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JP7262054B2 - power converter - Google Patents

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JP7262054B2
JP7262054B2 JP2019169838A JP2019169838A JP7262054B2 JP 7262054 B2 JP7262054 B2 JP 7262054B2 JP 2019169838 A JP2019169838 A JP 2019169838A JP 2019169838 A JP2019169838 A JP 2019169838A JP 7262054 B2 JP7262054 B2 JP 7262054B2
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Description

本発明は、直流電力を別の電圧の直流電力に変換する電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power converter that converts DC power into DC power of another voltage.

太陽光発電システム、蓄電システムの普及拡大に伴い、小型で高効率なパワーコンディショナが求められている。ハイグレードなパワーコンディショナや電気自動車では、絶縁型で双方向の電力伝送が可能で、かつ一次側と二次側の双方で広範囲な電圧レンジに対応するDC/DCコンバータが求められている。これらの要求を満たすDC/DCコンバータの一つに、DAB(Dual Active Bridge)コンバータがある(例えば、特許文献1参照)。 With the spread and expansion of photovoltaic power generation systems and power storage systems, compact and highly efficient power conditioners are in demand. High-grade power conditioners and electric vehicles require DC/DC converters that are insulated, capable of bi-directional power transmission, and compatible with a wide range of voltages on both the primary and secondary sides. One DC/DC converter that meets these requirements is a DAB (Dual Active Bridge) converter (see, for example, Patent Document 1).

特開2017-204998号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-204998

従来の一般的なDABコンバータでは、一次側の直流電源からリアクトルに充電する際、二次側の直流負荷からもリアクトルにエネルギーが充電され、無効電流が発生していた。また軽負荷時にハードスイッチングが発生することがあった。また、PFM(Pulse Frequency Modulation)制御を採用したDABコンバータ(例えば、特許文献1参照)も提案されているが、周波数低下時に大きな騒音が発生することがあった。 In a conventional general DAB converter, when the reactor is charged from the DC power supply on the primary side, the reactor is also charged with energy from the DC load on the secondary side, generating a reactive current. Hard switching may also occur at light loads. A DAB converter that employs PFM (Pulse Frequency Modulation) control (see, for example, Patent Document 1) has also been proposed, but it sometimes generates loud noise when the frequency drops.

本開示はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、低騒音で高効率な絶縁型のDC/DCコンバータを提供することにある。 The present disclosure has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a low-noise, high-efficiency isolated DC/DC converter.

上記課題を解決するために、本開示のある態様の電力変換装置は、第1スイッチング素子と第2スイッチング素子が直列接続された第1レグと、第3スイッチング素子と第4スイッチング素子が直列接続された第2レグを有し、前記第1レグと前記第2レグが第1直流部に並列接続される第1ブリッジ回路と、第5スイッチング素子と第6スイッチング素子が直列接続された第3レグと、第7スイッチング素子と第8スイッチング素子が直列接続された第4レグを有し、前記第3レグと前記第4レグが第2直流部に並列接続される第2ブリッジ回路と、前記第1ブリッジ回路と前記第2ブリッジ回路の間に接続された絶縁トランスと、前記第1スイッチング素子-前記第8スイッチング素子を制御する制御回路と、を備える。前記第1スイッチング素子-前記第8スイッチング素子のそれぞれに、逆並列にダイオードが接続または形成されており、前記第1直流部から前記第2直流部へ降圧して電力を伝送する場合、前記第1ブリッジ回路は、前記第1直流部と前記絶縁トランスの一次巻線が導通する期間と、前記絶縁トランスの一次巻線の両端が前記第1ブリッジ回路内で短絡する期間を含む。前記第2ブリッジ回路は、整流期間を含む。前記制御回路は、前記第1レグと前記第2レグ間の位相差を可変制御し、前記第5スイッチング素子と前記第6スイッチング素子の同時オフ期間を可変制御、または前記第7スイッチング素子と前記第8スイッチング素子の同時オフ期間を可変制御する。 In order to solve the above problems, a power converter according to an aspect of the present disclosure includes a first leg in which a first switching element and a second switching element are connected in series, and a third switching element and a fourth switching element in series. a first bridge circuit in which the first leg and the second leg are connected in parallel to the first DC section; and a third bridge circuit in which a fifth switching element and a sixth switching element are connected in series. a second bridge circuit having a leg, a fourth leg in which a seventh switching element and an eighth switching element are connected in series, and in which the third leg and the fourth leg are connected in parallel to a second DC section; An isolation transformer connected between the first bridge circuit and the second bridge circuit, and a control circuit for controlling the first switching element to the eighth switching element. Diodes are connected or formed in anti-parallel to each of the first switching element and the eighth switching element, and when power is transmitted by stepping down from the first DC section to the second DC section, the first The one-bridge circuit includes a period during which the first DC section and the primary winding of the isolation transformer are electrically connected, and a period during which both ends of the primary winding of the isolation transformer are short-circuited within the first bridge circuit. The second bridge circuit includes a rectifying period. The control circuit variably controls the phase difference between the first leg and the second leg, variably controls simultaneous OFF periods of the fifth switching element and the sixth switching element, or variably controls the simultaneous OFF period of the fifth switching element and the sixth switching element. The simultaneous OFF period of the eighth switching element is variably controlled.

本開示によれば、低騒音で高効率な絶縁型のDC/DCコンバータを実現することができる。 According to the present disclosure, it is possible to realize a low-noise, high-efficiency isolated DC/DC converter.

実施の形態に係る電力変換装置の構成を説明するための図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure for demonstrating the structure of the power converter device which concerns on embodiment. 図2(a)-(f)は、電力変換装置の比較例(降圧モード)に係る動作を説明するための図である。FIGS. 2A to 2F are diagrams for explaining the operation of a comparative example (step-down mode) of the power converter. 比較例(降圧モード)に係る、第1スイッチング素子-第4スイッチング素子のスイッチングタイミングを示す図である。FIG. 10 is a diagram showing switching timings of a first switching element to a fourth switching element according to a comparative example (step-down mode); 図4(a)-(f)は、電力変換装置の比較例(昇圧モード)に係る動作を説明するための図である。FIGS. 4A to 4F are diagrams for explaining the operation of a comparative example (boost mode) of the power converter. 比較例(昇圧モード)に係る、第1スイッチング素子-第4スイッチング素子、第6スイッチング素子、第8スイッチング素子のスイッチングタイミングを示す図である。FIG. 10 is a diagram showing switching timings of a first switching element, a fourth switching element, a sixth switching element, and an eighth switching element according to a comparative example (boost mode); 図6(a)-(f)は、電力変換装置の実施例1(降圧モード)に係る動作を説明するための図である。FIGS. 6A to 6F are diagrams for explaining the operation of the power converter according to the first embodiment (step-down mode). 実施例1(降圧モード)に係る、第1スイッチング素子-第8スイッチング素子のスイッチングタイミング1を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing switching timing 1 of the first switching element to the eighth switching element according to Example 1 (step-down mode); 実施例1(降圧モード)に係る、第1スイッチング素子-第8スイッチング素子のスイッチングタイミング2を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing switching timing 2 of the first switching element to the eighth switching element according to Example 1 (step-down mode); 図9(a)-(d)は、電力変換装置の実施例2(降圧モード)に係る動作1を説明するための図である。FIGS. 9A to 9D are diagrams for explaining operation 1 according to the second embodiment (step-down mode) of the power converter. 図10(a)-(d)は、電力変換装置の実施例2(降圧モード)に係る動作2を説明するための図である。FIGS. 10A to 10D are diagrams for explaining operation 2 according to the second embodiment (step-down mode) of the power converter. 実施例2(降圧モード)に係る、第1スイッチング素子-第8スイッチング素子のスイッチングタイミングを示す図である。FIG. 10 is a diagram showing switching timings of a first switching element to an eighth switching element according to Example 2 (step-down mode); 図12(a)-(f)は、電力変換装置の実施例1(昇圧モード)に係る動作を説明するための図である。FIGS. 12(a) to 12(f) are diagrams for explaining the operation of the power converter according to the first embodiment (boost mode). 実施例1(昇圧モード)に係る、第1スイッチング素子-第8スイッチング素子のスイッチングタイミング1を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing switching timing 1 of the first switching element to the eighth switching element according to Example 1 (boost mode); 実施例1(昇圧モード)に係る、第1スイッチング素子-第8スイッチング素子のスイッチングタイミング2を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing switching timing 2 of the first switching element to the eighth switching element according to Example 1 (boost mode); 図15(a)-(b)は、リアクトルに流れる電流の具体例を示す図である。15(a) and 15(b) are diagrams showing specific examples of the current flowing through the reactor. 図16(a)-(f)は、電力変換装置の実施例2(昇圧モード)に係る動作を説明するための図である。FIGS. 16A to 16F are diagrams for explaining the operation of the second embodiment (boost mode) of the power converter. 実施例2(昇圧モード)に係る、第1スイッチング素子-第8スイッチング素子のスイッチングタイミングを示す図である。FIG. 10 is a diagram showing switching timings of a first switching element to an eighth switching element according to Example 2 (boost mode); 電力変換装置の実施例1、2に係る降圧動作と昇圧動作の切り替えを説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining switching between a step-down operation and a step-up operation according to the first and second embodiments of the power converter; 変形例1に係る電力変換装置の構成を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining the configuration of a power conversion device according to Modification 1; 変形例2に係る電力変換装置の構成を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining the configuration of a power conversion device according to Modification 2;

図1は、実施の形態に係る電力変換装置1の構成を説明するための図である。電力変換装置1は絶縁型の双方向DC/DCコンバータ(DABコンバータ)であり、第1直流電源E1から供給される直流電力を変換して第2直流電源E2に伝送する、または第2直流電源E2から供給される直流電力を変換して第1直流電源E1に伝送する。電力変換装置1は降圧して電力伝送することも、昇圧して電力伝送することも可能である。 FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of a power conversion device 1 according to an embodiment. The power conversion device 1 is an insulated bidirectional DC/DC converter (DAB converter) that converts the DC power supplied from the first DC power supply E1 and transmits it to the second DC power supply E2, or the second DC power supply The DC power supplied from E2 is converted and transmitted to the first DC power source E1. The power converter 1 can step down the voltage for power transmission, or step up the voltage for power transmission.

第1直流電源E1は例えば、蓄電池、電気二重層コンデンサなどが該当する。第2直流電源E2として、双方向インバータが接続された直流バスなどが該当する。当該双方向インバータの交流側は、蓄電システムの用途では商用電力系統と交流負荷に接続される。電気自動車の用途ではモータ(回生機能あり)に接続される。当該直流バスには、太陽電池用のDC/DCコンバータや、他の蓄電池用のDC/DCコンバータがさらに接続されていてもよい。 The first DC power supply E1 corresponds to, for example, a storage battery, an electric double layer capacitor, or the like. A DC bus or the like to which a bidirectional inverter is connected corresponds to the second DC power supply E2. The AC side of the bi-directional inverter is connected to the commercial power grid and AC load for storage system applications. For electric vehicle applications, it is connected to a motor (with regenerative function). A DC/DC converter for solar cells and a DC/DC converter for other storage batteries may be further connected to the DC bus.

電力変換装置1は、第1コンデンサC1、第1ブリッジ回路11、絶縁トランスTR1、第1漏れインダクタンスL1、第2漏れインダクタンスL2、第2ブリッジ回路12、第2コンデンサC2及び制御回路13を備える。 The power converter 1 includes a first capacitor C1, a first bridge circuit 11, an isolation transformer TR1, a first leakage inductance L1, a second leakage inductance L2, a second bridge circuit 12, a second capacitor C2, and a control circuit 13.

第1直流電源E1と並列に第1コンデンサC1が接続される。第2直流電源E2と並列に第2コンデンサC2が接続される。第1コンデンサC1及び第2コンデンサC2には例えば、電解コンデンサが使用される。本明細書では、第1直流電源E1と第1コンデンサC1を総称して第1直流部と呼び、第2直流電源E2と第2コンデンサC2を総称して第2直流部と呼ぶ。 A first capacitor C1 is connected in parallel with the first DC power supply E1. A second capacitor C2 is connected in parallel with the second DC power supply E2. For example, electrolytic capacitors are used for the first capacitor C1 and the second capacitor C2. In this specification, the first DC power source E1 and the first capacitor C1 are collectively called a first DC section, and the second DC power source E2 and the second capacitor C2 are collectively called a second DC section.

第1ブリッジ回路11は、第1スイッチング素子S1と第2スイッチング素子S2が直列接続された第1レグと、第3スイッチング素子S3と第4スイッチング素子S4が直列接続された第2レグが並列接続されて構成されるフルブリッジ回路である。第1ブリッジ回路11は第1直流部と並列接続され、第1レグの中点と第2レグの中点が、絶縁トランスTR1の一次巻線n1の両端にそれぞれ接続される。 In the first bridge circuit 11, a first leg in which a first switching element S1 and a second switching element S2 are connected in series and a second leg in which a third switching element S3 and a fourth switching element S4 are connected in series are connected in parallel. This is a full bridge circuit configured by The first bridge circuit 11 is connected in parallel with the first DC section, and the midpoint of the first leg and the midpoint of the second leg are respectively connected to both ends of the primary winding n1 of the isolation transformer TR1.

第2ブリッジ回路12は、第5スイッチング素子S5と第6スイッチング素子S6が直列接続された第3レグと、第7スイッチング素子S7と第8スイッチング素子S8が直列接続された第4レグが並列接続されて構成されるフルブリッジ回路である。第2ブリッジ回路12は第2直流部と並列接続され、第3レグの中点と第4レグの中点が、絶縁トランスTR1の二次巻線n2の両端にそれぞれ接続される。 The second bridge circuit 12 has a third leg in which a fifth switching element S5 and a sixth switching element S6 are connected in series, and a fourth leg in which a seventh switching element S7 and an eighth switching element S8 are connected in series. This is a full bridge circuit configured by The second bridge circuit 12 is connected in parallel with the second DC section, and the middle point of the third leg and the middle point of the fourth leg are connected to both ends of the secondary winding n2 of the isolation transformer TR1.

第1スイッチング素子S1-第8スイッチング素子S8にはそれぞれ、第1ダイオードD1-第8ダイオードD8が逆並列に接続または形成される。第1スイッチング素子S1-第8スイッチング素子S8には例えば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)やMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)を使用できる。IGBTが使用される場合、第1スイッチング素子S1-第8スイッチング素子S8に、外付けの第1ダイオードD1-第8ダイオードD8がそれぞれ接続される。MOSFETが使用される場合、第1スイッチング素子S1-第8スイッチング素子S8のそれぞれにおいて、ソースからドレイン方向に形成される寄生ダイオードを、第1ダイオードD1-第8ダイオードD8として利用できる。 A first diode D1 to an eighth diode D8 are connected or formed in anti-parallel to the first switching element S1 to the eighth switching element S8, respectively. For example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) or a MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) can be used for the first switching element S1 to the eighth switching element S8. When IGBTs are used, external first diode D1-eighth diode D8 are connected to first switching element S1-eighth switching element S8, respectively. When MOSFETs are used, parasitic diodes formed from the source to the drain in each of the first switching element S1 to the eighth switching element S8 can be used as the first diode D1 to the eighth diode D8.

絶縁トランスTR1は、一次巻線n1に接続される第1ブリッジ回路11の出力電圧を、一次巻線n1と二次巻線n2の巻数比に応じて変換し、二次巻線n2に接続される第2ブリッジ回路12に出力する。また絶縁トランスTR1は、二次巻線n2に接続される第2ブリッジ回路12の出力電圧を、二次巻線n2と一次巻線n1の巻数比に応じて変換し、一次巻線n1に接続される第1ブリッジ回路11に出力する。 The isolation transformer TR1 converts the output voltage of the first bridge circuit 11 connected to the primary winding n1 according to the turns ratio between the primary winding n1 and the secondary winding n2, and is connected to the secondary winding n2. output to the second bridge circuit 12. Also, the isolation transformer TR1 converts the output voltage of the second bridge circuit 12 connected to the secondary winding n2 according to the turns ratio between the secondary winding n2 and the primary winding n1, and connects it to the primary winding n1. output to the first bridge circuit 11 where the

第1ブリッジ回路11の第1レグの中点と、絶縁トランスTR1の一次巻線n1の一端との間に第1漏れインダクタンスL1が形成される。第2ブリッジ回路12の第3レグと、二次巻線n2の一端との間に第2漏れインダクタンスL2が形成される。なお、第1漏れインダクタンスL1及び第2漏れインダクタンスL2の代わりに、所定のインダクタンス値を有するリアクトル素子をそれぞれ接続してもよい。 A first leakage inductance L1 is formed between the midpoint of the first leg of the first bridge circuit 11 and one end of the primary winding n1 of the isolation transformer TR1. A second leakage inductance L2 is formed between the third leg of the second bridge circuit 12 and one end of the secondary winding n2. Reactor elements having predetermined inductance values may be connected instead of the first leakage inductance L1 and the second leakage inductance L2.

図1には示していないが、第1直流部の両端電圧を検出する第1電圧センサ、第1直流部に流れる電流を検出する第1電流センサ、第2直流部の両端電圧を検出する第2電圧センサ、及び第2直流部に流れる電流を検出する第2電流センサが設けられ、それぞれの計測値が制御回路13に出力される。 Although not shown in FIG. 1, a first voltage sensor that detects the voltage across the first DC section, a first current sensor that detects the current flowing through the first DC section, and a second voltage sensor that detects the voltage across the second DC section. Two voltage sensors and a second current sensor that detects the current flowing through the second DC section are provided, and the respective measured values are output to the control circuit 13 .

制御回路13は、第1スイッチング素子S1-第8スイッチング素子S8のゲート端子に駆動信号(PWM(Pulse Width Modulation)信号)を供給することにより、第1スイッチング素子S1-第8スイッチング素子S8を制御する。制御回路13の構成は、ハードウェア資源とソフトウェア資源の協働、またはハードウェア資源のみにより実現できる。ハードウェア資源としてアナログ素子、マイクロコンピュータ、DSP、ROM、RAM、FPGA、その他のLSIを利用できる。ソフトウェア資源としてファームウェア等のプログラムを利用できる。 The control circuit 13 supplies a driving signal (PWM (Pulse Width Modulation) signal) to the gate terminals of the first switching element S1 to the eighth switching element S8 to control the first switching element S1 to the eighth switching element S8. do. The configuration of the control circuit 13 can be realized by cooperation of hardware resources and software resources, or only by hardware resources. Analog devices, microcomputers, DSPs, ROMs, RAMs, FPGAs, and other LSIs can be used as hardware resources. Programs such as firmware can be used as software resources.

制御回路13は第1直流部から第2直流部へ電力伝送する際、第2電圧センサの計測値をもとに、第2直流部への出力電圧が電圧指令値を維持するよう第1スイッチング素子S1-第8スイッチング素子S8を制御する。また、制御回路13は第1直流部から第2直流部へ電力伝送する際、第2電流センサの計測値をもとに、第2直流部への出力電流が電流指令値を維持するよう第1スイッチング素子S1-第8スイッチング素子S8を制御する。また、制御回路13は第2直流部から第1直流部へ電力伝送する際、第1電圧センサの計測値をもとに、第1直流部への出力電圧が電圧指令値を維持するよう第1スイッチング素子S1-第8スイッチング素子S8を制御する。また、制御回路13は第2直流部から第1直流部へ電力伝送する際、第1電流センサの計測値をもとに、第1直流部への出力電流が電流指令値を維持するよう第1スイッチング素子S1-第8スイッチング素子S8を制御する。 When power is transmitted from the first DC section to the second DC section, the control circuit 13 performs the first switching so that the output voltage to the second DC section maintains the voltage command value based on the measured value of the second voltage sensor. The element S1-controls the eighth switching element S8. Further, when power is transmitted from the first DC section to the second DC section, the control circuit 13 controls the output current to the second DC section to maintain the current command value based on the measured value of the second current sensor. 1 switching element S1 to control the eighth switching element S8. Further, when power is transmitted from the second DC section to the first DC section, the control circuit 13 controls the output voltage to the first DC section to maintain the voltage command value based on the measurement value of the first voltage sensor. 1 switching element S1 to control the eighth switching element S8. Further, when power is transmitted from the second DC section to the first DC section, the control circuit 13 controls the output current to the first DC section to maintain the current command value based on the measurement value of the first current sensor. 1 switching element S1 to control the eighth switching element S8.

このようにDABコンバータは、一次側と二次側が対称な構成であり、双方向に電力伝送することができる。以下、電力変換装置1の動作を説明する。 Thus, the DAB converter has a symmetrical configuration on the primary side and the secondary side, and can transmit power in both directions. The operation of the power converter 1 will be described below.

(比較例(降圧モード))
図2(a)-(f)は、電力変換装置1の比較例(降圧モード)に係る動作を説明するための図である。図2(a)-(f)では図面を簡略化するため、絶縁トランスTR1、第1漏れインダクタンスL1、第2漏れインダクタンスL2をまとめて、1つのリアクトルLとして描いている。また、第1コンデンサC1と第2コンデンサC2を省略して描いている。
(Comparative example (buck mode))
FIGS. 2(a) to 2(f) are diagrams for explaining the operation of a comparative example (step-down mode) of the power converter 1. FIG. In FIGS. 2(a) to 2(f), the insulating transformer TR1, the first leakage inductance L1, and the second leakage inductance L2 are collectively drawn as one reactor L for the sake of simplification of the drawing. Also, the first capacitor C1 and the second capacitor C2 are omitted from the drawing.

図2(a)に示す第1状態では、制御回路13は、第1スイッチング素子S1及び第4スイッチング素子S4をオン状態、第2スイッチング素子S2、第3スイッチング素子S3、第5スイッチング素子S5-第8スイッチング素子S8をオフ状態に制御する。第5スイッチング素子S5-第8スイッチング素子S8が全てオフ状態であるため、第2ブリッジ回路12はダイオードブリッジ回路になっており、整流回路として機能している。第1状態では、第1直流電源E1からエネルギーがリアクトルLと第2直流電源E2の両方に放電され、リアクトルLと第2直流電源E2にエネルギーが充電される。 In the first state shown in FIG. 2A, the control circuit 13 turns on the first switching element S1 and the fourth switching element S4, and turns on the second switching element S2, the third switching element S3, and the fifth switching element S5-. The eighth switching element S8 is controlled to be turned off. Since the fifth switching element S5 to the eighth switching element S8 are all in the OFF state, the second bridge circuit 12 is a diode bridge circuit and functions as a rectifier circuit. In the first state, energy is discharged from the first DC power supply E1 to both the reactor L and the second DC power supply E2, and energy is charged to the reactor L and the second DC power supply E2.

図2(b)に示す第2状態及び図2(c)に示す第3状態では、制御回路13は、第2スイッチング素子S2及び第4スイッチング素子S4をオン状態、第1スイッチング素子S1、第3スイッチング素子S3、第5スイッチング素子S5-第8スイッチング素子S8をオフ状態に制御する。第2状態及び第3状態では、絶縁トランスTR1の一次巻線n1の両端が第1ブリッジ回路11内で短絡し、リアクトルLが第1直流電源E1から電気的に遮断される。第2状態では、リアクトルLからエネルギーが第2直流電源E2に放電され、第2直流電源E2にエネルギーが充電される。第2状態においてリアクトル電流ILが0Aになるまで待つ。図2(c)に示す第3状態は、リアクトル電流ILが0Aになった状態を示している。 In the second state shown in FIG. 2B and the third state shown in FIG. The third switching element S3, the fifth switching element S5 to the eighth switching element S8 are controlled to be turned off. In the second state and the third state, both ends of the primary winding n1 of the isolation transformer TR1 are short-circuited within the first bridge circuit 11, and the reactor L is electrically cut off from the first DC power supply E1. In the second state, energy is discharged from the reactor L to the second DC power supply E2, and energy is charged to the second DC power supply E2. Wait until the reactor current IL becomes 0 A in the second state. A third state shown in FIG. 2(c) indicates a state where the reactor current IL is 0A.

図2(d)に示す第4状態では、制御回路13は、第2スイッチング素子S2及び第3スイッチング素子S3をオン状態、第1スイッチング素子S1、第4スイッチング素子S4、第5スイッチング素子S5-第8スイッチング素子S8をオフ状態に制御する。第4状態では、第1直流電源E1からエネルギーがリアクトルLと第2直流電源E2の両方に放電され、リアクトルLと第2直流電源E2にエネルギーが充電される。 In the fourth state shown in FIG. 2(d), the control circuit 13 turns on the second switching element S2 and the third switching element S3, and turns on the first switching element S1, the fourth switching element S4, and the fifth switching element S5-. The eighth switching element S8 is controlled to be turned off. In the fourth state, energy is discharged from the first DC power supply E1 to both the reactor L and the second DC power supply E2, and energy is charged to the reactor L and the second DC power supply E2.

図2(e)に示す第5状態及び図2(f)に示す第6状態では、制御回路13は、第1スイッチング素子S1及び第3スイッチング素子S3をオン状態、第2スイッチング素子S2、第4スイッチング素子S4、第5スイッチング素子S5-第8スイッチング素子S8をオフ状態に制御する。第5状態及び第6状態では、絶縁トランスTR1の一次巻線n1の両端が第1ブリッジ回路11内で短絡し、リアクトルLが第1直流電源E1から電気的に遮断される。第5状態では、リアクトルLからエネルギーが第2直流電源E2に放電され、第2直流電源E2にエネルギーが充電される。第5状態においてリアクトル電流ILが0Aになるまで待つ。図2(f)に示す第6状態は、リアクトル電流ILが0Aになった状態を示している。 In the fifth state shown in FIG. 2E and the sixth state shown in FIG. The fourth switching element S4, the fifth switching element S5 to the eighth switching element S8 are controlled to be turned off. In the fifth and sixth states, both ends of the primary winding n1 of the isolation transformer TR1 are short-circuited within the first bridge circuit 11, and the reactor L is electrically cut off from the first DC power supply E1. In the fifth state, energy is discharged from the reactor L to the second DC power supply E2, and energy is charged to the second DC power supply E2. Wait until the reactor current IL becomes 0A in the fifth state. A sixth state shown in FIG. 2(f) indicates a state in which the reactor current IL is 0A.

比較例(降圧モード)では、以上の4つのスイッチパターンを繰り返すことにより第1直流電源E1から第2直流電源E2へ降圧して電力を伝送する。比較例(降圧モード)では、一次側の第1レグ(第1スイッチング素子S1と第2スイッチング素子S2)と第2レグ(第3スイッチング素子S3と第4スイッチング素子S4)間の位相差θで、第1直流部から第2直流部へ供給する電力の電圧または電流を制御する。第1スイッチング素子S1-第4スイッチング素子S4のデューティ比は50%で固定する。 In the comparative example (step-down mode), by repeating the above four switch patterns, the voltage is stepped down from the first DC power source E1 to the second DC power source E2 and power is transmitted. In the comparative example (step-down mode), the phase difference θ between the first leg (first switching element S1 and second switching element S2) and the second leg (third switching element S3 and fourth switching element S4) on the primary side is , to control the voltage or current of the power supplied from the first DC section to the second DC section. The duty ratio of the first switching element S1 to the fourth switching element S4 is fixed at 50%.

図3は、比較例(降圧モード)に係る、第1スイッチング素子S1-第4スイッチング素子S4のスイッチングタイミングを示す図である。第1スイッチング素子S1と第2スイッチング素子S2は相補的に動作する。同様に第3スイッチング素子S3と第4スイッチング素子S4も相補的に動作する。第1スイッチング素子S1及び第2スイッチング素子S2と、第3スイッチング素子S3及び第4スイッチング素子S4の位相差θにより降圧率を決定する。 FIG. 3 is a diagram showing switching timings of the first switching element S1 to the fourth switching element S4 according to a comparative example (step-down mode). The first switching element S1 and the second switching element S2 operate complementarily. Similarly, the third switching element S3 and the fourth switching element S4 operate complementarily. A step-down rate is determined by a phase difference θ between the first switching element S1 and the second switching element S2 and the third switching element S3 and the fourth switching element S4.

(比較例(昇圧モード))
図4(a)-(f)は、電力変換装置1の比較例(昇圧モード)に係る動作を説明するための図である。
(Comparative example (boost mode))
FIGS. 4A to 4F are diagrams for explaining the operation of a comparative example (boost mode) of the power converter 1. FIG.

図4(a)に示す第1状態では、制御回路13は、第1スイッチング素子S1、第4スイッチング素子S4及び第6スイッチング素子S6をオン状態、第2スイッチング素子S2、第3スイッチング素子S3、第5スイッチング素子S5、第7スイッチング素子S7及び第8スイッチング素子S8をオフ状態に制御する。第1状態では、絶縁トランスTR1の二次巻線n2の両端が第2ブリッジ回路12内で短絡し、リアクトルLが第2直流電源E2から電気的に遮断される。第1状態では、第1直流電源E1からエネルギーがリアクトルLに放電され、リアクトルLにエネルギーが充電される。 In the first state shown in FIG. 4A, the control circuit 13 turns on the first switching element S1, the fourth switching element S4 and the sixth switching element S6, the second switching element S2, the third switching element S3, The fifth switching element S5, the seventh switching element S7 and the eighth switching element S8 are controlled to be turned off. In the first state, both ends of the secondary winding n2 of the insulating transformer TR1 are short-circuited within the second bridge circuit 12, and the reactor L is electrically cut off from the second DC power supply E2. In the first state, energy is discharged from the first DC power supply E1 to the reactor L, and the reactor L is charged with energy.

図4(b)に示す第2状態では、制御回路13は、第1スイッチング素子S1及び第4スイッチング素子S4をオン状態、第2スイッチング素子S2、第3スイッチング素子S3、第5スイッチング素子S5-第8スイッチング素子S8をオフ状態に制御する。第5スイッチング素子S5-第8スイッチング素子S8が全てオフ状態であるため、第2ブリッジ回路12はダイオードブリッジ回路になっており、整流回路として機能している。第2状態では、第1直流電源E1とリアクトルLの両方からエネルギーが第2直流電源E2に放電され、第2直流電源E2にエネルギーが充電される。第2状態においてリアクトル電流ILが、0A付近に設定される設定値になるまで待つ。 In the second state shown in FIG. 4B, the control circuit 13 turns on the first switching element S1 and the fourth switching element S4, and turns on the second switching element S2, the third switching element S3, and the fifth switching element S5-. The eighth switching element S8 is controlled to be turned off. Since the fifth switching element S5 to the eighth switching element S8 are all in the OFF state, the second bridge circuit 12 is a diode bridge circuit and functions as a rectifier circuit. In the second state, energy is discharged from both the first DC power supply E1 and the reactor L to the second DC power supply E2, and the second DC power supply E2 is charged with energy. In the second state, wait until the reactor current IL reaches a set value near 0A.

図4(c)に示す第3状態では、制御回路13は、第4スイッチング素子S4をオン状態、第1スイッチング素子S1、第2スイッチング素子S2、第3スイッチング素子S3、第5スイッチング素子S5-第8スイッチング素子S8をオフ状態に制御する。第2状態においてリアクトル電流ILが上記設定値に到達すると、第3状態に遷移する。第3状態では第4スイッチング素子S4をオン状態に制御することにより、リアクトル電流ILの向きが変わることを防止している。 In the third state shown in FIG. 4(c), the control circuit 13 turns on the fourth switching element S4, the first switching element S1, the second switching element S2, the third switching element S3, and the fifth switching element S5-. The eighth switching element S8 is controlled to be turned off. When the reactor current IL reaches the set value in the second state, a transition is made to the third state. In the third state, the direction of the reactor current IL is prevented from changing by turning on the fourth switching element S4.

図4(d)に示す第4状態では、制御回路13は、第2スイッチング素子S2、第3スイッチング素子S3及び第8スイッチング素子S8をオン状態、第1スイッチング素子S1、第4スイッチング素子S4、第5スイッチング素子S5、第6スイッチング素子S6及び第7スイッチング素子S7をオフ状態に制御する。第4状態では、絶縁トランスTR1の二次巻線n2の両端が第2ブリッジ回路12内で短絡し、リアクトルLが第2直流電源E2から電気的に遮断される。第4状態では、第1直流電源E1からエネルギーがリアクトルLに放電され、リアクトルLにエネルギーが充電される。 In the fourth state shown in FIG. 4D, the control circuit 13 turns on the second switching element S2, the third switching element S3 and the eighth switching element S8, the first switching element S1, the fourth switching element S4, The fifth switching element S5, the sixth switching element S6 and the seventh switching element S7 are controlled to be turned off. In the fourth state, both ends of the secondary winding n2 of the isolation transformer TR1 are short-circuited within the second bridge circuit 12, and the reactor L is electrically cut off from the second DC power supply E2. In the fourth state, energy is discharged from the first DC power supply E1 to the reactor L, and the reactor L is charged with energy.

図4(e)に示す第5状態では、制御回路13は、第2スイッチング素子S2及び第3スイッチング素子S3をオン状態、第1スイッチング素子S1、第4スイッチング素子43、第5スイッチング素子S5-第8スイッチング素子S8をオフ状態に制御する。第5スイッチング素子S5-第8スイッチング素子S8が全てオフ状態であるため、第2ブリッジ回路12はダイオードブリッジ回路になっており、整流回路として機能している。第5状態では、第1直流電源E1とリアクトルLの両方からエネルギーが第2直流電源E2に放電され、第2直流電源E2にエネルギーが充電される。第5状態においてリアクトル電流ILが、0A付近に設定される設定値になるまで待つ。 In the fifth state shown in FIG. 4(e), the control circuit 13 turns on the second switching element S2 and the third switching element S3, and turns on the first switching element S1, the fourth switching element 43, and the fifth switching element S5-. The eighth switching element S8 is controlled to be turned off. Since the fifth switching element S5 to the eighth switching element S8 are all in the OFF state, the second bridge circuit 12 is a diode bridge circuit and functions as a rectifier circuit. In the fifth state, energy is discharged from both the first DC power supply E1 and the reactor L to the second DC power supply E2, and the second DC power supply E2 is charged with energy. In the fifth state, wait until the reactor current IL reaches a set value set near 0A.

図4(f)に示す第6状態では、制御回路13は、第2スイッチング素子S2をオン状態、第1スイッチング素子S1、第3スイッチング素子S3、第4スイッチング素子S4、第5スイッチング素子S5-第8スイッチング素子S8をオフ状態に制御する。第5状態においてリアクトル電流ILが上記設定値に到達すると、第6状態に遷移する。第6状態では第2スイッチング素子S2をオン状態に制御することにより、リアクトル電流ILの向きが変わることを防止している。 In the sixth state shown in FIG. 4(f), the control circuit 13 turns on the second switching element S2, the first switching element S1, the third switching element S3, the fourth switching element S4, and the fifth switching element S5-. The eighth switching element S8 is controlled to be turned off. When the reactor current IL reaches the set value in the fifth state, the state transitions to the sixth state. In the sixth state, the direction of the reactor current IL is prevented from changing by turning on the second switching element S2.

実施例(昇圧モード)では、以上の6つのスイッチパターンを繰り返すことにより第1直流電源E1から第2直流電源E2へ昇圧して電力を伝送する。比較例(昇圧モード)では、二次側の第6スイッチング素子S6と第8スイッチング素子S8のデューティ比(オン時間)で、第1直流部から第2直流部へ供給する電力の電圧または電流を制御する。一次側の第2スイッチング素子S2と第4スイッチング素子S4のデューティ比は50%で固定する。 In the embodiment (boost mode), by repeating the above six switch patterns, the power is boosted from the first DC power source E1 to the second DC power source E2 and transmitted. In the comparative example (boost mode), the voltage or current of the power supplied from the first DC section to the second DC section is changed by the duty ratio (ON time) of the sixth switching element S6 and the eighth switching element S8 on the secondary side. Control. The duty ratio of the second switching element S2 and the fourth switching element S4 on the primary side is fixed at 50%.

図5は、比較例(昇圧モード)に係る、第1スイッチング素子S1-第4スイッチング素子S4、第6スイッチング素子S6、第8スイッチング素子S8のスイッチングタイミングを示す図である。第6スイッチング素子S6と第8スイッチング素子S8のオン時間Tonにより昇圧率を決定する。 FIG. 5 is a diagram showing switching timings of the first switching element S1 to the fourth switching element S4, the sixth switching element S6, and the eighth switching element S8 according to a comparative example (boost mode). The boost rate is determined by the ON time Ton of the sixth switching element S6 and the eighth switching element S8.

(実施例1(降圧モード))
図6(a)-(f)は、電力変換装置1の実施例1(降圧モード)に係る動作を説明するための図である。
(Embodiment 1 (step-down mode))
FIGS. 6A to 6F are diagrams for explaining the operation of the power converter 1 according to the first embodiment (step-down mode).

図6(a)に示す第1状態では、制御回路13は、第1スイッチング素子S1及び第4スイッチング素子S4をオン状態、第2スイッチング素子S2、第3スイッチング素子S3、第5スイッチング素子S5-第8スイッチング素子S8をオフ状態に制御する。第5スイッチング素子S5-第8スイッチング素子S8が全てオフ状態であるため、第2ブリッジ回路12はダイオードブリッジ回路になっており、整流回路として機能している。第1状態では、第1直流電源E1からエネルギーがリアクトルLと第2直流電源E2の両方に放電され、リアクトルLと第2直流電源E2にエネルギーが充電される。 In the first state shown in FIG. 6(a), the control circuit 13 turns on the first switching element S1 and the fourth switching element S4, and turns on the second switching element S2, the third switching element S3, and the fifth switching element S5-. The eighth switching element S8 is controlled to be turned off. Since the fifth switching element S5 to the eighth switching element S8 are all in the OFF state, the second bridge circuit 12 is a diode bridge circuit and functions as a rectifier circuit. In the first state, energy is discharged from the first DC power supply E1 to both the reactor L and the second DC power supply E2, and energy is charged to the reactor L and the second DC power supply E2.

図6(b)に示す第2状態では、制御回路13は、第2スイッチング素子S2、第4スイッチング素子S4及び第8スイッチング素子S8をオン状態、第1スイッチング素子S1、第3スイッチング素子S3、第5スイッチング素子S5、第6スイッチング素子S6及び第7スイッチング素子S7をオフ状態に制御する。第2状態では、絶縁トランスTR1の一次巻線n1の両端が第1ブリッジ回路11内で短絡し、リアクトルLが第1直流電源E1から電気的に遮断される。第2状態では、リアクトルLからエネルギーが第2直流電源E2に放電され、第2直流電源E2にエネルギーが充電される。第8スイッチング素子S8は同期整流のためにオンしている。同期整流は、スイッチング素子にMOSFETを使用する場合に有効である。第8スイッチング素子S8が同期整流しても、第5スイッチング素子S5がオフ状態であるため、リアクトル電流ILの向きが反転することはない。 In the second state shown in FIG. 6B, the control circuit 13 turns on the second switching element S2, the fourth switching element S4 and the eighth switching element S8, the first switching element S1, the third switching element S3, The fifth switching element S5, the sixth switching element S6 and the seventh switching element S7 are controlled to be turned off. In the second state, both ends of the primary winding n1 of the isolation transformer TR1 are short-circuited within the first bridge circuit 11, and the reactor L is electrically cut off from the first DC power supply E1. In the second state, energy is discharged from the reactor L to the second DC power supply E2, and energy is charged to the second DC power supply E2. The eighth switching element S8 is on for synchronous rectification. Synchronous rectification is effective when using MOSFETs as switching elements. Even if the eighth switching element S8 performs synchronous rectification, the direction of the reactor current IL is not reversed because the fifth switching element S5 is in the OFF state.

図6(c)に示す第3状態及び図6(d)に示す第4状態では、制御回路13は、第2スイッチング素子S2及び第3スイッチング素子S3をオン状態、第1スイッチング素子S1、第4スイッチング素子S4、第5スイッチング素子S5-第8スイッチング素子S8をオフ状態に制御する。第5スイッチング素子S5-第8スイッチング素子S8が全てオフ状態であるため、第2ブリッジ回路12はダイオードブリッジ回路になっており、整流回路として機能している。第3状態では、リアクトルLからエネルギーが第1直流電源E1と第2直流電源E2の両方に放電され、第1直流電源E1と第2直流電源E2にエネルギーが充電される。第4状態では、第1直流電源E1からエネルギーがリアクトルLと第2直流電源E2の両方に放電され、リアクトルLと第2直流電源E2にエネルギーが充電される。なお、図6(c)及び図6(d)に示すスイッチパターンに遷移する前に、リアクトル電流ILが0Aになっていれば、状態2から状態3に移行せず、状態2から状態4へ直接、移行する。 In the third state shown in FIG. 6C and the fourth state shown in FIG. The fourth switching element S4, the fifth switching element S5 to the eighth switching element S8 are controlled to be turned off. Since the fifth switching element S5 to the eighth switching element S8 are all in the OFF state, the second bridge circuit 12 is a diode bridge circuit and functions as a rectifier circuit. In the third state, energy is discharged from the reactor L to both the first DC power supply E1 and the second DC power supply E2, and energy is charged to the first DC power supply E1 and the second DC power supply E2. In the fourth state, energy is discharged from the first DC power supply E1 to both the reactor L and the second DC power supply E2, and energy is charged to the reactor L and the second DC power supply E2. Note that if the reactor current IL is 0 A before transitioning to the switch patterns shown in FIGS. Migrate directly.

図6(e)に示す第5状態では、制御回路13は、第1スイッチング素子S1、第3スイッチング素子S3及び第7スイッチング素子S7をオン状態、第2スイッチング素子S2、第4スイッチング素子S4、第5スイッチング素子S5、第6スイッチング素子S6及び第8スイッチング素子S8をオフ状態に制御する。第5状態では、絶縁トランスTR1の一次巻線n1の両端が第1ブリッジ回路11内で短絡し、リアクトルLが第1直流電源E1から電気的に遮断される。第5状態では、リアクトルLからエネルギーが第2直流電源E2に放電され、第2直流電源E2にエネルギーが充電される。第7スイッチング素子S7は同期整流のためにオンしている。第7スイッチング素子S7が同期整流しても、第6スイッチング素子S6がオフ状態であるため、リアクトル電流ILの向きが反転することはない。 In the fifth state shown in FIG. 6(e), the control circuit 13 turns on the first switching element S1, the third switching element S3, and the seventh switching element S7, the second switching element S2, the fourth switching element S4, The fifth switching element S5, the sixth switching element S6 and the eighth switching element S8 are controlled to be turned off. In the fifth state, both ends of the primary winding n1 of the isolation transformer TR1 are short-circuited within the first bridge circuit 11, and the reactor L is electrically cut off from the first DC power supply E1. In the fifth state, energy is discharged from the reactor L to the second DC power supply E2, and energy is charged to the second DC power supply E2. The seventh switching element S7 is on for synchronous rectification. Even if the seventh switching element S7 performs synchronous rectification, the direction of the reactor current IL is not reversed because the sixth switching element S6 is in the OFF state.

図6(f)に示す第6状態及び図6(a)に示す第1状態では、制御回路13は、第1スイッチング素子S1及び第4スイッチング素子S4をオン状態、第2スイッチング素子S2、第3スイッチング素子S3、第5スイッチング素子S5-第8スイッチング素子S8をオフ状態に制御する。第5スイッチング素子S5-第8スイッチング素子S8が全てオフ状態であるため、第2ブリッジ回路12はダイオードブリッジ回路になっており、整流回路として機能している。第6状態では、リアクトルLからエネルギーが第1直流電源E1と第2直流電源E2の両方に放電され、第1直流電源E1と第2直流電源E2にエネルギーが充電される。なお、図6(f)及び図6(a)に示すスイッチパターンに遷移する前に、リアクトル電流ILが0Aになっていれば、状態5から状態6に移行せず、状態5から状態1へ直接、移行する。 In the sixth state shown in FIG. 6(f) and the first state shown in FIG. 6(a), the control circuit 13 turns on the first switching element S1 and the fourth switching element S4, turns the second switching element S2 The third switching element S3, the fifth switching element S5 to the eighth switching element S8 are controlled to be turned off. Since the fifth switching element S5 to the eighth switching element S8 are all in the OFF state, the second bridge circuit 12 is a diode bridge circuit and functions as a rectifier circuit. In the sixth state, energy is discharged from the reactor L to both the first DC power supply E1 and the second DC power supply E2, and energy is charged to the first DC power supply E1 and the second DC power supply E2. Note that if the reactor current IL is 0 A before transitioning to the switch patterns shown in FIGS. Migrate directly.

実施例1(降圧モード)では、以上の4つのスイッチパターンを繰り返すことにより第1直流電源E1から第2直流電源E2へ降圧して電力を伝送する。実施例1(降圧モード)では、一次側の第1レグ(第1スイッチング素子S1と第2スイッチング素子S2)と第2レグ(第3スイッチング素子S3と第4スイッチング素子S4)間の位相差θで、第1直流部から第2直流部へ供給する電力の電圧または電流を制御する。第1スイッチング素子S1-第4スイッチング素子S4のデューティ比は50%で固定する。 In Example 1 (step-down mode), by repeating the above four switch patterns, the voltage is stepped down from the first DC power source E1 to the second DC power source E2 and power is transmitted. In the first embodiment (step-down mode), the phase difference θ between the first leg (first switching element S1 and second switching element S2) and the second leg (third switching element S3 and fourth switching element S4) on the primary side is controls the voltage or current of power supplied from the first DC section to the second DC section. The duty ratio of the first switching element S1 to the fourth switching element S4 is fixed at 50%.

図7は、実施例1(降圧モード)に係る、第1スイッチング素子S1-第8スイッチング素子S8のスイッチングタイミング1を示す図である。細線が第1スイッチング素子S1、第4スイッチング素子S4、第5スイッチング素子S5及び第8スイッチング素子S8のオン/オフ状態を示し、太線が第2スイッチング素子S2、第3スイッチング素子S3、第6スイッチング素子S6及び第7スイッチング素子S7のオン/オフ状態を示している。 FIG. 7 is a diagram showing switching timing 1 of the first switching element S1 to the eighth switching element S8 according to the first embodiment (step-down mode). Thin lines indicate the ON/OFF states of the first switching element S1, the fourth switching element S4, the fifth switching element S5 and the eighth switching element S8, and the thick lines indicate the second switching element S2, the third switching element S3 and the sixth switching element. The ON/OFF states of the element S6 and the seventh switching element S7 are shown.

第1スイッチング素子S1と第2スイッチング素子S2は相補的に動作する。両者のオン/オフが切り替わるタイミングに、デッドタイムが挿入されている。デッドタイムは、第1スイッチング素子S1と第2スイッチング素子S2が同時オンにより貫通して、第1直流電源E1の両端が短絡することを防止するために挿入される時間である。同様に第3スイッチング素子S3と第4スイッチング素子S4も相補的に動作する。両者のオン/オフが切り替わるタイミングに、デッドタイムが挿入されている。第1スイッチング素子S1及び第2スイッチング素子S2と、第4スイッチング素子S4及び第3スイッチング素子S3の位相差θにより降圧率を決定する。 The first switching element S1 and the second switching element S2 operate complementarily. A dead time is inserted at the timing when both are switched on/off. The dead time is the time inserted to prevent both ends of the first DC power source E1 from being short-circuited due to the first switching element S1 and the second switching element S2 being simultaneously turned on. Similarly, the third switching element S3 and the fourth switching element S4 operate complementarily. A dead time is inserted at the timing when both are switched on/off. A step-down rate is determined by a phase difference θ between the first switching element S1 and the second switching element S2 and the fourth switching element S4 and the third switching element S3.

図6(a)-(f)及び図7に示す例では、状態2(b)で第8スイッチング素子S8をオン状態に制御した。この点、状態2(b)で第5スイッチング素子S5をオン状態に制御してもよい。同様に、状態5(e)で第7スイッチング素子S7をオン状態に制御した。この点、状態5(e)で第6スイッチング素子S6をオン状態に制御してもよい。 In the examples shown in FIGS. 6(a) to (f) and FIG. 7, the eighth switching element S8 is controlled to be ON in state 2(b). In this regard, the fifth switching element S5 may be controlled to be ON in state 2(b). Similarly, in state 5(e), the seventh switching element S7 is controlled to be on. In this regard, the sixth switching element S6 may be controlled to be ON in state 5(e).

図8は、実施例1(降圧モード)に係る、第1スイッチング素子S1-第8スイッチング素子S8のスイッチングタイミング2を示す図である。図6(a)-(f)及び図7に示す例では、第1直流部から第2直流部へ降圧して電力を供給する例を説明した。この点、第2直流部から第1直流部へ降圧して電力を供給することも可能である。この場合、図8に示したように、制御回路13は、第1スイッチング素子S1-第4スイッチング素子S4に供給する駆動信号と、第5スイッチング素子S5-第8スイッチング素子S8に供給する駆動信号を入れ替えればよい。 FIG. 8 is a diagram showing switching timings 2 of the first switching element S1 to the eighth switching element S8 according to the first embodiment (step-down mode). In the examples shown in FIGS. 6(a) to 6(f) and FIG. 7, an example of stepping down the voltage from the first DC section and supplying power to the second DC section has been described. In this regard, it is also possible to step down the voltage from the second DC section to the first DC section and supply power. In this case, as shown in FIG. 8, the control circuit 13 generates a drive signal to be supplied to the first switching element S1 to the fourth switching element S4 and a drive signal to be supplied to the fifth switching element S5 to the eighth switching element S8. should be replaced.

以上説明したように実施例1(降圧モード)によれば、第2直流電源E2からリアクトルLに電力が伝送される状態が発生しないため無効電力を抑制することができ、変換効率を向上させることができる。また、状態2(b)及び状態5(e)において二次側で同期整流することにより、ダイオードの導通損失を低減することができる。なお、状態2(b)及び状態5(e)において同期整流するスイッチング素子を1つにすることにより、リアクトル電流ILの向きが反転することを防止しつつ、損失を低減することができる。これにより、ハードスイッチングの発生も防止することができる。また、一次側に短絡モードを設けることにより、位相シフトによる電力調整が可能となる。 As described above, according to the first embodiment (step-down mode), a state in which power is transmitted from the second DC power supply E2 to the reactor L does not occur, so reactive power can be suppressed, and conversion efficiency can be improved. can be done. Also, synchronous rectification on the secondary side in states 2(b) and 5(e) can reduce diode conduction losses. By using one switching element for synchronous rectification in state 2(b) and state 5(e), loss can be reduced while preventing the direction of reactor current IL from reversing. As a result, the occurrence of hard switching can also be prevented. Also, by providing a short-circuit mode on the primary side, power regulation by phase shift is possible.

なお、状態2(b)の後に、第6スイッチング素子S6をオン状態に制御して第6スイッチング素子S6と第8スイッチング素子S8で二次側を第2ブリッジ回路12内で短絡させることも考えられる。ただし、第6スイッチング素子S6をオンした瞬間に、第5ダイオードD5の両端電圧が反転し、リカバリ電流が発生する。これにより、第5ダイオードD5と第6スイッチング素子S6が導通し、瞬間的に第2直流電源E2と短絡する。これに対して実施例1(降圧モード)ではリカバリ電流が発生するモードがなく、リカバリ損失の発生を防止することができる。 After the state 2(b), it is also possible to control the sixth switching element S6 to the ON state to short-circuit the secondary side in the second bridge circuit 12 with the sixth switching element S6 and the eighth switching element S8. be done. However, the moment the sixth switching element S6 is turned on, the voltage across the fifth diode D5 is reversed and a recovery current is generated. As a result, the fifth diode D5 and the sixth switching element S6 are electrically connected to momentarily short-circuit the second DC power source E2. On the other hand, in Example 1 (step-down mode), there is no mode in which a recovery current is generated, and the occurrence of recovery loss can be prevented.

(実施例2(降圧モード))
図9(a)-(d)は、電力変換装置1の実施例2(降圧モード)に係る動作1を説明するための図である。図10(a)-(d)は、電力変換装置1の実施例2(降圧モード)に係る動作2を説明するための図である。実施例2(降圧モード)は、実施例1(降圧モード)をベースに、より細かく状態を遷移させる例である。
(Embodiment 2 (step-down mode))
FIGS. 9A to 9D are diagrams for explaining the operation 1 according to the second embodiment (step-down mode) of the power converter 1. FIG. FIGS. 10A to 10D are diagrams for explaining operation 2 according to the second embodiment (step-down mode) of the power converter 1. FIG. Example 2 (step-down mode) is an example of finer state transitions based on Example 1 (step-down mode).

図9(a)に示す第1状態では、制御回路13は、第1スイッチング素子S1及び第4スイッチング素子S4をオン状態、第2スイッチング素子S2、第3スイッチング素子S3、第5スイッチング素子S5、第6スイッチング素子S6、第7スイッチング素子S7及び第8スイッチング素子S8をオフ状態に制御する。第1状態では、第1直流電源E1からエネルギーがリアクトルLと第2直流電源E2の両方に放電され、リアクトルLと第2直流電源E2にエネルギーが充電される。図6(a)に示した実施例1(降圧モード)の第1状態と同じ状態である。 In the first state shown in FIG. 9A, the control circuit 13 turns on the first switching element S1 and the fourth switching element S4, switches the second switching element S2, the third switching element S3, the fifth switching element S5, The sixth switching element S6, the seventh switching element S7 and the eighth switching element S8 are controlled to be turned off. In the first state, energy is discharged from the first DC power supply E1 to both the reactor L and the second DC power supply E2, and energy is charged to the reactor L and the second DC power supply E2. This state is the same as the first state of the first embodiment (step-down mode) shown in FIG.

図9(b)に示す第2状態では、制御回路13は、第4スイッチング素子S4をオン状態、第1スイッチング素子S1、第2スイッチング素子S2、第3スイッチング素子S3、第5スイッチング素子S5、第6スイッチング素子S6、第7スイッチング素子S7及び第8スイッチング素子S8をオフ状態に制御する。第2状態では、絶縁トランスTR1の一次巻線n1の両端が第1ブリッジ回路11内で短絡し、リアクトルLが第1直流電源E1から電気的に遮断される。第2状態では、リアクトルLからエネルギーが第2直流電源E2に放電され、第2直流電源E2にエネルギーが充電される。 In the second state shown in FIG. 9B, the control circuit 13 turns on the fourth switching element S4, the first switching element S1, the second switching element S2, the third switching element S3, the fifth switching element S5, The sixth switching element S6, the seventh switching element S7 and the eighth switching element S8 are controlled to be turned off. In the second state, both ends of the primary winding n1 of the isolation transformer TR1 are short-circuited within the first bridge circuit 11, and the reactor L is electrically cut off from the first DC power supply E1. In the second state, energy is discharged from the reactor L to the second DC power supply E2, and energy is charged to the second DC power supply E2.

図9(c)に示す第3状態では、制御回路13は、第2スイッチング素子S2、第4スイッチング素子S4及び第8スイッチング素子S8をオン状態、第1スイッチング素子S1、第3スイッチング素子S3、第5スイッチング素子S5、第6スイッチング素子S6及び第7スイッチング素子S7をオフ状態に制御する。第3状態でも、絶縁トランスTR1の一次巻線n1の両端が第1ブリッジ回路11内で短絡し、リアクトルLが第1直流電源E1から電気的に遮断される。第3状態でも、リアクトルLからエネルギーが第2直流電源E2に放電され、第2直流電源E2にエネルギーが充電される。第8スイッチング素子S8は同期整流のためにオンしている。図6(b)に示した実施例1(降圧モード)の第2状態と同じ状態である。 In the third state shown in FIG. 9C, the control circuit 13 turns on the second switching element S2, the fourth switching element S4 and the eighth switching element S8, the first switching element S1, the third switching element S3, The fifth switching element S5, the sixth switching element S6 and the seventh switching element S7 are controlled to be turned off. Also in the third state, both ends of the primary winding n1 of the isolation transformer TR1 are short-circuited within the first bridge circuit 11, and the reactor L is electrically cut off from the first DC power supply E1. Also in the third state, energy is discharged from the reactor L to the second DC power supply E2, and energy is charged in the second DC power supply E2. The eighth switching element S8 is on for synchronous rectification. This is the same state as the second state of the first embodiment (step-down mode) shown in FIG. 6(b).

図9(d)に示す第4状態では、制御回路13は、第2スイッチング素子S2をオン状態、第1スイッチング素子S1、第3スイッチング素子S3、第4スイッチング素子S4、第5スイッチング素子S5、第6スイッチング素子S6、第7スイッチング素子S7及び第8スイッチング素子S8をオフ状態に制御する。第4状態では、リアクトルLからエネルギーが第1直流電源E1と第2直流電源E2の両方に放電され、第1直流電源E1と第2直流電源E2にエネルギーが充電される。 In the fourth state shown in FIG. 9D, the control circuit 13 turns on the second switching element S2, the first switching element S1, the third switching element S3, the fourth switching element S4, the fifth switching element S5, The sixth switching element S6, the seventh switching element S7 and the eighth switching element S8 are controlled to be turned off. In the fourth state, energy is discharged from the reactor L to both the first DC power supply E1 and the second DC power supply E2, and energy is charged to the first DC power supply E1 and the second DC power supply E2.

図10(a)に示す第5状態では、制御回路13は、第2スイッチング素子S2及び第3スイッチング素子S3をオン状態、第1スイッチング素子S1、第4スイッチング素子S4、第5スイッチング素子S5、第6スイッチング素子S6、第7スイッチング素子S7及び第8スイッチング素子S8をオフ状態に制御する。第5状態では、第1直流電源E1からエネルギーがリアクトルLと第2直流電源E2の両方に放電され、リアクトルLと第2直流電源E2にエネルギーが充電される。図6(d)に示した実施例1(降圧モード)の第4状態と同じ状態である。 In the fifth state shown in FIG. 10A, the control circuit 13 turns on the second switching element S2 and the third switching element S3, turns on the first switching element S1, the fourth switching element S4, the fifth switching element S5, The sixth switching element S6, the seventh switching element S7 and the eighth switching element S8 are controlled to be turned off. In the fifth state, energy is discharged from the first DC power supply E1 to both the reactor L and the second DC power supply E2, and energy is charged to the reactor L and the second DC power supply E2. This is the same state as the fourth state of the first embodiment (step-down mode) shown in FIG. 6(d).

図10(b)に示す第6状態では、制御回路13は、第3スイッチング素子S3をオン状態、第1スイッチング素子S1、第2スイッチング素子S2、第4スイッチング素子S4、第5スイッチング素子S5、第6スイッチング素子S6、第7スイッチング素子S7及び第8スイッチング素子S8をオフ状態に制御する。第6状態では、絶縁トランスTR1の一次巻線n1の両端が第1ブリッジ回路11内で短絡し、リアクトルLが第1直流電源E1から電気的に遮断される。第6状態では、リアクトルLからエネルギーが第2直流電源E2に放電され、第2直流電源E2にエネルギーが充電される。 In the sixth state shown in FIG. 10(b), the control circuit 13 turns on the third switching element S3, the first switching element S1, the second switching element S2, the fourth switching element S4, the fifth switching element S5, The sixth switching element S6, the seventh switching element S7 and the eighth switching element S8 are controlled to be turned off. In the sixth state, both ends of the primary winding n1 of the isolation transformer TR1 are short-circuited within the first bridge circuit 11, and the reactor L is electrically cut off from the first DC power supply E1. In the sixth state, energy is discharged from the reactor L to the second DC power supply E2, and energy is charged to the second DC power supply E2.

図10(c)に示す第7状態では、制御回路13は、第1スイッチング素子S1、第3スイッチング素子S3及び第7スイッチング素子S7をオン状態、第2スイッチング素子S2、第4スイッチング素子S4、第5スイッチング素子S5、第6スイッチング素子S6及び第8スイッチング素子S8をオフ状態に制御する。第7状態でも、絶縁トランスTR1の一次巻線n1の両端が第1ブリッジ回路11内で短絡し、リアクトルLが第1直流電源E1から電気的に遮断される。第7状態でも、リアクトルLからエネルギーが第2直流電源E2に放電され、第2直流電源E2にエネルギーが充電される。第7スイッチング素子S7は同期整流のためにオンしている。図6(e)に示した実施例1(降圧モード)の第5状態と同じ状態である。 In the seventh state shown in FIG. 10(c), the control circuit 13 turns on the first switching element S1, the third switching element S3, and the seventh switching element S7, the second switching element S2, the fourth switching element S4, The fifth switching element S5, the sixth switching element S6 and the eighth switching element S8 are controlled to be turned off. Also in the seventh state, both ends of the primary winding n1 of the isolation transformer TR1 are short-circuited within the first bridge circuit 11, and the reactor L is electrically cut off from the first DC power supply E1. Even in the seventh state, energy is discharged from the reactor L to the second DC power supply E2, and energy is charged in the second DC power supply E2. The seventh switching element S7 is on for synchronous rectification. This is the same state as the fifth state of the first embodiment (step-down mode) shown in FIG. 6(e).

図10(d)に示す第8状態では、制御回路13は、第1スイッチング素子S1をオン状態、第2スイッチング素子S2、第3スイッチング素子S3、第4スイッチング素子S4、第5スイッチング素子S5、第6スイッチング素子S6、第7スイッチング素子S7及び第8スイッチング素子S8をオフ状態に制御する。第8状態では、リアクトルLからエネルギーが第1直流電源E1と第2直流電源E2の両方に放電され、第1直流電源E1と第2直流電源E2にエネルギーが充電される。 In the eighth state shown in FIG. 10(d), the control circuit 13 turns the first switching element S1 on, the second switching element S2, the third switching element S3, the fourth switching element S4, the fifth switching element S5, The sixth switching element S6, the seventh switching element S7 and the eighth switching element S8 are controlled to be turned off. In the eighth state, energy is discharged from the reactor L to both the first DC power supply E1 and the second DC power supply E2, and energy is charged to the first DC power supply E1 and the second DC power supply E2.

実施例2(降圧モード)では、以上の8つのスイッチパターンを繰り返すことにより第1直流電源E1から第2直流電源E2へ降圧して電力を伝送する。実施例2(降圧モード)では、一次側の第1レグと第2レグ間の位相差θで、第1直流部から第2直流部へ供給する電力の電圧または電流を制御する。第1スイッチング素子S1-第4スイッチング素子S4のデューティ比は50%で固定する。なお、この50%は、デッドタイムを考慮していない値である。 In the second embodiment (step-down mode), by repeating the above eight switch patterns, the voltage is stepped down from the first DC power source E1 to the second DC power source E2 and power is transmitted. In the second embodiment (step-down mode), the voltage or current of power supplied from the first DC section to the second DC section is controlled by the phase difference θ between the first leg and the second leg on the primary side. The duty ratio of the first switching element S1 to the fourth switching element S4 is fixed at 50%. Note that this 50% is a value that does not consider dead time.

図11は、実施例2(降圧モード)に係る、第1スイッチング素子S1-第8スイッチング素子S8のスイッチングタイミングを示す図である。細線が第1スイッチング素子S1、第4スイッチング素子S4、第5スイッチング素子S5及び第8スイッチング素子S8のオン/オフ状態を示し、太線が第2スイッチング素子S2、第3スイッチング素子S3、第6スイッチング素子S6及び第7スイッチング素子S7のオン/オフ状態を示している。 FIG. 11 is a diagram showing switching timings of the first switching element S1 to the eighth switching element S8 according to the second embodiment (step-down mode). Thin lines indicate the ON/OFF states of the first switching element S1, the fourth switching element S4, the fifth switching element S5 and the eighth switching element S8, and the thick lines indicate the second switching element S2, the third switching element S3 and the sixth switching element. The ON/OFF states of the element S6 and the seventh switching element S7 are shown.

第1スイッチング素子S1と第2スイッチング素子S2は相補的に動作する。両者のオン/オフが切り替わるタイミングに、デッドタイムが挿入されている。同様に第3スイッチング素子S3と第4スイッチング素子S4も相補的に動作する。両者のオン/オフが切り替わるタイミングに、デッドタイムが挿入されている。第1スイッチング素子S1及び第2スイッチング素子S2と、第4スイッチング素子S4及び第3スイッチング素子S3の位相差θにより降圧率を決定する。 The first switching element S1 and the second switching element S2 operate complementarily. A dead time is inserted at the timing when both are switched on/off. Similarly, the third switching element S3 and the fourth switching element S4 operate complementarily. A dead time is inserted at the timing when both are switched on/off. A step-down rate is determined by a phase difference θ between the first switching element S1 and the second switching element S2 and the fourth switching element S4 and the third switching element S3.

第8スイッチング素子S8及び第7スイッチング素子S7のオン時間は、位相差θに対応するシフト量と同じ量、または位相差θに対応するシフト量からデッドタイム分のシフト量を減じた量に制御される。第8スイッチング素子S8及び第7スイッチング素子S7の立ち上がり位相は固定であり、立ち下がり位相は可変である。 The on-time of the eighth switching element S8 and the seventh switching element S7 is controlled to the same amount as the shift amount corresponding to the phase difference θ, or to the amount obtained by subtracting the shift amount corresponding to the dead time from the shift amount corresponding to the phase difference θ. be done. The rise phases of the eighth switching element S8 and the seventh switching element S7 are fixed, and the fall phases thereof are variable.

第8スイッチング素子S8の立ち上がり位相は、第2スイッチング素子S2の立ち上がり位相または第1スイッチング素子S1の立ち下がり位相に同期するように制御される。即ち、第8スイッチング素子S8は、第2スイッチング素子S2のターンオンまたは第1スイッチング素子S1のターンオフと同時にターンオンする。第7スイッチング素子S7の立ち上がり位相は、第1スイッチング素子S1の立ち上がり位相または第2スイッチング素子S2の立ち下がり位相に同期するように制御される。即ち、第7スイッチング素子S7は、第1スイッチング素子S1のターンオンまたは第2スイッチング素子S2のターンオフと同時にターンオンする。 The rising phase of the eighth switching element S8 is controlled to synchronize with the rising phase of the second switching element S2 or the falling phase of the first switching element S1. That is, the eighth switching element S8 is turned on at the same time as the second switching element S2 is turned on or the first switching element S1 is turned off. The rising phase of the seventh switching element S7 is controlled to synchronize with the rising phase of the first switching element S1 or the falling phase of the second switching element S2. That is, the seventh switching element S7 is turned on at the same time as the first switching element S1 is turned on or the second switching element S2 is turned off.

第8スイッチング素子S8の立ち下がり位相は、第4スイッチング素子S4の立ち下がり位相または第3スイッチング素子S3の立ち上がり位相に同期するように制御される。即ち、第8スイッチング素子S8は、第4スイッチング素子S4のターンオフまたは第3スイッチング素子S3のターンオンと同時にターンオフする。第7スイッチング素子S7の立ち下がり位相は、第3スイッチング素子S3の立ち下がり位相または第4スイッチング素子S4の立ち上がり位相に同期するように制御される。即ち、第7スイッチング素子S7は、第3スイッチング素子S3のターンオフまたは第4スイッチング素子S4のターンオンと同時にターンオフする。 The falling phase of the eighth switching element S8 is controlled to synchronize with the falling phase of the fourth switching element S4 or the rising phase of the third switching element S3. That is, the eighth switching element S8 is turned off at the same time as the fourth switching element S4 is turned off or the third switching element S3 is turned on. The falling phase of the seventh switching element S7 is controlled to synchronize with the falling phase of the third switching element S3 or the rising phase of the fourth switching element S4. That is, the seventh switching element S7 is turned off at the same time when the third switching element S3 is turned off or the fourth switching element S4 is turned on.

一次側の第1レグと第2レグ間の位相差θに対応する区間のみ、第8スイッチング素子S8及び第7スイッチング素子S7をオン状態に制御することにより、リカバリ損失の発生を抑えつつ、同期整流することができる。 By controlling the eighth switching element S8 and the seventh switching element S7 to be ON only in the section corresponding to the phase difference θ between the first leg and the second leg on the primary side, synchronization is achieved while suppressing the occurrence of recovery loss. can be rectified.

一次側の第1レグと第2レグ間の位相差θは0から180°の範囲で操作する。位相差θを小さくするほど、伝送する電力量を増加させることができる。デッドタイムが固定とした場合、位相差θの最小値を0とすることで、高周波化したときの損失を抑えることができる。 The phase difference θ between the first leg and the second leg on the primary side is operated in the range of 0 to 180°. As the phase difference θ becomes smaller, the amount of power to be transmitted can be increased. When the dead time is fixed, the minimum value of the phase difference θ can be set to 0, thereby suppressing the loss when the frequency is increased.

実施例2(降圧モード)においても実施例1(降圧モード)と同様に、第5スイッチング素子S5の制御と第8スイッチング素子S8の制御を入れ替え、第6スイッチング素子S6の制御と第7スイッチング素子S7の制御を入れ替えてもよい。また実施例2(降圧モード)においても、第1スイッチング素子S1-第4スイッチング素子S4に供給する駆動信号と、第5スイッチング素子S5-第8スイッチング素子S8に供給する駆動信号を入れ替えることにより、第2直流部から第1直流部へ降圧して電力を供給することが可能である。 In the second embodiment (step-down mode), similarly to the first embodiment (step-down mode), the control of the fifth switching element S5 and the control of the eighth switching element S8 are exchanged, and the control of the sixth switching element S6 and the control of the seventh switching element are switched. The control of S7 may be exchanged. Also in Example 2 (step-down mode), by exchanging the drive signal supplied to the first switching element S1 to the fourth switching element S4 and the drive signal supplied to the fifth switching element S5 to the eighth switching element S8, It is possible to step down and supply power from the second DC section to the first DC section.

以上説明したように実施例2(降圧モード)によれば、実施例1(降圧モード)と同様の効果を奏する。実施例1(降圧モード)よりきめ細かく制御することにより、さらに高効率化を図ることができる。 As described above, according to the second embodiment (step-down mode), the same effects as those of the first embodiment (step-down mode) can be obtained. More efficient control can be achieved by controlling more finely than in the first embodiment (step-down mode).

(実施例1(昇圧モード))
図12(a)-(f)は、電力変換装置1の実施例1(昇圧モード)に係る動作を説明するための図である。
(Embodiment 1 (boost mode))
FIGS. 12(a) to 12(f) are diagrams for explaining the operation of the power converter 1 according to the first embodiment (boost mode).

図12(a)に示す第1状態では、制御回路13は、第1スイッチング素子S1、第4スイッチング素子S4及び第6スイッチング素子S6をオン状態、第2スイッチング素子S2、第3スイッチング素子S3、第5スイッチング素子S5、第7スイッチング素子S7及び第8スイッチング素子S8をオフ状態に制御する。第1状態では、絶縁トランスTR1の二次巻線n2の両端が第2ブリッジ回路12内で短絡し、リアクトルLが第2直流電源E2から電気的に遮断される。第1状態では、第1直流電源E1からエネルギーがリアクトルLに放電され、リアクトルLにエネルギーが充電される。 In the first state shown in FIG. 12(a), the control circuit 13 turns on the first switching element S1, the fourth switching element S4, and the sixth switching element S6, the second switching element S2, the third switching element S3, The fifth switching element S5, the seventh switching element S7 and the eighth switching element S8 are controlled to be turned off. In the first state, both ends of the secondary winding n2 of the insulating transformer TR1 are short-circuited within the second bridge circuit 12, and the reactor L is electrically cut off from the second DC power supply E2. In the first state, energy is discharged from the first DC power supply E1 to the reactor L, and the reactor L is charged with energy.

図12(b)に示す第2状態では、制御回路13は、第1スイッチング素子S1及び第4スイッチング素子S4をオン状態、第2スイッチング素子S2、第3スイッチング素子S3、第5スイッチング素子S5-第8スイッチング素子S8をオフ状態に制御する。第5スイッチング素子S5-第8スイッチング素子S8が全てオフ状態であるため、第2ブリッジ回路12はダイオードブリッジ回路になっており、整流回路として機能している。第2状態では、第1直流電源E1とリアクトルLの両方からエネルギーが第2直流電源E2に放電され、第2直流電源E2にエネルギーが充電される。 In the second state shown in FIG. 12(b), the control circuit 13 turns on the first switching element S1 and the fourth switching element S4, and turns on the second switching element S2, the third switching element S3, and the fifth switching element S5-. The eighth switching element S8 is controlled to be turned off. Since the fifth switching element S5 to the eighth switching element S8 are all in the OFF state, the second bridge circuit 12 is a diode bridge circuit and functions as a rectifier circuit. In the second state, energy is discharged from both the first DC power supply E1 and the reactor L to the second DC power supply E2, and the second DC power supply E2 is charged with energy.

図12(c)に示す第3状態及び図12(d)に示す第4状態では、制御回路13は、第2スイッチング素子S2、第3スイッチング素子S3及び第5スイッチング素子S5をオン状態、第1スイッチング素子S1、第4スイッチング素子S4、第6スイッチング素子S6、第7スイッチング素子S7及び第8スイッチング素子S8をオフ状態に制御する。第3状態では、リアクトルLからエネルギーが第1直流電源E1と第2直流電源E2の両方に放電され、第1直流電源E1と第2直流電源E2にエネルギーが充電される。第4状態では、第1直流電源E1からエネルギーがリアクトルLに放電され、リアクトルLにエネルギーが充電される。第4状態では、絶縁トランスTR1の二次巻線n2の両端が第2ブリッジ回路12内で短絡し、リアクトルLが第2直流電源E2から電気的に遮断される。なお、図12(c)及び図12(d)に示すスイッチパターンに遷移する前に、リアクトル電流ILが0Aになっていれば、状態2から状態3に移行せず、状態2から状態4へ直接、移行する。 In the third state shown in FIG. 12(c) and the fourth state shown in FIG. 12(d), the control circuit 13 turns on the second switching element S2, the third switching element S3 and the fifth switching element S5. The first switching element S1, the fourth switching element S4, the sixth switching element S6, the seventh switching element S7, and the eighth switching element S8 are controlled to be turned off. In the third state, energy is discharged from the reactor L to both the first DC power supply E1 and the second DC power supply E2, and energy is charged to the first DC power supply E1 and the second DC power supply E2. In the fourth state, energy is discharged from the first DC power supply E1 to the reactor L, and the reactor L is charged with energy. In the fourth state, both ends of the secondary winding n2 of the isolation transformer TR1 are short-circuited within the second bridge circuit 12, and the reactor L is electrically cut off from the second DC power supply E2. Note that if the reactor current IL is 0 A before transitioning to the switch patterns shown in FIGS. Migrate directly.

図12(e)に示す第5状態では、制御回路13は、第2スイッチング素子S2及び第3スイッチング素子S3をオン状態、第1スイッチング素子S1、第4スイッチング素子S4、第5スイッチング素子S5-第8スイッチング素子S8をオフ状態に制御する。第5スイッチング素子S5-第8スイッチング素子S8が全てオフ状態であるため、第2ブリッジ回路12はダイオードブリッジ回路になっており、整流回路として機能している。第5状態では、第1直流電源E1とリアクトルLの両方からエネルギーが第2直流電源E2に放電され、第2直流電源E2にエネルギーが充電される。 In the fifth state shown in FIG. 12(e), the control circuit 13 turns on the second switching element S2 and the third switching element S3, and turns on the first switching element S1, the fourth switching element S4, and the fifth switching element S5-. The eighth switching element S8 is controlled to be turned off. Since the fifth switching element S5 to the eighth switching element S8 are all in the OFF state, the second bridge circuit 12 is a diode bridge circuit and functions as a rectifier circuit. In the fifth state, energy is discharged from both the first DC power supply E1 and the reactor L to the second DC power supply E2, and the second DC power supply E2 is charged with energy.

図12(f)に示す第6状態及び図12(a)に示す第1状態では、制御回路13は、第1スイッチング素子S1、第4スイッチング素子S4及び第6スイッチング素子S6をオン状態、第2スイッチング素子S2、第3スイッチング素子S3、第5スイッチング素子S5、第7スイッチング素子S7及び第8スイッチング素子S8をオフ状態に制御する。第6状態では、リアクトルLからエネルギーが第1直流電源E1と第2直流電源E2の両方に放電され、第1直流電源E1と第2直流電源E2にエネルギーが充電される。なお、図12(f)及び図12(a)に示すスイッチパターンに遷移する前に、リアクトル電流ILが0Aになっていれば、状態5から状態6に移行せず、状態5から状態1へ直接、移行する。 In the sixth state shown in FIG. 12(f) and the first state shown in FIG. 12(a), the control circuit 13 turns on the first switching element S1, the fourth switching element S4, and the sixth switching element S6. The second switching element S2, the third switching element S3, the fifth switching element S5, the seventh switching element S7, and the eighth switching element S8 are controlled to be turned off. In the sixth state, energy is discharged from the reactor L to both the first DC power supply E1 and the second DC power supply E2, and energy is charged to the first DC power supply E1 and the second DC power supply E2. Note that if the reactor current IL is 0 A before transitioning to the switch patterns shown in FIGS. Migrate directly.

実施例1(昇圧モード)では、以上の4つのスイッチパターンを繰り返すことにより第1直流電源E1から第2直流電源E2へ昇圧して電力を伝送する。実施例1(昇圧モード)では、二次側の第5スイッチング素子S5と第6スイッチング素子S6のデューティ比(オン時間)で、第1直流部から第2直流部へ供給する電力の電圧または電流を制御する。一次側の第1スイッチング素子S1-第4スイッチング素子S4のデューティ比は50%で固定する。一次側の第1レグ(第1スイッチング素子S1と第2スイッチング素子S2)と第2レグ(第3スイッチング素子S3と第4スイッチング素子S4)間の位相差θは、0もしくはデッドタイム以下の位相差で固定する。 In the first embodiment (boost mode), the four switch patterns described above are repeated to boost the voltage from the first DC power source E1 to the second DC power source E2 and transmit electric power. In Embodiment 1 (boost mode), the voltage or current of the power supplied from the first DC section to the second DC section is determined by the duty ratio (on time) of the fifth switching element S5 and the sixth switching element S6 on the secondary side. to control. The duty ratio of the first switching element S1 to the fourth switching element S4 on the primary side is fixed at 50%. The phase difference θ between the first leg (the first switching element S1 and the second switching element S2) and the second leg (the third switching element S3 and the fourth switching element S4) on the primary side is 0 or less than the dead time. It is fixed with a phase difference.

図13は、実施例1(昇圧モード)に係る、第1スイッチング素子S1-第8スイッチング素子S8のスイッチングタイミング1を示す図である。第1スイッチング素子S1と第2スイッチング素子S2は相補的に動作する。両者のオン/オフが切り替わるタイミングに、デッドタイムが挿入されている。同様に第3スイッチング素子S3と第4スイッチング素子S4も相補的に動作する。両者のオン/オフが切り替わるタイミングに、デッドタイムが挿入されている。第5スイッチング素子S5と第6スイッチング素子S6のオン時間Tonにより昇圧率を決定する。第7スイッチング素子S7と第8スイッチング素子S8は常時オフ状態に制御される。 FIG. 13 is a diagram showing switching timing 1 of the first switching element S1 to the eighth switching element S8 according to the first embodiment (boost mode). The first switching element S1 and the second switching element S2 operate complementarily. A dead time is inserted at the timing when both are switched on/off. Similarly, the third switching element S3 and the fourth switching element S4 operate complementarily. A dead time is inserted at the timing when both are switched on/off. The boost rate is determined by the ON time Ton of the fifth switching element S5 and the sixth switching element S6. The seventh switching element S7 and the eighth switching element S8 are always controlled to be off.

図12(a)-(f)及び図13に示す例では、状態6(f)及び状態1(a)で第6スイッチング素子S6をオン状態に制御した。この点、状態6(f)及び状態1(a)で第7スイッチング素子S7をオン状態に制御してもよい。同様に、状態3(c)及び状態4(d)で第5スイッチング素子S5をオン状態に制御した。この点、状態3(c)及び状態4(d)で第8スイッチング素子S8をオン状態に制御してもよい。 In the examples shown in FIGS. 12(a)-(f) and FIG. 13, the sixth switching element S6 is controlled to be in the ON state in state 6(f) and state 1(a). In this regard, the seventh switching element S7 may be controlled to be turned on in state 6(f) and state 1(a). Similarly, the fifth switching element S5 is controlled to be in the ON state in states 3(c) and 4(d). In this regard, the eighth switching element S8 may be controlled to be turned on in states 3(c) and 4(d).

図14は、実施例1(昇圧モード)に係る、第1スイッチング素子S1-第8スイッチング素子S8のスイッチングタイミング2を示す図である。図12(a)-(f)及び図13に示す例では、第1直流部から第2直流部へ昇圧して電力を供給する例を説明した。この点、第2直流部から第1直流部へ昇圧して電力を供給することも可能である。この場合、図14に示したように、制御回路13は、第1スイッチング素子S1-第4スイッチング素子S4に供給する駆動信号と、第5スイッチング素子S5-第8スイッチング素子S8に供給する駆動信号を入れ替えればよい。 FIG. 14 is a diagram showing switching timing 2 of the first switching element S1 to the eighth switching element S8 according to the first embodiment (boost mode). In the examples shown in FIGS. 12(a) to 12(f) and FIG. 13, an example of supplying electric power after increasing the voltage from the first DC section to the second DC section has been described. In this respect, it is also possible to boost power from the second DC section to the first DC section and supply power. In this case, as shown in FIG. 14, the control circuit 13 generates a drive signal to be supplied to the first switching element S1 to the fourth switching element S4 and a drive signal to be supplied to the fifth switching element S5 to the eighth switching element S8. should be replaced.

以上説明したように実施例1(昇圧モード)によれば、第2直流電源E2からリアクトルLに電力が伝送される状態が発生しないため無効電力を抑制することができ、変換効率を向上させることができる。リアクトルLにエネルギーを充電する際に、二次側が短絡するモードを設けることにより、第2直流電源E2からリアクトルLに電力が伝送されることを阻止することができ、無効電流による導通損失を低減することができる。 As described above, according to the first embodiment (boost mode), a state in which power is transmitted from the second DC power supply E2 to the reactor L does not occur, so reactive power can be suppressed, and conversion efficiency can be improved. can be done. By providing a mode in which the secondary side is short-circuited when energy is charged to the reactor L, it is possible to prevent power from being transmitted from the second DC power supply E2 to the reactor L, thereby reducing conduction loss due to reactive current. can do.

また二次側の第2ブリッジ回路12を短絡させる際、上側(第5スイッチング素子S5及び第7スイッチング素子S7)と下側(第6スイッチング素子S6及び第8スイッチング素子S8)を交互に使用することにより、上側または下側に熱が集中することを防止し、熱を分散させることができる。これにより、上側と下側の耐熱設計を均一化することができる。これに対して、図4(a)-(f)に示す比較例(昇圧モード)では、第1状態(a)と第4状態(d)の両方で、第2ブリッジ回路12の下側を短絡させており、下側に熱が集中している。 When short-circuiting the second bridge circuit 12 on the secondary side, the upper side (fifth switching element S5 and seventh switching element S7) and the lower side (sixth switching element S6 and eighth switching element S8) are alternately used. As a result, heat can be prevented from concentrating on the upper side or the lower side, and the heat can be dispersed. Thereby, the heat resistance design of the upper side and the lower side can be made uniform. On the other hand, in the comparative example (boost mode) shown in FIGS. 4A to 4F, the lower side of the second bridge circuit 12 is It is short-circuited and heat is concentrated on the lower side.

図15(a)-(b)は、リアクトルLに流れる電流ILの具体例を示す図である。図15(a)はリアクトル電流ILが小さい場合の例である。この場合、比較例と実施例1でスイッチパターンの切り替わりタイミングは同じになる。いずれの場合も、リアクトル電流ILが0Aの状態でスイッチパターンが切り替わる。 15A and 15B are diagrams showing specific examples of the current IL flowing through the reactor L. FIG. FIG. 15(a) is an example when the reactor current IL is small. In this case, the switch pattern switching timing is the same between the comparative example and the first embodiment. In either case, the switch pattern switches when the reactor current IL is 0A.

図15(b)はリアクトル電流ILが大きい場合の例である。この場合、比較例と実施例1でスイッチパターンの切り替わりタイミングが異なる。実施例1では、リアクトルLが放電するための第2スイッチパターン及び第4スイッチパターンの時間が固定されており、設定された固定のタイミングで、リアクトルLが充電するための第3スイッチパターン及び第1スイッチパターンにそれぞれ切り替わる。これに対して比較例では、第3スイッチパターン及び第1スイッチパターンにそれぞれ切り替える前に、点線に示すようにリアクトル電流ILが0Aになるまで待つ。比較例では基本的に、リアクトル電流ILが0Aの状態で第3スイッチパターン及び第1スイッチパターンにそれぞれ切り替える制御をしている。これにより、送電方向を高速に切り替えることができる。また、無効電流の発生も抑制することができる。 FIG. 15(b) is an example when the reactor current IL is large. In this case, the switch pattern switching timing differs between the comparative example and the first embodiment. In the first embodiment, the times of the second switch pattern and the fourth switch pattern for discharging the reactor L are fixed, and the third switch pattern and the fourth switch pattern for charging the reactor L are set at the set fixed timing. 1 switch pattern. On the other hand, in the comparative example, before switching to the third switch pattern and the first switch pattern, it waits until the reactor current IL becomes 0 A as indicated by the dotted line. In the comparative example, basically, control is performed to switch between the third switch pattern and the first switch pattern when the reactor current IL is 0A. Thereby, the power transmission direction can be switched at high speed. In addition, generation of reactive current can be suppressed.

しかしながら比較例では、リアクトル電流ILが0Aになるまで待つ制御であるため、PFM制御になっている。PFM制御では、周波数が低下して周波数が可聴域に入る可能性があり、その場合、大きな騒音が発生する。 However, in the comparative example, since the control is to wait until the reactor current IL becomes 0A, the PFM control is performed. With PFM control, the frequency may drop into the audible range, in which case loud noise is generated.

またPFM制御では、リアクトル電流ILが小さい場合、周波数が上昇する可能性がある。周波数が上昇するとスイッチング損失が増加する。この対策として比較例(昇圧モード)では、図4(c)に示す第3状態において第4スイッチング素子S4をオン状態に制御することにより、また図4(f)に示す第6状態において第2スイッチング素子S2をオン状態に制御することにより、リアクトル電流ILの向きが変わることを防止している。これにより、リアクトル電流ILが0Aを挟んでチャタリングすることを防止し、周波数が上昇することを防止している。しかしながら、電流センサの計測誤差によっては、チャタリングが発生する可能性がある。 Also, in PFM control, the frequency may increase when the reactor current IL is small. Switching losses increase as the frequency increases. As a countermeasure against this, in a comparative example (boost mode), the fourth switching element S4 is controlled to be turned on in the third state shown in FIG. By controlling the switching element S2 to the ON state, the direction of the reactor current IL is prevented from changing. This prevents the reactor current IL from chattering across 0 A and prevents the frequency from rising. However, chattering may occur depending on the measurement error of the current sensor.

これに対して実施例1では、PWM制御であるため周波数は固定であり、大きな騒音が発生することはない。また実施例1では、リアクトル電流ILを計測するための電流センサは必須ではなく省略可能である。 On the other hand, in Embodiment 1, since the PWM control is performed, the frequency is fixed, and large noise is not generated. Also, in the first embodiment, the current sensor for measuring the reactor current IL is not essential and can be omitted.

(実施例2(昇圧モード))
図16(a)-(f)は、電力変換装置1の実施例2(昇圧モード)に係る動作を説明するための図である。実施例2(昇圧モード)は、実施例1(昇圧モード)をベースに、より細かく状態を遷移させる例である。
(Embodiment 2 (boost mode))
FIGS. 16A to 16F are diagrams for explaining the operation of the second embodiment (boost mode) of the power converter 1. FIG. Example 2 (boost mode) is an example of finer state transition based on Example 1 (boost mode).

図16(a)に示す第1状態では、制御回路13は、第1スイッチング素子S1、第4スイッチング素子S4及び第6スイッチング素子S6をオン状態、第2スイッチング素子S2、第3スイッチング素子S3、第5スイッチング素子S5、第7スイッチング素子S7及び第8スイッチング素子S8をオフ状態に制御する。第1状態では、絶縁トランスTR1の二次巻線n2の両端が第2ブリッジ回路12内で短絡し、リアクトルLが第2直流電源E2から電気的に遮断される。第1状態では、第1直流電源E1からエネルギーがリアクトルLに放電され、リアクトルLにエネルギーが充電される。図12(a)に示した実施例1(昇圧モード)の第1状態と同じ状態である。 In the first state shown in FIG. 16(a), the control circuit 13 turns on the first switching element S1, the fourth switching element S4, and the sixth switching element S6, the second switching element S2, the third switching element S3, The fifth switching element S5, the seventh switching element S7 and the eighth switching element S8 are controlled to be turned off. In the first state, both ends of the secondary winding n2 of the insulating transformer TR1 are short-circuited within the second bridge circuit 12, and the reactor L is electrically cut off from the second DC power supply E2. In the first state, energy is discharged from the first DC power supply E1 to the reactor L, and the reactor L is charged with energy. This is the same state as the first state of the first embodiment (booster mode) shown in FIG. 12(a).

図16(b)に示す第2状態では、制御回路13は、第1スイッチング素子S1及び第4スイッチング素子S4をオン状態、第2スイッチング素子S2、第3スイッチング素子S3、第5スイッチング素子S5、第6スイッチング素子S6、第7スイッチング素子S7及び第8スイッチング素子S8をオフ状態に制御する。第2状態では、第1直流電源E1とリアクトルLの両方からエネルギーが第2直流電源E2に放電され、第2直流電源E2にエネルギーが充電される。図12(b)に示した実施例1(昇圧モード)の第2状態と同じ状態である。 In the second state shown in FIG. 16(b), the control circuit 13 turns on the first switching element S1 and the fourth switching element S4, switches the second switching element S2, the third switching element S3, the fifth switching element S5, The sixth switching element S6, the seventh switching element S7 and the eighth switching element S8 are controlled to be turned off. In the second state, energy is discharged from both the first DC power supply E1 and the reactor L to the second DC power supply E2, and the second DC power supply E2 is charged with energy. This is the same state as the second state of the first embodiment (booster mode) shown in FIG. 12(b).

図16(c)に示す第3状態では、制御回路13は、第5スイッチング素子S5をオン状態、第1スイッチング素子S1、第2スイッチング素子S2、第3スイッチング素子S3、第4スイッチング素子S4、第6スイッチング素子S6、第7スイッチング素子S7及び第8スイッチング素子S8をオフ状態に制御する。第3状態では、リアクトルLからエネルギーが第1直流電源E1と第2直流電源E2の両方に放電され、第1直流電源E1と第2直流電源E2にエネルギーが充電される。 In the third state shown in FIG. 16(c), the control circuit 13 turns on the fifth switching element S5, the first switching element S1, the second switching element S2, the third switching element S3, the fourth switching element S4, The sixth switching element S6, the seventh switching element S7 and the eighth switching element S8 are controlled to be turned off. In the third state, energy is discharged from the reactor L to both the first DC power supply E1 and the second DC power supply E2, and energy is charged to the first DC power supply E1 and the second DC power supply E2.

図16(d)に示す第4状態では、制御回路13は、第2スイッチング素子S2、第3スイッチング素子S3及び第5スイッチング素子S5をオン状態、第1スイッチング素子S1、第4スイッチング素子S4、第6スイッチング素子S6、第7スイッチング素子S7及び第8スイッチング素子S8をオフ状態に制御する。第4状態では、絶縁トランスTR1の二次巻線n2の両端が第2ブリッジ回路12内で短絡し、リアクトルLが第2直流電源E2から電気的に遮断される。第4状態では、第1直流電源E1からエネルギーがリアクトルLに放電され、リアクトルLにエネルギーが充電される。図12(d)に示した実施例1(昇圧モード)の第4状態と同じ状態である。 In the fourth state shown in FIG. 16(d), the control circuit 13 turns on the second switching element S2, the third switching element S3, and the fifth switching element S5, the first switching element S1, the fourth switching element S4, The sixth switching element S6, the seventh switching element S7 and the eighth switching element S8 are controlled to be turned off. In the fourth state, both ends of the secondary winding n2 of the isolation transformer TR1 are short-circuited within the second bridge circuit 12, and the reactor L is electrically cut off from the second DC power supply E2. In the fourth state, energy is discharged from the first DC power supply E1 to the reactor L, and the reactor L is charged with energy. This is the same state as the fourth state of the first embodiment (booster mode) shown in FIG. 12(d).

図16(e)に示す第5状態では、制御回路13は、第2スイッチング素子S2及び第3スイッチング素子S3をオン状態、第1スイッチング素子S1、第4スイッチング素子S4、第5スイッチング素子S5、第6スイッチング素子S6、第7スイッチング素子S7及び第8スイッチング素子S8をオフ状態に制御する。第5状態では、第1直流電源E1とリアクトルLの両方からエネルギーが第2直流電源E2に放電され、第2直流電源E2にエネルギーが充電される。図12(e)に示した実施例1(昇圧モード)の第5状態と同じ状態である。 In the fifth state shown in FIG. 16(e), the control circuit 13 turns on the second switching element S2 and the third switching element S3, turns on the first switching element S1, the fourth switching element S4, the fifth switching element S5, The sixth switching element S6, the seventh switching element S7 and the eighth switching element S8 are controlled to be turned off. In the fifth state, energy is discharged from both the first DC power supply E1 and the reactor L to the second DC power supply E2, and the second DC power supply E2 is charged with energy. This is the same state as the fifth state of the first embodiment (booster mode) shown in FIG. 12(e).

図16(f)に示す第6状態では、制御回路13は、第6スイッチング素子S6をオン状態、第1スイッチング素子S1、第2スイッチング素子S2、第3スイッチング素子S3、第4スイッチング素子S4、第5スイッチング素子S5、第7スイッチング素子S7及び第8スイッチング素子S8をオフ状態に制御する。第6状態では、リアクトルLからエネルギーが第1直流電源E1と第2直流電源E2の両方に放電され、第1直流電源E1と第2直流電源E2にエネルギーが充電される。 In the sixth state shown in FIG. 16(f), the control circuit 13 turns on the sixth switching element S6, the first switching element S1, the second switching element S2, the third switching element S3, the fourth switching element S4, The fifth switching element S5, the seventh switching element S7 and the eighth switching element S8 are controlled to be turned off. In the sixth state, energy is discharged from the reactor L to both the first DC power supply E1 and the second DC power supply E2, and energy is charged to the first DC power supply E1 and the second DC power supply E2.

実施例2(昇圧モード)では、以上の6つのスイッチパターンを繰り返すことにより第1直流電源E1から第2直流電源E2へ昇圧して電力を伝送する。実施例2(昇圧モード)では、二次側の第5スイッチング素子S5と第6スイッチング素子S6のデューティ比(オン時間)で、第1直流部から第2直流部へ供給する電力の電圧または電流を制御する。一次側の第1スイッチング素子S1-第4スイッチング素子S4のデューティ比は50%で固定する。なお、この50%は、デッドタイムを考慮していない値である。一次側の第1レグと第2レグ間の位相差θは0で固定する。 In the second embodiment (boost mode), the six switch patterns described above are repeated to boost the voltage from the first DC power source E1 to the second DC power source E2 and transmit electric power. In Example 2 (boost mode), the voltage or current of the power supplied from the first DC section to the second DC section is determined by the duty ratio (ON time) of the fifth switching element S5 and the sixth switching element S6 on the secondary side. to control. The duty ratio of the first switching element S1 to the fourth switching element S4 on the primary side is fixed at 50%. Note that this 50% is a value that does not consider dead time. A phase difference θ between the first leg and the second leg on the primary side is fixed at zero.

図17は、実施例2(昇圧モード)に係る、第1スイッチング素子S1-第8スイッチング素子S8のスイッチングタイミングを示す図である。細線が第1スイッチング素子S1、第4スイッチング素子S4、第5スイッチング素子S5及び第8スイッチング素子S8のオン/オフ状態を示し、太線が第2スイッチング素子S2、第3スイッチング素子S3、第6スイッチング素子S6及び第7スイッチング素子S7のオン/オフ状態を示している。 FIG. 17 is a diagram showing switching timings of the first switching element S1 to the eighth switching element S8 according to the second embodiment (boost mode). Thin lines indicate the ON/OFF states of the first switching element S1, the fourth switching element S4, the fifth switching element S5 and the eighth switching element S8, and the thick lines indicate the second switching element S2, the third switching element S3 and the sixth switching element. The ON/OFF states of the element S6 and the seventh switching element S7 are shown.

第1スイッチング素子S1と第2スイッチング素子S2は相補的に動作する。両者のオン/オフが切り替わるタイミングに、デッドタイムが挿入されている。同様に第3スイッチング素子S3と第4スイッチング素子S4も相補的に動作する。両者のオン/オフが切り替わるタイミングに、デッドタイムが挿入されている。第5スイッチング素子S5と第6スイッチング素子S6のオン時間Tonにより昇圧率を決定する。 The first switching element S1 and the second switching element S2 operate complementarily. A dead time is inserted at the timing when both are switched on/off. Similarly, the third switching element S3 and the fourth switching element S4 operate complementarily. A dead time is inserted at the timing when both are switched on/off. The boost rate is determined by the ON time Ton of the fifth switching element S5 and the sixth switching element S6.

第5スイッチング素子S5及び第6スイッチング素子S6のオン時間Tonは、デューティで制御される。第5スイッチング素子S5及び第6スイッチング素子S6の立ち上がり位相は固定であり、立ち下がり位相は可変である。 The on-time Ton of the fifth switching element S5 and the sixth switching element S6 is controlled by duty. The rise phases of the fifth switching element S5 and the sixth switching element S6 are fixed, and the fall phases thereof are variable.

第5スイッチング素子S5の立ち上がり位相は、第1スイッチング素子S1の立ち下がり位相に同期するように制御される。即ち、第5スイッチング素子S5は第1スイッチング素子S1のターンオフと同時にターンオンする。第6スイッチング素子S6の立ち上がり位相は、第2スイッチング素子S2の立ち下がり位相に同期するように制御される。即ち、第6スイッチング素子S6は第2スイッチング素子S2のターンオフと同時にターンオンする。これにより、第5スイッチング素子S5または第6スイッチング素子S6が(Zero Voltage Switching)動作しやすくなる。 The rising phase of the fifth switching element S5 is controlled so as to synchronize with the falling phase of the first switching element S1. That is, the fifth switching element S5 is turned on at the same time as the first switching element S1 is turned off. The rising phase of the sixth switching element S6 is controlled so as to synchronize with the falling phase of the second switching element S2. That is, the sixth switching element S6 is turned on at the same time as the second switching element S2 is turned off. This makes it easier for the fifth switching element S5 or the sixth switching element S6 to operate (Zero Voltage Switching).

第5スイッチング素子S5及び第6スイッチング素子S6のオン時間Tonで、伝送する電力量を制御する。オン時間Tonを長くするほど、伝送する電力量を増加させることができる。デッドタイムが固定とした場合、一次側の第1レグと第2レグ間の位相差θを0とすることで、高周波化したときの損失を抑えることができる。 The amount of power to be transmitted is controlled by the on-time Ton of the fifth switching element S5 and the sixth switching element S6. As the ON time Ton is lengthened, the amount of power to be transmitted can be increased. When the dead time is fixed, the loss when the frequency is increased can be suppressed by setting the phase difference θ between the first leg and the second leg on the primary side to 0.

実施例2(昇圧モード)においても実施例1(昇圧モード)と同様に、第5スイッチング素子S5の制御と第8スイッチング素子S8の制御を入れ替え、第6スイッチング素子S6の制御と第7スイッチング素子S7の制御を入れ替えてもよい。また実施例2(昇圧モード)においても、第1スイッチング素子S1-第4スイッチング素子S4に供給する駆動信号と、第5スイッチング素子S5-第8スイッチング素子S8に供給する駆動信号を入れ替えることにより、第2直流部から第1直流部へ昇圧して電力を供給することが可能である。 In Example 2 (boost mode), as in Example 1 (boost mode), the control of the fifth switching element S5 and the control of the eighth switching element S8 are interchanged, and the control of the sixth switching element S6 and the control of the seventh switching element are switched. The control of S7 may be exchanged. Also in Example 2 (boost mode), by exchanging the drive signal supplied to the first switching element S1 to the fourth switching element S4 and the drive signal supplied to the fifth switching element S5 to the eighth switching element S8, It is possible to boost power from the second DC section to the first DC section.

以上説明したように実施例2(昇圧モード)によれば、実施例1(昇圧モード)と同様の効果を奏する。実施例1(昇圧モード)よりきめ細かく制御することにより、さらに高効率化を図ることができる。 As described above, according to the second embodiment (boost mode), the same effects as those of the first embodiment (boost mode) can be obtained. More efficient control can be achieved by controlling more finely than in the first embodiment (boost mode).

図18は、電力変換装置1の実施例1、2に係る降圧動作と昇圧動作の切り替えを説明するための図である。制御回路13は、第1直流部から第2直流部へ電力伝送する際、第1直流部の電圧と第2直流部の電圧をもとに降圧モードと昇圧モードを切り替える。制御回路13は、第1直流部の電圧に対して第2直流部の電圧の方が低ければ降圧モードを選択し、第1直流部の電圧に対して第2直流部の電圧の方が高ければ昇圧モードを選択する。また制御回路13は、第2直流部から第1直流部へ電力伝送する際、第2直流部の電圧と第1直流部の電圧をもとに降圧モードと昇圧モードを切り替える。制御回路13は、第2直流部の電圧に対して第1直流部の電圧の方が低ければ降圧モードを選択し、第2直流部の電圧に対して第1直流部の電圧の方が高ければ昇圧モードを選択する。なお制御回路13は、第1直流部に流れる電流の向き、第2直流部に流れる電流の向き、又はリアクトル電流ILの向きをもとに降圧モードと昇圧モードを切り替えてもよい。 FIG. 18 is a diagram for explaining switching between the step-down operation and the step-up operation according to the first and second embodiments of the power conversion device 1. FIG. When power is transmitted from the first DC section to the second DC section, the control circuit 13 switches between a step-down mode and a step-up mode based on the voltage of the first DC section and the voltage of the second DC section. The control circuit 13 selects the step-down mode when the voltage of the second DC section is lower than the voltage of the first DC section, and selects the step-down mode when the voltage of the second DC section is higher than the voltage of the first DC section. select boost mode. Further, when power is transmitted from the second DC section to the first DC section, the control circuit 13 switches between the step-down mode and the step-up mode based on the voltage of the second DC section and the voltage of the first DC section. The control circuit 13 selects the step-down mode when the voltage of the first DC section is lower than the voltage of the second DC section, and selects the step-down mode when the voltage of the first DC section is higher than the voltage of the second DC section. select boost mode. Note that the control circuit 13 may switch between the step-down mode and the step-up mode based on the direction of the current flowing through the first DC section, the direction of the current flowing through the second DC section, or the direction of the reactor current IL.

図18に示すように降圧動作では、二次側の第5スイッチング素子S5と第6スイッチング素子S6のオン時間TonをデッドタイムTd以下(0でもよい)に固定し、一次側の第1レグと第2レグ間の位相差θを操作する。昇圧動作では、一次側の第1レグと第2レグ間の位相差θをデッドタイムTd以下(0でもよい)に固定し、二次側の第5スイッチング素子S5と第6スイッチング素子S6のオン時間Tonを操作する。 As shown in FIG. 18, in the step-down operation, the ON time Ton of the fifth switching element S5 and the sixth switching element S6 on the secondary side is fixed to be equal to or less than the dead time Td (may be 0). Manipulate the phase difference θ between the second legs. In the boosting operation, the phase difference θ between the first leg and the second leg on the primary side is fixed to be equal to or less than the dead time Td (may be 0), and the fifth switching element S5 and the sixth switching element S6 on the secondary side are turned on. Manipulate time Ton.

位相差θの最大値とオン時間Tonの最大値はいずれも、半周期(Ts/2)になる。降圧動作における最大電力出力時の位相差θ及びオン時間Tonと、昇圧動作における最小電力出力時の位相差θ及びオン時間Tonが同一になるため、降圧動作と昇圧動作間でシームレスな切り替えが可能となる。 Both the maximum value of the phase difference θ and the maximum value of the on-time Ton are half the period (Ts/2). Since the phase difference θ and on-time Ton at maximum power output in step-down operation and the phase difference θ and on-time Ton at minimum power output in step-up operation are the same, seamless switching between step-down operation and step-up operation is possible. becomes.

以上説明したように実施例1、2によれば、上述した降圧モードと昇圧モードを組み合わせることにより、1つのDC/DCコンバータで降圧動作と昇圧動作が可能となり、双方向の電力伝送も可能である。従って、一次側と二次側の双方で広範囲な電圧レンジに対応することができる。 As described above, according to the first and second embodiments, by combining the above-described step-down mode and step-up mode, a single DC/DC converter can perform step-down operation and step-up operation, and bi-directional power transmission is also possible. be. Therefore, both the primary side and the secondary side can support a wide voltage range.

以上、本開示を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本開示の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 The present disclosure has been described above based on the embodiments. It is to be understood by those skilled in the art that the embodiment is an example, and that various modifications are possible in the combination of each component and each treatment process, and such modifications are also within the scope of the present disclosure. .

上述した実施例1(降圧モード)では、図6(a)-(f)に示したように状態2(b)において第8スイッチング素子S8をオン状態に制御して、また状態5(e)において第7スイッチング素子S7をオン状態に制御して同期整流した。この点、状態2(b)及び状態5(e)における同期整流を省略してもよい。即ち、状態2(b)及び状態5(e)において二次側の第5スイッチング素子S5-第8スイッチング素子S8を全てオフ状態に制御してもよい。 In the first embodiment (step-down mode) described above, as shown in FIGS. , synchronous rectification was performed by controlling the seventh switching element S7 to be in the ON state. In this regard, synchronous rectification in states 2(b) and 5(e) may be omitted. That is, in states 2(b) and 5(e), the fifth to eighth switching elements S5 to S8 on the secondary side may all be turned off.

上述した実施例1(昇圧モード)では、図12(a)-(f)に示したように状態2(b)及び状態5(e)において二次側の第5スイッチング素子S5-第8スイッチング素子S8を全てオフ状態に制御した。この点、状態2(b)において第8スイッチング素子S8又は第5スイッチング素子S5をオン状態に制御して同期整流してもよい。また状態5(e)において第7スイッチング素子S7又は第6スイッチング素子S6をオン状態に制御して同期整流してもよい。同期整流することにより、ダイオードの導通損失を低減することができる。 In the first embodiment (boost mode) described above, in states 2(b) and 5(e) as shown in FIGS. All the elements S8 were controlled to be in the OFF state. In this regard, synchronous rectification may be performed by controlling the eighth switching element S8 or the fifth switching element S5 to the ON state in state 2(b). Also, in state 5(e), synchronous rectification may be performed by controlling the seventh switching element S7 or the sixth switching element S6 to the ON state. Synchronous rectification can reduce diode conduction losses.

図19は、変形例1に係る電力変換装置1の構成を説明するための図である。変形例1に係る電力変換装置1は絶縁型の単方向DC/DCコンバータである。二次側の負荷R2から一次側の第1直流電源E1に充電することがない用途で使用可能である。変形例1に係る電力変換装置1では第2ブリッジ回路12は、第5スイッチング素子S5-第8スイッチング素子S8の代わりに、ブリッジ接続された4つのダイオード素子(第5ダイオードD5-第8ダイオードD8)で構成される。 FIG. 19 is a diagram for explaining the configuration of the power converter 1 according to Modification 1. As shown in FIG. A power conversion device 1 according to Modification 1 is an insulated unidirectional DC/DC converter. It can be used in applications where the secondary side load R2 does not charge the primary side first DC power supply E1. In the power conversion device 1 according to Modification 1, the second bridge circuit 12 includes four bridge-connected diode elements (fifth diode D5-eighth diode D8 ).

図6(a)-(f)及び図7に示した降圧モードにおいて、状態2(b)及び状態5(e)における同期整流を省略した場合、一次側の第1スイッチング素子S1-第4スイッチング素子S4の制御のみで降圧動作が可能である。変形例1によれば、第2ブリッジ回路12のコストを削減することができる。 In the step-down mode shown in FIGS. 6(a)-(f) and FIG. A step-down operation is possible only by controlling the element S4. According to Modification 1, the cost of the second bridge circuit 12 can be reduced.

図20は、変形例2に係る電力変換装置1の構成を説明するための図である。変形例2に係る電力変換装置1は絶縁型の単方向DC/DCコンバータである。二次側の負荷R2から一次側の第1直流電源E1に充電することがない用途で使用可能である。変形例2に係る電力変換装置1では第2ブリッジ回路12は、第7スイッチング素子S7と第8スイッチング素子S8の代わりに、2つのダイオード素子(第7ダイオードD7と第8ダイオードD8)が使用される。 FIG. 20 is a diagram for explaining the configuration of the power converter 1 according to Modification 2. As shown in FIG. The power converter 1 according to Modification 2 is an insulated unidirectional DC/DC converter. It can be used in applications where the secondary side load R2 does not charge the primary side first DC power source E1. In the power converter 1 according to Modification 2, the second bridge circuit 12 uses two diode elements (seventh diode D7 and eighth diode D8) instead of the seventh switching element S7 and the eighth switching element S8. be.

図12(a)-(f)及び図13に示した昇圧モードでは第7スイッチング素子S7及び第8スイッチング素子S8が常時オフ状態であるため、変形例2に係る電力変換装置1も実施例1と同様の制御で昇圧動作が可能である。図6(a)-(f)及び図7に示した降圧モードにおいて、状態2(b)及び状態5(e)における同期整流を省略するか、第5スイッチング素子S5及び第6スイッチング素子S6を使用して同期整流することにより、変形例2に係る電力変換装置1でも実施例1と同様の制御で降圧動作が可能である。変形例2によれば、第2ブリッジ回路12のコストを削減することができる。また昇圧動作も降圧動作も可能である。 Since the seventh switching element S7 and the eighth switching element S8 are always off in the boost mode shown in FIGS. Boosting operation is possible with the same control as In the step-down mode shown in FIGS. 6(a)-(f) and FIG. By using and synchronously rectifying, even the power conversion device 1 according to the second modification can perform the step-down operation with the same control as the first embodiment. According to Modification 2, the cost of the second bridge circuit 12 can be reduced. In addition, both step-up operation and step-down operation are possible.

なお、実施の形態は、以下の項目によって特定されてもよい。 Note that the embodiment may be specified by the following items.

[項目1]
第1スイッチング素子(S1)と第2スイッチング素子(S2)が直列接続された第1レグと、第3スイッチング素子(S3)と第4スイッチング素子(S4)が直列接続された第2レグを有し、前記第1レグと前記第2レグが第1直流部(E1、C1)に並列接続される第1ブリッジ回路(11)と、
第5スイッチング素子(S5)と第6スイッチング素子(S6)が直列接続された第3レグと、第7スイッチング素子(S7)と第8スイッチング素子(S8)が直列接続された第4レグを有し、前記第3レグと前記第4レグが第2直流部(C2、E2)に並列接続される第2ブリッジ回路(12)と、
前記第1ブリッジ回路(11)と前記第2ブリッジ回路(12)の間に接続された絶縁トランス(TR1)と、
前記第1スイッチング素子(S1)-前記第8スイッチング素子(S8)を制御する制御回路(13)と、を備え、
前記第1スイッチング素子(S1)-前記第8スイッチング素子(S8)のそれぞれに、逆並列にダイオード(D1-D8)が接続または形成されており、
前記第1直流部(E1、C1)から前記第2直流部(C2、E2)へ降圧して電力を伝送する場合、
前記第1ブリッジ回路(11)は、前記第1直流部(E1、C1)と前記絶縁トランス(TR1)の一次巻線(n1)が導通する期間と、前記絶縁トランス(TR1)の一次巻線(n1)の両端が前記第1ブリッジ回路(11)内で短絡する期間を含み、
前記第2ブリッジ回路(12)は、整流期間を含み、
前記制御回路(13)は、
前記第1レグと前記第2レグ間の位相差を可変制御し、
前記第5スイッチング素子(S5)と前記第6スイッチング素子(S6)の同時オフ期間を可変制御、または前記第7スイッチング素子(S7)と前記第8スイッチング素子(S8)の同時オフ期間を可変制御することを特徴とする電力変換装置(1)。
これによれば、低騒音で高効率な降圧型DC/DCコンバータを実現できる。
[項目2]
前記制御回路(13)は、
前記第1直流部(E1、C1)から前記第2直流部(C2、E2)へ降圧して電力を伝送する場合、
前記第1スイッチング素子(S1)と前記第4スイッチング素子(S4)がオン状態、及び前記第2スイッチング素子(S2)と前記第3スイッチング素子(S3)がオフ状態で、前記第2ブリッジ回路(12)が整流状態の第1パターン、
前記絶縁トランス(TR1)の一次巻線(n1)の両端が前記第1ブリッジ回路(11)内で短絡し、前記第2ブリッジ回路(12)が整流状態の第2パターン、
前記第2スイッチング素子(S2)と前記第3スイッチング素子(S3)がオン状態、及び前記第1スイッチング素子(S1)と前記第4スイッチング素子(S4)がオフ状態で、前記第2ブリッジ回路(12)が整流状態の第3パターン、
前記絶縁トランス(TR1)の一次巻線(n1)の両端が前記第1ブリッジ回路(11)内で短絡し、前記第2ブリッジ回路(12)が整流状態の第4パターン、を含んで制御することを特徴とする項目1に記載の電力変換装置(1)。
これによれば、低騒音で高効率な降圧型DC/DCコンバータを実現できる。
[項目3]
前記第2パターン及び第4パターンのそれぞれの期間が固定であることを特徴とする項目2に記載の電力変換装置(1)。
これによれば、低騒音で高効率な降圧型DC/DCコンバータを実現できる。
[項目4]
前記制御回路(13)は、前記第1レグと前記第2レグ間の位相差で、前記第1直流部(E1、C1)から前記第2直流部(C2、E2)へ供給する電力の電圧または電流を制御することを特徴とする項目1から3のいずれか1項に記載の電力変換装置(1)。
これによれば、一次側の位相差を操作して電圧または電流を制御することにより、電圧または電流をソフトスイッチングで制御することができる。
[項目5]
前記制御回路(13)は、前記位相差を0から180°の範囲で操作することを特徴とする項目4に記載の電力変換装置(1)。
これによれば、高周波化したときの損失を抑えることができる。
[項目6]
前記制御回路(13)は、
前記第2パターンにおいて前記第8スイッチング素子(S8)または前記第5スイッチング素子(S5)をオン状態に制御し、
前記第4パターンにおいて前記第7スイッチング素子(S7)または前記第6スイッチング素子(S6)をオン状態に制御することを特徴とする項目2または3に記載の電力変換装置(1)。
これによれば、同期整流を行うことで、ダイオードの導通損失を低減することができる。
[項目7]
前記制御回路(13)は、
前記第2スイッチング素子(S2)のターンオンまたは前記第1スイッチング素子(S1)のターンオフに同期して、前記第8スイッチング素子(S8)または前記第5スイッチング素子(S5)をターンオンさせ、
前記第1スイッチング素子(S1)のターンオンまたは前記第2スイッチング素子(S2)のターンオフに同期して、前記第7スイッチング素子(S7)または前記第6スイッチング素子(S6)をターンオンさせ、
前記第4スイッチング素子(S4)のターンオフまたは前記第3スイッチング素子(S3)のターンオンに同期して、前記第8スイッチング素子(S8)または前記第5スイッチング素子(S5)をターンオフさせ、
前記第3スイッチング素子(S3)のターンオフまたは前記第4スイッチング素子(S4)のターンオンに同期して、前記第7スイッチング素子(S7)または前記第6スイッチング素子(S6)をターンオフさせることを特徴とする項目6に記載の電力変換装置(1)。
これによれば、リカバリ損失の発生を抑制しつつ、同期整流を行うことができる。
[項目8]
前記制御回路(13)は、前記第2直流部(C2、E2)から前記第1直流部(E1、C1)へ降圧して電力を伝送する場合、前記第1スイッチング素子(S1)-前記第4スイッチング素子(S4)に供給する駆動信号と、前記第5スイッチング素子(S5)-前記第8スイッチング素子(S8)に供給する駆動信号を入れ替えることを特徴とする項目1から7のいずれか1項に記載の電力変換装置(1)。
これによれば、低騒音で高効率な降圧型の双方向DC/DCコンバータを実現できる。
[項目9]
前記制御回路(13)は、
前記第1直流部(E1、C1)から前記第2直流部(C2、E2)へ昇圧して電力を伝送する場合、
前記第1スイッチング素子(S1)と前記第4スイッチング素子(S4)、及び前記第6スイッチング素子(S6)または前記第7スイッチング素子(S7)がオン状態で、残りのスイッチング素子がオフ状態の第5パターン、
前記第1スイッチング素子(S1)と前記第4スイッチング素子(S4)がオン状態、及び前記第2スイッチング素子(S2)と前記第3スイッチング素子(S3)がオフ状態で、前記第2ブリッジ回路(12)が整流状態の第6パターン、
前記第2スイッチング素子(S2)と前記第3スイッチング素子(S3)、及び前記第5スイッチング素子(S5)または前記第8スイッチング素子(S8)がオン状態で、残りのスイッチング素子がオフ状態の第7パターン、
前記第2スイッチング素子(S2)と前記第3スイッチング素子(S3)がオン状態、及び前記第1スイッチング素子(S1)と前記第4スイッチング素子(S4)がオフ状態で、前記第2ブリッジ回路(12)が整流状態の第8パターン、を含んで制御することを特徴とする項目1から8のいずれか1項に記載の電力変換装置(1)。
これによれば、低騒音で高効率な昇降圧型DC/DCコンバータを実現できる。
[項目10]
前記第6パターン及び前記第8パターンのそれぞれの期間が固定であることを特徴とする項目9に記載の電力変換装置(1)。
これによれば、昇圧動作時に騒音が発生することを防止することができる。
[項目11]
前記制御回路(13)は、前記第1レグと前記第2レグ間の位相差を固定し、前記第5パターンにおける前記第6スイッチング素子(S6)または前記第7スイッチング素子(S7)のオン時間、及び前記第7パターンにおける前記第5スイッチング素子(S5)または前記第8スイッチング素子(S8)のオン時間の少なくとも一方で、前記第1直流部(E1、C1)から前記第2直流部(C2、E2)へ供給する電力の電圧または電流を制御することを特徴とする項目9または10に記載の電力変換装置(1)。
これによれば、一次側を操作せずに、二次側の操作で電圧または電流を制御することができる。
[項目12]
前記制御回路(13)は、前記第2直流部(C2、E2)から前記第1直流部(E1、C1)へ昇圧して電力を伝送する場合、前記第1スイッチング素子(S1)-前記第4スイッチング素子(S4)に供給する駆動信号と、前記第5スイッチング素子(S5)-前記第8スイッチング素子(S8)に供給する駆動信号を入れ替えることを特徴とする項目9から11のいずれか1項に記載の電力変換装置(1)。
これによれば、低騒音で高効率な昇降圧型の双方向DC/DCコンバータを実現できる。
[項目13]
第1スイッチング素子(S1)と第2スイッチング素子(S2)が直列接続された第1レグと、第3スイッチング素子(S3)と第4スイッチング素子(S4)が直列接続された第2レグが、第1直流部(E1、C1)に並列接続される第1ブリッジ回路(11)と、
第5ダイオード(D5)と第6ダイオード(D6)が直列接続された第3レグと、第7ダイオード(D7)と第8ダイオード(D8)が直列接続された第4レグが、第2直流部(C2、R2)に並列接続される第2ブリッジ回路(12)と、
前記第1ブリッジ回路(11)と前記第2ブリッジ回路(12)の間に接続された絶縁トランス(TR1)と、
前記第1スイッチング素子(S1)-前記第4スイッチング素子(S4)を制御する制御回路(13)と、を備え、
前記第1スイッチング素子(S1)-前記第4スイッチング素子(S4)のそれぞれに、逆並列にダイオード(D1-D4)が接続または形成されており、
前記第5ダイオード(D5)-前記第8ダイオード(D8)は、前記第2直流部(C2、R2)に対して逆向きに接続されており、
前記制御回路(13)は、
前記第1直流部(E1、C1)から前記第2直流部(C2、R2)へ降圧して電力を伝送する場合、
前記第1スイッチング素子(S1)と前記第4スイッチング素子(S4)がオン状態、及び前記第2スイッチング素子(S2)と前記第3スイッチング素子(S3)がオフ状態の第1パターン、
前記絶縁トランス(TR1)の一次巻線(n1)の両端が前記第1ブリッジ回路(11)内で短絡する第2パターン、
前記第2スイッチング素子(S2)と前記第3スイッチング素子(S3)がオン状態、及び前記第1スイッチング素子(S1)と前記第4スイッチング素子(S4)がオフ状態の第3パターン、
前記絶縁トランス(TR1)の一次巻線(n1)の両端が前記第1ブリッジ回路(11)内で短絡する第4パターン、を含んで制御し、
前記第2パターン及び前記第4パターンのそれぞれの期間が固定されていることを特徴とする電力変換装置(1)。
これによれば、コストを抑えた低騒音で高効率な降圧型の単方向DC/DCコンバータを実現できる。
[項目14]
第1スイッチング素子(S1)と第2スイッチング素子(S2)が直列接続された第1レグと、第3スイッチング素子(S3)と第4スイッチング素子(S4)が直列接続された第2レグを有し、前記第1レグと前記第2レグが第1直流部(E1、C1)に並列接続される第1ブリッジ回路(11)と、
第5スイッチング素子(S5)と第6スイッチング素子(S6)が直列接続された第3レグと、第7ダイオード(D7)と第8ダイオード(D8)が直列接続された第4レグを有し、前記第3レグと前記第4レグが第2直流部(C2、R2)に並列接続される第2ブリッジ回路(12)と、
前記第1ブリッジ回路(11)と前記第2ブリッジ回路(12)の間に接続された絶縁トランス(TR1)と、
前記第1スイッチング素子(S1)-前記第6スイッチング素子(S6)を制御する制御回路(13)と、を備え、
前記第1スイッチング素子(S1)-前記第6スイッチング素子(S6)のそれぞれに、逆並列にダイオード(D1-D6)が接続または形成されており、
前記第7ダイオード(D7)と前記第8ダイオード(D8)は、前記第2直流部(C2、R2)に対して逆向きに接続されており、
前記制御回路(13)は、
前記第1スイッチング素子(S1)と前記第4スイッチング素子(S4)がオン状態、及び残りのスイッチング素子がオフ状態の第1パターン、
前記絶縁トランス(TR1)の一次巻線(n1)の両端が前記第1ブリッジ回路(11)内で短絡し、前記第2ブリッジ回路(12)が整流状態の第2パターン、
前記第2スイッチング素子(S2)と前記第3スイッチング素子(S3)がオン状態、及び残りのスイッチング素子がオフ状態の第3パターン、
前記絶縁トランス(TR1)の一次巻線(n1)の両端が前記第1ブリッジ回路(11)内で短絡し、前記第2ブリッジ回路(12)が整流状態の第4パターン、を含んで制御し、
前記第2パターン及び前記第4パターンのそれぞれの期間が固定されていることを特徴とする電力変換装置(1)。
これによれば、コストを抑えた低騒音で高効率な降圧型の単方向DC/DCコンバータを実現できる。
[項目15]
前記制御回路(13)は、
前記第1直流部(E1、C1)から前記第2直流部(C2、R2)へ昇圧して電力を伝送する場合、
前記第1スイッチング素子(S1)と前記第4スイッチング素子(S4)、及び前記第6スイッチング素子(S6)がオン状態で、残りのスイッチング素子がオフ状態の第5パターン、
前記第1スイッチング素子(S1)と前記第4スイッチング素子(S4)がオン状態、及び前記第2スイッチング素子(S2)と前記第3スイッチング素子(S3)がオフ状態で、前記第2ブリッジ回路(12)が整流状態の第6パターン、
前記第2スイッチング素子(S2)と前記第3スイッチング素子(S3)、及び前記第5スイッチング素子(S5)がオン状態で、残りのスイッチング素子がオフ状態の第7パターン、
前記第2スイッチング素子(S2)と前記第3スイッチング素子(S3)がオン状態、及び前記第1スイッチング素子(S1)と前記第4スイッチング素子(S4)がオフ状態で、前記第2ブリッジ回路(12)が整流状態の第8パターン、を含んで制御することを特徴とする項目14に記載の電力変換装置(1)。
これによれば、コストを抑えた低騒音で高効率な昇降圧型の単方向DC/DCコンバータを実現できる。
[項目16]
前記第6パターン及び前記第8パターンのそれぞれの期間が固定であることを特徴とする項目15に記載の電力変換装置(1)。
これによれば、昇圧動作時に騒音が発生することを防止することができる。
[Item 1]
It has a first leg in which a first switching element (S1) and a second switching element (S2) are connected in series, and a second leg in which a third switching element (S3) and a fourth switching element (S4) are connected in series. and a first bridge circuit (11) in which the first leg and the second leg are connected in parallel to a first DC section (E1, C1);
It has a third leg in which a fifth switching element (S5) and a sixth switching element (S6) are connected in series, and a fourth leg in which a seventh switching element (S7) and an eighth switching element (S8) are connected in series. and a second bridge circuit (12) in which the third leg and the fourth leg are connected in parallel to a second DC section (C2, E2);
an isolation transformer (TR1) connected between the first bridge circuit (11) and the second bridge circuit (12);
A control circuit (13) that controls the first switching element (S1)-the eighth switching element (S8),
Diodes (D1-D8) are connected or formed in antiparallel to each of the first switching element (S1) to the eighth switching element (S8),
When stepping down the voltage from the first DC section (E1, C1) to the second DC section (C2, E2) to transmit power,
The first bridge circuit (11) includes a period in which the first DC section (E1, C1) and the primary winding (n1) of the insulating transformer (TR1) are electrically connected, and a period in which the primary winding of the insulating transformer (TR1) (n1) includes a period in which both ends are short-circuited in the first bridge circuit (11),
the second bridge circuit (12) includes a rectifying period;
The control circuit (13)
variably controlling the phase difference between the first leg and the second leg;
Variable control of the simultaneous OFF period of the fifth switching element (S5) and the sixth switching element (S6), or variable control of the simultaneous OFF period of the seventh switching element (S7) and the eighth switching element (S8) A power converter (1) characterized by:
According to this, a step-down DC/DC converter with low noise and high efficiency can be realized.
[Item 2]
The control circuit (13)
When stepping down the voltage from the first DC section (E1, C1) to the second DC section (C2, E2) to transmit power,
The second bridge circuit ( 12) is the first pattern in the rectified state;
a second pattern in which both ends of the primary winding (n1) of the isolation transformer (TR1) are short-circuited in the first bridge circuit (11) and the second bridge circuit (12) is in a rectifying state;
The second bridge circuit ( 12) is the third pattern in the rectified state;
Both ends of the primary winding (n1) of the isolation transformer (TR1) are short-circuited in the first bridge circuit (11), and the second bridge circuit (12) controls including a fourth pattern of rectification state. A power converter (1) according to item 1, characterized by:
According to this, a step-down DC/DC converter with low noise and high efficiency can be realized.
[Item 3]
3. A power converter (1) according to item 2, characterized in that each period of the second pattern and the fourth pattern is fixed.
According to this, a step-down DC/DC converter with low noise and high efficiency can be realized.
[Item 4]
The control circuit (13) controls the voltage of the power supplied from the first DC section (E1, C1) to the second DC section (C2, E2) at the phase difference between the first leg and the second leg. 4. A power conversion device (1) according to any one of items 1 to 3, characterized in that it controls current.
According to this, by controlling the voltage or current by manipulating the phase difference on the primary side, the voltage or current can be controlled by soft switching.
[Item 5]
5. A power converter (1) according to item 4, characterized in that said control circuit (13) operates said phase difference in a range of 0 to 180 degrees.
According to this, it is possible to suppress the loss when the frequency is increased.
[Item 6]
The control circuit (13)
controlling the eighth switching element (S8) or the fifth switching element (S5) to an ON state in the second pattern;
A power conversion device (1) according to item 2 or 3, characterized in that in the fourth pattern, the seventh switching element (S7) or the sixth switching element (S6) is controlled to be in an ON state.
According to this, conduction loss of the diode can be reduced by performing synchronous rectification.
[Item 7]
The control circuit (13)
turning on the eighth switching element (S8) or the fifth switching element (S5) in synchronization with turning on the second switching element (S2) or turning off the first switching element (S1);
turning on the seventh switching element (S7) or the sixth switching element (S6) in synchronization with turning on the first switching element (S1) or turning off the second switching element (S2);
turning off the eighth switching element (S8) or the fifth switching element (S5) in synchronization with turning off the fourth switching element (S4) or turning on the third switching element (S3);
The seventh switching element (S7) or the sixth switching element (S6) is turned off in synchronization with the turn-off of the third switching element (S3) or the turn-on of the fourth switching element (S4). The power conversion device (1) according to item 6.
According to this, it is possible to perform synchronous rectification while suppressing the occurrence of recovery loss.
[Item 8]
The control circuit (13) reduces the voltage from the second DC section (C2, E2) to the first DC section (E1, C1) to transmit power, the first switching element (S1) - the first switching element (S1). 8. Any one of items 1 to 7, wherein the drive signal supplied to the 4 switching element (S4) and the drive signal supplied to the fifth switching element (S5) to the eighth switching element (S8) are exchanged. A power conversion device (1) according to any one of the preceding claims.
According to this, a step-down bidirectional DC/DC converter with low noise and high efficiency can be realized.
[Item 9]
The control circuit (13)
When stepping up and transmitting power from the first DC section (E1, C1) to the second DC section (C2, E2),
The first switching element (S1), the fourth switching element (S4), and the sixth switching element (S6) or the seventh switching element (S7) are in an ON state, and the remaining switching elements are in an OFF state. 5 patterns,
The second bridge circuit ( 12) is the sixth pattern in the rectified state,
The second switching element (S2), the third switching element (S3), and the fifth switching element (S5) or the eighth switching element (S8) are in the ON state, and the remaining switching elements are in the OFF state. 7 patterns,
The second bridge circuit ( 9. The power converter (1) according to any one of items 1 to 8, wherein 12) includes and controls an eighth pattern of rectification states.
According to this, a low-noise, high-efficiency buck-boost DC/DC converter can be realized.
[Item 10]
10. A power converter (1) according to item 9, characterized in that the period of each of the sixth pattern and the eighth pattern is fixed.
According to this, it is possible to prevent noise from being generated during the boosting operation.
[Item 11]
The control circuit (13) fixes the phase difference between the first leg and the second leg, and the ON time of the sixth switching element (S6) or the seventh switching element (S7) in the fifth pattern. , and at least one of the ON time of the fifth switching element (S5) or the eighth switching element (S8) in the seventh pattern, the first DC section (E1, C1) to the second DC section (C2 11. A power conversion device (1) according to item 9 or 10, characterized in that it controls the voltage or current of the power supplied to , E2).
According to this, the voltage or current can be controlled by operating the secondary side without operating the primary side.
[Item 12]
The control circuit (13) controls the first switching element (S1)-the first switching element (S1)-the 12. Any one of items 9 to 11, wherein the drive signal supplied to the 4 switching element (S4) and the drive signal supplied to the fifth switching element (S5) to the eighth switching element (S8) are exchanged. A power conversion device (1) according to any one of the preceding claims.
According to this, a low-noise, high-efficiency buck-boost bidirectional DC/DC converter can be realized.
[Item 13]
A first leg in which a first switching element (S1) and a second switching element (S2) are connected in series, and a second leg in which a third switching element (S3) and a fourth switching element (S4) are connected in series, a first bridge circuit (11) connected in parallel to the first DC section (E1, C1);
A third leg in which a fifth diode (D5) and a sixth diode (D6) are connected in series, and a fourth leg in which a seventh diode (D7) and an eighth diode (D8) are connected in series are the second DC section. a second bridge circuit (12) connected in parallel to (C2, R2);
an isolation transformer (TR1) connected between the first bridge circuit (11) and the second bridge circuit (12);
A control circuit (13) that controls the first switching element (S1)-the fourth switching element (S4),
Diodes (D1-D4) are connected or formed in antiparallel to each of the first switching element (S1) to the fourth switching element (S4),
The fifth diode (D5) to the eighth diode (D8) are connected in the opposite direction to the second DC section (C2, R2),
The control circuit (13)
When power is stepped down from the first DC section (E1, C1) to the second DC section (C2, R2) and transmitted,
a first pattern in which the first switching element (S1) and the fourth switching element (S4) are in an ON state, and the second switching element (S2) and the third switching element (S3) are in an OFF state;
a second pattern in which both ends of the primary winding (n1) of the isolation transformer (TR1) are short-circuited within the first bridge circuit (11);
a third pattern in which the second switching element (S2) and the third switching element (S3) are in an ON state, and the first switching element (S1) and the fourth switching element (S4) are in an OFF state;
including and controlling a fourth pattern in which both ends of the primary winding (n1) of the isolation transformer (TR1) are short-circuited in the first bridge circuit (11);
A power conversion device (1), wherein each period of the second pattern and the fourth pattern is fixed.
According to this, it is possible to realize a step-down unidirectional DC/DC converter with low cost, low noise and high efficiency.
[Item 14]
It has a first leg in which a first switching element (S1) and a second switching element (S2) are connected in series, and a second leg in which a third switching element (S3) and a fourth switching element (S4) are connected in series. and a first bridge circuit (11) in which the first leg and the second leg are connected in parallel to a first DC section (E1, C1);
A third leg in which a fifth switching element (S5) and a sixth switching element (S6) are connected in series, and a fourth leg in which a seventh diode (D7) and an eighth diode (D8) are connected in series, a second bridge circuit (12) in which the third leg and the fourth leg are connected in parallel to a second DC section (C2, R2);
an isolation transformer (TR1) connected between the first bridge circuit (11) and the second bridge circuit (12);
A control circuit (13) that controls the first switching element (S1)-the sixth switching element (S6),
Diodes (D1-D6) are connected or formed in antiparallel to each of the first switching element (S1) to the sixth switching element (S6),
The seventh diode (D7) and the eighth diode (D8) are connected in opposite directions to the second DC section (C2, R2),
The control circuit (13)
a first pattern in which the first switching element (S1) and the fourth switching element (S4) are in an ON state and the remaining switching elements are in an OFF state;
a second pattern in which both ends of the primary winding (n1) of the isolation transformer (TR1) are short-circuited in the first bridge circuit (11) and the second bridge circuit (12) is in a rectifying state;
a third pattern in which the second switching element (S2) and the third switching element (S3) are in an ON state and the remaining switching elements are in an OFF state;
Both ends of the primary winding (n1) of the isolation transformer (TR1) are short-circuited in the first bridge circuit (11), and the second bridge circuit (12) is controlled including a fourth pattern in a rectified state. ,
A power conversion device (1), wherein each period of the second pattern and the fourth pattern is fixed.
According to this, it is possible to realize a step-down unidirectional DC/DC converter with low cost, low noise and high efficiency.
[Item 15]
The control circuit (13)
When stepping up and transmitting power from the first DC section (E1, C1) to the second DC section (C2, R2),
a fifth pattern in which the first switching element (S1), the fourth switching element (S4), and the sixth switching element (S6) are in an ON state, and the remaining switching elements are in an OFF state;
The second bridge circuit ( 12) is the sixth pattern in the rectified state,
a seventh pattern in which the second switching element (S2), the third switching element (S3), and the fifth switching element (S5) are in an ON state, and the remaining switching elements are in an OFF state;
The second bridge circuit ( A power converter (1) according to item 14, characterized in that 12) includes and controls an eighth pattern of commutation states.
According to this, it is possible to realize a step-up/step-down unidirectional DC/DC converter with low cost, low noise, and high efficiency.
[Item 16]
16. A power converter (1) according to item 15, characterized in that the period of each of the sixth pattern and the eighth pattern is fixed.
According to this, it is possible to prevent noise from being generated during the boosting operation.

E1 第1直流電源、 E2 第2直流電源、 1 電力変換装置、 11 第1ブリッジ回路、 12 第2ブリッジ回路、 13 制御回路、 S1-S8 スイッチング素子、 D1-D8 ダイオード、 L リアクトル、 TR1 絶縁トランス、 n1 一次巻線、 n2 二次巻線、 L1 第1漏れインダクタンス、 L2 第2漏れインダクタンス、 C1 第1コンデンサ、 C2 第2コンデンサ、 R2 負荷。 E1 first DC power supply E2 second DC power supply 1 power converter 11 first bridge circuit 12 second bridge circuit 13 control circuit S1-S8 switching element D1-D8 diode L reactor TR1 isolation transformer , n1 primary winding, n2 secondary winding, L1 first leakage inductance, L2 second leakage inductance, C1 first capacitor, C2 second capacitor, R2 load.

Claims (16)

第1スイッチング素子と第2スイッチング素子が直列接続された第1レグと、第3スイッチング素子と第4スイッチング素子が直列接続された第2レグを有し、前記第1レグと前記第2レグが第1直流部に並列接続される第1ブリッジ回路と、
第5スイッチング素子と第6スイッチング素子が直列接続された第3レグと、第7スイッチング素子と第8スイッチング素子が直列接続された第4レグを有し、前記第3レグと前記第4レグが第2直流部に並列接続される第2ブリッジ回路と、
前記第1ブリッジ回路と前記第2ブリッジ回路の間に接続された絶縁トランスと、
前記第1スイッチング素子-前記第8スイッチング素子を制御する制御回路と、を備え、
前記第1スイッチング素子-前記第8スイッチング素子のそれぞれに、逆並列にダイオードが接続または形成されており、
前記第1直流部から前記第2直流部へ降圧して電力を伝送する場合、
前記制御回路は、
前記第1直流部から前記第2直流部へ降圧して電力を伝送する場合、
前記第1スイッチング素子と前記第4スイッチング素子がオン状態、及び前記第2スイッチング素子と前記第3スイッチング素子がオフ状態で、前記第2ブリッジ回路が整流状態の第1パターン、
前記絶縁トランスの一次巻線の両端が前記第1ブリッジ回路内で短絡し、前記第2ブリッジ回路が整流状態の第2パターン、
前記第2スイッチング素子と前記第3スイッチング素子がオン状態、及び前記第1スイッチング素子と前記第4スイッチング素子がオフ状態で、前記第2ブリッジ回路が整流状態の第3パターン、
前記絶縁トランスの一次巻線の両端が前記第1ブリッジ回路内で短絡し、前記第2ブリッジ回路が整流状態の第4パターン、を含んで制御し、
前記第1パターンまたは前記第3パターンの少なくとも一方は、前記絶縁トランス側からのエネルギーによって前記第1直流部及び前記第2直流部の両方に充電される状態を含むことを特徴とする電力変換装置。
A first leg in which a first switching element and a second switching element are connected in series, and a second leg in which a third switching element and a fourth switching element are connected in series, wherein the first leg and the second leg are connected in series. a first bridge circuit connected in parallel to the first DC section;
A third leg in which a fifth switching element and a sixth switching element are connected in series, and a fourth leg in which a seventh switching element and an eighth switching element are connected in series, wherein the third leg and the fourth leg are connected in series. a second bridge circuit connected in parallel to the second DC section;
an isolation transformer connected between the first bridge circuit and the second bridge circuit;
A control circuit that controls the first switching element-the eighth switching element,
A diode is connected or formed in anti-parallel to each of the first switching element and the eighth switching element,
When stepping down the voltage from the first DC section to the second DC section to transmit power,
The control circuit is
When stepping down the voltage from the first DC section to the second DC section to transmit power,
a first pattern in which the first switching element and the fourth switching element are in an ON state, the second switching element and the third switching element are in an OFF state, and the second bridge circuit is in a rectifying state;
a second pattern in which both ends of the primary winding of the isolation transformer are short-circuited in the first bridge circuit and the second bridge circuit is in a rectifying state;
a third pattern in which the second bridge circuit is in a rectifying state with the second switching element and the third switching element in an ON state, the first switching element and the fourth switching element in an OFF state;
a fourth pattern in which both ends of the primary winding of the isolation transformer are short-circuited in the first bridge circuit and the second bridge circuit is in a rectified state;
At least one of the first pattern and the third pattern includes a state in which both the first DC section and the second DC section are charged with energy from the insulating transformer side. .
前記第2パターン及び第4パターンのそれぞれの期間が固定であることを特徴とする請求項に記載の電力変換装置。 2. The power converter according to claim 1 , wherein each period of said second pattern and said fourth pattern is fixed. 前記制御回路は、前記第1レグと前記第2レグ間の位相差で、前記第1直流部から前記第2直流部へ供給する電力の電圧または電流を制御することを特徴とする請求項1または2に記載の電力変換装置。 2. The control circuit controls the voltage or current of the electric power supplied from the first DC section to the second DC section based on the phase difference between the first leg and the second leg. Or the power conversion device according to 2 . 前記制御回路は、前記位相差を0から180°の範囲で操作することを特徴とする請求項に記載の電力変換装置。 4. The power converter according to claim 3 , wherein said control circuit operates said phase difference within a range of 0 to 180 degrees. 前記制御回路は、
前記第2パターンにおいて前記第8スイッチング素子または前記第5スイッチング素子をオン状態に制御し、
前記第4パターンにおいて前記第7スイッチング素子または前記第6スイッチング素子をオン状態に制御することを特徴とする請求項またはに記載の電力変換装置。
The control circuit is
controlling the eighth switching element or the fifth switching element to an ON state in the second pattern;
3. The power converter according to claim 1, wherein the seventh switching element or the sixth switching element is controlled to be in an ON state in the fourth pattern.
前記制御回路は、
前記第2スイッチング素子のターンオンまたは前記第1スイッチング素子のターンオフに同期して、前記第8スイッチング素子または前記第5スイッチング素子をターンオンさせ、
前記第1スイッチング素子のターンオンまたは前記第2スイッチング素子のターンオフに同期して、前記第7スイッチング素子または前記第6スイッチング素子をターンオンさせ、
前記第4スイッチング素子のターンオフまたは前記第3スイッチング素子のターンオンに同期して、前記第8スイッチング素子または前記第5スイッチング素子をターンオフさせ、
前記第3スイッチング素子のターンオフまたは前記第4スイッチング素子のターンオンに同期して、前記第7スイッチング素子または前記第6スイッチング素子をターンオフさせることを特徴とする請求項に記載の電力変換装置。
The control circuit is
turning on the eighth switching element or the fifth switching element in synchronization with turning on the second switching element or turning off the first switching element;
turning on the seventh switching element or the sixth switching element in synchronization with turning on the first switching element or turning off the second switching element;
turning off the eighth switching element or the fifth switching element in synchronization with turning off the fourth switching element or turning on the third switching element;
6. The power converter according to claim 5 , wherein the seventh switching element or the sixth switching element is turned off in synchronization with turning off the third switching element or turning on the fourth switching element.
前記制御回路は、前記第2直流部から前記第1直流部へ降圧して電力を伝送する場合、前記第1スイッチング素子-前記第4スイッチング素子に供給する駆動信号と、前記第5スイッチング素子-前記第8スイッチング素子に供給する駆動信号を入れ替えることを特徴とする請求項1からのいずれか1項に記載の電力変換装置。 When stepping down power from the second DC section to the first DC section and transmitting power, the control circuit supplies a drive signal to the first switching element--the fourth switching element, and the fifth switching element-- 7. The power converter according to any one of claims 1 to 6 , wherein the drive signal supplied to said eighth switching element is switched. 前記制御回路は、
前記第1直流部から前記第2直流部へ昇圧して電力を伝送する場合、
前記第1スイッチング素子と前記第4スイッチング素子、及び前記第6スイッチング素子または前記第7スイッチング素子がオン状態で、残りのスイッチング素子がオフ状態の第5パターン、
前記第1スイッチング素子と前記第4スイッチング素子がオン状態、及び前記第2スイッチング素子と前記第3スイッチング素子がオフ状態で、前記第2ブリッジ回路が整流状態の第6パターン、
前記第2スイッチング素子と前記第3スイッチング素子、及び前記第5スイッチング素子または前記第8スイッチング素子がオン状態で、残りのスイッチング素子がオフ状態の第7パターン、
前記第2スイッチング素子と前記第3スイッチング素子がオン状態、及び前記第1スイッチング素子と前記第4スイッチング素子がオフ状態で、前記第2ブリッジ回路が整流状態の第8パターン、を含んで制御することを特徴とする請求項1からのいずれか1項に記載の電力変換装置。
The control circuit is
When boosting power from the first DC section to the second DC section and transmitting power,
a fifth pattern in which the first switching element, the fourth switching element, and the sixth switching element or the seventh switching element are in an ON state, and the remaining switching elements are in an OFF state;
a sixth pattern in which the first switching element and the fourth switching element are in an ON state, the second switching element and the third switching element are in an OFF state, and the second bridge circuit is in a rectifying state;
a seventh pattern in which the second switching element, the third switching element, and the fifth switching element or the eighth switching element are in an ON state, and the remaining switching elements are in an OFF state;
Control including an eighth pattern in which the second bridge circuit is in a rectifying state with the second switching element and the third switching element in an ON state, and the first switching element and the fourth switching element in an OFF state. The power converter according to any one of claims 1 to 7 , characterized in that:
前記第6パターン及び前記第8パターンのそれぞれの期間が固定であることを特徴とする請求項に記載の電力変換装置。 9. The power converter according to claim 8 , wherein each period of said sixth pattern and said eighth pattern is fixed. 前記制御回路は、前記第1レグと前記第2レグ間の位相差を固定し、前記第5パターンにおける前記第6スイッチング素子または前記第7スイッチング素子のオン時間、及び前記第7パターンにおける前記第5スイッチング素子または前記第8スイッチング素子のオン時間の少なくとも一方で、前記第1直流部から前記第2直流部へ供給する電力の電圧または電流を制御することを特徴とする請求項またはに記載の電力変換装置。 The control circuit fixes the phase difference between the first leg and the second leg, the on-time of the sixth switching element or the seventh switching element in the fifth pattern, and the on-time of the seventh switching element in the seventh pattern. 10. The method according to claim 8, wherein the voltage or current of the power supplied from the first DC section to the second DC section is controlled during at least one of the ON time of the fifth switching element or the eighth switching element. A power converter as described. 前記制御回路は、前記第2直流部から前記第1直流部へ昇圧して電力を伝送する場合、前記第1スイッチング素子-前記第4スイッチング素子に供給する駆動信号と、前記第5スイッチング素子-前記第8スイッチング素子に供給する駆動信号を入れ替えることを特徴とする請求項から10のいずれか1項に記載の電力変換装置。 When stepping up and transmitting power from the second DC section to the first DC section, the control circuit supplies a drive signal to the first switching element--the fourth switching element; and the fifth switching element-- 11. The power converter according to any one of claims 8 to 10 , wherein the drive signal supplied to said eighth switching element is switched. 第1スイッチング素子と第2スイッチング素子が直列接続された第1レグと、第3スイッチング素子と第4スイッチング素子が直列接続された第2レグが、第1直流部に並列接続される第1ブリッジ回路と、
第5ダイオードと第6ダイオードが直列接続された第3レグと、第7ダイオードと第8ダイオードが直列接続された第4レグが、第2直流部に並列接続される第2ブリッジ回路と、
前記第1ブリッジ回路と前記第2ブリッジ回路の間に接続された絶縁トランスと、
前記第1スイッチング素子-前記第4スイッチング素子を制御する制御回路と、を備え、
前記第1スイッチング素子-前記第4スイッチング素子のそれぞれに、逆並列にダイオードが接続または形成されており、
前記第5ダイオード-前記第8ダイオードは、前記第2直流部に対して逆向きに接続されており、
前記制御回路は、
前記第1直流部から前記第2直流部へ降圧して電力を伝送する場合、
前記第1スイッチング素子と前記第4スイッチング素子がオン状態、及び前記第2スイッチング素子と前記第3スイッチング素子がオフ状態の第1パターン、
前記絶縁トランスの一次巻線の両端が前記第1ブリッジ回路内で短絡する第2パターン、
前記第2スイッチング素子と前記第3スイッチング素子がオン状態、及び前記第1スイッチング素子と前記第4スイッチング素子がオフ状態の第3パターン、
前記絶縁トランスの一次巻線の両端が前記第1ブリッジ回路内で短絡する第4パターン、を含んで制御し、
前記第1パターンまたは前記第3パターンの少なくとも一方は、前記絶縁トランス側からのエネルギーによって前記第1直流部及び前記第2直流部の両方に充電される状態を含むことを特徴とする電力変換装置。
A first bridge in which a first leg in which a first switching element and a second switching element are connected in series and a second leg in which a third switching element and a fourth switching element are connected in series are connected in parallel to a first DC section a circuit;
a second bridge circuit in which a third leg in which a fifth diode and a sixth diode are connected in series and a fourth leg in which a seventh diode and an eighth diode are connected in series are connected in parallel to a second DC section;
an isolation transformer connected between the first bridge circuit and the second bridge circuit;
A control circuit that controls the first switching element-the fourth switching element,
a diode is connected or formed in antiparallel to each of the first switching element and the fourth switching element,
The fifth diode - the eighth diode are connected in reverse to the second DC section,
The control circuit is
When stepping down the voltage from the first DC section to the second DC section to transmit power,
a first pattern in which the first switching element and the fourth switching element are in an ON state, and the second switching element and the third switching element are in an OFF state;
a second pattern in which both ends of the primary winding of the isolation transformer are short-circuited within the first bridge circuit;
a third pattern in which the second switching element and the third switching element are in an ON state, and the first switching element and the fourth switching element are in an OFF state;
including and controlling a fourth pattern in which both ends of the primary winding of the isolation transformer are short-circuited in the first bridge circuit;
At least one of the first pattern and the third pattern includes a state in which both the first DC section and the second DC section are charged with energy from the insulating transformer side. .
第1スイッチング素子と第2スイッチング素子が直列接続された第1レグと、第3スイッチング素子と第4スイッチング素子が直列接続された第2レグを有し、前記第1レグと前記第2レグが第1直流部に並列接続される第1ブリッジ回路と、
第5スイッチング素子と第6スイッチング素子が直列接続された第3レグと、第7ダイオードと第8ダイオードが直列接続された第4レグを有し、前記第3レグと前記第4レグが第2直流部に並列接続される第2ブリッジ回路と、
前記第1ブリッジ回路と前記第2ブリッジ回路の間に接続された絶縁トランスと、
前記第1スイッチング素子-前記第6スイッチング素子を制御する制御回路と、を備え、
前記第1スイッチング素子-前記第6スイッチング素子のそれぞれに、逆並列にダイオードが接続または形成されており、
前記第7ダイオードと前記第8ダイオードは、前記第2直流部に対して逆向きに接続されており、
前記制御回路は、
前記第1スイッチング素子と前記第4スイッチング素子がオン状態、及び残りのスイッチング素子がオフ状態の第1パターン、
前記絶縁トランスの一次巻線の両端が前記第1ブリッジ回路内で短絡し、前記第2ブリッジ回路が整流状態の第2パターン、
前記第2スイッチング素子と前記第3スイッチング素子がオン状態、及び残りのスイッチング素子がオフ状態の第3パターン、
前記絶縁トランスの一次巻線の両端が前記第1ブリッジ回路内で短絡し、前記第2ブリッジ回路が整流状態の第4パターン、を含んで制御し、
前記第1パターンまたは前記第3パターンの少なくとも一方は、前記絶縁トランス側からのエネルギーによって前記第1直流部及び前記第2直流部の両方に充電される状態を含むことを特徴とする電力変換装置。
A first leg in which a first switching element and a second switching element are connected in series, and a second leg in which a third switching element and a fourth switching element are connected in series, wherein the first leg and the second leg are connected in series. a first bridge circuit connected in parallel to the first DC section;
It has a third leg in which a fifth switching element and a sixth switching element are connected in series and a fourth leg in which a seventh diode and an eighth diode are connected in series, and the third leg and the fourth leg are the second leg. a second bridge circuit connected in parallel to the DC section;
an isolation transformer connected between the first bridge circuit and the second bridge circuit;
A control circuit that controls the first switching element-the sixth switching element,
a diode is connected or formed in antiparallel to each of the first switching element and the sixth switching element,
The seventh diode and the eighth diode are connected in opposite directions to the second DC section,
The control circuit is
a first pattern in which the first switching element and the fourth switching element are in an ON state, and the remaining switching elements are in an OFF state;
a second pattern in which both ends of the primary winding of the isolation transformer are short-circuited in the first bridge circuit and the second bridge circuit is in a rectifying state;
a third pattern in which the second switching element and the third switching element are in an ON state, and the remaining switching elements are in an OFF state;
a fourth pattern in which both ends of the primary winding of the isolation transformer are short-circuited in the first bridge circuit and the second bridge circuit is in a rectified state;
At least one of the first pattern and the third pattern includes a state in which both the first DC section and the second DC section are charged with energy from the insulating transformer side. .
前記第2パターン及び前記第4パターンのそれぞれの期間が固定されていることを特徴とする請求項12または13に記載の電力変換装置。14. The power converter according to claim 12, wherein each period of said second pattern and said fourth pattern is fixed. 前記制御回路は、
前記第1直流部から前記第2直流部へ昇圧して電力を伝送する場合、
前記第1スイッチング素子と前記第4スイッチング素子、及び前記第6スイッチング素子がオン状態で、残りのスイッチング素子がオフ状態の第5パターン、
前記第1スイッチング素子と前記第4スイッチング素子がオン状態、及び前記第2スイッチング素子と前記第3スイッチング素子がオフ状態で、前記第2ブリッジ回路が整流状態の第6パターン、
前記第2スイッチング素子と前記第3スイッチング素子、及び前記第5スイッチング素子がオン状態で、残りのスイッチング素子がオフ状態の第7パターン、
前記第2スイッチング素子と前記第3スイッチング素子がオン状態、及び前記第1スイッチング素子と前記第4スイッチング素子がオフ状態で、前記第2ブリッジ回路が整流状態の第8パターン、を含んで制御することを特徴とする請求項13に記載の電力変換装置。
The control circuit is
When boosting power from the first DC section to the second DC section and transmitting power,
a fifth pattern in which the first switching element, the fourth switching element, and the sixth switching element are in an ON state, and the remaining switching elements are in an OFF state;
a sixth pattern in which the first switching element and the fourth switching element are in an ON state, the second switching element and the third switching element are in an OFF state, and the second bridge circuit is in a rectifying state;
a seventh pattern in which the second switching element, the third switching element, and the fifth switching element are in an ON state, and the remaining switching elements are in an OFF state;
Control including an eighth pattern in which the second bridge circuit is in a rectifying state with the second switching element and the third switching element in an ON state, and the first switching element and the fourth switching element in an OFF state. 14. The power converter according to claim 13 , characterized by:
前記第6パターン及び前記第8パターンのそれぞれの期間が固定であることを特徴とする請求項15に記載の電力変換装置。 16. The power converter according to claim 15, wherein each period of said sixth pattern and said eighth pattern is fixed.
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