(57)【要約】【課題】複数の異なる要求出力電圧制御の簡易化を図ることができる電圧変換装置を提供すること。【解決手段】電圧変換装置１は、一次側回路２と、高圧側出力回路３１Ａおよび低圧側出力回路３１Ｂを有する二次側回路３と、電源トランス４と、一次側回路２の矩形波発生回路２２を制御する制御部５を備える。高圧側出力回路３１Ａは、二次側出力電圧に対応する二次側電圧パルス信号の基本波成分を通過させ、高圧側出力電圧ＶＡを出力する。低圧側出力回路３１Ｂは、二次側出力電圧に対応する二次側電圧パルス信号の２次高調波成分を通過させ、低圧側出力電圧ＶＢを出力する。制御部５は、予め設定された複数の駆動パルスモードから、検出された各出力電圧ＶＡ，ＶＢと各要求出力電圧ＶＴＡ，ＶＴＢとのそれぞれの差分ΔＶＡ，ΔＶＢに基づいて選択された駆動パルスモードに対応した駆動パルス信号を矩形波発生回路に出力する。【選択図】図１
2018033225.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源に接続され、スイッチング素子により一次側出力電圧を制御する矩形波発生回路を含む一次側回路と、
異なる要求出力電圧を出力する複数の出力回路を含む二次側回路と、
前記一次側回路と、二次側回路との間を絶縁し、前記一次側出力電圧を前記二次側回路に供給する電源トランスと、
各前記出力回路の出力電圧を検出する電圧検出部と、
予め設定された複数の駆動パルスモードから、検出された各前記出力電圧と各前記要求出力電圧とのそれぞれの差分に基づいて選択された駆動パルスモードに対応した駆動パルス信号を前記矩形波発生回路に出力する制御部と、
を備え、
前記矩形波発生回路は、前記スイッチング素子により、前記一次側出力電圧に対応する一次側電圧パルス信号を生成するものであり、
複数の前記出力回路は、二次側出力電圧に対応する二次側電圧パルス信号の基本波成分および少なくとも１以上の偶数次高調波成分にそれぞれ個別に対応するものであり、各周波数成分に対応する周波数を通過させるフィルターを含み、
各駆動パルスモードは、前記二次側電圧パルス信号の前記基本波成分および前記少なくとも１以上の偶数次高調波成分の半周期分を各前記周波数成分にそれぞれ対応する各周波数成分しきい値との境界により区画した、複数のモード領域にそれぞれ対応し、各前記モード領域内における前記基本波成分および前記少なくとも１以上の偶数次高調波成分に応じた前記二次側電圧パルス信号を生成することができる前記駆動パルス信号を生成するものであり、
各前記モード領域に対応する前記駆動パルス信号は、各前記出力電圧を上昇または降下させるものであり、
前記制御部は、各前記差分をゼロに近づける前記駆動パルスモードを選択する、
ことを特徴とする電圧変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電圧変換装置には、複数の異なる出力電圧を出力できることが要求されるものがある。複数の要求出力電圧を出力できる電圧変換装置は、電源が一次側に接続された電源トランスの二次側に、要求出力電圧にそれぞれ対応した複数の独立した二次巻線を設け、各二次巻線の出力側にそれぞれ負荷回路を接続することとなる。このような、電圧変換装置では、要求出力電圧の数に応じて二次巻線を設けることとなるため、電圧変換装置の回路構成が大型化する。
【０００３】
一方、複数の要求出力電圧を出力できる電圧変換装置には、二次巻線を設けずに、並列に接続された複数のスイッチング素子と、各スイッチング素子の出力側にコンデンサーをそれぞれ接続し、スイッチング素子のＯＮ時間を時分割制御するものもある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０６−３３５２５１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、上記電圧変換装置では、複数のスイッチング素子に対するスイッチング制御により、要求出力電圧に対応した出力電圧の調整制御と、電流の経路制御との両方を行うこととなる。従って、電源トランスの２次側の回路である２次側回路におけるスイッチング制御が複雑になり、電圧変換装置の制御が複雑になるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑みてなされるものであり、複数の異なる要求出力電圧制御の簡易化を図ることができる電圧変換装置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】
上記目的を達成するため、本発明に係る電圧変換装置は、電源に接続され、スイッチング素子により一次側出力電圧を制御する矩形波発生回路を含む一次側回路と、異なる要求出力電圧を出力する複数の出力回路を含む二次側回路と、前記一次側回路と、二次側回路との間を絶縁し、前記一次側出力電圧を前記二次側回路に供給する電源トランスと、各前記出力回路の出力電圧を検出する電圧検出部と、予め設定された複数の駆動パルスモードから、検出された各前記出力電圧と各前記要求出力電圧とのそれぞれの差分に基づいて選択された駆動パルスモードに対応した駆動パルス信号を前記矩形波発生回路に出力する制御部と、を備え、前記矩形波発生回路は、前記スイッチング素子により、前記一次側出力電圧に対応する一次側電圧パルス信号を生成するものであり、複数の前記出力回路は、二次側出力電圧に対応する二次側電圧パルス信号の基本波成分および少なくとも１以上の偶数次高調波成分にそれぞれ個別に対応するものであり、各周波数成分に対応する周波数を通過させるフィルターを含み、各駆動パルスモードは、前記二次側電圧パルス信号の前記基本波成分および前記少なくとも１以上の偶数次高調波成分の半周期分を各前記周波数成分にそれぞれ対応する各周波数成分しきい値との境界により区画した、複数のモード領域にそれぞれ対応し、各前記モード領域内における前記基本波成分および前記少なくとも１以上の偶数次高調波成分に応じた前記二次側電圧パルス信号を生成することができる前記駆動パルス信号を生成するものであり、各前記モード領域に対応する前記駆動パルス信号は、各前記出力電圧を上昇または降下させるものであり、前記制御部は、各前記差分をゼロに近づける前記駆動パルスモードを選択する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る電圧変換装置においては、複数の異なる要求出力電圧制御の簡易化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施形態に係る電圧変換装置の回路構成図である。
【図２】図２は、実施形態に係る電圧変換装置の制御部のブロック図である。
【図３】図３は、二次側出力電圧波形を示す図である。
【図４】図４は、電圧パルス信号の周波数成分を示す図である。
【図５】図５は、駆動パルスモードを示す図である。
【図６】図６は、一次側出力電圧波形を示す図である。
【図７】図７は、一次側出力電圧波形の一部拡大図である。
【図８】図８は、高圧側出力電圧波形を示す図である。
【図９】図９は、高圧側出力電圧波形の一部拡大図である。
【図１０】図１０は、高圧側出力電圧波形を示す図である。
【図１１】図１１は、高圧側出力電圧波形の一部拡大図である。
【図１２】図１２は、変形例に係る電圧パルス信号の周波数成分を示す図である。
【図１３】図１３は、変形例に係る駆動パルスモードを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明に係る電圧変換装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。また、下記の実施形態における構成要素は、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。
【００１１】
〔実施形態〕
実施形態に係る電圧変換装置について説明する。図１は、実施形態に係る電圧変換装置の回路構成図である。図２は、実施形態に係る電圧変換装置の制御部のブロック図である。図３は、二次側出力電圧波形を示す図である。図４は、電圧パルス信号の周波数成分を示す図である。図５は、駆動パルスモードを示す図である。図６は、一次側出力電圧波形を示す図である。図７は、一次側出力電圧波形の一部拡大図である。図８は、高圧側出力電圧波形を示す図である。図９は、高圧側出力電圧波形の一部拡大図である。図１０は、高圧側出力電圧波形を示す図である。図１１は、高圧側出力電圧波形の一部拡大図である。ここで、図３（図６〜図１１も同様）は、縦軸が電圧Ｖであり、横軸が時間ｔである。また、図４（図１２も同様）は、縦軸が振幅であり、横軸がデューティーサイクルである。また、図９における縦軸の１目盛り当たりの電圧Ｖは、図１０における縦軸の１目盛り当たりの電圧Ｖよりも小さい。
【００１２】
本実施形態に係る電圧変換装置１は、例えば、車両に搭載されるものであり、１つの電源を複数の異なる出力電圧を出力する複数の電源として利用する装置であり、直流電圧から直流電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータである。電圧変換装置１は、一次側回路２と、二次側回路３と、電源トランス４と、制御部５とを備える。なお、一次側回路２と、二次側回路３との間は、電源トランス４により絶縁されている。
【００１３】
一次側回路２は、電源トランス４の一次側と接続されるものであり、直流電源２１と、矩形波発生回路２２とを含んで構成されており、一次側出力電圧Ｖｔｒ１を電源トランス４に印加するものである。
【００１４】
直流電源２１は、例えば、充放電を繰り返すことができる二次電池であり、直流の電力を出力側（電源トランス４側）に出力するものである。直流電源２１の出力側は、矩形波発生回路２２に接続されている。つまり、直流電源２１は、電源電圧ＶＣＣの直流の電力を矩形波発生回路２２に供給するものである。
【００１５】
矩形波発生回路２２は、図示しないスイッチング素子により一次側出力電圧Ｖｔｒ１を制御するものである。矩形波発生回路２２は、スイッチング素子により、一次側出力電圧Ｖｔｒ１に対応する電圧パルス信号として、基本波成分と、少なくとも１以上の偶数次高調波成分、本実施形態では基本波成分Ｗ１と、２次高調波成分Ｗ２とを含む電圧パルス信号を生成するものである。矩形波発生回路２２は、入力側が直流電源２１の出力側と接続され、出力側が電源トランス４の一次側に接続されている。本実施形態における矩形波発生回路２２は、例えば、図示しないスイッチング素子を１個含み、スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ制御により一次側出力電圧Ｖｔｒ１を制御する。なお、矩形波発生回路２２は、制御部５から出力される駆動パルス信号に基づいて制御される。また、矩形波発生回路２２は、スイッチング素子により一次側出力電圧Ｖｔｒ１を制御し、一次側出力電圧Ｖｔｒ１に対応する電圧パルス信号を生成することができれば、どのような構成であってもよい。
【００１６】
電源トランス４は、一次側回路２と二次側回路３との間を絶縁し、一次側回路２の一次側出力電圧Ｖｔｒ１を二次側回路に供給するものである。電源トランス４は、一次側が矩形波発生回路２２に接続され、二次側が二次側回路３に接続されている。電源トランス４は、一次側と二次側との巻線比ａに応じた交番電圧を二次側回路３に印加するものである。
【００１７】
二次側回路３は、電源トランス４の二次側と接続されるものであり、異なる要求出力電圧を出力する複数の出力回路、本実施形態では高圧側要求出力電圧ＶＴＡを出力する高圧側出力回路３１Ａと、低圧側要求出力電圧ＶＴＢを出力する低圧側出力回路３１Ｂとの２つの出力回路３１Ａ，３１Ｂを含んで構成されており、高圧側出力電圧ＶＡと、低圧側出力電圧ＶＢとをそれぞれ、各出力回路３１Ａ，３１Ｂにそれぞれ接続された図示しない負荷に印加するものである。
【００１８】
高圧側出力回路３１Ａは、電圧パルス信号の基本波成分Ｗ１に対応する出力回路であり、一次側出力電圧Ｖｔｒ１に基づいて電源トランス４により変圧された二次側出力電圧Ｖｔｒ２が印加されるものであり、高圧側フィルター３２Ａと、高圧側整流器３３Ａと、高圧側電圧検出器３４Ａと含んで構成される。また、高圧側出力回路３１Ａは、二次側出力電圧Ｖｔｒ２に対応する電圧パルス信号のうち、基本波成分Ｗ１に対応するものであり、電源パルス信号のうち基本波成分Ｗ１を抽出して、高圧側出力電圧ＶＡを生成するものである。
【００１９】
高圧側フィルター３２Ａは、二次側出力電圧Ｖｔｒ２に対応する電圧パルス信号のうち、基本波成分Ｗ１に対応する周波数を通過させるものである。ここで、基本波成分Ｗ１（２次高調波成分Ｗ２も同様）に対応する周波数を通過せるとは、基本波成分Ｗ１に対応する周波数のみを通過させても、基本波成分Ｗ１に対応する周波数を中心とする周波数帯を通過させてもよい。高圧側フィルター３２Ａは、入力側が電源トランス４の二次側に接続され、出力側が高圧側整流器３３Ａと接続されている。本実施形態における高圧側フィルター３２Ａ（低圧側フィルター３２Ｂも同様）は、コンデンサーＣと、インダクターＬとから構成されるＬＣフィルターである。なお、高圧側フィルター３２Ａ（低圧側フィルター３２Ｂも同様）は、ＬＣフィルターに限定されるものではなく、二次側出力電圧Ｖｔｒ２に対応する電圧パルス信号のうち、特定の周波数成分に対応する周波数を通過させることができれば、どのような構成であってもよい。
【００２０】
高圧側整流器３３Ａは、交番電圧を直流電圧に整流するものであり、入力側が高圧側フィルター３２Ａの出力側に接続され、出力側が高圧側電圧検出器３４Ａを介して、図示しない高圧側の負荷と接続されている。本実施形態における高圧側整流器３３Ａ（低圧側整流器３３Ｂも同様）は、ダイオードから構成されるダイオードブリッジと、コンデンサーとから構成されるブリッジ回路である。なお、高圧側整流器３３Ａ（低圧側整流器３３Ｂも同様）は、ブリッジ回路に限定されるものではなく、交番電圧を直流電圧に整流することができれば、どのような構成であってもよい。
【００２１】
高圧側電圧検出器３４Ａは、高圧側出力回路３１Ａの高圧側出力電圧ＶＡを検出する電圧検出部であり、高圧側整流器３３Ａおよび図示しない高圧側の負荷と並列に接続される。高圧側電圧検出器３４Ａは、制御部５に接続されており、検出された高圧側出力電圧ＶＡが制御部５に入力される。
【００２２】
低圧側出力回路３１Ｂは、電圧パルス信号の２次高調波成分Ｗ２に対応する出力回路であり、一次側出力電圧Ｖｔｒ１に基づいて電源トランス４により変圧された二次側出力電圧Ｖｔｒ２が印加されるものであり、低圧側フィルター３２Ｂと、低圧側整流器３３Ｂと、低圧側電圧検出器３４Ｂと含んで構成される。また、低圧側出力回路３１Ｂは、二次側出力電圧Ｖｔｒ２に対応する電圧パルス信号のうち、２次高調波成分Ｗ２に対応するものであり、電源パルス信号のうち２次高調波成分Ｗ２を抽出して、低圧側出力電圧ＶＢを生成するものである。
【００２３】
低圧側フィルター３２Ｂは、二次側出力電圧Ｖｔｒ２に対応する電圧パルス信号のうち、２次高調波成分Ｗ２に対応する周波数を通過させるものである。低圧側フィルター３２Ｂは、入力側が電源トランス４の二次側に接続され、出力側が低圧側整流器３３Ｂと接続されている。
【００２４】
低圧側整流器３３Ｂは、交番電圧を直流電圧に整流するものであり、入力側が低圧側フィルター３２Ｂの出力側に接続され、出力側が低圧側電圧検出器３４Ｂを介して、図示しない低圧側の負荷と接続されている。
【００２５】
低圧側電圧検出器３４Ｂは、低圧側出力回路３１Ｂの低圧側出力電圧ＶＢを検出する電圧検出部であり、低圧側整流器３ＢＡおよび図示しない低圧側の負荷と並列に接続される。低圧側電圧検出器３４Ｂは、制御部５に接続されており、検出された低圧側出力電圧ＶＢが制御部５に入力される。
【００２６】
制御部５は、矩形波発生回路２２を制御することで、一次側出力電圧Ｖｔｒ１を制御し、二次側出力電圧Ｖｔｒ２を制御するものである。制御部５は、矩形波発生回路２２に接続されており、駆動パルス信号ＤＰを矩形波発生回路２２に出力することで、矩形波発生回路２２を制御するものである。制御部５は、比較部５１と、記憶部５２と、駆動パルスモード選択部５３と、駆動パルス生成部５４とを有する。制御部５のハードウェア構成は、既知のものであり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびインターフェースを含んで構成され、例えば、直流電源により駆動する。制御部５は、ＲＡＭまたはＲＯＭに記憶されている制御プログラムをＣＰＵが実行することで、各部としての機能を実現するものである。
【００２７】
比較部５１は、検出された各出力電圧ＶＡ，ＶＢと各要求出力電圧ＶＴＡ，ＶＴＢとをそれぞれ比較するものであり、それぞれの差分ΔＶＡ，ΔＶＢとを求めるものである。比較部５１は、入力された高圧側電圧検出器３４Ａにより検出された高圧側出力電圧ＶＡと高圧側要求出力電圧ＶＴＡとを比較し、高圧側要求出力電圧ＶＴＡに対する高圧側出力電圧ＶＡの差を差分ΔＶＡとして求める。高圧側要求出力電圧ＶＴＡに対して高圧側出力電圧ＶＡが大きい場合は＋ΔＶＡとなり、高圧側要求出力電圧ＶＴＡに対して高圧側出力電圧ＶＡが小さい場合は−ΔＶＡとなる。比較部５１は、入力された低圧側電圧検出器３４Ｂにより検出された低圧側出力電圧ＶＢと低圧側要求出力電圧ＶＴＢとを比較し、低圧側要求出力電圧ＶＴＢに対する低圧側出力電圧ＶＢの差を差分ΔＶＢとして求める。低圧側要求出力電圧ＶＴＢに対して低圧側出力電圧ＶＢが大きい場合は＋ΔＶＢとなり、低圧側要求出力電圧ＶＴＢに対して低圧側出力電圧ＶＢが小さい場合は−ΔＶＢとなる。
【００２８】
記憶部５２は、制御部５が矩形波発生回路２２を制御するための制御プログラムおよび複数の駆動パルスモードＭ１〜Ｍ４を記憶するものである。本実施形態における各駆動パルスモードＭ１〜Ｍ４は、二次側電圧パルス信号の基本波成分Ｗ１および２次高調波成分Ｗ２の半周期分、すなわちデューティーサイクルにおける０．５分を４つ領域に区画したモード領域Ｄ１〜Ｄ４にそれぞれ対応するものである。以下、各周波数成分Ｗ１，Ｗ２の各モード領域Ｄ１〜Ｄ４の区画について説明する。
【００２９】
二次側電圧パルス信号は、図３に示すように、デューティー幅Ｄの矩形波信号となり、フーリエ級数展開すると以下の式（１）となる。ここで、Ｖは一次側出力電圧Ｖｔｒ１に対応する電圧パルス波の高値、ａは電源トランス４における一次側と二次側との巻線比、ω＝２πｆは矩形波発生回路２２のスイッチング角周波数である。
【００３０】
【数１】
2018033225.tif 000003
【００３１】
上記式（１）より、基本波成分Ｗ１と、２次高調波成分Ｗ２とを抜き出すと、以下の式（２）、（３）となる。
【００３２】
【数２】
2018033225.tif 000004
【００３３】
【数３】
2018033225.tif 000005
【００３４】
上記式（２）、（３）から基本波成分Ｗ１および２次高調波成分Ｗ２は、振幅（ｖ）がデューティー幅Ｄの関数となり、図４に示すように、デューディ幅Ｄ（全幅がデューティーサイクルにおける１）に対して正弦波状に変化することとなる。ここで、基本波成分Ｗ１は、２次高調波成分Ｗ２の二倍の振幅（ｖ）を有するので高圧側出力回路３１Ａに対応させ、２次高調波成分Ｗ２を低圧側出力回路３１Ｂに対応させることとなる。各周波数成分Ｗ１，Ｗ２の半周期分（デューティーサイクルにおける０．５分）に対して、それぞれ一つずつの周波数成分しきい値ＶＯＡ，ＶＯＢを設定する。ここで、周波数成分しきい値ＶＯＡは基本波成分Ｗ１の最大振幅Ｖ／ａπよりも小さい値であり、周波数成分しきい値ＶＯＢは２次高調波成分Ｗ２の最大振幅Ｖ／２ａπよりも小さい値である。なお、各周波数成分しきい値ＶＯＡ，ＶＯＢの大小関係は、特に限定されないが、最大振幅が大きい周波数成分である基本波成分Ｗ１に対する周波数成分しきい値ＶＯＡを周波数成分しきい値ＶＯＢよりも大きくすることが好ましい。
【００３５】
高圧側出力電圧は、周波数成分しきい値ＶＯＡよりも振幅（ｖ）が大きい基本波成分Ｗ１を含む二次側出力電圧Ｖｔｒ２であると、周波数成分しきい値ＶＯＡに対応する高圧側出力電圧よりも出力電圧が上昇することになり、周波数成分しきい値ＶＯＡよりも振幅（ｖ）が小さい基本波成分Ｗ１を含む二次側出力電圧Ｖｔｒ２であると、周波数成分しきい値ＶＯＡに対応する高圧側出力電圧よりも出力電圧が降下することになる。同様に、低圧側出力電圧は、周波数成分しきい値ＶＯＢよりも振幅（ｖ）が大きい２次高調波成分Ｗ２を含む二次側出力電圧Ｖｔｒ２であると、周波数成分しきい値ＶＯＢに対応する低圧側出力電圧よりも出力電圧が上昇することになり、周波数成分しきい値ＶＯＢよりも振幅（ｖ）が小さい基本波成分Ｗ１を含む二次側出力電圧Ｖｔｒ２であると、周波数成分しきい値ＶＯＢに対応する低圧側出力電圧よりも出力電圧が降下することになる。各周波数成分しきい値ＶＯＡ，ＶＯＢは、各要求出力電圧ＶＴＡ，ＶＴＢとそれぞれ関連する値であり、各要求出力電圧ＶＴＡ，ＶＴＢとそれぞれ同じであることが好ましい。
【００３６】
各周波数成分Ｗ１，Ｗ２の半周期分（デューティーサイクルにおける０．５分）を、各周波数成分しきい値ＶＯＡ，ＶＯＢとの境界により区画すると、４つのモード領域Ｄ１〜Ｄ４が設定される。モード領域Ｄ１は、基本波成分Ｗ１が周波数成分しきい値ＶＯＡよりも小さく、２次高調波成分Ｗ２が周波数成分しきい値ＶＯＢよりも小さいので、高圧側出力電圧ＶＡが周波数成分しきい値ＶＯＡに対応する高圧側出力電圧ＶＡよりも降下し、低圧側出力電圧ＶＢが周波数成分しきい値ＶＯＢに対応する低圧側出力電圧ＶＢよりも降下する。モード領域Ｄ２は、基本波成分Ｗ１が周波数成分しきい値ＶＯＡよりも小さく、２次高調波成分Ｗ２が周波数成分しきい値ＶＯＢよりも大きいので、高圧側出力電圧ＶＡが周波数成分しきい値ＶＯＡに対応する高圧側出力電圧ＶＡよりも降下し、低圧側出力電圧ＶＢが周波数成分しきい値ＶＯＢに対応する低圧側出力電圧ＶＢよりも上昇する。モード領域Ｄ３は、基本波成分Ｗ１が周波数成分しきい値ＶＯＡよりも大きく、２次高調波成分Ｗ２が周波数成分しきい値ＶＯＢよりも大きいので、高圧側出力電圧ＶＡが周波数成分しきい値ＶＯＡに対応する高圧側出力電圧ＶＡよりも上昇し、低圧側出力電圧ＶＢが周波数成分しきい値ＶＯＢに対応する低圧側出力電圧ＶＢよりも上昇する。モード領域Ｄ４は、基本波成分Ｗ１が周波数成分しきい値ＶＯＡよりも大きく、２次高調波成分Ｗ２が周波数成分しきい値ＶＯＢよりも小さいので、高圧側出力電圧ＶＡが周波数成分しきい値ＶＯＡに対応する高圧側出力電圧ＶＡよりも上昇し、低圧側出力電圧ＶＢが周波数成分しきい値ＶＯＢに対応する低圧側出力電圧ＶＢよりも降下する。つまり、駆動パルスモードＭ１〜Ｍ４は、高圧側出力電圧ＶＡおよび低圧側出力電圧ＶＢの上昇または降下の状態がすべて異なる状態となる。
【００３７】
駆動パルスモードＭ１は、モード領域Ｄ１における基本波成分Ｗ１および２次高調波成分Ｗ２に応じた二次側電圧パルス信号を生成するために矩形波発生回路２２に駆動パルス信号ＤＰを生成するモードであるので、図５に示すように、高圧側出力電圧ＶＡが降下し、低圧側出力電圧ＶＢが降下することとなる。駆動パルスモードＭ２は、モード領域Ｄ２における基本波成分Ｗ１および２次高調波成分Ｗ２に応じた二次側電圧パルス信号を生成するために矩形波発生回路２２に駆動パルス信号ＤＰを生成するモードであるので、高圧側出力電圧ＶＡが降下し、低圧側出力電圧ＶＢが上昇することとなる。駆動パルスモードＭ３は、モード領域Ｄ３における基本波成分Ｗ１および２次高調波成分Ｗ２に応じた二次側電圧パルス信号を生成するために矩形波発生回路２２に駆動パルス信号ＤＰを生成するモードであるので、高圧側出力電圧ＶＡが上昇し、低圧側出力電圧ＶＢが上昇することとなる。駆動パルスモードＭ４は、モード領域Ｄ４における基本波成分Ｗ１および２次高調波成分Ｗ２に応じた二次側電圧パルス信号を生成するために矩形波発生回路２２に駆動パルス信号ＤＰを生成するモードであるので、高圧側出力電圧ＶＡが上昇し、低圧側出力電圧ＶＢが降下することとなる。
【００３８】
駆動パルスモード選択部５３は、予め設定された複数の駆動パルスモードＭ１〜Ｍ４からそれぞれの差分ΔＶＡ，ΔＶＢに基づいて、各差分ΔＶＡ，ΔＶＢをゼロに近づける駆動パルスモードを選択するものである。駆動パルスモード選択部５３は、差分ΔＶＡが＋、かつ差分ΔＶＢが＋の場合、高圧側出力電圧ＶＡを降下、かつ低圧側出力電圧ＶＢを降下させるために、駆動パルスモードＭ１を選択する。駆動パルスモード選択部５３は、差分ΔＶＡが＋、かつ差分ΔＶＢが−の場合、高圧側出力電圧ＶＡを降下、かつ低圧側出力電圧ＶＢを上昇させるために、駆動パルスモードＭ２を選択する。駆動パルスモード選択部５３は、差分ΔＶＡが−、かつ差分ΔＶＢが−の場合、高圧側出力電圧ＶＡを上昇、かつ低圧側出力電圧ＶＢを上昇させるために、駆動パルスモードＭ３を選択する。駆動パルスモード選択部５３は、差分ΔＶＡが−、かつ差分ΔＶＢが＋の場合、高圧側出力電圧ＶＡを上昇、かつ低圧側出力電圧ＶＢを降下させるために、駆動パルスモードＭ４を選択する。
【００３９】
駆動パルス生成部５４は、駆動パルスモード選択部５３により選択された駆動パルスモードＭ１〜Ｍ４に対応した駆動パルス信号ＤＰを生成するものである。制御部５は、生成された駆動パルス信号ＤＰを図示しないインターフェースを介して矩形波発生回路２２に出力する。駆動パルス生成部５４は、選択された駆動パルスモードＭ１〜Ｍ４にそれぞれ対応するモード領域Ｄ１〜Ｄ４に応じた二次側電圧パルス信号を生成することができる駆動パルス信号ＤＰを生成する。
【００４０】
次に、本実施形態における電圧変換装置１の動作について説明する。まず、制御部５は、検出された各出力電圧ＶＡ，ＶＢを入力する。次に、比較部５１は、検出された各出力電圧ＶＡ，ＶＢと各要求出力電圧ＶＴＡ，ＶＴＢとに基づいてそれぞれの差分ΔＶＡ，ΔＶＢを求める。次に、駆動パルスモード選択部５３は、記憶部５２に予め設定されている複数の駆動パルスモードＭ１〜Ｍ４から、差分ΔＶＡ，ΔＶＢに基づいて１つの駆動パルスモードＭ１〜Ｍ４を選択する。次に、駆動パルス生成部５４は、選択された駆動パルスモードＭ１〜Ｍ４に対応した駆動パルス信号ＤＰを生成する。次に、制御部５は、生成された駆動パルス信号ＤＰを矩形波発生回路２２に出力する。次に、矩形波発生回路２２は、入力された駆動パルス信号ＤＰに基づいて、図６および図７に示すように、一次側出力電圧Ｖｔｒ１に対応する電圧パルス信号を生成する。次に、電源トランス４が一次側出力電圧Ｖｔｒ１に対応する電圧パルス信号を二次側出力電圧Ｖｔｒ２に対応する電圧パルス信号に変換する。次に、高圧側出力回路３１Ａは、高圧側フィルター３２Ａにより、二次側出力電圧Ｖｔｒ２に対応する電圧パルス信号のうち、基本波成分Ｗ１のみを高圧側整流器３３Ａを介して、図８および図９に示すように、高圧側出力電圧ＶＡとして出力する。また、低圧側出力回路３１Ｂは、低圧側フィルター３２Ｂにより、二次側出力電圧Ｖｔｒ２に対応する電圧パルス信号のうち、２次高調波成分Ｗ２のみを低圧側整流器３３Ｂを介して、図１０および図１１に示すように、低圧側出力電圧ＶＢとして出力する。
【００４１】
以上のように、本実施形態における電圧変換装置１は、差分ΔＶＡ，ΔＶＢに基づいて、駆動パルスモードＭ１〜Ｍ４を選択することで、差分ΔＶＡ，ΔＶＢがゼロに近づくように、高圧側出力電圧ＶＡを上昇または降下、および低圧側出力電圧ＶＢを上昇または降下させるフィードバック制御を行う。従って、高圧側出力電圧ＶＡは、図９に示すように、高圧側要求出力電圧ＶＴＡを中心として上昇および降下を繰り返し、高圧側要求出力電圧ＶＴＡと同一あるいはほぼ同一となる。一方、低圧側出力電圧ＶＢは、図１１に示すように、低圧側要求出力電圧ＶＴＢを中心として上昇および降下を繰り返し、低圧側要求出力電圧ＶＴＢと同一あるいはほぼ同一となる。本実施形態における電圧変換装置１は、高圧側出力電圧ＶＡを上昇または降下および低圧側出力電圧ＶＢを上昇または降下させることができる二次側出力電圧Ｖｔｒ２に対応する電圧パルス信号を生成するために、駆動パルス信号ＤＰを選択された駆動パルスモードＭ１〜Ｍ４に基づいたものとする。つまり、１つの操作量である駆動パルス信号により、２つの異なる出力電圧ＶＡ，ＶＢの上昇または降下をそれぞれ制御することができ、１つの操作量で２つの制御量を制御することができる。これにより、各出力回路３１Ａ，３１Ｂを切り替えるためのスイッチなどが不要となり、スイッチを制御するための信号を生成するための回路が不要となり、複数の異なる要求出力電圧制御の簡易化を図ることができる。また、スイッチなどが不要となることで、低コスト化を図ることができる。また、スイッチなどが不要となることで、導通損を抑制することができ、電圧変換装置１の高効率駆動を実現することができる。
【００４２】
なお、本実施形態では、電圧検出器３４Ａ，３４Ｂは、出力回路３１Ａ，３１Ｂに含まれる構成としたが、これに限定されるものではなく、出力回路３１Ａ，３１Ｂとは別に、例えば、図示しない負荷に設けられていてもよい。また、電圧検出器３４Ａ，３４Ｂは、出力電圧ＶＡ，ＶＢを検出するものとしたが、これに限定されるものではなく、例えば分圧回路を有することで、各出力電圧ＶＡ，ＶＢにそれぞれ比例し、かつ各出力電圧ＶＡ，ＶＢよりも小さい比例出力電圧ＶＡ´，ＶＢ´をそれぞれ検出するようにしてもよい。この場合、比較部５１は、比例出力電圧ＶＡ´，ＶＢ´と、各要求出力電圧ＶＴＡ，ＶＴＢにそれぞれ対応する比例要求出力電圧ＶＴＡ´，ＶＴＢ´との比例差分ΔＶＡ´，ΔＶＢ´を求めることとなる。
【００４３】
また、上記実施形態における電圧変換装置１は、基本波成分Ｗ１に対応する高圧側出力回路３１Ａと、１つの偶数次高調波成分である２次高調波成分Ｗ２に対応する低圧側出力回路３１Ｂとの２つの異なる出力電圧ＶＡ，ＶＢを出力する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、低圧側出力回路３１Ｂは、２次高調波成分Ｗ２ではなく、他の偶数次高調波成分（４次高調波成分、６次高調波成分など）に対応するものであってもよい。また、電圧変換装置１は、３つ以上の異なる出力電圧を出力するために、基本波成分および２以上の偶数次高調波成分にそれぞれ個別に対応する３以上の出力回路を備えていてもよい。
【００４４】
図１２は、変形例に係る電圧パルス信号の周波数成分を示す図である。図１３は、変形例に係る駆動パルスモードを示す図である。変形例に係る電圧変換装置１は、図示しない３つの出力回路（高圧側出力回路、低圧側出力回路、低低圧側出力回路）を備え、３つの出力電圧ＶＡ，ＶＢ，ＶＣ（高圧側出力電圧ＶＡ、低圧側出力電圧ＶＢ、低低圧側出力電圧ＶＣ）を出力するものである。高圧側出力回路は基本波成分Ｗ１、低圧側出力回路は２次高調波成分Ｗ２、低低圧側出力回路は４次高調波成分Ｗ３にそれぞれ対応する。駆動パルスモードは、３つの出力電圧ＶＡ，ＶＢ，ＶＣをそれぞれ上昇または降下させるために、２の周波数成分数を乗じた数、ここでは２３個である８個の駆動パルスモードＭ１〜Ｍ８が記憶される。各駆動パルスモードＭ１〜Ｍ８は、二次側電圧パルス信号の基本波成分Ｗ１、２次高調波成分Ｗ２および４次高調波成分Ｗ３の半周期分、すなわちデューティーサイクルにおける０．５分を８つ領域に区画したモード領域Ｄ１〜Ｄ８にそれぞれ対応するものである。各モード領域Ｄ１〜Ｄ８は、図１２に示すように、各周波数成分しきい値ＶＯＡ，ＶＯＢ，ＶＯＣとの境界により区画すると、８つのモード領域Ｄ１〜Ｄ８が設定される。モード領域Ｄ１は、基本波成分Ｗ１が周波数成分しきい値ＶＯＡよりも小さく、２次高調波成分Ｗ２が周波数成分しきい値ＶＯＢよりも小さく、４次高調波成分Ｗ３が周波数成分しきい値ＶＯＣよりも小さいので、高圧側出力電圧ＶＡが周波数成分しきい値ＶＯＡに対応する高圧側出力電圧ＶＡよりも降下し、低圧側出力電圧ＶＢが周波数成分しきい値ＶＯＢに対応する低圧側出力電圧ＶＢよりも降下し、低低圧側出力電圧ＶＣが周波数成分しきい値ＶＯＣに対応する低低圧側出力電圧ＶＣよりも降下する。モード領域Ｄ２〜Ｄ８も同様に、周波数成分しきい値ＶＯＡ対する基本波成分Ｗ１の大小、周波数成分しきい値ＶＯＢに対する２次高調波成分Ｗ２の大小、周波数成分しきい値ＶＯＣに対する４次高調波成分Ｗ３の大小に応じて、高圧側出力電圧ＶＡが上昇または降下、低圧側出力電圧ＶＢが上昇または降下、低低圧側出力電圧ＶＣが上昇または降下する。
【００４５】
駆動パルスモードＭ１は、モード領域Ｄ１における基本波成分Ｗ１、２次高調波成分Ｗ２および４次高調波成分Ｗ３に応じた二次側電圧パルス信号を生成するために矩形波発生回路２２に駆動パルス信号ＤＰを生成するモードであるので、図１３に示すように、高圧側出力電圧ＶＡが降下し、低圧側出力電圧ＶＢが降下し、低低圧側出力電圧ＶＣが降下することとなる。駆動パルスモードＭ２〜Ｍ８も同様に、モード領域Ｄ２〜Ｄ８にそれぞれ対応しているので、高圧側出力電圧ＶＡが上昇または降下、低圧側出力電圧ＶＢが上昇または降下、低低圧側出力電圧ＶＣが上昇または降下することとなる。つまり、駆動パルスモードＭ１〜Ｍ８は、高圧側出力電圧ＶＡ、低圧側出力電圧ＶＢおよび低低圧側出力電圧ＶＣの上昇または降下の状態がすべて異なる状態となる。
【００４６】
以上のように、変形例に係る電圧変換装置１は、１つの操作量で３つの制御量を制御することができる。これにより、複数の異なる要求出力電圧制御の簡易化、低コスト化をさらに図ることができ、電圧変換装置１の高効率駆動をさらに実現することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１  電圧変換装置
２  一次側回路
２１  直流電源
２２  矩形波発生回路
３  二次側回路
３１Ａ  高圧側出力回路
３１Ｂ  低圧側出力回路
３２Ａ  高圧側フィルター
３２Ｂ  低圧側フィルター
３３Ａ  高圧側整流器
３３Ｂ  低圧側整流器
３４Ａ  高圧側電圧検出器
３４Ｂ  低圧側電圧検出器
４  電源トランス
５  制御部
５１  比較部
５２  記憶部
５３  駆動パルスモード選択部
５４  駆動パルス生成部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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