特許ウォッチ

公開番号2025116691
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-08
出願番号2024011256
出願日2024-01-29
発明の名称整流回路、整流回路の制御方法、及び電力システム
出願人オムロン株式会社
代理人個人,個人
主分類H02M 7/12 20060101AFI20250801BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】交流電力及び直流電力のいずれが入力される場合にも低損失で動作可能な整流回路を提供する。
【解決手段】制御回路11は、負電圧の印加時にトランジスタQ1をオンし、正電圧の印加時にトランジスタQ1をオフする第1の制御信号を生成する。制御回路12は、負電圧の印加時にトランジスタQ2をオンし、正電圧の印加時にトランジスタQ2をオフする第2の制御信号を生成する。制御回路11は、トランジスタQ1に正電圧の印加時、第2の制御信号を生成するための電力を制御回路12に供給する。制御回路12は、トランジスタQ2に正電圧の印加時、第1の制御信号を生成するための電力を制御回路11に供給する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
第１及び第２の入力端子と、第１及び第２の出力端子と、第１～第４のスイッチング素子と、第１及び第２の制御回路とを備え、
前記第１のスイッチング素子は、前記第１の入力端子及び前記第１の出力端子の間に接続され、
前記第２のスイッチング素子は、前記第２の入力端子及び前記第１の出力端子の間に接続され、
前記第３のスイッチング素子は、前記第１の入力端子及び前記第２の出力端子の間に接続され、
前記第４のスイッチング素子は、前記第２の入力端子及び前記第２の出力端子の間に接続され、
前記第１及び第２のスイッチング素子はトランジスタであり、
前記第１及び第２のスイッチング素子には、前記第１の出力端子の電位を基準として正又は負の電圧が印加され、
前記第１の制御回路は、前記第１のスイッチング素子に負の電圧が印加されているときに前記第１のスイッチング素子をオンし、前記第１のスイッチング素子に正の電圧が印加されているときに前記第１のスイッチング素子をオフするための第１の制御信号を生成し、
前記第２の制御回路は、前記第２のスイッチング素子に負の電圧が印加されているときに前記第２のスイッチング素子をオンし、前記第２のスイッチング素子に正の電圧が印加されているときに前記第２のスイッチング素子をオフするための第２の制御信号を生成し、
前記第１の制御回路は、前記第１のスイッチング素子に正の電圧が印加されているとき、前記第２の制御信号を生成するための電力を前記第２の制御回路に供給し、
前記第２の制御回路は、前記第２のスイッチング素子に正の電圧が印加されているとき、前記第１の制御信号を生成するための電力を前記第１の制御回路に供給する、
整流回路。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
前記整流回路は、前記第１及び第２の制御回路の両方に接続されたキャパシタであって、前記第１及び第２の制御信号を生成するための電力を一時的に蓄えるキャパシタをさらに備える、
請求項１記載の整流回路。
【請求項３】
前記第３のスイッチング素子は、前記第１の入力端子から前記第２の出力端子に向かって順方向を有する第１のダイオードであり、
前記第４のスイッチング素子は、前記第２の入力端子から前記第２の出力端子に向かって順方向を有する第２のダイオードである、
請求項１又は２記載の整流回路。
【請求項４】
前記第３及び第４のスイッチング素子はトランジスタであり、
前記第３のスイッチング素子には、前記第１の入力端子の電位を基準として正又は負の電圧が印加され、
前記第４のスイッチング素子には、前記第２の入力端子の電位を基準として正又は負の電圧が印加され、
前記整流回路は、
前記第３のスイッチング素子に負の電圧が印加されているときに前記第３のスイッチング素子をオンし、前記第３のスイッチング素子に正の電圧が印加されているときに前記第３のスイッチング素子をオフするための第３の制御信号を生成する第３の制御回路と、
前記第４のスイッチング素子に負の電圧が印加されているときに前記第４のスイッチング素子をオンし、前記第４のスイッチング素子に正の電圧が印加されているときに前記第４のスイッチング素子をオフするための第４の制御信号を生成する第４の制御回路と、
前記第３の制御信号を生成するための電力を前記第３の制御回路に供給する第１の電源と、
前記第４の制御信号を生成するための電力を前記第４の制御回路に供給する第２の電源とをさらに備える、
請求項１又は２記載の整流回路。
【請求項５】
請求項１記載の整流回路と、
前記整流回路の出力電力を受けて、電圧、周波数、及び力率のうちの少なくとも１つを変換する電力変換回路と、
前記電力変換回路の出力電力により動作する負荷装置とを備える、
電力システム。
【請求項６】
第１及び第２の入力端子と、第１及び第２の出力端子と、第１～第４のスイッチング素子と、第１及び第２の制御回路とを備える整流回路の制御方法であって、
前記第１のスイッチング素子は、前記第１の入力端子及び前記第１の出力端子の間に接続され、
前記第２のスイッチング素子は、前記第２の入力端子及び前記第１の出力端子の間に接続され、
前記第３のスイッチング素子は、前記第１の入力端子及び前記第２の出力端子の間に接続され、
前記第４のスイッチング素子は、前記第２の入力端子及び前記第２の出力端子の間に接続され、
前記第１及び第２のスイッチング素子はトランジスタであり、
前記第１及び第２のスイッチング素子には、前記第１の出力端子の電位を基準として正又は負の電圧が印加され、
前記整流回路の制御方法は、
前記第１の制御回路により、前記第１のスイッチング素子に負の電圧が印加されているときに前記第１のスイッチング素子をオンし、前記第１のスイッチング素子に正の電圧が印加されているときに前記第１のスイッチング素子をオフするための第１の制御信号を生成することと、
前記第２の制御回路により、前記第２のスイッチング素子に負の電圧が印加されているときに前記第２のスイッチング素子をオンし、前記第２のスイッチング素子に正の電圧が印加されているときに前記第２のスイッチング素子をオフするための第２の制御信号を生成することと、
前記第１のスイッチング素子に正の電圧が印加されているとき、前記第２の制御信号を生成するための電力を前記第１の制御回路から前記第２の制御回路に供給することと、
前記第２のスイッチング素子に正の電圧が印加されているとき、前記第１の制御信号を生成するための電力を前記第２の制御回路から前記第１の制御回路に供給することとを含む、
整流回路の制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、整流回路、整流回路の制御方法、及び電力システムに関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
商用交流電力を用いて直流負荷を動作させるために提供される電力変換装置は、多くの場合、整流回路及びＤＣ／ＤＣ変換回路を備えるか、又は、整流回路、力率改善回路、及びＤＣ／ＤＣ変換回路を備える。このうち、整流回路は、一般的には、複数のダイオードのブリッジ回路を備える。また、整流回路は、損失を低減するために、ダイオードに代えてトランジスタを備えることがある。一般に、トランジスタのオン抵抗による損失は、ダイオードの順方向電圧による損失よりも小さい。従って、入力電圧の極性に応じてトランジスタをオン／オフすることにより、ダイオードのブリッジ回路よりも低損失で動作可能な整流回路を実現することができる。このようなトランジスタを備える整流回路を「アクティブ整流回路」又は「同期整流回路」と呼ぶ。
【０００３】
例えば、特許文献１は、複数のＭＯＳトランジスタのブリッジ回路を含む整流回路を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
米国特許第１０７５６６４５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の整流回路は、入力電圧の極性に応じてトランジスタをオン／オフするために、複数のトランジスタにそれぞれ対応する複数の制御回路を備える。また、特許文献１の整流回路は、追加の外部電源を設けることなく制御回路を動作させるために、複数の制御回路にそれぞれ対応する複数のキャパシタを備える。各キャパシタは、トランジスタに電流が流れていないときのトランジスタの両端電圧で充電され、制御回路に電力を供給する。
【０００６】
整流回路を備えた電力変換装置は、交流電力が入力されるだけでなく、直流電力が入力されることもある。特許文献１のような整流回路は、交流電力が入力される場合、すなわち、各トランジスタに印加される電圧の極性が周期的に変化する場合には、各キャパシタに充電して各制御回路に電力を供給することができる。しかしながら、特許文献１のような整流回路は、直流電力が入力される場合、すなわち、各トランジスタに印加される電圧の極性が変化しない場合には、一部のキャパシタに充電することができず、従って、対応する制御回路に電力が供給されない。その結果、オンすべきトランジスタをオンすることができず、整流回路は低損失で動作できない。従って、交流電力が入力される場合だけでなく、直流電力が入力される場合にも低損失で動作可能な整流回路が求められる。
【０００７】
本開示の目的は、ダイオードのブリッジ回路よりも低損失で動作可能な整流回路であって、交流電力が入力される場合だけでなく、直流電力が入力される場合にも低損失で動作可能な整流回路を提供することにある。また、本開示の目的は、そのような整流回路の制御方法と、そのような整流回路を備えた電力システムとを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の第１の側面に係る整流回路は、
第１及び第２の入力端子と、第１及び第２の出力端子と、第１～第４のスイッチング素子と、第１及び第２の制御回路とを備え、
前記第１のスイッチング素子は、前記第１の入力端子及び前記第１の出力端子の間に接続され、
前記第２のスイッチング素子は、前記第２の入力端子及び前記第１の出力端子の間に接続され、
前記第３のスイッチング素子は、前記第１の入力端子及び前記第２の出力端子の間に接続され、
前記第４のスイッチング素子は、前記第２の入力端子及び前記第２の出力端子の間に接続され、
前記第１及び第２のスイッチング素子はトランジスタであり、
前記第１及び第２のスイッチング素子には、前記第１の出力端子の電位を基準として正又は負の電圧が印加され、
前記第１の制御回路は、前記第１のスイッチング素子に負の電圧が印加されているときに前記第１のスイッチング素子をオンし、前記第１のスイッチング素子に正の電圧が印加されているときに前記第１のスイッチング素子をオフするための第１の制御信号を生成し、
前記第２の制御回路は、前記第２のスイッチング素子に負の電圧が印加されているときに前記第２のスイッチング素子をオンし、前記第２のスイッチング素子に正の電圧が印加されているときに前記第２のスイッチング素子をオフするための第２の制御信号を生成し、
前記第１の制御回路は、前記第１のスイッチング素子に正の電圧が印加されているとき、前記第２の制御信号を生成するための電力を前記第２の制御回路に供給し、
前記第２の制御回路は、前記第２のスイッチング素子に正の電圧が印加されているとき、前記第１の制御信号を生成するための電力を前記第１の制御回路に供給する。
【０００９】
この構成により、ダイオードのブリッジ回路よりも低損失で動作可能な整流回路であって、交流電力が入力される場合だけでなく、直流電力が入力される場合にも低損失で動作可能な整流回路を提供することができる。
【００１０】
本開示の第２の側面に係る整流回路によれば、第１の側面に係る整流回路において、
前記整流回路は、前記第１及び第２の制御回路の両方に接続されたキャパシタであって、前記第１及び第２の制御信号を生成するための電力を一時的に蓄えるキャパシタをさらに備える。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許