專利名稱：推挽電路方式的變電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)太陽(yáng)電池或燃料電池等直流電源施以接通/斷開切換產(chǎn)生高頻脈沖然后使通過(guò)脈沖變壓器的高頻脈沖再次整流、平滑濾波來(lái)產(chǎn)生直流電的推挽電路方式的變電裝置，特別是涉及一種能防止因推挽電路的電流不平衡引起的脈沖變壓器的偏磁現(xiàn)象的推挽電路方式的變電裝置。
在上述系統(tǒng)聯(lián)鎖裝置中，把太陽(yáng)電池或燃料電池等直流輸出功率變換成能與市電等交流電源并聯(lián)且與系統(tǒng)同步的交流電流或功率并輸出的裝置是功率調(diào)節(jié)器。功率調(diào)節(jié)器由將直流電變換成與市電(例如AC200V)同步的交流電的變電裝置和檢測(cè)市電異常的保護(hù)裝置構(gòu)成。
變電裝置用FET等開關(guān)元件使太陽(yáng)電池或燃料電池等直流產(chǎn)生高頻脈沖，再把所產(chǎn)生的高頻脈沖施加在脈沖變壓器的初級(jí)，并對(duì)從次級(jí)取出的高頻脈沖進(jìn)行整流、平滑濾波，再次產(chǎn)生直流，最后經(jīng)逆變器將該直流變換成交流電源。
使用DC-DC變換器，用兩個(gè)開關(guān)元件交替接通/斷開變換成高頻脈沖，將變換后的高頻脈沖施加在脈沖變壓器的兩個(gè)初級(jí)繞組，對(duì)從脈沖變壓器的兩個(gè)次級(jí)繞組得到的相互極性不同的高頻脈沖進(jìn)行整流、平滑濾波而產(chǎn)生直流，再將該直流電經(jīng)逆變器變換成與市電同步(例如50Hz)的交流電源。
以前，在這種變電裝置中，使用由兩個(gè)開關(guān)元件和脈沖變壓器構(gòu)成的推挽電路的DC-DC變換器是已知的，推挽電路方式的變電裝置能夠?qū)崿F(xiàn)電路小型化，而且電力變換效率高。
以前的推挽電路方式的變電裝置，在構(gòu)成推挽電路的開關(guān)元件接通時(shí)間不同的情況下，或在因負(fù)載變動(dòng)引起正負(fù)電流值變化的情況下，由于脈沖變壓器鐵芯的磁通密度偏向接通時(shí)間長(zhǎng)或者電流量大的線圈側(cè)，每一個(gè)切換周期磁通密度的偏移都增大，最后使鐵芯的最大磁通密度達(dá)到飽和，所以開關(guān)的接通時(shí)間長(zhǎng)或電流量大的線圈側(cè)的電感量下降并產(chǎn)生線圈電流進(jìn)一步增加的偏磁現(xiàn)象。
以前，為了抑制或防止偏磁現(xiàn)象而使幾個(gè)推挽電路方式的變電裝置實(shí)用化，但存在電路構(gòu)成或脈沖變壓器結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問(wèn)題。作為一個(gè)實(shí)用例，有一種方法是增大開關(guān)元件FET或變壓器的容量并使其有余量，從而即使因偏磁現(xiàn)象使線圈電流增加也不發(fā)生破壞等，但該方法會(huì)使裝置大型化或使成本增加。作為另一例，其方法是在變壓器上安裝熱電偶，來(lái)檢測(cè)偏磁引起的溫升。但是，該方法為將熱電偶安裝在變壓器鐵芯上的粘接或固定方法有問(wèn)題，并且由于很難在溫升前進(jìn)行檢測(cè)，所以對(duì)偏磁的補(bǔ)償?shù)膽?yīng)答性差。作為另外的其他例，所采用的方法是用CT(變流器)檢測(cè)偏磁引起的變壓器初級(jí)電流增加。該方法將CT插入變壓器初級(jí)，必須始終監(jiān)視初級(jí)電流，所以必須進(jìn)行高速電流檢測(cè)和運(yùn)算處理，因此，就要追加昂貴的運(yùn)算IC或I/F電路。
為解決上述課題，本發(fā)明的推挽電路方式變電裝置的特征在于設(shè)置有防偏磁部件，檢測(cè)流經(jīng)脈沖變壓器的兩個(gè)初級(jí)繞組的線圈電流，根據(jù)線圈電流偏差調(diào)整兩個(gè)開關(guān)元件的接通期間，使線圈電流平衡，從而防止脈沖變壓器初級(jí)繞組的偏磁。
由于本發(fā)明的推挽電路方式電力轉(zhuǎn)換裝置設(shè)置有防偏磁部件，檢測(cè)流經(jīng)脈沖變壓器的兩個(gè)初級(jí)繞組的線圈電流，根據(jù)線圈電流偏差調(diào)整兩個(gè)開關(guān)元件的接通期間，使線圈電流平衡，從而防止脈沖變壓器初級(jí)繞組的偏磁，由線圈電流偏差的極性(+或-)和線圈電流偏差來(lái)特定開關(guān)元件，從而能決定接通期間，使流經(jīng)脈沖變壓器的兩個(gè)初級(jí)繞組的線圈電流相同，這樣就能以簡(jiǎn)單的構(gòu)成防止脈沖變壓器的偏磁。
本發(fā)明的防偏磁部件的特征是具備檢測(cè)流經(jīng)脈沖變壓器的兩個(gè)初級(jí)繞組的線圈電流的電流傳感器、對(duì)所檢測(cè)到的線圈電流進(jìn)行規(guī)定期間積分的積分器、輸出與積分器積分的積分值對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)的驅(qū)動(dòng)控制器、根據(jù)驅(qū)動(dòng)控制器供給的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)輸出調(diào)整兩個(gè)開關(guān)元件的接通期間的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)器。
由于本發(fā)明的防偏磁部件具備檢測(cè)流經(jīng)脈沖變壓器的兩個(gè)初級(jí)繞組的線圈電流的電流傳感器、對(duì)檢測(cè)到的線圈電流進(jìn)行規(guī)定期間積分的積分器、輸出與積分器積分的積分值對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)的驅(qū)動(dòng)控制器、根據(jù)驅(qū)動(dòng)控制器供給的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)輸出調(diào)整兩個(gè)開關(guān)元件的接通期間的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)器，所以能根據(jù)檢測(cè)到的線圈電流特定線圈電流流得多的開關(guān)元件，調(diào)整所特定的開關(guān)元件的接通期間，使流經(jīng)脈沖變壓器的兩個(gè)初級(jí)繞組的線圈電流平衡，能將起因于線圈電流失衡的脈沖變壓器偏磁現(xiàn)象防止于未然。
進(jìn)而，本發(fā)明的電流傳感器的特征是由CT(變流器)構(gòu)成，按相互反極性檢測(cè)流經(jīng)脈沖變壓器的兩個(gè)初級(jí)繞組的線圈電流。
由于本發(fā)明的電流傳感器是由CT(變流器)構(gòu)成并按相互反極性檢測(cè)流經(jīng)脈沖變壓器的兩個(gè)初級(jí)繞組的線圈電流，所以能用一個(gè)CT(變流器)檢測(cè)出流經(jīng)兩繞組的線圈電流，能實(shí)現(xiàn)裝置的簡(jiǎn)單化。
本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)控制器的特征是根據(jù)積分器積分的積分值的極性決定控制接通期間側(cè)的開關(guān)元件。
由于本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)控制器根據(jù)積分器積分的積分值的極性決定控制接通期間側(cè)的開關(guān)元件，所以能控制線圈電流流得多的開關(guān)元件接通期間，能使流經(jīng)脈沖變壓器的兩個(gè)初級(jí)繞組的線圈電流平衡。
本發(fā)明的直流電源的特征在于是太陽(yáng)電池或燃料電池。
由于本發(fā)明的直流電源是太陽(yáng)電池或直流電池，所以能拓寬家用電器用的分散型電源所使用的直流電源的利用范圍，能提高變電裝置的便利性。


圖1是本發(fā)明的推挽電路方式的變電裝置實(shí)施例基本方框構(gòu)成圖。
圖2是本發(fā)明的防偏磁部件的一實(shí)施例主要部分方框構(gòu)成圖。
圖3是本發(fā)明的電流傳感器一實(shí)施例構(gòu)成圖。
圖4是本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)信號(hào)和檢測(cè)電流的關(guān)系圖。
開關(guān)元件2a由MOSFET(金屬氧化物CT或場(chǎng)效應(yīng)CT晶體管MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管)等構(gòu)成，形成開關(guān)的一方端子(例如漏極)連接到脈沖變壓器T的初級(jí)繞組M1的P1端子，形成開關(guān)的另一方端子(例如源極)與連接直流電源15(直流電壓V01)的-(負(fù))極的X2端子連接。防偏磁部件3把控制開關(guān)元件2a的接通期間的驅(qū)動(dòng)信號(hào)SD1供給控制端子(例如柵極)。
開關(guān)元件2b由MOSFET等構(gòu)成，形成開關(guān)的一方端子(例如漏極)連接到脈沖變壓器T的初級(jí)繞組M2的P3端子，形成開關(guān)的另一方端子(例如源極)與連接直流電源15(直流電壓V01)的一(負(fù))極的X2端子連接。防偏磁部件3把控制開關(guān)元件2b接通期間的驅(qū)動(dòng)信號(hào)SD2供給控制端子(例如柵極)。
脈沖變壓器T的初級(jí)在初級(jí)繞組上設(shè)有中心抽頭，并由初級(jí)繞組M1和初級(jí)繞組M2兩個(gè)繞組構(gòu)成，初級(jí)繞組M1的一端為P1端子，初級(jí)繞組M1的另一端與初級(jí)繞組M2的一端(中心抽頭)共同為P2端子，初級(jí)繞組M2的另一端為P3端子。
脈沖變壓器T的次級(jí)在次級(jí)繞組上設(shè)有中心抽頭，并由次級(jí)繞組H1和次級(jí)繞組H2兩個(gè)繞組構(gòu)成，次級(jí)繞組H1的一端為P4端子，次級(jí)繞組H1的另一端與次級(jí)繞組H2的一端(中心抽頭)共同為P5端子，次級(jí)繞組H2的另一端為P6端子。
初級(jí)繞組M1和初級(jí)繞組M2的圈數(shù)(匝數(shù))相等，次級(jí)繞組H1和次級(jí)繞組H2的圈數(shù)(匝數(shù))相等。
由于脈沖變壓器T的初級(jí)P2端子與直流電源15(直流電壓V01)的+(正)極X1端子連接，形成開關(guān)元件2a和開關(guān)元件2b的開關(guān)的另一方端子(例如FET的源極)與直流電源15(直流電壓V01)的-(負(fù))極X2端子連接，所以在開關(guān)元件2a反復(fù)接通/斷開時(shí)，脈沖狀線圈電流I1沿X1端子→P2端子→初級(jí)繞組M1→P1端子→開關(guān)元件2a→X2端子的路徑流動(dòng)，在初級(jí)繞組M1上產(chǎn)生高頻脈沖。
另一方面，在開關(guān)元件2b反復(fù)接通/斷開時(shí)，線圈電流I2沿X1端子→P2端子→初級(jí)繞組M2→P3端子→開關(guān)元件2b→X2端子的路徑流動(dòng)，在初級(jí)繞組M2上產(chǎn)生高頻脈沖。
因?yàn)榉榔挪考?供給開關(guān)元件2a和開關(guān)元件2b的驅(qū)動(dòng)信號(hào)SD1、SD2在使高頻(例如50kHz)的各周期(0.02ms)的各個(gè)1/2周期(0.01ms)下落時(shí)間內(nèi)交替輸出H電平，所以驅(qū)動(dòng)信號(hào)SD1在H電平期間使開關(guān)元件2a接通，線圈電流I1流動(dòng)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)SD2在H電平期間使開關(guān)元件2b接通，線圈電流I2流動(dòng)。
脈沖變壓器T次級(jí)的P4端子與整流二極管D1的陽(yáng)極連接，P6端子與整流二極管D2的陽(yáng)極連接，整流二極管D1的陰極和整流二極管D2的陰極與扼流圈L的一端連接，扼流圈L的另一端與平滑電容器C的+(正)端和Y1端子連接。另外，P5端子與平滑電容器C的-(負(fù))端和Y2端子連接。
由于這樣的構(gòu)成，用整流二極管D1對(duì)在次級(jí)繞組H1(P4端子-P5端子間)中產(chǎn)生的高頻脈沖進(jìn)行整流后，經(jīng)扼流圈L再用平滑電容器C進(jìn)行平滑濾波，就在Y1端子-Y2端子間產(chǎn)生直流(直流電壓V02)。
另一方面，用整流二極管D2對(duì)在次級(jí)繞組H2(P6端子-P5端子間)產(chǎn)生的高頻脈沖進(jìn)行整流后，經(jīng)扼流圈L再用平滑電容器C進(jìn)行平滑濾波，就在Y1端子-Y2端子間產(chǎn)生直流(直流電壓V02)。
在Y1端子-Y2端子間產(chǎn)生的直流(直流電壓V02)就成為用整流二級(jí)管D1和整流二極管D2整流后又經(jīng)扼流圈L再由平滑電容器C進(jìn)行過(guò)平滑濾波的合成電壓。
逆變器4具有直流-交流變換功能，將Y1端子-Y2端子間產(chǎn)生的直流(直流電壓V02)變換為交流(例如50Hz/200V)，并作為分散型電源將交流功率進(jìn)行系統(tǒng)并網(wǎng)。
防偏磁部件3具有電流傳感器或電流偏差運(yùn)算功能、驅(qū)動(dòng)控制功能、驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生功能等硬結(jié)構(gòu)的處理功能、軟結(jié)構(gòu)或硬/軟混合結(jié)構(gòu)的處理功能，檢測(cè)流經(jīng)脈沖變壓器T的初級(jí)繞組M1的線圈電流I1和流經(jīng)初級(jí)繞組M2的線圈電流I2，運(yùn)算線圈電流I1和線圈電流I2的偏差，來(lái)判定在初級(jí)繞組M1或初級(jí)繞組M2中是否發(fā)生偏磁。
偏磁的判定由線圈電流I1和線圈電流I2的失衡來(lái)進(jìn)行。例如，線圈電流I1超過(guò)線圈電流I2時(shí)(I1＞I2)，一旦初級(jí)繞組M1產(chǎn)生的磁通超過(guò)最大磁通密度而處于飽和狀態(tài)，由于電感下降，線圈電流I1增大，由此判斷為發(fā)生了偏磁現(xiàn)象。
另一方面，線圈電流I2超過(guò)線圈電流I1時(shí)(I2＞I1)，一旦初級(jí)繞組M2產(chǎn)生的磁通超過(guò)最大磁通密度而處于飽和狀態(tài)，電感下降，線圈電流I2增大，由此判斷為發(fā)生了偏磁現(xiàn)象。
另外，在線圈I1和線圈電流I2相等(I1＝I2)時(shí)，判斷為初級(jí)繞組M1和初級(jí)繞組M2的都沒(méi)有發(fā)生偏磁現(xiàn)象。還有，在通常狀態(tài)下，只要開關(guān)元件2a和開關(guān)元件2b的特性(配對(duì)性)、初級(jí)繞組M1和初級(jí)繞組M2的特性(圈數(shù)、電感等)以及驅(qū)動(dòng)信號(hào)SD1和SD2的電平(H電平期間)一致，就不會(huì)發(fā)生偏磁現(xiàn)象。在初始狀態(tài)下，調(diào)整并設(shè)定驅(qū)動(dòng)信號(hào)SD1和SD2的電平(H電平期間)，使初級(jí)繞組M1、初級(jí)繞組M2不發(fā)生偏磁現(xiàn)象。
在線圈電流I1超過(guò)線圈I2(I1＞I2)發(fā)生偏磁現(xiàn)象的情況下，與電流ΔI(＝I1-I2)對(duì)應(yīng)地縮短驅(qū)動(dòng)信號(hào)SD1的H電平的期間，來(lái)縮短開關(guān)元件2a的接通期間，使線圈電流I1減少并與線圈電流I2一致，使電流平衡，由此來(lái)防止偏磁現(xiàn)象。
如上所述，開關(guān)元件(2a、2b)接通期間的縮短把控制線圈電流(I1或I2)流動(dòng)得多的一方作為基本。
因?yàn)榫€圈電流I1和線圈電流I2的流動(dòng)期間不同(不足各自不同的1/2周期)，所以用一個(gè)周期的線圈電流I1和線圈電流I2的平均值之差、按相互反極性檢測(cè)線圈電流I1和線圈電流I2再進(jìn)行加法運(yùn)算來(lái)檢測(cè)出線圈電流I1和線圈電流I2的電流偏差ΔI(＝I1-I2)，或者用對(duì)于線圈電流I1和線圈電流I2量(例如積分值)之差、加法運(yùn)算等來(lái)檢測(cè)出線圈電流I1和線圈電流I2的電流偏差ΔI(＝I1-I2)。并且，電流偏差ΔI(＝I1-I2)也可以是規(guī)定周期的平均值。
驅(qū)動(dòng)信號(hào)SD1和SD2由PWM(Pulse Width Modulation脈沖寬度調(diào)制)信號(hào)或與PWM信號(hào)對(duì)應(yīng)的信號(hào)形成。
在本實(shí)施例中，由線圈電流I1和線圈電流I2的電流偏差ΔI來(lái)檢測(cè)偏磁現(xiàn)象，并使線圈電流I1和線圈電流I2平衡，由此來(lái)防止偏磁現(xiàn)象，但也可以用脈沖變壓器T的初級(jí)和次級(jí)的功率來(lái)檢測(cè)偏磁現(xiàn)象，或把初級(jí)線圈電流的急劇增加作為偏磁現(xiàn)象的動(dòng)作用微分電路進(jìn)行檢測(cè)，再使線圈電流I1和線圈電流I2平衡，從而防止偏磁現(xiàn)象。
這樣，由于本發(fā)明的變電裝置1設(shè)置有防偏磁部件3，該部件檢測(cè)流經(jīng)脈沖變壓器T的兩個(gè)初級(jí)繞組(初級(jí)繞組M1、初級(jí)繞組M2)的線圈電流(I1、I2)，再根據(jù)線圈電流偏差(ΔT)調(diào)整兩個(gè)開關(guān)元件(2a、2b)的接通期間，使線圈電流平衡(I1＝I2)，來(lái)防止脈沖變壓器T的初級(jí)繞組(初級(jí)繞組M1、M2)的偏磁，所以根據(jù)線圈電流偏差的極性(+或-)和線圈電流偏差來(lái)特定開關(guān)元件，決定接通期間，就能使流經(jīng)脈沖變壓器T的兩個(gè)初級(jí)繞組(初級(jí)繞組M1、初級(jí)繞組M2)的線圈電流(I1、I2)相同，用簡(jiǎn)單的構(gòu)成就能防止脈沖變壓器的偏磁。
由于本發(fā)明的直流電源是太陽(yáng)電池或燃料電池，所以能拓寬家用電器用的分散型電源所使用的直流電源的利用范圍，并能提高變電裝置的便利性。
圖2是本發(fā)明防偏磁部件一實(shí)施例主要部分方框構(gòu)成圖。在圖2中，變電裝置5具備構(gòu)成推挽式逆變器的MOSFET(MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管)-Q1、MOSFET-Q2、脈沖變壓器T、整流二極管D1、整流二極管D2、扼流圈L、平滑電容器C、防偏磁部件3以及逆變器4。
變電裝置5僅在開關(guān)元件2a和開關(guān)元件2b采用MOSFET-Q1和MOSFET-Q2方面及防偏磁部件3具有電流傳感器6、積分器7、驅(qū)動(dòng)控制器8、驅(qū)動(dòng)器8方面與變電裝置1不同，所以省略對(duì)脈沖變壓器T、整流二極管D1、整流二極管D2、扼流圈L、平滑電容器C和逆變器4的說(shuō)明。
MOSFET-Q1的漏極與脈沖變壓器T的初級(jí)繞組M1的P1端子連接，源極與連接于直流電源15(直流電壓V01)的-(負(fù))極的X2端子連接，一旦防偏磁部件3的驅(qū)動(dòng)器9把控制接通期間的驅(qū)動(dòng)信號(hào)SD1供給柵極G，脈沖狀的線圈電流I1就沿X1端子→P2端子→初級(jí)繞組M1→P1端子→MOSFET-Q1(漏極-源極間)→X2端子的路徑流動(dòng)，并在初級(jí)繞組M1中產(chǎn)生高頻脈沖。
MOSFET-Q2的漏極與脈沖變壓器T的初級(jí)繞組M2的P3端子連接，源極與連接于直流電源15(直流電壓V01)的-(負(fù))極的X2端子連接，一旦防偏磁部件3的驅(qū)動(dòng)器9把控制接通期間的驅(qū)動(dòng)信號(hào)SD2供給柵極G，線圈電流I2就沿X1端子→P2端子→初級(jí)繞組M2→P3端子→MOSFET-Q2(漏極-源極間)→X2的路徑流動(dòng)，并在初級(jí)繞組中產(chǎn)生高頻脈沖。
下面，說(shuō)明防偏磁部件3。電流傳感器6由變流器構(gòu)成，按相互反極性(±)檢測(cè)流經(jīng)初級(jí)繞組的線圈電流I1和流經(jīng)初級(jí)繞組M2的線圈電流I2，為了按相互反極性(±)檢測(cè)線圈電流I1和線圈電流I2，設(shè)定貫通變流器的布線CL1和布線CL2的方向，使流經(jīng)連接P1端子的布線CL1的線圈電流I1的方向與流經(jīng)連接P3端子的布線CL2的線圈電流I2的方向相反。
例如，把連接P3端子的布線CL2返回貫通變流器，就能把流經(jīng)連接P1端子的布線CL1的線圈電流I1與線圈電流I2的極性設(shè)定為相互反方向。在該狀態(tài)下，如果設(shè)線圈電流I1為+(正)，就能按-(負(fù))向檢測(cè)到線圈電流I2。
圖3是本發(fā)明的電流傳感器的一實(shí)施例構(gòu)成圖。在圖3中，電流傳感器由變流器(CTCurrent Transformer)10構(gòu)成，把連接到圖2所示的脈沖變壓器T的初級(jí)繞組M1的P1端子的布線CL1和連接到初級(jí)繞組M2的P3端子的布線CL2貫通在變流器(CT)10內(nèi)。
如果設(shè)流經(jīng)布線CL1的線圈電流I1為+(正)，則流經(jīng)布線CL2的線圈電流I2(與線圈電流I1反方向)就為-(負(fù))，并能取出由變流器(CT)10的變流比決定的檢測(cè)電流nI1、-nI2。
圖4是本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)信號(hào)和檢測(cè)電流的關(guān)系圖。圖4(a)表示驅(qū)動(dòng)信號(hào)的波形，圖4(b)表示檢測(cè)電流的波形。圖4(a)所示的驅(qū)動(dòng)信號(hào)SD1和驅(qū)動(dòng)信號(hào)SD2輸出比各自一個(gè)周期T的1/2周期(T/2)短的H電平接通信號(hào)(Q1接通、Q2接通)。
圖4(b)所示的檢測(cè)電流在與H電平的接通信號(hào)(Q1接通)對(duì)應(yīng)的期間輸出線圈電流I1的+(正)極性檢測(cè)電流nI1，接著在與電平的接通信號(hào)(Q2接通)對(duì)應(yīng)的期間輸出線圈電流I2的-(負(fù))極性檢測(cè)電流-nI2。
由于變流器(CT)10僅用一個(gè)傳感器就能按相互反極性(±)檢測(cè)到線圈電流I1和線圈電流I2，所以能容易得到線圈電流I1和線圈電流I2的電流差ΔI(＝I1-I2)。
這樣，由于本發(fā)明的電流傳感器6由CT10構(gòu)成，并能按相互反極性檢測(cè)到流經(jīng)脈沖變壓器T的兩個(gè)初級(jí)繞組(初級(jí)繞組M1、初級(jí)繞組M2)的線圈電流I1、I2，所以能用一個(gè)CT10檢測(cè)出流經(jīng)兩個(gè)繞組的線圈電流偏差ΔI(＝I1-I2)，從而能實(shí)現(xiàn)裝置的簡(jiǎn)單化。
返回到圖2，積分器7由R(電阻器)C(電容器)積分電路構(gòu)成，用電阻器將由變流器(CT)10檢測(cè)到的一個(gè)周期T的檢測(cè)電流nI1、一nI2變換成電壓，對(duì)將檢測(cè)電流nI1進(jìn)行過(guò)電壓變換的+(正)脈沖進(jìn)行積分，得到+(正)積分值SI+后，對(duì)將檢測(cè)電流-nI2進(jìn)行過(guò)電壓變換的-(負(fù))脈沖進(jìn)行積分，得到-(負(fù))積分值SI-。
積分器7備有加法器，把+(正)積分值SI+和-(負(fù))積分值SI-加起來(lái)，將一個(gè)周期T的積分信號(hào)SI(＝SI++SI-)供給驅(qū)動(dòng)控制器8。
驅(qū)動(dòng)控制器8由對(duì)積分信號(hào)SI的PWM增/減信號(hào)數(shù)據(jù)表、PWM信號(hào)發(fā)生器等構(gòu)成，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于積分器7供給的積分信號(hào)SI的PWM增/減信號(hào)，并把對(duì)應(yīng)于PWM增/減信號(hào)的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)(PWM信號(hào))SC提供給驅(qū)動(dòng)器9。驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)(PWM信號(hào))SC決定MOSFET-Q1(或-Q2)并控制接通期間，以減少積分信號(hào)SI的絕對(duì)值大的一側(cè)的線圈電流(I1或I2)，使線圈電流I1和線圈電流I2相等而使之平衡。
這樣，由于本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)控制器8根據(jù)積分器7積分的積分值SI的極性決定控制接通期間一側(cè)的開關(guān)元件(MOSFET-Q1或-Q2)，所以能控制線圈電流I1(或I2)流得多的開關(guān)元件(MOSFET-Q1或-Q2)的接通期間，并能使流經(jīng)脈沖變壓器T的兩個(gè)初級(jí)繞組(初級(jí)繞組M1、初級(jí)繞組M2)的線圈電流I1、I2平衡。
驅(qū)動(dòng)器9由放大器、輸出電路等構(gòu)成，根據(jù)驅(qū)動(dòng)控制器8供給的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)(PWM信號(hào))SC產(chǎn)生足以能驅(qū)動(dòng)MOSFET-Q1或MOSFET-Q2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)SD1、SD2，分別供給MOSFET-Q1和MOSFET-Q2的柵極G。
構(gòu)成防偏磁部件3的檢測(cè)線圈電流I1、線圈電流I2的電流傳感器6(變流器(CT)10)、積分器7、驅(qū)動(dòng)控制器8、驅(qū)動(dòng)器9、MOSFET-Q1、MOSFET-Q2形成反饋環(huán)，使線圈電流I1和線圈電流I2平衡，繼續(xù)反饋控制，直至防止出現(xiàn)偏磁現(xiàn)象為止。
這樣，因?yàn)楸景l(fā)明的防偏磁部件3具備檢測(cè)流經(jīng)脈沖變壓器T的兩個(gè)初級(jí)繞組(初級(jí)繞組M1，初級(jí)繞組M2)的線圈電流I1、I2的電流傳感器6、在規(guī)定期間(一個(gè)周期)對(duì)檢測(cè)到的線圈電流I1、I2進(jìn)行積分的積分器7、輸出對(duì)應(yīng)于積分器所積分的積分值的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)SC的驅(qū)動(dòng)控制器8、根據(jù)驅(qū)動(dòng)控制器8供給的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)SC輸出調(diào)整兩個(gè)開關(guān)元件(MOSFET-Q1、MOSFET-Q2)的接通期間的驅(qū)動(dòng)信號(hào)SD1、SD2的驅(qū)動(dòng)器9，所以能根據(jù)所檢測(cè)到的線圈電流nI1、-nI2特定線圈電流流得多的開關(guān)元件(MOSFET-Q1、MOSFET-Q2)，調(diào)整所特定的開關(guān)元件的接通期間，使流經(jīng)脈沖變壓器T的兩個(gè)初級(jí)繞組的線圈電流I1、I2平衡(I1＝I2)，能把因線圈電流的不平衡而引起的脈沖變壓器的偏磁現(xiàn)象防范于未然。
如以上說(shuō)明的那樣，本發(fā)明的推挽電路方式的變電裝置具備防偏磁部件，能檢測(cè)流經(jīng)脈沖變壓器的兩個(gè)初級(jí)繞組的線圈電流，根據(jù)線圈電流調(diào)整兩個(gè)開關(guān)元件的接通期間，使線圈電流平衡，防止脈沖變壓器的初級(jí)繞組的偏磁，所以能根據(jù)線圈電流偏差的極性和線圈電流偏差來(lái)特定開關(guān)元件，決定接通期間，使流經(jīng)脈沖變壓器的兩個(gè)初級(jí)繞組的線圈電流相同，能以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)防止脈沖變壓器的偏磁。
由于本發(fā)明的防偏磁部件具備檢測(cè)流經(jīng)脈沖變壓器的兩個(gè)初級(jí)繞組的線圈電流的電流傳感器、在規(guī)定期間對(duì)所檢測(cè)到的線圈電流進(jìn)行積分的積分器、輸出對(duì)應(yīng)于積分器所積分的積分值的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)的驅(qū)動(dòng)控制器、根據(jù)驅(qū)動(dòng)控制器供給的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)輸出調(diào)整兩個(gè)開關(guān)元件的接通期間的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)器，所以能根據(jù)所檢測(cè)到的線圈電流特定流過(guò)較多線圈電流的開關(guān)元件，調(diào)整所特定的開關(guān)元件的接通期間，使流經(jīng)脈沖變壓器的兩個(gè)初級(jí)繞組的線圈電流平衡，能防止因線圈電流的不平衡引起的脈沖變壓器的偏磁現(xiàn)象于未然。
另外，由于本發(fā)明的電流傳感器由CT構(gòu)成，能按相互反極性檢測(cè)流經(jīng)脈沖變壓器的兩個(gè)初級(jí)繞組的線圈電流，所以用一個(gè)CT就能檢測(cè)流經(jīng)兩個(gè)組的線圈電流偏差，能實(shí)現(xiàn)裝置的簡(jiǎn)單化。
并且，本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)控制器根據(jù)積分器所積分的積分值的極性決定控制接通期間側(cè)的開關(guān)元件，所以能控制流過(guò)較多線圈電流的開關(guān)元件的接通期間，能使流經(jīng)脈沖變壓器的兩個(gè)初級(jí)繞組的線圈電流平衡。
由于本發(fā)明的直流電源是太陽(yáng)電池或燃料電池，所以能拓寬家用電器用的分散型電源所使用的直流電源的利用范圍，能提高變電裝置的便利性。
權(quán)利要求
1.一種推挽電路方式的變電裝置，以兩個(gè)開關(guān)元件交替接通/斷開而使直流電源變換成高頻脈沖，將所變換的高頻脈沖施加在脈沖變壓器的兩個(gè)初級(jí)繞組上，對(duì)由上述脈沖變壓器兩個(gè)初級(jí)繞組得到的相互極性不同的高頻脈沖進(jìn)行整流、平滑濾波，產(chǎn)生直流，將所產(chǎn)生的直流變換成交流電源；其特征在于具備防偏磁部件，該部件檢測(cè)流經(jīng)上述脈沖變壓器兩個(gè)初級(jí)繞組的線圈電流，根據(jù)線圈電流偏差，調(diào)整上述兩個(gè)開關(guān)元件的接通期間，使線圈電流平衡，防止上述脈沖變壓器初級(jí)繞組的偏磁。
2.如權(quán)利要求1所述的推挽電路方式的變電裝置，其特征在于上述防偏磁部件具備檢測(cè)流經(jīng)上述脈沖變壓器的兩個(gè)初級(jí)繞組的線圈電流的電流傳感器、在規(guī)定期間對(duì)所檢測(cè)到的線圈電流進(jìn)行積分的積分器、輸出對(duì)應(yīng)于上述積分器所積分的積分值的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)的驅(qū)動(dòng)控制器、根據(jù)上述驅(qū)動(dòng)控制器供給的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)輸出調(diào)整上述兩個(gè)開關(guān)元件接通期間的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)器。
3.如權(quán)利要求2所述的推挽方式的變電裝置，其特征在于上述電流傳感器由CT(變流器)構(gòu)成，按相互反極性檢測(cè)流經(jīng)上述脈沖變壓器兩個(gè)初級(jí)繞組的線圈電流。
4.如權(quán)利要求2所述的推挽方式的變電裝置，其特征在于上述驅(qū)動(dòng)控制器根據(jù)上述積分器所積分的積分值的極性來(lái)決定控制接通期間側(cè)的上述開關(guān)元件。
5.如權(quán)利要求1所述的推挽方式的變電裝置，其特征在于上述直流電源是太陽(yáng)電池或燃料電池。
全文摘要
以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)提供能防止脈沖變壓器偏磁的推挽電路方式的變電裝置。變電裝置具備構(gòu)成推挽式逆變器的開關(guān)元件(2a、2b)、脈沖變壓器(T)、整流二極管(D1)、整流二極管(D2)、扼流圈(L)、平滑電容器(C)和防偏磁部件(3)以及逆變器(4)，用防偏磁部件(3)檢測(cè)流經(jīng)脈沖變壓器(T)的初級(jí)繞組(M1、M2)的線圈電流(I1、I2)，控制縮短電流多的一側(cè)的開關(guān)元件的接通期間，使線圈電流(I1、I2)平衡，由此來(lái)防止脈沖變壓器的偏磁現(xiàn)象。
文檔編號(hào)H02M3/337GK1479440SQ0314081
公開日2004年3月3日 申請(qǐng)日期2003年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月5日
發(fā)明者田邊勝隆, 豊浦信行, 岡誠(chéng)治, 馬渕雅夫, 中村耕太郎, 鶴川優(yōu)治, 井上健一, 一, 太郎, 夫, 治, 行 申請(qǐng)人:歐姆龍株式會(huì)社