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公開番号2024130832
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-30
出願番号2023040746
出願日2023-03-15
発明の名称電力変換装置及びその制御方法
出願人富士電機株式会社
代理人個人,個人
主分類H02M 3/28 20060101AFI20240920BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】スイッチング損失の増大を抑制可能な電力変換装置の提供。
【解決手段】一次巻線と二次巻線とを有するトランスと、フルブリッジ回路又はハーフブリッジ回路として動作する一次側ブリッジ回路と、ハーフブリッジ回路として動作する二次側ブリッジ回路と、前記一次側ブリッジ回路及び前記二次側ブリッジ回路を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記一次側ブリッジ回路の直流電圧と前記二次側ブリッジ回路の直流電圧との比に応じて、前記一次側ブリッジ回路をフルブリッジ回路として動作させるかハーフブリッジ回路として動作させるか切り替える、電力変換装置。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
一次巻線と二次巻線とを有するトランスと、
フルブリッジ回路又はハーフブリッジ回路として動作する一次側ブリッジ回路と、
ハーフブリッジ回路として動作する二次側ブリッジ回路と、
前記一次側ブリッジ回路及び前記二次側ブリッジ回路を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記一次側ブリッジ回路の直流電圧と前記二次側ブリッジ回路の直流電圧との比に応じて、前記一次側ブリッジ回路をフルブリッジ回路として動作させるかハーフブリッジ回路として動作させるか切り替える、電力変換装置。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記一次側ブリッジ回路の直流電圧をＥ１、前記二次側ブリッジ回路の直流電圧をＥ２とするとき、
前記制御装置は、Ｅ１／Ｅ２が所定値よりも小さい場合、前記一次側ブリッジ回路をフルブリッジ回路として動作させる、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記制御装置は、Ｅ１／Ｅ２が前記所定値以上の場合、前記一次側ブリッジ回路をハーフブリッジ回路として動作させる、請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記一次側ブリッジ回路の直流電圧の最大変動幅は、前記二次側ブリッジ回路の直流電圧の最大変動幅よりも大きい、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記一次側ブリッジ回路は、ハイサイドの第１アームとローサイドの第２アームとが直列に接続された第１レグと、ハイサイドの第３アームとローサイドの第４アームとが直列に接続された第２レグと、ハイサイドの第１キャパシタとローサイドの第２キャパシタとが直列に接続された第３レグとを有し、前記第１アームと前記第２アームとの第１接続点と前記第３アームと前記第４アームとの第２接続点とを接続する第１ブリッジ部分に前記一次巻線が設けられ、前記第１キャパシタと前記第２キャパシタとの第３接続点と前記第２接続点とを接続する第２ブリッジ部分にスイッチが設けられた、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記制御装置は、前記一次側ブリッジ回路の直流電圧と前記二次側ブリッジ回路の直流電圧との比に応じて前記スイッチを制御することで、前記一次側ブリッジ回路をフルブリッジ回路として動作させるかハーフブリッジ回路として動作させるか切り替える、請求項５に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記一次側ブリッジ回路の直流電圧をＥ１、前記二次側ブリッジ回路の直流電圧をＥ２とするとき、
前記制御装置は、Ｅ１／Ｅ２が所定値よりも小さい場合、前記スイッチをオフ状態とすることで、前記一次側ブリッジ回路をフルブリッジ回路として動作させる、請求項６に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記制御装置は、Ｅ１／Ｅ２が前記所定値以上の場合、前記スイッチをオン状態とし、かつ、前記第２レグのスイッチングを止めることで、前記一次側ブリッジ回路をハーフブリッジ回路として動作させる、請求項７に記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記二次側ブリッジ回路は、ハイサイドの第５アームとローサイドの第６アームとが直列に接続された第４レグと、ハイサイドの第３キャパシタとローサイドの第４キャパシタとが直列に接続された第５レグとを有し、前記第５アームと前記第６アームとの第４接続点と前記第３キャパシタと前記第４キャパシタとの第５接続点とを接続する第３ブリッジ部分に前記二次巻線が設けられた、請求項５に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記制御装置は、前記一次側ブリッジ回路と前記二次側ブリッジ回路との間で電力が伝送されるように、前記一次側ブリッジ回路と前記二次側ブリッジ回路との間のスイッチングの位相差を制御する、請求項１から９のいずれか一項に記載の電力変換装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、電力変換装置及びその制御方法に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
２つの単相ブリッジ回路が高周波絶縁トランスを介して接続されたＤＡＢ（Dual Active Bridge）と呼ばれる双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータが知られている（例えば、非特許文献１参照）。このコンバータは、ブリッジ間の位相差を調整する電力制御を採用した場合には、スイッチング損失を低減可能なＺＶＳ（Zero-Voltage Switching：ゼロ電圧スイッチング）を適用できるため、大電力用途に適している。
【０００３】
また、ブリッジ間の位相差の制御に加えて、片側または両側の交流電圧のデューティ比を制御することで、低損失化を図る電力変換装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
R.W.A.A. De Doncker, D.M. Divan, and M.H. Kheraluwala,"A Three-Phase Soft-Switched High-Power-Density dc/dc Converter for High-Power Applications", IEEE Transactions on Industry Applications, Volume 27, Number 1, Pages 63-73, January/February 1991.
【特許文献】
【０００５】
特許第６２５９００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の技術では、一次側ブリッジ回路の直流電圧と二次側ブリッジ回路の直流電圧との差によっては、スイッチング損失が増大する場合がある。
【０００７】
本開示は、スイッチング損失の増大を抑制可能な電力変換装置及びその制御方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の第１態様では、
一次巻線と二次巻線とを有するトランスと、
フルブリッジ回路又はハーフブリッジ回路として動作する一次側ブリッジ回路と、
ハーフブリッジ回路として動作する二次側ブリッジ回路と、
前記一次側ブリッジ回路及び前記二次側ブリッジ回路を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記一次側ブリッジ回路の直流電圧と前記二次側ブリッジ回路の直流電圧との比に応じて、前記一次側ブリッジ回路をフルブリッジ回路として動作させるかハーフブリッジ回路として動作させるか切り替える、電力変換装置が提供される。
【０００９】
本開示の第２態様では、
トランスと一次側ブリッジ回路と二次側ブリッジ回路とを備える電力変換装置の制御方法であって、
前記一次側ブリッジ回路の直流電圧と前記二次側ブリッジ回路の直流電圧との比に応じて、前記一次側ブリッジ回路をフルブリッジ回路として動作させるかハーフブリッジ回路として動作させるか切り替える、電力変換装置の制御方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本開示は、スイッチング損失の増大を抑制可能な電力変換装置及びその制御方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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