DC/DC功率转换装置制造方法及图纸

本发明专利技术的DC/DC功率转换装置（10）具有2个以上的开关单元（SU1）（SU2），各开关单元分别由2个半导体开关元件（Sa，Sb）构成，各个开关单元中的各个半导体开关元件（S1a，S1b，S2a，S2b）全部串联连接，还具有进行充放电的用于能量转移的电容（C1）、以及电感（L），该DC/DC功率转换装置还包括控制部，该控制部根据功率转换装置的输入输出电压之比V2/V0以及功率传输方向，使半导体开关元件按照四种开关模式执行动作，并在低负载时在开关动作中执行电感电流为零的电流不连续动作。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】DC/DC功率转换装置
本专利技术涉及一种将直流电压转换为升压或者降压后的直流电压的DC/DC功率转换装置。
技术介绍
作为以往的DC/DC功率转换装置，已知有如下装置：采用具有2个以上的开关单元，各开关单元分别由2个互补地执行开关动作的半导体开关元件构成，各个开关单元的半导体开关元件全部串联连接；还具有用于能量转移的电容、以及电感的结构，根据各个开关单元的半导体开关元件的开关动作，利用用于能量转移的电容的充放电，进行直流/直流转换，并且已知：能够使用低耐压的半导体开关元件和小型的电感，此外，通过改变半导体开关元件的导通占空比（onduty），从而能够调整输入电压与输出电压之比。（例如，参考专利文献1）现有技术文献专利文献专利文献1：特许第3414749号非专利文献非专利文献1：ThierryA.Meynard,etal.：“MulticellConverters:BasicConceptsandIndustryApplications”,IEEETRANSACTIONSONINDUSTRIALELECTRONICS,VOL.49,NO.5,OCTOBER2002专利技术所要解决的问题以往的DC/DC功率转换装置中，使用用于能量转移的电容和电感，利用用于能量转移的电容的充放电，进行直流/直流功率转换，从而能够使用低耐压的半导体开关元件和小型的电感。但是，以往的DC/DC功率转换装置中，由于2个半导体开关元件互补地进行开关动作，因此会在电感中流过一定的与负载量无关的纹波电流(ripplecurrent)，该电流也流经用于能量转移的电容和半导体开关元件，会产生损耗。因此，低负载时的功率转换效率较低。而在使电感的电感值增大时，纹波电流变小，可以减小损耗，可提高低负载时的功率转换效率。但是，当使电感值增大时，电感的体积与重量随之增大，存在DC/DC功率转换装置的体积与重量也增加的问题。
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述问题而完成的，其目的在于，提供一种改良的DC/DC功率转换装置，即使采用电感值较小的小型轻重量的电感，也可以减小低负载时的损耗。解决问题的方法本专利技术所涉及的DC/DC功率转换装置中，具有2个以上的开关单元，该开关单元分别由2个执行开关动作的半导体开关元件Sa，Sb构成，所述各个开关单元中的所述各个半导体开关元件全部串联连接，还具有：用于能量转移的电容，该电容根据所述各个开关单元中的所述各个半导体开关元件的开关动作进行充放电；以及电感，该DC/DC功率转换装置还包括：控制部，该控制部根据所述DC/DC功率转换装置的输入输出电压之比以及DC/DC功率转换装置的功率传输方向，使所述开关单元的半导体开关元件按照4种开关模式执行开关动作，并在低负载时在开关动作中执行流过所述电感的电流为零的电流不连续动作。专利技术效果根据本专利技术的DC/DC功率转换装置，由于具有如下单元：根据DC/DC功率转换装置的输入输出电压之比以及DC/DC功率转换装置的功率传输方向，按照4种开关模式执行动作，因此在低负载时执行电感电流为零的电流不连续动作，即使采用电感值较小的小型电感，低负载时的电感的纹波电流也较小，可以减小用于能量转移的电容、电感、半导体开关元件的损耗，由此可提高低负载时的功率转换效率。上述的或者其他的本专利技术的目的、特征、效果将由以下实施方式中的详细说明与附图的记载变得更为明确。附图说明图1是表示本专利技术实施方式1的DC/DC功率转换装置的主电路结构的电路图。图2是表示本专利技术实施方式1的DC/DC功率转换装置与电源与电动发电机的连接关系的整体概要图。图3是表示本专利技术实施方式1的DC/DC功率转换装置的控制部的结构的方框图。图4A是表示本专利技术实施方式1的DC/DC功率转换装置的动作的波形图，是电压比为2以上，高负载，升压时的动作波形图。图4B是表示本专利技术实施方式1的DC/DC功率转换装置的动作的波形图，是电压比为2以上，低负载，升压时的动作波形图。图5A是表示本专利技术实施方式1的DC/DC功率转换装置的动作的波形图，是电压比为2以下，高负载，升压时的动作波形图。图5B是表示本专利技术实施方式1的DC/DC功率转换装置的动作的波形图，是电压比为2以下，低负载，升压时的动作波形图。图6A是表示本专利技术实施方式1的DC/DC功率转换装置的动作的波形图，是电压比为2以上，高负载，降压时的动作波形图。图6B是表示本专利技术实施方式1的DC/DC功率转换装置的动作的波形图，是电压比为2以上，低负载，降压时的动作波形图。图7A是表示本专利技术实施方式1的DC/DC功率转换装置的动作的波形图，是电压比为2以下，高负载，降压时的动作波形图。图7B是表示本专利技术实施方式1的DC/DC功率转换装置的动作的波形图，是电压比为2以下，低负载，降压时的动作波形图。图8A是表示以往的DC/DC功率转换装置的高负载，升压时的动作的波形图。图8B是表示以往的DC/DC功率转换装置的低负载，升压时的动作的波形图。图9是表示本专利技术实施方式1的DC/DC功率转换装置的功率转换效率的图。图10是表示本专利技术实施方式2的DC/DC功率转换装置的主电路结构的电路图。具体实施方式下面，参照附图说明本专利技术的实施方式。另外，各图中相同标号表示相同或相当的部分。实施方式1图1是表示本专利技术实施方式1的DC/DC功率转换装置10的主电路结构的电路图。实施方式1中的DC/DC功率转换装置10是双方向的DC/DC功率转换装置，具有以下功能：将电压端子VL与电压端子VN之间输入的直流电压V0转换为经过升压的直流电压V2，在电压端子VH与电压端子VN之间输出的升压功能；以及将电压端子VH与电压端子VN之间输入的直流电压V2转换为经过降压的直流电压V0，在电压端子VL与电压端子VN之间输出的降压功能。图1中，DC/DC功率转换装置10的主电路包括：对输入输出直流电压V0，V2进行平滑化的平滑电容(smoothingcondenser)C0，C2；起到作为用于能量转移的电容功能的平滑电容C1；多个半导体开关元件S1a，S1b，S2a，S2b；以及电感L。半导体开关元件S1a，S1b构成开关单元SU1，半导体开关元件S2a，S2b构成开关单元SU2。各个半导体开关元件S1a，S1b，S2a，S2b分别由IGBT（绝缘栅型双极晶体管，insulatedgatebipolartransistor）以及与IGBT反并联连接的二极管构成。各个半导体开关元件S1a，S1b，S2a，S2b的IGBT分别具有集电极端子、发射极端子以及栅极端子，各个半导体开关元件S1a，S1b，S2a，S2b的二极管在各个半导体开关元件S1a，S1b，S2a，S2b的IGBT的集电极端子与发射极端子之间以反并联方式连接，以使得阳极端子与发射极端子连接。下面对DC/DC功率转换装置10的连接进行详细说明。半导体开关元件S1b的IGBT的发射极端子与电压端子VM连接，其集电极端子与平滑电容（用于能量转移的电容）C1的高电压侧端子连接。半导体开关元件S1a的IGBT的发射极端子与平滑电容（用于能量转移的电容）C1的低电压侧端子连接，其集电极端子与电压端子VM连接。半导体开关元件S2b的IGBT的发射极端子与平滑电容（用于能量转移的电容）C1的高电压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.29 JP 2010-1473271.一种DC/DC功率转换装置，该DC/DC功率转换装置是双向的DC/DC功率转换装置，具有将输入到低电压侧端子间的直流电压(V0)转换为升压后的直流电压(V2)并输出到高电压侧端子间的升压功能、以及将输入到所述高电压侧端子间的直流电压(V2)转换为降压后的直流电压(V0)并输出到所述低电压侧端子间降压功能，其特征在于，具有2个以上的开关单元，该开关单元分别由2个执行开关动作的半导体开关元件(Sa，Sb)构成，所述各个开关单元中的所述各个半导体开关元件全部串联连接，所述DC/DC功率转换装置还具有：用于能量转移的电容，该电容根据所述各个开关单元中的所述各个半导体开关元件的开关动作进行充放电；以及电感，该电感设置在构成所述开关单元的半导体开关元件(Sa，Sb)的连接点与所述低电压侧端子的一端之间，并经由所述开关单元中的半导体开关元件与所述用于能量转移的电容串联连接，该DC/DC功率转换装置还包括：控制部，该控制部根据所述DC/DC功率转换装置的输入输出电压之比以及DC/DC功率转换装置的功率传输方向，使所述开关单元的半导体开关元件按照四种开关模式执行开关动作，并通过在各开关模式中以50％和0％为基准对各个开关单元各自的一个半导体开关元件(Sa)与另一半导体开关元件(Sb)的导通占空比进行调整从而在低负载时在开关动作中执行流过所述电感的电流为零的电流不连续动作，其中，所述四种开关模式分别是升压动作且电压比大于规定值的第1开关模式、升压动作且电压比小于规定值的第2开关模式、降压动作且电压比大于规定值的第3开关模式、以及降压动作且电压比小于所述降压时的规定值的第4开关模式，所述规定值为2。2.如权利要求1所述的DC/DC功率转换装置，其特征在于，在进行所述第1开关模式、即所述DC/DC功率转换装置的低电压侧直流电压(V0)与高电压侧直...

【专利技术属性】
技术研发人员：池田又彦，小林胜，前川博敏，森武直纪，三井贵夫，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：
国别省市：