电力变换系统技术方案

本发明专利技术涉及电力变换系统。所述电力变换系统包括：第一电池；第二电池；电力变换器，其包括多个切换元件，并且被配置为根据PWM信号将在输出线路与每个第一和第二电池之间的电力双向地升压或降压；和控制器，控制器被配置为通过生成第一和第二PWM信号控制第一和第二升压和降压电路。第一和第二升压和降压电路被建立在每个第一和第二电池与输出线路之间。第一和第二PWM信号是用于控制第一和第二升压和降压电路的升压和降压操作的信号。控制器被配置为，在使第一和第二PWM信号二者的工作时段彼此联结时，执行使第一和第二PWM信号的工作时段部分地重叠的重叠相位移位。

Power conversion system

The invention relates to an electric power conversion system. Including the power conversion system: the first second battery; battery; electric power converter, which comprises a plurality of switching elements, and configured according to the PWM signal power bidirectionally between the output line and each of the first and second battery step-up or step-down controller; and the controller is configured to generate first and second PWM the first and second signal control step-up and step-down circuit. The first and second boost and step-down circuits are established between each first and second battery and output lines. The first and second PWM signals are used to control the first and second step-up and step-down circuits for the boost and buck operation of the signal. The controller is configured to perform an overlapping phase shift in which the working time of the first and second PWM signals is partially overlapped when the first and second PWM signals are connected to each other.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种能够将与两个直流电源并联的电力升压或降压的变换系统。
技术介绍
在使用旋转电机作为驱动源的混合动力车辆或电动车辆中，通过从电池的直流电力由逆变器变换的交流电力驱动旋转电机。此外，升压/降压变换器被设置在电池和逆变器之间。升压/降压变换器升压电池电压或降压通过旋转电机再生的电力。例如，电力变换器在日本专利申请公开2013-013234号(JP2013-013234A)中被描述为扩展了升压/降压变换器的功能。电力变换器包括四个切换元件，并且被连接到两个电池。电力变换器除升压/降压功能之外能够将两个电池在串联连接和并联连接之间切换。上述电力变换器在并联连接(并联模式)时将与两个电池并联的电力升压或降压。经由向升压/降压电路中的每一个指示占空比的PWM信号来控制升压/降压操作。描述在JP2013-013234A中的电力变换器具有这样的电路配置，即在两个升压/降压电路之间共享切换元件，所以切换元件中的每一个根据二者的PWM信号的逻辑加而操作。通过利用切换元件的以上操作特性，在JP2013-013234A中PWM信号的相位被彼此移位以减小在切换元件中产生的损失。即，如图17C所示，边缘对齐相位移位被实施。边缘对齐相位移位用于将PWM信号PWM1、PWM2的相位中的二者或一个移位使得PWM信号PWM1的工作时段的下降边缘与PWM信号PWM2的工作时段的上升边缘一致(连接)。因此，切换(通过虚线指示的)的次数的数目与图17A所示的PWM信号相比被减小，结果是切换损失被减小。由于如图17B所示的PWM信号PWM1、PWM2的工作时段的重叠(阴影部分)消失，解决了由于由重叠造成的电流增大的稳态损失(重叠损失)。如图18的上方所示，当实施边缘对齐相位移位时，仅仅只移位载波信号的上升时序导致，如通过PWM2-2的阴影所示，PWM2的工作时段扩展到第三控制周期中，所以在第二周期中PWM2的工作时段变得比要求的值短。为了在相位移位时段内补偿这样的缩短的工作时段，如在图18的下方所示，在现有技术中插入了具有与相位移位的量对应的周期的辅助载波。通过插入辅助载波，通过辅助脉冲提供的工作时段产生在第二时段内的PWM2中，结果是补偿了上述缩短的工作时段。附带地，在边缘对齐相位移位之后的时段中，如果如图19所示的PWM信号PWM1-3、PWM2-3的情况PWM信号的工作时段变短，则PWM信号PWM2的工作时段的上升边缘与如在图19所示的PWM信号PWM1-3、PWM2-3的情况下的PWM信号PWM1的工作时段的下降边缘分离(延迟)。当如在图20中的辅助载波2处所示再次执行相位移位时，如通过图20中的虚线所包围，基于辅助载波的辅助脉冲产生在PWM信号中，所以由于辅助脉冲的切换损失产生。即，作为相位移位的执行结果，由于辅助脉冲的切换损失产生。在PWM信号的工作时段在多个周期上变化的情况下，例如，在PWM信号的工作时段被逐渐减小的情况下，如果通过每次工作时段被减小时插入辅助载波执行相位移位，由于辅助脉冲的切换损失频繁产生。作为结果，通过增大由于辅助脉冲的损失抵消了通过连接PWM信号PWM1、PWM2的工作时段的损失的减小，并且存在担心，即未充分获得作为相位移位的最初目的的损失的减小的效果。
技术实现思路
本专利技术提供了一种能够将与两个直流电源并联的电力升压或降压并且能够减小由于相位移位的损失的电力变换系统。本专利技术的方面涉及电力变换系统。电力变换系统包括：第一电池；第二电池；包括多个切换元件的电力变换器，电力变换器被配置为通过根据PWM信号接通或断开多个切换元件，来对在输出线路与每个第一和第二电池之间的电力进行双向地升压或降压；和控制器，控制器被配置为通过生成第一PWM信号和第二PWM信号来控制第一升压和降压电路和第二升压和降压电路，第一升压和降压电路被建立在第一电池和输出线路之间，第一PWM信号是用于控制第一升压和降压电路的升压和降压操作的信号，第二升压和降压电路被建立在第二电池和输出线路之间，第二PWM信号是用于控制第二升压和降压电路的升压和降压操作的信号，控制器被配置为，在通过移位第一和第二PWM信号中的至少一个的相位而使第一和第二PWM信号这二者的工作时段彼此联结时，执行用于通过在PWM信号中的一个下降之前提升PWM信号中的另一个使第一和第二PWM信号的工作时段部分地重叠的重叠相位移位。在以上方面中，可与工作时段的波动预测相对应地来设定用于重叠相位移位的相位移位量，并且控制器可被配置为，当基于波动预测的第一和第二PWM信号的工作时段的总时段每周期变短一次时，将相位移位量设定成以使得在预定周期中的第一和第二PWM信号中的一个的下降与在预定周期中第一和第二PWM信号中的另一个的上升一致。在以上方面中，控制器可被配置为，(i)对从相位移位的执行周期到预定周期的工作时段进行波动预测，并且(ii)当作为在第一损失和第二损失之间比较的结果，第一损失小于第二损失时，执行重叠相位移位。第一损失可包括当执行重叠相位移位时在从执行周期到预定周期的时段中切换元件中产生的损失。第二损失可包括当执行边缘对齐相位移位时在从执行周期到预定周期的时段中切换元件中产生的损失。边缘对齐相位移位可以是这样的相位移位：当PWM信号中的一个的下降与PWM信号中的另一个的上升彼此不一致时，通过相位移位，使下降和上升彼此一致。根据本专利技术的以上方面，能够执行与现有相位移位相比减小电力损失的相位移位。附图说明下面将参照附图描述本专利技术的示例性实施例的特征、优点和技术及工业意义，其中相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：图1示出其上安装有根据实施例的电力变换系统的车辆的电气系统的配置示图；图2A和图2B是示出根据实施例的电力变换器的配置的示图；图3是示出根据实施例的电力变换器的操作(CNV1和CNV2充电)的示图；图4是示出根据实施例的电力变换器的操作(CNV1和CNV2放电)的示图；图5是示出根据实施例的电力变换器的操作(CNV1充电、CNV2放电)的示图；图6是示出根据实施例的电力变换器的操作(CNV1放电、CNV2充电)的示图；图7是示出通过CNV控制器执行反馈控制的示图；图8是示出边缘对齐相位移位的示图；图9是示出重叠相位移位的示图；图10是示出重叠相位本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力变换系统，其特征在于包括：第一电池；第二电池；电力变换器，所述电力变换器包括多个切换元件，所述电力变换器被配置为：通过根据PWM信号接通或断开所述多个切换元件，来对在输出线路与所述第一电池和所述第二电池中的每个电池之间的电力进行双向地升压或降压；以及控制器，所述控制器被配置为通过生成第一PWM信号和第二PWM信号来控制第一升压和降压电路和第二升压和降压电路，所述第一升压和降压电路被建立在所述第一电池和所述输出线路之间，所述第一PWM信号是用于控制所述第一升压和降压电路的升压和降压操作的信号，所述第二升压和降压电路被建立在所述第二电池和所述输出线路之间，所述第二PWM信号是用于控制所述第二升压和降压电路的升压和降压操作的信号，所述控制器被配置为：在通过移位所述第一PWM信号和所述第二PWM信号中的至少一个信号的相位而使所述第一PWM信号和所述第二PWM信号这二者的工作时段彼此联结时，所述控制器执行重叠相位移位，所述重叠相位移位用于通过在所述PWM信号中的一个信号下降之前提升所述PWM信号中的另一个信号来使所述第一PWM信号和所述第二PWM信号的所述工作时段部分地重叠。

【技术特征摘要】
2014.10.10 JP 2014-2088321.一种电力变换系统，其特征在于包括：
第一电池；
第二电池；
电力变换器，所述电力变换器包括多个切换元件，所述电力变换
器被配置为：通过根据PWM信号接通或断开所述多个切换元件，来对
在输出线路与所述第一电池和所述第二电池中的每个电池之间的电力
进行双向地升压或降压；以及
控制器，所述控制器被配置为通过生成第一PWM信号和第二
PWM信号来控制第一升压和降压电路和第二升压和降压电路，所述第
一升压和降压电路被建立在所述第一电池和所述输出线路之间，所述
第一PWM信号是用于控制所述第一升压和降压电路的升压和降压操
作的信号，所述第二升压和降压电路被建立在所述第二电池和所述输
出线路之间，所述第二PWM信号是用于控制所述第二升压和降压电路
的升压和降压操作的信号，
所述控制器被配置为：在通过移位所述第一PWM信号和所述第
二PWM信号中的至少一个信号的相位而使所述第一PWM信号和所述
第二PWM信号这二者的工作时段彼此联结时，所述控制器执行重叠相
位移位，所述重叠相位移位用于通过在所述PWM信号中的一个信号下
降之前提升所述PWM信号中的另一个信号来使所述第一PWM信号和
所述第二PWM信号的所述工作时段部分地重叠。
2.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：砂原昌平，浜田英嗣，井手晓彦，篠原正俊，
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