(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
不安定な直流電流を安定した直流電流に転換するＨ-ブリッジコンバーターと、
該Ｈ-ブリッジコンバーターの降圧端に設置し、第一主動式スイッチ部品のターンオフ損失を低下させる第一共振回路と、
該Ｈ-ブリッジコンバーターの昇圧端に設置し、第二主動式スイッチ部品のターンオン損失を低下させる第二共振回路と、
を含み、
該Ｈ-ブリッジコンバーターは、
第一主動式スイッチ部品及び第二主動式スイッチ部品と、
デュアルコイルを備え、エネルギー貯蔵部品とすることができる接続インダクターと、  第一受動式スイッチ部品と第二受動式スイッチ部品と、
を含み、
該第一共振回路は、第一インダクター、第二インダクター、第一補助インダクター、第一受動式スイッチ部品、第二受動式スイッチ部品、第一補助キャパシターを含み、
該第二インダクターはプライマリーコイルと補助コイルを含み、
該第二共振回路は第二補助インダクター、第三主動式スイッチ部品、第四主動式スイッチ部品、第二キャパシター、第三キャパシター、第四キャパシター、第二補助キャパシターを含み、
前記第一共振回路と第二共振回路の接続構造は、
該第一補助キャパシターが第一補助受動式スイッチ部品に直列接続し、第一主動式スイッチ部品の両端に併接し、さらに第二補助受動式スイッチ部品のマイナス端を第一補助インダクターに直列接続後、さらに第二インダクターの補助コイルに連接し、さらに第一補助キャパシターと第一補助受動式スイッチ部品の連接点に接続し、第二補助受動式スイッチ部品のプラス端は入力電源のマイナス端に接続することを特徴とするＨ-ブリッジDC-DCコンバーターに応用する共振回路。
【請求項２】
請求項１記載のＨ-ブリッジDC-DCコンバーターに応用する共振回路において、前記第一インダクターは第一共振回路或いは第二共振回路の任意の位置に設置することができることを特徴とするＨ-ブリッジDC-DCコンバーターに応用する共振回路。
【請求項３】
請求項１記載のＨ-ブリッジDC-DCコンバーターに応用する共振回路において、前記第一インダクターは電流変化の勾配を制限し、任意の主動式スイッチ部品の導通時、該第一インダクターは電流の変化勾配を制限し、該各主動式スイッチ部品のターンオン損失を低下させることができることを特徴とするＨ-ブリッジDC-DCコンバーターに応用する共振回路。
【請求項４】
請求項１記載のＨ-ブリッジDC-DCコンバーターに応用する共振回路において、前記第一補助インダクターは第二インダクターの補助コイルの漏感とすることができることを特徴とするＨ-ブリッジDC-DCコンバーターに応用する共振回路。
【請求項５】
請求項１記載のＨ-ブリッジDC-DCコンバーターに応用する共振回路において、前記第二インダクターのプライマリーコイル及び補助コイルは同一鉄芯を共用することを特徴とするＨ-ブリッジDC-DCコンバーターに応用する共振回路。
【請求項６】
請求項１記載のＨ-ブリッジDC-DCコンバーターに応用する共振回路において、前記第二共振回路後端にはさらに、DC-ACコンバーターを設置することができ、それは第五主動式スイッチ部品、第六主動式スイッチ部品、第七主動式スイッチ部品、第八主動式スイッチ部品を含み、
該第五主動式スイッチ部品の両端には第三補助キャパシターを設置し、該第六主動式スイッチ部品の両端には第四補助キャパシターを設置し、該第七主動式スイッチ部品の両端には第五補助キャパシターを設置し、該第八主動式スイッチ部品の両端には第六補助キャパシターを設置し、
出力電圧端の前端には出力インダクター及び出力キャパシターにより構成する共振回路を設置し、完全なDC-ACコンバーターを構成することを特徴とするＨ- ブリッジDC-DCコンバーターに応用する共振回路。
【請求項７】
請求項１記載のＨ- ブリッジDC-DCコンバーターに応用する共振回路において、前記Ｈ-ブリッジDC-DCコンバーターに応用する共振回路は降圧方式と昇圧方式に応用可能であることを特徴とするＨ- ブリッジDC-DCコンバーターに応用する共振回路。
【請求項８】
Ｈ-ブリッジDC-DCコンバーターに応用する共振回路を降圧方式に応用する方法は以下を含み、
（A1）第一主動式スイッチ部品の導通時、電流は第二インダクターを流れ、エネルギーを第二インダクター中に貯蔵し、この時、第二インダクターのプライマリーコイル上ではある電圧を感応し、この時、第一補助キャパシター上ではなお一切の電圧がなく、第二インダクター補助コイルもまたある電圧を感応し、第二主動式スイッチ部品両端の電圧は所定の電圧まで充電を開始し、第三、四主動式スイッチ部品は同時にオフ状態で、第二補助インダクター上のエネルギーは第四主動式スイッチ部品のバイパスダイオードと第四キャパシターが生じる共振を通して放電し、
（A2）第二主動式スイッチ部品両端の電圧が所定の電圧まで充電された後、第三主動式スイッチ部品は導通を開始し、
（A3）第一主動式スイッチ部品のオフ時、第一インダクターの電圧極性は導通時と反対で、第一インダクターの電流は第一補助受動式スイッチ部品を流れる時、第一補助キャパシターに対して充電を行い、第二インダクターの補助コイルが感応した電圧極性は、ステップ（A1）第一主動式スイッチ部品導通時と反対で、第一補助受動式スイッチ部品はバックワードバイアスで、導通することはできず、
（A4）第一補助キャパシターの電圧が一杯まで充電され、第一補助キャパシター上の電圧が入力電圧より大きい、或いは等しい時、第一インダクターの電流は第一補助キャパシターへの充電を停止し、この時、第二インダクター補助コイルが感応する電圧極性は、やはり第一主動式スイッチ部品導通時と反対で、第二補助受動式スイッチ部品はやはりバックワードバイアスで、導通することはできず、
（A5）第四主動式スイッチ部品の導通時、第三主動式スイッチ部品は同期にオフとなり、この時、第二補助キャパシター上の電圧は第四主動式スイッチ部品と第二補助インダクターの放電ルートを通してゼロ電圧までの放電を開始することを特徴とするＨ-ブリッジDC-DCコンバーターに応用する共振回路を降圧方式に応用する方法。
【請求項９】
請求項８記載のＨ-ブリッジDC-DCコンバーターに応用する共振回路を降圧方式に応用する方法において、前記Ｈ-ブリッジDC-DCコンバーターに応用する共振回路を降圧方式に応用する方法はさらに以下を含み、
第一主動式スイッチ部品の導通時、電流は第二インダクターを流れ、エネルギーを第二インダクター中に貯蔵し、この時、第二インダクターはプライマリーコイル上で電圧を感応し、第二インダクターが補助コイル上で感応した電圧極性と第一主動式スイッチ部品導通時は反対で、第二補助受動式スイッチ部品両端はフォワードバイアスで、よって導通状態を呈し、この時、第一補助キャパシター内に貯蔵されたエネルギーは第一補助インダクターを通して、共振原理を利用し、第一キャパシターへと回送されることを特徴とするＨ-ブリッジDC-DCコンバーターに応用する共振回路を降圧方式に応用する方法。
【請求項１０】
Ｈ-ブリッジDC-DCコンバーターに応用する共振回路を昇圧方式に応用する方法は以下を含み、
（B1）第二主動式スイッチ部品の導通時、電流は第二インダクターを流れ、エネルギーを第二インダクター中に貯蔵し、この時、第二インダクターがプライマリーコイル上で感応する電圧は入力電圧と等しく、この時、第一補助キャパシター上には一切の電圧がなく、第二インダクターの補助コイルが感応した電圧極性は、第三主動式スイッチ部品と第四主動式スイッチ部品を同時にオフ状態とし、第二補助インダクターと第四キャパシターは共振を発生し、第四主動式スイッチ部品のバイパスダイオードを通してエネルギーを第四キャパシターへと伝送し、
（B2）第四キャパシター両端の電圧が所定の電圧まで充電されると、第三主動式スイッチ部品は導通を開始し、
（B3）第二主動式スイッチ部品のオフ時、第一インダクターの電圧極性はステップ（B1）に掲示する導通時と相同で、第一インダクターの電流は第二受動式スイッチ部品を流れた後、即第四キャパシターに対して充電を行うことができ、しかも第一インダクターの電流は第二補助キャパシターに対しても充電を行うことができ、第二補助キャパシターの電圧が一杯まで充電され、第二補助キャパシター上の電圧が出力電圧より大きい或いは等しい時、第一インダクターの電流は第二補助キャパシターへの充電を停止し、
（B4）第四主動式スイッチ部品の導通時、第三主動式スイッチ部品は同期にオフとなり、この時、第二補助キャパシター上のエネルギーは、第四主動式スイッチ部品及び第二補助インダクターの放電ルートを通して、ゼロ電圧まで放電を開始し、第四キャパシター上のエネルギーは、第四主動式スイッチ部品及び第二補助インダクターの放電ルートを通して放電を開始することを特徴とするＨ-ブリッジDC-DCコンバーターに応用する共振回路を降圧方式に応用する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＨ-ブリッジDC-DCコンバーターに応用する共振回路に関し、特に再生エネルギー或いは分散式エネルギーが発生する直流電力を、DC-DCコンバーター及びDC-ACコンバーターを通して有効でしかも経済的な交流電力に転換し民生用に供給し、先進科学技術国家では既に発電と環境保護を兼ねた重要な産業発展政策となっており、主に新型のＨ-ブリッジDC-DCコンバーターに応用する共振回路を提出し、該共振回路は二部分に分けられ、降圧端（Buck-side）に対して設計する共振回路は降圧端（Buck-side）スイッチ部品が切換え時に消耗するエネルギーを、受動式キャパシター内に貯蔵し、共振インダクターを通して次の切り替え周期時に、エネルギーをDC-DCコンバーターの入力端に回送し、該回路の主要な特色は、共振インダクターを使用し、スイッチ切換え時にキャパシター内に保存するエネルギーを、共振原理を利用し入力端に回送し、こうしてスイッチ切換え損失を低下させることができるだけでなく、転換効率をも向上させることができ、昇圧端（Boost-side）に対して設計する共振回路は昇圧端（Boost-side）スイッチ部品の導通時に、ゼロ電圧切換えを達成し、スイッチ導通の切換え損失を低下させ、転換効率を向上させることができるＨ-ブリッジDC-DCコンバーターに応用する共振回路に係る。
【背景技術】
【０００２】
Ｈ-ブリッジ（Ｈ-Bridge）DC-DCコンバーターを分散式エネルギー或いは再生エネルギーに応用すると、不安定な直流電力は安定した直流電力（DC）に転換され、さらにDC-ACコンバーターを通して一般の民生用交流電力（AC）に転換される。
Ｈ-ブリッジ（Ｈ-Bridge）DC-DCコンバーターは幅広い操作範囲（Vinmax／Vinmin）を備えるため、回路の設計応用においてより弾力性を備える。
コンバーターの主動式スイッチ部品はハード切換え（Hard Switching）を使用する状況において、切換え過程は理想的な状態ではないため、スイッチ切換え時にはターンオン（TurnOn）及びターンオフ（Turn Off）の損失等切換え損失を生じる。またハード切換えの方式を使用するため、スイッチは切換え時に、もし線路等価キャパシターがスイッチ上においてサージ電圧を発生するなら、スイッチ部品の寿命を短縮してしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明はＨ-ブリッジDC-DCコンバーターに応用する共振回路を提供し、本発明の第一の目的は、設計された共振回路により、各スイッチ部品はソフト切換え（Soft switching）を達成し、スイッチ切換え損失を低下させ、しかもエネルギーの一部は共振回路を通して電力システムに回送され、これによりコンバーター全体の転換効率を向上させることができる。
【０００４】
本発明の第二の目的は、スイッチの導通時、ゼロ電圧切換えを達成し、これによりスイッチの切換え損失を低下させることができ、スイッチ部品両端のキャパシターと共振回路の設計により、スイッチのターンオン前に、キャパシターと共振回路のインダクターを利用し、スイッチ両端の電圧をゼロ電圧まで放電し、こうしてスイッチは導通時にゼロ電圧切換えを達成し、こうしてスイッチの切換え損失を低下させることができ、DC-DCコンバーターの転換効率を向上させることができる。
【０００５】
本発明は下記のＨ-ブリッジDC-DCコンバーターに応用する共振回路を提供する。
Ｈ-ブリッジDC-DCコンバーターに応用する共振回路は主に、Ｈ- ブリッジコンバーター、第一共振回路、第二共振回路を含み、
該Ｈ-ブリッジコンバーターは不安定なDC電流を安定したDC電流に転換し、
該Ｈ-ブリッジコンバーターは第一主動式スイッチ部品と第二主動式スイッチ部品、デュアルコイルを備えエネルギー貯蔵部品とすることができる接続インダクター、第一受動式スイッチ部品と第二受動式スイッチ部品を含み、
該第一共振回路は該Ｈ-ブリッジコンバーターの降圧端に設置し、第一主動式スイッチ部品のターンオフ損失を低下させ、
該第一共振回路は第一インダクター、第二インダクター、第一補助インダクター、第一受動式スイッチ部品、第二受動式スイッチ部品、第一補助インダクターを含み、
該第二インダクターはプライマリーコイルと補助コイルを含み、
該第二共振回路は該Ｈ- ブリッジコンバーターの昇圧端に設置し、第二主動式スイッチ部品のターンオン損失を低下させ、
該第二共振回路は第二補助インダクター、第三主動式スイッチ部品、第四主動式スイッチ部品、第三キャパシター、第四キャパシター、第二補助インダクターを含む。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明は、不安定な直流電流を安定した直流電流に転換するＨ- ブリッジコンバーターと、
該Ｈ-ブリッジコンバーターの降圧端に設置し、第一主動式スイッチ部品のターンオフ損失を低下させる第一共振回路と、
該Ｈ-ブリッジコンバーターの昇圧端に設置し、第二主動式スイッチ部品のターンオン損失を低下させる第二共振回路と、
を含み、
該Ｈ-ブリッジコンバーターは、
第一主動式スイッチ部品及び第二主動式スイッチ部品と、
デュアルコイルを備え、エネルギー貯蔵部品とすることができる接続インダクターと、  第一受動式スイッチ部品と第二受動式スイッチ部品と、
を含み、
該第一共振回路は、第一インダクター、第二インダクター、第一補助インダクター、第一受動式スイッチ部品、第二受動式スイッチ部品、第一補助キャパシターを含み、
該第二インダクターはプライマリーコイルと補助コイルを含み、
該第二共振回路は第二補助インダクター、第三主動式スイッチ部品、第四主動式スイッチ部品、第二キャパシター、第三キャパシター、第四キャパシター、第二補助キャパシターを含み、
前記第一共振回路と第二共振回路の接続構造は、
該第一補助キャパシターが第一補助受動式スイッチ部品に直列接続し、第一主動式スイッチ部品の両端に併接し、さらに第二補助受動式スイッチ部品のマイナス端を第一補助インダクターに直列接続後、さらに第二インダクターの補助コイルに連接し、さらに第一補助キャパシターと第一補助受動式スイッチ部品の連接点に接続し、第二補助受動式スイッチ部品のプラス端は入力電源のマイナス端に接続することを特徴とするＨ-ブリッジDC-DCコンバーターに応用する共振回路としている。
請求項２の発明は、請求項１記載のＨ-ブリッジDC-DCコンバーターに応用する共振回路において、前記第一インダクターは第一共振回路或いは第二共振回路の任意の位置に設置することができることを特徴とするＨ-ブリッジDC-DCコンバーターに応用する共振回路としている。
請求項３の発明は、請求項１記載のＨ-ブリッジDC-DCコンバーターに応用する共振回路において、前記第一インダクターは電流変化の勾配を制限し、任意の主動式スイッチ部品の導通時、該第一インダクターは電流の変化勾配を制限し、該各主動式スイッチ部品のターンオン損失を低下させることができることを特徴とするＨ-ブリッジDC-DCコンバーターに応用する共振回路としている。
請求項４の発明は、請求項１記載のＨ-ブリッジDC-DCコンバーターに応用する共振回路において、前記第一補助インダクターは第二インダクターの補助コイルの漏感とすることができることを特徴とするＨ-ブリッジDC-DCコンバーターに応用する共振回路としている。
請求項５の発明は、請求項１記載のＨ-ブリッジDC-DCコンバーターに応用する共振回路において、前記第二インダクターのプライマリーコイル及び補助コイルは同一鉄芯を共用することを特徴とするＨ-ブリッジDC-DCコンバーターに応用する共振回路としている。
請求項６の発明は、請求項１記載のＨ-ブリッジDC-DCコンバーターに応用する共振回路において、前記第二共振回路後端にはさらに、DC-ACコンバーターを設置することができ、それは第五主動式スイッチ部品、第六主動式スイッチ部品、第七主動式スイッチ部品、第八主動式スイッチ部品を含み、
該第五主動式スイッチ部品の両端には第三補助キャパシターを設置し、該第六主動式スイッチ部品の両端には第四補助キャパシターを設置し、該第七主動式スイッチ部品の両端には第五補助キャパシターを設置し、該第八主動式スイッチ部品の両端には第六補助キャパシターを設置し、
出力電圧端の前端には出力インダクター及び出力キャパシターにより構成する共振回路を設置し、完全なDC-ACコンバーターを構成することを特徴とするＨ-ブリッジDC-DCコンバーターに応用する共振回路としている。
請求項７の発明は、請求項１記載のＨ-ブリッジDC-DCコンバーターに応用する共振回路において、前記Ｈ- ブリッジDC-DCコンバーターに応用する共振回路は降圧方式と昇圧方式に応用可能であることを特徴とするＨ-ブリッジDC-DC コンバーターに応用する共振回路としている。
請求項８の発明は、Ｈ-ブリッジDC-DCコンバーターに応用する共振回路を降圧方式に応用する方法は以下を含み、
（A1）第一主動式スイッチ部品の導通時、電流は第二インダクターを流れ、エネルギーを第二インダクター中に貯蔵し、この時、第二インダクターのプライマリーコイル上ではある電圧を感応し、この時、第一補助キャパシター上ではなお一切の電圧がなく、第二インダクター補助コイルもまたある電圧を感応し、第二主動式スイッチ部品両端の電圧は所定の電圧まで充電を開始し、第三、四主動式スイッチ部品は同時にオフ状態で、第二補助インダクター上のエネルギーは第四主動式スイッチ部品のバイパスダイオードと第四キャパシターが生じる共振を通して放電し、
（A2）第二主動式スイッチ部品両端の電圧が所定の電圧まで充電された後、第三主動式スイッチ部品は導通を開始し、
（A3）第一主動式スイッチ部品のオフ時、第一インダクターの電圧極性は導通時と反対で、第一インダクターの電流は第一補助受動式スイッチ部品を流れる時、第一補助キャパシターに対して充電を行い、第二インダクターの補助コイルが感応した電圧極性は、ステップ（A1）第一主動式スイッチ部品導通時と反対で、第一補助受動式スイッチ部品はバックワードバイアスで、導通することはできず、
（A4）第一補助キャパシターの電圧が一杯まで充電され、第一補助キャパシター上の電圧が入力電圧より大きい、或いは等しい時、第一インダクターの電流は第一補助キャパシターへの充電を停止し、この時、第二インダクター補助コイルが感応する電圧極性は、やはり第一主動式スイッチ部品導通時と反対で、第二補助受動式スイッチ部品はやはりバックワードバイアスで、導通することはできず、
（A5）第四主動式スイッチ部品の導通時、第三主動式スイッチ部品は同期にオフとなり、この時、第二補助キャパシター上の電圧は第四主動式スイッチ部品と第二補助インダクターの放電ルートを通してゼロ電圧までの放電を開始することを特徴とするＨ- ブリッジDC-DCコンバーターに応用する共振回路を降圧方式に応用する方法としている。
請求項９の発明は、請求項８記載のＨ-ブリッジDC-DCコンバーターに応用する共振回路を降圧方式に応用する方法において、前記Ｈ-ブリッジDC-DCコンバーターに応用する共振回路を降圧方式に応用する方法はさらに以下を含み、
第一主動式スイッチ部品の導通時、電流は第二インダクターを流れ、エネルギーを第二インダクター中に貯蔵し、この時、第二インダクターはプライマリーコイル上で電圧を感応し、第二インダクターが補助コイル上で感応した電圧極性と第一主動式スイッチ部品導通時は反対で、第二補助受動式スイッチ部品両端はフォワードバイアスで、よって導通状態を呈し、この時、第一補助キャパシター内に貯蔵されたエネルギーは第一補助インダクターを通して、共振原理を利用し、第一キャパシターへと回送されることを特徴とするＨ-ブリッジDC-DCコンバーターに応用する共振回路を降圧方式に応用する方法としている。
請求項１０の発明は、Ｈ-ブリッジDC-DCコンバーターに応用する共振回路を昇圧方式に応用する方法は以下を含み、
（B1）第二主動式スイッチ部品の導通時、電流は第二インダクターを流れ、エネルギーを第二インダクター中に貯蔵し、この時、第二インダクターがプライマリーコイル上で感応する電圧は入力電圧と等しく、この時、第一補助キャパシター上には一切の電圧がなく、第二インダクターの補助コイルが感応した電圧極性は、第三主動式スイッチ部品と第四主動式スイッチ部品を同時にオフ状態とし、第二補助インダクターと第四キャパシターは共振を発生し、第四主動式スイッチ部品のバイパスダイオードを通してエネルギーを第四キャパシターへと伝送し、
（B2）第四キャパシター両端の電圧が所定の電圧まで充電されると、第三主動式スイッチ部品は導通を開始し、
（B3）第二主動式スイッチ部品のオフ時、第一インダクターの電圧極性はステップ（B1）に掲示する導通時と相同で、第一インダクターの電流は第二受動式スイッチ部品を流れた後、即第四キャパシターに対して充電を行うことができ、しかも第一インダクターの電流は第二補助キャパシターに対しても充電を行うことができ、第二補助キャパシターの電圧が一杯まで充電され、第二補助キャパシター上の電圧が出力電圧より大きい或いは等しい時、第一インダクターの電流は第二補助キャパシターへの充電を停止し、
（B4）第四主動式スイッチ部品の導通時、第三主動式スイッチ部品は同期にオフとなり、この時、第二補助キャパシター上のエネルギーは、第四主動式スイッチ部品及び第二補助インダクターの放電ルートを通して、ゼロ電圧まで放電を開始し、第四キャパシター上のエネルギーは、第四主動式スイッチ部品及び第二補助インダクターの放電ルートを通して放電を開始することを特徴とするＨ-ブリッジDC-DCコンバーターに応用する共振回路を降圧方式に応用する方法としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、スイッチ部品のターンオン及びターンオフ時の損失を有効に低下させ、DC-ACコンバーターの転換効率全体を高め、スイッチ部品の使用寿命を延長することである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明Ｈ-ブリッジDC-DCコンバーターに応用する共振回路の回路構造図である図１に示すように、その主要な回路はＨ-ブリッジコンバーター（Ｈ-Bridge Converter）と２組の共振回路により組成する。
該Ｈ-ブリッジコンバーターは、不安定な直流電力を安定した直流電力に転換することができ、第一主動式スイッチ部品SW１及び第二主動式スイッチ部品SW２を含み、デュアルコイルを備え、エネルギー貯蔵部品とすることができる第二接続インダクターL２、第一受動式スイッチ部品D１と第二受動式スイッチD２を含む。
【０００９】
第一組共振回路（通し番号１の点線で囲んだ部分参照）の主要部品は第一、二インダクターL１、L２、第一補助インダクターLr1、第一補助受動式スイッチ部品Ds1、第二補助受動式スイッチ部品Dr1、第一補助キャパシターCr1を含む。
該第二インダクターL２はプライマリーコイルL２１、補助コイル（Auxiliary winding）L２２を含み、該第一補助インダクターLr1も該第二インダクターL２の補助コイル（Auxiliary winding）L２２の漏感とすることもできる。
【００１０】
該第一組共振回路は主に、第一主動式スイッチ部品SW１のスイッチ損失（Turn-Off Loss）を低下させ、しかもＨ-ブリッジDC-DCコンバーターの降圧端に設置し、該第一補助受動スイッチ部品Ds1及び第一補助キャパシターCr1を直列接続後、第一主動式スイッチ部品SW１の両端に接続し、第一補助インダクターLr1及び第二補助受動式スイッチ部品Dr1を加え、第一補助キャパシターCr1の数値を調整することによりサージ電圧を低下させ、これにより第一主動式スイッチ部品SW１のターンオフスイッチを低下させ、第一補助キャパシターCr1内に保存するエネルギーを、第一補助インダクターLr1を通して共振原理によりシステムに回送し、こうして転換効率を効果的に向上させることができる。
【００１１】
さらに本発明共振回路の性能を強化するために、回路中に第一インダクターL1を加え、電流変化の勾配を制限することができる。こうして第一主動式スイッチ部品SW1のターンオン損失（Turn-On Loss）を低下させることができるが、第一インダクターL1が発生するサージ電圧は、主動式スイッチ部品のターンオフ損失を増加させるため、キャパシター値を高め、サージ電圧を吸収する必要がある。こうすることで、主動式スイッチ部品のターンオン損失を減少させ、転換効率を向上させることができる。
【００１２】
第二組共振回路（通し番号２の点線で囲んだ部分参照）の主要部品は、第二補助インダクターLr2、第三主動式スイッチ部品SW3、第四主動式スイッチ部品SW4、第三キャパシターC2、第三キャパシターC3、第四キャパシターC4、第二補助キャパシターCr2を含む。
第二組共振回路は主に第二主動式スイッチ部品SW2のターンオン損失（Turn-On Loss）を低下させ、しかもＨ-ブリッジコンバーターの昇圧端に設置し、第三主動式スイッチ部品SW3及び第四主動式スイッチ部品SW4の操作を通して、第二補助キャパシターCr2のエネルギーを、第二補助インダクターLr2との共振原理を通して、第二補助インダクターLr2へと伝達し、さらに第二補助インダクターLr2と第四キャパシターC4の共振を通してエネルギーを第四キャパシターC4に伝達する。
上記の該第一共振回路と第二共振回路の連接構造は、第一補助キャパシターCr1が第一補助受動式スイッチ部品DS1に直接接続し、第一主動式スイッチ部品SW1の両端に併設し、さらに第二補助受動式スイッチ部品DS1のマイナス端を第一補助インダクターLr1に直列接続後、さらに第二インダクターL2の補助コイルL22に連接し、さらに第一補助キャパシターCr1と第一補助受動式スイッチ部品DS1の連接端に連接し、第二補助受動式スイッチ部品Dr1のプラス端は入力電力V1のマイナス端に連接する。
【００１３】
Ｈ- ブリッジコンバーター（Ｈ-Bridge Converter）の操作方式は、降圧方式（Buck-Side）と昇圧方式（Boost-Side）に分けられる。先ず、降圧方式状況において、共振回路と主用回路間の操作方式では、第二主動式スイッチ部品SW2は永遠にオフである。
〔降圧方式〕
図１の回路を降圧方式（Buck-Side）に応用する時には、以下の5段階に分けられる。
図１を降圧方式に応用する第一作動概略図である図２に示すように、第一主動式スイッチ部品SW1の導通時、電流は第二インダクターL2を流れ、エネルギーを第二インダクターL2中に保存する。この時、第二インダクターL2はプライマリーコイルL21上で電圧VL2pを感応する。この時、第一補助キャパシターCr1上にはまだ何の電圧もなく、第二インダクターL2の補助コイルL22も電圧VL2Sを感応する。第二主動式スイッチ部品SW2両端の電圧（つまり、台の補助キャパシターCr2上の電圧）は所定の電圧まで充電を開始され、第三、四主動式スイッチ部品SW3、SW4は同時にオフ状態となる。第二補助インダクターLr2上のエネルギーは、第四主動式スイッチ部品SW4のバイパスダイオードと第四キャパシターC4を通して共振を生じ放電を行う。
【００１４】
図１を降圧方式に応用する第二作動概略図である図３に示すように、第二主動式スイッチ部品SW2両端の電圧（つまり、第二補助キャパシターCr2上の電圧）は所定の電圧まで充電されると、第三主動式スイッチ部品SW3 はオンを開始する。
【００１５】
図１を降圧方式に応用する第三作動概略図である図４に示すように、第一主動式スイッチ部品SW1をオフにする時、第一インダクターL1の電圧極性は導通時と反対で、第一インダクターL1電流が第一補助受動式スイッチ部品Ds1を流れる時、第一補助キャパシターＣr1に対して充電を行う。第一インダクターL1の電流はこの時、一定の電流源と見なすことができるため、第一補助キャパシターＣr1のキャパシター値の大きさは、電圧変化率（dv/dt）に影響を与える。該第一補助キャパシターＣr1のキャパシター値が大きくなればなるほど、電圧変化率は小さくなるため、線路上の等価キャパシターが発生するサージ電圧は効果的に抑制される。
またこの時、第二インダクターL2補助コイルL22が感応する電圧VL2S極性は、図１に示す第一主動式スイッチ部品SW1 導通時と反対であるため、第一補助受動式スイッチ部品Dr1はバックワードバイアスである。よって導通することはできない。
【００１６】
上記の第一補助キャパシターＣr1の電圧が一杯まで充電され、第一補助キャパシターＣr1上の電圧は入力電圧V1より大きくなる、或いは同等となる時、第一インダクターL1の電流は第一補助キャパシターＣr1への充電を停止する。この時、第二インダクターL2補助コイルL22が感応する電圧VL2S極性は、依然として第一主動式スイッチ部品SW1導通時と反対であるため、第二補助受動式スイッチ部品Dr1はバックワードバイアスである。よって導通することはできない。
【００１７】
図１を降圧方式に応用する第四作動概略図である図５に示すように、第四主動式スイッチ部品SW4がオンになる時、第三主動式スイッチ部品SW3は同期にオフとなる。この時、第二補助キャパシターCr2上の電圧は、第四主動式スイッチ部品SW4及び第二補助インダクターLr2の放電ルートを通してゼロ電圧まで放電を開始する。
【００１８】
図１を降圧方式に応用する第五作動概略図である図６に示すように、第一主動式スイッチ部品SW1がオンになる時、電流は第二インダクターL2を流れ、エネルギーを第二インダクターL2中に保存する。この時、第二インダクターL2はプライマリーコイルL21上において電圧VL2Pを感応する。第二インダクターL2補助コイルL22上で感応する電圧VL2S極性は第一主動式スイッチ部品SW1導通時と反対で、第二補助受動式スイッチ部品Ｄr1両端はフォワードバイアスであるため、導通状態を呈する。この時、第一補助キャパシターＣr1内に貯蔵するエネルギーは第一補助インダクターＬr1を通して共振回路を利用し、第一キャパシターC1まで回送され、こうしてエネルギーの一部を共振回路を通して電力システムへと回送する機能を達成することができる。
【００１９】
〔昇圧方式〕
昇圧方式下で、共振回路と主要な回路間の操作方式において、第一主動式スイッチ部品SW1は永遠に導通している。
図１の回路を昇圧方式に応用する時には、以下の4段階に分けられる。
図１を昇圧方式に応用する第一作動概略図である図７に示すように、第二主動式スイッチ部品SW2の導通時、電流は第二インダクターL2を流れ、エネルギーを第二インダクターL2中に貯蔵する。この時、第二インダクターL2プライマリーコイルL21上感応電圧ＶL2Pは入力電圧V1と等しい。この時、第一補助キャパシターＣr1上には一切の電圧がなく、第二インダクターL2補助コイルL22が感応する電圧VL2S極性は、第三主動式スイッチ部品SW3及び第四主動式スイッチ部品SW4を同時にオフ状態とする。第二補助インダクターLr2と第四キャパシターC4は共振を生じ、第四主動式スイッチ部品SW4のバイパスダイオードを通して、エネルギーを第四キャパシターC4へと伝送する。
【００２０】
図１を昇圧方式に応用する第二作動概略図である図８に示すように、第四キャパシターC4両端の電圧が所定電圧まで充電されると、第三主動式スイッチ部品SW3は導通を開始する。
【００２１】
図１を昇圧方式に応用する第三作動概略図である図９に示すように、第二主動式スイッチ部品SW2がオフになると、第一インダクターL1の電圧極性は、図７に示す導通時と相同となり、第一インダクターL1の電流が第二受動式スイッチ部品D2を流れた後、第四キャパシターC4に対して充電を行う。しかも第一インダクターL1の電流はまた、第二補助キャパシターCr2に対して充電を行い、第一インダクターL1の電流はこの時、一定電流源であると見なされるため、第二補助キャパシターCr2のキャパシター値の大きさは、電圧変化率（dv/dt）に影響を与える。そのキャパシター値が大きくなればなるほど、電圧変化率は小さくなるため、線路上の等価キャパシターが発生するサージ電圧は効果的に抑制される。第二補助キャパシターCr2の電圧が一杯まで充電され、第二補助キャパシターCr2上の電圧が出力電圧V2より大きくなる、或いは同等となる時、第一インダクターL1の電流は第二補助キャパシターCr2への充電を停止する。
【００２２】
図１を昇圧方式に応用する第四作動概略図である図１０に示すように、第四主動式スイッチ部品SW4がオンになる時、第三主動式スイッチ部品SW3は同期にオフとなる。この時、第二補助キャパシターCr2上のエネルギーは、第四主動式スイッチ部品SW4及び第二補助インダクターLr2の放電ルートを通してゼロ電圧まで放電を開始する。同様に第四キャパシターC4上のエネルギーは、第四主動式スイッチ部品SW4及び第二補助インダクターLr2の放電ルートを通して放電を開始する。
【００２３】
この他、図１中に第一インダクターL1を加え、電流変化の勾配を制限することができる。こうして任意の主動式スイッチ部品の導通時、該第一インダクターL1は電流変化の勾配を制限することができ、該各主動式スイッチ部品のターンオフ損失を低下させることができるが、第一インダクターL1が発生するサージ電圧は、該各主動式スイッチ部品のターンオフ損失を増大させるため、サージ電圧を吸収するために、回路上に設置するキャパシターのキャパシター値を高める必要がある。こうして主動式スイッチ部品のターンオフ損失を低下させ、転換効率を向上させることができる。
【００２４】
この他、図１の回路は、単相或いは三相インバーターと結合することができ、図１１に示す構造を形成する。それは主に図１構造の出力端を、DC-ACコンバーターに変えた回路構造で、もとの第二共振回路の後端に設置する。該増設したDC-ACコンバーター回路は第五主動式スイッチ部品SW5、第六主動式スイッチ部品SW6、第七主動式スイッチ部品SW7、第八六主動式スイッチ部品SW8を含む。該第五主動式スイッチ部品SW5両端には第三補助キャパシターＣr3を設置する。該第六主動式スイッチ部品SW6両端には第四補助キャパシターＣr4を設置する。該第七主動式スイッチ部品SW7両端には第五補助キャパシターＣr5を設置する。該第八主動式スイッチ部品SW8両端には第六補助キャパシターＣr6を設置する。さらに出力電圧端V2の前端には出力インダクターLo及び出力キャパシターCoが構成する共振インダクターを設置し、DC-AC回路を完成する。
【００２５】
上記第五から第八までの主動式スイッチ部品、及びその両端の第四から第六補助キャパシター、と共振回路（出力インダクターLo及び出力キャパシターCo）の設計を通して、該各主動式スイッチ部品において、該各補助キャパシターと該共振回路の出力インダクターLoを利用し、スイッチ両端の電圧をゼロ電圧まで放電する。これにより、該各主動式スイッチ部品は導通時にゼロ電圧切換えを達成することができ、インバータースイッチの切換え損失を低下させ、DC-ACコンバーターの転換効率を向上させることができる。
【００２６】
図１〜図１１の掲示により、本発明Ｈ- ブリッジDC-DCコンバーターに応用する共振回路は主に、設計した共振回路構造により、各スイッチ部品はソフト切換え（Soft switching）を達成し、スイッチ切換え損失を低下させ、しかもエネルギーの一部は共振回路を通して電力システムに回送され、これによりコンバーター全体の転換効率を向上させることができ、しかもスイッチの導通時、ゼロ電圧切換えを達成し、これによりスイッチの切換え損失を低下させることができ、スイッチ部品両端のキャパシターと共振回路の設計により、スイッチのターンオン前に、キャパシターと共振回路のインダクターを利用し、スイッチ両端の電圧をゼロ電圧まで放電し、こうしてスイッチは導通時にゼロ電圧切換えを達成し、こうしてスイッチの切換え損失を低下させることができ、DC-DCコンバーターの転換効率を向上させることができることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】発明Ｈ- ブリッジDC-DCコンバーターに応用する共振回路の回路構造図である。
【図２】降圧方式に応用する第一作動概略図である。
【図３】降圧方式に応用する第二作動概略図である。
【図４】降圧方式に応用する第三作動概略図である。
【図５】降圧方式に応用する第四作動概略図である。
【図６】降圧方式に応用する第五作動概略図である。
【図７】昇圧方式に応用する第一作動概略図である。
【図８】昇圧方式に応用する第二作動概略図である。
【図９】昇圧方式に応用する第三作動概略図である。
【図１０】昇圧方式に応用する第四作動概略図である。
【図１１】図１構造の出力端を、DC-AC コンバーターに変えた回路構造図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  第一共振回路
２  第二共振回路
C１  第一キャパシター
C２  第二キャパシター
C３  第三キャパシター
C４  第四キャパシター
Cr1  第一補助キャパシター
Cr2  第二補助キャパシター
Cr3  第三補助キャパシター
Cr4  第四補助キャパシター
Cr5  第五補助キャパシター
Cr6  第六補助キャパシター
Co  出力キャパシター
D１  第一受動式スイッチ部品
D２  第二受動式スイッチ部品
Ds1  第一補助受動式スイッチ部品
Dr1   第二補助受動式スイッチ部品
L１  第一インダクター
L２  第二インダクター
L２１  プライマリーコイル
L２２  補助コイル
Lr1  第一補助インダクター
Lr2  第二補助インダクター
Lo  出力インダクター
SW１  第一主動式スイッチ部品
SW２  第二主動式スイッチ部品
SW３  第三主動式スイッチ部品
SW４  第四主動式スイッチ部品
SW５  第五主動式スイッチ部品
SW６  第六主動式スイッチ部品
SW７  第七主動式スイッチ部品
SW８  第八主動式スイッチ部品
V１  入力電圧
V２  出力電圧
【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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