JP6934222B2 - Power converter - Google Patents
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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.
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).
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/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/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
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
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 /
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
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
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
-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
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 /
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
(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 /
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 /
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
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
(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 /
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 /
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 /
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 /
(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 /
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 /
The "input current" and "output current" are the current flowing into the first input /
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 /
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
-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/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 /
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/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 /
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
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 /
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 /
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 /
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 /
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
(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 /
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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 /
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 /
-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 /
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 /
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/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 /
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 /
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
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 /
《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
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
-When the DC /
-When the DC /
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
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 /
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
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
The
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
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
《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 /
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 /
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 /
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 /
Claims (6)
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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