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公開番号2025147783
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-07
出願番号2024048201
出願日2024-03-25
発明の名称電力変換装置及びその制御方法
出願人富士電機株式会社
代理人個人,個人
主分類H02M 3/28 20060101AFI20250930BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】簡易な制御による高効率化を実現すること。
【解決手段】第1レグ11と第2レグ12を有する一次側ブリッジ回路130の直流電圧E1と第3レグ13と第4レグ14を有する二次側ブリッジ回路140の直流電圧E2が相違する条件で、直流電圧の低いブリッジ回路から直流電圧の高いブリッジ回路へ電力を伝送する場合、第1レグから第4レグまでのうち、直流電圧の高いブリッジ回路のいずれか一つのレグの両サイドのアームをオフ状態とし、かつ、残りの各レグの各アームのオン状態とオフ状態を制御する、電力変換装置100。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
一次巻線と二次巻線とを有するトランスと、
ハイサイドの第１アームとローサイドの第２アームとが直列に接続された第１レグと、ハイサイドの第３アームとローサイドの第４アームとが直列に接続された第２レグとを有し、前記第１アームと前記第２アームとの接続点と前記第３アームと前記第４アームとの接続点とを接続するブリッジ部分に前記一次巻線が設けられた一次側ブリッジ回路と、
ハイサイドの第５アームとローサイドの第６アームとが直列に接続された第３レグと、ハイサイドの第７アームとローサイドの第８アームとが直列に接続された第４レグとを有し、前記第５アームと前記第６アームとの接続点と前記第７アームと前記第８アームとの接続点とを接続するブリッジ部分に前記二次巻線が設けられた二次側ブリッジ回路と、
前記一次側ブリッジ回路の直流電圧と前記二次側ブリッジ回路の直流電圧が相違する条件で、直流電圧の低いブリッジ回路から直流電圧の高いブリッジ回路へ電力を伝送する場合、前記第１レグから前記第４レグまでのうち、直流電圧の高いブリッジ回路のいずれか一つのレグの両サイドのアームをオフ状態とし、かつ、残りの各レグの各アームのオン状態とオフ状態を制御する制御装置と、を備える、電力変換装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記制御装置は、前記一次側ブリッジ回路の直流電圧が前記二次側ブリッジ回路の直流電圧より高い条件で、前記二次側ブリッジ回路から前記一次側ブリッジ回路へ電力を伝送する場合、前記第１アーム及び前記第２アームをオフ状態とし、かつ、前記第３アームをオフとし前記第４アームをオンとする状態と前記第３アームをオンとし前記第４アームをオフとする状態とを繰り返し、かつ、前記第５アーム及び前記第８アームをオンとし前記第６アーム及び前記第７アームをオフとする状態と前記第５アーム及び前記第８アームをオフとし前記第６アーム及び前記第７アームをオンとする状態とを繰り返す、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記一次側ブリッジ回路の直流電圧が前記二次側ブリッジ回路の直流電圧より低い条件で、前記一次側ブリッジ回路から前記二次側ブリッジ回路へ電力を伝送する場合、前記第５アーム及び前記第６アームをオフ状態とし、かつ、前記第７アームをオフとし前記第８アームをオンとする状態と前記第７アームをオンとし前記第８アームをオフとする状態とを繰り返し、かつ、前記第１アーム及び前記第４アームをオンとし前記第２アーム及び前記第３アームをオフとする状態と前記第１アーム及び前記第４アームをオフとし前記第２アーム及び前記第３アームをオンとする状態とを繰り返す、請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
一次巻線と二次巻線とを有するトランスと、
ハイサイドの第１アームとローサイドの第２アームとが直列に接続された第１レグと、ハイサイドの第３アームとローサイドの第４アームとが直列に接続された第２レグとを有し、前記第１アームと前記第２アームとの接続点と前記第３アームと前記第４アームとの接続点とを接続するブリッジ部分に前記一次巻線が設けられた一次側ブリッジ回路と、
ハイサイドの第５アームとローサイドの第６アームとが直列に接続された第３レグと、ハイサイドの第７アームとローサイドの第８アームとが直列に接続された第４レグとを有し、前記第５アームと前記第６アームとの接続点と前記第７アームと前記第８アームとの接続点とを接続するブリッジ部分に前記二次巻線が設けられた二次側ブリッジ回路と、を備える電力変換装置の制御方法であって、
前記一次側ブリッジ回路の直流電圧と前記二次側ブリッジ回路の直流電圧が相違する条件で、直流電圧の低いブリッジ回路から直流電圧の高いブリッジ回路へ電力を伝送する場合、前記第１レグから前記第４レグまでのうち、直流電圧の高いブリッジ回路のいずれか一つのレグの両サイドのアームをオフ状態とし、かつ、残りの各レグの各アームのオン状態とオフ状態を制御する、電力変換装置の制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、電力変換装置及びその制御方法に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
２つの単相ブリッジ回路が高周波絶縁トランスを介して接続されたＤＡＢ（Dual Active Bridge）と呼ばれる双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータが知られている（例えば、非特許文献１参照）。このコンバータは、ブリッジ間の位相差を調整する電力制御を採用した場合には、スイッチング損失を低減可能なＺＶＳ（Zero-Voltage Switching）を適用できるため、大電力用途に適している。
【０００３】
また、ブリッジ間の位相差の制御に加えて、片側または両側の交流電圧のデューティ比を制御することで、低損失化を図る電力変換装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
R.W.A.A. De Doncker, D.M. Divan, and M.H. Kheraluwala,"A Three-Phase Soft-Switched High-Power-Density dc/dc Converter for High-Power Applications", IEEE Transactions on Industry Applications, Volume 27, Issue 1, Pages 63-73, January/February 1991.
【特許文献】
【０００５】
特許第６２５９００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、低損失化を図る従来の方法は、複雑で、コンピュータへの実装が難しいという問題がある。
【０００７】
本開示は、簡易な制御によって高効率化を実現可能な電力変換装置およびその制御方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の第一態様では、
一次巻線と二次巻線とを有するトランスと、
ハイサイドの第１アームとローサイドの第２アームとが直列に接続された第１レグと、ハイサイドの第３アームとローサイドの第４アームとが直列に接続された第２レグとを有し、前記第１アームと前記第２アームとの接続点と前記第３アームと前記第４アームとの接続点とを接続するブリッジ部分に前記一次巻線が設けられた一次側ブリッジ回路と、
ハイサイドの第５アームとローサイドの第６アームとが直列に接続された第３レグと、ハイサイドの第７アームとローサイドの第８アームとが直列に接続された第４レグとを有し、前記第５アームと前記第６アームとの接続点と前記第７アームと前記第８アームとの接続点とを接続するブリッジ部分に前記二次巻線が設けられた二次側ブリッジ回路と、
前記一次側ブリッジ回路の直流電圧と前記二次側ブリッジ回路の直流電圧が相違する条件で、直流電圧の低いブリッジ回路から直流電圧の高いブリッジ回路へ電力を伝送する場合、前記第１レグから前記第４レグまでのうち、直流電圧の高いブリッジ回路のいずれか一つのレグの両サイドのアームをオフ状態とし、かつ、残りの各レグの各アームのオン状態とオフ状態を制御する制御装置と、を備える、電力変換装置が提供される。
【０００９】
本開示の第二態様では、
一次巻線と二次巻線とを有するトランスと、
ハイサイドの第１アームとローサイドの第２アームとが直列に接続された第１レグと、ハイサイドの第３アームとローサイドの第４アームとが直列に接続された第２レグとを有し、前記第１アームと前記第２アームとの接続点と前記第３アームと前記第４アームとの接続点とを接続するブリッジ部分に前記一次巻線が設けられた一次側ブリッジ回路と、
ハイサイドの第５アームとローサイドの第６アームとが直列に接続された第３レグと、ハイサイドの第７アームとローサイドの第８アームとが直列に接続された第４レグとを有し、前記第５アームと前記第６アームとの接続点と前記第７アームと前記第８アームとの接続点とを接続するブリッジ部分に前記二次巻線が設けられた二次側ブリッジ回路と、を備える電力変換装置の制御方法であって、
前記一次側ブリッジ回路の直流電圧と前記二次側ブリッジ回路の直流電圧が相違する条件で、直流電圧の低いブリッジ回路から直流電圧の高いブリッジ回路へ電力を伝送する場合、前記第１レグから前記第４レグまでのうち、直流電圧の高いブリッジ回路のいずれか一つのレグの両サイドのアームをオフ状態とし、かつ、残りの各レグの各アームのオン状態とオフ状態を制御する、電力変換装置の制御方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、簡易な制御によって高効率化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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