特許 7666001 電力変換装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-04-14

(45)【発行日】2025-04-22

(54)【発明の名称】電力変換装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/155 20060101AFI20250415BHJP

   H02M 3/28 20060101ALI20250415BHJP

【ＦＩ】

H02M3/155 U

H02M3/155 P

H02M3/28 U

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2021018889

(22)【出願日】2021-02-09

(65)【公開番号】P2022121907

(43)【公開日】2022-08-22

【審査請求日】2024-01-15

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000005234

【氏名又は名称】富士電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104433

【弁理士】

【氏名又は名称】宮園 博一

(72)【発明者】

【氏名】沖 一洋

(72)【発明者】

【氏名】多和田 信幸

(72)【発明者】

【氏名】大澤 紘典

【審査官】安食 泰秀

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－１９４４２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１６９９９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０１９３２２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｍ ３／１５５

Ｈ０２Ｍ ３／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

直流電力を昇圧し、第１電圧の直流電力に変換する第１電力変換部と、
前記第１電力変換部の出力側に設けられ、前記第１電力変換部に変換された直流電力を昇圧し、第２電圧の直流電力に変換する第２電力変換部と、
前記第１電力変換部と前記第２電力変換部とのうちの一方から出力される電圧に基づいて、前記第１電力変換部と前記第２電力変換部とのうちの一方の駆動を制御する制御部と、
前記第１電力変換部と前記第２電力変換部とのうちの他方から出力される電圧または電流を検出する検出部とを備え、
前記検出部は、前記検出部に検出された電圧または電流が、２つの閾値を含むヒステリシス特性を有する所定の２つの閾値のうち、より負荷率が小さい側に設定される閾値を超えている場合、前記制御部に対して、直流電力を昇圧する前記第１電力変換部と直流電力を昇圧する前記第２電力変換部とのうちの一方から出力される電圧を昇圧動作を停止させずに低下させる信号を出力する、電力変換装置。

【請求項2】

前記検出部は、前記第１電力変換部と前記第２電力変換部とのうちの他方から出力される電圧を検出し、検出した電圧または電流が、前記所定の閾値を超えている場合、前記制御部に対して、前記第１電力変換部と前記第２電力変換部とのうちの一方から出力される電圧を低下させる信号を出力する、請求項１に記載の電力変換装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記検出部により検出された電圧または電流が、前記所定の閾値を超えている場合、前記第１電力変換部と前記第２電力変換部とのうちの他方から出力される電圧または電流が略一定になるように、前記第１電力変換部と前記第２電力変換部とのうちの一方から出力される電圧を線形的に低下させる、請求項１または２に記載の電力変換装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記検出部により検出された電圧または電流が、前記所定の閾値を超えている場合、前記第１電力変換部と前記第２電力変換部とのうちの一方から出力される電圧を、予め設定された大きさの分、低下させる、請求項１または２に記載の電力変換装置。

【請求項5】

前記所定の閾値は、前記２つの閾値としての、第１の電圧閾値と、前記第１の電圧閾値よりも小さい第２の電圧閾値とを含むヒステリシス特性を有しており、
前記制御部は、
前記検出部により検出された電圧が増加して、前記第１の電圧閾値よりも大きくなった場合、前記第１電力変換部と前記第２電力変換部とのうちの一方から出力される電圧を、予め設定された大きさの分、低下させ、
前記検出部により検出された電圧が低下して、前記第２の電圧閾値よりも小さくなった場合、前記第１電力変換部と前記第２電力変換部とのうちの一方から出力される電圧を、予め設定された大きさの分、増加させる、請求項４に記載の電力変換装置。

【請求項6】

前記所定の閾値は、前記２つの閾値としての、第１の電流閾値と、前記第１の電流閾値よりも小さい第２の電流閾値とを含むヒステリシス特性を有しており、
前記制御部は、
前記検出部により検出された電流が低下して、前記第２の電流閾値よりも小さくなった場合、前記第１電力変換部と前記第２電力変換部とのうちの一方から出力される電圧を、予め設定された大きさの分、低下させ、
前記検出部により検出された電流が増加して、前記第１の電流閾値よりも大きくなった場合、前記第１電力変換部と前記第２電力変換部とのうちの一方から出力される電圧を、予め設定された大きさの分、増加させる、請求項４に記載の電力変換装置。

【請求項7】

前記第１電力変換部は、非絶縁型の電力変換部を含み、
前記第２電力変換部は、絶縁型の電力変換部を含む、請求項１～６のいずれか１項に記載の電力変換装置。

【請求項8】

前記第１電力変換部および前記第２電力変換部は、ＰＷＭ信号に基づいて駆動されており、
前記制御部によっては制御されない前記第１電力変換部と前記第２電力変換部とのうちの他方を駆動する前記ＰＷＭ信号のデューティ比は、固定されている、請求項１～７のいずれか１項に記載の電力変換装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、電力変換装置に関し、特に、複数の電力変換部を備える電力変換装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、複数の電力変換部を備える電力変換装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

【0003】

上記特許文献１の電力変換装置では、直流電力を変換するチョッパ回路が設けられている。チョッパ回路の出力側には、直流－直流変換器が設けられている。直流－直流変換器の出力側には、トランスが設けられている。また、上記特許文献１の電力変換装置では、トランスの出力電圧が検出される。そして、出力電圧に基づいて、フィードバック制御を行うことにより、チョッパ回路の出力電圧が調整される。また、トランスの出力電圧は、負荷に供給される。

【0004】

また、上記特許文献１に記載のような電力変換装置では、チョッパ回路およびＤＣ－ＤＣコンバータの各々に制御回路が必要であり、部品点数およびコストが増加する。なお、出力電圧に高精度を求めない場合は、簡便な電力変換回路を構成する方法として、チョッパ回路またはＤＣ－ＤＣコンバータのいずれかの駆動をフィードバックなしで固定されたＰＷＭで行うことが考えられる。この場合、負荷の負荷率（ある期間における平均電力と最大電力の比）が比較的小さい場合には、トランスの出力電圧が上昇する傾向がある。なお、上記特許文献１ではチョッパ回路、ＤＣ－ＤＣコンバータ各々に制御回路を有しているので、出力電圧の安定性を確保することが可能になる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１９－８３６５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

また、出力電圧の安定性を確保するために、チョッパ回路の制御回路に、（チョッパ回路自身の出力電圧ではなく）ＤＣ－ＤＣコンバータの出力電圧をフィードバックする方法も考えられる。この場合は、負荷率の低い領域での電圧変化に対し、フィードバック制御の安定性が悪くなる場合があり、出力電圧の安定性を向上させることが望まれる。

【0007】

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、複数の電力変換部を備える場合において、出力電圧の安定性を向上させることが可能な電力変換装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するために、この発明の一の局面による電力変換装置は、直流電力を昇圧し、第１電圧の直流電力に変換する第１電力変換部と、第１電力変換部の出力側に設けられ、第１電力変換部に変換された直流電力を昇圧し、第２電圧の直流電力に変換する第２電力変換部と、第１電力変換部と第２電力変換部とのうちの一方から出力される電圧に基づいて、第１電力変換部と第２電力変換部とのうちの一方の駆動を制御する制御部と、第１電力変換部と第２電力変換部とのうちの他方から出力される電圧または電流を検出する検出部とを備え、検出部は、検出部に検出された電圧または電流が、２つの閾値を含むヒステリシス特性を有する所定の２つの閾値のうち、より負荷率が小さい側に設定される閾値を超えている場合、制御部に対して、直流電力を昇圧する第１電力変換部と直流電力を昇圧する第２電力変換部とのうちの一方から出力される電圧を昇圧動作を停止させずに低下させる信号を出力する。

【0009】

この発明の一の局面による電力変換装置では、上記のように、検出部は、検出部に検出された電圧または電流が、所定の閾値を超えている場合、制御部に対して、第１電力変換部と第２電力変換部とのうちの一方から出力される電圧を低下させる信号を出力する。これにより、負荷率が比較的小さくなり、第１電力変換部と第２電力変換部とのうちの他方の出力電圧または出力電流が上昇しても、第１電力変換部と第２電力変換部とのうちの一方の出力電圧が低減される。このため、第１電力変換部と第２電力変換部とのうちの他方の出力電圧が低減される。また、この発明の一の局面による電力変換装置では、上記のように、制御部は、第１電力変換部と第２電力変換部とのうちの一方から出力される電圧に基づいて、第１電力変換部と第２電力変換部とのうちの一方の駆動を制御する。これにより、自身（第１電力変換部と第２電力変換部とのうちの一方）の電力変換部から出力される電圧に基づいて、自身の電力変換部の駆動が制御される。このため、他の電力変換部から出力される電圧に基づいて、自身の電力変換部の駆動を制御する場合と異なり、制御のゲインが大きくなるのが抑制される。これらの結果、複数の電力変換部を備える場合において、出力電圧の安定性を向上させることができる。

【0010】

また、検出部が、制御部に対して、第１電力変換部と第２電力変換部とのうちの一方から出力される電圧を低下させる信号を出力するように構成することによって、検出部の構成が比較的簡易であるので、第１電力変換部と第２電力変換部とにそれぞれ、駆動を制御（ＰＷＭ信号を調整するフィードバック制御など）する制御部を設ける場合と比べて、電力変換装置の構成を簡略化することができる。

【0011】

上記一の局面による電力変換装置において、好ましくは、検出部は、第１電力変換部と第２電力変換部とのうちの他方から出力される電圧または電流を検出し、検出した電圧または電流が、所定の閾値を超えている場合、制御部に対して、第１電力変換部と第２電力変換部とのうちの一方から出力される電圧を低下させる信号を出力する。このように構成すれば、検出部は、電圧を検出するので、電流を検出する場合と比べて比較的部品点数が少なくなる。その結果、部品点数が増加するのを抑制しながら、出力電圧の安定性を向上させることができる。

【0012】

上記一の局面による電力変換装置において、好ましくは、制御部は、検出部により検出された電圧が、所定の閾値を超えている場合、第１電力変換部と第２電力変換部とのうちの他方から出力される電圧または電流が略一定になるように、第１電力変換部と第２電力変換部とのうちの一方から出力される電圧を線形的に低下させる。このように構成すれば、第１電力変換部と第２電力変換部とのうちの一方から出力される電圧がステップ的に低下される場合と異なり、第１電力変換部と第２電力変換部とのうちの他方から出力される電圧を精度よく略一定にすることができる。

【0013】

上記一の局面による電力変換装置において、好ましくは、制御部は、検出部により検出された電圧または電流が、所定の閾値を超えている場合、第１電力変換部と第２電力変換部とのうちの一方から出力される電圧を、予め設定された大きさの分、低下させる。このように構成すれば、第１電力変換部と第２電力変換部とのうちの一方から出力される電圧を、連続的に変化（滑らかに変化）させる場合と異なり、簡易に、第１電力変換部と第２電力変換部とのうちの一方から出力される電圧を低下させることができる。その結果、制御部の制御負荷が増大するのを抑制することができる。

【0014】

この場合、好ましくは、所定の閾値は、２つの閾値としての、第１の電圧閾値と、第１の電圧閾値よりも小さい第２の電圧閾値とを含むヒステリシス特性を有しており、制御部は、検出部により検出された電圧が増加して、第１の電圧閾値よりも大きくなった場合、第１電力変換部と第２電力変換部とのうちの一方から出力される電圧を、予め設定された大きさの分、低下させ、検出部により検出された電圧が低下して、第２の電圧閾値よりも小さくなった場合、第１電力変換部と第２電力変換部とのうちの一方から出力される電圧を、予め設定された大きさの分、増加させる。このように構成すれば、検出部により検出された電圧が、第１の電圧閾値と第２の電圧閾値との間では、第１電力変換部と第２電力変換部とのうちの一方から出力される電圧を低下または増加する制御が行われない。つまり、不感帯が生じる。その結果、第１電力変換部と第２電力変換部とのうちの一方から出力される電圧を低下または増加する制御が頻繁に行われるのを抑制することができる。

【0015】

上記制御部が電圧を予め設定された大きさの分低下させる電力変換装置において、好ましくは、所定の閾値は、２つの閾値としての、第１の電流閾値と、第１の電流閾値よりも小さい第２の電流閾値とを含むヒステリシス特性を有しており、制御部は、検出部により検出された電流が低下して、第２の電流閾値よりも小さくなった場合、第１電力変換部と第２電力変換部とのうちの一方から出力される電圧を、予め設定された大きさの分、低下させ、検出部により検出された電流が増加して、第１の電流閾値よりも大きくなった場合、第１電力変換部と第２電力変換部とのうちの一方から出力される電圧を、予め設定された大きさの分、増加させる。このように構成すれば、検出部により検出された電流が、第１の電流閾値と第２の電流閾値との間では、第１電力変換部と第２電力変換部とのうちの一方から出力される電圧を低下または増加する制御が行われない。つまり、不感帯が生じる。その結果、第１電力変換部と第２電力変換部とのうちの一方から出力される電圧を低下または増加する制御が頻繁に行われるのを抑制することができる。

【0016】

上記一の局面による電力変換装置において、好ましくは、第１電力変換部は、非絶縁型の電力変換部を含み、第２電力変換部は、絶縁型の電力変換部を含む。このように構成すれば、第１電力変換部が非絶縁型の電力変換部であるので、絶縁型の電力変換部と比べて、寄生インダクタンスを小さくできる。このため、電流の増加率（電流傾斜、ｄｉ／ｄｔ）は、鈍らない。これにより、第１電力変換部は、迅速に電流または電圧を変換することができる。その結果、第１電力変換部を高周波で駆動させることができる。このため、駆動周期内での処理電力が小さくなるので、第１電力変換部を構成する素子を小型化することができる。これにより、第１電力変換部を小型化することができる。また、第１電力変換部が電力を変換している分、第２電力変換部の電力変換の度合いが小さくなるので、第２電力変換部に含まれるスイッチング素子を高速で動作させることができる。つまり、第２電力変換部を高周波で駆動させることができる。その結果、駆動周期内での処理電力が小さくなるので、第２電力変換部を構成する素子を小型化することができる。これにより、第２電力変換部を小型化することができる。また、スイッチング素子に流れる電流が小さくなるので、スイッチング素子の損失を低減することができる。

【0017】

上記一の局面による電力変換装置において、好ましくは、第１電力変換部および第２電力変換部は、ＰＷＭ信号に基づいて駆動されており、制御部によっては制御されない第１電力変換部と第２電力変換部とのうちの他方を駆動するＰＷＭ信号のデューティ比は、固定されている。このように構成すれば、第１電力変換部と第２電力変換部とのうちの他方を駆動するＰＷＭ信号のデューティ比を可変にする場合と比べて、電力変換装置の構成および制御を簡略化することができる。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、上記のように、複数の電力変換部を備える場合において、出力電圧の安定性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】第１実施形態による電力変換装置の構成を示したブロック図である。

【図2】第１実施形態による電力変換装置の構成を示した回路図である。

【図3】第１実施形態による電力変換装置の動作を説明するための図である。

【図4】第２実施形態による電力変換装置の構成を示したブロック図である。

【図5】第２実施形態による電力変換装置の動作を説明するための図である。

【図6】第３実施形態による電力変換装置の構成を示したブロック図である。

【図7】第３実施形態による電力変換装置の動作を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

【0021】

［第１実施形態］
図１～図３を参照して、第１実施形態による電力変換装置１００の構成について説明する。

【0022】

図１に示すように、電力変換装置１００は、第１電力変換部１０を備えている。第１電力変換部１０は、直流電源１からの直流電力を第１電圧の直流電力に変換する。直流電源１は、たとえば、２０Ｖ～２８Ｖの電圧を有する。

【0023】

また、第１実施形態では、第１電力変換部１０は、非絶縁型の電力変換部である。たとえば、第１電力変換部１０は、昇圧チョッパから構成されている。第１電力変換部１０は、たとえば、２４Ｖの電圧を１００Ｖに昇圧する。

【0024】

詳細には、図２に示すように、第１電力変換部１０は、コンデンサＣ１、リアクトルＬ１、スイッチング素子ＳＷ１、および、ダイオードＤ１を含む。スイッチング素子ＳＷ１は、たとえば、ＭＯＳＦＥＴから構成されている。なお、以下の説明で「接続されている」とは、「電気的に接続されている」の意味である。

【0025】

コンデンサＣ１の正側と負側とは、それぞれ、直流電源１の正側と負側とに接続されている。コンデンサＣ１の正側は、リアクトルＬ１の一方端に接続されている。リアクトルＬ１の他方端は、スイッチング素子ＳＷ１のドレインと、ダイオードＤ１のアノードとに接続されている。ダイオードＤ１のカソードは、第２電力変換部２０のコンデンサＣ２の正側、コンデンサＣ３の正側およびスイッチング素子ＳＷ２のドレインに接続されている。スイッチング素子ＳＷ１のソースは、直流電源１の負側に接続されている。また、第１電力変換部１０（スイッチング素子ＳＷ１）は、ＰＷＭ信号に基づいて駆動される。

【0026】

また、図１に示すように、電力変換装置１００は、第２電力変換部２０を備えている。第２電力変換部２０は、第１電力変換部１０の出力側に設けられている。第２電力変換部２０は、第１電力変換部１０に変換された直流電力を第２電圧の直流電力に変換する。このように、２つの第１電力変換部１０および第２電力変換部２０により、２段階で電圧を昇圧することにより、１つの電力変換部で昇圧する場合と比べて、電力変換装置１００の小型化および高効率化を図ることが可能になる。たとえば、２４Ｖから４００Ｖに直接昇圧する場合に比べて、２４Ｖから１００Ｖに昇圧し、１００Ｖを４００Ｖに２段階に昇圧する方が、各段階の昇圧に最適なスイッチング素子（ＳＷ１、ＳＷ２およびＳＷ３）を選択することが可能になる。これにより、スイッチング損失および飽和損失を低減することができる。また、磁気部品も小型化することができる。これにより、電力変換装置１００の小型化および高効率化を図ることが可能になる。

【0027】

また、図１に示すように、第１実施形態では、第２電力変換部２０は、絶縁型の電力変換部である。第２電力変換部２０は、たとえば、２石フォーワード方式の絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータである。第２電力変換部２０は、たとえば、１００Ｖの電圧を４００Ｖに昇圧する。そして、第２電力変換部２０は、４００Ｖの直流電圧を負荷２に出力する。

【0028】

詳細には、図２に示すように、第２電力変換部２０は、コンデンサＣ２と、コンデンサＣ３と、コンデンサＣ４と、スイッチング素子ＳＷ２と、スイッチング素子ＳＷ３と、トランスＴと、整流部２１と、リアクトルＬ２と、平滑コンデンサＣ５とを含む。スイッチング素子ＳＷ２と、スイッチング素子ＳＷ３とは、たとえば、ＭＯＳＦＥＴから構成されている。

【0029】

コンデンサＣ２の正側と、コンデンサＣ３の正側と、スイッチング素子ＳＷ２のドレインとが、第１電力変換部１０の正側の出力（ダイオードＤ１のカソード）に接続されている。コンデンサＣ２の負側と、コンデンサＣ４の負側と、スイッチング素子ＳＷ３のソースとが、第１電力変換部１０の負側の出力に接続されている。

【0030】

コンデンサＣ３の負側と、コンデンサＣ４の正側とが、トランスＴの一次側巻線の一方端に接続されている。スイッチング素子ＳＷ２のソースと、スイッチング素子ＳＷ３のドレインとが接続されている。また、スイッチング素子ＳＷ２のソースと、スイッチング素子ＳＷ３のドレインとは、トランスＴの一次側巻線の他方端に接続されている。また、トランスＴの二次側巻線に整流部２１が接続されている。

【0031】

整流部２１の正側は、リアクトルＬ２の一方端に接続されている。リアクトルＬ２の他方端は、平滑コンデンサＣ５の正側に接続されている。整流部２１の負側は、平滑コンデンサＣ５の負側に接続されている。

【0032】

また、第２電力変換部２０は、スイッチング素子駆動部２２を含む。スイッチング素子駆動部２２は、スイッチング素子ＳＷ２およびスイッチング素子ＳＷ３を駆動する。また、第２電力変換部２０（スイッチング素子ＳＷ２およびスイッチング素子ＳＷ３）は、ＰＷＭ信号に基づいて駆動される。

【0033】

ここで、第１実施形態では、制御部３０によっては制御されない第２電力変換部２０を駆動するＰＷＭ信号のデューティ比は、固定されている。すなわち、スイッチング素子駆動部２２は、スイッチング素子ＳＷ２およびスイッチング素子ＳＷ３を駆動するＰＷＭ信号のデューティ比を固定した状態で、スイッチング素子ＳＷ２およびスイッチング素子ＳＷ３の駆動を制御する。また、ＰＷＭ信号のデューティ比が固定されているので、第２電力変換部２０に入力された電圧は、固定された比率（１００Ｖから４００Ｖ）で昇圧される。なお、ＰＷＭのデューティ比、および、トランスＴの巻き数比は、第２電力変換部２０の効率が最良となるような値が選定される。

【0034】

また、第１実施形態では、電力変換装置１００は、制御部３０を備えている。制御部３０は、第１電力変換部１０から出力される電圧に基づいて、第１電力変換部１０の駆動を制御する。具体的には、制御部３０には、第１電力変換部１０から出力される電圧が入力され、入力された電圧に基づいて、フィードバック制御を行う。そして、第１電力変換部１０から出力される電圧を安定化させるように、第１電力変換部１０のスイッチング素子ＳＷ１を駆動するＰＷＭ信号を調整する。つまり、制御部３０は、第１電力変換部１０からの出力電圧が、１００Ｖになるように、ＰＷＭ信号を調整する。

【0035】

また、第１実施形態では、電力変換装置１００は、電圧検出部４０を備えている。電圧検出部４０は、第２電力変換部２０から出力される電圧を検出する。電圧検出部４０は、比較的少数の部品（基準電圧と比較器、または、オペアンプと分圧抵抗など）で構成されている。なお、電圧検出部４０は、特許請求の範囲の「検出部」の一例である。

【0036】

ここで、絶縁型の第２電力変換部２０では、第２電力変換部２０からの電力が供給される負荷２の負荷率（ある期間における平均電力と最大電力の比）が比較的小さい場合には、第２電力変換部２０の出力電圧が上昇する傾向がある。

【0037】

そこで、第１実施形態では、電圧検出部４０は、第２電力変換部２０から出力される電圧を検出する。そして、電圧検出部４０は、検出した電圧が、所定の閾値Ｔｈ（図３参照）を超えている場合、制御部３０に対して、第１電力変換部１０から出力される電圧を低下させる信号を出力する。なお、「低下させる信号」とは、第１電力変換部１０から出力される電圧を低下させるよう指示する信号であるか、または、電圧検出部４０が検出した電圧が、所定の閾値Ｔｈを超えていることを示す信号である。そして、制御部３０は、電圧検出部４０により検出された電圧が、所定の閾値Ｔｈを超えている場合、第２電力変換部２０から出力される電圧が略一定になるように、第１電力変換部１０から出力される電圧を線形的に低下させる。

【0038】

たとえば、図３に示すように、負荷２の負荷率の低下に伴って、第２電力変換部２０から出力される電圧が徐々に上昇する。第１電力変換部１０から出力される電圧を低下させない場合、図３の点線で示されるように、第２電力変換部２０から出力される電圧は、上昇し続ける。一方、第１実施形態では、第２電力変換部２０から出力される電圧が所定の閾値Ｔｈを超えている場合、電圧検出部４０は、制御部３０に対して、第１電力変換部１０から出力される電圧を低下させる信号を出力する。これにより、制御部３０は、負荷率が小さくなるに従って、第１電力変換部１０から出力される電圧を線形的に低下させるようにＰＷＭ信号を生成する。その結果、第２電力変換部２０から出力される電圧が所定の閾値Ｔｈを超える領域（負荷率が小さい領域）において、負荷率に関わらず、第２電力変換部２０から出力される電圧が略一定になる。

【0039】

（第１実施形態の効果）
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

【0040】

第１実施形態では、上記のように、電圧検出部４０は、電圧検出部４０に検出された電圧が、所定の閾値Ｔｈを超えている場合、制御部３０に対して、第１電力変換部１０から出力される電圧を低下させる信号を出力する。これにより、負荷率が比較的小さくなり、第２電力変換部２０の出力電圧が上昇しても、第１電力変換部１０の出力電圧が低減される。このため、第２電力変換部２０の出力電圧が低減される。また、第１実施形態では、上記のように、制御部３０は、第１電力変換部１０から出力される電圧に基づいて、第１電力変換部１０の駆動を制御する。これにより、自身の第１電力変換部１０から出力される電圧に基づいて、自身の第１電力変換部１０の駆動が制御される。このため、他の第２電力変換部２０から出力される電圧に基づいて、自身の第１電力変換部１０の駆動を制御（フィードバック制御）する場合と異なり、制御のゲインが大きくなるのが抑制される。これらの結果、複数の第１電力変換部１０および第２電力変換部２０を備える場合において、出力電圧の安定性を向上させることができる。

【0041】

また、第１実施形態では、上記のように、電圧検出部４０が、制御部３０に対して、第１電力変換部１０を低下させる信号を出力するように構成することによって、電圧検出部４０の構成が比較的簡易であるので、第１電力変換部１０と第２電力変換部２０とにそれぞれ、駆動を制御（ＰＷＭ信号を調整するフィードバック制御など）する制御部を設ける場合と比べて、電力変換装置１００の構成を簡略化することができる。

【0042】

また、第１実施形態では、上記のように、電圧検出部４０は、電圧を検出するので、電流を検出する場合と比べて比較的部品点数が少なくなる。その結果、部品点数が増加するのを抑制しながら、出力電圧の安定性を向上させることができる。

【0043】

また、第１実施形態では、上記のように、制御部３０は、電圧検出部４０により検出された電圧が、所定の閾値Ｔｈを超えている場合、第２電力変換部２０から出力される電圧が略一定になるように、第１電力変換部１０から出力される電圧を線形的に低下させる。これにより、第１電力変換部１０から出力される電圧または電流がステップ的に低下される場合と異なり、第２電力変換部２０から出力される電圧を精度よく略一定にすることができる。

【0044】

また、第１実施形態では、上記のように、第１電力変換部１０は、非絶縁型の電力変換部を含み、第２電力変換部２０は、絶縁型の電力変換部を含む。これにより、第１電力変換部１０が非絶縁型の電力変換部であるので、絶縁型の電力変換部と比べて、寄生インダクタンスを小さくできる。このため、電流の増加率（電流傾斜、ｄｉ／ｄｔ）は、鈍らない。これにより、第１電力変換部１０は、迅速に電圧を変換することができる。その結果、第１電力変換部１０を高周波で駆動させることができる。このため、駆動周期内での処理電力が小さくなるので、第１電力変換部１０を構成する素子を小型化することができる。これにより、第１電力変換部１０を小型化することができる。また、第１電力変換部１０が電力を変換している分、第２電力変換部２０の電力変換の度合いが小さくなるので、第２電力変換部２０に含まれるスイッチング素子ＳＷ２およびスイッチング素子ＳＷ３を高速で動作させることができる。つまり、第２電力変換部２０を高周波で駆動させることができる。その結果、駆動周期内での処理電力が小さくなるので、第２電力変換部２０を構成する素子を小型化することができる。これにより、第２電力変換部２０を小型化することができる。また、スイッチング素子ＳＷ２およびスイッチング素子ＳＷ３に流れる電流が小さくなるので、スイッチング素子ＳＷ２およびスイッチング素子ＳＷ３の損失を低減することができる。

【0045】

また、第１実施形態では、上記のように、制御部３０によっては制御されない第２電力変換部２０を駆動するＰＷＭ信号のデューティ比は、固定されている。これにより、第２電力変換部２０を駆動するＰＷＭ信号のデューティ比を可変にする場合と比べて、電力変換装置１００の構成および制御を簡略化することができる。

【0046】

［第２実施形態］
図４および図５を参照して、第２実施形態による電力変換装置２００の構成について説明する。

【0047】

図４に示すように、電力変換装置２００は、制御部１３０を備えている。制御部１３０は、第１電力変換部１０から出力される電圧に基づいて、第１電力変換部１０の駆動を制御する。

【0048】

ここで、第２実施形態では、制御部１３０は、電圧検出部４０により検出された電圧が、所定の閾値（第１の電圧閾値Ｔｈ１、図５参照）を超えている場合、第１電力変換部１０から出力される電圧を、予め設定された大きさ（ΔＶ１）の分、低下させる。具体的には、所定の閾値は、第１の電圧閾値Ｔｈ１と、第１の電圧閾値Ｔｈ１よりも小さい第２の電圧閾値Ｔｈ２とを含むヒステリシス特性を有している。

【0049】

そして、第２実施形態では、図５に示すように、制御部１３０は、電圧検出部４０により検出された電圧が増加して、第１の電圧閾値Ｔｈ１よりも大きくなった場合、第１電力変換部１０から出力される電圧を、予め設定された大きさ（ΔＶ１）の分、低下させる。また、制御部１３０は、電圧検出部４０により検出された電圧が低下して、第２の電圧閾値Ｔｈ２よりも小さくなった場合、第１電力変換部１０から出力される電圧を、予め設定された大きさの分（ΔＶ１）、増加させる。すなわち、制御部１３０は、負荷率が減少することにより、第２電力変換部２０から出力される電圧が第１の電圧閾値Ｔｈ１よりも大きくなった場合、第１電力変換部１０から出力される電圧を、予め設定された大きさ（ΔＶ１）の分、低下させる。また、制御部１３０は、負荷率が増加することにより、第２電力変換部２０から出力される電圧が第２の電圧閾値Ｔｈ２よりも小さくなった場合、第１電力変換部１０から出力される電圧を、予め設定された大きさの分（ΔＶ１）、増加させる。

【0050】

なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

【0051】

（第２実施形態の効果）
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

【0052】

第２実施形態では、上記のように、制御部１３０は、電圧検出部４０により検出された電圧が、所定の閾値（第１の電圧閾値Ｔｈ１）を超えている場合、第１電力変換部１０から出力される電圧を、予め設定された大きさ（ΔＶ１）の分、低下させる。これにより、第１電力変換部１０から出力される電圧を、連続的に変化（滑らかに変化）させる場合と異なり、簡易に、第１電力変換部１０から出力される電圧を低下させることができる。その結果、制御部１３０の制御負荷が増大するのを抑制することができる。

【0053】

また、第２実施形態では、上記のように、所定の閾値は、第１の電圧閾値Ｔｈ１と、第１の電圧閾値Ｔｈ１よりも小さい第２の電圧閾値Ｔｈ２とを含むヒステリシス特性を有している。そして、制御部１３０は、電圧検出部４０により検出された電圧が増加して、第１の電圧閾値Ｔｈ１よりも大きくなった場合、第１電力変換部１０から出力される電圧または電流を、予め設定された大きさ（ΔＶ１）の分、低下させる。また、制御部１３０は、電圧検出部４０により検出された電圧が低下して、第２の電圧閾値Ｔｈ２よりも小さくなった場合、第１電力変換部１０から出力される電圧を、予め設定された大きさ（ΔＶ１）の分、増加させる。これにより、電圧検出部４０により検出された電圧が、第１の電圧閾値Ｔｈ１と第２の電圧閾値Ｔｈ２との間では、第１電力変換部１０から出力される電圧を低下または増加する制御が行われない。つまり、不感帯が生じる。その結果、第１電力変換部１０から出力される電圧を低下または増加する制御が頻繁に行われるのを抑制することができる。

【0054】

［第３実施形態］
図６および図７を参照して、第３実施形態による電力変換装置４００の構成について説明する。

【0055】

図６に示すように、電力変換装置４００には、制御部３３０が設けられている。制御部３３０は、第１電力変換部１０から出力される電圧に基づいて、第１電力変換部１０の駆動を制御する。

【0056】

また、電力変換装置４００には、第２電力変換部２０から出力される電流を検出する電流検出部３４０が設けられている。そして、第３実施形態では、所定の閾値は、第１の電流閾値Ｔｈ１１（図７参照）と、第１の電流閾値Ｔｈ１１よりも小さい第２の電流閾値Ｔｈ１２とを含むヒステリシス特性を有している。そして、制御部３３０は、電流検出部３４０により検出された電流が低下して、第２の電流閾値Ｔｈ１２よりも小さくなった場合、第１電力変換部１０から出力される電圧を、予め設定された大きさ（ΔＶ２）の分、低下させる。また、制御部３３０は、電流検出部３４０により検出された電流が増加して、第１の電流閾値Ｔｈ１１よりも大きくなった場合、第１電力変換部１０から出力される電圧を、予め設定された大きさ（ΔＶ２）の分、増加させる。なお、第１の電流閾値Ｔｈ１１と第２の電流閾値Ｔｈ１２とは、負荷２に流れる電流と出力電圧との関係を示す曲線（グラフ）の変曲点に基づいて定められる。また、電流検出部３４０は、特許請求の範囲の「検出部」の一例である。

【0057】

（第３実施形態の効果）
第３実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

【0058】

第３実施形態では、上記のように、電流検出部３４０は、電流検出部３４０に検出された電流が、第２の電流閾値Ｔｈ１２よりも小さくなった場合、制御部３３０に対して、第１電力変換部１０から出力される電圧を低下させる信号を出力する。これにより、負荷率が比較的小さくなり、第２電力変換部２０の出力電流が上昇しても、第１電力変換部１０の出力電圧が低減される。このため、第２電力変換部２０の出力電圧（出力電流）が低減される。また、第３実施形態では、上記のように、制御部３３０は、第１電力変換部１０から出力される電圧に基づいて、第１電力変換部１０の駆動を制御する。これにより、自身の第１電力変換部１０から出力される電圧に基づいて、自身の第１電力変換部１０の駆動が制御される。このため、他の第２電力変換部２０から出力される電圧に基づいて、自身の第１電力変換部１０の駆動を制御する場合と異なり、制御のゲインが大きくなるのが抑制される。これらの結果、複数の第１電力変換部１０および第２電力変換部２０を備える場合において、出力電圧の安定性を向上させることができる。

【0059】

また、第３実施形態では、上記のように、所定の閾値は、第１の電流閾値Ｔｈ１１と、第１の電流閾値Ｔｈ１１よりも小さい第２の電流閾値Ｔｈ１２とを含むヒステリシス特性を有している。これにより、第１電力変換部１０から出力される電圧を低下または増加する制御が頻繁に行われるのを抑制することができる。

【0060】

［変形例］
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

【0061】

たとえば、上記第１～第３実施形態では、第１電力変換部１０が昇圧チョッパである例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第１電力変換部１０が、昇圧チョッパ以外の非絶縁型の電力変換部であってもよい。

【0062】

また、上記第１～第３実施形態では、第２電力変換部２０が２石フォーワード方式の絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータである例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第２電力変換部２０が、２石フォーワード方式の絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータ以外の絶縁型の電力変換部であってもよい。

【0063】

また、上記第１～第３実施形態では、電力変換装置１００（２００、および４００）に、２つの第１電力変換部１０および第２電力変換部２０が設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、電力変換装置に、３つ以上の電力変換部が設けられていてもよい。

【0064】

また、上記第１実施形態では、電圧検出部４０により検出された電圧が、所定の閾値Ｔｈを超えている場合、第２電力変換部２０から出力される電圧が略一定になるように、第１電力変換部１０から出力される電圧を線形的に低下させる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、電圧検出部４０により検出された電圧が、所定の閾値Ｔｈを超えている場合、第１電力変換部１０から出力される電圧を階段状に低下させてもよい。

【0065】

また、上記第２実施形態では、所定の閾値が、第１の電圧閾値Ｔｈ１と第２の電圧閾値Ｔｈ２とを含むヒステリシス特性（１段階のヒステリシス特性）を有している例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、所定の閾値が、第１の電圧閾値Ｔｈ１および第２の電圧閾値Ｔｈ２に加えて、第３の閾値および第４の閾値を有する２段階以上のヒステリシス特性を有していてもよい。

【0066】

また、上記第１～第３実施形態では、第１電力変換部１０（第２電力変換部２０）に対するＰＷＭ信号を調整することにより、出力電圧を安定化させる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ＰＷＭ信号の調整以外の方法により、出力電圧を安定化させてもよい。

【0067】

また、上記第３実施形態では、所定の閾値（第１の電流閾値Ｔｈ１１、第２の電流閾値Ｔｈ１２）が、ヒステリシス特性を有する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、電流の閾値が、第１実施形態と同様に１つの値から構成されていてもよい。

【0068】

また、上記第３実施形態では、電流検出部３４０が、第２電力変換部２０から出力される電流を検出する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、電流検出部３４０が、第３実施形態のように、第１電力変換部１０から出力される電流を検出するように構成してもよい。

【0069】

上記第１～第３実施形態では、第２電力変換部から出力される電圧（電流）に基づいて、第１電力変換部の駆動を制御する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第１電力変換部から出力される電圧（電流）に基づいて、第２電力変換部の駆動を制御するようにしてもよい。つまり、検出部に検出された第１電力変換部の電圧（電流）が、所定の閾値を超えている場合、第２電力変換部から出力される電圧を低下させるようにしてもよい。

【符号の説明】

【0070】

１０ 第１電力変換部
２０ 第２電力変換部
３０、１３０、３３０ 制御部
４０ 電圧検出部（検出部）
１００、２００、４００ 電力変換装置
３４０ 電流検出部（検出部）
Ｔｈ 所定の閾値
Ｔｈ１ 第１の電圧閾値
Ｔｈ２ 第２の電圧閾値
Ｔｈ１１ 第１の電流閾値
Ｔｈ１２ 第２の電流閾値

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】