提供一种降低绝缘变压器的损耗并提高效率的绝缘型DC/DC变换器及其控制装置、以及DC/AC转换装置。其包括DC/AC转换器、绝缘变压器、整流电路以及控制装置，控制装置包括计算DC/AC转换器的直流输入功率的乘法器、以使整流电路的输出电压检测值跟随输出电压指令值的方式计算直流输入功率指令值的第一调节器、对直流输入功率指令值的上限值进行限制并输出的输入功率限制器、以使由乘法器所计算出的直流输入功率计算值跟随由输入功率限制器所限制的直流输入功率指令值的方式计算整流电路的输出功率指令值的第二调节器、以及根据该输出功率指令值生成DC/AC转换器的半导体开关元件的驱动脉冲的驱动脉冲生成器。
【技术实现步骤摘要】
绝缘型DC/DC变换器及其控制装置、以及DC/AC转换装置
本专利技术涉及一种用于降低在绝缘型DC/DC变换器的绝缘变压器中所产生的损耗的技术。
技术介绍
图4是专利文献1中记载的绝缘型DC/DC变换器的电路图。在图4中，51是连接在施加有直流电压Vin的输入端子a、b之间的平滑用电容器，52a、52b、52c、52d是构成DC/AC转换器52的半导体开关元件，53是谐振电容器，54是谐振电抗器(reactor)，55是绝缘变压器，56是用于在绝缘变压器55的初级绕组上并联线圈57的开关，58是构成并联谐振电感的线圈，59是整流电路，60是平滑电容器，其两端连接到输出端子c、d并输出直流电压Vout。在此，开关56和线圈57构成用于对线圈58的并联谐振电感进行调节的电路。另外，由电压检测器71和电流检测器72所检测出的各检测值被输入到控制单元70，控制单元70对DC/AC转换器52和开关56的接通/断开(ON/OFF)进行控制。在该绝缘型DC/DC变换器中，在输入输出电压的预定范围内，例如在包括输入电压的额定值的320[V]～440[V]的范围内，断开开关56而而在绝缘变压器55的初级绕组上仅并联线圈58，在上述以外的电压范围内，通过接通开关56而并联线圈57、58从而实质上减小线圈58的并联谐振电感。由此，当输入电压在320[V]～440[V]的范围内时减小了流到绝缘变压器55的初级侧的并联谐振电流从而实现了电路整体的损耗降低。<现有技术文献><专利文献>专利文献1：日本特开2015-177595号公报(段落[0040]～[0056]、图1～图5等)
技术实现思路
<本专利技术所要解决的问题>图5示出了由图4的绝缘型DC/DC变换器所产生的损耗降低效果。如图所示，在该绝缘型DC/DC变换器中，通过对开关56进行控制并对并联谐振电感进行调整，从而能够与现有设计相比整体上降低损耗。然而，从图5中也可以看出，损耗降低效果主要取决于DC/AC转换器52的半导体开关元件52a、52b、52c、52d或谐振电抗器54和线圈58，绝缘变压器55中的损耗几乎没有变化。另一方面，例如在车载电源装置的领域中，已知利用逆变器将绝缘型DC/DC变换器的直流输出电压转换为交流电压并将其供应到外部的交流电源系统。在该类交流电源系统中，为了制造能够应对逆变器的交流最大输出的绝缘变压器以实现电源的大容量化，不得不将励磁电感设计得较小，因此励磁电流会变大。因此，由于取决于绝缘变压器的励磁电流和负载电流的输入电流也会变大，因此存在铜损增加并且效率降低，需要增强冷却能力而导致装置大型化或成本增大的问题。在专利文献1中记载的绝缘型DC/DC变换器中，虽然能够降低预定的输入输出电压范围内的装置整体的损耗，但是由于由绝缘变压器本身所产生的损耗几乎不变，因此希望进一步降低损耗。因此，本专利技术所要解决的问题在于提供一种降低绝缘变压器的损耗并提高效率的绝缘型DC/DC变换器及其控制装置、以及DC/AC转换装置。<用于解决问题的方案>为了解决上述问题，在本专利技术的第1实施方式中，提供一种绝缘型DC/DC变换器，包括通过半导体开关元件的动作进行直流/交流转换的DC/AC转换器、以绝缘的方式将所述DC/AC转换器的交流输出电压变压为预定大小的绝缘变压器、将所述绝缘变压器的交流输出电压转换为直流电压的整流电路、以及对所述半导体开关元件进行驱动的控制装置，其特征在于，所述控制装置包括：直流输入功率计算单元，计算所述DC/AC转换器的直流输入功率；第一调节单元，以使所述整流电路的直流输出电压检测值跟随直流输出电压指令值的方式计算直流输入功率指令值；输入功率限制单元，将所述直流输入功率指令值的上限值限制为预定值并进行输出；第二调节单元，以使由所述直流输入功率计算单元所计算出的直流输入功率计算值跟随由所述输入功率限制单元所限制的直流输入功率指令值的方式计算所述整流电路的直流输出功率指令值；以及驱动脉冲生成单元，根据所述直流输出功率指令值生成所述半导体开关元件的驱动脉冲。在本专利技术的第2实施方式中，在第1实施方式所述的绝缘型DC/DC变换器中，根据所述绝缘变压器的励磁电感的设计值设定所述输入功率限制单元中的所述预定值。在本专利技术的第3实施方式中，提供一种绝缘型DC/DC变换器的控制装置，所述绝缘型DC/DC变换器包括通过半导体开关元件的动作进行直流/交流转换的DC/AC转换器、以绝缘的方式将所述DC/AC转换器的交流输出电压变压为预定大小的绝缘变压器、以及将所述绝缘变压器的交流输出电压转换为直流电压的整流电路，所述控制装置用于生成所述半导体开关元件的驱动脉冲，其特征在于，所述控制装置包括：直流输入功率计算单元，计算所述DC/AC转换器的直流输入功率；第一调节单元，以使所述整流电路的直流输出电压检测值跟随直流输出电压指令值的方式计算直流输入功率指令值；输入功率限制单元，将所述直流输入功率指令值的上限值限制为预定值并进行输出；第二调节单元，以使由所述直流输入功率计算单元所计算出的直流输入功率计算值跟随由所述输入功率限制单元所限制的直流输入功率指令值的方式计算所述整流电路的直流输出功率指令值；以及驱动脉冲生成单元，根据所述直流输出功率指令值生成所述半导体开关元件的驱动脉冲。在本专利技术的第4实施方式中，在第3实施方式所述的绝缘型DC/DC变换器的控制装置中，根据所述绝缘变压器的励磁电感的设计值设定所述输入功率限制单元中的所述预定值。在本专利技术的第5实施方式中，提供一种DC/AC转换装置，其特征在于，包括根据第1实施方式或第2实施方式所述的绝缘型DC/DC变换器、以及将所述整流电路的直流输出电压转换为交流电压的逆变器。在本专利技术的第6实施方式中，在第5实施方式所述的DC/AC转换装置中，将所述输入功率限制单元中的所述预定值设定为所述逆变器的额定交流输出功率的大约1.5倍的大小。<专利技术的效果>根据本专利技术，由于对构成绝缘型DC/DC变换器的DC/AC转换器的直流输入功率的上限值进行了限制，因此能够降低绝缘变压器的输入功率并将其励磁电感设计为较大的值。由此，能够减小绝缘变压器的励磁电流以及输入电流从而降低铜损，并降低绝缘变压器的整体损耗，并且能够提高绝缘型DC/DC变换器或具有绝缘型DC/DC变换器的DC/AC转换装置的效率。因此，无需过度增强装置的冷却能力，不会导致装置整体的大型化或成本的增大。附图说明图1是包括本专利技术的实施方式的绝缘型DC/DC变换器的DC/AC转换装置的电路图。图2是用于对图1的动作进行说明的示意性的波形图。图3是未对输入功率指令值进行限制情况下的示意性的波形图。图4是专利文献1中记载的绝缘型DC/DC变换器的电路图。图5是由专利文献1中记载的绝缘型DC/DC变换器所产生的损耗降低效果的说明图。符号说明1直流电源2、7平滑电容器3DC/AC转换器3a、3b、3c、3d半导体开关元件4谐振电容器5绝缘变压器6整流电路6a、6b、6c、6d二极管8逆变器8a、8b、8c、8d半导体开关元件8e输出滤波器8f、8g交流输出端子9、11电压检测器10电流检测器20控制装置21、25减法器22、26调节器23输入功率限制器本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种绝缘型DC/DC变换器，包括通过半导体开关元件的动作进行直流/交流转换的DC/AC转换器、以绝缘的方式将所述DC/AC转换器的交流输出电压变压为预定大小的绝缘变压器、将所述绝缘变压器的交流输出电压转换为直流电压的整流电路、以及对所述半导体开关元件进行驱动的控制装置，其特征在于，所述控制装置包括：直流输入功率计算单元，计算所述DC/AC转换器的直流输入功率；第一调节单元，以使所述整流电路的直流输出电压检测值跟随直流输出电压指令值的方式计算直流输入功率指令值；输入功率限制单元，将所述直流输入功率指令值的上限值限制为预定值并进行输出；第二调节单元，以使由所述直流输入功率计算单元所计算出的直流输入功率计算值跟随由所述输入功率限制单元所限制的直流输入功率指令值的方式计算所述整流电路的直流输出功率指令值；以及驱动脉冲生成单元，根据所述直流输出功率指令值生成所述半导体开关元件的驱动脉冲。
【技术特征摘要】
2018.04.06 JP 2018-0738191.一种绝缘型DC/DC变换器，包括通过半导体开关元件的动作进行直流/交流转换的DC/AC转换器、以绝缘的方式将所述DC/AC转换器的交流输出电压变压为预定大小的绝缘变压器、将所述绝缘变压器的交流输出电压转换为直流电压的整流电路、以及对所述半导体开关元件进行驱动的控制装置，其特征在于，所述控制装置包括：直流输入功率计算单元，计算所述DC/AC转换器的直流输入功率；第一调节单元，以使所述整流电路的直流输出电压检测值跟随直流输出电压指令值的方式计算直流输入功率指令值；输入功率限制单元，将所述直流输入功率指令值的上限值限制为预定值并进行输出；第二调节单元，以使由所述直流输入功率计算单元所计算出的直流输入功率计算值跟随由所述输入功率限制单元所限制的直流输入功率指令值的方式计算所述整流电路的直流输出功率指令值；以及驱动脉冲生成单元，根据所述直流输出功率指令值生成所述半导体开关元件的驱动脉冲。2.根据权利要求1所述的绝缘型DC/DC变换器，其中，根据所述绝缘变压器的励磁电感的设计值设定所述输入功率限制单元中的所述预定值。3.一种绝缘型DC/DC变换器的控制装置，所述绝缘型DC/DC变换器包括通过半导体开关元件的动作进行直流/交流转换的DC/...
【专利技术属性】
技术研发人员：饭田贵志，西川幸广，
申请(专利权)人：富士电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。