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公開番号2025070566
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-02
出願番号2023180997
出願日2023-10-20
発明の名称DC/DCコンバータ
出願人山洋電気株式会社
代理人弁理士法人信栄事務所
主分類H02M 3/28 20060101AFI20250424BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】スイッチング損失およびリアクトル電流を低減した高効率なDC/DCコンバータを提供することを目的とする。
【解決手段】DC/DCコンバータ1000は、トランスTと、第1直流電圧を交流電圧に変換して1次巻線L3側へ供給する第1ブリッジ回路100と、2次巻線側から供給される交流電圧を直流電圧に変換して第2直流電圧を出力する第2ブリッジ回路200と、第1ブリッジ回路100とトランスTの間の第1インダクタL1および第2ブリッジ回路200とトランスTの間の第2インダクタL2からなるインダクタと、第1ブリッジ回路100を第1スイッチング制御信号により制御し、第2ブリッジ回路200を第2スイッチング制御信号により制御する制御部10と、を備える。第2スイッチング制御信号は第1スイッチング制御信号に対して制御可能な位相差を有し、制御部10は、位相差の絶対値が90°以上180°以下の範囲において、絶対値を大きくする場合、スイッチング周波数を大きくする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
１次巻線及び２次巻線を有するトランスと、
第１スイッチング制御信号により、第１直流電圧を交流電圧に変換して前記１次巻線側へ供給する第１ブリッジ回路と、
前記第１スイッチング制御信号と同じスイッチング周波数の第２スイッチング制御信号により、前記２次巻線側から供給される交流電圧を直流電圧に変換して第２直流電圧を出力する第２ブリッジ回路と、
前記第１ブリッジ回路と前記トランスの間の第１インダクタおよび前記第２ブリッジ回路と前記トランスの間の第２インダクタからなるインダクタと、
前記第１ブリッジ回路を前記第１スイッチング制御信号により制御し、前記第２ブリッジ回路を前記第２スイッチング制御信号により制御する制御部と、
を備え、
前記第２スイッチング制御信号は前記第１スイッチング制御信号に対して制御可能な位相差を有し、
前記制御部は、前記位相差の絶対値が９０°以上１８０°以下の範囲において、前記絶対値を大きくする場合、前記スイッチング周波数を大きくする、ＤＣ／ＤＣコンバータ。
続きを表示（約 520 文字）【請求項２】
１次巻線及び２次巻線を有するトランスと、
第１スイッチング制御信号により、第１直流電圧を交流電圧に変換して前記１次巻線側へ供給する第１ブリッジ回路と、
前記第１スイッチング制御信号と同じスイッチング周波数の第２スイッチング制御信号により、前記２次巻線側から供給される交流電圧を直流電圧に変換して第２直流電圧を出力する第２ブリッジ回路と、
前記第１ブリッジ回路と前記トランスの間の第１インダクタおよび前記第２ブリッジ回路と前記トランスの間の第２インダクタからなるインダクタと、
前記第１ブリッジ回路を前記第１スイッチング制御信号により制御し、前記第２ブリッジ回路を前記第２スイッチング制御信号により制御する制御部と、
を備え、
前記第２スイッチング制御信号は前記第１スイッチング制御信号に対して制御可能な位相差を有し、
前記制御部は、ソフトスイッチング可能な最小角度以上１８０°以下の範囲において、第２直流電圧の出力電流においての前記位相差に対する前記出力電流変化率が負になるように、前記位相差および前記スイッチング周波数を制御する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】
従来から、絶縁トランスの１次側および２次側にフルブリッジ回路を備えたＤＡＢ（ＤｕａｌＡｃｔｉｖｅＢｒｉｄｇｅ）方式の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータが知られている（例えば、非特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
平地克也、“ΔＡＢ方式の重要な公式の導出”、［online］、平成２７年２月１４日、インターネット＜ＵＲＬ：http://hirachi.cocolog-nifty.com/kh/files/20150214-1.pdf＞
平地克也、“ＤＡＢコンバータの２つの短所とその対策”、［online］、令和元年１月１６日、インターネット＜ＵＲＬ：http://hirachi.cocolog-nifty.com/kh/files/20181112-1A.pdf＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＤＡＢ方式の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータは、動作モードのサイクル中に電力の逆流が発生しリアクトル電流が生じるモードが存在するため、電力伝送効率が低下する恐れがある。さらに、ＤＡＢ方式の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータは、軽負荷時にソフトスイッチングできない領域が存在し、入出力電圧の状態によっては逆向きのインダクタ電流により貫通電流が発生する恐れがある（例えば、非特許文献１参照）。
【０００５】
そこで、本開示は、スイッチング損失およびリアクトル電流を低減した高効率なＤＣ／ＤＣコンバータ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】
【０００６】
本開示に係るＤＣ／ＤＣコンバータは、
１次巻線及び２次巻線を有するトランスと、
第１スイッチング制御信号により、第１直流電圧を交流電圧に変換して前記１次巻線側へ供給する第１ブリッジ回路と、
前記第１スイッチング制御信号と同じスイッチング周波数の第２スイッチング制御信号により、前記２次巻線側から供給される交流電圧を直流電圧に変換して第２直流電圧を出力する第２ブリッジ回路と、
前記第１ブリッジ回路と前記トランスの間の第１インダクタおよび前記第２ブリッジ回路と前記トランスの間の第２インダクタからなるインダクタと、
前記第１ブリッジ回路を前記第１スイッチング制御信号により制御し、前記第２ブリッジ回路を前記第２スイッチング制御信号により制御する制御部と、
を備え、
前記第２スイッチング制御信号は前記第１スイッチング制御信号に対して制御可能な位相差を有し、
前記制御部は、前記位相差の絶対値が９０°以上１８０°以下の範囲において、前記絶対値を大きくする場合、前記スイッチング周波数を大きくする。
【０００７】
本開示に係るＤＣ／ＤＣコンバータは、
１次巻線及び２次巻線を有するトランスと、
第１スイッチング制御信号により、第１直流電圧を交流電圧に変換して前記１次巻線側へ供給する第１ブリッジ回路と、
前記第１スイッチング制御信号と同じスイッチング周波数の第２スイッチング制御信号により、前記２次巻線側から供給される交流電圧を直流電圧に変換して第２直流電圧を出力する第２ブリッジ回路と、
前記第１ブリッジ回路と前記トランスの間の第１インダクタおよび前記第２ブリッジ回路と前記トランスの間の第２インダクタからなるインダクタと、
前記第１ブリッジ回路を前記第１スイッチング制御信号により制御し、前記第２ブリッジ回路を前記第２スイッチング制御信号により制御する制御部と、
を備え、
前記第２スイッチング制御信号は前記第１スイッチング制御信号に対して制御可能な位相差を有し、
前記制御部は、ソフトスイッチング可能な最小角度以上１８０°以下の範囲において、第２直流電圧の出力電流においての前記位相差に対する前記出力電流変化率が負になるように、前記位相差および前記スイッチング周波数を制御する。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、スイッチング損失およびリアクトル電流を低減した高効率なＤＣ／ＤＣコンバータを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
ＤＣ／ＤＣコンバータの回路図である。
ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を説明するタイミングチャートである。
参考例に係るＤＣ／ＤＣコンバータの位相差φに対する出力電流Ｉ２’、及び、リアクトル電流実効値ＩＬＲを示すグラフである。
参考例に係るＤＣ／ＤＣコンバータのソフトスイッチング領域を示すグラフである。
ＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、位相差φを９０°に固定したときのスイッチング周波数ｆに対する出力電流Ｉ２’、及び、リアクトル電流実効値ＩＬＲを示すグラフである。
本実施形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータの位相差φに対する出力電流Ｉ２’、リアクトル電流実効値ＩＬＲ、及び、周波数ｆを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本実施形態について図面を参照しながら説明する。尚、実施形態の説明において既に説明された部材と同一の参照番号を有する部材については、説明の便宜上、その説明は省略する。
＜ＤＣ／ＤＣコンバータの回路構成＞
（【００１１】以降は省略されています）

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