电力转换装置和控制该电力转换装置的方法_2

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二电抗器204b以耦合系数Ic1磁耦合到初级侧第一电抗器204a。
[0035]中点207m是初级侧第一上臂Ul和初级侧第一下臂/Ul之间的初级侧第一中间节点。中点211m是初级侧第二上臂Vl和初级侧第二下臂/Vl之间的初级侧第二中间节点。
[0036]第一输入/输出端口 60a连接到初级侧全桥电路200并且是设置在初级侧正总线298和初级侧负总线299之间的端口。第一输入/输出端口 60a包括端子613和端子614。第二输入/输出端口 60c连接到变压器400的初级侧的中心抽头202m,并且是设置在初级侧负总线299和初级线圈202的中心抽头202m之间的端口。第二输入/输出端口 60c包括端子614和端子616。
[0037]中心抽头202m连接到第二输入/输出端口 60c的高电位侧端子616。中心抽头202m是初级线圈202的第一初级绕组202a和第二初级绕组202b之间的中间连接点。
[0038]次级侧转换电路30是包括次级侧全桥电路300、第三输入/输出端口 60b和第四输入/输出端口 60d的次级侧电路。次级侧全桥电路300设置在变压器400的次级侧。次级侧全桥电路300是包括变压器400的次级线圈302、次级侧磁耦合电抗器304、次级侧第一上臂U2、次级侧第一下臂/U2、次级侧第二上臂V2和次级侧第二下臂/V2的次级侧电力转换部。次级侧第一上臂U2、次级侧第一下臂/U2、次级侧第二上臂V2和次级侧第二下臂/V2分别是例如切换器件,切换器件包括N沟道MOSFET和作为MOSFET的寄生元件的体二极管。二极管可以额外地并联连接到M0SFET。图1图示了二极管85、86、87和88。
[0039]次级侧全桥电路300包括连接到第三输入/输出端口 60b的高电位侧端子618的次级侧正总线398,以及连接到第三输入/输出端口 60b和第四输入/输出端口 60d的低电位侧端子620的次级侧负总线399。
[0040]串联连接次级侧第一上臂U2和次级侧第一下臂/U2的次级侧第一臂电路307连接在次级侧正总线398和次级侧负总线399之间。次级侧第一臂电路307是能够通过次级侧第一上臂U2和次级侧第一下臂/U2的接通/断开切换操作来执行电力转换操作的次级侧第一电力转换电路部(即次级侧U相电力转换电路部)。再者,串联连接次级侧第二上臂V2和次级侧第二下臂/V2的次级侧第二臂电路311与次级侧第一臂电路307并联地连接在次级侧正总线398和次级侧负总线399之间。次级侧第二臂电路311是能够通过次级侧第二上臂V2和次级侧第二下臂/V2的接通/断开切换操作来执行电力转换操作的次级侧第二电力转换电路部(即次级侧V相电力转换电路部)。
[0041]次级线圈302和次级侧磁耦合电抗器304被设置在将次级侧第一臂电路307的中点307m连接到次级侧第二臂电路311的中点311m的桥部分中。更详细地描述该桥部分中的连接关系,次级侧磁耦合电抗器304的次级侧第一电抗器304a的一端连接到次级侧第一臂电路307的中点307m。次级线圈302的一端连接到次级侧第一电抗器304a的另一端。再者,次级侧磁耦合电抗器304的次级侧第二电抗器304b的一端连接到次级线圈302的另一端。此外,次级侧第二电抗器304b的另一端连接到次级侧第二臂电路311的中点311m。注意,次级侧磁耦合电抗器304被配置成包括次级侧第一电抗器304a和次级侧第二电抗器304b,次级侧第二电抗器304b以耦合系数k2磁耦合到次级侧第一电抗器304a。
[0042]中点307m是次级侧第一上臂U2和次级侧第一下臂/U2之间的次级侧第一中间节点。中点311m是次级侧第二上臂V2和次级侧第二下臂/V2之间的次级侧第二中间节点。
[0043]第三输入/输出端口 60b连接到次级侧全桥电路300并且是设置在次级侧正总线398和次级侧负总线399之间的端口。第三输入/输出端口 60b包括端子618和端子620。第四输入/输出端口 60d连接到变压器400的次级侧的中心抽头302m,并且是设置在次级侧负总线399和次级线圈302的中心抽头302m之间的端口。第四输入/输出端口 60d包括端子620和端子622。
[0044]中心抽头302m连接到第四输入/输出端口 60d的高电位侧端子622。中心抽头302m是次级线圈302的第一次级绕组302a和第二次级绕组302b之间的中间连接点。
[0045]在图1中,供电装置101包括传感器部70。传感器部70是检测部,其按检测周期检测第一至第四输入/输出端口 60a、60c、60b和60d中的至少一个端口处的输入/输出值Y,并且将与这样检测到的输入/输出值Y对应的检测值Yd输出到控制部50。检测值Yd可以是通过检测输入/输出电压而获取的检测电压、通过检测输入/输出电流而获取的检测电流、或者通过检测输入/输出功率而获取的检测功率。传感器部70可以安装在供电电路10内部或供电电路10外部。
[0046]传感器部70包括例如,电压检测部,其检测在第一至第四输入/输出端口 60a、60c、60b和60d中的至少一个处呈现的输入/输出电压。例如,传感器部70包括检测端口电压VA和VC中的至少一个作为初级侧电压检测值的初级侧电压检测部,以及检测端口电压VB和VC中的至少一个作为次级侧电压检测值的次级侧电压检测部。
[0047]传感器部70的电压检测部包括例如,监控至少一个端口的输入/输出电压值的电压传感器,以及将与电压传感器监控的输入/输出电压值对应的检测电压输出到控制部50的电压检测电路。
[0048]传感器部70包括例如,电流检测部,其检测流过第一至第四输入/输出端口 60a、60c、60b、60d中的至少一个的输入/输出电流。例如,传感器部70包括检测端口电流Ia和Ic中的至少一个作为初级侧电流检测值的初级侧电流检测部,以及检测端口电流Ib和Id中的至少一个作为次级侧电流检测值的次级侧电流检测部。
[0049]传感器部70的电流检测部包括例如,监控至少一个端口的输入/输出电流值的电流传感器,以及将与电流传感器监控的输入/输出电流值对应的检测电流输出到控制部50的电流检测电路。
[0050]供电装置101包括控制部50。例如,控制部50是包括微计算机的电子电路,该微计算机具有内建的中央处理部(CPU)。控制部50可以安装在供电电路10内部或供电电路10外部。
[0051]控制部50执行供电电路10的电力转换操作的反馈控制,使得第一至第四输入/输出端口 60a、60c、60b、60d中的至少一个的输入/输出值Y的检测值Yd将收敛到针对该端口设定的目标值Yo。例如,目标值Yo是控制部50或者控制部50以外的预定设备基于与每个输入/输出端口连接的每个负载(例如,初级侧低电压系统负载61c等)规定的驱动条件而设定的指令值。目标值Yo用作在端口输出电力时的输出目标值以及在向端口输入电力时的输入目标值。目标值Yo可以是目标电压值、目标电流值或目标功率值。
[0052]控制部50还执行供电电路10的电力转换操作的反馈控制,使得在初级侧转换电路20和次级侧转换电路30之间经由变压器400传送的传送电力P将收敛到设定的目标传送电力Po。传送电力还可被称为电力传送量。目标传送电力还可被称为指令传送电力。
[0053]控制部50可以通过使预定的控制参数X的值变化来执行供电电路10的电力转换操作的反馈控制,并且调整供电电路10的第一至第四输入/输出端口 60a、60c、60b和60d中的每个的输入/输出值Y。两类控制变量,即相位差Φ和占空比D(接通时间δ)可以被引用作为主控制参数X。
[0054]相位差Φ是初级侧全桥电路200和次级侧全桥电路300之间的相同相的电力转换电路之间的切换定时的时滞。占空比D(接通时间δ)是初级侧全桥电路200和次级侧全桥电路300中的各个电力转换电路的切换波形的占空比(接通时间)。
[0055]这两种类型的控制参数X可以被相互独立地控制。控制部50通过使用相位差Φ和占空比D(接通时间δ)执行初级侧全桥电路200和次级侧全桥电路300的占空比控制和/或相位控制来使供电电路10的每个输入/输出端口的输入/输出值Y变化。
[0056]图2是控制部50的框图。控制部50执行初级侧转换电路20中的每个切换器件诸如初级侧第一上臂Ul以及次级侧转换电路30中的每个切换器件诸如次级侧第一上臂U2的切换控制。控制部50包括电力转换模式确定处理部502、相位差Φ确定处理部504、接通时间δ确定处理部506、初级侧切换处理部508和次级侧切换处理部510。例如,控制部50是包括具有内建CPU的微计算机的电子电路。
[0057]例如,电力转换模式确定处理部502基于预定的外部信号(例如,指示任何端口处的目标值Yo和检测值Yd之间的偏差的信号)从下文将描述的供电电路10的电力转换模式A、B、C、…和L(A至L)中确定操作模式。电力转换模式A是转换从第一输入/输出端口 60a输入的电力并且将经转换的电力输出到第二输入/输出端口 60c的模式。电力转换模式B是转换从第一输入/输出端口 60a输入的电力并且将经转换的电力输出到第三输入/输出端口 60b的模式。电力转换模式C是转换从第一输入/输出端口 60a输入的电力并且将经转换的电力输出到第四输入/输出端口 60d的模式。
[0058]电力转换模式D是转换从第二输入/输出端口 60c输入的电力并且将经转换的电力输出到第一输入/输出端口 60a的模式。电力转换模式E是转换从第二输入/输出端口60c输入的电力并且将经转换的电力输出到第三输入/输出端口 60b的模式。电力转换模式F是转换从第二输入/输出端口 60c输入的电力并且将经转换的电力输出到第四输入/输出端口 60d的模式。
[0059]电力转换模式G是转换从第三输入/输出端口 60b输入的电力并且将经转换的电力输出到第一输入/输出端口 60a的模式。电力转换模式H是转换从第三输入/输出端口60b输入的电力并且将经转换的电力输出到第二输入/输出端口 60c的模式。电力转换模式I是转换从第三输入/输出端口 60b输入的电力并且将经转换的电力输出到第四输入/输出端口 60d的模式。
[0060]电力转换模式J是转换从第四输入/输出端口 60d输入的电力并且将经转换的电力输出到第一输入/输出端口 60a的模式。电力转换模式K是转换从第四输入/输出端口60d输入的电力并且将经转换的电力输出到第二输入/输出端口 60c的模式。电力转换模式L是转换从第四输入/输出端口 60d输入的电力并且将经转换的电力输出到第三输入/输出端口 60b的模式。
[0061]相位差Φ确定处理部504设定初级侧转换电路20和次级侧转换电路30之间的切换器件的切换周期操作的相位差Φ以使供电电路10用作DC-DC转换器电路。
[0062]接通时间δ确定处理部506设定初级侧转换电路20和次级侧转换电路30的切换器件的接通时间S以使初级侧转换电路20和次级侧转换电路30分别用作升压/降压电路。
[0063]初级侧切换处理部508基于电力转换模式确定处理部502、相位差Φ确定处理部504和接通时间δ确定处理部506的输出,执行初级侧第一上臂U1、初级侧第一下臂/U1、初级侧第二上臂Vl和初级侧第二下臂/Vl的切换控制。
[0064]次级侧切换处理部510基于电力转换模式确定处理部502、相位差Φ确定处理部504和接通时间δ确定处理部506的输出,执行次级侧第一上臂U2、次级侧第一下臂/U2、次级侧第二上臂V2和次级
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