(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧共振回路を含む共振型電力変換装置を制御する制御方法であって、前記電圧共振回路は、  入力電源に接続されるチョークコイル、  前記チョークコイルに接続される第１スイッチング素子、  前記第１スイッチング素子に並列に接続されたコンデンサ、  前記チョークコイルと前記第１スイッチング素子とを接続する接続点と出力端子との間に接続された共振回路を有し、前記制御方法は、  前記電圧共振回路に含まれ、前記第１スイッチング素子に並列に接続される並列回路に流れる電流の極性を、センサを用いて検出し、  前記センサにより検出される電流の極性に応じて、前記第１スイッチング素子の動作条件を制御する制御方法。
【請求項２】
請求項１記載の制御方法であって、  前記並列回路は、前記第１スイッチング素子の低電位側と前記接続点との間に接続されるダイオードを有し、  前記ダイオードの導通方向は、前記第１スイッチング素子の低電位側から前記接続点に向かって順方向電流を流す方向であり、前記制御方法は、  前記第１スイッチング素子が所定周期のタイミングでターンオンする状態で、前記ダイオードに流れるダイオード電流の極性を検出し、  順方向電流が前記ダイオードに流れている場合には、前記第１スイッチング素子をターンオンさせるタイミングを、前記所定周期のタイミングよりも遅くし、  前記ダイオード電流が流れていない場合には、前記第１スイッチング素子をターンオンさせるタイミングを、前記所定周期のタイミングよりも早くする制御方法。
【請求項３】
請求項２記載の制御方法であって、  前記第１スイッチング素子をターンオンさせるタイミングを変更することで、前記ダイオードに順方向電流が流れない第１状態から前記ダイオードに順方向電流が流れる第２状態になった場合には、前記第１スイッチング素子をターンオンさせるタイミングを、前記第２状態で変更されたタイミングに設定する制御方法。
【請求項４】
請求項１記載の制御方法であって、前記並列回路は、  第１ダイオードと第２スイッチング素子とを直列に接続する直列回路、及び、前記直列回路に並列に接続された第２ダイオードを有し、前記第１ダイオードの導通方向及び前記第２ダイオードの導通方向は、前記第１スイッチング素子の低電位側から前記接続点に向かって順方向電流を流す方向であり、前記制御方法は、  前記第１スイッチング素子が所定周期のタイミングでターンオンする状態で、前記第２ダイオードに流れる電流の極性を検出し、  順方向電流が前記第２ダイオードに流れない場合には、前記第１スイッチング素子をターンオンさせるタイミングを前記所定周期のタイミングから変更し、  順方向電流が前記第２ダイオードに流れる場合には、前記第１スイッチング素子をターンオンさせるタイミングを前記所定周期のタイミングから変更しない制御方法。
【請求項５】
請求項１記載の制御方法であって、  前記第１スイッチング素子が所定周期のタイミングでターンオンする状態で、前記第１スイッチング素子の温度を検出し、  前記第１スイッチング素子の検出温度が所定の温度閾値以上である場合には、前記第１スイッチング素子をターンオンさせるタイミングを前記所定周期のタイミングから変更し、  前記第１スイッチング素子の検出温度が所定の温度閾値未満である場合には、前記第１スイッチング素子をターンオンさせるタイミングを前記所定周期のタイミングから変更しない制御方法。
【請求項６】
請求項１記載の制御方法であって、  前記第１スイッチング素子が所定周期のタイミングでターンオンする直前に、前記並列回路に含まれる前記コンデンサに流れるコンデンサ電流の極性を検出し、  前記コンデンサ電流の方向が正方向である場合には、前記第１スイッチング素子をターンオンさせるタイミングを、前記所定周期のタイミングよりも早くし、  前記コンデンサ電流の方向が負方向である場合には、前記第１スイッチング素子をターンオンさせるタイミングを、前記所定周期のタイミングよりも遅くし、前記正方向は、電流が前記コンデンサの高電位側から低電位側に流れる方向であり、前記負方向は、電流が前記低電位側から前記高電位側に流れる方向である制御方法。
【請求項７】
請求項６記載の制御方法であって、  前記コンデンサ電流が流れない場合には、前記第１スイッチング素子をターンオンさせるタイミングを、前記所定周期のタイミングに設定する制御方法。
【請求項８】
電圧共振回路を含む共振型電力変換装置であって、  入力電源に接続されるチョークコイル、  前記チョークコイルに接続される第１スイッチング素子、  前記第１スイッチング素子に並列に接続されたコンデンサ、  前記チョークコイルと前記第１スイッチング素子とを接続する接続点と出力端子との間に接続された共振回路を有する電圧共振回路と、  前記電圧共振回路に含まれる並列回路に流れる電流を検出するセンサと、  前記第１スイッチング素子を制御するコントローラとを備え、前記並列回路は前記第１スイッチング素子に並列に接続され、前記コントローラは、  前記センサにより検出される電流の極性に応じて、前記第１スイッチング素子の動作条件を制御する共振型電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、共振型電力変換装置を制御する制御方法及び共振型電力変換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来より、スイッチング要素を備えるＥ型増幅器回路と、監視回路とを備えるワイヤレス電力伝達装置が知られている。このワイヤレス電力伝達装置は、第１の移送の間にスイッチング要素を開放位置にして、スイッチング要素の電圧を示す値がしきい値を下回ると判定した時に、スイッチング要素を閉じた位置とすることで、ゼロボルトスイッチングを行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−２２７０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  しかしながら、上記のようなスイッチング要素の制御方法では、スイッチング要素が、高速にオン、オフを繰り返す状態の下、スイッチング要素の電圧変化を監視することで、スイッチング要素の電圧がしきい値未満となる限られた限定時間を検出しなければならないため、ゼロボルトスイッチングを継続的に行うことが困難となり、スイッチング損失が高まるという問題がある。【０００５】  本発明が解決しようとする課題は、スイッチング損失を抑制できる、共振型電力変換装置を制御する制御方法及び共振型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】
【０００６】  本発明は、電圧共振回路に含まれ、第１スイッチング素子に並列に接続される並列回路に流れる電流の極性をセンサを用いて検出し、センサにより検出される電流の極性に応じて第１スイッチング素子の動作条件を制御することによって上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００７】  本発明によれば、スイッチング損失を低減できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る共振型電力変換装置のブロック図である。
【図２】図１に示す共振型電力変換装置において、電圧電流特性を示すグラフである。
【図３】図１に示す共振型電力変換装置に含まれるコントローラの制御フローを示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態（変形例）に係る共振型電力変換装置のブロック図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る共振型電力変換装置のブロック図である。
【図６Ａ】図５に示す共振型電力変換装置において、電圧電流特性を示すグラフである。
【図６Ｂ】図５に示す共振型電力変換装置において、電圧電流特性を示すグラフである。
【図７】図５に示す共振型電力変換装置に含まれるコントローラの制御フローを示すフローチャートである。
【図８】図５に示す共振型電力変換装置において、ＺＶＳ成立の制御を説明するためのグラフである。
【図９】本発明の実施形態に係る共振型電力変換装置において、電圧電流特性を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施形態に係る共振型電力変換装置に含まれるコントローラの制御フローを示すフローチャートである。
【図１１】本発明の実施形態に係る共振型電力変換装置において、ＺＶＳ成立の制御を説明するためのグラフである。
【図１２】本発明の他の実施形態に係る共振型電力変換装置のブロック図である。
【図１３Ａ】図１２に示す共振型電力変換装置において、電圧電流特性を示すグラフである。
【図１３Ｂ】図１２に示す共振型電力変換装置において、電圧電流特性を示すグラフである。
【図１３Ｃ】図１２に示す共振型電力変換装置において、電圧電流特性を示すグラフである。
【図１４】図１２に示す共振型電力変換装置に含まれるコントローラの制御フローを示すフローチャートである。
【図１５】図１２に示す共振型電力変換装置において、ＺＶＳ成立の制御を説明するためのグラフである。
【図１６】本発明の他の実施形態に係る共振型電力変換装置のブロック図である。
【図１７】図１６に示す共振型電力変換装置に含まれるコントローラの制御フローを示すフローチャートである。
【図１８】本発明の他の実施形態に係る共振型電力変換装置のブロック図である。
【図１９Ａ】図１８に示す共振型電力変換装置において、電圧電流特性を示すグラフである。
【図１９Ｂ】図１８に示す共振型電力変換装置において、電圧電流特性を示すグラフである。
【図２０】図１８に示す共振型電力変換装置に含まれるコントローラの制御フローを示すフローチャートである。
【図２１】本発明の他の実施形態に係る共振型電力変換装置において、電圧電流特性を示すグラフである。
【図２２】本発明の実施形態に係る共振型電力変換装置に含まれるコントローラの制御フローを示すフローチャートである。
【図２３】本発明の他の実施形態に係る共振型電力変換装置において、ＺＶＳ成立の制御を説明するためのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】  以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】《第１実施形態》  本発明に係る共振型電力変換装置及び共振型電力変換装置を制御する制御方法を説明する。図１は、共振型電力変換装置の回路図である。共振型電力変換装置は、入力電源１、負荷２、コントローラ３、及び電圧共振回路１０を備えている。入力電源１は、電圧共振回路１０の入力側に接続される。入力電源１は、例えば直流の定電圧源である。負荷２は、電圧共振回路１０の出力側に接続される。入力電源１と負荷２との間には、一対の電源ラインが接続されており、正極側の電源ラインは入力電源１の正極と負荷２との間に接続され、負極側の電源ラインは入力電源１の負極と負荷２との間に接続されている。負荷２はモータ等であり、電圧共振回路の出力端子に接続されている。コントローラ３は、電圧共振回路１０に含まれるスイッチング素子１２のオン、オフを制御することで、入力電源１から入力される電力を変換し、変換された電力を負荷２に出力する。
【００１１】  電圧共振回路１０は、Ｅ級インバータ回路であり、チョークコイル１１、スイッチング素子１２、並列回路１３、コンデンサ１４、共振回路１５を有している。チョークコイル１１は、入力電源１の正極に接続されている。スイッチング素子１２は、ＭＯＳＦＥＴ等のトランジスタ（スイッチングデバイス）である。なお、以下の説明では、スイッチング素子１２としてＭＯＳＦＥＴを用いた例を説明する。スイッチング素子１２の高電位側端子（ドレイン端子）は接続点Ａに接続され、スイッチング素子１２の低電位側端子（ソース端子）は負極側の電源ラインに接続されている。接続点Ａは、正極側の電源ライン上に位置し、チョークコイル１１とスイッチング素子１２との間を接続する点である。
【００１２】  並列回路１３は、スイッチング素子１２に対して並列に接続される回路であって、正極側の電源ラインと負極側の電源ラインとの間を接続する接続回路である。並列回路１３には、センサ１３ａが接続されている。センサ１３ａは、並列回路１３に流れる電流を検出し、検出値をコントローラ３に出力する。
【００１３】  コンデンサ１４は、スイッチング素子１２に対して並列に接続され、正極側の電源ラインと負極側の電源ラインとの間に接続されている。チョークコイル１１及びコンデンサ１４が増幅回路を形成している。共振回路１５は、共振コイル１５ａと共振コンデンサ１５ｂを直列に接続したＬＣ共振回路である。共振回路１５は、スイッチング素子１２と負荷２との間に接続されている。なお、共振回路１５は、図１に示すような、ＬＣを直列に接続したＬＣ直列回路に限らず、他の共振回路でもよい。
【００１４】  コントローラ３は、スイッチング素子１２の制御端子（ゲート端子）に対して、駆動信号を出力する。駆動信号は、スイッチング素子１２のオン、オフを切り替えるための信号である。駆動信号は、矩形波で表される。コントローラ３は、センサ１３ａの検出電流の正負の値により、並列回路１３に流れる電流の極性を検出している。コントローラ３は、センサ１３ａにより検出される電力の極性に応じて、スイッチング素子１２の動作条件を制御する。スイッチング素子１２の動作条件は、スイッチング素子１２を所定周期でオン、オフを切り替える際の切り替えタイミングを規定している。つまり、スイッチング素子１２の動作条件を変えることで、スイッチング素子１２のターンオン及び／又はターンオフのタイミングは変更される。コントローラ３は、駆動信号のデューティ比、及び／又は、駆動周期を変えることで、スイッチング素子１２の動作条件を制御している。
【００１５】  図２を参照し、スイッチング素子１２の駆動信号と、スイッチング素子１２の両端にかかる電圧について説明する。図２は、駆動信号の波形と、スイッチング素子１２の両端にかかる電圧の波形を示すグラフである。Ｖｇはスイッチング素子１２のゲート電圧を示す。Ｖｄｓはスイッチング素子１２の両端電圧（ドレイン−ソース間の電圧）を示している。駆動信号がハイレベルの時に、スイッチング素子１２はオン状態となり、駆動信号がローレベルの時に、スイッチング素子１２はオフ状態となる。そして、駆動信号がハイレベルからローレベルに切り替えると、スイッチング素子１２はターンオンする。駆動信号がローレベルからハイレベルに切り替えると、スイッチング素子１２はターンオフする。
【００１６】  電圧共振回路１０のような共振型の増幅回路では、スイッチング素子１２がターンオフした後、スイッチング素子１２のデバイス電圧は、コンデンサ１４の充電により上昇する。そして、コンデンサ１４が充電から放電に切り替えると、スイッチング素子１２の両端電圧は下降する。すなわち、スイッチング素子１２がターンオフした後、スイッチング素子１２の両端電圧は正弦波状に上昇し下降する波形で変化する。
【００１７】  スイッチング素子１２の両端電圧が正弦波状に上昇した後に下降し、スイッチング素子１２の両端電圧がゼロ電圧となる。そして、スイッチング素子１２の両端電圧がゼロになっている時間に、駆動信号が立ち上がれば、ゼロボルトスイッチング（以下、ＺＶＳとも称す）が成立したことになる。
【００１８】  図２の（ａ）に示すグラフがＺＶＳ成立時の電圧波形を示し、図２の（ｂ）、（ｃ）に示すグラフがＺＶＳ不成立時の電圧波形を示す。図２（ａ）に示すように、ＺＶＳ成立時には、スイッチング素子１２の両端電圧がゼロになっている状態で、駆動信号が立ち上がり、スイッチング素子１２がターンオンになるため、スイッチング素子１２の両端電圧は、ゼロに達した後のオン期間中、ゼロで推移する。
【００１９】  一方、駆動信号の立ち上がりのタイミングがＺＶＳ成立のタイミングより遅れた場合には、スイッチング素子１２の両端電圧は図２（ｂ）のような波形となる。また、駆動信号の立ち上がりのタイミングがＺＶＳ成立のタイミングより早い場合には、スイッチング素子１２の両端電圧は図２（ｃ）のような波形となる。例えば、共振コンデンサ１５ｂの容量値が、ＺＶＳ成立時の共振コンデンサ１５ｂの容量値より減少した場合には、スイッチング素子１２の両端電圧は図２（ｂ）のような波形で推移する。また、共振コンデンサ１５ｂの容量値が、ＺＶＳ成立時の共振コンデンサ１５ｂの容量値より増加した場合には、スイッチング素子１２の両端電圧は図２（ｃ）のような波形で推移する。
【００２０】  そして、図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示すように、ゼロより大きい電圧がスイッチング素子１２の両端に加わった状態で、スイッチング素子１２がターンオンした場合には、スイッチング損失が大きくなる。
【００２１】  センサ１３ａの検出値は、スイッチング素子１２の両端電圧と、センサ１３ａを含めた並列回路１３のインピーダンスにより決まる。そのため、コントローラ３は、センサ１３ａの検出値から、スイッチング素子１２の両端電圧が図２（ｂ）に示す状態であるか、スイッチング素子１２の両端電圧が図２（ｃ）に示す状態であるかを判定する。そして、コントローラ３は、スイッチング素子１２の両端電圧が図２（ａ）に示す波形になるように、スイッチング素子１２の動作条件を制御する。
【００２２】  図３を参照し、コントローラ３の具体的な制御を説明する。図３は、コントローラ３の制御フローを示すフローチャートである。コントローラ３は、所定の周期の駆動信号をスイッチング素子１２の制御端子に出力することで、周期的にスイッチング素子１２のオンオフを切り替えている。このようなスイッチング動作制御とは別に、コントローラ３は、以下の制御フローを実行する。なお、コントローラ３は、スイッチング素子１２のターンオンのタイミングに合わせて、図３に示す制御フローを繰り返し実行している。
【００２３】  ステップＳ１にて、コントローラ３は、センサ１３ａにより、スイッチング素子１２のターンオンのタイミングで、並列回路１３に流れる電流を検出する。ステップＳ２にて、コントローラ３は、センサ１３ａにより検出された電流の極性を検出することで、正方向の電流が並列回路１３に流れているか否かを判定する。正方向の電流が並列回路１３に流れている場合には、コントローラ３はステップＳ４の制御フローを実行する。正方向は、電流が正極側の電源ラインから負極側の電源ラインに流れる方向である。
【００２４】  正方向の電流が並列回路１３に流れていない場合には、ステップＳ３にて、コントローラ３は、センサ１３ａにより検出された電流の極性を検出することで、負方向の電流が並列回路１３に流れているか否かを判定する。負方向の電流が並列回路１３に流れている場合には、コントローラ３はステップＳ６の制御フローを実行する。
【００２５】  正方向の電流が並列回路１３に流れている場合には、スイッチング素子１２の両端電圧が図２（ｂ）の状態になっているため、ステップＳ４にて、コントローラ３は、駆動信号の周波数を現在の周波数よりも高くする。そして、コントローラ３はステップＳ１の制御処理を実行する。
【００２６】  負方向の電流が並列回路１３に流れている場合には、スイッチング素子１２の両端電圧が図２（ｃ）の状態になっているため、ステップＳ５にて、コントローラ３は、駆動信号の周波数を現在の周波数よりも低くする。そして、コントローラ３はステップＳ１の制御処理を実行する。
【００２７】  正方向の電流及び負方向の電流が並列回路１３に流れていない場合には、ステップＳ６にて、コントローラ３は、現在の周波数を駆動信号の周波数に設定する。これにより、ＺＶＳを成立させるための周波数が決定する。すなわち、コントローラ３は、ステップＳ１からステップＳ５までの制御ループを繰り返し実行することで、スイッチング素子１２のターンオンのタイミングで、電流が並列回路１３に流れないように、スイッチング素子１２の動作条件を制御している。
【００２８】  上記のように本実施形態では、センサ１３ａを用いて並列回路１３に流れる電流の極性を検出し、検出された電流の極性に応じて、スイッチング素子１２の動作条件を制御する。電圧共振回路１０に含まれる回路パラメータが変更する場合には、スイッチング素子１２のターンオンのタイミングがＺＶＳ成立時のタイミングからずれてしまう。本実施形態では、並列回路１３に流れる電流の極性を検出することで、ＺＶＳ成立時のタイミングとスイッチング素子１２のターンオンのタイミングとのずれを特定し、スイッチング素子１２のターンオンのタイミングがＺＶＳ成立時のタイミングと合うように、スイッチング素子１２の動作条件を制御している。これにより、スイッチング素子１２をターンオンさせる時に、スイッチング素子１２にかかっている電圧を低減できる。その結果として、スイッチング損失を減少させることができる。
【００２９】  なお本実施形態において、コントローラ３は、ステップＳ４の制御フローにおいて、駆動信号のデューティ比を現在のデューティ比より上げてもよい。また、コントローラ３は、ステップＳ５の制御フローにおいて、駆動信号のデューティ比を現在のデューティ比より下げてもよい。そして、コントローラ３は、ステップＳ６の制御フローにて、現在のデューティ比を駆動信号のデューティ比に設定する。
【００３０】  なお本実施形態において、コントローラ３は、ステップＳ４の制御フロー及びステップＳ５の制御フローにおいて、駆動信号の周波数及びデューティ比を両方調整してもよい。
【００３１】  なお本実施形態の変形例として、図４に示すように、センサ１３ａをコンデンサ１４に対して直列に接続してもよい。図４の例では、センサ１３ａとコンデンサ１４の接続回路が並列回路１３に相当する。コントローラ３は、センサ１３ａを用いて、コンデンサ１４の電流の極性を検出し、検出結果に応じてスイッチング素子１２の動作条件を制御する。スイッチング素子１２の動作条件の制御は、図３に示す制御フローと同様である。
【００３２】《第２実施形態》  図５は、発明の他の実施形態に係る共振型電力変換装置のブロック図である。本例では上述した第１実施形態に対して、ダイオード１３ｂを設ける点が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであり、その記載を援用する。
【００３３】  並列回路１３は、センサ１３ａとダイオード１３ｂとを有している。並列回路１３は、スイッチング素子１２の低電位側と接続点Ａとの間に接続されている。ダイオード１３ｂの導通方向は、スイッチング素子１２の低電位側から接続点Ａに向かって順方向電流を流す方向である。すなわち、ダイオード１３ｂのアノードは負極側の電源ラインに接続され、ダイオード１３ｂのカソードは正極側の電源ラインに接続されている。
【００３４】  センサ１３ａはダイオード１３ｂに流れる電流（以下、ダイオード電流とも称す）を検出する。コントローラ３は、所定の周期の駆動信号をスイッチング素子１２の制御端子に出力して、スイッチング素子１２のターンオン及びターンオフを切り替えている。
【００３５】  コントローラ３は、センサの１３ａの検出値から、ダイオード１３ａに順方向電流が流れているか否か判定する。コントローラ３は、その判定結果に応じて、スイッチング素子１２の動作条件を制御する。
【００３６】  図６Ａ、図６Ｂを参照し、スイッチング素子１２の駆動信号（Ｖｇ）、スイッチング素子１２の両端に係る電圧（Ｖｄｓ）、コンデンサ１４に流れる電流（Ｉｃ）、及びダイオード１３ｂに流れる電流（Ｉｄ）について説明する。図２は、Ｖｇ、Ｖｄｓ、Ｉｃ、及びＩｄの特性を示すグラフである。なお、図６Ａ、６Ｂにおける、電流（Ｉｃ、Ｉｄ）の正負について、電流が正極側の電力ラインから負極側の電力ラインに向かって流れる方向を、正としている。
【００３７】  例えば、共振コンデンサ１５ｂの容量値が、ＺＶＳ成立時の共振コンデンサ１５ｂの容量値より減少した場合には、電圧（Ｖｄｓ）及び電流（Ｉｃ、Ｉｄ）は図６Ａのような波形となる。一方、例えば、共振コンデンサ１５ｂの容量値が、ＺＶＳ成立時の共振コンデンサ１５ｂの容量値より増加した場合には、電圧（Ｖｄｓ）及び電流（Ｉｃ、Ｉｄ）は図６Ｂのような波形となる。
【００３８】  図６Ａに示す場合には、スイッチング素子１２がターンオンする直前に、コンデンサ１４に流れる電流の方向は正方向であるため、スイッチング素子１２がターンオンした後に、ダイオード電流（Ｉｄ）は流れない。一方、図６Ｂに示す場合には、スイッチング素子１２がターンオンする直前に、コンデンサ１４に流れる電流の方向は負方向であるため、スイッチング素子１２がターンオンした後に、ダイオード電流（Ｉｄ）が流れる。すなわち、順方向電流がダイオード１３ｂに流れるか否かを検出することで、コントローラ３は、電圧（Ｖｄｓ）及び電流（Ｉｃ、Ｉｄ）の波形が図６Ａの状態であるか、図６Ｂの状態であるか判定できる。
【００３９】  図７を参照し、コントローラ３の具体的な制御を説明する。図７は、コントローラ３の制御フローを示すフローチャートである。コントローラ３は、所定の周期の駆動信号をスイッチング素子１２の制御端子に出力することで、周期的にスイッチング素子１２のオンオフを切り替えている。このようなスイッチング動作制御とは別に、コントローラ３は、以下の制御フローを実行する。なお、コントローラ３は、共振側電力変換装置の制御を開始する時、負荷２の動作状態が変動した時、又は、共振型電力共振装置の動作中の任意のタイミングで、図７に示す制御フローを実行する。
【００４０】  ステップＳ１にて、コントローラ３は、センサ１３ａにより、並列回路１３に流れる電流を検出する。ステップＳ２にて、コントローラ３はダイオード１３ｂに電流が流れているか否かを判定する。ダイオード電流が流れている場合には、スイッチング素子１２の両端電圧が図６Ｂの状態になっているため、ステップＳ３にて、コントローラ３は、駆動信号の周波数を変更前の周波数よりも低くし、スイッチング素子１２のターンオンさせるタイミングを変更前のタイミングより遅くする。ダイオード電流が流れていない場合には、スイッチング素子１２の両端電圧が図６Ａの状態になっているため、ステップＳ４にて、コントローラ３は、駆動信号の周波数を変更前の周波数よりも高くして、スイッチング素子１２のターンオンさせるタイミングを変更前のタイミングより早くする。ステップＳ５にて、コントローラ３は、変更後の周波数を駆動信号の周波数に設定する。
【００４１】  図８を参照し、ダイオード１３ｂの導通状態と、駆動信号の周波数との関係について説明する。図８のグラフにおいて、ＺＶＳ領域は、ＺＶＳが成立している駆動周波数の領域を表している。
【００４２】  順方向電流がダイオード１３ｂに流れていない状態で、駆動信号の周波数が１周期前の周波数より高くなると、図８の矢印Ｐに示すように、駆動信号の周波数はＺＶＳ成立時の周波数に近づく。また、順方向電流がダイオード１３ｂに流れている状態で、駆動信号の周波数が１周期前の周波数より低くなると、図８の矢印Ｑに示すように、駆動信号の周波数はＺＶＳ成立時の周波数に近づく。これにより、スイッチング素子１２をターンオンさせる時に、スイッチング素子１２にかかっている電圧を低減できる。
【００４３】  上記のように本実施形態では、スイッチング素子１２が所定周期のタイミングでターンオンする状態で、ダイオード１３ｂに流れるダイオード電流の極性を検出し、  順方向電流がダイオード１３ｂに流れている場合には、スイッチング素子１２をターンオンさせるタイミングを、所定周期のタイミングよりも遅くし、ダイオード電流が流れていない場合には、スイッチング素子１２をターンオンさせるタイミングを、所定周期のタイミングよりも早くする。これにより、ダイオード１３ｂの通電の有無を検出して、スイッチング素子１３ｂのターンオンのタイミングを調整できるため、ゼロボルトスイッチングを継続的に行うことができ、スイッチング損失を抑制できる。また、本実施形態では、駆動信号の周波数をＺＶＳ成立時の周波数に近づけるためには、周波数を高くすればよいか、周波数を低くすればよいのか、ダイオード１３ｂの通電の有無から特定できる。これにより、損失が下がる方向へ周波数を調整できるため、例えば周波数調整によりスイッチング損失がさらに大きくなるというような制御を防止できる。
【００４４】  なお本実施形態において、コントローラ３は、ステップＳ３の制御フローにおいて、駆動信号のデューティ比を現在のデューティ比より下げてもよい。また、コントローラ３は、ステップＳ４の制御フローにおいて、駆動信号のデューティ比を現在のデューティ比より上げてもよい。
【００４５】  なお本実施形態において、コントローラ３は、ステップＳ３の制御フロー及びステップＳ４の制御フローにおいて、駆動信号の周波数及びデューティ比を両方調整してもよい。
【００４６】  また本実施形態では、スイッチング素子１２が寄生ダイオードを有する場合には、寄生ダイオードの順電圧よりもダイオード１３ｂの順電圧を小さくしてもよい。これにより、ダイオード１３ｂに電流が多く流すことができるため、ダイオード電流の検出をより安定して行うことができる。また、寄生ダイオードの順電圧よりもダイオード１３ｂの順電圧を大きくしてもよい。これにより、ダイオード１３ｂに流れる電流が抑えられるため、ダイオード１３ｂの電流耐量を小さくでき、ダイオード１３ｂのコストを抑制できる。
【００４７】《第３実施形態》  本発明の他の実施形態を説明する。本実施形態では、上述した第２実施形態に対して、制御フローの一部が異なる。これ以外の構成は上述した第２実施形態と同じであり、第１及び第２実施形態の記載を適宜、援用する。
【００４８】  図９は、ＺＶＳ成立時の電圧（Ｖｇ、Ｖｄｓ）及び電流（Ｉｃ、Ｉｄ）の特性を示すグラフである。Ｖｇはスイッチング素子１２のゲート電圧を示し、Ｖｄｓはスイッチング素子１２の両端に係る電圧を示し、Ｉｃはコンデンサ１４に流れる電流を示し、Ｉｄはダイオード１３ｂに流れる電流を示す。
【００４９】  図９に示すように、ＺＶＳが成立している条件においても、ダイオード１３ｂには順方向電流が流れる。スイッチング素子１２の両端電圧がゼロまで降下した時点からスイッチング素子１２がオン状態になるまでの間、電圧共振回路１０には還流電流が流れるため、ダイオード１３ｂが導通し、順方向電流がダイオード１３ｂに流れるためである。
【００５０】  図１０を参照し、コントローラ３の具体的な制御を説明する。図１０は、コントローラ３の制御フローを示すフローチャートである。コントローラ３は、所定の周期の駆動信号をスイッチング素子１２の制御端子に出力することで、周期的にスイッチング素子１２のオンオフを切り替えている。このようなスイッチング動作制御とは別に、コントローラ３は、以下の制御フローを実行する。なお、コントローラ３は、共振側電力変換装置の制御を開始する時、負荷２の動作状態が変動した時、又は、共振型電力共振装置の動作中の任意のタイミングで、図１０に示す制御フローを実行する。
【００５１】  ステップＳ１にて、コントローラ３は、センサ１３ａにより、並列回路１３に流れる電流を検出する。ステップＳ２にて、コントローラ３はダイオード１３ｂに電流が流れているか否かを判定する。ダイオード電流が流れている場合には、ステップＳ３にて、コントローラ３は、センサ１３ａの前回の検出値より、前回のダイオード電流は流れていたか否かを判定する。ステップＳ３の判定は、図１０に示す制御フローを前回行ったときのステップＳ２の判定と同じである。そして、前回のダイオード電流は流れていた場合には、ステップＳ４にて、コントローラ３は、駆動信号の周波数を変更前の周波数よりも低くし、スイッチング素子１２のターンオンさせるタイミングを変更前のタイミングより遅くする。
【００５２】  ステップＳ２の判定で、ダイオード１３ｂに電流が流れていないと判定された場合には、ステップＳ５にて、コントローラ３は、駆動信号の周波数を変更前の周波数よりも高くして、スイッチング素子１２のターンオンさせるタイミングを変更前のタイミングより早くする。すなわち、ステップＳ１からステップＳ５の制御ループを繰り返すことで、駆動信号の周波数は徐々に変化する。
【００５３】  ステップＳ３の判定で、前回のダイオード電流は流れていないと判定した場合には、ステップＳ６にて、コントローラ３は、現在の周波数を駆動信号の周波数に設定する。これにより、ＺＶＳを成立させるための周波数が決定する。
【００５４】  図１１を参照し、ダイオード１３ｂの導通状態と、駆動信号の周波数との関係について説明する。図１１のグラフにおいて、ＺＶＳ領域は、ＺＶＳが成立している駆動周波数の領域を表している。またＳは制御開始時の周波数を示し、Ｅは制御終了時の周波数、すなわちステップＳ６の制御フローで設定される周波数を示す。
【００５５】  駆動信号の周波数がＺＶＳ成立時の周波数よりも低い状態から徐々に高くして、駆動信号の周波数をＺＶＳ成立時の周波数に近づけたとする（図１１の矢印Ｐに相当）。駆動信号の周波数を徐々に高くすると、スイッチング素子１２のターンオンのタイミングが徐々に早くなる。そして、駆動信号の周波数がＺＶＳ成立時の周波数に達すると、順方向電流がダイオード１３ａに流れ始める。つまり、図１１の矢印Ｐに示すように、コントローラ３が駆動信号の周波数を徐々に高くして、ダイオード１３ｂの通電が無い状態から有る状態に移った時が、ＺＶＳが成立した状態となる。そのため、コントローラ３は、駆動信号の周波数を徐々に高くして、センサ１３ａの検出値から順方向電流が流れ始めたことを検出することで、ＺＶＳ成立時の周波数を設定できる。
【００５６】  駆動信号の周波数がＺＶＳ成立時の周波数よりも高い状態から徐々に低くして、駆動信号の周波数をＺＶＳ成立時の周波数に近づけたとする（図１１の矢印Ｑに相当）。駆動信号の周波数を徐々に低くすると、スイッチング素子１２のターンオンのタイミングが徐々に遅くなる。そして、駆動信号の周波数がＺＶＳ成立時の周波数領域よりも、さらに低くなると、ダイオード１３ｂの通電が有る状態から無い状態に移る。そして、図１０に示す制御フローでは、ダイオード１３ｂの通電が有る状態から無い状態に移ると、周波数が高くなる。そして、駆動信号の周波数が高くなると、ダイオード１３ｂの通電が無い状態から有る状態に移り、ＺＶＳが成立した状態となる。そのため、コントローラ３は、駆動信号の周波数を徐々に低くして、ダイオード１３ｂの通電が有る状態から無い状態に移ったことを検出する。その後、コントローラ３は、駆動信号の周波数を高くして、センサ１３ａの検出値から順方向電流が流れ始めたことを検出することで、ＺＶＳ成立時の周波数を設定できる。
【００５７】  上記のように本実施形態では、スイッチング素子１２をターンオンさせるタイミングを変更することで、ダイオード１３ｂに順方向電流が流れない第１状態（ダイオード１３ｂの通電無しの状態）からダイオード１３ｂに順方向電流が流れる第２状態（ダイオード１３ｂの通電有りの状態）になった場合には、スイッチング素子１２をターンオンさせるタイミングを、第２状態で変更されたタイミングに設定する。これにより、ＺＶＳを継続的に行うことができ、スイッチング損失を抑制できる。
【００５８】  なお本実施形態において、コントローラ３は、ステップＳ５の制御フローにおいて、駆動信号のデューティ比を現在のデューティ比より上げてもよい。また、コントローラ３は、ステップＳ４の制御フローにおいて、駆動信号のデューティ比を現在のデューティ比より下げてもよい。
【００５９】  なお本実施形態において、コントローラ３は、ステップＳ４の制御フロー及びステップＳ５の制御フローにおいて、駆動信号の周波数及びデューティ比を両方調整してもよい。
【００６０】《第４実施形態》  図１２は、発明の他の実施形態に係る共振型電力変換装置のブロック図である。本例では上述した第２実施形態に対して、並列回路１３の回路構成が異なる。これ以外の構成は上述した第２実施形態と同じであり、第１〜第３実施形態の記載を適宜、援用する。
【００６１】  並列回路１３は、センサ１３ａ、ダイオード１３ｂ、スイッチング素子１３ｃ、センサ１３ｄ、ダイオード１３ｅを有している。並列回路１３は、スイッチング素子１２の低電位側と接続点Ａとの間に接続されている。ダイオード１３ｂ、１３ｅの導通方向は、スイッチング素子１３の低電位側から接続点Ａに向かって順方向電流を流す方向である。すなわち、ダイオード１３ｂのアノードはスイッチング素子１３ｃを介して負極側の電源ラインに接続され、ダイオード１３ｂのカソードは正極側の電源ラインに接続されている。また、ダイオード１３ｅのアノードは負極側の電源ラインに接続され、ダイオード１３ｅのカソードは正極側の電源ラインに接続されている。センサ１３ａはダイオード１３ｂに流れる電流を検出し、センサ１３ｄはダイオード１３ｅに流れる電流を検出する。スイッチング素子１３ｃはダイオード１３ｂと直列に接続されている。ダイオード１３ｅは、ダイオード１３ｂとスイッチング素子１３ｃとの直列回路に対して並列に接続されている。
【００６２】  コントローラ３は、スイッチング素子１２の駆動信号と同様の駆動信号を用いて、スイッチング素子１３ｃのオン、オフを制御する。すなわち、スイッチング素子１２とスイッチング素子１３ｃは同期してオン、オフを切り替える。コントローラ３は、センサの１３ａの検出値からダイオード１３ａに順方向電流が流れているか否か判定する。コントローラ３は、センサの１３ｄの検出値からダイオード１３ｅに順方向電流が流れているか否か判定する。コントローラ３は、これらの判定結果に応じて、スイッチング素子１２の動作条件を制御する。
【００６３】  ダイオード１３ｂの順電圧がダイオード１３ｅの順電圧よりも低い。またスイッチング素子１３ｃがオンになっている状態では、電流がダイオード１３ｂに流れ、電流がダイオード１３ｅに流れないように、電圧変換回路に含まれる回路素子が選定されている。
【００６４】  図１３Ａ〜図１３Ｃを参照し、スイッチング素子１２の駆動信号（Ｖｇ）、スイッチング素子１２の両端に係る電圧（Ｖｄｓ）、コンデンサ１４に流れる電流（Ｉｃ）、及びダイオード１３ｂ、１３ｅに流れる電流（Ｉｄ１、Ｉｄ２）について説明する。図１３Ａ〜１３Ｃは、Ｖｇ、Ｖｄｓ、Ｉｃ、Ｉｄ１、及びＩｄ２の特性を示すグラフである。
【００６５】  図１３Ａ及び図１３Ｂは、ＺＶＳが成立していない状態の電圧及び電流波形を表している。図１３Ｃは、ＺＶＳが成立している状態の電圧及び電流波形を表している。
【００６６】  例えば、共振コンデンサ１５ｂの容量値が、ＺＶＳ成立時の共振コンデンサ１５ｂの容量値より減少した場合には、電圧（Ｖｄｓ）及び電流（Ｉｃ、Ｉｄ１、Ｉｄ２）は図１３Ａのような波形となる。一方、例えば、共振コンデンサ１５ｂの容量値が、ＺＶＳ成立時の共振コンデンサ１５ｂの容量値より増加した場合には、電圧（Ｖｄｓ）及び電流（Ｉｃ、Ｉｄ１、Ｉｄ２）は図１３Ｂのような波形となる。
【００６７】  図１３Ｃに示すように、ＺＶＳ成立時には電流はダイオード１３ｅに流れるが、図１３Ａ、１３Ｂに示すように、ＺＶＳ不成立時には電流はダイオード１３ｅに流れない。図１３Ｃに示すように、ＺＶＳ成立時にダイオード１３ｅに流れる電流はスイッチング素子１３ｃがオンになる前に流れるため、順方向電流はダイオード１３ｂには流れずダイオード１３ｅに流れる。
【００６８】  図１３Ｂに示すようなＺＶＳが不成立の場合には、順方向電流はダイオード１３ｂに流れ、ダイオード１３ｅには流れない。本実施形態では、ダイオード１３ｂの順電圧がダイオード１３ｅの順電圧より小さいため、ＺＶＳ不成立時には、順方向電流はダイオード１３ｂに流れ、ダイオード１３ｅには流れない。
【００６９】  図１３Ａに示すようなＺＶＳ不成立条件の場合には、順方向電流は、ダイオード１３ｂ及びダイオード１３ｅともに流れない。すなわち、コントローラ３は、順方向電流がダイオード１３ｂ、１３ｅに流れるか否かを検出することで、電圧（Ｖｄｓ）及び電流（Ｉｃ、Ｉｄ１、Ｉｄｓ）の波形が図１３Ａ〜１３Ｃのいずれの状態であるか判定できる。
【００７０】  図１４を参照し、コントローラ３の具体的な制御を説明する。図１４は、コントローラ３の制御フローを示すフローチャートである。コントローラ３は、所定の周期の駆動信号をスイッチング素子１２の制御端子に出力することで、周期的にスイッチング素子１２のオンオフを切り替えている。このようなスイッチング動作制御とは別に、コントローラ３は、以下の制御フローを実行する。なお、コントローラ３は、共振側電力変換装置の制御を開始する時、負荷２の動作状態が変動した時、又は、共振型電力共振装置の動作中の任意のタイミングで、図１４に示す制御フローを実行する。
【００７１】  ステップＳ１にて、コントローラ３は、センサ１３ａ、１３ｄにより、並列回路１３に流れる電流を検出する。ステップＳ２にて、コントローラ３はダイオード１３ｅに電流が流れているか否かを判定する。ダイオード電流が流れている場合には、コントローラ３はステップＳ６の制御を実行する。順方向電流がダイオード１３ｅに電流が流れていない場合には、ステップＳ３にて、コントローラ３はダイオード１３ｂに電流が流れているか否かを判定する。順方向電流がダイオード１３ｂに流れている場合には、ステップＳ４にて、コントローラ３は、駆動信号の周波数を変更前の周波数よりも低くし、スイッチング素子１２のターンオンさせるタイミングを変更前のタイミングより遅くする。そして、ステップＳ１に戻る。一方、順方向電流がダイオード１３ｂに流れていない場合には、ステップＳ５にて、コントローラ３は、駆動信号の周波数を変更前の周波数よりも高くし、スイッチング素子１２のターンオンさせるタイミングを変更前のタイミングより早くする。そして、ステップＳ１に戻る。ステップＳ６にて、コントローラ３は、現在の周波数を駆動信号の周波数に設定する。これにより、ＺＶＳを成立させるための周波数が決定する。
【００７２】  図１５を参照し、ダイオード１３ｂ、１３ｅの導通状態と、駆動信号の周波数との関係について説明する。図１１のグラフにおいて、ＺＶＳ領域は、ＺＶＳが成立している駆動周波数の領域を表している。またＳは制御開始時の周波数を示し、Ｅは制御終了時の周波数、すなわちステップＳ６の制御フローで設定される周波数を示す。
【００７３】  駆動信号の周波数がＺＶＳ成立時の周波数よりも低い状態から徐々に高くして、駆動信号の周波数をＺＶＳ成立時の周波数に近づけたとする（図１５の矢印Ｐに相当）。駆動信号の周波数を徐々に高くすると、スイッチング素子１２のターンオンのタイミングが徐々に早くなる。そして、駆動信号の周波数がＺＶＳ成立時の周波数に達すると、順方向電流がダイオード１３ｅに流れ始める。つまり、図１５の矢印Ｐに示すように、コントローラ３が駆動信号の周波数を徐々に高くして、ダイオード１３ｅの通電が無い状態から有る状態に移った時が、ＺＶＳが成立した状態となる。そのため、コントローラ３は、駆動信号の周波数を徐々に高くして、センサ１３ｄの検出値から順方向電流が流れ始めたことを検出することで、ＺＶＳ成立時の周波数を設定できる。
【００７４】  駆動信号の周波数がＺＶＳ成立時の周波数よりも高い状態から徐々に低くして、駆動信号の周波数をＺＶＳ成立時の周波数に近づけたとする（図１５の矢印Ｑに相当）。駆動信号の周波数を徐々に低くすると、スイッチング素子１２のターンオンのタイミングが徐々に遅くなる。そして、駆動信号の周波数がＺＶＳ成立時の周波数に達すると、順方向電流がダイオード１３ｅに流れ始める。つまり、図１５の矢印Ｑに示すように、コントローラ３が駆動信号の周波数を徐々に低くして、ダイオード１３ｅの通電が無い状態から有る状態に移った時が、ＺＶＳが成立した状態となる。そのため、コントローラ３は、駆動信号の周波数を徐々に低くして、センサ１３ｄの検出値から順方向電流が流れ始めたことを検出することで、ＺＶＳ成立時の周波数を設定できる。
【００７５】  上記のように、本実施形態ではスイッチング素子１２が所定周期のタイミングでターンオンする状態で、ダイオード１３ｅに流れる電流の極性を検出し、順方向電流がダイオード１３ｅに流れない場合には、スイッチング素子１２をターンオンさせるタイミングを所定周期のタイミングから変更し、順方向電流がダイオード１３ｅに流れる場合には、スイッチング素子１２をターンオンさせるタイミングを所定周期のタイミングから変更しない。これにより、ＺＶＳを継続的に行うことができ、スイッチング損失を抑制できる。
【００７６】  なお本実施形態において、コントローラ３は、ステップＳ５の制御フローにおいて、駆動信号のデューティ比を現在のデューティ比より上げてもよい。また、コントローラ３は、ステップＳ４の制御フローにおいて、駆動信号のデューティ比を現在のデューティ比より下げてもよい。
【００７７】  なお本実施形態において、コントローラ３は、ステップＳ４の制御フロー及びステップＳ５の制御フローにおいて、駆動信号の周波数及びデューティ比を両方調整してもよい。
【００７８】《第５実施形態》  図１６は発明の他の実施形態に係る共振型電力変換装置のブロック図である。本例では上述した第２実施形態に対して、温度センサ１６を設ける点が異なる。これ以外の構成は上述した第２実施形態と同じであり、第１〜第４実施形態の記載を適宜、援用する。
【００７９】  図１６に示すように、スイッチング素子１２の温度を検出する温度センサ１６が設けられている。温度センサ１６には、サーミスタなどが用いられる。温度センサ１６は検出値をコントローラ３に出力する。コントローラ３は、センサの１３ｂの検出値及び温度センサ１６の検出値に応じて、スイッチング素子１２の動作条件を制御する。
【００８０】  ＺＶＳが不成立となるとスイッチング損失が増加しスイッチング素子１２の温度が高くなるので、コントローラ３は、検出温度からＺＶＳが成立しているか否か判定できる。そしてＺＶＳ不成立と判定した場合は、コントローラ３は、ダイオード１３ｂに流れる電流の極性に応じて、スイッチング素子１２の動作条件を制御する。
【００８１】  図１７を参照し、コントローラ３の具体的な制御を説明する。図１７は、コントローラ３の制御フローを示すフローチャートである。コントローラ３は、所定の周期の駆動信号をスイッチング素子１２の制御端子に出力することで、周期的にスイッチング素子１２のオンオフを切り替えている。このようなスイッチング動作制御とは別に、コントローラ３は、以下の制御フローを実行する。なお、コントローラ３は、共振側電力変換装置の制御を開始する時、負荷２の動作状態が変動した時、又は、共振型電力共振装置の動作中の任意のタイミングで、図１７に示す制御フローを実行する。
【００８２】  ステップＳ１にて、コントローラ３は、センサ１３ｂによりダイオード１３ａに流れる電流を検出し、温度センサ１６によりスイッチング素子１２の温度を検出する。ステップＳ２にて、コントローラ３は、検出温度が所定の閾値以上であるか否かを判定する。検出温度が所定の閾値未満である場合には、コントローラ３はステップＳ６の制御を実行する。検出温度が所定の閾値以上である場合には、ステップＳ３にて、コントローラ３はダイオード１３ａに電流が流れているか否かを判定する。順方向電流がダイオード１３ａに流れている場合には、ステップＳ４にて、コントローラ３は、駆動信号の周波数を変更前の周波数よりも低くし、スイッチング素子１２のターンオンさせるタイミングを変更前のタイミングより遅くする。そして、ステップＳ１に戻る。一方、順方向電流がダイオード１３ａに流れていない場合には、ステップＳ５にて、コントローラ３は、駆動信号の周波数を変更前の周波数よりも高くし、スイッチング素子１２のターンオンさせるタイミングを変更前のタイミングより早くする。そして、ステップＳ１に戻る。ステップＳ６にて、コントローラ３は、現在の周波数を駆動信号の周波数に設定する。これにより、ＺＶＳを成立させるための周波数が決定する。
【００８３】  上記のように本実施形態では、スイッチング素子１２が所定周期のタイミングでターンオンする状態で、スイッチング素子１２の検出温度が所定の温度閾値以上である場合には、スイッチング素子１２をターンオンさせるタイミングを所定周期のタイミングから変更し、スイッチング素子１２の検出温度が所定の温度閾値未満である場合には、スイッチング素子１２をターンオンさせるタイミングを所定周期のタイミングから変更しない。これにより、ＺＶＳを継続的に行うことができ、スイッチング損失を抑制できる。
【００８４】  なお本実施形態において、コントローラ３は、ステップＳ５の制御フローにおいて、駆動信号のデューティ比を現在のデューティ比より上げてもよい。また、コントローラ３は、ステップＳ４の制御フローにおいて、駆動信号のデューティ比を現在のデューティ比より下げてもよい。
【００８５】  なお本実施形態において、コントローラ３は、ステップＳ４の制御フロー及びステップＳ５の制御フローにおいて、駆動信号の周波数及びデューティ比を両方調整してもよい。
【００８６】《第６実施形態》  図１８は発明の他の実施形態に係る共振型電力変換装置のブロック図である。本例では上述した第１実施形態に対して、並列回路１３にコンデンサ１４を含めた点が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであり、第１〜第５実施形態の記載を適宜、援用する。
【００８７】  図１８に示すように、並列回路１３は、センサ１３ａとコンデンサ１４を有している。センサ１３ａはコンデンサ１４に流れる電流を検出する。
【００８８】  図１９Ａ及び図１９Ｂを参照し、スイッチング素子１２の駆動信号（Ｖｇ）、スイッチング素子１２の両端に係る電圧（Ｖｄｓ）、及びコンデンサ１４に流れる電流（Ｉｃ）について説明する。図１９Ａ、１９Ｂは、Ｖｇ、Ｖｄｓ、Ｉｃの特性を示すグラフである。
【００８９】  図１９Ａ及び図１９Ｂは、ＺＶＳが成立していない状態の電圧及び電流波形を表している。例えば、共振コンデンサ１５ｂの容量値が、ＺＶＳ成立時の共振コンデンサ１５ｂの容量値より減少した場合には、電圧（Ｖｄｓ）及び電流（Ｉｃ）は図１９Ａのような波形となる。一方、例えば、共振コンデンサ１５ｂの容量値が、ＺＶＳ成立時の共振コンデンサ１５ｂの容量値より増加した場合には、電圧（Ｖｄｓ）及び電流（Ｉｃ）は図１９Ｂのような波形となる。
【００９０】  図１９Ａに示すようなＺＶＳ不成立時には、スイッチング素子１２がターンオンになる直前に、コンデンサ１４に流れる電流は正方向になる。一方、図１９Ｂに示すようなＺＶＳ不成立時には、スイッチング素子１２がターンオンになる直前に、コンデンサ１４に流れる電流は負方向になる。すなわち、コントローラ３は、スイッチング素子１２がターンオンになる直前に、コンデンサ１４に流れる電流の極性を検出することで、電圧（Ｖｄｓ）及び電流（Ｉｃ）の波形が図１９Ａ、１９Ｂのいずれの状態であるか判定できる。
【００９１】  図２０を参照し、コントローラ３の具体的な制御を説明する。図２０は、コントローラ３の制御フローを示すフローチャートである。コントローラ３は、所定の周期の駆動信号をスイッチング素子１２の制御端子に出力することで、周期的にスイッチング素子１２のオンオフを切り替えている。このようなスイッチング動作制御とは別に、コントローラ３は、以下の制御フローを実行する。なお、コントローラ３は、共振側電力変換装置の制御を開始する時、負荷２の動作状態が変動した時、又は、共振型電力共振装置の動作中の任意のタイミングで、図２０に示す制御フローを実行する。
【００９２】  ステップＳ１にて、コントローラ３は、センサ１３ａにより、コンデンサ１４に流れる電流を検出する。ステップＳ２にて、コントローラ３は、スイッチング素子１２がターンオンになる直前に流れるコンデンサ１４の電流（コンデンサ電流）が負方向であるか否かを判定する。負方向のコンデンサ電流が流れている場合には、スイッチング素子１２の両端電圧が図１９Ｂの状態になっているため、ステップＳ３にて、コントローラ３は、駆動信号の周波数を変更前の周波数よりも低くし、スイッチング素子１２のターンオンさせるタイミングを変更前のタイミングより遅くする。正方向のコンデンサ電流が流れている場合には、スイッチング素子１２の両端電圧が図１９Ａの状態になっているため、ステップＳ４にて、コントローラ３は、駆動信号の周波数を変更前の周波数よりも高くして、スイッチング素子１２のターンオンさせるタイミングを変更前のタイミングより早くする。ステップＳ５にて、コントローラ３は、変更後の周波数を駆動信号の周波数に設定する。
【００９３】  上記のように本実施形態では、スイッチング素子１２が所定周期のタイミングでターンオンする直前に、並列回路１３に含まれるコンデンサ１４に流れるコンデンサ電流の極性を検出し、コンデンサ電流の方向が正方向である場合には、スイッチング素子１２をターンオンさせるタイミングを、所定周期のタイミングよりも早くし、コンデンサ電流の方向が負方向である場合には、スイッチング素子１２をターンオンさせるタイミングを、所定周期のタイミングよりも遅くする。これにより、ＺＶＳを継続的に行うことができ、スイッチング損失を抑制できる。
【００９４】  なお本実施形態において、コントローラ３は、ステップＳ４の制御フローにおいて、駆動信号のデューティ比を現在のデューティ比より上げてもよい。また、コントローラ３は、ステップＳ３の制御フローにおいて、駆動信号のデューティ比を現在のデューティ比より下げてもよい。
【００９５】  なお本実施形態において、コントローラ３は、ステップＳ３の制御フロー及びステップＳ４の制御フローにおいて、駆動信号の周波数及びデューティ比を両方調整してもよい。
【００９６】  なお、本実施形態では、スイッチング素子１２に並列に接続容量成分として、コンデンサ１４を用いたが、コンデンサ１４以外に新たな容量成分を持つ素子を取り付けてもよい。
【００９７】《第７実施形態》  本発明の他の実施形態を説明する。本実施形態では、上述した第６実施形態に対して、制御フローの一部が異なる。これ以外の構成は上述した第６実施形態と同じであり、第１〜第６実施形態の記載を適宜、援用する。
【００９８】  図２１は、ＺＶＳ成立時の電圧（Ｖｇ、Ｖｄｓ）及び電流（Ｉｃ、Ｉｄ）の特性を示すグラフである。Ｖｇはスイッチング素子１２のゲート電圧を示し、Ｖｄｓはスイッチング素子１２の両端に係る電圧を示し、Ｉｃはコンデンサ１４に流れる電流を示す。
【００９９】  図２１に示すように、ＺＶＳが成立している条件では、スイッチング素子１２がオンする直前にはコンデンサ１４に電流が流れていない。これはスイッチング素子１２の両端電圧がゼロまで降下してからデバイスがオンするまでの間（図２１中の寄生ダイオード導通期間）にスイッチング素子１２の寄生ダイオードが導通し電流が流れるためである。
【０１００】  図２２を参照し、コントローラ３の具体的な制御を説明する。図２２は、コントローラ３の制御フローを示すフローチャートである。コントローラ３は、所定の周期の駆動信号をスイッチング素子１２の制御端子に出力することで、周期的にスイッチング素子１２のオンオフを切り替えている。このようなスイッチング動作制御とは別に、コントローラ３は、以下の制御フローを実行する。なお、コントローラ３は、共振側電力変換装置の制御を開始する時、負荷２の動作状態が変動した時、又は、共振型電力共振装置の動作中の任意のタイミングで、図２２に示す制御フローを実行する。
【０１０１】  ステップＳ１にて、コントローラ３は、センサ１３ａにより、コンデンサ１４に流れる電流を検出する。ステップＳ２にて、コントローラ３は、スイッチング素子１２がターンオンになる直前にコンデンサ電流がゼロであるか否かを判定する。コンデンサ電流がゼロである場合には、コントローラ３はステップＳ６の制御を実行する。コンデンサ電流が流れている場合には、ステップＳ３にて、コントローラ３は、負方向のコンデンサ電流が流れているか否かを判定する。負方向のコンデンサ電流が流れている場合には、ステップＳ４にて、コントローラ３は、駆動信号の周波数を変更前の周波数よりも低くし、スイッチング素子１２のターンオンさせるタイミングを変更前のタイミングより遅くする。そして、ステップＳ１に戻る。一方、正方向のコンデンサ電流が流れている場合には、ステップＳ５にて、コントローラ３は、駆動信号の周波数を変更前の周波数よりも高くし、スイッチング素子１２のターンオンさせるタイミングを変更前のタイミングより早くする。そして、ステップＳ１に戻る。ステップＳ６にて、コントローラ３は、現在の周波数を駆動信号の周波数に設定する。これにより、ＺＶＳを成立させるための周波数が決定する。
【０１０２】  図２３を参照し、コンデンサ１４の導通状態と、駆動信号の周波数との関係について説明する。図２３のグラフにおいて、ＺＶＳ領域は、ＺＶＳが成立している駆動周波数の領域を表している。またＳは制御開始時の周波数を示し、Ｅは制御終了時の周波数、すなわちステップＳ６の制御フローで設定される周波数を示す。
【０１０３】  駆動信号の周波数がＺＶＳ成立時の周波数よりも低い状態から徐々に高くして、駆動信号の周波数をＺＶＳ成立時の周波数に近づけたとする（図２２の矢印Ｐに相当）。駆動信号の周波数を徐々に高くすると、スイッチング素子１２のターンオンのタイミングが徐々に早くなる。そして、駆動信号の周波数がＺＶＳ成立時の周波数に達すると、コンデンサ電流が正からゼロになる。つまり、図２２の矢印Ｐに示すように、コントローラ３が駆動信号の周波数を徐々に高くして、コンデンサ１４の電流が正からゼロに移った時が、ＺＶＳが成立した状態となる。そのため、コントローラ３は、駆動信号の周波数を徐々に高くして、コンデンサ１４の電流が正からゼロに移ったことを検出することで、ＺＶＳ成立時の周波数を設定できる。
【０１０４】  駆動信号の周波数がＺＶＳ成立時の周波数よりも高い状態から徐々に低くして、駆動信号の周波数をＺＶＳ成立時の周波数に近づけたとする（図２３の矢印Ｑに相当）。駆動信号の周波数を徐々に低くすると、スイッチング素子１２のターンオンのタイミングが徐々に遅くなる。そして、駆動信号の周波数がＺＶＳ成立時の周波数に達すると、コンデンサ１４の電流が負からゼロになる。つまり、図２３の矢印Ｑに示すように、コントローラ３が駆動信号の周波数を徐々に低くして、コンデンサ１４の電流が負からゼロになった時が、ＺＶＳが成立した状態となる。そのため、コントローラ３は、駆動信号の周波数を徐々に低くして、コンデンサ１４の電流が負からゼロになったことを検出することで、ＺＶＳ成立時の周波数を設定できる。
【０１０５】  上記のように本実施形態では、コンデンサ電流が流れない場合には、スイッチング素子１２をターンオンさせるタイミングを、所定周期のタイミングに設定する。これにより、ＺＶＳを継続的に行うことができ、スイッチング損失を抑制できる。
【０１０６】  なお本実施形態において、コントローラ３は、ステップＳ５の制御フローにおいて、駆動信号のデューティ比を現在のデューティ比より上げてもよい。また、コントローラ３は、ステップＳ４の制御フローにおいて、駆動信号のデューティ比を現在のデューティ比より下げてもよい。
【０１０７】  なお本実施形態において、コントローラ３は、ステップＳ４の制御フロー及びステップＳ５の制御フローにおいて、駆動信号の周波数及びデューティ比を両方調整してもよい。
【符号の説明】
【０１０８】１…入力電源２…負荷３…コントローラ１０…電圧共振回路１１…チョークコイル１２…スイッチング素子１３…並列回路１３ａ…センサ１３ｂ…ダイオード１３ｃ…スイッチング素子１３ｄ…センサ１３ｅ…ダイオード１４…コンデンサ１５…共振回路１５ａ…共振コイル１５ｂ…共振コンデンサ１６…温度センサ
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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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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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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