Dc/dc變換器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及通過變壓器將初級側與次級側絕緣的DC/DC變換器，尤其涉及在兩個直流電源之間能夠雙方向傳送電力的DC/DC變換器。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)有的雙方向DC/DC變換器具有:插入于變壓器的初級繞組的一端與第1電壓正極端子間的第1開關；插入于初級繞組的一端與第1電壓負極端子間的第2開關；插入于初級繞組的另一端與第1電壓的正極端子間的第3開關；插入于初級繞組的另一端與第1電壓負極端子間的第4開關；線圈；插入于線圈的一端與第2電壓正極端子間的第5開關；插入于線圈的一端與第2電壓負極端子間的第6開關；插入于次級繞組的一端與線圈的另一端間的第7開關；插入于次級繞組的一端與第2電壓負極端子間的第8開關；插入于次級繞組的另一端與線圈的另一端間的第9開關；插入于次級繞組的另一端與第2電壓負極端子間的第10開關(例如，參照專利文獻1)。
[0003]另外，基于現(xiàn)有的另一例子的雙方向DC/DC變換器具備將連接于第1電源的電壓型全橋電路與連接于第2電源的電流型開關(Switching)電路連接起來的變壓器。而且，電壓型全橋電路的各開關(Switching)元件分別連接有緩沖電容器，變壓器的初級繞組、諧振電抗器以及諧振電容器串聯(lián)連接。另外，由開關元件、鉗位電容器構成的電壓鉗位電路連接于電流型開關電路(例如，參照專利文獻2)。
[0004]專利文獻1:日本特開2009-177940號公報
[0005]專利文獻2:日本特開2009-55747號公報
[0006]在上述專利文獻1那樣的雙方向DC/DC變換器中，在變壓器的兩側配置開關(Switching)電路，在次級側的開關電路的后級另行設置升壓斬波電路。而且，針對無法通過初級側、次級側的電壓與變壓器的繞組比來設定的電壓范圍，通過升壓斬波電路進行升壓動作而調整至目標電壓。因此，出現(xiàn)了與升壓斬波電路相應的、部件數(shù)量增加且損耗增加之類的問題。
[0007]另外，在上述專利文獻2中，通過使用零電壓開關(Switching)的控制來降低開關(Switching)損耗，但是，當電力移動方向反轉時，出現(xiàn)了無法進行零電壓開關而導致開關損耗增大的問題。
[0008]并且，在專利文獻1、2中，由于在初級側與次級側結構不同，因此即使電力傳送方向反轉也無法簡單地使控制反轉，由于直到控制切換為止的時間延遲，輸出電壓過大地上升或下降，難以獲得穩(wěn)定的輸出。
【發(fā)明內容】
[0009]本發(fā)明為了解決上述的問題而完成，其目的在于提供一種DC/DC變換器，不另行設置升壓電路而能夠通過簡易的電路結構在寬電壓范圍中雙方向進行電力傳送，而且能夠同時實現(xiàn)低損耗化。進而，本發(fā)明的目的還在于，即使針對電力傳送方向的變化、急劇的負載變動，也能夠進行迅速追隨而穩(wěn)定地輸出的控制。
[0010]本發(fā)明的DC/DC變換器進行第1直流電源與第2直流電源之間的雙方向的電力傳送。該DC/DC變換器具備:變壓器；第1變換器部，由全橋電路構成，連接于所述第1直流電源與所述變壓器的第1繞組之間，在直流/交流間雙方向進行電力變換，該全橋電路基于2個橋電路，該2個橋電路分別具備連接有逆并聯(lián)二極管和并聯(lián)電容器的多個半導體開關元件；第2變換器部，由全橋電路構成，連接于所述第2直流電源與所述變壓器的第2繞組之間，在直流/交流間雙方向進行電力變換，該全橋電路基于2個橋電路，該2個橋電路分別具備連接有逆并聯(lián)二極管和并聯(lián)電容器的多個半導體開關元件；第1電抗器、第2電抗器，與所述第1變換器部、所述第2變換器部的各交流輸入輸出線連接；以及控制電路，對所述第1變換器部、第2變換器部內的各所述半導體開關元件進行驅動控制，從而對所述第1變換器部和第2變換器部進行控制。并且，在從所述第1直流電源向所述第2直流電源的第1電力傳送中，所述控制電路控制成使構成作為所述第2變換器部的一個橋電路的第2橋電路的各所述半導體開關元件全部為截止狀態(tài)，并且利用所述第1電抗器，使所述第1變換器部內的各所述半導體開關元件進行零電壓開關，并且所述控制電路控制成在所述第2直流電源的電壓高于所述變壓器的所述第2繞組中產生的電壓時，使用所述第2電抗器使所述第2變換器部進行升壓動作，在從所述第2直流電源向所述第1直流電源的第2電力傳送中，所述控制電路控制成使構成作為所述第1變換器部的一個橋電路的第1橋電路的各所述半導體開關元件全部為截止狀態(tài)，并且利用所述第2電抗器，使所述第2變換器部內的各所述半導體開關元件進行零電壓開關，并且所述控制電路控制成在所述第1直流電源的電壓高于所述變壓器的所述第1繞組中產生的電壓時，使用所述第1電抗器使所述第1變換器部進行升壓動作。
[0011]根據(jù)上述DC/DC變換器，能夠通過簡易的電路結構在寬電壓范圍中雙方向進行電力傳送。另外，不管電力傳送方向如何都能夠進行零電壓開關，并且部件數(shù)量少，從而能夠實現(xiàn)損耗降低。
[0012]另外，上述DC/DC變換器成為隔著變壓器而對稱的電路結構，能夠以簡單的控制實現(xiàn)雙方向的電力傳送，并且防止變壓器電流的逆流，能夠實現(xiàn)進一步的損耗降低和變壓器的小型化。
【附圖說明】
[0013]圖1是基于本發(fā)明的實施方式1的蓄電池充放電裝置的電路構成圖。
[0014]圖2是基于本發(fā)明的實施方式1的蓄電池充放電裝置的充電時的控制框圖。
[0015]圖3是基于本發(fā)明的實施方式1的蓄電池充放電裝置的升壓充電時的驅動信號波形圖。
[0016]圖4是對基于本發(fā)明的實施方式1的蓄電池充放電裝置的升壓充電動作進行說明的電流路徑圖。
[0017]圖5是對基于本發(fā)明的實施方式1的蓄電池充放電裝置的升壓充電動作進行說明的電流路徑圖。
[0018]圖6是對基于本發(fā)明的實施方式1的蓄電池充放電裝置的升壓充電動作進行說明的電流路徑圖。
[0019]圖7是對基于本發(fā)明的實施方式1的蓄電池充放電裝置的升壓充電動作進行說明的電流路徑圖。
[0020]圖8是對基于本發(fā)明的實施方式1的蓄電池充放電裝置的升壓充電動作進行說明的電流路徑圖。
[0021]圖9是對基于本發(fā)明的實施方式1的蓄電池充放電裝置的升壓充電動作進行說明的圖。
[0022]圖10是對基于本發(fā)明的實施方式1的蓄電池充放電裝置的升壓充電動作進行說明的電流路徑圖。
[0023]圖11是對基于本發(fā)明的實施方式1的蓄電池充放電裝置的升壓充電動作進行說明的電流路徑圖。
[0024]圖12是對基于本發(fā)明的實施方式1的蓄電池充放電裝置的升壓充電動作進行說明的電流路徑圖。
[0025]圖13是對基于本發(fā)明的實施方式1的蓄電池充放電裝置的升壓充電動作進行說明的電流路徑圖。
[0026]圖14是基于本發(fā)明的實施方式1的蓄電池充放電裝置的降壓充電時的驅動信號波形圖。
[0027]圖15是對基于本發(fā)明的實施方式1的蓄電池充放電裝置的降壓充電動作進行說明的電流路徑圖。
[0028]圖16是對基于本發(fā)明的實施方式1的蓄電池充放電裝置的降壓充電動作進行說明的電流路徑圖。
[0029]圖17是對基于本發(fā)明的實施方式1的蓄電池充放電裝置的降壓充電動作進行說明的電流路徑圖。
[0030]圖18是對基于本發(fā)明的實施方式1的蓄電池充放電裝置的降壓充電動作進行說明的電流路徑圖。
[0031]圖19是對基于本發(fā)明的實施方式1的蓄電池充放電裝置的降壓充電動作進行說明的電流路徑圖。
[0032]圖20是對基于本發(fā)明的實施方式1的蓄電池充放電裝置的降壓充電動作進行說明的電流路徑圖。
[0033]圖21是對基于本發(fā)明的實施方式1的蓄電池充放電裝置的降壓充電動作進行說明的電流路徑圖。
[0034]圖22是對基于本發(fā)明的實施方式1的蓄電池充放電裝置的降壓充電動作進行說明的電流路徑圖。
[0035]圖23是對基于本發(fā)明的實施方式1的蓄電池充放電裝置的降壓充電動作進行說明的電流路徑圖。
[0036]圖24是對基于本發(fā)明的實施方式1的蓄電池充放電裝置的降壓充電動作進行說明的電流路徑圖。
[0037]圖25是基于本發(fā)明的實施方式1的蓄電池充放電裝置的放電時的控制框圖。
[0038]圖26是基于本發(fā)明的實施方式1的蓄電池充放電裝置的降壓放電時的驅動信號波形圖。
[0039]圖27是基于本發(fā)明的實施方式1的蓄電池充放電裝置的升壓放電時的驅動信號波形圖。
[0040]圖28是對基于本發(fā)明的實施方式1的蓄電池充放電裝置的控制動作進行說明的波形圖。
[0041]圖29是表示基于本發(fā)明的實施方式1的變壓器的電壓、電流的波形圖。
[0042]圖30是表示基于本發(fā)明的實施方式1的變壓器的電流的波形圖。
[0043]圖31是表示基于本發(fā)明的實施方式1的變壓器的繞組溫度的波形圖。
[0044]圖32是基于本發(fā)明的實施方式1的蓄電池充放電裝置的放電時的另一例子中的控制框圖。
[0045]圖33是基于本發(fā)明的實施方式1的蓄電池充放電裝置的充電時的另一例子中的控制框圖。
[0046]圖34是對基于本發(fā)明的實施方式3的蓄電池充放電裝置的控制動作進行說明的波形圖。
[0047]圖35是對基于本發(fā)明的實施方式4的蓄電池充放電裝置的控制動作進行說明的波形圖。
【具體實施方式】
[0048]實施方式1.
[0049]下面，對本發(fā)明的實施方式1進行說明。
[0050]圖1是表示作為基于本發(fā)明的實施方式1的DC/DC變換器的蓄電池充放電裝置100的電路構成的圖。如圖所示，蓄電池充放電裝置100在作為第1直流電源的直流電源1與作為第2直流電源的蓄電池2之間進行基于雙方向的電力變換的蓄電池2的充放電。
[0051]蓄電池充放電裝置100具備:作為被絕緣了的變壓器的高頻變壓器3 (以下簡稱為變壓器3);與直流電源1并聯(lián)連接的第1平滑電容器4 ;作為第1變換器部的第1開關電路5 ;與蓄電池2并聯(lián)連接的第2平滑電容器7 ;作為第2變換器部的第2開關電路8 ;與第1開關電路5、第2開關電路8的各交流輸入輸出線連接的第1電抗器9、第2電抗器10。另夕卜，蓄電池充放電裝置100具備對第1開關電路5和第2開關電路8進行控制的控制電路
20 ο
[0052]第1開關電路5是具有由分別逆并聯(lián)連接有二極管12的IGBT或者M0SFET等構成的多個半導體開關元件Q4A、Q4B、Q3A、Q3B(以下簡稱為Q4A、Q4B、Q3A、Q3B或者半導體開關元件Q)的全橋電路，直流側與第1平滑電容器4連接，交流側與變壓器3的第1繞組3a連接，進行直流/交流間的雙方向的電力變換。另外，第1開關電路5是各半導體開關元件Q開關時的元件的兩端電壓能夠幾乎為零電壓的零電壓開關電路，對各半導體開關元件Q分別并聯(lián)連接有電容器13。另外，在半導體開關元件Q與變壓器3之間的交流輸入輸出線連接有第1電抗器9，第1電抗器9與第1繞組3a串聯(lián)連接。
[0053]第2開關電路8是由分別逆并聯(lián)連接有二極管12的IGBT或者M0SFET等構成的多個半導體開關元件Q2A、Q2B、Q1A、Q1B(以下簡稱為Q2A、Q