DC/DC转换器制造技术

在变压器(3)的第一绕组(3a)与直流电源(1)之间连接第一开关电路(5)，在第二绕组(3b)与电池(2)之间连接第二开关电路(8)，构成DC/DC转换器(100)。在电池充电时，控制电路(20)针对第一开关电路(5)内的第一基准元件的驱动相位，控制第一对角元件的相移量(θ1)和第二开关电路(8)内的第二对角元件的相移量(θ2)。另外，如果在升压充电控制的期间充电电流为正或者0，则控制成使相移量(θ2)比相移量(θ1)大的量超过各半导体开关元件的防短路时间。由此，解决因防短路时间而不能进行升压动作，提高升压控制的控制性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】DC/DC转换器
本专利技术涉及通过变压器使初级侧和次级侧绝缘的DC/DC转换器，特别是涉及在两个直流电源之间进行电力传送的DC/DC转换器。
技术介绍
以往的双向DC/DC转换器进行第一直流电源与第二直流电源之间的双向的电力传送，该双向DC/DC转换器具备：变压器；第一转换器部，具有多个半导体开关元件，该第一转换器部连接于所述第一直流电源与所述变压器的第一绕组之间而在直流/交流之间进行电力变换；第二转换器部，具有多个半导体开关元件，该第二转换器部连接于所述第二直流电源与所述变压器的第二绕组之间而在直流/交流之间进行电力变换；以及控制电路，控制所述第一转换器部、所述第二转换器部内的各所述半导体开关元件。所述第一转换器部、所述第二转换器部具有：电容器，与各所述半导体开关元件并联连接；以及第一电抗器、第二电抗器，与交流输入输出线连接。并且，在从所述第一直流电源向所述第二直流电源传送电力时，所述控制电路进行控制使得利用所述第一电抗器使所述第一转换器部内的各所述半导体开关元件进行零电压开关，在所述第二直流电源的电压高于在所述变压器的所述第二绕组中发生的电压时，所述控制电路进行控制使得利用所述第二电抗器使所述第二转换器部进行升压动作。另外，在从所述第二直流电源向所述第一直流电源传送电力时，进行控制使得利用所述第二电抗器使所述第二转换器部内的各所述半导体开关元件进行零电压开关，在所述第一直流电源的电压高于在所述变压器的所述第一绕组中发生的电压时，进行控制使得利用所述第一电抗器使所述第一转换器部进行升压动作(例如参照专利文献1)。专利文献1：国际公开WO2013/121665号公报
技术实现思路
在所述专利文献1那样的双向DC/DC转换器中，是隔着变压器而对称的简易的电路结构，能够通过简单的控制实现双向的电力传送。然而，在上下支路的半导体开关元件的驱动信号中设置有为了防止支路短路而同时处于断开(OFF)期间的防短路时间，在防短路时间无法进行DC/DC转换器的升压动作，所以在升压动作区域中存在无法控制传送电力的区域。本专利技术是为了解决上述那样的问题而完成的，目的在于提供一种DC/DC转换器，能够通过简易的电路结构在宽的电压范围中进行电力传送，不会由于防短路时间而在升压动作区域中控制性变差，能够实现可靠性高的输出控制。本专利技术的DC/DC转换器进行第一直流电源与第二直流电源之间的电力传送，其中，所述DC/DC转换器具备：变压器；第一转换器部，包括基于两个桥电路的全桥电路，该两个桥电路具备分别连接有反并联二极管的多个半导体开关元件，所述第一转换器部连接于所述第一直流电源与所述变压器的第一绕组之间；第二转换器部，包括基于两个桥电路的全桥电路，该两个桥电路具备分别连接有反并联二极管的多个半导体开关元件，所述第二转换器部连接于所述第二直流电源与所述变压器的第二绕组之间；第二电抗器，与所述第二转换器部的交流输入输出线连接；以及控制电路，根据从所述第一直流电源向所述第二直流电源的传送电力以及指令值来运算占空比，对所述第一转换器部、所述第二转换器部内的各所述半导体开关元件进行驱动控制。在所述占空比为正或者0的从所述第一直流电源向所述第二直流电源的第一电力传送中，所述控制电路控制第一相移量以及第二相移量，其中，所述第一相移量是所述第一转换器部中的所述多个半导体开关元件之中的作为第一基准元件的半导体开关元件与和该第一基准元件处于对角关系的作为第一对角元件的半导体开关元件之间的驱动信号的相移量，所述第二相移量是所述第一基准元件与作为第二对角元件的半导体开关元件之间的驱动信号的相移量，该作为第二对角元件的半导体开关元件是所述第二转换器部中的所述多个半导体开关元件之中的和作为第二基准元件的半导体开关元件处于对角关系的半导体开关元件。并且，在从所述第一直流电源向所述第二直流电源的所述传送电力为正或者0、且向所述第二直流电源的输出电压高于在所述变压器的所述第二绕组中发生的电压的升压控制中，所述控制电路控制成不管所述占空比如何都使所述第二相移量比所述第一相移量大的量超过所述第一转换器部、所述第二转换器部内的各所述半导体开关元件的防短路时间。另外，本专利技术的DC/DC转换器进行第一直流电源与第二直流电源之间的双向的电力传送，其中，所述DC/DC转换器具备：变压器；第一转换器部，包括基于桥电路A、桥电路B的全桥电路，所述桥电路A、所述桥电路B具备分别连接有反并联二极管的多个半导体开关元件，所述第一转换器部连接于所述第一直流电源与所述变压器的第一绕组之间，在直流/交流之间双向地进行电力变换；第二转换器部，包括基于桥电路C、桥电路D的全桥电路，所述桥电路C、所述桥电路D具备分别连接有反并联二极管的多个半导体开关元件，所述第二转换器部连接于所述第二直流电源与所述变压器的第二绕组之间，在直流/交流之间双向地进行电力变换；第一电抗器、第二电抗器，与所述第一转换器部、所述第二转换器部的各交流输入输出线连接；以及控制电路，根据从所述第一直流电源向所述第二直流电源的传送电力和指令值来运算占空比，通过PWM控制对所述第一转换器部、第二转换器部内的各所述半导体开关元件进行驱动控制。在所述占空比为正或者0的从所述第一直流电源向所述第二直流电源的第一电力传送中，所述控制电路使用：第一控制，在所述占空比增大时，使所述桥电路A的各所述半导体开关元件的接通时间tA和所述桥电路B的各所述半导体开关元件的接通时间tB以相同时间增大至最大，并且将所述桥电路C的各所述半导体开关元件的接通时间tC和所述桥电路D的各所述半导体开关元件的接通时间tD都保持为0；以及第二控制，将所述接通时间tA、tB保持为最大且将所述接通时间tD保持为0，并且在所述占空比增大时使所述接通时间tC增大，在所述第二直流电源的电压高于在所述变压器的所述第二绕组中发生的电压时，以设置对所述第二电抗器进行励磁的期间而使所述第二转换器部进行升压动作的方式进行控制。另外，在所述占空比为负的从所述第二直流电源向所述第一直流电源的第二电力传送中，所述控制电路使用：第三控制，在所述占空比在负方向上增大时，使所述接通时间tC和所述接通时间tD以相同时间增大至最大，并且将所述接通时间tA和所述接通时间tB都保持为0；以及第四控制，将所述接通时间tC、tD保持为最大且将所述接通时间tB保持为0，并且使所述接通时间tA增大，在所述第一直流电源的电压高于在所述变压器的所述第一绕组中发生的电压时，以设置对所述第一电抗器进行励磁的期间而使所述第一转换器部进行升压动作的方式进行控制。并且，在所述第一电力传送中所述接通时间tA、tB最小时以及在所述第二电力传送中所述接通时间tC、tD最小时，切换所述第一电力传送和所述第二电力传送。根据本专利技术所涉及的DC/DC转换器，能够通过简易的电路结构在宽的电压范围中进行电力传送，不会由于防短路时间而在升压动作区域中控制性变差，能够实现可靠性高的输出控制。附图说明图1是本专利技术的实施方式1的电池充放电装置的电路结构图。图2是本专利技术的实施方式1的电池充放电装置的充电时的控制框图。图3是本专利技术的实施方式1的电池充放电装置的相移方式的驱动信号波形图。图4是说明本专利技术的实施方式1的电池充放电装置的基本控制动作的波形图。图5是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种DC/DC转换器，进行第一直流电源与第二直流电源之间的电力传送，其中，所述DC/DC转换器具备：变压器；第一转换器部，包括基于两个桥电路的全桥电路，该两个桥电路具备分别连接有反并联二极管的多个半导体开关元件，所述第一转换器部连接于所述第一直流电源与所述变压器的第一绕组之间；第二转换器部，包括基于两个桥电路的全桥电路，该两个桥电路具备分别连接有反并联二极管的多个半导体开关元件，所述第二转换器部连接于所述第二直流电源与所述变压器的第二绕组之间；第二电抗器，与所述第二转换器部的交流输入输出线连接；以及控制电路，根据从所述第一直流电源向所述第二直流电源的传送电力以及指令值来运算占空比，对所述第一转换器部、所述第二转换器部内的各所述半导体开关元件进行驱动控制，在所述占空比为正或者0的从所述第一直流电源向所述第二直流电源的第一电力传送中，所述控制电路控制第一相移量以及第二相移量，其中，所述第一相移量是所述第一转换器部中的所述多个半导体开关元件之中的作为第一基准元件的半导体开关元件与和该第一基准元件处于对角关系的作为第一对角元件的半导体开关元件之间的驱动信号的相移量，所述第二相移量是所述第一基准元件与作为第二对角元件的半导体开关元件之间的驱动信号的相移量，该作为第二对角元件的半导体开关元件是所述第二转换器部中的所述多个半导体开关元件之中的和作为第二基准元件的半导体开关元件处于对角关系的半导体开关元件，在从所述第一直流电源向所述第二直流电源的所述传送电力为正或者0、且向所述第二直流电源的输出电压高于在所述变压器的所述第二绕组中发生的电压的升压控制中，所述控制电路控制成不管所述占空比如何都使所述第二相移量比所述第一相移量大的量超过所述第一转换器部、所述第二转换器部内的各所述半导体开关元件的防短路时间。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.02 JP 2015-0180921.一种DC/DC转换器，进行第一直流电源与第二直流电源之间的电力传送，其中，所述DC/DC转换器具备：变压器；第一转换器部，包括基于两个桥电路的全桥电路，该两个桥电路具备分别连接有反并联二极管的多个半导体开关元件，所述第一转换器部连接于所述第一直流电源与所述变压器的第一绕组之间；第二转换器部，包括基于两个桥电路的全桥电路，该两个桥电路具备分别连接有反并联二极管的多个半导体开关元件，所述第二转换器部连接于所述第二直流电源与所述变压器的第二绕组之间；第二电抗器，与所述第二转换器部的交流输入输出线连接；以及控制电路，根据从所述第一直流电源向所述第二直流电源的传送电力以及指令值来运算占空比，对所述第一转换器部、所述第二转换器部内的各所述半导体开关元件进行驱动控制，在所述占空比为正或者0的从所述第一直流电源向所述第二直流电源的第一电力传送中，所述控制电路控制第一相移量以及第二相移量，其中，所述第一相移量是所述第一转换器部中的所述多个半导体开关元件之中的作为第一基准元件的半导体开关元件与和该第一基准元件处于对角关系的作为第一对角元件的半导体开关元件之间的驱动信号的相移量，所述第二相移量是所述第一基准元件与作为第二对角元件的半导体开关元件之间的驱动信号的相移量，该作为第二对角元件的半导体开关元件是所述第二转换器部中的所述多个半导体开关元件之中的和作为第二基准元件的半导体开关元件处于对角关系的半导体开关元件，在从所述第一直流电源向所述第二直流电源的所述传送电力为正或者0、且向所述第二直流电源的输出电压高于在所述变压器的所述第二绕组中发生的电压的升压控制中，所述控制电路控制成不管所述占空比如何都使所述第二相移量比所述第一相移量大的量超过所述第一转换器部、所述第二转换器部内的各所述半导体开关元件的防短路时间。2.根据权利要求1所述的DC/DC转换器，其中，还具备与所述第一转换器部的交流输入输出线连接的第一电抗器，在所述占空比为负的从所述第二直流电源向所述第一直流电源的第二电力传送中，所述控制电路控制第三相移量以及第四相移量，其中，所述第三相移量是所述第二基准元件与所述第二对角元件之间的驱动信号的相移量，所述第四相移量是所述第二基准元件与所述第一对角元件之间的驱动信号的相移量，在从所述第一直流电源向所述第二直流电源的所述传送电力为负或者0、且向所述第一直流电源的输出电压高于在所述变压器的所述第一绕组中发生的电压的升压控制中，所述控制电路控制成不管所述占空比如何都使所述第四相移量比所述第三相移量大的量超过所述第一转换器部、所述第二转换器部内的各所述半导体开关元件的防短路时间。3.根据权利要求1所述的DC/DC转换器，其中，还具备第一电抗器，该第一电抗器与所述第一转换器部的交流输入输出线连接，所述第一转换器部的所述多个半导体开关元件分别连接有并联电容器，在所述第一电力传送中，所述控制电路控制所述第一相移量、所述第二相移量，从而控制成利用所述并联电容器以及所述第一电抗器使所述第一转换器部内的各所述半导体开关元件进行零电压开关。4.根据权利要求2所述的DC/DC转换器，其中，所述第一转换器部以及第二转换器部的所述多个所述半导体开关元件分别连接有并联电容器，在所述第一电力传送中，所述控制电路控制所述第一相移量、所述第二相移量，从而控制成利用所述第一转换器部内的所述并联电容器以及所述第一电抗器使所述第一转换器部内的各所述半导体开关元件进行零电压开关，在所述第二电力传送中，所述控制电路控制所述第三相移量、所述第四相移量，从而控制成利用所述第二转换器部内的所述并联电容器以及所述第二电抗器使所述第二转换器部内的各所述半导体开关元件进行零电压开关。5.根据权利要求4所述的DC/DC转换器，其中，在所述第一电力传送中，在所述占空比大于所述第一相移量、所述第二相移量都为最小的第一基准点的第一期间该占空比增大时，所述控制电路将所述第一相移量保持为最小，并且使所述第二相移量增大，在所述第二电力传送中，在所述占空比在负方向上大于所述第三相移量、所述第四相移量都为最小的第二基准点的第二期间该占空比在负方向上增大时，所述控制电路将所述第三相移量保持为最小，并且使所述第四相移量增大。6.根据权利要求5所述的DC/DC转换器，其中，所述控制电路利用同相位的驱动信号来控制所述第一基准元件和所述第二基准元件，对于所述第一转换器部以及所述第二转换器部内的四个所述桥电路，以相同的接通时间比例来控制正侧的半导体开关元件和负侧的半导体开关元件，将所述第一基准点和所述第二基准点设为所述占空比为0的同一基准点，所述控制电路根据所述占空比为0时的从所述第一直流电源向所述第二直流电源的所述传送电力的极性，对所述第一电力传送中的所述第一期间的所述第二相移量、所述第二电力传送中的所述第二期间的所述第四相移量中的至少一方相加与所述防短路时间相当的偏移相位来进行控制。7.根据权利要求6所述的DC/DC转换器，其中，在所述占空比为0时如果所述传送电力为正，则所述控制电路对所述第一期间的所述第二相移量相加所述偏移相位来进行控制，在所述占空比为0时如果所述传送电力为负，则所述控制电路对所述第二期间的所述第四相移量相加所述偏移相位来进行控制，在所述占空比为0时如果所述传送电力为0，则所述控制电路对所述第一期间的所述第二相移量和所述第二期间的所述第四相移量这双方相加所述偏移相位来进行控制。8.根据权利要求6或者7所述的DC/DC转换器，其中，在将所述变压器的所述第一绕组和所述第二绕组的绕组比设为NL：NB时，在所述第一直流电源的电压值大于所述第二直流电源的电压值的NL/NB倍时，所述控制电路对所述第一期间的所述第二相移...

【专利技术属性】
技术研发人员：桧垣优介，近藤亮太，山田正树，
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