电力转换装置以及电力转换方法_3

文档序号:9262991阅读:来源:国知局
的装置设定的指令值。目标值Yo在从端口输出电力时作为输出目标值发挥作用,在将电力输入至端口时作为输入目标值发挥作用,可以是目标电压值,也可以是目标电流值,还可以是目标电力值。
[0059]另外,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变化为在初级侧转换电路20与次级侧转换电路30之间经由变压器400传输的传输电力P收敛于所设定的目标传输电力的值。传输电力也被称为电力传输量。目标传输电力例如是基于任意一个端口中的检测值Yd与目标值Yo的偏差,由控制部50或者控制部50以外的规定的装置设定的指令值。
[0060]控制部50检测端口电压Va、端口电压Vb,监视电压比M(端口电压Va与端口电压Vb之比),使升降压DCDC转换器80工作或者不工作,控制在初级侧转换电路20与次级侧转换电路30之间传输的传输电力。
[0061 ] 例如,在电压比M从基准值偏离规定值以上的情况下,控制部50使升降压D⑶C转换器80工作。而且,控制部50对端口电压Vb进行变更,保持为规定范围内的值。
[0062]由此,电源装置101能够将电压比M保持为大致恒定(允许范围内的值:(基准值一规定值)< 电压比M < (基准值+规定值)),抑制在初级侧转换电路20与次级侧转换电路30之间传输的电力的降低。其中,该允许范围能够按每个电源装置101任意设定。
[0063]图2是控制部50的框图。控制部50是具有进行初级侧转换电路20的初级侧第I上臂Ul等各开关元件与次级侧转换电路30的次级侧第I上臂U2等各开关元件的开关控制的功能的控制部。控制部50包含电力转换模式决定处理部502、相位差Φ决定处理部504、导通时间δ决定处理部506、初级侧开关处理部508、以及次级侧开关处理部510等而构成。控制部50例如是具备了内置CPU的微机的电子电路。
[0064]电力转换模式决定处理部502例如基于规定的外部信号(例如,表示任意一个端口中的检测值Yd与目标值Yo的偏差的信号),从以下所述的电源电路10的电力转换模式A?L中选择并决定动作模式。电力转换模式具有对从第I输入输出端口 60a输入的电力进行转换并输出至第2输入输出端口 60c的模式A、对从第I输入输出端口 60a输入的电力进行转换并输出至第3输入输出端口 60b的模式B、以及对从第I输入输出端口 60a输入的电力进行转换并输出至第4输入输出端口 60d的模式C。
[0065]而且,具有对从第2输入输出端口 60c输入的电力进行转换并输出至第I输入输出端口 60a的模式D、对从第2输入输出端口 60c输入的电力进行转换并输出至第3输入输出端口 60b的模式E、以及对从第2输入输出端口 60c输入的电力进行转换并输出至第4输入输出端口 60d的模式F。
[0066]并且,具有对从第3输入输出端口 60b输入的电力进行转换并输出至第I输入输出端口 60a的模式G、对从第3输入输出端口 60b输入的电力进行转换并输出至第2输入输出端口 60c的模式H、以及对从第3输入输出端口 60b输入的电力进行转换并输出至第4输入输出端口 60d的模式I。
[0067]还有对从第4输入输出端口 60d输入的电力进行转换并输出至第I输入输出端口60a的模式J、对从第4输入输出端口 60d输入的电力进行转换并输出至第2输入输出端口60c的模式K、以及对从第4输入输出端口 60d输入的电力进行转换并输出至第3输入输出端口 60b的模式L。
[0068]相位差φ决定处理部504为了使电源电路10作为DC — DC转换器电路发挥作用,具有设定初级侧转换电路20与次级侧转换电路30之间的开关元件的开关周期运动的相位差Φ的功能。
[0069]导通时间δ决定处理部506为了使初级侧转换电路20和次级侧转换电路30分别作为升降压电路发挥作用,具有设定初级侧转换电路20与次级侧转换电路30的开关元件的导通时间S的功能。
[0070]初级侧开关处理部508具有基于电力转换模式决定处理部502、相位差Φ决定处理部504、以及导通时间δ决定处理部506的输出,来开关控制初级侧第I上臂U1、初级侧第I下臂/U1、初级侧第2上臂V1、以及初级侧第2下臂/Vl的各开关元件的功能。
[0071]次级侧开关处理部510具有基于电力转换模式决定处理部502、相位差Φ决定处理部504、以及导通时间δ决定处理部506的输出,来开关控制次级侧第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的各开关元件的功能。
[0072]控制部50并不局限于图2所示的处理,能够进行为了控制在初级侧转换电路20与次级侧转换电路30之间传输的传输电力所需的各种处理。
[0073]<电源装置101的动作>
[0074]使用图1以及图2,对上述电源装置101的动作进行说明。例如,在被输入了请求使电源电路10的电力转换模式作为模式F进行动作的外部信号的情况下,控制部50的电力转换模式决定处理部502将电源电路10的电力转换模式决定为模式F。此时,输入至第2输入输出端口 60c的电压通过初级侧转换电路20的升压功能被升压,该升压后的电压的电力通过电源电路10的作为DC - DC转换器电路的功能被传输至第3输入输出端口 60b侦牝并且,通过次级侧转换电路30的降压功能被降压并从第4输入输出端口 60d输出。
[0075]这里,对初级侧转换电路20的升降压功能进行详细说明。若着眼于第2输入输出端口 60c与第I输入输出端口 60a,则第2输入输出端口 60c的端子616经由初级侧第I绕组202a和与初级侧第I绕组202a串联连接的初级侧第I电抗器204a与初级侧第I臂电路207的中点207m连接。而且,由于初级侧第I臂电路207的两端与第I输入输出端口 60a连接,所以在第2输入输出端口 60c的端子616与第I输入输出端口 60a之间安装有升降压电路。
[0076]并且,第2输入输出端口 60c的端子616经由初级侧第2绕组202b和与初级侧第2绕组202b串联连接的初级侧第2电抗器204b与初级侧第2臂电路211的中点211m连接。而且,由于初级侧第2臂电路211的两端与第I输入输出端口 60a连接,所以在第2输入输出端口 60c的端子616与第I输入输出端口 60a之间并联安装有升降压电路。其中,由于次级侧转换电路30是具有与初级侧转换电路20几乎相同的结构的电路,所以在第4输入输出端口 60d的端子622与第3输入输出端口 60b之间并联连接有2个升降压电路。因此,次级侧转换电路30与初级侧转换电路20同样地具有升降压功能。
[0077]接下来,对电源电路10的作为DC - DC转换器电路的功能进行详细说明。若着眼于第I输入输出端口 60a和第3输入输出端口 60b,则第I输入输出端口 60a与初级侧全桥电路200连接,第3输入输出端口 60b与次级侧全桥电路300连接。而且,通过设置于初级侧全桥电路200的桥接部分的初级侧线圈202与设置于次级侧全桥电路300的桥接部分的次级侧线圈302以耦合系数kT磁耦合,使得变压器400作为匝数1:N的中央抽头式变压器发挥作用。因此,通过调整初级侧全桥电路200与次级侧全桥电路300中的开关元件的开关周期运动的相位差Φ,能够对输入至第I输入输出端口 60a的电力进行转换并传输至第3输入输出端口 60b,或者对输入至第3输入输出端口 60b的电力进行转换并传输至第I输入输出端口 60a。
[0078]图3是表示通过控制部50的控制使构成于电源电路10的各臂接通断开的开关波形的时序图的图。在图3中,Ul是初级侧第I上臂Ul的接通断开波形,Vl是初级侧第2上臂Vl的接通断开波形,U2是次级侧第I上臂U2的接通断开波形,V2是次级侧第2上臂V2的接通断开波形。初级侧第I下臂/U1、初级侧第2下臂/V1、次级侧第I下臂/U2、次级侧第2下臂/V2的接通断开波形分别是将初级侧第I上臂U1、初级侧第2上臂V1、次级侧第I上臂U2、次级侧第2上臂V2的接通断开波形反转后的波形(省略图示)。此外,也可以在上下臂的两个接通断开波形间设置死区时间,以便通过上下臂双方接通而不流动贯通电流。另外,在图3中,高电平表示接通状态,低电平表示断开状态。
[0079]这里,通过变更U1、V1、U2以及V2的各导通时间δ,能够变更初级侧转换电路20与次级侧转换电路30的升降压比。例如,通过使U1、V1、U2以及V2的各导通时间δ相互相等,能够使初级侧转换电路20的升降压比与次级侧转换电路30的升降压比相等。
[0080]为了初级侧转换电路20与次级侧转换电路30的升降压比相互相等,导通时间δ决定处理部506使U1、V1、U2以及V2的各导通时间δ相互相等(各导通时间δ =初级侧导通时间δ 11 =次级侧导通时间δ 12 =时间值β )。
[0081]初级侧转换电路20的升降压比由占据构成于初级侧全桥电路200的开关元件(臂)的开关周期T的导通时间δ的比例即占空比D来决定。同样,次级侧转换电路30的升降压比由占据构成于次级侧全桥电路300的开关元件(臂)的开关周期T的导通时间δ的比例即占空比D来决定。初级侧转换电路20的升降压比是第I输入输出端口 60a与第2输入输出端口 60c之间的变压比,次级侧转换电路30的升降压比是第3输入输出端口 60b与第4输入输出端口 60d之间的变压比。
[0082]因此,例如表示为初级侧转换电路20的升降压比=第2输入输出端口 60c的电压/第I输入输出端口 60a的电压=δ 11/Τ = β/Τ、次级侧转换电路30的升降压比=第4输入输出端口 60d的电压/第3输入输出端口 60b的电压=δ 12/Τ = β/Τ。即,初级侧转换电路20与次级侧转换电
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