(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対をなす複数のスイッチング手段を備え、上記対をなすスイッチング手段を互いに所定時間ずらしてオンオフ動作させることにより、直流電源からの直流電圧を交流電圧に変換して出力する電力変換装置において、
上記各スイッチング手段の両極間に接続された、ダイオードとコンデンサとの直列接続体、および上記各ダイオードとコンデンサとの接続点および上記直流電源の間に接続された、誘導性素子とスナバ用スイッチング手段との直列接続体を備え、上記対をなすスイッチング手段が共にオフとなる時点から、次にオンする上記いずれか一方のスイッチング手段がオフする時点までの間で当該一方のスイッチング手段に接続されたスナバ用スイッチング手段をオンし、その後当該一方のスイッチング手段のオン期間内に当該一方のスイッチング手段に接続されたスナバ用スイッチング手段をオフすることにより、上記各スイッチング手段のオフ期間に上記各コンデンサに充電された電荷を、上記各コンデンサと誘導性素子との共振現象を利用して上記直流電源に回生するようにしたものであって、
更に、上記コンデンサと誘導性素子との共振周期の半分の時間が上記スイッチング手段のオン時間より長くなるようにし、
かつ、上記スナバ用スイッチング手段は、オンした後当該スナバ用スイッチング手段の電流が零になったときオフするようにしたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
対をなす複数のスイッチング手段を備え、上記対をなすスイッチング手段を互いに所定時間ずらしてオンオフ動作させることにより、直流電源からの直流電圧を交流電圧に変換し、さらにこの交流電圧を直流に変換して出力平滑コンデンサに充電する電力変換装置において、
上記各スイッチング手段の両極間に接続された、ダイオードとコンデンサとの直列接続体、および上記各ダイオードとコンデンサとの接続点および上記出力平滑コンデンサの間に接続された、誘導性素子とスナバ用スイッチング手段との直列接続体を備え、上記対をなすスイッチング手段が共にオフとなる時点から、次にオンする上記いずれか一方のスイッチング手段がオフする時点までの間で当該一方のスイッチング手段に接続されたスナバ用スイッチング手段をオンし、その後当該一方のスイッチング手段のオン期間内に当該一方のスイッチング手段に接続されたスナバ用スイッチング手段をオフすることにより、上記各スイッチング手段のオフ期間に上記各コンデンサに充電された電荷を、上記各コンデンサと誘導性素子との共振現象を利用して上記出力平滑コンデンサに回生するようにしたものであって、
更に、上記コンデンサと誘導性素子との共振周期の半分の時間が上記スイッチング手段のオン時間より長くなるようにし、
かつ、上記スナバ用スイッチング手段は、オンした後当該スナバ用スイッチング手段の電流が零になったときオフするようにしたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
一方の極が直流電源の低電位側端子に接続された第１のスイッチング手段、一方の極が上記直流電源の低電位側端子に接続され上記第１のスイッチング手段と対をなす第２のスイッチング手段、および一方の端子が上記第１のスイッチング手段の他方の極に、他方の端子が上記第２のスイッチング手段の他方の極に、中点端子が上記直流電源の高電位側端子にそれぞれ接続された１次巻線とこの１次巻線と磁気的に結合された２次巻線とからなるトランスを備え、上記対をなす第１および第２のスイッチング手段を互いに所定時間ずらしてオンオフ動作させることにより、上記直流電源からの直流電圧を交流電圧に変換して上記トランスの２次巻線から出力する電力変換装置において、
上記各スイッチング手段の両極間に接続された、ダイオードとコンデンサとの直列接続体、および上記各ダイオードとコンデンサとの接続点および上記直流電源の高電位側端子の間に接続された、誘導性素子とスナバ用スイッチング手段との直列接続体を備え、上記対をなすスイッチング手段が共にオフとなる時点から、次にオンする上記いずれか一方のスイッチング手段がオフする時点までの間で当該一方のスイッチング手段に接続されたスナバ用スイッチング手段をオンし、その後当該一方のスイッチング手段のオン期間内に当該一方のスイッチング手段に接続されたスナバ用スイッチング手段をオフすることにより、上記各スイッチング手段のオフ期間に上記各コンデンサに充電された電荷を、上記各コンデンサと誘導性素子との共振現象を利用して上記直流電源に回生するようにしたものであって、
更に、上記コンデンサと誘導性素子との共振周期の半分の時間が上記スイッチング手段のオン時間より長くなるようにし、
かつ、上記スナバ用スイッチング手段は、オンした後当該スナバ用スイッチング手段の電流が零になったときオフするようにしたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
一方の極が直流電源の高電位側端子に接続された第１のスイッチング手段、一方の極が上記直流電源の高電位側端子に接続され上記第１のスイッチング手段と対をなす第２のスイッチング手段、および一方の端子が上記第１のスイッチング手段の他方の極に、他方の端子が上記第２のスイッチング手段の他方の極に、中点端子が上記直流電源の低電位側端子にそれぞれ接続された１次巻線とこの１次巻線と磁気的に結合された２次巻線とからなるトランスを備え、上記対をなす第１および第２のスイッチング手段を互いに所定時間ずらしてオンオフ動作させることにより、上記直流電源からの直流電圧を交流電圧に変換して上記トランスの２次巻線から出力する電力変換装置において、
上記各スイッチング手段の両極間に接続された、ダイオードとコンデンサとの直列接続体、および上記各ダイオードとコンデンサとの接続点および上記直流電源の低電位側端子の間に接続された、誘導性素子とスナバ用スイッチング手段との直列接続体を備え、上記対をなすスイッチング手段が共にオフとなる時点から、次にオンする上記いずれか一方のスイッチング手段がオフする時点までの間で当該一方のスイッチング手段に接続されたスナバ用スイッチング手段をオンし、その後当該一方のスイッチング手段のオン期間内に当該一方のスイッチング手段に接続されたスナバ用スイッチング手段をオフすることにより、上記各スイッチング手段のオフ期間に上記各コンデンサに充電された電荷を、上記各コンデンサと誘導性素子との共振現象を利用して上記直流電源に回生するようにしたものであって、
更に、上記コンデンサと誘導性素子との共振周期の半分の時間が上記スイッチング手段のオン時間より長くなるようにし、
かつ、上記スナバ用スイッチング手段は、オンした後当該スナバ用スイッチング手段の電流が零になったときオフするようにしたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
直流電源の両端子間に接続され直流電圧源として機能する、第１および第２の入力平滑コンデンサ、一方の極が上記直流電源の高電位側端子に接続された第１のスイッチング手段、および一方の極が上記第１のスイッチング手段の他方の極に接続され他方の極が上記直流電源の低電位側端子に接続され上記第１のスイッチング手段と対をなす第２のスイッチング手段を備え、上記対をなす第１および第２のスイッチング手段を互いに所定時間ずらしてオンオフ動作させることにより、上記直流電源からの直流電圧を交流電圧に変換して上記第１および第２の入力平滑コンデンサの接続点と上記第１および第２のスイッチング手段の接続点との間から出力する電力変換装置において、
上記各スイッチング手段の両極間に接続された、ダイオードとコンデンサとの直列接続体、および上記各ダイオードとコンデンサとの接続点および上記第１、第２の入力平滑コンデンサの接続点の間に接続された、誘導性素子とスナバ用スイッチング手段との直列接続体を備え、上記対をなすスイッチング手段が共にオフとなる時点から、次にオンする上記いずれか一方のスイッチング手段がオフする時点までの間で当該一方のスイッチング手段に接続されたスナバ用スイッチング手段をオンし、その後当該一方のスイッチング手段のオン期間内に当該一方のスイッチング手段に接続されたスナバ用スイッチング手段をオフすることにより、上記各スイッチング手段のオフ期間に上記各コンデンサに充電された電荷を、上記各コンデンサと誘導性素子との共振現象を利用して上記入力平滑コンデンサに回生するようにしたものであって、
更に、上記コンデンサと誘導性素子との共振周期の半分の時間が上記スイッチング手段のオン時間より長くなるようにし、
かつ、上記スナバ用スイッチング手段は、オンした後当該スナバ用スイッチング手段の電流が零になったときオフするようにしたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項６】
一方の極が直流電源の高電位側端子に接続された第１のスイッチング手段、一方の極が上記第１のスイッチング手段の他方の極に接続され他方の極が上記直流電源の低電位側端子に接続され上記第１のスイッチング手段と対をなす第２のスイッチング手段、一方の極が上記直流電源の高電位側端子に接続され上記第２のスイッチング手段と同期してオンオフする第３のスイッチング手段、および一方の極が上記第３のスイッチング手段の他方の極に接続され他方の極が上記直流電源の低電位側端子に接続され上記第１のスイッチング手段と同期してオンオフする第４のスイッチング手段を備え、上記対をなす第１、第４および第２、第３のスイッチング手段を互いに所定時間ずらしてオンオフ動作させることにより、上記直流電源からの直流電圧を交流電圧に変換して上記第１および第２のスイッチング手段の接続点と上記第３および第４のスイッチング手段の接続点との間から出力する電力変換装置において、
上記第１、第３の各スイッチング手段の両極間に接続された、ダイオードとコンデンサとの正側直列接続体、上記各ダイオードとコンデンサとの接続点および上記直流電源の低電位側端子の間に接続された、誘導性素子とスナバ用スイッチング手段との正側直列接続体、上記第２、第４の各スイッチング手段の両極間に接続された、ダイオードとコンデンサとの負側直列接続体、および上記各ダイオードとコンデンサとの接続点および上記直流電源の高電位側端子の間に接続された、誘導性素子とスナバ用スイッチング手段との負側直列接続体を備え、上記対をなすスイッチング手段が共にオフとなる時点から、次にオンする上記いずれか一方のスイッチング手段がオフする時点までの間で当該一方のスイッチング手段に接続されたスナバ用スイッチング手段をオンし、その後当該一方のスイッチング手段のオン期間内に当該一方のスイッチング手段に接続されたスナバ用スイッチング手段をオフすることにより、上記各スイッチング手段のオフ期間に上記各コンデンサに充電された電荷を、上記各コンデンサと誘導性素子との共振現象を利用して上記直流電源に回生するようにしたものであって、
更に、上記コンデンサと誘導性素子との共振周期の半分の時間が上記スイッチング手段のオン時間より長くなるようにし、
かつ、上記スナバ用スイッチング手段は、オンした後当該スナバ用スイッチング手段の電流が零になったときオフするようにしたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項７】
一方の極が直流電源の一方の端子に接続された第１のスイッチング手段、一方の極が上記直流電源の一方の端子に接続され上記第１のスイッチング手段と対をなす第２のスイッチング手段、一方の端子が上記第１のスイッチング手段の他方の極に、他方の端子が上記第２のスイッチング手段の他方の極に、中点端子が上記直流電源の他方の端子にそれぞれ接続された入力巻線とこの入力巻線と磁気的に結合された、中点端子を有する出力巻線とからなるトランス、および一方の端子が整流ダイオードを介して上記出力巻線の両端端子と接続され他方の端子が上記出力巻線の中点端子に接続された出力平滑コンデンサを備え、上記対をなす第１および第２のスイッチング手段を互いに所定時間ずらしてオンオフ動作させることにより、上記直流電源からの直流電圧を交流電圧に変換し、さらにこの交流電圧を整流して上記出力平滑コンデンサに充電する電力変換装置において、
上記各スイッチング手段の両極間に接続された、ダイオードとコンデンサとの直列接続体、および上記各ダイオードとコンデンサとの接続点および上記出力平滑コンデンサの間に接続された、誘導性素子とスナバ用スイッチング手段との直列接続体を備え、上記対をなすスイッチング手段が共にオフとなる時点から、次にオンする上記いずれか一方のスイッチング手段がオフする時点までの間で当該一方のスイッチング手段に接続されたスナバ用スイッチング手段をオンし、その後当該一方のスイッチング手段のオン期間内に当該一方のスイッチング手段に接続されたスナバ用スイッチング手段をオフすることにより、上記各スイッチング手段のオフ期間に上記各コンデンサに充電された電荷を、上記各コンデンサと誘導性素子との共振現象を利用して上記出力平滑コンデンサに回生するようにしたものであって、
更に、上記コンデンサと誘導性素子との共振周期の半分の時間が上記スイッチング手段のオン時間より長くなるようにし、
かつ、上記スナバ用スイッチング手段は、オンした後当該スナバ用スイッチング手段の電流が零になったときオフするようにしたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項８】
スイッチング手段の両極間に接続された第２のダイオードを備え、回生によりコンデンサの電圧が零になった後、ダイオードと上記第２のダイオードとで上記コンデンサをバイパスすることにより誘導性素子に残留するエネルギー分を回生するようにしたことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の電力変換装置。
【請求項９】
コンデンサと並列に接続された第２のダイオードを備え、回生により上記コンデンサの電圧が零になった後、上記第２のダイオードで上記コンデンサをバイパスすることにより誘導性素子に残留するエネルギー分を回生するようにしたことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の電力変換装置。
【請求項１０】
直列接続体を構成する誘導性素子とスナバ用スイッチング手段とを、上記スナバ用スイッチング手段がダイオードとコンデンサとの接続点側に位置するように接続し、上記スナバ用スイッチング手段がオフした後、上記誘導性素子に残留したエネルギーを回生するように、上記誘導性素子とスナバ用スイッチング手段との接続点および回生先の直流電源または出力平滑コンデンサの一方の端子に接続された第２のダイオードを備えたことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の電力変換装置。
【請求項１１】
直列接続体を構成する誘導性素子とスナバ用スイッチング手段とを、上記スナバ用スイッチング手段がダイオードとコンデンサとの接続点側に位置するように接続するとともに、上記スナバ用スイッチング手段を電界効果型トランジスタおよび逆流防止用ダイオードの直列接続体とし、上記電界効果型トランジスタがオフした後、上記誘導性素子に残留したエネルギーを回生するように、第２のダイオードを備えこの第２のダイオードと上記逆流防止用ダイオードと誘導性素子と直流電源または出力平滑コンデンサとで閉回路を形成するように上記第２のダイオードを接続したことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、対をなす複数のスイッチング手段を備えた電力変換装置に係り、特にそのスナバエネルギーの回生技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２２は、例えば「スイッチングレギュレーターの設計法とパワーデバイスの使いかた」（昭和５６年６月１５日発行、誠文堂新光社、白庄司、戸川著）の１７１頁に示された従来のＲＣスナバ回路付きのプッシュプルコンバータを示す回路図である。図２２において、１は直流電源、２はトランスであり、２ａ、２ｂは１次巻線、２ｃ、２ｄは２次巻線、３ａ、３ｂは電力変換用スイッチング手段としてのトランジスタ、４ａ、４ｂは整流ダイオード、５はチョークコイル、６は出力平滑コンデンサである。
７ａ、７ｂはスナバコンデンサ、８ａ、８ｂはスナバ抵抗であり、スナバコンデンサ７ａとスナバ抵抗８ａとは直列に接続され、トランジスタ３ａに並列に接続され、ＲＣスナバ回路９ａを構成している。また同様に、スナバコンデンサ７ｂとスナバ抵抗８ｂとは直列に接続され、トランジスタ３ｂに並列に接続され、ＲＣスナバ回路９ｂを構成している。
【０００３】
次に、動作について説明する。ＲＣスナバ回路９ａ、９ｂは、トランジスタ３ａ、３ｂがそれぞれターンオフすると、配線の寄生インダクタンスやトランス２の漏れインダクタンスに蓄積されたエネルギーをスナバコンデンサ７ａ、７ｂにそれぞれ充電し、トランジスタ３ａ、３ｂに発生するスパイク電圧を抑制する。トランジスタ３ａ、３ｂがそれぞれターンオンすると、スナバコンデンサ７ａ、７ｂに充電されたエネルギー、即ちスナバエネルギーがそれぞれスナバ抵抗８ａ、８ｂにより放電される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の構成では、配線の寄生インダクタンスやトランス２の漏れインダクタンスに蓄積されたエネルギーをスナバコンデンサ７ａ、７ｂに充電した後、スナバ抵抗８ａ、８ｂにより消費することになるため、損失が大きくなり、効率が低下し、発熱が増加する問題があった。
また、電力変換用スイッチング手段３ａ、３ｂのターンオフ時の電圧上昇率を抑制することによりスイッチング損失や発生ノイズを低減するためには、スナバコンデンサ７ａ、７ｂの容量値を大きくする必要があるが、容量値を大きくすればするほどますますＲＣスナバ回路９ａ、９ｂでの損失が大きくなり、効率低下、発熱増加を招くという問題があった。
【０００５】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、その目的は、抵抗を使わないＬＣスナバにより損失の低減が可能なスナバ回路を備えた電力変換装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る電力変換装置は、対をなす複数のスイッチング手段を備え、上記対をなすスイッチング手段を互いに所定時間ずらしてオンオフ動作させることにより、直流電源からの直流電圧を交流電圧に変換して出力する電力変換装置において、
上記各スイッチング手段の両極間に接続された、ダイオードとコンデンサとの直列接続体、および上記各ダイオードとコンデンサとの接続点および上記直流電源の間に接続された、誘導性素子とスナバ用スイッチング手段との直列接続体を備え、上記対をなすスイッチング手段が共にオフとなる時点から、次にオンする上記いずれか一方のスイッチング手段がオフする時点までの間で当該一方のスイッチング手段に接続されたスナバ用スイッチング手段をオンし、その後当該一方のスイッチング手段のオン期間内に当該一方のスイッチング手段に接続されたスナバ用スイッチング手段をオフすることにより、上記各スイッチング手段のオフ期間に上記各コンデンサに充電された電荷を、上記各コンデンサと誘導性素子との共振現象を利用して上記直流電源に回生するようにしたものであって、
更に、上記コンデンサと誘導性素子との共振周期の半分の時間が上記スイッチング手段のオン時間より長くなるようにし、
かつ、上記スナバ用スイッチング手段は、オンした後当該スナバ用スイッチング手段の電流が零になったときオフするようにしたものである。
【０００７】
この発明に係る電力変換装置は、対をなす複数のスイッチング手段を備え、上記対をなすスイッチング手段を互いに所定時間ずらしてオンオフ動作させることにより、直流電源からの直流電圧を交流電圧に変換し、さらにこの交流電圧を直流に変換して出力平滑コンデンサに充電する電力変換装置において、
上記各スイッチング手段の両極間に接続された、ダイオードとコンデンサとの直列接続体、および上記各ダイオードとコンデンサとの接続点および上記出力平滑コンデンサの間に接続された、誘導性素子とスナバ用スイッチング手段との直列接続体を備え、上記対をなすスイッチング手段が共にオフとなる時点から、次にオンする上記いずれか一方のスイッチング手段がオフする時点までの間で当該一方のスイッチング手段に接続されたスナバ用スイッチング手段をオンし、その後当該一方のスイッチング手段のオン期間内に当該一方のスイッチング手段に接続されたスナバ用スイッチング手段をオフすることにより、上記各スイッチング手段のオフ期間に上記各コンデンサに充電された電荷を、上記各コンデンサと誘導性素子との共振現象を利用して上記出力平滑コンデンサに回生するようにしたものであって、
更に、上記コンデンサと誘導性素子との共振周期の半分の時間が上記スイッチング手段のオン時間より長くなるようにし、
かつ、上記スナバ用スイッチング手段は、オンした後当該スナバ用スイッチング手段の電流が零になったときオフするようにしたものである。
【０００８】
この発明に係る電力変換装置は、一方の極が直流電源の低電位側端子に接続された第１のスイッチング手段、一方の極が上記直流電源の低電位側端子に接続され上記第１のスイッチング手段と対をなす第２のスイッチング手段、および一方の端子が上記第１のスイッチング手段の他方の極に、他方の端子が上記第２のスイッチング手段の他方の極に、中点端子が上記直流電源の高電位側端子にそれぞれ接続された１次巻線とこの１次巻線と磁気的に結合された２次巻線とからなるトランスを備え、上記対をなす第１および第２のスイッチング手段を互いに所定時間ずらしてオンオフ動作させることにより、上記直流電源からの直流電圧を交流電圧に変換して上記トランスの２次巻線から出力する電力変換装置において、
上記各スイッチング手段の両極間に接続された、ダイオードとコンデンサとの直列接続体、および上記各ダイオードとコンデンサとの接続点および上記直流電源の高電位側端子の間に接続された、誘導性素子とスナバ用スイッチング手段との直列接続体を備え、上記対をなすスイッチング手段が共にオフとなる時点から、次にオンする上記いずれか一方のスイッチング手段がオフする時点までの間で当該一方のスイッチング手段に接続されたスナバ用スイッチング手段をオンし、その後当該一方のスイッチング手段のオン期間内に当該一方のスイッチング手段に接続されたスナバ用スイッチング手段をオフすることにより、上記各スイッチング手段のオフ期間に上記各コンデンサに充電された電荷を、上記各コンデンサと誘導性素子との共振現象を利用して上記直流電源に回生するようにしたものであって、
更に、上記コンデンサと誘導性素子との共振周期の半分の時間が上記スイッチング手段のオン時間より長くなるようにし、
かつ、上記スナバ用スイッチング手段は、オンした後当該スナバ用スイッチング手段の電流が零になったときオフするようにしたものである。
【０００９】
この発明に係る電力変換装置は、一方の極が直流電源の高電位側端子に接続された第１のスイッチング手段、一方の極が上記直流電源の高電位側端子に接続され上記第１のスイッチング手段と対をなす第２のスイッチング手段、および一方の端子が上記第１のスイッチング手段の他方の極に、他方の端子が上記第２のスイッチング手段の他方の極に、中点端子が上記直流電源の低電位側端子にそれぞれ接続された１次巻線とこの１次巻線と磁気的に結合された２次巻線とからなるトランスを備え、上記対をなす第１および第２のスイッチング手段を互いに所定時間ずらしてオンオフ動作させることにより、上記直流電源からの直流電圧を交流電圧に変換して上記トランスの２次巻線から出力する電力変換装置において、
上記各スイッチング手段の両極間に接続された、ダイオードとコンデンサとの直列接続体、および上記各ダイオードとコンデンサとの接続点および上記直流電源の低電位側端子の間に接続された、誘導性素子とスナバ用スイッチング手段との直列接続体を備え、上記対をなすスイッチング手段が共にオフとなる時点から、次にオンする上記いずれか一方のスイッチング手段がオフする時点までの間で当該一方のスイッチング手段に接続されたスナバ用スイッチング手段をオンし、その後当該一方のスイッチング手段のオン期間内に当該一方のスイッチング手段に接続されたスナバ用スイッチング手段をオフすることにより、上記各スイッチング手段のオフ期間に上記各コンデンサに充電された電荷を、上記各コンデンサと誘導性素子との共振現象を利用して上記直流電源に回生するようにしたものであって、
更に、上記コンデンサと誘導性素子との共振周期の半分の時間が上記スイッチング手段のオン時間より長くなるようにし、
かつ、上記スナバ用スイッチング手段は、オンした後当該スナバ用スイッチング手段の電流が零になったときオフするようにしたものである。
【００１０】
この発明に係る電力変換装置は、直流電源の両端子間に接続され直流電圧源として機能する、第１および第２の入力平滑コンデンサ、一方の極が上記直流電源の高電位側端子に接続された第１のスイッチング手段、および一方の極が上記第１のスイッチング手段の他方の極に接続され他方の極が上記直流電源の低電位側端子に接続され上記第１のスイッチング手段と対をなす第２のスイッチング手段を備え、上記対をなす第１および第２のスイッチング手段を互いに所定時間ずらしてオンオフ動作させることにより、上記直流電源からの直流電圧を交流電圧に変換して上記第１および第２の入力平滑コンデンサの接続点と上記第１および第２のスイッチング手段の接続点との間から出力する電力変換装置において、
上記各スイッチング手段の両極間に接続された、ダイオードとコンデンサとの直列接続体、および上記各ダイオードとコンデンサとの接続点および上記第１、第２の入力平滑コンデンサの接続点の間に接続された、誘導性素子とスナバ用スイッチング手段との直列接続体を備え、上記対をなすスイッチング手段が共にオフとなる時点から、次にオンする上記いずれか一方のスイッチング手段がオフする時点までの間で当該一方のスイッチング手段に接続されたスナバ用スイッチング手段をオンし、その後当該一方のスイッチング手段のオン期間内に当該一方のスイッチング手段に接続されたスナバ用スイッチング手段をオフすることにより、上記各スイッチング手段のオフ期間に上記各コンデンサに充電された電荷を、上記各コンデンサと誘導性素子との共振現象を利用して上記入力平滑コンデンサに回生するようにしたものであって、
更に、上記コンデンサと誘導性素子との共振周期の半分の時間が上記スイッチング手段のオン時間より長くなるようにし、
かつ、上記スナバ用スイッチング手段は、オンした後当該スナバ用スイッチング手段の電流が零になったときオフするようにしたものである。
【００１１】
この発明に係る電力変換装置は、一方の極が直流電源の高電位側端子に接続された第１のスイッチング手段、一方の極が上記第１のスイッチング手段の他方の極に接続され他方の極が上記直流電源の低電位側端子に接続され上記第１のスイッチング手段と対をなす第２のスイッチング手段、一方の極が上記直流電源の高電位側端子に接続され上記第２のスイッチング手段と同期してオンオフする第３のスイッチング手段、および一方の極が上記第３のスイッチング手段の他方の極に接続され他方の極が上記直流電源の低電位側端子に接続され上記第１のスイッチング手段と同期してオンオフする第４のスイッチング手段を備え、上記対をなす第１、第４および第２、第３のスイッチング手段を互いに所定時間ずらしてオンオフ動作させることにより、上記直流電源からの直流電圧を交流電圧に変換して上記第１および第２のスイッチング手段の接続点と上記第３および第４のスイッチング手段の接続点との間から出力する電力変換装置において、
上記第１、第３の各スイッチング手段の両極間に接続された、ダイオードとコンデンサとの正側直列接続体、上記各ダイオードとコンデンサとの接続点および上記直流電源の低電位側端子の間に接続された、誘導性素子とスナバ用スイッチング手段との正側直列接続体、上記第２、第４の各スイッチング手段の両極間に接続された、ダイオードとコンデンサとの負側直列接続体、および上記各ダイオードとコンデンサとの接続点および上記直流電源の高電位側端子の間に接続された、誘導性素子とスナバ用スイッチング手段との負側直列接続体を備え、上記対をなすスイッチング手段が共にオフとなる時点から、次にオンする上記いずれか一方のスイッチング手段がオフする時点までの間で当該一方のスイッチング手段に接続されたスナバ用スイッチング手段をオンし、その後当該一方のスイッチング手段のオン期間内に当該一方のスイッチング手段に接続されたスナバ用スイッチング手段をオフすることにより、上記各スイッチング手段のオフ期間に上記各コンデンサに充電された電荷を、上記各コンデンサと誘導性素子との共振現象を利用して上記直流電源に回生するようにしたものであって、
更に、上記コンデンサと誘導性素子との共振周期の半分の時間が上記スイッチング手段のオン時間より長くなるようにし、
かつ、上記スナバ用スイッチング手段は、オンした後当該スナバ用スイッチング手段の電流が零になったときオフするようにしたものである。
【００１２】
この発明に係る電力変換装置は、一方の極が直流電源の一方の端子に接続された第１のスイッチング手段、一方の極が上記直流電源の一方の端子に接続され上記第１のスイッチング手段と対をなす第２のスイッチング手段、一方の端子が上記第１のスイッチング手段の他方の極に、他方の端子が上記第２のスイッチング手段の他方の極に、中点端子が上記直流電源の他方の端子にそれぞれ接続された入力巻線とこの入力巻線と磁気的に結合された、中点端子を有する出力巻線とからなるトランス、および一方の端子が整流ダイオードを介して上記出力巻線の両端端子と接続され他方の端子が上記出力巻線の中点端子に接続された出力平滑コンデンサを備え、上記対をなす第１および第２のスイッチング手段を互いに所定時間ずらしてオンオフ動作させることにより、上記直流電源からの直流電圧を交流電圧に変換し、さらにこの交流電圧を整流して上記出力平滑コンデンサに充電する電力変換装置において、
上記各スイッチング手段の両極間に接続された、ダイオードとコンデンサとの直列接続体、および上記各ダイオードとコンデンサとの接続点および上記出力平滑コンデンサの間に接続された、誘導性素子とスナバ用スイッチング手段との直列接続体を備え、上記対をなすスイッチング手段が共にオフとなる時点から、次にオンする上記いずれか一方のスイッチング手段がオフする時点までの間で当該一方のスイッチング手段に接続されたスナバ用スイッチング手段をオンし、その後当該一方のスイッチング手段のオン期間内に当該一方のスイッチング手段に接続されたスナバ用スイッチング手段をオフすることにより、上記各スイッチング手段のオフ期間に上記各コンデンサに充電された電荷を、上記各コンデンサと誘導性素子との共振現象を利用して上記出力平滑コンデンサに回生するようにしたものであって、
更に、上記コンデンサと誘導性素子との共振周期の半分の時間が上記スイッチング手段のオン時間より長くなるようにし、
かつ、上記スナバ用スイッチング手段は、オンした後当該スナバ用スイッチング手段の電流が零になったときオフするようにしたものである。
【００１３】
この発明に係る電力変換装置は、そのスイッチング手段の両極間に接続された第２のダイオードを備え、回生によりコンデンサの電圧が零になった後、ダイオードと上記第２のダイオードとで上記コンデンサをバイパスすることにより誘導性素子に残留するエネルギー分を回生するようにしたものである。
【００１４】
この発明に係る電力変換装置は、そのコンデンサと並列に接続された第２のダイオードを備え、回生により上記コンデンサの電圧が零になった後、上記第２のダイオードで上記コンデンサをバイパスすることにより誘導性素子に残留するエネルギー分を回生するようにしたものである。
【００１５】
この発明に係る電力変換装置は、その直列接続体を構成する誘導性素子とスナバ用スイッチング手段とを、上記スナバ用スイッチング手段がダイオードとコンデンサとの接続点側に位置するように接続し、上記スナバ用スイッチング手段がオフした後、上記誘導性素子に残留したエネルギーを回生するように、上記誘導性素子とスナバ用スイッチング手段との接続点および回生先の直流電源または出力平滑コンデンサの一方の端子に接続された第２のダイオードを備えたものである。
【００１６】
この発明に係る電力変換装置は、その直列接続体を構成する誘導性素子とスナバ用スイッチング手段とを、上記スナバ用スイッチング手段がダイオードとコンデンサとの接続点側に位置するように接続するとともに、上記スナバ用スイッチング手段を電界効果型トランジスタおよび逆流防止用ダイオードの直列接続体とし、上記電界効果型トランジスタがオフした後、上記誘導性素子に残留したエネルギーを回生するように、第２のダイオードを備えこの第２のダイオードと上記逆流防止用ダイオードと誘導性素子と直流電源または出力平滑コンデンサとで閉回路を形成するように上記第２のダイオードを接続したものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明を実施するための実施の形態１による電力変換装置としてのプッシュプルコンバータ（スイッチング手段を複数使用しているので、多石式電力変換器の一種であり、以下、この呼称も適宜併用する）とそのスナバ回路を示す構成図である。
図１において、１は直流電源、２はトランスで、中点端子を有する１次巻線２ａ、２ｂと同じく中点端子を有する２次巻線２ｃ、２ｄを備えている。３ａ、３ｂは対をなすスイッチング手段としての例えば電界効果型トランジスタで、電界効果型トランジスタ３ａ、３ｂは、後述するように、互いに所定時間ずらしてオンオフ動作させる。４ａ、４ｂは整流ダイオード、５はチョークコイル、６は出力平滑コンデンサである。
【００１８】
１０ａ、１０ｂは第１のダイオード、１１ａ、１１ｂはコンデンサであり、第１のダイオード１０ａとコンデンサ１１ａとは直列に接続され、電力変換用スイッチング手段である電界効果型トランジスタ３ａに並列に接続されている。同様に、第１のダイオード１０ｂとコンデンサ１１ｂとは直列に接続され、電力変換用スイッチング手段である電界効果型トランジスタ３ｂに並列に接続されている。
１２ａ、１２ｂは誘導性素子としてのリアクトルであり、１３ａ、１３ｂは電界効果型トランジスタ、１４ａ、１４ｂは逆流防止用ダイオードであり、電界効果型トランジスタ１３ａと逆流防止用ダイオード１４ａとでスナバ用スイッチング手段１５ａを、電界効果型トランジスタ１３ｂと逆流防止用ダイオード１４ｂとでスナバ用スイッチング手段１５ｂを構成している。リアクトル１２、電界効果型トランジスタ１３、逆流防止用ダイオード１４はａ、ｂそれぞれ直列に接続されており、接続順は問わない。
第１のダイオード１０、コンデンサ１１、リアクトル１２、スナバ用スイッチング手段１５でＬＣスナバ回路１６（１６ａ、１６ｂ）を構成している。
【００１９】
次に動作について説明する。図２は本発明のスナバ回路動作の一実施例を示す概略動作波形図である。図中の図（ａ）は電界効果型トランジスタ３ａの駆動波形、図（ｂ）は電界効果型トランジスタ３ｂの駆動波形、図（ｃ）は電界効果型トランジスタ３ａのドレイン・ソース（Ｄ・Ｓ）間電圧波形、図（ｄ）は電界効果型トランジスタ３ｂのドレイン・ソース（Ｄ・Ｓ）間電圧波形、図（ｅ）はスナバ用スイッチング手段１５ａの駆動波形、図（ｆ）はコンデンサ１１ａの電圧波形、図（ｇ）はリアクトル１２ａまたはスナバ用スイッチング手段１５ａの電流波形、図（ｈ）はスナバ用スイッチング手段１５ｂの駆動波形、図（ｉ）はコンデンサ１１ｂの電圧波形、図（ｊ）はリアクトル１２ｂまたはスナバ用スイッチング手段１５ｂの電流波形である。
【００２０】
電力変換用スイッチング手段である電界効果型トランジスタ３ａが図２（ａ）に示すように、時刻ｔ＝ｔ１でターンオフすると、電力変換器の配線の寄生インダクタンスやトランス２の漏れインダクタンスに蓄積されていたエネルギーがＬＣスナバ回路１６ａの第１のダイオード１０ａを介して、コンデンサ１１ａに充電され、電界効果型トランジスタ３ａにかかる電圧を図２（ｃ）に示すように緩やかに上昇させて、ターンオフ時のスパイク電圧を吸収する。また、ターンオフ時の電界効果型トランジスタ３ａの電圧・電流の重なりが少なくなってスイッチング損失が低減され、スイッチングノイズも低減される。コンデンサ１１ａに充電されたエネルギーは電界効果型トランジスタ３ｂがターンオンするまで図２（ｆ）に示すように保持される。
次に、電界効果型トランジスタ３ｂが図２（ｂ）に示すように、時刻ｔ＝ｔ２でターンオンすると、トランス２の１次巻線２ａに電圧が誘起され、図２（ｆ）に示すようにコンデンサ１１ａの電圧が直流電源１の電圧の２倍以上まで上昇する。コンデンサ１１ａに充電されたエネルギーは図２（ｆ）に示すように電界効果型トランジスタ３ｂのオン期間中は維持される。
【００２１】
次に、時刻ｔ＝ｔ３で電界効果型トランジスタ３ｂがターンオフしたと同時に、図２（ｅ）に示すようにスナバ用スイッチング手段１５ａをターンオンすると、コンデンサ１１ａに蓄積され保持されていたスナバエネルギーが図２（ｆ）のように放電を開始する。この放電はコンデンサ１１ａとリアクトル１２ａとの共振により行われ、リアクトル１２ａやスナバ用スイッチング手段１５ａに流れる電流波形は図２（ｇ）のように正弦波状となる。コンデンサ１１ａに蓄積されていたエネルギーは、コンデンサ１１ａ→リアクトル１２ａ→スナバ用スイッチング手段１５ａ→直流電源１→コンデンサ１１ａの経路で直流電源１に回生される。
【００２２】
時刻ｔ４で電界効果型トランジスタ３ａがターンオンした後、図２（ｇ）に示すように、時刻ｔ＝ｔ５でリアクトル１２ａの電流が零になると、コンデンサ１１ａに蓄積されていた全てのエネルギーの回生が終了し、電界効果型トランジスタ３ａのターンオフと同時にスナバ用スイッチング手段１５ａをターンオフする。
一方、ＬＣスナバ回路１６ｂについても、電界効果型トランジスタ３ａのターンオフと同時にスナバ用スイッチング手段１５ｂをターンオンし、電界効果型トランジスタ３ｂのターンオフと同時にスナバ用スイッチング手段１５ｂをターンオフすることにより、ＬＣスナバ回路１６ａと同様の動作をする。
【００２３】
以上のように多石式電力変換器の配線の寄生インダクタンスやトランス２の漏れインダクタンスなどに蓄積されたエネルギーをコンデンサ１１に充電し、そのエネルギーを直流電源１に回生するので、損失にはならず、効率の低下を防ぎ、発熱を防止する。また、コンデンサ１１により電界効果型トランジスタ３にかかる電圧が緩やかに変化し、ターンオフ時のスパイク電圧が吸収され、ターンオフ時の電界効果型トランジスタ３のスイッチング手段の電圧・電流の重なりが少なくなってスイッチング損失が低減され、スイッチングノイズも低減される。
【００２４】
更に、一石式の電力変換器においては、電力変換用スイッチング手段３のオン期間以内にスナバ用スイッチング手段１５のオン時間が制限されるが、多石式電力変換器においては、全ての電力変換用スイッチング手段３がオフとなった時点以降から電力変換用スイッチング手段３のオン期間以内まで、対応するスナバ用スイッチング手段１５のオン時間を伸ばすことができ、コンデンサ１１とリアクトル１２との共振周期を長くすることが可能となり、コンデンサ１１の容量値とリアクトル１２のインダクタンス値の選定範囲が拡大できる効果がある。
【００２５】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、スナバ用スイッチング手段１５ａのターンオンを電界効果型トランジスタ３ｂのターンオフと同時に、またスナバ用スイッチング手段１５ｂのターンオンを電界効果型トランジスタ３ａのターンオフと同時に行うものについて示したが、それぞれ電界効果型トランジスタ３ｂのターンオフ後、電界効果型トランジスタ３ａのターンオフ後であれば良く、同様の動作、効果を得ることができる。
図３はこの発明を実施するための実施の形態２の動作を示す概略動作波形図であり、図（ａ）〜（ｆ）はそれぞれ上記図２の（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｅ）（ｆ）（ｇ）と同一部分の動作波形を示す。
図３（ｄ）に示すように、時刻ｔ＝ｔ３で電界効果型トランジスタ３ｂがターンオフした後Ｔｄ遅延した時刻ｔ＝ｔ３４で、スナバ用スイッチング手段１５ａをターンオンし、リアクトル１２ａの電流が零になった後の時刻ｔ＝ｔ５における電界効果型トランジスタ３ａのターンオフと同時に、スナバ用スイッチング手段１５ａをターンオフし、図３では省略しているが、電界効果型トランジスタ３ａのターンオフ後Ｔｄ遅延した時刻で、スナバ用スイッチング手段１５ｂをターンオンし、リアクトル１２ｂの電流が零になった後の電界効果型トランジスタ３ｂのターンオフと同時に、スナバ用スイッチング手段１５ｂをターンオフしても同様の動作、効果が得られる。
【００２６】
即ち、スナバエネルギーを直流電源１に回生中にコンデンサ１１の電圧が電界効果型トランジスタ３のドレイン・ソース間電圧より低くなった場合には、コンデンサ１１へ不要な再充電が行われてしまう。この実施の形態２においては、電界効果型トランジスタ３のターンオフ後に遅延時間Ｔｄを設けて、スナバ用スイッチング手段１５をターンオンすることにより、コンデンサ１１への再充電を防止する効果がある。
【００２７】
実施の形態３．
上記実施の形態１および２では、スナバ用スイッチング手段１５ａのターンオフを電界効果型トランジスタ３ａのターンオフと同時に、またスナバ用スイッチング手段１５ｂのターンオフを電界効果型トランジスタ３ｂのターンオフと同時に行うものについて示したが、それぞれ電界効果型トランジスタ３ａのターンオン期間内、電界効果型トランジスタ３ｂのターンオン期間内あれば、同様の動作、効果を得ることができる。
図４はこの発明を実施するための実施の形態３の動作を示す概略動作波形図であり、図（ａ）〜（ｆ）は上記図３の（ａ）〜（ｆ）と同一部分の動作波形を示す。
【００２８】
図４（ｄ）に示すように、上記図３（ｄ）と同様に、時刻ｔ＝ｔ３で電界効果型トランジスタ３ｂがターンオフした後Ｔｄ遅延した時刻ｔ＝ｔ３４で、スナバ用スイッチング手段１５ａをターンオンし、その後、リアクトル１２ａの電流が零になった時点ｔ＝ｔ４５でスナバ用スイッチング手段１５ａをターンオフし、図４では省略しているが、電界効果型トランジスタ３ａのターンオフ後Ｔｄ遅延した時刻で、スナバ用スイッチング手段１５ｂをターンオンし、その後、リアクトル１２ｂの電流が零になった時点でスナバ用スイッチング手段１５ｂをターンオフしても同様の動作、効果が得られる。
【００２９】
実施の形態４．
図５は、この発明を実施するための他の実施の形態のよるプッシュプルコンバータとそのスナバ回路を示す構成図である。
図５において１〜６、および１０〜１６は上記実施の形態１〜３に示した図１のプッシュプルコンバータとそのスナバ回路の構成要素と同等のものであり、基本的な動作、効果も上記実施の形態１〜３とほぼ同様である。
ここでは、直流電源１の接続極性が図１の場合と逆になっており、それに伴い各部の接続極性が異なっている。その動作的な違いは、コンデンサ１１に蓄積されていたエネルギーが、スナバ用スイッチング手段１５をターンオンすることにより、コンデンサ１１→直流電源１→スナバ用スイッチング手段１５→リアクトル１２→コンデンサ１１の経路で直流電源１に回生する点である。
【００３０】
なお、上記実施の形態１〜４では、トランス２の２次巻線からの交流電圧を更に直流に変換して出力する電力変換装置として説明したが、トランス２の２次巻線からの交流電圧を例えば交流負荷へ供給する電力変換装置にもこの発明は同様に適用でき同等の効果を奏する。
【００３１】
実施の形態５．
図６は、この発明を実施するための他の実施の形態のよる電力変換装置としてのハーフブリッジコンバータとそのスナバ回路を示す構成図である。
図６において１、３〜６、および１０〜１６は上記実施の形態１〜４に示した図１や図５のプッシュプルコンバータとそのスナバ回路の構成要素と同等のものであり、１７ａ、１７ｂは入力平滑コンデンサ、１８はトランスであり、１８ａは１次巻線、１８ｂ、１８ｃは２次巻線である。
【００３２】
次に動作について説明する。ＬＣスナバ回路１６ａ、１６ｂの基本的な動作、および効果は上記実施の形態１〜４とほぼ同様である。
図７はこの発明の実施の形態５の動作を示す概略動作波形図であり、図（ａ）〜（ｊ）は、それぞれ図２の（ａ）〜（ｊ）と同一または相当部分の動作波形を示す。
【００３３】
電力変換用スイッチング手段である電界効果型トランジスタ３ａがターンオフすると、電力変換器の配線の寄生インダクタンスやトランス２の漏れインダクタンスに蓄積されていたエネルギーがＬＣスナバ回路１６ａの第１のダイオード１０ａを介して、コンデンサ１１ａに充電され、電界効果型トランジスタ３ａにかかる電圧を緩やかに上昇させて、ターンオフ時のスパイク電圧を吸収する。また、ターンオフ時の電界効果型トランジスタ３ａの電圧・電流の重なりが少なくなってスイッチング損失が低減され、スイッチングノイズも低減される。コンデンサ１１ａに充電されたエネルギーは電界効果型トランジスタ３ｂがターンオンするまで保持される。この時の保持される電圧は、上記実施の形態１〜４の図１や図５のプッシュプルコンバータでは、直流電源１の電圧よりやや高い電圧であったが、本実施の形態５では直流電源１の電圧の１／２、即ち入力平滑コンデンサ１７ａよりやや高い電圧となる点が異なる。
【００３４】
次に、電界効果型トランジスタ３ｂがターンオンすると、トランス１８の１次巻線１８ａに電圧がかかり、コンデンサ１１ａの電圧は上記実施の形態１〜４の図１や図５のプッシュプルコンバータでは、直流電源１の電圧の２倍よりやや高い電圧であったが、本実施の形態５では直流電源１の電圧よりやや高い電圧まで上昇する。コンデンサ１１ａに充電されたエネルギーは電界効果型トランジスタ３ｂのオン期間中は維持される。
電界効果型トランジスタ３ｂがターンオフしたと同時に、スナバ用スイッチング手段１５ａをターンオンすると、コンデンサ１１ａに蓄積され保持されていたスナバエネルギーが放電を開始する。この放電はコンデンサ１１ａとリアクトル１２ａとの共振により行われ、リアクトル１２ａやスナバ用スイッチング手段１５ａに流れる電流波形は正弦波状となる。コンデンサ１１ａに蓄積されていたエネルギーは、コンデンサ１１ａ→リアクトル１２ａ→スナバ用スイッチング手段１５ａ→入力平滑コンデンサ１７ａ→コンデンサ１１ａの経路で入力平滑コンデンサ１７ａに回生される。
リアクトル１２ａの電流が零になると、コンデンサ１１ａに蓄積されていた全てのエネルギーの回生が終了し、電界効果型トランジスタ３ａのターンオフと同時にスナバ用スイッチング手段１５ａをターンオフする。
【００３５】
一方、ＬＣスナバ回路１６ｂについても、電界効果型トランジスタ３ａのターンオフと同時にスナバ用スイッチング手段１５ｂをターンオンし、電界効果型トランジスタ３ｂのターンオフと同時にスナバ用スイッチング手段１５ｂをターンオフすることにより、コンデンサ１１ｂに蓄積されていたエネルギーは、コンデンサ１１ｂ→入力平滑コンデンサ１７ｂ→スナバ用スイッチング手段１５ｂ→リアクトル１２ｂ→コンデンサ１１ｂの経路で入力平滑コンデンサ１７ｂに回生することができる。
なお、スナバ用スイッチング手段１５ａ、１５ｂのスイッチングタイミングは上記実施の形態２、または実施の形態３と同様であっても良い。
【００３６】
実施の形態６．
図８は、この発明を実施するための他の実施の形態のよる電力変換装置としてのフルブリッジコンバータとそのスナバ回路を示す構成図である。
図８において１、３〜６、１０〜１６、および１８は上記実施の形態５に示した図６のハーフブリッジコンバータとそのスナバ回路の構成要素と同等のものである。
ＬＣスナバ回路１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの基本的な動作、および効果は上記実施の形態１〜５とほぼ同様であるので、詳細説明は省略するが、ここでは、電界効果型トランジスタ３ａと３ｄとが同期してオンオフし、電界効果型トランジスタ３ｂと３ｃとが同期してオンオフする。そして、電界効果型トランジスタ３ａ、３ｄと電界効果型トランジスタ３ｂ、３ｃとが対をなして互いに所定時間ずらして動作する。
【００３７】
電界効果型トランジスタ３ａのオフ期間にコンデンサ１１ａに充電された電荷は、コンデンサ１１ａ→スナバ用スイッチング手段１５ａ→リアクトル１２ａ→直流電源１→コンデンサ１１ａの経路で直流電源１に回生され、電界効果型トランジスタ３ｂのオフ期間にコンデンサ１１ｂに充電された電荷は、コンデンサ１１ｂ→直流電源１→リアクトル１２ｂ→スナバ用スイッチング手段１５ｂ→コンデンサ１１ｂの経路で直流電源１に回生される。
また、電界効果型トランジスタ３ｃのオフ期間にコンデンサ１１ｃに充電された電荷は、コンデンサ１１ｃ→スナバ用スイッチング手段１５ｃ→リアクトル１２ｃ→直流電源１→コンデンサ１１ｃの経路で直流電源１に回生され、電界効果型トランジスタ３ｄのオフ期間にコンデンサ１１ｄに充電された電荷は、コンデンサ１１ｄ→直流電源１→リアクトル１２ｄ→スナバ用スイッチング手段１５ｄ→コンデンサ１１ｄの経路で直流電源１に回生される。
【００３８】
なお、上記実施の形態５、６では、トランス１８の２次巻線からの交流電圧を直流に交換して出力する電力変換装置として説明したが、電界効果型トランジスタ３からなるハーフブリッジまたはフルブリッジからの交流電圧を直接、例えば交流負荷に供給する電力変換装置にもこの発明は同様に適用でき同等の効果を奏する。
【００３９】
実施の形態７．
上記実施の形態１〜５では、リアクトル１２またはスナバ用スイッチング手段１５に流れる電流が零になった時に、コンデンサ１１の電圧が零、または残留電荷が残る場合について示したが、配線の寄生インダクタンスの大きさや入出力の条件によっては、先にコンデンサ１１の電圧が零になり、その時点ではまだリアクトル１２またはスナバ用スイッチング手段１５に電流が流れ続けている場合がある。この場合の動作を図９〜図１２を用いて説明する。図９において、１〜６、および１０〜１６は上記図１に示したプッシュプルコンバータとそのスナバ回路の構成要素と同等のものである。１９ａはアノード端子が電界効果型トランジスタ３ａの低電位端子側に、カソード端子が高電位端子側に接続された第２のダイオードであり、同様に１９ｂはアノード端子が電界効果型トランジスタ３ｂの低電位端子側に、カソード端子が高電位端子側に接続された第２のダイオードである。
【００４０】
また、図１１において、１〜６、および１０〜１６は上記図５に示したプッシュプルコンバータとそのスナバ回路の構成要素と同等のものである。ここで、１９ａ、１９ｂは第２のダイオードである。
更に、図１２において、１、３〜６、および１０〜１８は上記図６に示したハーフブリッジコンバータとそのスナバ回路の構成要素と同等のものである。ここで、１９ａ、１９ｂは第２のダイオードである。
【００４１】
図１０はその動作波形図で、図（ａ）〜（ｆ）は上記図３（ａ）〜（ｆ）と同一部分の波形を示すものであり、図（ｇ）は第２のダイオード１９ａの電流波形を示す。
コンデンサ１１の電圧が零になるまでの動作は上記実施の形態１〜５と同様の動作をする。図９のＬＣスナバ回路１６ａ、１６ｂは、コンデンサ１１の電荷が全て放電され電圧が零になると、第２のダイオード１９が導通して、図１０（ｇ）に示すように、リアクトル１２の電流が零になるまで、リアクトル１２→スナバ用スイッチング手段１５→直流電源１→第２のダイオード１９→第１のダイオード１０→リアクトル１２の経路でリアクトルのエネルギーが全て直流電源１に回生される。
また、図１１のＬＣスナバ回路１６ａ、１６ｂは、コンデンサ１１の電荷が全て放電され電圧が零になると、第２のダイオード１９が導通して、図１０（ｇ）に示すように、リアクトル１２の電流が零になるまで、リアクトル１２→第１のダイオード１０→第２のダイオード１９→直流電源１→スナバ用スイッチング手段１５→リアクトル１２の経路でリアクトルのエネルギーが全て直流電源１に回生される。
【００４２】
更に、図１２のＬＣスナバ回路１６ａは、コンデンサ１１ａの電荷が全て放電され電圧が零になると、第２のダイオード１９ａが導通して、図１０（ｇ）に示すように、リアクトル１２ａの電流が零になるまで、リアクトル１２ａ→スナバ用スイッチング手段１５ａ→入力平滑コンデンサ１７ａ→第２のダイオード１９ａ→第１のダイオード１０ａ→リアクトル１２ａの経路でリアクトルのエネルギーが全て入力平滑コンデンサ１７ａに回生される。また、ＬＣスナバ回路１６ｂは、コンデンサ１１ｂの電荷が全て放電され電圧が零になると、第２のダイオード１９ｂが導通して、図１０（ｇ）に示すように、リアクトル１２ｂの電流が零になるまで、リアクトル１２ｂ→第１のダイオード１０ｂ→第２のダイオード１９ｂ→入力平滑コンデンサ１７ｂ→スナバ用スイッチング手段１５ｂ→リアクトル１２ｂの経路でリアクトルのエネルギーが全て入力平滑コンデンサ１７ｂに回生される。
【００４３】
以上のように上記実施の形態１〜５と同様の効果を奏すると共に、コンデンサ１１の電圧が零になった後にも、コンデンサ１１からリアクトル１２に移ったエネルギーを全て、即ちコンデンサ１１に蓄積したスナバエネルギーを全て、直流電源１、または入力平滑コンデンサ１７に回生することができる。
【００４４】
実施の形態８．
上記実施の形態７では、コンデンサ１１の電圧が零になり、その時点でまだリアクトル１２またはスナバ用スイッチング手段１５に電流が流れ続ける場合に、第１のダイオード１０、第２のダイオード１９を経由して、リアクトル１２のエネルギーを直流電源１や入力平滑コンデンサ１７に回生するものについて示したが、第１のダイオード１０を通過させずに、第２のダイオードのみを経由してリアクトル１２のエネルギーを直流電源１や入力平滑コンデンサ１７に回生するものであっても良い。
【００４５】
以下、この発明を実施するための他の実施の形態について、図１３〜図１５を用いて説明する。図１３において、１〜６、および１０〜１６は上記図１や図９に示したプッシュプルコンバータとそのスナバ回路の構成要素と同等のものである。２０ａはアノード端子がコンデンサ１１ａの低電位端子側に接続され、カソード端子がコンデンサ１１ａの高電位端子側に接続された第２のダイオードであり、同様に２０ｂはアノード端子がコンデンサ１１ｂの低電位端子側に接続され、カソード端子がコンデンサ１１ｂの高電位端子側に接続された第２のダイオードである。
また、図１４において、１〜６、および１０〜１６は上記図５や図１１に示したプッシュプルコンバータとそのスナバ回路の構成要素と同等のものである。２０ａ、２０ｂは第２のダイオードである。
更に、図１５において、１、３〜６、および１０〜１８は上記図６や図１２に示したハーフブリッジコンバータとそのスナバ回路の構成要素と同等のものである。２０ａ、２０ｂは第２のダイオードである。
【００４６】
コンデンサ１１の電圧が零になるまでの動作は上記実施の形態１〜５、および実施の形態７と同様の動作をする。図１３のＬＣスナバ回路１６ａ、１６ｂは、コンデンサ１１の電荷が全て放電され電圧が零になると、第２のダイオード２０が導通して、リアクトル１２の電流が零になるまで、リアクトル１２→スナバ用スイッチング手段１５→直流電源１→第２のダイオード２０→リアクトル１２の経路で第１のダイオード１０を通過せずに、リアクトルのエネルギーが全て直流電源１に回生される。
また、図１４のＬＣスナバ回路１６ａ、１６ｂは、コンデンサ１１の電荷が全て放電され電圧が零になると、第２のダイオード２０が導通して、リアクトル１２の電流が零になるまで、リアクトル１２→第２のダイオード２０→直流電源１→スナバ用スイッチング手段１５→リアクトル１２の経路で第１のダイオード１０を通過せずに、リアクトルのエネルギーが全て直流電源１に回生される。
【００４７】
更に、図１５のＬＣスナバ回路１６ａは、コンデンサ１１ａの電荷が全て放電され電圧が零になると、第２のダイオード２０ａが導通して、リアクトル１２ａの電流が零になるまで、リアクトル１２ａ→スナバ用スイッチング手段１５ａ→入力平滑コンデンサ１７ａ→第２のダイオード２０ａ→リアクトル１２ａの経路で第１のダイオード１０ａを通過せずに、リアクトルのエネルギーが全て入力平滑コンデンサ１７ａに回生される。また、ＬＣスナバ回路１６ｂは、コンデンサ１１ｂの電荷が全て放電され電圧が零になると、第２のダイオード２０ｂが導通して、リアクトル１２ｂの電流が零になるまで、リアクトル１２ｂ→第２のダイオード２０ｂ→入力平滑コンデンサ１７ｂ→スナバ用スイッチング手段１５ｂ→リアクトル１２ｂの経路で第１のダイオード１０ｂを通過せずに、リアクトルのエネルギーが全て入力平滑コンデンサ１７ｂに回生される。
【００４８】
以上のように上記実施の形態７と同様の効果を奏すると共に、コンデンサ１１の電圧が零になった後に、コンデンサ１１からリアクトル１２に移ったエネルギーを第１のダイオード１０を経由させずに、直流電源１、または入力平滑コンデンサ１７に回生することができるので、ダイオード１つ分の導通損失が低減でき、コンデンサ１１に蓄積したスナバエネルギーを効率良く回生することができる。
【００４９】
実施の形態９．
図１６は、この発明を実施するための実施の形態９によるプッシュプルコンバータとそのスナバ回路を示す構成図である。
図１６において、１〜６、および１０〜１６は上記図１、図９や図１３に示した実施の形態１、実施の形態７および実施の形態８のプッシュプルコンバータとそのスナバ回路の構成要素と同等のものである。但し、第１のダイオード１０のカソード端子とコンデンサ１１の高電位端子側との接続点にスナバ用スイッチング手段１５を接続し、スナバ用スイッチング手段１５の他端側にリアクトル１２を接続して、リアクトル１２の他端側を直流電源１の高電位端子側に接続したものである。２１ａ、２１ｂはアノード端子を直流電源１の低電位端子側に接続し、カソード端子をスナバ用スイッチング手段１５とリアクトル１２の接続点に接続した第２のダイオードである。
【００５０】
上記実施の形態８の図１３ではコンデンサ１１の電圧が零になった後の電流経路が、リアクトル１２→スナバ用スイッチング手段１５→直流電源１→第２のダイオード２０→リアクトル１２の経路であるものについて示したが、この実施の形態９では、コンデンサ１１の電圧が零になった後の電流経路が、リアクトル１２→直流電源１→第２のダイオード２１→リアクトル１２の経路となりスナバ用スイッチング手段１５を通らない構成となり、上記実施の形態８と同様の効果を奏すると共に、スナバ用スイッチング手段１５の導通損失分のエネルギーを有効に直流電源１に回生できる効果がある。
【００５１】
また、電界効果型トランジスタ３のターンオフ時のスパイク電圧の抑制、スイッチングノイズの低減、スイッチング損失の低減をするためにコンデンサ１１の容量値を大きくした場合、コンデンサ１１とリアクトル１２との共振周期の半分の時間が長くなり、リアクトル１２に電流が流れている状態、即ちエネルギーが残っている状態でスナバ用スイッチング手段１５をオフすることになる。この時、スナバ用スイッチング手段１５にはターンオフ時に過大なスパイク電圧が発生し、ノイズの増加、効率の低下、あるいは発熱を引き起こす問題があり、スナバ用スイッチング手段１５が破壊に到る場合もあると言った問題もある。スナバ用スイッチング手段１５をオフした後の電流経路が、リアクトル１２→直流電源１→第２のダイオード２１→リアクトル１２の経路となるようにすることにより、スナバ用スイッチング手段１５をオフした後もリアクトル１２に残ったエネルギーが上記経路で直流電源１に回生できる効果があり、スナバ用スイッチング手段１５にはターンオフ時のスパイク電圧の防止、ノイズ発生の防止、効率低下の防止、あるいは発熱防止、スナバ用スイッチング手段１５の破壊防止の効果がある。
なお、逆流防止用ダイオード１４の接続位置は、スナバ用スイッチング素子１３と逆であっても良く、また、図１７に示すようにリアクトル１２側にリアクトル１２と直列に接続しても良い。
【００５２】
実施の形態１０．
図１８は、この発明を実施するための実施の形態１０によるプッシュプルコンバータとそのスナバ回路を示す構成図である。
図１８において、１〜６、および１０〜１６は上記図５、図１１や図１４に示した実施の形態４、実施の形態７および実施の形態８のプッシュプルコンバータとそのスナバ回路の構成要素と同等のものである。但し、第１のダイオード１０のアノード端子とコンデンサ１１の低電位端子側との接続点にスナバ用スイッチング手段１５を接続し、スナバ用スイッチング手段１５の他端側にリアクトル１２を接続して、リアクトル１２の他端側を直流電源１の低電位端子側に接続したものである。２１ａ、２１ｂはカソード端子を直流電源１の高電位端子側に接続し、アノード端子をスナバ用スイッチング手段１５とリアクトル１２との接続点に接続した第２のダイオードである。
【００５３】
上記実施の形態９ではコンデンサ１１の電圧が零になった後の電流経路が、リアクトル１２→直流電源１→第２のダイオード２１→リアクトル１２の経路となるものについて示したが、この実施の形態１０では、コンデンサ１１の電圧が零になった後の電流経路が、リアクトル１２→第２のダイオード２１→直流電源１→リアクトル１２の経路となり、上記実施の形態９と同様の効果を奏する。
なお、逆流防止用ダイオード１４の接続位置は、スナバ用スイッチング素子１３と逆であっても良く、また、図１７と同様にリアクトル１２側にリアクトル１２と直列に接続しても良い。
【００５４】
実施の形態１１．
図１９は、この発明を実施するための実施の形態１１によるハーフブリッジコンバータとそのスナバ回路を示す構成図である。
図１９において、１、３〜６、および１０〜１８は上記図６、図１２や図１５に示した実施の形態５、実施の形態７および実施の形態８のハーフブリッジコンバータとそのスナバ回路の構成要素と同等のものである。但し、第１のダイオード１０ａのカソード端子とコンデンサ１１ａの高電位端子側との接続点にスナバ用スイッチング手段１５ａを接続し、スナバ用スイッチング手段１５ａの他端側にリアクトル１２ａを接続して、リアクトル１２ａの他端側を入力平滑コンデンサ１７ａの高電位端子側に接続したものである。２１ａはアノード端子を入力平滑コンデンサ１７ａの低電位端子側に接続し、カソード端子をスナバ用スイッチング手段１５ａとリアクトル１２ａの接続点に接続した第２のダイオードである。また、第１のダイオード１０ｂのアノード端子とコンデンサ１１ｂの低電位端子側との接続点にスナバ用スイッチング手段１５ｂを接続し、スナバ用スイッチング手段１５ｂの他端側にリアクトル１２ｂを接続して、リアクトル１２ｂの他端側を入力平滑コンデンサ１７ｂの低電位端子側に接続したものである。２１ｂはカソード端子を入力平滑コンデンサ１７ｂの低電位端子側に接続し、アノード端子をスナバ用スイッチング手段１５ｂとリアクトル１２ｂの接続点に接続した第２のダイオードである。
【００５５】
この実施の形態１１の動作は、ＬＣスナバ１６ａと第２のダイオード２１ａが上記実施の形態９とほぼ同様の動作、ＬＣスナバ１６ｂと第２のダイオード２１ｂが上記実施の形態１０とほぼ同様の動作をするので詳細な説明は省略する。得られる効果は、上記実施の形態９や実施の形態１０と同様の効果を奏する。
なお、逆流防止用ダイオード１４の接続位置は、スナバ用スイッチング素子１３と逆であっても良く、また、リアクトル１２側にリアクトル１２と直列に接続しても良い。
【００５６】
実施の形態１２．
図２０はこの発明の実施の形態１２によるプッシュプルコンバータとそのスナバ回路を示す構成図である。この実施の形態１２の特徴は、先の実施の形態１の図１の構成のものに対し、トランス２として補助電源用巻線２ｅ、２ｆを備えたものとし、この補助電源用巻線からの交流電圧を整流ダイオード３０ａ、３０ｂで整流して直流にし出力平滑コンデンサ３１を充電する。そして、電界効果型トランジスタ３ａ、３ｂの駆動回路３２ａ、３２ｂの電源を出力平滑コンデンサ３１から供給する。
【００５７】
この実施の形態１２に係るプッシュプルコンバータは、先の実施の形態１等とほぼ同様の動作を行うが、ここではＬＣスナバ回路１６ａ、１６ｂからのスナバエネルギーは、出力平滑コンデンサ３１に回生する。
即ち、電界効果型トランジスタ３のオフ期間中にコンデンサ１１に充電された電荷は、コンデンサ１１→リアクトル１２→スナバ用スイッチング手段１５→出力平滑コンデンサ３１→コンデンサ１１の経路で出力平滑コンデンサ３１に回生される。従って、この回生エネルギーが、駆動回路３２の電源エネルギーとして直接使用され、回生エネルギーがより効率的に利用されると言える。
【００５８】
なお、図２０では、ＬＣスナバ回路１６のスナバエネルギーをトランス２の補助電源用巻線２ｅ、２ｆに接続された出力平滑コンデンサ３１に回生するようにしたが、トランス２の２次巻線２ｃ、２ｄに接続された出力平滑コンデンサ６へも全く同様の構成により回生することができることは言うまでもない。
【００５９】
実施の形態１３．
図２１は、この発明の実施の形態１３によるプッシュプルコンバータとそのスナバ回路を示す構成図である。先の実施の形態９で説明した図１６等とほぼ同様の構成であり、ここでは、第２のダイオード２１ａ、２１ｂを設けてスナバエネルギーの回生効率を向上させている。
即ち、ここでは、コンデンサ１１の電圧が零になった後の回生の経路が、リアクトル１２→出力平滑コンデンサ３１→第２のダイオード２１→リアクトル１２の経路となり、スナバ用スイッチング手段１５の導通損失分のエネルギーを有効に出力平滑コンデンサ３１に回生でき、スナバ用スイッチング手段１５のターンオフ時のスパイク電圧の防止等の効果も得られる。
【００６０】
【発明の効果】
以上のように、この発明に係る電力変換装置は、対をなす複数のスイッチング手段を備え、上記対をなすスイッチング手段を互いに所定時間ずらしてオンオフ動作させることにより、直流電源からの直流電圧を交流電圧に変換して出力する電力変換装置において、
上記各スイッチング手段の両極間に接続された、ダイオードとコンデンサとの直列接続体、および上記各ダイオードとコンデンサとの接続点および上記直流電源の間に接続された、誘導性素子とスナバ用スイッチング手段との直列接続体を備え、上記対をなすスイッチング手段が共にオフとなる時点から、次にオンする上記いずれか一方のスイッチング手段がオフする時点までの間で当該一方のスイッチング手段に接続されたスナバ用スイッチング手段をオンし、その後当該一方のスイッチング手段のオン期間内に当該一方のスイッチング手段に接続されたスナバ用スイッチング手段をオフすることにより、上記各スイッチング手段のオフ期間に上記各コンデンサに充電された電荷を、上記各コンデンサと誘導性素子との共振現象を利用して上記直流電源に回生するようにし、
更に、上記コンデンサと誘導性素子との共振周期の半分の時間が上記スイッチング手段のオン時間より長くなるようにし、
かつ、上記スナバ用スイッチング手段は、オンした後当該スナバ用スイッチング手段の電流が零になったときオフするようにしたので、スナバエネルギーの処理による、効率の低下や発熱が防止でき、スイッチング損失やスイッチングノイズも低減できる。また、コンデンサに充電された電荷を入力側の直流電源に回生するので、回生に係る構成が簡便となる。
【００６１】
また、この発明に係る電力変換装置は、対をなす複数のスイッチング手段を備え、上記対をなすスイッチング手段を互いに所定時間ずらしてオンオフ動作させることにより、直流電源からの直流電圧を交流電圧に変換し、さらにこの交流電圧を直流に変換して出力平滑コンデンサに充電する電力変換装置において、
上記各スイッチング手段の両極間に接続された、ダイオードとコンデンサとの直列接続体、および上記各ダイオードとコンデンサとの接続点および上記出力平滑コンデンサの間に接続された、誘導性素子とスナバ用スイッチング手段との直列接続体を備え、上記対をなすスイッチング手段が共にオフとなる時点から、次にオンする上記いずれか一方のスイッチング手段がオフする時点までの間で当該一方のスイッチング手段に接続されたスナバ用スイッチング手段をオンし、その後当該一方のスイッチング手段のオン期間内に当該一方のスイッチング手段に接続されたスナバ用スイッチング手段をオフすることにより、上記各スイッチング手段のオフ期間に上記各コンデンサに充電された電荷を、上記各コンデンサと誘導性素子との共振現象を利用して上記出力平滑コンデンサに回生するようにし、
更に、上記コンデンサと誘導性素子との共振周期の半分の時間が上記スイッチング手段のオン時間より長くなるようにし、
かつ、上記スナバ用スイッチング手段は、オンした後当該スナバ用スイッチング手段の電流が零になったときオフするようにしたので、スナバエネルギーの処理による、効率の低下や発熱が防止でき、スイッチング損失やスイッチングノイズも低減できる。また、コンデンサに充電された電荷を出力側の出力平滑コンデンサに回生するので、回生エネルギーがより効率的に利用される。
【００６２】
また、この発明に係る電力変換装置は、一方の極が直流電源の低電位側端子に接続された第１のスイッチング手段、一方の極が上記直流電源の低電位側端子に接続され上記第１のスイッチング手段と対をなす第２のスイッチング手段、および一方の端子が上記第１のスイッチング手段の他方の極に、他方の端子が上記第２のスイッチング手段の他方の極に、中点端子が上記直流電源の高電位側端子にそれぞれ接続された１次巻線とこの１次巻線と磁気的に結合された２次巻線とからなるトランスを備え、上記対をなす第１および第２のスイッチング手段を互いに所定時間ずらしてオンオフ動作させることにより、上記直流電源からの直流電圧を交流電圧に変換して上記トランスの２次巻線から出力する電力変換装置において、
上記各スイッチング手段の両極間に接続された、ダイオードとコンデンサとの直列接続体、および上記各ダイオードとコンデンサとの接続点および上記直流電源の高電位側端子の間に接続された、誘導性素子とスナバ用スイッチング手段との直列接続体を備え、上記対をなすスイッチング手段が共にオフとなる時点から、次にオンする上記いずれか一方のスイッチング手段がオフする時点までの間で当該一方のスイッチング手段に接続されたスナバ用スイッチング手段をオンし、その後当該一方のスイッチング手段のオン期間内に当該一方のスイッチング手段に接続されたスナバ用スイッチング手段をオフすることにより、上記各スイッチング手段のオフ期間に上記各コンデンサに充電された電荷を、上記各コンデンサと誘導性素子との共振現象を利用して上記直流電源に回生するようにし、
更に、上記コンデンサと誘導性素子との共振周期の半分の時間が上記スイッチング手段のオン時間より長くなるようにし、
かつ、上記スナバ用スイッチング手段は、オンした後当該スナバ用スイッチング手段の電流が零になったときオフするようにしたので、スナバエネルギーの処理による、効率の低下や発熱が防止でき、スイッチング損失やスイッチングノイズも低減できる。また、コンデンサに充電された電荷を入力側の直流電源に回生するので、回生に係る構成が簡便となる。
【００６３】
また、この発明に係る電力変換装置は、一方の極が直流電源の高電位側端子に接続された第１のスイッチング手段、一方の極が上記直流電源の高電位側端子に接続され上記第１のスイッチング手段と対をなす第２のスイッチング手段、および一方の端子が上記第１のスイッチング手段の他方の極に、他方の端子が上記第２のスイッチング手段の他方の極に、中点端子が上記直流電源の低電位側端子にそれぞれ接続された１次巻線とこの１次巻線と磁気的に結合された２次巻線とからなるトランスを備え、上記対をなす第１および第２のスイッチング手段を互いに所定時間ずらしてオンオフ動作させることにより、上記直流電源からの直流電圧を交流電圧に変換して上記トランスの２次巻線から出力する電力変換装置において、
上記各スイッチング手段の両極間に接続された、ダイオードとコンデンサとの直列接続体、および上記各ダイオードとコンデンサとの接続点および上記直流電源の低電位側端子の間に接続された、誘導性素子とスナバ用スイッチング手段との直列接続体を備え、上記対をなすスイッチング手段が共にオフとなる時点から、次にオンする上記いずれか一方のスイッチング手段がオフする時点までの間で当該一方のスイッチング手段に接続されたスナバ用スイッチング手段をオンし、その後当該一方のスイッチング手段のオン期間内に当該一方のスイッチング手段に接続されたスナバ用スイッチング手段をオフすることにより、上記各スイッチング手段のオフ期間に上記各コンデンサに充電された電荷を、上記各コンデンサと誘導性素子との共振現象を利用して上記直流電源に回生するようにし、
更に、上記コンデンサと誘導性素子との共振周期の半分の時間が上記スイッチング手段のオン時間より長くなるようにし、
かつ、上記スナバ用スイッチング手段は、オンした後当該スナバ用スイッチング手段の電流が零になったときオフするようにしたので、スナバエネルギーの処理による、効率の低下や発熱が防止でき、スイッチング損失やスイッチングノイズも低減できる。また、コンデンサに充電された電荷を入力側の直流電源に回生するので、回生に係る構成が簡便となる。
【００６４】
また、この発明に係る電力変換装置は、直流電源の両端子間に接続され直流電圧源として機能する、第１および第２の入力平滑コンデンサ、一方の極が上記直流電源の高電位側端子に接続された第１のスイッチング手段、および一方の極が上記第１のスイッチング手段の他方の極に接続され他方の極が上記直流電源の低電位側端子に接続され上記第１のスイッチング手段と対をなす第２のスイッチング手段を備え、上記対をなす第１および第２のスイッチング手段を互いに所定時間ずらしてオンオフ動作させることにより、上記直流電源からの直流電圧を交流電圧に変換して上記第１および第２の入力平滑コンデンサの接続点と上記第１および第２のスイッチング手段の接続点との間から出力する電力変換装置において、
上記各スイッチング手段の両極間に接続された、ダイオードとコンデンサとの直列接続体、および上記各ダイオードとコンデンサとの接続点および上記第１、第２の入力平滑コンデンサの接続点の間に接続された、誘導性素子とスナバ用スイッチング手段との直列接続体を備え、上記対をなすスイッチング手段が共にオフとなる時点から、次にオンする上記いずれか一方のスイッチング手段がオフする時点までの間で当該一方のスイッチング手段に接続されたスナバ用スイッチング手段をオンし、その後当該一方のスイッチング手段のオン期間内に当該一方のスイッチング手段に接続されたスナバ用スイッチング手段をオフすることにより、上記各スイッチング手段のオフ期間に上記各コンデンサに充電された電荷を、上記各コンデンサと誘導性素子との共振現象を利用して上記入力平滑コンデンサに回生するようにし、
更に、上記コンデンサと誘導性素子との共振周期の半分の時間が上記スイッチング手段のオン時間より長くなるようにし、
かつ、上記スナバ用スイッチング手段は、オンした後当該スナバ用スイッチング手段の電流が零になったときオフするようにしたので、スナバエネルギーの処理による、効率の低下や発熱が防止でき、スイッチング損失やスイッチングノイズも低減できる。また、コンデンサに充電された電荷を入力平滑コンデンサに回生するので、回生に係る構成が簡便となり、実質的に直流電源に回生すると同等の機能を果す。
【００６５】
また、この発明に係る電力変換装置は、一方の極が直流電源の高電位側端子に接続された第１のスイッチング手段、一方の極が上記第１のスイッチング手段の他方の極に接続され他方の極が上記直流電源の低電位側端子に接続され上記第１のスイッチング手段と対をなす第２のスイッチング手段、一方の極が上記直流電源の高電位側端子に接続され上記第２のスイッチング手段と同期してオンオフする第３のスイッチング手段、および一方の極が上記第３のスイッチング手段の他方の極に接続され他方の極が上記直流電源の低電位側端子に接続され上記第１のスイッチング手段と同期してオンオフする第４のスイッチング手段を備え、上記対をなす第１、第４および第２、第３のスイッチング手段を互いに所定時間ずらしてオンオフ動作させることにより、上記直流電源からの直流電圧を交流電圧に変換して上記第１および第２のスイッチング手段の接続点と上記第３および第４のスイッチング手段の接続点との間から出力する電力変換装置において、
上記第１、第３の各スイッチング手段の両極間に接続された、ダイオードとコンデンサとの正側直列接続体、上記各ダイオードとコンデンサとの接続点および上記直流電源の低電位側端子の間に接続された、誘導性素子とスナバ用スイッチング手段との正側直列接続体、上記第２、第４の各スイッチング手段の両極間に接続された、ダイオードとコンデンサとの負側直列接続体、および上記各ダイオードとコンデンサとの接続点および上記直流電源の高電位側端子の間に接続された、誘導性素子とスナバ用スイッチング手段との負側直列接続体を備え、上記対をなすスイッチング手段が共にオフとなる時点から、次にオンする上記いずれか一方のスイッチング手段がオフする時点までの間で当該一方のスイッチング手段に接続されたスナバ用スイッチング手段をオンし、その後当該一方のスイッチング手段のオン期間内に当該一方のスイッチング手段に接続されたスナバ用スイッチング手段をオフすることにより、上記各スイッチング手段のオフ期間に上記各コンデンサに充電された電荷を、上記各コンデンサと誘導性素子との共振現象を利用して上記直流電源に回生するようにし、
更に、上記コンデンサと誘導性素子との共振周期の半分の時間が上記スイッチング手段のオン時間より長くなるようにし、
かつ、上記スナバ用スイッチング手段は、オンした後当該スナバ用スイッチング手段の電流が零になったときオフするようにしたので、スナバエネルギーの処理による、効率の低下や発熱が防止でき、スイッチング損失やスイッチングノイズも低減できる。また、コンデンサに充電された電荷を入力側の直流電源に回生するので、回生に係る構成が簡便となる。
【００６６】
また、この発明に係る電力変換装置は、一方の極が直流電源の一方の端子に接続された第１のスイッチング手段、一方の極が上記直流電源の一方の端子に接続され上記第１のスイッチング手段と対をなす第２のスイッチング手段、一方の端子が上記第１のスイッチング手段の他方の極に、他方の端子が上記第２のスイッチング手段の他方の極に、中点端子が上記直流電源の他方の端子にそれぞれ接続された入力巻線とこの入力巻線と磁気的に結合された、中点端子を有する出力巻線とからなるトランス、および一方の端子が整流ダイオードを介して上記出力巻線の両端端子と接続され他方の端子が上記出力巻線の中点端子に接続された出力平滑コンデンサを備え、上記対をなす第１および第２のスイッチング手段を互いに所定時間ずらしてオンオフ動作させることにより、上記直流電源からの直流電圧を交流電圧に変換し、さらにこの交流電圧を整流して上記出力平滑コンデンサに充電する電力変換装置において、
上記各スイッチング手段の両極間に接続された、ダイオードとコンデンサとの直列接続体、および上記各ダイオードとコンデンサとの接続点および上記出力平滑コンデンサの間に接続された、誘導性素子とスナバ用スイッチング手段との直列接続体を備え、上記対をなすスイッチング手段が共にオフとなる時点から、次にオンする上記いずれか一方のスイッチング手段がオフする時点までの間で当該一方のスイッチング手段に接続されたスナバ用スイッチング手段をオンし、その後当該一方のスイッチング手段のオン期間内に当該一方のスイッチング手段に接続されたスナバ用スイッチング手段をオフすることにより、上記各スイッチング手段のオフ期間に上記各コンデンサに充電された電荷を、上記各コンデンサと誘導性素子との共振現象を利用して上記出力平滑コンデンサに回生するようにし、
更に、上記コンデンサと誘導性素子との共振周期の半分の時間が上記スイッチング手段のオン時間より長くなるようにし、
かつ、上記スナバ用スイッチング手段は、オンした後当該スナバ用スイッチング手段の電流が零になったときオフするようにしたので、スナバエネルギーの処理による、効率の低下や発熱が防止でき、スイッチング損失やスイッチングノイズも低減できる。また、コンデンサに充電された電荷を出力側の出力平滑コンデンサに回生するので、回生エネルギーがより効率的に利用される。
【００６７】
また、この発明に係る電力変換装置は、そのスイッチング手段の両極間に接続された第２のダイオードを備え、回生によりコンデンサの電圧が零になった後、ダイオードと上記第２のダイオードとで上記コンデンサをバイパスすることにより誘導性素子に残留するエネルギー分を回生するようにしたので、特に、誘導性素子の残留エネルギー回生時の動作損失が低減する。
【００６８】
また、この発明に係る電力変換装置は、そのコンデンサと並列に接続された第２のダイオードを備え、回生により上記コンデンサの電圧が零になった後、上記第２のダイオードで上記コンデンサをバイパスすることにより誘導性素子に残留するエネルギー分を回生するようにしたので、特に、誘導性素子の残留エネルギー回生時の動作損失が低減する。
【００６９】
また、この発明に係る電力変換装置は、その直列接続体を構成する誘導性素子とスナバ用スイッチング手段とを、上記スナバ用スイッチング手段がダイオードとコンデンサとの接続点側に位置するように接続し、上記スナバ用スイッチング手段がオフした後、上記誘導性素子に残留したエネルギーを回生するように、上記誘導性素子とスナバ用スイッチング手段との接続点および回生先の直流電源または出力平滑コンデンサの一方の端子に接続された第２のダイオードを備えたので、特に、スナバ用スイッチング手段オフ後の誘導性素子の残留エネルギー回生時の動作損失が低減し、また、スナバ用スイッチング手段のオフ動作に伴う負担も軽減され信頼性が向上する。
【００７０】
また、この発明に係る電力変換装置は、その直列接続体を構成する誘導性素子とスナバ用スイッチング手段とを、上記スナバ用スイッチング手段がダイオードとコンデンサとの接続点側に位置するように接続するとともに、上記スナバ用スイッチング手段を電界効果型トランジスタおよび逆流防止用ダイオードの直列接続体とし、上記電界効果型トランジスタがオフした後、上記誘導性素子に残留したエネルギーを回生するように、第２のダイオードを備えこの第２のダイオードと上記逆流防止用ダイオードと誘導性素子と直流電源または出力平滑コンデンサとで閉回路を形成するように上記第２のダイオードを接続したので、特に、スナバ用スイッチング手段オフ後の誘導性素子の残留エネルギー回生時の動作損失が低減し、また、スナバ用スイッチング手段のオフ動作に伴う負担も軽減され信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１によるプッシュプルコンバータとそのスナバ回路を示す回路図である。
【図２】  図１のプッシュプルコンバータとそのスナバ回路の各部動作波形図である。
【図３】  この発明の実施の形態２によるプッシュプルコンバータとそのスナバ回路の各部動作波形図である。
【図４】  この発明の実施の形態３によるプッシュプルコンバータとそのスナバ回路の各部動作波形図である。
【図５】  この発明の実施の形態４によるプッシュプルコンバータとそのスナバ回路を示す回路図である。
【図６】  この発明の実施の形態５によるハーフブリッジコンバータとそのスナバ回路を示す回路図である。
【図７】  図６のハーフブリッジコンバータとそのスナバ回路の各部動作波形図である。
【図８】  この発明の実施の形態６によるフルブリッジコンバータとそのスナバ回路を示す回路図である。
【図９】  この発明の実施の形態７によるプッシュプルコンバータとそのスナバ回路を示す回路図である。
【図１０】  図９のプッシュプルコンバータとそのスナバ回路の各部動作波形図である。
【図１１】  この発明の実施の形態７による他のプッシュプルコンバータとそのスナバ回路を示す回路図である。
【図１２】  この発明の実施の形態７によるハーフブリッジコンバータとそのスナバ回路を示す回路図である。
【図１３】  この発明の実施の形態８によるプッシュプルコンバータとそのスナバ回路を示す回路図である。
【図１４】  この発明の実施の形態８による他のプッシュプルコンバータとそのスナバ回路を示す回路図である。
【図１５】  この発明の実施の形態８によるハーフブリッジコンバータとそのスナバ回路を示す回路図である。
【図１６】  この発明の実施の形態９によるプッシュプルコンバータとそのスナバ回路を示す回路図である。
【図１７】  この発明の実施の形態９による他のプッシュプルコンバータとそのスナバ回路を示す回路図である。
【図１８】  この発明の実施の形態１０によるプッシュプルコンバータとそのスナバ回路を示す回路図である。
【図１９】  この発明の実施の形態１１によるハーフブリッジコンバータとそのスナバ回路を示す回路図である。
【図２０】  この発明の実施の形態１２によるプッシュプルコンバータとそのスナバ回路を示す回路図である。
【図２１】  この発明の実施の形態１３によるプッシュプルコンバータとそのスナバ回路を示す回路図である。
【図２２】  従来のＲＣスナバ回路付きのプッシュプルコンバータを示す回路図である。
【符号の説明】
１  直流電源、２，１８  トランス、２ａ，２ｂ，１８ａ  １次巻線、
２ｃ，２ｄ，１８ｂ，１８ｃ  ２次巻線、
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ  電界効果型トランジスタ、４ａ，４ｂ  整流ダイオード、
５  チョークコイル、６，３１  出力平滑コンデンサ、
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ  第１のダイオード、
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ  コンデンサ、
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ  リアクトル、
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ  電界効果型トランジスタ、
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ  逆流防止用ダイオード、
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ  スナバ用スイッチング手段、
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ  ＬＣスナバ回路、
１７ａ，１７ｂ  入力平滑コンデンサ、
１９ａ，１９ｂ，２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂ  第２のダイオード。
【図１】
0004323049.tif 000002
【図２】
0004323049.tif 000003
【図３】
0004323049.tif 000004
【図４】
0004323049.tif 000005
【図５】
0004323049.tif 000006
【図６】
0004323049.tif 000007
【図７】
0004323049.tif 000008
【図８】
0004323049.tif 000009
【図９】
0004323049.tif 000010
【図１０】
0004323049.tif 000011
【図１１】
0004323049.tif 000012
【図１２】
0004323049.tif 000013
【図１３】
0004323049.tif 000014
【図１４】
0004323049.tif 000015
【図１５】
0004323049.tif 000016
【図１６】
0004323049.tif 000017
【図１７】
0004323049.tif 000018
【図１８】
0004323049.tif 000019
【図１９】
0004323049.tif 000020
【図２０】
0004323049.tif 000021
【図２１】
0004323049.tif 000022
【図２２】
0004323049.tif 000023