谐振型功率转换装置的控制方法、谐振型功率转换装置、以及DC－DC转换器制造方法及图纸

通过控制开关元件(S)的开关频率以及表示开关元件的导通期间的占空比之中的至少任一个，确保从开关元件的两端电压在开关元件的截止状态中通过谐振电路(L

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】谐振型功率转换装置的控制方法、谐振型功率转换装置、以及DC－DC转换器
本专利技术涉及谐振型功率转换装置的控制方法、谐振型功率转换装置(resonance-typepowerconverter)、以及DC－DC转换器。
技术介绍
已知谐振型DC－DC转换器的控制装置，包括：根据决定的控制量，对半导体开关元件以低于串联谐振电路的谐振频率的频率进行频率调制控制的频率调制控制部件；通过对半导体开关元件以谐振频率进行脉冲宽度调制控制或者相位调制控制而进行固定频率控制的固定频率控制部件；以及根据频率调制控制部件以及固定频率控制部件的输出，生成半导体开关元件的驱动脉冲的脉冲分配部件(专利文献1)。现有技术文献专利文献专利文献1：国际公开WO2013/114758号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题在以往技术中，在提高开关元件的开关频率以降低输出功率的情况下，存在诸如无法进行软开关的动作，开关损耗增大的问题。本专利技术要解决的课题是，提供通过扩大可进行软开关的开关频率的范围，能够实现谐振型功率转换装置的效率的谐振型功率转换装置的控制方法、谐振型功率转换装置以及DC－DC转换器。用于解决课题的手段本专利技术通过以下方式解决上述课题，即，通过控制开关元件的开关频率以及表示开关元件的导通期间的占空比中的至少任一个，确保从开关元件的两端电压在开关元件的截止状态中通过谐振电路的谐振达到零电压后至开关元件导通为止的延迟时间，使开关元件在延迟时间内接通，解决上述课题。专利技术的效果按照本专利技术，可以实现谐振型功率转换装置的高效率。附图说明图1是具有第1实施方式的谐振型功率转换装置的功率转换系统的结构图。图2是控制器输出的控制信号的一个例子。图3是参考例子的DC－DC转换器的输出电流和开关元件的频率的关系的一个例子。图4是参考例子中的开关频率和软开关的关系的一个例子。图5是延迟时间和对开关元件的施加电压的关系的一个例子。图6是第2实施方式的DC－DC转换器的控制方法的一个例子。图7是第2实施方式的DC－DC转换器的输出功率和对开关元件的施加电压的关系的一个例子。图8是第3实施方式的DC－DC转换器的控制方法的一个例子。图9是第4实施方式的DC－DC转换器的控制方法的一个例子。具体实施方式以下，根据附图说明本专利技术的实施方式。《第1实施方式》图1是表示具有第1实施方式的谐振型功率转换装置的功率转换系统的结构的图。第1实施方式的功率转换系统10被利用于可将电机作为驱动源行驶的混合车辆、将电机作为驱动源行驶的电气汽车等中。而且，没有特别限定功率转换系统10被利用的情形。如图1所示，功率转换系统10是，输入电压源1的直流功率在DC－DC转换器中被转换后提供给负载4的系统。DC－DC转换器由逆变器2以及整流器3构成，根据对负载4的功率的供给状态进行输出功率的控制。输入电压源1生成并输出直流功率。例如，输入电压源1通过整流电路(未图示)将从商用电源输入的交流电压(例如，200V)进行整流，通过平滑电路(未图示)进行平滑，转换为直流电压。然后，通过DC－DC转换器(未图示)，转换为规定的目标电压的直流电压。而且，输入电压源1的结构未被限定，只要是输出规定的直流电压的结构即可。逆变器2将从输入电压源1输入的直流电压转换为交流电压。逆变器2具有输入线圈Lc、开关元件S、分流电容器Cs、线圈L0以及电容器C0的串联谐振电路，是所谓E级逆变器。输入线圈Lc被串联连接在输入电压源1的高电位侧的输出端子和开关元件S之间。具体地说，输入线圈Lc的一端与输入电压源1连接，输入线圈Lc的另一端与开关元件S连接。通过输入电压源1输出固定的直流电压，输入线圈Lc对开关元件S供给固定的直流电流。输入线圈Lc是所谓的扼流圈。开关元件S根据从控制器5输入的控制信号，切换导通状态和截止状态。在本实施方式中，将开关元件S作为MOSFET(MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)进行说明，但是开关元件S未特别限定。作为开关元件S，例如也可以是能够进行电流下的控制的双极晶体管、能够进行电压下的控制的IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor，绝缘栅双极晶体管)等。开关元件S的漏极端子与输入线圈Lc的另一端连接。开关元件S的源极端子被连接到输入电压源1的低电位侧的输出端子。控制信号从控制器5被输入到开关元件S的栅极端子。控制信号是以规定的频率重复高电平和低电平的脉冲信号。规定的频率是使开关元件S被开关的频率，以下称为开关频率fs。在控制信号为低电平时，开关元件S成为截止状态，在控制信号为高电平时，开关元件S成为导通状态。而且，在开关元件S的内部没有进行二极管的动作的功能的情况下，也可以设置并联连接到开关元件S的二极管。例如也可以设为将二极管的阳极端子连接到开关元件S的源极端子，二极管的阴极端子连接到开关元件S的漏极端子的结构。通过设置这样的二极管，可以保护开关元件S免受伴随开关元件S的开关而产生的反电动势。分流电容器Cs是，被并联连接到开关元件S，电流在开关元件S为截止状态时流入，累积电能的电容器。然后，在分流电容器Cs的两端电压成为峰值后进行放电，放出电能。在分流电容器Cs的两端电压变为零电压的定时，开关元件S从截止状态切换为导通状态。有关控制器5对开关元件S的控制，在后叙述。线圈L0以及电容器C0是被设计得以使谐振频率与开关频率fs一致的串联谐振电路。线圈L0的一端与开关元件S的漏极端子以及输入线圈Lc的另一端连接。线圈L0的另一端与电容器C0的一端连接。电容器C0的另一端与在后叙述的整流器3连接。以下，为了方便说明，将线圈L0以及电容器C0的串联谐振电路称为谐振电路进行说明。由于谐振电路的谐振特性，逆变器2的输出电压变为谐振频率(开关频率fs)的正弦波状。整流器3被设置在逆变器2的输出侧，将从逆变器2输出的交流电压转换为直流电压。整流器3具有二极管D、分流电容器Cd、线圈Lf、电容器Cf，是所谓的E级整流器。二极管D是具有作为开关元件的功能的二极管。二极管D的阳极端子与电容器C0的另一端连接，二极管D的阴极端子与输入电压源1的低电位侧的输出端子连接。分流电容器Cd并联连接到二极管D。线圈Lf以及电容器Cf构成低通滤波器。线圈Lf的一端连接到电容器C0的另一端、二极管D的阳极端子、分流电容器Cd的一端。电容器Cf与分流电容器Cd并联连接。电容器Cf的一端与线圈Lf的另一端连接，电容器Cf的另一端与输入电压源1的低电位侧的输出端子接续。二极管D进行半整流动作，被整流后的电压由低通滤波器转换为直流电压。在DC－DC转换器中被转换后的输入电压源1的直流电压被输入到负载4。作为负载4，例如列举由二次电池等构成的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种谐振型功率转换装置的控制方法，是控制谐振型功率转换装置的方法，所述谐振型功率转换装置包含谐振电路，转换并输出直流电源的功率，在该方法中，/n通过控制开关元件的开关频率以及表示所述开关元件的导通期间的占空比中的至少任一个，确保从所述开关元件的两端电压在所述开关元件的截止状态中通过所述谐振电路的谐振达到零电压后至所述开关元件导通为止的延迟时间，/n使所述开关元件在所述延迟时间内接通。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种谐振型功率转换装置的控制方法，是控制谐振型功率转换装置的方法，所述谐振型功率转换装置包含谐振电路，转换并输出直流电源的功率，在该方法中，
通过控制开关元件的开关频率以及表示所述开关元件的导通期间的占空比中的至少任一个，确保从所述开关元件的两端电压在所述开关元件的截止状态中通过所述谐振电路的谐振达到零电压后至所述开关元件导通为止的延迟时间，
使所述开关元件在所述延迟时间内接通。


2.如权利要求1所述的谐振型功率转换装置的控制方法，在该方法中，
在所述开关频率满足下述式(1)
fr1＜fs(1)
的情况下，确保所述延迟时间，
其中，fr1表示在所述开关元件的导通状态下的所述谐振电路的谐振频率，fs表示所述开关元件的开关频率。


3.如权利要求2所述的谐振型功率转换装置的控制方法，在该方法中，
在所述开关频率满足下述式(2)
fr1＜fs＜fr2(2)
的情况下，通过将所述占空比设为固定，并且提高所述开关频率，使所述谐振型功率转换装置的输出功率减少，
在所述开关频率满足下述式(3)
fr2≤fs(3)
的情况下，通过将所述开关频率设为固定，并且使所述占空比减少，使所述输出功率减少，
其中，fr1表示在所述开关元件的导通状态下的所述谐振电路的谐振频率，fr2表示在所述开关元件的截止状态下的所述谐振电路的谐振频率，fs表示所述开关元件的开关频率。


4.如权利要求3所述的谐振型功率转换装置的控制方法，在该方法中，
设定在控制所述开关元件的开关频率时的占空比，使得即使将所述开关频率提高至在所述开关元件的截止状态下的所述谐振电路的谐振频率，所述延迟时间也被确保规定的时间。


5.如权利要求2所述的谐振型功率转换装置的控制方法，在该方法中，
在所述开关频率满足下述式(4)
fr1＜fs＜fr2(4)
的情况下，通过将所述开关频率设为固定，并且使所述占空比减少至规定值，使所述谐振型功率转换装置的输出功率减少，
在所述占空比达到了所述规定值以后，通过将所述占空比固定为所述规定值，并且提高所述开关频率，使所述输出功率减少，
其中，fr1表示在所述开关元件的导通状态下的所述谐振电路的谐振频率，fr2表示在所述开关元件...

【专利技术属性】
技术研发人员：甲斐敏祐，山上滋春，林哲也，图子祐辅，下村卓，
申请(专利权)人：日产自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP