JP7547855B2 - DC/DC converter and method for controlling DC/DC converter - Google Patents
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Description
本発明は、DC/DCコンバータ、及びDC/DCコンバータの制御方法に関する。 The present invention relates to a DC/DC converter and a method for controlling a DC/DC converter.
DC/DCコンバータとして、特許文献1に見られるようなDAB(Dual Active Bridge)方式のDC/DCコンバータが知られている。DAB方式のDC/DCコンバータは、トランスの一次側、及び二次側の巻線にリアクトルを介してそれぞれ接続された2つのブリッジ回路と、それらのブリッジ回路にそれぞれ接続された一次側、及び二次側の平滑コンデンサと、を備えている。DAB方式のDC/DCコンバータでは、トランス、ブリッジ回路間に設置されるリアクトルにはあまり大きいインダクタンスは必要とされないため、トランスの漏れインダクタンスがリアクトルとして用いられることもある。 As a DC/DC converter, a DAB (Dual Active Bridge) type DC/DC converter as seen in Patent Document 1 is known. A DAB type DC/DC converter has two bridge circuits connected to the primary and secondary windings of a transformer via reactors, and primary and secondary smoothing capacitors connected to the bridge circuits, respectively. In a DAB type DC/DC converter, the reactor installed between the transformer and the bridge circuits does not need to have a very large inductance, so the leakage inductance of the transformer is sometimes used as the reactor.
上記のようなDAB方式のDC/DCコンバータでは、リアクトルのインダクタンスが小さい分、他の方式のDC/DCコンバータよりも、起動直後の電流の立ち上がりが早く、起動直後の回路に大電流が流れることがある。そのため、DC/DCコンバータの構成部品として、起動直後の大電流に耐えられるだけの高い電流耐性を有した高価な部品を採用する必要があり、製造コストの増大を招いている。 In DAB DC/DC converters like the one described above, the inductance of the reactor is small, so the current rises more quickly immediately after startup than in DC/DC converters of other types, and a large current may flow in the circuit immediately after startup. For this reason, it is necessary to use expensive components with a high current resistance that can withstand the large current immediately after startup as components of the DC/DC converter, which leads to increased manufacturing costs.
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その解決しようとする課題は、起動直後のDC/DCコンバータに過大な電流が流れ難くすることにある。 The present invention was made in consideration of these circumstances, and the problem it aims to solve is to make it difficult for excessive current to flow through a DC/DC converter immediately after startup.
上記課題を解決するDC/DCコンバータは、一次側、及び二次側の2つの巻線を有するトランスと、リアクトルを介して前記一次側の巻線に接続されるブリッジ回路であって、複数のスイッチング素子を有した一次側のブリッジ回路と、リアクトルを介して前記二次側の巻線に接続されるブリッジ回路であって、複数のスイッチング素子を有した二次側のブリッジ回路と、リアクトルを介さずに前記一次側のブリッジ回路に接続された一次側の平滑コンデンサと、リアクトルを介さずに前記二次側のブリッジ回路に接続された二次側の平滑コンデンサと、前記一次側のブリッジ回路の各スイッチング素子、及び前記二次側のブリッジ回路の各スイッチング素子をスイッチングする駆動回路と、を備える。さらに上記DC/DCコンバータにおける前記駆動回路は、当該DC/DCコンバータの起動から既定時間の経過後は既定の定常スイッチング周波数で前記スイッチングを行い、前記既定時間の経過前は前記定常スイッチング周波数よりも高い周波数である起動時スイッチング周波数で前記スイッチングを行う。 The DC/DC converter that solves the above problem includes a transformer having two windings, a primary side and a secondary side, a bridge circuit connected to the primary side winding via a reactor, the primary side bridge circuit having a plurality of switching elements, a secondary side bridge circuit connected to the secondary side winding via a reactor, a primary side smoothing capacitor connected to the primary side bridge circuit without a reactor, a secondary side smoothing capacitor connected to the secondary side bridge circuit without a reactor, and a drive circuit that switches each switching element of the primary side bridge circuit and each switching element of the secondary side bridge circuit. Furthermore, the drive circuit in the DC/DC converter performs the switching at a predetermined steady switching frequency after a predetermined time has elapsed since the start of the DC/DC converter, and performs the switching at a startup switching frequency that is a frequency higher than the steady switching frequency before the predetermined time has elapsed.
また、上記課題を解決するDC/DCコンバータの制御方法は、一次側、及び二次側の2つの巻線を有するトランスと、インダクタを介して前記一次側の巻線に接続されるブリッジ回路であって、複数のスイッチング素子を有した一次側のブリッジ回路と、インダクタを介して前記二次側の巻線に接続されるブリッジ回路であって、複数のスイッチング素子を有した二次側のブリッジ回路と、リアクトルを介さずに前記一次側のブリッジ回路に接続された一次側の平滑コンデンサと、リアクトルを介さずに前記二次側のブリッジ回路に接続された二次側の平滑コンデンサと、を備えるDC/DCコンバータを制御する方法であって、前記DC/DCコンバータの起動から所定時間の経過後は、既定の定常スイッチング周波数で前記各スイッチング素子のスイッチングを行い、かつ前記所定時間の経過前は、前記定常スイッチング周波数よりも高い周波数である起動時スイッチング周波数で前記スイッチングを行うものである。 The method for controlling a DC/DC converter that solves the above problem is a method for controlling a DC/DC converter that includes a transformer having two windings, a primary side and a secondary side, a bridge circuit connected to the primary side winding via an inductor, the primary side bridge circuit having a plurality of switching elements, a secondary side bridge circuit connected to the secondary side winding via an inductor, the secondary side bridge circuit having a plurality of switching elements, a primary side smoothing capacitor connected to the primary side bridge circuit without a reactor, and a secondary side smoothing capacitor connected to the secondary side bridge circuit without a reactor, in which after a predetermined time has elapsed since the start-up of the DC/DC converter, the switching of each switching element is performed at a predetermined steady switching frequency, and before the predetermined time has elapsed, the switching is performed at a startup switching frequency that is a frequency higher than the steady switching frequency.
上記DC/DCコンバータ、及びDC/DCコンバータの制御方法では、DC/DCコンバータの起動から既定時間が経過するまでの期間は、各スイッチング素子のスイッチングが定常スイッチング周波数よりも高い起動時スイッチング周波数で行われるため、起動直後のトランス等に流れる電流が抑えられる。したがって、DC/DCコンバータの起動直後に過大な電流が流れ難くなる。 In the above DC/DC converter and control method for the DC/DC converter, during the period from start-up of the DC/DC converter until a predetermined time has elapsed, switching of each switching element is performed at a start-up switching frequency that is higher than the steady-state switching frequency, so the current flowing through the transformer, etc. immediately after start-up is suppressed. Therefore, it is difficult for an excessive current to flow immediately after start-up of the DC/DC converter.
ここで、前記DC/DCコンバータの起動から前記既定時間が経過する直前の前記各スイッチング素子のスイッチングパターンを第1のスイッチングパターンとする。このとき、上記DC/DCコンバータにおける駆動回路は、前記既定時間の経過後、第2のスイッチングパターン、前記第1のスイッチングパターンの順でスイッチングパターンを交互に切替えるものであるとよい。さらに、同駆動回路は、前記DC/DCコンバータの起動直後のスイッチングパターンを前記第1のスイッチングパターンとするものであるとよい。また、上記DC/DCコンバータの制御方法においては、前記既定時間の経過後は、第2のスイッチングパターン、前記第1のスイッチングパターンの順でスイッチングパターンを交互に切替えるとよい。さらに、同制御方法において、前記DC/DCコンバータの起動直後のスイッチングパターンを前記第1のスイッチングパターンとするとよい。 Here, the switching pattern of each of the switching elements immediately before the predetermined time has elapsed since the start of the DC/DC converter is set as a first switching pattern. At this time, it is preferable that the drive circuit in the DC/DC converter alternately switches the switching patterns in the order of the second switching pattern and the first switching pattern after the predetermined time has elapsed. Furthermore, it is preferable that the drive circuit alternately switches the switching pattern immediately after the start of the DC/DC converter as the first switching pattern. Furthermore, in the control method for the DC/DC converter, it is preferable that the switching patterns alternately switch in the order of the second switching pattern and the first switching pattern after the predetermined time has elapsed. Furthermore, in the control method, it is preferable that the switching pattern immediately after the start of the DC/DC converter is set as the first switching pattern.
本発明によれば、DC/DCコンバータの起動直後に過大な電流が流れ難くなる。 According to the present invention, it is difficult for an excessive current to flow immediately after starting up the DC/DC converter.
以下、DC/DCコンバータ、及びその制御方法の一実施形態を、図1~図7を参照して詳細に説明する。本実施形態のDC/DCコンバータは、DAB方式の双方向DC/DCコンバータとして構成されている。 Below, an embodiment of a DC/DC converter and a control method thereof will be described in detail with reference to Figs. 1 to 7. The DC/DC converter of this embodiment is configured as a DAB type bidirectional DC/DC converter.
図1に示すように、本実施形態のDC/DCコンバータ10は、2つの直流電源E1,E2の間で双方向の電力変換を行うものとして構成されている。DC/DCコンバータ10は、一次側の巻線N1と二次側の巻線N2とを有したトランスTRと、一次側、及び二次側のブリッジ回路B1,B2と、一次側及び二次側の平滑コンデンサC1、C2と、を有している。 As shown in FIG. 1, the DC/DC converter 10 of this embodiment is configured to perform bidirectional power conversion between two DC power sources E1 and E2. The DC/DC converter 10 has a transformer TR having a primary winding N1 and a secondary winding N2, primary and secondary bridge circuits B1 and B2, and primary and secondary smoothing capacitors C1 and C2.
一次側のブリッジ回路B1は、並列接続された第1レグ11と第2レグ12とを有する。第1レグ11は、直列に接続された第1及び第2のスイッチング素子Q1,Q2を有する。第1のスイッチング素子Q1と第2のスイッチング素子Q2との接続点P1は、インダクタL1を介してトランスTRの一次側の巻線N1の一端に接続されている。第2レグ12は、直列に接続された第3及び第4のスイッチング素子Q3,Q4を有する。第3のスイッチング素子Q3と第4のスイッチング素子Q4との接続点P2は、トランスTRの一次側の巻線N1の他端に接続されている。また、一次側の平滑コンデンサC1は、一次側のブリッジ回路B1における第1レグ11及び第2レグ12と並列に接続されている。 The primary bridge circuit B1 has a first leg 11 and a second leg 12 connected in parallel. The first leg 11 has a first and a second switching element Q1, Q2 connected in series. A connection point P1 between the first switching element Q1 and the second switching element Q2 is connected to one end of the primary winding N1 of the transformer TR via an inductor L1. The second leg 12 has a third and a fourth switching element Q3, Q4 connected in series. A connection point P2 between the third switching element Q3 and the fourth switching element Q4 is connected to the other end of the primary winding N1 of the transformer TR. In addition, the primary smoothing capacitor C1 is connected in parallel to the first leg 11 and the second leg 12 in the primary bridge circuit B1.
二次側のブリッジ回路B2は、並列接続された第3レグ21と第4レグ22とを有する。第3レグ21は、直列接続された第5及び第6のスイッチング素子Q5,Q6を有する。第5のスイッチング素子Q5と第6のスイッチング素子Q6との接続点P3は、インダクタL2を介してトランスTRの二次側の巻線N2の一端に接続されている。第4レグ22は、直列接続された第7及び第8のスイッチング素子Q7,Q8を有する。第7のスイッチング素子Q7と第8のスイッチング素子Q8との接続点P4は、トランスTRの二次側の巻線N2の他端に接続されている。また、二次側の平滑コンデンサC2は、二次側のブリッジ回路B2における第3レグ21及び第4レグ22と並列に接続されている。 The secondary bridge circuit B2 has a third leg 21 and a fourth leg 22 connected in parallel. The third leg 21 has fifth and sixth switching elements Q5 and Q6 connected in series. A connection point P3 between the fifth switching element Q5 and the sixth switching element Q6 is connected to one end of the secondary winding N2 of the transformer TR via an inductor L2. The fourth leg 22 has seventh and eighth switching elements Q7 and Q8 connected in series. A connection point P4 between the seventh switching element Q7 and the eighth switching element Q8 is connected to the other end of the secondary winding N2 of the transformer TR. In addition, the secondary smoothing capacitor C2 is connected in parallel to the third leg 21 and the fourth leg 22 in the secondary bridge circuit B2.
第1及び第2のブリッジ回路B1,B2における各スイッチング素子Q1~Q8はそれぞれ、ダイオードが逆並列接続されたIGBTやMOSFET等からなっている。なお、こうしたDAB方式のDC/DCコンバータ10では、一次側、二次側の平滑コンデンサC1,C2がそれぞれ、リアクトルを介さずに一次側、二次側のブリッジ回路B1,B2に接続されている。また、こうしたDAB方式のDC/DCコンバータ10では、巻線N1,N2とブリッジ回路B1,B2との間に介設されるインダクタL1,L2にあまり大きいインダクタンスを持たせる必要はない。そのため、トランスTRの漏れインダクタンスをインダクタL1,L2として用いることも可能である。 Each switching element Q1 to Q8 in the first and second bridge circuits B1, B2 is composed of an IGBT or MOSFET with a diode connected in inverse parallel. In this DAB DC/DC converter 10, the primary and secondary smoothing capacitors C1, C2 are connected to the primary and secondary bridge circuits B1, B2, respectively, without a reactor. In this DAB DC/DC converter 10, the inductors L1, L2 between the windings N1, N2 and the bridge circuits B1, B2 do not need to have a large inductance. Therefore, it is possible to use the leakage inductance of the transformer TR as the inductors L1, L2.
さらにDC/DCコンバータ10は、一次側及び二次側のブリッジ回路B1,B2の各スイッチング素子Q1~Q8を駆動する駆動回路30を備えている。駆動回路30は、各スイッチング素子Q1~Q8のそれぞれにパルス状の駆動信号を出力することで、各スイッチング素子Q1~Q8を駆動している。 The DC/DC converter 10 further includes a drive circuit 30 that drives each of the switching elements Q1 to Q8 in the primary and secondary bridge circuits B1 and B2. The drive circuit 30 drives each of the switching elements Q1 to Q8 by outputting a pulse-shaped drive signal to each of the switching elements Q1 to Q8.
次に、図2を参照して、本実施形態のDC/DCコンバータ10の電力変換動作を説明する。図2(a)~(d)は、直流電源E1から直流電源E2へと電力を流す場合の各スイッチング素子Q1~Q8の駆動信号の推移を示している。また、図2(e)は、上記場合における、一次側のブリッジ回路B1の接続点P1,P2間の電圧である一次側の交流電圧VAの推移を、図2(f)は、二次側のブリッジ回路B2の接続点P3,P4間の電圧である二次側の交流電圧VBの推移を、それぞれ示している。なお、図2、及び後述の図3~図7におけるスイッチング素子の駆動信号の波形は、各ブリッジ回路B1,B2におけるスイッチング素子のオン、オフ切替え時に設定されるデッドタイムを省略したかたちで示されている。 Next, referring to FIG. 2, the power conversion operation of the DC/DC converter 10 of this embodiment will be described. FIGS. 2(a) to 2(d) show the transition of the drive signals of the switching elements Q1 to Q8 when power is flowed from the DC power source E1 to the DC power source E2. FIG. 2(e) shows the transition of the primary side AC voltage VA, which is the voltage between the connection points P1 and P2 of the primary side bridge circuit B1, and FIG. 2(f) shows the transition of the secondary side AC voltage VB, which is the voltage between the connection points P3 and P4 of the secondary side bridge circuit B2, in the above case. Note that the waveforms of the drive signals of the switching elements in FIG. 2 and in FIGS. 3 to 7 described later are shown in a form that omits the dead time set when the switching elements in each bridge circuit B1 and B2 are switched on and off.
このときの駆動回路30は、図2(a)~(d)に示す態様で一次側、及び二次側のブリッジ回路B1,B2の各スイッチング素子Q1~Q8を駆動する。すなわち、駆動回路30は、一次側のブリッジ回路B1の各スイッチング素子Q1~Q4のスイッチングを、同周期、かつ同位相で行う。 At this time, the drive circuit 30 drives the switching elements Q1 to Q8 of the primary and secondary bridge circuits B1 and B2 in the manner shown in Figures 2(a) to (d). In other words, the drive circuit 30 switches the switching elements Q1 to Q4 of the primary bridge circuit B1 at the same cycle and in the same phase.
また、駆動回路30は、二次側のブリッジ回路B2の各スイッチング素子Q5~Q8のスイッチングを、一次側のブリッジ回路B1の各スイッチング素子Q1~Q4と同じ周期で行う。ただし、スイッチング素子Q6,Q7は、スイッチング素子Q5,Q8がオンのときにはオフとなり、スイッチング素子Q5,Q8がオフのときにはオンとなるように駆動される。 The drive circuit 30 also switches the switching elements Q5 to Q8 of the secondary bridge circuit B2 at the same cycle as the switching elements Q1 to Q4 of the primary bridge circuit B1. However, the switching elements Q6 and Q7 are driven so that they are off when the switching elements Q5 and Q8 are on, and on when the switching elements Q5 and Q8 are off.
さらに、駆動回路30は、一次側のブリッジ回路B1の各スイッチング素子Q1~Q4に対して、位相差φ分の遅れをもって二次側のブリッジ回路B2の各スイッチング素子Q5~Q8を駆動する。その結果、二次側の交流電圧VBには、一次側の交流電圧VAに対して位相差φ分の遅れが生じて、直流電源E1から直流電源E2へと電力が流れる。直流電源E1から直流電源E2に流れる電力は、位相差φが0°のときには0となり、位相差φが90°のときには最大となる。なお、図2の場合とは逆に、一次側のブリッジ回路B1の各スイッチング素子Q1~Q4のスイッチング周期の位相を二次側のブリッジ回路B2の各スイッチング素子Q5~Q8のスイッチング周期の位相よりも遅らせれば、直流電源E2から直流電源E1に向けて電力が流れる。このようにDC/DCコンバータ10では、一次側、二次側のブリッジ回路B1,B2間のスイッチング周期の位相差φにより、直流電源E1,E2間を流れる電力の大きさ、及び電力の方向が変化する。こうしたDC/DCコンバータ10において駆動回路30は、外部からの指令に応じて位相差φを変化させることで、直流電源E1,E2間を流れる電力の大きさ、及び電力の方向を制御している。 Furthermore, the drive circuit 30 drives each of the switching elements Q5 to Q8 of the secondary bridge circuit B2 with a delay of the phase difference φ with respect to each of the switching elements Q1 to Q4 of the primary bridge circuit B1. As a result, the secondary AC voltage VB is delayed by the phase difference φ with respect to the primary AC voltage VA, and power flows from the DC power source E1 to the DC power source E2. The power flowing from the DC power source E1 to the DC power source E2 is 0 when the phase difference φ is 0°, and is maximum when the phase difference φ is 90°. Note that, conversely to the case of FIG. 2, if the phase of the switching period of each of the switching elements Q1 to Q4 of the primary bridge circuit B1 is delayed from the phase of the switching period of each of the switching elements Q5 to Q8 of the secondary bridge circuit B2, power flows from the DC power source E2 to the DC power source E1. In this way, in the DC/DC converter 10, the magnitude and direction of the power flowing between the DC power sources E1 and E2 change depending on the phase difference φ of the switching period between the primary and secondary bridge circuits B1 and B2. In this DC/DC converter 10, the drive circuit 30 controls the magnitude and direction of the power flowing between the DC power sources E1 and E2 by changing the phase difference φ in response to an external command.
駆動回路30は、DC/DCコンバータ10の起動から既定時間の経過後は、上記のような各スイッチング素子Q1~Q8のスイッチングを一定の周波数で行っている。以下の説明では、このときのスイッチング素子Q1~Q8のスイッチングの周波数を定常スイッチング周波数Faと記載する。また、以下の説明では、こうした定常スイッチング周波数Faでの各スイッチング素子Q1~Q8のスイッチングを、定常駆動と記載する。 After a predetermined time has elapsed since the start-up of the DC/DC converter 10, the drive circuit 30 switches each of the switching elements Q1 to Q8 at a constant frequency as described above. In the following explanation, the switching frequency of the switching elements Q1 to Q8 at this time is referred to as the steady-state switching frequency Fa. In the following explanation, the switching of each of the switching elements Q1 to Q8 at this steady-state switching frequency Fa is also referred to as steady-state drive.
図3(a)~(d)は、位相差φを0°としたDC/DCコンバータ10の定常駆動を継続しているときの各スイッチング素子Q1~Q8の駆動信号の推移を、図3(e)はトランス電流iTの推移を、それぞれ示している。以下の説明では、スイッチング素子Q1,Q4,Q5,Q8をオンとする一方でスイッチング素子Q2,Q3,Q6,Q7をオフとするスイッチングのパターンを第1のスイッチングパターンAと記載する。また、スイッチング素子Q1,Q4,Q5,Q8をオフとする一方でスイッチング素子Q2,Q3,Q6,Q7をオンするスイッチングパターンを第2のスイッチングパターンBと記載する。位相差φを0°としたDC/DCコンバータ10の定常駆動中には、第1のスイッチングパターンAと第2のスイッチングパターンBとが交互に切替えられる。 Figures 3(a) to (d) show the transitions of the drive signals of the switching elements Q1 to Q8 when the DC/DC converter 10 is in steady-state operation with a phase difference φ of 0°, and Figure 3(e) shows the transitions of the transformer current iT. In the following description, a switching pattern in which the switching elements Q1, Q4, Q5, and Q8 are turned on while the switching elements Q2, Q3, Q6, and Q7 are turned off is referred to as a first switching pattern A. A switching pattern in which the switching elements Q1, Q4, Q5, and Q8 are turned off while the switching elements Q2, Q3, Q6, and Q7 are turned on is referred to as a second switching pattern B. During steady-state operation of the DC/DC converter 10 with a phase difference φ of 0°, the first switching pattern A and the second switching pattern B are alternately switched.
図3(e)に示すように、トランス電流iTは、第1のスイッチングパターンAでの駆動期間には時間の経過とともにプラス方向に変化していき、第2のスイッチングパターンBでの駆動期間には時間の経過とともにマイナス方向に次第に変化していく。その結果、位相差φを0°とした定常駆動中のトランス電流iTは、0[A]を中心とした一定の振幅Iaでの増減を繰り返す。すなわち、このときのトランス電流iTは、下限を「-Ia/2」とし、上限を「Ia/2」とした範囲において増減を繰り返す。よって、このときのトランス電流iTの絶対値の最大値は「Ia/2」となる。 As shown in FIG. 3(e), the transformer current iT changes in the positive direction over time during the drive period with the first switching pattern A, and gradually changes in the negative direction over time during the drive period with the second switching pattern B. As a result, the transformer current iT during steady-state drive with the phase difference φ at 0° repeatedly increases and decreases at a constant amplitude Ia centered on 0 [A]. In other words, the transformer current iT at this time repeatedly increases and decreases within a range with a lower limit of "-Ia/2" and an upper limit of "Ia/2". Therefore, the maximum absolute value of the transformer current iT at this time is "Ia/2".
DC/DCコンバータ10の起動時に駆動回路30は、位相差φを0°として一次側、二次側の回路間に流れる電力を0とした状態で各スイッチング素子Q1~Q8の駆動を開始する。しかしながら、下記のように、起動直後から定常駆動を開始すると、トランスTR等に過大な電流が流れる虞がある。 When the DC/DC converter 10 is started, the drive circuit 30 starts driving each of the switching elements Q1 to Q8 with the phase difference φ set to 0° and the power flowing between the primary and secondary circuits set to 0. However, as described below, if steady-state driving is started immediately after startup, there is a risk that an excessive current will flow through the transformer TR, etc.
図4(a)~(d)は、DC/DCコンバータ10の起動直後から位相差φを0°とした定常駆動を開始した場合の各スイッチング素子Q1~Q8の駆動信号の推移を、(e)はそのときのトランス電流iTの推移を、それぞれ示している。図4に示すように、この場合には、DC/DCコンバータ10を起動した時刻t0から、スイッチング周波数を定常スイッチング周波数Faとした状態で各スイッチング素子Q1~Q8のスイッチングが開始される。このときにも、トランス電流iTは、各スイッチング素子Q1~Q8のスイッチングの開始後、一定の振幅Iaでの増減を繰り返す。 Figures 4 (a) to (d) show the transitions of the drive signals of the switching elements Q1 to Q8 when steady-state operation with a phase difference φ of 0° is started immediately after the start of the DC/DC converter 10, and (e) shows the transition of the transformer current iT at that time. As shown in Figure 4, in this case, from time t0 when the DC/DC converter 10 is started, switching of the switching elements Q1 to Q8 is started with the switching frequency set to the steady-state switching frequency Fa. Even at this time, the transformer current iT repeatedly increases and decreases at a constant amplitude Ia after the start of switching of the switching elements Q1 to Q8.
ただし、DC/DCコンバータ10が停止している時刻t0以前のトランス電流iTは0[A]となっている。よって、図4(e)に示すように、起動後の最初の第1のスイッチングパターンAでの各スイッチング素子Q1~Q8の駆動期間には、トランス電流iTのプラス方向への変化が0Aから開始される。そのため、DC/DCコンバータ10の起動直後のトランス電流iTは、下限を0、上限をIaとした範囲で増減を繰り返す。ちなみに、上記態様での各スイッチング素子Q1~Q8の駆動を継続すれば、トランス電流iTの振幅中心が次第に0[A]に近づいていき、やがては図3(e)に示す状態に移行する。しかしながら、DC/DCコンバータ10の起動直後には、トランス電流iTの絶対値の最大値が「Ia」となり、図3の場合の2倍となる。 However, the transformer current iT before time t0 when the DC/DC converter 10 is stopped is 0 [A]. Therefore, as shown in FIG. 4(e), during the driving period of each switching element Q1 to Q8 in the first switching pattern A after startup, the transformer current iT starts to change in the positive direction from 0 A. Therefore, the transformer current iT immediately after the startup of the DC/DC converter 10 repeatedly increases and decreases within a range with a lower limit of 0 and an upper limit of Ia. Incidentally, if the driving of each switching element Q1 to Q8 continues in the above manner, the amplitude center of the transformer current iT gradually approaches 0 [A] and eventually transitions to the state shown in FIG. 3(e). However, immediately after the startup of the DC/DC converter 10, the maximum absolute value of the transformer current iT becomes "Ia", which is twice as large as in the case of FIG. 3.
これに対して、本実施形態のDC/DCコンバータ10では、起動時のスイッチング素子Q1~Q8の駆動を下記の態様で行うことで、起動直後の回路に過大な電流が流れる状況になり難くしている。 In contrast, in the DC/DC converter 10 of this embodiment, the switching elements Q1 to Q8 are driven in the following manner at startup to prevent an excessive current from flowing through the circuit immediately after startup.
図5に、本実施形態のDC/DCコンバータ10における起動前後の駆動態様を示す。なお、図5(a)~(d)は、起動前後の各スイッチング素子Q1~Q8の駆動信号の推移を、図5(e)は起動前後のトランス電流iTの推移を、それぞれ示している。本実施形態の場合にも、時刻t0におけるDC/DCコンバータ10の起動直後には、第1のスイッチングパターンAで各スイッチング素子Q1~Q8が駆動される。ただし、駆動回路30は、時刻t0からの最初の第1のスイッチングパターンAでの各スイッチング素子Q1~Q8の駆動を、定常スイッチング周波数Faよりも高い周波数である起動時スイッチング周波数Fbで行っている。以下の説明では、DC/DCコンバータ10の起動直後における、定常スイッチング周波数Faよりも高い周波数での各スイッチング素子Q1~Q8の駆動を起動時駆動と記載する。本実施形態では、起動時駆動において、第1のスイッチングパターンAでの各スイッチング素子Q1~Q8のスイッチングを1回だけ行っている。すなわち、本実施形態では、各スイッチング素子Q1~Q8のスイッチング周期の半周期分の期間、起動時駆動を行っている。 Figure 5 shows the driving state before and after the start of the DC/DC converter 10 of this embodiment. Note that Figures 5(a) to (d) show the transition of the drive signal of each switching element Q1 to Q8 before and after the start, and Figure 5(e) shows the transition of the transformer current iT before and after the start. In the case of this embodiment as well, immediately after the start of the DC/DC converter 10 at time t0, each switching element Q1 to Q8 is driven with the first switching pattern A. However, the drive circuit 30 drives each switching element Q1 to Q8 with the first first switching pattern A from time t0 at a startup switching frequency Fb, which is a frequency higher than the steady switching frequency Fa. In the following description, the drive of each switching element Q1 to Q8 at a frequency higher than the steady switching frequency Fa immediately after the start of the DC/DC converter 10 is described as startup drive. In this embodiment, in the startup drive, switching of each switching element Q1 to Q8 with the first switching pattern A is performed only once. In other words, in this embodiment, startup drive is performed for a period equivalent to half the switching period of each switching element Q1 to Q8.
時刻t1に起動時駆動を終了すると、駆動回路30は、スイッチング周波数を定常スイッチング周波数Faに変更した上で、第2のスイッチングパターンB、第1のスイッチングパターンAの順でスイッチングパターンを交互に切替える。すなわち、時刻t1から定常駆動を開始している。 When the startup drive ends at time t1, the drive circuit 30 changes the switching frequency to the steady-state switching frequency Fa, and then alternates between the second switching pattern B and the first switching pattern A. In other words, steady-state drive begins at time t1.
なお、本実施形態では、時刻t0からの第1のスイッチングパターンAによるスイッチング素子Q1~Q8のスイッチング後、トランス電流iTが「Ia/2」に達した時点で定常駆動を開始するように、起動時スイッチング周波数Fbを設定している。このように設定された起動時スイッチング周波数Fbの値は、定常スイッチング周波数Faの2倍よりも若干大きい値となる。 In this embodiment, the startup switching frequency Fb is set so that steady-state operation begins when the transformer current iT reaches "Ia/2" after switching of the switching elements Q1 to Q8 according to the first switching pattern A from time t0. The value of the startup switching frequency Fb set in this manner is slightly greater than twice the steady-state switching frequency Fa.
こうした本実施形態では、DC/DCコンバータ10の起動直後の各スイッチング素子Q1~Q8のスイッチングが、定常スイッチング周波数Faよりも高い起動時スイッチング周波数Fbで行われる。そのため、DC/DCコンバータ10の起動直後の、第1のスイッチングパターンAでの各スイッチング素子Q1~Q8のスイッチングが行われている期間のトランス電流iTのプラス方向への変化量が「Ia」よりも小さくなる。さらに、本実施形態では、上記期間におけるトランス電流iTのプラス方向への変化量が「Ia/2」となるように起動時スイッチング周波数Fbを設定している。そのため、DC/DCコンバータ10の起動直後からトランス電流iTが、下限を「-Ia/2」とし、上限を「Ia/2」とした範囲内で増減を繰り返すようになる。 In this embodiment, the switching of each switching element Q1 to Q8 immediately after the start of the DC/DC converter 10 is performed at a startup switching frequency Fb that is higher than the steady switching frequency Fa. Therefore, the amount of change in the transformer current iT in the positive direction during the period when the switching of each switching element Q1 to Q8 is performed in the first switching pattern A immediately after the start of the DC/DC converter 10 is smaller than "Ia". Furthermore, in this embodiment, the startup switching frequency Fb is set so that the amount of change in the transformer current iT in the positive direction during the above period is "Ia/2". Therefore, immediately after the start of the DC/DC converter 10, the transformer current iT repeatedly increases and decreases within a range with a lower limit of "-Ia/2" and an upper limit of "Ia/2".
以上説明した本実施形態のDC/DCコンバータ10、及びその制御方法によれば、以下の効果を奏することができる。
(1)DC/DCコンバータ10の起動から既定時間の経過後は定常スイッチング周波数Faで各スイッチング素子Q1~Q8のスイッチングを行い、既定時間の経過前は定常スイッチング周波数Faよりも高い周波数である起動時スイッチング周波数Fbで各スイッチング素子Q1~Q8のスイッチングを行っている。そのため、DC/DCコンバータ10の起動直後のトランス電流iTの増大が抑えられて、DC/DCコンバータ10の起動直後に過大な電流が流れ難くなる。
According to the DC/DC converter 10 and the control method thereof of the present embodiment described above, the following effects can be achieved.
(1) After a predetermined time has elapsed since the start-up of the DC/DC converter 10, the switching elements Q1 to Q8 are switched at the steady switching frequency Fa, and before the predetermined time has elapsed, the switching elements Q1 to Q8 are switched at a startup switching frequency Fb that is a frequency higher than the steady switching frequency Fa. As a result, an increase in the transformer current iT immediately after the start-up of the DC/DC converter 10 is suppressed, and an excessive current is less likely to flow immediately after the start-up of the DC/DC converter 10.
(2)起動直後の回路に流れる電流が抑えられる分、電流耐性が高くて高価な部品をDC/DCコンバータ10の構成部品として採用する必要がなくなる。そのため、DC/DCコンバータ10の製造コストが抑えられる。 (2) Because the current flowing through the circuit immediately after startup is suppressed, there is no need to use expensive components with high current resistance as components of the DC/DC converter 10. This reduces the manufacturing costs of the DC/DC converter 10.
(3)起動時スイッチング周波数Fbで各スイッチング素子Q1~Q8のスイッチングを行ったときのトランス電流iTの振幅が、定常スイッチング周波数Faで各スイッチング素子Q1~Q8のスイッチングを行ったときのトランス電流iTの振幅の半分となるように、起動時スイッチング周波数Fbの値を設定している。そのため、定常駆動の開始直後より、トランス電流iTが0[A]を中心として増減を繰り返すようになる。したがって、定常駆動開始後のトランス電流iTの変化範囲が想定の範囲を逸脱し難くなる。 (3) The value of the startup switching frequency Fb is set so that the amplitude of the transformer current iT when each switching element Q1 to Q8 is switched at the startup switching frequency Fb is half the amplitude of the transformer current iT when each switching element Q1 to Q8 is switched at the steady-state switching frequency Fa. Therefore, immediately after the start of steady-state operation, the transformer current iT begins to repeatedly increase and decrease around 0 [A]. Therefore, the range of change of the transformer current iT after the start of steady-state operation is less likely to deviate from the expected range.
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
〇第1のスイッチングパターンA、及び第2のスイッチングパターンBにおける各スイッチング素子Q1~Q8の状態が、上記実施形態の場合とは逆の状態となるようにしてもよい。すなわち、スイッチング素子Q1,Q4,Q5,Q8をオフとする一方でスイッチング素子Q2,Q3,Q6,Q7をオンとするスイッチングパターンを第1のスイッチングパターンとする。そして、スイッチング素子Q1,Q4,Q5,Q8をオンとする一方でスイッチング素子Q2,Q3,Q6,Q7をオフとするスイッチングパターンを第2のスイッチングパターンBとする。
This embodiment can be modified as follows: This embodiment and the following modifications can be combined with each other to the extent that there is no technical contradiction.
The states of the switching elements Q1 to Q8 in the first switching pattern A and the second switching pattern B may be opposite to those in the above embodiment. That is, the first switching pattern is a switching pattern in which the switching elements Q1, Q4, Q5, and Q8 are turned off while the switching elements Q2, Q3, Q6, and Q7 are turned on. The second switching pattern B is a switching pattern in which the switching elements Q1, Q4, Q5, and Q8 are turned on while the switching elements Q2, Q3, Q6, and Q7 are turned off.
〇上記実施形態では、起動時スイッチング周波数Fbで各スイッチング素子Q1~Q8のスイッチングを行ったときのトランス電流iTの振幅が、定常スイッチング周波数Faで各スイッチング素子Q1~Q8のスイッチングを行ったときのトランス電流iTの振幅の半分となるように起動時スイッチング周波数Fbを設定している。これに限らず、定常スイッチング周波数Faよりも高い周波数に起動時スイッチング周波数Fbが設定されていれば、DC/DCコンバータ10の起動直後のトランス電流iTの増加を抑えられる。 In the above embodiment, the startup switching frequency Fb is set so that the amplitude of the transformer current iT when each switching element Q1 to Q8 is switched at the startup switching frequency Fb is half the amplitude of the transformer current iT when each switching element Q1 to Q8 is switched at the steady switching frequency Fa. Not limited to this, if the startup switching frequency Fb is set to a frequency higher than the steady switching frequency Fa, the increase in the transformer current iT immediately after the startup of the DC/DC converter 10 can be suppressed.
〇上記実施形態では、DC/DCコンバータ10の起動直後の起動時スイッチング周波数Fbでの各スイッチング素子Q1~Q8のスイッチングを半周期分行っていた。例えば図6に示すように、DC/DCコンバータ10の起動直後の起動時スイッチング周波数Fbでの各スイッチング素子Q1~Q8のスイッチングをより長い期間行うようにしてもよい。図6(a)~(d)には、こうした場合の各スイッチング素子Q1~Q8の駆動信号の推移が、図6(e)には、こうした場合トランス電流iTの推移が、それぞれ示されている。図6の例では、DC/DCコンバータ10の起動直後に、起動時スイッチング周波数Fbでの各スイッチング素子Q1~Q8のスイッチングを1周期半分行った後、定常スイッチング周波数Faでの各スイッチング素子Q1~Q8のスイッチングを開始している。この場合、DC/DCコンバータ10が起動した時刻t0から起動時スイッチング周波数Fbでの各スイッチング素子Q1~Q8のスイッチングが1周期半分行われた時刻t2までの期間が、起動時駆動が行われる期間となる。図6(e)に示すように、こうした場合にも起動直後のトランス電流iTの増加が抑えられる。 〇 In the above embodiment, the switching of each switching element Q1 to Q8 was performed for half a cycle at the startup switching frequency Fb immediately after the startup of the DC/DC converter 10. For example, as shown in FIG. 6, the switching of each switching element Q1 to Q8 at the startup switching frequency Fb immediately after the startup of the DC/DC converter 10 may be performed for a longer period. FIGS. 6(a) to (d) show the transition of the drive signal of each switching element Q1 to Q8 in such a case, and FIG. 6(e) shows the transition of the transformer current iT in such a case. In the example of FIG. 6, immediately after the startup of the DC/DC converter 10, the switching of each switching element Q1 to Q8 is performed for one and a half cycles at the startup switching frequency Fb, and then the switching of each switching element Q1 to Q8 is started at the steady switching frequency Fa. In this case, the period from time t0 when the DC/DC converter 10 is started to time t2 when the switching of each switching element Q1 to Q8 at the startup switching frequency Fb is performed for one and a half cycles is the period during which startup drive is performed. As shown in Figure 6 (e), even in such a case, the increase in transformer current iT immediately after startup is suppressed.
〇例えば図7に示すように、起動時駆動において、スイッチング周波数を段階的に変化させるようにしてもよい。図7(a)~(d)には、こうした場合の起動前後の各スイッチング素子Q1~Q8の駆動信号の推移が、図7(e)には、こうした場合の起動前後のトランス電流iTの推移が、それぞれ示されている。図7の例では、DC/DCコンバータ10が起動した時刻t0からその後に2周期半分のスイッチングが終了した時刻t3までの期間に、各スイッチング素子Q1~Q8のスイッチング周波数を、定常スイッチング周波数Faよりも高い周波数となる範囲内で段階的に低くしている。 For example, as shown in FIG. 7, the switching frequency may be changed in stages during startup drive. FIGS. 7(a)-(d) show the transitions of the drive signals of the switching elements Q1-Q8 before and after startup in such a case, and FIG. 7(e) shows the transitions of the transformer current iT before and after startup in such a case. In the example of FIG. 7, during the period from time t0 when the DC/DC converter 10 is started to time t3 when two and a half cycles of switching are completed, the switching frequency of each of the switching elements Q1-Q8 is lowered in stages within a range that is higher than the steady switching frequency Fa.
〇起動時駆動を行う期間は適宜変更してもよい。なお、起動直後のDC/DCコンバータ10に過大な電流が流れ難くするには、起動時駆動から定常駆動への移行直後のトランス電流iTの振幅中心が0[A]に近い値となるように起動時駆動を行う期間を設定することが望ましい。そして、そのためには、起動時駆動において各スイッチング素子Q1~Q8のスイッチングがN周期半分行われるように起動時駆動を行う期間を設定することが望ましい。なお、ここでの「N」は任意の自然数を示している。ここで、DC/DCコンバータ10における各スイッチング素子Q1~Q8のスイッチングが、第1のスイッチングパターンAと第2のスイッチングパターンBとの2つのパターンを交互に切替えることで行われる場合を考える。起動時駆動においてN周期半分のスイッチングを行い、かつ起動時駆動から定常駆動に移行する直前のスイッチングパターンが第1のスイッチングパターンAであるとする。そうした場合、DC/DCコンバータ10の起動直後のスイッチングパターンが第1のスイッチングパターンAであれば、起動時駆動においてN周期半分のスイッチングが行われることになる。 ○ The period during which the startup drive is performed may be changed as appropriate. In order to prevent an excessive current from flowing through the DC/DC converter 10 immediately after startup, it is desirable to set the period during which the startup drive is performed so that the center of the amplitude of the transformer current iT immediately after the transition from startup drive to steady drive is close to 0 [A]. To achieve this, it is desirable to set the period during which the startup drive is performed so that the switching of each of the switching elements Q1 to Q8 is performed for N and a half periods during the startup drive. Here, "N" indicates any natural number. Here, consider a case in which the switching of each of the switching elements Q1 to Q8 in the DC/DC converter 10 is performed by alternately switching between two patterns, a first switching pattern A and a second switching pattern B. Suppose that switching is performed for N and a half periods during the startup drive, and the switching pattern immediately before the transition from startup drive to steady drive is the first switching pattern A. In this case, if the switching pattern immediately after the startup of the DC/DC converter 10 is the first switching pattern A, switching is performed for N and a half periods during the startup drive.
〇DC/DCコンバータ10は、第1のスイッチングパターンA、及び第2のスイッチングパターンBの2つのスイッチングパターンを交互に切替えるように各スイッチング素子Q1~Q8のスイッチングを行うことで動作するように構成されていた。3つ以上のスイッチングパターンを周期的に切替えて動作するように構成されたDC/DCコンバータでも、その起動から既定時間が経過するまでの期間に、同既定時間の経過後よりも高い周波数でスイッチングを行うようにすれば、過大な電流が起動直後に流れ難くなる。 The DC/DC converter 10 is configured to operate by switching each of the switching elements Q1 to Q8 to alternate between two switching patterns, a first switching pattern A and a second switching pattern B. Even in a DC/DC converter configured to operate by periodically switching between three or more switching patterns, if the switching is performed at a higher frequency during the period from startup until a predetermined time has elapsed than after the predetermined time has elapsed, excessive current is less likely to flow immediately after startup.
上記実施形態及びその変形例から把握される技術的思想、及びその作用効果を以下に記載する。
(イ)前記駆動回路は、前記一次側のブリッジ回路の各スイッチング素子のスイッチング周期に対する前記二次側のブリッジ回路の各スイッチング素子のスイッチング周期の位相差を0とした状態で前記起動時駆動を行い、かつ前記位相差を0とした状態で前記定常駆動を開始する請求項1又は請求項2に記載のDC/DCコンバータ。
The technical ideas and effects obtained from the above-described embodiment and its modified examples will be described below.
(i) A DC/DC converter as claimed in claim 1 or 2, wherein the drive circuit performs the startup drive in a state where a phase difference between a switching period of each switching element of the primary bridge circuit and a switching period of each switching element of the secondary bridge circuit is set to 0, and starts the steady-state drive in a state where the phase difference is set to 0.
(ロ)前記起動時駆動は、前記一次側のブリッジ回路の各スイッチング素子のスイッチング周期に対する前記二次側のブリッジ回路の各スイッチング素子のスイッチング周期の位相差を0とした状態で行われ、かつ前記定常駆動は、前記位相差を0とした状態で開始される請求項3又は請求項4に記載のDC/DCコンバータの制御方法。 (b) The method for controlling a DC/DC converter according to claim 3 or 4, wherein the startup drive is performed in a state where the phase difference between the switching period of each switching element of the secondary bridge circuit and the switching period of each switching element of the primary bridge circuit is set to 0, and the steady drive is started in a state where the phase difference is set to 0.
上記(イ)のDC/DCコンバータ、及び上記(ロ)のDC/DCコンバータの制御方法によれば、DC/DCコンバータの起動から定常駆動の開始までの期間には、一次側、二次側のブリッジ回路間に流れる電力が0となる。そのため、起動直後の動作が不安定な期間にDC/DCコンバータを通じて意図しない電力の流通が生じ難くなる。 According to the DC/DC converter of (A) above and the control method of the DC/DC converter of (B) above, the power flowing between the bridge circuits on the primary and secondary sides is zero during the period from when the DC/DC converter is started to when steady-state operation begins. This makes it difficult for unintended power to flow through the DC/DC converter during the period when operation is unstable immediately after startup.
10…DC/DCコンバータ、30…駆動回路、B1…一次側のブリッジ回路、B2…二次側のブリッジ回路、C1…一次側の平滑コンデンサ、C2…二次側の平滑コンデンサ、L1,L2…インダクタ、N1…一次側の巻線、N2…二次側の巻線、Q1~Q8…スイッチング素子、TR…トランス。 10...DC/DC converter, 30...drive circuit, B1...primary bridge circuit, B2...secondary bridge circuit, C1...primary smoothing capacitor, C2...secondary smoothing capacitor, L1, L2...inductor, N1...primary winding, N2...secondary winding, Q1 to Q8...switching elements, TR...transformer.
Claims (4)
直列に接続された複数のスイッチング素子を有した第1レグと、直列に接続された複数のスイッチング素子を有した第2レグとが互いに並列接続されたブリッジ回路であって、前記第1レグの上アームと、前記第1レグの下アームとの接続点は、第1リアクトルを介して前記一次側の巻線の一端に接続されつつ、前記第2レグの上アームと、前記第2レグの下アームとの接続点は、前記一次側の巻線の他端に接続される一次側のブリッジ回路と、
直列に接続された複数のスイッチング素子を有した第3レグと、直列に接続された複数のスイッチング素子を有した第4レグとが互いに並列接続されたブリッジ回路であって、前記第3レグの上アームと、前記第3レグの下アームとの接続点は、第2リアクトルを介して前記二次側の巻線の一端に接続されつつ、前記第4レグの上アームと、前記第4レグの下アームとの接続点は、前記二次側の巻線の他端に接続される二次側のブリッジ回路と、
前記一次側のブリッジ回路に接続された一次側の平滑コンデンサと、
前記二次側のブリッジ回路に接続された二次側の平滑コンデンサと、
前記一次側のブリッジ回路の各スイッチング素子、及び前記二次側のブリッジ回路の各スイッチング素子のスイッチングパターンを、第1のスイッチングパターンと、前記第1のスイッチングパターンとは前記各スイッチング素子のオン/オフ状態が逆である第2のスイッチングパターンとの順で交互に切り替えるスイッチングを行う駆動回路と、
を備えるDAB方式のDC/DCコンバータであって、
前記駆動回路は、当該DC/DCコンバータの起動から既定時間の経過後は、既定の定常スイッチング周波数で前記スイッチングを行い、前記既定時間の経過前は、前記定常スイッチング周波数よりも高い周波数である起動時スイッチング周波数で前記スイッチングを行い、
前記DC/DCコンバータの起動から前記既定時間が経過する直前の前記各スイッチング素子のスイッチングパターンが前記第1のスイッチングパターンである場合、前記既定時間の経過後は、前記第2のスイッチングパターンに切り替えた後、前記第2のスイッチングパターン、前記第1のスイッチングパターンの順でスイッチングパターンを交互に切替え、
前記DC/DCコンバータの起動直後のスイッチングパターンを前記第1のスイッチングパターンとする、
ことを特徴とするDC/DCコンバータ。 A transformer having two windings, a primary winding and a secondary winding;
a primary-side bridge circuit in which a first leg having a plurality of switching elements connected in series and a second leg having a plurality of switching elements connected in series are connected in parallel to each other, wherein a connection point between an upper arm of the first leg and a lower arm of the first leg is connected to one end of the primary-side winding via a first reactor, and a connection point between the upper arm of the second leg and the lower arm of the second leg is connected to the other end of the primary-side winding;
a secondary-side bridge circuit in which a third leg having a plurality of switching elements connected in series and a fourth leg having a plurality of switching elements connected in series are connected in parallel to each other, wherein a connection point between an upper arm of the third leg and a lower arm of the third leg is connected to one end of the secondary-side winding via a second reactor, and a connection point between the upper arm of the fourth leg and the lower arm of the fourth leg is connected to the other end of the secondary-side winding;
a primary-side smoothing capacitor connected to the primary-side bridge circuit;
a secondary-side smoothing capacitor connected to the secondary-side bridge circuit;
a drive circuit that alternately switches the switching patterns of each switching element of the primary bridge circuit and each switching element of the secondary bridge circuit between a first switching pattern and a second switching pattern in which the on/off states of each switching element are opposite to those of the first switching pattern;
A DAB DC/DC converter comprising:
the drive circuit performs the switching at a predetermined steady switching frequency after a predetermined time has elapsed since the start-up of the DC/DC converter, and performs the switching at a startup switching frequency that is higher than the steady switching frequency before the predetermined time has elapsed;
when the switching pattern of each of the switching elements immediately before the predetermined time has elapsed since the start-up of the DC/DC converter is the first switching pattern, after the predetermined time has elapsed, the switching pattern is switched to the second switching pattern, and then the switching patterns are alternately switched in the order of the second switching pattern and the first switching pattern;
a switching pattern immediately after the start-up of the DC/DC converter is set as the first switching pattern;
A DC/DC converter comprising:
直列に接続された複数のスイッチング素子を有した第1レグと、直列に接続された複数のスイッチング素子を有した第2レグとが互いに並列接続されたブリッジ回路であって、前記第1レグの上アームと、前記第1レグの下アームとの接続点は、第1リアクトルを介して前記一次側の巻線の一端に接続されつつ、前記第2レグの上アームと、前記第2レグの下アームとの接続点は、前記一次側の巻線の他端に接続される一次側のブリッジ回路と、
直列に接続された複数のスイッチング素子を有した第3レグと、直列に接続された複数のスイッチング素子を有した第4レグとが互いに並列接続されたブリッジ回路であって、前記第3レグの上アームと、前記第3レグの下アームとの接続点は、第2リアクトルを介して前記二次側の巻線の一端に接続されつつ、前記第4レグの上アームと、前記第4レグの下アームとの接続点は、前記二次側の巻線の他端に接続される二次側のブリッジ回路と、
前記一次側のブリッジ回路に接続された一次側の平滑コンデンサと、
前記二次側のブリッジ回路に接続された二次側の平滑コンデンサと、
前記一次側のブリッジ回路の各スイッチング素子、及び前記二次側のブリッジ回路の各スイッチング素子のスイッチングパターンを、第1のスイッチングパターンと、前記第1のスイッチングパターンとは前記各スイッチング素子のオン/オフ状態が逆である第2のスイッチングパターンとの順で交互に切り替えるスイッチングを行う駆動回路と、
を備えるDAB方式のDC/DCコンバータであって、
前記駆動回路は、当該DC/DCコンバータの起動から既定時間の経過後は、既定の定常スイッチング周波数で前記スイッチングを行い、前記既定時間の経過前は、前記定常スイッチング周波数よりも高い周波数である起動時スイッチング周波数で、半周期、又は一以上の周期と半周期だけ前記スイッチングを行い、
前記DC/DCコンバータの起動から前記既定時間が経過する直前の前記各スイッチング素子のスイッチングパターンが前記第1のスイッチングパターンである場合、前記既定時間の経過後は、前記第2のスイッチングパターンに切り替えた後、前記第2のスイッチングパターン、前記第1のスイッチングパターンの順でスイッチングパターンを交互に切替え、
前記DC/DCコンバータの起動直後のスイッチングパターンを前記第1のスイッチングパターンとする、
ことを特徴とするDC/DCコンバータ。 A transformer having two windings, a primary winding and a secondary winding;
a primary-side bridge circuit in which a first leg having a plurality of switching elements connected in series and a second leg having a plurality of switching elements connected in series are connected in parallel to each other, wherein a connection point between an upper arm of the first leg and a lower arm of the first leg is connected to one end of the primary-side winding via a first reactor, and a connection point between the upper arm of the second leg and the lower arm of the second leg is connected to the other end of the primary-side winding;
a secondary-side bridge circuit in which a third leg having a plurality of switching elements connected in series and a fourth leg having a plurality of switching elements connected in series are connected in parallel to each other, wherein a connection point between an upper arm of the third leg and a lower arm of the third leg is connected to one end of the secondary-side winding via a second reactor, and a connection point between the upper arm of the fourth leg and the lower arm of the fourth leg is connected to the other end of the secondary-side winding;
a primary-side smoothing capacitor connected to the primary-side bridge circuit;
a secondary-side smoothing capacitor connected to the secondary-side bridge circuit;
a drive circuit that alternately switches the switching patterns of each switching element of the primary bridge circuit and each switching element of the secondary bridge circuit between a first switching pattern and a second switching pattern in which the on/off states of each switching element are opposite to those of the first switching pattern;
A DAB DC/DC converter comprising:
the drive circuit performs the switching at a predetermined steady switching frequency after a predetermined time has elapsed since the start-up of the DC/DC converter, and performs the switching at a startup switching frequency that is higher than the steady switching frequency , for only a half cycle or one or more cycles and a half cycle, before the predetermined time has elapsed;
when the switching pattern of each of the switching elements immediately before the predetermined time has elapsed since the start-up of the DC/DC converter is the first switching pattern, after the predetermined time has elapsed, the switching pattern is switched to the second switching pattern, and then the switching patterns are alternately switched in the order of the second switching pattern and the first switching pattern;
a switching pattern immediately after the start-up of the DC/DC converter is set as the first switching pattern;
A DC/DC converter comprising:
前記DC/DCコンバータの起動から既定時間の経過後は、既定の定常スイッチング周波数で前記スイッチングを行い、前記既定時間の経過前は、前記定常スイッチング周波数よりも高い周波数である起動時スイッチング周波数で前記スイッチングを行い、
前記DC/DCコンバータの起動から前記既定時間が経過する直前の前記各スイッチング素子のスイッチングパターンが前記第1のスイッチングパターンである場合、前記既定時間の経過後は、前記第2のスイッチングパターンに切り替えた後、前記第2のスイッチングパターン、前記第1のスイッチングパターンの順でスイッチングパターンを交互に切替え、
前記DC/DCコンバータの起動直後のスイッチングパターンを前記第1のスイッチングパターンとする、
ことを特徴とするDC/DCコンバータの制御方法。 a bridge circuit in which a transformer having two windings, a primary side and a secondary side, a first leg having a plurality of switching elements connected in series, and a second leg having a plurality of switching elements connected in series are connected in parallel to each other, wherein a connection point between an upper arm of the first leg and a lower arm of the first leg is connected to one end of the primary side winding via a first reactor, and a connection point between the upper arm of the second leg and the lower arm of the second leg is connected to the other end of the primary side winding; a secondary bridge circuit connected to one end of the secondary winding via a second reactor, and a connection point between the upper arm of the fourth leg and the lower arm of the fourth leg being connected to the other end of the secondary winding, a primary smoothing capacitor connected to the primary bridge circuit, and a secondary smoothing capacitor connected to the secondary bridge circuit, wherein a switching pattern of each switching element of the primary bridge circuit and each switching element of the secondary bridge circuit is alternately switched between a first switching pattern and a second switching pattern in which an on/off state of each switching element is opposite to that of the first switching pattern,
After a predetermined time has elapsed since the start-up of the DC/DC converter, the switching is performed at a predetermined steady switching frequency, and before the predetermined time has elapsed, the switching is performed at a startup switching frequency that is a frequency higher than the steady switching frequency;
when the switching pattern of each of the switching elements immediately before the predetermined time has elapsed since the start-up of the DC/DC converter is the first switching pattern, after the predetermined time has elapsed, the switching pattern is switched to the second switching pattern, and then the switching patterns are alternately switched in the order of the second switching pattern and the first switching pattern;
a switching pattern immediately after the start-up of the DC/DC converter is set as the first switching pattern;
2. A method for controlling a DC/DC converter comprising:
前記DC/DCコンバータの起動から既定時間の経過後は、既定の定常スイッチング周波数で前記スイッチングを行い、前記既定時間の経過前は、前記定常スイッチング周波数よりも高い周波数である起動時スイッチング周波数で、半周期、又は一以上の周期と半周期だけ前記スイッチングを行い、
前記DC/DCコンバータの起動から前記既定時間が経過する直前の前記各スイッチング素子のスイッチングパターンが前記第1のスイッチングパターンである場合、前記既定時間の経過後は、前記第2のスイッチングパターンに切り替えた後、前記第2のスイッチングパターン、前記第1のスイッチングパターンの順でスイッチングパターンを交互に切替え、
前記DC/DCコンバータの起動直後のスイッチングパターンを前記第1のスイッチングパターンとする、
ことを特徴とするDC/DCコンバータの制御方法。 a bridge circuit in which a transformer having two windings, a primary side and a secondary side, a first leg having a plurality of switching elements connected in series, and a second leg having a plurality of switching elements connected in series are connected in parallel to each other, wherein a connection point between an upper arm of the first leg and a lower arm of the first leg is connected to one end of the primary side winding via a first reactor, and a connection point between the upper arm of the second leg and the lower arm of the second leg is connected to the other end of the primary side winding; a secondary bridge circuit connected to one end of the secondary winding via a second reactor, and a connection point between the upper arm of the fourth leg and the lower arm of the fourth leg being connected to the other end of the secondary winding, a primary smoothing capacitor connected to the primary bridge circuit, and a secondary smoothing capacitor connected to the secondary bridge circuit, wherein a switching pattern of each switching element of the primary bridge circuit and each switching element of the secondary bridge circuit is alternately switched between a first switching pattern and a second switching pattern in which an on/off state of each switching element is opposite to that of the first switching pattern,
After a predetermined time has elapsed since the start-up of the DC/DC converter, the switching is performed at a predetermined steady-state switching frequency, and before the predetermined time has elapsed, the switching is performed for only a half cycle, or one or more cycles and a half cycle , at a startup switching frequency that is a frequency higher than the steady-state switching frequency;
when the switching pattern of each of the switching elements immediately before the predetermined time has elapsed since the start-up of the DC/DC converter is the first switching pattern, after the predetermined time has elapsed, the switching pattern is switched to the second switching pattern, and then the switching patterns are alternately switched in the order of the second switching pattern and the first switching pattern;
a switching pattern immediately after the start-up of the DC/DC converter is set as the first switching pattern;
2. A method for controlling a DC/DC converter comprising:
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