(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次側回路と、該一次側回路と絶縁して設けられた二次側回路と、を備え、該二次側回路は複数の出力経路を含む電力変換装置であって、
前記一次側回路と、前記二次側回路との間を絶縁し、前記一次側回路の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、
前記電源トランスの二次側と、前記複数の出力経路との間に、前記複数の出力経路に対応して並列的に接続され、前記複数の出力経路のそれぞれへの接続状態を、オン状態及びオフ状態の何れかに保持する切替スイッチと、
前記複数の出力経路に応じて、前記一次側出力電圧を制御する制御部と、
前記一次側出力電圧の指令値に基づいて、前記一次側出力電圧に対応する前記二次側回路の二次側出力電圧の出力先を、前記複数の出力経路の何れかに切り替える切替部と、
を備え、
前記一次側回路は、
前記制御部から出力された駆動パルスに応じて、前記一次側出力電圧を制御するスイッチング素子を有し、
前記制御部は、
前記複数の出力経路のうち、切り替えられた出力経路に対応した前記二次側回路の二次側出力電圧と、前記切り替えられた出力経路に対応した前記一次側出力電圧の指令値と、に基づいて、前記二次側回路の二次側出力電圧に対応した前記一次側出力電圧のためのｐｗｍ信号を生成させる前記駆動パルスを補償し、
前記切替部は、
前記一次側回路から前記二次側回路に前記一次側出力電圧が供給されている間、前記一次側出力電圧の指令値に基づいて、前記オン状態及び前記オフ状態の何れかに前記切替スイッチを保持させる、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記切替部は、
前記一次側回路が前記複数の出力経路のうち一部の出力経路に対応したｐｗｍ信号を発生させている場合、前記一部の出力経路への接続状態をオン状態に保持させ、前記一次側回路が前記複数の出力経路のうち他の一部の出力経路に対応したｐｗｍ信号を発生させている場合、前記他の一部の出力経路への接続状態をオン状態に保持させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の絶縁電源を必要とする場合、一次側が電源に接続された電源トランスと、電源トランスの二次側に複数の独立した二次巻線とを設け、これらの二次巻線にそれぞれ負荷回路を接続した電力変換装置がある。この場合、絶縁電源の数に比例して二次巻線を設ける回路構成であるため、回路構成が大型化する。
【０００３】
そこで、二次巻線を複数設ける代わりに、電源トランスの二次側に並列に接続された複数のスイッチと、これらの複数のスイッチの出力側に接続されたコンデンサとを設け、スイッチのオン時間を時分割制御した電力変換装置がある（例えば、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６−３３５２５１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、特許文献１に記載の従来技術は、二次側回路のスイッチング制御により、電圧の調整制御と、電流の経路制御との両方の制御が行われる。よって、特許文献１に記載の従来技術は、二次側回路のスイッチング制御が複雑になっている。
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、二次側回路の制御の簡易化を図ることができる電力変換装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る電力変換装置は、一次側回路と、該一次側回路と絶縁して設けられた二次側回路と、を備え、該二次側回路は複数の出力経路を含む電力変換装置であって、前記一次側回路と、前記二次側回路との間を絶縁し、前記一次側回路の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、前記電源トランスの二次側と、前記複数の出力経路との間に、前記複数の出力経路に対応して並列的に接続され、前記複数の出力経路のそれぞれへの接続状態を、オン状態及びオフ状態の何れかに保持する切替スイッチと、前記複数の出力経路に応じて、前記一次側出力電圧を制御する制御部と、前記一次側出力電圧の指令値に基づいて、前記一次側出力電圧に対応する前記二次側回路の二次側出力電圧の出力先を、前記複数の出力経路の何れかに切り替える切替部と、を備え、前記一次側回路は、前記制御部から出力された駆動パルスに応じて、前記一次側出力電圧を制御するスイッチング素子を有し、前記制御部は、前記複数の出力経路のうち、切り替えられた出力経路に対応した前記二次側回路の二次側出力電圧と、前記切り替えられた出力経路に対応した前記一次側出力電圧の指令値と、に基づいて、前記二次側回路の二次側出力電圧に対応した前記一次側出力電圧のためのｐｗｍ信号を生成させる前記駆動パルスを補償し、前記切替部は、前記一次側回路から前記二次側回路に前記一次側出力電圧が供給されている間、前記一次側出力電圧の指令値に基づいて、前記オン状態及び前記オフ状態の何れかに前記切替スイッチを保持させる、ことを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る電力変換装置によれば、一次側回路で出力電圧の制御を行い、二次側回路で出力電圧の出力先の制御を行うことができる。したがって、二次側回路の制御の簡易化を図ることができる。
【０００９】
また、本発明に係る電力変換装置において、前記一次側回路と、前記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、前記電源トランスの二次側と、前記複数の出力経路との間に、前記複数の出力経路に対応して並列的に接続され、前記複数の出力経路のそれぞれへの接続状態を、オン状態及びオフ状態の何れかに保持する切替スイッチと、をさらに備え、前記切替部は、前記一次側出力電圧の指令値に基づいて、前記オン状態及び前記オフ状態の何れかに前記切替スイッチを保持させることが好ましい。
【００１０】
この電力変換装置によれば、二次側に複数の二次巻線を設けることなく、１つの電源トランスで複数の出力経路のうちの何れかに出力電圧を出力することができる。したがって、回路規模を縮小することができるので、製造コストを削減することができる。
【００１１】
また、本発明に係る電力変換装置において、前記一次側回路は、前記制御部から出力された駆動パルスに応じて、前記一次側出力電圧を制御するスイッチング素子を有し、前記制御部は、前記複数の出力経路のうち、切り替えられた出力経路に対応した二次側出力電圧と、前記切り替えられた出力経路に対応した前記一次側出力電圧の指令値と、に基づいて、前記駆動パルスを補償することが好ましい。
【００１２】
この電力変換装置によれば、補償された駆動パルスに応じてスイッチング素子を制御することができる。よって、出力電圧を補償することができる。
また、本発明に係る電力変換装置において、前記切替部は、前記一次側回路が前記複数の出力経路のうち一部の出力経路に対応したｐｗｍ信号を発生させている場合、前記一部の出力経路への接続状態をオン状態に保持させ、前記一次側回路が前記複数の出力経路のうち他の一部の出力経路に対応したｐｗｍ信号を発生させている場合、前記他の一部の出力経路への接続状態をオン状態に保持させることが好ましい。
この電力変換装置によれば、二次側に複数の二次巻き線を設けることなく、複数の出力経路のうちの何れかに出力電圧を出力することができる。したがって、二次側回路の制御の簡易化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、二次側回路の制御の簡易化を図ることができる電力変換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態に係る電力変換装置１の回路構成を示す図である。
【図２】制御部２１の機能構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、本実施形態に係る電力変換装置１の回路構成を示す図である。図１に示すように、電力変換装置１は、一次側回路と、一次側回路と絶縁して設けられた二次側回路と、を備えたものである。ここで、二次側回路は、複数の出力経路１５、１６を含んでいるものである。また、電力変換装置１は、詳細について後述するが、制御部２１と、切替部３１とを備えている。
【００１６】
具体的には、電力変換装置１は、直流電源１０、Ｈブリッジインバータ１１、電源トランス１２、整流器１３、切替スイッチ１４、出力経路１５、１６、及びコンデンサ１７、１８を備えている。また、電力変換装置１は、制御部２１と、切替部３１との間に、出力側信号変換部２３及びフォトカプラ２４を備えている。また、電力変換装置１は、制御部２１と、出力経路１６との間に、フィードバック回路４１を備えている。また、電力変換装置１は、制御部２１と、出力経路１５との間に、フィードバック回路４２を備えている。
【００１７】
また、電源トランス１２を基準とすると、一次側回路は、直流電源１０と、Ｈブリッジインバータ１１とを含むものである。また、電源トランス１２を基準とすると、二次側回路は、整流器１３、切替スイッチ１４、出力経路１５、１６、コンデンサ１７、１８を含むものである。
【００１８】
直流電源１０は、例えば二次電池で構成され、直流電力を出力側に供給するものである。直流電源１０の出力側は、Ｈブリッジインバータ１１に接続されている。よって、直流電源１０は、直流電力をＨブリッジインバータ１１に供給するものである。
【００１９】
Ｈブリッジインバータ１１は、入力側が直流電源１０の出力側に接続され、出力側が電源トランス１２の一次側に接続され、４個のスイッチング素子から構成されるものである。Ｈブリッジインバータ１１の機能構成は当業者であれば容易に理解されるものであるため、詳細についての説明は省略するが、Ｈブリッジインバータ１１は、４個のスイッチング素子のうち、対角に配置された２個のスイッチング素子と、もう一方の２個のスイッチング素子とを交互に導通させることにより出力電圧を制御するものである。
【００２０】
電源トランス１２は、一次側回路と、二次側回路との間を絶縁し、一次側回路の一次側出力電圧を二次側回路に供給するものである。電源トランス１２は、一次側がＨブリッジインバータ１１に接続され、二次側が整流器１３に接続されている。電源トランス１２は、一次側と、二次側との巻線比に応じた交番電圧を整流器１３に印加するものである。
【００２１】
整流器１３は、入力側が電源トランス１２に接続され、出力側が切替スイッチ１４に接続され、ブリッジ回路で構成されるものであり、入力側に印加された交番電圧を直流電圧に整流するものである。
【００２２】
切替スイッチ１４は、電源トランス１２の二次側と、複数の出力経路１５、１６との間に、複数の出力経路１５、１６に対応して並列的に接続され、複数の出力経路１５、１６のそれぞれへの接続状態を、オン状態及びオフ状態の何れかに保持するものである。
【００２３】
なお、オン状態は、接続がされている状態を意味する。接続がされている状態は、図示しない負荷側に一次側から電圧が供給される状態であればよい。例えば、切替スイッチ１４が、電源トランス１２の二次側と、出力経路１５との間をオン状態に保持している場合、電源トランス１２の二次側と、出力経路１５との間の経路は、図示しない負荷側に一次側から電圧が供給される状態となる。図示しない負荷側に一次側から電圧が供給される状態は、機械的接続、電気的接続、及び磁気的接続等の何れかの構成で実現されればよい。
【００２４】
一方、オフ状態は、接続がされていない状態を意味する。接続がされていない状態は、図示しない負荷側に一次側から電圧が供給されない状態であればよい。例えば、切替スイッチ１４が、電源トランス１２の二次側と、出力経路１５との間をオフ状態に保持している場合、電源トランス１２の二次側と、出力経路１５との間の経路は、図示しない負荷側に一次側から電圧が供給されない状態となる。図示しない負荷側に一次側から電圧が供給されない状態は、機械的接続の解除、電気的接続の解除、及び磁気的接続の解除等の何れかの構成で実現されればよい。なお、オフ状態であっても、後述するコンデンサ１７、１８により図示しない負荷側にコンデンサ１７、１８から電圧が供給される場合がある。
【００２５】
切替スイッチ１４は、具体的には、整流器１３の出力側と、出力経路１５及び出力経路１６の入力側との間に設けられている。より具体的には、切替スイッチ１４は、整流器１３の出力側と、出力経路１５の入力側との間の経路を、オン状態及びオフ状態の何れかに保持するものである。また、切替スイッチ１４は、整流器１３の出力側と、出力経路１６の入力側との間の経路を、オン状態及びオフ状態の何れかに保持するものである。
【００２６】
ここで、切替スイッチ１４は、複数の出力経路１５、１６のうち、同時に複数の経路をオン状態に保持せず、何れか１つの経路をオン状態にしたときには他の経路をオフ状態にするものであって、経路の状態を排他的に保持するものである。
【００２７】
出力経路１５は、入力側が切替スイッチ１４の出力側に接続され、出力側が図示しない負荷側に接続され、図１の出力Ａとして出力される。また、出力経路１５には、コンデンサ１８が並列に接続され、コンデンサ１８に印加される電圧が二次側出力電圧となり、整流器１３の出力側と、出力経路１５の入力側との間の経路がオフ状態のときに図１の出力Ａとして出力される。出力経路１６は、入力側が切替スイッチ１４の出力側に接続され、出力側が図示しない負荷側に接続され、図１の出力Ｂとして出力される。また、出力経路１６には、コンデンサ１７が並列に接続され、コンデンサ１７に印加される電圧が二次側出力電圧となり、整流器１３の出力側と、出力経路１６の入力側との間の経路がオフ状態のときに図１の出力Ｂとして出力される。このように、出力経路１５と並列に接続されたコンデンサ１８及び出力経路１６と並列に接続されたコンデンサ１７により、出力Ａ及び出力Ｂへの同時出力が可能な回路構成となっている。なお、出力経路１５の出力側に接続された負荷と、出力経路１６の出力側に接続された負荷とは、別々のものである。
【００２８】
フィードバック回路４１は、帰還側信号変換部３５と、フォトカプラ２５とを備え、出力経路１６の二次側出力電圧のデータを制御部２１に転送するものである。図示は省略するが、コンデンサ１７の両端には電圧を検知する機器が並列して設けられており、フィードバック回路４１は、その機器の出力を取得するものである。帰還側信号変換部３５は、その機器の出力をＡ／Ｄ変換し、予め設定された形式のデータに変換し、フォトカプラ２５に出力するものである。フォトカプラ２５は、二次側回路と、制御部２１との間を絶縁し、帰還側信号変換部３５の出力、すなわち、二次側出力電圧のデータを制御部２１に転送するものである。
【００２９】
フィードバック回路４２は、帰還側信号変換部３６と、フォトカプラ２６とを備え、出力経路１５の二次側出力電圧のデータを制御部２１に転送するものである。図示は省略するが、コンデンサ１８の両端には電圧を検知する機器が並列して設けられており、フィードバック回路４２は、その機器の出力を取得するものである。帰還側信号変換部３６は、その機器の出力をＡ／Ｄ変換し、予め設定された形式のデータに変換し、フォトカプラ２６に出力するものである。フォトカプラ２６は、二次側回路と、制御部２１との間を絶縁し、帰還側信号変換部３６の出力、すなわち、二次側出力電圧のデータを制御部２１に転送するものである。
【００３０】
上記で説明した一次側回路及び二次側回路は、制御部２１及び切替部３１が制御する。具体的には、制御部２１は、複数の出力経路１５、１６に応じて、一次側回路の一次側出力電圧を制御するものである。切替部３１は、一次側出力電圧の指令値に基づいて、一次側出力電圧に対応する二次側回路の二次側出力電圧の出力先を、複数の出力経路１５、１６の何れかに切り替えるものである。切替部３１は、一次側出力電圧の指令値に基づいて、オン状態及びオフ状態の何れかに切替スイッチ１４を保持させるものである。
【００３１】
制御部２１には、第１記憶部２２が接続されている。第１記憶部２２は、制御部２１の各種制御に必要なデータが格納されている。切替部３１には、第２記憶部３３が接続されている。第２記憶部３３は、切替部３１の各種制御に必要なデータが格納されている。なお、第１記憶部２２及び第２記憶部３３の詳細については後述する。
【００３２】
上記で説明したように、一次側回路に含まれるＨブリッジインバータ１１は、制御部２１から出力された駆動パルスｐｕｌｓｅに応じて、一次側出力電圧を制御するスイッチング素子を有している。また、制御部２１は、複数の出力経路１５、１６のうち、切り替えられた出力経路に対応した二次側出力電圧と、切り替えられた出力経路に対応した一次側出力電圧の指令値と、に基づいて、駆動パルスｐｕｌｓｅを補償するものである。
【００３３】
次に、制御部２１の詳細について図２を用いて説明する。図２は、制御部２１の機能構成を示すブロック図である。制御部２１は、マイコンを主体として構成されたものであり、駆動パルスｐｕｌｓｅをＨブリッジインバータ１１に供給するものである。また、制御部２１は、駆動パルスｐｕｌｓｅに応じて生成された一次側出力電圧の指令値を出力側信号変換部２３に供給するものである。
【００３４】
図２に示すように、制御部２１は、フィードバック制御部５１と、フィードフォワード制御部５２とを備えている。フィードバック制御部５１は、オンデューティ算出手段５９、オンデューティ補償手段６０、及び駆動パルス生成手段５５を備えている。オンデューティ算出手段５９は、電流指令値制御手段５３及びオンデューティ制御手段５４を備えている。
【００３５】
ここで、第１記憶部２２は、下記の各種演算の入力と出力との対応関係が記憶されたテーブルが記憶されたものである。つまり、制御部２１は、第１記憶部２２を参照することにより、下記で説明する各種演算結果を求めればよい。なお、上記のテーブルは、実験値又は理論計算等により予め求めておけばよい。
【００３６】
フィードバック制御部５１は、電圧Ｖｏと、電圧指令値Ｖｏ＊と、電流Ｉｄｃとに基づいて、駆動パルスｐｕｌｓｅを生成するものである。
【００３７】
具体的には、電流指令値制御手段５３は、電圧Ｖｏと、電圧指令値Ｖｏ＊と、に基づいて、電流指令値Ｉｄｃ＊を求めるものである。電圧Ｖｏは、上記で説明した二次側出力電圧に相当する。なお、二次側出力電圧は、上記で説明したフィードバック回路４１、４２から取得すればよい。電圧指令値Ｖｏ＊は、上記で説明した一次側出力電圧の指令値に相当する。電流指令値制御手段５３は、例えば、電圧Ｖｏと、電圧指令値Ｖｏ＊との差分を比例積分制御することにより、電流指令値Ｉｄｃ＊を求めるものである。
【００３８】
オンデューティ制御手段５４は、電流指令値Ｉｄｃ＊と、電流Ｉｄｃと、に基づいて、Ｈブリッジインバータ１１のスイッチング素子のオンデューティｄｕｔｙを求めるものである。電流Ｉｄｃは、直流電源１０からＨブリッジインバータ１１へ流れる電流の検知結果であって、例えばシャント抵抗器で検知されるものである。オンデューティ制御手段５４は、例えば、電流指令値Ｉｄｃ＊と、電流Ｉｄｃとの差分を比例積分制御することにより、オンデューティｄｕｔｙを求めるものである。
【００３９】
オンデューティ補償手段６０は、オンデューティｄｕｔｙと、後述するオンデューティ理論値Ｄｏｎ＊と、に基づいて、オンデューティｄｕｔｙを補償するものである。
【００４０】
駆動パルス生成手段５５は、補償されたオンデューティｄｕｔｙに基づいて、Ｈブリッジインバータ１１のスイッチング素子を動作させる駆動パルスｐｕｌｓｅを生成し、Ｈブリッジインバータ１１に出力するものである。駆動パルスｐｕｌｓｅは、例えば三角波又は鋸歯波のようなキャリア信号と、補償後のオンデューティｄｕｔｙとを比較し、キャリア信号と比べて補償後のオンデューティｄｕｔｙが大きくなる区間だけ、スイッチング素子がオン状態となるようなパルス信号、すなわち、矩形波である。
【００４１】
フィードフォワード制御部５２は、電圧推定手段５６及びオンデューティ理論値算出手段５７を備えている。フィードフォワード制御部５２は、電流Ｉｄｃと、電圧指令値Ｖｏ＊と、に基づいて、オンデューティ理論値Ｄｏｎ＊を求め、フィードフォワード補償するものである。
【００４２】
具体的には、電圧推定手段５６は、電流Ｉｄｃに基づいて、電圧Ｖｄｓを推定するものである。つまり、電圧推定手段５６は、電流Ｉｄｃに基づいて、二次側出力電圧を推定するものである。オンデューティ理論値算出手段５７は、推定した電圧Ｖｄｓと、電圧指令値Ｖｏ＊と、に基づいて、オンデューティ理論値Ｄｏｎ＊を求めるものである。つまり、オンデューティ理論値算出手段５７は、推定した二次側出力電圧と、一次側出力電圧の指令値と、に基づいて、オンデューティ理論値Ｄｏｎ＊を求めるものである。なお、オンデューティ理論値Ｄｏｎ＊の代わりに、数学モデルによる近似式を用いることにより、近似値Ｄｃｍｐが求められてもよい。
【００４３】
つまり、制御部２１は、フィードバック回路４１、４２から取得した二次側出力電圧が、一次側出力電圧の指令値とずれた場合、一次側出力電圧の指令値に近づくようにｐｗｍ信号を変化させるものである。この際、制御部２１は、複数の出力経路１５、１６のうち、切り替えられた出力経路に対応した二次側出力電圧と、切り替えられた出力経路に対応した一次側出力電圧の指令値と、に基づいて、駆動パルスｐｕｌｓｅを補償するものである。
【００４４】
具体的には、制御部２１は、一次側出力電圧の指令値が、出力経路１５に対応するものである間、フィードバック回路４２から取得した二次側出力電圧に対応した一次側出力電圧のためのｐｗｍ信号を生成させる駆動パルスｐｕｌｓｅを出力し、フィードバック回路４１から取得した二次側出力電圧に対応した一次側出力電圧のためのｐｗｍ信号を生成させる駆動パルスｐｕｌｓｅを出力しない。同様に、制御部２１は、一次側出力電圧の指令値が、出力経路１６に対応するものである間、フィードバック回路４１から取得した二次側出力電圧に対応した一次側出力電圧のためのｐｗｍ信号を生成させる駆動パルスｐｕｌｓｅを出力し、フィードバック回路４２から取得した二次側出力電圧に対応した一次側出力電圧のためのｐｗｍ信号を生成させる駆動パルスｐｕｌｓｅを出力しない。
【００４５】
次に、図１に戻り、切替部３１の詳細について説明する。切替部３１は、マイコンを主体として構成されたものであり、一次側出力電圧に対応する二次側回路の二次側出力電圧の出力先の切替指令を切替スイッチ１４に供給するものである。切替部３１は、具体的には、出力側信号変換部２３及びフォトカプラ２４を介して、制御部２１からの指令に基づいて動作するものである。
【００４６】
ここで、第２記憶部３３は、下記の各種処理の入力と出力との対応関係が記憶されたテーブルが記憶されたものである。つまり、切替部３１は、第２記憶部３３を参照することにより、下記で説明する各種処理を実行すればよい。なお、上記のテーブルは、予め設計値等から求めておけばよい。
【００４７】
出力側信号変換部２３は、出力指示信号、具体的には一次側出力電圧の指令値を、フォトカプラ２４内で処理する形式の信号に変換し、フォトカプラ２４に転送する。フォトカプラ２４は、一次側回路と、二次側回路との絶縁状態を維持しつつ、切替部３１に一次側出力電圧の指令値を転送する。切替部３１は、第２記憶部３３を参照し、一次側出力電圧の指令値に基づいて、オン状態及びオフ状態の何れかに切替スイッチ１４を保持させる。具体的には、切替部３１は、第２記憶部３３を参照し、切替スイッチ１４を制御することにより、複数の出力経路１５、１６のうち、一次側出力電圧の指令値に対応するものを選択する。
【００４８】
つまり、切替部３１は、切替スイッチ１４の切替動作を、一次側出力電圧の指令値に基づいて実施する。よって、切替部３１は、一次側回路が出力経路１５に対応したｐｗｍ信号を発生させている場合、切替スイッチ１４により、出力経路１５への接続状態をオン状態に保持させる。また、切替部３１は、一次側回路が出力経路１６に対応したｐｗｍ信号を発生させている場合、切替スイッチ１４により、出力経路１６への接続状態をオン状態に保持させる。
【００４９】
このようにすることで、電力変換装置１は、二次側に複数の二次巻線を設けることなく、１つの電源トランス１２で複数の出力経路１５、１６のうちの何れかに出力電圧を出力することができる。
【００５０】
なお、制御部２１に与える出力経路１５、１６に対応する一次側出力電圧の指令値を適切なタイミングで切り替えることで、出力経路１５と、出力経路１６とにそれぞれ指定した電圧を同時に印加し続けることができる。これにより、複数の異なる出力電圧を同時に出力するＤＣ−ＤＣコンバータを、ひとつの電源トランス１２で実現することができる。
【００５１】
以上、電力変換装置１の回路構成について説明した。次に、電力変換装置１の動作について説明する。制御部２１は、図示しない外部機器、例えばＥＣＵからの指令により、出力経路１５に対応する一次側出力電圧の指令値を生成する。次に、制御部２１は、生成した一次側出力電圧の指令値に対応するｐｗｍ信号を生成させる駆動パルスｐｕｌｓｅを生成し、生成した駆動パルスｐｕｌｓｅをＨブリッジインバータ１１に供給する。また、制御部２１は、生成した一次側出力電圧の指令値を出力側信号変換部２３に供給する。
【００５２】
次に、Ｈブリッジインバータ１１は、制御部２１から供給された駆動パルスｐｕｌｓｅに応じた一次側出力電圧を生成する。Ｈブリッジインバータ１１は、生成した一次側出力電圧を電源トランス１２を介して二次側回路に供給する。次に、整流器１３は、電源トランス１２を介して供給された一次側出力電圧を整流する。
【００５３】
この間、切替部３１は、出力側信号変換部２３から供給された一次側出力電圧の指令値に基づいて、オン状態及びオフ状態の何れかに切替スイッチ１４を保持させる。これにより、切替スイッチ１４は、出力経路１５の接続状態をオン状態に保持すると共に、出力経路１６の接続状態をオフ状態に保持する。
【００５４】
この接続状態において、整流器１３は、整流した電圧を出力経路１５に供給する。次に、コンデンサ１８に電圧が印加され、図示しない負荷へ二次側出力電圧が出力Ａとして供給される。この際、フィードバック回路４２は、二次側出力電圧の検知結果を制御部２１に転送する。制御部２１は、出力経路１５に対応した二次側出力電圧と、出力経路１５に対応した一次側出力電圧の指令値と、に基づいて、駆動パルスｐｕｌｓｅを補償する。次に、制御部２１は、補償した駆動パルスｐｕｌｓｅをＨブリッジインバータ１１に供給し、以後、上記の動作が繰り返される。
【００５５】
なお、制御部２１は、図示しない外部機器、例えばＥＣＵからの指令により、出力経路１６に対応する一次側出力電圧の指令値を生成した場合、Ｈブリッジインバータ１１、電源トランス１２、整流器１３、及び出力側信号変換部２３の動作は同様であり、制御部２１の動作が出力経路１６に対応するものである点と、切替部３１の動作が出力経路１６への接続状態をオン状態に保持するものである点とで相違する。よって、制御部２１及び切替部３１に関連する動作について説明し、他の回路構成の動作説明については省略する。
【００５６】
制御部２１は、図示しない外部機器、例えばＥＣＵからの指令により、出力経路１６に対応する一次側出力電圧の指令値を生成する。次に、制御部２１は、生成した一次側出力電圧の指令値に対応するｐｗｍ信号を生成させる駆動パルスｐｕｌｓｅを生成し、生成した駆動パルスｐｕｌｓｅをＨブリッジインバータ１１に供給する。また、制御部２１は、生成した一次側出力電圧の指令値を出力側信号変換部２３に供給する。
【００５７】
切替部３１は、出力側信号変換部２３から供給された一次側出力電圧の指令値に基づいて、オン状態及びオフ状態の何れかに切替スイッチ１４を保持させる。これにより、切替スイッチ１４は、出力経路１６の接続状態をオン状態に保持すると共に、出力経路１５の接続状態をオフ状態に保持する。
【００５８】
この接続状態において、整流器１３は、整流した電圧を出力経路１６に供給する。次に、コンデンサ１７に電圧が印加され、図示しない負荷へ二次側出力電圧が出力Ｂとして供給される。この際、フィードバック回路４１は、二次側出力電圧の検知結果を制御部２１に転送する。制御部２１は、出力経路１６に対応した二次側出力電圧と、出力経路１６に対応した一次側出力電圧の指令値と、に基づいて、駆動パルスｐｕｌｓｅを補償する。次に、制御部２１は、補償した駆動パルスｐｕｌｓｅをＨブリッジインバータ１１に供給し、以後、上記の動作が繰り返される。
【００５９】
なお、図示しない外部機器、例えばＥＣＵが制御部２１に与える、出力経路１５又は出力経路１６に対応した一次側出力電圧の指令値を適切なタイミングで切り替えることで、出力経路１５と出力経路１６とにそれぞれ指定した電圧を同時に印加し続けることができる。この切り替えタイミングは、例えば、一定時間の時分割で切り替わるものであればよい。また、この切り替えタイミングは、例えば、出力電圧の指令値と出力電圧検出値との差が、ある閾値以上になったら切り替わるものであってもよい。このような切り替えタイミングは、特に限定されるものではなく、コンデンサ１７、１８の容量、コンデンサ１７、１８の想定される充放電量、及びその周囲の寄生容量等を考慮して予め決定しておけばよい。
【００６０】
以上の説明から、電力変換装置１は、制御部２１が一次側出力電圧を制御し、切替部３１が一次側出力電圧に対応する二次側出力電圧の出力先を切り替える。つまり、電力変換装置１は、二次側回路が出力電圧と、出力電圧の出力先との両方の制御を行う必要がない。よって、電力変換装置１は、一次側回路で出力電圧の制御を行い、二次側回路で出力電圧の出力先の制御を行うことができる。したがって、電力変換装置１は、二次側回路の制御の簡易化を図ることができる。
【００６１】
また、電力変換装置１は、電源トランス１２が一次側から二次側に出力電圧を供給し、切替スイッチ１４が複数の出力経路１５、１６のうちの何れかを切り替える。これにより、電力変換装置１は、二次側に複数の二次巻線を設けることなく、１つの電源トランス１２で複数の出力経路のうちの何れかに出力電圧を出力することができる。したがって、回路規模を縮小することができるので、装置の小型化及び製造コストの削減を図ることができる。
【００６２】
また、電力変換装置１は、切り替えられた出力経路に対応する二次側出力電圧と、そのときの一次側出力電圧の指令値と、に基づいて、駆動パルスｐｕｌｓｅを補償する。よって、電力変換装置１は、補償された駆動パルスｐｕｌｓｅに応じてスイッチング素子を制御することができる。したがって、電力変換装置１は、出力電圧を補償することができる。
【００６３】
このようにして、本実施形態に係る電力変換装置１によれば、一次側回路と、該一次側回路と絶縁して設けられた二次側回路と、を備え、該二次側回路は複数の出力経路１５、１６を含む電力変換装置１であって、複数の出力経路１５、１６に応じて、一次側回路の一次側出力電圧を制御する制御部２１と、一次側出力電圧の指令値に基づいて、一次側出力電圧に対応する二次側回路の二次側出力電圧の出力先を、複数の出力経路１５、１６の何れかに切り替える切替部３１と、を備えている。
【００６４】
よって、電力変換装置１は、一次側回路で出力電圧の制御を行い、二次側回路で出力電圧の出力先の制御を行うことができる。したがって、電力変換装置１は、二次側回路の制御の簡易化を図ることができる。
【００６５】
また、電力変換装置１は、一次側回路と、二次側回路との間を絶縁し、一次側出力電圧を二次側回路に供給する電源トランス１２と、電源トランス１２の二次側と、複数の出力経路１５、１６との間に、複数の出力経路１５、１６に対応して並列的に接続され、複数の出力経路１５、１６のそれぞれへの接続状態を、オン状態及びオフ状態の何れかに保持する切替スイッチ１４と、をさらに備え、切替部３１は、一次側出力電圧の指令値に基づいて、オン状態及びオフ状態の何れかに切替スイッチ１４を保持させるものである。
【００６６】
これにより、電力変換装置１は、二次側に複数の二次巻線を設けることなく、１つの電源トランス１２で複数の出力経路１５、１６のうちの何れかに出力電圧を出力することができる。したがって、回路規模を縮小することができるので、装置の小型化及び製造コストの削減を図ることができる。
【００６７】
また、電力変換装置１において、一次側回路は、制御部２１から出力された駆動パルスに応じて、一次側出力電圧を制御するスイッチング素子を有し、制御部２１は、複数の出力経路１５、１６のうち、切り替えられた出力経路に対応した二次側出力電圧と、切り替えられた出力経路に対応した一次側出力電圧の指令値と、に基づいて、駆動パルスｐｕｌｓｅを補償するものである。
【００６８】
これにより、電力変換装置１は、補償された駆動パルスｐｕｌｓｅに応じてスイッチング素子を制御することができる。よって、電力変換装置１は、出力電圧を補償することができる。
【００６９】
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよい。
【００７０】
例えば、本実施形態において、一次側回路のうち、一次側出力電圧を出力する回路をＨブリッジインバータ１１で構成するようにしたが、これに限らず、矩形波のｐｗｍ制御が可能な回路であればよい。
【００７１】
加えて、本実施形態では、一次側回路と、二次側回路との間を、光を媒体としたフォトカプラ２４、２５、２６で絶縁するようにしたが、これに限らず、磁気を媒体とした磁気カプラで絶縁するようにしてもよい。
【００７２】
加えて、本実施形態では、ｐｗｍ信号を用いたが、これに限らず、ｐａｍ信号を用いてもよい。なお、ｐａｍ信号を用いる場合、一次側に別途変圧回路を設ければよい。
【００７３】
なお、スイッチング素子については特に限定していないが、シリコン系スイッチング素子ではなく、ワイドバンドギャップ半導体を用いてもよい。ワイドバンドギャップ半導体は、シリコン系スイッチング素子に比べ、バンドギャップが広くて低損失の半導体素子であり、例えば炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、ダイヤモンド素子である。これらにより、損失低減を図ることができる。
【００７４】
また、出力経路１５、１６が２つの場合について説明したが、これに限らず、出力経路１５、１６のような経路が３つ以上であってもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１                ：電力変換装置
１０              ：直流電源
１１              ：Ｈブリッジインバータ
１２              ：電源トランス
１３              ：整流器
１４              ：切替スイッチ
１５、１６        ：出力経路
１７、１８        ：コンデンサ
２１              ：制御部
２２              ：第１記憶部
２３              ：出力側信号変換部
２４、２５、２６  ：フォトカプラ
３１              ：切替部
３３              ：第２記憶部
３５、３６        ：帰還側信号変換部
４１、４２        ：フィードバック回路
５１              ：フィードバック制御部
５２              ：フィードフォワード制御部
５３              ：電流指令値制御手段
５４              ：オンデューティ制御手段
５５              ：駆動パルス生成手段
５６              ：電圧推定手段
５７              ：オンデューティ理論値算出手段
５９              ：オンデューティ算出手段
６０              ：オンデューティ補償手段
【図１】
0006556481.tif 000002
【図２】
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