电力变换装置制造方法及图纸

具备：输入侧检测器(8)，检测输入到逆变器(1)的直流的输入参数；输出侧检测器(9)，检测从电力变换装置输出的直流的输出参数；占空比运算器(11)，运算逆变器(1)的开关元件的占空比；频率搜索范围运算器(12)，使用输入参数、输出参数、占空比中的至少一个参数，分别决定为了决定动作状态变化后的开关元件的驱动频率而搜索的频率范围的上限值以及下限值；以及频率搜索处理器(13)，在被决定的频率范围内，搜索驱动频率而决定。

Electric Power Converter

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电力变换装置
本专利技术涉及包括半导体元件和磁性构件、将所输入的直流电力临时变换为交流电力并再次变换为直流电力的电力变换装置。
技术介绍
在以宽范围的输入输出电压进行动作的电力变换装置中，要求由电路损耗的降低所带来的装置的小型化。一般而言，电力变换装置包括半导体元件和如变压器或者电抗器那样的磁性构件，半导体元件的开关损耗和磁性构件的铜损以及铁损的大小主要取决于电力变换装置的驱动频率。作为用于降低电力变换装置的损耗的手段，考虑根据电力变换装置的动作条件使驱动频率可变的手法。例如，提出了如下手法：在包括包含多个半导体元件的逆变器和绝缘变压器的电力变换装置中，根据检测到的输出量，从预先准备的表示输出量与驱动频率的关系的表格数据之中选择电力变换装置的损耗为最小的频率(参照专利文献1)。另外，在包括全桥逆变器、绝缘变压器以及整流电路的DC-DC转换器中，每当变更动作条件时，使DC-DC转换器的驱动频率从DC-DC转换器能够进行动作的范围内的下限至上限为止全部可变，逐次构建DC-DC转换器的整体损耗或者电力变换效率与驱动频率的关系。提出了如下手法：从表示该关系的曲线搜索两个以上的拐点，以两个以上的拐点中的损耗最小的点或电力变换效率最大的点的驱动频率来进行驱动(参照专利文献2)。现有技术文献专利文献专利文献1：国际公开第2014/049779号专利文献2：日本特开2007-20379号公报
技术实现思路
然而，在专利文献1所示的手法中，存在如下课题：根据电力变换装置的输出量，从过去构建的表格数据之中选定驱动频率，损耗因电力变换装置的周围环境的变化及经年劣化所致的状态的变化而恶化。另外，在专利文献2所示的手法中，必须根据DC-DC转换器的动作条件的变化，使驱动频率从DC-DC转换器能够进行动作的范围内的下限至上限为止全部变化。因此，存在如下课题：直至驱动频率决定为止的运算量多，在如电池为负载那样输出电压时时刻刻发生变化的情况下，来不及进行驱动频率的决定。进而，设置有存储每个动作条件的驱动频率的单元，但存在需要存储该情况下所有动作条件下的驱动频率，在控制器中需要巨大的数据容量的课题。另外，在搭载于电动车辆等的情况下，动作环境涉及多方面，所以事先验证需要很长时间。本专利技术是为了解决上述课题而完成的，其目的在于提供能够以更少的运算量决定电力变换效率变高的驱动频率的电力变换装置。本专利技术提供一种电力变换装置，具备：逆变器，通过对开关元件进行导通及截止控制，从而将直流变换为开关元件的驱动频率的交流；整流电路，将由该逆变器变换而得到的交流变换为直流；以及磁性构件，具有线圈，在该电力变换装置的动作状态发生变化时，所述电力变换装置使驱动频率变化，其中，所述电力变换装置具备：输入侧检测器，检测输入到逆变器的直流的输入参数；输出侧检测器，检测从该电力变换装置输出的直流的输出参数；占空比运算器，运算开关元件的导通时间的比例即占空比；频率搜索范围运算器，使用由输入侧检测器检测到的输入参数、由输出侧检测器检测到的输出参数、作为由占空比运算器求出的参数的占空比中的至少一个参数，分别决定为了决定动作状态变化后的驱动频率而搜索的频率范围的上限值以及下限值；以及频率搜索处理器，在频率搜索范围运算器中决定的频率范围内，搜索动作状态变化后的驱动频率而决定。根据本专利技术，能够提供能够利用少的运算量以高的电力变换效率进行动作的电力变换装置。附图说明图1是示出本专利技术的实施方式1的电力变换装置的结构的框图。图2是示出本专利技术的实施方式1的电力变换装置的频率搜索范围运算器的控制块的图。图3是示出本专利技术的实施方式1的电力变换装置的另一个频率搜索范围运算器的控制块的图。图4是示出构成本专利技术的实施方式1的电力变换装置的磁性构件以及半导体元件的损耗与驱动频率的关系的图。图5是用于说明本专利技术的实施方式1的电力变换装置的电力变换效率与驱动频率的关系的图。图6是用于说明本专利技术的实施方式1的电力变换装置中的驱动频率的决定手法的图。图7是示出本专利技术的实施方式1的电力变换装置的频率搜索处理器的处理工序的流程图。图8是示出本专利技术的实施方式1的电力变换装置的频率搜索处理器的另一个处理工序的流程图。图9是说明本专利技术的实施方式1的电力变换装置的动作的图。图10是示出本专利技术的实施方式1的电力变换装置的频率搜索处理器的另一个处理工序的流程图。图11是说明本专利技术的实施方式1的电力变换装置的另一个动作的图。图12是用于说明与本专利技术的实施方式1的电力变换装置中的负载条件的变更相伴的动作的图。图13是示出本专利技术的实施方式1的另一个电力变换装置的结构的电路图。图14是示出本专利技术的实施方式1的又一个电力变换装置的结构的电路图。图15是示出本专利技术的实施方式2的电力变换装置的结构的电路图。图16是示出本专利技术的实施方式3的电力变换装置的结构的电路图。图17是示出本专利技术的实施方式3的电力变换装置的频率搜索处理器的处理工序的流程图。图18是用于说明本专利技术的实施方式4的电力变换装置的动作的线图。图19是用于说明本专利技术的实施方式5的电力变换装置的动作的线图。图20是示出本专利技术的实施方式5的电力变换装置的频率搜索范围运算器的控制块的图。图21是示出本专利技术的实施方式5的电力变换装置的另一个频率搜索范围运算器的控制块的图。图22是示出本专利技术的电力变换装置的控制器的硬件结构的一个例子的框图。(附图标记说明)1：逆变器；2：变压器；3：整流电路；4：平滑电抗器；5：平滑电容器；6：直流电源；7：负载；8：输入侧检测器；9：输出侧检测器；30：输入侧第二检测器；10：控制器；11：占空比运算器；12：频率搜索范围运算器；13：频率搜索处理器；14：栅极信号生成器；15：电感器；16：AC/DC转换器；17：交流电源；18：平滑电容器；19：DC/DC转换器；20、22：下限值运算器；21、23：上限值运算器；24：滤波器；100、200、300：电力变换装置。具体实施方式实施方式1.以下，根据图来说明本专利技术的实施方式1的电力变换装置。图1是示出本专利技术的实施方式1的电力变换装置的结构的框图。电力变换装置100包括包含多个开关元件的逆变器1、变压器2、包含多个二极管的整流电路3、平滑电抗器4以及平滑电容器5的输出滤波器。逆变器1由控制器10控制。图1的电力变换装置100构成所谓的DC/DC转换器。逆变器1将直流电源6的直流电压变换为交流电压，输入到变压器2。在此，逆变器1包含4个开关元件，包括并联连接两个将上侧支路与下侧支路的开关元件串联连接而成的臂而成的电路。逆变器1的上侧支路的端部和下侧支路的端部分别为输入端子的正侧以及输入端子的负侧，直流电源6的输出电压被施加到这些输入端子间。另外，右臂的上侧支路与下侧支路的连接点、以及左臂的上侧支路与下侧支路的连接点分别为逆变器1的输出端子，逆变器1的输出端子间的电压被施加到变压器2的一次侧线圈。此外，作为逆变器1所使用的开关元件，优选使用反并联地连接有续流二极管的IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)、或在源极及漏极间连接有二极管的MOSFET(MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor，金属氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电力变换装置，具备：逆变器，通过对开关元件进行导通及截止控制，从而将直流变换为所述开关元件的驱动频率的交流；整流电路，将由该逆变器变换而得到的交流变换为直流；以及磁性构件，具有线圈，在该电力变换装置的动作状态发生了变化时，所述电力变换装置使所述驱动频率变化，所述电力变换装置的特征在于，具备：输入侧检测器，检测输入到所述逆变器的直流的输入参数；输出侧检测器，检测从该电力变换装置输出的直流的输出参数；占空比运算器，运算所述开关元件的导通时间的比例即占空比；频率搜索范围运算器，使用由所述输入侧检测器检测到的所述输入参数、由所述输出侧检测器检测到的所述输出参数、作为由所述占空比运算器求出的参数的占空比中的至少一个参数，分别决定为了决定所述动作状态变化后的所述驱动频率而搜索的频率范围的上限值以及下限值；以及频率搜索处理器，在所述频率搜索范围运算器中决定的频率范围内搜索所述动作状态变化后的所述驱动频率而决定。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.07 JP 2017-0200571.一种电力变换装置，具备：逆变器，通过对开关元件进行导通及截止控制，从而将直流变换为所述开关元件的驱动频率的交流；整流电路，将由该逆变器变换而得到的交流变换为直流；以及磁性构件，具有线圈，在该电力变换装置的动作状态发生了变化时，所述电力变换装置使所述驱动频率变化，所述电力变换装置的特征在于，具备：输入侧检测器，检测输入到所述逆变器的直流的输入参数；输出侧检测器，检测从该电力变换装置输出的直流的输出参数；占空比运算器，运算所述开关元件的导通时间的比例即占空比；频率搜索范围运算器，使用由所述输入侧检测器检测到的所述输入参数、由所述输出侧检测器检测到的所述输出参数、作为由所述占空比运算器求出的参数的占空比中的至少一个参数，分别决定为了决定所述动作状态变化后的所述驱动频率而搜索的频率范围的上限值以及下限值；以及频率搜索处理器，在所述频率搜索范围运算器中决定的频率范围内搜索所述动作状态变化后的所述驱动频率而决定。2.根据权利要求1所述的电力变换装置，其特征在于，所述频率搜索处理器搜索该电力变换装置的电力变换效率为最大的频率。3.根据权利要求1所述的电力变换装置，其特征在于，所述频率搜索处理器搜索该电力变换装置的损耗为最低的频率。4.根据权利要求1所述的电力变换装置，其特征在于，在所述逆变器的前级具备将交流变换为直流的AC/DC转换器，在控制成使所述AC/DC转换器的输入电力成为恒定且控制成使该电力变换装置的输出电压成为恒定的情况下，所述频率搜索处理器搜索由所述输出侧检测器检测到的输出电流为最大的频率。5.根据权利要求1所述的电力变换装置，其特征在于，在所述逆变器的前级具备将交流变换为直流的AC/DC转换器，在控制成使所述AC/DC转换器的输入电压成为恒定且控制成使该电力变换装置的输出电力成为恒定的情况下，所述频率搜索处理器搜索所述AC/DC转换器的输入电流为最小的频率。6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的电力变换装置，其特征在于，所述频率搜索范围运算器将所述磁性构件的磁通密度为预先设定的值的频率决定为所述下限值。7.根据权利要求6所述的电力变换装置，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：丰田基，高原贵昭，近藤亮太，岩蕗宽康，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP