電力變換裝置的制造方法
【專利摘要】由磁耦合的3個以上的繞組構(gòu)成變壓器，對一個繞組(6a)連接對交流電源(1)的交流電力進行變換的AC/DC轉(zhuǎn)換器(2)、電容器(3)、開關(guān)電路(4)，對剩余的繞組中的至少一個繞組連接直流電源的電力變換用的開關(guān)電路(8)或者(30)，檢測電容器(3)或者交流電源(1)的電壓，根據(jù)該檢測值，通過動作狀態(tài)判定電路(101)判定各開關(guān)電路(4)、(8)、(30)的動作狀態(tài)，根據(jù)該判定結(jié)果，通過輸出切換電路(103)在與交流電源(1)、直流電源(11)、(34)之間切換電源。
【專利說明】
電力變換裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及能夠?qū)⑤斎腚娏M行電力分配控制成多輸出并且根據(jù)負載的狀態(tài)切換電力供給源的電力變換裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在以往的電力變換裝置中，有在變壓器中使用復合繞組而得到多輸出的電源結(jié)構(gòu)的電力變換裝置(參照例如下述專利文獻I)。即，該現(xiàn)有技術(shù)的電力變換裝置的目的在于在使用具有相互進行了磁耦合的復合繞組的變壓器來利用來自交流電源的電力對兩個直流電源進行充電時對某個直流電源設(shè)置優(yōu)先級來進行充電，另外，在沒有交流電源時，將一個直流電源作為供給源，通過雙向開關(guān)對另一個直流電源進行充電。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0004]專利文獻I:日本專利第4263736號公報
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]但是，在上述專利文獻I記載的裝置中，由于使用與開關(guān)元件反并聯(lián)連接的二極管來構(gòu)成用于控制充電的雙向型開關(guān)電路，所以即使想要利用雙向型開關(guān)電路通過PWM控制向直流電源的受電量，由于通過橋式連接的二極管進行整流，所以也無法控制向直流電源的充電量，其結(jié)果，存在無法對交流輸入電力進行分配控制這樣的課題。
[0006]另外，記述為具備檢測有沒有供給交流輸入電壓的檢測部，在根據(jù)檢測部的檢測結(jié)果判斷為未供給交流輸入電壓的情況下，從直流電源供給電力，但根據(jù)交流輸入側(cè)的功率容量，存在雖然存在交流輸入電壓但無法向負載進行電力供給的狀態(tài)。
[0007]本發(fā)明是為了消除上述問題而完成的，其目的在于提供一種在對磁耦合的多個繞組連接多個電源的情況下，通過切換電力供給源，能夠連續(xù)地供給電力的電力變換裝置。
[0008]本發(fā)明涉及一種電力變換裝置，
[0009]由相互磁耦合的3個以上的繞組構(gòu)成變壓器，
[0010]針對所述繞組中的一個繞組，依次連接對交流電源的交流電力進行直流化的AC/DC轉(zhuǎn)換器、對所述AC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓進行平滑化的電容器以及對通過所述電容器進行平滑化之后的直流電壓進行交流化的開關(guān)電路，
[0011]對所述繞組中的剩余繞組中的至少一個繞組連接直流電源的電力變換用的開關(guān)電路，
[0012]所述電力變換裝置具備:
[0013]電壓檢測部，檢測所述電容器的電壓；
[0014]動作狀態(tài)判定電路，根據(jù)所述電壓檢測部的檢測值，判定各個所述開關(guān)電路的動作狀態(tài)；以及，
[0015]電源切換部，根據(jù)所述動作狀態(tài)判定電路的判定結(jié)果，在所述交流電源與所述直流電源之間進行電源切換。
[0016]另外，本發(fā)明涉及一種電力變換裝置，
[0017]由相互磁耦合的3個以上的繞組構(gòu)成變壓器，
[0018]針對所述繞組中的一個繞組，依次連接對交流電源的交流電力進行直流化的AC/DC轉(zhuǎn)換器、對所述AC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓進行平滑化的電容器以及對通過所述電容器進行平滑化之后的直流電壓進行交流化的開關(guān)電路，
[0019]對所述繞組中的剩余繞組中的至少一個繞組連接直流電源的電力變換用的開關(guān)電路，
[0020]所述電力變換裝置具備:
[0021]電壓檢測部，檢測所述交流電源的電壓；
[0022]動作狀態(tài)判定電路，根據(jù)所述電壓檢測部的檢測值，判定各個所述開關(guān)電路的動作狀態(tài)；以及
[0023]電源切換部，根據(jù)所述動作狀態(tài)判定電路的判定結(jié)果，在所述交流電源與所述直流電源之間進行電源切換。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的電力變換裝置，通過探測電源相對于負載電力的電力不足而切換成有供給能力的電源，能夠向負載連續(xù)地進行電力供給。
【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明的實施方式I的電力變換裝置的電路結(jié)構(gòu)圖。
[0026]圖2是本發(fā)明的實施方式I的電力變換裝置的電路結(jié)構(gòu)圖。
[0027]圖3是本發(fā)明的實施方式I的電力變換裝置的動作狀態(tài)1-A中的功率流的說明圖。
[0028]圖4是本發(fā)明的實施方式I的電力變換裝置的動作狀態(tài)1-A中的功率流的說明圖。
[0029]圖5是本發(fā)明的實施方式I的電力變換裝置的動作狀態(tài)1-B中的功率流的說明圖。
[0030]圖6是本發(fā)明的實施方式I的電力變換裝置的動作狀態(tài)1-B中的功率流的說明圖。
[0031]圖7是本發(fā)明的實施方式I的電力變換裝置的動作狀態(tài)1-C中的功率流的說明圖。
[0032]圖8是本發(fā)明的實施方式I的電力變換裝置的動作狀態(tài)1-C中的功率流的說明圖。
[0033]圖9是本發(fā)明的實施方式I的電力變換裝置的動作狀態(tài)1-D中的功率流的說明圖。
[0034]圖10是本發(fā)明的實施方式I的電力變換裝置的動作狀態(tài)1-D中的功率流的說明圖。
[0035]圖11是本發(fā)明的實施方式I的動作狀態(tài)切換控制的流程圖的說明圖。
[0036]圖12是示出本發(fā)明的實施方式I的電力變換裝置的控制部的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0037]圖13是示出圖12所示的控制部的結(jié)構(gòu)的詳細情況的框圖。
[0038]圖14是示出圖12所示的控制部的結(jié)構(gòu)的詳細情況的框圖。
[0039]圖15是本發(fā)明的實施方式2的電力變換裝置的電路結(jié)構(gòu)圖。
[0040]圖16是本發(fā)明的實施方式2的電力變換裝置的電路結(jié)構(gòu)圖。
[0041]圖17是本發(fā)明的實施方式2的電力變換裝置的動作狀態(tài)2-A中的功率流的說明圖。
[0042]圖18是本發(fā)明的實施方式2的電力變換裝置的動作狀態(tài)2-A中的功率流的說明圖。
[0043]圖19是本發(fā)明的實施方式2的電力變換裝置的動作狀態(tài)2-B中的功率流的說明圖。
[0044]圖20是本發(fā)明的實施方式2的電力變換裝置的動作狀態(tài)2-B中的功率流的說明圖。
[0045]圖21是本發(fā)明的實施方式2的電力變換裝置的動作狀態(tài)2-C中的功率流的說明圖。
[0046]圖22是本發(fā)明的實施方式2的電力變換裝置的動作狀態(tài)2-C中的功率流的說明圖。
[0047]圖23是本發(fā)明的實施方式2的電力變換裝置的動作狀態(tài)2-D中的功率流的說明圖。
[0048]圖24是本發(fā)明的實施方式2的電力變換裝置的動作狀態(tài)2-D中的功率流的說明圖。
[0049]圖25是本發(fā)明的實施方式2的動作狀態(tài)切換控制的流程圖的說明圖。
[0050]圖26是示出本發(fā)明的實施方式2的電力變換裝置的控制部的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0051]圖27是示出圖26所示的控制部的結(jié)構(gòu)的詳細情況的框圖。
[0052]圖28是示出圖26所示的控制部的結(jié)構(gòu)的詳細情況的框圖。
[0053]圖29是本發(fā)明的實施方式3的電力變換裝置的電路結(jié)構(gòu)圖。
[0054]圖30是本發(fā)明的實施方式3的電力變換裝置的電路結(jié)構(gòu)圖。
[0055]圖31是本發(fā)明的實施方式4的電力變換裝置的電路結(jié)構(gòu)圖。
[0056]圖32是本發(fā)明的實施方式4的電力變換裝置的電路結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0057]實施方式1.
[0058]圖1以及圖2是本發(fā)明的實施方式I的電力變換裝置的電路結(jié)構(gòu)圖。
[0059]本實施方式I的電力變換裝置是在以例如電動車輛的充電器為中心的電源系統(tǒng)中應(yīng)用的裝置。交流電源I是商用交流電源、自備發(fā)電機等，第I直流電源11是車輛行駛用的高壓電池，第2直流電源34是作為車輛電氣安裝件的電源的鉛電池等電池，逆變器17被用作能夠在車內(nèi)使用的交流100V電源。
[0060]交流電源I經(jīng)由電壓電流檢測部51而與AC/DC轉(zhuǎn)換器2連接。將交流電壓Vacin通過AC/DC轉(zhuǎn)換器2變換為直流，作為直流電壓VLl蓄積到平滑用途的電容器3，通過第I開關(guān)電路4將該直流電壓VLl變換為交流電壓Vtrl。第I開關(guān)電路4構(gòu)成為將4個開關(guān)元件4a?4c!按橋式連接而成的逆變器，控制來自交流電源I的輸入電力的受電量。
[0061]對第I開關(guān)電路4的第I交流端連接升壓線圈5的第I端，對升壓線圈5的第2端連接成為復合繞組變壓器(以下稱為變壓器)6的一次側(cè)的第I繞組6a的第I端。第I繞組6a的第2端與第I開關(guān)電路4的第2交流端連接。
[0062]成為變壓器6的二次側(cè)的第2繞組6b的第I端與升壓線圈7的第I端連接。升壓線圈7的第2端與第2開關(guān)電路8的第I交流端和具備2個開關(guān)元件9a、9b的開關(guān)9連接。第2繞組6b的第2端與第2開關(guān)電路8的第2交流端連接。第2開關(guān)電路8是將4個開關(guān)元件8a?Sd按橋式連接而構(gòu)成的。另外，在對第I直流電源11進行充電時，通過使開關(guān)9斷開而使開關(guān)元件8a?Sd進行動作，從而使第2開關(guān)電路8作為全橋式的升壓斬波器發(fā)揮功能。另外，在對第I直流電源11進行放電時，通過使開關(guān)9接通而使開關(guān)元件8a?Sd進行動作，使第2開關(guān)電路8作為半橋式的逆變器發(fā)揮功能。
[0063]開關(guān)9的輸出與串聯(lián)連接的2個電容器1a、1b的連接點連接。第2開關(guān)電路8的直流正端子與電容器1a的另一端共同連接，經(jīng)由電壓電流檢測部53而與第I直流電源11的正端連接。第2開關(guān)電路8的直流負端子與電容器1b的另一端共同連接，經(jīng)由電壓電流檢測部53而與第I直流電源11的負端連接。此外，在這里，2個電容器10a、10b被構(gòu)成為電容相同。
[0064]成為變壓器6的三次側(cè)的第3繞組6c的第I端與升壓線圈12的第I端連接。升壓線圈12的第2端與第3開關(guān)電路13的第I交流端連接。第3繞組6c的第2端與第3開關(guān)電路13的第2交流端連接。第3開關(guān)電路13是對將整流元件13a和開關(guān)元件13b串聯(lián)連接而成的支路以及將整流元件13c和開關(guān)元件13d串聯(lián)連接而成的支路進行并聯(lián)連接而構(gòu)成的。另外，第3開關(guān)電路13通常作為整流電路發(fā)揮功能，并且當在后述平滑用途的電容器15中產(chǎn)生的直流電壓VL2比規(guī)定值低的情況下，作為升壓斬波器發(fā)揮功能。
[0065]通過第3開關(guān)電路13，對在變壓器6的第3繞組6c中產(chǎn)生的交流電壓Vtr3進行直流變換。通過平滑線圈14和電容器15對由第3開關(guān)電路13進行直流變換后的電壓進行平滑化，經(jīng)由電壓電流檢測部54蓄積到電容器16而成為直流電壓VL2。電容器16的兩端子與由4個開關(guān)元件17a?17d構(gòu)成的逆變器17的直流輸入端連接。逆變器17的交流輸出端與平滑線圈18a、18b、平滑電容器19、共模扼流線圈20、電壓電流檢測部55以及負載設(shè)備連接端21依次連接。在負載設(shè)備連接端21中，生成作為與其連接的未圖示的各種設(shè)備(以下稱為交流負載)的供給電源的交流電壓Vacout。
[0066]成為變壓器6的四次側(cè)的第4繞組6dl、6d2構(gòu)成為中心抽頭型。對第4繞組6dl、6d2的兩端分別連接構(gòu)成第4開關(guān)電路30的2個開關(guān)元件30a、30b的第I端。對成為第4繞組6dl、6d2的中心抽頭的連接點連接開關(guān)元件33，并且連接由2個開關(guān)元件35a、35b構(gòu)成的開關(guān)35。
[0067]開關(guān)元件33的輸出側(cè)與回流二極管36和平滑線圈31的連接點連接。將平滑線圈31的輸出、開關(guān)35的輸出和平滑電容器32的第I端共同連接，并經(jīng)由電壓電流檢測部56而與第2直流電源34的正端連接。將開關(guān)元件30a、30b各自的第2端相互連接，并與回流二極管36的陽極端、平滑電容器32的第2端以及第2直流電源34的負端連接。第4開關(guān)電路30包括2個開關(guān)元件30a和30b、開關(guān)元件33、回流二極管36以及平滑線圈31。另外，在對第2直流電源34進行充電時，通過開關(guān)元件33、回流二極管36以及平滑線圈31的結(jié)構(gòu)，使第4開關(guān)電路30作為降壓斬波器發(fā)揮功能。另外，在對第2直流電源34進行放電時，通過使開關(guān)35接通，從而使開關(guān)元件33、回流二極管36以及平滑線圈31被旁路，通過2個開關(guān)元件30a、30b的動作，使第4開關(guān)電路30作為逆變器發(fā)揮功能。
[0068]此外，構(gòu)成第I?第4開關(guān)電路4、8、13、30的各開關(guān)元件、構(gòu)成逆變器17的各開關(guān)元件不限于IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣棚.雙極型晶體管)，也可以是M0SFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，金屬氧化物半導體場效應(yīng)晶體管)等。
[0069]另外，控制部100起到控制第I?第4開關(guān)電路4、8、13、30、逆變器17的動作的作用。
[0070]接下來，說明上述結(jié)構(gòu)的電力變換裝置中的電力分配的概要。
[0071]首先，說明連接有交流電源I而將該交流電源I作為電力供給源的情況。通過AC/DC轉(zhuǎn)換器2將交流電源I的電壓Vacin變換為直流電壓VLl，將該直流電壓VLl變換為通過變壓器6而被絕緣的二次側(cè)直流電壓Vbat I來對第I直流電源11進行充電。另外，直流電壓VLI被變換為通過變壓器6而被絕緣的三次側(cè)的直流電壓VL2，通過逆變器17，生成針對與負載設(shè)備連接端21連接的交流負載的交流電壓Vacout。進而，直流電壓VLl被變換為通過變壓器6而被絕緣的四次側(cè)的直流電壓Vbat2來對第2直流電源34進行充電。
[0072]接下來，說明由于未連接交流電源I，所以將第I直流電源11作為電力供給源的情況。在將第I直流電源11的電壓Vbatl變換為通過變壓器6而被絕緣的三次側(cè)的直流電壓VL2之后，通過逆變器17生成針對與負載設(shè)備連接端21連接的交流負載的交流電壓Vacout。另夕卜，第I直流電源11的電壓Vbatl被變換為通過變壓器6而被絕緣的四次側(cè)的直流電壓Vbat2，對第2直流電源34進行充電。
[0073]接下來，說明由于未連接交流電源I并且第I直流電源11的充電量不充足，所以將第2直流電源34作為電力供給源的情況。在將第2直流電源34的電壓Vbat2變換為通過變壓器6而被絕緣的三次側(cè)的直流電壓VL2之后，通過逆變器17，生成針對與負載設(shè)備連接端21連接的交流負載的交流電壓Vacout。另外，第2直流電源34的電壓Vbat2被變換為通過變壓器6而被絕緣的二次側(cè)的直流電壓Vbat I，對第I直流電源11進行充電。
[0074]圖1以及圖2所示的箭頭定義本發(fā)明的實施方式I的電力變換裝置的電力方向。
[0075]此處，將從交流電源I經(jīng)由AC/DC轉(zhuǎn)換器2、第I開關(guān)電路4對作為變壓器的一次側(cè)的第I繞組6a供給的電力設(shè)為Pl_in。另外，將從成為變壓器的二次側(cè)的第2繞組6b經(jīng)由第2開關(guān)電路8對第I直流電源11供給的電力設(shè)為P2_out，將從第I直流電源11經(jīng)由第2開關(guān)電路8對成為變壓器的二次側(cè)的第2繞組6b供給的電力設(shè)為P2_in。
[0076]進而，將從成為變壓器的三次側(cè)的第3繞組6c經(jīng)由第3開關(guān)電路13、逆變器17向與負載設(shè)備連接端21連接的交流負載供給的電力設(shè)為P3_out。另外，將從成為變壓器的四次側(cè)的第4繞組6dl、6d2經(jīng)由第4開關(guān)電路30對第2直流電源34供給的電力設(shè)為P4_out。進而，將從第2直流電源34經(jīng)由開關(guān)元件30a、30b對成為變壓器的四次側(cè)的第4繞組6dl、6d2供給的電力設(shè)為P4_in。
[0077]在圖1以及圖2所示的實施方式I中的電力變換裝置中，動作狀態(tài)有圖3?圖10所示的4個動作狀態(tài)[1-A?1-D]，所以說明這4個動作狀態(tài)。
[0078]圖3以及圖4示出動作狀態(tài)1-A的功率流。這是連接有交流電源I并將該交流電源I作為電力供給源的情況。此時，來自交流電源I的輸入電力Pl_in被分配成向第I直流電源11的充電電力P2_out、向與負載設(shè)備連接端21連接的交流負載的供給電力P3_out以及向第2直流電源34的充電電力P4_out。
[0079]圖5以及圖6示出動作狀態(tài)1-B的功率流。這是由于未連接交流電源I等理由而沒有來自交流電源I的輸入電力Pl_in而將第I直流電源11作為電力供給源的情況。此時，將第I直流電源11的放電電力P2_in分配成向與負載設(shè)備連接端21連接的交流負載的供給電力P3_out和向第2直流電源34的充電電力P4_out。
[0080]圖7以及圖8示出動作狀態(tài)1-C的功率流。該情況與圖5以及圖6的情況同樣地，由于未連接交流電源I等理由而沒有來自交流電源I的輸入電力Pl_in并且第I直流電源11的充電電力不足，因此，將第2直流電源34作為電力供給源。此時，第2直流電源34的放電電力P4_in被分配成向第I直流電源11的充電電力P2_out和向與負載設(shè)備連接端21連接的交流負載的供給電力P3_out。
[0081]此外，在圖3?圖8中，說明了將除了成為電力供給源的部分以外的剩余的受電部分全部作為負載來對這些各負載進行電力供給的情況，但也包括將向任意一個負載的電力供給設(shè)為零的情況。例如，在圖3以及圖4中，既可以將向第I直流電源11的供給電力P2_out設(shè)為零，也可以將向第I直流電源11的供給電力P2_out和向與負載設(shè)備連接端21連接的交流負載的供給電力P3_out都設(shè)為零。
[0082 ]圖9以及圖1O示出動作狀態(tài)1-D的功率流。這是沒有來自交流電源I的輸入電力P 1_in并且第I直流電源11和第2直流電源34的充電電力都不足而無法放電的情況、或者向第I直流電源11、與負載設(shè)備連接端21連接的交流負載、第2直流電源34的電力供給全部都不進行的情況。此時，電力變換裝置停止全部動作，所有的功率流為零。
[0083]圖11示出動作狀態(tài)切換控制的流程圖。
[0084]首先，在步驟SOl中，判定能否通過來自交流電源I的輸入電力Pl_in來供應(yīng)向成為負載的第I直流電源11的充電電力P2_out、向與負載設(shè)備連接端21連接的交流負載的供給電力P3_ou t以及向第2直流電源34的充電電力P4_out的合計電力。在根據(jù)步驟SOI的判定而能夠供應(yīng)的情況(“是”的情況)下，轉(zhuǎn)移到步驟S02而判定為動作狀態(tài)1-A。
[0085]在根據(jù)步驟SOl的判定而無法供應(yīng)的情況(“否”的情況)下，轉(zhuǎn)移到步驟S03。在步驟S03中，停止來自交流電源I的電力供給，將第I直流電源11作為電力供給源，判定能否通過來自第I直流電源11的輸入電力P2_in來供應(yīng)向與成為負載的負載設(shè)備連接端21連接的交流負載的供給電力P3_out和向第2直流電源34的充電電力P4_out的合計電力。在根據(jù)步驟S03的判定而能夠供應(yīng)的情況(“是”的情況)下，轉(zhuǎn)移到步驟S04而判定為動作狀態(tài)1-B。
[0086]在根據(jù)步驟S03的判定而無法供應(yīng)的情況(“否”的情況)下，轉(zhuǎn)移到步驟S05。在步驟S05中，停止來自第I直流電源11的電力供給，將第2直流電源34作為電力供給源，判定能否通過第2直流電源34的輸入電力P4_in，供應(yīng)向成為負載的第I直流電源11的充電電力P2_out和向與負載設(shè)備連接端21連接的交流負載的供給電力P3_out的合計電力。在根據(jù)步驟S05的判定而能夠供應(yīng)的情況(“是”的情況)下，轉(zhuǎn)移到步驟S06，判定為動作狀態(tài)1-C。另一方面，在根據(jù)步驟S05的判定而無法供應(yīng)的情況(“否”的情況)下，轉(zhuǎn)移到步驟S07，判定為動作狀態(tài)1-D。
[0087]另外，根據(jù)圖11所示的流程圖可知，如果在以動作狀態(tài)1-A動作的狀態(tài)下，來自交流電源I的輸入電力減少或者向任意負載的供給電力增加，向負載的供給電力超過來自交流電源I的輸入電力，則停止來自交流電源I的電力供給，使來自第I直流電源11的放電優(yōu)先。此時，如果第I直流電源11被充電，則能夠?qū)幼鳡顟B(tài)切換成動作狀態(tài)1-B。
[0088]即使在第I直流電源11未被充電的情況下，只要第2直流電源34被充電，就能夠?qū)幼鳡顟B(tài)切換成動作狀態(tài)1-C。進而，在第I直流電源11和第2直流電源34都未被充電的情況下，能夠?qū)幼鳡顟B(tài)切換成作為停止狀態(tài)的動作狀態(tài)1-D。
[0089]當在以動作狀態(tài)1-B動作的狀態(tài)下連接交流電源1、或者向負載的供給電力減少的情況下，能夠?qū)幼鳡顟B(tài)切換成動作狀態(tài)1-A。另外，在來自第I直流電源11的放電電力減少的情況下，能夠?qū)幼鳡顟B(tài)切換成動作狀態(tài)1-C。
[0090]當在以動作狀態(tài)1-C動作的狀態(tài)下連接交流電源1、或者向負載的供給電力減少的情況下，能夠?qū)幼鳡顟B(tài)切換成動作狀態(tài)1-A。另外，在來自第2直流電源34的放電電力減少的情況下，能夠?qū)幼鳡顟B(tài)切換成動作狀態(tài)1-D。
[0091]此外，在圖11所示的流程圖中，為了能夠優(yōu)先使用交流電源I的電力，將最上級的判定設(shè)為步驟SOl，但不限于此，在希望使第1、第2直流電源11、34的放電優(yōu)先的情況下，也可以將最上級的判定設(shè)為步驟S03或者步驟S05。另外，也可以將步驟SOl的后級的判定設(shè)為步驟S05，在步驟S05的后級的判定中配置步驟S03。
[0092]圖12示出執(zhí)行圖11所示的動作狀態(tài)切換控制流程的控制部100的結(jié)構(gòu)圖。
[0093]控制部100具備進行AC/DC轉(zhuǎn)換器2、第I?第4開關(guān)電路4、8、13、30、開關(guān)9以及逆變器17的各種控制的選通信號運算電路102。選通信號運算電路102根據(jù)電壓電流檢測部51?56的檢測信號，進行選通信號的運算。動作狀態(tài)判定電路101根據(jù)電壓電流檢測部51?56的檢測信號，判定六(:/1)(:轉(zhuǎn)換器2、第1?第4開關(guān)電路4、8、13、30、開關(guān)9以及逆變器17的各動作狀態(tài)，運算表示其判定結(jié)果的動作狀態(tài)判定信號。輸出切換電路103根據(jù)來自動作狀態(tài)判定電路101的動作狀態(tài)判定信號，從來自選通信號運算電路102的選通信號中，選擇并輸出與動作狀態(tài)對應(yīng)的選通信號。但是，在選通信號的運算、動作狀態(tài)判定中不使用的電壓電流檢測信號也可以不輸入到控制部100。
[0094]上述電壓電流檢測部51對應(yīng)于權(quán)利要求書中的檢測交流電源I的電壓的電壓檢測部。另外，上述電壓電流檢測部52對應(yīng)于權(quán)利要求書中的檢測電容器3的電壓的電壓檢測部。進而，輸出切換電路103對應(yīng)于權(quán)利要求書中的電源切換部。
[0095]作為檢測動作中的電力的過量或不足的方法，考慮檢測電容器3的電壓VLl的方法。例如，圖13以及圖14示出利用電容器3的電壓VLl來對動作狀態(tài)1-A和動作狀態(tài)1-B進行切換的情況下的控制部100的結(jié)構(gòu)圖的一個例子。
[0096]首先，說明動作狀態(tài)1-A的控制。如上所述，動作狀態(tài)1-A是在連接有交流電源I而將其作為電源系統(tǒng)的電力供給源的情況，來自交流電源I的輸入電力Pl_in被分配成向第I直流電源11的充電電力P2_out、向與負載設(shè)備連接端21連接的交流負載的供給電力P3_out以及向第2直流電源34的充電電力P4_out。
[0097]在圖13以及圖14中，例如用選通信號運算電路102中的控制塊Cl?C7來表示動作狀態(tài)1-A的控制塊。由控制塊Cl?C7實施的控制是指以使向與負載設(shè)備連接端21連接的交流負載的供給電力P3_out和向第2直流電源34的充電電力P4_out優(yōu)先、將其剩余的電力作為向第I直流電源11的充電電力P2_out來供給的方式進行動作的控制例。
[0098]在該情況下，如圖13的控制塊Cl所示，AC/DC轉(zhuǎn)換器2以恒定電流進行電力供給。即，AC/DC轉(zhuǎn)換器2通過對交流電源I的電流指令值Iacin*和電壓電流檢測部51的電流檢測值Iacin的偏差進行比例控制(P控制)并進行PffM控制，從而在以恒定電流向電容器3供給電力的同時，按高功率因數(shù)控制交流電流。此時，交流電源I的電流指令值Iacin*也可以任意地設(shè)定。
[0099]另外，如圖13的控制塊C2所示，第I開關(guān)電路4通過以基于任意的時間比例指令值Duty *的恒定的時間比例進行PffM動作，對變壓器6供給交流電力。
[0100]如圖13的控制塊C3所示，第2開關(guān)電路8根據(jù)電容器3的電壓指令值VLl*和電壓電流檢測部52的電壓檢測值VLl的偏差，進行比例積分控制(PI控制)，設(shè)為第I直流電源11的電流指令值Ibatl*。通過對該電流指令值Ibatl*和電壓電流檢測部53的電流檢測值Ibatl的偏差進行比例控制(P控制)并進行PWM控制，從而進行第I直流電源11的充電電流控制。此時，如圖13的控制塊C4所示，使開關(guān)9斷開而使第2開關(guān)電路8作為全橋式的升壓斬波器發(fā)揮功能。
[0101]如圖14的控制塊C5所示，第3開關(guān)電路13通過根據(jù)平滑電容器15的電壓指令值VL2*和電壓電流檢測部54的電壓檢測值VL2的偏差，進行比例積分控制(PI控ffjij)并進行PWM控制，從而控制平滑電容器15的電壓VL2。
[0102]另外，如圖14的控制塊C6所示，逆變器17利用輸出交流電壓的指令值Vacout*和電壓電流檢測部54的電壓檢測值VL2的商來作為正弦波逆變器的調(diào)制率，通過PffM控制將交流電壓Vacout輸出到負載設(shè)備連接端21。
[0103]如圖14的控制塊C7所示，構(gòu)成第4開關(guān)電路30的開關(guān)元件33通過根據(jù)第2直流電源34的電壓指令值Vbat2*和電壓電流檢測部56的電壓檢測值Vbat2的偏差，進行比例積分控制(PI控制)并進行PWM控制，從而進行第2直流電源34的充電電壓控制。
[0104]如以上那樣，在動作狀態(tài)1-A的情況下，由控制塊Cl?C4運算出的選通信號經(jīng)由輸出切換部103a?d，被分別輸入到AC/DC轉(zhuǎn)換器2、第I開關(guān)電路4、第2開關(guān)電路8、開關(guān)9。另夕卜，由控制塊C5?C7運算出的選通信號被輸入到第3開關(guān)電路13、逆變器17、第4開關(guān)電路30的開關(guān)元件33。
[0105]接下來，說明圖14所示的動作狀態(tài)判定電路101。此處，用判定電容器3的電壓VLl的上升或者下降的電路來構(gòu)成動作狀態(tài)判定電路101。
[0106]S卩，由減法器1la運算電壓電流檢測部52的電壓輸出值VLl和電容器3的電壓指令值VLl*的偏差。分別設(shè)定任意設(shè)定的電壓變動上限值Δ VLl和對該Δ VLl乘以一I而得到的電壓變動下限值一 AVLl，通過比較器101b、1lc分別比較這些電壓變動上限值A(chǔ)VLl以及電壓變動下限值一 Δ VLl與由減法器1la運算出的偏差。
[0107]當電容器3的電壓輸出值VLl從電壓指令值VLl*上升AVLl以上時，從比較器1lb輸出的上升判定信號Sig_VLl_High變成I。同樣地，當電容器3的電壓輸出值VLl從電壓指令值VLl*下降A(chǔ)VLl以上時，從比較器1lc輸出的下降判定信號Sig_VLl_Low變成I。通過狀態(tài)判定部1ld檢測該判定信號的上升沿，從而制作動作狀態(tài)判定信號。
[0108]狀態(tài)判定部1ld的動作狀態(tài)判定信號被輸入到輸出切換電路103的各輸出切換部103a?103d。各輸出切換部103a?103d根據(jù)該動作狀態(tài)判定信號，對從選通信號運算電路102輸出的選通信號進行切換。
[0109]例如，在以動作狀態(tài)1-A動作時，如果對成為負載的負載設(shè)備連接端21、第I直流電源11以及第2直流電源34輸出的全部電力增加，來自交流電源I的輸入電力不足，則電容器3的電壓輸出值VLI下降。另外，當電容器3的電壓輸出值VLl從電壓指令值VLI *下降△ VLI以上時，下降判定信號Sig_VLl_Low變成I。通過狀態(tài)判定部1ld檢測該判定信號的上升沿，與此相應(yīng)地，狀態(tài)判定部1ld將動作狀態(tài)判定信號輸出到輸出切換部103a。輸出切換部103a將由控制塊Cl運算出的選通信號切換為作為O的選通信號，使對AC/DC轉(zhuǎn)換器2輸出的選通信號成為O，停止AC/DC轉(zhuǎn)換器2的動作。
[0110]同樣地，輸出切換部103b將由控制塊C2運算出的選通信號切換為作為O的選通信號，第I開關(guān)電路4的選通信號也成為O而停止其動作。
[0111]進而，代替由控制塊C3運算出的選通信號，輸出切換部103c將第2開關(guān)電路8的接通時間設(shè)定為規(guī)定的Duty*，并且通過輸出切換部103d，將向開關(guān)9的選通信號從O切換為I而使開關(guān)9接通，從而電力供給源從交流電源I切換為第I直流電源11。即，從動作狀態(tài)1-A切換到動作狀態(tài)1-B。此時，如第3開關(guān)電路13、逆變器17、第4開關(guān)電路30那樣，無論動作狀態(tài)如何都按相同的控制運算(例如控制塊C5?C7)持續(xù)動作的部件不切換選通信號而連續(xù)地動作。
[0112]如以上那樣，在被用于AC/DC轉(zhuǎn)換器2的輸出電壓的平滑用途的電容器3的情況下，如果來自輸入側(cè)的輸入電力增加、或者向輸出側(cè)供給的輸出電力減少，則電容器電壓過渡性地上升。另一方面，如果來自輸入側(cè)的輸入電力減少、或者向輸出側(cè)供給的輸出電力增加，則電容器電壓過渡性地減少。通過使用電容器3的來自電壓電流檢測部51的電壓檢測值VLl來檢測該現(xiàn)象，探測圖1以及圖2的電力變換裝置中的輸入電力相對于輸出電力的過量或不足，由此，能夠進行動作狀態(tài)1-A與動作狀態(tài)1-B之間的切換。
[0113]與上述同樣地，探測與第3開關(guān)電路13的輸出側(cè)連接的平滑用途的電容器15的電壓變動，由此，能夠在與交流電源1、第I直流電源11、第2直流電源34之間切換電源。
[0114]S卩，在動作狀態(tài)1-A時，在電容器15的電壓相比預先設(shè)定的閾值降低的情況下，電容器3的電壓也降低，所以停止第I開關(guān)電路4的動作，切換為將第I直流電源11作為電源的狀態(tài)。即，從動作狀態(tài)1-A切換為動作狀態(tài)1-B。
[0115]另外，在動作狀態(tài)1-B時，在電容器15的電壓相比預先設(shè)定的閾值降低的情況下，第I直流電源11的充電電力降低，所以停止第2開關(guān)電路8的動作，切換為將第2直流電源34作為電源的狀態(tài)。即，從動作狀態(tài)1-B切換為動作狀態(tài)1-C。
[0116]進而，在動作狀態(tài)1-C時，在電容器15的電壓相比預先設(shè)定的閾值降低的情況下，第2直流電源34的充電電力降低，所以停止第4開關(guān)電路30的動作。即，從動作狀態(tài)1-C切換為動作狀態(tài)1-D。
[0117]這樣，通過使用檢測電容器3、15的電壓的方法，無需單獨地檢測有沒有連接交流電源1、負載設(shè)備的電力增減就能夠切換電力供給源而使控制動作連續(xù)。
[0118]除了上述以外，作為檢測動作中的電力的過量或不足的方法，考慮檢測交流電源I的電壓、電流的方法。即，使用檢測交流電源I的電壓、電流的電壓電流檢測部51的檢測結(jié)果來探測交流電源I的輸入電力Pl_in是否為零，由此，通過檢測是否連接有交流電源I，能夠進行動作狀態(tài)1-A與動作狀態(tài)1-B之間的切換。
[0119]同樣地，能夠根據(jù)第I直流電源11以及第2直流電源34的電壓或者電流的檢測值，檢測電力的過量或不足。例如，針對第I直流電源11、第2直流電源34的充電電流和放電電流分別設(shè)置上限值，在用充電電流的上限值以上的電流進行充電的狀態(tài)下判斷為電力剩余的狀態(tài)，并且，在用放電電流的上限值以上的電流進行放電的狀態(tài)下判斷為電力不足的狀態(tài)，由此，能夠進行動作狀態(tài)1-B與動作狀態(tài)1-C之間或者動作狀態(tài)1-C與動作狀態(tài)1-D之間的切換。
[0120]在對動作狀態(tài)進行切換時，如圖12?圖14所示，一邊運算所有動作模式的選通信號，一邊根據(jù)來自動作狀態(tài)判定電路101的動作狀態(tài)判定信號，輸出所需的信號，但除了該方法以外，通過對選通信號運算電路102輸入來自動作狀態(tài)判定電路101的動作狀態(tài)判定信號并且僅運算相應(yīng)的動作狀態(tài)的選通信號的方法，也能夠?qū)幼鳡顟B(tài)進行切換。通過使用該方法，在通過微型機等數(shù)字設(shè)備進行運算處理的情況下，能夠以所需最小限度的運算量進行控制。
[0121]另外，在對動作狀態(tài)進行切換時，如果在作為除了成為電力供給源的部分以外的剩余的受電部分的負載中，限制向任意負載的電力供給量來降低向負載供給的合計電力，則能夠最大限度地持續(xù)進行向優(yōu)先度高的負載的電力供給。
[0122]例如，在動作狀態(tài)1-C時、即在將第2直流電源34作為電源而動作的情況下，如果預先停止向該第I直流電源11的電力供給動作，則能夠事先避免轉(zhuǎn)移到動作狀態(tài)1-D的情形而使向與負載設(shè)備連接端21連接的交流負載的電力供給繼續(xù)。
[0123]另外，還能夠根據(jù)第I直流電源11和第2直流電源34的電壓、電流等，判定充電量有富余的直流電源，從充電量有富余的直流電源向負載設(shè)備供給電力。另外，在從第I直流電源11或者第2直流電源34向負載設(shè)備進行電力供給的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)以下控制:通過切換成來自交流電源I的電力供給，使來自交流電源I的電力供給比第I直流電源11或者第2直流電源34的放電優(yōu)先。
[0124]如以上那樣，根據(jù)本實施方式I的電力變換裝置，在來自電源的供給電力相對于負載電力不足的情況下，能夠探測電力不足，將供給電源切換成有供給能力的電源，能夠使向負載的電力供給連續(xù)。
[0125]實施方式2.
[0126]圖15以及圖16是本發(fā)明的實施方式2的電力變換裝置的電路結(jié)構(gòu)圖，對與圖1以及圖2所示的實施方式I對應(yīng)或者相當?shù)臉?gòu)成部分附加同一符號。
[0127]本實施方式2的結(jié)構(gòu)上的特征在于，與第I開關(guān)電路4并聯(lián)地，經(jīng)由電壓電流檢測部54將由4個開關(guān)元件17a?17d構(gòu)成的逆變器17的直流輸入端連接到AC/DC轉(zhuǎn)換器2的輸出端偵U。另外，對該逆變器17的交流輸出端依次連接平滑線圈18a、18b、平滑電容器19、共模扼流線圈20、電壓電流檢測部55以及負載設(shè)備連接端21。另外，在該負載設(shè)備連接端21中生成作為未圖示的交流負載的供給電源的交流電壓Vacout。
[0128]其他結(jié)構(gòu)與實施方式I的情況基本上相同，所以對對應(yīng)的構(gòu)成部分附加同一符號而省略詳細的說明。另外，關(guān)于第1、第2、第4開關(guān)電路4、8、30、逆變器17等的動作，也基本上與實施方式I相同，所以此處省略詳細的說明。
[0129]另外，圖15以及圖16所示的箭頭定義本發(fā)明的實施方式2的電力變換裝置的電力方向。
[0130]此處，將從交流電源I經(jīng)由AC/DC轉(zhuǎn)換器2對電容器3供給的電力設(shè)為Pl_in。另外，將從成為變壓器的二次側(cè)的第2繞組6b經(jīng)由第2開關(guān)電路8對第I直流電源11供給的電力設(shè)為P2_out。另外，將從第I直流電源11經(jīng)由第2開關(guān)電路8對成為變壓器的二次側(cè)的第2繞組6b供給的電力設(shè)為P2_in。
[0131 ]進而，將從電容器3經(jīng)由逆變器17向與負載設(shè)備連接端21連接的交流負載供給的電力設(shè)為P3_out。另外，將從成為變壓器的四次側(cè)的第4繞組6dl、6d2經(jīng)由第4開關(guān)電路30對第2直流電源34供給的電力設(shè)為P4_out。進而，將從第2直流電源34經(jīng)由開關(guān)元件30a、30b對成為變壓器的四次側(cè)的第4繞組6dl、6d2供給的電力設(shè)為P4_in。
[0132]在圖15以及圖16所示的實施方式2中的電力變換裝置中，動作狀態(tài)有圖17?圖24所示的4個動作狀態(tài)[2-A?2-D]，所以說明這些4個動作狀態(tài)。
[0133]圖17以及圖18示出動作狀態(tài)2-A的功率流。這是連接有交流電源I并將該交流電源I作為電力供給源的情況。此時，來自交流電源I的輸入電力Pl_in被分配成向第I直流電源的充電電力P2_out、向與負載設(shè)備連接端21連接的交流負載的供給電力P3_out以及向第2直流電源34的充電電力P4_out。
[0134]圖19以及圖20示出動作狀態(tài)2-B的功率流。這是由于未連接交流電源I等理由而沒有來自交流電源I的輸入電力Pl_in而將第I直流電源11作為電力供給源的情況。此時，將第I直流電源11的放電電力P2_in分配成向與負載設(shè)備連接端21連接的交流負載的供給電力P3_out和向第2直流電源34的充電電力P4_out。
[0135]圖21以及圖22示出動作狀態(tài)2-C的功率流。該情況由于未連接交流電源I等理由而沒有來自交流電源I的輸入電力Pl_in，并且第I直流電源11的充電電力不足，因此，將第2直流電源34作為電力供給源。此時，將第2直流電源34的放電電力P4_in分配成向第I直流電源11的充電電力P2_out和向與負載設(shè)備連接端21連接的交流負載的供給電力P3_out。
[0136]此外，在圖17?22中，說明了將除了成為電力供給源的部分以外的剩余的受電部分全部作為負載并針對這些各負載進行電力供給的情況，但也包括將向任意一個負載以外的電力供給設(shè)為零的情況。例如，在圖17以及圖18中，既可以將向第I直流電源的供給電力P2_out設(shè)為零，也可以將向第I直流電源的供給電力P2_out和向與負載設(shè)備連接端21連接的交流負載的供給電力P3_out都設(shè)為零。
[0137]圖23以及圖24示出動作狀態(tài)2-D的功率流。這是沒有來自交流電源I的輸入電力Pl_in、并且第I直流電源11、第2直流電源34的充電電力都不足而無法放電的情況、或者不進行向第I直流電源11、與負載設(shè)備連接端21連接的交流負載、第2直流電源34的電力供給的情況。此時，電力變換裝置停止全部動作，所有功率流為零。
[0138]圖25示出動作狀態(tài)切換控制的流程圖。
[0139]首先，在步驟S08中，判定能否通過來自交流電源I的輸入電力Pl_in，供應(yīng)向成為負載的第I直流電源11的充電電力P2_out、向與負載設(shè)備連接端21連接的交流負載的供給電力P3_out以及向第2直流電源34的充電電力P4_out的合計電力。在根據(jù)步驟S08的判定而能夠供應(yīng)的情況(“是”的情況)下，轉(zhuǎn)移到步驟S09而判定為動作狀態(tài)2-A。
[0140]在根據(jù)步驟S08的判定而無法供應(yīng)的情況(“否”的情況)下，轉(zhuǎn)移到步驟S10。在步驟SlO中，停止來自交流電源I的電力供給，將第I直流電源11作為電力供給源，判定能否通過來自第I直流電源11的輸入電力P2_in，供應(yīng)向與成為負載的負載設(shè)備連接端21連接的交流負載的供給電力P3_out和向第2直流電源34的充電電力P4_out的合計電力。在根據(jù)步驟SlO的判定而能夠供應(yīng)的情況(“是”的情況)下，轉(zhuǎn)移到步驟Sll而判定為動作狀態(tài)2-B。
[0141]在根據(jù)步驟SlO的判定而無法供應(yīng)的情況(“否”的情況)下，轉(zhuǎn)移到步驟S12。在步驟S12中，停止來自第I直流電源11的電力供給，將第2直流電源34作為電力供給源，判定能否通過第2直流電源34的輸入電力P4_in，供應(yīng)向成為負載的第I直流電源11的充電電力P2_out和向與負載設(shè)備連接端21連接的交流負載的供給電力P3_out的合計電力。在根據(jù)步驟S12的判定而能夠供應(yīng)的情況(“是”的情況)下，轉(zhuǎn)移到步驟S13，判定為動作狀態(tài)2-C。另一方面，在根據(jù)步驟S12的判定而無法供應(yīng)的情況下，轉(zhuǎn)移到步驟S14，判定為動作狀態(tài)2-D。
[0142]另外，根據(jù)圖25所示的流程圖可知，如果在以動作狀態(tài)2-A動作的狀態(tài)下，來自交流電源I的輸入電力減少或者向任意負載的供給電力增加，向負載的供給電力超過來自交流電源I的輸入電力，則停止來自交流電源I的受電，使來自第I直流電源11的放電優(yōu)先。此時，如果第I直流電源11被充電，則能夠?qū)幼鳡顟B(tài)切換到動作狀態(tài)2-B。
[0143]即使在第I直流電源11未被充電的情況下，只要第2直流電源34被充電，就能夠?qū)幼鳡顟B(tài)切換成動作狀態(tài)2-C。進而，在第I直流電源11和第2直流電源34都未充電的情況下，能夠?qū)幼鳡顟B(tài)切換成作為停止狀態(tài)的動作狀態(tài)2-D。
[0144]當在以動作狀態(tài)2-B動作的狀態(tài)下連接交流電源1、或者向負載的供給電力減少的情況下，能夠?qū)幼鳡顟B(tài)切換成動作狀態(tài)2-A。另外，在來自第I直流電源11的放電電力減少的情況下，能夠?qū)幼鳡顟B(tài)切換成動作狀態(tài)2-C。
[0145]當在以動作狀態(tài)2-C動作的狀態(tài)下連接交流電源1、或者向負載的供給電力減少的情況下，能夠?qū)幼鳡顟B(tài)切換成動作狀態(tài)2-A。另外，在來自第2直流電源34的放電電力減少的情況下，能夠?qū)幼鳡顟B(tài)切換成動作狀態(tài)2-D。
[0146]此外，在圖25所示的流程圖中，為了能夠優(yōu)先使用交流電源I的電力，將最上級的判定設(shè)為步驟S08，但不限于此，在希望使直流電源的放電優(yōu)先的情況下，也可以將最上級的判定設(shè)為步驟SlO或者步驟S12。另外，也可以將步驟S08的后級的判定設(shè)為步驟S12，在步驟S12的后級的判定中配置步驟S1。
[0147]圖26示出執(zhí)行圖25所示的動作狀態(tài)切換控制流程的控制部100的結(jié)構(gòu)圖。
[0148]控制部100具備進行AC/DC轉(zhuǎn)換器2、第1、第2、第4開關(guān)電路4、8、30、開關(guān)9以及逆變器17的各種控制的選通信號運算電路102。選通信號運算電路102根據(jù)電壓電流檢測部51?
53、55、56的檢測信號，進行選通信號的運算。另外，動作狀態(tài)判定電路101根據(jù)電壓電流檢測部51?53、55、56的檢測信號，判定AC/DC轉(zhuǎn)換器2、第1、第2、第4開關(guān)電路4、8、30、開關(guān)9以及逆變器17的各動作狀態(tài)，運算表示其判定結(jié)果的動作狀態(tài)判定信號。輸出切換電路103根據(jù)來自動作狀態(tài)判定電路101的動作狀態(tài)判定信號，從來自選通信號運算電路102的選通信號中，選擇并輸出與動作狀態(tài)對應(yīng)的選通信號。但是，在選通信號的運算、動作狀態(tài)判定中不使用的電壓電流檢測信號也可以不輸入到控制部100。
[0149]此外，上述電壓電流檢測部51對應(yīng)于權(quán)利要求書中的檢測交流電源I的電壓的電壓檢測部，上述電壓電流檢測部52對應(yīng)于權(quán)利要求書中的檢測電容器3的電壓的電壓檢測部，輸出切換電路103對應(yīng)于權(quán)利要求書中的電源切換部。
[0150]作為檢測動作中的電力的過量或不足的方法，考慮檢測電容器3的電壓VLl的方法。例如，圖27以及圖28示出利用電容器3的電壓VLl來對動作狀態(tài)2-A和動作狀態(tài)2-B進行切換的情況下的控制部100的結(jié)構(gòu)圖的一個例子。
[0151]首先，說明動作狀態(tài)2-A的控制。如上所述，動作狀態(tài)2-A是連接有交流電源I而將該交流電源I作為電力供給源的情況，來自交流電源I的輸入電力Pl_in被分配成向第I直流電源的充電電力P2_out、向與負載設(shè)備連接端21連接的交流負載的供給電力P3_out以及向第2直流電源34的充電電力P4_out。
[0152]在圖27以及圖28中，例如用選通信號運算電路102中的控制塊El?E6來表示動作狀態(tài)2-A的控制塊。由控制塊El?E6實施的控制是以使向與負載設(shè)備連接端21連接的交流負載的供給電力P3_out和向第2直流電源34的充電電力P4_out優(yōu)先、將其剩余的電力作為向第I直流電源11的充電電力P2_out來供給的方式進行動作的控制例。
[0153]在該情況下，如圖27的控制塊El所示，AC/DC轉(zhuǎn)換器2以恒定電流進行電力供給。即，AC/DC轉(zhuǎn)換器2通過對交流電源I的電流指令值Iacin*和電壓電流檢測部51的電流檢測值Iacin的偏差進行比例控制(P控制)并進行PffM控制，從而在以恒定電流向電容器3供給電力的同時，按高功率因數(shù)控制交流電流。此時，交流電源I的電流指令值Iacin*也可以任意地設(shè)定。
[0154]另外，如圖27的控制塊E2所示，第I開關(guān)電路4通過以基于任意的時間比例指令值Duty *的恒定的時間比例進行PffM動作，對變壓器6供給交流電力。
[0155]如圖27的控制塊E3所示，第2開關(guān)電路8根據(jù)電容器3的電壓指令值VLl*和電壓電流檢測部52的電壓檢測值VLl的偏差，進行比例積分控制(PI控制)，設(shè)為第I直流電源11的電流指令值Ibatl*。通過對該電流指令值Ibatl*和電壓電流檢測部53的電流檢測值Ibatl的偏差進行比例控制(P控制)并進行PWM控制，從而進行第I直流電源11的充電電流控制。此時，如圖27的控制塊E4所示，使開關(guān)9斷開而使第2開關(guān)電路8作為全橋式的升壓斬波器發(fā)揮功能。
[0156]另外，如圖28的控制塊E5所示，逆變器17通過利用輸出交流電壓的指令值Vacout*和電壓電流檢測部52的電壓檢測值VLl的商來作為正弦波逆變器的調(diào)制率，通過PWM控制，將交流電壓Vacout輸出到負載設(shè)備連接端21。
[0157]進而，如圖28的控制塊E6所示，構(gòu)成第4開關(guān)電路30的開關(guān)元件33通過根據(jù)第2直流電源34的電壓指令值Vbat2*和電壓電流檢測部56的電壓檢測值Vbat2的偏差，進行比例積分控制(PI控制)并進行PWM控制，從而進行第2直流電源34的充電電壓控制。
[0158]如以上那樣，在動作狀態(tài)2-A的情況下，由控制塊El?E4運算出的選通信號經(jīng)由輸出切換部103a?d，被分別輸入到AC/DC轉(zhuǎn)換器2、第I開關(guān)電路4、第2開關(guān)電路8、開關(guān)9。另夕卜，由控制塊E5?E6運算出的選通信號被輸入到逆變器17、第4開關(guān)電路30的開關(guān)元件33。
[0159]接下來，說明圖28所示的動作狀態(tài)判定電路1I。此處，用判定電容器3的電壓VLl的上升或者下降的電路來構(gòu)成動作狀態(tài)判定電路101。
[0160]S卩，通過減法器1la運算電壓電流檢測部52的電壓輸出值VLl和電容器3的電壓指令值VLl*的偏差。分別設(shè)定任意設(shè)定了的電壓變動上限值A(chǔ)VLl和對該AVLl乘以一I而得到的電壓變動下限值一 A VLl，通過比較器101b、1lc分別比較這些電壓變動上限值Δ VLl以及電壓變動下限值-A VLl和由減法器1la運算出的偏差。
[0161]當電容器3的電壓輸出值VLl從電壓指令值VLl*上升AVLl以上時，從比較器1lb輸出的上升判定信號Sig_VLl_High變成I。同樣地，當電容器3的電壓輸出值VLl從電壓指令值VLl*下降A(chǔ)VLl以上時，從比較器1lc輸出的下降判定信號Sig_VLl_Low變成I。通過狀態(tài)判定部1ld檢測該判定信號的上升沿，從而制作動作狀態(tài)判定信號。
[0162]狀態(tài)判定部1ld的動作狀態(tài)判定信號被輸入到輸出切換電路103的各輸出切換部103a?103d。各輸出切換部103a?103d根據(jù)該動作狀態(tài)判定信號，切換從選通信號運算電路102輸出的選通信號。
[0163]例如，在以動作狀態(tài)2-A動作時，如果對成為負載的負載設(shè)備連接端21、第I直流電源11以及第2直流電源34輸出的全部電力增加，來自交流電源I的輸入電力不足，則電容器3的電壓輸出值VLI下降。另外，當電容器3的電壓輸出值VLl從電壓指令值VLI *下降△ VLI以上時，下降判定信號Sig_VLl_Low變成I。通過狀態(tài)判定部1ld檢測該判定信號的上升沿，與此相應(yīng)地，狀態(tài)判定部1ld將動作狀態(tài)判定信號輸出到輸出切換部103a。輸出切換部103a將由控制塊El運算出的選通信號切換為控制塊Fl的選通信號0，對AC/DC轉(zhuǎn)換器2輸出選通信號O，停止AC/DC轉(zhuǎn)換器2的動作。
[0164]另外，輸出切換部103b切換到由控制塊F2運算出的選通信號而非由控制塊E2運算出的選通信號，并輸出到第I開關(guān)電路4。在控制塊F2中，為了將電容器3的電壓VLl控制為恒定，根據(jù)電容器3的電壓指令值VLl*和電壓電流檢測部52的電壓檢測值VLl的偏差，進行比例積分控制(PI控制)，運算用于PWM控制的選通信號。
[0165]進而，輸出切換部103c切換到由控制塊F3運算出的選通信號而非由控制塊E3運算出的選通信號，并輸出到第2開關(guān)電路8。在控制塊F3中，為了使第I直流電源11放電，運算根據(jù)任意的時間比例指令值Duty*以固定的時間比例進行PWM動作的選通信號。此時，輸出切換部103d將向開關(guān)9的選通信號從O切換為I而使開關(guān)接通。
[0166]其結(jié)果，電力供給源從交流電源I切換到第I直流電源11。即，從動作狀態(tài)2-A切換到動作狀態(tài)2-B。此時，如逆變器17、第4開關(guān)電路30那樣，無論動作狀態(tài)如何都按相同的控制運算(例如控制塊E5?E6)持續(xù)動作的部件不切換選通信號而連續(xù)地動作。
[0167]如以上那樣，在被用于AC/DC轉(zhuǎn)換器2的輸出電壓的平滑用途的電容器3的情況下，如果來自輸入側(cè)的輸入電力增加、或者向輸出側(cè)供給的輸出電力減少，則電容器電壓過渡性地上升。另一方面，如果來自輸入側(cè)的輸入電力減少、或者向輸出側(cè)供給的輸出電力增加，則電容器電壓過渡性地減少。通過使用電容器3的來自電壓電流檢測部52的電壓檢測值VLl來檢測該現(xiàn)象，探測圖15以及圖16的電力變換裝置中的輸入電力相對于輸出電力的過量或不足，由此，能夠進行動作狀態(tài)2-A與動作狀態(tài)2-B之間的切換。
[0168]通過使用這樣檢測電容器3的電壓的方法，無需單獨地檢測有沒有連接交流電源
1、負載設(shè)備的電力增減就能夠切換電力供給源而使控制動作連續(xù)。
[0169]除了上述以外，作為檢測動作中的電力的過量或不足的方法，考慮檢測交流電源I的電壓、電流的方法。即，使用檢測交流電源I的電壓、電流的電壓電流檢測部51的檢測結(jié)果來探測交流電源I的輸入電力Pl_in是否為零，由此，通過檢測是否連接有交流電源I，能夠進行動作狀態(tài)2-A與動作狀態(tài)2-B之間的切換。
[0170]同樣地，能夠根據(jù)第I直流電源11以及第2直流電源34的電壓或者電流的檢測值，檢測電力的過量或不足。例如，針對第I直流電源11、第2直流電源34的充電電流和放電電流分別設(shè)置上限值，在用充電電流的上限值以上的電流進行充電的狀態(tài)下判斷為電力剩余的狀態(tài)，并且，在用放電電流的上限值以上的電流進行放電的狀態(tài)下判斷為電力不足的狀態(tài)。由此，能夠進行動作狀態(tài)2-B與動作狀態(tài)2-C之間或者動作狀態(tài)2-C與動作狀態(tài)2-D之間的切換。
[0171]在對動作狀態(tài)進行切換時，如圖26?圖28所示，除了一邊運算所有動作模式的選通信號一邊根據(jù)動作狀態(tài)判定電路101的輸出信號輸出所需的信號的方法以外，通過向選通信號運算電路102輸入動作狀態(tài)判定電路101的輸出信號并僅進行相應(yīng)的動作狀態(tài)的選通信號運算的方法，也能夠?qū)幼鳡顟B(tài)進行切換。通過使用該方法，當在微型機等數(shù)字設(shè)備中進行運算處理的情況下，能夠以所需最小限度的運算量進行控制。
[0172]另外，在對動作狀態(tài)進行切換時，通過在作為除了成為電力供給源的部分以外的剩余的受電部分的負載中，限制向任意負載的電力供給，降低向負載供給的合計電力，從而能夠最大限度地持續(xù)進行向優(yōu)先度高的負載的電力供給。
[0173]還能夠根據(jù)第I直流電源11和第2直流電源34的電壓電流等，判定充電量有富余的直流電源，從充電量有富余的直流電源向負載設(shè)備供給電力。另外，在從第I直流電源11或者第2直流電源34向負載設(shè)備進行電力供給的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)以下控制:通過切換為來自交流電源I的電力供給，使來自交流電源I的電力供給比直流電源的放電優(yōu)先。
[0174]如以上那樣，根據(jù)本實施方式2的電力變換裝置，在來自電源的供給電力相對于負載電力不足的情況下，能夠探測電力不足，將供給電源切換成有供給能力的電源。
[0175]實施方式3.
[0176]圖29以及圖30是本發(fā)明的實施方式3的電力變換裝置的電路結(jié)構(gòu)圖，對與圖1所示的實施方式I對應(yīng)或者相當?shù)臉?gòu)成部分附加同一符號。
[0177]本實施方式3的特征在于，針對圖1以及圖2所示的實施方式I的結(jié)構(gòu)，刪除包括變壓器6的第4繞組6dl、6d2以及與這些第4繞組6dl、6d2連接的第4開關(guān)電路30、第2直流電源34的電路。其他結(jié)構(gòu)與實施方式I的情況相同。
[0178]因此，除了實施方式I中的包括第4開關(guān)電路30、第2直流電源34的電路的動作以夕卜，基本動作與實施方式I相同，所以此處省略詳細的說明。
[0179]根據(jù)本實施方式3的電力變換裝置，在來自電源的供給電力相對于負載電力不足的情況下，能夠探測電力不足，將供給電源切換成有供給能力的電源，能夠使向負載的電力供給連續(xù)。
[0180]實施方式4.
[0181]圖31以及圖32是本發(fā)明的實施方式4的電力變換裝置的電路結(jié)構(gòu)圖，對與圖1所示的實施方式I對應(yīng)或者相當?shù)臉?gòu)成部分附加同一符號。
[0182]本實施方式4的特征在于，針對圖1以及圖2所示的實施方式I的結(jié)構(gòu)，刪除包括變壓器6的第3繞組6c以及與該第3繞組6c連接的第3開關(guān)電路13、逆變器17的電路。其他結(jié)構(gòu)與實施方式I的情況相同。
[0183 ]因此，除了實施方式I中的包括第3開關(guān)電路13、逆變器17的電路的動作以外，基本動作與實施方式I相同，所以此處省略詳細的說明。
[0184]根據(jù)本實施方式4的電力變換裝置，在來自電源的供給電力相對于負載電力不足的情況下，能夠探測電力不足，將供給電源切換成有供給能力的電源，能夠使向負載的電力供給連續(xù)。
[0185]此外，本發(fā)明不僅限于上述實施方式I?4所述的結(jié)構(gòu)，能夠在不脫離本發(fā)明的要旨的范圍內(nèi)，適當?shù)亟M合實施方式I?4的結(jié)構(gòu)、或者對該結(jié)構(gòu)附加局部變形、或者將結(jié)構(gòu)省略一部分。
【主權(quán)項】
1.一種電力變換裝置， 由相互磁耦合的3個以上的繞組構(gòu)成變壓器， 針對所述繞組中的一個繞組，依次連接對交流電源的交流電力進行直流化的AC/DC轉(zhuǎn)換器、對所述AC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓進行平滑化的電容器以及對通過所述電容器進行平滑化之后的直流電壓進行交流化的開關(guān)電路， 對所述繞組中的剩余繞組中的至少一個繞組連接直流電源的電力變換用的開關(guān)電路， 所述電力變換裝置具備: 電壓檢測部，檢測所述電容器的電壓； 動作狀態(tài)判定電路，根據(jù)所述電壓檢測部的檢測值，判定各個所述開關(guān)電路的動作狀態(tài)；以及， 電源切換部，根據(jù)所述動作狀態(tài)判定電路的判定結(jié)果，在所述交流電源與所述直流電源之間進行電源切換。2.—種電力變換裝置， 由相互磁耦合的3個以上的繞組構(gòu)成變壓器， 針對所述繞組中的一個繞組，依次連接對交流電源的交流電力進行直流化的AC/DC轉(zhuǎn)換器、對所述AC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓進行平滑化的電容器以及對通過所述電容器進行平滑化之后的直流電壓進行交流化的開關(guān)電路， 對所述繞組中的剩余繞組中的至少一個繞組連接直流電源的電力變換用的開關(guān)電路， 所述電力變換裝置具備: 電壓檢測部，檢測所述交流電源的電壓； 動作狀態(tài)判定電路，根據(jù)所述電壓檢測部的檢測值，判定各個所述開關(guān)電路的動作狀態(tài)；以及 電源切換部，根據(jù)所述動作狀態(tài)判定電路的判定結(jié)果，在所述交流電源與所述直流電源之間進行電源切換。3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的電力變換裝置，其特征在于， 構(gòu)成所述變壓器的所述繞組包括第I繞組、第2繞組、第3繞組以及第4繞組，所述直流電源包括第I直流電源和第2直流電源，將對通過所述電容器進行平滑化之后的直流電壓進行交流化的所述開關(guān)電路設(shè)為第I開關(guān)電路，并且，所述直流電源的電力變換用的所述開關(guān)電路包括第2開關(guān)電路和第4開關(guān)電路，對所述第I繞組連接所述第I開關(guān)電路，對所述第2繞組經(jīng)由所述第2開關(guān)電路而連接所述第I直流電壓源，經(jīng)由整流用的第3開關(guān)電路而將向交流負載的電力變換用的逆變器連接到所述第3繞組，對所述第4繞組經(jīng)由所述第4開關(guān)電路而連接所述第2直流電源， 所述電源切換部根據(jù)所述動作狀態(tài)判定電路的判定結(jié)果，在與所述交流電源、所述第I直流電源或者所述第2直流電源之間進行電源切換。4.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的電力變換裝置，其特征在于， 構(gòu)成所述變壓器的所述繞組包括第I繞組、第2繞組以及第4繞組，所述直流電源包括第I直流電源和第2直流電源，將對通過所述電容器進行平滑化之后的直流電壓進行交流化的所述開關(guān)電路設(shè)為第I開關(guān)電路，并且，所述直流電源的電力變換用的所述開關(guān)電路包括第2開關(guān)電路和第4開關(guān)電路，對所述第I繞組連接所述第I開關(guān)電路，對所述第2繞組經(jīng)由所述第2開關(guān)電路而連接所述第I直流電壓源，對所述第4繞組經(jīng)由所述第4開關(guān)電路而連接所述第2直流電壓源，并且，與所述第I開關(guān)電路并聯(lián)地將向交流負載的電力變換用的逆變器連接到所述AC/DC轉(zhuǎn)換器， 所述電源切換部根據(jù)所述動作狀態(tài)判定電路的判定結(jié)果，在與所述交流電源、所述第I直流電源或者所述第2直流電源之間進行電源切換。5.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的電力變換裝置，其特征在于， 構(gòu)成所述變壓器的所述繞組包括第I繞組、第2繞組以及第3繞組，所述直流電源包括第I直流電源，將對通過所述電容器進行平滑化之后的直流電壓進行交流化的所述開關(guān)電路設(shè)為第I開關(guān)電路，并且，所述直流電源的電力變換用的所述開關(guān)電路包括第2開關(guān)電路，對所述第I繞組連接所述第I開關(guān)電路，對所述第2繞組經(jīng)由所述第2開關(guān)電路而連接所述第I直流電壓源，經(jīng)由整流用的第3開關(guān)電路而將向交流負載的電力變換用的逆變器連接到所述第3繞組， 所述電源切換部根據(jù)所述動作狀態(tài)判定電路的判定結(jié)果，在所述交流電源與所述第I直流電源之間進行電源切換。6.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的電力變換裝置，其特征在于， 構(gòu)成所述變壓器的所述繞組包括第I繞組、第2繞組以及第4繞組，所述直流電源包括第I直流電源和第2直流電源，將對通過所述電容器進行平滑化之后的直流電壓進行交流化的所述開關(guān)電路設(shè)為第I開關(guān)電路，并且，所述直流電源的電力變換用的所述開關(guān)電路包括第2開關(guān)電路和第4開關(guān)電路，對所述第I繞組連接所述第I開關(guān)電路，對所述第2繞組經(jīng)由所述第2開關(guān)電路而連接所述第I直流電壓源，對所述第4繞組經(jīng)由所述第4開關(guān)電路而連接所述第2直流電源， 所述電源切換部根據(jù)所述動作狀態(tài)判定電路的判定結(jié)果，在與所述交流電源、所述第I直流電源或者所述第2直流電源之間進行電源切換。7.根據(jù)權(quán)利要求3、4、6中的任意一項所述的電力變換裝置，其特征在于， 所述電力變換裝置具備檢測部，該檢測部檢測所述第I直流電源和所述第2直流電源的充電狀態(tài)，并且所述電力變換裝置具備控制部，該控制部進行根據(jù)該檢測部的檢測結(jié)果而使所述第I直流電源和所述第2直流電源中的任一方優(yōu)先放電的控制。8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任意一項所述的電力變換裝置，其特征在于， 在切換電源的情況下，限制向針對所述電源的負載中的任意負載的供給電力。
【文檔編號】H02M3/28GK106063105SQ201580012143
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2015年5月8日 公開號201580012143.7, CN 106063105 A, CN 106063105A, CN 201580012143, CN-A-106063105, CN106063105 A, CN106063105A, CN201580012143, CN201580012143.7, PCT/2015/63279, PCT/JP/15/063279, PCT/JP/15/63279, PCT/JP/2015/063279, PCT/JP/2015/63279, PCT/JP15/063279, PCT/JP15/63279, PCT/JP15063279, PCT/JP1563279, PCT/JP2015/063279, PCT/JP2015/63279, PCT/JP2015063279, PCT/JP201563279
【發(fā)明人】高原貴昭, 村上哲, 近藤亮太, 山田正樹, 上原直久
【申請人】三菱電機株式會社