TW201830842A - 絕緣電源及電力轉換裝置 - Google Patents

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Abstract

藉由在開關元件之高頻動作發生之高頻訊號，抑制流入至高側絕緣電源之絕緣變壓器之寄生電容的洩漏電流。 注目於藉由在高側開關元件之接通/斷開動作產生之高頻訊號而流入至高側絕緣電源之絕緣變壓器之寄生電容的洩漏電流係共模電流，藉由共模電抗器降低該共模電流。共模電抗器藉由共模電抗器降低共模電流，且使共模電抗器負擔高頻訊號，防止在高側絕緣電源之絕緣變壓器被施加高頻訊號，抑制流入絕緣變壓器之寄生電容的洩漏電流，而且，降低藉由流入絕緣變壓器之寄生電容的洩漏電流而發生之高側之開關元件的錯誤動作。

Description

絕緣電源及電力轉換裝置
本案發明係關於絕緣電源及具備其絕緣電源之DCDC轉換器及DCAC換流器等之電力轉換裝置。
在使用截波電路之降壓截波形DCDC轉換器、升壓截波形DCDC轉換器、DCAC換流器等之電力轉換裝置中，藉由開關元件之接通/斷開之切換動作，將來自作為主電源之直流電源轉換成直流電壓或交流電壓。開關元件之接通/斷開動作係藉由驅動電路而進行。
在使用截波電路之電力轉換裝置中，藉由使設置在各個的開關元件之基準電壓成為不同的驅動電路驅動高電壓側(高側)之開關元件和低電壓側(低側)之開關元件而進行電力轉換。再者，各驅動電路分別具備施加電壓之電源。在各開關元件之開關動作中，作為高側之驅動電路的閘極驅動器，必須對閘極施加較高側開關元件之源極電壓高的電壓，再者，必須防止基準電壓不同之高側 之驅動電路和低側之驅動電路之間的短路。因此，對高側之驅動電路施加電壓的電源，為了電性絕緣高側和低側，設置有絕緣電源(浮動電源)。
在專利文獻1揭示有使用電源驅動器變壓器，作為高側之絕緣電源的構成。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2006-187138(參照[0004]、圖5)
[發明之概要]
圖13表示降壓截波電路所產生之DCDC轉換器110，作為電力轉換裝置之一例，表示使用絕緣變壓器T-H作為驅動高側之高側開關元件S1之高側絕緣電源120H的構成例。
DCDC轉換器110具備對直流電源100，高側開關元件S1和低側開關於件S2的串聯並聯連接電路，和串聯連接電感L而構成之降壓截波電路，以並聯連接之電容器C之兩端作為輸出端而將輸出電壓Vout輸出至負載R。
高側具備根據高側絕緣電源120H及高側絕緣 電源120H之輸出電壓而輸出閘極訊號之閘極驅動器130H。高側絕緣電源120H具備高側換流器INV-H、絕緣變壓器T-H、高側整流器RFCT-H、平滑電容器Cs-Hout，轉換直流電壓Vdrv-H1而輸出與接地絕緣之直流電壓Vdrv-H2。閘極驅動器130H具備以閘極訊號GateH驅動之高側光開關PC-H，和高側閘極驅動器DVR-H。高側閘極驅動器DVR-H係根據高側光開關PC-H之輸出訊號，以高側絕緣電源120H之輸出電壓Vdrv-H2作為驅動電壓，經由驅動電阻Rg-H而輸出至高側開關元件S1之閘極。
另外，低側具備根據低側絕緣電源120L及根據低側絕緣電源120L之輸出而輸出閘極訊號之閘極驅動器130L。低側絕緣電源120L具備低側換流器INV-L、低側絕緣變壓器T-L、低側整流器RFCT-L、平滑電容器Cs-Lout，轉換直流電壓Vdrv-L1而輸出與接地絕緣之直流電壓Vdrv-L2。閘極驅動器130L具備以閘極訊號GateL驅動之低側光開關PC-L，和低側閘極驅動器DRV-L。低側閘極驅動器DVR-L係根據低側光開關PC-L之輸出訊號，以低側絕緣電源120L之直流電壓Vdrv-L2作為驅動電壓，經由驅動電阻Rg-L而輸出至低側開關元件S2之閘極。
為了使電力轉裝置之應答高速化，進行以例如數百kHz之高頻驅動高側開關元件S1、低側開關元件S2。藉由該高頻化，在開關元件產生高頻之位移電壓Vs1-s。
在該高頻之位移電壓Vs1-s係對高側絕緣電源 120H之絕緣變壓器T-H，施加高側開關元件之源極側對地電壓的位移電壓。在絕緣變壓器T-H之寄生電容Ct-H藉由高頻之位移電壓Vs1-s而流入洩漏電流。
圖14(a)、(b)表示高側絕緣電源120H之絕緣變壓器T-H中之施加電壓及高頻之位移電壓Vs1-s所產生之洩漏電流。在高側中，因被施加至絕緣變壓器T-H之高頻的位移電壓Vs1-s，係以低側之電壓VN作為基準電壓，振幅被加算Vin之位移電壓(圖14(a))，故在絕緣變壓器T-H之寄生電容Ct-H流入隨著高頻之位移電壓Vs1-s之變化而產生的作為洩漏電流之微量電流(圖14(b))。
另外，圖14(c)、(d)表示低側絕緣電源120L之低側絕緣變壓器T-L中之施加電壓VN，和其施加電壓VN所產生之洩漏電流。在低側，被施加至低側絕緣變壓器T-L之高頻的位移電壓不存在，低側之電壓VN原樣地被加算(圖14(c))。因此，當基準電壓VP及VN設為對將多相電源之Y字接線所產生之中性點予以接地之電壓進行全波整流而所取得的高電壓及低電壓之時，因在低側絕緣變壓器T-L之寄生電容Ct-L，不施加高頻之位移變壓，故幾乎不流入洩漏電流(圖14(d))。被施加至低側絕緣變壓器T-L之電壓之頻率成分，於例如輸入電壓為中性點被接地之3相商用電源(50Hz)之情況，基準電壓VN之頻率為150Hz，可以幾乎忽略數~數十pF程度之寄生電容Ct-L之漏電流。
因此，高側絕緣電源120H之絕緣變壓器T-H之寄生電容Ct-H之洩漏電流，成為使高側之高側開關元件S1進行錯誤動作之主要原因。
本發明之目的在於解決以往之問題點，抑制藉由在開關元件之高頻動作發生之高頻的位移電壓而產生的流入至高側絕緣電源之寄生電容之洩漏電流。
再者，以防止朝絕緣變壓器T-H施加位移電壓為目的。
再者，以抑制電力轉換裝置之高側之開關元件之錯誤動作為目的。
本發明係著眼於藉由在高側開關元件之接通/斷開動作產生之高頻訊號而流入至高側絕緣電源之絕緣變壓器之寄生電容的洩漏電流，係在連接高側絕緣電源和高側驅動電路之高電壓配線和低電壓配線中向同方向流動之共模電流，故藉由共模電抗器降低該共模電流。
共模電抗器可以視為負擔發生在高側之位移電壓的電路構成，依此，防止朝絕緣變壓器T-H施加位移電壓，抑制流至絕緣變壓器之寄生電容的洩漏電流。
本發明除了絕緣電源之型態外，包含具備該絕緣電源之電力轉換裝置的型態，任一型態，皆藉由在高側，於高側絕緣電源和高側驅動電路之間之高電壓配線及低電壓配線設置共模電抗器，降低在兩配線向同方向流動 之共模電流，依此，抑制流至高側絕緣電源之絕緣變壓器之寄生電容的洩漏電流，進一步，降低流至絕緣變壓器之寄生電容的洩漏電流而發生之高側之開關元件的錯誤動作。
[絕緣電源]
本發明之絕緣電源屬於具備經絕緣變壓器供給對控制高側開關元件之開關動作的高側驅動電路施加之驅動電壓的高側絕緣電源，和經絕緣變壓器供給對控制低側開關元件之開關動作的低側驅動電路施加之驅動電壓的低側絕緣電源的絕緣電源，在高側絕緣電源和高側驅動電路之間具備共模電抗器。該共模電抗器全部負擔在開關元件之高頻動作產生之高頻的位移電壓。
在本發明之絕緣電源具備之各構成中，高側絕緣電源具備：高側直流電源，和將該高側直流電源之直流電壓進行直流-交流轉換之高側換流器，和對該高側換流器之交流輸出進行電壓轉換之高側絕緣變壓器，和將該高側絕緣變壓器之交流輸出轉換成直流之高側整流器，且將該些構件做串聯連接。高側驅動電路具備：控制高側開關元件之接通/斷開動作之高側閘極驅動器，和進行該高側閘極驅動器之驅動控制的高側光開關，和除去輸入至該高側光開關之雜訊的高側旁通電容器，且將該些構件做串聯連接。
另外，低側絕緣電源具備：低側直流電源， 和將該低側直流電源之直流電壓進行直流-交流轉換之低側換流器，和對該低側換流器之交流輸出進行電壓轉換之低側絕緣變壓器，和將該低側絕緣變壓器之交流輸出轉換成直流之低側整流器，且將該些構件做串聯連接。低側驅動電路具備：控制低側開關元件之接通/斷開動作之低側閘極驅動器，和進行該低側閘極驅動器之驅動控制的低側光開關，和除去輸入至該低側光開關之雜訊的低側旁通電容器，且將該些構件做串聯連接。
共模電抗器設置在連接高側絕緣電源和高側驅動電路之高側旁通電容器之間的高電壓側配線及低電壓側配線之兩配線。
(共模電抗器之型態)
共模電抗器之一型態係相對於共通鐵芯向同方向捲繞高側絕緣電源之高電壓側配線及低電壓側配線的構成。共模電抗器可以藉由在一個鐵芯向同方向捲繞2條導線的抗流線圈來構成。作為兩條導線之捲線構造，可以設為對鐵芯分別分離捲繞2條導線的分割捲繞之構成，或是使兩條導線對鐵芯並列捲繞的雙線繞組線圈之構成。
因共模電流相對於高側絕緣電源之高電壓側配線及低電壓側配線向同方向流動，故產生在共模電抗器之鐵芯的磁通被合成而藉由互相增強之自感應作用增加電感。藉由該電感之增加，相對於高頻之共模電流的電阻變高，產生阻止共模電流之通過的作用。藉由該共模電流之 通過阻止作用，流入至絕緣變壓器之寄生電容的洩漏電流被抑制。
共模電抗器係由與截波電路等之主電路所具備之電感獨立之鐵芯所構成。藉由不共有共模電抗器之鐵芯和主電路之電感之鐵芯而獨立的構成，可以避開共模電抗器之鐵芯藉由主電路之主電流而磁性飽和之情形。依此，可以使共模電抗器之鐵芯小型化。
而且，因係與共模電抗器之鐵芯所具備之鐵芯獨立的構成，故共模電抗器之鐵芯之電感值不依存於主電路之鐵芯而任意設定，可以設定成共模電抗器負擔所有位移電壓。
再者，藉由將捲繞在共模電抗器之鐵芯的捲線之線徑變細，增加捲線數量，可以抑制電壓實間積(Bm)所產生的鐵芯之磁性飽和。
共模電抗器之型態包含對高側絕緣電源之高電壓側配線及低電壓側配線之兩配線串聯連接阻尼電阻的構成。構成共模電抗器之兩個線圈之結合度未滿1之情況，產生洩漏電感。該洩漏電感與絕緣電源側或驅動電路(閘極驅動器)所具備之電容器，構成共振電路。阻尼電阻使藉由構成共模電抗器之兩個線圈之洩漏電感和電容器之共振現象所產生之共振電流衰減而抑制共振。
(偏壓電源)
絕緣電源包含將共模電抗器之鐵芯予以磁性重置之偏 壓電源連接於高側絕緣電源之低電壓側的構成。該偏壓電源抑制共模電抗器之鐵芯之磁性飽和。
依據高側絕緣電源被進行接通/斷開動作的開關元件，藉由其接通/斷開動作產生高頻之位移電壓Vs1-s。該高頻之位移電壓Vs1-s被施加至為了降低共模電流而設置之共模電抗器。另外，在高側絕緣電源所具備之絕緣變壓器的寄生電容Ct-H僅被施加低頻電壓。
高側絕緣電源之基準電位為了與低側絕緣電源絕緣，處於浮游狀態。因此，被施加至共模電抗器之高頻之位移電壓Vs1-s被重疊在浮游狀態之基準電位上，藉由位移電壓Vs1-s變動之共模電抗器之鐵芯之磁化狀態被基準電位左右。
本發明之偏壓電源藉由調整相對於高側絕緣電源之基準電位的高頻之位移電壓Vs1-s的電位，使共模電抗器之鐵芯之正方向及負方向之電壓時間積平衡而進行磁性重置，抑制鐵芯之磁性飽和。
偏壓電源之偏壓電壓係當作藉由絕緣電源而被驅動之截波電路等之輸出電路之輸出電壓，依此，根據輸出電壓之電壓量調整被施加於共模電抗器之高頻的位移電壓Vs1-s之基準電壓。依據偏壓電源，調整位移電壓Vs1-s之基準電壓，依此在共模電抗器，被施加極性相反且大小相同之電壓時間積，進行磁性重置。
偏壓電壓除使用上述輸出電路之輸出電壓之型態之外，可以設為使用與輸出電路之輸出電壓對應之電 壓的其他型態。
偏壓電源即使以使用輸出與輸出電路之輸出電壓相同電壓之另外電源的型態，取代使用輸出電路本身，作為偏壓電源之型態亦可。該另外電源為根據驅動開關元件之控制訊號之能率比而生成與輸出電路之輸出電壓相同電壓的構成。
[電力轉換裝置]
具備本發明之絕緣電源的電力轉換裝置包含DCDC轉換器之型態、DCAC換流器之型態。而且，DCDC轉換器可以設為使用降壓截波電路或升壓截波電路，作為進行DCDC轉換之截波電路的構成。
(DCDC降壓截波轉換器之型態)
具備降壓截波電路之DCDC轉換器具備藉由對直流電源，串聯連接高側開關元件和低側開關元件之串聯並聯連接電路，和電感而成的降壓截波電路來構成主電路，且對驅動高側開關元件之高側驅動電路，及驅動低側開關元件之低側驅動電路供給直流電壓的絕緣電源。
絕緣電源係將驅動高側開關元件及低側開關元件之高側驅動電路及低側驅動電路予以驅動之電源，在高側，於高側絕緣電源和高側驅動電路之間具備共模電抗器。可以使用降壓截波電路之輸出電壓，作為偏壓電源之輸出電壓。
(DCDC升壓截波轉換器之型態)
具備升壓截波電路之DCDC轉換器具備藉由對直流電源，串聯連接電感，和高側開關元件和低側開關元件之串聯並聯連接電路而成的升壓截波電路來構成主電路，且對驅動高側開關元件之高側驅動電路，及驅動低側開關元件之低側驅動電路供給直流電壓的絕緣電源。
絕緣電源係將驅動高側開關元件及低側開關元件之高側驅動電路及低側驅動電路予以驅動之電源，在高側，於高側絕緣電源和高側驅動電路之間具備共模電抗器。可以使用升壓截波電路之輸出電壓，作為偏壓電源之偏壓電壓。
在DCDC降壓截波轉換器之型態及DCDC升壓截波轉換器之型態中，轉換器之高側及低側可以分別對共同的一個絕緣電源藉由交錯而設為多相構成。
在該多相構成中，高側之多相構成具備並聯連接之複數高側開關元件。該些複數高側開關元件，從高側之共同的一個絕緣電源經由共模電抗器被施加相同電壓。藉由將施加於各高側開關元件之電壓設為相同電壓，可以使各高側開關元件之接通電阻均勻化，使各相之輸出相等。
(DCAC換流器之型態)
DCAC換流器具備對直流電源，藉由高側開關元件和 低側開關元件之橋接電路所構成之換流器電路構成主電路，對驅動高側開關元之高側驅動電路、低側開關元件之低側驅動電路供給直流電壓的絕緣電源。
絕緣電源係將驅動高側開關元件及低側開關元件之高側驅動電路及低側驅動電路予以驅動之電源，在高側，於高側絕緣電源和高側驅動電路之間具備共模電抗器。作為偏壓電源之偏壓電壓。可以使用換流器電路之主電路的輸出電壓之1/2。
在DCDA換流器之型態中，橋接電路在高側及低側，分別對共同之一個絕緣電源，具備複數被並聯連接的開關元件。該些複數高側開關元件，從高側之共同的一個絕緣電源經由共模電抗器被供給相同電壓。藉由將施加於各高側開關元件之電壓設為相同電壓，可以使各高側開關元件之接通電阻均勻化，抑制輸出電壓之變動。
再者，若藉由本發明時，在主電路具備複數高側開關元件之電力轉換裝置中，藉由高側之電路使用共模電抗器和偏壓電源，可以使絕緣電源共通化。
1‧‧‧電力轉換裝置
2-H‧‧‧高側絕緣電源
2-L‧‧‧低側絕緣電源
3-H、3-HA、3-HB‧‧‧高側驅動電路
3-L、3-LA、3-LB‧‧‧低側驅動電路
4、4A、4B、4C、4A-A、4A-B‧‧‧共模電抗器
4a、4b、4c‧‧‧捲線
4d‧‧‧電阻
4e、4f‧‧‧電阻
5、5A、5B、5C、5D‧‧‧偏壓電源
5C1‧‧‧偏壓電源電路
5C2‧‧‧控制部
6‧‧‧直流電源
7‧‧‧阻尼電阻
10、10A、10B、10C、10D、10E‧‧‧DCDC轉換器
11‧‧‧DCAC換流器
12‧‧‧降壓截波電路
13‧‧‧升壓截波電路
100‧‧‧直流電源
110‧‧‧DCDC轉換器電源
120H‧‧‧高側絕緣電源
120L‧‧‧低側絕緣電源
130H、130L‧‧‧閘極驅動器
C‧‧‧平滑電容器
Cin‧‧‧電容器
Cs-in‧‧‧旁通電容器
Cs-Hin、Cs-Hin-A、Cs-Hin-B‧‧‧高側旁通電容器
Cs-Hout、Cs-Lout‧‧‧平滑電容器
Cs-Lin‧‧‧低側旁通電容器
Ct-H、Ct-L‧‧‧寄生電容
DRV-H‧‧‧高側閘極驅動器
DRV-L‧‧‧低側閘極驅動器
GateH、GateL、Gate1、Gate2‧‧‧閘極訊號
INV-H‧‧‧高側轉換器
INV-L‧‧‧低側換流器
L、Lcom-A、Lcom-B、Ls‧‧‧電感
Lcom、Lin‧‧‧線圈
PC‧‧‧光開關
PC-H‧‧‧高側光開關
PC-L‧‧‧低側光開關
R‧‧‧負載電阻
RG-H‧‧‧驅動電阻
RG-L‧‧‧驅動電阻
Rdamp‧‧‧阻尼電阻
Rg-H、Rg-L‧‧‧電阻
RECT-H‧‧‧高側整流器
RECT-L‧‧‧低側整流器
RL‧‧‧輸出電感
S1、S1-A、S1-B‧‧‧高側開關元件
S2‧‧‧低側開關元件
T-H‧‧‧高側絕緣變壓器
T-L‧‧‧低側絕緣變壓器
Vdrv-H1、Vdrv-L1‧‧‧直流電壓
Vdrv-H1、Vdrv-L2‧‧‧直流電壓(驅動電壓)
Vgate-H‧‧‧閘極驅動器訊號
VN‧‧‧基準電壓
VP‧‧‧基準電壓
Vc‧‧‧電壓源、偏壓電源
Vin‧‧‧輸入電壓
Vout‧‧‧輸出電壓
Vs1-s‧‧‧位移電壓
圖1為用以說明本發明之絕緣電源及電力轉換裝置之概略構成的圖示。
圖2為用以說明電力轉換之各部位之電壓狀態的圖式。
圖3為用以說明電力轉換之各部位之電壓狀態的圖式。
圖4為用以說明偏壓電源所產生之高頻之位移電壓Vs1-s之電壓調節的概略圖。
圖5為用以說明本發明之第1構成例的概略方塊圖。
圖6為用以說明將本發明之第1構成例之降壓截波電路設為主電路之DCDC轉換器之電路例。
圖7為用以說明本發明之第2構成例的概略方塊圖。
圖8為用以說明將本發明之第2構成例之降壓截波電路設為主電路之DCDC轉換器之電路例。
圖9為用以說明本發明之第3構成例的概略方塊圖。
圖10為用以說明將本發明之第4構成例之降壓截波電路設為主電路之DCDC轉換器之電路例。
圖11為用以說明本發明之第5構成例之DCDC轉換器之交錯構成的電路例。
圖12為用以說明本發明之第6構成例之DCAC換流器之構成的電路例。
圖13為用以說明以往之電力轉換裝置之一例的圖式。
圖14為用以說明絕緣電源之絕緣變壓器中之施加電壓，及高頻之位移電壓所產生之洩漏電流的圖示。
針對本發明之絕緣電源及電力轉換裝置，使用圖1~圖12予以說明。以下，使用圖1~4，說明本發明 之絕緣電源及電力轉換裝置之概略構成、各部位之電壓狀態及磁性重置，使用圖5~圖10，針對DCDC轉換器之電力轉換裝置之構成例予以說明。另外，圖5~圖9、圖11表示將降壓截波電路設為主電路之DCDC轉換器之構成例，圖10表示將升壓截波電路設為主電路之DCDC轉換器之構成例。圖11表示藉由交錯將降壓截波電路之主電路設為多相之DCDC轉換器之構成例，圖12表示DCAC換流器之電力轉換裝置之構成例。
(本發明之絕緣電源及電力轉換裝置之概略構成)
首先，針對本發明之絕緣電源及電力轉換裝置之概略構成，使用圖1予以說明。另外，圖1所示之電力轉換裝置表示將降壓截波電路設為主電路之DCDC轉換器之構成例。
DCDC轉換器10係對來自將降壓截波電路12設為主電路而對來自直流電源6之輸入電壓Vin進行電壓轉換而輸出輸出電壓Vout。降壓截波電路12具備高側開關元件S1和低側開關元件S2之串聯並聯電路，和電感L和平滑電容器C之串聯並聯電路，將平滑電容器C之兩端的輸出電壓Vout供給至負載電阻R。
在高側，作為控制高側開關元件S1之開關動作之構成，具備高側絕緣電源2-H和高驅動電路(閘極驅動器)3-H。另外，在低側，作為控制低側開關元件S2之開關動作之構成，具備低側絕緣電源2-H和高驅動電路 (閘極驅動器)3-H。高側絕緣電源2-H之基準電壓和低側絕緣電源2-L之基準電壓不同，互相成為絕緣狀態。
在低側中，低側驅動電路(閘極驅動器)3-L從低側絕緣電源2-L接受驅動電壓Vdrv-L2之供給，根據閘極訊號Gate2，對低側開關元件S2之閘極端子供給驅動電壓Vdrv-L2，驅動低側開關元件S2。
另外，在高側中，高側驅動電路(閘極驅動器)3-H從高側絕緣電源2-H接受驅動電壓Vdrv-H2之供給，根據閘極訊號Gate1，對高側開關元件S1之閘極端子供給驅動電壓Vdrv-H2，驅動高側開關元件S1。在高側中，於高側絕緣電源2-H和高側驅動電路(閘極驅動器)3-H之間具備共模電抗器4。
當以高頻使高側開關元件S1進行接通/斷開動作時，發生高頻之位移電壓Vs1-s。該高頻之位移電壓Vs1-s係在高側絕緣電源2-H所具備之絕緣變壓器T-H(在圖1中未圖示)，作為高側開關元件S1之源極側對地電壓之位移電壓，被重疊施加於電壓VN。藉由該高頻之位移電壓Vs1-s，在絕緣變壓器T-H之寄生電容CT-H流入微少的洩漏電流。該絕緣變壓器T-H之寄生電容Ct-H之洩漏電流，成為使高側開關元件S1進行錯誤動作之主要原因。
高側所具備之共模電抗器4負擔藉由以高頻使高側開關元件S1進行接通/斷開動作而發生的高頻之位移電壓Vs1-s，依此藉由防止高側絕緣電源2-H之絕緣變壓器T-H之寄生電容Ct-H被施加位移電壓Vs1-s，降低洩漏電 流，抑制高側開關元件S1之錯誤動作。
藉由在高側開關元件之接通/斷開動作產生之高頻之位移電壓，流入至高側絕緣電源之絕緣變壓器之寄生電容的洩漏電流，係在連接高側絕緣電源和高側驅動電路之高電壓配線和低電壓配線向同方向流動之共模電流。共模電抗器4降低共模電流。
共模電抗器4包含複數之型態。圖1(b)、(c)、(d)表示共模電抗器之構成例。
(共模電抗器)
共模電抗器係藉由相對於共同鐵芯和對該共同鐵芯向同方向捲繞之兩個繞線所構成。圖1(b)、(c)、(d)所示之共模電抗器4A、4B、4C係藉由相對於共同鐵芯(未圖示)向同方向捲繞高側絕緣電源之高電壓側配線及低電壓側配線而被構成。作為兩條導線之捲線構造，可以設為例如對鐵芯分別分離捲繞2條導線的分割捲繞之構成，或是使兩條導線對鐵芯並列捲繞的雙線繞組線圈之構成。
因共模電流相對於高側絕緣電源之高電壓側配線及低電壓側配線向同方向流動，故產生在鐵芯的磁通被合成而藉由互相增強之自感應作用增加電感。藉由該電感之增加，相對於高頻之共模電流的電阻變高，產生阻止共模電流之通過的作用。藉由阻止該共模電流之通過的作用，和共模電抗器所產生之位移電壓Vs1-s之負擔，防止 在絕緣變壓器之寄生電容被施加位移電壓，抑制流入至絕緣變壓器之寄生電容的洩漏電流。
共模電抗器4A、4B、4C係由與截波電路等之主電路所具備之電感L獨立之鐵芯所構成。藉由設成不共有共模電抗器4A、4B、4C之鐵芯(未圖示)和截波電路之主電路之電感L之鐵芯(未圖示)而獨立之構成，可以回避截波電路之主電路之主電流所產生之共模電電抗器4A、4B、4C之鐵芯的磁性飽和。依此，可以使共模電抗器4A、4B、4C之鐵芯小型化。
再者，藉由設成共模電抗器之鐵芯和截波電路之主電路之電感L之鐵芯獨立的構成，可以個別分開決定各鐵芯之電感，藉由使捲繞在共模電抗器4A、4B之捲線之線徑變細，增加捲線數可以任意設定電感。再者，因亦可以任意設定電壓時間積(Bm)，故亦可以抑制鐵芯之磁性飽和。
共模電抗器4A係在共同鐵芯(未圖示)向相同方向捲繞一次捲線4a、4b而被構成。共模電抗器4B除了與共模電抗器4A相同被捲繞在共同鐵芯之一次捲線4a、4b之外，具備以電阻4d短路之二次捲線4c。二次捲線4c誘發一次捲線4a、4b之共模電流，而在電阻4d使其消耗。
共模電抗器4C除了與共模電抗器4A相同被捲繞在共同鐵芯之一次捲線4a、4b之外，藉由電阻4e、4f使各一次捲線4a、4b短路。電阻4e、4f消耗一次捲線4a、4b之共模電流使其降低。
另外，被施加於低側絕緣電源2-L之低側絕緣變壓器T-L(在圖1中未圖示)之高頻之位移電壓僅被施加低側之電壓VN。當將電壓VP及VN設為多相電源之Y字接線所產生之中性點予以接地而取得之高電壓及低電壓時，因低側絕緣變壓器T-L之寄生電容Ct-L僅被施加低頻之VN，故僅有些許洩漏電流。被施加至低側絕緣變壓器T-L之電壓之頻率成分，於例如輸入電壓為中性點被接地之3相商用電源(50Hz)之情況，基準電壓VN之頻率為150Hz，可以幾乎忽略數~數十pF程度之寄生電容Ct-L之漏電流。
(偏壓電源)
低側絕緣電源2-L具有電壓VN作為基準電壓，對此高側之高側絕緣電源2-H處於與低側絕緣電源2-L之浮游狀態。高側絕緣電源2-H之基準電壓根據高側開關元件S1之源極端之電壓而予以決定。
在作為本發明之電力轉換裝置1之DCDC轉換器10中，高側絕緣電源2-H具備被連接於低電壓側之偏壓電源5。偏壓電源5調整施加於共模電抗器之高頻之位移電壓Vs1-s的偏壓電壓。藉由該偏壓電源5所產生之偏壓電壓之調整，將共模電抗器之鐵芯予以磁性重置，抑制鐵芯之磁性飽和。針對偏壓電源所產生之鐵芯之磁性重置，在後述之項說明。
(在電力轉換裝置的各部位之電壓狀態)
接著，使用圖2、圖3說明電力轉換裝置之各部位之電壓狀態。
圖2係表示使用具備中性點接地之3相商用電源(50Hz)，和整流3相商用電源之交流電壓而輸出直流電壓的整流器及平滑電路，作為直流電源，且將以直流電源所取得之直流電壓設為電力轉換裝置之輸入電壓Vin之情況。圖2(a)表示直流電源之正電壓端之電壓VP、負電壓端之電壓VN及輸出端之電壓(VN+Vout)之各電壓的變動，作為電力轉換裝置之各部位的電壓，圖2(b)表示高頻之位移電壓Vs1-s之變動。圖2(c)表示圖2(b)中在任意之一時點之各電壓VP、VN+Vout、VN及Vs1-s之電壓狀態。
直流電源之輸出端之電壓內、負電壓端之電壓VN成為電力轉換裝置之低側之基準電壓，正電壓端之電壓VP成為基準電壓VN加算輸入電壓Vin之電壓(VN+Vin)。
電力轉換裝置之輸出端的電壓係基準電壓VN加算輸出電壓Vout(VN+Vout)，於以電力轉換裝置之主電路為降壓截波電路所構成之時，具有VP(=VN+Vin)>(VN+Vout)之關係。
整流3相商用電源之交流電壓而輸出直流電壓的直流電源之輸出電壓，在各商用電源之頻率為50Hz之情況，成為150Hz之頻率，電壓VN及電壓VP之頻率成為 150Hz。另外，在S相接地之情況，電壓VN及電壓VP之頻率成為50Hz。
於對高側開關元件S1及低側開關元件S2進行高頻驅動之時發生之高頻之位移電壓Vs1-s，具有與輸入電壓Vin相同之振幅值，以基準電壓VN為基準而被加算的電壓狀態來表示。
圖3表示以負電壓端之電壓VN作為基準電壓的正電壓端之電壓VP(=VN+Vin)、輸出端之輸出電壓(VN+Vout)及驅動高側開關元件S1之閘極之閘極驅動器訊號之電壓(Vdrv-H+Vs1-s)之各電壓狀態。因該閘極驅動器訊號之電壓需要較高側開關元件S1之輸出側(源極側)之電壓高的電壓，故將高側絕緣電源2-H之基準電壓設定成Vs1-s，將該基準電壓Vs1-s加算電壓Vdrv-H之電壓(Vdrv-H+Vs1-s)視為峰值電壓之電壓(Vdrv-H+VN+Vin)設為閘極驅動器訊號Vgate-H。另外，圖3所示之電壓的振幅在說明上係以示意性表示，並非表示實際之電壓的振幅。
(磁性重置)
在共模電抗器之各型態中，偏壓電源5係對共模電抗器之鐵芯進行磁性重置，抑制共模電抗器之鐵芯之磁性飽和。
依據高側絕緣電源2-H被進行接通/斷開動作的高側開關元件S1，藉由其接通/斷開動作產生高頻之位 移電壓Vs1-s。該高頻之位移電壓Vs1-s被施加於共模電抗器。另外，在高側絕緣電源2-H所具備之絕緣變壓器的寄生電容Ct-H僅被施加低頻電壓。
高側絕緣電源2-H之基準電位為了與低側絕緣電源2-L絕緣，處於浮游狀態。因此，被施加至共模電抗器之高頻之位移電壓Vs1-s被重疊在浮游狀態之基準電位上，藉由位移電壓Vs1-s變動之共模電抗器之鐵芯之磁化狀態被基準電位左右。
偏壓電源5藉由調整相對於高側絕緣電源2-H之基準電位的高頻之位移電壓Vs1-s的電位，使共模電抗器之鐵芯之正方向及負方向之電壓時間積平衡而進行磁性重置，抑制鐵芯之磁性飽和。
偏壓電源5之偏壓電壓係當作藉由絕緣電源而被驅動之截波電路等之輸出電路之輸出電壓，依此，根據輸出電壓調整被施加於共模電抗器之高頻的位移電壓Vs1-s之基準的電位。依據偏壓電源，調整位移電壓Vs1-s之基準的電位，依此在共模電抗器，被施加極性相反且大小相同之電壓時間積。
圖4為用以說明偏壓電源5所產生之高頻之位移電壓Vs1-s之電位調節的概略圖。另外，圖4所示之電壓振幅及各部位之電壓在說明上係以示意性表示，並非表示實際之電壓振幅及電壓狀態。
圖4(a)表示被施加至共模電抗器之高頻之位移電壓Vs1-s之電位狀態。在圖4(a)所示之電位狀態 中，因以將偏壓電壓設為輸入電壓Vin之1/2，位移電壓Vs1-s之變動相對於共模電抗器被施加很多正方向之電壓時間積，故不進行鐵芯之磁性重置。
圖4(b)表示依據偏壓電源且根據基準電壓VN將被施加於共模電抗器之高頻的位移電壓Vs1-s予以電位變更之狀態。依此該電位變更，共模電抗器之基準的電位成為(VN+Vout)。在圖4(b)中，以粗虛線表示(VN+Vout)。
依此，在共模電抗器之鐵芯，被施加相對於基準的電位(VN+Vout)在正方向和負方向之雙方向相同之面積的電壓時間積之位移電壓Vs1-s。
於電力轉換裝置之主電路為降壓截波電路之情況，降壓截波電路之輸出電壓Vout以Vout=Vin×Duty表示。另外，Duty係高側開關元件S1之能率比，表示相對於一週期，將高側開關元件S1設為接通狀態之時間比。
以該Duty控制高側開關元件S1之驅動的情況，在共模電抗器，高側開關元件S1為接通狀態之期間，僅在Duty之期間被施加(Vin-Vout)之電壓，在高側開關元件S1為接通狀態之期間，以逆向僅在(1-Duty)之期間被施加Vout之電壓的極性。
當以電壓時間積Bm表示該電壓施加之狀態時，高側開關元件S1為接通狀態之期間，成為Bm-on=(Vin-Vout)×Duty=(Vin-Vin×Duty)×Duty=Vin×(1-Duty)×Duty．．．(1)
另外，在高側開關元件S1為斷開狀態之期間Bm-off=(-Vout×(1-Duty))=-Vin×(1-Duty)×Duty．．．(2)
位移電壓Vs1-s所有被施加於共模電抗器，在高側絕緣電源2-H之絕緣變壓器T-H之寄生電容Ct-H，僅被施加(VN+Vout)之低頻電壓。
針對被施加共模電抗器之位移電壓Vs1-s，如上述式(1)、(2)所示般，因在高側開關元件S1為接通狀態，被施加於鐵芯之電壓時間積Bm-on，和高側開關元件S1斷開狀態，被施加於鐵芯之電壓時間積Bm-off，其極性逆向，大小相同，故共模電抗器之鐵芯被磁性重置。
另外，針對被施加於絕緣變壓器T-H之寄生電容Ct-H之(VN+Vout)之低頻的電壓所產生之洩漏電流，因寄生電容Ct-H為例如數~數十pF程度之小電容，故幾乎可以忽略。
(高側絕緣電源之共振現象之抑制)
接著，針對抑制在高側絕緣電源產生之共振現象的構成予以說明。在構成共模電抗器4A、4B之兩個捲線4a、4b之結合度未滿1之情況，產生洩漏電感Ls(在圖1未圖示)。該洩漏電感Ls與高側絕緣電源2-H及驅動電路(閘極驅動器)3-H所具備之電容器同時構成共振電路。
作為構成共振電路之電容器，有被連接於共模電抗器4A、4B之高側絕緣電源2-H所具備之平滑電容 器，或驅動電路(閘極驅動器)3-H所具備之旁通電容器。旁通電容器達到使交流成分旁通而阻止雜訊部分侵入至驅動電路(閘極驅動器)3-H的過濾之作用。
另外，在該些電容器中，因通常作為設置在高側絕緣電源之整流後的平滑電容器，使用電場電容器等之電容大的電容器，故可以忽略構成共振電路之電容器。另外，在驅動電路(閘極驅動器)中，在為了絕緣使用光耦合器之情況下設置的旁通電容器，因使用陶瓷電容器等之電容之小的電容器，故可以忽視構成共振電路之電容器。
共模電抗器4A、4B可以設成在高側絕緣電源2-H之高電壓側配線及低電壓側配線之兩配線串聯連接阻尼電阻7(在圖1中未圖示)的構成。阻尼電阻7使藉由構成共模電抗器4A、4B之兩個捲線4a、4b之洩漏電感Ls和電容器之共振現象所產生之共振電流衰減而抑制共振。
在洩漏電感Ls、電容器C及阻尼電阻Rdamp之串聯電路中，Q值及衰減比ζ分別以下式(3)、(4)表示。
Q=(1/Rdamp)×(Ls/C) 1/2 ．．．(3)
ζ=1/2Q=(Rdamp/2)×(C/Ls) 1/2 ．．．(4)在此，阻尼電阻Rdamp可以藉由求出例如衰減比ζ超過事先預定之特定值的值而選定。
在此，設為平滑電容器無助於共振，作為構成共振電路之電容器，僅設為使驅動電路(閘極驅動器) 之光耦合器旁通的旁通電容器Cs-in之情況，衰減比ζ以下式(5)表示。
ζ=1/2Q=(Rdamp/2)×(Cs-in/Ls) 1/2 ．．．(5)
於決定ζk作為衰減值ζ之特定值的情況，可以以下式(6)表示阻尼電阻Rdamp。
Rdamp>2ζk×(Ls/Cs-in) 1/2 ．．．(6)
以下，針對本發明之絕緣電源及電力轉換裝置之構成例(第1構成例~第6構成例)，使用圖5~圖12進行說明。圖5~圖9所示之第1~第3構成例係偏壓電源之型態例，針對以降壓截波電路為主電路之DCDC轉換器之例予以表示。圖10所示之第4構成例係以升壓截波電路為主電路之DCDC轉換器之例，圖11所示之第5構成例係將DCDC轉換器設為交錯構成之例，圖12所示之第6構成例係DCAC交錯之構成例。
(第1構成例)
第1構成例係藉由第1型態之偏壓電源5A進行對高側絕緣電源施加電壓。圖5表示概略區塊，圖6表示一構成例。
第1構成例之DCDC轉換器10A具備第1型態之偏壓電源5A，作為圖1中表示之構成的偏壓電源。偏壓電源5A係將降壓截波電路12之高輸出端連接於高側絕緣電源2-H之低電壓側的構成，藉由該構成，對高側絕緣電源2-H之低電壓側施加降壓截波電路12之高電壓側之輸出端的電壓(VN+Vout)，依此設定高側絕緣電源2-H之基準電 位。
另外，降壓截波電路12之高電壓側之輸出端之電壓(VN+Vout)，係降壓截波電路12之負電壓端之電壓VN重疊被施加於負載電阻R之輸出電壓Vout的電壓。
圖6表示圖5所示之概略區塊之一電路構成。
直流電源6係由中性點接地之3相電源，和將3相交流轉換成直流之3相整流器，和由線圈Lin和電容器Cin之串聯並聯電路所構成之平滑電路所構成。3相電源可以使用例如50Hz之3相商用電源。於使用50Hz之3相商用電源之情況，藉由直流電源6所取得之基準電壓VN之頻率成為150Hz。
高側絕緣電源2-H係串聯連接高側直流電源，和將該高側直流電源之直流電壓Vdrv-H1進行直流-交流轉換之高側換流器INV-H，和對該高側換流器INV-H之交流輸出進行電壓轉換之高側絕緣變壓器T-H，和將該高側絕緣變壓器T-H之交流輸出轉換成直流之高側整流器RECT-H，而且並聯連接平滑電容器Cs-Hout而構成。
高側驅動電路3-H具備：控制高側開關元件S1之接通/斷開動作之高側閘極驅動器DRV-H，和進行該高側閘極驅動器DRV-H之驅動控制的高側光開關PC-H，和除去輸入至該高側光開關PC-H之雜訊的高側旁通電容器Cs-Hin，且將該些構件做串聯連接。高側閘極驅動器DRV-H之輸出經由電阻Rg-H而被輸入至高側開關元件S1之閘極。
低側絕緣電源2-L係串聯連接低側直流電源，和將該低側直流電源之直流電壓Vdrv-L1進行直流-交流轉換之低側換流器INV-L，和對該低側換流器INV-L之交流輸出進行電壓轉換之低側絕緣變壓器T-L，和將該低側絕緣變壓器T-L之交流輸出轉換成直流之低側整流器RECT-L，而且並聯連接平滑電容器Cs-Lout而構成。
低側驅動電路3-L具備：控制低側開關元件S2之接通/斷開動作之低側閘極驅動器DRV-L，和進行該低側閘極驅動器DRV-L之驅動控制的低側光開關PC-L，和除去輸入至該低側光開關PC-L之雜訊的低側旁通電容器Cs-Lin，且將該些構件做串聯連接。低側閘極驅動器DRV-L之輸出經由電阻Rg-L而被輸入至低側開關元件S2之閘極。
在高側絕緣電源2-H和高側驅動電路3-H之間的配線設置共模電抗器4A。共模電抗器4A藉由被連接高側絕緣電源2-H側之平滑電容器Cs-Hout，和高側驅動電路3-H側之高側旁通電容器Cs-Hin之間的高電壓配線及低電壓配線之兩配線的線圈Lcom被構成。
另外，圖6中之電感Ls表示共模電抗器4A之洩漏電感，Rdamp係抑制藉由洩漏電感Ls發生之共振的阻尼電阻。
(第2構成例)
第2構成例係藉由第2型態之偏壓電源進行對高側絕緣電源施加電壓。圖7表示概略區塊，圖8表示一構成例。
第2構成例之DCDC轉換器10B具備第2型態之偏壓電源5B，作為圖1中表示之構成的偏壓電源。偏壓電源5B係藉由另外電源進行對高側絕緣電源2-H施加低電壓之構成，另外電源之電壓源Vc係設定成與在降壓截波電路之負電壓端之電壓VN加算輸出電壓Vout之電壓(VN+Vout)相同電壓。藉由該構成，設定與降壓截波電路12之高輸出端之電壓(VN+Vout)相同之電壓，作為高側絕緣電源2-H之低電壓側的電位。
圖8表示圖7所示之概略區塊之一電路構成。圖8所示之電路構成除將圖6所示之電路構成之偏壓電源5A變更成偏壓電源5B以外，其他共同之構成。在以下中，省略與圖6所示之第1構成例共同之部分的說明，僅說明偏壓電源5B。
偏壓電源5B係在高側絕緣電源2-H之低電壓側連接電壓源Vc而被構成。電壓源Vc設定成與主電路之輸出電壓Vout相同電壓。依此，在高側絕緣電源2-H之低電壓側，設定(VN+Vout)之電壓。將作為主電路之降壓截波電路12之輸入電壓設為Vin，將高側開關元件S1之能率比設為Duty之時，電壓源Vc之電壓設定成(Vin×Duty)。因此，偏壓電源5B之電壓源Vc之電壓的設定可以根據已知之輸入電壓Vin及Duty而進行。
(第3構成例)
第3構成例係藉由第3型態之偏壓電源進行對高側絕緣 電源施加電壓。圖9表示概略方塊。
第3構成例之DCDC轉換器10C具備第3型態之偏壓電源5C，作為圖1中表示之構成的偏壓電源。偏壓電源5C與第2型態之偏壓電源5B相同，藉由另外電源進行高側絕緣電源2-H之低電壓側之電位的設定的構成，另外電源之電壓源Vc係根據閘極訊號Gate1及Gate2生成與輸出電壓Vout相同電壓。藉由該構成，設定降壓截波電路12之高輸出端之電壓(VN+Vout)，作為高側絕緣電源2-H之低電壓側的電位。
偏壓電源5C係在降壓截波電路之主電路之低電壓側和高側絕緣電源2-H之低電壓側之間連接偏壓電源5C而被構成。偏壓電源5C具備偏壓電源電5C1和控制部5C2。控制部5C2輸入控制高側驅動電路3-H之接通/斷開之閘極訊號Gate1和控制低側驅動電路3-L之接通/斷開之閘極訊號Gate2，及將輸入電壓Vin，從閘極訊號Gate1和閘極訊號Gate2算出能率比Duty，根據所取得之Duty和輸入電壓Vin，藉由(Vin×Duty)之運算，生成與輸出電壓Vout相同電壓。依此，偏壓電源5C可以構成輸出與主電路之輸出電壓Vout相同電壓之電壓源Vc，在高側絕緣電源2-H之低電壓側之電壓設定(VN+Vout)之電壓。
若藉由偏壓電源5C之構成，可以在高側源電源2-H設定閘極訊號Gate1及Gate2，以及與輸入電壓Vin之變動同步之電壓。
(第4構成例)
第4構成例係使用升壓截波電路取代降壓截波電路作為電力轉換裝置之主電路而構成DCDC轉換器的例。圖10(a)表示概略方塊圖，圖10(b)表示各部位之電壓關係。
第4構成例之DCDC轉換器10D具備升壓截波電路13，作為電力轉換裝置之主電路。DCDC轉換器10D係對來自將升壓截波電路13設為主電路而對來自直流電源6之輸入電壓Vin進行轉換而輸出升壓的電壓Vout。升壓截波電路13在構成串聯並聯電路之電感L和平滑電容器C之間具備高側開關元件S1和低側開關元件S2之串聯並聯電路，對負載電阻R供給輸出電壓Vout。
在第4構成例中，因由高側絕緣電源2-H、高側驅動電路3-H，及共模電抗器4所構成之高側的構成，及由低側絕緣電源2-L及低側驅動電路3-L所構成之低側之構成，與具備降壓截波電路之第1構成例~第3構成例相同，故省略針對該些構成之說明。
第4構成例之DCDC轉換器10D具備第4型態之偏壓電源5D。偏壓電源5D係將作為升壓截波電路13之低電壓側的輸入端連接於高側絕緣電源2-H之低電壓側的構成。藉由該構成，設定升壓截波電路13之低輸入端之電壓(VN+Vin)，作為高側絕緣電源2-H之低電壓側的電位。
圖10(b)表示以主電路之負電壓端之電壓VN作為基準電壓，表示主電路之輸入端之正電壓VP (=VN+Vin)、主電路之輸出端之輸出電壓(VN+Vout)及驅動高側開關元件S1之閘極之閘極驅動器訊號之電壓(Vdrv-H+VN+Vout)之各電壓狀態。
因該閘極驅動器訊號之電壓需要較高側開關元件S1之輸出側(源極側)之電壓高的電壓，故將高側絕緣電源2-H之基準電壓設定成Vs1-s，將該基準電壓Vs1-s加算電壓Vdrv-H之電壓(Vdrv-H+Vs1-s)視為峰值電壓之電壓(Vdrv-H+VN+Vout)設為閘極驅動器訊號Vgate-H。另外，圖10(b)所示之電壓的振幅在說明上係以示意性表示，並非表示實際之電壓的振幅。
(第5構成例)
第5構成例係藉由交錯將電力轉換裝置之主電路設為多相構成之例。另外，在此，使用降壓截波電路作為主電路，表示設為構成2相之交錯之構成的DCDC轉換器的例。圖11表示第5構成例之電路例。
第5構成例之DCDC轉換器10E藉由電力轉換裝置之交錯在2相構成主電路。
在該多相構成中，在各相之高側設置各相之高側設置與交錯之相數量相同數量之共模電抗器。高側絕緣電源2-H及低側絕緣電源2-L可以在各相設為共同之1個絕緣電源。
圖11所示之構成例，在高側中，相對於1個高側絕緣電源2-H具備2個共模電抗器4A-A及4A-B，及2個高 側驅動電路3-HA及3-HB，以共模電抗器4A-A和高側驅動電路3-HA構成一方之相，以共模電抗器4A-B和高側驅動電路3-HB構成另一方之相。
另外，在低側中，相對於1個低側絕緣電源2-L，具備2個低側驅動電路3-LA及3-LB，以低側驅動電路3-LA構成一方之相，以低側驅動電路3-LB構成另一方之相。
在該交錯構成之電力轉換裝置中，於選定與在第1構成例中表示之單相之電力轉換裝置設定之共模電抗器之線圈Lcom及阻尼電阻Rdamp相同之值之情況，被施加於高側驅動電路3-HA之光耦合器之高側旁通電容器Cs-Hin-A的電壓Vdrv-H2-A，和被施加於高側驅動電路3-HB之光耦合器之高側旁通電容器Cs-Hin-B之電壓Vdrv-H2-B成為相同電壓。該電壓成為被施加於高側開關元件S1-A、S1-B之閘極的閘極電壓，雖然影響到開關元件之接通電阻，但是若藉由本構成，因被施加於兩開關元件之閘極的閘極電壓為相同電壓，故可以將流入至多相交錯之主電路的各相之電流設為相同電流值，可以防止電流之不平衡。
在此，雖然表示2相之交錯，作為多相交錯的例，但是交錯之相數並不限定於2相，針對3相以上之多相交錯亦可以適用。
在第5構成例之DCDC轉換器10E中，雖表示DCDC降壓截波轉換器作為主電路，但是針對將主電路設為DCDC升壓截波轉換器之轉換器亦可以適用。
在該些之多相交錯中，轉換器之高側及低側可以分別對共同之一個絕緣電源設為多相構成，在該多相構成中，高側之多相構成具備被並聯連接之複數高側開關元件。該些複數高側開關元件，從高側之共同的一個絕緣電源經由共模電抗器被施加相同電壓。藉由將施加於各高側開關元件之電壓設為相同電壓，可以使各高側開關元件之接通電阻均勻化，使各相之輸出相等。
(第6構成例)
第6構成例係以DCAC換流器構成電力轉換裝置之例，將直流之輸入電壓Vin予以電力轉換而對輸出電感RL輸出交流之輸出電壓Vout。圖12所示之DCAC換流器11之構成例藉由高側之2個的高側驅動電路3-HA及高側驅動電路3-HB，和低側之2個低側驅動電路3-LA及低側驅動電路3-LB構成橋接電路。對2個高側驅動電路3-HA及3HB，從共同之1個高側絕緣電源2-H供給電壓。另外，對2個低側驅動電路3-LA及3LB，從共同之1個低側絕緣電源2-L供給電壓。
再者，在高側，在高側絕緣電源2-H和高側驅動電路3-HA之間連接共模電抗器4A，在高側絕緣電源2-H和高側驅動電路3-HB之間連接共模電抗器4B。
在高側絕緣電源2-H之低電壓側和主電路之低電壓側之間，連接偏壓電源Vc，將高側絕緣電源2-H之低電壓側之電壓設定成(VN+Vc)。另外，連接低側絕緣電 源2-L之低電壓側和主電路之低電壓側，將低側絕緣電源2-L之基準電壓設定成VN。
在此，將偏壓電源Vc之電壓選定成(Vin/2)。因構成橋接電路之高側驅動電路3-HA及高側驅動電路3-HB，在各循環中，被施加輸入電壓Vin之1/2之電壓，故可以藉由將偏壓電源Vc選定成(Vin/2)，適當地對共模電抗器4A、4B進行磁性電重置。
另外，藉由將共模電抗器4A、4B之電感Lcom-A及電感Lcom-B之值，選定成相對於DCAC換流器11之輸出電感RL充分大之值，在高頻頻帶中，從DCAC換流器1觀看時之高側絕緣電源2-H之電感，可以設定成較DCAC換流器11之輸出電感充分大。依此，可以降低高側絕緣電源2-H對從DCAC換流器11觀看到之輸出電感所波及的影響。該效果係因為共模電抗器之鐵芯與主電路之鐵芯分離獨立，而任意自由設定共模電抗器之電感的構成之故。
在第6構成例所示之DCAC換流器之型態中，橋接電路在高側及低側，分別對共同之一個絕緣電源，具備複數被並聯連接的開關元件S1-A、S1-B、S2-A、S2-B。在該些複數高側開關元件S1-A、S1-B，從高側之共同之一個絕緣電源2-H經共模電抗器4A、4B被供給相同電壓。藉由將施加於各高側開關元件S1-A、S1-B之電壓設為相同電壓，可以使各高側開關元件S1-A、S1-B之接通電阻均勻化，抑制DCAC換流器之輸出電壓之變動。
另外，上述實施型態及變形例中之記載為與本發明有關之電源裝置的一例，本發明並不限定於各實施型態，能根據本發明之主旨進行各種變形，並非從本發明之範圍排除該些。
[產業上之利用可行性]
本發明之電力轉換裝置可以適用於對使用半導體或液晶面板等之製造裝置、真空蒸鍍裝置、加熱溶融裝置等之高頻的裝置供給高頻電力。

Claims (15)

  1. 一種絕緣電源，具備：高側絕緣電源，其係經由絕緣變壓器對控制高側開關元件之開關動作的高側驅動電路供給驅動電壓；和低側絕緣電源，其係經由控制低側開關元件之開關動作之絕緣變壓器而對低側驅動電路供給驅動電壓，該絕緣電源之特徵在於，上述高側絕緣電源在與上述高側驅動電路之間具備共模電抗器。
  2. 如請求項1所載之絕緣電源，其中上述高側絕緣電源具備：高側直流電源，和將該高側直流電源之直流電壓進行直流-交流轉換之高側換流器，和對該高側換流器之交流輸出進行電壓轉換之高側絕緣變壓器，和將該高側絕緣變壓器之交流輸出轉換成直流之高側整流器，且該些構件做串聯連接；上述高側驅動電路具備：控制上述高側開關元件之接通/斷開動作之高側閘極驅動器，和進行該高側閘極驅動器之驅動控制的高側光開關，和除去輸入至該高側光開關之雜訊的高側旁通電容器，且將該些構件做串聯連接，上述低側絕緣電源具備：低側直流電源，和將該低側直流電源之直流電壓進行直流-交流轉換之低側換流器，和對該低側換流器之交流輸出進行電壓轉換之低側絕緣變壓器，和將該低側絕緣變壓器之交流輸出轉換成直流之低 側整流器，且該些構件做串聯連接；上述低側驅動電路具備：控制低側開關元件之接通/斷開動作之低側閘極驅動器，和進行該低側閘極驅動器之驅動控制的低側光開關，和除去輸入至該低側光開關之雜訊的低側旁通電容器，且將該些構件做串聯連接，上述共模電抗器係設置在連接上述高側絕緣電源和上述高側驅動電路之高側旁通電容器之間的高電壓配線和低電壓側配線之兩配線。
  3. 如請求項1或2所載之絕緣電源，其中上述共模電抗器相對於共同鐵芯，向同方向捲繞上述高側絕緣電源之高電壓側配線及低電壓側配線。
  4. 如請求項3所載之絕緣電源，其中具備與上述共模電抗器串聯連接之阻尼電阻。
  5. 如請求項3或4所載之絕緣電源，其中上述共模電抗器之共通鐵芯，和依據上述高側驅動電路及低側驅動電路被驅動控制之電路所具備之線圈的鐵芯互相分離獨立。
  6. 如請求項1至5中之任一項所載之絕緣電源，其中具備與上述高側絕緣電源之低電壓側連接之偏壓電源。
  7. 如請求項6所載之絕緣電源，其中上述偏壓電源之偏壓電壓係藉由上述高側驅動電路被驅動之輸出電路的輸出電壓。
  8. 一種電力轉換裝置，具備：降壓截波電路，其係對直流電源，串聯連接高側開關元件和低側開關元件之串聯並聯連接電路，和電感而構成；和上述請求項1至7中之任一項所記載之絕緣電源，構成DCDC轉換器，該電力轉換裝置之特徵在於，上述絕緣電源係將驅動上述高側開關元件及低側開關元件的高側驅動電路及低側驅動電路予以驅動的電源。
  9. 如請求項8所記載之電力轉換裝置，其中上述偏壓電源之偏壓電壓係該降壓截波電路的輸出電壓。
  10. 一種電力轉換裝置，具備：升壓截波電路，其係對直流電源，串聯連接電感，和高側開關元件和低側開關元件之串聯並聯連接電路而構成；和上述請求項1至7中之任一項所記載之絕緣電源，構成DCDC轉換器，該電力轉換裝置之特徵在於，上述絕緣電源係將驅動上述高側開關元件及低側開關元件的高側驅動電路及低側驅動電路予以驅動的電源。
  11. 如請求項10所記載之電力轉換裝置，其中上述偏壓電源之偏壓電壓係該升壓截波電路的輸入電壓。
  12. 如請求項8至11中之任一項所記載之電力轉換裝置，其中高側及低側係分別對共同之一個絕緣電源，藉由交錯具備多相構成，高側之多相構成具備被並聯連接之複數高側開關元件，被施加於該複數高側開關元件之電壓，從上述高側之共同的一個絕緣電源經由上述共模電抗器而被供給的相同電壓。
  13. 一種電力轉換裝置，其係對直流電源，構成由高側開關元件和低側開關元件之橋接電路所構成之DCAC換流器，該電力轉換裝置之特徵在於，具備上述請求項1至7中之任一項所記載之絕緣電源，上述絕緣電源之高側驅動電路及低側驅動電路驅動上述高側開關元件及低側開關元件。
  14. 如請求項13所記載之電力轉換裝置，其中上述絕緣電源具備與上述高側絕緣電源之低電壓側連接的偏壓電源，該偏壓電源之偏壓電壓為上述DCAC換流 器之輸入電壓的1/2。
  15. 如請求項13或14所記載之電力轉換裝置，其中上述橋接電路在高側及低側，分別對共同的一個絕緣電源，具備複數被並聯連接的開關元件，被施加至該複數高側開關元件之電壓，係從上述高側之共同之一個絕緣電源經由上述共模電抗器而被供給的相同電壓。
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