(57)【要約】  本発明は、コンバータ、特に、昇圧型（１）または降圧型コンバータに関し、前記コンバータは、コンバータインダクタ（２）と、コンバータダイオード（３）と、コンバータスイッチ（４）と、コンバータスイッチ（４）と並列に接続されるバイパス回路（１２）とを備え、バイパス回路において、バイパスコンデンサ（１５）およびダイオード（１４）が直列に接続される。前記コンバータはまた、バイパスコンデンサ（１５）のための放電回路（１７）も備えている。バイパス回路（１２）におけるダイオード（１４）の順方向は、コンバータスイッチ（４）を流れる電流の従来の方向と同じである。放電回路（１７）は、コンバータインダクタ（２）に磁気的に結合されるインダクタ（２０）を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
−  コンバータインダクタ（２、３０）と、
−  コンバータダイオード（３、３１）と、
−  コンバータスイッチ（４、２９）と、
−  前記コンバータスイッチ（４、２９）と並列に接続され、バイパスコンデンサ（１５、４２）がダイオード（１４、４３）と直列に接続され、前記ダイオード（１４、４３）の順方向が前記コンバータスイッチ（４、２９）を流れる電流の規定の方向と同じである、バイパス回路（１２、３９）と、
−  前記バイパスコンデンサ（１５、４２）のための放電回路（１７、４５）であって、インダクタ（２０、４７）を有する放電回路と、
を有するコンバータ、特に、昇圧型コンバータ（１）または降圧型コンバータ（２８）において、前記放電回路（１７、４５）の前記インダクタ（２０、４７）が前記コンバータインダクタ（２、３０）に磁気的に結合されることを特徴とするコンバータ、特に、昇圧型コンバータ（１）または降圧型コンバータ（２８）。
【請求項２】
請求項１に記載のコンバータにおいて、前記放電回路（１７、４５）の前記インダクタ（２０、４７）は、前記コンバータインダクタ（２、３０）に磁気的に結合され、それにより、前記コンバータスイッチ（４、２９）の閉鎖時に電流が前記コンバータインダクタ（２、３０）に流れ始めると、電流はまた、前記放電回路（１７、４５）の前記インダクタ（２０、４７）を通って生じ、かつ前記バイパスコンデンサ（１５、４２）が放電される結果を生じることを特徴とするコンバータ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のコンバータにおいて、前記放電回路（１７、４５）は、前記インダクタ（２０、４７）と直列に接続され、および単一方向の順方向を有するスイッチング素子を有し、前記スイッチング素子の前記単一方向の順方向と前記ダイオード（１４、４３）の前記順方向とは、前記バイパスコンデンサ（１５、４２）から見て、互いに反対であることを特徴とするコンバータ。
【請求項４】
請求項３に記載のコンバータにおいて、単一方向の順方向を有する前記スイッチング素子は、追加ダイオード（４１、４８）であることを特徴とするコンバータ。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１項に記載のコンバータにおいて、前記コンバータインダクタ（２、３０）および前記放電回路（１７、４５）の前記インダクタ（２０、４７）は、空心インダクタの形態であることを特徴とするコンバータ。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか１項に記載のコンバータにおいて、前記バイパスコンデンサ（１５、４２）および前記ダイオード（１４、４３）は、前記ダイオード（１４、４３）が、前記コンバータスイッチ（４、２９）の接続であって、それを介して前記コンバータスイッチ（４、２９）が前記コンバータダイオード（３、３１）に接続される前記コンバータスイッチ（４、２９）の接続に接続されるような方法で、前記バイパス回路（１２、３９）内に配置されることを特徴とするコンバータ。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか１項に記載のコンバータにおいて、前記コンバータスイッチ（４、２９）および前記バイパス回路（１２、３９）の前記ダイオード（１４、４３）は、共通の半導体構成部品によって形成され、前記コンバータダイオード（３、３１）はまた、前記共通の半導体構成部品によって任意選択的に形成されることを特徴とするコンバータ。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか１項に記載のコンバータにおいて、前記コンバータは複数の部分的コンバータ（２２、２３）を有し、各部分的コンバータ（２２、２３）が、それ自体のコンバータスイッチ（４、２９）と、それ自体のコンバータインダクタ（２、３０）と、それ自体のコンバータダイオード（３、３１）と、前記コンバータスイッチ（４、２９）のためのそれ自体のバイパスコンデンサ（１５、４２）と、インダクタ（２０、４７）を有するそれ自体の放電回路（１７、４５）とを有すること、および、前記種々の部分的コンバータ（２２、２３）の前記インダクタ（２０、４７）および前記コンバータインダクタ（２、３０）は、互いから離間されて、それぞれ磁気的に結合されることを特徴とするコンバータ。
【請求項９】
請求項８に記載のコンバータにおいて、コントローラが設けられ、かつ前記それぞれの部分的コンバータ（２２、２３）の間欠動作のために各コンバータスイッチ（４、２９）を制御することを特徴とするコンバータ。
【請求項１０】
−  前記コンバータが、昇圧型コンバータ（１）であり、
−  前記コンバータインダクタが、ＳＵＣインダクタ（２）であり、
−  前記コンバータダイオードが、前記ＳＵＣインダクタ（２）と直列に接続されるＳＵＣダイオード（３）であり、および
−  前記コンバータスイッチが、前記ＳＵＣインダクタ（２）と前記ＳＵＣダイオード（３）との間で分岐する分路ブランチ（８）に配置されるＳＵＣスイッチ（４）である、
請求項１乃至９の何れか１項に記載のコンバータにおいて、前記放電回路（１７）は、前記ダイオード（１４）と前記バイパスコンデンサ（１５）との間で分岐し、かつ前記ＳＵＣダイオード（３）の出力側接続（１９）に接続される放電路（１８）を有することを特徴とするコンバータ。
【請求項１１】
請求項１０に記載のコンバータにおいて、請求項８または９に戻って参照しない場合、前記昇圧型コンバータは、中心点（４９）に関して対称である昇圧型コンバータであり、
−  第２のＳＵＣインダクタ（２）と、
−  前記第２のＳＵＣインダクタ（２）と直列に接続される第２のＳＵＣダイオード（３）と、
−  前記第２のＳＵＣインダクタ（２）と前記第２のＳＵＣダイオード（３）との間で分岐する分路ブランチ（８）に配置される第２のＳＵＣスイッチ（４）と、
−  前記第２のＳＵＣスイッチ（４）と並列に接続され、第２のバイパスコンデンサ（１５）が第２のダイオード（１４）と直列に接続され、前記第２のダイオード（１４）の順方向が前記第２のＳＵＣスイッチ（４）を流れる電流の規定の方向と同じである、第２のバイパス回路（１２）と、
−  前記第２のバイパスコンデンサ（１５）のための第２の放電回路（１７）であって、前記第２のダイオード（１４）と前記第２のバイパスコンデンサ（１５）との間で分岐し、かつ前記ＳＵＣダイオード（３）の出力側接続（１９）に接続され、第２のインダクタ（２０）が配置される第２の放電路（１８）を有する放電回路と、
を有することを特徴とするコンバータ。
【請求項１２】
請求項１１に記載のコンバータにおいて、請求項４に戻って参照しない場合、前記ＳＵＣインダクタ（２）、前記第２のＳＵＣインダクタ（２）、前記放電回路（１７）の前記インダクタ（２０）、および前記第２の放電回路（１７）の前記第２のインダクタ（２０）が磁気的に結合されること、および、前記放電回路（１７）は、そのインダクタ（２０）と直列に接続され、かつ前記ＳＵＣスイッチ（４）と同期してオンに切り替えられる補助スイッチ（５４）を有し、および前記第２の放電回路（１７）は、前記第２のインダクタ（２０）と直列に接続され、かつ前記第２のＳＵＣスイッチ（４）と同期してオンに切り替えられる第２の補助スイッチ（５４）を有することを特徴とするコンバータ。
【請求項１３】
請求項１０に記載のコンバータにおいて、前記昇圧型コンバータはデュアルＸ昇圧型コンバータであり、
−  第２のＳＵＣインダクタ（２）と、
−  前記第２のＳＵＣインダクタ（２）と直列に接続される第２のＳＵＣダイオード（３）と、
−  前記第２のＳＵＣインダクタ（２）と前記第２のＳＵＣダイオード（３）との間で分岐する分路ブランチ（８）に配置され、かつ中心点を挟んで前記ＳＵＣスイッチ（４）と直列に接続される第２のＳＵＣスイッチ（４）と、
−  前記ＳＵＣスイッチ（４）の接続であって、それを介して前記ＳＵＣスイッチ（４）が前記ＳＵＣダイオード（３）に接続される前記ＳＵＣスイッチ（４）の接続と、前記第２のＳＵＣスイッチ（４）の接続であって、それを介して前記第２のＳＵＣスイッチ（４）が前記第２のＳＵＣダイオード（２）に接続される前記第２のＳＵＣスイッチ（４）の接続とに接続されることによって、前記第２のＳＵＣスイッチ（４）とも並列に接続される前記バイパス回路（１２）と、
−  磁気的に結合される前記ＳＵＣインダクタ（２）、前記第２のＳＵＣインダクタ（２）、および前記放電回路（１７）の前記インダクタ（２０）と、
を有することを特徴とするコンバータ。
【請求項１４】
−  前記コンバータが、降圧型コンバータ（２８）であり、
−  前記コンバータスイッチが、ＳＤＣスイッチ（２９）であり、
−  前記コンバータインダクタが、前記ＳＤＣスイッチ（２９）と直列に接続されるＳＤＣインダクタ（３０）であり、および
−  前記コンバータダイオードが、前記ＳＤＣスイッチ（２９）と前記ＳＤＣインダクタ（３０）との間で分岐する分路ブランチ（３５）に配置されるＳＤＣダイオード（３１）である、
請求項１乃至９の何れか１項に記載のコンバータにおいて、前記放電回路（４５）は、前記ダイオード（４３）と前記バイパスコンデンサ（４２）との間で分岐し、かつ前記ＳＤＣダイオード（３１）の入力側接続（５２）に接続される放電路（４６）を有することを特徴とするコンバータ。
【請求項１５】
前記バイパスコンデンサ（１５、４２）が前記コンバータスイッチ（４、２９）の開放時に充電され、その結果、前記コンバータスイッチ（４、２９）の両端の電圧上昇が制限される、請求項１乃至１４の何れか１項に記載のコンバータの使用において、前記バイパスコンデンサ（１５、４２）が出力中間回路（１１）または入力中間回路（５１）の中間回路電圧の２５％以下の所定の残留電圧まで放電された場合にのみ、前記コンバータスイッチ（４、２９）が再度開放されること、および／または、前記コンバータスイッチ（４、２９）を開放する前の所定の最短期間にわたり待機が行われることを特徴とするコンバータの使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンバータに関し、特に、コンバータインダクタを有し、コンバータダイオードを有し、コンバータスイッチを有し、およびコンバータスイッチと並列に接続されるバイパス回路を有する昇圧型コンバータ（ＳＵＣ）または降圧型コンバータ（ＳＤＣ）に関する。バイパス回路は、バイパスコンデンサと、バイパスコンデンサと直列に接続されるダイオードとを有し、ダイオードの順方向がコンバータスイッチを流れる電流の規定の方向と同じであり、かつ放電回路がバイパスコンデンサに設けられている。本発明はまた、かかるコンバータの使用にも関する。
【０００２】
かかるコンバータは、例えば、光電発電機によって提供される電圧と、光電発電機から交流回路網へ電気エネルギーを供給するよう用いられるインバータの入力中間回路からの電圧との間を整合させるために用いることができる。この場合、コンバータは、光電発電機が現在の動作条件下で最大電力を提供するような方法で、インバータの一定の入力中間回路電圧を与えられる光電発電機の動作点を設定するために設けられてもよい。
【０００３】
バイパスコンデンサは、コンバータスイッチを開く時にコンバータスイッチの両端の電圧上昇を制限するよう用いることができ、バイパスコンデンサは、コンデンサが充電される結果として、コンバータスイッチを開く時に実際には遮断されるが、依然として流れる電流を「緩衝」できる。この場合、バイパスコンデンサの両端に蓄積される電圧は、開放されたコンバータスイッチ間に印加される電圧を決定し、すなわち、バイパスコンデンサの静電容量によって予め定義される電圧上昇は超過されない。放電回路は、次にコンバータスイッチが開放される時のためにバイパスコンデンサを放電させ、バイパスコンデンサに蓄積される電気エネルギーが、コンバータの出力中間回路または入力中間回路に供給される。
【背景技術】
【０００４】
従来の昇圧型コンバータにおいて、ＳＵＣインダクタは、直流電圧源に接続される２つの配線のうちの１つにおいてＳＵＣダイオードと直列に接続される。ＳＵＣダイオードの下流には、中間回路コンデンサが２つの配線の間に接続され、中間回路コンデンサに対して、昇圧型コンバータによってその入力電圧と比較して昇圧された出力電圧が印加される。ＳＵＣインダクタとＳＵＣダイオードとの間で、ＳＵＣスイッチが配置される分路ブランチが、一方の配線から他方の配線に通じている。ＳＵＣスイッチの閉鎖は、ＳＵＣスイッチを流れる大電流を用いてＳＵＣインダクタに通電するために、入力電圧を直接ＳＵＣインダクタに印加する。ＳＵＣスイッチが開放された後、このエネルギーは、ＳＵＣダイオードによって中間回路コンデンサに高電圧と共に出力される。
【０００５】
複数の並列部分的コンバータが、独国特許出願公開第１０１０３６３３Ａ１号明細書から公知である昇圧型コンバータに設けられる。部分的コンバータはそれぞれ、ＳＵＣインダクタと、ＳＵＣダイオードと、それらの間で分岐し、ＳＵＣスイッチを有する分路ブランチとを備える直列回路を有し、共通の中間回路コンデンサを充電する。この場合、個々のＳＵＣスイッチはそれぞれ、関連するＳＵＣインダクタを流れる電流の間欠動作のために制御される。これは、それぞれのＳＵＣインダクタを通る電流が、関連するＳＵＣスイッチが閉じられた時点でゼロであり、関連するＳＵＣスイッチが再度開けられた後で、再度閉じられる前に再度ゼロに戻ることを意味する。この間欠動作中、ＩＧＢＴ半導体スイッチの形態のＳＵＣスイッチのスイッチオン損失およびＳＵＣダイオードのスイッチオフ損失も、有利に最小化される。しかし、大電流が間欠動作中にＳＵＣスイッチを用いてオフに切り替えられるという事実の結果として、比較的高いスイッチオフ損失は、それらが他のスイッチング損失の前記最小化を消耗しないとしても、ＳＵＣスイッチに生じる。電流リップルは、オフセット方法で並列に接続される部分的コンバータのＳＵＣスイッチを制御することによって公知の昇圧型コンバータにおいて低減される。すなわち、個々の部分的コンバータの間欠動作にもかかわらず、中間回路コンデンサにおける充電電流は、ゼロには戻らない。
【０００６】
文献の欧州特許出願公開第１５１９４７５Ａ１号明細書は、ＳＵＣスイッチを有する分路ブランチと平行に通り、後者と同様に、ＳＵＣインダクタとＳＵＣダイオードとの間で分岐するバイパス路を有する昇圧型コンバータを開示している。ＳＵＣスイッチのためのバイパスコンデンサはバイパス路に配置されており、バイパスコンデンサがバイパス路においてダイオードと直列に接続されている。ＳＵＣスイッチが開けられると、電流は、バイパスコンデンサが昇圧型コンバータの出力側中間回路コンデンサと同じ電圧に充電されるまで、ダイオードを介してバイパスコンデンサに継続して流れる。ＳＵＣスイッチの両端に印加される電圧はバイパスコンデンサの両端に印加される電圧によって予め定められているため、ＳＵＣスイッチの両端の電圧上昇は制限される。次のスイッチングオフ動作のためにバイパスコンデンサを放電し、その過程でバイパスコンデンサに蓄積された電気エネルギーを中間回路コンデンサに供給するために、制御可能なスイッチを有する放電回路が設けられる。放電回路のスイッチは、ＳＵＣスイッチが電流をオフに切り替える前に閉じられる場合に、それが閉じられるような方法で制御される。
【０００７】
米国特許出願公開第２００６／０２７４５５８Ａ１号明細書は、いわゆるスナバ回路を有する昇圧型コンバータを開示している。昇圧型コンバータは、２つの入力接続および２つの出力接続を有し、ＳＵＣインダクタおよびＳＵＣダイオードが第１の入力接続と第１の出力接続との間で直列に接続され、分路ブランチがＳＵＣインダクタとＳＵＣダイオードとの間で分岐するＳＵＣスイッチを有している。スナバ回路は、第１のダイオードと、第２のダイオードと、昇圧型コンバータの第１の出力接続と第２の入力接続との間で直列に接続されるインダクタとを備える経路を有している。この場合、スナバ回路のインダクタは、ＳＵＣインダクタに磁気的に結合され、スナバ回路の２つのダイオードの順方向は同じである。スナバ回路はまた、昇圧型コンバータの第１の出力接続と、ＳＵＣインダクタおよびＳＵＣダイオードの間のノードとの間でスナバ回路の第１のダイオードと直列に接続されるコンデンサを有している。ＳＵＣスイッチが閉じられると、インダクタとスナバ回路の第１の経路におけるＳＵＣインダクタとの磁気的結合により、コンデンサを充電する電流が生じ、コンデンサの両端の結果としての電圧の極性は、出力接続間の中間回路コンデンサの両端の電圧の極性と反対である。ＳＵＣスイッチが再度開放されると、遮断された電流は、コンデンサが放電される結果として、コンデンサに流れる。ＳＵＣスイッチの両端に印加される電圧は、出力接続間に印加される電圧とコンデンサの両端に印加される電圧との間の差を超えることができないため、ＳＵＣスイッチにおける過電圧の発生は打ち消される。
【０００８】
従来の降圧型コンバータにおいて、ＳＤＣスイッチは、直流電圧源に接続される２つの配線のうちの１つにおいてＳＤＣインダクタと直列に接続される。ＳＤＣインダクタの下流には、中間回路コンデンサが２つの配線の間に接続され、中間回路コンデンサに対して、降圧型コンバータによってその入力電圧と比較して低下された出力電圧が印加される。ＳＤＣスイッチとＳＤＣインダクタとの間で、ＳＤＣダイオードが配置される分路ブランチが、一方の配線から他方の配線に通じている。ＳＤＣスイッチを閉じることにより、ＳＤＣインダクタを通って中間回路コンデンサの一方の側への、ＳＤＣインダクタを導通する制限された電流の流れが生じる。ＳＤＣスイッチが開放された後、このエネルギーは、中間回路コンデンサをさらに充電するために、ＳＤＣダイオードを介して出力される。
【０００９】
独立特許請求項１の特徴前条項の特徴を有する昇圧型コンバータは、米国特許出願公開第２００６／０２６２５７７Ａ１号明細書から公知である。ここで、可飽和インダクタは、ＳＵＣインダクタと、ＳＵＣスイッチを有する分路ブランチ下流のＳＵＣダイオードとの間に接続される。ＳＵＣスイッチに並列なダイオードと直列に接続されるバイパスコンデンサのための放電回路は、インダクタと直列に接続されるダイオードと同じバイパスコンデンサの接続に接続されるインダクタと、インダクタと直列に接続される追加ダイオードとを有している。２つのダイオードは、バイパスコンデンサから見て、互いに反対の順方向を有している。追加ダイオードは、一方では、バイパスコンデンサおよびインダクタと共に直列共振回路を形成し、他端が可飽和インダクタとＳＵＣダイオードとの間に接続される共振コンデンサに通じており、他方では、ＳＵＣダイオード下流の昇圧型コンバータの出力に接続される放電ダイオードに通じている。バイパスコンデンサは、ＳＵＣスイッチが開いた場合に充電され、ＳＵＣスイッチが閉じられている間、直列共振回路の共振周期の半分以内で共振コンデンサに放電される。介在する追加ダイオードのために充電がそれからバイパスコンデンサに戻って流れることができない共振コンデンサは、ＳＵＣスイッチが再度開けられると、バイパスコンデンサも次いで再度充電される場合において、放電される。
【００１０】
本発明は、特にまた、間欠動作中のコンバータスイッチにおけるスイッチオフ損失に関して、向上した効率を有し、かつ単純な構造を有するコンバータを提供する目的に基づいている。
【００１１】
本発明の目的は、独立特許請求項１の特徴を有するコンバータによって本発明により達成される。本発明によるコンバータの好ましい改良点は、従属特許請求項２〜１４から知ることができる。特許請求項１５は、本発明によるコンバータの好ましい使用法に向けられている。
【００１２】
本発明によるコンバータは、そのコンバータスイッチのための、コンバータスイッチと並列に接続され、バイパスコンデンサがダイオードと直列に接続されるバイパス回路を有する。コンバータインダクタに磁気的に結合されるインダクタを有する放電回路は、バイパスコンデンサのために設けられる。
【００１３】
放電回路がコンバータインダクタに磁気的に結合されるインダクタを有するという事実の結果として、バイパスコンデンサは、コンバータスイッチが閉じられた場合に受動的に制御される方法で放電回路を介して放電される。インダクタがコンバータインダクタに磁気的に結合されるという事実の結果として、コンバータスイッチの閉鎖時に電流がコンバータインダクタに流れ始めると、電流はまた、放電回路のインダクタを通って生じ、かつバイパスコンデンサが放電される結果を生じる。特に、バイパスコンデンサも従って、電圧がバイパスコンデンサおよび放電回路にわたって印加される出力または入力中間回路からの電圧に反して放電される。
【００１４】
本発明によれば、バイパスコンデンサを放電するための能動的に制御可能な放電回路を設ける必要は無いが、むしろ、バイパスコンデンサは受動的に制御される放電回路を用いて放電されてもよいことが認識された。バイパスコンデンサを放電するために、本発明によるコンバータは従って、例えば、放電回路において、ＩＧＢＴスイッチ等の能動的に制御されるスイッチ無しで制御できる。次いで、電流が放電回路に流れることになっており、バイパスコンデンサが従って、放電されることになっている場合に制御するために、制御信号、または、かかるスイッチのための制御回路を必要とすることも無い。従って、受動的に制御される放電回路は、それを可能にし、特に、全体として単純な方法でコンバータを制御することができる。
【００１５】
コンバータのコンバータスイッチが開けられた場合に、電流が関連するコンバータインダクタに流れている間、コンバータインダクタを流れる電流は、バイパス回路のダイオードを介して流れてもよく、その順方向は、バイパスコンデンサがコンバータの出力側または入力側中間回路コンデンサと同じ電圧に充電されるまで、コンバータスイッチを通るバイパスコンデンサへの電流の流れの規定の方向と同じである。コンバータスイッチの両端に印加される電圧はバイパスコンデンサの両端に印加される電圧によって予め定められているため、コンバータスイッチの両端の電圧上昇は制限される。特に、ピーク電圧が回避される。バイパスコンデンサが出力側または入力側中間回路コンデンサと同じ電圧に充電されるまでのこの時間は、コンバータスイッチにおけるスイッチオフ損失を相当に低下させるよう十分に長い。しかし、この時間は利用可能であり、すなわち、スイッチオフ損失は、バイパスコンデンサが、コンバータスイッチの開放時に、放電された、すなわち、以前に放電された場合にのみ、効果的に低減できる。
【００１６】
放電回路は、バイパスコンデンサを放電するために設けられる。この場合、放電回路は、コンバータスイッチが閉じられた場合にバイパスコンデンサが自動的に放電されるような方法で設計されている。バイパス回路は次いで、コンバータスイッチを介して短絡され、その結果、電圧は前記回路の両端でまったく降下しない。対照的に、コンバータスイッチが開いている限り、少なくともある程度のコンバータの入力電圧または出力電圧は、バイパス回路の両端で降下する。
【００１７】
バイパスコンデンサにとって、コンバータスイッチが閉じられた場合にコンバータスイッチを介して放電されることも望ましくなく、これは、バイパス回路のダイオードによって妨げられ、バイパスコンデンサの一方の接続から、ダイオードおよびコンバータスイッチを介して、バイパスコンデンサの他方の接続までの回路において、ダイオードの順方向は、コンバータスイッチを流れる電流の規定の方向と反対である。充電されたバイパスコンデンサの両端で降下する電圧によって駆動されてもよいこの回路における電流は、従って、バイパス回路のダイオードによって阻止される。言い換えれば、コンバータスイッチが閉じられた場合、すなわち、バイパス回路が短絡され、電圧がバイパス回路の両端でまったく降下しない場合、バイパスコンデンサの両端で降下する電圧によって駆動される電流がバイパス回路のダイオードによって阻止される結果として、電圧は、ダイオードの両端で降下し、バイパスコンデンサの両端で降下する電圧と反対である。
【００１８】
放電回路においてインダクタと直列に接続され、単一方向の順方向を有するスイッチング素子は、スイッチング素子の単一方向の順方向が、バイパスコンデンサから見て、放電回路のダイオードの順方向と反対であり、電流が反対方向に流れることを妨げられている間、バイパスコンデンサがコンバータの放電回路および出力中間回路または入力中間回路を介して放電できることを保証する。本発明によるコンバータの多くの実施形態において、単一方向の順方向を有する受動スイッチング素子で十分であり、すなわち、特に、その順方向が次いで、バイパスコンデンサから見て、放電回路のダイオードの順方向と反対である追加ダイオードで十分である。
【００１９】
単一方向の順方向を有するスイッチング素子が、能動的に制御される補助スイッチの形態である場合、後者は逆阻止タイプでなければならず、または、トランジスタと、後者と直列に接続されるダイオードから個別に構成されていなければならない。かかる補助スイッチは、コンバータスイッチと同期する補助スイッチをオンに切り替えることによって、そして、それをコンバータスイッチと共に、または、少なくともバイパスコンデンサが放電された後に、再度オフに切り替えることによって、本発明によるコンバータにおいて容易に、能動的に制御されてもよい。
【００２０】
コンバータインダクタと、コンバータインダクタに磁気的に結合される放電回路のインダクタとは、空心インダクタの形態であってもよい。コアを有するインダクタの使用と比較して、これは結果として、可聴範囲におけるスイッチング周波数での低減したノイズ発生、すべてのスイッチング周波数での低減した再磁化損失、および、どのような場合でも質量の点から見た利点を生じる。例えば、放電回路のインダクタは、空心インダクタの形態でのコンバータインダクタ上の補助巻線のタイプの形態であってもよい。
【００２１】
原則として、バイパス回路のバイパス路におけるバイパスコンデンサおよびダイオードの任意の所望の順序が可能である。しかし、バイパスコンデンサおよびダイオードは、ダイオードが、コンバータスイッチの接続であって、それを介してコンバータスイッチがコンバータダイオードに接続されるコンバータスイッチの接続に接続されるような方法で、バイパス回路内に配置されるのが好ましい。
【００２２】
追加の電気部品を、コンバータスイッチとバイパス回路のダイオードとの間に設ける必要は無い。従って、コンバータスイッチおよびバイパス回路のダイオードは、空間的に互いの近傍に配置されてもよい。本発明によるコンバータの特にコンパクトな実施形態において、前記構成部品は共通の半導体構成部品によって形成される。これは、特に良好な、すなわち、大きな損失の無い、および／または、低インダクタンスの、コンバータスイッチとダイオードとの間の電気的接続、従って、バイパス路の特に良好な結合を達成する。コンバータスイッチを開放する場合のスイッチオフ損失は、従って、特に良好に打ち消される。
【００２３】
ダイオードが、コンバータダイオードの接続に接続されるコンバータスイッチのその接続に接続される場合、コンバータダイオードはまた、コンバータスイッチおよびバイパス回路のダイオードに加えて、共通の半導体構成部品によって形成されてもよい。
【００２４】
複数の部分的コンバータが、本発明によるコンバータに設けられてもよい。これらの部分的コンバータは、例えば、共通の入力および共通の出力中間回路の間で、並列に接続されてもよい。しかし、部分的コンバータはまた、いわゆる対称コンバータを形成してもよく、ここで、部分的コンバータは、コンバータスイッチを流れる電流の方向およびダイオードを通る順方向は別として、共通の直流電圧中間回路の中心点に関して鏡像方式で対で形成される。複数の部分的コンバータが設けられた場合、各部分的コンバータは、それ自体のコンバータスイッチと、それ自体のコンバータインダクタと、それ自体のコンバータダイオードと、コンバータスイッチのためのそれ自体のバイパスコンデンサと、インダクタを有するそれ自体の放電回路とを有してもよい。この場合、それぞれのバイパスコンデンサが、それに割り当てられた放電回路を介して受動的に制御される方法で放電されるが、別の部分的コンバータの放電回路を介して受動的に制御される方法で放電されないことを保証するために、放電回路のインダクタおよび種々の部分的コンバータのコンバータインダクタは、互いから離間されて、それぞれ磁気的に結合されるべきである。部分的コンバータのコンバータスイッチの閉鎖および関連するコンバータインダクタに流れる電流の開始は、次いで、関連する放電回路のインダクタを流れる電流を生じるのみであり、従って、この部分的コンバータに割り当てられるバイパスコンデンサを放電するのみである。
【００２５】
コンバータが複数の部分的コンバータを有する場合、コントローラが設けられるのが好ましく、それぞれの部分的コンバータの間欠動作のために各コンバータスイッチを制御する。この場合、コンバータスイッチにおける最小化されるスイッチオン損失と、コンバータダイオードにおける全体的な最小化されるスイッチング損失との利点が、先行技術から既に公知であるように達成される。本発明によるコンバータにおいて、バイパスコンデンサはまた、コンバータスイッチにおけるスイッチオフ損失も低下させる。コントローラに対して、オフセット方法で複数の部分的コンバータのコンバータスイッチを制御するよう備えがされてもよく、従って、出力中間回路全体を流れる電流のリップルを最小化することが可能である。
【００２６】
１つの特定の実施形態において、本発明によるコンバータは昇圧型コンバータである。コンバータインダクタおよびコンバータダイオードは次いで、昇圧型コンバータのＳＵＣインダクタおよびＳＵＣダイオードであり、コンバータスイッチは、ＳＵＣインダクタとＳＵＣダイオードとの間で分岐する分路ブランチに配置されるＳＵＣスイッチである。バイパスコンデンサおよびダイオードを有するバイパス回路は、ＳＵＣスイッチと並列に接続される。バイパスコンデンサのための放電回路が、バイパス路のダイオードとバイパスコンデンサとの間で分岐し、ＳＵＣダイオードの出力側接続に接続される放電路を有する場合、バイパスコンデンサが昇圧型コンバータの出力中間回路を介して放電される状況を、容易に達成することが可能である。バイパスコンデンサを用いてその間に蓄積されるエネルギーは、従って出力中間回路に供給することができ、従って失われない。
【００２７】
特に、昇圧型コンバータの形態での本発明によるコンバータは、中心点に関して対称である昇圧型コンバータであってもよい。このコンバータは次いで、第２のＳＵＣインダクタと、第２のＳＵＣインダクタと直列に接続される第２のＳＵＣダイオードと、第２のＳＵＣインダクタと第２のＳＵＣダイオードとの間で分岐する分路ブランチに配置される第２のＳＵＣスイッチと、第２のＳＵＣスイッチと並列に接続され、第２のバイパスコンデンサが第２のダイオードと直列に接続され、第２のダイオードの順方向が第２のＳＵＣスイッチを流れる電流の規定の方向と同じである、第２のバイパス回路と、第２のバイパスコンデンサのための第２の放電回路とを有している。第２の放電回路は、ダイオードと第２のバイパスコンデンサとの間で分岐し、ＳＵＣダイオードの出力側接続に接続され、第２のインダクタが配置される第２の放電路を有している。
【００２８】
この場合、第２の放電回路の第２のインダクタは、ＳＵＣインダクタ、第２のＳＵＣインダクタ、および放電回路のインダクタに磁気的に結合されてもよい。中心点に関して対称であり、結合されるＳＵＣインダクタを有する公知の昇圧型コンバータと比較して、ＳＵＣインダクタの磁気結合に含まれるインダクタを有する２つのバイパス回路は、次いで、追加して設けられる。しかし、この場合、電圧は、それぞれのバイパスコンデンサが、割り当てられた放電回路のそれぞれのインダクタの補助により放電されることになっている場合だけではなく、磁気結合のためにそれぞれのインダクタに誘導される。従って、本発明によるかかる対称昇圧型コンバータの場合、放電回路は、そのインダクタと直列に接続され、ＳＵＣスイッチと同期してオンに切り替えられる補助スイッチを有し、第２の放電回路は、第２のインダクタと直列に接続され、第２のＳＵＣスイッチと同期してオンに切り替えられる第２の補助スイッチを有している。これらの補助スイッチは、単一方向の順方向を有する（既に検討した）スイッチング素子の実施形態である。
【００２９】
昇圧型コンバータの形態での本発明によるコンバータの別の実施形態は、いわゆるデュアルＸ昇圧型コンバータである。後者は、第２のＳＵＣインダクタと、第２のＳＵＣインダクタと直列に接続される第２のＳＵＣダイオードと、第２のＳＵＣインダクタと第２のＳＵＣダイオードとの間で分岐する分路ブランチに配置され、中心点を挟んでＳＵＣスイッチと直列に接続される第２のＳＵＣスイッチとを有している。この場合、本発明によるバイパス回路はまた、それを介してＳＵＣスイッチがＳＵＣダイオードに接続されるＳＵＣスイッチの接続と、それを介して第２のＳＵＣスイッチが第２のダイオードに接続される第２のＳＵＣスイッチの接続とに接続されることによって、第２のＳＵＣスイッチとも並列に接続される。本発明による放電回路のインダクタは、ＳＵＣインダクタおよび第２のＳＵＣインダクタの両方に磁気的に結合される。ＳＵＣスイッチおよび第２のＳＵＣスイッチの両方をバイパスする場合、バイパス回路のバイパスコンデンサは、同じ方向に充電される。２つのＳＵＣスイッチのうちの１つが次にオンに切り替えられる時、バイパスコンデンサは、放電回路の磁気的に結合されたインダクタを介して再度放電される。２つのＳＵＣスイッチの正確に同時のクロッキングにより、バイパス回路および放電回路は、あたかも１つのＳＵＣスイッチのみが存在しているように動作する。磁気的に結合されたＳＵＣインダクタを有するデュアルＸ昇圧型コンバータにおいて実行されるように、２つのＳＵＣスイッチが同期クロッキングにより正確に同じ時に開閉しなければ、電流をオフに切り替える２つのＳＵＣスイッチのそれぞれは、どのような場合でもバイパスされ、バイパスコンデンサは、ＳＵＣスイッチが再度閉じられた場合に、電流がＳＵＣインダクタのうちの一方または両方に再度流れると直ちに放電される。
【００３０】
別の特定の実施形態において、コンバータは、ＳＤＣスイッチと、ＳＤＣスイッチと直列に接続されるＳＤＣインダクタと、ＳＤＣスイッチとＳＤＣインダクタとの間で分岐するＳＤＣダイオードが配置される分路ブランチとを有する降圧型コンバータである。この場合、ＳＤＣスイッチ、ＳＤＣインダクタ、およびＳＤＣダイオードは、コンバータスイッチ、コンバータインダクタ、およびコンバータダイオードを構成している。バイパスコンデンサがダイオードと直列に接続されるバイパス回路は、ＳＤＣスイッチと並列に設けられ、バイパス路のダイオードの順方向は、ＳＤＣスイッチを流れる電流の規定の方向と同じである。遮断された電流は、ＳＤＣスイッチが開放された後の一定時間、（上記の実施形態と同様の）バイパス路を介してバイパスコンデンサに流れることができ、従って、バイパスコンデンサを充電する。ＳＤＣスイッチにおけるスイッチオフ損失は、従って、低減できる。しかし、これは、バイパスコンデンサが以前に放電された場合にのみ行うことができる。このため、本発明による降圧型コンバータは、バイパスコンデンサのための受動的に制御される放電回路を有している。この場合、本発明による降圧型コンバータの放電回路は、バイパスコンデンサがＳＤＣスイッチの閉鎖時に降圧型コンバータの入力中間回路を介して放電されるような方法で設計されている。
【００３１】
入力中間回路を介してバイパスコンデンサを放電することを可能にするために、降圧型コンバータの放電回路は、昇圧型コンバータと同様に、バイパスコンデンサとダイオードとの間で分岐する放電路を有していることが好ましい。コンデンサが出力中間回路を介して放電される昇圧型コンバータとは異なり、放電は、入力中間回路を介する降圧型コンバータの場合に行われる。このため、放電路は、降圧型コンバータの場合、ＳＤＣダイオードの入力側接続に接続されている。
【００３２】
コンバータ、特に、昇圧型コンバータまたは降圧型コンバータの本発明による使用中、バイパスコンデンサは、コンバータスイッチが開いている場合に充電され、その結果、コンバータスイッチの両端の電圧上昇は制限され、バイパスコンデンサが出力または入力中間回路の中間回路電圧の２５％以下の所定の残留電圧まで放電された場合にのみ、コンバータスイッチが再度開放されるのが好ましい。これは、コンバータスイッチの開放時にバイパスコンデンサを充電することを可能にし、従って、スイッチオフ損失が低減されることを保証する。また、コンバータスイッチが開放される前の所定の最短期間にわたり待機することによって、コンバータスイッチが開放された場合に、電流がバイパスコンデンサに流れることができるように、バイパスコンデンサが十分に放電された状況を達成することができ、最短期間は、コンデンサを放電するための放電定数によって決定される。特に、この放電定数は、バイパスコンデンサの静電容量、インダクタンス、特に、バイパス路のインダクタの漏れインダクタンス、コンバータインダクタに対するバイパス路のインダクタの磁気結合、および／または、その巻線比に依存する。
【００３３】
本発明の好ましい成果は、特許請求の範囲、説明、および図面から明らかになる。説明で述べるような特徴および複数の特徴の組み合わせの利点は、単に例示するものであり、本発明による実施形態によって達成されることが必然的に必要となる利点を伴わず代替的または累積的に効力を生じてもよい。それによって、添付の特許請求の範囲の主題を変更することなく、以下が、元の出願文献および特許の開示内容に適用され、追加の特徴は図面から知ることができる。本発明の異なる実施形態からの特徴または異なる特許請求の範囲からの特徴を組み合わせることは、特許請求の範囲の選択された従属参照から逸脱する方法で同様に可能であり、ここで提案される。これも、別の図面に示し、前記図面の説明において述べられるこれらの特徴に関連する。これらの特徴も、異なる特許請求の範囲からの特徴に組み合わせることができる。特許請求の範囲で言及される特徴は、本発明の更なる実施形態の特徴と共に与えられる。特許請求の範囲および説明で述べた特徴は、それらの数に関して、正確にその数または説明した数よりも大きい数が、副詞「少なくとも」のこの必要とする明示的な使用も無く、存在するように理解されるべきである。例えば、従って、ＳＵＣスイッチが言及される場合、これは、正確に、１つのＳＵＣスイッチ、２つのＳＵＣスイッチ、またはそれより多くのＳＵＣスイッチが存在することを意味しているものとして理解すべきである。これらの特徴は、他の特徴により補強されるか、それぞれの製品が構成する特徴のみであってもよい。特許請求の範囲に含まれる符号は、特許請求の範囲によって保護される主題の範囲を限定するものではない。それらは、特許請求の範囲をより容易に理解できるようにすることのみを目的とする。
【００３４】
本発明を、図に示す好ましい例示的な実施形態を用いて以下でさらに説明し、詳細に述べる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は、本発明による昇圧型コンバータを示す。
【図２】図２は、複数の部分的コンバータを有する本発明による昇圧型コンバータを示す。
【図３】図３は、本発明による降圧型コンバータを示す。
【図４】図４は、本発明による対称昇圧型コンバータを示す。
【図５】図５は、図４に従う対称昇圧型コンバータの磁気回路を示す。
【図６】図６は、本発明によるデュアルＸ昇圧型コンバータを示す。
【図７】図７は、図６に従う本発明によるデュアルＸ昇圧型コンバータの磁気回路を示す。
【００３６】
図１に示す本発明による昇圧型コンバータ１は、昇圧型コンバータに特有のＳＵＣインダクタ２、ＳＵＣダイオード３、およびＳＵＣスイッチ４の接続を有している。ＳＵＣインダクタ２およびＳＵＣダイオード３は、昇圧型コンバータ１の入力６と出力７との間で配線５において直列に接続されている。ＳＵＣスイッチ４は、配線５から、入力６を出力７にここで直接接続する別の配線９に案内する分路ブランチ８内に配置される。出力中間回路１１を形成し、出力中間回路電圧が両端に印加される中間回路コンデンサ１０は、配線５および９の間の出力７に接続される。
【００３７】
昇圧型コンバータ１はさらに、配線５および９の間のＳＵＣスイッチ４を有する分路ブランチ８と平行に通り、ダイオード１４およびバイパスコンデンサ１５が直列に接続されるバイパス路１３を有するバイパス回路１２を有している。図１に示す実施形態において、ダイオード１４は、バイパスコンデンサ１５の上流のバイパス路１３に配置される。従って、ＳＵＣスイッチ４、ダイオード１４、およびＳＵＣダイオード３の空間的に近接した配置が達成される。特に、ＳＵＣスイッチ４およびダイオード１４は、共通の半導体構成部品によって形成されてもよく、また、ＳＵＣダイオード３も次いで、この共通半導体構成部品によって形成することができる。
【００３８】
バイパス回路１２のダイオード１４の順方向は、ＳＵＣインダクタ２から見て、ＳＵＣスイッチ４を流れる電流の規定の方向と同じであり、従って、ＳＵＣスイッチ４と並列に接続されるフリーホイールダイオード１６の順方向とは逆である。ＳＵＣスイッチ４によってオフに切り替えられる電流は、バイパスコンデンサが中間回路コンデンサ１０と同じ電圧に充電されるまで、限られた時間、ダイオード１４を介してバイパスコンデンサ１５に流れることができる。これは、ＳＵＣスイッチ４におけるスイッチオフ損失を低減させる。しかし、これは、バイパスコンデンサ１５が各充電プロセスの後、再び放電される場合にのみ可能である。これは、バイパス回路１２が短絡され、従って、何の電圧もバイパス路１３の両端に印加されない結果として、ＳＵＣスイッチ４が閉じられている場合に実行されてもよい。
【００３９】
バイパス回路１２のダイオード１４は、ＳＵＣスイッチ４が閉じられている場合に、バイパスコンデンサ１５がダイオード１４およびＳＵＣスイッチ４を介して放電できないように防ぎ、ＳＵＣスイッチ４が閉じられている場合、電圧はバイパス回路１２の両端で降下せず、これは、バイパスコンデンサ１５が充電されている場合に、電圧がダイオード１４の両端で降下することを意味し、電圧は充電されるバイパスコンデンサ１５の両端で降下する電圧とは逆である。ダイオード１４の順方向およびＳＵＣスイッチ４を流れる電流の規定の方向の向きにより、図１に示すように、充電されるバイパスコンデンサ１５の両端で降下する電圧によって駆動されてもよい電流は、次いで、バイパスコンデンサ１５の一方の接続から、ダイオード１４およびＳＵＣスイッチ４を介して、バイパスコンデンサ１５の他方の接続までの回路において、バイパス回路１２のダイオード１４によって阻止される。
【００４０】
放電回路１７は、バイパスコンデンサ１５を放電するために設けられる。前記放電回路は、ダイオード１４とバイパスコンデンサ１５との間で分岐し、ＳＵＣダイオード３の出力側接続１９に接続される放電路１８を有する。放電回路１７は、ＳＵＣインダクタ２に磁気的に結合されるインダクタ２０と追加ダイオード２１とを備え、ダイオード１４および追加ダイオード２１の順方向が、バイパスコンデンサ１５から見て、互いに反対である。ＳＵＣインダクタ２へのインダクタ２０の磁気結合は、ＳＵＣスイッチ４の閉鎖時に開始するＳＵＣインダクタ２を流れる電流が、また、追加ダイオード２１の順方向でインダクタ２０を流れる電流も生じることを意味する。バイパスコンデンサ１５は従って、出力中間回路１１を介して放電される。バイパスコンデンサ１５は従って、ＳＵＣスイッチ４の閉鎖時に受動的に制御される方法で放電される。
【００４１】
図１に示す実施形態において、ＳＵＣインダクタ２およびインダクタ２０は、同様の巻き方で共通の磁心に巻回される。しかし、受動的に制御される放電は、インダクタ２、２０が反対の巻き方で磁心に巻回され、対応するインダクタ２、２０上の接続が入れ替えられる場合でさえも達成される。
【００４２】
バイパスコンデンサ１５の放電の時定数特性は、この場合、バイパスコンデンサ１５の静電容量、インダクタ２０のインダクタンス、ＳＵＣインダクタ２に対するインダクタ２０の磁気結合、および／またはその巻線比によって決定される。ＳＵＣスイッチ４を開ける前にバイパスコンデンサ１５を放電するための特徴的な時定数よりも長い期間待機することは、ＳＵＣスイッチ４を開いた場合のスイッチオフ損失を効果的に低減できるようにするために、バイパスコンデンサが十分に放電されたことを保証できる。
【００４３】
バイパスコンデンサ１５は、ＳＵＣスイッチ４の開放時にＳＵＣインダクタ２によってオフに切り替えられる大きな電流によって昇圧型コンバータ１の間欠動作のためにＳＵＣスイッチ４を制御する場合の、その特別な重要性を有している。この場合、ＳＵＣスイッチ４に生じるスイッチオフ損失が低減されることを保証する。昇圧型コンバータ１の間欠動作中、ＳＵＣスイッチ４のスイッチオン損失もまた、ＳＵＣダイオード３におけるスイッチオフ損失と同様に、最小限にされる。
【００４４】
図２は、本発明による昇圧型コンバータ１の実施形態を対称昇圧型コンバータの形態で示し、ここで３点昇圧型コンバータとしての実施形態において、昇圧型コンバータ１は、昇圧型コンバータ１の２つの入力接続２４、２５の間に接続される一対の部分的なコンバータ２２、２３を有する。３点昇圧型コンバータの基本的構造およびその動作の基本的方法は、文献、例えば、独国特許発明第１９７５００４１Ｃ１号明細書から公知である。
【００４５】
個々の部分的コンバータ２２、２３の基本的構造は、それぞれ、図１に従う構造に対応しており、部分的コンバータ２２、２３のそれぞれは、ＳＵＣインダクタ２、ＳＵＣダイオード３、および分路ブランチ８内のＳＵＣスイッチ４を有している。ダイオード１４およびバイパスコンデンサ１５を有するバイパス回路１２も、各部分的コンバータ２２、２３に設けられており、インダクタ２０および追加ダイオード２１を有する放電回路１７が、各バイパスコンデンサ１５に割り当てられている。２つの中間回路コンデンサ１０は、昇圧型コンバータ１の出力接続２６、２７の間に設けられており、２つの中間回路コンデンサ１０のそれぞれは、部分的コンバータ２２、２３のうちの１つに割り当てられている。中間回路コンデンサ１０は、中心点４９と共に共通の直流電圧中間回路を形成している。この場合、２つの部分的コンバータ２２、２３は、それらのＳＵＣスイッチ４を通る電流の方向およびそれらのダイオード３、１４、２１を通る順方向は別として、中心点４９に関して鏡像方式で形成されている。
【００４６】
種々の部分的コンバータ２２、２３のインダクタ２０およびＳＵＣインダクタ２が、それぞれ、互いから離間して磁気的に結合されているという事実により、それぞれの部分的コンバータ２２、２３のＳＵＣスイッチ４が閉じられた場合にバイパスコンデンサ１５を自動的に放電する２つの部分的コンバータ２２、２３の放電回路１７は、互いに影響を及ぼさないことが保証される。
【００４７】
図３は、降圧型コンバータに特有のＳＤＣスイッチ２９、ＳＤＣインダクタ３０、およびＳＤＣダイオード３１の接続を有する本発明による降圧型コンバータ２８を示している。ＳＤＣスイッチ２９およびＳＤＣインダクタ３０は、降圧型コンバータ２８の入力３３と出力３４との間で配線３２において直列に接続されている。ＳＤＣダイオード３１は、配線３２から、入力３３を出力３４に直接接続する別の配線３６に案内する分路ブランチ３５内に配置される。中間回路コンデンサ３７は、配線３２および３６の間で出力３４に接続され、中間回路コンデンサは出力中間回路３８を形成し、その両端に出力中間回路電圧が印加される。入力中間回路５１を形成するよう用いられる中間回路コンデンサ５０は、配線３２および３６の間で入力３３に接続される。
【００４８】
降圧型コンバータ２８はまた、ＳＤＣスイッチ２９と並列に接続され、ＳＤＣスイッチ２８の入力側接続４１の上流の配線３２から分岐し、ＳＤＣスイッチ２９とＳＤＣインダクタ３０との間で再度配線３２に接続されるバイパス路４０を有するバイパス回路３９も含んでいる。バイパスコンデンサ４２およびダイオード４３は、バイパス路４０において直列に接続され（入力側接続４１から見て）、ダイオード４３の順方向は、ＳＤＣスイッチ２９を流れる電流の規定の方向と同じであり、従って、フリーホイールダイオード４４の順方向とは逆である。従って、ＳＤＣスイッチ２９によってオフに切り替えられる電流は、限られた時間、バイパス路４０を介して導通され、従って、バイパスコンデンサ４２を充電する。これは、ＳＤＣスイッチ２９におけるスイッチオフ損失を低減させる。
【００４９】
バイパスコンデンサ４２が各充電プロセス後に再度放電される状態を達成するために、放電回路４５は、バイパスコンデンサ４２のために設けられ、バイパスコンデンサ４２を自動的に、すなわち、ＳＤＣスイッチ２９の閉鎖時に受動的に制御される方法で放電するよう用いられる。放電回路４５は、バイパス路４０のバイパスコンデンサ４２とダイオード４３との間で分岐し、ＳＤＣダイオード３１の入力側接続５２に、従って、配線３６に接続される放電路４６を有する。インダクタ４７および追加ダイオード４８は、放電路４６において直列に接続され、ダイオード４３および追加ダイオード４８の順方向が、バイパスコンデンサ４２から見て、互いに反対である。インダクタ４７は、ＳＤＣインダクタ３０に磁気的に結合されている。ＳＤＣスイッチ２９を閉じると、電流はＳＤＣインダクタ３０を流れ始める。ＳＤＣインダクタ３０と放電回路４５のインダクタ４７との間の磁気的な結合のために、電流は、従って、インダクタ４７も通り、従って、追加ダイオード４８の順方向において放電路４６も通って生じる。この場合、電流により、バイパスコンデンサ４２が入力中間回路５１を介して放電されるという結果を生じる。ＳＤＣスイッチ２９を開ける前にバイパスコンデンサ４２を放電するための特徴的な時定数よりも長い期間待機することは、ＳＤＣスイッチ２９を開いた時に再度充電できるようにするために、バイパスコンデンサが十分に放電されたことを再度保証でき、その結果、ＳＤＣスイッチ２９におけるスイッチオフ損失が低減できる。
【００５０】
図３の図とは異なり、ＳＤＣインダクタ３０およびインダクタ４７はまた、対応するインダクタ３０、４７上の接続が入れ替えられた場合に、本発明による降圧型コンバータ２８の機能を損なうことなく、反対の巻き方で共通の磁心に巻回されてもよい。
【００５１】
図４に示す本発明による対称昇圧型コンバータ１は、２つのＳＵＣインダクタ２、従って、２つのインダクタ２０もまた、互いに磁気的に結合されるという点で図２に示す対称昇圧型コンバータ１とは異なる。磁気結合の詳細は、この場合、２つのＳＵＣインダクタ２および２つのインダクタ２０の磁気回路を示す図５から明らかである。磁気回路は、結合されるＳＵＣインダクタを有し、バイパス回路１２を持たない対称昇圧型コンバータにおけるものに実質的に対応する。ＳＵＣインダクタ２と比較して、インダクタ２０は僅かな電流のみを伝導し、従って、コア５３の寸法に影響を及ぼさない。ＳＵＣインダクタ２とインダクタ２０との間の十分な漏れインダクタンス（Ｌｓｉｇｍａ＿１／Ｌｓｉｇｍａ＿２）のみに注意を払うべきである。望ましくない電圧も、一方の部分的コンバータ２２、２３の１つのインダクタ２０と他方の部分的コンバータ２３、２２のＳＵＣインダクタ２との間の磁気結合の結果として、インダクタ２０において誘導される。インダクタ２０を流れる結果としての望ましくない電流を阻止するために、補助スイッチ５４が、追加ダイオード２１の代わりに、放電路１８においてインダクタ２０と直列に接続される。ダイオード２０と同様に、これらの補助スイッチ５４は、基本的に、単一方向の順方向を有するスイッチング素子の形態であり、スイッチング素子は、単一方向の順方向の、望ましくない追加の電流も防ぐために、全体的に阻止されてもよい。この目的のため、補助スイッチ５４は、同じ部分的コンバータ２２または２３のそれぞれのＳＵＣスイッチ４と同期してオンに切り替えられ、前記スイッチと共に、または、関連するバイパスコンデンサ１５が要望通りに放電された場合に、オフに切り替えられる。図４および５に従う対称昇圧型コンバータ１の実施形態の利点は、特に、図２に従う実施形態におけるものよりも軽量な、コンパクトなインダクタ装置である。
【００５２】
図６に示す昇圧型コンバータ１は、そこで並列方式の２つの電圧源５５を接続するために２対の入力接続２４および２５を有する、いわゆる、デュアルＸ昇圧型コンバータである。デュアルＸ  ＳＵＣは、本質的に、独国特許出願公開第１０２０１０００６１２４Ａ１号明細書から公知である。図４に従う昇圧型コンバータ１と同様に、デュアルＸ昇圧型コンバータは、２つのＳＵＣインダクタ２、２つのＳＵＣダイオード３、および２つのＳＵＣスイッチ４を有する。それらと共に構成される部分的コンバータ２２および２３がそれらの分路ブランチ８の領域において部分的に重なり、２つのＳＵＣスイッチ４が同期してクロック制御されるため、共通のバイパス回路１２と、また、放電路１８においてダイオード２１と直列に接続される１つのインダクタ２０のみを有する共通の放電回路１７とで、ここでは十分である。加えて、共通のバイパス回路１２および共通の放電回路１７は、ＳＵＣスイッチ４の直列接続に対して平衡をとることに対するバイパス回路１２の反応を回避する。図７は、図６に従う昇圧型コンバータ１の磁気回路の略図を示している。
【符号の説明】
【００５３】
１  昇圧型コンバータ
２  ＳＵＣインダクタ
３  ＳＵＣダイオード
４  ＳＵＣスイッチ
５  配線
６  入力
７  出力
８  分路ブランチ
９  配線
１０  中間回路コンデンサ
１１  出力中間回路
１２  バイパス回路
１３  バイパス路
１４  ダイオード
１５  バイパスコンデンサ
１６  フリーホイールダイオード
１７  放電回路
１８  放電路
１９  接続
２０  インダクタ
２１  ダイオード
２２  部分的コンバータ
２３  部分的コンバータ
２４  入力接続
２５  入力接続
２６  出力接続
２７  出力接続
２８  降圧型コンバータ
２９  ＳＤＣスイッチ
３０  ＳＤＣインダクタ
３１  ＳＤＣダイオード
３２  配線
３３  入力
３４  出力
３５  分路ブランチ
３６  配線
３７  中間回路コンデンサ
３８  出力中間回路
３９  バイパス回路
４０  バイパス路
４１  接続
４２  バイパスコンデンサ
４３  ダイオード
４４  フリーホイールダイオード
４５  放電回路
４６  放電路
４７  インダクタ
４８  ダイオード
４９  中心点
５０  中間回路コンデンサ
５１  入力中間回路
５２  接続
５３  コア
５４  補助スイッチ
５５  電圧源
【図１】
2016518102.tif 000003
【図２】
2016518102.tif 000004
【図３】
2016518102.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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