JP6497297B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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Description
本実施形態に係る電力変換装置は、公称電圧が12Vである鉛バッテリ等の二次電池と、公称電圧が数百Vであるリチウムイオンバッテリ等の高電圧蓄電池とを備えるハイブリッドカーに搭載されるものである。
本実施形態では、第3モードにおける制御が、第1実施形態と一部異なっている。図10は、本実施形態での第3モードにおける第1スイッチング素子Q11及び第2スイッチング素子Q12の開閉状態と、そのときのリアクトル電流ILとを示している。
本実施形態では、電力変換装置の回路構成が第1実施形態と異なっている。また、回路構成が異なっていることから、制御部300が実行する処理についても、一部異なっている。
本実施形態では、電力変換装置の回路構成が第1実施形態と異なっている。また、回路構成が異なっていることから、制御部300が実行する処理についても、一部異なっている。
本実施形態では、第1〜第3モードにおける制御が、第1実施形態と一部異なっている。具体的には、電流検出部103を設けずリアクトル電流ILの検出を行わない、若しくは、電流検出部103が検出したリアクトル電流ILの値を第1〜第3モードの制御で用いないものとしている。
本実施形態では、制御部300が実行する処理の一部が第5実施形態と異なっている。具体的には、電流検出部103で検出したリアクトル電流ILの値を第3モードの制御に用いるものとしている。図22は、本実施形態における制御部300が実行する処理を示す制御ブロック図である。第1モード制御部400及び第2モード制御部410における処理については、第5実施形態と同等であるため、その説明を省略する。
本実施形態では、第1モードでの制御が第1実施形態と異なっている。図23は、第1モードにおける第1スイッチング素子Q11及び第2スイッチング素子Q12の開閉状態と、そのときのリアクトル電流IL、及びフライバック電流IDに巻数比Nを乗算した値を示している。
・第1実施形態では、ダイオードD1を、補助コイルL14の負極側出力端子200b側に設けるものとしているが、図24に示すように、ダイオードD1aを、補助コイルL14の正極側出力端子200a側に設けるものとしてもよい。この場合でも、第1実施形態と同様の効果を奏する。
Claims (22)
- 直流電源(100)が接続される入力側から、磁気的に結合する第1コイル(L11,L21,L31)及び第2コイル(L12,L22,L32)からなるトランス(Tr11,Tr21,Tr31)、及びスイッチング素子(Q11,Q11a,Q12,Q12a,Q21〜Q24,Q31〜Q33,Q33a)を備える電力変換回路(10,10a,20,30,30a)を介して出力側の回路へと電力を供給する電力変換装置であって、
前記電力変換回路と前記直流電源との間に設けられるチョークコイル(L13,L23,L33)と、
前記チョークコイルをフライバックトランスとして機能させるべく、前記出力側の回路に並列接続され、前記チョークコイルと磁気的に結合し、前記チョークコイルに前記直流電源の正極側から負極側へ励磁電流が流れた場合に、前記出力側の回路の負極側から正極側への励磁電流が流れる方向に巻かれた補助コイル(L14,L24,L34)と、
前記補助コイルと直列接続され、前記直流電源から前記出力側への前記補助コイルを介した電力の供給、及び、前記出力側から前記入力側への電力の供給を遮断する整流素子(D1)と、を備え、
前記第1コイル(L11)は、センタータップを有し、
前記電力変換回路(10,10a)は、前記第1コイルの両端のそれぞれに接続された第1スイッチング素子(Q11,Q11a)及び第2スイッチング素子(Q12,Q12a)を有し、
前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子が、前記直流電源の正極及び負極の一方に接続され、前記センタータップが前記直流電源の正極及び負極の他方に接続され、
前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子を制御する制御部(300)をさらに備え、
前記制御部は、
前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子との一方をONとし、他方をOFFとする第1制御と、前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子とを共にOFFとする第2制御と、を順に行う期間を含む第1モードと、
前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子とを共にONとする第3制御と、前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子との一方をONとし、他方をOFFとする前記第1制御と、前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子とを共にOFFとする前記第2制御と、を順に行う期間を含む第2モードと、
前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子との一方をONとし、他方をOFFとする前記第1制御と、前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子とを共にONとする前記第3制御と、を順に行う期間を含む第3モードと、のうち、前記第2モードを含む少なくとも2つのモードを実行する、電力変換装置。 - 直流電源(100)が接続される入力側から、磁気的に結合する第1コイル(L11,L21,L31)及び第2コイル(L12,L22,L32)からなるトランス(Tr11,Tr21,Tr31)、及びスイッチング素子(Q11,Q11a,Q12,Q12a,Q21〜Q24,Q31〜Q33,Q33a)を備える電力変換回路(10,10a,20,30,30a)を介して出力側の回路へと電力を供給する電力変換装置であって、
前記電力変換回路と前記直流電源との間に設けられるチョークコイル(L13,L23,L33)と、
前記チョークコイルをフライバックトランスとして機能させるべく、前記出力側の回路に並列接続され、前記チョークコイルと磁気的に結合し、前記チョークコイルに前記直流電源の正極側から負極側へ励磁電流が流れた場合に、前記出力側の回路の負極側から正極側への励磁電流が流れる方向に巻かれた補助コイル(L14,L24,L34)と、
前記補助コイルと直列接続され、前記直流電源から前記出力側への前記補助コイルを介した電力の供給、及び、前記出力側から前記入力側への電力の供給を遮断する整流素子(D1)と、を備え、
前記電力変換回路(20)は、
直列接続された第1スイッチング素子(Q21)及び第2スイッチング素子(Q22)と、直列接続された第3スイッチング素子(Q23)及び第4スイッチング素子(Q24)と、を有し、
前記第1コイルの一端は前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子の接続部に接続され、前記第1コイルの他端は前記第3スイッチング素子と前記第4スイッチング素子の接続部に接続され、
前記第1スイッチング素子及び前記第3スイッチング素子が前記直流電源の正極側に接続され、前記第2スイッチング素子及び前記第4スイッチング素子が前記直流電源の負極側に接続されるフルブリッジ回路を備え、
前記第1〜第4スイッチング素子を制御する制御部(300)をさらに備え、
前記制御部は、
前記第1スイッチング素子と前記第4スイッチング素子とをONとし、前記第2スイッチング素子と前記第3スイッチング素子とをOFFとする、又は、前記第2スイッチング素子と前記第3スイッチング素子とをONとし、前記第1スイッチング素子と前記第4スイッチング素子とをOFFとする第1制御と、前記第1〜第4スイッチング素子をいずれもOFFとする第2制御と、を順に行う期間を含む第1モードと、
前記第1〜第4スイッチング素子をいずれもONとする第3制御と、前記第1スイッチング素子と前記第4スイッチング素子とをONとし、前記第2スイッチング素子と前記第3スイッチング素子とをOFFとする、又は、前記第2スイッチング素子と前記第3スイッチング素子とをONとし、前記第1スイッチング素子と前記第4スイッチング素子とをOFFとする前記第1制御と、前記第1〜第4スイッチング素子をいずれもOFFとする前記第2制御と、を順に行う期間を含む第2モードと、
前記第1〜第4スイッチング素子をいずれもONとする前記第3制御と、前記第1スイッチング素子と前記第4スイッチング素子とをONとし、前記第2スイッチング素子と前記第3スイッチング素子とをOFFとする、又は、前記第2スイッチング素子と前記第3スイッチング素子とをONとし、前記第1スイッチング素子と前記第4スイッチング素子とをOFFとする前記第1制御と、を順に行う期間を含む第3モードと、のうち、前記第2モードを含む少なくとも2つのモードを実行する、電力変換装置。 - 直流電源(100)が接続される入力側から、磁気的に結合する第1コイル(L11,L21,L31)及び第2コイル(L12,L22,L32)からなるトランス(Tr11,Tr21,Tr31)、及びスイッチング素子(Q11,Q11a,Q12,Q12a,Q21〜Q24,Q31〜Q33,Q33a)を備える電力変換回路(10,10a,20,30,30a)を介して出力側の回路へと電力を供給する電力変換装置であって、
前記電力変換回路と前記直流電源との間に設けられるチョークコイル(L13,L23,L33)と、
前記チョークコイルをフライバックトランスとして機能させるべく、前記出力側の回路に並列接続され、前記チョークコイルと磁気的に結合し、前記チョークコイルに前記直流電源の正極側から負極側へ励磁電流が流れた場合に、前記出力側の回路の負極側から正極側への励磁電流が流れる方向に巻かれた補助コイル(L14,L24,L34)と、
前記補助コイルと直列接続され、前記直流電源から前記出力側への前記補助コイルを介した電力の供給、及び、前記出力側から前記入力側への電力の供給を遮断する整流素子(D1)と、を備え、
前記電力変換回路(30,30a)は、
前記第1コイルに直列接続された第1スイッチング素子(Q32)と、
前記第1コイル及び前記第1スイッチング素子に並列接続された第2スイッチング素子(Q31)と、
前記第2コイルに並列接続又は直列接続された、第3スイッチング素子(Q33,Q33a)とコンデンサ(C30,C30a)との直列接続体と、を有するアクティブクランプ回路を備え、
前記第1〜第3スイッチング素子を制御する制御部(300)をさらに備え、
前記制御部は、
前記第1スイッチング素子及び前記第3スイッチング素子をOFFとし、前記第2スイッチング素子をONとする第1制御と、前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子をOFFとし、前記第3スイッチング素子をONとする第2制御とを行う第1モードと、
前記第1スイッチング素子及び前記第3スイッチング素子をONとし、前記第2スイッチング素子をOFFとする第3制御と、前記第1スイッチング素子及び前記第3スイッチング素子をOFFとし、前記第2スイッチング素子をONとする前記第1制御と、前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子をOFFとし、前記第3スイッチング素子をONとする前記第2制御とを行う第2モードと、
前記第1スイッチング素子及び前記第3スイッチング素子をONとし、前記第2スイッチング素子をOFFとする前記第3制御と、前記第1スイッチング素子及び前記第3スイッチング素子をOFFとし、前記第2スイッチング素子をONとする前記第1制御と、を行う第3モードと、のうち、前記第2モードを含む少なくとも2つのモードを実行する、電力変換装置。 - 前記出力側の電圧を出力電圧として検出する電圧検出部をさらに備え、
前記出力電圧が第1所定値よりも小さい場合には、前記第1モードを実行し、
前記出力電圧が前記第1所定値よりも大きく、前記第1所定値よりも大きい第2所定値よりも小さい場合には、前記第2モードを実行し、
前記出力電圧が前記第2所定値よりも大きい場合には、前記第3モードを実行する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記出力側の電圧を出力電圧として検出する電圧検出部をさらに備え、
前記出力電圧が所定値よりも小さい場合には、前記第1モードを実行し、
前記出力電圧が前記所定値よりも大きい場合には、前記第3モードを実行する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の電力変換装置。 - 前記出力側の電圧を出力電圧として検出する電圧検出部をさらに備え、
前記出力電圧が所定値よりも小さい場合には、前記第2モードを実行し、
前記出力電圧が前記所定値よりも大きい場合には、前記第3モードを実行する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の電力変換装置。 - 前記チョークコイルの電流値を検出する電流検出部(103)をさらに備え、
前記制御部は、前記各モードにおいて、前記電流値が予め定められた所定値となるように各スイッチング素子を制御する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 直流電源(100)が接続される入力側から、磁気的に結合する第1コイル(L11,L21,L31)及び第2コイル(L12,L22,L32)からなるトランス(Tr11,Tr21,Tr31)、及びスイッチング素子(Q11,Q11a,Q12,Q12a,Q21〜Q24,Q31〜Q33,Q33a)を備える電力変換回路(10,10a,20,30,30a)を介して出力側の回路へと電力を供給する電力変換装置であって、
前記電力変換回路と前記直流電源との間に設けられるチョークコイル(L13,L23,L33)と、
前記チョークコイルをフライバックトランスとして機能させるべく、前記出力側の回路に並列接続され、前記チョークコイルと磁気的に結合し、前記チョークコイルに前記直流電源の正極側から負極側へ励磁電流が流れた場合に、前記出力側の回路の負極側から正極側への励磁電流が流れる方向に巻かれた補助コイル(L14,L24,L34)と、
前記補助コイルと直列接続され、前記直流電源から前記出力側への前記補助コイルを介した電力の供給、及び、前記出力側から前記入力側への電力の供給を遮断する整流素子(D1)と、を備え、
前記第1コイル(L11)は、センタータップを有し、
前記電力変換回路(10,10a)は、前記第1コイルの両端のそれぞれに接続された第1スイッチング素子(Q11,Q11a)及び第2スイッチング素子(Q12,Q12a)を有し、
前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子が、前記直流電源の正極及び負極の一方に接続され、前記センタータップが前記直流電源の正極及び負極の他方に接続され、
前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子を制御する制御部(300)をさらに備え、
前記制御部は、
前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子との一方をONとし、他方をOFFとする第1制御と、前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子とを共にOFFとする第2制御と、を順に行う期間を含む第1モードと、
前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子とを共にONとする第3制御と、前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子との一方をONとし、他方をOFFとする前記第1制御と、前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子とを共にOFFとする前記第2制御と、を順に行う期間を含む第2モードと、
前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子との一方をONとし、他方をOFFとする前記第1制御と、前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子とを共にONとする前記第3制御と、を順に行う期間を含む第3モードと、のうち、少なくとも2つのモードを実行し、
前記チョークコイルの電流値を検出する電流検出部(103)をさらに備え、
前記制御部は、前記各モードにおいて、前記電流値が予め定められた所定値となるように各スイッチング素子を制御し、
前記制御部は、前記電流値に鋸歯状波であるスロープ信号を加算するスロープ補償部をさらに備え、
前記スロープ補償部は、前記第1モード及び前記第2モードでは前記スロープ信号を加算せず、前記第3モードでは前記スロープ信号を加算する、電力変換装置。 - 直流電源(100)が接続される入力側から、磁気的に結合する第1コイル(L11,L21,L31)及び第2コイル(L12,L22,L32)からなるトランス(Tr11,Tr21,Tr31)、及びスイッチング素子(Q11,Q11a,Q12,Q12a,Q21〜Q24,Q31〜Q33,Q33a)を備える電力変換回路(10,10a,20,30,30a)を介して出力側の回路へと電力を供給する電力変換装置であって、
前記電力変換回路と前記直流電源との間に設けられるチョークコイル(L13,L23,L33)と、
前記チョークコイルをフライバックトランスとして機能させるべく、前記出力側の回路に並列接続され、前記チョークコイルと磁気的に結合し、前記チョークコイルに前記直流電源の正極側から負極側へ励磁電流が流れた場合に、前記出力側の回路の負極側から正極側への励磁電流が流れる方向に巻かれた補助コイル(L14,L24,L34)と、
前記補助コイルと直列接続され、前記直流電源から前記出力側への前記補助コイルを介した電力の供給、及び、前記出力側から前記入力側への電力の供給を遮断する整流素子(D1)と、を備え、
前記電力変換回路(20)は、
直列接続された第1スイッチング素子(Q21)及び第2スイッチング素子(Q22)と、直列接続された第3スイッチング素子(Q23)及び第4スイッチング素子(Q24)と、を有し、
前記第1コイルの一端は前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子の接続部に接続され、前記第1コイルの他端は前記第3スイッチング素子と前記第4スイッチング素子の接続部に接続され、
前記第1スイッチング素子及び前記第3スイッチング素子が前記直流電源の正極側に接続され、前記第2スイッチング素子及び前記第4スイッチング素子が前記直流電源の負極側に接続されるフルブリッジ回路を備え、
前記第1〜第4スイッチング素子を制御する制御部(300)をさらに備え、
前記制御部は、
前記第1スイッチング素子と前記第4スイッチング素子とをONとし、前記第2スイッチング素子と前記第3スイッチング素子とをOFFとする、又は、前記第2スイッチング素子と前記第3スイッチング素子とをONとし、前記第1スイッチング素子と前記第4スイッチング素子とをOFFとする第1制御と、前記第1〜第4スイッチング素子をいずれもOFFとする第2制御と、を順に行う期間を含む第1モードと、
前記第1〜第4スイッチング素子をいずれもONとする第3制御と、前記第1スイッチング素子と前記第4スイッチング素子とをONとし、前記第2スイッチング素子と前記第3スイッチング素子とをOFFとする、又は、前記第2スイッチング素子と前記第3スイッチング素子とをONとし、前記第1スイッチング素子と前記第4スイッチング素子とをOFFとする前記第1制御と、前記第1〜第4スイッチング素子をいずれもOFFとする前記第2制御と、を順に行う期間を含む第2モードと、
前記第1〜第4スイッチング素子をいずれもONとする前記第3制御と、前記第1スイッチング素子と前記第4スイッチング素子とをONとし、前記第2スイッチング素子と前記第3スイッチング素子とをOFFとする、又は、前記第2スイッチング素子と前記第3スイッチング素子とをONとし、前記第1スイッチング素子と前記第4スイッチング素子とをOFFとする前記第1制御と、を順に行う期間を含む第3モードと、のうち、少なくとも2つのモードを実行し、
前記チョークコイルの電流値を検出する電流検出部(103)をさらに備え、
前記制御部は、前記各モードにおいて、前記電流値が予め定められた所定値となるように各スイッチング素子を制御し、
前記制御部は、前記電流値に鋸歯状波であるスロープ信号を加算するスロープ補償部をさらに備え、
前記スロープ補償部は、前記第1モード及び前記第2モードでは前記スロープ信号を加算せず、前記第3モードでは前記スロープ信号を加算する、電力変換装置。 - 直流電源(100)が接続される入力側から、磁気的に結合する第1コイル(L11,L21,L31)及び第2コイル(L12,L22,L32)からなるトランス(Tr11,Tr21,Tr31)、及びスイッチング素子(Q11,Q11a,Q12,Q12a,Q21〜Q24,Q31〜Q33,Q33a)を備える電力変換回路(10,10a,20,30,30a)を介して出力側の回路へと電力を供給する電力変換装置であって、
前記電力変換回路と前記直流電源との間に設けられるチョークコイル(L13,L23,L33)と、
前記チョークコイルをフライバックトランスとして機能させるべく、前記出力側の回路に並列接続され、前記チョークコイルと磁気的に結合し、前記チョークコイルに前記直流電源の正極側から負極側へ励磁電流が流れた場合に、前記出力側の回路の負極側から正極側への励磁電流が流れる方向に巻かれた補助コイル(L14,L24,L34)と、
前記補助コイルと直列接続され、前記直流電源から前記出力側への前記補助コイルを介した電力の供給、及び、前記出力側から前記入力側への電力の供給を遮断する整流素子(D1)と、を備え、
前記電力変換回路(30,30a)は、
前記第1コイルに直列接続された第1スイッチング素子(Q32)と、
前記第1コイル及び前記第1スイッチング素子に並列接続された第2スイッチング素子(Q31)と、
前記第2コイルに並列接続又は直列接続された、第3スイッチング素子(Q33,Q33a)とコンデンサ(C30,C30a)との直列接続体と、を有するアクティブクランプ回路を備え、
前記第1〜第3スイッチング素子を制御する制御部(300)をさらに備え、
前記制御部は、
前記第1スイッチング素子及び前記第3スイッチング素子をOFFとし、前記第2スイッチング素子をONとする第1制御と、前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子をOFFとし、前記第3スイッチング素子をONとする第2制御とを行う第1モードと、
前記第1スイッチング素子及び前記第3スイッチング素子をONとし、前記第2スイッチング素子をOFFとする第3制御と、前記第1スイッチング素子及び前記第3スイッチング素子をOFFとし、前記第2スイッチング素子をONとする前記第1制御と、前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子をOFFとし、前記第3スイッチング素子をONとする前記第2制御とを行う第2モードと、
前記第1スイッチング素子及び前記第3スイッチング素子をONとし、前記第2スイッチング素子をOFFとする前記第3制御と、前記第1スイッチング素子及び前記第3スイッチング素子をOFFとし、前記第2スイッチング素子をONとする前記第1制御と、を行う第3モードと、のうち、少なくとも2つのモードを実行し、
前記チョークコイルの電流値を検出する電流検出部(103)をさらに備え、
前記制御部は、前記各モードにおいて、前記電流値が予め定められた所定値となるように各スイッチング素子を制御し、
前記制御部は、前記電流値に鋸歯状波であるスロープ信号を加算するスロープ補償部をさらに備え、
前記スロープ補償部は、前記第1モード及び前記第2モードでは前記スロープ信号を加算せず、前記第3モードでは前記スロープ信号を加算する、電力変換装置。 - 直流電源(100)が接続される入力側から、磁気的に結合する第1コイル(L11,L21,L31)及び第2コイル(L12,L22,L32)からなるトランス(Tr11,Tr21,Tr31)、及びスイッチング素子(Q11,Q11a,Q12,Q12a,Q21〜Q24,Q31〜Q33,Q33a)を備える電力変換回路(10,10a,20,30,30a)を介して出力側の回路へと電力を供給する電力変換装置であって、
前記電力変換回路と前記直流電源との間に設けられるチョークコイル(L13,L23,L33)と、
前記チョークコイルをフライバックトランスとして機能させるべく、前記出力側の回路に並列接続され、前記チョークコイルと磁気的に結合し、前記チョークコイルに前記直流電源の正極側から負極側へ励磁電流が流れた場合に、前記出力側の回路の負極側から正極側への励磁電流が流れる方向に巻かれた補助コイル(L14,L24,L34)と、
前記補助コイルと直列接続され、前記直流電源から前記出力側への前記補助コイルを介した電力の供給、及び、前記出力側から前記入力側への電力の供給を遮断する整流素子(D1)と、を備え、
前記第1コイル(L11)は、センタータップを有し、
前記電力変換回路(10,10a)は、前記第1コイルの両端のそれぞれに接続された第1スイッチング素子(Q11,Q11a)及び第2スイッチング素子(Q12,Q12a)を有し、
前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子が、前記直流電源の正極及び負極の一方に接続され、前記センタータップが前記直流電源の正極及び負極の他方に接続され、
前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子を制御する制御部(300)をさらに備え、
前記制御部は、
前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子との一方をONとし、他方をOFFとする第1制御と、前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子とを共にOFFとする第2制御と、を順に行う期間を含む第1モードと、
前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子とを共にONとする第3制御と、前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子との一方をONとし、他方をOFFとする前記第1制御と、前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子とを共にOFFとする前記第2制御と、を順に行う期間を含む第2モードと、
前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子との一方をONとし、他方をOFFとする前記第1制御と、前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子とを共にONとする前記第3制御と、を順に行う期間を含む第3モードと、のうち、少なくとも2つのモードを実行し、
前記第1モードでは、前記第1制御における前記チョークコイルに蓄えられる磁束の増加量を前記第2制御における前記磁束の減少量よりも大きくする制御を、所定制御周期の間継続し、且つ、前記第2制御を継続する休止期間を設ける、電力変換装置。 - 直流電源(100)が接続される入力側から、磁気的に結合する第1コイル(L11,L21,L31)及び第2コイル(L12,L22,L32)からなるトランス(Tr11,Tr21,Tr31)、及びスイッチング素子(Q11,Q11a,Q12,Q12a,Q21〜Q24,Q31〜Q33,Q33a)を備える電力変換回路(10,10a,20,30,30a)を介して出力側の回路へと電力を供給する電力変換装置であって、
前記電力変換回路と前記直流電源との間に設けられるチョークコイル(L13,L23,L33)と、
前記チョークコイルをフライバックトランスとして機能させるべく、前記出力側の回路に並列接続され、前記チョークコイルと磁気的に結合し、前記チョークコイルに前記直流電源の正極側から負極側へ励磁電流が流れた場合に、前記出力側の回路の負極側から正極側への励磁電流が流れる方向に巻かれた補助コイル(L14,L24,L34)と、
前記補助コイルと直列接続され、前記直流電源から前記出力側への前記補助コイルを介した電力の供給、及び、前記出力側から前記入力側への電力の供給を遮断する整流素子(D1)と、を備え、
前記電力変換回路(20)は、
直列接続された第1スイッチング素子(Q21)及び第2スイッチング素子(Q22)と、直列接続された第3スイッチング素子(Q23)及び第4スイッチング素子(Q24)と、を有し、
前記第1コイルの一端は前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子の接続部に接続され、前記第1コイルの他端は前記第3スイッチング素子と前記第4スイッチング素子の接続部に接続され、
前記第1スイッチング素子及び前記第3スイッチング素子が前記直流電源の正極側に接続され、前記第2スイッチング素子及び前記第4スイッチング素子が前記直流電源の負極側に接続されるフルブリッジ回路を備え、
前記第1〜第4スイッチング素子を制御する制御部(300)をさらに備え、
前記制御部は、
前記第1スイッチング素子と前記第4スイッチング素子とをONとし、前記第2スイッチング素子と前記第3スイッチング素子とをOFFとする、又は、前記第2スイッチング素子と前記第3スイッチング素子とをONとし、前記第1スイッチング素子と前記第4スイッチング素子とをOFFとする第1制御と、前記第1〜第4スイッチング素子をいずれもOFFとする第2制御と、を順に行う期間を含む第1モードと、
前記第1〜第4スイッチング素子をいずれもONとする第3制御と、前記第1スイッチング素子と前記第4スイッチング素子とをONとし、前記第2スイッチング素子と前記第3スイッチング素子とをOFFとする、又は、前記第2スイッチング素子と前記第3スイッチング素子とをONとし、前記第1スイッチング素子と前記第4スイッチング素子とをOFFとする前記第1制御と、前記第1〜第4スイッチング素子をいずれもOFFとする前記第2制御と、を順に行う期間を含む第2モードと、
前記第1〜第4スイッチング素子をいずれもONとする前記第3制御と、前記第1スイッチング素子と前記第4スイッチング素子とをONとし、前記第2スイッチング素子と前記第3スイッチング素子とをOFFとする、又は、前記第2スイッチング素子と前記第3スイッチング素子とをONとし、前記第1スイッチング素子と前記第4スイッチング素子とをOFFとする前記第1制御と、を順に行う期間を含む第3モードと、のうち、少なくとも2つのモードを実行し、
前記第1モードでは、前記第1制御における前記チョークコイルに蓄えられる磁束の増加量を前記第2制御における前記磁束の減少量よりも大きくする制御を、所定制御周期の間継続し、且つ、前記第2制御を継続する休止期間を設ける、電力変換装置。 - 直流電源(100)が接続される入力側から、磁気的に結合する第1コイル(L11,L21,L31)及び第2コイル(L12,L22,L32)からなるトランス(Tr11,Tr21,Tr31)、及びスイッチング素子(Q11,Q11a,Q12,Q12a,Q21〜Q24,Q31〜Q33,Q33a)を備える電力変換回路(10,10a,20,30,30a)を介して出力側の回路へと電力を供給する電力変換装置であって、
前記電力変換回路と前記直流電源との間に設けられるチョークコイル(L13,L23,L33)と、
前記チョークコイルをフライバックトランスとして機能させるべく、前記出力側の回路に並列接続され、前記チョークコイルと磁気的に結合し、前記チョークコイルに前記直流電源の正極側から負極側へ励磁電流が流れた場合に、前記出力側の回路の負極側から正極側への励磁電流が流れる方向に巻かれた補助コイル(L14,L24,L34)と、
前記補助コイルと直列接続され、前記直流電源から前記出力側への前記補助コイルを介した電力の供給、及び、前記出力側から前記入力側への電力の供給を遮断する整流素子(D1)と、を備え、
前記電力変換回路(30,30a)は、
前記第1コイルに直列接続された第1スイッチング素子(Q32)と、
前記第1コイル及び前記第1スイッチング素子に並列接続された第2スイッチング素子(Q31)と、
前記第2コイルに並列接続又は直列接続された、第3スイッチング素子(Q33,Q33a)とコンデンサ(C30,C30a)との直列接続体と、を有するアクティブクランプ回路を備え、
前記第1〜第3スイッチング素子を制御する制御部(300)をさらに備え、
前記制御部は、
前記第1スイッチング素子及び前記第3スイッチング素子をOFFとし、前記第2スイッチング素子をONとする第1制御と、前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子をOFFとし、前記第3スイッチング素子をONとする第2制御とを行う第1モードと、
前記第1スイッチング素子及び前記第3スイッチング素子をONとし、前記第2スイッチング素子をOFFとする第3制御と、前記第1スイッチング素子及び前記第3スイッチング素子をOFFとし、前記第2スイッチング素子をONとする前記第1制御と、前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子をOFFとし、前記第3スイッチング素子をONとする前記第2制御とを行う第2モードと、
前記第1スイッチング素子及び前記第3スイッチング素子をONとし、前記第2スイッチング素子をOFFとする前記第3制御と、前記第1スイッチング素子及び前記第3スイッチング素子をOFFとし、前記第2スイッチング素子をONとする前記第1制御と、を行う第3モードと、のうち、少なくとも2つのモードを実行し、
前記第1モードでは、前記第1制御における前記チョークコイルに蓄えられる磁束の増加量を前記第2制御における前記磁束の減少量よりも大きくする制御を、所定制御周期の間継続し、且つ、前記第2制御を継続する休止期間を設ける、電力変換装置。 - 前記所定制御周期は、予め定められた制御周期である、請求項11〜13のいずれか1項に記載の電力変換装置。
- 前記出力側の電圧を出力電圧として検出する電圧検出部をさらに備え、
前記出力電圧が大きくなるほど、前記休止期間を短くする、請求項11〜14のいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記出力側の電圧を出力電圧として検出する電圧検出部をさらに備え、
前記出力電圧が大きくなるほど、1制御周期における前記第1制御を行う比率を上昇させる、請求項11〜14のいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記休止期間の長さは、前記チョークコイルを流れる電流がゼロとなるように設定される、請求項11〜16のいずれか1項に記載の電力変換装置。
- 1制御周期における前記第1制御を行う比率には上限が定められており、前記第1制御を行う比率を上限とした際に、前記第2制御により前記チョークコイルを流れる電流がゼロとなる場合、前記休止期間を設けない、請求項11〜17のいずれか1項に記載の電力変換装置。
- 前記チョークコイルの電流値を検出する電流検出部をさらに備え、
前記第3モードでは、検出された前記電流値が指令値となるように制御する、請求項11〜18のいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 直流電源(100)が接続される入力側から、磁気的に結合する第1コイル(L11,L21,L31)及び第2コイル(L12,L22,L32)からなるトランス(Tr11,Tr21,Tr31)、及びスイッチング素子(Q11,Q11a,Q12,Q12a,Q21〜Q24,Q31〜Q33,Q33a)を備える電力変換回路(10,10a,20,30,30a)を介して出力側の回路へと電力を供給する電力変換装置であって、
前記電力変換回路と前記直流電源との間に設けられるチョークコイル(L13,L23,L33)と、
前記チョークコイルをフライバックトランスとして機能させるべく、前記出力側の回路に並列接続され、前記チョークコイルと磁気的に結合し、前記チョークコイルに前記直流電源の正極側から負極側へ励磁電流が流れた場合に、前記出力側の回路の負極側から正極側への励磁電流が流れる方向に巻かれた補助コイル(L14,L24,L34)と、
前記補助コイルと直列接続され、前記直流電源から前記出力側への前記補助コイルを介した電力の供給、及び、前記出力側から前記入力側への電力の供給を遮断する整流素子(D1)と、を備え、
前記第1コイル(L11)は、センタータップを有し、
前記電力変換回路(10,10a)は、前記第1コイルの両端のそれぞれに接続された第1スイッチング素子(Q11,Q11a)及び第2スイッチング素子(Q12,Q12a)を有し、
前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子が、前記直流電源の正極及び負極の一方に接続され、前記センタータップが前記直流電源の正極及び負極の他方に接続され、
前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子を制御する制御部(300)をさらに備え、
前記制御部は、
前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子との一方をONとし、他方をOFFとする第1制御と、前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子とを共にOFFとする第2制御と、を順に行う期間を含む第1モードと、
前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子とを共にONとする第3制御と、前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子との一方をONとし、他方をOFFとする前記第1制御と、前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子とを共にOFFとする前記第2制御と、を順に行う期間を含む第2モードと、
前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子との一方をONとし、他方をOFFとする前記第1制御と、前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子とを共にONとする前記第3制御と、を順に行う期間を含む第3モードと、のうち、少なくとも2つのモードを実行し、
前記第1モードでは、前記第1制御で前記チョークコイルを流れる電流が所定値となるように制御し、且つ、前記第2制御から前記第1制御へと切り替える時点で前記チョークコイルを流れる電流がゼロとなるように、1制御周期の長さを設定する、電力変換装置。 - 直流電源(100)が接続される入力側から、磁気的に結合する第1コイル(L11,L21,L31)及び第2コイル(L12,L22,L32)からなるトランス(Tr11,Tr21,Tr31)、及びスイッチング素子(Q11,Q11a,Q12,Q12a,Q21〜Q24,Q31〜Q33,Q33a)を備える電力変換回路(10,10a,20,30,30a)を介して出力側の回路へと電力を供給する電力変換装置であって、
前記電力変換回路と前記直流電源との間に設けられるチョークコイル(L13,L23,L33)と、
前記チョークコイルをフライバックトランスとして機能させるべく、前記出力側の回路に並列接続され、前記チョークコイルと磁気的に結合し、前記チョークコイルに前記直流電源の正極側から負極側へ励磁電流が流れた場合に、前記出力側の回路の負極側から正極側への励磁電流が流れる方向に巻かれた補助コイル(L14,L24,L34)と、
前記補助コイルと直列接続され、前記直流電源から前記出力側への前記補助コイルを介した電力の供給、及び、前記出力側から前記入力側への電力の供給を遮断する整流素子(D1)と、を備え、
前記電力変換回路(20)は、
直列接続された第1スイッチング素子(Q21)及び第2スイッチング素子(Q22)と、直列接続された第3スイッチング素子(Q23)及び第4スイッチング素子(Q24)と、を有し、
前記第1コイルの一端は前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子の接続部に接続され、前記第1コイルの他端は前記第3スイッチング素子と前記第4スイッチング素子の接続部に接続され、
前記第1スイッチング素子及び前記第3スイッチング素子が前記直流電源の正極側に接続され、前記第2スイッチング素子及び前記第4スイッチング素子が前記直流電源の負極側に接続されるフルブリッジ回路を備え、
前記第1〜第4スイッチング素子を制御する制御部(300)をさらに備え、
前記制御部は、
前記第1スイッチング素子と前記第4スイッチング素子とをONとし、前記第2スイッチング素子と前記第3スイッチング素子とをOFFとする、又は、前記第2スイッチング素子と前記第3スイッチング素子とをONとし、前記第1スイッチング素子と前記第4スイッチング素子とをOFFとする第1制御と、前記第1〜第4スイッチング素子をいずれもOFFとする第2制御と、を順に行う期間を含む第1モードと、
前記第1〜第4スイッチング素子をいずれもONとする第3制御と、前記第1スイッチング素子と前記第4スイッチング素子とをONとし、前記第2スイッチング素子と前記第3スイッチング素子とをOFFとする、又は、前記第2スイッチング素子と前記第3スイッチング素子とをONとし、前記第1スイッチング素子と前記第4スイッチング素子とをOFFとする前記第1制御と、前記第1〜第4スイッチング素子をいずれもOFFとする前記第2制御と、を順に行う期間を含む第2モードと、
前記第1〜第4スイッチング素子をいずれもONとする前記第3制御と、前記第1スイッチング素子と前記第4スイッチング素子とをONとし、前記第2スイッチング素子と前記第3スイッチング素子とをOFFとする、又は、前記第2スイッチング素子と前記第3スイッチング素子とをONとし、前記第1スイッチング素子と前記第4スイッチング素子とをOFFとする前記第1制御と、を順に行う期間を含む第3モードと、のうち、少なくとも2つのモードを実行し、
前記第1モードでは、前記第1制御で前記チョークコイルを流れる電流が所定値となるように制御し、且つ、前記第2制御から前記第1制御へと切り替える時点で前記チョークコイルを流れる電流がゼロとなるように、1制御周期の長さを設定する、電力変換装置。 - 直流電源(100)が接続される入力側から、磁気的に結合する第1コイル(L11,L21,L31)及び第2コイル(L12,L22,L32)からなるトランス(Tr11,Tr21,Tr31)、及びスイッチング素子(Q11,Q11a,Q12,Q12a,Q21〜Q24,Q31〜Q33,Q33a)を備える電力変換回路(10,10a,20,30,30a)を介して出力側の回路へと電力を供給する電力変換装置であって、
前記電力変換回路と前記直流電源との間に設けられるチョークコイル(L13,L23,L33)と、
前記チョークコイルをフライバックトランスとして機能させるべく、前記出力側の回路に並列接続され、前記チョークコイルと磁気的に結合し、前記チョークコイルに前記直流電源の正極側から負極側へ励磁電流が流れた場合に、前記出力側の回路の負極側から正極側への励磁電流が流れる方向に巻かれた補助コイル(L14,L24,L34)と、
前記補助コイルと直列接続され、前記直流電源から前記出力側への前記補助コイルを介した電力の供給、及び、前記出力側から前記入力側への電力の供給を遮断する整流素子(D1)と、を備え、
前記電力変換回路(30,30a)は、
前記第1コイルに直列接続された第1スイッチング素子(Q32)と、
前記第1コイル及び前記第1スイッチング素子に並列接続された第2スイッチング素子(Q31)と、
前記第2コイルに並列接続又は直列接続された、第3スイッチング素子(Q33,Q33a)とコンデンサ(C30,C30a)との直列接続体と、を有するアクティブクランプ回路を備え、
前記第1〜第3スイッチング素子を制御する制御部(300)をさらに備え、
前記制御部は、
前記第1スイッチング素子及び前記第3スイッチング素子をOFFとし、前記第2スイッチング素子をONとする第1制御と、前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子をOFFとし、前記第3スイッチング素子をONとする第2制御とを行う第1モードと、
前記第1スイッチング素子及び前記第3スイッチング素子をONとし、前記第2スイッチング素子をOFFとする第3制御と、前記第1スイッチング素子及び前記第3スイッチング素子をOFFとし、前記第2スイッチング素子をONとする前記第1制御と、前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子をOFFとし、前記第3スイッチング素子をONとする前記第2制御とを行う第2モードと、
前記第1スイッチング素子及び前記第3スイッチング素子をONとし、前記第2スイッチング素子をOFFとする前記第3制御と、前記第1スイッチング素子及び前記第3スイッチング素子をOFFとし、前記第2スイッチング素子をONとする前記第1制御と、を行う第3モードと、のうち、少なくとも2つのモードを実行し、
前記第1モードでは、前記第1制御で前記チョークコイルを流れる電流が所定値となるように制御し、且つ、前記第2制御から前記第1制御へと切り替える時点で前記チョークコイルを流れる電流がゼロとなるように、1制御周期の長さを設定する、電力変換装置。
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