電力變換裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】電力變換裝置具備整流電路(2)、電抗器(3)、逆變器電路(4)以及絕緣變壓器(6)。逆變器電路(4)在直流母線(xiàn)之間并聯(lián)連接第1分支、第2分支以及直流電容器(5)而構(gòu)成，第1分支A的第1交流端(4a)經(jīng)由電抗器(3)與整流電路(2)的正極側(cè)直流端子(2a)連接。通過(guò)第1分支A的PWM控制，對(duì)從交流電源(1)經(jīng)由整流電路(2)的電流iac進(jìn)行高功率因數(shù)控制，通過(guò)第2分支B的PWM控制，控制直流電容器(5)的電壓Vdc而控制輸出到絕緣變壓器(6)的次級(jí)側(cè)的電力，其中，第2分支B使用了第1分支A的占空比以下的占空比。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
電力變換裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 涉及對(duì)來(lái)自交流電源的輸入進(jìn)行電力變換并向絕緣變壓器的次級(jí)側(cè)供給期望的 電力的電力變換裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，提案有利用一個(gè)電力變換裝置同時(shí)實(shí)現(xiàn)輸入的交流電流的功率因數(shù)控制 和輸出電力控制的一級(jí)變換方式。以下，作為以往的一級(jí)變換方式的電力變換裝置而示出 充電器用的轉(zhuǎn)換器電路。
[0003] 充電器用的轉(zhuǎn)換器電路通過(guò)如下部分構(gòu)成轉(zhuǎn)換器的初級(jí)電路:半橋整流電路，其 包括2個(gè)二極管；電容器，其與所述半橋整流電路的兩端并聯(lián)連接;全橋電路，其是將第1半 橋電路以及第2半橋電路的兩端與所述電容器的兩端并聯(lián)連接而構(gòu)成的，包括4個(gè)開(kāi)關(guān)元 件，其中，所述第1半橋電路包括2個(gè)開(kāi)關(guān)元件（1)和(2 )，所述第2半橋電路包括2個(gè)開(kāi)關(guān)元件
[3] 和(4);電抗器，其設(shè)置于交流電源的一端與半橋電路中的二極管彼此的連接點(diǎn)之間，其 中，所述交流電源的另一端與上述第1半橋電路中的開(kāi)關(guān)元件彼此的連接點(diǎn)連接;高頻變壓 器的初級(jí)線(xiàn)圈，其連接于所述第1半橋電路中的開(kāi)關(guān)元件彼此的連接點(diǎn)與第2半橋電路中的 開(kāi)關(guān)元件彼此的連接點(diǎn)之間；4個(gè)驅(qū)動(dòng)電路，其與所述4個(gè)開(kāi)關(guān)元件連接；以及控制電路?？?制電路交替地對(duì)包括4個(gè)開(kāi)關(guān)元件的全橋電路中的包括開(kāi)關(guān)元件（1)和(4)的組以及包括開(kāi) 關(guān)元件(2)和(3)的組進(jìn)行0N/0FF(導(dǎo)通/斷開(kāi))控制。
[0004] 而且，轉(zhuǎn)換器的次級(jí)電路通過(guò)全橋整流電路以及電容器構(gòu)成，并對(duì)在所述初級(jí)電 路中生成的高頻電力進(jìn)行整流而使電池充電，其中，所述全橋整流電路與所述高頻變壓器 的次級(jí)線(xiàn)圈并聯(lián)連接，所述電容器與所述全橋整流電路的兩端并聯(lián)連接(例如，參照專(zhuān)利文 獻(xiàn)1)〇
[0005] 專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)平11-243646號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 在這樣的以往的電力變換裝置中，以相同的占空（duty)比同步控制全橋電路的2 個(gè)半橋電路。因此，在進(jìn)行輸入電流的高功率因數(shù)控制時(shí)，存在有時(shí)全橋電路的直流電容器 電壓脫離動(dòng)作范圍，從而對(duì)電力變換裝置施加過(guò)電壓或者輸出電流的脈動(dòng)分量進(jìn)一步擴(kuò)大 的問(wèn)題。
[0007] 本發(fā)明是為了解決上述問(wèn)題而完成的，目的是提供能夠高可靠性地同時(shí)實(shí)現(xiàn)輸入 電流的高功率因數(shù)控制和輸出電力控制的電力變換裝置。
[0008] 本發(fā)明的電力變換裝置具備:整流電路，對(duì)多個(gè)二極管全橋配置而成，對(duì)來(lái)自交流 電源的輸入進(jìn)行整流；電抗器，連接于上述整流電路的直流端子;逆變器電路;絕緣變壓器； 以及控制電路，對(duì)上述逆變器電路進(jìn)行輸出控制。上述逆變器電路在直流母線(xiàn)之間由第1分 支、第2分支以及直流電容器并聯(lián)連接而構(gòu)成，所述第1分支是串聯(lián)連接第1開(kāi)關(guān)元件以及第 2開(kāi)關(guān)元件并將其連接點(diǎn)作為第1交流端的分支;所述第2分支是串聯(lián)連接第3開(kāi)關(guān)元件以及 第4開(kāi)關(guān)元件并將其連接點(diǎn)作為第2交流端的分支，上述第1交流端連接于上述整流電路的 正極側(cè)直流端子，負(fù)極側(cè)直流母線(xiàn)連接于上述整流電路的負(fù)極側(cè)直流端子。上述絕緣變壓 器具有初級(jí)繞組、次級(jí)繞組，對(duì)該初級(jí)繞組的兩端連接上述逆變器電路的上述第1交流端、 上述第2交流端。
[0009] 另外，上述控制電路通過(guò)上述第1分支的PWM(pulse width modulation，脈沖寬度 調(diào)制)控制，對(duì)從上述交流電源經(jīng)由上述整流電路而流過(guò)的電路電流進(jìn)行高功率因數(shù)控制， 通過(guò)上述第2分支的PffM控制，控制上述直流電容器的電壓從而控制輸出到上述絕緣變壓器 的次級(jí)側(cè)的電力，其中，所述第2分支的PWM控制使用了上述第1分支的占空比以下的占空 比。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的電力變換裝置，能夠高可靠性地同時(shí)實(shí)現(xiàn)輸入電流的高功率因數(shù)控 制和輸出電力控制。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式1的電力變換裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
[0012] 圖2是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1的電力變換裝置的動(dòng)作的選通信號(hào)以及各部分的 波形圖。
[0013] 圖3是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1的電力變換裝置的第1模式下的動(dòng)作的電流路徑 圖。
[0014] 圖4是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1的電力變換裝置的第2模式下的動(dòng)作的電流路徑 圖。
[0015] 圖5是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1的電力變換裝置的第3模式下的動(dòng)作的電流路徑 圖。
[0016] 圖6是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1的電力變換裝置的第4模式下的動(dòng)作的電流路徑 圖。
[0017] 圖7是示出本發(fā)明的實(shí)施方式1的第1分支的占空比的圖。
[0018] 圖8是示出本發(fā)明的實(shí)施方式1的第2分支的占空比的圖。
[0019] 圖9是示出本發(fā)明的實(shí)施方式1的生成第1分支的占空指令的控制框圖。
[0020]圖10是示出本發(fā)明的實(shí)施方式1的生成第2分支的占空指令上限的控制框圖。
[0021]圖11是示出本發(fā)明的實(shí)施方式1的生成第2分支的基本占空指令的控制框圖。
[0022] 圖12是示出本發(fā)明的實(shí)施方式1的生成第2分支的占空指令的控制框圖。
[0023] 圖13是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1的電力變換裝置中的使用了鋸齒波的選通信號(hào)的 生成的波形圖。
[0024] 圖14是示出本發(fā)明的實(shí)施方式1的生成第1分支的選通信號(hào)的控制框圖。
[0025] 圖15是示出本發(fā)明的實(shí)施方式1的生成第2分支的選通信號(hào)的控制框圖。
[0026] 圖16是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式2的電力變換裝置中的使用了三角波的選通信號(hào)的 生成的波形圖。
[0027] 圖17是示出本發(fā)明的實(shí)施方式2的生成第1分支的選通信號(hào)的控制框圖。
[0028] 圖18是示出本發(fā)明的實(shí)施方式2的生成第2分支的選通信號(hào)的控制框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 實(shí)施方式1.
[0030] 以下對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式1的電力變換裝置進(jìn)行說(shuō)明。圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式1 的電力變換裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0031] 如圖1所示，電力變換裝置具備:主電路，其用于將交流電源1的交流電力變換為直 流電流并輸出到作為直流電路的電池10;以及控制電路11。
[0032] 主電路具備對(duì)來(lái)自交流電源1的輸入進(jìn)行整流的整流電路2、作為限流電路的電抗 器3、逆變器電路4、絕緣變壓器6、第2整流電路7、作為第2電抗器的平滑電抗器8以及平滑電 容器9。
[0033] 整流電路2是對(duì)4個(gè)二極管201~204全橋配置而成的二極管整流電路。逆變器電路 4是在直流母線(xiàn)之間(PN母線(xiàn)之間）并聯(lián)連接第1分支A、第2分支B以及直流電容器5而構(gòu)成的 全橋逆變器電路，其中，所述第1分支A是串聯(lián)連接第1開(kāi)關(guān)元件401以及第2開(kāi)關(guān)元件402并 將其連接點(diǎn)作為第1交流端4a的分支，所述第2分支B是串聯(lián)連接第3開(kāi)關(guān)元件403以及第4開(kāi) 關(guān)元件404并將其連接點(diǎn)作為第2交流端4b的分支。
[0034]該情況下，第2整流電路7是對(duì)4個(gè)二極管701~704全橋配置而成的二極管整流電 路，不過(guò)也可以使用其他的二極管的整流方式或者使用有源元件的整流方式。
[0035]絕緣變壓器6具有初次繞組6a以及次級(jí)繞組6b，并對(duì)該初級(jí)繞組6a兩端連接逆變 器電路4的第1交流端4a、第2交流端4b，對(duì)次級(jí)繞組6b的兩端連接第2整流電路7的交流端 子。
[0036] 另外，在絕緣變壓器6的初級(jí)側(cè)，交流電源1的輸出與整流電路2的交流端子連接， 所述整流電路2的正極側(cè)直流端子2a經(jīng)由電抗器3與逆變器電路4的第1交流端4a連接。整流 電路2的負(fù)極側(cè)直流端子2b連接于逆變器電路4的負(fù)極側(cè)直流母線(xiàn)（以下稱(chēng)作N母線(xiàn)）。
[0037] 在絕緣變壓器6的次級(jí)側(cè)，平滑電容器9與電池 10并聯(lián)連接，第2整流電路7的第1直 流輸出端子經(jīng)由平滑電抗器8與平滑電容器9的第1端子連接，第2整流電路7的第2直流輸出 端子與平滑電容器9的第2端子連接。
[0038]第1開(kāi)關(guān)元件401~第4開(kāi)關(guān)元件404分別由與二極管401a~二極管404a反向并聯(lián) 連接的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵門(mén)極晶體管）構(gòu)成。
[0039]另外，第1開(kāi)關(guān)元件401~第4開(kāi)關(guān)元件404除了 IGBT以外，也可以是在源極與漏極 之間內(nèi)置有二極管的M0SFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor:金 屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)等半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件。而且，在使用MOSFET的情況下，也可以 將內(nèi)置二極管用于二極管401a~二極管404a。
[0040] 另外，電抗器3與整流電路2的正極側(cè)直流端子2a連接，不過(guò)也可以與負(fù)極側(cè)直流 端子2b連接，還可以與整流電路2的正極側(cè)直流端子2a、負(fù)極側(cè)直流端子2b這兩方分布式連 接。
[0041] 進(jìn)而，作為直流電路，除電池 10之外，只要是需要與來(lái)自交流電源1的輸入絕緣的 直流負(fù)載即可，例如也可以由雙層電容器等構(gòu)成。
[0042] 另外，本發(fā)明具備:檢測(cè)交流電源1的電壓Vac的電壓傳感器、檢測(cè)直流電容器5的 電壓Vdc的電壓傳感器、檢測(cè)平滑電容器9的電壓Vbat的電壓傳感器；以及檢測(cè)電流iac的電 流傳感器、檢測(cè)流向電池 IO的充電電流(直流電流）ibat的電流傳感器，其中，所述電流iac 是從交流電壓1流經(jīng)整流電路2的電路電流。該情況下，檢測(cè)流過(guò)電抗器3的電流并將其作為 電流iac〇
[0043] 將檢測(cè)到的直流電容器電壓Vdc、平滑電容器電壓Vbat、交流電源電壓(交流電壓） Vac、電流iac以及充電電流ibat輸入到控制電路11，控制電路11根據(jù)這些數(shù)值進(jìn)行高頻PWM 控制，從而生成對(duì)第1開(kāi)關(guān)元件401~第4開(kāi)關(guān)元件404的選通信號(hào)Gl~G4,對(duì)逆變器電路4進(jìn) 行輸出控制。此時(shí)，控制電路11以使來(lái)自交流電源1的輸入功率因數(shù)大致為1，即以對(duì)電流 iac進(jìn)行高功率因數(shù)控制的方式，生成對(duì)第1分支A的選通信號(hào)GA(G1、G2)，控制電路11以使 直流電容器5的電壓Vdc成為目標(biāo)電壓Vdc*的方式生成對(duì)第2分支B的GB(G3、G4)，從而使第1 開(kāi)關(guān)元件401~第4開(kāi)關(guān)元件404導(dǎo)通/斷開(kāi)，對(duì)逆變器電路4進(jìn)行輸出控制。
[0044]以下對(duì)這樣構(gòu)成的電力變換裝置的動(dòng)作，也就是將直流電力輸出到電池10的動(dòng)作 進(jìn)行說(shuō)明。
[0045]圖2是示出對(duì)第1開(kāi)關(guān)元件401~第4開(kāi)關(guān)元件404的選通信號(hào)Gl~G4、電流iac以及 直流電容器5的電壓Vdc。另外，將目標(biāo)電壓Vdc*設(shè)定得高于交流電源1的電壓Vac的峰值電 壓Vp，直流電容器5的電壓Vdc被控制得高于峰值電壓Vp。
[0046]因?yàn)閬?lái)自交流電源1的電壓Vac在整流電路2中被全波整流，所以以交流周期的2倍 周期進(jìn)行動(dòng)作。第1分支A的第1開(kāi)關(guān)元件401、第2開(kāi)關(guān)元件402通過(guò)PffM控制來(lái)控制電流iac， 以使來(lái)自交流電源1的輸入電流量保持恒定，并且使輸入功率因數(shù)大致為1，其中，所述第1 分支A的第1開(kāi)關(guān)元件401、第2開(kāi)關(guān)元件402根據(jù)選通信號(hào)G1、G2進(jìn)行動(dòng)作。另外，第2分支B的 第3開(kāi)關(guān)元件403、第4開(kāi)關(guān)元件404進(jìn)行控制以調(diào)整對(duì)電池10供給的電力量和直流電容器5 的充放電量，而使直流電容器5的電壓Vdc成為恒定的目標(biāo)電壓Vdc*，其中，所述第2分支B的 第3開(kāi)關(guān)元件403、第4開(kāi)關(guān)元件404根據(jù)選通信號(hào)G3、G4進(jìn)行動(dòng)作。以下，將控制電流iac以使 來(lái)自交流電源1的輸入功率因數(shù)大致為1的情況簡(jiǎn)稱(chēng)為電流控制。
[0047]如圖2所示，將第1開(kāi)關(guān)元件401~第4開(kāi)關(guān)元件404的驅(qū)動(dòng)周期設(shè)為T(mén)時(shí)，驅(qū)動(dòng)周期T 分割為to~tl、tl~t2、t2~t3、t3~t4(t0)這4個(gè)期間，將各期間的動(dòng)作模式設(shè)為第1模式 ~第4模式。
[0048] t0( = t4)時(shí)，利用選通信號(hào)Gl動(dòng)作的第1開(kāi)關(guān)元件401導(dǎo)通，利用選通信號(hào)G2動(dòng)作 的第2開(kāi)關(guān)元件402斷開(kāi)。此時(shí)，利用選通信號(hào)G4動(dòng)作的第4開(kāi)關(guān)元件404也同時(shí)導(dǎo)通。
[0049] tl時(shí)，第4開(kāi)關(guān)元件404斷開(kāi)。
[0050] t2時(shí)，第1開(kāi)關(guān)元件401斷開(kāi)而第2開(kāi)關(guān)元件402導(dǎo)通。此時(shí)，利用選通信號(hào)G3動(dòng)作的 第3開(kāi)關(guān)元件403也同時(shí)導(dǎo)通。
[00511 t3時(shí)，第3開(kāi)關(guān)元件403斷開(kāi)。
[0052]圖3~圖6示出用于說(shuō)明各期間的每個(gè)動(dòng)作模式的動(dòng)作的電流路徑圖。另外，電流 路徑圖示出逆變器電路4中的電流路徑。該情況下，流入電抗器3的電流iac從交流電源1經(jīng) 由整流電路2流過(guò)電抗器3并輸入到逆變器電路4的第1交流端4a。
[0053] t0~tl中的第1模式下，第1開(kāi)關(guān)元件401、第4開(kāi)關(guān)元件404都是導(dǎo)通狀態(tài)，電流以 圖3示出的電流路徑流動(dòng)。即，流過(guò)電抗器3的電流iac流入絕緣變壓器6的初級(jí)繞組6a，經(jīng)由 第4開(kāi)關(guān)元件404返回到輸入側(cè)。另外，電流從直流電容器5經(jīng)由第1開(kāi)關(guān)元件401流向初級(jí)繞 組6a，并經(jīng)由第4開(kāi)關(guān)元件404返回到直流電容器5。
[0054] 在該第1模式下，第1開(kāi)關(guān)元件401是導(dǎo)通狀態(tài)，所以電抗器3的逆變器電路4側(cè)的電 位固定為電壓Vdc。直流電容器5的電壓Vdc被控制得高于交流電源1的電壓Vac的峰值電壓 Vp，流入電抗器3的電流iac減少。另外，直流電容器5中對(duì)電流進(jìn)行放電，所以電壓Vdc降低。
[0055] tl~t2中的第2模式下，只有第1開(kāi)關(guān)元件401是導(dǎo)通狀態(tài)，電流以圖4示出的電流 路徑流動(dòng)。即，流過(guò)電抗器3的電流iac經(jīng)由第1開(kāi)關(guān)元件401流入直流電容器5。第2開(kāi)關(guān)元件 402~第4開(kāi)關(guān)元件404是斷開(kāi)狀態(tài)，所以不存在上述以外的電流路徑。
[0056]在該第2模式下，第1開(kāi)關(guān)元件401是導(dǎo)通狀態(tài)，所以電抗器3的逆變器電路4側(cè)的電 位固定為電壓Vdc。直流電容器5的電壓Vdc被控制得高于交流電源1的電壓Vac的峰值電壓 Vp，流入電抗器3的電流iac減少。另外，直流電容器5中對(duì)電流進(jìn)行充電，所以電壓Vdc增加。 [0057] t2~t3中的第3模式下，第2、第3開(kāi)關(guān)元件402、403都是導(dǎo)通狀態(tài)，電流以圖5示出 的電流路徑流動(dòng)。即，流過(guò)電抗器3的電流iac經(jīng)由第2開(kāi)關(guān)元件402回流到輸入側(cè)。另外，電 流從直流電容器5經(jīng)由第3開(kāi)關(guān)元件403流向初級(jí)繞組6a，并經(jīng)由第2開(kāi)關(guān)元件402返回到直 流電容器5。
[0058]在該第3模式下，第2開(kāi)關(guān)元件402是導(dǎo)通狀態(tài)，所以電抗器3的逆變器電路4側(cè)的電 位固定為N母線(xiàn)的電位0，流入電抗器3的電流iac增加。另外，直流電容器5中對(duì)電流進(jìn)行放 電，所以電壓Vdc降低。
[0059] t3~t4( = t0)中的第4模式下，只有第2開(kāi)關(guān)元件402是導(dǎo)通狀態(tài)，電流以圖6示出 的電流路徑進(jìn)行流動(dòng)。即，流過(guò)電抗器3的電流iac經(jīng)由第2開(kāi)關(guān)元件402回流到輸入側(cè)。第1 開(kāi)關(guān)元件401、第3開(kāi)關(guān)元件403、第4開(kāi)關(guān)元件404是斷開(kāi)狀態(tài)，所以不存在上述以外的電流 路徑。
[0060] 所述第4模式下，第2開(kāi)關(guān)元件402是導(dǎo)通狀態(tài)，所以電抗器3的逆變器電路4側(cè)的電 位固定為N母線(xiàn)的電位0，流入電抗器3的電流iac增加。另外，直流電容器5中沒(méi)有電流的充 放電，所以電壓Vdc不變。
[0061] 第1模式以及第3模式下，電流流入絕緣變壓器6,并且在第1模式與第3模式中流入 初級(jí)繞組6a的電流極性發(fā)生反轉(zhuǎn)。即，對(duì)絕緣變壓器6輸入交流電源，利用與次級(jí)繞組6b連 接的第2整流電路將交流電力變換為直流電力，利用平滑電抗器8以及平滑電容器9對(duì)直流 電力進(jìn)行平滑并供給到電池10。這樣，通過(guò)第1模式以及第3模式對(duì)電池10供給直流電力。
[0062] 另外，在第1模式與第3模式中，電流以相反的極性流入絕緣變壓器6,所以為了抑 制絕緣變壓器6的磁偏現(xiàn)象，將第1模式與第3模式的期間設(shè)定為相等。即，第4開(kāi)關(guān)元件404 的導(dǎo)通期間與第3開(kāi)關(guān)元件403的導(dǎo)通期間相等，占空比被控制為相等。
[0063]如圖2所示，第1開(kāi)關(guān)元件401與第2開(kāi)關(guān)元件402之間是導(dǎo)通/斷開(kāi)反轉(zhuǎn)的控制，第1 開(kāi)關(guān)元件401的導(dǎo)通期間內(nèi)電流iac減少，第2開(kāi)關(guān)元件402的導(dǎo)通期間內(nèi)電流iac增加。通過(guò) 調(diào)整圖2中的t2即調(diào)整第1開(kāi)關(guān)元件401、第2的開(kāi)關(guān)元件402的占空比，能夠調(diào)整電流iac的 增減，從而實(shí)現(xiàn)電流控制。
[0064]另外，第4開(kāi)關(guān)元件404只在第1開(kāi)關(guān)元件401的導(dǎo)通期間內(nèi)具有導(dǎo)通期間，第3開(kāi)關(guān) 元件403只在第2開(kāi)關(guān)元件402的導(dǎo)通期間內(nèi)具有導(dǎo)通期間。而且，第3開(kāi)關(guān)元件403、第4開(kāi)關(guān) 元件404的導(dǎo)通期間內(nèi)電壓Vdc降低，在僅第1開(kāi)關(guān)元件401的導(dǎo)通期間內(nèi)電壓Vdc增加。通過(guò) 調(diào)整圖2中的t3、tl，即調(diào)整第3開(kāi)關(guān)元件403、第4開(kāi)關(guān)元件404的占空比，調(diào)整直流電容器5 的電壓Vdc的增減從而使其維持于目標(biāo)電壓Vdc*。
[0065] 這樣，通過(guò)分別使用個(gè)別的開(kāi)關(guān)元件的占空比進(jìn)行電流iac的電流控制與電壓Vdc 的電壓控制，一邊同時(shí)實(shí)現(xiàn)電流控制和電壓控制一邊對(duì)電池1 〇供給直流電力，其中，所述電 流iac的電流控制使用了第1分支A的第1開(kāi)關(guān)元件401、第2開(kāi)關(guān)元件402,所述電壓Vdc的電 壓控制使用了第2分支B的第3開(kāi)關(guān)元件403、第4開(kāi)關(guān)元件404。以下詳細(xì)敘述所述電流控制 與電壓控制的詳情。
[0066] 首先，t2是根據(jù)電流控制而確定的定時(shí)，第1開(kāi)關(guān)元件401的每個(gè)驅(qū)動(dòng)周期T的導(dǎo)通 期間（t〇-t2)即占空比Dl以（式1)表示。并且，第2開(kāi)關(guān)元件402的每個(gè)驅(qū)動(dòng)周期T的導(dǎo)通期間 (t2-t4)即占空比D2以（式2)表示。其中，vac是交流電源1的電壓波形，Vdc是直流電容器5的 電壓。
[0067] Dl =vac/Vdc···(式1)
[0068] D2 = (Vdc_vac)/Vdc···(式2)
[0069]以基于上述(式1)、（式2)的占空比驅(qū)動(dòng)第1開(kāi)關(guān)元件401、第2開(kāi)關(guān)元件402。
[0070]另外，第4開(kāi)關(guān)元件404與第1開(kāi)關(guān)元件401同時(shí)導(dǎo)通，第3開(kāi)關(guān)元件403與第2開(kāi)關(guān)元 件402同時(shí)導(dǎo)通，第4開(kāi)關(guān)元件404的導(dǎo)通期間（t〇-tl)與第3開(kāi)關(guān)元件403的導(dǎo)通期間（t2-t3)相等。第3開(kāi)關(guān)元件403、第4開(kāi)關(guān)元件404的每個(gè)驅(qū)動(dòng)周期T的導(dǎo)通期間即占空比D3、占空 比D4以（式3)表示。其中，Vbat是平滑電容器9的電壓，Nl是絕緣變壓器6的初次繞組6a的匝 數(shù)，N2是絕緣變壓器6的次級(jí)繞組6b的匝數(shù)。
[0071] D3 = D4=(l/2) · (Vbat/Vdc) · (N2/N1)···(式3)
[0072] 另外，第4開(kāi)關(guān)元件404只在第1開(kāi)關(guān)元件401的導(dǎo)通期間內(nèi)具有導(dǎo)通期間，第3開(kāi)關(guān) 元件403只在第2開(kāi)關(guān)元件402的導(dǎo)通期間內(nèi)具有導(dǎo)通期間。因此，占空比D3、D4總是比占空 比D1、D2小，t0~t4的關(guān)系為t0彡tl$t2、t2彡t3彡t4。
[0073] 圖7示出第1分支A的占空比Dl、D2的概略占空軌跡圖與作為第2分支B的占空比D3 (D4)的上限的DlinuDlim的各點(diǎn)是該相位的min(Dl，D2)，即，Dlim是D1、D2的較小一方的占 空比。
[0074] 如圖7所示，Dl在交流電壓的過(guò)零相位0、π為〇,在相位jt/2為峰值。因此，在相位0、π 附近01丨111 = 01。該情況下，在相位31/2附近，02〈01，01;[111 = 02。
[0075]另外，相位V2時(shí)的Dlim的值Da以（式4)表示。其中，Vp是交流電壓Vac的峰值電壓。
[0076] Da=min(Vp/Vdc，（Vdc_Vp)/Vdc)···(式4)
[0077] 通過(guò)使占空比D3(D4)小于Dlim，能調(diào)整第1模式以及第3模式的期間從而實(shí)現(xiàn)電壓 Vdc的控制，其中，所述第1模式以及第3模式的期間是向絕緣變壓器6的電流流通期間。此 處，用以下的式子示出能夠控制電壓Vdc的條件，即可控制條件。
[0078] D3(D4)〈Da
[0079] 即，
[0080]
[0081] …（式5)
[0082] 圖8是示出第2分支B的占空比D3(D4)的圖。在滿(mǎn)足以上述(式5)示出的可控制條件 時(shí)，將通過(guò)(式3)運(yùn)算出的D3(D4)的值設(shè)為基本占空比D3a。即，
[0083] D3a〈Dlim 時(shí)，D3(D4)=D3a
[0084] D3a 彡 Dlim 時(shí)，D3(D4)=Dlim。
[0085] 在交流電壓的過(guò)零相位0、3i附近，Dlim理論上無(wú)限趨近于0。因此，在D3(D4)的運(yùn)算 值為Dlim以上的相位范圍，將D3(D4)設(shè)定為Dlim的值。在除此以外的相位范圍，根據(jù)上述可 控制條件，D3(D4)比Dlim小。由此，能夠在全部相位中使占空比D3(D4)小于Dlim，能夠控制 電壓Vdc 0
[0086]這樣，不管相位如何，都能夠使第2分支B的第3開(kāi)關(guān)元件403、第4開(kāi)關(guān)元件404的占 空比D3(D4)小于第1分支A的第1開(kāi)關(guān)元件401的占空比Dl、第2開(kāi)關(guān)元件402的占空比D2,能 夠?qū)㈦妷篤dc控制為恒定的目標(biāo)電壓Vdc*。該電壓控制是控制輸出電力量而控制電壓Vdc的 輸出電力控制。
[0087] 由此，通過(guò)第1分支A的占空比控制進(jìn)行電流控制，通過(guò)第2分支B的占空比控制進(jìn) 行輸出電力控制，即能夠利用全橋結(jié)構(gòu)的一個(gè)逆變器電路4實(shí)現(xiàn)電流控制與輸出電力控制。
[0088] -般，在與單相系統(tǒng)連接的單相逆變器中，在直流部產(chǎn)生交流頻率的2倍頻的電壓 脈動(dòng)。本實(shí)施方式中，在逆變器電路4的驅(qū)動(dòng)周期T內(nèi)進(jìn)行直流電容器5的充電與放電，所以 所產(chǎn)生的電壓脈動(dòng)基于驅(qū)動(dòng)周期T，特別是由第2模式中的充電期間規(guī)定。因此，逆變器電路 4中，不產(chǎn)生交流頻率的2倍頻的電壓脈動(dòng)，能夠大幅降低直流電容器5的電容量，能夠?qū)⒅?流電容器5小型化。
[0089] 交流電源1中，功率因數(shù)為1的電壓vac與電流iac以（式6)、（式7)定義。交流電源1 的電力Pac為(式8)。該實(shí)施方式中，以（式8)示出的電力Pac全部被傳送給電池10。在電池10 是恒定的電壓Vbat時(shí)，向電池10供給的電流ibat為(式9)，具有交流頻率的2倍頻的脈動(dòng)分 量。其中，Vac是交流電源1的電壓有效值，Iac是交流電源1的電流有效值。
[0090] "·（式 6 )
[0091] …（式 7)
[0092] Pac = Vac · Iac( l_cos(2 ω t))…（式8)
[0093] ibat = (Vac/Vbat) · Iac( l_cos(2 ω t))…（式9)
[0094] 接下來(lái)，對(duì)生成用于進(jìn)行電流控制與電壓控制的占空比Dl~D4的指令值進(jìn)行說(shuō) 明。以下，將占空比的指令值稱(chēng)為占空指令。
[0095] 圖9是示出利用控制電路11生成第1分支A的占空指令的控制框圖。D1*、D2*是用于 對(duì)第1開(kāi)關(guān)元件401、第2開(kāi)關(guān)元件402進(jìn)行PffM控制的占空指令。通過(guò)該占空指令D1*、D2*控 制來(lái)自交流電源1的電流量，并且控制電流i ac以使來(lái)自交流電源1的輸入功率因數(shù)大致為 1〇
[0096]如圖9所示，將同步于交流電源1的電壓Vac的正弦波的電流指令（目標(biāo)正弦波電 流)iac*與所檢測(cè)到的電流iac之差20作為反饋量，將PI控制后的輸出21除以電壓Vdc，從而 求出第2開(kāi)關(guān)元件402的基準(zhǔn)占空指令22。然后，對(duì)基準(zhǔn)占空指令22相加前饋?lái)?xiàng)23來(lái)作為第2 開(kāi)關(guān)元件402的占空指令D2*。前饋?lái)?xiàng)23是以上述(式2)示出的（Vd C-vaC)/Vdc，并且按照交 流電源1的相位針對(duì)逆變器電路4的每個(gè)驅(qū)動(dòng)周期來(lái)確定。另外，將1減去占空指令D2*而得 到的值作為第1開(kāi)關(guān)元件401的占空指令D1*。
[0097]圖10是示出生成作為第2分支B的占空指令上限的Dlim的控制框圖。如圖10所示， D1*、D2*被輸入到選擇器24,并且還被輸入到比較器25。選擇器24根據(jù)來(lái)自比較器25的比較 信號(hào)25a，將D1*、D2*中的某一方作為Dlim輸出。
[0098]當(dāng)D2*是Dl*以上的值時(shí)，來(lái)自比較器25的比較信號(hào)25a為H，選擇器24將Dl*作為 Dlim輸出。當(dāng)D2*是小于Dl*的值時(shí)，來(lái)自比較器25的比較信號(hào)25a為L(zhǎng)，選擇器24將D2*作為 Dlim輸出。
[0099] 圖11是示出生成第2分支B的基本占空指令的控制框圖。D3a*是以圖8示出的基本 占空比D3a的指令值，即，是基本占空指令。所述基本占空指令D3a*被運(yùn)算為控制輸出電力 量而將電壓Vdc維持為目標(biāo)電壓Vdc*。
[0100] 如圖11所示，將直流電容器5的目標(biāo)電壓Vdc*與所檢測(cè)到的電壓Vdc之差30作為反 饋量，將PI控制了的輸出作為向電池10的輸出電流指令值31。通過(guò)增益調(diào)整器34調(diào)整輸出 33,生成基準(zhǔn)占空指令D3a*，該輸出33是將把該電流指令值31與所檢測(cè)到的電流ibat的差 值32作為反饋量并PI控制而得到的輸出。
[0101] 圖12是示出生成第2分支B的占空指令的控制框圖。D3*(=D4*)是用于對(duì)第3開(kāi)關(guān) 元件403、第4開(kāi)關(guān)元件404進(jìn)行PffM控制的占空指令。
[0102]如圖12所示，基本占空指令D3a*與Dlim被輸入到選擇器35,并且被輸入到比較器 36。選擇器35根據(jù)來(lái)自比較器36的比較信號(hào)36a，將D3a*、Dlim中的某一方作為D3*輸出。 [0103] 當(dāng)D3a*是Dlim以上的值時(shí)，來(lái)自比較器36的比較信號(hào)36a為H，選擇器35將Dlim作 為D3*輸出。當(dāng)D3a*是小于Dlim的值時(shí)，來(lái)自比較器36的比較信號(hào)36a為L(zhǎng)，選擇器35將D3a* 作為D3*輸出。
[0104] 接下來(lái)，以下根據(jù)圖13~圖15對(duì)選通信號(hào)Gl~G4的生成進(jìn)行說(shuō)明，其中，所述選通 信號(hào)Gl~G4對(duì)逆變器電路4的第1開(kāi)關(guān)元件401~第4開(kāi)關(guān)元件404進(jìn)行控制。圖13是說(shuō)明生 成選通信號(hào)Gl~G4的波形圖，圖14是示出生成第1分支A的選通信號(hào)G1、G2的控制框圖，圖15 是示出生成第2分支B的選通信號(hào)G3、G4的控制框圖。
[0105] 如圖13所示，選通信號(hào)Gl~G4通過(guò)P麗控制而生成，其中，所述P麗控制使用了第1 分支A、第2分支B的占空指令與載波，該情況下，作為所述載波使用鋸齒波38。作為第1分支A 的占空指令使用D2*，作為第2分支B的占空指令使用D3*(=D4*)。另外，生成各選通信號(hào)Gl ~G4所使用的鋸齒波38是相同相位、相同值的波形。
[0106] 如圖14所示，第1分支A的選通信號(hào)生成器39具備兩個(gè)比較器39a、39b，分別比較 D2*與鋸齒波38而生成選通信號(hào)G2、G1。
[0107]在D2*為鋸齒波38的值以上的期間（ttO~tt2)，選通信號(hào)G2為H，將第2開(kāi)關(guān)元件 402設(shè)為導(dǎo)通狀態(tài)。另外，在鋸齒波38的值為D2*以上的期間（tt2~tt4( = tt0))，選通信號(hào) Gl為H，將第1開(kāi)關(guān)元件401設(shè)為導(dǎo)通狀態(tài)。
[0108] 如圖15所示，生成第2分支B的選通信號(hào)G3的選通信號(hào)生成器40具備一個(gè)比較器 40a。另外，使用選通信號(hào)生成器41與AND電路(邏輯與電路)43生成選通信號(hào)G4,其中，所述 選通信號(hào)生成器41具備兩個(gè)比較器41a、41b。
[0109] 在生成選通信號(hào)G3的選通信號(hào)生成器40中，比較器40a比較D3*與鋸齒波38而生成 選通信號(hào)G3。在D3*為鋸齒波38的值以上的期間（ttO~ttl)，選通信號(hào)G3為H，將第3開(kāi)關(guān)元 件403設(shè)為導(dǎo)通狀態(tài)。另外，選通信號(hào)G2、G3都在ttO時(shí)上升，即，選通信號(hào)脈沖上升同步。 [0110] 在選通信號(hào)生成器41中，比較器41a將相加 D2*與D3*得到的和42與鋸齒波38進(jìn)行 比較，比較器41b將鋸齒波38與D2*進(jìn)行比較。將來(lái)自?xún)蓚€(gè)比較器41a、41b的比較信號(hào)輸入到 AND電路43，AND電路43生成邏輯與并輸出選通信號(hào)G4。選通信號(hào)G4從鋸齒波38變?yōu)镈2*以上 的值的定時(shí)（tt2)開(kāi)始，在基于D3*的選通信號(hào)G3的脈寬Wl的范圍為H，在期間（tt2~tt3)， 將第4開(kāi)關(guān)元件404設(shè)為導(dǎo)通狀態(tài)。另外，選通信號(hào)Gl、G4都在tt2時(shí)上升，即，選通信號(hào)脈沖 的上升同步。
[0111] 另外，圖13中的《0、《1、《2、《3是與圖2中七233、七4(切）31--對(duì)應(yīng)的。即，ttO ~ttl、ttl~tt2、tt2~tt3、tt3~tt4(t0)的各期間的動(dòng)作模式依次為第3模式、第4模式、 第1模式、第2模式。
[0112] 如上所述，本實(shí)施方式中，調(diào)整占空比D1、D2而對(duì)第1分支A進(jìn)行PffM控制，從而對(duì)從 交流電源1經(jīng)由整流電路2流過(guò)的電流i ac進(jìn)行高功率因數(shù)控制;將占空比D3 (D4)調(diào)整為占 空比Dl、D2以下的值而對(duì)第2分支B進(jìn)行PffM控制，從而控制直流電容器5的電壓Vdc并對(duì)輸出 到絕緣變壓器6的次級(jí)側(cè)的電力進(jìn)行控制。由此，能夠通過(guò)全橋結(jié)構(gòu)的一個(gè)逆變器電路4實(shí) 現(xiàn)電流控制與輸出電力控制，并能實(shí)現(xiàn)電力變換裝置的簡(jiǎn)化、小型化。
[0113] 另外，控制電路11以同步的相等的驅(qū)動(dòng)周期T對(duì)第1分支A以及第2分支B進(jìn)行PffM控 制，生成控制第1分支A的占空指令D1*、D2*，以使電流iac成為目標(biāo)正弦波電流即電流指令 iac*，生成控制第2分支B的占空指令D3*(D4*)，以使直流電容器5的電壓Vdc成為目標(biāo)電壓 Vdc*，其中，所述目標(biāo)電壓Vdc*高于交流電源1的峰值電壓Vp。由此，能以良好的可靠性實(shí)現(xiàn) 電流iac的高功率因數(shù)控制與輸出電力控制，其中，所述輸出電力控制將電壓Vdc維持為目 標(biāo)電壓Vdc*。
[0114] 另外，為了將占空比D3、D4控制為相等，對(duì)絕緣變壓器6的磁偏進(jìn)行抑制，其中，所 述占空比D3、D4對(duì)第2分支B的第3開(kāi)關(guān)元件403、第4開(kāi)關(guān)元件404進(jìn)行控制。進(jìn)而，將第1開(kāi)關(guān) 元件401、第2開(kāi)關(guān)元件402的占空比Dl、D2中的較小一方作為上限D(zhuǎn)lim，對(duì)占空比D3、D4進(jìn)行 限制。因此，能夠?qū)⒌?開(kāi)關(guān)元件404控制為只在第1開(kāi)關(guān)元件401的導(dǎo)通期間內(nèi)具有導(dǎo)通期 間，將第3開(kāi)關(guān)元件403控制為只在第2開(kāi)關(guān)元件402的導(dǎo)通期間內(nèi)具有導(dǎo)通期間。因此，能準(zhǔn) 確控制直流電容器5的充電與放電的期間，能夠以良好的可靠性將電壓Vdc控制為目標(biāo)電壓 Vdc^0
[0115] 另外，使用鋸齒波38作為第1分支A、第2分支B的PffM控制的載波，并且以使對(duì)第1開(kāi) 關(guān)元件401的選通信號(hào)脈沖的上升與第4開(kāi)關(guān)元件404的選通信號(hào)脈沖的上升同步、使對(duì)第2 開(kāi)關(guān)元件402的選通信號(hào)脈沖的上升與對(duì)第3開(kāi)關(guān)元件403的選通信號(hào)脈沖的上升同步的方 式生成選通信號(hào)Gl~G4。因此，可在高功率因數(shù)控制的制約條件內(nèi)自由調(diào)整第2分支B的占 空比D3(D4)，能夠以良好的可靠性獨(dú)立實(shí)現(xiàn)高功率因數(shù)控制與輸出電力控制，進(jìn)一步提高 傳輸電力的質(zhì)量，能夠?qū)崿F(xiàn)可靠性更高的電力變換裝置的輸出控制。
[0116] 另外，在所述實(shí)施方式中，在逆變器電路4的驅(qū)動(dòng)周期T內(nèi)進(jìn)行直流電容器5的充電 與放電，所以電壓脈動(dòng)基于所述驅(qū)動(dòng)周期T。因此，電力脈動(dòng)全部被傳送到絕緣變壓器6的次 級(jí)側(cè)的電池10,無(wú)需用直流電容器5來(lái)?yè)?dān)保交流電源周期的2倍頻的電力脈動(dòng)，其中，所述電 力脈動(dòng)是以由交流電源1產(chǎn)生的交流電源周期的2倍頻率脈動(dòng)的電力脈動(dòng)。直流電容器5只 擔(dān)保起因于逆變器電路4的驅(qū)動(dòng)周期T的充放電即可，通過(guò)大幅降低電容量來(lái)實(shí)現(xiàn)裝置結(jié)構(gòu) 的小型化。
[0117]另外，在上述實(shí)施方式中，示出的是使對(duì)第1開(kāi)關(guān)元件401、第4開(kāi)關(guān)元件404的選通 信號(hào)脈沖的上升同步，并使對(duì)第2、第3開(kāi)關(guān)元件402、403的選通信號(hào)脈沖的上升同步的情 況，但也可以設(shè)為使二者的選通信號(hào)脈沖的下降同步的方式。
[0118]另外，也可以對(duì)第1分支A的第1開(kāi)關(guān)元件401、第2開(kāi)關(guān)元件402的開(kāi)關(guān)設(shè)置防止短 路用的空載時(shí)間。同樣地，也可以對(duì)第2分支B的第3開(kāi)關(guān)元件403、第4開(kāi)關(guān)元件404的開(kāi)關(guān)設(shè) 置防止短路用的空載時(shí)間。
[0119] 另外，在將電抗器3與負(fù)極側(cè)直流端子2b連接的情況下，或者將電抗器3與整流電 路2的正極側(cè)直流端子2a、負(fù)極側(cè)直流端子2b這雙方分布式連接的情況下，與上述實(shí)施方式 相同，通過(guò)PWM控制第1分支A而進(jìn)行電流控制，通過(guò)PffM控制第2分支B而對(duì)直流電容器5的電 壓Vdc進(jìn)行電壓控制，也能得到與上述實(shí)施方式相同的效果。
[0120] 另外，上述實(shí)施方式方式中，電力變換裝置構(gòu)成為具有絕緣變壓器6的次級(jí)側(cè)結(jié) 構(gòu)，即構(gòu)成為具有第2整流電路7、平滑電抗器8以及平滑電容器9的結(jié)構(gòu)，但該次級(jí)側(cè)電路不 局限于該結(jié)構(gòu)，也可以不在電力變換裝置內(nèi)設(shè)置，而連接在其他裝置中構(gòu)成的次級(jí)側(cè)電路 來(lái)使用。
[0121] 實(shí)施方式2.
[0122] 以下，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式2的電力變換裝置進(jìn)行說(shuō)明。上述實(shí)施方式1中，將鋸齒 波38用于逆變器電路4的PWM控制的載波，而本實(shí)施方式2中，將三角波用于載波。本實(shí)施方 式2的電力變換裝置關(guān)于主電路結(jié)構(gòu)以及各占空比指令Dl*~D4*的生成與上述實(shí)施方式1 相同。
[0123] 以下，根據(jù)圖16~圖18對(duì)本實(shí)施方式2中的選通信號(hào)Gl~G4的生成進(jìn)行說(shuō)明，其 中，所述選通信號(hào)Gl~G4對(duì)逆變器電路4的第1開(kāi)關(guān)元件401~第4開(kāi)關(guān)元件404進(jìn)行控制。圖 16是說(shuō)明生成選通信號(hào)Gl~G4的波形圖；圖17是示出生成第1分支A的選通信號(hào)G1、G2的控 制框圖；圖18是示出生成第2分支B的選通信號(hào)G3、G4的控制框圖。
[0124] 如圖16所示，選通信號(hào)Gl~G4通過(guò)P麗控制而生成，其中，所述P麗控制使用了第1 分支A、第2分支B的占空指令與載波，該情況下，將上述載波用于三角波50。作為第1分支A的 占空指令使用D2*，作為第2分支B的占空指令使用D3*(=D4*)。另外，生成各選通信號(hào)Gl~ G4所使用的三角波50是相同的。
[0125] 如圖17所示，第1分支A的選通信號(hào)生成器51具備兩個(gè)比較器51a、51b，分別比較 D2*與三角波50而生成選通信號(hào)G2、G1。
[0126] 在D2*為三角波50的值以上的期間（t0~t2，t5~t7(t0))，選通信號(hào)G2為H，將第2 開(kāi)關(guān)元件402設(shè)為導(dǎo)通狀態(tài)。另外，在三角波50的值為D2*以上的期間（t2~t5)，選通信號(hào)Gl 為H，將第1開(kāi)關(guān)元件401設(shè)為導(dǎo)通狀態(tài)。
[0127] 如圖18所示，第2分支B的選通信號(hào)生成器52具備兩個(gè)比較器52a、52b。所述比較器 52a將D3*與三角波50比較而生成選通信號(hào)G3。在D3*為三角波50的值以上的期間（t6~t0 (t7)~tl)，選通信號(hào)G3為H，將第3開(kāi)關(guān)元件403設(shè)為導(dǎo)通狀態(tài)。另外，選通信號(hào)G2、G3的選通 信號(hào)脈沖的中心在三角波50的波谷相位同步。
[0128] 比較器52b將三角波50與占空比指令（1-D3*)進(jìn)行比較而生成選通信號(hào)G4,其中， 所述占空比指令（1-D3*)是1減去D3*而得到的值。在三角波50為（1-D3*)以上的期間（t3~ t4)，選通信號(hào)G4為H，將第4開(kāi)關(guān)元件404設(shè)為導(dǎo)通狀態(tài)。選通信號(hào)G3、G4的選通信號(hào)脈沖的 脈寬W2相等，第3開(kāi)關(guān)元件403、第4開(kāi)關(guān)元件404的導(dǎo)通期間的長(zhǎng)度相等。另外，選通信號(hào)G1、 G4的選通信號(hào)脈沖的中心在三角波50的波峰相位同步。
[0129] 如上所述，在本實(shí)施方式2中，也調(diào)整占空比D1、D2而對(duì)第1分支A進(jìn)行Pmi控制，從 而對(duì)從交流電源1經(jīng)由整流電路2流過(guò)的電流iac進(jìn)行高功率因數(shù)控制;過(guò)將占空比D3 (D4) 調(diào)整為占空比Dl、D2以下的值而對(duì)第2分支B進(jìn)行PWM控制，從而控制直流電容器5的電壓Vdc 并對(duì)輸出到絕緣變壓器6的次級(jí)側(cè)的電力進(jìn)行控制。由此，與上述實(shí)施方式1相同，能夠通過(guò) 全橋結(jié)構(gòu)的一個(gè)逆變器電路4實(shí)現(xiàn)電流控制與輸出電力控制，能實(shí)現(xiàn)電力變換裝置的簡(jiǎn)化、 小型化。
[0130]另外，將三角波50用于第1分支A、第2分支B的PffM控制的載波，并且以使對(duì)第1開(kāi)關(guān) 元件401的選通信號(hào)脈沖的中心與對(duì)第4開(kāi)關(guān)元件404的選通信號(hào)脈沖的中心在三角波50的 波峰相位同步、使對(duì)第2開(kāi)關(guān)元件402的選通信號(hào)脈沖中心與對(duì)第3開(kāi)關(guān)元件403的選通信號(hào) 脈沖的中心在三角波50的波谷相位同步的方式生成選通信號(hào)Gl~G4。因此，可在高功率因 數(shù)控制的制約條件內(nèi)自由調(diào)整第2分支B的占空比D3(D4)，能夠以良好的可靠性獨(dú)立實(shí)現(xiàn)高 功率因數(shù)控制與輸出電力控制，進(jìn)一步提高傳輸電力的質(zhì)量，能夠?qū)崿F(xiàn)可靠性更高的電力 變換裝置的輸出控制。
[0131]另外，通過(guò)將三角波50用于載波，第2模式與第4模式的合計(jì)期間即未向絕緣變壓 器6傳輸電力的期間，在驅(qū)動(dòng)周期T中以三角波50的峰值相位為中心而對(duì)稱(chēng)。因此，如下兩個(gè) 電流量相等:在第1模式下在絕緣變壓器6中流通電流之后，在第2模式下變壓器電流減少時(shí) 流過(guò)第4開(kāi)關(guān)元件404的電流量；以及在第3模式下在絕緣變壓器6中流通電流之后，在第4模 式下變壓器電流減少時(shí)流過(guò)第3開(kāi)關(guān)元件403的電流量。由此，第3開(kāi)關(guān)元件403、第4開(kāi)關(guān)元 件404的損耗均勻，能簡(jiǎn)化散熱結(jié)構(gòu)，能促進(jìn)電力變換裝置小型化。
[0132]另外，本發(fā)明能夠在發(fā)明的范圍內(nèi)自由組合各實(shí)施方式，或者將各實(shí)施方式進(jìn)行 適當(dāng)變形、省略。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電力變換裝置，具備： 整流電路，對(duì)多個(gè)二極管全橋配置而成，對(duì)來(lái)自交流電源的輸入進(jìn)行整流； 電抗器，與所述整流電路的直流端子連接； 逆變器電路，在直流母線(xiàn)之間并聯(lián)連接第1分支、第2分支以及直流電容器而構(gòu)成，所述 第1分支是串聯(lián)連接第1開(kāi)關(guān)元件以及第2開(kāi)關(guān)元件并將其連接點(diǎn)作為第1交流端的分支，所 述第2分支是串聯(lián)連接第3開(kāi)關(guān)元件以及第4開(kāi)關(guān)元件并將其連接點(diǎn)作為第2交流端的分支， 所述第1交流端與所述整流電路的正極側(cè)直流端子連接，負(fù)極側(cè)直流母線(xiàn)與所述整流電路 的負(fù)極側(cè)直流端子連接； 絕緣變壓器，具有初級(jí)繞組、次級(jí)繞組，對(duì)該初級(jí)繞組的兩端連接所述逆變器電路的所 述第1交流端、所述第2交流端；以及 控制電路，對(duì)所述逆變器電路進(jìn)行輸出控制， 所述控制電路通過(guò)所述第1分支的PWM控制，對(duì)從所述交流電源經(jīng)由所述整流電路而流 過(guò)的電路電流進(jìn)行高功率因數(shù)控制，通過(guò)所述第2分支的PWM控制，控制所述直流電容器的 電壓而控制輸出到所述絕緣變壓器的次級(jí)側(cè)的電力，其中，所述第2分支的PWM控制使用了 所述第1分支的占空比以下的占空比。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力變換裝置，其特征在于，具備： 第2整流電路，與所述絕緣變壓器的所述次級(jí)繞組連接；以及 第2電抗器，與該第2整流電路的直流端子連接， 所述控制電路通過(guò)對(duì)所述第2分支進(jìn)行PWM控制，控制對(duì)與所述第2整流電路連接的直 流電路的輸出電力。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或者權(quán)利要求2所述的電力變換裝置，其特征在于， 所述控制電路 以同步且相等的驅(qū)動(dòng)周期，對(duì)所述第1分支以及所述第2分支進(jìn)行PWM控制， 控制所述第1分支，以使所述電路電流成為目標(biāo)正弦波電流， 控制所述第2分支，以使所述直流電容器的電壓成為高于所述交流電源的峰值電壓的 目標(biāo)電壓。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電力變換裝置，其特征在于， 所述控制電路使所述第3開(kāi)關(guān)元件以及所述第4開(kāi)關(guān)元件的占空比相等，并將所述第1、 第2開(kāi)關(guān)元件這兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件的占空比中的小的一方作為上限來(lái)限制該占空比。5. 根據(jù)權(quán)利要求3或者權(quán)利要求4所述的電力變換裝置，其特征在于， 所述控制電路 控制所述第2開(kāi)關(guān)元件，以使得與所述第1開(kāi)關(guān)元件導(dǎo)通斷開(kāi)反轉(zhuǎn)， 控制所述第4開(kāi)關(guān)元件，以使得只在所述第1開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通期間內(nèi)具有導(dǎo)通期間，其 中，所述第4開(kāi)關(guān)元件與所述第1開(kāi)關(guān)元件成對(duì)角關(guān)系， 控制所述第3開(kāi)關(guān)元件，以使得只在所述第2開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通期間內(nèi)具有導(dǎo)通期間，其 中，所述第3開(kāi)關(guān)元件與所述第2開(kāi)關(guān)元件成對(duì)角關(guān)系。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電力變換裝置，其特征在于， 所述控制電路 將鋸齒波用于所述第1分支、所述第2分支的PWM控制的載波， 使對(duì)所述第1開(kāi)關(guān)元件的選通信號(hào)脈沖的上升與對(duì)所述第4開(kāi)關(guān)元件的選通信號(hào)脈沖 的上升同步， 使對(duì)所述第2開(kāi)關(guān)元件的選通信號(hào)脈沖的上升與對(duì)所述第3開(kāi)關(guān)元件的選通信號(hào)脈沖 的上升同步。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電力變換裝置，其特征在于， 所述控制電路 將三角波用于所述第1分支、所述第2分支的PWM控制的載波， 使對(duì)所述第1開(kāi)關(guān)元件的選通信號(hào)脈沖的中心與對(duì)所述第4開(kāi)關(guān)元件的選通信號(hào)脈沖 的中心同步， 使對(duì)所述第2開(kāi)關(guān)元件的選通信號(hào)脈沖的中心與對(duì)所述第3開(kāi)關(guān)元件的選通信號(hào)脈沖 的中心同步。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電力變換裝置，其特征在于， 所述控制電路 生成對(duì)所述第3、第4開(kāi)關(guān)元件中的一方元件的占空比的指令值，通過(guò)比較該占空比的 指令值與所述三角波，生成對(duì)所述一方元件的所述選通信號(hào)脈沖； 對(duì)從1減去所述占空比的指令值而得到的值與所述三角波進(jìn)行比較，生成對(duì)所述第3、 第4開(kāi)關(guān)元件中的另一方元件的所述選通信號(hào)脈沖。
【文檔編號(hào)】H02M7/12GK106068605SQ201580012417
【公開(kāi)日】2016年11月2日
【申請(qǐng)日】2015年3月6日 公開(kāi)號(hào)201580012417.2, CN 106068605 A, CN 106068605A, CN 201580012417, CN-A-106068605, CN106068605 A, CN106068605A, CN201580012417, CN201580012417.2, PCT/2015/56612, PCT/JP/15/056612, PCT/JP/15/56612, PCT/JP/2015/056612, PCT/JP/2015/56612, PCT/JP15/056612, PCT/JP15/56612, PCT/JP15056612, PCT/JP1556612, PCT/JP2015/056612, PCT/JP2015/56612, PCT/JP2015056612, PCT/JP201556612
【發(fā)明人】近藤亮太, 高原貴昭, 村上哲, 山田正樹(shù), 上原直久, 木下英彥
【申請(qǐng)人】三菱電機(jī)株式會(huì)社