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JP2022014805A - Power converter - Google Patents

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JP2022014805A JP2020117360A JP2020117360A JP2022014805A JP 2022014805 A JP2022014805 A JP 2022014805A JP 2020117360 A JP2020117360 A JP 2020117360A JP 2020117360 A JP2020117360 A JP 2020117360A JP 2022014805 A JP2022014805 A JP 2022014805A
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Abstract

To provide a power converter with high efficiency at a low cost.SOLUTION: A power converter (3) has a power conversion unit (30) that includes multiple parallel switching elements (S1) are connected in series (S1-S8) in which at least one switching element (S1a-S1b) are connected in parallel. In each of the switching elements (S1a-S1b), diodes (D1a-D1b) are formed or connected in anti-parallel. In the multiple parallel switching elements (S1-S8), a parallel switching element (S1) with several parallels is fewer than that of other parallel switching elements is included.SELECTED DRAWING: Figure 16

Description

本開示は、電力の電圧を変換する電力変換装置に関する。 The present disclosure relates to a power conversion device that converts a voltage of electric power.

蓄電池、太陽電池、燃料電池などに接続されるパワーコンディショナでは、DC/DCコンバータとインバータが使用される。DC/DCコンバータとインバータは、高効率な電力変換と小型設計が望まれる。それを実現するためのDC/DCコンバータとして、リアクトルの後段に、フライングキャパシタ回路(直列接続された4つのスイッチング素子と、第2スイッチング素子と第3スイッチング素子に並列接続されたフライングキャパシタで構成される)を接続し、リアクトルとフライングキャパシタ回路の接続点の電圧を3レベル化したマルチレベル電力変換装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 A DC / DC converter and an inverter are used in a power conditioner connected to a storage battery, a solar cell, a fuel cell, or the like. Highly efficient power conversion and compact design are desired for DC / DC converters and inverters. As a DC / DC converter to realize this, a flying capacitor circuit (four switching elements connected in series and a flying capacitor connected in parallel to the second switching element and the third switching element is configured after the reactor. A multi-level power conversion device has been proposed in which the voltage at the connection point between the reactor and the flying capacitor circuit is divided into three levels (see, for example, Patent Document 1).

マルチレベル電力変換装置は、各スイッチング素子に印加される電圧を小さくでき、それによりスイッチング損失を少なくでき、高効率な電力変換を実現する。上記フライングキャパシタ回路を利用したマルチレベル電力変換装置では3レベル化することにより、フライングキャパシタ回路を構成する各スイッチング素子に印加される電圧を、直流バス電圧の1/2倍まで小さくすることができる。 The multi-level power converter can reduce the voltage applied to each switching element, thereby reducing the switching loss and realizing highly efficient power conversion. In the multi-level power conversion device using the flying capacitor circuit, the voltage applied to each switching element constituting the flying capacitor circuit can be reduced to 1/2 times the DC bus voltage by increasing the level to three. ..

それにより、インバータのフルブリッジ部で使用している比較的高い耐圧(例えば、600V)のスイッチング素子を使用せずに、比較的低い耐圧(例えば、300V)のスイッチング素子で構成することが可能となる。耐圧の低いスイッチング素子は耐圧の高いスイッチング素子に対して安価であり、かつ電力変換中の導通損失、スイッチング損失などが少なく、さらなる高効率化に寄与する。 As a result, it is possible to configure a switching element with a relatively low withstand voltage (for example, 300V) without using a switching element with a relatively high withstand voltage (for example, 600V) used in the full bridge portion of the inverter. Become. A switching element with a low withstand voltage is cheaper than a switching element with a high withstand voltage, and has less conduction loss and switching loss during power conversion, which contributes to further improvement in efficiency.

特開2013-192383号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-192383

安価なスイッチング素子として一般的に使用されるMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)では、還流ダイオードとして寄生ダイオードが使用される。寄生ダイオードはリカバリ損失が大きく、スイッチング損失を増加させる要因となる。 In a MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) generally used as an inexpensive switching element, a parasitic diode is used as a freewheeling diode. Parasitic diodes have a large recovery loss and are a factor in increasing switching loss.

本開示はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、低コストで高効率な電力変換装置を提供することにある。 The present disclosure has been made in view of these circumstances, and an object thereof is to provide a low-cost and highly efficient power conversion device.

上記課題を解決するために、本開示のある態様の電力変換装置は、少なくとも一つのスイッチング素子が並列接続された並列スイッチング素子が、複数直列に接続された電力変換部を有する電力変換装置であって、各スイッチング素子には逆並列にダイオードが形成または接続されており、複数の並列スイッチング素子のうち、並列数が他の並列スイッチング素子より少ない並列スイッチング素子を含む。 In order to solve the above problems, the power conversion device of one aspect of the present disclosure is a power conversion device in which a parallel switching element in which at least one switching element is connected in parallel has a power conversion unit in which a plurality of parallel switching elements are connected in series. Therefore, diodes are formed or connected in antiparallel to each switching element, and among the plurality of parallel switching elements, a parallel switching element having a smaller number of parallels than other parallel switching elements is included.

本開示によれば、低コストで高効率な電力変換装置を実現することができる。 According to the present disclosure, it is possible to realize a low-cost and highly efficient power conversion device.

実施の形態1に係るDC/DC変換装置の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the DC / DC conversion apparatus which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係るDC/DC変換装置の第1スイッチング素子-第8スイッチング素子のスイッチングパターンをまとめた図である。It is a figure which summarized the switching pattern of the 1st switching element-8th switching element of the DC / DC conversion apparatus which concerns on Embodiment 1. FIG. 図3(a)-(d)は、昇圧動作時の各スイッチングパターンの電流経路を示す回路図である。3 (a)-(d) is a circuit diagram showing a current path of each switching pattern at the time of boosting operation. 図4(a)-(d)は、降圧動作時の各スイッチングパターンの電流経路を示す回路図である。4 (a)-(d) is a circuit diagram showing a current path of each switching pattern at the time of step-down operation. 昇圧比が2倍以上の場合の第1スイッチング素子-第8スイッチング素子のスイッチングパターンの一例を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows an example of the switching pattern of the 1st switching element-the 8th switching element when the step-up ratio is 2 times or more. 昇圧比が2倍未満の場合の第1スイッチング素子-第8スイッチング素子のスイッチングパターンの一例を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows an example of the switching pattern of the 1st switching element-8th switching element when the step-up ratio is less than 2 times. 図7(a)-(d)は、昇圧比が2倍以上の場合における、スイッチングパターンの遷移を示す回路図である(その1)。7 (a)-(d) is a circuit diagram showing a transition of a switching pattern when the boost ratio is twice or more (No. 1). 図8(a)-(d)は、昇圧比が2倍以上の場合における、スイッチングパターンの遷移を示す回路図である(その2)。8 (a)-(d) is a circuit diagram showing a transition of a switching pattern when the boost ratio is twice or more (No. 2). 図9(a)-(d)は、降圧比が2倍以上の場合における、スイッチングパターンの遷移を示す回路図である(その1)。9 (a)-(d) is a circuit diagram showing a transition of a switching pattern when the step-down ratio is 2 times or more (No. 1). 図10(a)-(d)は、降圧比が2倍以上の場合における、スイッチングパターンの遷移を示す回路図である(その2)。10 (a)-(d) is a circuit diagram showing a transition of a switching pattern when the step-down ratio is twice or more (No. 2). 図11(a)-(d)は、昇圧比が2倍未満の場合における、スイッチングパターンの遷移を示す回路図である(その1)。11 (a)-(d) is a circuit diagram showing a transition of a switching pattern when the boost ratio is less than 2 times (No. 1). 図12(a)-(d)は、昇圧比が2倍未満の場合における、スイッチングパターンの遷移を示す回路図である(その2)。12 (a)-(d) is a circuit diagram showing a transition of a switching pattern when the boost ratio is less than 2 times (No. 2). 図13(a)-(d)は、降圧比が2倍未満の場合における、スイッチングパターンの遷移を示す回路図である(その1)。13 (a)-(d) is a circuit diagram showing a transition of a switching pattern when the step-down ratio is less than 2 times (No. 1). 図14(a)-(d)は、降圧比が2倍未満の場合における、スイッチングパターンの遷移を示す回路図である(その2)。14 (a)-(d) is a circuit diagram showing a transition of a switching pattern when the step-down ratio is less than 2 times (No. 2). 実施の形態1の比較例に係るDC/DC変換装置の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the DC / DC conversion apparatus which concerns on the comparative example of Embodiment 1. FIG. 実施の形態1の実施例1に係るDC/DC変換装置の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the DC / DC conversion apparatus which concerns on Example 1 of Embodiment 1. FIG. 実施の形態1の実施例2に係るDC/DC変換装置の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the DC / DC conversion apparatus which concerns on Example 2 of Embodiment 1. FIG. 実施の形態1の実施例1の変形例に係るDC/DC変換装置の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the DC / DC conversion apparatus which concerns on the modification of Example 1 of Embodiment 1. FIG. 図19(a)-(c)は、フライングキャパシタ回路の構成例を示す図である。19 (a)-(c) are diagrams showing a configuration example of a flying capacitor circuit. N(Nは自然数)段のフライングキャパシタ回路を示す図である。It is a figure which shows the flying capacitor circuit of N (N is a natural number) stage. 実施の形態2の実施例1に係るDC/DC変換装置の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the DC / DC conversion apparatus which concerns on Example 1 of Embodiment 2. FIG. 実施の形態2の実施例2に係るDC/DC変換装置の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the DC / DC conversion apparatus which concerns on Example 2 of Embodiment 2. FIG. 実施の形態3の実施例1に係るDC/DC変換装置の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the DC / DC conversion apparatus which concerns on Example 1 of Embodiment 3. FIG. 実施の形態3の実施例2に係るDC/DC変換装置の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the DC / DC conversion apparatus which concerns on Example 2 of Embodiment 3. FIG.

図1は、実施の形態1に係るDC/DC変換装置3の構成を説明するための図である。実施の形態1に係るDC/DC変換装置3は、双方向の昇降圧DC/DCコンバータである。DC/DC変換装置3は、第2直流電源2から供給される直流電力を昇圧して第1直流電源1に供給することができる。またDC/DC変換装置3は、第1直流電源1から供給される直流電力を降圧して第2直流電源2に供給することができる。本明細書では、第2直流電源2が第1直流電源1より低圧な電源であることを前提とする。 FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of the DC / DC converter 3 according to the first embodiment. The DC / DC converter 3 according to the first embodiment is a bidirectional buck-boost DC / DC converter. The DC / DC converter 3 can boost the DC power supplied from the second DC power supply 2 and supply it to the first DC power supply 1. Further, the DC / DC converter 3 can step down the DC power supplied from the first DC power supply 1 and supply it to the second DC power supply 2. In the present specification, it is assumed that the second DC power supply 2 is a power supply having a lower voltage than the first DC power supply 1.

第2直流電源2は例えば、蓄電池、電気二重層コンデンサなどが該当する。第1直流電源1は例えば、双方向DC/ACインバータが接続された直流バスなどが該当する。当該双方向DC/ACインバータの交流側は、蓄電システムの用途では商用電力系統と交流負荷に接続される。電気自動車の用途ではモータ(回生機能あり)に接続される。蓄電システムの用途では当該直流バスに、太陽電池用のDC/DCコンバータや、他の蓄電池用のDC/DCコンバータがさらに接続されていてもよい。 The second DC power supply 2 corresponds to, for example, a storage battery, an electric double layer capacitor, or the like. The first DC power supply 1 corresponds to, for example, a DC bus to which a bidirectional DC / AC inverter is connected. The AC side of the bidirectional DC / AC inverter is connected to the commercial power system and the AC load in the application of the power storage system. For electric vehicle applications, it is connected to a motor (with regenerative function). In the application of the power storage system, a DC / DC converter for a solar cell or a DC / DC converter for another storage battery may be further connected to the DC bus.

DC/DC変換装置3は、DC/DC変換部30及び制御部40を備える。DC/DC変換部30は、入力コンデンサC5、リアクトルL1、第1フライングキャパシタ回路31、第2フライングキャパシタ回路32、第1分割コンデンサC3、第2分割コンデンサC4、及び出力コンデンサC6を含む。 The DC / DC converter 3 includes a DC / DC converter 30 and a control unit 40. The DC / DC converter 30 includes an input capacitor C5, a reactor L1, a first flying capacitor circuit 31, a second flying capacitor circuit 32, a first dividing capacitor C3, a second dividing capacitor C4, and an output capacitor C6.

第2直流電源2と並列に入力コンデンサC5が接続される。第1直流電源1と並列に出力コンデンサC6が接続される。第1直流電源1の正側バスと負側バスの間に、第1分割コンデンサC3及び第2分割コンデンサC4が直列に接続される。第1分割コンデンサC3及び第2分割コンデンサC4は、第1直流電源1の電圧Eを1/2に分圧する作用、DC/DC変換部30内で発生するサージ電圧を抑制するためのスナバコンデンサとしての作用を有する。本明細書では、入力コンデンサC5より前段の構成を低圧直流部と呼び、第1分割コンデンサC3及び第2分割コンデンサC4より後段の構成を高圧直流部と呼ぶ。 The input capacitor C5 is connected in parallel with the second DC power supply 2. The output capacitor C6 is connected in parallel with the first DC power supply 1. The first partitioning capacitor C3 and the second partitioning capacitor C4 are connected in series between the positive side bus and the negative side bus of the first DC power supply 1. The first dividing capacitor C3 and the second dividing capacitor C4 act as a snubber capacitor for dividing the voltage E of the first DC power supply 1 into 1/2 and suppressing the surge voltage generated in the DC / DC converter 30. Has the effect of. In the present specification, the configuration before the input capacitor C5 is referred to as a low-voltage DC unit, and the configuration after the first division capacitor C3 and the second division capacitor C4 is referred to as a high-voltage DC unit.

第1フライングキャパシタ回路31及び第2フライングキャパシタ回路32は、高圧側直流部と並列に直列接続される。リアクトルL1は、低圧側直流部の正側端子と、第1フライングキャパシタ回路31の中点間に接続される。低圧側直流部の負側端子と、第2フライングキャパシタ回路32の中点が接続される。第1フライングキャパシタ回路31と第2フライングキャパシタ回路32との間の接続点は、高圧側直流部の中間電位点M(第1分割コンデンサC3と第2分割コンデンサC4の分圧点)に接続される。 The first flying capacitor circuit 31 and the second flying capacitor circuit 32 are connected in series with the high-voltage side DC unit in parallel. The reactor L1 is connected between the positive terminal of the low voltage side DC portion and the midpoint of the first flying capacitor circuit 31. The negative terminal of the low voltage side DC portion and the midpoint of the second flying capacitor circuit 32 are connected. The connection point between the first flying capacitor circuit 31 and the second flying capacitor circuit 32 is connected to the intermediate potential point M (the voltage dividing point of the first divided capacitor C3 and the second divided capacitor C4) of the DC portion on the high voltage side. To.

なお、第1分割コンデンサC3及び第2分割コンデンサC4は省略可能であり、その場合、第1フライングキャパシタ回路31と第2フライングキャパシタ回路32との間の接続点は、必ずしも高圧側直流部の中間電位点Mに接続される必要はない。 The first division capacitor C3 and the second division capacitor C4 can be omitted. In that case, the connection point between the first flying capacitor circuit 31 and the second flying capacitor circuit 32 is not necessarily in the middle of the high-voltage side DC portion. It does not need to be connected to the potential point M.

第1フライングキャパシタ回路31は、第1スイッチング素子S1、第2スイッチング素子S2、第3スイッチング素子S3、第4スイッチング素子S4及び第1フライングキャパシタC1を含む。第1スイッチング素子S1、第2スイッチング素子S2、第3スイッチング素子S3及び第4スイッチング素子S4は直列接続され、高圧直流部の正側バスと中間電位点Mの間に接続される。第1フライングキャパシタC1は、第1スイッチング素子S1と第2スイッチング素子S2との接続点と、第3スイッチング素子S3と第4スイッチング素子S4との接続点との間に接続され、第1スイッチング素子S1-第4スイッチング素子S4により充放電される。 The first flying capacitor circuit 31 includes a first switching element S1, a second switching element S2, a third switching element S3, a fourth switching element S4, and a first flying capacitor C1. The first switching element S1, the second switching element S2, the third switching element S3, and the fourth switching element S4 are connected in series and are connected between the positive bus of the high voltage direct current section and the intermediate potential point M. The first flying capacitor C1 is connected between the connection point between the first switching element S1 and the second switching element S2 and the connection point between the third switching element S3 and the fourth switching element S4, and is connected to the first switching element. S1-Charged and discharged by the fourth switching element S4.

第1フライングキャパシタ回路31の中点には、第1スイッチング素子S1の上側端子に印加される第1直流電源1の電圧E[V]と、第4スイッチング素子S4の下側端子に印加される1/2E[V]の間の範囲の電位が生成される。第1フライングキャパシタC1は1/4E[V]の電圧になるように初期充電(プリチャージ)され、1/4E[V]の電圧を中心として充放電が繰り返される。従って、第1フライングキャパシタ回路31の中点には、概ね、E[V]、3/4E[V]、1/2E[V]の3レベルの電位が生成される。 At the midpoint of the first flying capacitor circuit 31, the voltage E [V] of the first DC power supply 1 applied to the upper terminal of the first switching element S1 and the voltage E [V] applied to the lower terminal of the fourth switching element S4. Potentials in the range between 1 / 2E [V] are generated. The first flying capacitor C1 is initially charged (precharged) so as to have a voltage of 1 / 4E [V], and charging / discharging is repeated centering on the voltage of 1 / 4E [V]. Therefore, at the midpoint of the first flying capacitor circuit 31, three levels of potentials of E [V], 3/4 E [V], and 1 / 2E [V] are generally generated.

第2フライングキャパシタ回路32は、第5スイッチング素子S5、第6スイッチング素子S6、第7スイッチング素子S7、第8スイッチング素子S8及び第2フライングキャパシタC2を含む。第5スイッチング素子S5、第6スイッチング素子S6、第7スイッチング素子S7及び第8スイッチング素子S8は直列接続され、高圧直流部の中間電位点Mと負側バスの間に接続される。第2フライングキャパシタC2は、第5スイッチング素子S5と第6スイッチング素子S6との接続点と、第7スイッチング素子S7と第8スイッチング素子S8との接続点との間に接続され、第5スイッチング素子S5-第8スイッチング素子S8により充放電される。 The second flying capacitor circuit 32 includes a fifth switching element S5, a sixth switching element S6, a seventh switching element S7, an eighth switching element S8, and a second flying capacitor C2. The fifth switching element S5, the sixth switching element S6, the seventh switching element S7, and the eighth switching element S8 are connected in series and are connected between the intermediate potential point M of the high voltage direct current section and the negative bus. The second flying capacitor C2 is connected between the connection point between the fifth switching element S5 and the sixth switching element S6 and the connection point between the seventh switching element S7 and the eighth switching element S8, and is connected to the fifth switching element. S5-charged and discharged by the eighth switching element S8.

第2フライングキャパシタ回路32の中点には、第5スイッチング素子S5の上側端子に印加される1/2E[V]と、第8スイッチング素子S8の下側端子に印加される0[V]の間の範囲の電位が生成される。第2フライングキャパシタC2は1/4E[V]の電圧になるように初期充電(プリチャージ)され、1/4E[V]の電圧を中心として充放電が繰り返される。従って、第2フライングキャパシタ回路32の中点には、概ね、1/2E[V]、1/4E[V]、0[V]の3レベルの電位が生成される。 At the midpoint of the second flying capacitor circuit 32, 1 / 2E [V] applied to the upper terminal of the fifth switching element S5 and 0 [V] applied to the lower terminal of the eighth switching element S8. Potentials in the range between are generated. The second flying capacitor C2 is initially charged (precharged) so as to have a voltage of 1 / 4E [V], and charging / discharging is repeated centering on the voltage of 1 / 4E [V]. Therefore, at the midpoint of the second flying capacitor circuit 32, three levels of potentials of 1 / 2E [V], 1 / 4E [V], and 0 [V] are generally generated.

第1スイッチング素子S1-第8スイッチング素子S8にはそれぞれ、第1ダイオードD1-第8ダイオードD8が逆並列に形成/接続される。 A first diode D1 to an eighth diode D8 are formed / connected in antiparallel to each of the first switching element S1 to the eighth switching element S8.

第1スイッチング素子S1-第8スイッチング素子S8には、第1直流電源1及び第2直流電源2の電圧より低い耐圧のスイッチング素子が使用されることが好ましい。以下、本実施の形態では第1スイッチング素子S1-第8スイッチング素子S8に、150V耐圧のNチャネルMOSFETを使用する例を想定する。NチャネルMOSFETでは、ソースからドレイン方向に寄生ダイオードが形成される。 For the first switching element S1-8th switching element S8, it is preferable to use a switching element having a withstand voltage lower than the voltage of the first DC power supply 1 and the second DC power supply 2. Hereinafter, in the present embodiment, an example in which an N-channel MOSFET with a withstand voltage of 150 V is used for the first switching element S1 to the eighth switching element S8 is assumed. In the N-channel MOSFET, a parasitic diode is formed from the source to the drain.

図1には示していないが、低圧直流部の電圧を検出する電圧センサ、リアクトルL1に流れる電流を検出する電流センサ、第1フライングキャパシタC1の電圧を検出する電圧センサ、第2フライングキャパシタC2の電圧を検出する電圧センサ、及び高圧直流部の電圧を検出する電圧センサが設けられ、それぞれの計測値が制御部40に出力される。 Although not shown in FIG. 1, a voltage sensor that detects the voltage of the low voltage DC portion, a current sensor that detects the current flowing through the reactor L1, a voltage sensor that detects the voltage of the first flying capacitor C1, and the second flying capacitor C2. A voltage sensor for detecting the voltage and a voltage sensor for detecting the voltage of the high-voltage DC unit are provided, and the measured values of each are output to the control unit 40.

制御部40は、第1フライングキャパシタ回路31及び第2フライングキャパシタ回路32を制御して、低圧側直流部から高圧側直流部へ昇圧動作で直流電力を伝送することができる。また高圧側直流部から低圧側直流部へ降圧動作で直流電力を伝送することができる。より具体的には制御部40は、第1スイッチング素子S1-第8スイッチング素子S8のゲート端子に駆動信号(PWM(Pulse Width Modulation)信号)を供給することにより、第1スイッチング素子S1-第8スイッチング素子S8をオン/オフ制御して、昇圧動作または降圧動作で、双方向に電力を伝送することができる。 The control unit 40 can control the first flying capacitor circuit 31 and the second flying capacitor circuit 32 to transmit DC power from the low-voltage side DC unit to the high-voltage side DC unit by boosting operation. Further, DC power can be transmitted from the high-voltage side DC section to the low-voltage side DC section by step-down operation. More specifically, the control unit 40 supplies a drive signal (PWM (Pulse Width Modulation) signal) to the gate terminal of the first switching element S1-8th switching element S8, so that the first switching element S1-8th. By controlling the switching element S8 on / off, power can be transmitted in both directions by a step-up operation or a step-down operation.

制御部40の構成は、ハードウェア資源とソフトウェア資源の協働、又はハードウェア資源のみにより実現できる。ハードウェア資源としてアナログ素子、マイクロコンピュータ、DSP、ROM、RAM、FPGA、ASIC、その他のLSIを利用できる。ソフトウェア資源としてファームウェア等のプログラムを利用できる。 The configuration of the control unit 40 can be realized by the collaboration of hardware resources and software resources, or only by hardware resources. Analog devices, microcomputers, DSPs, ROMs, RAMs, FPGAs, ASICs, and other LSIs can be used as hardware resources. Programs such as firmware can be used as software resources.

図2は、実施の形態1に係るDC/DC変換装置3の第1スイッチング素子S1-第8スイッチング素子S8のスイッチングパターンをまとめた図である。図2に示すスイッチングパターンでは、第1スイッチング素子S1及び第8スイッチング素子S8の組と、第4スイッチング素子S4及び第5スイッチング素子S5の組とが相補関係となる。また第2スイッチング素子S2及び第7スイッチング素子S7の組と、第3スイッチング素子S3及び第6スイッチング素子S6の組とが相補関係となる。 FIG. 2 is a diagram summarizing the switching patterns of the first switching element S1 to the eighth switching element S8 of the DC / DC converter 3 according to the first embodiment. In the switching pattern shown in FIG. 2, the set of the first switching element S1 and the eighth switching element S8 and the set of the fourth switching element S4 and the fifth switching element S5 have a complementary relationship. Further, the set of the second switching element S2 and the seventh switching element S7 and the set of the third switching element S3 and the sixth switching element S6 have a complementary relationship.

制御部40は、4つのモードを使用して昇圧動作または降圧動作を実行する。
モードaでは制御部40は、第2スイッチング素子S2、第4スイッチング素子S4、第5スイッチング素子S5及び第7スイッチング素子S7をオン状態、並びに第1スイッチング素子S1、第3スイッチング素子S3、第6スイッチング素子S6及び第8スイッチング素子S8をオフ状態に制御する。モードaでは、第1フライングキャパシタ回路31の中点と第2フライングキャパシタ回路32の中点間の電圧(即ち、フライングキャパシタ部の低圧側の入出力電圧V)は1/2Eとなる。
The control unit 40 executes a step-up operation or a step-down operation using four modes.
In the mode a, the control unit 40 turns on the second switching element S2, the fourth switching element S4, the fifth switching element S5, and the seventh switching element S7, and the first switching element S1, the third switching element S3, and the sixth. The switching element S6 and the eighth switching element S8 are controlled to be in the off state. In the mode a, the voltage between the midpoint of the first flying capacitor circuit 31 and the midpoint of the second flying capacitor circuit 32 (that is, the input / output voltage VL on the low voltage side of the flying capacitor portion) is 1 / 2E.

モードbでは制御部40は、第1スイッチング素子S1、第3スイッチング素子S3、第6スイッチング素子S6及び第8スイッチング素子S8をオン状態、並びに第2スイッチング素子S2、第4スイッチング素子S4、第5スイッチング素子S5及び第7スイッチング素子S7をオフ状態に制御する。モードbでは、フライングキャパシタ部の低圧側の入出力電圧Vは1/2Eとなる。 In the mode b, the control unit 40 turns on the first switching element S1, the third switching element S3, the sixth switching element S6, and the eighth switching element S8, and the second switching element S2, the fourth switching element S4, and the fifth. The switching element S5 and the seventh switching element S7 are controlled to be in the off state. In mode b, the input / output voltage VL on the low voltage side of the flying capacitor section is 1 / 2E.

モードcでは制御部40は、第1スイッチング素子S1、第2スイッチング素子S2、第7スイッチング素子S7及び第8スイッチング素子S8をオン状態、並びに第3スイッチング素子S3、第4スイッチング素子S4、第5スイッチング素子S5及び第6スイッチング素子S6をオフ状態に制御する。モードcでは、フライングキャパシタ部の低圧側の入出力電圧VはEとなる。 In the mode c, the control unit 40 turns on the first switching element S1, the second switching element S2, the seventh switching element S7, and the eighth switching element S8, and the third switching element S3, the fourth switching element S4, and the fifth. The switching element S5 and the sixth switching element S6 are controlled to be in the off state. In mode c, the input / output voltage VL on the low voltage side of the flying capacitor section is E.

モードdでは制御部40は、第3スイッチング素子S3、第4スイッチング素子S4、第5スイッチング素子S5及び第6スイッチング素子S6をオン状態、並びに第1スイッチング素子S1、第2スイッチング素子S2、第7スイッチング素子S7及び第8スイッチング素子S8をオフ状態に制御する。モードdでは、フライングキャパシタ部の低圧側の入出力電圧Vは0となる。 In the mode d, the control unit 40 turns on the third switching element S3, the fourth switching element S4, the fifth switching element S5, and the sixth switching element S6, and the first switching element S1, the second switching element S2, and the seventh. The switching element S7 and the eighth switching element S8 are controlled to be in the off state. In mode d, the input / output voltage VL on the low voltage side of the flying capacitor section becomes 0.

図3(a)-(d)は、昇圧動作時の各スイッチングパターンの電流経路を示す回路図である。図4(a)-(d)は、降圧動作時の各スイッチングパターンの電流経路を示す回路図である。なお、図面の簡略化のためMOSFETを単純なスイッチ記号で描いている。 3 (a)-(d) is a circuit diagram showing a current path of each switching pattern at the time of boosting operation. 4 (a)-(d) is a circuit diagram showing a current path of each switching pattern at the time of step-down operation. The MOSFET is drawn with a simple switch symbol to simplify the drawing.

図3(a)は昇圧動作時のモードaの電流経路を示し、図3(b)は昇圧動作時のモードbの電流経路を示し、図3(c)は昇圧動作時のモードcの電流経路を示し、図3(d)は昇圧動作時のモードdの電流経路を示している。同様に、図4(a)は降圧動作時のモードaの電流経路を示し、図4(b)は降圧動作時のモードbの電流経路を示し、図4(c)は降圧動作時のモードcの電流経路を示し、図4(d)は降圧動作時のモードdの電流経路を示している。 FIG. 3A shows the current path of mode a during boosting operation, FIG. 3B shows the current path of mode b during boosting operation, and FIG. 3C shows the current of mode c during boosting operation. The path is shown, and FIG. 3D shows the current path of the mode d at the time of boosting operation. Similarly, FIG. 4A shows the current path of the mode a during the step-down operation, FIG. 4B shows the current path of the mode b during the step-down operation, and FIG. 4C shows the mode during the step-down operation. The current path of c is shown, and FIG. 4 (d) shows the current path of the mode d at the time of step-down operation.

昇圧動作時と降圧動作時とで電流の向きが反対になる。モードaにおいて、図3(a)に示すように昇圧動作時は第1フライングキャパシタC1及び第2フライングキャパシタC2が充電動作となるが、図4(a)に示すように降圧動作時は第1フライングキャパシタC1及び第2フライングキャパシタC2が放電動作となる。モードbにおいて、図3(b)に示すように昇圧動作時は第1フライングキャパシタC1及び第2フライングキャパシタC2が放電動作となるが、図4(b)に示すように降圧動作時は第1フライングキャパシタC1及び第2フライングキャパシタC2が充電動作となる。 The direction of the current is opposite between the step-up operation and the step-down operation. In the mode a, the first flying capacitor C1 and the second flying capacitor C2 are charged during the boosting operation as shown in FIG. 3A, but the first flying capacitor C1 is charged during the stepping down operation as shown in FIG. 4A. The flying capacitor C1 and the second flying capacitor C2 are discharged. In the mode b, the first flying capacitor C1 and the second flying capacitor C2 are discharged during the boosting operation as shown in FIG. 3B, but the first flying capacitor C2 is discharged during the stepping down operation as shown in FIG. 4B. The flying capacitor C1 and the second flying capacitor C2 are in the charging operation.

制御部40は低圧直流部から高圧直流部へ昇圧動作で電力を伝送する場合、正方向の電流指令値を設定し、リアクトルL1に流れる電流の計測値が、当該正方向の電流指令値を維持するように第1スイッチング素子S1-第8スイッチング素子S8のデューティ比(オン時間)を制御する。反対に、制御部40は高圧直流部から低圧直流部へ降圧動作で電力を伝送する場合、負方向の電流指令値を設定し、リアクトルL1に流れる電流の計測値が、当該負方向の電流指令値を維持するように第1スイッチング素子S1-第8スイッチング素子S8のデューティ比(オン時間)を制御する。 When the control unit 40 transmits power from the low voltage DC unit to the high voltage DC unit by boosting operation, the control unit 40 sets a current command value in the positive direction, and the measured value of the current flowing through the reactor L1 maintains the current command value in the positive direction. The duty ratio (on time) of the first switching element S1 to the eighth switching element S8 is controlled so as to be performed. On the contrary, when the control unit 40 transmits power from the high voltage DC unit to the low voltage DC unit by step-down operation, the control unit 40 sets a current command value in the negative direction, and the measured value of the current flowing through the reactor L1 is the current command value in the negative direction. The duty ratio (on time) of the first switching element S1 to the eighth switching element S8 is controlled so as to maintain the value.

また制御部40は、低圧側直流部の電圧と高圧側直流部の電圧との比率が設定値より小さい場合、モードa、モードb及びモードcを使用して電力を伝送する。また制御部40は、当該比率が当該設定値より大きい場合、モードa、モードb及びモードdを使用して電力を伝送する。また制御部40は、当該比率が当該設定値と一致する場合、モードa及びモードbを使用して電力を伝送する。 Further, when the ratio of the voltage of the low voltage side DC unit to the voltage of the high voltage side DC unit is smaller than the set value, the control unit 40 transmits power using modes a, mode b, and mode c. Further, when the ratio is larger than the set value, the control unit 40 transmits electric power using modes a, b, and d. Further, when the ratio matches the set value, the control unit 40 uses modes a and b to transmit electric power.

低圧側直流部の電圧と高圧側直流部の電圧は、それぞれ電圧センサにより計測される。上記設定値は、第1フライングキャパシタC1の電圧と第2フライングキャパシタC2の電圧の合計電圧1/2Eと、第1直流電源1の電圧Eとの比率に応じて設定される。本実施の形態では上記設定値は2に設定される。 The voltage of the low-voltage side DC section and the voltage of the high-voltage side DC section are measured by voltage sensors, respectively. The above set value is set according to the ratio of the total voltage 1 / 2E of the voltage of the first flying capacitor C1 and the voltage of the second flying capacitor C2 to the voltage E of the first DC power supply 1. In this embodiment, the above setting value is set to 2.

制御部40は、電流指令値とリアクトルL1に流れる電流の計測値とが一致し、かつ第1フライングキャパシタC1及び第2フライングキャパシタC2の電圧がそれぞれ1/4Eになるようにデューティ比を生成する。具体的には制御部40は、リアクトルL1に流れる電流の計測値が電流指令値に対して小さいほどデューティ比を上昇させ、大きいほどデューティ比を低下させる。 The control unit 40 generates a duty ratio so that the current command value and the measured value of the current flowing through the reactor L1 match, and the voltages of the first flying capacitor C1 and the second flying capacitor C2 are 1 / 4E, respectively. .. Specifically, the control unit 40 increases the duty ratio as the measured value of the current flowing through the reactor L1 is smaller than the current command value, and decreases the duty ratio as the measured value is larger.

図5は、昇圧比が2倍以上の場合の第1スイッチング素子S1-第8スイッチング素子S8のスイッチングパターンの一例を示すタイミングチャートである。図6は、昇圧比が2倍未満の場合の第1スイッチング素子S1-第8スイッチング素子S8のスイッチングパターンの一例を示すタイミングチャートである。図5及び図6に示す制御例は、ダブルキャリア駆動方式を使用した制御例を示している。ダブルキャリア駆動方式では、180°位相がずれた2つのキャリア信号(図5及び図6では三角波)を使用する。デューティ比dutyは2つのキャリア信号と比較される閾値となる。昇圧比が2倍以上の場合、デューティ比dutyは0.5~1.0の範囲の値をとり、昇圧比が2倍未満の場合、デューティ比dutyは0.0~0.5の範囲の値をとる。 FIG. 5 is a timing chart showing an example of a switching pattern of the first switching element S1 to the eighth switching element S8 when the step-up ratio is twice or more. FIG. 6 is a timing chart showing an example of the switching pattern of the first switching element S1 to the eighth switching element S8 when the boost ratio is less than twice. The control examples shown in FIGS. 5 and 6 show a control example using the double carrier drive system. In the double carrier drive system, two carrier signals (triangular wave in FIGS. 5 and 6) that are 180 ° out of phase are used. The duty ratio duty is a threshold value to be compared with the two carrier signals. When the boost ratio is 2 times or more, the duty ratio duty takes a value in the range of 0.5 to 1.0, and when the boost ratio is less than 2 times, the duty ratio duty is in the range of 0.0 to 0.5. Take a value.

太線のキャリア信号とデューティ比dutyの比較結果により、第1スイッチング素子S1及び第8スイッチング素子S8に供給する第1ゲート信号と、第4スイッチング素子S4及び第5スイッチング素子S5に供給する第4ゲート信号を生成する。具体的には太線のキャリア信号がデューティ比dutyより高い領域では、第1ゲート信号がオン及び第4ゲート信号がオフになる。太線のキャリア信号がデューティ比dutyより低い領域では、第1ゲート信号がオフ及び第4ゲート信号がオンになる。第1ゲート信号と第4ゲート信号は相補関係にある。なお、第1ゲート信号と第4ゲート信号のオン/オフが切り替わる際に、第1ゲート信号と第4ゲート信号が同時にオフになるデッドタイム期間が設定されている。 Based on the comparison result of the carrier signal of the thick wire and the duty ratio duty, the first gate signal supplied to the first switching element S1 and the eighth switching element S8 and the fourth gate supplied to the fourth switching element S4 and the fifth switching element S5. Generate a signal. Specifically, in the region where the carrier signal of the thick line is higher than the duty ratio duty, the first gate signal is turned on and the fourth gate signal is turned off. In the region where the carrier signal of the thick line is lower than the duty ratio duty, the first gate signal is turned off and the fourth gate signal is turned on. The first gate signal and the fourth gate signal are in a complementary relationship. A dead time period is set in which the first gate signal and the fourth gate signal are turned off at the same time when the first gate signal and the fourth gate signal are switched on / off.

細線のキャリア信号とデューティ比dutyの比較結果により、第2スイッチング素子S2及び第7スイッチング素子S7に供給する第2ゲート信号と、第3スイッチング素子S3及び第6スイッチング素子S6に供給する第3ゲート信号を生成する。具体的には細線のキャリア信号がデューティ比dutyより高い領域では、第2ゲート信号がオン及び第3ゲート信号がオフになる。細線のキャリア信号がデューティ比dutyより低い領域では、第2ゲート信号がオフ及び第3ゲート信号がオンになる。第2ゲート信号と第3ゲート信号は相補関係にある。なお、第2ゲート信号と第3ゲート信号のオン/オフが切り替わる際に、第2ゲート信号と第3ゲート信号が同時にオフになるデッドタイム期間が設定されている。 Based on the comparison result of the carrier signal of the thin wire and the duty ratio duty, the second gate signal supplied to the second switching element S2 and the seventh switching element S7 and the third gate supplied to the third switching element S3 and the sixth switching element S6. Generate a signal. Specifically, in the region where the carrier signal of the thin wire is higher than the duty ratio duty, the second gate signal is turned on and the third gate signal is turned off. In the region where the carrier signal of the thin wire is lower than the duty ratio duty, the second gate signal is turned off and the third gate signal is turned on. The second gate signal and the third gate signal are in a complementary relationship. A dead time period is set in which the second gate signal and the third gate signal are turned off at the same time when the second gate signal and the third gate signal are switched on / off.

昇圧比が2倍以上の場合、制御部40はモードaとモードbを交互に切り替え、両者を切り替える間にモードdを挿入する。即ち制御部40は、モードa→モードd→モードb→モードd→モードa→モードd→モードb→モードd・・・の順にモードを切り替える。デューティ比dutyが変化しない間は、モードaとモードbの期間が等しくなり、第1フライングキャパシタC1及び第2フライングキャパシタC2の電圧がそれぞれ1/4Eに保たれる。昇圧比が2倍以上の場合、デューティ比dutyが上昇するほど、モードa及びモードbの期間に対するモードdの期間が長くなり、伝達されるエネルギー量が増大する。 When the boost ratio is twice or more, the control unit 40 alternately switches between the mode a and the mode b, and inserts the mode d while switching between the two. That is, the control unit 40 switches modes in the order of mode a → mode d → mode b → mode d → mode a → mode d → mode b → mode d .... While the duty ratio duty does not change, the periods of mode a and mode b become equal, and the voltages of the first flying capacitor C1 and the second flying capacitor C2 are maintained at 1 / 4E, respectively. When the boost ratio is twice or more, as the duty ratio duty increases, the period of mode d with respect to the period of mode a and mode b becomes longer, and the amount of energy transmitted increases.

昇圧比が2倍未満の場合、制御部40はモードaとモードbを交互に切り替え、両者を切り替える間にモードcを挿入する。即ち制御部40は、モードa→モードc→モードb→モードc→モードa→モードc→モードb→モードc・・・の順にモードを切り替える。デューティ比dutyが変化しない間は、モードaとモードbの期間が等しくなり、第1フライングキャパシタC1及び第2フライングキャパシタC2の電圧がそれぞれ1/4Eに保たれる。昇圧比が2倍未満の場合、デューティ比dutyが上昇するほど、モードa及びモードbの期間に対するモードcの期間が短くなり、伝達されるエネルギー量が増大する。 When the boost ratio is less than twice, the control unit 40 alternately switches between the mode a and the mode b, and inserts the mode c while switching between the two. That is, the control unit 40 switches modes in the order of mode a → mode c → mode b → mode c → mode a → mode c → mode b → mode c .... While the duty ratio duty does not change, the periods of mode a and mode b become equal, and the voltages of the first flying capacitor C1 and the second flying capacitor C2 are maintained at 1 / 4E, respectively. When the boost ratio is less than twice, as the duty ratio duty increases, the period of mode c with respect to the period of mode a and mode b becomes shorter, and the amount of energy transmitted increases.

昇圧比が理想的に2倍を維持し、第1フライングキャパシタC1及び第2フライングキャパシタC2の電圧がそれぞれ理想的に1/4Eを維持すれば、デューティ比dutyは0.5を維持する。 If the boost ratio is ideally maintained at 2 times and the voltages of the first flying capacitor C1 and the second flying capacitor C2 are ideally maintained at 1 / 4E, the duty ratio duty is maintained at 0.5.

制御部40は、第1フライングキャパシタC1の電圧と第2フライングキャパシタC2の電圧の合計電圧が1/2Eを下回ると、モードa及びモードbの内、充電する方のモードの時間を増やして当該合計電圧を1/2Eに近づける。反対に制御部40は、第1フライングキャパシタC1の電圧と第2フライングキャパシタC2の電圧の合計電圧が1/2Eを上回ると、モードa及びモードbの内、放電する方のモードの時間を増やして当該合計電圧を1/2Eに近づける。 When the total voltage of the voltage of the first flying capacitor C1 and the voltage of the second flying capacitor C2 is less than 1 / 2E, the control unit 40 increases the time of the charging mode among the modes a and b. Bring the total voltage closer to 1 / 2E. On the contrary, when the total voltage of the voltage of the first flying capacitor C1 and the voltage of the second flying capacitor C2 exceeds 1 / 2E, the control unit 40 increases the time of the discharging mode among the modes a and b. The total voltage is brought closer to 1 / 2E.

なお制御部40は、第1フライングキャパシタC1及び第2フライングキャパシタC2を使用せずに、モードcとモードdを交互に切り替えることにより、DC/DC変換部30に、通常の昇圧チョッパの動作をさせることも可能である。この場合、昇圧比による動作モードの切り替えは発生しない。 The control unit 40 alternately switches between the mode c and the mode d without using the first flying capacitor C1 and the second flying capacitor C2, so that the DC / DC conversion unit 30 can operate the normal step-up chopper. It is also possible to make it. In this case, the operation mode is not switched depending on the boost ratio.

以下、昇圧比が2倍以上、降圧比が2倍以上、昇圧比が2倍未満、及び降圧比が2倍未満のそれぞれについて、デッドタイムを含めた詳細な切替パターンを説明する。 Hereinafter, detailed switching patterns including the dead time will be described for each of the step-up ratio of 2 times or more, the step-down ratio of 2 times or more, the step-up ratio of less than 2 times, and the step-down ratio of less than 2 times.

図7(a)-(d)は、昇圧比が2倍以上の場合における、スイッチングパターンの遷移を示す回路図である(その1)。図8(a)-(d)は、昇圧比が2倍以上の場合における、スイッチングパターンの遷移を示す回路図である(その2)。昇圧比が2倍以上の場合、制御部40は、モードd(図7(a))→デッドタイム1(図7(b))→モードa(図7(c))→デッドタイム1(図7(d))→モードd(図8(a))→デッドタイム2(図8(b))→モードb(図8(c))→デッドタイム2(図8(d))を一サイクルとして、スイッチングパターンを切り替える。 7 (a)-(d) is a circuit diagram showing a transition of a switching pattern when the boost ratio is twice or more (No. 1). 8 (a)-(d) is a circuit diagram showing a transition of a switching pattern when the boost ratio is twice or more (No. 2). When the boost ratio is twice or more, the control unit 40 has mode d (FIG. 7 (a)) → dead time 1 (FIG. 7 (b)) → mode a (FIG. 7 (c)) → dead time 1 (FIG. 7 (c)). 7 (d)) → mode d (FIG. 8 (a)) → dead time 2 (FIG. 8 (b)) → mode b (FIG. 8 (c)) → dead time 2 (FIG. 8 (d)) in one cycle As, the switching pattern is switched.

昇圧比が2倍以上の場合におけるデッドタイム1では、制御部40は、第2スイッチング素子S2、第3スイッチング素子S3、第6スイッチング素子S6及び第7スイッチング素子S7を同時にオフする。デッドタイム1では第2スイッチング素子S2及び第7スイッチング素子S7はオフ状態であるため、第2スイッチング素子S2及び第7スイッチング素子S7は同期整流ではなく、第2スイッチング素子S2の寄生ダイオード及び第7スイッチング素子S7の寄生ダイオードを経由して電流が還流する。 In the dead time 1 when the boost ratio is twice or more, the control unit 40 simultaneously turns off the second switching element S2, the third switching element S3, the sixth switching element S6, and the seventh switching element S7. Since the second switching element S2 and the seventh switching element S7 are in the off state in the dead time 1, the second switching element S2 and the seventh switching element S7 are not synchronous rectification, but the parasitic diode of the second switching element S2 and the seventh. The current returns through the parasitic diode of the switching element S7.

デッドタイム1(図7(d))からモードd(図8(a))に切り替わる際、第3スイッチング素子S3及び第6スイッチング素子S6がターンオンする。これにより、順方向に電流が流れていた第2スイッチング素子S2の寄生ダイオード及び第7スイッチング素子S7の寄生ダイオードに逆バイアス電圧が印加され、逆方向にリカバリ電流が流れる(R参照)。これにより、第3スイッチング素子S3及び第6スイッチング素子S6に上記リカバリ電流が流れ込むため、第3スイッチング素子S3及び第6スイッチング素子S6のターンオン時に流れる電流が増加し、第3スイッチング素子S3及び第6スイッチング素子S6のスイッチング損失が増加する。 When the dead time 1 (FIG. 7 (d)) is switched to the mode d (FIG. 8 (a)), the third switching element S3 and the sixth switching element S6 are turned on. As a result, a reverse bias voltage is applied to the parasitic diode of the second switching element S2 and the parasitic diode of the seventh switching element S7 in which the current is flowing in the forward direction, and the recovery current flows in the reverse direction (see R). As a result, the recovery current flows into the third switching element S3 and the sixth switching element S6, so that the current flowing at the time of turn-on of the third switching element S3 and the sixth switching element S6 increases, and the third switching element S3 and the sixth switching element S6 The switching loss of the switching element S6 increases.

昇圧比が2倍以上の場合におけるデッドタイム2では制御部40は、第1スイッチング素子S1、第4スイッチング素子S4、第5スイッチング素子S5及び第8スイッチング素子S8を同時にオフする。デッドタイム2では第1スイッチング素子S1及び第8スイッチング素子S8はオフ状態であるため、第1スイッチング素子S1及び第8スイッチング素子S8は同期整流ではなく、第1スイッチング素子S1の寄生ダイオード及び第8スイッチング素子S8の寄生ダイオードを経由して電流が還流する。 In the dead time 2 when the boost ratio is twice or more, the control unit 40 turns off the first switching element S1, the fourth switching element S4, the fifth switching element S5, and the eighth switching element S8 at the same time. Since the first switching element S1 and the eighth switching element S8 are in the off state in the dead time 2, the first switching element S1 and the eighth switching element S8 are not synchronous rectification, but the parasitic diode of the first switching element S1 and the eighth. The current returns through the parasitic diode of the switching element S8.

デッドタイム2(図8(d))からモードd(図7(a))に切り替わる際、第4スイッチング素子S4及び第5スイッチング素子S5がターンオンする。これにより、順方向に電流が流れていた第1スイッチング素子S1の寄生ダイオード及び第8スイッチング素子S8の寄生ダイオードに逆バイアス電圧が印加され、逆方向にリカバリ電流が流れる(R参照)。これにより、第4スイッチング素子S4及び第5スイッチング素子S5に上記リカバリ電流が流れ込むため、第4スイッチング素子S4及び第5スイッチング素子S5のターンオン時に流れる電流が増加し、第4スイッチング素子S4及び第5スイッチング素子S5のスイッチング損失が増加する。 When switching from the dead time 2 (FIG. 8 (d)) to the mode d (FIG. 7 (a)), the fourth switching element S4 and the fifth switching element S5 turn on. As a result, a reverse bias voltage is applied to the parasitic diode of the first switching element S1 and the parasitic diode of the eighth switching element S8 in which the current is flowing in the forward direction, and the recovery current flows in the reverse direction (see R). As a result, the recovery current flows into the fourth switching element S4 and the fifth switching element S5, so that the current flowing at the time of turn-on of the fourth switching element S4 and the fifth switching element S5 increases, and the fourth switching element S4 and the fifth switching element S5 and the fifth switching element S5. The switching loss of the switching element S5 increases.

図9(a)-(d)は、降圧比が2倍以上の場合における、スイッチングパターンの遷移を示す回路図である(その1)。図10(a)-(d)は、降圧比が2倍以上の場合における、スイッチングパターンの遷移を示す回路図である(その2)。降圧比が2倍以上の場合、制御部40は、モードd(図9(a))→デッドタイム1(図9(b))→モードa(図9(c))→デッドタイム1(図9(d))→モードd(図10(a))→デッドタイム2(図10(b))→モードb(図10(c))→デッドタイム2(図10(d))を一サイクルとして、スイッチングパターンを切り替える。 9 (a)-(d) is a circuit diagram showing a transition of a switching pattern when the step-down ratio is 2 times or more (No. 1). 10 (a)-(d) is a circuit diagram showing a transition of a switching pattern when the step-down ratio is twice or more (No. 2). When the step-down ratio is twice or more, the control unit 40 has mode d (FIG. 9 (a)) → dead time 1 (FIG. 9 (b)) → mode a (FIG. 9 (c)) → dead time 1 (FIG. 9 (c)). 9 (d)) → mode d (FIG. 10 (a)) → dead time 2 (FIG. 10 (b)) → mode b (FIG. 10 (c)) → dead time 2 (FIG. 10 (d)) in one cycle. As the switching pattern is switched.

降圧比が2倍以上の場合におけるデッドタイム1では、制御部40は、第2スイッチング素子S2、第3スイッチング素子S3、第6スイッチング素子S6及び第7スイッチング素子S7を同時にオフする。デッドタイム1では第3スイッチング素子S3及び第6スイッチング素子S6はオフ状態であるため、第3スイッチング素子S3及び第6スイッチング素子S6は同期整流ではなく、第3スイッチング素子S3の寄生ダイオード及び第6スイッチング素子S6の寄生ダイオードを経由して電流が還流する。 In the dead time 1 when the step-down ratio is twice or more, the control unit 40 simultaneously turns off the second switching element S2, the third switching element S3, the sixth switching element S6, and the seventh switching element S7. Since the third switching element S3 and the sixth switching element S6 are in the off state in the dead time 1, the third switching element S3 and the sixth switching element S6 are not synchronous rectification, but the parasitic diode of the third switching element S3 and the sixth. The current returns through the parasitic diode of the switching element S6.

デッドタイム1(図9(b))からモードa(図9(c))に切り替わる際、第2スイッチング素子S2及び第7スイッチング素子S7がターンオンする。これにより、順方向に電流が流れていた第3スイッチング素子S3の寄生ダイオード及び第6スイッチング素子S6の寄生ダイオードに逆バイアス電圧が印加され、逆方向にリカバリ電流が流れる(R参照)。これにより、第2スイッチング素子S2及び第7スイッチング素子S7に上記リカバリ電流が流れ込むため、第2スイッチング素子S2及び第7スイッチング素子S7のターンオン時に流れる電流が増加し、第2スイッチング素子S2及び第7スイッチング素子S7のスイッチング損失が増加する。 When the dead time 1 (FIG. 9 (b)) is switched to the mode a (FIG. 9 (c)), the second switching element S2 and the seventh switching element S7 turn on. As a result, a reverse bias voltage is applied to the parasitic diode of the third switching element S3 and the parasitic diode of the sixth switching element S6 in which the current is flowing in the forward direction, and the recovery current flows in the reverse direction (see R). As a result, the recovery current flows into the second switching element S2 and the seventh switching element S7, so that the current flowing at the time of turn-on of the second switching element S2 and the seventh switching element S7 increases, and the second switching element S2 and the seventh switching element S7. The switching loss of the switching element S7 increases.

降圧比が2倍以上の場合におけるデッドタイム2では制御部40は、第1スイッチング素子S1、第4スイッチング素子S4、第5スイッチング素子S5及び第8スイッチング素子S8を同時にオフする。デッドタイム2では第4スイッチング素子S4及び第5スイッチング素子S5はオフ状態であるため、第4スイッチング素子S4及び第5スイッチング素子S5は同期整流ではなく、第4スイッチング素子S4の寄生ダイオード及び第5スイッチング素子S5の寄生ダイオードを経由して電流が還流する。 In the dead time 2 when the step-down ratio is twice or more, the control unit 40 turns off the first switching element S1, the fourth switching element S4, the fifth switching element S5, and the eighth switching element S8 at the same time. Since the 4th switching element S4 and the 5th switching element S5 are in the off state in the dead time 2, the 4th switching element S4 and the 5th switching element S5 are not synchronous rectification, but the parasitic diode of the 4th switching element S4 and the 5th. The current returns through the parasitic diode of the switching element S5.

デッドタイム2(図10(b))からモードb(図10(c))に切り替わる際、第1スイッチング素子S1及び第8スイッチング素子S8がターンオンする。これにより、順方向に電流が流れていた第4スイッチング素子S4の寄生ダイオード及び第5スイッチング素子S5の寄生ダイオードに逆バイアス電圧が印加され、逆方向にリカバリ電流が流れる(R参照)。これにより、第1スイッチング素子S1及び第8スイッチング素子S8に上記リカバリ電流が流れ込むため、第1スイッチング素子S1及び第8スイッチング素子S8のターンオン時に流れる電流が増加し、第1スイッチング素子S1及び第8スイッチング素子S8のスイッチング損失が増加する。 When the dead time 2 (FIG. 10 (b)) is switched to the mode b (FIG. 10 (c)), the first switching element S1 and the eighth switching element S8 are turned on. As a result, a reverse bias voltage is applied to the parasitic diode of the fourth switching element S4 and the parasitic diode of the fifth switching element S5 in which the current is flowing in the forward direction, and the recovery current flows in the reverse direction (see R). As a result, the recovery current flows into the first switching element S1 and the eighth switching element S8, so that the current flowing at the time of turn-on of the first switching element S1 and the eighth switching element S8 increases, and the first switching element S1 and the eighth The switching loss of the switching element S8 increases.

図11(a)-(d)は、昇圧比が2倍未満の場合における、スイッチングパターンの遷移を示す回路図である(その1)。図12(a)-(d)は、昇圧比が2倍未満の場合における、スイッチングパターンの遷移を示す回路図である(その2)。昇圧比が2倍未満の場合、制御部40は、モードc(図11(a))→デッドタイム1(図11(b))→モードa(図11(c))→デッドタイム1(図11(d))→モードc(図12(a))→デッドタイム2(図12(b))→モードb(図12(c))→デッドタイム2(図12(d))を一サイクルとして、スイッチングパターンを切り替える。 11 (a)-(d) is a circuit diagram showing a transition of a switching pattern when the boost ratio is less than 2 times (No. 1). 12 (a)-(d) is a circuit diagram showing a transition of a switching pattern when the boost ratio is less than 2 times (No. 2). When the boost ratio is less than twice, the control unit 40 has mode c (FIG. 11 (a)) → dead time 1 (FIG. 11 (b)) → mode a (FIG. 11 (c)) → dead time 1 (FIG. 11 (c)). 11 (d)) → mode c (FIG. 12 (a)) → dead time 2 (FIG. 12 (b)) → mode b (FIG. 12 (c)) → dead time 2 (FIG. 12 (d)) in one cycle. As, the switching pattern is switched.

昇圧比が2倍未満の場合におけるデッドタイム1では、制御部40は、第1スイッチング素子S1、第4スイッチング素子S4、第5スイッチング素子S5及び第8スイッチング素子S8を同時にオフする。デッドタイム1では第1スイッチング素子S1及び第8スイッチング素子S8はオフ状態であるため、第1スイッチング素子S1及び第8スイッチング素子S8は同期整流ではなく、第1スイッチング素子S1の寄生ダイオード及び第8スイッチング素子S8の寄生ダイオードを経由して電流が還流する。 In the dead time 1 when the boost ratio is less than twice, the control unit 40 turns off the first switching element S1, the fourth switching element S4, the fifth switching element S5, and the eighth switching element S8 at the same time. Since the first switching element S1 and the eighth switching element S8 are in the off state in the dead time 1, the first switching element S1 and the eighth switching element S8 are not synchronous rectification, but the parasitic diode of the first switching element S1 and the eighth. The current returns through the parasitic diode of the switching element S8.

デッドタイム1(図11(b))からモードa(図11(c))に切り替わる際、第4スイッチング素子S4及び第5スイッチング素子S5がターンオンする。これにより、順方向に電流が流れていた第1スイッチング素子S1の寄生ダイオード及び第8スイッチング素子S8の寄生ダイオードに逆バイアス電圧が印加され、逆方向にリカバリ電流が流れる(R参照)。これにより、第4スイッチング素子S4及び第5スイッチング素子S5に上記リカバリ電流が流れ込むため、第4スイッチング素子S4及び第5スイッチング素子S5のターンオン時に流れる電流が増加し、第4スイッチング素子S4及び第5スイッチング素子S5のスイッチング損失が増加する。 When the dead time 1 (FIG. 11 (b)) is switched to the mode a (FIG. 11 (c)), the fourth switching element S4 and the fifth switching element S5 are turned on. As a result, a reverse bias voltage is applied to the parasitic diode of the first switching element S1 and the parasitic diode of the eighth switching element S8 in which the current is flowing in the forward direction, and the recovery current flows in the reverse direction (see R). As a result, the recovery current flows into the fourth switching element S4 and the fifth switching element S5, so that the current flowing at the time of turn-on of the fourth switching element S4 and the fifth switching element S5 increases, and the fourth switching element S4 and the fifth switching element S5 and the fifth switching element S5. The switching loss of the switching element S5 increases.

昇圧比が2倍未満の場合におけるデッドタイム2では制御部40は、第2スイッチング素子S2、第3スイッチング素子S3、第6スイッチング素子S6及び第7スイッチング素子S7を同時にオフする。デッドタイム2では第2スイッチング素子S2及び第7スイッチング素子S7はオフ状態であるため、第2スイッチング素子S2及び第7スイッチング素子S7は同期整流ではなく、第2スイッチング素子S2の寄生ダイオード及び第7スイッチング素子S7の寄生ダイオードを経由して電流が還流する。 In the dead time 2 when the boost ratio is less than twice, the control unit 40 turns off the second switching element S2, the third switching element S3, the sixth switching element S6, and the seventh switching element S7 at the same time. Since the second switching element S2 and the seventh switching element S7 are in the off state in the dead time 2, the second switching element S2 and the seventh switching element S7 are not synchronous rectification, but the parasitic diode of the second switching element S2 and the seventh. The current returns through the parasitic diode of the switching element S7.

デッドタイム2(図12(b))からモードb(図12(c))に切り替わる際、第3スイッチング素子S3及び第6スイッチング素子S6がターンオンする。これにより、順方向に電流が流れていた第2スイッチング素子S2の寄生ダイオード及び第7スイッチング素子S7の寄生ダイオードに逆バイアス電圧が印加され、逆方向にリカバリ電流が流れる(R参照)。これにより、第3スイッチング素子S3及び第6スイッチング素子S6に上記リカバリ電流が流れ込むため、第3スイッチング素子S3及び第6スイッチング素子S6のターンオン時に流れる電流が増加し、第3スイッチング素子S3及び第6スイッチング素子S6のスイッチング損失が増加する。 When switching from the dead time 2 (FIG. 12 (b)) to the mode b (FIG. 12 (c)), the third switching element S3 and the sixth switching element S6 turn on. As a result, a reverse bias voltage is applied to the parasitic diode of the second switching element S2 and the parasitic diode of the seventh switching element S7 in which the current is flowing in the forward direction, and the recovery current flows in the reverse direction (see R). As a result, the recovery current flows into the third switching element S3 and the sixth switching element S6, so that the current flowing at the time of turn-on of the third switching element S3 and the sixth switching element S6 increases, and the third switching element S3 and the sixth switching element S6 The switching loss of the switching element S6 increases.

図13(a)-(d)は、降圧比が2倍未満の場合における、スイッチングパターンの遷移を示す回路図である(その1)。図14(a)-(d)は、降圧比が2倍未満の場合における、スイッチングパターンの遷移を示す回路図である(その2)。降圧比が2倍未満の場合、制御部40は、モードc(図13(a))→デッドタイム1(図13(b))→モードa(図13(c))→デッドタイム1(図13(d))→モードc(図14(a))→デッドタイム2(図14(b))→モードb(図14(c))→デッドタイム2(図14(d))を一サイクルとして、スイッチングパターンを切り替える。 13 (a)-(d) is a circuit diagram showing a transition of a switching pattern when the step-down ratio is less than 2 times (No. 1). 14 (a)-(d) is a circuit diagram showing a transition of a switching pattern when the step-down ratio is less than 2 times (No. 2). When the step-down ratio is less than twice, the control unit 40 has mode c (FIG. 13 (a)) → dead time 1 (FIG. 13 (b)) → mode a (FIG. 13 (c)) → dead time 1 (FIG. 13 (c)). 13 (d)) → mode c (FIG. 14 (a)) → dead time 2 (FIG. 14 (b)) → mode b (FIG. 14 (c)) → dead time 2 (FIG. 14 (d)) in one cycle. As the switching pattern is switched.

降圧比が2倍未満の場合におけるデッドタイム1では、制御部40は、第1スイッチング素子S1、第4スイッチング素子S4、第5スイッチング素子S5及び第8スイッチング素子S8を同時にオフする。デッドタイム1では第4スイッチング素子S4及び第5スイッチング素子S5はオフ状態であるため、第4スイッチング素子S4及び第5スイッチング素子S5は同期整流ではなく、第4スイッチング素子S4の寄生ダイオード及び第5スイッチング素子S5の寄生ダイオードを経由して電流が還流する。 In the dead time 1 when the step-down ratio is less than twice, the control unit 40 simultaneously turns off the first switching element S1, the fourth switching element S4, the fifth switching element S5, and the eighth switching element S8. Since the 4th switching element S4 and the 5th switching element S5 are in the off state in the dead time 1, the 4th switching element S4 and the 5th switching element S5 are not synchronous rectification, but the parasitic diode of the 4th switching element S4 and the 5th. The current returns through the parasitic diode of the switching element S5.

デッドタイム1(図13(d))からモードc(図14(a))に切り替わる際、第1スイッチング素子S1及び第8スイッチング素子S8がターンオンする。これにより、順方向に電流が流れていた第4スイッチング素子S4の寄生ダイオード及び第5スイッチング素子S5の寄生ダイオードに逆バイアス電圧が印加され、逆方向にリカバリ電流が流れる(R参照)。これにより、第1スイッチング素子S1及び第8スイッチング素子S8に上記リカバリ電流が流れ込むため、第1スイッチング素子S1及び第8スイッチング素子S8のターンオン時に流れる電流が増加し、第1スイッチング素子S1及び第8スイッチング素子S8のスイッチング損失が増加する。 When the dead time 1 (FIG. 13 (d)) is switched to the mode c (FIG. 14 (a)), the first switching element S1 and the eighth switching element S8 are turned on. As a result, a reverse bias voltage is applied to the parasitic diode of the fourth switching element S4 and the parasitic diode of the fifth switching element S5 in which the current is flowing in the forward direction, and the recovery current flows in the reverse direction (see R). As a result, the recovery current flows into the first switching element S1 and the eighth switching element S8, so that the current flowing at the time of turn-on of the first switching element S1 and the eighth switching element S8 increases, and the first switching element S1 and the eighth The switching loss of the switching element S8 increases.

降圧比が2倍未満の場合におけるデッドタイム2では制御部40は、第2スイッチング素子S2、第3スイッチング素子S3、第6スイッチング素子S6及び第7スイッチング素子S7を同時にオフする。デッドタイム2では第3スイッチング素子S3及び第6スイッチング素子S6はオフ状態であるため、第3スイッチング素子S3及び第6スイッチング素子S6は同期整流ではなく、第3スイッチング素子S3の寄生ダイオード及び第6スイッチング素子S6の寄生ダイオードを経由して電流が還流する。 In the dead time 2 when the step-down ratio is less than twice, the control unit 40 turns off the second switching element S2, the third switching element S3, the sixth switching element S6, and the seventh switching element S7 at the same time. Since the third switching element S3 and the sixth switching element S6 are in the off state in the dead time 2, the third switching element S3 and the sixth switching element S6 are not synchronous rectification, but the parasitic diode of the third switching element S3 and the sixth. The current returns through the parasitic diode of the switching element S6.

デッドタイム2(図14(d))からモードc(図13(a))に切り替わる際、第2スイッチング素子S2及び第7スイッチング素子S7がターンオンする。これにより、順方向に電流が流れていた第3スイッチング素子S3の寄生ダイオード及び第6スイッチング素子S6の寄生ダイオードに逆バイアス電圧が印加され、逆方向にリカバリ電流が流れる(R参照)。これにより、第2スイッチング素子S2及び第7スイッチング素子S7に上記リカバリ電流が流れ込むため、第2スイッチング素子S2及び第7スイッチング素子S7のターンオン時に流れる電流が増加し、第2スイッチング素子S2及び第7スイッチング素子S7のスイッチング損失が増加する。 When switching from the dead time 2 (FIG. 14 (d)) to the mode c (FIG. 13 (a)), the second switching element S2 and the seventh switching element S7 turn on. As a result, a reverse bias voltage is applied to the parasitic diode of the third switching element S3 and the parasitic diode of the sixth switching element S6 in which the current is flowing in the forward direction, and the recovery current flows in the reverse direction (see R). As a result, the recovery current flows into the second switching element S2 and the seventh switching element S7, so that the current flowing at the time of turn-on of the second switching element S2 and the seventh switching element S7 increases, and the second switching element S2 and the seventh switching element S7. The switching loss of the switching element S7 increases.

スイッチング素子として使用するMOSFETの寄生ダイオードによるリカバリ損失は無視できない大きさであり、寄生ダイオードによるリカバリ損失を低減することは、DC/DC変換装置3全体の効率改善に大きく寄与する。以下、リカバリ損失の対策が施された回路構成について説明する。 The recovery loss due to the parasitic diode of the MOSFET used as the switching element is not negligible, and reducing the recovery loss due to the parasitic diode greatly contributes to improving the efficiency of the DC / DC converter 3 as a whole. Hereinafter, a circuit configuration in which recovery loss countermeasures are taken will be described.

図15は、実施の形態1の比較例に係るDC/DC変換装置3の構成を説明するための図である。図15に示す実施の形態1の比較例に係るDC/DC変換装置3では、図1に示したDC/DC変換装置3の第1スイッチング素子S1-第8スイッチング素子S8がそれぞれ3並列で構成されている。これにより、一つのスイッチング素子に流れる電流を1/3にすることができる。したがって、一つのスイッチング素子の許容電流を下げることができ、各スイッチング素子のサイズを小さくすることができる。また、一つのスイッチング素子からの発熱量を低減することができる。なお、並列数は3に限るものではない。並列数を増加させることにより、一つのスイッチング素子からの発熱量をさらに低減することができる。以下、並列接続された複数の第1スイッチング素子S1a-S1cを総称して、第1並列スイッチング素子S1a-S1cという。第2スイッチング素子S2-第8スイッチング素子S8も同様である。 FIG. 15 is a diagram for explaining the configuration of the DC / DC converter 3 according to the comparative example of the first embodiment. In the DC / DC converter 3 according to the comparative example of the first embodiment shown in FIG. 15, the first switching element S1 to the eighth switching element S8 of the DC / DC converter 3 shown in FIG. 1 are configured in three parallel positions. Has been done. As a result, the current flowing through one switching element can be reduced to 1/3. Therefore, the permissible current of one switching element can be reduced, and the size of each switching element can be reduced. In addition, the amount of heat generated from one switching element can be reduced. The number of parallels is not limited to 3. By increasing the number of parallels, the amount of heat generated from one switching element can be further reduced. Hereinafter, a plurality of first parallel switching elements S1a-S1c connected in parallel are collectively referred to as first parallel switching elements S1a-S1c. The same applies to the second switching element S2-eighth switching element S8.

図16は、実施の形態1の実施例1に係るDC/DC変換装置3の構成を説明するための図である。図16に示す実施例1に係るDC/DC変換装置3では、第1並列スイッチング素子S1a-S1b、第2並列スイッチング素子S2a-S2b、第7並列スイッチング素子S7a-S7b及び第8並列スイッチング素子S8a-S8bの並列数が、第3並列スイッチング素子S3a-S3c、第4並列スイッチング素子S4a-S4c、第5並列スイッチング素子S5a-S5c及び第6並列スイッチング素子S6a-S6cの並列数より少なく設計されている。具体的には前者のグループの並列数が2、後者のグループの並列数が3に設計されている。なお、前者のグループの並列数は1でもよい。また、後者のグループの並列数は4以上でもよい。 FIG. 16 is a diagram for explaining the configuration of the DC / DC converter 3 according to the first embodiment of the first embodiment. In the DC / DC converter 3 according to the first embodiment shown in FIG. 16, the first parallel switching element S1a-S1b, the second parallel switching element S2a-S2b, the seventh parallel switching element S7a-S7b, and the eighth parallel switching element S8a -The number of parallels of S8b is designed to be smaller than the number of parallels of the third parallel switching element S3a-S3c, the fourth parallel switching element S4a-S4c, the fifth parallel switching element S5a-S5c, and the sixth parallel switching element S6a-S6c. There is. Specifically, the number of parallels in the former group is designed to be 2, and the number of parallels in the latter group is designed to 3. The number of parallels in the former group may be 1. Further, the number of parallels in the latter group may be 4 or more.

図17は、実施の形態1の実施例2に係るDC/DC変換装置3の構成を説明するための図である。図17に示す実施の形態1の実施例2に係るDC/DC変換装置3では、第3並列スイッチング素子S3a-S3b、第4並列スイッチング素子S4a-S4b、第5並列スイッチング素子S5a-S5b及び第6並列スイッチング素子S6a-S6bの並列数が、第1並列スイッチング素子S1a-S1c、第2並列スイッチング素子S2a-S2c、第7並列スイッチング素子S7a-S7c及び第8並列スイッチング素子S8a-S8cの並列数より少なく設計されている。具体的には前者のグループの並列数が3、後者のグループの並列数が2に設計されている。なお、前者のグループの並列数は4以上でもよい。また、後者のグループの並列数は1でもよい。 FIG. 17 is a diagram for explaining the configuration of the DC / DC converter 3 according to the second embodiment of the first embodiment. In the DC / DC converter 3 according to the second embodiment of the first embodiment shown in FIG. 17, the third parallel switching element S3a-S3b, the fourth parallel switching element S4a-S4b, the fifth parallel switching element S5a-S5b, and the third parallel switching element S5a-S5b. 6 The number of parallel switching elements S6a-S6b is the number of parallels of the first parallel switching element S1a-S1c, the second parallel switching element S2a-S2c, the seventh parallel switching element S7a-S7c, and the eighth parallel switching element S8a-S8c. Less designed. Specifically, the number of parallels in the former group is designed to be 3, and the number of parallels in the latter group is designed to 2. The number of parallels in the former group may be 4 or more. Further, the number of parallels in the latter group may be 1.

図16に示す実施の形態1の実施例1では、昇圧動作時のリカバリ損失を低減することができる。昇圧動作時には第1スイッチング素子S1、第2スイッチング素子S2、第7スイッチング素子S7及び第8スイッチング素子S8にリカバリ電流が発生する(図7(a)、図8(a)、図11(c)、図12(c)参照)。これに対して実施の形態1の実施例1では、第1並列スイッチング素子S1a-S1b、第2並列スイッチング素子S2a-S2b、第7並列スイッチング素子S7a-S7b及び第8並列スイッチング素子S8a-S8bの並列数を減らすことにより、リカバリ電流量を低減することができる。 In the first embodiment of the first embodiment shown in FIG. 16, the recovery loss during the boosting operation can be reduced. During the boosting operation, a recovery current is generated in the first switching element S1, the second switching element S2, the seventh switching element S7, and the eighth switching element S8 (FIGS. 7 (a), 8 (a), and 11 (c)). , See FIG. 12 (c). On the other hand, in the first embodiment of the first embodiment, the first parallel switching element S1a-S1b, the second parallel switching element S2a-S2b, the seventh parallel switching element S7a-S7b, and the eighth parallel switching element S8a-S8b. By reducing the number of parallels, the amount of recovery current can be reduced.

図17に示す実施の形態1の実施例2では、降圧動作時のリカバリ損失を低減することができる。降圧動作時には第3スイッチング素子S3、第4スイッチング素子S4、第5スイッチング素子S5及び第6スイッチング素子S6にリカバリ電流が発生する(図9(c)、図10(c)、図13(a)、図14(a)参照)。これに対して実施の形態1の実施例2では、第3並列スイッチング素子S3a-S3b、第4並列スイッチング素子S4a-S4b、第5並列スイッチング素子S5a-S5b及び第6並列スイッチング素子S6a-S6bの並列数を減らすことにより、リカバリ電流量を低減することができる。 In the second embodiment of the first embodiment shown in FIG. 17, the recovery loss during the step-down operation can be reduced. During the step-down operation, a recovery current is generated in the third switching element S3, the fourth switching element S4, the fifth switching element S5, and the sixth switching element S6 (FIGS. 9 (c), 10 (c), and 13 (a). , See FIG. 14 (a). On the other hand, in the second embodiment of the first embodiment, the third parallel switching element S3a-S3b, the fourth parallel switching element S4a-S4b, the fifth parallel switching element S5a-S5b, and the sixth parallel switching element S6a-S6b. By reducing the number of parallels, the amount of recovery current can be reduced.

図18は、実施の形態1の実施例1の変形例に係るDC/DC変換装置3の構成を説明するための図である。図16に示した実施の形態1の実施例1のDC/DC変換装置3では、リアクトルL1を、低圧側直流部の正側端子と第1フライングキャパシタ回路31の中点間に接続した。この点、図18に示す変形例では、低圧側直流部の正側端子と第1フライングキャパシタ回路31の中点間に第1リアクトルL1を接続し、低圧側直流部の負側端子と第2フライングキャパシタ回路32の中点間に第2リアクトルL2を接続している。第1リアクトルL1と第2リアクトルL2を、コアを共通にした磁気結合リアクトルで構成されてもよい。この場合、通電時に、第1リアクトルL1と第2リアクトルL2の磁束を相互に強め合うことができる。 FIG. 18 is a diagram for explaining the configuration of the DC / DC converter 3 according to the modified example of the first embodiment of the first embodiment. In the DC / DC converter 3 of the first embodiment shown in FIG. 16, the reactor L1 is connected between the positive terminal of the low-voltage side DC portion and the midpoint of the first flying capacitor circuit 31. In this regard, in the modified example shown in FIG. 18, the first reactor L1 is connected between the positive terminal of the low voltage side DC portion and the midpoint of the first flying capacitor circuit 31, and the negative terminal of the low voltage side DC portion and the second terminal. The second reactor L2 is connected between the midpoints of the flying capacitor circuit 32. The first reactor L1 and the second reactor L2 may be configured by a magnetically coupled reactor having a common core. In this case, the magnetic fluxes of the first reactor L1 and the second reactor L2 can be mutually strengthened when energized.

なお、リアクトルL1は、低圧側直流部の負側端子と第2フライングキャパシタ回路32の中点間に接続してもよい。このように、リアクトルL1は、低圧側直流部の正側端子と第1フライングキャパシタ回路31の中点間を接続する経路と、低圧側直流部の負側端子と第2フライングキャパシタ回路32の中点間を接続する経路の少なくとも一方に挿入されていればよい。なお図示しないが、図17に示した実施の形態1の実施例2のDC/DC変換装置3においても、低圧側直流部の負側端子と第2フライングキャパシタ回路32の中点間に第2リアクトルL2を接続してもよい。 The reactor L1 may be connected between the negative terminal of the low voltage side DC portion and the midpoint of the second flying capacitor circuit 32. As described above, the reactor L1 has a path connecting the positive terminal of the low-voltage side DC portion and the midpoint of the first flying capacitor circuit 31, and the negative terminal of the low-voltage side DC portion and the inside of the second flying capacitor circuit 32. It suffices if it is inserted in at least one of the paths connecting the points. Although not shown, also in the DC / DC converter 3 of the second embodiment of the first embodiment shown in FIG. 17, the second is between the negative terminal of the low voltage side DC portion and the midpoint of the second flying capacitor circuit 32. The reactor L2 may be connected.

図19(a)-(c)は、フライングキャパシタ回路の構成例を示す図である。図19(a)は1段のフライングキャパシタ回路を示す。図19(a)に示すフライングキャパシタ回路は、上記実施の形態1で説明した回路構成と同様である。 19 (a)-(c) are diagrams showing a configuration example of a flying capacitor circuit. FIG. 19A shows a one-stage flying capacitor circuit. The flying capacitor circuit shown in FIG. 19A is the same as the circuit configuration described in the first embodiment.

図19(b)は2段のフライングキャパシタ回路を示す。2段のフライングキャパシタ回路では、直列接続された6つのスイッチング素子S12、S1、S2、S3、S4、S42と、2つのフライングキャパシタC11、C12を備える。1番内側のフライングキャパシタC11は、2つのスイッチング素子S2、S3に対して並列に接続され、1/6Eの電圧を維持するように制御される。内側から2番目のフライングキャパシタC12は、4つのスイッチング素子S1、S2、S3、S4に対して並列に接続され、1/6Eの電圧を維持するように制御される。 FIG. 19B shows a two-stage flying capacitor circuit. The two-stage flying capacitor circuit includes six switching elements S12, S1, S2, S3, S4, and S42 connected in series, and two flying capacitors C11 and C12. The innermost flying capacitor C11 is connected in parallel to the two switching elements S2 and S3, and is controlled to maintain a voltage of 1 / 6E. The second flying capacitor C12 from the inside is connected in parallel to the four switching elements S1, S2, S3, and S4, and is controlled to maintain a voltage of 1 / 6E.

図19(c)は3段のフライングキャパシタ回路を示す。3段のフライングキャパシタ回路では、直列接続された6つのスイッチング素子S13、S12、S1、S2、S3、S4、S42、S43と、3つのフライングキャパシタC11、C12、C13を備える。1番内側のフライングキャパシタC11は、2つのスイッチング素子S2、S3に対して並列に接続され、1/8Eの電圧を維持するように制御される。内側から2番目のフライングキャパシタC12は、4つのスイッチング素子S1、S2、S3、S4に対して並列に接続され、2/8Eの電圧を維持するように制御される。内側から3番目のフライングキャパシタC13は、6つのスイッチング素子S12、S1、S2、S3、S4、S42に対して並列に接続され、3/8Eの電圧を維持するように制御される。 FIG. 19C shows a three-stage flying capacitor circuit. The three-stage flying capacitor circuit includes six switching elements S13, S12, S1, S2, S3, S4, S42, and S43 connected in series, and three flying capacitors C11, C12, and C13. The innermost flying capacitor C11 is connected in parallel to the two switching elements S2 and S3, and is controlled to maintain a voltage of 1 / 8E. The second flying capacitor C12 from the inside is connected in parallel to the four switching elements S1, S2, S3, S4 and controlled to maintain a voltage of 2 / 8E. The third flying capacitor C13 from the inside is connected in parallel to the six switching elements S12, S1, S2, S3, S4, and S42, and is controlled to maintain a voltage of 3 / 8E.

図20は、N(Nは自然数)段のフライングキャパシタ回路を示す。N段のフライングキャパシタ回路では、直列接続された(2N+2)個のスイッチング素子S1n、・・・、S13、S12、S1、S2、S3、S4、S42、S43、・・・、S4nと、N個のフライングキャパシタC11、C12、C13、・・・、C1nを備える。1番内側のフライングキャパシタC11は、2つのスイッチング素子S2、S3に対して並列に接続され、1/(2N+2)Eの電圧を維持するように制御される。内側から2番目のフライングキャパシタC12は、4つのスイッチング素子S1、S2、S3、S4に対して並列に接続され、2/(2N+2)Eの電圧を維持するように制御される。内側から3番目のフライングキャパシタC13は、6つのスイッチング素子S12、S1、S2、S3、S4、S42に対して並列に接続され、3/(2N+2)Eの電圧を維持するように制御される。最も外側のフライングキャパシタC1nは、2N個のS1(n-1)、・・・、S13、S12、S1、S2、S3、S4、S42、S43、・・・、S4(n-1)に対して並列に接続され、N/(2N+2)Eの電圧を維持するように制御される。 FIG. 20 shows an N (N is a natural number) stage flying capacitor circuit. In the N-stage flying capacitor circuit, N (2N + 2) switching elements S1n, ..., S13, S12, S1, S2, S3, S4, S42, S43, ..., S4n connected in series. The flying capacitors C11, C12, C13, ..., C1n of the above are provided. The innermost flying capacitor C11 is connected in parallel to the two switching elements S2 and S3, and is controlled to maintain a voltage of 1 / (2N + 2) E. The second flying capacitor C12 from the inside is connected in parallel to the four switching elements S1, S2, S3, and S4, and is controlled to maintain a voltage of 2 / (2N + 2) E. The third flying capacitor C13 from the inside is connected in parallel to the six switching elements S12, S1, S2, S3, S4, and S42, and is controlled to maintain a voltage of 3 / (2N + 2) E. The outermost flying capacitor C1n has 2N S1 (n-1), ..., S13, S12, S1, S2, S3, S4, S42, S43, ..., S4 (n-1). They are connected in parallel and controlled to maintain a voltage of N / (2N + 2) E.

図1に示した第1フライングキャパシタ回路31及び第2フライングキャパシタ回路32では、図19(a)に示した1段のフライングキャパシタ回路を使用している。1段のフライングキャパシタ回路を使用すると、第1フライングキャパシタ回路31の中点と第2フライングキャパシタ回路32の中点との間に3レベル(E、1/2E、0)の電圧を発生させることが可能となる。図19(b)に示した2段のフライングキャパシタ回路を使用すると、第1フライングキャパシタ回路31の中点と第2フライングキャパシタ回路32の中点との間に5レベル(E、2/3E、1/2E、1/3E、0)の電圧を発生させることが可能となる。図19(c)に示した3段のフライングキャパシタ回路を使用すると、第1フライングキャパシタ回路31の中点と第2フライングキャパシタ回路32の中点との間に7レベル(E、3/4E、5/8E、1/2E、3/8E、1/4E、0)の電圧を発生させることが可能となる。図20に示したN段のフライングキャパシタ回路を使用すると、第1フライングキャパシタ回路31の中点と第2フライングキャパシタ回路32の中点との間に(2N+1)レベルの電圧を発生させることが可能となる。 In the first flying capacitor circuit 31 and the second flying capacitor circuit 32 shown in FIG. 1, the one-stage flying capacitor circuit shown in FIG. 19A is used. When a one-stage flying capacitor circuit is used, a voltage of three levels (E, 1 / 2E, 0) is generated between the midpoint of the first flying capacitor circuit 31 and the midpoint of the second flying capacitor circuit 32. Is possible. Using the two-stage flying capacitor circuit shown in FIG. 19B, there are five levels (E, 2 / 3E,) between the midpoint of the first flying capacitor circuit 31 and the midpoint of the second flying capacitor circuit 32. It is possible to generate a voltage of 1 / 2E, 1 / 3E, 0). Using the three-stage flying capacitor circuit shown in FIG. 19 (c), there are seven levels (E, 3/4E,) between the midpoint of the first flying capacitor circuit 31 and the midpoint of the second flying capacitor circuit 32. It is possible to generate a voltage of 5 / 8E, 1 / 2E, 3 / 8E, 1 / 4E, 0). By using the N-stage flying capacitor circuit shown in FIG. 20, it is possible to generate a (2N + 1) level voltage between the midpoint of the first flying capacitor circuit 31 and the midpoint of the second flying capacitor circuit 32. It becomes.

フライングキャパシタ回路の段数を増やすほど、安価で耐圧が低いスイッチング素子を使用することができる一方、使用するスイッチング素子の数が増大する。従って設計者は、トータルのコストとトータルの変換効率を考慮して、フライングキャパシタ回路の最適な段数を決定すればよい。また、高圧側直流部の電圧が1000Vを超えるアプリケーションや、10000Vを超えるアプリケーションでは、各スイッチング素子の耐圧を下げるために、フライングキャパシタ回路の段数を増やすことが有効である。 As the number of stages of the flying capacitor circuit is increased, switching elements that are inexpensive and have a low breakdown voltage can be used, but the number of switching elements used increases. Therefore, the designer may determine the optimum number of stages of the flying capacitor circuit in consideration of the total cost and the total conversion efficiency. Further, in an application in which the voltage of the DC portion on the high voltage side exceeds 1000 V or in an application in which the voltage exceeds 10,000 V, it is effective to increase the number of stages of the flying capacitor circuit in order to reduce the withstand voltage of each switching element.

実施の形態1では、フライングキャパシタ回路の段数がいずれの場合であっても、リカバリ電流を減少させるべきダイオードが接続されたスイッチング素子を含む並列スイッチング素子の並列数を、他の並列スイッチング素子の並列数より少なく設計することにより、リカバリ損失を低減することができる。 In the first embodiment, regardless of the number of stages of the flying capacitor circuit, the number of parallel switching elements including the switching element to which the diode whose recovery current should be reduced is connected is set to the parallel number of other parallel switching elements. Recovery loss can be reduced by designing less than the number.

図21は、実施の形態2の実施例1に係るDC/DC変換装置3の構成を説明するための図である。実施の形態2の実施例1に係るDC/DC変換装置3は、チョッパ型の昇降圧DC/DCコンバータである。実施の形態2の実施例1に係るDC/DC変換部30は、上側のスイッチング素子S1と下側のスイッチング素子S3を含む。下側のスイッチング素子S3は、2つのスイッチング素子が並列接続された並列スイッチング素子S3a-S3bで構成される。 FIG. 21 is a diagram for explaining the configuration of the DC / DC converter 3 according to the first embodiment of the second embodiment. The DC / DC converter 3 according to the first embodiment of the second embodiment is a chopper type buck-boost DC / DC converter. The DC / DC conversion unit 30 according to the first embodiment of the second embodiment includes an upper switching element S1 and a lower switching element S3. The lower switching element S3 is composed of parallel switching elements S3a-S3b in which two switching elements are connected in parallel.

制御部40は昇圧時、上側のスイッチング素子S1を常時オフに制御し、下側の並列スイッチング素子S3a-S3bを昇圧比に応じてPWM制御する。制御部40は降圧時、下側の並列スイッチング素子S3a-S3bを常時オフに制御し、上側のスイッチング素子S1を降圧比に応じてPWM制御する。 At the time of boosting, the control unit 40 constantly controls the upper switching element S1 to be off, and PWM controls the lower parallel switching elements S3a-S3b according to the boost ratio. The control unit 40 constantly controls the lower parallel switching elements S3a-S3b to be off at the time of step-down, and PWM-controls the upper switching element S1 according to the step-down ratio.

昇圧時の昇圧比が大きいほど、デューティ比が高くなる。即ち、下側の並列スイッチング素子S3a-S3bのオン時間が長くなる。 The larger the boost ratio at the time of boosting, the higher the duty ratio. That is, the on-time of the lower parallel switching elements S3a-S3b becomes longer.

下側の並列スイッチング素子S3a-S3bがオフの期間は、上側のスイッチング素子S1のダイオードD1に順方向電流が流れる。下側の並列スイッチング素子S3a-S3bのターンオン時に、順方向に電流が流れていた上側のスイッチング素子S1のダイオードD1に逆バイアス電圧が印加され、逆方向にリカバリ電流が流れる。これにより、下側の並列スイッチング素子S3a-S3bに当該リカバリ電流が流れ込むため、下側の並列スイッチング素子S3a-S3bのターンオン時に流れる電流が増加し、下側の並列スイッチング素子S3a-S3bのスイッチング損失が増加する。 During the period when the lower parallel switching elements S3a-S3b are off, a forward current flows through the diode D1 of the upper switching element S1. When the lower parallel switching elements S3a-S3b are turned on, a reverse bias voltage is applied to the diode D1 of the upper switching element S1 in which the current is flowing in the forward direction, and the recovery current flows in the reverse direction. As a result, the recovery current flows into the lower parallel switching elements S3a-S3b, so that the current flowing when the lower parallel switching elements S3a-S3b are turned on increases, and the switching loss of the lower parallel switching elements S3a-S3b. Will increase.

これに対して実施の形態2の実施例1では、上側のスイッチング素子S1の並列数を、下側のスイッチング素子S3の並列数より減らすことにより、リカバリ電流量を低減することができる。 On the other hand, in the first embodiment of the second embodiment, the recovery current amount can be reduced by reducing the number of parallel elements of the upper switching element S1 from the number of parallel elements of the lower switching element S3.

実施の形態2の実施例1の構成は、昇圧比が大きいほど有効な構成である。昇圧比が大きいほど、下側のスイッチング素子S3の電流時間積が上側のスイッチング素子S1の電流時間積より大きくなる。したがって、上側のスイッチング素子S1の許容電流を、下側のスイッチング素子S3の許容電流より下げることができる。即ち、上側のスイッチング素子S1の並列数を、下側のスイッチング素子S3の並列数より減らすことができる。 The configuration of the first embodiment of the second embodiment is more effective as the step-up ratio is larger. The larger the boost ratio, the larger the current-time product of the lower switching element S3 than the current-time product of the upper switching element S1. Therefore, the permissible current of the upper switching element S1 can be made lower than the permissible current of the lower switching element S3. That is, the number of parallel elements of the upper switching element S1 can be reduced from the number of parallel elements of the lower switching element S3.

図22は、実施の形態2の実施例2に係るDC/DC変換装置3の構成を説明するための図である。実施の形態2の実施例2に係るDC/DC変換装置3も、チョッパ型の昇降圧DC/DCコンバータである。実施の形態2の実施例2に係るDC/DC変換部30は、上側のスイッチング素子S1と下側のスイッチング素子S3を含む。上側のスイッチング素子S1は、2つのスイッチング素子が並列接続された並列スイッチング素子S1a-S1bで構成される。 FIG. 22 is a diagram for explaining the configuration of the DC / DC converter 3 according to the second embodiment of the second embodiment. The DC / DC converter 3 according to the second embodiment of the second embodiment is also a chopper type buck-boost DC / DC converter. The DC / DC conversion unit 30 according to the second embodiment of the second embodiment includes an upper switching element S1 and a lower switching element S3. The upper switching element S1 is composed of parallel switching elements S1a-S1b in which two switching elements are connected in parallel.

制御部40は昇圧時、上側の並列スイッチング素子S1a-S1bを常時オフに制御し、下側のスイッチング素子S3を昇圧比に応じてPWM制御する。制御部40は降圧時、下側のスイッチング素子S3を常時オフに制御し、上側の並列スイッチング素子S1a-S1bを降圧比に応じてPWM制御する。 At the time of boosting, the control unit 40 constantly controls the upper parallel switching elements S1a-S1b to be off, and PWM controls the lower switching element S3 according to the boost ratio. The control unit 40 constantly controls the lower switching element S3 to be off at the time of step-down, and PWM-controls the upper parallel switching elements S1a-S1b according to the step-down ratio.

降圧時の降圧比が小さいほど、デューティ比が高くなる。即ち、上側の並列スイッチング素子S1a-S1bのオン時間が長くなる。 The smaller the step-down ratio at the time of step-down, the higher the duty ratio. That is, the on-time of the upper parallel switching elements S1a-S1b becomes longer.

上側の並列スイッチング素子S1a-S1bがオフの期間は、下側のスイッチング素子S3のダイオードD3に順方向電流が流れる。上側の並列スイッチング素子S1a-S1bのターンオン時に、順方向に電流が流れていた下側のスイッチング素子S3のダイオードD3に逆バイアス電圧が印加され、逆方向にリカバリ電流が流れる。これにより、上側の並列スイッチング素子S1a-S1bに当該リカバリ電流が流れ込むため、上側の並列スイッチング素子S1a-S1bのターンオン時に流れる電流が増加し、上側の並列スイッチング素子S1a-S1bのスイッチング損失が増加する。 During the period when the upper parallel switching elements S1a-S1b are off, a forward current flows through the diode D3 of the lower switching element S3. When the upper parallel switching elements S1a-S1b are turned on, a reverse bias voltage is applied to the diode D3 of the lower switching element S3 in which the current is flowing in the forward direction, and the recovery current flows in the reverse direction. As a result, the recovery current flows into the upper parallel switching elements S1a-S1b, so that the current flowing at the turn-on of the upper parallel switching elements S1a-S1b increases, and the switching loss of the upper parallel switching elements S1a-S1b increases. ..

これに対して実施の形態2の実施例2では、下側のスイッチング素子S3の並列数を、上側のスイッチング素子S1の並列数より減らすことにより、リカバリ電流量を低減することができる。 On the other hand, in the second embodiment of the second embodiment, the recovery current amount can be reduced by reducing the number of parallel elements of the lower switching element S3 from the number of parallel elements of the upper switching element S1.

実施の形態2の実施例2の構成は、降圧比が小さいほど有効な構成である。降圧比が小さいほど、上側のスイッチング素子S1の電流時間積が下側のスイッチング素子S3の電流時間積より大きくなる。したがって、下側のスイッチング素子S3の許容電流を、上側のスイッチング素子S1の許容電流より下げることができる。即ち、下側のスイッチング素子S3の並列数を、上側のスイッチング素子S1の並列数より減らすことができる。 The configuration of Example 2 of the second embodiment is such that the smaller the step-down ratio is, the more effective the configuration is. The smaller the step-down ratio, the larger the current-time product of the upper switching element S1 than the current-time product of the lower switching element S3. Therefore, the permissible current of the lower switching element S3 can be made lower than the permissible current of the upper switching element S1. That is, the number of parallel elements of the lower switching element S3 can be reduced from the number of parallel elements of the upper switching element S1.

図23は、実施の形態3の実施例1に係るDC/DC変換装置3の構成を説明するための図である。実施の形態3の実施例1に係るDC/DC変換装置3は、インタリーブ方式のチョッパ型の昇降圧DC/DCコンバータである。実施の形態3の実施例1に係るDC/DC変換部30は、第1相の上側のスイッチング素子S1と下側のスイッチング素子S3と、第2相の上側のスイッチング素子S2と下側のスイッチング素子S4を含む。第1相の下側のスイッチング素子S3は、2つのスイッチング素子が並列接続された並列スイッチング素子S3a-S3bで構成される。第2相の下側のスイッチング素子S4も、2つのスイッチング素子が並列接続された並列スイッチング素子S4a-S4bで構成される。 FIG. 23 is a diagram for explaining the configuration of the DC / DC converter 3 according to the first embodiment of the third embodiment. The DC / DC converter 3 according to the first embodiment of the third embodiment is an interleaved chopper-type buck-boost DC / DC converter. The DC / DC converter 30 according to the first embodiment of the third embodiment is a switching element S1 on the upper side of the first phase, a switching element S3 on the lower side, and a switching element S2 on the upper side of the second phase and switching on the lower side. Includes element S4. The lower switching element S3 of the first phase is composed of parallel switching elements S3a-S3b in which two switching elements are connected in parallel. The lower switching element S4 of the second phase is also composed of parallel switching elements S4a-S4b in which two switching elements are connected in parallel.

制御部40は昇圧時、第1相及び第2相の上側のスイッチング素子S1、S3を常時オフに制御し、第1相及び第2相の下側の並列スイッチング素子S3a-S3b、S4a-S4bを昇圧比に応じてPWM制御する。インタリーブ方式では、制御部40は、第1相の下側の並列スイッチング素子S3a-S3bと、第2相の下側の並列スイッチング素子S4a-S4bを、位相を180°ずらして交互にオン/オフする。インタリーブ方式では、出力コンデンサC6に流れる電流を小さくすることができるため、出力コンデンサC6の容量を小さくすることができる。その他の説明は、図21に示したチョッパ型の昇降圧DC/DCコンバータと同様である。 The control unit 40 constantly controls the switching elements S1 and S3 on the upper side of the first phase and the second phase to be off at the time of boosting, and the parallel switching elements S3a-S3b and S4a-S4b on the lower side of the first phase and the second phase. Is PWM controlled according to the boost ratio. In the interleave method, the control unit 40 alternately turns on / off the parallel switching element S3a-S3b on the lower side of the first phase and the parallel switching element S4a-S4b on the lower side of the second phase by shifting the phases by 180 °. do. In the interleave method, the current flowing through the output capacitor C6 can be reduced, so that the capacity of the output capacitor C6 can be reduced. Other explanations are the same as those of the chopper type buck-boost DC / DC converter shown in FIG.

図24は、実施の形態3の実施例2に係るDC/DC変換装置3の構成を説明するための図である。実施の形態3の実施例2に係るDC/DC変換装置3は、インタリーブ方式のチョッパ型の昇降圧DC/DCコンバータである。実施の形態3の実施例2に係るDC/DC変換部30は、第1相の上側のスイッチング素子S1と下側のスイッチング素子S3と、第2相の上側のスイッチング素子S2と下側のスイッチング素子S4を含む。第1相の上側のスイッチング素子S1は、2つのスイッチング素子が並列接続された並列スイッチング素子S1a-S1bで構成される。第2相の上側のスイッチング素子S2も、2つのスイッチング素子が並列接続された並列スイッチング素子S2a-S2bで構成される。 FIG. 24 is a diagram for explaining the configuration of the DC / DC converter 3 according to the second embodiment of the third embodiment. The DC / DC converter 3 according to the second embodiment of the third embodiment is an interleaved chopper-type buck-boost DC / DC converter. The DC / DC converter 30 according to the second embodiment of the third embodiment has a switching element S1 on the upper side of the first phase and a switching element S3 on the lower side, and a switching element S2 on the upper side of the second phase and switching on the lower side. Includes element S4. The switching element S1 on the upper side of the first phase is composed of parallel switching elements S1a-S1b in which two switching elements are connected in parallel. The switching element S2 on the upper side of the second phase is also composed of parallel switching elements S2a-S2b in which two switching elements are connected in parallel.

制御部40は降圧時、第1相及び第2相の下側のスイッチング素子S2、S4を常時オフに制御し、第1相及び第2相の上側の並列スイッチング素子S1a-S1b、S3a-S3bを降圧比に応じてPWM制御する。インタリーブ方式では、制御部40は、第1相の上側の並列スイッチング素子S1a-S1bと、第2相の上側の並列スイッチング素子S3a-S3bを、位相を180°ずらして交互にオン/オフする。その他の説明は、図22に示したチョッパ型の昇降圧DC/DCコンバータと同様である。 The control unit 40 constantly controls the switching elements S2 and S4 on the lower side of the first phase and the second phase to be off at the time of step-down, and the parallel switching elements S1a-S1b and S3a-S3b on the upper side of the first phase and the second phase. Is PWM controlled according to the step-down ratio. In the interleave method, the control unit 40 alternately turns on / off the parallel switching element S1a-S1b on the upper side of the first phase and the parallel switching element S3a-S3b on the upper side of the second phase by shifting the phases by 180 °. Other explanations are the same as those of the chopper type buck-boost DC / DC converter shown in FIG.

以上、本開示を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本開示の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 The present disclosure has been described above based on the embodiments. It is understood by those skilled in the art that the embodiments are exemplary and that various modifications are possible for each of these components and combinations of processing processes, and that such modifications are also within the scope of the present disclosure. ..

上述した実施の形態では、第1スイッチング素子S1-第8スイッチング素子S8にMOSFETを使用する例を説明した。この点、寄生ダイオードが形成されないIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などのスイッチング素子を使用する場合にも、本開示を適用可能である。この場合も外付けダイオードに流れるリカバリ電流を低減することができ、リカバリ損失を低減することができる。 In the above-described embodiment, an example in which a MOSFET is used for the first switching element S1 to the eighth switching element S8 has been described. In this respect, the present disclosure can be applied even when a switching element such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) in which a parasitic diode is not formed is used. In this case as well, the recovery current flowing through the external diode can be reduced, and the recovery loss can be reduced.

なお、炭化ケイ素(SiC)、窒化ガリウム(GaN)、酸化ガリウム(Ga2O3)、ダイヤモンド(C)等を使用したワイドバンドギャップ半導体で構成されたスイッチング素子を使用する場合にも、本開示を適用可能である。 The present disclosure can also be applied to the case of using a switching element composed of a wide bandgap semiconductor using silicon carbide (SiC), gallium nitride (GaN), gallium oxide (Ga2O3), diamond (C), or the like. Is.

なお、実施の形態は、以下の項目によって特定されてもよい。 The embodiment may be specified by the following items.

[項目1]
少なくとも一つのスイッチング素子(S1a-S1b)が並列接続された並列スイッチング素子(S1)が、複数(S1-S8)直列に接続された電力変換部(30)を有する電力変換装置(3)であって、
各スイッチング素子(S1a-S1b)には逆並列にダイオード(D1a-D1b)が形成または接続されており、
複数の並列スイッチング素子(S1-S8)のうち、並列数が他の並列スイッチング素子より少ない並列スイッチング素子(S1)を含む、
電力変換装置(3)。
これによれば、ダイオード(D1a-D1b)によるリカバリ損失を低減することができる。
[項目2]
リカバリ電流を低減させるべきダイオード(D1a-D1b)が逆並列に形成または接続されたスイッチング素子(S1a-S1b)を含む並列スイッチング素子(S1)の並列数が、他の並列スイッチング素子の並列数より少ない、
項目1に記載の電力変換装置(3)。
これによれば、対象となるダイオード(D1a-D1b)によるリカバリ損失を低減することができる。
[項目3]
低圧側直流部に接続される少なくとも一つのリアクトル(L1)と、
高圧側直流部と並列に直列接続された第1フライングキャパシタ回路(31)及び第2フライングキャパシタ回路(32)と、を備え、
前記低圧側直流部の正側端子と前記第1フライングキャパシタ回路(31)の中点間が電気的に接続され、前記低圧側直流部の負側端子と前記第2フライングキャパシタ回路(32)の中点間が電気的に接続され、
前記リアクトル(L1)は、前記低圧側直流部の正側端子と前記第1フライングキャパシタ回路(31)の中点間を接続する経路と、前記低圧側直流部の負側端子と前記第2フライングキャパシタ回路(32)の中点間を接続する経路の少なくとも一方に挿入され、
前記第1フライングキャパシタ回路(31)及び第2フライングキャパシタ回路(32)は、それぞれ直列に接続された複数の前記並列スイッチング素子(S1-S8)を含む、
項目1または2に記載の電力変換装置(3)。
これによれば、フライングキャパシタを用いたマルチレベル電力変換装置(3)における、ダイオードのリカバリ損失を低減することができる。
[項目4]
前記第1フライングキャパシタ回路(31)は、
直列接続された第1並列スイッチング素子(S1)、第2並列スイッチング素子(S2)、第3並列スイッチング素子(S3)及び第4並列スイッチング素子(S4)と、
前記第1並列スイッチング素子(S1)と第2並列スイッチング素子(S2)との接続点と、第3並列スイッチング素子(S3)と第4並列スイッチング素子(S4)との接続点との間に接続された第1フライングキャパシタ(C1)と、を含み、
前記第2フライングキャパシタ回路(32)は、
直列接続された第5並列スイッチング素子(S5)、第6並列スイッチング素子(S6)、第7並列スイッチング素子(S7)及び第8並列スイッチング素子(S8)と、
前記第5並列スイッチング素子(S5)と第6並列スイッチング素子(S6)との接続点と、第7並列スイッチング素子(S7)と第8並列スイッチング素子(S8)との接続点との間に接続された第2フライングキャパシタ(C2)と、を含む、
項目3に記載の電力変換装置(3)。
これによれば、フライングキャパシタを用いた3レベル電力変換装置(3)における、ダイオードのリカバリ損失を低減することができる。
[項目5]
前記第1並列スイッチング素子(S1a-S1b)、前記第2並列スイッチング素子(S2a-S2b)、前記第7並列スイッチング素子(S7a-S7b)及び前記第8並列スイッチング素子(S8a-S8b)の並列数が、前記第3並列スイッチング素子(S3a-S3c)、前記第4並列スイッチング素子(S4a-S4c)、前記第5並列スイッチング素子(S5a-S5c)及び前記第6並列スイッチング素子(S6a-S6c)の並列数より少ない、
項目4に記載の電力変換装置(3)。
これによれば、昇圧動作時における、ダイオード(D1-D2、D7-D8)によるリカバリ損失を低減することができる。
[項目6]
前記第3並列スイッチング素子(S3a-S3b)、前記第4並列スイッチング素子(S4a-S4b)、前記第5並列スイッチング素子(S5a-S5b)及び前記第6並列スイッチング素子(S6a-S6b)の並列数が、前記第1並列スイッチング素子(S1a-S1c)、前記第2並列スイッチング素子(S2a-S2c)、前記第7並列スイッチング素子(S7a-S7c)及び前記第8並列スイッチング素子(S8a-S8c)の並列数より少ない、
項目4に記載の電力変換装置(3)。
これによれば、降圧動作時における、ダイオード(D3-D6)によるリカバリ損失を低減することができる。
[項目7]
前記第1フライングキャパシタ回路(31)及び前記第2フライングキャパシタ回路(32)を制御して、前記低圧側直流部から前記高圧側直流部へ昇圧動作で電力伝送、及び前記高圧側直流部から前記低圧側直流部へ降圧動作で電力伝送の少なくとも一方を実行可能な制御部(40)をさらに備え、
前記制御部(40)は、
前記第2並列スイッチング素子(S2)、前記第4並列スイッチング素子(S4)、前記第5並列スイッチング素子(S5)及び前記第7並列スイッチング素子(S7)をオン状態、並びに前記第1並列スイッチング素子(S1)、前記第3並列スイッチング素子(S3)、前記第6並列スイッチング素子(S6)及び前記第8並列スイッチング素子(S8)をオフ状態に制御する第1モード、
前記第1並列スイッチング素子(S1)、前記第3並列スイッチング素子(S3)、前記第6並列スイッチング素子(S6)及び前記第8並列スイッチング素子(S8)をオン状態、並びに前記第2並列スイッチング素子(S2)、前記第4並列スイッチング素子(S4)、前記第5並列スイッチング素子(S5)及び前記第7並列スイッチング素子(S7)をオフ状態に制御する第2モード、
前記第1並列スイッチング素子(S1)、前記第2並列スイッチング素子(S2)、前記第7並列スイッチング素子(S7)及び前記第8並列スイッチング素子(S8)をオン状態、並びに前記第3並列スイッチング素子(S3)、前記第4並列スイッチング素子(S4)、前記第5並列スイッチング素子(S5)及び前記第6並列スイッチング素子(S6)をオフ状態に制御する第3モード、
前記第3並列スイッチング素子(S3)、前記第4並列スイッチング素子(S4)、前記第5並列スイッチング素子(S5)及び前記第6並列スイッチング素子(S6)をオン状態、並びに前記第1並列スイッチング素子(S1)、前記第2並列スイッチング素子(S2)、前記第7並列スイッチング素子(S7)及び前記第8並列スイッチング素子(S8)をオフ状態に制御する第4モード、
の4つのモードを使用して前記昇圧動作または前記降圧動作を実行する、
項目4から6のいずれか1項に記載の電力変換装置(3)。
これによれば、4つのモードを組み合わせて種々の制御が可能となる。
[項目8]
前記スイッチング素子(S1-S8)は、NチャンネルMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)であり、
前記ダイオード(D1-D8)は、前記NチャンネルMOSFETの寄生ダイオードである、
項目1から7のいずれか1項に記載の電力変換装置(3)。
これによれば、寄生ダイオードに還流電流が流れることによるリカバリ損失を低減することができる。
[Item 1]
The parallel switching element (S1) in which at least one switching element (S1a-S1b) is connected in parallel is a power conversion device (3) having a power conversion unit (30) in which a plurality of (S1-S8) are connected in series. hand,
Diodes (D1a-D1b) are formed or connected in antiparallel to each switching element (S1a-S1b).
Among a plurality of parallel switching elements (S1-S8), a parallel switching element (S1) having a smaller number of parallels than other parallel switching elements is included.
Power converter (3).
According to this, the recovery loss due to the diode (D1a-D1b) can be reduced.
[Item 2]
The number of parallel switching elements (S1) including switching elements (S1a-S1b) in which diodes (D1a-D1b) for which recovery current should be reduced are formed or connected in antiparallel is larger than the number of parallel switching elements of other parallel switching elements. Few,
The power conversion device (3) according to item 1.
According to this, the recovery loss due to the target diode (D1a-D1b) can be reduced.
[Item 3]
At least one reactor (L1) connected to the low voltage side DC section,
A first flying capacitor circuit (31) and a second flying capacitor circuit (32) connected in series with a high-voltage side DC unit are provided.
The positive terminal of the low voltage side DC portion and the midpoint of the first flying capacitor circuit (31) are electrically connected, and the negative terminal of the low voltage side DC portion and the second flying capacitor circuit (32) are connected. The midpoints are electrically connected,
The reactor (L1) has a path connecting the positive terminal of the low voltage side DC portion and the midpoint of the first flying capacitor circuit (31), a negative terminal of the low voltage side DC portion, and the second flying. Inserted into at least one of the paths connecting the midpoints of the capacitor circuit (32),
The first flying capacitor circuit (31) and the second flying capacitor circuit (32) include a plurality of the parallel switching elements (S1-S8) connected in series, respectively.
The power conversion device (3) according to item 1 or 2.
According to this, it is possible to reduce the recovery loss of the diode in the multi-level power conversion device (3) using the flying capacitor.
[Item 4]
The first flying capacitor circuit (31) is
A first parallel switching element (S1), a second parallel switching element (S2), a third parallel switching element (S3), and a fourth parallel switching element (S4) connected in series,
A connection between the connection point between the first parallel switching element (S1) and the second parallel switching element (S2) and the connection point between the third parallel switching element (S3) and the fourth parallel switching element (S4). The first flying capacitor (C1), which was made, and included,
The second flying capacitor circuit (32) is
The fifth parallel switching element (S5), the sixth parallel switching element (S6), the seventh parallel switching element (S7), and the eighth parallel switching element (S8) connected in series,
A connection between the connection point between the fifth parallel switching element (S5) and the sixth parallel switching element (S6) and the connection point between the seventh parallel switching element (S7) and the eighth parallel switching element (S8). 2nd flying capacitor (C2), including
The power conversion device (3) according to item 3.
According to this, it is possible to reduce the recovery loss of the diode in the three-level power conversion device (3) using the flying capacitor.
[Item 5]
Number of parallels of the first parallel switching element (S1a-S1b), the second parallel switching element (S2a-S2b), the seventh parallel switching element (S7a-S7b), and the eighth parallel switching element (S8a-S8b). Of the third parallel switching element (S3a-S3c), the fourth parallel switching element (S4a-S4c), the fifth parallel switching element (S5a-S5c), and the sixth parallel switching element (S6a-S6c). Less than the number of parallels,
The power conversion device (3) according to item 4.
According to this, it is possible to reduce the recovery loss due to the diodes (D1-D2, D7-D8) during the boosting operation.
[Item 6]
Number of parallels of the third parallel switching element (S3a-S3b), the fourth parallel switching element (S4a-S4b), the fifth parallel switching element (S5a-S5b), and the sixth parallel switching element (S6a-S6b). Of the first parallel switching element (S1a-S1c), the second parallel switching element (S2a-S2c), the seventh parallel switching element (S7a-S7c), and the eighth parallel switching element (S8a-S8c). Less than the number of parallels,
The power conversion device (3) according to item 4.
According to this, the recovery loss due to the diode (D3-D6) at the time of step-down operation can be reduced.
[Item 7]
By controlling the first flying capacitor circuit (31) and the second flying capacitor circuit (32), power is transmitted from the low voltage side DC section to the high voltage side DC section by a boosting operation, and from the high voltage side DC section to the high voltage side DC section. Further equipped with a control unit (40) capable of executing at least one of power transmission by step-down operation to the low-voltage side DC unit.
The control unit (40)
The second parallel switching element (S2), the fourth parallel switching element (S4), the fifth parallel switching element (S5), and the seventh parallel switching element (S7) are turned on, and the first parallel switching element is turned on. (S1), a first mode for controlling the third parallel switching element (S3), the sixth parallel switching element (S6), and the eighth parallel switching element (S8) in an off state.
The first parallel switching element (S1), the third parallel switching element (S3), the sixth parallel switching element (S6) and the eighth parallel switching element (S8) are turned on, and the second parallel switching element is turned on. (S2), a second mode for controlling the fourth parallel switching element (S4), the fifth parallel switching element (S5), and the seventh parallel switching element (S7) to an off state.
The first parallel switching element (S1), the second parallel switching element (S2), the seventh parallel switching element (S7), and the eighth parallel switching element (S8) are turned on, and the third parallel switching element is turned on. (S3), a third mode for controlling the fourth parallel switching element (S4), the fifth parallel switching element (S5), and the sixth parallel switching element (S6) in an off state.
The third parallel switching element (S3), the fourth parallel switching element (S4), the fifth parallel switching element (S5), and the sixth parallel switching element (S6) are turned on, and the first parallel switching element is turned on. (S1), a fourth mode for controlling the second parallel switching element (S2), the seventh parallel switching element (S7), and the eighth parallel switching element (S8) to an off state.
Performing the step-up operation or the step-down operation using the four modes of
The power conversion device (3) according to any one of items 4 to 6.
According to this, various controls are possible by combining the four modes.
[Item 8]
The switching element (S1-S8) is an N-channel MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor).
The diode (D1-D8) is a parasitic diode of the N-channel MOSFET.
The power conversion device (3) according to any one of items 1 to 7.
According to this, it is possible to reduce the recovery loss due to the reflux current flowing through the parasitic diode.

1 第1直流電源、 2 第2直流電源、 3 DC/DC変換装置、 30 DC/DC変換部、 31,32 フライングキャパシタ回路、 40 制御部、 C1,C2 フライングキャパシタ、 C3,C4 分割コンデンサ、 C5 入力コンデンサ、 C6 出力コンデンサ、 L1,L2 リアクトル、 S1-S8 スイッチング素子、 D1-D8 ダイオード。 1 1st DC power supply, 2 2nd DC power supply, 3 DC / DC converter, 30 DC / DC converter, 31, 32 flying capacitor circuit, 40 control unit, C1, C2 flying capacitor, C3, C4 split capacitor, C5 Input capacitor, C6 output capacitor, L1, L2 reactor, S1-S8 switching element, D1-D8 diode.

Claims (8)

少なくとも一つのスイッチング素子が並列接続された並列スイッチング素子が、複数直列に接続された電力変換部を有する電力変換装置であって、
各スイッチング素子には逆並列にダイオードが形成または接続されており、
複数の並列スイッチング素子のうち、並列数が他の並列スイッチング素子より少ない並列スイッチング素子を含む、
電力変換装置。
A parallel switching element in which at least one switching element is connected in parallel is a power conversion device having a plurality of power conversion units connected in series.
Diodes are formed or connected in antiparallel to each switching element.
Among a plurality of parallel switching elements, a parallel switching element having a smaller number of parallels than other parallel switching elements is included.
Power converter.
リカバリ電流を低減させるべきダイオードが逆並列に形成または接続されたスイッチング素子を含む並列スイッチング素子の並列数が、他の並列スイッチング素子の並列数より少ない、
請求項1に記載の電力変換装置。
The number of parallel switching elements in parallel, including switching elements in which diodes to reduce recovery current are formed or connected in antiparallel, is less than the number of parallels in other parallel switching elements.
The power conversion device according to claim 1.
低圧側直流部に接続される少なくとも一つのリアクトルと、
高圧側直流部と並列に直列接続された第1フライングキャパシタ回路及び第2フライングキャパシタ回路と、を備え、
前記低圧側直流部の正側端子と前記第1フライングキャパシタ回路の中点間が電気的に接続され、前記低圧側直流部の負側端子と前記第2フライングキャパシタ回路の中点間が電気的に接続され、
前記リアクトルは、前記低圧側直流部の正側端子と前記第1フライングキャパシタ回路の中点間を接続する経路と、前記低圧側直流部の負側端子と前記第2フライングキャパシタ回路の中点間を接続する経路の少なくとも一方に挿入され、
前記第1フライングキャパシタ回路及び第2フライングキャパシタ回路は、それぞれ直列に接続された複数の前記並列スイッチング素子を含む、
請求項1または2に記載の電力変換装置。
At least one reactor connected to the low voltage side DC section,
A first flying capacitor circuit and a second flying capacitor circuit connected in series with a high-voltage side DC unit are provided.
The positive terminal of the low-voltage side DC section and the midpoint of the first flying capacitor circuit are electrically connected, and the negative terminal of the low-voltage side DC section and the midpoint of the second flying capacitor circuit are electrically connected. Connected to
The reactor has a path connecting the positive terminal of the low-voltage side DC portion and the midpoint of the first flying capacitor circuit, and between the negative terminal of the low-voltage side DC portion and the midpoint of the second flying capacitor circuit. Is inserted in at least one of the routes connecting the
The first flying capacitor circuit and the second flying capacitor circuit each include a plurality of the parallel switching elements connected in series.
The power conversion device according to claim 1 or 2.
前記第1フライングキャパシタ回路は、
直列接続された第1並列スイッチング素子、第2並列スイッチング素子、第3並列スイッチング素子及び第4並列スイッチング素子と、
前記第1並列スイッチング素子と第2並列スイッチング素子との接続点と、第3並列スイッチング素子と第4並列スイッチング素子との接続点との間に接続された第1フライングキャパシタと、を含み、
前記第2フライングキャパシタ回路は、
直列接続された第5並列スイッチング素子、第6並列スイッチング素子、第7並列スイッチング素子及び第8並列スイッチング素子と、
前記第5並列スイッチング素子と第6並列スイッチング素子との接続点と、第7並列スイッチング素子と第8並列スイッチング素子との接続点との間に接続された第2フライングキャパシタと、を含む、
請求項3に記載の電力変換装置。
The first flying capacitor circuit is
A first parallel switching element, a second parallel switching element, a third parallel switching element, and a fourth parallel switching element connected in series,
A first flying capacitor connected between the connection point between the first parallel switching element and the second parallel switching element and the connection point between the third parallel switching element and the fourth parallel switching element is included.
The second flying capacitor circuit is
The fifth parallel switching element, the sixth parallel switching element, the seventh parallel switching element, and the eighth parallel switching element connected in series,
A second flying capacitor connected between the connection point between the fifth parallel switching element and the sixth parallel switching element and the connection point between the seventh parallel switching element and the eighth parallel switching element is included.
The power conversion device according to claim 3.
前記第1並列スイッチング素子、前記第2並列スイッチング素子、前記第7並列スイッチング素子及び前記第8並列スイッチング素子の並列数が、前記第3並列スイッチング素子、前記第4並列スイッチング素子、前記第5並列スイッチング素子及び前記第6並列スイッチング素子の並列数より少ない、
請求項4に記載の電力変換装置。
The number of parallels of the first parallel switching element, the second parallel switching element, the seventh parallel switching element, and the eighth parallel switching element is the third parallel switching element, the fourth parallel switching element, and the fifth parallel. Less than the number of switching elements and the number of parallels of the sixth parallel switching element,
The power conversion device according to claim 4.
前記第3並列スイッチング素子、前記第4並列スイッチング素子、前記第5並列スイッチング素子及び前記第6並列スイッチング素子の並列数が、前記第1並列スイッチング素子、前記第2並列スイッチング素子、前記第7並列スイッチング素子及び前記第8並列スイッチング素子の並列数より少ない、
請求項4に記載の電力変換装置。
The number of parallels of the third parallel switching element, the fourth parallel switching element, the fifth parallel switching element, and the sixth parallel switching element is the first parallel switching element, the second parallel switching element, and the seventh parallel. Less than the number of switching elements and the eighth parallel switching element in parallel,
The power conversion device according to claim 4.
前記第1フライングキャパシタ回路及び前記第2フライングキャパシタ回路を制御して、前記低圧側直流部から前記高圧側直流部へ昇圧動作で電力伝送、及び前記高圧側直流部から前記低圧側直流部へ降圧動作で電力伝送の少なくとも一方を実行可能な制御部をさらに備え、
前記制御部は、
前記第2並列スイッチング素子、前記第4並列スイッチング素子、前記第5並列スイッチング素子及び前記第7並列スイッチング素子をオン状態、並びに前記第1並列スイッチング素子、前記第3並列スイッチング素子、前記第6並列スイッチング素子及び前記第8並列スイッチング素子をオフ状態に制御する第1モード、
前記第1並列スイッチング素子、前記第3並列スイッチング素子、前記第6並列スイッチング素子及び前記第8並列スイッチング素子をオン状態、並びに前記第2並列スイッチング素子、前記第4並列スイッチング素子、前記第5並列スイッチング素子及び前記第7並列スイッチング素子をオフ状態に制御する第2モード、
前記第1並列スイッチング素子、前記第2並列スイッチング素子、前記第7並列スイッチング素子及び前記第8並列スイッチング素子をオン状態、並びに前記第3並列スイッチング素子、前記第4並列スイッチング素子、前記第5並列スイッチング素子及び前記第6並列スイッチング素子をオフ状態に制御する第3モード、
前記第3並列スイッチング素子、前記第4並列スイッチング素子、前記第5並列スイッチング素子及び前記第6並列スイッチング素子をオン状態、並びに前記第1並列スイッチング素子、前記第2並列スイッチング素子、前記第7並列スイッチング素子及び前記第8並列スイッチング素子をオフ状態に制御する第4モード、
の4つのモードを使用して前記昇圧動作または前記降圧動作を実行する、
請求項4から6のいずれか1項に記載の電力変換装置。
By controlling the first flying capacitor circuit and the second flying capacitor circuit, power is transmitted from the low voltage side DC section to the high voltage side DC section by a boosting operation, and the voltage is stepped down from the high voltage side DC section to the low voltage side DC section. It also has a control unit that can execute at least one of the power transmissions in operation.
The control unit
The second parallel switching element, the fourth parallel switching element, the fifth parallel switching element and the seventh parallel switching element are turned on, and the first parallel switching element, the third parallel switching element, and the sixth parallel. The first mode for controlling the switching element and the eighth parallel switching element to the off state,
The first parallel switching element, the third parallel switching element, the sixth parallel switching element and the eighth parallel switching element are turned on, and the second parallel switching element, the fourth parallel switching element, and the fifth parallel. A second mode that controls the switching element and the seventh parallel switching element to the off state,
The first parallel switching element, the second parallel switching element, the seventh parallel switching element and the eighth parallel switching element are turned on, and the third parallel switching element, the fourth parallel switching element, and the fifth parallel switching element. A third mode that controls the switching element and the sixth parallel switching element to the off state,
The third parallel switching element, the fourth parallel switching element, the fifth parallel switching element and the sixth parallel switching element are turned on, and the first parallel switching element, the second parallel switching element, and the seventh parallel. Fourth mode, which controls the switching element and the eighth parallel switching element to the off state,
Performing the step-up operation or the step-down operation using the four modes of
The power conversion device according to any one of claims 4 to 6.
前記スイッチング素子は、NチャンネルMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)であり、
前記ダイオードは、前記NチャンネルMOSFETの寄生ダイオードである、
請求項1から7のいずれか1項に記載の電力変換装置。
The switching element is an N-channel MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor).
The diode is a parasitic diode of the N-channel MOSFET.
The power conversion device according to any one of claims 1 to 7.
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