JP2016019425A - Power converter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power conversion device.
従来、例えば下記特許文献1に見られるように、給電設備から非接触で電動車両に給電する非接触給電システムが知られている。非接触給電システムにおいて、給電設備側には、極性を交互に反転させながら矩形波電圧を出力するインバータと、インバータの出力電圧が印加される送電側コイルとが備えられている。非接触給電システムにおいて、電動車両側には、送電側コイルから非接触で供給された電力を受ける受電側コイルと、受電側コイルから出力された交流電圧を直流電圧に変換してバッテリ等に供給する整流回路とが備えられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as can be seen, for example, in
上記インバータは、互いに直列接続された第1上アームスイッチ及び第1下アームスイッチと、互いに直列接続された第2上アームスイッチ及び第2下アームスイッチと、各スイッチのそれぞれに逆並列に接続されたダイオードとを備えている。第1,第2上アームスイッチの高電位側の端子には、直流電源の正極側が接続されている。第1,第2下アームスイッチの低電位側の端子には、直流電源の負極側が接続されている。また、送電側コイルの第1端には、第1上アームスイッチと第1下アームスイッチとを直列接続する電気経路が接続され、送電側コイルの第2端には、第2上アームスイッチと第2下アームスイッチとを直列接続する電気経路が接続されている。 The inverter is connected in reverse parallel to each of the first upper arm switch and the first lower arm switch connected in series with each other, the second upper arm switch and the second lower arm switch connected in series with each other, and the respective switches. And a diode. The positive potential side of the DC power supply is connected to the high potential side terminals of the first and second upper arm switches. The negative potential side of the DC power supply is connected to the low potential side terminals of the first and second lower arm switches. In addition, an electrical path connecting the first upper arm switch and the first lower arm switch in series is connected to the first end of the power transmission side coil, and the second upper arm switch and the second end of the power transmission side coil are connected to the first end of the power transmission side coil. An electrical path that connects the second lower arm switch in series is connected.
ここで、極性を交互に反転させながら矩形波電圧を出力するために、第1上アームスイッチ及び第2下アームスイッチの組と、第1下アームスイッチ及び第2上アームスイッチの組とは、交互にオン操作される。この場合、極性反転時におけるインバータの出力電圧の傾きが急峻となり、インバータの出力電圧に高周波成分が含まれることがある。高周波成分が含まれると、EMC(電磁両立性)に悪影響を及ぼす懸念がある。なお、こうした問題は、非接触給電システムに限らず生じ得る。 Here, in order to output a rectangular wave voltage while reversing the polarity alternately, the set of the first upper arm switch and the second lower arm switch and the set of the first lower arm switch and the second upper arm switch are: It is turned on alternately. In this case, the slope of the output voltage of the inverter at the time of polarity inversion becomes steep, and the inverter output voltage may contain a high frequency component. If a high-frequency component is included, there is a concern that it may adversely affect EMC (electromagnetic compatibility). Such a problem may occur not only in the non-contact power supply system.
本発明は、コイル側へと出力される電圧に含まれる高周波成分を低減できる電力変換装置を提供することを主たる目的とする。 The main object of the present invention is to provide a power converter that can reduce high-frequency components contained in the voltage output to the coil side.
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。 Hereinafter, means for solving the above-described problems and the operation and effects thereof will be described.
本発明は、直流電源(12)に並列接続された第1上アームスイッチ(SXp)及び第1下アームスイッチ(SXn)の直列接続体と、前記直流電源に並列接続された第2上アームスイッチ(SYp)及び第2下アームスイッチ(SYn)の直列接続体と、前記第1上アームスイッチ、前記第1下アームスイッチ、前記第2上アームスイッチ、及び前記第2下アームスイッチのそれぞれに逆並列に接続されたダイオード(DXp,DXn,DYp,DYn)と、前記第1上アームスイッチ、前記第1下アームスイッチ、前記第2上アームスイッチ、及び前記第2下アームスイッチのそれぞれに並列接続されたコンデンサ(18a〜18d)と、前記第1上アームスイッチと前記第1下アームスイッチとを直列接続する第1電気経路に第1端が接続され、前記第2上アームスイッチと前記第2下アームスイッチとを直列接続する第2電気経路に第2端が接続されたメインコイル(15a)と、前記第1電気経路及び前記第2電気経路のそれぞれに接続されたサブリアクトル(13b;13c;13d,13e)と、前記サブリアクトルに接続され、オン操作されることにより、前記ダイオードに流れる順方向電流を前記サブリアクトルに流して前記順方向電流を減少可能なように設けられたサブスイッチ(Ss1,Ss2;Ssα,Ssβ;Ssa〜Ssd)と、前記第1上アームスイッチ及び前記第2下アームスイッチの組と、前記第1下アームスイッチ及び前記第2上アームスイッチの組とを交互にオン操作するメイン操作手段と、前記第1上アームスイッチ及び前記第2下アームスイッチの組がオン操作される期間の途中から、前記第1下アームスイッチ及び前記第2上アームスイッチの組が次回オン操作される期間の途中までの期間において前記サブスイッチをオン操作する第1操作処理と、前記第1下アームスイッチ及び前記第2上アームスイッチの組がオン操作される期間の途中から、前記第1上アームスイッチ及び前記第2下アームスイッチの組が次回オン操作される期間の途中までの期間において前記サブスイッチをオン操作する第2操作処理とを行うサブ操作手段と、前記第1上アームスイッチ及び前記第2下アームスイッチの組がオン操作される期間の前記ダイオードに流れる順方向電流に基づき、前記第1操作処理による前記サブスイッチの第1オン操作切替タイミングを可変設定する第1設定手段と、前記第1下アームスイッチ及び前記第2上アームスイッチの組がオン操作される期間の前記ダイオードに流れる順方向電流に基づき、前記第2操作処理による前記サブスイッチの第2オン操作切替タイミングを可変設定する第2設定手段とを備えることを特徴とする。 The present invention includes a series connection body of a first upper arm switch (SXp) and a first lower arm switch (SXn) connected in parallel to a DC power source (12), and a second upper arm switch connected in parallel to the DC power source. (SYp) and a second lower arm switch (SYn) connected in series to the first upper arm switch, the first lower arm switch, the second upper arm switch, and the second lower arm switch A diode (DXp, DXn, DYp, DYn) connected in parallel and each of the first upper arm switch, the first lower arm switch, the second upper arm switch, and the second lower arm switch are connected in parallel. The first end is connected to the first electric path connecting the capacitors (18a to 18d), the first upper arm switch, and the first lower arm switch in series. And a main coil (15a) having a second end connected to a second electrical path that connects the second upper arm switch and the second lower arm switch in series, and the first electrical path and the second electrical path. A sub reactor (13b; 13c; 13d, 13e) connected to each of the paths, and connected to the sub reactor and turned on, thereby causing a forward current flowing through the diode to flow through the sub reactor and the forward direction. A sub-switch (Ss1, Ss2; Ssα, Ssβ; Ssa to Ssd) provided to reduce a directional current, a set of the first upper arm switch and the second lower arm switch, and the first lower arm Main operating means for alternately turning on a switch and a set of the second upper arm switch, the first upper arm switch and the second lower arm The first switch that turns on the sub switch in the period from the middle of the period when the set of switches is turned on until the middle of the period when the pair of the first lower arm switch and the second upper arm switch is turned on next time. The set of the first upper arm switch and the second lower arm switch is turned on next time in the middle of the operation process and the period during which the set of the first lower arm switch and the second upper arm switch is turned on. Sub-operation means for performing a second operation process for turning on the sub switch in a period until the middle of the period, and the diode in a period in which a set of the first upper arm switch and the second lower arm switch is turned on First setting means for variably setting a first on-operation switching timing of the sub-switch by the first operation processing based on a forward current flowing through Based on a forward current flowing through the diode during a period in which the set of the first lower arm switch and the second upper arm switch is turned on, the second on operation switching timing of the sub switch by the second operation processing is variable. And a second setting means for setting.
上記発明では、第1上アームスイッチ及び第2下アームスイッチの組がオン操作されてかつ第1下アームスイッチ及び第2上アームスイッチの組がオフ操作されている状態(以下、第1の状態)において、メインコイルに印加される矩形波電圧に対して、メインコイルに流れる電流の位相が当初(例えば設計時に)想定した位相よりも進む現象が生じ得る。詳しくは、例えば、第1の状態において、直流電源の負極側から、第2下アームスイッチに逆並列に接続されたダイオード(以下、第2下アームダイオード)、メインコイル、及び第1上アームスイッチに逆並列に接続されたダイオード(以下、第1上アームダイオード)を介して、直流電源の正極側へと電流が流れる。ここで、第1上アームダイオード及び第2下アームダイオードに順方向電流が流れる状況下において、サブスイッチをオン操作すると、サブリアクトルに流れる電流が増加するとともに、第1上アームダイオード及び第2下アームダイオードに流れる順方向電流が減少する。第1上アームダイオード及び第2下アームダイオードに流れる電流が減少して0になると、第1上アームスイッチ及び第2下アームスイッチに電流が流れるようになる。その後、第1上アームスイッチ及び第2下アームスイッチの組がオフ操作に切り替えられることにより、第1上アームスイッチに並列接続されたコンデンサ(以下、第1上アームコンデンサ)と、第2下アームスイッチに並列接続されたコンデンサ(以下、第2下アームコンデンサ)に直流電源の正極側から充電電流が流れる。 In the above invention, the first upper arm switch and the second lower arm switch are turned on and the first lower arm switch and the second upper arm switch are turned off (hereinafter referred to as the first state). ), A phenomenon may occur in which the phase of the current flowing in the main coil advances from the initially assumed phase (for example, at the time of design) with respect to the rectangular wave voltage applied to the main coil. Specifically, for example, in the first state, a diode (hereinafter referred to as a second lower arm diode), a main coil, and a first upper arm switch connected in reverse parallel to the second lower arm switch from the negative side of the DC power supply A current flows to the positive electrode side of the DC power source through a diode (hereinafter referred to as a first upper arm diode) connected in antiparallel to the DC power source. Here, when a forward current flows through the first upper arm diode and the second lower arm diode, if the sub switch is turned on, the current flowing through the sub reactor increases, and the first upper arm diode and the second lower arm diode increase. The forward current flowing through the arm diode is reduced. When the current flowing through the first upper arm diode and the second lower arm diode decreases to zero, the current flows through the first upper arm switch and the second lower arm switch. After that, the set of the first upper arm switch and the second lower arm switch is switched to the off operation, whereby a capacitor (hereinafter referred to as a first upper arm capacitor) connected in parallel to the first upper arm switch and the second lower arm A charging current flows from the positive electrode side of the DC power supply to a capacitor (hereinafter referred to as a second lower arm capacitor) connected in parallel to the switch.
ここで、直流電源の負極側電位に対する第1上,下アームスイッチの接続点の電位を第1中間電圧と定義し、直流電源の負極側電位に対する第2上,下アームスイッチの接続点の電位を第2中間電圧と定義する。第1上アームコンデンサ及び第2下アームコンデンサの充電電流が大きいほど、第1上アームスイッチ及び第2下アームスイッチがオフ操作に切り替えられた直後の第1,第2中間電圧の変化速度が高くなる。変化速度と充電電流との関係から、充電電流を最適値に調整することにより、第1,第2中間電圧の変化速度を、メインコイルに印加される矩形波電圧に含まれる高周波成分を許容レベルにできる速度にすることができる。ここで、上記充電電流は、第1上アームスイッチ及び第2下アームスイッチのオン操作期間中におけるサブスイッチのオン操作時間が長いほど大きくなる。そして、サブスイッチのオン操作切替タイミングは、第1上アームスイッチ及び第2下アームスイッチのオン操作期間中における第1上アームダイオード及び第2下アームダイオードの順方向電流が大きいほど、第1上アームスイッチ及び第2下アームスイッチのオフ操作切替タイミングに対して早める必要がある。そこで上記発明では、第1設定手段により、第1の状態におけるサブスイッチのオン操作切替タイミングを可変設定する。 Here, the potential at the connection point of the first upper and lower arm switches with respect to the negative side potential of the DC power supply is defined as the first intermediate voltage, and the potential at the connection point of the second upper and lower arm switches with respect to the negative side potential of the DC power supply. Is defined as the second intermediate voltage. The higher the charging current of the first upper arm capacitor and the second lower arm capacitor, the higher the change rate of the first and second intermediate voltages immediately after the first upper arm switch and the second lower arm switch are switched to the OFF operation. Become. By adjusting the charging current to the optimum value based on the relationship between the changing speed and the charging current, the changing speed of the first and second intermediate voltages is set at an allowable level for the high-frequency component contained in the rectangular wave voltage applied to the main coil. Can be as fast as possible. Here, the charging current becomes larger as the ON operation time of the sub switch is longer during the ON operation period of the first upper arm switch and the second lower arm switch. The sub switch ON operation switching timing increases as the forward current of the first upper arm diode and the second lower arm diode during the ON operation period of the first upper arm switch and the second lower arm switch increases. It is necessary to advance the timing for switching off the arm switch and the second lower arm switch. Therefore, in the above invention, the ON setting switching timing of the sub switch in the first state is variably set by the first setting means.
一方、例えば、第1下アームスイッチ及び第2上アームスイッチの組がオン操作されてかつ第1上アームスイッチ及び第2下アームスイッチの組がオフ操作されている状態(以下、第2の状態)においても、電流の位相が進む現象が生じ得る。詳しくは、第2の状態において、直流電源の負極側から、第1下アームスイッチに逆並列に接続されたダイオード(以下、第1下アームダイオード)、メインコイル、及び第2上アームスイッチに逆並列に接続されたダイオード(以下、第2上アームダイオード)を介して、直流電源の正極側へと電流が流れる。ここで、第1下アームダイオード及び第2上アームダイオードに順方向電流が流れる状況下において、サブスイッチをオン操作すると、サブリアクトルに流れる電流が増加するとともに、第1下アームダイオード及び第2上アームダイオードに流れる順方向電流が減少する。第1下アームダイオード及び第2上アームダイオードに流れる電流が減少して0になると、第1下アームスイッチ及び第2上アームスイッチに電流が流れるようになる。その後、第1下アームスイッチ及び第2上アームスイッチの組がオフ操作に切り替えられることにより、第1下アームスイッチに並列接続されたコンデンサ(以下、第1下アームコンデンサ)と、第2上アームスイッチに並列接続されたコンデンサ(以下、第2上アームコンデンサ)に直流電源の正極側から充電電流が流れる。 On the other hand, for example, a state in which the set of the first lower arm switch and the second upper arm switch is turned on and the set of the first upper arm switch and the second lower arm switch is turned off (hereinafter referred to as the second state). ) May also cause a phenomenon in which the phase of the current advances. Specifically, in the second state, from the negative side of the DC power source, the diode is connected in reverse parallel to the first lower arm switch (hereinafter referred to as the first lower arm diode), the main coil, and the second upper arm switch. A current flows to the positive electrode side of the DC power supply via a diode (hereinafter referred to as a second upper arm diode) connected in parallel. Here, when a forward current flows through the first lower arm diode and the second upper arm diode, when the sub switch is turned on, the current flowing through the sub reactor increases, and the first lower arm diode and the second upper arm diode increase. The forward current flowing through the arm diode is reduced. When the current flowing through the first lower arm diode and the second upper arm diode decreases to zero, the current flows through the first lower arm switch and the second upper arm switch. After that, the set of the first lower arm switch and the second upper arm switch is switched to an off operation, whereby a capacitor (hereinafter referred to as a first lower arm capacitor) connected in parallel to the first lower arm switch and the second upper arm A charging current flows from a positive electrode side of a DC power supply to a capacitor (hereinafter referred to as a second upper arm capacitor) connected in parallel to the switch.
ここで、第1下アームコンデンサ及び第2上アームコンデンサの充電電流が大きいほど、第1下アームスイッチ及び第2上アームスイッチがオフ操作に切り替えられた直後の第1,第2中間電圧の変化速度が高くなる。このため、上記充電電流を最適値に調整することにより、第1,第2中間電圧の変化速度を、メインコイルに印加される矩形波電圧に含まれる高周波成分を許容レベルにできる速度にすることができる。ここで、上記充電電流は、第1下アームスイッチ及び第2上アームスイッチのオン操作期間中におけるサブスイッチのオン操作時間が長いほど大きくなる。そして、サブスイッチのオン操作切替タイミングは、第1下アームスイッチ及び第2上アームスイッチのオン操作期間中における第1下アームダイオード及び第2上アームダイオードの順方向電流が大きいほど、第1下アームスイッチ及び第2上アームスイッチのオフ操作切替タイミングに対して早める必要がある。そこで上記発明では、第2設定手段により、第2の状態におけるサブスイッチのオン操作切替タイミングを可変設定する。 Here, the larger the charging current of the first lower arm capacitor and the second upper arm capacitor, the change in the first and second intermediate voltages immediately after the first lower arm switch and the second upper arm switch are switched to the OFF operation. Increases speed. For this reason, by adjusting the charging current to an optimum value, the changing speed of the first and second intermediate voltages is set to a speed at which the high-frequency component included in the rectangular wave voltage applied to the main coil can be set to an allowable level. Can do. Here, the charging current becomes larger as the ON operation time of the sub switch is longer during the ON operation period of the first lower arm switch and the second upper arm switch. The sub-switch ON operation switching timing is such that the larger the forward current of the first lower arm diode and the second upper arm diode during the ON operation period of the first lower arm switch and the second upper arm switch, the higher the first lower arm switch. It is necessary to advance the timing for switching off the arm switch and the second upper arm switch. Therefore, in the above invention, the ON operation switching timing of the sub switch in the second state is variably set by the second setting means.
このように、上記発明によれば、サブスイッチのオン操作切替タイミングを適切に調整することができ、第1,第2中間電圧の変化速度を適切な速度とすることができる。これにより、メインコイル側へと出力される電圧に含まれる高周波成分を好適に低減することができる。 Thus, according to the said invention, the ON operation switching timing of a sub switch can be adjusted appropriately, and the change speed of a 1st, 2nd intermediate voltage can be made into an appropriate speed. Thereby, the high frequency component contained in the voltage output to the main coil side can be reduced suitably.
(第1実施形態)
以下、本発明にかかる電力変換装置を非接触給電システムに適用した第1実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment in which a power conversion device according to the present invention is applied to a non-contact power feeding system will be described with reference to the drawings.
図1に示すように、非接触給電システムは、移動体である車両の外部(地上側)に設けられた送電システムPSと、車両に設けられた受電システムPRとを備えている。 As shown in FIG. 1, the non-contact power supply system includes a power transmission system PS provided outside (a ground side) of a vehicle that is a moving body, and a power reception system PR provided in the vehicle.
送電システムPSは、交流電源10(系統電源)から出力された交流電圧が入力されるPFC回路11、DCDCコンバータ12、インバータ13、送電側フィルタ回路14、及び送電パッド15を備えている。PFC回路11は、入力された交流電圧を直流電圧に整流しつつ、入力電圧及び入力電流の力率改善を行う。PFC回路11は、例えば、ダイオードブリッジからなる全波整流回路と、非絶縁型の昇圧チョッパ回路とを備えている。DCDCコンバータ12は、PFC回路11から出力された直流電圧を所定の直流電圧に変換して出力する。DCDCコンバータ12は、例えば、非絶縁型の降圧チョッパ回路である。
The power transmission system PS includes a
インバータ13は、電圧制御形のインバータである。詳しくは、インバータ13は、第1上アームスイッチSXp及び第1下アームスイッチSXnの直列接続体と、第2上アームスイッチSYp及び第2下アームスイッチSYnの直列接続体と、入力電圧を平滑化するコンデンサ13aとを備えるフルブリッジインバータである。第1上アームスイッチSXpには、第1上アームダイオードDXpが逆並列に接続され、第1下アームスイッチSXnには、第1下アームダイオードDXnが逆並列に接続されている。第2上アームスイッチSYpには、第2上アームダイオードDYpが逆並列に接続され、第2下アームスイッチSYnには、第2下アームダイオードDYnが逆並列に接続されている。本実施形態では、各スイッチSXp,SXn,SYp,SYnとして、電圧制御形の半導体スイッチを用いており、具体的には、IGBTを用いている。
The
第1上アームスイッチSXpのコレクタには、インバータ13の第1端子T1を介してDCDCコンバータ12の正極側の出力端子が接続されている。第1上アームスイッチSXpのエミッタには、第1下アームスイッチSXnのコレクタが接続されている。第1下アームスイッチSXnのエミッタには、インバータ13の第2端子T2を介してDCDCコンバータ12の負極側の出力端子が接続されている。第2上アームスイッチSYpのコレクタには、インバータ13の第1端子T1が接続され、第2上アームスイッチSYpのエミッタには、第2下アームスイッチSYnのコレクタが接続されている。第2下アームスイッチSYnのエミッタには、インバータ13の第2端子T2が接続されている。
The output terminal on the positive side of the
インバータ13は、さらに、第1サブスイッチSs1、第1サブダイオードDs1、第2サブスイッチSs2、第2サブダイオードDs2、第1保護用ダイオードDp1、第2保護用ダイオードDp2、及びサブリアクトル13bを備えている。本実施形態では、各サブスイッチSs1,Ss2として、電圧制御形の半導体スイッチを用いており、具体的には、IGBTを用いている。
The
第1サブスイッチSs1には、第1サブダイオードDs1が逆並列に接続され、第2サブスイッチSs2には、第2サブダイオードDs2が逆並列に接続されている。第1上アームスイッチSXpと第1下アームスイッチSXnとの接続点には、第1サブスイッチSs1のエミッタが接続され、第1サブスイッチSs1のコレクタには、サブリアクトル13bの第1端が接続されている。サブリアクトル13bの第2端には、第2サブスイッチSs2のコレクタが接続され、第2サブスイッチSs2のエミッタには、第2上アームスイッチSYpと第2下アームスイッチSYnとの接続点が接続されている。第1サブスイッチSs1及び第2サブスイッチSs2は、これらがオフ操作されることにより、第1サブスイッチSs1のエミッタ側から第2サブスイッチSs2のエミッタ側へと向かう方向の電流の流通と、第2サブスイッチSs2のエミッタ側から第1サブスイッチSs1のエミッタ側へと向かう方向の電流の流通との双方を阻止する機能を有する。
A first sub-diode Ds1 is connected in antiparallel to the first subswitch Ss1, and a second subdiode Ds2 is connected in antiparallel to the second subswitch Ss2. The emitter of the first sub switch Ss1 is connected to the connection point between the first upper arm switch SXp and the first lower arm switch SXn, and the first end of the subreactor 13b is connected to the collector of the first sub switch Ss1. Has been. The collector of the second sub switch Ss2 is connected to the second end of the
第1サブスイッチSs1とサブリアクトル13bとの接続点には、第1保護用ダイオードDp1のアノードが接続され、第1保護用ダイオードDp1のカソードには、第1端子T1が接続されている。第2サブスイッチSs2とサブリアクトル13bとの接続点には、第2保護用ダイオードDp2のアノードが接続され、第2保護用ダイオードDp2のカソードには、第1端子T1が接続されている。第1端子T1には、コンデンサ13aの第1端が接続され、コンデンサ13aの第2端には、第2端子T2が接続されている。
The connection point between the first sub-switch Ss1 and the sub-reactor 13b is connected to the anode of the first protection diode Dp1, and the cathode of the first protection diode Dp1 is connected to the first terminal T1. The connection point between the second sub-switch Ss2 and the sub-reactor 13b is connected to the anode of the second protection diode Dp2, and the cathode of the second protection diode Dp2 is connected to the first terminal T1. A first terminal of the
第1上アームスイッチSXpと第1下アームスイッチSXnとの接続点には、送電側フィルタ回路14を介して送電パッド15の第1端が接続され、送電パッド15の第2端には、送電側フィルタ回路14を介して第2上アームスイッチSYpと第2下アームスイッチSYnとの接続点が接続されている。なお、本実施形態では、送電側フィルタ回路14として、バンドパスフィルタを用いている。送電側フィルタ回路14は、送電側第1,第2リアクトル14a,14bの直列接続体と、送電側第3,第4リアクトル14d,14eの直列接続体と、各直列接続体の接続点を接続する送電側コンデンサ14cとを備えている。
A first end of the
送電パッド15は、送電側コイル15a、第1共振コンデンサ15b、及び第2共振コンデンサ15cを備えている。送電側コイル15aの第1端には、第1共振コンデンサ15bを介して送電パッド15の第1端が接続されている。送電側コイル15aの第2端には、第2共振コンデンサ15cを介して送電パッド15の第2端が接続されている。送電パッド15は、LC直列共振回路を構成する。送電パッド15は、電磁誘導によって受電システムPRの備える受電パッド20に電力を送るための回路である。なお、本実施形態において、送電側コイル15aが「メインコイル」に相当し、各共振コンデンサ15b,15cが「送電側共振コンデンサ」に相当する。
The
一方、受電システムPRは、受電パッド20、受電側フィルタ回路21、及び整流回路22を備えている。受電パッド20は、受電側コイル20a、第3共振コンデンサ20b、及び第4共振コンデンサ20cを備えている。受電側コイル20aの第1端には、第3共振コンデンサ20bを介して受電パッド20の第1端が接続されている。受電側コイル20aの第2端には、第4共振コンデンサ20cを介して受電パッド20の第2端が接続されている。受電パッド20は、LC直列共振回路を構成する。なお、本実施形態において、各共振コンデンサ20b,20cが「受電側共振コンデンサ」に相当する。
On the other hand, the power receiving system PR includes a
受電パッド20には、受電側フィルタ回路21を介して整流回路22が接続されている。なお、本実施形態では、受電側フィルタ回路21として、バンドパスフィルタを用いている。受電側フィルタ回路21は、受電側第1,第2リアクトル21a,21bの直列接続体と、受電側第3,第4リアクトル21d,21eの直列接続体と、各直列接続体の接続点を接続する受電側コンデンサ21cとを備えている。整流回路22は、受電パッド20から出力された交流電圧を直流電圧に変換して出力する。整流回路22は、例えば、ダイオードブリッジから構成される全波整流回路や、4つのスイッチング素子(例えばMOSFET)から構成される同期整流回路を用いることができる。整流回路22から出力された直流電圧は、車載バッテリを含む車載電気負荷23に供給される。なお、本実施形態において、バッテリは、車載主機としての図示しない回転機(モータジェネレータ)の電力供給源となる。
A
インバータ13には、第1〜第4電流センサ17a〜17dが備えられている。第1電流センサ17aは、第1上アームスイッチSXpのコレクタ電流と、第1上アームダイオードDXpの順方向電流とを検出可能な位置に設けられている。第2電流センサ17bは、第1下アームスイッチSXnのコレクタ電流と、第1下アームダイオードDXnの順方向電流とを検出可能な位置に設けられている。第3電流センサ17cは、第2上アームスイッチSYpのコレクタ電流と、第2上アームダイオードDYpの順方向電流とを検出可能な位置に設けられている。第4電流センサ17dは、第2下アームスイッチSYnのコレクタ電流と、第2下アームダイオードDYnの順方向電流とを検出可能な位置に設けられている。
The
DCDCコンバータ12には、その出力電圧を検出する図示しない出力電圧センサが備えられている。本実施形態では、出力電圧センサによって検出された出力電圧をインバータ13の入力電圧VDC(第1,第2端子T1,T2の間の電位差)として用いる。なお、こうした構成に限らず、例えば、インバータ13にその入力電圧を検出する入力電圧センサを備えてもよい。
The
本実施形態において、送電システムPSは送電側制御装置16をさらに備えている。送電側制御装置16は、送電側コイル15a及び受電側コイル20aの間で非接触で電力授受を行う。特に本実施形態では、送電側コイル15aから受電側コイル20aへと電力を供給することにより、車両を充電対象とした充電処理を行う。送電側制御装置16は、第1〜第4電流センサ17a〜17dの検出値や、DCDCコンバータ12から出力されたインバータ13の入力電圧VDCを取り込む。送電側制御装置16は、これら検出値を用いたり、受電システムPRの備える図示しない受電側制御装置と情報のやりとりをしたりすることで、PFC回路11や、DCDCコンバータ12、インバータ13を操作する。
In the present embodiment, the power transmission system PS further includes a power transmission
送電側制御装置16は、第1上アームスイッチSXp及び第2下アームスイッチSYnの組と、第1下アームスイッチSXn及び第2上アームスイッチSYpの組とを、デッドタイムを挟みつつ交互にオン操作する。これにより、極性を交互に反転させた矩形波電圧を送電パッド15に供給する。なお、送電側制御装置16は、DCDCコンバータ12の出力電圧を目標電圧に制御すべく、DCDCコンバータ12を操作する。目標電圧は、送電側と受電側とのインピーダンスマッチングを行うことで高効率の非接触給電を実現可能な値に可変設定される。具体的には例えば、目標電圧は、受電パッド20の受電電力に基づいて可変設定される。ちなみに、本実施形態において、送電側制御装置16が「メイン操作手段」及び「サブ操作手段」に相当する。
The power transmission
ここで、本実施形態では、第1上アームスイッチSXpに第1スナバコンデンサ18aが並列接続され、第1下アームスイッチSXnに第2スナバコンデンサ18bが並列接続されている。また、第2上アームスイッチSYpに第3スナバコンデンサ18cが並列接続され、第2下アームスイッチSYnに第4スナバコンデンサ18dが並列接続されている。各スナバコンデンサ18a〜18dの設置を可能としたのは、本実施形態にかかる特徴的構成であるサブリアクトル13b及び各サブスイッチSs1,Ss2をインバータ13に備えたためである。
Here, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、各サブスイッチSs1,Ss2の操作手法にも特徴がある。以下、サブリアクトル13b及び各サブスイッチSs1,Ss2について説明した後、各サブスイッチSs1,Ss2の操作手法について説明する。
In the present embodiment, the operation method of each of the sub switches Ss1, Ss2 is also characterized. Hereinafter, after describing the
<1.サブリアクトル13b及び各サブスイッチSs1,Ss2について>
図2(a)は、送電側コイル15aに流れる共振電流(以下、1次側電流Ip)と送電側コイル15aの印加電圧(以下、1次側電圧Vp)との推移を示し、図2(b)は、第1上アームスイッチSXp,第2下アームスイッチSYnの操作状態の推移を示し、図2(c)は、第1下アームスイッチSXn,第2上アームスイッチSYpの操作状態の推移を示す。なお、図2(a)において、第1上アームスイッチSXp及び第1下アームスイッチSXnの接続点から第2上アームスイッチSYp及び第2下アームスイッチSYnの接続点へと向かう方向に流れる1次側電流Ipを正と定義している。また、図2(a)において、送電側コイル15aの両端のうち、第2上アームスイッチSYp及び第2下アームスイッチSYnの接続点側の電位に対して第1上アームスイッチSXp及び第1下アームスイッチSXnの接続点側の電位が高くなる場合の1次側電圧Vpを正と定義している。さらに、図2では、デッドタイムの図示を省略している。
<1.
FIG. 2A shows the transition of the resonance current (hereinafter referred to as the primary current Ip) flowing through the power
図示されるように、本実施形態では、各スイッチSXp,SXn,SYp,SYnのスイッチング周期Tswと1次側電流Ipの基本波電流の周期とが同一に設定されている。こうした設定において、理想的には、1次側電流Ipは、1次側電圧Vpが正の場合に正の値となり、1次側電圧Vpが負の場合に負の値となる。この場合、非接触給電システムの送電側の力率は高い水準とされる。しかしながら、非接触給電システムでは、送電パッド15の共振回路の共振周波数等が変化する。この要因としては、例えば、送電パッド15及び受電パッド20の相対位置関係の変化による各コイル15a,20a間の結合係数の変化や、送電パッド15及び受電パッド20の間の送受電電力の変化、共振回路の共振特性を決定するリアクトルやコンデンサ等の部品の初期特性ばらつき、温度変化に伴う共振特性のドリフトが挙げられる。
As shown in the figure, in the present embodiment, the switching period Tsw of each switch SXp, SXn, SYp, SYn and the period of the fundamental current of the primary side current Ip are set to be the same. In such a setting, ideally, the primary side current Ip becomes a positive value when the primary side voltage Vp is positive, and becomes a negative value when the primary side voltage Vp is negative. In this case, the power factor on the power transmission side of the non-contact power feeding system is set to a high level. However, in the non-contact power supply system, the resonance frequency of the resonance circuit of the
共振回路の共振周波数等の変化により、1次側電圧Vpに対して1次側電流Ipの位相が進む現象が生じ得る。詳しくは、この現象は、1次側電圧Vpが正となる期間を2分した場合の後の期間において1次側電流Ipが負となり、1次側電圧Vpが負となる期間を2分した場合の後の期間において1次側電流Ipが正となる現象である。 Due to a change in the resonance frequency of the resonance circuit, a phenomenon that the phase of the primary current Ip advances with respect to the primary voltage Vp may occur. Specifically, in this phenomenon, the period in which the primary side voltage Vp is positive becomes negative in the period after the period in which the primary side voltage Vp is positive is divided into two, and the period in which the primary side voltage Vp is negative is divided into two. This is a phenomenon in which the primary side current Ip becomes positive in a later period.
なお、上記要因により、1次側電圧Vpに対して1次側電流Ipの位相が遅れる現象が生じ得る。詳しくは、この現象は、1次側電圧Vpが正となる期間を2分した場合の前の期間において1次側電流Ipが負となり、1次側電圧Vpが負となる期間を2分した場合の前の期間において1次側電流Ipが正となる現象である。 Due to the above factors, a phenomenon in which the phase of the primary current Ip is delayed with respect to the primary voltage Vp may occur. More specifically, this phenomenon is achieved by dividing the period in which the primary side current Ip becomes negative and the period in which the primary side voltage Vp becomes negative in the period before the period in which the primary side voltage Vp is positive in 2 minutes. This is a phenomenon in which the primary current Ip becomes positive in the period before the case.
ここで、1次側電流Ipの位相が進む現象が生じると、比較技術において各ダイオードDXp,DXn,DYp,DYnにリカバリ電流が流れることにより、リカバリ損失が生じる。ここで、比較技術とは、先の図1に示した構成から、サブリアクトル13b、各サブスイッチSs1,Ss2、各保護用ダイオードDp1,Dp2、及び各スナバコンデンサ18a〜18dを除去した構成のことである。以下、リカバリ損失の発生について、図2〜図9を用いて説明する。なお、図3〜図5及び図7〜図9では、送電側フィルタ回路14等の図示を省略している。
Here, when a phenomenon occurs in which the phase of the primary current Ip advances, a recovery loss occurs due to the recovery current flowing through the diodes DXp, DXn, DYp, and DYn in the comparative technique. Here, the comparative technique is a configuration in which the
時刻t1〜t2のMODE1においては、図3に示すように、第1上アームスイッチSXp,第2下アームスイッチSYnの組がオン操作され、第1下アームスイッチSXn,第2上アームスイッチSYpの組がオフ操作されている。MODE1では、第1端子T1側から、第1上アームスイッチSXp、送電側コイル15a、及び第2下アームスイッチSYnを介して、第2端子T2側へと電流が流れる。
In
その後、時刻t2〜t31のMODE2においては、図4に示すように、1次側電流Ipの位相進みにより、電流は、第2端子T2側から、第2下アームダイオードDYn、送電側コイル15a、及び第1上アームダイオードDXpを介して、第1端子T1側へと流れる。ここで、MODE2の途中の時刻t3において、第1上アームスイッチSXp,第2下アームスイッチSYnの組がオフ操作に切り替えられ、第1下アームスイッチSXn,第2上アームスイッチSYpの組がオン操作に切り替えられる。なお、その後、各スイッチSXp,SXn,SYp,SYnが全てオフ操作されるデッドタイム期間(時刻t3〜t31)においても、図4に示す電流流通経路となる。このため、本実施形態では、このデットタイム期間もMODE2に含めている。
Thereafter, in
その後、時刻t31直後のMODE3においては、図5に示すように、第1上アームダイオードDXpのアノードの電位が第2端子T2の電位(0)となり、カソードの電位が第1端子T1の電位VDCとなる。このため、第1上アームダイオードDXpに逆電圧が印加され、第1上アームダイオードDXpにリカバリ電流が流れることとなる。すなわち、第1端子T1側から第1上アームダイオードDXp及び第1下アームスイッチSXnを介して第2端子T2側へと電流が流れることとなる。また、第2下アームダイオードDYnにも逆電圧が印加され、第2下アームダイオードDYnにリカバリ電流が流れることとなる。すなわち、第1端子T1側から第2上アームスイッチSYp及び第2下アームダイオードDYnを介して第2端子T2側へと電流が流れることとなる。リカバリ電流が流れることにより、リカバリ損失が生じる。 Thereafter, in MODE 3 immediately after time t31, as shown in FIG. 5, the anode potential of the first upper arm diode DXp becomes the potential (0) of the second terminal T2, and the cathode potential becomes the potential VDC of the first terminal T1. It becomes. For this reason, a reverse voltage is applied to the first upper arm diode DXp, and a recovery current flows through the first upper arm diode DXp. That is, a current flows from the first terminal T1 side to the second terminal T2 side through the first upper arm diode DXp and the first lower arm switch SXn. A reverse voltage is also applied to the second lower arm diode DYn, and a recovery current flows through the second lower arm diode DYn. That is, a current flows from the first terminal T1 side to the second terminal T2 side via the second upper arm switch SYp and the second lower arm diode DYn. A recovery loss occurs due to the flow of the recovery current.
ここで、図6を用いて、リカバリ電流の流通態様をさらに詳しく説明する。図6(a)は、第1上アームダイオードDXpに流れる電流Idxpの推移を示し、図6(b)は、第1下アームスイッチSXnに流れる電流Isxnの推移を示し、図6(c)は、第1下アームスイッチSXnのエミッタ電位に対する第1上,下アームスイッチSXp,SXnの接続点の電位(以下、第1中間電圧Vx)の推移を示す。図6(d)は、第1上アームスイッチSXpの操作状態の推移を示し、図6(e)は、第1下アームスイッチSXnの操作状態の推移を示す。なお、図6では、第1上アームダイオードDXpに流れる順方向の電流Idxpを負と定義し、第1下アームスイッチSXnのエミッタ電位に対して第1上,下アームスイッチSXp,SXnの接続点の電位が高い場合の第1中間電圧Vxを正と定義する。 Here, the distribution mode of the recovery current will be described in more detail with reference to FIG. 6A shows the transition of the current Idxp flowing through the first upper arm diode DXp, FIG. 6B shows the transition of the current Isxn flowing through the first lower arm switch SXn, and FIG. The transition of the potential at the connection point of the first upper and lower arm switches SXp and SXn (hereinafter referred to as the first intermediate voltage Vx) with respect to the emitter potential of the first lower arm switch SXn is shown. FIG. 6D shows the transition of the operation state of the first upper arm switch SXp, and FIG. 6E shows the transition of the operation state of the first lower arm switch SXn. In FIG. 6, the forward current Idxp flowing through the first upper arm diode DXp is defined as negative, and the connection point of the first upper and lower arm switches SXp, SXn with respect to the emitter potential of the first lower arm switch SXn. The first intermediate voltage Vx when the potential is high is defined as positive.
図示されるように、1次側電流Ipの位相進みにより、第1上アームダイオードDXpに順方向電流が流れている。こうした状況下、時刻t3において、第1上アームスイッチSXpがオフ操作に切り替えられ、時刻t3からデッドタイムが経過した時刻t31において、第1下アームスイッチSXnがオン操作に切り替えられる。これにより、第1上アームダイオードDXpの順方向電流Idxpが徐々に減少するとともに、第1下アームスイッチSXnに流れるコレクタ電流Isxnが徐々に増加する。その後、時刻t32において第1上アームダイオードDXpにリカバリ電流が流れ始める。時刻t33において、リカバリ電流がピークとなることで、第1下アームスイッチSXnに流れるコレクタ電流Isxnもピークとなる。その結果、リカバリ損失が増大する。なお、その後時刻t34において、リカバリ電流の流通が停止されることで、第1中間電圧Vxが0とされる。 As shown in the figure, the forward current flows through the first upper arm diode DXp due to the phase advance of the primary current Ip. Under such circumstances, at time t3, the first upper arm switch SXp is switched to the off operation, and at time t31 when the dead time has elapsed from time t3, the first lower arm switch SXn is switched to the on operation. As a result, the forward current Idxp of the first upper arm diode DXp gradually decreases, and the collector current Isxn flowing through the first lower arm switch SXn gradually increases. Thereafter, a recovery current starts to flow through the first upper arm diode DXp at time t32. At time t33, when the recovery current reaches a peak, the collector current Isxn flowing through the first lower arm switch SXn also peaks. As a result, recovery loss increases. At time t34, the first intermediate voltage Vx is set to 0 by stopping the flow of the recovery current.
時刻t34〜t4のMODE4においては、図7に示すように、第1上アームスイッチSXp,第2下アームスイッチSYnの組がオフ操作され、第1下アームスイッチSXn,第2上アームスイッチSYpの組がオン操作されている。MODE4では、第1端子T1側から、第2上アームスイッチSYp、送電側コイル15a、及び第1下アームスイッチSXnを介して、第2端子T2側へと電流が流れる。
In
その後、時刻t4〜t51のMODE5においては、図8に示すように、1次側電流Ipの位相進みにより、電流は、第2端子T2側から、第1下アームダイオードDXn、送電側コイル15a、及び第2上アームダイオードDYpを介して、第1端子T1側へと流れる。ここで、MODE5の途中の時刻t5において、第1上アームスイッチSXp,第2下アームスイッチSYnの組がオン操作に切り替えられ、第1下アームスイッチSXn,第2上アームスイッチSYpの組がオフ操作に切り替えられる。なお、その後、各スイッチSXp,SXn,SYp,SYnが全てオフ操作されるデッドタイム期間(時刻t5〜t51)においても、図8に示す電流流通経路となる。このため、本実施形態では、このデットタイム期間もMODE5に含めている。
Thereafter, in MODE 5 from time t4 to time t51, as shown in FIG. 8, due to the phase advance of the primary side current Ip, the current flows from the second terminal T2 side to the first lower arm diode DXn, the power
その後、時刻t51直後のMODE6においては、図9に示すように、第2上アームダイオードDYp及び第1下アームダイオードDXnに逆電圧が印加され、第2上アームダイオードDYp及び第1下アームダイオードDXnにリカバリ電流が流れることとなる。このため、リカバリ損失が生じる。 Thereafter, in MODE 6 immediately after time t51, as shown in FIG. 9, a reverse voltage is applied to the second upper arm diode DYp and the first lower arm diode DXn, and the second upper arm diode DYp and the first lower arm diode DXn are applied. Recovery current will flow through. For this reason, a recovery loss occurs.
ここで、1次側電流Ipの位相進みが生じる場合に各スイッチSXp〜SYnに各スナバコンデンサ18a〜18dを並列接続すると、各スイッチSXp〜SYnに大きな電流が流れ、各スイッチSXp〜SYnの信頼性が低下し得る。以下、第1上アームスイッチSXpを例にして説明する。各スナバコンデンサ18a〜18dが各スイッチSXp〜SYnに並列接続されている場合、先の図8のMODE5において、第2端子T2側から第1下アームダイオードDXnを介して流れてくる電流によって第1スナバコンデンサ18aが充電される。その後、MODE5から図9に示すMODE6に移行すると、第1スナバコンデンサ18aに蓄積された電荷が放電される。第1下アームダイオードDXnのリカバリ電流に加えて、第1スナバコンデンサ18aの放電電流が第1上アームスイッチSXpに流れることに起因して、第1上アームスイッチSXpの信頼性が低下し得る。このように、1次側電流Ipの位相進みが生じる場合、各スナバコンデンサ18a〜18dを設置することにより、設置しない場合と比較して各スイッチSXp〜SYnに大きな電流が流れる。このため、各スナバコンデンサ18a〜18dを設置できない。しかしながら、各スナバコンデンサ18a〜18dは、1次側電流Ipの位相遅れが生じる場合には、各スイッチSXp〜SYnのターンオフ損失の低減に寄与する。このため、1次側電流Ipの位相遅れを考えると、各スナバコンデンサ18a〜18dの設置が望まれる。
Here, if the
そこで、本実施形態では、サブリアクトル13bと、送電側制御装置16によって操作される各サブスイッチSs1,Ss2とをインバータ13に備えた。以下、これについて、図10〜図12を用いて説明する。
Therefore, in the present embodiment, the
図10(a)は、第1上アームダイオードDXpに流れる電流Idxp,第2下アームダイオードDYnに流れる電流Idynの推移を示し、図10(b)は、第1下アームスイッチSXnに流れる電流Isxn,第2上アームスイッチSYpに流れる電流Isypの推移を示す。図10(c)は、サブリアクトル13bに流れる電流ICLの推移を示す。図10(e),(f)は、各スイッチSXp〜SYnの操作状態の推移を示し、図10(g)は、第1,第2サブスイッチSs1,Ss2の操作状態の推移を示す。なお、図10(d)は、先の図6(c)に対応している。また、図10において、第1上アームスイッチSXp及び第1下アームスイッチSXnの接続点から第2上アームスイッチSYp及び第2下アームスイッチSYnの接続点へと向かう方向に流れる電流ICLを正と定義する。
FIG. 10A shows the transition of the current Idxp flowing through the first upper arm diode DXp and the current Idyn flowing through the second lower arm diode DYn, and FIG. 10B shows the current Isxn flowing through the first lower arm switch SXn. , Shows the transition of the current Isyp flowing through the second upper arm switch SYp. FIG.10 (c) shows transition of the electric current ICL which flows into the
MODE2の期間のうち第1上アームスイッチSXp,第2下アームスイッチSYnのオフ操作切替タイミングよりも前の時刻taにおいて、第1,第2サブスイッチSs1,Ss2をオン操作する。これにより、第1上アームダイオードDXp及び第2下アームダイオードDYnに流れていた順方向電流の一部がサブリアクトル13bに流れ始める(図11参照)。このため、上記順方向電流は徐々に減少し、サブリアクトル13bに流れる電流ICLは徐々に増加する。これにより、その後、第1上アームスイッチSXp及び第2下アームスイッチSYnをオフ操作に切り替える時刻t3におけるリカバリ電流を低減することができる。その後、時刻tbにおいて第1中間電圧Vxが0になり、時刻t31において、第1下アームスイッチSXn及び第2上アームスイッチSYpがオン操作に切り替えられる。なお、その後、時刻tcにおいて第1,第2サブスイッチSs1,Ss2がオフ操作に切り替えられ、時刻tdにおいてサブリアクトル13bに流れる電流が0となる。
The first and second sub switches Ss1, Ss2 are turned on at a time ta before the timing of switching off the first upper arm switch SXp and the second lower arm switch SYn in the period of MODE2. As a result, a part of the forward current flowing in the first upper arm diode DXp and the second lower arm diode DYn starts flowing in the
その後、MODE5の期間のうち第1下アームスイッチSXn,第2上アームスイッチSYpのオフ操作切替タイミングよりも前のタイミングにおいて、第1,第2サブスイッチSs1,Ss2をオン操作する。これにより、第1下アームダイオードDXn及び第2上アームダイオードDYpに流れていた順方向電流の一部がサブリアクトル13bに流れ始める(図12参照)。このため、上記順方向電流は徐々に減少し、サブリアクトル13bに流れる電流ICLは徐々に増加する。これにより、その後、第1下アームスイッチSXn及び第2上アームスイッチSYpをオフ操作に切り替えるタイミングにおけるリカバリ電流を低減することができる。その後、第1上アームスイッチSXp及び第2下アームスイッチSYnがオン操作に切り替えられた後、第1,第2サブスイッチSs1,Ss2がオフ操作に切り替えられる。
Thereafter, the first and second sub-switches Ss1, Ss2 are turned on at a timing before the OFF operation switching timing of the first lower arm switch SXn and the second upper arm switch SYp in the period of MODE5. As a result, part of the forward current flowing in the first lower arm diode DXn and the second upper arm diode DYp starts to flow in the
このように、各サブスイッチSs1,Ss2は、オン操作されることにより、ダイオードに流れる順方向電流をサブリアクトル13bに流して上記順方向電流を減少させた後、第1上,下アームスイッチSXp,SXn及び第2上,下アームスイッチSYp,SYnのうち、上記順方向電流を減少させたダイオードに逆並列に接続されたスイッチに流れる電流を増加可能なように設けられている。こうしたサブリアクトル13b及び各サブスイッチSs1,Ss2の設置により、リカバリ電流を低減することができる。また、上述したように、例えば、MODE5からMODE6に移行する状況下において、第1スナバコンデンサ18aに蓄積された電荷の放電を回避でき、第1上アームスイッチSXpに第1スナバコンデンサ18aの放電電流が流れることを回避できる。このため、各スナバコンデンサ18a〜18dを設置することができる。
As described above, each of the sub-switches Ss1 and Ss2 is turned on so that the forward current flowing through the diode flows through the sub-reactor 13b to reduce the forward current, and then the first upper and lower arm switches SXp , SXn and the second upper and lower arm switches SYp, SYn are provided so as to increase the current flowing through the switch connected in reverse parallel to the diode whose forward current is reduced. By installing the
<2.各サブスイッチSs1,Ss2の操作手法について>
本実施形態では、各サブスイッチSs1,Ss2のオン操作開始タイミングを可変設定する。これは、インバータ13の出力電圧に含まれる高周波成分を低減するためである。非接触給電システムのインバータ13においては、スイッチング損失低減のため、電圧や電流の変化速度を高めて損失の低減を図ることが要求される。しかしながら、変化速度を高めることは、インバータ13から出力される矩形波電圧の立ち上がりや立ち下がりの傾きを急峻にすることにつながる。その結果、インバータ13の出力電圧に高周波成分が含まれることとなる。高周波成分が含まれた出力電圧は、送電側フィルタ回路14に印加される。ここで、本実施形態では、上記高周波成分の周波数帯域が、共振回路である送電パッド15や送電側フィルタ回路14の通過帯域となる。これは、共振回路や送電側フィルタ回路14を構成するリアクトルの巻線間の寄生容量が上記高周波成分の周波数帯域において増加することにより、上記高周波成分の周波数帯域における共振回路や送電側フィルタ回路14のインピーダンスが過度に低くなるためである。
<2. Operation method of each sub switch Ss1, Ss2>
In the present embodiment, the ON operation start timing of each of the sub switches Ss1, Ss2 is variably set. This is to reduce the high frequency component included in the output voltage of the
このため、インバータ13の出力電圧に含まれる高周波成分を除去しきれず、EMCに悪影響を及ぼす懸念がある。こうした問題に対処するには、例えば、上記高周波成分を除去可能な高周波フィルタを別途追加することも考えられる。ただし、この場合、高周波フィルタにおける損失が増加したり、システムの体格が増加したりする。
For this reason, the high frequency component contained in the output voltage of the
そこで、本実施形態では、第1上アームスイッチSXp,第2下アームスイッチSYnの組がオフ操作に切り替えられた後の第1中間電圧Vxの低下速度と、第2下アームスイッチSYnのエミッタ電位に対する第2上,下アームスイッチSYp,SYnの接続点の電位(以下、第2中間電圧Vy)の上昇速度とを、上記高周波成分の周波数帯域が共振回路や送電側フィルタ回路14の阻止帯域に含まれるような速度に調整する。また、第1下アームスイッチSXn,第2上アームスイッチSYpの組がオフ操作に切り替えられた後の第1中間電圧Vxの上昇速度及び第2中間電圧Vyの低下速度を、上記高周波成分の周波数帯域が共振回路や送電側フィルタ回路14の阻止帯域に含まれるような速度に調整する。こうした調整により、上記高周波成分がEMCに及ぼす影響を抑制し、高周波フィルタを不要とする。これにより、高周波フィルタにおける損失低減による発熱量の低減、システムの体格の低減、及び共振回路や送電側フィルタ回路14の周波数特性の設計の容易化を実現する。
Therefore, in the present embodiment, the rate of decrease in the first intermediate voltage Vx after the set of the first upper arm switch SXp and the second lower arm switch SYn is switched to the off operation, and the emitter potential of the second lower arm switch SYn. The rising speed of the potential of the connection point of the second upper and lower arm switches SYp and SYn (hereinafter referred to as the second intermediate voltage Vy) with respect to the frequency band of the high-frequency component becomes the stop band of the resonance circuit and the power
なお、本実施形態では、第2下アームスイッチSYnのエミッタ電位に対して第2上,下アームスイッチSYp,SYnの接続点の電位が高い場合の第2中間電圧Vyを正と定義する。また、第1上アームスイッチSXp及び第2下アームスイッチSYnの組がオン操作されてかつ第1下アームスイッチSXn及び第2上アームスイッチSYpの組がオフ操作されている場合の各サブスイッチSs1,Ss2のオン操作切替タイミングを第1オン操作切替タイミングと称すこととする。さらに、第1上アームスイッチSXp及び第2下アームスイッチSYnの組がオフ操作されてかつ第1下アームスイッチSXn及び第2上アームスイッチSYpの組がオン操作されている場合の各サブスイッチSs1,Ss2のオン操作切替タイミングを第2オン操作切替タイミングと称すこととする。 In the present embodiment, the second intermediate voltage Vy when the potential at the connection point of the second upper and lower arm switches SYp and SYn is higher than the emitter potential of the second lower arm switch SYn is defined as positive. Each sub switch Ss1 when the set of the first upper arm switch SXp and the second lower arm switch SYn is turned on and the set of the first lower arm switch SXn and the second upper arm switch SYp is turned off. , Ss2 on-operation switching timing is referred to as first on-operation switching timing. Further, each sub switch Ss1 when the set of the first upper arm switch SXp and the second lower arm switch SYn is turned off and the set of the first lower arm switch SXn and the second upper arm switch SYp is turned on. , Ss2 on-operation switching timing is referred to as second on-operation switching timing.
まず、図13を用いて、第1オン操作切替タイミングについて説明する。ここで、図13(a)は第1,第4電流センサ17a,17dによって検出可能な電流の推移を示し、図13(b)は第2,第3電流センサ17b,17cによって検出可能な電流の推移を示し、図13(c)〜図13(g)は、先の図10(c)〜(g)に対応している。
First, the first on-operation switching timing will be described with reference to FIG. Here, FIG. 13A shows the transition of the current that can be detected by the first and fourth
図13の実線で示された波形に着目して説明する。第1上アームスイッチSXp,第2下アームスイッチSYnの組がオン操作されてかつ第1下アームスイッチSXn,第2上アームスイッチSYpの組がオフ操作されている状況下、時刻t1b以前において、電流の位相進みによって第1上アームダイオードDXp,第2下アームダイオードDYnに順方向電流Idxp,Idynが流れている。その後、時刻t1bにおいて、第1,第2サブスイッチSs1,Ss2がオン操作に切り替えられる。これにより、サブリアクトル13bに流れる電流ICLが徐々に増加するとともに、第1上アームダイオードDXp,第2下アームダイオードDYnに流れる順方向電流Idxp,Idynが徐々に減少する。順方向電流Idxp,Idynが減少して0になった後、第1上アームスイッチSXp,第2下アームスイッチSYnに流れる電流Isxp,Isynが徐々に増加する。 Description will be made by paying attention to the waveform shown by the solid line in FIG. Before the time t1b under a situation where the first upper arm switch SXp and the second lower arm switch SYn are turned on and the first lower arm switch SXn and the second upper arm switch SYp are turned off, The forward currents Idxp and Idyn flow through the first upper arm diode DXp and the second lower arm diode DYn due to the phase advance of the current. Thereafter, at time t1b, the first and second sub switches Ss1, Ss2 are switched to the on operation. As a result, the current ICL flowing through the subreactor 13b gradually increases, and the forward currents Idxp and Idyn flowing through the first upper arm diode DXp and the second lower arm diode DYn gradually decrease. After the forward currents Idxp and Idyn decrease to zero, the currents Ispp and Isyn flowing through the first upper arm switch SXp and the second lower arm switch SYN are gradually increased.
その後、時刻t2において、第1上アームスイッチSXp,第2下アームスイッチSYnの組がオフ操作に切り替えられる。このため、第1端子T1側から流れてくる電流によって第1,第4スナバコンデンサ18a,18dが充電される。これにより、第1,第4スナバコンデンサ18a,18dの端子間電圧は徐々に上昇する。この際、第1スナバコンデンサ18aの端子間電圧が上昇するに連れて、図13(d)に示すように、第1中間電圧Vxは低下して0に近づく。また、第4スナバコンデンサ18dの端子間電圧が上昇するに連れて、第2中間電圧Vyは上昇して入力電圧VDCに近づく。第1中間電圧Vxが0となるタイミング以降のタイミングを第1下アームスイッチSXnのオン操作切替タイミングになるように調整し、第2中間電圧Vyが入力電圧VDCとなるタイミング以降のタイミングを第2上アームスイッチSYpのオン操作切替タイミングになるように調整する。これにより、これらスイッチSXn,SYpのオン操作への切替をゼロ電圧スイッチング(ZVS)とすることができる。ここで、図13では、ZVSのための理想的なオン操作切替タイミングを時刻t3bにて示した。
Thereafter, at time t2, the set of the first upper arm switch SXp and the second lower arm switch SYn is switched to the off operation. For this reason, the first and
ここで、時刻t2の後、第1中間電圧Vxの低下速度及び第2中間電圧Vyの上昇速度は、第1上アームスイッチSXp,第2下アームスイッチSYnがオフ操作に切り替えられた後の第1,第4スナバコンデンサ18a,18dの充電電流Ioffが大きいほど高くなる。図13(a),(c),(d),(f)には、充電電流Ioffが理想的な値よりも大きい場合の各波形の推移を一点鎖線にて示し、充電電流Ioffが理想的な値よりも小さい場合の各波形の推移を破線にて示した。図13(f)には、各サブスイッチSs1,Ss2の理想的なオン操作切替タイミングと第1上アームスイッチSXp,第2下アームスイッチSYnのオフ操作切替タイミング(時刻t2)との理想的な時間差を「Tonb」にて示した。そして、理想的なオフ操作切替タイミングに設定した場合において、時刻t2から第1中間電圧Vxが0となるまでの理想時間を「Tswb」にて示した。なお、理想時間Tswbは、例えば、サブリアクトル13bのインダクタンス及び各スナバコンデンサ18a〜18dの静電容量によって定まる共振回路の共振周期の「1/4」である。
Here, after the time t2, the decreasing speed of the first intermediate voltage Vx and the increasing speed of the second intermediate voltage Vy are the same as those after the first upper arm switch SXp and the second lower arm switch SYn are switched off. The higher the charging current Ioff of the first and
第1中間電圧Vxを例にして説明すると、各サブスイッチSs1,Ss2のオン操作切替タイミング(時刻t1a)と時刻t2との時間差Tonaが理想的な時間差Tonbよりも長い場合、第1スナバコンデンサ18aの充電電流が理想的な充電電流よりも大きくなる。その結果、時刻t2から第1中間電圧Vxが0になるタイミング(時刻t3a)までの時間Tswaが、理想的な時間Tswbよりも短くなる。一方、各サブスイッチSs1,Ss2のオン操作切替タイミング(時刻t1c)と時刻t2との時間差Toncが理想的な時間差Tonbよりも短い場合、第1スナバコンデンサ18aの充電電流が理想的な充電電流よりも小さくなる。その結果、時刻t2から第1中間電圧Vxが0になるタイミング(時刻t3c)までの時間Tswcが、理想的な時間Tswbよりも長くなる。これは、以下に説明する理由による。
The first intermediate voltage Vx will be described as an example. When the time difference Tona between the ON operation switching timing (time t1a) of each of the sub switches Ss1 and Ss2 and the time t2 is longer than the ideal time difference Tonb, the
サブリアクトル13bのインダクタンス及び第1,第2スナバコンデンサ18a,18bの静電容量によって定まる共振回路において、ソフトスイッチングに必要な最小限の電流Iminは、下式(eq1)で表される。
In the resonance circuit determined by the inductance of the subreactor 13b and the capacitances of the first and
続いて、第2オン操作切替タイミングについて説明する。この切替タイミングも、第1操作切替タイミングの設定手法と同様の手法によって設定できる。詳しくは、第1下アームスイッチSXn及び第2上アームスイッチSYpがオン操作されている期間における第1下アームダイオードDXn及び第2上アームダイオードDYpの順方向電流が大きいほど、各スイッチSXn,SYpのオフ操作切替タイミングに対して、第2オン操作切替タイミングを早めることが要求される。 Next, the second on operation switching timing will be described. This switching timing can also be set by the same method as the first operation switching timing setting method. Specifically, the larger the forward current of the first lower arm diode DXn and the second upper arm diode DYp during the period when the first lower arm switch SXn and the second upper arm switch SYp are turned on, the larger the switches SXn, SYp. It is required to advance the second on-operation switching timing with respect to the off-operation switching timing.
図14及び図15を用いて、電流位相の進み度合いや1次側電流Ipの振幅に応じて、上記順方向電流が変化することを説明する。なお、図14及び図15において、(a)は1次側電流Ip,1次側電圧Vpの推移を示し、(b)は第1上アームスイッチSXp,第2下アームスイッチSYnの操作状態の推移を示し、(c)は第1下アームスイッチSXn,第2上アームスイッチSYpの操作状態の推移を示す。 14 and 15, it will be described that the forward current changes according to the degree of advancement of the current phase and the amplitude of the primary current Ip. 14 and 15, (a) shows transitions of the primary side current Ip and the primary side voltage Vp, and (b) shows the operating states of the first upper arm switch SXp and the second lower arm switch SYn. (C) shows the transition of the operating state of the first lower arm switch SXn and the second upper arm switch SYp.
図14に示すように、第1下アームスイッチSXn及び第2上アームスイッチSYpをオフ操作に切り替える時刻t1における1次側電流Ipは、電流位相の進み度合いが大きいほど大きくなる。1次側電流Ipが大きくなると、第1下アームダイオードDXn及び第2上アームダイオードDYpに流れる順方向電流も大きくなる。この場合、第2,第3スナバコンデンサ18b,18cの充電電流を、第1中間電圧Vxの上昇速度及び第2中間電圧Vyの低下速度を適切な速度とする最適値に調整するために、第2オン操作切替タイミングを早めることが要求される。一方、第1上アームスイッチSXp,第2下アームスイッチSYnをオフ操作に切り替える時刻t2における1次側電流Ipも、電流位相の進み度合いが大きいほど大きくなる。このため、第1,第4スナバコンデンサ18a,18dの充電電流を、第1中間電圧Vxの低下速度及び第2中間電圧Vyの上昇速度を適切な速度とする最適値に調整するために、第1オン操作切替タイミングを早めることが要求される。
As shown in FIG. 14, the primary current Ip at time t1 when the first lower arm switch SXn and the second upper arm switch SYp are switched to the off operation increases as the degree of advancement of the current phase increases. As the primary current Ip increases, the forward current flowing through the first lower arm diode DXn and the second upper arm diode DYp also increases. In this case, in order to adjust the charging currents of the second and
また、図15に示すように、第1下アームスイッチSXn及び第2上アームスイッチSYpをオフ操作に切り替える時刻t1における1次側電流Ipは、1次側電流Ipの振幅が大きいほど大きくなる。その結果、第1下アームダイオードDXn及び第2上アームダイオードDYpに流れる順方向電流が大きくなる。一方、第1上アームスイッチSXp及び第2下アームスイッチSYnをオフ操作に切り替える時刻t2における1次側電流Ipも、1次側電流Ipの振幅が大きいほど大きくなる。 Further, as shown in FIG. 15, the primary current Ip at time t1 when the first lower arm switch SXn and the second upper arm switch SYp are switched to the off operation increases as the amplitude of the primary current Ip increases. As a result, the forward current flowing through the first lower arm diode DXn and the second upper arm diode DYp increases. On the other hand, the primary current Ip at time t2 when the first upper arm switch SXp and the second lower arm switch SYn are switched to the off operation also increases as the amplitude of the primary current Ip increases.
図16を用いて、第1オン操作切替タイミングの設定処理を含むインバータ13の操作処理について説明する。なお、図16に示す処理は、送電側制御装置16によって例えば所定周期で繰り返し実行される。
The operation process of the
この一連の処理では、まずステップS10において、第1上アームスイッチSXp,第2下アームスイッチSYnがオン操作されて、かつ第1下アームスイッチSXn,第2上アームスイッチSYpがオフ操作されているか否かを判断する。 In this series of processing, first, in step S10, whether the first upper arm switch SXp and the second lower arm switch SYn are turned on, and the first lower arm switch SXn and the second upper arm switch SYp are turned off. Judge whether or not.
ステップS10において肯定判断した場合には、ステップS11に進み、第1の電流検出タイミングであるか否かを判断する。本実施形態において、第1の電流検出タイミングは、第1上アームスイッチSXp及び第2下アームスイッチSYnがオフ操作に切り替えられる第1基準タイミングから、第1,第3スナバコンデンサ18a,18cの充電電流を最適値に調整するために要求される第1,第2サブスイッチSs1,Ss2のオン操作時間の最大値よりも長い時間遡ったタイミングに設定されている。ステップS11において肯定判断した場合には、ステップS12に進み、第1電流センサ17a又は第4電流センサ17dにより、第1上アームダイオードDXp又は第2下アームダイオードDYnに流れる順方向電流を検出する。以下、第1電流センサ17a又は第4電流センサ17dによって検出された電流を第1電流値I1と称すこととする。
If an affirmative determination is made in step S10, the process proceeds to step S11 to determine whether it is the first current detection timing. In the present embodiment, the first current detection timing is the charging of the first and
続くステップS13では、第1電流値I1の絶対値と、インバータ13の入力電圧VDCとに基づき、第1規定時間ΔTr1を可変設定する。第1規定時間ΔTr1は、第1オン操作切替タイミングを定めるものである。詳しくは、上記第1基準タイミングから第1規定時間ΔTr1遡ったタイミングを第1オン操作切替タイミングとする。本実施形態では、第1電流値I1の絶対値が大きかったり、入力電圧VDCが高かったりするほど、第1規定時間ΔTr1を長く設定する。ここで、入力電圧VDCが高いほど第1規定時間ΔTr1を長く設定するのは、以下の理由による。上式(eq2)において、入力電圧VDCが高いほど時間T0が長くなる。この時間T0が長くなると、第1中間電圧Vxが0になったり、第2中間電圧Vyが入力電圧VDCになったりするタイミングが、第1上アームスイッチSXn及び第2上アームスイッチSYpのオン操作切替タイミングを超えることとなる。その結果、各スイッチSXn,SYpのオン操作への切替をZVSとすることができなくなる懸念がある。こうした問題に対処すべく、第1規定時間ΔTr1の設定に入力電圧VDCを用いる。なお、本実施形態において、本ステップの処理が「第1設定手段」に相当する。
In the subsequent step S13, the first specified time ΔTr1 is variably set based on the absolute value of the first current value I1 and the input voltage VDC of the
続くステップS14では、第1規定時間ΔTr1に基づき、第1オン操作切替タイミングであるか否かを判断する。ステップS14において肯定判断した場合には、ステップS15に進み、第1,第2サブスイッチSs1,Ss2をオン操作に切り替える。 In the subsequent step S14, it is determined whether or not it is the first on-operation switching timing based on the first specified time ΔTr1. If an affirmative determination is made in step S14, the process proceeds to step S15, and the first and second sub-switches Ss1, Ss2 are switched to the on operation.
続くステップS16では、第1上アームスイッチSXp及び第2下アームスイッチSYnのオフ操作切替タイミングであるか否かを判断する。ステップS16において肯定判断した場合には、ステップS17に進み、各スイッチSXp,スイッチSYnをオフ操作に切り替える。続くステップS18では、第1上アームスイッチSXp及び第2下アームスイッチSYnのオフ操作への切替からデッドタイムを挟んで第1下アームスイッチSXn,第2上アームスイッチSYpのオン操作切替タイミングであるか否かを判断する。ステップS18において肯定判断した場合には、ステップS19に進み、各スイッチSXn,SYpをオン操作に切り替える。 In a succeeding step S16, it is determined whether or not it is an OFF operation switching timing of the first upper arm switch SXp and the second lower arm switch SYn. If an affirmative determination is made in step S16, the process proceeds to step S17, and the switches SXp and SYn are switched to the off operation. In the subsequent step S18, it is the ON operation switching timing of the first lower arm switch SXn and the second upper arm switch SYp with a dead time between the switching of the first upper arm switch SXp and the second lower arm switch SYn to the OFF operation. Determine whether or not. When an affirmative determination is made in step S18, the process proceeds to step S19, and the switches SXn and SYp are switched to the on operation.
続くステップS20では、第1,第2サブスイッチSs1,Ss2のオフ操作切替タイミングであるか否かを判断する。ステップS20において肯定判断した場合には、ステップS21に進み、各サブスイッチSs1,Ss2をオフ操作に切り替える。なお、上記ステップS10において否定判断した場合や、ステップS21の処理が完了した場合には、この一連の処理を一旦終了する。 In a succeeding step S20, it is determined whether or not it is an OFF operation switching timing of the first and second sub switches Ss1, Ss2. When an affirmative determination is made in step S20, the process proceeds to step S21, and the sub switches Ss1, Ss2 are switched to an off operation. If a negative determination is made in step S10 or if the process of step S21 is completed, this series of processes is temporarily terminated.
図17を用いて、第2オン操作切替タイミングの設定処理を含むインバータ13の操作処理について説明する。図17に示す処理は、送電側制御装置16によって例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図17において、先の図16に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一の符号を付している。
The operation process of the
この一連の処理では、まずステップS30において、第1下アームスイッチSXn及び第2上アームスイッチSYpがオン操作されて、かつ第1上アームスイッチSXp及び第2下アームスイッチSYnがオフ操作されているか否かを判断する。 In this series of processing, first, in step S30, whether the first lower arm switch SXn and the second upper arm switch SYp are turned on, and the first upper arm switch SXp and the second lower arm switch SYn are turned off. Judge whether or not.
ステップS30において肯定判断した場合には、ステップS31に進み、第2の電流検出タイミングであるか否かを判断する。本実施形態において、第2の電流検出タイミングは、第1下アームスイッチSXn及び第2上アームスイッチSYpがオフ操作に切り替えられる第2基準タイミングから、第2,第4スナバコンデンサ18b,18dの充電電流を最適値に調整するために要求される第1,第2サブスイッチSs1,Ss2のオン操作時間の最大値よりも長い時間遡ったタイミングに設定されている。ステップS31において肯定判断した場合には、ステップS32に進み、第2電流センサ17b又は第3電流センサ17cにより、第1下アームダイオードDXn又は第2上アームダイオードDYpに流れる順方向電流を検出する。以下、第2電流センサ17b又は第3電流センサ17cによって検出された電流を第2電流値I2と称すこととする。
If an affirmative determination is made in step S30, the process proceeds to step S31 to determine whether it is the second current detection timing. In the present embodiment, the second current detection timing is the charging of the second and
続くステップS33では、第2電流値I2の絶対値と入力電圧VDCとに基づき、第2規定時間ΔTr2を可変設定する。第2規定時間ΔTr2は、第2オン操作切替タイミングを定めるものである。詳しくは、上記第2基準タイミングから第2規定時間ΔTr2遡ったタイミングを第2オン操作切替タイミングとする。本実施形態では、第2電流値I2の絶対値が大きかったり、入力電圧VDCが高かったりするほど、第2規定時間ΔTr2を長く設定する。なお、本実施形態において、本ステップの処理が「第2設定手段」に相当する。 In the subsequent step S33, the second specified time ΔTr2 is variably set based on the absolute value of the second current value I2 and the input voltage VDC. The second specified time ΔTr2 determines the second ON operation switching timing. Specifically, a timing that is retroactive to the second specified time ΔTr2 from the second reference timing is set as a second ON operation switching timing. In the present embodiment, the second specified time ΔTr2 is set longer as the absolute value of the second current value I2 is larger or the input voltage VDC is higher. In the present embodiment, the processing in this step corresponds to “second setting means”.
続くステップS14、S15の後、ステップS34では、第1下アームスイッチSXn及び第2上アームスイッチSYpのオフ操作切替タイミングであるか否かを判断する。ステップS34において肯定判断した場合には、ステップS35に進み、各スイッチSXn,SYpをオフ操作に切り替える。続くステップS36では、第1下アームスイッチSXn及び第2上アームスイッチSYpのオフ操作への切替からデッドタイムを挟んで第1上アームスイッチSXp及び第2下アームスイッチSYnのオン操作切替タイミングであるか否かを判断する。ステップS36において肯定判断した場合には、ステップS37に進み、各スイッチSXp,SYnをオン操作に切り替える。その後、ステップS20に進む。なお、上記ステップS10において否定判断した場合や、ステップS21の処理が完了した場合には、この一連の処理を一旦終了する。 After the subsequent steps S14 and S15, in step S34, it is determined whether or not it is an OFF operation switching timing of the first lower arm switch SXn and the second upper arm switch SYp. If an affirmative determination is made in step S34, the process proceeds to step S35, and the switches SXn and SYp are switched to an off operation. In the following step S36, it is the on operation switching timing of the first upper arm switch SXp and the second lower arm switch SYn with a dead time between the switching of the first lower arm switch SXn and the second upper arm switch SYp to the off operation. Determine whether or not. When an affirmative determination is made in step S36, the process proceeds to step S37, and the switches SXp and SYn are switched to the on operation. Thereafter, the process proceeds to step S20. If a negative determination is made in step S10 or if the process of step S21 is completed, this series of processes is temporarily terminated.
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。 According to the embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.
(1)第1上アームスイッチSXp及び第2下アームスイッチSYnの組がオン操作される期間のダイオードDXp,DYnに流れる順方向電流の検出値が大きかったり、インバータ13の入力電圧VDCが高かったりするほど、これらスイッチSXp,SYnの組のオフ操作切替タイミングに対して第1オン操作切替タイミングを早めた。また、第1下アームスイッチSXn及び第2上アームスイッチSYpの組がオン操作される期間のダイオードDXn,DYpに流れる順方向電流の検出値が大きかったり、入力電圧VDCが高かったりするほど、各スイッチSXn,SYpの組のオフ操作切替タイミングに対して第2オン操作切替タイミングを早めた。これにより、第1,第2中間電圧Vx,Vyの変化速度を適切な速度とすることができ、ひいてはインバータ13の出力電圧に含まれる高周波成分を好適に低減することができる。
(1) The detected value of the forward current flowing through the diodes DXp and DYn during the period when the set of the first upper arm switch SXp and the second lower arm switch SYn is turned on is large, or the input voltage VDC of the
(2)第1保護用ダイオードDp1及び第2保護用ダイオードDp2をインバータ13に備えた。サブリアクトル13bに電流が流れている状態で、第1サブスイッチSs1が誤作動によってオフ操作されると、第1サブスイッチSs1の両端にサージ電圧が印加され、第1サブスイッチSs1の信頼性が低下する懸念がある。ここで、第1保護用ダイオードDp1を設けることにより、第1サブスイッチSs1とサブリアクトル13bとの接続点の電位を第1端子T1の電位で制限できる。このため、第1サブスイッチの両端の電位差をインバータ13の入力電圧VDC以下におさめることができ、第1サブスイッチSs1の信頼性の低下を回避することができる。なお、第2保護用ダイオードDp2は、第2サブスイッチSs2の信頼性の低下を回避するためのものである。第2保護用ダイオードDp2の動作原理は、第1保護用ダイオードDp1の動作原理と同じである。
(2) The
(第2実施形態)
以下、第2実施形態について、先の第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図18に示すように、電流センサの設置位置を変更する。なお、図18において、先の図1に示した部材と同一の部材については、便宜上、同一の符号を付している。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment. In the present embodiment, the installation position of the current sensor is changed as shown in FIG. In FIG. 18, the same members as those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals for the sake of convenience.
図示されるように、インバータ13は、第1〜第4電流センサ17a〜17dに代えて、第5電流センサ19aと、第6電流センサ19bとを備えている。第5電流センサ19aは、サブリアクトル13b,各サブスイッチSs1,Ss2に流れる電流を検出可能な位置に設けられている。第6電流センサ19bは、インバータ13の出力電流(1次側電流Ip)を検出可能な位置に設けられている。
As illustrated, the
ここで、本実施形態では、第1,第2オン操作切替タイミングの設定に用いる第1,第2電流値I1,I2を、第6電流センサ19bの検出値から第5電流センサ19aの検出値を減算することで算出する。以上説明した本実施形態によれば、第1,第2オン操作切替タイミングを定めるための電流センサの数を削減することができる。
Here, in the present embodiment, the first and second current values I1 and I2 used for setting the first and second on-operation switching timing are changed from the detection value of the sixth
(第3実施形態)
以下、第3実施形態について、先の第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図19に示すように、インバータ13に備えられるサブスイッチ及びサブリアクトルの接続手法を変更する。なお、図19において、先の図1に示した部材と同一の部材については、便宜上、同一の符号を付している。
(Third embodiment)
Hereinafter, the third embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment. In this embodiment, as shown in FIG. 19, the connection method of the sub switch and sub reactor provided in the
図示されるように、インバータ13は、第1サブスイッチSsα、第1サブダイオードDsα、第2サブスイッチSsβ、第2サブダイオードDsβ、第1保護用ダイオードDpα、第2保護用ダイオードDpβ、及びサブリアクトル13cを備えている。本実施形態では、各サブスイッチSsα,Ssβとして、電圧制御形の半導体スイッチを用いており、具体的には、IGBTを用いている。
As illustrated, the
第1サブスイッチSsαには、第1サブダイオードDsαが逆並列に接続され、第2サブスイッチSsβには、第2サブダイオードDsβが逆並列に接続されている。第1上アームスイッチSXpと第1下アームスイッチSXnとの接続点には、第1サブスイッチSsαのコレクタが接続され、第1サブスイッチSsαのエミッタには、第2サブスイッチSsβのエミッタが接続されている。第2サブスイッチSsβのコレクタには、サブリアクトル13cの第1端が接続されている。サブリアクトル13bの第2端には、第2上アームスイッチSYpと第2下アームスイッチSYnとの接続点が接続されている。なお、各サブスイッチSsα、Ssβは、オフ操作されている場合、各サブスイッチSsα,Ssβの直列接続体の一対の端子(コレクタ)のうち一方から他方への電流の流通を阻止する機能を有する。
A first sub-diode Dsα is connected in antiparallel to the first subswitch Ssα, and a second subdiode Dsβ is connected in antiparallel to the second subswitch Ssβ. The collector of the first sub switch Ssα is connected to the connection point between the first upper arm switch SXp and the first lower arm switch SXn, and the emitter of the second sub switch Ssβ is connected to the emitter of the first sub switch Ssα. Has been. The first end of the
第2サブスイッチSsβとサブリアクトル13cとの接続点には、第1保護用ダイオードDpαのカソードと、第2保護用ダイオードDpβのアノードとが接続されている。第1保護用ダイオードDpαのアノードには、第2端子T2が接続され、第2保護用ダイオードDpβのカソードには、第1端子T1が接続されている。第1保護用ダイオードDpαは、第1サブスイッチSsαを保護するために設けられ、第2保護用ダイオードDpβは、第2サブスイッチSsβを保護するために設けられている。詳しくは、第1上アームスイッチSXp側から第2下アームスイッチSYn側へとサブリアクトル13cに電流が流れている状態で、各サブスイッチSsα,Ssβが誤作動によってオフ操作されると、第1サブスイッチSsαの両端にサージ電圧が印加される。第1保護用ダイオードDpαは、このサージ電圧から第1サブスイッチSsαを保護する。一方、第2下アームスイッチSYn側から第1上アームスイッチSXp側へとサブリアクトル13cに電流が流れている状態で、各サブスイッチSsα,Ssβが誤作動によってオフ操作されると、第2サブスイッチSsβの両端にサージ電圧が印加される。第2保護用ダイオードDpβは、このサージ電圧から第2サブスイッチSsβを保護する。 The cathode of the first protection diode Dpα and the anode of the second protection diode Dpβ are connected to the connection point between the second sub switch Ssβ and the subreactor 13c. The second terminal T2 is connected to the anode of the first protection diode Dpα, and the first terminal T1 is connected to the cathode of the second protection diode Dpβ. The first protection diode Dpα is provided to protect the first sub switch Ssα, and the second protection diode Dpβ is provided to protect the second sub switch Ssβ. Specifically, when the sub-switches Ssα and Ssβ are turned off due to malfunction when the current flows through the sub-reactor 13c from the first upper arm switch SXp side to the second lower arm switch SYn side, A surge voltage is applied across the sub switch Ssα. The first protection diode Dpα protects the first sub switch Ssα from this surge voltage. On the other hand, if each sub switch Ssα, Ssβ is turned off due to a malfunction when the current flows through the subreactor 13c from the second lower arm switch SYn side to the first upper arm switch SXp side, A surge voltage is applied across the switch Ssβ. The second protection diode Dpβ protects the second sub switch Ssβ from this surge voltage.
以上説明した本実施形態によっても、上記第1実施形態と同様の効果を得られる。 According to the present embodiment described above, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
(第4実施形態)
以下、第4実施形態について、先の第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図20に示すように、インバータの回路構成を変更する。なお、図20において、先の図1に示した部材と同一の部材については、便宜上、同一の符号を付している。
(Fourth embodiment)
Hereinafter, the fourth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment. In the present embodiment, the circuit configuration of the inverter is changed as shown in FIG. In FIG. 20, the same members as those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals for the sake of convenience.
図示されるように、インバータ13は、第1〜第4サブスイッチSsa〜Ssdと、第1,第2サブリアクトル13d,13eとを備えている。本実施形態では、各サブスイッチSsa〜Ssdとして、フリーホイールダイオードが逆並列に接続された電圧制御形の半導体スイッチを用いており、具体的には、IGBTを用いている。各サブスイッチSsa〜Ssdは、送電側制御装置16によって操作される。
As illustrated, the
第2サブスイッチSsbのエミッタには、第1サブスイッチSsaのコレクタが接続されている。第2サブスイッチSsbのコレクタには、第1上アームスイッチSXpのコレクタが接続され、第1サブスイッチSsaのエミッタには、第1下アームスイッチSXnのエミッタが接続されている。第1サブスイッチSsaと第2サブスイッチSsbとの接続点には、第1サブリアクトル13dを介して、第1上アームスイッチSXp及び第1下アームスイッチSXnの接続点が接続されている。 The collector of the first sub switch Ssa is connected to the emitter of the second sub switch Ssb. A collector of the first upper arm switch SXp is connected to the collector of the second sub switch Ssb, and an emitter of the first lower arm switch SXn is connected to the emitter of the first sub switch Ssa. A connection point of the first upper arm switch SXp and the first lower arm switch SXn is connected to a connection point of the first sub switch Ssa and the second sub switch Ssb via the first sub reactor 13d.
第4サブスイッチSsdのエミッタには、第3サブスイッチSscのコレクタが接続されている。第4サブスイッチSsdのコレクタには、第2上アームスイッチSYpのコレクタが接続され、第3サブスイッチSscのエミッタには、第2下アームスイッチSYnのエミッタが接続されている。第3サブスイッチSscと第4サブスイッチSsdとの接続点には、第2サブリアクトル13eを介して、第2上アームスイッチSYp及び第2下アームスイッチSYnの接続点が接続されている。
The collector of the third sub switch Ssc is connected to the emitter of the fourth sub switch Ssd. The collector of the fourth sub switch Ssd is connected to the collector of the second upper arm switch SYp, and the emitter of the third sub switch Ssc is connected to the emitter of the second lower arm switch SYn. A connection point between the third sub switch Ssc and the fourth sub switch Ssd is connected to a connection point between the second upper arm switch SYp and the second lower arm switch SYn via the
続いて、本実施形態にかかる各サブスイッチSsa〜Ssdの操作手法について説明する。本実施形態では、先の図16のステップS14、S15、S20、S21において操作対象とするサブスイッチを、第1,第3サブスイッチSsa,Sscのみとする。一方、先の図17のステップS14、S15、S20、S21において操作対象とするサブスイッチを、第2,第4サブスイッチSsb,Ssdのみとする。 Subsequently, an operation method of each of the sub switches Ssa to Ssd according to the present embodiment will be described. In the present embodiment, only the first and third sub switches Ssa and Ssc are the sub switches to be operated in steps S14, S15, S20, and S21 of FIG. On the other hand, only the second and fourth sub-switches Ssb and Ssd are the sub-switches to be operated in steps S14, S15, S20, and S21 of FIG.
以上説明した本実施形態によれば、上記第1実施形態の効果に準じた効果を得ることはできる。 According to the embodiment described above, it is possible to obtain an effect according to the effect of the first embodiment.
(その他の実施形態)
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
(Other embodiments)
Each of the above embodiments may be modified as follows.
・送電側フィルタ回路14、送電パッド15、受電パッド20及び受電側フィルタ回路21を図21のように変更してもよい。詳しくは、送電側コイル15aには、第5共振コンデンサ15dが並列接続されている。すなわち、送電側コイル15aと第5共振コンデンサ15dとによってLC並列共振回路が構成されている。送電側フィルタ回路14は、送電側第1コンデンサ14f及び送電側第5リアクトル14gの直列接続体と、送電側第2コンデンサ14h及び送電側第6リアクトル14iの直列接続体とを備えている。受電側コイル20aには、第6共振コンデンサ20dが並列接続されている。受電側フィルタ回路21は、受電側第1コンデンサ21f及び受電側第5リアクトル21gの直列接続体と、受電側第2コンデンサ21h及び受電側第6リアクトル21iの直列接続体とを備えている。なお、図21において、先の図1に示した部材と同一の部材には、同一の符号を付している。
The power transmission
・先の図1や図19に示した構成において、各保護用ダイオードDp1,Dp2を除去してもよい。 In the configuration shown in FIGS. 1 and 19, the protective diodes Dp1 and Dp2 may be removed.
・上記実施形態において、DCDCコンバータ12を除去してもよい。
In the above embodiment, the
・上記実施形態において、各スイッチSXp,SXn,SYp,SYnのスイッチング周期Tswを1次側電流Ipの基本波電流の周期よりも短く設定してもよい。 In the above embodiment, the switching cycle Tsw of each switch SXp, SXn, SYp, SYn may be set shorter than the cycle of the fundamental current of the primary current Ip.
・インバータ13を構成するスイッチとしては、IGBTに限らず、例えばMOSFETであってもよい。この場合、各スイッチに逆並列に接続されるフリーホイールダイオードとしては、外付けのダイオードに限らず、MOSFETのボディダイオードであってもよい。
-Switch which comprises the
・上記第1実施形態の図16のステップS11、S13に関して、第1基準タイミングを、第1上アームスイッチSXp及び第2下アームスイッチSYnのオフ操作切替タイミングよりも後の第1下アームスイッチSXn及び第2上アームスイッチSYpのオン操作切替タイミングとしてもよい。また、上記第1実施形態の図17のステップS31、S33に関して、第2基準タイミングを、第1上アームスイッチSXp,第2下アームスイッチSYnのオン操作切替タイミングとしてもよい。 The first lower arm switch SXn after the OFF operation switching timing of the first upper arm switch SXp and the second lower arm switch SYn with respect to steps S11 and S13 in FIG. 16 of the first embodiment. And it is good also as the ON operation switching timing of 2nd upper arm switch SYp. Further, regarding steps S31 and S33 in FIG. 17 of the first embodiment, the second reference timing may be set as the ON operation switching timing of the first upper arm switch SXp and the second lower arm switch SYn.
・第1,第2中間電圧Vx,Vyの変化速度を適切な速度とすることは、インバータ13の負荷電流の位相が進んだ場合に限らない。スナバコンデンサの値を、電流の位相が最大に遅れた場合(例えば、ターンオフスイッチング電流が最大となりスナバコンデンサが最も早く充電される場合)などにインバータ13から出力される矩形波電圧の電圧変化率(傾き)が適切な電圧変化率になる値に設計しておく。こうした構成において、設計時よりも電流の位相遅れが少ない場合や、さらに遅れが減少して電流の位相が進んだ場合にサブスイッチのオン操作時間を長く制御するようにする。これにより、電流の位相遅れ領域から電流の位相進み領域までの全領域で電圧変化率を好適に制御することができる。
-Setting the changing speed of the first and second intermediate voltages Vx and Vy to an appropriate speed is not limited to the case where the phase of the load current of the
・上記各実施形態において、各スイッチSXp〜SYnに並列接続されるコンデンサとしては、各スイッチSXp〜SYnの端子間(具体的には、コレクタ及びエミッタ間)の寄生容量(寄生コンデンサ)や、各スイッチに逆並列に接続されたダイオードDXp〜DYnの端子間(具体的には、アノード及びカソード間)の寄生容量であってもよい。 -In each said embodiment, as a capacitor | condenser connected in parallel with each switch SXp-SYn, between each terminal of each switch SXp-SYn (specifically, between a collector and emitter), each parasitic capacitance (parasitic capacitor), It may be a parasitic capacitance between the terminals of the diodes DXp to DYn connected in reverse parallel to the switch (specifically, between the anode and the cathode).
・インバータの出力電圧が印加されるコイルとしては、非接触給電システムを構成する送電側コイルに限らない。例えば、高周波誘導加熱装置を構成するコイルや、電磁調理器を構成するコイルであってもよい。この場合であっても、コイルに流れる電流の位相が進む現象が生じるなら、リカバリ損失を低減できる本発明の適用が有効である。 -As a coil to which the output voltage of an inverter is applied, it is not restricted to the power transmission side coil which comprises a non-contact electric power feeding system. For example, the coil which comprises a high frequency induction heating apparatus, and the coil which comprises an electromagnetic cooker may be sufficient. Even in this case, if the phenomenon that the phase of the current flowing through the coil advances occurs, the application of the present invention that can reduce the recovery loss is effective.
13b…サブリアクトル、15a…送電側コイル、18a〜18d…第1〜第4スナバコンデンサ、SXp,SXn…第1上,下アームスイッチ、SYp,SYn…第2上,下アームスイッチ、DXp,DXn…第1上,下アームダイオード、DYp,DYn…第2上,下アームダイオード、Ss1,Ss2…第1,第2サブスイッチ。 13b ... sub reactor, 15a ... power transmission side coil, 18a to 18d ... first to fourth snubber capacitors, SXp, SXn ... first upper and lower arm switches, SYp, SYn ... second upper and lower arm switches, DXp, DXn ... first upper and lower arm diodes, DYp, DYn ... second upper and lower arm diodes, Ss1, Ss2 ... first and second sub-switches.
Claims (7)
前記直流電源に並列接続された第2上アームスイッチ(SYp)及び第2下アームスイッチ(SYn)の直列接続体と、
前記第1上アームスイッチ、前記第1下アームスイッチ、前記第2上アームスイッチ、及び前記第2下アームスイッチのそれぞれに逆並列に接続されたダイオード(DXp,DXn,DYp,DYn)と、
前記第1上アームスイッチ、前記第1下アームスイッチ、前記第2上アームスイッチ、及び前記第2下アームスイッチのそれぞれに並列接続されたコンデンサ(18a〜18d)と、
前記第1上アームスイッチと前記第1下アームスイッチとを直列接続する第1電気経路に第1端が接続され、前記第2上アームスイッチと前記第2下アームスイッチとを直列接続する第2電気経路に第2端が接続されたメインコイル(15a)と、
前記第1電気経路及び前記第2電気経路のそれぞれに接続されたサブリアクトル(13b;13c;13d,13e)と、
前記サブリアクトルに接続され、オン操作されることにより、前記ダイオードに流れる順方向電流を前記サブリアクトルに流して前記順方向電流を減少可能なように設けられたサブスイッチ(Ss1,Ss2;Ssα,Ssβ;Ssa〜Ssd)と、
前記第1上アームスイッチ及び前記第2下アームスイッチの組と、前記第1下アームスイッチ及び前記第2上アームスイッチの組とを交互にオン操作するメイン操作手段と、
前記第1上アームスイッチ及び前記第2下アームスイッチの組がオン操作される期間の途中から、前記第1下アームスイッチ及び前記第2上アームスイッチの組が次回オン操作される期間の途中までの期間において前記サブスイッチをオン操作する第1操作処理と、前記第1下アームスイッチ及び前記第2上アームスイッチの組がオン操作される期間の途中から、前記第1上アームスイッチ及び前記第2下アームスイッチの組が次回オン操作される期間の途中までの期間において前記サブスイッチをオン操作する第2操作処理とを行うサブ操作手段と、
前記第1上アームスイッチ及び前記第2下アームスイッチの組がオン操作される期間の前記ダイオードに流れる順方向電流に基づき、前記第1操作処理による前記サブスイッチの第1オン操作切替タイミングを可変設定する第1設定手段と、
前記第1下アームスイッチ及び前記第2上アームスイッチの組がオン操作される期間の前記ダイオードに流れる順方向電流に基づき、前記第2操作処理による前記サブスイッチの第2オン操作切替タイミングを可変設定する第2設定手段とを備えることを特徴とする電力変換装置。 A series connection of a first upper arm switch (SXp) and a first lower arm switch (SXn) connected in parallel to the DC power source (12);
A series connection of a second upper arm switch (SYp) and a second lower arm switch (SYn) connected in parallel to the DC power supply;
A diode (DXp, DXn, DYp, DYn) connected in antiparallel to each of the first upper arm switch, the first lower arm switch, the second upper arm switch, and the second lower arm switch;
Capacitors (18a-18d) connected in parallel to each of the first upper arm switch, the first lower arm switch, the second upper arm switch, and the second lower arm switch;
A first end is connected to a first electrical path that connects the first upper arm switch and the first lower arm switch in series, and a second end that connects the second upper arm switch and the second lower arm switch in series. A main coil (15a) having a second end connected to the electrical path;
A subreactor (13b; 13c; 13d, 13e) connected to each of the first electric path and the second electric path;
Sub switches (Ss1, Ss2; Ssα, Ss1, Ss, Ssβ; Ssa to Ssd),
Main operating means for alternately turning on the set of the first upper arm switch and the second lower arm switch and the set of the first lower arm switch and the second upper arm switch;
From the middle of the period when the set of the first upper arm switch and the second lower arm switch is turned on until the middle of the period when the set of the first lower arm switch and the second upper arm switch is turned on next time The first operation process for turning on the sub switch during the period of the first and the first upper arm switch and the first operation from the middle of the period during which the set of the first lower arm switch and the second upper arm switch is turned on. 2 a sub operation means for performing a second operation process for turning on the sub switch in a period until the middle of the period when the set of the lower arm switches is turned on next time;
Based on a forward current flowing through the diode during a period in which the set of the first upper arm switch and the second lower arm switch is turned on, the first on operation switching timing of the sub switch by the first operation processing is variable. First setting means for setting;
Based on a forward current flowing through the diode during a period in which the set of the first lower arm switch and the second upper arm switch is turned on, the second on operation switching timing of the sub switch by the second operation processing is variable. A power conversion device comprising: a second setting unit for setting.
前記第2設定手段は、前記第2操作処理による前記サブスイッチのオン操作切替タイミングとの可変設定に前記直流電源の端子間電圧をさらに用いる請求項1記載の電力変換装置。 The first setting means further uses the voltage between the terminals of the DC power source for variable setting of the ON operation switching timing of the sub switch by the first operation processing,
2. The power converter according to claim 1, wherein the second setting unit further uses a voltage across the terminals of the DC power source for variable setting with the ON operation switching timing of the sub switch by the second operation process.
前記第2設定手段は、前記第1下アームスイッチ及び前記第2上アームスイッチの組がオン操作される期間の前記ダイオードに流れる順方向電流が大きいほど、前記第1下アームスイッチ及び前記第2上アームスイッチの組のオフ操作切替タイミングに対して前記第2操作処理による前記サブスイッチのオン操作切替タイミングを早める請求項1又は2記載の電力変換装置。 The first setting means increases the forward current flowing through the diode during a period in which the set of the first upper arm switch and the second lower arm switch is turned on, and the first upper arm switch and the second upper arm switch. Advance the on-operation switching timing of the sub switch by the first operation processing with respect to the off-operation switching timing of the lower arm switch set,
The second setting means includes the first lower arm switch and the second lower arm as the forward current flowing through the diode during a period in which the pair of the first lower arm switch and the second upper arm switch is turned on is larger. The power converter according to claim 1, wherein the on-operation switching timing of the sub switch by the second operation processing is advanced with respect to the off-operation switching timing of the set of upper arm switches.
前記第2上アームスイッチと前記第2下アームスイッチとの接続点を第2接続点とし、
前記サブスイッチは、第1サブスイッチ(Ss1;Ssα)及び第2サブスイッチ(Ss2;Ssβ)を含み、
前記第1サブスイッチ、前記サブリアクトル(13b;13c)及び前記第2サブスイッチは、直列接続され、
前記第1電気経路と前記第2電気経路とは、前記第1サブスイッチ、前記サブリアクトル及び前記第2サブスイッチの直列接続体によって接続されている請求項1〜3のいずれか1項に記載の電力変換装置。 A connection point between the first upper arm switch and the first lower arm switch is a first connection point,
A connection point between the second upper arm switch and the second lower arm switch is a second connection point,
The sub-switch includes a first sub-switch (Ss1; Ssα) and a second sub-switch (Ss2; Ssβ),
The first sub switch, the sub reactor (13b; 13c) and the second sub switch are connected in series,
The said 1st electrical path and the said 2nd electrical path are any one of Claims 1-3 connected by the serial connection body of the said 1st subswitch, the said subreactor, and the said 2nd subswitch. Power converter.
前記サブリアクトルは、第1サブリアクトル(13d)及び第2サブリアクトル(13e)を含み、
前記第1サブスイッチ及び前記第2サブスイッチの直列接続体は、前記第1上アームスイッチ及び前記第1下アームスイッチの直列接続体に並列接続され、
前記第3サブスイッチ及び前記第4サブスイッチの直列接続体は、前記第2上アームスイッチ及び前記第2下アームスイッチの直列接続体に並列接続され、
前記第1サブスイッチ及び前記第2サブスイッチの直列接続体の両端のうち前記第2サブスイッチ側には、前記直流電源の正極側が接続され、
前記第3サブスイッチ及び前記第4サブスイッチの直列接続体の両端のうち前記第4サブスイッチ側には、前記直流電源の正極側が接続され、
前記第1サブスイッチと前記第2サブスイッチとを直列接続する電気経路には、前記第1サブリアクトルを介して前記第1電気経路が接続され、
前記第3サブスイッチと前記第4サブスイッチとを直列接続する電気経路には、前記第2サブリアクトルを介して前記第2電気経路が接続され、
前記サブ操作手段は、前記第1操作処理の操作対象を前記第1サブスイッチ及び前記第3サブスイッチとし、前記第2操作処理の操作対象を前記第2サブスイッチ及び前記第4サブスイッチとする請求項1〜3のいずれか1項に記載の電力変換装置。 The sub switch includes a first sub switch (Ssa) and a second sub switch (Ssb) connected in series to each other, and a third sub switch (Ssc) and a fourth sub switch (Ssd) connected in series to each other. ,
The sub reactor includes a first sub reactor (13d) and a second sub reactor (13e),
The series connection of the first sub switch and the second sub switch is connected in parallel to the series connection of the first upper arm switch and the first lower arm switch,
The series connection body of the third sub switch and the fourth sub switch is connected in parallel to the series connection body of the second upper arm switch and the second lower arm switch,
The positive electrode side of the DC power source is connected to the second sub switch side of both ends of the series connection body of the first sub switch and the second sub switch,
A positive electrode side of the DC power source is connected to the fourth sub switch side of both ends of the serial connection body of the third sub switch and the fourth sub switch,
The electric path connecting the first sub switch and the second sub switch in series is connected to the first electric path via the first sub reactor.
The electrical path connecting the third sub switch and the fourth sub switch in series is connected to the second electrical path via the second sub reactor,
The sub operation means sets the operation target of the first operation process as the first sub switch and the third sub switch, and sets the operation target of the second operation process as the second sub switch and the fourth sub switch. The power converter device of any one of Claims 1-3.
前記第1上アームスイッチ及び前記第2下アームスイッチの組と、前記第1下アームスイッチ及び前記第2上アームスイッチの組とのそれぞれのスイッチング周期は、前記メインコイルに流れる電流の基本波の周期と同一に設定されている請求項1〜5のいずれか1項に記載の電力変換装置。 The main coil constitutes a resonance circuit together with resonance capacitors (15b, 15c; 15d),
The switching period of each of the first upper arm switch and the second lower arm switch group and the first lower arm switch and the second upper arm switch group is a fundamental wave of the current flowing through the main coil. The power converter according to any one of claims 1 to 5, wherein the power converter is set to be the same as the period.
前記メインコイルは、前記送電側コイルであり、
前記共振コンデンサを送電側共振コンデンサとし、
前記受電側コイルは、受電側共振コンデンサ(20b,20c;20d)とともに共振回路を構成する請求項6記載の電力変換装置。 It is applied to a non-contact power feeding system that performs non-contact power transfer between a power transmission side coil and a power reception side coil (20a),
The main coil is the power transmission side coil,
The resonant capacitor is a power transmission side resonant capacitor,
The power conversion device according to claim 6, wherein the power reception side coil forms a resonance circuit together with a power reception side resonance capacitor (20 b, 20 c; 20 d).
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