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公開番号2025102315
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-08
出願番号2023219670
出願日2023-12-26
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 20060101AFI20250701BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】電力を移送する際に素子が破損することを防ぐ。
【解決手段】DC-DCコンバータ(1)は、平滑回路(SM1～4)およびブリッジ回路(BR1～4)と交流電力を出力する交流端子対とからなる交直変換回路(P1～4)を、複数含む第1交直変換回路群(G1)と、少なくとも1つ含む第2交直変換回路群(G2)と、第1交直変換回路群に接続された第1巻線(Tr1、2)と、第2交直変換回路群に接続された第2巻線(Tr3、4)と、コア(CORE0)と、を備え、第1巻線および第2巻線が共通してコアに巻回されているトランス(Tr)が構成されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１直流電圧源を接続するための第１端子対と、第２直流電圧源を接続するための第２端子対と、を備え、前記第１直流電圧源と前記第２直流電圧源との間での電力の移送を制御するＤＣ－ＤＣコンバータであって、
それぞれが、前記第１端子対の側から縦続接続された平滑回路およびデュアルアクティブブリッジ回路と、前記デュアルアクティブブリッジ回路に接続された交流電力を入出力するための交流端子対と、からなる、複数の交直変換回路から構成された第１交直変換回路群と、
前記第１交直変換回路群を構成するそれぞれの前記交直変換回路の前記交流端子対にそれぞれ接続された第１巻線と、
それぞれが、前記第２端子対の側から縦続接続された平滑回路およびデュアルアクティブブリッジ回路と、前記デュアルアクティブブリッジ回路に接続された交流電力を入出力するための交流端子対と、からなる、少なくとも１つの交直変換回路から構成された第２交直変換回路群と、
前記第２交直変換回路群を構成するそれぞれの前記交直変換回路の前記交流端子対にそれぞれ接続された第２巻線と、
コアと、
前記第１交直変換回路群および前記第２交直変換回路群に含まれるスイッチング素子を制御する制御部と、を備え、
前記第１巻線および前記第２巻線が共通して前記コアに巻回されたトランスが構成されている、ＤＣ－ＤＣコンバータ。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記制御部は、
移送をする電力、前記第１端子対に流出入する電流、または前記第２端子対に流出入する電流、のいずれかに基づき、前記第１交直変換回路群を構成する一の前記交直変換回路である第１特定交直変換回路と、前記第２交直変換回路群を構成する一の前記交直変換回路である第２特定交直変換回路と、の間のスイッチングの位相差である群間位相差を決定し、
各前記スイッチング素子のスイッチングを制御する、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端子対間において、前記第１特定交直変換回路に直列に接続された前記交直変換回路について、
当該交直変換回路の前記平滑回路に印加される電圧と、前記第１特定交直変換回路の前記平滑回路に印加される電圧との差異に基づき、前記第１特定交直変換回路に対するスイッチングの位相差である第１回路間位相差を決定する、請求項２に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項４】
前記第２交直変換回路群は複数の前記交直変換回路から構成されており、
前記制御部は、
前記第２端子対間において、前記第２特定交直変換回路に直列に接続された前記交直変換回路について、
当該交直変換回路の前記平滑回路に印加される電圧と、前記第２特定交直変換回路の前記平滑回路に印加される電圧との差異に基づき、前記第２特定交直変換回路に対するスイッチングの位相差である第２回路間位相差を決定する、請求項３に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ
【請求項５】
前記制御部は、
前記第１端子対において、前記第１特定交直変換回路に並列に接続された前記交直変換回路について、
前記第１端子対から当該交直変換回路に流出入する電流と、前記第１端子対から前記第１特定交直変換回路に流出入する電流との差異に基づき、前記第１特定交直変換回路に対するスイッチングの位相差である第１回路間位相差を決定する、請求項２に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項６】
前記第２交直変換回路群は複数の前記交直変換回路から構成されており、
前記制御部は、
前記第２端子対において、前記第２特定交直変換回路に並列に接続された前記交直変換回路について、
前記第２端子対から当該交直変換回路に流出入する電流と、前記第２端子対から前記第２特定交直変換回路に流出入する電流との差異に基づき、前記第２特定交直変換回路に対するスイッチングの位相差である第２回路間位相差を決定する、請求項３または５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 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、複数の交直変換回路を直列に接続した第１交直変換回路群と、第１交直変換回路群と対をなす、複数の交直変換回路を直列に接続した第２交直変換回路群と、第１交直変換回路群および第２交直変換回路群のそれぞれの交直変換回路を複数の異なるトランスで接続したＤＣ－ＤＣコンバータが従来技術として開示されている。
【０００３】
複数の交直変換回路を直列に接続することによって、接続される直流電圧源から印加された電圧を分担し、各交直変換回路が受け持つ電圧を低くすることができる。そのため、ＤＣ－ＤＣコンバータの部品として、安価な部品（素子）を用いることができる利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２３－０２８３３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のような従来技術は各交直変換回路の回路定数または制御パラメータなどに、意図しないバラツキが生じていると、負担する電圧が特定の交直変換回路に偏ることになり、交直変換回路における素子の破損に繋がる場合がある。そのため負担電圧をバランスさせるためにＤＣ－ＤＣコンバータの動作条件に応じた複雑な制御を行う必要がある。また、移送電力がゼロのときにおいて、特定のＤＣ－ＤＣコンバータモジュールの損失を意図的に増加させる必要があり、効率が低下する。
【０００６】
本発明の一態様は、種々の動作条件に対応可能な、移送する電力を複数の交直変換回路で負担するＤＣ－ＤＣコンバータを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、第１直流電圧源を接続するための第１端子対と、第２直流電圧源を接続するための第２端子対と、を備え、前記第１直流電圧源と前記第２直流電圧源との間での電力の移送を制御するＤＣ－ＤＣコンバータであって、それぞれが、前記第１端子対の側から縦続接続された平滑回路およびデュアルアクティブブリッジ回路と、前記デュアルアクティブブリッジ回路に接続された交流電力を入出力するための交流端子対と、からなる、複数の交直変換回路から構成された第１交直変換回路群と、前記第１交直変換回路群を構成するそれぞれの前記交直変換回路の前記交流端子対にそれぞれ接続された第１巻線と、それぞれが、前記第２端子対の側から縦続接続された平滑回路およびデュアルアクティブブリッジ回路と、前記デュアルアクティブブリッジ回路に接続された交流電力を入出力するための交流端子対と、からなる、少なくとも１つの交直変換回路から構成された第２交直変換回路群と、前記第２交直変換回路群を構成するそれぞれの前記交直変換回路の前記交流端子対にそれぞれ接続された第２巻線と、コアと、前記第１交直変換回路群および前記第２交直変換回路群に含まれるスイッチング素子を制御する制御部と、を備え、前記第１巻線および前記第２巻線が共通して前記コアに巻回されたトランスが構成されている、構成である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一態様によれば、種々の動作条件に対応可能な、移送する電力を複数の交直変換回路で負担するＤＣ－ＤＣコンバータを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
実施形態１に係るＤＣ－ＤＣコンバータの回路図である。
トランスの概要を表す斜視図である。
実施形態１に係るＤＣ－ＤＣコンバータの制御部における処理を示すブロック図である。
比較例に係るＤＣ－ＤＣコンバータの回路図である。
比較例において、制御部と同様の群間位相差φＧの制御を行った場合における、ＤＣ－ＤＣコンバータの各部における平滑回路の電圧を示す。
実施形態１に係る、各交直変換回路における交流電圧に関するグラフである。
実施形態１に係る、ＤＣ－ＤＣコンバータの各部における平滑回路の電圧を示す。
実施形態２に係るあるＤＣ－ＤＣコンバータの回路図である。
実施形態２に係るあるＤＣ－ＤＣコンバータの制御部における処理を示すブロック図である。
実施形態２に係る別のＤＣ－ＤＣコンバータの回路図である。
実施形態２に係る別のＤＣ－ＤＣコンバータの制御部における処理を示すブロック図である。
実施形態２に係るさらに別のＤＣ－ＤＣコンバータの回路図である。
実施形態２に係るさらに別のＤＣ－ＤＣコンバータの制御部における処理を示すブロック図である。
実施形態４に係るトランスに対応するある等価回路の一例である。
実施形態４に係るトランスに対応する別の等価回路の一例である。
実施形態４に係るトランスに対応するさらに別の等価回路の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
〔実施形態１〕
以下、本発明の一側面に係る実施の形態（以下、「本実施形態」とも表記する）を、図面に基づいて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
（【００１１】以降は省略されています）

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