JP2014121194A - 電源装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1端子TP1,TN1の間に接続された第1コンデンサCinと、フルブリッジ接続された第1スイッチング素子Q1〜Q4により、入力された直流電圧を交流電圧に変換して出力する第1ブリッジ回路11と、トランス13と、第2端子TP2,TN2の間に接続された第2コンデンサCoutと、フルブリッジ接続された第2スイッチング素子Q5〜Q8により、トランス13が出力する交流電圧を直流電圧に変換して、出力する第2ブリッジ回路12と、運転モードから、休止モードに移行する場合において、第2ブリッジ回路12が出力する直流電圧が0とみなせる状態となった後に休止モードに移行するように、第1スイッチング素子Q1〜Q4及び第2スイッチング素子Q5〜Q8を制御する制御器とを備える。
【選択図】図2
Description
本発明は、動作状態の変更時に、回路の負担を低減する電源装置を提供することを目的とする。
本発明の実施の形態に係る電源装置は、図1に示すように、DAB回路1と、DAB回路1の動作を制御する制御器2と、制御器2の動作に必要な演算を処理する処理部7とを備える。DAB回路1は、例えば車両Cに搭載され、バッテリ(電源)3の一対の電源端子BP,BNから直流の電源電圧を入力し、制御器2の制御に応じて、直流電圧を出力する。本発明の実施の形態に係る電源装置は、車両Cの駆動部4を負荷として、駆動部4に接続されて使用される。
P=(E1E2/ωL)φ(1−φ/π) …(1)
休止モードにおいて、DAB回路1の1次側直流電流I1=0、2次側直流電圧E2=0であり、1次側及び2次側の間の伝達電力Pは、0である。
EC=Ia√(LP/C) …(2)
その他、遷移時間の終了条件は、例えば、遷移時間の開始から所定時間経過した場合であってもよい。
kF=2πfCCωL/E1 …(3)
T>>1/2πfCkF …(4)
また、2次側直流電圧E2は、式(5)のように表される。
E2=[(E1/ωL)φ(1−φ/π)−ILOAD]/C …(5)
tL=E2C/(Ia+I2) …(6)
但し、I2は第2ブリッジ回路12が出力する直流電流である。
Ie=(180/φmax)/√3 …(7)
但し、φmaxは第2ブリッジ回路12が出力する直流電流が最大になるときの、第1ブリッジ回路11と第2ブリッジ回路12の位相差である。
IPEAK=E2√(C/LP) …(8)
IPEAK=Imaxπ/φmax …(9)
上記のように、本発明を実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
Cout 第2コンデンサ
Q1〜Q4 第1スイッチング素子
Q5〜Q8 第2スイッチング素子
TP1,TN1 第1端子
TP2,TN2 第2端子
2 制御器
5 補償器(積分補償器)
11 第1ブリッジ回路
12 第2ブリッジ回路
13 トランス
Claims (11)
- 一対の第1端子と、
前記一対の第1端子の間に接続された第1コンデンサと、
フルブリッジ接続された複数の第1スイッチング素子により、前記一対の第1端子に入力された直流電圧を交流電圧に変換して出力する第1ブリッジ回路と、
前記第1ブリッジ回路が出力する交流電圧を1次側に入力し、2次側に出力するトランスと、
一対の第2端子と、
前記一対の第2端子の間に接続された第2コンデンサと、
フルブリッジ接続された複数の第2スイッチング素子により、前記トランスが出力する交流電圧を直流電圧に変換して、前記一対の第2端子に出力する第2ブリッジ回路と、
前記第2ブリッジ回路が直流電圧を出力する運転モードから、前記第2ブリッジ回路が直流電圧の出力を休止する休止モードに移行する場合において、前記第2ブリッジ回路が出力する直流電圧が0とみなせる状態となった後に休止モードに移行するように、前記複数の第1スイッチング素子及び前記複数の第2スイッチング素子を制御する制御器と
を備えることを特徴とする電源装置。 - 前記第2端子の低電位側端子は、前記第1端子の高電位側端子に接続されることを特徴とする請求項1に記載の電源装置。
- 前記制御器は、前記第2ブリッジ回路が出力する直流電圧を下降させる遷移時間を経た後に休止モードに移行するように、前記複数の第1スイッチング素子及び前記複数の第2スイッチング素子を制御することを特徴とする請求項1又は2に記載の電源装置。
- 前記制御器は、前記遷移時間と、前記第2ブリッジ回路が出力する直流電圧を0に保持する待機時間とを経た後に休止モードに移行するように、前記複数の第1スイッチング素子及び前記複数の第2スイッチング素子を制御することを特徴とする請求項3に記載の電源装置。
- 前記制御器は、前記遷移時間において、前記第2コンデンサが蓄えるエネルギーを前記トランスにおいて消費させるように、前記複数の第1スイッチング素子及び前記複数の第2スイッチング素子を制御することを特徴とする請求項3又は4に記載の電源装置。
- 前記制御器は、前記遷移時間において、前記第2コンデンサが蓄えるエネルギーを前記一対の第1端子に伝達するように、前記複数の第1スイッチング素子及び前記複数の第2スイッチング素子を制御することを特徴とする請求項3〜5のいずれか1項に記載の電源装置。
- 前記遷移時間は、式(A)に示す下限時間tL以上、前記第1及び第2スイッチング素子の、式(B)に示す前記遷移時間での実効電流Ieにおける許容運転時間である上限時間以下であることを特徴とする請求項3〜6のいずれか1項に記載の電源装置。
tL=E2C/(Ia+I2) …(A)
Ie=(180/φmax)/√3 …(B)
但し、E2は前記第2ブリッジ回路が出力する直流電圧、Cは前記第2コンデンサの容量、Iaは前記複数の第2スイッチング素子の最大瞬時許容電流、I2は前記第2ブリッジ回路が出力する直流電流、φmaxは前記第2ブリッジ回路が出力する直流電流が最大になるときの、前記複数の第1スイッチング素子及び前記複数の第2スイッチング素子のスイッチング周波数の位相差である。 - 前記制御器は、前記下限時間tLと前記上限時間とが一致した場合において、前記休止モードに移行するように、前記複数の第1スイッチング素子及び前記複数の第2スイッチング素子を制御することを特徴とする請求項7に記載の電源装置。
- 前記第2ブリッジ回路が出力する直流電圧に基づいて、前記遷移時間における前記第2ブリッジ回路が出力する直流電圧を、前記制御器を介してフィードバック制御する積分補償器を更に備え、
前記積分補償器は、前記休止モードに移行する時に、積分値を消去することを特徴とする請求項3〜8のいずれか1項に記載の電源装置。 - 前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子のそれぞれに、コンデンサを並列接続すると共に、前記制御器は、前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子をソフトスイッチング動作させることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の電源装置。
- 前記制御器は、前記第2ブリッジ回路が出力する直流電圧が、式(C)に示す臨界電圧EC以下となった場合において、前記第2ブリッジ回路が出力する直流電圧が0となったものとみなすことを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の電源装置。
EC=Ia√(LP/C) …(C)
但し、Iaは前記複数の第2スイッチング素子の最大瞬時許容電流、LPは前記複数の第2スイッチング素子と前記第2コンデンサとの間の寄生インダクタンス、Cは前記第2コンデンサの容量である。
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