电力转换设备以及电力转换方法技术

一种电力转换设备，包括：初级侧电路(20)；次级侧电路(30)，次级侧电路(30)通过变压器(400)磁耦合至初级侧电路(20)；以及控制单元(50)，控制单元(50)通过改变初级侧电路(20)的切换操作与次级侧电路(30)的切换操作之间的相位差来调节在初级侧电路(20)与次级侧电路(30)之间传送的传送电力，以使得在初级侧电路(20)中设置的初级侧端口(60a、60c)和在次级侧电路(30)中设置的次级侧端口(60b、60d)中的一个端口的端口电压收敛于目标电压。控制单元(50)在相位差等于上限值并且端口电压小于设定阈值时减小目标电压。

【技术实现步骤摘要】
电力转换设备以及电力转换方法
本专利技术涉及一种用于执行初级侧电路与经由变压器磁耦合至所述初级侧电路的次级侧电路之间的电力转换的设备以及方法。
技术介绍
常规的电力转换设备可以通过改变初级侧电路的切换操作与次级侧电路的切换操作之间的相位差来调节在初级侧电路的输入/输出端口与次级侧电路的输入/输出端口之间传送的电力的量(例如参见日本特许公报第2011-193713号(JP2011-193713A))。
技术实现思路
然而，当流过输入/输出端口的电流超过设计的设想值时(例如当用户将负载附接至该输入/输出端口时等)，输入/输出端口中的端口电压会下降。本专利技术的目的是提供一种能够用来抑制端口电压的下降的电力转换设备以及电力转换方法。本专利技术的第一方面是一种电力转换设备，所述电力转换设备包括：初级侧电路；次级侧电路，所述次级侧电路通过变压器磁耦合至所述初级侧电路；以及控制单元，所述控制单元通过改变所述初级侧电路的切换操作与所述次级侧电路的切换操作之间的相位差来调节在所述初级侧电路与所述次级侧电路之间传送的传送电力，以使得在所述初级侧电路中设置的初级侧端口和在所述次级侧电路中设置的次级侧端口中的一个端口的端口电压收敛于目标电压，其中所述控制单元在所述相位差等于上限值并且所述端口电压小于设定阈值时减小所述目标电压。本专利技术的第二方面是一种电力转换方法，用于通过改变初级侧电路的切换操作与次级侧电路的切换操作之间的相位差来调节在所述初级侧电路与所述次级侧电路之间传送的传送电力，以使得在所述初级侧电路中设置的初级侧端口和在所述次级侧电路中设置的次级侧端口中的一个端口的端口电压收敛于目标电压，所述次级侧电路通过变压器磁耦合至所述初级侧电路，其中当所述相位差等于上限值并且所述端口电压小于设定阈值时减小所述目标电压。根据上述第一方面和第二方面，能够抑制端口电压的下降。附图说明下面将参照附图来描述本专利技术的示例性实施方式的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中，相同的附图标记代表相同的元件，并且在附图中：图1是示出了用作根据本专利技术的电力转换设备的实施方式的电源设备的配置的示例的框图；图2是示出了根据实施方式的控制单元的配置的示例的框图；图3是示出了根据实施方式的初级侧电路和次级侧电路的切换操作的示例的定时图；图4是示出了根据此实施方式的控制单元的配置的示例的框图；以及图5是示出了根据本专利技术的电力转换方法的示例的流程图。具体实施方式图1是示出了用作电力转换设备的实施方式的电源设备101的配置的示例的框图。例如，电源设备101是包括电源电路10、控制单元50以及传感器单元70的电源系统。例如，电源设备101包括与初级侧高电压系统负载61a连接的第一输入/输出端口60a以及与初级侧低电压系统负载61c和初级侧低电压系统电源62c连接的第二输入/输出端口60c作为初级侧端口。初级侧低电压系统电源62c将电力提供至初级侧低电压系统负载61c，初级侧低电压系统负载61c通过与初级侧低电压系统电源62c相同的电压系统(例如12V系统)来操作。此外，初级侧低电压系统电源62c将由设置在电源电路10中的初级侧转换电路20增大的电力提供至初级侧高电压系统负载61a，该初级侧高电压系统负载61a通过与初级侧低电压系统电源62c不同的电压系统(例如高于12V系统的48V系统)来操作。可以引用二次电池(诸如铅电池)作为初级侧低电压系统电源62c的特定示例。例如，电源设备101包括与次级侧高电压系统负载61b和次级侧高电压系统电源62b连接的第三输入/输出端口60b以及与次级侧低电压系统负载61d连接的第四输入/输出端口60c作为次级侧端口。次级侧高电压系统电源62b将电力提供至次级侧高电压系统负载61b，该次级侧高电压系统负载61b通过与次级侧高电压系统电源62b相同的电压系统(例如高于12V系统和48V系统的288V系统)来操作。此外，次级侧高电压系统电源62b将由设置在电源电路10中的次级侧转换电路30增大的电力提供至次级侧低电压系统负载61d，该次级侧低电压系统负载61d通过与次级侧高电压系统电源62b不同的电压系统(例如低于288V系统的72V系统)来操作。可以引用二次电池(诸如锂电池)作为次级侧高电压系统电源62b的特定示例。电源电路10是包括上述四个输入/输出端口、并且具有用于从该四个输入/输出端口中选择两个期望的输入/输出端口以及执行所选择的两个输入/输出端口之间的电力转换的功能的电力转换电路。端口电力Pa、Pc、Pb、Pd分别是第一输入/输出端口60a、第二输入/输出端口60c、第三输入/输出端口60b以及第四输入/输出端口60d的输入/输出电力(输入电力或输出电力)。端口电压Va、Vc、Vb、Vd分别是第一输入/输出端口60a、第二输入/输出端口60c、第三输入/输出端口60b以及第四输入/输出端口60d的输入/输出电压(输入电压或输出电压)。端口电流Ia、Ic、Ib、Id分别是第一输入/输出端口60a、第二输入/输出端口60c、第三输入/输出端口60b以及第四输入/输出端口60d的输入/输出电流(输入电流或输出电流)。电源电路10包括设置在第一输入/输出端口60a中的电容器C1、设置在第二输入/输出端口60c中的电容器C3、设置在第三输入/输出端口60b中的电容器C2以及设置在第四输入/输出端口60d中的电容器C4。可以引用薄膜电容器、铝电解电容器、陶瓷电容器和聚合物电解电容器等作为电容器C1、C2、C3、C4的特定示例。电容器C1插入在第一输入/输出端口60a的高电位侧端子613与第一输入/输出端口60a和第二输入/输出端口60c的低电位侧端子614之间。电容器C3插入在第二输入/输出端口60c的高电位侧端子616与第一输入/输出端口60a和第二输入/输出端口60c的低电位侧端子614之间。电容器C2插入在第三输入/输出端口60b的高电位侧端子618与第三输入/输出端口60b和第四输入/输出端口60d的低电位侧端子620之间。电容器C4插入在第四输入/输出端口60d的高电位侧端子622与第三输入/输出端口60b和第四输入/输出端口60d的低电位侧端子620之间。可以将电容器C1、C2、C3、C4设置在电源电路10内部或外部。电源电路10是配置成包括初级侧转换电路20和次级侧转换电路30的电力转换电路。注意，初级侧转换电路20和次级侧转换电路30经由初级侧磁耦合电抗器204和次级侧磁耦合电抗器304连接，并且通过变压器400(中心抽头式变压器)磁耦合。初级侧转换电路20是配置成包括初级侧全桥电路200、第一输入/输出端口60a和第二输入/输出端口60c的初级侧电路。初级侧全桥电路200是配置成包括初级侧磁耦合电抗器204、初级侧第一上臂U1、初级侧第一下臂/U1、初级侧第二上臂V1、初级侧第二下臂/V1和变压器400的初级侧线圈202的初级侧电力转换单元。这里，初级侧第一上臂U1、初级侧第一下臂/U1、初级侧第二上臂V1和初级侧第二下臂/V1由分别配置成包括例如N沟道型金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)和用作MOSFET的寄生元件的体二极管的开关元件构成。可以将另外的二极管并联地连接至MOSFET。初级本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力转换设备，包括：初级侧电路(20)；次级侧电路(30)，所述次级侧电路(30)通过变压器(400)磁耦合至所述初级侧电路(20)；以及控制单元(50)，所述控制单元(50)通过改变所述初级侧电路(20)的切换操作与所述次级侧电路(30)的切换操作之间的相位差来调节在所述初级侧电路(20)与所述次级侧电路(30)之间传送的传送电力，以使得在所述初级侧电路(20)中设置的初级侧端口(60a、60c)和在所述次级侧电路(30)中设置的次级侧端口(60b、60d)中的一个端口的端口电压收敛于目标电压，其中，所述控制单元(50)在所述相位差等于上限值并且所述端口电压小于设定阈值时减小所述目标电压。

【技术特征摘要】
2013.05.21 JP 2013-1074181.一种电力转换设备，包括：初级侧电路(20)；次级侧电路(30)，所述次级侧电路(30)通过变压器(400)磁耦合至所述初级侧电路(20)；以及控制单元(50)，所述控制单元(50)通过改变所述初级侧电路(20)的切换操作与所述次级侧电路(30)的切换操作之间的相位差来调节在所述初级侧电路(20)与所述次级侧电路(30)之间传送的传送电力，以使得在所述初级侧电路(20)中设置的初级侧端口(60a、60c)和在所述次级侧电路(30)中设置的次级侧端口(60b、60d)中的一个端口的端口电压收敛于目标电压，其中，所述控制单元(50)在所述相位差等于上限值并且所述端口电压小于设定阈值时减小所述目标电压，其中所述一个端口包括第一端口和第二端口，所述控制单元(50)调节所述传送电力以使得所述第一端口的端口电压收敛于第一目标电压，以及调节所述第一端口与所述第二端口之间的变压比以使得所述第二端口的端口电压收敛于第二目标电压，以及当所述相位差等于所述上限值并且所述第一端口和所述第二端口中的一个端口的端口电压低于所述设定阈值时，所述控制单元(50)减小另一个端口的目标电压。2.根据权利要求1所述的电力转换设备，其中所述控制单元(50)减小所述目标电压，直到所述端口电压达到或超过所述设定阈值为止。3.根据权利要求1或2所述的电力转...

【专利技术属性】
技术研发人员：平野高弘，
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