电力变换装置制造方法及图纸

在电力变换器(10)的控制器(9)中，开关元件(5)的开关频率是根据磁性零件(3)的磁性参数以及电力变换器(10)的电气参数的至少一个决定的，开关元件(5)的开关频率根据预先决定的时间宽度以及预先决定的电量幅度的任意一个，针对M个区间的每一个区间阶段性地变动，其中M为2以上的整数，并且控制频率是将开关频率除以2以上的整数P而得到的值。除以2以上的整数P而得到的值。除以2以上的整数P而得到的值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电力变换装置


[0001]本申请涉及电力变换装置。

技术介绍

[0002]为了实现电力变换装置的小型/轻量化，主要使用使开关元件的驱动频率(以下称为开关频率)提高的手法。在始终以高的状态固定开关频率时，导致开关损耗增大，所以研究根据动作条件使开关频率可变(例如参照专利文献1)。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1：日本特开2015
‑
186436号公报

技术实现思路

[0006]专利文献1记载的电力变换装置根据整流电路的输入交流电压的相位不连续地切换开关用载波频率，使用在载波的波峰和/或波谷采样的各物理量进行控制。在将该技术原样地应用于要求的开关频率的最大值是高速的情况、要求复杂的控制处理的情况、用1个微型计算机(以下简称为微机)控制多个电力变换装置的情况等时，产生微机即控制器的处理负荷增大的课题。
[0007]本申请公开用于解决如上述的课题的技术，其目的在于降低控制器的处理负荷。
[0008]本申请公开的电力变换装置具备：
[0009]电力变换器，包括磁性零件和开关元件，进行电力变换；以及
[0010]控制器，在通过控制频率决定的控制周期下，根据所述开关元件的占空比以及驱动所述开关元件的开关频率，控制所述开关元件的导通截止，
[0011]在所述控制器中，所述开关频率是根据所述磁性零件的磁性参数以及所述电力变换器的电气参数的至少一个决定的，所述开关频率根据预先决定的时间宽度以及预先决定的电量幅度的任意一个，针对M个区间的每一个区间阶段性地变动，其中M为2以上的整数，并且
[0012]所述控制频率是将所述开关频率除以2以上的整数P而得到的值。
[0013]根据本申请公开的电力变换装置，能够降低控制器的处理负荷。
附图说明
[0014]图1是示出实施方式1所涉及的电力变换装置的电路结构的一个例子的图。
[0015]图2是示出实施方式1所涉及的控制装置的硬件的结构例的框图。
[0016]图3是实施方式1所涉及的电力变换装置的动作波形图。
[0017]图4是实施方式2所涉及的电力变换装置的动作波形图。
[0018]图5是示出实施方式3所涉及的电力变换装置的电路结构的一个例子的图。
[0019]图6是实施方式3所涉及的电力变换装置的动作波形图。
[0020]图7是实施方式4所涉及的电力变换装置的动作波形图。
[0021](符号说明)
[0022]1：交流电源；2：输入侧二极管整流桥电路；3：功率因数改善用电抗器；4：二极管元件；5：开关元件；6：平滑用电容器；71：第1电压检测器；72：第2电压检测器；73：第1电流检测器；74：第2电流检测器；8：直流负载；9：控制器；10：AC/DC转换器；11：绝缘型DC/DC转换器；112：绝缘变压器；114：平滑用电抗器；115：平滑用电容器；1111、1112、1113、1114：开关元件；1161：负载电压检测器；1162：负载电流检测器。
具体实施方式
[0023][本申请的概要][0024]本申请公开的电力变换装置具备：
[0025]电力变换器，包括磁性零件和开关元件，进行电力变换；以及
[0026]控制器，在通过控制频率决定的控制周期下，根据所述开关元件的占空比以及驱动所述开关元件的开关频率，控制所述开关元件的导通截止，
[0027]在所述控制器中，所述开关频率是根据所述磁性零件的磁性参数以及所述电力变换器的电气参数的至少一个决定的，所述开关频率根据预先决定的时间宽度以及预先决定的电量幅度的任意一个，针对M个区间的每一个区间阶段性地变动，其中M为2以上的整数，并且
[0028]所述控制频率是将所述开关频率除以2以上的整数P而得到的值。
[0029]根据本申请公开的电力变换装置，能够将控制频率相对开关频率降低到1/P。由此，在要求的开关频率的最大值是高速的情况、要求复杂的控制处理的情况、用1个控制器(微机)控制多个电力变换装置的情况等下，能够降低控制器(微机)的处理负荷。
[0030]在此，所述开关频率是根据所述磁性零件的磁性参数以及所述电力变换器的电气参数的至少一个决定的，但作为磁性零件的磁性参数，能够使用磁性零件的电感、匝数、磁性芯的有效剖面积、磁性芯的磁通密度，作为电力变换器的电气参数，能够使用电压、电流、电力条件。在以下说明的实施方式1中，作为磁性零件的磁性参数，使用电抗器的磁性芯的磁通密度，在实施方式2中，作为电力变换器的电气参数，使用电力变换器的输入电流的电流波动(ripple)，在实施方式3中，作为磁性零件的磁性参数，使用电抗器或者变压器的磁性芯的磁通密度，在实施方式4中，作为电力变换器的电气参数，使用电力变换器的输出电流的电流波动。
[0031]另外，作为预先决定的时间宽度以及预先决定的电量幅度，使用任意的时间宽度、相位幅度、电压幅度、电流幅度或者电力幅度的任意1个。在实施方式1以及实施方式2中，作为预先决定的时间宽度，使用输入交流电压相位的半周期，在实施方式3以及实施方式4中，作为预先决定的电量幅度，使用电力变换器的输出电压的动作范围。
[0032]以下，参照附图，说明与本申请相关的电力变换装置的优选的实施方式。此外，关于同一内容以及相当部分附加同一符号，省略其详细的说明。以后的实施方式也同样地，关于附加同一符号的结构省略重复的说明。
[0033]实施方式1
[0034]参照附图，说明实施方式1所涉及的电力变换装置。图1是示出实施方式1所涉及的
电力变换装置的电路结构图的一个例子的图，具备将交流电力变换为直流电力的AC/DC转换器10。
[0035][实施方式1的电路结构的说明][0036]图1所示的电力变换装置从交流电源1向作为电力变换器的AC/DC转换器10输入交流电力，从AC/DC转换器10向直流负载8输出直流电力。AC/DC转换器10具备输入侧二极管整流桥电路2、功率因数改善用电抗器3、二极管元件4、开关元件5、平滑用电容器6。另外，作为电力变换器的AC/DC转换器10具备输入来自第1电压检测器71、第2电压检测器72、第1电流检测器73以及第2电流检测器74的检测信号，控制开关元件5的导通截止的控制器9。此外，在本例子中，作为AC/DC转换器10示出了升压斩波器电路，但只要是包括作为磁性零件的电抗器的电路，则在降压电路、升降压电路中也能够应用。
[0037]交流电源1是商用交流体系或者自家发电机等。直流负载8不仅是纯粹的电阻负载，而且例如也可以由车辆行驶用的高压电池或者作为车用电子产品的电源的铅电池、双电层电容器(EDLC：Electric Double Layer Capacitor)构成。此外，交流电源1或者直流负载8不限定于上述例子。
[0038]功率因数改善用电抗器3是一端与输入侧二极管整流桥电路2的正极侧输出母线连接，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电力变换装置，具备：电力变换器，包括磁性零件和开关元件，进行电力变换；以及控制器，在通过控制频率决定的控制周期下，根据所述开关元件的占空比以及驱动所述开关元件的开关频率，控制所述开关元件的导通截止，在所述控制器中，所述开关频率是根据所述磁性零件的磁性参数以及所述电力变换器的电气参数的至少一个决定的，所述开关频率根据预先决定的时间宽度以及预先决定的电量幅度的任意一个，针对M个区间的每一个区间阶段性地变动，其中M为2以上的整数，并且所述控制频率是将所述开关频率除以2以上的整数P而得到的值。2.根据权利要求1所述的电力变换装置，其中，所述电力变换器是将交流电压变换为直流电压的AC/DC转换器，所述AC/DC转换器包括电抗器作为所述磁性零件，在所述控制器中，所述开关频率是根据以使作为所述磁性零件的磁性参数的所述电抗器的磁性芯的磁通密度成为设定值的方式导出的频率决定的，所述开关频率根据作为所述时间宽度的输入交流电压相位的半周期，针对M个区间的每一个区间阶段性地变动，其中M为2以上的整数。3.根据权利要求2所述的电力变换装置，其中，所述控制器使用所述电抗器的磁性芯的磁通密度的指令值Bref、所述电抗器的匝数N、所述电抗器的磁性芯的有效剖面积Ae、所述电力变换器的输入电压检测值Vin以及所述电力变换器的输出电压检测值Vout，以满足式(A)的方式决定所述开关频率，[数学式1]4.根据权利要求1所述的电力变换装置，其中，所述电力变换器是将交流电压变换为直流电压的AC/DC转换器，所述AC/DC转换器包括电抗器作为所述磁性零件，在所述控制器中，所述开关频率是根据以使作为所述电力变换器的电气参数的所述电力变换器的输入电流的电流波动成为设定值的方式导出的频率决定的，所述开关频率根据作为所述时间宽度的输入交流电压相位的半周期，针对M个区间的每一个区间阶段性地变动，其中M为2以上的整数。5.根据权利要求4所述的电力变换装置，其中，所述控制器使用所述输入电流的电流波动的指令值ΔIrip_ref、所述电抗器的电感L、所述电力变换器的输入电压检测值Vin以及所述电力变换器的输出电压检测值Vout，以满足式(B)的方式决定所述开关频率，[数学式2]6.根据权利要求2至5中的任意一项所述的电力变换装置，其中，所述控制器以使所述电力变换器的输入电流追随与所述电力变换器的输入电压同步
的正弦波状的电流的方式进行反馈控制而运算所述开关元件的占空比。7.根据权利要求2至5中的任意一项所述的电力变换装置，其中，所述控制器以使所述电力变换器的输出电压追随目标输出电压的方式进行反馈控制而运算所述开关元件的占空比。8.根据权利要求6或者7所述的电力变换装置，其中，所述控...

【专利技术属性】
技术研发人员：谷口干幸，水谷大斗，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：