电力变换系统技术方案

公开了电力变换系统。提供了电力变换电路(12)和控制电路(10)。电力变换电路包括初级变换电路和次级变换电路。初级变换电路具有开关晶体管(S1、S2、S3、S4)和变压器的初级线圈(Tr1)。次级变换电路具有开关晶体管(S5、S6、S7、S8)和变压器的次级线圈(Tr2)。电抗器(L1、L2)和连接端口(D)连接在初级变换电路中开关晶体管(S1、S2)的连接点与其它开关晶体管(S3、S4)的连接点之间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力变换系统，并且更具体地涉及包括多个输入/输出端口的电力变换系统。
技术介绍
随着诸如混合动力车辆、电动车辆和燃料电池车辆的电动汽车的发展和普遍使用，车载电源电路也趋于变得复杂和庞大。例如，混合动力车辆包括驱动电池、系统电池、插入式外部电源电路、用于给驱动电动机提供驱动电池的直流电的DC/DC变换器、用于将驱动电池的直流电变换成交流电的DC/AC变换器、用于给电动助力转向(EPS)提供驱动电池的直流电的DC/DC变换器、用于给辅助设备提供驱动电池的直流电的DC/DC变换器等，所以混合动力车辆的配置是复杂的。对在单个电路中包括多个输入/输出端口的多端口电源的开发已经在进行。提出了通过经由多端口电源共用线路、半导体元件等来减小电源电路的尺寸。日本专利申请公开第2011-193713(JP2011-193713A)号描述了以下配置：在包括四个端口的电力变换电路中，允许在多个所选端口之间变换电力。图5是根据相关技术的电力变换电路的电路配置视图。电力变换电路包括初级变换电路和次级变换电路。初级变换电路包括全桥式电路、端口A(输入/输出端口A)和端口C(输入/输出端口C)。全桥式电路包括两个磁耦合电抗器和一个斩波电路。端口A(输入/输出端口A)设置在全桥式电路的正极母线与负极母线之间。端口C(输入/输出端口C)设置在全桥式电路的负极母线与变压器的初级线圈的中心抽头之间。次级变换电路包括全桥式电路、端口B(输入/输出端口B)和端口D(输入/输出端口D)。全桥式电路包括两个磁耦合电抗器和一个斩波电路(右臂和左臂)。端口B(输入/输出端口B)设置在全桥式电路的正极母线和负极母线之间。端口D(输入/输出端口D)设置在全桥式电路的负极母线与变压器的次级线圈的中心抽头之间。在升压/降压变换器模式下，例如，关注初级变换电路的端口C和端口A，端口C通过变压器的初级线圈连接到左臂的上到下连接点。因为左臂的两端连接到端口A，所以升压/降压电路连接在端口C与端口A之间。另一方面，端口C连接到右臂的上到下连接点。因为右臂的两端也连接到端口A，所以另一升压/降压电路连接在端口C与端口A之间。因此，两个升压/降压电路彼此并联地连接在端口C与端口A之间。类似地，对于次级变换电路也一样，两个升压/降压电路通过右臂和左臂彼此并联地连接在端口D与端口B之间。在隔离(insulating)变换器模式下，例如，关注初级变换电路的端口A和次级变换电路的端口B，变压器的初级线圈连接到端口A，并且变压器的次级线圈连接到端口B。因此，通过调整初级变换电路与次级变换电路之间的切换间隔的相位差φ，能够将输入到端口A的电力变换并传送到端口B，或者将输入到端口B的电力变换并传送到端口A。也就是说，当初级变换电路的端电压相对于次级变换电路的端电压相位超前时，能够将电力从初级变换电路传送到次级变换电路；然而，当次级变换电路的端电压相对于初级变换电路的端电压相位超前时，能够将电力从次级变换电路传送到初级变换电路。以这种方式，根据相关技术的电力变换电路能够执行升压/降压操作和电力传送；然而，关注初级变换电路，电压输出限于两个端口，即端口A和端口C，另外，需要额外的半导体元件以增加直流端口。这同样适用于次级变换电路。
技术实现思路
本专利技术提供了一种电路，在该电路中，在不新增加任何半导体元件的情况下，与相关技术相比，初级变换电路或次级变换电路的端口数目增加。本专利技术的一方面提供了一种电力变换系统。电力变换系统包括初级变换电路、次级变换电路和控制电路。初级变换电路包括在初级正极母线与初级负极母线之间的左臂和右臂。左臂和右臂中的每个由两个串联连接的开关晶体管组成。变压器的初级线圈连接在左臂的两个开关晶体管的连接点与右臂的两个开关晶体管的连接点之间。次级变换电路包括在次级正极母线与次级负极母线之间的左臂和右臂。次级变换电路中的左臂和右臂中的每个由两个串联连接的开关晶体管组成。变压器的次级线圈连接在次级变换电路中的左臂的两个开关晶体管的连接点与次级变换电路中的右臂的两个开关晶体管的连接点之间。控制电路被配置成控制初级变换电路和次级变换电路的开关晶体管的开关操作。电抗器和连接端口连接在初级变换电路中左臂的两个开关晶体管的连接点与右臂的两个开关晶体管的连接点之间，或者连接在次级变换电路中左臂的两个开关晶体管的连接点与右臂的两个开关晶体管的连接点之间。根据本专利技术，当电抗器和连接端口连接在初级变换电路中左臂的两个开关晶体管的连接点与右臂的两个开关晶体管的连接点之间时，不仅提供连接到左臂的端口和连接到右臂的端口，也提供连接端口，即总共提供三个输入/输出端口，并且该三个端口是在没有增加任何半导体元件的情况下获得的。也就是说，能够在抑制电路尺寸增加的同时提供多个电源电压。通过调整初级变换电路的开关晶体管的时间比允许在这三个端口之间执行非隔离双向电力变换。另外，初级变换电路和次级变换电路通过变压器连接，并且能够通过调整初级变换电路与次级变换电路之间的开关间隔的相位差而以隔离方式传送电力。这同样适用于电抗器和连接端口连接在次级变换电路中左臂的两个开关晶体管的连接点与右臂的两个开关晶体管的连接点之间的情形。在本专利技术的该方面中，电抗器的电感可以小于变压器的自感。根据本专利技术，因为变压器的线圈中的任意一个与电抗器彼此并联连接在初级变换电路和次级变换电路中的相应变换电路的左臂的两个开关晶体管的连接点与右臂的两个开关晶体管的连接点之间，所以能够通过将电抗器的电感设置成比变压器的自感更小的值来抑制直流电流流入变压器的线圈中的任意一个中。在本专利技术的该方面中，电容器可以与初级变换电路中的变压器和次级变换电路中的变压器中电抗器和连接端口未连接到的变压器串联连接。当电容器与该变压器串联连接时，能够抑制变压器的偏磁。在本专利技术的该方面中，电容器可以与初级变换电路中变压器的初级线圈和次级变换电路中变压器的次级线圈中电抗器和连接端口未连接到的线圈串联连接。根据本专利技术的该方面，在初级变换电路和次级变换电路通过变压器彼此连接的电力变换系统中，初级变换电路和次级变换电路中的任意一个可以包括三个端口，所以能够在抑制电路尺寸增加的同时提供多个电源电压。附图说明下面将参考附图来描述本专利技术的示例性实施例的特征、优势以及技术和工业重要性，在附本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力变换系统，其特征在于，包括：初级变换电路，所述初级变换电路包括在初级正极母线与初级负极母线之间的左臂和右臂，以及变压器的初级线圈，所述左臂和所述右臂中的每个由两个串联连接的开关晶体管组成，所述变压器的所述初级线圈连接在所述左臂的所述两个开关晶体管的连接点与所述右臂的所述两个开关晶体管的连接点之间；次级变换电路，所述次级变换电路包括在次级正极母线与次级负极母线之间的左臂和右臂，以及变压器的次级线圈，所述次级变换电路中的所述左臂和所述右臂中的每个由两个串联连接的开关晶体管组成，所述变压器的所述次级线圈连接在所述次级变换电路中的所述左臂的所述两个开关晶体管的连接点与所述次级变换电路中的所述右臂的所述两个开关晶体管的连接点之间；以及控制电路，所述控制电路被配置成控制所述初级变换电路和所述次级变换电路的所述开关晶体管的开关操作，其中电抗器和连接端口连接在所述初级变换电路中所述左臂的所述两个开关晶体管的所述连接点与所述右臂的所述两个开关晶体管的所述连接点之间，或者连接在所述次级变换电路中所述左臂的所述两个开关晶体管的所述连接点与所述右臂的所述两个开关晶体管的所述连接点之间。

【技术特征摘要】
2014.12.10 JP 2014-2503311.一种电力变换系统，其特征在于，包括：
初级变换电路，所述初级变换电路包括在初级正极母线与初级负极母
线之间的左臂和右臂，以及变压器的初级线圈，所述左臂和所述右臂中的
每个由两个串联连接的开关晶体管组成，所述变压器的所述初级线圈连接
在所述左臂的所述两个开关晶体管的连接点与所述右臂的所述两个开关
晶体管的连接点之间；
次级变换电路，所述次级变换电路包括在次级正极母线与次级负极母
线之间的左臂和右臂，以及变压器的次级线圈，所述次级变换电路中的所
述左臂和所述右臂中的每个由两个串联连接的开关晶体管组成，所述变压
器的所述次级线圈连接在所述次级变换电路中的所述左臂的所述两个开
关晶体管的连接点与所述次级变换电路中的所述右臂的所述两个开关晶
体管的连接点之间；以及
控制电路，所述控制电路被配置成控制所...

【专利技术属性】
技术研发人员：高木健一，井上俊太郎，杉山隆英，长下贤一郎，新见嘉崇，冈村贤树，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP