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JP2017070002A - Dc/ac conversion circuit and power supply device - Google Patents

Dc/ac conversion circuit and power supply device Download PDF

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JP2017070002A
JP2017070002A JP2015189574A JP2015189574A JP2017070002A JP 2017070002 A JP2017070002 A JP 2017070002A JP 2015189574 A JP2015189574 A JP 2015189574A JP 2015189574 A JP2015189574 A JP 2015189574A JP 2017070002 A JP2017070002 A JP 2017070002A
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inverter
pwm signal
power supply
correction value
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友隆 中村
Tomotaka Nakamura
友隆 中村
翔平 今
Shohei Kon
翔平 今
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Takasago Ltd
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Takasago Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve such the problem that it is difficult to achieve higher efficiency in the conventional DC/AC conversion circuit.SOLUTION: A DC/AC conversion circuit according to the present invention includes: a second inverter which is connected between high potential side power supply wiring and low potential side power supply wiring in series; a first capacitor which is connected to a first inverter in parallel; a second capacitor which is connected to the second inverter in parallel; a first voltage detecting unit which detects a first voltage generated at both ends of the first capacitor; a second voltage detecting unit which detects a second voltage generated at both ends of the second capacitor; a correction value generating unit which generates a correction value corresponding to a voltage difference between the first voltage and the second voltage; a first PWM signal control unit which generates a PWM signal to be output to the first inverter by adding the correction value to a duty instruction value; and a second PWM signal control unit which generates a PWM signal to be output to the second inverter by subtracting the correction value from the duty instruction value.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は直流交流変換回路及び電源装置に関し、特にインバータ回路により直流電圧から交流電圧を生成する直流交流変換回路及び電源装置に関する。   The present invention relates to a DC / AC conversion circuit and a power supply device, and more particularly to a DC / AC conversion circuit and a power supply device that generate an AC voltage from a DC voltage by an inverter circuit.

電源装置の一例が特許文献1、2に開示されている。特許文献1に記載の電源装置は、太陽電池で生成された直流電圧をコンバータ回路により降圧した後に、インバータ回路を用いて当該降圧電圧に基づく交流電圧の生成を行う。   An example of a power supply device is disclosed in Patent Documents 1 and 2. The power supply device described in Patent Document 1 generates an AC voltage based on the step-down voltage using an inverter circuit after stepping down a DC voltage generated by a solar cell using a converter circuit.

また、特許文献2に記載の電源装置は、複数のコンバータにより複数の太陽電池で生成された直流電圧をそれぞれ他の電圧に降圧する。そして降圧した複数の直流電圧を合成した後に、インバータ回路を用いて交流電圧を生成する。   Moreover, the power supply device described in Patent Document 2 steps down DC voltages generated by a plurality of solar cells by a plurality of converters to other voltages, respectively. Then, after synthesizing a plurality of stepped-down DC voltages, an AC voltage is generated using an inverter circuit.

特開2004−147472号公報JP 2004-147472 A 特開2004−215439号公報JP 2004-215439 A

電源装置では、高効率化が求められている。高効率化の一手段としては、インバータ回路に入力する直流電圧を高くすることが考えられる。しかしながら、インバータ回路に入力する直流電圧を高くした場合、インバータ回路に用いられるスイッチング素子及びコンデンサに高耐圧素子を利用しなければならない。しかし、高耐圧なスイッチング素子は電力損出が大きく、効率を低下させる要因になるという問題がある。更に、高耐圧な回路素子は、体積が大きく装置の体積が増大する問題がある。   Power supply devices are required to have high efficiency. As one means for improving the efficiency, it is conceivable to increase the DC voltage input to the inverter circuit. However, when the DC voltage input to the inverter circuit is increased, high voltage elements must be used for the switching elements and capacitors used in the inverter circuit. However, there is a problem that a high breakdown voltage switching element has a large power loss and causes a reduction in efficiency. Furthermore, the high withstand voltage circuit element has a problem that the volume is large and the volume of the apparatus is increased.

本発明にかかる直流交流変換回路の一態様は、高電位側直流電圧が入力される高電位側電源配線と、低電位側直流電圧が入力される低電位側電源配線と、前記高電位側電源配線と直列ノードとの間に接続される第1のインバータと、前記直列ノードと前記低電位側電源配線との間に接続される第2のインバータと、前記第1のインバータと並列接続される第1のコンデンサと、前記第2のインバータと並列接続される第2のコンデンサと、前記第1のコンデンサの両端に発生する第1の電圧を検出する第1の電圧検出部と、前記第2のコンデンサの両端に発生する第2の電圧を検出する第2の電圧検出部と、前記第1の電圧と前記第2の電圧との電圧差の大きさに応じた補正値を生成する補正値生成部と、前記第1のインバータ及び前記第2のインバータを制御するPWM信号のデューティー比を設定するデューティー指示値に前記補正値を加算したデューティー値に応じたデューティー比のPWM信号を前記第1のインバータに出力する第1のPWM信号制御部と、前記デューティー指示値から前記補正値を減算したデューティー値に応じたデューティー比のPWM信号を前記第2のインバータに出力する第2のPWM信号制御部と、を有する。   One aspect of the DC / AC converter circuit according to the present invention includes a high potential side power supply line to which a high potential side DC voltage is input, a low potential side power supply line to which a low potential side DC voltage is input, and the high potential side power supply. A first inverter connected between the wiring and the series node, a second inverter connected between the series node and the low-potential side power supply wiring, and the first inverter are connected in parallel. A first capacitor; a second capacitor connected in parallel with the second inverter; a first voltage detector for detecting a first voltage generated across the first capacitor; and the second capacitor A second voltage detector for detecting a second voltage generated across the capacitor, and a correction value for generating a correction value according to the magnitude of the voltage difference between the first voltage and the second voltage A generating unit; the first inverter; and the second inverter. A first PWM signal control unit that outputs to the first inverter a PWM signal having a duty ratio corresponding to a duty value obtained by adding the correction value to a duty instruction value that sets a duty ratio of a PWM signal that controls the inverter; And a second PWM signal control unit that outputs a PWM signal having a duty ratio corresponding to a duty value obtained by subtracting the correction value from the duty instruction value to the second inverter.

本発明にかかる電源装置の一態様は、少なくとも上記直流交流変換回路を含み、外部から与えられる交流信号を直流信号に変換して前記直流交流変換回路に与える交流直流変換回路と、前記直流交流変換回路が前記第1のインバータ及び前記第2のインバータにより出力する交流電圧をそれぞれ直流電圧に変換し、変換後の直流電圧を構成して負荷を駆動するコンバータ回路と、を有する。   One aspect of a power supply device according to the present invention includes at least the above-described DC-AC conversion circuit, converts an AC signal supplied from the outside into a DC signal, and supplies the DC signal to the DC-AC conversion circuit, and the DC-AC conversion The circuit includes a converter circuit that converts the AC voltage output by the first inverter and the second inverter into a DC voltage, and configures the converted DC voltage to drive a load.

本発明によれば、低い耐圧の回路素子を利用しながらインバータ回路の効率を高めることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the efficiency of an inverter circuit can be improved, utilizing a circuit element with a low breakdown voltage.

実施の形態1にかかる直流交流変換回路の回路図である。1 is a circuit diagram of a DC / AC conversion circuit according to a first exemplary embodiment; 実施の形態1にかかる電源装置のブロック図である。1 is a block diagram of a power supply device according to a first exemplary embodiment.

実施の形態1
以下では、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。また、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。
Embodiment 1
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. For clarity of explanation, the following description and drawings are omitted and simplified as appropriate. Moreover, in each drawing, the same code | symbol is attached | subjected to the same element and duplication description is abbreviate | omitted as needed.

図1に実施の形態1にかかる交流直流変換回路1の回路図を示す。図1に示すように、実施の形態1にかかる交流直流変換回路1は、第1のインバータ10、第2のインバータ20、第1の電圧検出部30、第1のPWM信号制御部31、第2の電圧検出部40、第2のPWM信号制御部41、補正値生成部50、第1のコンデンサC1、第2のコンデンサC2を有する。また、交流直流変換回路1は、入力端子TM1、TM2を有し、当該入力端子TM1、TM2を介して入力電圧Vinが与えられる。入力端子TM1には高電位側電源配線NDHが接続され、入力端子TM2には低電位側電源配線NDLが接続されている。以下の説明では、高電位側電源配線NDHに与えられる電圧を高電位側直流電圧と称し、低電位側電源配線NDLに与えられる電圧を低電位側直流電圧と称す。また、高電位側直流電圧と低電位側直流電圧との電圧差が入力電圧Vinとなる。   FIG. 1 shows a circuit diagram of an AC / DC converter circuit 1 according to the first exemplary embodiment. As shown in FIG. 1, the AC / DC converter circuit 1 according to the first embodiment includes a first inverter 10, a second inverter 20, a first voltage detection unit 30, a first PWM signal control unit 31, and a first inverter. 2 voltage detector 40, second PWM signal controller 41, correction value generator 50, first capacitor C1, and second capacitor C2. The AC / DC converter circuit 1 has input terminals TM1 and TM2, and an input voltage Vin is applied via the input terminals TM1 and TM2. The input terminal TM1 is connected to the high potential side power supply wiring NDH, and the input terminal TM2 is connected to the low potential side power supply wiring NDL. In the following description, a voltage applied to the high potential side power supply wiring NDH is referred to as a high potential side DC voltage, and a voltage applied to the low potential side power supply wiring NDL is referred to as a low potential side DC voltage. Further, the voltage difference between the high potential side DC voltage and the low potential side DC voltage becomes the input voltage Vin.

第1のインバータ10は、高電位側電源配線NDHと直列ノードNDMとの間に接続される。第2のインバータ20は、直列ノードNDMと低電位側電源配線NDLとの間に接続される。つまり、第1のインバータ10及び第2のインバータ20は、高電位側電源配線NDHと低電位側電源配線NDLとの間に直列に接続される。   The first inverter 10 is connected between the high potential side power supply wiring NDH and the series node NDM. The second inverter 20 is connected between the series node NDM and the low potential side power supply wiring NDL. That is, the first inverter 10 and the second inverter 20 are connected in series between the high potential side power supply wiring NDH and the low potential side power supply wiring NDL.

第1のコンデンサC1は、高電位側電源配線NDHと直列ノードNDMとの間に接続される。第2のコンデンサC2は、直列ノードNDMと低電位側電源配線NDLとの間に接続される。つまり、第1のコンデンサC11は第1のインバータ10と並列に接続され、第2のコンデンサC2は第2のインバータと並列に接続される。また、別の観点では、第1のコンデンサC1及び第2のコンデンサC2は、高電位側電源配線NDHと低電位側電源配線NDLとの間に直列に接続される。   The first capacitor C1 is connected between the high potential side power supply wiring NDH and the series node NDM. The second capacitor C2 is connected between the series node NDM and the low potential side power supply wiring NDL. That is, the first capacitor C11 is connected in parallel with the first inverter 10, and the second capacitor C2 is connected in parallel with the second inverter. From another point of view, the first capacitor C1 and the second capacitor C2 are connected in series between the high potential side power supply wiring NDH and the low potential side power supply wiring NDL.

第1の電圧検出部30は、第1のコンデンサC1の両端に発生する第1の電圧Vc1を検出する。第2の電圧検出部40は、第2のコンデンサC2の両端に発生する第2の電圧Vc2を検出する。補正値生成部50は、第1の電圧Vc1と第2の電圧Vc2との電圧差に応じた補正値OFSを生成する。例えば、補正値生成部50は、第2の電圧Vc2から第1の電圧Vc1を引いた差分に基づき補正値OFSを生成する。   The first voltage detector 30 detects the first voltage Vc1 generated at both ends of the first capacitor C1. The second voltage detector 40 detects the second voltage Vc2 generated at both ends of the second capacitor C2. The correction value generation unit 50 generates a correction value OFS according to the voltage difference between the first voltage Vc1 and the second voltage Vc2. For example, the correction value generation unit 50 generates the correction value OFS based on the difference obtained by subtracting the first voltage Vc1 from the second voltage Vc2.

第1のPWM信号制御部31は、第1のインバータ10を制御するPWM(Pulse Width Modulation)信号を出力する。この第1のPWM信号制御部31は、第1のインバータ10に与えるPWM信号のデューティー比を設定するディーティー指示値と補正値生成部50が出力する補正値OFSを受信する。そして、第1のPWM信号制御部31は、デューティー指示値を補正値OFSにより補正したものを第1のインバータ10に与える。具体的には、第1のPWM信号制御部31は、デューティー指示値に補正値OFSを加算したデューティー値に応じたデューティー比を有するPWM信号を第1のインバータ10に出力する。   The first PWM signal control unit 31 outputs a PWM (Pulse Width Modulation) signal for controlling the first inverter 10. The first PWM signal control unit 31 receives the duty instruction value for setting the duty ratio of the PWM signal applied to the first inverter 10 and the correction value OFS output from the correction value generation unit 50. Then, the first PWM signal control unit 31 supplies the first inverter 10 with the duty instruction value corrected by the correction value OFS. Specifically, the first PWM signal control unit 31 outputs to the first inverter 10 a PWM signal having a duty ratio corresponding to a duty value obtained by adding the correction value OFS to the duty instruction value.

第2のPWM信号制御部41は、第2のインバータ20を制御するPWM信号を出力する。この第2のPWM信号制御部41は、第2のインバータ20に与えるPWM信号のデューティー比を設定するディーティー指示値と補正値生成部50が出力する補正値OFSを受信する。そして、第2のPWM信号制御部41は、デューティー指示値を補正値OFSにより補正したものを第2のインバータ20に与える。具体的には、第2のPWM信号制御部41は、デューティー指示値に補正値OFSを加算したデューティー値に応じたデューティー比を有するPWM信号を第2のインバータ20に出力する。   The second PWM signal control unit 41 outputs a PWM signal for controlling the second inverter 20. The second PWM signal control unit 41 receives the duty instruction value for setting the duty ratio of the PWM signal applied to the second inverter 20 and the correction value OFS output from the correction value generation unit 50. Then, the second PWM signal control unit 41 supplies the second inverter 20 with the duty instruction value corrected by the correction value OFS. Specifically, the second PWM signal control unit 41 outputs to the second inverter 20 a PWM signal having a duty ratio corresponding to the duty value obtained by adding the correction value OFS to the duty instruction value.

なお、第1のPWM信号制御部31が受信するデューティー指示値と第2のPWM信号制御部41が受信するディーティー指示値とは同じデューティー比を指定するものとする。また、デューティー指示値は、図示しない出力電圧制御部により生成されるものとする。   Note that the duty instruction value received by the first PWM signal control unit 31 and the duty instruction value received by the second PWM signal control unit 41 specify the same duty ratio. In addition, the duty instruction value is generated by an output voltage control unit (not shown).

続いて、第1のインバータ10、第2のインバータ20、補正値生成部50、第1のPWM信号制御部31、第2のPWM信号制御部41の回路構成についてそれぞれ説明する。   Subsequently, circuit configurations of the first inverter 10, the second inverter 20, the correction value generation unit 50, the first PWM signal control unit 31, and the second PWM signal control unit 41 will be described.

第1のインバータ10は、スイッチングトランジスタTR11〜TR14、トランスT11を有する。スイッチングトランジスタTR11〜TR14は同一導電型のトランジスタである。スイッチングトランジスタTR11及びスイッチングトランジスタTR12は、高電位側電源配線NDHと直列ノードNDMとの間に直列に接続される。スイッチングトランジスタTR13及びスイッチングトランジスタTR14は、高電位側電源配線NDHと直列ノードNDMとの間に直列に接続される。そして、スイッチングトランジスタTR11とスイッチングトランジスタTR12とを接続するノードが、トランスT11の一次側コイルの一端に接続される。また、スイッチングトランジスタTR13とスイッチングトランジスタTR14とを接続するノードが、トランスT11の一次側コイルの他端に接続される。第1のインバータ10では、スイッチングトランジスタTR11及びスイッチングトランジスタTR14を同位相のPWM信号により駆動し、スイッチングトランジスタTR12及びスイッチングトランジスタTR13をスイッチングトランジスタTR11、TR14とは反転する位相のPWM信号により駆動する。スイッチングトランジスタTR11〜TR14を駆動するPWM信号は第1のPWM信号制御部31により生成される。つまり、第1のインバータ10では、スイッチングトランジスタTR11〜TR14及びトランスT11の一次側コイルによりHブリッジ型駆動回路を構成する。また、第1のインバータ10は、トランスT11の二次側コイルの両端には第1の交流電圧Vo1を生成する。   The first inverter 10 includes switching transistors TR11 to TR14 and a transformer T11. The switching transistors TR11 to TR14 are transistors of the same conductivity type. The switching transistor TR11 and the switching transistor TR12 are connected in series between the high potential side power supply wiring NDH and the series node NDM. The switching transistor TR13 and the switching transistor TR14 are connected in series between the high potential side power supply wiring NDH and the series node NDM. A node connecting the switching transistor TR11 and the switching transistor TR12 is connected to one end of the primary coil of the transformer T11. A node connecting the switching transistor TR13 and the switching transistor TR14 is connected to the other end of the primary coil of the transformer T11. In the first inverter 10, the switching transistor TR11 and the switching transistor TR14 are driven by a PWM signal having the same phase, and the switching transistor TR12 and the switching transistor TR13 are driven by a PWM signal having a phase reversed from that of the switching transistors TR11 and TR14. The PWM signal for driving the switching transistors TR11 to TR14 is generated by the first PWM signal control unit 31. That is, in the first inverter 10, the switching transistors TR11 to TR14 and the primary coil of the transformer T11 constitute an H-bridge type drive circuit. The first inverter 10 generates a first AC voltage Vo1 at both ends of the secondary coil of the transformer T11.

第2のインバータ20は、スイッチングトランジスタTR21〜TR24、トランスT21を有する。スイッチングトランジスタTR21〜TR24は同一導電型のトランジスタである。スイッチングトランジスタTR21及びスイッチングトランジスタTR22は、直列ノードNDMと低電位側電源配線NDLとの間に直列に接続される。スイッチングトランジスタTR23及びスイッチングトランジスタTR24は、直列ノードNDMと低電位側電源配線NDLとの間に直列に接続される。そして、スイッチングトランジスタTR21とスイッチングトランジスタTR22とを接続するノードが、トランスT21の一次側コイルの一端に接続される。また、スイッチングトランジスタTR23とスイッチングトランジスタTR24とを接続するノードが、トランスT21の一次側コイルの他端に接続される。第2のインバータ20では、スイッチングトランジスタTR21及びスイッチングトランジスタTR24を同位相のPWM信号により駆動し、スイッチングトランジスタTR22及びスイッチングトランジスタTR23をスイッチングトランジスタTR21、TR24とは反転する位相のPWM信号により駆動する。スイッチングトランジスタTR21〜TR24を駆動するPWM信号は第2のPWM信号制御部41により生成される。つまり、第2のインバータ20では、スイッチングトランジスタTR21〜TR24及びトランスT21の一次側コイルによりHブリッジ型駆動回路を構成する。また、第2のインバータ20は、トランスT21の二次側コイルの両端には第2の交流電圧Vo2を生成する。   The second inverter 20 includes switching transistors TR21 to TR24 and a transformer T21. The switching transistors TR21 to TR24 are transistors of the same conductivity type. Switching transistor TR21 and switching transistor TR22 are connected in series between series node NDM and low-potential-side power supply line NDL. The switching transistor TR23 and the switching transistor TR24 are connected in series between the series node NDM and the low potential side power supply wiring NDL. A node connecting the switching transistor TR21 and the switching transistor TR22 is connected to one end of the primary side coil of the transformer T21. A node connecting the switching transistor TR23 and the switching transistor TR24 is connected to the other end of the primary coil of the transformer T21. In the second inverter 20, the switching transistor TR21 and the switching transistor TR24 are driven by a PWM signal having the same phase, and the switching transistor TR22 and the switching transistor TR23 are driven by a PWM signal having a phase reversed from that of the switching transistors TR21 and TR24. The PWM signal for driving the switching transistors TR21 to TR24 is generated by the second PWM signal control unit 41. That is, in the second inverter 20, the switching transistors TR21 to TR24 and the primary coil of the transformer T21 constitute an H bridge type drive circuit. The second inverter 20 generates a second AC voltage Vo2 at both ends of the secondary coil of the transformer T21.

なお、実施の形態1にかかる交流直流変換回路1では、交流電圧Vo1、Vo2の振幅が安定する定常運転状態では第1のPWM信号制御部31及び第2のPWM信号制御部41が出力するPWM信号のデューティーが50%となるようにディーティー指示値が与えられる。   In the AC / DC converter circuit 1 according to the first embodiment, the PWM output from the first PWM signal control unit 31 and the second PWM signal control unit 41 in the steady operation state in which the amplitudes of the AC voltages Vo1 and Vo2 are stable. The duty instruction value is given so that the duty of the signal is 50%.

補正値生成部50は、電圧差検出部51、エラーアンプ52、レベルシフタ53を有する。電圧差検出部51は、第1の電圧Vc1と第2の電圧Vc2との電圧差を検出してエラーアンプエラーアンプ52に出力する。実施の形態1にかかる交流直流変換回路1では、電圧差検出部51は、第2の電圧Vc2から第1の電圧Vc1を引いた電圧値をエラーアンプ52に出力する。エラーアンプ52は、電圧差検出部51が出力した電圧を増幅して補正値を生成する。レベルシフタ53は、エラーアンプ52が出力した補正値の電圧範囲を第1のPWM信号制御部31に適した電圧範囲の電圧に変換すると共に、エラーアンプ52が出力した補正値の電圧範囲を第2のPWM信号制御部41に適した電圧範囲の電圧に変換する。図1では、第1のPWM信号制御部31と第2のPWM信号制御部41に同じ補正値OFSが与えられる図としたが、これは、第1のPWM信号制御部31と第2のPWM信号制御部41に与えられる補正値が第1のPWM信号制御部31と第2のPWM信号制御部41とにとって同じ意味の値(例えば、同じ補正量)であることを示すためであって、実装上では異なる電圧となる。   The correction value generation unit 50 includes a voltage difference detection unit 51, an error amplifier 52, and a level shifter 53. The voltage difference detector 51 detects the voltage difference between the first voltage Vc1 and the second voltage Vc2 and outputs the detected voltage difference to the error amplifier error amplifier 52. In the AC / DC converter circuit 1 according to the first exemplary embodiment, the voltage difference detection unit 51 outputs a voltage value obtained by subtracting the first voltage Vc1 from the second voltage Vc2 to the error amplifier 52. The error amplifier 52 amplifies the voltage output from the voltage difference detection unit 51 to generate a correction value. The level shifter 53 converts the voltage range of the correction value output from the error amplifier 52 into a voltage in a voltage range suitable for the first PWM signal control unit 31, and also converts the voltage range of the correction value output from the error amplifier 52 into the second voltage range. Is converted to a voltage in a voltage range suitable for the PWM signal control unit 41. In FIG. 1, the same correction value OFS is given to the first PWM signal control unit 31 and the second PWM signal control unit 41, but this is the same as the first PWM signal control unit 31 and the second PWM signal control unit 41. This is to indicate that the correction value given to the signal control unit 41 is a value having the same meaning (for example, the same correction amount) for the first PWM signal control unit 31 and the second PWM signal control unit 41. The voltage is different on mounting.

第1のPWM信号制御部31は、加算器32、第1のPWM信号生成部33を有する。加算器32は、デューティー指示値に補正値OFSを加算した値を補正後のデューティー指示値として第1のPWM信号生成部33に出力する。第1のPWM信号生成部33は、加算器32が出力したデューティー指示値に応じたデューティー比を有するPWM信号を生成して第1のインバータ10に与える。   The first PWM signal control unit 31 includes an adder 32 and a first PWM signal generation unit 33. The adder 32 outputs a value obtained by adding the correction value OFS to the duty instruction value to the first PWM signal generation unit 33 as a corrected duty instruction value. The first PWM signal generation unit 33 generates a PWM signal having a duty ratio corresponding to the duty instruction value output from the adder 32 and supplies the PWM signal to the first inverter 10.

第2のPWM信号制御部41は、減算器42、第2のPWM信号生成部43を有する。減算器42は、デューティー指示値から補正値OFSを減算した値を補正後のデューティー指示値として第2のPWM信号生成部43に出力する。第2のPWM信号生成部43は、第2のPWM信号生成部43が出力したデューティー指示値に応じたデューティー比を有するPWM信号を生成して第2のインバータ20に与える。   The second PWM signal control unit 41 includes a subtractor 42 and a second PWM signal generation unit 43. The subtractor 42 outputs a value obtained by subtracting the correction value OFS from the duty instruction value to the second PWM signal generation unit 43 as a corrected duty instruction value. The second PWM signal generation unit 43 generates a PWM signal having a duty ratio corresponding to the duty instruction value output from the second PWM signal generation unit 43 and supplies the PWM signal to the second inverter 20.

続いて、実施の形態1にかかる交流直流変換回路1の動作について説明する。実施の形態1にかかる交流直流変換回路1は、入力電圧Vinに基づき交流電圧Vo1、Vo2を生成する。また、実施の形態1にかかる交流直流変換回路1は、補正値生成部50により、第1のコンデンサC1の両端に発生する第1の電圧Vc1と、第2のコンデンサC2の両端に発生する第2の電圧Vc1と、のずれを解消する。ここで、入力電圧Vinから交流電圧Vo1、Vo2を生成する動作は、第1のPWM信号制御部31及び第2のPWM信号制御部41が出力するPWM信号に基づきスイッチングトランジスタTR11〜TR14、TR21〜TR24を駆動することで行うことで一般的なインバータ回路の動作と実質的に同じであるため、ここでは説明を省略する。一方、第1のコンデンサC1の両端に発生する第1の電圧Vc1と、第2のコンデンサC2の両端に発生する第2の電圧Vc2と、のずれを解消する動作は交流直流変換回路1の動作の特徴の1つであるため、以下で詳細に説明する。   Next, the operation of the AC / DC converter circuit 1 according to the first embodiment will be described. The AC / DC converter circuit 1 according to the first embodiment generates AC voltages Vo1 and Vo2 based on the input voltage Vin. Further, in the AC / DC converter circuit 1 according to the first exemplary embodiment, the correction value generation unit 50 causes the first voltage Vc1 generated at both ends of the first capacitor C1 and the second voltage generated at both ends of the second capacitor C2. The deviation from the voltage Vc1 of 2 is eliminated. Here, the operation of generating the alternating voltages Vo1 and Vo2 from the input voltage Vin is based on the PWM signals output from the first PWM signal control unit 31 and the second PWM signal control unit 41, and switching transistors TR11 to TR14, TR21 to Since the operation is performed by driving the TR 24, the operation is substantially the same as that of a general inverter circuit, and thus the description thereof is omitted here. On the other hand, the operation of eliminating the difference between the first voltage Vc1 generated at both ends of the first capacitor C1 and the second voltage Vc2 generated at both ends of the second capacitor C2 is the operation of the AC / DC converter circuit 1. Since this is one of the features, it will be described in detail below.

なお、第1の電圧Vc1と第2の電圧Vc2のずれは、例えば、第1のインバータ10と第2のインバータ20との間の素子バラツキ、交流電圧Vo1、Vo2が印加される回路のバラツキ等に起因して発生する。   Note that the deviation between the first voltage Vc1 and the second voltage Vc2 is, for example, element variation between the first inverter 10 and the second inverter 20, variation in a circuit to which the AC voltages Vo1 and Vo2 are applied, and the like. Caused by

実施の形態1にかかる交流直流変換回路1は、第1の電圧検出部30及び第2の電圧検出部40により第1の電圧Vc1と第2の電圧Vc2とを取得し、補正値生成部50が第1の電圧Vc1と第2の電圧Vc2との電圧差の大きさに応じた補正量を示す補正値OFSを算出する。そして、第1のインバータ10及び第2のインバータ20を駆動するPWM信号のデューティー比を補正値OFSにより補正する。ここで、第1のPWM信号制御部31は、補正していないPWM信号のデューディー比に対して補正値OFSを足した値のデューティー比のPWM信号を第1のインバータ10に出力する。また、第2のPWM信号制御部41は、補正していないPWM信号のデューディー比に対して補正値OFSを引いた値のデューティー比のPWM信号を第2のインバータ20に出力する。   The AC / DC converter circuit 1 according to the first exemplary embodiment acquires the first voltage Vc1 and the second voltage Vc2 by the first voltage detector 30 and the second voltage detector 40, and the correction value generator 50. Calculates a correction value OFS indicating a correction amount according to the magnitude of the voltage difference between the first voltage Vc1 and the second voltage Vc2. Then, the duty ratio of the PWM signal that drives the first inverter 10 and the second inverter 20 is corrected by the correction value OFS. Here, the first PWM signal control unit 31 outputs, to the first inverter 10, a PWM signal having a duty ratio that is a value obtained by adding the correction value OFS to the duty ratio of the uncorrected PWM signal. Further, the second PWM signal control unit 41 outputs to the second inverter 20 a PWM signal having a duty ratio obtained by subtracting the correction value OFS from the duty ratio of the uncorrected PWM signal.

これにより、実施の形態1にかかる交流直流変換回路1は、第1の電圧Vc1が第2の電圧Vc2よりも大きいときは、第1のインバータ10の駆動能力を第2のインバータ20よりも小さくして、第1の電圧Vc1と第2の電圧Vc2との電圧差を小さくする。一方、実施の形態1にかかる交流直流変換回路1は、第2の電圧Vc2が第1の電圧Vc1よりも大きいときは、第2のインバータ20の駆動能力を第1のインバータ10よりも小さくして、第1の電圧Vc1と第2の電圧Vc2との電圧差を小さくする。   As a result, the AC / DC converter circuit 1 according to the first embodiment makes the driving capability of the first inverter 10 smaller than that of the second inverter 20 when the first voltage Vc1 is larger than the second voltage Vc2. Thus, the voltage difference between the first voltage Vc1 and the second voltage Vc2 is reduced. On the other hand, in the AC / DC converter circuit 1 according to the first embodiment, when the second voltage Vc2 is larger than the first voltage Vc1, the driving capability of the second inverter 20 is made smaller than that of the first inverter 10. Thus, the voltage difference between the first voltage Vc1 and the second voltage Vc2 is reduced.

上記説明より、実施の形態1にかかる交流直流変換回路1は、入力電圧Vinが印加される高電位側電源配線NDHと低電位側電源配線NDLとの間にインバータ回路を直列に接続した。また、実施の形態1にかかる交流直流変換回路1では、入力電圧Vinが印加される高電位側電源配線NDHと低電位側電源配線NDLとの間に2つのコンデンサを直列に接続した。これにより、実施の形態1にかかる交流直流変換回路1では、入力電圧Vinが各インバータ及び各コンデンサに入力電圧Vinを分散させることができるため、インバータ及びコンデンサの両端に印加される電圧を入力電圧Vinに比べて小さくすことができる。これにより、実施の形態1にかかる交流直流変換回路1では、インバータ回路を構成する回路素子及びコンデンサとして、入力電圧Vinよりも低い耐圧の素子を利用することができる。   From the above description, in the AC / DC converter circuit 1 according to the first embodiment, the inverter circuit is connected in series between the high-potential-side power supply line NDH to which the input voltage Vin is applied and the low-potential-side power supply line NDL. In the AC / DC converter circuit 1 according to the first embodiment, two capacitors are connected in series between the high-potential side power supply line NDH to which the input voltage Vin is applied and the low-potential side power supply line NDL. Thereby, in the AC / DC converter circuit 1 according to the first exemplary embodiment, the input voltage Vin can be distributed to each inverter and each capacitor. It can be made smaller than Vin. Thereby, in the AC / DC converter circuit 1 according to the first exemplary embodiment, an element having a withstand voltage lower than the input voltage Vin can be used as a circuit element and a capacitor constituting the inverter circuit.

また、耐圧の低い素子によりインバータ回路を構成することで、交流直流変換回路1の効率を高めることができる。さらに、耐圧の低い素子によりインバータ回路を構成することで、交流直流変換回路1の実装時の体積を抑制することができる。   Moreover, the efficiency of the AC / DC converter circuit 1 can be increased by configuring the inverter circuit with elements having a low withstand voltage. Furthermore, the volume at the time of mounting of the AC / DC converter circuit 1 can be suppressed by configuring the inverter circuit with an element having a low withstand voltage.

また、実施の形態1にかかる交流直流変換回路1では、定常運転状態において、第1のインバータ10及び第2のインバータ20を動作させるPWM信号のデューティーを50%に固定しても第1のインバータ10及び第2のインバータ20に印加される電圧を揃えることができる。つまり、実施の形態1にかかる交流直流変換回路1では、第1のインバータ10及び第2のインバータ20に印加される電圧を揃えるために、PWM信号のデューティー比を制御する等の複雑な制御が不要である。   Further, in the AC / DC converter circuit 1 according to the first embodiment, even if the duty of the PWM signal for operating the first inverter 10 and the second inverter 20 is fixed to 50% in the steady operation state, the first inverter 10 and the voltage applied to the second inverter 20 can be made uniform. That is, in the AC / DC converter circuit 1 according to the first embodiment, complicated control such as controlling the duty ratio of the PWM signal is performed in order to align the voltages applied to the first inverter 10 and the second inverter 20. It is unnecessary.

また、実施の形態1にかかる交流直流変換回路1では、補正値生成部50、第1のPWM信号制御部31、第2のPWM信号制御部41を備えることで、第1のコンデンサC1の両端に生じる第1の電圧Vc1と第2のコンデンサVc2の両端に生じる第2の電圧Vc2との電圧ずれを解消することができる。このように、第1の電圧Vc1と第2の電圧Vc2とのずれを解消することで、第1のインバータ10を構成する素子、第2のインバータ20を構成する素子、第1のコンデンサC1及び第2のコンデンサC2として耐圧のマージンを小さくし、低い耐圧の素子の利用を容易にする。   Further, the AC / DC conversion circuit 1 according to the first embodiment includes the correction value generation unit 50, the first PWM signal control unit 31, and the second PWM signal control unit 41, so that both ends of the first capacitor C1. The voltage shift between the first voltage Vc1 and the second voltage Vc2 generated at both ends of the second capacitor Vc2 can be eliminated. In this way, by eliminating the deviation between the first voltage Vc1 and the second voltage Vc2, the element constituting the first inverter 10, the element constituting the second inverter 20, the first capacitor C1, and As the second capacitor C2, the withstand voltage margin is reduced, and the use of a low withstand voltage element is facilitated.

また、実施の形態1にかかる交流直流変換回路1は、第1の電圧Vc1と第2の電圧Vc2とのズレを解消するために、パルス信号を用いることがないため、スイッチングノイズを増加させることがない。   Further, the AC / DC converter circuit 1 according to the first embodiment does not use a pulse signal in order to eliminate the deviation between the first voltage Vc1 and the second voltage Vc2, thereby increasing switching noise. There is no.

ここで、実施の形態1にかかる交流直流変換回路1は、電源装置内のインバータ回路として利用することに適している。そこで、実施の形態1にかかる交流直流変換回路1を用いた電源装置のブロック図を図3に示す。図3に示すように、実施の形態1にかかる交流直流変換回路1を用いた電源装置では、交流直流変換回路1に与える直流信号(例えば入力電圧Vin)を外部の交流信号Vsを直流電圧に変換する交流直流変換回路3により生成する。また、実施の形態1にかかる電源装置では、コンバータ回路4を用いて、交流直流変換回路1が出力する2つの交流信号Vo1、Vo2を直流電圧に変換し、変換後の直流電圧を合成することで負荷5に与える出力電圧VLを生成する。   Here, the AC / DC converter circuit 1 according to the first embodiment is suitable for use as an inverter circuit in the power supply device. FIG. 3 shows a block diagram of a power supply device using the AC / DC converter circuit 1 according to the first embodiment. As shown in FIG. 3, in the power supply device using the AC / DC converter circuit 1 according to the first embodiment, a DC signal (for example, the input voltage Vin) given to the AC / DC converter circuit 1 is changed to an external AC signal Vs. It is generated by the AC / DC conversion circuit 3 for conversion. In the power supply device according to the first embodiment, the converter circuit 4 is used to convert the two AC signals Vo1 and Vo2 output from the AC / DC converter circuit 1 into DC voltages, and to synthesize the converted DC voltages. The output voltage VL given to the load 5 is generated by

このように、実施の形態1にかかる交流直流変換回路1を用いることで、電源装置の小型化、高効率化を実現することができる。   As described above, by using the AC / DC converter circuit 1 according to the first embodiment, it is possible to realize a reduction in the size and efficiency of the power supply device.

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.

1 交流直流変換回路
2 交流電源
3 交流直流変換回路
4 コンバータ回路
5 負荷
10 第1のインバータ
20 第2のインバータ
30 第1の電圧検出部
31 第1のPWM信号制御部
32 加算器
33 第1のPWM信号生成部
40 第2の電圧検出部
41 第2のPWM信号制御部
42 減算器
43 第2のPWM信号生成部
50 補正値生成部
51 電圧差検出部
52 エラーアンプ
53 レベルシフタ
NDH 高電位側電源配線
NDL 低電位側電源配線
NDM 直列ノード
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 AC / DC conversion circuit 2 AC power supply 3 AC / DC conversion circuit 4 Converter circuit 5 Load 10 1st inverter 20 2nd inverter 30 1st voltage detection part 31 1st PWM signal control part 32 Adder 33 1st PWM signal generation unit 40 Second voltage detection unit 41 Second PWM signal control unit 42 Subtractor 43 Second PWM signal generation unit 50 Correction value generation unit 51 Voltage difference detection unit 52 Error amplifier 53 Level shifter NDH High potential side power supply Wiring NDL Low-potential side power supply wiring NDM Series node

Claims (4)

高電位側直流電圧が入力される高電位側電源配線と、
低電位側直流電圧が入力される低電位側電源配線と、
前記高電位側電源配線と直列ノードとの間に接続される第1のインバータと、
前記直列ノードと前記低電位側電源配線との間に接続される第2のインバータと、
前記第1のインバータと並列接続される第1のコンデンサと、
前記第2のインバータと並列接続される第2のコンデンサと、
前記第1のコンデンサの両端に発生する第1の電圧を検出する第1の電圧検出部と、
前記第2のコンデンサの両端に発生する第2の電圧を検出する第2の電圧検出部と、
前記第1の電圧と前記第2の電圧との電圧差の大きさに応じた補正値を生成する補正値生成部と、
前記第1のインバータ及び前記第2のインバータを制御するPWM信号のデューティー比を設定するデューティー指示値に前記補正値を加算したデューティー値に応じたデューティー比のPWM信号を前記第1のインバータに出力する第1のPWM信号制御部と、
前記デューティー指示値から前記補正値を減算したデューティー値に応じたデューティー比のPWM信号を前記第2のインバータに出力する第2のPWM信号制御部と、
を有する直流交流変換回路。
A high potential side power supply wiring to which a high potential side DC voltage is input;
Low potential side power supply wiring to which the low potential side DC voltage is input,
A first inverter connected between the high potential side power supply wiring and a series node;
A second inverter connected between the series node and the low potential side power supply wiring;
A first capacitor connected in parallel with the first inverter;
A second capacitor connected in parallel with the second inverter;
A first voltage detector for detecting a first voltage generated across the first capacitor;
A second voltage detector for detecting a second voltage generated across the second capacitor;
A correction value generating unit that generates a correction value according to the magnitude of the voltage difference between the first voltage and the second voltage;
A PWM signal having a duty ratio corresponding to a duty value obtained by adding the correction value to a duty instruction value for setting a duty ratio of a PWM signal for controlling the first inverter and the second inverter is output to the first inverter. A first PWM signal controller that
A second PWM signal control unit that outputs a PWM signal having a duty ratio corresponding to a duty value obtained by subtracting the correction value from the duty instruction value to the second inverter;
A DC-AC conversion circuit.
前記補正値生成部は、前記第2の電圧から前記第1の電圧を引いた差分値に応じて前記補正値を生成する請求項1に記載の直流交流変換回路。   The DC / AC conversion circuit according to claim 1, wherein the correction value generation unit generates the correction value according to a difference value obtained by subtracting the first voltage from the second voltage. 前記第1のインバータ及び前記第2のインバータは、それぞれ、対応して設けられるトランスの一次側コイルを駆動するHブリッジ型駆動回路を前記複数のスイッチングトランジスタにより構成する請求項1又は2に記載の直流交流変換回路。   The said 1st inverter and the said 2nd inverter respectively comprise the H bridge type drive circuit which drives the primary side coil of the transformer provided correspondingly by these switching transistors. DC / AC converter circuit. 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の直流交流変換回路と、
外部から与えられる交流信号を直流信号に変換して前記直流交流変換回路に与える交流直流変換回路と、
前記直流交流変換回路が前記第1のインバータ及び前記第2のインバータにより出力する交流電圧をそれぞれ直流電圧に変換し、変換後の直流電圧を構成して負荷を駆動するコンバータ回路と、
を有する電源装置。
DC-AC conversion circuit according to any one of claims 1 to 3,
An AC / DC converter circuit that converts an AC signal applied from the outside into a DC signal and applies the signal to the DC / AC converter circuit;
A converter circuit for converting the AC voltage output by the first inverter and the second inverter to a DC voltage by the DC / AC conversion circuit, and forming the converted DC voltage to drive a load;
A power supply unit having
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US5771163A (en) * 1996-11-19 1998-06-23 Sansha Electric Manufacturing Company, Limited AC-DC converter apparatus
JP2005033967A (en) * 2003-07-11 2005-02-03 Origin Electric Co Ltd Power conversion apparatus

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