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JP2010104076A - Power converter circuit - Google Patents

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JP2010104076A
JP2010104076A JP2008270775A JP2008270775A JP2010104076A JP 2010104076 A JP2010104076 A JP 2010104076A JP 2008270775 A JP2008270775 A JP 2008270775A JP 2008270775 A JP2008270775 A JP 2008270775A JP 2010104076 A JP2010104076 A JP 2010104076A
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Japan
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inductor
current
terminal
capacitor
pole
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Pending
Application number
JP2008270775A
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Japanese (ja)
Inventor
Ananda Senanayake Tilak
ティラク・アナンダ・セナナヤケ
Yuji Nishibe
祐司 西部
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Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Central R&D Labs Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power converter circuit generating no current ripple. <P>SOLUTION: The power converter circuit 100 is configured by adding a bidirectional switch having a switch element Q<SB>0</SB>composed of IGBTs and a diode D<SB>0</SB>connected in inverse-parallel, to a configuration of an impedance source inverter. The switch element Q<SB>0</SB>is turned on when regenerative current from, for example, a three-phase induction motor as an external load connected to three-phase alternating-current terminals A, B, and C is charged into a rechargeable battery V<SB>0</SB>. The switch element Q<SB>0</SB>is turned on also when current passes through an inductor L<SB>1</SB>and an inductor L<SB>2</SB>in opposite directions. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は二次電池(充電池)から交流電力を生成する電力変換回路とその制御方法に関する。本発明は回生電力が入力された場合に二次電池(充電池)に充電する際に有効である。   The present invention relates to a power conversion circuit that generates AC power from a secondary battery (rechargeable battery) and a control method thereof. The present invention is effective when charging a secondary battery (rechargeable battery) when regenerative power is input.

特許文献1、非特許文献1及び2には、Pengらによる、インピーダンスソースインバータが提案されている。インピーダンスソースインバータは、2個のインダクタと2個のキャパシタを組み合わせたインピーダンス部を、電源部と3相スイッチング部との間に配置し、3相スイッチング部の6個のトランジスタスイッチをパルス幅変調(PWM)によりオンオフ制御して、例えば直流電源から3相交流への変換及び出力を可能とするものである。
インピーダンスソースインバータの特長は、スイッチング素子のデッドタイムがノイズにより消滅してショートスルー状態が生じても問題が無いので、インバータの高信頼性化を図れること、インバータの高スイッチング周波数化を図れること、更には定圧直流電源よりも高い電圧を3相交流出力とできることである。ここでデッドタイムとは、各相の上下スイッチを同時にオンとできない場合に、上下スイッチのオンオフを逆転させる際に、その間に上下スイッチをいずれもオフとする状態を言う。
USP7130205 IEEE Transactions on Industry Applications,vol.39,No.2,pp.504−510,March/April 2003 Proc.of IEEE IAS 2005 pp.1253−1260
Patent Document 1 and Non-Patent Documents 1 and 2 propose impedance source inverters by Peng et al. In the impedance source inverter, an impedance part combining two inductors and two capacitors is disposed between a power supply part and a three-phase switching part, and six transistor switches of the three-phase switching part are subjected to pulse width modulation ( On / off control by PWM) enables conversion and output from, for example, a DC power supply to a three-phase AC.
The feature of the impedance source inverter is that there is no problem even if the dead time of the switching element disappears due to noise and a short through state occurs, so that high reliability of the inverter can be achieved, high switching frequency of the inverter can be achieved, Furthermore, a voltage higher than that of the constant-voltage DC power source can be used as a three-phase AC output. Here, the dead time refers to a state in which the upper and lower switches are turned off during the reverse rotation of the upper and lower switches when the upper and lower switches of the respective phases cannot be turned on simultaneously.
USP 7130205 IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 39, no. 2, pp. 504-510, March / April 2003 Proc. of IEEE IAS 2005 pp. 1253-1260

インピーダンスソースインバータの構成とスイッチ制御について、非特許文献2の記載を中心に、説明する。
図11は、従来例に係るインピーダンスソースインバータ900の構成を示す2つの回路図である。
図11.Aに示すように、充電可能でない定圧直流電源Vdcの正極側にダイオードDの正極が接続されている。ダイオードDの負極には、第1のインダクタL1の第1端子が接続され、第1のインダクタL1の他端である第2端子が3相スイッチング部S3phの第1極Pに接続されている。ダイオードDの負極には更に第1のキャパシタC1の正極である第1端子が接続されている。第1のキャパシタC1の負極である第2端子は3相スイッチング部S3phの第2極Nに接続されている。
また、第2のキャパシタC2の正極である第1端子が3相スイッチング部S3phの第1極Pに接続されている。第2のキャパシタC2の負極である第2端子が充電可能でない定圧直流電源Vdcの負極側に接続されている。
また、第2のインダクタL2の第1端子が3相スイッチング部S3phの第2極Nに接続されている。第2のインダクタL2の第2端子が充電可能でない定圧直流電源Vdcの負極側に接続されている。
The configuration of the impedance source inverter and the switch control will be described focusing on the description of Non-Patent Document 2.
FIG. 11 is two circuit diagrams showing a configuration of an impedance source inverter 900 according to a conventional example.
FIG. As shown in A, the positive electrode of the diode D is connected to the positive electrode side of the constant-voltage DC power supply Vdc that is not chargeable. The first terminal of the first inductor L 1 is connected to the negative electrode of the diode D, and the second terminal, which is the other end of the first inductor L 1 , is connected to the first pole P of the three-phase switching unit S 3ph . ing. A first terminal which is a positive electrode of the first capacitor C 1 is further connected to the negative electrode of the diode D. The second terminal, which is the negative electrode of the first capacitor C 1 , is connected to the second pole N of the three-phase switching unit S 3ph .
The first terminal, which is the positive electrode of the second capacitor C 2 , is connected to the first pole P of the three-phase switching unit S 3ph . The second terminal is a second negative electrode of the capacitor C 2 is connected to the negative pole of the constant pressure DC power source V dc not rechargeable.
The first terminal of the second inductor L 2 is connected to the second pole N of the three-phase switching unit S 3ph . The second terminal of the second inductor L 2 is connected to the negative pole of the constant pressure DC power source V dc not rechargeable.

図11.Aの3相スイッチング部S3phは、直流電源側端子として第1極P及び第2極N、3相交流側端子として端子A、B、Cを有し、これらを6つのトランジスタと6つのダイオードで接続したものである。
第1極Pと端子Aの間には、例えばIGBTから成るスイッチ素子Qapが接続されている。スイッチ素子Qapは、制御電圧により、電流の遮断と、第1極Pから端子Aへの電流の導通を切り替えることが可能なスイッチである。また、スイッチ素子Qapには逆並列に、ダイオードDapが接続されている。即ちダイオードDapは、常時、端子Aから第1極Pへの電流の導通を可能とするものである。
端子Aと第2極Nとの間には、例えばIGBTから成るスイッチ素子Qanが接続されている。スイッチ素子Qanは、制御電圧により、電流の遮断と、端子Aから第2極Nへの電流の導通を切り替えることが可能なスイッチである。また、スイッチ素子Qanには逆並列に、ダイオードDanが接続されている。即ちダイオードDanは、常時、第2極Nから端子Aへの電流の導通を可能とするものである。
これらダイオードDap及びDanは、例えばIGBTから成るスイッチ素子Qap及びQanとは独立した素子を接続しても良い。或いは、ダイオードDap及びDanは、各々、例えばIGBTから成るスイッチ素子Qap及びQanの寄生ダイオードを用いても良い。
FIG. The three-phase switching unit S 3ph of A has the first pole P and the second pole N as the DC power supply side terminals, and the terminals A, B, and C as the three-phase AC side terminals, which are composed of six transistors and six diodes. It is connected with.
A switch element Q ap made of, for example, IGBT is connected between the first pole P and the terminal A. The switch element Q ap is a switch that can switch between current interruption and current conduction from the first pole P to the terminal A by a control voltage. A diode D ap is connected to the switch element Q ap in antiparallel. That is, the diode D ap always enables conduction of current from the terminal A to the first pole P.
A switch element Q an made of, for example, IGBT is connected between the terminal A and the second pole N. The switch element Q an is a switch that can switch between interruption of current and conduction of current from the terminal A to the second pole N by a control voltage. Further, a diode Dan is connected to the switch element Q an in antiparallel. That is, the diode Dan always allows conduction of current from the second pole N to the terminal A.
These diodes D ap and D an may be connected to an element independent of the switch elements Q ap and Q an made of, for example, IGBT. Alternatively, the diodes D ap and Dan may be parasitic diodes of switch elements Q ap and Q an made of, for example, IGBT, respectively.

全く同様に、第1極Pと端子Bの間に、逆並列に接続されたスイッチ素子QbpとダイオードDbpが接続され、端子Bと第2極Nとの間に、逆並列に接続されたスイッチ素子QbnとダイオードDbnが接続されている。更に、第1極Pと端子Cの間に、逆並列に接続されたスイッチ素子QcpとダイオードDcpが接続され、端子Cと第2極Nとの間に、逆並列に接続されたスイッチ素子QcnとダイオードDcnが接続されている。 Exactly the same, the switching element Q bp and the diode D bp connected in antiparallel are connected between the first pole P and the terminal B, and are connected in antiparallel between the terminal B and the second pole N. The switching element Q bn and the diode D bn are connected. Further, a switch element Q cp and a diode D cp connected in antiparallel are connected between the first pole P and the terminal C, and a switch connected in antiparallel between the terminal C and the second pole N. The element Q cn and the diode D cn are connected.

図11.Bは、非特許文献2の記載方法に倣った簡略化されたインピーダンスソースインバータ900の回路図である。3相スイッチング部S3phの3つの端子A、B、Cに例えば3相誘導モータが接続されたものとし、3相誘導モータに有効な電力を供給している状態においては、3相誘導モータが定電流源状態であると見なせることから、第1極P及び第2極Nの間に定電流源があるものとして記載したものである。 FIG. B is a circuit diagram of a simplified impedance source inverter 900 following the method described in Non-Patent Document 2. FIG. For example, a three-phase induction motor is connected to the three terminals A, B, and C of the three-phase switching unit S 3ph. Since it can be regarded as a constant current source state, the constant current source is described as being between the first pole P and the second pole N.

図12は、非特許文献2のFig.3(b)で説明されている6つのスイッチ素子の、ある時間区間でのオンオフ状態を示す図である。PWM制御で、端子Bに、正電圧を、端子A及びCには、負電圧を印加する時間区間を示している。
時間区間Tsは、いわゆるショートスルー状態である時間区間T0、ゼロベクトル状態である時間区間T11、有効電力を供給している時間区間Ta、ゼロベクトル状態である時間区間T12から成る。
各時間区間での6個のスイッチの制御状態は次の通りである。
ショートスルー状態である時間区間T0においては、6個のスイッチ素子Qap、Qan、Qbp、Qbn、Qcp及びQcnのゲート電位がHighであり、導通状態となっている。即ち、図11.Aの回路図において、第1極Pから第2極Nに、3つの経路で、2個ずつのスイッチ素子を通過して電流が流れる。これは図11.Bの回路図において、第1極P及び第2極Nの間の定電流源が消滅し、第1極P及び第2極Nが直接接続された状態である。
ゼロベクトル状態である時間区間T11においては、3個のスイッチ素子Qan、Qbn及びQcnのゲート電位がHighであり、導通状態となっている。一方、3個のスイッチ素子Qap、Qbp及びQcpのゲート電位がLowであり、遮断状態となっている。即ち、図11.Aの回路図において、3つの端子A、B、Cのいずれもが、第1極Pとは遮断されており、第2極Nと導通している。この際、図11.Bの回路図において、第1極P及び第2極Nの間の定電流源が消滅し、第1極P及び第2極Nが切断された状態である。
有効電力を供給している時間区間Taの前半約4/5においては、3個のスイッチ素子Qan、Qbp及びQcnのゲート電位がHighであり、導通状態となっている。一方、3個のスイッチ素子Qap、Qbn及びQcpのゲート電位がLowであり、遮断状態となっている。即ち、電流は、第1極Pから端子Bに流れ、外部負荷である例えば3相誘導モータを駆動させた上、端子A及び端子Cから第2極Nに流れる。
有効電力を供給している時間区間Taの後半約1/5においては、3個のスイッチ素子Qap、Qbp及びQcnのゲート電位がHighであり、導通状態となっている。一方、3個のスイッチ素子Qan、Qbn及びQcpのゲート電位がLowであり、遮断状態となっている。即ち、電流は、第1極Pから端子A及び端子Bに流れ、外部負荷である例えば3相誘導モータを駆動させた上、端子Cから第2極Nに流れる。
ゼロベクトル状態である時間区間T12においては、3個のスイッチ素子Qap、Qbp及びQcpのゲート電位がHighであり、導通状態となっている。一方、3個のスイッチ素子Qan、Qbn及びQcnのゲート電位がLowであり、遮断状態となっている。即ち、図11.Aの回路図において、3つの端子A、B、Cのいずれもが、第2極Nとは遮断されており、第1極Pと導通している。この際、図11.Bの回路図において、第1極P及び第2極Nの間の定電流源が消滅し、第1極P及び第2極Nが切断された状態である。
12 is shown in FIG. It is a figure which shows the on-off state in a certain time area of the six switch elements demonstrated by 3 (b). In the PWM control, a time interval in which a positive voltage is applied to the terminal B and a negative voltage is applied to the terminals A and C is shown.
Time period T s is composed of so-called short-through state in which the time interval T 0, the time interval T 11 is a zero vector state, active power time interval T a which supplies the time interval T 12 is a zero vector state .
The control states of the six switches in each time interval are as follows.
In the time interval T 0 in the short-through state, the gate potentials of the six switch elements Q ap , Q an , Q bp , Q bn , Q cp, and Q cn are High and are in a conductive state. That is, FIG. In the circuit diagram of A, current flows from the first pole P to the second pole N through two switch elements by three paths. This is shown in FIG. In the circuit diagram of B, the constant current source between the first pole P and the second pole N disappears, and the first pole P and the second pole N are directly connected.
In the time interval T 11 in the zero vector state, the gate potentials of the three switch elements Q an , Q bn, and Q cn are High, and are in a conductive state. On the other hand, the gate potentials of the three switch elements Q ap , Q bp, and Q cp are Low and are in the cut-off state. That is, FIG. In the circuit diagram of A, all of the three terminals A, B, and C are disconnected from the first pole P and are electrically connected to the second pole N. At this time, FIG. In the circuit diagram of B, the constant current source between the first pole P and the second pole N disappears, and the first pole P and the second pole N are disconnected.
In the first half about 4/5 of the time interval T a which supplies the active power, the three switching elements Q an,, the gate potential of the Q bp and Q cn is High, is conductive. On the other hand, the gate potentials of the three switch elements Q ap , Q bn, and Q cp are Low and are in the cut-off state. That is, the current flows from the first pole P to the terminal B, drives a three-phase induction motor as an external load, for example, and flows from the terminal A and the terminal C to the second pole N.
In about 1/5 second half of the active power time interval T a which supplies the three switching elements Q ap, the gate potential of the Q bp and Q cn is High, is conductive. On the other hand, the gate potentials of the three switch elements Q an , Q bn, and Q cp are Low and are in a cut-off state. That is, the current flows from the first pole P to the terminals A and B, drives a three-phase induction motor, for example, an external load, and then flows from the terminal C to the second pole N.
In the time interval T 12 is a zero vector state, the gate potential of the three switching elements Q ap, Q bp and Q cp is High, is conductive. On the other hand, the gate potentials of the three switch elements Q an , Q bn, and Q cn are Low and are in the cut-off state. That is, FIG. In the circuit diagram of A, all of the three terminals A, B, and C are disconnected from the second pole N and are electrically connected to the first pole P. At this time, FIG. In the circuit diagram of B, the constant current source between the first pole P and the second pole N disappears, and the first pole P and the second pole N are disconnected.

図12の時間区間Tsにおいて、図11.Bのインピーダンスソースインバータ900の作動は図13のようになる(非特許文献2のFig.2を一部変更した)。
まず、図13.Aのように、ショートスルー状態である時間区間T0においては、図11.Bの回路図から、第1極P及び第2極Nの間の定電流源が消滅し、第1極P及び第2極Nが直接接続された状態である。この際、例えば第1のキャパシタC1と第2のキャパシタC2の電圧が定圧直流電源Vdcよりも十分に高ければ、定圧直流電源Vdcからは第1のインダクタL1や第1のキャパシタC1には電流は流れない。同様に、第2のインダクタL2や第2のキャパシタC2から定圧直流電源Vdcには電流は流れない。即ち、模式的には図13.AのようにダイオードDが消滅したような状態となり、2つの閉じた回路において図示された矢印の向きに電流が流れる。即ち第1のキャパシタC1の放電により第1のインダクタL1が充電され、第2のキャパシタC2の放電により第2のインダクタL2が充電される。
In the time interval T s of FIG. The operation of the impedance source inverter 900 of B is as shown in FIG. 13 (part of FIG. 2 of Non-Patent Document 2 is changed).
First, FIG. As in A, in the time interval T 0 in the short-through state, FIG. From the circuit diagram of B, the constant current source between the first pole P and the second pole N disappears, and the first pole P and the second pole N are directly connected. In this case, for example, first it is sufficiently higher than the capacitor C 1 and the second capacitor C 2 of the voltage constant pressure DC power source V dc, from constant pressure DC power source V dc first inductor L 1 and the first capacitor no current flows in C 1. Similarly, no current flows from the second inductor L 2 or the second capacitor C 2 to the constant voltage DC power source V dc . Specifically, FIG. As shown in A, the diode D is extinguished, and current flows in the direction of the arrow shown in the two closed circuits. That is, the first inductor L 1 is charged by the discharge of the first capacitor C 1 , and the second inductor L 2 is charged by the discharge of the second capacitor C 2 .

次に図13.Bのように、ゼロベクトル状態である時間区間T11においては、図11.Bの回路図から第1極P及び第2極Nの間の定電流源が消滅し、第1極P及び第2極Nが切断された状態で、図示された矢印の向きに電流が流れる。即ち、第1のインダクタL1と定圧直流電源Vdcの放電により、第2のキャパシタC2が充電される。また、定圧直流電源Vdcと第2のインダクタL2の放電により第1のキャパシタC1が充電される。 Next, FIG. As in B, in the time interval T 11 is a zero vector state, FIG. The constant current source between the first pole P and the second pole N disappears from the circuit diagram of B, and the current flows in the direction of the arrow shown in the state where the first pole P and the second pole N are disconnected. . That is, the second capacitor C 2 is charged by the discharge of the first inductor L 1 and the constant voltage DC power source V dc . Further, the first capacitor C 1 is charged by the discharge of the constant voltage DC power source V dc and the second inductor L 2 .

次に図13.Cのように、有効電力を供給している時間区間Taにおいては、図11.Bの回路図の状態で、図示された矢印の向きに電流が流れる。第1のインダクタL1の電流の一部が第1極Pに流れて外部負荷である例えば3相誘導モータを駆動して第2極Nにもどる。更に、定圧直流電源Vdcと第1のインダクタL1の放電により第2のキャパシタC2が充電され、定圧直流電源Vdcと第2のインダクタL2の放電により第1のキャパシタC1が充電される状態が継続する。
この際、外部負荷は定電流源と考えて良く、今その定電流Iiとおく。第1のインダクタL1の電流IL1がIi以上であれば図13.Cの状態が続く。第1のインダクタL1の電流IL1がIi未満でIi/2以上であれば、図13.Cの状態で、第1のキャパシタC1と第2のキャパシタC2は充電状態でなく放電状態となる。尚、第2のインダクタL2の電流IL2は、常に、第1のインダクタL1の電流IL1に等しい。
Next, FIG. As in C, and the time interval T a which supplies the active power, FIG. In the state of the circuit diagram of B, a current flows in the direction of the illustrated arrow. A part of the current of the first inductor L 1 flows to the first pole P and drives, for example, a three-phase induction motor, which is an external load, to return to the second pole N. Further, the second capacitor C 2 is charged by the discharge of the constant voltage DC power source V dc and the first inductor L 1 , and the first capacitor C 1 is charged by the discharge of the constant voltage DC power source V dc and the second inductor L 2. The state to be continued.
At this time, the external load may be considered as a constant current source, and is assumed to be the constant current I i now. If the current I L1 of the first inductor L 1 is greater than or equal to I i , FIG. The state of C continues. If the first inductor L 1 of the current I L1 is I i / 2 or less than I i, 13. In the state C, the first capacitor C 1 and the second capacitor C 2 are not charged but discharged. Note that the current I L2 of the second inductor L 2 is always equal to the current I L1 of the first inductor L 1 .

定圧直流電源Vdcの電位と放電中の第1のインダクタL1の電位の合計電位が第2のキャパシタC2よりも小さく、定圧直流電源Vdcの電位と放電中の第2のインダクタL2の電位の合計電位が第1のキャパシタC1よりも小さくなると、図13.Dのように、定圧直流電源Vdcからは電流が流れなくなる。一方図13.Dに示した矢印の向きに電流が流れ続ける。即ち、第1のキャパシタC1の放電による、第1のインダクタL1、第1極P、外部負荷である例えば3相誘導モータ、第2極Nの回路と、第2のキャパシタC2の放電による、第1極P、外部負荷である例えば3相誘導モータ、第2極N、第2のインダクタL2の回路である。この間、外部負荷である定電流源の電流Iiに対し、第1のインダクタL1の電流IL1と第2のインダクタL2の電流IL2はIi/2で一定となる。 The total potential of the potential of the constant-voltage DC power supply V dc and the potential of the first inductor L 1 during discharge is smaller than the second capacitor C 2, and the potential of the constant-voltage DC power supply V dc and the second inductor L 2 during discharge are discharged. When the total potential of the first and second potentials becomes smaller than that of the first capacitor C 1 , FIG. As in D, no current flows from the constant pressure DC power supply V dc . On the other hand, FIG. Current continues to flow in the direction of the arrow indicated by D. That is, according to the first discharge of the capacitor C 1, the first inductor L 1, first pole P, the external load is a example 3-phase induction motor, a circuit of the second pole N, a second capacitor C 2 discharges in accordance, first pole P, which is an external load, for example, a three-phase induction motor, the second pole N, a second circuit of the inductor L 2. During this time, with respect to current I i of the constant current source which is external load, the first inductor L 1 of the current I L1 is the current I L2 of the second inductor L 2 becomes constant at I i / 2.

この後、ゼロベクトル状態である時間区間T12においては、外部負荷である定電流源が切断され、電流が遮断される。まず最初の状態は図13.Bで、第1のキャパシタC1と第2のキャパシタC2が充電状態でなく放電状態となった状態となる。この後もゼロベクトル状態が継続すると、第1のインダクタL1の電流IL1と第2のインダクタL2の電流IL2は速やかに0に収束する。尚、第1のインダクタL1の電流IL1と第2のインダクタL2の電流IL2とが0に収束する前に次のスイッチ状態であるショートスルー状態(図13.A)を開始することも可能である。 Thereafter, in the time interval T 12 is a zero vector state, a constant current source which is external load is disconnected, the current is cut off. The first state is shown in FIG. At B, the first capacitor C 1 and the second capacitor C 2 are not charged but discharged. When zero vector state even after this continues, the first inductor L 1 of the current I L1 and the second current I L2 in the inductor L 2 converges rapidly to zero. Note that initiating a short-through state and the first inductor L 1 of the current I L1 and the second inductor L 2 of the current I L2 is the next switch state prior to converge to 0 (Figure 13.A) Is also possible.

第1のインダクタL1の電流IL1の変化の2つのパターンを図14に示す。
図14.Aは、ゼロベクトル状態である時間区間T12において、第1のインダクタL1の電流IL1と第2のインダクタL2の電流IL2とが0に収束する前に次のスイッチ状態であるショートスルー状態を開始する場合である。
ショートスルー状態である時間区間T0においては図13.Aの回路状態であり、図14.Aの時間区間T0で示す通り、第1のインダクタL1の電流IL1は最低値Inから直ちにIpkにまで上昇する。尚、電流IL1の変化は本来、緩和曲線を描くはずであるが、非特許文献2に従って直線を示した。
ゼロベクトル状態である時間区間T11においては、図13.Bの回路状態であり、図14.Aの時間区間T11で示す通り、第1のインダクタL1の電流IL1は最高値Ipkから減少していく。この際、やはり、電流IL1の変化は非特許文献2に従って直線を示した。
有効電力を供給している時間区間Taを、図13.Cの回路状態である時間区間T2と、図13.Dの回路状態である時間区間T3とに区分する。
図13.Cの回路状態である時間区間T2においては、図14.Aで示す通り、第1のインダクタL1の電流IL1は、時間区間T11から引き続きI0=Ii/2に向って減少していく。やはり、電流IL1の変化は非特許文献2に従って直線を示した。
図13.Dの回路状態である時間区間T3においては、図14.Aで示す通り、第1のインダクタL1の電流IL1は、I0=Ii/2で一定となる。
ゼロベクトル状態である時間区間T12においては、図13.Bの回路状態であり、図14.Aの時間区間T12で示す通り、第1のインダクタL1の電流IL1はI0=Ii/2から速やかに減少する。第1のインダクタL1の電流IL1が0に成る前に、次のショートスルー状態が開始される。この際も、やはり、電流IL1の変化は非特許文献2に従って直線を示した。
FIG. 14 shows two patterns of changes in the current I L1 of the first inductor L 1 .
FIG. A, in the time interval T 12 is a zero vector state is the next switch state before the first inductor L 1 of the current I L1 and the second current I L2 in the inductor L 2 converges to 0 Short This is a case of starting the through state.
In the time interval T 0 in the short-through state, FIG. A circuit state of A, FIG. As shown in the time period T 0 of A, the first current I L1 of inductor L 1 is increased to immediately I pk from the lowest value I n. The change of the current I L1 should originally draw a relaxation curve, but a straight line was shown according to Non-Patent Document 2.
In the time interval T 11 in the zero vector state, FIG. B circuit state, FIG. As indicated by the time interval T 11 of A, the current I L1 of the first inductor L 1 decreases from the maximum value I pk . At this time, the change in the current I L1 again showed a straight line according to Non-Patent Document 2.
The time interval T a which supplies the active power, FIG. FIG. 13 shows a time interval T 2 which is a circuit state of C. It is divided into a time interval T 3 which is a circuit state of D.
FIG. In the time interval T 2 which is the circuit state of C, FIG. As indicated by A, the current I L1 of the first inductor L 1 continues to decrease from the time interval T 11 toward I 0 = I i / 2. Again, the change in the current I L1 showed a straight line according to Non-Patent Document 2.
FIG. In the time interval T 3 which is the circuit state of D, FIG. As indicated by A, the current I L1 of the first inductor L 1 is constant at I 0 = I i / 2.
In the time interval T 12 in the zero vector state, FIG. B circuit state, FIG. As indicated by the time interval T 12 of A, the current I L1 of the first inductor L 1 decreases rapidly from I 0 = I i / 2. Before the current I L1 of the first inductor L 1 becomes zero, the next short-through state is started. Also at this time, the change in the current I L1 showed a straight line according to Non-Patent Document 2.

図14.Bは、ゼロベクトル状態である時間区間T12において、第1のインダクタL1の電流IL1と第2のインダクタL2の電流IL2とが0に収束した後、次のスイッチ状態であるショートスルー状態を開始するまでに時間間隔が生じる場合である。
ショートスルー状態である時間区間T0においては図13.Aの回路状態であり、図14.Bの時間区間T0で示す通り、第1のインダクタL1の電流IL1は最低値0から直ちにIpkにまで上昇する。
ゼロベクトル状態である時間区間T11においては、図13.Bの回路状態であり、図14.Bの時間区間T11で示す通り、第1のインダクタL1の電流IL1は最高値Ipkから減少していく。
図13.Cの回路状態である時間区間T2においては、図14.Bで示す通り、第1のインダクタL1の電流IL1は、時間区間T11から引き続きI0=Ii/2に向って減少していく。
図13.Dの回路状態である時間区間T3においては、図14.Bで示す通り、第1のインダクタL1の電流IL1は、I0=Ii/2で一定となる。
ゼロベクトル状態である時間区間T4及びT5においては、図13.B及び図13.Eの回路状態である。まず、図14.Bの時間区間T4で示す通り、第1のインダクタL1の電流IL1はI0=Ii/2から速やかに0にまで減少する。この後時間区間T5経過後、ショートスルー状態が開始される。
FIG. B, in the time interval T 12 is a zero vector state, after the first inductor L 1 of the current I L1 and the second current I L2 in the inductor L 2 has converged to 0, the next switch state Short This is a case where a time interval occurs before the through state is started.
In the time interval T 0 in the short-through state, FIG. A circuit state of A, FIG. As indicated by the time interval T 0 of B, the current I L1 of the first inductor L 1 immediately rises from the lowest value 0 to I pk .
In the time interval T 11 in the zero vector state, FIG. B circuit state, FIG. As indicated by the time interval T 11 of B, the current I L1 of the first inductor L 1 decreases from the maximum value I pk .
FIG. In the time interval T 2 which is the circuit state of C, FIG. As indicated by B, the current I L1 of the first inductor L 1 continues to decrease from the time interval T 11 toward I 0 = I i / 2.
FIG. In the time interval T 3 which is the circuit state of D, FIG. As indicated by B, the current I L1 of the first inductor L 1 is constant at I 0 = I i / 2.
In the time intervals T 4 and T 5 in the zero vector state, FIG. B and FIG. The circuit state of E. First, FIG. As indicated by the time interval T 4 of B, the current I L1 of the first inductor L 1 decreases rapidly from I 0 = I i / 2 to 0. After this, after the time interval T 5 has elapsed, the short-through state is started.

図11.Aのインピーダンスソースインバータ900は、3つの端子A、B及びCに接続される外部負荷が小さい場合や、インピーダンスソースインバータ900内部のインダクタL1及びL2として小さいものを用いた場合に、短時間ながら電流が0となる不連続状態の時間区間が生じる。これは非特許文献2で示されているものであり、図14.Bの状態を意味する。
電流が0となる不連続状態は、キャパシタC1及びC2に充電される電位を制御できなくし、3相出力の電位が制御不能となりかねない。
非特許文献2では、3相スイッチング部の6個のスイッチのオンオフを制御する際の各時間区間の調整でこれを解決するものであった。
本発明は、更に制御可能な追加構成により、インダクタ電流が0となる不連続状態の時間区間を解消することを目的とする。
また、追加的には、回生電流を二次電池(充電池)に昇圧して充電することをも目的とする。
FIG. The impedance source inverter 900 of A is a short time when the external load connected to the three terminals A, B and C is small, or when the small inductors L 1 and L 2 inside the impedance source inverter 900 are used. However, there is a discontinuous time interval in which the current is zero. This is shown in Non-Patent Document 2, and FIG. This means the state of B.
In the discontinuous state where the current becomes zero, the potential charged in the capacitors C 1 and C 2 cannot be controlled, and the potential of the three-phase output may become uncontrollable.
In Non-Patent Document 2, this is solved by adjusting each time interval when controlling the on / off of the six switches of the three-phase switching unit.
An object of the present invention is to eliminate a time interval in a discontinuous state in which an inductor current becomes 0 by an additional controllable configuration.
Another object is to boost the regenerative current to a secondary battery (rechargeable battery) for charging.

請求項1に係る発明は、二次電池と第1の双方向スイッチとを有する直流電源部と、第1及び第2のインダクタと、第1及び第2のキャパシタとを有するインピーダンス部と、6個の第2の双方向スイッチを有し、3相の入出力端子を有する3相スイッチング部とを少なくとも有する電力変換回路であって、
第1及び第2の双方向スイッチは、各々、制御電位により一方向に導通を行うトランジスタと、それとは逆並列に接続されたダイオードとから成り、
インピーダンス部は、第1のインダクタの第1端子と、第1のキャパシタの第1端子とが直流電源部の正極側に接続され、第1のインダクタの第2端子と、第2のキャパシタの第1端子とが3相スイッチング部の第1極側に接続され、第2のインダクタの第1端子と、第1のキャパシタの第2端子とが3相スイッチング部の第2極側に接続され、第2のインダクタの第2端子と、第2のキャパシタの第2端子とが直流電源部の負極側に接続されており、
3相スイッチング部は、6個の第2の双方向スイッチが2個ずつ同方向に直列接続されたスイッチ列を3組、同方向に並列接続されたものであって、各双方向スイッチを制御することで第1極側から第2極側に電流を流すものであり、3相の入出力端子は3組のスイッチ列の2個ずつの第2の双方向スイッチの中間点に接続されており、
3相スイッチング部の少なくとも1組のスイッチ列において、それを構成する2個の第2の双方向スイッチがいずれもオンであるときに、第1の双方向スイッチをオフとして二次電池を放電可能とし、それ以外の場合には第1の双方向スイッチをオンとして二次電池を充電する方向に電流を流すことが可能なように制御する制御装置を有することを特徴とする電力変換回路である。
The invention according to claim 1 is a DC power supply unit having a secondary battery and a first bidirectional switch, an impedance unit having first and second inductors, and first and second capacitors, and 6 A power conversion circuit having at least a second bidirectional switch and a three-phase switching unit having a three-phase input / output terminal,
Each of the first and second bidirectional switches includes a transistor that conducts in one direction by a control potential, and a diode connected in reverse parallel to the transistor.
The impedance unit is configured such that the first terminal of the first inductor and the first terminal of the first capacitor are connected to the positive side of the DC power supply unit, the second terminal of the first inductor, and the second terminal of the second capacitor. One terminal is connected to the first pole side of the three-phase switching unit, the first terminal of the second inductor and the second terminal of the first capacitor are connected to the second pole side of the three-phase switching unit, The second terminal of the second inductor and the second terminal of the second capacitor are connected to the negative electrode side of the DC power supply unit,
The three-phase switching unit controls three bidirectional switches, each consisting of three sets of six second bidirectional switches connected in series in the same direction and connected in parallel in the same direction. By doing so, current flows from the first pole side to the second pole side, and the three-phase input / output terminals are connected to the midpoints of the two second bidirectional switches of each of the three sets of switch arrays. And
In at least one set of switch rows of the three-phase switching unit, when both of the two second bidirectional switches constituting it are on, the first bidirectional switch can be turned off to discharge the secondary battery. In other cases, the power conversion circuit includes a control device that controls the first bidirectional switch to be turned on so that current can flow in the direction of charging the secondary battery. .

請求項2に係る発明は、二次電池と第1の双方向スイッチとを有する直流電源部と、第1及び第2のインダクタと、第1及び第2のキャパシタとを有するインピーダンス部と、6個の第2の双方向スイッチを有し、3相の入出力端子を有する3相スイッチング部とを少なくとも有する電力変換回路であって、
第1及び第2の双方向スイッチは、各々、制御電位により一方向に導通を行うトランジスタと、それとは逆並列に接続されたダイオードとから成り、
インピーダンス部は、第1のインダクタの第1端子と、第1のキャパシタの第1端子とが直流電源部の正極側に接続され、第1のインダクタの第2端子と、第2のキャパシタの第1端子とが3相スイッチング部の第1極側に接続され、第2のインダクタの第1端子と、第1のキャパシタの第2端子とが3相スイッチング部の第2極側に接続され、第2のインダクタの第2端子と、第2のキャパシタの第2端子とが直流電源部の負極側に接続されるものであり、
3相スイッチング部は、6個の第2の双方向スイッチが2個ずつ同方向に直列接続されたスイッチ列を3組、同方向に並列接続されたものであって、各双方向スイッチを制御することで第1極側から第2極側に電流を流すものであり、3相の入出力端子は3組のスイッチ列の2個ずつの第2の双方向スイッチの中間点に接続されており、
更に、3相スイッチング部の入出力端子から入力される回生電流を二次電池に充電する際に起動するよう制御される昇圧スイッチ回路を有することを特徴とする電力変換回路である。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a DC power source unit having a secondary battery and a first bidirectional switch, an impedance unit having first and second inductors, and first and second capacitors, and 6 A power conversion circuit having at least a second bidirectional switch and a three-phase switching unit having a three-phase input / output terminal,
Each of the first and second bidirectional switches includes a transistor that conducts in one direction by a control potential, and a diode connected in reverse parallel to the transistor.
The impedance unit is configured such that the first terminal of the first inductor and the first terminal of the first capacitor are connected to the positive side of the DC power supply unit, the second terminal of the first inductor, and the second terminal of the second capacitor. One terminal is connected to the first pole side of the three-phase switching unit, the first terminal of the second inductor and the second terminal of the first capacitor are connected to the second pole side of the three-phase switching unit, The second terminal of the second inductor and the second terminal of the second capacitor are connected to the negative electrode side of the DC power supply unit,
The three-phase switching unit controls three bidirectional switches, each consisting of three sets of six second bidirectional switches connected in series in the same direction and connected in parallel in the same direction. By doing so, current flows from the first pole side to the second pole side, and the three-phase input / output terminals are connected to the midpoints of the two second bidirectional switches of each of the three sets of switch arrays. And
The power conversion circuit further includes a boost switch circuit that is controlled to start when the regenerative current input from the input / output terminal of the three-phase switching unit is charged to the secondary battery.

請求項1に係る発明は、従来のインピーダンスソースインバータに、制御電位により一方向に導通を行うトランジスタと、それとは逆並列に接続されたダイオードとから成る第1の双方向スイッチを追加したことである。
この第1の双方向スイッチは、ダイオードが順方向接続されているので二次電池から放電する場合にはスイッチ制御は不要である。第1の双方向スイッチのトランジスタをオンとすると、二次電池を充電する。即ち、本発明は、3相スイッチング部に接続された外部負荷である例えば3相誘導モータから、回生電流を再利用可能なものである。
ここにおいて、以下の実施例に示す通り、インダクタ電流が0となる不連続状態の時間区間が無い。即ち、本発明は、電流が0となる不連続状態が無いので、キャパシタに充電される電位を常に制御可能であり、3相出力の電位が制御不能となることが無い。
The invention according to claim 1 is the addition of a first bidirectional switch composed of a transistor that conducts in one direction by a control potential and a diode connected in antiparallel to the conventional impedance source inverter. is there.
Since the first bidirectional switch has a diode connected in the forward direction, no switch control is required when discharging from the secondary battery. When the transistor of the first bidirectional switch is turned on, the secondary battery is charged. That is, according to the present invention, the regenerative current can be reused from, for example, a three-phase induction motor that is an external load connected to the three-phase switching unit.
Here, as shown in the following examples, there is no discontinuous time interval in which the inductor current becomes zero. That is, according to the present invention, since there is no discontinuous state in which the current becomes zero, the potential charged in the capacitor can always be controlled, and the potential of the three-phase output does not become uncontrollable.

請求項2に係る発明は、従来のインピーダンスソースインバータが、直流電源側の電位よりも高い電位をキャパシタに充電して3相交流電力を出力することから、逆に、回生電流を二次電池に充電する際に、回生電流の電位よりも高い電位をキャパシタ及びインダクタに充電してから二次電池に充電する昇圧回路を設けたものである。   In the invention according to claim 2, since the conventional impedance source inverter charges the capacitor with a potential higher than the potential on the DC power supply side and outputs three-phase AC power, conversely, the regenerative current is supplied to the secondary battery. When charging, a booster circuit is provided which charges a secondary battery after charging a capacitor and an inductor with a potential higher than the potential of the regenerative current.

本発明は、上記インピーダンスソースインバータの3文献の他、入手可能な任意の素子を組み合わせて構成できる。双方向スイッチは、逆導通IGBTその他の任意の素子を用いても良い。この際トランジスタとダイオードから成る双方向スイッチのトランジスタに替えて、電圧制御により導通(オン)と遮断(オフ)とを切替えることのできる任意の素子を用いることができる。
以下の実施例では二次電池(充電池)のみを有する実施例を示したが、容易な回路構成により、燃料電池その他の充電不可の電池を併用する回路に用い得ることは明らかである。
The present invention can be configured by combining any available element in addition to the three documents of the impedance source inverter. As the bidirectional switch, a reverse conducting IGBT or any other element may be used. At this time, instead of a bidirectional switch transistor composed of a transistor and a diode, any element that can be switched between conduction (on) and cutoff (off) by voltage control can be used.
In the following examples, only the secondary battery (rechargeable battery) is shown. However, it is obvious that it can be used for a circuit using a fuel cell or other non-chargeable battery in combination with an easy circuit configuration.

図1.Aは、本発明の具体的な第1の実施例に係る電力変換回路100の構成を示す回路図である。図1.Aの電力変換回路100は、図11のインピーダンスソースインバータ900において、定圧直流電源Vdcに替えて二次電池(充電池)V0を用い、ダイオードDを、IGBTから成るスイッチ素子Q0とダイオードD0とが逆並列に接続された双方向スイッチとしたものである。尚、既に述べた通り、双方向スイッチのダイオードD0は、IGBTの寄生ダイオードを利用しても良く、或いは別のダイオードを逆並列に接続しても良い。
IGBTから成るスイッチ素子Q0は二次電池(充電池)V0を充電する場合にオンする。スイッチ素子Q0がオフの状態では、二次電池(充電池)V0はダイオードD0を通じて放電することはあっても、充電はされない。
FIG. A is a circuit diagram showing a configuration of a power conversion circuit 100 according to a first specific example of the present invention. FIG. The power conversion circuit 100 of A uses a secondary battery (rechargeable battery) V 0 instead of the constant-voltage DC power supply V dc in the impedance source inverter 900 of FIG. 11, and uses a diode D as a switching element Q 0 and a diode. This is a bidirectional switch in which D 0 is connected in antiparallel. As described above, the diode D 0 of the bidirectional switch may use an IGBT parasitic diode, or may connect another diode in antiparallel.
The switch element Q 0 made of IGBT is turned on when charging the secondary battery (rechargeable battery) V 0 . In the state where the switch element Q 0 is off, the secondary battery (rechargeable battery) V 0 is not charged even though it is discharged through the diode D 0 .

図1.Aの電力変換回路100の、その他の部分である、2つのインダクタL1及びL2、2つのキャパシタC1及びC2、3相スイッチング部S3phの構成は、図11.Aのインピーダンスソースインバータ900と全く同一であるので、詳細な説明については省略する。
図1.Bは、電力変換回路100の3相交流の入出力端子A、B及びCに外部負荷である例えば3相誘導モータを接続した場合の状態を示すものである。有効電力を供給している状態では第1極Pと第2極Nの間に定電流源が接続されたものと見なすことができる。
FIG. A configuration of the two inductors L 1 and L 2 , the two capacitors C 1 and C 2 , and the three-phase switching unit S 3ph , which are other parts of the power conversion circuit 100 of FIG. Since it is exactly the same as the impedance source inverter 900 of A, detailed description is omitted.
FIG. B shows a state where, for example, a three-phase induction motor as an external load is connected to the three-phase AC input / output terminals A, B, and C of the power conversion circuit 100. In a state where active power is supplied, it can be considered that a constant current source is connected between the first pole P and the second pole N.

図2は、3相スイッチング部S3phのスイッチ状態と、スイッチ素子Q0の状態により、本実施例の電力変換回路100の電流の5状態を示す5つの回路図であり、図3は同じく電力変換回路100の電流の5状態を示す5つの回路図である。
まず、3相スイッチング部S3phがショートスルー状態でスイッチ素子Q0をオフとする。この際、図11.Aのインピーダンスソースインバータ900の図13.Aと同様の状態となる。即ち、図2.Aのように、第1極P及び第2極Nが直接接続された状態であって、第1のキャパシタC1と第2のキャパシタC2の電圧が二次電池V0よりも十分に高い。すると図2.Aのように、ダイオードD0が消滅したような状態となり、2つの閉じた回路において図示された矢印の向きに電流が流れる。即ち第1のキャパシタC1の放電により第1のインダクタL1が充電され、第2のキャパシタC2の放電により第2のインダクタL2が充電される。
FIG. 2 is a circuit diagram showing five states of the current of the power conversion circuit 100 according to the present embodiment, depending on the switch state of the three-phase switching unit S 3ph and the state of the switch element Q 0 . FIG. 6 is five circuit diagrams showing five states of current of the conversion circuit 100.
First, the switching element Q 0 is turned off when the three-phase switching unit S 3ph is in a short-through state. At this time, FIG. FIG. 13 shows an impedance source inverter 900 of A. FIG. A similar state to A. That is, FIG. As in A, the first pole P and the second pole N are directly connected, and the voltages of the first capacitor C 1 and the second capacitor C 2 are sufficiently higher than the secondary battery V 0. . Then FIG. As in A, the diode D 0 is extinguished, and current flows in the direction of the arrow shown in the two closed circuits. That is, the first inductor L 1 is charged by the discharge of the first capacitor C 1 , and the second inductor L 2 is charged by the discharge of the second capacitor C 2 .

次に3相スイッチング部S3phがゼロベクトル状態とし、スイッチ素子Q0をオンとする。この際、図11.Aのインピーダンスソースインバータ900の図13.Bと同様の状態となる。即ち、図2.Bのように、二次電池V0と第1のインダクタL1の放電により第2のキャパシタC2が充電される。また、二次電池V0と第2のインダクタL2の放電により第1のキャパシタC1が充電される。 Next, the three-phase switching unit S 3ph is set to the zero vector state, and the switch element Q 0 is turned on. At this time, FIG. FIG. 13 shows an impedance source inverter 900 of A. FIG. It becomes the same state as B. That is, FIG. As in B, the second capacitor C 2 is charged by the discharge of the secondary battery V 0 and the first inductor L 1 . Further, the first capacitor C 1 is charged by the discharge of the secondary battery V 0 and the second inductor L 2 .

次に3相スイッチング部S3phが有効電力を供給する状態とし、スイッチ素子Q0をオンのままとする。この際、図11.Aのインピーダンスソースインバータ900の図13.Cと同様の状態となる。即ち、図2.Cのように、第1のインダクタL1の電流の一部が第1極Pに流れて外部負荷である例えば3相誘導モータを駆動して第2極Nにもどる。更に、二次電池V0と第1のインダクタL1の放電により第2のキャパシタC2が充電され、二次電池V0と第2のインダクタL2の放電により第1のキャパシタC1が充電される状態が継続する。
図13.Cでは、第1のインダクタL1の電流IL1が外部負荷の電流Iiを越えている場合、第1のインダクタL1の電流IL1が外部負荷の電流Iiに等しい場合、第1のインダクタL1の電流IL1が外部負荷の電流Iiより小さくIi/2を越えている場合を1つの図で済ませたが、分解すると次の通りになる。
まず、第1のインダクタL1の電流IL1が減少して外部負荷の電流Iiに等しくなると、図2.Dのように、第1のキャパシタC1及び第2のキャパシタC2の充電が止まる。
次に、第1のインダクタL1の電流IL1が減少して外部負荷の電流Iiを下回ると、図2.Eのように、第1のキャパシタC1及び第2のキャパシタC2から放電されるようになる。また、二次電池V0の放電も継続する。この状態は第1のインダクタL1の電流IL1が外部負荷の電流Iiの半分になるまで継続する。
Next, the three-phase switching unit S 3ph is in a state of supplying active power, and the switch element Q 0 is kept on. At this time, FIG. FIG. 13 shows an impedance source inverter 900 of A. FIG. It becomes the same state as C. That is, FIG. As shown in C, a part of the current of the first inductor L 1 flows to the first pole P and drives, for example, a three-phase induction motor, which is an external load, to return to the second pole N. Further, the second capacitor C 2 is charged by the discharge of the secondary battery V 0 and the first inductor L 1 , and the first capacitor C 1 is charged by the discharge of the secondary battery V 0 and the second inductor L 2. The state to be continued.
FIG. In C, if the current I L1 of the first inductor L 1 exceeds the current I i of the external load, if the current I L1 of the first inductor L 1 is equal to the current I i of the external load, the first Although the case where the current I L1 of the inductor L 1 is smaller than the current I i of the external load and exceeds I i / 2 is shown in one figure, it is as follows when disassembled.
First, when the current I L1 of the first inductor L 1 decreases and becomes equal to the current I i of the external load, FIG. As in D, charging of the first capacitor C 1 and the second capacitor C 2 stops.
Next, when the current I L1 of the first inductor L 1 decreases and falls below the external load current I i , FIG. As in E, the first capacitor C 1 and the second capacitor C 2 are discharged. Further, the secondary battery V 0 continues to be discharged. This state continues until the current I L1 of the first inductor L 1 becomes half the current I i of the external load.

次に、第1のインダクタL1の電流IL1が減少して外部負荷の電流Iiの半分となると、図3.Aのように、二次電池V0の放電が止まる。
次に、第1のインダクタL1の電流IL1が減少して外部負荷の電流Iiの半分を下回ると、図3.Bのように、二次電池V0の充電が始まる。これは、第1のキャパシタC1及び第2のキャパシタC2から放電によるそれぞれからの電流が、第1のインダクタL1の電流IL1と第2のインダクタL1の電流IL2より大きいためである。
Next, when the current I L1 of the first inductor L 1 decreases and becomes half of the current I i of the external load, FIG. As in A, the secondary battery V 0 stops discharging.
Next, when the current I L1 of the first inductor L 1 decreases and falls below half of the external load current I i , FIG. As in B, charging of the secondary battery V 0 starts. Now, the current from each due to the discharge from the first capacitor C 1 and the second capacitor C 2 is for the first inductor L 1 of the current I L1 is greater than the second inductor L 1 of the current I L2 is there.

次に、第1のインダクタL1の電流IL1が減少して0となると、図3.Cのように電流の経路は、第1のキャパシタC1の放電、二次電池V0の充電、第2のキャパシタC2の放電、第1極Pから外部負荷、第2極Nの順になる。
次に、第1のインダクタL1の電流IL1が逆転すると、図3.Dのように電流の経路として、第2のキャパシタC2の放電、第1のインダクタL1、二次電池V0の充電の順と、第1のキャパシタC1の放電、二次電池V0の充電、第2のインダクタL2、の順が増える。この際、第1のインダクタL1と第2のインダクタL2には、図11.Aの従来のインピーダンスソースインバータ900では存在しなかった、逆方向の電流が生じる。
Next, when the current I L1 of the first inductor L 1 decreases to zero, FIG. Like C, the current path is in the order of discharging the first capacitor C 1 , charging the secondary battery V 0 , discharging the second capacitor C 2 , the first pole P to the external load, and the second pole N. .
Next, when the current I L1 of the first inductor L 1 is reversed, FIG. As shown in D, as a current path, the discharging of the second capacitor C 2 , the first inductor L 1 , the charging of the secondary battery V 0 , the discharging of the first capacitor C 1 , the secondary battery V 0 And the second inductor L 2 increase in this order. At this time, the first inductor L 1 and the second inductor L 2 are connected to FIG. A reverse current is generated which is not present in the conventional impedance source inverter 900 of A.

こうして、第1のインダクタL1の電流IL1と第2のインダクタL2の電流IL2が十分に小さくなった(逆方向で絶対値が大きくなった)ところで、図3.Eのように3相スイッチング部S3phをショートスルー状態とすると同時に、スイッチ素子Q0をオフとする。すると、図11.Aの従来のインピーダンスソースインバータでは図13.Bを介して図13.Eのように電流が0となったが、本実施例では、図3.Eのように、電流が流れる経路が存在する。このため、電流は連続的に変化する。この際、図3.Eのように、第1のインダクタL1の電流IL1と第2のインダクタL1の電流IL2の向きは、図3.Dの方向であるが、これは速やかに0に近づく。この接続状態は、図2.Aと同じであるので、3相スイッチング部S3phをショートスルー状態とし、スイッチ素子Q0をオフのままとすれば、第1のインダクタL1の電流IL1と第2のインダクタL1の電流IL2が0となった後、連続的に図2.Aの状態に移行する。 Thus, the first inductor L 1 of the current I L1 and the second inductor L 2 of the current I L2 is sufficiently small (absolute value in the reverse direction is large) Incidentally, FIG. As in E, the three-phase switching unit S 3ph is set in a short-through state, and at the same time, the switch element Q 0 is turned off. Then, FIG. A conventional impedance source inverter of FIG. FIG. Although the current became zero as in E, in this embodiment, FIG. Like E, there is a path through which current flows. For this reason, the current changes continuously. At this time, FIG. As in E, the first inductor L 1 of the current I L1 direction of the second inductor L 1 of the current I L2 is FIG. Although it is in the direction of D, it approaches 0 quickly. This connection state is shown in FIG. Are the same as A, a 3-phase switching unit S 3ph a short through state, if the switching element Q 0 remains off, the first inductor L 1 of the current I L1 second inductor L 1 of the current After I L2 becomes 0, FIG. Transition to A state.

図4は、図2及び図3に示した電流の様子を、第1のインダクタL1の電流IL1について時間経過を示したものである。時間軸には、図2.A乃至2.E、図3.A乃至図3.Eの電流状態がどの時間区間に対応するか示した。
図4と図14.Bを比較すると、本実施例に係る電力変換回路100は、従来のインピーダンスソースインバータ900が有していた、第1のインダクタL1の電流IL1が0となる時間区間が存在せず、わずかに一瞬である(3.Cと示した時刻)。これにより、キャパシタC1及びC2の電位が制御できなくなることも、出力である3相交流の電位が制御できなくなることもない。
FIG. 4 shows the state of the current shown in FIGS. 2 and 3 over time for the current I L1 of the first inductor L 1 . In the time axis, FIG. A to 2. E, FIG. A to FIG. It shows which time interval the current state of E corresponds to.
4 and 14. Comparing B, the power conversion circuit 100 according to the present embodiment has a time interval in which the current I L1 of the first inductor L 1 is 0, which the conventional impedance source inverter 900 has, and is slightly (A time indicated as 3.C). As a result, the potentials of the capacitors C 1 and C 2 cannot be controlled, and the potential of the three-phase alternating current that is the output cannot be controlled.

図1.Aに示す電力変換回路100を用いて、2つのシミュレーションを実施した。この際、図4に示す制御とは異なるものとしたため、電流状態の図が、図2.A乃至図2.E及び図3.A乃至図3.Eとは異なる。また、3相スイッチング部の制御はそのままにして、第1の双方向スイッチQ0を常にオフとした場合について、同様に2つのシミュレーションを行った。これを簡単に図で説明する。 FIG. Two simulations were performed using the power conversion circuit 100 shown in FIG. At this time, since the control is different from that shown in FIG. A to FIG. E and FIG. A to FIG. Different from E. The control of 3-phase switching unit intact, the case where the always off the first bidirectional switch Q 0, was two simulations as well. This will be briefly described with reference to the drawings.

〔本発明の第1のシミュレーション〕
図5.Aは本発明の第1のシミュレーション結果である、第1のインダクタL1の電流IL1の変化を示すグラフ図である。本シミュレーションにおいては、ショートスルー/ゼロベクトル/アクティブの順に切り替えた。図5.Aは定常状態に達した後のものである。
ショートスルー区間においては、図3.E、図2.Aの順の電流状態であった。次にゼロベクトル状態(図2.Bの状態)を継続すると、第1のインダクタL1の電流IL1が外部負荷の電流Iiの半分を大きく下回った。この後、図3.B〜図3.Dのアクティブ状態を通って、再びショートスルー区間である図3.Eの状態となった。
[First simulation of the present invention]
FIG. A is a graph showing a change in the current I L1 of the first inductor L 1 as a first simulation result of the present invention. In this simulation, switching was made in the order of short through / zero vector / active. FIG. A is after reaching steady state.
In the short-through section, see Figure 3. E, FIG. The current state was in the order of A. Next, when the zero vector state (the state shown in FIG. 2.B) was continued, the current I L1 of the first inductor L 1 was significantly lower than half of the current I i of the external load. After this, FIG. B to FIG. D through the active state of D and again a short through section. It became the state of E.

〔比較例の第1のシミュレーション〕
図5.Bは比較例の第1のシミュレーション結果である、第1のインダクタL1の電流IL1の変化を示すグラフ図である。本シミュレーションにおいては、ショートスルー/ゼロベクトル/アクティブの順に切り替え、タイミングは図5.Aに示した本発明の第1のシミュレーションと同じとした。尚、図1.Aの第1の双方向スイッチQ0を常にオフとした場合を本比較例として示す。電流状態は、図13.A乃至図13.Eで対応させる。
ショートスルー区間においては、図13.Aの電流状態であった。次にゼロベクトル状態を継続すると、図13.Bの状態を通った後、図13.Eの状態、即ち、第1のインダクタL1の電流IL1が0となった。この後、アクティブ状態となり、第1のインダクタL1の電流IL1が徐々に増加して外部負荷Iiの半分に達し、図13.Dの状態となった。
[First simulation of comparative example]
FIG. B is a graph showing a change in the current I L1 of the first inductor L 1 as a first simulation result of the comparative example. In this simulation, switching is made in the order of short through / zero vector / active, and the timing is shown in FIG. This is the same as the first simulation of the present invention shown in FIG. In addition, FIG. A case where the first bidirectional switch Q 0 of A is always off is shown as this comparative example. The current state is shown in FIG. A thru | or FIG. Let E respond.
In the short-through section, FIG. A current state. Next, when the zero vector state is continued, FIG. After passing through the state of B, FIG. In the state E, that is, the current I L1 of the first inductor L 1 becomes zero. Thereafter, the active state is entered, and the current I L1 of the first inductor L 1 gradually increases to reach half of the external load I i . It became the state of D.

〔本発明の第2のシミュレーション〕
図6.Aは本発明の第1のシミュレーション結果である、第1のインダクタL1の電流IL1の変化を示すグラフ図である。本シミュレーションにおいては、ショートスルー/アクティブ/ゼロベクトルの順に切り替えた。図6.Aは定常状態に達した後のものである。
ショートスルー区間においては、図3.E、図2.Aの順の電流状態であった。次にアクティブに切り替えると、電流状態は図2.Cから図2.E及び図3.A、図3.Bの順に変化し、第1のインダクタL1の電流IL1が外部負荷の電流Iiの半分を下回ったところでゼロベクトル状態に切り替わった。この時の電流状態は、図2.Bとは異なるが、第1のインダクタL1の電流IL1はどんどん減少して0となり、逆方向に絶対値が増加した。この後、再びショートスルー区間である図3.Eの状態となった。
[Second simulation of the present invention]
FIG. A is a graph showing a change in the current I L1 of the first inductor L 1 as a first simulation result of the present invention. In this simulation, switching was performed in the order of short through / active / zero vector. FIG. A is after reaching steady state.
In the short-through section, see Figure 3. E, FIG. The current state was in the order of A. Next, when switching to active, the current state is as shown in FIG. From C to FIG. E and FIG. A, FIG. When the current I L1 of the first inductor L 1 fell below half of the current I i of the external load, the zero vector state was switched. The current state at this time is shown in FIG. Although it is different from B, the current I L1 of the first inductor L 1 has decreased to 0 and the absolute value has increased in the opposite direction. After this, again in the short-through section, FIG. It became the state of E.

〔比較例の第2のシミュレーション〕
図6.Bは比較例の第2のシミュレーション結果である、第1のインダクタL1の電流IL1の変化を示すグラフ図である。本シミュレーションにおいては、ショートスルー/アクティブ/ゼロベクトルの順に切り替え、タイミングは図6.Aに示した本発明の第2のシミュレーションと同じとした。尚、図1.Aの第1の双方向スイッチQ0を常にオフとした場合を本比較例として示す。電流状態は、図13.A乃至図13.Eで対応させる。
ショートスルー区間においては、図13.Aの電流状態であった。次にアクティブ状態となり、図13.Cの状態から第1のインダクタL1の電流IL1が徐々に減少して外部負荷Iiの半分に達し、図13.Dの状態となった。次にゼロベクトル状態に切り替わり、図13.Bの状態を通った後、図13.Eの状態、即ち、第1のインダクタL1の電流IL1が0となった。
[Second simulation of comparative example]
FIG. B is a graph showing a change in the current I L1 of the first inductor L 1 as a second simulation result of the comparative example. In this simulation, switching is made in the order of short-through / active / zero vector, and the timing is shown in FIG. This is the same as the second simulation of the present invention shown in FIG. In addition, FIG. A case where the first bidirectional switch Q 0 of A is always off is shown as this comparative example. The current state is shown in FIG. A thru | or FIG. Use E for correspondence.
In the short-through section, FIG. A current state. Next, the active state is entered, and FIG. From the state of C, the current I L1 of the first inductor L 1 gradually decreases to reach half of the external load I i , and FIG. It became the state of D. Next, it switches to the zero vector state, and FIG. After passing through the state of B, FIG. In the state E, that is, the current I L1 of the first inductor L 1 becomes zero.

上記本発明の第1及び第2のシミュレーションにおいては、いずれも、第1のキャパシタC1の電圧は第2のキャパシタC2の電圧と常に等しく、図7.Aのように変化した。
一方、比較例の第1及び第2のシミュレーションにおいては、いずれも、第1のキャパシタC1の電圧は第2のキャパシタC2の電圧と常に等しく、図7.Bのように変化した。
このように、650kVの設定で本発明の電力変換回路100をスイッチング制御を設計した場合に、第1の双方向スイッチを常にオフとして駆動させると、キャパシタ電圧が約2倍となってしまった。
In both the first and second simulations of the present invention, the voltage of the first capacitor C 1 is always equal to the voltage of the second capacitor C 2 . It changed like A.
On the other hand, in both the first and second simulations of the comparative example, the voltage of the first capacitor C 1 is always equal to the voltage of the second capacitor C 2 . It changed like B.
As described above, when the power conversion circuit 100 of the present invention is designed for switching control at a setting of 650 kV, if the first bidirectional switch is always turned off and driven, the capacitor voltage is approximately doubled.

図8は、上記シミュレーションのPWM制御により、本実施例に係る電力変換回路100を駆動させるシミュレーション結果を示すグラフ図である。3相出力の1端子、例えば端子Aについての、電圧と電流の時間変化を示しており、極めて正確な正弦波が出力されることがわかる。   FIG. 8 is a graph showing a simulation result of driving the power conversion circuit 100 according to the present embodiment by the PWM control of the simulation. This shows temporal changes in voltage and current for one terminal of three-phase output, for example, terminal A, and it can be seen that a very accurate sine wave is output.

図9.Aは、本発明の具体的な第2の実施例に係る電力変換回路200の構成を示す回路図である。図9.Aの電力変換回路200は、図1.Aの電力変換回路100に対して、スイッチ素子Q1と、スイッチ素子Q2と逆並列に接続されたダイオードD2とを追加した構成である。
即ち、図9.Aの電力変換回路200は、スイッチ素子Q0とインダクタL1との間に、オンの場合に導通するスイッチ素子Q2と、逆並列に接続されたダイオードD2が挿入され、第1のインダクタL1と第2のキャパシタC2の直列接続に並列に、スイッチ素子Q1が、オンの場合にインダクタL1からインダクタL2に電流を流す方向に接続されたものである。スイッチ素子Q2とスイッチ素子Q0は逆直列に接続されている。スイッチ素子Q1は、逆阻止IGBTを用いても良く、パワートランジスタを用いても良い。逆導通の寄生ダイオードを有するものは好ましくない。
図9.Aの電力変換回路200は、二次電池V0から、3つの端子A、B及びCに接続された外部負荷である例えば3相誘導モータに3相交流電力を出力すると共に、当該モータからの回生電流を二次電池V0に充電する際、回生電流により生成される直流電圧を昇圧するものである。この回生電流の昇圧を担う昇圧スイッチ回路がスイッチ素子Q1とスイッチ素子Q2である。
図9.Bは、図9.Aの電力変換回路200を簡略化した回路図である。外部負荷に電力を供給する場合は、第1極Pから第2極Nの方向に定電流が流れる定電流源が接続されたものと見なすことができる。外部から回生電流が入力される場合には、第1極Pと第2極Nの間にに仮想ダイオードDimと仮想電位Vimの直列接続がされたものと見なすことができる。この際、第1極Pには仮想ダイオードDimの負極が、第2極Nには仮想電位Vimの負極が接続される。
FIG. A is a circuit diagram showing a configuration of a power conversion circuit 200 according to a second specific example of the present invention. FIG. A power conversion circuit 200 of FIG. In this configuration, a switch element Q 1 and a diode D 2 connected in antiparallel to the switch element Q 2 are added to the power conversion circuit 100 of A.
That is, FIG. Power conversion circuit 200 A is provided between the switching element Q 0 and the inductor L 1, a switching element Q 2 to which conducts If on, connected diodes D 2 is inserted in reverse parallel, the first inductor In parallel with the series connection of L 1 and the second capacitor C 2 , the switch element Q 1 is connected in a direction in which a current flows from the inductor L 1 to the inductor L 2 when turned on. The switch element Q 2 and the switch element Q 0 are connected in reverse series. The switch element Q 1 may be a reverse blocking IGBT or a power transistor. Those having a parasitic diode of reverse conduction are not preferable.
FIG. The A power conversion circuit 200 outputs three-phase AC power from the secondary battery V 0 to, for example, a three-phase induction motor, which is an external load connected to the three terminals A, B, and C, and outputs from the motor. When charging the regenerative current to the secondary battery V 0 , the DC voltage generated by the regenerative current is boosted. Booster switch circuit responsible for boosting the regenerative current is a switch element Q 1, the switch element Q 2.
FIG. B is shown in FIG. It is the circuit diagram which simplified the power converter circuit 200 of A. When power is supplied to the external load, it can be considered that a constant current source in which a constant current flows from the first pole P to the second pole N is connected. When a regenerative current is input from the outside, it can be considered that a virtual diode D im and a virtual potential V im are connected in series between the first pole P and the second pole N. At this time, the negative pole of the virtual diode D im is connected to the first pole P, and the negative pole of the virtual potential V im is connected to the second pole N.

図10は、本発明の具体的な第2の実施例に係る電力変換回路200の作用を示す、電流経路を付した3つの回路図である。
図10.Aは、外部負荷である例えば3相誘導モータに有効電力を供給する状態を示す。スイッチ素子Q1は常にオフ、スイッチ素子Q2は常にオンとしておく。図10.Aにおいては、第1極Pと第2極Nの間が定電流源であって、図2.C乃至図3.Bに対応するもののみを示しているが、3相スイッチング部S3phの6個のスイッチ素子と、スイッチ素子Q0は実施例1と同様に制御して良い。即ち、図2.A乃至図3.Eの10個の状態に対応して切り替えるものである。この際、図2.B乃至図2.Eの状態に対応する場合以外は、スイッチ素子Q2をオフとしても良い。
FIG. 10 is three circuit diagrams with current paths showing the operation of the power conversion circuit 200 according to the second specific example of the present invention.
FIG. A shows a state in which active power is supplied to, for example, a three-phase induction motor that is an external load. The switch element Q 1 is always off and the switch element Q 2 is always on. FIG. In A, the constant current source is between the first pole P and the second pole N, and FIG. C to FIG. Although only the element corresponding to B is shown, the six switch elements of the three-phase switching unit S 3ph and the switch element Q 0 may be controlled in the same manner as in the first embodiment. That is, FIG. A to FIG. Switching is performed corresponding to the 10 states of E. At this time, FIG. B to FIG. Unless corresponding to the state of E may be off the switching element Q 2.

図10.B及び図10.Cは、誘導モータからの回生電流により二次電池V0を充電するための2つの電流状態を示した回路図である。この場合、スイッチ素子Q2を常にオフとしておく。
まず、図10.Bのように、スイッチ素子Q0をオフ、スイッチ素子Q1をオンとする。すると、第1のインダクタL1が第2のキャパシタC2により充電され、第2のインダクタL2が第1のキャパシタC1により充電される。この際、回生電流による電位はキャパシタC1及びC2の電位より低いので第1極P及び第2極Nの間は遮断された状態となる。
次に、図10.Cのように、スイッチ素子Q0をオン、スイッチ素子Q1をオフとする。すると、充電された第1のインダクタL1の電位と第2のキャパシタC2の電位の和、及び、充電された第2のインダクタL2の電位と第1のキャパシタC1の電位の和により、二次電池V0が充電される。この際、第2のインダクタL2、第2極N、仮想電位Vim、仮想ダイオードDim、第1極P、第1のインダクタL1を介して回生電流が二次電池V0に充電される。
FIG. B and FIG. C is a circuit diagram showing two current states for charging the secondary battery V 0 by the regenerative current from the induction motor. In this case, keep and always turn off the switch element Q 2.
First, FIG. As in B, the switch element Q 0 is turned off and the switch element Q 1 is turned on. Then, the first inductor L 1 is charged by the second capacitor C 2 , and the second inductor L 2 is charged by the first capacitor C 1 . At this time, since the potential due to the regenerative current is lower than the potentials of the capacitors C 1 and C 2 , the first pole P and the second pole N are disconnected.
Next, FIG. As in C, the switch element Q 0 is turned on and the switch element Q 1 is turned off. Then, the sum of the potential of the charged first inductor L 1 and the potential of the second capacitor C 2 and the sum of the potential of the charged second inductor L 2 and the potential of the first capacitor C 1 are obtained. The secondary battery V 0 is charged. At this time, the regenerative current is charged to the secondary battery V 0 via the second inductor L 2 , the second pole N, the virtual potential V im , the virtual diode D im , the first pole P, and the first inductor L 1. The

本発明は、回生電流を有効利用できるので、ハイブリッドタイプを含む電動機を有する車両、電動車、その他に利用可能である。   Since the regenerative current can be used effectively, the present invention can be used for a vehicle having an electric motor including a hybrid type, an electric vehicle, and the like.

本発明の具体的な一実施例に係る電力変換回路100の回路図(1.A)と簡略化した回路図(1.B)。The circuit diagram (1.A) and the simplified circuit diagram (1.B) of the power converter circuit 100 which concern on one specific Example of this invention. 電力変換回路100の電流状態を示した5枚の回路図。5 is a circuit diagram showing five current states of the power conversion circuit 100. FIG. 電力変換回路100の電流状態を示した5枚の回路図。5 is a circuit diagram showing five current states of the power conversion circuit 100. FIG. 電力変換回路100の第1のインダクタL1の電流IL1の変化を示したグラフ図。Graph chart showing the change of the first inductor L 1 of the current I L1 of the power conversion circuit 100. 2つのシミュレーション結果を示すグラフ図。The graph which shows two simulation results. 2つのシミュレーション結果を示すグラフ図。The graph which shows two simulation results. 2つのシミュレーション結果を示すグラフ図。The graph which shows two simulation results. シミュレーション結果である、電力変換回路100の出力する3相交流電力の電圧と電流の時間変化(波形)を示すグラフ図。The graph which shows the time change (waveform) of the voltage of 3 phase alternating current power which the power converter circuit 100 outputs, and an electric current which are simulation results. 本発明の具体的な第2の実施例に係る電力変換回路200の回路図(9.A)と簡略化した回路図(9.B)。A circuit diagram (9.A) and a simplified circuit diagram (9.B) of a power conversion circuit 200 according to a second specific example of the present invention. 電力変換回路200の電流状態を示した3枚の回路図。The circuit diagram of 3 sheets which showed the electric current state of the power converter circuit 200. FIG. 従来例に係るインピーダンスソースインバータ900の回路図(11.A)と簡略化した回路図(11.B)。A circuit diagram (11.A) and a simplified circuit diagram (11.B) of an impedance source inverter 900 according to a conventional example. インピーダンスソースインバータ900の6つのスイッチの制御の一例を示すグラフ図The graph which shows an example of control of six switches of impedance source inverter 900 インピーダンスソースインバータ900の電流状態を示した5枚の回路図。5 is a circuit diagram showing five current states of the impedance source inverter 900. FIG. インピーダンスソースインバータ900の第1のインダクタL1の電流IL1の変化を示した2枚のグラフ図。2 is a graph showing two changes in the current I L1 of the first inductor L 1 of the impedance source inverter 900. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

0:二次電池(充電池)
0:第1の双方向スイッチを形成するスイッチ素子(IGBT)
1:スイッチ素子(パワートランジスタ又は逆阻止IGBT)
2:スイッチ素子(IGBT)
0:第1の双方向スイッチを形成するダイオード
2:双方向スイッチを形成するダイオード
1:第1のインダクタ
2:第2のインダクタ
1:第1のキャパシタ
2:第2のキャパシタ
3ph:3相スイッチング回路
P:3相スイッチング回路S3phの第1極(直流高電位側)
N:3相スイッチング回路S3phの第2極(直流低電位側)
A、B、C:3相スイッチング回路S3phの3相交流端子
ap、Qbp、Qcp、Qan、Qbn、Qcn:3相スイッチング回路S3phの第2の双方向スイッチを形成するスイッチ素子(IGBT)
ap、Dbp、Dcp、Dan、Dbn、Dcn:3相スイッチング回路S3phの第2の双方向スイッチを形成するダイオード
V 0 : Secondary battery (rechargeable battery)
Q 0 : Switch element (IGBT) forming the first bidirectional switch
Q 1 : Switch element (power transistor or reverse blocking IGBT)
Q 2 : Switch element (IGBT)
D 0 : Diode that forms a first bidirectional switch D 2 : Diode that forms a bidirectional switch L 1 : First inductor L 2 : Second inductor C 1 : First capacitor C 2 : Second Capacitor S 3ph : Three-phase switching circuit P: First pole of the three-phase switching circuit S 3ph (DC high potential side)
N: 2nd pole of the 3-phase switching circuit S 3ph (DC low potential side)
A, B, C: Three-phase AC terminals of the three-phase switching circuit S 3ph Q ap , Q bp , Q cp , Q an , Q bn , Q cn : form the second bidirectional switch of the three-phase switching circuit S 3ph Switch element (IGBT)
D ap , D bp , D cp , D an , D bn , D cn : diodes forming the second bidirectional switch of the three-phase switching circuit S 3ph

Claims (2)

二次電池と第1の双方向スイッチとを有する直流電源部と、
第1及び第2のインダクタと、第1及び第2のキャパシタとを有するインピーダンス部と、
6個の第2の双方向スイッチを有し、3相の入出力端子を有する3相スイッチング部とを少なくとも有する電力変換回路であって、
前記第1及び第2の双方向スイッチは、各々、制御電位により一方向に導通を行うトランジスタと、それとは逆並列に接続されたダイオードとから成り、
前記インピーダンス部は、
前記第1のインダクタの第1端子と、前記第1のキャパシタの第1端子とが前記直流電源部の正極側に接続され、
前記第1のインダクタの第2端子と、前記第2のキャパシタの第1端子とが前記3相スイッチング部の第1極側に接続され、
前記第2のインダクタの第1端子と、前記第1のキャパシタの第2端子とが前記3相スイッチング部の第2極側に接続され、
前記第2のインダクタの第2端子と、前記第2のキャパシタの第2端子とが前記直流電源部の負極側に接続されており、
前記3相スイッチング部は、前記6個の第2の双方向スイッチが2個ずつ同方向に直列接続されたスイッチ列を3組、同方向に並列接続されたものであって、各双方向スイッチを制御することで前記第1極側から前記第2極側に電流を流すものであり、前記3相の入出力端子は3組の前記スイッチ列の前記2個ずつの第2の双方向スイッチの中間点に接続されており、
前記3相スイッチング部の少なくとも1組の前記スイッチ列において、それを構成する前記2個の第2の双方向スイッチがいずれもオンであるときに、前記第1の双方向スイッチをオフとして前記二次電池を放電可能とし、それ以外の場合には前記第1の双方向スイッチをオンとして前記二次電池を充電する方向に電流を流すことが可能なように制御する制御装置を有することを特徴とする電力変換回路。
A DC power supply unit having a secondary battery and a first bidirectional switch;
An impedance unit having first and second inductors and first and second capacitors;
A power conversion circuit including at least six second bidirectional switches and a three-phase switching unit having three-phase input / output terminals,
Each of the first and second bidirectional switches includes a transistor that conducts in one direction by a control potential, and a diode connected in reverse parallel thereto.
The impedance part is
A first terminal of the first inductor and a first terminal of the first capacitor are connected to a positive electrode side of the DC power supply unit;
A second terminal of the first inductor and a first terminal of the second capacitor are connected to a first pole side of the three-phase switching unit;
A first terminal of the second inductor and a second terminal of the first capacitor are connected to a second pole side of the three-phase switching unit;
A second terminal of the second inductor and a second terminal of the second capacitor are connected to the negative electrode side of the DC power supply unit;
The three-phase switching unit includes three sets of switch arrays in which two of the six second bidirectional switches are connected in series in the same direction, and are connected in parallel in the same direction. Current flows from the first pole side to the second pole side by controlling the three-phase input / output terminals of the two second bidirectional switches of the three sets of switch rows. Connected to the middle point of
In at least one set of the switch row of the three-phase switching unit, when both of the two second bidirectional switches constituting it are on, the first bidirectional switch is turned off and the second A control device that controls the secondary battery to be dischargeable; otherwise, the first bidirectional switch is turned on to allow a current to flow in the charging direction of the secondary battery. Power conversion circuit.
二次電池と第1の双方向スイッチとを有する直流電源部と、
第1及び第2のインダクタと、第1及び第2のキャパシタとを有するインピーダンス部と、
6個の第2の双方向スイッチを有し、3相の入出力端子を有する3相スイッチング部とを少なくとも有する電力変換回路であって、
前記第1及び第2の双方向スイッチは、各々、制御電位により一方向に導通を行うトランジスタと、それとは逆並列に接続されたダイオードとから成り、
前記インピーダンス部は、
前記第1のインダクタの第1端子と、前記第1のキャパシタの第1端子とが前記直流電源部の正極側に接続され、
前記第1のインダクタの第2端子と、前記第2のキャパシタの第1端子とが前記3相スイッチング部の第1極側に接続され、
前記第2のインダクタの第1端子と、前記第1のキャパシタの第2端子とが前記3相スイッチング部の第2極側に接続され、
前記第2のインダクタの第2端子と、前記第2のキャパシタの第2端子とが前記直流電源部の負極側に接続されるものであり、
前記3相スイッチング部は、前記6個の第2の双方向スイッチが2個ずつ同方向に直列接続されたスイッチ列を3組、同方向に並列接続されたものであって、各双方向スイッチを制御することで前記第1極側から前記第2極側に電流を流すものであり、前記3相の入出力端子は3組の前記スイッチ列の前記2個ずつの第2の双方向スイッチの中間点に接続されており、
更に、前記3相スイッチング部の前記入出力端子から入力される回生電流を前記二次電池に充電する際に起動するよう制御される昇圧スイッチ回路を有することを特徴とする電力変換回路。
A DC power supply unit having a secondary battery and a first bidirectional switch;
An impedance unit having first and second inductors and first and second capacitors;
A power conversion circuit including at least six second bidirectional switches and a three-phase switching unit having three-phase input / output terminals,
Each of the first and second bidirectional switches includes a transistor that conducts in one direction by a control potential, and a diode connected in reverse parallel thereto.
The impedance part is
A first terminal of the first inductor and a first terminal of the first capacitor are connected to a positive electrode side of the DC power supply unit;
A second terminal of the first inductor and a first terminal of the second capacitor are connected to a first pole side of the three-phase switching unit;
A first terminal of the second inductor and a second terminal of the first capacitor are connected to a second pole side of the three-phase switching unit;
A second terminal of the second inductor and a second terminal of the second capacitor are connected to a negative electrode side of the DC power supply unit;
The three-phase switching unit includes three sets of switch arrays in which two of the six second bidirectional switches are connected in series in the same direction, and are connected in parallel in the same direction. Current flows from the first pole side to the second pole side by controlling the three-phase input / output terminals of the two second bidirectional switches of the three sets of switch rows. Connected to the middle point of
The power conversion circuit further comprises a step-up switch circuit that is controlled to start when the regenerative current is charged to the secondary battery from the input / output terminal of the three-phase switching unit.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104283487A (en) * 2014-10-28 2015-01-14 重庆邮电大学 A new electric vehicle drive system
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