功率转换装置制造方法及图纸

保护电路(51)在缓冲电容(Cs1、Cs2)充电至规定的电压以上的情况下，使设置于电流路径(PT1、PT2)上的钳位二极管(Df1、Df2)导通，使缓冲电容(Cs1、Cs2)的充电完成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及功率转换装置，特别涉及进行软开关(soft switching)的功率转换装置。
技术介绍
开发有进行软开关的软开关逆变器。软开关包含：使通过开关元件而流动的电流变为0，将该开关元件进行导通、截止的零电流开关、以及使施加在开关元件的电压变为0，将该开关元件进行导通、截止的零伏开关。软开关逆变器中，通过上述软开关，能降低开关噪声以及开关损耗。国际公开第2011/036912(专利文献1)中公开了软开关逆变器的一个示例。现有技术文献专利文献专利文献1：国际公开第2011/036912号
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题然而，专利文献1(国际公开第2011/036912号)所记载的软开关逆变器中，由于对钳位二极管施加有较大的电压，因此必须使用耐压较高的元件，成为成本变高的原因。另一方面，为了降低钳位二极管的电压而需要减小变压器的匝数比，主元件的分压降低也产生界限，从而成为问题。本专利技术为了解决上述问题而得以完成，其目的在于提供一种功率转换装置，能降低施加在软开关逆变器的主开关元件、主二极管、缓冲电容、钳位二极管的电压。解决技术问题的技术方案本专利技术的一个方面所涉及的功率转换装置是将由具有第1电极及第2电极的第1直流电源、具有与第1直流电源的第2电极相连的第1电极及第2电极的第2直流电源所提供的直流电转换为交流电并提供给负载的功率转换装置，该功率转换装置包括：第1主开关，该第1主开关具有与第1直流电源的第1电极进行耦合的第1端、以及与负载进行耦合的第2端；第1主二极管，该第1主二极管以导通方向与第1主开关相反的方式与第1主开关并联连接；第1缓冲电容，该第1缓冲电容与第1主开关及第1主二极管并联连接；第1缓冲二极管，该第1缓冲二极管以导通方向与第1主开关相同的方式，与第1缓冲电容串联连接，且连接在第1缓冲电容与第1主开关的第2端之间；第1辅助开关及第1辅助电抗器，该第1辅助开关及第1辅助电抗器连接在第1直流电源及第2直流电源的连接节点、与第1缓冲电容及第1缓冲二极管的连接节点之间，且互相串联连接；第2主开关，该第2主开关具有与第1主开关的第2端进行耦合的第1端、以及与第2直流电源的第2电极进行耦合的第2端，并以导通方向与第1主开关相同的方式进行设置；第2主二极管，该第2主二极管以导通方向与第2主开关相反的方式与第2主开关并联连接；第2缓冲电容，该第2缓冲电容与第2主开关及第2主二极管并联连接；第2缓冲二极管，该第2缓冲二极管以导通方向与第2主开关相同的方式，与第2缓冲电容串联连接，且连接在第2缓冲电容与第2主开关的第1端之间；第2辅助开关及第2辅助电抗器，该第2辅助开关及第2辅助电抗器连接在第1直流电源及第2直流电源与第1辅助开关或第1辅助电抗器的连接节点、与第2缓冲电容及第2缓冲二极管的连接节点之间，且互相串联连接；以及保护电路，该保护电路用于在施加在第1缓冲电容上的电压变为规定值以上的情况下、或施加在第2缓冲电容上的电压变为规定值以上的情况下，使从第1直流电源及第2直流电源流向第1缓冲电容或第2缓冲电容的充电电流流向其它电流路径，保护电路包含第1变压器及第2变压器、第1钳位二极管及第2钳位二极管，第1变压器具有连接在第1主开关的第2端与负载之间的第1一次绕组、以及连接在第1直流电源的第1电极与第1直流电源的第2电极之间，与第1一次绕组进行磁耦合的第1二次绕组，第2变压器具有连接在第2主开关的第1端与负载之间的第2一次绕组、以及连接在第2直流电源的第1电极与第2直流电源的第2电极之间，与第2一次绕组进行磁耦合的第2二次绕组，第1二次绕组与第1钳位二极管串联连接在第1直流电源的第1电极与第1直流电源的第2电极之间，第1二次绕组与第2钳位二极管串联连接在第1直流电源的第1电极与第1直流电源的第2电极之间，第1二次绕组与第1钳位二极管串联连接，第1一次绕组与第2一次绕组串联连接，第1一次绕组及第2一次绕组的连接节点与负载相连接。专利技术效果根据本专利技术，能够降低施加至软开关逆变器的主开关元件、主二极管、缓冲电容、钳位二极管的电压。附图说明图1是表示本专利技术的实施方式所涉及的软开关逆变器的结构的图。图2是以时序方式表示本专利技术的实施方式所涉及的软开关逆变器进行功率转换时的电流流动的图。图3是以时序方式表示本专利技术的实施方式所涉及的软开关逆变器进行功率转换时的电流流动的图。图4是表示本专利技术的实施方式所涉及的软开关逆变器进行功率转换时的开关控制步骤的图。图5是以时序方式表示本专利技术的实施方式所涉及的软开关逆变器的步骤S3及步骤S4中的电流流动的图。图6是表示本专利技术的实施方式所涉及的软开关逆变器的步骤S3及步骤S4中的电压及电流的波形图。图7是以时序方式表示本专利技术的实施方式所涉及的软开关逆变器进行功率转换时的电流流动的图。图8是以时序方式表示本专利技术的实施方式所涉及的软开关逆变器进行功率转换时的电流流动的图。图9是表示作为参考例的软开关逆变器101X的结构的图。具体实施方式以下，利用附图，对本专利技术的实施方式进行说明。另外，对图中相同或相当的部分附加相同的标号，不重复其说明。<实施方式>图1是表示本专利技术的实施方式的软开关逆变器的结构的图。参照图1，软开关逆变器(功率转换装置)101包括：电源端子TP、TCP、TCN、TNT、TN；交流输出端子TOUT；主开关Gp、Gn；主二极管Dp、Dn、D2；缓冲电容Crp、Crn；缓冲二极管Drp、Drn；辅助开关Srp、Srn；辅助电抗器Lrp、Lrn；控制电路11；以及保护电路51。保护电路51包含变压器Trp、Trn和钳位二极管Dfp、Dfn。变压器Trp包含一次绕组Ls1以及二次绕组Lf1。变压器Trn包含一次绕组Ls2以及二次绕组Lf2。此外，软开关逆变器101也可以采用具备直流电源Vp、Vn的结构。主开关Gp、Gn例如是IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)。辅助开关Srp、Srn例如是反向阻止晶闸管。直流电源Vp及Vn串联连接。即，直流电源Vp具有与电源端子TP相连接的正电极、和与电源端子TCP、TCN相连接的负电极。直流电源Vn具有与直流电源Vp的负电极以及电源端子TCP、TCN相连接的正电极、和与电源端子TN相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率转换装置，将由具有第1电极及第2电极的第1直流电源(Vp)、具有与所述第1直流电源(Vp)的第2电极相连的第1电极及第2电极的第2直流电源(Vn)所提供的直流电转换为交流电并提供给负载，其特征在于，包括：第1主开关(Gp)，该第1主开关(Gp)具有与所述第1直流电源(Vp)的第1电极进行耦合的第1端、以及与所述负载进行耦合的第2端；第1主二极管(Dp)，该第1主二极管(Dp)以导通方向与所述第1主开关(Gp)相反的方式与所述第1主开关(Gp)并联连接；第1缓冲电容(Crp)，该第1缓冲电容(Crp)与所述第1主开关(Gp)及所述第1主二极管(Dp)并联连接；第1缓冲二极管(Drp)，该第1缓冲二极管(Drp)以导通方向与所述第1主开关(Gp)相同的方式，与所述第1缓冲电容(Crp)串联连接，且连接在所述第1缓冲电容(Crp)与所述第1主开关(Gp)的第2端之间；第1辅助开关(Srp)及第1辅助电抗器(Lrp)，该第1辅助开关(Srp)及第1辅助电抗器(Lrp)连接在所述第1直流电源(Vp)及所述第2直流电源(Vn)的连接节点、与所述第1缓冲电容(Crp)及所述第1缓冲二极管(Drp)的连接节点之间，且互相串联连接；第2主开关(Gn)，该第2主开关(Gn)具有与所述第1主开关(Gp)的第2端进行耦合的第1端、以及与所述第2直流电源(Vn)的第2电极进行耦合的第2端，并以导通方向与所述第1主开关(Gp)相同的方式进行设置；第2主二极管(Dn)，该第2主二极管(Dn)以导通方向与所述第2主开关(Gn)相反的方式与所述第2主开关(Gn)并联连接；第2缓冲电容(Crn)，该第2缓冲电容(Crn)与所述第2主开关(Gn)及所述第2主二极管(Dn)并联连接；第2缓冲二极管(Drn)，该第2缓冲二极管(Drn)以导通方向与所述第2主开关(Gn)相同的方式，与所述第2缓冲电容(Crn)串联连接，且连接在所述第2缓冲电容(Crn)与所述第2主开关(Gn)的第1端之间；第2辅助开关(Srn)及第2辅助电抗器(Lrn)，该第2辅助开关(Srn)及第2辅助电抗器(Lrn)连接在所述第1直流电源(Vp)及所述第2直流电源(Vn)的连接节点、与所述第2缓冲电容(Crn)及所述第2缓冲二极管(Drn)的连接节点之间，且互相串联连接；以及保护电路(51)，该保护电路(51)用于在施加在所述第1缓冲电容(Crp)上的电压变为规定值以上的情况下、或施加在所述第2缓冲电容(Crn)上的电压变为规定值以上的情况下，使从所述第1直流电源(Vp)及所述第2直流电源(Vn)流向所述第1缓冲电容(Crp)或所述第2缓冲电容(Crn)的充电电流流向其它电流路径，所述保护电路(51)包含：第1变压器(Trp)及第2变压器(Trn)；以及第1钳位二极管(Dfp)及第2钳位二极管(Dfp)，所述第1变压器(Trp)具有：连接在所述第1主开关(Gp)的第2端与所述负载之间的第1一次绕组(Ls1)；以及连接在所述第1直流电源(Vp)的第1电极与所述第1直流电源(Vp)的第2电极之间，与所述第1一次绕组进行磁耦合的第1二次绕组(Lf1)，所述第2变压器(Trn)具有：连接在所述第2主开关(Gn)的第1端与所述负载之间的第2一次绕组(Ls2)；以及连接在所述第2直流电源(Vn)的第1电极与所述第2直流电源(Vn)的第2电极之间，与所述第2一次绕组进行磁耦合的第2二次绕组(Lf2)，所述第1二次绕组(Lf1)与所述第1钳位二极管(Dfp)串联连接在所述第1直流电源(Vp)的第1电极与所述第1直流电源(Vp)的第2电极之间，所述第2二次绕组(Lf2)与所述第2钳位二极管(Dfn)串联连接在所述第2直流电源(Vn)的第1电极与所述第2直流电源(Vn)的第2电极之间，所述第1二次绕组(Lf1)与所述第1钳位二极管(Dfp)串联连接，所述第1一次绕组(Ls1)与所述第2一次绕组(Ls2)串联连接，所述第1一次绕组(Ls1)及所述第2一次绕组(Ls2)的连接节点与所述负载相连接。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种功率转换装置，将由具有第1电极及第2电极的第1直流电源
(Vp)、具有与所述第1直流电源(Vp)的第2电极相连的第1电极及第2电极的
第2直流电源(Vn)所提供的直流电转换为交流电并提供给负载，其特征在
于，包括：
第1主开关(Gp)，该第1主开关(Gp)具有与所述第1直流电源(Vp)的第1
电极进行耦合的第1端、以及与所述负载进行耦合的第2端；
第1主二极管(Dp)，该第1主二极管(Dp)以导通方向与所述第1主开关
(Gp)相反的方式与所述第1主开关(Gp)并联连接；
第1缓冲电容(Crp)，该第1缓冲电容(Crp)与所述第1主开关(Gp)及所述
第1主二极管(Dp)并联连接；
第1缓冲二极管(Drp)，该第1缓冲二极管(Drp)以导通方向与所述第1主
开关(Gp)相同的方式，与所述第1缓冲电容(Crp)串联连接，且连接在所述第1
缓冲电容(Crp)与所述第1主开关(Gp)的第2端之间；
第1辅助开关(Srp)及第1辅助电抗器(Lrp)，该第1辅助开关(Srp)及第1
辅助电抗器(Lrp)连接在所述第1直流电源(Vp)及所述第2直流电源(Vn)的连接
节点、与所述第1缓冲电容(Crp)及所述第1缓冲二极管(Drp)的连接节点之
间，且互相串联连接；
第2主开关(Gn)，该第2主开关(Gn)具有与所述第1主开关(Gp)的第2端
进行耦合的第1端、以及与所述第2直流电源(Vn)的第2电极进行耦合的第2
端，并以导通方向与所述第1主开关(Gp)相同的方式进行设置；
第2主二极管(Dn)，该第2主二极管(Dn)以导通方向与所述第2主开关
(Gn)相反的方式与所述第2主开关(Gn)并联连接；
第2缓冲电容(Crn)，该第2缓冲电容(Crn)与所述第2主开关(Gn)及所述
第2主二极管(Dn)并联连接；
第2缓冲二极管(Drn)，该第2缓冲二极管(Drn)以导通方向与所述第2主
开关(Gn)相同的方式，与所述第2缓冲电容(Crn)串联连接，且连接在所述第2
缓冲电容(Crn)与所述第2主开关(Gn)的第1端之间；
第2辅助开关(Srn)及第2辅助电抗器(Lrn)，该第2辅助开关(Srn)及第2
辅助电抗器(Lrn)连接在所述第1直流电源(Vp)及所述第2直流电源(Vn)的连接
节点、与所述第2缓冲电容(Crn)及所述第2缓冲二极管(Drn)的连接节点之
间，且互相串联连接；以及
保护电路(51)，该保护电路(51)用于在施加在所述第1缓冲电容(Crp)上的
电压变为规定值以上的情况下、或施加在所述第2缓冲电容(Crn)上的电压变
为规定值以上的情况下，使从所述第1直流电源(Vp)及所述第2直流电源(Vn)
流向所述第1缓冲电容(Crp)或所述第2缓冲电容(Crn)的充电电流流向其它电
流路径，
所述保护电路(51)包含：
第1变压器(Trp)及...

【专利技术属性】
技术研发人员：细川靖彦，
申请(专利权)人：东芝三菱电机产业系统株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP