(57)【要約】【課題】リップル電流低減回路を提供する。【解決手段】変圧器（Ｔ１）のリップル電流を低減するための、本リップル電流低減回路は、リップルに実質的に反対又は逆の補助電流（４００、５００、６００、９００）を供給する補助回路を有し、この回路は、補助一次巻線（Ｎ１）及び補助二次巻線（Ｎ２）と、変圧器（Ｔ１）の漏れインダクタンスに作動可能に結合された補助変圧器（Ｔａｕｘ）と、前記補助二次巻線（Ｎ２）と直列になった第２のコンデンサ（Ｃ１）とを有する。補助電流は、変圧器（Ｔ１）のリップル電流に結合されてリップル電流を相殺又は低減する。【選択図】      図１
2007508000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次（Ｎｐ）及び二次（Ｎｐ）巻線、漏れインダクタンス並びに第１のリップル電流を持つ変圧器（Ｔ１）に接続可能なリップル電流低減回路（４００、５００、６００、９００）であって、
その両端間に出力電圧が供給される第１のコンデンサ（Ｃｍａｉｎ）と、
前記変圧器（Ｔ１）及び第１のコンデンサ（Ｃｍａｉｎ）に作動可能に接続された補助回路（４００、５００、６００、９００）と、を含み、
前記補助回路（４００、５００、６００、９００）が、第２のリップル電流を持つ補助電流を有し、前記第２のリップル電流が、前記第１のリップル電流の実質的に逆リップルであるとすると、
前記補助回路（４００、５００、６００、９００）は、前記補助電流を前記第１のリップル電流に結合させて、実質的に高周波のリップルなし電流を生成することを特徴とするリップル電流低減回路。
【請求項２】
前記補助回路が、
補助一次巻線（Ｎ１）及び補助二次巻線（Ｎ２）を有しかつ前記変圧器（Ｔ１）の漏れインダクタンスに作動可能に結合された補助変圧器（Ｔａｕｘ）と、
前記補助二次巻線（Ｎ２）と直列になった第２のコンデンサ（Ｃ１）と、
を含むことを特徴とする請求項１記載の低減回路。
【請求項３】
前記補助回路が、
前記変圧器（Ｔ１）の一次巻線（Ｎｐ）に接続された第１の補助巻線（Ｎａｕｘ）と、
補助一次巻線（Ｎ１）及び補助二次巻線（Ｎ２）を有しかつ前記変圧器（Ｔ１）の漏れインダクタンスに作動可能に結合された補助変圧器（Ｔａｕｘ）と、
前記補助二次巻線（Ｎ２）と直列になった第２のコンデンサ（Ｃ１）と、
を含むことを特徴とする請求項１記載の低減回路。
【請求項４】
前記補助回路が、
前記変圧器（Ｔ１）の二次巻線（Ｎｓ）に接続された第１の補助巻線（Ｎａｕｘ１）と、
前記変圧器（Ｔ１）の一次巻線（Ｎｐ）に接続された第２の補助巻線（Ｎａｕｘ２）と、
を含むことを特徴とする請求項１記載の低減回路。
【請求項５】
前記補助回路が、
前記第１（Ｎａｕｘ１）及び第２（Ｎａｕｘ２）の補助巻線と直列になった第２のコンデンサ（Ｃ１）と、
前記第２のコンデンサ（Ｃ１）並びに第１（Ｎａｕｘ１）及び第２（Ｎａｕｘ２）の補助巻線と直列になった補助インダクタ（Ｌａｕｘ）と、
前記第２のコンデンサ（Ｃ１）並びに第１（Ｎａｕｘ１）及び第２（Ｎａｕｘ２）の補助巻線と直列になった減衰抵抗器（Ｒｄａｍｐ）と、
をさらに含むことを特徴とする請求項４記載の低減回路。
【請求項６】
前記補助回路が、最小磁束を持つ前記変圧器（Ｔ１）の鉄心の部分に接続された補助インダクタ（Ｌａｕｘ）と、前記第１（Ｎａｕｘ１）及び第２（Ｎａｕｘ２）の補助巻線と一体に形成された第２のコンデンサ（Ｃ１、８３０）とをさらに含むことを特徴とする請求項４記載の低減回路。
【請求項７】
前記補助回路が、前記第２のコンデンサ（Ｃ１）並びに第１（Ｎａｕｘ１）及び第２（Ｎａｕｘ２）の補助巻線と一体に形成された減衰抵抗器（Ｒｄａｍｐ）をさらに含むことを特徴とする請求項６記載の回路。
【請求項８】
前記補助回路が、前記変圧器（Ｔ１）の一次（Ｎｐ）及び二次（Ｎｓ）巻線間に巻かれた第１の補助巻線（Ｎａｕｘ）を含むことを特徴とする請求項１記載の回路。
【請求項９】
前記第１の補助巻線（Ｎａｕｘ）が、前記変圧器（Ｔ１）の一次（Ｎｐ）及び二次（Ｎｓ）巻線のいずれか又は両方から分離されることを特徴とする請求項８記載の低減回路。
【請求項１０】
フィルタコンデンサ（Ｃｍａｉｎ）に流れる変圧器（Ｔ１）の第１のリップル電流を低減する方法であって、
前記第１のリップル電流の実質的に逆リップルである第２のリップル電流を持つ補助電流（４００、５００、６００、９００）を供給する段階と、
前記補助電流を前記第１のリップル電流に結合させる段階と、
を含むことを特徴とするリップル電流低減方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示（発明）は、リップル電流低減技術の分野におけるものであり、より具体的にはパワーエレクトロニクス回路、特に変圧器のパワーエレクトロニクス回路へのこれらの技術の応用に関する。
【背景技術】
【０００２】
インダクタは、フィルタ、エネルギー貯蔵及び高周波分離のようなオペレーションを含むパワーエレクトロニクスコンバータにおいて多くの方法で使用される。多くの場合、主インダクタ内には、望ましい低周波電流及び望ましくない高周波リップル電流が流れることになる。この電流は、パワーエレクトロニクス回路の作動に必要なスイッチングに起因して存在する。インダクタはまた、コンデンサに接続されて、低周波電流の流れを可能するローパスフィルタを形成しかつ高周波リップルを低減することができる。
【０００３】
変圧器は、主として電気絶縁及び／又は電圧スケーリングのためにパワーエレクトロニクス回路内で使用される。変圧器は、単純な集中化構成回路に十分にモデル化することができる。パワーエレクトロニクス回路は、変圧器一次巻線に供給される低周波電圧の高周波パルス幅変調を発生させるために使用することができる。変圧器の二次巻線は次に、インダクタ及びコンデンサを含むフィルタに接続することができる。
【０００４】
回路を単純化するために、変圧器の漏れインダクタンスを利用してフィルタの外部インダクタを置き換え、それにより、回路の構成要素の物理的な数を減少させることができる。漏れインダクタの値を必要な外部インダクタの値に調整して、回路が、フィルタを完成させるためにのみ外部コンデンサを必要とするようにすることができる。
【０００５】
しかしながら、このような回路は、外部コンデンサを大きくかつコストのかかるものにし、さらに回路の出力における電圧及び電流間の大きな望ましくない位相シフトの発生をもたらすおそれがある。統合変圧器は、漏れインダクタに流れる低周波電流及び高周波リップル電流を持つことになる。この電流は、一次巻線に加えられる高周波パルス幅変調矩形波電圧に起因して存在する。漏れインダクタは、外部コンデンサに作動可能に接続されて、低周波電流の流れを可能にするフィルタを形成しかつ所望の出力電圧でのＡＣリップルを低減することができる。
【０００６】
このような回路に生じる重大な問題は、コンデンサのリップル電流が導体損失及び誘電体損失のために加熱を誘発することである。このコンデンサの加熱は次に、その推定寿命を短縮させる。従って、コンデンサへのリップル電流を低減することになるあらゆる手段は、コンデンサを使用するシステムの推定寿命を増大させる可能性を有する。さらに、リップル電流の低減により、必要な全静電容量が減少し、このことは次に、コンデンサのサイズ、従ってシステムのサイズの縮小をもたらす。従来からこのことは、リップル電流低減前及び後において主コンデンサの端子間に一定の許容可能なリップル電圧を形成するメカニズムによって達成されている。それに代えてこのことは、インダクタのインダクタンス値を減少させかつ元の設計通りに静電容量を維持することによって達成することができる。
【０００７】
コンデンサのリップル電圧を低減することができる技術が存在するが、これはリップル電流の周波数の上昇を含む可能性がある。これはまた、リップル電流振幅の低下によってもたらされる利点よりもコンデンサへの応力を増大させることになる欠点を有する。この結果は、コンデンサでの損失が周波数に依存していることに起因して起こる。さらに、変圧器に加えられる周波数の上昇は、変圧器の損失を著しく増大させ、それにより、さらに温度の上昇をもたらすおそれがある。さらに、コンバータのパワーレベルが高い場合には、問題は悪化する。
【０００８】
コンデンサ端子間のリップル電圧を低減するための試みで使用された別の方法は、より多くのフィルタ構成要素の追加によるものである。しかしながら、代表的なフィルタ設計は、これらのフィルタがコンバータシステムの全電力を運ぶことを必要とするので、そのような付加的なフィルタのコストは、その利点を上回る。また、これらの複雑なフィルタ構成を抑えることは難しい。さらに、総リップルは、構成要素の全ての間に広がることになるだけである。
【特許文献１】米国特許第５，０３８，２６３  Ａ号公報
【特許文献２】米国特許第５，６６３，８７６  Ａ号公報
【特許文献３】独国特許第４，４３７，５６０  Ａ１号公報
【非特許文献１】SCHUTTEN M J ET AL: "Ripple current cancellation circuit" APEC 2003. 18TH. ANNUAL IEEE APPLIED POWER ELECTRONICS CONFERENCE AND EXPOSITION. MIAMI BEACH, FL, FEB. 9-13, 2003, ANNUAL APPLIED POWER ELECTRONICS CONFERENCE, NEW YORK, NY : IEEE, US, vol. VOL. 1 OF 2.CONF. 18, 9 February 2003 (2003-02-09), pages 464-470,XP010631550 ISBN: 0-7803-7768-0 the whole document
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、変圧器のフィルタコンデンサへのリップル電流を低減するか又は排除しながら、さらに上述の問題を減少させるか又は排除する技術に対する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
変圧器に関連する上述の問題は、変圧器に接続可能になったリップル電流低減回路を設けた本発明によって克服された。変圧器は、一次及び二次巻線、漏れインダクタンス並びに第１のリップル電流を持つ。低減回路は、その両端間に出力電圧が供給される第１のコンデンサと、変圧器及び第１のコンデンサに作動可能に接続された補助回路とを含む。補助回路は、第１のリップル電流の実質的に反対又は逆リップルである第２のリップル電流を持つ補助電流を有する。補助回路は、補助電流を第１のリップル電流に結合させて、あらゆるリップル電流を相殺又は低減するようにする。
【００１１】
別の態様では、主変圧器、第１のコンデンサ及び補助回路を含むリップル電流低減変圧器回路を提供する。主変圧器は、一次及び二次巻線、漏れインダクタンス並びに第１のリップル電流を持つ。出力電圧は、第１のコンデンサ両端間に供給される。補助回路は、主変圧器及び第１のコンデンサに作動可能に接続される。補助回路は、第１のリップル電流の実質的に反対又は逆リップルである第２のリップル電流を持つ補助電流を有する。補助回路は、補助電流を第１のリップル電流に結合させて、あらゆるリップル電流を相殺又は低減するようにする。
【００１２】
さらに別の態様では、フィルタコンデンサに流れる変圧器の第１のリップル電流を低減する方法を提供する。本方法は、第１のリップル電流の実質的に反対又は逆リップルである第２のリップル電流を持つ補助電流を供給する段階を含む。補助電流は、第１のリップル電流に結合されて、あらゆるリップル電流を相殺又は低減するようになる。
【００１３】
本発明の前述の及び更なる目的及び利点は、添付の図面に関連させた本発明の好ましい実施形態の以下の詳細な説明から一層明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
ここで図面の図１を参照すると、本発明による１つの実施形態のＡＣリップル電流低減回路を示している。図１のＡＣリップル低減回路は、Ｃｍａｉｎで示した出力コンデンサとＣ１で示した補助回路コンデンサとを含み、これらは両方とも、図１に示したインダクタＬｍａｉｎの電流のリップル周波数よりはるかに小さい周波数を持つ、その両端間の時変（時間につれ変化する）電圧を有する。
【００１５】
図１には主コンデンサＣｍａｉｎ及び補助回路コンデンサＣ１以外の他の要素も設けられることに注目されたい。回路はまた、端子１０及び１２間の低周波ＡＣ電圧Ｖｉｎの高周波変調源を含む。主インダクタＬｍａｉｎは上部端子１０に接続され、Ｌｍａｉｎを出力又は主コンデンサＣｍａｉｎに接続することによって直列回路が構成され、出力又は主コンデンサＣｍａｉｎの両端間に出力電圧ＶＣｍａｉｎが生じるようになる。補助回路は、Ｌｍａｉｎの出力から接続され、端子１２に接続された状態で、変圧器Ｔ１の二次側に直列に接続された補助コンデンサＣ１と、補助インダクタＬａｕｘと、上部出力端子１４に接続された抵抗器Ｒｄａｍｐとを含む。その二次側がまさに説明したように接続された変圧器Ｔ１は、その一次側が主インダクタＬｍａｉｎの両端間に接続される。
【００１６】
従って、ＡＣリップル電流低減回路の作動において、主コンデンサＣｍａｉｎに接続された側の主インダクタの１端にリップル電流の反対電流Ｉａｕｘが投入されることが図１の説明から理解されるであろう。投入電流の戻り経路は、主リップル電圧源及び主コンデンサＣｍａｉｎと共通である。主電流は、逆リップル電流内には存在せず、主インダクタ電流から得られる。その結果、ＡＣフィルタコンデンサＣｍａｉｎにおけるリップル電流は大いに低減され、それによってこのコンデンサの既に説明した応力及び損失を軽減すると共にそのフィルタ処理有効度を高める。
【００１７】
次に本発明によって幾つかの利点が得られることが明らかになるであろう。ＡＣリップル電流低減回路は、取り付けられたコンデンサのリップル電流を低減する。よってこの回路は、出力の静電容量を減少させ、インダクタに接続されかつリップル電流を運ぶコンデンサＣｍａｉｎにかかる応力を低減するために使用することができる。さらに、ＡＣリップル電流低減回路の補助回路は、主インダクタ高周波リップル電流振幅の逆リップルのみを運び、従って低周波電流成分は殆ど存在しない。このことは、本発明の回路の電圧及び電流波形を示した図２を参照することによって確認することができる。
【００１８】
図２は、図１の回路の幾つかの一般的な電圧及び電流波形を示している。補助電流（Ｉａｕｘ）リップルが主インダクタＬｍａｉｎのリップル電流の逆リップルであることをはっきりと理解することができる。コンデンサＣ１及びＣｍａｉｎの両端間の低周波ＡＣ電圧ＶＣ１及びＶＣｍａｉｎもまた、はっきりと示されている。図２に示す波形は、コンピュータシミュレーションによって生成された。
【００１９】
図１のリップル回路の電源に関する情報を当業者に示すために、電源Ｖｉｎの実施例は、公知のパルス幅変調（ＰＷＭ）インバータとしている。このようなインバータの目的は、ＤＣ電圧をＡＣ電圧に変換することである。このようなインバータは、２つのスイッチングデバイスがその両端間に接続されたＤＣバスコンデンサで構成されたものである。スイッチングデバイスは、ＭＯＳＦＥＴ（金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）又は他のよく知られた半導体スイッチとすることができる。２つのスイッチングデバイスは、直列に接続される。２つのスイッチは、同時にターンオンするとコンデンサ両端間の破壊短絡を形成するので、同時にターンオンすることは決してできない。スイッチングデバイスは、一方のオンタイムが他方のオフタイムでありまた逆の場合も同様であるように連続してターンオン及びターンオフされる。スイッチングデバイスは、スイッチング周波数（又は搬送波）の速度でターンオン及びオフされ、また高周波構成要素である。オンタイム（又は、他のデバイスのオフタイム）は次に、変調周波数（低周波）によってスイッチング周波数時間の範囲内の最小値から最大値まで変調することができる。２つのスイッチングデバイスの中心接続が電源Ｖｉｎの一方の接続を形成し、分割ＤＣリンクコンデンサの中心接続又はスイッチングデバイスの重複ペアの中心接続のいずれかが、電源Ｖｉｎの他方の接続を形成する。低周波電圧で変調されたこの高周波は次に、出力のための低周波成分を抽出するためにフィルタ処理される。フィルタはこの目的のために使用され、実施例は、Ｌｍａｉｎ及びＣｍａｉｎを使用して構成されたものである。
【００２０】
インバータは、例えばＤＣ?ＤＣコンバータと同様である。本発明のＤＣリップル回路とＡＣリップル回路との間の主な違いは、ＤＣバージョンの入力電圧はただ１つの周波数（搬送波）を持ち、ＡＣバージョンの入力電圧は、２つの周波数（搬送波と変調器）を持つことである。
【００２１】
図３を参照すると、主変圧器Ｔ１のモデルの集中化構成回路３００を示している。モデル変圧器回路３００は、損失要因と寄生容量性効果を除く。磁化インダクタンスＬｍａｉｎは、主変圧器Ｔ１の一次側に示しているが、漏れインダクタンスＬｌｅａｋＳは、ひとまとまりにされ、主変圧器の二次側に関連している。
【００２２】
図４を参照すると、変圧器集中化構成回路３００に接続された変圧器リップル電流低減回路４００を示している。コンデンサＣｍａｉｎは、外部で主変圧器Ｔ１に接続され、漏れインダクタンスＬｌｅａｋＳと組合さって出力フィルタの一部を形成する。リップル電流低減回路４００は、図１の実施形態に関して上述した補助回路と同様であり、類似の構成要素を有する。変圧器リップル電流低減回路４００は、漏れインダクタの高周波リップル電流を相殺するよう作動することになる。しかしながら、フィルタインダクタンスＬｍａｉｎが漏れインダクタンスＬｌｅａｋＳの結果として主変圧器Ｔ１に組込まれる場合には、ノード３１０は、漏れインダクタのリップル電流の直接測定には使用できない。
【００２３】
図５は、変圧器集中化構成回路３００に作動可能に接続されると同時に漏れインダクタンスＬｌｅａｋＳのリップル電流基準の決定を可能にする変圧器リップル電流低減回路５００の好ましい実施形態を示している。変圧器リップル電流低減回路５００は、図４に示したノード３１０に等価の基準電圧の決定を可能にする補助巻線Ｎａｕｘを含む。補助巻線Ｎａｕｘは、一次巻線Ｎｐの回りにしっかりと巻かれるのが好ましい。補助巻線Ｎａｕｘ並びに補助変圧器Ｔａｕｘ、補助インダクタＬａｕｘ、補助コンデンサＣ１及び減衰抵抗器Ｒｄａｍｐの使用により、リップル電流低減回路５００は、主変圧器Ｔ１及び漏れインダクタのリップル電流の逆リップルであるリップル電流を持つ補助電流Ｉａｕｘを投入することができる。
【００２４】
図６は、変圧器集中化構成回路３００に作動可能に接続された変圧器リップル電流低減回路６００の別の実施形態を示している。変圧器リップル電流低減回路６００は、主変圧器Ｔ１に一体化（統合）された補助変圧器Ｔａｕｘを構成する。補助変圧器Ｔａｕｘは、二次巻線Ｎｓの回りにしっかりと巻かれた第１の補助巻線Ｎａｕｘ１を有し、また一次巻線Ｎｐの回りにしっかりと巻かれた第２の補助巻線Ｎａｕｘ２を有する。第１及び第２の補助巻線Ｎａｕｘ１及びＮａｕｘ２の各々の巻数は、等しい。次に主変圧器Ｔ１の変圧器比は、二次巻線Ｎｓと補助巻線Ｎａｕｘ１及びＮａｕｘ２との間の巻数比によって決定することができる。補助変圧器Ｔａｕｘ並びに補助インダクタＬａｕｘ、補助コンデンサＣ１及び減衰抵抗器Ｒｄａｍｐの使用により、リップル電流低減回路６００は、主変圧器Ｔ１及び漏れインダクタのリップル電流の逆リップルであるリップル電流を持つ補助電流Ｉａｕｘを投入することができる。
【００２５】
補助インダクタＬａｕｘは、主変圧器Ｔ１の鉄心磁束がリップル電流及び主電流成分の両方を含むので主変圧器Ｔ１の鉄心に一体化されず、リップル電流低減回路６００の作動と干渉することになる。しかしながら、主変圧器Ｔ１の鉄心に、外部延長部を設け、この延長部に補助インダクタＬａｕｘを付加することができる。外部延長部は、主変圧器Ｔ１から磁束を殆ど又は全く運ばない該主変圧器の鉄心のセクションであることになる。
【００２６】
図７は、例えば図６の回路で使用することができる対称巻き型主変圧器Ｔ１の断面図を示している。補助コンデンサＣ１は、第１及び第２の補助巻線Ｎａｕｘ１及びＮａｕｘ２と統合することができる。
【００２７】
それに限定されないが、第１及び第２の補助巻線Ｎａｕｘ１及びＮａｕｘ２に統合された補助コンデンサＣ１の実施例は、図８に示したコンデンサ埋込みケーブル８００によるものである。コンデンサ埋込みケーブル８００は、基板の主表面の上に配置された導体８１０及び８２０を備えた誘電体基板８３０を有する。コンデンサ埋込みケーブル８００は、巻線の所望の形状に巻くことができる。減衰抵抗器Ｒｄａｍｐもまた、例えばコンデンサケーブルに使用する損失の大きい誘電体材料などによって構造体に統合することができる。
【００２８】
図９は、変圧器集中化構成回路３００に作動可能に接続されかつさらに漏れインダクタンスＬｌｅａｋＳのリップル電流基準の決定を可能にする変圧器リップル電流低減回路９００の別の実施形態を示している。変圧器リップル電流低減回路９００は、図４に示したノード３１０に等価の基準電圧の決定を可能にするように配置された補助巻線Ｎａｕｘを含む。補助巻線Ｎａｕｘを配置することにより、一次及び二次巻線Ｎｐ及びＮｓ間の主変圧器Ｔ１の漏れ磁界領域が包含されるか又は本質的に取り込まれる。このように、補助巻線Ｎａｕｘは、一次及び二次巻線Ｎｐ及びＮｓ間に配置されて、漏れインダクタンスＬｌｅａｋＳのリップル電流基準の決定を可能にすることができる。補助巻線Ｎａｕｘ並びに補助インダクタＬａｕｘ、補助コンデンサＣ１及び減衰抵抗器Ｒｄａｍｐの使用により、リップル電流低減回路９００は、主変圧器Ｔ１及び漏れインダクタのリップル電流の逆リップルであるリップル電流を持つ補助電流Ｉａｕｘを投入することができる。
【００２９】
一次及び二次巻線Ｎｐ及びＮｓ間に補助巻線Ｎａｕｘを配置することは、同軸巻き型変圧器に対しては実施することができないが、オフセット長形型二次変圧器には使用することができる。図１０は、主変圧器Ｔ１の漏れ磁界を本質的に取り込むか又は包含する一次及び二次巻線Ｎｐ及びＮｓに対する補助巻線Ｎａｕｘの配置の断面図を示しており、これは、例えば図９の回路に使用することができる。さらに、補助コンデンサＣ１は、例えばコンデンサ埋込みケーブルなどによって補助巻線Ｎａｕｘに統合（一体化）することができる。減衰抵抗器Ｒｄａｍｐはまた、例えばコンデンサケーブルに使用する損失の大きい誘電対材料などによって構造体に統合することができる。
【００３０】
補助巻線Ｎａｕｘは、リップル電流低減回路９００に必要な漏れ電圧を直接供給することになる。二次巻線Ｎｓと補助巻線Ｎａｕｘとの間の巻数比を使用して、変圧器比を決定することができる。さらに、他の実施例として、補助インダクタＬａｕｘは、一次及び二次巻線Ｎｓ及びＮｐのいずれか又は両方から補助巻線Ｎａｕｘを離して一次及び二次巻線間の漏れインダクタンスを生成することによってリップル電流低減回路９００に統合することができる。
【００３１】
上述した例示的な実施形態では、変圧器リップル電流低減回路５００、６００及び９００は、漏れインダクタ及び主変圧器のリップル電流と比較して実質的に反対の逆リップルを持つ電流を、出力主コンデンサＣｍａｉｎに接続された側の漏れインダクタの一方端に投入する。投入電流の戻り経路は、同様に出力主コンデンサＣｍａｉｎの他方の端子に接続された二次巻線Ｎｓの他方の端子である。主電流は、逆リップル電流内には存在せず、漏れインダクタ電流から得られる。その結果、出力主コンデンサＣｍａｉｎ、すなわち出力フィルタコンデンサのリップル電流は、大いに低減され、このことにより、出力フィルタコンデンサの応力と損失を軽減すると共にフィルタの有効度を高める。
【００３２】
漏れインダクタは、インダクタ電圧を得るために直接アクセス可能にはできないが、図４から図９の例示的な実施形態は、この電圧の決定を可能にする種々の構成を提供する。しかしながら、本発明は、変圧器に作動可能に接続されかつ変圧器の二次側の漏れインダクタのリップル電流を低減又は排除するように作動するためのリップル電流低減回路の使用を可能にする他の構成を考慮している。
【００３３】
次に、本発明によって幾つかの利点が得られることが明らかになるであろう。変圧器リップル電流低減回路５００、６００及び９００は、変圧器二次側に取り付けられたコンデンサへの漏れインダクタのリップル電流を低減する。変圧器リップル電流低減回路５００、６００及び９００は、変圧器二次側に接続された静電容量を低減するために使用することができ、及び／又はコンデンサＣｍａｉｎの応力を低下させることができる。変圧器リップル電流低減回路５００、６００及び９００は、主リップル電流振幅だけを運ぶので、低周波電流成分は殆ど存在しない。変圧器リップル電流低減回路５００、６００及び９００は、低周波主インダクタ電流を運ばない。変圧器リップル電流低減回路５００、６００及び９００は、主変圧器Ｔ１に部分的に又は完全に統合されて回路の構成要素の数が増加しないようにすることができる。
【００３４】
１つ又はそれ以上の例示的な実施形態に関して本発明を説明してきたが、本発明の技術的範囲から逸脱することなく、本発明の要素に対して種々の変更を加えることができ、また本発明の要素を均等物で置き換えることができることは、当業者には明らかであろう。さらに、本発明の技術的範囲から逸脱することなく、特定の状況又は物的要素を本発明の教示に適合させるように多くの改良を加えることができる。従って、本発明は、本発明を実行するために考えられた最良の形態として開示した特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明は、特許請求の範囲の技術的範囲内に属する全ての実施形態を含むことになる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】ＡＣコンバータリップル低減回路の第１の実施形態を示す図。
【図２】下の部分で「ズームイン」した電流波形を示した状態の、図１の回路の一般的な電圧及び電流波形を示す図。
【図３】変圧器の集中化構成回路モデルを示す図。
【図４】図３の変圧器モデルへのリップル低減回路の原理的接続を示す図。
【図５】補助巻線を利用しかつ変圧器の集中化構成回路モデルに作動可能に結合された変圧器リップル電流低減回路の実施形態を示す図。
【図６】リップル低減回路の補助変圧器形成部分によって補助変圧器が集中化構成回路モデルの主変圧器に統合された変圧器リップル電流低減回路を示す図。
【図７】図６の回路に使用可能な統合漏れインダクタンスを持つ対称巻き同軸巻線型変圧器の平面断面図。
【図８】コンデンサ埋込みケーブルを示す図。
【図９】補助巻線を有しかつ変圧器の集中化構成回路モデルに作動可能に結合された変圧器リップル電流低減回路の別の実施形態を示す図。
【図１０】図９の回路に使用可能な統合漏れインダクタンスを持つオフセット長形型二次変圧器を示す平面断面図。
【符号の説明】
【００３６】
１０、１２  電源端子
１４、１６  出力端子
Ｖｉｎ  低周波ＡＣ電圧
Ｔ１  主変圧器
Ｎｐ  一次巻線
Ｎｓ  二次巻線
Ｌｍａｉｎ  インダクタ
Ｃｍａｉｎ  出力コンデンサ
Ｃ１  補助コンデンサ
Ｔａｕｘ  補助変圧器
Ｎ１  補助一次巻線
Ｎ２  補助二次巻線
Ｌａｕｘ  補助インダクタ
Ｒｄａｍｐ  減衰抵抗器
【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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【国際調査報告】
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