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公開番号2025169168
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-12
出願番号2025061820
出願日2025-04-03
発明の名称電力変換システム
出願人台達電子工業股ふん有限公司
代理人弁理士法人太陽国際特許事務所
主分類H02M 3/28 20060101AFI20251105BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】電圧ステップ変化及び電圧極性変換機能を有する電力変換システムを提供する。
【解決手段】電力変換システムは、三相電源を受け、三相電源を直流電源に変換する三相交流-直流変換回路と、直流電源を受け、直流電源を変換してそれぞれ直流電圧、第1電圧及び第2電圧を生成する複数の直流-直流変換回路と、直流電圧、第1電圧及び第2電圧を受け、直流電圧に第1電圧を加算するか、又は直流電圧から第2電圧を減算して、ステップ変化直流電圧を供給する電圧ステップ変化回路と、ステップ変化直流電圧を受け、ステップ変化直流電圧の極性を変換して直流出力電圧を供給する電圧極性変換回路と、を含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
三相電源を受け、前記三相電源を直流電源に変換する三相交流－直流変換回路と、
前記直流電源を受け、前記直流電源を変換してそれぞれ直流電圧、第１電圧及び第２電圧を生成する複数の直流－直流変換回路と、
前記直流電圧、前記第１電圧及び前記第２電圧を受け、前記直流電圧に前記第１電圧を加算するか、又は前記直流電圧から前記第２電圧を減算して、ステップ変化直流電圧を供給する電圧ステップ変化回路と、
前記ステップ変化直流電圧を受け、前記ステップ変化直流電圧の極性を変換して直流出力電圧を供給する電圧極性変換回路と、を含む、
電力変換システム。
続きを表示（約 2,500 文字）【請求項２】
前記複数の直流－直流変換回路のいずれか一方は、
前記直流電源を受け、前記直流電源を絶縁直流電圧に変換する絶縁型直流－直流変換ユニットと、
前記絶縁直流電圧を受け、前記絶縁直流電圧を降圧電圧に変換するインターリーブ降圧変換ユニットと、
前記降圧電圧を受け、前記降圧電圧を前記直流電圧又は前記第１電圧又は前記第２電圧に変換するアクティブ線形フィルタユニットと、を含む、請求項１に記載の電力変換システム。
【請求項３】
前記アクティブ線形フィルタユニットは、
リップル成分を含む前記降圧電圧を受けるトランジスタと、
前記トランジスタに接続されたドライバと、
基準電圧及び前記アクティブ線形フィルタユニットの前記直流電圧又は前記第１電圧又は前記第２電圧を受け、前記基準電圧と前記直流電圧又は前記第１電圧又は前記第２電圧との間の誤差電圧を算出する加減算器と、
前記誤差電圧を受けてフィルタ制御信号を生成して前記ドライバを制御し、前記直流電圧又は前記第１電圧又は前記第２電圧が前記リップル成分を含まないように前記トランジスタを制御するための駆動信号を生成するコントローラと、を含む、請求項２に記載の電力変換システム。
【請求項４】
前記電圧ステップ変化回路は、
前記第１電圧に接続された第１スイッチ及び第２スイッチを備える第１スイッチ群と、
前記第２電圧に接続された第３スイッチ及び第４スイッチを備える第２スイッチ群と、を含み、
前記第１スイッチ及び前記第４スイッチがオンし、かつ前記第２スイッチ及び前記第３スイッチがオフするとき、前記ステップ変化直流電圧の大きさは、前記直流電圧に前記第１電圧を加えた値と等しく、前記第２スイッチ及び前記第３スイッチがオンし、かつ前記第１スイッチ及び前記第４スイッチがオフするとき、前記ステップ変化直流電圧の大きさは、前記直流電圧から前記第２電圧を減じた値と等しい、請求項１に記載の電力変換システム。
【請求項５】
前記第１スイッチの第１端子は、前記第１電圧の正極端子に接続され、前記第２スイッチの第１端子は、前記第１電圧の負極端子と前記直流電圧とに接続され、前記第１スイッチの第２端子は、前記第２スイッチの第２端子に接続されて、前記ステップ変化直流電圧の正電圧端子を供給し、
前記第３スイッチの第１端子は、前記第２電圧の負極端子に接続され、前記第４スイッチの第１端子は、前記第２電圧の正極端子と接地端子とに接続され、前記第３スイッチの第２端子は、前記第４スイッチの第２端子に接続され、前記ステップ変化直流電圧の負電圧端子を供給する、請求項４に記載の電力変換システム。
【請求項６】
前記電圧極性変換回路は、
直列に接続された第１上側スイッチング素子及び第１下側スイッチング素子を備える第１ブリッジアームと、
前記第１ブリッジアームに並列に接続され、直列に接続された第２上側スイッチング素子及び第２下側スイッチング素子を備える第２ブリッジアームと、を含み、
前記第１上側スイッチング素子及び前記第２下側スイッチング素子は同時にオン又はオフし、
前記第１下側スイッチング素子及び前記第２上側スイッチング素子は同時にオン又はオフする、請求項１に記載の電力変換システム。
【請求項７】
三相電源を受け、前記三相電源を直流電源に変換する三相交流－直流変換回路と、
前記直流電源を受け、前記直流電源を変換してそれぞれ直流電圧及び電圧を生成する複数の直流－直流変換回路と、
前記電圧を受け、前記電圧の極性を変換して調整電圧を供給する第２電圧極性変換回路と、
前記直流電圧及び前記調整電圧を受け、前記直流電圧に前記調整電圧を加算して、ステップ変化直流電圧を供給する電圧ステップ変化回路と、
前記ステップ変化直流電圧を受け、前記ステップ変化直流電圧の極性を変換して直流出力電圧を供給する第１電圧極性変換回路と、を含む、
電力変換システム。
【請求項８】
前記複数の直流－直流変換回路のいずれか一方は、
前記直流電源を受け、前記直流電源を絶縁直流電圧に変換する絶縁型直流－直流変換ユニットと、
前記絶縁直流電圧を受け、前記絶縁直流電圧を降圧電圧に変換するインターリーブ降圧変換ユニットと、
前記降圧電圧を受け、前記降圧電圧を前記直流電圧又は前記電圧に変換するアクティブ線形フィルタユニットと、を含む、請求項７に記載の電力変換システム。
【請求項９】
前記アクティブ線形フィルタユニットは、
リップル成分を含む前記降圧電圧を受けるトランジスタと、
前記トランジスタに接続されたドライバと、
基準電圧及び前記アクティブ線形フィルタユニットの前記直流電圧又は前記電圧を受け、前記基準電圧と前記直流電圧又は前記電圧との間の誤差電圧を算出する加減算器と、
前記誤差電圧を受けてフィルタ制御信号を生成して前記ドライバを制御し、前記直流電圧又は前記電圧が前記リップル成分を含まないように前記トランジスタを制御するための駆動信号を生成するコントローラと、を含む、請求項８に記載の電力変換システム。
【請求項１０】
前記電圧ステップ変化回路は、第１スイッチ及び第２スイッチを備えるスイッチ群を含み、前記スイッチ群は前記調整電圧に接続される前記第１スイッチがオンし、かつ前記第２スイッチがオフするとき、前記ステップ変化直流電圧の大きさは、前記直流電圧に前記調整電圧を加えた値と等しく、前記第１スイッチがオフし、かつ前記第２スイッチがオンするとき、前記ステップ変化直流電圧の大きさは、前記直流電圧に等しい、請求項７に記載の電力変換システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換システムに関し、特に電圧ステップ変化及び電圧極性変換機能を有する電力変換システムに関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
バイポーラ電圧を備えた電源は、半導体ウェハのめっきに必要かつ重要であり、リップル成分のない電源は、高品質のバイポーラ電圧を供給することが特に重要である。そのため、出力されたリップル成分が完全に除去されないと、ウェハ表面のめっきムラが発生する。さらに、出力動的応答が十分に速くなければ、電圧ステップ変化を実現することはできない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そこで、従来技術の問題点や技術的なボトルネックを解決するために、電圧ステップ変化及び電圧極性変換機能を有する電力変換システムをどのように設計するかは、本願発明者によって検討された重要な課題である。
【０００４】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、電圧ステップ変化及び電圧極性変換機能を有する電力変換システム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】
【０００５】
上記の目的を達成するために、本発明に係る電力変換システムは、三相電源を受け、前記三相電源を直流電源に変換する三相交流－直流変換回路と、前記直流電源を受け、前記直流電源を変換してそれぞれ直流電圧、第１電圧及び第２電圧を生成する複数の直流－直流変換回路と、前記直流電圧、前記第１電圧及び前記第２電圧を受け、前記直流電圧に前記第１電圧を加算するか、又は前記直流電圧から前記第２電圧を減算して、ステップ変化直流電圧を供給する電圧ステップ変化回路と、前記ステップ変化直流電圧を受け、前記ステップ変化直流電圧の極性を変換して直流出力電圧を供給する電圧極性変換回路と、を含む。
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明に係る電力変換システムは、三相電源を受け、前記三相電源を直流電源に変換する三相交流－直流変換回路と、前記直流電源を受け、前記直流電源を変換してそれぞれ直流電圧及び電圧を生成する複数の直流－直流変換回路と、前記電圧を受け、前記電圧の極性を変換して調整電圧を供給する第２電圧極性変換回路と、前記直流電圧及び前記調整電圧を受け、前記直流電圧に前記調整電圧を加算して、ステップ変化直流電圧を供給する電圧ステップ変化回路と、前記ステップ変化直流電圧を受け、前記ステップ変化直流電圧の極性を変換して直流出力電圧を供給する第１電圧極性変換回路と、を含む。
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明に係る電力変換システムは、三相電源を受け、前記三相電源を直流電源に変換する三相交流－直流変換回路と、前記直流電源を受け、前記直流電源を変換してそれぞれ直流電圧及び電圧を生成する複数の直流－直流変換回路と、前記直流電圧を受け、前記直流電圧の極性を変換して極性変換直流電圧を供給する第１電圧極性変換回路と、前記電圧を受け、前記電圧の極性を変換して調整電圧を供給する第２電圧極性変換回路と、前記極性変換直流電圧及び前記調整電圧を受け、前記極性変換直流電圧に前記調整電圧を加算して、直流出力電圧を供給する電圧ステップ変化回路と、を含む。
【発明の効果】
【０００８】
したがって、本発明によって提供される電力変換システムは、電圧ステップ変化及び電圧極性変換機能を有する出力電圧を生成することができる。
【０００９】
本発明の目的を達成するために採用された技術、手段及び効果をよりよく理解するために、本発明の目的及び特徴について、以下の詳細な説明及び添付図面を参照されたい。添付図面は、参考及び説明のためのものであり、本発明を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明に係る電力変換システムの第１実施形態のブロック図である。
本発明に係る電力変換システムの第２実施形態のブロック図である。
本発明に係る電力変換システムの第３実施形態のブロック図である。
本発明に係る直流－直流変換回路のブロック図である。
本発明に係るアクティブ線形フィルタユニットの回路ブロック図である。
本発明に係る三相交流－直流変換回路及び直流－直流変換回路の回路図である。
本発明に係る電圧ステップ変化回路の第１実施形態の回路図である。
図７Ａに示す電圧ステップ変化回路における入力電圧及び出力電圧の概略波形図である。
本発明に係る電圧ステップ変化回路の第２実施形態の回路図である。
図８Ａに示す電圧ステップ変化回路における入力電圧及び出力電圧の概略波形図である。
本発明に係る電圧極性変換回路の回路図である。
図９Ａに示す電圧極性変換回路における入力電圧及び出力電圧の概略波形図、及びブリッジアームスイッチの制御信号の概略波形図である。
図１における電力変換アーキテクチャを２組用いた電力変換システムのブロック図である。
図２における電力変換アーキテクチャを２組用いた電力変換システムのブロック図である。
図３における電力変換アーキテクチャを２組用いた電力変換システムのブロック図である。
本発明に係る電力変換システムの直流出力電圧の概略波形図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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