特許

J-GLOBAL ID：200903004062151626

電力変換装置

発明者： 森田 浩一
出願人/特許権者： サンケン電気株式会社
代理人 (1件)： 高野 則次
公報種別：公開公報
出願番号（国際出願番号）：特願平11-063820
公開番号（公開出願番号）：特開2000-262070
出願日： 1999年03月10日
公開日（公表日）： 2000年09月22日
要約：

【要約】【課題】 電圧レベル非変換モード、降圧モード、昇圧モードを選択的に得ることができる電力変換装置において、更に効率を向上させることが要求されている。【解決手段】 第1及び第2のスイッチQ1 、Q2 の直列回路、第3及び第4のスイッチQ3 、Q4 の直列回路、第5及び第6のスイッチQ5 、Q6 の直列回路、及びコンデンサCを互いに並列に接続する。交流電源3の一方の端子4を第1のリアクトルL1 を介して第1及び第2のスイッチQ1 、Q2 の中点に接続する。第5及び第6のスイッチQ5 、Q6 の中点と交流電源3の他方の端子5との間に第2のリアクトルL2 を介して負荷11を接続する。第3及び第4のスイッチQ3 、Q4 の中点と交流電源3の他方の端子5とを接続する。出力電圧V0 を入力交流電圧Vinと同じくする非変換モード、V0 をVinよりも低くする降圧モード、V0 をVinよりも高くする昇圧モードを得るために第1〜第6のスイッチQ1 〜Q6 の制御を切換える。直流ライン間にソフトスイッチングのための共振回路を接続する。

請求項（抜粋）：

電力変換回路とこの変換回路の制御回路とから成り、前記電力変換回路は、交流電源の一端に接続される第1の交流電源端子と、前記交流電源の他端に接続される第2の交流電源端子と、第1及び第2のスイッチが直列に接続された第1の直列回路と、第3及び第4のスイッチが直列に接続された回路であり且つ前記第1の直列回路に対して並列に接続された第2の直列回路と、第5及び第6のスイッチが直列に接続された回路であり且つ前記第1及び第2の直列回路に対して並列に接続された第3の直列回路と、前記第1、第2及び第3の直列回路に対して並列に接続されたコンデンサ又は直流電源と、出力手段とを有し、前記第1及び第2のスイッチの接続中点が前記第1の交流電源端子に接続され、前記第3及び第4のスイッチの接続中点が前記第2の交流電源端子に接続され、前記出力手段は前記第5及び第6のスイッチの接続中点と前記第2の交流電源端子との間に負荷を接続するためのであり、前記制御回路は、前記交流電源の電圧とほぼ同一の交流出力電圧を前記負荷に供給する非変換モードと、前記交流電源の電圧よりも低い交流出力電圧を前記負荷に供給する降圧モードと、前記交流電源の電圧よりも高い交流出力電圧を前記負荷に供給する昇圧モードとの内の少なくとも2つのモードを選択的に得るために前記第1、第2、第3、第4、第5及び第6のスイッチを制御するものである電力変換装置において,前記第1及び第2のスイッチよりも電源側における入力電流と前記第1及び第2の交流電源端子間の入力電圧との位相差を示す信号を形成する位相差信号形成手段と、前記位相差を示す信号に基づいて前記位相差を低減するように前記第3及び第4のスイッチを制御するスイッチ制御回路とを有していることを特徴とする電力変換装置。【請求項2】 電力変換回路とこの変換回路の制御回路とから成り、前記電力変換回路は、交流電源の一端に接続される第1の交流電源端子と、前記交流電源の他端に接続される第2の交流電源端子と、第1及び第2のスイッチが直列に接続された第1の直列回路と、第3及び第4のスイッチが直列に接続された回路であり且つ前記第1の直列回路に対して並列に接続された第2の直列回路と、第5及び第6のスイッチが直列に接続された回路であり且つ前記第1及び第2の直列回路に対して並列に接続された第3の直列回路と、前記第1、第2及び第3の直列回路に対して並列に接続されたコンデンサ又は直流電源と、出力手段とを有し、前記第1及び第2のスイッチの接続中点が前記第1の交流電源端子に接続され、前記第3及び第4のスイッチの接続中点が前記第2の交流電源端子に接続され、前記出力手段は前記第5及び第6のスイッチの接続中点と前記第2の交流電源端子との間に負荷を接続するためのであり、前記制御回路は、前記交流電源の電圧とほぼ同一の交流出力電圧を前記負荷に供給する非変換モードと、前記交流電源の電圧よりも低い交流出力電圧を前記負荷に供給する降圧モードと、前記交流電源の電圧よりも高い交流出力電圧を前記負荷に供給する昇圧モードとの内の少なくとも2つのモードを選択的に得るために前記第1、第2、第3、第4、第5及び第6のスイッチを制御するものであって、前記コンデンサ又は直流電源の電圧を検出する直流電圧検出回路と、基準電圧を発生する基準電圧源と、前記直流電圧と前記基準電圧との差に対応する信号を形成する第1の減算器と、前記第1及び第2の交流電源端子間の入力電圧を検出する入力電圧検出回路と、前記入力電圧検出器で検出した入力電圧に対して前記第1の減算器の出力を乗算する乗算器と、前記第1及び第2のスイッチの入力段に流れる入力電流を検出する電流検出器と、前記電流検出器の出力と前記乗算器の出力との差を示す信号を形成する第2の減算器と、前記入力電圧の周期よりも十分に短い周期で三角波電圧を発生する三角波発生器と、前記第2の減算器の出力と前記三角波電圧との比較によって前記第3のスイッチのオン・オフ制御信号を形成するコンパレータと、前記第4のスイッチをオン・オフ制御するために前記第3のスイッチのオン・オフ制御信号と逆位相の信号を形成する逆位相信号形成回路とを備えていることを特徴とする電力変換装置。【請求項3】 電力変換回路とこの変換回路の制御回路とから成り、前記電力変換回路は、交流電源の一端に接続される第1の交流電源端子と、前記交流電源の他端に接続される第2の交流電源端子と、第1及び第2のスイッチが直列に接続された第1の直列回路と、第3及び第4のスイッチが直列に接続された回路であり且つ前記第1の直列回路に対して並列に接続された第2の直列回路と、第5及び第6のスイッチが直列に接続された回路であり且つ前記第1及び第2の直列回路に対して並列に接続された第3の直列回路と、前記第1、第2及び第3の直列回路に対して並列に接続された変換用コンデンサ又は直流電源と、前記第1、第2、第3、第4、第5及び第6のスイッチに対してそれぞれ並列に接続された寄生容量又はコンデンサと、出力手段とを有し、前記第1及び第2のスイッチの接続中点が前記第1の交流電源端子に接続され、前記第3及び第4のスイッチの接続中点が前記第2の交流電源端子に接続され、前記出力手段は前記第5及び第6のスイッチの接続中点と前記第2の交流電源端子との間に負荷を接続するためのであり、前記制御回路が、前記交流電源の電圧とほぼ同一の交流出力電圧を前記負荷に供給する非変換モードと、前記交流電源の電圧よりも低い交流出力電圧を前記負荷に供給する降圧モードと、前記交流電源の電圧よりも高い交流出力電圧を前記負荷に供給する昇圧モードとの内の少なくとも2つのモードを選択的に得るために前記第1、第2、第3、第4、第5及び第6のスイッチを制御するように構成されている電力変換装置において、前記変換用コンデンサ又は直流電源に直列にソフトスイッチング用スイッチが接続され、前記第1、第2及び第3の直列回路の両端間の電圧を選択的に零又はほぼ零にするソフトスイッチング用回路が設けられ、前記第1、第2、第3、第4、第5及び第6のスイッチの内の少なくとも1つのスイッチのターンオン時点の直前から前記ターンオン時点の直後の所定時点までの所定期間に前記ソフトスイッチング用スイッチをオフ状態に制御する回路が設けられていることを特徴とする電力変換装置。【請求項4】 電力変換回路とこの変換回路の制御回路とから成り、前記電力変換回路は、交流電源の一端に接続される第1の交流電源端子と、前記交流電源の他端に接続される第2の交流電源端子と、第1及び第2のスイッチが直列に接続された第1の直列回路と、第3及び第4のスイッチが直列に接続された回路であり且つ前記第1の直列回路に対して並列に接続された第2の直列回路と、第5及び第6のスイッチが直列に接続された回路であり且つ前記第1及び第2の直列回路に対して並列に接続された第3の直列回路と、前記第1、第2及び第3の直列回路に対して並列に接続された変換用コンデンサ又は直流電源と、出力手段と、前記第1、第2、第3、第4、第5及び第6のスイッチに並列に接続された寄生容量又はコンデンサとを有し、前記第1及び第2のスイッチの接続中点が前記第1の交流電源端子に接続され、前記第3及び第4のスイッチの接続中点が前記第2の交流電源端子に接続され、前記出力手段は前記第5及び第6のスイッチの接続中点と前記第2の交流電源端子との間に負荷を接続するためのであり、前記制御回路が、前記交流電源の電圧とほぼ同一の交流出力電圧を前記負荷に供給する非変換モードと、前記交流電源の電圧よりも低い交流出力電圧を前記負荷に供給する降圧モードと、前記交流電源の電圧よりも高い交流出力電圧を前記負荷に供給する昇圧モードとの内の少なくとも2つのモードを選択的に得るために前記第1、第2、第3、第4、第5及び第6のスイッチを制御するように構成されている電力変換装置において、前記第1、第2及び第3の直列回路に対して並列に第7のスイッチを介して共振用インダクタと共振用コンデンサとの直列回路が接続され、前記変換用コンデンサに直列に第8のスイッチが接続され、前記第1、第2、第3、第4、第5及び第6のスイッチの内の少なくとも1つのスイッチのターンオン時点の直前から前記ターンオン時点の直後の所定時点までの所定期間に前記第7のスイッチをターンオン制御し、前記第7のスイッチのターンオン時点と前記少なくとも1つのスイッチの前記ターンオン時点との間で前記第8のスイッチをターンオフ制御し、前記少なくとも1つのスイッチのターンオン時点よりも後に前記第8のスイッチをターンオン制御し、且つ前記第7のスイッチをターンオフ制御するスイッチ制御回路が設けられていることを特徴とする電力変換装置。【請求項5】 電力変換回路とこの変換回路の制御回路とから成り、前記電力変換回路は、交流電源の一端に接続される第1の交流電源端子と、前記交流電源の他端に接続される第2の交流電源端子と、第1及び第2のスイッチが直列に接続された第1の直列回路と、第3及び第4のスイッチが直列に接続された回路であり且つ前記第1の直列回路に対して並列に接続された第2の直列回路と、第5及び第6のスイッチが直列に接続された回路であり且つ前記第1及び第2の直列回路に対して並列に接続された第3の直列回路と、前記第1、第2及び第3の直列回路に対して並列に接続された変換用コンデンサ又は直流電源と、出力手段と、前記第1、第2、第3、第4、第5及び第6のスイッチに並列に接続された寄生容量又はコンデンサとを有し、前記第1及び第2のスイッチの接続中点が前記第1の交流電源端子に接続され、前記第3及び第4のスイッチの接続中点が前記第2の交流電源端子に接続され、前記出力手段は前記第5及び第6のスイッチの接続中点と前記第2の交流電源端子との間に負荷を接続するためのであり、前記制御回路が、前記交流電源の電圧とほぼ同一の交流出力電圧を前記負荷に供給する非変換モードと、前記交流電源の電圧よりも低い交流出力電圧を前記負荷に供給する降圧モードと、前記交流電源の電圧よりも高い交流出力電圧を前記負荷に供給する昇圧モードとの内の少なくとも2つのモードを選択的に得るために前記第1、第2、第3、第4、第5及び第6のスイッチを制御するように構成されている電力変換装置において、1次及び2次巻線を有するトランスと、第1、第2及び第3のソフトスイッチング用スイッチと、第1及び第2のソフトスイッチング用ダイオードと、スイッチ制御回路とが設けられ,前記1次巻線の一端が前記第1、第2及び第3の直列回路の一端に接続され、前記第1のソフトスイッチング用スイッチが前記1次巻線の他端と前記第1、第2及び第3の直列回路の他端との間に接続され、前記第2のソフトスイッチング用スイッチは前記第1、第2及び第3の直列回路の一端と前記変換用コンデンサ又は直流電源の一端との間に接続され、前記第3のソフトスイッチング用スイッチは前記変換用コンデンサ又は直流電源の一端と前記2次巻線の一端との間に接続され、前記第1のソフトス用ダイオードは前記2次巻線の他端と前記変換用コンデンサ又は直流電源の一端との間に接続され、前記第2のソフトスイッチング用ダイオードは前記変換用コンデンサ又は直流電源の他端と前記2次巻線の他端との間に接続され、前記スイッチ制御回路は、前記第1、第2、第3、第4、第5及び第6のスイッチの内の少なくとも1つのスイッチのターンオン時点より前の所定時点からターンオン時点の所定時点までの第1の所定期間に前記第1のソフトスイッチング用スイッチをオン制御し、前記第1の所定期間の始まりと実質的に同一の時点から前記第1の所定期間よりも後の時点までの第2の所定期間に第2のソフトスイッチング用スイッチをオフ制御し、前記第1の所定期間の終りの時点と前記第2の所定期間の終りの時点との間の第3の所定期間に前記第3のソフトスイッチング用スイッチをオン制御するように構成されていることを特徴とする電力変換装置。【請求項6】前記変換回路は前記第1及び第2のスイッチの接続中点と前記第1の交流電源端子との間にリアクトルを含むものであり、前記制御回路は前記昇圧モードの制御を含むものであることを特徴とする請求項1又は2又は3又は4又は5記載の電力変換装置。【請求項7】互いに反対にオン・オフ動作する第1及び第2のスイッチの直列回路とこの直列回路に並列に接続された変換用コンデンサ又は直流電源とを有して交流・直流変換又は直流・交流変換する電力変換装置において、前記第1及び第2のスイッチに並列に接続された寄生容量又はコンデンサを有し、前記直列回路に対して並列に第1のソフトスイッチング用スイッチ(Q7)を介して共振用インダクタ(Lr)と共振用コンデンサ(Cr)との直列回路が接続され、前記変換用コンデンサ又は直流電源(C)に直列に第2のソフトスイッチング用スイッチ(Q8)が接続され、前記第1及び第2のスイッチの内の少なくとも1つのスイッチのターンオン時点の直前から前記ターンオン時点の直後の所定時点までの所定期間に前記第1のソフトスイッチング用スイッチ(Q7)をターンオン制御し、前記第1のソフトスイッチング用スイッチ(Q7)のターンオン時点と前記少なくとも1つのスイッチの前記ターンオン時点との間で前記第2のソフトスイッチング用スイッチ(Q8)をターンオフ制御し、前記少なくとも1つのスイッチのターンオン時点よりも後に前記第2のソフトスイッチング用スイッチ(Q8)をターンオン制御し、且つ前記第1のソフトスイッチング用スイッチ(Q7)をターンオフ制御するスイッチ制御回路が設けられていることを特徴とする電力変換装置。【請求項8】互いに反対にオン・オフ動作する第1及び第2のスイッチの直列回路とこの直列回路に並列に接続されたコンデンサ又は直流電源(C)とを有して交流・直流変換又は直流・交流変換する電力変換装置において、1次及び2次巻線(N1, N2)を有するトランス(Tr)と、第1、第2及び第3のソフトスイッチング用スイッチ(Q7,Q8,Q9)と、第1及び第2のソフトスイッチング用ダイオード(D11,D12)と、スイッチ制御回路とが設けられ,前記1次巻線(N1)の一端が前記直列回路の一端に接続され、前記第1のソフトスイッチング用スイッチ(Q7)は前記1次巻線(N1)の他端と前記直列回路の他端との間に接続され、前記第2のソフトスイッチング用スイッチ(Q8)は前記直列回路の一端と前記変換用コンデンサ又は直流電源(C)の一端との間に接続され、前記第3のソフトスイッチング用スイッチ(Q9)は前記変換用コンデンサ又は直流電源(C)の一端と前記2次巻線(N2)の一端との間に接続され、前記第1のソフトスイッチング用ダイオード(D11)は前記2次巻線(N2)の他端と前記変換用コンデンサ又は直流電源(C)の一端との間に接続され、前記第2のソフトスイッチング用ダイオード(D12)は前記変換用コンデンサ又は直流電源(C)の他端と前記2次巻線(N2)の他端との間に接続され、前記スイッチ制御回路は、前記第1及び第2のスイッチの内の少なくとも1つのスイッチのターンオン時点より前の所定時点からターンオン時点の所定時点までの第1の所定期間に前記第1のソフトスタート用スイッチ(Q7)をオン制御し、前記第1の所定期間の始まりと実質的に同一の時点から前記第1の所定期間よりも後の時点までの第2の所定期間に第2のソフトスイッチング用スイッチ(Q8)をオフ制御し、前記第1の所定期間の終りの時点と前記第2の所定期間の終りの時点との間の第3の所定期間に前記第3のソフトスイッチング用スイッチ(Q9)をオン制御するように構成されていることを特徴とする電力変換装置。

IPC (2件)：

H02M 7/5387 ,  H02M 7/48

FI (2件)：

H02M 7/5387 Z ,  H02M 7/48 E

Fターム (15件)：

5H007AA02 ,  5H007AA03 ,  5H007CA02 ,  5H007CB05 ,  5H007CB22 ,  5H007CC03 ,  5H007CC12 ,  5H007DA03 ,  5H007DA05 ,  5H007DA06 ,  5H007DB01 ,  5H007DC02 ,  5H007DC04 ,  5H007DC05 ,  5H007EA03

引用特許：

出願人引用 (2件)

• 電力変換装置
  公報種別：公開公報   出願番号：特願平6-287279   出願人：サンケン電気株式会社
• ブリッジ型インバ-タ装置
  公報種別：公開公報   出願番号：特願平8-248853   出願人：サンケン電気株式会社

審査官引用 (2件)

• 電力変換装置
  公報種別：公開公報   出願番号：特願平6-287279   出願人：サンケン電気株式会社
• ブリッジ型インバ-タ装置
  公報種別：公開公報   出願番号：特願平8-248853   出願人：サンケン電気株式会社