利用谐振提高CW电路中的升压比与变换效率

对电动汽车及燃料电池应用系统等，因要求高电压，故必须具有高升压比的电力变换器，在此背景下，目前正在重新评价对高升压比电力变换器的研究开发。其中，CW电路因电路结构简单，且勿需有源开关这些优点，即使从过去以来，作为高升压比变换器的CW（Cockcvoft-Walton）电路，就一直在广泛应用着。但是，由于负荷电流导致升压比的降低以及电源频率的制约，仅在X线照射装置、粒子加速器、绝缘试验装置等小型电力设备上使用。而且，在基于CW电路、采用二极管的整流器中，因从电源以后出现的功率因数低劣，多数均需改善功率因数的电路。

为提高升压比，对电源频率的高频化和段数的增加，电路结构上的改进，以及参数的调整等均提出了方案。迄今，因受到半导体元件的限制，电源频率尚处于1KHz以下，但由于现在半导体技术的进步，利用可高速操作的半导体元件，使用频率已超过1KHz，尤其以SiC为首的宽禁带半导体元件的普及，目前可以使用到100KHz以上的高频率。

此外，在以前可以说，升压比降低的主要原因是负荷电流。但即使在没有流过负荷电流的空载工况下也有升压比降低的情况，其主要原因是由于二极管的接合电容所致，这点已得到理论上的证明。特别是近年来引人注目的SiC二极管，接合电容比原来的Si二极管的更大，故担心CW电路中的升压比会降低。

本文对提高CW电路中的升压比及改善变换效率为目的的电路，提出了方案并进行验证。改善的电路是在CW电路的输入端插入了电感器（inductor）,利用电感器与二极管的接合电容产生的谐振。在CW电路上配置了SiC SBD（肖特基势垒二级管），即使在高频操作时也能适应。而且，特意利用了导致升压比降低的二极管接合电容，来达到升压比提高的目的。另外，插入的电感器可改善功率因数，当然也能提高变换效率，这已有报导。