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JP7801616B2 - Power Conversion Device - Google Patents
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JP7801616B2 - Power Conversion Device - Google Patents

Power Conversion Device

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JP7801616B2
JP7801616B2 JP2024056982A JP2024056982A JP7801616B2 JP 7801616 B2 JP7801616 B2 JP 7801616B2 JP 2024056982 A JP2024056982 A JP 2024056982A JP 2024056982 A JP2024056982 A JP 2024056982A JP 7801616 B2 JP7801616 B2 JP 7801616B2
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02M3/22Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC
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    • H02M3/28Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC

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Description

本開示は電力変換装置に関する。 This disclosure relates to a power conversion device.

特許文献1は、電力脈動吸収回路と、デュアルアクティブブリッジ(Dual Active Bridge)コンバータ(以下「DABコンバータ」と略称される)とを用いて電力変換を行う技術を開示する。 Patent Document 1 discloses a technology for power conversion using a power pulsation absorption circuit and a dual active bridge converter (hereinafter abbreviated as "DAB converter").

特開2022-34820号公報JP 2022-34820 A

DABコンバータから出力される電流は、DABコンバータの一次側電圧と二次側電圧との位相差に依存する。特許文献1では、電力の脈動の吸収の効果を謳うものの、DABコンバータの一次側電圧と二次側電圧との位相差には言及されていない。 The current output from a DAB converter depends on the phase difference between the primary and secondary voltages of the DAB converter. While Patent Document 1 touts the effectiveness of absorbing power pulsations, it does not mention the phase difference between the primary and secondary voltages of the DAB converter.

本開示ではアクティブバッファ回路とDABコンバータとを用いた電力変換装置において、安定した出力が得られる技術を提案する。 This disclosure proposes technology that enables stable output in a power conversion device that uses an active buffer circuit and a DAB converter.

本開示の電力変換装置(101)の第1の態様は、単相交流電圧(Vi)が全波整流かつ高域減衰された脈動電圧(Vrec)を出力する整流回路(23A,23B,23C);第1電源線(LH)と第2電源線(LL)とを含む直流リンク(7);前記整流回路(23A,23B,23C)から前記脈動電圧(Vrec)を受けてこれを昇圧して昇圧電圧(Vc)を得て、前記整流回路(23A,23B,23C)から入力される入力電力(Pi)を部分的にバッファリングして、電力(Pdc)を前記直流リンク(7)へ出力するアクティブバッファ回路(4A,4C,4D);前記第1電源線(LH)と前記第2電源線(LL)との間に接続される一対の入力端(5a,5b)を含む第1のブリッジ(51)と、一対の出力端(5c,5d)を含む第2のブリッジ(52)と、前記一対の入力端(5a,5b)と前記一対の出力端(5c,5d)との間で前記第1のブリッジ(51)と前記第2のブリッジ(52)とを接続するトランス(50)を含むデュアルアクティブブリッジコンバータ(5);および前記アクティブバッファ回路(4A,4C,4D)および前記デュアルアクティブブリッジコンバータ(5)の動作を制御する制御回路(9)を備える。 A first aspect of the power conversion device (101) of the present disclosure includes a rectifier circuit (23A, 23B, 23C) that outputs a pulsating voltage (Vrec) that is full-wave rectified and high-frequency attenuated from a single-phase AC voltage (Vi); a DC link (7) including a first power supply line (LH) and a second power supply line (LL); an active buffer circuit (4A, 4C, 4D) that receives the pulsating voltage (Vrec) from the rectifier circuit (23A, 23B, 23C), boosts it to obtain a boosted voltage (Vc), partially buffers the input power (Pi) input from the rectifier circuit (23A, 23B, 23C), and outputs power (Pdc) to the DC link (7); The system includes a dual active bridge converter (5) including a first bridge (51) including a pair of input terminals (5a, 5b) connected between the first power supply line (LH) and the second power supply line (LL), a second bridge (52) including a pair of output terminals (5c, 5d), and a transformer (50) connecting the first bridge (51) and the second bridge (52) between the pair of input terminals (5a, 5b) and the pair of output terminals (5c, 5d); and a control circuit (9) that controls the operation of the active buffer circuits (4A, 4C, 4D) and the dual active bridge converter (5).

当該第1の態様において前記制御回路(9)は、前記デュアルアクティブブリッジコンバータ(5)に、前記トランス(50)の一次側電圧(VA)と二次側電圧(VB)との位相差(φ)を可変に制御させる。 In the first aspect, the control circuit (9) causes the dual active bridge converter (5) to variably control the phase difference (φ) between the primary voltage (VA) and secondary voltage (VB) of the transformer (50).

本開示の電力変換装置(101)の第2の態様は、その第1の態様であって、前記制御回路(9)は、前記アクティブバッファ回路(4A,4C,4D)に、前記入力電力(Pi)のk倍(但しkは1/2以下の正数)である第1部分(Pb)に対して前記単相交流電圧(Vi)の四分の一周期分で遅相する第1遅相電力(Pc)と、前記入力電力(Pi)の(1-k)倍である第2部分(Pr)とを合成して前記電力(Pdc)を生成させる。 A second aspect of the power conversion device (101) disclosed herein is the first aspect, in which the control circuit (9) causes the active buffer circuit (4A, 4C, 4D) to generate the power (Pdc) by combining a first lagging power (Pc) that lags a first portion (Pb) that is k times the input power (Pi) (where k is a positive number less than or equal to 1/2) by a quarter cycle of the single-phase AC voltage (Vi) with a second portion (Pr) that is (1-k) times the input power (Pi).

本開示の電力変換装置(101)の第3の態様は、その第2の態様であって、前記制御回路(9)は、前記アクティブバッファ回路(4A,4C,4D)に、前記第1部分(Pb)が含む交流成分(Pba)を前記四分の一周期分で遅相させた第2遅相電力(Py)と、前記第1部分(Pb)が含む直流成分(Pbd)と、前記第2部分(Pr)とを合成して前記電力(Pdc)を生成させる。 A third aspect of the power conversion device (101) disclosed herein is the second aspect, in which the control circuit (9) causes the active buffer circuit (4A, 4C, 4D) to generate the power (Pdc) by combining second phase-lag power (Py), which is obtained by delaying the AC component (Pba) contained in the first portion (Pb) by the quarter cycle, the DC component (Pbd) contained in the first portion (Pb), and the second portion (Pr).

第1の態様にかかる電力変換装置、第2の態様にかかる電力変換装置、および第3の態様にかかる電力変換装置によれば、安定した出力が得られる。 The power conversion device according to the first aspect, the power conversion device according to the second aspect, and the power conversion device according to the third aspect provide a stable output.

本開示の電力変換装置(101)の第4の態様は、その第1の態様であって、前記制御回路(9)は、前記アクティブバッファ回路(4A,4C,4D)に、前記デュアルアクティブブリッジコンバータ(5)の制御周期(T)の半分毎に正負が対称な波形を前記単相交流電圧(Vi)の位相(θ)によらず交互に呈する電流(iL)を、前記トランス(50)の一次側へ流させる。 A fourth aspect of the power conversion device (101) of the present disclosure is the first aspect, in which the control circuit (9) causes the active buffer circuit (4A, 4C, 4D) to flow a current (iL) that alternates between positive and negative symmetrical waveforms every half of the control period (T) of the dual active bridge converter (5) to the primary side of the transformer (50).

第4の態様にかかる電力変換装置によれば、単相交流電圧の位相に基づいた制御が簡便となる。 The power conversion device according to the fourth aspect simplifies control based on the phase of the single-phase AC voltage.

本開示の電力変換装置(101)の第5の態様は、その第1の態様から第4の態様のいずれかであって、前記アクティブバッファ回路(4A,4C,4D)は、第1インダクタ(Lb)、第1コンデンサ(Cb)、第1ダイオード(Db)、第2ダイオード(Dc)、第1スイッチ(Sb)、および第2スイッチ(Sc)を有する。前記第1インダクタ(Lb)と前記第1スイッチ(Sb)との直列接続が前記脈動電圧(Vrec)を受ける。前記第2ダイオード(Dc)のカソードが前記第1ダイオード(Db)のカソードおよび前記第1コンデンサ(Cb)に接続される。前記第1ダイオード(Db)と前記第1コンデンサ(Cb)との直列接続が前記第1スイッチ(Sb)に並列に接続される。前記第2スイッチ(Sc)は前記第2ダイオード(Dc)と並列に接続される。 A fifth aspect of the power conversion device (101) of the present disclosure is any one of the first to fourth aspects, wherein the active buffer circuit (4A, 4C, 4D) has a first inductor (Lb), a first capacitor (Cb), a first diode (Db), a second diode (Dc), a first switch (Sb), and a second switch (Sc). The series connection of the first inductor (Lb) and the first switch (Sb) receives the pulsating voltage (Vrec). The cathode of the second diode (Dc) is connected to the cathode of the first diode (Db) and the first capacitor (Cb). The series connection of the first diode (Db) and the first capacitor (Cb) is connected in parallel to the first switch (Sb). The second switch (Sc) is connected in parallel to the second diode (Dc).

当該第5の態様において前記制御回路(9)は前記第1スイッチ(Sb)および前記第2スイッチ(Sc)のオン、オフを制御し、前記第1スイッチ(Sb)のオン、オフによって前記脈動電圧(Vrec)を昇圧して前記第1コンデンサ(Cb)に前記昇圧電圧(Vc)が得られる。前記第2スイッチ(Sc)がオンするときには、前記第2ダイオード(Dc)と前記第1コンデンサ(Cb)との直列接続から、前記昇圧電圧(Vc)が前記第1電源線(LH)と前記第2電源線(LL)との間に印加される。前記第2スイッチ(Sc)がオフするときには、前記第2ダイオード(Dc)と前記第1コンデンサ(Cb)との前記直列接続から、前記脈動電圧(Vrec)が前記第1電源線(LH)と前記第2電源線(LL)との間に印加される。 In the fifth aspect, the control circuit (9) controls the on/off of the first switch (Sb) and the second switch (Sc), and the on/off of the first switch (Sb) boosts the pulsating voltage (Vrec) to obtain the boosted voltage (Vc) in the first capacitor (Cb). When the second switch (Sc) is turned on, the boosted voltage (Vc) is applied between the first power supply line (LH) and the second power supply line (LL) from the series connection of the second diode (Dc) and the first capacitor (Cb). When the second switch (Sc) is turned off, the pulsating voltage (Vrec) is applied between the first power supply line (LH) and the second power supply line (LL) from the series connection of the second diode (Dc) and the first capacitor (Cb).

第5の態様にかかる電力変換装置によれば、前記アクティブバッファ回路が得られる。 The power conversion device according to the fifth aspect provides the active buffer circuit.

本開示の電力変換装置(101)の第6の態様は、その第5の態様であって、前記アクティブバッファ回路(4C,4D)は、前記第1インダクタ(Lb)を介して前記第1スイッチ(Sb)および前記第1ダイオード(Db)のアノードに接続されるアノードと、前記第2ダイオード(Dc)のアノードに接続されるカソードとを含む第3ダイオード(Dr)を更に有する。前記整流回路(23C)は、前記単相交流電圧(Vi)を全波整流して整流電圧(|Vi|)を出力するダイオードブリッジ(2C);および前記整流電圧(|Vi|)の高域を減衰させて前記脈動電圧(Vrec)を得るローパスフィルタ(3C)を有する。前記ローパスフィルタ(3C)は、第2インダクタ(Li)および第2コンデンサ(Ci)を有し;前記第2インダクタ(Li)と前記第2コンデンサ(Ci)との直列接続が前記整流電圧(|Vi|)を受けて、前記第2コンデンサ(Ci)において前記脈動電圧(Vrec)を得る。 A sixth aspect of the power conversion device (101) disclosed herein is the fifth aspect, wherein the active buffer circuit (4C, 4D) further includes a third diode (Dr) having an anode connected to the anode of the first switch (Sb) and the first diode (Db) via the first inductor (Lb) and a cathode connected to the anode of the second diode (Dc). The rectifier circuit (23C) includes a diode bridge (2C) that full-wave rectifies the single-phase AC voltage (Vi) and outputs a rectified voltage (|Vi|); and a low-pass filter (3C) that attenuates high frequencies of the rectified voltage (|Vi|) to obtain the pulsating voltage (Vrec). The low-pass filter (3C) has a second inductor (Li) and a second capacitor (Ci); the series connection of the second inductor (Li) and the second capacitor (Ci) receives the rectified voltage (|Vi|), and the pulsating voltage (Vrec) is obtained at the second capacitor (Ci).

本開示の電力変換装置(101)の第7の態様は、その第6の態様であって、前記第1コンデンサ(Cb)は前記第2ダイオード(Dc)を経由した前記デュアルアクティブブリッジコンバータ(5)からの回生電流によって充電される。 A seventh aspect of the power conversion device (101) of the present disclosure is the sixth aspect, in which the first capacitor (Cb) is charged by regenerative current from the dual active bridge converter (5) via the second diode (Dc).

本開示の電力変換装置(101)の第8の態様は、その第6の態様であって、前記アクティブバッファ回路(4D)は、前記第3ダイオード(Dr)と並列に接続され、オンして前記第3ダイオード(Dr)の逆方向へ電流が流れることを許す第3スイッチ(Sr)を更に備える。 An eighth aspect of the power conversion device (101) of the present disclosure is the sixth aspect, wherein the active buffer circuit (4D) further includes a third switch (Sr) connected in parallel with the third diode (Dr) and turned on to allow current to flow in the reverse direction of the third diode (Dr).

第6の態様にかかる電力変換装置、第7の態様にかかる電力変換装置、および第8の態様にかかる電力変換装置によれば、前記整流電圧から前記脈動電圧が得られる。 In the power conversion device according to the sixth aspect, the power conversion device according to the seventh aspect, and the power conversion device according to the eighth aspect, the pulsating voltage is obtained from the rectified voltage.

本開示の電力変換装置(101)の第9の態様は、その第5の態様であって、前記整流回路(23A,23B)は、前記単相交流電圧(Vi)を受け、前記単相交流電圧(Vi)の高域が減衰した濾波後単相交流電圧(Vif)を出力するローパスフィルタ(3A);および前記濾波後単相交流電圧(Vif)を受けて前記脈動電圧(Vrec)を生成する全波整流ブリッジ(2A,2B)を有する。 A ninth aspect of the power conversion device (101) of the present disclosure is the fifth aspect thereof, in which the rectifier circuit (23A, 23B) includes a low-pass filter (3A) that receives the single-phase AC voltage (Vi) and outputs a filtered single-phase AC voltage (Vif) in which the high frequencies of the single-phase AC voltage (Vi) are attenuated; and a full-wave rectifier bridge (2A, 2B) that receives the filtered single-phase AC voltage (Vif) and generates the pulsating voltage (Vrec).

当該第9の態様において前記全波整流ブリッジ(2A,2B)は、第1入力端(Psi);前記第1入力端(Psi)との間に前記濾波後単相交流電圧(Vif)を受ける第2入力端(Pri);前記第1入力端(Psi)に接続されるアノードと、前記第1インダクタ(Lb)に接続されるカソードとを備える第4ダイオード(Dsb);前記第2入力端(Pri)に接続されるアノードと、前記第1インダクタ(Lb)に接続されるカソードとを備える第5ダイオード(Drb);前記第1入力端(Psi)に接続されるアノードと、前記第1電源線(LH)に接続されるカソードとを備える第6ダイオード(Dsp);前記第2入力端(Pri)に接続されるアノードと、前記第1電源線(LH)に接続されるカソードとを備える第7ダイオード(Drp);前記第1入力端(Psi)に接続されるカソードと、前記第2電源線(LL)に接続されるアノードとを備える第8ダイオード(Dsn);および前記第2入力端(Pri)に接続されるカソードと、前記第2電源線(LL)に接続されるアノードとを備える第9ダイオード(Drn)を含む。 In the ninth aspect, the full-wave rectifier bridge (2A, 2B) includes a first input terminal (Psi); a second input terminal (Pri) that receives the filtered single-phase AC voltage (Vif) between the first input terminal (Psi); a fourth diode (Dsb) having an anode connected to the first input terminal (Psi) and a cathode connected to the first inductor (Lb); a fifth diode (Drb) having an anode connected to the second input terminal (Pri) and a cathode connected to the first inductor (Lb); a sixth diode (Dsp) having an anode connected to the second input terminal (Pri) and a cathode connected to the first power supply line (LH); a seventh diode (Drp) having an anode connected to the second input terminal (Pri) and a cathode connected to the first power supply line (LH); an eighth diode (Dsn) having a cathode connected to the first input terminal (Psi) and an anode connected to the second power supply line (LL); and a ninth diode (Drn) having a cathode connected to the second input terminal (Pri) and an anode connected to the second power supply line (LL).

本開示の電力変換装置(101)の第10の態様は、その第9の態様であって、前記全波整流ブリッジ(2B)は、前記第6ダイオード(Dsp)に対して並列に接続され、オンして前記第6ダイオード(Dsp)の逆方向へ電流が流れることを許す第3スイッチ(Ssp);前記第7ダイオード(Drp)に対して並列に接続され、オンして前記第7ダイオード(Drp)の逆方向へ電流が流れることを許す第4スイッチ(Srp);前記第8ダイオード(Dsn)に対して並列に接続され、オンして前記第8ダイオード(Dsn)の逆方向へ電流が流れることを許す第5スイッチ(Ssn);および前記第9ダイオード(Drn)に対して並列に接続され、オンして前記第9ダイオード(Drn)の逆方向へ電流が流れることを許す第6スイッチ(Srn)を更に含む。 A tenth aspect of the power conversion device (101) of the present disclosure is the ninth aspect thereof, wherein the full-wave rectifier bridge (2B) further includes a third switch (Ssp) connected in parallel to the sixth diode (Dsp) and turned on to allow current to flow in the reverse direction of the sixth diode (Dsp); a fourth switch (Srp) connected in parallel to the seventh diode (Drp) and turned on to allow current to flow in the reverse direction of the seventh diode (Drp); a fifth switch (Ssn) connected in parallel to the eighth diode (Dsn) and turned on to allow current to flow in the reverse direction of the eighth diode (Dsn); and a sixth switch (Srn) connected in parallel to the ninth diode (Drn) and turned on to allow current to flow in the reverse direction of the ninth diode (Drn).

本開示の電力変換装置(101)の第11の態様は、その第9の態様であって、前記第1コンデンサ(Cb)は前記第2ダイオード(Dc)を経由した前記デュアルアクティブブリッジコンバータ(5)からの回生電流によって充電される。 An eleventh aspect of the power conversion device (101) of the present disclosure is the ninth aspect, in which the first capacitor (Cb) is charged by regenerative current from the dual active bridge converter (5) via the second diode (Dc).

第9の態様にかかる電力変換装置、第10の態様にかかる電力変換装置、および第11の態様にかかる電力変換装置によれば、第6の態様にいう第3ダイオードにおける定常オン損失が回避される。 The power conversion device according to the ninth aspect, the power conversion device according to the tenth aspect, and the power conversion device according to the eleventh aspect avoid steady-state on-state loss in the third diode according to the sixth aspect.

本開示の電力変換装置(101)の第12の態様は、その第1から第11の態様のいずれかであって、前記制御回路(9)は、前記デュアルアクティブブリッジコンバータ(5)に対し、前記位相差(φ)を前記単相交流電圧(Vi)の周波数の2倍の周波数成分を有して変動させ;前記脈動電圧(Vrec)が極大となる前記単相交流電圧(Vi)の位相(θ=(2n+1)π/2)における前記位相差(φ)を、前記脈動電圧(Vrec)が極小となる前記単相交流電圧の前記位相(θ=nπ)における前記位相差(φ)よりも大きくさせる。 A twelfth aspect of the power conversion device (101) of the present disclosure is any one of the first to eleventh aspects, wherein the control circuit (9) fluctuates the phase difference (φ) with a frequency component twice the frequency of the single-phase AC voltage (Vi) for the dual active bridge converter (5); and makes the phase difference (φ) at the phase (θ = (2n + 1)π/2) of the single-phase AC voltage (Vi) where the ripple voltage (Vrec) is maximized larger than the phase difference (φ) at the phase (θ = nπ) of the single-phase AC voltage where the ripple voltage (Vrec) is minimized.

第12の態様にかかる電力変換装置によれば、電力変換装置に入力される電流の波形の歪みが小さい。 The power conversion device according to the twelfth aspect has little distortion in the waveform of the current input to the power conversion device.

本開示の電力変換装置(101)の第13の態様は、その第12の態様であって、前記デュアルアクティブブリッジコンバータ(5)の制御周期(T)において、第1期間(Tca:M11,M12,M21)、第2期間(Tra:M22)、第3期間(Tcb:M31,M32,M41)、および第4期間(Trb:M42)がこの順に経過する。 A thirteenth aspect of the power conversion device (101) of the present disclosure is the twelfth aspect, in which, during the control period (T) of the dual active bridge converter (5), a first period (Tca: M11, M12, M21), a second period (Tra: M22), a third period (Tcb: M31, M32, M41), and a fourth period (Trb: M42) pass in this order.

当該第13の態様において、前記第1期間(Tca:M11,M12,M21)および前記第3期間(Tcb:M31,M32,M41)において、前記一対の入力端(5a,5b)の間に前記昇圧電圧(Vc)が印加され、前記第2期間(Tra:M22)および前記第4期間(Trb:M42)において、前記一対の入力端(5a,5b)の間に前記脈動電圧(Vrec)が印加される。 In the thirteenth aspect, the boost voltage (Vc) is applied between the pair of input terminals (5a, 5b) during the first period (Tca: M11, M12, M21) and the third period (Tcb: M31, M32, M41), and the pulsating voltage (Vrec) is applied between the pair of input terminals (5a, 5b) during the second period (Tra: M22) and the fourth period (Trb: M42).

本開示の電力変換装置(101)の第14の態様は、その第13の態様であって、前記デュアルアクティブブリッジコンバータ(5)の制御周期(T)において、前記第1期間(Tca:M11,M12,M21)、前記第2期間(Tra:M22)、第5期間(Tza:M23)、前記第3期間(Tcb:M31,M32,M41)、前記第4期間(Trb:M42)、および第6期間(Tzb:M43)がこの順に経過する。前記第5期間(Tza:M23)および前記第6期間(Tzb:M43)において前記一次側電圧(VA)は零である。 A fourteenth aspect of the power conversion device (101) of the present disclosure is the thirteenth aspect thereof, wherein, in the control period (T) of the dual active bridge converter (5), the first period (Tca: M11, M12, M21), the second period (Tra: M22), the fifth period (Tza: M23), the third period (Tcb: M31, M32, M41), the fourth period (Trb: M42), and the sixth period (Tzb: M43) pass in this order. The primary side voltage (VA) is zero in the fifth period (Tza: M23) and the sixth period (Tzb: M43).

第13の態様にかかる電力変換装置および第14の態様にかかる電力変換装置によれば、前記脈動電圧が極小となる前記単相交流電圧の前記位相およびその近傍において電力変換装置に入力される電流の波形の歪みが小さい。 The power conversion device according to the thirteenth and fourteenth aspects has small distortion in the waveform of the current input to the power conversion device at and near the phase of the single-phase AC voltage where the pulsating voltage is minimal.

本開示の電力変換装置(101)の第15の態様は、その第12の態様であって、前記制御回路(9)は、前記デュアルアクティブブリッジコンバータ(5)に対し、前記位相差(φ)を前記単相交流電圧(Vi)の周波数の4倍の周波数成分をも有して変動させ;前記脈動電圧(Vrec)が極大となる前記単相交流電圧(Vi)の前記位相(θ=(2n+1)π/2)において前記位相差(φ)に極小値を採らせ;前記脈動電圧(Vrec)が極小となる前記単相交流電圧(Vi)の前記位相(θ=nπ)と、前記脈動電圧(Vrec)が極大となる前記単相交流電圧の前記位相(θ=(2n+1)π/2)との間の前記単相交流電圧の前記位相(θ)において前記位相差(φ)に極大値を採らせる。 A fifteenth aspect of the power conversion device (101) of the present disclosure is the twelfth aspect thereof, in which the control circuit (9) causes the dual active bridge converter (5) to fluctuate the phase difference (φ) to have a frequency component four times the frequency of the single-phase AC voltage (Vi); causes the phase difference (φ) to take a minimum value at the phase (θ = (2n + 1)π/2) of the single-phase AC voltage (Vi) where the ripple voltage (Vrec) is maximized; and causes the phase difference (φ) to take a maximum value at the phase (θ) of the single-phase AC voltage between the phase (θ = nπ) of the single-phase AC voltage (Vi) where the ripple voltage (Vrec) is minimized and the phase (θ = (2n + 1)π/2) of the single-phase AC voltage where the ripple voltage (Vrec) is maximized.

本開示の電力変換装置(101)の第16の態様は、その第15の態様であって、前記デュアルアクティブブリッジコンバータ(5)の制御周期(T)において、第1期間(Trc:M51,M52,M61)、第2期間(Tcc:M62)、第3期間(Trd:M71,M72,M81)、および第4期間(Tcd:M82)がこの順に経過する。 A sixteenth aspect of the power conversion device (101) of the present disclosure is the fifteenth aspect thereof, in which, during the control period (T) of the dual active bridge converter (5), a first period (Trc: M51, M52, M61), a second period (Tcc: M62), a third period (Trd: M71, M72, M81), and a fourth period (Tcd: M82) pass in this order.

当該第16の態様において、前記第1期間(Trc:M51,M52,M61)および前記第3期間(Trd:M71,M72,M81)において、前記一対の入力端(5a,5b)の間に前記脈動電圧(Vrec)が印加され、前記第2期間(Tcc:M62)および前記第4期間(Tcd:M82)において、前記一対の入力端(5a,5b)の間に前記昇圧電圧(Vc)が印加される。 In the sixteenth aspect, the pulsating voltage (Vrec) is applied between the pair of input terminals (5a, 5b) during the first period (Trc: M51, M52, M61) and the third period (Trd: M71, M72, M81), and the boosted voltage (Vc) is applied between the pair of input terminals (5a, 5b) during the second period (Tcc: M62) and the fourth period (Tcd: M82).

本開示の電力変換装置(101)の第17の態様は、その第16の態様であって、前記デュアルアクティブブリッジコンバータ(5)の制御周期(T)において、前記第1期間(Trc:M51,M52,M61)、前記第2期間(Tcc:M62)、第5期間(Tzc:M63)、前記第3期間(Trd:M71,M72,M81)、前記第4期間(Tcd:M82)、および第6期間(Tzd:M83)がこの順に経過する。前記第5期間(Tzc:M63)および前記第6期間(Tzd:M83)において前記一次側電圧(VA)は零である。 A 17th aspect of the power conversion device (101) of the present disclosure is the 16th aspect thereof, wherein, in the control period (T) of the dual active bridge converter (5), the first period (Trc: M51, M52, M61), the second period (Tcc: M62), the fifth period (Tzc: M63), the third period (Trd: M71, M72, M81), the fourth period (Tcd: M82), and the sixth period (Tzd: M83) pass in this order. The primary side voltage (VA) is zero during the fifth period (Tzc: M63) and the sixth period (Tzd: M83).

第15の態様にかかる電力変換装置、第16の態様にかかる電力変換装置、および第17の態様にかかる電力変換装置によれば、前記脈動電圧が極大となる前記単相交流電圧の前記位相およびその近傍において電力変換装置に入力される電流の波形の歪みが小さい。 The power conversion device according to the fifteenth aspect, the sixteenth aspect, and the seventeenth aspect of the present invention provide a power conversion device with small distortion in the waveform of the current input to the power conversion device at and near the phase of the single-phase AC voltage where the pulsating voltage is at its maximum.

本開示の電力変換装置(101)の第18の態様は、その第1から第17の態様のいずれかであって、前記デュアルアクティブブリッジコンバータ(5)の第1の制御周期(Tca,Tra,Tza,Tcb,Trb,Tzb)において、第1期間(Tca:M11,M12,M21)、第2期間(Tra:M22)、第3期間(Tcb:M31,M32,M41)、および第4期間(Trb:M42)がこの順に経過する。前記デュアルアクティブブリッジコンバータ(5)の第2の制御周期(Trc,Tcc,Tzc,Trd,Tcd,Tzd)において、第5期間(Trc:M51,M52,M61)、第6期間(Tcc:M62)、第7期間(Trd:M71,M72,M81)、および第8期間(Tcd:M82)がこの順に経過する。 The 18th aspect of the power conversion device (101) of the present disclosure is any one of the first to 17th aspects, in which, in the first control period (Tca, Tra, Tza, Tcb, Trb, Tzb) of the dual active bridge converter (5), a first period (Tca: M11, M12, M21), a second period (Tra: M22), a third period (Tcb: M31, M32, M41), and a fourth period (Trb: M42) pass in this order. In the second control period (Trc, Tcc, Tzc, Trd, Tcd, Tzd) of the dual active bridge converter (5), a fifth period (Trc: M51, M52, M61), a sixth period (Tcc: M62), a seventh period (Trd: M71, M72, M81), and an eighth period (Tcd: M82) pass in this order.

当該第18の態様において前記制御回路(9)は前記アクティブバッファ回路(4A,4C,4D)に、前記第1期間(Tca:M11,M12,M21)、前記第3期間(Tcb:M31,M32,M41)、前記第6期間(Tcc:M62)および前記第8期間(Tcd:M82)において、前記一対の入力端(5a,5b)の間に前記昇圧電圧(Vc)を印加させ;前記第2期間(Tra:M22)、前記第4期間(Trb:M42)、前記第5期間(Trc:M51,M52,M61)、前記第7期間(Trd:M71,M72,M81)において、前記一対の入力端(5a,5b)の間に前記脈動電圧(Vrec)を印加させる。 In the 18th aspect, the control circuit (9) causes the active buffer circuit (4A, 4C, 4D) to apply the boost voltage (Vc) between the pair of input terminals (5a, 5b) during the first period (Tca: M11, M12, M21), the third period (Tcb: M31, M32, M41), the sixth period (Tcc: M62), and the eighth period (Tcd: M82); and to apply the pulsating voltage (Vrec) between the pair of input terminals (5a, 5b) during the second period (Tra: M22), the fourth period (Trb: M42), the fifth period (Trc: M51, M52, M61), and the seventh period (Trd: M71, M72, M81).

当該第18の態様において脈動電圧(Vrec)が極大となる前記単相交流電圧(Vi)の位相(θ=(2n+1)π/2)において前記第2の制御周期(Trc,Tcc,Tzc,Trd,Tcd,Tzd)が採用され、前記脈動電圧(Vrec)が極小となる前記単相交流電圧(Vi)の位相(θ=nπ)において前記第1の制御周期(Tca,Tra,Tza,Tcb,Trb,Tzb)が採用される。 In the 18th aspect, the second control period (Trc, Tcc, Tzc, Trd, Tcd, Tzd) is adopted in the phase (θ=(2n+1)π/2) of the single-phase AC voltage (Vi) where the pulsating voltage (Vrec) is at its maximum, and the first control period (Tca, Tra, Tza, Tcb, Trb, Tzb) is adopted in the phase (θ=nπ) of the single-phase AC voltage (Vi) where the pulsating voltage (Vrec) is at its minimum.

第18の態様にかかる電力変換装置によれば、前記脈動電圧が極大となる前記単相交流電圧の前記位相およびその近傍において電力変換装置に入力される電流の波形の歪みが小さく、前記脈動電圧が極小となる前記単相交流電圧の前記位相およびその近傍において電力変換装置に入力される電流の波形の歪みが小さい。 According to the power conversion device of the 18th aspect, the distortion of the waveform of the current input to the power conversion device is small in the phase of the single-phase AC voltage where the pulsating voltage is at its maximum and in its vicinity, and the distortion of the waveform of the current input to the power conversion device is small in the phase of the single-phase AC voltage where the pulsating voltage is at its minimum and in its vicinity.

本開示の電力変換装置(101)の第19の態様は、その第1から第18の態様のいずれかであって、前記位相差(φ)は前記デュアルアクティブブリッジコンバータから出力される電流(Io)のフィードバック制御を受ける。 A 19th aspect of the power conversion device (101) of the present disclosure is any one of the first to eighteenth aspects, in which the phase difference (φ) is subject to feedback control of the current (Io) output from the dual active bridge converter.

第19の態様にかかる電力変換装置によれば、電力変換装置から出力される電流の定常化に寄与する。 The power conversion device according to the 19th aspect contributes to stabilizing the current output from the power conversion device.

本開示の電力変換装置(101)の第20の態様は、第1電源線(LH)と第2電源線(LL)とを含む直流リンク(7);単相交流電圧(Vi)が全波整流かつ高域減衰された脈動電圧(Vrec)を受けて、前記脈動電圧(Vrec)を昇圧した昇圧電圧(Vc)または前記脈動電圧(Vrec)を前記直流リンク(7)へ出力する昇圧回路(4A,4D);前記第1電源線(LH)と前記第2電源線(LL)との間に接続される一対の入力端(5a,5b)を含む第1のブリッジ(51)と、一対の出力端(5c,5d)を含む第2のブリッジ(52)と、前記一対の入力端(5a,5b)と前記一対の出力端(5c,5d)との間で前記第1のブリッジ(51)と前記第2のブリッジ(52)とを接続するトランス(50)を含むデュアルアクティブブリッジコンバータ(5);および前記昇圧回路(4A,4D)および前記デュアルアクティブブリッジコンバータ(5)の動作を制御する制御回路(9)を備える。 A twentieth aspect of the power conversion device (101) of the present disclosure includes a DC link (7) including a first power line (LH) and a second power line (LL); a boost circuit (4A, 4D) that receives a pulsating voltage (Vrec) obtained by full-wave rectification and high-frequency attenuation of a single-phase AC voltage (Vi) and outputs a boosted voltage (Vc) obtained by boosting the pulsating voltage (Vrec) or the pulsating voltage (Vrec) to the DC link (7); and a pair of input terminals (5a, 5b) connected between the first power line (LH) and the second power line (LL). a dual active bridge converter (5) including a first bridge (51) including a pair of input terminals (5a, 5b), a second bridge (52) including a pair of output terminals (5c, 5d), and a transformer (50) connecting the first bridge (51) and the second bridge (52) between the pair of input terminals (5a, 5b) and the pair of output terminals (5c, 5d); and a control circuit (9) that controls the operation of the boost circuit (4A, 4D) and the dual active bridge converter (5).

当該第20の態様において、前記デュアルアクティブブリッジコンバータ(5)の第1の制御周期(Tca,Tra,Tza,Tcb,Trb,Tzb)において、第1期間(Tca:M11,M12,M21)、第2期間(Tra:M22)、第3期間(Tcb:M31,M32,M41)、および第4期間(Trb:M42)がこの順に経過する。 In the twentieth aspect, in the first control period (Tca, Tra, Tza, Tcb, Trb, Tzb) of the dual active bridge converter (5), the first period (Tca: M11, M12, M21), the second period (Tra: M22), the third period (Tcb: M31, M32, M41), and the fourth period (Trb: M42) pass in this order.

当該第20の態様において、前記デュアルアクティブブリッジコンバータ(5)の第2の制御周期(Trc,Tcc,Tzc,Trd,Tcd,Tzd)において、第5期間(Trc:M51,M52,M61)、第6期間(Tcc:M62)、第7期間(Trd:M71,M72,M81)、および第8期間(Tcd:M82)がこの順に経過する。 In the twentieth aspect, in the second control period (Trc, Tcc, Tzc, Trd, Tcd, Tzd) of the dual active bridge converter (5), a fifth period (Trc: M51, M52, M61), a sixth period (Tcc: M62), a seventh period (Trd: M71, M72, M81), and an eighth period (Tcd: M82) pass in this order.

当該第20の態様において、前記制御回路(9)は前記昇圧回路(4)に、前記第1期間(Tca:M11,M12,M21)、前記第3期間(Tcb:M31,M32,M41)、前記第6期間(Tcc:M62)および前記第8期間(Tcd:M82)において、前記一対の入力端(5a,5b)の間に前記昇圧電圧(Vc)を印加させ;前記第2期間(Tra:M22)、前記第4期間(Trb:M42)、前記第5期間(Trc:M51,M52,M61)、前記第7期間(Trd:M71,M72,M81)において、前記一対の入力端(5a,5b)の間に前記脈動電圧(Vrec)を印加させる。 In the twentieth aspect, the control circuit (9) causes the boost circuit (4) to apply the boost voltage (Vc) between the pair of input terminals (5a, 5b) during the first period (Tca: M11, M12, M21), the third period (Tcb: M31, M32, M41), the sixth period (Tcc: M62), and the eighth period (Tcd: M82); and to apply the pulsating voltage (Vrec) between the pair of input terminals (5a, 5b) during the second period (Tra: M22), the fourth period (Trb: M42), the fifth period (Trc: M51, M52, M61), and the seventh period (Trd: M71, M72, M81).

当該第20の態様において、前記脈動電圧(Vrec)が極大となる前記単相交流電圧(Vi)の位相(θ=(2n+1)π/2)において前記第2の制御周期(Trc,Tcc,Tzc,Trd,Tcd,Tzd)が採用される。前記脈動電圧(Vrec)が極小となる前記単相交流電圧の位相(θ=nπ)において前記第1の制御周期(Tca,Tra,Tza,Tcb,Trb,Tzb)が採用される。 In the twentieth aspect, the second control period (Trc, Tcc, Tzc, Trd, Tcd, Tzd) is adopted in the phase (θ=(2n+1)π/2) of the single-phase AC voltage (Vi) where the pulsating voltage (Vrec) is at its maximum. The first control period (Tca, Tra, Tza, Tcb, Trb, Tzb) is adopted in the phase (θ=nπ) of the single-phase AC voltage where the pulsating voltage (Vrec) is at its minimum.

第20の態様にかかる電力変換装置によれば、前記脈動電圧が極大となる前記単相交流電圧の前記位相およびその近傍において電力変換装置に入力される電流の波形の歪みが小さく、前記脈動電圧が極小となる前記単相交流電圧の前記位相およびその近傍において電力変換装置に入力される電流の波形の歪みが小さい。 According to the power conversion device of the twentieth aspect, the distortion of the waveform of the current input to the power conversion device is small in the phase of the single-phase AC voltage where the pulsating voltage is at its maximum and in its vicinity, and the distortion of the waveform of the current input to the power conversion device is small in the phase of the single-phase AC voltage where the pulsating voltage is at its minimum and in its vicinity.

本開示の電力変換装置(101)の第21の態様は、その第20の態様であって、前記単相交流電圧(Vi)を全波整流して整流電圧(|Vi|)を出力するダイオードブリッジ(2C);および前記整流電圧(|Vi|)の高域を減衰させて前記脈動電圧(Vrec)を得るローパスフィルタ(3C)を更に備える。 A 21st aspect of the power conversion device (101) of the present disclosure is the 20th aspect thereof, further comprising a diode bridge (2C) that full-wave rectifies the single-phase AC voltage (Vi) and outputs a rectified voltage (|Vi|); and a low-pass filter (3C) that attenuates the high frequencies of the rectified voltage (|Vi|) to obtain the pulsating voltage (Vrec).

本開示の電力変換装置(101)の第22の態様は、その第20の態様であって、前記単相交流電圧(Vi)を受け、前記単相交流電圧(Vi)の高域が減衰した濾波後単相交流電圧(Vif)を出力するローパスフィルタ(3A);および前記濾波後単相交流電圧(Vif)を受けて前記脈動電圧(Vrec)を生成する全波整流ブリッジ(2A,2B)を更に備える。 A 22nd aspect of the power conversion device (101) of the present disclosure is the 20th aspect thereof, further comprising a low-pass filter (3A) that receives the single-phase AC voltage (Vi) and outputs a filtered single-phase AC voltage (Vif) in which the high frequencies of the single-phase AC voltage (Vi) are attenuated; and a full-wave rectifier bridge (2A, 2B) that receives the filtered single-phase AC voltage (Vif) and generates the pulsating voltage (Vrec).

第20の態様にかかる電力変換装置、第21の態様にかかる電力変換装置、および第22の態様にかかる電力変換装置によれば、前記脈動電圧が極大となる前記単相交流電圧の前記位相およびその近傍において電力変換装置に入力される電流の波形の歪みが小さく、前記脈動電圧が極小となる前記単相交流電圧の前記位相およびその近傍において電力変換装置に入力される電流の波形の歪みが小さい。 The power conversion device according to the 20th aspect, the power conversion device according to the 21st aspect, and the power conversion device according to the 22nd aspect have small distortions in the waveform of the current input to the power conversion device at and near the phase of the single-phase AC voltage where the pulsating voltage is at its maximum, and small distortions in the waveform of the current input to the power conversion device at and near the phase of the single-phase AC voltage where the pulsating voltage is at its minimum.

本実施の形態にかかる電力変換装置の構成を例示する回路図である。1 is a circuit diagram illustrating a configuration of a power conversion device according to an embodiment of the present invention; 制御回路の構成を例示するブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating the configuration of a control circuit. 諸デューティの電源位相への依存性を例示するグラフである。10 is a graph illustrating the dependency of various duties on the power supply phase. 放電制御部の動作およびデュアルアクティブブリッジ制御部の動作を例示するグラフである。10 is a graph illustrating the operation of a discharge control unit and the operation of a dual active-bridge control unit. 放電制御部の動作およびデュアルアクティブブリッジ制御部の動作を例示するグラフである。10 is a graph illustrating the operation of a discharge control unit and the operation of a dual active-bridge control unit. 電流、一次側電圧および二次側電圧の、それぞれの波形を例示するグラフである。4 is a graph illustrating waveforms of a current, a primary voltage, and a secondary voltage; 電力変換装置の一部を例示する回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a portion of a power conversion device. 電力変換装置の一部を例示する回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a portion of a power conversion device. 電力変換装置の一部を例示する回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a portion of a power conversion device. 電力変換装置の一部を例示する回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a part of a power conversion device. 電力変換装置の一部を例示する回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a part of a power conversion device. 電力変換装置の一部を例示する回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a portion of a power conversion device. 電力変換装置の一部を例示する回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a portion of a power conversion device. 電力変換装置の一部を例示する回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a portion of a power conversion device. 電力変換装置の一部を例示する回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a portion of a power conversion device. 電力変換装置の一部を例示する回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a part of a power conversion device. 電源位相と位相差との関係を例示するグラフである。10 is a graph illustrating the relationship between a power supply phase and a phase difference. 電源位相と平均値との関係を例示するグラフである。10 is a graph illustrating an example of the relationship between the power supply phase and an average value. 電源位相と諸量との関係を例示するグラフである。1 is a graph illustrating the relationship between the power supply phase and various quantities; 電源位相と諸量との関係を例示するグラフである。1 is a graph illustrating the relationship between the power supply phase and various quantities; 電流、一次側電圧および二次側電圧の、それぞれの波形を例示するグラフである。4 is a graph illustrating waveforms of a current, a primary voltage, and a secondary voltage; 電力変換装置の一部を例示する回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a portion of a power conversion device. 電力変換装置の一部を例示する回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a portion of a power conversion device. 電力変換装置の一部を例示する回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a portion of a power conversion device. 電力変換装置の一部を例示する回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a part of a power conversion device. 電力変換装置の一部を例示する回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a part of a power conversion device. 電力変換装置の一部を例示する回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a part of a power conversion device. 電力変換装置の一部を例示する回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a portion of a power conversion device. 電力変換装置の一部を例示する回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a portion of a power conversion device. 電力変換装置の一部を例示する回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a part of a power conversion device. 電力変換装置の一部を例示する回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a part of a power conversion device. 電源位相と位相差との関係を例示するグラフである。10 is a graph illustrating the relationship between a power supply phase and a phase difference. 電源位相と平均値との関係を例示するグラフである。10 is a graph illustrating an example of the relationship between the power supply phase and an average value. 電源位相と諸量との関係を例示するグラフである。1 is a graph illustrating the relationship between the power supply phase and various quantities; 電源位相と諸量との関係を例示するグラフである。1 is a graph illustrating the relationship between the power supply phase and various quantities; 電源位相と諸量との関係を例示するグラフである。10 is a graph illustrating the relationship between the power supply phase and various quantities; 電流、一次側電圧および二次側電圧の、それぞれの波形を例示するグラフである。4 is a graph illustrating waveforms of a current, a primary voltage, and a secondary voltage; 電力変換装置の一部を例示する回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a portion of a power conversion device. 電力変換装置の一部を例示する回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a portion of a power conversion device. 電力変換装置の一部を例示する回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a portion of a power conversion device. 電力変換装置の一部を例示する回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a portion of a power conversion device. 電源位相と諸量との関係を例示するグラフである。1 is a graph illustrating the relationship between the power supply phase and various quantities; 電源位相と諸量との関係を例示するグラフである。1 is a graph illustrating the relationship between the power supply phase and various quantities; 電流、一次側電圧および二次側電圧の、それぞれの波形を例示するグラフである。4 is a graph illustrating waveforms of a current, a primary voltage, and a secondary voltage; 電力変換装置の一部を例示する回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a portion of a power conversion device. 電力変換装置の一部を例示する回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a portion of a power conversion device. 電源位相と諸量との関係を例示するグラフである。1 is a graph illustrating the relationship between the power supply phase and various quantities; 電源位相と諸量との関係を例示するグラフである。1 is a graph illustrating the relationship between the power supply phase and various quantities; 電力変換装置の第1の変形を部分的に示す回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram partially showing a first modification of the power conversion device. 第2の変形での、電源位相θと諸量との関係を例示するグラフである。10 is a graph illustrating the relationship between the power supply phase θ and various quantities in a second modification. 第2の変形での、電源位相θと諸量との関係を例示するグラフである。10 is a graph illustrating the relationship between the power supply phase θ and various quantities in a second modification. 第2の変形での、電源位相θと諸量との関係を例示するグラフである。10 is a graph illustrating the relationship between the power supply phase θ and various quantities in a second modification. 電力変換装置の第3変形を部分的に示す回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram partially showing a third modification of the power conversion device. 電力変換装置の第4変形を部分的に示す回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram partially showing a fourth modification of the power conversion device.

<全体的な構成>
図1は本実施の形態にかかる電力変換装置101の構成を例示する回路図である。電力変換装置101は整流回路23C、直流リンク7、アクティブバッファ回路4D、DABコンバータ5を備える。制御回路9はアクティブバッファ回路4DおよびDABコンバータ5を制御する。電力変換装置101が制御回路9を備えると見ることもできる。
<Overall structure>
1 is a circuit diagram illustrating the configuration of a power conversion device 101 according to this embodiment. The power conversion device 101 includes a rectifier circuit 23C, a DC link 7, an active buffer circuit 4D, and a DAB converter 5. A control circuit 9 controls the active buffer circuit 4D and the DAB converter 5. The power conversion device 101 can also be considered to include the control circuit 9.

整流回路23Cは脈動電圧Vrecを出力する。脈動電圧Vrecは、単相交流電圧Viが全波整流かつ高域減衰されて得られる。単相交流電圧Viの振幅Vm、角周波数ω、時間tを導入すると、単相交流電圧ViはVm・sin(ωt)と表される。高域減衰分を無視すると、脈動電圧Vrecは、|Vm・sin(ωt)|と表される。単相交流電圧Viは単相電源1から整流回路23Cに印加される。 Rectifier circuit 23C outputs pulsating voltage Vrec. Pulsating voltage Vrec is obtained by full-wave rectifying and high-frequency attenuation of single-phase AC voltage Vi. When amplitude Vm, angular frequency ω, and time t of single-phase AC voltage Vi are introduced, single-phase AC voltage Vi can be expressed as Vm·sin(ωt). Ignoring the high-frequency attenuation, pulsating voltage Vrec can be expressed as |Vm·sin(ωt)|. Single-phase AC voltage Vi is applied to rectifier circuit 23C from single-phase power supply 1.

直流リンク7は第1電源線LHと第2電源線LLとを含む。第1電源線LHの電位は第2電源線LLの電位に対して正の電圧V1で高い。 The DC link 7 includes a first power supply line LH and a second power supply line LL. The potential of the first power supply line LH is higher than the potential of the second power supply line LL by a positive voltage V1.

アクティブバッファ回路4Dは、整流回路23Cから脈動電圧Vrecを受けてこれを昇圧して昇圧電圧Vcを得る昇圧回路として機能する。このアクティブバッファ回路4Dは、整流回路23Cから入力される入力電力Piを部分的にバッファリングして、電力Pdc=を直流リンク7へ出力する。 The active buffer circuit 4D functions as a boost circuit that receives the pulsating voltage Vrec from the rectifier circuit 23C and boosts it to obtain the boosted voltage Vc. This active buffer circuit 4D partially buffers the input power Pi input from the rectifier circuit 23C and outputs power Pdc= to the DC link 7.

電力変換装置101が力率1で動作すると想定して、単相電源1から整流回路23Cへ流れる入力電流IiはIm・sin(ωt)と表される。入力電力PiはVi・Ii=Vm・Im・sin(ωt)と表される。 Assuming that the power conversion device 101 operates at a power factor of 1, the input current Ii flowing from the single-phase power supply 1 to the rectifier circuit 23C is expressed as Im·sin(ωt). The input power Pi is expressed as Vi·Ii=Vm·Im·sin 2 (ωt).

入力電力Piはその第1部分Pbと第2部分Prとの和である。入力電力Piの第1部分Pbは、正かつ1/2以下の係数kを導入して、式(1)で表される。入力電力Piの第2部分Prは、入力電力Piの(1-k)倍であって、式(2)で表される。 The input power Pi is the sum of its first portion Pb and second portion Pr. The first portion Pb of the input power Pi is expressed by equation (1) using a coefficient k that is positive and less than or equal to 1/2. The second portion Pr of the input power Pi is (1-k) times the input power Pi and is expressed by equation (2).

第1部分Pbに対して単相交流電圧Viの四分の一周期分で遅相する遅相電力Pcを想定する。遅相電力Pcは、いずれも後述されるコンデンサCbからスイッチScを介して直流リンク7へ出力される。遅相電力Pcは式(3)で表される。 Let us assume that the lagging power Pc lags the first portion Pb by a quarter cycle of the single-phase AC voltage Vi. The lagging power Pc is output from the capacitor Cb (described below) via the switch Sc to the DC link 7. The lagging power Pc is expressed by equation (3).

アクティブバッファ回路4Dは、例えば遅相電力Pcと第2部分Prとを合成して電力Pdc=Pc+Pr=(Vm・Im/2)[1-(1-2k)cos(2ωt)]を生成する。 The active buffer circuit 4D, for example, combines the phase-lagging power Pc and the second portion Pr to generate power Pdc = Pc + Pr = (Vm · Im/2) [1 - (1 - 2k) cos(2ωt)].

制御回路9は、アクティブバッファ回路4Dを制御して、かかる合成と生成とをアクティブバッファ回路4Dに行わせる。 The control circuit 9 controls the active buffer circuit 4D to cause it to perform this synthesis and generation.

第1部分Pbは直流成分Pbdと、交流成分Pbaとの和である。直流成分Pbdは式(4)で表される。交流成分Pbaは式(5)で表される。 The first portion Pb is the sum of the DC component Pbd and the AC component Pba. The DC component Pbd is expressed by equation (4). The AC component Pba is expressed by equation (5).

交流成分Pbaを、単相交流電圧Viの四分の一周期分で遅相させた遅相電力Pyを導入する。遅相電力Pyは式(6)で表される。遅相電力Pcは遅相電力Pyと直流成分Pbdとの和である。 The lagging power Py is introduced by lagging the AC component Pba by a quarter cycle of the single-phase AC voltage Vi. The lagging power Py is expressed by equation (6). The lagging power Pc is the sum of the lagging power Py and the DC component Pbd.

例えばアクティブバッファ回路4Dは、遅相電力Pyと、直流成分Pbdと、第2部分Prとを合成して、電力Pdcを生成する。 For example, the active buffer circuit 4D combines the phase-lag power Py, the DC component Pbd, and the second portion Pr to generate power Pdc.

制御回路9は、アクティブバッファ回路4Dを制御して、かかる合成と生成とをアクティブバッファ回路4Dに行わせる。 The control circuit 9 controls the active buffer circuit 4D to cause it to perform this synthesis and generation.

DABコンバータ5は、第1のブリッジであるDC-AC変換部51と、第2のブリッジであるAC-DC変換部52と、トランス50とを含む。 The DAB converter 5 includes a DC-AC conversion unit 51, which is a first bridge, an AC-DC conversion unit 52, which is a second bridge, and a transformer 50.

DC-AC変換部51は、第1電源線LHと第2電源線LLとの間で接続される一対の入力端5a,5bを含む。電圧V1は入力端5bを基準とした入力端5aの電圧であるとも言える。 The DC-AC conversion unit 51 includes a pair of input terminals 5a and 5b connected between the first power line LH and the second power line LL. Voltage V1 can also be considered the voltage at input terminal 5a relative to input terminal 5b.

AC-DC変換部52は、一対の出力端5c,5dを含む。 The AC-DC conversion unit 52 includes a pair of output terminals 5c and 5d.

トランス50は、一対の入力端5a,5bと、一対の出力端5c,5dとの間で、DC-AC変換部51とAC-DC変換部52とを接続する。 The transformer 50 connects the DC-AC conversion unit 51 and the AC-DC conversion unit 52 between a pair of input terminals 5a, 5b and a pair of output terminals 5c, 5d.

制御回路9は、DABコンバータ5に、トランス50の一次側電圧VAと二次側電圧VBとの位相差φを可変に制御させる。位相差φの制御については後に詳述される。 The control circuit 9 causes the DAB converter 5 to variably control the phase difference φ between the primary voltage VA and secondary voltage VB of the transformer 50. Control of the phase difference φ will be described in detail later.

<アクティブバッファ回路4D>
アクティブバッファ回路4Dは、インダクタLb、コンデンサCb、ダイオードDb,Dc、スイッチSb,Scを有する。
<Active buffer circuit 4D>
The active buffer circuit 4D includes an inductor Lb, a capacitor Cb, diodes Db and Dc, and switches Sb and Sc.

インダクタLbとスイッチSbとの直列接続が脈動電圧Vrecを受ける。ダイオードDcのカソードがダイオードDbのカソードおよびコンデンサCbに接続される。ダイオードDbとコンデンサCbとの直列接続がスイッチSbに並列に接続される。スイッチScはダイオードDcと並列に接続される。 The series connection of inductor Lb and switch Sb receives pulsating voltage Vrec. The cathode of diode Dc is connected to the cathode of diode Db and capacitor Cb. The series connection of diode Db and capacitor Cb is connected in parallel to switch Sb. Switch Sc is connected in parallel to diode Dc.

制御回路9はスイッチSbおよびスイッチScのオン、オフを制御する。スイッチSbのオン、オフによって脈動電圧Vrecを昇圧してコンデンサCbに昇圧電圧Vcが得られる(この観点から以降、昇圧電圧Vcがコンデンサ電圧Vcと称されることがある)。のスイッチScがオンするときには、ダイオードDcとコンデンサCbとの直列接続から、コンデンサ電圧Vcが第1電源線LHと第2電源線LLとの間に印加される。スイッチScがオフするときには、ダイオードDcとコンデンサCbとの直列接続から、脈動電圧Vrecが第1電源線LHと第2電源線LLとの間に印加される。 The control circuit 9 controls the on/off of the switches Sb and Sc. By turning the switch Sb on and off, the pulsating voltage Vrec is boosted to obtain the boosted voltage Vc in the capacitor Cb (from this perspective, the boosted voltage Vc may hereinafter be referred to as the capacitor voltage Vc). When the switch Sc is on, the capacitor voltage Vc is applied between the first power line LH and the second power line LL via the series connection of the diode Dc and the capacitor Cb. When the switch Sc is off, the pulsating voltage Vrec is applied between the first power line LH and the second power line LL via the series connection of the diode Dc and the capacitor Cb.

アクティブバッファ回路4Dは、ダイオードDrを更に有する。ダイオードDrのアノードは、インダクタLbを介してスイッチSbおよびダイオードDbのアノードに接続される。ダイオードDrのカソードは、ダイオードDcのアノードに接続される。 The active buffer circuit 4D further includes a diode Dr. The anode of the diode Dr is connected to the switch Sb and the anode of the diode Db via the inductor Lb. The cathode of the diode Dr is connected to the anode of the diode Dc.

整流回路23Cは、ダイオードブリッジ2Cおよびローパスフィルタ3Cを有する。ダイオードブリッジ2Cは、単相交流電圧Viを全波整流して整流電圧|Vi|を出力する。 The rectifier circuit 23C includes a diode bridge 2C and a low-pass filter 3C. The diode bridge 2C full-wave rectifies the single-phase AC voltage Vi and outputs the rectified voltage |Vi|.

ローパスフィルタ3Cは、整流電圧|Vi|の高域を減衰させて脈動電圧Vrecを得る。具体的にはローパスフィルタ3Cは、インダクタLiおよびコンデンサCiを有する。インダクタLiとコンデンサCiとの直列接続が整流電圧|Vi|を受けて、コンデンサCiにおいて脈動電圧Vrecが得られる。これと相対してローパスフィルタ3Cは、後述される電流Ir、インダクタ電流Ibの高域を減衰させて、入力電流Iiへの影響を低減する、ともいえる。 Low-pass filter 3C attenuates the high frequencies of rectified voltage |Vi| to obtain pulsating voltage Vrec. Specifically, low-pass filter 3C has inductor Li and capacitor Ci. The series connection of inductor Li and capacitor Ci receives rectified voltage |Vi|, and pulsating voltage Vrec is obtained at capacitor Ci. Conversely, low-pass filter 3C attenuates the high frequencies of current Ir and inductor current Ib, which will be described later, thereby reducing their impact on input current Ii.

ローパスフィルタ3CにおけるインダクタLiとコンデンサCiとの接続点と、アクティブバッファ回路4DにおけるダイオードDbとスイッチSbとの接続点との間に、インダクタLbが接続されると見ることができる。 Inductor Lb can be seen as being connected between the connection point between inductor Li and capacitor Ci in low-pass filter 3C and the connection point between diode Db and switch Sb in active buffer circuit 4D.

電流Irは整流回路23Cと第1電源線LHとの間を流れる。電流IrはダイオードDrとスイッチSrとの並列接続に流れる。電流Irの正方向にはダイオードDrの順方向が採用される。 Current Ir flows between rectifier circuit 23C and first power line LH. Current Ir flows through the parallel connection of diode Dr and switch Sr. The forward direction of diode Dr is used for the positive direction of current Ir.

インダクタ電流IbはインダクタLbに流れる。インダクタ電流Ibは整流回路23CとスイッチSbとの間を流れる。インダクタ電流Ibの正方向にはインダクタLbからスイッチSbへ向かう方向が採用される。 Inductor current Ib flows through inductor Lb. Inductor current Ib flows between rectifier circuit 23C and switch Sb. The positive direction of inductor current Ib is from inductor Lb to switch Sb.

電流IcはコンデンサCbと第1電源線LHとの間を流れる。電流IcはスイッチScとダイオードDcとの並列接続に流れる。電流Icの正方向にはダイオードDcの逆方向が採用される。 Current Ic flows between capacitor Cb and the first power line LH. Current Ic flows through the parallel connection of switch Sc and diode Dc. The positive direction of current Ic is the reverse direction of diode Dc.

スイッチSr,Sb,Scのいずれも、例えばMOS型電界効果トランジスタ(MOSFET)によって実現され得る。 All of the switches Sr, Sb, and Sc can be realized, for example, by metal-oxide-semiconductor field-effect transistors (MOSFETs).

スイッチSr,Sb,Scのいずれも、例えば絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGBT)によって実現され得る。スイッチSrが設けられるとき、例えばダイオードDrとスイッチSrとが逆導通IGBTによって実現され得る。例えばダイオードDcとスイッチScとが逆導通IGBTによって実現され得る。 All of switches Sr, Sb, and Sc can be realized, for example, by insulated gate bipolar transistors (IGBTs). When switch Sr is provided, diode Dr and switch Sr can be realized, for example, by reverse-conducting IGBTs. For example, diode Dc and switch Sc can be realized, for example, by reverse-conducting IGBTs.

<DABコンバータ5>
DABコンバータ5の構成が以下に説明される。
<DAB Converter 5>
The configuration of the DAB converter 5 will be explained below.

<DC-AC変換部51>
DC-AC変換部51は、入力端5a,5bの間で互いに直列に接続されるスイッチS1,S2と、入力端5a,5bの間で互いに直列に接続されるスイッチS3,S4とを含む。
<DC-AC conversion unit 51>
The DC-AC conversion unit 51 includes switches S1 and S2 connected in series between the input terminals 5a and 5b, and switches S3 and S4 connected in series between the input terminals 5a and 5b.

接続点P12においてスイッチS1の出力端とS2の入力端とが接続される。スイッチS1の入力端は入力端5aに接続される。スイッチS2の出力は入力端5bに接続される。接続点P34においてスイッチS3の出力端とS4の入力端とが接続される。スイッチS3の入力端は入力端5aに接続される。スイッチS4の出力は入力端5bに接続される。 The output terminal of switch S1 is connected to the input terminal of switch S2 at connection point P12. The input terminal of switch S1 is connected to input terminal 5a. The output of switch S2 is connected to input terminal 5b. The output terminal of switch S3 is connected to the input terminal of switch S4 at connection point P34. The input terminal of switch S3 is connected to input terminal 5a. The output of switch S4 is connected to input terminal 5b.

スイッチS1の導通は、入力端5aから接続点P12へ電流が流れることを許す。スイッチS2の導通は、接続点P12から入力端5bへ電流が流れることを許す。スイッチS3の導通は、入力端5aから接続点P34へ電流が流れることを許す。スイッチS4の導通は、接続点P34から入力端5bへ電流が流れることを許す。 When switch S1 is conductive, current flows from input terminal 5a to node P12. When switch S2 is conductive, current flows from node P12 to input terminal 5b. When switch S3 is conductive, current flows from input terminal 5a to node P34. When switch S4 is conductive, current flows from node P34 to input terminal 5b.

DC-AC変換部51は、スイッチS1と並列に接続されるダイオードD1と、スイッチS2と並列に接続されるダイオードD2と、スイッチS3と並列に接続されるダイオードD3と、スイッチS4と並列に接続されるダイオードD4とを含む。 The DC-AC conversion unit 51 includes a diode D1 connected in parallel with the switch S1, a diode D2 connected in parallel with the switch S2, a diode D3 connected in parallel with the switch S3, and a diode D4 connected in parallel with the switch S4.

ダイオードD1は接続点P12から入力端5aへ電流が流れることを許す。ダイオードD2は入力端5bから接続点P12へ電流が流れることを許す。ダイオードD3は接続点P34から入力端5aへ電流が流れることを許す。ダイオードD4は入力端5bから接続点P34へ電流が流れることを許す。 Diode D1 allows current to flow from node P12 to input terminal 5a. Diode D2 allows current to flow from input terminal 5b to node P12. Diode D3 allows current to flow from node P34 to input terminal 5a. Diode D4 allows current to flow from input terminal 5b to node P34.

<AC-DC変換部52>
AC-DC変換部52は、出力端5c,5dの間で互いに直列に接続されるスイッチS5,S6と、出力端5c,5dの間で互いに直列に接続されるスイッチS7,S8とを含む。
<AC-DC conversion unit 52>
The AC-DC conversion unit 52 includes switches S5 and S6 connected in series between the output terminals 5c and 5d, and switches S7 and S8 connected in series between the output terminals 5c and 5d.

接続点P56においてスイッチS5の出力端とS6の入力端とが接続される。スイッチS5の入力端は出力端5cに接続される。スイッチS6の出力は出力端5dに接続される。接続点P78においてスイッチS7の出力端とS8S6の入力端とが接続される。スイッチS7の入力端は出力端5cに接続される。スイッチS8の出力は出力端5dに接続される。 At connection point P56, the output terminal of switch S5 is connected to the input terminal of switch S6. The input terminal of switch S5 is connected to output terminal 5c. The output of switch S6 is connected to output terminal 5d. At connection point P78, the output terminal of switch S7 is connected to the input terminals of switches S8 and S6. The input terminal of switch S7 is connected to output terminal 5c. The output of switch S8 is connected to output terminal 5d.

スイッチS5の導通は、出力端5cから接続点P56へ電流が流れることを許す。スイッチS6の導通は、接続点P56から出力端5dへ電流が流れることを許す。スイッチS7の導通は、出力端5cから接続点P78へ電流が流れることを許す。スイッチS8の導通は、接続点P78から出力端5dへ電流が流れることを許す。 When switch S5 is conductive, current flows from output terminal 5c to node P56. When switch S6 is conductive, current flows from node P56 to output terminal 5d. When switch S7 is conductive, current flows from output terminal 5c to node P78. When switch S8 is conductive, current flows from node P78 to output terminal 5d.

AC-DC変換部52は、スイッチS5と並列に接続されるダイオードD5と、スイッチS6と並列に接続されるダイオードD6と、スイッチS7と並列に接続されるダイオードD7と、スイッチS8と並列に接続されるダイオードD8とを含む。 The AC-DC conversion unit 52 includes a diode D5 connected in parallel with the switch S5, a diode D6 connected in parallel with the switch S6, a diode D7 connected in parallel with the switch S7, and a diode D8 connected in parallel with the switch S8.

ダイオードD5は接続点P56から出力端5cへ電流が流れることを許す。ダイオードD6は出力端5dから接続点P56へ電流が流れることを許す。ダイオードD7は接続点P78から出力端5cへ電流が流れることを許す。ダイオードD8は出力端5dから接続点P78へ電流が流れることを許す。 Diode D5 allows current to flow from node P56 to output terminal 5c. Diode D6 allows current to flow from output terminal 5d to node P56. Diode D7 allows current to flow from node P78 to output terminal 5c. Diode D8 allows current to flow from output terminal 5d to node P78.

出力電圧Voは、出力端5dを基準とした出力端5cの電圧である。 The output voltage Vo is the voltage at output terminal 5c relative to output terminal 5d.

スイッチS1,S2,S3,S4,S5,S6,S7,S8のいずれも、例えばMOSFETによって実現され得る。 Any of switches S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, and S8 may be realized, for example, by a MOSFET.

スイッチS1,S2,S3,S4,S5,S6,S7,S8のいずれも、例えばIGBTによって実現され得る。例えばダイオードD1およびスイッチS1が、ダイオードD2およびスイッチS2が、ダイオードD3およびスイッチS3が、ダイオードD4およびスイッチS4が、ダイオードD5およびスイッチS5が、ダイオードD6およびスイッチS6が、ダイオードD7およびスイッチS7が、ダイオードD8およびスイッチS8が、それぞれ逆導通IGBTによって実現され得る。 All of switches S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, and S8 can be implemented, for example, by IGBTs. For example, diode D1 and switch S1, diode D2 and switch S2, diode D3 and switch S3, diode D4 and switch S4, diode D5 and switch S5, diode D6 and switch S6, diode D7 and switch S7, and diode D8 and switch S8 can each be implemented by a reverse-conducting IGBT.

<トランス50>
トランス50は一次側コイルL1および二次側コイルL2を有する。一次側コイルL1は接続点P12,P34の間に接続される。二次側コイルL2は接続点P56,P78の間に接続される。トランス50における二次側の漏れインダクタンスは等価的に一次側に換算され、更に一次側の浮遊インダクタンスと纏められて、一次側コイルL1に直列に接続される漏れインダクタンスLsとして示される。
<Transformer 50>
The transformer 50 has a primary coil L1 and a secondary coil L2. The primary coil L1 is connected between connection points P12 and P34. The secondary coil L2 is connected between connection points P56 and P78. The leakage inductance on the secondary side of the transformer 50 is converted equivalently to the primary side, and further combined with the stray inductance on the primary side to form a leakage inductance Ls connected in series with the primary coil L1.

トランス50のDC-AC変換部51の入力側の電圧が一次側電圧VAである。具体的には接続点P34を基準とした接続点P12の電圧が一次側電圧VAである。一次側電圧VAは、一次側コイルL1に発生するということもできる。 The voltage on the input side of the DC-AC conversion unit 51 of the transformer 50 is the primary voltage VA. Specifically, the voltage at connection point P12 relative to connection point P34 is the primary voltage VA. The primary voltage VA can also be said to be generated in the primary coil L1.

トランス50のAC-DC変換部52の出力側の電圧が二次側電圧VBである。具体的には接続点P78を基準とした接続点P56の電圧が二次側電圧VBである。二次側電圧VBは、二次側コイルL2に発生するということもできる。 The voltage on the output side of the AC-DC conversion unit 52 of the transformer 50 is the secondary voltage VB. Specifically, the voltage at connection point P56 relative to connection point P78 is the secondary voltage VB. The secondary voltage VB can also be said to be generated in the secondary coil L2.

説明の簡単のため、トランス50の巻線比が1:1である場合の説明が例示される。巻線比がn1:n2のときには二次側電圧VBの値をn2/n1倍して読み替えれば下記の説明が妥当する。 For simplicity's sake, the following explanation will be given assuming that the winding ratio of the transformer 50 is 1:1. If the winding ratio is n1:n2, the following explanation will apply if the value of the secondary voltage VB is multiplied by n2/n1.

一次側電圧VAの位相φaに対する二次側電圧VBの位相φbの差が、位相差φとして制御される。 The difference between the phase φa of the primary voltage VA and the phase φb of the secondary voltage VB is controlled as the phase difference φ.

漏れインダクタンスLsおよび一次側コイルL1には電流iLが流れる。電流iLの向きは、接続点P12から接続点P34へ向かう方向を正の方向として採用される。 Current iL flows through leakage inductance Ls and primary coil L1. The direction of current iL is defined as the positive direction from connection point P12 to connection point P34.

<フィルタ6>
電力変換装置101はフィルタ6を備える。フィルタ6は出力端5c,5dにおいてDABコンバータ5と、より具体的にはAC-DC変換部52と接続される。
<Filter 6>
The power conversion device 101 includes a filter 6. The filter 6 is connected to the DAB converter 5, more specifically, to the AC-DC conversion unit 52, at output terminals 5c and 5d.

フィルタ6はコンデンサCoとインダクタLoとを有する。コンデンサCoは出力端5c,5dの間に接続される。インダクタLoの一端は出力端5cに接続される。インダクタLoの他端および出力端5dのいずれもが、フィルタ6の出力端として機能する。 The filter 6 has a capacitor Co and an inductor Lo. The capacitor Co is connected between the output terminals 5c and 5d. One end of the inductor Lo is connected to the output terminal 5c. The other end of the inductor Lo and the output terminal 5d both function as the output terminal of the filter 6.

フィルタ6によって高域が減衰された出力電流Ioは、出力端5cからインダクタLoへ流れる。コンデンサCoには出力電圧Voが印加される。 The output current Io, whose high frequencies have been attenuated by the filter 6, flows from the output terminal 5c to the inductor Lo. The output voltage Vo is applied to the capacitor Co.

<制御回路9>
図2は制御回路9の構成を例示するブロック図である。制御回路9は充電制御部91、放電制御部92、およびデュアルアクティブブリッジ制御部(図2において「DAB制御部」と略記)93を備える。
<Control circuit 9>
2 is a block diagram illustrating the configuration of the control circuit 9. The control circuit 9 includes a charge control section 91, a discharge control section 92, and a dual active bridge control section (abbreviated as "DAB control section" in FIG. 2) 93.

<充電制御部91>
充電制御部91はコンデンサCbの充電を制御する。具体的には、充電制御部91はスイッチSbの開閉を制御するスイッチング信号SSbを出力する。
<Charging control unit 91>
The charge control unit 91 controls the charging of the capacitor Cb. Specifically, the charge control unit 91 outputs a switching signal SSb that controls the opening and closing of the switch Sb.

充電制御部91は、単相交流電圧Viの位相(以下「電源位相」と略称)θ(=ωt)、インダクタ電流Ib、コンデンサ電圧Vcおよびその指令値Vc*を受け、これらからスイッチング信号SSbを生成する。 The charging control unit 91 receives the phase θ (=ωt) of the single-phase AC voltage Vi (hereinafter referred to as the "power supply phase"), the inductor current Ib, the capacitor voltage Vc, and its command value Vc*, and generates a switching signal SSb from these.

充電制御部91は、充電波形テーブル911、減算器912,915、比例積分制御器913、乗算器914、パルス幅変調器916を含む。 The charging control unit 91 includes a charging waveform table 911, subtractors 912 and 915, a proportional-integral controller 913, a multiplier 914, and a pulse-width modulator 916.

充電波形テーブル911は、インダクタ電流Ibの波形をテーブルとして有しており、電源位相θに依存した関数F(θ)を出力する。減算器912は指令値Vc*からコンデンサ電圧Vcを減算し、指令値Vc*に対するコンデンサ電圧Vcの偏差ΔVcを出力する。 The charging waveform table 911 contains the waveform of the inductor current Ib as a table and outputs a function F(θ) that depends on the power supply phase θ. The subtractor 912 subtracts the capacitor voltage Vc from the command value Vc* and outputs the deviation ΔVc of the capacitor voltage Vc from the command value Vc*.

比例積分制御器913は偏差ΔVcに対して比例積分制御を行い、その結果を乗算器914へ出力する。乗算器914は比例積分制御器913からの出力と関数F(θ)とを乗算し、インダクタ電流Ibの指令値Ib*を生成する。偏差ΔVcおよび関数F(θ)を用いた指令値Ib*の生成は、例えば特許第5874800号公報によって公知であるので、その詳細はここでは割愛される。 Proportional-integral controller 913 performs proportional-integral control on deviation ΔVc and outputs the result to multiplier 914. Multiplier 914 multiplies the output from proportional-integral controller 913 by function F(θ) to generate a command value Ib* for inductor current Ib. The generation of command value Ib* using deviation ΔVc and function F(θ) is publicly known, for example, from Japanese Patent No. 5874800, so details will not be given here.

減算器915は指令値Ib*からインダクタ電流Ibを減算し、指令値Ib*に対するインダクタ電流Ibの偏差ΔIbを出力する。パルス幅変調器916は偏差ΔIbを受け、偏差ΔIbを用いたパルス幅変調を行って、スイッチング信号SSbを生成する。 Subtractor 915 subtracts inductor current Ib from command value Ib* and outputs the deviation ΔIb of inductor current Ib from command value Ib*. Pulse width modulator 916 receives the deviation ΔIb and performs pulse width modulation using the deviation ΔIb to generate switching signal SSb.

偏差ΔIbを用いて得られるスイッチング信号SSbでスイッチSbの開閉を制御することで、指令値Ib*に追従するインダクタ電流Ibが得られることは、当業者に自明である。 It will be obvious to those skilled in the art that by controlling the opening and closing of switch Sb with switching signal SSb obtained using deviation ΔIb, an inductor current Ib that follows command value Ib* can be obtained.

<放電制御部92>
放電制御部92はコンデンサCbの放電を制御する。具体的には、放電制御部92はスイッチScの開閉を制御するスイッチング信号SScを出力する。スイッチング信号SScはコンデンサCbの放電を制御する。スイッチング信号SScは放電デューティdcで活性化してスイッチScを導通させる。
<Discharge control unit 92>
The discharge control unit 92 controls the discharge of the capacitor Cb. Specifically, the discharge control unit 92 outputs a switching signal SSc that controls the opening and closing of the switch Sc. The switching signal SSc controls the discharge of the capacitor Cb. The switching signal SSc is activated with a discharge duty dc to turn on the switch Sc.

放電制御部92は、脈動電圧Vrec、コンデンサ電圧Vc、電源位相θ、および第1キャリアC1、制御シーケンスモードMを受け、これらからスイッチング信号SScを生成する。 The discharge control unit 92 receives the pulsating voltage Vrec, the capacitor voltage Vc, the power supply phase θ, the first carrier C1, and the control sequence mode M, and generates the switching signal SSc from these.

アクティブバッファ回路4DがスイッチSrを含む場合には、放電制御部92はスイッチング信号SSrを更に出力する。スイッチング信号SSrはスイッチSrの開閉を制御する。スイッチング信号SSrは整流デューティdrecで活性化してスイッチSrを導通させる。スイッチSrは、その導通により、ダイオードDrの逆方向へ電流が流れることを許す。 If the active buffer circuit 4D includes a switch Sr, the discharge control unit 92 also outputs a switching signal SSr. The switching signal SSr controls the opening and closing of the switch Sr. The switching signal SSr is activated by the rectification duty drec to turn on the switch Sr. When the switch Sr is turned on, it allows current to flow in the reverse direction through the diode Dr.

放電制御部92は電流分配率演算部921、比較器群922、排他的論理和回路(図2において「XOR」と略記)923、マルチプレクサ(図2において「MPX」と略記)924,925を含む。電流分配率演算部921は、脈動電圧Vrec、コンデンサ電圧Vc、電源位相θを入力し、放電デューティdc、整流デューティdrec、零デューティdzを生成する。零デューティdzと、放電デューティdcと、整流デューティdrecとはいずれも非負であり、三者の和は1に等しい。 The discharge control unit 92 includes a current distribution ratio calculation unit 921, a group of comparators 922, an exclusive OR circuit (abbreviated as "XOR" in Figure 2) 923, and multiplexers (abbreviated as "MPX" in Figure 2) 924 and 925. The current distribution ratio calculation unit 921 inputs the pulsating voltage Vrec, the capacitor voltage Vc, and the power supply phase θ, and generates a discharge duty dc, a rectification duty drec, and a zero duty dz. The zero duty dz, the discharge duty dc, and the rectification duty drec are all non-negative, and the sum of the three is equal to 1.

放電デューティdc、整流デューティdrec、零デューティdzは、山下、榊原著「アクティブバッファ付き単相-三相電力変換器の電圧利用率を改善する電力制御法」(電気学会論文誌D、137巻、第2号、112~118ページ:以下「非特許文献1」と仮称される)における電流分配率に相当する。これらの電流分配率の生成は、従って放電デューティdc、整流デューティdrec、零デューティdzの生成は公知であり、電流分配率演算部921の詳細な説明はここでは割愛される。 The discharge duty dc, rectification duty drec, and zero duty dz correspond to the current distribution ratios in "Power Control Method for Improving the Voltage Utilization Rate of a Single-Phase to Three-Phase Power Converter with an Active Buffer" by Yamashita and Sakakibara (Institute of Electrical Engineers Transactions D, Vol. 137, No. 2, pp. 112-118; hereafter tentatively referred to as "Non-Patent Document 1"). The generation of these current distribution ratios, and therefore the generation of the discharge duty dc, rectification duty drec, and zero duty dz, is publicly known, and a detailed description of the current distribution ratio calculation unit 921 will be omitted here.

図3は、係数kが値1/2を採るときの、放電デューティdc、整流デューティdrec、零デューティdzの電源位相θへの依存性を例示するグラフである。放電デューティdc、整流デューティdrec、零デューティdzは、例えば、後述される式(29)の第6~9番目の等式を用いて生成される。これらの等式は例えば非特許文献1において電圧利用率を改善する条件として紹介されて公知である。 Figure 3 is a graph illustrating the dependence of the discharge duty dc, rectification duty drec, and zero duty dz on the power supply phase θ when the coefficient k is 1/2. The discharge duty dc, rectification duty drec, and zero duty dz are generated using, for example, the sixth to ninth equations in equation (29) described below. These equations are well known and are introduced as conditions for improving voltage utilization in, for example, Non-Patent Document 1.

係数kが正かつ1/2未満である場合における放電デューティdc、整流デューティdrec、零デューティdzについては第6の変形において後述される。 The discharge duty dc, rectification duty drec, and zero duty dz when the coefficient k is positive and less than 1/2 will be described later in the sixth variant.

図2を参照して、比較器群922には、整流デューティdrecと零デューティdzとの和である第1和(drec+dz)と、放電デューティdcと零デューティdzとの和である第2和(dc+dz)と、零デューティdzと、第1キャリアC1とが入力される。比較器群922は、比較器9221,9222,9223を有する。 Referring to FIG. 2, the comparator group 922 receives a first sum (drec + dz) which is the sum of the rectification duty drec and the zero duty dz, a second sum (dc + dz) which is the sum of the discharge duty dc and the zero duty dz, the zero duty dz, and the first carrier C1. The comparator group 922 includes comparators 9221, 9222, and 9223.

比較器9221,9222,9223のいずれにも第1キャリアC1が入力される。第1キャリアC1は値0~1の間を周期(T/2)で遷移する鋸歯波である。例えば当該鋸歯波は値0から値1までの立ち上がりが急峻であり、値1から値0まで一定の減少率で低下する。 The first carrier C1 is input to all of comparators 9221, 9222, and 9223. The first carrier C1 is a sawtooth wave that transitions between values 0 and 1 in a cycle of (T/2). For example, this sawtooth wave rises sharply from value 0 to value 1, and then decreases at a constant rate from value 1 to value 0.

マルチプレクサ925は、制御シーケンスモードMと、第1和(drec+dz)と、第2和(dc+dz)とを受ける。 Multiplexer 925 receives the control sequence mode M, the first sum (drec + dz), and the second sum (dc + dz).

制御シーケンスモードMは第1値と第2値との二値をとる。制御シーケンスモードMはデュアルアクティブブリッジ制御部93から放電制御部92へ入力される。 The control sequence mode M takes two values: a first value and a second value. The control sequence mode M is input from the dual active bridge control unit 93 to the discharge control unit 92.

制御シーケンスモードMが第1値を採る場合、マルチプレクサ925は比較器9221に第1和(drec+dz)を入力し、比較器9222に第2和(dc+dz)を入力する。 When control sequence mode M takes the first value, multiplexer 925 inputs the first sum (drec + dz) to comparator 9221 and the second sum (dc + dz) to comparator 9222.

制御シーケンスモードMが第1値を採る場合:
比較器9221は第1キャリアC1の値が第1和(drec+dz)の値以上であるときに論理値“H”を出力し、第1キャリアC1の値が第1和(drec+dz)の値未満であるときに論理値“L”を出力し;
比較器9222は第1キャリアC1の値が第2和(dc+dz)の値未満であるときに論理値“H”を出力し、第1キャリアC1の値が第2和(dc+dz)の値以上であるときに論理値“L”を出力する。
When the control sequence mode M takes the first value:
The comparator 9221 outputs a logic value "H" when the value of the first carrier C1 is equal to or greater than the value of the first sum (drec+dz), and outputs a logic value "L" when the value of the first carrier C1 is less than the value of the first sum (drec+dz);
Comparator 9222 outputs a logical value "H" when the value of the first carrier C1 is less than the value of the second sum (dc + dz), and outputs a logical value "L" when the value of the first carrier C1 is greater than or equal to the value of the second sum (dc + dz).

制御シーケンスモードMが第2値を採る場合、マルチプレクサ925は比較器9221に第2和(dc+dz)を入力し、比較器9222に第1和(drec+dz)を入力する。 When control sequence mode M takes the second value, multiplexer 925 inputs the second sum (dc + dz) to comparator 9221 and the first sum (drec + dz) to comparator 9222.

制御シーケンスモードMが第2値を採る場合:
比較器9221は第1キャリアC1の値が第2和(dc+dz)の値以上であるときに論理値“H”を出力し、第1キャリアC1の値が第2和(dc+dz)の値未満であるときに論理値“L”を出力し;
比較器9222は第1キャリアC1の値が第1和(drec+dz)の値未満であるときに論理値“H”を出力し、第1キャリアC1の値が第1和(drec+dz)の値以上であるときに論理値“L”を出力する。
When the control sequence mode M takes the second value:
The comparator 9221 outputs a logic value "H" when the value of the first carrier C1 is equal to or greater than the value of the second sum (dc+dz), and outputs a logic value "L" when the value of the first carrier C1 is less than the value of the second sum (dc+dz);
Comparator 9222 outputs a logical value "H" when the value of first carrier C1 is less than the value of the first sum (drec+dz), and outputs a logical value "L" when the value of first carrier C1 is greater than or equal to the value of the first sum (drec+dz).

比較器9223には制御シーケンスモードMの値に依らず、零デューティdzが入力される。比較器9223は第1キャリアC1の値が零デューティdzの値未満であるときに論理値“H”を出力し、第1キャリアC1の値が零デューティdzの値以上であるときに論理値“L”を出力する。 Comparator 9223 receives zero duty dz regardless of the value of control sequence mode M. Comparator 9223 outputs a logical value of "H" when the value of first carrier C1 is less than the value of zero duty dz, and outputs a logical value of "L" when the value of first carrier C1 is equal to or greater than the value of zero duty dz.

排他的論理和回路923は比較器9222の出力と比較器9223の出力とを受け、これらの排他的論理和を出力する。 Exclusive OR circuit 923 receives the output of comparator 9222 and the output of comparator 9223 and outputs the exclusive OR of these.

制御シーケンスモードMが第1値を採る場合、排他的論理和回路923の出力は:
第1キャリアC1が値0から零デューティdzの間の値を採るときに論理値“L”を採り;
第1キャリアC1が零デューティdzから第2和(dc+dz)の間の値を採るときに論理値“H”を採り;
第1キャリアC1が第2和(dc+dz)から値1の間の値を採るときに論理値“L”を採る。
When the control sequence mode M takes the first value, the output of the exclusive OR circuit 923 is:
When the first carrier C1 takes a value between 0 and the zero duty dz, it takes a logic value "L";
When the first carrier C1 takes a value between zero duty dz and the second sum (dc+dz), it takes a logic value “H”;
When the first carrier C1 takes a value between the second sum (dc+dz) and the value 1, it takes a logic value "L".

制御シーケンスモードMが第2値を採る場合、排他的論理和回路923の出力は:
第1キャリアC1が値0から零デューティdzの間の値を採るときに論理値“L”を採り;
第1キャリアC1が零デューティdzから第1和(drec+dz)の間の値を採るときに論理値“H”を採り;
第1キャリアC1が第1和(drec+dz)から値1の間の値を採るときに論理値“L”を採る。
When the control sequence mode M takes the second value, the output of the exclusive OR circuit 923 is:
When the first carrier C1 takes a value between 0 and the zero duty dz, it takes a logic value "L";
When the first carrier C1 takes a value between the zero duty dz and the first sum (drec+dz), it takes a logic value “H”;
When the first carrier C1 takes a value between the first sum (drec+dz) and the value 1, it takes a logic value "L".

マルチプレクサ924は、制御シーケンスモードMと、比較器9221の出力と、排他的論理和回路923の出力とを受ける。 Multiplexer 924 receives control sequence mode M, the output of comparator 9221, and the output of exclusive OR circuit 923.

制御シーケンスモードMが第1値を採る場合、マルチプレクサ924は:
比較器9221の出力をスイッチング信号SScとして出力し;
排他的論理和回路923の出力をスイッチング信号SSrとして出力する。
When the control sequence mode M takes on the first value, the multiplexer 924:
The output of the comparator 9221 is output as a switching signal SSc;
The output of the exclusive OR circuit 923 is output as the switching signal SSr.

制御シーケンスモードMが第2値を採る場合、マルチプレクサ924は:
比較器9221の出力をスイッチング信号SSrとして出力し;
排他的論理和回路923の出力をスイッチング信号SScとして出力する。
When the control sequence mode M takes on a second value, the multiplexer 924:
outputting the output of the comparator 9221 as a switching signal SSr;
The output of the exclusive OR circuit 923 is output as the switching signal SSc.

<放電制御部92およびデュアルアクティブブリッジ制御部93の動作>
図4および図5はいずれも、放電制御部92の動作およびデュアルアクティブブリッジ制御部93の動作を例示するグラフである。図4は制御シーケンスモードMが第1値を採る場合を例示する。図5は制御シーケンスモードMが第2値を採る場合を例示する。デュアルアクティブブリッジ制御部93の動作については後述される。
<Operations of the Discharge Control Unit 92 and the Dual Active Bridge Control Unit 93>
4 and 5 are graphs illustrating the operation of the discharge control unit 92 and the operation of the dual active-bridge control unit 93. Fig. 4 illustrates the case where the control sequence mode M takes a first value. Fig. 5 illustrates the case where the control sequence mode M takes a second value. The operation of the dual active-bridge control unit 93 will be described later.

制御シーケンスモードMが第1値を採る場合、図4を参照して:
期間Tca,Tcbにおいて第1キャリアC1が第1和(drec+dz)から値1の間の値を採り、スイッチング信号SSrが論理値“L”を採り、スイッチング信号SScが論理値“H”を採り;
期間Tra,Trbにおいて第1キャリアC1が零デューティdzから第1和(drec+dz)の間の値を採り、スイッチング信号SScが論理値“L”を採り、スイッチング信号SSrが論理値“H”を採り;
期間Tza,Tzbにおいて第1キャリアC1が値0から零デューティdzの間の値を採り、スイッチング信号SSr,SScのいずれもが論理値“L”を採る。
When the control sequence mode M takes the first value, with reference to FIG. 4:
In periods Tca and Tcb, the first carrier C1 takes a value between the first sum (drec+dz) and the value 1, the switching signal SSr takes a logic value "L", and the switching signal SSc takes a logic value "H";
In periods Tra and Trb, the first carrier C1 takes a value between zero duty dz and the first sum (drec+dz), the switching signal SSc takes a logical value "L", and the switching signal SSr takes a logical value "H";
In periods Tza and Tzb, the first carrier C1 takes a value between 0 and zero duty dz, and both the switching signals SSr and SSc take a logical value "L."

制御シーケンスモードMが第2値を採る場合、図5を参照して:
期間Trc,Trdにおいて第1キャリアC1が第2和(dc+dz)から値1の間の値を採り、スイッチング信号SScが論理値“L”を採り、スイッチング信号SSrが論理値“H”を採り;
期間Tcc,Tcdにおいて第1キャリアC1が零デューティdzから第2和(dc+dz)の間の値を採り、スイッチング信号SSrが論理値“L”を採り、スイッチング信号SScが論理値“H”を採り;
期間Tzc,Tzdにおいて第1キャリアC1が値0から零デューティdzの間の値を採り、スイッチング信号SSr,SScのいずれも論理値“L”を採る。
When the control sequence mode M takes the second value, with reference to FIG. 5:
In the periods Trc and Trd, the first carrier C1 takes a value between the second sum (dc+dz) and the value 1, the switching signal SSc takes a logic value "L", and the switching signal SSr takes a logic value "H";
In periods Tcc and Tcd, the first carrier C1 takes a value between zero duty dz and the second sum (dc+dz), the switching signal SSr takes a logical value "L", and the switching signal SSc takes a logical value "H";
During periods Tzc and Tzd, the first carrier C1 takes a value between 0 and zero duty dz, and both the switching signals SSr and SSc take a logical value "L."

期間Trc,Trd,Tcc,Tcd,Tzc,Tzdと、スイッチング信号SSr,SScとの関係がもたらす作用効果については、<第1のシーケンス>において後述される。 The effects of the relationship between the periods Trc, Trd, Tcc, Tcd, Tzc, and Tzd and the switching signals SSr and SSc will be described later in the section <First Sequence>.

期間Tca,Tcb,Tra,Trb,Tza,Tzbと、スイッチング信号SSr,SScとの関係がもたらす作用効果については、<第2のシーケンス>において後述される。 The effects of the relationship between the periods Tca, Tcb, Tra, Trb, Tza, and Tzb and the switching signals SSr and SSc will be described later in the "Second Sequence" section.

<デュアルアクティブブリッジ制御部93>
デュアルアクティブブリッジ制御部93は、DABコンバータ5の動作を制御する。具体的にはデュアルアクティブブリッジ制御部93は、スイッチS1,S2,S3,S4,S5,S6,S7,S8のそれぞれの開閉を制御するスイッチング信号SS1,SS2,SS3,SS4,SS5,SS6,SS7,SS8を出力する。
<Dual active bridge control unit 93>
The dual active bridge control unit 93 controls the operation of the DAB converter 5. Specifically, the dual active bridge control unit 93 outputs switching signals SS1, SS2, SS3, SS4, SS5, SS6, SS7, and SS8 that control the opening and closing of switches S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, and S8, respectively.

デュアルアクティブブリッジ制御部93は、電源位相θ、脈動電圧Vrec、コンデンサ電圧Vc、インダクタンスL、制御周波数f(=1/T)、出力電流Ioおよびその指令値Io*を受け、これらからスイッチング信号SS1,SS2,SS3,SS4,SS5,SS6,SS7,SS8を生成する。 The dual active bridge control unit 93 receives the power supply phase θ, pulsating voltage Vrec, capacitor voltage Vc, inductance L, control frequency f (= 1/T), output current Io and its command value Io*, and generates switching signals SS1, SS2, SS3, SS4, SS5, SS6, SS7, and SS8 from these.

デュアルアクティブブリッジ制御部93においては、指令値φb*から指令値φa*を引いた値(以下、「指令値φ*」と称される場合がある)に位相差φが追従する制御が行われる。 The dual active bridge control unit 93 controls the phase difference φ to follow the value obtained by subtracting the command value φa* from the command value φb* (hereinafter sometimes referred to as the "command value φ*").

指令値φa*は一次側電圧VAの位相φaの指令値であり、ここでは説明の簡単のため、後述される第2キャリアC2が最小値を採る位相と一致し、当該位相として値0が例示される。指令値φb*は二次側電圧VBの位相φbの指令値である。 The command value φa* is the command value for the phase φa of the primary voltage VA. For simplicity's sake, this corresponds to the phase at which the second carrier C2 (described below) takes its minimum value, and the value 0 is used as an example of this phase. The command value φb* is the command value for the phase φb of the secondary voltage VB.

デュアルアクティブブリッジ制御部93は、位相指令演算部931、比較器群932、セットリセットフリップフロップ936,937を含む。 The dual active bridge control unit 93 includes a phase command calculation unit 931, a comparator group 932, and set-reset flip-flops 936 and 937.

<位相指令演算部931>
位相指令演算部931は、指令値Io*に追従する出力電流Ioが得られる位相差φを決定する指令値HA,HBを求める。位相指令演算部931には、指令値Io*、制御周波数f、インダクタンスL、脈動電圧Vrec、コンデンサ電圧Vcが入力され、指令値φa*,φb*に対応する指令値HA,HBを求める演算を行う。当該演算には、例えば後述される式(28),(46)が用いられる。
<Phase command calculation unit 931>
The phase command calculation unit 931 calculates command values HA and HB that determine the phase difference φ at which an output current Io that follows the command value Io* is obtained. The command value Io*, control frequency f, inductance L, pulsating voltage Vrec, and capacitor voltage Vc are input to the phase command calculation unit 931, and the phase command calculation unit 931 performs a calculation to calculate the command values HA and HB corresponding to the command values φa* and φb*. For example, equations (28) and (46) described below are used in this calculation.

DABコンバータ5から得られる出力電流Ioと位相差φとの関係は、例えば平地克也著「DC/DCコンバータの基礎から応用まで」(電気学会、2018年発行)において紹介されており、公知である。出力電流Ioについてのフィードバック制御(以下、単に「フィードバック制御」と称される)が行われる場合には、デュアルアクティブブリッジ制御部93は更にフィードバック制御ブロック930を含む。フィードバック制御ブロック930は減算器933、比例積分制御器934、乗算器935を含む。ここではまず、フィードバック制御が行われない場合についての説明が行われる。 The relationship between the output current Io obtained from the DAB converter 5 and the phase difference φ is publicly known, and is introduced, for example, in "From the Basics to the Applications of DC/DC Converters" by Katsuya Hirachi (published by the Institute of Electrical Engineers of Japan in 2018). When feedback control of the output current Io (hereinafter simply referred to as "feedback control") is performed, the dual active-bridge control unit 93 further includes a feedback control block 930. The feedback control block 930 includes a subtractor 933, a proportional-integral controller 934, and a multiplier 935. Here, we will first explain the case when feedback control is not performed.

<比較器群932、キャリア発生器900>
位相指令演算部931で求められた指令値HA,HBは比較器群932へ出力される。フィードバック制御が行われる場合には、位相指令演算部931で求められた指令値HBは、フィードバック制御ブロック930において修正されてから、比較器群932へ出力される。
<Comparator group 932, carrier generator 900>
The command values HA and HB calculated by the phase command calculation unit 931 are output to a comparator group 932. When feedback control is performed, the command value HB calculated by the phase command calculation unit 931 is corrected in a feedback control block 930 and then output to the comparator group 932.

比較器群932は指令値HA,HBのいずれをも第2キャリアC2および第3キャリアC3と比較して、セット信号SA,SBおよびリセット信号RA,RBを得る。 Comparator group 932 compares both command values HA and HB with the second carrier C2 and third carrier C3 to obtain set signals SA and SB and reset signals RA and RB.

第2キャリアC2は例えば値0~1の間を周期Tで遷移する鋸歯波である。当該鋸歯波は例えば値0から値1までの立ち上がりが急峻であり、値1から値0まで一定の減少率で低下する。第3キャリアC3は例えば値0~1の間を周期Tで遷移する鋸歯波である。当該鋸歯波は値0から値1までの立ち上がりが急峻であり、値1から値0まで一定の減少率で低下する。 The second carrier C2 is, for example, a sawtooth wave that transitions between values 0 and 1 with a period T. This sawtooth wave, for example, rises sharply from value 0 to value 1, and then decreases at a constant rate from value 1 to value 0. The third carrier C3 is, for example, a sawtooth wave that transitions between values 0 and 1 with a period T. This sawtooth wave rises sharply from value 0 to value 1, and then decreases at a constant rate from value 1 to value 0.

第2キャリアC2が立ち上がるタイミングと、第3キャリアC3が立ち上がるタイミングとには半周期(T/2)のずれがある。第2キャリアC2が立ち上がるタイミングと、第3キャリアC3が立ち上がるタイミングとのいずれにおいても、第1キャリアC1が立ち上がる。 There is a half-cycle (T/2) difference between the timing when the second carrier C2 rises and the timing when the third carrier C3 rises. The first carrier C1 rises at both the timing when the second carrier C2 rises and the timing when the third carrier C3 rises.

キャリア発生器900はこのように同期する第1キャリアC1、第2キャリアC2、第3キャリアC3を発生する。キャリア発生器900は放電制御部92に含まれると考えてもよいし、デュアルアクティブブリッジ制御部93に含まれると考えてもよい。あるいはキャリア発生器900において第1キャリアC1を発生する部分が放電制御部92に含まれて、第2キャリアC2および第3キャリアC3を発生する部分がデュアルアクティブブリッジ制御部93に含まれると考えてもよい。 The carrier generator 900 generates the synchronized first carrier C1, second carrier C2, and third carrier C3 in this manner. The carrier generator 900 may be considered to be included in the discharge control unit 92, or may be considered to be included in the dual active bridge control unit 93. Alternatively, the part of the carrier generator 900 that generates the first carrier C1 may be considered to be included in the discharge control unit 92, and the part that generates the second carrier C2 and third carrier C3 may be considered to be included in the dual active bridge control unit 93.

第2キャリアC2、第3キャリアC3がいずれも値0~1の間を遷移するとき、指令値HAとして値(π-φa*)/πが採用され、指令値HBとして値(π-φb*)/πが採用される。図4および図5は、上述された第2キャリアC2および第3キャリアC3と、上述された指令値HA,HBと、セット信号SA,SBおよびリセット信号RA,RBの関係を例示する。 When the second carrier C2 and the third carrier C3 both transition between the values 0 and 1, the value (π-φa*)/π is used as the command value HA, and the value (π-φb*)/π is used as the command value HB. Figures 4 and 5 illustrate the relationship between the second carrier C2 and the third carrier C3, the command values HA and HB, the set signals SA and SB, and the reset signals RA and RB.

セット信号SAは、指令値HAが第2キャリアC2の値以上である位相において活性化する(例えば論理値“H”を採る)。セット信号SBは、指令値HBが第2キャリアC2の値以上である位相において活性化する。リセット信号RAは、指令値HAが第3キャリアC3の値以上である位相において活性化する。リセット信号RBは、指令値HBが第3キャリアC3の値以上である位相において活性化する。 The set signal SA is activated (e.g., takes on a logical value of "H") in the phase in which the command value HA is equal to or greater than the value of the second carrier C2. The set signal SB is activated in the phase in which the command value HB is equal to or greater than the value of the second carrier C2. The reset signal RA is activated in the phase in which the command value HA is equal to or greater than the value of the third carrier C3. The reset signal RB is activated in the phase in which the command value HB is equal to or greater than the value of the third carrier C3.

リセット信号RAが非活性から活性化する位相、図4および図5に則して言えばリセット信号RAが立ち上がる位相が指令値φa*に相当する。リセット信号RBが非活性から活性化する位相、図4および図5に則して言えばリセット信号RBが立ち上がる位相が指令値φb*に相当する。図4および図5において、指令値φa*,φa*に相当するタイミングに、便宜的にそれぞれ記号「φa*」、「φa*」を付記した。図4および図5において、位相差φの指令値φ*(=φb*-φa*)に相当する長さ(2π/T)(φb*-φa*)を示す期間に便宜的に記号「φ*」を付記した。 The phase at which reset signal RA changes from inactive to active, or in accordance with Figures 4 and 5, the phase at which reset signal RA rises, corresponds to the command value φa*. The phase at which reset signal RB changes from inactive to active, or in accordance with Figures 4 and 5, the phase at which reset signal RB rises, corresponds to the command value φb*. In Figures 4 and 5, the symbols "φa*" and "φa*" are added to the timings corresponding to the command values φa* and φa*, respectively, for convenience. In Figures 4 and 5, the symbol "φ*" is added to the period indicating the length (2π/T)(φb* - φa*), which corresponds to the command value φ* (= φb* - φa*) of the phase difference φ, for convenience.

<セットリセットフリップフロップ936,937>
セット信号SA,SBおよびリセット信号RA,RBは、スイッチング信号SS1,SS2,SS3,SS4,SS5,SS6,SS7,SS8の生成に供される。
<Set-Reset Flip-Flops 936, 937>
The set signals SA and SB and the reset signals RA and RB are used to generate switching signals SS1, SS2, SS3, SS4, SS5, SS6, SS7, and SS8.

セットリセットフリップフロップ936は、セット信号SAおよびリセット信号RAを受ける。セットリセットフリップフロップ936は、セット信号SAによってセットされ、リセット信号RAによってリセットされて、スイッチング信号SS2,SS3を出力する。 The set-reset flip-flop 936 receives the set signal SA and the reset signal RA. The set-reset flip-flop 936 is set by the set signal SA and reset by the reset signal RA, and outputs the switching signals SS2 and SS3.

スイッチング信号SS2,SS3がインバータによって反転されて、スイッチング信号SS1,SS4が得られる。 Switching signals SS2 and SS3 are inverted by an inverter to obtain switching signals SS1 and SS4.

セットリセットフリップフロップ937は、セット信号SBおよびリセット信号RBを受ける。セットリセットフリップフロップ937は、セット信号SBによってセットされ、リセット信号RBによってリセットされて、スイッチング信号SS6,SS7を出力する。 The set-reset flip-flop 937 receives the set signal SB and the reset signal RB. The set-reset flip-flop 937 is set by the set signal SB and reset by the reset signal RB, and outputs the switching signals SS6 and SS7.

スイッチング信号SS6,SS7がインバータによって反転されて、スイッチング信号SS5,SS8が得られる。 Switching signals SS6 and SS7 are inverted by an inverter to obtain switching signals SS5 and SS8.

<同期パルス幅変調器90>
キャリア発生器900は、上述の様に同期する第1キャリアC1、第2キャリアC2、第3キャリアC3を発生する。比較器群922は第1キャリアC1と、第1和(drec+dz)、第2和(dc+dz)、零デューティdzとを比較し、スイッチング信号SSr,SSc自身、あるいはそれらの生成に供される(具体的には排他的論理和回路923、マルチプレクサ924の処理を受けてスイッチング信号SSr,SScとなる)信号を生成する。比較器群932は第2キャリアC2,第3キャリアC3と、指令値HA,HBとを比較し、スイッチング信号SS1,SS2,SS3,SS4,SS5,SS6,SS7,SS8の生成に供されるセット信号SA,SBおよびリセット信号RA,RBを生成する。これらの観点から、比較器群922,932およびキャリア発生器900を纏めて、同期パルス幅変調器90として考えることができる。
<Synchronous Pulse Width Modulator 90>
Carrier generator 900 generates first carrier C1, second carrier C2, and third carrier C3, which are synchronized as described above. Comparator group 922 compares first carrier C1 with first sum (drec+dz), second sum (dc+dz), and zero duty dz to generate switching signals SSr and SSc themselves or signals used to generate them (specifically, signals that are processed by exclusive OR circuit 923 and multiplexer 924 to become switching signals SSr and SSc). Comparator group 932 compares second carrier C2 and third carrier C3 with command values HA and HB to generate set signals SA and SB and reset signals RA and RB, which are used to generate switching signals SS1, SS2, SS3, SS4, SS5, SS6, SS7, and SS8. From these perspectives, the comparators 922 and 932 and the carrier generator 900 can be collectively considered as a synchronous pulse width modulator 90 .

<フィードバック制御ブロック930>
フィードバック制御ブロック930において、減算器933は指令値Io*から出力電流Ioを減算し、偏差ΔIoを出力する。比例積分制御器934は偏差ΔIoに対して比例積分制御を行い、その結果を乗算器935へ出力する。乗算器935は比例積分制御器934からの出力を指令値HBに乗算して、指令値HBを更新する。出力電流Ioについてのフィードバック制御が行われる場合には、乗算器935によって更新された指令値HBが比較器群932に入力され、第2キャリアC2および第3キャリアC3と比較される。
Feedback Control Block 930
In the feedback control block 930, a subtractor 933 subtracts the output current Io from a command value Io* and outputs a deviation ΔIo. A proportional-integral controller 934 performs proportional-integral control on the deviation ΔIo and outputs the result to a multiplier 935. The multiplier 935 multiplies the output from the proportional-integral controller 934 by a command value HB to update the command value HB. When feedback control of the output current Io is performed, the command value HB updated by the multiplier 935 is input to a comparator group 932 and compared with the second carrier C2 and the third carrier C3.

<第1のシーケンス>
<電流iL、一次側電圧VA、二次側電圧VBの波形>
図6は、電流iL、一次側電圧VAおよび二次側電圧VBの、それぞれの波形を例示するグラフである。図6は位相差φが、放電デューティdcと周期Tとの積dc・Tの半分(半周期T/2と放電デューティdcとの積dc・T/2)以下である場合を例示する。
<First Sequence>
<Waveforms of current iL, primary voltage VA, and secondary voltage VB>
6 is a graph illustrating the waveforms of the current iL, the primary voltage VA, and the secondary voltage VB. Fig. 6 illustrates a case where the phase difference φ is equal to or less than half the product dc·T of the discharge duty dc and the period T (the product dc·T/2 of the half period T/2 and the discharge duty dc).

電力変換装置101におけるスイッチングは、所定の制御周期で制御される。具体的には当該スイッチングは周期Tで周期的に制御される。図6において周期Tは時刻t0に開始し、時刻t10に終了する。時刻t0が周期Tの始期であり、時刻t10が周期Tの終期である。時刻t0から時刻t5までの長さと、時刻t5から時刻t10までの長さとは等しい。時刻t5は周期Tの中間時点である。 Switching in the power conversion device 101 is controlled at a predetermined control period. Specifically, the switching is controlled periodically with a period T. In Figure 6, period T starts at time t0 and ends at time t10. Time t0 is the start of period T, and time t10 is the end of period T. The length from time t0 to time t5 is equal to the length from time t5 to time t10. Time t5 is the midpoint of period T.

便宜上、時刻t0を周期Tの位相0に、時刻t5を周期Tの位相πに、時刻t10を周期Tの位相2πに、それぞれ対応させた説明が行われる。 For convenience, the following explanation will be given assuming that time t0 corresponds to phase 0 of cycle T, time t5 corresponds to phase π of cycle T, and time t10 corresponds to phase 2π of cycle T.

周期Tは期間T1,T2,T3,T4に区分される。 Cycle T is divided into periods T1, T2, T3, and T4.

期間T1は時刻t0に開始し、時刻t1を経過した後、時刻t2に終了する。時刻t0は期間T1の始期であり、時刻t2は期間T1の終期である。 Period T1 begins at time t0, passes through time t1, and ends at time t2. Time t0 is the beginning of period T1, and time t2 is the end of period T1.

期間T2は時刻t2に開始し、時刻t3,t4をこの順に経過した後、時刻t5に終了する。時刻t2は期間T2の始期であり、時刻t5は期間T2の終期である。 Period T2 begins at time t2, passes through times t3 and t4 in that order, and ends at time t5. Time t2 is the beginning of period T2, and time t5 is the end of period T2.

期間T3は時刻t5に開始し、時刻t6を経過した後、時刻t7に終了する。時刻t5は期間T3の始期であり、時刻t7は期間T3の終期である。 Period T3 begins at time t5, passes through time t6, and ends at time t7. Time t5 is the beginning of period T3, and time t7 is the end of period T3.

期間T4は時刻t7に開始し、時刻t8,t9をこの順に経過した後、時刻t10に終了する。時刻t7は期間T4の始期であり、時刻t10は期間T4の終期である。 Period T4 begins at time t7, passes through times t8 and t9 in that order, and ends at time t10. Time t7 is the beginning of period T4, and time t10 is the end of period T4.

周期Tは期間Tca,Tra,Tza,Tcb,Trb,Tzbに区分される。 The period T is divided into periods Tca, Tra, Tza, Tcb, Trb, and Tzb.

期間Tcaは時刻t0に開始し、時刻t1,t2を経過した後、時刻t3に終了する。時刻t0は期間Tcaの始期であり、時刻t3は期間Tcaの終期である。 Period Tca begins at time t0, passes through times t1 and t2, and ends at time t3. Time t0 is the beginning of period Tca, and time t3 is the end of period Tca.

期間Traは時刻t3に開始し、時刻t4に終了する。時刻t3は期間Traの始期であり、時刻t4は期間Traの終期である。 The period Tra begins at time t3 and ends at time t4. Time t3 is the beginning of the period Tra, and time t4 is the end of the period Tra.

期間Tzaは時刻t4に開始し、時刻t5に終了する。時刻t4は期間Tzaの始期であり、時刻t5は期間Tzaの終期である。 The period Tza begins at time t4 and ends at time t5. Time t4 is the beginning of the period Tza, and time t5 is the end of the period Tza.

期間Tcbは時刻t5に開始し、時刻t6,t7を経過した後、時刻t8に終了する。時刻t5は期間Tcbの始期であり、時刻t8は期間Tcbの終期である。 The period Tcb begins at time t5, passes through times t6 and t7, and ends at time t8. Time t5 is the beginning of the period Tcb, and time t8 is the end of the period Tcb.

期間Trbは時刻t8に開始し、時刻t9に終了する。時刻t8は期間Trbの始期であり、時刻t9は期間Trbの終期である。 Period Trb begins at time t8 and ends at time t9. Time t8 is the beginning of period Trb, and time t9 is the end of period Trb.

期間Tzbは時刻t9に開始し、時刻t10に終了する。時刻t9は期間Tzbの始期であり、時刻t10は期間Tzbの終期である。 Period Tzb begins at time t9 and ends at time t10. Time t9 is the beginning of period Tzb, and time t10 is the end of period Tzb.

期間Tcaにおいて一次側電圧VAはコンデンサ電圧Vcを採る。期間Traにおいて一次側電圧VAは脈動電圧Vrecを採る。期間Tcbにおいて一次側電圧VAは電圧値(-Vc)を採る。期間Trbにおいて一次側電圧VAは電圧値(-Vrec)を採る。コンデンサ電圧Vcと電圧値(-Vc)との和は値0を採る。脈動電圧Vrecと電圧値(-Vrec)との和は値0を採る。期間Tza,Tzbにおいて一次側電圧VAは値0を採る。 During period Tca, the primary side voltage VA is equal to the capacitor voltage Vc. During period Tra, the primary side voltage VA is equal to the pulsating voltage Vrec. During period Tcb, the primary side voltage VA is equal to the voltage value (-Vc). During period Trb, the primary side voltage VA is equal to the voltage value (-Vrec). The sum of the capacitor voltage Vc and the voltage value (-Vc) is 0. The sum of the pulsating voltage Vrec and the voltage value (-Vrec) is 0. During periods Tza and Tzb, the primary side voltage VA is equal to 0.

期間Tca,Tcbのそれぞれの長さは、いずれも放電デューティdcと周期Tとの積dc・Tの半分(半周期T/2と放電デューティdcとの積dc・T/2)に等しい。 The length of each of periods Tca and Tcb is equal to half the product dc·T of the discharge duty dc and the period T (the product dc·T/2 of the half period T/2 and the discharge duty dc).

期間Tra,Trbのそれぞれの長さは、いずれも整流デューティdrecと周期Tとの積drec・Tの半分(半周期T/2と整流デューティdrecとの積drec・T/2)に等しい。 The length of each of the periods Tra and Trb is equal to half the product drec·T of the rectification duty drec and the period T (the product drec·T/2 of the half period T/2 and the rectification duty drec).

期間Tza,Tzbのそれぞれの長さは、いずれも零デューティdzと周期Tとの積dz・Tの半分(半周期T/2と零デューティdzとの積dz・T/2)に等しい。 The length of each of the periods Tza and Tzb is equal to half the product dz·T of the zero duty dz and the period T (the product dz·T/2 of the half period T/2 and the zero duty dz).

時刻t2から時刻t3,t4,t5,t6が経過して時刻t7に至るまでの間で、二次側電圧VBは出力電圧Voを採る。期間T2,T3において、二次側電圧VBは出力電圧Voを採る。 From time t2 through times t3, t4, t5, and t6 until time t7, the secondary side voltage VB maintains the output voltage Vo. During periods T2 and T3, the secondary side voltage VB maintains the output voltage Vo.

時刻t0から時刻t1が経過して時刻t2に至るまでの間と、時刻t7から時刻t8,t9が経過して時刻t10に至るまでの間とで、二次側電圧VBは電圧値(-Vo)を採る。期間T1,T4において、二次側電圧VBは電圧値(-Vo)を採る。電圧値(-Vo)と出力電圧Voとの和は値0を採る。 The secondary side voltage VB maintains a voltage value (-Vo) from time t0 through time t1 to time t2, and from time t7 through times t8 and t9 to time t10. During periods T1 and T4, the secondary side voltage VB maintains a voltage value (-Vo). The sum of the voltage value (-Vo) and the output voltage Vo is 0.

<電流が流れる経路>
表1は電流経路モードM11,M12,M21,M22,M23,M31,M32,M41,M42,M43と、これらを実現する各スイッチのON/OFFとの関係とを例示する。電流経路モードM11,M12,M21,M22,M23,M31,M32,M41,M42,M43は、DABコンバータ5を流れる電流の種々の経路のパターンを表す。
<Current flow path>
Table 1 shows examples of current path modes M11, M12, M21, M22, M23, M31, M32, M41, M42, and M43 and the ON/OFF relationships of the switches that realize these modes. The current path modes M11, M12, M21, M22, M23, M31, M32, M41, M42, and M43 represent various path patterns of the current flowing through the DAB converter 5.

表1において:
記号「ON(Dr)」はスイッチSrがオンしているが、電流Ir(>0)がダイオードDrに流れる状況を示し;
記号「ON(Dc)」はスイッチScがオンしているが、電流Ic(<0)がダイオードDcに流れる状況を示し;
記号「ON(D1)」はスイッチS1がオンしているが、電流はダイオードD1に流れる状況を示し;
記号「ON(D2)」はスイッチS2がオンしているが、電流はダイオードD2に流れる状況を示し;
記号「ON(D3)」はスイッチS3がオンしているが、電流はダイオードD3に流れる状況を示し;
記号「ON(D4)」はスイッチS4がオンしているが、電流はダイオードD4に流れる状況を示し;
記号「ON(D5)」はスイッチS5がオンしているが、電流はダイオードD5に流れる状況を示し;
記号「ON(D6)」はスイッチS6がオンしているが、電流はダイオードD6に流れる状況を示し;
記号「ON(D7)」はスイッチS7がオンしているが、電流はダイオードD7に流れる状況を示し;
記号「ON(D8)」はスイッチS8がオンしているが、電流はダイオードD8に流れる状況を示す。
In Table 1:
The symbol "ON(Dr)" indicates the situation where the switch Sr is on, but the current Ir (>0) flows through the diode Dr;
The symbol "ON(Dc)" indicates a situation in which the switch Sc is on, but the current Ic (<0) flows through the diode Dc;
The symbol "ON(D1)" indicates the situation where switch S1 is on but current flows through diode D1;
The symbol "ON(D2)" indicates the situation where switch S2 is on but current flows through diode D2;
The symbol "ON(D3)" indicates the situation where switch S3 is on but current flows through diode D3;
The symbol "ON(D4)" indicates the situation where switch S4 is on but current flows through diode D4;
The symbol "ON(D5)" indicates the situation where switch S5 is on but current flows through diode D5;
The symbol "ON(D6)" indicates the situation where switch S6 is on but current flows through diode D6;
The symbol "ON(D7)" indicates the situation where switch S7 is on but current flows through diode D7;
The symbol "ON (D8)" indicates a situation where switch S8 is on but current flows through diode D8.

ダイオードDr,Dc,D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,D8にそれぞれ電流が流れる状況では、スイッチSr,Sc,S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7,S8はそれぞれオフしてもよい。 When current flows through diodes Dr, Dc, D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7, and D8, switches Sr, Sc, S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, and S8 may be turned off.

但しスイッチS1,S2,S3,S4,S5,S6,S7,S8にMOSFETが採用されるときには、同期整流動作が期待される。よってダイオードD1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,D8にそれぞれ電流が流れる状況であっても、それぞれスイッチS1,S2,S3,S4,S5,S6,S7,S8はオンすることが望ましい。 However, when MOSFETs are used for switches S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, and S8, synchronous rectification is expected. Therefore, even if current flows through diodes D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7, and D8, it is desirable for switches S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, and S8 to be turned on.

表1には、電流経路モードM11,M12,M21,M22,M23,M31,M32,M41,M42,M43毎に、電流iLの正負が併記される。 Table 1 lists the positive and negative values of current iL for each current path mode: M11, M12, M21, M22, M23, M31, M32, M41, M42, and M43.

図6においては、周期Tにおいて電流経路モードM11,M12,M21,M22,M23,M31,M32,M41,M42,M43が採用される期間が併記される。 Figure 6 also shows the periods during cycle T during which current path modes M11, M12, M21, M22, M23, M31, M32, M41, M42, and M43 are adopted.

電流経路モードM11は時刻t0から時刻t1の期間において採用され;
電流経路モードM12は時刻t1から時刻t2の期間において採用され;
電流経路モードM21は時刻t2から時刻t3の期間において採用され;
電流経路モードM22は時刻t3から時刻t4の期間において採用され;
電流経路モードM23は時刻t4から時刻t5の期間において採用され;
電流経路モードM31は時刻t5から時刻t6の期間において採用され;
電流経路モードM32は時刻t6から時刻t7の期間において採用され;
電流経路モードM41は時刻t7から時刻t8の期間において採用され;
電流経路モードM42は時刻t8から時刻t9の期間において採用され;
電流経路モードM43は時刻t9から時刻t10の期間において採用される。
The current path mode M11 is adopted during the period from time t0 to time t1;
The current path mode M12 is adopted during the period from time t1 to time t2;
The current path mode M21 is adopted during the period from time t2 to time t3;
Current path mode M22 is adopted during the period from time t3 to time t4;
Current path mode M23 is adopted during the period from time t4 to time t5;
Current path mode M31 is adopted during the period from time t5 to time t6;
Current path mode M32 is adopted during the period from time t6 to time t7;
The current path mode M41 is adopted during the period from time t7 to time t8;
Current path mode M42 is adopted during the period from time t8 to time t9;
The current path mode M43 is employed during the period from time t9 to time t10.

周期Tの前半の半周期(T/2)において電流経路モードM11,M12,M21,M22,M23がこの順に採用される。周期Tの後半の半周期(T/2)において電流経路モードM31,M32,M41,M42,M43がこの順に採用される。 In the first half cycle (T/2) of cycle T, current path modes M11, M12, M21, M22, and M23 are adopted in this order. In the second half cycle (T/2) of cycle T, current path modes M31, M32, M41, M42, and M43 are adopted in this order.

このような電流経路モードM11,M12,M21,M22,M23,M31,M32,M41,M42,M43を実現するためのスイッチSr,Sc,S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7,S8は、それぞれスイッチング信号SSr,SSc,SS1,SS2,SS3,SS4,SS5,SS6,SS7,SS8によって制御される。 The switches Sr, Sc, S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, and S8 used to realize these current path modes M11, M12, M21, M22, M23, M31, M32, M41, M42, and M43 are controlled by switching signals SSr, SSc, SS1, SS2, SS3, SS4, SS5, SS6, SS7, and SS8, respectively.

第1のシーケンスにおけるスイッチング信号SSr,SSc,SS1,SS2,SS3,SS4,SS5,SS6,SS7,SS8の生成は、図4で例示されたグラフによって説明される。ただし、スイッチング信号SS1,SS4,SS5,SS8の反転が、それの記号に上線が付記されて示される。 The generation of switching signals SSr, SSc, SS1, SS2, SS3, SS4, SS5, SS6, SS7, and SS8 in the first sequence is illustrated by the graph shown in Figure 4. However, the inversions of switching signals SS1, SS4, SS5, and SS8 are indicated by overlines in their symbols.

具体的には期間Tcaにおいてスイッチング信号SSc,SSrはそれぞれ論理“H”、“L”を採り、スイッチSc,Srがそれぞれオン、オフする。上述の様に、表1において記号「ON(Dc)」が示された状態ではスイッチScがオンしてもよいので、期間Tcaに相当する時刻t0~t3におけるアクティブバッファ回路4の動作が実現される。期間Tcbに相当する時刻t5~t8についても同様である。 Specifically, during period Tca, switching signals SSc and SSr assume logic "H" and "L," respectively, turning switches Sc and Sr on and off, respectively. As mentioned above, switch Sc may be turned on in the state indicated by the symbol "ON (Dc)" in Table 1, thereby realizing operation of active buffer circuit 4 from times t0 to t3, which corresponds to period Tca. The same is true for times t5 to t8, which corresponds to period Tcb.

期間Traにおいてスイッチング信号SSc,SSrはそれぞれ論理“L”、“H”を採り、スイッチSc,Srがそれぞれオフ、オンする。上述の様に、表1において記号「ON(Dr)」が示された状態ではスイッチSrがオンしてもよいので、期間Traに相当する時刻t3~t4におけるアクティブバッファ回路4の動作が実現される。期間Trbに相当する時刻t8~t9についても同様である。 During period Tra, switching signals SSc and SSr assume logic "L" and "H," respectively, turning switches Sc and Sr off and on, respectively. As mentioned above, switch Sr may be on when the symbol "ON (Dr)" is indicated in Table 1, thereby realizing operation of active buffer circuit 4 from times t3 to t4, which corresponds to period Tra. The same is true for times t8 to t9, which corresponds to period Trb.

期間Tzaにおいてスイッチング信号SSc,SSrはいずれも論理“L”を採り、スイッチSc,Srのいずれもがオフする。よって期間Tzaに相当する時刻t4~t5におけるアクティブバッファ回路4の動作が実現される。期間Tzbに相当する時刻t9~t10についても同様である。 During period Tza, both switching signals SSc and SSr assume a logic "L" level, turning off both switches Sc and Sr. This enables the active buffer circuit 4 to operate from times t4 to t5, which corresponds to period Tza. The same is true for times t9 to t10, which corresponds to period Tzb.

図7から図16は電力変換装置101の一部を例示する回路図であり、DABコンバータ5を流れる電流の経路が矢印で併記される。これらの図において電力変換装置101のうち、アクティブバッファ回路4、DABコンバータ5、およびコンデンサCi,Coが示されている。 Figures 7 to 16 are circuit diagrams illustrating a portion of the power conversion device 101, with arrows indicating the path of current flowing through the DAB converter 5. These figures show the active buffer circuit 4, DAB converter 5, and capacitors Ci and Co of the power conversion device 101.

図7は、電流経路モードM11が採用されるときの電流の経路を示す。電流経路モードM11では漏れインダクタンスLsが電流源となって、電流(iL<0)がコンデンサCbへ回生する。 Figure 7 shows the current path when current path mode M11 is adopted. In current path mode M11, leakage inductance Ls serves as a current source, and current (iL < 0) is regenerated to capacitor Cb.

表1を参照して、電流経路モードM11では、スイッチSr,S2,S3がオフしており、一次側コイルL1および漏れインダクタンスLsからダイオードD1,Dc,D4を経由してコンデンサCbに電流(Ic=iL<0)が流れる。これはダイオードDcを経由したDABコンバータ5からの回生電流によるコンデンサCbの充電であると言える。このとき、図6も参照して、一次側電圧VAはコンデンサ電圧Vcを採る。 Referring to Table 1, in current path mode M11, switches Sr, S2, and S3 are off, and current (Ic = iL < 0) flows from the primary coil L1 and leakage inductance Ls to capacitor Cb via diodes D1, Dc, and D4. This can be said to be charging capacitor Cb with regenerative current from DAB converter 5 via diode Dc. At this time, referring also to Figure 6, the primary voltage VA takes on the capacitor voltage Vc.

表1を参照して、電流経路モードM11では、スイッチS5,S8がオフしており、二次側コイルL2に流れる電流はダイオードD6,D7を経由してコンデンサCoを充電する(I>0)。このとき、図6も参照して、二次側電圧VBは電圧値(-Vo)を採る。 Referring to Table 1, in current path mode M11, switches S5 and S8 are off, and the current flowing through the secondary coil L2 charges capacitor Co via diodes D6 and D7 (I>0). At this time, also referring to Figure 6, the secondary voltage VB takes on a voltage value of (-Vo).

図8は、電流経路モードM12が採用されるときの電流の経路を示す。電流経路モードM12ではコンデンサCbが電圧源となって一次側コイルL1および漏れインダクタンスLsに電流(iL>0)を流す。 Figure 8 shows the current path when current path mode M12 is adopted. In current path mode M12, capacitor Cb acts as a voltage source, causing current (iL > 0) to flow through primary coil L1 and leakage inductance Ls.

表1を参照して、電流経路モードM12では、スイッチSr,S2,S3がオフし、スイッチSc,S1,S4がオンしている。一次側コイルL1および漏れインダクタンスLsにはスイッチSc,S1,S4を経由してコンデンサCbから電流(Ic=iL>0)が流れる(コンデンサCbの放電)。このとき、図6も参照して、一次側電圧VAはコンデンサ電圧Vcを採る。 Referring to Table 1, in current path mode M12, switches Sr, S2, and S3 are off, and switches Sc, S1, and S4 are on. Current (Ic = iL > 0) flows from capacitor Cb (discharge of capacitor Cb) to primary coil L1 and leakage inductance Ls via switches Sc, S1, and S4. Also referring to Figure 6, at this time, primary voltage VA takes on capacitor voltage Vc.

表1を参照して、電流経路モードM12では、スイッチS5,S8がオフし、スイッチS6,S7がオンしている。二次側コイルL2にはスイッチS6,S7を経由してコンデンサCoから電流(I<0)が流れる(コンデンサCoの放電)。このとき、図6も参照して、二次側電圧VBは電圧値(-Vo)を採る。 Referring to Table 1, in current path mode M12, switches S5 and S8 are off and switches S6 and S7 are on. Current (I<0) flows from capacitor Co to secondary coil L2 via switches S6 and S7 (discharging of capacitor Co). Also referring to Figure 6, at this time, secondary voltage VB takes on a voltage value of -Vo.

図9は、電流経路モードM21が採用されるときの電流の経路を示す。電流経路モードM21ではコンデンサCbが電圧源となって一次側コイルL1および漏れインダクタンスLsに電流(iL>0)を流す。 Figure 9 shows the current path when current path mode M21 is adopted. In current path mode M21, capacitor Cb acts as a voltage source, causing current (iL > 0) to flow through primary coil L1 and leakage inductance Ls.

表1を参照して、電流経路モードM21では、スイッチSr,S2,S3がオフし、スイッチSc,S1,S4がオンしている。一次側コイルL1および漏れインダクタンスLsにはスイッチSc,S1,S4を経由してコンデンサCbから電流(Ic=iL>0)が流れる(コンデンサCbの放電)。このとき、図6も参照して、一次側電圧VAはコンデンサ電圧Vcを採る。 Referring to Table 1, in current path mode M21, switches Sr, S2, and S3 are off, and switches Sc, S1, and S4 are on. Current (Ic = iL > 0) flows from capacitor Cb (discharge of capacitor Cb) to primary coil L1 and leakage inductance Ls via switches Sc, S1, and S4. Also referring to Figure 6, at this time, primary voltage VA takes on capacitor voltage Vc.

表1を参照して、電流経路モードM21では、スイッチS6,S7がオフしている。二次側コイルL2からダイオードD5,D8を経由して流れる電流(I>0)が、コンデンサCoを充電する。このとき、図6も参照して、二次側電圧VBは出力電圧Voを採る。 Referring to Table 1, in current path mode M21, switches S6 and S7 are off. Current (I>0) flows from the secondary coil L2 via diodes D5 and D8 to charge capacitor Co. At this time, also referring to Figure 6, the secondary voltage VB is equal to the output voltage Vo.

図10は、電流経路モードM22が採用されるときの電流の経路を示す。電流経路モードM22では整流回路2が電圧源となってフィルタ3およびダイオードDrを介して一次側コイルL1および漏れインダクタンスLsに電流(iL>0)を流す。 Figure 10 shows the current path when current path mode M22 is adopted. In current path mode M22, rectifier circuit 2 serves as a voltage source, causing current (iL > 0) to flow through primary coil L1 and leakage inductance Ls via filter 3 and diode Dr.

表1を参照して、電流経路モードM22では、スイッチSc,S2,S3がオフし、スイッチS1,S4がオンしている。一次側コイルL1および漏れインダクタンスLsにはダイオードDrおよびスイッチS1,S4を経由してフィルタ3から電流(Ir=iL>0)が流れる。このとき、図6も参照して、一次側電圧VAは脈動電圧Vrecを採る。 Referring to Table 1, in current path mode M22, switches Sc, S2, and S3 are off, and switches S1 and S4 are on. Current (Ir = iL > 0) flows from filter 3 to primary coil L1 and leakage inductance Ls via diode Dr and switches S1 and S4. At this time, referring also to Figure 6, primary voltage VA takes on pulsating voltage Vrec.

表1を参照して、電流経路モードM22では、スイッチS6,S7がオフしている。二次側コイルL2からダイオードD5,D8を経由して流れる電流が、コンデンサCoを充電する。このとき、図6も参照して、二次側電圧VBは出力電圧Voを採る。 Referring to Table 1, in current path mode M22, switches S6 and S7 are off. Current flowing from the secondary coil L2 via diodes D5 and D8 charges capacitor Co. At this time, also referring to Figure 6, the secondary voltage VB is equal to the output voltage Vo.

図11は、電流経路モードM23が採用されるときの電流の経路を示す。電流経路モードM23では電流(iL>0)がDC-AC変換部51の中で環流する。 Figure 11 shows the current path when current path mode M23 is adopted. In current path mode M23, current (iL > 0) circulates within the DC-AC conversion unit 51.

表1を参照して、電流経路モードM23では、スイッチSc,Srがオフし、スイッチS1およびスイッチS4のいずれか一方がオンしている。 Referring to Table 1, in current path mode M23, switches Sc and Sr are off, and either switch S1 or switch S4 is on.

スイッチS1がオンするときにはスイッチS2,S4はオフし、電流(iL>0)はスイッチS1およびダイオードD3を流れる(実線の矢印を参照)。 When switch S1 is turned on, switches S2 and S4 are turned off, and current (iL > 0) flows through switch S1 and diode D3 (see solid arrow).

スイッチS4がオンするときにはスイッチS1,S3はオフし、電流(iL>0)はスイッチS4およびダイオードD2を流れる(破線の矢印を参照)。 When switch S4 is turned on, switches S1 and S3 are turned off, and current (iL > 0) flows through switch S4 and diode D2 (see dashed arrow).

このように電流iLがDC-AC変換部51の中で環流するとき、図6も参照して、一次側電圧VAは値0を採る。 When current iL circulates in the DC-AC conversion unit 51 in this manner, referring also to Figure 6, the primary side voltage VA takes on a value of 0.

表1を参照して、電流経路モードM23では、スイッチS6,S7がオフしている。二次側コイルL2からダイオードD5,D8を経由して流れる電流(I>0)が、コンデンサCoを充電する。このとき、図6も参照して、二次側電圧VBは出力電圧Voを採る。 Referring to Table 1, in current path mode M23, switches S6 and S7 are off. Current (I>0) flows from the secondary coil L2 via diodes D5 and D8 to charge capacitor Co. At this time, also referring to Figure 6, the secondary voltage VB is equal to the output voltage Vo.

図12は、電流経路モードM31が採用されるときの電流の経路を示す。電流経路モードM31では漏れインダクタンスLsが電流源となって、電流(iL>0)がコンデンサCbへ回生する。 Figure 12 shows the current path when current path mode M31 is adopted. In current path mode M31, leakage inductance Ls serves as a current source, and current (iL > 0) is regenerated to capacitor Cb.

表1を参照して、電流経路モードM31では、スイッチSr,S1,S4がオフしており、一次側コイルL1および漏れインダクタンスLsからダイオードD3,Dc,D2を経由してコンデンサCbに電流(Ic=-iL<0)が流れる。これはダイオードDcを経由したDABコンバータ5からの回生電流によるコンデンサCbの充電であると言える。このとき、図6も参照して、一次側電圧VAは電圧値(-Vc)を採る。 Referring to Table 1, in current path mode M31, switches Sr, S1, and S4 are off, and current (Ic = -iL < 0) flows from the primary coil L1 and leakage inductance Ls to capacitor Cb via diodes D3, Dc, and D2. This can be said to be charging capacitor Cb with regenerative current from DAB converter 5 via diode Dc. At this time, referring also to Figure 6, the primary voltage VA takes on a voltage value (-Vc).

表1を参照して、電流経路モードM31では、スイッチS6,S7がオフしており、二次側コイルL2に流れる電流(I>0)はダイオードD5,D8を経由してコンデンサCoを充電する。このとき、図6も参照して、二次側電圧VBは出力電圧Voを採る。 Referring to Table 1, in current path mode M31, switches S6 and S7 are off, and the current (I>0) flowing through the secondary coil L2 charges capacitor Co via diodes D5 and D8. At this time, also referring to Figure 6, the secondary voltage VB is equal to the output voltage Vo.

図13は、電流経路モードM32が採用されるときの電流の経路を示す。電流経路モードM32ではコンデンサCbが電圧源となって一次側コイルL1および漏れインダクタンスLsに電流(iL<0)を流す。 Figure 13 shows the current path when current path mode M32 is adopted. In current path mode M32, capacitor Cb acts as a voltage source, causing current (iL < 0) to flow through primary coil L1 and leakage inductance Ls.

表1を参照して、電流経路モードM32では、スイッチSr,S1,S4がオフし、スイッチSc,S2,S3がオンしている。一次側コイルL1および漏れインダクタンスLsにはスイッチSc,S2,S3を経由してコンデンサCbから電流(Ic=-iL>0)が流れる(コンデンサCbの放電)。このとき、図6も参照して、一次側電圧VAは電圧値(-Vc)を採る。 Referring to Table 1, in current path mode M32, switches Sr, S1, and S4 are off, and switches Sc, S2, and S3 are on. Current (Ic = -iL > 0) flows from capacitor Cb via switches Sc, S2, and S3 to primary coil L1 and leakage inductance Ls (discharging capacitor Cb). Also referring to Figure 6, at this time, primary voltage VA takes on a voltage value of (-Vc).

表1を参照して、電流経路モードM32では、スイッチS6,S7がオフし、スイッチS5,S8がオンしている。二次側コイルL2にはスイッチS5,S8を経由してコンデンサCoから電流(I<0)が流れる(コンデンサCoの放電)。このとき、図6も参照して、二次側電圧VBは出力電圧Voを採る。 Referring to Table 1, in current path mode M32, switches S6 and S7 are off and switches S5 and S8 are on. Current (I<0) flows from capacitor Co to secondary coil L2 via switches S5 and S8 (discharging of capacitor Co). At this time, also referring to Figure 6, secondary voltage VB is equal to output voltage Vo.

図14は、電流経路モードM41が採用されるときの電流の経路を示す。電流経路モードM41ではコンデンサCbが電圧源となって一次側コイルL1および漏れインダクタンスLsに電流(iL<0)を流す。 Figure 14 shows the current path when current path mode M41 is adopted. In current path mode M41, capacitor Cb serves as a voltage source, causing current (iL < 0) to flow through primary coil L1 and leakage inductance Ls.

表1を参照して、電流経路モードM41では、スイッチSr,S1,S4がオフし、スイッチSc,S2,S3がオンしている。一次側コイルL1および漏れインダクタンスLsにはスイッチSc,S2,S3を経由してコンデンサCbから電流(Ic=-iL>0)が流れる(コンデンサCbの放電)。このとき、図6も参照して、一次側電圧VAは電圧値(-Vc)を採る。 Referring to Table 1, in current path mode M41, switches Sr, S1, and S4 are off, and switches Sc, S2, and S3 are on. Current (Ic = -iL > 0) flows from capacitor Cb to primary coil L1 and leakage inductance Ls via switches Sc, S2, and S3 (discharging capacitor Cb). Also referring to Figure 6, at this time, primary voltage VA takes on a voltage value of (-Vc).

表1を参照して、電流経路モードM41では、スイッチS5,S8がオフしている。二次側コイルL2からダイオードD6,D7を経由して流れる電流(I>0)が、コンデンサCoを充電する。このとき、図6も参照して、二次側電圧VBは電圧値(-Vo)を採る。 Referring to Table 1, in current path mode M41, switches S5 and S8 are off. Current (I>0) flows from the secondary coil L2 via diodes D6 and D7, charging capacitor Co. Also referring to Figure 6, at this time, the secondary voltage VB takes on a voltage value of -Vo.

図15は、電流経路モードM42が採用されるときの電流の経路を示す。電流経路モードM42では整流回路2が電圧源となってフィルタ3およびダイオードDrを介して一次側コイルL1および漏れインダクタンスLsに電流(iL<0)を流す。 Figure 15 shows the current path when current path mode M42 is adopted. In current path mode M42, rectifier circuit 2 serves as a voltage source, causing current (iL < 0) to flow through primary coil L1 and leakage inductance Ls via filter 3 and diode Dr.

表1を参照して、電流経路モードM42では、スイッチSc,S1,S4がオフし、スイッチSr,S2,S3がオンしている。一次側コイルL1および漏れインダクタンスLsにはダイオードDrおよびスイッチS2,S3を経由してフィルタ3から電流(Ir=-iL>0)が流れる。このとき、図6も参照して、一次側電圧VAは電圧値(-Vrec)を採る。 Referring to Table 1, in current path mode M42, switches Sc, S1, and S4 are off, and switches Sr, S2, and S3 are on. Current (Ir = -iL > 0) flows from filter 3 to primary coil L1 and leakage inductance Ls via diode Dr and switches S2 and S3. At this time, referring also to Figure 6, primary voltage VA takes on a voltage value (-Vrec).

表1を参照して、電流経路モードM42では、スイッチS5,S8がオフしている。二次側コイルL2からダイオードD6,D7を経由して流れる電流(I>0)が、コンデンサCoを充電する。このとき、図6も参照して、二次側電圧VBは電圧値(-Vo)を採る。 Referring to Table 1, in current path mode M42, switches S5 and S8 are off. Current (I>0) flows from the secondary coil L2 via diodes D6 and D7, charging capacitor Co. Also referring to Figure 6, at this time, the secondary voltage VB takes on a voltage value of -Vo.

図16は、電流経路モードM43が採用されるときの電流の経路を示す。電流経路モードM43では電流(iL<0)がDC-AC変換部51の中で環流する。 Figure 16 shows the current path when current path mode M43 is adopted. In current path mode M43, current (iL < 0) circulates within the DC-AC conversion unit 51.

表1を参照して、電流経路モードM43では、スイッチSc,Srがオフし、スイッチS2およびスイッチS3のいずれか一方がオンしている。 Referring to Table 1, in current path mode M43, switches Sc and Sr are off, and either switch S2 or switch S3 is on.

スイッチS2がオンするときにはスイッチS1,S3はオフし、電流(iL<0)はスイッチS2およびダイオードD4を流れる(実線の矢印を参照)。 When switch S2 is turned on, switches S1 and S3 are turned off, and current (iL < 0) flows through switch S2 and diode D4 (see solid arrow).

スイッチS3がオンするときにはスイッチS2,S4はオフし、電流iL(<0)はスイッチS3およびダイオードD1を流れる(破線の矢印を参照)。 When switch S3 is turned on, switches S2 and S4 are turned off, and current iL (<0) flows through switch S3 and diode D1 (see dashed arrow).

このように電流iLがDC-AC変換部51の中で環流するとき、図6も参照して、一次側電圧VAは値0を採る。 When current iL circulates in the DC-AC conversion unit 51 in this manner, referring also to Figure 6, the primary side voltage VA takes on a value of 0.

表1を参照して、電流経路モードM43では、スイッチS5,S8がオフしている。二次側コイルL2からダイオードD6,D7を経由して流れる電流(I>0)が、コンデンサCoを充電する。このとき、図6も参照して、二次側電圧VBは電圧値(-Vo)を採る。 Referring to Table 1, in current path mode M43, switches S5 and S8 are off. Current (I>0) flows from the secondary coil L2 via diodes D6 and D7, charging capacitor Co. At this time, also referring to Figure 6, the secondary voltage VB takes on a voltage value (-Vo).

上述のようにして、周期Tにおいて電流経路モードM11,M12,M21,M22,M23,M31,M32,M41,M42,M43がこの順に採用されることにより、二次側電圧VBは一次側電圧VAに対して位相差φで遅相する。所望の電力変換を行うために採用される位相差φに基づいて、電流経路モードM11,M12,M21,M22,M23,M31,M32,M41,M42,M43を実現するスイッチングのタイミングが設定される。 As described above, by adopting current path modes M11, M12, M21, M22, M23, M31, M32, M41, M42, and M43 in this order during period T, the secondary side voltage VB lags the primary side voltage VA by a phase difference φ. The switching timing that realizes current path modes M11, M12, M21, M22, M23, M31, M32, M41, M42, and M43 is set based on the phase difference φ adopted to perform the desired power conversion.

<位相差φの設定>
数7から数28は、位相差φが積dc・T/2以下であるときの位相差φを設定する式を導出する。図6を参照して、電流iLは時刻tjにおいて値i(tj)を採る(j=0~10の整数)。電流差ΔIL1,ΔIL2,ΔIL3,ΔIL4を導入して式(7)が設定される。
<Setting the phase difference φ>
Equations 7 to 28 derive an equation for setting the phase difference φ when the phase difference φ is equal to or less than the product dc·T/2. Referring to FIG. 6, the current iL takes on a value i(tj) at time tj (j=an integer between 0 and 10). Equation (7) is set by introducing current differences ΔIL1, ΔIL2, ΔIL3, and ΔIL4.

図6から図16を参照し、トランス50は、一次側コイルL1と二次側コイルL2とを含んで両者の巻数比が1の理想トランスおよび、漏れインダクタンスLsによる等価回路で表現される。漏れインダクタンスLsは、トランス50の二次側の漏れインダクタンスを一次側へ換算した値と、トランス50の一次側の漏れインダクタンスとの和である。等価回路の漏れインダクタンスLsと等しいインダクタンスLが導入され、出力電圧Voをも考慮して、式(8)が得られる。 Referring to Figures 6 to 16, the transformer 50 is represented by an equivalent circuit using an ideal transformer including a primary coil L1 and a secondary coil L2 with a turns ratio of 1, and a leakage inductance Ls. The leakage inductance Ls is the sum of the leakage inductance on the secondary side of the transformer 50 converted to the primary side and the leakage inductance on the primary side of the transformer 50. An inductance L equal to the leakage inductance Ls in the equivalent circuit is introduced, and equation (8) is obtained by also taking into account the output voltage Vo.

式(7)、(8)から式(9)が得られる。但し式(10)を用いて電圧Vdcを導入した。 Equation (9) can be obtained from equations (7) and (8). However, the voltage Vdc is introduced using equation (10).

角周波数ω=2π/Tを導入すると、式(11)が得られる。 By introducing the angular frequency ω = 2π/T, we obtain equation (11).

式(9),(11)から式(12)が得られる。 Equation (12) can be obtained from equations (9) and (11).

式(7),(8),(12)から式(13)が得られる。 Equation (13) is obtained from equations (7), (8), and (12).

期間T1において電流iLが線形に上昇すると近似して、式(14),(15)が成立する。 If we approximate that the current iL increases linearly during period T1, then equations (14) and (15) hold.

期間Tca,Traをも考慮して時刻t0,t1,t2,t3,t4,t5は式(16)で表される。 Taking into account periods Tca and Tra, times t0, t1, t2, t3, t4, and t5 are expressed by equation (16).

式(11),(13),(15)から式(17)が得られる。 Equation (17) is obtained from equations (11), (13), and (15).

よって時刻t0から時刻t1までの間で電流経路モードM11によってトランス50とコンデンサCoとの間で移動する電荷Q11は式(18)で与えられる。 Therefore, the charge Q11 that moves between the transformer 50 and the capacitor Co by the current path mode M11 between time t0 and time t1 is given by equation (18).

時刻t1から時刻t2までの間で電流経路モードM12によってトランス50とコンデンサCoとの間で移動する電荷Q12は式(15),(17)により式(19)で与えられる。 The charge Q12 that moves between the transformer 50 and the capacitor Co due to the current path mode M12 between time t1 and time t2 is given by equation (19) using equations (15) and (17).

式(11),(13)から式(20)が得られる。 Equation (20) is obtained from equations (11) and (13).

よって時刻t2から時刻t3までの間で電流経路モードM21によってトランス50とコンデンサCoとの間で移動する電荷Q21は式(21)で与えられる。 Therefore, the charge Q21 that moves between the transformer 50 and the capacitor Co by the current path mode M21 between time t2 and time t3 is given by equation (21).

式(13)から式(22)が得られる。 Equation (22) can be obtained from equation (13).

よって時刻t3から時刻t4までの間で電流経路モードM22によってトランス50とコンデンサCoとの間で移動する電荷Q22は式(23)で与えられる。 Therefore, the charge Q22 that moves between the transformer 50 and the capacitor Co by the current path mode M22 between time t3 and time t4 is given by equation (23).

式(13)から式(24)が得られる。 Equation (24) can be obtained from equation (13).

よって時刻t4から時刻t5までの間で電流経路モードM23によってトランス50とコンデンサCoとの間で移動する電荷Q23は式(25)で与えられる。 Therefore, the charge Q23 that moves between the transformer 50 and the capacitor Co by the current path mode M23 between time t4 and time t5 is given by equation (25).

電荷Q11,Q21,Q22,Q23はコンデンサCoを充電し(図7、図9、図10、図11参照)、電荷Q12はコンデンサCoを放電する(図8)。よって期間T1,T2においてコンデンサCoの充電に寄与する電荷Qは式(26)で計算される。 The charges Q11, Q21, Q22, and Q23 charge the capacitor Co (see Figures 7, 9, 10, and 11), and the charge Q12 discharges the capacitor Co (Figure 8). Therefore, the charge Q that contributes to charging the capacitor Co during periods T1 and T2 is calculated using equation (26).

図6に例示される波形、および図7から図16に例示される電流経路から看取されるように、周期Tの後半分の期間T3,T4における電流iLの波形は、例えば周期Tの前半分の期間T1,T2における電流iLとは正負が対称となる。当該対称性は電源位相θに拘わらず得られる。例えばi(t6)=-i(t1)=0,i(t7)=-i(t2),i(t8)=-i(t3),i(t9)=-i(t4),i(t10)=-i(t5)であって、期間T3,T4においても、コンデンサCoの充電に寄与する電荷Qは式(26)で計算される。周期Tの逆数である制御周波数f(=ω/(2π))を導入し、コンデンサCoに流れる電流Iは式(27)で計算される。 As can be seen from the waveforms illustrated in Figure 6 and the current paths illustrated in Figures 7 to 16, the waveform of current iL during periods T3 and T4, the latter half of cycle T, is symmetrical in terms of positive and negative sign to current iL during periods T1 and T2, the former half of cycle T. This symmetry is obtained regardless of the power supply phase θ. For example, i(t6) = -i(t1) = 0, i(t7) = -i(t2), i(t8) = -i(t3), i(t9) = -i(t4), i(t10) = -i(t5), and the charge Q contributing to charging capacitor Co during periods T3 and T4 is calculated using equation (26). Introducing a control frequency f (= ω/(2π)), which is the reciprocal of cycle T, the current I flowing through capacitor Co is calculated using equation (27).

式(27)から、位相差φを電流Iの関数として、式(28)が得られる。 From equation (27), equation (28) is obtained by defining the phase difference φ as a function of the current I.

図17は電源位相θと位相差φとの関係を、式(28)に基づいて例示するグラフである。但し図17は、k=1/2として諸量が式(29)のように設定された場合を例示する。 Figure 17 is a graph illustrating the relationship between the power supply phase θ and the phase difference φ based on equation (28). However, Figure 17 illustrates the case where k = 1/2 and the quantities are set as in equation (29).

図18は位相差φを20度に固定したときの、電源位相θと平均値Ioaとの関係を例示するグラフである。平均値Ioaは、コンデンサCoに流れる電流Iの周期Tにおける平均である。但し、図18も図17と同様に、φ≦dc・T/2の関係があり、周期Tの前半の半周期(T/2)において電流経路モードM11,M12,M21,M22,M23がこの順に採用され、後半の半周期(T/2)において電流経路モードM31,M32,M41,M42,M43がこの順に採用される場合を示す。 Figure 18 is a graph illustrating the relationship between the power supply phase θ and the average value Ioa when the phase difference φ is fixed at 20 degrees. The average value Ioa is the average of the current I flowing through the capacitor Co over a period T. However, like Figure 17, Figure 18 also shows a case where the relationship φ≦dc·T/2 exists, and current path modes M11, M12, M21, M22, and M23 are adopted in this order during the first half period (T/2) of period T, and current path modes M31, M32, M41, M42, and M43 are adopted in this order during the second half period (T/2).

図19および図20は電源位相θと諸量との関係を例示するグラフである。図19において、最上段には電圧V1およびその平均電圧V1aの波形が描かれる。平均電圧V1aは電圧V1の周期Tにおける平均値である。上から二段目には電流iLの波形が描かれる。上から三段目には平均値Ioaの波形が描かれる。上から四段目(最下段)には、入力電流Iiの波形と、平均電流Ira,Ibaの波形とが描かれる。平均電流Iraは電流Irの周期Tにおける平均値である。平均電流Ibaはインダクタ電流Ibの周期Tにおける平均値である。 Figures 19 and 20 are graphs illustrating the relationship between the power supply phase θ and various quantities. In Figure 19, the top row shows the waveforms of voltage V1 and its average voltage V1a. Average voltage V1a is the average value of voltage V1 over period T. The second row from the top shows the waveform of current iL. The third row from the top shows the waveform of average value Ioa. The fourth row from the top (bottom row) shows the waveform of input current Ii and the waveforms of average currents Ira and Iba. Average current Ira is the average value of current Ir over period T. Average current Iba is the average value of inductor current Ib over period T.

図20において、最上段には電圧V1およびその平均電圧V1aの波形が描かれる。上から二段目には位相差φの波形が描かれる。上から三段目には電流iLの波形が描かれる。上から四段目には平均値Ioaの波形が描かれる。上から五段目(最下段)には、入力電流Iiの波形と、平均電流Ira,Ibaの波形とが描かれる。 In Figure 20, the top row shows the waveforms of voltage V1 and its average voltage V1a. The second row from the top shows the waveform of phase difference φ. The third row from the top shows the waveform of current iL. The fourth row from the top shows the waveform of average value Ioa. The fifth row from the top (bottom row) shows the waveform of input current Ii and the waveforms of average currents Ira and Iba.

図19および図20においても、図17および図18と同様に、φ≦dc・T/2の関係があり、周期Tの前半の半周期(T/2)において電流経路モードM11,M12,M21,M22,M23がこの順に採用され、後半の半周期(T/2)において電流経路モードM31,M32,M41,M42,M43がこの順に採用される場合が採用される。 In Figures 19 and 20, as in Figures 17 and 18, the relationship φ≦dc·T/2 exists, and the current path modes M11, M12, M21, M22, and M23 are adopted in this order during the first half cycle (T/2) of cycle T, and the current path modes M31, M32, M41, M42, and M43 are adopted in this order during the second half cycle (T/2).

図19は位相差φを20度に固定した場合を示し、図20は位相差φが式(28),(29)に基づいて設定された場合を示す。位相差φを固定する場合よりも位相差φが式(28),(29)で設定される場合の方が、平均値Ioaが安定し、入力電流Iiの波形の歪みが小さいことが図19と図20とから看取される。 Figure 19 shows the case where the phase difference φ is fixed at 20 degrees, while Figure 20 shows the case where the phase difference φ is set based on equations (28) and (29). It can be seen from Figures 19 and 20 that the average value Ioa is more stable and there is less distortion in the waveform of the input current Ii when the phase difference φ is set using equations (28) and (29) than when the phase difference φ is fixed.

式(28)、図17からは、制御回路9は、DABコンバータ5に対して:
位相差φを単相交流電圧Viの周波数の2倍の周波数成分を有して変動させ;
脈動電圧Vrecが極大となる電源位相θ(=2n+1π/2)における位相差φを、脈動電圧Vrecが極小となる単相交流電圧の位相(θ=nπ)における位相差φよりも大きくさせる、ということができる。
From equation (28) and FIG. 17, the control circuit 9 determines for the DAB converter 5:
fluctuating the phase difference φ with a frequency component twice the frequency of the single-phase AC voltage Vi;
In other words, the phase difference φ at the power supply phase θ (= 2n + 1π/2) where the ripple voltage Vrec is at its maximum is made larger than the phase difference φ at the phase of the single-phase AC voltage (θ = nπ) where the ripple voltage Vrec is at its minimum.

第1のシーケンスにおいて制御回路9は、アクティブバッファ回路4Dに対して、DABコンバータ5の制御周期Tの半分毎に正負が対称な波形を電源位相θに依らず交互に呈する電流iLを、トランス50の一次側へ流させる、ということができる。 In the first sequence, the control circuit 9 causes the active buffer circuit 4D to flow a current iL, which alternates between positive and negative symmetrical waveforms every half of the control period T of the DAB converter 5, to the primary side of the transformer 50, regardless of the power supply phase θ.

電流iLの波形が制御周期Tの前半分と後半分とで正負の対称性を示すことは、非対称を前提とした特許文献1で紹介された等価方形波形の近似と比較して、電源位相θに基づいた制御が簡便となる利点を有する。 The fact that the waveform of current iL exhibits positive and negative symmetry between the first and second halves of the control period T has the advantage of simplifying control based on the power supply phase θ compared to the approximation of the equivalent square waveform introduced in Patent Document 1, which assumes asymmetry.

<第2のシーケンス>
<電流iL、一次側電圧VA、二次側電圧VBの波形>
図21は、電流iL、一次側電圧VAおよび二次側電圧VBの、それぞれの波形を例示するグラフである。図21は位相差φが、整流デューティdrecと周期Tとの積drec・Tの半分(半周期T/2と整流デューティdrecとの積drec・T/2)以下である場合を例示する。
<Second Sequence>
<Waveforms of current iL, primary voltage VA, and secondary voltage VB>
21 is a graph illustrating the waveforms of the current iL, the primary side voltage VA, and the secondary side voltage VB. Fig. 21 illustrates a case where the phase difference φ is equal to or less than half the product drec·T of the rectification duty drec and the period T (the product drec·T/2 of the half period T/2 and the rectification duty drec).

図6での例示と同様、電力変換装置101におけるスイッチングは、周期Tで周期的に制御される。図21において周期Tは時刻t0に開始し、時刻t10に終了する。時刻t0が周期Tの始期であり、時刻t10が周期Tの終期である。時刻t0から時刻t5までの長さと、時刻t5から時刻t10までの長さとは等しい。時刻t5は周期Tの中間時点である。 As in the example in Figure 6, switching in the power conversion device 101 is controlled periodically with a period T. In Figure 21, period T starts at time t0 and ends at time t10. Time t0 is the start of period T, and time t10 is the end of period T. The length from time t0 to time t5 is equal to the length from time t5 to time t10. Time t5 is the midpoint of period T.

便宜上、時刻t0を周期Tの位相0に、時刻t5を周期Tの位相πに、時刻t10を周期Tの位相2πに、それぞれ対応させた説明が行われる。但し、第2のシーケンスにおける時刻t1,t2,t3,t4,t6,t7,t8,r9は、第1のシーケンスにおけるこれらと一致するとは限らない。 For convenience, the following explanation will be given assuming that time t0 corresponds to phase 0 of cycle T, time t5 corresponds to phase π of cycle T, and time t10 corresponds to phase 2π of cycle T. However, times t1, t2, t3, t4, t6, t7, t8, and t9 in the second sequence do not necessarily correspond to those in the first sequence.

周期Tは期間T5,T6,T7,T8に区分される。 Cycle T is divided into periods T5, T6, T7, and T8.

期間T5は時刻t0に開始し、時刻t1を経過した後、時刻t2に終了する。時刻t0は期間T5の始期であり、時刻t2は期間T5の終期である。 Period T5 begins at time t0, passes through time t1, and ends at time t2. Time t0 is the beginning of period T5, and time t2 is the end of period T5.

期間T6は時刻t2に開始し、時刻t3,t4をこの順に経過した後、時刻t5に終了する。時刻t2は期間T6の始期であり、時刻t5は期間T6の終期である。 Period T6 begins at time t2, passes through times t3 and t4 in that order, and ends at time t5. Time t2 is the beginning of period T6, and time t5 is the end of period T6.

期間T7は時刻t5に開始し、時刻t6を経過した後、時刻t7に終了する。時刻t5は期間T7の始期であり、時刻t7は期間T7の終期である。 Period T7 begins at time t5, passes through time t6, and ends at time t7. Time t5 is the beginning of period T7, and time t7 is the end of period T7.

期間T8は時刻t7に開始し、時刻t8,t9をこの順に経過した後、時刻t10に終了する。時刻t7は期間T8の始期であり、時刻t10は期間T8の終期である。 Period T8 begins at time t7, passes through times t8 and t9 in that order, and ends at time t10. Time t7 is the start of period T8, and time t10 is the end of period T8.

周期Tは期間Trc,Tcc,Tzc,Trd,Tcd,Tzdに区分される。 The period T is divided into periods Trc, Tcc, Tzc, Trd, Tcd, and Tzd.

期間Trcは時刻t0に開始し、時刻t1,t2を経過した後、時刻t3に終了する。時刻t0は期間Trcの始期であり、時刻t3は期間Trcの終期である。 The period Trc begins at time t0, passes through times t1 and t2, and ends at time t3. Time t0 is the beginning of the period Trc, and time t3 is the end of the period Trc.

期間Tccは時刻t3に開始し、時刻t4に終了する。時刻t3は期間Tccの始期であり、時刻t4は期間Tccの終期である。 The period Tcc begins at time t3 and ends at time t4. Time t3 is the beginning of the period Tcc, and time t4 is the end of the period Tcc.

期間Tzcは時刻t4に開始し、時刻t5に終了する。時刻t4は期間Tzcの始期であり、時刻t5は期間Tzcの終期である。 The period Tzc begins at time t4 and ends at time t5. Time t4 is the beginning of the period Tzc, and time t5 is the end of the period Tzc.

期間Trdは時刻t5に開始し、時刻t6,t7を経過した後、時刻t8に終了する。時刻t5は期間Trdの始期であり、時刻t8は期間Trdの終期である。 The period Trd begins at time t5, passes through times t6 and t7, and ends at time t8. Time t5 is the beginning of the period Trd, and time t8 is the end of the period Trd.

期間Tcdは時刻t8に開始し、時刻t9に終了する。時刻t8は期間Tcdの始期であり、時刻t9は期間Tcdの終期である。 The period Tcd begins at time t8 and ends at time t9. Time t8 is the beginning of the period Tcd, and time t9 is the end of the period Tcd.

期間Tzdは時刻t9に開始し、時刻t10に終了する。時刻t9は期間Tzdの始期であり、時刻t10は期間Tzdの終期である。 The period Tzd begins at time t9 and ends at time t10. Time t9 is the beginning of the period Tzd, and time t10 is the end of the period Tzd.

期間Trcにおいて一次側電圧VAは脈動電圧Vrecを採る。期間Tccにおいて一次側電圧VAはコンデンサ電圧Vcを採る。期間Trdにおいて一次側電圧VAは電圧値(-Vrec)を採る。期間Tcdにおいて一次側電圧VAは電圧値(-Vc)を採る。期間Tzc,Tzdにおいて一次側電圧VAは値0を採る。 During period Trc, the primary side voltage VA is the pulsating voltage Vrec. During period Tcc, the primary side voltage VA is the capacitor voltage Vc. During period Trd, the primary side voltage VA is at a voltage value (-Vrec). During period Tcd, the primary side voltage VA is at a voltage value (-Vc). During periods Tzc and Tzd, the primary side voltage VA is at a value of 0.

期間Trc,Trdのそれぞれの長さは、いずれも整流デューティdrecと周期Tとの積drec・Tの半分(半周期T/2と整流デューティdrecとの積drec・T/2)に等しい。 The length of each of the periods Trc and Trd is equal to half the product drec·T of the rectification duty drec and the period T (the product drec·T/2 of the half period T/2 and the rectification duty drec).

期間Tcc,Tcdのそれぞれの長さは、いずれも放電デューティdcと周期Tとの積dc・Tの半分(半周期T/2と放電デューティdcとの積dc・T/2)に等しい。 The length of each of periods Tcc and Tcd is equal to half the product dc·T of the discharge duty dc and the period T (the product dc·T/2 of the half period T/2 and the discharge duty dc).

期間Tzc,Tzcのそれぞれの長さは、いずれも零デューティdzと周期Tとの積dz・Tの半分(半周期T/2と零デューティdzとの積dz・T/2)に等しい。 The length of each of the periods Tzc and Tzc is equal to half the product dz·T of the zero duty dz and the period T (the product dz·T/2 of the half period T/2 and the zero duty dz).

時刻t2から時刻t3,t4,t5,t6が経過して時刻t7に至るまでの間で、二次側電圧VBは出力電圧Voを採る。期間T6,T7において二次側電圧VBは出力電圧Voを採る。 From time t2 through times t3, t4, t5, and t6 until time t7, the secondary side voltage VB maintains the output voltage Vo. During periods T6 and T7, the secondary side voltage VB maintains the output voltage Vo.

時刻t0から時刻t1が経過して時刻t2に至るまでの間と、時刻t7から時刻t8,t9が経過して時刻t10に至るまでの間とで、二次側電圧VBは電圧値(-Vo)を採る。期間T5,T8において二次側電圧VBは電圧値(-Vo)を採る。 The secondary side voltage VB maintains a voltage value (-Vo) from time t0 through time t1 to time t2, and from time t7 through times t8 and t9 to time t10. During periods T5 and T8, the secondary side voltage VB maintains a voltage value (-Vo).

<電流が流れる経路>
表2は電流経路モードM51,M52,M61,M62,M63,M71,M72,M81,M82,M83と、これらを実現する各スイッチのON/OFFとの関係とを例示する。電流経路モードM51,M52,M61,M62,M63,M71,M72,M81,M82,M83は、DABコンバータ5を流れる電流の種々の経路のパターンを表す。
<Current flow path>
Table 2 shows examples of current path modes M51, M52, M61, M62, M63, M71, M72, M81, M82, and M83 and the ON/OFF relationships of the switches that realize these modes. The current path modes M51, M52, M61, M62, M63, M71, M72, M81, M82, and M83 represent various path patterns of the current flowing through the DAB converter 5.

表2における記号ON(Dr),ON(Dc),ON(D1),ON(D2),ON(D3),ON(D4),ON(D5),ON(D6),ON(D7),ON(D8)は、表1における表記と同義である。これらの記号と、スイッチSr,Sc,S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7,S8のオン、オフとの対応も、第1のシーケンスと同様である。 The symbols ON (Dr), ON (Dc), ON (D1), ON (D2), ON (D3), ON (D4), ON (D5), ON (D6), ON (D7), and ON (D8) in Table 2 are synonymous with the notations in Table 1. The correspondence between these symbols and the on/off states of switches Sr, Sc, S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, and S8 is also the same as in the first sequence.

表2には、電流経路モードM51,M52,M61,M62,M63,M71,M72,M81,M82,M83毎に、電流iLの正負が併記される。 Table 2 lists the positive and negative values of current iL for each current path mode: M51, M52, M61, M62, M63, M71, M72, M81, M82, and M83.

図21においては、周期Tにおいて電流経路モードM51,M52,M61,M62,M63,M71,M72,M81,M82,M83が採用される期間が併記される。 Figure 21 also shows the periods during cycle T during which current path modes M51, M52, M61, M62, M63, M71, M72, M81, M82, and M83 are adopted.

電流経路モードM51は時刻t0から時刻t1の期間において採用され;
電流経路モードM52は時刻t1から時刻t2の期間において採用され;
電流経路モードM61は時刻t2から時刻t3の期間において採用され;
電流経路モードM62は時刻t3から時刻t4の期間において採用され;
電流経路モードM63は時刻t4から時刻t5の期間において採用され;
電流経路モードM71は時刻t5から時刻t6の期間において採用され;
電流経路モードM72は時刻t6から時刻t7の期間において採用され;
電流経路モードM81は時刻t7から時刻t8の期間において採用され;
電流経路モードM82は時刻t8から時刻t9の期間において採用され;
電流経路モードM83は時刻t9から時刻t10の期間において採用される。
The current path mode M51 is adopted during the period from time t0 to time t1;
The current path mode M52 is adopted during the period from time t1 to time t2;
The current path mode M61 is adopted during the period from time t2 to time t3;
The current path mode M62 is adopted during the period from time t3 to time t4;
Current path mode M63 is adopted during the period from time t4 to time t5;
Current path mode M71 is adopted during the period from time t5 to time t6;
Current path mode M72 is adopted during the period from time t6 to time t7;
The current path mode M81 is adopted during the period from time t7 to time t8;
Current path mode M82 is adopted during the period from time t8 to time t9;
The current path mode M83 is employed during the period from time t9 to time t10.

周期Tの前半の半周期(T/2)において電流経路モードM51,M52,M61,M62,M63がこの順に採用される。周期Tの後半の半周期(T/2)において電流経路モードM71,M72,M81,M82,M83がこの順に採用される。 In the first half cycle (T/2) of cycle T, current path modes M51, M52, M61, M62, and M63 are adopted in this order. In the second half cycle (T/2) of cycle T, current path modes M71, M72, M81, M82, and M83 are adopted in this order.

このような電流経路モードM51,M52,M61,M62,M63,M71,M72,M81,M82,M83を実現するためのスイッチSr,Sc,S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7,S8は、それぞれスイッチング信号SSr,SSc,SS1,SS2,SS3,SS4,SS5,SS6,SS7,SS8によって制御される。 The switches Sr, Sc, S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, and S8 used to realize these current path modes M51, M52, M61, M62, M63, M71, M72, M81, M82, and M83 are controlled by switching signals SSr, SSc, SS1, SS2, SS3, SS4, SS5, SS6, SS7, and SS8, respectively.

第2のシーケンスにおけるスイッチング信号SSr,SSc,SS1,SS2,SS3,SS4,SS5,SS6,SS7,SS8の生成は、図5で例示されたグラフによって説明される。ただし、スイッチング信号SS1,SS4,SS5,SS8の反転が、それの記号に上線が付記されて示される。 The generation of switching signals SSr, SSc, SS1, SS2, SS3, SS4, SS5, SS6, SS7, and SS8 in the second sequence is illustrated by the graph shown in Figure 5. However, the inversion of switching signals SS1, SS4, SS5, and SS8 is indicated by an overline next to their symbols.

具体的には期間Trcにおいてスイッチング信号SSr,SScはそれぞれ論理“H”、“L”を採り、スイッチSr,Scがそれぞれオン、オフする。上述の様に、表2において記号「ON(Dr)」が示された状態ではスイッチSrがオンしてもよいので、期間Trcに相当する時刻t0~t3におけるアクティブバッファ回路4の動作が実現される。期間Trdに相当する時刻t5~t8についても同様である。 Specifically, during period Trc, switching signals SSr and SSc take on logic "H" and "L," respectively, turning switches Sr and Sc on and off, respectively. As mentioned above, switch Sr may be on when the symbol "ON (Dr)" is shown in Table 2, thereby realizing operation of active buffer circuit 4 from times t0 to t3, which corresponds to period Trc. The same is true for times t5 to t8, which corresponds to period Trd.

期間Tccにおいてスイッチング信号SSr,SScはそれぞれ論理“L”、“H”を採り、スイッチSr,Scがそれぞれオフ、オンする。よって期間Tccに相当する時刻t3~t4におけるアクティブバッファ回路4の動作が実現される。期間Tcdに相当する時刻t8~t9についても同様である。 During period Tcc, switching signals SSr and SSc assume logic "L" and "H," respectively, turning switches Sr and Sc off and on, respectively. This enables the active buffer circuit 4 to operate from times t3 to t4, which corresponds to period Tcc. The same is true for times t8 to t9, which corresponds to period Tcd.

期間Tzcにおいてスイッチング信号SSr,SScはいずれも論理“L”を採り、スイッチSr,Scのいずれもがオフする。よって期間Tzcに相当する時刻t4~t5におけるアクティブバッファ回路4の動作が実現される。期間Tzdに相当する時刻t9~t10についても同様である。 During period Tzc, both switching signals SSr and SSc are logic "L," turning off both switches Sr and Sc. This enables the active buffer circuit 4 to operate from times t4 to t5, which corresponds to period Tzc. The same is true for times t9 to t10, which corresponds to period Tzd.

図22から図31は電力変換装置101の一部を例示する回路図であり、DABコンバータ5を流れる電流の経路が矢印で併記される。これらの図において電力変換装置101のうち、アクティブバッファ回路4、DABコンバータ5、およびコンデンサCi,Coが示されている。 Figures 22 to 31 are circuit diagrams illustrating a portion of the power conversion device 101, with arrows indicating the path of current flowing through the DAB converter 5. These figures show the active buffer circuit 4, DAB converter 5, and capacitors Ci and Co of the power conversion device 101.

図22は、電流経路モードM51が採用されるときの電流の経路を示す。電流経路モードM51では漏れインダクタンスLsが電流源となって、電流(iL<0)がコンデンサCiへ回生する。 Figure 22 shows the current path when current path mode M51 is adopted. In current path mode M51, leakage inductance Ls serves as a current source, and current (iL < 0) is regenerated to capacitor Ci.

表2を参照して、電流経路モードM51では、スイッチSc,S2,S3がオフし、スイッチSrがオンしている。一次側コイルL1および漏れインダクタンスLsからダイオードD1,D4およびスイッチSrを経由してコンデンサCiに電流(iL<0)が流れる。これはスイッチSrを経由したDABコンバータ5からの回生電流によるコンデンサCiの充電であると言える。このとき、図21も参照して、一次側電圧VAは脈動電圧Vrecを採る。 Referring to Table 2, in current path mode M51, switches Sc, S2, and S3 are off, and switch Sr is on. Current (iL < 0) flows from the primary coil L1 and leakage inductance Ls to capacitor Ci via diodes D1 and D4 and switch Sr. This can be said to be charging capacitor Ci with regenerative current from DAB converter 5 via switch Sr. At this time, referring also to Figure 21, the primary voltage VA takes on the pulsating voltage Vrec.

表2を参照して、電流経路モードM51では、スイッチS5,S8がオフしており、二次側コイルL2に流れる電流はダイオードD6,D7を経由してコンデンサCoを充電する。このとき、図21も参照して、二次側電圧VBは電圧値(-Vo)を採る。 Referring to Table 2, in current path mode M51, switches S5 and S8 are off, and the current flowing through the secondary coil L2 charges capacitor Co via diodes D6 and D7. At this time, also referring to Figure 21, the secondary voltage VB takes on a voltage value (-Vo).

図23は、電流経路モードM52が採用されるときの電流の経路を示す。電流経路モードM52では整流回路2が電圧源となってフィルタ3およびダイオードDrを介して一次側コイルL1に電流(iL>0)を流す。 Figure 23 shows the current path when current path mode M52 is adopted. In current path mode M52, rectifier circuit 2 serves as a voltage source, causing current (iL > 0) to flow through primary coil L1 via filter 3 and diode Dr.

表2を参照して、電流経路モードM52では、スイッチSc,S2,S3がオフし、スイッチS1,S4がオンしている。一次側コイルL1および漏れインダクタンスLsにはダイオードDrおよびスイッチS1,S4を経由してフィルタ3から電流(iL=Ir>0)が流れる。このとき、図21も参照して、一次側電圧VAは脈動電圧Vrecを採る。 Referring to Table 2, in current path mode M52, switches Sc, S2, and S3 are off, and switches S1 and S4 are on. Current (iL = Ir > 0) flows from filter 3 to primary coil L1 and leakage inductance Ls via diode Dr and switches S1 and S4. At this time, referring also to Figure 21, primary voltage VA is pulsating voltage Vrec.

表2を参照して、電流経路モードM52では、スイッチS5,S8がオフし、スイッチS6,S7がオンしている。二次側コイルL2にはスイッチS6,S7を経由してコンデンサCoから電流(I<0)が流れる(コンデンサCoの放電)。このとき、図21も参照して、二次側電圧VBは電圧値(-Vo)を採る。 Referring to Table 2, in current path mode M52, switches S5 and S8 are off and switches S6 and S7 are on. Current (I<0) flows from capacitor Co to secondary coil L2 via switches S6 and S7 (discharging of capacitor Co). At this time, also referring to Figure 21, secondary voltage VB takes on a voltage value of (-Vo).

図24は、電流経路モードM61が採用されるときの電流の経路を示す。電流経路モードM61は第1のシーケンスにおける電流経路モードM22(図10参照)と同様に電流が流れる。具体的には、電流経路モードM61では整流回路2が電圧源となってフィルタ3およびダイオードDrを介して一次側コイルL1および漏れインダクタンスLsに電流(Ir=iL>0)を流す。 Figure 24 shows the current path when current path mode M61 is adopted. In current path mode M61, current flows in the same way as in current path mode M22 (see Figure 10) in the first sequence. Specifically, in current path mode M61, rectifier circuit 2 serves as a voltage source, causing current (Ir = iL > 0) to flow through primary coil L1 and leakage inductance Ls via filter 3 and diode Dr.

表2を参照して、電流経路モードM61では、スイッチSc,S2,S3がオフし、スイッチS1,S4がオンしている。一次側コイルL1および漏れインダクタンスLsにはダイオードDrおよびスイッチS1,S4を経由してフィルタ3から電流iLが流れる。このとき、図21も参照して、一次側電圧VAは脈動電圧Vrecを採る。 Referring to Table 2, in current path mode M61, switches Sc, S2, and S3 are off, and switches S1 and S4 are on. Current iL flows from filter 3 to primary coil L1 and leakage inductance Ls via diode Dr and switches S1 and S4. At this time, also referring to Figure 21, primary voltage VA takes on pulsating voltage Vrec.

表2を参照して、電流経路モードM61では、スイッチS6,S7がオフしている。二次側コイルL2からダイオードD5,D8を経由して流れる電流(I>0)が、コンデンサCoを充電する。このとき、図21も参照して、二次側電圧VBは出力電圧Voを採る。 Referring to Table 2, in current path mode M61, switches S6 and S7 are off. Current (I>0) flows from the secondary coil L2 via diodes D5 and D8 to charge capacitor Co. At this time, also referring to Figure 21, the secondary voltage VB is equal to the output voltage Vo.

図25は、電流経路モードM62が採用されるときの電流の経路を示す。電流経路モードM62は第1のシーケンスにおける電流経路モードM21(図9参照)と同様に電流が流れる。具体的には、電流経路モードM62ではコンデンサCbが電圧源となって一次側コイルL1および漏れインダクタンスLsに電流(iL>0)を流す。 Figure 25 shows the current path when current path mode M62 is adopted. In current path mode M62, current flows in the same way as in current path mode M21 (see Figure 9) in the first sequence. Specifically, in current path mode M62, capacitor Cb serves as a voltage source, causing current (iL > 0) to flow through primary coil L1 and leakage inductance Ls.

表2を参照して、電流経路モードM62では、スイッチSr,S2,S3がオフし、スイッチSc,S1,S4がオンしている。一次側コイルL1および漏れインダクタンスLsにはスイッチSc,S1,S4を経由してコンデンサCbから電流(Ic=iL>0)が流れる(コンデンサCbの放電)。このとき、図21も参照して、一次側電圧VAはコンデンサ電圧Vcを採る。 Referring to Table 2, in current path mode M62, switches Sr, S2, and S3 are off, and switches Sc, S1, and S4 are on. Current (Ic = iL > 0) flows from capacitor Cb to primary coil L1 and leakage inductance Ls via switches Sc, S1, and S4 (discharging capacitor Cb). Also referring to Figure 21, at this time, primary voltage VA takes on capacitor voltage Vc.

表2を参照して、電流経路モードM62では、スイッチS6,S7がオフしている。二次側コイルL2からダイオードD5,D8を経由して流れる電流(I>0)が、コンデンサCoを充電する。このとき、図21も参照して、二次側電圧VBは出力電圧Voを採る。 Referring to Table 2, in current path mode M62, switches S6 and S7 are off. Current (I>0) flows from the secondary coil L2 via diodes D5 and D8 to charge capacitor Co. At this time, also referring to Figure 21, the secondary voltage VB is equal to the output voltage Vo.

図26は、電流経路モードM63が採用されるときの電流の経路を示す。電流経路モードM63は第1のシーケンスにおける電流経路モードM23(図11参照)と同様に電流が流れる。具体的には、電流経路モードM63では電流(iL>0)がDC-AC変換部51の中で環流する。 Figure 26 shows the current path when current path mode M63 is adopted. In current path mode M63, current flows in the same way as in current path mode M23 in the first sequence (see Figure 11). Specifically, in current path mode M63, current (iL > 0) circulates within the DC-AC conversion unit 51.

表2を参照して、電流経路モードM63では、スイッチSc,Srがオフし、スイッチS1およびスイッチS4のいずれか一方がオンしている。 Referring to Table 2, in current path mode M63, switches Sc and Sr are off, and either switch S1 or switch S4 is on.

スイッチS1がオンするときにはスイッチS2,S4はオフし、電流iLはスイッチS1およびダイオードD3を流れる(実線の矢印を参照)。 When switch S1 is turned on, switches S2 and S4 are turned off, and current iL flows through switch S1 and diode D3 (see solid arrow).

スイッチS4がオンするときにはスイッチS1,S3はオフし、電流iLはスイッチS4およびダイオードD2を流れる(破線の矢印を参照)。 When switch S4 is turned on, switches S1 and S3 are turned off, and current iL flows through switch S4 and diode D2 (see dashed arrow).

このように電流iLがDC-AC変換部51の中で環流するとき、図21も参照して、一次側電圧VAは値0を採る。 When current iL circulates in the DC-AC conversion unit 51 in this manner, referring also to Figure 21, the primary side voltage VA takes on a value of 0.

表2を参照して、電流経路モードM63では、スイッチS6,S7がオフしている。二次側コイルL2からダイオードD5,D8を経由して流れる電流(I>0)が、コンデンサCoを充電する。このとき、図21も参照して、二次側電圧VBは出力電圧Voを採る。 Referring to Table 2, in current path mode M63, switches S6 and S7 are off. Current (I>0) flows from the secondary coil L2 via diodes D5 and D8 to charge capacitor Co. At this time, also referring to Figure 21, the secondary voltage VB is equal to the output voltage Vo.

図27は、電流経路モードM71が採用されるときの電流の経路を示す。電流経路モードM71では漏れインダクタンスLsが電流源となって、電流(iL>0)がコンデンサCiへ回生する。 Figure 27 shows the current path when current path mode M71 is adopted. In current path mode M71, leakage inductance Ls serves as a current source, and current (iL > 0) is regenerated to capacitor Ci.

表2を参照して、電流経路モードM71では、スイッチSc,S1,S4がオフし、スイッチSrがオンしている。一次側コイルL1および漏れインダクタンスLsからダイオードD2,D3およびスイッチSrを経由してコンデンサCiに電流(Ir=-iL<0)が流れる。これはスイッチSrを経由したDABコンバータ5からの回生電流によるコンデンサCiの充電であると言える。このとき、図21も参照して、一次側電圧VAは電圧値(-Vrec)を採る。 Referring to Table 2, in current path mode M71, switches Sc, S1, and S4 are off and switch Sr is on. Current (Ir = -iL < 0) flows from the primary coil L1 and leakage inductance Ls to capacitor Ci via diodes D2 and D3 and switch Sr. This can be said to be charging capacitor Ci with regenerative current from DAB converter 5 via switch Sr. At this time, referring also to Figure 21, the primary voltage VA takes on a voltage value (-Vrec).

表2を参照して、電流経路モードM71では、スイッチS6,S7がオフしており、二次側コイルL2に流れる電流(I>0)はダイオードD5,D8を経由してコンデンサCoを充電する。このとき、図21も参照して、二次側電圧VBは出力電圧Voを採る。 Referring to Table 2, in current path mode M71, switches S6 and S7 are off, and the current (I>0) flowing through the secondary coil L2 charges capacitor Co via diodes D5 and D8. At this time, also referring to Figure 21, the secondary voltage VB is equal to the output voltage Vo.

図28は、電流経路モードM72が採用されるときの電流の経路を示す。電流経路モードM72では整流回路2が電圧源となってフィルタ3およびダイオードDrを介して一次側コイルL1および漏れインダクタンスLsに電流(iL<0)を流す。 Figure 28 shows the current path when current path mode M72 is adopted. In current path mode M72, rectifier circuit 2 serves as a voltage source, causing current (iL < 0) to flow through primary coil L1 and leakage inductance Ls via filter 3 and diode Dr.

表2を参照して、電流経路モードM72では、スイッチSc,S1,S4がオフし、スイッチS2,S3がオンしている。一次側コイルL1および漏れインダクタンスLsにはダイオードDrおよびスイッチS2,S3を経由してフィルタ3から電流(Ir=-iL>0)が流れる。このとき、図21も参照して、一次側電圧VAは電圧値(-Vrec)を採る。 Referring to Table 2, in current path mode M72, switches Sc, S1, and S4 are off, and switches S2 and S3 are on. Current (Ir = -iL > 0) flows from filter 3 to primary coil L1 and leakage inductance Ls via diode Dr and switches S2 and S3. At this time, referring also to Figure 21, primary voltage VA takes on a voltage value (-Vrec).

表2を参照して、電流経路モードM72では、スイッチS6,S7がオフし、スイッチS5,S8がオンしている。二次側コイルL2にはスイッチS5,S8を経由してコンデンサCoから電流(I<0)が流れる(コンデンサCoの放電)。このとき、図21も参照して、二次側電圧VBは出力電圧Voを採る。 Referring to Table 2, in current path mode M72, switches S6 and S7 are off and switches S5 and S8 are on. Current (I<0) flows from capacitor Co to secondary coil L2 via switches S5 and S8 (discharging of capacitor Co). At this time, also referring to Figure 21, secondary voltage VB is equal to output voltage Vo.

図29は、電流経路モードM81が採用されるときの電流の経路を示す。電流経路モードM81は第1のシーケンスにおける電流経路モードM42(図15参照)と同様に電流が流れる。具体的には、電流経路モードM81では整流回路2が電圧源となってフィルタ3およびダイオードDrを介して一次側コイルL1および漏れインダクタンスLsに電流(iL<0)を流す。 Figure 29 shows the current path when current path mode M81 is adopted. In current path mode M81, current flows in the same way as in current path mode M42 (see Figure 15) in the first sequence. Specifically, in current path mode M81, rectifier circuit 2 serves as a voltage source, causing current (iL < 0) to flow through primary coil L1 and leakage inductance Ls via filter 3 and diode Dr.

表2を参照して、電流経路モードM81では、スイッチSc,S1,S4がオフし、スイッチSc,S2,S3がオンしている。一次側コイルL1および漏れインダクタンスLsにはダイオードDrおよびスイッチS2,S3を経由してフィルタ3から電流(Ir=-iL>0)が流れる。このとき、図21も参照して、一次側電圧VAは電圧値(-Vrec)を採る。 Referring to Table 2, in current path mode M81, switches Sc, S1, and S4 are off, and switches Sc, S2, and S3 are on. Current (Ir = -iL > 0) flows from filter 3 to primary coil L1 and leakage inductance Ls via diode Dr and switches S2 and S3. At this time, referring also to Figure 21, primary voltage VA takes on a voltage value (-Vrec).

表2を参照して、電流経路モードM81では、スイッチS5,S8がオフしている。二次側コイルL2からダイオードD6,D7を経由して流れる電流(I>0)が、コンデンサCoを充電する。このとき、図21も参照して、二次側電圧VBは電圧値(-Vo)を採る。 Referring to Table 2, in current path mode M81, switches S5 and S8 are off. Current (I>0) flows from the secondary coil L2 via diodes D6 and D7, charging capacitor Co. At this time, also referring to Figure 21, the secondary voltage VB takes on a voltage value of (-Vo).

図30は、電流経路モードM82が採用されるときの電流の経路を示す。電流経路モードM82は第1のシーケンスにおける電流経路モードM41(図14参照)と同様に電流が流れる。具体的には、電流経路モードM82ではコンデンサCbが電圧源となって一次側コイルL1および漏れインダクタンスLsに電流(iL<0)を流す。 Figure 30 shows the current path when current path mode M82 is adopted. In current path mode M82, current flows in the same way as in current path mode M41 (see Figure 14) in the first sequence. Specifically, in current path mode M82, capacitor Cb serves as a voltage source, causing current (iL < 0) to flow through primary coil L1 and leakage inductance Ls.

表2を参照して、電流経路モードM82では、スイッチSr,S1,S4がオフし、スイッチSc,S2,S3がオンしている。一次側コイルL1および漏れインダクタンスLsにはスイッチSc,S2,S3を経由してコンデンサCbから電流(Ic=-iL>0)が流れる(コンデンサCbの放電)。このとき、図21も参照して、一次側電圧VAは電圧値(-Vc)を採る。 Referring to Table 2, in current path mode M82, switches Sr, S1, and S4 are off, and switches Sc, S2, and S3 are on. Current (Ic = -iL > 0) flows from capacitor Cb via switches Sc, S2, and S3 to primary coil L1 and leakage inductance Ls (discharging capacitor Cb). At this time, referring also to Figure 21, primary voltage VA takes on a voltage value (-Vc).

表2を参照して、電流経路モードM82では、スイッチS5,S8がオフしている。二次側コイルL2からダイオードD6,D7を経由して流れる電流(I>0)が、コンデンサCoを充電する。このとき、図21も参照して、二次側電圧VBは電圧値(-Vo)を採る。 Referring to Table 2, in current path mode M82, switches S5 and S8 are off. Current (I>0) flows from the secondary coil L2 via diodes D6 and D7, charging capacitor Co. At this time, also referring to Figure 21, the secondary voltage VB takes on a voltage value of (-Vo).

図31は、電流経路モードM83が採用されるときの電流の経路を示す。電流経路モードM63は第1のシーケンスにおける電流経路モードM43(図16参照)と同様に電流が流れる。具体的には、電流経路モードM83では電流(iL<0)がDC-AC変換部51の中で環流する。 Figure 31 shows the current path when current path mode M83 is adopted. In current path mode M63, current flows in the same way as in current path mode M43 in the first sequence (see Figure 16). Specifically, in current path mode M83, current (iL < 0) circulates within the DC-AC conversion unit 51.

表2を参照して、電流経路モードM83では、スイッチSc,Srがオフし、スイッチS2およびスイッチS3のいずれか一方がオンしている。 Referring to Table 2, in current path mode M83, switches Sc and Sr are off, and either switch S2 or switch S3 is on.

スイッチS2がオンするときにはスイッチS1,S3はオフし、電流iLはスイッチS2およびダイオードD4を流れる(実線の矢印を参照)。 When switch S2 is turned on, switches S1 and S3 are turned off, and current iL flows through switch S2 and diode D4 (see solid arrow).

スイッチS3がオンするときにはスイッチS2,S4はオフし、電流iLはスイッチS3およびダイオードD1を流れる(破線の矢印を参照)。 When switch S3 is turned on, switches S2 and S4 are turned off, and current iL flows through switch S3 and diode D1 (see dashed arrow).

このように電流iLがDC-AC変換部51の中で環流するとき、図21も参照して、一次側電圧VAは値0を採る。 When current iL circulates in the DC-AC conversion unit 51 in this manner, referring also to Figure 21, the primary side voltage VA takes on a value of 0.

表2を参照して、電流経路モードM83では、スイッチS5,S8がオフしている。二次側コイルL2からダイオードD6,D7を経由して流れる電流(I>0)が、コンデンサCoを充電する。このとき、図21も参照して、二次側電圧VBは電圧値(-Vo)を採る。 Referring to Table 2, in current path mode M83, switches S5 and S8 are off. Current (I>0) flows from the secondary coil L2 via diodes D6 and D7, charging capacitor Co. At this time, also referring to Figure 21, the secondary voltage VB takes on a voltage value of (-Vo).

上述のようにして、周期Tにおいて電流経路モードM51,M52,M61,M62,M63,M71,M72,M81,M82,M83がこの順に採用されることにより、二次側電圧VBは一次側電圧VAに対して位相差φで遅相する。所望の電力変換を行うために採用される位相差φに基づいて、電流経路モードM51,M52,M61,M62,M63,M71,M72,M81,M82,M83を実現するスイッチングのタイミングが設定される。 As described above, by adopting current path modes M51, M52, M61, M62, M63, M71, M72, M81, M82, and M83 in this order during period T, the secondary side voltage VB lags the primary side voltage VA by a phase difference φ. The switching timing that realizes current path modes M51, M52, M61, M62, M63, M71, M72, M81, M82, and M83 is set based on the phase difference φ adopted to perform the desired power conversion.

<位相差φの設定>
数30から数45は、位相差φが積drec・T/2以下であるときの位相差φを設定する式を導出する。図21を参照して、電流iLは時刻tjにおいて値i(tj)を採る(j=0~10の整数)。電流差ΔIL1,ΔIL2,ΔIL3,ΔIL4を導入して上述の式(7)が設定される。
<Setting the phase difference φ>
Equations 30 to 45 derive an equation for setting the phase difference φ when the phase difference φ is equal to or less than the product drec·T/2. Referring to FIG. 21, the current iL takes on a value i(tj) at time tj (j=an integer between 0 and 10). The current differences ΔIL1, ΔIL2, ΔIL3, and ΔIL4 are introduced to set the above equation (7).

図21から図31を参照し、出力電圧Voをも考慮して、式(30)が得られる。 Referring to Figures 21 to 31 and taking into account the output voltage Vo, equation (30) can be obtained.

式(7)、(30)から式(31)が得られる。但し式(10)を導入した。 Equation (31) can be obtained from equations (7) and (30). However, equation (10) has been introduced.

角周波数ω=2π/Tを導入して式(32)が得られる。 By introducing the angular frequency ω = 2π/T, we obtain equation (32).

式(31),(32)から式(12)が得られる。 Equation (12) is obtained from equations (31) and (32).

式(13)~(16)と同様にして式(33),(34)が得られる。 Equations (33) and (34) can be obtained in the same way as equations (13) to (16).

式(17)と同様にして式(35)が得られる。 Equation (35) can be obtained in the same way as equation (17).

よって時刻t0から時刻t1までの間で電流経路モードM51によってトランス50とコンデンサCoとの間で移動する電荷Q51は式(36)で与えられる。 Therefore, the charge Q51 that moves between the transformer 50 and the capacitor Co by the current path mode M51 between time t0 and time t1 is given by equation (36).

時刻t1から時刻t2までの間で電流経路モードM52によってトランス50とコンデンサCoとの間で移動する電荷Q52は式(15),(35)により式(37)で与えられる。 The charge Q52 that moves between the transformer 50 and the capacitor Co by the current path mode M52 between time t1 and time t2 is given by equation (37) using equations (15) and (35).

式(11),(34)から式(38)が得られる。 Equation (38) is obtained from equations (11) and (34).

よって時刻t2から時刻t3までの間で電流経路モードM61によってトランス50とコンデンサCoとの間で移動する電荷Q61は式(39)で与えられる。 Therefore, the charge Q61 that moves between the transformer 50 and the capacitor Co by the current path mode M61 between time t2 and time t3 is given by equation (39).

式(34)から式(40)が得られる。 Equation (40) is obtained from equation (34).

よって時刻t3から時刻t4までの間で電流経路モードM62によってトランス50とコンデンサCoとの間で移動する電荷Q62は式(41)で与えられる。 Therefore, the charge Q62 that moves between the transformer 50 and the capacitor Co by the current path mode M62 between time t3 and time t4 is given by equation (41).

式(34)から式(42)が得られる。 Equation (42) is obtained from equation (34).

よって時刻t4から時刻t5までの間で電流経路モードM63によってトランス50とコンデンサCoとの間で移動する電荷Q63は式(43)で与えられる。 Therefore, the charge Q63 that moves between the transformer 50 and the capacitor Co by the current path mode M63 between time t4 and time t5 is given by equation (43).

電荷Q51,Q61,Q62,Q63はコンデンサCoを充電し(図22、図24、図25、図26参照)、電荷Q52はコンデンサCoを放電する(図23)。よって期間T5,T6においてコンデンサCoの充電に寄与する電荷Qは式(44)で計算される。 Charges Q51, Q61, Q62, and Q63 charge capacitor Co (see Figures 22, 24, 25, and 26), and charge Q52 discharges capacitor Co (Figure 23). Therefore, the charge Q that contributes to charging capacitor Co during periods T5 and T6 is calculated using equation (44).

図21に例示される波形、および図22から図31に例示される電流経路から看取されるように、期間T7,T8における電流iLは、例えば期間T5,T6における電流iLとは正負が対称となる。当該対称性は電源位相θに拘わらず得られる。例えばi(t6)=-i(t1),i(t7)=-i(t2),i(t8)=-i(t3)=0,i(t9)=-i(t4),i(t10)=-i(t5)であって、期間T7,T8においても、コンデンサCoの充電に寄与する電荷Qは式(44)で計算される。コンデンサCoに流れる電流Iは式(45)で計算される。 As can be seen from the waveforms illustrated in Figure 21 and the current paths illustrated in Figures 22 to 31, the current iL during periods T7 and T8 is symmetrical in terms of positive and negative relative to the current iL during periods T5 and T6, for example. This symmetry is obtained regardless of the power supply phase θ. For example, i(t6) = -i(t1), i(t7) = -i(t2), i(t8) = -i(t3) = 0, i(t9) = -i(t4), i(t10) = -i(t5), and the charge Q contributing to the charging of capacitor Co during periods T7 and T8 is calculated using equation (44). The current I flowing through capacitor Co is calculated using equation (45).

式(45)から、位相差φを電流Iの関数として、式(46)が得られる。 From equation (45), equation (46) is obtained by defining the phase difference φ as a function of the current I.

図32は電源位相θと位相差φとの関係を、式(46)に基づいて例示するグラフである。但し図32は、諸量が式(29)のように設定された場合を例示する。 Figure 32 is a graph illustrating the relationship between the power supply phase θ and the phase difference φ based on equation (46). However, Figure 32 illustrates the case where the quantities are set as in equation (29).

図33は位相差φを20度に固定したときの、電源位相θと平均値Ioaとの関係を例示するグラフである。但し、図33も図32と同様に、φ≦drec・T/2の関係があり、周期Tの前半の半周期(T/2)において電流経路モードM51,M52,M61,M62,M63がこの順に採用され、後半の半周期(T/2)において電流経路モードM71,M72,M81,M82,M83がこの順に採用される場合が採用される。 Figure 33 is a graph illustrating the relationship between the power supply phase θ and the average value Ioa when the phase difference φ is fixed at 20 degrees. However, like Figure 32, Figure 33 also has the relationship φ≦drec·T/2, and the current path modes M51, M52, M61, M62, and M63 are adopted in this order during the first half cycle (T/2) of cycle T, and the current path modes M71, M72, M81, M82, and M83 are adopted in this order during the second half cycle (T/2).

図34および図35は電源位相θと諸量との関係を例示するグラフである。図34および図35のそれぞれにおいて、最上段には電圧V1およびその平均電圧V1aが描かれる。上から二段目には電流iLが描かれる。上から三段目には平均値Ioaが描かれる。上から四段目(最下段)には、入力電流Iiの波形と、平均電流Ira,Ibaとが描かれる。 Figures 34 and 35 are graphs illustrating the relationship between the power supply phase θ and various quantities. In each of Figures 34 and 35, the top row shows the voltage V1 and its average voltage V1a. The second row from the top shows the current iL. The third row from the top shows the average value Ioa. The fourth row from the top (bottom row) shows the waveform of the input current Ii and the average currents Ira and Iba.

図34および図35においても、図32および図33と同様に、φ≦drec・T/2の関係があり、周期Tの前半の半周期(T/2)において電流経路モードM51,M52,M61,M62,M63がこの順に採用され、後半の半周期(T/2)において電流経路モードM71,M72,M81,M82,M83がこの順に採用される場合が採用される。 In Figures 34 and 35, as in Figures 32 and 33, the relationship φ≦drec·T/2 exists, and the current path modes M51, M52, M61, M62, and M63 are adopted in this order during the first half period (T/2) of period T, and the current path modes M71, M72, M81, M82, and M83 are adopted in this order during the second half period (T/2).

図34は位相差φを20度に固定した場合を示し、図35は位相差φが式(46),(29)に基づいて設定された場合を示す。位相差φを固定する場合よりも位相差φが式(46),(29)で設定される場合の方が、平均値Ioaが安定し、入力電流Iiの波形の歪みが小さいことが図34と図35とから看取される。 Figure 34 shows the case where the phase difference φ is fixed at 20 degrees, while Figure 35 shows the case where the phase difference φ is set based on equations (46) and (29). It can be seen from Figures 34 and 35 that the average value Ioa is more stable and there is less distortion in the waveform of the input current Ii when the phase difference φ is set using equations (46) and (29) than when the phase difference φ is fixed.

上述のとおり、単相交流電圧ViをVm・sin(ωt)で表すとき、位相ωtは電源位相θであって、整数nを導入して、θ=(2n+1)・π/2が成立するときに脈動電圧Vrecは極大となり、θ=2n・π/2が成立するときに脈動電圧Vrecは極小となる。 As mentioned above, when the single-phase AC voltage Vi is expressed as Vm sin(ωt), the phase ωt is the power supply phase θ. By introducing the integer n, the pulsating voltage Vrec reaches a maximum when θ = (2n + 1) π/2, and reaches a minimum when θ = 2n π/2.

図3に例示されるように、整流デューティdrecは、θ=(2n+1)・π/2において極大となり、θ=2n・π/2において極小となる。放電デューティdcはθ=(2n+1)・π/2において極小となり、θ=2n・π/2において極大となる。 As illustrated in Figure 3, the rectification duty drec reaches a maximum at θ = (2n + 1) · π/2 and a minimum at θ = 2n · π/2. The discharge duty dc reaches a minimum at θ = (2n + 1) · π/2 and a maximum at θ = 2n · π/2.

脈動電圧Vrecが極大となるときに整流デューティdrecは極大となり、放電デューティdcは極小となる。脈動電圧Vrecが極小となるときに整流デューティdrecは極小となり、放電デューティdcは極大となる。 When the pulsating voltage Vrec reaches its maximum, the rectification duty drec reaches its maximum and the discharge duty dc reaches its minimum. When the pulsating voltage Vrec reaches its minimum, the rectification duty drec reaches its minimum and the discharge duty dc reaches its maximum.

式(46)、図32からは、制御回路9は、DABコンバータ5に対して:
位相差φを単相交流電圧Viの周波数の2倍の周波数成分を有して変動させ;
脈動電圧Vrecが極大となる電源位相θ(=2n+1π/2)における位相差φを、脈動電圧Vrecが極小となる単相交流電圧の位相(θ=nπ)における位相差φよりも大きくさせる、ということができる。
From equation (46) and FIG. 32, the control circuit 9 determines for the DAB converter 5:
fluctuating the phase difference φ with a frequency component twice the frequency of the single-phase AC voltage Vi;
In other words, the phase difference φ at the power supply phase θ (= 2n + 1π/2) where the ripple voltage Vrec is at its maximum is made larger than the phase difference φ at the phase of the single-phase AC voltage (θ = nπ) where the ripple voltage Vrec is at its minimum.

更に、制御回路9は、DABコンバータ5に対して:
位相差φを単相交流電圧Viの周波数の4倍の周波数成分をも有して変動させ;
脈動電圧Vrecが極大となる単相交流電圧Viの位相(θ=2n+1π/2)において位相差φに極小値を採らせ;
脈動電圧Vrecが極小となる単相交流電圧Viの位相(θ=nπ)と、脈動電圧Vrecが極大となる電源位相θ(=2n+1π/2)との間の電源位相θにおいて位相差φに極大値を採らせる、ということができる。
Furthermore, the control circuit 9 controls the DAB converter 5 to:
fluctuating the phase difference φ with a frequency component four times the frequency of the single-phase AC voltage Vi;
The phase difference φ is made to take a minimum value at the phase (θ=2n+1π/2) of the single-phase AC voltage Vi where the pulsating voltage Vrec is maximized;
In other words, the phase difference φ is made to take on a maximum value at the power supply phase θ between the phase (θ=nπ) of the single-phase AC voltage Vi at which the pulsating voltage Vrec is minimum and the power supply phase θ (=2n+1π/2) at which the pulsating voltage Vrec is maximum.

第2のシーケンスにおいても、制御回路9は、アクティブバッファ回路4Dに対して、DABコンバータ5の制御周期Tの半分毎に正負が対称な波形を電源位相θに依らず交互に呈する電流iLを、トランス50の一次側へ流させる、ということができる。第2のシーケンスにおいても当該対称性は、第1のシーケンスにおける電流iLの対称性と同様の利点をもたらす。 In the second sequence, the control circuit 9 also causes the active buffer circuit 4D to pass a current iL, which alternates between positive and negative symmetrical waveforms every half of the control period T of the DAB converter 5, to the primary side of the transformer 50, regardless of the power supply phase θ. This symmetry in the second sequence also provides the same advantages as the symmetry of the current iL in the first sequence.

<第1のシーケンスにおけるスイッチSrの導通の有無>
第1のシーケンスでは正の電流iLによって漏れインダクタンスLsにエネルギーを供給するときに、コンデンサ電圧Vcが利用される。脈動電圧Vrecが極大となる電源位相θおよびその近傍においては、コンデンサ電圧Vcを利用する期間が短く、脈動電圧Vrecを利用する期間が長い。
<Whether Switch Sr is Conductive or Not in the First Sequence>
In the first sequence, the capacitor voltage Vc is utilized when the positive current iL supplies energy to the leakage inductance Ls. At and near the power supply phase θ where the ripple voltage Vrec is maximized, the period in which the capacitor voltage Vc is utilized is short and the period in which the ripple voltage Vrec is utilized is long.

第1のシーケンスを用いた制御では、電源位相θが(2n+1)・π/2をとるとき、およびその近傍において、第1のシーケンスで想定された、位相差φが積dc・T/2以下である場合から外れる可能性がある。 When controlling using the first sequence, when the power supply phase θ is (2n+1)·π/2 and in the vicinity thereof, there is a possibility that the phase difference φ will deviate from the case assumed in the first sequence where the product is dc·T/2 or less.

図36は、図20と同様に、電源位相θと諸量との関係を例示するグラフである。図36において、最上段には電圧V1およびその平均電圧V1aの波形が描かれる。上から二段目には位相差φの波形が描かれる。上から三段目には電流iLの波形が描かれる。上から四段目には電流Irの波形が描かれる。上から五段目には電流Icの波形が描かれる。上から六段目には平均値Ioaの波形が描かれる。上から七段目(最下段)には、入力電流Iiの波形と、平均電流Ira,Ibaの波形とが描かれる。 Figure 36, like Figure 20, is a graph illustrating the relationship between the power supply phase θ and various quantities. In Figure 36, the top row shows the waveforms of voltage V1 and its average voltage V1a. The second row from the top shows the waveform of phase difference φ. The third row from the top shows the waveform of current iL. The fourth row from the top shows the waveform of current Ir. The fifth row from the top shows the waveform of current Ic. The sixth row from the top shows the waveform of average value Ioa. The seventh row from the top (bottom row) shows the waveform of input current Ii and the waveforms of average currents Ira and Iba.

図36は、電源位相θが2n・π~(2n+1)・πにあるときの例として、電源位相θが0~180度の範囲にあるときの諸量を示す。範囲G1は、電源位相θが(2n+1)・π/2およびその近傍を採るとき(電源位相θが90度およびその近傍にあるときで例示される)の電流Irの波形を囲む。 Figure 36 shows the quantities when the power supply phase θ is in the range of 0 to 180 degrees, as an example when the power supply phase θ is between 2n·π and (2n+1)·π. Range G1 encompasses the waveform of current Ir when the power supply phase θ is (2n+1)·π/2 or nearby (as exemplified when the power supply phase θ is 90 degrees or nearby).

範囲G1においては期間Tca(図6参照)が顕著に短くなり、電流Irが負値を採るときがある。このとき、電流IrはスイッチSrを流れる。電流Irが負値を採ることにより平均電流Iraが低下し、入力電流Iiの歪が増大する。 In range G1, the period Tca (see Figure 6) becomes significantly shorter, and current Ir can take a negative value. At this time, current Ir flows through switch Sr. When current Ir takes a negative value, average current Ira decreases, and distortion of input current Ii increases.

図37は、第1のシーケンスにおいて、電源位相θが(2n+1)・π/2を採るときの電流iL、一次側電圧VAおよび二次側電圧VBの、それぞれの波形を例示するグラフである。 Figure 37 is a graph illustrating the waveforms of current iL, primary side voltage VA, and secondary side voltage VB when the power supply phase θ is (2n+1)·π/2 in the first sequence.

式(29)や図3から理解されるように、電源位相θが(2n+1)・π/2を採るときには放電デューティdcは値0を採る。このとき、期間Tca,Tcb(図6参照)の長さは0となる。これにより一次側電圧VAがコンデンサ電圧Vcを採る期間も電圧(-Vc)を採る期間も実質的には零となる(図37では便宜的に、一次側電圧VAがコンデンサ電圧Vcを採る期間および一次側電圧VAが電圧(-Vc)を採る期間のいずれも線状に描かれた)。 As can be seen from equation (29) and Figure 3, when the power supply phase θ is (2n+1)·π/2, the discharge duty dc is 0. At this time, the lengths of periods Tca and Tcb (see Figure 6) are 0. As a result, the period during which the primary side voltage VA is at the capacitor voltage Vc and the period during which the primary side voltage VA is at the voltage (-Vc) are both essentially zero (for convenience, in Figure 37, both the period during which the primary side voltage VA is at the capacitor voltage Vc and the period during which the primary side voltage VA is at the voltage (-Vc) are drawn as lines).

放電デューティdcが値0を採ることにより、期間Traの始期たる時刻t3は期間T1の終期たる時刻t2と一致する。期間T1において一次側電圧VAは、期間Traと同様に、脈動電圧Vrecを採る。 When the discharge duty dc is set to 0, time t3, which marks the start of period Tra, coincides with time t2, which marks the end of period T1. During period T1, the primary side voltage VA is the pulsating voltage Vrec, just as it was during period Tra.

期間T1において時刻t0~t1において電流経路モードM13が現れ、時刻t1~t2(=t3)において電流経路モードM14が現れる。 In period T1, current path mode M13 appears from time t0 to t1, and current path mode M14 appears from time t1 to t2 (= t3).

放電デューティdcが値0を採ることにより、期間Trbの始期たる時刻t8は期間T3の終期たる時刻t7と一致する。期間T3において一次側電圧VAは、期間Trbと同様に、電圧(-Vrec)を採る。 Because the discharge duty dc is set to 0, time t8, which marks the start of period Trb, coincides with time t7, which marks the end of period T3. During period T3, the primary side voltage VA is at a voltage (-Vrec), just as it was during period Trb.

期間T3において時刻t5~t6において電流経路モードM33が現れ、時刻t6~t7(=t8)において電流経路モードM34が現れる。 In period T3, current path mode M33 appears from times t5 to t6, and current path mode M34 appears from times t6 to t7 (= t8).

表3は電流経路モードM13,M14,M22,M23,M33,M34,M42,M43と、これらを実現する各スイッチのON/OFFとの関係とを例示する。電流経路モードM13,M14,M22,M23,M33,M34,M42,M43は、DABコンバータ5を流れる電流の種々の経路のパターンを表す。 Table 3 shows examples of current path modes M13, M14, M22, M23, M33, M34, M42, and M43, and the ON/OFF relationships of each switch that realize these modes. Current path modes M13, M14, M22, M23, M33, M34, M42, and M43 represent various path patterns for the current flowing through the DAB converter 5.

表3における記号ON(Dr),ON(D1),ON(D2),ON(D3),ON(D4),ON(D5),ON(D6),ON(D7),ON(D8)は、表1における表記と同義である。これらの記号と、スイッチSr,S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7,S8のオン、オフとの対応も、第1のシーケンスと同様である。 The symbols ON (Dr), ON (D1), ON (D2), ON (D3), ON (D4), ON (D5), ON (D6), ON (D7), and ON (D8) in Table 3 are synonymous with the notations in Table 1. The correspondence between these symbols and the on/off states of switches Sr, S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, and S8 is also the same as in the first sequence.

表3には、電流経路モードM13,M14,M22,M23,M33,M34,M42,M43毎に、電流iLの正負が併記される。 Table 3 lists the positive and negative values of current iL for each current path mode: M13, M14, M22, M23, M33, M34, M42, and M43.

図38から図41は電力変換装置101の一部を例示する回路図であり、DABコンバータ5を流れる電流の経路が矢印で併記される。これらの図において電力変換装置101のうち、アクティブバッファ回路4、DABコンバータ5、およびコンデンサCi,Coが示されている。 Figures 38 to 41 are circuit diagrams illustrating a portion of the power conversion device 101, with arrows indicating the path of current flowing through the DAB converter 5. These figures show the active buffer circuit 4, DAB converter 5, and capacitors Ci and Co of the power conversion device 101.

図38は、電流経路モードM13が現れるときの電流の経路を示す。当該電流の経路は、電流経路モードM51において電流が流れる経路と同じである。 Figure 38 shows the current path when current path mode M13 appears. This current path is the same as the path through which current flows in current path mode M51.

図39は、電流経路モードM14が現れるときの電流の経路を示す。当該電流の経路は、電流経路モードM52において電流が流れる経路と同じである。 Figure 39 shows the current path when current path mode M14 appears. This current path is the same as the path through which current flows in current path mode M52.

図40は、電流経路モードM33が現れるときの電流の経路を示す。当該電流の経路は、電流経路モードM71において電流が流れる経路と同じである。 Figure 40 shows the current path when current path mode M33 appears. This current path is the same as the path through which current flows in current path mode M71.

図41は、電流経路モードM34が現れるときの電流の経路を示す。当該電流の経路は、電流経路モードM72において電流が流れる経路と同じである。 Figure 41 shows the current path when current path mode M34 occurs. This current path is the same as the path through which current flows in current path mode M72.

表1を用いて説明されたことから理解されるように、スイッチSrがオンしなくても電流経路モードM11,M12,M21,M22,M23,M31,M32,M41,M42,M43が実現される。図37および表3で理解されるように、電流経路モードM13,M33において、電流IrはダイオードDrではなく、スイッチSrを流れる。 As can be seen from the explanation using Table 1, current path modes M11, M12, M21, M22, M23, M31, M32, M41, M42, and M43 are realized even if switch Sr is not turned on. As can be seen from Figure 37 and Table 3, in current path modes M13 and M33, current Ir flows through switch Sr rather than diode Dr.

よって電源位相θによらずスイッチSrを導通させないことが、電流Irが負値を採ることに起因した平均電流Iraの低下、ひいては入力電流Iiの歪みの増大の抑制に寄与する。 Therefore, not turning on switch Sr regardless of the power supply phase θ contributes to suppressing the decrease in average current Ira caused by current Ir taking a negative value, and ultimately the increase in distortion of input current Ii.

電流経路モードM13,M33においてはオンするスイッチSrを流れていた電流Ir(<0)は、スイッチSrがオフすることにより、電流Ic(<0)となってダイオードDcを流れてコンデンサCbを充電する回生動作に供される。かかる回生動作は、電流Irが負値を採ることの回避、ひいては入力電流Iiの歪みが増大することの抑制に寄与する。 In current path modes M13 and M33, the current Ir (< 0) flowing through the switch Sr, which is turned on, becomes current Ic (< 0) when the switch Sr is turned off, and is used for regenerative operation to flow through diode Dc and charge capacitor Cb. This regenerative operation prevents current Ir from taking on negative values and, ultimately, helps prevent increased distortion in the input current Ii.

図37に例示される波形、および図10、図11、図15。図16、図38から図41に例示される電流経路から看取されるように、周期Tの後半分の期間T3,T4における電流iLの波形は、例えば周期Tの前半分の期間T3,T4における電流iLの波形と正負が対称となる。 As can be seen from the waveforms illustrated in Figure 37, and the current paths illustrated in Figures 10, 11, and 15, as well as Figures 16, 38, and 41, the waveform of current iL during periods T3 and T4, the latter half of cycle T, is symmetrical in positive and negative to the waveform of current iL during periods T3 and T4, the former half of cycle T.

<第1のシーケンス>で説明された電流iLの波形が示す正負の対称性(図6参照)により得られる利点は、スイッチSrの導通の有無によって左右されない。 The advantage gained from the positive/negative symmetry of the waveform of current iL (see Figure 6) described in the <First Sequence> is not affected by whether switch Sr is conducting or not.

図42は、図36と同様に、電源位相θと諸量との関係を例示するグラフである。図42において、最上段には電圧V1およびその平均電圧V1aの波形が描かれる。上から二段目には位相差φの波形が描かれる。上から三段目には電流iLの波形が描かれる。上から四段目には電流Irの波形が描かれる。上から五段目には電流Icの波形が描かれる。上から六段目には平均値Ioaの波形が描かれる。上から七段目(最下段)には、入力電流Iiの波形と、平均電流Ira,Ibaの波形とが描かれる。 Figure 42, like Figure 36, is a graph illustrating the relationship between the power supply phase θ and various quantities. In Figure 42, the top row shows the waveforms of voltage V1 and its average voltage V1a. The second row from the top shows the waveform of phase difference φ. The third row from the top shows the waveform of current iL. The fourth row from the top shows the waveform of current Ir. The fifth row from the top shows the waveform of current Ic. The sixth row from the top shows the waveform of average value Ioa. The seventh row from the top (bottom row) shows the waveform of input current Ii and the waveforms of average currents Ira and Iba.

図42は、電源位相θが2n・π~(2n+1)・πにあるときの例として、電源位相θが0~180度にあるときの諸量を示す。但し上述されたように電源位相θに依存せず、スイッチSrがオンしない場合が示される。 Figure 42 shows the quantities when the power supply phase θ is between 0 and 180 degrees, as an example when the power supply phase θ is between 2n·π and (2n+1)·π. However, as mentioned above, this shows the case where the switch Sr is not turned on, regardless of the power supply phase θ.

範囲G2は、電源位相θが(2n+1)・π/2およびその近傍を採るとき(電源位相θが90度およびその近傍にあるときで例示される)の電圧V1およびその平均電圧V1aの波形を囲む。範囲G2においては、スイッチSrが導通する場合(図36参照)と比較して、電圧V1がコンデンサ電圧Vc(ここでは400V:式(29)参照)を採る期間が長いことが看取される。 Range G2 encompasses the waveforms of voltage V1 and its average voltage V1a when the power supply phase θ is at or near (2n+1)·π/2 (as exemplified when the power supply phase θ is at or near 90 degrees). It can be seen that in range G2, the period during which voltage V1 is at the capacitor voltage Vc (here, 400 V: see equation (29)) is longer than when switch Sr is conductive (see Figure 36).

範囲G3は、電源位相θが(2n+1)・π/2およびその近傍を採るとき(電源位相θが90度およびその近傍にあるときで例示される)の電流Icの波形を囲む。範囲G3においては、スイッチSrが導通する場合(図36参照)と比較して、一次側コイルL1および漏れインダクタンスLsからダイオードDcを介してコンデンサCbへ回生する電流Ic(<0)が流れる期間が長いことが看取される。 Range G3 encompasses the waveform of current Ic when the power supply phase θ is (2n+1)·π/2 or a value close to it (as exemplified by when the power supply phase θ is 90 degrees or a value close to it). In range G3, it can be seen that the period during which regenerated current Ic (<0) flows from the primary coil L1 and leakage inductance Ls to capacitor Cb via diode Dc is longer than when switch Sr is conductive (see Figure 36).

範囲G4は、電源位相θが(2n+1)・π/2およびその近傍を採るとき(電源位相θが90度およびその近傍にあるときで例示される)の平均電流Iraの波形および入力電流Iiの波形を囲む。範囲G4においては、スイッチSrが導通する場合(図36参照)と比較して、平均電流Iraの低下の抑制、および入力電流Iiの歪みの増大の抑制が看取される。 Range G4 encompasses the waveforms of the average current Ira and the input current Ii when the power supply phase θ is (2n+1)·π/2 or its vicinity (as exemplified when the power supply phase θ is 90 degrees or its vicinity). In range G4, the decrease in the average current Ira and the increase in distortion of the input current Ii are suppressed compared to when switch Sr is conductive (see Figure 36).

<第2のシーケンスにおけるスイッチSrの導通の有無>
第2のシーケンスでは正の電流iLによって漏れインダクタンスLsにエネルギーを供給するとときに脈動電圧Vrecが利用される。脈動電圧Vrecが極小となる電源位相θおよびその近傍においては、脈動電圧Vrecを利用する期間が短く、コンデンサ電圧Vcを利用する期間が長い。
<Whether Switch Sr is Conductive or Not in the Second Sequence>
In the second sequence, the pulsating voltage Vrec is utilized when energy is supplied to the leakage inductance Ls by the positive current iL. At and near the power supply phase θ where the pulsating voltage Vrec is minimized, the period in which the pulsating voltage Vrec is utilized is short, and the period in which the capacitor voltage Vc is utilized is long.

第2のシーケンスを用いた制御では、電源位相θが(2n)・π/2をとるとき、およびその近傍において、第2のシーケンスで想定された、位相差φが積drec・T/2以下である場合から外れる可能性がある。 When using control with the second sequence, when the power supply phase θ is (2n)·π/2 or in the vicinity thereof, there is a possibility that the phase difference φ will deviate from the case assumed by the second sequence where the product is drec·T/2 or less.

図43は、図35と同様に、電源位相θと諸量との関係を例示するグラフである。図43において、最上段には電圧V1およびその平均電圧V1aの波形が描かれる。上から二段目には位相差φの波形が描かれる。上から三段目には電流iLの波形が描かれる。上から四段目には電流Irの波形が描かれる。上から五段目には電流Icの波形が描かれる。上から六段目には平均値Ioaの波形が描かれる。上から七段目(最下段)には、入力電流Iiの波形と、平均電流Ira,Ibaの波形とが描かれる。 Like Figure 35, Figure 43 is a graph illustrating the relationship between the power supply phase θ and various quantities. In Figure 43, the top row shows the waveforms of voltage V1 and its average voltage V1a. The second row from the top shows the waveform of phase difference φ. The third row from the top shows the waveform of current iL. The fourth row from the top shows the waveform of current Ir. The fifth row from the top shows the waveform of current Ic. The sixth row from the top shows the waveform of average value Ioa. The seventh row from the top (bottom row) shows the waveform of input current Ii and the waveforms of average currents Ira and Iba.

図43は、電源位相θが2n・π~(2n+1)・πにあるときの例として、電源位相θが0~180度にあるときの諸量を示す。範囲G5は、電源位相θが(2n)・πおよびその近傍にあるとき(電源位相θが0度およびその近傍にあるときの例)の電流Irの波形を囲む。範囲G6は、電源位相θが(2n+1)・πおよびその近傍にあるとき(電源位相θが180度およびその近傍にあるときで例示される)の電流Irの波形を囲む。 Figure 43 shows the quantities when the power supply phase θ is between 0 and 180 degrees, as an example when the power supply phase θ is between 2n·π and (2n+1)·π. Range G5 encloses the waveform of current Ir when the power supply phase θ is at (2n)·π and its vicinity (an example when the power supply phase θ is at 0 degrees and its vicinity). Range G6 encloses the waveform of current Ir when the power supply phase θ is at (2n+1)·π and its vicinity (as exemplified when the power supply phase θ is at 180 degrees and its vicinity).

範囲G5,G6においては期間Trc,Trd(図21参照)が顕著に短くなる。電流経路モードM51における電流iLの増加率は(Vrec+Vo)/Lであって小さく、また図32から看取されるように、位相差φも顕著に小さい。よって電流経路モードM51,M52が現れる期間が顕著に短く、平均電流Iraが負値を採る範囲は広く、入力電流Iiも歪み易い。 In ranges G5 and G6, the periods Trc and Trd (see Figure 21) are significantly shorter. The rate of increase of current iL in current path mode M51 is small, at (Vrec + Vo)/L, and as can be seen from Figure 32, the phase difference φ is also significantly small. Therefore, the period in which current path modes M51 and M52 appear is significantly shorter, the range over which average current Ira takes negative values is wide, and the input current Ii is also easily distorted.

よって第2のシーケンスにおいても、第1のシーケンスと同様、電源位相θによらずスイッチSrを導通させないことが、電流Irが負値を採ることに起因した平均電流Iraの低下の抑制、ひいては入力電流Iiの歪みの増大の抑制に寄与する。 Therefore, in the second sequence, as in the first sequence, not turning on switch Sr regardless of the power supply phase θ contributes to suppressing the decrease in average current Ira caused by current Ir taking a negative value, and ultimately to suppressing the increase in distortion of input current Ii.

電流経路モードM51,M71においてはオンするスイッチSrを流れていた電流Ir(<0)は、スイッチSrがオフすることにより、ダイオードDcを流れる電流Ic(<0)となってコンデンサCbを充電する回生動作に供される。かかる回生動作は、電流Irが負値を採ることを回避し、ひいては入力電流Iiの歪みが増大することの抑制に寄与する。 In current path modes M51 and M71, the current Ir (< 0) flowing through the switch Sr, which is turned on, becomes the current Ic (< 0) flowing through the diode Dc when the switch Sr is turned off, and is used for regenerative operation to charge the capacitor Cb. This regenerative operation prevents the current Ir from taking on a negative value, thereby contributing to suppressing increased distortion in the input current Ii.

電流経路モードM52,M61,M72,M81においてはスイッチSrがオンしていても、電流Ir(>0)がダイオードDrを流れる。よって時刻t1~t3,t6~t8においてスイッチSrがオンする必要はない。 In current path modes M52, M61, M72, and M81, even if switch Sr is on, current Ir (>0) flows through diode Dr. Therefore, switch Sr does not need to be on between times t1 and t3 and between t6 and t8.

表4は電流経路モードM53,M52,M61,M62,M63,M73,M72,M81,M82,M83と、これらを実現する各スイッチのON/OFFとの関係とを例示する。但し、スイッチSrはオンせずオフを維持する。表4におけるスイッチScのON/OFFは、表2におけるスイッチScのON/OFFと一致する。 Table 4 illustrates current path modes M53, M52, M61, M62, M63, M73, M72, M81, M82, and M83, and the ON/OFF relationship of each switch that realizes them. However, switch Sr does not turn on but remains off. The ON/OFF of switch Sc in Table 4 matches the ON/OFF of switch Sc in Table 2.

電流経路モードM53,M52,M61,M62,M63,M73,M72,M81,M82,M83は、DABコンバータ5を流れる電流の種々の経路のパターンを表す。 Current path modes M53, M52, M61, M62, M63, M73, M72, M81, M82, and M83 represent various path patterns of current flowing through the DAB converter 5.

表4における記号ON(D1),ON(D2),ON(D3),ON(D4),ON(D5),ON(D6),ON(D7),ON(D8)は、表1における表記と同義である。これらの記号と、スイッチS1,S2,S3,S4,S5,S6,S7,S8のオン、オフとの対応も、第1のシーケンスと同様である。 The symbols ON (D1), ON (D2), ON (D3), ON (D4), ON (D5), ON (D6), ON (D7), and ON (D8) in Table 4 are synonymous with the notations in Table 1. The correspondence between these symbols and the on/off states of switches S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, and S8 is also the same as in the first sequence.

表4における記号OFF(Dr)は、スイッチSrがオフしつつダイオードDrに電流Ir(>0)が流れる状況を示す。表4における記号OFF(Dc)は、スイッチScがオフしつつダイオードDcに電流Ic(<0)が流れる状況を示す。 The symbol OFF(Dr) in Table 4 indicates a situation in which switch Sr is off and current Ir(>0) flows through diode Dr. The symbol OFF(Dc) in Table 4 indicates a situation in which switch Sc is off and current Ic(<0) flows through diode Dc.

電流経路モードM51,M71においてオンするスイッチSrを流れていた電流Ir(<0)は、スイッチSrがオフすることにより、ダイオードDcを流れる電流Ic(<0)となってコンデンサCbを充電する回生動作に供される。かかる回生動作は、電流Irが負値を採ることの回避、ひいては入力電流Iiの歪みが増大することの抑制に寄与する。 In current path modes M51 and M71, the current Ir (< 0) flowing through switch Sr, which is turned on, becomes current Ic (< 0) flowing through diode Dc when switch Sr is turned off, and is used for regenerative operation to charge capacitor Cb. This regenerative operation prevents current Ir from taking on negative values and, in turn, helps prevent increased distortion in input current Ii.

表4には、電流経路モードM53,M52,M61,M62,M63,M73,M72,M81,M82,M83毎に、電流iLの正負が併記される。 Table 4 lists the positive and negative values of current iL for each current path mode: M53, M52, M61, M62, M63, M73, M72, M81, M82, and M83.

図44は、第2のシーケンスにおいて、電源位相θによらずスイッチSrを導通させないときの電流iL、一次側電圧VAおよび二次側電圧VBの、それぞれの波形を例示するグラフである。表2および図21と、表4および図44との比較から看取されるように、電源位相θによらずスイッチSrを導通させないことにより、電流経路モードM51,M71が、それぞれ電流経路モードM53,M73に変更され、その他の電流経路モードM52,M61,M62,M63,M72,M81,M82,M83は変更されない。 Figure 44 is a graph illustrating the waveforms of current iL, primary side voltage VA, and secondary side voltage VB when switch Sr is not conductive regardless of the power supply phase θ in the second sequence. As can be seen from a comparison of Table 2 and Figure 21 with Table 4 and Figure 44, by not conducting switch Sr regardless of the power supply phase θ, current path modes M51 and M71 are changed to current path modes M53 and M73, respectively, while the other current path modes M52, M61, M62, M63, M72, M81, M82, and M83 remain unchanged.

図45および図46は、DABコンバータ5を流れる電流の経路が矢印で併記された、電力変換装置101の一部を例示する回路図である。これらの図において電力変換装置101のうち、アクティブバッファ回路4、DABコンバータ5、およびコンデンサCi,Coが示されている。 Figures 45 and 46 are circuit diagrams illustrating a portion of the power conversion device 101, with arrows indicating the path of current flowing through the DAB converter 5. These figures show the active buffer circuit 4, DAB converter 5, and capacitors Ci and Co of the power conversion device 101.

図45は、電流経路モードM53が現れるときの電流の経路を示す。当該電流の経路は、電流経路モードM11において電流が流れる経路と同じである。 Figure 45 shows the current path when current path mode M53 appears. This current path is the same as the path through which current flows in current path mode M11.

図46は、電流経路モードM73が現れるときの電流の経路を示す。当該電流の経路は、電流経路モードM31において電流が流れる経路と同じである。 Figure 46 shows the current path when current path mode M73 appears. This current path is the same as the path through which current flows in current path mode M31.

電源位相θによらずスイッチSrを導通させないことが、電流Irが負値を採ることに起因した平均電流Iraの低下、ひいては入力電流Iiの歪みの増大の抑制に寄与する。電流経路モードM53,M73においてはオンするスイッチSrを流れていた電流Ir(<0)は、スイッチSrがオフすることにより、ダイオードDcを流れる電流Ic(<0)としてコンデンサCbを充電する回生動作に供される。当該回生動作は、電流Irが負値を採ることの回避、ひいては入力電流Iiの歪みが増大することの抑制に寄与する。 Keeping switch Sr closed regardless of the power supply phase θ helps prevent a decrease in average current Ira caused by current Ir taking a negative value, thereby suppressing increased distortion in input current Ii. In current path modes M53 and M73, current Ir (< 0) flowing through switch Sr, which is turned on, is converted into current Ic (< 0) flowing through diode Dc when switch Sr is turned off, and is used for regenerative operation to charge capacitor Cb. This regenerative operation prevents current Ir from taking a negative value, thereby contributing to suppressing increased distortion in input current Ii.

図44に例示される波形、および図23から図26、図28から図31、図45、図46に例示される電流経路から看取されるように、周期Tの後半分の期間T7,T8における電流iLの波形は、例えば周期Tの前半分の期間T5,T6における電流iLの波形と正負が対称となる。 As can be seen from the waveform illustrated in Figure 44 and the current paths illustrated in Figures 23 to 26, 28 to 31, 45, and 46, the waveform of current iL during periods T7 and T8, the latter half of cycle T, is symmetrical in positive and negative to the waveform of current iL during periods T5 and T6, the former half of cycle T, for example.

<第2のシーケンス>で説明された電流iLの波形が示す正負の対称性(図21参照)により得られる利点は、スイッチSrの導通の有無によって左右されない。 The advantage gained from the positive/negative symmetry of the waveform of current iL (see Figure 21) described in the <Second Sequence> is not affected by whether switch Sr is conductive or not.

図47は図43と同様に、電源位相θと諸量との関係を例示するグラフである。図42において、最上段には電圧V1およびその平均電圧V1aの波形が描かれる。上から二段目には位相差φの波形が描かれる。上から三段目には電流iLの波形が描かれる。上から四段目には電流Irの波形が描かれる。上から五段目には電流Icの波形が描かれる。上から六段目には平均値Ioaの波形が描かれる。上から七段目(最下段)には、入力電流Iiの波形と、平均電流Ira,Ibaの波形とが描かれる。 Like Figure 43, Figure 47 is a graph illustrating the relationship between the power supply phase θ and various quantities. In Figure 42, the top row shows the waveforms of voltage V1 and its average voltage V1a. The second row from the top shows the waveform of phase difference φ. The third row from the top shows the waveform of current iL. The fourth row from the top shows the waveform of current Ir. The fifth row from the top shows the waveform of current Ic. The sixth row from the top shows the waveform of average value Ioa. The seventh row from the top (bottom row) shows the waveform of input current Ii and the waveforms of average currents Ira and Iba.

図47は、電源位相θが2n・π~(2n+1)・πにあるときの例として、電源位相θが0~180度にあるときの諸量を示す。但し電源位相θに依存せず、スイッチSrがオンしない場合が示される。この場合、電流経路モードM51,M71に替えてそれぞれ電流経路モードM53,M73が採用される。これにより、上述の通り、図47における入力電流Iiの歪みは、図43における入力電流Iiの歪みよりも低減する。 Figure 47 shows the quantities when the power supply phase θ is between 0 and 180 degrees, as an example when the power supply phase θ is between 2n·π and (2n+1)·π. However, it also shows a case where the switch Sr does not turn on, regardless of the power supply phase θ. In this case, current path modes M53 and M73 are used instead of current path modes M51 and M71, respectively. As a result, as described above, the distortion of the input current Ii in Figure 47 is reduced compared to the distortion of the input current Ii in Figure 43.

但し、スイッチSrがオフすることにより、図44から看取されるように一次側電圧VAの歪みが増大する。かかる歪みの増大は、図47から看取されるように平均値Ioaの平坦性の低下を招来する。 However, turning off switch Sr increases distortion in the primary voltage VA, as can be seen in Figure 44. This increased distortion leads to a decrease in the flatness of the average value Ioa, as can be seen in Figure 47.

<第1のシーケンスと第2のシーケンスとの切り換え>
電源位相θがn・πおよびその近傍をとるときにφ≦dc・(T/2)が成立しやすいので、このときには第1のシーケンスが採用されることが望ましい。電源位相θが(2n+1)・πおよびその近傍をとるときにφ≦drec・(T/2)が成立しやすいので、このときには第2のシーケンスが採用されることが望ましい。よって電源位相θに応じて第1のシーケンスと第2のシーケンスとを切り換えることは、第1のシーケンスおよび第2のシーケンスのそれぞれの前提に整合して、電力変換装置101を適切に制御することに寄与する。
<Switching Between First and Second Sequences>
When the power supply phase θ is n·π or its vicinity, φ≦dc·(T/2) is likely to hold, so it is desirable to adopt the first sequence in this case. When the power supply phase θ is (2n+1)·π or its vicinity, φ≦drec·(T/2) is likely to hold, so it is desirable to adopt the second sequence in this case. Therefore, switching between the first sequence and the second sequence depending on the power supply phase θ contributes to appropriate control of the power conversion device 101 in accordance with the respective assumptions of the first sequence and the second sequence.

図48は、図20および図35と同様に、電源位相θと諸量との関係を例示するグラフである。図48において、最上段には電圧V1およびその平均電圧V1aの波形が描かれる。上から二段目には位相差φの波形が描かれる。上から三段目には電流iLの波形が描かれる。上から四段目には平均値Ioaの波形が描かれる。上から五段目(最下段)には、入力電流Iiの波形と、平均電流Ira,Ibaの波形とが描かれる。 Figure 48, like Figures 20 and 35, is a graph illustrating the relationship between the power supply phase θ and various quantities. In Figure 48, the top row shows the waveforms of voltage V1 and its average voltage V1a. The second row from the top shows the waveform of phase difference φ. The third row from the top shows the waveform of current iL. The fourth row from the top shows the waveform of average value Ioa. The fifth row from the top (bottom row) shows the waveform of input current Ii and the waveforms of average currents Ira and Iba.

電源位相θは、範囲M1,M2に区分される。範囲M1,M2は交互に現れる。一対の範囲M1は一つの範囲M2を挟み、一対の範囲M2は一つの範囲M1を挟む。範囲M1では電源位相θがn・πおよびその近傍を含む。範囲M2では電源位相θ(2n+1)・πおよびその近傍を含む。範囲M1において第1のシーケンスが採用され、範囲M2において第2のシーケンスが採用される。 The power supply phase θ is divided into ranges M1 and M2. Ranges M1 and M2 appear alternately. A pair of ranges M1 sandwiches one range M2, and a pair of ranges M2 sandwiches one range M1. In range M1, the power supply phase θ includes n·π and its vicinity. In range M2, the power supply phase θ(2n+1)·π and its vicinity. A first sequence is adopted in range M1, and a second sequence is adopted in range M2.

範囲M1,M2の境界において位相差φは連続する。当該境界における位相差φは式(28)、(46)のいずれをも満足する。式(29)の条件が採用され、式(28)と式(46)とが等しいとすると、当該境界における位相差φを与える電源位相θは、90度±15度、270度±15度である。この場合、範囲M1は0~75度、105~255度、285~360度を占め、範囲M2は75度~105度、255~285度を占める。 The phase difference φ is continuous at the boundary between ranges M1 and M2. The phase difference φ at this boundary satisfies both equations (28) and (46). If the condition of equation (29) is adopted and equations (28) and (46) are equal, the power supply phase θ that gives the phase difference φ at this boundary is 90°±15° and 270°±15°. In this case, range M1 occupies 0 to 75°, 105 to 255°, and 285 to 360°, while range M2 occupies 75 to 105° and 255 to 285°.

第1のシーケンスにおいても第2のシーケンスにおいても、電流iLの波形が制御周期Tの前半分と後半分とで正負の対称性を示すとき、第1のシーケンスと第2のシーケンスの切替は、上記対称性がもたらす利点を左右しない。これらの対称性は電源位相θに依らずに得られるからである。 In both the first and second sequences, when the waveform of current iL exhibits positive and negative symmetry between the first and second halves of the control period T, switching between the first and second sequences does not affect the benefits of this symmetry. This is because this symmetry is obtained regardless of the power supply phase θ.

<スイッチSrの省略(第1の変形)>
表1および表3ならびに図42で説明されるように、第1シーケンスにおいてスイッチSrを導通させなくても、電力変換装置101の制御は可能である。表2および表4ならびに図47で説明されるように、第2シーケンスにおいてスイッチSrを導通させなくても、電力変換装置101の制御は可能である。
<Omission of Switch Sr (First Modification)>
As described in Tables 1 and 3 and Fig. 42, it is possible to control the power conversion device 101 even if the switch Sr is not turned on in the first sequence. As described in Tables 2 and 4 and Fig. 47, it is possible to control the power conversion device 101 even if the switch Sr is not turned on in the second sequence.

そして上述の様に第1のシーケンスと第2のシーケンスとが切り換わって電力変換装置101が制御される場合、ダイオードDcを介したコンデンサCbへの回生に由来する短所を回避し易い。かかる観点から、電力変換装置101から、具体的にはアクティブバッファ回路4DからスイッチSrが省略されてもよい。 When the power conversion device 101 is controlled by switching between the first and second sequences as described above, it is easy to avoid the drawbacks resulting from regeneration to capacitor Cb via diode Dc. From this perspective, switch Sr may be omitted from the power conversion device 101, specifically from active buffer circuit 4D.

図49は電力変換装置101の第1の変形を部分的に示す回路図である。第1の変形において図1に示された構成と相違するのは、アクティブバッファ回路4Dがアクティブバッファ回路4Cに置換された点と、制御回路9から出力されていたスイッチング信号SSrが省略された点である。 Figure 49 is a circuit diagram partially illustrating a first variant of the power conversion device 101. The first variant differs from the configuration shown in Figure 1 in that the active buffer circuit 4D is replaced with an active buffer circuit 4C, and the switching signal SSr output from the control circuit 9 is omitted.

アクティブバッファ回路4Cはアクティブバッファ回路4DからスイッチSrが省略された、具体的には開放除去された構成を有する。かかる構成が採用されることにより、制御回路9から出力されていたスイッチング信号SSrは不要となる。 Active buffer circuit 4C has a configuration in which switch Sr is omitted from active buffer circuit 4D, specifically, the open circuit is removed. By adopting this configuration, the switching signal SSr output from control circuit 9 is no longer necessary.

<フィードバック制御(第2の変形)>
制御回路9においてフィードバック制御ブロック930を採用し、出力電流Ioについてのフィードバック制御が行われた場合の諸特性について下記に説明される。
<Feedback Control (Second Variation)>
The following describes various characteristics when the feedback control block 930 is employed in the control circuit 9 and feedback control is performed on the output current Io.

図50,図51,図52はいずれもフィードバック制御が行われた場合の(第2の変形での)、電源位相θと諸量との関係を例示するグラフである。 Figures 50, 51, and 52 are all graphs illustrating the relationship between the power supply phase θ and various quantities when feedback control is performed (in the second variant).

図50は図20と同様に、第1のシーケンスが採用された場合の諸量を示す。 Figure 50, like Figure 20, shows the quantities when the first sequence is adopted.

図51は図35と同様に、第2のシーケンスが採用された場合の諸量を示す。 Figure 51, like Figure 35, shows the quantities when the second sequence is adopted.

図52は図48と同様に、第1のシーケンスと第2のシーケンスとが切り換えて採用された場合の諸量を示す。 Figure 52, like Figure 48, shows the quantities when the first sequence and the second sequence are alternately adopted.

図50,図51,図52において示された平均値Ioaの波形から、フィードバック制御が出力電流Ioの定常化に寄与することが理解される。 From the waveforms of the average value Ioa shown in Figures 50, 51, and 52, it can be seen that feedback control contributes to stabilizing the output current Io.

<ローパスフィルタの位置に関する変形(第3の変形)>
図53は電力変換装置101の第3変形を部分的に示す回路図である。第3の変形において図1に示された構成と相違するのは、アクティブバッファ回路4Dがアクティブバッファ回路4Aに置換された点と、整流回路23Cが整流回路23Bに置換された点と、制御回路9から出力されていたスイッチング信号SSrがスイッチング信号SSrp,SSrn,SSsp,SSsnに置換された点である。
<Modification Regarding the Position of the Low-Pass Filter (Third Modification)>
Fig. 53 is a circuit diagram partially showing a third modification of the power conversion device 101. The third modification differs from the configuration shown in Fig. 1 in that the active buffer circuit 4D is replaced with an active buffer circuit 4A, the rectifier circuit 23C is replaced with a rectifier circuit 23B, and the switching signal SSr output from the control circuit 9 is replaced with switching signals SSrp, SSrn, SSsp, and SSsn.

アクティブバッファ回路4Aがアクティブバッファ回路4Dと相違するのは、ダイオードDrおよびスイッチSrが除去されて、アクティブバッファ回路4Aの入力側には第1電源線LHと、第2電源線LLと、インダクタLbの一端との3箇所が現れる点である。 Active buffer circuit 4A differs from active buffer circuit 4D in that the diode Dr and switch Sr are removed, and the input side of active buffer circuit 4A has three points: the first power supply line LH, the second power supply line LL, and one end of inductor Lb.

インダクタLbとダイオードDrのアノードとの接続(図1参照)が、アクティブバッファ回路4Dにおいてではなく、整流回路23Cにおいて成されるとみれば、アクティブバッファ回路4DからダイオードDrおよびスイッチSrが短絡除去されてアクティブバッファ回路4Aが得られると見ることができる。 If the connection between inductor Lb and the anode of diode Dr (see Figure 1) is made in rectifier circuit 23C rather than in active buffer circuit 4D, then diode Dr and switch Sr can be seen as being short-circuited out of active buffer circuit 4D, resulting in active buffer circuit 4A.

整流回路23Bは単相交流電圧Vi、入力電流Iiを受けて脈動電圧Vrecを出力する点で、整流回路23Cと共通する。 Rectifier circuit 23B is similar to rectifier circuit 23C in that it receives a single-phase AC voltage Vi and an input current Ii and outputs a pulsating voltage Vrec.

整流回路23Bはブリッジ回路2Bおよびローパスフィルタ3Aを有する。ローパスフィルタ3Aは、単相交流電圧Viの高域を減衰させて濾波された単相交流電圧(以下、「濾波後単相交流電圧」と仮称される)Vifを得る。具体的にはローパスフィルタ3Aは、インダクタLiおよびコンデンサCiを有する。インダクタLiとコンデンサCiとの直列接続が単相交流電圧Viを受けて、コンデンサCiにおいて濾波後単相交流電圧Vifが得られる。 The rectifier circuit 23B has a bridge circuit 2B and a low-pass filter 3A. The low-pass filter 3A attenuates the high frequencies of the single-phase AC voltage Vi to obtain a filtered single-phase AC voltage Vif (hereinafter tentatively referred to as the "filtered single-phase AC voltage"). Specifically, the low-pass filter 3A has an inductor Li and a capacitor Ci. The series connection of the inductor Li and the capacitor Ci receives the single-phase AC voltage Vi, and the filtered single-phase AC voltage Vif is obtained at the capacitor Ci.

ブリッジ回路2Bは、濾波後単相交流電圧Vifを受けて前記脈動電圧Vrecを生成する全波整流ブリッジである。 Bridge circuit 2B is a full-wave rectifier bridge that receives filtered single-phase AC voltage Vif and generates the pulsating voltage Vrec.

ブリッジ回路2Bは、第1入力端Psiと第2入力端Priとを有する。濾波後単相交流電圧Vifは、第1入力端Psiと第2入力端Priとの間に受けられる。 The bridge circuit 2B has a first input terminal Psi and a second input terminal Pri. The filtered single-phase AC voltage Vif is received between the first input terminal Psi and the second input terminal Pri.

ブリッジ回路2Bは、ダイオードDsb,Drbを有する。ダイオードDsbは第1入力端Psiに接続されるアノードと、インダクタLbに接続されるカソードとを備える。ダイオードDrbは第2入力端Priに接続されるアノードと、インダクタLbに接続されるカソードとを備える。 Bridge circuit 2B has diodes Dsb and Drb. Diode Dsb has an anode connected to the first input terminal Psi and a cathode connected to inductor Lb. Diode Drb has an anode connected to the second input terminal Pri and a cathode connected to inductor Lb.

ダイオードDsb,DrbはダイオードDbと同様、インダクタLbへインダクタ電流Ibを流す機能を担う。 Diodes Dsb and Drb, like diode Db, function to pass inductor current Ib through inductor Lb.

ブリッジ回路2Bは、ダイオードDsp,Drp,Dsn,Drnを有する。ダイオードDspは第1入力端Psiに接続されるアノードと、第1電源線LHに接続されるカソードとを備える。ダイオードDrpは第2入力端Priに接続されるアノードと、第1電源線LHに接続されるカソードとを備える。ダイオードDsnは、第1入力端Psiに接続されるカソードと、第2電源線LLに接続されるアノードとを備える。ダイオードDrnは、第2入力端Priに接続されるカソードと、第2電源線LLに接続されるアノードとを備える。 The bridge circuit 2B has diodes Dsp, Drp, Dsn, and Drn. Diode Dsp has an anode connected to the first input terminal Psi and a cathode connected to the first power supply line LH. Diode Drp has an anode connected to the second input terminal Pri and a cathode connected to the first power supply line LH. Diode Dsn has a cathode connected to the first input terminal Psi and an anode connected to the second power supply line LL. Diode Drn has a cathode connected to the second input terminal Pri and an anode connected to the second power supply line LL.

ダイオードDsp,Drp,Dsn,DrnはダイオードDrと同様、第1電源線LHへの電流Ir(>0)が流れる。 Diodes Dsp, Drp, Dsn, and Drn, like diode Dr, allow current Ir (>0) to flow to the first power line LH.

ブリッジ回路2Bは、スイッチSsp,Srp,Ssn,Srnを有する。スイッチSspはダイオードDspに対して並列に接続され、オンしてダイオードDspの逆方向へ電流が流れることを許す。スイッチSrpはダイオードDrpに対して並列に接続され、オンしてダイオードDrpの逆方向へ電流が流れることを許す。スイッチSsnはダイオードDsnに対して並列に接続され、オンしてダイオードDsnの逆方向へ電流が流れることを許す。スイッチSrnはダイオードDrnに対して並列に接続され、オンしてダイオードDrnの逆方向へ電流が流れることを許す。 The bridge circuit 2B has switches Ssp, Srp, Ssn, and Srn. Switch Ssp is connected in parallel to diode Dsp and is turned on to allow current to flow in the reverse direction of diode Dsp. Switch Srp is connected in parallel to diode Drp and is turned on to allow current to flow in the reverse direction of diode Drp. Switch Ssn is connected in parallel to diode Dsn and is turned on to allow current to flow in the reverse direction of diode Dsn. Switch Srn is connected in parallel to diode Drn and is turned on to allow current to flow in the reverse direction of diode Drn.

スイッチSsp,Srp,Ssn,SrnにはスイッチSrと同様、第1電源線から電流Ir(<0)が流れる。 Similar to switch Sr, current Ir (<0) flows from the first power line through switches Ssp, Srp, Ssn, and Srn.

スイッチSsp,Srp,Ssn,Srnの開閉は、それぞれスイッチング信号SSrp,SSrn,SSsp,SSsnによって制御される。スイッチング信号SSrp,SSrn,SSsp,SSsnは、例えば放電制御部92において、スイッチング信号SSrに基づいて生成され、出力される。 The opening and closing of switches Ssp, Srp, Ssn, and Srn are controlled by switching signals SSrp, SSrn, SSsp, and SSsn, respectively. The switching signals SSrp, SSrn, SSsp, and SSsn are generated and output, for example, by the discharge control unit 92 based on the switching signal SSr.

スイッチSsp,Ssnは排他的に導通し、スイッチSrp,Srnは排他的に導通する。スイッチSsp,Srnの両方が導通することにより、コンデンサCiに電流(Ir<0)が回生し、第2入力端Priの電位に対する第1入力端Psiの電位が高まる。スイッチSrp,Ssnの両方が導通することにより、コンデンサCiに電流(Ir<0)が回生し、第1入力端Psiの電位に対する第2入力端Priの電位が高まる。 Switches Ssp and Ssn are exclusively conductive, and switches Srp and Srn are exclusively conductive. When both switches Ssp and Srn are conductive, current (Ir<0) is regenerated in capacitor Ci, and the potential of the first input terminal Psi increases relative to the potential of the second input terminal Pri. When both switches Srp and Ssn are conductive, current (Ir<0) is regenerated in capacitor Ci, and the potential of the second input terminal Pri increases relative to the potential of the first input terminal Psi.

よって例えば:
スイッチング信号SSsp,SSrnのいずれにも、スイッチング信号SSrが活性化し、かつ電源位相θがnπ~(n+1)πにあるときに活性化する信号が採用され;
スイッチング信号SSrp,SSsnのいずれにも、スイッチング信号SSrが活性化し、かつ電源位相θがnπ~(n+1)πにあるときに活性化する信号が採用される。
So for example:
For both of the switching signals SSsp and SSrn, a signal is adopted which is activated when the switching signal SSr is activated and the power supply phase θ is in the range of nπ to (n+1)π;
For both of the switching signals SSrp and SSsn, signals that are activated when the switching signal SSr is activated and the power supply phase θ is between nπ and (n+1)π are adopted.

このような、スイッチング信号SSrと電源位相θとに基づいたスイッチング信号SSrp,SSrn,SSsp,SSsnの生成は、周知の、例えば論理積回路を用いて容易に実現されるので、その詳細な説明は割愛される。 The generation of switching signals SSrp, SSrn, SSsp, and SSsn based on switching signal SSr and power supply phase θ can be easily achieved using a well-known circuit, such as a logical product circuit, so a detailed description thereof will be omitted.

第3の変形では、単相交流電圧Viが入力されるローパスフィルタ3Aが、整流電圧|Vi|が入力されるローパスフィルタ3Cよりも高い耐圧が要求される。ダイオードDsp,Drp,Dsn,DrnによってダイオードDrの機能が担保され、かつダイオードDrにおける定常オン損失が回避される(例えば非特許文献1を参照)。 In the third variant, low-pass filter 3A, to which single-phase AC voltage Vi is input, is required to have a higher withstand voltage than low-pass filter 3C, to which rectified voltage |Vi| is input. Diodes Dsp, Drp, Dsn, and Drn ensure the functionality of diode Dr and avoid steady-state on-state loss in diode Dr (see, for example, Non-Patent Document 1).

このような変形においても第1のシーケンスおよび第2のシーケンスのいずれかもしくは、両者を切り替えた混用(図48参照)が実行され得て、上述の効果が得られることは自明である。 Even in such a modification, it is possible to execute either the first sequence or the second sequence, or a combination of both (see Figure 48), and it is clear that the above-mentioned effects can be obtained.

<スイッチSsp,Srp,Ssn,Srnの省略(第4の変形)>
図54は電力変換装置101の第4の変形を部分的に示す回路図である。第4の変形において図53に示された構成(第3の変形)と相違するのは、整流回路23Bが整流回路23Aに置換された点と、制御回路9から出力されていたスイッチング信号SSrp,SSrn,SSsp,SSsnが省略された点である。
<Omission of Switches Ssp, Srp, Ssn, and Srn (Fourth Variation)>
Fig. 54 is a circuit diagram partially showing a fourth modification of the power conversion device 101. The fourth modification differs from the configuration (third modification) shown in Fig. 53 in that the rectifier circuit 23B is replaced with a rectifier circuit 23A, and that the switching signals SSrp, SSrn, SSsp, and SSsn output from the control circuit 9 are omitted.

整流回路23Aは、整流回路23Bが有するブリッジ回路2Bがブリッジ回路2Aに置換された構成を有する。ブリッジ回路2Bは、ブリッジ回路2AからスイッチSsp,Srp,Ssn,Srnが省略された、具体的には開放除去された構成を有する。かかる構成が採用されることにより、制御回路9から出力されていたスイッチング信号SSrp,SSrn,SSsp,SSsnは不要となる。 Rectifier circuit 23A has a configuration in which bridge circuit 2B of rectifier circuit 23B is replaced with bridge circuit 2A. Bridge circuit 2B has a configuration in which switches Ssp, Srp, Ssn, and Srn are omitted from bridge circuit 2A, specifically, the switches are removed from the open state. By adopting this configuration, the switching signals SSrp, SSrn, SSsp, and SSsn output from control circuit 9 are no longer necessary.

第4の変形についても第1の変形(図49)と同様に、一次側コイルL1および漏れインダクタンスLsからダイオードDcを介して電流が回生する。 In the fourth variant, as in the first variant (Figure 49), current is regenerated from the primary coil L1 and leakage inductance Ls via the diode Dc.

<位相差φの近似(第5の変形)>
位相指令演算部931における演算において、式(28),(46)の演算に代えて、近似式が用いられてもよい。
<Approximation of Phase Difference φ (Fifth Modification)>
In the calculations in the phase command calculation unit 931, approximate expressions may be used instead of the calculations of expressions (28) and (46).

例えば式(47)は第1シーケンスにおいて式(29)が採用されたときの電源位相θに対する位相差φの近似式であり、図17において破線の曲線で描かれる。図20、図36、図42、図48、図50は当該近似式が採用された場合の諸量の波形を示す。 For example, equation (47) is an approximation of the phase difference φ relative to the power supply phase θ when equation (29) is used in the first sequence, and is depicted by the dashed curve in Figure 17. Figures 20, 36, 42, 48, and 50 show the waveforms of various quantities when this approximation is used.

例えば式(48)は第2シーケンスにおいて式(29)が採用されたときの電源位相θに対する位相差φの近似式であり、図32において破線の曲線で描かれる。図35、図43、図47、図48、図51は当該近似式が採用された場合の諸量の波形を示す。 For example, equation (48) is an approximation of the phase difference φ relative to the power supply phase θ when equation (29) is used in the second sequence, and is depicted by the dashed curve in Figure 32. Figures 35, 43, 47, 48, and 51 show the waveforms of various quantities when this approximation is used.

<係数kが正かつ1/2未満である場合(第6の変形)>
上述のように、式(1)~(6)で導入された係数kが値1/2を採るときにおける放電デューティdc、整流デューティdrec、零デューティdzは、例えば式(29)の第6~9番目の等式を用いて生成される。以下では係数kが正かつ1/2未満である場合における放電デューティdc、整流デューティdrec、零デューティdzの設定について説明される。
<When the coefficient k is positive and less than ½ (sixth modification)>
As described above, when the coefficient k introduced in equations (1) to (6) takes the value 1/2, the discharge duty dc, the rectification duty drec, and the zero duty dz are generated using, for example, the sixth to ninth equations in equation (29). The following describes how to set the discharge duty dc, the rectification duty drec, and the zero duty dz when the coefficient k is positive and less than 1/2.

電流Irは式(49)で表される。 The current Ir is expressed by equation (49).

DABコンバータ5には、アクティブバッファ回路4Dが生成する電力Pdcが入力される。DABコンバータ5の出力電圧Voは二次側電圧VBの絶対値がコンデンサCoの両端に印加される。第1のシーケンスにおいても第2のシーケンスにおいても二次側電圧VBの絶対値は出力電圧Voと等しい(図6、図21、図37、図44参照)。出力電圧Voと出力電流Ioとの積としてDABコンバータ5から出力される電力は、DABコンバータ5へ入力する電力Pdc(=Pc+Pr)と等しいので、式(50)が成立する。 The power Pdc generated by the active buffer circuit 4D is input to the DAB converter 5. The output voltage Vo of the DAB converter 5 is the absolute value of the secondary side voltage VB applied across the capacitor Co. In both the first and second sequences, the absolute value of the secondary side voltage VB is equal to the output voltage Vo (see Figures 6, 21, 37, and 44). The power output from the DAB converter 5, calculated as the product of the output voltage Vo and the output current Io, is equal to the power Pdc (= Pc + Pr) input to the DAB converter 5, and therefore equation (50) holds.

非特許文献1から理解されるように、整流デューティdrecは式(51)で表される。 As can be seen from Non-Patent Document 1, the commutation duty drec is expressed by equation (51).

式(2),(49),(50),(51)から、整流デューティdrecは式(52)で得られる。 From equations (2), (49), (50), and (51), the commutation duty drec is obtained by equation (52).

非特許文献1から理解されるように、放電デューティdrecは式(53)で表される。 As can be seen from Non-Patent Document 1, the discharge duty drec is expressed by equation (53).

よって式(3),(50)から放電デューティdcは式(54)で得られる。 Therefore, from equations (3) and (50), the discharge duty dc can be obtained from equation (54).

非特許文献1から理解されるように、零デューティdzが最小となるときに、電圧Vdcは最大となる。式(53),(54)から零デューティdzは式(55)で表される。 As can be seen from Non-Patent Document 1, when the zero duty dz is at its minimum, the voltage Vdc is at its maximum. From equations (53) and (54), the zero duty dz can be expressed by equation (55).

式(52),(54)においてk=1/2とすれば、それぞれ式(29)の第8~9式と一致する。 If k = 1/2 in equations (52) and (54), they correspond to equations 8 and 9 of equation (29), respectively.

<式(29)についての補足的説明>
式(29)の第3式で示される制御周波数fの値は、実際の回路で採用される値に対して1/10程度である。式(29)の第4式で示される漏れインダクタンスLsの値は、実際の回路で採用される値に対して10倍程度である。このような設定は、図19、図20、図34、図35、図36、図42、図43、図47、図48、図50、図51、図52で示される種々の波形の視認性を高めるために採用された。しかし式(28)においては制御周波数fの値と漏れインダクタンスLsの値との積が採用される。上記の設定が実際の回路で採用される値と相違することは、図17、図18、図32、図33に影響しない。
<Supplementary explanation for formula (29)>
The value of the control frequency f shown in the third equation of equation (29) is approximately 1/10 of the value used in an actual circuit. The value of the leakage inductance Ls shown in the fourth equation of equation (29) is approximately 10 times the value used in an actual circuit. This setting was adopted to improve the visibility of the various waveforms shown in Figures 19, 20, 34, 35, 36, 42, 43, 47, 48, 50, 51, and 52. However, in equation (28), the product of the value of the control frequency f and the value of the leakage inductance Ls is used. The fact that the above setting differs from the value used in an actual circuit does not affect Figures 17, 18, 32, and 33.

以上、実施形態を説明したが、特許請求の範囲の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。上述の各種の実施形態および変形例は相互に組み合わせることができる。 Although the embodiments have been described above, it will be understood that various changes in form and details are possible without departing from the spirit and scope of the claims. The various embodiments and modifications described above can be combined with each other.

2A,2B ブリッジ回路
2C ダイオードブリッジ
3A,3C ローパスフィルタ
4A,4C,4D アクティブバッファ回路
5 デュアルアクティブブリッジコンバータ
5a,5b 入力端
5c,5d 出力端
7 直流リンク
9 制御回路
23A,23B,23C 整流回路
50 トランス
51 DC-AC変換部
52 AC-DC変換部
101 電力変換装置
Cb,Ci コンデンサ
Db,Dc,Dr,Drb,Dsb,Drn,Drp,Dsn,Dsp ダイオード
Io 出力電流
LH 第1電源線
LL 第2電源線
Lb,Li インダクタ
M11,M12,M21,M22,M23,M31,M32,M41,M42,M43,M51,M52,M61,M62,M63,M71,M72,M81,M82,M83 電流経路モード
Pb 第1部分
Pba (第1部分の)交流成分
Pbd (第1部分の)直流成分
Pc,Py 遅相電力
Pdc 電力
Pi 入力電力
Pr 第2部分
Pri 第2入力端
Psi 第1入力端
Sb,Sc,Sr,Srn,Srp,Ssn,Ssp スイッチ
T 周期
Tca,Tcb,Tcc,Tcd,Tra,Trb,Trc,Trd,Tza,Tzb,Tzc,Tzd 期間
VA 一次側電圧
VB 二次側電圧
Vc 昇圧電圧
Vi 単相交流電圧
Vif 濾波後単相交流電圧
Vrec 脈動電圧
θ 電源位相
φ 位相差
2A, 2B Bridge circuit 2C Diode bridge 3A, 3C Low pass filter 4A, 4C, 4D Active buffer circuit 5 Dual active bridge converter 5a, 5b Input terminal 5c, 5d Output terminal 7 DC link 9 Control circuit 23A, 23B, 23C Rectifier circuit 50 Transformer 51 DC-AC conversion section 52 AC-DC conversion section 101 Power conversion device Cb, Ci Capacitors Db, Dc, Dr, Drb, Dsb, Drn, Drp, Dsn, Dsp Diodes Io Output current LH First power supply line LL Second power supply line Lb, Li Inductor M11, M12, M21, M22, M23, M31, M32, M41, M42, M43, M51, M52, M61, M62, M63, M71, M72, M81, M82, M83 Current path mode Pb First part Pba AC component (of first part) Pbd DC component (of first part) Pc, Py Lagging power Pdc Power Pi Input power Pr Second part Pri Second input terminal Psi First input terminal Sb, Sc, Sr, Srn, Srp, Ssn, Ssp Switch T Period Tca, Tcb, Tcc, Tcd, Tra, Trb, Trc, Trd, Tza, Tzb, Tzc, Tzd Period VA Primary side voltage VB Secondary side voltage Vc Step-up voltage Vi Single-phase AC voltage Vif Filtered single-phase AC voltage Vrec Pulsating voltage θ Power supply phase φ Phase difference

Claims (22)

単相交流電圧(Vi)が全波整流かつ高域減衰された脈動電圧(Vrec)を出力する整流回路(23A,23B,23C);
第1電源線(LH)と第2電源線(LL)とを含む直流リンク(7);
前記整流回路(23A,23B,23C)から前記脈動電圧(Vrec)を受けてこれを昇圧して昇圧電圧(Vc)を得て、前記整流回路(23A,23B,23C)から入力される入力電力(Pi)を部分的にバッファリングして、電力(Pdc)を前記直流リンク(7)へ出力するアクティブバッファ回路(4A,4C,4D);
前記第1電源線(LH)と前記第2電源線(LL)との間に接続される一対の入力端(5a,5b)を含む第1のブリッジ(51)と、一対の出力端(5c,5d)を含む第2のブリッジ(52)と、前記一対の入力端(5a,5b)と前記一対の出力端(5c,5d)との間で前記第1のブリッジ(51)と前記第2のブリッジ(52)とを接続するトランス(50)を含むデュアルアクティブブリッジコンバータ(5);および
前記アクティブバッファ回路(4A,4C,4D)および前記デュアルアクティブブリッジコンバータ(5)の動作を制御する制御回路(9)
を備え、
前記制御回路(9)は、
前記デュアルアクティブブリッジコンバータ(5)に、前記トランス(50)の一次側電圧(VA)と二次側電圧(VB)との位相差(φ)を可変に制御させる、電力変換装置(101)。
a rectifier circuit (23A, 23B, 23C) for outputting a pulsating voltage (Vrec) in which a single-phase AC voltage (Vi) has been full-wave rectified and high-frequency attenuated;
a DC link (7) including a first power line (LH) and a second power line (LL);
an active buffer circuit (4A, 4C, 4D) that receives the pulsating voltage (Vrec) from the rectifier circuit (23A, 23B, 23C), boosts it to obtain a boosted voltage (Vc), partially buffers the input power (Pi) input from the rectifier circuit (23A, 23B, 23C), and outputs power (Pdc) to the DC link (7);
a dual active bridge converter (5) including a first bridge (51) including a pair of input terminals (5a, 5b) connected between the first power supply line (LH) and the second power supply line (LL), a second bridge (52) including a pair of output terminals (5c, 5d), and a transformer (50) connecting the first bridge (51) and the second bridge (52) between the pair of input terminals (5a, 5b) and the pair of output terminals (5c, 5d); and a control circuit (9) for controlling the operation of the active buffer circuits (4A, 4C, 4D) and the dual active bridge converter (5).
Equipped with
The control circuit (9)
The power conversion device (101) causes the dual active bridge converter (5) to variably control the phase difference (φ) between the primary side voltage (VA) and the secondary side voltage (VB) of the transformer (50).
前記制御回路(9)は、
前記アクティブバッファ回路(4A,4C,4D)に、前記入力電力(Pi)のk倍(但しkは1/2以下の正数)である第1部分(Pb)に対して前記単相交流電圧(Vi)の四分の一周期分で遅相する第1遅相電力(Pc)と、前記入力電力(Pi)の(1-k)倍である第2部分(Pr)とを合成して前記電力(Pdc)を生成させる、請求項1に記載の電力変換装置(101)。
The control circuit (9)
2. The power conversion device (101) according to claim 1, wherein the active buffer circuit (4A, 4C, 4D) generates the power (Pdc) by combining a first lagging power (Pc) that lags a first portion (Pb) that is k times (where k is a positive number equal to or less than ½) the input power (Pi) by a quarter cycle of the single-phase AC voltage (Vi) and a second portion (Pr) that is (1-k) times the input power (Pi).
前記制御回路(9)は、
前記アクティブバッファ回路(4A,4C,4D)に、前記第1部分(Pb)が含む交流成分(Pba)を前記四分の一周期分で遅相させた第2遅相電力(Py)と、前記第1部分(Pb)が含む直流成分(Pbd)と、前記第2部分(Pr)とを合成して前記電力(Pdc)を生成させる、請求項2に記載の電力変換装置(101)。
The control circuit (9)
3. The power conversion device (101) according to claim 2, wherein the active buffer circuit (4A, 4C, 4D) generates the power (Pdc) by combining a second phase-lagging power (Py) obtained by delaying the AC component (Pba) contained in the first portion (Pb) by the quarter cycle, a DC component (Pbd) contained in the first portion (Pb), and the second portion (Pr).
前記制御回路(9)は、
前記アクティブバッファ回路(4A,4C,4D)に、
前記デュアルアクティブブリッジコンバータ(5)の制御周期(T)の半分毎に正負が対称な波形を前記単相交流電圧(Vi)の位相(θ)によらず交互に呈する電流(iL)を、前記トランス(50)の一次側へ流させる、請求項1に記載の電力変換装置(101)。
The control circuit (9)
The active buffer circuits (4A, 4C, 4D)
2. The power conversion device (101) according to claim 1, wherein a current (iL) that alternately exhibits a symmetrical positive and negative waveform every half of a control period (T) of the dual active bridge converter (5) regardless of the phase (θ) of the single-phase AC voltage (Vi) is caused to flow through a primary side of the transformer (50).
前記アクティブバッファ回路(4A,4C,4D)は、
第1インダクタ(Lb)、第1コンデンサ(Cb)、第1ダイオード(Db)、第2ダイオード(Dc)、第1スイッチ(Sb)、および第2スイッチ(Sc)を有し;
前記第1インダクタ(Lb)と前記第1スイッチ(Sb)との直列接続が前記脈動電圧(Vrec)を受け;
前記第2ダイオード(Dc)のカソードが前記第1ダイオード(Db)のカソードおよび前記第1コンデンサ(Cb)に接続され;
前記第1ダイオード(Db)と前記第1コンデンサ(Cb)との直列接続が前記第1スイッチ(Sb)に並列に接続され;
前記第2スイッチ(Sc)は前記第2ダイオード(Dc)と並列に接続され、
前記制御回路(9)は前記第1スイッチ(Sb)および前記第2スイッチ(Sc)のオン、オフを制御し、
前記第1スイッチ(Sb)のオン、オフによって前記脈動電圧(Vrec)を昇圧して前記第1コンデンサ(Cb)に前記昇圧電圧(Vc)が得られ、
前記第2スイッチ(Sc)がオンするときには、前記第2ダイオード(Dc)と前記第1コンデンサ(Cb)との直列接続から、前記昇圧電圧(Vc)が前記第1電源線(LH)と前記第2電源線(LL)との間に印加され、
前記第2スイッチ(Sc)がオフするときには、前記第2ダイオード(Dc)と前記第1コンデンサ(Cb)との前記直列接続から、前記脈動電圧(Vrec)が前記第1電源線(LH)と前記第2電源線(LL)との間に印加される、請求項1に記載の電力変換装置(101)。
The active buffer circuits (4A, 4C, 4D)
having a first inductor (Lb), a first capacitor (Cb), a first diode (Db), a second diode (Dc), a first switch (Sb), and a second switch (Sc);
The series connection of the first inductor (Lb) and the first switch (Sb) receives the pulsating voltage (Vrec);
The cathode of the second diode (Dc) is connected to the cathode of the first diode (Db) and to the first capacitor (Cb);
The series connection of the first diode (Db) and the first capacitor (Cb) is connected in parallel to the first switch (Sb);
The second switch (Sc) is connected in parallel with the second diode (Dc),
The control circuit (9) controls the on/off of the first switch (Sb) and the second switch (Sc),
The pulsating voltage (Vrec) is boosted by turning on and off the first switch (Sb), and the boosted voltage (Vc) is obtained in the first capacitor (Cb);
When the second switch (Sc) is turned on, the boosted voltage (Vc) is applied between the first power supply line (LH) and the second power supply line (LL) through the series connection of the second diode (Dc) and the first capacitor (Cb),
2. The power conversion device (101) according to claim 1, wherein, when the second switch (Sc) is turned off, the pulsating voltage (Vrec) is applied between the first power supply line (LH) and the second power supply line (LL) from the series connection of the second diode (Dc) and the first capacitor (Cb).
前記アクティブバッファ回路(4C,4D)は、
前記第1インダクタ(Lb)を介して前記第1スイッチ(Sb)および前記第1ダイオード(Db)のアノードに接続されるアノードと、前記第2ダイオード(Dc)のアノードに接続されるカソードとを含む第3ダイオード(Dr)を更に有し、
前記整流回路(23C)は、
前記単相交流電圧(Vi)を全波整流して整流電圧(|Vi|)を出力するダイオードブリッジ(2C);および
前記整流電圧(|Vi|)の高域を減衰させて前記脈動電圧(Vrec)を得るローパスフィルタ(3C)
を有し、
前記ローパスフィルタ(3C)は、
第2インダクタ(Li)および第2コンデンサ(Ci)を有し;
前記第2インダクタ(Li)と前記第2コンデンサ(Ci)との直列接続が前記整流電圧(|Vi|)を受けて、前記第2コンデンサ(Ci)において前記脈動電圧(Vrec)を得る、請求項5に記載の電力変換装置(101)。
The active buffer circuits (4C, 4D)
a third diode (Dr) having an anode connected to the first switch (Sb) and the anode of the first diode (Db) via the first inductor (Lb) and a cathode connected to the anode of the second diode (Dc);
The rectifier circuit (23C)
a diode bridge (2C) that full-wave rectifies the single-phase AC voltage (Vi) and outputs a rectified voltage (|Vi|); and a low-pass filter (3C) that attenuates the high frequencies of the rectified voltage (|Vi|) to obtain the pulsating voltage (Vrec).
and
The low-pass filter (3C)
having a second inductor (Li) and a second capacitor (Ci);
6. The power conversion device (101) according to claim 5, wherein the series connection of the second inductor (Li) and the second capacitor (Ci) receives the rectified voltage (|Vi|) to obtain the pulsating voltage (Vrec) in the second capacitor (Ci).
前記第1コンデンサ(Cb)は前記第2ダイオード(Dc)を経由した前記デュアルアクティブブリッジコンバータ(5)からの回生電流によって充電される、請求項6に記載の電力変換装置(101)。 The power conversion device (101) described in claim 6, wherein the first capacitor (Cb) is charged by regenerative current from the dual active bridge converter (5) via the second diode (Dc). 前記アクティブバッファ回路(4D)は、前記第3ダイオード(Dr)と並列に接続され、オンして前記第3ダイオード(Dr)の逆方向へ電流が流れることを許す第3スイッチ(Sr)を更に備える、請求項6に記載の電力変換装置(101)。 The power conversion device (101) of claim 6, wherein the active buffer circuit (4D) further includes a third switch (Sr) connected in parallel with the third diode (Dr) and turned on to allow current to flow in the reverse direction of the third diode (Dr). 前記整流回路(23A,23B)は、
前記単相交流電圧(Vi)を受け、前記単相交流電圧(Vi)の高域が減衰した濾波後単相交流電圧(Vif)を出力するローパスフィルタ(3A);および
前記濾波後単相交流電圧(Vif)を受けて前記脈動電圧(Vrec)を生成する全波整流ブリッジ(2A,2B)
を有し、
前記全波整流ブリッジ(2A,2B)は、
第1入力端(Psi);
前記第1入力端(Psi)との間に前記濾波後単相交流電圧(Vif)を受ける第2入力端(Pri);
前記第1入力端(Psi)に接続されるアノードと、前記第1インダクタ(Lb)に接続されるカソードとを備える第4ダイオード(Dsb);
前記第2入力端(Pri)に接続されるアノードと、前記第1インダクタ(Lb)に接続されるカソードとを備える第5ダイオード(Drb);
前記第1入力端(Psi)に接続されるアノードと、前記第1電源線(LH)に接続されるカソードとを備える第6ダイオード(Dsp);
前記第2入力端(Pri)に接続されるアノードと、前記第1電源線(LH)に接続されるカソードとを備える第7ダイオード(Drp);
前記第1入力端(Psi)に接続されるカソードと、前記第2電源線(LL)に接続されるアノードとを備える第8ダイオード(Dsn);および
前記第2入力端(Pri)に接続されるカソードと、前記第2電源線(LL)に接続されるアノードとを備える第9ダイオード(Drn)
を含む、請求項5に記載の電力変換装置。
The rectifier circuits (23A, 23B)
a low-pass filter (3A) that receives the single-phase AC voltage (Vi) and outputs a filtered single-phase AC voltage (Vif) in which the high frequencies of the single-phase AC voltage (Vi) are attenuated; and a full-wave rectifier bridge (2A, 2B) that receives the filtered single-phase AC voltage (Vif) and generates the pulsating voltage (Vrec).
and
The full-wave rectifier bridge (2A, 2B)
First input (Psi);
a second input terminal (Pri) for receiving the filtered single-phase AC voltage (Vif) between the first input terminal (Psi);
a fourth diode (Dsb) having an anode connected to the first input (Psi) and a cathode connected to the first inductor (Lb);
a fifth diode (Drb) having an anode connected to the second input (Pri) and a cathode connected to the first inductor (Lb);
a sixth diode (Dsp) having an anode connected to the first input terminal (Psi) and a cathode connected to the first power supply line (LH);
a seventh diode (Drp) having an anode connected to the second input terminal (Pri) and a cathode connected to the first power line (LH);
an eighth diode (Dsn) having a cathode connected to the first input terminal (Psi) and an anode connected to the second power supply line (LL); and a ninth diode (Drn) having a cathode connected to the second input terminal (Pri) and an anode connected to the second power supply line (LL).
The power converter of claim 5 , comprising:
前記全波整流ブリッジ(2B)は、
前記第6ダイオード(Dsp)に対して並列に接続され、オンして前記第6ダイオード(Dsp)の逆方向へ電流が流れることを許す第3スイッチ(Ssp);
前記第7ダイオード(Drp)に対して並列に接続され、オンして前記第7ダイオード(Drp)の逆方向へ電流が流れることを許す第4スイッチ(Srp);
前記第8ダイオード(Dsn)に対して並列に接続され、オンして前記第8ダイオード(Dsn)の逆方向へ電流が流れることを許す第5スイッチ(Ssn);および
前記第9ダイオード(Drn)に対して並列に接続され、オンして前記第9ダイオード(Drn)の逆方向へ電流が流れることを許す第6スイッチ(Srn)
を更に含む、請求項9に記載の電力変換装置。
The full-wave rectifier bridge (2B)
a third switch (Ssp) connected in parallel to the sixth diode (Dsp) and turned on to allow current to flow in the reverse direction of the sixth diode (Dsp);
a fourth switch (Srp) connected in parallel to the seventh diode (Drp) and turned on to allow current to flow in the reverse direction of the seventh diode (Drp);
a fifth switch (Ssn) connected in parallel to the eighth diode (Dsn) and turned on to allow a current to flow in the reverse direction of the eighth diode (Dsn); and a sixth switch (Srn) connected in parallel to the ninth diode (Drn) and turned on to allow a current to flow in the reverse direction of the ninth diode (Drn).
The power converter of claim 9 further comprising:
前記第1コンデンサ(Cb)は前記第2ダイオード(Dc)を経由した前記デュアルアクティブブリッジコンバータ(5)からの回生電流によって充電される、請求項9に記載の電力変換装置(101)。 The power conversion device (101) described in claim 9, wherein the first capacitor (Cb) is charged by regenerative current from the dual active bridge converter (5) via the second diode (Dc). 前記制御回路(9)は、前記デュアルアクティブブリッジコンバータ(5)に対し、
前記位相差(φ)を前記単相交流電圧(Vi)の周波数の2倍の周波数成分を有して変動させ;
前記脈動電圧(Vrec)が極大となる前記単相交流電圧(Vi)の位相(θ=(2n+1)π/2)における前記位相差(φ)を、前記脈動電圧(Vrec)が極小となる前記単相交流電圧の前記位相(θ=nπ)における前記位相差(φ)よりも大きくさせる、請求項1に記載の電力変換装置。
The control circuit (9) controls the dual active bridge converter (5) to:
fluctuating the phase difference (φ) with a frequency component twice the frequency of the single-phase AC voltage (Vi);
2. The power conversion device according to claim 1, wherein the phase difference (φ) in a phase (θ=(2n+1)π/2) of the single-phase AC voltage (Vi) at which the ripple voltage (Vrec) is maximized is made larger than the phase difference (φ) in the phase (θ=nπ) of the single-phase AC voltage at which the ripple voltage (Vrec) is minimized.
前記デュアルアクティブブリッジコンバータ(5)の制御周期(T)において、第1期間(Tca:M11,M12,M21)、第2期間(Tra:M22)、第3期間(Tcb:M31,M32,M41)、および第4期間(Trb:M42)がこの順に経過し、
前記第1期間(Tca:M11,M12,M21)および前記第3期間(Tcb:M31,M32,M41)において、前記一対の入力端(5a,5b)の間に前記昇圧電圧(Vc)が印加され、
前記第2期間(Tra:M22)および前記第4期間(Trb:M42)において、前記一対の入力端(5a,5b)の間に前記脈動電圧(Vrec)が印加される、請求項12に記載の電力変換装置。
In a control cycle (T) of the dual active bridge converter (5), a first period (Tca: M11, M12, M21), a second period (Tra: M22), a third period (Tcb: M31, M32, M41), and a fourth period (Trb: M42) pass in this order,
In the first period (Tca: M11, M12, M21) and the third period (Tcb: M31, M32, M41), the boosted voltage (Vc) is applied between the pair of input terminals (5a, 5b),
The power conversion device according to claim 12, wherein the pulsating voltage (Vrec) is applied between the pair of input terminals (5a, 5b) during the second period (Tra: M22) and the fourth period (Trb: M42).
前記デュアルアクティブブリッジコンバータ(5)の制御周期(T)において、前記第1期間(Tca:M11,M12,M21)、前記第2期間(Tra:M22)、第5期間(Tza:M23)、前記第3期間(Tcb:M31,M32,M41)、前記第4期間(Trb:M42)、および第6期間(Tzb:M43)がこの順に経過し、
前記第5期間(Tza:M23)および前記第6期間(Tzb:M43)において前記一次側電圧(VA)は零である、請求項13に記載の電力変換装置。
In a control cycle (T) of the dual active bridge converter (5), the first period (Tca: M11, M12, M21), the second period (Tra: M22), the fifth period (Tza: M23), the third period (Tcb: M31, M32, M41), the fourth period (Trb: M42), and the sixth period (Tzb: M43) pass in this order,
The power conversion device according to claim 13, wherein the primary side voltage (VA) is zero in the fifth period (Tza: M23) and the sixth period (Tzb: M43).
前記制御回路(9)は、前記デュアルアクティブブリッジコンバータ(5)に対し、
前記位相差(φ)を前記単相交流電圧(Vi)の周波数の4倍の周波数成分をも有して変動させ;
前記脈動電圧(Vrec)が極大となる前記単相交流電圧(Vi)の前記位相(θ=(2n+1)π/2)において前記位相差(φ)に極小値を採らせ;
前記脈動電圧(Vrec)が極小となる前記単相交流電圧(Vi)の前記位相(θ=nπ)と、前記脈動電圧(Vrec)が極大となる前記単相交流電圧の前記位相(θ=(2n+1)π/2)との間の前記単相交流電圧の前記位相(θ)において前記位相差(φ)に極大値を採らせる、請求項12に記載の電力変換装置。
The control circuit (9) controls the dual active bridge converter (5) to:
fluctuating the phase difference (φ) with a frequency component four times the frequency of the single-phase AC voltage (Vi);
The phase difference (φ) is made to take a minimum value in the phase (θ=(2n+1)π/2) of the single-phase AC voltage (Vi) where the pulsating voltage (Vrec) is maximized;
13. The power conversion device according to claim 12, wherein the phase difference (φ) takes a maximum value at the phase (θ) of the single-phase AC voltage between the phase (θ=nπ) of the single-phase AC voltage (Vi) where the ripple voltage (Vrec) is minimum and the phase (θ=(2n+1)π/2) of the single-phase AC voltage where the ripple voltage (Vrec) is maximum.
前記デュアルアクティブブリッジコンバータ(5)の制御周期(T)において、第1期間(Trc:M51,M52,M61)、第2期間(Tcc:M62)、第3期間(Trd:M71,M72,M81)、および第4期間(Tcd:M82)がこの順に経過し、
前記第1期間(Trc:M51,M52,M61)および前記第3期間(Trd:M71,M72,M81)において、前記一対の入力端(5a,5b)の間に前記脈動電圧(Vrec)が印加され、
前記第2期間(Tcc:M62)および前記第4期間(Tcd:M82)において、前記一対の入力端(5a,5b)の間に前記昇圧電圧(Vc)が印加される、請求項15に記載の電力変換装置。
In a control period (T) of the dual active bridge converter (5), a first period (Trc: M51, M52, M61), a second period (Tcc: M62), a third period (Trd: M71, M72, M81), and a fourth period (Tcd: M82) pass in this order,
In the first period (Trc: M51, M52, M61) and the third period (Trd: M71, M72, M81), the pulsating voltage (Vrec) is applied between the pair of input terminals (5a, 5b),
The power conversion device according to claim 15, wherein the boosted voltage (Vc) is applied between the pair of input terminals (5a, 5b) during the second period (Tcc: M62) and the fourth period (Tcd: M82).
前記デュアルアクティブブリッジコンバータ(5)の制御周期(T)において、前記第1期間(Trc:M51,M52,M61)、前記第2期間(Tcc:M62)、第5期間(Tzc:M63)、前記第3期間(Trd:M71,M72,M81)、前記第4期間(Tcd:M82)、および第6期間(Tzd:M83)がこの順に経過し、
前記第5期間(Tzc:M63)および前記第6期間(Tzd:M83)において前記一次側電圧(VA)は零である、請求項16に記載の電力変換装置。
In a control period (T) of the dual active bridge converter (5), the first period (Trc: M51, M52, M61), the second period (Tcc: M62), the fifth period (Tzc: M63), the third period (Trd: M71, M72, M81), the fourth period (Tcd: M82), and the sixth period (Tzd: M83) pass in this order,
The power conversion device according to claim 16, wherein the primary side voltage (VA) is zero during the fifth period (Tzc: M63) and the sixth period (Tzd: M83).
前記デュアルアクティブブリッジコンバータ(5)の第1の制御周期(Tca,Tra,Tza,Tcb,Trb,Tzb)において、第1期間(Tca:M11,M12,M21)、第2期間(Tra:M22)、第3期間(Tcb:M31,M32,M41)、および第4期間(Trb:M42)がこの順に経過し、
前記デュアルアクティブブリッジコンバータ(5)の第2の制御周期(Trc,Tcc,Tzc,Trd,Tcd,Tzd)において、第5期間(Trc:M51,M52,M61)、第6期間(Tcc:M62)、第7期間(Trd:M71,M72,M81)、および第8期間(Tcd:M82)がこの順に経過し、
前記制御回路(9)は前記アクティブバッファ回路(4A,4C,4D)に、
前記第1期間(Tca:M11,M12,M21)、前記第3期間(Tcb:M31,M32,M41)、前記第6期間(Tcc:M62)および前記第8期間(Tcd:M82)において、前記一対の入力端(5a,5b)の間に前記昇圧電圧(Vc)を印加させ;
前記第2期間(Tra:M22)、前記第4期間(Trb:M42)、前記第5期間(Trc:M51,M52,M61)、前記第7期間(Trd:M71,M72,M81)において、前記一対の入力端(5a,5b)の間に前記脈動電圧(Vrec)を印加させ、
前記脈動電圧(Vrec)が極大となる前記単相交流電圧(Vi)の位相(θ=(2n+1)π/2)において前記第2の制御周期(Trc,Tcc,Tzc,Trd,Tcd,Tzd)が採用され、
前記脈動電圧(Vrec)が極小となる前記単相交流電圧(Vi)の位相(θ=nπ)において前記第1の制御周期(Tca,Tra,Tza,Tcb,Trb,Tzb)が採用される、請求項1に記載の電力変換装置。
In a first control period (Tca, Tra, Tza, Tcb, Trb, Tzb) of the dual active bridge converter (5), a first period (Tca: M11, M12, M21), a second period (Tra: M22), a third period (Tcb: M31, M32, M41), and a fourth period (Trb: M42) pass in this order,
In a second control period (Trc, Tcc, Tzc, Trd, Tcd, Tzd) of the dual active bridge converter (5), a fifth period (Trc: M51, M52, M61), a sixth period (Tcc: M62), a seventh period (Trd: M71, M72, M81), and an eighth period (Tcd: M82) pass in this order,
The control circuit (9) controls the active buffer circuits (4A, 4C, 4D) to:
applying the boosted voltage (Vc) between the pair of input terminals (5a, 5b) during the first period (Tca: M11, M12, M21), the third period (Tcb: M31, M32, M41), the sixth period (Tcc: M62), and the eighth period (Tcd: M82);
The pulsating voltage (Vrec) is applied between the pair of input terminals (5a, 5b) during the second period (Tra: M22), the fourth period (Trb: M42), the fifth period (Trc: M51, M52, M61), and the seventh period (Trd: M71, M72, M81),
the second control period (Trc, Tcc, Tzc, Trd, Tcd, Tzd) is adopted in a phase (θ=(2n+1)π/2) of the single-phase AC voltage (Vi) where the pulsating voltage (Vrec) is maximized;
2. The power conversion device according to claim 1, wherein the first control period (Tca, Tra, Tza, Tcb, Trb, Tzb) is adopted in a phase (θ=nπ) of the single-phase AC voltage (Vi) where the pulsating voltage (Vrec) is minimized.
前記位相差(φ)は前記デュアルアクティブブリッジコンバータから出力される電流(Io)のフィードバック制御を受ける、請求項1から請求項18のいずれか一つに記載の電力変換装置(101)。 A power conversion device (101) according to any one of claims 1 to 18, wherein the phase difference (φ) is subjected to feedback control of the current (Io) output from the dual active bridge converter. 第1電源線(LH)と第2電源線(LL)とを含む直流リンク(7);
単相交流電圧(Vi)が全波整流かつ高域減衰された脈動電圧(Vrec)を受けて、前記脈動電圧(Vrec)を昇圧した昇圧電圧(Vc)または前記脈動電圧(Vrec)を前記直流リンク(7)へ出力する昇圧回路(4A,4D);
前記第1電源線(LH)と前記第2電源線(LL)との間に接続される一対の入力端(5a,5b)を含む第1のブリッジ(51)と、一対の出力端(5c,5d)を含む第2のブリッジ(52)と、前記一対の入力端(5a,5b)と前記一対の出力端(5c,5d)との間で前記第1のブリッジ(51)と前記第2のブリッジ(52)とを接続するトランス(50)を含むデュアルアクティブブリッジコンバータ(5);および
前記昇圧回路(4A,4D)および前記デュアルアクティブブリッジコンバータ(5)の動作を制御する制御回路(9)
を備え、
前記デュアルアクティブブリッジコンバータ(5)の第1の制御周期(Tca,Tra,Tza,Tcb,Trb,Tzb)において、第1期間(Tca:M11,M12,M21)、第2期間(Tra:M22)、第3期間(Tcb:M31,M32,M41)、および第4期間(Trb:M42)がこの順に経過し、
前記デュアルアクティブブリッジコンバータ(5)の第2の制御周期(Trc,Tcc,Tzc,Trd,Tcd,Tzd)において、第5期間(Trc:M51,M52,M61)、第6期間(Tcc:M62)、第7期間(Trd:M71,M72,M81)、および第8期間(Tcd:M82)がこの順に経過し、
前記制御回路(9)は前記昇圧回路(4)に、
前記第1期間(Tca:M11,M12,M21)、前記第3期間(Tcb:M31,M32,M41)、前記第6期間(Tcc:M62)および前記第8期間(Tcd:M82)において、前記一対の入力端(5a,5b)の間に前記昇圧電圧(Vc)を印加させ;
前記第2期間(Tra:M22)、前記第4期間(Trb:M42)、前記第5期間(Trc:M51,M52,M61)、前記第7期間(Trd:M71,M72,M81)において、前記一対の入力端(5a,5b)の間に前記脈動電圧(Vrec)を印加させ、
前記脈動電圧(Vrec)が極大となる前記単相交流電圧(Vi)の位相(θ=(2n+1)π/2)において前記第2の制御周期(Trc,Tcc,Tzc,Trd,Tcd,Tzd)が採用され、
前記脈動電圧(Vrec)が極小となる前記単相交流電圧の位相(θ=nπ)において前記第1の制御周期(Tca,Tra,Tza,Tcb,Trb,Tzb)が採用される、電力変換装置。
a DC link (7) including a first power line (LH) and a second power line (LL);
a boost circuit (4A, 4D) that receives a pulsating voltage (Vrec) obtained by full-wave rectification and high-frequency attenuation of a single-phase AC voltage (Vi) and outputs a boosted voltage (Vc) obtained by boosting the pulsating voltage (Vrec) or the pulsating voltage (Vrec) to the DC link (7);
a dual active bridge converter (5) including a first bridge (51) including a pair of input terminals (5a, 5b) connected between the first power supply line (LH) and the second power supply line (LL), a second bridge (52) including a pair of output terminals (5c, 5d), and a transformer (50) connecting the first bridge (51) and the second bridge (52) between the pair of input terminals (5a, 5b) and the pair of output terminals (5c, 5d); and a control circuit (9) for controlling the operation of the boost circuit (4A, 4D) and the dual active bridge converter (5).
Equipped with
In a first control period (Tca, Tra, Tza, Tcb, Trb, Tzb) of the dual active bridge converter (5), a first period (Tca: M11, M12, M21), a second period (Tra: M22), a third period (Tcb: M31, M32, M41), and a fourth period (Trb: M42) pass in this order,
In a second control period (Trc, Tcc, Tzc, Trd, Tcd, Tzd) of the dual active bridge converter (5), a fifth period (Trc: M51, M52, M61), a sixth period (Tcc: M62), a seventh period (Trd: M71, M72, M81), and an eighth period (Tcd: M82) pass in this order,
The control circuit (9) controls the boost circuit (4) to
applying the boosted voltage (Vc) between the pair of input terminals (5a, 5b) during the first period (Tca: M11, M12, M21), the third period (Tcb: M31, M32, M41), the sixth period (Tcc: M62), and the eighth period (Tcd: M82);
The pulsating voltage (Vrec) is applied between the pair of input terminals (5a, 5b) during the second period (Tra: M22), the fourth period (Trb: M42), the fifth period (Trc: M51, M52, M61), and the seventh period (Trd: M71, M72, M81),
the second control period (Trc, Tcc, Tzc, Trd, Tcd, Tzd) is adopted in a phase (θ=(2n+1)π/2) of the single-phase AC voltage (Vi) where the pulsating voltage (Vrec) is maximized;
A power conversion device in which the first control period (Tca, Tra, Tza, Tcb, Trb, Tzb) is adopted in a phase (θ=nπ) of the single-phase AC voltage in which the ripple voltage (Vrec) is minimized.
前記単相交流電圧(Vi)を全波整流して整流電圧(|Vi|)を出力するダイオードブリッジ(2C);および
前記整流電圧(|Vi|)の高域を減衰させて前記脈動電圧(Vrec)を得るローパスフィルタ(3C)
を更に備える、請求項20に記載の電力変換装置(101)。
a diode bridge (2C) that full-wave rectifies the single-phase AC voltage (Vi) and outputs a rectified voltage (|Vi|); and a low-pass filter (3C) that attenuates the high frequencies of the rectified voltage (|Vi|) to obtain the pulsating voltage (Vrec).
The power converter (101) of claim 20, further comprising:
前記単相交流電圧(Vi)を受け、前記単相交流電圧(Vi)の高域が減衰した濾波後単相交流電圧(Vif)を出力するローパスフィルタ(3A);および
前記濾波後単相交流電圧(Vif)を受けて前記脈動電圧(Vrec)を生成する全波整流ブリッジ(2A,2B)
を更に備える、請求項20に記載の電力変換装置(101)。
a low-pass filter (3A) that receives the single-phase AC voltage (Vi) and outputs a filtered single-phase AC voltage (Vif) in which the high frequencies of the single-phase AC voltage (Vi) are attenuated; and a full-wave rectifier bridge (2A, 2B) that receives the filtered single-phase AC voltage (Vif) and generates the pulsating voltage (Vrec).
The power converter (101) of claim 20, further comprising:
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