JP6934222B2 - Power converter - Google Patents

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 more particularly, has a function of converting a voltage in a first range applied to a first input / output terminal pair into a voltage in 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 in a second range applied to a second input / output terminal pair into a voltage in the 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 isolated bidirectional DC / DC converter having a configuration in which two full-bridge circuits are connected via a transformer (see, for example, Patent Document 1) is available. Are known.

特表２０１５−５１７７８８号公報Special Table 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、絶縁型フルブリッジコンバータに昇圧動作又は降圧動作を行わせる場合における上記２状態間の遷移タイミングは、トランスの一次側の巻線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（トランスの各巻線を流れる電流が“０”となるのに要する時間）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) is to perform a step-up operation or a step-down operation, the direction of the current flowing through the winding on the primary side of the transformer is changed. ON / OFF of four switching elements in the full bridge circuit on the primary side so that the state of the first direction and the state of the current in the second direction opposite to the first direction are alternately taken. Is controlled. The transition timing between the two states when the isolated full bridge converter is to perform a step-up operation or a step-down operation is determined regardless of the amount (magnitude) of the current flowing in the winding on the primary side of the transformer. Has been done. Therefore, when switching the power transmission direction by the isolated full bridge converter (when the input / output terminal that used to function as an input terminal functions as an output terminal), to some extent to protect the elements in the converter. It was necessary to wait for a time (the time required for the current flowing through each winding of the transformer to become "0").

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 situation, and an object of the present invention is to provide a power conversion device equipped with an isolated 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、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、を有し、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制御する制御であり、前記第２状態から前記第３状態への遷移と、前記第４状態から前記第１状態への遷移とが、前記第１リアクトルを含む前記経路で循環する電流の大きさが“０”となったときに行われるように構成されている。 In order to achieve the above object, the power conversion device of the present invention controls the DC / DC converter connected to the first input / output terminal pair and the second input / output terminal pair, and the DC / DC converter. The DC / DC converter has first and second switching elements connected in series via a first connection point, and is connected to the first input / output terminal pair. A switching leg has a third and fourth switching element connected in series via a second connection point, and is connected in parallel to the first switching leg via a second switching leg and a third connection point. A third switching leg having fifth and seventh switching elements connected in series and connected to the second input / output terminal pair, and sixth and eighth switching connected in series via a fourth connection point. A fourth switching leg having an element and connected in parallel to the third switching leg, and one winding and a first reactor of a transformer connected to the first connection point and the second connection point. The second energy in which the other winding of the transformer and the second reactor connected in series to the first energy storage conversion unit connected in series and the third connection point and the fourth connection point are connected in series. The control unit includes a storage conversion unit, and the control unit causes the DC / DC converter to convert a voltage in the first range applied to the first input / output terminal pair into a voltage in the second range. The first control for outputting from the two input / output terminal pairs and the voltage in the second range applied to the second input / output terminal pair to the DC / DC converter are converted into the voltage in the first range. It is possible to execute the second control for outputting from the first input / output terminal pair, and the state of the DC / DC converter is input from the first input / output terminal pair in the first control. The first state in which the current flows through the first reactor, the second state in which the current can circulate in the path including the first reactor, and the current input from the first input / output terminal pair are the directions in the first state. Between the third state in which the first reactor flows in the opposite direction and the fourth state in which the current can circulate while flowing in the first reactor in the direction opposite to the direction in the second state in the path including the first reactor. Is a control for ON / OFF control of each switching element in the DC / DC converter so that the transitions are repeated in this order. The current input from the terminal pair is the second rear In the fifth state where the current flows through the couture and no current is output from the first input / output terminal pair, the current input from the second input / output terminal pair flows through the second reactor and from the first input / output terminal pair. The sixth state in which the current is output, the seventh state in which the current is not input from the second input / output terminal pair and the current is not output from the first input terminal pair, is input from the second input / output terminal pair. The current flows through the second reactor in the direction opposite to the direction in the fifth state, and is input from the second input / output terminal pair in the eighth state in which no current is output from the first input / output terminal pair. In the ninth state, in which the current flows through the second reactor in the direction opposite to the direction in the sixth state and the current is output from the first input / output terminal pair, the current is input from the second input / output terminal pair. It is a control for ON / OFF control of each switching element in the DC / DC converter so as to repeatedly transition in this order between the tenth states in which no current is output from the first input terminal pair. The magnitude of the current circulating in the path including the first reactor in the transition from the second state to the third state and the transition from the fourth state to the first state became "0". It is configured to be done at times.

すなわち、本発明の電力変換装置では、第１入出力端子対側が入力側（電源側）である場合には、第２状態から第３状態への遷移と、第４状態から第１状態への遷移とが、第１リアクトルを含む経路で循環する電流の大きさが“０”となったときに行われる。なお、本発明における『電流の大きさが“０”となったとき』は、『電流の大きさの検知結果が“０”となったとき』であっても、『電流の大きさの検知結果が“０”となったとき、及び、電流の符号（電流が流れる方向）が反転したとき』であっても良い。 That is, in the power conversion device of the present invention, when the opposite side of the first input / output terminal is the input side (power supply side), the transition from the second state to the third state and the transition from the fourth state to the first state The transition is performed when the magnitude of the current circulating in the path including the first reactor becomes “0”. In the present invention, "when the magnitude of the current becomes" 0 "" means "detection of the magnitude of the current" even when "when the detection result of the magnitude of the current becomes" 0 "". It may be "when the result becomes" 0 "and when the sign of the current (the direction in which the current flows) is reversed".

そして、本発明の電力変換装置では、第２入出力端子対側が入力側である場合には、第２制御により、ＤＣ／ＤＣコンバータの状態が、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状態及び第１０状態を含む６状態間を順次遷移するように、ＤＣ／ＤＣコンバータ内の各スイッチング素子がＯＮ／ＯＦＦ制御される。従って、本発明の電力変換装置では、送電方向の切り替え時（入力端子対を、第１入出力端子対から第２入出力端子対に変更する時、及び、入力端子対を、第２入出力端子対から第１入出力端子対に変更する時）に、トランスの各巻線を流れる電流が“０”となるのを待つ必要がない。よって、本発明の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。 Then, in the power conversion device of the present invention, when the opposite side of the second input / output terminal is the input side, the state of the DC / DC converter is changed by the second control, and the current is not input from the second input / output terminal pair. In addition, each switching element in the DC / DC converter is ON / OFF controlled so as to sequentially transition between the 6 states including the 7th state and the 10th state in which no current is output from the first input terminal pair. Therefore, in the power conversion device of the present invention, when the transmission direction is switched (when the input terminal pair is changed from the first input / output terminal pair to the second input / output terminal pair, and when the input terminal pair is changed to the second input / output terminal pair). It is not necessary to wait for the current flowing through each winding of the transformer to become "0" when changing from the terminal pair to the first input / output terminal pair). Therefore, according to the power conversion device of the present invention, it is possible to switch the power transmission direction at a higher speed (in a short time) than in the conventional case.

本発明の電力変換装置は、全運転条件において、第２状態から第３状態への遷移と、第４状態から第１状態への遷移とが、第１リアクトルを含む経路で循環する電流の大きさが“０”となったときに行われるように、ＤＣ／ＤＣコンバータを構成したものであっても良い。また、本発明の電力変換装置に、或る運転条件（全運転条件中の大部分の運転条件）において、第２状態から第３状態への遷移と、第４状態から第１状態への遷移とが、第１リアクトルを含む経路で循環する電流の大きさが“０”となったときに行われるように構成したＤＣ／ＤＣコンバータと、第１制御として、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１リアクトルを含む前記経路で循環する電流の大きさが“０”ではなかった場合には、当該電流の大きさが“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１リアクトルを含む前記経路で循環する電流の大きさが“０”ではなかった場合には、当該電流の大きさが“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を行う制御部とを採用しても良い。 In the power converter of the present invention, the magnitude of the current circulating in the path including the first reactor between the transition from the second state to the third state and the transition from the fourth state to the first state under all operating conditions. A DC / DC converter may be configured so that it is performed when the value becomes "0". Further, in the power converter of the present invention, the transition from the second state to the third state and the transition from the fourth state to the first state under certain operating conditions (most of the operating conditions among all the operating conditions). The DC / DC converter configured to be performed when the magnitude of the current circulating in the path including the first reactor becomes "0", and the state of the DC / DC converter as the first control. When the transition from the second state to the third state should be made, if the magnitude of the current circulating in the path including the first reactor is not "0", the magnitude of the current is "0". When the state of the DC / DC converter should be changed from the second state to the third state and the state of the DC / DC converter should be changed from the fourth state to the first state. When the magnitude of the current circulating in the path including the first reactor is not "0", the state of the DC / DC converter is changed after the magnitude of the current becomes "0". A control unit that controls the transition from the fourth state to the first state may be adopted.

また、電流の大きさが“０”となるタイミングの誤検出により電力変換装置が誤動作してしまうことを防ぐために、本発明の電力変換装置を、前記制御部は、前記第１リアクトルを流れる電流の大きさを示す信号が入力されるべき入力端子を備え、前記第１リアクトルを流れる電流の大きさが“０”になったことを正確に検出することが困難になる条件として予め定められている所定条件が満たされていない場合には、前記制御部の前記入力端子に、前記第１リアクトルを流れる電流の大きさを測定するための電流センサの出力を供給し、前記所定条件が満たされている場合には、前記制御部の前記入力端子に、前記第１リアクトルを流れる電流の大きさが“０”であることを示す信号を供給する電流値変更部を、さらに備える装置として構成しても良い。 Further, in order to prevent the power conversion device from malfunctioning due to an erroneous detection of the timing when the magnitude of the current becomes "0", the control unit uses the power conversion device of the present invention to control the current flowing through the first reactor. It is provided with an input terminal to which a signal indicating the magnitude of is to be input, and is predetermined as a condition that makes it difficult to accurately detect that the magnitude of the current flowing through the first reactor has become “0”. When the predetermined condition is not satisfied, the output of the current sensor for measuring the magnitude of the current flowing through the first reactor is supplied to the input terminal of the control unit, and the predetermined condition is satisfied. If so, the input terminal of the control unit is further provided with a current value changing unit that supplies a signal indicating that the magnitude of the current flowing through the first reactor is “0”. You may.

電流値変更部は、前記第１入出力端子対への入力電圧値と前記第２入出力端子対からの出力電圧値とに基づき、前記所定条件が満たされているか否かを示す制御信号を出力する制御信号出力回路と、前記制御信号に従って、前記電流センサの出力、前記第１リアクトルを流れる電流の大きさが“０”であることを示す信号のいずれかを、前記制御部の前記入力端子に供給するマルチプレクサとを含むものであっても良い。 The current value changing unit outputs a control signal indicating whether or not the predetermined condition is satisfied based on the input voltage value to the first input / output terminal pair and the output voltage value from the second input / output terminal pair. A control signal output circuit to be output, an output of the current sensor according to the control signal, or a signal indicating that the magnitude of the current flowing through the first reactor is "0" is input to the control unit. It may include a multiplexer that supplies terminals.

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。 According to the present invention, it is possible to provide a power conversion device including an isolated full bridge converter, which can switch the power transmission direction at high speed (in a short time).

図１は、本発明の第１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 a first 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 buck converter on the primary side of the first input / output terminal 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 output by the control unit when the DC / DC converter is operated as a boost converter on the primary side by the first input / output terminal 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 change of the current flowing through each part of the DC / DC converter when the control unit functions the DC / DC converter 10 as a step-down converter whose first input / output terminal side is the primary side. It is a 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 secondary side of the DC / DC converter when the control unit functions the DC / DC converter as a buck converter whose primary input / output terminal side is the primary side. be. 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 current paths 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 current paths 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 current paths 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 current paths 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 current paths 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 flow chart 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 flow chart 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 change 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, and the control signals G1 to G6. It is a 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 secondary side of the DC / DC converter when the control unit functions the DC / DC converter as a boost converter whose primary input / output terminal side is the primary side. be. 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 current paths 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 current paths 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 current paths on the primary side and the secondary side of the DC / DC converter following FIG. 9E. 図１０は、本発明の第２実施形態に係る電力変換装置の概略構成図である。FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a power conversion device according to a second embodiment of the present invention. 図１１は、電流値変更回路の構成例の説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram of a configuration example of the current value changing circuit.

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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

《第１実施形態》
図１に、本発明の第１実施形態に係る電力変換装置の概略構成を示す。
図示してあるように、本実施形態に係る電力変換装置は、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。 << First Embodiment >>
FIG. 1 shows a schematic configuration of a power conversion device according to a first embodiment of the present invention.
As shown in the figure, the power conversion device according to the present embodiment includes a DC / DC converter 10, a control unit 20, and two pairs of input / output terminals 13 (13p, 13m). In any of the pair of input / output terminals 13, the input / output terminal 13p is the input / output terminal on the high potential side, and the input / output terminal 13m is the input / output terminal on the low potential side.

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ことにする。 The DC / DC converter 10 is an isolated bidirectional DC / DC converter having 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 will be 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 referred to as the first reactor and the second reactor, respectively, and the left winding and the right winding of the transformer TR in FIG. 1 are referred to as the first reactor and the second reactor, respectively. Notated as the first winding and the second winding. Further, the left side and left side input / output terminals 13 (13p, 13m) in FIG. 1 are referred to as first input / output terminal 13 and second input / output terminal 13, respectively. The transformer TR of the DC / DC converter 10 does not have to have a turns ratio of 1: 1. However, in the following, the configuration and operation of the power conversion device will be described assuming 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 has 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 the element SW4 is provided. As shown, a diode Dn is connected in parallel between the terminals of the nth switching element SWn (n = 1 to 4) of each switching leg. Further, each switching leg is connected to a pair of first input / output terminals 13, and the connection point between the first and second switching elements SW1 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 the TR. The 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 has 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 the element SW8 is provided. As shown, a diode Dn is connected in parallel between the terminals of the nth switching element SWn (n = 5 to 8) of each switching leg. Further, both the third switching leg and the fourth switching leg are connected to the second input / output terminal pair. Then, the connection point between the 5th and 7th switching elements SW5 and 7 of the 3rd switching leg is connected to one end of the 2nd winding of the transformer TR via the 2nd reactor, and the 4th switching leg of the 4th switching leg has a connection point. The connection point between the sixth and eighth switching elements SW6 and 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。 The DC / DC converter 10 is equipped with two current sensors 15 for measuring the magnitude of the current flowing through each reactor Lr. Further, various sensors (not shown) for measuring the magnitude of the input / output voltage and the input / output current are also attached to the DC / DC converter 10.

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. It is a unit to do. Hereinafter, the control signal for the nth 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 is composed of a processor (microcontroller in this embodiment), a gate driver, and the like, and outputs of various sensors (current sensor 15 and the like) described above 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), and determines. It is configured (programmed) to control the DC / DC converter 10 so as to operate as a converter.
-The first input / output terminal 13 side is the primary side boost converter-The first input / output terminal 13 side is the primary side step-down converter-The second input / output terminal 13 side is the primary side boost converter-The second input / output terminal 13 side is the 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 the DC / DC converter 10 is operated by the first input / output terminal 13 side as the boost converter on the primary side, the DC / DC converter 10 is seconded. The input / output terminal 13 side is also configured (programmed) to immediately perform a change to control such that the input / output terminal 13 side operates as a step-down converter on the primary side.

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, the basic control contents of the DC / DC converter 10 by the control unit 20 will be described. When the DC / DC converter 10 is operated as a boost / buck converter on the primary side by the second input / output terminal 13 side, the control unit 20 boosts / bucks the DC / DC converter 10 on the primary side by the first input / output terminal 13 side. When operating as a buck converter, the same control as that performed for the first and second full bridge circuits 11 is performed for 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 on the primary side of the second input / output terminal 13, the control content of the control unit 20 is such that the DC / DC converter 10 is on the primary side of the first input / output terminal 13. It is essentially the same as the control content of the control unit 20 when it is operated as a step-up / step-down converter. Therefore, in the following, only the control contents of the control unit 20 when the DC / DC converter 10 is operated as the step-up / step-down converter on the primary side by the first input / output terminal 13 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。 Further, in the control signals G1 to G4 actually output by the control unit 20, there is a time difference (so-called dead time) between ON and OFF of the two switching elements (ON of the first switching element SW1 and OFF of the second switching element SW2, etc.). ) Will be performed. However, in the following, in order to avoid complicated explanation, the operation of the control unit 20 will be described assuming that the time difference is not given.

（１）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
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。 (1) When the DC / DC converter 10 functions as a step-down converter in which the first input / output terminal 13 side is the primary side In this case, the control unit 20 is basically a control that changes with time as shown in FIG. Output signals G1 to G4.

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 functions as a buck converter in which the first input / output terminal 13 side is the primary side, the control unit 20 has a control signal G1 whose ON time is 1/2 of the period T, in other words, duty. A control signal G1 having a ratio of 1/2 is output. Further, the control unit 20 outputs a control signal G2 in which the control signal G1 is inverted, that is, a control signal G2 in which the second switching element SW2 is turned OFF / ON when the first switching element SW1 is turned ON / OFF. Further, the control unit 20 outputs a control signal G3 that is out of phase with the control signal G1 by θ and a control signal G4 that is an inverted 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 in which the first input / output terminal 13 side is 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, when the DC / DC converter 10 is operated as a step-down converter in which the first input / output terminal 13 side is the primary side, the control unit 20 maintains the state of each switching element in the second full bridge circuit 11 in the OFF state. do.

（２）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
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。 (2) When the DC / DC converter 10 functions as a boost converter in which the first input / output terminal 13 side is the primary side In this case, the control unit 20 is basically a control that changes with time as shown in FIG. Output signals G1 to G6.

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 functions as a boost converter in which the first input / output terminal 13 side is the primary side, the control unit 20 causes the control signal G2 having a duty ratio of 1/2 and the control signal G2 to fall. It outputs a control signal G1 whose ON time is shorter than that of the control signal G2, which sometimes rises. Further, 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 includes a control signal G5 that has a high level only during the time Ton from the fall of the control signal G1 and a control signal G6 that has a high level only during the time Ton from the fall of the control signal G3. 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。 Then, the control unit changes the value of the time Ton so that the output voltage and the output current of the DC / DC converter 10 become the target values while outputting the control signals G1 to G6 as described above.

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 contents of the DC / DC converter 10 by the control unit 20 will be described more specifically.

（１）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 (1) When the DC / DC converter 10 functions as a step-down converter in which the first input / output terminal 13 side is the primary side.

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。 FIG. 4 shows the time change of the current flowing through each part of the DC / DC converter 10 when the control unit 20 functions the DC / DC converter 10 as a step-down converter in which the first input / output terminal 13 side is the primary side. It is shown with the time change of the control signals G1 to G4. 2 An explanatory diagram of the current path on the next side is shown. In addition, 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. Further, "input side Lr current" and "output side Lr" are used.
The "current" is the current flowing through the first reactor (reactor Lr on the primary side) and the second, respectively.
It is the current flowing through the reactor (reactor Lr on the secondary side).

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 in which the first input / output terminal 13 side is the primary side, the control unit 20 has the control signals G1 to change with time as shown in FIG. Output G4.

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 in which the first input / output terminal 13 side is the primary side, the state of the DC / DC converter 10 is between the following four states. The transition is repeated in the order of state # 1, state # 2, state # 3, and state # 4.
-State # 1: A 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. State; the same applies below.)
-State # 2: A state in which the second switching element SW2 and the fourth switching element SW4 are ON-State # 3: A state in which the second switching element SW2 and the third switching element SW3 are ON-State # 4 : A 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 the path of the element SW4 → the first input / output terminal 13 m. Therefore, energy is stored in the first reactor, and as shown in FIG. 4, the Lr current on the input side rises. Further, 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 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ＳＷ２（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 energy stored in the first reactor circulates the current in the path of the second switching element SW2 (and diode D2) → the first reactor → the transformer TR → the fourth switching element SW4. Will come to do. 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、時間経過（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。従って、状態＃２への遷移後、或る時間（θ値に応じた時間）が経過すると、図５Ｃに示したように、循環電流が流れていない状態が形成される。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（つまり、循環電流が“０”となっているように）、構成されている。なお、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 magnitude of the circulating current in state # 2 decreases with the passage of time (the transfer of energy stored in the first reactor to the secondary side). Therefore, when a certain time (time corresponding to the θ value) elapses after the transition to the state # 2, a state in which the circulating current does not flow is formed as shown in FIG. 5C. In principle, the DC / DC converter 10 is in the state shown in FIG. 5C (that is, when the load is not excessively large) when the original transition timing to the state # 3 is reached. The circulating current is "0"). The original transition timing is the 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 the DC / DC converter 10 is state # 3 (that is, when SW2 and SW3 are ON), as shown in FIG. 5D, the first input / output terminal 13p → the third switching element. Current flows through the path of SW3 → transformer TR → first reactor → second switching element SW2 → first input / output terminal 13m. That is, a current flows through the first reactor in a direction opposite to that in the case where the DC / DC converter 10 is in the state # 1 (FIG. 5A).

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。 Therefore, energy is stored in the first reactor (see FIG. 4), 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. Will be 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 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 → th as shown in FIG. 5E. The current circulates in the path of 1 reactor → the first switching element SW1 (and the 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、時間経過に伴い減少する。従って、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、循環電流が流れてい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（循環電流が“０”となっているように）、構成されている。 The magnitude of the circulating current in this state # 4 also decreases with the passage of time. Therefore, when a certain time elapses after the transition to the state # 4, a state in which the circulating current does not flow is formed as shown in FIG. 5F. In principle, the DC / DC converter 10 is in the state shown in FIG. 5F even when the original transition timing from the state # 4 to the state # 1 is reached (circulation current becomes “0”). As you can see), it is configured.

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等）から次状態への本来の遷移タイミングとなった時に、循環電流の大きさが“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、循環電流の大きさが“０”となるようにＤＣ／ＤＣコンバータ１０を構成することは困難である。 As described above, the DC / DC converter 10 receives the circulating current when the original transition timing from the state in which the current circulates in the circuit on the primary side (state # 2, state # 4, etc.) to the next state is reached. The size is configured to be "0". However, it is difficult to configure the DC / DC converter 10 so that the magnitude of the circulating current becomes "0" without deteriorating the performance of the power converter under all operating conditions of the power converter.

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, the control unit 20 (microcontroller in the control unit 20) is used for step-down in the procedure shown in FIG. 6 when the DC / DC converter 10 is operated as a step-down converter on the primary side by the first input / output terminal 13 side. 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 step-down control process first performs a timer setting process for setting a specified value in 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 elapses. The specified value is a value at which the interrupt timer will generate an interrupt after the time T / 2 (T is the cycle of the control signal: see FIG. 2) when it is set. ..

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, 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 in step S100.

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 completed the process of step S100 waits (monitors) for the SW1 & 2 control timing in step S101. Here, the SW1 & 2 control timing is a timing for controlling (changing) the ON / OFF state of the first switching element SW1 and the second switching element SW2, which is determined by the θ value. The process of step S101, which is executed for the first time after the start of the step-down control process, is performed regardless of the θ value (for example, when a predetermined time elapses from the execution time of step S100, the SW1 & 2 control timing is reached. It may be something to judge). Further, in the second and subsequent steps S101, even if it is a process of determining whether or not the SW1 & 2 control timing has been reached based on the elapsed time from 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）。なお、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 is reached (step S101; YES), the control unit 20 turns off the first switching element SW1 and turns on the second switching element SW2 by changing the levels of the control signals G1 and G2. (Step S102). In step S102, the control unit 20 sets a time difference between 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 elapses 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）し、割り込みが発生した場合（ステップＳ１０３；ＹＥＳ）には、その時点における循環電流値が“０”であるか否かを判断する（ステップＳ１０４）。すなわち、制御ユニット２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の一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“０”であるか否かを判断する（ステップＳ１０４）。 After that, the control unit 20 waits (monitors) for an interrupt to occur in step S103, and when an interrupt occurs (step S103; YES), the circulating current value at that time is “0”. Whether or not it is determined (step S104). That is, the control unit 20 acquires the detection result of the current value by the current sensor 15 provided on the primary side of the DC / DC converter 10 and determines whether or not the detection result is “0” (step). S104).

ステップＳ１０４の判断は、実際の循環電流値が“０”であるか否かの判断である必要はない。ステップＳ１０４の判断は、電流センサ１５の性能等に依存する、制御ユニット２０による循環電流値の検出結果が、“０”であるか否かの判断であれば良い。なお、循環電流値の検出周期によっては、循環電流値が、制御ユニット２０による循環電流値の検出結果が“０”となる実電流値範囲内の値となったときに、循環電流値が検出されずに、循環電流値が当該実電流値範囲外の値となってから、循環電流値が検出されてしまうことも考えられる。そのため、ステップＳ１０４の判断として、循環電流値が上記実電流値範囲内の値となったとき（制御ユニット２０による循環電流値の検出結果が“０”となったとき）と、循環電流値の符号が反転したときとに、循環電流値が“０”であると判定する
判断を採用しておいても良い。 The determination in step S104 does not have to be the determination as to whether or not the actual circulating current value is “0”. The determination in step S104 may be determined as to whether or not the detection result of the circulating current value by the control unit 20 is "0", which depends on the performance of the current sensor 15. Depending on the detection cycle of the circulating current value, the circulating current value is detected when the circulating current value is within the actual current value range in which the detection result of the circulating current value by the control unit 20 is "0". Instead, it is conceivable that the circulating current value is detected after the circulating current value becomes a value outside the actual current value range. Therefore, as a determination in step S104, when the circulating current value is within the actual current value range (when the detection result of the circulating current value by the control unit 20 is “0”), the circulating current value is determined. It is also possible to adopt the determination that the circulating current value is "0" when the reference numeral is inverted.

循環電流値が“０”であった場合（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、循環電流値が“０”ではなかった場合（ステップＳ１０４；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、循環電流値が“０”となるのを待ってから、ステップＳ１０５の処理を行う。 When the circulating current value is “0” (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). If the circulating current value is not "0" (step S104; NO), the control unit 20 waits for the circulating current value to become "0" by repeating the process of step S104, and then steps. The process of S105 is performed.

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 sets a time difference between ON / OFF of the two switching elements in order to suppress the through current, as in the case of executing 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 completed the process of step S105 waits (monitors) for the SW1 & 2 control timing (step S106). The SW1 & 2 control timing in step S106 is also a timing for controlling (changing) the ON / OFF state of the first switching element SW1 and the second switching element SW2, which is determined by the θ value and the T value. The process of step S106 is based on the elapsed time since the first switching element SW1 was turned off last time, and even if it is a process of determining whether or not the SW1 & 2 control timing has been reached, SW1 & 2 is based on the elapsed time after the interrupt is generated. It may be a process of determining whether or not the control timing has been reached.

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 turns on the first switching element SW1 and turns off the second switching element SW2 by changing the levels of the control signals G1 and G2. (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、その時点における循環電流値が“０”であるか否かを判断する（ステップＳ１０９）。このステップＳ１０９の判断としても、上記したステップＳ１０４の判断と同様に、循環電流値が上記実電流値範囲内の値となった（制御ユニット２０による循環電流値の検出結果が“０”となった）か否かの判断や、循環電流値の符号が反転したときとにも循環電流値が“０”であると判定する判断を採用することができる。 After that, the control unit 20 waits for an interrupt to occur in step S108, and if an interrupt occurs (step S108; YES), whether or not the circulating current value at that time is “0”. Is determined (step S109). As for the determination in step S109, the circulating current value is within the actual current value range as in the determination in step S104 described above (the detection result of the circulating current value by the control unit 20 is “0”. It is possible to adopt the determination of whether or not the circulating current value is "0" even when the sign of the circulating current value is inverted.

循環電流値が“０”であった場合（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、循環電流値が“０”でなかった場合には、循環電流値が“０”となるのを待ってから、ステップＳ１１０の処理を行う。 When the circulating current value is “0” (step S109; YES), the control unit 20 sets a specified value in the interrupt timer, turns off the third switching element SW3, and turns on the fourth switching element SW4. (Step S110). If the circulating current value is not "0", the control unit 20 waits for the circulating current value to become "0" before performing the process of step S110.

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。 Then, the control unit 20 that has completed the process of step S110 restarts the process of step S101 and subsequent steps.

（２）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、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。 (2) When the DC / DC converter 10 functions as a boost converter whose primary input / output terminal 13 side is the primary side The control unit 20 uses the DC / DC converter 10 as a boost converter whose primary input / output terminal 13 side is the primary side. When operating, it is configured (programmed) to perform the boost control process of the procedure shown in FIG. 7.

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). Further, 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 high levels. It also processes.

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 completed the process of step S200 waits (monitors) for the SW5 control timing in step S201. Here, the SW5 control timing is a timing at which the fifth switching element SW5 should be turned off, which is determined by the Ton value.

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 is reached (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１リアクトルを流れる電流の電流値が“０”であ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の一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“０”であるか否かを判断する（ステップＳ２０３）。このステップＳ２０３の判断としても、上記したステップＳ１０３、Ｓ１０９の判断と同様に、電流値が上記実電流値範囲内の値となったか否かの判断や、電流値の符号が反転したときとにも電流値が“０”であると判定する判断を採用することができる。 After that, the control unit 20 determines whether or not the current value of the current flowing through the first reactor is “0” (step S203). That is, the control unit 20 acquires the detection result of the current value by the current sensor 15 provided on the primary side of the DC / DC converter 10 and determines whether or not the detection result is “0” (step). S203). As for the determination in step S203, similarly to the determination in steps S103 and S109 described above, it is determined whether or not the current value is within the actual current value range, and when the sign of the current value is inverted. Also, the determination that the current value is "0" can be adopted.

制御ユニット２０は、電流値が“０”でなかった場合（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、電流値が“０”となった場合（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（ステップＳ２０５）し、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 current value is not "0" (step S203; NO), the control unit 20 repeats the process (determination) of step S203. Then, when the current value becomes “0” (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), and when an interrupt occurs (step S205; YES), sets a specified value in the interrupt timer and turns off the fourth switching element SW4. Then, the second switching element SW2, the third switching element SW3, and the sixth switching element SW6 are 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 completed the process of step S206 waits (monitors) for the SW6 control timing in step S207. Here, the SW6 control timing is a timing at which the sixth switching element SW6 should be turned off, which is determined by the Ton value.

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 the SW6 control timing is reached (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１リアクトルを流れる電流の電流値が“０”であるか否かを判断する（ステップＳ２０９）。このステップＳ２０９の判断も、電流値が上記実電流値範囲内の値となった（制御ユニット２０による電流値の検出結果が“０”となった）か否かの判断や、電流値の符号が反転したときとにも循環電流値が“０”であると判定する判断であれば良い。 After that, the control unit 20 determines whether or not the current value of the current flowing through the first reactor is “0” (step S209). The determination in step S209 also includes the determination of whether or not the current value is within the actual current value range (the detection result of the current value by the control unit 20 is “0”) and the sign of the current value. Any judgment may be made as long as it is determined that the circulating current value is "0" even when is inverted.

制御ユニット２０は、電流値が“０”でなかった場合（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、電流値が“０”となった場合（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 current value is not "0" (step S209; NO), the control unit 20 repeats the process (determination) of step S209. Then, when the current value becomes “0” (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), and when an interrupt occurs (step S211; YES), 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 been generated 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。 Then, the control unit 20 that has completed the process of step S212 restarts the process of shifting to step S201.

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 in more detail.

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。 FIG. 8 shows the time change of the current flowing through each part of the DC / DC converter 10 when the control unit 20 functions the DC / DC converter 10 as a boost converter in which the first input / output terminal 13 side is the primary side. It is shown with the time change of the control signals G1 to G6. 2 An explanatory diagram of the 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 state of the DC / DC converter 10 changes between the following 6 states: state # 5, state # 6, state # 7, state # 8, state # 9, and state. The transitions are repeated in the order of # 10 (see FIG. 8).
-State # 5: 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 in which the fourth switching element SW4 is ON / State # 8: State / state in which the second switching element SW2, the third switching element SW3, and the sixth switching element SW6 are ON. # 9: State / state in which the second switching element SW2 and the third switching element SW3 are ON # 10: State in which the 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、状態＃５、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 state # 5 (that is, when SW1, SW4, and SW5 are ON), as shown in FIG. 9A, the first input / output terminal 13p → th. A current flows through the path of 1 switching element SW1 → 1st reactor → transformer TR → 4th switching element SW4 → 1st input / output terminal 13m. Therefore, energy is stored in the first reactor, and as shown in FIG. 8, the Lr current on the input side rises. 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, the diode D6 → the transformer TR → on the secondary side of the state # 5 and the DC / DC converter 10 as shown in FIG. 9A. The current circulates in the path of the second reactor → the fifth switching element SW5. Therefore, the energy from the primary side is stored 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 state # 6, as shown in FIG. 9B, the energy stored in the first reactor and the energy from the power supply are secondary. The 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）で電流“０”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に遷移するため、図９Ｃに示したように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の各部に電流が流れていない状態が形成されることになる。 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 the state # 6 gradually increases. It will decrease. Then, when the current “0” is detected in step S203 (FIG. 7), the first switching element SW1 is turned off and the state of the DC / DC converter 10 transitions to the state # 7, which is shown in FIG. 9C. As described above, a state in which no current is flowing is formed in each part of the DC / DC converter 10.

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 changes from state # 7 to 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 the path of the element SW2 → the first input / output terminal 13 m. Therefore, the energy is stored in the first reactor (see FIG. 8), and the 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, the path of diode D5 → second reactor → transformer TR → sixth switching element SW6. Current circulates at. Therefore, in state # 8, the energy from the primary side is stored 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 state # 9, as shown in FIG. 9E, the energy stored in the second reactor and the energy from the power supply are secondary. The 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）で電流“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の各部（トランスの各巻線等）に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. Therefore, the input current, the input side Lr current, and the output current in the state # 9 gradually decrease. Then, when the current "0" is detected in step S209 (FIG. 7), the third switching element SW3 is turned off and the state # 10 is reached. Therefore, when the state of the DC / DC converter 10 is changed to the state # 10, as shown in FIG. 9F, a state in which no current is flowing through each part of the DC / DC converter 10 (each winding of the transformer, etc.) is formed. 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状態への遷移と第４状態から第１状態への遷移とが、一次側のリアクトルを含む経路で循環する電流の大きさが“０”となったときに行われる。また、昇圧時には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の状態が、入力端子として機能している入出力端子１３から電流が入力されず、且つ、出力端子として機能している入出力端子１３から電流が出力されない第７状態及び第１０状態を含む６状態間を順次遷移する。従って、本実施形態に係る電力変換装置では、送電方向の切り替え時（入力端子対を、一対の第１入出力端子１３から一対の第２入出力端子１３に変更する時、及び、入力端子対を、一対の第２入出力端子１３から一対の第１入出力端子１３に変更する時）に、トランスＴＲの各巻線を流れる電流が“０”となるのを待つ必要がない。よって、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 include the reactor on the primary side. This is performed when the magnitude of the current circulating in the path becomes "0". Further, at the time of boosting, in the state of the DC / DC converter 10, no current is input from the input / output terminal 13 functioning as an input terminal, and no current is output from the input / output terminal 13 functioning as an output terminal. The transition is made sequentially between the 6 states including the 7th state and the 10th state. Therefore, in the power conversion device according to the present embodiment, when the power transmission direction is switched (when the input terminal pair is changed from the pair of first input / output terminals 13 to the pair of second input / output terminals 13, and when the input terminal pair is changed. When changing from the pair of second input / output terminals 13 to the pair of first input / output terminals 13), it is not necessary to wait for the current flowing through each winding of the transformer TR to become “0”. Therefore, according to the power conversion device according to the present embodiment, it is possible to switch the power transmission direction at a higher speed (in a short time) than in the conventional case.

《第２実施形態》
第１実施形態に係る電力変換装置のように、各種状態遷移（第２状態から第３状態への遷移等）が、入力側のリアクトルＬｒを流れる電流の大きさ（以下、入力側Ｌｒ電流値と表記する）が“０”となってから行われるようにしておけば、送電方向を高速に切り替えることが可能となる。 << Second Embodiment >>
Like the power conversion device according to the first embodiment, various state transitions (transition from the second state to the third state, etc.) are the magnitude of the current flowing through the reactor Lr on the input side (hereinafter, the Lr current value on the input side). If it is performed after "0" is set, the power transmission direction can be switched at high speed.

ただし、入力側Ｌｒ電流値が全体的に小さくなる状況下において、入力側Ｌｒ電流値が“０”になったことを正確に検出することは困難である。そのため、第１実施形態に係る電力変換装置を、そのような状況となる条件で動作させた場合には、電力変換が正常に行われない虞がある。 However, it is difficult to accurately detect that the input side Lr current value has become “0” in a situation where the input side Lr current value becomes small as a whole. Therefore, when the power conversion device according to the first embodiment is operated under such a condition, the power conversion may not be performed normally.

本発明の第２実施形態に係る電力変換装置は、上記のような不具合の発生を抑止できるように、第１実施形態に係る電力変換装置を改良したものである。 The power conversion device according to the second embodiment of the present invention is an improved version of the power conversion device according to the first embodiment so that the occurrence of the above-mentioned problems can be suppressed.

図１０に、第２実施形態に係る電力変換装置の構成を示す。
図示してあるように、本実施形態に係る電力変換装置は、第１実施形態に係る電力変換装置（図１参照）の２つの電流センサ１５と制御ユニット２０との間に動作モード変更回路３０を挿入した構成を有している。 FIG. 10 shows the configuration of the power conversion device according to the second embodiment.
As shown in the figure, the power conversion device according to the present embodiment has an operation mode changing circuit 30 between the two current sensors 15 and the control unit 20 of the power conversion device (see FIG. 1) according to the first embodiment. Has a configuration in which is inserted.

動作モード変更回路３０は、以下の機能を有する回路である。
・ＤＣ／ＤＣコンバータ１０が、所定条件が満たされていない状態で運転されている場合には、各電流センサ１５から出力される信号をそのまま制御ユニット２０に供給。
・ＤＣ／ＤＣコンバータ１０が、所定条件が満たされている状態で運転されている場合には、各電流センサ１５の出力の代わりに、入力側Ｌｒ電流値が“０”であることを示す信号を制御ユニット２０に供給。 The operation mode change circuit 30 is a circuit having the following functions.
-When the DC / DC converter 10 is operated in a state where the predetermined conditions are not satisfied, the signal output from each current sensor 15 is supplied to the control unit 20 as it is.
-When the DC / DC converter 10 is operated in a state where a predetermined condition is satisfied, a signal indicating that the input side Lr current value is "0" instead of the output of each current sensor 15. Is supplied to the control unit 20.

ここで、所定条件とは、入力側Ｌｒ電流値が“０”になったことを正確に検出することが困難になる条件として予め定められている条件のことである。この所定条件としては、例えば、『電流値の“０”検出タイミングで、入力側Ｌｒ電流値が所定の電流閾値以下であり、かつ、入力側リアクトルへの印可電圧値が所定の電圧閾値以下である』という条件を採用することが出来る。なお、電流値の“０”検出タイミングとは、ステップＳ１０４、Ｓ２０３等の実行タイミングのことである。 Here, the predetermined condition is a condition that is predetermined as a condition that makes it difficult to accurately detect that the input side Lr current value has become “0”. As this predetermined condition, for example, "at the" 0 "detection timing of the current value, the input side Lr current value is equal to or less than the predetermined current threshold value, and the applied voltage value to the input side reactor is equal to or less than the predetermined voltage threshold value. It is possible to adopt the condition that there is. The “0” detection timing of the current value is the execution timing of steps S104, S203, and the like.

動作モード変更回路３０は、上記機能を有するものでありさえすれば良い。従って、動作モード変更回路３０は、上記所定条件が満たされているか否かを示す、外部装置（制御ユニット２０や電力変換装置外の装置）からのデジタル信号又はアナログ信号に基づき、制御ユニット２０に供給する信号を選択する回路であっても良い。 The operation mode changing circuit 30 only needs to have the above-mentioned function. Therefore, the operation mode change circuit 30 informs the control unit 20 based on a digital signal or an analog signal from an external device (a control unit 20 or a device outside the power conversion device) that indicates whether or not the above predetermined conditions are satisfied. It may be a circuit that selects a signal to be supplied.

また、電流値の“０”検出タイミングにおける入力側Ｌｒ電流値は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の入力電圧及び出力電圧とトランスＴＲの巻数比とに応じた値となり、トランスＴＲの巻数比が１：１である場合には、入力電圧と出力電圧の差が小さい程、当該入力側Ｌｒ電流値が小さくなる。入力側リアクトルへの印可電圧値も、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の入力電圧と出力電圧の差に応じた値となる。 Further, the Lr current value on the input side at the "0" detection timing of the current value is a value corresponding to the input voltage and output voltage of the DC / DC converter 10 and the turns ratio of the transformer TR, and the turns ratio of the transformer TR is 1: When it is 1, the smaller the difference between the input voltage and the output voltage, the smaller the Lr current value on the input side. The applied voltage value to the input side reactor is also a value corresponding to the difference between the input voltage and the output voltage of the DC / DC converter 10.

従って、トランスＴＲの巻数比が１：１である場合には、動作モード変更回路３０として、図１１に示したように、差動アンプ３１とウィンドウ・コンパレータ３２と２つのマルチプレクサ３３、３４を組み合わせた回路を使用することが出来る。より具体的には、この動作モード変更回路３０が備える差動アンプ３１は、第１入出力端子１３の電圧Ｖ１と第２入出力端子１３の電圧Ｖ２との差が増幅する回路である。ウィンドウ・コンパレータ３２は、差動アンプ３１の出力電圧が、−Ｖｔｈ〜Ｖｔｈの範囲内に入っている場合には、第１レベルの電圧信号を出力し、そうでない場合には、第２レベルの電圧信号を出力する回路である。なお、閾値電圧であるＶｔｈの値は、差動アンプ３１の増幅率、上記規定値等に基づき定められる。 Therefore, when the turns ratio of the transformer TR is 1: 1, the differential amplifier 31, the window comparator 32, and the two multiplexers 33 and 34 are combined as the operation mode changing circuit 30 as shown in FIG. The circuit can be used. More specifically, the differential amplifier 31 included in the operation mode changing circuit 30 is a circuit in which the difference between the voltage V1 of the first input / output terminal 13 and the voltage V2 of the second input / output terminal 13 is amplified. The window comparator 32 outputs a first-level voltage signal when the output voltage of the differential amplifier 31 is within the range of −Vth to Vth, and otherwise, a second-level voltage signal. It is a circuit that outputs a voltage signal. The value of Vth, which is the threshold voltage, is determined based on the amplification factor of the differential amplifier 31, the above-mentioned specified value, and the like.

マルチプレクサ３３、３４は、２入力のマルチプレクサである。図示してあるように、マルチプレクサ３３は、電流センサ＃１とグランドと接続端子＃１とに接続されており、
マルチプレクサ３４は、電流センサ＃２とグランドと接続端子＃２とに接続されている。ここで、電流センサ＃１とは、２つの電流センサ１５の中の一方の電流センサ１５のことであり、電流センサ＃２とは、２つの電流センサ１５の中の他方の電流センサ１５のことである。また、接続端子＃１、＃２とは、それぞれ、制御ユニット２０に設けられている、電流センサ＃１、＃２を接続するための端子のことである。 The multiplexers 33 and 34 are 2-input multiplexers. As shown, the multiplexer 33 is connected to the current sensor # 1, the ground, and the connection terminal # 1.
The multiplexer 34 is connected to the current sensor # 2, the ground, and the connection terminal # 2. Here, the current sensor # 1 is one of the two current sensors 15, and the current sensor # 2 is the other current sensor 15 among the two current sensors 15. Is. Further, the connection terminals # 1 and # 2 are terminals provided in the control unit 20 for connecting the current sensors # 1 and # 2, respectively.

そして、マルチプレクサ３３は、ウィンドウ・コンパレータ３２からの電圧信号のレベルが第１レベルである場合には、電流センサ＃１の出力を接続端子＃１を供給し、そうでない場合には、接続端子＃１をグランドに接続する（つまり、接続端子＃１に、電流値が“０”であることを示す０Ｖを供給する）。同様に、マルチプレクサ３４は、ウィンドウ・コンパレータ３２からの電圧信号のレベルが第１レベルである場合には、電流センサ＃２の出力を接続端子＃２を供給し、そうでない場合には、接続端子＃２をグランドに接続する。 Then, the multiplexer 33 supplies the output of the current sensor # 1 to the connection terminal # 1 when the level of the voltage signal from the window comparator 32 is the first level, and when not, the multiplexer 33 supplies the connection terminal # 1. 1 is connected to the ground (that is, 0V indicating that the current value is “0” is supplied to the connection terminal # 1). Similarly, the multiplexer 34 supplies the output of the current sensor # 2 to the connection terminal # 2 when the level of the voltage signal from the window comparator 32 is the first level, and the connection terminal otherwise. Connect # 2 to ground.

以上、説明したように、第２実施形態に係る電力変換装置では、入力側Ｌｒ電流値が全体的に小さくなる場合には、制御ユニット２０に、入力側Ｌｒ電流値が“０”であることが通知される。従って、第２実施形態に係る電力変換装置は、入力側Ｌｒ電流値が全体的に小さい場合にも、誤動作することがない装置として機能する。 As described above, in the power conversion device according to the second embodiment, when the input side Lr current value becomes small as a whole, the input side Lr current value is "0" in the control unit 20. Will be notified. Therefore, the power conversion device according to the second embodiment functions as a device that does not malfunction even when the input side Lr current value is small as a whole.

《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、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を採用できる場合もある。 《Transformation form》
The power conversion device according to the above-described embodiment can be modified in various ways. For example, the power conversion device has a function of converting the voltage in the first range applied between the first input / output terminals 13 into a voltage in the second range and outputting it from the second input / output terminal 13. It suffices to have a function of converting the voltage in the second range applied between the input / output terminals 13 into the voltage in the first range and outputting it from the first input / output terminal 13. Therefore, depending on the combination of the first range and the second range, the DC / DC converter 10 is used as the control unit 20, and the boost (or step-down) converter whose first input / output terminal 13 side is the primary side or the second input / output terminal. In some cases, a unit having only a function in which the 13 side operates as a step-down (or step-up) converter on the primary side can be adopted.

また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０として、電力変換装置の全運転条件において、一次側回路内を電流が循環する状態から次状態への本来の遷移タイミングとなった時に循環電流の大きさが“０”となるものを採用することにより、制御ユニット２０からタイミング調整機能を除去しておいても良い。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、循環電流の大きさが“０”となるようにＤＣ／ＤＣコンバータ１０を構成することは困難であるため、上記したように、制御ユニット２０にタイミング調整機能を付与しておくことが好ましい。 Further, as the DC / DC converter 10, the magnitude of the circulating current becomes “0” when the original transition timing from the state in which the current circulates in the primary side circuit to the next state is reached under all the operating conditions of the power converter. The timing adjustment function may be removed from the control unit 20 by adopting the above. However, it is difficult to configure the DC / DC converter 10 so that the magnitude of the circulating current becomes "0" without deteriorating the performance of the power converter under all operating conditions of the power converter. As described above, it is preferable to provide the control unit 20 with a timing adjustment function.

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、循環電流が“０”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 does not have to be the same as that described above. For example, the control unit 20 grasps the control timing by a so-called software interrupt, but is a control unit 20 that grasps the control timing by a hardware interrupt, and waits for the circulating current to become “0”. In this case, the control unit 20 that resets 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
３０ 動作モード変更回路
10 DC / DC converter 11 Full bridge circuit 13p, 13m Input / output terminal 15 Current sensor 20 Control unit 30 Operation mode change circuit

Claims (6)

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、
を有し、
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制御する制御であり、
前記第２状態から前記第３状態への遷移と、前記第４状態から前記第１状態への遷移とが、前記第１リアクトルを含む前記経路で循環する電流の大きさが“０”となったときに行われるように構成され、
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１リアクトルを含む前記経路で循環する電流の大きさが“０”ではなかった場合には、当該電流の大きさが“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１リアクトルを含む前記経路で循環する電流の大きさが“０”ではなかった場合には、当該電流の大きさが“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る
ことを特徴とする電力変換装置。 With the first I / O terminal pair,
2nd I / O terminal pair and
A DC / DC converter connected to the first input / output terminal pair and the second input / output terminal pair,
A control unit that controls the DC / DC converter,
Have,
The DC / DC converter
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 to the first connection point and the second connection point, in which one winding of the transformer and the first reactor are connected in series.
A second energy storage conversion unit connected to the third connection point and the fourth connection point, in which the other winding of the transformer and the second reactor are connected in series.
With
The control unit causes the DC / DC converter to convert the voltage in the first range applied to the first input / output terminal pair into a voltage in the second range and output the voltage from the second input / output terminal pair. The first control for It is possible to execute a second control for outputting from a pair,
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 in the path including the first reactor. In the second state to be obtained, the third state in which the current input from the first input / output terminal pair flows through the first reactor in the direction opposite to the direction in the first state, and the path including the first reactor. Each switching element in the DC / DC converter is turned ON / OFF so as to repeatedly transition in this order between the fourth states in which the current can circulate while flowing through the first reactor in the direction opposite to the direction in the second state. It is a control to control,
The magnitude of the current circulating in the path including the first reactor in the transition from the second state to the third state and the transition from the fourth state to the first state becomes "0". configured to be performed when,
When the first control should transition the state of the DC / DC converter from the second state to the third state, when the magnitude of the current circulating in the path including the first reactor is "0". If not, after the magnitude of the current 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 above. When the transition from the fourth state to the first state should be made, if the magnitude of the current circulating in the path including the first reactor is not "0", the magnitude of the current is "0". The power conversion device is characterized in that the control is such that the state of the DC / DC converter is changed from the fourth state to the first state. 前記制御部は、前記第１リアクトルを流れる電流の大きさを示す信号が入力されるべき入力端子を備え、
前記第１リアクトルを流れる電流の大きさが“０”になったことを正確に検出することが困難になる条件として予め定められている所定条件が満たされていない場合には、前記制御部の前記入力端子に、前記第１リアクトルを流れる電流の大きさを測定するための電流センサの出力を供給し、前記所定条件が満たされている場合には、前記制御部の前記入力端子に、前記第１リアクトルを流れる電流の大きさが“０”であることを示す信号を供給する電流値変更部を、さらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。 The control unit includes an input terminal to which a signal indicating the magnitude of the current flowing through the first reactor should be input.
When a predetermined condition predetermined as a condition that makes it difficult to accurately detect that the magnitude of the current flowing through the first reactor has become “0” is not satisfied, the control unit The output of the current sensor for measuring the magnitude of the current flowing through the first reactor is supplied to the input terminal, and when the predetermined condition is satisfied, the input terminal of the control unit is used. The power conversion device according to claim 1 , further comprising a current value changing unit that supplies a signal indicating that the magnitude of the current flowing through the first reactor is "0". 前記電流値変更部は、
前記第１入出力端子対への入力電圧値と前記第２入出力端子対からの出力電圧値とに基づき、前記所定条件が満たされているか否かを示す制御信号を出力する制御信号出力回路と、
前記制御信号に従って、前記電流センサの出力、前記第１リアクトルを流れる電流の大きさが“０”であることを示す信号のいずれかを、前記制御部の前記入力端子に供給するマルチプレクサと、
を含む
ことを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。 The current value changing unit is
A control signal output circuit that outputs a control signal indicating whether or not the predetermined conditions are satisfied based on the input voltage value to the first input / output terminal pair and the output voltage value from the second input / output terminal pair. When,
A multiplexer that supplies either the output of the current sensor or a signal indicating that the magnitude of the current flowing through the first reactor is "0" according to the control signal to the input terminal of the control unit.
The power conversion device according to claim 2 , wherein the power conversion device comprises. 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、
を有し、
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範囲内の電圧を前記第１範囲より低い第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制御する制御であり、
前記第２状態から前記第３状態への遷移と、前記第４状態から前記第１状態への遷移とが、遷移の間に他の状態を挟まずに、前記第１リアクトルを含む前記経路で循環する電流の大きさが“０”となったときに行われるように構成されている
ことを特徴とする電力変換装置。 With the first I / O terminal pair,
2nd I / O terminal pair and
A DC / DC converter connected to the first input / output terminal pair and the second input / output terminal pair,
A control unit that controls the DC / DC converter,
Have,
The DC / DC converter
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 to the first connection point and the second connection point, in which one winding of the transformer and the first reactor are connected in series.
A second energy storage conversion unit connected to the third connection point and the fourth connection point, in which the other winding of the transformer and the second reactor are connected in series.
With
The control unit causes the DC / DC converter to convert the voltage in the first range applied to the first input / output terminal pair into a voltage in the second range lower than the first range and input the second input. The first control for outputting from the output terminal pair and the DC / DC converter are made to convert the voltage in the second range applied to the second input / output terminal pair into the voltage in the first range. It is possible to execute the second control for outputting from the first input / output terminal pair.
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 in the path including the first reactor. In the second state to be obtained, the third state in which the current input from the first input / output terminal pair flows through the first reactor in the direction opposite to the direction in the first state, and the path including the first reactor. Each switching element in the DC / DC converter is turned ON / OFF so as to repeatedly transition in this order between the fourth states in which the current can circulate while flowing through the first reactor in the direction opposite to the direction in the second state. It is a control to control,
The transition from the second state to the third state and the transition from the fourth state to the first state are carried out in the path including the first reactor without interposing another state between the transitions. A power conversion device characterized in that it is configured to be performed when the magnitude of the circulating current becomes “0”. 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３範囲内の電圧を前記第３範囲より高い第４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３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４範囲内の電圧を前記第３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４制御とをさらに実行可能であり、The control unit causes the DC / DC converter to convert the voltage in the third range applied to the first input / output terminal pair into a voltage in the fourth range higher than the third range, and causes the second input. The third control for outputting from the output terminal pair and the DC / DC converter are made to convert the voltage in the fourth range applied to the second input / output terminal pair into the voltage in the third range. It is possible to further execute the fourth control for outputting from the first input / output terminal pair.
前記第３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とともに前記第２リアクトルを含む経路で電流が循環し得る第５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リアクトルを流れるとともに前記第２リアクトルを流れる電流が前記第２入出力端子対から出力される第６状態、各部に電流が流れない第７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５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とともに前記第２リアクトルを含む経路で電流が循環し得る第８状態、前記第５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とともに前記第２リアクトルを流れる電流が前記第２入出力端子対から出力される第９状態、各部に電流が流れない第１０状態の間を、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 In the third control, the state of the DC / DC converter is such that the current input from the first input / output terminal pair flows through the first reactor and the current can circulate in the path including the second reactor. State, a sixth state in which the current input from the first input / output terminal pair flows through the first reactor and the current flowing through the second reactor is output from the second input / output terminal pair, a current flows in each part. In the seventh state, the current input from the first input / output terminal pair flows through the first reactor in the direction opposite to the direction in the fifth state, and the current can circulate in the path including the second reactor. In the eighth state, the ninth state in which the current flowing through the first reactor flows in the direction opposite to the direction in the fifth state and the current flowing through the second reactor is output from the second input / output terminal pair, the current flows in each part. This is a control that controls ON / OFF of each switching element in the DC / DC converter so as to repeatedly transition between the tenth states in this order.
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の電力変換装置。 The power conversion device according to any one of claims 1 to 4, wherein the power conversion device is characterized by the above. 第１入出力端子対と、With the first I / O terminal pair,
第２入出力端子対と、 2nd I / O terminal pair and
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、 A DC / DC converter connected to the first input / output terminal pair and the second input / output terminal pair,
前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御部と、 A control unit that controls the DC / DC converter,
を有し、Have,
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、 The DC / DC converter
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、 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.
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、 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.
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、 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.
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、 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.
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、 A first energy storage conversion unit connected to the first connection point and the second connection point, in which one winding of the transformer and the first reactor are connected in series.
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、 A second energy storage conversion unit connected to the third connection point and the fourth connection point, in which the other winding of the transformer and the second reactor are connected in series.
を備え、 With
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３範囲内の電圧を前記第３範囲より高い第４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３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４範囲内の電圧を前記第３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４制御とを実行可能であり、 The control unit causes the DC / DC converter to convert the voltage in the third range applied to the first input / output terminal pair into a voltage in the fourth range higher than the third range, and causes the second input. The third control for outputting from the output terminal pair and the DC / DC converter are made to convert the voltage in the fourth range applied to the second input / output terminal pair into the voltage in the third range. It is possible to execute the fourth control for outputting from the first input / output terminal pair.
前記第３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とともに前記第２リアクトルを含む経路で電流が循環し得る第５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リアクトルを流れるとともに前記第２リアクトルを流れる電流が前記第２入出力端子対から出力される第６状態、各部に電流が流れない第７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５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とともに前記第２リアクトルを含む経路で電流が循環し得る第８状態、前記第５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とともに前記第２リアクトルを流れる電流が前記第２入出力端子対から出力される第９状態、各部に電流が流れない第１０状態の間を、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 In the third control, the state of the DC / DC converter is such that the current input from the first input / output terminal pair flows through the first reactor and the current can circulate in the path including the second reactor. State, a sixth state in which the current input from the first input / output terminal pair flows through the first reactor and the current flowing through the second reactor is output from the second input / output terminal pair, a current flows in each part. In the seventh state, the current input from the first input / output terminal pair flows through the first reactor in the direction opposite to the direction in the fifth state, and the current can circulate in the path including the second reactor. In the eighth state, the ninth state in which the current flowing through the first reactor flows in the direction opposite to the direction in the fifth state and the current flowing through the second reactor is output from the second input / output terminal pair, the current flows in each part. This is a control that controls ON / OFF of each switching element in the DC / DC converter so as to repeatedly transition between the tenth states in this order.
ことを特徴とする電力変換装置。 A power conversion device characterized by the fact that.

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