电力转换器的控制装置和控制方法制造方法及图纸

电力转换器(50)具有：第一动作模式，对开关元件(S1～S4)中的各个开关元件独立地进行通断控制，在直流电源(10)和第二直流电源(20)与负载(30)之间执行电力转换；及第二动作模式，对开关元件(S1～S4)中的每两个开关元件共同地进行通断控制，在第一直流电源(10)或第二直流电源(20)与负载(30)之间执行电力转换。根据动作模式对开关元件(S1～S4)中的各个开关元件的接通时和断开时的开关速度进行控制。具体来说，第二动作模式下的开关速度高于第一动作模式下的开关速度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电力转换器的控制装置和控制方法
本专利技术涉及电力转换器的控制装置和控制方法，更特别地涉及构成电力转换器的电力用半导体开关元件的开关速度的控制。
技术介绍
一般采用如下的电力转换器：利用多个电力用半导体开关元件(以下，也简称为“开关元件”)的通断控制，在直流电源和负载之间执行电力转换。已知在这样的电力转换器中具有多个动作模式。在日本特开2008-54477号公报(专利文献1)中，记载了以来自多个直流电源的多个电压作为输入并输出多个直流电压的电压转换装置。在专利文献1记载的电力转换装置中，通过切换能量蓄积单元(线圈)的端子与多个输入电位和多个输出电位的连接来切换动作模式。并且，在动作模式中，包括从两个直流电源并列地向负载供给电力的模式。在日本特开2010-57288号公报(专利文献2)中，作为具备第一蓄电单元和第二蓄电单元的电力供给装置，记载了设有对该蓄电单元之间的直流连接和并联连接进行切换的开关的结构。即，专利文献2的电力供给装置具有第一蓄电单元与第二蓄电单元串联连接的动作模式和并联连接的动作模式。而且，作为构成电力转换器的开关元件的驱动电路，在日本特开2002-125363号公报(专利文献3)和日本特开2006-222593号公报(专利文献4)等中记载了通过切换栅极电阻来可变地控制断开和接通时的控制电极的电压或电流(代表性的是栅极电压)的变化速度即开关速度的结构。专利文献1：日本特开2008-54477号公报专利文献2：日本特开2010-57288号公报专利文献3：日本特开2002-125363号公报专利文献4：日本特开2006-222593号公报专利技术内容专利技术要解决的课题在具有多个动作模式的电力转换器中，开关元件的控制方式根据动作模式而变化的情况是可预料的。特别地，在一部分动作模式中，在对多个开关元件的一部分共同地进行通断控制的情况下，同时在多个开关元件发生电力损失，因此担心电力转换器的效率降低。本专利技术为了解决这样的问题点而作出，本专利技术的目的在于，在包括多个开关元件而构成的电力转换器中，与动作模式的切换对应地实现电涌电压抑制和开关损失降低的兼顾。用于解决课题的方案在本专利技术的一个方面中，提供一种电力转换器的控制装置，该电力转换器包括多个开关元件，该电力转换器的控制装置包括与多个开关元件中的各个开关元件对应设置的驱动控制电路和控制电路。驱动控制电路控制对应的开关元件的控制电极的驱动速度。控制电路选择对多个开关元件中的各个开关元件独立地进行通断控制的第一模式和对多个开关元件中的至少两个开关元件共同地进行通断控制的第二模式。驱动控制电路使第二模式下的驱动速度高于第一模式下的驱动速度。优选的是，电力转换器构成为，在第一直流电源和第二直流电源与和负载电连接的电源配线之间执行直流电压转换，以控制电源配线上的输出电压。多个开关元件具有第一开关元件至第四开关元件。第一开关元件电连接于第一节点与电源配线之间。第二开关元件电连接于第一节点与第二节点之间。第三开关元件电连接于和第二直流电源的负极端子电连接的第三节点与第二节点之间。第四开关元件电连接于第一直流电源的负极端子与第三节点之间。电力转换器包括：第一电抗器，电连接于第二节点与第一直流电源的正极端子之间；及第二电抗器，电连接于第一节点与第二直流电源的正极端子之间。更为优选的是，电力转换器在第一模式下如下进行动作，通过第一开关元件至第四开关元件的控制，而在第一直流电源和第二直流电源相对于电源配线并联地电连接的状态下执行直流电压转换。而且，更为优选的是，电力转换器在第二模式下，通过共同地控制第一开关元件和第二开关元件的通断，并且共同地控制所述第三开关元件和第四开关元件的通断，而在第一直流电源与电源配线之间执行直流电压转换。或者，更为优选的是，电力转换器在第二模式下，通过共同地控制第一开关元件和第四开关元件的通断，并且共同地控制所述第二开关元件和第三开关元件的通断，而在第二直流电源与电源配线之间执行直流电压转换。优选的是，在从第一模式向第二模式切换时，控制装置在切换了多个开关元件的控制后，使驱动控制电路的驱动速度上升。或者，优选的是，在从第二模式向第一模式切换时，控制装置在使驱动控制电路的驱动速度降低后，切换多个开关元件的控制。在本专利技术的另一方面中，提供一种电力转换器的控制方法，该电力转换器包括多个开关元件，电力转换器具有对多个开关元件中的各个开关元件独立地进行通断控制的第一模式及对多个开关元件中的至少两个开关元件共同地进行通断控制的第二模式。控制方法包括：在第一模式下电力转换器动作时，将与多个开关元件中的各个开关元件对应地设置的驱动控制电路对对应的开关元件的控制电极的驱动速度控制成第一速度的步骤；及在第二模式下电力转换器动作时，将驱动控制电路的驱动速度控制成比第一速度高的第二速度的步骤。优选的是，控制方法还包括：指示从第一模式向第二模式切换的步骤；在指示了从第一模式向第二模式切换时，切换多个开关元件的控制的步骤；及在切换了多个开关元件的控制后，使驱动控制电路的驱动速度从第一速度向第二速度上升的步骤。而且，优选的是，控制方法还包括：指示从第二模式向第一模式切换的步骤；在指示了从第二模式向第一模式切换时，使驱动控制电路的驱动速度从第二速度向第一速度降低的步骤；及在使驱动速度降低后，切换多个开关元件的控制的步骤。专利技术效果根据本专利技术，在包括多个开关元件而构成的电力转换器中，通过根据动作模式控制开关速度，能够实现电涌电压抑制和开关损失降低的兼顾。附图说明图1是表示包括本专利技术的实施方式的电力转换器的控制装置的电源系统的构成例的电路图。图2是表示图1所示的负载的构成例的概略图。图3是用于说明图1所示的电力转换器的动作模式的图表。图4是表示直流电源的特性的一例的概念图。图5是说明并联模式下的第一电路动作的电路图。图6是说明并联模式下的第二电路动作的电路图。图7是说明并联模式下的对第一直流电源的DC/DC转换(升压动作)的电路图。图8是说明并联模式下的对第二直流电源的DC/DC转换(升压动作)的电路图。图9是说明串联模式下的电路动作的电路图。图10是说明串联模式下的DC/DC转换(升压动作)的电路图。图11是表示并联模式下的来自负载侧的等效电路的框图。图12是用于说明第一电源的控制动作例的波形图。图13是用于说明第二电源的控制动作例的波形图。图14是表示作为电压源动作的电源的控制块的构成例的图。图15是表示作为电流源动作的电源的控制块的构成例的图。图16是说明并联模式下的各控制数据的设定的图表。图17是表示串联模式下的来自负载侧的等效电路的框图。图18是用于说明串联模式下的控制动作例的波形图。图19是表示串联模式下的电源的控制块的构成例的图。图20是说明串联模式下的各控制数据的设定的图表。图21是作为比较例表示的电力转换器的电路图。图22是用于说明比较例的电力转换器的单独电源模式下的动作的第一电路图。图23是用于说明比较例的电力转换器的单独电源模式下的动作的第二电路图。图24是说明在本专利技术的实施方式的电力转换装置中针对各开关元件设置的驱动控制电路的构成例的电路图。图25表示用于说明开关元件的栅极电阻与开关速度的关系的动作波形图。图26是构成本实施方式的电力转换器的开关元件的单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力转换器的控制装置，该电力转换器(50)包括多个开关元件(S1～S4)，所述电力转换器的控制装置具备：驱动控制电路(300)，与所述多个开关元件中的各个开关元件对应地设置，用于控制对应的所述开关元件的控制电极的驱动速度；及控制电路(40)，用于选择对所述多个开关元件中的各个开关元件独立地进行通断控制的第一模式和对所述多个开关元件中的至少两个开关元件共同地进行通断控制的第二模式，所述驱动控制电路使所述第二模式下的所述驱动速度高于所述第一模式下的所述驱动速度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.10.24 JP 2011-2327701.一种电力转换器的控制装置(40)，该电力转换器(50)包括多个开关元件(S1～S4)，所述电力转换器的控制装置具备：驱动控制电路(300)，与所述多个开关元件中的各个开关元件对应地设置，用于控制对应的所述开关元件的控制电极的驱动速度；及控制电路，用于选择对所述多个开关元件中的各个开关元件独立地进行通断控制的第一模式和对所述多个开关元件中的每两个开关元件共同地进行通断控制的第二模式，所述驱动控制电路使所述第二模式下的所述驱动速度高于所述第一模式下的所述驱动速度。2.根据权利要求1所述的电力转换器的控制装置，其中，所述电力转换器(50)构成为，在第一直流电源(10)和第二直流电源(20)与和负载(30)电连接的电源配线(PL)之间执行直流电压转换，以控制所述电源配线上的输出电压(Vo)，所述多个开关元件(S1～S4)包括：第一开关元件(S1)，电连接于第一节点(N1)与所述电源配线之间；第二开关元件(S2)，电连接于第二节点(N2)与所述第一节点之间；第三开关元件(S3)，电连接于和所述第二直流电源(20)的负极端子电连接的第三节点(N3)与所述第二节点之间；及第四开关元件(S4)，电连接于所述第一直流电源(10)的负极端子与所述第三节点之间，所述电力转换器还包括：第一电抗器(L1)，电连接于所述第二节点与所述第一直流电源的正极端子之间；及第二电抗器(L2)，电连接于所述第一节点与所述第二直流电源的正极端子之间。3.根据权利要求2所述的电力转换器的控制装置，其中，所述第一开关元件至第四开关元件(S1～S4)在所述第一模式下按照在所述第一直流电源(10)及第二直流电源(20)与所述电源配线之间并列地执行所述直流电压转换而控制所述输出电压用的、彼此不同的脉冲信号进行通断。4.根据权利要求2所述的电力转换器的控制装置，其中，所述电力转换器(50)在所述第二模式下进行如下控制：按照在所述第一直流电源(10)与所述电源配线(PL)之间执行直流电压转换而控制所述输出电压用的脉冲信号使所述第一开关元件(S1)和所述第二开关元件(S2)的对与所述第三开关元件(S3)和所述第四开关元件(S4)的对交替地进行通断。5.根据权利要求2所述的电力转换器的控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：石垣将纪，户村修二，梅野孝治，冈村贤树，野边大悟，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP