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公開番号2024124094
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-12
出願番号2023032026
出願日2023-03-02
発明の名称電力変換装置
出願人株式会社東芝
代理人個人,個人,個人
主分類H02M 3/28 20060101AFI20240905BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】複数のDC-DCコンバータ回路の入力および出力を直列接続して構成される電力変換装置において、単純な回路構成により、各DC-DCコンバータ回路の入力電圧および出力電圧をそれぞれ均等化することができる、電力変換装置を提供する。
【解決手段】本実施の形態の電力変換装置は、直流電圧をスイッチングして第1のインダクタの両端に交流電圧を発生させ、当該交流電圧を整流して直流電圧を出力する、複数のDC-DCコンバータ回路と、複数のDC-DCコンバータ回路の複数の第1のインダクタにそれぞれ並列接続される複数の第3のインダクタとを備え、複数のDC-DCコンバータ回路の入力および出力がそれぞれ直列接続されるとともに、複数の第3のインダクタが磁気的に並列接続される。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
直流電圧をスイッチングして第１のインダクタの両端に交流電圧を発生させ、該交流電圧を整流して直流電圧を出力する、複数のＤＣ－ＤＣコンバータ回路と、
前記複数のＤＣ－ＤＣコンバータ回路の前記複数の第１のインダクタとそれぞれ磁気的に結合する複数の第２のインダクタと
を備え、
前記複数のＤＣ－ＤＣコンバータ回路の入力および出力がそれぞれ直列接続されるとともに、前記複数の第２のインダクタが２つのノードの間に並列接続される、電力変換装置。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
前記複数の第１のインダクタと、該複数の第１のインダクタとそれぞれ磁気的に結合する前記複数の第２のインダクタとによって、複数のトランスが構成され、
ある１つの前記第１のインダクタの一方から他方に向かう電流が増加するとき、他の前記第１のインダクタの他方から一方に向かう電流が増加する向きに、前記複数のトランスの極性が設定される、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
直流電圧をスイッチングして第１のインダクタの両端に交流電圧を発生させ、該交流電圧を整流して直流電圧を出力する、複数のＤＣ－ＤＣコンバータ回路と、
前記複数のＤＣ－ＤＣコンバータ回路の前記複数の第１のインダクタにそれぞれ並列接続される複数の第３のインダクタと
を備え、
前記複数のＤＣ－ＤＣコンバータ回路の入力および出力がそれぞれ直列接続されるとともに、前記複数の第３のインダクタが磁気的に並列接続される、電力変換装置。
【請求項４】
前記複数の第３のインダクタとそれぞれ磁気的に結合する複数の第４のインダクタをさらに備え、
前記複数の第４のインダクタが２つのノードの間に並列接続される、請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記複数の第３のインダクタと、該複数の第３のインダクタとそれぞれ磁気的に結合する前記複数の第４のインダクタとによって、複数のトランスが構成され、
ある１つの前記第３のインダクタの一方から他方に向かう電流が増加するとき、他の前記第３のインダクタの他方から一方に向かう電流が増加する向きに、前記複数のトランスの極性が設定される、請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記複数のＤＣ－ＤＣコンバータ回路のそれぞれについて、該ＤＣ－ＤＣコンバータ回路の前記第１のインダクタに並列接続される前記第３のインダクタと、任意の他のＤＣ－ＤＣコンバータ回路の前記第１のインダクタに並列接続される前記第３のインダクタとが磁気的に結合される、請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記複数のＤＣ－ＤＣコンバータ回路のそれぞれについて、該ＤＣ－ＤＣコンバータ回路の前記第１のインダクタに並列接続される前記第３のインダクタと、隣接する他のＤＣ－ＤＣコンバータ回路の前記第１のインダクタに並列接続される前記第３のインダクタとが磁気的に結合される、請求項６に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記複数の第３のインダクタと、該複数の第３のインダクタとそれぞれ磁気的に結合する前記複数の第４のインダクタとによって、複数のトランスが構成され、
ある１つの前記第３のインダクタの一方から他方に向かう電流が増加するとき、他の前記第３のインダクタの他方から一方に向かう電流が増加する向きに、前記複数のトランスの極性が設定される、請求項７に記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記複数のＤＣ－ＤＣコンバータ回路のそれぞれは、前記第１のインダクタに並列接続される前記第３のインダクタと磁気的に結合するとともに、該ＤＣ－ＤＣコンバータ回路の出力側に接続される第５のインダクタをさらに備え、前記第３のインダクタと前記第５のインダクタとによって、前記第１のインダクタの両端に発生した交流電圧を伝達するトランスが構成され、
前記複数のＤＣ－ＤＣコンバータ回路の前記トランスのコアが共通である、請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記複数のＤＣ－ＤＣコンバータ回路のそれぞれは、前記第１のインダクタに並列接続される前記第３のインダクタと磁気的に結合するとともに、該ＤＣ－ＤＣコンバータ回路の出力側に接続される第５のインダクタと、前記第３のインダクタと磁気的に接続される第６のインダクタとをさらに備え、前記第３のインダクタと前記第５のインダクタとによって、前記第１のインダクタの両端に発生した交流電圧を伝達するトランスが構成され、
ある１つの前記ＤＣ－ＤＣコンバータ回路の含まれる前記第５のインダクタの両端は、別の前記ＤＣ－ＤＣコンバータ回路に含まれる前記第６のインダクタの両端に並列接続される、請求項３に記載の電力変換装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本実施の形態は、電力変換装置に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
直流の入力電圧を昇圧または降圧して一定の直流電圧として出力する電力変換装置が知られている。電力変換装置の構成として、例えば、複数のＤＣ－ＤＣコンバータ回路の各入力および各出力を直列接続することにより、高い変圧比を実現する構成が知られている。この場合、複数のＤＣ－ＤＣコンバータ回路の入力電圧および出力電圧がそれぞれ均等化されることが好ましい。
【０００３】
しかしながら、実際には、複数のＤＣ－ＤＣコンバータ回路の各回路パラメータを完全に一致させることは困難であり、結果として、複数のＤＣ－ＤＣコンバータ回路の入力電圧および出力電圧をそれぞれ完全に均等化させることも困難である。この問題に対処するために、例えば、電圧を均等化するための補償回路やソフトウェア制御系等を追加することが考えられる。
【０００４】
しかしながら、補償回路の構成としては、例えば、昇降圧チョッパ回路やフライバックコンバータ回路等が考えられるが、これらの回路の構成は比較的複雑であり、回路全体が大型化してしまう。また、ソフトウェア制御系を設ける場合には、設計が複雑になり、またＤＣ－ＤＣコンバータ回路の数が増加するほど、動作が不安定になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２１－１３２４６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本実施の形態は、複数のＤＣ－ＤＣコンバータ回路の各入力および各出力を直列接続して構成される電力変換装置において、単純な回路構成により、複数のＤＣ－ＤＣコンバータ回路の入力電圧および出力電圧をそれぞれ均等化することができる、電力変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本実施の形態に係る電力変換装置は、直流電圧をスイッチングして第１のインダクタの両端に交流電圧を発生させ、当該交流電圧を整流して直流電圧を出力する、複数のＤＣ－ＤＣコンバータ回路と、複数のＤＣ－ＤＣコンバータ回路の複数の第１のインダクタとそれぞれ磁気的に結合する複数の第２のインダクタとを備え、複数のＤＣ－ＤＣコンバータ回路の入力および出力がそれぞれ直列接続されるとともに、複数の第２のインダクタが２つのノードの間に並列接続される。
【０００８】
また、本実施の形態に係る別の電力変換装置は、直流電圧をスイッチングして第１のインダクタの両端に交流電圧を発生させ、当該交流電圧を整流して直流電圧を出力する、複数のＤＣ－ＤＣコンバータ回路と、複数のＤＣ－ＤＣコンバータ回路の複数の第１のインダクタにそれぞれ並列接続される複数の第３のインダクタとを備え、複数のＤＣ－ＤＣコンバータ回路の入力および出力がそれぞれ直列接続されるとともに、複数の第３のインダクタが磁気的に並列接続される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
実施の形態１に係る電力変換装置の構成を示す図。
実施の形態２に係る電力変換装置の構成を示す図。
実施の形態３に係る電力変換装置の構成を示す図。
実施の形態４に係る電力変換装置の構成を示す図。
実施の形態５に係る電力変換装置の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下では、図面を参照しながら、本実施の形態について説明する。図面において同一または対応する要素には同じ参照符号を付して、詳細な説明は適宜省略する。
（【００１１】以降は省略されています）

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