Dc/dc变换器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及通过变压器将初级侧与次级侧绝缘的DC/DC变换器，尤其涉及在两个直流电源之间能够双方向传送电力的DC/DC变换器。
【背景技术】
[0002]现有的双方向DC/DC变换器具有:插入于变压器的初级绕组的一端与第1电压正极端子间的第1开关；插入于初级绕组的一端与第1电压负极端子间的第2开关；插入于初级绕组的另一端与第1电压的正极端子间的第3开关；插入于初级绕组的另一端与第1电压负极端子间的第4开关；线圈；插入于线圈的一端与第2电压正极端子间的第5开关；插入于线圈的一端与第2电压负极端子间的第6开关；插入于次级绕组的一端与线圈的另一端间的第7开关；插入于次级绕组的一端与第2电压负极端子间的第8开关；插入于次级绕组的另一端与线圈的另一端间的第9开关；插入于次级绕组的另一端与第2电压负极端子间的第10开关(例如，参照专利文献1)。
[0003]另外，基于现有的另一例子的双方向DC/DC变换器具备将连接于第1电源的电压型全桥电路与连接于第2电源的电流型开关(Switching)电路连接起来的变压器。而且，电压型全桥电路的各开关(Switching)元件分别连接有缓冲电容器，变压器的初级绕组、谐振电抗器以及谐振电容器串联连接。另外，由开关元件、钳位电容器构成的电压钳位电路连接于电流型开关电路(例如，参照专利文献2)。
[0004]专利文献1:日本特开2009-177940号公报
[0005]专利文献2:日本特开2009-55747号公报
[0006]在上述专利文献1那样的双方向DC/DC变换器中，在变压器的两侧配置开关(Switching)电路，在次级侧的开关电路的后级另行设置升压斩波电路。而且，针对无法通过初级侧、次级侧的电压与变压器的绕组比来设定的电压范围，通过升压斩波电路进行升压动作而调整至目标电压。因此，出现了与升压斩波电路相应的、部件数量增加且损耗增加之类的问题。
[0007]另外，在上述专利文献2中，通过使用零电压开关(Switching)的控制来降低开关(Switching)损耗，但是，当电力移动方向反转时，出现了无法进行零电压开关而导致开关损耗增大的问题。
[0008]并且，在专利文献1、2中，由于在初级侧与次级侧结构不同，因此即使电力传送方向反转也无法简单地使控制反转，由于直到控制切换为止的时间延迟，输出电压过大地上升或下降，难以获得稳定的输出。
【发明内容】
[0009]本发明为了解决上述的问题而完成，其目的在于提供一种DC/DC变换器，不另行设置升压电路而能够通过简易的电路结构在宽电压范围中双方向进行电力传送，而且能够同时实现低损耗化。进而，本发明的目的还在于，即使针对电力传送方向的变化、急剧的负载变动，也能够进行迅速追随而稳定地输出的控制。
[0010]本发明的DC/DC变换器进行第1直流电源与第2直流电源之间的双方向的电力传送。该DC/DC变换器具备:变压器；第1变换器部，由全桥电路构成，连接于所述第1直流电源与所述变压器的第1绕组之间，在直流/交流间双方向进行电力变换，该全桥电路基于2个桥电路，该2个桥电路分别具备连接有逆并联二极管和并联电容器的多个半导体开关元件；第2变换器部，由全桥电路构成，连接于所述第2直流电源与所述变压器的第2绕组之间，在直流/交流间双方向进行电力变换，该全桥电路基于2个桥电路，该2个桥电路分别具备连接有逆并联二极管和并联电容器的多个半导体开关元件；第1电抗器、第2电抗器，与所述第1变换器部、所述第2变换器部的各交流输入输出线连接；以及控制电路，对所述第1变换器部、第2变换器部内的各所述半导体开关元件进行驱动控制，从而对所述第1变换器部和第2变换器部进行控制。并且，在从所述第1直流电源向所述第2直流电源的第1电力传送中，所述控制电路控制成使构成作为所述第2变换器部的一个桥电路的第2桥电路的各所述半导体开关元件全部为截止状态，并且利用所述第1电抗器，使所述第1变换器部内的各所述半导体开关元件进行零电压开关，并且所述控制电路控制成在所述第2直流电源的电压高于所述变压器的所述第2绕组中产生的电压时，使用所述第2电抗器使所述第2变换器部进行升压动作，在从所述第2直流电源向所述第1直流电源的第2电力传送中，所述控制电路控制成使构成作为所述第1变换器部的一个桥电路的第1桥电路的各所述半导体开关元件全部为截止状态，并且利用所述第2电抗器，使所述第2变换器部内的各所述半导体开关元件进行零电压开关，并且所述控制电路控制成在所述第1直流电源的电压高于所述变压器的所述第1绕组中产生的电压时，使用所述第1电抗器使所述第1变换器部进行升压动作。
[0011]根据上述DC/DC变换器，能够通过简易的电路结构在宽电压范围中双方向进行电力传送。另外，不管电力传送方向如何都能够进行零电压开关，并且部件数量少，从而能够实现损耗降低。
[0012]另外，上述DC/DC变换器成为隔着变压器而对称的电路结构，能够以简单的控制实现双方向的电力传送，并且防止变压器电流的逆流，能够实现进一步的损耗降低和变压器的小型化。
【附图说明】
[0013]图1是基于本发明的实施方式1的蓄电池充放电装置的电路构成图。
[0014]图2是基于本发明的实施方式1的蓄电池充放电装置的充电时的控制框图。
[0015]图3是基于本发明的实施方式1的蓄电池充放电装置的升压充电时的驱动信号波形图。
[0016]图4是对基于本发明的实施方式1的蓄电池充放电装置的升压充电动作进行说明的电流路径图。
[0017]图5是对基于本发明的实施方式1的蓄电池充放电装置的升压充电动作进行说明的电流路径图。
[0018]图6是对基于本发明的实施方式1的蓄电池充放电装置的升压充电动作进行说明的电流路径图。
[0019]图7是对基于本发明的实施方式1的蓄电池充放电装置的升压充电动作进行说明的电流路径图。
[0020]图8是对基于本发明的实施方式1的蓄电池充放电装置的升压充电动作进行说明的电流路径图。
[0021]图9是对基于本发明的实施方式1的蓄电池充放电装置的升压充电动作进行说明的图。
[0022]图10是对基于本发明的实施方式1的蓄电池充放电装置的升压充电动作进行说明的电流路径图。
[0023]图11是对基于本发明的实施方式1的蓄电池充放电装置的升压充电动作进行说明的电流路径图。
[0024]图12是对基于本发明的实施方式1的蓄电池充放电装置的升压充电动作进行说明的电流路径图。
[0025]图13是对基于本发明的实施方式1的蓄电池充放电装置的升压充电动作进行说明的电流路径图。
[0026]图14是基于本发明的实施方式1的蓄电池充放电装置的降压充电时的驱动信号波形图。
[0027]图15是对基于本发明的实施方式1的蓄电池充放电装置的降压充电动作进行说明的电流路径图。
[0028]图16是对基于本发明的实施方式1的蓄电池充放电装置的降压充电动作进行说明的电流路径图。
[0029]图17是对基于本发明的实施方式1的蓄电池充放电装置的降压充电动作进行说明的电流路径图。
[0030]图18是对基于本发明的实施方式1的蓄电池充放电装置的降压充电动作进行说明的电流路径图。
[0031]图19是对基于本发明的实施方式1的蓄电池充放电装置的降压充电动作进行说明的电流路径图。
[0032]图20是对基于本发明的实施方式1的蓄电池充放电装置的降压充电动作进行说明的电流路径图。
[0033]图21是对基于本发明的实施方式1的蓄电池充放电装置的降压充电动作进行说明的电流路径图。
[0034]图22是对基于本发明的实施方式1的蓄电池充放电装置的降压充电动作进行说明的电流路径图。
[0035]图23是对基于本发明的实施方式1的蓄电池充放电装置的降压充电动作进行说明的电流路径图。
[0036]图24是对基于本发明的实施方式1的蓄电池充放电装置的降压充电动作进行说明的电流路径图。
[0037]图25是基于本发明的实施方式1的蓄电池充放电装置的放电时的控制框图。
[0038]图26是基于本发明的实施方式1的蓄电池充放电装置的降压放电时的驱动信号波形图。
[0039]图27是基于本发明的实施方式1的蓄电池充放电装置的升压放电时的驱动信号波形图。
[0040]图28是对基于本发明的实施方式1的蓄电池充放电装置的控制动作进行说明的波形图。
[0041]图29是表示基于本发明的实施方式1的变压器的电压、电流的波形图。
[0042]图30是表示基于本发明的实施方式1的变压器的电流的波形图。
[0043]图31是表示基于本发明的实施方式1的变压器的绕组温度的波形图。
[0044]图32是基于本发明的实施方式1的蓄电池充放电装置的放电时的另一例子中的控制框图。
[0045]图33是基于本发明的实施方式1的蓄电池充放电装置的充电时的另一例子中的控制框图。
[0046]图34是对基于本发明的实施方式3的蓄电池充放电装置的控制动作进行说明的波形图。
[0047]图35是对基于本发明的实施方式4的蓄电池充放电装置的控制动作进行说明的波形图。
【具体实施方式】
[0048]实施方式1.
[0049]下面，对本发明的实施方式1进行说明。
[0050]图1是表示作为基于本发明的实施方式1的DC/DC变换器的蓄电池充放电装置100的电路构成的图。如图所示，蓄电池充放电装置100在作为第1直流电源的直流电源1与作为第2直流电源的蓄电池2之间进行基于双方向的电力变换的蓄电池2的充放电。
[0051]蓄电池充放电装置100具备:作为被绝缘了的变压器的高频变压器3 (以下简称为变压器3);与直流电源1并联连接的第1平滑电容器4 ;作为第1变换器部的第1开关电路5 ;与蓄电池2并联连接的第2平滑电容器7 ;作为第2变换器部的第2开关电路8 ;与第1开关电路5、第2开关电路8的各交流输入输出线连接的第1电抗器9、第2电抗器10。另夕卜，蓄电池充放电装置100具备对第1开关电路5和第2开关电路8进行控制的控制电路
20 ο
[0052]第1开关电路5是具有由分别逆并联连接有二极管12的IGBT或者M0SFET等构成的多个半导体开关元件Q4A、Q4B、Q3A、Q3B(以下简称为Q4A、Q4B、Q3A、Q3B或者半导体开关元件Q)的全桥电路，直流侧与第1平滑电容器4连接，交流侧与变压器3的第1绕组3a连接，进行直流/交流间的双方向的电力变换。另外，第1开关电路5是各半导体开关元件Q开关时的元件的两端电压能够几乎为零电压的零电压开关电路，对各半导体开关元件Q分别并联连接有电容器13。另外，在半导体开关元件Q与变压器3之间的交流输入输出线连接有第1电抗器9，第1电抗器9与第1绕组3a串联连接。
[0053]第2开关电路8是由分别逆并联连接有二极管12的IGBT或者M0SFET等构成的多个半导体开关元件Q2A、Q2B、Q1A、Q1B(以下简称为Q2A、Q