電力轉換電路系統技術方案

本發明專利技術提供一種電力轉換電路系統，通過準確地檢測循環電流，使循環電流減少來提高轉換效率。具備：電力轉換電路，由具備左臂以及右臂的初級側轉換電路和具備左臂以及右臂的次級側轉換電路構成；以及控制電路，控制初級側轉換電路以及次級側轉換電路的開關晶體管的開關。將初級側轉換電路和次級側轉換電路的相位差設為φ，控制電路在從載波計數器的波峰和波谷的時刻中的至少任一個經過了π/2+φ/2的時刻中的至少任一個時刻檢測循環電流，并以使得所檢測到的循環電流為零的方式進行反饋控制。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及電力轉換電路系統，尤其是涉及具備多個輸入輸出端口的電力轉換電路系統。
技術介紹
伴隨混合動力汽車、電動汽車、燃料電池汽車等電氣豐富的汽車的開發/普及，車載的電源電路也存在復雜化/大型化的傾向。例如，在混合動力汽車中，存在行駛用電池、系統用電池、插電(plug in)用的外部電源電路、用于將行駛用電池的直流電力朝行駛用馬達供給的DC/DC變換器、用于將行駛用電池的直流電力轉換成交流電力的DC/AC變換器、用于將行駛用電池的直流電力朝電動動力轉向(EPS)供給的DC/DC變換器、用于將行駛用電池的直流電力朝輔機供給的DC/DC變換器等，結構復雜。因此，在一個電路中具備多個輸入輸出端口的多端口電源的開發得到發展。提出有利用多端口電源而通過配線、半導體元件等的共有化來使電源電路小型化的技術。在日本特開2011－193713號公報中記載有如下的結構：在具備四個端口的電力轉換電路中，能夠在所選擇的多個端口之間進行電力轉換。在這種具備多個端口的電力轉換電路中，存在由于空載時間(dead time)、電壓變動等誤差成分而產生不對電力傳輸作出貢獻的循環電流的可能性，但在現有技術中并未考慮循環電流，結果，存在由于循環電流的產生而轉換效率降低的問題。這里，循環電流是指如下的電流：當構成全橋的四個開關中的上方或者下方的兩個開關導通時產生閉電路，理論上來說電流應該為零，但由于耦合電抗器的電感成分、各部分的電阻成分等而在閉電路流動的電流。
技術實現思路
本專利技術提供能夠通過準確地檢測循環電流，使循環電流減少來提高轉
換效率的電路系統。本專利技術的電力轉換電路系統的特征在于，上述電力轉換電路系統具備：初級側轉換電路，上述初級側轉換電路在初級側正極母線與初級側負極母線之間具備左臂和右臂，上述左臂以及上述右臂分別由串聯連接的兩個開關晶體管構成，在上述左臂的兩個開關晶體管的連接點與上述右臂的兩個開關晶體管的連接點之間連接有變壓器的初級側繞組；次級側轉換電路，上述次級側轉換電路在次級側正極母線與次級側負極母線之間具備左臂和右臂，上述左臂以及上述右臂分別由串聯連接的兩個開關晶體管構成，在上述左臂的兩個開關晶體管的連接點與上述右臂的兩個開關晶體管的連接點之間連接有上述變壓器的次級側繞組；以及控制電路，上述控制電路控制上述初級側轉換電路以及上述次級側轉換電路的上述開關晶體管的開關，將上述初級側轉換電路和上述次級側轉換電路的相位差設為φ，上述控制電路在從載波計數器的波峰和波谷的時刻中的至少任一個經過了π/2+φ/2的時刻中的至少任一個時刻檢測循環電流，并以使得所檢測到的循環電流為零的方式進行反饋控制。在本專利技術中，在利用初級側轉換電路和次級側轉換電路進行電力傳輸的情況下，控制初級側電力轉換電路和上述次級側電力轉換電路的相位差φ，但鑒于循環電流產生的時刻根據該相位差而變化，因此根據相位差φ而自適應地決定循環電流的檢測時刻。在從載波計數器的波峰或者波谷的時刻經過了π/2+φ/2的時刻，來自其前后的期間的電流值變化所造成的影響最少，因此能夠進行高精度的循環電流檢測。在本專利技術的一個實施方式中，上述控制電路根據上述初級側轉換電路的上述左臂的電流與上述右臂的電流的差動電流檢測上述循環電流而進行反饋控制。在本專利技術的其他的實施方式中，上述差動電流由與上述左臂和右臂差動連接的單一的電流傳感器檢測。根據本專利技術，通過在電力轉換電路中高精度地檢測循環電流并進行反饋控制，能夠使作為導致效率降低的重要因素的循環電流可靠地減少，能夠提高電力轉換效率。附圖說明圖1是實施方式的電路結構圖。圖2是示出實施方式的動作波形、載波計數器值以及循環電流采樣時刻的圖。圖3A是循環電流的說明圖。圖3B是循環電流的說明圖。圖4A是φ≤δ－π的理想波形圖。圖4B是φ≥δ－π的理想波形圖。圖5是實施方式的控制電路的結構框圖。圖6是實施方式的模擬電路圖。圖7A是通過模擬得到的以往的電流波形圖。圖7B是通過模擬得到的實施方式的電流波形圖。圖8是實施方式的模擬結果圖。圖9是其他實施方式的電路結構圖。具體實施方式以下，基于附圖對本專利技術的實施方式進行說明。圖1是本實施方式中的電力轉換電路系統的電路結構圖。電力轉換電路系統由控制電路10和電力轉換電路12構成。電力轉換電路12是能夠利用磁耦合電抗器在三個直流電源之間進行雙向的電力傳輸的三個端口的多端口電路。多端口電路在初級側轉換電路具備端口A以及端口C，在次級側轉換電路具備端口B。在初級側轉換電路的正極母線與初級側轉換電路的負極母線之間，設置有由彼此串聯連接的開關晶體管S1以及S2構成的左臂和由彼此串聯連接的開關晶體管S3以及S4構成的右臂，這些左臂和右臂彼此并聯連接，構成全橋電路。端口A配置于初級側轉換電路的正極母線與負極母線之間。設端口A的輸入輸出電壓為VA。端口C配置于初級側轉換電路的負極母
線與變壓器之間。設端口C的輸入輸出電壓為VC。在構成左側臂的開關晶體管S1以及S2的連接點與構成右側臂的開關晶體管S3以及S4的連接點之間，連接有彼此串聯連接的磁耦合電抗器，并且連接有變壓器的初級側繞組。即，磁耦合電抗器和變壓器的初級側繞組連接在兩個雙向斬波電路的中間點。另一方面，在初級側轉換電路的正極母線與負極母線之間，設置有由彼此串聯連接的開關晶體管S5以及S6構成的左臂和由彼此串聯連接的開關晶體管S7以及S8構成的右臂，這些左臂左右臂彼此并聯連接，構成全橋電路。端口B配置于次級側轉換電路的正極母線與負極母線之間。設端口B的輸入輸出電壓為VB。變壓器的次級側繞組連接在構成左臂的開關晶體管S5以及S6的連接點與構成右臂的開關晶體管S7以及S8的連接點之間?？刂齐娐?0設定控制電力轉換電路12的各種參數，進行初級側轉換電路和次級側轉換電路的開關晶體管S1～S8的開關控制?？刂齐娐?0基于來自外部的模式信號而切換在初級側轉換電路的兩個端口之間進行電力轉換的模式、和進行初級側與次級側之間的絕緣型電力傳輸的模式。以端口來說，在端口A與端口B之間使電路作為雙向絕緣型變換器動作，在端口A與端口C之間使電路作為雙向非絕緣型變換器動作。此時，在雙向絕緣型變換器動作中，考慮到減弱磁通量，磁耦合電抗器使用漏電感成分來進行電力傳輸，在雙向非絕緣型變換器動作中，考慮到增強磁通量，磁耦合電抗器使用勵磁電感成分與漏電感成分之和的成分來進行電力傳輸。初級側轉換電路與次級側轉換電路之間的絕緣型電力傳輸用初級側轉換電路和次級側轉換電路的開關晶體管S1～S8的開關周期的相位差φ控制。在從初級側轉換電路向次級側轉換電路傳輸電力的情況下，以初級側相對于次級側成為超前相位(leading phase)的方式決定相位差φ。另外，在從次級側轉換電路向初級側轉換電路傳輸電力的情況下，與此相反以初級側相對于次級側成為滯后相位(lagging phase)的方式決定相位差φ。例如，在從次級側轉換電路向初級側轉換電路傳輸電力的情況下，在初級側轉換電路中使開關晶體管S1以及S4導通，使S2以及S3截止。另外，在次級側轉換電路中使開關晶體管S5以及S8導通，使S6以及S7截止。在次
級側轉換電路中，電流以S5→變壓器次級側繞組→S8的順序流動。在初級側轉換電路本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電力轉換電路系統，其中，所述電力轉換電路系統具備：初級側轉換電路，所述初級側轉換電路在初級側正極母線與初級側負極母線之間具備左臂和右臂，所述左臂以及所述右臂分別由串聯連接的兩個開關晶體管構成，在所述左臂的兩個開關晶體管的連接點與所述右臂的兩個開關晶體管的連接點之間連接有變壓器的初級側繞組；次級側轉換電路，所述次級側轉換電路在次級側正極母線與次級側負極母線之間具備左臂和右臂，所述左臂以及所述右臂分別由串聯連接的兩個開關晶體管構成，在所述左臂的兩個開關晶體管的連接點與所述右臂的兩個開關晶體管的連接點之間連接有所述變壓器的次級側繞組；以及控制電路，所述控制電路控制所述初級側轉換電路以及所述次級側轉換電路的所述開關晶體管的開關，將所述初級側轉換電路和所述次級側轉換電路的相位差設為φ，所述控制電路在從載波計數器的波峰和波谷的時刻中的至少任一個經過了π/2+φ/2的時刻中的至少任一個時刻檢測循環電流，并以使得所檢測到的循環電流為零的方式進行反饋控制。

【技術特征摘要】
2015.03.19 JP 2015-0562601.一種電力轉換電路系統，其中，所述電力轉換電路系統具備：初級側轉換電路，所述初級側轉換電路在初級側正極母線與初級側負極母線之間具備左臂和右臂，所述左臂以及所述右臂分別由串聯連接的兩個開關晶體管構成，在所述左臂的兩個開關晶體管的連接點與所述右臂的兩個開關晶體管的連接點之間連接有變壓器的初級側繞組；次級側轉換電路，所述次級側轉換電路在次級側正極母線與次級側負極母線之間具備左臂和右臂，所述左臂以及所述右臂分別由串聯連接的兩個開關晶體管構成，在所述左臂的兩個開關晶體管的連接點與所述右臂的兩個開關晶體管的連接點之間連...

【專利技術屬性】
技術研發人員：井上俊太郎，高木健一，杉山隆英，長下賢一郎，岡村賢樹，新見嘉崇，
申請(專利權)人：豐田自動車株式會社，
類型：發明
國別省市：日本;JP