JP2014033589A - Bidirectional chopper circuit - Google Patents

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篤男 河村
Pavlovsky Martin
マーチン・パヴロフスキー
Yukinori Tsuruta
幸憲 弦田
Giuseppe Guidi
グイディ・ジュセッペ
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve execution of soft switching even in an operation condition that polarity of a current is frequently switched due to an extremely light load.SOLUTION: When a current of a main reactor is less than a predetermined value and is directed to a positive direction or when the current of the main reactor is less than the predetermined value and directed to a negative direction, a voltage reducing switch 14 is continuously held at ON during a period from ON of a first auxiliary switch 18a up to storage of energy for supplying electric charge equivalent or larger to/than electric charge accumulated in a first snubber capacitor 19 to a second snubber capacitor 20 in an auxiliary rector 16 on the ON side of a boost switch 13, and the boost switch 13 is continuously held at ON during a period from ON of a second auxiliary switch 18b up to storage of energy for supplying electric charge equivalent or larger to/than electric charge accumulated in the second snubber capacitor 20 to the fist snubber capacitor 19 in the auxiliary reactor 16 on the OFF side of the boost switch 13.

Description

本発明は、双方向チョッパ回路に関する。   The present invention relates to a bidirectional chopper circuit.

近年、ソフトスイッチング技術を用いた高効率なチョッパ回路として、ＳＡＺＺ（Snubber Assisted Zero voltage and Zero current transition）チョッパ回路が提案されている。ここで、上記のソフトスイッチング技術とは、共振現象等を利用して電圧又は電流を零とした状態でスイッチング動作を行うことによって電力損失を低減させる技術であり、上記のＳＡＺＺチョッパ回路とは、スナバ回路を利用してソフトスイッチングを実現するチョッパ回路である。   In recent years, as a highly efficient chopper circuit using soft switching technology, a SAZZ (Snubber Assisted Zero Voltage and Zero Current Transition) chopper circuit has been proposed. Here, the soft switching technique is a technique for reducing power loss by performing a switching operation in a state where the voltage or current is zero using a resonance phenomenon or the like, and the SAZZ chopper circuit is This is a chopper circuit that realizes soft switching using a snubber circuit.

例えば、下記特許文献１には、ソフトスイッチングを行う昇圧チョッパ回路が開示されている。つまり、この昇圧チョッパ回路は、１つのリアクトルを構成する直列接続された２つの主リアクトルと、直列接続された主リアクトルの一端に一方の極が接続され、直流電源の一方の出力端子に他方の極が接続されている主スイッチと、この主スイッチの両極間に接続されたスナバダイオードとスナバコンデンサとからなる直列接続体と、このスナバダイオードとスナバコンデンサとの接続点と２つの主リアクトルとの接続点との間に接続された補助スイッチとを備え、スナバコンデンサの電荷が零になった時点で主スイッチをオンさせてソフトスイッチングを行う。また、下記非特許文献１には、ソフトスイッチングを行う双方向チョッパ回路が開示されている。   For example, Patent Literature 1 below discloses a boost chopper circuit that performs soft switching. That is, this step-up chopper circuit has two main reactors connected in series constituting one reactor, one pole connected to one end of the main reactor connected in series, and one output terminal of the DC power supply to the other output terminal. A main connection to which a pole is connected, a series connection body consisting of a snubber diode and a snubber capacitor connected between both poles of the main switch, a connection point between the snubber diode and the snubber capacitor, and two main reactors And an auxiliary switch connected to the connection point. When the electric charge of the snubber capacitor becomes zero, the main switch is turned on to perform soft switching. Non-Patent Document 1 below discloses a bidirectional chopper circuit that performs soft switching.

国際公開第２００６／０９８３７６号International Publication No. 2006/098376

弦田幸憲・河村篤男：「SAZZコンバータにおけるソフトスイッチング領域外特性」, 平成20年電気学会全国大会 [4]-071, pp.117-118, March 2008Yukinori Genda and Atsuo Kawamura: "Characteristics outside the soft switching region in SAZZ converter", 2008 Annual Conference of the Institute of Electrical Engineers of Japan [4] -071, pp.117-118, March 2008

ところで、上記従来技術においては、例えば、昇圧時に、負荷が極めて軽い（電流が所定値より低い）場合には、電流の極性が頻繁に切り替わってしまう。そのような場合には、昇圧用の主スイッチに対応して設けられた補助スイッチを用いるだけでは、十分なソフトスイッチングを行うことができないという問題があった。   By the way, in the above prior art, for example, when the load is very light (the current is lower than a predetermined value) at the time of boosting, the polarity of the current is frequently switched. In such a case, there is a problem that sufficient soft switching cannot be performed only by using an auxiliary switch provided corresponding to the main switch for boosting.

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、負荷が極めて軽いことで電流の極性が頻繁に切り替わる動作条件であってもソフトスイッチングを実行可能にすることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to make it possible to perform soft switching even under an operation condition in which the polarity of current is frequently switched due to an extremely light load.

上記目的を達成するために、本発明では、第１の解決手段として、一対の第１の入出力端の一方に一端が接続されるリアクトルと、一対の第２の入出力端の間に直列接続される昇圧用、降圧用スイッチとを備え、リアクトルの他端が昇圧用、降圧用スイッチの接続点に接続されている双方向チョッパ回路において、一対の第１の入出力端の一方に一端が接続され、リアクトルと並列または直列接続されている補助リアクトルと、昇圧用スイッチに並列接続される第１のスナバコンデンサと、降圧用スイッチに並列接続されると共に第１のスナバコンデンサに直列接続される第２のスナバコンデンサと、第１のスナバコンデンサと第２のスナバコンデンサとの接続点にカソードが接続され、昇圧用スイッチに並列接続されている第１の逆並列ダイオードと、第１のスナバコンデンサと第２のスナバコンデンサとの接続点にアノードが接続され、降圧用スイッチに並列接続されている第２の逆並列ダイオードと、第１のスナバコンデンサと第２のスナバコンデンサとの接続点に一端が接続された第１の補助スイッチと、アノード極が第１の補助スイッチの他端に接続され、カソード極が補助リアクトルの他端に接続されている第１の補助ダイオードと、第１のスナバコンデンサと第２のスナバコンデンサとの接続点に一端が接続された第２の補助スイッチと、カソード極が第２の補助スイッチの他端に接続され、アノード極が補助リアクトルの他端に接続されている第２の補助ダイオードとを有する補助回路と、一対の第１の入出力端間に接続される第１の平滑コンデンサと、一対の第２の入出力端間に接続される第２の平滑コンデンサと、リアクトルに流れる電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段による検出結果に基づいてリアクトル平均電流が所定値より小さくかつ第１の入出力端からリアクトルを介して第２の入出力端へ向かう方向（以下正方向とする）である場合、もしくは、リアクトル平均電流が所定値より小さくかつ第２の入出力端からリアクトルを介して第１の入出力端へ向う方向（以下負方向とする）である場合には、昇圧用スイッチのオン側において、第１の補助スイッチをオンしてから第１のスナバコンデンサに蓄えられた電荷と同等またはより大きい電荷を第２のスナバコンデンサに供給するエネルギーを補助リアクトルに蓄えるまで降圧用スイッチをオンし続け、その後昇圧用スイッチをオンにし、昇圧用スイッチのオフ側において、第２の補助スイッチをオンしてから第２のスナバコンデンサに蓄えられた電荷と同等またはより大きい電荷を第１のスナバコンデンサに供給するエネルギーを補助リアクトルに蓄えるまで昇圧用スイッチをオンし続け、その後降圧用スイッチをオンにするスイッチ制御部とを具備する、という手段を採用する。   In order to achieve the above object, in the present invention, as a first solving means, a reactor whose one end is connected to one of a pair of first input / output ends and a pair of second input / output ends are connected in series. In a bidirectional chopper circuit having a boosting and a bucking switch connected, and having the other end of the reactor connected to a connection point of the boosting and bucking switches, one end of one of the pair of first input / output terminals Are connected in parallel or in series with the reactor, a first snubber capacitor connected in parallel to the step-up switch, and connected in parallel to the step-down switch and connected in series to the first snubber capacitor A first anti-parallel diode having a cathode connected to a connection point between the second snubber capacitor and the first snubber capacitor and the second snubber capacitor and connected in parallel to the boosting switch. A second anti-parallel diode connected in parallel to the step-down switch, an anode connected to the node between the anode, the first snubber capacitor, and the second snubber capacitor; the first snubber capacitor; A first auxiliary switch having one end connected to the connection point with the snubber capacitor, a first anode switch connected to the other end of the first auxiliary switch, and a cathode electrode connected to the other end of the auxiliary reactor. A second auxiliary switch having one end connected to a connection point between the auxiliary diode, the first snubber capacitor and the second snubber capacitor; a cathode pole connected to the other end of the second auxiliary switch; and an anode pole An auxiliary circuit having a second auxiliary diode connected to the other end of the auxiliary reactor, a first smoothing capacitor connected between the pair of first input / output terminals, and a pair of first A second smoothing capacitor connected between the input and output terminals, a current detection means for detecting a current flowing through the reactor, and a reactor average current smaller than a predetermined value based on a detection result by the current detection means, When the direction is from the output end to the second input / output end via the reactor (hereinafter referred to as the positive direction), or the reactor average current is smaller than a predetermined value and the second input / output end via the reactor 1 in the direction toward the input / output terminal (hereinafter referred to as a negative direction), the charge stored in the first snubber capacitor after the first auxiliary switch is turned on on the boosting switch ON side Continue to turn on the step-down switch until the energy to supply the same or larger charge to the second snubber capacitor is stored in the auxiliary reactor, and then turn on the step-up switch On the off side of the step-up switch, the energy that supplies the first snubber capacitor with an electric charge that is equal to or greater than the electric charge stored in the second snubber capacitor after the second auxiliary switch is turned on is supplied to the auxiliary reactor. A switch control unit that continues to turn on the step-up switch until storing and then turns on the step-down switch is employed.

本発明では、第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、一端が補助リアクトルの他端に接続され、他端が第１の補助ダイオードのカソード極に接続されると共に第２の補助ダイオードのアノード極に接続される可飽和リアクトルをさらに具備する、という手段を採用する。   In the present invention, as a second solution, in the first solution, one end is connected to the other end of the auxiliary reactor, the other end is connected to the cathode electrode of the first auxiliary diode, and the second auxiliary A means of further comprising a saturable reactor connected to the anode electrode of the diode is adopted.

本発明では、第３の解決手段として、上記第１また第２の解決手段において、第１の補助ダイオードに並列に接続される第１の補助コンデンサと、第２の補助ダイオードに並列に接続される第２の補助コンデンサとをさらに具備する、という手段を採用する。   In the present invention, as a third solving means, in the first or second solving means, a first auxiliary capacitor connected in parallel to the first auxiliary diode and a second auxiliary diode are connected in parallel. The second auxiliary capacitor is further included.

本発明では、第４の解決手段として、上記第１〜第３のいずれか一つの解決手段において、スイッチ制御部は、昇圧動作時、電流検出手段による検出結果に基づいて電流が所定値より大きくかつ正方向である場合には、第１の補助スイッチをオンしてから第１のスナバコンデンサに蓄えられた電荷と同等またはより大きい電荷を第２のスナバコンデンサに供給するエネルギーを補助リアクトルに蓄えるまで降圧用スイッチをオンし続ける、という手段を採用する。   In the present invention, as a fourth solving means, in any one of the first to third solving means, the switch control unit has a current larger than a predetermined value based on a detection result by the current detecting means during the boosting operation. In the case of the positive direction, the auxiliary reactor is charged with energy for supplying the second snubber capacitor with a charge equal to or larger than the charge stored in the first snubber capacitor after the first auxiliary switch is turned on. The means to keep the step-down switch on until it is turned on.

本発明では、第５の解決手段として、上記第１〜第４のいずれか一つの解決手段において、スイッチ制御部は、降圧動作時、電流検出手段による検出結果に基づいて電流が所定値より大きくかつ負方向である場合には、第２の補助スイッチをオンしてから第２のスナバコンデンサに蓄えられた電荷と同等またはより大きい電荷を第１のスナバコンデンサに供給するエネルギーを補助リアクトルに蓄えるまで昇圧用スイッチをオンし続ける、という手段を採用する。   In the present invention, as a fifth solving means, in any one of the first to fourth solving means, the switch control unit has a current larger than a predetermined value based on a detection result by the current detecting means during the step-down operation. In the negative direction, the auxiliary reactor is charged with energy for supplying the first snubber capacitor with a charge equal to or larger than the charge stored in the second snubber capacitor after the second auxiliary switch is turned on. A method is adopted in which the switch for boosting is kept on until it is turned on.

本発明によれば、リアクトルに流れる平均電流が所定値より小さくかつ正方向である場合、もしくはリアクトルに流れる平均電流が所定値より小さくかつ負方向である場合には、昇圧用スイッチのオン側において、第１の補助スイッチをオンしてから第１のスナバコンデンサに蓄えられた電荷と同等またはより大きい電荷を第２のスナバコンデンサに供給するエネルギーを補助リアクトルに蓄えるまで降圧用スイッチをオンし続け、昇圧スイッチのオフ側において、第２の補助スイッチをオンしてから第２のスナバコンデンサに蓄えられた電荷と同等またはより大きい電荷を第１のスナバコンデンサに供給するエネルギーを補助リアクトルに蓄えるまで昇圧用スイッチをオンし続ける。   According to the present invention, when the average current flowing through the reactor is smaller than the predetermined value and in the positive direction, or when the average current flowing through the reactor is smaller than the predetermined value and in the negative direction, After the first auxiliary switch is turned on, the step-down switch is kept on until the energy for supplying the second snubber capacitor with an electric charge equal to or larger than the electric charge stored in the first snubber capacitor is stored in the auxiliary reactor. On the off side of the step-up switch, from when the second auxiliary switch is turned on until the energy to supply the first snubber capacitor with an electric charge equal to or larger than the electric charge stored in the second snubber capacitor is stored in the auxiliary reactor Continue to turn on the boost switch.

したがって、本発明によれば、負荷が極めて軽い（電流が所定値より小さい）場合において、電流の方向が頻繁に切り替わってしまっても、第１のスナバコンデンサに蓄えられた電荷を完全に放電して昇圧用スイッチのソフトスイッチングを実行できると共に、第２のスナバコンデンサに蓄えられた電荷を完全に放電して降圧用スイッチのソフトスイッチングを実行できる。   Therefore, according to the present invention, when the load is very light (the current is smaller than the predetermined value), even if the direction of the current is frequently switched, the charge stored in the first snubber capacitor is completely discharged. Thus, soft switching of the step-up switch can be performed, and the charge stored in the second snubber capacitor can be completely discharged to perform soft switching of the step-down switch.

本発明の第１実施形態に係る双方向チョッパ回路Ａを示す回路図である。1 is a circuit diagram showing a bidirectional chopper circuit A according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第１実施形態における昇圧動作を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the pressure | voltage rise operation | movement in 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態における昇圧動作に関するタイミングチャートである。It is a timing chart regarding the pressure | voltage rise operation | movement in 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態における第１の補助スイッチ１８ａのサージ電圧を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the surge voltage of the 1st auxiliary switch 18a in 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態における降圧動作を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the pressure | voltage fall operation | movement in 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態における降圧動作に関するタイミングチャートである。It is a timing chart regarding the pressure | voltage fall operation | movement in 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態におけるハイブリッド昇降圧動作を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the hybrid buck-boost operation | movement in 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態におけるハイブリッド昇降圧動作に関するタイミングチャートである。It is a timing chart regarding the hybrid step-up / step-down operation in the first embodiment of the present invention. 本発明の第２実施形態に係る双方向チョッパ回路Ｂを示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the bidirectional chopper circuit B which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２実施形態における昇圧動作に関するタイミングチャートである。It is a timing chart regarding the step-up operation in the second embodiment of the present invention. 本発明の第２実施形態における降圧動作に関するタイミングチャートである。It is a timing chart regarding the step-down operation in the second embodiment of the present invention. 本発明の第２実施形態におけるハイブリッド昇降圧動作に関するタイミングチャートである。It is a timing chart regarding the hybrid step-up / step-down operation in the second embodiment of the present invention. 本発明の第１、２実施形態に係る双方向チョッパ回路Ａ，Ｂの変形例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the modification of bidirectional chopper circuits A and B which concern on 1st, 2 embodiment of this invention. 本発明の第１、２実施形態に係る双方向チョッパ回路Ａ，Ｂの変形例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the modification of bidirectional chopper circuits A and B which concern on 1st, 2 embodiment of this invention. 本発明の第１、２実施形態に係る双方向チョッパ回路Ａ，Ｂの変形例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the modification of bidirectional chopper circuits A and B which concern on 1st, 2 embodiment of this invention. 本発明の第１、２実施形態に係る双方向チョッパ回路Ａ，Ｂの変形例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the modification of bidirectional chopper circuits A and B which concern on 1st, 2 embodiment of this invention.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
〔第１実施形態〕
本第１実施形態に係る双方向チョッパ回路Ａは、共振現象を利用してスイッチング素子のソフトスイッチングを可能とするＳＡＺＺ方式のチョッパ回路であり、図１に示すように、端子Ｔ１１，Ｔ１２（第１の入出力端子）及び端子Ｔ２１，Ｔ２２（第２の入出力端子）を備えており、電圧を変換しつつ端子Ｔ１１，Ｔ１２側から端子Ｔ２１，Ｔ２２側へ、あるいは端子Ｔ２１，Ｔ２２側から端子Ｔ１１，Ｔ１２側へ直流電力の供給を行う。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[First Embodiment]
The bidirectional chopper circuit A according to the first embodiment is a SAZZ type chopper circuit that enables soft switching of a switching element by utilizing a resonance phenomenon. As shown in FIG. 1 input / output terminal) and terminals T21 and T22 (second input / output terminals), while converting the voltage from the terminal T11, T12 side to the terminal T21, T22 side, or from the terminal T21, T22 side. DC power is supplied to the T11 and T12 sides.

具体的に、双方向チョッパ回路Ａは、端子Ｔ２１，Ｔ２２が端子Ｔ１１，Ｔ１２よりも高電圧側に配置され、端子Ｔ１１，Ｔ１２間に供給される直流電力の電圧を昇圧して端子Ｔ２１，Ｔ２２から出力し、あるいは端子Ｔ２１，Ｔ２２間に供給される直流電力の電圧を降圧して端子Ｔ１１，Ｔ１２から出力する。   Specifically, in the bidirectional chopper circuit A, the terminals T21 and T22 are arranged on the higher voltage side than the terminals T11 and T12, and the voltage of the DC power supplied between the terminals T11 and T12 is boosted to increase the terminals T21 and T22. Or the voltage of the DC power supplied between the terminals T21 and T22 is stepped down and output from the terminals T11 and T12.

このような双方向チョッパ回路Ａは、第１の平滑コンデンサ１１、主リアクトル１２（本実施形態におけるリアクトル）、昇圧用スイッチ１３、降圧用スイッチ１４、第２の平滑コンデンサ１５、補助リアクトル１６、可飽和リアクトル１７、補助回路１８、第１のスナバコンデンサ１９、第２のスナバコンデンサ２０、スイッチ制御部２１及び電流センサー２２（電流検出手段）を備える。
第１の平滑コンデンサ１１は、端子Ｔ１１，Ｔ１２間に接続されており、端子Ｔ２１，Ｔ２２側から供給されて端子Ｔ１１，Ｔ１２から出力すべき電力を平滑化して直流電力にする。また、第１の平滑コンデンサ１１は、端子Ｔ１１，Ｔ１２側から供給される直流電力に重畳されているノイズの除去も行う。 Such a bidirectional chopper circuit A includes a first smoothing capacitor 11, a main reactor 12 (reactor in the present embodiment), a step-up switch 13, a step-down switch 14, a second smoothing capacitor 15, an auxiliary reactor 16, and A saturation reactor 17, an auxiliary circuit 18, a first snubber capacitor 19, a second snubber capacitor 20, a switch control unit 21, and a current sensor 22 (current detection means) are provided.
The first smoothing capacitor 11 is connected between the terminals T11 and T12. The first smoothing capacitor 11 is supplied from the terminals T21 and T22 and smoothes the power to be output from the terminals T11 and T12 to obtain DC power. The first smoothing capacitor 11 also removes noise superimposed on the DC power supplied from the terminals T11 and T12 side.

主リアクトル１２は、一端が端子Ｔ１１に接続され、他端が昇圧用、降圧用スイッチ１３，１４（第１、第２のスナバコンデンサ１９，２０）の接続点Ｐ１に接続され、昇圧用、降圧用スイッチ１３，１４等のスイッチング動作に応じて電力の蓄積や放出を行う。
昇圧用スイッチ１３は、端子Ｔ１１，Ｔ１２間に供給される直流電力の電圧を昇圧して端子Ｔ２１，Ｔ２２から出力する際に駆動されるスイッチであり、第１の逆並列ダイオードｄ１が並列接続されて一体化されている。
これに対し、降圧用スイッチ１４は、端子Ｔ２１，Ｔ２２間に供給される直流電力の電圧を降圧して端子Ｔ１１，Ｔ１２から出力する際に駆動されるスイッチであり、第２の逆並列ダイオードｄ２が並列接続されて一体化されている。 The main reactor 12 has one end connected to the terminal T11 and the other end connected to a connection point P1 of the step-up and step-down switches 13 and 14 (first and second snubber capacitors 19 and 20). Electric power is stored and discharged in accordance with the switching operation of the switches 13, 14 and the like.
The boosting switch 13 is a switch that is driven when boosting the voltage of the DC power supplied between the terminals T11 and T12 and outputting the boosted voltage from the terminals T21 and T22. The first antiparallel diode d1 is connected in parallel. Integrated.
On the other hand, the step-down switch 14 is a switch that is driven when the voltage of the DC power supplied between the terminals T21 and T22 is stepped down and output from the terminals T11 and T12. The second antiparallel diode d2 Are connected in parallel and integrated.

これら昇圧用、降圧用スイッチ１３，１４は、端子Ｔ２１，Ｔ２２の間に直列接続されており、例えば逆並列ダイオード付きＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）によって実現される。なお、昇圧用、降圧用スイッチ１３，１４としては、ＩＧＢＴ以外にも、通常のバイポーラトランジスタを用いることも、ＦＥＴトランジスタ（FieldEffect Transistor：電界効果トランジスタ）を用いることも可能である。これら昇圧用、降圧用スイッチ１３，１４は、スイッチ制御部２１によって制御され、例えば１００ｋＨｚ程度のスイッチング周波数で駆動される。   These step-up and step-down switches 13 and 14 are connected in series between terminals T21 and T22, and are realized by, for example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) with an antiparallel diode. In addition to the IGBT, as the step-up and step-down switches 13 and 14, it is possible to use a normal bipolar transistor or an FET transistor (Field Effect Transistor). These step-up and step-down switches 13 and 14 are controlled by a switch control unit 21 and are driven at a switching frequency of about 100 kHz, for example.

第２の平滑コンデンサ１５は、端子Ｔ２１，Ｔ２２間に接続されており、端子Ｔ１１，Ｔ１２側から供給されて端子Ｔ２１，Ｔ２２から出力すべき電力を平滑化して直流電力にする。また、第２の平滑コンデンサ１５は、端子Ｔ２１，Ｔ２２側から供給される直流電力に重畳されているノイズの除去も行う。   The second smoothing capacitor 15 is connected between the terminals T21 and T22, and smoothes the power supplied from the terminals T11 and T12 and output from the terminals T21 and T22 into DC power. The second smoothing capacitor 15 also removes noise superimposed on the DC power supplied from the terminals T21 and T22 side.

補助リアクトル１６は、一端が端子Ｔ１１に接続され、他端が可飽和リアクトル１７の一端に接続され、主リアクトル１２に対して並列接続された状態になっている。このような補助リアクトル１６は、昇圧用、降圧用スイッチ１３，１４や補助回路１８に設けられる第１、第２の補助スイッチ１８ａ，１８ｂ（詳細は後述する）のスイッチング動作に応じて電力の蓄積や放出を行う。   One end of the auxiliary reactor 16 is connected to the terminal T <b> 11, the other end is connected to one end of the saturable reactor 17, and the auxiliary reactor 16 is connected in parallel to the main reactor 12. Such an auxiliary reactor 16 accumulates electric power in accordance with switching operations of first and second auxiliary switches 18a and 18b (details will be described later) provided in the boosting and step-down switches 13 and 14 and the auxiliary circuit 18. And release.

可飽和リアクトル１７は、一端が補助リアクトル１６の他端に接続され、他端が第１の補助ダイオード１８ｃを介して第１の補助スイッチ１８ａの一端に接続されると共に第２の補助ダイオード１８ｄを介して第２の補助スイッチ１８ｂの一端に接続され、通常のリアクトルに比べて、電流が供給されると磁束密度が急激に増加し、すぐに磁気飽和に至る特性を有する。   The saturable reactor 17 has one end connected to the other end of the auxiliary reactor 16, the other end connected to one end of the first auxiliary switch 18a via the first auxiliary diode 18c, and the second auxiliary diode 18d. As compared with a normal reactor, the magnetic flux density rapidly increases when a current is supplied, and the magnetic saturation is immediately achieved.

補助回路１８は、昇圧用、降圧用スイッチ１３，１４に対応して設けられており、主リアクトル１２や補助リアクトル１６等と共に昇圧用、降圧用スイッチ１３，１４のソフトスイッチングを実現する回路である。このような補助回路１８は、第１の補助スイッチ１８ａ、第２の補助スイッチ１８ｂ、第１の補助ダイオード１８ｃ、第２の補助ダイオードを１８ｄ、第１の補助コンデンサ１８ｅ及び第２の補助コンデンサ１８ｆを備える。   The auxiliary circuit 18 is provided corresponding to the step-up and step-down switches 13 and 14, and is a circuit that realizes soft switching of the step-up and step-down switches 13 and 14 together with the main reactor 12, the auxiliary reactor 16, and the like. . Such an auxiliary circuit 18 includes a first auxiliary switch 18a, a second auxiliary switch 18b, a first auxiliary diode 18c, a second auxiliary diode 18d, a first auxiliary capacitor 18e, and a second auxiliary capacitor 18f. Is provided.

第１の補助スイッチ１８ａは、昇圧用スイッチ１３に対応させて、つまり昇圧用スイッチ１３のソフトスイッチングを実現するために設けられた補助スイッチであり、一端が第１の補助ダイオード１８ｃのアノード極に接続され、他端が第１、第２のスナバコンデンサ１９，２０の接続点Ｐ１に接続されている。また、第１の補助スイッチ１８ａには、第３の逆並列ダイオードｄ３がカソード極を接続点Ｐ１に接続されるように並列接続されている。   The first auxiliary switch 18a is an auxiliary switch provided corresponding to the boosting switch 13, that is, for realizing soft switching of the boosting switch 13, and one end thereof is connected to the anode electrode of the first auxiliary diode 18c. The other end is connected to the connection point P1 of the first and second snubber capacitors 19, 20. In addition, a third anti-parallel diode d3 is connected in parallel to the first auxiliary switch 18a so that the cathode electrode is connected to the connection point P1.

一方、第２の補助スイッチ１８ｂは、降圧用スイッチ１４に対応させて、つまり降圧用スイッチ１４のソフトスイッチングを実現するために設けられた補助スイッチであり、一端が第２の補助ダイオードを１８ｄのカソード極に接続され、他端が第１、第２のスナバコンデンサ１９，２０の接続点Ｐ１に接続されている。つまり、第２の補助スイッチ１８ｂは、第１の補助スイッチ１８ａに対して並列に接続されている。また、第２の補助スイッチ１８ｂには、第４の逆並列ダイオードｄ４がアノード極を接続点Ｐ１に接続されるように並列接続されている。   On the other hand, the second auxiliary switch 18b is an auxiliary switch corresponding to the step-down switch 14, that is, for realizing soft switching of the step-down switch 14, and one end of the second auxiliary switch 18b is connected to the second auxiliary diode 18d. The other end is connected to the connection point P1 of the first and second snubber capacitors 19 and 20. That is, the second auxiliary switch 18b is connected in parallel to the first auxiliary switch 18a. In addition, a fourth antiparallel diode d4 is connected in parallel to the second auxiliary switch 18b so that the anode electrode is connected to the connection point P1.

第１の補助ダイオード１８ｃは、カソード極が可飽和リアクトル１７の他端に接続され、アノード極が第１の補助スイッチ１８ａの一端に接続されている。
第２の補助ダイオード１８ｄは、アノード極が可飽和リアクトル１７の他端に接続され、カソード極が第２の補助スイッチ１８ｂの一端に接続されている。
第１の補助コンデンサ１８ｅは、第１の補助ダイオード１８ｃに並列に接続されている。
第２の補助コンデンサ１８ｆは、第２の補助ダイオード１８ｄに並列に接続されている。 The first auxiliary diode 18c has a cathode electrode connected to the other end of the saturable reactor 17, and an anode electrode connected to one end of the first auxiliary switch 18a.
The second auxiliary diode 18d has an anode connected to the other end of the saturable reactor 17, and a cathode connected to one end of the second auxiliary switch 18b.
The first auxiliary capacitor 18e is connected in parallel to the first auxiliary diode 18c.
The second auxiliary capacitor 18f is connected in parallel to the second auxiliary diode 18d.

第１のスナバコンデンサ１９は、昇圧用スイッチ１３に対して並列接続されると共に第２のスナバコンデンサ２０に直列接続されている。このような第１のスナバコンデンサ１９は、昇圧用スイッチ１３のソフトスイッチング動作を実現させるためのものである。
第２のスナバコンデンサ２０は、降圧用スイッチ１４に対して並列接続されると共に第１のスナバコンデンサ１９に直列接続されている。このような第２のスナバコンデンサ２０は、降圧用スイッチ１４のソフトスイッチング動作を実現させるためのものである。このような第１のスナバコンデンサ１９と第２のスナバコンデンサ２０との静電容量は同等である。 The first snubber capacitor 19 is connected in parallel to the boost switch 13 and is connected in series to the second snubber capacitor 20. Such a first snubber capacitor 19 is for realizing the soft switching operation of the step-up switch 13.
The second snubber capacitor 20 is connected in parallel to the step-down switch 14 and is connected in series to the first snubber capacitor 19. Such a second snubber capacitor 20 is for realizing a soft switching operation of the step-down switch 14. Such first snubber capacitor 19 and second snubber capacitor 20 have the same capacitance.

スイッチ制御部２１は、昇圧用スイッチ１３、降圧用スイッチ１４、第１の補助スイッチ１８ａ及び第２の補助スイッチ１８ｂのスイッチング制御を行うマイクロコントローラであり、具体的には各スイッチのゲート端子それぞれに、立ち上がり及び立ち下りのタイミング及びデューティ比の異なるゲート信号を出力する。
電流センサー２２は、主リアクトル１２に流れる電流を検出し、検出結果を示す電流信号をスイッチ制御部２１に出力する。 The switch control unit 21 is a microcontroller that performs switching control of the step-up switch 13, the step-down switch 14, the first auxiliary switch 18a, and the second auxiliary switch 18b. Specifically, each switch has a gate terminal. Then, gate signals having different rising and falling timings and duty ratios are output.
The current sensor 22 detects the current flowing through the main reactor 12 and outputs a current signal indicating the detection result to the switch control unit 21.

次に、上記構成における双方向チョッパ回路Ａの動作について図２〜８を参照して説明する。以下、昇圧動作（図２〜４参照）、降圧動作（図５、６参照）及びハイブリッド昇降圧動作について順に説明する。   Next, the operation of the bidirectional chopper circuit A in the above configuration will be described with reference to FIGS. Hereinafter, the step-up operation (see FIGS. 2 to 4), the step-down operation (see FIGS. 5 and 6), and the hybrid step-up / step-down operation will be described in order.

〈昇圧動作〉
昇圧動作においては、スイッチ制御部２１が、昇圧のために昇圧用スイッチ１３を駆動すると共に、第１のスナバコンデンサ１９に蓄積された電荷を完全に放電してソフトスイッチングを実現するために第１の補助スイッチ１８ａ及び降圧用スイッチ１４を駆動する。すなわち、双方向チョッパ回路Ａの昇圧動作は、以下に説明する第１〜第１１動作モードの１１の動作モードからなる。スイッチ制御部２１は、昇圧動作時、電流センサー２２による検出結果に基づいて電流が所定値より大きくかつ正方向である場合には、この第１〜１１の動作モードを実行する。これら第１〜第１１動作モードを繰り返すことにより昇圧用スイッチ１３のソフトスイッチングを実現する。例えば、昇圧動作では、端子Ｔ１１，Ｔ１２間にバッテリが接続され、端子Ｔ２１，Ｔ２２間に負荷が接続されている。 <Boosting operation>
In the step-up operation, the switch control unit 21 drives the step-up switch 13 for step-up, and at the same time, discharges the charge accumulated in the first snubber capacitor 19 completely to realize soft switching. The auxiliary switch 18a and the step-down switch 14 are driven. That is, the step-up operation of the bidirectional chopper circuit A includes eleven operation modes of first to eleventh operation modes described below. The switch control unit 21 executes the first to eleventh operation modes when the current is larger than a predetermined value and in the positive direction based on the detection result by the current sensor 22 during the boosting operation. By repeating these first to eleventh operation modes, soft switching of the boost switch 13 is realized. For example, in the boosting operation, a battery is connected between the terminals T11 and T12, and a load is connected between the terminals T21 and T22.

第１動作モード（図２（ａ）及び図３に示すＦ１）では、スイッチ制御部２１が昇圧用スイッチ１３をオフ状態にしている際に、第１の補助スイッチ１８ａをオン状態にして、第１の補助コンデンサ１８ｅを放電させる動作モードである。なお、スイッチ制御部２１は、第１動作モード前から降圧用スイッチ１４をオン状態にしている。   In the first operation mode (F1 shown in FIGS. 2A and 3), when the switch control unit 21 is turning off the boosting switch 13, the first auxiliary switch 18a is turned on, This is an operation mode in which one auxiliary capacitor 18e is discharged. Note that the switch control unit 21 turns on the step-down switch 14 before the first operation mode.

第１の補助スイッチ１８ａがオン状態になる前は、第２の平滑コンデンサ１５に向って、第１の平滑コンデンサ１１、主リアクトル１２及び降圧用スイッチ１４を順に介する経路で電流が流れる（図２矢印線１ａ）。   Before the first auxiliary switch 18a is turned on, a current flows through the first smoothing capacitor 11, the main reactor 12, and the step-down switch 14 in order toward the second smoothing capacitor 15 (FIG. 2). Arrow line 1a).

第１の補助スイッチ１８ａがオン状態になると、第２の平滑コンデンサ１５から、降圧用スイッチ１４、第１の補助スイッチ１８ａ、第１の補助コンデンサ１８ｅ、可飽和リアクトル１７、補助リアクトル１６、第１の平滑コンデンサ１１及び第２の平滑コンデンサ１５を順に介して第２の平滑コンデンサ１５に至る経路で電流が流れる（図２矢印線１ｂ、なお、この電流方向を正方向とする）。このような電流によって、第１の補助コンデンサ１８ｅは第１の補助ダイオード１８ｃの順方向電圧まで放電が行われる。   When the first auxiliary switch 18a is turned on, from the second smoothing capacitor 15, the step-down switch 14, the first auxiliary switch 18a, the first auxiliary capacitor 18e, the saturable reactor 17, the auxiliary reactor 16, the first Current flows through the smoothing capacitor 11 and the second smoothing capacitor 15 in this order to reach the second smoothing capacitor 15 (arrow line 1b in FIG. 2; this current direction is defined as the positive direction). With such a current, the first auxiliary capacitor 18e is discharged to the forward voltage of the first auxiliary diode 18c.

第２動作モード（図２（ｂ）及び図３に示すＦ２）は、第１動作モードにおいて第１の補助コンデンサ１８ｅの放電終了後に、図２の矢印線２ａに示す電流が減少する動作モードである。第１動作モードが終了しても、第１動作モードにおける図２矢印線１ａに示す電流は、同じ経路で減少しながら継続して流れる（図２矢印線２ａ）。一方、第１動作モードにおける図２矢印線１ｂに示す電流は、増大しながら、第１の補助コンデンサ１８ｅを経由せずに第１補助ダイオード１８ｃを経由して流れる（図２矢印線２ｂ）。   The second operation mode (F2 shown in FIGS. 2B and 3) is an operation mode in which the current shown by the arrow line 2a in FIG. 2 decreases after the discharge of the first auxiliary capacitor 18e in the first operation mode. is there. Even when the first operation mode ends, the current shown by the arrow line 1a in FIG. 2 in the first operation mode continues to flow while decreasing along the same path (arrow line 2a in FIG. 2). On the other hand, the current indicated by the arrow line 1b in FIG. 2 in the first operation mode increases and flows through the first auxiliary diode 18c without passing through the first auxiliary capacitor 18e (arrow line 2b in FIG. 2).

第３動作モード（図２（ｃ）及び図３に示すＦ３）は、降圧スイッチ１４を通過する電流の経路が変わる動作モードである。図２矢印線２ａに示す電流が減少し、降圧用スイッチ１４を通過する電流が零になったとき、第２動作モードが終了し第３モードに移行する。すると、図２矢印線２ａに示す電流は、主リアクトル１２、第１の補助スイッチ１８ａ、第１の補助ダイオード１８ｃ、可飽和リアクトル１７及び補助リアクトル１６を介して環流されることになる（図２矢印線３ａ）。一方、第２動作モードにおける図２矢印線２ｂに示す電流は、逆向きに同じ経路で継続して流れる（図２矢印線３ｂ）。   The third operation mode (F3 shown in FIGS. 2C and 3) is an operation mode in which the path of the current passing through the step-down switch 14 is changed. When the current indicated by the arrow line 2a in FIG. 2 decreases and the current passing through the step-down switch 14 becomes zero, the second operation mode ends and the mode is shifted to the third mode. Then, the current shown by the arrow line 2a in FIG. 2 is circulated through the main reactor 12, the first auxiliary switch 18a, the first auxiliary diode 18c, the saturable reactor 17, and the auxiliary reactor 16 (FIG. 2). Arrow line 3a). On the other hand, the current indicated by the arrow line 2b in FIG. 2 in the second operation mode continuously flows in the reverse direction along the same path (arrow line 3b in FIG. 2).

第４動作モード（図２（ｄ）及び図３に示すＦ４）は、低負荷もしくは入出力電圧差が小さくソフトスイッチングが困難な場合に設けられている。この区間では補助リアクトル１６の電流は増え続け、第１のスナバコンデンサに蓄えられた電荷と同等またはより大きいエネルギーが補助リアクトル１６に蓄えられ、ソフトスイッチングが可能な電流に達したとき、降圧用スイッチ１４がオフする。もし、低負荷で無く、入出力電圧差が十分にあり補助電流が大きくソフトスイッチングが可能な場合は、このモードは不要で、図２矢印線３ｂが零になった時点で降圧用スイッチ１４はオフする。すなわち、図２矢印線２ａに示す電流が零または零に近い電流値の時に降圧スイッチ１４をオフするため電流が零の状態でスイッチング動作（ターンオフ）がなされるＺＣＳ（Zero Current Switching)が実現されることとなる。   The fourth operation mode (F4 shown in FIGS. 2D and 3) is provided when the load is low or the input / output voltage difference is small and soft switching is difficult. In this section, the current of the auxiliary reactor 16 continues to increase, and when the energy equal to or larger than the charge stored in the first snubber capacitor is stored in the auxiliary reactor 16 and reaches a current that allows soft switching, the step-down switch 14 turns off. If the load is not low, the input / output voltage difference is sufficient, the auxiliary current is large, and soft switching is possible, this mode is unnecessary, and when the arrow line 3b in FIG. Turn off. That is, ZCS (Zero Current Switching) is realized in which the step-down switch 14 is turned off when the current shown by the arrow line 2a in FIG. The Rukoto.

第５動作モード（図２（ｅ）図３に示すＦ５）は、第３もしくは第４動作モード後に、第１のスナバコンデンサ１９からの放電を行わせる動作モードである。第３もしくは第４動作モードが終了すると、降圧用スイッチ１４がオフ状態になる。この結果、第１のスナバコンデンサ１９、第１の補助スイッチ１８ａ、第１の補助ダイオード１８ｃ、可飽和リアクトル１７、補助リアクトル１６、第１の平滑コンデンサ１１を順に介して第１のスナバコンデンサ１９に至る経路で電流が流れる（図２矢印線５ｂ）。   The fifth operation mode (F5 shown in FIG. 2 (e) and FIG. 3) is an operation mode in which discharge from the first snubber capacitor 19 is performed after the third or fourth operation mode. When the third or fourth operation mode ends, the step-down switch 14 is turned off. As a result, the first snubber capacitor 19, the first auxiliary switch 18 a, the first auxiliary diode 18 c, the saturable reactor 17, the auxiliary reactor 16, and the first smoothing capacitor 11 are sequentially passed through the first snubber capacitor 19. A current flows along the route (arrow line 5b in FIG. 2).

さらに、第５動作モードにおいて、降圧用スイッチ１４はオフ状態となっている。これによって、補助リアクトル１６、第１の平滑コンデンサ１１、第２の平滑コンデンサ１５、第２のスナバコンデンサ２０、第１の補助スイッチ１８ａ、第１の補助ダイオード１８ｃ及び可飽和リアクトル１７を介して補助リアクトル１６に至る経路で電流が流れる（図２矢印線５ｃ）。この結果、第２のスナバコンデンサ２０には、第１のスナバコンデンサ１９に蓄えられた電荷と同等またはより大きい電荷が蓄えられる。これによって、図３Ｆ５（昇圧用スイッチ１３の電圧）に示すように、第１のスナバコンデンサ１９では、電荷が完全に第２のスナバコンデンサ２０に移動して電圧が零（第１逆並列ダイオードｄ１の順方向電圧）になる。これは、「補助リアクトル１６に流れた電流×流れた時間」が「第１のスナバコンデンサ２０の電圧×第１のスナバコンデンサ２０の静電容量」より大きいという条件が成り立つ場合に可能になる。なお、第４動作モードにおける図２矢印線４ａに示す電流は、同じ経路で継続して流れる（図２矢印線５ａ）。   Further, in the fifth operation mode, the step-down switch 14 is in an off state. As a result, the auxiliary reactor 16, the first smoothing capacitor 11, the second smoothing capacitor 15, the second snubber capacitor 20, the first auxiliary switch 18 a, the first auxiliary diode 18 c and the saturable reactor 17 are used for auxiliary. A current flows along the path to the reactor 16 (arrow line 5c in FIG. 2). As a result, the second snubber capacitor 20 stores a charge that is equal to or larger than the charge stored in the first snubber capacitor 19. As a result, as shown in FIG. 3F5 (voltage of the boosting switch 13), in the first snubber capacitor 19, the electric charge is completely moved to the second snubber capacitor 20, and the voltage is zero (first antiparallel diode d1). Forward voltage). This is possible when the condition that “current flowing through auxiliary reactor 16 × flowing time” is larger than “voltage of first snubber capacitor 20 × capacitance of first snubber capacitor 20” is satisfied. In the fourth operation mode, the current indicated by the arrow line 4a in FIG. 2 continuously flows through the same path (arrow line 5a in FIG. 2).

第６動作モード（図２（ｆ）及び図３に示すＦ６）は、第５動作モードの終了後に、スイッチ制御部２１が昇圧用スイッチ１３をソフトスイッチングによりオン状態にする動作モードである。第５動作モードが終了すると、第１のスナバコンデンサ１９の電圧が零（第１の逆並列ダイオードｄ１の順方向電圧）になる。このタイミングで昇圧用スイッチ１３をオン状態にする。これにより、昇圧用スイッチ１３では、電圧が零の状態でスイッチング動作（ターンオン）がなされるＺＶＳ（Zero Voltage Switching)が実現されることとなる。   The sixth operation mode (F6 shown in FIGS. 2 (f) and 3) is an operation mode in which the switch control unit 21 turns on the boost switch 13 by soft switching after the end of the fifth operation mode. When the fifth operation mode ends, the voltage of the first snubber capacitor 19 becomes zero (the forward voltage of the first antiparallel diode d1). At this timing, the boost switch 13 is turned on. As a result, the boost switch 13 realizes ZVS (Zero Voltage Switching) in which the switching operation (turn-on) is performed in a state where the voltage is zero.

ここで、第６動作モードでは、昇圧用スイッチ１３及び第１の補助スイッチ１８ａがオン状態で降圧用スイッチ１４がオフ状態であることから、第１の平滑コンデンサ１１、昇圧用スイッチ１３、第１の補助スイッチ１８ａ、第１の補助ダイオード１８ｃ、可飽和リアクトル１７及び補助リアクトル１６を順に介して第１の平滑コンデンサ１１に至る経路で電流が流れる（図２矢印線６ｂ）。この電流は、昇圧用スイッチ１３に本来流れる電流とは逆方向であり、暫時減少する。なお、第５動作モードにおける図２矢印線５ａに示す電流は、同じ経路で継続して流れる（図２矢印線６ａ）。   Here, in the sixth operation mode, since the boosting switch 13 and the first auxiliary switch 18a are in the on state and the step-down switch 14 is in the off state, the first smoothing capacitor 11, the boosting switch 13, Current flows through the first smoothing capacitor 11 through the auxiliary switch 18a, the first auxiliary diode 18c, the saturable reactor 17 and the auxiliary reactor 16 in this order (arrow line 6b in FIG. 2). This current is in the opposite direction to the current that flows through the boosting switch 13 and decreases for a while. In the fifth operation mode, the current indicated by the arrow line 5a in FIG. 2 continuously flows through the same path (arrow line 6a in FIG. 2).

第７動作モード（図２（ｇ）図３に示すＦ７）は、第６動作モードの図２矢印線６ｂの電流が零になったときこのモードとなる。このモードは、昇圧用スイッチ１３及び主リアクトル１２を流れる電流を増大させ、補助リアクトル１６に流れる電流を減少させる動作モードである。上述した第６動作モードにおける図２矢印線６ｂの電流（昇圧用スイッチ１３に本来流れる電流を打ち消す方向に流れる電流）が徐々に減少する（図２矢印線７ｂ）。その結果、第１の平滑コンデンサ１１から、主リアクトル１２及び昇圧用スイッチ１３を順に介して第１の平滑コンデンサ１１に至る経路で電流が流れ始める（図２矢印線７ａ）。   The seventh operation mode (F7 shown in FIG. 2 (g) in FIG. 3) becomes this mode when the current of the arrow line 6b in FIG. 2 in the sixth operation mode becomes zero. This mode is an operation mode in which the current flowing through the boosting switch 13 and the main reactor 12 is increased and the current flowing through the auxiliary reactor 16 is decreased. In the sixth operation mode described above, the current of the arrow line 6b in FIG. 2 (current flowing in the direction that cancels the current that flows through the boosting switch 13) gradually decreases (arrow line 7b in FIG. 2). As a result, current starts to flow from the first smoothing capacitor 11 through the main reactor 12 and the step-up switch 13 to the first smoothing capacitor 11 in order (arrow line 7a in FIG. 2).

第８動作モード（図２（ｈ）及び図３に示すＦ８）は、第７動作モードの終了後に、図３に示すように補助リアクトル１６に流れる電流が逆（負方向とする）になった場合に第１補助ダイオード１８ｃがオフする。その時発生するサージ電圧を軽減する動作モードである。補助リアクトル１６に流れる電流が負方向になる、つまり、上述した第７動作モードにおける図２矢印線７ｂは、逆方向に流れる（図２矢印線８ｂ）。この際、第１補助ダイオード１８ｃがオフするが、第１補助ダイオード１８ｃの逆回復電流によって逆電流が流れる。この時可飽和リアクトル１７及び第１の補助コンデンサ１８ｅによって、サージ電圧は、軽減される。図４に示すように、可飽和リアクトル１７及び第１の補助コンデンサ１８ｅが設置されている場合ｅ１、可飽和リアクトル１７のみが設置されている場合ｅ２、可飽和リアクトル１７及び第１の補助コンデンサ１８ｅが設置されていない場合ｅ３の順番で第１の補助スイッチ１８ａに印加されるサージ電圧は大きくなる。なお、第７動作モードにおける図２矢印線７ａに示す電流は、同じ経路で継続して流れる（図２矢印線８ａ）。   In the eighth operation mode (F8 shown in FIG. 2 (h) and FIG. 3), the current flowing through the auxiliary reactor 16 is reversed (negative direction) as shown in FIG. 3 after the end of the seventh operation mode. In this case, the first auxiliary diode 18c is turned off. This is an operation mode for reducing the surge voltage generated at that time. The current flowing through the auxiliary reactor 16 is in the negative direction, that is, the arrow line 7b in FIG. 2 in the seventh operation mode described above flows in the reverse direction (arrow line 8b in FIG. 2). At this time, the first auxiliary diode 18c is turned off, but a reverse current flows due to the reverse recovery current of the first auxiliary diode 18c. At this time, the surge voltage is reduced by the saturable reactor 17 and the first auxiliary capacitor 18e. As shown in FIG. 4, e1 when the saturable reactor 17 and the first auxiliary capacitor 18e are installed, e2 when only the saturable reactor 17 is installed, the saturable reactor 17 and the first auxiliary capacitor 18e. When is not installed, the surge voltage applied to the first auxiliary switch 18a increases in the order of e3. In the seventh operation mode, the current indicated by the arrow line 7a in FIG. 2 continuously flows through the same path (arrow line 8a in FIG. 2).

第９動作モード（図２（ｉ）及び図３に示すＦ９）は、第８動作モードの終了後に、上述した第８動作モードにおける図２矢印線８ｂに示す電流が零になり、第１の平滑コンデンサ１１から主リアクトル１２及び昇圧用スイッチ１３を順に介して第１の平滑コンデンサ１１に至る経路で電流（図２矢印線９ａ）が増大する。この際、第１の補助スイッチ１８ａをオフ状態にする。なお、第１の補助スイッチ１８ａでは、電流が零の状態でスイッチング動作（ターンオフ）がなされるＺＣＳ（Zero Current Switching）が実現される。   In the ninth operation mode (F9 shown in FIGS. 2 (i) and 3), after the end of the eighth operation mode, the current shown by the arrow line 8b in FIG. A current (arrow line 9a in FIG. 2) increases in a path from the smoothing capacitor 11 to the first smoothing capacitor 11 through the main reactor 12 and the boosting switch 13 in order. At this time, the first auxiliary switch 18a is turned off. The first auxiliary switch 18a implements ZCS (Zero Current Switching) in which a switching operation (turn-off) is performed in a state where the current is zero.

第１０動作モード（図２（ｊ）及び図３に示すＦ１０）は、第９動作モードの終了後に、スイッチ制御部２１が昇圧用スイッチ１３をソフトスイッチングによりオフ状態にする動作モードである。第９動作モードでは昇圧用スイッチ１３はオン状態にあり、その結果、第１のスナバコンデンサ１９の電荷は放電されており、昇圧用スイッチ１３では、第１のスナバコンデンサ１９の電圧が零の状態でスイッチング動作（ターンオフ）がなされるＺＶＳ（Zero Voltage Switching)が実現される。   The tenth operation mode (F10 shown in FIGS. 2 (j) and 3) is an operation mode in which the switch control unit 21 turns off the boost switch 13 by soft switching after the end of the ninth operation mode. In the ninth operation mode, the boosting switch 13 is in the ON state, and as a result, the charge of the first snubber capacitor 19 is discharged, and in the boosting switch 13, the voltage of the first snubber capacitor 19 is zero. Thus, ZVS (Zero Voltage Switching) in which a switching operation (turn-off) is performed is realized.

昇圧用スイッチ１３がオフ状態になると、第１の平滑コンデンサ１１、主リアクトル１２及び第１のスナバコンデンサ１９を順に介して第１の平滑コンデンサ１１に至る経路で電流が流れる（図２矢印線１０ａ）。   When the step-up switch 13 is turned off, a current flows through a path that reaches the first smoothing capacitor 11 through the first smoothing capacitor 11, the main reactor 12, and the first snubber capacitor 19 in this order (arrow line 10a in FIG. 2). ).

また、第２の平滑コンデンサ１５、第１の平滑コンデンサ１１、主リアクトル１２及び第２のスナバコンデンサ２０を順に介して第２の平滑コンデンサ１５に至る経路でも電流が流れる（図２矢印線１０ｂ）。さらに、補助リアクトル１６、主リアクトル１２、第１の補助スイッチ１８ａ、第１の補助コンデンサ１８ｅ及び可飽和リアクトル１７という順に補助リアクトル１６に至る経路でも電流が流れる（図２矢印線１０ｃ）。   In addition, a current flows through a path that reaches the second smoothing capacitor 15 through the second smoothing capacitor 15, the first smoothing capacitor 11, the main reactor 12, and the second snubber capacitor 20 in this order (arrow line 10b in FIG. 2). . Furthermore, a current flows through the auxiliary reactor 16 in the order of the auxiliary reactor 16, the main reactor 12, the first auxiliary switch 18a, the first auxiliary capacitor 18e, and the saturable reactor 17 (arrow line 10c in FIG. 2).

第１１動作モード（図２（ｋ）及び図３に示すＦ１１）は、第１０動作モードの終了後に、第２の逆並列ダイオードｄ２（降圧用スイッチ１４）がオン状態になって主リアクトル１２に蓄積された電力を端子Ｔ２１，Ｔ２２から出力する動作モードである。図１のＰ１点が第２の平滑コンデンサ１５の電圧を超えると第２の逆並列ダイオードｄ２（降圧用スイッチ１４）がオン状態になる。すると、第１の平滑コンデンサ１１、主リアクトル１２及び第２の逆並列ダイオードｄ２（降圧用スイッチ１４）を順に介する経路で電流が端子Ｔ２１，Ｔ２２から出力される（図２矢印線１１ａ）。そして、スイッチ制御部２１は、降圧用スイッチ１４をオン状態にする。これにより、降圧用スイッチ１４では、電圧が零（第２の逆並列ダイオードｄ２の順方向電圧）の状態でスイッチング動作（ターンオン）がなされるＺＶＳ（Zero Voltage Switching)が実現されることとなる。   In the eleventh operation mode (F11 shown in FIG. 2 (k) and FIG. 3), after the tenth operation mode ends, the second antiparallel diode d2 (step-down switch 14) is turned on and the main reactor 12 is turned on. This is an operation mode in which the accumulated power is output from the terminals T21 and T22. When the point P1 in FIG. 1 exceeds the voltage of the second smoothing capacitor 15, the second antiparallel diode d2 (step-down switch 14) is turned on. Then, current is output from the terminals T21 and T22 through a path that sequentially passes through the first smoothing capacitor 11, the main reactor 12, and the second antiparallel diode d2 (step-down switch 14) (arrow line 11a in FIG. 2). Then, the switch control unit 21 turns on the step-down switch 14. As a result, in the step-down switch 14, ZVS (Zero Voltage Switching) in which the switching operation (turn-on) is performed in a state where the voltage is zero (the forward voltage of the second antiparallel diode d <b> 2) is realized.

〈降圧動作〉
降圧動作においては、スイッチ制御部２１が、降圧のために降圧用スイッチ１４を駆動すると共に、第２のスナバコンデンサ２０に蓄積された電荷を完全に放電してソフトスイッチングを実現するために第２の補助スイッチ１８ｂ及び昇圧用スイッチ１３を駆動する。すなわち、双方向チョッパ回路Ａの降圧動作は、以下に説明する第１〜第１１動作モードの１１の動作モードからなる。スイッチ制御部２１は、降圧動作時、電流センサー２２による検出結果に基づいて電流が所定値より大きくかつ負方向である場合には、この第１〜１１動作モードを実行する。これら第１〜第１１動作モードを繰り返すことにより降圧用スイッチ１４のソフトスイッチングを実現する。例えば、降圧動作では、端子Ｔ１１，Ｔ１２間に負荷が接続され、端子Ｔ２１，Ｔ２２間にバッテリが接続されている。 <Step-down operation>
In the step-down operation, the switch control unit 21 drives the step-down switch 14 for stepping down, and discharges the charge accumulated in the second snubber capacitor 20 completely to realize soft switching. The auxiliary switch 18b and the step-up switch 13 are driven. That is, the step-down operation of the bidirectional chopper circuit A is composed of eleven operation modes of the first to eleventh operation modes described below. The switch control unit 21 executes the first to eleventh operation modes when the current is larger than a predetermined value and in the negative direction based on the detection result by the current sensor 22 during the step-down operation. By repeating these first to eleventh operation modes, soft switching of the step-down switch 14 is realized. For example, in the step-down operation, a load is connected between the terminals T11 and T12, and a battery is connected between the terminals T21 and T22.

なお、降圧動作は、上述した昇圧動作とは、昇圧用スイッチ１３と降圧用スイッチ１４との制御が逆になり、また第１の補助スイッチ１８ａと第２の補助スイッチ１８ｂとの制御が逆になったものである。   Note that the step-down operation is opposite to the control of the step-up switch 13 and the step-down switch 14 and the control of the first auxiliary switch 18a and the second auxiliary switch 18b is opposite to the step-up operation described above. It has become.

第１動作モード（図５（ａ）及び図６に示すＲ１）では、スイッチ制御部２１が降圧用スイッチ１４をオフ状態にしている際に、第２の補助スイッチ１８ｂをオン状態にして、第２の補助コンデンサ１８ｆを放電させる動作モードである。なお、スイッチ制御部２１は、第１動作モード前から昇圧用スイッチ１３をオン状態にしている。   In the first operation mode (R1 shown in FIGS. 5A and 6), when the switch control unit 21 is turning off the step-down switch 14, the second auxiliary switch 18b is turned on, This is an operation mode in which the second auxiliary capacitor 18f is discharged. The switch control unit 21 keeps the boosting switch 13 in the on state before the first operation mode.

第２の補助スイッチ１８ｂがオン状態になる前は、第１の平滑コンデンサ１１、昇圧用スイッチ１３及び主リアクトル１２を順に介する経路で電流が流れる（図５矢印線２１ａ）。   Before the second auxiliary switch 18b is turned on, a current flows through a path that sequentially passes through the first smoothing capacitor 11, the boosting switch 13, and the main reactor 12 (arrow line 21a in FIG. 5).

第２の補助スイッチ１８ｂがオン状態になると、第１の平滑コンデンサ１１から、補助リアクトル１６、可飽和リアクトル１７、第２の補助コンデンサ１８ｆ、第２の補助スイッチ１８ｂ、昇圧用スイッチ１３を順に介して第１の平滑コンデンサ１１に至る経路で電流が流れる（図５矢印線２１ｂ、なお、この電流方向を負方向とする）。このような電流によって、第２の補助コンデンサ１８ｆは第２の補助ダイオード１８ｄの順方向電圧まで放電が行われる。   When the second auxiliary switch 18b is turned on, the first smoothing capacitor 11, the auxiliary reactor 16, the saturable reactor 17, the second auxiliary capacitor 18f, the second auxiliary switch 18b, and the boosting switch 13 are sequentially passed through. Thus, a current flows along the path to the first smoothing capacitor 11 (arrow line 21b in FIG. 5, where the current direction is a negative direction). Due to such a current, the second auxiliary capacitor 18f is discharged to the forward voltage of the second auxiliary diode 18d.

第２動作モード（図５（ｂ）及び図６に示すＲ２）は、第１動作モードにおいて第２の補助コンデンサ１８ｆの放電終了後に、図５の矢印線２２ａに示す電流が減少する動作モードである。第１動作モードが終了しても、図５矢印線２１ａに示す電流は、同じ経路で継続して減少しながら流れる（図５矢印線２２ａ）。一方、第１動作モードにおける図５矢印線２１ｂに示す電流は、増大しながら、第２の補助コンデンサ１８ｆを経由せずに第２補助ダイオード１８ｄを経由して流れる（図５矢印線２２ｂ）。   The second operation mode (R2 shown in FIGS. 5B and 6) is an operation mode in which the current shown by the arrow line 22a in FIG. 5 decreases after the discharge of the second auxiliary capacitor 18f in the first operation mode. is there. Even when the first operation mode ends, the current shown by the arrow line 21a in FIG. 5 flows while decreasing continuously in the same path (arrow line 22a in FIG. 5). On the other hand, the current indicated by the arrow line 21b in FIG. 5 in the first operation mode increases while flowing through the second auxiliary diode 18d without passing through the second auxiliary capacitor 18f (arrow line 22b in FIG. 5).

第３動作モード（図５（ｃ）及び図６に示すＲ３）は、昇圧スイッチ１３を通過する電流の経路が変わる動作モードである。図２矢印線２２ａに示す電流が減少し、昇圧用スイッチ１３を通過する電流が零になったとき、第２動作モードが終了し第３モードに移行する。すると、図５矢印線２２ａに示す電流は、主リアクトル１２、補助リアクトル１６、可飽和リアクトル１７、第２の補助ダイオード１８ｄ及び第１の補助スイッチ１８ａを介して環流されることになる（図５点線矢印２３ａ）。一方、第２動作モードにおける図５矢印線２２ｂに示す電流は、同じ経路で継続して流れる（図５矢印線２３ｂ）。   The third operation mode (R3 shown in FIGS. 5C and 6) is an operation mode in which the path of the current passing through the boost switch 13 is changed. When the current indicated by the arrow line 22a in FIG. 2 decreases and the current passing through the boosting switch 13 becomes zero, the second operation mode ends and the mode is shifted to the third mode. Then, the current shown by the arrow line 22a in FIG. 5 is circulated through the main reactor 12, the auxiliary reactor 16, the saturable reactor 17, the second auxiliary diode 18d, and the first auxiliary switch 18a (FIG. 5). Dotted arrow 23a). On the other hand, the current indicated by the arrow line 22b in FIG. 5 in the second operation mode continuously flows through the same path (arrow line 23b in FIG. 5).

第４動作モード（図５（ｄ）及び図６に示すＲ４）は、低負荷もしくは入出力電圧差が小さくソフトスイッチングが困難な場合に設けられている。この区間では、この間補助リアクトル１６の電流は増え続け、第２のスナバコンデンサに蓄えられた電荷と同等またはより大きいエネルギーが補助リアクトル１６に蓄えられ、ソフトスイッチングが可能な電流に達したとき、昇圧用スイッチ１３がオフする。もし、低負荷で無く、入出力電圧差が十分にあり補助電流が大きくソフトスイッチングが可能な場合は、このモードは不要で、図５矢印線２３ｂが零になった時点で昇圧用スイッチ１３はオフする。すなわち、図５矢印線２２ａに示す電流が零または零に近い電流値の時に昇圧用スイッチ１３をオフするため電流が零の状態でスイッチング動作（ターンオフ）がなされるＺＣＳ（Zero Current Switching)が実現されることとなる。 The fourth operation mode (R4 shown in FIGS. 5D and 6) is provided when the load is low or the input / output voltage difference is small and soft switching is difficult. In this section, the current of the auxiliary reactor 16 continues to increase during this period, and when the energy equal to or larger than the charge stored in the second snubber capacitor is stored in the auxiliary reactor 16 and reaches a current that allows soft switching, the voltage is increased. Switch 13 is turned off. If the load is not low, the input / output voltage difference is sufficient, the auxiliary current is large, and soft switching is possible, this mode is unnecessary, and when the arrow line 23b in FIG. Turn off. That is, ZCS (Zero Current Switching) in which switching operation (turn-off) is performed in a state where the current is zero is realized because the step-up switch 13 is turned off when the current indicated by the arrow line 22a in FIG. 5 is zero or close to zero. Will be.

第５動作モード（図５（ｅ）図６に示すＲ５）は、第３もしくは第４動作モード後に、第２のスナバコンデンサ２０からの放電を行わせる動作モードである。第３もしくは第４動作モードが終了すると、第１の逆並列ダイオードｄ１（昇圧用スイッチ１３）が完全にオフ状態になる。この結果、第２のスナバコンデンサ２０、第２の平滑コンデンサ１５、第１の平滑コンデンサ１１、補助リアクトル１６、可飽和リアクトル１７、第２の補助ダイオード１８ｄ及び第２の補助スイッチ１８ｂを順に介して第２のスナバコンデンサ２０に至る経路で電流が流れる（図５矢印線２５ｂ）。   The fifth operation mode (R5 shown in FIG. 5 (e) and FIG. 6) is an operation mode in which the second snubber capacitor 20 is discharged after the third or fourth operation mode. When the third or fourth operation mode ends, the first antiparallel diode d1 (step-up switch 13) is completely turned off. As a result, the second snubber capacitor 20, the second smoothing capacitor 15, the first smoothing capacitor 11, the auxiliary reactor 16, the saturable reactor 17, the second auxiliary diode 18d, and the second auxiliary switch 18b are sequentially passed. A current flows along the path to the second snubber capacitor 20 (arrow line 25b in FIG. 5).

さらに、第５動作モードにおいて、昇圧用スイッチ１３はオフ状態となっている。これによって、補助リアクトル１６、可飽和リアクトル１７、第２の補助ダイオード１８ｄ、第２の補助スイッチ１８ｂ、第１のスナバコンデンサ１９及び第１の平滑コンデンサ１１を介して補助リアクトル１６に至る経路で電流が流れる（図５矢印線２５ｃ）。この結果、第１のスナバコンデンサ１９には、第２のスナバコンデンサ２０に蓄えられた電荷と同等またはより大きい電荷が蓄えられる。これによって、図６に示すように、第２のスナバコンデンサ２０では、電荷が完全に第１のスナバコンデンサ１９に移動して電圧が零（第２の逆並列ダイオードｄ２の順方向電圧）になる。なお、第４動作モードにおける図５矢印線２４ａに示す電流は、同じ経路で継続して流れる（図５矢印線２５ａ）。   Further, in the fifth operation mode, the boosting switch 13 is in an off state. As a result, a current is passed through the auxiliary reactor 16, the saturable reactor 17, the second auxiliary diode 18d, the second auxiliary switch 18b, the first snubber capacitor 19 and the first smoothing capacitor 11 to the auxiliary reactor 16. Flows (arrow line 25c in FIG. 5). As a result, the first snubber capacitor 19 stores a charge that is equal to or larger than the charge stored in the second snubber capacitor 20. As a result, as shown in FIG. 6, in the second snubber capacitor 20, the electric charge completely moves to the first snubber capacitor 19 and the voltage becomes zero (the forward voltage of the second antiparallel diode d2). . Note that the current indicated by the arrow line 24a in FIG. 5 in the fourth operation mode continuously flows through the same path (arrow line 25a in FIG. 5).

第６動作モード（図５（ｆ）及び図６に示すＲ６）は、第５動作モードの終了後に、スイッチ制御部２１が降圧用スイッチ１４をソフトスイッチングによりオン状態にする動作モードである。第５動作モードが終了すると、第２のスナバコンデンサ２０の電圧が零（第２の逆並列ダイオードｄ２の順方向電圧）になる。このタイミングで降圧用スイッチ１４をオン状態にする。これにより、降圧用スイッチ１４では、電圧が零の状態でスイッチング動作（ターンオン）がなされるＺＶＳ（Zero Voltage Switching)が実現されることとなる。   The sixth operation mode (R6 shown in FIG. 5 (f) and FIG. 6) is an operation mode in which the switch control unit 21 turns on the step-down switch 14 by soft switching after the end of the fifth operation mode. When the fifth operation mode ends, the voltage of the second snubber capacitor 20 becomes zero (the forward voltage of the second antiparallel diode d2). At this timing, the step-down switch 14 is turned on. As a result, the step-down switch 14 realizes ZVS (Zero Voltage Switching) in which the switching operation (turn-on) is performed in a state where the voltage is zero.

ここで、第６動作モードでは、降圧用スイッチ１４及び第２の補助スイッチ１８ｂがオン状態で昇圧用スイッチ１３がオフ状態であることから、第２の平滑コンデンサ１５、第１の平滑コンデンサ１１、補助リアクトル１６、可飽和リアクトル１７、第２の補助ダイオード１８ｄ、第２の補助スイッチ１８ｂ及び降圧用スイッチ１４を順に介して第２の平滑コンデンサ１５に至る経路で電流が流れる（図５矢印線２６ｂ）。この電流は、降圧用スイッチ１４に本来流れる電流とは逆方向であり、暫時減少する。なお、第５動作モードにおける図５矢印線２５ａに示す電流は、同じ経路で継続して流れる（図５矢印線２６ａ）。   Here, in the sixth operation mode, since the step-down switch 14 and the second auxiliary switch 18b are on and the step-up switch 13 is off, the second smoothing capacitor 15, the first smoothing capacitor 11, A current flows through a path that reaches the second smoothing capacitor 15 through the auxiliary reactor 16, the saturable reactor 17, the second auxiliary diode 18d, the second auxiliary switch 18b, and the step-down switch 14 in this order (arrow line 26b in FIG. 5). ). This current is in the opposite direction to the current that flows through the step-down switch 14 and decreases for a while. In the fifth operation mode, the current indicated by the arrow line 25a in FIG. 5 continuously flows through the same path (arrow line 26a in FIG. 5).

第７動作モード（図５（ｇ）図６に示すＲ７）は、第６動作モードの図５矢印線２６ｂの電流が零になったときこのモードとなる。このモードは、降圧用スイッチ１４及び主リアクトル１２を流れる電流を増大させ、補助リアクトル１６を流れる電流を減少させる動作モードである。上述した第６動作モードにおける図５矢印線２６ｂの電流（降圧用スイッチ１４に本来流れる電流を打ち消す方向に流れる電流）が徐々に減少する（図５矢印線２７ｂ）。その結果、第２の平滑コンデンサ１５から、降圧用スイッチ１４、主リアクトル１２及び第１の平滑コンデンサ１１を順に介して第２の平滑コンデンサ１５に至る経路で電流が流れ初める（図５矢印線２７ａ）   The seventh operation mode (R7 shown in FIG. 5 (g) in FIG. 6) becomes this mode when the current of the arrow line 26b in FIG. 5 in the sixth operation mode becomes zero. This mode is an operation mode in which the current flowing through the step-down switch 14 and the main reactor 12 is increased and the current flowing through the auxiliary reactor 16 is decreased. In the sixth operation mode described above, the current of the arrow line 26b in FIG. 5 (current flowing in the direction that cancels the current that flows through the step-down switch 14) gradually decreases (arrow line 27b in FIG. 5). As a result, current starts to flow from the second smoothing capacitor 15 through the step-down switch 14, the main reactor 12, and the first smoothing capacitor 11 to the second smoothing capacitor 15 in this order (arrow line 27a in FIG. 5). )

第８動作モード（図５（ｈ）及び図６に示すＲ８）は、第７動作モードの終了後に、図６に示すように補助リアクトル１６に流れる電流が逆（正方向とする）になった場合、第２補助ダイオード１８ｄがオフする。その時に発生するサージ電圧を軽減する動作モードである。補助リアクトル１６に流れる電流が正方向になる、つまり、上述した第７動作モードにおける図５矢印線２７ｂは、逆方向に流れる（図５矢印線２８ｂ）。この際、第２の補助ダイオード１８ｄがオフするが、第２の補助ダイオード１８ｄの逆回復電流によって逆電流が流れる。この時可飽和リアクトル１７及び第２の補助コンデンサ１８ｆによって、サージ電圧は、軽減される。例えば、可飽和リアクトル１７及び第２の補助コンデンサ１８ｆが設置されている場合、可飽和リアクトル１７のみが設置されている場合、可飽和リアクトル１７及び第２の補助コンデンサ１８ｆが設置されていない場合の順番で第２の補助スイッチ１８ｂに印加されるサージ電圧は大きくなる。なお、第７動作モードにおける図５矢印線２７ａに示す電流は、同じ経路で継続して流れる（図５矢印線２８ａ）。   In the eighth operation mode (R8 shown in FIG. 5 (h) and FIG. 6), the current flowing through the auxiliary reactor 16 is reversed (forward direction) as shown in FIG. 6 after the end of the seventh operation mode. In this case, the second auxiliary diode 18d is turned off. This is an operation mode for reducing the surge voltage generated at that time. The current flowing through the auxiliary reactor 16 becomes the forward direction, that is, the arrow line 27b in FIG. 5 in the seventh operation mode described above flows in the reverse direction (arrow line 28b in FIG. 5). At this time, the second auxiliary diode 18d is turned off, but a reverse current flows due to the reverse recovery current of the second auxiliary diode 18d. At this time, the surge voltage is reduced by the saturable reactor 17 and the second auxiliary capacitor 18f. For example, when the saturable reactor 17 and the second auxiliary capacitor 18f are installed, when only the saturable reactor 17 is installed, when the saturable reactor 17 and the second auxiliary capacitor 18f are not installed The surge voltage applied to the second auxiliary switch 18b in order increases. Note that the current indicated by the arrow line 27a in FIG. 5 in the seventh operation mode continues to flow through the same path (arrow line 28a in FIG. 5).

第９動作モード（図５（ｉ）及び図６に示すＲ９）は、第８動作モードの終了後に、上述した第８動作モードにおける図５矢印線２８ｂに示す電流が零になり、第２の平滑コンデンサ１５から降圧用スイッチ１４、主リアクトル１２及び第１の平滑コンデンサ１１を順に介して第２の平滑コンデンサ１５に至る経路で電流（図５矢印線２９ａ）が増大する。この際、第２の補助スイッチ１８ｂをオフ状態にする。なお、第２の補助スイッチ１８ｂでは、電流が零の状態でスイッチング動作（ターンオフ）がなされるＺＣＳ（Zero Current Switching）が実現される。   In the ninth operation mode (R9 shown in FIG. 5 (i) and FIG. 6), after the end of the eighth operation mode, the current indicated by the arrow line 28b in FIG. A current (arrow line 29a in FIG. 5) increases in a path from the smoothing capacitor 15 to the second smoothing capacitor 15 through the step-down switch 14, the main reactor 12, and the first smoothing capacitor 11 in this order. At this time, the second auxiliary switch 18b is turned off. The second auxiliary switch 18b realizes ZCS (Zero Current Switching) in which a switching operation (turn-off) is performed in a state where the current is zero.

第１０動作モード（図５（ｊ）及び図６に示すＲ１０）は、第９動作モードの終了後に、スイッチ制御部２１が降圧用スイッチ１４をソフトスイッチングによりオフ状態にする動作モードである。降圧用スイッチ１４のオンにより、第２のスナバコンデンサ２０の電圧が零の状態でスイッチング動作（ターンオフ）がなされるＺＶＳ（Zero Voltage Switching)が実現される。   The tenth operation mode (R10 shown in FIGS. 5 (j) and 6) is an operation mode in which the switch control unit 21 turns off the step-down switch 14 by soft switching after the end of the ninth operation mode. When the step-down switch 14 is turned on, ZVS (Zero Voltage Switching) is realized in which the switching operation (turn-off) is performed in a state where the voltage of the second snubber capacitor 20 is zero.

降圧用スイッチ１４がオフ状態になると、第１の平滑コンデンサ１１、第１のスナバコンデンサ１９及び主リアクトル１２を介して第１の平滑コンデンサ１１に至る経路で電流が流れる（図５矢印線３０ａ）。   When the step-down switch 14 is turned off, a current flows through a path that reaches the first smoothing capacitor 11 via the first smoothing capacitor 11, the first snubber capacitor 19, and the main reactor 12 (arrow line 30a in FIG. 5). .

また、第２の平滑コンデンサ１５、第２のスナバコンデンサ２０、主リアクトル１２及び第１の平滑コンデンサ１１を介して第２の平滑コンデンサ１５に至る経路でも電流が流れる（図５矢印線３０ｂ）。さらに、補助リアクトル１６、可飽和リアクトル１７、第２の補助コンデンサ１８ｆ、第２の補助スイッチ１８ｂ及び主リアクトル１２という順に補助リアクトル１６に至る経路でも電流が流れる（図５矢印線３０ｃ）。   Further, a current also flows through the second smoothing capacitor 15, the second snubber capacitor 20, the main reactor 12, and the first smoothing capacitor 11 to the second smoothing capacitor 15 (arrow line 30b in FIG. 5). Furthermore, a current flows through the auxiliary reactor 16 in the order of the auxiliary reactor 16, the saturable reactor 17, the second auxiliary capacitor 18f, the second auxiliary switch 18b, and the main reactor 12 (arrow line 30c in FIG. 5).

第１１動作モード（図５（ｋ）及び図６に示すＲ１１）は、第１０動作モードの終了後に、第１の逆並列ダイオードｄ１（昇圧用スイッチ１３）がオン状態になって主リアクトル１２に蓄積された電力を端子Ｔ１１，Ｔ１２から出力する動作モードである。図１のＰ１点の電位が零ボルト以下に低下すると第１の逆並列ダイオードｄ１（昇圧用スイッチ１３）がオン状態になる。すると、第１の平滑コンデンサ１１、主リアクトル１２及び第１の逆並列ダイオードｄ１（昇圧用スイッチ１３）を順に介する経路で電流が端子Ｔ１１，Ｔ１２から出力される（図５矢印線３１ａ）。そして、スイッチ制御部２１は、昇圧用スイッチ１３をオン状態にする。これにより、昇圧用スイッチ１３では、電圧が零（第１の逆並列ダイオードｄ１の順方向電圧）の状態でスイッチング動作（ターンオン）がなされるＺＶＳ（Zero Voltage Switching)が実現されることとなる。   In the eleventh operation mode (R11 shown in FIG. 5 (k) and FIG. 6), after the tenth operation mode ends, the first anti-parallel diode d1 (boost switch 13) is turned on and the main reactor 12 is turned on. This is an operation mode in which the accumulated power is output from the terminals T11 and T12. When the potential at point P1 in FIG. 1 drops below zero volts, the first antiparallel diode d1 (step-up switch 13) is turned on. Then, current is output from the terminals T11 and T12 through a path that sequentially passes through the first smoothing capacitor 11, the main reactor 12, and the first antiparallel diode d1 (step-up switch 13) (arrow line 31a in FIG. 5). Then, the switch control unit 21 turns on the boosting switch 13. As a result, the boosting switch 13 realizes ZVS (Zero Voltage Switching) in which the switching operation (turn-on) is performed in a state where the voltage is zero (the forward voltage of the first antiparallel diode d1).

〈ハイブリッド昇降圧動作〉
ハイブリッド昇降圧動作においては、スイッチ制御部２１が、昇圧用スイッチ１３及び降圧用スイッチ１４を駆動すると共に、第１のスナバコンデンサ１９及び第２のスナバコンデンサ２０に蓄積された電荷を完全に放電してソフトスイッチングを実現するために第１の補助スイッチ１８ａ及び第２の補助スイッチ１８ｂを駆動する。すなわち、双方向チョッパ回路Ａのハイブリッド昇降圧動作は、以下に説明する第１〜第１６動作モードの１６の動作モードからなる。 <Hybrid buck-boost operation>
In the hybrid step-up / step-down operation, the switch control unit 21 drives the step-up switch 13 and the step-down switch 14 and completely discharges the charges accumulated in the first snubber capacitor 19 and the second snubber capacitor 20. In order to realize soft switching, the first auxiliary switch 18a and the second auxiliary switch 18b are driven. That is, the hybrid step-up / step-down operation of the bidirectional chopper circuit A is composed of 16 operation modes of the first to the 16th operation modes described below.

スイッチ制御部２１は、電流センサー２２による検出結果に基づいて主リアクトル１２の電流が所定値より小さくかつ正方向である場合には、第１〜８動作モードを実行する。一方、スイッチ制御部２１は電流センサー２２による検出結果に基づいて主リアクトル１２の電流が所定値より小さくかつ負方向である場合には、第９〜１６動作モードを実行する。これら第１〜第１６動作モードを繰り返すことにより昇圧用スイッチ１３及び降圧用スイッチ１４のソフトスイッチングを実現する。例えば、昇圧動作では、端子Ｔ２１，Ｔ２２間に極めて軽い負荷が接続されている、又は昇圧率が１.０に極めて近い動作状態で、端子Ｔ１１，Ｔ１２間にバッテリが接続されている。   The switch control unit 21 executes the first to eighth operation modes when the current of the main reactor 12 is smaller than a predetermined value and in the positive direction based on the detection result by the current sensor 22. On the other hand, the switch control unit 21 executes the ninth to sixteenth operation modes when the current of the main reactor 12 is smaller than a predetermined value and in the negative direction based on the detection result by the current sensor 22. By repeating these first to sixteenth operation modes, soft switching of the step-up switch 13 and the step-down switch 14 is realized. For example, in the step-up operation, a very light load is connected between the terminals T21 and T22, or a battery is connected between the terminals T11 and T12 in an operation state in which the step-up rate is very close to 1.0.

第１動作モード（図７（ａ）及び図８に示すＨ１）では、スイッチ制御部２１が昇圧用スイッチ１３をオフ状態にしている際に、第１の補助スイッチ１８ａをオン状態にして、第１の補助コンデンサ１８ｅ及び第２の補助コンデンサ１８ｆを放電させる動作モードである。なお、スイッチ制御部２１は、第１動作モード前から降圧用スイッチ１４をオン状態にしている。   In the first operation mode (H1 shown in FIGS. 7A and 8), when the switch control unit 21 turns off the boosting switch 13, the first auxiliary switch 18a is turned on, This is an operation mode in which the first auxiliary capacitor 18e and the second auxiliary capacitor 18f are discharged. Note that the switch control unit 21 turns on the step-down switch 14 before the first operation mode.

第１の補助スイッチ１８ａがオン状態になる前は、第２の平滑コンデンサ１５から、降圧用スイッチ１４、主リアクトル１２及び第１の平滑コンデンサ１１を順に介する経路で電流が流れる（図７矢印線４１ａ）。   Before the first auxiliary switch 18a is turned on, a current flows from the second smoothing capacitor 15 through a path passing through the step-down switch 14, the main reactor 12, and the first smoothing capacitor 11 in order (see the arrow line in FIG. 7). 41a).

第１の補助スイッチ１８ａがオン状態になると、第２の平滑コンデンサ１５から降圧用スイッチ１４、第１の補助スイッチ１８ａ、第１の補助コンデンサ１８ｅ、可飽和リアクトル１７、補助リアクトル１６、第１の平滑コンデンサ１１及び第２の平滑コンデンサ１５を順に介して第２の平滑コンデンサ１５に至る経路で電流が流れる（図７矢印線４１ｂ）。このような電流によって、第１の補助コンデンサ１８ｅの放電が行われる。また、第２の平滑コンデンサ１５から、降圧用スイッチ１４、第４の逆並列ダイオードｄ４、第２の補助コンデンサ１８ｆ、可飽和リアクトル１７、補助リアクトル１６、第１の平滑コンデンサ１１及び第２の平滑コンデンサ１５を順に介して第２の平滑コンデンサ１５に至る経路で電流が流れる（図７矢印線４１ｃ）。このような電流によって、第２の補助コンデンサ１８ｆの放電が行われる。   When the first auxiliary switch 18a is turned on, the second smoothing capacitor 15 to the step-down switch 14, the first auxiliary switch 18a, the first auxiliary capacitor 18e, the saturable reactor 17, the auxiliary reactor 16, the first A current flows in a path that reaches the second smoothing capacitor 15 through the smoothing capacitor 11 and the second smoothing capacitor 15 in this order (arrow line 41b in FIG. 7). With such a current, the first auxiliary capacitor 18e is discharged. The second smoothing capacitor 15, the step-down switch 14, the fourth antiparallel diode d 4, the second auxiliary capacitor 18 f, the saturable reactor 17, the auxiliary reactor 16, the first smoothing capacitor 11, and the second smoothing capacitor A current flows along a path that reaches the second smoothing capacitor 15 through the capacitors 15 in order (arrow line 41c in FIG. 7). Such a current discharges the second auxiliary capacitor 18f.

第２動作モード（図７（ｂ）及び図８に示すＨ２）は、第１動作モードにおいて第１の補助コンデンサ１８ｅの放電終了後に、図７の矢印線４２ａに示す電流が増大する動作モードである。第１動作モードが終了しても、図７矢印線４１ａに示す電流は、同じ経路で増大しながら継続して流れる（図７矢印線４２ａ）。一方、図７矢印線４１ｂに示す電流も増大しながら、第１の補助コンデンサ１８ｅを経由せずに第１補助ダイオード１８ｃを経由して流れる（図７矢印線４２ｂ）。この結果、第１補助コンデンサ１８ｅの電圧は第１の補助ダイオード１８ｃの順電圧まで放電される。この時、第２の補助コンデンサ１８ｆの電圧は第１の補助ダイオード１８ｃと等しくなるため、第２の補助コンデンサ１８ｆと第４の逆並列ダイオードｄ４に流れる電流は零となる。   The second operation mode (H2 shown in FIGS. 7B and 8) is an operation mode in which the current shown by the arrow line 42a in FIG. 7 increases after the discharge of the first auxiliary capacitor 18e in the first operation mode. is there. Even when the first operation mode ends, the current shown by the arrow line 41a in FIG. 7 continues to flow while increasing along the same path (arrow line 42a in FIG. 7). On the other hand, the current shown by the arrow line 41b in FIG. 7 also increases and flows through the first auxiliary diode 18c without passing through the first auxiliary capacitor 18e (arrow line 42b in FIG. 7). As a result, the voltage of the first auxiliary capacitor 18e is discharged to the forward voltage of the first auxiliary diode 18c. At this time, since the voltage of the second auxiliary capacitor 18f becomes equal to that of the first auxiliary diode 18c, the current flowing through the second auxiliary capacitor 18f and the fourth antiparallel diode d4 becomes zero.

第３動作モード（図７（ｃ）及び図８に示すＨ３）は、第２動作モード後に、第１のスナバコンデンサ１９からの放電を行わせる動作モードである。第２動作モードが終了すると、降圧用スイッチ１４がオフする。この結果、第１のスナバコンデンサ１９、第１の補助スイッチ１８ａ、第１の補助ダイオード１８ｃ、可飽和リアクトル１７、補助リアクトル１６、第１の平滑コンデンサ１１を順に介して第１のスナバコンデンサ１９に至る経路で電流が流れる（図７矢印線４３ｂ）。   The third operation mode (H3 shown in FIGS. 7C and 8) is an operation mode in which discharging from the first snubber capacitor 19 is performed after the second operation mode. When the second operation mode ends, the step-down switch 14 is turned off. As a result, the first snubber capacitor 19, the first auxiliary switch 18 a, the first auxiliary diode 18 c, the saturable reactor 17, the auxiliary reactor 16, and the first smoothing capacitor 11 are sequentially passed through the first snubber capacitor 19. A current flows along the route (arrow line 43b in FIG. 7).

なお、第２動作モードにおいて、スイッチ制御部２１は、第１の補助スイッチ１８ａをオン（第１の動作モード）してから第１のスナバコンデンサ１９に蓄えられた電荷と同等の電荷を第２のスナバコンデンサ２０に供給するエネルギーを補助リアクトル１６に蓄えるまで降圧用スイッチ１４のオンを継続し、その後降圧用スイッチ１４をオフにする（図８参照）。   In the second operation mode, the switch control unit 21 supplies the second charge equal to the charge stored in the first snubber capacitor 19 after turning on the first auxiliary switch 18a (first operation mode). The step-down switch 14 is kept on until the energy supplied to the snubber capacitor 20 is stored in the auxiliary reactor 16, and then the step-down switch 14 is turned off (see FIG. 8).

降圧用スイッチ１４のオフよって、補助リアクトル１６、第１の平滑コンデンサ１１、第２の平滑コンデンサ１５、第２のスナバコンデンサ２０、第１の補助スイッチ１８ａ、第１の補助ダイオード１８ｃ及び可飽和リアクトル１７を介して補助リアクトル１６に至る経路で電流が流れる（図７点線矢印４３ｃ）。この結果、第２のスナバコンデンサ２０には、第１のスナバコンデンサ１９に蓄えられた電荷と同等またはより大きい電荷が蓄えられる。これによって、図７に示すように、第１のスナバコンデンサ１９では、電荷が完全に第２のスナバコンデンサ２０に移動して電圧が零（第１逆並列ダイオードｄ１の順方向電圧）になる。また、第１の平滑コンデンサ１１、第１のスナバコンデンサ１９及び主リアクトル１２を介して第１の平滑コンデンサ１１に至る経路で電流が流れる（図７点線矢印４３ａ）。   By turning off the step-down switch 14, the auxiliary reactor 16, the first smoothing capacitor 11, the second smoothing capacitor 15, the second snubber capacitor 20, the first auxiliary switch 18a, the first auxiliary diode 18c, and the saturable reactor. A current flows along a route that reaches the auxiliary reactor 16 via the line 17 (dotted line arrow 43c in FIG. 7). As a result, the second snubber capacitor 20 stores a charge that is equal to or larger than the charge stored in the first snubber capacitor 19. As a result, as shown in FIG. 7, in the first snubber capacitor 19, the electric charge completely moves to the second snubber capacitor 20, and the voltage becomes zero (the forward voltage of the first antiparallel diode d1). In addition, a current flows through a path that reaches the first smoothing capacitor 11 via the first smoothing capacitor 11, the first snubber capacitor 19, and the main reactor 12 (dotted line arrow 43a in FIG. 7).

第４動作モード（図７（ｄ）及び図８に示すＨ４）は、第３動作モードの終了後に、スイッチ制御部２１が昇圧用スイッチ１３をソフトスイッチングによりオン状態にする動作モードである。第３動作モードが終了すると、第１のスナバコンデンサ１９の電圧が零（第１の逆並列ダイオードｄ１の順方向電圧）になる。   The fourth operation mode (H4 shown in FIGS. 7D and 8) is an operation mode in which the switch control unit 21 turns on the boost switch 13 by soft switching after the end of the third operation mode. When the third operation mode ends, the voltage of the first snubber capacitor 19 becomes zero (the forward voltage of the first antiparallel diode d1).

その結果、主リアクトル１２から第１の平滑コンデンサ１１及び第１の逆並列ダイオードｄ１（昇圧用スイッチ１３）を順に介して主リアクトル１２に至る経路で電流が流れ始める（図７矢印線４４ａ）。このタイミングで昇圧用スイッチ１３をオン状態にする。これにより、昇圧用スイッチ１３では、電圧が零の状態でスイッチング動作（ターンオン）がなされるＺＶＳ（Zero Voltage Switching)が実現されることとなる。   As a result, current starts to flow in a path from the main reactor 12 to the main reactor 12 through the first smoothing capacitor 11 and the first antiparallel diode d1 (step-up switch 13) in order (arrow line 44a in FIG. 7). At this timing, the boost switch 13 is turned on. As a result, the boost switch 13 realizes ZVS (Zero Voltage Switching) in which the switching operation (turn-on) is performed in a state where the voltage is zero.

また、昇圧用スイッチ１３及び第１の補助スイッチ１８ａがオン状態で降圧用スイッチ１４がオフ状態であることから、第１の平滑コンデンサ１１、昇圧用スイッチ１３、第１の補助スイッチ１８ａ、第１の補助ダイオード１８ｃ、可飽和リアクトル１７及び補助リアクトル１６を順に介して第１の平滑コンデンサ１１に至る経路で電流が流れる（図７矢印線４４ｂ）。この電流は、昇圧用スイッチ１３に本来流れる電流とは同方向であり、暫時減少する。   Further, since the step-up switch 13 and the first auxiliary switch 18a are on and the step-down switch 14 is off, the first smoothing capacitor 11, the step-up switch 13, the first auxiliary switch 18a, Current flows through the first smoothing capacitor 11 through the auxiliary diode 18c, the saturable reactor 17 and the auxiliary reactor 16 in this order (arrow line 44b in FIG. 7). This current is in the same direction as the current that flows through the boosting switch 13 and decreases for a while.

第５動作モード（図７（ｅ）及び図８に示すＨ５）は、第４動作モードの終了後に、図８に示すように補助リアクトル１６に流れる電流が負方向になった場合に発生する第１の補助スイッチ１８ａのサージ電圧を軽減する動作モードである。補助リアクトル１６に流れる電流が負方向になる、つまり、上述した第４動作モードにおける図７矢印線４４ｂは、逆方向に流れる（図７矢印線４５ｂ）。この際、可飽和リアクトル１７及び第１の補助コンデンサ１８ｅによって、第１の補助スイッチ１８ａのサージ電圧は、軽減される。例えば、可飽和リアクトル１７及び第１の補助コンデンサ１８ｅが設置されている場合、可飽和リアクトル１７のみが設置されている場合、可飽和リアクトル１７及び第１の補助コンデンサ１８ｅが設置されていない場合の順番で第１の補助スイッチ１８ａのサージ電圧は大きくなる。なお、第４動作モードにおける図７矢印線４４ａに示す電流は、同じ経路で継続して流れる（図７矢印線４５ａ）。   The fifth operation mode (H5 shown in FIGS. 7 (e) and 8) occurs when the current flowing through the auxiliary reactor 16 becomes negative as shown in FIG. 8 after the end of the fourth operation mode. This is an operation mode for reducing the surge voltage of one auxiliary switch 18a. The current flowing through the auxiliary reactor 16 is in the negative direction, that is, the arrow line 44b in FIG. 7 in the fourth operation mode described above flows in the reverse direction (arrow line 45b in FIG. 7). At this time, the surge voltage of the first auxiliary switch 18a is reduced by the saturable reactor 17 and the first auxiliary capacitor 18e. For example, when the saturable reactor 17 and the first auxiliary capacitor 18e are installed, when only the saturable reactor 17 is installed, when the saturable reactor 17 and the first auxiliary capacitor 18e are not installed In order, the surge voltage of the first auxiliary switch 18a increases. Note that the current indicated by the arrow line 44a in FIG. 7 in the fourth operation mode continuously flows through the same path (arrow line 45a in FIG. 7).

第６動作モード（図７（ｆ）及び図８に示すＨ６）は、第５動作モードの終了後に、上述した第５動作モードにおける図７矢印線４５ｂに示す電流が零になり、第１の平滑コンデンサ１１から昇圧用スイッチ１３及び主リアクトル１２を順に介して第１の平滑コンデンサ１１に至る経路の電流（図７矢印線４６ａ）が減少する。また、図７矢印線４５ｂに示す電流が零になると、第２の補助ダイオード１８ｄがオフになるので、主リアクトル１２、第２の補助スイッチ１８ｂの寄生コンデンサ（図１に記載なし）、第２の補助コンデンサ１８ｆ、可飽和リアクトル１７及び補助リアクトル１６を順に介して主リアクトル１２に至る経路で逆回復電流が一瞬流れる（図７矢印線４６ｂ）。   In the sixth operation mode (H6 shown in FIGS. 7 (f) and 8), after the end of the fifth operation mode, the current indicated by the arrow line 45b in FIG. The current (arrow line 46a in FIG. 7) on the path from the smoothing capacitor 11 to the first smoothing capacitor 11 through the step-up switch 13 and the main reactor 12 in order decreases. Further, when the current shown by the arrow line 45b in FIG. 7 becomes zero, the second auxiliary diode 18d is turned off, so that the parasitic capacitors (not shown in FIG. 1) of the main reactor 12, the second auxiliary switch 18b, the second The reverse recovery current flows for a moment through a path to the main reactor 12 through the auxiliary capacitor 18f, the saturable reactor 17 and the auxiliary reactor 16 in this order (arrow line 46b in FIG. 7).

第７動作モード（図７（ｇ）及び図８に示すＨ７）は、第６動作モードの終了後に、第６動作モードにおける図７矢印線４６ａに示す電流は、同じ経路で継続して流れる（図７矢印線４７ａ）。この区間で、第１の補助スイッチ１８ａをオフ状態にする。なお、第１の補助スイッチ１８ａでは、電流がほぼ零の状態でスイッチング動作（ターンオフ）がなされるＺＣＳ（Zero Current Switching）が実現される。   In the seventh operation mode (H7 shown in FIG. 7 (g) and FIG. 8), after the end of the sixth operation mode, the current indicated by the arrow line 46a in FIG. 7 in the sixth operation mode continuously flows through the same path ( FIG. 7 arrow line 47a). In this section, the first auxiliary switch 18a is turned off. The first auxiliary switch 18a realizes ZCS (Zero Current Switching) in which a switching operation (turn-off) is performed in a state where the current is substantially zero.

第８動作モード（図７（ｈ）及び図８に示すＨ８）は、第７動作モードの終了後に、極めて軽い負荷であるために、電流の極性が切り替わる、つまり、上述した第７動作モードにおける図７矢印線４７ａは、逆方向に流れる（図７矢印線４８ａ）。   The eighth operation mode (H8 shown in FIG. 7 (h) and FIG. 8) is an extremely light load after the end of the seventh operation mode, so that the polarity of the current is switched, that is, in the seventh operation mode described above. The arrow line 47a in FIG. 7 flows in the reverse direction (arrow line 48a in FIG. 7).

第９動作モード（図７（ｉ）及び図８に示すＨ９）では、スイッチ制御部２１が昇圧用スイッチ１３をオフ状態にする前に、第２の補助スイッチ１８ｂをオン状態にして、第１の補助コンデンサ１８ｅ及び第２の補助コンデンサ１８ｆを放電させる動作モードである。   In the ninth operation mode (H9 shown in FIG. 7 (i) and FIG. 8), before the switch control unit 21 turns off the boosting switch 13, the second auxiliary switch 18b is turned on and the first auxiliary switch 18b is turned on. This is an operation mode for discharging the auxiliary capacitor 18e and the second auxiliary capacitor 18f.

第２の補助スイッチ１８ｂがオン状態になると、第１の平滑コンデンサ１１から、補助リアクトル１６、可飽和リアクトル１７、第２の補助コンデンサ１８ｆ、第２の補助スイッチ１８ｂ、昇圧用スイッチ１３を順に介して第１の平滑コンデンサ１１に至る経路で電流が流れる（図５矢印線４９b）。このような電流によって、第２の補助コンデンサ１８ｆの放電が行われる。また、第１の補助コンデンサ１８ｅ、第２の補助コンデンサ１８ｆ、第２の補助スイッチ１８ｂ及び第３の逆並列ダイオードｄ３を順に介して第１の補助コンデンサ１８ｅに至る経路で電流が流れる（図７矢印線４９ｃ）。このような電流によって、第１の補助コンデンサ１８ｅの放電が行われる。なお、第８動作モードにおける図７矢印線４８ａに示す電流は、同じ経路で継続して流れる（図７矢印線４９ａ）。   When the second auxiliary switch 18b is turned on, the first smoothing capacitor 11, the auxiliary reactor 16, the saturable reactor 17, the second auxiliary capacitor 18f, the second auxiliary switch 18b, and the boosting switch 13 are sequentially passed through. Thus, a current flows along the path to the first smoothing capacitor 11 (arrow line 49b in FIG. 5). Such a current discharges the second auxiliary capacitor 18f. Further, a current flows through a path that reaches the first auxiliary capacitor 18e through the first auxiliary capacitor 18e, the second auxiliary capacitor 18f, the second auxiliary switch 18b, and the third antiparallel diode d3 in order (FIG. 7). Arrow line 49c). With such a current, the first auxiliary capacitor 18e is discharged. Note that the current shown by the arrow line 48a in FIG. 7 in the eighth operation mode continues to flow through the same path (arrow line 49a in FIG. 7).

第１０動作モード（図７（ｊ）及び図８に示すＨ１０）は、第９動作モードにおいて第２の補助コンデンサ１８ｆの放電終了後に、第９動作モードの動作状態を継続する動作モードである。第９動作モードが終了しても、図７矢印線４９ａに示す電流は、同じ経路で継続して流れる（図７矢印線５０ａ）。一方、図７矢印線４９ｂに示す電流は、第１の補助コンデンサ１８ｅを経由せずに流れる（図７矢印線５０ｂ）。この結果，補助リアクトル１６には，後述する第１１動作モードにおいて， 第２のスナバコンデンサ２０に蓄えられた電荷と同等またはより大きい電荷を第１のスナバコンデンサ１９に供給するエネルギが蓄えられる。なお，第９、第１０動作モードの最中は，第２のスナバコンデンサ２０の放電が行われず、第２のスナバコンデンサ２０の電圧はほぼ一定に維持される。   The tenth operation mode (H10 shown in FIGS. 7 (j) and 8) is an operation mode in which the operation state of the ninth operation mode is continued after the discharge of the second auxiliary capacitor 18f in the ninth operation mode. Even when the ninth operation mode ends, the current indicated by the arrow line 49a in FIG. 7 continues to flow through the same path (arrow line 50a in FIG. 7). On the other hand, the current shown by the arrow line 49b in FIG. 7 flows without passing through the first auxiliary capacitor 18e (arrow line 50b in FIG. 7). As a result, the auxiliary reactor 16 stores energy for supplying the first snubber capacitor 19 with a charge equal to or larger than the charge stored in the second snubber capacitor 20 in an eleventh operation mode to be described later. During the ninth and tenth operation modes, the second snubber capacitor 20 is not discharged, and the voltage of the second snubber capacitor 20 is maintained almost constant.

第１１動作モード(図７（ｋ）及び図８に示すＨ１１）は、第１０動作モード後に、第２のスナバコンデンサ２０からの放電を行わせる動作モードである。第１１動作モードにおいて、スイッチ制御部２１は、昇圧用スイッチ１３をオフ状態にする。この結果、第２のスナバコンデンサ２０、第２の平滑コンデンサ１５、第１の平滑コンデンサ１１、補助リアクトル１６、可飽和リアクトル１７、第２の補助ダイオード１８ｄ及び第２の補助スイッチ１８ｂを順に介して第２のスナバコンデンサ２０に至る経路で電流が流れる(図７矢印線５１ｂ）。また、第１の平滑コンデンサ１１、主リアクトル１２及び第１のスナバコンデンサ１９を介して第１の平滑コンデンサ１１に至る経路で電流が流れる(図７点線矢印５１ｃ）。この結果、第１のスナバコンデンサ１９には、第２のスナバコンデンサ２０に蓄えられた電荷と同等またはより大きい逆極性の電荷が蓄えられる。これによって、図８に示すように、第２のスナバコンデンサ２０では電荷が完全に第１のスナバコンデンサ１９に移動して電圧が零（第２の逆並列ダイオードｄ２の順方向電圧）になる。   The eleventh operation mode (H11 shown in FIGS. 7K and 8) is an operation mode in which the second snubber capacitor 20 is discharged after the tenth operation mode. In the eleventh operation mode, the switch control unit 21 turns off the boost switch 13. As a result, the second snubber capacitor 20, the second smoothing capacitor 15, the first smoothing capacitor 11, the auxiliary reactor 16, the saturable reactor 17, the second auxiliary diode 18d, and the second auxiliary switch 18b are sequentially passed. A current flows along the path leading to the second snubber capacitor 20 (arrow line 51b in FIG. 7). In addition, a current flows through a path that reaches the first smoothing capacitor 11 via the first smoothing capacitor 11, the main reactor 12, and the first snubber capacitor 19 (dotted line arrow 51c in FIG. 7). As a result, the first snubber capacitor 19 stores a charge having a reverse polarity equal to or greater than the charge stored in the second snubber capacitor 20. As a result, as shown in FIG. 8, in the second snubber capacitor 20, the electric charge is completely moved to the first snubber capacitor 19 and the voltage becomes zero (the forward voltage of the second antiparallel diode d2).

第１２動作モード（図７（ｍ）及び図８に示すＨ１２）は、第１１動作モードの終了後に、スイッチ制御部２１が降圧用スイッチ１４をソフトスイッチングによりオン状態にする動作モードである。第１１動作モードが終了すると、第２のスナバコンデンサ２０の電圧が零（第２の逆並列ダイオードｄ２の順方向電圧）になり、第２の逆並列ダイオードｄ２を介して図７矢印線５１ｂの電流が流れる。このタイミングで降圧用スイッチ１４をオン状態にする。これにより、降圧用スイッチ１４では、電圧が零の状態でスイッチング動作（ターンオン）がなされるＺＶＳ（Zero Voltage Switching)が実現されることとなる。   The twelfth operation mode (H12 shown in FIG. 7 (m) and FIG. 8) is an operation mode in which the switch control unit 21 turns on the step-down switch 14 by soft switching after the end of the eleventh operation mode. When the eleventh operation mode ends, the voltage of the second snubber capacitor 20 becomes zero (the forward voltage of the second antiparallel diode d2), and the arrow line 51b in FIG. 7 passes through the second antiparallel diode d2. Current flows. At this timing, the step-down switch 14 is turned on. As a result, the step-down switch 14 realizes ZVS (Zero Voltage Switching) in which the switching operation (turn-on) is performed in a state where the voltage is zero.

その結果、第２の平滑コンデンサ１５から、第１の平滑コンデンサ１１、主リアクトル１２及び降圧用スイッチ１４を順に介して第２の平滑コンデンサ１５に至る経路で電流が流れ始める（図７矢印線５２ａ）。   As a result, current starts to flow from the second smoothing capacitor 15 through the first smoothing capacitor 11, the main reactor 12, and the step-down switch 14 to the second smoothing capacitor 15 in this order (arrow line 52a in FIG. 7). ).

また、降圧用スイッチ１４及び第２の補助スイッチ１８ｂがオン状態で昇圧用スイッチ１３がオフ状態であることから、第２の平滑コンデンサ１５、第１の平滑コンデンサ１１、補助リアクトル１６、可飽和リアクトル１７、第２の補助ダイオード１８ｄ、第２の補助スイッチ１８ｂ及び降圧用スイッチ１４を順に介して第２の平滑コンデンサ１５に至る経路で電流が流れる（図７矢印線５２ｂ）。この電流は、降圧用スイッチ１４に本来流れる電流を打ち消す方向に流れる。   Further, since the step-down switch 14 and the second auxiliary switch 18b are on and the step-up switch 13 is off, the second smoothing capacitor 15, the first smoothing capacitor 11, the auxiliary reactor 16, and the saturable reactor. 17, a current flows through a path that reaches the second smoothing capacitor 15 through the second auxiliary diode 18d, the second auxiliary switch 18b, and the step-down switch 14 in this order (arrow line 52b in FIG. 7). This current flows in a direction that cancels the current that originally flows through the step-down switch 14.

第１３動作モード（図７（ｎ）及び図８に示すＨ１３）は、第１２動作モードの終了後に、図８に示すように補助リアクトル１６に流れる電流が正方向になった場合に発生する第２の補助スイッチ１８ｂのサージ電圧を軽減する動作モードである。補助リアクトル１６に流れる電流が正方向になる、つまり、上述した第１２動作モードにおける図７矢印線５２ｂは、逆方向に流れる（図７矢印線５３ｂ）。この際、可飽和リアクトル１７及び第２の補助コンデンサ１８ｆによって、第２の補助スイッチ１８ｂのサージ電圧は、軽減される。例えば、可飽和リアクトル１７及び第２の補助コンデンサ１８ｆが設置されている場合、可飽和リアクトル１７のみが設置されている場合、可飽和リアクトル１７及び第２の補助コンデンサ１８ｆが設置されていない場合の順番で第２の補助スイッチ１８ｂのサージ電圧は大きくなる。なお、第１２動作モードにおける図７矢印線５２ａに示す電流は、同じ経路で継続して流れる（図７矢印線５３ａ）。   The thirteenth operation mode (H13 shown in FIGS. 7 (n) and 8) occurs when the current flowing through the auxiliary reactor 16 becomes positive as shown in FIG. 8 after the end of the twelfth operation mode. This is an operation mode for reducing the surge voltage of the second auxiliary switch 18b. The current flowing through the auxiliary reactor 16 becomes the forward direction, that is, the arrow line 52b in FIG. 7 in the twelfth operation mode described above flows in the reverse direction (arrow line 53b in FIG. 7). At this time, the surge voltage of the second auxiliary switch 18b is reduced by the saturable reactor 17 and the second auxiliary capacitor 18f. For example, when the saturable reactor 17 and the second auxiliary capacitor 18f are installed, when only the saturable reactor 17 is installed, when the saturable reactor 17 and the second auxiliary capacitor 18f are not installed In order, the surge voltage of the second auxiliary switch 18b increases. Note that the current indicated by the arrow line 52a in FIG. 7 in the twelfth operation mode continuously flows through the same path (arrow line 53a in FIG. 7).

第１４動作モード（図７（ｐ）及び図８に示すＨ１４）は、第１３動作モードの終了後に、上述した第１３動作モードにおける図７矢印線５３ｂに示す電流が零になり、第２の平滑コンデンサ１５から第１の平滑コンデンサ１１、主リアクトル１２及び降圧用スイッチ１４を順に介して第２の平滑コンデンサ１５に至る経路で電流（図７矢印線５４ａ）が減少する。また、図７矢印線５４ｂに示す電流が零になると、第１の補助ダイオード１８ｃがオフになるので、主リアクトル１２、補助リアクトル１６、可飽和リアクトル１７、第１の補助コンデンサ１８ｅ及び第１の補助スイッチ１８ａの寄生コンデンサ（図１に記載なし）を順に介して主リアクトル１２に至る経路で逆回復電流が一瞬流れる（図７矢印線５４ｂ）。   In the fourteenth operation mode (H14 shown in FIG. 7 (p) and FIG. 8), after the end of the thirteenth operation mode, the current indicated by the arrow line 53b in FIG. The current (arrow line 54a in FIG. 7) decreases in a path from the smoothing capacitor 15 to the second smoothing capacitor 15 through the first smoothing capacitor 11, the main reactor 12, and the step-down switch 14 in this order. Further, when the current shown by the arrow line 54b in FIG. 7 becomes zero, the first auxiliary diode 18c is turned off, so that the main reactor 12, the auxiliary reactor 16, the saturable reactor 17, the first auxiliary capacitor 18e, and the first auxiliary capacitor 18e. A reverse recovery current flows for a moment through a path to the main reactor 12 through a parasitic capacitor (not shown in FIG. 1) in order of the auxiliary switch 18a (arrow line 54b in FIG. 7).

第１５動作モード（図７（ｒ）及び図８に示すＨ１５）は、第１４動作モードの終了後に、第１４動作モードにおける図７矢印線５４ａに示す電流は、同じ経路で減少しながら継続して流れる（図７矢印線５５ａ）。この区間で、第２の補助スイッチ１８ｂをオフ状態にする。なお、第２の補助スイッチ１８ｂでは、電流が零の状態でスイッチング動作（ターンオフ）がなされるＺＣＳ（Zero Current Switching）が実現される。   In the fifteenth operation mode (H15 shown in FIGS. 7 (r) and 8), the current indicated by the arrow line 54a in FIG. 7 in the fourteenth operation mode continues while decreasing along the same path after the end of the fourteenth operation mode. Flowing (arrow line 55a in FIG. 7). In this section, the second auxiliary switch 18b is turned off. The second auxiliary switch 18b realizes ZCS (Zero Current Switching) in which a switching operation (turn-off) is performed in a state where the current is zero.

第１６動作モード（図７（ｓ）及び図８に示すＨ１６）は、第１５動作モードの終了後に、極めて軽い負荷であるために、電流の極性が切り替わる、つまり、上述した第１５動作モードにおける図７矢印線５５ａは、逆方向に流れる（図７矢印線５６ａ）。   In the sixteenth operation mode (H16 shown in FIG. 7 (s) and FIG. 8), since the load is extremely light after the end of the fifteenth operation mode, the polarity of the current is switched, that is, in the fifteenth operation mode described above. The arrow line 55a in FIG. 7 flows in the reverse direction (arrow line 56a in FIG. 7).

第１実施形態によれば、ハイブリッド昇降圧動作において、電流センサー２２による検出結果に基づいて主リアクトル１２に流れる平均電流が所定値より小さくかつ正方向である場合、もしくは主リアクトル１２に流れる平均電流が所定値より小さくかつ負方向である場合には、昇圧用スイッチ１３のオン側において、第１の補助スイッチ１８ａをオンしてから第１のスナバコンデンサ１９に蓄えられた電荷と同等またはより大きい電荷を第２のスナバコンデンサ２０に供給するエネルギーを補助リアクトル１６に蓄えるまで降圧用スイッチ１４をオンし続け、昇圧用スイッチ１３のオフ側において、第２の補助スイッチ１８ｂをオンしてから第２のスナバコンデンサ２０に蓄えられた電荷と同等またはより大きい電荷を第１のスナバコンデンサ１９に供給するエネルギーを補助リアクトル１６に蓄えるまで昇圧用スイッチ１３をオンし続ける。   According to the first embodiment, in the hybrid step-up / step-down operation, when the average current flowing through the main reactor 12 is smaller than a predetermined value and in the positive direction based on the detection result by the current sensor 22, or the average current flowing through the main reactor 12 Is smaller than a predetermined value and in the negative direction, on the ON side of the step-up switch 13, the charge stored in the first snubber capacitor 19 after turning on the first auxiliary switch 18 a is equal to or larger than the charge. The step-down switch 14 is kept on until the energy to supply the electric charge to the second snubber capacitor 20 is stored in the auxiliary reactor 16, and the second auxiliary switch 18b is turned on on the off side of the step-up switch 13 and then the second Charge equal to or greater than the charge stored in the snubber capacitor 20 of the first snubber capacitor. The energy supplied to the sub 19 continues to turn on the boost switch 13 to store the auxiliary reactor 16.

したがって、第１実施形態によれば、負荷が極めて軽い（電流が所定値より低い）場合において、電流の方向が頻繁に切り替わってしまっても、ハイブリッド昇降圧動作によって、第１のスナバコンデンサ１９に蓄えられた電荷を完全に放電して昇圧用スイッチ１３のソフトスイッチングを実行できると共に、第２のスナバコンデンサ２０に蓄えられた電荷を完全に放電して降圧用スイッチ１４のソフトスイッチングを実行できる。   Therefore, according to the first embodiment, when the load is very light (the current is lower than the predetermined value), even if the direction of the current is frequently switched, the first snubber capacitor 19 is caused by the hybrid step-up / down operation. The stored charge can be completely discharged to perform soft switching of the step-up switch 13, and the charge stored in the second snubber capacitor 20 can be completely discharged to perform soft switching of the step-down switch 14.

〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態に係る双方向チョッパ回路Ｂについて説明する。本第２実施形態に係る双方向チョッパ回路Ｂは、図９に示すように、補助リアクトル２６が、第１実施形態の補助リアクトル１６と異なり、主リアクトル１２に対して並列ではなく、直列に接続されているのであり、補助リアクトル２６以外の構成要素については第１実施形態と同様である。よって、本第２実施形態に係る双方向チョッパ回路Ｂにおいて第１実施形態と同一の機能構成要素については、説明を省略する。 [Second Embodiment]
Next, the bidirectional chopper circuit B according to the second embodiment will be described. As shown in FIG. 9, in the bidirectional chopper circuit B according to the second embodiment, the auxiliary reactor 26 is connected in series to the main reactor 12 instead of in parallel to the auxiliary reactor 16 of the first embodiment. The components other than the auxiliary reactor 26 are the same as those in the first embodiment. Therefore, in the bidirectional chopper circuit B according to the second embodiment, description of the same functional components as those in the first embodiment is omitted.

補助リアクトル２６は、一端が端子Ｔ１１に接続され、他端が可飽和リアクトル１７の一端及び主リアクトル１２の一端に接続され、主リアクトル１２に対して直列接続された状態になっている。このような補助リアクトル２６は、昇圧用、降圧用スイッチ１３，１４や補助回路１８に設けられる第１、第２の補助スイッチ１８ａ，１８ｂ（詳細は後述する）のスイッチング動作に応じて電力の蓄積や放出を行う。   The auxiliary reactor 26 has one end connected to the terminal T <b> 11, the other end connected to one end of the saturable reactor 17 and one end of the main reactor 12, and is connected in series to the main reactor 12. Such an auxiliary reactor 26 accumulates electric power in accordance with switching operations of first and second auxiliary switches 18a and 18b (details will be described later) provided in the boosting and step-down switches 13 and 14 and the auxiliary circuit 18. And release.

次に、このように構成された本双方向チョッパ回路Ｂの動作について説明する。本双方向チョッパ回路Ｂは、スイッチ制御部２１による第１実施形態と同様の制御によって昇圧動作（図１０参照）、降圧動作（図１１参照）及びハイブリッド昇降圧動作（図１２参照）を行う。本双方向チョッパ回路Ｂは、昇圧動作、降圧動作及びハイブリッド昇降圧動作において、補助リアクトル２６の流れる電流の方向が第１実施形態と異なるだけである。   Next, the operation of the bidirectional chopper circuit B configured as described above will be described. The bidirectional chopper circuit B performs a boost operation (see FIG. 10), a step-down operation (see FIG. 11), and a hybrid step-up / down operation (see FIG. 12) by the same control as the first embodiment by the switch control unit 21. The bidirectional chopper circuit B is different from the first embodiment only in the direction of the current flowing through the auxiliary reactor 26 in the step-up operation, the step-down operation, and the hybrid step-up / step-down operation.

第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に、負荷が極めて軽い（電流が所定値より低い）場合において、電流の極性が頻繁に切り替わってしまっても、ハイブリッド昇降圧動作によって、第１のスナバコンデンサ１９に蓄えられた電荷を完全に放電して昇圧用スイッチ１３のソフトスイッチングを実行できると共に、第２のスナバコンデンサ２０に蓄えられた電荷を完全に放電して降圧用スイッチ１４のソフトスイッチングを実行できる。   According to the second embodiment, as in the first embodiment, when the load is very light (the current is lower than the predetermined value), the hybrid buck-boost operation causes the first change even if the polarity of the current is frequently switched. The charge stored in one snubber capacitor 19 can be completely discharged to perform soft switching of the step-up switch 13, and the charge stored in the second snubber capacitor 20 can be completely discharged to reduce the voltage of the step-down switch 14. Soft switching can be performed.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形が考えられる。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, For example, the following modifications can be considered.

（１）上記実施形態において、昇圧用スイッチ１３、降圧用スイッチ１４、第１の補助スイッチ１８ａ及び第２の補助スイッチ１８ｂには、第１の逆並列ダイオードｄ１，第２の逆並列ダイオードｄ２、第３の逆並列ダイオードｄ３及び第４の逆並列ダイオードｄ４が一体化されているが、各スイッチにこれらダイオードが並列接続されていれば、一体化されたものでなくてもよい。 (1) In the above embodiment, the step-up switch 13, the step-down switch 14, the first auxiliary switch 18a, and the second auxiliary switch 18b include a first anti-parallel diode d1, a second anti-parallel diode d2, Although the third anti-parallel diode d3 and the fourth anti-parallel diode d4 are integrated, they may not be integrated as long as these diodes are connected in parallel to each switch.

（２）上記実施形態には、可飽和リアクトル１７、第１の補助コンデンサ１８ｅ及び第２の補助コンデンサ１８ｆが備えられているが、本発明はこれに限定されない。例えば、第１の補助スイッチ１８ａ及び第２の補助スイッチ１８ｂをサージ電圧から保護する必要が無い場合には、可飽和リアクトル１７、第１の補助コンデンサ１８ｅ及び第２の補助コンデンサ１８ｆ全てを設ける必要はない。例えば、可飽和リアクトル１７と、第１の補助コンデンサ１８ｅ及び第２の補助コンデンサ１８ｆとを両方設置するのではなく、可飽和リアクトルと、コンデンサとのいずれか一方を設置するようにしてもよい。 (2) Although the above embodiment includes the saturable reactor 17, the first auxiliary capacitor 18e, and the second auxiliary capacitor 18f, the present invention is not limited to this. For example, when it is not necessary to protect the first auxiliary switch 18a and the second auxiliary switch 18b from surge voltage, it is necessary to provide all of the saturable reactor 17, the first auxiliary capacitor 18e, and the second auxiliary capacitor 18f. There is no. For example, instead of installing both the saturable reactor 17, the first auxiliary capacitor 18e, and the second auxiliary capacitor 18f, either the saturable reactor or the capacitor may be installed.

（３）上記第１、２実施形態以外の構成を有する双方向チョッパ回路に、本発明を適用するようにしてもよい。例えば、図１３（ａ）〜（ｃ）に示すように、第１、２実施形態それぞれにおいて、端子Ｔ１１、Ｔ１２の間に、第２の昇圧用スイッチ及び第２の降圧用スイッチが直列接続され、第２の昇圧用スイッチに並列接続されている第３のスナバコンデンサと、第２の降圧用スイッチに並列接続されている第４のスナバコンデンサを備える双方向チョッパ回路に適用するようにしてもよい。 (3) The present invention may be applied to a bidirectional chopper circuit having a configuration other than the first and second embodiments. For example, as shown in FIGS. 13A to 13C, in each of the first and second embodiments, the second boost switch and the second step-down switch are connected in series between the terminals T11 and T12. The present invention may be applied to a bidirectional chopper circuit including a third snubber capacitor connected in parallel to the second step-up switch and a fourth snubber capacitor connected in parallel to the second step-down switch. Good.

また、図１４に示すように、第１実施形態に対して、端子Ｔ１１、Ｔ１２の間に第３のコンデンサを設けたもの（図１４（ａ）参照）や、端子Ｔ１１、Ｔ１２の間に、昇圧用スイッチ及び降圧用スイッチが直列接続され、端子Ｔ２１、Ｔ２２の間に第３のコンデンサを設けたもの（図１４（ｂ）参照）に適用するようにしてもよい。   Moreover, as shown in FIG. 14, with respect to the first embodiment, a third capacitor is provided between the terminals T11 and T12 (see FIG. 14A), or between the terminals T11 and T12. The present invention may be applied to a case where a step-up switch and a step-down switch are connected in series and a third capacitor is provided between terminals T21 and T22 (see FIG. 14B).

また、図１５（ａ）〜（ｃ）に示すように、上記第２実施形態に対して、補助リアクトル２６や可飽和リアクトル１７の接続位置が異なる双方向チョッパに本願発明を適用するようにしてもよい。また、図１６（ａ）〜（ｃ）に示すように、上記第１実施形態に対して、補助リアクトル１６（２６）や可飽和リアクトル１７の接続位置が、上記第１、２実施形態と異なる双方向チョッパに本願発明を適用するようにしてもよい。   Further, as shown in FIGS. 15A to 15C, the present invention is applied to a bidirectional chopper in which the connection positions of the auxiliary reactor 26 and the saturable reactor 17 are different from those of the second embodiment. Also good. Moreover, as shown to Fig.16 (a)-(c), the connection position of the auxiliary | assistant reactor 16 (26) and the saturable reactor 17 differs from the said 1st, 2nd embodiment with respect to the said 1st Embodiment. The present invention may be applied to a bidirectional chopper.

（４）上記第１、２実施形態では、主リアクトル１２に電流センサー２２を直接接続し、この電流センサー２２によって主リアクトル１２に流れる電流を検出したが、このような方法以外で主リアクトル１２に流れる電流を検出するようにしてもよい。例えば、端子Ｔ１１，Ｔ１２や端子Ｔ２１，Ｔ２２から出力される電流を検出し、演算装置が当該電流の値と所定の演算式に基づいて主リアクトル１２に流れる電流を計算するようにしてもよい。 (4) In the first and second embodiments, the current sensor 22 is directly connected to the main reactor 12, and the current flowing through the main reactor 12 is detected by the current sensor 22. The flowing current may be detected. For example, the current output from the terminals T11 and T12 or the terminals T21 and T22 may be detected, and the arithmetic device may calculate the current flowing through the main reactor 12 based on the current value and a predetermined arithmetic expression.

Ａ、Ｂ…双方向チョッパ回路、１１…第１の平滑コンデンサ、１２…主リアクトル、１３…昇圧用スイッチ、１４…降圧用スイッチ、１５…第２の平滑コンデンサ、１６、２６…補助リアクトル、１７…可飽和リアクトル、１８…補助回路、１９…第１のスナバコンデンサ、２０…第２のスナバコンデンサ、２１…スイッチ制御部、２２…電流センサー（電流検出手段）、１８ａ…第１の補助スイッチ、１８ｂ…第２の補助スイッチ、１８ｃ…第１の補助ダイオード、１８ｄ…第２の補助ダイオード、１８ｅ…第１の補助コンデンサ、１８ｆ…第２の補助コンデンサ、Ｐ１…接続点、ｄ１…第１の逆並列ダイオード、ｄ２…第２の逆並列ダイオード、ｄ３…第３の逆並列ダイオード、ｄ４…第４の逆並列ダイオード   A, B ... bidirectional chopper circuit, 11 ... first smoothing capacitor, 12 ... main reactor, 13 ... step-up switch, 14 ... step-down switch, 15 ... second smoothing capacitor, 16, 26 ... auxiliary reactor, 17 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Saturable reactor, 18 ... Auxiliary circuit, 19 ... 1st snubber capacitor, 20 ... 2nd snubber capacitor, 21 ... Switch control part, 22 ... Current sensor (current detection means), 18a ... 1st auxiliary switch, 18b ... second auxiliary switch, 18c ... first auxiliary diode, 18d ... second auxiliary diode, 18e ... first auxiliary capacitor, 18f ... second auxiliary capacitor, P1 ... connection point, d1 ... first Antiparallel diode, d2 ... second antiparallel diode, d3 ... third antiparallel diode, d4 ... fourth antiparallel diode

Claims (9)

一対の第１の入出力端の一方に一端が接続されるリアクトルと、一対の第２の入出力端の間に直列接続される昇圧用、降圧用スイッチとを備え、前記リアクトルの他端が昇圧用、降圧用スイッチの接続点に接続されている双方向チョッパ回路において、
前記一対の第１の入出力端の前記一方に一端が接続されている補助リアクトルと、
前記昇圧用スイッチに並列接続される第１のスナバコンデンサと、
前記降圧用スイッチに並列接続されると共に前記第１のスナバコンデンサに直列接続される前記第２のスナバコンデンサと、
前記昇圧用スイッチに並列接続されている第１の逆並列ダイオードと、
前記降圧用スイッチに並列接続されている第２の逆並列ダイオードと、
前記第１のスナバコンデンサと前記第２のスナバコンデンサとの接続点に一端が接続された第１の補助スイッチと、アノード極が前記第１の補助スイッチの他端に接続され、カソード極が前記補助リアクトルの他端に接続されている第１の補助ダイオードと、前記第１のスナバコンデンサと前記第２のスナバコンデンサとの接続点に一端が接続された第２の補助スイッチと、カソード極が前記第２の補助スイッチの他端に接続され、アノード極が前記補助リアクトルの他端に接続されている第２の補助ダイオードとを有する補助回路と、
前記一対の第１の入出力端間に接続される第１の平滑コンデンサと、
前記一対の第２の入出力端間に接続される第２の平滑コンデンサと、
前記リアクトルに流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段に基づいて、前記昇圧用スイッチ、前記降圧用スイッチ、前記第１の補助スイッチ、及び前記第２の補助スイッチのオン、オフ動作を制御するスイッチ制御部とを具備することを特徴とする双方向チョッパ回路。 A reactor having one end connected to one of the pair of first input / output ends, and a step-up / step-down switch connected in series between the pair of second input / output ends, the other end of the reactor being In the bidirectional chopper circuit connected to the connection point of the step-up and step-down switches,
An auxiliary reactor having one end connected to the one of the pair of first input / output ends;
A first snubber capacitor connected in parallel to the boost switch;
The second snubber capacitor connected in parallel to the step-down switch and connected in series to the first snubber capacitor;
A first anti-parallel diode connected in parallel to the boost switch;
A second anti-parallel diode connected in parallel to the step-down switch;
A first auxiliary switch having one end connected to a connection point between the first snubber capacitor and the second snubber capacitor; an anode electrode connected to the other end of the first auxiliary switch; and a cathode electrode A first auxiliary diode connected to the other end of the auxiliary reactor, a second auxiliary switch having one end connected to a connection point between the first snubber capacitor and the second snubber capacitor, and a cathode electrode An auxiliary circuit having a second auxiliary diode connected to the other end of the second auxiliary switch and having an anode electrode connected to the other end of the auxiliary reactor;
A first smoothing capacitor connected between the pair of first input / output terminals;
A second smoothing capacitor connected between the pair of second input / output terminals;
Current detecting means for detecting a current flowing through the reactor;
And a switch control unit that controls on / off operations of the step-up switch, the step-down switch, the first auxiliary switch, and the second auxiliary switch based on the current detection means. Bidirectional chopper circuit. 一端が前記補助リアクトルの他端に接続され、他端が第１の補助ダイオードのカソード極に接続されると共に第２の補助ダイオードのアノード極に接続される可飽和リアクトルをさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の双方向チョッパ回路。   It further comprises a saturable reactor having one end connected to the other end of the auxiliary reactor and the other end connected to the cathode electrode of the first auxiliary diode and to the anode electrode of the second auxiliary diode. The bidirectional chopper circuit according to claim 1. 第１の補助ダイオードに並列に接続される第１の補助コンデンサと、
第２の補助ダイオードに並列に接続される第２の補助コンデンサとをさらに具備することを特徴とする請求項１または２に記載の双方向チョッパ回路。 A first auxiliary capacitor connected in parallel with the first auxiliary diode;
The bidirectional chopper circuit according to claim 1, further comprising a second auxiliary capacitor connected in parallel to the second auxiliary diode. 一対の第１の入出力端の一方に一端が接続されるリアクトルと、一対の第２の入出力端の間に直列接続される昇圧用、降圧用スイッチとを備え、前記リアクトルの他端が昇圧用、降圧用スイッチの接続点に接続されている双方向チョッパ回路において、
前記リアクトルに直列接続された補助リアクトルと、
前記昇圧用スイッチに並列接続される第１のスナバコンデンサと、
前記降圧用スイッチに並列接続されると共に前記第１のスナバコンデンサに直列接続される前記第２のスナバコンデンサと、
前記昇圧用スイッチに並列接続されている第１の逆並列ダイオードと、
前記降圧用スイッチに並列接続されている第２の逆並列ダイオードと、
一端が前記リアクトルの一端に接続された第１の補助スイッチと、アノード極が前記第１の補助スイッチの他端に接続され、カソード極が前記リアクトルの他端に接続されている第１の補助ダイオードと、一端が前記リアクトルの一端に接続された第２の補助スイッチと、カソード極が前記第２の補助スイッチの他端に接続され、アノード極が前記リアクトルの他端に接続されている第２の補助ダイオードと、を有する補助回路と、
前記一対の第１の入出力端間に接続される第１の平滑コンデンサと、
前記一対の第２の入出力端間に接続される第２の平滑コンデンサと、
前記リアクトルに流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段に基づいて、前記昇圧用スイッチ、前記降圧用スイッチ、前記第１の補助スイッチ、及び前記第２の補助スイッチのオン、オフ動作を制御するスイッチ制御部とを具備することを特徴とする双方向チョッパ回路。 A reactor having one end connected to one of the pair of first input / output ends, and a step-up / step-down switch connected in series between the pair of second input / output ends, the other end of the reactor being In the bidirectional chopper circuit connected to the connection point of the step-up and step-down switches,
An auxiliary reactor connected in series to the reactor;
A first snubber capacitor connected in parallel to the boost switch;
The second snubber capacitor connected in parallel to the step-down switch and connected in series to the first snubber capacitor;
A first anti-parallel diode connected in parallel to the boost switch;
A second anti-parallel diode connected in parallel to the step-down switch;
A first auxiliary switch having one end connected to one end of the reactor and a first auxiliary switch having an anode connected to the other end of the first auxiliary switch and a cathode connected to the other end of the reactor. A diode, a second auxiliary switch having one end connected to one end of the reactor, a cathode pole connected to the other end of the second auxiliary switch, and an anode pole connected to the other end of the reactor. An auxiliary circuit having two auxiliary diodes;
A first smoothing capacitor connected between the pair of first input / output terminals;
A second smoothing capacitor connected between the pair of second input / output terminals;
Current detecting means for detecting a current flowing through the reactor;
And a switch control unit that controls on / off operations of the step-up switch, the step-down switch, the first auxiliary switch, and the second auxiliary switch based on the current detection means. Bidirectional chopper circuit. 一端が前記リアクトルと前記補助リアクトルの接続点に接続され、他端が第１の補助ダイオードのカソード極に接続されると共に第２の補助ダイオードのアノード極に接続される可飽和リアクトルをさらに具備することを特徴とする請求項４に記載の双方向チョッパ回路。   It further includes a saturable reactor having one end connected to the connection point of the reactor and the auxiliary reactor, and the other end connected to the cathode electrode of the first auxiliary diode and to the anode electrode of the second auxiliary diode. The bidirectional chopper circuit according to claim 4. 第１の補助ダイオードに並列に接続される第１の補助コンデンサと、
第２の補助ダイオードに並列に接続される第２の補助コンデンサとをさらに具備することを特徴とする請求項４または５に記載の双方向チョッパ回路。 A first auxiliary capacitor connected in parallel with the first auxiliary diode;
6. The bidirectional chopper circuit according to claim 4, further comprising a second auxiliary capacitor connected in parallel to the second auxiliary diode. 請求項１から６に記載の双方向チョッパ回路において、
前記スイッチ制御部は、前記電流検出手段による検出結果に基づいて主リアクトル平均電流が所定値より小さくかつ正方向である場合、もしくは、主リアクトル平均電流が所定値より小さくかつ負方向である場合には、昇圧用スイッチのオン側において、前記第１の補助スイッチをオンしてから第１のスナバコンデンサに蓄えられた電荷と同等またはより大きい電荷を前記第２のスナバコンデンサに供給するエネルギーを前記補助リアクトルに蓄えるまで前記降圧用スイッチをオンし続け、その後昇圧用スイッチをオンにし、昇圧用スイッチのオフ側において、前記第２の補助スイッチをオンしてから第２のスナバコンデンサに蓄えられた電荷と同等またはより大きい電荷を前記第１のスナバコンデンサに供給するエネルギーを前記補助リアクトルに蓄えるまで前記昇圧用スイッチをオンし続け、その後降圧用スイッチをオンにすることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の双方向チョッパ回路。 The bidirectional chopper circuit according to claim 1,
When the main reactor average current is smaller than a predetermined value and in a positive direction based on a detection result by the current detection unit, or when the main reactor average current is smaller than a predetermined value and in a negative direction, the switch control unit On the ON side of the boosting switch, the energy for supplying the second snubber capacitor with an electric charge equal to or larger than the electric charge stored in the first snubber capacitor after the first auxiliary switch is turned on. The step-down switch is kept on until it is stored in the auxiliary reactor, and then the step-up switch is turned on. On the off side of the step-up switch, the second auxiliary switch is turned on and then stored in the second snubber capacitor. Energy for supplying the first snubber capacitor with a charge equal to or greater than the charge is supplied to the auxiliary rear. It continues to turn on the boost switch to store in torr, then bidirectional chopper circuit according to any one of claims 1 to 6, characterized in that to turn on the step-down switch. 前記スイッチ制御部は、昇圧動作時、前記電流検出手段による検出結果に基づいて電流が所定値より大きくかつ正方向である場合には、前記第１の補助スイッチをオンしてから第１のスナバコンデンサに蓄えられた電荷と同等またはより大きい逆極性の電荷を前記第２のスナバコンデンサに供給するエネルギーを前記補助リアクトルに蓄えるまで前記降圧用スイッチをオンし続け、その後昇圧用スイッチをオンにすることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の双方向チョッパ回路。   In the step-up operation, the switch control unit turns on the first auxiliary switch and turns on the first snubber when the current is larger than a predetermined value and in the positive direction based on the detection result by the current detection unit. The step-down switch is kept on until the energy to supply the second snubber capacitor with an electric charge having a reverse polarity equal to or larger than the electric charge stored in the capacitor is stored in the auxiliary reactor, and then the step-up switch is turned on. The bidirectional chopper circuit according to claim 1, wherein the bidirectional chopper circuit is provided. 前記スイッチ制御部は、降圧動作時、前記電流検出手段による検出結果に基づいて電流が所定値より大きくかつ負方向である場合には、前記第２の補助スイッチをオンしてから第２のスナバコンデンサに蓄えられた電荷と同等またはより大きい逆極性の電荷を前記第１のスナバコンデンサに供給するエネルギーを前記補助リアクトルに蓄えるまで前記昇圧用スイッチをオンし続け、その後降圧用スイッチをオンにすることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の双方向チョッパ回路。



In the step-down operation, the switch control unit turns on the second auxiliary switch and turns on the second snubber when the current is larger than a predetermined value and in the negative direction based on the detection result by the current detection means. The step-up switch is kept on until the energy to supply the first snubber capacitor with an electric charge having a reverse polarity equal to or larger than the electric charge stored in the capacitor is stored in the auxiliary reactor, and then the step-down switch is turned on. The bidirectional chopper circuit according to claim 1, wherein the bidirectional chopper circuit is provided.



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