(57)【要約】      （修正有）【課題】制御部の演算量や電力量の負担を軽減し、コスト増大を抑えるＤＣ／ＤＣコンバータを提供する。【解決手段】ＤＣ／ＤＣコンバータＺ１は、１次側電力変換回路１１と、１次側ＡＣ電力と２次側ＡＣ電力とを相互に変圧する絶縁用トランス３１と、２次側電力変換回路２１と、１次側ＤＣ電力の電圧を検出する１次側電圧検出器１２と、１次側電流検出器１３と、２次側電圧検出器２２と、２次側電流検出器２３と、１次側電圧検出器１２で検出した電圧Ｖ１および１次側電流検出器１３で検出した電流Ｉ１に基づいて１次側電力変換回路１１のスイッチング動作の制御信号を出力する第１制御部１０１と、２次側電圧検出器２２で検出した電圧Ｖ２および２次側電流検出器２３で検出した電流Ｉ２に基づいて２次側電力変換回路２１のスイッチング動作の制御信号を出力する第２制御部２０１と、を備える。【選択図】図１
2020068634.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次側ＤＣ電力と１次側ＡＣ電力とをスイッチング動作により相互に変換する１次側電力変換回路と、
前記１次側ＡＣ電力と２次側ＡＣ電力とを相互に変圧する絶縁用トランスと、
前記２次側ＡＣ電力と２次側ＤＣ電力とをスイッチング動作により相互に変換する２次側電力変換回路と、
前記１次側ＤＣ電力の電圧を検出する１次側電圧検出器と、
前記１次側ＤＣ電力の電流を検出する１次側電流検出器と、
前記２次側ＤＣ電力の電圧を検出する２次側電圧検出器と、
前記２次側ＤＣ電力の電流を検出する２次側電流検出器と、
前記１次側電圧検出器で検出した電圧および前記１次側電流検出器で検出した電流に基づいて前記１次側電力変換回路の前記スイッチング動作の制御信号を出力する第１制御部と、
前記２次側電圧検出器で検出した電圧および前記２次側電流検出器で検出した電流に基づいて前記２次側電力変換回路の前記スイッチング動作の制御信号を出力する第２制御部と、を備え、
前記第１制御部は、
前記１次側電圧検出器で検出した電圧および前記１次側電流検出器で検出した電流に基づく１次側電力量と、２次側電力指令値との比較により算出される時間幅比、周期、および／または位相量に基づいて前記１次側電力変換回路の駆動信号を生成し、
前記第２制御部は、
前記２次側電圧検出器で検出した電圧および前記２次側電流検出器で検出した電流基づく２次側電力量と、１次側電力指令値との比較により算出される時間幅比、周期、および／または位相量に基づいて前記２次側電力変換回路の駆動信号を生成する
ことを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項２】
前記第１制御部に電力を供給する第１制御用電源部と、前記第２制御部に電力を供給する第２制御用電源部とを有し、
前記第１制御用電源部または前記第２制御用電源部は、
前記１次側ＤＣ電力または前記２次側ＤＣ電力の少なくとも１つを用いて、前記第１制御部および前記第２制御部に電力を供給する
ことを特徴とする請求項１に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項３】
前記第１制御部と前記第２制御部とが有する各々の電力情報を送受信する通信線を備え、
前記第１制御部または前記第２制御部の少なくともいずれか１つは、
前記通信線によって送受信された前記電力情報に基づいて、前記１次側電力変換回路の駆動信号と前記２次側電力変換回路の駆動信号の基準位相量を生成するとともに、基準位相を基に前記１次側電力変換回路の駆動信号または前記２次側電力変換回路の駆動信号の少なくとも１つを生成する
ことを特徴とする請求項２に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項４】
前記第１制御部または前記第２制御部が有する電力情報を外部に送受信する情報送受信部を有し、
前記情報送受信部は、
外部の情報機器からの情報を受信し、内部の情報を前記情報機器へ送信する
ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載のＤＣ／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コンバータに関する。
【背景技術】
【０００２】
再生可能エネルギの電力安定供給を目的とした電力補償設備、非常時の自家発電設備などを用途として内燃機関による発電装置（以下、内燃機関発電装置）の設置が拡大している。また、管理された地域への電力供給を目的として、内燃機関発電装置等の交流(ＡＣ)電力供給装置だけではなく直流（ＤＣ）電力供給装置のニーズはますます高まるものと予想される。直流給電には、ＤＣ負荷に電力受給する絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータが必要不可欠である。
【０００３】
特許文献１には、「電源電力により起動して１次側ブリッジ回路及び２次側ブリッジ回路のスイッチング動作を制御し、１次側ブリッジ回路に対して２次側ブリッジ回路の位相をずらすことによって双方向の電力変換を行わせ、且つ、１次側ブリッジ回路と２次側ブリッジ回路との位相差により双方向の電力量を制御する制御部と、を備える双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ装置」が記載されている。特許文献１に記載の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ装置は、制御部が、待機運転動作状態になると、２次側ＤＣ電力における２次側ＤＣ電圧を、１次側ＤＣ電力における１次側ＤＣ電圧Ｖ１と同一の電圧になるように制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許６２２３０４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ装置は、スイッチング動作を行う素子数が多くなり、制御部の演算量や電力量の負担が多くなる問題があった。そのため、制御部の高機能化が必要となり、コスト増大を招く課題がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、制御部の演算量や電力量の負担を軽減し、コスト増大を抑えるＤＣ／ＤＣコンバータ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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータは、１次側ＤＣ電力と１次側ＡＣ電力とをスイッチング動作により相互に変換する１次側電力変換回路と、前記１次側ＡＣ電力と２次側ＡＣ電力とを相互に変圧する絶縁用トランスと、前記２次側ＡＣ電力と２次側ＤＣ電力とをスイッチング動作により相互に変換する２次側電力変換回路と、前記１次側ＤＣ電力の電圧を検出する１次側電圧検出器と、前記１次側ＤＣ電力の電流を検出する１次側電流検出器と、前記２次側ＤＣ電力の電圧を検出する２次側電圧検出器と、前記２次側ＤＣ電力の電流を検出する２次側電流検出器と、前記１次側電圧検出器で検出した電圧および前記１次側電流検出器で検出した電流に基づいて前記１次側電力変換回路の前記スイッチング動作の制御信号を出力する第１制御部と、前記２次側電圧検出器で検出した電圧および前記２次側電流検出器で検出した電流に基づいて前記２次側電力変換回路の前記スイッチング動作の制御信号を出力する第２制御部と、を備え、前記第１制御部は、前記１次側電圧検出器で検出した電圧および前記１次側電流検出器で検出した電流に基づく１次側電力量と、２次側電力指令値との比較により算出される時間幅比、周期、および／または位相量に基づいて前記１次側電力変換回路の駆動信号を生成し、前記第２制御部は、前記２次側電圧検出器で検出した電圧および前記２次側電流検出器で検出した電流基づく２次側電力量と、１次側電力指令値との比較により算出される時間幅比、周期、および／または位相量に基づいて前記２次側電力変換回路の駆動信号を生成することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、制御部の演算量や電力量の負担を軽減し、コスト増大を抑えるＤＣ／ＤＣコンバータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの構成を示す図である。
【図２】上記第１の実施形態に係る絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの制御部および制御用電源部を示す図である。
【図３】上記第１の実施形態に係る絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの駆動信号を示す波形図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの構成を示す図である。
【図５】上記第２の実施形態に係る絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの制御部および制御用電源部を示す図である。
【図６】上記第２の実施形態に係る絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの回路構成を示す図である。
【図７】上記第２の実施形態に係る絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの駆動信号を示す波形図である。
【図８】上記第２の実施形態に係る絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの回路構成における駆動信号を示す図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータＺ１の構成を示す図である。各図において、参照番号が同一のものは同一の構成要件あるいは類似の機能を備えた構成要件を示している。
【００１１】
［絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータＺ１］
図１に示すように、本実施形態に係る絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータＺ１（ＤＣ／ＤＣコンバータ）は、１次側ＤＣ電力に接続される正極端子Ａ１および負極端子Ａ２と、端子Ａ１およびＡ２に接続される１次側ＤＣ電力と１次側ＡＣ電力とをスイッチング動作により相互に変換する１次側電力変換回路１１と、１次側電力変換回路１１に接続され１次側ＡＣ電力と２次側ＡＣ電力とを相互に変圧する絶縁用トランス３１と、絶縁用トランス３１に接続され２次側ＡＣ電力と２次側ＤＣ電力とをスイッチング動作により相互に変換する２次側電力変換回路２１と、２次側電力変換回路２１と接続され２次側ＤＣ電力に接続される正極端子Ｂ１および負極端子Ｂ２と、を有する。
【００１２】
また、ＤＣ／ＤＣコンバータＺ１は、１次側ＤＣ電力の電圧Ｖ１を検出する１次側電圧検出器１２と、１次側ＤＣ電力の電流Ｉ１を検出する１次側電流検出器１３と、２次側ＤＣ電力の電圧Ｖ２を検出する２次側電圧検出器２２と前記２次側ＤＣ電力の電流Ｉ２を検出する２次側電流検出器２３と、を有する。
【００１３】
また、ＤＣ／ＤＣコンバータＺ１は、１次側電圧検出器１２で検出した電圧Ｖ１および１次側電流検出器１３で検出した電流Ｉ１に基づいて１次側電力変換回路１１のスイッチング動作の制御信号を出力する第１制御部１０１と、２次側電圧検出器２２で検出した電圧Ｖ２および２次側電流検出器２３で検出した電流Ｉ２に基づいて２次側電力変換回路２１のスイッチング動作の制御信号を出力する第２制御部２０１と、を有する。
【００１４】
［第１制御用電源部１０２および第２制御用電源部２０２］
図２は、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータＺ１の制御部および制御用電源部を示す図である。
図２に示すように、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータＺ１は、第１制御用電源部１０２と、第２制御用電源部２０２と、を有する。
第１制御用電源部１０２は、１次側ＤＣ電力に接続される正極端子Ａ１および負極端子Ａ２に接続され１次側のＤＣ電力を受電して、所定の電源電力に変換し、第１制御部１０１に電力を供給する。また、第２制御用電源部２０２は、２次側ＤＣ電力に接続される正極端子Ｂ１および負極端子Ｂ２に接続され２次側のＤＣ電力を受電して、所定の電源電力に変換し、第２制御部２０１に電力を供給する。
【００１５】
［第１制御部１０１および第２制御部２０１］
図２に示すように、第１制御部１０１は、比例積分（以下「ＰＩ」という。）制御手段としての第１ＰＩ制御部１０３と、第１ＰＩ制御部１０３から出力信号を、１次側電力変換回路１１を駆動するＰＷＭ信号に変換する第１ＰＷＭ信号生成部１０４と、を有する。第１制御部１０１は、第１制御用電源部１０２から供給される電力により動作電力を得る。
第１ＰＩ制御部１０３は、１次側電圧検出器１２で検出した電圧Ｖ１および１次側電流検出器１３で検出した電流Ｉ１に基づいた電力量と、電力指令値Pref1との差分を演算し、差分電力を補正する駆動信号の位相量φ１、周期Ｔ１、時間幅比Ｄ１を第１ＰＷＭ信号生成部１０４へ出力する。
第１ＰＷＭ信号生成部１０４は、位相量φ１、周期Ｔ１、時間幅比Ｄ１に基づいて、１次側ＰＷＭ信号１０５を生成し、１次側電力変換回路１１に出力する。
【００１６】
第２制御部２０１は、比例積分制御手段としての第２ＰＩ制御部２０３と、第２ＰＩ制御部２０３から出力信号を、２次側電力変換回路２１を駆動するＰＷＭ信号に変換する第２ＰＷＭ信号生成部２０４と、を有する。第２制御部２０１は、第２制御用電源部２０２から供給される電力により動作電力を得る。
第２ＰＩ制御部２０３は、２次側電圧検出器２２で検出した電圧Ｖ２および２次側電流検出器２３で検出した電流Ｉ２に基づいた電力量と、電力指令値Pref2との差分を演算し、差分電力を補正する駆動信号の位相量φ２、周期Ｔ２、時間幅比Ｄ２を第２ＰＷＭ信号生成部２０４へ出力する。
第２ＰＷＭ信号生成部２０４は、位相量φ２、周期Ｔ２、時間幅比Ｄ２に基づいて、２次側ＰＷＭ信号２０５を生成し、２次側電力変換回路２１に出力する。
【００１７】
以下、上述のように構成された絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータＺ１の動作について説明する。
本実施形態は、時間幅比、周期、および位相量に基づいて１次側電力変換回路１１および２次側電力変換回路２１の駆動信号を生成する例である。
図３は、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータＺ１の駆動信号を示す波形図である。
図３に示すように、１次側ＰＷＭ信号１０５は、第１ＰＩ制御部１０３の出力である位相量φ１、周期Ｔ１、時間幅比Ｄ１に基づいて、第１ＰＷＭ信号生成部１０４で生成される。位相量φ１により、基準０からＰＷＭ信号がＯＮとなる位相が決定される。周期Ｔ１により、１次側ＰＷＭ信号１０５の１周期分が決定される。時間幅比Ｄ１により、１周期あたりの１次側ＰＷＭ信号１０５がＯＮとなる時間幅が決定される。
【００１８】
同様に、２次側ＰＷＭ信号２０５は、第２ＰＩ制御部２０３の出力である位相量φ２、周期Ｔ２、時間幅比Ｄ２に基づいて、第２ＰＷＭ信号生成部２０４で生成される。位相量φ２により、基準０からＰＷＭ信号がＯＮとなる位相が決定される。周期Ｔ２により、２次側ＰＷＭ信号２０５の１周期分が決定される。時間幅比Ｄ２により、１周期あたりの２次側ＰＷＭ信号２０５がＯＮとなる時間幅が決定される。
【００１９】
第１ＰＷＭ信号生成部１０４で生成された１次側ＰＷＭ信号１０５は、１次側電力変換回路１１のスイッチング素子に入力され、１次側ＤＣ電力と１次側ＡＣ電力とをスイッチング動作により電力変換が実行される。第２ＰＷＭ信号生成部２０４で生成された２次側ＰＷＭ信号２０５は、２次側電力変換回路２１のスイッチング素子に入力され、２次側ＤＣ電力と２次側ＡＣ電力とをスイッチング動作により電力変換が実行される。
【００２０】
以上説明したように、本実施形態に係る絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータＺ１は、１次側ＤＣ電力と１次側ＡＣ電力とをスイッチング動作により相互に変換する１次側電力変換回路１１と、１次側ＡＣ電力と２次側ＡＣ電力とを相互に変圧する絶縁用トランス３１と、２次側ＡＣ電力と２次側ＤＣ電力とをスイッチング動作により相互に変換する２次側電力変換回路２１と、１次側ＤＣ電力の電圧を検出する１次側電圧検出器１２と、１次側ＤＣ電力の電流を検出する１次側電流検出器１３と、２次側ＤＣ電力の電圧を検出する２次側電圧検出器２２と、２次側ＤＣ電力の電流を検出する２次側電流検出器２３と、１次側電圧検出器１２で検出した電圧および１次側電流検出器１３で検出した電流に基づいて１次側電力変換回路１１のスイッチング動作の制御信号を出力する第１制御部１０１と、２次側電圧検出器２２で検出した電圧および２次側電流検出器２３で検出した電流に基づいて２次側電力変換回路２１のスイッチング動作の制御信号を出力する第２制御部２０１と、を備える。
【００２１】
第１制御部１０１は、前記のように、１次側電圧検出器１２で検出した電圧および１次側電流検出器１３で検出した電流に基づく１次側電力量と、２次側電力指令値との比較により算出される時間幅比、周期、および／または位相量に基づいて１次側電力変換回路１１の駆動信号を生成する。第２制御部２０１は、２次側電圧検出器２２で検出した電圧および２次側電流検出器２３で検出した電流基づく２次側電力量と、１次側電力指令値との比較により算出される時間幅比、周期、および／または位相量に基づいて２次側電力変換回路２１の駆動信号を生成する。
【００２２】
この構成により、１次側電力変換回路１１および２次側電圧検出器２２には、第１制御部１０１および第２制御部２０１がそれぞれ設けられ、各々の制御部１０１，２０１により、各々の電力変換回路１１，２１の駆動信号が生成される。
すなわち、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータＺ１は、制御部１０１，２０１が設けられた電力変換回路１１，２１を複数用いて、各々の制御部１０１，２０１により、それぞれ単独で上記駆動信号が生成される。
【００２３】
これにより、第１制御部１０１および第２制御部２０１で扱う駆動信号数、演算量、消費電力量が低減される。このため、特許文献１に記載の制御部と比較して、１つの高機能（高価）な制御部を用いなくて済み、第１制御部１０１および第２制御部２０１には、低リソースの制御装置（ＣＰＵ等）を用いることができ、安価な絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータを実現することができる。
【００２４】
また、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータＺ１は、１次側と２次側で、それぞれ独立して電力変換回路１１，２１の駆動信号を生成することができるので、一方の電力変換回路を別の電力変換回路に置換、交換、更新することが容易である。
【００２５】
また、本実施形態では、絶縁用トランス３１を介して、１次側電力変換回路１１と２次側電圧検出器２２とを、１：１で電力接続しているが、各々の制御部１０１，２０１により個別に駆動信号が生成されるので、絶縁用トランス３１を介して、１次側電力変換回路１１と２次側電圧検出器２２との対応関係を１：ｎ（ｎは自然数）またはｎ：１にする電力接続も可能である。
【００２６】
（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態に係る絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータＺ２の構成を示す図である。図１と同一構成部分には、同一番号を付して重複箇所の説明を省略する。
【００２７】
［絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータＺ２］
図４に示すように、本実施形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータＺ２は、図１のＤＣ／ＤＣコンバータＺ１にさらに、第１制御部１０１および第２制御部２０１が有する電力情報を相互伝達する通信線３０１を有する。
なお、通信線３０１は、第１制御部１０１と第２制御部２０１とを電気的に直接接続してもよい。また、通信線３０１は、光ファイバ等の光通信や無線通信でもよい。
【００２８】
［制御電源部および制御部］
図５は、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータＺ２の制御部および制御用電源部を示す図である。図２と同一構成部分には、同一番号を付して重複箇所の説明を省略する。
図５に示すように、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータＺ２（ＤＣ／ＤＣコンバータ）は、第１制御用電源部１０２と、第２制御用電源部２０２と、を有する。
【００２９】
第１制御部１０１Ａは、比例積分制御手段としての第１ＰＩ制御部１０３と、第１ＰＩ制御部１０３に接続され、第１ＰＩ制御部１０３の出力信号を、１次側電力変換回路１１を駆動するＰＷＭ信号に変換する第１ＰＷＭ信号生成部１０４と、通信線３０１に接続される第１送受信部１０６と、第１送受信部１０６に接続され比例積分制御手段としての第３ＰＩ制御部１０７と、を有する。
【００３０】
第１制御部１０１Ａは、第１制御用電源部１０２から供給される電力により動作電力を得る。第１ＰＩ制御部１０３は、１次側電圧検出器１２で検出した電圧Ｖ１および１次側電流検出器１３で検出した電流Ｉ１に基づいた電力量と、電力指令値Pref1との差分を演算し、差分電力を補正する駆動信号の周期Ｔ１、時間幅比Ｄ１を第１ＰＷＭ信号生成部１０４へ出力する。
【００３１】
第１送受信部１０６は、通信線３０１を経由して第１制御部１０１の電力情報を第２制御部２０１に送信し、第２制御部２０１からの電力情報を第１制御部１０１で受信する。
第３ＰＩ制御部１０７は、第１送受信部１０６から出力される電力量と、電力指令値Pref1との差分を演算し、第１制御部１０１と第２制御部２０１の基準位相φを決定し、差分電力を補正する駆動信号の位相φ３を第１ＰＷＭ信号生成部１０４へ出力する。
第１ＰＷＭ信号生成部１０４は、周期Ｔ１、時間幅比Ｄ１に基づいて、１次側ＰＷＭ信号１０５を生成し、１次側電力変換回路１１に出力する。
【００３２】
第２制御部２０１Ａは、比例積分制御手段としての第２ＰＩ制御部２０３と、第２ＰＩ制御部２０３に接続され、第２ＰＩ制御部２０３の出力信号を、２次側電力変換回路２１を駆動するＰＷＭ信号に変換する第２ＰＷＭ信号生成部２０４と、通信線３０１に接続される第２送受信部２０６と、第２送受信部２０６に接続され比例積分制御手段としての第４ＰＩ制御部２０７と、を有する。
【００３３】
第２制御部２０１Ａは、第２制御用電源部２０２から供給される電力により動作電力を得る。第２ＰＩ制御部２０３は、２次側電圧検出器２２で検出した電圧Ｖ２および２次側電流検出器２３で検出した電流Ｉ２に基づいた電力量と、電力指令値Pref2との差分を演算し、差分電力を補正する駆動信号の周期Ｔ２、時間幅比Ｄ２を第２ＰＷＭ信号生成部２０４へ出力する。
【００３４】
第２送受信部２０６は、通信線３０１を経由して第２制御部２０１の電力情報を第１制御部１０１に送信し、第１制御部１０１からの電力情報を第２制御部２０１で受信する。
第４ＰＩ制御部２０７は、第２送受信部２０６から出力される電力量と、電力指令値Pref2との差分を演算し、第１制御部１０１と第２制御部２０１の基準位相φを決定し、差分電力を補正する駆動信号の位相φ３を第２ＰＷＭ信号生成部２０４へ出力する。
第２ＰＷＭ信号生成部２０４は、周期Ｔ２、時間幅比Ｄ２に基づいて、２次側ＰＷＭ信号２０５を生成し、２次側電力変換回路２１に出力する。
【００３５】
図６は、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータＺ２の回路構成を示す図である。
図６に示すように、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータＺ２は、１次側ＤＣ電力に接続される正極端子Ａ１および負極端子Ａ２を有する。端子Ａ１およびＡ２間には１次側ＤＣ電力と１次側ＡＣ電力とをスイッチング動作により相互に変換する１次側電力変換回路１１ａ（図４の１次側電力変換回路１１に対応）が接続される。
１次側電力変換回路１１ａは、端子Ａ１およびＡ２間に接続された平滑用コンデンサＣ１と、平滑用コンデンサＣ１に接続された６つのスイッチング素子Ｓｐ１〜Ｓｐ６と、を有する。
【００３６】
６つのスイッチング素子Ｓｐ１〜Ｓｐ６は、第１制御部１０１Ａ（図４参照）から出力される６つの信号１０５ａ〜１０５ｆによってそれぞれオン／オフ動作する絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（Insulated Gate Bipolar Transistor、以下「IGBT」という。）や、ＭＯＳ型電界効果トランジスタ（Metal Oxide Semiconductor Filed Effect Transistor、以下「MOSFET」という。）等により、構成される。
【００３７】
一対のスイッチング素子Ｓｐ１とＳｐ２の接続点Ｐ１にはインダクタ４１ａが接続され、一対のスイッチング素子Ｓｐ３とＳｐ４の接続点Ｐ２にはインダクタ４１ｂが接続され、一対のスイッチング素子Ｓｐ５とＳｐ６の接続点Ｐ３にはインダクタ４１ｃが接続される。
インダクタ４１ａには、絶縁用トランス３１ａの１次側が接続される。インダクタ４１ｂには、絶縁用トランス３１ｂの１次側が接続される。インダクタ４１ｃには、絶縁用トランス３１ｃの１次側が接続される。
【００３８】
絶縁用トランス３１ａ〜３１ｃ（図４の絶縁用トランス３１に対応）の２次側は、２次側ＡＣ電力と２次側ＤＣ電力とをスイッチング動作により相互に変換する２次側電力変換回路２１ａ（図４の２次側電力変換回路２１に対応）が接続される。
【００３９】
２次側電力変換回路２１ａは、６つのスイッチング素子Ｓｓ１〜Ｓｓ６があり、一対のスイッチング素子Ｓｓ１とＳｓ２の接続点Ｓ１には絶縁用トランス３１ａが接続され、一対のスイッチング素子Ｓｐ３とＳｐ４の接続点Ｓ２には絶縁用トランス３１ｂが接続され、一対のスイッチング素子Ｓｐ５とＳｐ６の接続点Ｓ３には絶縁用トランス３１ｃが接続される。
２次側電力変換回路２１ａは、６つのスイッチング素子Ｓｓ１〜Ｓｓ６に並列接続される平滑用コンデンサＣ２と、平滑用コンデンサＣ２の両端に接続される端子Ｂ１およびＢ２と、を有する。６つのスイッチング素子Ｓｓ１〜Ｓｓ６は、第２制御部２０１Ａ（図４参照）から出力される６つの信号２０５ａ〜２０５ｆによってそれぞれオン／オフ動作するＩＧＢＴや、ＭＯＳＦＥＴ等により構成される。
【００４０】
以下、上述のように構成された絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータＺ２の動作について説明する。
図７は、図５に示す絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータＺ２の駆動信号を示す波形図である。
図７に示すように、１次側ＰＷＭ信号１０５は、第１ＰＩ制御部１０３の出力である位相量φ３、周期Ｔ１、時間幅比Ｄ１に基づいて、第１ＰＷＭ信号生成部１０４で生成される。位相量φ３により、基準位相φからＰＷＭ信号がＯＮとなる位相が決定される。周期Ｔ１により、１次側ＰＷＭ信号１０５の１周期分が決定される。時間幅比Ｄ１により、１周期あたりの１次側ＰＷＭ信号１０５がＯＮとなる時間幅が決定される。
同様に、２次側ＰＷＭ信号２０５は、第２ＰＩ制御部２０３の出力である位相量φ３、周期Ｔ２、時間幅比Ｄ２に基づいて、第２ＰＷＭ信号生成部２０４で生成される。位相量φ３により、基準位相φからＰＷＭ信号がＯＮとなる位相が決定される。周期Ｔ２により、２次側ＰＷＭ信号２０５の１周期分が決定される。時間幅比Ｄ２により、１周期あたりの２次側ＰＷＭ信号２０５がＯＮとなる時間幅が決定される。
【００４１】
図８は、図６に示す絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータＺ２の回路構成における駆動信号を示す図である。
なお、１次側ＰＷＭ信号１０５ｂは１次側ＰＷＭ信号１０５ａの反転動作、１次側ＰＷＭ信号１０５ｄは、１次側ＰＷＭ信号１０５ｃの反転動作、１次側ＰＷＭ信号１０５ｆは、１次側ＰＷＭ信号１０５ｅの反転動作である。図８中、反転動作は、￣（オーバライン）で表している。
２次側ＰＷＭ信号２０５ｂは、２次側ＰＷＭ信号２０５ａの反転動作、２次側ＰＷＭ信号２０５ｄは、２次側ＰＷＭ信号２０５ｃの反転動作、２次側ＰＷＭ信号２０５ｆは、２次側ＰＷＭ信号２０５ｅの反転動作である。
【００４２】
絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータＺ２は、図示しない第１制御部１０１ａ〜１０１ｆ（図５の第１制御部１０１Ａに対応）により演算された位相量φp１〜φp６、周期Ｔp１〜Ｔp６、時間幅比Ｄp１〜Ｄp６に基づいて１次側ＰＷＭ信号１０５ａ〜１０５ｆが生成される。１次側ＰＷＭ信号１０５ａ〜１０５ｆは、スイッチング素子Ｓｐ１〜Ｓｐ６に入力され、スイッチング素子Ｓｐ１〜Ｓｐ６が駆動する。
また、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータＺ２は、図示しない第２制御部２０１ａ〜２０１ｆ（図５の第２制御部２０１Ａに対応）により演算された位相量φs１〜φs６、周期Ｔs１〜Ｔs６、時間幅比Ｄs１〜Ｄs６に基づいて２次側ＰＷＭ信号２０５ａ〜２０５ｆが生成される。２次側ＰＷＭ信号２０５ａ〜２０５ｆは、スイッチング素子Ｓs１〜Ｓs６に入力され、スイッチング素子Ｓs１〜Ｓs６が駆動する。
【００４３】
このように、本実施形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータＺ２は、第１送受信部１０６、第２送受信部２０６、電力情報を相互伝達する通信線３０１（図４参照）をさらに有し、通信線３０１を介して第１制御部１０１Ａと第２制御部２０１Ａ間で電力情報が相互にやり取りされる。１次側、二次側それぞれにおいて図８に示すように、時間幅比、周期、および位相量に基づいてＰＷＭ信号が生成される。
【００４４】
これにより、第１の実施形態と同様の効果、すなわち、第１制御部１０１Ａおよび第２制御部２０１Ａで扱う駆動信号数、演算量、消費電力量が低減されるので、低リソースの制御装置を用いることができ、安価な絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータを実現することができる。
【００４５】
また、本実施形態では、電力情報を相互伝達し、相互伝達した電力情報を用いて１次側電力変換回路１１および２次側電力変換回路２１の駆動信号を生成するので、時間幅比、周期、および位相量の設定（決定）精度をより高めることができ、より精緻な電力変換制御を実現することができる。例えば、図８の２次側ＰＷＭ信号２０５ａ（２０５ａ￣）の時間幅比Ｄs１の終端（立下りエッジ）は、図８の１次側ＰＷＭ信号１０５ｅ（２０５ｂ￣）の時間幅比Ｄs５の開始（立ち上りエッジ）に同期して設定（決定）される。
【００４６】
（第３の実施形態）
図９は、本発明の第３の実施形態に係る絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータＺ３の構成を示す図である。図１と同一構成部分には、同一番号を付して重複箇所の説明を省略する。
図９に示すように、本実施形態に係る絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータＺ３は、図１の絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータＺ１にさらに、第１制御部１０１および第２制御部２０１が有する電力情報を相互伝達し、外部情報機器５０１に情報を伝達する情報送受信部４０１を有する。なお、情報送受信部４０１と外部情報機器５０１のやりとりは、無線通信規格を用いてもよい。
【００４７】
絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータＺ３は、情報送受信部４０１を用いて、外部情報機器５０１から電力指令値情報や、起動/停止情報を受け取っている。また、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータＺ３は、情報送受信部４０１を用いて、外部情報機器５０１へ電力情報や、起動/停止情報、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータＺ３の駆動状態を送信している。
【００４８】
本実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、第１制御部１０１および第２制御部２０１で扱う駆動信号数、演算量、消費電力量が低減されるので、低リソースの制御装置を用いることができ、安価な絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータを実現することができる。
【００４９】
また、情報送受信部４０１を用いて、第１制御部１０１および第２制御部２０１で扱う電力情報、起動／停止情報を外部情報機器５０１に送受信できる。絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータＺ３は、外部情報機器５０１からの支援を受けて、より適応的・最適化した電力変換制御を実行することができる。
【００５０】
本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、他の変形例、応用例を含む。
上記各実施形態では、時間幅比、周期、および位相量に基づいて１次側電力変換回路１１および２次側電力変換回路２１の駆動信号を生成する例である。時間幅比、周期、および位相量を用いることで、より精度の良い１次側電力変換回路１１および２次側電力変換回路２１の駆動信号が生成することができる。ただし、時間幅比、周期、または位相量のうちいずれか一つ以上を組み合わせて用いるものでもよく、この場合、装置をより簡素化することができる。
【００５１】
上記各実施形態は本発明をわかりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１１  １次側電力変換回路
１２  １次側電圧検出器
１３  １次側電流検出器
２１  ２次側電力変換回路
２２  ２次側電圧検出器
２３  ２次側電流検出器
１０１，１０１Ａ  第１制御部
１０２  第１制御用電源部
１０３  第１ＰＩ制御部
１０４  第１ＰＷＭ信号生成部
１０５，２０５  ＰＷＭ信号
１０６  第１送受信部
１０７  第３ＰＩ制御部
２０１，２０１Ａ  第２制御部
２０２  第２制御用電源部
２０３  第２ＰＩ制御部
２０４  第２ＰＷＭ信号生成部
２０６  第２送受信部
２０７  第４ＰＩ制御部
３０１  通信線
４０１  情報送受信部
５０１  外部情報機器
Ａ１，Ｂ１  正極端子
Ａ２，Ｂ２  負極端子
Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３  絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ（ＤＣ／ＤＣコンバータ）
【図１】
2020068634.tif 000003
【図２】
2020068634.tif 000004
【図３】
2020068634.tif 000005
【図４】
2020068634.tif 000006
【図５】
2020068634.tif 000007
【図６】
2020068634.tif 000008
【図７】
2020068634.tif 000009
【図８】
2020068634.tif 000010
【図９】
2020068634.tif 000011