电力转换装置以及电力转换方法_2

文档序号:9262991阅读:来源:国知局
与初级侧磁耦合电抗器204的初级侧第I电抗器204a的一端连接。而且,初级侧第I电抗器204a的另一端与初级侧线圈202的一端连接。并且,初级侧线圈202的另一端与初级侧磁耦合电抗器204的初级侧第2电抗器204b的一端连接。然后,初级侧第2电抗器204b的另一端与初级侧第2臂电路211的中点211m连接。其中,初级侧磁耦合电抗器204包含初级侧第I电抗器204a、和以耦合系数kl与初级侧第I电抗器204a磁耦合的初级侧第2电抗器204b而构成。
[0033]中点207m是初级侧第I上臂Ul与初级侧第I下臂/Ul之间的初级侧第I中间节点,中点211m是初级侧第2上臂Vl与初级侧第2下臂/Vl之间的初级侧第2中间节点。
[0034]第I输入输出端口 60a是设置在初级侧正极母线298与初级侧负极母线299之间的端口。第I输入输出端口 60a包含端子613和端子614而构成。第2输入输出端口 60c是设置在初级侧负极母线299与初级侧线圈202的中央抽头202m之间的端口。第2输入输出端口 60c包含端子614和端子616而构成。
[0035]第I输入输出端口 60a的端口电压Va以及第2输入输出端口 60c的端口电压Vc取决于初级侧低电压级电源62c的电压而变动。
[0036]中央抽头202m与第2输入输出端口 60c的高电位侧的端子616连接。中央抽头202m是被构成为初级侧线圈202的初级侧第I绕组202a与初级侧第2绕组202b的中间连接点。
[0037]次级侧转换电路30是包含次级侧全桥电路300、第3输入输出端口 60b、以及第4输入输出端口 60d而构成的次级侧电路。次级侧全桥电路300是包含变压器400的次级侧线圈302、次级侧磁耦合电抗器304、次级侧第I上臂U2、次级侧第I下臂/U2、次级侧第2上臂V2、以及次级侧第2下臂/V2而构成的次级侧电力转换部。这里,次级侧第I上臂U2、次级侧第I下臂/U2、次级侧第2上臂V2、以及次级侧第2下臂/V2分别是例如包含N沟道型的MOSFET、和作为该MOSFET的寄生元件的体二极管而构成的开关元件。也可以与该MOSFET以并联方式追加连接二极管。
[0038]次级侧全桥电路300具有与第3输入输出端口 60b的高电位侧的端子618连接的次级侧正极母线398、和与第3输入输出端口 60b以及第4输入输出端口 60d的低电位侧的端子620连接的次级侧负极母线399。
[0039]在次级侧正极母线398与次级侧负极母线399之间,安装有将次级侧第I上臂U2和次级侧第I下臂/U2串联连接而成的次级侧第I臂电路307。次级侧第I臂电路307是能够通过次级侧第I上臂U2以及次级侧第I下臂/U2的接通断开的开关动作进行电力转换动作的次级侧第I电力转换电路部(次级侧U相电力转换电路部)。并且,在次级侧正极母线398与次级侧负极母线399之间,与次级侧第I臂电路307并联安装有将次级侧第2上臂V2和次级侧第2下臂/V2串联连接而成的次级侧第2臂电路311。次级侧第2臂电路311是能够通过次级侧第2上臂V2以及次级侧第2下臂/V2的接通断开的开关动作进行电力转换动作的次级侧第2电力转换电路部(次级侧V相电力转换电路部)。
[0040]在将次级侧第I臂电路307的中点307m与次级侧第2臂电路311的中点31 Im连接的桥接部分,设置有次级侧线圈302和次级侧磁耦合电抗器304。若对桥接部分更详细说明连接关系,则次级侧第I臂电路307的中点307m连接次级侧磁耦合电抗器304的次级侧第I电抗器304a的一端。而且,次级侧第I电抗器304a的另一端连接次级侧线圈302的一端。并且,次级侧线圈302的另一端与次级侧磁耦合电抗器304的次级侧第2电抗器304b的一端连接。然后,次级侧第2电抗器304b的另一端与次级侧第2臂电路311的中点31Im连接。其中,次级侧磁耦合电抗器304包含次级侧第I电抗器304a、和以耦合系数k2与次级侧第I电抗器304a磁耦合的次级侧第2电抗器304b而构成。
[0041]中点307m是次级侧第I上臂U2与次级侧第I下臂/U2之间的次级侧第I中间节点,中点311m是次级侧第2上臂V2与次级侧第2下臂/V2之间的次级侧第2中间节点。
[0042]第3输入输出端口 60b是设置在次级侧正极母线398与次级侧负极母线399之间的端口。第3输入输出端口 60b包含端子618与端子620而构成。第4输入输出端口 60d是被设置在次级侧负极母线399与次级侧线圈302的中央抽头302m之间的端口。第4输入输出端口 60d包含端子620和端子622而构成。
[0043]第3输入输出端口 60b的端口电压Vb以及第4输入输出端口 60d的端口电压Vd取决于次级侧低电压级电源62b的电压而变动。
[0044]中央抽头302m与第4输入输出端口 60d的高电位侧的端子622连接。中央抽头302m是被构成为次级侧线圈302的次级侧第I绕组302a与次级侧第2绕组302b的中间连接点。
[0045]在图1中,电源装置101具备传感器部70。传感器部70是以规定的检测周期检测第I至第4输入输出端口 60a、60c、60b、60d的至少一个端口中的输入输出值Y,将与该检测出的输入输出值Y对应的检测值Yd输出至控制部50的检测单元。检测值Yd可以是检测输入输出电压而得到的检测电压,也可以是检测输入输出电流而得到的检测电流,还可以是检测输入输出电力而得到的检测电力。传感器部70可以设于电源电路10的内部,也可以设于外部。
[0046]传感器部70例如具有对在第I至第4输入输出端口 60a、60c、60b、60d的至少一个端口产生的输入输出电压进行检测的电压检测部。传感器部70例如具有:初级侧电压检测部,其将输入输出电压Va和输入输出电压Vc的至少一方检测电压作为初级侧电压检测值输出;以及次级侧电压检测部,其将输入输出电压Vb和输入输出电压Vd的至少一方检测电压作为次级侧电压检测值输出。
[0047]传感器部70的电压检测部具有例如监控至少一个端口的输入输出电压值的电压传感器、以及将与被该电压传感器监控的输入输出电压值对应的检测电压输出至控制部50的电压检测电路。
[0048]传感器部70例如具有对流入第I至第4输入输出端口 60a、60c、60b、60d的至少一个端口的输入输出电流进行检测的电流检测部。传感器部70例如具有:初级侧电流检测部,其将输入输出电流Ia和输入输出电流Ic的至少一方检测电流作为初级侧电流检测值输出;以及次级侧电流检测部,其将输入输出电流Ib和输入输出电流Id的至少一方检测电流作为次级侧电流检测值输出。
[0049]传感器部70的电流检测部例如具有监控至少一个端口的输入输出电流值的电流传感器、以及将与被该电流传感器监控的输入输出电流值对应的检测电流输出至控制部50的电流检测电路。
[0050]在图1中,电源装置101具备升降压Drac转换器80。
[0051]升降压ECDC转换器80在第I输入输出端口 60a中的输入输出电压(端口电压Va)与第3输入输出端口 60b中的输入输出电压(端口电压Vb)的电压比M从基准值偏离规定值以上的情况下进行工作。另外,升降压DCDC转换器80在电压比M未从基准值偏离规定值以上的情况下不工作。即,升降压D⑶C转换器80基于电压比M来工作或者不工作。
[0052]其中,基准值是指端口电压Va与端口电压Vb均衡(端口电压Va:端口电压Vb =1:N(其中,N是变压器400的匝数比))、在初级侧转换电路20与次级侧转换电路30之间传输所希望的电力的情况下的电压比( = N)。另外,规定值是指不使在初级侧转换电路20与次级侧转换电路30之间传输的电力降低而允许电压比M从基准值( = N)偏离的极限的值。
[0053]例如,若电压比M满足基准值土规定值((基准值一规定值)< 电压比M< (基准值+规定值)),则由于端口电压Vb保持规定范围内的值,所以传输电力不降低。例如,若电压比M偏离规定值以上(电压比MS (基准值一规定值)、或者(基准值+规定值)< 电压比M),则由于端口电压Vb不保持规定范围内的值,所以传输电力降低。
[0054]电源装置101具备控制部50。控制部50例如是具备内置CPU的微机的电子电路。控制部50可以设于电源电路10的内部也可以设于外部。
[0055]控制部50能够通过使规定的控制参数X的值变化,来对由电源电路10进行的电力转换动作进行反馈控制,调整电源电路10的第I至第4各输入输出端口 60a、60c、60b、60d中的输入输出值Y。作为主要的控制参数X,可列举相位差Φ以及占空比D (导通时间δ )这2种控制变量。
[0056]相位差φ是在初级侧全桥电路200与次级侧全桥电路300之间相同相的电力转换电路部间的开关定时的偏差(时滞)。占空比D(导通时间δ)是构成于初级侧全桥电路200以及次级侧全桥电路300的各电力转换电路部中的开关波形的占空比(导通时间)。
[0057]这2个控制参数X能够被相互独立地控制。控制部50通过使用了相位差Φ以及占空比D(导通时间δ)的初级侧全桥电路200以及次级侧全桥电路300的占空比控制以及/或者相位控制,来使电源电路10的各输入输出端口中的输入输出值Y变化。
[0058]控制部50反馈控制电源电路10的电力转换动作,以使相位差Φ或者占空比D变化为第I至第4输入输出端口 60a、60c、60b、60d的至少一个端口中的输入输出值Y的检测值Yd收敛于对该端口设定的目标值Yo的值。目标值Yo例如是基于对与各输入输出端口连接的每个负载(例如,初级侧低电压级负载61c等)规定的驱动条件,由控制部50或者控制部50以外的规定
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