电力变换装置制造方法及图纸

披露了一种不会产生波纹的电力变换装置，包括在能够实现软开关的定时处产生开关信号的控制电路。串联连接的第１主开关（Ｑ１）和第２主开关（Ｑ２）在第１开关的端部被连接到直流电源的正端，在第２主开关的端部被连接到该直流电源的负端，在各个主开关上并联连接二极管（Ｄ１、Ｄ２），使其相对于直流电源成反向偏置，在各个主开关上，并联连接主开关缓冲电容器（Ｃ１、Ｃ２），２个主开关的连接点被连接到负载上，通过根据来自控制电路的开关信号进行主开关的开通、关断控制来产生输出。串联连接的第１辅助开关及第２辅助开关（Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６）和第２辅助开关上串联连接的谐振电感器（Ｌ１）构成的第１辅助谐振电路将直流电源的正端连接到其与２个主开关的连接点之间，在第１及第２辅助开关上分别连接二极管，使其相对于直流电源成反向偏置。控制电路以分别表示主开关及上述辅助开关的两端电压的、来自电压检测部件的电压信号为输入，在向第１主开关提供作为开关信号的开通信号前向第１及第２辅助开关提供开通信号。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总的涉及电流变换装置。更详细地说，本专利技术涉及包括能够实现开关元件的软开关的控制电路的电力变换装置。
技术介绍
在变换器或逆变器等电力变换装置中，以减少开关元件的开关损耗、提高开关频率为目的，进行着包括软开关功能的电路的开发。例如在美国专利第5,047,913号中，披露了下述结构的变换器将直流电源的电压通过串联连接的2个电容器分压为1/2的电压，将该电容器的连接点经双向开关和电感器的串联连接而连接到2个串联连接的主开关的连接点上。负载被连接到主开关的连接点上。在各个主开关上并联连接二极管，使其相对于直流电源成反向偏置。此外，在各个主开关上，并联连接缓冲电容器(スナバコンデンサ)。在该美国专利记载的电力变换装置中，双向开关和电感器组成的电路构成辅助谐振换流电路，通过该辅助谐振换流电路的谐振，欲得到在所有开关中能进行软开关的条件。在该电路中，在开通主开关的情况下能进行软开关，但是在关断主开关时发生关断损耗。即，在该电路中，在从一个主开关换流到另一个主开关的情况下，在负载电流回流到该一个主开关上并联连接的二极管的状态下开通双向开关，生成谐振状态，在电感器的电流增加而达到换流所需的电流时，关断上述一个主开关。但是，在该美国专利教示的控制中，不能避免主开关的关断损耗。此外，由于要检测换流所需的谐振电流，所以控制很复杂。再者，在该公知的电路中，在轻负载状态下，为了使主开关上连接的缓冲电容器中积蓄的能量不在主开关中作为短路损耗被消耗掉，在主开关进行开关、从一个主开关换流到另一个主开关之前，开通辅助开关。在该控制中，随着辅助开关的开通，在主开关中除了负载电流之外，还开始流过电感器电流。在电流达到某个阈值时，通过关断主开关，在缓冲电容器中进行能量的充放电，在换流结束后开通主开关。因此，在主开关中实现零电流开通，缓冲电容器能量不至于损耗。但是，在该美国专利教示的控制中，由于要检测换流所需的电感器电流来控制开关，所以具有控制复杂这一问题。再者，该美国专利教示的控制在一个主开关中流过负载电流的状态下进行换流、使得另一个主开关上并联连接的二极管中流过负载电流的情况下，在负载电流大的状态下不使辅助谐振换流电路工作，而通过负载电流来进行换流；在负载电流小的状态下使该辅助谐振换流电路工作，通过谐振电流和负载电流之和来进行换流。该控制方法伴有下述问题在使电力变换装置进行逆变器操作的情况下产生波纹电压。即，如果通过该控制方法来进行逆变器操作，则辅助谐振换流电路的电流在与直流电源串联连接的电容器的中点电位上产生与逆变器输出电压相同周期的波纹。为了将该波纹电压抑制在电压变动的容许范围内，需要使电容器的电容比现有电路的大，使部件大型化。日本国特开平7-115775号公报披露了下述结构的逆变器在具有第1电位的第1分割点和具有第2电位的第2分割点上分别连接辅助开关的一端，将这些辅助开关的另一端相互连接，将辅助开关的连接点和2个主开关的连接点经谐振电感器连接。在各个主开关上，并联连接缓冲电容器。此外，在各个主开关上沿相对于直流电源成反向偏置的方向并联连接二极管。在该公开特许公报披露的电力变换装置的电路中，通过辅助开关和谐振电感器、及主开关上并联连接的缓冲电容器来形成辅助谐振换流电路，通过流过该谐振电路的谐振电流能够实现软开关。在该公开特许公报记载的电力变换装置中，为了得到第1电位和第2电位而使用电池，因此存在使电路大型化这一问题。如果为了使装置小型化而使用电容器，则在第1电位和第2电位之间发生与逆变器输出电压相同周期的波纹电压，产生与前述美国专利记载的电路相同的问题。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于解决在电力变换装置中实现软开关的情况下的上述问题，提供一种不会产生波纹的电力变换装置，包括在所有开关中能够实现软开关的定时处产生开关信号的控制电路。为了实现上述目的，在本专利技术的电力变换装置中，由串联连接的第1主开关和第2主开关构成的至少2个主开关在该第1主开关的端部被连接到直流电源的正端，在第2主开关的端部被连接到该直流电源的负端，在各个主开关上并联连接二极管，使其相对于直流电源成反向偏置，在各个主开关上并联连接主开关缓冲电容器，2个主开关的连接点被连接到负载上，设有以负载电压及/或负载电流为输入来形成控制主开关的开通·关断工作的开关信号的控制电路，通过根据来自该控制电路的开关信号进行上述主开关的开通·关断控制来产生输出。在本专利技术中，由串联连接的第1辅助开关及第2辅助开关和串联连接在第2辅助开关上的谐振电感器构成的第1辅助谐振电路被连接到直流电源的正端和2个主开关的连接点之间，在第1及第2辅助开关上分别连接二极管，使其相对于直流电源成反向偏置。此外，设有分别检测主开关及辅助开关的两端电压的电压检测部件。控制电路将分别表示主开关及上述辅助开关的两端电压的、来自电压检测部件的电压信号作为输入，在向第1主开关提供作为开关信号的开通信号前向第1及第2辅助开关提供开通信号。进而，在第2主开关上并联连接的二极管中流过负载电流时向第1及第2辅助开关提供开通信号，通过该第1及第2辅助开关的开通将来自直流电源的电流引导到谐振电感器。然后，在谐振电感器的电流增加而大致达到负载电流时，由谐振电感器和各个主开关上并联连接的缓冲电容器形成谐振电路，控制电路在该谐振使第1主开关的两端电压大致达到零时，输出开通第1主开关的信号。此外，在本专利技术的另一形态中，串联连接的第3辅助开关及第4辅助开关被连接到直流电源的负端和上述电感器之间而构成第2辅助谐振电路。在第1辅助开关和第2辅助开关间的连接点、与第3辅助开关和第4辅助开关间的连接点之间连接有辅助开关缓冲电容器，在第3及第4辅助开关上分别连接二极管，使其相对于直流电源成反向偏置。在此情况下，控制电路如下实现第1及第2辅助开关的软开关在第1主开关开通后，在辅助开关缓冲电容器的充电电压大致等于直流电源的电压时向第1辅助开关提供关断信号，而在辅助开关缓冲电容器的充电电压大致为零时向第2辅助开关提供关断信号。在本专利技术的另一形态中，在电力变换装置中，由串联连接的第3辅助开关及第4辅助开关和串联连接在该第4辅助开关上的谐振电感器构成的第2辅助谐振电路被连接到直流电源的负端和2个主开关的连接点之间，在第3及第4辅助开关上分别连接二极管，使其相对于直流电源成反向偏置，设有分别检测主开关及辅助开关的两端电压的电压检测部件。在此情况下，控制电路将分别表示主开关及辅助开关的两端电压的、来自电压检测部件的电压信号作为输入，在第1主开关开通的状态下在该第1主开关中流过负载电流时，在该负载电流小于与主开关缓冲电容器的电容和直流电源的电源电压之积关联的阈值的状态下，在向第2主开关提供作为开关信号的开通信号前向第3及第4辅助开关提供开通信号，通过该第3及第4辅助开关的开通将来自直流电源的电流引导到谐振电感器，在谐振电感器的电流增加而达到阈值时，向第1主开关提供关断信号来关断该第1主开关。控制电路还可以如下构成在第3及第4辅助开关成为开通状态、流过谐振电感器的电流从第3及第4辅助开关通过第2主开关上并联连接的二极管来回流时，向第2主开关提供开通信号。本专利技术的又一形态的控制电路可以如下实现第3及第4辅助开关的软开关在辅助开关缓冲电容器的初始电压大致等于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力变换装置，由串联连接的第１主开关和第２主开关构成的至少２个主开关在该第１主开关的端部被连接到直流电源的正端，在上述第２主开关的端部被连接到该直流电源的负端，在上述各个主开关上并联连接二极管，使其相对于上述直流电源成反向偏置，在上述各个主开关上并联连接主开关缓冲电容器，上述２个主开关的连接点被连接到负载上，设有以负载电压及／或负载电流为输入来形成控制上述主开关的开通.关断工作的开关信号的控制电路，通过根据来自该控制电路的开关信号进行上述主开关的开通.关断控制来产生输出，其特征在于，由串联连接的第１辅助开关及第２辅助开关和串联连接在上述第２辅助开关上的谐振电感器构成的第１辅助谐振电路被连接到上述直流电源的正端和上述２个主开关的连接点之间，在上述第１及第２辅助开关上分别连接二极管，使其相对于上述直流电源成反向偏置；设有分别检测上述主开关及上述辅助开关的两端电压的电压检测部件；上述控制电路将分别表示上述主开关及上述辅助开关的两端电压的、来自上述电压检测部件的电压信号作为输入；在向上述第１主开关提供作为开关信号的开通信号前向上述第１及第２辅助开关提供开通信号；在上述第２主开关上并联连接的二极管中流过负载电流时向上述第１及第２辅助开关提供开通信号，通过该第１及第２辅助开关的开通将来自上述直流电源的电流引导到上述谐振电感器；在上述谐振电感器的电流增加而大致达到负载电流时，由上述谐振电感器和上述各个主开关上并联连接的上述缓冲电容器形成谐振电路；上述控制电路在该谐振使上述第１主开关的两端电压大致达到零时，输出开通上述第１主开关的信号。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：田中克明，沖田美久，伊藤一行，
申请(专利权)人：TDK股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]