JP2010252450A - Power conversion apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power conversion apparatus capable of keeping an output voltage constant by gently varying a duty even in instantaneous voltage drop, and capable of reducing loss without need for increasing a breakdown voltage of a semiconductor device connected to the secondary side. <P>SOLUTION: The power conversion apparatus includes: a first series circuit in which first and second capacitors are connected in series at a first junction point; a second series circuit in which first and second switching elements are connected in series at a second junction point; a third series circuit in which third and fourth switching elements are connected in series at a third junction point; and a DC voltage source with which these series circuits are connected in parallel and which supplies direct-current input voltage to these circuits. The power conversion apparatus takes out an AC output voltage generated between the second junction point and the third junction point. The power conversion apparatus further includes a switch that is placed between the first junction point and the second junction point and connects these junction points together. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体スイッチング素子を用いた電力変換装置に係り、特に損失を低減するに好適な電力変換装置に関する。   The present invention relates to a power converter using a semiconductor switching element, and more particularly to a power converter suitable for reducing loss.

従来のインバータにおける概念的な回路図を図9に示す。この図において第1のスイッチング素子[MOSFET(Q1)]と第2のスイッチング素子[MOSFET(Q2)]は、第1の接続点xで接続されて第1の直列回路を構成する。また第3のスイッチング素子[MOSFET(Q3)]と第4のスイッチング素子[MOSFET(Q4)]は、第2の接続点yで接続されて第2の直列回路を構成している。これら第1および第2の直列回路は、それぞれ並列に接続されるとともに、並列接続された回路の両端に直流電圧源1から直流電圧が与えられる。なお、直流電圧源1は、例えば商用交流を整流して得ることが多い。
このように構成された電力変換装置は、図示しないゲート駆動部によってMOSFET(Q1〜Q4)のゲートがそれぞれ制御されて、接続点x,y間に交流電圧を出力するインバータとして機能する。詳しくは図10に示すように各MOSFET(Q1〜Q4)にそれぞれ与えられるゲート駆動信号(Vgs1〜Vgs4)は、MOSFET(Q2)およびMOSFET(Q3)がともにオフの期間にMOSFET(Q1)およびMOSFET(Q4)をオンにする。逆にMOSFET(Q1)およびMOSFET(Q4)がともにオフの期間にMOSFET(Q2)およびMOSFET(Q3)をオンにする。
FIG. 9 shows a conceptual circuit diagram of a conventional inverter. In this figure, the first switching element [MOSFET (Q 1 )] and the second switching element [MOSFET (Q 2 )] are connected at a first connection point x to constitute a first series circuit. The third switching element [MOSFET (Q 3 )] and the fourth switching element [MOSFET (Q 4 )] are connected at the second connection point y to form a second series circuit. These first and second series circuits are connected in parallel, respectively, and a DC voltage is applied from the DC voltage source 1 to both ends of the circuits connected in parallel. The DC voltage source 1 is often obtained by rectifying commercial AC, for example.
The power converter configured as described above functions as an inverter that outputs an AC voltage between the connection points x and y by controlling the gates of the MOSFETs (Q 1 to Q 4 ) by a gate driving unit (not shown). In detail, as shown in FIG. 10, the gate drive signals (V gs1 to V gs4 ) respectively applied to the MOSFETs (Q 1 to Q 4 ) are in a period in which both the MOSFET (Q 2 ) and the MOSFET (Q 3 ) are off. The MOSFET (Q 1 ) and the MOSFET (Q 4 ) are turned on. Conversely, the MOSFET (Q 2 ) and the MOSFET (Q 3 ) are turned on while both the MOSFET (Q 1 ) and the MOSFET (Q 4 ) are off.

このようにゲート駆動部によってMOSFET(Q1〜Q4)を駆動制御することで所望の交流電圧Vtを接続点x,y間から得ることができる。なお、この交流電圧Vtは、ゲート駆動信号(Vgs1〜Vgs4)のオン時間とオフ時間の時間比(デューティ)を制御する、いわゆるPWM(パルス幅制御)によって所望の電圧値に調整できる。
なお、上述したインバータは、特に図示しないが交流電圧を直流電圧に変換する整流回路を接続点x,yに設けて直流電圧を得るDC−DCコンバータとして構成したり、接続点x,yに変圧器の入力側(一次側)を接続し、この変圧器の出力側(二次側)に更に整流回路を設けた絶縁型DC−DCコンバータとして構成されることもある。
このような構成をとるインバータあるいはコンバータ(以下、電力変換装置と称する)の直流電圧源1が商用交流を整流したものである場合、商用交流の電圧が短時間低下した後すぐ復帰する、いわゆる瞬時電圧低下(瞬低)が発生して出力電圧が変動することがある。
In this way, by driving and controlling the MOSFETs (Q 1 to Q 4 ) by the gate drive unit, a desired AC voltage V t can be obtained between the connection points x and y. Incidentally, the AC voltage V t is controlled on-time and off-time period ratio of the gate drive signals (V gs1 ~V GS4) (duty) can be adjusted to a desired voltage value by a so-called PWM (pulse width control) .
The inverter described above may be configured as a DC-DC converter that obtains a DC voltage by providing a rectifier circuit that converts an AC voltage into a DC voltage at the connection points x and y, although not shown, or is transformed to the connection points x and y. In some cases, the input side (primary side) of the transformer is connected, and the output side (secondary side) of the transformer is further provided with a rectifier circuit.
When the DC voltage source 1 of the inverter or converter (hereinafter referred to as a power conversion device) having such a configuration is a rectified commercial AC, the commercial AC voltage is restored immediately after being reduced for a short time, so-called instantaneous. A voltage drop (instantaneous drop) may occur and the output voltage may fluctuate.

しかしながら例えばマイクロコンピュータや半導体を用いた電子制御装置が電力変換装置の負荷として接続された場合には、たとえ瞬低が発生したときであっても出力電圧を一定に維持する必要がある。
上述した電力変換装置は、瞬低が発生したときに出力電圧を維持するため、例えば図11に示すようなデューティ比を高くしたゲート駆動信号(Vgs1〜Vgs4)をMOSFET(Q1〜Q4)にそれぞれ印加することで出力側への電力伝達量を維持し、出力電圧を所定の電圧に維持している。つまり上述の電力変換装置には、瞬低が発生した場合でも出力電圧を一定に保つことができるように回路パラメータが設定されている。このため定常時はデューティを下げて出力を絞って作動させている。したがってデューティが低いときであっても出力電圧を所定の電圧値に維持するには変圧器の変圧比を小さく設定する必要がある。この場合、二次側に接続されたMOSFETに発生する電圧が高くなり、これにより耐圧の高い素子を用いなければならないという問題が新たに生ずる。
However, for example, when an electronic control device using a microcomputer or a semiconductor is connected as a load of the power conversion device, it is necessary to keep the output voltage constant even when an instantaneous drop occurs.
The power conversion device described above, sag order to maintain the output voltage when the generated, for example, 11 high duty ratio as shown in the gate drive signals (V gs1 ~V gs4) the MOSFET (Q 1 to Q By applying each to 4 ), the amount of power transmitted to the output side is maintained, and the output voltage is maintained at a predetermined voltage. In other words, the circuit parameters are set in the above-described power conversion device so that the output voltage can be kept constant even when an instantaneous drop occurs. For this reason, during normal operation, the duty is reduced to reduce the output. Accordingly, in order to maintain the output voltage at a predetermined voltage value even when the duty is low, it is necessary to set the transformer ratio of the transformer small. In this case, a voltage generated in the MOSFET connected to the secondary side becomes high, which causes a new problem that an element having a high withstand voltage must be used.

そして一般にスイッチング素子の耐圧が高くなると導通時の順電圧降下も高くなるため、導通損失が増加する。加えてトランスの変流比が大きくなるため、変圧器の二次側で同一の電流を出力したときは、変圧器の一次側電流がより増加することになる。このため導通損失が増加するという問題も生ずる。
このような問題を解決する方法としてリレーを用いてハーフブリッジ動作からフルブリッジ動作に切り換える方法が特許文献1,2に提案されている。
In general, when the withstand voltage of the switching element is increased, the forward voltage drop during conduction is also increased, so that conduction loss is increased. In addition, since the current transformation ratio of the transformer is increased, when the same current is output on the secondary side of the transformer, the primary current of the transformer further increases. For this reason, the problem that conduction loss increases also arises.
As a method for solving such a problem, Patent Documents 1 and 2 propose a method of switching from a half-bridge operation to a full-bridge operation using a relay.

特開平4−361872号公報Japanese Patent Laid-Open No. 4-361872 特開2002−96167号公報JP 2002-96167 A

しかしながら上述した特許文献に記載の方法では、ハーフブリッジ動作からフルブリッジ動作へ切り換えるとき、トランスに印加される電圧振幅が2倍に増加する。このためMOSFET(Q1〜Q4)に与えるゲート信号のデューティを瞬時に変え、出力電圧を所定の電圧に維持しなければならない。
また一般的にデューティの制御はPI制御(比例・積分制御)で行っていることが多い。一方、デューティは、徐々に変化するので電圧の急変に対応させることが困難であり、これによって出力電圧が変動してしまう。もちろん上述した特許文献に記載のリレーを用いた方法では、遅れ時間があるため高速な切り換えが困難である。
更に電圧振幅が倍になることで変圧器の二次側に発生するトランスの漏れインダクタンスと整流素子の寄生容量による共振電圧も2倍になってしまう。このため二次側に半導体素子を有する回路がある場合は、この跳ね上がり電圧に耐え得るように半導体素子の耐圧が高いものを用いる必要がある。
However, in the method described in the above-mentioned patent document, when switching from the half-bridge operation to the full-bridge operation, the voltage amplitude applied to the transformer is doubled. For this reason, the duty of the gate signal applied to the MOSFETs (Q 1 to Q 4 ) must be changed instantaneously to maintain the output voltage at a predetermined voltage.
In general, the duty is often controlled by PI control (proportional / integral control). On the other hand, since the duty changes gradually, it is difficult to cope with a sudden change in voltage, which causes the output voltage to fluctuate. Of course, in the method using the relay described in the above-mentioned patent document, high-speed switching is difficult because of the delay time.
Furthermore, when the voltage amplitude is doubled, the resonance voltage due to the leakage inductance of the transformer generated on the secondary side of the transformer and the parasitic capacitance of the rectifier element is also doubled. For this reason, when there is a circuit having a semiconductor element on the secondary side, it is necessary to use a semiconductor element having a high withstand voltage so as to withstand this jumping voltage.

本発明は、このような課題を解決するべくなされたもので、その目的とするところは、瞬低時においても緩やかにデューティを変化させることで出力電圧を一定に維持するとともに、二次側に半導体素子を有する回路があったとしても半導体素子の耐圧を上げる必要のない電力変換装置を提供することにある。
更に本発明は、半導体スイッチング素子のスイッチング時に発生する損失を低減させることができる電力変換装置を提供することにある。
The present invention has been made to solve such a problem, and the object of the present invention is to maintain the output voltage constant by gradually changing the duty even at the time of a sag, and at the secondary side. An object of the present invention is to provide a power conversion device that does not need to increase the breakdown voltage of a semiconductor element even if there is a circuit having the semiconductor element.
Furthermore, this invention is providing the power converter device which can reduce the loss which generate | occur | produces at the time of switching of a semiconductor switching element.

上述した目的を解決するため本発明の電力変換装置は、第1のコンデンサと第2のコンデンサとが第1の接続点で直列に接続された第1の直列回路と、この第1の直列回路と並列に接続されて、第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子とが第2の接続点で直列に接続された第2の直列回路と、更に前記第1および第2の直列回路と並列に接続されて、第3のスイッチング素子と第4のスイッチング素子とが第3の接続点で直列に接続された第3の直列回路と、これら第1〜第3の直列回路に直流入力電圧を与える直流電圧源とを具備し、前記第2の接続点と前記第3の接続点との両接続点間に生ずる交流出力電圧を取り出す電力変換装置であって、更に前記第1の接続点と前記第2の接続点とに介装されて、これら両接続点を接続するスイッチを備えたことを特徴としている。
また本発明の電力変換装置は、前記直流電圧源の直流入力電圧が所定の電圧値以上であるときは、前記スイッチをオンし、更に前記第1および第2のスイッチング素子をオフするとともに前記第3および第4のスイッチング素子を所定の周期で排他的にオンまたはオフする一方、前記直流入力電圧が所定の電圧値を下回ったときは、前記スイッチを前記第3および第4のスイッチング周期に同期させてオンまたはオフし、更に前記第1および前記第2のスイッチング素子を所定の周期でオンするととともに、入力直流電圧値に応じてスイッチングパルス幅を制御することを特徴としている。
In order to solve the above-described object, a power conversion device according to the present invention includes a first series circuit in which a first capacitor and a second capacitor are connected in series at a first connection point, and the first series circuit. And a second series circuit in which the first switching element and the second switching element are connected in series at the second connection point, and in parallel with the first and second series circuits. A third series circuit in which a third switching element and a fourth switching element are connected in series at a third connection point, and a DC input voltage is applied to these first to third series circuits. A power converter for taking out an AC output voltage generated between both the second connection point and the third connection point, further comprising: the first connection point; Connected to the second connection point to connect these two connection points. It is characterized by comprising a switch that.
In the power converter of the present invention, when the DC input voltage of the DC voltage source is equal to or higher than a predetermined voltage value, the switch is turned on, the first and second switching elements are turned off, and the first switching element is turned off. While the third and fourth switching elements are exclusively turned on or off at a predetermined cycle, when the DC input voltage falls below a predetermined voltage value, the switch is synchronized with the third and fourth switching cycles. The first and second switching elements are turned on at a predetermined cycle, and the switching pulse width is controlled according to the input DC voltage value.

上述した電力変換装置は、直流入力電圧が所定の電圧値以上の定常時にスイッチを開放しておき、第1の直列回路および第2の直列回路を所定のスイッチングタイミングで各スイッチング素子を駆動する一方、直流入力電圧が所定の電圧値を下回る例えば瞬低が発生したときにスイッチを閉じて3レベル動作として出力電圧を所定の電圧に維持する。
本発明の電力変換装置における前記スイッチは、第5および第6のスイッチング素子を逆直列に接続したものとして構成される。
好ましくは前記第5および第6のスイッチング素子は、前記第1〜第4のスイッチング素子の耐電圧よりも低い耐電圧の素子が望ましい。
また前記第5および第6のスイッチング素子は、前記第1〜第4のスイッチング素子よりもスイッチングスピードが遅い素子であることが望ましい。
In the power converter described above, the switch is opened at the time of steady state when the DC input voltage is equal to or higher than a predetermined voltage value, and each switching element is driven at a predetermined switching timing in the first series circuit and the second series circuit. When the DC input voltage falls below a predetermined voltage value, for example, when an instantaneous drop occurs, the switch is closed to maintain the output voltage at the predetermined voltage as a three-level operation.
The switch in the power converter of the present invention is configured as a fifth and sixth switching element connected in anti-series.
Preferably, the fifth and sixth switching elements are elements having a withstand voltage lower than those of the first to fourth switching elements.
The fifth and sixth switching elements are preferably elements having a switching speed slower than that of the first to fourth switching elements.

上述した電力変換装置における第5および第6のスイッチング素子は、第1〜第4のスイッチング素子の耐電圧よりも耐電圧が低く、またスイッチングスピードが遅い素子を用いているので損失の低減が可能である。
また前記第5および第6のスイッチング素子は、それぞれ寄生ダイオードを有し、この寄生ダイオードに電流が流れているとき、その寄生ダイオードを有する前記スイッチング素子をオンするものとして構成される。
上述した電力変換装置は、寄生ダイオードに流れる電流をスイッチング素子に流しているので損失が低減できる。
あるいは前記第5および第6のスイッチング素子は、二つの逆素子型スイッチング素子を逆並列に接続した双方向スイッチで構成される。
The fifth and sixth switching elements in the above-described power conversion device use elements whose breakdown voltage is lower than that of the first to fourth switching elements and whose switching speed is slow, so that loss can be reduced. It is.
Each of the fifth and sixth switching elements has a parasitic diode, and is configured to turn on the switching element having the parasitic diode when a current flows through the parasitic diode.
In the power conversion device described above, since the current flowing through the parasitic diode flows through the switching element, the loss can be reduced.
Or the said 5th and 6th switching element is comprised with the bidirectional | two-way switch which connected two reverse element type switching elements in antiparallel.

上述した電力変換装置は、MOSFETのような寄生ダイオードを有しない例えばIGBT等のスイッチング素子を適用して前記スイッチを構成する。
また本発明の電力変換装置は、前記第2の接続点と前記第3の接続点との両接続点間に生ずる交流電圧を変圧して出力する変圧器を備えて構成される。
上述した電力変換装置は、スイッチングして得られた交流電圧を変圧した所望の交流電圧を得ることができる。
あるいは本発明の電力変換装置は、前記第2の接続点と前記第3の接続点との両接続点間に生ずる交流出力電圧を整流して直流電圧を出力する整流回路を備えたDC−DCコンバータとして提供される。
上述した電力変換装置は、入力された直流電圧から所望する直流電圧の出力を得ることができる。
In the power conversion device described above, the switch is configured by applying a switching element such as an IGBT having no parasitic diode such as a MOSFET.
Moreover, the power converter device of this invention is equipped with the transformer which transforms and outputs the alternating voltage which arises between both the connection points of the said 2nd connection point and the said 3rd connection point.
The power converter described above can obtain a desired AC voltage obtained by transforming an AC voltage obtained by switching.
Alternatively, the power conversion device of the present invention includes a DC-DC including a rectifier circuit that rectifies an AC output voltage generated between both the second connection point and the third connection point to output a DC voltage. Provided as a converter.
The power converter described above can obtain a desired DC voltage output from the input DC voltage.

また本発明の電力変換装置は、前記変圧器から出力される交流電圧を整流して直流電圧を出力する整流回路を備えた絶縁型DC−DCコンバータを構成する。
上述した電力変換装置は、入力側と出力側とが変圧器で絶縁され、入力された直流電圧から所望する直流電圧の出力を得ることができる。
Moreover, the power converter device of this invention comprises the insulation type DC-DC converter provided with the rectifier circuit which rectifies | straightens the alternating voltage output from the said transformer, and outputs a direct voltage.
In the power converter described above, the input side and the output side are insulated by a transformer, and a desired DC voltage output can be obtained from the input DC voltage.

本発明の電力変換装置は、定常時にデューティを最大で動作させることができるため、この条件に適合するように変圧器の変圧比を最適化することでスイッチング素子の耐圧を低く抑えることができる。それゆえ本発明の電力変換装置は、入力側電流の増加に伴う導通損失増加を抑えることが可能である。また、本発明の電力変換装置は、瞬低時において3レベル動作として緩やかにデューティを変化させているため直流出力電圧を一定に維持することができる。
また、スイッチを構成する第5および第6のスイッチング素子に他のスイッチング素子(第1〜第4のスイッチング素子)よりも耐圧が低い素子を選択することができ、導通損失をより低減することが可能である。さらに本発明の電力変換装置は、第5および第6のスイッチング素子を常時オンにしているため、スイッチング速度が遅い素子を適用することができる。このため順方向電圧降下が最も低い素子が選択できるため本発明の電力変換装置は導通損失を更に低減することが可能である。
Since the power conversion device of the present invention can be operated at the maximum duty in a steady state, the withstand voltage of the switching element can be kept low by optimizing the transformer ratio so as to meet this condition. Therefore, the power conversion device of the present invention can suppress an increase in conduction loss accompanying an increase in input side current. In addition, since the power converter according to the present invention gradually changes the duty as a three-level operation during a sag, the DC output voltage can be kept constant.
In addition, an element having a lower withstand voltage than the other switching elements (first to fourth switching elements) can be selected as the fifth and sixth switching elements constituting the switch, and the conduction loss can be further reduced. Is possible. Furthermore, since the power converter of this invention has always turned on the 5th and 6th switching element, an element with a slow switching speed can be applied. For this reason, since the element with the lowest forward voltage drop can be selected, the power conversion device of the present invention can further reduce the conduction loss.

また本発明の電力変換装置にあっては、通常状態で第3および第4のスイッチング素子には、直流入力電圧の1/2が印加されるだけであり、そのためスイッチング損失は1/2で済む。さらにスイッチングする素子はこの2つだけであるため、スイッチング損失の更なる低減が可能となる。
また、瞬低時において第5および第6のスイッチング素子は寄生ダイオードに電流が流れる期間が短くなるように制御信号を入力しているので損失低減が可能である。もちろんスイッチに逆阻止型半導体素子を組み合わせることで電流の通過する半導体素子の数を減らすことができ、損失を低減することができる。
更に本発明に電力変換装置は、3レベル動作としているので変圧器二次側の電圧変化、すなわち変圧器の二次側に発生する跳ね上がり電圧は二段階の段階的な変化をするため電圧変動幅を従来の半分に抑制することが可能となる。
In the power converter of the present invention, only half of the DC input voltage is applied to the third and fourth switching elements in the normal state, so that the switching loss can be halved. . Furthermore, since there are only two elements that switch, switching loss can be further reduced.
Moreover, since the control signals are input to the fifth and sixth switching elements so that the period during which the current flows in the parasitic diode is shortened at the time of the instantaneous drop, the loss can be reduced. Of course, by combining a reverse blocking semiconductor element with the switch, the number of semiconductor elements through which current passes can be reduced, and loss can be reduced.
Furthermore, since the power conversion apparatus according to the present invention operates in three levels, the voltage change on the secondary side of the transformer, that is, the jumping voltage generated on the secondary side of the transformer changes in two steps, so that the voltage fluctuation range. Can be reduced to half of the conventional level.

なお、前述した先行技術文献に記載の電力変換装置は、リレーを用いているのに対し、本発明の電力変換装置は半導体スイッチング素子を適用しているので定常時の動作モードと瞬低時の動作モードの切り換えが瞬時に行うことができ、出力電圧の安定性を向上させることができるという実用上優れた効果を奏し得る。   Note that the power conversion device described in the above-mentioned prior art document uses a relay, whereas the power conversion device of the present invention uses a semiconductor switching element, so that the operation mode in a steady state and the time of a sag are reduced. The operation mode can be switched instantaneously, and the practically excellent effect that the stability of the output voltage can be improved can be obtained.

本発明の一実施形態に係る電力変換装置におけるインバータの原理的構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the fundamental structure of the inverter in the power converter device which concerns on one Embodiment of this invention. 図1に示すインバータにおいて入力される直流電圧値が所定の電圧値以上あるとき(定常時)のゲートパルス信号および出力交流電圧の波形概略を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a schematic waveform of a gate pulse signal and an output AC voltage when a DC voltage value input in the inverter shown in FIG. 1 is equal to or higher than a predetermined voltage value (in a steady state). 図1に示すインバータにおいて入力される直流電圧値が所定の電圧値を下回ったとき(瞬低時)のゲートパルス信号および出力交流電圧の波形概略を示す図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing waveforms of a gate pulse signal and an output AC voltage when a DC voltage value input in the inverter shown in FIG. 図1に示すインバータにおいて入力される直流電圧値とゲートパルス信号、及び出力電圧との関係を示す波形概略図である。FIG. 2 is a waveform schematic diagram showing a relationship between a DC voltage value input to the inverter shown in FIG. 1, a gate pulse signal, and an output voltage. 図1に示すインバータにおいて入力される直流電圧値が所定の電圧値を下回ったとき(瞬低時)のゲートパルス信号および出力交流電圧の別の波形概略を示す図である。It is a figure which shows another waveform outline of the gate pulse signal and output AC voltage when the direct-current voltage value input in the inverter shown in FIG. 1 falls below a predetermined voltage value (at the time of instantaneous drop). 本発明の別の実施形態に係る電力変換装置としてDC−DCコンバータを構成したときの原理的構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows a principle structure when a DC-DC converter is comprised as a power converter device which concerns on another embodiment of this invention. 図1に示すインバータの別の実施形態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows another embodiment of the inverter shown in FIG. 図7に適用する双方向スイッチの別の構成例を示す回路図。FIG. 8 is a circuit diagram showing another configuration example of the bidirectional switch applied to FIG. 7. 従来のインバータの原理的構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the fundamental structure of the conventional inverter. 図9に示すインバータにおいて入力される直流電圧値が所定の電圧値以上あるとき(定常時)のゲートパルス信号および出力交流電圧の波形概略を示す図である。FIG. 10 is a diagram schematically illustrating waveforms of a gate pulse signal and an output AC voltage when a DC voltage value input in the inverter illustrated in FIG. 9 is equal to or higher than a predetermined voltage value (in a steady state). 図9に示すインバータにおいて入力される直流電圧値が所定の電圧値を下回ったとき(瞬低時)のゲートパルス信号および出力交流電圧の波形概略を示す図である。FIG. 10 is a diagram schematically illustrating waveforms of a gate pulse signal and an output AC voltage when a DC voltage value input in the inverter illustrated in FIG. 9 falls below a predetermined voltage value (at the time of instantaneous drop).

以下、本発明の一実施形態に係る電源装置について添付図面を参照しながら説明する。なお、図1〜図7は、本発明における実施形態の一例を示すものであって、これらの図面によって本発明が限定されるものではない。また図中、図9と同一の符号を付した部分は同一物を表わし、基本的な構成はこれらの図に示す従来のものと同様であるのでその説明を略述する。   Hereinafter, a power supply device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. 1-7 shows an example of embodiment in this invention, Comprising: These inventions are not limited by these drawings. Also, in the figure, the parts denoted by the same reference numerals as those in FIG.

図1は、本発明の電力変換装置の第1の実施例としてのインバータである。このインバータが図9に示した従来のインバータと異なるところは、接続点aで直列に接続されたコンデンサC1,C2が直流電圧源1と並列に接続され、第1のスイッチング素子[MOSFET(Q1)]と第2のスイッチング素子[MOSFET(Q2)]が接続点bで接続され、更にこれら二つの接続点a,bを接続する逆直列に接続された第5および第6のスイッチング素子[MOSFET(Q5,Q6)]を備えた点にある。
このような特徴的な構成をとる本発明の電力変換装置に係るインバータの作動について図2,図3を参照しながら説明する。
直列接続された二つのコンデンサC1,C2の静電容量が等しい場合、それぞれのコンデンサの電圧は等しくなり、直流電圧源1の半分の電圧、すなわち[Vin/2]となる。
FIG. 1 shows an inverter as a first embodiment of the power conversion apparatus of the present invention. This inverter differs from the conventional inverter shown in FIG. 9 in that capacitors C 1 and C 2 connected in series at a connection point a are connected in parallel to the DC voltage source 1 and the first switching element [MOSFET ( Q 1 )] and the second switching element [MOSFET (Q 2 )] are connected at the connection point b, and the fifth and sixth switchings connected in anti-series connecting these two connection points a and b. The element [MOSFET (Q 5 , Q 6 )] is provided.
The operation of the inverter according to the power conversion device of the present invention having such a characteristic configuration will be described with reference to FIGS.
When the capacitances of the two capacitors C 1 and C 2 connected in series are equal, the voltages of the respective capacitors are equal to each other and become half the voltage of the DC voltage source 1, that is, [V in / 2].

さて直流電圧源1の直流電圧Vinが所定の電圧値であるとき、図示しないゲート駆動部は、MOSFET(Q5,Q6)をオンにする。次いでゲート駆動部は、MOSFET(Q4)をオンにする。するとコンデンサC2(接続点a)→MOSFET(Q5)→MOSFET(Q6)→接続点b→負荷(図示せず)→接続点c→MOSFET(Q4)→コンデンサC2の経路に電流が流れる。このとき図示しない負荷に印加される電圧Vtは、コンデンサC2両端の電圧、すなわち[Vin/2]に等しい(期間t1)。
次にゲート駆動部は、MOSFET(Q4)をオフにし、MOSFET(Q3)をオンにする。するとコンデンサC1→MOSFET(Q3)→接続点c→負荷(図示せず)→接続点b→MOSFET(Q6)→MOSFET(Q5)→接続点a→コンデンサC1の経路に電流が流れる(期間t2)。このとき負荷に印加される電圧Vtは、コンデンサC1の電圧と大きさが等しく、逆極性となる。すなわち[Vt=−Vin/2]となる。
Now, when the DC voltage V in of the DC voltage source 1 has a predetermined voltage value, a gate drive unit (not shown) turns on the MOSFETs (Q 5 , Q 6 ). Next, the gate driver turns on the MOSFET (Q 4 ). Then, capacitor C 2 (connection point a) → MOSFET (Q 5 ) → MOSFET (Q 6 ) → connection point b → load (not shown) → connection point c → MOSFET (Q 4 ) → current in the path of capacitor C 2 Flows. At this time, the voltage V t applied to the load (not shown) is equal to the voltage across the capacitor C 2 , that is, [V in / 2] (period t 1 ).
Next, the gate driver turns off the MOSFET (Q 4 ) and turns on the MOSFET (Q 3 ). Then, capacitor C 1 → MOSFET (Q 3 ) → connection point c → load (not shown) → connection point b → MOSFET (Q 6 ) → MOSFET (Q 5 ) → connection point a → current flows in the path of capacitor C 1. Flowing (period t 2 ). At this time, the voltage V t applied to the load is equal in magnitude to the voltage of the capacitor C 1 and has a reverse polarity. That is, [V t = −V in / 2].

以降、ゲート駆動部がMOSFET(Q3,Q4)を交互に周期的にオン・オフすることによって負荷に交流電圧が与えられる。
ところで直流電圧源1の電圧が瞬低などで低下したことをゲート駆動部が検出すると、ゲート駆動部は、MOSFET(Q4,Q5)をオンにする。するとコンデンサC2→接続点a→MOSFET(Q5)→MOSFET(Q6)→接続点b→負荷→接続点c→MOSFET(Q4)→コンデンサC2の経路で電流が流れ、負荷には[Vt=Vin/2]の電圧が印加される(期間t'1)。この期間t'1のときゲート駆動部は、さらにMOSFET(Q1)をオンにし、かつパルス幅制御を行ってコンデンサC1→MOSFET(Q1)→接続点b→負荷→接続点c→MOSFET(Q4)→コンデンサC2の経路に電流を流す。すると負荷には[Vt=Vin]の電圧が印加される。
Thereafter, the gate drive unit alternately turns on and off the MOSFETs (Q 3 and Q 4 ) alternately to apply an AC voltage to the load.
By the way, when the gate drive unit detects that the voltage of the DC voltage source 1 has dropped due to an instantaneous drop or the like, the gate drive unit turns on the MOSFETs (Q 4 and Q 5 ). Then, a current flows through the path of the capacitor C 2 → the connection point a → the MOSFET (Q 5 ) → the MOSFET (Q 6 ) → the connection point b → the load → the connection point c → the MOSFET (Q 4 ) → the capacitor C 2 , and the load A voltage of [V t = V in / 2] is applied (period t ′ 1 ). During this period t ′ 1, the gate drive unit further turns on the MOSFET (Q 1 ) and performs pulse width control to perform the capacitor C 1 → MOSFET (Q 1 ) → connection point b → load → connection point c → MOSFET. (Q 4 ) → A current is passed through the capacitor C 2 . Then, a voltage of [V t = V in ] is applied to the load.

次いでゲート駆動部は、MOSFET(Q1,Q4,Q5)をオフにし、MOSFET(Q3,Q6)をオンにして、コンデンサC1→MOSFET(Q3)→接続点→負荷→接続点b→MOSFET(Q6)→MOSFET(Q5)→コンデンサC1の経路に電流を流す(期間t'2)。この期間t'2における負荷の電圧は[Vt=−Vin/2]となる。そしてゲート駆動部は、この期間t'2において、MOSFET(Q2)をオンにし、かつパルス幅制御を行ってコンデンサC1→MOSFET(Q3)→接続点c→負荷→接続点b→MOSFET(Q6)→MOSFET(Q5)→コンデンサC1の経路に電流を流す。このとき負荷には[Vt=−Vin]の電圧が印加される
このように直流電圧源1の電圧が瞬間的に降下(瞬低)したときゲート駆動部は、期間t'1のときMOSFET(Q4,Q5)をオンにし、期間t'2のときMOSFET(Q3,Q6)をオンに駆動する、いわゆるフルブリッジ動作を行うとともに、MOSFET(Q1,Q2)のオン時間の幅を制御するPWM制御を行うことで負荷電圧Vtの電圧時間積を調整する。
Next, the gate drive unit turns off the MOSFETs (Q 1 , Q 4 , Q 5 ), turns on the MOSFETs (Q 3 , Q 6 ), and sets the capacitor C 1 → MOSFET (Q 3 ) → connection point → load → connection. A current is passed through the path of point b → MOSFET (Q 6 ) → MOSFET (Q 5 ) → capacitor C 1 (period t ′ 2 ). The voltage of the load during this period t ′ 2 is [V t = −V in / 2]. In this period t ′ 2 , the gate driver turns on the MOSFET (Q 2 ) and performs pulse width control so that the capacitor C 1 → MOSFET (Q 3 ) → connection point c → load → connection point b → MOSFET (Q 6 ) → MOSFET (Q 5 ) → A current is passed through the capacitor C 1 . At this time, the voltage of [V t = −V in ] is applied to the load. When the voltage of the DC voltage source 1 drops instantaneously (instantaneously decreases) as described above, the gate drive unit is in the period t ′ 1 . The MOSFETs (Q 4 , Q 5 ) are turned on, and the MOSFETs (Q 3 , Q 6 ) are turned on during the period t ′ 2 , so-called full bridge operation is performed, and the MOSFETs (Q 1 , Q 2 ) are turned on. adjusting the voltage time product of the load voltage V t by performing PWM control for controlling the width of the time.

かくして本発明の第1の実施例に係る電力変換装置は、直流電圧源1の直流電圧Vinが定常時の電圧の半分までの範囲に低下したとき、ゲート制御部がMOSFET(Q1,Q2)をオンにする時間を制御しているので定常時と同様の[Vin/2]を負荷に印加することができる。また直流電圧源1の直流電圧Vinが定常時の半分に低下したとき、本発明の電力変換装置は、ゲート制御部がMOSFET(Q1,Q2)パルス幅を最大にしているので負荷には定常時と同様の電圧を印加することができる。換言すれば本発明の電力変換装置は、瞬低による電圧低下が定常時の[1/2]以内であれば、交流出力電圧を所定の電圧値に維持することが可能である。
また、従来の電力変換装置は、瞬定時に急峻なデューティ変化が必要であったが、本発明の電力変換装置は、図3に示した期間t'1および期間t'2の間、3レベル動作を行うことでデューティを緩やかに変化させることが可能となり、安定した出力電圧を得ることができる。
Thus a power conversion apparatus according to a first embodiment of the present invention, when the DC voltage V in of the DC voltage source 1 is lowered to a range of up to half of the voltage in a steady state, the gate control unit MOSFET (Q 1, Q 2 ) Since the time for turning on is controlled, the same [V in / 2] as in the steady state can be applied to the load. Also when the DC voltage V in of the DC voltage source 1 has dropped to half of the steady state, the power conversion device of the present invention, the load since the gate controller is to maximize the MOSFET (Q 1, Q 2) pulse width Can apply the same voltage as in the steady state. In other words, the power conversion device of the present invention can maintain the AC output voltage at a predetermined voltage value as long as the voltage drop due to the instantaneous drop is within [1/2] of the steady state.
Further, the conventional power conversion device requires a steep duty change at the time of instantaneous determination. However, the power conversion device of the present invention has three levels during the period t ′ 1 and the period t ′ 2 shown in FIG. By performing the operation, the duty can be changed gently, and a stable output voltage can be obtained.

より詳しく図4を参照しながらゲート制御部が生成するゲート信号の生成方法を説明する。ゲート制御部は、図示しない電圧検出回路によって検出した直流電圧源1の直流電圧Vinの値に基づき定常時は変換比0.5になる点で動作させる。
瞬低が発生して入力電圧が低下するとゲート駆動部は、基準波Aと直流電圧Vinとを比較し基準波Aの電圧が高いときにMOSFET(Q1,Q2)をオンにする。これによって変換比が上がり、直流電圧Vinが低下しても出力電圧Vtを一定に保つことができる。
しかし定常時、MOSFET(Q1,Q2,Q5,Q6)はスイッチングされないためスイッチングによる損失が発生しないが、MOSFET(Q5,Q6)は常時オンにされるため導通損が発生する。また瞬低が発生したとき、ゲート制御部は、MOSFET(Q1,Q2,Q5,Q6)をスイッチング駆動するものの、瞬低は短時間でありその影響は少ない。
A method for generating a gate signal generated by the gate controller will be described with reference to FIG. 4 in more detail. The gate control unit, a steady state based on the value of the DC voltage V in of the DC voltage source 1 detected by the voltage detection circuit (not shown) is operated at a point which is the conversion ratio 0.5.
Sag gate driver when the input voltage drops occurring, to turn on the MOSFET (Q 1, Q 2) when the voltage of comparing the reference wave A and the DC voltage V in the reference wave A is high. This increases the conversion ratio, also the DC voltage V in is lowered can maintain the output voltage V t to be constant.
However, in a steady state, the MOSFETs (Q 1 , Q 2 , Q 5 , Q 6 ) are not switched, so that no loss due to switching occurs. However, the MOSFETs (Q 5 , Q 6 ) are always turned on, causing conduction loss. . When a voltage sag occurs, the gate controller switches the MOSFETs (Q 1 , Q 2 , Q 5 , Q 6 ), but the voltage sag is short and has little effect.

また、MOSFET(Q5,Q6)に印加される電圧は、コンデンサC1,C2の両端の電圧である[Vin/2]である。したがってこれらのMOSFET(Q5,Q6)は、他のMOSFET(Q1〜Q4)より耐圧が低くてもかまわない。
一般にスイッチング素子の耐圧が低いほど導通時の順電圧降下が低く、損失が小さい。したがって定常時は三つのMOSFETを経由して電流が流れることになるが、素子耐圧の低いMOSFETを適用することで損失を低減することが可能である。
また、期間t'1においてMOSFET(Q1)がオフのときは、図2に示した期間t1と同じ電流経路を通るもののMOSFET(Q6)は、オンであってもオフであってもその動作に影響がない。したがってゲート制御部は、図5に示すようにMOSFET(Q1)がオンになっている期間以外、MOSFET(Q6)をオンにする。すると電流は寄生ダイオードを通らずMOSFET(Q6)のドレイン−ソース間に流れ、損失を低減することができる。
The voltage applied to the MOSFETs (Q 5 , Q 6 ) is [V in / 2], which is the voltage across the capacitors C 1 and C 2 . Therefore, these MOSFETs (Q 5 and Q 6 ) may have a lower breakdown voltage than the other MOSFETs (Q 1 to Q 4 ).
Generally, the lower the breakdown voltage of the switching element, the lower the forward voltage drop during conduction and the smaller the loss. Accordingly, current flows through the three MOSFETs in the steady state, but the loss can be reduced by applying a MOSFET having a low element breakdown voltage.
Further, when the MOSFET (Q 1 ) is off in the period t ′ 1 , the MOSFET (Q 6 ) passing through the same current path as that in the period t 1 shown in FIG. 2 may be on or off. There is no effect on its operation. Therefore, the gate controller turns on the MOSFET (Q 6 ) except during the period when the MOSFET (Q 1 ) is on as shown in FIG. Then, current flows between the drain and source of the MOSFET (Q 6 ) without passing through the parasitic diode, and the loss can be reduced.

同様に期間t'2において図5に示すようにMOSFET(Q2)がオンとなっている期間以外はMOSFET(Q5)をオンにすることによって寄生ダイオードに電流が流れないので損失が低減可能である。
なお、この実施例1の変形例として、図6に示すようにインバータの出力側に変圧器Tを接続し、この変圧器Tの二次側に現れる交流を直流に変換する整流回路を備えた絶縁型DC−DCコンバータを構成してもよい。
図6において変圧器Tの二次巻線には、スイッチング素子としての整流用ダイオードD1,D2のそれぞれカソードが接続され、これら整流用ダイオードD1,D2のアノードが接続されている。また変圧器Tは、二次側に中点タップを備え、この中点タップに平滑用リアクトルLと平滑コンデンサC3の一端とが直列に接続されている。平滑コンデンサC3の他端は、整流用ダイオードD1,D2のアノードと接続されて、平滑コンデンサC3の両端から直流出力電圧Voutを得るセンタータップ整流回路が構成される。
Similarly period t 'MOSFET as shown in FIG. 5 in 2 (Q 2), except periods in an on MOSFET (Q 5) loss because current does not flow to the parasitic diode can reduced by turning on It is.
As a modification of the first embodiment, as shown in FIG. 6, a transformer T is connected to the output side of the inverter, and a rectifier circuit that converts alternating current appearing on the secondary side of the transformer T into direct current is provided. An insulated DC-DC converter may be configured.
In FIG. 6, the cathodes of rectifying diodes D 1 and D 2 as switching elements are connected to the secondary winding of the transformer T, and the anodes of these rectifying diodes D 1 and D 2 are connected. The transformer T is provided with a center tap on the secondary side, one end of the smoothing reactor L and a smoothing capacitor C 3 is connected in series to the midpoint tap. The other end of the smoothing capacitor C 3 is connected to the anodes of the rectifying diodes D 1 and D 2 to constitute a center tap rectifier circuit that obtains a DC output voltage V out from both ends of the smoothing capacitor C 3 .

このように構成された絶縁型DC−DCコンバータにあっては、上述したように直流電圧源1に瞬低が生じたとき、インバータが3レベル動作を行うので変圧器Tの一次側に印加される電圧Vtは段階的(二段階)に変化する。このため電圧変動幅は、1/2になる。したがって変圧器の二次側に発生する跳ね上がり電圧を低く抑えることができ、従来のDC−DCコンバータよりも整流用ダイオード(スイッチング素子)の耐圧を低くすることが可能である。もちろんセンタータップ整流に変えて、たとえば、フルブリッジ整流、倍電流整流等の整流回路であっても、あるいは整流用ダイオード以外のスイッチング素子を用いても同様の効果を得ることができる。 In the isolated DC-DC converter configured as described above, when the voltage drop occurs in the DC voltage source 1 as described above, the inverter performs a three-level operation, so that it is applied to the primary side of the transformer T. that the voltage V t changes stepwise (two steps). For this reason, the voltage fluctuation width becomes 1/2. Therefore, the jumping voltage generated on the secondary side of the transformer can be kept low, and the withstand voltage of the rectifying diode (switching element) can be made lower than that of the conventional DC-DC converter. Of course, in place of the center tap rectification, for example, a rectifier circuit such as full-bridge rectification or double current rectification, or a switching element other than the rectifying diode can be used to obtain the same effect.

次に本発明の電力変換装置に係る第2の実施例について図7を参照しながら説明する。この第2の実施例が第1の実施例と異なるところは、接続点a,bを接続するMOSFET(Q5,Q6)に変えて、逆並列に接続した逆阻止型半導体素子(例えばIGBT:Q7,Q8)を用いて双方向スイッチを構成した点にある。
このように接続点a,bを接続するスイッチング素子にIGBT(Q7,Q8)を用いたことにより電流が通過するスイッチング素子の数を減らすことができ、より一層導通損失の低減を図ることができる。
なお、双方向スイッチは、上述したもの以外にも例えば図8に示すようなスイッチが適用できる。図8(a)は、二つのIGBT(Q32,Q33)を互いの導通方向が逆方向になるように直列に接続するとともに、各IGBTに逆並列にダイオード(D42,D43)を接続して双方向スイッチを構成したものである。
Next, a second embodiment according to the power converter of the present invention will be described with reference to FIG. The second embodiment differs from the first embodiment in that a reverse blocking semiconductor element (for example, IGBT) connected in antiparallel instead of the MOSFETs (Q 5 , Q 6 ) connecting the connection points a and b is used. : Q 7 , Q 8 ) are used to form a bidirectional switch.
By using IGBTs (Q 7 , Q 8 ) as switching elements that connect the connection points a and b in this way, the number of switching elements through which current passes can be reduced, and the conduction loss can be further reduced. Can do.
As the bidirectional switch, for example, a switch as shown in FIG. FIG. 8A shows two IGBTs (Q 32 , Q 33 ) connected in series so that their conduction directions are opposite to each other, and diodes (D 42 , D 43 ) are connected in antiparallel to each IGBT. Connected to form a bidirectional switch.

また、図8(b)のように4つの整流用ダイオード(D50〜D53)でブリッジ回路を構成し、整流用ダイオードD50,D52の(カソード)接続点とIGBT(Q40)のコレクタと、整流用ダイオードD51,D53の(アノード)接続点とIGBT(Q40)のエミッタとをそれぞれ接続して双方向スイッチを構成し、IGBT(Q40)のオン/オフを制御してもよい。
つまりこの双方向スイッチは、端子aの電位が端子bの電位より高いとき、IGBT(Q40)をオンにすると電流が整流用ダイオードD50→IGBT(Q40)→整流用ダイオードD53→端子bと流れる。逆に端子bの電位が端子aの電位より高いとき、IGBT(Q40)をオンにすると電流は、端子b→整流用ダイオードD52→IGBT(Q40)→整流用ダイオードD51→端子aと流れる。
Further, as shown in FIG. 8B, a bridge circuit is constituted by four rectifying diodes (D 50 to D 53 ), and the (cathode) connection point of the rectifying diodes D 50 and D 52 and the IGBT (Q 40 ). The collector, the (anode) connection point of the rectifying diodes D 51 and D 53 and the emitter of the IGBT (Q 40 ) are respectively connected to form a bidirectional switch to control the on / off of the IGBT (Q 40 ). May be.
That is, in this bidirectional switch, when the potential of the terminal a is higher than the potential of the terminal b, when the IGBT (Q 40 ) is turned on, the current is rectified diode D 50 → IGBT (Q 40 ) → rectifier diode D 53 → terminal It flows with b. Conversely, when the potential of the terminal b is higher than the potential of the terminal a, when the IGBT (Q 40 ) is turned on, the current is changed from the terminal b → rectifier diode D 52 → IGBT (Q 40 ) → rectifier diode D 51 → terminal a And flow.

このように構成した本発明の実施例2に係る電源装置であっても上述した実施例1と同様の効果を得ることができる。即ち、瞬低時においても緩やかにデューティを変化させることで出力電圧を一定に維持することができるとともに、二次側にスイッチング素子が接続されたDC−DCコンバータに用いられるスイッチング素子の耐圧を上げる必要がないという優れた効果を奏する。   Even the power supply device according to the second embodiment of the present invention configured as described above can obtain the same effects as those of the first embodiment described above. In other words, the output voltage can be kept constant by changing the duty gradually even during a sag, and the breakdown voltage of the switching element used in the DC-DC converter having the switching element connected to the secondary side is increased. There is an excellent effect that it is not necessary.

1 直流電圧源
1,C2 コンデンサ
1〜Q6 MOSFET

1 DC voltage source C 1 and C 2 capacitors Q 1 to Q 6 MOSFET

Claims (10)

第1のコンデンサと第2のコンデンサとが第1の接続点で直列に接続された第1の直列回路と、
この第1の直列回路と並列に接続されて、第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子とが第2の接続点で直列に接続された第2の直列回路と、
更に前記第1および第2の直列回路と並列に接続されて、第3のスイッチング素子と第4のスイッチング素子とが第3の接続点で直列に接続された第3の直列回路と、
並列に接続されたこれら第1〜第3の直列回路に直流入力電圧を与える直流電圧源と
を具備し、
前記第2の接続点と前記第3の接続点との両接続点間に生ずる交流出力電圧を取り出す電力変換装置であって、
更に前記第1の接続点と前記第2の接続点とに介装されて、これら両接続点を接続するスイッチを備えたことを特徴とする電力変換装置。
A first series circuit in which a first capacitor and a second capacitor are connected in series at a first connection point;
A second series circuit connected in parallel to the first series circuit, wherein the first switching element and the second switching element are connected in series at a second connection point;
A third series circuit connected in parallel with the first and second series circuits, wherein a third switching element and a fourth switching element are connected in series at a third connection point;
A DC voltage source for applying a DC input voltage to the first to third series circuits connected in parallel;
A power conversion device for extracting an AC output voltage generated between both connection points of the second connection point and the third connection point,
The power conversion device further comprises a switch interposed between the first connection point and the second connection point to connect the two connection points.
請求項1に記載の電力変換装置であって、
前記直流電圧源の直流入力電圧が所定の電圧値以上であるときは、前記スイッチをオンし、更に前記第1および第2のスイッチング素子をオフするとともに前記第3および第4のスイッチング素子を所定の周期で排他的にオンまたはオフする一方、
前記直流入力電圧が所定の電圧値を下回ったときは、前記スイッチを前記第3および第4のスイッチング周期に同期させてオンまたはオフし、更に前記第1および前記第2のスイッチング素子を所定の周期でオンするととともに、入力直流電圧値に応じてスイッチングパルス幅を制御することを特徴とする電力変換装置。
The power conversion device according to claim 1,
When the DC input voltage of the DC voltage source is greater than or equal to a predetermined voltage value, the switch is turned on, the first and second switching elements are turned off, and the third and fourth switching elements are While exclusively on or off with a period of
When the DC input voltage falls below a predetermined voltage value, the switch is turned on or off in synchronization with the third and fourth switching periods, and the first and second switching elements are A power converter that is turned on in a cycle and controls a switching pulse width according to an input DC voltage value.
前記スイッチは、第5および第6のスイッチング素子を逆直列に接続したものである請求項1または2に記載の電力変換装置。   The power converter according to claim 1 or 2, wherein the switch is obtained by connecting fifth and sixth switching elements in anti-series. 前記第5および第6のスイッチング素子は、前記第1〜第4のスイッチング素子の耐電圧よりも低い耐電圧の素子であることを特徴とする請求項3に記載の電力変換装置。   The power converter according to claim 3, wherein the fifth and sixth switching elements are elements having a withstand voltage lower than those of the first to fourth switching elements. 前記第5および第6のスイッチング素子は、前記第1〜第4のスイッチング素子よりもスイッチングスピードが遅い素子であることを特徴とする請求項3または4に記載の電力変換装置。   5. The power converter according to claim 3, wherein the fifth and sixth switching elements are elements having a switching speed slower than that of the first to fourth switching elements. 前記第5および第6のスイッチング素子は、それぞれ寄生ダイオードを有し、
この寄生ダイオードに電流が流れているとき、その寄生ダイオードを有する前記スイッチング素子をオンするものである請求項3〜5のいずれかに記載の電力変換装置。
The fifth and sixth switching elements each have a parasitic diode;
The power converter according to any one of claims 3 to 5, wherein when a current flows through the parasitic diode, the switching element having the parasitic diode is turned on.
前記第5および第6のスイッチング素子は、二つの逆素子型スイッチング素子を逆並列に接続した双方向スイッチであることを特徴とする請求項1または2に記載の電力変換装置。   The power converter according to claim 1 or 2, wherein the fifth and sixth switching elements are bidirectional switches in which two reverse element type switching elements are connected in antiparallel. 請求項1〜7のいずれかに記載の電力変換装置であって、
更に前記第2の接続点と前記第3の接続点との両接続点間に生ずる交流電圧を変圧して出力する変圧器を備えるものである電力変換装置。
The power conversion device according to any one of claims 1 to 7,
Furthermore, the power converter device provided with the transformer which transforms and outputs the alternating voltage which arises between both the connection points of the said 2nd connection point and the said 3rd connection point.
請求項1〜7のいずれかに記載の電力変換装置であって、
更に前記第2の接続点と前記第3の接続点との両接続点間に生ずる交流出力電圧を整流して直流電圧を出力する整流回路を備えることを特徴とする電力変換装置。
The power conversion device according to any one of claims 1 to 7,
And a rectifier circuit that rectifies an AC output voltage generated between the second connection point and the third connection point to output a DC voltage.
請求項8に記載の電力変換装置であって、
更に前記変圧器から出力される交流電圧を整流して直流電圧を出力する整流回路を備えることを特徴とする電力変換装置。

The power conversion device according to claim 8, wherein
And a rectifier circuit that rectifies the AC voltage output from the transformer and outputs a DC voltage.

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