JP2021044313A - Magnetic coupling reactor and power conversion device - Google Patents
Magnetic coupling reactor and power conversion device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2021044313A JP2021044313A JP2019163764A JP2019163764A JP2021044313A JP 2021044313 A JP2021044313 A JP 2021044313A JP 2019163764 A JP2019163764 A JP 2019163764A JP 2019163764 A JP2019163764 A JP 2019163764A JP 2021044313 A JP2021044313 A JP 2021044313A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- winding
- phase
- turns
- nth
- teeth
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Coils Of Transformers For General Uses (AREA)
Abstract
Description
本発明は、磁気結合リアクトル及び電力変換装置に関する。 The present invention relates to a magnetic coupling reactor and a power converter.
下記特許文献1には、電力変換効率の低下を抑制することができる多並列磁気相殺型変圧器及び電力変換回路が開示されている。この多並列磁気相殺型変圧器及び電力変換回路は、通電時に磁束を生じる複数の巻線が巻かれており、複数の巻線と、当該巻線が巻き回しされる複数の磁脚部及び当該磁脚部を固定する基部を有するコアとを備え、複数の巻線で生じる磁束の磁束方向が互いに逆向きになるように巻線を磁脚部に巻かれており、磁脚部と基部とにより複数の閉磁路が形成され、これら閉磁路の磁気抵抗がすべて等しいことを特徴とする。
ところで、上記背景技術は、各磁脚部で発生する漏れ磁束が相互に強め合うように巻線が各磁脚部に巻回されているので、コアの外部に発生する漏れ磁束が比較的大きいという問題がある。このようなコアからの漏れ磁束は、センサ等の周囲素子に悪影響を与えるので低減させる必要がある。 By the way, in the above background technique, since the winding is wound around each magnetic leg so that the leakage flux generated in each magnetic leg mutually strengthens each other, the leakage flux generated outside the core is relatively large. There is a problem. Such leakage flux from the core adversely affects peripheral elements such as sensors, and therefore needs to be reduced.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、コアに複数のインダクタを形成する場合のコアからの漏れ磁束を従来よりも低減することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to reduce the leakage flux from the core when a plurality of inductors are formed in the core.
上記目的を達成するために、本発明では、磁気結合リアクトルに係る第1の解決手段として、第1〜第n(n:2以上の自然数)ティース部と、当該ティース部の片端あるいは両端に各々設けられ、前記ティース部の端部を接続するヨーク部とを備えるコアと、第1〜第(n−1)ティース部に第1方向かつ第1巻き数分が巻回され、第2〜第nティース部に前記第1方向とは逆の第2方向かつ前記第1巻き数分とは異なる第2巻き数分が巻回される第1〜第(n−1)巻線と、第nティース部に前記第1方向または前記第2方向かつ前記第1巻き数分が巻回され、第1ティース部に前記第2方向または前記第1方向かつ前記第2巻き数分が巻回される第n巻線とを備える、という手段を採用する。 In order to achieve the above object, in the present invention, as the first solution for the magnetic coupling reactor, the first to nth (n: 2 or more natural number) teeth portions and one end or both ends of the teeth portions are respectively. A core provided with a yoke portion for connecting the end portions of the teeth portion and the first to first (n-1) teeth portions are wound in the first direction by the number of first turns, and the second to second turns. The first to first (n-1) windings in which the second direction opposite to the first direction and the second winding number different from the first winding number are wound around the n teeth portion, and the nth The first direction or the second direction and the first number of turns are wound around the teeth portion, and the second direction or the first direction and the second number of turns are wound around the first teeth portion. A means of providing the nth winding is adopted.
本発明では、磁気結合リアクトルに係る第2の解決手段として、上記第1の解決手段において、前記第1巻き数と記第2巻き数との巻数比は、全てN:1(Nは1を超える正の数)である、という手段を採用する。 In the present invention, as a second solution for the magnetic coupling reactor, in the first solution, the turns ratio between the first turn and the second turn is all N: 1 (N is 1). Adopt the means that it is a positive number that exceeds).
本発明では、磁気結合リアクトルに係る第3の解決手段として、上記第1または第2の解決手段において、前記nは3である、という手段を採用する。 In the present invention, as the third solution for the magnetic coupling reactor, in the first or second solution, the means that n is 3 is adopted.
本発明では、磁気結合リアクトルに係る第4の解決手段として、上記第1〜第3のいずれかの解決手段において、前記ヨーク部は、ティース部の両端に各々設けられる、という手段を採用する。 In the present invention, as a fourth solution for the magnetic coupling reactor, in any of the first to third solutions, the yoke portion is provided at both ends of the tooth portion.
また、本発明では、電力変換装置に係る解決手段として、上記第1〜第4のいずれかの解決手段に係る磁気結合リアクトルと、一対の第1入出力端と、一端が前記第1入出力端の一方及び前記第1〜第n巻線の一端に接続され、他端が前記第1入出力端の他方に接続される第1コンデンサと、直列接続された上アーム用スイッチング素子と下アーム用スイッチング素子との接続部に前記第1〜第n巻線の他端が各々接続する第1〜第nスイッチングレグと、一端が前記第1〜第nスイッチングレグの一端に接続され、他端が前記第1〜第nスイッチングレグの他端、前記第1コンデンサの他端及び前記第1入出力端の他方に接続される第2コンデンサと、一方が前記第1〜第nスイッチングレグの一端に接続され、他方が前記第1〜第nスイッチングレグの他端に接続される一対の第2入出力端とを備える、という手段を採用する。 Further, in the present invention, as a solution means for a power conversion device, a magnetic coupling reactor according to any one of the first to fourth solutions, a pair of first input / output ends, and one end thereof are the first input / output. A first capacitor connected to one of the ends and one end of the first to nth windings, and the other end to the other of the first input / output ends, and an upper arm switching element and a lower arm connected in series. The 1st to nth switching legs in which the other ends of the 1st to nth windings are connected to the connection portion with the switching element for use, and one end is connected to one end of the 1st to nth switching legs and the other end. Is the other end of the first to nth switching legs, the other end of the first capacitor, the second capacitor connected to the other of the first input / output ends, and one end of the first to nth switching legs. The other is provided with a pair of second input / output ends connected to the other end of the first to nth switching legs.
本発明によれば、コアに複数のインダクタを形成する場合のコアからの漏れ磁束を従来よりも低減することが可能である。 According to the present invention, it is possible to reduce the leakage flux from the core when a plurality of inductors are formed in the core as compared with the conventional case.
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
最初に、図1を参照して本実施形態に係る三相昇降圧装置について説明する。この三相昇降圧装置は、本発明に係る電力変換装置に相当するものであり、図示するように一対の第1入出力端P1,P2、第1コンデンサ1、三相磁気結合リアクトル2、第1〜第3スイッチングレグ3〜5、第2コンデンサ6及び一対の第2入出力端P3,P4を備えている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, the three-phase buck-boost device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. This three-phase buck-boost device corresponds to the power conversion device according to the present invention, and as shown in the figure, a pair of first input / output terminals P1 and P2, a
一対の第1入出力端P1,P2は、三相昇降圧装置を二次電池等の第1外部機器に接続すための接続端子である。第1コンデンサ1は、一端が一対の第1入出力端P1,P2の一方つまり第1入出力端P1に接続され、他端が一対の第1入出力端P1,P2の他方つまり第1入出力端P2に接続されている。また、この第1コンデンサ1は、一端が三相磁気結合リアクトル2の一端、つまり3つの端子T11,T21,T31にそれぞれ接続されている。
The pair of first input / output terminals P1 and P2 are connection terminals for connecting a three-phase buck-boost device to a first external device such as a secondary battery. One end of the
三相磁気結合リアクトル2は、三相に対応する3つの相巻線(第1〜第3相巻線2a〜2c)を備える受動素子であり、本発明に係る磁気結合リアクトルに相当する。この三相磁気結合リアクトル2は、第1〜第3相巻線2a〜2cの一端つまり3つの端子T11,T21,T31が第1入出力端P1及び第1コンデンサ1に接続されている。また、この三相磁気結合リアクトル2は、第1〜第3相巻線2a〜2cの他端つまり3つの端子T12,T22,T32が第1〜第3スイッチングレグ3〜5の中間接続部に各々接続されている。
The three-phase
第1スイッチングレグ3は、上アーム用スイッチング素子3aと下アーム用スイッチング素子3bとが直列接続され、これら上アーム用スイッチング素子3aと下アーム用スイッチング素子3bとの接続部には第1相巻線2aの他端が接続されている。上アーム用スイッチング素子3a及び下アーム用スイッチング素子3bは、電力スイッチング用の半導体素子であり、図示するように例えばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor:絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)である。
In the
第2スイッチングレグ4は、上アーム用スイッチング素子4aと下アーム用スイッチング素子4bとが直列接続され、これら上アーム用スイッチング素子4aと下アーム用スイッチング素子4bとの接続部には第2相巻線2bの他端が接続されている。上アーム用スイッチング素子4a及び下アーム用スイッチング素子4bは、電力スイッチング用の半導体素子であり、図示するように例えばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor:絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)である。
In the
第3スイッチングレグ5は、上アーム用スイッチング素子5aと下アーム用スイッチング素子5bとが直列接続され、これら上アーム用スイッチング素子5aと下アーム用スイッチング素子5bとの接続部には第3相巻線2cの他端が接続されている。上アーム用スイッチング素子5a及び下アーム用スイッチング素子5bは、電力スイッチング用の半導体素子であり、図示するように例えばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor:絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)である。
In the
第2コンデンサ6は、一端が第1〜第3スイッチングレグ3〜5の各一端に接続され、他端が第1〜第3スイッチングレグ3〜5の各他端、第1コンデンサ1の他端及び第1入出力端の他方つまり第1入出力端P2に接続されている。
One end of the
第2入出力端P3,P4は、一方つまり第2入出力端P3が第1〜第3スイッチングレグ3〜5の各一端に接続され、他方まり第2入出力端P4が前記第1〜第nのスイッチングレグの他端に接続されている。この第2入出力端P3,P4は、三相昇降圧装置を負荷等の第2外部機器に接続すための接続端子である。
One of the second input / output ends P3 and P4, that is, the second input / output end P3 is connected to each end of the first to
続いて、三相磁気結合リアクトル2の構成について、図2を参照して詳しく説明する。 この三相磁気結合リアクトル2は、上述した第1〜第3相巻線2a〜2cに加えて、コア2dを備える。このコア2dは、第1〜第3ティース部2d1〜2d3と、当該第1〜第3ティース部2d1〜2d3の両端に各々設けられ、第1〜第3ティース部2d1〜2d3の端部を接続する一対のヨーク部2d4,2d5とを備える。このコア2dは、鉄やフェライト等の磁性材料の粉末をプレス成型した圧粉磁心(圧粉コア)あるいは電磁鋼板を積層した積層磁心である。
Subsequently, the configuration of the three-phase magnetically coupled
第1〜第3ティース部2d1〜2d3は、図示するように所定間隔で互いに平行対峙する直線状部位であり、第1〜第3相巻線2a〜2cが巻回される部位である。第1〜第3相巻線2a〜2cのうち、第1相巻線2aは、第1巻き数分だけが第1ティース部2d1に第1巻き数部2a1として巻回され、第1巻き数とは異なる第2巻き数分だけが第2ティース部2d2に第2巻き数部2a2として巻回される。
As shown in the figure, the first to third teeth portions 2d1 to 2d3 are linear portions that face each other in parallel at predetermined intervals, and are portions around which the first to
第2相巻線2bは、第1巻き数分だけが第2ティース部2d2に第1巻き数部2b1として巻回され、第1巻き数とは異なる第2巻き数分だけが第3ティース部2d3に第2巻き数部2b2として巻回される。第3相巻線2cは、第1巻き数分だけが第3ティース部2d3に第1巻き数部2c1として巻回され、第1巻き数とは異なる第2巻き数分だけが第1ティース部2d1に第2巻き数部2c2として巻回される。 In the second phase winding 2b, only the number of first turns is wound around the second teeth portion 2d2 as the first number of turns 2b1, and only the number of second turns different from the number of first turns is the third teeth portion. It is wound around 2d3 as a second winding number part 2b2. In the third phase winding 2c, only the number of first turns is wound around the third teeth portion 2d3 as the first number of turns 2c1, and only the number of second turns different from the number of first turns is the first teeth portion. It is wound around 2d1 as the second winding number part 2c2.
すなわち、第1〜第3ティース部2d1〜2d3のうち、第1ティース部2d1は、コア2dにおいて、第1相巻線2aの第1巻き数と第3相巻線2cの第2巻き数分とが巻回される直線状部位である。また、第2ティース部2d2は、第1相巻線2aの第2巻き数分と第2相巻線2bの第1巻き数分とが巻回される直線状部位である。さらに、第3ティース部2d3は、第2相巻線2bの第2巻き数分と第3相巻線2cの第1巻き数分とが巻回される直線状部位である。
That is, of the first to third teeth portions 2d1 to 2d3, the first teeth portion 2d1 has the number of first turns of the first phase winding 2a and the number of second turns of the third phase winding 2c in the
ここで、第1相巻線2aに着目すると、第1ティース部2d1の第1巻き数部2a1と第2ティース部2d2の第2巻き数部2a2とでは巻き方向が逆に設定されている。すなわち、第1相巻線2aの第1巻き数部2a1は第1ティース部2d1に対して第1方向に巻回され、第1相巻線2aの第2巻き数部2a2は第2ティース部2d2に対して第1方向とは逆の第2方向に巻回されている。 Here, focusing on the first phase winding 2a, the winding directions are set opposite to those of the first winding number portion 2a1 of the first teeth portion 2d1 and the second winding number portion 2a2 of the second teeth portion 2d2. That is, the first winding number portion 2a1 of the first phase winding 2a is wound in the first direction with respect to the first teeth portion 2d1, and the second winding number portion 2a2 of the first phase winding 2a is the second teeth portion. It is wound in the second direction opposite to the first direction with respect to 2d2.
また、第2相巻線2bに着目すると、第2ティース部2d2の第1巻き数部2b1と第3ティース部2d3の第2巻き数部2b2とでは巻き方向が逆に設定されている。すなわち、第2相巻線2bの第1巻き数部2b1は第2ティース部2d2に対して第1方向に巻回され、第2相巻線2bの第2巻き数部2b2は第3ティース部2d3に対して第2方向に巻回されている。 Focusing on the second phase winding 2b, the winding directions are set opposite to those of the first winding number portion 2b1 of the second teeth portion 2d2 and the second winding number portion 2b2 of the third teeth portion 2d3. That is, the first winding number portion 2b1 of the second phase winding 2b is wound in the first direction with respect to the second teeth portion 2d2, and the second winding number portion 2b2 of the second phase winding 2b is the third teeth portion. It is wound in the second direction with respect to 2d3.
さらに、第3相巻線2cに着目すると、第3ティース部2d3の第1巻き数部2c1と第1ティース部2d1の第2巻き数部2c2とでは巻き方向が逆に設定されている。すなわち、第3相巻線2cの第1巻き数部2c1は第3ティース部2d3に対して第1方向に巻回され、第3相巻線2cの第2巻き数部2c2は第1ティース部2d1に対して第2方向に巻回されている。 Further, focusing on the third phase winding 2c, the winding direction is set opposite to that of the first winding number portion 2c1 of the third teeth portion 2d3 and the second winding number portion 2c2 of the first teeth portion 2d1. That is, the first winding number portion 2c1 of the third phase winding 2c is wound in the first direction with respect to the third teeth portion 2d3, and the second winding number portion 2c2 of the third phase winding 2c is the first teeth portion. It is wound in the second direction with respect to 2d1.
次に、本実施形態に係る三相磁気結合リアクトル2及び三相昇降圧装置の動作について、図3〜図5をも参照して詳しく説明する。
Next, the operation of the three-phase
本実施形態に係る三相昇降圧装置は、第1〜第3スイッチングレグ3〜5の駆動形態に応じて昇圧動作と降圧動作を行う。例えば第1入出力端P1,P2に入力された第1電圧を昇圧して第2入出力端P3,P4に出力する場合、第1〜第3スイッチングレグ3〜5を構成する上アーム用スイッチング素子3a〜5a及び下アーム用スイッチング素子3b〜5bは、図3に示す駆動信号S3a〜S5bによって駆動される。
The three-phase buck-boost device according to the present embodiment performs a step-up operation and a step-down operation according to the drive modes of the first to
この図3において、駆動信号S3aは、上アーム用スイッチング素子3aに入力される信号であり、駆動信号S3bは、下アーム用スイッチング素子3bに入力される信号である。また、駆動信号S4aは、上アーム用スイッチング素子4aに入力される信号であり、駆動信号S4bは、下アーム用スイッチング素子4bに入力される信号である。また、駆動信号S5aは、上アーム用スイッチング素子5aに入力される信号であり、駆動信号S5bは、下アーム用スイッチング素子5bに入力される信号である。
In FIG. 3, the drive signal S3a is a signal input to the upper
図3に示すように、第1スイッチングレグ3に関する一対の駆動信号S3a、S3bのうち、駆動信号S3aは、基本的に駆動信号S3bの反転信号であるが、上アーム用スイッチング素子3aと下アーム用スイッチング素子3bとが同時にON状態となって第1スイッチングレグ3に貫通電流が流れないようにデッドタイムが設けられている。このことは、第2スイッチングレグ4に関する一対の駆動信号S4a、S4b及び第3スイッチングレグ5に関する一対の駆動信号S5a、S5bについても同様である。
As shown in FIG. 3, of the pair of drive signals S3a and S3b relating to the
また、このような駆動信号S3a〜S5bに基づいて第1相巻線2a、第2相巻線2b及び第3相巻線2cに流れる電流(相電流)は、図3に示すように下アーム用スイッチング素子3b〜5bのON/OFFに応じて変動するものとなる。なお、この図3では、第1相巻線2aに流れる相電流(第1相電流)を実線で示し、第2相巻線2bに流れる相電流(第2相電流)を破線で示し、第3相巻線2cに流れる相電流(第3相電流)を点線で示している。
Further, the current (phase current) flowing through the first phase winding 2a, the second phase winding 2b, and the third phase winding 2c based on such drive signals S3a to S5b is the lower arm as shown in FIG. It fluctuates according to ON / OFF of the
なお、第2入出力端P3,P4に入力された第2電圧を降圧して第1入出力端P1,P2に出力する場合には、図3の駆動信号S3a〜S5bのうち、上アーム用スイッチング素子3a、4a、5aと下アーム用スイッチング素子3b、4b、5bとを入れ替える。すなわち、この三相昇降圧装置は、第1電圧の直流電力と第2電圧の直流電力を双方向に昇降圧する双方向昇降圧回路として動作する。
When the second voltage input to the second input / output terminals P3 and P4 is stepped down and output to the first input / output terminals P1 and P2, among the drive signals S3a to S5b in FIG. 3, for the upper arm. The
また、この三相昇降圧装置では、上述した直流電力の昇降圧動作において、ON/OFF駆動される上アーム用スイッチング素子3a〜5aあるいは下アーム用スイッチング素子3b〜5bが互いに120°異なる位相関係つまり三相で駆動される。すなわち、三相昇降圧装置は、三相駆動型の双方向昇降圧回路として動作する。
Further, in this three-phase buck-boost device, in the above-mentioned DC power buck-boost operation, the upper
このような三相昇降圧装置における三相駆動は、昇圧動作時に第2入出力端P3,P4から第2外部機器に出力される第2電圧の直流電力の電圧変動を極力抑えるためのものである。また、この三相駆動は、降圧動作時に第1入出力端P1,P2から第1外部機器に出力される第1電圧の直流電力の電圧変動を極力抑えるためのものである。 The three-phase drive in such a three-phase buck-boost device is for suppressing the voltage fluctuation of the DC power of the second voltage output from the second input / output terminals P3 and P4 to the second external device as much as possible during the boosting operation. is there. Further, this three-phase drive is for suppressing the voltage fluctuation of the DC power of the first voltage output from the first input / output terminals P1 and P2 to the first external device as much as possible during the step-down operation.
ここで、この三相昇降圧装置では、上アーム用スイッチング素子3a〜5aあるいは下アーム用スイッチング素子3b〜5bがON/OFF駆動されるので、三相磁気結合リアクトル2の第1〜第3相巻線2a〜2cには、三相に同期して変動する電流が流れることになる。
Here, in this three-phase buck-boost device, the upper
第1〜第3相巻線2a〜2cにおける1巻き当たりの発生を全てφとし、また第1巻き数部2a1,2b1,2c1と第2巻き数部2a2,2b2,2c2との巻数比(第1巻き数と第2巻き数との巻数比)を全てN:1(Nは1を超える正の数)とし、さらに第1ティース部2d1における第1相巻線2aの第1巻き数部2a1と第3相巻線2cの第2巻き数部2c2との磁気的な結合度、第2ティース部2d2における第1相巻線2aの第2巻き数部2a2と第2相巻線2bの第1巻き数部2b1との磁気的な結合度、また第3ティース部2d3における第2相巻線2bの第2巻き数部2b2と第3相巻線2cの第1巻き数部2c1との磁気的な結合度を全てKとした場合、第1巻き数部2a1,2b1,2c1及び第2巻き数部2a2,2b2,2c2で発生する磁束(生成磁束)は、下式(1)のように表される。
All the occurrences per turn in the first to
なお、この式において、φa1(1-2K)は、第1相巻線2aの第1巻き数部2a1で発生する生成磁束を示し、φb1(1-2K)は、第2相巻線2bの第1巻き数部2b1で発生する生成磁束を示し、φc1(1-2K)は、第3相巻線2cの第1巻き数部2c1で発生する生成磁束を示している。 In this equation, φ a1 (1-2K) indicates the generated magnetic flux generated in the first winding number part 2a1 of the first phase winding 2a, and φ b1 (1-2K) is the second phase winding. The generated magnetic flux generated in the first winding number part 2b1 of 2b is shown, and φ c1 (1-2K) shows the generated magnetic flux generated in the first winding number part 2c1 of the third phase winding 2c.
また、φa2(1-2K)は、第1相巻線2aの第2巻き数部2a2で発生する生成磁束を示し、φb2(1-2K)は、第2相巻線2bの第2巻き数部2b2で発生する生成磁束を示し、φc2(1-2K)は、第3相巻線2cの第2巻き数部2c2で発生する生成磁束を示している。すなわち、三相磁気結合リアクトル2で発生する合計磁束φT(1−2K)は、下式(2)によって表される。
Further, φ a2 (1-2K) indicates the generated magnetic flux generated in the second winding number part 2a2 of the first phase winding 2a, and φ b2 (1-2K) is the second second of the second phase winding 2b. The generated magnetic flux generated in the number of turns 2b2 is shown, and φ c2 (1-2K) indicates the generated magnetic flux generated in the second number of turns 2c2 of the third phase winding 2c. That is, the total magnetic flux φ T (1-2K) generated in the three-phase magnetically coupled
ここで比較例として、従来のように第1相巻線2aの全てを第1ティース部2d1に集中巻きし、第2相巻線2bの全てを第2ティース部2d2に集中巻きし、また第3相巻線2cの全てを第3ティース部2d3に集中巻きした場合、第1〜第3相巻線2a〜2cで発生する生成磁束φa,φb,φcは下式(3)のように表される。すなわち、この比較例(従来例)における合計磁束φTは、下式(4)のよう表される。
Here, as a comparative example, as in the conventional case, all of the first phase winding 2a is concentratedly wound around the first teeth portion 2d1, all of the
この式(3)を式(2)と比較すると、本実施形態に係る三相磁気結合リアクトル2のように、第1〜第3相巻線2a〜2cを特定のティース部に集中巻きするのではなく、異なるティース部に分巻きすることによりコア2dの外部に漏れる漏れ磁束を低減させることが可能となることが判る。
Comparing this equation (3) with the equation (2), the first to
すなわち、本実施形態によれば、コア2dに複数のインダクタを形成する場合のコア2dからの漏れ磁束を従来よりも低減することが可能である。
That is, according to the present embodiment, it is possible to reduce the leakage flux from the
ここで、図4(a)に本実施形態における磁束と結合度Kの関係を示す。すなわち、この図4(a)は、結合度Kが増大する程に磁束が減少することを示している。また、図4(b)は、本実施形態における磁束と結合度Kの関係において巻数比Nの限界値を示している。この図4(b)は、巻数比Nを1.3に設定すると、結合度Kを仮に0としても、例えば昇圧動作に必要とされる磁束(0.5強)を得ることができないことを示している。すなわち、巻数比Nの下限値は昇圧動作に必要な磁束に基づいて決定される。 Here, FIG. 4A shows the relationship between the magnetic flux and the degree of coupling K in this embodiment. That is, FIG. 4A shows that the magnetic flux decreases as the degree of coupling K increases. Further, FIG. 4B shows the limit value of the turns ratio N in the relationship between the magnetic flux and the degree of coupling K in the present embodiment. FIG. 4B shows that when the turns ratio N is set to 1.3, even if the coupling degree K is set to 0, for example, the magnetic flux (more than 0.5) required for the boosting operation cannot be obtained. Shown. That is, the lower limit of the turns ratio N is determined based on the magnetic flux required for the boosting operation.
また、図5には本実施形態における昇圧率とリプル電流の関係を示す。この図5に示すように、第2電圧の直流電力に含まれるリプル電流は、三相昇降圧装置の昇圧率が大きくなる程に大きくなるが、巻数比Nを小さくすることによって抑制される。 Further, FIG. 5 shows the relationship between the boost rate and the ripple current in the present embodiment. As shown in FIG. 5, the ripple current included in the DC power of the second voltage increases as the boosting rate of the three-phase buck-boost device increases, but is suppressed by reducing the turns ratio N.
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
(1)上記実施形態では、三相磁気結合リアクトル2及び三相昇降圧装置について説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明における相数は三相以外でも良く、例えば二相、四相あるいは五相でも良い。
The present invention is not limited to the above embodiment, and for example, the following modifications can be considered.
(1) In the above embodiment, the three-phase
すなわち、本発明は、第1〜第n(n:2以上の自然数)ティース部と、当該ティース部の片端あるいは両端に各々設けられ、ティース部の端部を接続するヨーク部とを備えるコアと、第1〜第(n−1)ティース部に第1方向かつ第1巻き数巻回され、第2〜第nティース部に第1方向とは逆の第2方向かつ第1巻き数とは異なる第2巻き数巻回される第1〜第(n−1)巻線と、第nティース部に第1方向または第2方向かつ第1巻き数巻回され、第1ティース部に第2方向または第1方向かつ第2巻き数巻回される第n巻線とを備えるものであってもよい。 That is, the present invention includes a core including a first to nth (n: 2 or more natural numbers) teeth portion and a yoke portion provided at one end or both ends of the teeth portion and connecting the ends of the teeth portions. , The first-first (n-1) teeth portion is wound in the first direction and the first number of turns, and the second-to-nth teeth portions are wound in the second direction and the first number of turns opposite to the first direction. The first to first (n-1) windings, which are differently wound several times in the second winding, and the nth teeth portion are wound in the first direction or the second direction and several times in the first winding, and the first teeth portion is wound second. It may be provided with a direction or a first direction and an nth winding which is wound several times in the second winding.
(2)上記実施形態に係る三相磁気結合リアクトル2は、第1〜第3ティース部2d1〜2d3の端部を接続する一対のヨーク部2d4,2d5とを備えるコア2dを採用するが、本発明はこれに限定されない。例えば結合度Kの低下を容認する場合には、一対のヨーク部2d4,2d5のいずれか一方を備えるコアを採用してもよい。すなわち、本発明に係る磁気結合リアクトルは、上述したように複数のティース部の片端にヨーク部を備えるものでも良い。
(2) The three-phase
(3)上記実施形態では、上アーム用スイッチング素子3a〜5a及び下アーム用スイッチング素子3b〜5bをIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor: 絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)としたが、本発明はこれに限定されない。上アーム用スイッチング素子3a〜5a及び下アーム用スイッチング素子3b〜5bには、MOSトランジスタ等の他の電力スイッチング用半導体素子を採用してもよい。
(3) In the above embodiment, the upper
P1,P2 第1入出力端
1 第1コンデンサ
2 三相磁気結合リアクトル
2a 第1相巻線
2a1 第1巻き数部
2a2 第2巻き数部
2b 第2相巻線
2b1 第1巻き数部
2b2 第2巻き数部
2c 第3相巻線
2c1 第1巻き数部
2c2 第2巻き数部
2d コア
2d1 第1ティース部
2d2 第2ティース部
2d3 第3ティース部
2d4,2d5 ヨーク部
3 第1スイッチングレグ
3a 第1上アーム用スイッチング素子
3b 第1下アーム用スイッチング素子
4 第2スイッチングレグ
4a 第2上アーム用スイッチング素子
4b 第2下アーム用スイッチング素子
5 第3スイッチングレグ
5a 第3上アーム用スイッチング素子
5b 第3下アーム用スイッチング素子
6 第2コンデンサ
P3,P4 第2入出力端
P1, P2 1st input /
Claims (5)
第1〜第(n−1)ティース部に第1方向かつ第1巻き数分が巻回され、第2〜第nティース部に前記第1方向とは逆の第2方向かつ前記第1巻き数分とは異なる第2巻き数分が巻回される第1〜第(n−1)巻線と、
第nティース部に前記第1方向または前記第2方向かつ前記第1巻き数分が巻回され、第1ティース部に前記第2方向または前記第1方向かつ前記第2巻き数分が巻回される第n巻線と
を備えることを特徴とする磁気結合リアクトル。 A core including a first to nth (n: natural number of 2 or more) teeth portion, a yoke portion provided at one end or both ends of the teeth portion, and a yoke portion connecting the ends of the teeth portions.
The first to first (n-1) teeth portions are wound in the first direction and the number of first turns, and the second to nth teeth portions are wound in the second direction opposite to the first direction and the first winding. The first to first (n-1) windings in which the second winding number, which is different from the number of minutes, is wound, and
The first direction or the second direction and the first number of turns are wound around the nth teeth portion, and the second direction or the first direction and the second number of turns are wound around the first teeth portion. A magnetically coupled reactor characterized in that it comprises an nth winding.
一対の第1入出力端と、
一端が前記第1入出力端の一方及び前記第1〜第n巻線の一端に接続され、他端が前記第1入出力端の他方に接続される第1コンデンサと、
直列接続された上アーム用スイッチング素子と下アーム用スイッチング素子との接続部に前記第1〜第n巻線の他端が各々接続する第1〜第nスイッチングレグと、
一端が前記第1〜第nスイッチングレグの一端に接続され、他端が前記第1〜第nスイッチングレグの他端、前記第1コンデンサの他端及び前記第1入出力端の他方に接続される第2コンデンサと、
一方が前記第1〜第nスイッチングレグの一端に接続され、他方が前記第1〜第nスイッチングレグの他端に接続される一対の第2入出力端と
を備えることを特徴とする電力変換装置。
The magnetic coupling reactor according to any one of claims 1 to 4,
A pair of first I / O ends and
A first capacitor having one end connected to one of the first input / output ends and one end of the first to nth windings and the other end connected to the other of the first input / output ends.
The 1st to nth switching legs in which the other ends of the 1st to 1st windings are connected to the connection portion between the upper arm switching element and the lower arm switching element connected in series, respectively.
One end is connected to one end of the 1st to nth switching legs, and the other end is connected to the other end of the 1st to nth switching legs, the other end of the first capacitor, and the other of the first input / output ends. 2nd capacitor and
A power conversion characterized in that one is connected to one end of the first to nth switching legs and the other is provided with a pair of second input / output ends connected to the other end of the first to nth switching legs. apparatus.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019163764A JP2021044313A (en) | 2019-09-09 | 2019-09-09 | Magnetic coupling reactor and power conversion device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019163764A JP2021044313A (en) | 2019-09-09 | 2019-09-09 | Magnetic coupling reactor and power conversion device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021044313A true JP2021044313A (en) | 2021-03-18 |
Family
ID=74864263
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019163764A Pending JP2021044313A (en) | 2019-09-09 | 2019-09-09 | Magnetic coupling reactor and power conversion device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2021044313A (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS53152130U (en) * | 1978-04-24 | 1978-11-30 | ||
JPH1132437A (en) * | 1997-07-08 | 1999-02-02 | Ain:Kk | Three-phase four-wire low voltage distribution system |
JP2009170620A (en) * | 2008-01-16 | 2009-07-30 | Honda Motor Co Ltd | Multi-parallel magnetism-offsetting transformer and power conversion circuit |
-
2019
- 2019-09-09 JP JP2019163764A patent/JP2021044313A/en active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS53152130U (en) * | 1978-04-24 | 1978-11-30 | ||
JPH1132437A (en) * | 1997-07-08 | 1999-02-02 | Ain:Kk | Three-phase four-wire low voltage distribution system |
JP2009170620A (en) * | 2008-01-16 | 2009-07-30 | Honda Motor Co Ltd | Multi-parallel magnetism-offsetting transformer and power conversion circuit |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6198994B1 (en) | Power converter | |
JP4878562B2 (en) | Composite transformer and step-up / step-down circuit using the same | |
US7839255B2 (en) | Composite transformer and power converter using same | |
JP2009170620A (en) | Multi-parallel magnetism-offsetting transformer and power conversion circuit | |
US11581129B2 (en) | Reactor and power supply circuit | |
JP6636179B2 (en) | Power converter | |
US9106130B2 (en) | Magnetic device and power converter employing the same | |
JP2011036109A (en) | Dc/dc converter | |
JP6745911B2 (en) | Power converter | |
JPWO2020095432A1 (en) | Power converter | |
EP2827484B1 (en) | Dc-dc converter | |
JP2016066744A (en) | Compound type reactor | |
JP5611470B2 (en) | Voltage conversion circuit | |
US11664721B2 (en) | Multiphase interleaved forward power converters including clamping circuits | |
JP2021044313A (en) | Magnetic coupling reactor and power conversion device | |
JP7235794B2 (en) | Power converter controller | |
JP7235795B2 (en) | Power converter controller | |
JP2007267528A (en) | Boosting circuit | |
JP2016119753A (en) | Power conversion device | |
JP7246028B2 (en) | Reactor, core material, and power supply circuit | |
JPS61108117A (en) | Three-phase air-core reactor | |
JP2016119754A (en) | Power conversion device | |
JP2019079946A (en) | Coil component, circuit board, and power supply device | |
JP2018022765A (en) | Transformer | |
JP2014204500A (en) | Dc-dc converter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20210226 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20210408 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20211012 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220831 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220906 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20221107 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20230307 |