JP6647760B2 - 変調方法、及び、この変調方法を用いた回路 - Google Patents
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Description
このような原理で動作しているため、このコンバータにはいくつかのバリエーションが考えられる。図4では電位の異なる二つの入力電源が各トランス駆動手段に接続されているが、図5の様に共通の直流電源19に接続されていても構わない。また図6の様に、二つのトランス駆動手段14の入力にコンデンサ43、44を接続し、これらを直列接続して、その直列回路を直流電源19に接続しても構わない。
偶数個のトランスと、
前記トランスの各々の一次巻線に正電圧、負電圧、ゼロ電圧を与えるトランス駆動手段と、
前記トランスの全ての二次巻線を直列接続し、前記直列回路に接続された整流平滑回路と、
を有する回路の変調方法であって、
全ての前記トランス駆動手段が最大正電圧デューティと最大負電圧デューティを出力し、かつ同相である状態を変調度が最も大きい状態とし、
前記トランス駆動手段の正電圧および負電圧のデューティを第一の設定値まで減らすことを、前記変調度を下げるための第一の手順とし、
前記第一の手順でデューティを減らした前記トランス駆動手段の位相を前記第一の設定値まで進ませることを、前記変調度を下げるための第二の手順とし、
前記トランス駆動手段が出力する正電圧および負電圧のデューティを第二の設定値まで減らすことを、前記変調度を下げるための第三の手順とし、
前記第一の手順から前記第三の手順を前記トランス駆動手段に順次適用することを特徴とする。
奇数個のトランスと、
前記トランスの各々の一次巻線に正電圧、負電圧、ゼロ電圧を与えるトランス駆動手段と、
前記トランスの全ての二次巻線を直列接続し、前記直列回路に接続された整流平滑回路と、
を有する回路の変調方法であって、
全ての前記トランス駆動手段が最大正電圧デューティと最大負電圧デューティを出力し、かつ同相である状態を変調度が最も大きい状態とし、
前記トランス駆動手段の正電圧および負電圧のデューティを第一の設定値まで減らすことを、前記変調度を下げるための第一の手順とし、
前記第一の手順でデューティを減らした前記トランス駆動手段の位相を前記第一の設定値まで進ませることを、前記変調度を下げるための第二の手順とし、
前記トランス駆動手段が出力する正電圧および負電圧のデューティを第二の設定値まで減らすことを、前記変調度を下げるための第三の手順とし、
前記トランス駆動手段が出力する正電圧および負電圧のデューティを第三の設定値まで減らすことを、前記変調度を下げるための第四の手順とし、
前記トランス駆動手段が出力する正電圧および負電圧のデューティを、最大デューティまで増やすことを、前記変調度を下げるための第五の手順とし、
前記トランス駆動手段を3個と残りの偶数個に分け、
前記残りの偶数個の前記トランス駆動手段が存在する場合は、前記第一の手順から前記第三の手順を前記残りの偶数個の前記トランス駆動手段に順次適用し、
前記3個の前記トランス駆動手段のうちの任意の一つに対して、前記第一の手順と前記第二の手順を適用し、
前記3個の前記トランス駆動手段の残りの二つのうちの任意の一つに対して、前記第三の手順を適用し、
前記3個の前記トランス駆動手段の残りの一つに対して、前記第四の手順を適用し、
前記3個の前記トランス駆動手段のうち前記第一の手順と前記第二の手順を適用した前記トランス駆動手段に前記第五の手順を適用することを特徴とする。
本発明の変調方法の第一の実施例は、図1に示す様に補償器3の入力に目標電圧生成手段1の出力と出力電圧検出手段2の出力を接続し、変調手段4の入力に補償器3の出力を接続し、変調手段4の出力にデューティ設定手段5−1〜5−nの入力と位相シフト量設定手段6−1〜6−nの入力をトランスの数だけ接続し、各デューティ設定手段5−1〜5−nの出力と各位相シフト量設定手段6−1〜6−nの出力を各トランス駆動手段7−1〜7−nの入力に接続し、各トランス駆動手段7−1〜7−nの出力を各トランス8−1〜8−nに接続している。
実施例1ではトランス駆動手段の数が偶数であるとする。
このように構成された実施例1の変調方法において、補償器3とは位相補償をする手段であり、積分器やPI補償器、PID補償器などが使われる。アナログ回路の場合はオペアンプと抵抗、コンデンサを使って構成する誤差増幅回路が使われる。したがって補償器3の出力は変調度を表す信号となる。
以上の考え方を拡張すると、図2で説明した変調方法をトランス2個のペアに対して順次適用すれば、トランスが偶数個の全ての場合に対応できることがわかる。
以上の作用により、本発明の変調方法の第一の実施例は、トランス二次巻線直列回路の電圧が最大となる変調度1の状態から、トランス二次巻線直列回路の電圧がゼロとなる変調度0の状態まで変調できる。しかも各トランスのデューティは最小値が残存デューティとなるので、全ての変調状態でトランスの励磁電流を一定値以上確保でき、MOSFETをゼロ電圧スイッチングさせることができる。
本発明の変調方法の第二の実施例の構成は、第一の実施例と同じく図1で表される。
ただし実施例2ではトランス駆動手段7の数が奇数であるとする。
実施例1ではトランス駆動手段7の数が偶数であり、2個のトランス駆動手段7に対する変調方法を順次適用すれば全体を変調できることを示した。
実施例2でもトランス駆動手段7を2個ずつペアにして、実施例1の変調方法を適用する。したがって最後に残った3個のトランス駆動手段を、励磁電流を確保しつつ変調度1から0まで変調できれば全体を変調できることになる。
そこで3個のトランス駆動手段に対する変調方法を次に説明する。
以上の作用により、本発明の変調方法の第二の実施例は、トランス二次巻線直列回路の電圧が最大となる変調度1の状態から、トランス二次巻線直列回路の電圧がゼロとなる変調度0の状態まで変調できる。しかも各トランスのデューティはゼロにならないので、全ての変調状態でトランスの励磁電流を一定値以上確保でき、MOSFETをゼロ電圧スイッチングさせることができる。
図8ではトランス駆動手段とトランス一次巻線の間に共振回路20が挿入されているので、この関係は成り立たない。しかしながらトランス駆動手段14の出力電圧が高くなれば、共振回路20に印加される電圧が高くなって、より多くの電力が共振回路を通過する。したがって変調度を上げれば出力電力が増えるという関係は変わらない。この事から本発明の変調方法を図8の回路に適用することが可能である。図8では共振回路を一次側に挿入したが、二次側、例えば、二次巻線の直列回路と整流平滑回路の間に、挿入しても同じ効果を奏する。
ゼロ電圧スイッチングを実現できる負荷範囲を広げるために、図4の回路においてトランス駆動手段14とトランス一次巻線の間にチョークを挿入する回路も一般に知られているが、同様の理由により、その場合でも本発明の変調方法を適用することが可能である。
2 出力電圧検出手段
3 補償器
4 変調手段
5(5−1〜5−n) デューティ設定手段
6(6−1〜6−n) 位相シフト量設定手段
7(7−1〜7−n) トランス駆動手段
8(8−1〜8−n) トランス
10 カスケードマルチセル型力率改善コンバータ
11 交流電源
12 チョーク
13 回路ブロック
14 トランス駆動手段
15、16 トランス
17 チョーク
18 負荷
21〜26 ダイオード
31〜36 MOSFET
41〜44 コンデンサ
Claims (7)
- 偶数個のトランスと、
前記トランスと同数個有し、前記トランスの各々の一次巻線に正電圧、負電圧、ゼロ電圧を与えるトランス駆動手段と、
前記トランスの全ての二次巻線を直列接続した直列回路と、
前記直列回路に接続された整流平滑回路と、
を有する回路の変調方法であって、
全ての前記トランス駆動手段が最大正電圧デューティと最大負電圧デューティを出力し、
かつ同相である状態を変調度が最も大きい状態とし、
1番目の前記トランス駆動手段の正電圧および負電圧のデューティを第一の設定値まで減らすことで、前記変調度を下げる第一の手順とし、
前記第一の手順でデューティを減らした前記1番目のトランス駆動手段の位相を前記第一の設定値まで進ませることで、前記変調度を下げる第二の手順とし、
2番目の前記トランス駆動手段が出力する正電圧および負電圧のデューティを第二の設定値まで減らすことで、前記変調度を下げる第三の手順とし、
残りの偶数個の前記トランス駆動手段が存在する場合は、3番目以降の奇数番目の前記トランス駆動手段に前記第一の手順と前記第二の手順を、4番目以降の偶数番目の前記トランス駆動手段に前記第三の手順を順次適用する変調方法。 - 3以上の奇数個のトランスと、
前記トランスと同数個有し、前記トランスの各々の一次巻線に正電圧、負電圧、ゼロ電圧を与えるトランス駆動手段と、
前記トランスの全ての二次巻線を直列接続した直列回路と、
前記直列回路に接続された整流平滑回路と、
を有する回路の変調方法であって、
全ての前記トランス駆動手段が最大正電圧デューティと最大負電圧デューティを出力し、
かつ同相である状態を変調度が最も大きい状態とし、前記トランス駆動手段の正電圧および負電圧のデューティを第一の設定値まで減らすことで、前記変調度を下げる第一の手順とし、
前記第一の手順でデューティを減らした前記トランス駆動手段の位相を前記第一の設定値まで進ませることで、前記変調度を下げる第二の手順とし、
前記トランス駆動手段が出力する正電圧および負電圧のデューティを第二の設定値まで減らすことで、前記変調度を下げる第三の手順とし、
前記トランス駆動手段が出力する正電圧および負電圧のデューティを第三の設定値まで減らすことで、前記変調度を下げる第四の手順とし、
前記トランス駆動手段が出力する正電圧および負電圧のデューティを、最大デューティまで増やすことで、前記変調度を下げる第五の手順とし、
前記トランス駆動手段を3個と残りの偶数個に分け、
前記残りの偶数個の前記トランス駆動手段が存在する場合は、前記第一の手順から前記第三の手順を前記残りの偶数個の前記トランス駆動手段のうち1番目の前記トランス駆動手段から順次適用し、
前記3個の前記トランス駆動手段のうちの任意の一つに対して、前記第一の手順と前記第二の手順を適用し、
前記3個の前記トランス駆動手段の残りの二つのうちの任意の一つに対して、前記第三の手順を適用し、
前記3個の前記トランス駆動手段の残りの一つに対して、前記第四の手順を適用し、
前記3個の前記トランス駆動手段のうち前記第一の手順と前記第二の手順を適用した前記トランス駆動手段に前記第五の手順を適用する変調方法。 - 前記各トランス駆動手段と前記各トランスの間、もしくは前記二次巻線の直列回路と前記整流平滑回路の間に、共振回路を有する請求項1、請求項2のいずれか1項に記載の変調方法。
- 請求項1、請求項2、請求項3のいずれか1項に記載の変調方法を用いた回路。
- 前記各トランス駆動手段がカスケードマルチセル型力率改善コンバータの負荷として接続されている請求項4記載の回路。
- 前記回路が、電源装置であって、前記各トランス駆動手段が共通の入力電源に接続されている請求項4記載の回路。
- 前記回路が、電源装置であって、前記各トランス駆動手段が直列接続され、前記各トランス駆動手段の直列回路が入力電源に接続されている請求項4記載の回路。
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