功率转换装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种功率转换装置，是具备绝缘变压器的功率转换装置，绝缘变压器包括：初级绕组；次级绕组；以及磁屏蔽部，该磁屏蔽部通过阻断在初级绕组和次级绕组中分别流过的电流所产生的磁通来抑制初级绕组与次级绕组之间的磁干扰。磁屏蔽部例如由设置在初级绕组与次级绕组之间的磁屏蔽板构成。

Power conversion device

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】功率转换装置
本专利技术涉及具备绝缘变压器的功率转换装置。
技术介绍
系统之间或电源之间等广泛地使用能够在输入与输出之间实现电气分离的绝缘型功率转换装置(参照例如专利文献1)。例如，近年来，正在开发电动汽车、插电式混合动力汽车等之类的电动车辆。在这样的电动车辆中，使用绝缘型功率转换装置作为从家用电源向高压电池进行充电的车载充电器。这样的功率转换装置常被要求小型化，用以提高对电动车辆的承载性。绝缘型功率转换装置中使用绝缘变压器，用以在输入侧的电源与输出侧的负载之间实现电气分离和进行电压变换。绝缘变压器由以铁为主要成分的铁心(也称为变压器铁心)和卷绕在铁心上的初级绕组和次级绕组构成。绝缘变压器中，初级绕组和次级绕组还分别设定与目标变压比相应的匝数。通常，用于实现功率转换装置小型化的方法是使用提高开关元件的开关频率的方法。这是因为，通过提高开关频率，能够减小绝缘变压器的电压时间积(VT积)和铁心的损耗(铁损)，其结果是能够将铁心小型化。然而，随着开关频率的增加，集肤效应、初级绕组与次级绕组之间的磁干扰(邻近效应)会导致绕组的电阻值增大，从而导致绕组的损耗(铜损)增大。这种情况下，随着铜损的增大，绕组的温度会上升。由于绕组的温度被设定为不会超过绕组的温度上限，因此需要增大绕组的截面积以降低绕组损耗、或者为绕组设置冷却机构，其结果是导致绝缘变压器大型化。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利特开2016－208560号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题如上所述，功率转换装置需要进一步小型化，为此，作为主要器件的绝缘变压器必须小型化。绝缘变压器要实现小型化，则需要增大开关元件的开关频率。然而，随着开关频率的增大，绕组的电阻值和绕组的损耗都会增大，从而限制了绝缘变压器的小型化。本专利技术是为了解决上述问题而完成的，其目的在于获得一种通过改进绝缘变压器的结构来实现小型化的功率转换装置。解决技术问题所采用的技术方案本专利技术的功率转换装置是具备绝缘变压器的功率转换装置，绝缘变压器包括：初级绕组；次级绕组；以及磁屏蔽部，该磁屏蔽部通过阻断在初级绕组和次级绕组中分别流过的电流所产生的磁通来抑制初级绕组与次级绕组之间的磁干扰。专利技术效果根据本专利技术，通过改进绝缘变压器的结构，能够得到实现小型化的功率转换装置。附图说明图1是本专利技术的实施方式1中的功率转换装置的简要结构图。图2是表示用于控制图1的半导体开关元件的控制信号、绝缘变压器的初级绕组电压和次级绕组电压、绝缘变压器的铁心磁通密度、滤波电抗器的电压和电流的时间变化的一例的时序图。图3是表示图1的绝缘变压器的初级绕组中流过的电流的频谱的一例的说明图。图4是表示图1的绝缘变压器的初级绕组的电阻值的频率特性的一例的说明图。图5是表示本专利技术的实施方式1中的绝缘变压器的结构的一例的结构图。图6是本专利技术的实施方式1中的绝缘变压器的磁屏蔽板的结构图。图7是本专利技术的实施方式2中的功率转换装置的简要结构图。图8是表示本专利技术的实施方式2中的绝缘变压器的结构的一例的结构图。图9是表示用于控制图7的半导体开关元件的控制信号、绝缘变压器的初级绕组和第一次级绕组及第二次级绕组中各自流过的电流、滤波电抗器中流过的电流的时间变化的一例的时序图。具体实施方式下面，利用附图，根据优选实施方式来说明本专利技术的功率转换装置。另外，在附图的说明中，对相同部分或相当部分标注相同标号，并省略重复说明。实施方式1图1是本专利技术的实施方式1中的功率转换装置10的简要结构图。图1中，例示了在功率转换装置10的输入侧从直流电源1输入了输入电压Vi，在功率转换装置10的输出侧输出了输出电压Vo的情况。图1中，功率转换装置10由全桥型的DC/DC转换器电路构成。功率转换装置10具备多个部件，具体包括：滤波电容器11、构成开关元件对的半导体开关元件12a、12b、构成开关元件对的半导体开关元件12c、12d、构成整流电路的整流二极管13a～13d、滤波电抗器14、滤波电容器15、具有初级绕组和次级绕组的绝缘变压器100和控制部200。在绝缘变压器100的初级侧设有滤波电容器11、半导体开关元件12a～12d。在绝缘变压器100的次级侧设有由整流二极管13a～13d构成的整流电路，在整流电路的后级设有滤波电抗器14和滤波电容器15。在主电路的外部设有控制部200。半导体开关元件12a～12d例如由源极与漏极之间内置有二极管的MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)构成。半导体开关元件12a、12c的漏极端子经由滤波电容器11的一个端子连接至直流电源1的正极。半导体开关元件12b、12d的源极端子经由滤波电容器11的另一个端子连接至直流电源1的负极。绝缘变压器100的初级绕组的一个端子连接至半导体开关元件12a的源极端子和半导体开关元件12b的漏极端子。绝缘变压器100的初级绕组的另一个端子连接至半导体开关元件12c的源极端子和半导体开关元件12d的漏极端子。绝缘变压器100的次级绕组的一个端子连接至整流二极管13a的阳极端子和整流二极管13b的阴极端子。绝缘变压器100的次级绕组的另一个端子连接至整流二极管13c的阳极端子和整流二极管13d的阴极端子。滤波电抗器14的一个端子连接至整流二极管13a和整流二极管13c的阴极端子。滤波电抗器14的另一个端子经由滤波电容器15的一个端子连接至输出侧的正极。整流二极管13b和整流二极管13d的阳极端子经由滤波电容器15的另一个端子连接至输出侧的负极。控制部200例如由执行运算处理的微型计算机、存储程序数据、固定值数据等数据的ROM(只读存储器)和对所存储的数据进行更新并依次改写的RAM(随机存取存储器)等来实现。控制部200对半导体开关元件12a～12d进行开关控制，从而能够对直流电源1所提供的功率进行转换。具体而言，控制部200通过发送控制信号201a～201d，对半导体开关元件12a～12d的导通和截止进行切换控制，以使输出电压Vo达到目标值。接着，参照图2对图1的功率转换装置10的基本动作原理进行说明。图2是表示用于控制图1的半导体开关元件12a～12d的控制信号201a～201d、绝缘变压器100的初级绕组电压和次级绕组电压、绝缘变压器100的铁心磁通密度B、滤波电抗器14的电压和电流的时间变化的一例的时序图。图2中，将半导体开关元件12a～12d的开关频率记为Fsw，将开关周期记为Tsw，将电流接通率记为D。Np、Ns分别是绝缘变压器100的初级绕组和次级绕组的匝数。Bm是绝缘变压器100的铁心的工作磁通密度。如图2所示，控制部200对半导体开关元件12a、12d和半导体开关元件12b、12c的导通和截止进行切换控制，以使各开关元件在相同的导通时间开关定时具有180°的相位差(1/2Tsw)。通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功率转换装置，具备绝缘变压器，其特征在于，/n所述绝缘变压器包括：/n初级绕组；/n次级绕组；以及/n磁屏蔽部，该磁屏蔽部通过阻断在所述初级绕组和所述次级绕组中分别流过的电流所产生的磁通来抑制所述初级绕组与所述次级绕组之间的磁干扰。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170710 JP 2017-1344111.一种功率转换装置，具备绝缘变压器，其特征在于，
所述绝缘变压器包括：
初级绕组；
次级绕组；以及
磁屏蔽部，该磁屏蔽部通过阻断在所述初级绕组和所述次级绕组中分别流过的电流所产生的磁通来抑制所述初级绕组与所述次级绕组之间的磁干扰。


2.如权利要求1所述的功率转换装置，其特征在于，
所述功率转换装置还具备将所述功率转换装置的构成部件收纳在内的壳体，
所述磁屏蔽部与所述壳体相连接。


3.如权利要求1所述的功率转换装置，其特征在于，
所述功率转换装置还具备对所述功率转换装置的构成部件进行冷却的散热器，
所述磁屏蔽部与所述散热器相连接。


4.如权利要求1至3的任一项所述的功率转换装置，其特征在于，
所述磁屏蔽部由配置在所述初级绕组与所述次级绕组之间的磁屏蔽板构成。


5.如权利要求1至3的任一项所述的功率转换装置，其特征在于，
所述绝缘变压器是次级侧采用中心插头方式的绝缘变压器，所述次级绕组包...

【专利技术属性】
技术研发人员：坂本达朗，
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