專利名稱：Dc/dc電力變換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將直流電壓變換為升壓或者降壓后的直流電壓的 DC/DC電力變換裝置。
背景技術(shù)：
作為以往的DC/DC電力變換裝置的DC/DC變換器由逆變器電 路和與串聯(lián)連接的多個(gè)整流器串聯(lián)連接的多個(gè)電容器的多倍壓整流
電路結(jié)構(gòu)，所述逆變器電路具備與正電位連接的半導(dǎo)體開關(guān)和與負(fù)電
位連接的半導(dǎo)體開關(guān)的至少2個(gè)的半導(dǎo)體開關(guān)，用逆變器電路制作交
流電壓，進(jìn)而用多倍壓整流電路制作高壓直流電壓提供給負(fù)荷(例如，
參照專利文獻(xiàn)l (特開平9-191638號(hào)公報(bào)))。
此外，作為以往的另一例子的DC/DC電力變換裝置的開關(guān)電容 變換器在低壓側(cè)直流電源和高壓側(cè)直流電源之間并聯(lián)連接n (n是大 于等于2的整數(shù))個(gè)具備電容器和電感器的串聯(lián)體，以及多個(gè)半導(dǎo)體 開關(guān)元件在2個(gè)電源之間進(jìn)行能量轉(zhuǎn)移的單元，讓驅(qū)動(dòng)各單元內(nèi)的上 述多個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)在該單元間各偏移27r/n相位。由 此，能夠降低與各輸入輸出端子間連接的平滑電容器的紋波電流并降 低容量(例如，參照專利文獻(xiàn)2 (特開2006-262619號(hào)公報(bào)))。
在這些以往的DC/DC電力變換裝置中，利用電容器的充放電進(jìn) 行直流/直流電力變換，在上述專利文獻(xiàn)2的記載中，通過并聯(lián)連接多 個(gè)單元在各單元之間讓驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位偏移，能夠降低與各輸入輸出 端子間連接的平滑電容器的紋波電流促進(jìn)裝置結(jié)構(gòu)的小型化。但是， 在上述專利文獻(xiàn)1中所記載的DC/DC電力變換裝置中，針對(duì)逆變器 電路以及各整流電路的各電路的每一個(gè)上并聯(lián)配置平滑電容器。因 此，即使假設(shè)將該DC/DC電力變換裝置作為1個(gè)單元，和上述專利文獻(xiàn)2的情況一樣地并聯(lián)連接多個(gè)讓驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位偏移，也存在在 各電路中并聯(lián)設(shè)置的平滑電容器的紋波電流未降低這一問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是為了解決上述那樣的問題而完成的，其目的在于提 供針對(duì)由驅(qū)動(dòng)用逆變器電路和整流電路構(gòu)成的多個(gè)電路的每一個(gè)上 并聯(lián)配置平滑電容器，在利用能量轉(zhuǎn)移用電容器的充放電的DC/DC 電力變換裝置中，降低并聯(lián)配置在上述多個(gè)各電路中的各平滑電容器 的紋波電流，在通過平滑電容器的容量降低來謀求裝置結(jié)構(gòu)的小型化 的同時(shí)提高可靠性。
本發(fā)明的第1DC/DC電力變換裝置，串聯(lián)連接由驅(qū)動(dòng)用逆變器 電路和整流電路構(gòu)成的多個(gè)電路，其中，驅(qū)動(dòng)用逆變器電路的構(gòu)成為 串聯(lián)連接由半導(dǎo)體開關(guān)元件形成的高壓側(cè)元件以及低壓側(cè)元件并與 平滑電容器的正負(fù)端子間連接，整流電路的構(gòu)成為串聯(lián)連接由半導(dǎo) 體開關(guān)元件或者二極管元件形成的高壓側(cè)元件以及低壓側(cè)元件并與 平滑電容器的正負(fù)端子間連接，并且把上述各電路內(nèi)的上述高壓側(cè)元 件和上述低壓側(cè)元件的連接點(diǎn)作為中間端子，在成為上述電路間的該 中間端子間配置能量轉(zhuǎn)移用電容器，構(gòu)成由多個(gè)電路組成的列電路， 共用上述平滑電容器，并聯(lián)連接有n個(gè)該列電路，其中n是大于等于 2的整數(shù)，驅(qū)動(dòng)上述各列電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)在使驅(qū)動(dòng)周期一致的同時(shí)針 對(duì)各列電路的每一個(gè)使其相位偏移。
本發(fā)明的DC/DC電力變換裝置對(duì)采用多級(jí)的列電路共用并聯(lián)配 置在各電路上的平滑電容器將多個(gè)并聯(lián)連接，驅(qū)動(dòng)各列電路的驅(qū)動(dòng)信 號(hào)因?yàn)樵谑跪?qū)動(dòng)周期一致的同時(shí)對(duì)各列電路的每一個(gè)讓相位偏移，所 以能夠降低各平滑電容器的紋波電流。由此，在抑制平滑電容器的發(fā) 熱，提高可靠性的同時(shí)，變換效率提高。此外，能夠降低平滑電容器 的容量并促進(jìn)裝置結(jié)構(gòu)的小型化。
圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的DC/DC電力變換裝置的電路 結(jié)構(gòu)的圖。
圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的選通信號(hào)以及各部的電流波形的圖。
圖3是表示驅(qū)動(dòng)本發(fā)明的實(shí)施方式1的各列電路的選通信號(hào)的圖。
圖4是將在本發(fā)明的實(shí)施方式1的平滑電容器上流過的電流和比 較例子一同表示的圖。
圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的選通信號(hào)以及各部的電流波形的圖。
圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3的DC/DC電力變換裝置的列電 路結(jié)構(gòu)的圖。
圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式5的DC/DC電力變換裝置的電路 結(jié)構(gòu)的圖。
圖8是表示本發(fā)明的實(shí)施方式6的DC/DC電力變換裝置的列電 路結(jié)構(gòu)的圖。
圖9是表示本發(fā)明的實(shí)施方式7的DC/DC電力變換裝置的電路 結(jié)構(gòu)的圖。
圖10是表示本發(fā)明的實(shí)施方式8的DC/DC電力變換裝置的列 電路結(jié)構(gòu)的圖。
圖11是表示本發(fā)明的實(shí)施方式9的DC/DC電力變換裝置的電 路結(jié)構(gòu)的圖。
圖12是表示本發(fā)明的實(shí)施方式11的DC/DC電力變換裝置的列 電路結(jié)構(gòu)的圖。
符號(hào)說明
A1 A4:電路(驅(qū)動(dòng)用逆變器電路/整流電路) Bl:電路(驅(qū)動(dòng)逆變器電路) B2:電路(整流電路)
Crl2、 Crl3、 Crl4、 Cr23、 Cr34、 Cr21、 Cr24:電容器Csl Cs4:平滑電容器 DilL Di4L:低壓側(cè)二極管 DilH Di4H:高壓側(cè)二極管
Lrl2、 Lrl3、 Lrl4、 Lr23、 Lr34、 Lr21、 Lr24:電感器 LC12、 LC13、 LC14、 LC23、 LC34、 LC21、 LC24: LC串聯(lián)
體
MoslL Mos4L:電壓一側(cè)MOSFET， MoslH Mos4H:高壓側(cè)MOSFET
GateL ( GateL曙X， GateL誦Y， GateL-Z ) , GateH ( GateH-X, GateH-Y, GateH-Z):選通信號(hào) T:驅(qū)動(dòng)周期(共振周期)， X、 Y、 Z:列電路 VL、 VLh、 VL1、 Vcom:電壓端子
具體實(shí)施方式
實(shí)施方式1
以下，就本發(fā)明的實(shí)施方式1的DC/DC電力變換裝置進(jìn)行說明。 圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的DC/DC電力變換裝置的電路 結(jié)構(gòu)的圖。
如圖1所示，DC/DC電力變換裝置含有分別由多級(jí)(這種情 況下是4級(jí))的電路A1 A4構(gòu)成的3個(gè)列電路X、 Y、 Z;驅(qū)動(dòng)用電 源Vsl、 Vs2、 Vs3、 Vs4;進(jìn)行輸入輸出電壓平滑化，此外還作為用 于能量轉(zhuǎn)移的電壓源而發(fā)揮功能的平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4; 控制電路130;輸入輸出電壓端子Vcom、 VL、 VH。并且具有將輸入 到電壓端子VL和Vcom之間的電壓VI升壓到約4倍的電壓V2并輸 出到電壓端子VH和Vcom之間的功能。
各列電路X、 Y、 Z是分別具有將輸入到電壓端子VL和Vcom 之間的電壓VI升壓到約4倍的電壓V2并輸出到電壓端子VH和 Vcom之間的功能的DC/DC變換器，有關(guān)各列電路的結(jié)構(gòu)以下說明。雖然為了方便，只圖示了列電路X內(nèi)的電路結(jié)構(gòu)，但列電路Y、 Z的 結(jié)構(gòu)也相同。
如圖l所示，列電路X(X， Z)串聯(lián)連接作為低壓側(cè)元件、高 壓側(cè)元件的2個(gè)MOSFET (MoslL, MoslH ) (Mos2L, Mos2H ) (Mos3L， Mos3H) (Mos4L， Mos4H)，并串聯(lián)連接與各平滑電容 器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的兩端子間連接的4級(jí)的電路A1、 A2、 A3、 A4而構(gòu)成。而后，將各電路Al、 A2、 A3、 A4內(nèi)的2個(gè)MOSFET 的連接點(diǎn)作為中間端子，在成為規(guī)定的1個(gè)電路的電路Al和其他的 各電路A2、 A3、 A4的中間端子間連接用電容器Crl2、 Crl3、 Crl4 以及電感器Lr12、 Lrl3、 Lrl4的串聯(lián)體結(jié)構(gòu)的作為能量轉(zhuǎn)移元件而 發(fā)揮功能的LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14。將由各級(jí)的電感器Lr 和電容器Cr的電感值和電容值決定的共振周期的值設(shè)定成分別相 等。
而且，各MOSFET是在源、漏間形成有寄生二極管的功率 MOSFET。
此外，列電路X (Y， Z)具備用于驅(qū)動(dòng)各電路A1 A4內(nèi)的 MOSFET的，門鳥區(qū)動(dòng)電路111~114以及光耦合器(121L 121H) ~ (124L， 124H)。進(jìn)而，具備選通信號(hào)輸入端子Tm-GL、 Tm-GH， 和成為電源輸入端子或者平滑電容器連接端子的Tm-Com、 Tm-Vsl Tm-Vs4、 Tm-Csl Tm-Cs4。
在各列電路X、 Y、 Z中共用的電源Vsl、 Vs2、 Vs3、 Vs4是為 了驅(qū)動(dòng)分別以MoslL、 Mos2L、 Mos3L、 Mos4L的源極端子為基準(zhǔn)的， 各列電路X、 Y、 Z內(nèi)的MOSFET、柵極驅(qū)動(dòng)電路111~114以及光耦 合器(121L, 121H) (124L， 124H)而準(zhǔn)備的電源。
以下，說明DC/DC電力變換裝置內(nèi)的連接的詳細(xì)。
平滑電容器Csl的低壓側(cè)端子與電壓端子Vcom和電源Vsl的 負(fù)電壓端子和各列電路X、 Y、 Z的端子Tm-Com連接。平滑電容器 Csl的高電壓一側(cè)端子與電壓端子VL、平滑電容器Cs2的低壓側(cè)端 子、電源Vs2的負(fù)電壓端子和各列電路X、 Y、 Z的端子Tm-Csl連接。平滑電容器Cs2的高電壓一側(cè)端子與平滑電容器Cs3的低電壓一 側(cè)端子、電源Vs3的負(fù)電壓端子和各列電路X、 Y、 Z的端子Tm-Cs2 連接。平滑電容器Cs3的高電壓一側(cè)端子與平滑電容器Cs4的低電壓 一側(cè)端子、電源Vs4的負(fù)電壓端子和各列電路X、Y、Z的端子Tm-Cs3 連接。平滑電容器Cs4的高電壓一側(cè)端子與電壓端子VH和各列電路 X、 Y、 Z的端子Tm-Cs4連接。各電源Vsl Vs4的正電壓端子與各 列電路X、 Y、 Z的端子Tm-Vsl~Tm-Vs4連接。 在各列電路內(nèi)如以下那樣連接。
MoslL的源極端子與端子Tm-Com連接，MoslH的漏極端子和 Mos2L的源極端子與端子Tm-Csl連接，Mos2H的漏極端子和Mos3L 的源極端子與端子Tm-Cs2連接。Mos3H的漏極端子和Mos4L的源 極端子與端子Tm-Cs3連接，Mos4H的漏極端子與端子Tm-Cs4連接。
LC串聯(lián)體LC12的一端與MoslL和MoslH的接點(diǎn)連接，另一 端與Mos2L和Mos2H的接點(diǎn)連接。LC串聯(lián)體LC13的一端與MoslL 和MoslH的接點(diǎn)連接，另 一端與Mos3L和Mos3H的接點(diǎn)連接。LC 串聯(lián)體LC14的一端與MoslL和MoslH的接點(diǎn)連接，另 一端與Mos4L 和Mos4H的接點(diǎn)連接。
此外MoslL、 MoslH的選通端子與選通驅(qū)動(dòng)電路111的出端子 連接，在選通驅(qū)動(dòng)電路111的輸入端子上輸入以MoslL的源極端子 的電壓為基準(zhǔn)的各個(gè)選通驅(qū)動(dòng)信號(hào)。同樣，(Mos2L， Mos2H) (Mos4L， Mos4H)的選通端子與選通驅(qū)動(dòng)電路112 114的輸出端子 連接，在選通驅(qū)動(dòng)電路112-114的輸入端子上輸入以Mos2L Mos4L 的源極端子的電壓為基準(zhǔn)的各個(gè)選通驅(qū)動(dòng)信號(hào)。而且，選通驅(qū)動(dòng)電路 111~114是一般的自舉方式的驅(qū)動(dòng)電路，由自舉逆變器電路驅(qū)動(dòng)用的 驅(qū)動(dòng)器IC和用于驅(qū)動(dòng)高電壓一側(cè)的MOSFET的電容器等構(gòu)成。
MoslL驅(qū)動(dòng)用的選通驅(qū)動(dòng)信號(hào)從光耦合121器輸出，MoslH驅(qū) 動(dòng)用的選通驅(qū)動(dòng)信號(hào)從光耦合器121H輸出。同樣，Mos2L Mos4L 驅(qū)動(dòng)用的選通驅(qū)動(dòng)信號(hào)從光耦合器122L 124L輸出，Mos2H Mos4H 驅(qū)動(dòng)用的選通驅(qū)動(dòng)信號(hào)從光耦合器122H 124H輸出。向光耦合器121L 124L、 121H 124H輸入從控制電路130向各列電路X、 Y、 Z 的每個(gè)輸出的選通信號(hào)GateL-X (GateL畫Y， GateL陽Z) 、 GateH隱X (GateH-Y， GateH-Z)。
以下說明各列電路X、 Y、 Z的動(dòng)作。
電路Al作為利用MOSFET (MoslL， MoslH )的通斷動(dòng)作將 輸入到電壓端子VL-Vcom間的能量發(fā)送到高電壓一側(cè)的驅(qū)動(dòng)用逆變 器電路而工作。此外，電路A2、 A3、 A4對(duì)利用驅(qū)動(dòng)用逆變器電路 Al所驅(qū)動(dòng)的電流進(jìn)行整流，作為將能量轉(zhuǎn)移到高電壓一側(cè)的整流電 路工作。從控制電路130向各列電路X、 Y、 Z的每個(gè)輸出選通信號(hào) (GateL-X, GateH誦X )、 ( GateL誦X， GateH-X )， ( GateL-Z， GateH-Z )， 用這些選通信號(hào)驅(qū)動(dòng)各列電路X、 Y、 Z。
平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的電容值和LC串聯(lián)體的電容 器Crl2、 Crl3、 Crl4的電容值相比設(shè)定為充分大的值。
如上所述，因?yàn)閷⑤斎氲诫妷憾俗覸L-Vcom間的電壓VI i殳置 成升壓到約4倍的電壓V2并輸出到電壓端子VH-Vcom間，所以在 電壓端子VH-Vcom之間連接負(fù)荷，電壓V2成為低于4xVl的值。在 穩(wěn)定狀態(tài)下，向平滑電容器Csl進(jìn)行電壓VI的電壓的充電，向平滑 電容器Cs2、 Cs3、 Cs4平均進(jìn)行(V2-V1) /3的電壓的充電。
圖2表示列電路X的選通信號(hào)(GateL-X， GateH-X)、流過驅(qū) 動(dòng)用逆變器電路Al以及整流電路A2 A4內(nèi)的高壓側(cè)MOSFET (MoslH， Mos2H Mos4H )的電流和流過^f氐壓側(cè)MOSFET ( MoslL， Mos2L Mos4L)的電流。在驅(qū)動(dòng)用逆變器電路A1內(nèi)的MOSFET中 從漏極向源極流過電流，在整流電路A2 A4內(nèi)的MOSFET中從源極 向漏極流過電流。MOSFET在高電壓下接通選通信號(hào)。
如圖2所示，選通信號(hào)(GateL-X， GateH-X)將用由Lr和Cr 形成的串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14所決定的共振頻率T作為周期， 是占空比約50%的通斷信號(hào)。而且，流過列電路Y、 Z的選通信號(hào) (GateL畫Y、 GateH曙Y) 、 ( GateL-Z、 GateH畫Z)以及各列電路Y、 Z內(nèi)的MOSFET的電流也和圖2 —樣。如果由輸入到低壓側(cè)MOSFET的選通信號(hào)GateL ( GateL-X， GateL-Y， GateL-Z )使各電路Al-A4的低壓側(cè)MOSFET即MoslL、 Mos2L、 Mos3L、 Mos4L成為導(dǎo)通狀態(tài)，因?yàn)橛须妷翰?，所以蓄積在 平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3中的一部分的能量在以下所示的路徑中轉(zhuǎn) 移到電容器Cr12、 Crl3、 Crl4。
Csl=>Mos2L=>Lrl2=>Crl2=>MoslL Csl=>Cs2=>Mos3L=>Lrl3=>Crl3=>MoslL Csl=>Cs2=>Cs3=>Mos4L=>Lrl4=>Crl4=>MoslL 接著，如果由輸入到高壓側(cè)MOSFET的選通信號(hào)GateH (GateH-X， GateH-Y， GateH-Z )使各電路Al-A4的高壓側(cè)MOSFET 的MoslH、 Mos2H、 Mos3H、 Mos4H成為導(dǎo)通狀態(tài)，因?yàn)橛须妷翰睿?所以蓄積在平滑電容器Csl2、 Csl3、 Csl4中的能量在以下所示的路 徑中轉(zhuǎn)移到平滑電容器Cs2、 Cs3、 Cs4。 Crll=>Lrl2=>Mos2H=>Cs2=>MoslH Crl3=>Lrl3=>Mos3H=>Cs3=>Cs2=>MoslH Crl4=>Lrl4=>Mos4H=>Cs4=>Cs3=>Cs2=>MoslH 這樣，由于電容器Cr12、 Crl3、 Crl4的充放電，從平滑電容器 Csl向平滑電容器Cs2、 Cs3、 Cs4轉(zhuǎn)移能量。而后，將輸入到電壓端 子VL和Vcom之間的電壓VI設(shè)置成升壓到約4倍的電壓V2輸出到 電壓端子VH和Vcom之間。此外，在各電容器Cr12、 Crl3、 Crl4 上因?yàn)榇?lián)連接電感器Lrl2、 Lrl3、 Lrl4構(gòu)成LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14，所以上述能量的轉(zhuǎn)移成為利用共振現(xiàn)象的轉(zhuǎn)移，能夠 高效率地轉(zhuǎn)移大的能量。
此外，在本實(shí)施方式中，因?yàn)樵谡麟娐稟2 A4中使用了 MOSFET，所以與使用了二極管的情況相比能夠降低導(dǎo)通損失，提高 電力變換的效率。
此外，在本實(shí)施方式中，于在平滑電容器Csl的兩端成為輸入 端子的低電壓一側(cè)的電壓端子VL、Vcom所連接的驅(qū)動(dòng)用逆變器電路 Al和作為整流電路的其他的各電路A2、 A3、 A4之間連接LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14。
設(shè)流過本實(shí)施方式中的LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14的電流 值為112、 113、 114,設(shè)電容器Crl2、 Crl3、 Crl4的電壓為V12、 V13、 V14。而后，作為比較例子考慮在相鄰的電路間，即在A1、 A2 之間、A2、 A3之間、A3、 A4之間在中間端子(低壓側(cè)MOSFET和 高壓側(cè)MOSFET的連接點(diǎn))之間連接LC串聯(lián)體LC12、LC23、LC34, 并同樣地動(dòng)作的情況。如果設(shè)流過在本比較例子中的LC串聯(lián)體 LC12、 LC23、 LC34的電流為I12r、 123r、 134r，設(shè)LC串聯(lián)體LC12、 LC23、 LC34內(nèi)的電容器Crl2、 Cr23、 Cr34的電壓為V12r、 V23r、 V34r，則相對(duì)于在比較例子為
I12r:I23r:I34r=3:2:l
V12r=V23r=V34r
的情況，在本實(shí)施方式中，成為
112=113=114 ( =I34r)
V12:V13:V14=1:2:3 (V12=V12r=V23r=V34r )
這樣，在本實(shí)施方式中，在電路Al和其他的各電路A2、 A3、 A4的中間端子間因?yàn)檫B接LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14,所以與 上述比較例子相比，電容器Crl2、 Crl3、 Crl4的電壓增大，但在將 流過LC串聯(lián)體LC12的電流值降低至1/3，此外將高壓側(cè)與電路A3 連接的LC串聯(lián)體LC13中，能夠降低到流過比較例子的LC串聯(lián)體 LC23的電流值的1/2。即，能夠使流過各LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14的電流值成為和最小的值相等。因此，能夠降低能量轉(zhuǎn)移用的 LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14的電感器Lr、電容器Cr的電流額定 值，能夠使電感器Lr和電容器Cr小型化。
如上所述雖然各列電路X、 Y、 Z動(dòng)作，但以下說明具備3個(gè)列 電路X、 Y、 Z的DC/DC電力變換裝置全體的動(dòng)作。
圖3表示驅(qū)動(dòng)各列電路X、 Y、 Z內(nèi)的高壓側(cè)MOSFET的選通 信號(hào)GateH-X、 GateH-Y、 GateH-Z。如用圖2所示那樣，該選通信 號(hào)GateH-X、 GateH-Y、 GateH-Z的反轉(zhuǎn)信號(hào)是驅(qū)動(dòng)4氐壓側(cè)MOSFET的GateL-X、 GateL-Y、 GateL國Z。
如圖3所示，使驅(qū)動(dòng)各列電路X、 Y、 Z的驅(qū)動(dòng)信號(hào)以T為周期 一致的同時(shí)，在各列電路間讓相位各偏移T/3進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
例如，圖4表示在VI的電壓36V、輸入直流電流280A的條件 中的流過平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的電流。在圖中表示，當(dāng) 在3個(gè)列電路中將相位各自偏移T/3進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的情況下(圖中，3重)， 即本實(shí)施方式的情況下的平滑電容器電流、和當(dāng)作為比較例子用l個(gè) 列電路驅(qū)動(dòng)的情況下(圖中1重)，當(dāng)用2個(gè)列電路讓相位偏移T/2 驅(qū)動(dòng)的情況下(圖中，2重)的平滑電容器電流?？v軸表示電流，橫 軸表示時(shí)間。
如圖4所示，當(dāng)用3個(gè)列電路讓相位各偏移T/3驅(qū)動(dòng)的情況下， 與列電路是l個(gè)，或者是2個(gè)的情況相比，平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的紋波電流減少。此外，列電路的數(shù)越增加，平滑電容器 Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的紋波電流越減少。
如上所述，在本實(shí)施方式中，將分別用4級(jí)的電路A1、 A2、 A3、 A4組成的3個(gè)列電路X、 Y、 Z共用平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4 并聯(lián)連接，在使驅(qū)動(dòng)周期一致地同時(shí)對(duì)各列電路的每個(gè)讓相位偏移 2tt/3 (3rad)驅(qū)動(dòng)各列電路X、 Y、 Z。由此，平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、Cs4的充放電時(shí)刻偏移，因?yàn)樵诹须娐烽g使向著平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的放電電流柔和通過，所以流過平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的交流電流(紋波電流)降低。
而且，如果3個(gè)列電路假設(shè)沒有共有平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4，而設(shè)各列電路分別具備平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4且并 聯(lián)連接，則即使讓各列電路和上述實(shí)施方式l一樣地動(dòng)作，分別各有 3個(gè)的平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4也不能謀求電流的共用化， 不能降低紋波電流。
通過這種平滑電容器的紋波電流降低，具有以下那樣的效果。
抑制平滑電容器的發(fā)熱，可靠性提高。此外，由于電流降低，由 電阻產(chǎn)生的損失降低，電力變換效率提高。此外，能夠降低在平滑電容器中需要的容量，減小平滑電容器的尺寸，促進(jìn)裝置結(jié)構(gòu)的小型化。 進(jìn)而此外，可以在平滑電容器中采用雖然感應(yīng)損失大但尺寸小的 陶瓷電容器，能夠進(jìn)一步減小平滑電容器的大小。
而且，在上述的實(shí)施方式中，雖然將列電路設(shè)置成3個(gè)，但通過 排列多個(gè)(n個(gè))，讓相位在各列電路間各自偏移2Tr/n (rad)進(jìn)行 驅(qū)動(dòng)，能夠得到平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的紋波電流減少的 效果。此外，列電路的數(shù)n越增加越能夠減少平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的紋波電流。
此外，雖然在各列電路間使相位各偏移2Ti/n ( rad )驅(qū)動(dòng)有最佳 效果，但相位差并不限于此，通過在各列電路間讓相位偏移，因?yàn)槟?夠在列電路間讓向著平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的充放電電流 柔和通過，所以具有紋波電流降低的效果。
實(shí)施方式2
在上述實(shí)施方式1中，表示了將電壓VI升壓到約4倍的電壓 V2的升壓型的DC/DC電力變換裝置，在本實(shí)施方式中，表示從電壓 V2降壓到電壓VI的降壓型的DC/DC電力變換裝置。
采用本實(shí)施方式的DC/DC電力變換裝置的結(jié)構(gòu)和圖1所示的電 路結(jié)構(gòu)相同，在這種情況下，各列電路X、 Z、 Y內(nèi)的電路A2、 A3、 A4作為驅(qū)動(dòng)用逆變器電路而動(dòng)作，電路A1作為對(duì)用驅(qū)動(dòng)用逆變器電 路所驅(qū)動(dòng)的電流進(jìn)行整流，將能量轉(zhuǎn)移到低壓側(cè)的整流電路動(dòng)作。從 控制電路130向各列電路X、 Y、 Z的每個(gè)輸出選通信號(hào)(GateL-X, GateH-X) 、 (GateL-Y, GateH曙Y) 、 (GateL畫Z， GateH國Z)，用 這些選通信號(hào)驅(qū)動(dòng)各列電路X、 Y、 Z。
以下說明各列電路X、 Y、 Z的動(dòng)作。
平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的電容值和LC串聯(lián)體的電容 器Crl2、 Crl3、 Crl4的電容值相比設(shè)定在充分大的值。各列電路X、 Y、 Z因?yàn)槭蔷哂袑⒎謩e輸入到電壓端子VH-Vcom間的電壓V2設(shè)為 降壓至約1/4倍的電壓V1并將其輸出到電壓端子VL-Vcom間的功能 的DC/DC變換器，所以在電壓端子VL-Vcom間連接負(fù)荷，電壓V2成為高于4xVl的值。在穩(wěn)定狀態(tài)下，向平滑電容器Csl充電為VI 的電壓，向平滑電容器Cs2、 Cs3、 Cs4平均地充電(V2-Vl)/3的電 壓。
圖5表示列電路X的選通信號(hào)(GateL-X， GateH-X)、流過驅(qū) 動(dòng)用逆變器電路A2 A4以及整流電路Al內(nèi)的高壓側(cè)MOSFET (Mos2H Mos4H ， MoslH )的電流和流過 <氐壓側(cè)MOSFET (Mos2L Mos4L， MoslL)的電流。在驅(qū)動(dòng)用逆變器電路A2 A4內(nèi) 的MOSFET中從漏極向源極流過電流，在整流電路Al內(nèi)的MOSFET 中從源極向漏極流過電流。MOSFET在高電壓下接通選通信號(hào)。
如圖5所示，選通信號(hào)(GateL-X， GateH-X)將用由Lr和Cr 形成的串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14所決定的共振頻率T作為周期， 是占空比約50%的通斷信號(hào)。另外，流過列電路Y、 Z的選通信號(hào) (GateL-Y、 GateH-Y ) 、 ( GateL畫Z、 GateH-Z )以及各列電路Y、 Z內(nèi)的MOSFET的電流也和圖5—樣。
如果由高壓側(cè)MOSFET的選通信號(hào)GateH( GateH-X， GateH-Y， GateH-Z M吏各電路A2-A4、 Al的高壓側(cè)MOSFET即Mos2H、Mos3H、 Mos4H、 MoslH成為導(dǎo)通狀態(tài)，因?yàn)橛须妷翰?，所以蓄積在平滑電 容器Cs2、 Cs3、 Cs4中的一部分的能量在以下所示的路徑中轉(zhuǎn)移到電 容器Crl2、 Crl3、 Crl4。
Cs2=>Cs3=>Cs4=>Mos4H=>Lrl4=>Crl4=>MoslH
Cs2=>Cs3=>Mos3H=>Lrl3=>Crl3= MoslH
Cs2=>Mos2H=>Lrl2=>Crl2=>MoslH
接著，如果由低壓側(cè)MOSFET的選通信號(hào)GateL (GateL-X, GateL-Y, GateL-Z)使各電路A2-A4、 Al的低壓側(cè)MOSFET即 Mos2L、 Mos3L、 Mos4L、 MoslL成為導(dǎo)通狀態(tài)，因?yàn)橛须妷翰睿?以充電到平滑電容器Cr12、 Crl3、 Crl4中的能量在以下所示的路徑 中轉(zhuǎn)移到平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3。
Crl4=>Lrl4=>Mos4L=>Cs3=>Cs2=>Csl=>MoslL
Crl3=>Lrl3=>Mos3L=>Cs2=>Csl=>MoslLCrl2=>Lrl2=>Mos2L=>Csl=>MoslL
這樣，由于電容器Cr12、 Crl3、 Crl4的充放電，從平滑電容器 Cs2、 Cs3、 Cs4向平滑電容器Csl轉(zhuǎn)移能量。而后，將輸入到電壓端 子VH和Vcom之間的電壓V2設(shè)置成降壓到約1/4倍的電壓VI并將 其輸出到電壓端子VL和Vcom之間。此外，在各電容器Crl2、 Crl3、 Crl4上因?yàn)榇?lián)連接電感器Lrl2、 Lrl3、 Lrl4而構(gòu)成LC串聯(lián)體 LC12、 LC13、 LC14,所以上述能量的轉(zhuǎn)移成為利用共振現(xiàn)象的轉(zhuǎn)移， 能夠高效率地轉(zhuǎn)移大的能量。
此外在本實(shí)施方式中，因?yàn)樵谡麟娐稟1中使用了 MOSFET， 所以與使用了二極管的情況相比能夠降低導(dǎo)通損失，提高電力變換的 效率。
此外，在本實(shí)施方式中，在平滑電容器Csl的兩端子上連接成 為輸入端子的低電壓一側(cè)的電壓端子VL、 Vcom的整流電路Al和作 為驅(qū)動(dòng)用逆變器電路的其他的各電路A2、 A3、 A4之間連接LC串聯(lián) 體LC12、 LC13、 LC14。而后，即使在本實(shí)施方式中，也在上述實(shí)施 方式l所示的比較例子，即相鄰的電路之間，連接LC串聯(lián)體LC12、 LC23、 LC34,和進(jìn)行了同樣動(dòng)作的情況比較，在將流過LC串聯(lián)體 LC12的電流值降低到1/3，此外將高壓側(cè)連接在電路A3上的LC串 聯(lián)體LC13中，能夠降低到流過比較例子的LC串聯(lián)體LC23的電流 值的1/2。即，能夠使流過各LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14的電流 值和最小的值相等。因此，能夠降低能量轉(zhuǎn)移用的LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14的電感器Lr、電容器Cr的電流額定值，能夠使電感器 Lr和電容器Cr小型化。
如上所述雖然各列電路X、 Y、 Z動(dòng)作，但驅(qū)動(dòng)各列電路X、 Y、 Z的驅(qū)動(dòng)信號(hào)和上述的實(shí)施方式1一樣，在將周期設(shè)置為T (用LC 串聯(lián)體決定的共振周期) 一致的同時(shí)，在各列電路間讓相位各偏移 T/3 (2tt/3 (rad))驅(qū)動(dòng)(參照?qǐng)D3)。此外，3個(gè)列電路X、 Y、 Z 共用平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4并聯(lián)連接。由此，平滑電容器 Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的放電時(shí)刻偏移，因?yàn)樵诹须娐烽g讓向著平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的充放電電流柔和通過，所以流過平滑 電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的交流電流(紋波電流)降低。通過這 樣的平滑電容器的紋波電流降低，和上述的實(shí)施方式l一樣，謀求可 靠性的提高、電力變換效率的提高以及裝置結(jié)構(gòu)的小型化。
而且，在本實(shí)施方式中，也是列電路的個(gè)數(shù)以及相位差并不限于 上述情況，通過排列多個(gè)(n個(gè))列電路在各列電路間讓相位偏移并 進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，能夠得到平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的紋波電流減 少的效果。此外，讓各列電路的相位各偏移27t/n (rad)是最有效的， 進(jìn)而，越增加列電路的個(gè)數(shù)n越能夠降低平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的紋波電流。
此外，在上述的實(shí)施方式1中表示V1=>V2的升壓型DC/DC電 力變換裝置，在上述實(shí)施方式2中表示V2=>V1的降壓型DC/DC電 力變換裝置，但還能夠一并具有上述實(shí)施方式1、 2的功能實(shí)現(xiàn)雙向 的能量轉(zhuǎn)移。在這種情況下，在Vlx4>V2時(shí)進(jìn)行升壓動(dòng)作，在升壓 時(shí)將電路A1用于驅(qū)動(dòng)用逆變器電路，將電路A2、 A3、 A4用于整流 電路。此外，在Vlx4〈V2時(shí)進(jìn)行降壓動(dòng)作，在降壓時(shí)將電路A2、 A3、 A4用于驅(qū)動(dòng)用逆變器電路，將電路A1用于整流電路。
在這樣控制的升降壓型的DC/DC電力變換裝置中，在能夠得到 和上述實(shí)施方式1、 2 —樣的效果的同時(shí)，能夠用1個(gè)電路實(shí)現(xiàn)雙向 的能量轉(zhuǎn)移能夠廣泛地利用。
實(shí)施方式3
以下，說明本發(fā)明的實(shí)施方式3的DC/DC電力變換裝置。
釆用本實(shí)施方式的DC/DC電力變換裝置的電路結(jié)構(gòu)在圖1所示 的電路結(jié)構(gòu)中，各列電路X、 Y、 Z的結(jié)構(gòu)不同，但圖6表示各列電 路X、 Y、 Z的電路結(jié)構(gòu)。其他的結(jié)構(gòu)和圖l一樣。
和上述的實(shí)施方式l一樣，各列電路X、 Y、 Z是分別具有將輸 入到電壓端子VL和Vcom之間的電壓VI設(shè)置成升壓到約4倍的電 壓V2并輸出到電壓端子VH和Vcom之間的功能的DC/DC變換器。
如圖6所示，列電路X(X， Y)串聯(lián)連接作為低壓側(cè)元件、高壓側(cè)元件的2個(gè)MOSFET ( MoslL， MoslH ) 、 ( Mos2L， Mos2H )、 (Mos3L， Mos3H) 、 (Mos4L， Mos4H)，串聯(lián)連接與各平滑電容 器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的兩端之間連接的4級(jí)的電路Al、 A2、 A3、 A4而構(gòu)成(參照?qǐng)D1)。而后，將各電路Al、 A2、 A3、 A4內(nèi)的2 個(gè)MOSFET的連接點(diǎn)作為中間端子在相鄰的各電路，即(Al， A2) (A2, A3) (A3, A4)的中間端子間，連接用電容器Crl2、 Cr23、 Cr34以及電感器Lrl2、 Lr23、 Lr34的串聯(lián)體構(gòu)成具有作為能量轉(zhuǎn)移 元件功能的LC串聯(lián)體LC12、 LC23、 LC34。將由各級(jí)的電感器Lr 和電容器Cr的電感值和電容值決定的共振周期的值設(shè)定成分別相 等。
另外，各MOSFET是在源極、漏極間形成寄生二極管的功率 MOSFET。
此外，列電路X (Y， Z)具備用于驅(qū)動(dòng)各電路A1 A4內(nèi)的 MOSFET的選通驅(qū)動(dòng)電路111-114以及光耦合器(121L, 121H) (124L, 124H)。進(jìn)而具備選通信號(hào)輸入端子Tm-GL、 Tm-GH，和 成為電源輸入端子或者平滑電容器連接端子的Tm-Com 、 Tm-Vsl Tm陽Vs4、 Tm-Csl Tm-Cs4。
在本實(shí)施方式中，LC串聯(lián)體LC12的一端與MoslL和MoslH 的連接點(diǎn)連接，另一端與Mos2L和Mos2H的連接點(diǎn)連接。LC串聯(lián) 體LC23的一端與Mos2L和Mos2H的連接點(diǎn)連接，另一端與Mos3L 和Mos3H的連接點(diǎn)連接。LC串聯(lián)體LC34的一端與Mos3L和Mos3H 的連接點(diǎn)連接，另一端與Mos4L和Mos4H的連接點(diǎn)連接。其他的連 接結(jié)構(gòu)和上述實(shí)施方式1一樣。
以下，說明各列電路X、 Y、 Z的動(dòng)作。
和上述的實(shí)施方式l一樣，電路A1作為驅(qū)動(dòng)用逆變器電路而動(dòng) 作，電路A2、 A3、 A4作為對(duì)用驅(qū)動(dòng)用逆變器電路Al驅(qū)動(dòng)的電流進(jìn) 行整流，將能量轉(zhuǎn)移到高壓側(cè)的整流電路而動(dòng)作。從控制電路130針 對(duì)各列電路X、 Y、 Z的每個(gè)輸出選通信號(hào)(GateL-X， GateH-X)、 (GateL-Y, GateH-Y) 、 (GateL-Z， GateH國Z)，通過這些選通信號(hào)驅(qū)動(dòng)各列電路X、 Y、 Z。該選通信號(hào)也和上述實(shí)施方式1 一樣，流 過各電路A1 A4內(nèi)的MOSFET的電流和選通信號(hào)的關(guān)系也和上述實(shí) 施方式1的圖2所示的信號(hào)一樣。
平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的電容值和LC串聯(lián)體的電容 器Crl2、 Crl3、 Crl4的電容值比較設(shè)定在充分大的值。將負(fù)荷連接 在電壓端子VH-Vcom間，電壓V2成為比4xVl還低的值。在穩(wěn)定狀 態(tài)下，向平滑電容器Csl充電VI的電壓，向平滑電容器Cs2、 Cs3、 Cs4平均地充電(V2-V1) /3的電壓。
如果由輸入到低壓側(cè)MOSFET的選通信號(hào)GateL (GateL-X， GateL-Y, GateL-Z )使各電路A1 A4的低壓側(cè)MOSFET的MoslL、 Mos2L、 Mos3L、 Mos4L成為導(dǎo)通狀態(tài)，因?yàn)橛须妷翰?，所以蓄積在 平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3中的一部分的能量在以下所示的路徑中轉(zhuǎn) 移到電容器Cr12、 Cr23、 Cr34。
Csl=>Mos2L=>Lrl2=>Crl2=>MoslL
Csl=>Cs2=>Mos3L=>Lr23=>Cr23=>Lrl2=>Crl2=>MoslL
Csl=>Cs2=>Cs3=>Mos4L=>Lr34=>Cr34=>Lr23=>Cr23=>Lrl2=> Crl2=>MoslL
以下，如果由輸入到高壓側(cè)MOSFET的選通信號(hào)GateH (GateH-X， GateH-Y， GateH-Z X吏各電路A1 A4的高壓側(cè)MOSFET 即MoslH、 Mos2H、 Mos3H、 Mos4H成為導(dǎo)通狀態(tài)，因?yàn)橛须妷翰睿?所以充電到平滑電容器Crl2、 Cr23、 Cr34中的能量在以下所示的路 徑中轉(zhuǎn)移到平滑電容器Cs2、 Cs3、 Cs4。
MoslH=>Crl2=>Lrl2=>Mos2H=>Cs2
MoslH=>Crl2=>Lrl2=>Cr23=>Lr23=>Mos3H=>Cs3=>Cs2
MoslH=>Crl2=>Lrl2=>Cr23=>Lr23=>Cr34=>Lr34=>Mos4H=>C s4=>Cs3=>Cs2
這樣，由于電容器Cr12、 Cr23、 Cr34的充放電，從平滑電容器 Csl向平滑電容器Cs2、 Cs3、 Cs4轉(zhuǎn)移能量。而后，將輸入到電壓端 子VL和Vcom之間的電壓VI設(shè)置成升壓到約4倍的電壓V2并輸出到電壓端子VH和Vcom之間。此外，在各電容器Cr12、 Cr23、 Cr34 上因?yàn)榇?lián)連接電感器Lrl2、 Lr23、 Lr34構(gòu)成LC串聯(lián)體LC12、 LC23、 LC34,所以上述能量的轉(zhuǎn)移成為利用共振現(xiàn)象的轉(zhuǎn)移，能夠 高效率地轉(zhuǎn)移大的能量。
此外在本實(shí)施方式中，因?yàn)樵谡麟娐稟2 A4中使用了 MOSFET，所以與使用了二極管的以往情況相比能夠降低導(dǎo)通損失， 提高電力變換的效率。
此外，在本實(shí)施方式中，在相鄰的電路間連接LC串聯(lián)體LC12、 LC23、 LC34。在上述實(shí)施方式1中所示的情況下，即，在整流電路 A和作為驅(qū)動(dòng)用逆變器電路的其他的各電路A2、 A3、 A4之間，如果 和連接LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14的情況相比，雖然流過各LC 串聯(lián)體的電流增大，但具有電容器Cr34的施加電壓能夠降低到電容 器Crl4的1/3,電容器Cr23的施加電壓能夠降低到電容器Crl3的 1/2的效果。
如上所述那樣各列電路X、 Y、 Z進(jìn)行動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)各列電路X、 Y、 Z的驅(qū)動(dòng)信號(hào)和上述的實(shí)施方式l一樣，在將周期作為T使其一 致的同時(shí)，在各列電路間讓相位各自偏移173 ( 2tt/3 ( rad ))驅(qū)動(dòng)(參 照?qǐng)D3)。此外，3個(gè)列電路X、 Y、 Z共用平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4并聯(lián)連接。由此，平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的充放 電時(shí)刻偏移，因?yàn)樵诹须娐烽g讓向著平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4 的充放電電流柔和通過，所以降低流過平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的交流電流(紋波電流)。通過這樣的平滑電容器的紋波電流降 低，和上述實(shí)施方式l一樣，謀求可靠性的提高、電力變換效率的提 高，以及裝置結(jié)構(gòu)的小型化。 實(shí)施方式4
雖然在上述實(shí)施方式3中示出將電壓VI升壓到約4倍的電壓 V2的升壓型的DC/DC電力變換裝置，但在本實(shí)施方式中示出從電壓 V2降壓到電壓VI的降壓型的DC/DC電力變換裝置。
雖然本實(shí)施方式的DC/DC電力變換裝置的電路結(jié)構(gòu)和上述的實(shí)施方式3相同，但這種情況下，各列電路X、 Y、 Z內(nèi)的電路A4作為 驅(qū)動(dòng)逆變器電路而動(dòng)作，電路Al對(duì)利用驅(qū)動(dòng)用逆變器電路驅(qū)動(dòng)的電 流進(jìn)行整流，作為將能量轉(zhuǎn)移到低電壓一側(cè)的整流電路而動(dòng)作，電路 A2、 A3擔(dān)負(fù)驅(qū)動(dòng)用逆變器電路和整流電路的雙方的任務(wù)。
從控制電路130向各列電路X、 Y、 Z的每個(gè)輸出選通信號(hào) (GateL-X, GateH-X )、 ( GateL-Y， GateH國Y )、 ( GateL-Z， GateH國Z ), 利用這些選通信號(hào)驅(qū)動(dòng)各列電路X、 Y、 Z。該選通信號(hào)和上述實(shí)施方 式2—樣，流過各電路A1 A4內(nèi)的MOSFET的電流和選通信號(hào)的關(guān) 系也和利用上述實(shí)施方式2的圖5示出的一樣。
以下說明各列電路X、 Y、 Z的動(dòng)作。
平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的電容值和LC串聯(lián)體的電容 器Crl2、 Crl3、 Crl4的電容值相比設(shè)定在充分大的值。各列電路X、 Y、 Z因?yàn)槭蔷哂袑⒎謩e輸入到電壓端子VH-Vcom間的電壓V2設(shè)置 成降壓為約1/4倍的電壓VI并輸出到電壓端子VL-Vcom間的功能的 DC/DC變換器，所以在電壓端子VL-Vcom間連接負(fù)荷，電壓V2成 為比4xVl還高的值。在穩(wěn)定狀態(tài)下，向平滑電容器Csl充電VI的 電壓，向平滑電容器Cs2、 Cs3、 Cs4平均地充電(V2-V1)/3的電壓。
如果由輸入到高壓側(cè)MOSFET的選通信號(hào)GateH ( GateH-X, GateH-Y， GateH-Z)使各電路A2-A4、 Al的高壓側(cè)MOSFET的 Mos2H、 Mos3H、 Mos4H、 MoslH成為導(dǎo)通狀態(tài)，因?yàn)橛须妷翰睿?所以蓄積在平滑電容器Cs2、 Cs3、 Cs4中的一部分的能量在以下所示 的路徑中轉(zhuǎn)移到電容器Crl2、 Cr23、 Cr34。
Cs2=>Cs3=>Cs4=>Mos4H=>Lr34=>Cr34:=>Lr23=>Cr23=>Lrl2=> Crl2=>MoslH
Cs2:=>Cs3=>Mos3H=>Lr23=>Cr23=>Lrl2=>Crl2=>MoslH Cs2=>Mos2H=>Lrl2=>Crl2=>MoslH
以下，如果由輸入到低壓側(cè)MOSFET的選通信號(hào)GateL (GateL-X， GateL-Y, GateL-Z)使各電路A2-A4、 Al的低壓側(cè) MOSFET即Mos2L、 Mos3L、 Mos4L、 MoslL成為導(dǎo)通狀態(tài)，因?yàn)橛须妷翰?，所以充電到電容器Cr12、 Cr23、 Cr34中的能量在以下所 示的路徑中轉(zhuǎn)移到平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3。
Crl2=>Lrl2=>Cr23=>Lr23=>Cr34=>Lr34=>Mos4L=>Cs3=>Cs2 =>Csl=>MoslL
Crl2=>Lrl2=>Cr23=>Lr23=>Mos3L=>Cs2=>Csl=>MoslL
Crl2=>Lrl2=>Mos2L=>Csl=>MoslL
這樣，由于電容器Cr12、 Cr23、 Cr34的充放電，從平滑電容器 Cs2、 Cs3、 Cs4向平滑電容器Csl轉(zhuǎn)移能量。而后，將輸入到電壓端 子VH和Vcom之間的電壓V2設(shè)置成降壓到約1/4倍的電壓VI并輸 出到電壓端子VL和Vcom之間。此外，在各電容器Crl2、 Cr23、 Cr34上因?yàn)榇?lián)連接電感器Lrl2、Lr23、Lr34構(gòu)成LC串聯(lián)體LC12、 LC23、 LC34，所以上述能量的轉(zhuǎn)移成為利用共振現(xiàn)象的轉(zhuǎn)移，能夠 高效率地轉(zhuǎn)移大的能量。
在本實(shí)施方式中也是因?yàn)樵谡麟娐分惺褂玫碾娐稟1 A3中使 用了 MOSFET，所以與使用了二極管的情況相比能夠降低導(dǎo)通損失， 提高電力變換的效率。
如上所述雖然各列電路X、 Y、 Z動(dòng)作，但驅(qū)動(dòng)各列電路X、 Y、 Z的驅(qū)動(dòng)信號(hào)和上述的實(shí)施方式1 一樣，在將周期設(shè)置為T (用LC 串聯(lián)體決定的共振周期) 一致的同時(shí)，在各列電路間讓相位各偏移 T/3 (2 t/3 (rad))而驅(qū)動(dòng)(參照?qǐng)D3)。此外，3個(gè)列電路X、 Y、 Z共用平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4并聯(lián)連接。由此，平滑電容 器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的充放電時(shí)刻偏移，因?yàn)樵诹须娐烽g讓向著 平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的充放電電流柔和通過，所以流過 平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的交流電流(紋波電流)降低。通 過這樣的平滑電容器的紋波電流降低，和上述的實(shí)施方式l一樣，謀 求可靠性的提高、電力變換效率的提高以及裝置結(jié)構(gòu)的小型化。
而且，在上述實(shí)施方式3、 4中，也是列電路的個(gè)數(shù)以及相位差 并不限于上述情況，通過排列多個(gè)(n個(gè))列電路在各列電路間讓相 位偏移且進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，能夠得到平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的紋波電流減少的效果。此外，讓各列電路的相位各偏移2;r/n ( rad )是 最有效的，進(jìn)而，越增加列電路的個(gè)數(shù)n越能夠降低平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的紋波電流。
此外，在上述的實(shí)施方式3中表示V1=>V2的升壓型DC/DC電 力變換裝置，在上述實(shí)施方式4中表示V2=>V1的降壓型DC/DC電 力變換裝置，但還能夠一并具有上述實(shí)施方式3、 4的功能實(shí)現(xiàn)雙向 的能量轉(zhuǎn)移。在這種情況下，在Vlx4>V2時(shí)和上述實(shí)施方式3—樣 進(jìn)行升壓動(dòng)作，在Vlx4 < V2時(shí)和上述實(shí)施方式4 一樣進(jìn)行降壓動(dòng)作。
在這樣控制的升降壓型的DC/DC電力變換裝置中，在能夠得到 和上述實(shí)施方式3、 4一樣的效果的同時(shí)，能夠用1個(gè)電路實(shí)現(xiàn)雙向 的能量轉(zhuǎn)移能夠廣泛地利用。
實(shí)施方式5
以下，說明本發(fā)明的實(shí)施方式5的DC/DC電力變換裝置。 圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式5的DC/DC電力變換裝置的電路 結(jié)構(gòu)的圖。
如圖7所示，DC/DC電力變換裝置含有分別由多級(jí)(這種情 況下是4級(jí))的電路A1 A4組成的3個(gè)列電路X、 Y、 Z;驅(qū)動(dòng)用電 源Vsl;進(jìn)行輸入輸出電壓平滑化，此外還作為用于能量轉(zhuǎn)移的電壓 源而發(fā)揮功能的平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4;控制電路130; 輸入輸出電壓端子Vcom、 VL、 VH。并且，具有將輸入到電壓端子 VL和Vcom之間的電壓VI設(shè)置成升壓到約4倍的電壓V2并輸出到 電壓端子VH和Vcom之間的功能。
各列電路X、 Y、 Z是分別具有將輸入到電壓端子VL和Vcom 之間的電壓VI設(shè)置成升壓到約4倍的電壓V2并輸出到電壓端子VH 和Vcom之間的功能的DC/DC變換器，有關(guān)各列電路的結(jié)構(gòu)以下說 明。雖然為了方便，只圖示了列電路X內(nèi)的電路結(jié)構(gòu)，但列電路Y、 Z的結(jié)構(gòu)也相同。
如圖7所示，在4級(jí)的電路內(nèi)，電路A1和上述實(shí)施方式1 一樣， 是串聯(lián)連接作為低壓側(cè)元件、高壓側(cè)元件的2個(gè)MOSFET ( MoslL，MoslH)并連接在平滑電容器Csl的兩端子之間構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)用逆變器 電路。電路A2 A4是作為低壓側(cè)元件、高壓側(cè)元件分別串聯(lián)連接2 個(gè)二極管(Di2L， Di2H) (Di3L， Di3H) (Di4L， Di4H)并在平滑 電容器Cs2、 Cs3、 Cs4的兩端子之間連接構(gòu)成的整流電路。
4級(jí)的電路A1、 A2、 A3、 A4被串聯(lián)連接，將各電路A1、 A2、 A3、 A4內(nèi)的2個(gè)元件(MOSFET或者二極管)的連接點(diǎn)作為中間端 子，在成為規(guī)定的1個(gè)電路的驅(qū)動(dòng)用逆變器電路Al和其他的各整流 電路A2、 A3、 A4的中間端子之間連接用電容器Crl2、 Crl3、 Crl4 以及電感器Lr12、 Lrl3、 Lrl4的串聯(lián)體構(gòu)成作為能量轉(zhuǎn)移元件功能 的LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14。設(shè)定由各級(jí)的電感器Lr和電容 器Cr的電感值和電容值決定的共振周期的值以使其分別相等。
而且，各MOSFET是在源極、漏極間形成寄生二極管的功率 MOSFET。
此外，列電路X(Y, Z)具備用于驅(qū)動(dòng)電路A1內(nèi)的MOSFET 的、選通驅(qū)動(dòng)電路111以及光耦合器121L、 121H。進(jìn)而，具備成為 選通信號(hào)輸入端子Tm-GL、 Tm-GH、電源輸入端子或者平滑電容器 連接端子的Tm-Com、 Tm-Vsl、 Tm-Csl~Tm-Cs4。
在各列電路X、 Y、 Z中共用的電源Vsl是為了驅(qū)動(dòng)以MoslL 的源極端子為基準(zhǔn)的各列電路X、 Y、 Z內(nèi)的MOSFET、選通驅(qū)動(dòng)電 路lll以及光耦合器121L、 121H而準(zhǔn)備的電源。
從控制電路130向各列電路X、 Y、 Z的每個(gè)輸出選通信號(hào) (GateL-X， GateH-X )、 ( GateL-Y， GateH-Y )、 ( GateL隱Z， GateH曙Z )， 用這些選通信號(hào)驅(qū)動(dòng)各列電路X、 Y、 Z。
以下說明動(dòng)作。
平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的電容值和LC串聯(lián)體的電容 器Cr的電容值相比設(shè)定在充分大的值。因?yàn)閷⑤斎氲诫妷憾俗?VL-Vcom間的電壓VI設(shè)置成升壓為約4倍的電壓V2并輸出到電壓 端子VH-Vcom間，所以在電壓端子VH-Vcom間連接負(fù)荷，電壓V2 成為比4xVl還低的值。在穩(wěn)定狀態(tài)下，向平滑電容器Csl充電VI的電壓，向平滑電容器Cs2、 Cs3、 Cs4平均地充電(V2-Vl)/3的電 壓。
驅(qū)動(dòng)用逆變器電路Al將輸入到電壓端子VL-Vcom之間的能量 用MOSFET (MoslL， MoslH)的通斷動(dòng)作送到高壓側(cè)，整流電路 A2 A4對(duì)用驅(qū)動(dòng)用逆變器電路A1驅(qū)動(dòng)的電流進(jìn)行整流，將能量向高 壓側(cè)轉(zhuǎn)移。
向著2個(gè)MOSFET (MoslL, MoslH)的選通信號(hào)GateL (GateL-X, GateL-Y， GateL誦Z ) 、 GateL ( GateH-X, GateH-Y， GateH-Z)雖然和上述實(shí)施方式1同樣地生成，但在上述實(shí)施方式1 中從整流電路內(nèi)的MOSFET的源極流向漏極的電流在本實(shí)施方式中 以正方向流入整流電路A2 A4內(nèi)的各二極管。
如果由向著低壓側(cè)MOSFET的選通信號(hào)GateL使驅(qū)動(dòng)用逆變器 電路A1的MoslL成為導(dǎo)通狀態(tài)，則因?yàn)橛须妷翰?，所以蓄積在平滑 電容器Csl、 Cs2、 Cs3中的一部分能量在以下所示的路徑中轉(zhuǎn)移到電 容器Crl2、 Crl3、 Crl4。
Csl=>Di2L=>Lrl2=>Crl2=>MoslL
Csl=>Cs2=>Di3L=>Lrl3=>Crl3=>MoslL
Csl=>Cs2=>Cs3=>Di4L=>Lrl4=>Crl4=>MoslL
以下，如果由輸入到高壓側(cè)的選通信號(hào)GateH使驅(qū)動(dòng)用逆變器 電路A1的MoslH成為導(dǎo)通狀態(tài)，因?yàn)橛须妷翰?，所以充電到電容?Crl2、 Crl3、 Crl4中的能量在以下所示的路徑中轉(zhuǎn)移到平滑電容器 Cs2、 Cs3、 Cs4。
Crl2=>Lrl2=>Di2H=>Cs2=>MoslH
Crl3=>Lrl3=>Di3H=>Cs3=>Cs2=>MoslH
Crl4=>Lrl4=>Di4H=>Cs4=>Cs3=>Cs2=>MoslH
這樣，通過電容器Cr12、 Crl3、 Crl4的充放電，從平滑電容器 Csl向平滑電容器Cs2、 Cs3、 Cs4轉(zhuǎn)移能量。而后，將輸入到電壓端 子VL和Vcom之間的電壓VI設(shè)置成升壓到約4倍的電壓V2并輸出 到電壓端子VH和Vcom之間。此外，在各電容器Cr12、 Crl3、 Crl4上因?yàn)榇?lián)連接電感器Lrl2、 Lrl3、 Lrl4構(gòu)成LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14,所以上述能量的轉(zhuǎn)移成為利用共振現(xiàn)象的轉(zhuǎn)移，能夠 高效率地轉(zhuǎn)移大的能量。
此外，流過各LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14的電流I12、 113、 114也和上述實(shí)施方式1的情況大致相同。即，在本實(shí)施方式中也和 上述實(shí)施方式l一樣，因?yàn)樵隍?qū)動(dòng)用逆變器電路Al和其它的各整流 電路A2 A4的中間端子之間連接LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14, 所以和上述實(shí)施方式1 一樣，降低能量轉(zhuǎn)移用的LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14的電感器Lr、電容器Cr的電流額定值，能夠使電感器 Lr和電容器Cr小型化。
此外，在本實(shí)施方式中，因?yàn)樵谡麟娐稟2 A4中使用二極管， 所以與使用了 MOSFET的情況相比導(dǎo)通損失增大，但不需要驅(qū)動(dòng)用 的電源和電路。
如上所述雖然各列電路X、 Y、 Z動(dòng)作，但驅(qū)動(dòng)各列電路X、 Y、 Z的驅(qū)動(dòng)信號(hào)和上述的實(shí)施方式l相同，在將周期作為T (用LC串 聯(lián)體決定的共振周期)使其一致的同時(shí)，在各列電路間將相位各偏移 T/3 (2tt/3 (rad))來驅(qū)動(dòng)(參照?qǐng)D3)。此外，3個(gè)列電路X、 Y、 Z共用平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4且并聯(lián)連接。由此，平滑電 容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的充放電時(shí)刻偏移，因?yàn)樵诹须娐烽g讓向 著平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的充放電電流柔和通過，所以流 過平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的交流電流(紋波電流)降低。 通過這樣的平滑電容器的紋波電流降低，和上述的實(shí)施方式1一樣， 謀求可靠性的提高、電力變換效率的提高以及裝置結(jié)構(gòu)的小型化。
而且，在本實(shí)施方式中，列電路的個(gè)數(shù)以及相位差也并不限于上 述情況，通過排列多個(gè)(n個(gè))列電路在各列電路間讓相位偏移并進(jìn) 行驅(qū)動(dòng)，能夠得到平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的紋波電流減少 的效果。此外，讓各列電路的相位各偏移2Tr/n (rad)是最有效的， 進(jìn)而，越增加列電路的個(gè)數(shù)n越能夠降低平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的紋波電流。實(shí)施方式6
以下，說明本發(fā)明的實(shí)施方式6的DC/DC電力變換裝置。
本實(shí)施方式的DC/DC電力變換裝置的電路結(jié)構(gòu)在上述實(shí)施方式 5的圖7中示出的電路結(jié)構(gòu)中，各列電路X、 Z、 Y的結(jié)構(gòu)不同，圖8 表示各列電路X、 Y、 Z的電路結(jié)構(gòu)。其他的結(jié)構(gòu)和圖7—樣。
和上述的實(shí)施方式5—樣，各列電路X、 Y、 Z分別是具有將輸 入到電壓端子VL和Vcom之間的電壓VI設(shè)置成升壓約4倍的電壓 V2并輸出到電壓端子VH和Vcom之間的功能的DC/DC變換器，含 有多級(jí)(這種情況下是4級(jí))的電路A1 A4。
如圖8所示，在4級(jí)的電路內(nèi)，電路A1和上述實(shí)施方式5—樣， 是串聯(lián)連接作為低壓側(cè)元件、高壓側(cè)元件的2個(gè)MOSFET (MoslL, MoslH)并連接在平滑電容器Csl的兩端子之間構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)用逆變器 電路。電路A2 A4是作為低壓側(cè)元件、高壓側(cè)元件分別串聯(lián)連接2 個(gè)二極管(Di2L， Di2H) (Di3L, Di3H) (Di4L， Di4H)并連接在 各平滑電容器Cs2、 Cs3、 Cs4的兩端子之間構(gòu)成的整流電路(參照?qǐng)D 7)。并且，4級(jí)的電路A1、 A2、 A3、 A4串聯(lián)連接，將各電路A1、 A2、 A3、 A4內(nèi)的2個(gè)元件(MOSFET或者二極管)的連接點(diǎn)作為中 間端子，在相鄰的各電路，即(Al， A2) (A2， A3) (A3, A4)的 中間端子間，連接用電容器Crl2、 Cr23、 Cr34以及電感器Lrl2、 Lr23、Lr34的串聯(lián)體結(jié)構(gòu)作為能量轉(zhuǎn)移元件功能的LC串聯(lián)體LC12、 LC23、 LC34。設(shè)定由各級(jí)的電感器Lr和電容器Cr的電感值和電容 值決定的共振周期的值使其分別相等。
此外，具備用于驅(qū)動(dòng)電路Al內(nèi)的MOSFET的選通驅(qū)動(dòng)電路111 以及光耦合器121L、 121H。進(jìn)而，具備選通信號(hào)輸入端子Tm-GL、 Tm-GH、成為電源輸入端子或者平滑電容器連接端子的Tm-Com、 Tm國Vsl、 Tm-Csl Tm-Cs4。
而且，各MOSFET是在源極、漏極間形成寄生二極管的功率 MOSFET。
以下說明動(dòng)作。平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的電容值和LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14的電容器Cr的電容值相比設(shè)定在充分大的值。因?yàn)閷?輸入到電壓端子VL-Vcom間的電壓VI設(shè)置成升壓為約4倍的電壓 V2并輸出到電壓端子VL-Vcom間，所以在電壓端子VH-Vcom間連 接負(fù)荷，電壓V2成為比4xVl還低的值。在穩(wěn)定狀態(tài)下，向平滑電 容器Csl充電Vl的電壓，向平滑電容器Cs2、 Cs3、 Cs4平均地充電 (V2-V1) /3的電壓。
驅(qū)動(dòng)用逆變器電路Al將輸入到電壓端子VL-Vcom之間的能量 用MOSFET (MoslL， MoslH)的通斷動(dòng)作送到高壓側(cè)，整流電路 A2 A4對(duì)用驅(qū)動(dòng)用逆變器電路A1驅(qū)動(dòng)的電流進(jìn)行整流，將能量向高 壓側(cè)轉(zhuǎn)移。
向著2個(gè)MOSFET (MoslL, MoslH)的選通信號(hào)GateL (GateL-X, GateL陽Y， GateL-Z) 、 GateH (GateH隱X， GateH-Y， GateH-Z)雖然和上述實(shí)施方式1同樣地生成，但在上述實(shí)施方式1 中從整流電路內(nèi)的MOSFET的源極流向漏極的電流在本實(shí)施方式中 以正方向流入整流電路A2 A4內(nèi)的各二極管。
如果由向著低壓側(cè)MOSFET的選通信號(hào)GateL使驅(qū)動(dòng)用逆變器 電路A1的MoslL成為導(dǎo)通狀態(tài)，則因?yàn)橛须妷翰?，所以蓄積在平滑 電容器Csl、 Cs2、 Cs3中的一部分能量按照以下所示的路徑轉(zhuǎn)移到電 容器Crl2、 Cr23、 Cr34。
Csl=>Di2L=>Lrl2=>Crl2=>MoslL
Csl=>Cs2=>Di3L=>Lr23=>Cr23=>Lrl2=>Crl2=>MoslL
Csl=>Cs2=>Cs3=>Di4L=>Lr34=>Cr34=>Lr23=>Cr23=>Lrl2=>Cr 12=>MoslL
以下，如果由向著到高壓側(cè)MOSFET的選通信號(hào)GateH使驅(qū)動(dòng) 用逆變器電路A1的MoslH成為導(dǎo)通狀態(tài)，因?yàn)橛须妷翰?，所以充?到電容器Crl2、 Cr23、 Cr34中的能量在以下所示的路徑中轉(zhuǎn)移到平 滑電容器Cs2、 Cs3、 Cs4。
MoslH=>Crl2=>Lrl2=>Di2H=>Cs2
2MoslH=>Crl2=>Lrl2=>Cr23=>Lr23=>Di3H=>Cs3=>Cs2 MoslH=>Crl2=>Lrl2=>Cr23:=>Lr23=>Cr34=>Lr34=>Di4H=>Cs4 =>Cs3=>Cs2
這樣，通過電容器Cr12、 Cr23、 Cr34的充放電，從平滑電容器 Csl向平滑電容器Cs2、 Cs3、 Cs4轉(zhuǎn)移能量。而后，將輸入到電壓端 子VL和Vcom之間的電壓VI設(shè)置成升壓到約4倍的電壓V2并輸出 到電壓端子VH和Vcom之間。此外，在各電容器Cr12、 Cr23、 Cr34 上因?yàn)榇?lián)連接電感器Lrl2、 Lr23、 Lr34構(gòu)成LC串聯(lián)體LC12、 LC23、 LC34,所以上述能量的轉(zhuǎn)移成為利用共振現(xiàn)象的轉(zhuǎn)移，能夠 高效率地轉(zhuǎn)移大的能量。
此外，在本實(shí)施方式中，因?yàn)樵谙噜彽碾娐烽g連接LC串聯(lián)體 LC12、 LC23、 LC34，所以和在驅(qū)動(dòng)用逆變器電路Al和其他的各整 流電路A2 A4之間連接LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14的情況相比， 流過各LC串聯(lián)體的電流增大，但具有能夠?qū)㈦娙萜鰿r34的施加電 壓降低為電容器Crl4的1/3,將電容器Cr23的施加電壓降低為電容 器Crl3的1/2的效果。
此外，因?yàn)樵谡麟娐稟2 A4中使用二極管，所以和使用了 MOSFET的情況相比導(dǎo)通損失增大，但不需要驅(qū)動(dòng)用的電源和電路。
如上所述雖然各列電路X、 Y、 Z動(dòng)作，但驅(qū)動(dòng)各列電路X、 Y、 Z的驅(qū)動(dòng)信號(hào)和上述的實(shí)施方式1一樣，在將周期作為T(用LC串 聯(lián)體決定的共振周期) 一致的同時(shí)，在各列電路間將相位各偏移T/3 (2Ti/3(rad))進(jìn)行驅(qū)動(dòng)(參照?qǐng)D3)。此外，3個(gè)列電路X、 Y、 Z 共用平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4并聯(lián)連接。由此，平滑電容器 Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的充放電時(shí)刻偏移，因?yàn)樵诹须娐烽g讓向著平 滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的充放電電流柔和通過，所以流過平 滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的交流電流(紋波電流)降低。通過 這樣的平滑電容器的紋波電流降低，和上述的實(shí)施方式l一樣，謀求 可靠性的提高、電力變換效率的提高以及裝置結(jié)構(gòu)的小型化。
而且，在本實(shí)施方式中，列電路的個(gè)數(shù)以及相位差也并不限于上述情況，通過排列多個(gè)(n個(gè))列電路在各列電路間讓相位偏移并進(jìn) 行驅(qū)動(dòng)，能夠得到平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的紋波電流減少 的效果。此外，讓各列電路的相位各偏移2Ti/n (rad)是最有效的， 進(jìn)而，越增加列電路的個(gè)數(shù)n越能夠降低平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的紋波電流。 實(shí)施方式7
以下，說明本發(fā)明的實(shí)施方式7的DC/DC電力變換裝置。 圖9是表示采用本發(fā)明的實(shí)施方式7的DC/DC電力變換裝置的 電路結(jié)構(gòu)的圖。
如圖9所示，DC/DC電力變換裝置含有分別由多級(jí)(這種情 況下是4級(jí))的電路A1 A4組成的3個(gè)列電路X、 Y、 Z;驅(qū)動(dòng)用電 源Vs2 Vs4;進(jìn)行輸入輸出電壓平滑化，此外還作為用于能量轉(zhuǎn)移的 電壓源而發(fā)揮功能的平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4;控制電路130; 輸入輸出電壓端子Vcom、 VL、 VH。并且，具有將輸入到電壓端子 VH-Vcom之間的電壓V2設(shè)置成降壓到約1/4倍的電壓VI并輸出到 電壓端子VL-Vcom之間的功能。
各列電路X、 Y、 Z是分別具有將輸入到電壓端子VL-Vcom之 間的電壓V2設(shè)置成降壓到約1/4倍的電壓VI并輸出到電壓端子 VL-Vcom之間的功能的DC/DC變換器，以下就各列電路的結(jié)構(gòu)進(jìn)行 說明。為了方便，只圖示了列電路X內(nèi)的電路結(jié)構(gòu)，但列電路Y、 Z 的結(jié)構(gòu)也一樣。
如圖9所示，在4級(jí)的電路內(nèi)，電路A2 A4是串聯(lián)連接作為低 壓側(cè)元件、高壓側(cè)元件的2個(gè)MOSFET(Mos2L， Mos2H ) (Mos3L， Mos3H) (Mos4L, Mos4H )并連接在各平滑電容器Cs2、 Cs3、 Cs4 的兩端子之間構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)用逆變器電路。此外電路Al是串聯(lián)連接作 為低壓側(cè)元件、高壓側(cè)元件的2個(gè)二極管(DilL， DilH)并連接在 平滑電容器Csl的兩端子之間構(gòu)成的整流電路。
4級(jí)的電路A1、 A2、 A3、 A4串聯(lián)連接，將各電路A1、 A2、 A3、 A4內(nèi)的2個(gè)元件(MOSFET或者二極管)的連接點(diǎn)作為中間端子，在成為規(guī)定的1個(gè)電路的整流電路Al和其他的各驅(qū)動(dòng)用逆變電路 A2、 A3、 A4的中間端子之間連接用電容器Cr12、 Crl3、 Crl4以及 電感器Lrl2、 Lrl3、 Lrl4的串聯(lián)體結(jié)構(gòu)作為能量轉(zhuǎn)移元件而發(fā)揮功 能的LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14。設(shè)定由各級(jí)的電感器Lr和電 容器Cr的電感值和電容值決定的共振周期的值以使其分別相等。
而且，各MOSFET是在源極、漏極間形成寄生二極管的功率 MOSFET。
此外，列電路X(Y， Z)具備用于對(duì)驅(qū)動(dòng)用逆變器電路A2 A4 內(nèi)的MOSFET進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的選通驅(qū)動(dòng)電路112-114以及光耦合器 (121L、 121H) (124L、 124H)。進(jìn)而，具備成為選通信號(hào)輸入端 子Tm-GL、 Tm-GH、電源輸入端子或者平滑電容器連接端子的 Tm-Com、 Tm誦Vs2 Tm Vs4、 Tm-Csl Tm-Cs4。
在各列電路X、 Y、 Z中共用的電源Vs2、 Vs3、 Bs4是為了驅(qū)動(dòng) 以Mos2L、 Mos3L、 Mos4L的源極端子為基準(zhǔn)的，各列電路X、 Y、 Z內(nèi)的MOSFET、選通驅(qū)動(dòng)電路111 114以及光耦合器(122L、122H) ~(124L、 124H)而準(zhǔn)備的電源。
從控制電路130向各列電路X、 Y、 Z的每個(gè)輸出選通信號(hào) (GateL-X， GateH畫X )、 ( GateL-Y， GateH-Y )、 ( GateL-Z， GateH-Z )， 用這些選通信號(hào)驅(qū)動(dòng)各列電路X、 Y、 Z。
以下說明動(dòng)作。
以下說明各列電路X、 Y、 Z的動(dòng)作。
平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的電容值和LC串聯(lián)體的電容 器Crl2、 Crl3、 Crl4的電容值相比設(shè)定在充分大的值。各列電路X、 Y、 Z因?yàn)槭蔷哂袑⒎謩e輸入到電壓端子VH-Vcom間的電壓V2設(shè)置 成降壓為約1/4倍的電壓V1并輸出到電壓端子VL-Vcom間的功能的 DC/DC逆變器，所以在電壓端子VL-Vcom間連接負(fù)荷，電壓V2成 為比4xVl還高的值。在穩(wěn)定狀態(tài)下，向平滑電容器Csl充電VI的 電壓，向平滑電容器Cs2、 Cs3、 Cs4平均地充電(V2-V1)/3的電壓。
向著驅(qū)動(dòng)用逆變器A2 A4內(nèi)的MOSFET的選通信號(hào)GateL(GateL-X， GateL畫Y， GateL-Z) 、 GateH (GateH-X， GateH曙Y， GateH-Z)雖然和上述實(shí)施方式2同樣地生成，但在上述實(shí)施方式2 中從整流電路A1內(nèi)的MOSFET的源極流向漏極的電流在本實(shí)施方式 中以正方向流入整流電路A1內(nèi)的二極管。
如果由向著高壓側(cè)MOSFET的選通信號(hào)GateH (GateH-X， GateH-Y， GateH-Z )使作為各驅(qū)動(dòng)用逆變器電路A2 A4的高壓側(cè)的 MOSEFT的Mos2H、 Mos3H、 Mos4H成為導(dǎo)通狀態(tài)，則因?yàn)橛须妷?差，所以蓄積在平滑電容器Cs2、 Cs3、 Cs4中的一部分能量按照以下 所示的路徑轉(zhuǎn)移到電容器Cr12、 Crl3、 Crl4。
Cs2=^Cs3=>Cs4=>Mos4H=>Lrl4=>Crl4=>DilH
Cs2=>Cs3=>Mos3H=>Lrl3=>Crl3=>DilH
Cs2=>Mos2H=>Lrl2=>Crl2=>DilH
以下，如果由輸入到低壓側(cè)的選通信號(hào)GateL ( GateL-X， GateL-Y, GateL-Z)使作為各驅(qū)動(dòng)用逆變器電路A2 A4的低壓側(cè) MOSFET的Mos2L、 Mos3L、 Mos4LL成為導(dǎo)通狀態(tài)，因?yàn)橛须妷?差，所以充電到電容器Csl2、 Csl3、 Csl4中的能量在以下所示的路 徑中轉(zhuǎn)移到平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3。
Crl4=>Lrl4=^Mos4L=>Cs3=>Cs2=>Csl=>DilL
Crl3=>Lrl3=>Mos3L=>Cs2=>Csl=^DilL
Crl2=>Lrl2=>Mos2L=>Csl=>DilL
這樣，通過電容器Cr12、 Crl3、 Crl4的充放電，從平滑電容器 Cs2、 Cs3、 Cs4向平滑電容器Csl轉(zhuǎn)移能量。而后，將輸入到電壓端 子VH和Vcom之間的電壓V2設(shè)置成降壓到約1/4倍的電壓VI并輸 出到電壓端子VL和Vcom之間。此外，在各電容器Crl2、 Crl3、 Crl4上因?yàn)榇?lián)連接電感器Lrl2、Lrl3、Lr14構(gòu)成LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14，所以上述能量的轉(zhuǎn)移成為利用共振現(xiàn)象的轉(zhuǎn)移，能夠 高效率地轉(zhuǎn)移大的能量。
此外，在本實(shí)施方式中，也因?yàn)樵谡麟娐稟1和作為驅(qū)動(dòng)用逆 變器電路的其他的各電路A2、 A3、 A4之間連接LC串聯(lián)體LC12、LC13、 LC14,所以和上述的實(shí)施方式2—樣，能夠降低能量轉(zhuǎn)移用 的LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14的電感器Lr、電容器Cr的電流 額定值，能夠使電感器Lr和電容器Cr小型化。
此外，在本實(shí)施方式中，因?yàn)樵谡麟娐稟1中使用二極管，所 以和使用了 MOSFET的情況相比導(dǎo)通損失增大，但不需要驅(qū)動(dòng)用的 電源和電路。
如上所述雖然各列電路X、 Y、 Z動(dòng)作，但驅(qū)動(dòng)各列電路X、 Y、 Z的驅(qū)動(dòng)信號(hào)和上述的實(shí)施方式1一樣，在將周期作為T (用LC串 聯(lián)體決定的共振周期) 一致的同時(shí)，在各列電路間將相位各偏移T/3 (2;r/3(rad))進(jìn)行驅(qū)動(dòng)(參照?qǐng)D3)。此外，3個(gè)列電路X、 Y、 Z 共用平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4且并聯(lián)連接。由此，平滑電容 器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的放電時(shí)刻偏移，因?yàn)樵诹须娐烽g讓向著平 滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的放電電流柔和通過，所以流過平滑 電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的交流電流(紋波電流)降低。通過這 樣的平滑電容器的紋波電流降低，和上述的實(shí)施方式l一樣，謀求可 靠性的提高、電力變換效率的提高以及裝置結(jié)構(gòu)的小型化。
而且，在本實(shí)施方式中，列電路的個(gè)數(shù)以及相位差也并不限于上 述情況，通過排列多個(gè)(n個(gè))列電路在各列電路間讓相位偏移進(jìn)行 驅(qū)動(dòng)，能夠得到平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的紋波電流減少的 效果。此外，讓各列電路的相位各偏移2;r/n (rad)是最有效的，進(jìn) 而，越增加列電路的個(gè)數(shù)n越能夠降低平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的紋波電流。
實(shí)施方式8
以下，說明本發(fā)明的實(shí)施方式8的DC/DC電力變換裝置。 本實(shí)施方式的DC/DC電力變換裝置的電路結(jié)構(gòu)在上述實(shí)施方式 7的圖9中表示的電路結(jié)構(gòu)中，各列電路X、 Z、 Y的結(jié)構(gòu)不同，圖 IO表示各列電路X、 Y、 Z的電路結(jié)構(gòu)。其他的結(jié)構(gòu)和圖9一樣。
和上述的實(shí)施方式7—樣，各列電路X、 Y、 Z分別是具有將輸 入到電壓端子VH-Vcom之間的電壓V2 i殳置成降壓到約1/4倍的電壓VI并輸出到電壓端子VL-Vcom之間的功能的DC/DC變換器，含有 多級(jí)(這種情況下是4級(jí))的電路A1 A4。
如圖IO所示，在4級(jí)的電路內(nèi)，電路A2 A4串聯(lián)連接作為低壓 側(cè)元件、高壓側(cè)元件的2個(gè)MOSFET ( Mos2L， Mos2H ) ( Mos3L, Mos3H) (Mos4L， Mos4H )并連接在各平滑電容器Cs2、 Cs3、 Cs4 的兩端子之間而構(gòu)成。此外，電路A1串聯(lián)連接作為低壓側(cè)元件、高 壓側(cè)元件的2個(gè)二極管(DilL， DilH)并在平滑電容器Csl的兩端 子之間連接而構(gòu)成(參照?qǐng)D9)。而后，4級(jí)的電路Al、 A2、 A3、 A4串聯(lián)連接，將各電路A1、 A2、 A3、 A4內(nèi)的2個(gè)元件(MOSFET 或者二極管)的連接點(diǎn)作為中間端子，在相鄰的各電路，即(Al， A2) (A2, A3) (A3, A4)的中間端子間，連接用電容器Crl2、 Cr23、 Cr34以及電感器Lrl2、 Lr23、 Lr34的串聯(lián)體結(jié)構(gòu)作為能量轉(zhuǎn) 移元件而發(fā)揮功能的LC串聯(lián)體LC12、 LC23、 LC34。設(shè)定由各級(jí)的 電感器Lr和電容器Cr的電感值和電容值決定的共振周期的值以使其 分別相等。
此外，列電路X( Y， Z )具備用于驅(qū)動(dòng)電路A2 A4內(nèi)的MOSFET 的選通驅(qū)動(dòng)電路112-114以及光耦合器(122L、122H)" 124L、124H)。 進(jìn)而，具備選通信號(hào)輸入端子Tm-GL、 Tm-GH，和成為電源輸入端 子或者平滑電容器連接端子的Tm-Com 、 Tm-Vs2~Tm-Vs4 、 Tm-Csl~Tm-Cs4。
而且，各MOSFET是在源極、漏極間形成寄生二極管的功率 MOSFET 。
在這種情況下，各列電路X、 Y、 Z內(nèi)的電路A4作為驅(qū)動(dòng)用逆 變器電路而動(dòng)作，電路Al對(duì)用驅(qū)動(dòng)用逆變器電路驅(qū)動(dòng)的電流進(jìn)行整 流，作為將能量轉(zhuǎn)移到低壓側(cè)的整流電路而動(dòng)作，電路A2、 A3擔(dān)負(fù) 逆變器電路和整流電路雙方的任務(wù)。
以下i兌明各列電路X、 Y、 Z動(dòng)作。
平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的電容值和LC串聯(lián)體的電容 器Crl2、 Crl3、 Crl4的電容值相比設(shè)定在充分大的值。各列電路X、Y、 Z因?yàn)槭蔷哂袑⒎謩e輸入到電壓端子VH-Vcom間的電壓V2設(shè)置 成降壓為約1/4倍的電壓VI并輸出到電壓端子VL-Vcom間的功能的 DC/DC逆變器，所以在電壓端子VL-Vcom間連接負(fù)荷，電壓V2成 為比4xVl還高的值。在穩(wěn)定狀態(tài)下，向平滑電容器Csl充電VI的 電壓，向平滑電容器Cs2、 Cs3、 Cs4平均地充電(V2-V1)/3的電壓。
向著電路A2 A4內(nèi)的MOSFET的選通信號(hào)GateL ( GateL-X， GateL-Y, GateL-Z) 、 GateH (GateH-X， GateH-Y， GateH-Z)雖 然和上述實(shí)施方式2同樣地生成，但在上述實(shí)施方式2中從整流電路 Al內(nèi)的MOSFET的源極流向漏極的電流在本實(shí)施方式中以正方向流 入整流電路A1內(nèi)的各二極管。
如果由向著高壓側(cè)MOSFET的選通信號(hào)GateH (GateH-X， GateH-Y, GateH-Z )使作為各驅(qū)動(dòng)用逆變器電路A2 A4的高壓側(cè)的 MOSEFT的Mos2H、 Mos3H、 Mos4H成為導(dǎo)通狀態(tài)，則因?yàn)橛须妷?差，所以蓄積在平滑電容器Cs2、 Cs3、 Cs4中的一部分能量按照以下 所示的路徑轉(zhuǎn)移到電容器Crl2、 Cr23、 Cr34。
Cs2=>Cs3=>Cs4=>Mos4H=>Lr34=>Cr34=>Lr23=>Cr23=>Lrl2=> Crl2=>DilH
Cs2=>Cs3=>Mos3H=>Lr23=>Cr23=>Lrl2=>Crl2=>DilH Cs2=>Mos2H=>Lrl2=>Crl2=>DilH
以下，如果由輸入到低壓側(cè)的選通信號(hào)GateL ( GateL-X， GateL-Y, GateL-Z)使作為各電路A2 A4的低壓側(cè)MOSFET的 Mos2L、 Mos3L、 Mos4L成為導(dǎo)通狀態(tài)，因?yàn)橛须妷翰?，所以充電?電容器Crl2、 Cr23、 Cr34中的能量在以下所示的路徑中轉(zhuǎn)移到平滑 電容器Csl、 Cs2、 Cs3。
Crl2=>CLrl2=>Cr23=>Lr23=>Cr34=>Lr34=>Mos4L=>Cs3=>Cs2 =^>Csl=>DilL
Crl2=>Lrl2=>Cr23=>Lr23=>Mos3L=>Cs2=>Csl=>DilL Crl2=>Lrl2=>Mos2L=>Csl=>DilL
這樣，通過電容器Cr12、 Cr23、 Cr34的充放電，從平滑電容器Cs2、 Cs3、 Cs4向平滑電容器Csl轉(zhuǎn)移能量。而后，將輸入到電壓端 子VH和Vcom之間的電壓V2設(shè)置成降壓到約1/4倍的電壓VI并輸 出到電壓端子VL和Vcom之間。此外，在各電容器Crl2、 Cr23、 Cr34上因?yàn)榇?lián)連接電感器Lrl2、Lr23、Lr34構(gòu)成LC串聯(lián)體LC12、 LC23、 LC34,所以上述能量的轉(zhuǎn)移成為利用共振現(xiàn)象的轉(zhuǎn)移，能夠 高效率地轉(zhuǎn)移大的能量。
此外，在本實(shí)施方式中，也因?yàn)樵谙噜彽碾娐烽g連接LC串聯(lián)體 LC12、 LC23、 LC34,所以和在電路Al和其他的各電路A2 A4之間 連接LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14的情況相比，流過各LC串聯(lián)體 的電流增大，但具有能夠?qū)㈦娙萜鰿r34的施加電壓降低為電容器 Crl4的1/3,將電容器Cr23的施加電壓降低為電容器Crl3的1/2的 效果。
此外，在本實(shí)施方式中，因?yàn)樵谡麟娐稟1中使用二極管，所 以和使用了 MOSFET的情況相比導(dǎo)通損失增大，但不需要驅(qū)動(dòng)用的 電源和電路。
如上所述雖然各列電路X、 Y、 Z動(dòng)作，但驅(qū)動(dòng)各列電路X、 Y、 Z的驅(qū)動(dòng)信號(hào)和上述的實(shí)施方式l一樣，在將周期作為T(用LC串 聯(lián)體決定的共振周期) 一致的同時(shí)，在各列電路間將相位各偏移T/3 (2Tt/3 (rad))進(jìn)行驅(qū)動(dòng)(參照?qǐng)D3)。此外，3個(gè)列電路X、 Y、 Z 共用平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4并聯(lián)連接。由此，平滑電容器 Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的放電時(shí)刻偏移，因?yàn)樵诹须娐烽g讓向著平滑 電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的放電電流柔和通過，所以流過平滑電 容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的交流電流(紋波電流)降低。通過這樣 的平滑電容器的紋波電流降低，和上述的實(shí)施方式l一樣，謀求可靠 性的提高、電力變換效率的提高以及裝置結(jié)構(gòu)的小型化。
而且，在本實(shí)施方式中，列電路的個(gè)數(shù)以及相位差也并不限于上 述情況，通過排列多個(gè)(n個(gè))列電路并在各列電路間讓相位偏移進(jìn) 行驅(qū)動(dòng)，能夠得到平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的紋波電流減少 的效果。此外，讓各列電路的相位各偏移2Tr/n (rad)是最有效的，進(jìn)而，越增加列電路的個(gè)數(shù)n越能夠降低平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的紋波電流。 實(shí)施方式9
以下，說明本發(fā)明的實(shí)施方式9的DC/DC電力變換裝置。
圖11是表示采用本發(fā)明的實(shí)施方式9的DC/DC電力變換裝置 的電路結(jié)構(gòu)的圖。
如圖ll所示，DC/DC電力變換裝置含有分別由多級(jí)(這種情 況下是4級(jí))的電路A1 A4組成的3個(gè)列電路X、 Y、 Z;驅(qū)動(dòng)用電 源Vsl Vs4;進(jìn)行輸入輸出電壓平滑化，此外還作為用于能量轉(zhuǎn)移的 電壓源而發(fā)揮功能的平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4;控制電路130; 輸入輸出電壓端子Vcom、 VL、 VH。
在該實(shí)施方式中，在圖1所示的電路結(jié)構(gòu)中，將配設(shè)在各電路 A1 A4之間的LC串聯(lián)體以及輸入電壓端子的連接結(jié)構(gòu)設(shè)置成不同結(jié) 構(gòu)。即，具備與平滑電容器Cs2的高電壓一側(cè)端子連接的電壓端子 VLh、與Cs2的低壓側(cè)端子連接的電壓端子VL1，在電壓端子VLh 和VL1之間輸入電壓VI。此外，在成為規(guī)定的1個(gè)電路的電路A2 和其他的各電路Al、 A3、 A4的中間端子間連接用電容器Crl2、 Cr23、 Cr24以及電感器Lrl2、 Lr23、 Lr24的串聯(lián)體結(jié)構(gòu)具有作為能量轉(zhuǎn)移 元件而發(fā)揮功能的LC串聯(lián)體LC12、 LC23、 LC24。將由各級(jí)的電感 器Lr和電容器Cr的電感值和電容值決定的共振周期的值設(shè)定成分別 相等。而后，DC/DC電力變換裝置具有將輸入到電壓端子VLh和VL1 間的電壓VI設(shè)置成升壓到約4倍的電壓V2并輸出到電壓端子VH和 Vcom之間的功能。
以下i兌明各電路X、 Y、 Z的動(dòng)作。
各列電路X、 Y、 Z是具有將分別輸入到電壓端子VLh和VL1 間的電壓VI升壓到約4倍的電壓V2并輸出到電壓端子VH和Vcom 間的功能的DC/DC變換器，電路A2作為將輸入到電壓端子VLh-VLl 間的能量通過MOSFET (Mos2L， Mos2H)的通斷動(dòng)作送到高壓側(cè) 和低壓側(cè)的驅(qū)動(dòng)用逆變器電路而動(dòng)作。此外，電路A1、 A3、 A4對(duì)用驅(qū)動(dòng)逆變器A2驅(qū)動(dòng)的電流進(jìn)行整流，作為轉(zhuǎn)移能量的整流電路而動(dòng) 作。
向著電路A1 A4內(nèi)的MOSFET的選通信號(hào)GateL ( GateL-X, GateL-Y， GateL-Z) 、 GateH (GateH畫X， GateH-Y， GateH-Z)雖 然和上述的實(shí)施方式1 一樣地生成，但流過電路A1 A4內(nèi)的MOSFET 的電流在這種情況下在驅(qū)動(dòng)用逆變器電路A2內(nèi)的MOSFET中從漏極 向源極流過電流，在整流電路A1、 A3、 A4內(nèi)的MOSFET中從源極 向漏極纟危過電流。
平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的電容值和LC串聯(lián)體的電容 器Cr21、 Cr23、 Cr24的電容值比較設(shè)定在充分大的值。如上所述， 因?yàn)閷⑤斎氲诫妷憾俗覸Lh-VLl間的電壓VI設(shè)置成升壓到約4倍的 電壓V2并輸出到電壓端子VH-Vcom之間，所以在電壓端子 VH-Vcom之間連接負(fù)荷，電壓V2成為比4xVl還低的值。在穩(wěn)定狀 態(tài)中，向平滑電容器Cs2充電VI的電壓，向平滑電容器Csl、 Cs3、 Cs4平均地充電(V2-V1) /3的電壓。
如果由輸入到4氐壓側(cè)MOSFET的選通信號(hào)GateL ( GateL-X, GateL-Y， GateL-Z)使作為各電路Al-A4的低壓側(cè)MOSFET的 MoslL、 Mos2L、 Mos3L、 Mos4L成為導(dǎo)通狀態(tài)，因?yàn)橛须妷翰睿?以蓄積在平滑電容器Cs2、Cs3中的一部分的能量轉(zhuǎn)移到電容器Cr23、 Cr24，充電到Cr21的能量轉(zhuǎn)移到平滑電容器Csl。
Cs2=>Mos3L=>Lr23=>Cr23=>Mos2L
Cr21=>Lr21=>Mos2L=>Csl=>MoslL
Cs2=>Cs3=>Mos4L=>Lr24=>Cr24=>Mos2L
以下，如果由輸入到高壓側(cè)MOSFET的選通信號(hào)GateH (GateH-X, GateH-Y， GateH-Z) 4吏作為各電路Al-A4的高壓側(cè) MOSFET的MoslH、 Mos2H、 Mos3H、 Mos4H成為導(dǎo)通狀態(tài)，因?yàn)?有電壓差，所以用以下所示的路徑，充電到平滑電容器Cr23、 Cr24 中的能量轉(zhuǎn)移的平滑電容器Cs3、 Cs4,蓄積到平滑電容器Cs2中的 一部分能量轉(zhuǎn)移到Cr21。Cr23=>Lr23=>Mos3H=>Cs3=>Mos2H
Cs2=>Mos2H=>Lr21=>Cr21=>MoslH
Cr24=>Lr24=>Mos4H=>Cs4= Cs3=>Mos2H
這樣，通過電容器Cr12、 Cr23、 Cr24的充放電，從平滑電容器 Cs2向平滑電容器Csl、 Cs3、 Cs4轉(zhuǎn)移能量。而后，將輸入到電壓端 子VLh和VL1之間的電壓VI設(shè)置成升壓到約4倍的電壓V2并輸出 到電壓端子VH和Vcom之間。此外，在各電容器Cr21、 Cr23、 Cr24 上因?yàn)榇?lián)連接電感器Lr21、 Lr23、 Lr24構(gòu)成LC串聯(lián)體LC21、 LC23、 LC24，所以上述能量的轉(zhuǎn)移成為利用共振現(xiàn)象的轉(zhuǎn)移，能夠 高效率地轉(zhuǎn)移大的能量。
此外在本實(shí)施方式中，因?yàn)樵谡麟娐稟l、 A3、 A4中使用了 MOSFET,所以與使用了二極管的情況相比能夠降低導(dǎo)通損失，提高 電力變換的效率。
此外，在本實(shí)施方式中，在在平滑電容器Cs2的兩端子上連接 成為輸入端子的低壓側(cè)的電壓端子VLh、 VL1的驅(qū)動(dòng)用逆變器電路 A2和作為整流電路的其他的各電路Al、 A3、 A4之間連接LC串聯(lián) 體LC21、 LC23、 LC24。因此，和上述實(shí)施方式1 一樣，將流過各 LC串聯(lián)體LC21、 LC23、 LC24的電流值設(shè)置成和最小值相等，能夠 降低該電流值。因此，能夠降低能量轉(zhuǎn)移用的LC串聯(lián)體LC21、LC23、 LC24的電感器Lr、電容器Cr的電流額定值，能夠使電感器Lr和電 容器Cr小型化。
此外，在上述實(shí)施方式l中，將電壓Vl輸入到平滑電容器Csl 的兩端子上，但在該實(shí)施方式中，輸入到位于被其他的電路夾著的中 間的電路A2的平滑電容器Cs2的兩端子。將在上述實(shí)施方式1中的 LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14的電容器Crl2、 Crl3、 Crl4的電壓 設(shè)置成V12r、 V13r、 V14r，如果將該實(shí)施方式中的LC串聯(lián)體LC21、 LC23、 LC24的電容器Cr21、 Cr23、 Cr24的電壓設(shè)置成V21、 V23、 V24，則成為下式。
V12r:V13r:V14r=l:2:3V21:V23:V24=1:1:2 V21=V23=V12r
這樣，通過將電壓Vl輸入到位于被其他的電路夾著的中間的電 路A2的平滑電容器Cs2的兩端上，能夠降低構(gòu)成LC串聯(lián)體的電容 器的電壓。因此能夠比上述實(shí)施方式1進(jìn)一步降低電容器Cr21、Cr23、 Cr24的電壓額定值，能夠進(jìn)一步使電容器小型化。
如上所述，雖然各列電路X、 Y、 Z動(dòng)作，但驅(qū)動(dòng)各列電路X、 Y、 Z的驅(qū)動(dòng)信號(hào)和上述實(shí)施方式1 一樣，在將周期設(shè)置為T (用LC 串聯(lián)體決定的共振周期)使其一致的同時(shí)，在各列電路間讓相位各偏 離T/3 (2tt/3 (rad))驅(qū)動(dòng)(參照?qǐng)D3)。此外，3個(gè)列電路X、 Y、 Z共用平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4并聯(lián)連接。由此，平滑電容 器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的放電時(shí)刻偏移，因?yàn)樵诹须娐烽g讓向著平 滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的放電電流柔和通過，所以流過平滑 電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的交流電流(紋波電流)降低。通過這 樣的平滑電容器的紋波電流降低，和上述的實(shí)施方式l一樣，謀求可 靠性的提高、電力變換效率的提高以及裝置結(jié)構(gòu)的小型化。
而且，在本實(shí)施方式中，列電路的個(gè)數(shù)以及相位差也并不限于上 述情況，通過排列多個(gè)(n個(gè))列電路在各列電路間讓相位偏移進(jìn)行 驅(qū)動(dòng)，能夠得到平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的紋波電流減少的 效果。此外，讓各列電路的相位各偏移27r/n (rad)是最有效的，進(jìn) 而，越增加列電路的個(gè)數(shù)n越能夠降低平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的紋波電流。
實(shí)施方式10
在上述實(shí)施方式9中，示出將電壓VI升壓到約4倍的電壓V2 的升壓型的DC/DC電力變換裝置，但在本實(shí)施方式中，示出從電壓 V2降壓到電壓VI的降壓型的DC/DC電力變換裝置。
采用該實(shí)施方式的DC/DC電力變換裝置的電路結(jié)構(gòu)和在圖11 中表示的電路結(jié)構(gòu)相同，在這種情況下各列電路X、 Y、 Z內(nèi)的電路 Al、 A3、 A4作為驅(qū)動(dòng)用逆變器電路動(dòng)作，電路A2對(duì)用驅(qū)動(dòng)用逆變器電路驅(qū)動(dòng)的電流進(jìn)行整流，作為將能量向低壓側(cè)轉(zhuǎn)移的整流電路而 動(dòng)作。
以下^兌明各列電路X、 Y、 Z的動(dòng)作。
向著電路A1 A4內(nèi)的MOSFET的選通信號(hào)GateL ( GateL-X， GateL-Y， GateL-Z) 、 GateH (GateH-X， GateH-Y， GateH-Z)雖 然和上述的實(shí)施方式2 —樣地生成，但流過電路A1 A4內(nèi)的MOSFET 的電流在這種情況下在驅(qū)動(dòng)用逆變器電路A1、 A3、 A4內(nèi)的MOSFET 中從漏極向源極流過電流，在整流電路A2內(nèi)的MOSFET中從源極向 漏極流過電流。
平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的電容值和LC串聯(lián)體的電容 器Cr21、 Cr23、 Cr24的電容值比較設(shè)定在充分大的值。因?yàn)楦髁须?路X、 Y、 Z是具有分別將輸入到電壓端子VH-Vcom間的電壓V2設(shè) 置成降壓為約1/4倍的電壓VI并輸出到電壓端子VLh-VLl之間的功 能的DC/DC變換器，所以在電壓端子VL-VL1之間連接負(fù)荷，電壓 V2成為比4xVl還高的值。在穩(wěn)定狀態(tài)中，向平滑電容器Cs2充電 VI的電壓，向平滑電容器Csl、 Cs3、 Cs4平均地充電(V2-V1) /3 的電壓。
如果由輸入到4氐壓側(cè)MOSFET的選通信號(hào)GateL ( GateL-X， GateL-Y， GateL-Z)使作為各電路Al-A4的低壓側(cè)MOSFET的 MoslL、 Mos2L、 Mos3L、 Mos4L成為導(dǎo)通狀態(tài)，因?yàn)橛须妷翰?，?以用以下所示的路徑，蓄積在平滑電容器Cr23、 Cr24中的能量轉(zhuǎn)移 到電容器Cs2、 Cs3,蓄積到平滑電容器Csl中的一部分能量轉(zhuǎn)移到 平滑電容器Cr21。
Cr23=>Lr23=>Mos3L=>Cs2=>Mos2L
CsbMos2L=>Lr21:^Cr21=>MoslL
Cr24=>Lr24=>Mos4L=>Cs3=>Cs2=>Mos2L
以下，如果由輸入到高壓側(cè)MOSFET的選通信號(hào)GateH (GateH-X, GateH-Y， GateH-Z)使作為各電路Al-A4的高壓側(cè) MOSFET的MoslH、 Mos2H、 Mos3H、 Mos4H成為導(dǎo)通狀態(tài)，因?yàn)橛须妷翰睿杂靡韵滤镜穆窂?，蓄積到平滑電容器Cs3、 Cs4中 的一部分能量轉(zhuǎn)移的平滑電容器Cr23、Cr24,充電到平滑電容器Cr21 中的能量轉(zhuǎn)移到Cs2。
Cs3=>Mos3H=>Lr23=>Cr23=>Mos2H
Cr21=>Lr21=>Mos2H=>Cs2=>MoslH
Cs3=>Cs4=>Mos4H=>Lr24=>Cr24=>Mos2H
這樣，通過電容器Cr12、 Cr23、 Cr34的充放電，從平滑電容器 Csl、 Cs3、 Cs4向平滑電容器Cs2轉(zhuǎn)移能量。而后，將輸入到電壓端 子VH和Vcom之間的電壓V2設(shè)置成降壓到約1/4倍的電壓VI輸出 到電壓端子VLh和VL1之間。此外，在各電容器Cr21、 Cr23、 Cr24 上因?yàn)榇?lián)連接電感器Lr21、 Lr23、 Lr24構(gòu)成LC串聯(lián)體LC21、 LC23、 LC24,所以上述能量的轉(zhuǎn)移成為利用共振現(xiàn)象的轉(zhuǎn)移，能夠 高效率地轉(zhuǎn)移大的能量。
此外在本實(shí)施方式中，因?yàn)樵谡麟娐稟2中使用了 MOSFET， 所以與使用了二極管的情況相比能夠降低導(dǎo)通損失，提高電力變換的 效率。
此外，在本實(shí)施方式中，在在平滑電容器Cs2的兩端子上連接 成為輸入端子的低壓側(cè)的電壓端子VLh、 VL1的整流電路A2和作為 驅(qū)動(dòng)用逆變器電路的其他的各電路A1、 A3、 A4之間連接LC串聯(lián)體 LC21、 LC23、 LC24。因此，和上述實(shí)施方式9 一樣，將流過各LC 串聯(lián)體LC21、 LC23、 LC24的電流值設(shè)置成和最小值相等，能夠降 低該電流值。因此，能夠降低能量轉(zhuǎn)移用的LC串聯(lián)體LC21、 LC23、 LC24的電感器Lr、電容器Cr的電流額定值，能夠使電感器Lr和電 容器Cr小型化。
此外，因?yàn)閺奈挥诒黄渌碾娐穵A著的中間的電路A2的平滑電 容器Cs2的兩端子輸出，所以和實(shí)施方式9一樣，能夠降低構(gòu)成LC 串聯(lián)體的電容器的電壓。因此，與上述實(shí)施方式l相比能夠進(jìn)一步降 低電容器Cr21、 Cr23、 Cr24的電壓額定值，能夠進(jìn)一步使電容器小 型化。如上所述雖然各列電路X、 Y、 Z動(dòng)作，但驅(qū)動(dòng)各列電路X、 Y、 Z的驅(qū)動(dòng)信號(hào)和上述的實(shí)施方式1 一樣，在將周期設(shè)置為T (用LC 串聯(lián)體決定的共振周期)使其一致的同時(shí)，在各列電路間讓相位各偏 移T/3 (2丌/3 (rad))進(jìn)行驅(qū)動(dòng)(參照?qǐng)D3)。此外，3個(gè)列電路X、 Y、 Z共用平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4且并聯(lián)連接。由此，平 滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的充放電時(shí)刻偏移，因?yàn)樵诹须娐烽g 讓向著平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的放電電流柔和通過，所以 流過平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的交流電流(紋波電流)降低。 通過這樣的平滑電容器的紋波電流降低，和上述的實(shí)施方式1一樣， 謀求可靠性的提高、電力變換效率的提高以及裝置結(jié)構(gòu)的小型化。
而且，在本實(shí)施方式中，列電路的個(gè)數(shù)以及相位差也并不限于上 述情況，通過排列多個(gè)(n個(gè))列電路在各列電路間讓相位偏移進(jìn)行 驅(qū)動(dòng)，能夠得到平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的紋波電流減少的 效果。此外，讓各列電路的相位各偏移2Ti/n (rad)是最有效的，進(jìn) 而，越增加列電路的個(gè)數(shù)n越能夠降低平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的紋波電流。
此外，在上述的實(shí)施方式9中表示V1=>V2的升壓型DC/DC電 力變換裝置，在上述實(shí)施方式10中表示V2=>V1的降壓型DC/DC電 力變換裝置，但也能夠一并具有上述實(shí)施方式9、 IO的功能實(shí)現(xiàn)雙向 能量轉(zhuǎn)移。在這種情況下，在Vlx4>V2時(shí)和上述實(shí)施方式3—樣進(jìn) 行升壓動(dòng)作，在Vlx4 < V2時(shí)進(jìn)行和上述實(shí)施方式4 一樣的降壓動(dòng)作。
在這樣控制的升降壓型的DC/DC電力變換裝置中，在能夠得到 和上述實(shí)施方式1、 2 —樣的效果的同時(shí)，能夠用1個(gè)電路實(shí)現(xiàn)雙向 的能量轉(zhuǎn)移，能夠廣泛地利用。
此外，在上述實(shí)施方式9、 10中，雖然將電壓VI的輸入輸出端 子連接在電路A2的平滑電容器Cs2的兩端子上，但只要是在位于被 其他電路夾著的中間的電路的平滑電容器兩端子即可，例如也可以和 平滑電容器Cs3的兩端子連接。在這種情況下，各LC串聯(lián)體連接在 電路A3和其它的各電路Al、 A2、 A4之間。此外，如上述實(shí)施方式9、 IO所示，在多級(jí)的電路A1 A4內(nèi)， 在位于被其他的電路夾著的中間位置的電路的平滑電容器的兩端子
上連接輸入輸出端子的結(jié)構(gòu)也適用于上述實(shí)施方式3、 4。即，在相鄰 的各電路、(Al， A2) (A2， A3) (A3, A4)的中間端子間連接 LC串聯(lián)體，例如，在電路A2的平滑電容器Cs2的兩端子上連接電 壓VI的輸入輸出端子。在這種情況下，如果將在把電壓VI輸入到 平滑電容器Csl的兩端子上的形態(tài)(實(shí)施方式3， 4)中的LC串聯(lián)體 LC12、 LC23、 LC34的電流i殳置為U2r、 123r、 Ir34，如本實(shí)施方式 所示將在把電壓VI輸入到平滑電容器Cs2的兩端子上的形態(tài)中的LC 串聯(lián)體的電流設(shè)置為112、 123、 134,貝'J:
I12r:I23r:I34r=3:2:l
112:123:134=1:2:1
I12=I34=I34r
因此，如上所述在能夠降低LC串聯(lián)體的電容器的電壓的同時(shí)， 還能夠降低LC串聯(lián)體的電流，能夠使LC串聯(lián)體的電感器小型化。 此外通過排列這樣的多個(gè)(n個(gè))列電路，讓相位在各列電路間偏移 并進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，能夠得到平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的紋波電流 減少的效果。
進(jìn)而，在多級(jí)的電路A1 A4內(nèi)，在位于被其他的電路夾著的中 間位置的電路的平滑電容器的兩端子上連接輸入輸出端子那樣構(gòu)成 的列電路中，也可以將作為整流電路動(dòng)作的電路如上述實(shí)施方式5 8 所示那樣，串聯(lián)連接作為低壓側(cè)元件、高壓側(cè)元件的2個(gè)二極管來構(gòu) 成。
在上述各實(shí)施方式1~10中，在連接于多級(jí)的電路A1 A4的各電 路間用于能量轉(zhuǎn)移的電容器上，串聯(lián)連接電感器構(gòu)成LC串聯(lián)體，進(jìn) 行利用共振現(xiàn)象的能量轉(zhuǎn)移。也可以不在該電容器上連接電感器而只 用電容器轉(zhuǎn)移能量，將這樣構(gòu)成的多個(gè)列電路共用平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4且并聯(lián)連接。而后，通過在各列電路間使驅(qū)動(dòng)周期一 致地讓相位偏移驅(qū)動(dòng)，和上述各實(shí)施方式一樣，能夠得到平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的紋波電流減少的效果。在這種情況下，如果 將列電路的數(shù)設(shè)為n,則讓各列電路的相位各偏移2Ti/n (rad)也是 最有效的。
此外，在上述各實(shí)施方式中，雖然說明了升降壓的電壓比是4 的DC/DC電力變換裝置，但改變構(gòu)成各列電路的多級(jí)電路的級(jí)數(shù)來 改變升降壓比，也能夠使用上述各實(shí)施方式得到同樣的效果。
此外，在上述各實(shí)施方式中，在驅(qū)動(dòng)用逆變器電路、整流電路內(nèi) 的開關(guān)元件中使用了在源、漏間形成寄生二極管的功率MOSFET， 但也可以是IGBT等，在控制電極中能夠控制通斷動(dòng)作的其他的半導(dǎo) 體開關(guān)元件，在這種情況下，使用反向并聯(lián)連接二極管的開關(guān)元件， 該二極管起到功率MOSFET的寄生二極管的功能。
在上述實(shí)施方式1 10中，表示了并聯(lián)連接的多個(gè)列電路X、 Y、 Z是相同的電路結(jié)構(gòu)的電路，但也可以是不同的電路結(jié)構(gòu)，例如可以 是在上述實(shí)施方式1中表示了列電路X的電路結(jié)構(gòu)，在上述實(shí)施方式 3中表示了列電路Y、 Z的電路結(jié)構(gòu)。在這種情況下，通過將構(gòu)成各 列電路的多級(jí)電路的級(jí)數(shù)設(shè)置成相同，在列電路間有效地讓向著各平 滑電容器的放電電流柔和通過，能夠有效地降低流過平滑電容器的紋 波電流。
實(shí)施方式11
以下，對(duì)于構(gòu)成并聯(lián)配置的多個(gè)列電路的多級(jí)電路的級(jí)數(shù)不同的 裝置表示本發(fā)明的實(shí)施方式11的DC/DC電力變換裝置。
圖12是表示本發(fā)明的實(shí)施方式11的DC/DC電力變換裝置的電 路結(jié)構(gòu)的圖。
如圖12所示，DC/DC電力變換裝置含有由4級(jí)的電路A1 A4 組成的列電路X以及由2級(jí)的電路B1、 B2組成的列電路Y;驅(qū)動(dòng)用 電源Vsl Vs4;對(duì)輸入輸出電壓進(jìn)行平滑化，此外還具有作為用于能 量轉(zhuǎn)移的電壓源而發(fā)揮功能的平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4;控 制電路130;輸入輸出電壓端子Vcom、 VL、 VH1、 VH2。
列電路X的結(jié)構(gòu)和上述實(shí)施方式1一樣。列電路Y串聯(lián)連接作為低壓側(cè)元件、高壓側(cè)元件的2個(gè)MOSFET (MoslL, MoslH) 、 (Mos2L， Mos2H),串聯(lián)連接與各平滑電容 器Csl、 Cs2的兩端之間連接的2級(jí)的電路Bl、 B2而構(gòu)成。并且， 將各電路Bl、 B2內(nèi)的2個(gè)MOSFET的連接點(diǎn)作為中間端子，在2 個(gè)電路B1、 B2的中間端子間，連接用電容器Crl2以及電感器Lr12 的串聯(lián)體結(jié)構(gòu)的作為能量轉(zhuǎn)移元件而發(fā)揮功能的LC串聯(lián)體LC12。 設(shè)定由各LC串聯(lián)體LC12的電感值和電容值決定的共振周期的值使 其和用配置在列電路X內(nèi)的各LC串聯(lián)體決定的共振周期的值相等。 而且，各MOSFET是在源、漏間形成有寄生二極管的功率MOSFET。
此外，列電路Y具備用于驅(qū)動(dòng)各電路B1、 B2內(nèi)的MOSFET的 選通驅(qū)動(dòng)電路111-112以及光耦合器(121L， 121H)、 (122L， 122H)。 進(jìn)而具備選通信號(hào)輸入端子Tm-GL、 Tm-GH，和成為電源輸入端子 或者平滑電容器連接端子的Tm-Com、 Tm-Vsl、 Tm-Vs2、 Tm-Csl、 Tm-Cs2。
此外，輸入輸出電壓端子Vcom、 VL和上述實(shí)施方式1 一樣與 平滑電容器Csl的兩端連接，電壓端子VH1與平滑電容器Cs4的高 壓端子連接，電壓端子VH2與平滑電容器Cs的高壓端子(平滑電容 器Cs3的低壓端子)連接。
在這樣構(gòu)成的DC/DC電力變換裝置中，在電壓端子VL-Vcom 間輸入電壓VI,在從電壓端子VHl-Vcom間輸出升壓到4倍的電壓 V2的同時(shí)，從電壓端子VH2-Vcom間輸出升壓為2倍的電壓V3。
從控制電路130向各列電路X、 Y的每個(gè)輸出選通信號(hào) (GateL-X, GatH-X) 、 (GateL-Y， GatH-Y)，用這些選通信號(hào)驅(qū) 動(dòng)各列電路X、 Y。對(duì)各列電路X、 Y的選通信號(hào)和上述實(shí)施方式1 相同，列電路X的動(dòng)作如實(shí)施方式1中說明的那樣。
以下說明列電路Y的動(dòng)作。
電路B1作為驅(qū)動(dòng)用逆變器電路動(dòng)作，電路B2作為整流電路動(dòng)作。
電壓V3成為比2xVl還低的值。在穩(wěn)定狀態(tài)下，向平滑電容器Csl充電VI的電壓，向平滑電容器Cs2平均充電V3-V1的電壓。
如果由向著低壓側(cè)MOSFET的選通信號(hào)GateL-Y使各電路Bl 、 B2的低壓側(cè)的MoslL、 Mos2L成為導(dǎo)通狀態(tài)，因?yàn)橛须妷翰?，所?蓄積在平滑電容器Csl中的一部分能量用以下所示的路徑轉(zhuǎn)移到電容 器Crl2。
Csl=>Mos2L=>Lrl2=>Crl2=>MoslL
以下，如果由向著高壓側(cè)MOSFET的選通信號(hào)GateH-Y使作為 各電路B1、B2的高壓側(cè)MOSFET的MoslH、 Mos2H成為導(dǎo)通狀態(tài)， 因?yàn)橛须妷翰?，所以充電到電容器Cr12中的能量經(jīng)由以下所示的路 徑轉(zhuǎn)移到平滑電容器Cs2。
Crl2=>Lrl2=>Mos2H=>Cs2=>MoslH
這樣，在列電路Y中，通過電容器Crl2的充放電，從平滑電容 器Csl向平滑電容器Cs2轉(zhuǎn)移能量。而后，將輸入到電壓端子VL和 Vcom間的電壓VI設(shè)置成升壓為約2倍的電壓V3將其輸出到電壓端 子VH2和Vcom間。此外，在各電容器Crl2上因?yàn)榇?lián)連接電感器 Lrl2構(gòu)成LC串聯(lián)體LC12，所以上述能量轉(zhuǎn)移利用共振現(xiàn)象，能夠 高效率地轉(zhuǎn)移大的能量。
此外這種情況下也是因?yàn)樵谡麟娐稡2中使用了 MOSFET,所 以與使用二極管的情況相比能夠減少導(dǎo)通損失，能夠提高電力變換效 率。
如上所述雖然各列電路X、 Y動(dòng)作，但在這種情況下，因?yàn)榱须?路是2個(gè)，所以驅(qū)動(dòng)各列電路X、 Y的驅(qū)動(dòng)信號(hào)在將周期作為T (用 LC串聯(lián)體決定的共振周期)使其一致的同時(shí)，在各列電路間讓相位 各偏移T/2 (2tt/2 (rad))并進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。此外，2個(gè)列電路X、 Y因 為共用平滑電容器Csl、 Cs2，所以在列電路間向著平滑電容器Csl、 Cs2的充放電電流柔和通過，流過平滑電容器Csl、 Cs2的交流電流 (紋波電流)降低。通過這樣的平滑電容器的紋波電路降低，如上所 述，謀求可靠性的提高、電力變換效率的提高，以及裝置構(gòu)成的小型 化。此外，在這種情況下，因?yàn)閷⑴帕性陔妷憾俗覸H2-Vcom間的 電路多個(gè)(2個(gè))并排排列，所以和電壓VI比較當(dāng)電壓V3的輸出電 力大的情況下，能夠降低DC/DC電力變換裝置的電力損失從而抑制 發(fā)熱。
權(quán)利要求
1.一種DC/DC電力變換裝置，其特征在于串聯(lián)連接由驅(qū)動(dòng)用逆變器電路和整流電路構(gòu)成的多個(gè)電路，其中，驅(qū)動(dòng)用逆變器電路的構(gòu)成為串聯(lián)連接由半導(dǎo)體開關(guān)元件形成的高壓側(cè)元件以及低壓側(cè)元件并與平滑電容器的正負(fù)端子間連接，整流電路的構(gòu)成為串聯(lián)連接由半導(dǎo)體開關(guān)元件或者二極管元件形成的高壓側(cè)元件以及低壓側(cè)元件并與平滑電容器的正負(fù)端子間連接，并且把上述各電路內(nèi)的上述高壓側(cè)元件和上述低壓側(cè)元件的連接點(diǎn)作為中間端子，在成為上述電路間的該中間端子間配置能量轉(zhuǎn)移用電容器，構(gòu)成由多個(gè)電路組成的列電路，共用上述平滑電容器，并聯(lián)連接有n個(gè)該列電路，其中n是大于等于2的整數(shù)，驅(qū)動(dòng)上述各列電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)在使驅(qū)動(dòng)周期一致的同時(shí)針對(duì)各列電路的每一個(gè)使其相位偏移。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電力變換裝置，其特征在于 驅(qū)動(dòng)上述n個(gè)列電路的各驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位分別相差2Ti/n。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的DC/DC電力變換裝置，其特 征在于構(gòu)成上述各列電路的多個(gè)電路的個(gè)數(shù)相同。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的DC/DC電力變換裝置，其特 征在于在上述多個(gè)電路內(nèi)相鄰的各電路的上述中間端子間分別連接上 述能量轉(zhuǎn)移用電容器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的DC/DC電力變換裝置，其特征在于上述列電路在上述多個(gè)電路內(nèi)，在規(guī)定的電路的上述平滑電容器 的正負(fù)端子上連接輸入輸出用的電壓端子，上述規(guī)定的電路其兩側(cè)與 上述多級(jí)電路內(nèi)的其他的電路連接并位于中間。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的DC/DC電力變換裝置，其特 征在于上述列電路在上述多個(gè)電路內(nèi)，在規(guī)定的1個(gè)電路的上述平滑電 容器的正負(fù)端子上連接輸入輸出用的電壓端子的同時(shí)，在上述規(guī)定的 1個(gè)電路和其他的各電路的上述中間端子間分別連接上述能量轉(zhuǎn)移用 電容器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的DC/DC電力變換裝置，其特征在于 上述規(guī)定的1個(gè)電路其兩側(cè)與上述多個(gè)電路內(nèi)的其他的電路連接并位于中間。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的DC/DC電力變換裝置，其特 征在于和上述能量轉(zhuǎn)移用電容器串聯(lián)配置電感器。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的DC/DC電力變換裝置，其特征在于 由上述能量轉(zhuǎn)移用電容器和上述電感器組成、配置在上述電路間的多個(gè)串聯(lián)體，用電容器電容值和電感值決定的共振周期分別相等。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的DC/DC電力變換裝置，其特 征在于上述各半導(dǎo)體開關(guān)元件是將在源極-漏極間具有寄生二極管的功 率MOSFET或者將二極管相反并聯(lián)連接的半導(dǎo)體開關(guān)元件。
全文摘要
在利用了電容器的充放電的DC/DC電力變換裝置中，串聯(lián)連接將2個(gè)串聯(lián)的MOSFET連接在各平滑電容器Cs1～Cs4的兩端間的多個(gè)電路A1～A4，在電路間以相等的共振周期配設(shè)電容器和電感器的LC串聯(lián)體LC12～LC14來結(jié)構(gòu)列電路。并且，將3個(gè)列電路X、Y、Z共用平滑電容器Cs1～Cs4地并聯(lián)連接，在讓驅(qū)動(dòng)周期和LC串聯(lián)體的共振周期一致的同時(shí)，對(duì)各列電路的每個(gè)讓相位各偏移2π/3(rad)來驅(qū)動(dòng)各列電路X、Y、Z。由此，在列電路間讓向著平滑電容器Cs1～Cs4的充放電電流柔和通過，降低平滑電容器的紋波電流。
文檔編號(hào)H02M3/04GK101286694SQ20081009164
公開日2008年10月15日 申請(qǐng)日期2008年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月12日
發(fā)明者小林勝, 池田又彥, 浦壁隆浩 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社