專利名稱：變壓器耦合型升壓器的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及低壓側(cè)變換器和高壓側(cè)變換器經(jīng)由變壓器耦合以使蓄電裝置的輸入端子間的輸入電壓升壓并作為輸出電壓施加于輸出端子間的變壓器耦合型升壓器的控制
直O(jiān)
背景技術(shù)：
近年來，在建筑機(jī)械領(lǐng)域，與一般機(jī)動(dòng)車同樣地也在開發(fā)混合動(dòng)力車。這種混合動(dòng)力型建筑機(jī)械具有發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電電動(dòng)機(jī)、蓄電裝置以及驅(qū)動(dòng)工作裝置的工作裝置用電動(dòng)機(jī)。在此，蓄電裝置為能夠自由地進(jìn)行充電放電的蓄電池(二次電池)， 其由電容器或電池等構(gòu)成。在以下說明中，作為蓄電裝置，以電容器為代表進(jìn)行說明。作為蓄電裝置的電容器，將發(fā)電電動(dòng)機(jī)或工作裝置用電動(dòng)機(jī)進(jìn)行發(fā)電工作時(shí)所發(fā)出的電力進(jìn)行蓄積。上述狀況被稱為再生。另外，電容器將蓄積于該電容器的電力經(jīng)由驅(qū)動(dòng)器供給至發(fā)電電動(dòng)機(jī)或?qū)⒃撾娏┙o至工作裝置用電動(dòng)機(jī)。上述狀況被稱為動(dòng)力運(yùn)行(力行)?；旌蟿?dòng)力型建筑機(jī)械中的電力負(fù)載即工作裝置用電動(dòng)機(jī)與一般機(jī)動(dòng)車中的電力負(fù)載不同，與發(fā)動(dòng)機(jī)軸輸出相比，消耗大電力。因此，作為搭載于混合動(dòng)力型建筑機(jī)械的蓄電裝置，使用在短時(shí)間內(nèi)能夠充電放電大電力的電容器。但是，能夠充電放電大電力的大容量電容器的體積(場積)增大，在車載方面占據(jù)大空間。于是，為了盡可能地使電容器小型化，有時(shí)采用使電容器的端子間電壓例如為300V 左右并利用升壓器升壓至例如600V左右的構(gòu)成。在該升壓器中具有被稱為變壓器耦合型升壓器的升壓器。變壓器耦合型升壓器是如下升壓器將低壓側(cè)變換器和高壓側(cè)變換器經(jīng)由變壓器耦合，使蓄電裝置的輸入端子間的輸入電壓升壓并作為輸出電壓施加于輸出端子間。與變壓器耦合型升壓器相關(guān)的專利文獻(xiàn)如下所述。專利文獻(xiàn)1 :W02007-60998在工作原理方面，變壓器耦合型升壓器產(chǎn)生無功電流。需要說明的是，無功電流是未有效用于作功的電流，對應(yīng)于無功功率。無功電流的增加導(dǎo)致變壓器有效電流的增加、流到開關(guān)元件的電流的增加，由于電流作為熱量而損耗，故導(dǎo)致能量損耗增加。越將電壓條件設(shè)定在自平衡點(diǎn)離開的點(diǎn)，無功電流就越大。平衡點(diǎn)是如下的點(diǎn)在變壓器耦合型升壓器的低壓側(cè)繞組端子間電壓最大值Vl和高壓側(cè)繞組端子間電壓最大值 V2的比率(以下稱為變壓器電壓比V2/V1)與變壓器的低壓側(cè)繞組的匝數(shù)m和高壓側(cè)繞組的匝數(shù)N2的比率(以下稱為變壓器匝數(shù)比N2/N1)相等的電壓條件下進(jìn)行工作的點(diǎn)。在輸出電壓小的低負(fù)載時(shí)，無功電流對能量損耗帶來的影響顯著。即便處于無負(fù)載(輸出功率為OkW)的情況下，無功電流也流動(dòng)。當(dāng)產(chǎn)生無功電流時(shí)，變壓器、開關(guān)元件發(fā)熱，作為輸入電壓而蓄積于電容器的能量未有效作功而在變壓器耦合型升壓器的電路內(nèi)部徒勞地被消耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述狀況而作出的，其技術(shù)課題在于抑制變壓器耦合型升壓器的能量損耗以提高能量效率。第一發(fā)明是變壓器耦合型升壓器的控制裝置，在所述變壓器耦合型升壓器中，低壓側(cè)變換器和高壓側(cè)變換器經(jīng)由變壓器耦合，將蓄電裝置的輸入端子間的輸入電壓升壓并作為輸出電壓施加于輸出端子間，所述變壓器耦合型升壓器的控制裝置的特征在于，低壓側(cè)變換器包括與變壓器的低壓側(cè)繞組的兩端子橋接的四個(gè)開關(guān)元件、以及與各開關(guān)元件并聯(lián)且極性反向地被連接的二極管，高壓側(cè)變換器包括與變壓器的高壓側(cè)繞組的兩端子橋接的四個(gè)開關(guān)元件、以及與各開關(guān)元件并聯(lián)且極性反向地被連接的二極管，兩變換器以使低壓側(cè)變換器的正極和高壓側(cè)變換器的負(fù)極構(gòu)成加極性的方式串聯(lián)連接，所述變壓器耦合型升壓器的控制裝置設(shè)置有向各開關(guān)元件施加接通/斷開的開關(guān)信號以進(jìn)行如下開關(guān)控制的控制部，即，使低壓側(cè)繞組的兩端子間的電壓及高壓側(cè)繞組的兩端子間的電壓構(gòu)成正極性的電壓正極性期間和構(gòu)成負(fù)極性的電壓負(fù)極性期間以規(guī)定周期交替反復(fù)的開關(guān)控制，控制部在進(jìn)行開關(guān)控制時(shí)附加如下控制，即在低壓側(cè)繞組的兩端子間電壓或/及高壓側(cè)繞組的兩端子間電壓的電壓正極性期間與電壓負(fù)極性期間之間設(shè)置零電壓期間的控制。第二發(fā)明在第一發(fā)明的基礎(chǔ)上，其特征在于，控制部通過在向構(gòu)成低壓側(cè)變換器的各開關(guān)元件施加的各開關(guān)信號間設(shè)置相位差，或/及通過在向構(gòu)成高壓側(cè)變換器的各開關(guān)元件施加的各開關(guān)信號間設(shè)置相位差，從而在低壓側(cè)繞組的兩端子間電壓或/及高壓側(cè)繞組的兩端子間電壓的電壓正極性期間和電壓負(fù)極性期間之間形成零電壓期間。第三發(fā)明在第一發(fā)明的基礎(chǔ)上，其特征在于，控制部將向構(gòu)成低壓側(cè)變換器的各開關(guān)元件施加的開關(guān)信號和向構(gòu)成高壓側(cè)變換器的各開關(guān)元件施加的各開關(guān)信號之間的相位差、在低壓側(cè)繞組的兩端子間成為零電壓的期間、以及在高壓側(cè)繞組的兩端子間成為零電壓的期間作為參數(shù)而進(jìn)行調(diào)節(jié)。第四發(fā)明在第三發(fā)明的基礎(chǔ)上，其特征在于，與包括蓄電裝置的輸入端子間的輸入電壓、變壓器耦合型升壓器的輸出電壓以及變壓器匝數(shù)比在內(nèi)的工作條件相對應(yīng)地，預(yù)先設(shè)定最優(yōu)的參數(shù)值。根據(jù)第一發(fā)明，由于在低壓側(cè)繞組的兩端子間電壓或/及高壓側(cè)繞組的兩端子間電壓的電壓正極性期間與電壓負(fù)極性期間之間設(shè)置零電壓期間，因此，變壓器的峰值電流降低，變壓器有效電流降低。由此無功電流降低。在第一發(fā)明中，“附加設(shè)置零電壓期間的控制”包括如下兩種情況a)無論工作條件(例如輸入電壓值)如何，總是在電壓正極性期間與電壓負(fù)極性期間之間設(shè)置零電壓期間的情況；b)根據(jù)工作條件，與以往同樣地，不設(shè)置零電壓期間而使電壓正極性期間和電壓負(fù)極性期間交替地反復(fù)，但也根據(jù)工作條件，在電壓正極性期間與電壓負(fù)極性期間之間設(shè)置零電壓期間的情況。
在第三發(fā)明中，“通過作為參數(shù)而進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而降低變壓器有效電流值”指的是 根據(jù)工作條件(例如輸入電壓值)的不同，最適合于降低變壓器有效電流的“向構(gòu)成低壓側(cè)變換器的各開關(guān)元件施加的開關(guān)信號和向構(gòu)成高壓側(cè)變換器的各開關(guān)元件施加的各開關(guān)信號之間的相位差”、“在低壓側(cè)繞組的兩端子間成為零電壓的期間”、“在高壓側(cè)繞組的兩端子間成為零電壓的期間”的值不同，因此，將上述變量作為參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。在第四發(fā)明中，“預(yù)先設(shè)定最優(yōu)的參數(shù)值”指的是根據(jù)包括蓄電裝置的輸入端子間的輸入電壓、變壓器耦合型升壓器的輸出電壓及變壓器匝數(shù)比在內(nèi)的工作條件的不同， 最適合于降低變壓器有效電流的“向構(gòu)成低壓側(cè)變換器的各開關(guān)元件施加的開關(guān)信號和向構(gòu)成高壓側(cè)變換器的各開關(guān)元件施加的各開關(guān)信號之間的相位差”、“在低壓側(cè)繞組的兩端子間成為零電壓的期間”、“在高壓側(cè)繞組的兩端子間成為零電壓的期間”的值不同，因此， 預(yù)先設(shè)定這些參數(shù)的最優(yōu)值，在進(jìn)行控制時(shí)，讀出該設(shè)定值等并進(jìn)行調(diào)節(jié)。如上所述，根據(jù)本發(fā)明，由于相對于相同輸出功率來降低無功電流，因此，變壓器耦合型升壓器的能量損耗被抑制，從而能量效率提高。


圖1是表示實(shí)施例的整體裝置的構(gòu)成的圖。圖2是表示實(shí)施例的變壓器耦合型升壓器的構(gòu)成的圖。圖3(a)、(b)、(c)、(d)、(e)是表示開關(guān)控制的內(nèi)容的時(shí)序圖，是表示不存在“零電壓期間(電圧零O期間)”這種情況的圖。圖4(a)、(b)、(c)、(d)、(e)是表示本實(shí)施例的開關(guān)控制的內(nèi)容的時(shí)序圖，是表示在圖3所示的開關(guān)控制上附加了設(shè)置“零電壓期間”的控制這種情況的圖。圖5(a)、(b)是與圖3(a)對應(yīng)的圖，是表示動(dòng)力運(yùn)行狀態(tài)的情況的圖。圖6 (a)、(b)是與圖4(a)對應(yīng)的圖，是表示動(dòng)力運(yùn)行狀態(tài)的情況的圖。圖7(a)、(b)、(c)、(d)是第一控制的時(shí)序圖。圖8(a)、(b)、(c)、(d)是實(shí)施例的控制的時(shí)序圖。圖9是表示輸入電壓和變壓器電流峰值之間的關(guān)系的圖。圖10是表示低電壓占空比(低電圧一〒^ )、高電壓占空比(高電圧〒二一 ^^)和變壓器電流有效值之間的關(guān)系的圖。圖11是第一控制的流程圖。圖12是用于說明第一控制的圖表，是表示相位差與輸出功率及變壓器電流有效值之間的關(guān)系的圖表。圖13是表示第一控制、第二控制、第三控制、第四控制、第五控制的比較結(jié)果的表。圖14是第二控制的流程圖。圖15是用于說明第二控制的圖表，是表示低電壓占空比(=高電壓占空比)與輸出功率及變壓器電流有效值之間的關(guān)系的圖表。圖16是第三控制的流程圖。圖17是用于說明第三控制的圖表，是表示相位差(=低電壓占空比=高電壓占空比)與輸出功率及變壓器電流有效值之間的關(guān)系的圖表。
圖18是第四控制的流程圖。圖19是用于將第一控制、第二控制、第三控制進(jìn)行對比的圖表，是表示輸出功率和變壓器電流有效值之間的關(guān)系的圖表。圖20是表示輸出功率和變壓器電流有效值之間的關(guān)系的圖表，是表示第五控制的特性的圖表。圖21是例示存儲在控制器中的數(shù)據(jù)表的內(nèi)容的表。圖22是第五控制的流程圖。附圖標(biāo)記說明30蓄電裝置(電容器)50變壓器耦合型升壓器51、52、53、54、55、56、57、58 開關(guān)元件80控制器
具體實(shí)施例方式以下，參照

變壓器耦合型升壓器的控制裝置的實(shí)施方式。在以下的說明中，對如下情況進(jìn)行說明，即，將實(shí)施例的變壓器耦合型升壓器搭載于混合動(dòng)力方式的建筑機(jī)械(在本說明書中稱為混合動(dòng)力型建筑機(jī)械)且蓄電裝置為電容器的情況。(第一實(shí)施例)圖1表示實(shí)施例的整體裝置的構(gòu)成。如圖1所示，實(shí)施例的混合動(dòng)力型建筑機(jī)械1搭載有發(fā)動(dòng)機(jī)10、發(fā)電電動(dòng)機(jī)20、 電容器30、驅(qū)動(dòng)器40、變壓器耦合型升壓器50、控制器80。發(fā)電電動(dòng)機(jī)20由驅(qū)動(dòng)器40驅(qū)動(dòng)?？刂破?0對驅(qū)動(dòng)器40、發(fā)電電動(dòng)機(jī)20和變壓器耦合型升壓器50進(jìn)行控制。另外，具有可以使混合動(dòng)力型建筑機(jī)械1的工作裝置Ia進(jìn)行動(dòng)力運(yùn)行/再生的工作裝置用電動(dòng)機(jī)21。工作裝置用電動(dòng)機(jī)21由驅(qū)動(dòng)器41控制。控制器80對驅(qū)動(dòng)器41和工作裝置用電動(dòng)機(jī)21進(jìn)行控制。發(fā)電電動(dòng)機(jī)20的驅(qū)動(dòng)軸與發(fā)動(dòng)機(jī)10的輸出軸連結(jié)。發(fā)電電動(dòng)機(jī)20進(jìn)行發(fā)電作用和電動(dòng)作用。通過使發(fā)電電動(dòng)機(jī)20進(jìn)行發(fā)電作用，電容器30蓄積電力，或者電容器30 將蓄積的電力放電而供給至發(fā)電電動(dòng)機(jī)20。驅(qū)動(dòng)器40驅(qū)動(dòng)發(fā)電電動(dòng)機(jī)20。驅(qū)動(dòng)器40由驅(qū)動(dòng)發(fā)電電動(dòng)機(jī)20的變換器構(gòu)成。變壓器耦合型升壓器50經(jīng)由電氣信號線61、62與電容器30電連接。變壓器耦合型升壓器50將電容器30的端子間電壓即輸入電壓Vl升壓并作為輸出電壓VO供給至驅(qū)動(dòng)器40。即，變壓器耦合型升壓器50將電容器30的充電電壓Vl 升壓并向信號線91、92之間施加被升壓后的電壓V0。變壓器耦合型升壓器50的輸出電壓 VO經(jīng)由信號線91、92被供給至驅(qū)動(dòng)器40。在進(jìn)行動(dòng)力運(yùn)行時(shí)，從電容器30放電直流電流，該直流電流在變壓器耦合型升壓器50中暫時(shí)轉(zhuǎn)換為交流而被升壓，升壓后的直流電流被輸出至驅(qū)動(dòng)器41，在驅(qū)動(dòng)器41中被轉(zhuǎn)換為交流電流并供給至工作裝置用電動(dòng)機(jī)21。另一方面，在進(jìn)行再生時(shí)，根據(jù)工作裝置用電動(dòng)機(jī)21的發(fā)電工作而產(chǎn)生的交流電流，被驅(qū)動(dòng)器41轉(zhuǎn)換為直流電流并輸入至變壓器耦合型升壓器50。在變壓器耦合型升壓器 50中暫時(shí)被轉(zhuǎn)換為交流電流后向電容器30中輸入(充電)直流電流。
在圖2中，將V2稱為高壓側(cè)變換器直流電壓。在高壓側(cè)變換器直流電壓V2、被升壓之前的電壓Vl與升壓后的電壓(輸出電壓)VO之間，成立V2 = VO-Vl的關(guān)系。S卩，高壓側(cè)變換器直流電壓V2和被升壓之前的電壓Vl的合計(jì)電壓成為升壓后的電壓V0。換言之， 高壓側(cè)變換器直流電壓V2是從輸出電壓VO減去充電電壓Vl后得到的電壓。另外，Vl或者V2、VO表示直流電壓，vl或者v2表示交流電壓。變壓器耦合型升壓器50的輸出電壓VO經(jīng)由信號線93、94被供給至驅(qū)動(dòng)器41，進(jìn)而被供給至工作裝置用電動(dòng)機(jī)21。工作裝置用電動(dòng)機(jī)21進(jìn)行使工作裝置Ia工作的動(dòng)力運(yùn)行。另外，工作裝置用電動(dòng)機(jī)21在工作裝置Ia的工作停止時(shí)通過再生而進(jìn)行發(fā)電工作。 由此，發(fā)電電力經(jīng)過驅(qū)動(dòng)器41自信號線93、94經(jīng)由變壓器耦合型升壓器50向電容器30充 H1^ ο變壓器耦合型升壓器50如后所述，例如由AC連接(AC U >夕)雙向DC-DC變換器構(gòu)成。發(fā)電電動(dòng)機(jī)20的發(fā)電量由控制器80控制。發(fā)電電動(dòng)機(jī)20的轉(zhuǎn)矩由控制器80控制?？刂破?0向驅(qū)動(dòng)器40提供用于使發(fā)電電動(dòng)機(jī)20以規(guī)定的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)矩指令。驅(qū)動(dòng)器40自控制器80接收控制信號，并提供用于使發(fā)電電動(dòng)機(jī)20以規(guī)定的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)矩指令。由此，在電容器30中蓄積發(fā)電電動(dòng)機(jī)20進(jìn)行發(fā)電作用時(shí)發(fā)出的電力。另外，電容器30將蓄積于電容器30的電力供給至發(fā)電電動(dòng)機(jī)20。圖2是表示實(shí)施例的變壓器耦合型升壓器50的構(gòu)成的圖。變壓器耦合型升壓器50構(gòu)成將低壓側(cè)變換器50A和高壓側(cè)變換器50B經(jīng)由變壓器50C耦合的結(jié)構(gòu)。低壓側(cè)變換器50A和高壓側(cè)變換器50B以使低壓側(cè)變換器50A的正極和高壓側(cè)變換器50B的負(fù)極成為加極性的方式串聯(lián)電連接。低壓側(cè)變換器50A包括與變壓器50C的低壓側(cè)繞組50d橋接的四個(gè)開關(guān)元件51、 52,53,54 ；與開關(guān)元件51、52、53、M分別并聯(lián)且極性反向地被連接的二極管151、152、153、 154。開關(guān)元件51、52、53、M例如由IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)構(gòu)成。通過向柵極施加使開關(guān)元件51、52、5354接通的開關(guān)信號，開關(guān)元件51、52、5354被接通，從而流過電流。電容器30的正極端子30a經(jīng)由信號線61與開關(guān)元件51的集電極電連接。開關(guān)元件51的發(fā)射極與開關(guān)元件52的集電極電連接。開關(guān)元件52的發(fā)射極經(jīng)由信號線62與電容器30的負(fù)極端子30b電連接。同樣地，電容器30的正極端子30a經(jīng)由信號線61與開關(guān)元件53的集電極電連接。 開關(guān)元件53的發(fā)射極與開關(guān)元件M的集電極電連接。開關(guān)元件M的發(fā)射極經(jīng)由信號線 62與電容器30的負(fù)極端子30b電連接。紋波電流吸收用的電容器(二 > 7 >寸)32的正極端子32a、負(fù)極端子32b以與電容器30并聯(lián)的方式與信號線61、62分別連接。開關(guān)元件51的發(fā)射極(二極管151的陽極)及開關(guān)元件52的集電極(二極管 152的陰極)與變壓器50C的低壓側(cè)繞組50d的一個(gè)端子連接，并且，開關(guān)元件53的發(fā)射極(二極管153的陽極)及開關(guān)元件M的集電極(二極管154的陰極)與變壓器50C的低壓側(cè)繞組50d的另一個(gè)端子連接。
開關(guān)元件52的發(fā)射極(二極管152的陽極)及開關(guān)元件M的發(fā)射極(二極管 154的陽極)即信號線62、電容器30的負(fù)極端子30b經(jīng)由信號線92與驅(qū)動(dòng)器40電連接。高壓側(cè)變換器50B包括與變壓器50C的高壓側(cè)繞組50e橋接的四個(gè)開關(guān)元件55、 56、57、58 ;與開關(guān)元件55、56、57、58分別并聯(lián)且極性反向地被連接的二極管155、156、157、 158。開關(guān)元件55、56、57、58例如由IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)構(gòu)成。通過向柵極施加使開關(guān)元件55、56、57、58接通的開關(guān)信號，開關(guān)元件55、56、57、58被接通，從而流過電流。開關(guān)元件55、57的集電極經(jīng)由信號線91與驅(qū)動(dòng)器40電連接。開關(guān)元件55的發(fā)射極與開關(guān)元件56的集電極電連接。開關(guān)元件57的發(fā)射極與開關(guān)元件58的集電極電連接。開關(guān)元件56、58的發(fā)射極與信號線61即低壓側(cè)變換器50A的開關(guān)元件51、53的集電極電連接。與低壓側(cè)變換器50A同樣地，開關(guān)元件55、56及開關(guān)元件57、58分別并聯(lián)地與紋波電流吸收用電容器33電連接。開關(guān)元件55的發(fā)射極(二極管155的陽極)及開關(guān)元件56的集電極(二極管 156的陰極)與變壓器50C的高壓側(cè)繞組50e的一個(gè)端子電連接，并且，開關(guān)元件57的發(fā)射極(二極管157的陽極)及開關(guān)元件58的集電極(二極管158的陰極)與變壓器50C的高壓側(cè)繞組50e的另一個(gè)端子電連接。以下說明控制器80進(jìn)行的控制的內(nèi)容。控制器80向各開關(guān)元件51 58施加接通/斷開的開關(guān)信號以進(jìn)行如下的開關(guān)控制，即，使低壓側(cè)繞組50d的兩端子間的電壓vl及高壓側(cè)繞組50e的兩端子間的電壓v2 成為正極性的電壓正極性期間、以及上述電壓vl及上述電壓v2成為負(fù)極性的電壓負(fù)極性期間，以規(guī)定周期Ts交替地反復(fù)的開關(guān)控制。在進(jìn)行上述開關(guān)控制時(shí)，附加如下控制，即，在低壓側(cè)繞組50d的兩端子間電壓vl 及高壓側(cè)繞組50e的兩端子間電壓v2的電壓正極性期間與電壓負(fù)極性期間之間設(shè)置零電壓期間(相對于vl為T-TL，相對于v2為T-TH)的控制，以降低變壓器有效電流值iL。在該情況下，通過在向構(gòu)成低壓側(cè)變換器50A的各開關(guān)元件51 M施加的各開關(guān)信號間設(shè)置相位差，以及通過在向構(gòu)成高壓側(cè)變換器50B的各開關(guān)元件55 58施加的各開關(guān)信號間設(shè)置相位差，由此，在低壓側(cè)繞組50d的兩端子間電壓vl及高壓側(cè)繞組50e的兩端子間電壓v2的電壓正極性期間與電壓負(fù)極性期間之間，形成零電壓期間(相對于vl為T-TL，相對于v2為T-TH)。以下，說明該控制內(nèi)容。需要說明的是，在以下的說明中，不考慮死區(qū)時(shí)間(dead time)。死區(qū)時(shí)間指的是為了防止短路而在各開關(guān)元件中使圖2中上下的開關(guān)元件都斷開的期間。圖3是表示開關(guān)控制的內(nèi)容的時(shí)序圖，表示不存在“零電壓期間”的情況。圖3(b)、 (c)、(d)、(e)分別表示提供給構(gòu)成低壓側(cè)變換器50A的各開關(guān)元件51、52、53、54的開關(guān)信號(接通/斷開)隨時(shí)間變化的情況，圖3 (a)表示根據(jù)上述開關(guān)信號而生成的低壓側(cè)繞組 50d的兩端子間電壓Vl隨時(shí)間變化的情況。在以下的說明中，將圖3所示的開關(guān)控制的情況稱為“第一控制”(現(xiàn)有控制)。如圖3(b)、(e)所示，向開關(guān)元件5154提供使接通、斷開每隔半個(gè)周期而反復(fù)的開關(guān)信號，開關(guān)元件5154在半個(gè)周期T = l/2Ts的期間被接通，接著在半個(gè)周期T = l/2Ts的期間被斷開，反復(fù)進(jìn)行上述操作。另外，如圖3(c)、(d)所示，向開關(guān)元件52、53提供與提供給開關(guān)元件51、54的開關(guān)信號相比使接通/斷開顛倒的開關(guān)信號。由此，在開關(guān)元件5154被接通的半個(gè)周期T =l/2Ts的期間，開關(guān)元件52、53被斷開，接著在開關(guān)元件5154被斷開的半個(gè)周期T = l/2Ts的期間，開關(guān)元件52、53被接通，反復(fù)進(jìn)行上述操作。其結(jié)果是，如圖3(a)所示，低壓側(cè)繞組50d的兩端子間電壓vl在半個(gè)周期T = l/2Ts的期間成為正極性的電壓最大值+VI，接著在半個(gè)周期T = l/2Ts的期間成為負(fù)極性的電壓最大值-VI，反復(fù)進(jìn)行上述切換。在該情況下，在電壓正極性期間和電壓負(fù)極性期間這兩個(gè)期間之間，未形成有零電壓期間。圖4是表示本實(shí)施例的開關(guān)控制的內(nèi)容的時(shí)序圖，表示在圖3所示的開關(guān)控制中附加了設(shè)置“零電壓期間”的控制的情況。圖4(b)、(c)、(d)、(e)分別表示提供給構(gòu)成低壓側(cè)變換器50A的各開關(guān)元件51、 52、53、M的開關(guān)信號(接通/斷開)隨時(shí)間變化的情況，圖4 (a)表示根據(jù)上述開關(guān)信號而生成的低壓側(cè)繞組50d的兩端子間電壓vl隨時(shí)間變化的情況。如圖4(b)、(c)所示，向開關(guān)元件51、52提供使接通/斷開彼此顛倒的開關(guān)信號， 在這一點(diǎn)與圖3(a)、(b)相同。另外，如圖4(d)、(e)所示，向開關(guān)元件5354提供使接通/ 斷開彼此顛倒的開關(guān)信號，在這一點(diǎn)與圖3(d)、(e)相同。然而，如圖4(b)、(d)所示，向開關(guān)元件51、53提供的開關(guān)信號的相位差是與在圖 3(b)、(d)中向開關(guān)元件51、53提供的開關(guān)信號的相位差不同的值。在圖3(b)、(d)中向開關(guān)元件51、53提供的開關(guān)信號的相位差為T = l/2Ts,即，使接通/斷開顛倒的半個(gè)周期的相位差。與此相對，在圖4(b)、(d)中向開關(guān)元件51、53提供的開關(guān)信號的相位差為TL(<T =l/2Ts)，使提供給開關(guān)元件53的開關(guān)信號相比提供給開關(guān)元件51的開關(guān)信號延遲TL。其結(jié)果是，如圖4(a)所示，低壓側(cè)繞組50d的兩端子間電壓vl在TL期間成為正極性的電壓最大值+VI。接著，由于開關(guān)元件51、53在T-TL期間被同時(shí)接通，因此，該期間 T-TL成為零電壓。接著在TL期間成為負(fù)極性的電壓最大值-VI。以上情況反復(fù)出現(xiàn)。這樣，在電壓正極性期間與電壓負(fù)極性期間之間形成零電壓期間T-TL。以上，在圖3、圖4中說明了低壓側(cè)變換器50A中的工作，高壓側(cè)變換器50B中的工作也同樣地進(jìn)行。需要說明的是，通過使開關(guān)元件51、53在T-TL期間同時(shí)接通，使該期間 T-TL成為零電壓，但也可以通過使開關(guān)元件5254在T-TL期間同時(shí)接通，使該期間T-TL成為零電壓。接著，說明輸出電壓V0、輸出功率PO的控制。圖5是對應(yīng)于圖3(a)的圖，表示動(dòng)力運(yùn)行狀態(tài)的情況。圖5 (a)表示高壓側(cè)繞組 50e的兩端子間電壓v2隨時(shí)間變化的情況，圖5(b)表示低壓側(cè)繞組50d的兩端子間電壓 Vl隨時(shí)間變化的情況。如圖5所示，通過使低壓側(cè)繞組50d的兩端子間電壓vl的信號的相位相對于高壓側(cè)繞組50e的兩端子間電壓v2的相位提前規(guī)定的δ期間，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)力運(yùn)行狀態(tài)。通過使高壓側(cè)繞組50e的兩端子間電壓v2的信號的相位相對于低壓側(cè)繞組50d的兩端子間電壓vl的相位提前規(guī)定的δ期間，從而實(shí)現(xiàn)再生運(yùn)行狀態(tài)。圖6是對應(yīng)于圖4(a)的圖，表示動(dòng)力運(yùn)行狀態(tài)的情況。圖6(a)表示高壓側(cè)繞組50e的兩端子間電壓v2隨時(shí)間變化的情況，圖6(b)表示低壓側(cè)繞組50d的兩端子間電壓 Vl隨時(shí)間變化的情況。如該圖6所示，通過使低壓側(cè)繞組50d的兩端子間電壓vl的信號的相位相對于高壓側(cè)繞組50e的兩端子間電壓v2的相位提前規(guī)定的δ期間，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)力運(yùn)行狀態(tài)。通過使高壓側(cè)繞組50e的兩端子間電壓v2的信號的相位相對于低壓側(cè)繞組50d的兩端子間電壓vl的相位提前規(guī)定的S期間，從而實(shí)現(xiàn)再生運(yùn)行狀態(tài)。需要說明的是，雖然定義相位差比d、低電壓占空比dL、高電壓占空比dH這樣的參數(shù)并對這些參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，但只要是能夠調(diào)節(jié)相位差δ的參數(shù)，就也可以使用相位差比 d之外的參數(shù)，而且，只要是能夠調(diào)節(jié)在低壓側(cè)繞組50d的兩端子間電壓vl成為零的期間 (T-TL)的參數(shù)，就也可以使用低電壓占空比dL之外的參數(shù)，并且，只要是能夠調(diào)節(jié)在高壓側(cè)繞組50e的兩端子間電壓v2成為零的期間(T-TL)的參數(shù)，就也可以使用高電壓占空比 dH之外的參數(shù)。將動(dòng)力運(yùn)行狀態(tài)時(shí)的相位差δ的極性定義為“正”，將再生狀態(tài)時(shí)的相位差δ的極性定義為“負(fù)”。在圖5、圖6中，將相位差δ與半個(gè)周期T的比率即d = δ/T稱為相位差比。因此，相位差比d在d > 0時(shí)構(gòu)成動(dòng)力運(yùn)行狀態(tài)。相位差比d在d < 0時(shí)構(gòu)成再生狀態(tài)。相位差比d在d = 0時(shí)構(gòu)成無負(fù)載狀態(tài)。如下所述求出圖5所示的相位差δ。S卩，將輸出電壓目標(biāo)值設(shè)為V0*，將作為實(shí)際的輸出電壓由未圖示的電壓傳感器測量的輸出電壓設(shè)為V0?？刂破?0求出輸出電壓目標(biāo)值V0*和輸出電壓VO之間的偏差。根據(jù)該求出的偏差，控制器80進(jìn)行用于執(zhí)行PI控制的驅(qū)動(dòng)并算出相位差δ。S卩，通過反饋控制，求出相位差δ。輸出功率PO根據(jù)相位差δ與半個(gè)周期T的比率即相位差比d的值的大小而變動(dòng)。若不存在相位差δ，則其結(jié)果是相位差δ與半個(gè)周期T的比率即相位差比d成為零，因此，不產(chǎn)生輸出功率Ρ0。在進(jìn)行動(dòng)力運(yùn)行時(shí)，相位差δ取正值，如圖5所示，低壓側(cè)繞組的兩端子間電壓vl 相對于高壓側(cè)端子間電壓ν2提前相位差δ。另一方面，在進(jìn)行再生時(shí)，相位差δ取負(fù)值， 低壓側(cè)繞組的兩端端子間電壓vl相對于高壓側(cè)繞組的兩端子間電壓ν2延遲相位差δ。在圖6中，將低壓側(cè)繞組50d的兩端子間電壓vl成為正極性電壓+Vl的期間TL 相對于半個(gè)周期T的比率即dL = TL/T稱為低壓側(cè)電壓占空比。dL = 1且dH = 1時(shí)與現(xiàn)有控制(圖5) —致。而且，將高壓側(cè)繞組50e的兩端子間電壓v2成為正極性電壓+V2的期間TH相對于半個(gè)周期T的比率即dH = TH/T稱為高壓側(cè)電壓占空比。dL = 1且dH = 1時(shí)與現(xiàn)有控制(圖5) —致。如前所述，無功電流的增加導(dǎo)致變壓器有效電流增加、流到開關(guān)元件的電流增加， 因電流作為熱量而損耗，故導(dǎo)致能量損耗增加。但是，在本發(fā)明中，根據(jù)變壓器耦合型升壓器50的特性和運(yùn)轉(zhuǎn)條件，改變上述相位差比d、低壓側(cè)電壓占空比dL、高壓側(cè)電壓占空比dH這些參數(shù)，由此，相對于相同輸出功率而言，可以減小無功電流，進(jìn)行低損耗的運(yùn)轉(zhuǎn)。在該情況下，僅改變開關(guān)信號即可，而不需要對開關(guān)元件和變壓器等構(gòu)成電源電路的元件、設(shè)備進(jìn)行變更，因此，可以簡單地應(yīng)用本發(fā)明。不過也存在需要改變控制器80的電路的情況。控制器80的電路是與電源電路或主電路不同的電路。接著，將第一控制(現(xiàn)有控制)作為比較例，說明各參數(shù)d、dL、dH和無功電流、能量損耗之間的關(guān)系。圖7表示第一控制(現(xiàn)有控制)，圖8表示本實(shí)施例的控制。將二者均設(shè)為無負(fù)載的狀態(tài)、即將相位差比d設(shè)為0，在該狀態(tài)下對比二者。在本實(shí)施例的控制中，將低電壓占空比dL、高電壓占空比dH設(shè)為0. 5。在此，只要低壓側(cè)繞組的兩端子電壓vl和高壓側(cè)繞組的兩端子電壓v2存在電壓差，則即便處于無負(fù)載的狀態(tài)(相位差S =0，或者，相位差δ與半個(gè)周期T的比率即相位差比d = 0)，也產(chǎn)生無功電流。即，即便工作裝置用電動(dòng)機(jī)21處于既不進(jìn)行動(dòng)力運(yùn)行也不進(jìn)行再生的狀態(tài)，也根據(jù)下式的關(guān)系產(chǎn)生無功電流。與相位差δ無關(guān)，每單位時(shí)間內(nèi)的變壓器電流iL的變化量用下式求出。diL/dt = (vl-v2)/LiL:變壓器電流L:漏電感在此，變壓器電流iL是變壓器匝數(shù)比N2/N1(= 1)時(shí)的變壓器電流iL。即便處于無負(fù)載的狀態(tài)，在低壓側(cè)繞組的兩端端子間電壓vl和高壓側(cè)繞組的兩端子間電壓v2之間，如圖7(a)、(b)所示也產(chǎn)生電壓差，根據(jù)上式，每單位時(shí)間內(nèi)的變壓器電流iL( = iLl = iL2)流到變壓器耦合型升壓器的內(nèi)部，該流動(dòng)的電流成為作為損耗的無功電流。在本實(shí)施例的控制中，將工作條件設(shè)定為下述工作條件1。(工作條件1)將開關(guān)頻率fs設(shè)定為11. 5kHz將開關(guān)信號周期Ts設(shè)定為87. 0 μ sec0變壓器匝數(shù)比Ν2/Ν1 :1漏電感20μ H輸出電壓VO :550V圖7是第一控制(現(xiàn)有控制:dL = dH = 1)的時(shí)序圖，圖7(a)、(b)、(c)、(d)分別表示高壓側(cè)繞組50e的兩端子間電壓v2、低壓側(cè)繞組50d的兩端子間電壓vl、變壓器電流 iL(電流峰值iLp及變壓器電流有效值iLrms)、輸出電流iVO隨時(shí)間變化的情況。如圖7(a)、(b)所示，在無負(fù)載狀態(tài)下，由于不產(chǎn)生圖5所示的相位差δ，因此，高壓側(cè)繞組的兩端子間電壓ν2和低壓側(cè)繞組的兩端子間電壓vl以相同相位進(jìn)行推移。圖8是本實(shí)施例的控制(dL = dH = 0. 5)的時(shí)序圖，圖8 (a)、(b)、(c)、(d)分別表示高壓側(cè)繞組50e的兩端子間電壓v2、低壓側(cè)繞組50d的兩端子間電壓vl、變壓器電流 iL(峰值iLp及變壓器電流有效值iLrms)、輸出電流iVO隨時(shí)間變化的情況。在此，變壓器電流峰值iLp指的是流到變壓器50C的低壓側(cè)繞組50d的電流iLl 的峰值，變壓器電流有效值iLrms指的是流到變壓器50C的低壓側(cè)繞組50d的電流iLl的有效值。在該情況下，根據(jù)變壓器的特性，由于匝數(shù)比N1/N2 = 1，故構(gòu)成為變壓器電流iL =iLl = iL2，而通常iLl不等于iL2。另外，輸出電流iVO指的是流到信號線91、92的電流。輸出電流iVO和輸出電壓 VO之積構(gòu)成輸出功率PO ( = iVO · V0)。
11
將圖7和圖8進(jìn)行對比可知，雖然在相同的無負(fù)載狀態(tài)下輸出功率PO為OkW，但通過將低電壓占空比dL、高電壓占空比dH從1 (第一控制；現(xiàn)有控制)減小到0. 5 (本實(shí)施例的控制)，可以減小變壓器電流峰值iLp及變壓器電流有效值iLrms。圖9是表示輸入電壓Vl和變壓器電流峰值iLp之間的關(guān)系的圖。圖9表示在上述工作條件1下進(jìn)行工作時(shí)的特性，表示無負(fù)載(相位差比d = 0)的情況。在圖9中，Lm表示第一控制(現(xiàn)有控制)的特性，LN2表示本實(shí)施例的控制特性。在現(xiàn)有控制的特性LNl上，aO點(diǎn)為平衡點(diǎn)，是在變壓器匝數(shù)比N2/N1(= 1)與變壓器電壓比 V2/V1( = (VO-Vl)/Vl = (550V-275V)/275V = 1)相等的電壓條件(VI = V2 = 275V)下進(jìn)行工作的點(diǎn)。由圖9可知，在平衡點(diǎn)，變壓器電流峰值iLp取得最小值0A，變壓器電流峰值iLp降至最低。本實(shí)施例的控制特性LN2上的b0點(diǎn)也同樣地是平衡點(diǎn)，由圖9 可知，在平衡點(diǎn)，變壓器電流峰值iLp成為最小值0A，變壓器電流峰值iLp降至最低。于是，在現(xiàn)有控制的特性LNl上，在自平衡點(diǎn)偏移的al點(diǎn)進(jìn)行工作。該al點(diǎn)處的工作與圖7相當(dāng)。此時(shí)，變壓器匝數(shù)比N2/m ( = 1)最遠(yuǎn)離變壓器電壓比V2/V1 ( = (VO-Vl) / Vl = (550V-180V)/180V)的值，兩者不一致。這樣，若在自平衡點(diǎn)最偏移的電壓條件(VI = 180V、V2 = 370V)的點(diǎn)al進(jìn)行工作，則變壓器電流峰值iLp取最大值207A，增大至最大。與此相對，在本實(shí)施例的控制中，雖然在自平衡點(diǎn)偏移的點(diǎn)進(jìn)行工作，但由于在特性LN2上進(jìn)行工作，因此與在特性LNl上進(jìn)行工作的情況相比，變壓器電流峰值iLp降低。 即，在本實(shí)施例的控制(圖8)中，相當(dāng)于在LN2上的bl點(diǎn)進(jìn)行工作。此時(shí)，變壓器匝數(shù)比 N2/N1 ( = 1)最遠(yuǎn)離變壓器電壓比 V2/V1(= (VO-Vl)/Vl = (550V-180V)/180V)的值，兩者不一致(電壓條件vi = 180V、V2 = 370V)，但變壓器電流峰值iLp成為104A，與現(xiàn)有控制的變壓器電流峰值O07A)相比，可知變壓器電流峰值iLp大幅降低。圖10表示低電壓占空比dL、高電壓占空比dH與變壓器電流有效值iLrms之間的關(guān)系。圖10表示在上述工作條件1下進(jìn)行工作時(shí)的特性，表示在無負(fù)載(相位差比d = 0) 的狀態(tài)下輸入電壓Vl (低壓側(cè)繞組端子間電壓最大值VI)為180V的情況。在圖10中，特性LN3上的點(diǎn)cl與圖7所示的現(xiàn)有控制(dL = dH = 1)的情況相對應(yīng)，特性LN3上的點(diǎn)c2與圖8所示的本實(shí)施例控制(dL = dH = 0. 5)的情況相對應(yīng)。根據(jù)圖10可知，低電壓占空比dL、高電壓占空比dH越小，則變壓器電流有效值iLrms也越小。如上所述，根據(jù)本實(shí)施例，對于開關(guān)控制附加如下控制，即在低壓側(cè)繞組50d的兩端子間電壓vl及高壓側(cè)繞組50e的兩端子間電壓v2的電壓正極性期間與電壓負(fù)極性期間之間設(shè)置零電壓期間(T-TL)的控制，因此，可以減小低電壓占空比dL、高電壓占空比dH， 由此，可以降低變壓器有效電流值iL。其結(jié)果是，無功電流降低，變壓器50C、開關(guān)元件51、 52...等的發(fā)熱被抑制，作為輸入電壓Vl而蓄積于電容器30的能量有效地作功而被使用， 變壓器耦合型升壓器50的電路內(nèi)部的徒勞無益的能量消耗被抑制，從而可以抑制能量損
^^ ο在上述說明中，假設(shè)了進(jìn)行如下控制的情況，即在低壓側(cè)繞組50d的兩端子間電壓vl、高壓側(cè)繞組50e的兩端子間電壓v2這兩者都設(shè)定零電壓期間(T-TL)的控制。但是， 也可以進(jìn)行如下控制，即，僅在低壓側(cè)繞組50d的兩端子間電壓vl、高壓側(cè)繞組50e的兩端子間電壓v2中的任一個(gè)設(shè)置零電壓期間(T-TL)的控制。即，在通過控制器80進(jìn)行開關(guān)控制時(shí)，也可以附加如下控制以降低變壓器有效電流值iL，即，在低壓側(cè)繞組50d的兩端子間電壓vl或高壓側(cè)繞組50e的兩端子間電壓v2的電壓正極性期間與電壓負(fù)極性期間之間設(shè)置零電壓期間(T-TL)的控制。在該情況下，通過在向構(gòu)成低壓側(cè)變換器50A的各開關(guān)元件51 M施加的各開關(guān)信號間設(shè)置相位差，或通過在向構(gòu)成高壓側(cè)變換器50B的各開關(guān)元件55 58施加的各開關(guān)信號間設(shè)置相位差，從而在低壓側(cè)繞組50d的兩端子間電壓vl或高壓側(cè)繞組50e的兩端子間電壓v2的電壓正極性期間與電壓負(fù)極性期間之間形成零電壓期間(T-TL)。(第二實(shí)施例)為了發(fā)揮作為變壓器耦合型升壓器50的實(shí)用性功能，需要進(jìn)行考慮到以下各項(xiàng)目的最優(yōu)控制，所述各項(xiàng)目包括“動(dòng)力運(yùn)行、再生之間的連續(xù)切換”、“輸出極限”、“在自平衡點(diǎn)離開的點(diǎn)處的輕負(fù)載狀態(tài)下的損耗”、“在平衡點(diǎn)處的損耗”。于是，進(jìn)行使上述各參數(shù)d、dL、dH進(jìn)行各種變化的實(shí)驗(yàn)來探索最優(yōu)控制。需要說明的是，以下，例舉無論是哪種控制均在上述工作條件1的條件下進(jìn)行實(shí)施的情況進(jìn)行說明。改變相位差比d、低電壓占空比dL、高電壓占空比dH的值，實(shí)施第一控制(現(xiàn)有控制)、第二控制、第三控制、第四控制、第五控制，并對其效果進(jìn)行了研究。其結(jié)果是，通過將相位差比d、低電壓占空比dL、高電壓占空比dH作為參數(shù)并調(diào)節(jié)到最優(yōu)，可以降低變壓器有效電流值iLrms。以下，進(jìn)行具體說明。第一控制第一控制為將低電壓占空比dL、高電壓占空比dH設(shè)定為l(dL = dH= 1)的控制。第二控制第二控制為將相位差比d設(shè)定為固定值即0. 5 (d = 0.5)的控制。第三控制第三控制為使相位差比d、低電壓占空比dL、高電壓占空比dH相等(d = dL = dH) 的控制。第四控制第四控制為將第二控制和第三控制組合而并用的控制。第五控制第五控制為根據(jù)輸入電壓Vl預(yù)先設(shè)定最優(yōu)的相位差比d、低電壓占空比dL、高電壓占空比dH的組合并讀出設(shè)定內(nèi)容來進(jìn)行控制的控制。根據(jù)不同的工作條件，控制內(nèi)容不同，例如在低負(fù)載時(shí)，進(jìn)行與第三控制相當(dāng)?shù)目刂?，在高?fù)載時(shí)進(jìn)行與現(xiàn)有控制相當(dāng)?shù)目刂啤?第一控制)在第一控制中，將低電壓占空比dL、高電壓占空比dH固定為1，根據(jù)負(fù)載使相位差比d在-0. 5彡d彡0. 5的范圍內(nèi)變化。由此，可以應(yīng)對“動(dòng)力運(yùn)行、再生之間的連續(xù)切換”?？刂破?0按照圖11所示的流程圖實(shí)施第一控制。S卩，測量當(dāng)前的輸出電壓VO (步驟1101)，將測量而得到的當(dāng)前輸出電壓VO進(jìn)行反饋，從而運(yùn)算輸出電壓目標(biāo)值V0* (550V)和當(dāng)前值之間的偏差A(yù)V = V0*-V0 (步驟1102)。接著，根據(jù)偏差Δ V是滿足Δν<0、還是滿足Δν = 0、還是滿足AV >0的情況 (步驟1103)，求出相位差比d的變化量Ad(步驟1104、1105、1106)。即，當(dāng)AV <0時(shí)，將相位差比d的變化量Δ d設(shè)定為負(fù)極性的規(guī)定減少量Δ d( < 0)(步驟1104)。當(dāng)Δ V = 0 時(shí)，將相位差比d的變化量Ad設(shè)定為無增減即Ad = 0(步驟1105)。當(dāng)AV>0時(shí)，將相位差比d的變化量Ad設(shè)定為正極性的規(guī)定增加量Ad(>0)(步驟1106)。接著，將在步驟1104、1105、1106中求出的相位差變化量Ad與當(dāng)前的相位差比d 相加，從而更新當(dāng)前的相位差比d(d — d+Δ d)。其中，相位差比d在-0. 5 < d < 0. 5的范圍內(nèi)變化(步驟1107)。接著，讀出預(yù)先設(shè)定的低電壓占空比dL、高電壓占空比dH的值1 (固定值)(步驟
1108)，基于讀出的低電壓占空比dL、高電壓占空比dH的值1(固定值)和在步驟1107中更新后的相位差比d，利用控制器80生成為了設(shè)為上述相位差比d、低電壓占空比dL、高電壓占空比dH的各值而需要向各開關(guān)元件51 58提供的開關(guān)信號，并將所生成的開關(guān)信號輸出。由此，如圖3(b)、(c)、(d)、(e)所示，各開關(guān)元件51 M(或者55 58)進(jìn)行接通 /斷開操作，如圖3(a)所示，低電壓繞組兩端子間電壓vl (或者高電壓端子間電壓v2)進(jìn)行導(dǎo)通/斷開操作，如圖5(a)、(b)所示，形成動(dòng)力運(yùn)行狀態(tài)，或同樣地形成再生狀態(tài)(步驟
1109)。圖12是用于說明第一控制的圖表。圖12的橫軸是相位差比d，左縱軸是輸出功率 PO (kff)，右縱軸是變壓器電流有效值iLrms (A)。在圖12中表示輸入電壓Vl (低壓側(cè)繞組端子間電壓最大值VI)為180V時(shí)(自平衡點(diǎn)離開的點(diǎn)處的電壓條件)的輸出功率PO的特性LN11、輸入電壓Vl (低壓側(cè)繞組端子間電壓最大值VI)為275V時(shí)(平衡點(diǎn)處的電壓條件)的輸出功率PO的特性LN12、輸入電壓Vl (低壓側(cè)繞組端子間電壓最大值VI)為180V 時(shí)(自平衡點(diǎn)離開的點(diǎn)處的電壓條件)的變壓器電流有效值iLrms的特性LN13、輸入電壓 Vl (低壓側(cè)繞組端子間電壓最大值VI)為275V時(shí)(平衡點(diǎn)處的電壓條件)的變壓器電流有效值iLrms的特性LN14。第一控制和其他控制的比較結(jié)果如圖13所示。根據(jù)圖13所示的各控制的比較結(jié)果可知“動(dòng)力運(yùn)行、再生之間的連續(xù)切換”能夠改變相位差比d(〇)，如圖12的All部所示，“輸出極限”高(〇)，如A12部所示，“在自平衡點(diǎn)離開的點(diǎn)處的輕負(fù)載狀態(tài)下的損耗”稍大(Δ )，如A13部所示，“在平衡點(diǎn)處的損耗” 變得非常小(◎)。(第二控制)在第二控制中將相位差比d固定在固定值即0. 5，并根據(jù)負(fù)載使低電壓占空比 dL、高電壓占空比dH變化。在該情況下，由于相位差比d被固定在極性為正極側(cè)的固定值 (0. 5)，因此，不能進(jìn)行再生。需要說明的是，若將相位差比d設(shè)為固定值即-0. 5，雖然能夠進(jìn)行再生，但不能進(jìn)行動(dòng)力運(yùn)行。因此，在該第二控制中，不能應(yīng)對“動(dòng)力運(yùn)行、再生之間的連續(xù)切換”。控制器80按照圖14所示的流程圖實(shí)施第二控制。作為一例，對將低電壓占空比 dL、高電壓占空比dH設(shè)為dv (電壓占空比)并使該電壓占空比dv ( = dL = dH)在0彡dv彡1 的范圍內(nèi)變化的情況進(jìn)行說明。S卩，測量當(dāng)前的輸出電壓VO (步驟1201)，將測量而得到的當(dāng)前輸出電壓VO進(jìn)行反饋，從而運(yùn)算輸出電壓目標(biāo)值V0* (550V)和當(dāng)前值之間的偏差Δν = V0*-V0 (步驟1202)。接著，根據(jù)偏差Δ V是滿足Δν<0、還是滿足Δν = 0、還是滿足AV >0的情況(步驟1203)，求出電壓占空比dv的變化量Adv (步驟1204、1205、1206)。S卩，當(dāng)AV < 0 時(shí)，將電壓占空比dv的變化量Δ dv設(shè)定為負(fù)極性的規(guī)定減少量Δ dv( < 0)(步驟1204)。 當(dāng)AV = O時(shí)，將電壓占空比dv的變化量Adv設(shè)定為無增減即Adv = 0(步驟1205)。當(dāng) AV>0時(shí)，將電壓占空比dv的變化量Adv設(shè)定為正極性的規(guī)定增加量Adv(>0)(步驟 1206)。接著，將在步驟1204、1205、1206中求出的電壓占空比dv的變化量Adv與當(dāng)前的電壓占空比dv相加，從而更新當(dāng)前的電壓占空比dv(dv — dv+Adv)。其中，電壓占空比dv 在0彡dv彡1的范圍內(nèi)變化(步驟1207)。接著，在步驟1207中更新后的電壓占空比dv恢復(fù)到高電壓占空比dH、低電壓占空比 dL(dH = dv、dL = dv ；步驟 1208、1209)。接著，讀出預(yù)先設(shè)定的相位差比d的值0. 5(固定值)(步驟1210)，基于讀出的相位差比d的值0.5(固定值)和在步驟1208、1209中得到的高電壓占空比dH、低電壓占空比 dL的值，生成為了設(shè)為上述低電壓占空比dL、高電壓占空比dH、相位差比d的各值而需要向各開關(guān)元件51 58提供的開關(guān)信號，并將所生成的開關(guān)信號輸出。由此，如圖4 (b)、(c)、 (d)、(e)所示，各開關(guān)元件51 M(或者55 58)進(jìn)行接通/斷開操作，如圖4(a)所示， 低電壓繞組兩端子間電壓Vl (或者高電壓端子間電壓v2)進(jìn)行導(dǎo)通/斷開操作，如圖6 (a)、 (b)所示，構(gòu)成動(dòng)力運(yùn)行狀態(tài)，或同樣地構(gòu)成再生狀態(tài)(步驟1211)。圖15是用于說明第二控制的圖表。圖15的橫軸是低電壓占空比dL(=高電壓占空比dH)，左縱軸是輸出功率PO(kW)，右縱軸是變壓器電流有效值iLrms(A)。在圖15中表示輸入電壓Vl (低壓側(cè)繞組端子間電壓最大值VI)為180V時(shí)(自平衡點(diǎn)離開的電壓條件)的輸出功率PO的特性LN21、輸入電壓Vl (低壓側(cè)繞組端子間電壓最大值VI)為275V 時(shí)(平衡點(diǎn)處的電壓條件)的輸出功率PO的特性LN22、輸入電壓Vl(低壓側(cè)繞組端子間電壓最大值VI)為180V時(shí)(自平衡點(diǎn)離開的電壓條件)的變壓器電流有效值iLrms的特性 LN23、輸入電壓Vl (低壓側(cè)繞組端子間電壓最大值VI)為275V時(shí)(平衡點(diǎn)處的電壓條件) 的變壓器電流有效值iLrms的特性LNM。第二控制與其他控制的比較結(jié)果如圖13所示。根據(jù)圖13所示的各控制的比較結(jié)果可知由于相位差比d被固定在固定值即 0.5，故不可能進(jìn)行“動(dòng)力運(yùn)行、再生之間的連續(xù)切換”(X)，如圖15的A21部所示，“輸出極限”與第一控制同樣地高(〇)，如A22部所示，“在自平衡點(diǎn)離開的點(diǎn)處的輕負(fù)載狀態(tài)下的損耗”與第一控制相比變小(〇)。但是，如A23部所示，“在平衡點(diǎn)處的損耗”與第一控制相比變大(Δ)。(第三控制)在第三控制中，在將相位差比d、低電壓占空比dL、高電壓占空比dH保持為相等(d =dL = dH)的同時(shí)，根據(jù)負(fù)載，使上述相位差比d、低電壓占空比dL、高電壓占空比dH變化。相位差比d在-0.5<d<0.5的范圍內(nèi)變化。由此，可以應(yīng)對“動(dòng)力運(yùn)行、再生之間的連續(xù)切換”。低電壓占空比dL、高電壓占空比dH與上述相位差比d的正極性側(cè)變化范圍 (0 ^ d ^ 0. 5)對應(yīng)地在0彡dL彡0. 5、0彡dH彡0. 5的范圍內(nèi)變化?？刂破?0按照圖16所示的流程圖實(shí)施第三控制。S卩，測量當(dāng)前的輸出電壓VO (步驟1301)，將測量而得到的當(dāng)前輸出電壓VO進(jìn)行反
15A 饋，從而運(yùn)算輸出電壓目標(biāo)值V0* (550V)和當(dāng)前值之間的偏差A(yù)V = V0*-V0 (步驟1302)。接著，根據(jù)偏差Δ V是滿足M < 0、還是滿足AV = 0、還是滿足AV > 0的情況 (步驟1303)，求出相位差比d的變化量Ad(步驟1304、1305、1306)。即，當(dāng)AV <0時(shí)，將相位差比d的變化量Δ d設(shè)定為負(fù)極性的規(guī)定減少量Δ d( < 0)(步驟1304)。當(dāng)Δ V = 0 時(shí)，將相位差比d的變化量Δ d設(shè)定為無增減即Δ d = 0 (步驟1305)。當(dāng)Δ V > 0時(shí)，將相位差比d的變化量Ad設(shè)定為正極性的規(guī)定增加量Ad(>0)(步驟1306)。接著，將在步驟1304、1305、1306中求出的相位差變化量Ad與當(dāng)前的相位差比d 相加，從而更新當(dāng)前的相位差比d(d — d+Δ d)。其中，相位差比d在-0. 5 < d < 0. 5的范圍內(nèi)變化(步驟1307)。接著，將在步驟1307中更新后的相位差比d的絕對值|d|設(shè)定為與低電壓占空比 dL、高電壓占空比dH相等(dL= d|、dH= d|)。由此，低電壓占空比dL、高電壓占空比dH 在0彡dL彡0. 5、0彡dH彡0. 5的范圍內(nèi)變化(步驟1308、1309)。接著，基于在步驟1307中更新后的相位差比d和在步驟1308、1309中得到的低電壓占空比dL、高電壓占空比dH的值，生成為了設(shè)為上述相位差比d、低電壓占空比dL、高電壓占空比dH的各值而需要向各開關(guān)元件51 58提供的開關(guān)信號，并將所生成的開關(guān)信號輸出。由此，如圖4(b)、(c)、(d)、(e)所示，各開關(guān)元件51 M(或者55 58)進(jìn)行接通 /斷開操作，如圖4(a)所示，低電壓繞組兩端子間電壓vl (或者高電壓端子間電壓v2)進(jìn)行導(dǎo)通/斷開操作，如圖6(a)、(b)所示，構(gòu)成動(dòng)力運(yùn)行狀態(tài)，或同樣地構(gòu)成再生狀態(tài)(步驟 1310)。圖17是用于說明第三控制的圖表。圖17的橫軸是相位差比d(=低電壓占空比 dL =高電壓占空比dH)，左縱軸是輸出功率PO (kW)，右縱軸是變壓器電流有效值iLrms㈧。 在圖17中表示輸入電壓Vl (低壓側(cè)繞組端子間電壓最大值VI)為180V時(shí)(自平衡點(diǎn)離開的電壓條件)的輸出功率PO的特性LN31、輸入電壓Vl (低壓側(cè)繞組端子間電壓最大值 VI)為275V時(shí)(平衡點(diǎn)處的電壓條件)的輸出功率PO的特性LN32、輸入電壓Vl (低壓側(cè)繞組端子間電壓最大值VI)為180V時(shí)(自平衡點(diǎn)離開的電壓條件)的變壓器電流有效值 iLrms的特性LN33、輸入電壓Vl (低壓側(cè)繞組端子間電壓最大值VI)為275V時(shí)(平衡點(diǎn)處的電壓條件)的變壓器電流有效值iLrms的特性LN34。第三控制和其他控制的比較結(jié)果如圖13所示。由圖13所示的各控制的比較結(jié)果可知通過使相位差比d變化，可以進(jìn)行“動(dòng)力運(yùn)行、再生之間的連續(xù)切換”(〇)，如圖17的A31部所示，“輸出極限”與第一控制、第二控制相比變低(Δ )，如A32部所示，“在自平衡點(diǎn)離開的點(diǎn)處的輕負(fù)載狀態(tài)下的損耗”與第一控制、第二控制相比變得非常小(◎)。但是，如Α33部所示，“在平衡點(diǎn)處的損耗”與第一控制相比變大(Δ)。(第四控制)在第四控制中，進(jìn)行將第二控制和第三控制組合而并用的控制。當(dāng)相位差比d、低電壓占空比dL、高電壓占空比dH的值等于0.5時(shí)，第二控制即將相位差比d固定在固定值即0. 5的控制與第三控制即將相位差比d、低電壓占空比dL、高電壓占空比dH保持為相等的控制都取相同值。因此，為了將相位差比d、低電壓占空比dL、高電壓占空比dH的值等于0.5這一點(diǎn)作為切換點(diǎn)來切換第二控制和第三控制，使上述各參數(shù)連續(xù)地變化即可?？刂破?0按照圖18所示的流程圖實(shí)施第四控制。以下，導(dǎo)入變量D和其規(guī)定增減變化量Δ 。變量D在-1 < D < 1的范圍內(nèi)變化。S卩，測量當(dāng)前的輸出電壓VO (步驟1401)，將測量而得到的當(dāng)前輸出電壓VO進(jìn)行反饋，從而運(yùn)算輸出電壓目標(biāo)值V0* (550V)和當(dāng)前值之間的偏差Δν = V0*-V0 (步驟1402)。接著，根據(jù)偏差Δ V是滿足M < 0、還是滿足AV = 0、還是滿足AV > 0的情況 (步驟1403)，求出變量D的變化量AD(步驟1404、1405、1406)。S卩，當(dāng)AV <0時(shí)，將變量 D的變化量AD設(shè)定為負(fù)極性的規(guī)定減少量AD(<0)(步驟1404)。當(dāng)AV = O時(shí)，將變量D的變化量Δ D設(shè)定為無增減即Δ D = 0 (步驟1405)。當(dāng)Δ V > 0時(shí)，將變量D的變化量AD設(shè)定為正極性的規(guī)定增加量AD( > 0)(步驟1406)。接著，將在步驟1404、1405、1406中求出的變量D的變化量AD與當(dāng)前的變量D相力口，從而更新當(dāng)前的變量D (D —D+AD)。其中，變量D在-1彡D彡1的范圍內(nèi)變化(步驟 1407)。接著，根據(jù)在步驟1407中更新后的變量D是滿足D < -0. 5、還是滿足0 > 0. 5、還是滿足除上述D < -0. 5、D > 0. 5之外的情況(步驟1408)，求出相位差比d(步驟1409、 1410、1411)。S卩，當(dāng)D彡-0.5時(shí)，將相位差比d設(shè)定為-0.5(步驟1409)。當(dāng)D > 0. 5時(shí)， 將相位差比d設(shè)定為0. 5 (步驟1410)。當(dāng)變量D為除上述D ^ -0. 5、D > 0. 5之外的值時(shí)， 將變量D設(shè)為與相位差比d相等(d = D)。其中，相位差比d在-0. 5 < d < 0. 5的范圍內(nèi)變化(步驟1411)。接著，將在步驟1407中更新后的變量D的絕對值|D|設(shè)定為與高電壓占空比dH、 低電壓占空比dL相等(dH= DUdL= D|)。由此，高電壓占空比dH、低電壓占空比dL在 0彡dH彡1、0彡dL彡1的范圍內(nèi)變化(步驟1412、1413)。接著，基于在步驟1409、1410、1411中得到的相位差比d和在步驟1412、1413中得到的高電壓占空比dH、低電壓占空比dL的值，生成為了設(shè)為上述相位差比d、高電壓占空比 dH、低電壓占空比dL的各值而需要向各開關(guān)元件51 58提供的開關(guān)信號，并將所生成的開關(guān)信號輸出。由此，如圖4(b)、(c)、(d)、(e)所示，各開關(guān)元件51 M(或者55 58) 進(jìn)行接通/斷開操作，如圖4(a)所示，低電壓繞組兩端子間電壓Vl (或者高電壓端子間電壓v2)進(jìn)行導(dǎo)通/斷開操作，如圖6(a)、(b)所示，構(gòu)成動(dòng)力運(yùn)行狀態(tài)，或同樣地構(gòu)成再生狀態(tài)(步驟1414)。第四控制和其他控制的比較結(jié)果如圖13所示。第四控制是將第二控制和第三控制組合而成的控制，通過執(zhí)行上述圖18所示的控制，可以得到第二控制、第三控制雙方的優(yōu)點(diǎn)。S卩，通過使相位差比d變化，可以進(jìn)行“動(dòng)力運(yùn)行、再生之間的連續(xù)切換”(〇)，“輸出極限”與第一控制同樣地高(〇)，“在自平衡點(diǎn)離開的點(diǎn)處的輕負(fù)載狀態(tài)下的損耗”與第一控制、第二控制相比變得非常小(◎)。但是，“在平衡點(diǎn)處的損耗”與第一控制相比變大 (Δ)。(第五控制)在第五控制中，根據(jù)輸入電壓Vl預(yù)先設(shè)定最優(yōu)的相位差比d、低電壓占空比dL、高電壓占空比dH的組合，并讀出設(shè)定內(nèi)容以進(jìn)行控制。
圖19是用于將前述第一控制、第二控制、第三控制進(jìn)行對比的圖表。圖19的橫軸是輸出功率PO (kff)、縱軸是變壓器電流有效值iLrms (A)。在圖19中，用LN15、LN25、LN35表示輸入電壓Vl (低壓側(cè)繞組端子間電壓最大值 VI)為180V時(shí)(自平衡點(diǎn)離開的點(diǎn)處的電壓條件)的特性。LN15表示第一控制的特性、 LN25表示第二控制的特性、LN35表示第三控制的特性。另外，用LN16、L擬6、LN36表示輸入電壓Vl (低壓側(cè)繞組端子間電壓最大值VI)為 275V時(shí)(平衡點(diǎn)處的電壓條件)的特性。LN16表示第一控制的特性、L擬6表示第二控制的特性、LN36表示第三控制的特性。參照圖19，可以對相對于相同輸出功率PO的變壓器電流有效值iLrms的大小進(jìn)行對比。由于變壓器電流有效值iLrms表示流到變壓器耦合型升壓器50的電路內(nèi)部的電流， 因此，相對于相同輸出功率PO的變壓器電流有效值iLrms越小，則損耗越低。需要說明的是，在自平衡點(diǎn)離開的點(diǎn)處的電壓條件下，第四控制成為切換第二控制的特性LN25和第三控制的特性LN35而得到的特性，在平衡點(diǎn)處的電壓條件下，第四控制成為切換第二控制的特性L擬6和第三控制的特性LN36而得到的特性。第一控制、第二控制、第三控制、第四控制的比較結(jié)果如圖13所示。關(guān)于“動(dòng)力運(yùn)行、再生之間的連續(xù)切換”，在第一控制、第三控制、第四控制中，因相位差比d變化，故可以進(jìn)行“動(dòng)力運(yùn)行、再生之間的連續(xù)切換”(〇)。但是，在第二控制中， 因相位差比d為固定值，故不能進(jìn)行“動(dòng)力運(yùn)行、再生之間的連續(xù)切換”(X)。如圖19的A41部、A42部所示，第一控制、第二控制、第四控制中，“輸出極限”高 (〇)，但第三控制中，“輸出極限”低(Δ )。如圖19的Α43部、Α44部所示，“在自平衡點(diǎn)離開的點(diǎn)處的輕負(fù)載狀態(tài)下的損耗” 按照第一控制(Δ )、第二控制(〇)、第三控制及第四控制(◎)的順序減小。另一方面， 如圖19的Α45部、Α46部所示，與第二控制(Δ)、第三控制(Δ)、第四控制(Δ)相比， 在第一控制(◎)中，“平衡點(diǎn)處的損耗”變小。根據(jù)以上情況，優(yōu)選為在低負(fù)載狀態(tài)下進(jìn)行第三控制，在高負(fù)載狀態(tài)下進(jìn)行第一控制。其中，根據(jù)電壓條件來切換兩控制的時(shí)機(jī)是變化的。于是，使輸入電壓Vl進(jìn)行各種變化而探索了理想的第五控制的特性。圖20與圖19同樣地將橫軸作為輸出功率PO (kW)、將縱軸作為變壓器電流有效值 iLrms (A)而示出了第五控制的特性。在圖20中，分別用實(shí)線表示使輸入電壓Vl (低壓側(cè)繞組端子間電壓最大值VI)變化為 180V、200V、230V、250V、275V(平衡點(diǎn))時(shí)的第五控制的特性 LN51、LN52、LN53、LN54、 LN55。另外，在圖20中，為了進(jìn)行對比，分別用虛線表示使輸入電壓Vl(低壓側(cè)繞組端子間電壓最大值VI)變化為180V、200V、230V、250V、275V(平衡點(diǎn))時(shí)的第一控制的特性 LNl5, LNl7, LN18、LN19、LN16。而且，為了進(jìn)行對比，用單點(diǎn)劃線表示使輸入電壓Vl (低壓側(cè)繞組端子間電壓最大值VI)為180V時(shí)的第二控制的特性LN25、第三控制的特性LN35。如該圖20所示，在越自平衡點(diǎn)離開負(fù)載越大的點(diǎn)且輸出功率PO越大的點(diǎn)，自第三控制切換到第一控制。即當(dāng)輸入電壓Vl (低壓側(cè)繞組端子間電壓最大值VI)為180V時(shí)，在相位差比d為0. 3時(shí)自第三控制的特性切換到第一控制LN15 (第五控制的特性LN51)。
另外，當(dāng)輸入電壓Vl (低壓側(cè)繞組端子間電壓最大值VI)為200V時(shí)，在相位差比 d為0. 2時(shí)自第三控制的特性切換到第一控制LN17 (第五控制的特性LN52)。另外，當(dāng)輸入電壓Vl (低壓側(cè)繞組端子間電壓最大值VI)為230V時(shí)，在相位差比 d為0. 1時(shí)自第三控制的特性切換到第一控制LN18 (第五控制的特性LN53)。另外，當(dāng)輸入電壓Vl (低壓側(cè)繞組端子間電壓最大值VI)為250V時(shí)，在相位差比 d為0. 05時(shí)自第三控制的特性切換到第一控制LN19 (第五控制的特性LNM)。另外，當(dāng)輸入電壓Vl(低壓側(cè)繞組端子間電壓最大值VI)為275V(平衡點(diǎn))時(shí)，將第一控制LN16設(shè)為第五控制的特性(第五控制的特性LN55)。于是，按照上述第五控制的特性LN51 LN55，對應(yīng)輸入電壓VI，預(yù)先設(shè)定最優(yōu)的相位差比d、低電壓占空比dL、高電壓占空比dH的值。具體而言，如圖21所示，使輸入電壓Vl的各值(150V、180V、200V、230V、250V、 275V、300V)與相位差比d的絕對值|d|的各值(0. 05,0. 1、0. 2、0. 3、0. 5)相對應(yīng)地，將低電壓占空比dL(=高電壓占空比dH)的最優(yōu)值以數(shù)據(jù)表形式存儲到控制器80內(nèi)的規(guī)定的存儲器中。控制器80按照圖22所示的流程圖實(shí)施第五控制。即，測量當(dāng)前的輸出電壓VO (步驟1501)，將測量而得到的當(dāng)前輸出電壓VO進(jìn)行反饋，從而運(yùn)算輸出電壓目標(biāo)值V0* (550V)和當(dāng)前值之間的偏差A(yù)V = V0*-V0 (步驟1502)。接著，根據(jù)偏差Δ V是滿足Δ V < 0、還是滿足AV = 0、還是滿足Δ V > 0的情況 (步驟1503)，求出相位差比d的變化量Ad(步驟1504、1505、1506)。S卩，當(dāng)AV <0時(shí)，將相位差比d的變化量Δ d設(shè)定為負(fù)極性的規(guī)定減少量Δ d( < 0)(步驟1504)。當(dāng)Δ V = 0 時(shí)，將相位差比d的變化量Δ d設(shè)定為無增減即Δ d = 0 (步驟1505)。當(dāng)Δ V > 0時(shí)，將相位差比d的變化量Δ d設(shè)定為正極性的規(guī)定增加量Δ d( > 0)(步驟1506)。接著，將在步驟1504、1505、1506中求出的相位差變化量Ad與當(dāng)前的相位差比d 相加，從而更新當(dāng)前的相位差比d(d — d+Δ d)。其中，相位差比d在-0. 5 < d < 0. 5的范圍內(nèi)變化(步驟1507)。接著，測量當(dāng)前的輸入電壓Vl (步驟1508)，自圖21所示的數(shù)據(jù)表中讀出與測量而得到的當(dāng)前輸入電壓Vl和在步驟1507中更新后的相位差比d的絕對值Idl對應(yīng)的低電壓占空比dL、高電壓占空比dH(步驟1509)。接下來，基于讀出的低電壓占空比dL、高電壓占空比dH的值和在步驟1507中更新后的相位差比d，生成為了設(shè)為上述相位差比d、低電壓占空比dL、高電壓占空比dH的各值而需要向各開關(guān)元件51 58提供的開關(guān)信號，并將所生成的開關(guān)信號輸出。由此，如圖4(b)、(c)、(d)、(e)所示，各開關(guān)元件51 M(或者 55 58)進(jìn)行接通/斷開操作，如圖4(a)所示，低電壓繞組兩端子間電壓vl (或者高電壓端子間電壓v2)進(jìn)行導(dǎo)通/斷開操作，如圖6(a)、(b)所示，構(gòu)成動(dòng)力運(yùn)行狀態(tài)，或同樣地構(gòu)成再生狀態(tài)(步驟1510)。第五控制是將第一控制和第三控制組合而得到的最優(yōu)控制，通過執(zhí)行上述圖22 所示的控制，可以得到第一控制、第三控制雙方的優(yōu)點(diǎn)。S卩，通過使相位差比d變化，可以進(jìn)行“動(dòng)力運(yùn)行、再生之間的連續(xù)切換”(〇)，“輸出極限”與第一控制同樣地高(〇)，“在自平衡點(diǎn)離開的點(diǎn)處的輕負(fù)載狀態(tài)下的損耗”與第一控制、第二控制相比變得非常小(◎)。而且，“在平衡點(diǎn)處的損耗”與第一控制同樣地變得非常小(◎)。需要說明的是，雖然定義相位差比d、低電壓占空比dL、高電壓占空比dH這樣的參數(shù)并對這些參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，但只要是能夠調(diào)節(jié)相位差δ的參數(shù)，就也可以使用相位差比d之外的參數(shù)，而且，只要是能夠?qū)υ诘蛪簜?cè)繞組50d的兩端子間電壓Vl成為零的期間 (T-TL)進(jìn)行調(diào)節(jié)的參數(shù)，就也可以使用低電壓占空比dL之外的參數(shù)，并且，只要是能夠?qū)υ诟邏簜?cè)繞組50e的兩端子間電壓v2成為零的期間(T-TL)進(jìn)行調(diào)節(jié)的參數(shù)，就也可以使用高電壓占空比dH之外的參數(shù)。工業(yè)實(shí)用性在實(shí)施方式中，假設(shè)將變壓器耦合型升壓器50搭載于混合動(dòng)力型建筑機(jī)械1的情況而進(jìn)行了說明。但是，作為本發(fā)明，并不限于將變壓器耦合型升壓器50搭載于建筑機(jī)械， 也可以將其搭載于任意的輸送用機(jī)械、任意的產(chǎn)業(yè)機(jī)械。另外，將來若開發(fā)出與電容器不同的能夠進(jìn)行大電力充電放電的蓄電裝置，則也可以將本發(fā)明應(yīng)用于該蓄電裝置。
權(quán)利要求
1.一種變壓器耦合型升壓器的控制裝置，在所述變壓器耦合型升壓器中，低壓側(cè)變換器和高壓側(cè)變換器經(jīng)由變壓器耦合，將蓄電裝置的輸入端子間的輸入電壓升壓并作為輸出電壓施加于輸出端子間，所述變壓器耦合型升壓器的控制裝置的特征在于，低壓側(cè)變換器包括與變壓器的低壓側(cè)繞組的兩端子橋接的四個(gè)開關(guān)元件、以及與各開關(guān)元件并聯(lián)且極性反向地被連接的二極管，高壓側(cè)變換器包括與變壓器的高壓側(cè)繞組的兩端子橋接的四個(gè)開關(guān)元件、以及與各開關(guān)元件并聯(lián)且極性反向地被連接的二極管，兩變換器以使低壓側(cè)變換器的正極和高壓側(cè)變換器的負(fù)極構(gòu)成加極性的方式串聯(lián)連接，所述變壓器耦合型升壓器的控制裝置設(shè)置有向各開關(guān)元件施加接通/斷開的開關(guān)信號以進(jìn)行如下開關(guān)控制的控制部，即，使低壓側(cè)繞組的兩端子間的電壓及高壓側(cè)繞組的兩端子間的電壓構(gòu)成正極性的電壓正極性期間和構(gòu)成負(fù)極性的電壓負(fù)極性期間以規(guī)定周期交替反復(fù)的開關(guān)控制，控制部在進(jìn)行開關(guān)控制時(shí)附加如下控制，即在低壓側(cè)繞組的兩端子間電壓或/及高壓側(cè)繞組的兩端子間電壓的電壓正極性期間與電壓負(fù)極性期間之間設(shè)置零電壓期間的控制。
2.如權(quán)利要求1所述的變壓器耦合型升壓器的控制裝置，其特征在于，控制部通過在向構(gòu)成低壓側(cè)變換器的各開關(guān)元件施加的各開關(guān)信號間設(shè)置相位差，或 /及通過在向構(gòu)成高壓側(cè)變換器的各開關(guān)元件施加的各開關(guān)信號間設(shè)置相位差，從而在低壓側(cè)繞組的兩端子間電壓或/及高壓側(cè)繞組的兩端子間電壓的電壓正極性期間和電壓負(fù)極性期間之間形成零電壓期間。
3.如權(quán)利要求1所述的變壓器耦合型升壓器的控制裝置，其特征在于，控制部將向構(gòu)成低壓側(cè)變換器的各開關(guān)元件施加的開關(guān)信號和向構(gòu)成高壓側(cè)變換器的各開關(guān)元件施加的各開關(guān)信號之間的相位差、在低壓側(cè)繞組的兩端子間成為零電壓的期間、以及在高壓側(cè)繞組的兩端子間成為零電壓的期間作為參數(shù)而進(jìn)行調(diào)節(jié)。
4.如權(quán)利要求3所述的變壓器耦合型升壓器的控制裝置，其特征在于，與包括蓄電裝置的輸入端子間的輸入電壓、變壓器耦合型升壓器的輸出電壓以及變壓器匝數(shù)比在內(nèi)的工作條件相對應(yīng)地，預(yù)先設(shè)定最優(yōu)的參數(shù)值。
全文摘要
本發(fā)明提供一種變壓器耦合型升壓器的控制裝置，在該變壓器耦合型升壓器的控制裝置中，向各開關(guān)元件施加接通/斷開的開關(guān)信號以進(jìn)行如下的開關(guān)控制，即，使低壓側(cè)繞組的兩端子間的電壓及高壓側(cè)繞組的兩端子間的電壓構(gòu)成正極性的電壓正極性期間和構(gòu)成負(fù)極性的電壓負(fù)極性期間以規(guī)定周期交替反復(fù)的開關(guān)控制。在進(jìn)行上述控制時(shí)，附加如下控制，即在低壓側(cè)繞組的兩端子間電壓及高壓側(cè)繞組的兩端子間電壓的電壓正極性期間與電壓負(fù)極性期間之間設(shè)置零電壓期間的控制，以使變壓器有效電流值降低。在該情況下，通過在向低壓側(cè)變換器的各開關(guān)元件施加的各開關(guān)信號間設(shè)置相位差，以及通過在向高壓側(cè)變換器的各開關(guān)元件施加的各開關(guān)信號間設(shè)置相位差，從而在低壓側(cè)繞組的兩端子間電壓及高壓側(cè)繞組的兩端子間電壓的電壓正極性期間和電壓負(fù)極性期間之間形成零電壓期間。
文檔編號H02M7/5387GK102362419SQ20108001274
公開日2012年2月22日 申請日期2010年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月3日
發(fā)明者茂木淳 申請人:株式會社小松制作所