(57)【要約】      （修正有）【課題】ＤＣ／ＤＣ変換回路の負荷側からアースを介して流れる高周波漏れ電流値を小さくし、他の装置の誤動作現象を低減する。【解決手段】入力の直流電源９の正側電位と負側電位間に、スイッチ機能素子１７とリアクトル３とダイオードを含む整流機能素子１８との直列回路を接続するとともに、リアクトル３と並列にコンデンサ５とダイオードを含む整流機能素子４との直列回路を接続し、コンデンサ５を直流出力回路としてこれに負荷６を接続することにより、高周波漏れ電流経路のインピーダンス値を大きくし、その電流値を小さくする。【選択図】図１−１
2005080369.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源回路または交流電源からコンバータを介する直流回路より任意の直流電圧を出力するＤＣ／ＤＣ変換回路において、入力の直流電源の正側電位と負側電位間にスイッチ素子とリアクトルとダイオードを含む整流素子との直列回路を接続し、さらに、前記リアクトルと並列にコンデンサとダイオードを含む整流素子との直列回路を接続し、前記コンデンサを直流出力回路としてこれを負荷に接続することを特徴とするＤＣ／ＤＣ変換回路。
【請求項２】
直流電源回路または交流電源からコンバータを介する直流回路より任意の直流電圧を出力するＤＣ／ＤＣ変換回路において、入力の直流電源の正側電位と負側電位間にスイッチ素子とリアクトルとの直列回路を接続し、さらに、前記リアクトルと並列にコンデンサと前記コンデンサを中間に配置した２素子以上のダイオードを含む整流素子との直列回路を接続し、前記コンデンサを直流出力回路としてこれを負荷に接続することを特徴とするＤＣ／ＤＣ変換回路。
【請求項３】
直流電源回路または交流電源からコンバータを介する直流回路より任意の直流電圧を出力するＤＣ／ＤＣ変換回路において、入力の直流電源の正側電位と負側電位間にスイッチ素子とリアクトルとの直列回路を接続し、さらに、前記リアクトルと並列にスイッチ素子とコンデンサとダイオードを含む整流素子との直列回路を接続し、前記コンデンサを直流出力回路としてこれを負荷に接続することを特徴とするＤＣ／ＤＣ変換回路。
【請求項４】
直流電源回路または交流電源からコンバータを介する直流回路より任意の直流電圧を出力するＤＣ／ＤＣ変換回路において、入力の直流電源の正側電位と負側電位間にスイッチ素子とリアクトルとダイオードを含む整流素子との直列回路を接続し、さらに、前記リアクトルと並列にスイッチ素子とコンデンサとダイオードを含む整流素子との直列回路を接続し、前記コンデンサを直流出力回路としてこれを負荷に接続することを特徴とするＤＣ／ＤＣ変換回路。
【請求項５】
直流電源回路または交流電源からコンバータを介する直流回路より任意の直流電圧を出力するＤＣ／ＤＣ変換回路において、入力の直流電源の正側電位と負側電位間にリアクトルと前記リアクトルを中間に配置した２素子以上のスイッチ素子との直列回路を接続し、さらに、前記リアクトルと並列にスイッチ素子とコンデンサとダイオードを含む整流素子との直列回路を接続し、前記コンデンサを直流出力回路としてこれを負荷に接続することを特徴とするＤＣ／ＤＣ変換回路。
【請求項６】
直流電源回路または交流電源からコンバータを介する直流回路より任意の直流電圧を出力するＤＣ／ＤＣ変換回路において、入力の直流電源の正側電位と負側電位間にスイッチ素子とリアクトルとダイオードを含む整流素子との直列回路を接続し、さらに、前記リアクトルと並列にスイッチ素子とコンデンサと逆耐圧機能を有するスイッチ素子との直列回路を接続し、前記コンデンサを直流出力回路としてこれを負荷に接続することを特徴とするＤＣ／ＤＣ変換回路。
【請求項７】
直流電源回路または交流電源からコンバータを介する直流回路より任意の直流電圧を出力するＤＣ／ＤＣ変換回路において、入力の直流電源の正側電位と負側電位間にリアクトルと前記リアクトルを中間に配置した２素子以上のスイッチ素子との直列回路を接続し、さらに、前記リアクトルと並列にスイッチ素子とコンデンサと逆耐圧機能を有するスイッチ素子との直列回路を接続し、前記コンデンサを直流出力回路としてこれを負荷に接続することを特徴とするＤＣ／ＤＣ変換回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、昇圧，降圧が可能なＤＣ／ＤＣ（直流／直流）変換回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
図９−１に例えば特許文献１に示されている従来例を示す。
同図において、１は直流電源回路（交流電源入力の場合は、整流回路＋コンデンサとなる）、２はＩＧＢＴ（絶縁ゲート形バイポーラトランジスタ）などのスイッチ素子、３はリアクトル、４はダイオード、５はコンデンサで直流出力として負荷６に接続される。
この回路の動作は、ＩＧＢＴ２がオンすることで電流ｉａが流れ、リアクトル３にエネルギが蓄積される。その後、ＩＧＢＴ２がオフすると、リアクトル３に蓄積されていたエネルギは、コンデンサ５に供給される。
【０００３】
理想的な回路の場合は、入力電圧Ｖ１と出力電圧Ｖ２との関には、ＩＧＢＴ２のオンデューティをαとして、次の（１）式のような関係がある。
Ｖ２＝αＶ／（１−α）                                              …（１）
上記（１）式より、αの値に応じて任意の電圧を出力可能なため、図９−１の回路は昇降圧変換回路となる。また、図９−２にＩＧＢＴ２とダイオード４の接続位置を変えた例を示す。動作的には図９−１と全く同じなので、直列に接続された素子の接続位置の違いによるものは同一のものとし、特に区別しないものとする。
【０００４】
図１０に、図９の回路の応用として、入力の直流電源側は交流電源７と整流回路８とコンデンサ９からなり、直流負荷回路としては直流交流変換回路であるインバータ１０（スイッチング素子としてのＩＧＢＴ１１と逆並列ダイオード１２を組とする６組で構成）と、実際の負荷であるモータ１３とからなる例を示す。
【０００５】
図１０の回路でインバータ運転を実施した場合、ＩＧＢＴ１１のスイッチングに伴い、モータ１３からはモータの巻線とモータのフレーム間の浮遊容量１４を介しアース１５に漏れ電流が流れる。この漏れ電流は、アース１５および交流電源７を介し、主に図１０のｉ１〜ｉ４の経路で流れる。ここで、ｉ１とｉ２はインバータ１０の下アーム側のＩＧＢＴ（例えばＩＧＢＴ１６）がオンしているときに流れ、ｉ３とｉ４はインバータ１０の上アーム側のＩＧＢＴ（例えばＩＧＢＴ１１）がオンしているときに流れる。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−３０４５８０号公報（第３−４頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図１０の電流ｉ１〜ｉ４は高周波電流であるため、同一電源系統につながっている他の装置の誤動作原因になったり、伝導ノイズ規格である雑音端子電圧レベルが高くなり、大型のフィルタが必要になるなどの問題がある。
したがって、この発明の課題は、負荷の浮遊容量とアースを介する高周波電流値を小さくし、同一系統につながっている他の装置の誤動作を低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような課題を解決するため、請求項１の発明では、直流電源回路または交流電源からコンバータを介する直流回路より任意の直流電圧を出力するＤＣ／ＤＣ変換回路において、入力の直流電源の正側電位と負側電位間にスイッチ素子とリアクトルとダイオードを含む整流素子との直列回路を接続し、さらに、前記リアクトルと並列にコンデンサとダイオードを含む整流素子との直列回路を接続し、前記コンデンサを直流出力回路としてこれに負荷を接続することを特徴とする。
請求項２の発明では、直流電源回路または交流電源からコンバータを介する直流回路より任意の直流電圧を出力するＤＣ／ＤＣ変換回路において、入力の直流電源の正側電位と負側電位間にスイッチ素子とリアクトルとの直列回路を接続し、さらに、前記リアクトルと並列にコンデンサと前記コンデンサを中間に配置した２素子以上のダイオードを含む整流素子との直列回路を接続し、前記コンデンサを直流出力回路としてこれに負荷を接続することを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明では、直流電源回路または交流電源からコンバータを介する直流回路より任意の直流電圧を出力するＤＣ／ＤＣ変換回路において、入力の直流電源の正側電位と負側電位間にスイッチ素子とリアクトルとの直列回路を接続し、さらに、前記リアクトルと並列にスイッチ素子とコンデンサとダイオードを含む整流素子との直列回路を接続し、前記コンデンサを直流出力回路としてこれに負荷を接続することを特徴とする。
請求項４の発明では、直流電源回路または交流電源からコンバータを介する直流回路より任意の直流電圧を出力するＤＣ／ＤＣ変換回路において、入力の直流電源の正側電位と負側電位間にスイッチ素子とリアクトルとダイオードを含む整流素子との直列回路を接続し、さらに、前記リアクトルと並列にスイッチ素子とコンデンサとダイオードを含む整流素子との直列回路を接続し、前記コンデンサを直流出力回路としてこれに負荷を接続することを特徴とする。
【００１０】
請求項５の発明では、直流電源回路または交流電源からコンバータを介する直流回路より任意の直流電圧を出力するＤＣ／ＤＣ変換回路において、入力の直流電源の正側電位と負側電位間にリアクトルと前記リアクトルを中間に配置した２素子以上のスイッチ素子との直列回路を接続し、さらに、前記リアクトルと並列にスイッチ素子とコンデンサとダイオードを含む整流素子との直列回路を接続し、前記コンデンサを直流出力回路としてこれに負荷を接続することを特徴とする。
請求項６の発明では、直流電源回路または交流電源からコンバータを介する直流回路より任意の直流電圧を出力するＤＣ／ＤＣ変換回路において、入力の直流電源の正側電位と負側電位間にスイッチ素子とリアクトルとダイオードを含む整流素子との直列回路を接続し、さらに、前記リアクトルと並列にスイッチ素子とコンデンサと逆耐圧機能を有するスイッチ素子との直列回路を接続し、前記コンデンサを直流出力回路としてこれに負荷を接続することを特徴とする。
【００１１】
請求項７の発明では、直流電源回路または交流電源からコンバータを介する直流回路より任意の直流電圧を出力するＤＣ／ＤＣ変換回路において、入力の直流電源の正側電位と負側電位間にリアクトルと前記リアクトルを中間に配置した２素子以上のスイッチ素子との直列回路を接続し、さらに、前記リアクトルと並列にスイッチ素子とコンデンサと逆耐圧機能を有するスイッチ素子との直列回路を接続し、前記コンデンサを直流出力回路としてこれに負荷を接続することを特徴とする。
すなわち、上記いずれの発明も、負荷側からアースを介して流れる高周波漏れ電流の、電流経路のインピーダンス値をダイオードやスイッチ素子を用いることで等価的に大きくし、漏れ電流値を小さくするものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、負荷の浮遊容量とアースを介する高周波電流値が小さくなるため、本装置と同一系統につながっている他の装置の誤動作現象を低減することが可能となる。その結果、伝導ノイズ規格である雑音端子電圧レベルの低減化、ＥＭＩ（Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）フィルタの小型化などにより、高信頼で小型低コストの装置が実現可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１−１はこの発明の第１の実施の形態その１を示す構成図である。
図１からも明らかなように、これは図９，図１０の従来例に対し、コンデンサ９とリアクトル３間にダイオード１８を接続した点が特徴である。こうすることで、図１０における電流ｉ１がダイオード１８によってブロックされ、流れなくなる。その分、従来のものより浮遊容量１４およびアース１５を介する漏れ電流値は減少する。ダイオード１８の代わりに、逆耐圧のあるスイッチング素子や複合素子などを用いることができ、以下、これをダイオードを含む整流素子とも言う。
【００１４】
図１−２はこの発明の第１の実施の形態その２を示す構成図である。
図１−１に対し、コンデンサ５とリアクトル３間にダイオード１９を接続して構成される。こうすることで、図１０における電流ｉ４もダイオード１９によってブロックされ、流れなくなる。その分、従来のものより浮遊容量１４およびアース１５を介する漏れ電流値は、図１−１に示すものより減少する。
【００１５】
図２はこの発明の第２の実施の形態を示す構成図である。
図９，図１０の従来例に対し、コンデンサ５とリアクトル３間にダイオード１９を接続した点が特徴である。こうすることで、図１０における電流ｉ４がダイオード１９によってブロックされ、流れなくなる。その分、従来のものより浮遊容量１４およびアース１５を介する漏れ電流値は減少する。
【００１６】
図３−１は図２の変形例その１を示す構成図である。
図９，図１０の従来例に対し、コンデンサ９とリアクトル３間にＩＧＢＴなどのスイッチ素子２０を接続し、このスイッチ素子２０をスイッチ素子１７と同時にオン，オフさせる点が特徴である。こうすることで、スイッチ素子１７，２０がオフしている期間中は、図１０における電流ｉ１〜ｉ４は流れなくなる。その分、従来のものより浮遊容量１４およびアース１５を介する漏れ電流値は減少する。
【００１７】
図３−２は図２の変形例その２を示す構成図である。
図３−１に示すものに対し、コンデンサ５とリアクトル３間にダイオード１９を接続した点が特徴である。こうすることで、スイッチ素子１７，２０がオフしている期間中は、図１０における電流ｉ１〜ｉ４は流れなくなるとともに、オンしている期間にも電流ｉ４がダイオード１９によってブロックされて流れなくなり、その分、従来のものより浮遊容量１４およびアース１５を介する漏れ電流値は、図３−１のものより減少する。
【００１８】
図４はこの発明の第３の実施の形態を示す構成図である。
図９，図１０の従来例に対し、コンデンサ５とリアクトル３間にＩＧＢＴなどのスイッチ素子２１とダイオード１９を接続し、スイッチ素子１７とスイッチ素子２１を交互にオン，オフさせる点が特徴である。こうすることで、スイッチ素子２１がオフしている期間中は、図１０における電流ｉ３，ｉ４はスイッチ素子２１とダイオード１９によってブロックされ、流れなくなる。その分、従来のものより浮遊容量１４およびアース１５を介する漏れ電流値は減少する。
【００１９】
図５はこの発明の第４の実施の形態を示す構成図である。
図４に示すものに対し、コンデンサ９とリアクトル３間にダイオード１８を接続した点が特徴である。こうすることで、図１０における電流ｉ１がダイオード１８によってブロックされ、流れなくなる。その分、従来のものより浮遊容量１４およびアース１５を介する漏れ電流値は、図４に示すものよりも減少する。
【００２０】
図６はこの発明の第５の実施の形態を示す構成図である。
図４に示すものに対し、コンデンサ９とリアクトル３間にスイッチ素子２０を接続し、スイッチ素子１７とスイッチ素子２０は同時にオン，オフさせ、２１とは交互にオン，オフさせる点が特徴である。こうすることで、スイッチ素子１７，２０がオフしている期間中は、図１０における電流ｉ１〜ｉ４は流れなくなるとともに、オンしている期間にもスイッチ素子２１はオフしているため、電流ｉ３，ｉ４はスイッチ素子２１とダイオード１９によってブロックされて流れなくなり、その分、従来のものより浮遊容量１４およびアース１５を介する漏れ電流値は、図４に示すものよりも減少する。
【００２１】
図７−１はこの発明の第６の実施の形態その１を示す構成図である。
図５に示すものに対し、逆耐圧機能を有するスイッチ素子として、ダイオード１９と直列にスイッチ素子２２を接続し、スイッチ素子１７とスイッチ素子２１，２２とを交互にオン，オフさせる点が特徴である。こうすることで、スイッチ素子２１，２２がオフしている期間中は、図１０における電流ｉ１〜ｉ４は流れなくなるとともに、オンしている期間にもオフしているスイッチ素子１７とダイオード１８によって電流ｉ１，ｉ２はブロックされて流れなくなり、その分、浮遊容量１４およびアース１５を介する漏れ電流値は、図５に示すものよりも減少する。
【００２２】
図７−２はこの発明の第６の実施の形態その２を示す構成図である。
図７−１に示すものに対し、スイッチ素子２２とダイオード１９の代わりに、ＧＴＯ（ゲートターンオフサイリスタ）などの逆耐圧機能を有するスイッチ素子２３を用いた例である。その動作，効果は図７−１と同様である。
【００２３】
図８−１はこの発明の第７の実施の形態その１を示す構成図である。
図６に示すものに対し、逆耐圧機能を有するスイッチ素子として、ダイオード１９と直列にスイッチ素子２２を接続し、これをスイッチ素子２１と同時にオン，オフさせる点が特徴である。こうすることで、スイッチ素子１７，２０がオフしている期間中は、図１０における電流ｉ１〜ｉ４は流れなくなるとともに、オンしている期間にもスイッチ素子２１，２２はオフしているため、電流ｉ１〜ｉ４は流れない。これにより、原理的には浮遊容量１４およびアース１５を介する漏れ電流値をなくすことができる。
【００２４】
図８−２はこの発明の第７の実施の形態その２を示す構成図である。
図８−１に示すものに対し、スイッチ素子２２とダイオード１９の代わりに、ＧＴＯ（ゲートターンオフサイリスタ）などの逆耐圧機能を有するスイッチ素子２３を用いた例である。その動作，効果は図８−１と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１−１】この発明の第１の実施の形態その１を示す構成図
【図１−２】この発明の第１の実施の形態その２を示す構成図
【図２】この発明の第２の実施の形態を示す構成図
【図３−１】図２の変形例その１を示す構成図
【図３−２】図２の変形例その２を示す構成図
【図４】この発明の第３の実施の形態を示す構成図
【図５】この発明の第４の実施の形態を示す構成図
【図６】この発明の第５の実施の形態を示す構成図
【図７−１】この発明の第６の実施の形態その１を示す構成図
【図７−２】この発明の第６の実施の形態その２を示す構成図
【図８−１】この発明の第７の実施の形態その１を示す構成図
【図８−２】この発明の第７の実施の形態その２を示す構成図
【図９−１】昇降圧形ＤＣ／ＤＣ変換回路の従来例を示す回路図
【図９−２】図９−１の変形例を示す回路図
【図１０】インバータ回路図と漏れ電流経路説明図
【符号の説明】
【００２６】
１…直流電源、２，１７，２０，２１，２２，２３…スイッチ素子、３…リアクトル、４，１８，１９…ダイオード、５，９…コンデンサ、６…負荷。
【図１−１】
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【図１−２】
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【図２】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７−１】
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【図７−２】
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【図８−１】
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【図８−２】
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【図９−１】
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【図９−２】
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【図１０】
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