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公開番号2025170918
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-20
出願番号2024075781
出願日2024-05-08
発明の名称DC-DCコンバータ、および、AC-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 20060101AFI20251113BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】電圧負担の偏りを抑制する。
【解決手段】DC-DCコンバータ(1)は、デュアルアクティブブリッジ方式のDC-DC変換ユニット(DUk)が複数直列に接続されており、制御部(制御装置40)がそれぞれのDC-DC変換ユニットにおいて電力損失を低減させるようにレグ間位相差を調整する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１端子対と第２端子対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、
複数のＤＣ－ＤＣ変換ユニットと、
各ＤＣ－ＤＣ変換ユニットの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、
各ＤＣ－ＤＣ変換ユニットは、デュアルアクティブブリッジ方式のＤＣ－ＤＣ変換ユニットであり、
各ＤＣ－ＤＣ変換ユニットの入出力端子対は、前記第１端子対の側および前記第２端子対の側の双方において直列に接続されており、
前記制御部は、
それぞれの前記ＤＣ－ＤＣ変換ユニットにおいて、
ブリッジ間のスイッチングの位相差であるブリッジ間位相差と、各ブリッジにおけるレグ間のスイッチングの位相差であるレグ間位相差により定まるタイミングで、各スイッチング素子のオン／オフを制御するとともに、当該ＤＣ－ＤＣ変換ユニットの電力損失を監視して、当該電力損失を低減させるように前記レグ間位相差を調整する、ＤＣ－ＤＣコンバータ。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記制御部は、
それぞれの前記ＤＣ－ＤＣ変換ユニットにおいて、
前記第１端子対の端子間電圧の当該ＤＣ－ＤＣ変換ユニットの負担分が所定の第１上限値未満となる範囲で、前記電力損失を最小とするように前記レグ間位相差を調整する、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、
それぞれのＤＣ－ＤＣ変換ユニットにおいて、
前記第１端子対の端子間電圧の当該ＤＣ－ＤＣ変換ユニットの負担分が所定の第１上限値未満となり、かつ、前記第２端子対の端子間電圧の当該ＤＣ－ＤＣ変換ユニットの負担分が所定の第２上限値未満となる範囲で、前記電力損失を最小とするように前記レグ間位相差を調整する、請求項１に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項４】
前記制御部は、
それぞれのＤＣ－ＤＣ変換ユニットにおいて、
一方の前記ブリッジの前記レグ間位相差により、他方の前記ブリッジの前記レグ間位相差を定める、請求項１に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項５】
前記制御部は、
各ＤＣ－ＤＣ変換ユニットの前記ブリッジ間位相差を互いに同じとする、請求項１から４のいずれか１項に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項６】
前記制御部は、
それぞれの前記ＤＣ－ＤＣ変換ユニットにおいて、
前記第１端子対の端子間電圧の各ＤＣ－ＤＣ変換ユニットの負担分が均等値となるように前記ブリッジ間位相差を調整する、請求項１から４のいずれか１項に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項７】
前記制御部は、
それぞれの前記ＤＣ－ＤＣ変換ユニットにおいて、
前記第２端子対の端子間電圧の、ある前記ＤＣ－ＤＣ変換ユニットの負担分が所定の第３上限値を超える場合には、前記第１端子対の端子間電圧の当該ＤＣ－ＤＣ変換ユニットの負担分が前記均等値よりも低くなるように前記ブリッジ間位相差を調整する、請求項６に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項８】
前記制御部は、
それぞれの前記ＤＣ－ＤＣ変換ユニットにおいて、
前記第１端子対の端子間電圧の当該ＤＣ－ＤＣ変換ユニットの負担分が、当該ＤＣ－ＤＣ変換ユニットの前記電力損失に応じた値となるように、前記ブリッジ間位相差を調整する、請求項１から４のいずれか１項に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項９】
第１端子対から第２端子対への電力の移送を制御するＡＣ－ＤＣコンバータであって、
複数のＤＣ－ＤＣ変換ユニットと、
それぞれのＤＣ－ＤＣ変換ユニットにそれぞれ接続されたＡＣ－ＤＣ変換ユニットと、
各ＤＣ－ＤＣ変換ユニットの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、
各ＤＣ－ＤＣ変換ユニットは、デュアルアクティブブリッジ方式のＤＣ－ＤＣ変換ユニットであり、
各ＡＣ－ＤＣ変換ユニットのＡＣ側の入力端子対は、前記第１端子対間に直列に接続され、各ＤＣ－ＤＣ変換ユニットの前記第２端子対側の入力端子対は、前記第２端子対間に直列に接続されており、
前記制御部は、
それぞれの前記ＤＣ－ＤＣ変換ユニットにおいて、
ブリッジ間のスイッチングの位相差であるブリッジ間位相差と、各ブリッジにおけるレグ間のスイッチングの位相差であるレグ間位相差により定まるタイミングで、各スイッチング素子のオン／オフを制御するとともに、当該ＤＣ－ＤＣ変換ユニットの電力損失を監視して、当該電力損失を低減させるように前記レグ間位相差を調整する、ＡＣ－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、および、ＡＣ－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】
双方向に直流電力の移送が可能なＤＣ－ＤＣコンバータにおいて、複数のデュアルアクティブブリッジ（ＤＡＢ）方式の絶縁型ＤＣ－ＤＣ変換ユニットの入力側および出力側をそれぞれ直列に接続し、より高圧に対応できるようにする技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
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】
【０００４】
上述のようなＤＣ－ＤＣコンバータにおいて、電力損失を低減することが望まれる。また、各ＤＣ－ＤＣ変換ユニットの損失、回路定数などに意図しないバラツキが生じていると、各ＤＣ－ＤＣ変換ユニットが負担する電圧が偏り、ＤＣ－ＤＣ変換ユニットにおける素子の破損に繋がる場合がある。そのためＤＣ－ＤＣ変換ユニットの負担電圧をバランスさせる必要もある。
【０００５】
本開示の一態様は、電圧負担の偏りを抑制しつつ、電力損失を低減できる、直列接続型のＤＣ－ＤＣコンバータを実現することを目的とする。あるいは、電圧負担の偏りを抑制しつつ、電力損失を低減できる、直列接続型のＡＣ－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】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本開示の一態様は、第１端子対と第２端子対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、複数のＤＣ－ＤＣ変換ユニットと、各ＤＣ－ＤＣ変換ユニットの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、各ＤＣ－ＤＣ変換ユニットは、デュアルアクティブブリッジ方式のＤＣ－ＤＣ変換ユニットであり、各ＤＣ－ＤＣ変換ユニットの入出力端子対は、前記第１端子対の側および前記第２端子対の側の双方において直列に接続されており、前記制御部は、それぞれの前記ＤＣ－ＤＣ変換ユニットにおいて、ブリッジ間のスイッチングの位相差であるブリッジ間位相差と、各ブリッジにおけるレグ間のスイッチングの位相差であるレグ間位相差により定まるタイミングで、各スイッチング素子のオン／オフを制御するとともに、当該ＤＣ－ＤＣ変換ユニットの電力損失を監視して、当該電力損失を低減させるように前記レグ間位相差を調整することを特徴とする。
【０００７】
本開示の別の一態様は、第１端子対から第２端子対への電力の移送を制御するＡＣ－ＤＣコンバータであって、複数のＤＣ－ＤＣ変換ユニットと、それぞれのＤＣ－ＤＣ変換ユニットにそれぞれ接続されたＡＣ－ＤＣ変換ユニットと、各ＤＣ－ＤＣ変換ユニットの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、各ＤＣ－ＤＣ変換ユニットは、デュアルアクティブブリッジ方式のＤＣ－ＤＣ変換ユニットであり、各ＡＣ－ＤＣ変換ユニットのＡＣ側の入力端子対は、前記第１端子対間に直列に接続され、各ＤＣ－ＤＣ変換ユニットの前記第２端子対側の入力端子対は、前記第２端子対間に直列に接続されており、前記制御部は、それぞれの前記ＤＣ－ＤＣ変換ユニットにおいて、ブリッジ間のスイッチングの位相差であるブリッジ間位相差と、各ブリッジにおけるレグ間のスイッチングの位相差であるレグ間位相差により定まるタイミングで、各スイッチング素子のオン／オフを制御するとともに、当該ＤＣ－ＤＣ変換ユニットの電力損失を監視して、当該電力損失を低減させるように前記レグ間位相差を調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の一態様によれば、電圧負担の偏りを抑制しつつ、電力損失を低減できる、直列接続型のＤＣ－ＤＣコンバータが実現できる。また、本開示の別の一態様によれば、電圧負担の偏りを抑制しつつ、電力損失を低減できる、直列接続型のＡＣ－ＤＣコンバータが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本開示の実施形態１に係るＤＣ－ＤＣコンバータの概要を示す回路構成図である。
上記ＤＣ－ＤＣコンバータに適用されるＤＣ－ＤＣ変換ユニットの構成を示す回路図である。
上記ＤＣ－ＤＣコンバータに適用されるＤＣ－ＤＣ変換ユニットの動作例を示す電圧および電流波形図である。
上記ＤＣ－ＤＣコンバータの動作を説明するための概念図である。
上記ＤＣ－ＤＣコンバータの動作を説明するための概念図である。
上記ＤＣ－ＤＣコンバータの各ＤＣ－ＤＣ変換ユニットにおけるレグ間位相差Φ
Ｌｋ
の、更新方法を示すフローチャートである。
本開示の実施形態２に係るＤＣ－ＤＣコンバータの各ＤＣ－ＤＣ変換ユニットにおけるブリッジ間位相差Φ
Ｂｋ
の、制御方法を説明する制御図である。
本開示の実施形態３に係る三相交流－直流変換システムの概要を示す回路構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
〔実施形態１〕
以下、本開示の一側面に係る実施形態が、図面に基づいて説明される。なお以下の説明において、「端子」とは電気回路内部における特定の回路要素の接続点の意味合いで用いられており、必ずしもコネクタのような外部接続用端子が設けられていることを意味するものではない。
（【００１１】以降は省略されています）

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