电力转换装置和控制该电力转换装置的方法_4

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电压Vb下降到小于预定阈值Vb4时,控制部50以减少匝数Tb 的方式控制开关303的切换操作。作为当端口电压Vb下降到小于阈值Vb4时这样减少匝 数Tb的结果,如图5所示,与当匝数Tb更大时的效率相比,能够改善效率n,并且能够增大 可传送电力Pmax相对于所需电力Po的容限(margin)。
[0107] 与此相反,当例如检测到端口电压Vb增加到大于预定阈值Vb4时,控制部50以增 加匝数Tb的这种方式控制开关303的切换操作。作为当端口电压Vb增加到大于阈值Vb4 时这样增加匝数Tb的结果,如图5所示,与当匝数Tb较小时的效率相比,能够改善效率n, 同时确保可传送电力Pmax相对于所需电力Po的容限。
[0108] 阈值Vb4被设置为各个效率n之间的幅度关系由于匝数Tb的增加和减少而反转 的电压。
[0109] 例如,开关303可以根据控制部50基于公式1计算的可传送电力Pmax切换匝数 Tb。通过根据可传送电力Pmax这样切换西数Tb,即使当端口电压Va与端口电压Vb之间的 电压比变化时,也能有效地传送足够的传送电力P。
[0110] 例如,当检测到控制部50根据公式1计算的可传送电力Pmax已下降到小于预定 阈值(例如,所需功率Po)时,控制部50以减少匝数Tb的这种方式控制开关303的切换操 作。控制部50可以通过例如检测端口电压Vb已下降到小于预定阈值Vb3 (<Vb4)来检测 可传送电力已下降到小于预定阈值(例如,所需功率Po)。作为当可传送电力Pmax下降到 小于所需电力Po时减少匝数Tb的结果,如图5所示,与当匝数Tb较大时的效率相比,能够 改善效率n,并且能够增大可传送电力Pmax相对于所需电力Po的容限。
[0111] 在图1中,开关303通过从次级线圈302的多个抽头305和306当中选择中点 307m的连接目的地来改变绕组匝数比N。例如,能够通过由开关303选择抽头306作为中 点307m的连接目的地来减小绕组匝数比N,这是因为与选择抽头305的情况相比,能够减少 匝数Tb。与此相比,能够通过由开关303选择抽头305作为中点307m的连接目的地来增大 绕组匝数比N,这是因为与选择抽头306的情况相比,能够增加匝数Tb。
[0112] 通过利用开关303选择抽头305作为中点307m的连接目的地,能够将匝数Tb切 换为次级线圈302的总匝数(在图1的情况下,为第一次级绕组302a的匝数与第二次级绕 组302b的匝数的总和)。另一方面,通过利用开关303选择抽头306作为中点307m的连接 目的地,能够将匝数Tb切换为小于次级线圈302的总匝数的匝数(在图1的情况下,为第 二次级绕组302b的匝数)。
[0113] 绕组匝数比N在中点307m的连接目的地为抽头305时由"(次级线圈302的总匝 数)八初级线圈202的总匝数)"来表达以及在中点307111的连接目的地为抽头306时由 "(第二次级线圈302b的匝数V(初级线圈202的总匝数)"来表达。注意,初级线圈202 的总匝数在图1的情况下为第一初级绕组202a的匝数与第二初级绕组202b的匝数的总 和。
[0114] 图6是示出切换匝数Tb的方法的一个示例的流程图。
[0115] 在步骤S10中,控制部50确定可传送电力Pmax与所需电力Po之间的幅度关系, 以根据可传送电力Pmax切换匝数Tb。
[0116] 当例如基于端口电压Vb的检测值来确定可传送电力Pmax小于所需电力Po时(例 如,在图5中,当检测到端口电压Vb小于阈值Vb3时),控制部50可以通过减少匝数Tb来 将可传送电力Pmax增加到大于所需电力Po,并且与匝数Tb较大的情况相比提高效率n。 另一方面,当基于端口电压Vb的检测值确定例如可传送电力Pmax大于所需电力Po时,控 制部50执行步骤S20。
[0117] 在步骤S20中,控制部50确定电压比(Vb/Va)与绕组匝数比N之间的幅度关系 (也就是说,端口电压Vb和绕组匝数比N与端口电压Va的乘积(NXVa)之间的幅度关系), 以根据端口电压Va与端口电压Vb之间的电压比(Vb/Va)切换匝数Tb。
[0118] 当基于端口电压Va和Vb的检测值确定例如电压比(Vb/Va)由于端口电压Vb的 减小或者端口电压Va的增大而小于绕组匝数比N时(例如,在图5中,当确定端口电压Vb 大于或等于阈值Vb3且小于阈值Vb4时),控制部50可以通过例如减小匝数Tb来确保可传 送电力Pmax大于所需电力Po,并且与匝数Tb较大的情况相比提高效率n。
[0119] 另一方面,当基于端口电压Va和Vb的检测值确定例如电压比(Vb/Va)由于端口 电压Vb的增大或端口电压Va的减小而大于绕组匝数比N时(例如,在图5中,当确定端口 电压Vb大于或等于阈值Vb4时),控制部50可以通过例如增加匝数Tb来确保可传送电力 Pmax大于所需电力Po,并且与匝数Tb较小的情况相比提高效率n。
[0120] 图7是示出当切换匝数Tb时控制每个全桥电路的方法的一个示例的流程图。
[0121] 在步骤S40中,控制部50在使用开关303将中点307m的连接目的地切换为抽头 305或抽头306之前执行步骤S30。在步骤S30中,控制部50对初级侧第一臂电路207和 初级侧第二臂电路211的切换状态执行同相切换控制,并且还控制次级侧第一臂电路307 和次级侧第二臂电路311的切换状态以关断它们。
[0122] 如图8所示,控制部50通过将U1与VI之间的相位差a设置为零来执行初级侧 第一臂电路207和初级侧第二臂电路211的切换状态的同相切换控制。在图8中,U1示出 初级侧第一上臂U1的接通/关断波形,以及VI示出初级侧第一上臂VI的接通/关断波 形。初级侧第一下臂/U1和初级侧第二下臂/VI(未示出)各自的接通/关断波形分别是 从对初级侧第一上臂U1和初级侧第二上臂VI各自的接通/关断波形进行反转来获取的。 注意,优选的是设置上臂的接通/关断波形与下臂的接通/关断波形之间的死区时间以避 免贯通由于上臂和下臂两者同时接通而另外流动的电流。在图8中,高电平表示接通状态, 以及低电平表示关断状态。
[0123] 另一方面,控制部50通过控制次级侧第一上臂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以使其关断,来控制次级侧第一臂电路307和次级侧第二 臂电路311的切换状态以使其关断。
[0124] 通过步骤S30,从中点207m流向第一初级绕组202a的电流il以及从中点211m流 向第二初级绕组202b的电流i2变得彼此相等。结果,消除了变压器400的磁通变化,并且 在次级线圈302的两端之间没有出现电压。在次级线圈302的两端之间没有出现电压的时 间段期间,能够断开中点307m与次级线圈302的抽头之间的连接。
[0125] 此外,通过步骤S30,即使相位差a为零,控制部也能够继续使得初级侧全桥电路 200起到升压电路或降压电路的作用的状态。因而,能够确保在第一输入/输出端口 60a与 第二输入/输出端口 60c之间的电力互换。
[0126] 在步骤S40中,控制部50通过经由步骤S30在次级线圈302的两端之间没有出现 电压的时间段期间控制开关303的切换操作,将中点307m的连接目的地切换为抽头305或 抽头306。因此,能够确定地切换匝数Tb。
[0127] 例如,在抽头305和306中的抽头305与中点307m连接的状态下,开关303在切 断抽头305与中点307m的连接之后将另一抽头306与中点307m连接。与此相反,在抽头 305和306中的抽头306与中点307m连接的状态下,开关303在切断抽头306与中点307m 的连接之后将另一抽头305与中点307m连接。
[0128] 在步骤S40中完成切换抽头之后,控制部50对初级侧全桥电路200和次级侧全桥 电路300重启步骤S50中的图3所示的正常切换控制。
[0129] 图9是示出作为电力转换装置的另一实施例的电源装置102的配置示例的框图。 将省略对与上述配置示例相同的配置和有益效果的重复描述。
[0130] 在图9的情况下,次级侧第一臂电路307具有并联的臂电路部307a以及臂电路部 307b,臂电路部307a具有与次级线圈302的抽头305连接的中点305m,臂电路部307b具有 与次级线圈302的另一抽头306连接的中点306m。在这种情况下,臂电路部307a和臂电路 部307b选择性地起到切换电路的作用,该切换电路对次级侧第一臂电路307的中点与次级 侧第二臂电路311的中点311m之间的次级线圈302的绕组的匝数Tb进行切换。
[0131] 臂电路部307a包括设置在中点305m的高侧的一对上臂U21和U22以及设置在中 点305m的下侧的一对下臂/U21和/U22。上臂U21和U22相互并联连接,此外,下臂/U21 和/U22相互并联连接。
[0132] 臂电路部307b包括设置在中点306m的高侧的一对上臂U23和U24以及设置在中 点306m的下侧的一对下臂/U23和/U24。上臂U23和U24相互并联连接,此外,下臂/U23 和/U24相互并联连接。
[0133] 包括在臂电路部307a和307b中的各个臂是例如开关装置,诸如M0SFET。
[0134] 控制部50分别连续地关断臂U23、U24、/U23和/U24,以增加在次级侧第一臂电路 307的中点与次级侧第二臂电路311的中点311m之间的次级线圈302的绕组的匝数Tb。通 过分别连续地关断臂U23、U24、/U23和/U24,能够使得抽头306为开放端。因而,能够将匝 数Tb切换为中点305m与中点311m之间的次级线圈302的总匝数。
[0135] 另外,当增加匝数Tb时,控制部50可以通过分别连续接通臂U22和/U22来使得 臂U22和/U22分别起到图1所示的二极管87和88的作用。
[0136] 因此,在图9中,控制部50可以通过在连续地关断U23、U24、/U23和/U24并且连 续地接通U22和/U22的状态下执行U21和/U21的接通/关断控制,在增加匝数Tb的状态 下对传送电力P进行传送。
[0137] 另一方面,控制部50分别连续地关断臂U21、U22、/U21和/U22以减少次级侧第 一臂电路307的中点与次级侧第二臂电路311的中点311m之间的次级线圈302的绕组的 匝数Tb。通过分别连续地关断臂U21、U22、/U21和/U22,能够使得抽头305为开放端。因 此,能够将匝数Tb切换为中点306m与中点311m之间的第二次级线圈302b的匝数。
[0138] 另外,当减少匝数Tb时,控制部50可以通过分别连续地接通臂U24和/U24来使 得臂U24和/U24分别起到图1所示的二极管87和88的作用。
[0139] 因此,在图9中,控制部50可以通过在连续地关断U21、U22、/U21和/U22并且连 续地接通U24和/U24的状态下执行U23和/U23的接通/关断控制,在减少匝数Tb的状态 下对传送电力P进行传送。
[0140] 因而,控制部50可以通过当关断起到用于切换匝数Tb的切换电路的作用的臂电 路部307b中的所有臂时执行臂电路部307a的切换操作(也就是说,在连续地接通U22和 /U22的状态下U21和/U21的接通/关断控制)来调整上述相位差由(参见图3)。另一方 面,控制部50可以通过当关断起到用于切换匝数Tb的切换电路的作用的臂电路部307a中 的所有臂时执行臂电路部307b的切换操作(也就是说,在连续地接通U24和/U24的状态 下对U23和/U23的接通/关断控制),调整上述相位差由u。
[0141] 另外,通过如图9所示分别提供用于次级线圈的抽头的臂电路部,能够小型化起 到切换匝数Tb的切换电路的部分,同时避免效率n的降低。
[0142] 图10是示出作为电力转换装置的又一实施例的电源装置103的配置示例的框图。 将省略对与上述配置示例相同的配置和有益效果的重复描述。
[0143] 在图10的情况下,例如,电源装置103具有次级侧高压系统负载61b和主电池 (即,推进电池或牵引电池)62b所
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