專利名稱：Dc-ac電力轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及DC-AC電力轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
通常，包括執(zhí)行從直流電流到交流電流的電力轉(zhuǎn)換的電力轉(zhuǎn)換部的矩陣轉(zhuǎn)換器 (DC-AC電力轉(zhuǎn)換器)是已知的。W02006/112275公開了一種矩陣轉(zhuǎn)換器，該矩陣轉(zhuǎn)換器包括DC電源、連接至DC電源的多個(gè)輸入側(cè)電抗器(reactor)、連接至該多個(gè)輸入側(cè)電抗器的雙向開關(guān)組(電力轉(zhuǎn)換部)、以及連接至雙向開關(guān)組的多個(gè)輸出側(cè)電抗器。輸出側(cè)電抗器連接至電機(jī)。在該矩陣轉(zhuǎn)換器中，第一電容器組連接在輸出側(cè)電抗器與雙向開關(guān)組之間，而第二電容器組連接在輸入側(cè)電抗器與雙向開關(guān)組之間。W02006/112275中公開的矩陣轉(zhuǎn)換器閉合包括在雙向開關(guān)組中的規(guī)定雙向開關(guān)， 由此短接各個(gè)輸入側(cè)電抗器，并在電抗器中儲(chǔ)存磁能。隨后，矩陣轉(zhuǎn)換器斷開用于短接電抗器的雙向開關(guān)，使得該電抗器中儲(chǔ)存的磁能儲(chǔ)存在設(shè)置于輸出側(cè)電抗器與雙向開關(guān)組之間的第一電容器組中。因此，DC電源的電壓提升，并輸入到電機(jī)。矩陣轉(zhuǎn)換器還可以通過改變包括在雙向開關(guān)組中的雙向開關(guān)的閉合(ON)-斷開(OFF)狀態(tài)而使DC電源的電壓降低， 并將其輸入到電機(jī)。W02006/112275中公開的矩陣轉(zhuǎn)換器被形成為響應(yīng)于通過將DC電源的電壓與輸出到電機(jī)的電壓進(jìn)行比較而得到的結(jié)果，來執(zhí)行上述升壓或降壓操作。然而，上述W02006/112275中公開的矩陣轉(zhuǎn)換器將DC電源的電壓與輸出到電機(jī)的期望電壓進(jìn)行比較，并響應(yīng)于比較結(jié)果而選擇升壓或降壓操作，因此需要花費(fèi)時(shí)間來將DC 電源的電壓與輸出到電機(jī)的期望電壓進(jìn)行比較。此外，在比較期間，矩陣轉(zhuǎn)換器既不執(zhí)行升壓操作，也不執(zhí)行降壓操作，因此從升壓操作到降壓操作的切換或者從降壓操作到升壓操作的切換是不連續(xù)的。因此，希望進(jìn)行改進(jìn)以更穩(wěn)定地從DC電源向電機(jī)供電。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題而提出本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的是提供一種能夠穩(wěn)定地從DC 電源供電的DC-AC電力轉(zhuǎn)換器。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的DC-AC電力轉(zhuǎn)換器包括用于執(zhí)行 DC-AC電力轉(zhuǎn)換的電力轉(zhuǎn)換部，其包括DC電源、多個(gè)雙向開關(guān)和設(shè)置在所述DC電源與所述雙向開關(guān)之間的DC電抗器；交流電壓命令輸出裝置，其輸出交流電壓命令；降壓控制信號(hào)生成裝置，其基于所述交流電壓命令和所述DC電源的直流電壓生成降壓控制信號(hào)；升壓控制信號(hào)生成裝置，其基于所述交流電壓命令和所述DC電源的所述直流電壓生成升壓控制信號(hào)；切換分配裝置，其在所述交流電壓命令的一個(gè)周期內(nèi)，基于針對(duì)所述交流電壓命令的極性確定信號(hào)分配并輸出所述降壓控制信號(hào)和所述升壓控制信號(hào)，分別作為針對(duì)相應(yīng)的規(guī)定雙向開關(guān)的開關(guān)控制信號(hào)。如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的該方面的DC-AC電力轉(zhuǎn)換器中，在交流電壓命令的一個(gè)周期內(nèi)，所述切換分配裝置基于針對(duì)交流電壓命令的極性確定信號(hào)分配并輸出降壓控制信號(hào)和升壓控制信號(hào)，分別作為針對(duì)相應(yīng)的規(guī)定雙向開關(guān)的開關(guān)控制信號(hào)，使得在交流電壓命令的一個(gè)周期內(nèi)，與交流電壓命令的極性(降壓或升壓)無關(guān)地將降壓控制信號(hào)和升壓控制信號(hào)都分別分配給針對(duì)相應(yīng)的規(guī)定雙向開關(guān)的開關(guān)控制信號(hào)，由此DC-AC電力轉(zhuǎn)換器能夠平穩(wěn)地對(duì)從升壓操作到降壓操作或從降壓操作到升壓操作的操作進(jìn)行切換。因此， 在從升壓操作切換到降壓操作或從降壓操作到升壓操作的操作期間，抑制了 DC電源的供電中斷，由此DC-AC電力轉(zhuǎn)換器能夠穩(wěn)定地從DC電源供電。根據(jù)以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)說明，本發(fā)明的上述和其他目的、特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的DC-AC電力轉(zhuǎn)換器的整體結(jié)構(gòu)的電路圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的DC-AC電力轉(zhuǎn)換器的雙向開關(guān)的電路圖；圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的DC-AC電力轉(zhuǎn)換器的控制塊的框圖；圖4是示出包括在根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的DC-AC電力轉(zhuǎn)換器的控制塊中的切換分配裝置的具體示例的電路圖；圖5是例示在根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的DC-AC電力轉(zhuǎn)換器的正降壓模式 (positive step- down mode)下的操作的圖；圖6是例示在根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的DC-AC電力轉(zhuǎn)換器的正升壓模式 (positive step-up mode)下的操作的圖；圖7是例示在根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的DC-AC電力轉(zhuǎn)換器的負(fù)降壓模式 (negative step- down mode)下的操作的圖；圖8是例示在根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的DC-AC電力轉(zhuǎn)換器的負(fù)升壓模式 (negative step-up mode)下的操作的圖；圖9是例示在根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的DC-AC電力轉(zhuǎn)換器的交流電壓的一個(gè)周期(cycle)內(nèi)的操作的圖；圖10是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的DC-AC電力轉(zhuǎn)換器的整體結(jié)構(gòu)的電路圖；圖11是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的DC-AC電力轉(zhuǎn)換器的控制塊的框圖；圖12是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的DC-AC電力轉(zhuǎn)換器的控制塊的詳細(xì)框圖；圖13是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式的DC-AC電力轉(zhuǎn)換器的整體結(jié)構(gòu)的電路圖；圖14是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式的DC-AC電力轉(zhuǎn)換器的控制塊的框圖；圖15是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式的DC-AC電力轉(zhuǎn)換器的控制塊的詳細(xì)框圖；圖16是示出根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方式的DC-AC電力轉(zhuǎn)換器的整體結(jié)構(gòu)的電路圖；以及圖17是示出根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方式的DC-AC電力轉(zhuǎn)換器的控制塊的框圖。
具體實(shí)施例方式下面參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施方式。(第一實(shí)施方式)首先，參照?qǐng)D1至圖4示意性地說明根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的DC-AC電力轉(zhuǎn)換器100的結(jié)構(gòu)。如圖1所示，DC-AC電力轉(zhuǎn)換器100包括DC電源1、DC電抗器2、電流檢測(cè)器3、雙向開關(guān)組4、濾波電容器5、選通驅(qū)動(dòng)電路6和控制塊7。負(fù)載8連接至雙向開關(guān)組4的輸出側(cè)(濾波電容器5)。雙向開關(guān)組4和DC電抗器2是本發(fā)明中的“電力轉(zhuǎn)換部”的示例。如圖2所示，雙向開關(guān)SUR由利用反向阻斷型IGBT 51形成的定向開關(guān)53和M構(gòu)成，并且被形成為使得稍后說明的絕緣選通信號(hào)GUR和GRU分別輸入到反向阻斷型IGBT 51的柵極。如圖3所示，控制塊7包括輸出電壓命令輸出裝置11、第一電壓命令生成裝置12、 第二電壓命令生成裝置13、第一 PWM命令生成裝置14、第二 PWM命令生成裝置15和切換分配裝置16。輸出電壓命令輸出裝置11是本發(fā)明中的“交流電壓命令輸出裝置”或“輸出電壓命令生成裝置”的示例。第一電壓命令生成裝置12是本發(fā)明中的“降壓控制信號(hào)生成裝置”或“升壓控制信號(hào)生成裝置”的示例，而第二電壓命令生成裝置13是本發(fā)明中的“升壓控制信號(hào)生成裝置”的示例。第一 PWM命令生成裝置14是本發(fā)明中的“降壓控制信號(hào)生成裝置”或“降壓PWM控制信號(hào)生成裝置”的示例。第二 PWM命令生成裝置15是本發(fā)明中的 “升壓控制信號(hào)生成裝置”或“升壓PWM控制信號(hào)生成裝置”的示例。如圖4所示，切換分配裝置16包括四個(gè)反轉(zhuǎn)電路21、22、23和24，以及四個(gè)與 (AND)電路 25、26、27 和 28。下面參照?qǐng)D1和圖3示意性地說明DC-AC電力轉(zhuǎn)換器100的操作。如圖1所示，在DC-AC電力轉(zhuǎn)換器100中，從DC電源1提供的直流電壓提升或降低，并通過雙向開關(guān)組4提供給負(fù)載8。更具體而言，控制塊7基于變壓比MIl生成用于降壓操作的PWM信號(hào)1以及用于升壓操作的PWM信號(hào)2，而切換分配裝置16分別向相應(yīng)的規(guī)定雙向開關(guān)的雙向開關(guān)控制信號(hào)分配并輸出用于降壓操作的PWM信號(hào)1和用于升壓操作的 PWM信號(hào)2。因此，DC-AC電力轉(zhuǎn)換器100對(duì)雙向開關(guān)組4的各個(gè)雙向開關(guān)進(jìn)行閉合-斷開控制，以使得從DC電源1提供的直流電壓降低或提升到規(guī)定的電平。切換分配裝置16被始終(regularly)提供用于降壓操作的PWM信號(hào)1和用于升壓操作的PWM信號(hào)2，使得能夠平穩(wěn)地切換降壓操作和升壓操作。在下面詳細(xì)說明了結(jié)構(gòu)之后，將更詳細(xì)地說明這些操作。下面參照?qǐng)D1至圖4詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的DC-AC電力轉(zhuǎn)換器 100的結(jié)構(gòu)。如圖1所示，雙向開關(guān)組4包括六個(gè)雙向開關(guān)SUR、SUS、SVR、SVS、SffR和SWS。DC 電源1的正極連接至雙向開關(guān)SVR和SVS，并通過DC電抗器2和電流檢測(cè)器3電連接至雙向開關(guān)SUR和SUS。DC電源1的負(fù)極連接至雙向開關(guān)SWR和SWS。雙向開關(guān)SUR、SVR和SWR 連接至濾波電容器5的一個(gè)電極。雙向開關(guān)SUS、SVS和SWS連接至濾波電容器5的另一個(gè)電極。
如圖2所示，雙向開關(guān)SUR包括具有反向阻斷型IGBT 51的定向開關(guān)53和M。定向開關(guān)53被形成為使得稍后說明的絕緣選通信號(hào)⑶R輸入到其IGBT 51的柵極。此外，定向開關(guān)討被形成為使得稍后說明的絕緣選通信號(hào)GRU輸入到其IGBT 51的柵極。與雙向開關(guān)SUR類似，雙向開關(guān)SUS、SVR、SVS、SWR和SWS也具有定向開關(guān)53和M。DC電源1是生成直流電壓的電力儲(chǔ)存元件。根據(jù)第一實(shí)施方式，假定DC電源1是蓄電池。如果DC電源1由鉛蓄電池形成，則鉛蓄電池的直流電壓大約為至少12V且不超過 24V0此外，如果DC電源1由蓄電池形成，則DC電源1提供電力達(dá)一定時(shí)段之后，蓄電量減少。因此，必須對(duì)DC電源1進(jìn)行充電。負(fù)載8例如需要單相AC電力。如果對(duì)負(fù)載8施加商業(yè)電源(AC電源)以對(duì)DC電源1進(jìn)行充電，則該商業(yè)電源提供頻率為50Hz或60Hz的100V或200V交流電流。因此， DC-AC電力轉(zhuǎn)換器100被形成為能夠在來自DC電源1的直流電壓與負(fù)載8的單相交流電壓之間雙向執(zhí)行電力轉(zhuǎn)換。如果單相交流電壓的幅度大于直流電壓的幅度，則在一個(gè)周期內(nèi)，單相交流電壓的瞬時(shí)值的絕對(duì)值可能大于或小于直流電壓。如果DC電源1的直流電壓小于單相交流電壓，則必須提升DC電源1的直流電壓，而如果DC電源1的直流電壓大于單相交流電壓，則必須降低DC電源1的直流電壓。因此，如圖9所示，在DC電源1向負(fù)載8 輸出交流電壓的一個(gè)周期內(nèi)，需要正降壓模式(時(shí)段A)、正升壓模式(時(shí)段B)、負(fù)降壓模式 (時(shí)段C)和負(fù)升壓模式(時(shí)段D)，稍后對(duì)此進(jìn)行說明。DC電抗器2具有在降壓模式(時(shí)段A和C)下抑制電流向?yàn)V波電容器5流動(dòng)的功能，并且在升壓模式(時(shí)段B和D)下充當(dāng)用于升壓操作的恒流源。電流檢測(cè)器3具有對(duì)在DC電抗器2中流動(dòng)的電流的極性進(jìn)行檢測(cè)的功能，并且被形成為使得其輸出IL輸入到選通驅(qū)動(dòng)電路6。在DC電抗器2中流動(dòng)的電流的極性被用來控制雙向開關(guān) SUR、SUS、SVR、SVS、SffR 禾Π SWS0雙向開關(guān)組4被形成為當(dāng)雙向開關(guān)SUR、SUS、SVR、SVS、SWR和SWS的IGBT51由從選通驅(qū)動(dòng)電路6輸出的絕緣選通信號(hào)GUR、GRU、GUS、GSU、GVR、GRV、GVS、GSV、GWR、GRW、GffS 和GSW進(jìn)行閉合-斷開控制時(shí)，向負(fù)載8輸出期望電壓。選通驅(qū)動(dòng)電路6被形成為對(duì)電流檢測(cè)器3的輸出IL的極性進(jìn)行檢測(cè)，以基于檢測(cè)到的極性向從控制塊7輸出的雙向開關(guān)控制信號(hào)⑶R、⑶S、CVR、CVS、CffR和CWS添加延遲時(shí)間，并生成與雙向開關(guān)控制信號(hào)OTR、OTS、CVR、CVS、CWR和CWS絕緣的選通信號(hào)⑶R、GRU、 GUS、GSU、GVR、GRV、GVS、GSV、GWR、GRW、GffS 禾口 GSW0濾波電容器5具有在降壓模式(時(shí)段A和C)下對(duì)電壓的紋波(ripple)進(jìn)行平滑、 并在升壓模式(時(shí)段B和D)下對(duì)從雙向開關(guān)組4輸出的脈沖電流進(jìn)行平坦化(leveling) 的功能。下面參照?qǐng)D5至圖8詳細(xì)說明DC-AC電力轉(zhuǎn)換器100的升壓和降壓操作。為了將至少12V且不超過24V的直流電壓轉(zhuǎn)換為頻率50Hz或60Hz的100V或200V 交流電壓，DC-AC電力轉(zhuǎn)換器100必須在交流電壓的一個(gè)周期內(nèi)按順序在如上所述的正降壓模式、正升壓模式、負(fù)降壓模式和負(fù)升壓模式這四種模式下執(zhí)行操作。在該情況下，DC-AC 電力轉(zhuǎn)換器100利用設(shè)置工具(未示出)針對(duì)控制塊7設(shè)置蓄電池的額定電壓(至少12V 且不超過MV的直流電壓)、交流電壓的RMS值Vc^lOOV或200V)和交流電壓的頻率f。*。 控制塊7假設(shè)直流電壓VDC_REF為這些設(shè)置值中蓄電池的額定電壓，并如下確定輸出電壓
8命令 VAC_REF VAC—REF = Vop*ccWt =V^V0*cos2uf0*t ... (1)其中，Vt/是交流電壓的峰值命令，Qc；表示角頻率命令。下面詳細(xì)說明各個(gè)模式。(正降壓模式)當(dāng)從輸出電壓命令輸出裝置11輸出的輸出電壓命令VAC_REF的極性為正并且 DC-AC電力轉(zhuǎn)換器100處于降壓模式(時(shí)段A 參見圖9)時(shí)，包含在雙向開關(guān)組4中的雙向開關(guān)SUR始終保持在閉合狀態(tài)，而對(duì)雙向開關(guān)SWS和SVS交替地進(jìn)行閉合-斷開控制，如圖5所示。圖5省略了始終處于斷開狀態(tài)的其余三個(gè)雙向開關(guān)SUS、SVR和SWR。雙向開關(guān) SffS的閉合/斷開比取決于輸出電壓命令VAC_REF與DC電源1的直流電壓VDC_REF之比。 在PWM系統(tǒng)中，特定恒定周期內(nèi)的閉合/斷開比是受控的。假定Tc表示恒定周期，Ton表示閉合時(shí)段而Toff表示斷開時(shí)段，則變壓比MIl表示為Mil = Ton/TC = VAC_REF/VDC_REF (2)當(dāng)雙向開關(guān)SVS和SWS分別處于斷開和閉合狀態(tài)時(shí)(狀態(tài)Al)，電流從DC電源1 流過DC電抗器2、負(fù)載8和雙向開關(guān)SWS。另一方面，當(dāng)雙向開關(guān)SVS和SWS分別處于閉合和斷開狀態(tài)時(shí)(狀態(tài)A2)，電流從DC電抗器2流過雙向開關(guān)SUR、負(fù)載8和雙向開關(guān)SVS。 DC-AC電力轉(zhuǎn)換器100通過對(duì)雙向開關(guān)SVS和SWS進(jìn)行閉合-斷開控制而重復(fù)狀態(tài)Al和 A2，由此降低DC電源1的電壓VB，并將該電壓施加至負(fù)載8。(正升壓模式)當(dāng)從輸出電壓命令輸出裝置11輸出的輸出電壓命令VAC_REF的極性為正且DC-AC 電力轉(zhuǎn)換器100處于升壓模式(時(shí)段B 參見圖9)時(shí)，包含在雙向開關(guān)組4中的雙向開關(guān) SffS始終保持在閉合狀態(tài)，而對(duì)雙向開關(guān)SUS和SUR交替地進(jìn)行閉合-斷開控制，如圖6所示。圖6省略了始終處于斷開狀態(tài)的其余三個(gè)雙向開關(guān)SVR、SVS和SWR。雙向開關(guān)SUS的閉合/斷開比取決于輸出電壓命令VAC_REF與DC電源1的電壓VB之比。利用上述降壓模式下采用的變壓比MIl，升壓切換比MI2表示為MI2 = Ton/TC = 1-1/MI1 (3)當(dāng)雙向開關(guān)SUS和SUR分別處于斷開和閉合狀態(tài)時(shí)(狀態(tài)Bi)，電流從DC電源1 流過DC電抗器2、雙向開關(guān)SUR、負(fù)載8和雙向開關(guān)SWS。另一方面，當(dāng)雙向開關(guān)SUS和SUR 分別處于閉合和斷開狀態(tài)時(shí)(狀態(tài)B2)，電流從DC電源1流過DC電抗器2和雙向開關(guān)SUS 及SWS。DC-AC電力轉(zhuǎn)換器100通過對(duì)雙向開關(guān)SUS和SUR進(jìn)行閉合-斷開控制而重復(fù)狀態(tài)Bl和B2，由此提升DC電源1的電壓VB，并將該電壓施加至負(fù)載8。(負(fù)降壓模式)當(dāng)從輸出電壓命令輸出裝置11輸出的輸出電壓命令VAC_REF的極性為負(fù)且DC-AC 電力轉(zhuǎn)換器100處于降壓模式(時(shí)段C 參見圖9)時(shí)，包含在雙向開關(guān)組4中的雙向開關(guān) SUS始終保持在閉合狀態(tài)，而對(duì)雙向開關(guān)SWR和SVR交替地進(jìn)行閉合-斷開控制，如圖7所示。圖7省略了始終處于斷開狀態(tài)的其余三個(gè)雙向開關(guān)SUR、SVS和SWS。雙向開關(guān)SWR的閉合/斷開比取決于輸出電壓命令VAC_REF與DC電源1的電壓VB之比。變壓比MIl如上式(2)所示。當(dāng)雙向開關(guān)SVR和SWR分別處于斷開和閉合狀態(tài)時(shí)(狀態(tài)Cl)，電流從DC電源1流過DC電抗器2、雙向開關(guān)SUS、負(fù)載8和雙向開關(guān)SWR。另一方面，當(dāng)雙向開關(guān)SVR和SWR 分別處于閉合和斷開狀態(tài)時(shí)(狀態(tài)C2)，電流從DC電抗器2流過雙向開關(guān)SUS、負(fù)載8和雙向開關(guān)SVR。DC-AC電力轉(zhuǎn)換器100通過對(duì)雙向開關(guān)SVR和SWR進(jìn)行閉合-斷開控制而重復(fù)狀態(tài)Cl和C2，由此降低DC電源1的電壓VB，并將該電壓施加至負(fù)載8。(負(fù)升壓模式)當(dāng)從輸出電壓命令輸出裝置11輸出的輸出電壓命令VAC_REF的極性為負(fù)且DC-AC 電力轉(zhuǎn)換器100處于升壓模式(時(shí)段D 參見圖9)時(shí)，包含在雙向開關(guān)組4中的雙向開關(guān) SffR始終處于閉合狀態(tài)，而對(duì)雙向開關(guān)SUR和SUS交替地進(jìn)行閉合-斷開控制，如圖8所示。 圖8省略了始終處于斷開狀態(tài)的其余三個(gè)雙向開關(guān)SVR、SVS和SWS。雙向開關(guān)SUR的閉合 /斷開比如上式(3)所示。當(dāng)雙向開關(guān)SUR和SUS分別處于斷開和閉合狀態(tài)時(shí)(狀態(tài)Dl)，電流從DC電源1 流過DC電抗器2、雙向開關(guān)SUS、負(fù)載8和雙向開關(guān)SWR。另一方面，當(dāng)雙向開關(guān)SUR和SUS 分別處于閉合和斷開狀態(tài)時(shí)(狀態(tài)D2)，電流從DC電源1流過DC電抗器2和雙向開關(guān)SUR 及SWR。DC-AC電力轉(zhuǎn)換器100通過對(duì)雙向開關(guān)SUR和SUS進(jìn)行閉合-斷開控制而重復(fù)狀態(tài)Dl和D2，由此提升DC電源1的電壓VB，并將該電壓施加至負(fù)載8。下面參照?qǐng)D3詳細(xì)說明控制塊7的操作。如圖3所示，輸出電壓命令輸出裝置11生成期望的輸出電壓命令VAC_REF。當(dāng)DC 電源1對(duì)負(fù)載8進(jìn)行放電時(shí)，輸出電壓命令輸出裝置11通過根據(jù)式(1)的操作生成輸出電壓命令VAC_REF。當(dāng)通過商業(yè)電源(AC電源)形成的負(fù)載8對(duì)DC電源1進(jìn)行充電時(shí)，在控制塊7的外部單獨(dú)設(shè)置用于控制電流的電路。第一電壓命令生成裝置12根據(jù)輸出電壓命令VAC_REF與DC電源1的電壓VB之比計(jì)算在上式( 中表示的變壓比MI1，并將其輸出。此外，第一電壓命令生成裝置12輸出極性確定信號(hào)SIGN，該極性確定信號(hào)SIGN是表示輸出電壓命令VAC_REF的極性(正或負(fù)) 的邏輯符號(hào)。如果輸出電壓命令VAC_REF的極性為正，則極性確定信號(hào)SIGN為高電平，而如果輸出電壓命令VAC_REF的極性為負(fù)，則極性確定信號(hào)SIGN為低電平。第二電壓命令生成裝置13根據(jù)變壓比MIl計(jì)算在上式(3)中表示的升壓切換比 MI2，并將其輸出。如果變壓比MIl小于1，則將其設(shè)置為1，使得變壓比MIl不小于1 (從而升壓切換比MI2非負(fù))。換言之，如果變壓比MIl不大于1，則升壓切換比MI2固定為0。第一 PWM命令生成裝置14基于變壓比MIl生成具有高電平時(shí)間寬度Tonl的用于降壓操作的PWM信號(hào)1。在第一實(shí)施方式中，第一 PWM命令生成裝置14根據(jù)三角波比較生成PWM信號(hào)1，如圖9所示。在三角波比較中，第一PWM命令生成裝置14利用周期時(shí)間Tc通常比單相交流電壓的一個(gè)周期時(shí)間小且不大于1毫秒的三角波，針對(duì)周期時(shí)間Tc如下確定時(shí)間寬度Tonl Tonl = MIlXTc (4)第二 PWM命令生成裝置15基于升壓切換比MI2針對(duì)三角波的周期時(shí)間Tc生成具有如下時(shí)間寬度！"0112的用于升壓操作的PWM信號(hào)2 Ton2 = MI2XTc (5)在第一實(shí)施方式中，第二 PWM命令生成裝置15根據(jù)三角波比較而生成PWM信號(hào)2， 如圖9所示。
切換分配裝置16基于極性確定信號(hào)SIGN向雙向開關(guān)控制信號(hào)CVR、CVS、CffR和 CffS分配并輸出PWM信號(hào)1。此外，切換分配裝置16與極性確定信號(hào)SIGN無關(guān)地向雙向開關(guān)控制信號(hào)CUR和CUS分配并輸出PWM信號(hào)2。下面參照?qǐng)D3和圖9詳細(xì)說明生成用于降壓操作的上述PWM信號(hào)1和用于升壓操作的上述PWM信號(hào)2的具體操作。如圖3所示，第一電壓命令生成裝置12利用DC電源1的電壓VB對(duì)輸出電壓命令輸出裝置11生成的期望輸出電壓命令VAC_REF進(jìn)行歸一化(參照上式(2))，并計(jì)算變壓比Mil。如圖9所示，第一 PWM命令生成裝置14將變壓比MIl與三角波A進(jìn)行比較，并生成PWM信號(hào)1。三角波A的最大值為1，最小值為-1。如果變壓比MIl大于三角波A，則PWM 信號(hào)1為高電平，而如果變壓比MIl小于三角波A，則PWM信號(hào)1為低電平。因此，PWM信號(hào) 1在時(shí)段B期間(正升壓模式，MIl > 1)始終處于高電平，而在時(shí)段D期間(負(fù)升壓模式， MIl < -1)始終處于低電平。如圖3所示，第二電壓命令生成裝置13基于上式(3)計(jì)算升壓切換比MI2，并將其輸出。如果變壓比MIl不大于1(正降壓模式(時(shí)段A)和負(fù)降壓模式(時(shí)段C))，則升壓切換比MI2固定為0并被輸出，如圖9所示。然后，第二 PWM命令生成裝置15將升壓切換比MI2與三角波B進(jìn)行比較，并生成PWM信號(hào)2。如果升壓切換比MI2大于三角波B，則 PWM信號(hào)2為高電平，而如果升壓切換比MI2不大于三角波B，則PWM信號(hào)2為低電平。根據(jù)第一實(shí)施方式，PWM信號(hào)1和2輸入到切換分配裝置16，該切換分配裝置16 進(jìn)而生成/PWM信號(hào)1和2，即PWM信號(hào)1和2的反轉(zhuǎn)信號(hào)。當(dāng)輸出電壓命令VAC_REF的極性為正時(shí)(極性確定信號(hào)SIGN為高電平)(時(shí)段A和B)，PWM信號(hào)1和/PWM信號(hào)1分別分配給雙向開關(guān)控制信號(hào)CWS和CVS (參見圖5和6)。此時(shí)，雙向開關(guān)控制信號(hào)CWR和CVR 為低電平。當(dāng)輸出電壓命令VAC_REF的極性為負(fù)時(shí)(極性確定信號(hào)SIGN = 0)(時(shí)段C和 D)，PWM信號(hào)1和/PWM信號(hào)1分別分配給雙向開關(guān)控制信號(hào)CWR和CVR(參見圖7和8)。 此時(shí)，雙向開關(guān)控制信號(hào)CWS和CVS為低電平。根據(jù)第一實(shí)施方式，無論輸出電壓命令VAC_REF的極性如何，PWM信號(hào)2和/PWM信號(hào)2在所有時(shí)段A、B、C和D都分別分配給雙向開關(guān)控制信號(hào)CUS和CUR。下面參照?qǐng)D4詳細(xì)說明對(duì)用于降壓操作的上述PWM信號(hào)1和用于升壓操作的上述 PWM信號(hào)2進(jìn)行分配的切換分配裝置16的操作。如圖4所示，切換分配裝置16直接輸出其中接收到的PWM信號(hào)2作為雙向開關(guān)控制信號(hào)CUS，并通過反轉(zhuǎn)電路21輸出該接收到的PWM信號(hào)2作為雙向開關(guān)控制信號(hào)CUR。 PWM信號(hào)1和極性確定信號(hào)SIGN輸入到與電路25，該與電路25進(jìn)而輸出雙向開關(guān)控制信號(hào)CWS。通過借助于反轉(zhuǎn)電路22對(duì)與電路25的輸出進(jìn)行反轉(zhuǎn)而得到的信號(hào)以及極性確定信號(hào)SIGN輸入到與電路26，并作為雙向開關(guān)控制信號(hào)CVS輸出。PWM信號(hào)1以及通過借助于反轉(zhuǎn)電路23對(duì)極性確定信號(hào)SIGN進(jìn)行反轉(zhuǎn)而得到的信號(hào)輸入到與電路27，并作為雙向開關(guān)控制信號(hào)CVR輸出。通過借助于反轉(zhuǎn)電路M對(duì)與電路27的輸出進(jìn)行反轉(zhuǎn)而得到的信號(hào)以及通過借助于反轉(zhuǎn)電路23對(duì)極性確定信號(hào)SIGN進(jìn)行反轉(zhuǎn)而得到的信號(hào)輸入到與電路 28，并作為雙向開關(guān)控制信號(hào)CWR輸出。圖1中所示的選通驅(qū)動(dòng)電路6根據(jù)上述雙向開關(guān)控制信號(hào)OTR、OTS、CVR、CVS、CWR 禾口 CWS 生成絕緣選通信號(hào) GUR、GRU、GUS、GSU、GVR, GRV, GVS, GSV, GffR, GRff, GffS 禾口 GSW。選通驅(qū)動(dòng)電路6設(shè)置有延遲電路，該延遲電路用于防止在雙向開關(guān)SUR、SUS、SVR、SVS、SWR和 SWS的閉合狀態(tài)下進(jìn)行跳轉(zhuǎn)(例如，在正降壓模式下，從雙向開關(guān)SWS處于閉合狀態(tài)的狀態(tài)跳轉(zhuǎn)到雙向開關(guān)SVS處于閉合狀態(tài)的狀態(tài))的同時(shí)開啟IGBT對(duì)，如果此時(shí)開啟則會(huì)導(dǎo)致DC 電源1短路，并且此時(shí)選通驅(qū)動(dòng)電路6考慮在雙向開關(guān)SUR、SUS、SVR、SVS、SWR和SWS中流動(dòng)的電流的極性而確定選通信號(hào)⑶R、GRU、⑶S、GSU、GVR、GRV、GVS、GSV、GWR、GRW、GffS和 GSW?？梢酝ㄟ^公知的矩陣轉(zhuǎn)換器的整流(commutation)控制來直接執(zhí)行用于確定與閉合狀態(tài)下的跳轉(zhuǎn)有關(guān)的操作和基于此的選通驅(qū)動(dòng)電路6的操作的整流控制，因此省略了多余的說明。選通驅(qū)動(dòng)電路6生成的絕緣選通信號(hào)⑶R和GRU輸入到雙向開關(guān)SUR的第一和第二 IGBT 51。絕緣選通信號(hào)⑶S和GSU輸入到雙向開關(guān)SUS的第一和第二 IGBT51。絕緣選通信號(hào)GVR和GRV輸入到雙向開關(guān)SVR的第一和第二 IGBT 51。絕緣選通信號(hào)GVS和GSV 輸入到雙向開關(guān)SVS的第一和第二 IGBT 51。絕緣選通信號(hào)GWR和GRW輸入到雙向開關(guān)SWR 的第一和第二 IGBT 51。絕緣選通信號(hào)GWS和GSW輸入到雙向開關(guān)SWS的第一和第二 IGBT 51。因此，DC-AC電力轉(zhuǎn)換器100對(duì)雙向開關(guān)組4的雙向開關(guān)5^、5舊、5￥1 、5￥5、511 和3肥進(jìn)行閉合-斷開控制，并降低或提升DC電源1的電壓VB0更具體而言，例如如圖2所示，選通信號(hào)⑶R和GRU分別輸入到構(gòu)成雙向開關(guān)SUR 的定向開關(guān)53及M的IGBT 51的柵極。根據(jù)第一實(shí)施方式，如上所述，在輸出電壓命令VAC_REF的一個(gè)周期內(nèi)，切換分配裝置16僅基于輸出電壓命令VAC_REF的極性確定信號(hào)SIGN、而與升壓或降壓操作無關(guān)地， 向分別針對(duì)相應(yīng)的規(guī)定雙向開關(guān)SUR、SUS、SVR、SVS、SffR和SWS的雙向開關(guān)控制信號(hào)CUR、 ⑶S、CVR、CVS、CffR和CWS分配并輸出P麗信號(hào)1和2，由此DC-AC電力轉(zhuǎn)換器100能夠平穩(wěn)地從升壓操作切換到降壓操作，或進(jìn)行相反的切換。因此，當(dāng)DC-AC電力轉(zhuǎn)換器100從升壓操作切換到降壓操作或進(jìn)行相反的切換時(shí)，DC電源1能夠穩(wěn)定地供電。根據(jù)第一實(shí)施方式，如上所述，控制塊7在輸出電壓命令VAC_REF的一個(gè)周期內(nèi)始終生成并輸出PWM信號(hào)1和2。因此，DC-AC電力轉(zhuǎn)換器100能夠容易并平穩(wěn)地從升壓操作切換到降壓操作或進(jìn)行相反的切換。根據(jù)第一實(shí)施方式，如上所述，DC-AC電力轉(zhuǎn)換器100被形成為，在輸出電壓命令 VAC_REF的一個(gè)周期內(nèi)的DC-AC電力轉(zhuǎn)換中，基于與PWM信號(hào)1和2相對(duì)應(yīng)地從切換分配裝置16輸出的針對(duì)雙向開關(guān)SUR、SUS、SVR、SVS、SffR和SWS的雙向開關(guān)控制信號(hào)CUR、CUS、 CVR、CVS、CWR和CWS，選擇性地執(zhí)行正降壓模式、正升壓模式、負(fù)降壓模式和負(fù)升壓模式。因此，P麗信號(hào)1和2都分配給分別針對(duì)相應(yīng)的規(guī)定雙向開關(guān)SUR、SUS、SVR、SVS、SffR和SWS 的雙向開關(guān)控制信號(hào)CUR、CUS、CVR、CVS、CffR和CWS，由此DC-AC電力轉(zhuǎn)換器100能夠平穩(wěn)地切換正降壓模式、正升壓模式、負(fù)降壓模式和負(fù)升壓模式。根據(jù)第一實(shí)施方式，如上所述，DC-AC電力轉(zhuǎn)換器100被形成為，在各個(gè)降壓模式下，將PWM信號(hào)1轉(zhuǎn)換至高電平或低電平，并且使PWM信號(hào)2保持在恒定電平，在各個(gè)升壓模式下，將PWM信號(hào)2轉(zhuǎn)換至高電平或低電平，并且使PWM信號(hào)1保持在恒定電平。因此，在各個(gè)降壓模式下，DC-AC電力轉(zhuǎn)換器100能夠通過基于PWM信號(hào)1對(duì)雙向開關(guān)SVS和SWS (SVR 和SWR)進(jìn)行閉合-斷開控制來執(zhí)行降壓操作。此外，在各個(gè)升壓模式下，DC-AC電力轉(zhuǎn)換器100能夠通過基于PWM信號(hào)2對(duì)雙向開關(guān)SUR和SUS進(jìn)行閉合-斷開控制來執(zhí)行升壓操作。根據(jù)第一實(shí)施方式，如上所述，DC-AC電力轉(zhuǎn)換器100設(shè)置有第一電壓命令生成裝置12，其計(jì)算表示輸出電壓命令VAC_REF的命令值與DC電源1的直流電壓之比的變壓比MI1，并生成輸出電壓命令VAC_REF的極性確定信號(hào)SIGN ；第一 PWM命令生成裝置14，其根據(jù)變壓比MIl生成PWM信號(hào)1 ；第二電壓命令生成裝置13，其基于變壓比MIl計(jì)算升壓切換比MI2 ；以及第二 PWM命令生成裝置15，其根據(jù)升壓切換比MI2生成PWM信號(hào)2。因此， DC-AC電力轉(zhuǎn)換器100能夠基于根據(jù)變壓比MIl的PWM控制、利用第一 PWM命令生成裝置 14容易地降低DC電源1的直流電壓。此外，DC-AC電力轉(zhuǎn)換器100能夠基于根據(jù)升壓切換比MI2的控制、利用第二電壓命令生成裝置13和第二 PWM命令生成裝置15容易地提升DC 電源1的直流電壓，其中，第二電壓命令生成裝置13基于變壓比MIl計(jì)算升壓切換比MI2， 第二 PWM命令生成裝置15根據(jù)升壓切換比MI2生成PWM信號(hào)2。根據(jù)第一實(shí)施方式，如上所述，第二電壓命令生成裝置13被形成為，當(dāng)變壓比MI1 小于1時(shí)將升壓切換比MI2設(shè)置為0，并且當(dāng)變壓比MIl至少為1時(shí)根據(jù)1-1/(變壓比Mil) 計(jì)算升壓切換比MI2。因此，第二電壓命令生成裝置13在變壓比MIl小于1的降壓操作中將升壓切換比MI2設(shè)置為0，使得DC-AC電力轉(zhuǎn)換器100不提升電壓VB。另一方面，在變壓比MIl至少為1的升壓操作中，1-1/ (變壓比Mil)的解大于0，使得能夠控制DC-AC電力轉(zhuǎn)換器100提升電壓VB。根據(jù)第一實(shí)施方式，如上所述，切換分配裝置16被形成為，在輸出電壓命令VAC_ REF的一個(gè)周期內(nèi)，基于輸出電壓命令VAC_REF的極性確定信號(hào)SIGN向相應(yīng)的規(guī)定雙向開關(guān)的雙向開關(guān)控制信號(hào)分配并輸出PWM信號(hào)1，并與輸出電壓命令VAC_REF的極性確定信號(hào) SIGN無關(guān)地向相應(yīng)的規(guī)定雙向開關(guān)的雙向開關(guān)控制信號(hào)分配并輸出PWM信號(hào)2。因此，在輸出電壓命令VAC_REF的一個(gè)周期內(nèi)，能夠容易地始終向相應(yīng)的規(guī)定雙向開關(guān)的雙向開關(guān)控制信號(hào)分配PWM信號(hào)1和2，由此，DC-AC電力轉(zhuǎn)換器100能夠平穩(wěn)地從升壓操作切換到降壓操作，或進(jìn)行相反的切換。根據(jù)第一實(shí)施方式，如上所述，DC-AC電力轉(zhuǎn)換器100被形成為，在輸出電壓命令 VAC_REF的極性確定信號(hào)SIGN為正的情形和為負(fù)的情形之間切換對(duì)雙向開關(guān)進(jìn)行的PWM信號(hào)1的分配。因此，DC-AC電力轉(zhuǎn)換器100能夠基于極性確定信號(hào)SIGN容易并平穩(wěn)地從正降壓模式(時(shí)段A 參見圖9)切換到負(fù)降壓模式(時(shí)段C:參見圖9)。(第二實(shí)施方式)下面參照?qǐng)D10至圖12描述根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的DC-AC電力轉(zhuǎn)換器101。 根據(jù)第二實(shí)施方式的DC-AC電力轉(zhuǎn)換器101執(zhí)行輸出電壓反饋控制，以提高輸出電壓精度。如圖10所示，根據(jù)第二實(shí)施方式的DC-AC電力轉(zhuǎn)換器101包括連接在負(fù)載8與濾波電容器5之間的第一電壓檢測(cè)裝置61，以及連接至DC電源1的正極和負(fù)極、用于對(duì)DC電源1的電壓進(jìn)行檢測(cè)的第二電壓檢測(cè)裝置62。第一電壓檢測(cè)裝置61被形成為向控制塊63 輸出在負(fù)載8中輸入的單相交流電壓VAC_FB。第二電壓檢測(cè)裝置62被形成為向控制塊63 輸出與DC電源1成比例的電壓VDC_FB。如圖11所示，通過向根據(jù)上述第一實(shí)施方式的DC-AC電力轉(zhuǎn)換器100的控制塊 7(參見圖幻添加自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)裝置(AVR) 71和AC-DC轉(zhuǎn)換裝置72形成根據(jù)第二實(shí)施方式的DC-AC電力轉(zhuǎn)換器101的控制塊63，以執(zhí)行輸出電壓反饋控制。自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)裝置71設(shè)置在輸出電壓命令輸出裝置11與第一電壓命令生成裝置12之間。AC-DC轉(zhuǎn)換裝置72連接至自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)裝置71。輸出電壓命令輸出裝置11是本發(fā)明中的“輸出電壓命令生成裝置”的示例。自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)裝置71是本發(fā)明中的“電壓調(diào)節(jié)裝置”的示例?？刂茐K63的其余結(jié)構(gòu)與根據(jù)上述第一實(shí)施方式的DC-AC電力轉(zhuǎn)換器100的控制塊7的其余結(jié)構(gòu)類似。如圖12所示，輸出電壓命令輸出裝置11包括具有將值乘以的功能的系數(shù)乘法器81、具有將值乘以的功能的另一個(gè)系數(shù)乘法器82、以及計(jì)算相位的積分器83。自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)裝置71包括PI控制器84、計(jì)算余弦的余弦計(jì)算器85、以及乘法器86。AC-DC轉(zhuǎn)換裝置72包括微分器87、乘法器88、具有將值乘以-1的功能的系數(shù)乘法器89、運(yùn)算器90、 以及低通濾波器(LPF)91。第一電壓命令生成裝置12包括除法器92和極性確定器93。下面參照?qǐng)D12說明根據(jù)第二實(shí)施方式的DC-AC電力轉(zhuǎn)換器101的輸出電壓反饋控制。根據(jù)第二實(shí)施方式的DC-AC電力轉(zhuǎn)換器101將作為交流量的AC電力輸出轉(zhuǎn)換為DC 電力輸出。根據(jù)第二實(shí)施方式，與第一實(shí)施方式類似，DC-AC電力轉(zhuǎn)換器101利用設(shè)置器(未示出)針對(duì)控制塊63來設(shè)置AC輸出的有效值Vtl^AC輸出的頻率f。*和蓄電池的額定電壓。 如圖12所示，在輸出電壓命令輸出裝置11中，系數(shù)乘法器81將AC輸出的有效值Vc；乘以 V2，并計(jì)算AC輸出的峰值命令V。/。此外，系數(shù)乘法器82將AC輸出的頻率Fc；乘以2 π，并計(jì)算AC角頻率命令Coc；。另外，積分器83根據(jù)AC角頻率命令Coc；計(jì)算AC相位命令θ (；。 然后，輸出電壓命令輸出裝置11輸出AC輸出的峰值命令V。/、AC相位命令θ ；和AC角頻率命令ω。*。在自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)裝置71中，將AC輸出的峰值命令Vt/與AC-DC轉(zhuǎn)換裝置72計(jì)算出的AC輸出的峰值Vqp之差輸入到PI控制器84，同時(shí)輸出DC操控變量，并且通過將DC 操控變量乘以AC相位命令θ ；的余弦(cos θ ；)來確定AC操控變量。PI控制器84根據(jù) Kv{l+l/(tv.s)}計(jì)算DC操控變量，其中Kv表示控制比例增益，tv表示積分時(shí)間常數(shù)。余弦計(jì)算器85根據(jù)AC相位命令θ ；計(jì)算余弦(cos θ ；)，而乘法器86將余弦(cos θ J)乘以 DC操控變量并計(jì)算輸出電壓命令VAC_REF。輸出電壓命令VAC_REF輸入到第一電壓命令生成裝置12。因此，DC-AC電力轉(zhuǎn)換器101基于DC量(即AC輸出的峰值命令V。/與AC-DC轉(zhuǎn)換裝置72計(jì)算出的AC輸出的峰值Vw)之差來調(diào)節(jié)作為AC操控變量的輸出電壓命令VAC_ REF (執(zhí)行輸出電壓反饋控制)。下面說明AC-DC轉(zhuǎn)換裝置72的操作。通常，要變換為直流電流的三相交流電流首先被變換為正交兩相交流電流(α-β變換)，然后被變換為兩相直流電流(d_q變換)。這是因?yàn)?，除非至少存在兩相交流電流，否則不能定義相位旋轉(zhuǎn)方向。另一方面，在單相交流電流的情況下，不能檢測(cè)相位旋轉(zhuǎn)方向，因此通常假設(shè)相位在一個(gè)方向上旋轉(zhuǎn)來執(zhí)行生成與檢測(cè)到的電壓超前或滯后(leadingly or laggingly)正交的電壓的方法(仿射α-β 變換)。雖然可以執(zhí)行利用FIR(有限沖激響應(yīng))濾波器的希爾伯特變換作為在同一幅度下僅使相位提前(或延遲)90°的方法，但在該情況下必須加快采樣周期。因此，根據(jù)第二實(shí)施方式，DC-AC電力轉(zhuǎn)換器101被形成為通過對(duì)單相交流電壓VAC_FB進(jìn)行微分而使相位提前(延遲)90°。DC-AC電力轉(zhuǎn)換器101還可以通過對(duì)單相交流電壓VAC_FB進(jìn)行積分而使相位提前(延遲)90°。下面參照數(shù)學(xué)公式說明在同一幅度下僅使單相交流電流的相位提前(延遲)90°的方法。假設(shè)兩相交流電流在時(shí)間t = 0時(shí)具有峰值Vtff,則如下計(jì)算兩相交流電流在α軸上的投影Va Va = VopCos θ 0 = VopCOS ω 0t = VAC_FB (6)因此，兩相交流電流在α軸上的投影Va等于檢測(cè)到的單相交流電壓VAC_FB。類似地，如下計(jì)算在β軸上的投影V0 V0 = VopSin θ 0 = VopSin ω 0t (7)與兩相交流電流在α軸上的上述投影Va不同，在β軸上的投影V0是不可檢測(cè)到的。因此，通過對(duì)α軸上的投影Va進(jìn)行時(shí)間微分而如下得到投影V0 dVa/dt =-(1/co0)V。pSin ω 0t (8)因此，如下得到投影V0 V0 = -(l/o0)dVa/dt (9)然后，如下得到AC輸出的作為直流量的峰值Vw Vop= (Va2+V02)1/2 (10)將參照?qǐng)D12更具體地說明在同一幅度下僅使單相交流電流的相位提前(延遲)90°的方法。如圖12所示，單相交流電壓VAC_FB輸入到AC-DC轉(zhuǎn)換裝置72，并直接輸入到運(yùn)算器90作為Va (參照上式(6))。此外，單相交流電壓VAC_FB輸入到微分器87并進(jìn)行微分 (參照上式(8))。乘法器88將單相交流電壓VAC_FB的微分值乘以系數(shù)乘法器89通過將 AC角頻率命令Coc；乘以-1而得到的值，并將所得到的值輸入到運(yùn)算器90作為V0 (參照上式(9))。運(yùn)算器90提取通過分別對(duì)Va 進(jìn)行平方并將平方值彼此相加而得到的值的平方根。因此，計(jì)算出AC輸出的峰值I。然后，AC-DC轉(zhuǎn)換裝置72通過低通濾波器(LPF) 91輸出AC輸出的峰值Vqp。AC輸出的峰值Vtff輸入到上述自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)裝置71，并用于調(diào)節(jié)輸出電壓命令VAC_REF (輸出電壓反饋控制)。從自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)裝置71輸出的輸出電壓命令VAC_REF輸入到第一電壓命令生成裝置12，使得除法器92將輸出電壓命令VAC_REF除以與DC電源1成比例的電壓VDC_FB， 并輸出結(jié)果作為變壓比Mil。此外，極性確定器93輸出極性確定信號(hào)SIGN，該極性確定信號(hào)SIGN是表示輸出電壓命令VAC_REF的極性(正或負(fù))的邏輯符號(hào)。后續(xù)操作類似于根據(jù)上述第一實(shí)施方式的DC-AC電力轉(zhuǎn)換器100的控制塊7的操作。根據(jù)第二實(shí)施方式，如上所述，AC-DC電力轉(zhuǎn)換器101設(shè)置有輸出電壓命令輸出裝置11和自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)裝置71，該輸出電壓命令輸出裝置11生成輸出電壓命令VAC_REF，而該自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)裝置71基于AC輸出的峰值命令Vt/和單相交流電壓VAC_FB計(jì)算輸出電壓命令VAC_REF。因此，AC-DC電力轉(zhuǎn)換器101能夠基于AC輸出的峰值命令Vt/和單相交流電壓VAC_FB對(duì)輸出電壓命令VAC_REF執(zhí)行輸出電壓反饋控制，由此能夠提高輸出電壓精度。(第三實(shí)施方式)下面參照?qǐng)D13至圖15說明根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式的DC-AC電力轉(zhuǎn)換器102。 根據(jù)第三實(shí)施方式的DC-AC電力轉(zhuǎn)換器102執(zhí)行電流反饋控制，以提高輸出電流精度。在對(duì)DC電源1進(jìn)行充電的情況下，DC-AC電力轉(zhuǎn)換器102通常執(zhí)行恒流控制。在執(zhí)行恒流控制的情況下，DC-AC電力轉(zhuǎn)換器102通過執(zhí)行電流反饋控制而使電流保持在恒定水平。與上述第一和第二實(shí)施方式不同，如圖13所示，根據(jù)第三實(shí)施方式的DC-AC電力轉(zhuǎn)換器102設(shè)置有代替負(fù)載8的AC電源111。在AC電源111與濾波電容器5之間設(shè)置有電流檢測(cè)裝置112和AC電抗器113。如果AC電源111的阻抗較大，則可以不設(shè)置用于在 AC電源111的阻抗較小時(shí)穩(wěn)定電流控制的AC電抗器113。如圖14所示，控制塊114設(shè)置有輸出電流命令輸出裝置120和自動(dòng)電流調(diào)節(jié)裝置 121，而輸出電壓檢測(cè)裝置122連接至自動(dòng)電流調(diào)節(jié)裝置121。輸出電流命令輸出裝置120 是本發(fā)明中的“輸出電流命令生成裝置”的示例。自動(dòng)電流調(diào)節(jié)裝置121是本發(fā)明中的“電流調(diào)節(jié)裝置”的示例?？刂茐K114的其余結(jié)構(gòu)與根據(jù)上述第一實(shí)施方式的DC-AC電力轉(zhuǎn)換器100的控制塊7的其余結(jié)構(gòu)類似。如圖15所示，自動(dòng)電流調(diào)節(jié)裝置121包括q軸反饋控制部131、d軸反饋控制部 132、DC-AC轉(zhuǎn)換器133和AC-DC轉(zhuǎn)換器134。q軸反饋控制部131包括系數(shù)乘法器135、另一個(gè)系數(shù)乘法器136和PI控制器137， 系數(shù)乘法器135將值乘以作為系數(shù)的角頻率《J與濾波電容器5的電容之積，另一個(gè)系數(shù)乘法器136將值乘以作為系數(shù)的角頻率Coc；與AC電抗器113的電感之積。d軸反饋控制部132包括系數(shù)乘法器138、另一個(gè)系數(shù)乘法器139和PI控制器140，系數(shù)乘法器138將值乘以作為系數(shù)的角頻率《J與濾波電容器5的電容之積，另一個(gè)系數(shù)乘法器139將值乘以作為系數(shù)的角頻率Qc；與AC電抗器113的電感之積。DC-AC轉(zhuǎn)換器133包括兩個(gè)乘法器141和142。AC-DC轉(zhuǎn)換器1；34包括微分器143， 具有將值乘以-1的功能的系數(shù)乘法器144，五個(gè)乘法器145、146、147、148和149，以及兩個(gè) LPF 150和151。微分器143、系數(shù)乘法器144和乘法器145構(gòu)成移相器152。輸出電壓檢測(cè)裝置122包括具有將值乘以2 π的功能的系數(shù)乘法器161、幅度檢測(cè)器162和相位檢測(cè)器163。幅度檢測(cè)器162包括微分器164、乘法器166、具有將值乘以_1的功能的系數(shù)乘法器166、運(yùn)算器168和低通濾波器(LPF) 169。微分器164、乘法器165和系數(shù)乘法器166構(gòu)成移相器167。相位檢測(cè)器163包括兩個(gè)LPF 170和171以及兩個(gè)除法器172和173。下面參照數(shù)學(xué)公式說明用于電流反饋控制的電壓-電流等式。雖然當(dāng)對(duì)DC電源1進(jìn)行充電時(shí)，輸入到AC電抗器113的電流I1被視為電流反饋控制的目標(biāo)，如圖13所示，但電流I1具有脈沖形狀，并且在充電時(shí)在升壓模式下難以檢測(cè)。 因此，假設(shè)電流反饋控制的目標(biāo)為從AC電抗器113輸出的波形連續(xù)變化的12。還假設(shè)電流反饋控制中的操控變量為從濾波電容器5輸出的電壓V1。此外，從控制響應(yīng)性和穩(wěn)定性角度而言，難以直接控制交流量，因此DC-AC電力轉(zhuǎn)換器102通過將交流量變換為直流量而執(zhí)行電流反饋控制。更具體而言，DC-AC電力轉(zhuǎn)換器102引入了與AC電源111的頻率同步旋轉(zhuǎn)的d-q坐標(biāo)軸，并執(zhí)行用于在d-q坐標(biāo)軸上將交流量變換為直流量的d-q變換。DC-AC電力轉(zhuǎn)換器102獲得分別與電流I2及電壓V1在d軸和q軸上的投影相對(duì)應(yīng)的d軸分量和q軸分量，使得對(duì)于d軸分量和q軸分量來說以下電流-電壓等式(11)至(14)成立。假設(shè)AC 電源111的交流電壓的d軸分量固定為O且q軸分量表示稍后描述的交流電壓的峰值Vt/ 來確定d-q坐標(biāo)軸。I2q= Ilq+ 0CVld (11)
I2d=Ild-Q0CVltl (12)Vlq = -ω0 Ι2(1+ν0ρ (13)Vld = O0LI2q (14)在上面的等式中，、和I2d分別表示電流I2的q軸分量和d軸分量。Iu和Ild分別表示電流I1的q軸分量和d軸分量。Vltl和Vld分別表示電壓V1的q軸分量和d軸分量。 如上所述，Vop表示AC電源111的交流電壓的峰值。C表示濾波電容器5的電容，L表示AC 電抗器113的電感。下面參照?qǐng)D15具體說明電流反饋控制操作。根據(jù)第三實(shí)施方式，DC-AC電力轉(zhuǎn)換器102利用設(shè)置器(未示出)針對(duì)控制塊114 設(shè)置AC電源111的交流電壓的有效值V/、交流電壓的頻率f和DC電源1的充電電流。如圖15所示，在輸出電壓檢測(cè)裝置122中，系數(shù)乘法器161將AC輸出的頻率Fc；乘以2 π，計(jì)算AC角頻率命令ω;，并將其輸出至自動(dòng)電流調(diào)節(jié)裝置121。未示出的系數(shù)乘法器將交流電壓的幅度Vc；乘以，并計(jì)算交流電壓的峰值V</。與根據(jù)上述第二實(shí)施方式的DC-AC電力轉(zhuǎn)換器101的AC-DC轉(zhuǎn)換裝置72類似，幅度檢測(cè)器162將單相交流電壓VAC_FB變換為兩相交流電壓(仿射α-β變換)，并隨后將兩相交流電壓變換為兩相直流電壓(d-q變換)。 因此，AC電源111的電壓的q軸分量Vtff被計(jì)算出來并輸入到自動(dòng)電流調(diào)節(jié)裝置121。此外，幅度檢測(cè)器162將兩相交流電壓在α軸和β軸上的投影Va和V0分別輸入到相位檢測(cè)器163的LPF 171和170。除法器173和172將輸入到LPF 171和170的投影Va和V0分別除以V,結(jié)果，除法器173和172分別向自動(dòng)電流調(diào)節(jié)裝置121輸出相位 sin θ ^和C0s θ『因此，輸出電壓檢測(cè)裝置122計(jì)算AC角頻率命令ω JjC電源111的電壓的q軸分量VQP、以及相位sin θ Q和cos θ。。自動(dòng)電流調(diào)節(jié)裝置121的AC-DC轉(zhuǎn)換器134接收從AC電抗器113輸出并被電流檢測(cè)裝置122檢測(cè)到的電流IAC_FB，并且乘法器146將該電流IAC_FB乘以相位cos θ QO移相器152對(duì)電流IAC_FB的相位進(jìn)行移位，隨后乘法器147將其乘以相位sin θ QO將乘法器 146和147的輸出相力卩，并將結(jié)果輸入到LPF 150，該LPF 150進(jìn)而輸出該結(jié)果作為電流I2 的q軸分量12(1。此外，乘法器149將電流IAC_FB乘以相位sin θ。。移相器152對(duì)電流IAC_FB的相位進(jìn)行移位，隨后乘法器148將其乘以相位cos θ『從乘法器148的輸出減去乘法器149 的輸出，其結(jié)果輸入到LPF 151，該LPF 151進(jìn)而輸出電流I2的d軸分量I2d。該變換為旋轉(zhuǎn)變換，電流IAC_FB被變換為作為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)的d-q軸上的量。因此，AC-DC轉(zhuǎn)換器134計(jì)算電流I2的q軸分量I2tl和d軸分量I2d。在自動(dòng)電流調(diào)節(jié)裝置121中，輸出電流命令裝置120將電流命令I(lǐng)lt；和I1/分別輸入到q軸反饋控制部131和d軸反饋控制部132。在對(duì)DC電源1進(jìn)行充電的情況下，可以利用上述設(shè)置器(未示出)將電流命令I(lǐng)1/設(shè)置為0，并且可以將電流命令I(lǐng)lt；設(shè)置為與DC 電源1的充電電流成比例的值。決定該比例的比例常數(shù)等于交流電壓的有效值與直流電壓之比。換言之，可以通過將直流電壓VDC_FB除以交流電壓的有效值Vc；并將結(jié)果乘以充電電流來得到電流命令11(；。當(dāng)按這種方式獲得I1:和Ild*時(shí)，由這些電流命令11(；和I1/設(shè)置的交流電流流入雙向開關(guān)組4，雙向開關(guān)組4進(jìn)而將該電流變換為與DC電源1的充電電流相等的直流電流。
q軸反饋控制部131將系數(shù)乘法器135通過使操控變量V1的d軸分量V1/乘以 QtlC而得到的值與電流命令I(lǐng)u*相加，得到電流命令Ι2 *(參見上式(11))。該計(jì)算中使用的d軸分量Vld*是d軸反饋部132的輸出，并且除非確定了計(jì)算起始點(diǎn)的初始值，否則不能計(jì)算電流命令12(；?？梢酝ㄟ^假設(shè)操控變量V1等于初始狀態(tài)下DC電源111的電壓并同時(shí)假設(shè)V1/ = O來計(jì)算電流命令12(；。然后，電流命令I(lǐng)2/與電流I2tl之差被輸入到PI控制器 137。根據(jù)Kcq{l+l/(tcq· S)}計(jì)算電壓操控變量，其中Kcq表示控制比例增益，tcq表示積分時(shí)間常量。然后，將AC輸出的峰值Vtff與PI控制器137的輸出相加，并減去通過將電流命令I(lǐng)2/乘以COqL而得到的值(參見上式(13))。隨后，DC-AC轉(zhuǎn)換器133的乘法器141 將該結(jié)果乘以相位cose —d軸反饋控制部132從電流命令I(lǐng)1/減去系數(shù)乘法器138通過使操控變量V1的q 軸分量Ilt；乘以QciC而得到的值，以獲得電流命令12/(參見上式(13))。與q軸反饋控制部131的情形類似，可以通過假設(shè)操控變量V1等于初始狀態(tài)下DC電源111的電壓并同時(shí)假設(shè)Vlt； = V0；來計(jì)算電流命令12/。然后，電流命令I(lǐng)2/與電流I2d之差被輸入到PI控制器140。隨后將電流命令I(lǐng)2/乘以QciL而得到的值與PI控制器140的輸出相加(參照上式(14))，以獲得操控變量V1的d軸分量Vld*。隨后DC-AC轉(zhuǎn)換器133的乘法器142將操控變量V1的d軸分量V1/乘以相位sin θ 0Ο然后，通過從DC-AC轉(zhuǎn)換器133的乘法器141的輸出減去乘法器142的輸出來計(jì)算輸出電壓命令VAC_REF，并將輸出電壓命令VAC_REF輸入到第一電壓命令生成裝置12。因此，自動(dòng)電流調(diào)節(jié)裝置121將電流檢測(cè)裝置112檢測(cè)到的電流IAC_FB(I2(1，I2d)用于輸出電壓命令VAC_REF的反饋控制。第三實(shí)施方式的其余操作與上述第一實(shí)施方式類似。根據(jù)第三實(shí)施方式，如上所述，AC-DC電力轉(zhuǎn)換器102設(shè)置有輸出電流命令輸出裝置120和自動(dòng)電流調(diào)節(jié)裝置121，該輸出電流命令輸出裝置120根據(jù)直流電壓得到輸出電壓命令VAC_REF，而該自動(dòng)電流調(diào)節(jié)裝置121基于電流命令I(lǐng)1:和電流IAC_FB以及單相交流電壓VAC_FB來計(jì)算輸出電壓命令VAC_REF。因此，DC-AC電力轉(zhuǎn)換器102能夠基于電流命令I(lǐng)1:和Ild*、電流IAC_FB以及單相交流電壓VAC_FB來對(duì)輸出電壓命令VAC_REF執(zhí)行電流反饋控制，由此能夠提高輸出電流精度。(第四實(shí)施方式)下面參照?qǐng)D16和圖17說明根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方式的DC-AC電力轉(zhuǎn)換器103。 根據(jù)第四實(shí)施方式，DC-AC電力轉(zhuǎn)換器103被形成為能夠?qū)Ψ烹姾统潆娺M(jìn)行切換。如圖16所示，根據(jù)第四實(shí)施方式的DC-AC電力轉(zhuǎn)換器103設(shè)置有充電端子181和放電端子182。DC-AC電力轉(zhuǎn)換器103被形成為使得AC電源183連接至充電端子181，AC 負(fù)載184連接至放電端子182。AC電抗器113的一端連接至充電端子181的第一端。DC-AC 電力轉(zhuǎn)換器103還設(shè)置有主電路選擇器186，該主電路選擇器186連接有AC電抗器113的另一端、充電端子181的第二端、放電端子182以及與雙向開關(guān)組4的輸出相對(duì)應(yīng)的R和S 端子。控制塊185輸出充電/放電切換信號(hào)CHANGE，該充電/放電切換信號(hào)CHANGE進(jìn)而輸入到主電路選擇器186。主電路選擇器186例如由諸如通過外部電信號(hào)進(jìn)行切換的電磁接觸器之類的兩個(gè)開關(guān)構(gòu)成，每個(gè)開關(guān)具有至少兩個(gè)主觸點(diǎn)。第一電磁接觸器的第一主觸點(diǎn)的第一端和第二端分別連接至R端子和充電端子181的第一端，而第一電磁接觸器的第二主觸點(diǎn)的第一端和第二端分別連接至S端子和充電端子181的第二端。第二電磁接觸器的
18第一主觸點(diǎn)的第一端和第二端分別連接至R端子和放電端子182的第一端，而第二電磁接觸器的第二主觸點(diǎn)的第一端和第二端分別連接至S端子和放電端子182的第二端?？梢园瓷鲜龇绞綐?gòu)造主電路選擇器186。與第三實(shí)施方式的情形類似，如果AC電源111的阻抗較大，則可以不設(shè)置用于當(dāng)AC電源111的阻抗較小時(shí)穩(wěn)定電流控制的AC電抗器113。如圖17所示，控制塊185設(shè)置有控制切換裝置187，該控制切換裝置187將連接至第一電壓命令生成裝置12。與上述第二實(shí)施方式相同的輸出電壓命令輸出裝置11和自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)裝置71連接至控制切換裝置187。此外，與上述第三實(shí)施方式相同的輸出電流命令輸出裝置120、自動(dòng)電流調(diào)節(jié)裝置121和輸出電壓檢測(cè)裝置122連接至控制切換裝置 187。此外，控制切換裝置187被形成為使得其中輸入充電/放電切換信號(hào)CHANGE。術(shù)語 “充電”表示從AC電源183至DC電源1，而術(shù)語“放電”表示從DC電源1至AC負(fù)載184。充電和放電不同時(shí)執(zhí)行，而是僅執(zhí)行其中的任意一個(gè)?？刂魄袚Q裝置187是本發(fā)明中的“命令切換裝置”的示例。下面參照?qǐng)D17說明對(duì)充電和放電進(jìn)行切換的操作。用戶利用諸如選擇器開關(guān)之類的操作器具(未示出)選擇是執(zhí)行放電還是執(zhí)行充電。該操作器具連接至諸如DI電路的輸入電路(未示出)，操作信號(hào)輸入到控制塊185，控制塊185進(jìn)而利用該操作信號(hào)生成充電/放電切換信號(hào)CHANGE。例如，充電/放電切換信號(hào)CHANGE是指示在OFF狀態(tài)下充電且指示在ON狀態(tài)下放電的on/off信號(hào)。當(dāng)充電/放電切換信號(hào)CHANGE指示放電時(shí)，主電路選擇器186通過閉合/斷開它的兩個(gè)開關(guān)來選擇放電端子182，而控制切換裝置187選擇自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)裝置71，使得自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)裝置71的輸出輸入到第一電壓命令生成裝置12。因此，DC-AC電力轉(zhuǎn)換器103基于根據(jù)上述第二實(shí)施方式的輸出電壓反饋控制而執(zhí)行放電。另一方面，當(dāng)充電/放電切換信號(hào)CHANGE指示充電時(shí)，主電路選擇器186通過閉合/斷開它的兩個(gè)開關(guān)來選擇充電端子181，而控制切換裝置187選擇自動(dòng)電流調(diào)節(jié)裝置121，使得自動(dòng)電流調(diào)節(jié)裝置121的輸出被輸入到第一電壓命令生成裝置12。因此，DC-AC電力轉(zhuǎn)換器103基于根據(jù)上述第三實(shí)施方式的電流反饋控制根據(jù)充電電流執(zhí)行充電。根據(jù)第四實(shí)施方式，如上所述，DC-AC電力轉(zhuǎn)換器103設(shè)置有主電路選擇器186和控制切換裝置187，主電路選擇器186基于充電/放電切換信號(hào)CHANGE選擇連接至放電端子182的AC負(fù)載184或選擇連接至充電端子181的AC電源183，控制切換裝置187通過切換分別來自于自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)裝置71和自動(dòng)電流調(diào)節(jié)裝置12的輸出而獲得電壓命令。因此， 在通過使DC電源1的直流電壓降低或提升到規(guī)定水平來執(zhí)行放電并驅(qū)動(dòng)AC負(fù)載184的情況下，DC-AC電力轉(zhuǎn)換器103能夠通過利用控制切換裝置187將電壓命令切換到來自自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)裝置71的輸出來獲得該電壓命令而提高輸出電壓精度。另一方面，在優(yōu)選地以恒定電流對(duì)DC電源1進(jìn)行充電的充電操作中，DC-AC電力轉(zhuǎn)換器103能夠通過利用控制切換裝置187將電壓命令切換到來自自動(dòng)電流調(diào)節(jié)裝置121的輸出來獲得該電壓命令而容易地利用恒定電流執(zhí)行從AC電源183對(duì)DC電源1的充電。因此，DC-AC電力轉(zhuǎn)換器103能夠利用主電路選擇器186和控制切換裝置187對(duì)DC電源1的放電和充電容易地進(jìn)行切換。雖然已經(jīng)詳細(xì)地說明和例示了本發(fā)明，但能夠清楚理解的是，本發(fā)明僅用于例示和舉例的目的，而不是用于進(jìn)行限制，本發(fā)明的精神和范圍僅由所附權(quán)利要求的術(shù)語限定。例如，雖然在上述第一至第四實(shí)施方式的每一個(gè)中，根據(jù)本發(fā)明的降壓和升壓控制信號(hào)包括PWM信號(hào)，但本發(fā)明不限于此。根據(jù)本發(fā)明的降壓和升壓控制信號(hào)可以另選地包括除了 PWM信號(hào)以外的信號(hào)。雖然在上述第一至第四實(shí)施方式的每一個(gè)中設(shè)置了六個(gè)雙向開關(guān)，但本發(fā)明不限于此。根據(jù)本發(fā)明，另選地可以設(shè)置不超過五個(gè)雙向開關(guān)或者至少七個(gè)雙向開關(guān)。雖然在上述第一至第四實(shí)施方式的每一個(gè)中雙向開關(guān)具有反向阻斷型IGBT，但本發(fā)明不限于此。根據(jù)本發(fā)明，雙向開關(guān)可以另選地具有通過將IGBT和二極管彼此串聯(lián)而得到的元件。雖然在上述第一至第四實(shí)施方式的每一個(gè)中，用于對(duì)降壓操作和升壓操作進(jìn)行控制的PWM信號(hào)是通過三角波比較而生成的，但本發(fā)明不限于此。根據(jù)本發(fā)明，例如可以另選地利用定時(shí)器計(jì)數(shù)器生成用于對(duì)降壓操作和升壓操作進(jìn)行控制的PWM信號(hào)。雖然在上述第一實(shí)施方式中，DC-AC電力轉(zhuǎn)換器100根本沒有對(duì)電壓進(jìn)行檢測(cè)，但本發(fā)明不限于此。DC-AC電力轉(zhuǎn)換器100可以另選地設(shè)置有第二實(shí)施方式中所示的第二電壓檢測(cè)裝置62，用于檢測(cè)DC電源1的電壓，并利用檢測(cè)到的直流電壓VDC_FB來代替由設(shè)置器設(shè)置的蓄電池的額定電壓。雖然在上述第一至第四實(shí)施方式的每一個(gè)中，將選擇電壓控制的情形視為放電并且將選擇電流控制的情形視為充電，但本發(fā)明不限于此。AC負(fù)載111本身包括可簡單地提供有通常的恒定電壓AC負(fù)載以及要求進(jìn)行電流控制的AC負(fù)載，如同執(zhí)行電機(jī)的力矩控制的情形。例如作為能夠向這二者供電的裝置，可以省略充電端子和主電路選擇器。
權(quán)利要求
1.一種DC-AC電力轉(zhuǎn)換器，該DC-AC電力轉(zhuǎn)換器包括用于執(zhí)行DC-AC電力轉(zhuǎn)換的電力轉(zhuǎn)換部，其包括DC電源、多個(gè)雙向開關(guān)和設(shè)置在所述 DC電源與所述雙向開關(guān)之間的DC電抗器；交流電壓命令輸出裝置，其輸出交流電壓命令；降壓控制信號(hào)生成裝置，其基于所述交流電壓命令和所述DC電源的直流電壓生成降壓控制信號(hào)；升壓控制信號(hào)生成裝置，其基于所述交流電壓命令和所述DC電源的所述直流電壓生成升壓控制信號(hào)；以及切換分配裝置，其在所述交流電壓命令的一個(gè)周期內(nèi)，基于針對(duì)所述交流電壓命令的極性確定信號(hào)分配并輸出所述降壓控制信號(hào)和所述升壓控制信號(hào)，分別作為針對(duì)相應(yīng)的規(guī)定雙向開關(guān)的開關(guān)控制信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的DC-AC電力轉(zhuǎn)換器，其中在所述交流電壓命令的一個(gè)周期內(nèi)始終生成并輸出所述降壓控制信號(hào)和所述升壓控制信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的DC-AC電力轉(zhuǎn)換器，其被形成為在所述交流電壓命令的一個(gè)周期內(nèi)的DC-AC電力轉(zhuǎn)換中，基于與所述降壓控制信號(hào)和所述升壓控制信號(hào)相對(duì)應(yīng)地從所述切換分配裝置輸出的針對(duì)所述雙向開關(guān)的所述開關(guān)控制信號(hào)，選擇性地執(zhí)行正降壓模式、正升壓模式、負(fù)降壓模式和負(fù)升壓模式。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的DC-AC電力轉(zhuǎn)換器，其被形成為在各個(gè)所述降壓模式中，將所述降壓控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為高電平或低電平并將所述升壓控制信號(hào)設(shè)定為恒定電平，以及在各個(gè)所述升壓模式中，將所述升壓控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為高電平或低電平并將所述降壓控制信號(hào)設(shè)定為恒定電平。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的DC-AC電力轉(zhuǎn)換器，其中所述降壓控制信號(hào)生成裝置和所述升壓控制信號(hào)生成裝置包括公共的第一電壓命令生成裝置，該公共的第一電壓命令生成裝置計(jì)算作為所述交流電壓命令的值與所述DC電源的所述直流電壓之比的變壓比，并生成針對(duì)所述交流電壓命令的所述極性確定信號(hào)，所述降壓控制信號(hào)生成裝置包括降壓PWM控制信號(hào)生成裝置，該降壓PWM控制信號(hào)生成裝置根據(jù)所述變壓比生成降壓PWM控制信號(hào)，所述升壓控制信號(hào)生成裝置包括第二電壓命令生成裝置，其基于所述變壓比計(jì)算升壓切換比；以及升壓PWM控制信號(hào)生成裝置，其根據(jù)所述升壓切換比生成升壓PWM控制信號(hào)，并且所述切換分配裝置被形成為，在所述交流電壓命令的一個(gè)周期內(nèi)，基于針對(duì)所述交流電壓命令的所述極性確定信號(hào)，分配并輸出所述降壓PWM控制信號(hào)和所述升壓PWM控制信號(hào)，分別作為針對(duì)所述相應(yīng)的規(guī)定雙向開關(guān)的所述開關(guān)控制信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的DC-AC電力轉(zhuǎn)換器，其中所述第二電壓命令生成裝置被形成為，如果所述變壓比小于1，則將所述升壓切換比設(shè)定為0，而如果所述變壓比至少為1，則根據(jù)1-1/(變壓比)計(jì)算所述升壓切換比。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的DC-AC電力轉(zhuǎn)換器，其中所述切換分配裝置被形成為，在所述交流電壓的一個(gè)周期內(nèi)，基于針對(duì)所述交流電壓命令的所述極性確定信號(hào)分配并輸出所述降壓PWM控制信號(hào)作為針對(duì)所述相應(yīng)的規(guī)定雙向開關(guān)的所述開關(guān)控制信號(hào)，并且與針對(duì)所述交流電壓命令的所述極性確定信號(hào)無關(guān)地分配并輸出所述升壓PWM控制信號(hào)作為針對(duì)所述相應(yīng)的規(guī)定雙向開關(guān)的所述開關(guān)控制信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的DC-AC電力轉(zhuǎn)換器，其中所述切換分配裝置被形成為，在針對(duì)所述交流電壓命令的所述極性確定信號(hào)分別為正和為負(fù)的情況下，對(duì)向所述雙向開關(guān)分配所述升壓PWM控制信號(hào)進(jìn)行切換。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的DC-AC電力轉(zhuǎn)換器，其中所述降壓PWM控制信號(hào)生成裝置被形成為通過將所述變壓比與第一三角波進(jìn)行比較而生成所述降壓PWM控制信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的DC-AC電力轉(zhuǎn)換器，該DC-AC電力轉(zhuǎn)換器被形成為使得所述第一三角波的絕對(duì)值的最大值小于所述變壓比的絕對(duì)值的最大值。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的DC-AC電力轉(zhuǎn)換器，其中所述升壓PWM控制信號(hào)生成裝置被形成為通過將所述升壓切換比與第二三角波進(jìn)行比較而生成所述升壓PWM控制信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的DC-AC電力轉(zhuǎn)換器，該DC-AC電力轉(zhuǎn)換器被形成為使得所述第二三角波的絕對(duì)值的最大值大于所述升壓切換比的絕對(duì)值的最大值。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的DC-AC電力轉(zhuǎn)換器，其中所述多個(gè)雙向開關(guān)包括連接至所述DC電抗器的雙向開關(guān)、連接至所述DC電源的正極的雙向開關(guān)和連接至所述DC電源的負(fù)極的雙向開關(guān)，并且所述切換分配裝置被形成為，在所述交流電壓命令的一個(gè)周期內(nèi)，基于針對(duì)所述交流電壓命令的所述極性確定信號(hào)，分配并輸出所述升壓控制信號(hào)作為針對(duì)連接至所述DC電抗器的所述雙向開關(guān)的開關(guān)控制信號(hào)，以及分配并輸出所述降壓控制信號(hào)作為分別連接至所述DC電源的正極和負(fù)極的所述雙向開關(guān)的開關(guān)控制信號(hào)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的DC-AC電力轉(zhuǎn)換器，其中所述交流電壓命令輸出裝置包括輸出電壓命令生成裝置，其生成輸出電壓命令；以及電壓調(diào)節(jié)裝置，其基于所述電壓命令和檢測(cè)到的輸出電壓的值計(jì)算所述交流電壓命令。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的DC-AC電力轉(zhuǎn)換器，其中所述交流電壓命令輸出裝置進(jìn)一步包括連接至所述電壓調(diào)節(jié)裝置的AC-DC轉(zhuǎn)換裝置，并且所述電壓調(diào)節(jié)裝置被形成為，通過基于所述輸出電壓命令的峰值和所檢測(cè)到的由所述 AC-DC轉(zhuǎn)換裝置計(jì)算出的所述輸出電壓的值來計(jì)算所述交流電壓命令，而執(zhí)行反饋控制。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的DC-AC電力轉(zhuǎn)換器，該DC-AC電力轉(zhuǎn)換器被形成為使得負(fù)載連接至所述電力轉(zhuǎn)換部，而當(dāng)從所述DC電源對(duì)所述負(fù)載放電時(shí)，所述電壓調(diào)節(jié)裝置基于所述電壓命令和所檢測(cè)到的所述輸出電壓的值計(jì)算所述交流電壓命令。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的DC-AC電力轉(zhuǎn)換器，其中所述交流電壓命令輸出裝置包括輸出電流命令生成裝置，其生成輸出電流命令；以及電流調(diào)節(jié)裝置，其基于所述輸出電流命令、檢測(cè)到的輸出電流的值和檢測(cè)到的輸出電壓的值計(jì)算所述交流電壓命令。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的DC-AC電力轉(zhuǎn)換器，其中所述交流電壓命令生成裝置進(jìn)一步包括連接至所述電流調(diào)節(jié)裝置的輸出電壓檢測(cè)裝置，并且所述電流調(diào)節(jié)裝置被形成為，基于所述輸出電流命令、所檢測(cè)到的所述輸出電流的值和所檢測(cè)到的由所述輸出電壓檢測(cè)裝置檢測(cè)到的所述輸出電壓的值計(jì)算所述交流電壓命令。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的DC-AC電力轉(zhuǎn)換器，該DC-AC電力轉(zhuǎn)換器被形成為使得AC 電源連接至所述電力轉(zhuǎn)換部，而當(dāng)利用所述AC電源對(duì)所述DC電源進(jìn)行充電時(shí)，所述電流調(diào)節(jié)裝置基于所述輸出電流命令、所檢測(cè)到的所述輸出電流的值和所檢測(cè)到的所述輸出電壓的值計(jì)算所述交流電壓命令。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的DC-AC電力轉(zhuǎn)換器，其中所述交流電壓命令輸出裝置包括輸出電壓命令生成裝置，其生成輸出電壓命令，電壓調(diào)節(jié)裝置，其基于所述電壓命令和檢測(cè)到的輸出電壓的值計(jì)算第一交流電壓命令，輸出電流命令生成裝置，其生成輸出電流命令，電流調(diào)節(jié)裝置，其基于所述輸出電流命令、檢測(cè)到的輸出電流的值和檢測(cè)到的輸出電壓的值計(jì)算第二交流電壓命令，以及命令切換裝置，其通過基于切換信號(hào)切換所述第一交流電壓命令和所述第二交流電壓命令而獲得所述交流電壓命令。
全文摘要
本發(fā)明提供一種DC-AC電力轉(zhuǎn)換器。該DC-AC電力轉(zhuǎn)換器包括切換分配裝置，該切換分配裝置在交流電壓命令的一個(gè)周期內(nèi)，基于針對(duì)交流電壓命令的極性確定信號(hào)分配并輸出降壓控制信號(hào)和升壓控制信號(hào)，分別作為針對(duì)相應(yīng)的規(guī)定雙向開關(guān)的開關(guān)控制信號(hào)。
文檔編號(hào)H02M7/537GK102299652SQ201110111569
公開日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2011年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月22日
發(fā)明者川地智洋, 樋口剛, 豬原祐太郎, 石井佐田夫 申請(qǐng)人:株式會(huì)社安川電機(jī)