电力转换装置以及电力转换方法_2

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第一桥臂电路207并列地安装了串 联有初级侧第二上桥臂VI和初级侧第二下桥臂/VI的初级侧第二桥臂电路211。初级侧第 二桥臂电路211是能够进行基于初级侧第二上桥臂VI以及初级侧第二下桥臂/VI的接通、 断开的开关动作的电力转换动作的初级侧第二电力转换电路部(初级侧V相电力转换电路 部)。
[0027] 在连接初级侧第一桥臂电路207的中点207m和初级侧第二桥臂电路211的中点 211m的电桥部分,设有初级侧线圈202和初级侧磁耦合电抗器204。更加详细地对电桥部 分的连接关系进行说明,初级侧第一桥臂电路207的中点207m与初级侧磁耦合电抗器204 的初级侧第一电抗器204a的一端连接。而且,初级侧第一电抗器204a的另一端与初级侧线 圈202的一端连接。并且,初级侧线圈202的另一端与初级侧磁耦合电抗器204的初级侧 第二电抗器204b的一端连接。并且,初级侧第二电抗器204b的另一端与初级侧第二桥臂 电路211的中点211m连接。此外,初级侧磁耦合电抗器204包括初级侧第一电抗器204a、 和以耦合系数&与初级侧第一电抗器204a磁耦合的初级侧第二电抗器204b而构成。
[0028] 中点207m是初级侧第一上桥臂U1与初级侧第一下桥臂/U1之间的初级侧第一中 间节点,中点211m是初级侧第二上桥臂VI与初级侧第二下桥臂/VI之间的初级侧第二中 间节点。
[0029] 第一输入输出端口 60a是设于初级侧正极母线298与初级侧负极母线299之间的 端口。第一输入输出端口 60a包括端子613和端子614而构成。第二输入输出端口 60c是 设于初级侧负极母线299与初级侧线圈202的中心抽头202m之间的端口。第二输入输出 端口 60c包括端子614和端子616而构成。
[0030] 中心抽头202m与第二输入输出端口 60c的高电位侧的端子616连接。中心抽头 202m是构成初级侧线圈202的初级侧第一卷线202a与初级侧第二卷线202b的中间连接 点。
[0031] 次级侧转换电路30是包括次级侧全桥电路300、第三输入输出端口 60b以及第四 输入输出端口 60d而构成的次级侧电路。次级侧全桥电路300是包括变压器400的次级侧 线圈302、次级侧磁耦合电抗器304、次级侧第一上桥臂U2、次级侧第一下桥臂/U2、次级侧 第二上桥臂V2以及次级侧第二下桥臂/V2而构成的次级侧电力转换部。此处,次级侧第一 上桥臂U2、次级侧第一下桥臂/U2、次级侧第二上桥臂V2以及次级侧第二下桥臂/V2分别 例如是包括N沟道型MOSFET和作为该MOSFET的寄生元件的体二极管而构成的开关元件。 也可以在该MOSFET并列地追加连接二极管。
[0032] 次级侧全桥电路300具有与第三输入输出端口 60b的高电位侧的端子618连接的 次级侧正极母线398、和与第三输入输出端口 60b以及第四输入输出端口 60d的低电位侧的 端子620连接的次级侧负极母线399。
[0033] 在次级侧正极母线398与次级侧负极母线399之间,安装了串联有次级侧第一上 桥臂U2和次级侧第一下桥臂/U2的次级侧第一桥臂电路307。次级侧第一桥臂电路307是 能够进行基于次级侧第一上桥臂U2以及次级侧第一下桥臂/U2的接通、断开的开关动作的 电力转换动作的次级侧第一电力转换电路部(次级侧U相电力转换电路部)。并且,在次级 侧正极母线398与次级侧负极母线399之间,与次级侧第一桥臂电路307并列地安装了串 联有次级侧第二上桥臂V2和次级侧第二下桥臂/V2的次级侧第二桥臂电路311。次级侧第 二桥臂电路311是能够进行基于次级侧第二上桥臂V2以及次级侧第二下桥臂/V2的接通、 断开的开关动作的电力转换动作的次级侧第二电力转换电路部(次级侧V相电力转换电路 部)。
[0034] 在连接次级侧第一桥臂电路307的中点307m和次级侧第二桥臂电路311的中点 311m的电桥部分,设有次级侧线圈302和次级侧磁耦合电抗器304。更加详细地对电桥部 分的连接关系进行说明,次级侧第一桥臂电路307的中点307m与次级侧磁耦合电抗器304 的次级侧第一电抗器304a的一端连接。而且,次级侧第一电抗器304a的另一端与次级侧线 圈302的一端连接。并且,次级侧线圈302的另一端与次级侧磁耦合电抗器304的次级侧 第二电抗器304b的一端连接。并且,次级侧第二电抗器304b的另一端与次级侧第二桥臂 电路311的中点311m连接。此外,次级侧磁耦合电抗器304包括次级侧第一电抗器304a、 和以耦合系数k 2与次级侧第一电抗器304a磁耦合的次级侧第二电抗器304b而构成。
[0035] 中点307m是次级侧第一上桥臂U2与次级侧第一下桥臂/U2之间的次级侧第一中 间节点,中点311m是次级侧第二上桥臂V2与次级侧第二下桥臂/V2之间的次级侧第二中 间节点。
[0036] 第三输入输出端口 60b是设于次级侧正极母线398与次级侧负极母线399之间的 端口。第三输入输出端口 60b包括端子618和端子620而构成。第四输入输出端口 60d是 设于次级侧负极母线399与次级侧线圈302的中心抽头302m之间的端口。第四输入输出 端口 60d包括端子620和端子622而构成。
[0037] 中心抽头302m与第四输入输出端口 60d的高电位侧的端子622连接。中心抽头 302m是构成次级侧线圈302的次级侧第一卷线302a与次级侧第二卷线302b的中间连接 点。
[0038] 图1中,电源装置101具备传感器部70。传感器部70是如下检测机构:以规定的 检测周期检测第一至第四输入输出端口 60a、60c、60b、60d中至少一个端口的输入输出值 Y,并向控制部50输出与该检测到的输入输出值Y对应的检测值Yd。检测值Yd可以是检测 输入输出电压而得到的检测电压,也可以是检测输入输出电流而得到的检测电流,也可以 是检测输入输出电力而得到的检测电力。传感器部70可以在电源电路10的内部具备,也 可以在外部具备。
[0039] 传感器部70例如具有检测在第一至第四输入输出端口 60a、60c、60b、60d中至少 一个端口产生的输入输出电压的电压检测部。传感器部70例如具有将输入输出电压Va 和输入输出电压Vc中至少一个检测电压作为初级侧电压检测值而输出的初级侧电压检测 部、以及将输入输出电压Vb和输入输出电压Vd中至少一个检测电压作为次级侧电压检测 值而输出的次级侧电压检测部。
[0040] 传感器部70的电压检测部例如具有监视至少一个端口的输入输出电压值的电压 传感器、和向控制部50输出与由该电压传感器监视到的输入输出电压值对应的检测电压 的电压检测电路。
[0041] 传感器部70例如具有对流向第一至第四输入输出端口 60a、60c、60b、60d中至少 一个端口的输入输出电流进行检测的电流检测部。传感器部70例如具有将输入输出电流 la和输入输出电流Ic中至少一个检测电流作为初级侧电流检测值而输出的初级侧电流检 测部、和将输入输出电流lb和输入输出电流Id中至少一个检测电流作为次级侧电流检测 值而输出的次级侧电流检测部。
[0042] 传感器部70的电流检测部例如具有监视至少一个端口的输入输出电流值的电流 传感器、和向控制部50输出与由该电流传感器监视到的输入输出电流值对应的检测电流 的电流检测电路。
[0043] 电源装置101具备控制部50。控制部50例如是具备内置CPU的微型计算机的电 子电路。控制部50可以在电源电路10的内部具备,也可以在外部具备。
[0044] 控制部50对电源电路10的电力转换动作进行反馈控制,以使第一至第四输入输 出端口 60a、60c、60b、60d的至少一个端口的输入输出值Y的检测值Yd收敛于对该端口设 定的目标值Yo。目标值Yo例如是如下指令值:基于按照与各输入输出端口连接的负载(例 如,初级侧低电压级负载61c等)而规定的驱动条件,来由控制部50或者控制部50以外的 规定装置设定。目标值Yo在从端口输出电力时作为输出目标值而发挥功能,在向端口输入 电力时作为输入目标值而发挥功能,可以是目标电压值,也可以是目标电流值,也可以是目 标电力值。
[0045]另外,控制部50对电源电路10的电力转换动作进行反馈控制,以使在初级侧转换 电路20与次级侧转换电路30之间经由变压器400传输的传输电力P收敛于设定的目标传 输电力Po。传输电力也被称作电力传输量。目标传输电力也被称作指令传输电力。
[0046] 控制部50通过使规定的控制参数X的值变化,来反馈控制在电源电路10进行的 电力转换动作,从而能够调整电源电路10的第一至第四各输入输出端口 60a、
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