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JP2018182995A - Power supply - Google Patents

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JP2018182995A
JP2018182995A JP2017083705A JP2017083705A JP2018182995A JP 2018182995 A JP2018182995 A JP 2018182995A JP 2017083705 A JP2017083705 A JP 2017083705A JP 2017083705 A JP2017083705 A JP 2017083705A JP 2018182995 A JP2018182995 A JP 2018182995A
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voltage
connection point
potential
switching element
arm
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JP2017083705A
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Inventor
篤史 森本
Atsushi Morimoto
篤史 森本
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Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To supply a suitable technology of suppressing a ripple voltage while reducing a capacity of a reactor functioning as a filter.SOLUTION: A third arm 14 is configured so that a fifth circuit 10 having a fifth switching element 2e and a fifth diode 3e connected in a reverse parallel manner, a third connection point p3, a sixth circuit 11 having a sixth switching element 2f and a sixth diode 3f connected in a reverse parallel manner, a fifth connection point p5, a seventh circuit 12 having a seventh switching element 2g and a seventh diode 3g connected in a reverse parallel manner, a fourth connection point p4 and an eighth circuit 13 having an eighth switching element 2h and an eighth diode 3h connected in a reverse parallel manner are connected in series in this order.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、電源装置に関するものである。   The present disclosure relates to a power supply device.

従来から、インバータの機能を有する電源装置に関する種々の提案がなされている。例えば、特許文献1には、図6に示す電源装置が記載されている。   Conventionally, various proposals have been made regarding a power supply device having the function of an inverter. For example, Patent Document 1 describes a power supply device shown in FIG.

図6に示す電源装置は、交流電源107と負荷111の間に介在されている。この電源装置では、第1直列アーム103と、第2直列アーム104と、第3直列アーム105と、コンデンサ106とが互いに並列に接続されている。第1直列アーム103は、スイッチング素子101aとダイオード102aが逆並列に接続された回路と、スイッチング素子101bとダイオード102bが逆並列に接続された回路とを有している。第1直列アーム103では、これらの回路は、接続点q1を介して直列接続されている。第2直列アーム104は、スイッチング素子101cとダイオード102cが逆並列に接続された回路と、スイッチング素子101dとダイオード102dが逆並列に接続された回路とを有している。第2直列アーム104では、これらの回路は、接続点q2を介して直列接続されている。第3直列アーム105は、スイッチング素子101eとダイオード102eが逆並列に接続された回路と、スイッチング素子101fとダイオード102fが逆並列に接続された回路とを有している。第3直列アーム105では、これらの回路は、接続点q3を介して直列接続されている。   The power supply device shown in FIG. 6 is interposed between the AC power supply 107 and the load 111. In this power supply device, a first series arm 103, a second series arm 104, a third series arm 105, and a capacitor 106 are connected in parallel to one another. The first series arm 103 has a circuit in which the switching element 101a and the diode 102a are connected in antiparallel and a circuit in which the switching element 101b and the diode 102b are connected in antiparallel. In the first series arm 103, these circuits are connected in series via the connection point q1. The second series arm 104 has a circuit in which the switching element 101c and the diode 102c are connected in antiparallel and a circuit in which the switching element 101d and the diode 102d are connected in antiparallel. In the second series arm 104, these circuits are connected in series via the connection point q2. The third series arm 105 has a circuit in which the switching element 101e and the diode 102e are connected in antiparallel and a circuit in which the switching element 101f and the diode 102f are connected in antiparallel. In the third series arm 105, these circuits are connected in series via the connection point q3.

この電源装置は、直列変圧器108を有している。直列変圧器108は、第1の1次巻線108aと、第2の1次巻線108bと、2次巻線108cとを含んでいる。第1の1次巻線108a、第2の1次巻線108bおよび2次巻線108cは、所定の巻数比で巻かれている。   The power supply includes a series transformer 108. The series transformer 108 includes a first primary winding 108a, a second primary winding 108b, and a secondary winding 108c. The first primary winding 108a, the second primary winding 108b and the secondary winding 108c are wound at a predetermined turns ratio.

第1直列アーム103の接続点q1と交流電源107の一端との間には、リアクトル109aが接続されている。第3直列アーム105の接続点q3と交流電源107の他端との間には、リアクトル109bが接続されている。第2直列アーム104の接続点q2と2次巻線108cの一端との間には、リアクトル109cが接続されている。第3直列アーム105の接続点q3と2次巻線108cの他端との間には、リアクトル109dが接続されている。   A reactor 109a is connected between a connection point q1 of the first series arm 103 and one end of the AC power supply 107. A reactor 109 b is connected between a connection point q 3 of the third series arm 105 and the other end of the AC power supply 107. A reactor 109c is connected between a connection point q2 of the second series arm 104 and one end of the secondary winding 108c. A reactor 109d is connected between a connection point q3 of the third series arm 105 and the other end of the secondary winding 108c.

一対のリアクトル109aおよび109bと交流電源107との間には、コンデンサ110aが接続されている。コンデンサ110aは、交流電源107に並列接続されている。一対のリアクトル109cおよび109dと2次巻線108cとの間には、コンデンサ110bが接続されている。コンデンサ110bは、2次巻線108cに並列接続されている。   A capacitor 110 a is connected between the pair of reactors 109 a and 109 b and the AC power supply 107. The capacitor 110 a is connected in parallel to the AC power supply 107. A capacitor 110 b is connected between the pair of reactors 109 c and 109 d and the secondary winding 108 c. The capacitor 110b is connected in parallel to the secondary winding 108c.

第1直列アーム103は、フルブリッジコンバータ専用アームである。第2直列アーム104は、フルブリッジインバータ専用アームである。第3直列アーム105は、コンバータ/インバータ共通アームである。これら3つのアームは、それぞれ個別の変調率で動作する。これにより、交流電源107の電圧の位相と同位相または逆位相の電圧が、2次巻線108cに印加される。そして、交流電源107の電圧と、2次巻線108cの電圧と、直列変圧器108の巻数比とに応じた電圧が負荷111に印加される。   The first series arm 103 is a full bridge converter dedicated arm. The second series arm 104 is a full bridge inverter dedicated arm. The third series arm 105 is a converter / inverter common arm. These three arms operate at respective modulation rates. As a result, a voltage having the same or opposite phase as the voltage of the AC power supply 107 is applied to the secondary winding 108c. Then, a voltage corresponding to the voltage of the AC power supply 107, the voltage of the secondary winding 108c, and the turns ratio of the series transformer 108 is applied to the load 111.

リアクトル109aおよび109cは、フィルタとして機能する。   Reactors 109a and 109c function as filters.

特開2003−230281号公報JP 2003-230281 A

本発明者は、フィルタとして機能するリアクトルの容量を小さくしつつリプル電圧を抑制するのに適した技術を提案したいと考えた。   The inventor of the present invention wanted to propose a technique suitable for suppressing the ripple voltage while reducing the capacity of the reactor functioning as a filter.

本開示は、
入力端部に入力電源が接続され出力端部に負荷が接続され得る電源装置であって、
第1スイッチング素子および第1ダイオードを逆並列に接続した第1回路と、第1接続点と、第2スイッチング素子および第2ダイオードを逆並列に接続した第2回路とがこの順に直列接続されている第1アームと、
第3スイッチング素子および第3ダイオードを逆並列に接続した第3回路と、第2接続点と、第4スイッチング素子および第4ダイオードを逆並列に接続した第4回路とがこの順に直列接続されている第2アームと、
第5スイッチング素子および第5ダイオードを逆並列に接続した第5回路と、第3接続点と、第6スイッチング素子および第6ダイオードを逆並列に接続した第6回路と、第5接続点と、第7スイッチング素子および第7ダイオードを逆並列に接続した第7回路と、第4接続点と、第8スイッチング素子および第8ダイオードを逆並列に接続した第8回路とがこの順に直列接続されている第3アームと、
第1の1次巻線、第2の1次巻線および2次巻線を有する直列変圧器と、
第1リアクトルと、
第2リアクトルと、
第1コンデンサと、
第6接続点を介して直列接続された一対のコンデンサと、
前記第6接続点に接続された第7接続点を介して直列接続された一対のクランプダイオードと、を備え、
前記第1アームと、前記第2アームと、前記第3アームと、前記第1コンデンサと、前記一対のコンデンサとは互いに並列接続されており、
前記第6回路および前記第7回路の直列回路と、前記一対のクランプダイオードとは、前記第3接続点と前記第4接続点の間で並列接続されており、
前記入力端部、前記第1の1次巻線および前記出力端部を接続する経路において、前記入力端部の一端と、前記第1の1次巻線の一端と、前記第1の1次巻線の他端と、前記出力端部の一端とがこの順に並んでおり、
前記出力端部、前記第2の1次巻線および前記入力端部を接続する経路において、前記出力端部の他端と、前記第2の1次巻線の他端と、前記第2の1次巻線の一端と、前記入力端部の他端とがこの順に並んでおり、
前記第1接続点、前記第1リアクトルおよび前記入力端部を接続する経路において、前記第1接続点と、前記第1リアクトルの一端と、前記第1リアクトルの他端と、前記入力端部の前記一端とがこの順に並んでおり、
前記第2接続点、前記第2リアクトル、前記2次巻線および前記入力端部を接続する経路において、前記第2接続点と、前記第2リアクトルの一端と、前記第2リアクトルの他端と、前記2次巻線の一端と、前記2次巻線の他端と、前記第5接続点と、前記入力端部の他端とがこの順に並んでおり、
前記第1コンデンサの一端の電位を第1電位と定義し、前記第1コンデンサの他端の電位を第2電位と定義し、前記第1電位と前記第2電位の中間の電位を中間電位と定義したとき、前記第6接続点に前記中間電位が現れる、電源装置を提供する。
The present disclosure
What is claimed is: 1. A power supply device, to which an input power source is connected at an input end and a load is connected at an output end
A first circuit in which the first switching element and the first diode are connected in antiparallel, a first connection point, and a second circuit in which the second switching element and the second diode are connected in antiparallel are connected in series in this order And the first arm
A third circuit in which the third switching element and the third diode are connected in antiparallel, a second connection point, and a fourth circuit in which the fourth switching element and the fourth diode are connected in antiparallel are connected in series in this order And the second arm
A fifth circuit in which a fifth switching element and a fifth diode are connected in antiparallel, a third connection point, a sixth circuit in which a sixth switching element and a sixth diode are connected in antiparallel, and a fifth connection point; A seventh circuit in which the seventh switching element and the seventh diode are connected in antiparallel, a fourth connection point, and an eighth circuit in which the eighth switching element and the eighth diode are connected in antiparallel are connected in series in this order And the third arm
A series transformer having a first primary winding, a second primary winding and a secondary winding;
A first reactor,
A second reactor,
A first capacitor,
A pair of capacitors connected in series via a sixth connection point,
And a pair of clamp diodes connected in series via a seventh connection point connected to the sixth connection point,
The first arm, the second arm, the third arm, the first capacitor, and the pair of capacitors are connected in parallel with one another.
The series circuit of the sixth circuit and the seventh circuit, and the pair of clamp diodes are connected in parallel between the third connection point and the fourth connection point,
In a path connecting the input end, the first primary winding, and the output end, one end of the input end, one end of the first primary winding, and the first primary The other end of the winding and one end of the output end are arranged in this order,
In the path connecting the output end, the second primary winding, and the input end, the other end of the output end, the other end of the second primary winding, and the second One end of the primary winding and the other end of the input end are arranged in this order,
In the path connecting the first connection point, the first reactor and the input end, the first connection point, one end of the first reactor, the other end of the first reactor, and the input end The ends are arranged in this order,
In a path connecting the second connection point, the second reactor, the secondary winding, and the input end, the second connection point, one end of the second reactor, and the other end of the second reactor One end of the secondary winding, the other end of the secondary winding, the fifth connection point, and the other end of the input end portion are arranged in this order,
The potential at one end of the first capacitor is defined as a first potential, the potential at the other end of the first capacitor is defined as a second potential, and a potential intermediate between the first potential and the second potential is an intermediate potential. A power supply device is provided in which, when defined, the intermediate potential appears at the sixth connection point.

本開示に係る技術は、フィルタとして機能するリアクトルの容量を小さくしつつリプル電圧を抑制するのに適している。   The technique according to the present disclosure is suitable for suppressing the ripple voltage while reducing the capacity of the reactor that functions as a filter.

実施の形態に係る電源装置の構成図Power supply apparatus according to the embodiment 制御ブロックを示す図Diagram showing control block スイッチング素子のスイッチングを説明するための図Diagram for explaining switching of switching elements スイッチング素子のスイッチングを説明するための図Diagram for explaining switching of switching elements 各部電圧の時間遷移を示す図Diagram showing the time transition of each part voltage 特許文献1の電源装置の構成図Configuration diagram of the power supply device of Patent Document 1

(本発明者による知見)
図6の電源装置では、第1直列アーム103および第3直列アーム105によって、コンバータが構成されている。しかし、第1直列アーム103の接続点q1の電位は、2レベルの値をとることができるに過ぎない。また、第3直列アーム105の接続点q3の電位は、2レベルの値をとることができるに過ぎない。
(Findings by the inventor)
In the power supply device of FIG. 6, a converter is configured by the first series arm 103 and the third series arm 105. However, the potential at the connection point q1 of the first series arm 103 can only take two levels. Further, the potential at the connection point q3 of the third series arm 105 can only take two levels.

また、図6の電源装置では、第2直列アーム104および第3直列アーム105によって、インバータが構成されている。しかし、第2直列アーム104の接続点q2の電位は、2レベルの値をとることができるに過ぎない。さらに、第3直列アーム105の接続点q3の電位は、2レベルの値をとることができるに過ぎない。   Further, in the power supply device of FIG. 6, an inverter is configured by the second series arm 104 and the third series arm 105. However, the potential at the connection point q2 of the second series arm 104 can only take two levels. Furthermore, the potential at the connection point q3 of the third series arm 105 can only take two levels.

このように、第1直列アーム103および第3直列アーム105が構成するコンバータは、2レベルコンバータに過ぎない。また、第2直列アーム104および第3直列アーム105が構成するインバータは、2レベルインバータに過ぎない。このため、これらのコンバータおよびインバータは、リプル電圧を小さくするのに適した構成を有していない。   Thus, the converter constituted by the first series arm 103 and the third series arm 105 is only a two-level converter. Also, the inverter formed by the second series arm 104 and the third series arm 105 is only a two-level inverter. Therefore, these converters and inverters do not have a configuration suitable for reducing the ripple voltage.

リアクトル109aおよび109cは、入出力フィルタとして機能する。しかし、上述のように、直列アーム103,104および105が構成するコンバータおよびインバータは、リプル電圧を小さくするのに適した構成を有していない。このため、リアクトル109aおよび109cによる波形整形によりリプル電圧が大きくなることを防止するためには、リアクトル109aおよび109cの容量をある程度大きくする必要がある。   Reactors 109a and 109c function as input / output filters. However, as described above, the converters and inverters formed by the series arms 103, 104 and 105 do not have a configuration suitable for reducing the ripple voltage. Therefore, in order to prevent the ripple voltage from increasing due to waveform shaping by reactors 109a and 109c, it is necessary to increase the capacity of reactors 109a and 109c to some extent.

本発明者は、フィルタとして機能するリアクトルの容量を小さくしつつリプル電圧を抑制するのに適した技術を検討した。   The inventor examined a technique suitable for suppressing the ripple voltage while reducing the capacity of the reactor functioning as a filter.

すなわち、本開示の第1態様は、
入力端部に入力電源が接続され出力端部に負荷が接続され得る電源装置であって、
第1スイッチング素子および第1ダイオードを逆並列に接続した第1回路と、第1接続点と、第2スイッチング素子および第2ダイオードを逆並列に接続した第2回路とがこの順に直列接続されている第1アームと、
第3スイッチング素子および第3ダイオードを逆並列に接続した第3回路と、第2接続点と、第4スイッチング素子および第4ダイオードを逆並列に接続した第4回路とがこの順に直列接続されている第2アームと、
第5スイッチング素子および第5ダイオードを逆並列に接続した第5回路と、第3接続点と、第6スイッチング素子および第6ダイオードを逆並列に接続した第6回路と、第5接続点と、第7スイッチング素子および第7ダイオードを逆並列に接続した第7回路と、第4接続点と、第8スイッチング素子および第8ダイオードを逆並列に接続した第8回路とがこの順に直列接続されている第3アームと、
第1の1次巻線、第2の1次巻線および2次巻線を有する直列変圧器と、
第1リアクトルと、
第2リアクトルと、
第1コンデンサと、
第6接続点を介して直列接続された一対のコンデンサと、
前記第6接続点に接続された第7接続点を介して直列接続された一対のクランプダイオードと、を備え、
前記第1アームと、前記第2アームと、前記第3アームと、前記第1コンデンサと、前記一対のコンデンサとは互いに並列接続されており、
前記第6回路および前記第7回路の直列回路と、前記一対のクランプダイオードとは、前記第3接続点と前記第4接続点の間で並列接続されており、
前記入力端部、前記第1の1次巻線および前記出力端部を接続する経路において、前記入力端部の一端と、前記第1の1次巻線の一端と、前記第1の1次巻線の他端と、前記出力端部の一端とがこの順に並んでおり、
前記出力端部、前記第2の1次巻線および前記入力端部を接続する経路において、前記出力端部の他端と、前記第2の1次巻線の他端と、前記第2の1次巻線の一端と、前記入力端部の他端とがこの順に並んでおり、
前記第1接続点、前記第1リアクトルおよび前記入力端部を接続する経路において、前記第1接続点と、前記第1リアクトルの一端と、前記第1リアクトルの他端と、前記入力端部の前記一端とがこの順に並んでおり、
前記第2接続点、前記第2リアクトル、前記2次巻線および前記入力端部を接続する経路において、前記第2接続点と、前記第2リアクトルの一端と、前記第2リアクトルの他端と、前記2次巻線の一端と、前記2次巻線の他端と、前記第5接続点と、前記入力端部の他端とがこの順に並んでおり、
前記第1コンデンサの一端の電位を第1電位と定義し、前記第1コンデンサの他端の電位を第2電位と定義し、前記第1電位と前記第2電位の中間の電位を中間電位と定義したとき、前記第6接続点に前記中間電位が現れる、電源装置を提供する。
That is, the first aspect of the present disclosure is
What is claimed is: 1. A power supply device, to which an input power supply is connected at an input end and a load is connected at an output end,
A first circuit in which the first switching element and the first diode are connected in antiparallel, a first connection point, and a second circuit in which the second switching element and the second diode are connected in antiparallel are connected in series in this order And the first arm
A third circuit in which the third switching element and the third diode are connected in antiparallel, a second connection point, and a fourth circuit in which the fourth switching element and the fourth diode are connected in antiparallel are connected in series in this order And the second arm
A fifth circuit in which a fifth switching element and a fifth diode are connected in antiparallel, a third connection point, a sixth circuit in which a sixth switching element and a sixth diode are connected in antiparallel, and a fifth connection point; A seventh circuit in which the seventh switching element and the seventh diode are connected in antiparallel, a fourth connection point, and an eighth circuit in which the eighth switching element and the eighth diode are connected in antiparallel are connected in series in this order And the third arm
A series transformer having a first primary winding, a second primary winding and a secondary winding;
A first reactor,
A second reactor,
A first capacitor,
A pair of capacitors connected in series via a sixth connection point,
And a pair of clamp diodes connected in series via a seventh connection point connected to the sixth connection point,
The first arm, the second arm, the third arm, the first capacitor, and the pair of capacitors are connected in parallel with one another.
The series circuit of the sixth circuit and the seventh circuit, and the pair of clamp diodes are connected in parallel between the third connection point and the fourth connection point,
In a path connecting the input end, the first primary winding, and the output end, one end of the input end, one end of the first primary winding, and the first primary The other end of the winding and one end of the output end are arranged in this order,
In the path connecting the output end, the second primary winding, and the input end, the other end of the output end, the other end of the second primary winding, and the second One end of the primary winding and the other end of the input end are arranged in this order,
In the path connecting the first connection point, the first reactor and the input end, the first connection point, one end of the first reactor, the other end of the first reactor, and the input end The ends are arranged in this order,
In a path connecting the second connection point, the second reactor, the secondary winding, and the input end, the second connection point, one end of the second reactor, and the other end of the second reactor One end of the secondary winding, the other end of the secondary winding, the fifth connection point, and the other end of the input end portion are arranged in this order,
The potential at one end of the first capacitor is defined as a first potential, the potential at the other end of the first capacitor is defined as a second potential, and a potential intermediate between the first potential and the second potential is an intermediate potential. A power supply device is provided in which, when defined, the intermediate potential appears at the sixth connection point.

第1態様の第3アームは、3レベル化されたアームである。そして、第1アームと3レベル化された第3アームとの組み合わせが、3レベルコンバータとして機能する。また、第2アームと3レベル化された第3アームとの組み合わせが、3レベルインバータとして機能する。このため、これらのコンバータおよびインバータは、リプル電圧を小さくするのに適した構成を有している。従って、第1態様によれば、第1リアクトルおよび第2リアクトルとして小容量のリアクトルを用いても、リプル電圧を抑制することが可能となる。   The third arm of the first aspect is a tri-leveled arm. Then, a combination of the first arm and the third arm which is tri-leveled functions as a tri-level converter. Also, the combination of the second arm and the third arm which is tri-leveled functions as a tri-level inverter. Therefore, these converters and inverters have a configuration suitable for reducing the ripple voltage. Therefore, according to the first aspect, even if a small-capacity reactor is used as the first reactor and the second reactor, it is possible to suppress the ripple voltage.

本開示の第2態様は、第1態様に加え、
前記第5接続点がとり得る電位は、前記第1電位、前記中間電位、前記第2電位の3つであり、
前記第5接続点の電位はステップ状に変化する、電源装置を提供する。
The second aspect of the present disclosure is in addition to the first aspect,
The potential that the fifth connection point can take is three of the first potential, the intermediate potential, and the second potential,
The potential of the fifth connection point may be changed stepwise.

第2態様の第5接続点の電位は、第5接続点の電位の具体例である。   The potential at the fifth connection point of the second aspect is a specific example of the potential at the fifth connection point.

本開示の第3態様は、第1態様または第2態様に加え、
前記制御装置は、制御器と、電圧センサを備え、
前記電圧センサは、前記出力端部に前記負荷が接続されたときにおいて前記負荷の電圧を検出し、
前記制御器は、前記第1スイッチング素子、前記第2スイッチング素子、前記第3スイッチング素子、前記第4スイッチング素子、前記第5スイッチング素子、前記第6スイッチング素子、前記第7スイッチング素子および前記第8スイッチング素子のスイッチングを制御することによって、前記電圧センサの検出値を目標値に追従させる、電源装置を提供する。
The third aspect of the present disclosure is in addition to the first aspect or the second aspect,
The controller includes a controller and a voltage sensor.
The voltage sensor detects a voltage of the load when the load is connected to the output end,
The controller includes the first switching element, the second switching element, the third switching element, the fourth switching element, the fifth switching element, the sixth switching element, the seventh switching element, and the eighth. A power supply apparatus is provided, which causes a detection value of the voltage sensor to follow a target value by controlling switching of a switching element.

第3態様によれば、負荷の電圧をモニタリングしながら負荷の電圧を目標値に追従させることができる。   According to the third aspect, the voltage of the load can be made to follow the target value while monitoring the voltage of the load.

本開示の第4態様は、第1〜第3態様のいずれか1つに加え、
前記直列変圧器では、前記2次巻線の前記一端の電位が前記2次巻線の前記他端の電位よりも高くなったときに、前記第1の1次巻線の前記一端の電位が前記第1の1次巻線の前記他端の電位よりも高くなり、かつ、前記第2の1次巻線の前記他端の電位が前記第2の1次巻線の前記一端の電位よりも高くなり、
前記入力端部の前記他端に対する前記入力端部の前記一端の電圧を入力電圧と定義し、前記2次巻線の前記他端に対する前記2次巻線の前記一端の電圧を2次巻線電圧と定義したとき、前記検出値の振幅が前記入力電圧の振幅よりも大きいときは、前記入力電圧の位相と前記2次巻線電圧の位相とが同位相となり、前記検出値の振幅が前記入力電圧の振幅よりも小さいときは、前記入力電圧の位相と前記2次巻線電圧の位相とが逆位相となる、電源装置を提供する。
The fourth aspect of the present disclosure is in addition to any one of the first to third aspects.
In the series transformer, when the potential of the one end of the secondary winding becomes higher than the potential of the other end of the secondary winding, the potential of the one end of the first primary winding is The potential of the other end of the first primary winding is higher than the potential of the other end of the first primary winding, and the potential of the other end of the second primary winding is greater than the potential of the one end of the second primary winding Too high,
The voltage at the one end of the input end relative to the other end of the input end is defined as an input voltage, and the voltage at the one end of the secondary winding relative to the other end of the secondary winding is a secondary winding When the amplitude of the detected value is larger than the amplitude of the input voltage when defined as a voltage, the phase of the input voltage and the phase of the secondary winding voltage are in phase, and the amplitude of the detected value is the same. A power supply device is provided in which the phase of the input voltage and the phase of the secondary winding voltage are opposite to each other when the amplitude is smaller than the amplitude of the input voltage.

第4態様の動作は、電源装置の動作の一具体例である。   The operation of the fourth aspect is one specific example of the operation of the power supply device.

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。本開示は、以下の実施の形態に限定されない。   Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. The present disclosure is not limited to the following embodiments.

(実施の形態1)
図1は、実施の形態に係る電源装置の構成図である。以下、図1等を参照しながら、実施の形態に係る電源装置1の構成について説明する。
Embodiment 1
FIG. 1 is a configuration diagram of a power supply device according to the embodiment. Hereinafter, the configuration of the power supply device 1 according to the embodiment will be described with reference to FIG. 1 and the like.

電源装置1は、第1スイッチング素子2a、第2スイッチング素子2b、第3スイッチング素子2c、第4スイッチング素子2d、第5スイッチング素子2e、第6スイッチング素子2f、第7スイッチング素子2gおよび第8スイッチング素子2hを有している。電源装置1は、第1ダイオード3a、第2ダイオード3b、第3ダイオード3c、第4ダイオード3d、第5ダイオード3e、第6ダイオード3f、第7ダイオード3g、第8ダイオード3hおよび一対のクランプダイオード25を有している。電源装置1は、第1リアクトル16aおよび第2リアクトル16bを有している。電源装置1は、第1コンデンサ20、一対のコンデンサ21、第4コンデンサ18aおよび第5コンデンサ18bを有している。電源装置1は、直列変圧器17を有している。電源装置1は、電圧センサ27および制御器28を有している。電源装置1は、入力端部31および出力端部32を有している。   The power supply device 1 includes a first switching element 2a, a second switching element 2b, a third switching element 2c, a fourth switching element 2d, a fifth switching element 2e, a sixth switching element 2f, a seventh switching element 2g and an eighth switching. It has the element 2h. The power supply device 1 includes a first diode 3a, a second diode 3b, a third diode 3c, a fourth diode 3d, a fifth diode 3e, a sixth diode 3f, a seventh diode 3g, an eighth diode 3h and a pair of clamp diodes 25. have. The power supply device 1 includes a first reactor 16 a and a second reactor 16 b. The power supply device 1 includes a first capacitor 20, a pair of capacitors 21, a fourth capacitor 18a, and a fifth capacitor 18b. The power supply device 1 includes a series transformer 17. The power supply device 1 includes a voltage sensor 27 and a controller 28. The power supply device 1 has an input end 31 and an output end 32.

入力端部31は、入力電源15に接続され得る。入力電源15は、入力端部31に交流電圧を供給する。入力電源15は、例えば商用電源である。出力端部32は負荷26に接続され得る。出力端部32は、負荷26に交流電圧を供給する。図1の例では、単相2線式の配線により、入力電源15、負荷26および電源装置1が接続されている。   The input end 31 may be connected to the input power supply 15. The input power supply 15 supplies an AC voltage to the input end 31. The input power supply 15 is, for example, a commercial power supply. Output end 32 may be connected to load 26. The output end 32 supplies an alternating voltage to the load 26. In the example of FIG. 1, the input power supply 15, the load 26, and the power supply device 1 are connected by single-phase two-wire wiring.

電源装置1では、第1スイッチング素子2aおよび第1ダイオード3aを逆並列に接続した第1回路4が構成されている。第2スイッチング素子2bおよび第2ダイオード3bを逆並列に接続した第2回路5が構成されている。第3スイッチング素子2cおよび第3ダイオード3cを逆並列に接続した第3回路7が構成されている。第4スイッチング素子2dおよび第4ダイオード3dを逆並列に接続した第4回路8が構成されている。第5スイッチング素子2eおよび第5ダイオード3eを逆並列に接続した第5回路10が構成されている。第6スイッチング素子2fおよび第6ダイオード3fを逆並列に接続した第6回路11が構成されている。第7スイッチング素子2gおよび第7ダイオード3gを逆並列に接続した第7回路12が構成されている。第8スイッチング素子2hおよび第8ダイオード3hを逆並列に接続した第8回路13が構成されている。   In the power supply device 1, a first circuit 4 in which the first switching element 2a and the first diode 3a are connected in antiparallel is configured. A second circuit 5 is configured in which the second switching element 2b and the second diode 3b are connected in antiparallel. A third circuit 7 is configured in which the third switching element 2c and the third diode 3c are connected in antiparallel. A fourth circuit 8 in which the fourth switching element 2d and the fourth diode 3d are connected in antiparallel is configured. A fifth circuit 10 in which the fifth switching element 2e and the fifth diode 3e are connected in antiparallel is configured. A sixth circuit 11 is configured in which the sixth switching element 2 f and the sixth diode 3 f are connected in antiparallel. A seventh circuit 12 is configured in which the seventh switching element 2g and the seventh diode 3g are connected in antiparallel. An eighth circuit 13 is configured in which the eighth switching element 2h and the eighth diode 3h are connected in antiparallel.

なお、「スイッチング素子およびダイオードが逆並列に接続された」は、ダイオードの順方向電流の向きとスイッチング素子がオンのときに該スイッチング素子を流れる電流の向きとが互いに逆になるように、スイッチング素子およびダイオードが並列接続されている様を指す。   Note that “switching element and diode are connected in reverse parallel” means switching so that the direction of the forward current of the diode and the direction of the current flowing through the switching element when the switching element is on are opposite to each other. It indicates that elements and diodes are connected in parallel.

第1回路4と、第1接続点p1と、第2回路5とがこの順に直列接続されている第1アーム6が構成されている。第3回路7と、第2接続点p2と、第4回路8とがこの順に直列接続されている第2アーム9が構成されている。第5回路10と、第3接続点p3と、第6回路11と、第5接続点p5と、第7回路12と、第4接続点p4と、第8回路13とがこの順に直列接続されている第3アーム14が構成されている。   A first arm 6 is configured in which a first circuit 4, a first connection point p1, and a second circuit 5 are connected in series in this order. A second arm 9 is configured in which the third circuit 7, the second connection point p2, and the fourth circuit 8 are connected in series in this order. The fifth circuit 10, the third connection point p3, the sixth circuit 11, the fifth connection point p5, the seventh circuit 12, the fourth connection point p4, and the eighth circuit 13 are connected in series in this order. The third arm 14 is configured.

直列変圧器17は、第1の1次巻線17a、第2の1次巻線17bおよび2次巻線17cを有している。   The series transformer 17 has a first primary winding 17a, a second primary winding 17b and a secondary winding 17c.

2次巻線17cと第1の1次巻線17aとの間の巻数比は、m:1である。2次巻線17cと第2の1次巻線17bとの間の巻数比は、m:1である。mは、1よりも大きい値であり、例えば5〜30である。第1の1次巻線17aの巻線数と第2の1次巻線17bの巻線数は、同じであってもよく、異なっていてもよい。本実施の形態では、これらの巻線数は、同じである。単相3線式の配線により入力電源15、負荷26および電源装置1が接続される変形例では、巻線数を同じにすると、電圧の平衡性を確保し易い。   The turns ratio between the secondary winding 17c and the first primary winding 17a is m: 1. The turns ratio between the secondary winding 17c and the second primary winding 17b is m: 1. m is a value larger than 1 and is, for example, 5 to 30. The number of turns of the first primary winding 17a and the number of turns of the second primary winding 17b may be the same or different. In the present embodiment, the number of windings is the same. In the modification in which the input power supply 15, the load 26, and the power supply device 1 are connected by single-phase three-wire wiring, if the number of windings is the same, it is easy to ensure voltage balance.

直列変圧器17は、2次巻線17cの一端17cxが2次巻線17cの他端17cyに比べて高電位であるときに、第1の1次巻線17aの一端17axが第1の1次巻線17aの他端17ayに比べて高電位となるように構成されている。また、直列変圧器17は、2次巻線17cの一端17cxが2次巻線17cの他端17cyに比べて高電位であるときに、第2の1次巻線17bの一端17bxが第2の1次巻線17bの他端17byに比べて低電位となるように構成されている。   In the series transformer 17, when one end 17cx of the secondary winding 17c is at a higher potential than the other end 17cy of the secondary winding 17c, one end 17ax of the first primary winding 17a is a first one. The potential is higher than that of the other end 17ay of the winding 17a. In the series transformer 17, when one end 17cx of the secondary winding 17c is at a higher potential than the other end 17cy of the secondary winding 17c, the one end 17bx of the second primary winding 17b is the second The potential is lower than the other end 17by of the primary winding 17b.

一対のコンデンサ21は、第6接続点p6を介して直列接続されている。以下では、一対のコンデンサ21の一方を第2コンデンサ21aと称することがある。また、一対のコンデンサ21の他方を第3コンデンサ21bと称することがある。   The pair of capacitors 21 are connected in series via the sixth connection point p6. Hereinafter, one of the pair of capacitors 21 may be referred to as a second capacitor 21 a. Also, the other of the pair of capacitors 21 may be referred to as a third capacitor 21 b.

一対のクランプダイオード25は、第7接続点p7を介して直列接続されている。以下では、一対のクランプダイオード25の一方を、第1クランプダイオード25aと称することがある。また、一対のクランプダイオード25の他方を、第2クランプダイオード25bと称することがある。   The pair of clamp diodes 25 are connected in series via a seventh connection point p7. Hereinafter, one of the pair of clamp diodes 25 may be referred to as a first clamp diode 25a. Also, the other of the pair of clamp diodes 25 may be referred to as a second clamp diode 25 b.

第7接続点p7は、第6接続点p6に接続されている。具体的には、第7接続点p7は、第6接続点p6に同電位に接続されている。   The seventh connection point p7 is connected to the sixth connection point p6. Specifically, the seventh connection point p7 is connected to the sixth connection point p6 at the same potential.

第1アーム6と、第2アーム9と、第3アーム14と、第1コンデンサ20と、一対のコンデンサ21とは互いに並列接続されている。   The first arm 6, the second arm 9, the third arm 14, the first capacitor 20, and the pair of capacitors 21 are connected in parallel to one another.

第6回路11および第7回路12の直列回路と、一対のクランプダイオード25とは、第3接続点p3と第4接続点p4の間で並列接続されている。つまり、第3接続点p3および第4接続点p4を接続する経路上に一対のクランプダイオード25が存在する。具体的には、この経路において、第3接続点p3と、第1クランプダイオード25aのカソードと、第1クランプダイオード25aのアノードと、第7接続点p7と、第2クランプダイオード25bのカソードと、第2クランプダイオード25bのアノードと、第4接続点p4とがこの順に並んでいる。   The series circuit of the sixth circuit 11 and the seventh circuit 12 and the pair of clamp diodes 25 are connected in parallel between the third connection point p3 and the fourth connection point p4. That is, a pair of clamp diodes 25 exist on the path connecting the third connection point p3 and the fourth connection point p4. Specifically, in this path, the third connection point p3, the cathode of the first clamp diode 25a, the anode of the first clamp diode 25a, the seventh connection point p7, and the cathode of the second clamp diode 25b, The anode of the second clamp diode 25b and the fourth connection point p4 are arranged in this order.

入力端部31、第1の1次巻線17aおよび出力端部32を接続する経路が構成されている。この経路において、入力端部31の一端31xと、第1の1次巻線17aの一端17axと、第1の1次巻線17aの他端17ayと、出力端部32の一端32xとがこの順に並んでいる。   A path connecting the input end 31, the first primary winding 17a and the output end 32 is configured. In this path, one end 31x of the input end 31, the one end 17ax of the first primary winding 17a, the other end 17ay of the first primary winding 17a, and one end 32x of the output end 32 They are arranged in order.

出力端部32、第2の1次巻線17bおよび入力端部31を接続する経路が構成されている。この経路において、出力端部32の他端32yと、第2の1次巻線17bの他端17byと、第2の1次巻線17bの一端17bxと、入力端部31の他端31yとがこの順に並んでいる。   A path connecting the output end 32, the second primary winding 17b and the input end 31 is configured. In this path, the other end 32y of the output end 32, the other end 17by of the second primary winding 17b, the one end 17bx of the second primary winding 17b, and the other end 31y of the input end 31 Are arranged in this order.

第1接続点p1、第1リアクトル16aおよび入力端部31を接続する経路が構成されている。この経路において、第1接続点p1と、第1リアクトル16aの一端16axと、第1リアクトル16aの他端16ayと、入力端部31の一端31xとがこの順に並んでいる。   A path connecting the first connection point p1, the first reactor 16a, and the input end portion 31 is configured. In this path, the first connection point p1, one end 16ax of the first reactor 16a, the other end 16ay of the first reactor 16a, and one end 31x of the input end 31 are arranged in this order.

第2接続点p2、第2リアクトル16b、2次巻線17cおよび入力端部31を接続する経路が構成されている。この経路において、第2接続点p2と、第2リアクトル16bの一端16bxと、第2リアクトル16bの他端16byと、2次巻線17cの一端17cxと、2次巻線17cの他端17cyと、第5接続点p5と、入力端部31の他端31yとがこの順に並んでいる。   A path connecting the second connection point p2, the second reactor 16b, the secondary winding 17c, and the input end portion 31 is configured. In this path, the second connection point p2, one end 16bx of the second reactor 16b, the other end 16by of the second reactor 16b, one end 17cx of the secondary winding 17c, and the other end 17cy of the secondary winding 17c The fifth connection point p5 and the other end 31y of the input end 31 are arranged in this order.

[スイッチング素子2a〜2h]
スイッチング素子2a〜2hとしては、公知のスイッチング素子を用いることができる。本実施の形態では、スイッチング素子2a〜2hは、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor:電界効果トランジスタ)であり、具体的にはnチャネル型のMOSFETである。ただし、スイッチング素子2a〜2hは、pチャネル型のMOSFETであってもよい。以下、スイッチング素子2a〜2hをMOSFET2a〜2hと称することがある。
[Switching elements 2a to 2h]
Known switching elements can be used as the switching elements 2a to 2h. In the present embodiment, the switching elements 2a to 2h are MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors), specifically, n-channel MOSFETs. However, the switching elements 2a to 2h may be p-channel MOSFETs. Hereinafter, switching elements 2a to 2h may be referred to as MOSFETs 2a to 2h.

本実施の形態では、第1アーム6において、第1スイッチング素子2aおよび第2スイッチング素子2bが第1接続点p1を介して直列接続されている。具体的には、第1MOSFET2aのドレイン、第1MOSFET2aのソース、第1接続点p1、第2MOSFET2bのドレインおよび第2MOSFET2bのソースがこの順に並んでいる。   In the present embodiment, in the first arm 6, the first switching element 2a and the second switching element 2b are connected in series via the first connection point p1. Specifically, the drain of the first MOSFET 2a, the source of the first MOSFET 2a, the first connection point p1, the drain of the second MOSFET 2b, and the source of the second MOSFET 2b are arranged in this order.

本実施の形態では、第2アーム9において、第3スイッチング素子2cおよび第4スイッチング素子2dが第2接続点p2を介して直列接続されている。具体的には、第3MOSFET2cのドレイン、第3MOSFET2cのソース、第2接続点p2、第4MOSFET2dのドレインおよび第4MOSFET2dのソースがこの順に並んでいる。   In the present embodiment, in the second arm 9, the third switching element 2c and the fourth switching element 2d are connected in series via the second connection point p2. Specifically, the drain of the third MOSFET 2c, the source of the third MOSFET 2c, the second connection point p2, the drain of the fourth MOSFET 2d, and the source of the fourth MOSFET 2d are arranged in this order.

本実施の形態では、第3アーム14において、第5スイッチング素子2e、第6スイッチング素子2f、第7スイッチング素子2gおよび第8スイッチング素子2hがこの順に直列接続されている。第5スイッチング素子2eと第6スイッチング素子2fの間には第3接続点p3が存在する。第6スイッチング素子2fと第7スイッチング素子2gの間には第5接続点p5が存在する。第7スイッチング素子2gと第8スイッチング素子2hの間には第4接続点p4が存在する。具体的には、第5MOSFET2eのドレイン、第5MOSFET2eのソース、第3接続点p3、第6MOSFET2fのドレイン、第6MOSFET2fのソース、第5接続点p5、第7MOSFET2gのドレイン、第7MOSFET2gのソース、第4接続点p4、第8MOSFET2hのドレインおよび第8MOSFET2hのソースがこの順に並んでいる。   In the present embodiment, in the third arm 14, the fifth switching element 2e, the sixth switching element 2f, the seventh switching element 2g, and the eighth switching element 2h are connected in series in this order. A third connection point p3 exists between the fifth switching element 2e and the sixth switching element 2f. A fifth connection point p5 is present between the sixth switching element 2f and the seventh switching element 2g. A fourth connection point p4 exists between the seventh switching element 2g and the eighth switching element 2h. Specifically, the drain of the fifth MOSFET 2e, the source of the fifth MOSFET 2e, the third connection point p3, the drain of the sixth MOSFET 2f, the source of the sixth MOSFET 2f, the fifth connection point p5, the drain of the seventh MOSFET 2g, the source of the seventh MOSFET 2g, the fourth connection The point p4, the drain of the eighth MOSFET 2h and the source of the eighth MOSFET 2h are arranged in this order.

[ダイオード3a〜3h]
ダイオード3a〜3hは、還流ダイオードである。ダイオード3a〜3hとしては、公知のダイオードを用いることができる。
[Diodes 3a to 3h]
The diodes 3a to 3h are freewheeling diodes. Well-known diodes can be used as the diodes 3a to 3h.

本実施の形態では、第1アーム6において、第1ダイオード3aおよび第2ダイオード3bが第1接続点p1を介して直列接続されている。具体的には、第1ダイオード3aのカソード、第1ダイオード3aのアノード、第1接続点p1、第2ダイオード3bのカソードおよび第2ダイオード3bのアノードがこの順に並んでいる。   In the present embodiment, in the first arm 6, the first diode 3a and the second diode 3b are connected in series via the first connection point p1. Specifically, the cathode of the first diode 3a, the anode of the first diode 3a, the first connection point p1, the cathode of the second diode 3b, and the anode of the second diode 3b are arranged in this order.

本実施の形態では、第2アーム9において、第3ダイオード3cおよび第4ダイオード3dが第2接続点p2を介して直列接続されている。具体的には、第3ダイオード3cのカソード、第3ダイオード3cのアノード、第2接続点p2、第4ダイオード3dのカソードおよび第4ダイオード3dのアノードがこの順に並んでいる。   In the present embodiment, in the second arm 9, the third diode 3c and the fourth diode 3d are connected in series via the second connection point p2. Specifically, the cathode of the third diode 3c, the anode of the third diode 3c, the second connection point p2, the cathode of the fourth diode 3d, and the anode of the fourth diode 3d are arranged in this order.

本実施の形態では、第3アーム14において、第5ダイオード3e、第6ダイオード3f、第7ダイオード3gおよび第8ダイオード3hがこの順に直列接続されている。第5ダイオード3eと第6ダイオード3fの間には第3接続点p3が存在する。第6ダイオード3fと第7ダイオード3gの間には第5接続点p5が存在する。第7ダイオード3gと第8ダイオード3hの間には第4接続点p4が存在する。具体的には、第5ダイオード3eのカソード、第5ダイオード3eのアノード、第3接続点p3、第6ダイオード3fのカソード、第6ダイオード3fのアノード、第5接続点p5、第7ダイオード3gのカソード、第7ダイオード3gのアノード、第4接続点p4、第8ダイオード3hのカソードおよび第8ダイオード3hのアノードがこの順に並んでいる。   In the present embodiment, in the third arm 14, the fifth diode 3e, the sixth diode 3f, the seventh diode 3g, and the eighth diode 3h are connected in series in this order. A third connection point p3 exists between the fifth diode 3e and the sixth diode 3f. A fifth connection point p5 is present between the sixth diode 3f and the seventh diode 3g. A fourth connection point p4 exists between the seventh diode 3g and the eighth diode 3h. Specifically, the cathode of the fifth diode 3e, the anode of the fifth diode 3e, the third connection point p3, the cathode of the sixth diode 3f, the anode of the sixth diode 3f, the fifth connection point p5, and the seventh diode 3g The cathode, the anode of the seventh diode 3g, the fourth connection point p4, the cathode of the eighth diode 3h, and the anode of the eighth diode 3h are arranged in this order.

[コンデンサ20,21aおよび21b]
コンデンサ20,21aおよび21bとしては、公知のコンデンサを用いることができる。本実施の形態では、第2コンデンサ21aの容量と第3コンデンサ21bの容量は同じである。
[Capacitors 20, 21a and 21b]
Well-known capacitors can be used as the capacitors 20, 21a and 21b. In the present embodiment, the capacitance of the second capacitor 21 a and the capacitance of the third capacitor 21 b are the same.

[クランプダイオード25aおよび25b]
クランプダイオード25aおよび25bとしては、公知のダイオードを用いることができる。
[Clamp diodes 25a and 25b]
Well-known diodes can be used as the clamp diodes 25a and 25b.

クランプダイオード25aおよび25bは、接続点p3およびp4の電位を接続点p6およびp7の電位に追随する電位にクランプする。   Clamp diodes 25a and 25b clamp the potentials of connection points p3 and p4 to a potential that follows the potentials of connection points p6 and p7.

[コンデンサ18aおよび18bならびにリアクトル16aおよび16b]
第4コンデンサ18aおよび第1リアクトル16aは、ローパスフィルタ(LCフィルタ)を構成している。このローパスフィルタにより、電源装置1における入力電源15側のリプル電圧が低減する。第5コンデンサ18bおよび第2リアクトル16bは、ローパスフィルタ(LCフィルタ)を構成している。このローパスフィルタにより、電源装置1における2次巻線17c側のリプル電圧が低減する。
[Capacitors 18a and 18b and Reactors 16a and 16b]
The fourth capacitor 18a and the first reactor 16a constitute a low pass filter (LC filter). The low pass filter reduces the ripple voltage on the side of the input power supply 15 in the power supply device 1. The fifth capacitor 18 b and the second reactor 16 b constitute a low pass filter (LC filter). The low pass filter reduces the ripple voltage on the secondary winding 17 c side of the power supply device 1.

[制御に関する定義および制御の概要]
以下、本実施の形態で行われる制御について説明する。以下の説明では、入力電源15の電圧を入力電圧Vinと称することがある。入力電圧Vinは、入力端部31の一端31x側が他端31y側よりも高電位であるときに正の値をとるものとする。入力電源15から入力端部31の一端31xへと流れる電流を電流Iinと称することがある。
[Control Definition and Control Overview]
The control performed in the present embodiment will be described below. In the following description, the voltage of the input power supply 15 may be referred to as an input voltage Vin. The input voltage Vin has a positive value when the potential at one end 31x of the input end 31 is higher than that at the other end 31y. The current flowing from the input power supply 15 to one end 31x of the input end 31 may be referred to as a current Iin.

第1コンデンサ20の端子間電圧を電圧Vdc1と称することがある。具体的には、電圧Vdc1は、第1コンデンサ20の一端20xの電位から他端20yの電位を差し引いた差分である。第2コンデンサ21aの端子間電圧を電圧Vdc2と称することがある。具体的には、電圧Vdc2は、第2コンデンサ21aの一端21axの電位から他端21ayの電位を差し引いた差分である。第3コンデンサ21bの端子間電圧を電圧Vdc3と称することがある。具体的には、電圧Vdc3は、第3コンデンサ21bの一端21bxの電位から他端21byの電位を差し引いた差分である。図1の例では、第1コンデンサ20の一端20x、第2コンデンサ21aの一端21axおよび第3コンデンサ21bの一端21bxは、正側の端である。第1コンデンサ20の他端20y、第2コンデンサ21aの他端21ayおよび第3コンデンサ21bの他端21byは、負側の端である。また、本実施形態では、Vdc2はVdc1の半分であり、Vdc3もVdc1の半分である。つまり、Vdc2=Vdc3=1/2・Vdc1である。このため、本実施の形態では、第1コンデンサ20の一端20xの電位を第1電位と定義し、第1コンデンサ20の他端20yの電位を第2電位と定義し、第1電位と第2電位の中間の電位を中間電位と定義したとき、第6接続点p6(および第7接続点p7)に中間電位が現れるといえる。ここで、「第1電位と第2電位の中間の電位」は、第1電位と第2電位の平均値を指す。つまり、中間電位は、同平均値を指す。   The voltage across the terminals of the first capacitor 20 may be referred to as a voltage Vdc1. Specifically, the voltage Vdc1 is a difference obtained by subtracting the potential of the other end 20y from the potential of the one end 20x of the first capacitor 20. The voltage between terminals of the second capacitor 21a may be referred to as a voltage Vdc2. Specifically, the voltage Vdc2 is a difference obtained by subtracting the potential of the other end 21ay from the potential of the one end 21ax of the second capacitor 21a. The voltage between terminals of the third capacitor 21b may be referred to as a voltage Vdc3. Specifically, the voltage Vdc3 is a difference obtained by subtracting the potential of the other end 21by from the potential of the one end 21bx of the third capacitor 21b. In the example of FIG. 1, one end 20x of the first capacitor 20, one end 21ax of the second capacitor 21a, and one end 21bx of the third capacitor 21b are positive-side ends. The other end 20y of the first capacitor 20, the other end 21ay of the second capacitor 21a, and the other end 21by of the third capacitor 21b are negative ends. Further, in the present embodiment, Vdc2 is half of Vdc1, and Vdc3 is also half of Vdc1. That is, Vdc2 = Vdc3 = 1/2 · Vdc1. For this reason, in the present embodiment, the potential of one end 20x of the first capacitor 20 is defined as a first potential, and the potential of the other end 20y of the first capacitor 20 is defined as a second potential. When an intermediate potential is defined as an intermediate potential, it can be said that the intermediate potential appears at the sixth connection point p6 (and the seventh connection point p7). Here, the “potential between the first potential and the second potential” indicates an average value of the first potential and the second potential. That is, the intermediate potential indicates the same average value.

負荷26への供給電圧をVoutと記載することがある。Voutは、出力端部32の一端32x側が他端32y側よりも高電位であるときに正の値をとるものとする。出力端部32の一端32xから負荷26へと流れる電流を電流Ioutと称することがある。   The supply voltage to the load 26 may be described as Vout. Vout takes a positive value when one end 32x side of the output end portion 32 has a higher potential than the other end 32y side. The current flowing from one end 32x of the output end 32 to the load 26 may be referred to as a current Iout.

第1コンデンサ20の他端20yを基準としたときの第1接続点p1の電圧を電圧Vcと称することがある。第1コンデンサ20の他端20yを基準としたときの第5接続点の電圧を電圧Vnと称することがある。第1コンデンサ20の他端20yを基準としたときの第2接続点の電圧をVinvと称することがある。   The voltage at the first connection point p1 with respect to the other end 20y of the first capacitor 20 may be referred to as a voltage Vc. The voltage at the fifth connection point based on the other end 20y of the first capacitor 20 may be referred to as a voltage Vn. The voltage at the second connection point with reference to the other end 20y of the first capacitor 20 may be referred to as Vinv.

第1リアクトル16aをその他端16ayから一端16axに流れる電流を電流ILinと称することがある。第2リアクトル16bをその一端16bxから他端16byに流れる電流をILoutと称することがある。   The current flowing from the other end 16ay to the one end 16ax may be referred to as a current ILin. The current flowing from the one end 16bx to the other end 16by of the second reactor 16b may be referred to as ILout.

以下では、説明の簡略化のために、第1リアクトル16aおよび第2リアクトル16bのインダクタンスは、ともにLであるものとする。本実施の形態では、式1の回路方程式が成り立つ。   In the following, it is assumed that the inductances of the first reactor 16a and the second reactor 16b are both L for simplification of the description. In the present embodiment, the circuit equation of Equation 1 holds.

Figure 2018182995
Figure 2018182995

ところで、商用電源の電圧は、所定の管理範囲に収めることが義務付けられている。具体的には、商用電源の電圧は、200V系であれば202V±20Vの範囲に収め、100V系であれば101V±6Vの範囲に収めることが義務付けられている。配電線路では、配電線路のインピーダンスおよび通電電流により、送り出し側から末端側へと進むにつれて電圧が低下する。末端側でも電圧を上記管理範囲の下限以上とするために、送り出し側の電圧は上記管理範囲内の高めの値に設定されるのが通例である。このような送り出し側と末端側との間の電圧分布に加え、負荷変動による通電電流の時々刻々の変動が相俟って、商用電源の電圧は、場所によっても時間によっても変化するのが通常である。このため、商用電源の電圧は、常に想定通りの値をとるとは限らない。このことは、入力電源15として商用電源を用いる場合、入力電圧Vinは、常に想定通りの値をとるとは限らないことを意味する。具体的には、入力電源15が200V系の商用電源である場合、入力電圧Vinは、厳密な意味で200Vであるとは限らず、場所および時間帯等によって200Vから若干ずれることがある。入力電源15が100V系の商用電源である場合についても同様である。負荷26への供給電圧Voutの調節をしない場合、このずれにより供給電圧Voutが想定の値からずれるおそれがある。例えば、入力電圧Vinが想定よりも大きいことにより供給電圧Voutが想定よりも大きくなると、負荷26における待機電力等の消費電力が大きくなってしまう。入力電圧Vinのずれは、入力電源15が商用電源以外の電源である場合にも生じ得る。   By the way, the voltage of the commercial power supply is obliged to fall within a predetermined management range. Specifically, the voltage of the commercial power supply is obliged to be within the range of 202V ± 20V for 200V system and within 101V ± 6V for 100V system. In the distribution line, the voltage of the distribution line decreases as it travels from the sending side to the terminal side due to the impedance of the distribution line and the current flow. In order to set the voltage at the terminal side to the lower limit of the control range or more, the voltage on the sending side is generally set to a higher value within the control range. In addition to the voltage distribution between the delivery side and the end side, the momentary fluctuation of the energizing current due to load fluctuation is combined, and the voltage of the commercial power supply usually changes depending on the place and time. It is. For this reason, the voltage of the commercial power supply does not always have the expected value. This means that when a commercial power supply is used as the input power supply 15, the input voltage Vin does not always take the expected value. Specifically, when the input power supply 15 is a 200V commercial power supply, the input voltage Vin is not necessarily 200V in a strict sense, and may be slightly deviated from 200V depending on the place and the time zone. The same applies to the case where the input power supply 15 is a 100 V commercial power supply. If the supply voltage Vout to the load 26 is not adjusted, this deviation may cause the supply voltage Vout to deviate from an expected value. For example, when the supply voltage Vout becomes larger than expected due to the input voltage Vin being larger than expected, power consumption such as standby power in the load 26 becomes large. The deviation of the input voltage Vin can occur also when the input power supply 15 is a power supply other than a commercial power supply.

入力電圧Vinのずれに由来する上述の問題を、本実施の形態に係る電源装置1は緩和または解消することができる。具体的には、電源装置1は、電圧センサ27を用いて供給電圧Voutを検出する。そして、電源装置1は、供給電圧Voutの検出値が目標値よりも大きい場合には、供給電圧Voutを低下させる制御を行う。より具体的には、電源装置1は、この場合には、2次巻線17cの他端17cyに対する一端17cxの電圧の位相を入力電圧Vinの位相と同位相にする。これにより、供給電圧Voutが入力電圧Vinよりも低くなり、供給電圧Voutを目標値に近づけることができる。具体的には、供給電圧Voutを目標値に一致させることができる。このように電源装置1が動作することにより、電力消費の不要な増大を回避することができる。つまり、電源装置1は、節電装置として機能し得る。   The power supply device 1 according to the present embodiment can alleviate or eliminate the above-mentioned problem derived from the deviation of the input voltage Vin. Specifically, the power supply device 1 detects the supply voltage Vout using the voltage sensor 27. Then, when the detected value of the supply voltage Vout is larger than the target value, the power supply device 1 performs control to reduce the supply voltage Vout. More specifically, in this case, the power supply device 1 sets the phase of the voltage at one end 17cx with respect to the other end 17cy of the secondary winding 17c to be in phase with the phase of the input voltage Vin. As a result, the supply voltage Vout becomes lower than the input voltage Vin, and the supply voltage Vout can be brought close to the target value. Specifically, the supply voltage Vout can be matched to the target value. By operating the power supply device 1 in this manner, unnecessary increase in power consumption can be avoided. That is, the power supply device 1 can function as a power saving device.

ただし、電源装置1は、電圧センサ27による供給電圧Voutの検出値が目標値よりも小さい場合において、供給電圧Voutを上昇させる制御を行うこともできる。具体的には、電源装置1は、この場合には、2次巻線17cの他端17cyに対する一端17cxの電圧の位相を入力電圧Vinの位相と逆位相にすることができる。これにより、供給電圧Voutが入力電圧Vinよりも高くなり、供給電圧Voutを目標値に近づけることができる。具体的には、供給電圧Voutを目標値に一致させることができる。   However, when the detection value of the supply voltage Vout by the voltage sensor 27 is smaller than the target value, the power supply device 1 can also perform control to increase the supply voltage Vout. Specifically, in this case, the power supply device 1 can make the phase of the voltage of the one end 17cx with respect to the other end 17cy of the secondary winding 17c opposite to the phase of the input voltage Vin. As a result, the supply voltage Vout becomes higher than the input voltage Vin, and the supply voltage Vout can be brought close to the target value. Specifically, the supply voltage Vout can be matched to the target value.

本実施の形態では、供給電圧Voutの目標値は、入力電圧Vinとして想定される値(上述の例では200Vまたは100V)と同じである。ただし、供給電圧Voutの目標値は、負荷側の入力電圧仕様等によっては、入力電圧Vinの想定値と異なっていてもよい。例えば、入力電源15が200V系の商用電源である場合、供給電圧Voutの目標値は、200Vであってもよく、200Vよりも高くてもよく、200Vよりも低くてもよい。入力電源15が100V系の商用電源である場合についても同様である。   In the present embodiment, the target value of the supply voltage Vout is the same as the value (200 V or 100 V in the above example) assumed as the input voltage Vin. However, the target value of the supply voltage Vout may be different from the assumed value of the input voltage Vin depending on the input voltage specification on the load side and the like. For example, when the input power supply 15 is a 200 V commercial power supply, the target value of the supply voltage Vout may be 200 V, higher than 200 V, or lower than 200 V. The same applies to the case where the input power supply 15 is a 100 V commercial power supply.

[制御器28]
本実施の形態では、上述の供給電圧Voutを目標値に近づける(具体的には一致させる)制御は、制御器28が電圧センサ27と協働して行う。具体的には、電圧センサ27は、出力端部32に負荷26が接続されたときにおいて負荷26の電圧を検出する。制御器28は、第1スイッチング素子2a、第2スイッチング素子2b、第3スイッチング素子2c、第4スイッチング素子2d、第5スイッチング素子2e、第6スイッチング素子2f、第7スイッチング素子2gおよび第8スイッチング素子2hのスイッチングを制御することによって、電圧センサ27の検出値を目標値に追従させる。
[Controller 28]
In the present embodiment, the controller 28 cooperates with the voltage sensor 27 to perform the above-mentioned control to bring the supply voltage Vout closer to the target value (specifically, to match). Specifically, the voltage sensor 27 detects the voltage of the load 26 when the load 26 is connected to the output end 32. The controller 28 includes a first switching element 2a, a second switching element 2b, a third switching element 2c, a fourth switching element 2d, a fifth switching element 2e, a sixth switching element 2f, a seventh switching element 2g and an eighth switching. By controlling the switching of the element 2h, the detection value of the voltage sensor 27 is made to follow the target value.

具体的には、制御器28は、スイッチング素子2a〜2hを、パルス幅変調に基づいて制御する。以下、スイッチング素子2a〜2hのスイッチングについて説明する。   Specifically, the controller 28 controls the switching elements 2a to 2h based on pulse width modulation. Hereinafter, switching of the switching elements 2a to 2h will be described.

まず、第1アーム6および第3アーム14に存するスイッチング素子2a,2bおよび2e〜2hの制御について説明する。制御器28は、搬送波と変調率とを比較することによって、スイッチング素子2a,2bおよび2e〜2hのオン・オフのタイミングを定める。制御器28は、変調率を定めるための要素を有している。具体的に、制御器28は、図2に示すように、減算部41と、比例積分制御部(PI制御部)42と、減算部43と、比例積分制御部(PI制御部)44と、除算部45と、変調率設定部46とを有している。なお、本明細書では、変調率は、変調波と同じ意味で用いられている。   First, control of the switching elements 2a, 2b and 2e to 2h present in the first arm 6 and the third arm 14 will be described. The controller 28 determines the on / off timing of the switching elements 2a, 2b and 2e to 2h by comparing the carrier wave and the modulation factor. The controller 28 has elements for determining the modulation factor. Specifically, as shown in FIG. 2, the controller 28 includes a subtraction unit 41, a proportional integral control unit (PI control unit) 42, a subtraction unit 43, and a proportional integral control unit (PI control unit) 44; A division unit 45 and a modulation factor setting unit 46 are provided. In the present specification, the modulation rate is used in the same meaning as the modulation wave.

以下、図2に示す各要素の動作を説明する。なお、第1アーム6と第3アーム14の組み合わせは双方向コンバータとして機能することができるものであるが、以下では、この組み合わせが回生コンバータとして機能する場合について説明する。つまり、供給電圧Voutを入力電圧Vinよりも低くする制御が行われる場合について説明する。以下の制御により、第1コンデンサ20の端子間電圧Vdc1が概ね一定となり、入力電源15に電力が回生される。   The operation of each element shown in FIG. 2 will be described below. In addition, although the combination of the 1st arm 6 and the 3rd arm 14 can function as a bidirectional | two-way converter, below, the case where this combination functions as a regenerative converter is demonstrated. That is, the case where control to make the supply voltage Vout lower than the input voltage Vin is performed will be described. By the following control, the inter-terminal voltage Vdc1 of the first capacitor 20 becomes substantially constant, and the power is regenerated to the input power supply 15.

減算部41は、電圧Vdc1と目標電圧値Vdc_refの差分(差分電圧)を演算する。電圧Vdc1は、図示しない電圧センサによって検出される。目標電圧値Vdc_refの与え方は特に限定されない。目標電圧値Vdc_refは、一例では、制御器28の外部から制御器28に与えられる。   The subtracting unit 41 calculates the difference (difference voltage) between the voltage Vdc1 and the target voltage value Vdc_ref. The voltage Vdc1 is detected by a voltage sensor (not shown). The way of providing the target voltage value Vdc_ref is not particularly limited. The target voltage value Vdc_ref is given to the controller 28 from the outside of the controller 28 in one example.

PI制御部42は、比例積分制御によって、差分電圧をゼロに近づける(具体的にはゼロに収束させる)指令電流ILin_refを演算する。指令電流ILin_refは、電流ILinの指令値(目標値)である。   The PI control unit 42 calculates a command current ILin_ref which brings the differential voltage close to zero (specifically, converges to zero) by proportional integral control. The command current ILin_ref is a command value (target value) of the current ILin.

減算部43は、指令電流ILin_refから電流ILinを差し引いた差分(差分電流)を演算する。電流ILinは、図示しない電流センサによって検出される。   The subtracting unit 43 calculates a difference (difference current) obtained by subtracting the current ILin from the command current ILin_ref. The current ILin is detected by a current sensor (not shown).

PI制御部44は、比例積分制御によって、差分電流をゼロに近づける(具体的にはゼロに収束させる)線間電圧指令値Vm_refを演算する。線間電圧指令値Vm_refは、第1アーム6と第3アーム14との間の線間電圧の指令値(目標値)である。第1アーム6と第3アーム14との間の線間電圧は、第1接続点p1の電圧Vcから第5接続点p5の電圧Vnを差し引いた差分である。   The PI control unit 44 calculates an inter-line voltage command value Vm_ref which brings the differential current close to zero (specifically, converges to zero) by proportional integral control. The line voltage command value Vm_ref is a command value (target value) of the line voltage between the first arm 6 and the third arm 14. The line voltage between the first arm 6 and the third arm 14 is a difference obtained by subtracting the voltage Vn of the fifth connection point p5 from the voltage Vc of the first connection point p1.

除算部45は、線間電圧指令値Vm_refを電圧Vdc1の検出値で除することによって、第1アーム6および第3アーム14の変調率m_refを演算する。変調率m_refは、入力電源15の位相に同期した信号である。   The dividing unit 45 calculates the modulation factor m_ref of the first arm 6 and the third arm 14 by dividing the line voltage command value Vm_ref by the detected value of the voltage Vdc1. The modulation factor m_ref is a signal synchronized with the phase of the input power supply 15.

変調率設定部46は、現在の制御周期における第1アーム6および第3アーム14の変調率をm_refに設定する。   The modulation factor setting unit 46 sets the modulation factor of the first arm 6 and the third arm 14 in the current control cycle to m_ref.

制御器28は、図2に示す要素を用いた上述の制御を所定周期で繰り返す。こうして、変調率がm_refが逐次設定される。つまり、変調率がm_refが逐次更新される。設定された変調率m_refは、図示しない比較部に与えられる。   The controller 28 repeats the above control using the elements shown in FIG. 2 at predetermined intervals. Thus, the modulation factor m_ref is sequentially set. That is, the modulation rate m_ref is successively updated. The set modulation factor m_ref is given to a comparator (not shown).

比較部は、上記のようにして設定された変調率m_refを搬送波と比較することによって、スイッチング素子2a,2bおよび2e〜2hを制御する。   The comparison unit controls the switching elements 2a, 2b and 2e to 2h by comparing the modulation factor m_ref set as described above with the carrier wave.

具体的には、比較部は、図3に示すように、第1搬送波と変調率m_refを比較することによって、第1スイッチング素子2aおよび第2スイッチング素子2bを制御する。第1搬送波は、ゼロ点から正および負の両方向に延び、変調波m_refの振幅よりも大きい所望の振幅を有する波である。ゼロ点は、図3における左右に延びる直線に対応する。第1搬送波より変調波が高い期間において、第1スイッチング素子2aがオンされ、第2スイッチング素子2bがオフされる。第1搬送波より変調波が低い期間において、第1スイッチング素子2aがオフされ、第2スイッチング素子2bがオンされる。つまり、第2スイッチング素子2bは第1スイッチング素子2aと相補的にオンされる。なお、図3において、「2a」と記載されている段は、第1スイッチング素子2aのオン・オフのタイミングを表す。「2b」と記載されている段は、第2スイッチング素子2bのオン・オフのタイミングを表す。   Specifically, as shown in FIG. 3, the comparison unit controls the first switching element 2 a and the second switching element 2 b by comparing the first carrier with the modulation factor m_ref. The first carrier extends in both positive and negative directions from the zero point, and is a wave having a desired amplitude larger than that of the modulation wave m_ref. The zero point corresponds to the straight line extending left and right in FIG. During a period in which the modulation wave is higher than the first carrier wave, the first switching element 2a is turned on and the second switching element 2b is turned off. While the modulation wave is lower than the first carrier wave, the first switching element 2a is turned off and the second switching element 2b is turned on. That is, the second switching element 2b is turned on complementarily to the first switching element 2a. In FIG. 3, the stage described as “2a” indicates the on / off timing of the first switching element 2a. The stage described as "2b" represents the on / off timing of the second switching element 2b.

比較部は、図4に示すように、第2搬送波と変調率m_refを比較することによって、第5スイッチング素子2eおよび第7スイッチング素子2gを制御する。第2搬送波は、ゼロ点から負の方向のみに延びる波である。ゼロ点は、図4における左右に延びる直線に対応する。第2搬送波よりも変調波が高い期間において、第5スイッチング素子2eがオフされ、第7スイッチング素子2gがオンされる。第2搬送波よりも変調波が低い期間において、第5スイッチング素子2eがオンされ、第7スイッチング素子2gがオフされる。つまり、第7スイッチング素子2gは第5スイッチング素子2eと相補的にオンされる。なお、図4において、「2e」と記載されている段は、第5スイッチング素子2eのオン・オフのタイミングを表す。「2g」と記載されている段は、第7スイッチング素子2gのオン・オフのタイミングを表す。   The comparison unit controls the fifth switching element 2e and the seventh switching element 2g by comparing the second carrier wave with the modulation factor m_ref, as shown in FIG. The second carrier is a wave that extends from the zero point only in the negative direction. The zero point corresponds to the straight line extending left and right in FIG. During a period in which the modulation wave is higher than the second carrier wave, the fifth switching element 2e is turned off and the seventh switching element 2g is turned on. During a period in which the modulation wave is lower than the second carrier wave, the fifth switching element 2e is turned on and the seventh switching element 2g is turned off. That is, the seventh switching element 2g is turned on complementarily to the fifth switching element 2e. In FIG. 4, the stage described as “2e” indicates the on / off timing of the fifth switching element 2e. The stage described as "2g" represents the on / off timing of the seventh switching element 2g.

比較部は、図4に示すように、第3搬送波と変調率m_refを比較することによって、第6スイッチング素子2fおよび第8スイッチング素子2hを制御する。第3搬送波は、第2搬送波と振幅が同じであり、第2搬送波と位相同期しており、ゼロ点から正方向のみに延びる波である。第3搬送波よりも変調波が高い期間において、第6スイッチング素子2fがオフされ、第8スイッチング素子2hがオンされる。第3搬送波よりも変調波が低い期間において、第6スイッチング素子2fがオンされ、第8スイッチング素子2hがオフされる。つまり、第8スイッチング素子2hは第6スイッチング素子2fと相補的にオンされる。なお、図4において、「2f」と記載されている段は、第6スイッチング素子2fのオン・オフのタイミングを表す。「2h」と記載されている段は、第8スイッチング素子2hのオン・オフのタイミングを表す。   The comparison unit controls the sixth switching element 2f and the eighth switching element 2h by comparing the third carrier wave with the modulation factor m_ref as shown in FIG. The third carrier is a wave which has the same amplitude as the second carrier, is in phase synchronization with the second carrier, and extends only in the positive direction from the zero point. During a period in which the modulation wave is higher than the third carrier wave, the sixth switching element 2 f is turned off and the eighth switching element 2 h is turned on. The sixth switching element 2 f is turned on and the eighth switching element 2 h is turned off in a period in which the modulation wave is lower than the third carrier wave. That is, the eighth switching element 2h is turned on complementarily to the sixth switching element 2f. In FIG. 4, the stage described as “2 f” indicates the on / off timing of the sixth switching element 2 f. The stage described as "2h" represents the on / off timing of the eighth switching element 2h.

図4に示すスイッチング素子2e〜2hのスイッチングにより、電圧Vnは、0、1/2・Vdc1およびVdc1の3つのレベルをとることができる。つまり、第3アーム14が、3レベル化したアームとして機能する。   By switching of the switching elements 2e to 2h shown in FIG. 4, the voltage Vn can take three levels of 0, 1/2 · Vdc1 and Vdc1. That is, the third arm 14 functions as an arm having three levels.

次に、第2アーム9に存するスイッチング素子2cおよび2dの制御について説明する。   Next, control of the switching elements 2c and 2d in the second arm 9 will be described.

制御器28は、第2アーム9のスイッチング素子のスイッチングを制御するための制御ブロックを有している。この制御ブロックでは、まず、負荷26への供給電圧Voutを、電圧センサ27により検出する。これにより、供給電圧Voutの検出値を得る。次に、この検出値を用いて、供給電圧Voutの実効値Vout_rmsを演算する。演算された実効値を、電圧実効値指令値Vout_ref_rmsから差し引くことにより、差分電圧を得る。電圧実効値指令値Vout_ref_rmsは、電圧実効値Vout_rmsの指令値(目標値)である。得られた差分電圧に、直列変圧器17の巻数比に由来するゲインを乗じ、さらにsinwtを乗じる。これにより、2次巻線17cの目標電圧、すなわち、第2接続点p2の電圧Vinvと第5接続点p5の電圧Vnとの電圧差の指令値(目標値)を得る。なお、上述のゲインはm/2である。また、sinwtは、入力電源15の電圧位相から演算された同期信号である。sinは正弦関数である。wは、入力電源15の電圧の角速度である。tは、時間である。入力電源15の電圧位相は、図示しないセンサにより検出することができる。   The controller 28 has a control block for controlling switching of the switching element of the second arm 9. In this control block, first, the voltage sensor 27 detects the supply voltage Vout to the load 26. Thereby, a detected value of the supply voltage Vout is obtained. Next, this detected value is used to calculate the effective value Vout_rms of the supply voltage Vout. A difference voltage is obtained by subtracting the calculated effective value from the voltage effective value command value Vout_ref_rms. The voltage effective value command value Vout_ref_rms is a command value (target value) of the voltage effective value Vout_rms. The obtained differential voltage is multiplied by a gain derived from the turns ratio of the series transformer 17 and further multiplied by sinwt. Thereby, a command value (target value) of a target voltage of the secondary winding 17c, that is, a voltage difference between the voltage Vinv at the second connection point p2 and the voltage Vn at the fifth connection point p5 is obtained. The above gain is m / 2. Further, sinwt is a synchronization signal calculated from the voltage phase of the input power supply 15. sin is a sine function. w is the angular velocity of the voltage of the input power supply 15; t is time. The voltage phase of the input power supply 15 can be detected by a sensor (not shown).

上述の説明から理解されるように、図2を用いて説明した変調率m_refに基づき、第1接続点p1の電圧Vcから第5接続点p5の電圧Vnを差し引いた差分が指令値(目標値)となるように、第1アーム6および第3アーム14のスイッチング素子2a,2bおよび2e〜2hのスイッチングの制御が行われる。この制御とともに、第2接続点p2の電圧Vinvから第5接続点p5の電圧Vnを差し引いた差分を上記の指令値に一致させるための第2アーム9のスイッチング素子2cおよび2dのスイッチングの制御が行われる。こうして、第1接続点p1の電圧Vcおよび第5接続点p5の電圧Vnとともに、第2接続点p2の電圧Vinvが制御されることになる。なお、電圧Vc、VnおよびVinvの振幅は、各アームのデューティに依存するため、個別に可変制御することが可能である。   As understood from the above description, the difference between the voltage Vc of the first connection point p1 and the voltage Vn of the fifth connection point p5 is the command value (the target value based on the modulation factor m_ref described with reference to FIG. Control of switching of the switching elements 2a, 2b and 2e to 2h of the first arm 6 and the third arm 14 is performed so as to be. Along with this control, the control of the switching of the switching elements 2c and 2d of the second arm 9 is made to match the difference between the voltage Vinv at the second connection point p2 and the voltage Vn at the fifth connection point p5. To be done. Thus, the voltage Vinv at the second connection point p2 is controlled together with the voltage Vc at the first connection point p1 and the voltage Vn at the fifth connection point p5. Since the amplitudes of the voltages Vc, Vn and Vinv depend on the duty of each arm, they can be variably controlled individually.

このようにして、第2接続点p2の電圧Vinvから第5接続点p5の電圧Vnを差し引いた差分が制御される。つまり、第2アーム9と第3アーム14との間の線間電圧が制御される。この制御により、2次巻線17cの電圧は所望の電圧に制御される。本実施の形態では、2次巻線17cの他端17cyに対する一端17cxの電圧の位相が入力電圧Vinの位相と同位相となる。そして、第1の1次巻線17aの他端17ayに対する一端17axの電圧の位相が入力電圧Vinの位相と同位相となり、第2の1次巻線17bの他端17byに対する一端17bxの電圧の位相が入力電圧Vinの位相と逆位相となる。   In this manner, the difference between the voltage Vinv at the second connection point p2 and the voltage Vn at the fifth connection point p5 is controlled. That is, the line voltage between the second arm 9 and the third arm 14 is controlled. By this control, the voltage of the secondary winding 17c is controlled to a desired voltage. In the present embodiment, the phase of the voltage at one end 17cx with respect to the other end 17cy of the secondary winding 17c is in phase with the phase of the input voltage Vin. The phase of the voltage at one end 17ax with respect to the other end 17ay of the first primary winding 17a is in phase with the phase of the input voltage Vin, and the voltage at one end 17bx with respect to the other end 17by of the second primary winding 17b The phase is opposite to the phase of the input voltage Vin.

直列変圧器17における電圧位相が上述のように設定されることにより、供給電圧Voutは、低下していき、目標値に近づいていく。電流は、第2リアクトル16bを、その他端16byから一端16bxに向かって流れていく。具体的には、式1の下段の数式から理解されるように、電流ILoutは電流Ioutの1/m倍の大きさを有している。すなわち、その大きさの電流が、第2リアクトル16bを他端16byから一端16bxに向かって流れていく。このように、本実施の形態によれば、第2アーム9と第3アーム14との間の線間電圧の制御というシンプルな制御により、供給電圧Voutが入力電圧Vinよりも高い場合において、電源装置1に回生動作を行わせ、回生電流を流し、供給電圧Voutを低下させることできる。また、供給電圧Voutが入力電圧Vinよりも低い場合においては、この線間電圧の正負を逆転させることにより、電源装置1に力行動作を行わせ、力行電流を流し、供給電圧Voutを上昇させることもできる。   By setting the voltage phase in the series transformer 17 as described above, the supply voltage Vout decreases and approaches the target value. The current flows in the second reactor 16b from the other end 16by toward the one end 16bx. Specifically, as understood from the lower equation of Equation 1, the current ILout has a magnitude of 1 / m times the current Iout. That is, a current of that magnitude flows from the other end 16by toward the one end 16bx of the second reactor 16b. As described above, according to the present embodiment, the power supply is performed in the case where the supply voltage Vout is higher than the input voltage Vin by the simple control of the control of the line voltage between the second arm 9 and the third arm 14. It is possible to cause the device 1 to perform a regenerative operation, flow a regenerative current, and reduce the supply voltage Vout. Further, when the supply voltage Vout is lower than the input voltage Vin, the power supply device 1 is caused to perform the powering operation by reversing the positive and negative of the voltage between the lines, thereby causing the powering current to flow and raise the supply voltage Vout. You can also.

要するに、本実施の形態の直列変圧器17では、2次巻線17cの一端17cxの電位が2次巻線17cの他端17cyの電位よりも高くなったときに、第1の1次巻線17aの一端17axの電位が第1の1次巻線17aの他端17ayの電位よりも高くなり、かつ、第2の1次巻線17bの他端17byの電位が第2の1次巻線17bの一端17bxの電位よりも高くなる。入力端部31の他端31yに対する入力端部31の一端31xの電圧を入力電圧Vinと定義し、2次巻線17cの他端17cyに対する2次巻線17cの一端17cxの電圧を2次巻線電圧と定義したとき、検出値の振幅が入力電圧Vinの振幅よりも大きいときは、入力電圧Vinの位相と2次巻線電圧の位相とが同位相となり、検出値の振幅が入力電圧Vinの振幅よりも小さいときは、入力電圧Vinの位相と2次巻線電圧の位相とが逆位相となるようにすることができる。   In short, in the series transformer 17 according to the present embodiment, when the potential at one end 17cx of the secondary winding 17c becomes higher than the potential at the other end 17cy of the secondary winding 17c, the first primary winding The potential of one end 17ax of 17a is higher than the potential of the other end 17ay of the first primary winding 17a, and the potential of the other end 17by of the second primary winding 17b is the second primary winding It becomes higher than the potential of one end 17bx of 17b. The voltage at one end 31x of the input end 31 to the other end 31y of the input end 31 is defined as the input voltage Vin, and the voltage at one end 17cx of the secondary winding 17c to the other end 17cy of the secondary winding 17c is secondary When the line voltage is defined and the amplitude of the detected value is larger than the amplitude of the input voltage Vin, the phase of the input voltage Vin and the phase of the secondary winding voltage are in phase, and the amplitude of the detected value is the input voltage Vin. Of the input voltage Vin and the phase of the secondary winding voltage may be opposite to each other.

なお、式1に基づいてVinvの指令値(目標値)を算出することもできる。具体的には、式1の中段の数式のうち、VinおよびILoutは、図示しないセンサにより検出することができる。mは、既知である。変調率m_refに基づいて第3アーム14のスイッチング素子のスイッチングパターンは定まるので、第3アーム14の中点電圧Vnも分かる。従って、式1のVoutにその指令値(目標値)である指令電圧Vout_refを代入することでVinvの指令電圧を演算することができる。   The command value (target value) of Vinv can also be calculated based on Equation 1. Specifically, in the middle equation of Equation 1, Vin and ILout can be detected by a sensor not shown. m is known. Since the switching pattern of the switching element of the third arm 14 is determined based on the modulation factor m_ref, the midpoint voltage Vn of the third arm 14 is also known. Therefore, the command voltage of Vinv can be calculated by substituting the command voltage Vout_ref which is the command value (target value) into Vout of Expression 1.

制御器28によるスイッチング素子2a〜2hのスイッチングの制御により、電源装置1の各部電圧は、図5に示すように時間遷移する。具体的に、図5の1段目は、第1接続点p1の電圧Vcの時間遷移を示す。2段目は、第5接続点p5の電圧Vnの時間遷移を示す。3段目は、第1アーム6と第3アーム14との間の線間電圧、すなわち、電圧Vcから電圧Vnを差し引いた差分を示す。4段目は、第2接続点p2の電圧Vinvを示す。5段目は、第2アーム9と第3アーム14との間の線間電圧、すなわち、電圧Vinvから電圧Vnを差し引いた差分を示す。   By controlling the switching of the switching elements 2 a to 2 h by the controller 28, the voltage of each part of the power supply device 1 makes time transition as shown in FIG. 5. Specifically, the first stage in FIG. 5 shows the time transition of the voltage Vc at the first connection point p1. The second stage shows the time transition of the voltage Vn at the fifth connection point p5. The third stage shows the line voltage between the first arm 6 and the third arm 14, that is, the difference between the voltage Vc and the voltage Vn. The fourth stage shows the voltage Vinv at the second connection point p2. The fifth stage shows the line voltage between the second arm 9 and the third arm 14, that is, the difference between the voltage Vinv and the voltage Vn.

図5に示すように、第5接続点p5の電圧Vnはマルチレベル化している。具体的には、電圧Vnがとり得る電圧は電圧Vdc3刻みの3つであり、電圧Vnはスイッチング素子2e〜2hのスイッチングパターンに基づいて定まる。より具体的には、図5に示すように、電圧Vnがとり得る電圧は、ゼロ電圧、Vdc/2およびVdcの3つである。本実施の形態では、第1コンデンサ20の一端20xの電位を第1電位と定義し、第1コンデンサ20の他端20yの電位を第2電位と定義し、第1電位と第2電位の中間の電位を中間電位と定義したとき、第5接続点p5がとり得る電位は、第1電位、中間電位、第2電位の3つであり、第5接続点p5の電位はステップ状に変化するといえる。   As shown in FIG. 5, the voltage Vn at the fifth connection point p5 is multileveled. Specifically, the voltage Vn can take three voltages in three steps of the voltage Vdc, and the voltage Vn is determined based on the switching pattern of the switching elements 2e to 2h. More specifically, as shown in FIG. 5, the voltage Vn can take three voltages: zero voltage, Vdc / 2 and Vdc. In the present embodiment, the potential of one end 20x of the first capacitor 20 is defined as a first potential, and the potential of the other end 20y of the first capacitor 20 is defined as a second potential, and the intermediate between the first and second potentials. If the potential of the fifth connection point p5 is defined as an intermediate potential, there are three potentials that the fifth connection point p5 can take: the first potential, the intermediate potential, and the second potential, and the potential at the fifth connection point p5 changes stepwise. It can be said.

一方、第1接続点p1の電圧Vcがとり得る電圧は、ゼロおよびVdcの2つである。第2接続点p2の電圧Vinvがとり得る電圧も、ゼロおよびVdcの2つである。従って、図5に示すように、電圧Vcから電圧Vnを差し引いた差分である第1アーム6と第3アーム14との間の線間電圧は、3つのレベルをとり得る。また、電圧Vinvから電圧Vnを差し引いた差分である第2アーム9と第3アーム14との間の線間電圧も、3つのレベルをとり得る。   On the other hand, the voltage Vc at the first connection point p1 can have two voltages, zero and Vdc. The voltages that can be taken by the voltage Vinv at the second connection point p2 are also two, zero and Vdc. Therefore, as shown in FIG. 5, the line voltage between the first arm 6 and the third arm 14 which is a difference obtained by subtracting the voltage Vn from the voltage Vc can take three levels. Further, the line voltage between the second arm 9 and the third arm 14 which is a difference obtained by subtracting the voltage Vn from the voltage Vinv can also have three levels.

以上のとおり、本実施の形態で説明した電源装置1は、第1アーム6と、第2アーム9と、3レベル化した第3アーム14と、を有している。第1アーム6と第3アーム14の組み合わせは、電源装置1に、単相3レベルの双方向コンバータの機能をもたらす。回生時においては、第2アーム9と第3アーム14の組み合わせによって、直列変圧器17における交流回生電力が第1コンデンサ20に供給される直流電力に変換される。そして、第1アーム6と第3アーム14の組み合わせによって、第1コンデンサ20から入力電源15への電力回生がなされる。また、このような電力回生がなされつつ、直列変圧器17の2次巻線17cの電圧が制御される。2次巻線17cの電圧制御を通じて、1次巻線17aおよび17bの電圧が制御され、負荷26への供給電圧Voutが制御される。   As described above, the power supply device 1 described in the present embodiment includes the first arm 6, the second arm 9, and the third arm 14 which is divided into three levels. The combination of the first arm 6 and the third arm 14 provides the power supply 1 with the function of a single-phase three-level bidirectional converter. At the time of regeneration, the combination of the second arm 9 and the third arm 14 converts AC regenerative power in the series transformer 17 into DC power supplied to the first capacitor 20. Then, the combination of the first arm 6 and the third arm 14 causes power regeneration from the first capacitor 20 to the input power supply 15. Also, while such power regeneration is performed, the voltage of the secondary winding 17c of the series transformer 17 is controlled. Through voltage control of the secondary winding 17c, the voltage of the primary windings 17a and 17b is controlled, and the supply voltage Vout to the load 26 is controlled.

また、第3アーム14が3レベル化されていることにより、入力電源15側の線間電圧すなわち第1アーム6と第3アーム14との間の線間電圧は、3レベル化される。また、直列変圧器17側の線間電圧すなわち第2アーム9と第3アーム14との間の線間電圧も、3レベル化される。入力電源15側および直列変圧器17側の両線間電圧の3レベル化により、入力電源15側および負荷26側の両方において、スイッチング周波数に相当するキャリア成分に由来するリプル電圧が低減する。つまり、ノイズが低減する。このため、リアクトル16aおよび16bとして小容量のリアクトルを用いることができる。また、コンデンサ18aおよび18bとして小容量のコンデンサを用いることができる。すなわち、小容量のリアクトルおよびコンデンサにより、入力電源15側および直列変圧器17の2次巻線17c側のそれぞれにおいて波形整形フィルタを構成することができる。   In addition, since the third arm 14 is tri-leveled, the inter-line voltage on the input power supply 15 side, that is, the inter-line voltage between the first arm 6 and the third arm 14 is tri-leveled. Further, the line voltage on the series transformer 17 side, that is, the line voltage between the second arm 9 and the third arm 14 is also tri-leveled. The tri-leveling of the voltage between both lines on the input power source 15 side and the series transformer 17 side reduces the ripple voltage derived from the carrier component corresponding to the switching frequency on both the input power source 15 side and the load 26 side. That is, noise is reduced. For this reason, small capacity reactors can be used as the reactors 16a and 16b. Also, small-capacitance capacitors can be used as the capacitors 18a and 18b. That is, a waveform shaping filter can be configured on each of the input power supply 15 side and the secondary winding 17 c side of the series transformer 17 by the small capacity reactor and capacitor.

なお、第5接続点p5と入力端部31の他端31yとの間にリアクトルを設けてもよい。同様に、第5接続点p5と直列変圧器17の2次巻線17cの他端17cyとの間にリアクトルを設けてもよい。このようにすれば、コモンモード電圧を低減することができる。   A reactor may be provided between the fifth connection point p5 and the other end 31y of the input end portion 31. Similarly, a reactor may be provided between the fifth connection point p5 and the other end 17cy of the secondary winding 17c of the series transformer 17. In this way, the common mode voltage can be reduced.

また、本実施の形態では、3レベル化された第3アーム14が、単相3レベルコンバータおよび3レベルインバータによって共用される(この共用がなされない場合、コンバータとインバータとで必要なアームの数は2×2=4つとなり、必要なスイッチング素子の数も多くなる)。これにより、交流−交流変換に必要なスイッチング素子の数を抑えつつ、入力電源15側および負荷26側の両方においてスイッチング周波数に相当するキャリア成分のリプル電圧を低減させることができる。   Further, in the present embodiment, the third leveled third arm 14 is shared by the single-phase three-level converter and the three-level inverter (if this sharing is not performed, the number of arms required for the converter and the inverter) Becomes 2 × 2 = 4, and the number of required switching elements also increases). This makes it possible to reduce the ripple voltage of the carrier component corresponding to the switching frequency on both the input power supply 15 side and the load 26 side while suppressing the number of switching elements required for AC-AC conversion.

本実施の形態では、スイッチング素子2a〜2hは、MOSFETである。ただし、スイッチング素子2a〜2hとして、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor:絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)等の他の素子を用いることもできる。   In the present embodiment, switching elements 2a to 2h are MOSFETs. However, other elements such as IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) can also be used as the switching elements 2a to 2h.

スイッチング素子2a〜2hは、SiC、GaN素材等の化合物半導体を用いたものであってもよい。このようなスイッチング素子2a〜2hは、スイッチング周波数を高めることに適している。スイッチング周波数を高めることにより、入力電源15側および負荷26側の両方において、スイッチング周波数に相当するキャリア成分に由来するリプル電圧を低減させることができる。従って、リアクトル16aおよび16bならびにコンデンサ18aおよび18bの容量を小さくすることができる。また、スイッチング周波数を高めることにより、導通損失を小さくすることができる。また、スイッチング周波数を高めると、スイッチング時間が短くなるため、スイッチング損失を小さくすることができる。導通損失およびスイッチング損失の低減により、冷却フィンをを電源装置1に取り付ける場合であっても、冷却フィンを小型化することができる。   The switching elements 2a to 2h may use a compound semiconductor such as SiC or GaN material. Such switching elements 2a to 2h are suitable for increasing the switching frequency. By increasing the switching frequency, it is possible to reduce the ripple voltage derived from the carrier component corresponding to the switching frequency on both the input power supply 15 side and the load 26 side. Therefore, the capacitances of reactors 16a and 16b and capacitors 18a and 18b can be reduced. In addition, the conduction loss can be reduced by increasing the switching frequency. In addition, when the switching frequency is increased, the switching time is shortened, so that the switching loss can be reduced. Due to the reduction of the conduction loss and the switching loss, even when the cooling fins are attached to the power supply device 1, the cooling fins can be miniaturized.

上述のように、制御器28は、第1アーム6および第3アーム14のスイッチング素子のスイッチングを制御するための制御ブロックと、第2アーム9のスイッチング素子のスイッチングを制御するための制御ブロックと、を有している。電圧利用率を高めるために、制御器28におけるこれらの制御ブロックには、各相にコモンモード電圧を重畳する手段を設けてもよい。   As described above, the controller 28 includes a control block for controlling switching of the switching elements of the first arm 6 and the third arm 14, and a control block for controlling switching of the switching elements of the second arm 9. ,have. In order to increase the voltage utilization, these control blocks in the controller 28 may be provided with means for superimposing a common mode voltage on each phase.

上記の実施の形態に係る電源装置は、スイッチング素子数の使用数量が少なく、入出力共にリプルが小さい交流−交流電源装置であり、分散型電源、各種電源装置等として有用である。   The power supply apparatus according to the above embodiment is an AC-AC power supply apparatus in which the number of switching elements used is small and ripples are small at both input and output, and is useful as a distributed power supply, various power supply apparatuses, and the like.

1 電源装置
2a,2b,2c,2d,2e,2f,2g,2h,101a,101b,101c,101d,101e,101f スイッチング素子
3a,3b,3c,3d,3e,3f,3g,3h,102a,102b,102c,102d,102e,102f ダイオード
4,5,7,8,10,11,12,13 回路
6,9,14,103,104,105 アーム
15,107 電源
16a,16b,109a,109b,109c,109d リアクトル
17,108 直列変圧器
17a,17b,108a,108b 1次巻線
17c,108c 2次巻線
18a,18b,20,21,21a,21b,106,110a,110b コンデンサ
25,25a,25b クランプダイオード
26,111 負荷
27 電圧センサ
31 入力端部
32 出力端部
28 制御器
41,43 減算部
42,44 PI制御部
45 除算部
46 変調率設定部
p1,p2,p3,p4,p5,p6,p7,q1,q2,q3 接続点
1 power supply devices 2a, 2b, 2c, 2d, 2f, 2g, 2h, 101a, 101b, 101c, 101e, 101f switching elements 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f, 3g, 3h, 102a, 102b, 102c, 102d, 102e, 102f Diodes 4, 5, 7, 8, 10, 11, 12, 13 Circuits 6, 9, 14, 103, 104, 105 Arms 15, 107 Power Supplies 16a, 16b, 109a, 109b, 109c, 109d Reactors 17, 108 Series transformers 17a, 17b, 108a, 108b Primary windings 17c, 108c Secondary windings 18a, 18b, 20, 21, 21a, 21b, 106, 110a, 110b Capacitors 25, 25a, 25b Clamp diode 26, 111 Load 27 Voltage sensor 31 input Part 32 output end 28 controller 41, 43 subtraction unit 42, 44 PI controller 45 dividing unit 46 modulation factor setting unit p1, p2, p3, p4, p5, p6, p7, q1, q2, q3 connection point

Claims (4)

入力端部に入力電源が接続され出力端部に負荷が接続され得る電源装置であって、
第1スイッチング素子および第1ダイオードを逆並列に接続した第1回路と、第1接続点と、第2スイッチング素子および第2ダイオードを逆並列に接続した第2回路とがこの順に直列接続されている第1アームと、
第3スイッチング素子および第3ダイオードを逆並列に接続した第3回路と、第2接続点と、第4スイッチング素子および第4ダイオードを逆並列に接続した第4回路とがこの順に直列接続されている第2アームと、
第5スイッチング素子および第5ダイオードを逆並列に接続した第5回路と、第3接続点と、第6スイッチング素子および第6ダイオードを逆並列に接続した第6回路と、第5接続点と、第7スイッチング素子および第7ダイオードを逆並列に接続した第7回路と、第4接続点と、第8スイッチング素子および第8ダイオードを逆並列に接続した第8回路とがこの順に直列接続されている第3アームと、
第1の1次巻線、第2の1次巻線および2次巻線を有する直列変圧器と、
第1リアクトルと、
第2リアクトルと、
第1コンデンサと、
第6接続点を介して直列接続された一対のコンデンサと、
前記第6接続点に接続された第7接続点を介して直列接続された一対のクランプダイオードと、を備え、
前記第1アームと、前記第2アームと、前記第3アームと、前記第1コンデンサと、前記一対のコンデンサとは互いに並列接続されており、
前記第6回路および前記第7回路の直列回路と、前記一対のクランプダイオードとは、前記第3接続点と前記第4接続点の間で並列接続されており、
前記入力端部、前記第1の1次巻線および前記出力端部を接続する経路において、前記入力端部の一端と、前記第1の1次巻線の一端と、前記第1の1次巻線の他端と、前記出力端部の一端とがこの順に並んでおり、
前記出力端部、前記第2の1次巻線および前記入力端部を接続する経路において、前記出力端部の他端と、前記第2の1次巻線の他端と、前記第2の1次巻線の一端と、前記入力端部の他端とがこの順に並んでおり、
前記第1接続点、前記第1リアクトルおよび前記入力端部を接続する経路において、前記第1接続点と、前記第1リアクトルの一端と、前記第1リアクトルの他端と、前記入力端部の前記一端とがこの順に並んでおり、
前記第2接続点、前記第2リアクトル、前記2次巻線および前記入力端部を接続する経路において、前記第2接続点と、前記第2リアクトルの一端と、前記第2リアクトルの他端と、前記2次巻線の一端と、前記2次巻線の他端と、前記第5接続点と、前記入力端部の他端とがこの順に並んでおり、
前記第1コンデンサの一端の電位を第1電位と定義し、前記第1コンデンサの他端の電位を第2電位と定義し、前記第1電位と前記第2電位の中間の電位を中間電位と定義したとき、前記第6接続点に前記中間電位が現れる、電源装置。
What is claimed is: 1. A power supply device, to which an input power source is connected at an input end and a load is connected at an output end
A first circuit in which the first switching element and the first diode are connected in antiparallel, a first connection point, and a second circuit in which the second switching element and the second diode are connected in antiparallel are connected in series in this order And the first arm
A third circuit in which the third switching element and the third diode are connected in antiparallel, a second connection point, and a fourth circuit in which the fourth switching element and the fourth diode are connected in antiparallel are connected in series in this order And the second arm
A fifth circuit in which a fifth switching element and a fifth diode are connected in antiparallel, a third connection point, a sixth circuit in which a sixth switching element and a sixth diode are connected in antiparallel, and a fifth connection point; A seventh circuit in which the seventh switching element and the seventh diode are connected in antiparallel, a fourth connection point, and an eighth circuit in which the eighth switching element and the eighth diode are connected in antiparallel are connected in series in this order And the third arm
A series transformer having a first primary winding, a second primary winding and a secondary winding;
A first reactor,
A second reactor,
A first capacitor,
A pair of capacitors connected in series via a sixth connection point,
And a pair of clamp diodes connected in series via a seventh connection point connected to the sixth connection point,
The first arm, the second arm, the third arm, the first capacitor, and the pair of capacitors are connected in parallel with one another.
The series circuit of the sixth circuit and the seventh circuit, and the pair of clamp diodes are connected in parallel between the third connection point and the fourth connection point,
In a path connecting the input end, the first primary winding, and the output end, one end of the input end, one end of the first primary winding, and the first primary The other end of the winding and one end of the output end are arranged in this order,
In the path connecting the output end, the second primary winding, and the input end, the other end of the output end, the other end of the second primary winding, and the second One end of the primary winding and the other end of the input end are arranged in this order,
In the path connecting the first connection point, the first reactor and the input end, the first connection point, one end of the first reactor, the other end of the first reactor, and the input end The ends are arranged in this order,
In a path connecting the second connection point, the second reactor, the secondary winding, and the input end, the second connection point, one end of the second reactor, and the other end of the second reactor One end of the secondary winding, the other end of the secondary winding, the fifth connection point, and the other end of the input end portion are arranged in this order,
The potential at one end of the first capacitor is defined as a first potential, the potential at the other end of the first capacitor is defined as a second potential, and a potential intermediate between the first potential and the second potential is an intermediate potential. The power supply device as defined, wherein the intermediate potential appears at the sixth connection point.
前記第5接続点がとり得る電位は、前記第1電位、前記中間電位、前記第2電位の3つであり、
前記第5接続点の電位はステップ状に変化する、請求項1に記載の電源装置。
The potential that the fifth connection point can take is three of the first potential, the intermediate potential, and the second potential,
The power supply device according to claim 1, wherein the potential of the fifth connection point changes stepwise.
前記制御装置は、制御器と、電圧センサを備え、
前記電圧センサは、前記出力端部に前記負荷が接続されたときにおいて前記負荷の電圧を検出し、
前記制御器は、前記第1スイッチング素子、前記第2スイッチング素子、前記第3スイッチング素子、前記第4スイッチング素子、前記第5スイッチング素子、前記第6スイッチング素子、前記第7スイッチング素子および前記第8スイッチング素子のスイッチングを制御することによって、前記電圧センサの検出値を目標値に追従させる、請求項1または2に記載の電源装置。
The controller includes a controller and a voltage sensor.
The voltage sensor detects a voltage of the load when the load is connected to the output end,
The controller includes the first switching element, the second switching element, the third switching element, the fourth switching element, the fifth switching element, the sixth switching element, the seventh switching element, and the eighth. The power supply device according to claim 1, wherein the detection value of the voltage sensor is made to follow a target value by controlling switching of a switching element.
前記直列変圧器では、前記2次巻線の前記一端の電位が前記2次巻線の前記他端の電位よりも高くなったときに、前記第1の1次巻線の前記一端の電位が前記第1の1次巻線の前記他端の電位よりも高くなり、かつ、前記第2の1次巻線の前記他端の電位が前記第2の1次巻線の前記一端の電位よりも高くなり、
前記入力端部の前記他端に対する前記入力端部の前記一端の電圧を入力電圧と定義し、前記2次巻線の前記他端に対する前記2次巻線の前記一端の電圧を2次巻線電圧と定義したとき、前記検出値の振幅が前記入力電圧の振幅よりも大きいときは、前記入力電圧の位相と前記2次巻線電圧の位相とが同位相となり、
前記検出値の振幅が前記入力電圧の振幅よりも小さいときは、前記入力電圧の位相と前記2次巻線電圧の位相とが逆位相となる、請求項1〜3のいずれか一項に記載の電源装置。
In the series transformer, when the potential of the one end of the secondary winding becomes higher than the potential of the other end of the secondary winding, the potential of the one end of the first primary winding is The potential of the other end of the first primary winding is higher than the potential of the other end of the first primary winding, and the potential of the other end of the second primary winding is greater than the potential of the one end of the second primary winding Too high,
The voltage at the one end of the input end relative to the other end of the input end is defined as an input voltage, and the voltage at the one end of the secondary winding relative to the other end of the secondary winding is a secondary winding When the amplitude of the detection value is larger than the amplitude of the input voltage when defined as a voltage, the phase of the input voltage and the phase of the secondary winding voltage are in phase.
The phase of the said input voltage and the phase of the said secondary winding voltage become reverse phase, when the amplitude of the said detected value is smaller than the amplitude of the said input voltage. Power supply.
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