电力转换装置以及电力转换方法_2

文档序号:9262993阅读:来源:国知局
第1上臂U1与初级侧第1下臂/U1之间的初级侧第1中间节 点,中点211m是初级侧第2上臂VI与初级侧第2下臂/VI之间的初级侧第2中间节点。
[0029] 第1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1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。
[0030] 第1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。
[0031] 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1绕组202a与初级侧第2绕组202b的中间连 接点。
[0032] 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1上臂U2、次级侧第1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1上臂U2、次 级侧第1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。
[0033] 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。
[0034] 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1上臂U2 和次级侧第1下臂/U2串联连接而成的次级侧第1臂电路307。次级侧第1臂电路307是 能够通过次级侧第1上臂U2以及次级侧第1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1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1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)。
[0035] 在将次级侧第1臂电路307的中点307m与次级侧第2臂电路311的中点31lm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1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1电抗器304a的一端。而且,次级侧第1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 311m连接。其中,次级侧磁耦合电抗器304包含次级侧第1电抗器304a、和以耦合系数k2 与次级侧第1电抗器304a磁耦合的次级侧第2电抗器304b而构成。
[0036] 中点307m是次级侧第1上臂U2与次级侧第1下臂/U2之间的次级侧第1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。
[0037] 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。
[0038] 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。
[0039] 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1绕组302a与次级侧第2绕组302b的中间连 接点。
[0040]在图1中,电源装置101具备效率计算部80、初级侧电力计算部81、和次级侧电力 计算部82。
[0041] 初级侧电力计算部81例如对第1输入输出端口 60a中的作为输入输出电压的端 口电压Va、和第2输入输出端口 60c中的作为输入输出电压的端口电压Vc进行检测。另 外,例如初级侧电力计算部81对第1输入输出端口 60a中的作为输入输出电流的端口电流 la、 和第2输入输出端口 60c中的作为输入输出电流的端口电流Ic进行检测。
[0042] 初级侧电力计算部81基于第1输入输出端口 60a以及第2输入输出端口 60c中 的输入输出电压、输入输出电流的检测结果(端口电压Va、端口电压Vc、端口电流Ia、端口 电流Ic)来计算初级侧转换电路20的电力。将由初级侧转换电路20计算出的电力计算值 作为初级侧电力计算值P1。初级侧电力计算部81将初级侧电力计算值P1输出给效率计算 部80。
[0043] 次级侧电力计算部82例如对第3输入输出端口 60b中的作为输入输出电压的端 口电压Vb、和第4输入输出端口 60d中的作为输入输出电压的端口电压Vd进行检测。另 外,例如次级侧电力计算部82对第3输入输出端口 60b中的作为输入输出电流的端口电流 lb、 和第4输入输出端口 60d中的作为输入输出电流的端口电流Id进行检测。
[0044] 次级侧电力计算部82基于第3输入输出端口 60b以及第4输入输出端口 60d中 的输入输出电压、输入输出电流的检测结果(端口电压Vb、端口电压Vd、端口电流lb、端口 电流Id)来计算次级侧转换电路30的电力。将由次级侧转换电路30计算出的电力计算值 作为次级侧电力计算值P2。次级侧电力计算部82将次级侧电力计算值P2输出给效率计算 部80。
[0045] 效率计算部80基于初级侧电力计算值P1、次级侧电力计算值P2来计算效率 n(传输电力的传输效率),并对控制部50输出计算出的效率n。
[0046]例如,在从次级侧转换电路30向初级侧转换电路20传输电力的情况下,效率计算 部80计算出将初级侧电力计算值P1除以次级侧电力计算值P2而得到的值(=初级侧电 力计算值Pi/次级侧电力计算值P2)作为效率n。
[0047]另外,例如在从初级侧转换电路20向次级侧转换电路30传输电力的情况下,效率 计算部80计算出将次级侧电力计算值P2除以初级侧电力计算值P1而得到的值(=次级 侧电力计算值P2/初级侧电力计算值P1)作为效率n。
[0048] 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1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。
[0049] 传感器部70例如具有对在第1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。
[0050] 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。
[0051] 传感器部70例如具有对流入第1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la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lb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。
[0052] 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。
[0053] 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。
[0054] 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1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<i>以及占空比D(导通时间 S)这2种控制变量。
[0055] 相位差巾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S)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)。
[0056] 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<i>以及 占空比D(导通时间S)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
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