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公開番号
2024155042
公報種別
公開特許公報(A)
公開日
2024-10-31
出願番号
2023069411
出願日
2023-04-20
発明の名称
DC-DCコンバータ
出願人
日新電機株式会社
代理人
弁理士法人 HARAKENZO WORLD PATENT & TRADEMARK
主分類
H02M
3/28 20060101AFI20241024BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約
【課題】簡易な制御によって、様々な状況での送電を可能にすることを目的とする。
【解決手段】第1端子対(13)に接続されたブリッジ回路(10)と、第2端子対(23)に接続されたブリッジ回路(20)と、の間にトランス(Tr)を備えたDC-DCコンバータ(1)は、トランスについての換算電圧として表した第1端子対および第2端子対における端子管電圧のより大きくない方を第1電圧と称し、より小さくない方を第2電圧と称し、送電する電流、第1電圧および第2電圧に基づき、ブリッジ間位相差、第1レグ間位相差、および第2レグ間位相差を決定し、各スイッチング素子を制御する。
【選択図】図2
特許請求の範囲
【請求項1】
複数のスイッチング素子を含み、第1端子対の間に2つのレグを有したブリッジ回路と、
複数のスイッチング素子を含み、第2端子対の間に2つのレグを有したブリッジ回路と、
トランスを有し、前記2つのブリッジ回路の間に接続される変換部と、
前記2つのブリッジ回路の各スイッチング素子のスイッチングを制御する制御部と、を備えたDC-DCコンバータであって、
前記制御部は、
前記トランスについての換算電圧として表した、前記第1端子対および前記第2端子対における端子間電圧のうち、より大きくない方の端子間電圧を第1電圧Vsmallと称し、より小さくない方の端子間電圧を第2電圧Vlargeと称したとき、
前記第1端子対側から前記第2端子対側へと送電する電力または電流に応じて、前記第1電圧側における前記ブリッジ回路と、前記第2電圧側における前記ブリッジ回路と、の間のブリッジ間位相差φBを決定し、
前記第1電圧の前記第2電圧に対する比と前記ブリッジ間位相差とに基づいて、前記第1電圧側の前記ブリッジ回路における前記2つのレグ間での第1レグ間位相差を決定し、
前記第1レグ間位相差に前記比を乗じて、前記第2電圧側の前記ブリッジ回路における前記2つのレグ間での第2レグ間位相差を決定し、
前記各スイッチング素子におけるデューティを一定として、決定した前記ブリッジ間位相差と前記第1レグ間位相差と前記第2レグ間位相差とに従って、前記各スイッチング素子のスイッチングを制御する、DC-DCコンバータ。
続きを表示(約 420 文字)
【請求項2】
前記第1レグ間位相差は、第1関係式(1)によって求まる位相差φlarge1と、第2関係式(2)によって求まる位相差φlarge2と、のうちより大きくない方の値とする、請求項1に記載のDC-DCコンバータ。
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【請求項3】
前記制御部は、前記変換部を流れる交流電流において電流ゼロ区間を設けるように、前記第1レグ間位相差を決定する、請求項1に記載のDC-DCコンバータ。
【請求項4】
前記制御部は、前記ブリッジ間位相差φBを、前記第1端子対側から前記第2端子対側へと送電する電力または電流を参照したフィードバック制御により決定する、請求項1から3のいずれか1項に記載のDC-DCコンバータ。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明はDC-DCコンバータに関する。
続きを表示(約 2,300 文字)
【背景技術】
【0002】
直流電力の送電に、デュアルアアクティブブリッジ方式(以下、DABと省略する)のDC-DCコンバータが広く用いられている。特許文献1には、所望の出力電流を作り出すためのスイッチングパターンを示すスイッチングモードマップが定義されている。スイッチングモードマップに従い制御することによって、1次側から2次側への送電(力行)および2次側から1次側への送電(回生)、ならびに、1次側から2次側への昇圧動作、1次側から2次側への降圧動作、および1次側と2次側とをバランスさせた定格電圧動作が可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2016-101089号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上述のような従来技術はスイッチングモードマップに従い、複数のスイッチング素子を管理するために、各動作パターンを網羅した制御則を実装する必要があり、制御部のメモリの圧迫および制御の複雑化を招く。さらに、スイッチングモードマップはDC-DCコンバータを構成する各回路素子の回路定数によって変化するために、回路の構成に応じて、各制御則の設計をやり直す必要がある。また、複数の制御則を切り替えるために、制御則の変化時に挙動が急変化する。
【0005】
本発明の一態様は、簡易な制御によって、様々な状況での送電を可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るDC-DCコンバータは、複数のスイッチング素子を含み、第1端子対の間に2つのレグを有したブリッジ回路と、複数のスイッチング素子を含み、第2端子対の間に2つのレグを有したブリッジ回路と、トランスを有し、前記2つのブリッジ回路の間に接続される変換部と、前記2つのブリッジ回路の各スイッチング素子のスイッチングを制御する制御部と、を備えたDC-DCコンバータであって、前記制御部は、前記トランスについての換算電圧として表した、前記第1端子対および前記第2端子対における端子間電圧のうち、より大きくない方の端子間電圧を第1電圧Vsmallと称し、より小さくない方の端子間電圧を第2電圧Vlargeと称したとき、前記第1端子対側から前記第2端子対側へと送電する電力または電流に応じて、前記第1電圧側における前記ブリッジ回路と、前記第2電圧側における前記ブリッジ回路と、の間のブリッジ間位相差φBを決定し、前記第1電圧の前記第2電圧に対する比と前記ブリッジ間位相差とに基づいて、前記第1電圧側の前記ブリッジ回路における前記2つのレグ間での第1レグ間位相差を決定し、前記第1レグ間位相差に前記比を乗じて、前記第2電圧側の前記ブリッジ回路における前記2つのレグ間での第2レグ間位相差を決定し、前記各スイッチング素子におけるデューティを一定として、決定した前記ブリッジ間位相差と前記第1レグ間位相差と前記第2レグ間位相差とに従って、前記各スイッチング素子のスイッチングを制御する。
【発明の効果】
【0007】
本発明の一態様によれば、簡易な制御によって、様々な状況での送電を可能にできる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
本実施形態に係るDC-DCコンバータの回路図である。
制御部の動作を示すブロック図である。
定格電圧動作における力行時の各スイッチング素子のタイミングチャートである。
定格電圧動作における力行時のグラフである。
定格電圧動作における回生時のグラフである。
定格電圧動作において出力電流を徐々に上げていった場合におけるグラフである。
昇圧動作における力行時の各スイッチング素子のタイミングチャートである。
昇圧動作における低出力での力行時のグラフである。
昇圧動作における高出力での力行時のグラフである。
昇圧動作における低出力での回生時のグラフである。
昇圧動作における高出力での回生時のグラフである。
昇圧動作において出力電流を徐々に上げていった場合におけるグラフである。
降圧動作における力行時の各スイッチング素子のタイミングチャートである。
降圧動作における低出力での力行時のグラフである。
降圧動作における高出力での力行時のグラフである。
降圧動作における低出力での回生時のグラフである。
降圧動作における高出力での回生時のグラフである。
降圧動作において出力電流を徐々に上げていった場合におけるグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0009】
〔実施形態〕
以下、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。図1は、本実施形態に係るDC-DCコンバータ1の回路図である。DC-DCコンバータ1は、1次側ブリッジ回路10と、2次側ブリッジ回路20と、変換部30と、制御部40と、を備える。
【0010】
(DC-DCコンバータ1の構成)
1次側ブリッジ回路10は、第1端子対13に接続されている。第1端子対13の電圧、すなわち、端子13aから端子13bに向けた電圧は電圧V1である。なお、第1端子対13には、電源または負荷が接続されていてもよい。また、端子13bに流れ込む電流は電流I1である。
(【0011】以降は省略されています)
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