电力变换器制造技术

技术编号:21898255 阅读:47 留言:0更新日期:2019-08-17 17:06
一种电力变换器(1),具备:电容性电力变换部(10),其切换多个开关元件(S11~S17)来对多个电容器(C11~C13)进行充放电从而对电压进行升降压,并输出给负载;输入电压检测电路(11),其检测输入电压;输出电压检测电路(12),其检测输出电压;和控制部(14),对输入电压检测电路(11)检测出的输入检测值和输出电压检测电路(12)检测出的输出检测值进行比较,来判定负载的状态。通过该结构,在不产生用于电流检测的损耗的情况下判定负载的状态。

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【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电力变换器
本技术涉及一种具有电容性电力变换部的电力变换器,该电容性电力变换部通过切换多个开关元件,对多个电容器进行充放电从而对电压进行升降压。
技术介绍
在专利文献1中,公开了一种开关电容器(也称为充电泵电路)等的电容性电力变换器。到目前为止,电容性电力变换器未被用于要求大电力的系统。然而,近年来,从电力变换效率的观点出发,存在将电容性电力变换器用于大电流用途的尝试。在先技术文献专利文献专利文献1:美国专利技术专利第8619445号说明书
技术实现思路
技术要解决的课题专利文献1中记载的电容性电力变换器将开关元件接通断开,来对电容器进行充放电。若与电容性电力变换器连接的负载成为过载,负载电流成为大电流,则电容器过放电。在该状态下,若开关元件被接通并开始向电容器的充电,则产生冲击电流。冲击电流会成为引起元件破坏等的原因。另一方面,在将电容性变换器用于大电力用途的情况下,为了提高电力变换效率,减小电容性电力变换器的开关元件的接通电阻来抑制接通电阻处的损耗很重要。但是,若减小开关元件的接通电阻,则产生的冲击电流更加变大,引起元件破坏等的可能性提高。因此,在将电容性变换器用于大电力用途的情况下,要求监视负载的状态,在不引起电容器的过放电的范围内使其动作。通常,为了监视负载的状态,存在在流过负载电流的路径中设置电流检测用的电阻的方法。但是,随着负载电流增大,电流检测用电阻处的损耗增加,其结果,存在基于电容性电力变换器的电力变换效率降低的问题。进一步地,难以检测冲击电流这种具有瞬间较大的峰值的电流。因此,本技术的目的在于,提供一种在不产生用于电流检测的损耗的情况下判定负载的状态的电力变换器。用于解决课题的手段本技术所涉及的电力变换器的特征在于,具备:电容性电力变换部,其具有多个电容器、多个开关元件和对所述多个开关元件进行开关控制的控制部,通过切换所述多个开关元件来对所述多个电容器进行充放电从而对电压进行升降压,并输出给负载;输入电压检测部,其对向所述电容性电力变换部的输入电压进行检测;输出电压检测部,其对来自所述电容性电力变换部的输出电压进行检测;和判定部,其对所述输入电压检测部检测出的输入检测值和所述输出电压检测部检测出的输出检测值进行比较,来判定所述负载的状态,所述控制部被进行开关控制以使得随着负载的增大而所述输出检测值的值线性地降低。在该结构中,通过检测电容性电力变换部的输入电压和输出电压,来判定负载的状态(负载是否为过载等)。在该情况下,与在负载电流流动的路径设置电阻来检测负载电流的一般方法相比,能够抑制损耗,能够避免基于电容性电力变换部的电力变换效率的降低。此外,由于在全部负载区域具有随着负载电流的增大而输出电压线性地下降的特性,因此能够容易地进行负载状态的判定。也可以是如下结构:所述判定部通过基于既定的电压变换比的规定值,运算所述输入检测值以及所述输出检测值的至少一个,对运算后的所述输入检测值与所述输出检测值进行比较,来判定所述负载的状态。在该结构中,能够抑制损耗,避免基于电容性电力变换部的电力变换效率的降低,来判定负载的状态。也可以是如下结构:所述判定部根据所述输入检测值、所述输出检测值和既定的等效电阻值,运算推断电流,基于所述推断电流来判定所述负载的状态。在该结构中,能够抑制损耗,避免基于电容性电力变换部的电力变换效率的降低,来判定负载的状态。所述电力变换器也可以具备:故障防止控制部,其基于所述判定部的判定结果,进行故障防止控制。在该结构中,在过载的情况下,通过限制或者停止电力变换器的动作,能够抑制冲击电流的产生,避免由冲击电流引起的开关元件或者电容器的故障等。也可以还具备:发送部,其发送所述判定部的判定结果。也可以是如下结构:还具备感应性电力变换部,该感应性电力变换部与所述电容性电力变换部级联连接,具有电感器和开关元件,切换所述开关元件的状态来对向所述电感器的能量进行蓄放电从而对电压进行升降压。在该结构中,由于能够防止由初级变换器的元件破坏引起的冲击电流的产生,因此能够防止后级的变换器的连锁式的元件破坏。技术效果根据本技术,与在紧接负载之前设置电阻来检测负载电流的一般的方法相比,能够抑制损耗,避免基于电容性电力变换部的电力变换效率的降低,来判定负载的状态。附图说明图1是实施方式1所涉及的电力变换器的电路图。图2(A)以及图2(B)是用于对电容性电力变换部中的开关控制进行说明的图。图3是用于对负载是否为过载的判定方法进行说明的图。图4是表示电容性电力变换部的输出电压与负载电流的关系的图。图5是表示另一例的过载的判定方法的图。图6是表示另一例的过载的判定方法的图。图7是实施方式2所涉及的电力变换器的电路图。图8是将电容性电力变换部与感应性电力变换器级联连接的电力变换器的电路图。具体实施方式(实施方式1)图1是实施方式1所涉及的电力变换器1的电路图。电力变换器1具备:一对输入端子In1以及输入端子In2、一对输出端子Out1以及输出端子Out2。在输入端子In1以及输入端子In2连接直流电源。在输出端子Out1以及输出端子Out2连接负载。电力变换器1对从输入端子In1以及输入端子In2输入的直流电压进行降压,从输出端子Out1以及输出端子Out2输出。在本实施方式中,设为输入端子In2以及输出端子Out2是电路接地来进行说明。电力变换器1具备:电容性电力变换部10、输入电压检测电路11、输出电压检测电路12、比较器13和控制部14。电容性电力变换部10被连接于输入端子In1以及输入端子In2与输出端子Outl以及输出端子Out2之间。电容性电力变换部10例如是开关电容器,通过切换开关元件的状态来使电容器充放电,从而对输入电压进行降压。电容性电力变换部10具有:开关元件S11、开关元件S12、开关元件S13、开关元件S14、开关元件S15、开关元件S16、开关元件S17、电容器C11、电容器C12和电容器C13。开关元件S11~S17通过控制部14而被进行开关控制。开关元件S11和开关元件S12被连接在输入端子Inl与输出端子Out1之间。在开关元件S11与开关元件S12的连接点和接地之间,连接电容器C11与开关元件S14的串联电路。在输出端子Outl与接地之间,连接开关元件S16、电容器C12和开关元件S15的串联电路。在电容器C11与开关元件S14的连接点、和开关元件S16与电容器C12的连接点之间,连接开关元件S13。此外,在电容器C12与开关元件S15的连接点和输出端子Outl之间,连接开关元件S17。电容器C13被连接在输出端子Out1与输出端子Out2之间。电容器C11、电容器C12和电容器C13分别具有相同的电容。另外,电容器C11、电容器C12和电容器C13也可以是不同的电容。以下,对电容性电力变换部10中的降压动作进行说明。图2(A)以及图2(B)是用于对电容性电力变换部10中的开关控制进行说明的图。在本例中,考虑电容性电力变换部10将3.0V的输入电压降压为1.0V的输出电压的情况。控制部14(参照图1)在第1状态下,如图2(A)所示,将开关元件S11、开关元件S13、开关元件S17设为接通,将开关元件S12、开关元件S14、开关元件S15、开关本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电力变换器,其特征在于具备:电容性电力变换部,其具有多个电容器、多个开关元件和对所述多个开关元件进行开关控制的控制部,通过切换所述多个开关元件来对所述多个电容器进行充放电从而对电压进行升降压,并输出给负载;输入电压检测部,其对向所述电容性电力变换部的输入电压进行检测;输出电压检测部,其对来自所述电容性电力变换部的输出电压进行检测;和判定部,其对所述输入电压检测部检测出的输入检测值和所述输出电压检测部检测出的输出检测值进行比较,来判定所述负载的状态,所述控制部被进行开关控制以使得随着负载的增大而所述输出检测值的值线性地降低。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.16 JP 2016-1194881.一种电力变换器,其特征在于具备:电容性电力变换部,其具有多个电容器、多个开关元件和对所述多个开关元件进行开关控制的控制部,通过切换所述多个开关元件来对所述多个电容器进行充放电从而对电压进行升降压,并输出给负载;输入电压检测部,其对向所述电容性电力变换部的输入电压进行检测;输出电压检测部,其对来自所述电容性电力变换部的输出电压进行检测;和判定部,其对所述输入电压检测部检测出的输入检测值和所述输出电压检测部检测出的输出检测值进行比较,来判定所述负载的状态,所述控制部被进行开关控制以使得随着负载的增大而所述输出检测值的值线性地降低。2.根据权利要求1所述的电力变换器,其特征在于,所述判定部通过基于既定的电压变换比的规定值,运算所述输入检测值...

【专利技术属性】
技术研发人员:津田和则
申请(专利权)人:株式会社村田制作所
类型:新型
国别省市:日本,JP

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