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公開番号2025144858
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-03
出願番号2024044745
出願日2024-03-21
発明の名称電力変換装置
出願人TDK株式会社
代理人弁理士法人つばさ国際特許事務所
主分類H02M 3/00 20060101AFI20250926BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】スイッチング損失およびノイズを低減することができる電力変換装置を得る。
【解決手段】本開示の一実施の形態に係る電力変換装置は、交流電圧が入力可能な入力端子と、第1の入力端子から第1のノードに向かって電流を流すことが可能な第1の素子と、第2のノードから第1の入力端子に向かって電流を流すことが可能な第2の素子と、第2の入力端子から第1のノードに向かって電流を流すことが可能な第3の素子と、第2のノードから第2の入力端子に向かって電流を流すことが可能な第4の素子とを含む整流回路と、キャパシタと、スイッチング素子を有し、スイッチング素子がスイッチング動作を行うことにより電圧変換動作を行うことが可能なDC/DCコンバータと、電圧変換動作により生成された電圧を出力可能な出力端子と、整流回路が導通状態であるかどうかに応じて、スイッチング素子を駆動する駆動電流を制限可能な駆動制御回路とを備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
交流電圧が入力可能であり、第１の入力端子および第２の入力端子を含む入力端子と、
前記第１の入力端子と第１のノードとを結ぶ経路に設けられ、前記第１の入力端子から前記第１のノードに向かって電流を流すことが可能な第１の素子と、第２のノードと前記第１の入力端子とを結ぶ経路に設けられ、前記第２のノードから前記第１の入力端子に向かって電流を流すことが可能な第２の素子と、前記第２の入力端子と前記第１のノードとを結ぶ経路に設けられ、前記第２の入力端子から前記第１のノードに向かって電流を流すことが可能な第３の素子と、前記第２のノードと前記第２の入力端子とを結ぶ経路に設けられ、前記第２のノードから前記第２の入力端子に向かって電流を流すことが可能な第４の素子とを含む整流回路と、
前記第１のノードに接続された一端と、前記第２のノードに接続された他端とを有するキャパシタと、
スイッチング素子を有し、前記スイッチング素子がスイッチング動作を行うことにより、前記第１のノードと前記第２のノードとの間の電圧に基づいて電圧変換動作を行うことが可能なＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記電圧変換動作により生成された電圧を出力可能な出力端子と、
前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御可能であり、前記整流回路が導通状態であるかどうかに応じて、前記スイッチング素子を駆動する駆動電流を制限可能な駆動制御回路と
を備えた電力変換装置。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記駆動制御回路は、前記キャパシタの両端間の電圧が上昇する期間に基づいて、前記駆動電流を制限する期間を設定可能である
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記駆動制御回路は、前記整流回路に電流が流れる期間に基づいて、前記駆動電流を制限する期間を設定可能である
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記駆動制御回路は、前記交流電圧のゼロクロスタイミング、および前記交流電圧の周波数に基づいて、前記整流回路に電流が流れる期間を推定することにより、前記駆動電流を制限する期間を設定可能である
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記駆動制御回路は、
前記スイッチング素子を駆動可能な駆動回路と、
前記駆動回路と前記スイッチング素子とを結ぶ経路に設けられた電流制限素子と、
前記電流制限素子の両端を短絡可能なスイッチとを有する
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記駆動制御回路は、
前記スイッチング素子を駆動可能なドライバと、
前記ドライバへの電源供給経路に設けられた電流制限素子と、
前記電流制限素子の両端を短絡可能なスイッチと
を有する
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記電流制限素子は、抵抗素子およびインダクタのうちの一方または双方を含む
請求項５または請求項６に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記駆動制御回路は、
制御信号に基づいて、前記スイッチング素子を駆動可能な第１のドライバと、
前記制御信号に基づいて前記スイッチング素子を駆動する第１の動作と、出力インピーダンスをハイインピーダンスにする第２の動作とを行うことが可能な第２のドライバと
を有する
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項９】
第１の電力変換回路と、第２の電力変換回路と、第３の電力変換回路とを備え、
前記第１の電力変換回路、前記第２の電力変換回路、および前記第３の電力変換回路のそれぞれは、前記入力端子、前記整流回路、前記キャパシタ、および前記ＤＣ－ＤＣコンバータを有し、
前記第１の電力変換回路の前記入力端子には、第１の交流電圧、第２の交流電圧、および第３の交流電圧を含む３相交流電圧のうちの前記第１の交流電圧が入力可能であり、
前記第２の電力変換回路の前記入力端子には、前記第２の交流電圧が入力可能であり、
前記第３の電力変換回路の前記入力端子には、前記第３の交流電圧が入力可能であり、
前記駆動制御回路は、
前記第１の電力変換回路の前記スイッチング動作、前記第２の電力変換回路の前記スイッチング動作、および前記第３の電力変換回路の前記スイッチング動作を制御可能であり、
前記第１の電力変換回路の前記整流回路が導通状態であるかどうかに応じて、前記第１の電力変換回路の前記スイッチング素子を駆動する駆動電流を変化させることが可能であり、
前記第２の電力変換回路の前記整流回路が導通状態であるかどうかに応じて、前記第２の電力変換回路の前記スイッチング素子を駆動する駆動電流を変化させることが可能であり、
前記第３の電力変換回路の前記整流回路が導通状態であるかどうかに応じて、前記第３の電力変換回路の前記スイッチング素子を駆動する駆動電流を変化させることが可能である
請求項１に記載の電力変換装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力を変換する電力変換装置に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
電力変換装置には、スイッチング損失の低減を図るものがある。また、電力変換装置では、サージの低減を図るものがある。例えば、特許文献１には、スイッチング損失の低減を図りつつサージの低減を図るＰＦＣ（Power Factor Correction）コンバータが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１３－１４１４０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電力変換装置では、しばしば、スイッチング損失を低減しつつノイズを低減することが望まれており、スイッチング損失およびノイズのさらなる低減が期待されている。
【０００５】
スイッチング損失およびノイズを低減することができる電力変換装置を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施の形態に係る電力変換装置は、入力端子と、整流回路と、キャパシタと、ＤＣ／ＤＣコンバータと、出力端子と、駆動制御回路とを備えている。入力端子は、交流電圧が入力可能であり、第１の入力端子および第２の入力端子を含むものである。整流回路は、第１の入力端子と第１のノードとを結ぶ経路に設けられ、第１の入力端子から第１のノードに向かって電流を流すことが可能な第１の素子と、第２のノードと第１の入力端子とを結ぶ経路に設けられ、第２のノードから第１の入力端子に向かって電流を流すことが可能な第２の素子と、第２の入力端子と第１のノードとを結ぶ経路に設けられ、第２の入力端子から第１のノードに向かって電流を流すことが可能な第３の素子と、第２のノードと第２の入力端子とを結ぶ経路に設けられ、第２のノードから第２の入力端子に向かって電流を流すことが可能な第４の素子とを含むものである。キャパシタは、第１のノードに接続された一端と、第２のノードに接続された他端とを有するものである。ＤＣ／ＤＣコンバータは、スイッチング素子を有し、スイッチング素子がスイッチング動作を行うことにより、第１のノードと第２のノードとの間の電圧に基づいて電圧変換動作を行うことが可能なものである。出力端子は、電圧変換動作により生成された電圧を出力可能なものである。駆動制御回路は、スイッチング素子のスイッチング動作を制御可能であり、整流回路が導通状態であるかどうかに応じて、スイッチング素子を駆動する駆動電流を制限可能なものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一実施の形態に係る電力変換装置によれば、スイッチング損失およびノイズを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、本発明の一実施の形態に係る電力変換装置の一構成例を表す回路図である。
図２は、図１に示した電力変換装置の一動作例を表すタイミング図である。
図３は、図１に示した駆動制御回路の一動作例を表す波形図である。
図４は、図１に示した電力変換装置のノイズを測定する回路の一例を表す説明図である。
図５Ａは、図１に示した電力変換装置の一動作例を表す説明図である。
図５Ｂは、図１に示した電力変換装置の他の一動作例を表す説明図である。
図６は、図１に示した電力変換装置のノイズ特性の一例を表す特性図である。
図７Ａは、参考例に係るノイズ特性の一例を表す特性図である。
図７Ｂは、他の参考例に係るノイズ特性の一例を表す特性図である。
図７Ｃは、他の参考例に係るノイズ特性の一例を表す特性図である。
図８は、図１に示した電力変換装置のノイズ特性の他の一例を表す特性図である。
図９は、他の参考例に係るノイズ特性の一例を表す特性図である。
図１０は、変形例に係る電力変換装置の一構成例を表す回路図である。
図１１は、図１０に示した電力変換装置の一動作例を表すタイミング図である。
図１２は、他の変形例に係る電力変換装置の一構成例を表す回路図である。
図１３は、図１２に示した電力変換装置の一動作例を表すタイミング図である。
図１４は、他の変形例に係る電力変換装置の一構成例を表す回路図である。
図１５は、図１４に示した駆動回路の一構成例を表す回路図である。
図１６は、他の変形例に係る駆動回路の一構成例を表す回路図である。
図１７は、図１６に示した駆動回路の一動作例を表すタイミング図である。
図１８は、他の変形例に係る電力変換装置の一構成例を表す回路図である。
図１９は、他の変形例に係る電力変換装置の一構成例を表す回路図である。
図２０は、図１９に示した電力変換装置の一動作例を表すタイミング図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１０】
＜実施の形態＞
［構成例］
図１は、本発明の一実施の形態に係る電力変換装置（電力変換装置１）の一構成例を表すものである。電力変換装置１は、系統電源などの交流電源ＰＡＣから供給された交流電圧を直流電圧に変換し、変換された直流電圧を負荷装置ＬＤに供給するＡＣ／ＤＣコンバータである。電力変換装置１は、端子Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３と、ノイズフィルタ１０と、整流回路１４と、キャパシタ１５と、電圧センサ１６と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０と、電圧センサ１７と、キャパシタ１８，１９と、駆動制御回路３０と、端子Ｔ２１，Ｔ２２とを備えている。
（【００１１】以降は省略されています）

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