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公開番号2025095963
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-26
出願番号2023212374
出願日2023-12-15
発明の名称DC-DCコンバータ、および、DC-DCコンバータの制御方法
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 20060101AFI20250619BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】トランスで偏磁を生じさせずに動作を切り替えるDC-DCコンバータを提供する。
【解決手段】DC-DCコンバータは、第1端子対の間に2つのレグを有したブリッジ回路、第2端子対23の間に2つのレグを有したブリッジ回路、トランスを有し、2つのブリッジ回路の間に接続される変換部及び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40を備え、制御部は、第1端子対と第2端子対との間で移送する電力に従って、いずれかのブリッジ回路におけるレグ間の位相差である基準レグ間位相差φL0をスイッチング周期ごとに決定するとともに、基準レグ間位相差と、1スイッチング周期前の基準レグ間位相差φL1と、の間の位相差となる補正レグ間位相差φL2を算出し、ブリッジ回路におけるレグ間の位相差を、スイッチング周期前半では補正レグ間位相差とし、スイッチング周期後半では基準レグ間位相差となるように制御する。
【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、
前記第１端子対と前記第２端子対との間で移送する電力に従って、いずれかの前記ブリッジ回路におけるレグ間の位相差である基準レグ間位相差をスイッチング周期ごとに決定するとともに、
前記基準レグ間位相差と、１スイッチング周期前の前記基準レグ間位相差と、の間の位相差となる補正レグ間位相差を算出し、
当該ブリッジ回路におけるレグ間の位相差を、前記スイッチング周期前半では前記補正レグ間位相差とし、前記スイッチング周期後半では前記基準レグ間位相差となるように制御する、ＤＣ－ＤＣコンバータ。
続きを表示（約 650 文字）【請求項２】
前記補正レグ間位相差は、前記基準レグ間位相差と、１スイッチング周期前の前記基準レグ間位相差との中間値である、請求項１に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項３】
前記制御部は、前記第１端子対と前記第２端子対との間で移送する電力に応じて前記２つのブリッジ回路の間の位相差であるブリッジ間位相差を決定し、前記基準レグ間位相差を前記ブリッジ間位相差に応じて決定する、請求項１に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項４】
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、を備えたＤＣ－ＤＣコンバータの制御方法であって、
前記第１端子対と前記第２端子対との間で移送する電力に従って、いずれかの前記ブリッジ回路におけるレグ間の位相差である基準レグ間位相差をスイッチング周期ごとに決定するステップと、
前記基準レグ間位相差と、１スイッチング周期前の前記基準レグ間位相差と、の間の位相差となる補正レグ間位相差を算出するステップと、
当該ブリッジ回路におけるレグ間の位相差を、前記スイッチング周期前半では前記補正レグ間位相差とし、前記スイッチング周期後半では前記基準レグ間位相差となるように制御するステップと、を含むＤＣ－ＤＣコンバータの制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明はＤＣ－ＤＣコンバータ、および、ＤＣ－ＤＣコンバータの制御方法に関する。
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、各スイッチング素子におけるスイッチングのデューティを固定し、ブリッジ間位相差と共にレグ間位相差を適切に設定することによって、定常動作・昇圧動作・降圧動作、および、力行動作・回生動作を切り替えられるＤＣ－ＤＣコンバータが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許７３１５８８６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、上述のようなレグ間位相差を制御する従来技術では、動作が切り替えられるタイミングにおいて、ブリッジ間に設けられたトランスにおいて偏磁が生じる課題があった。本発明の一態様は、トランスで偏磁を生じさせずに動作を切り替えることを可能とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、本発明に係る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、前記第１端子対と前記第２端子対との間で移送する電力に従って、いずれかの前記ブリッジ回路におけるレグ間の位相差である基準レグ間位相差をスイッチング周期ごとに決定するとともに、前記基準レグ間位相差と、１スイッチング周期前の前記基準レグ間位相差と、の間の位相差となる補正レグ間位相差を算出し、当該ブリッジ回路におけるレグ間の位相差を、前記スイッチング周期前半では前記補正レグ間位相差とし、前記スイッチング周期後半では前記基準レグ間位相差となるように制御する、構成である。
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明に係るＤＣ－ＤＣコンバータの制御方法は、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、を備えたＤＣ－ＤＣコンバータの制御方法であって、前記第１端子対と前記第２端子対との間で移送する電力に従って、いずれかの前記ブリッジ回路におけるレグ間の位相差である基準レグ間位相差をスイッチング周期ごとに決定するステップと、前記基準レグ間位相差と、１スイッチング周期前の前記基準レグ間位相差と、の間の位相差となる補正レグ間位相差を算出するステップと、当該ブリッジ回路におけるレグ間の位相差を、前記スイッチング周期前半では前記補正レグ間位相差とし、前記スイッチング周期後半では前記基準レグ間位相差となるように制御するステップと、を含む、構成である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、上記の構成によれば、トランスにおいて偏磁を生じさせずに動作を切り替えられるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
実施形態に係るＤＣ－ＤＣコンバータの回路図である。
実施形態に係る制御部における位相差を決定するブロック図である。
実施形態に係る制御部のスイッチング素子を制御するゲートパルス生成部を表すブロック図である。
出力０％から定格出力（出力１００％）に動作を切り替えたときの、ＤＣ－ＤＣコンバータの挙動を表すグラフである。
出力０％から定格出力（出力１００％）に動作を切り替えたときの、ＤＣ－ＤＣコンバータの挙動を表す拡大図である。
定常動作において、定格出力の力行動作（出力１００％）から定格出力の回生動作（出力－１００％）に変更した場合でのＤＣ－ＤＣコンバータの挙動を表すグラフである。
昇圧動作において、定格出力の力行動作（出力１００％）から定格出力の回生動作（出力－１００％）に変更した場合でのＤＣ－ＤＣコンバータの挙動を表すグラフである。
降圧動作において、定格出力の力行動作（出力１００％）から定格出力の回生動作（出力－１００％）に変更した場合でのＤＣ－ＤＣコンバータの挙動を表すグラフである。
所定の係数を０．５とした場合における、交流電圧と励磁電流の関係を示す拡大図である。
比較例に係る制御結果のグラフである。
【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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