JP2012019564A - 電力変換装置及び電源装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電力変換装置は、主スイッチング素子と補助スイッチング素子とを有し、補助スイッチング素子のスイッチングによって、主スイッチング素子がターンオンする際の主スイッチング素子への印加電圧を制御するソフトスイッチング動作を行なうチョッパ回路と、チョッパ回路を制御するための制御信号をケーブルを介して受信し、主スイッチング素子のスイッチングのタイミングを制御する第1の信号及び補助スイッチング素子のスイッチングのタイミングを制御する第2の信号を、制御信号に基づいて生成し、第1の信号を主スイッチング素子に供給し、第2の信号を補助スイッチング素子に供給する制御回路とを備える。
【選択図】図1
Description
電力変換装置であって、
主スイッチング素子と補助スイッチング素子とを有し、前記補助スイッチング素子のスイッチングによって、前記主スイッチング素子がターンオンする際の該主スイッチング素子への印加電圧を制御するソフトスイッチング動作を行なうチョッパ回路と、
前記チョッパ回路を制御するための制御信号をケーブルを介して受信し、前記主スイッチング素子のスイッチングのタイミングを制御する第1の信号及び前記補助スイッチング素子のスイッチングのタイミングを制御する第2の信号を、前記制御信号に基づいて生成し、前記第1の信号を前記主スイッチング素子に供給し、前記第2の信号を前記補助スイッチング素子に供給する制御回路と
を備える電力変換装置。
適用例1に記載の電力変換装置であって、
前記制御回路は、前記補助スイッチング素子がターンオンした場合に所定期間ターンオンを維持するように、前記第2の信号を生成する
電力変換装置。
電源装置であって、
適用例1または適用例2に記載の電力変換装置と、
前記電力変換装置に対して直流電力を供給する燃料電池と
を備え、
前記電力変換装置は、前記燃料電池から供給された直流電力の電圧を変換し、前記電圧が変換された直流電力を負荷に対して出力するDC/DCコンバータである、
電源装置。
A.第1実施例:
A1.燃料電池システムの構成:
図1は、第1実施例として車両に搭載された燃料電池システム10の構成を説明する説明図である。本実施例においては、車両の一例として、燃料電池自動車(FCHV: Fuel Cell Hyblid Vehicle)を想定しているが、電気自動車やハイブリッド自動車にも適用可能である。
次にソフトスイッチングコンバータ50の構成および動作について説明する。図2は、ソフトスイッチングコンバータ50の回路構成を示す説明図である。ソフトスイッチングコンバータは、回路を構成する補助スイッチング素子(本実施例ではスイッチング素子S2)のスイッチング動作のタイミングを制御することによって、主スイッチング素子(本実施例ではスイッチング素子S1)がスイッチング動作をする際の、主スイッチング素子の両端にかかる電圧を低減し、スイッチング素子S1のスイッチングによる電力損失を低減するソフトスイッチング動作を用いたコンバータである。なお、ソフトスイッチングコンバータの詳細な動作原理については、特開2009−165245において開示されている。
上記実施例では、S2ゲート信号を生成するスイッチ制御部60を設けることによって、スイッチング素子S2が耐圧破壊されてしまうことを抑制していたが、スイッチ制御部60を設ける代わりに、以下の構成を採用してもよい。以下では、制御ユニット20がS1ゲート信号及びS2ゲート信号を生成し、S1ゲート信号及びS2ゲート信号がワイヤーハーネスWHを介してソフトスイッチングコンバータ50に供給される構成を前提として説明する。
スイッチング素子S2に流れる電流を検知する検知部を設け、スイッチング素子S2に流れる電流が所定値以上の場合には、スイッチング素子S2のターンオフを禁止する構成としてもよい。このような構成とすれば、スイッチング素子S2は、所定値以上の電流が流れている場合にはターンオフしないので、スイッチング素子S2が耐圧破壊されてしまうことを抑制することができる。
制御ユニット20は、ソフトスイッチングコンバータ50の動作を停止させる停止指令、すなわちスイッチング素子S1のスイッチング動作を停止させる指令を受けた場合であっても、スイッチング素子S2のスイッチング動作は停止させない制御を実行することとしてもよい。このような制御を実行すれば、制御ユニット20が停止指令を受けた場合であっても、スイッチング素子S2のスイッチング動作は停止しない。したがって、スイッチング素子S2が予期せぬタイミングでターンオフすることを抑制することができ、スイッチング素子S2が耐圧破壊されてしまうことを抑制することができる。
スイッチング素子S2として、ゲートに電圧が与えられた場合にターンオフとなる素子(例えば、FET等)を採用することとしてもよい。このようにすれば、S2ゲート信号の供給が予期せぬタイミングで途絶えた場合であっても、スイッチング素子S2はターンオンとなる。したがって、スイッチング素子S2が予期せぬタイミングでターンオフすることを抑制することができ、スイッチング素子S2が耐圧破壊されてしまうことを抑制することができる。
電源装置30内に、S2ゲート信号の電圧を保持するための回路、例えばコンデンサを設けて、S2ゲート信号の電圧を保持する構成としてもよい。このような構成とすれば、S2ゲート信号の電圧が予期せぬタイミングで低下した場合であっても、コンデンサに蓄えられた電荷によってS2ゲート信号の電圧の低下を抑制することができるので、スイッチング素子S2が予期せぬタイミングで早期にターンオフすることを抑制することができ、スイッチング素子S2が耐圧破壊されてしまうことを抑制することができる。
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
上記実施例では、図2に示された回路構成のソフトスイッチングコンバータについて説明したが、本発明は、他の回路構成のソフトスイッチングコンバータにも適用することができる。図12は、他の回路構成のソフトスイッチングコンバータの例を示す説明図である。図12(A)に示された回路構成のソフトスイッチングコンバータでは、スイッチング素子S1aが、主スイッチング素子に相当し、スイッチング素子S2aが、補助スイッチング素子に相当する。また、リアクトルL1aが、図2におけるリアクトルL1に相当し、リアクトルL2aが、図2におけるリアクトルL2に相当する。図12(B)に示された回路構成のソフトスイッチングコンバータでは、スイッチング素子S1bが、主スイッチング素子に相当し、スイッチング素子S2bが、補助スイッチング素子に相当する。また、リアクトルL1bが、図2におけるリアクトルL1に相当し、リアクトルL2bが、図2におけるリアクトルL2に相当する。
上記実施例では、スイッチ制御部60が制御信号に基づいてS1ゲート信号及びS2ゲート信号を生成していたが、この代わりに、S1ゲート信号は、制御信号に含まれていることとしてもよい。
上記実施例では、車両に搭載されたDC/DCコンバータを例に説明したが、これに限ることなく、本発明は、直流を昇圧または降圧して電力を機器に供給する種々のDC/DCコンバータに適用することができる。
上記実施例では、ソフトスイッチング動作を用いたDC/DCコンバータを例に説明したが、これに限らず、ソフトスイッチング動作を用いたチョッパ回路に対して、本発明を適用することができる。例えば、ソフトスイッチング動作を用いたチョッパ回路としては、上記説明したDC/DCコンバータや、AC/DCコンバータ、PFC回路(Power Factor Correction回路:力率改善回路)、UPS(UPS:Uninterruptible Power Supply:無停電電源装置)、パワーコンディショナ等の電力変換装置、周波数変換装置等を挙げることができる。
20…制御ユニット
30…電源装置
50…ソフトスイッチングコンバータ
60…スイッチ制御部
51…主回路
52…補助回路
60…電圧測定器
LOAD…負荷
E…直流電源
S1…スイッチング素子
S2…スイッチング素子
L1…リアクトル
L2…リアクトル
C1…フィルタコンデンサ
C2…スナバコンデンサ
C3…平滑コンデンサ
D1…ダイオード
D2…ダイオード
D3…スナバダイオード
D4…ダイオード
D5…ダイオード
FC…燃料電池
WH…ワイヤーハーネス
S1a、S1b…スイッチング素子
S2a、S2b…スイッチング素子
L1a、L1b…リアクトル
L2a、L2b…リアクトル
Claims (3)
- 電力変換装置であって、
主スイッチング素子と補助スイッチング素子とを有し、前記補助スイッチング素子のスイッチングによって、前記主スイッチング素子がターンオンする際の該主スイッチング素子への印加電圧を制御するソフトスイッチング動作を行なうチョッパ回路と、
前記チョッパ回路を制御するための制御信号をケーブルを介して受信し、前記主スイッチング素子のスイッチングのタイミングを制御する第1の信号及び前記補助スイッチング素子のスイッチングのタイミングを制御する第2の信号を、前記制御信号に基づいて生成し、前記第1の信号を前記主スイッチング素子に供給し、前記第2の信号を前記補助スイッチング素子に供給する制御回路と
を備える電力変換装置。 - 請求項1に記載の電力変換装置であって、
前記制御回路は、前記補助スイッチング素子がターンオン後、所定期間の経過前にターンオフしないように、前記第2の信号を生成する
電力変換装置。 - 電源装置であって、
請求項1または請求項2に記載の電力変換装置と、
前記電力変換装置に対して直流電力を供給する燃料電池と
を備え、
前記電力変換装置は、前記燃料電池から供給された直流電力の電圧を変換し、前記電圧が変換された直流電力を負荷に対して出力するDC/DCコンバータである、
電源装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010153615A JP2012019564A (ja) | 2010-07-06 | 2010-07-06 | 電力変換装置及び電源装置 |
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JP2010153615A JP2012019564A (ja) | 2010-07-06 | 2010-07-06 | 電力変換装置及び電源装置 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2010
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