JP2017204999A - Electric power conversion system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric power conversion system which includes an insulation type full-bridge converter and can switch a power transmission direction in high speed.SOLUTION: An electric power conversion system in which a DC/DC converter 10 operates as: a first type converter which converts voltage within a first range applied to a first input/output terminal pair to voltage within a second range, and outputs it from a second input/output terminal pair; or a second type converter which converts voltage within the second range applied to the second input/output terminal pair to voltage within the first range, and outputs it from the first input/output terminal pair is configured as a system which carries out a predetermined condition transition of the DC/DC converter 10 after waiting for a load current value in a secondary side of a transformer TR to reach a value within a predetermined current value range.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、電力変換装置に関し、特に、第１入出力端子対に印加された第１範囲内の電圧を第２範囲内の電圧に変換して第２入出力端子対から出力する機能と、第２入出力端子対に印加された第２範囲内の電圧を第１範囲内の電圧に変換して第１入出力端子対から出力する機能とを有する電力変換装置に関する。   The present invention relates to a power conversion device, and in particular, a function of converting a voltage within a first range applied to a first input / output terminal pair into a voltage within a second range and outputting the voltage from the second input / output terminal pair; The present invention relates to a power conversion device having a function of converting a voltage within a second range applied to a second input / output terminal pair into a voltage within a first range and outputting the voltage from the first input / output terminal pair.

大容量の双方向直流変換が可能な双方向ＤＣ／ＤＣコンバータとして、トランスを介して２つのフルブリッジ回路を接続した構成を有する絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ（例えば、特許文献１参照）が知られている。   As a bidirectional DC / DC converter capable of large-capacity bidirectional DC conversion, an insulated bidirectional DC / DC converter having a configuration in which two full bridge circuits are connected via a transformer (for example, see Patent Document 1). Are known.

特表２０１５−５１７７８８号公報JP-T-2015-517788

上記構成を有する絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ（以下、絶縁型フルブリッジコンバータと表記する）に昇圧動作又は降圧動作を行わせる場合には、トランスの一次側の巻線に流れる電流の方向が第１方向となる状態と、当該電流の方向が第１方向とは逆の第２方向となる状態とを交互にとるように、一次側のフルブリッジ回路内の４つのスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦが制御されている。そして、それら２状態間の遷移タイミングは、一次側／二次側に流れている電流の量（大きさ）とは無関係に定められている。そのため、絶縁型フルブリッジコンバータによる送電方向を切り替える場合（それまで入力端子として機能していた入出力端子を出力端子として機能させる場合）、コンバータ内の素子の保護等のために、或る程度の時間を待つ必要があった。   When an isolated bidirectional DC / DC converter having the above configuration (hereinafter referred to as an isolated full bridge converter) performs a step-up operation or a step-down operation, the direction of the current flowing through the primary winding of the transformer is ON / OFF of the four switching elements in the full-bridge circuit on the primary side so that the state in the first direction and the state in which the current direction is in the second direction opposite to the first direction are alternately taken. Is controlled. The transition timing between these two states is determined irrespective of the amount (magnitude) of the current flowing on the primary side / secondary side. Therefore, when switching the direction of power transmission by an insulated full-bridge converter (when the input / output terminal that has been functioning as an input terminal until then functions as an output terminal), a certain degree of protection is required to protect the elements in the converter. I had to wait for time.

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、絶縁型フルブリッジコンバータを備えた、送電方向を高速に（短時間で）切り替え可能な電力変換装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described present situation, and an object of the present invention is to provide a power conversion device including an insulating full-bridge converter and capable of switching the power transmission direction at high speed (in a short time). It is in.

上記目的を達成するために、本発明の電力変換装置は、第１入出力端子対と、第２入出力端子対と、前記第１入出力端子対および前記第２入出力端子対に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御部と、を有する。本発明の電力変換装置のＤＣ／ＤＣコンバータは、第１接続点を介して直列接続された第１および第２スイッチング素子を有し、前記第１入出力端子対に接続された、第１スイッチングレグと、第２接続点を介して直列接続された第３および第４スイッチング素子を有し、前記第１スイッチングレグに並列接続された、第２スイッチングレグと、第３接続点を介して直列接続された第５および第７スイッチング素子を有し、前記第２入出力端子対に接続された、第３スイッチングレグと、第４接続点を介して直列接続された第６および第８スイッチング素子を有し、前記第３スイッチングレグに並列接続された、第４スイッチングレグと、前記第１接続点と前記第２接続点とに接続された、トランスの一方の巻線と第１リアクトルとが直列接続された第１エネルギー蓄積変換部と、前記第３接続点と前記第４接続点とに接続された、前記トランスの他方の巻線と第２リアクトルとが直列接続された第２エネルギー蓄積変換部と、を備える。また、制御部は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータに、前記第１入出力端子対に印加された第１範囲内の電圧を第２範囲内の電圧に変換させて前記第
２入出力端子対から出力させるための第１制御と、前記ＤＣ／ＤＣコンバータに、前記第２入出力端子対に印加された前記第２範囲内の電圧を前記第１範囲内の電圧に変換させて前記第１入出力端子対から出力させるための第２制御とを実行可能に構成されている。 In order to achieve the above object, a power converter of the present invention is connected to a first input / output terminal pair, a second input / output terminal pair, the first input / output terminal pair, and the second input / output terminal pair. A DC / DC converter, and a controller for controlling the DC / DC converter. The DC / DC converter of the power conversion device of the present invention includes a first switching element having first and second switching elements connected in series via a first connection point, and connected to the first input / output terminal pair. A second switching leg having a leg and third and fourth switching elements connected in series via a second connection point and connected in parallel to the first switching leg, and in series via a third connection point Sixth and eighth switching elements having fifth and seventh switching elements connected and connected in series via a fourth connection point and a third switching leg connected to the second input / output terminal pair A fourth switching leg connected in parallel to the third switching leg, and one winding of the transformer and the first reactor connected to the first connection point and the second connection point. Series connection The first energy storage conversion unit, and the second energy storage conversion unit connected to the third connection point and the fourth connection point, wherein the other winding of the transformer and the second reactor are connected in series. And comprising. The control unit causes the DC / DC converter to convert a voltage within the first range applied to the first input / output terminal pair into a voltage within the second range and output the voltage from the second input / output terminal pair. And a first control for causing the DC / DC converter to convert a voltage within the second range applied to the second input / output terminal pair to a voltage within the first range, and thereby the first input / output. The second control for outputting from the terminal pair can be executed.

制御部が実行可能な第１制御は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの状態が、前記第１入出力端子対から入力された電流が前記第１リアクトルを流れる第１状態、前記第１リアクトルを含む経路で電流が循環し得る第２状態、前記第１入出力端子対から入力された電流が、前記第１状態における方向とは逆方向に前記第１リアクトルを流れる第３状態、及び、前記第１リアクトルを含む経路で電流が第２状態における方向とは逆方向に前記第１リアクトルを流れながら循環し得る第４状態間を、この順に繰り返し遷移するように、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ内の各スイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦ制御する制御であると共に、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの状態を前記第２状態から前記第３状態に遷移させるべきときに、前記第２リアクトルを流れる電流値の測定結果である第２リアクトル電流値が第１電流値範囲内に入っていない場合には、前記第２リアクトル電流値が前記第１電流値範囲内に入ってから、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの状態を前記第２状態から前記第３状態に遷移させ、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの状態を前記第４状態から前記第１状態に遷移させるべきときに、前記第２リアクトル電流値が前記第１電流値範囲内に入っていない場合には、前記第２リアクトル電流値が前記第１電流値範囲内に入ってから、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの状態を前記第４状態から前記第１状態に遷移させる制御である。また、第２制御は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの状態が、前記第２入出力端子対から入力された電流が前記第２リアクトルを流れ、且つ、前記第１入出力端子対から電流が出力されない第５状態、前記第２入出力端子対から入力された電流が前記第２リアクトルを流れ、前記第１入出力端子対から電流が出力される第６状態、前記第２入出力端子対から電流が入力されず、且つ、前記第１入力端子対から電流が出力されない第７状態、前記第２入出力端子対から入力された電流が前記第２リアクトルを前記第５状態における方向とは逆方向に流れ、且つ、前記第１入出力端子対から電流が出力されない第８状態、前記第２入出力端子対から入力された電流が前記第２リアクトルを前記第６状態における方向と逆方向に流れ、且つ、前記第１入出力端子対から電流が出力される第９状態、前記第２入出力端子対から電流が入力されず、且つ、前記第１入力端子対から電流が出力されない第１０状態間を、この順に繰り返し遷移するように、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ内の各スイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦ制御する制御であると共に、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの状態を前記第６状態から前記第７状態に遷移させるべきときに、前記第１リアクトルを流れる電流値の測定結果である第１リアクトル電流値が第２電流値範囲内に入っていない場合には、前記第１リアクトル電流値が前記第２電流値範囲内に入ってから、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの状態を前記第６状態から前記第７状態に遷移させ、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの状態を前記第９状態から前記第１０状態に遷移させるべきときに、前記第１リアクトル電流値が前記第２電流値範囲内に入っていない場合には、前記第１リアクトル電流値が前記第２電流値範囲内に入ってから、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの状態を前記第９状態から前記第１０状態に遷移させる制御である。   The first control that can be executed by the control unit includes: a first state in which the state of the DC / DC converter is a first state in which a current input from the first input / output terminal pair flows through the first reactor; a path including the first reactor A second state in which current can circulate in the first state, a third state in which the current input from the first input / output terminal pair flows through the first reactor in a direction opposite to the direction in the first state, and the first Each switching in the DC / DC converter so as to repeatedly transit in this order between the fourth states that can circulate while the current flows through the first reactor in the direction opposite to the direction in the second state in the path including the reactor. In addition to controlling the ON / OFF of the element, the second reactor flows when the state of the DC / DC converter should be changed from the second state to the third state. When the second reactor current value, which is the measurement result of the current value, does not fall within the first current value range, the DC / DC after the second reactor current value falls within the first current value range. When the converter state is to be changed from the second state to the third state and the DC / DC converter state is to be changed from the fourth state to the first state, the second reactor current value is If the current value is not within the current value range, the state of the DC / DC converter is changed from the fourth state to the first state after the second reactor current value is within the first current value range. It is control to make a transition. In the second control, the state of the DC / DC converter is such that the current input from the second input / output terminal pair flows through the second reactor, and no current is output from the first input / output terminal pair. A fifth state, a sixth state in which a current input from the second input / output terminal pair flows through the second reactor and a current is output from the first input / output terminal pair, a current from the second input / output terminal pair Is not input, and no current is output from the first input terminal pair, and the current input from the second input / output terminal pair causes the second reactor to move in a direction opposite to the direction in the fifth state. And the current input from the second input / output terminal pair flows through the second reactor in a direction opposite to the direction in the sixth state. And the first input The transition is repeated in this order between the ninth state in which current is output from the power terminal pair and the tenth state in which no current is input from the second input / output terminal pair and no current is output from the first input terminal pair. As described above, when the switching element in the DC / DC converter is controlled to be turned on / off, and when the state of the DC / DC converter should be changed from the sixth state to the seventh state, When the first reactor current value, which is the measurement result of the current value flowing through the first reactor, is not within the second current value range, the first reactor current value is within the second current value range. The state of the DC / DC converter should be changed from the sixth state to the seventh state, and the state of the DC / DC converter should be changed from the ninth state to the tenth state. When the first reactor current value does not fall within the second current value range, the first reactor current value falls within the second current value range, and then the DC / DC converter In this control, the state is changed from the ninth state to the tenth state.

すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータに対して、ＤＣ／ＤＣコンバータの状態を第１状態〜第４状態間で繰り返し遷移させる第１制御と、ＤＣ／ＤＣコンバータの状態を第５状態〜第１０状態間で繰り返し遷移させる第２制御とが行われる電力変換装置の送電方向の切り替え速度を向上させるためには、第２状態から第３状態への遷移時における負荷電流値と、第４状態から第１状態への遷移時における負荷電流値と、第６状態から第７状態への遷移時における負荷電流値と、第９状態から第１０状態への遷移時における負荷電流値とを低減することが有効である。上記構成を有する本発明の電力変換装置によれば、各遷移時における負荷電流値を低減することが出来る。従って、本発明の電力変換装置によれば、各種状態への遷移タイミングが固定されている電力変換装置よりも、送電方向を高速に（短時間で）切り替えることが可能となる。   That is, for the DC / DC converter, the first control for repeatedly changing the state of the DC / DC converter between the first state to the fourth state, and the state of the DC / DC converter between the fifth state to the tenth state. In order to improve the switching speed of the power transmission direction of the power conversion device in which the second control to be repeatedly transitioned is performed, the load current value at the time of transition from the second state to the third state, and the fourth state to the first state It is effective to reduce the load current value at the time of transition to the state, the load current value at the time of transition from the sixth state to the seventh state, and the load current value at the time of transition from the ninth state to the tenth state. is there. According to the power conversion device of the present invention having the above configuration, the load current value at each transition can be reduced. Therefore, according to the power converter of the present invention, it is possible to switch the power transmission direction at a higher speed (in a shorter time) than a power converter in which the transition timing to various states is fixed.

本発明の電力変換装置を、前記第１制御が、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの状態を前記第２状態から前記第３状態に遷移させるべきときに、前記第２リアクトル電流値が“０”でなかった場合には、前記第２リアクトル電流値が“０”となってから、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの状態を前記第２状態から前記第３状態に遷移させ、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの状態を前記第４状態から前記第１状態に遷移させるべきときに、前記第２リアクトル電流値が“０”でなかった場合には、前記第２リアクトル電流値が“０”となってから、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの状態を前記第４状態から前記第１状態に遷移させる制御であり、前記第２制御が、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの状態を前記第６状態から前記第７状態に遷移させるべきときに、前記第１リアクトル電流値が“０”でなかった場合には、前記第１リアクトル電流値が“０”となってから、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの状態を前記第６状態から前記第７状態に遷移させ、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの状態を前記第９状態から前記第１０状態に遷移させるべきときに、前記第１リアクトル電流値が“０”でなかった場合には、前記第１リアクトル電流値が“０”となってから、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの状態を前記第９状態から前記第１０状態に遷移させる制御である装置として構成しておいても良い。この構成を採用しておけば、送電方向を、極めて高速に切り替え可能な電力変換装置を得ることが出来る。なお、上記構成における第２リアクトル電流値が“０”であるか否かの判断は、第２リアクトル電流値が、完全に“０”となったか否かの判断である必要はない。当該判断は、第２リアクトル電流値が、電流センサの性能等により定まる検知可能な最小電流値範囲内の値となったか否かの判断であれば良い。   In the power conversion device of the present invention, when the first control is to change the state of the DC / DC converter from the second state to the third state, the second reactor current value is not “0”. When the second reactor current value becomes “0”, the state of the DC / DC converter is changed from the second state to the third state, and the state of the DC / DC converter is changed to the state of the DC / DC converter. When the second reactor current value is not “0” when the transition from the fourth state to the first state is to be performed, the second reactor current value becomes “0” and the DC / DC When the state of the DC converter is to transition from the fourth state to the first state, and the second control is to transition the state of the DC / DC converter from the sixth state to the seventh state. The first When the reactor current value is not “0”, the state of the DC / DC converter is changed from the sixth state to the seventh state after the first reactor current value becomes “0”. When the first reactor current value is not “0” when the state of the DC / DC converter is to be changed from the ninth state to the tenth state, the first reactor current value is “0”. After that, the DC / DC converter may be configured as a device that controls the transition of the state of the DC / DC converter from the ninth state to the tenth state. By adopting this configuration, it is possible to obtain a power conversion device capable of switching the power transmission direction at an extremely high speed. Note that the determination as to whether or not the second reactor current value in the above configuration is “0” does not have to be a determination as to whether or not the second reactor current value is completely “0”. The determination may be a determination as to whether or not the second reactor current value has become a value within the minimum detectable current value range determined by the performance of the current sensor or the like.

本発明によれば、絶縁型フルブリッジコンバータを備えた、送電方向を高速に（短時間で）切り替え可能な電力変換装置を提供することが出来る。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the power converter device provided with the insulation type full bridge converter and which can switch the power transmission direction at high speed (in a short time) can be provided.

図１は、本発明の一実施形態に係る電力変換装置の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a power conversion device according to an embodiment of the present invention. 図２は、実施形態に係る電力変換装置が備える制御ユニットが、ＤＣ／ＤＣコンバータを第１入出力端子側が一次側の降圧コンバータとして動作させる場合に出力する制御信号Ｇ１〜Ｇ４のタイミングチャートである。FIG. 2 is a timing chart of control signals G1 to G4 output when the control unit included in the power conversion device according to the embodiment operates the DC / DC converter as a step-down converter with the first input / output terminal side being the primary side. . 図３は、制御ユニットが、ＤＣ／ＤＣコンバータを第１入出力端子側が一次側の昇圧コンバータとして動作させる場合に出力する制御信号Ｇ１〜Ｇ６のタイミングチャートである。FIG. 3 is a timing chart of control signals G1 to G6 that are output when the control unit operates the DC / DC converter as a step-up converter whose first input / output terminal side is the primary side. 図４は、制御ユニットがＤＣ／ＤＣコンバータ１０を第１入出力端子側が一次側である降圧コンバータとして機能させている場合にＤＣ／ＤＣコンバータの各部を流れる電流の時間変化を、制御信号Ｇ１〜Ｇ４の時間変化と共に示したタイムチャートである。FIG. 4 shows the time variation of the current flowing through each part of the DC / DC converter when the control unit causes the DC / DC converter 10 to function as a step-down converter whose first input / output terminal side is the primary side. It is the time chart shown with the time change of G4. 図５Ａは、制御ユニットが、ＤＣ／ＤＣコンバータを第１入出力端子側が一次側である降圧コンバータとして機能させている場合におけるＤＣ／ＤＣコンバータの一次側、二次側の電流経路の説明図である。FIG. 5A is an explanatory diagram of current paths on the primary side and the secondary side of the DC / DC converter when the control unit functions the DC / DC converter as a step-down converter whose first input / output terminal side is the primary side. is there. 図５Ｂは、図５Ａに続く、ＤＣ／ＤＣコンバータの一次側、二次側の電流経路の説明図である。FIG. 5B is an explanatory diagram of the current path on the primary side and the secondary side of the DC / DC converter following FIG. 5A. 図５Ｃは、図５Ｂに続く、ＤＣ／ＤＣコンバータの一次側、二次側の電流経路の説明図である。FIG. 5C is an explanatory diagram of a current path on the primary side and the secondary side of the DC / DC converter following FIG. 5B. 図５Ｄは、図５Ｃに続く、ＤＣ／ＤＣコンバータの一次側、二次側の電流経路の説明図である。FIG. 5D is an explanatory diagram of a current path on the primary side and the secondary side of the DC / DC converter following FIG. 5C. 図５Ｅは、図５Ｄに続く、ＤＣ／ＤＣコンバータの一次側、二次側の電流経路の説明図である。FIG. 5E is an explanatory diagram of a current path on the primary side and the secondary side of the DC / DC converter following FIG. 5D. 図５Ｆは、図５Ｅに続く、ＤＣ／ＤＣコンバータの一次側、二次側の電流経路の説明図である。FIG. 5F is an explanatory diagram of a current path on the primary side and the secondary side of the DC / DC converter following FIG. 5E. 図６は、制御ユニットが実行する降圧用制御処理の流れ図である。FIG. 6 is a flowchart of the step-down control process executed by the control unit. 図７は、制御ユニットが実行する昇圧用制御処理の流れ図である。FIG. 7 is a flowchart of the boost control process executed by the control unit. 図８は、制御ユニットがＤＣ／ＤＣコンバータを第１入出力端子側が一次側である昇圧コンバータとして機能させている場合にＤＣ／ＤＣコンバータの各部を流れる電流の時間変化を、制御信号Ｇ１〜Ｇ６の時間変化と共に示したタイムチャートである。FIG. 8 shows the time variation of the current flowing through each part of the DC / DC converter when the control unit functions the DC / DC converter as a boost converter whose first input / output terminal side is the primary side. It is the time chart shown with the time change of. 図９Ａは、制御ユニットが、ＤＣ／ＤＣコンバータを第１入出力端子側が一次側である昇圧コンバータとして機能させている場合におけるＤＣ／ＤＣコンバータの一次側、二次側の電流経路の説明図である。FIG. 9A is an explanatory diagram of current paths on the primary side and the secondary side of the DC / DC converter when the control unit functions the DC / DC converter as a boost converter whose first input / output terminal side is the primary side. is there. 図９Ｂは、図９Ａに続く、ＤＣ／ＤＣコンバータの一次側、二次側の電流経路の説明図である。FIG. 9B is an explanatory diagram of current paths on the primary side and the secondary side of the DC / DC converter following FIG. 9A. 図９Ｃは、図９Ｂに続く、ＤＣ／ＤＣコンバータの一次側、二次側の電流経路の説明図である。FIG. 9C is an explanatory diagram of current paths on the primary side and the secondary side of the DC / DC converter following FIG. 9B. 図９Ｄは、図９Ｃに続く、ＤＣ／ＤＣコンバータの一次側、二次側の電流経路の説明図である。FIG. 9D is an explanatory diagram of a current path on the primary side and the secondary side of the DC / DC converter following FIG. 9C. 図９Ｅは、図９Ｄに続く、ＤＣ／ＤＣコンバータの一次側、二次側の電流経路の説明図である。FIG. 9E is an explanatory diagram of the current path on the primary side and the secondary side of the DC / DC converter following FIG. 9D. 図９Ｆは、図９Ｅに続く、ＤＣ／ＤＣコンバータの一次側、二次側の電流経路の説明図である。FIG. 9F is an explanatory diagram of a current path on the primary side and the secondary side of the DC / DC converter following FIG. 9E.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図１に、本発明の一実施形態に係る電力変換装置の概略構成を示す。
本実施形態に係る電力変換装置は、双方向の電力変換が可能な装置である。図示してあるように、電力変換装置は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０と制御ユニット２０と２対の入出力端子１３（１３ｐ、１３ｍ）とを備える。なお、いずれの一対の入出力端子１３においても、入出力端子１３ｐが、高電位側の入出力端子であり、入出力端子１３ｍが、低電位側の入出力端子である。 In FIG. 1, schematic structure of the power converter device which concerns on one Embodiment of this invention is shown.
The power conversion device according to the present embodiment is a device capable of bidirectional power conversion. As illustrated, the power converter includes a DC / DC converter 10, a control unit 20, and two pairs of input / output terminals 13 (13p, 13m). In any pair of input / output terminals 13, the input / output terminal 13p is a high potential side input / output terminal, and the input / output terminal 13m is a low potential side input / output terminal.

ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、トランスＴＲ、２つのリアクトルＬｒ及び２つのフルブリッジ回路１１を主要構成要素とした絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータである。以下、図１における左側のフルブリッジ回路１１、右側のフルブリッジ回路１１のことを、それぞれ、第１フルブリッジ回路１１、第２フルブリッジ回路１１と表記する。同様に、図１における左側、右側のリアクトルＬｒのことを、それぞれ、第１リアクトル、第２リアクトルと表記し、トランスＴＲの図１における左側の巻線、右側の巻線のことを、それぞれ、第１巻線、第２巻線と表記する。また、図１における左側、左側の各入出力端子１３（１３ｐ、１３ｍ）のことを、それぞれ、第１入出力端子１３、第２入出力端子１３と表記する。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０のトランスＴＲは、巻数比が１：１のものでなくても良い。ただし、以下では、トランスＴＲの巻数比が１：１であるものとして、電力変換装置の構成及び動作を説明する。   The DC / DC converter 10 is an insulated bidirectional DC / DC converter including a transformer TR, two reactors Lr, and two full bridge circuits 11 as main components. Hereinafter, the left full bridge circuit 11 and the right full bridge circuit 11 in FIG. 1 are referred to as a first full bridge circuit 11 and a second full bridge circuit 11, respectively. Similarly, the left and right reactors Lr in FIG. 1 are denoted as a first reactor and a second reactor, respectively, and the left winding and the right winding in FIG. The first winding and the second winding are described. Further, the left and right input / output terminals 13 (13p, 13m) in FIG. 1 are referred to as a first input / output terminal 13 and a second input / output terminal 13, respectively. Note that the transformer TR of the DC / DC converter 10 may not have a turns ratio of 1: 1. However, hereinafter, the configuration and operation of the power conversion device will be described on the assumption that the turns ratio of the transformer TR is 1: 1.

ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の第１フルブリッジ回路１１は、直列接続された第１スイッチング素子ＳＷ１および第２スイッチング素子ＳＷ２を有する第１スイッチングレグと、直列接続された第３スイッチング素子ＳＷ３および第４スイッチング素子ＳＷ４を有する第２スイッチングレグと、を備える。図示してあるように、各スイッチングレグの第ｎスイッチング素子ＳＷｎ（ｎ＝１〜４）の端子間には、ダイオードＤｎが並列に接続されている。また、各スイッチングレグは、一対の第１入出力端子１３と接続されており、第１スイッチングレグの、第１、第２スイッチング素子ＳＷ１、２間の接続点は、第１リアクトルを介してトランスＴＲの第１巻線の一端に接続されている。そして、第２スイッチングレグの、第３、第４スイッチング素子ＳＷ３、４間の接続点は、トランスＴＲの第１巻
線の他端に接続されている。 The first full bridge circuit 11 of the DC / DC converter 10 includes a first switching leg having a first switching element SW1 and a second switching element SW2 connected in series, and a third switching element SW3 and a fourth switching connected in series. A second switching leg having an element SW4. As illustrated, a diode Dn is connected in parallel between the terminals of the n-th switching element SWn (n = 1 to 4) of each switching leg. Each switching leg is connected to a pair of first input / output terminals 13, and a connection point between the first and second switching elements SW 1 and 2 of the first switching leg is a transformer via the first reactor. It is connected to one end of the first winding of TR. A connection point between the third and fourth switching elements SW3 and 4 of the second switching leg is connected to the other end of the first winding of the transformer TR.

ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の第２フルブリッジ回路１１は、直列接続された第５スイッチング素子ＳＷ５および第７スイッチング素子ＳＷ７を有する第３スイッチングレグと、直列接続された第６スイッチング素子ＳＷ６および第８スイッチング素子ＳＷ８を有する第４スイッチングレグと、を備える。図示してあるように、各スイッチングレグの第ｎスイッチング素子ＳＷｎ（ｎ＝５〜８）の端子間には、ダイオードＤｎが並列に接続されている。また、第３スイッチングレグ、第４スイッチングレグは、いずれも、第２入出力端子対と接続されている。そして、第３スイッチングレグの、第５、第７スイッチング素子ＳＷ５、７間の接続点は、第２リアクトルを介してトランスＴＲの第２巻線の一端に接続され、第４スイッチングレグの、第６、第８スイッチング素子ＳＷ６、８間の接続点は、トランスＴＲの第２巻線の他端に接続されている。   The second full bridge circuit 11 of the DC / DC converter 10 includes a third switching leg having a fifth switching element SW5 and a seventh switching element SW7 connected in series, and a sixth switching element SW6 and an eighth switching connected in series. A fourth switching leg having an element SW8. As illustrated, a diode Dn is connected in parallel between the terminals of the n-th switching element SWn (n = 5 to 8) of each switching leg. The third switching leg and the fourth switching leg are both connected to the second input / output terminal pair. A connection point between the fifth and seventh switching elements SW5 and SW7 of the third switching leg is connected to one end of the second winding of the transformer TR via the second reactor, and the fourth switching leg of the fourth switching leg 6, the connection point between the eighth switching elements SW6, 8 is connected to the other end of the second winding of the transformer TR.

ＤＣ／ＤＣコンバータ１０には、各リアクトルＬｒを流れる電流の大きさを測定するための２つの電流センサ１５が取り付けられている。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０には、入出力電圧や入出力電流の大きさを測定するための各種センサ（図示略）も取り付けられている。   Two current sensors 15 for measuring the magnitude of the current flowing through each reactor Lr are attached to the DC / DC converter 10. The DC / DC converter 10 is also provided with various sensors (not shown) for measuring the magnitude of the input / output voltage and the input / output current.

制御ユニット２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０内の各スイッチング素子への制御信号のレベルを変更することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０（ＤＣ／ＤＣコンバータ１０内の各スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ）を制御するユニットである。以下、第ｎスイッチング素子ＳＷｎ（ｎ＝１〜８）用の制御信号のことを、制御信号Ｇｎと表記する。   The control unit 20 controls the DC / DC converter 10 (ON / OFF of each switching element in the DC / DC converter 10) by changing the level of the control signal to each switching element in the DC / DC converter 10. Unit. Hereinafter, the control signal for the n-th switching element SWn (n = 1 to 8) is referred to as a control signal Gn.

制御ユニット２０は、プロセッサ（本実施形態では、マイクロコントローラ）、ゲートドライバ等から構成されており、制御ユニット２０には、上記した各種センサ（電流センサ１５等）の出力が入力されている。   The control unit 20 includes a processor (a microcontroller in the present embodiment), a gate driver, and the like. Outputs of the various sensors (the current sensor 15 and the like) are input to the control unit 20.

そして、制御ユニット２０は、入力されているデータ（電流値、電圧値）に基づき、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を、以下の４種のコンバータの中のいずれかとして動作させるかを決定し、決定したコンバータとして動作するようにＤＣ／ＤＣコンバータ１０を制御するように構成（プログラミング）されている。
・第１入出力端子１３側が一次側の昇圧コンバータ
・第１入出力端子１３側が一次側の降圧コンバータ
・第２入出力端子１３側が一次側の昇圧コンバータ
・第２入出力端子１３側が一次側の降圧コンバータ Then, the control unit 20 determines whether to operate the DC / DC converter 10 as one of the following four types of converters, based on the input data (current value, voltage value). It is configured (programmed) to control the DC / DC converter 10 to operate as a converter.
The first input / output terminal 13 side is a primary step-up converter. The first input / output terminal 13 side is a primary step-down converter. The second input / output terminal 13 side is a primary step-up converter. The second input / output terminal 13 side is a primary side. Buck converter

また、制御ユニット２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０に対する制御内容の変更（ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を第１入出力端子１３側が一次側の昇圧コンバータとして動作させる制御から、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を第２入出力端子１３側が一次側の降圧コンバータとして動作させる制御への変更等）を、即座に行うようにも構成（プログラミング）されている。   Further, the control unit 20 changes the control content for the DC / DC converter 10 (from the control that causes the DC / DC converter 10 to operate as the primary side booster converter on the first input / output terminal 13 side, It is also configured (programmed) so that the input / output terminal 13 side can be immediately changed to control to operate as a primary step-down converter.

以下、本実施形態に係る電力変換装置の構成及び動作を具体的に説明する。   Hereinafter, the configuration and operation of the power conversion device according to the present embodiment will be specifically described.

まず、制御ユニット２０によるＤＣ／ＤＣコンバータ１０の基本的な制御内容を説明する。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を第２入出力端子１３側が一次側の昇圧／降圧コンバータとして動作させる場合、制御ユニット２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を第１入出力端子１３側が一次側の昇圧／降圧コンバータとして動作させる場合に第１、第２フルブリッジ回路１１に対して行うものと同内容の制御を、それぞれ、第２、第１フルブリッジ回路１１に対して行う。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を第２入出力端子１３側
が一次側の昇圧／降圧コンバータとして動作させる場合における制御ユニット２０の制御内容は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を第１入出力端子１３側が一次側の昇圧／降圧コンバータとして動作させる場合における制御ユニット２０の制御内容と本質的には同じものとなっている。そのため、以下では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を第１入出力端子１３側が一次側の昇圧／降圧コンバータとして動作させる場合における制御ユニット２０の制御内容についてのみ説明する。 First, basic control contents of the DC / DC converter 10 by the control unit 20 will be described. Note that when the DC / DC converter 10 is operated as a step-up / step-down converter whose primary side is the second input / output terminal 13 side, the control unit 20 includes the step-up / step-down DC / DC converter 10 whose primary side is the first input / output terminal 13 side. When operating as a step-down converter, the same control as that performed on the first and second full bridge circuits 11 is performed on the second and first full bridge circuits 11, respectively. That is, when the DC / DC converter 10 is operated as a step-up / step-down converter whose primary side is the second input / output terminal 13 side, the control content of the control unit 20 is that the DC / DC converter 10 is primary side on the first input / output terminal 13 side. The control content of the control unit 20 when operating as a step-up / step-down converter is essentially the same. Therefore, hereinafter, only the control contents of the control unit 20 when the DC / DC converter 10 is operated as a step-up / step-down converter with the first input / output terminal 13 as the primary side will be described.

また、制御ユニット２０が実際に出力する制御信号Ｇ１〜Ｇ４（詳細は後述）は、２つのスイッチング素子のＯＮ、ＯＦＦ（第１スイッチング素子ＳＷ１のＯＮと第２スイッチング素子ＳＷ２のＯＦＦ等）が、時間差（いわゆるデッドタイム）をもって行われることになるものである。ただし、以下では、説明が煩雑になるのを避けるために、当該時間差が与えられていないものとして制御ユニット２０の動作を説明する。   In addition, control signals G1 to G4 (details will be described later) actually output by the control unit 20 are ON / OFF of two switching elements (ON of the first switching element SW1 and OFF of the second switching element SW2, etc.) It is performed with a time difference (so-called dead time). However, in the following, in order to avoid complicated description, the operation of the control unit 20 will be described assuming that the time difference is not given.

まず、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を第１入出力端子１３側が一次側である降圧コンバータとして機能させる場合における制御ユニット２０の動作について説明する。
この場合、制御ユニット２０は、基本的には、図２に示したように時間変化する制御信号Ｇ１〜Ｇ４を出力する。 First, the operation of the control unit 20 when the DC / DC converter 10 is caused to function as a step-down converter whose first input / output terminal 13 is the primary side will be described.
In this case, the control unit 20 basically outputs control signals G1 to G4 that change with time as shown in FIG.

すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を第１入出力端子１３側が一次側である降圧コンバータとして機能させる場合、制御ユニット２０は、ＯＮ時間が周期Ｔの１／２の制御信号Ｇ１、換言すれば、デューティ比が１／２の制御信号Ｇ１を出力する。また、制御ユニット２０は、制御信号Ｇ１を反転した制御信号Ｇ２、つまり、第１スイッチング素子ＳＷ１のＯＮ／ＯＦＦ時に、第２スイッチング素子ＳＷ２がＯＦＦ／ＯＮすることになる制御信号Ｇ２を出力する。さらに、制御ユニット２０は、制御信号Ｇ１とは位相がθだけずれた制御信号Ｇ３と、制御信号Ｇ３を反転した制御信号Ｇ４とを出力する。   That is, when the DC / DC converter 10 is caused to function as a step-down converter whose primary side is the first input / output terminal 13 side, the control unit 20 controls the control signal G1 whose ON time is 1/2 of the period T, in other words, duty cycle. A control signal G1 having a ratio of 1/2 is output. The control unit 20 outputs a control signal G2 obtained by inverting the control signal G1, that is, a control signal G2 that turns the second switching element SW2 off / on when the first switching element SW1 is turned on / off. Further, the control unit 20 outputs a control signal G3 whose phase is shifted by θ from the control signal G1, and a control signal G4 obtained by inverting the control signal G3.

そして、制御ユニット２０は、上記のような制御信号Ｇ１〜Ｇ４を出力しながら、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電圧や出力電流が目標値となるように、θの値を変更する。   Then, the control unit 20 changes the value of θ so that the output voltage and output current of the DC / DC converter 10 become target values while outputting the control signals G1 to G4 as described above.

なお、本実施形態に係る電力変換装置が、第１入出力端子１３側が一次側である降圧装置として動作する場合、第２フルブリッジ回路１１（二次側のフルブリッジ回路１１；図１参照）は、全波整流器（ダイオードブリッジ回路）として利用される。従って、制御ユニット２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を、第１入出力端子１３側が一次側である降圧コンバータとして動作させる場合、第２フルブリッジ回路１１内の各スイッチング素子の状態をＯＦＦ状態に維持する。   When the power conversion device according to the present embodiment operates as a step-down device having the first input / output terminal 13 as the primary side, the second full bridge circuit 11 (secondary side full bridge circuit 11; see FIG. 1). Is used as a full-wave rectifier (diode bridge circuit). Therefore, the control unit 20 maintains the state of each switching element in the second full bridge circuit 11 in the OFF state when the DC / DC converter 10 is operated as a step-down converter whose primary side is the first input / output terminal 13 side. To do.

次に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を第１入出力端子１３側が一次側である昇圧コンバータとして機能させる場合における制御ユニット２０の動作を説明する。
この場合、制御ユニット２０は、基本的には、図３に示したように時間変化する制御信号Ｇ１〜Ｇ６を出力する。 Next, the operation of the control unit 20 when the DC / DC converter 10 is caused to function as a step-up converter whose first input / output terminal 13 side is the primary side will be described.
In this case, the control unit 20 basically outputs control signals G1 to G6 that change with time as shown in FIG.

すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を第１入出力端子１３側が一次側である昇圧コンバータとして機能させる場合、制御ユニット２０は、デューティ比が１／２の制御信号Ｇ２、及び、制御信号Ｇ２の立ち下がり時に立ち上がる、ＯＮ時間が制御信号Ｇ２よりも短い制御信号Ｇ１を出力する。また、制御ユニット２０は、それぞれ、制御信号Ｇ１、Ｇ２をＴ／２だけ遅らせた信号である制御信号Ｇ３、Ｇ４を出力する。さらに、制御ユニット２０は、制御信号Ｇ１の立ち下がり時から時間Ｔｏｎの間だけハイレベルとなる制御信号Ｇ５と、制御信号Ｇ３の立ち下がり時から時間Ｔｏｎの間だけハイレベルとなる制御信号Ｇ６とを出力する。   That is, when the DC / DC converter 10 is caused to function as a step-up converter whose primary side is the first input / output terminal 13, the control unit 20 controls the control signal G2 whose duty ratio is ½ and the falling edge of the control signal G2. The control signal G1, which rises from time to time and whose ON time is shorter than the control signal G2, is output. The control unit 20 outputs control signals G3 and G4, which are signals obtained by delaying the control signals G1 and G2 by T / 2, respectively. Further, the control unit 20 has a control signal G5 that is high for the time Ton from the time when the control signal G1 falls, and a control signal G6 that is high for the time Ton from the time when the control signal G3 falls. Is output.

そして、制御ユニットは、上記のような制御信号Ｇ１〜Ｇ６を出力しながら、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電圧や出力電流が目標値となるように、時間Ｔｏｎの値を変更する。   And a control unit changes the value of time Ton so that the output voltage and output current of the DC / DC converter 10 may become a target value, outputting the above control signals G1-G6.

以下、制御ユニット２０によるＤＣ／ＤＣコンバータ１０の制御内容をさらに具体的に説明する。   Hereinafter, the control content of the DC / DC converter 10 by the control unit 20 will be described more specifically.

まず、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を第１入出力端子１３側が一次側である降圧コンバータとして機能させる場合における制御ユニット２０の動作を説明する。   First, the operation of the control unit 20 when the DC / DC converter 10 functions as a step-down converter whose first input / output terminal 13 side is the primary side will be described.

図４に、制御ユニット２０が、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を第１入出力端子１３側が一次側である降圧コンバータとして機能させている場合にＤＣ／ＤＣコンバータ１０の各部を流れる電流の時間変化を、制御信号Ｇ１〜Ｇ４の時間変化と共に示す。また、図５Ａ〜図５Ｆに、制御ユニット２０が、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を第１入出力端子１３側が一次側である降圧コンバータとして機能させている場合におけるＤＣ／ＤＣコンバータ１０の一次側、二次側の電流経路の説明図を示す。なお、図４及び後述する図８において、"
入力電流"、"出力電流"とは、それぞれ、第１入出力端子１３ｐに流れ込む電流、第２入
出力端子１３ｐから流れ出す電流のことである。また、"入力側Ｌｒ電流"、"出力側Ｌｒ
電流"とは、それぞれ、第１リアクトル（一次側のリアクトルＬｒ）を流れる電流、第２
リアクトル（二次側のリアクトルＬｒ）を流れる電流のことである。 In FIG. 4, when the control unit 20 causes the DC / DC converter 10 to function as a step-down converter whose first input / output terminal 13 side is the primary side, the time change of the current flowing through each part of the DC / DC converter 10 is It is shown along with the time change of the control signals G1 to G4. 5A to 5F, the control unit 20 causes the DC / DC converter 10 to function as a step-down converter whose primary side is the first input / output terminal 13 side. An explanatory view of a current path on the next side is shown. In FIG. 4 and FIG. 8 described later, “
The “input current” and “output current” are the current flowing into the first input / output terminal 13p and the current flowing out from the second input / output terminal 13p, respectively, and “input side Lr current” and “output side Lr”.
"Current" means the current flowing through the first reactor (primary reactor Lr), the second
This is the current flowing through the reactor (secondary reactor Lr).

既に説明したように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を第１入出力端子１３側が一次側である降圧コンバータとして動作させる場合、制御ユニット２０は、図４に示してあるように時間変化する制御信号Ｇ１〜Ｇ４を出力する。   As described above, when the DC / DC converter 10 is operated as a step-down converter whose primary side is the first input / output terminal 13 side, the control unit 20 controls the control signals G1 to G1 that change with time as shown in FIG. G4 is output.

従って、制御ユニット２０が、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を第１入出力端子１３側が一次側である降圧コンバータとして動作させている場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の状態は、以下の４状態の間を、状態＃１、状態＃２、状態＃３、状態＃４の順に繰り返し遷移する。
・状態＃１：第１スイッチング素子ＳＷ１及び第４スイッチング素子ＳＷ４がＯＮとなっている状態（第１スイッチング素子ＳＷ１及び第４スイッチング素子ＳＷ４がＯＮとなっており、他の各スイッチング素子がＯＦＦとなっている状態；以下、同様。）
・状態＃２：第２スイッチング素子ＳＷ２及び第４スイッチング素子ＳＷ４がＯＮとなっている状態
・状態＃３：第２スイッチング素子ＳＷ２及び第３スイッチング素子ＳＷ３がＯＮとなっている状態
・状態＃４：第１スイッチング素子ＳＷ１及び第３スイッチング素子ＳＷ３がＯＮとなっている状態 Therefore, when the control unit 20 operates the DC / DC converter 10 as a step-down converter whose first input / output terminal 13 side is the primary side, the state of the DC / DC converter 10 is between the following four states: Transition is repeated in the order of state # 1, state # 2, state # 3, state # 4.
State # 1: State in which the first switching element SW1 and the fourth switching element SW4 are ON (the first switching element SW1 and the fourth switching element SW4 are ON, and the other switching elements are OFF (The same applies hereinafter.)
State # 2: State in which the second switching element SW2 and the fourth switching element SW4 are turned on. State # 3: State in which the second switching element SW2 and the third switching element SW3 are turned on. State # 4 : State in which the first switching element SW1 and the third switching element SW3 are ON

ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の状態が、状態＃１になっていると、図５Ａに示してあるように、第１入出力端子１３ｐ→第１スイッチング素子ＳＷ１→第１リアクトル→トランスＴＲ→第４スイッチング素子ＳＷ４→第１入出力端子１３ｍという経路で電流が流れる。従って、第１リアクトルにエネルギーが蓄積されて、図４に示してあるように、入力側Ｌｒ電流が上昇する。また、トランスＴＲを介してエネルギーが二次側に伝送され、図４及び図５Ａに示してあるように、第２フルブリッジ回路１１により整流されて第２入出力端子１３から出力される。   When the state of the DC / DC converter 10 is the state # 1, as shown in FIG. 5A, the first input / output terminal 13p → the first switching element SW1 → the first reactor → the transformer TR → the fourth switching. A current flows through a path from the element SW4 to the first input / output terminal 13m. Therefore, energy is accumulated in the first reactor, and the input-side Lr current rises as shown in FIG. Further, energy is transmitted to the secondary side via the transformer TR, and is rectified by the second full bridge circuit 11 and output from the second input / output terminal 13 as shown in FIGS. 4 and 5A.

ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の状態が状態＃２に遷移すると、第１スイッチング素子ＳＷ１がＯＦＦとなり、第２スイッチング素子ＳＷ２がＯＮとなる。従って、図５Ｂに示したように、第１リアクトルに蓄積されているエネルギーにより、第２スイッチング素子ＳＷ
２（及びダイオードＤ２）→第１リアクトル→トランスＴＲ→第４スイッチング素子ＳＷ４という経路で電流が循環するようになる。そして、その結果として、第１リアクトルに蓄積されているエネルギーが二次側に伝送されて、第２フルブリッジ回路１１により整流されて第２入出力端子１３から出力される。 When the state of the DC / DC converter 10 transitions to the state # 2, the first switching element SW1 is turned off and the second switching element SW2 is turned on. Therefore, as shown in FIG. 5B, the second switching element SW is generated by the energy stored in the first reactor.
2 (and diode D2) → the first reactor → the transformer TR → the fourth switching element SW4, the current circulates. As a result, the energy stored in the first reactor is transmitted to the secondary side, rectified by the second full bridge circuit 11, and output from the second input / output terminal 13.

状態＃２における循環電流の大きさは、第１リアクトルに蓄積されていたエネルギーの二次側への移動に伴い減少する。そして、状態＃２への遷移後、或る時間（θ値等に応じた時間）が経過すると、図５Ｃに示したように、第２リアクトルに電流が流れていない状態が形成される。なお、トランスＴＲの二次側の負荷電流（つまり、第２リアクトルを流れる電流）の大きさが“０”である場合、トランスＴＲの一次側の負荷電流の大きさも“０”となる。そして、トランスＴＲの一次側を流れる電流は、負荷電流＋励磁電流であるので、図５Ｃにおいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の一次側を循環している電流は、励磁電流である。   The magnitude of the circulating current in state # 2 decreases as the energy accumulated in the first reactor moves to the secondary side. Then, after a transition to the state # 2, when a certain time (a time corresponding to the θ value or the like) elapses, a state in which no current flows through the second reactor is formed as illustrated in FIG. 5C. When the magnitude of the load current on the secondary side of the transformer TR (that is, the current flowing through the second reactor) is “0”, the magnitude of the load current on the primary side of the transformer TR is also “0”. Since the current flowing through the primary side of the transformer TR is load current + excitation current, the current circulating through the primary side of the DC / DC converter 10 in FIG. 5C is the excitation current.

ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、状態＃３への本来の遷移タイミングとなった時に、原則として（負荷が過度に大きくない場合には）、図５Ｃに示した状態となっているように、構成されている。ここで、本来の遷移タイミングとは、制御ユニット２０が有しているタイミング調整機能（詳細は後述）が働いていない場合の遷移タイミングのことである。   The DC / DC converter 10 is configured so as to be in the state shown in FIG. 5C in principle (when the load is not excessively large) when the original transition timing to the state # 3 is reached. ing. Here, the original transition timing is a transition timing when the timing adjustment function (details will be described later) of the control unit 20 is not working.

ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の状態が状態＃３である場合（つまり、ＳＷ２及びＳＷ３がＯＮとなっている場合）には、図５Ｄに示したように、第１入出力端子１３ｐ→第３スイッチング素子ＳＷ３→トランスＴＲ→第１リアクトル→第２スイッチング素子ＳＷ２→第１入出力端子１３ｍという経路で電流が流れる。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の状態が状態＃１である場合（図５Ａ）とは逆方向の電流が第１リアクトルを流れる。   When the state of DC / DC converter 10 is state # 3 (that is, when SW2 and SW3 are ON), as shown in FIG. 5D, first input / output terminal 13p → third switching element A current flows through a path of SW3 → transformer TR → first reactor → second switching element SW2 → first input / output terminal 13m. That is, the current in the direction opposite to that when the state of DC / DC converter 10 is state # 1 (FIG. 5A) flows through the first reactor.

従って、第１リアクトルにエネルギーが蓄積される（図４参照）と共に、トランスＴＲを介してエネルギーが二次側に伝送され、第２フルブリッジ回路１１により整流されて第２入出力端子１３から出力される。   Accordingly, energy is stored in the first reactor (see FIG. 4), and energy is transmitted to the secondary side via the transformer TR, rectified by the second full bridge circuit 11, and output from the second input / output terminal 13. Is done.

ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の一次側回路が状態＃３から状態＃４に遷移すると、第１リアクトルに蓄積されているエネルギーにより、図５Ｅに示したように、第３スイッチング素子ＳＷ３→トランスＴＲ→第１リアクトル→第１スイッチング素子ＳＷ１（及びダイオードＤ１）という経路で電流が循環するようになる。そのため、第１リアクトルに蓄積されているエネルギーが二次側に伝送される。   When the primary side circuit of the DC / DC converter 10 transitions from the state # 3 to the state # 4, the energy stored in the first reactor causes the third switching element SW3 → transformer TR → second as shown in FIG. 5E. The current circulates through a path of 1 reactor → first switching element SW1 (and diode D1). Therefore, the energy stored in the first reactor is transmitted to the secondary side.

この状態＃４における循環電流の大きさも、第１リアクトルに蓄積されていたエネルギーの二次側への移動に伴い減少する。そして、状態＃４への遷移後、或る時間が経過すると、図５Ｆに示したように、第２リアクトルに電流が流れていない状態、すなわち、一次側、二次側の負荷電流が流れてない状態が、形成される。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、状態＃４から状態＃１への本来の遷移タイミングとなった時にも、原則として、図５Ｆに示した状態となっているように、構成されている。   The magnitude of the circulating current in state # 4 also decreases as the energy accumulated in the first reactor moves to the secondary side. Then, when a certain time has elapsed after transition to state # 4, as shown in FIG. 5F, a state in which no current flows through the second reactor, that is, load currents on the primary side and the secondary side flow. No state is formed. The DC / DC converter 10 is configured so as to be in the state shown in FIG. 5F in principle even when the original transition timing from the state # 4 to the state # 1 is reached.

上記のように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、一次側の回路内を電流が循環する状態（状態＃２、状態＃４）から次状態への本来の遷移タイミングとなった時に、第２リアクトル電流の大きさが“０”となるように構成されている。ただし、電力変換装置の全運転条件において、電力変換装置の性能を低下させることなく、上記条件を満たすようにＤＣ／ＤＣコンバータ１０を構成することは困難である。   As described above, when the DC / DC converter 10 reaches the original transition timing from the state in which the current circulates in the circuit on the primary side (state # 2, state # 4) to the next state, the second reactor current Is configured to be “0”. However, it is difficult to configure the DC / DC converter 10 so as to satisfy the above conditions without degrading the performance of the power conversion device under all operating conditions of the power conversion device.

そのため、制御ユニット２０（制御ユニット２０内のマイクロコントローラ）は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を第１入出力端子１３側が一次側の降圧コンバータとして動作させ
る場合には、図６に示した手順の降圧用制御処理を行うように構成（プログラミング）されている。 Therefore, when the control unit 20 (the microcontroller in the control unit 20) operates the DC / DC converter 10 as a step-down converter with the first input / output terminal 13 as the primary step-down converter, the control unit 20 performs the step-down operation shown in FIG. It is configured (programmed) to perform control processing.

すなわち、この降圧用制御処理を開始した制御ユニット２０は、まず、ステップＳ１００にて、割り込みタイマーに規定値を設定するタイマー設定処理を行う。ここで、割り込みタイマーとは、設定値に応じた時間が経過したときに割り込みを発生するタイマーのことである。また、規定値とは、それが設定されると、割り込みタイマーが、時間Ｔ／２（Ｔは、制御信号の周期：図２参照）の経過後に割り込みを発生することになる値のことである。   That is, the control unit 20 that has started this control process for step-down performs a timer setting process for setting a specified value for the interrupt timer in step S100. Here, the interrupt timer is a timer that generates an interrupt when a time corresponding to a set value has elapsed. The specified value is a value that, when set, causes the interrupt timer to generate an interrupt after elapse of time T / 2 (T is the period of the control signal: see FIG. 2). .

さらに、制御ユニット２０は、ステップＳ１００にて、制御信号Ｇ１及びＧ４のレベルをハイレベルに変更することにより、第１スイッチング素子ＳＷ１及び第４スイッチング素子ＳＷ４をＯＮする処理も行う。   Further, in step S100, the control unit 20 also performs a process of turning on the first switching element SW1 and the fourth switching element SW4 by changing the levels of the control signals G1 and G4 to a high level.

ステップＳ１００の処理を終えた制御ユニット２０は、ステップＳ１０１にて、ＳＷ１＆２制御タイミングとなるのを待機（監視）する。ここで、ＳＷ１＆２制御タイミングとは、θ値によって定まる、第１スイッチング素子ＳＷ１及び第２スイッチング素子ＳＷ２のＯＮ／ＯＦＦ状態を制御（変更）すべきタイミングのことである。なお、降圧用制御処理開始後に初めて実行されるステップＳ１０１の処理は、θ値とは無関係に行われるもの（例えば、ステップＳ１００の実行時点から所定時間が経過したときに、ＳＷ１＆２制御タイミングになったと判断するもの）であっても良い。また、２度目以降のステップＳ１０１の処理は、割り込みが発生してからの経過時間に基づき、ＳＷ１＆２制御タイミングとなったか否かを判断する処理であっても、前回、第１スイッチング素子ＳＷ１をＯＮしてからの経過時間に基づき、ＳＷ１＆２制御タイミングとなったか否かを判断する処理であっても良い。   The control unit 20 that has finished the process of step S100 waits (monitors) the timing for the SW1 & 2 control timing in step S101. Here, the SW1 & 2 control timing is a timing at which the ON / OFF states of the first switching element SW1 and the second switching element SW2 should be controlled (changed) determined by the θ value. Note that the processing of step S101 that is executed for the first time after the start of the step-down control processing is performed regardless of the θ value (for example, the SW1 & 2 control timing is reached when a predetermined time has elapsed since the execution time of step S100. Judgment). Even if the process of step S101 after the second time is a process of determining whether or not the SW1 & 2 control timing has come based on the elapsed time since the occurrence of the interrupt, the first switching element SW1 is turned on last time. It may be a process of determining whether or not the SW1 & 2 control timing has been reached based on the elapsed time since then.

制御ユニット２０は、ＳＷ１＆２制御タイミングとなった場合（ステップＳ１０１；ＹＥＳ）には、制御信号Ｇ１、Ｇ２のレベルを変更することにより、第１スイッチング素子ＳＷ１をＯＦＦし、第２スイッチング素子ＳＷ２をＯＮする（ステップＳ１０２）。このステップＳ１０２において、制御ユニット２０は、貫通電流を抑制するために、第１スイッチング素子ＳＷ１と第２スイッチング素子ＳＷ２のＯＮ／ＯＦＦに時間差を付ける。より具体的には、制御ユニット２０は、制御信号Ｇ１のレベルの変更後、所定時間が経過したときに制御信号Ｇ２のレベルを変更する。   When the SW1 & 2 control timing comes (step S101; YES), the control unit 20 changes the level of the control signals G1 and G2 to turn off the first switching element SW1 and turn on the second switching element SW2. (Step S102). In step S102, the control unit 20 gives a time difference to ON / OFF of the first switching element SW1 and the second switching element SW2 in order to suppress the through current. More specifically, the control unit 20 changes the level of the control signal G2 when a predetermined time has elapsed after changing the level of the control signal G1.

その後、制御ユニット２０は、ステップＳ１０３にて、割り込みが発生するのを待機（監視）する。そして、制御ユニット２０は、割り込みが発生した場合（ステップＳ１０３；ＹＥＳ）には、その時点における第２Ｌｒ電流値が第１電流値範囲内に入っているか否かを判断する（ステップＳ１０４）。ここで、第２Ｌｒ電流値とは、第２リアクトルを流れる電流の大きさのことである。また、詳細については後述するが、第１電流値範囲とは、“０”を中心とした電流値の範囲のことである。   Thereafter, in step S103, the control unit 20 waits (monitors) for an interrupt to occur. When an interrupt occurs (step S103; YES), the control unit 20 determines whether or not the second Lr current value at that time is within the first current value range (step S104). Here, the second Lr current value is the magnitude of the current flowing through the second reactor. Although the details will be described later, the first current value range is a current value range centered on “0”.

すなわち、制御ユニット２０は、ステップＳ１０４にて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の二次側に設けられている電流センサ１５による電流値の検知結果を取得し、当該検知結果が第１電流値範囲内に入っているか否かを判断する。   That is, in step S104, the control unit 20 acquires a current value detection result by the current sensor 15 provided on the secondary side of the DC / DC converter 10, and the detection result falls within the first current value range. Judge whether it is in or not.

第２Ｌｒ電流値が第１電流値範囲内に入っていた場合（ステップＳ１０４；ＹＥＳ）、制御ユニット２０は、割り込み用タイマーに規定値を設定する（ステップＳ１０５）。また、制御ユニット２０は、制御信号Ｇ３、Ｇ４のレベルを変更することにより、第４スイッチング素子ＳＷ４をＯＦＦし、第３スイッチング素子ＳＷ３をＯＮする（ステップＳ１０５）。また、第２Ｌｒ電流値が第１電流値範囲内に入っていなかった場合（ステップＳ
１０４；ＮＯ）、制御ユニット２０は、ステップＳ１０４の処理を繰り返すことにより、第２Ｌｒ電流値が第１電流値範囲内の値となるのを待ってから、ステップＳ１０５の処理を行う。 If the second Lr current value is within the first current value range (step S104; YES), the control unit 20 sets a specified value in the interrupt timer (step S105). Further, the control unit 20 turns off the fourth switching element SW4 and turns on the third switching element SW3 by changing the levels of the control signals G3 and G4 (step S105). Further, when the second Lr current value is not within the first current value range (step S
104; NO), the control unit 20 waits until the second Lr current value becomes a value within the first current value range by repeating the process of step S104, and then performs the process of step S105.

なお、ステップＳ１０５及び後述するステップＳ１０７及びＳ１１０においても、制御ユニット２０は、上記したステップＳ１０２の実行時と同様に、貫通電流を抑制するために、２つのスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦに時間差を付ける。   In Step S105 and Steps S107 and S110 described later, the control unit 20 adds a time difference to ON / OFF of the two switching elements in order to suppress the through current, similarly to the execution of Step S102 described above. .

ステップＳ１０５の処理を終えた制御ユニット２０は、ＳＷ１＆２制御タイミングとなるのを待機（監視）する（ステップＳ１０６）。このステップＳ１０６におけるＳＷ１＆２制御タイミングも、θ値及びＴ値によって定まる、第１スイッチング素子ＳＷ１及び第２スイッチング素子ＳＷ２のＯＮ／ＯＦＦ状態を制御（変更）すべきタイミングである。ステップＳ１０６の処理は、第１スイッチング素子ＳＷ１を前回ＯＦＦしてからの経過時間に基づき、ＳＷ１＆２制御タイミングとなったか否かを判断する処理であっても、割り込み発生後の経過時間に基づき、ＳＷ１＆２制御タイミングとなったか否かを判断する処理であっても良い。   The control unit 20 that has finished the process of step S105 waits (monitors) the timing for the SW1 & 2 control timing (step S106). The SW1 & 2 control timing in step S106 is also a timing at which the ON / OFF states of the first switching element SW1 and the second switching element SW2 are to be controlled (changed) determined by the θ value and the T value. Even if the process of step S106 is a process of determining whether or not the SW1 & 2 control timing has come based on the elapsed time since the first switching element SW1 was turned off last time, the SW1 & 2 is based on the elapsed time after the occurrence of the interrupt. Processing for determining whether or not the control timing has come may be used.

制御ユニット２０は、ＳＷ１＆２制御タイミングとなった場合（ステップＳ１０６；ＹＥＳ）には、制御信号Ｇ１、Ｇ２のレベルを変更することにより、第１スイッチング素子ＳＷ１をＯＮし、第２スイッチング素子ＳＷ２をＯＦＦする（ステップＳ１０７）。   When the SW1 & 2 control timing is reached (step S106; YES), the control unit 20 changes the level of the control signals G1 and G2 to turn on the first switching element SW1 and turn off the second switching element SW2. (Step S107).

その後、制御ユニット２０は、ステップＳ１０８にて、割り込みが発生するのを待機し、割り込みが発生した場合（ステップＳ１０８；ＹＥＳ）には、その時点における第２Ｌｒ電流値が第１電流値範囲内に入っているか否かを判断する（ステップＳ１０９）。   Thereafter, the control unit 20 waits for an interrupt to occur in step S108, and if an interrupt occurs (step S108; YES), the second Lr current value at that time is within the first current value range. It is determined whether or not it is present (step S109).

第２Ｌｒ電流値が第１電流値範囲内に入っていた場合（ステップＳ１０９；ＹＥＳ）、制御ユニット２０は、割り込み用タイマーに規定値を設定すると共に、第３スイッチング素子ＳＷ３をＯＦＦし、第４スイッチング素子ＳＷ４をＯＮする（ステップＳ１１０）。また、制御ユニット２０は、第２Ｌｒ電流値が第１電流値範囲内に入っていなかった場合には、第２Ｌｒ電流値が第１電流値範囲内の値となるのを待ってから、ステップＳ１１０の処理を行う。   When the second Lr current value is within the first current value range (step S109; YES), the control unit 20 sets the prescribed value in the interrupt timer, turns off the third switching element SW3, and sets the fourth The switching element SW4 is turned on (step S110). If the second Lr current value is not within the first current value range, the control unit 20 waits for the second Lr current value to be within the first current value range before step S110. Perform the process.

そして、ステップＳ１１０の処理を終えた制御ユニット２０は、ステップＳ１０１以降の処理を再び開始する。   And the control unit 20 which finished the process of step S110 starts the process after step S101 again.

以下、第１電流値範囲の詳細と、降圧用制御処理（図６）におけるステップＳ１０４、Ｓ１０９の処理の意味とを、説明する。   Hereinafter, the details of the first current value range and the meanings of steps S104 and S109 in the step-down control process (FIG. 6) will be described.

第１電流値範囲は、第２Ｌｒ電流値がその範囲内に入ったときに、ステップＳ１０５、Ｓ１１０の処理を行えば、送電方向の所望の速度での切り替えが可能となるように定められた、“０”を中心とした電流値範囲である。この第１電流値範囲としては、通常、電力変換装置への入力電圧に応じて幅が変化する範囲が使用される。ただし、第１電流値範囲は、固定範囲であっても良い。   The first current value range is determined so that the power transmission direction can be switched at a desired speed by performing the processing of steps S105 and S110 when the second Lr current value falls within the range. The current value range is centered on “0”. As the first current value range, a range whose width changes according to the input voltage to the power converter is usually used. However, the first current value range may be a fixed range.

具体的には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０による送電方向を高速に切り替え可能とするためには、降圧用制御処理時に、トランスＴＲの一次側の負荷電流値が小さな状態でトランスＴＲに流す電流の方向が切り替えられるようにしておけば良い。すなわち、トランスＴＲの一次側の負荷電流値が小さくなってからステップＳ１０５及びＳ１１０の処理が行われるようにしておけば良いのであるが、トランスＴＲの一次側には、励磁電流も流れている。そのため、トランスＴＲの一次側を流れる電流値の測定結果（＝負荷電流値＋励磁電
流値）に基づき、ステップＳ１０５、Ｓ１１０の処理の実行タイミングを決定する場合には、当該測定結果から励磁電流成分を除去しなければならない。一方、トランスＴＲの二次側を流れる電流値は、トランスＴＲの二次側の負荷電流値そのものであり、トランスＴＲの一次側と二次側の負荷電流値間には、比例関係がある。従って、トランスＴＲの一次側の負荷電流値が所望値になったか否かを、トランスＴＲの二次側の負荷電流値（第２Ｌｒ電流値）とｋ・所望値との比較により判定することが出来る。なお、ｋは、トランスの巻数比により定まる比例係数（巻数比が１：１の場合は、“１”）である。 Specifically, in order to be able to switch the power transmission direction by the DC / DC converter 10 at high speed, the direction of the current flowing through the transformer TR in a state where the load current value on the primary side of the transformer TR is small during the step-down control process. Should be able to be switched. That is, the processing of steps S105 and S110 may be performed after the load current value on the primary side of the transformer TR becomes small. However, an exciting current also flows on the primary side of the transformer TR. Therefore, when determining the execution timing of the processing of steps S105 and S110 based on the measurement result of the current value flowing through the primary side of the transformer TR (= load current value + excitation current value), the excitation current component is determined from the measurement result. Must be removed. On the other hand, the current value flowing through the secondary side of the transformer TR is the load current value itself on the secondary side of the transformer TR, and there is a proportional relationship between the primary and secondary load current values of the transformer TR. Therefore, it is possible to determine whether or not the load current value on the primary side of the transformer TR has reached a desired value by comparing the load current value (second Lr current value) on the secondary side of the transformer TR with k · desired value. I can do it. Note that k is a proportionality coefficient determined by the transformer turns ratio (“1” when the turns ratio is 1: 1).

そして、トランスＴＲの一次側の負荷電流値と比較すべき所望値は、所望する送電方向の切り替え時間に応じた値となり、トランスＴＲの二次側の負荷電流の方向は、ステップＳ１０４の処理の実行時とステップＳ１０９の処理の実行時とで異なる。そのため、第２Ｌｒ電流値が、上記のような第１電流値範囲内に入っているか否かがステップＳ１０４、Ｓ１０９にて判断されるようにしているのである。   The desired value to be compared with the load current value on the primary side of the transformer TR is a value corresponding to the desired switching time of the power transmission direction, and the direction of the load current on the secondary side of the transformer TR is the value in the process of step S104. It differs between the execution time and the execution time of the process of step S109. Therefore, it is determined in steps S104 and S109 whether or not the second Lr current value is within the first current value range as described above.

次に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を第１入出力端子１３側が一次側である昇圧コンバータとして機能させる場合における制御ユニット２０の動作を説明する。
制御ユニット２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を第１入出力端子１３側が一次側の昇圧コンバータとして動作させる場合には、図７に示した手順の昇圧用制御処理を行うように構成（プログラミング）されている。 Next, the operation of the control unit 20 when the DC / DC converter 10 is caused to function as a step-up converter whose first input / output terminal 13 side is the primary side will be described.
The control unit 20 is configured (programmed) to perform the boosting control process of the procedure shown in FIG. 7 when the DC / DC converter 10 is operated as a primary boosting converter on the first input / output terminal 13 side. ing.

すなわち、この昇圧用制御処理を開始した制御ユニット２０は、まず、割り込みタイマーに規定値を設定する（ステップＳ２００）。また、このステップＳ２００において、制御ユニット２０は、制御信号Ｇ１、Ｇ４及びＧ５のレベルをハイレベルに変更することにより、第１スイッチング素子ＳＷ１、第４スイッチング素子ＳＷ４及び第５スイッチング素子ＳＷ５をＯＮする処理も行う。   That is, the control unit 20 that has started this boost control process first sets a specified value in the interrupt timer (step S200). In step S200, the control unit 20 turns on the first switching element SW1, the fourth switching element SW4, and the fifth switching element SW5 by changing the levels of the control signals G1, G4, and G5 to the high level. Processing is also performed.

ステップＳ２００の処理を終えた制御ユニット２０は、ステップＳ２０１にて、ＳＷ５制御タイミングとなるのを待機（監視）する。ここで、ＳＷ５制御タイミングとは、Ｔｏｎ値によって定まる、第５スイッチング素子ＳＷ５をＯＦＦすべきタイミングのことである。   The control unit 20 that has finished the process of step S200 waits (monitors) the timing for the SW5 control timing in step S201. Here, the SW5 control timing is a timing determined by the Ton value to turn off the fifth switching element SW5.

制御ユニット２０は、ＳＷ５制御タイミングとなった場合（ステップＳ２０１；ＹＥＳ）には、制御信号Ｇ５のレベルを変更することにより、第５スイッチング素子ＳＷ５をＯＦＦする（ステップＳ２０２）。   When the SW5 control timing comes (step S201; YES), the control unit 20 turns off the fifth switching element SW5 by changing the level of the control signal G5 (step S202).

その後、制御ユニット２０は、第２Ｌｒ電流値が第２電流値範囲内に入っているか否かを判断する（ステップＳ２０３）。すなわち、制御ユニット２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の二次側に設けられている電流センサ１５による電流値の検知結果を取得し、当該検知結果が第２電流値範囲内に入っているか否かを判断する（ステップＳ２０３）。ここで、第２電流値範囲とは、第２Ｌｒ電流値がその範囲内に入ったときに、ステップＳ２０４、Ｓ２１２の処理を行えば、送電方向の所望の速度での切り替えが可能となるように定められた、“０”を中心とした電流値範囲のことである。この第２電流値範囲としては、通常、電力変換装置への入力電圧に応じて幅が変化する範囲が使用される。ただし、第２電流値範囲は、固定範囲であっても良い。   Thereafter, the control unit 20 determines whether or not the second Lr current value is within the second current value range (step S203). That is, the control unit 20 acquires the detection result of the current value by the current sensor 15 provided on the secondary side of the DC / DC converter 10, and determines whether or not the detection result is within the second current value range. Is determined (step S203). Here, the second current value range is such that when the second Lr current value falls within the range, the processing in steps S204 and S212 can be performed to switch the power transmission direction at a desired speed. It is a current value range centered on “0”. As this 2nd electric current value range, the range from which a width | variety changes according to the input voltage to a power converter device normally is used. However, the second current value range may be a fixed range.

制御ユニット２０は、第２Ｌｒ電流値が第２電流値範囲内に入っていなかった場合（ステップＳ２０３；ＮＯ）には、ステップＳ２０３の処理（判断）を繰り返す。そして、制御ユニット２０は、第２Ｌｒ電流値が第２電流値範囲内に入った場合（ステップＳ２０３；ＹＥＳ）には、第１スイッチング素子ＳＷ１をＯＦＦする（ステップＳ２０４）。次いで、制御ユニット２０は、割り込みが発生するのを待機する（ステップＳ２０５）。そし
て、制御ユニット２０は、割り込みが発生した場合（ステップＳ２０５；ＹＥＳ）には、割り込みタイマーに規定値を設定し、第４スイッチング素子ＳＷ４をＯＦＦし、第２スイッチング素子ＳＷ２、第３スイッチング素子ＳＷ３及び第６スイッチング素子ＳＷ６をＯＮする（ステップＳ２０６）。なお、ステップＳ２０３（又はステップＳ２０４）の実行中に、既に割り込みが発生していた場合、制御ユニット２０は、ステップＳ２０５で割り込みの発生を待機することなく、ステップＳ２０６の処理を行う。 When the second Lr current value is not within the second current value range (step S203; NO), the control unit 20 repeats the process (determination) of step S203. When the second Lr current value falls within the second current value range (step S203; YES), the control unit 20 turns off the first switching element SW1 (step S204). Next, the control unit 20 waits for an interrupt to occur (step S205). Then, when an interrupt occurs (step S205; YES), the control unit 20 sets a prescribed value in the interrupt timer, turns off the fourth switching element SW4, the second switching element SW2, and the third switching element SW3. Then, the sixth switching element SW6 is turned on (step S206). If an interrupt has already occurred during the execution of step S203 (or step S204), the control unit 20 performs the process of step S206 without waiting for the occurrence of the interrupt in step S205.

ステップＳ２０６の処理を終えた制御ユニット２０は、ステップＳ２０７にて、ＳＷ６制御タイミングとなるのを待機（監視）する。ここで、ＳＷ６制御タイミングとは、Ｔｏｎ値によって定まる、第６スイッチング素子ＳＷ６をＯＦＦすべきタイミングのことである。   The control unit 20 that has finished the process of step S206 waits (monitors) the timing of SW6 control in step S207. Here, the SW6 control timing is a timing determined by the Ton value to turn off the sixth switching element SW6.

制御ユニット２０は、ＳＷ６制御タイミングとなった場合（ステップＳ２０７；ＹＥＳ）には、制御信号Ｇ６のレベルを変更することにより、第６スイッチング素子ＳＷ６をＯＦＦする（ステップＳ２０８）。   When it is the SW6 control timing (step S207; YES), the control unit 20 turns off the sixth switching element SW6 by changing the level of the control signal G6 (step S208).

その後、制御ユニット２０は、第２Ｌｒ電流値が第２電流値範囲内に入っているか否かを判断する（ステップＳ２０９）。   Thereafter, the control unit 20 determines whether or not the second Lr current value is within the second current value range (step S209).

制御ユニット２０は、第２Ｌｒ電流値が第２電流値範囲内に入っていない場合（ステップＳ２０９；ＮＯ）には、ステップＳ２０９の処理（判断）を繰り返す。そして、制御ユニット２０は、第２Ｌｒ電流値が第２電流値範囲内に入った場合（ステップＳ２０９；ＹＥＳ）には、第３スイッチング素子ＳＷ３をＯＦＦする（ステップＳ２１０）。次いで、制御ユニット２０は、割り込みが発生するのを待機（ステップＳ２１１）し、割り込みが発生した場合（ステップＳ２１１；ＹＥＳ）には、割り込みタイマーに規定値を設定し、第２スイッチング素子ＳＷ２をＯＦＦし、第１スイッチング素子ＳＷ１、第４スイッチング素子ＳＷ４及び第５スイッチング素子ＳＷ５をＯＮする（ステップＳ２１２）。なお、ステップＳ２０９（又はステップＳ２１０）の実行中に、既に割り込みが発生していた場合、制御ユニット２０は、ステップＳ２１１で割り込みの発生を待機することなく、ステップＳ２１２の処理を行う。   When the second Lr current value is not within the second current value range (step S209; NO), the control unit 20 repeats the process (determination) of step S209. Then, when the second Lr current value falls within the second current value range (step S209; YES), the control unit 20 turns off the third switching element SW3 (step S210). Next, the control unit 20 waits for an interrupt to occur (step S211). If an interrupt occurs (step S211; YES), the control unit 20 sets a specified value in the interrupt timer and turns off the second switching element SW2. Then, the first switching element SW1, the fourth switching element SW4, and the fifth switching element SW5 are turned on (step S212). If an interrupt has already occurred during the execution of step S209 (or step S210), the control unit 20 performs the process of step S212 without waiting for the occurrence of the interrupt in step S211.

そして、ステップＳ２１２の処理を終えた制御ユニット２０は、ステップＳ２０１移行の処理を再び開始する。   And the control unit 20 which finished the process of step S212 starts the process of step S201 again.

以下、昇圧用制御処理の内容をさらに具体的に説明する。   Hereinafter, the content of the boost control process will be described more specifically.

図８に、制御ユニット２０が、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を第１入出力端子１３側が一次側である昇圧コンバータとして機能させている場合にＤＣ／ＤＣコンバータ１０の各部を流れる電流の時間変化を、制御信号Ｇ１〜Ｇ６の時間変化と共に示す。また、図９Ａ〜図９Ｆに、制御ユニット２０が、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を第１入出力端子１３側が一次側である昇圧コンバータとして機能させている場合におけるＤＣ／ＤＣコンバータ１０の一次側、二次側の電流経路の説明図を示す。   In FIG. 8, when the control unit 20 causes the DC / DC converter 10 to function as a step-up converter whose first input / output terminal 13 side is the primary side, the time change of the current flowing through each part of the DC / DC converter 10 is It is shown together with the time change of the control signals G1 to G6. 9A to 9F, the control unit 20 causes the DC / DC converter 10 to function as a step-up converter whose primary side is the first input / output terminal 13 side. An explanatory view of a current path on the next side is shown.

上記内容の昇圧用制御処理が行われると、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の状態は、以下の６状態の間を、状態＃５、状態＃６、状態＃７、状態＃８、状態＃９、状態＃１０の順に繰り返し遷移することになる（図８参照）。
・状態＃５：第１スイッチング素子ＳＷ１、第４スイッチング素子ＳＷ４及び第５スイッチング素子ＳＷ５がＯＮとなっている状態
・状態＃６：第１スイッチング素子ＳＷ１及び第４スイッチング素子ＳＷ４がＯＮとなっている状態
・状態＃７：第４スイッチング素子ＳＷ４がＯＮとなっている状態
・状態＃８：第２スイッチング素子ＳＷ２、第３スイッチング素子ＳＷ３及び第６スイッチング素子ＳＷ６がＯＮとなっている状態
・状態＃９：第２スイッチング素子ＳＷ２及び第３スイッチング素子ＳＷ３がＯＮとなっている状態
・状態＃１０：第２スイッチング素子ＳＷ２がＯＮとなっている状態 When the boost control process described above is performed, the DC / DC converter 10 is in the following six states: state # 5, state # 6, state # 7, state # 8, state # 9, state The transition is repeated in the order of # 10 (see FIG. 8).
State # 5: State where the first switching element SW1, the fourth switching element SW4 and the fifth switching element SW5 are ON. State # 6: The first switching element SW1 and the fourth switching element SW4 are ON. State / State # 7: State / state where the fourth switching element SW4 is ON State 8: State / state where the second switching element SW2, the third switching element SW3 and the sixth switching element SW6 are ON # 9: State in which second switching element SW2 and third switching element SW3 are ON / State # 10: State in which second switching element SW2 is ON

ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の状態が状態＃５である場合（つまり、ＳＷ１、ＳＷ４及びＳＷ５がＯＮとなっている場合）には、図９Ａに示してあるように、第１入出力端子１３ｐ→第１スイッチング素子ＳＷ１→第１リアクトル→トランスＴＲ→第４スイッチング素子ＳＷ４→第１入出力端子１３ｍという経路で電流が流れる。従って、第１リアクトルにエネルギーが蓄積されて、図８に示してあるように、入力側Ｌｒ電流が上昇する。また、トランスＴＲを介してエネルギーが二次側に伝送される。ただし、第２フルブリッジ回路１１の第５スイッチング素子ＳＷ５がＯＮであるため、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の二次側では、図９Ａに示してあるように、ダイオードＤ６→トランスＴＲ→第２リアクトル→第５スイッチング素子ＳＷ５という経路で電流が循環する。従って、一次側からのエネルギーは、第２入出力端子１３から出力されることなく、第２リアクトルに蓄積される。   When the state of the DC / DC converter 10 is the state # 5 (that is, when SW1, SW4 and SW5 are ON), as shown in FIG. 9A, the first input / output terminal 13p → the first Current flows through a path of 1 switching element SW1 → first reactor → transformer TR → fourth switching element SW4 → first input / output terminal 13m. Accordingly, energy is accumulated in the first reactor, and the input-side Lr current increases as shown in FIG. In addition, energy is transmitted to the secondary side via the transformer TR. However, since the fifth switching element SW5 of the second full bridge circuit 11 is ON, on the secondary side of the DC / DC converter 10, as shown in FIG. 9A, the diode D6 → the transformer TR → the second reactor → The current circulates through the path of the fifth switching element SW5. Therefore, the energy from the primary side is accumulated in the second reactor without being output from the second input / output terminal 13.

第５スイッチング素子ＳＷ５がＯＦＦされて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の状態が状態＃６になると、図９Ｂに示したように、第１リアクトルに蓄積されているエネルギーと電源からのエネルギーとが二次側に伝送され、第２フルブリッジ回路１１により整流された電流が第２入出力端子１３から出力される。   When the fifth switching element SW5 is turned off and the state of the DC / DC converter 10 becomes the state # 6, as shown in FIG. 9B, the energy accumulated in the first reactor and the energy from the power source are secondary. Current transmitted to the side and rectified by the second full bridge circuit 11 is output from the second input / output terminal 13.

第２入出力端子１３には、負荷の出力電圧が印加されているため、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の状態が状態＃６となっている場合における入力電流、入力側Ｌｒ電流及び出力電流は、次第に減少していく。そして、ステップＳ２０３（図７）で第２Ｌｒ電流値が第１電流値範囲内に入ったことが検出されると、第１スイッチング素子ＳＷ１がＯＦＦされて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の状態が、状態＃７に遷移する。その結果、図９Ｃに示したように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の一次側、二次側に負荷電流が流れていない状態が形成される。なお、図９Ｃに示した状態は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の一次側、二次側に負荷電流が流れていない状態が形成される。   Since the output voltage of the load is applied to the second input / output terminal 13, the input current, the input side Lr current, and the output current when the state of the DC / DC converter 10 is in state # 6 are gradually increased. Decrease. Then, when it is detected in step S203 (FIG. 7) that the second Lr current value has entered the first current value range, the first switching element SW1 is turned off, and the state of the DC / DC converter 10 is changed to the state. Transition to # 7. As a result, as shown in FIG. 9C, a state in which no load current flows on the primary side and the secondary side of the DC / DC converter 10 is formed. In the state shown in FIG. 9C, a state in which no load current flows on the primary side and the secondary side of the DC / DC converter 10 is formed.

ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の状態が状態＃７から状態＃８に遷移すると、図９Ｄに示したように、第１入出力端子１３ｐ→第３スイッチング素子ＳＷ３→トランスＴＲ→第１リアクトル→第２スイッチング素子ＳＷ２→第１入出力端子１３ｍという経路で電流が流れる。従って、第１リアクトルにエネルギーが蓄積される（図８参照）と共に、トランスＴＲを介してエネルギーが二次側に伝送される。ただし、第６スイッチング素子ＳＷ６がＯＮであるため、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の二次側では、図９Ｄに示してあるように、ダイオードＤ５→第２リアクトル→トランスＴＲ→第６スイッチング素子ＳＷ６という経路で電流が循環する。従って、状態＃８では、一次側からのエネルギーは、第２リアクトルに蓄積される。   When the state of the DC / DC converter 10 transitions from the state # 7 to the state # 8, as shown in FIG. 9D, the first input / output terminal 13p → the third switching element SW3 → the transformer TR → the first reactor → the second switching. A current flows through a path from the element SW2 to the first input / output terminal 13m. Accordingly, energy is accumulated in the first reactor (see FIG. 8), and energy is transmitted to the secondary side via the transformer TR. However, since the sixth switching element SW6 is ON, on the secondary side of the DC / DC converter 10, as shown in FIG. 9D, a path of diode D5 → second reactor → transformer TR → sixth switching element SW6. The current circulates. Therefore, in state # 8, the energy from the primary side is accumulated in the second reactor.

第６スイッチング素子ＳＷ６がＯＦＦされてＤＣ／ＤＣコンバータ１０の状態が状態＃９に移行すると、図９Ｅに示したように、第２リアクトルに蓄積されているエネルギーと電源からのエネルギーとが二次側に伝送され、第２フルブリッジ回路１１により整流された電流が第２入出力端子１３から出力される。   When the sixth switching element SW6 is turned off and the state of the DC / DC converter 10 shifts to the state # 9, as shown in FIG. 9E, the energy accumulated in the second reactor and the energy from the power source are secondary. Current transmitted to the side and rectified by the second full bridge circuit 11 is output from the second input / output terminal 13.

第２入出力端子１３には、負荷の出力電圧が印加されている。そのため、状態＃９における入力電流、入力側Ｌｒ電流及び出力電流は、次第に減少していく。そして、ステップＳ２０９（図７）で第２Ｌｒ電流値“０”が検出されると、第３スイッチング素子ＳＷ３
がＯＦＦされて状態＃１０となる。従って、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の状態が状態＃１０となった場合、図９Ｆに示したように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の一次側、二次側に負荷電流が流れていない状態が形成されることになる。 A load output voltage is applied to the second input / output terminal 13. For this reason, the input current, the input side Lr current, and the output current in the state # 9 gradually decrease. When the second Lr current value “0” is detected in step S209 (FIG. 7), the third switching element SW3
Is turned OFF to state # 10. Therefore, when the state of the DC / DC converter 10 becomes the state # 10, as shown in FIG. 9F, a state in which no load current flows on the primary side and the secondary side of the DC / DC converter 10 is formed. It will be.

以上、説明したように、本実施形態に係る電力変換装置では、降圧時における第２状態から第３状態への遷移及び第４状態から第１状態への遷移が、二次側のリアクトルＬｒを流れる電流値が第１電流値範囲内の値となったときに行われる。また、昇圧時における第６状態から第７状態への遷移及び第９状態から第１０状態への遷移が、二次側のリアクトルＬｒを流れる電流の大きさが第２電流値範囲内の値となったときに行われる。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０に対して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の状態を第１状態〜第４状態間で繰り返し遷移させる制御と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の状態を第５状態〜第１０状態間で繰り返し遷移させる制御とが行われる電力変換装置の送電方向の切り替え速度を向上させるためには、第２状態から第３状態への遷移時における負荷電流値と、第４状態から第１状態への遷移時における負荷電流値と、第６状態から第７状態への遷移時における負荷電流値と、第９状態から第１０状態への遷移時における負荷電流値とを低減することが有効である。従って、本実施形態に係る電力変換装置によれば、従来よりも、送電方向を高速に（短時間で）切り替えることが可能となる。   As described above, in the power conversion device according to the present embodiment, the transition from the second state to the third state and the transition from the fourth state to the first state at the time of step-down are performed on the reactor Lr on the secondary side. This is performed when the value of the flowing current becomes a value within the first current value range. Further, the transition from the sixth state to the seventh state and the transition from the ninth state to the tenth state at the time of boosting is such that the magnitude of the current flowing through the reactor Lr on the secondary side is a value within the second current value range. It is done when it becomes. Then, with respect to the DC / DC converter 10, control for repeatedly changing the state of the DC / DC converter 10 between the first state to the fourth state, and the state of the DC / DC converter 10 between the fifth state and the tenth state. In order to improve the switching speed of the power transmission direction of the power conversion device in which the control to repeatedly transition in is performed, the load current value at the time of transition from the second state to the third state, and from the fourth state to the first state It is effective to reduce the load current value at the time of transition, the load current value at the time of transition from the sixth state to the seventh state, and the load current value at the time of transition from the ninth state to the tenth state. . Therefore, according to the power converter device which concerns on this embodiment, it becomes possible to switch a power transmission direction faster (in a short time) than before.

《変形形態》
上記した実施形態に係る電力変換装置は、各種の変形を行えるものである。例えば、降圧用制御処理（図６）におけるステップＳ１０４、Ｓ１０９の判断を、第２Ｌｒ電流値が、“０”であるか否かの判断に変更しても良い。また、昇圧用制御処理（図７）のステップＳ２０３、Ｓ２０９の判断を、第２Ｌｒ電流値が、“０”であるか否かの判断に変更しても良い。ステップＳ１０４、Ｓ１０９、Ｓ２０３、Ｓ２０９の判断をそのような判断に変更しておけば、送電方向を特に高速に切り替えられる電力変換装置を得ることが出来る。なお、第２Ｌｒ電流値が、“０”であるか否かの判断は、電流値が、完全に“０”となったか否かの判断である必要はない。当該判断は、電流値が、電流センサ１５の性能等により定まる検知可能な最小電流値未満となったか否かの判断であれば良い。 <Deformation>
The power conversion device according to the above-described embodiment can perform various modifications. For example, the determination in steps S104 and S109 in the step-down control process (FIG. 6) may be changed to determination whether or not the second Lr current value is “0”. Further, the determination in steps S203 and S209 of the boosting control process (FIG. 7) may be changed to determining whether or not the second Lr current value is “0”. If the determinations of steps S104, S109, S203, and S209 are changed to such determinations, a power conversion device that can switch the power transmission direction at a particularly high speed can be obtained. Note that the determination as to whether or not the second Lr current value is “0” does not have to be a determination as to whether or not the current value is completely “0”. The determination may be a determination as to whether or not the current value is less than the minimum detectable current value determined by the performance of the current sensor 15 or the like.

電力変換装置は、第１入出力端子１３間に印加された第１範囲内の電圧を、第２範囲内の電圧に変換して第２入出力端子１３から出力する機能と、第２入出力端子１３間に印加された第２範囲内の電圧を、第１範囲内の電圧に変換して第１入出力端子１３から出力する機能を有していれば良い。従って、第１範囲、第２範囲の組合せによっては、制御ユニット２０として、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を、第１入出力端子１３側が一次側の昇圧（又は降圧）コンバータ、又は、第２入出力端子１３側が一次側の降圧（又は昇圧）コンバータとして動作させる機能のみを有するユニット２０を採用できる場合もある。   The power conversion device converts a voltage within the first range applied between the first input / output terminals 13 into a voltage within the second range and outputs the voltage from the second input / output terminal 13, and a second input / output What is necessary is just to have the function to convert the voltage within the 2nd range applied between the terminals 13 into the voltage within the 1st range, and to output from the 1st input / output terminal 13. Accordingly, depending on the combination of the first range and the second range, the DC / DC converter 10 is used as the control unit 20, the first input / output terminal 13 side is the primary step-up (or step-down) converter, or the second input / output terminal. In some cases, the unit 20 having only the function of operating the 13 side as a primary step-down (or step-up) converter can be employed.

また、制御ユニット２０によるＤＣ／ＤＣコンバータ１０の制御手順が上記したものと同一である必要はない。例えば、上記制御ユニット２０は、いわゆるソフトウェア割り込みで制御タイミングを把握するものであったが、ハードウェア割り込みで制御タイミングを把握する制御ユニット２０であって、第２Ｌｒ電流値が第２電流値範囲内の値となるのを待った場合、ハードウェア割り込みを再設定する制御ユニット２０を採用しても良い。   Further, the control procedure of the DC / DC converter 10 by the control unit 20 is not necessarily the same as described above. For example, the control unit 20 grasps the control timing by so-called software interrupt, but the control unit 20 grasps the control timing by hardware interrupt, and the second Lr current value is within the second current value range. When waiting for the value to be reached, the control unit 20 for resetting the hardware interrupt may be adopted.

１０ ＤＣ／ＤＣコンバータ
１１ フルブリッジ回路
１３ｐ、１３ｍ 入出力端子
１５ 電流センサ
２０ 制御ユニット 10 DC / DC converter 11 Full bridge circuit 13p, 13m Input / output terminal 15 Current sensor 20 Control unit

Claims (2)

第１入出力端子対と、
第２入出力端子対と、
前記第１入出力端子対および前記第２入出力端子対に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御部と、
を備え、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、
第１接続点を介して直列接続された第１および第２スイッチング素子を有し、前記第１入出力端子対に接続された、第１スイッチングレグと、
第２接続点を介して直列接続された第３および第４スイッチング素子を有し、前記第１スイッチングレグに並列接続された、第２スイッチングレグと、
第３接続点を介して直列接続された第５および第７スイッチング素子を有し、前記第２入出力端子対に接続された、第３スイッチングレグと、
第４接続点を介して直列接続された第６および第８スイッチング素子を有し、前記第３スイッチングレグに並列接続された、第４スイッチングレグと、
前記第１接続点と前記第２接続点とに接続された、トランスの一方の巻線と第１リアクトルとが直列接続された第１エネルギー蓄積変換部と、
前記第３接続点と前記第４接続点とに接続された、前記トランスの他方の巻線と第２リアクトルとが直列接続された第２エネルギー蓄積変換部と、
を備え、
前記制御部は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータに、前記第１入出力端子対に印加された第１範囲内の電圧を第２範囲内の電圧に変換させて前記第２入出力端子対から出力させるための第１制御と、前記ＤＣ／ＤＣコンバータに、前記第２入出力端子対に印加された前記第２範囲内の電圧を前記第１範囲内の電圧に変換させて前記第１入出力端子対から出力させるための第２制御とを実行可能であり、
前記第１制御が、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの状態が、前記第１入出力端子対から入力された電流が前記第１リアクトルを流れる第１状態、前記第１リアクトルを含む経路で電流が循環し得る第２状態、前記第１入出力端子対から入力された電流が、前記第１状態における方向とは逆方向に前記第１リアクトルを流れる第３状態、及び、前記第１リアクトルを含む経路で電流が第２状態における方向とは逆方向に前記第１リアクトルを流れながら循環し得る第４状態間を、この順に繰り返し遷移するように、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ内の各スイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦ制御する制御であると共に、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの状態を前記第２状態から前記第３状態に遷移させるべきときに、前記第２リアクトルを流れる電流値の測定結果である第２リアクトル電流値が第１電流値範囲内に入っていない場合には、前記第２リアクトル電流値が前記第１電流値範囲内に入ってから、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの状態を前記第２状態から前記第３状態に遷移させ、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの状態を前記第４状態から前記第１状態に遷移させるべきときに、前記第２リアクトル電流値が前記第１電流値範囲内に入っていない場合には、前記第２リアクトル電流値が前記第１電流値範囲内に入ってから、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの状態を前記第４状態から前記第１状態に遷移させる制御であり、
前記第２制御が、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの状態が、前記第２入出力端子対から入力された電流が前記第２リアクトルを流れ、且つ、前記第１入出力端子対から電流が出力されない第５状態、前記第２入出力端子対から入力された電流が前記第２リアクトルを流れ、前記第１入出力端子対から電流が出力される第６状態、前記第２入出力端子対から電流が入力されず、且つ、前記第１入力端子対から電流が出力されない第７状態、前記第２入出力端子対から入力された電流が前記第２リアクトルを前記第５状態における方向とは逆方向に流れ、且つ、前記第１入出力端子対から電流が出力されない第８状態、前記第２入出力端子対から入力された電流が前記第２リアクトルを前記第６状態における方向と逆方
向に流れ、且つ、前記第１入出力端子対から電流が出力される第９状態、前記第２入出力端子対から電流が入力されず、且つ、前記第１入力端子対から電流が出力されない第１０状態間を、この順に繰り返し遷移するように、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ内の各スイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦ制御する制御であると共に、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの状態を前記第６状態から前記第７状態に遷移させるべきときに、前記第１リアクトルを流れる電流値の測定結果である第１リアクトル電流値が第２電流値範囲内に入っていない場合には、前記第１リアクトル電流値が前記第２電流値範囲内に入ってから、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの状態を前記第６状態から前記第７状態に遷移させ、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの状態を前記第９状態から前記第１０状態に遷移させるべきときに、前記第１リアクトル電流値が前記第２電流値範囲内に入っていない場合には、前記第１リアクトル電流値が前記第２電流値範囲内に入ってから、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの状態を前記第９状態から前記第１０状態に遷移させる制御である、
ことを特徴とする電力変換装置。 A first input / output terminal pair;
A second input / output terminal pair;
A DC / DC converter connected to the first input / output terminal pair and the second input / output terminal pair;
A control unit for controlling the DC / DC converter;
With
The DC / DC converter is
A first switching leg having first and second switching elements connected in series via a first connection point and connected to the first input / output terminal pair;
A second switching leg having third and fourth switching elements connected in series via a second connection point and connected in parallel to the first switching leg;
A third switching leg having fifth and seventh switching elements connected in series via a third connection point and connected to the second input / output terminal pair;
A fourth switching leg having sixth and eighth switching elements connected in series via a fourth connection point and connected in parallel to the third switching leg;
A first energy storage conversion unit connected in series with one winding of the transformer and the first reactor, connected to the first connection point and the second connection point;
A second energy storage conversion unit connected to the third connection point and the fourth connection point, wherein the other winding of the transformer and a second reactor are connected in series;
With
The control unit causes the DC / DC converter to convert a voltage within a first range applied to the first input / output terminal pair into a voltage within a second range and output the voltage from the second input / output terminal pair. The first input / output terminal by causing the DC / DC converter to convert the voltage within the second range applied to the second input / output terminal pair to the voltage within the first range. Second control for outputting from the pair can be executed,
In the first control, the state of the DC / DC converter is the first state in which the current input from the first input / output terminal pair flows through the first reactor, and the current circulates through the path including the first reactor. A second state to be obtained, a third state in which the current input from the first input / output terminal pair flows through the first reactor in a direction opposite to the direction in the first state, and a path including the first reactor. Each switching element in the DC / DC converter is turned ON / OFF so that the current repeatedly changes in this order between the fourth states that can circulate while flowing through the first reactor in the direction opposite to the direction in the second state. And a measurement result of a current value flowing through the second reactor when the state of the DC / DC converter is to be changed from the second state to the third state. When the second reactor current value is not within the first current value range, the state of the DC / DC converter is changed after the second reactor current value is within the first current value range. When the second state is changed to the third state and the state of the DC / DC converter is to be changed from the fourth state to the first state, the second reactor current value is within the first current value range. In the case where the second reactor current value is within the first current value range, the DC / DC converter is transitioned from the fourth state to the first state. ,
In the second control, the state of the DC / DC converter is such that the current input from the second input / output terminal pair flows through the second reactor and no current is output from the first input / output terminal pair. 5 state, current input from the second input / output terminal pair flows through the second reactor and current is output from the first input / output terminal pair, sixth state, current from the second input / output terminal pair In the seventh state where no current is input and no current is output from the first input terminal pair, the current input from the second input / output terminal pair causes the second reactor to run in a direction opposite to the direction in the fifth state. And an eighth state in which no current is output from the first input / output terminal pair, and a current input from the second input / output terminal pair flows through the second reactor in a direction opposite to the direction in the sixth state, And the first entry / exit The transition is repeated in this order between the ninth state in which current is output from the terminal pair and the tenth state in which no current is input from the second input / output terminal pair and no current is output from the first input terminal pair. As described above, when the switching element in the DC / DC converter is controlled to be turned ON / OFF, and when the state of the DC / DC converter should be changed from the sixth state to the seventh state, When the first reactor current value, which is the measurement result of the current value flowing through one reactor, is not within the second current value range, the first reactor current value is within the second current value range; The state of the DC / DC converter should transition from the sixth state to the seventh state, and the state of the DC / DC converter should transition from the ninth state to the tenth state. In addition, when the first reactor current value is not within the second current value range, the state of the DC / DC converter is determined after the first reactor current value is within the second current value range. Is a control for making a transition from the ninth state to the tenth state.
The power converter characterized by the above-mentioned. 前記第１制御が、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの状態を前記第２状態から前記第３状態に遷移させるべきときに、前記第２リアクトル電流値が“０”でなかった場合には、前記第２リアクトル電流値が“０”となってから、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの状態を前記第２状態から前記第３状態に遷移させ、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの状態を前記第４状態から前記第１状態に遷移させるべきときに、前記第２リアクトル電流値が“０”でなかった場合には、前記第２リアクトル電流値が“０”となってから、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの状態を前記第４状態から前記第１状態に遷移させる制御であり、
前記第２制御が、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの状態を前記第６状態から前記第７状態に遷移させるべきときに、前記第１リアクトル電流値が“０”でなかった場合には、前記第１リアクトル電流値が“０”となってから、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの状態を前記第６状態から前記第７状態に遷移させ、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの状態を前記第９状態から前記第１０状態に遷移させるべきときに、前記第１リアクトル電流値が“０”でなかった場合には、前記第１リアクトル電流値が“０”となってから、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの状態を前記第９状態から前記第１０状態に遷移させる制御である、
ことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。 When the first control is to change the state of the DC / DC converter from the second state to the third state, if the second reactor current value is not “0”, the second control After the reactor current value becomes “0”, the state of the DC / DC converter is changed from the second state to the third state, and the state of the DC / DC converter is changed from the fourth state to the first state. When the second reactor current value is not “0” when the second reactor current value is “0”, the state of the DC / DC converter is changed to the fourth state. Control for transitioning from a state to the first state,
When the second control is to change the state of the DC / DC converter from the sixth state to the seventh state, if the first reactor current value is not “0”, the first control After the reactor current value becomes “0”, the state of the DC / DC converter is changed from the sixth state to the seventh state, and the state of the DC / DC converter is changed from the ninth state to the tenth state. When the first reactor current value is not “0” when the first reactor current value is “0”, the state of the DC / DC converter is changed to the ninth state. A control for transitioning from a state to the tenth state,
The power conversion apparatus according to claim 1.
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