電力轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】
[0001] 優(yōu)先權(quán)彳目息
[0002] 該申請(qǐng)要求2014年2月26日提交的日本專利申請(qǐng)第2014-035186號(hào)的優(yōu)先權(quán)， 其全部內(nèi)容通過引用合并于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及一種電力轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)，具體地，涉及一種具有多個(gè)輸入/輸出端口 的電力轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0004]JP2012-125040A提出了一種集成了兩種類型的電路的電力轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)，其利 用在電流方向上表現(xiàn)出不同電感的磁耦合電抗器。該系統(tǒng)具有耦合電抗器位于變壓器的兩 端并且連接到全橋電路的結(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)中，一個(gè)電路中設(shè)置最多四個(gè)直流端口。當(dāng)電力 在連接在變壓器的各端的左全橋電路與右全橋電路之間傳輸時(shí)，如果占空比〇)uty)相同， 則高效電力傳輸是可能的。
[0005] 如上所述，如果左全橋電路和右全橋電路的占空比相同，則電力可以高效地從一 個(gè)全橋電路傳送到另一個(gè)全橋電路。然而，當(dāng)占空比彼此不同時(shí)，非傳輸時(shí)段期間的電流增 加，并且轉(zhuǎn)換效率顯著降低。因此，存在在左全橋電路與右全橋電路之間設(shè)置相等的占空比 的限制，這意味著不能任意選擇連接到變壓器的中間點(diǎn)的直流端口的電壓值。
[0006] 鑒于上述，本發(fā)明人提出了控制構(gòu)成全橋電路的半橋電路之間的半橋相位差，以 使得即使當(dāng)占空比在全橋電路之間不同時(shí)，也可以抑制轉(zhuǎn)換效率的降低。然而，在該現(xiàn)有技 術(shù)中，還提出了（在提交本申請(qǐng)時(shí)尚未公開）優(yōu)點(diǎn)可能是不足的，并且期望效率的進(jìn)一步改 進(jìn)。特別地，存在當(dāng)存在死區(qū)時(shí)間段時(shí)或者電源電壓改變時(shí)效率可能降低的問題。
[0007] 本發(fā)明有利地提供了一種具有多個(gè)輸入/輸出端口的電力轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)，其甚至 在死區(qū)時(shí)間段期間或者甚至在電源電壓改變時(shí)，也可以高效地傳輸電力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種電力轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)，其包括：初級(jí)側(cè)電力轉(zhuǎn)換 電路；次級(jí)側(cè)電力轉(zhuǎn)換電路，磁耦合到初級(jí)側(cè)電力轉(zhuǎn)換電路；以及控制電路，控制初級(jí)側(cè)電 力轉(zhuǎn)換電路與次級(jí)側(cè)電力轉(zhuǎn)換電路之間的電力傳輸。初級(jí)側(cè)電力轉(zhuǎn)換電路包括在初級(jí)側(cè)正 極總線與初級(jí)側(cè)負(fù)極總線之間的左臂、右臂和初級(jí)側(cè)線圈，其中，左臂包括串聯(lián)連接的左上 臂晶體管和左下臂晶體管，右臂包括串聯(lián)連接的右上臂晶體管和右下臂晶體管，并且初級(jí) 側(cè)線圈連接在左臂的連接點(diǎn)與右臂的連接點(diǎn)之間。次級(jí)側(cè)電力轉(zhuǎn)換電路包括在次級(jí)側(cè)正極 總線與次級(jí)側(cè)負(fù)極總線之間的左臂、右臂和次級(jí)側(cè)線圈，其中，左臂包括串聯(lián)連接的左上臂 晶體管和左下臂晶體管，右臂包括串聯(lián)連接的右上臂晶體管和右下臂晶體管，并且次級(jí)側(cè) 線圈連接在左臂的連接點(diǎn)與右臂的連接點(diǎn)之間?？刂齐娐坊诔跫?jí)側(cè)電力轉(zhuǎn)換電路和次級(jí) 側(cè)電力轉(zhuǎn)換電路的關(guān)斷時(shí)段以及基于初級(jí)側(cè)電力轉(zhuǎn)換電路和次級(jí)側(cè)電力轉(zhuǎn)換電路的死區(qū) 時(shí)間，設(shè)置初級(jí)側(cè)電力轉(zhuǎn)換電路的左下臂晶體管與右下臂晶體管之間的半橋相位差和次級(jí) 側(cè)電力轉(zhuǎn)換電路的左下臂晶體管與右下臂晶體管之間的半橋相位差中的至少一個(gè)，以使得 當(dāng)初級(jí)側(cè)電力轉(zhuǎn)換電路的左臂與右臂之間的占空比與次級(jí)側(cè)電力轉(zhuǎn)換電路的左臂與右臂 之間的占空比不同時(shí)，在電力的非傳輸時(shí)段中，在初級(jí)側(cè)電力轉(zhuǎn)換電路與次級(jí)側(cè)電力轉(zhuǎn)換 電路之間的電流為零。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，優(yōu)選地，控制電路還基于輸入電壓的改變量，設(shè)置初級(jí)側(cè) 電力轉(zhuǎn)換電路的左下臂晶體管與右下臂晶體管之間的半橋相位差和次級(jí)側(cè)電力轉(zhuǎn)換電路 的左下臂晶體管與右下臂晶體管之間的半橋相位差中的至少一個(gè)。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，優(yōu)選地，控制電路基于次級(jí)側(cè)電力轉(zhuǎn)換電路的關(guān)斷時(shí)段， 設(shè)置初級(jí)側(cè)電力轉(zhuǎn)換電路的左下臂晶體管與右下臂晶體管之間的半橋相位差，以及控制電 路基于初級(jí)側(cè)電力轉(zhuǎn)換電路的關(guān)斷時(shí)段和死區(qū)時(shí)間，設(shè)置次級(jí)側(cè)電力轉(zhuǎn)換電路的左下臂晶 體管與右下臂晶體管之間的半橋相位差。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，優(yōu)選地，控制電路基于次級(jí)側(cè)電力轉(zhuǎn)換電路的關(guān)斷時(shí)段， 設(shè)置初級(jí)側(cè)電力轉(zhuǎn)換電路的左下臂晶體管與右下臂晶體管之間的半橋相位差，以及控制電 路基于初級(jí)側(cè)電力轉(zhuǎn)換電路的關(guān)斷時(shí)段和死區(qū)時(shí)間以及基于輸入電壓的改變量，設(shè)置次級(jí) 側(cè)電力轉(zhuǎn)換電路的左下臂晶體管與右下臂晶體管之間的半橋相位差。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，優(yōu)選地，初級(jí)側(cè)線圈包括彼此磁耦合的線圈和變壓器初 級(jí)側(cè)線圈，以及次級(jí)側(cè)線圈包括變壓器次級(jí)側(cè)線圈和連接到變壓器次級(jí)側(cè)線圈的中間點(diǎn)的 線圈。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，優(yōu)選地，初級(jí)側(cè)線圈包括變壓器初級(jí)側(cè)線圈和連接到變 壓器初級(jí)側(cè)線圈的中間點(diǎn)的線圈，以及次級(jí)側(cè)線圈包括彼此磁耦合的線圈和變壓器次級(jí)側(cè) 線圈。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)方面，甚至在死區(qū)時(shí)間段期間以及甚至當(dāng)電源電壓改變時(shí)，也 可以高效地在初級(jí)側(cè)與次級(jí)側(cè)之間傳輸電力。另外，根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)方面，可以減少交流 電流通過的磁性元件的數(shù)量，并且可以改進(jìn)轉(zhuǎn)換效率。
[0015] 本發(fā)明將參照以下描述的實(shí)施例而得到更清楚的理解。然而，實(shí)施例被描述用于 更清楚地理解本發(fā)明，而不是旨在限制本發(fā)明的范圍。
【附圖說明】
[0016] 將參照以下附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中：
[0017] 圖1是在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中假定的電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的圖；
[0018] 圖2是圖1中的關(guān)斷時(shí)段S確定處理器和半橋相位差y確定處理器的功能框 圖；
[0019] 圖3是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的圖；
[0020] 圖4是圖3的關(guān)斷時(shí)段S確定處理器和半橋相位差y確定處理器的功能框圖；
[0021] 圖5是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中的時(shí)序圖；
[0022] 圖6是時(shí)段[1]中的導(dǎo)通-關(guān)斷控制的說明圖；
[0023] 圖7是時(shí)段[2]中的導(dǎo)通-關(guān)斷控制的說明圖；
[0024] 圖8是時(shí)段[3]中的導(dǎo)通-關(guān)斷控制的說明圖；
[0025] 圖9是時(shí)段[4]中的導(dǎo)通-關(guān)斷控制的說明圖；
[0026] 圖10A和圖10B是當(dāng)不存在死區(qū)時(shí)間校正項(xiàng)時(shí)的波形的說明圖；
[0027] 圖11A和圖11B是當(dāng)存在死區(qū)時(shí)間校正項(xiàng)時(shí)的波形的說明圖；
[0028] 圖12是當(dāng)電源電壓增加時(shí)的波形的說明圖；
[0029] 圖13是當(dāng)電源電壓減小時(shí)的波形的說明圖；
[0030] 圖14A和圖14B是當(dāng)不存在電壓改變校正項(xiàng)時(shí)的波形的說明圖；
[0031] 圖15A和圖15B是當(dāng)存在電壓改變校正項(xiàng)時(shí)的波形的說明圖；
[0032] 圖16是本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例中的電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的圖；以及
[0033] 圖17是本發(fā)明的又一優(yōu)選實(shí)施例中的電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034] 現(xiàn)在將參照附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的電力轉(zhuǎn)換 電路系統(tǒng)可裝配在例如電力驅(qū)動(dòng)車輛諸如混合動(dòng)力車輛和電動(dòng)汽車中，但是本發(fā)明不限于 這樣的配置。
[0035]〈假定的電路系統(tǒng)〉
[0036] 首先，將描述在本實(shí)施例中假定的電路系統(tǒng)。
[0037]圖1示出了在本實(shí)施例中假定的電力轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)8。電力轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)8具有 電力轉(zhuǎn)換裝置10和控制電路50。電力轉(zhuǎn)換裝置10具有四個(gè)輸入/輸出端口；從四個(gè)輸入 /輸出端口中選擇兩個(gè)輸入/輸出端口A至D，并且在所選擇的兩個(gè)輸入/輸出端口之間對(duì) 電力進(jìn)行轉(zhuǎn)換。電力轉(zhuǎn)換裝置10具有初級(jí)側(cè)電力轉(zhuǎn)換電路20和次級(jí)側(cè)電力轉(zhuǎn)換電路30， 并且初級(jí)側(cè)電力轉(zhuǎn)換電路20和次級(jí)側(cè)電力轉(zhuǎn)換電路30通過變壓器40磁耦合到彼此。
[0038] 初級(jí)側(cè)左臂23和初級(jí)側(cè)右臂27在初級(jí)側(cè)正極總線60與初級(jí)側(cè)負(fù)極總線62之間 彼此并聯(lián)連接。