电力变换装置及其驱动方法
电力变换装置及其驱动方法
【专利摘要】电力变换装置(1)包括：初级电路(1a)，具有谐振电感器(Lr)、开关单元(SU)、以及变压器(Tr)的初级线圈(Tra)；以及次级电路(1b)，通过对变压器(Tr)的初级线圈(Tra)通电，将在次级线圈(Trb、Trc)侧产生的能量提供给负载。开关单元(SU)具有：相互并联连接的第1二极管(D1)和第2二极管(D2)、第1开关元件(S1)和第2开关元件(S2)、以及谐振电容器(Cr)。而且，次级电路(1b)在次级线圈(Trb、Trc)和负载(Vo)之间具有输出电感器(Lo)。通过该结构，实现损耗、大小、成本的降低，并且能够抑制半导体元件被破坏的可能性和功率因数的恶化。
【专利说明】电力变换装置及其驱动方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力变换装置及其驱动方法。
【背景技术】
[0002] 以往，作为电力变换手段之一，一般使用转换器等电力变换装置。电力变换装置由 M0SFET或IGBT等开关元件、二极管、电容器、电感器、变压器等部件构成，具有各种功能。
[0003] 而且，一般在从电源插座得到直流负载的电力的情况下，需要将交流变换为直流。 这时，要求高功率因数，通过电力变换装置的控制得到高功率因数。而且，从安全性的观点 出发，通过装置内部的变压器实现电力变换装置的输入输出间的绝缘。
[0004] 在这样的电力变换装置中，要求高效率化、小型化、低噪声化。作为高效率以及低 噪声的方法，正在开发软开关技术。所谓软开关，是在开关元件开关时，使对开关元件施加 的电压、或者开关元件中流过的电流为零，从而减轻开关时发生的损耗和噪声的技术。
[0005] 为了实现软开关，提出了非专利文献1中记载的电力变换装置。该电力变换装置， 在升压电路中，以软开关方式实现绝缘型的功率因数改善电路。开关元件的接通为零电流 开关，关断为零电压开关（参照非专利文献1)。
[0006] 近年，电动汽车和插件式混合动力车，例如在高电压电池的充电电路等中，需要将 这样的电力变换装置安装在车辆上。在充电电路中，输入电路如考虑全球输入则为交流 90V?240Vrms (126V?336Vpeak)，输出电路由于高电压电池的充电状况电压产生变动，在 将基准电压设为直流300V的情况下，也例如在200V?400V的范围内变动。因此，在这样 的情况下，电力变换装置需要可以进行升压动作以及降压动作。
[0007] 但是，在使用非专利文献1中记载的结构的1级的电力变换装置中，在要实现该升 压动作以及降压动作的情况下，在要进行降压动作时，没有抑制输出电流的上升的结构，急 剧地流过电流，所以施加了大幅地超过开关元件的耐压的电压，产生了破坏这些半导体元 件的顾虑。
[0008] 而且，如果为了防止半导体元件的破坏，使用高耐压的开关元件以及二极管，则由 于半导体的耐压和导通电阻之间存在比例关系，所以导通电阻升高，存在半导体元件中的 损耗增加的问题。
[0009] 因此，在将非专利文献1中记载的技术适用于充电电路的情况下，需要在进行功 率因数的改善的升压电力变换装置中追加降压电力变换装置，成为2级的结构。由此，因为 部件数的增加，在成本的降低上存在限度。而且，在2级结构中，由于两个电力变换装置串 联地连接，所以在降低损耗、大小、成本上存在限度。
[0010] 现有技术文献
[0011] 非专利文献
[0012] 非专利文献1:平成22年電気学会全国大会公演集4 一 035磁気二木X-回生 7 4 V子奁用0亡絶縁型y 7卜7 4 > 夕'' PFC 3 >八一夕
【发明内容】
[0013] 本发明目的是，提供电力变换装置及其驱动方法，能够实现损耗、大小、成本的降 低，并且抑制半导体元件的破坏的可能性以及功率因数的恶化。
[0014] 本发明的电力变换装置包括：初级电路，具有：第1电感器，其输入端子连接到第1 电感器的开关单元；以及变压器的初级线圈，连接到开关单元的输出端子；以及次级电路， 通过对变压器的初级线圈的通电，将在次级线圈侧产生的能量提供给负载。而且，开关单元 具有：其阳极与所述输入端子侧连接，其阴极与输出端子侧连接，并且相互并联连接的第1 二极管以及第2二极管；夹在第1二极管的阴极和输出端子之间的第1开关元件；夹在输 入端子和第2二极管的阳极之间的第2开关元件，次级电路在次级线圈和负载之间具有第 2电感器。
[0015] 按照本发明，因为次级电路在次级线圈和负载之间具有第2电感器，所以在降压 动作时第2电感器抑制输出电流的上升，不急剧地流过电流从而不施加大幅地超过开关元 件的耐压的电压，可以防止破坏这些半导体元件的事态。而且，由于防止了半导体元件的破 坏，所以不需要高耐压的元件，还可以防止半导体元件中的损耗增加的事态。进而，由于第2 电感器，可以通过1级的电路实现升压以及降压，所以不串联地连接两个电力变换装置，还 可以实现损耗、大小、成本的降低。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 图1是表示本实施方式的电力变换装置的电路结构图。
[0017] 图2是表示本实施方式的电力变换装置的驱动信号和开关元件的电流波形之间 的相关的曲线图。
[0018] 图3是表示本实施方式的电力变换装置的驱动信号和谐振电感器的电流波形之 间的相关的曲线图。
[0019] 图4是表示本实施方式的电力变换装置的驱动信号和开关元件的电流波形之间 的相关的曲线图。
[0020] 图5是表示本实施方式的电力变换装置的驱动信号和输出电感器的电流波形之 间的相关的曲线图。
[0021] 图6是表示本实施方式的电力变换装置的驱动信号和开关元件的电压波形之间 的相关的曲线图。
[0022] 图7是表示本实施方式的电力变换装置的驱动信号和谐振电容器的电压波形之 间的相关的曲线图。
[0023] 图8是表示从336VDC的直流电源升压到400V的直流恒压负载的情况下得到lkW 的输出电力时的驱动信号，以及输出电感器的电流波形曲线图。
[0024] 图9是表示从336VDC的直流电源升压到400V的直流恒压负载的情况下得到lkW 的输出电力时的驱动信号，以及谐振电感器的电流波形的曲线图。
[0025] 图10是表示从336VDC的直流电源升压到400V的直流恒压负载的情况下得到lkW 的输出电力时的驱动信号，以及开关元件的电压波形的曲线图。
[0026] 图11是表示从336VDC的直流电源升压到400V的直流恒压负载的情况下得到2kW 的输出电力时的驱动信号，以及输出电感器的电流波形的曲线图。
[0027] 图12是表示从336VDC的直流电源升压到400V的直流恒压负载的情况下得到2kW 的输出电力时的驱动信号，以及谐振电感器的电流波形的曲线图。
[0028] 图13是表示从336VDC的直流电源升压到400V的直流恒压负载的情况下得到2kW 的输出电力时的驱动信号，以及开关元件的电压波形的曲线图。
[0029] 图14是表示变压器Tr的初级线圈的电感值对于谐振电感器Lr的电感值的比率、 输出电力以及谐振电容器Cr的电压之间的相关的曲线图。
[0030] 图15是表示本实施方式的电力变换装置1的降压动作中的驱动信号和谐振电容 器Cr的电压波形之间的相关的曲线图。
[0031] 图16是表示本实施方式的电力变换装置1的降压动作中的驱动信号和谐振电感 器Lr的电流波形之间的相关的曲线图。
[0032] 图17是表示本实施方式的电力变换装置1的降压动作中的驱动信号和开关元件 S1、S2的电流波形之间的相关的曲线图。
[0033] 图18是表示本实施方式的电力变换装置1的降压动作中的驱动信号和开关元件 S1、S2的电压波形之间的相关的曲线图。
[0034] 图19是表示比较例的电力变换装置100的电路结构图。
[0035] 图20是表示比较例的电力变换装置100的降压动作中的驱动信号和A点中的电 流波形之间的相关的曲线图。
[0036] 图21是表示比较例的电力变换装置100的降压动作中的驱动信号和谐振电感器 Lr的电流波形之间的相关的曲线图。
[0037] 图22是表示比较例的电力变换装置100的降压动作中的驱动信号和谐振电容器 Cr的电压波形之间的相关的曲线图。
[0038] 图23是表示第2实施方式的电力变换装置2的电路结构图。
[0039] 图24是表不第2实施方式的电力变换装置2的驱动信号和开关兀件S21?S24 的电流波形之间的相关的曲线图。
[0040] 图25是表不第2实施方式的电力变换装置2的驱动信号和输出电感器Lo的电流 波形之间的相关的曲线图。
[0041] 图26是表不第2实施方式的电力变换装置2的驱动信号和开关兀件S21?S24 的电流波形之间的相关的曲线图。
[0042] 图27是表示第2实施方式的电力变换装置2的驱动信号和谐振电感器Lr的电流 波形之间的相关的曲线图。
[0043] 图28是表不第2实施方式的电力变换装置2的驱动信号和开关兀件S21?S24 的电压波形之间的相关的曲线图，（a)表示第1开关元件S21以及第2开关元件S22的电 压，（b)表示第3开关元件S23以及第4开关元件S24的电压。
[0044] 图29是表示对于第2实施方式的电力变换装置2的开关元件S21、S22的驱动信 号和谐振电容器Crl的电压波形之间的相关的曲线图。
[0045] 图30是表示从336VDC的直流电源DC升压到400V的直流恒压负载Vo的情况下 得到lkw的输出电力时的驱动信号、以及输出电感器Lo的电流波形的曲线图。
[0046] 图31是表示从336VDC的直流电源DC升压到400V的直流恒压负载Vo的情况下 得到lkw的输出电力时的驱动信号、以及开关元件S21?S24的电流波形的曲线图。
[0047] 图32是表示从336VDC的直流电源DC升压到400V的直流恒压负载Vo的情况下 得到lkW的输出电力时的驱动信号、以及开关元件S21?S24的电压波形的曲线图，（a)表 示开关元件S21、S22的电压，（b)表示开关元件S23、S24的电压。
[0048] 图33是表示从336VDC的直流电源DC升压到400V的直流恒压负载Vo的情况下 得到2kW的输出电力时的驱动信号、以及输出电感器Lo的电流波形的曲线图。
[0049] 图34是表示从336VDC的直流电源DC升压到400V的直流恒压负载Vo的情况下 得到2kW的输出电力时的驱动信号、以及开关元件S21?S24的电流波形的曲线图。
[0050] 图35是表示从336VDC的直流电源DC升压到400V的直流恒压负载Vo的情况下 得到2kW的输出电力时的驱动信号、以及开关元件S21?S24的电压波形的曲线图，（a)表 示开关元件S21、S22的电压，（b)表示开关元件S23、S24的电压。
[0051] 图36是表示第2实施方式的电力变换装置2的降压动作中的驱动信号和谐振电 容器Crl、Cr2的电压波形之间的相关的曲线图，（a)表不谐振电容器Crl的电压，（b)表不 谐振电容器Cr2的电压。
[0052] 图37是表示第2实施方式的电力变换装置2的降压动作中的驱动信号和谐振电 感器Lr的电流波形之间的相关的曲线图。
[0053] 图38是表示第2实施方式的电力变换装置2的降压动作中的驱动信号和开关元 件S21?S24的电流波形之间的相关的曲线图。
[0054] 图39是表示第2实施方式的电力变换装置2的降压动作中的驱动信号和开关元 件S21?S24的电压波形之间的相关的曲线图，（a)表不开关兀件S21、S22的电压，（b)表 示开关元件S23、S24的电压。
[0055] 图40是表示第3实施方式的电力变换装置3的电路结构图。
[0056] 图41是表示第4实施方式的电力变换装置4的电路结构图。
【具体实施方式】
[0057] 以下，根据【专利附图】
【附图说明】本发明的优选实施方式。图1是表示本实施方式的电力变换 装置1的电路结构图。图1中表示的电力变换装置1由初级电路la和次级电路lb构成， 初级电路la具有：直流电源DC ;其一端连接到直流电源DC的正端子的谐振电感器（第1 电感器）Lr ;具有输入端子SUA以及输出端子SUB，输入端子SUA连接到谐振电感器Lr的另 一端侧的开关单元SU ;以及其一端与开关单元SU的输出端子SUB连接，另一端与直流电源 DC的负端子连接的变压器Tr的初级线圈Tra。而且，在以下的实施方式中表示的直流电源 DC，不限于直流电源本身，也包含在交流电源中付加整流电路而与直流电源同样地动作的 电源。
[0058] 而且，电力变换装置1在开关单元SU的输出端子SUB和变压器Tr的初级线圈Tra 之间具有直流元件电容器ct。进一步，电力变换装置1构成为，对于隔直电容器ct以及变 压器Tr的初级线圈Tra并联连接了能量蓄积电感器Lt。
[0059] 而且，电力变换装置1的次级电路lb具有：变压器Tr的两个次级线圈Trb、Trc、 输出整流二极管Dol、D 〇2、以及输出电容器Co。变压器Tr的两个次级线圈Trb、Trc被串 联连接，第1次级线圈Trb的一端与第1输出整流二极管Dol的阳极连接。而且，第2次级 线圈Trc的另一端与第2输出整流二极管D 〇2的阳极连接。第1二极管Dol以及第2输出 整流二极管D〇2的阴极、以及两个次级线圈Trb、Trc中央抽头与负载Vo连接，形成闭合电 路。而且，输出电容器Co与负载Vo并联连接。
[0060] 而且，如图1所示，开关单元SU具有第1二极管D1以及第2二极管D2、第1开关 元件S1以及第2开关元件S2、和谐振电容器Cr。
[0061] 第1二极管D1以及第2二极管D2的阳极与输入端子SUA侧连接，阴极与输出端 子SUB侧连接，并且相互并联连接。第1开关元件S1是夹在第1二极管D1的阴极和输出端 子SUB之间，通过导通信号的输入，使第1二极管D1和输出端子SUB导通的开关元件。第 2开关元件S2是夹在输入端子SUA和第2二极管D2的阳极之间，通过导通信号的输入，使 输入端子SUA和第2二极管D2导通的开关元件。
[0062] 而且，谐振电容器Cr被设置在第1二极管D1的阴极和第1开关元件S1的连接点 a、以及开关元件S2和第2二极管D2的连接点b之间。
[0063] 进一步，在本实施方式中，电力变换装置1的次级电路lb具有输出电感器（第2 电感器）Lo。输出电感器Lo被连接在第1以及第2输出整流二极管Dol、D 〇2和输出电容 器Co之间。具体来说，输出电感器Lo的一端与第1二极管Dol以及第2输出整流二极管 D〇2的阴极连接，另一端侧与负载Vo以及输出电容器Co的一端子连接。
[0064] 接着，说明本实施方式的电力变换装置1的驱动方法。该电力变换装置1通过由 控制单元（未图示）对开关元件S1、S2进行导通截止控制，能够实现升压动作和降压动作。 首先，说明升压动作以及降压动作中的基本的驱动方法。
[0065] 最初开关元件SI、S2为截止，谐振电容器Cr为被充电后的状态。然后，控制单元 对开关元件SI、S2输出导通信号，使开关元件SI、S2接通。这时，电流由于谐振电感器Lr 相位产生延迟，所以在开关元件SI、S2中实现零电流开关。
[0066] 而且，这时，在谐振电感器Lr、能量蓄积电感器Lt、以及隔直电容器Ct和变压器Tr 的初级线圈Tra的串联电路上，施加将直流电源DC和谐振电容器Cr的电压相加后的电压。 [0067] 施加在变压器Tr的初级线圈Tra上的电压被传递到次级侧，通过输出整流二极管 Dol、D〇2进行整流，施加在输出电感器Lo以及输出电容器Co上。
[0068] 而且，在上述动作中，谐振电感器Lr、能量蓄积电感器Lt、以及输出电感器Lo被充 电。进一步，在谐振电容器Cr放电中时，由于在谐振电容器Cr中残留电压，所以第1二极 管D1以及第2二极管D2成为反向偏置，因此不流过电流。
[0069] 之后，在谐振电容器Cr的放电已结束时，第1二极管D1以及第2二极管D2的反 向偏置状态被消除，在第1二极管D1以及第2二极管D2中也开始流过电流。直流电源DC 对谐振电感器Lr、能量蓄积电感器Lt、以及变压器Tr的初级线圈Tra提供电压，继续对它 们充电。
[0070] 接着，控制单元使开关元件SI、S2关断。由此，积存在谐振电感器Lr中的能量通 过第1二极管D1以及第2二极管D2移动到谐振电容器Cr，使其电压上升。这里，在导通时 的第1二极管D1以及第2二极管D2的正向压降大致为零时，对第1开关元件S1以及第2 开关元件S2施加的最大的电压与谐振电容器Cr的电压相同。而且，相对于第1开关元件 S1以及第2开关元件S2的关断，谐振电容器Cr的电压上升延迟。因此，在第1开关元件 S1以及第2开关元件S2中，可以达成零电压开关。
[0071] 而且，在第1开关元件S1以及第2开关元件S2的截止期间中，能量蓄积电感器Lt 在与此前相反的方向上对变压器Tr的初级线圈Tra提供电压、电流，所以变压器Tr变得不 饱和。而且，在次级侧中，通过能量蓄积电感器Lt和输出电感器Lo对负载Vo提供能量，电 流继续流过。在谐振电容器Cr中蓄积的能量被保持，直至下一次第1开关元件S1以及第 2开关元件S2接通时。
[0072] 在上述动作中，在开关元件S1、S2被导通的情况下，由于谐振电容器Cr的放电，在 变压器Tr的初级侧被施加了高于直流电源DC的电压，所以即使假设变压器Tr的线圈比为 1 :1，在与输出电容器Co并联连接的负载Vo中，也可以施加比直流电源DC高的电压，可以 实现升压动作。而且，在降压动作中，通过缩短开关元件S1、S2被导通的时间，实现降压。
[0073] 上述是基本的驱动方法。接着，说明电力变换装置1的升压动作。在进行升压动 作的情况下，将第1开关元件S1以及第2开关元件S2的每单位时间的导通时间加长。具 体来说，电力变换装置1在将第1开关元件S1以及第2开关元件S2的每单位时间的导通 时间加长时，进行脉冲宽度调制控制和脉冲密度调制控制的其中一个。所谓脉冲宽度调制 控制，是控制第1开关元件S1以及第2开关元件S2的驱动信号的脉冲宽度（S卩，第1开关 元件S1以及第2开关元件S2为导通的脉冲的宽度）的方法。而且，所谓脉冲密度调制控 制，是调制驱动信号的脉冲（即，第1开关元件S1以及第2开关元件S2为导通的脉冲）每 单位时间的密度的控制方法。
[0074] 说明电力变换装置1进行了基于脉冲宽度调制控制的升压动作的情况的例子。而 且，在该例子中各元件的电路常数采用表1中表示的数据。
[0075]【表1】
【权利要求】
1. 电力变换装置，包括： 初级电路，具有：第1电感器，其一端连接到直流电源的正端子；开关单元，具有输入端 子以及输出端子，输入端子连接到所述第1电感器的另一端；以及变压器的初级线圈，其一 端连接到所述开关单元的输出端子，另一端连接到直流电源的负端子；以及 次级电路，通过对所述变压器的初级线圈通电，将在次级线圈侧产生的能量提供给负 载， 所述开关单元具有：第1二极管以及第2二极管，其阳极连接到所述输入端子，其阴极 连接到输出端子，并且相互并联连接；第1开关元件，夹在所述第1二极管的阴极和所述输 出端子之间，通过导通信号的输入使所述第1二极管的阴极和输出端子导通；第2开关元 件，夹在所述输入端子和所述第2二极管的阳极之间，通过导通信号的输入使所述输入端 子和所述第2二极管导通；以及谐振电容器，其设置在所述第1二极管的阴极和所述第1开 关元件的连接点、以及所述第2开关元件和所述第2二极管的阳极的连接点之间， 所述次级电路在所述次级线圈和所述负载之间具有第2电感器。
2. 电力变换装置，包括： 初级电路，具有：第1电感器，其一端连接到直流电源的正端子；第1开关单元和第2开 关单元，具有输入端子以及输出端子，输入端子连接到所述第1电感器的另一端，并且相互 并联连接；变压器的第1初级线圈，其一端连接到所述第1开关单元的输出端子，另一端经 由中央抽头连接到直流电源的负端子；以及变压器的第2初级线圈，其一端连接到所述第2 开关单元的输出端子，另一端经由所述中央抽头连接到直流电源的负端子；以及 次级电路，通过对所述变压器的所述第1初级线圈以及所述第2初级线圈的至少一个 初级线圈通电，将在次级线圈侧产生的能量提供给负载， 所述第1开关单元和所述第2开关单元具有：第1二极管以及第2二极管，其阳极连接 到所述输入端子，其阴极连接到输出端子，并且相互并联连接；第1开关元件，夹在所述第1 二极管的阴极和所述输出端子之间，通过导通信号的输入使所述第1二极管的阴极和输出 端子导通；第2开关元件，夹在所述输入端子和所述第2二极管的阳极之间，通过导通信号 的输入使所述输入端子和所述第2二极管导通；以及谐振电容器，设置在所述第1二极管的 阴极和所述第1开关元件的连接点、以及所述第2开关元件和所述第2二极管的阳极的连 接点之间， 所述次级电路在所述次级线圈和所述负载之间具有第2电感器。
3. 电力变换装置，包括： 初级电路，具有：第1电感器，其一端连接到成为直流电源的正端子或者交流电源的一 个端子的第1端子；开关单元，具有输入端子以及输出端子，输入端子连接到所述第1电感 器的另一端；以及变压器的初级线圈，其一端连接到所述开关单元的输出端子，另一端连接 到成为与所述第1端子相反极性的第2端子；以及 次级电路，通过对所述变压器的初级线圈通电，将在次级线圈侧产生的能量提供给负 载， 所述开关单元具有：第1开关元件和第3开关元件，设置在从所述输入端子连接到所述 输出端子的并联的两根信号线的一根中，通过导通信号的输入而导通；第2开关元件和第4 开关元件，设置所述两根信号线的另一根中，通过导通信号的输入而导通；谐振电容器，设 置在所述第1开关元件和第3开关元件的连接点、以及第2开关元件和第4开关元件的连 接点之间；第1反向导通二极管，其阳极连接到输入端子侧，其阴极连接到输出端子侧，并 且与所述第1开关元件并联连接；第2反向导通二极管，其阴极连接到输入端子侧，其阳极 连接到输出端子侧，并且与所述第2开关元件并联连接；第3反向导通二极管，其阴极连接 到输入端子侧，其阳极连接到输出端子侧，并且与所述第3开关元件并联连接；以及第4反 向导通二极管，其阳极连接到输入端子侧，其阴极连接到输出端子侧，并且与所述第4开关 兀件并联连接， 所述次级电路在所述次级线圈和所述负载之间具有第2电感器。
4. 电力变换装置，包括： 初级电路，具有：第1电感器，其一端连接到成为直流电源的正端子或者交流电源的一 个端子的第1端子；第1开关单元和第2开关单元，具有输入端子以及输出端子，输入端子 连接到所述第1电感器的另一端，并且相互并联连接；以及变压器的第1初级线圈，其一端 连接到所述第1开关单元的输出端子，另一端连接到成为与所述第1端子相反极性的第2 端子；以及变压器的第2初级线圈，其一端连接到所述第2开关单元的输出端子，另一端连 接到所述第2端子；以及 次级电路，通过对所述变压器的所述第1初级线圈和所述第2初级线圈的至少一个初 级线圈通电，将在次级线圈侧产生的能量提供给负载， 所述第1开关单元和第2开关单元具有：第1开关元件和第3开关元件，设置在从所 述输入端子连接到所述输出端子的并联的两根信号线的一根中，通过导通信号的输入而导 通；第2开关元件和第4开关元件，设置所述两根信号线的另一根中，通过导通信号的输入 而导通；谐振电容器，设置在所述第1开关元件和第3开关元件的连接点、以及第2开关元 件和第4开关元件的连接点之间；第1反向导通二极管，其阳极连接到输入端子侧，其阴极 连接到输出端子侧，并且与所述第1开关元件并联连接；第2反向导通二极管，其阴极连接 到输入端子侧，其阳极连接到输出端子侧，并且与所述第2开关元件并联连接；第3反向导 通二极管，其阴极连接到输入端子侧，其阳极连接到输出端子侧，并且与所述第3开关元件 并联连接；以及第4反向导通二极管，其阳极连接到输入端子侧，其阴极连接到输出端子 侦h并且与所述第4开关元件并联连接， 所述次级电路在所述次级线圈和所述负载之间具有第2电感器。
5. 如权利要求3或权利要求4的任意一项所述的电力变换装置， 与所述各开关元件并联连接的反向导通二极管被内置在该开关元件中而构成为与该 开关元件一体型的一体型开关元件。
6. 如权利要求1至权利要求5的任意一项所述的电力变换装置， 所述变压器的初级线圈的电感值为所述第1电感器的电感值的2倍以上、10倍以下。
7. 如权利要求1至权利要求6的任意一项所述的电力变换装置， 在所述第2电感器中流过的输出电流为最大的动作条件中，所述谐振电容器具有以下 电容，即在该谐振电容器的放电时截止的所述开关元件接通时，所述第1电感器以及第2电 感器的至少一个的电流为零的电容。
8. 电力变换装置的驱动方法， 在权利要求2或权利要求4的任意一项所述的电力变换装置中，交替地执行所述第1 开关单元的导通截止控制和所述第2开关单元的导通截止控制。
9. 电力变换装置的驱动方法， 在权利要求3至权利要求5的任意一项所述的电力变换装置中，使与切换为导通的反 向导通二极管并联连接的开关元件和该反向导通二极管切换为导通的定时同步地导通。
10. 电力变换装置的驱动方法， 在权利要求7所述的电力变换装置中，所述开关元件在所述第2电感器的电流不连续 的动作频率下动作。
11. 电力变换装置的驱动方法， 在权利要求1至权利要求7的任意一项所述的电力变换装置中，在因相应的开关元件 导通而所述谐振电容器的放电开始后结束的时间起，至该开关元件的导通截止控制的动作 周期的一半为止的范围内，通过调整该开关的导通时间，控制输出电力。
12. 电力变换装置的驱动方法， 在权利要求1至权利要求7的任意一项所述的电力变换装置中，通过调整在因相应的 开关元件导通而所述谐振电容器的放电开始后结束，同时该开关元件被截止的开关脉冲的 每单位时间的数，控制输出电力。
【文档编号】H02M3/28GK104067500SQ201380006273
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2013年2月4日 优先权日:2012年2月10日
【发明者】铃木达广 申请人:日产自动车株式会社
【专利摘要】电力变换装置(1)包括：初级电路(1a)，具有谐振电感器(Lr)、开关单元(SU)、以及变压器(Tr)的初级线圈(Tra)；以及次级电路(1b)，通过对变压器(Tr)的初级线圈(Tra)通电，将在次级线圈(Trb、Trc)侧产生的能量提供给负载。开关单元(SU)具有：相互并联连接的第1二极管(D1)和第2二极管(D2)、第1开关元件(S1)和第2开关元件(S2)、以及谐振电容器(Cr)。而且，次级电路(1b)在次级线圈(Trb、Trc)和负载(Vo)之间具有输出电感器(Lo)。通过该结构，实现损耗、大小、成本的降低，并且能够抑制半导体元件被破坏的可能性和功率因数的恶化。
【专利说明】电力变换装置及其驱动方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力变换装置及其驱动方法。
【背景技术】
[0002] 以往，作为电力变换手段之一，一般使用转换器等电力变换装置。电力变换装置由 M0SFET或IGBT等开关元件、二极管、电容器、电感器、变压器等部件构成，具有各种功能。
[0003] 而且，一般在从电源插座得到直流负载的电力的情况下，需要将交流变换为直流。 这时，要求高功率因数，通过电力变换装置的控制得到高功率因数。而且，从安全性的观点 出发，通过装置内部的变压器实现电力变换装置的输入输出间的绝缘。
[0004] 在这样的电力变换装置中，要求高效率化、小型化、低噪声化。作为高效率以及低 噪声的方法，正在开发软开关技术。所谓软开关，是在开关元件开关时，使对开关元件施加 的电压、或者开关元件中流过的电流为零，从而减轻开关时发生的损耗和噪声的技术。
[0005] 为了实现软开关，提出了非专利文献1中记载的电力变换装置。该电力变换装置， 在升压电路中，以软开关方式实现绝缘型的功率因数改善电路。开关元件的接通为零电流 开关，关断为零电压开关（参照非专利文献1)。
[0006] 近年，电动汽车和插件式混合动力车，例如在高电压电池的充电电路等中，需要将 这样的电力变换装置安装在车辆上。在充电电路中，输入电路如考虑全球输入则为交流 90V?240Vrms (126V?336Vpeak)，输出电路由于高电压电池的充电状况电压产生变动，在 将基准电压设为直流300V的情况下，也例如在200V?400V的范围内变动。因此，在这样 的情况下，电力变换装置需要可以进行升压动作以及降压动作。
[0007] 但是，在使用非专利文献1中记载的结构的1级的电力变换装置中，在要实现该升 压动作以及降压动作的情况下，在要进行降压动作时，没有抑制输出电流的上升的结构，急 剧地流过电流，所以施加了大幅地超过开关元件的耐压的电压，产生了破坏这些半导体元 件的顾虑。
[0008] 而且，如果为了防止半导体元件的破坏，使用高耐压的开关元件以及二极管，则由 于半导体的耐压和导通电阻之间存在比例关系，所以导通电阻升高，存在半导体元件中的 损耗增加的问题。
[0009] 因此，在将非专利文献1中记载的技术适用于充电电路的情况下，需要在进行功 率因数的改善的升压电力变换装置中追加降压电力变换装置，成为2级的结构。由此，因为 部件数的增加，在成本的降低上存在限度。而且，在2级结构中，由于两个电力变换装置串 联地连接，所以在降低损耗、大小、成本上存在限度。
[0010] 现有技术文献
[0011] 非专利文献
[0012] 非专利文献1:平成22年電気学会全国大会公演集4 一 035磁気二木X-回生 7 4 V子奁用0亡絶縁型y 7卜7 4 > 夕'' PFC 3 >八一夕
【发明内容】
[0013] 本发明目的是，提供电力变换装置及其驱动方法，能够实现损耗、大小、成本的降 低，并且抑制半导体元件的破坏的可能性以及功率因数的恶化。
[0014] 本发明的电力变换装置包括：初级电路，具有：第1电感器，其输入端子连接到第1 电感器的开关单元；以及变压器的初级线圈，连接到开关单元的输出端子；以及次级电路， 通过对变压器的初级线圈的通电，将在次级线圈侧产生的能量提供给负载。而且，开关单元 具有：其阳极与所述输入端子侧连接，其阴极与输出端子侧连接，并且相互并联连接的第1 二极管以及第2二极管；夹在第1二极管的阴极和输出端子之间的第1开关元件；夹在输 入端子和第2二极管的阳极之间的第2开关元件，次级电路在次级线圈和负载之间具有第 2电感器。
[0015] 按照本发明，因为次级电路在次级线圈和负载之间具有第2电感器，所以在降压 动作时第2电感器抑制输出电流的上升，不急剧地流过电流从而不施加大幅地超过开关元 件的耐压的电压，可以防止破坏这些半导体元件的事态。而且，由于防止了半导体元件的破 坏，所以不需要高耐压的元件，还可以防止半导体元件中的损耗增加的事态。进而，由于第2 电感器，可以通过1级的电路实现升压以及降压，所以不串联地连接两个电力变换装置，还 可以实现损耗、大小、成本的降低。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 图1是表示本实施方式的电力变换装置的电路结构图。
[0017] 图2是表示本实施方式的电力变换装置的驱动信号和开关元件的电流波形之间 的相关的曲线图。
[0018] 图3是表示本实施方式的电力变换装置的驱动信号和谐振电感器的电流波形之 间的相关的曲线图。
[0019] 图4是表示本实施方式的电力变换装置的驱动信号和开关元件的电流波形之间 的相关的曲线图。
[0020] 图5是表示本实施方式的电力变换装置的驱动信号和输出电感器的电流波形之 间的相关的曲线图。
[0021] 图6是表示本实施方式的电力变换装置的驱动信号和开关元件的电压波形之间 的相关的曲线图。
[0022] 图7是表示本实施方式的电力变换装置的驱动信号和谐振电容器的电压波形之 间的相关的曲线图。
[0023] 图8是表示从336VDC的直流电源升压到400V的直流恒压负载的情况下得到lkW 的输出电力时的驱动信号，以及输出电感器的电流波形曲线图。
[0024] 图9是表示从336VDC的直流电源升压到400V的直流恒压负载的情况下得到lkW 的输出电力时的驱动信号，以及谐振电感器的电流波形的曲线图。
[0025] 图10是表示从336VDC的直流电源升压到400V的直流恒压负载的情况下得到lkW 的输出电力时的驱动信号，以及开关元件的电压波形的曲线图。
[0026] 图11是表示从336VDC的直流电源升压到400V的直流恒压负载的情况下得到2kW 的输出电力时的驱动信号，以及输出电感器的电流波形的曲线图。
[0027] 图12是表示从336VDC的直流电源升压到400V的直流恒压负载的情况下得到2kW 的输出电力时的驱动信号，以及谐振电感器的电流波形的曲线图。
[0028] 图13是表示从336VDC的直流电源升压到400V的直流恒压负载的情况下得到2kW 的输出电力时的驱动信号，以及开关元件的电压波形的曲线图。
[0029] 图14是表示变压器Tr的初级线圈的电感值对于谐振电感器Lr的电感值的比率、 输出电力以及谐振电容器Cr的电压之间的相关的曲线图。
[0030] 图15是表示本实施方式的电力变换装置1的降压动作中的驱动信号和谐振电容 器Cr的电压波形之间的相关的曲线图。
[0031] 图16是表示本实施方式的电力变换装置1的降压动作中的驱动信号和谐振电感 器Lr的电流波形之间的相关的曲线图。
[0032] 图17是表示本实施方式的电力变换装置1的降压动作中的驱动信号和开关元件 S1、S2的电流波形之间的相关的曲线图。
[0033] 图18是表示本实施方式的电力变换装置1的降压动作中的驱动信号和开关元件 S1、S2的电压波形之间的相关的曲线图。
[0034] 图19是表示比较例的电力变换装置100的电路结构图。
[0035] 图20是表示比较例的电力变换装置100的降压动作中的驱动信号和A点中的电 流波形之间的相关的曲线图。
[0036] 图21是表示比较例的电力变换装置100的降压动作中的驱动信号和谐振电感器 Lr的电流波形之间的相关的曲线图。
[0037] 图22是表示比较例的电力变换装置100的降压动作中的驱动信号和谐振电容器 Cr的电压波形之间的相关的曲线图。
[0038] 图23是表示第2实施方式的电力变换装置2的电路结构图。
[0039] 图24是表不第2实施方式的电力变换装置2的驱动信号和开关兀件S21?S24 的电流波形之间的相关的曲线图。
[0040] 图25是表不第2实施方式的电力变换装置2的驱动信号和输出电感器Lo的电流 波形之间的相关的曲线图。
[0041] 图26是表不第2实施方式的电力变换装置2的驱动信号和开关兀件S21?S24 的电流波形之间的相关的曲线图。
[0042] 图27是表示第2实施方式的电力变换装置2的驱动信号和谐振电感器Lr的电流 波形之间的相关的曲线图。
[0043] 图28是表不第2实施方式的电力变换装置2的驱动信号和开关兀件S21?S24 的电压波形之间的相关的曲线图，（a)表示第1开关元件S21以及第2开关元件S22的电 压，（b)表示第3开关元件S23以及第4开关元件S24的电压。
[0044] 图29是表示对于第2实施方式的电力变换装置2的开关元件S21、S22的驱动信 号和谐振电容器Crl的电压波形之间的相关的曲线图。
[0045] 图30是表示从336VDC的直流电源DC升压到400V的直流恒压负载Vo的情况下 得到lkw的输出电力时的驱动信号、以及输出电感器Lo的电流波形的曲线图。
[0046] 图31是表示从336VDC的直流电源DC升压到400V的直流恒压负载Vo的情况下 得到lkw的输出电力时的驱动信号、以及开关元件S21?S24的电流波形的曲线图。
[0047] 图32是表示从336VDC的直流电源DC升压到400V的直流恒压负载Vo的情况下 得到lkW的输出电力时的驱动信号、以及开关元件S21?S24的电压波形的曲线图，（a)表 示开关元件S21、S22的电压，（b)表示开关元件S23、S24的电压。
[0048] 图33是表示从336VDC的直流电源DC升压到400V的直流恒压负载Vo的情况下 得到2kW的输出电力时的驱动信号、以及输出电感器Lo的电流波形的曲线图。
[0049] 图34是表示从336VDC的直流电源DC升压到400V的直流恒压负载Vo的情况下 得到2kW的输出电力时的驱动信号、以及开关元件S21?S24的电流波形的曲线图。
[0050] 图35是表示从336VDC的直流电源DC升压到400V的直流恒压负载Vo的情况下 得到2kW的输出电力时的驱动信号、以及开关元件S21?S24的电压波形的曲线图，（a)表 示开关元件S21、S22的电压，（b)表示开关元件S23、S24的电压。
[0051] 图36是表示第2实施方式的电力变换装置2的降压动作中的驱动信号和谐振电 容器Crl、Cr2的电压波形之间的相关的曲线图，（a)表不谐振电容器Crl的电压，（b)表不 谐振电容器Cr2的电压。
[0052] 图37是表示第2实施方式的电力变换装置2的降压动作中的驱动信号和谐振电 感器Lr的电流波形之间的相关的曲线图。
[0053] 图38是表示第2实施方式的电力变换装置2的降压动作中的驱动信号和开关元 件S21?S24的电流波形之间的相关的曲线图。
[0054] 图39是表示第2实施方式的电力变换装置2的降压动作中的驱动信号和开关元 件S21?S24的电压波形之间的相关的曲线图，（a)表不开关兀件S21、S22的电压，（b)表 示开关元件S23、S24的电压。
[0055] 图40是表示第3实施方式的电力变换装置3的电路结构图。
[0056] 图41是表示第4实施方式的电力变换装置4的电路结构图。
【具体实施方式】
[0057] 以下，根据【专利附图】
【附图说明】本发明的优选实施方式。图1是表示本实施方式的电力变换 装置1的电路结构图。图1中表示的电力变换装置1由初级电路la和次级电路lb构成， 初级电路la具有：直流电源DC ;其一端连接到直流电源DC的正端子的谐振电感器（第1 电感器）Lr ;具有输入端子SUA以及输出端子SUB，输入端子SUA连接到谐振电感器Lr的另 一端侧的开关单元SU ;以及其一端与开关单元SU的输出端子SUB连接，另一端与直流电源 DC的负端子连接的变压器Tr的初级线圈Tra。而且，在以下的实施方式中表示的直流电源 DC，不限于直流电源本身，也包含在交流电源中付加整流电路而与直流电源同样地动作的 电源。
[0058] 而且，电力变换装置1在开关单元SU的输出端子SUB和变压器Tr的初级线圈Tra 之间具有直流元件电容器ct。进一步，电力变换装置1构成为，对于隔直电容器ct以及变 压器Tr的初级线圈Tra并联连接了能量蓄积电感器Lt。
[0059] 而且，电力变换装置1的次级电路lb具有：变压器Tr的两个次级线圈Trb、Trc、 输出整流二极管Dol、D 〇2、以及输出电容器Co。变压器Tr的两个次级线圈Trb、Trc被串 联连接，第1次级线圈Trb的一端与第1输出整流二极管Dol的阳极连接。而且，第2次级 线圈Trc的另一端与第2输出整流二极管D 〇2的阳极连接。第1二极管Dol以及第2输出 整流二极管D〇2的阴极、以及两个次级线圈Trb、Trc中央抽头与负载Vo连接，形成闭合电 路。而且，输出电容器Co与负载Vo并联连接。
[0060] 而且，如图1所示，开关单元SU具有第1二极管D1以及第2二极管D2、第1开关 元件S1以及第2开关元件S2、和谐振电容器Cr。
[0061] 第1二极管D1以及第2二极管D2的阳极与输入端子SUA侧连接，阴极与输出端 子SUB侧连接，并且相互并联连接。第1开关元件S1是夹在第1二极管D1的阴极和输出端 子SUB之间，通过导通信号的输入，使第1二极管D1和输出端子SUB导通的开关元件。第 2开关元件S2是夹在输入端子SUA和第2二极管D2的阳极之间，通过导通信号的输入，使 输入端子SUA和第2二极管D2导通的开关元件。
[0062] 而且，谐振电容器Cr被设置在第1二极管D1的阴极和第1开关元件S1的连接点 a、以及开关元件S2和第2二极管D2的连接点b之间。
[0063] 进一步，在本实施方式中，电力变换装置1的次级电路lb具有输出电感器（第2 电感器）Lo。输出电感器Lo被连接在第1以及第2输出整流二极管Dol、D 〇2和输出电容 器Co之间。具体来说，输出电感器Lo的一端与第1二极管Dol以及第2输出整流二极管 D〇2的阴极连接，另一端侧与负载Vo以及输出电容器Co的一端子连接。
[0064] 接着，说明本实施方式的电力变换装置1的驱动方法。该电力变换装置1通过由 控制单元（未图示）对开关元件S1、S2进行导通截止控制，能够实现升压动作和降压动作。 首先，说明升压动作以及降压动作中的基本的驱动方法。
[0065] 最初开关元件SI、S2为截止，谐振电容器Cr为被充电后的状态。然后，控制单元 对开关元件SI、S2输出导通信号，使开关元件SI、S2接通。这时，电流由于谐振电感器Lr 相位产生延迟，所以在开关元件SI、S2中实现零电流开关。
[0066] 而且，这时，在谐振电感器Lr、能量蓄积电感器Lt、以及隔直电容器Ct和变压器Tr 的初级线圈Tra的串联电路上，施加将直流电源DC和谐振电容器Cr的电压相加后的电压。 [0067] 施加在变压器Tr的初级线圈Tra上的电压被传递到次级侧，通过输出整流二极管 Dol、D〇2进行整流，施加在输出电感器Lo以及输出电容器Co上。
[0068] 而且，在上述动作中，谐振电感器Lr、能量蓄积电感器Lt、以及输出电感器Lo被充 电。进一步，在谐振电容器Cr放电中时，由于在谐振电容器Cr中残留电压，所以第1二极 管D1以及第2二极管D2成为反向偏置，因此不流过电流。
[0069] 之后，在谐振电容器Cr的放电已结束时，第1二极管D1以及第2二极管D2的反 向偏置状态被消除，在第1二极管D1以及第2二极管D2中也开始流过电流。直流电源DC 对谐振电感器Lr、能量蓄积电感器Lt、以及变压器Tr的初级线圈Tra提供电压，继续对它 们充电。
[0070] 接着，控制单元使开关元件SI、S2关断。由此，积存在谐振电感器Lr中的能量通 过第1二极管D1以及第2二极管D2移动到谐振电容器Cr，使其电压上升。这里，在导通时 的第1二极管D1以及第2二极管D2的正向压降大致为零时，对第1开关元件S1以及第2 开关元件S2施加的最大的电压与谐振电容器Cr的电压相同。而且，相对于第1开关元件 S1以及第2开关元件S2的关断，谐振电容器Cr的电压上升延迟。因此，在第1开关元件 S1以及第2开关元件S2中，可以达成零电压开关。
[0071] 而且，在第1开关元件S1以及第2开关元件S2的截止期间中，能量蓄积电感器Lt 在与此前相反的方向上对变压器Tr的初级线圈Tra提供电压、电流，所以变压器Tr变得不 饱和。而且，在次级侧中，通过能量蓄积电感器Lt和输出电感器Lo对负载Vo提供能量，电 流继续流过。在谐振电容器Cr中蓄积的能量被保持，直至下一次第1开关元件S1以及第 2开关元件S2接通时。
[0072] 在上述动作中，在开关元件S1、S2被导通的情况下，由于谐振电容器Cr的放电，在 变压器Tr的初级侧被施加了高于直流电源DC的电压，所以即使假设变压器Tr的线圈比为 1 :1，在与输出电容器Co并联连接的负载Vo中，也可以施加比直流电源DC高的电压，可以 实现升压动作。而且，在降压动作中，通过缩短开关元件S1、S2被导通的时间，实现降压。
[0073] 上述是基本的驱动方法。接着，说明电力变换装置1的升压动作。在进行升压动 作的情况下，将第1开关元件S1以及第2开关元件S2的每单位时间的导通时间加长。具 体来说，电力变换装置1在将第1开关元件S1以及第2开关元件S2的每单位时间的导通 时间加长时，进行脉冲宽度调制控制和脉冲密度调制控制的其中一个。所谓脉冲宽度调制 控制，是控制第1开关元件S1以及第2开关元件S2的驱动信号的脉冲宽度（S卩，第1开关 元件S1以及第2开关元件S2为导通的脉冲的宽度）的方法。而且，所谓脉冲密度调制控 制，是调制驱动信号的脉冲（即，第1开关元件S1以及第2开关元件S2为导通的脉冲）每 单位时间的密度的控制方法。
[0074] 说明电力变换装置1进行了基于脉冲宽度调制控制的升压动作的情况的例子。而 且，在该例子中各元件的电路常数采用表1中表示的数据。
[0075]【表1】
【权利要求】
1. 电力变换装置，包括： 初级电路，具有：第1电感器，其一端连接到直流电源的正端子；开关单元，具有输入端 子以及输出端子，输入端子连接到所述第1电感器的另一端；以及变压器的初级线圈，其一 端连接到所述开关单元的输出端子，另一端连接到直流电源的负端子；以及 次级电路，通过对所述变压器的初级线圈通电，将在次级线圈侧产生的能量提供给负 载， 所述开关单元具有：第1二极管以及第2二极管，其阳极连接到所述输入端子，其阴极 连接到输出端子，并且相互并联连接；第1开关元件，夹在所述第1二极管的阴极和所述输 出端子之间，通过导通信号的输入使所述第1二极管的阴极和输出端子导通；第2开关元 件，夹在所述输入端子和所述第2二极管的阳极之间，通过导通信号的输入使所述输入端 子和所述第2二极管导通；以及谐振电容器，其设置在所述第1二极管的阴极和所述第1开 关元件的连接点、以及所述第2开关元件和所述第2二极管的阳极的连接点之间， 所述次级电路在所述次级线圈和所述负载之间具有第2电感器。
2. 电力变换装置，包括： 初级电路，具有：第1电感器，其一端连接到直流电源的正端子；第1开关单元和第2开 关单元，具有输入端子以及输出端子，输入端子连接到所述第1电感器的另一端，并且相互 并联连接；变压器的第1初级线圈，其一端连接到所述第1开关单元的输出端子，另一端经 由中央抽头连接到直流电源的负端子；以及变压器的第2初级线圈，其一端连接到所述第2 开关单元的输出端子，另一端经由所述中央抽头连接到直流电源的负端子；以及 次级电路，通过对所述变压器的所述第1初级线圈以及所述第2初级线圈的至少一个 初级线圈通电，将在次级线圈侧产生的能量提供给负载， 所述第1开关单元和所述第2开关单元具有：第1二极管以及第2二极管，其阳极连接 到所述输入端子，其阴极连接到输出端子，并且相互并联连接；第1开关元件，夹在所述第1 二极管的阴极和所述输出端子之间，通过导通信号的输入使所述第1二极管的阴极和输出 端子导通；第2开关元件，夹在所述输入端子和所述第2二极管的阳极之间，通过导通信号 的输入使所述输入端子和所述第2二极管导通；以及谐振电容器，设置在所述第1二极管的 阴极和所述第1开关元件的连接点、以及所述第2开关元件和所述第2二极管的阳极的连 接点之间， 所述次级电路在所述次级线圈和所述负载之间具有第2电感器。
3. 电力变换装置，包括： 初级电路，具有：第1电感器，其一端连接到成为直流电源的正端子或者交流电源的一 个端子的第1端子；开关单元，具有输入端子以及输出端子，输入端子连接到所述第1电感 器的另一端；以及变压器的初级线圈，其一端连接到所述开关单元的输出端子，另一端连接 到成为与所述第1端子相反极性的第2端子；以及 次级电路，通过对所述变压器的初级线圈通电，将在次级线圈侧产生的能量提供给负 载， 所述开关单元具有：第1开关元件和第3开关元件，设置在从所述输入端子连接到所述 输出端子的并联的两根信号线的一根中，通过导通信号的输入而导通；第2开关元件和第4 开关元件，设置所述两根信号线的另一根中，通过导通信号的输入而导通；谐振电容器，设 置在所述第1开关元件和第3开关元件的连接点、以及第2开关元件和第4开关元件的连 接点之间；第1反向导通二极管，其阳极连接到输入端子侧，其阴极连接到输出端子侧，并 且与所述第1开关元件并联连接；第2反向导通二极管，其阴极连接到输入端子侧，其阳极 连接到输出端子侧，并且与所述第2开关元件并联连接；第3反向导通二极管，其阴极连接 到输入端子侧，其阳极连接到输出端子侧，并且与所述第3开关元件并联连接；以及第4反 向导通二极管，其阳极连接到输入端子侧，其阴极连接到输出端子侧，并且与所述第4开关 兀件并联连接， 所述次级电路在所述次级线圈和所述负载之间具有第2电感器。
4. 电力变换装置，包括： 初级电路，具有：第1电感器，其一端连接到成为直流电源的正端子或者交流电源的一 个端子的第1端子；第1开关单元和第2开关单元，具有输入端子以及输出端子，输入端子 连接到所述第1电感器的另一端，并且相互并联连接；以及变压器的第1初级线圈，其一端 连接到所述第1开关单元的输出端子，另一端连接到成为与所述第1端子相反极性的第2 端子；以及变压器的第2初级线圈，其一端连接到所述第2开关单元的输出端子，另一端连 接到所述第2端子；以及 次级电路，通过对所述变压器的所述第1初级线圈和所述第2初级线圈的至少一个初 级线圈通电，将在次级线圈侧产生的能量提供给负载， 所述第1开关单元和第2开关单元具有：第1开关元件和第3开关元件，设置在从所 述输入端子连接到所述输出端子的并联的两根信号线的一根中，通过导通信号的输入而导 通；第2开关元件和第4开关元件，设置所述两根信号线的另一根中，通过导通信号的输入 而导通；谐振电容器，设置在所述第1开关元件和第3开关元件的连接点、以及第2开关元 件和第4开关元件的连接点之间；第1反向导通二极管，其阳极连接到输入端子侧，其阴极 连接到输出端子侧，并且与所述第1开关元件并联连接；第2反向导通二极管，其阴极连接 到输入端子侧，其阳极连接到输出端子侧，并且与所述第2开关元件并联连接；第3反向导 通二极管，其阴极连接到输入端子侧，其阳极连接到输出端子侧，并且与所述第3开关元件 并联连接；以及第4反向导通二极管，其阳极连接到输入端子侧，其阴极连接到输出端子 侦h并且与所述第4开关元件并联连接， 所述次级电路在所述次级线圈和所述负载之间具有第2电感器。
5. 如权利要求3或权利要求4的任意一项所述的电力变换装置， 与所述各开关元件并联连接的反向导通二极管被内置在该开关元件中而构成为与该 开关元件一体型的一体型开关元件。
6. 如权利要求1至权利要求5的任意一项所述的电力变换装置， 所述变压器的初级线圈的电感值为所述第1电感器的电感值的2倍以上、10倍以下。
7. 如权利要求1至权利要求6的任意一项所述的电力变换装置， 在所述第2电感器中流过的输出电流为最大的动作条件中，所述谐振电容器具有以下 电容，即在该谐振电容器的放电时截止的所述开关元件接通时，所述第1电感器以及第2电 感器的至少一个的电流为零的电容。
8. 电力变换装置的驱动方法， 在权利要求2或权利要求4的任意一项所述的电力变换装置中，交替地执行所述第1 开关单元的导通截止控制和所述第2开关单元的导通截止控制。
9. 电力变换装置的驱动方法， 在权利要求3至权利要求5的任意一项所述的电力变换装置中，使与切换为导通的反 向导通二极管并联连接的开关元件和该反向导通二极管切换为导通的定时同步地导通。
10. 电力变换装置的驱动方法， 在权利要求7所述的电力变换装置中，所述开关元件在所述第2电感器的电流不连续 的动作频率下动作。
11. 电力变换装置的驱动方法， 在权利要求1至权利要求7的任意一项所述的电力变换装置中，在因相应的开关元件 导通而所述谐振电容器的放电开始后结束的时间起，至该开关元件的导通截止控制的动作 周期的一半为止的范围内，通过调整该开关的导通时间，控制输出电力。
12. 电力变换装置的驱动方法， 在权利要求1至权利要求7的任意一项所述的电力变换装置中，通过调整在因相应的 开关元件导通而所述谐振电容器的放电开始后结束，同时该开关元件被截止的开关脉冲的 每单位时间的数，控制输出电力。
【文档编号】H02M3/28GK104067500SQ201380006273
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2013年2月4日 优先权日:2012年2月10日
【发明者】铃木达广 申请人:日产自动车株式会社
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