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公開番号2025019909
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-07
出願番号2023123805
出願日2023-07-28
発明の名称コンバータ装置
出願人パナソニックIPマネジメント株式会社
代理人弁理士法人北斗特許事務所
主分類H02M 7/12 20060101AFI20250131BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】高力率を維持しながら高効率化を図ることができるコンバータ装置を提供する。
【解決手段】コンバータ装置100は、第1整流器2と、ハーフブリッジインバータ3と、入力インダクタLiと、トランスTr1と、第2整流器4と、インダクタL1と、制御装置5と、を備える。制御装置5は、少なくともハーフブリッジインバータ3を制御する。制御装置5は、直流バス電圧Vdc又は出力電圧Voに基づいて、第1スイッチング素子Q1及び第2スイッチング素子Q2のうち一方のオン時間を制御することで、直流バス電圧Vdc又は出力電圧Voを調整する。制御装置5は、第1スイッチング素子Q1及び第2スイッチング素子Q2のうち他方のオン時間を制御することで、インダクタ電流ILiのモードを電流臨界モードとする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１整流素子及び第２整流素子が直列接続された第１直列回路を有し、交流電源の第１交流出力端が前記第１整流素子と前記第２整流素子との接続点に接続される第１整流器と、
第１スイッチング素子と第２スイッチング素子との第２直列回路、及び第１キャパシタと第２キャパシタとの第３直列回路を有し、前記第２直列回路及び前記第３直列回路は前記第１直列回路に並列接続されており、前記交流電源の第２交流出力端が前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子との接続点に接続されるハーフブリッジインバータと、
前記交流電源と前記第１整流器又は前記ハーフブリッジインバータとの間に接続される入力インダクタと、
１次巻線及び２次巻線を含み、前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子との間の第１出力端と、前記第１キャパシタと前記第２キャパシタとの間の第２出力端と、の間に前記１次巻線が接続されているトランスと、
前記トランスの前記２次巻線に接続されて、前記２次巻線に発生した２次電圧を整流した出力電圧を出力する第２整流器と、
前記第１出力端又は前記第２出力端と前記１次巻線との間の電路に作用するインダクタと、
少なくとも前記ハーフブリッジインバータを制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子を交互にオンさせ、
前記第３直列回路の両端電圧である直流バス電圧又は前記出力電圧に基づいて、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子のうち一方のオン時間を制御することで、前記直流バス電圧又は前記出力電圧を調整し、
前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子のうち他方のオン時間を制御することで、前記入力インダクタを流れるインダクタ電流のモードを電流臨界モードとする
コンバータ装置。
続きを表示（約 940 文字）【請求項２】
前記制御装置は、
前記第１交流出力端の電位が前記第２交流出力端の電位より高い場合、
前記直流バス電圧又は前記出力電圧に基づいて、前記第１スイッチング素子のオン時間を制御することで、前記直流バス電圧又は前記出力電圧を調整し、
前記第２スイッチング素子のオン時間を制御することで、前記インダクタ電流のモードを前記電流臨界モードとし、
前記第１交流出力端の電位が前記第２交流出力端の電位より低い場合、
前記直流バス電圧又は前記出力電圧に基づいて、前記第２スイッチング素子のオン時間を制御することで、前記直流バス電圧又は前記出力電圧を調整し、
前記第１スイッチング素子のオン時間を制御することで、前記インダクタ電流のモードを前記電流臨界モードとする
請求項１のコンバータ装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記直流バス電圧又は前記出力電圧、前記交流電源の電圧である入力電圧及び前記交流電源からの入力電流に基づいて、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子のうち前記他方のオン時間を制御することで、前記インダクタ電流のモードを前記電流臨界モードとする
請求項１のコンバータ装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記入力電圧に基づいて前記入力電流を推定する
請求項３のコンバータ装置。
【請求項５】
前記入力インダクタに磁気的に結合した検出巻線を更に備え、
前記制御装置は、前記検出巻線の電圧である検出電圧に基づいて、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子のうち前記他方のオン時間を制御することで、前記インダクタ電流のモードを前記電流臨界モードとする
請求項１のコンバータ装置。
【請求項６】
前記第１整流素子及び前記第２整流素子のそれぞれは、ダイオードである
請求項１のコンバータ装置。
【請求項７】
前記第１整流素子及び前記第２整流素子のそれぞれは、スイッチング素子であり、
前記第１整流器は、同期整流を行う
請求項１のコンバータ装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、コンバータ装置に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、直流電力を入力されて交流電力を出力するスイッチング電源装置（コンバータ装置）を開示している。
【０００３】
特許文献１に開示されたスイッチング電源装置は、ＰＦＣインダクタ、第１の整流素子及び第１のスイッチ素子を有する直列回路と、ＰＦＣインダクタ、第２の整流素子及び第２のスイッチ素子を有する直列回路が交流電源に接続されている。第１のスイッチ素子と第２のスイッチ素子とは直列スイッチ回路を構成し、直列スイッチ回路と並列にエネルギ蓄積コンデンサが接続される。第１のスイッチ素子と第２のスイッチ素子の接続点には、トランスの１次巻線を有する直列共振回路の一端が接続される。さらに、トランスの２次巻線には整流平滑回路が接続される。
【０００４】
そして、交流入力電圧の正の半周期には第１のスイッチ素子が主スイッチ素子、第２のスイッチ素子が同期整流素子、エネルギ蓄積コンデンサが平滑コンデンサとして動作する。交流入力電圧の負の半周期には第２のスイッチ素子が主スイッチ素子、第１のスイッチ素子が同期整流素子、エネルギ蓄積コンデンサが平滑コンデンサとして動作する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
国際公開第２０１３／０９９９１８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
トランスを備える絶縁型のコンバータ装置においては、高力率を維持しながら高効率化を図ることが望まれている。
【０００７】
本開示の目的は、高力率を維持しながら高効率化を図ることができるコンバータ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の一態様に係るコンバータ装置は、第１整流器と、ハーフブリッジインバータと、入力インダクタと、トランスと、第２整流器と、インダクタと、制御装置と、を備える。前記第１整流器は、第１整流素子及び第２整流素子が直列接続された第１直列回路を有し、交流電源の第１交流出力端が前記第１整流素子と前記第２整流素子との接続点に接続される。前記ハーフブリッジインバータは、第１スイッチング素子と第２スイッチング素子との第２直列回路、及び第１キャパシタと第２キャパシタとの第３直列回路を有し、前記第２直列回路及び前記第３直列回路は前記第１直列回路に並列接続されており、前記交流電源の第２交流出力端が前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子との接続点に接続される。前記入力インダクタは、前記交流電源と前記第１整流器又は前記ハーフブリッジインバータとの間に接続される。前記トランスは、１次巻線及び２次巻線を含み、前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子との間の第１出力端と、前記第１キャパシタと前記第２キャパシタとの間の第２出力端と、の間に前記１次巻線が接続されている。前記第２整流器は、前記トランスの前記２次巻線に接続されて、前記２次巻線に発生した２次電圧を整流した出力電圧を出力する。前記インダクタは、前記第１出力端又は前記第２出力端と前記１次巻線との間の電路に作用する。前記制御装置は、少なくとも前記ハーフブリッジインバータを制御する。前記制御装置は、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子を交互にオンさせる。前記制御装置は、前記第３直列回路の両端電圧である直流バス電圧又は前記出力電圧に基づいて、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子のうち一方のオン時間を制御することで、前記直流バス電圧又は前記出力電圧を調整する。前記制御装置は、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子のうち他方のオン時間を制御することで、前記入力インダクタを流れるインダクタ電流のモードを電流臨界モードとする。
【発明の効果】
【０００９】
本開示は、高力率を維持しながら高効率化を図ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
図１は、実施形態１のコンバータ装置を示す回路図である。
図２は、同上のコンバータ装置に関し、入力電圧の極性が正の場合の動作を説明するためのタイミングチャートである。
図３Ａ～３Ｂは、同上のコンバータ装置に関し、入力電圧の極性が正の場合の動作説明図である。
図４は、同上のコンバータ装置の動作波形図である。
図５は、同上のコンバータ装置に関し、入力電圧の極性が負の場合の動作を説明するためのタイミングチャートである。
図６Ａ～６Ｂは、同上のコンバータ装置に関し、入力電圧の極性が負の場合の動作説明図である。
図７は、同上のコンバータ装置が有する制御装置を示すブロック図である。
図８は、同上のコンバータ装置の各部の動作を示す波形図である。
図９は、同上のコンバータ装置の各部の動作を示す波形図である。
図１０は、同上の第１変形例の制御装置を示すブロック図である。
図１１は、同上の第２変形例のコンバータ装置を示す回路図である。
図１２は、実施形態２のコンバータ装置を示す回路図である。
図１３は、同上のコンバータ装置が有する制御装置を示すブロック図である。
図１４は、同上の制御装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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