CN104917388A - 电力转换装置及其起动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电力转换装置及其起动方法。所述电力转换装置具备：变压器(400)；初级侧全桥电路(200)，被设置在上述变压器(400)的初级侧；第1端口(60a)，与上述初级侧全桥电路(200)连接；第2端口(60c)，其与上述变压器的初级侧中央抽头连接；次级侧全桥电路(300)，其被设置在上述变压器的次级侧；第3端口(60b)，与上述次级侧全桥电路(300)连接；以及控制部(50)，在以使上述第2端口的电力升压并将升压后的电力输出至上述第1端口时从上述初级侧全桥电路经由变压器传送至上述次级侧全桥电路的传送电力对与上述第3端口连接的电容器充电的情况下，使上述次级侧全桥电路的上臂在有源区域动作。

Description

电力转换装置及其起动方法
技术领域
本发明涉及在多个端口间转换电力的技术。
背景技术
已知有一种在多个输入输出端口间转换电力的电力转换装置(例如，参照日本特开2011－193713)。在该电力转换装置中，在至少一个端口连接有电容器。
然而，若在与端口连接的电容器几乎未被充电的状态下，向端口连接电源，则存在流向电容器的冲击电流过大的可能性。
发明内容
鉴于此，提供一种能够抑制向与端口连接的电容器流入的冲击电流的电力转换装置及其起动方法。
在一个方案中提供一种电力转换装置，具备：变压器；初级侧全桥电路，其被设置在上述变压器的初级侧；第1端口，其与上述初级侧全桥电路连接；第2端口，其与上述变压器的初级侧中央抽头连接；次级侧全桥电路，其被设置在上述变压器的次级侧；第3端口，其与上述次级侧全桥电路连接；以及控制部，在以使上述第2端口的电力升压并向上述第1端口输出升压后的电力时从上述初级侧全桥电路经由变压器传送至上述次级侧全桥电路的传送电力对与上述第3端口连接的电容器充电的情况下，该控制部使上述次级侧全桥电路的上臂在有源区域动作。
根据一个方式，能够抑制向与端口连接的电容器流入的冲击电流。
附图说明
以下参照附图，来描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，其中相同的符号表示相同的元件，并且，其中：
图1是表示电力转换装置的构成例的图。
图2是表示控制部的构成例的框图。
图3是表示初级侧电路以及次级侧电路的开关例的时序图。
图4是表示电力转换装置的起动方法的一个例子的流程图。
图5是表示电力转换装置起动时的动作的一个例子的时序图。
图6是用箭头表示对电容器进行充电的电流的朝向和路径的一个例子的图。
图7是用箭头表示对电容器进行充电的电流的朝向和路径的一个例子的图。
图8是用箭头表示对电容器进行充电的电流的朝向和路径的一个例子的图。
图9表示占空比逐渐增加的一个例子的时序图。
图10是表示上臂的二极管被对置配置的结构的一个例子的图。
图11是表示下臂的二极管被对置配置的结构的一个例子的图。
图12是表示臂在有源区域中的动作中断的情况的一个例子的时序图。
具体实施方式
＜电源装置101的结构＞
图1是表示作为电力转换装置的一个实施方式的电源装置101的构成例的框图。电源装置101例如是具备电源电路10、控制部50、以及传感器部70电源系统。电源装置101例如是被搭载于汽车等车辆来对车载的各负载进行配电的系统。作为这样的车辆的具体例，可列举混合动力汽车、插电式混合动力汽车、电动汽车等。电源装置101也可以被搭载于以发动机为行驶驱动源的车辆。
电源装置101例如具有连接初级侧高电压级负载61a的第1输入输出端口60a、和连接初级侧低电压级负载61c以及初级侧低电压级电源62c的第2输入输出端口60c作为初级侧端口。初级侧低电压级电源62c向以与初级侧低电压级电源62c相同的电压级(例如，12V级)进行动作的初级侧低电压级负载61c供给电力。另外，初级侧低电压级电源62c例如向以与初级侧低电压级电源62c不同的电压级(例如，比12V级高的48V级)进行动作的初级侧高电压级负载61a供给被构成于电源电路10的初级侧转换电路20升压后的电力。作为初级侧低电压级电源62c的具体例，可举出铅电池等二次电池。
电源装置101例如具有连接次级侧高电压级负载61b以及次级侧高电压级电源62b的第3输入输出端口60b、和连接次级侧低电压级负载61d以及次级侧低电压级电源62d的第4输入输出端口60d作为次级侧端口。次级侧高电压级电源62b向以与次级侧高电压级电源62b相同的电压级(例如，比12V级以及48V级高的288V级)进行动作的次级侧高电压级负载61b供给电力。另外，次级侧高电压级电源62b例如向以与次级侧高电压级电源62b不同的电压级(例如，比288V级低的72V级)进行动作的次级侧低电压级负载61d供给被构成于电源电路10的次级侧转换电路30降压后的电力。作为次级侧高电压级电源62b的具体例，可举出锂离子电池等二次电池。
次级侧低电压级电源62d向以与次级侧低电压级电源62d相同的电压级(例如，72V级)进行动作的次级侧低电压级负载61d供给电力。另外，次级侧低电压级电源62d例如向以比次级侧低电压级电源62d高的电压级(例如，288V级)进行动作的次级侧高电压级负载61b供给被构成于电源电路10的次级侧转换电路30升压后的电力。作为次级侧低电压级电源62d的具体例，可举出太阳能电源(太阳能发电装置)、将工业交流电力转换为直流电力的AC－DC转换器、二次电池等。
电源电路10是具有上述的4个输入输出端口，且具有从这4个输入输出端口中选择任意2个输入输出端口来在这2个输入输出端口之间进行电力转换的功能的电力转换电路。此外，具备电源电路10的电源装置101也可以是具有至少3个以上的多个输入输出端口，且在至少3个以上的多个输入输出端口中的某2个输入输出端口间也能够转换电力的装置。例如，电源电路10也可以是具有没有第4输入输出端口60d的3个输入输出端口的电路。
端口电力Pa、Pc、Pb、Pd分别为第1输入输出端口60a、第2输入输出端口60c、第3输入输出端口60b、第4输入输出端口60d中的输入输出电力(输入电力或者输出电力)。端口电压Va、Vc、Vb、Vd分别是第1输入输出端口60a、第2输入输出端口60c、第3输入输出端口60b、第4输入输出端口60d中的输入输出电压(输入电压或者输出电压)。端口电流Ia、Ic、Ib、Id分别是第1输入输出端口60a、第2输入输出端口60c、第3输入输出端口60b、第4输入输出端口60d中的输入输出电流(输入电流或者输出电流)。
电源电路10具备与第1输入输出端口60a连接设置的电容器C1、与第2输入输出端口60c连接设置的电容器C3、与第3输入输出端口60b连接设置的电容器C2、以及与第4输入输出端口60d连接设置的电容器C4。作为电容器C1、C2、C3、C4的具体例，可举出薄膜电容器、铝电解电容器、陶瓷电容器、固体高分子电容器等。
电容器C1被插入在第1输入输出端口60a的高电位侧的端子613与第1输入输出端口60a以及第2输入输出端口60c的低电位侧的端子614之间。电容器C3被插入在第2输入输出端口60c的高电位侧的端子616与第1输入输出端口60a以及第2输入输出端口60c的低电位侧的端子614之间。电容器C2被插入在第3输入输出端口60b的高电位侧的端子618与第3输入输出端口60b以及第4输入输出端口60d的低电位侧的端子620之间。电容器C4被插入在第4输入输出端口60d的高电位侧的端子622与第3输入输出端口60b以及第4输入输出端口60d的低电位侧的端子620之间。
电容器C1、C2、C3、C4可以设置在电源电路10的内部，也可以设置在电源电路10的外部。
电源电路10是包含初级侧转换电路20和次级侧转换电路30而构成的电力转换电路。其中，初级侧转换电路20和次级侧转换电路30经由初级侧磁耦合电抗器204以及次级侧磁耦合电抗器304连接，并且，通过变压器400(中央抽头式变压器)磁耦合。由第1输入输出端口60a以及第2输入输出端口60c构成的初级侧端口、和由第3输入输出端口60b以及第4输入输出端口60d构成的次级侧端口经由变压器400连接。
初级侧转换电路20是包含初级侧全桥电路200、第1输入输出端口60a、和第2输入输出端口60c而构成的初级侧电路。初级侧全桥电路200被设置在变压器400的初级侧。初级侧全桥电路200是包含变压器400的初级侧线圈202、初级侧磁耦合电抗器204、初级侧第1上臂U1、初级侧第1下臂/U1、初级侧第2上臂V1、以及初级侧第2下臂/V1而构成的初级侧电力转换部。这里，初级侧第1上臂U1、初级侧第1下臂/U1、初级侧第2上臂V1、以及初级侧第2下臂/V1分别是例如包含N沟道型的MOSFET、和作为该MOSFET的寄生元件的体二极管(寄生二极管)而构成的开关元件。也可以与该MOSFET以并联方式追加连接二极管。图1中例示有二极管81、82、83、84。
初级侧全桥电路200具有与第1输入输出端口60a的高电位侧的端子613连接的初级侧正极母线298、和与第1输入输出端口60a以及第2输入输出端口60c的低电位侧的端子614连接的初级侧负极母线299。
在初级侧正极母线298与初级侧负极母线299之间，安装有将初级侧第1上臂U1和初级侧第1下臂/U1串联连接而成的初级侧第1臂电路207。初级侧第1臂电路207是能够通过初级侧第1上臂U1以及初级侧第1下臂/U1的接通断开的开关动作进行电力转换动作的初级侧第1电力转换电路部(初级侧U相电力转换电路部)。并且，在初级侧正极母线298与初级侧负极母线299之间，与初级侧第1臂电路207并联安装有将初级侧第2上臂V1和初级侧第2下臂/V1串联连接而成的初级侧第2臂电路211。初级侧第2臂电路211是能够通过初级侧第2上臂V1以及初级侧第2下臂/V1的接通断开的开关动作进行电力转换动作的初级侧第2电力转换电路部(初级侧V相电力转换电路部)。
在将初级侧第1臂电路207的中点207m与初级侧第2臂电路211的中点211m连接的桥接部分，设置有初级侧线圈202和初级侧磁耦合电抗器204。若对桥接部分更详细地说明连接关系，则初级侧第1臂电路207的中点207m与初级侧磁耦合电抗器204的初级侧第1电抗器204a的一端连接。而且，初级侧第1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2电抗器204b的一端连接。然后，初级侧第2电抗器204b的另一端与初级侧第2臂电路211的中点211m连接。其中，初级侧磁耦合电抗器204包含初级侧第1电抗器204a、和以耦合系数k1与初级侧第1电抗器204a磁耦合的初级侧第2电抗器204b而构成。
中点207m是初级侧第1上臂U1与初级侧第1下臂/U1之间的初级侧第1中间节点，中点211m是初级侧第2上臂V1与初级侧第2下臂/V1之间的初级侧第2中间节点。
第1输入输出端口60a是与初级侧全桥电路200连接并设置在初级侧正极母线298与初级侧负极母线299之间的端口。第1输入输出端口60a包含端子613和端子614而构成。第2输入输出端口60c是与变压器400的初级侧的中央抽头202m连接并设置在初级侧负极母线299与初级侧线圈202的中央抽头202m之间的端口。第2输入输出端口60c包含端子614和端子616而构成。
中央抽头202m与第2输入输出端口60c的高电位侧的端子616连接。中央抽头202m是被构成为初级侧线圈202的初级侧第1绕组202a与初级侧第2绕组202b的中间连接点。
次级侧转换电路30是包含次级侧全桥电路300、第3输入输出端口60b、以及第4输入输出端口60d而构成的次级侧电路。次级侧全桥电路300被设置在变压器400的次级侧。次级侧全桥电路300是包含变压器400的次级侧线圈302、次级侧磁耦合电抗器304、次级侧第1上臂U2、次级侧第1下臂/U2、次级侧第2上臂V2、以及次级侧第2下臂/V2而构成的次级侧电力转换部。这里，次级侧第1上臂U2、次级侧第1下臂/U2、次级侧第2上臂V2、以及次级侧第2下臂/V2分别是例如包含N沟道型的MOSFET、和作为该MOSFET的寄生元件的体二极管(寄生二极管)而构成的开关元件。也可以与该MOSFET以并联方式追加连接二极管。图1中例示有二极管85、86、87、88。
次级侧全桥电路300具有与第3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3输入输出端口60b以及第4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。
在次级侧正极母线398与次级侧负极母线399之间，安装有将次级侧第1上臂U2和次级侧第1下臂/U2串联连接而成的次级侧第1臂电路307。次级侧第1臂电路307是能够通过次级侧第1上臂U2以及次级侧第1下臂/U2的接通断开的开关动作进行电力转换动作的次级侧第1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1臂电路307并联安装有将次级侧第2上臂V2和次级侧第2下臂/V2串联连接而成的次级侧第2臂电路311。次级侧第2臂电路311是能够通过次级侧第2上臂V2以及次级侧第2下臂/V2的接通断开的开关动作进行电力转换动作的次级侧第2电力转换电路部(次级侧V相电力转换电路部)。
在将次级侧第1臂电路307的中点307m与次级侧第2臂电路311的中点311m连接的桥接部分，设置有次级侧线圈302和次级侧磁耦合电抗器304。若对桥接部分更详细说明连接关系，则次级侧第1臂电路307的中点307m连接次级侧磁耦合电抗器304的次级侧第1电抗器304a的一端。而且，次级侧第1电抗器304a的另一端连接次级侧线圈302的一端。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2电抗器304b的一端连接。然后，次级侧第2电抗器304b的另一端与次级侧第2臂电路311的中点311m连接。其中，次级侧磁耦合电抗器304包含次级侧第1电抗器304a、和以耦合系数k2与次级侧第1电抗器304a磁耦合的次级侧第2电抗器304b而构成。
中点307m是次级侧第1上臂U2与次级侧第1下臂/U2之间的次级侧第1中间节点，中点311m是次级侧第2上臂V2与次级侧第2下臂/V2之间的次级侧第2中间节点。
第3输入输出端口60b是与次级侧全桥电路300连接并被设置在次级侧正极母线398与次级侧负极母线399之间的端口。第3输入输出端口60b包含端子618与端子620而构成。第4输入输出端口60d是与变压器400的次级侧的中央抽头302m连接并被设置在次级侧负极母线399与次级侧线圈302的中央抽头302m之间的端口。第4输入输出端口60d包含端子620和端子622而构成。
中央抽头302m与第4输入输出端口60d的高电位侧的端子622连接。中央抽头302m是被构成为次级侧线圈302的次级侧第1绕组302a与次级侧第2绕组302b的中间连接点。
在图1中，电源装置101具备传感器部70。传感器部70是以规定的检测周期检测第1至第4输入输出端口60a、60c、60b、60d的至少一个端口中的输入输出值Y，将与该检测出的输入输出值Y对应的检测值Yd输出至控制部50的检测单元。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，还可以是检测输入输出电力而得到的检测电力。传感器部70可以设于电源电路10的内部也可以设于外部。
传感器部70例如具有对在第1至第4输入输出端口60a、60c、60b、60d的至少一个端口产生的输入输出电压进行检测的电压检测部。传感器部70例如具有：初级侧电压检测部，其将输入输出电压Va和输入输出电压Vc的至少一方检测电压作为初级侧电压检测值输出；以及次级侧电压检测部，其将输入输出电压Vb和输入输出电压Vd的至少一方检测电压作为次级侧电压检测值输出。
传感器部70的电压检测部具有例如监控至少一个端口的输入输出电压值的电压传感器、以及将与被该电压传感器监控的输入输出电压值对应的检测电压输出至控制部50的电压检测电路。
传感器部70例如具有对流入第1至第4输入输出端口60a、60c、60b、60d的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：初级侧电流检测部，其将输入输出电流Ia和输入输出电流Ic的至少一方检测电流作为初级侧电流检测值输出；以及次级侧电流检测部，其将输入输出电流Ib和输入输出电流Id的至少一方检测电流作为次级侧电流检测值输出。
传感器部70的电流检测部例如具有监控至少一个端口的输入输出电流值的电流传感器、以及将与被该电流传感器监控的输入输出电流值对应的检测电流输出至控制部50的电流检测电路。
电源装置101具备控制部50。控制部50例如是具备内置CPU的微机的电子电路。控制部50可以设于电源电路10的内部也可以设于外部。
控制部50反馈控制电源电路10的电力转换动作，以使第1至第4输入输出端口60a、60c、60b、60d的至少一个端口中的输入输出值Y的检测值Yd收敛于对该端口设定的目标值Yo。目标值Yo例如是基于对与各输入输出端口连接的每个负载(例如，初级侧低电压级负载61c等)规定的驱动条件，由控制部50或者控制部50以外的规定的装置设定的指令值。目标值Yo在从端口输出电力时作为输出目标值发挥作用，在将电力输入至端口时作为输入目标值发挥作用，可以是目标电压值，也可以是目标电流值，还可以是目标电力值。
另外，控制部50反馈控制电源电路10的电力转换动作，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传送的传送电力P收敛于所设定的目标传送电力Po。传送电力也被称为电力传送量。目标传送电力也被称为指令传送电力。
控制部50通过使规定的控制参数X的值变化，来反馈控制由电源电路10进行的电力转换动作，能够调整电源电路10的第1至第4各输入输出端口60a、60c、60b、60d中的输入输出值Y。作为主要的控制参数X，可举出相位差φ以及占空比D(导通时间δ)这两种控制变量。
相位差φ是在初级侧全桥电路200与次级侧全桥电路300之间相同相的电力转换电路部间的开关定时的偏差(时滞)。占空比D(导通时间δ)是构成于初级侧全桥电路200以及次级侧全桥电路300的各电力转换电路部中的开关波形的占空比(导通时间)。
这2个控制参数X能够被相互独立地控制。控制部50通过使用了相位差φ以及占空比D(导通时间δ)的初级侧全桥电路200以及次级侧全桥电路300的占空比控制以及/或者相位控制，来使电源电路10的各输入输出端口中的输入输出值Y变化。
图2是控制部50的框图。控制部50是具有进行初级侧转换电路20的初级侧第1上臂U1等各开关元件与次级侧转换电路30的次级侧第1上臂U2等各开关元件的开关控制的功能的控制部。控制部50包含电力转换模式决定处理部502、相位差φ决定处理部504、导通时间δ决定处理部506、初级侧开关处理部508、以及次级侧开关处理部510而构成。控制部50例如是具备内置CPU的微机的电子电路。
电力转换模式决定处理部502例如基于规定的外部信号(例如，表示任意一个端口中的检测值Yd与目标值Yo的偏差的信号)，从以下所述的电源电路10的电力转换模式A～L中选择并决定动作模式。电力转换模式具有对从第1输入输出端口60a输入的电力进行转换并输出至第2输入输出端口60c的模式A、对从第1输入输出端口60a输入的电力进行转换并输出至第3输入输出端口60b的模式B、以及对从第1输入输出端口60a输入的电力进行转换并输出至第4输入输出端口60d的模式C。
而且，具有对从第2输入输出端口60c输入的电力进行转换并输出至第1输入输出端口60a的模式D、对从第2输入输出端口60c输入的电力进行转换并输出至第3输入输出端口60b的模式E、以及对从第2输入输出端口60c输入的电力进行转换并输出至第4输入输出端口60d的模式F。
并且，具有对从第3输入输出端口60b输入的电力进行转换并输出至第1输入输出端口60a的模式G、对从第3输入输出端口60b输入的电力进行转换并输出至第2输入输出端口60c的模式H、以及对从第3输入输出端口60b输入的电力进行转换并输出至第4输入输出端口60d的模式I。
还有对从第4输入输出端口60d输入的电力进行转换并输出至第1输入输出端口60a的模式J、对从第4输入输出端口60d输入的电力进行转换并输出至第2输入输出端口60c的模式K、以及对从第4输入输出端口60d输入的电力进行转换并输出至第3输入输出端口60b的模式L。
相位差φ决定处理部504为了使电源电路10作为DC－DC转换器电路发挥作用，具有设定初级侧转换电路20与次级侧转换电路30之间的开关元件的开关周期运动的相位差φ的功能。
导通时间δ决定处理部506为了使初级侧转换电路20和次级侧转换电路30分别作为升降压电路发挥作用，具有设定初级侧转换电路20与次级侧转换电路30的开关元件的导通时间δ的功能。
初级侧开关处理部508具有基于电力转换模式决定处理部502、相位差φ决定处理部504、以及导通时间δ决定处理部506的输出，来开关控制初级侧第1上臂U1、初级侧第1下臂/U1、初级侧第2上臂V1、以及初级侧第2下臂/V1的各开关元件的功能。
次级侧开关处理部510具有基于电力转换模式决定处理部502、相位差φ决定处理部504、以及导通时间δ决定处理部506的输出，来开关控制次级侧第1上臂U2、次级侧第1下臂/U2、次级侧第2上臂V2、以及次级侧第2下臂/V2的各开关元件的功能。
＜电源装置101的动作＞
使用图1以及图2，对上述电源装置101的动作进行说明。例如，在被输入了请求使电源电路10的电力转换模式作为模式F进行动作的外部信号的情况下，控制部50的电力转换模式决定处理部502将电源电路10的电力转换模式决定为模式F。此时，输入至第2输入输出端口60c的电力被初级侧转换电路20的升压功能升压，该升压后的电力通过电源电路10的作为DC－DC转换器电路的功能被传送至第3输入输出端口60b侧，并且，通过次级侧转换电路30的降压功能被降压并从第4输入输出端口60d输出。
这里，对初级侧转换电路20的升降压功能进行详细说明。若着眼于第2输入输出端口60c与第1输入输出端口60a，则第2输入输出端口60c的端子616经由初级侧第1绕组202a和与初级侧第1绕组202a串联连接的初级侧第1电抗器204a与初级侧第1臂电路207的中点207m连接。而且，由于初级侧第1臂电路207的两端与第1输入输出端口60a连接，所以在第2输入输出端口60c的端子616与第1输入输出端口60a之间安装有升降压电路。
并且，第2输入输出端口60c的端子616经由初级侧第2绕组202b和与初级侧第2绕组202b串联连接的初级侧第2电抗器204b与初级侧第2臂电路211的中点211m连接。而且，由于初级侧第2臂电路211的两端与第1输入输出端口60a连接，所以在第2输入输出端口60c的端子616与第1输入输出端口60a之间并联安装有升降压电路。其中，由于次级侧转换电路30是具有与初级侧转换电路20几乎相同的结构的电路，所以在第4输入输出端口60d的端子622与第3输入输出端口60b之间并联连接有2个升降压电路。因此，次级侧转换电路30与初级侧转换电路20同样地具有升降压功能。
接下来，对电源电路10的作为DC－DC转换器电路的功能进行详细说明。若着眼于第1输入输出端口60a和第3输入输出端口60b，则第1输入输出端口60a与初级侧全桥电路200连接，第3输入输出端口60b与次级侧全桥电路300连接。而且，通过设置于初级侧全桥电路200的桥接部分的初级侧线圈202与设置于次级侧全桥电路300的桥接部分的次级侧线圈302以耦合系数kT磁耦合，使得变压器400作为卷绕数1：N的中央抽头式变压器发挥作用。因此，通过调整初级侧全桥电路200与次级侧全桥电路300中的开关元件的开关周期运动的相位差φ，能够对输入至第1输入输出端口60a的电力进行转换并传送至第3输入输出端口60b，或者对输入至第3输入输出端口60b的电力进行转换并传送至第1输入输出端口60a。
图3是表示通过控制部50的控制使构成于电源电路10的各臂接通断开的开关波形的时序图的图。在图3中，U1是初级侧第1上臂U1的接通断开波形，V1是初级侧第2上臂V1的接通断开波形，U2是次级侧第1上臂U2的接通断开波形，V2是次级侧第2上臂V2的接通断开波形。初级侧第1下臂/U1、初级侧第2下臂/V1、次级侧第1下臂/U2、次级侧第2下臂/V2的接通断开波形分别是将初级侧第1上臂U1、初级侧第2上臂V1、次级侧第1上臂U2、次级侧第2上臂V2的接通断开波形反转后的波形(省略图示)。此外，也可以在上下臂的两个接通断开波形间设置死区时间，以便通过上下臂双方接通而不流贯通电流。另外，在图3中，高电压表示接通状态，低电压表示断开状态。
这里，通过变更U1、V1、U2以及V2的各导通时间δ，能够变更初级侧转换电路20与次级侧转换电路30的升降压比。例如，通过使U1、V1、U2以及V2的各导通时间δ相互相等，能够使初级侧转换电路20的升降压比与次级侧转换电路30的升降压比相等。
为了初级侧转换电路20与次级侧转换电路30的升降压比相互相等，导通时间δ决定处理部506使U1、V1、U2以及V2的各导通时间δ相互相等(各导通时间δ＝初级侧导通时间δ11＝次级侧导通时间δ12＝时间值α)。
初级侧转换电路20的升降压比由占据构成于初级侧全桥电路200的开关元件(臂)的开关周期T的导通时间δ的比例即占空比D来决定。同样，次级侧转换电路30的升降压比由占据构成于次级侧全桥电路300的开关元件(臂)的开关周期T的导通时间δ的比例即占空比D来决定。初级侧转换电路20的升降压比是第1输入输出端口60a与第2输入输出端口60c之间的变压比，次级侧转换电路30的升降压比是第3输入输出端口60b与第4输入输出端口60d之间的变压比。
因此，例如表示为初级侧转换电路20的升降压比＝第2输入输出端口60c的电压/第1输入输出端口60a的电压＝δ11/T＝α/T、次级侧转换电路30的升降压比＝第4输入输出端口60d的电压/第3输入输出端口60b的电压＝δ12/T＝α/T。即，初级侧转换电路20与次级侧转换电路30的升降压比是相互相同的值(＝α/T)。
其中，图3的导通时间δ表示初级侧第1上臂U1以及初级侧第2上臂V1的导通时间δ11，并且表示次级侧第1上臂U2以及次级侧第2上臂V2的导通时间δ12。另外，构成于初级侧全桥电路200的臂的开关周期T与构成于次级侧全桥电路300的臂的开关周期T是相等时间。
另外，U1与V1的相位差以180度(π)动作，U2与V2的相位差也以180度(π)动作。U1与V1的相位差是定时t2与定时t6之间的时间差，U2与V2之相位差是定时t1与定时t5之间的时间差。
并且，通过变更U1与U2的相位差φu、和V1与V2的相位差φv的至少一方，能够调整在初级侧转换电路20与次级侧转换电路30之间传送的传送电力P。相位差φu是定时t1与定时t2之间的时间差，相位差φv是定时t5与定时t6之间的时间差。
控制部50是调整相位差φu以及相位差φv，来控制在初级侧全桥电路200与次级侧全桥电路300之间经由变压器400传送的传送电力P的控制部的一个例子。
相位差φu是初级侧第1臂电路207的开关与次级侧第1臂电路307的开关之间的时间差。例如，相位差φu是初级侧第1上臂U1的接通(turn on)的定时t2与次级侧第1上臂U2的接通的定时t1之间的差。初级侧第1臂电路207的开关与次级侧第1臂电路307的开关被控制部50以相互同相(即，U相)控制。同样，相位差φv是初级侧第2臂电路211的开关与次级侧第2臂电路311的开关之间的时间差。例如，相位差φv是初级侧第2上臂V1的接通的定时t6与次级侧第2上臂V2的接通的定时t5之间的差。初级侧第2臂电路211的开关与次级侧第2臂电路311的开关被控制部50以相互同相(即，V相)控制。
若相位差φu＞0或者相位差φv＞0，则能够从初级侧转换电路20向次级侧转换电路30传送传送电力P，若相位差φu＜0或者相位差φv＜0，则能够从次级侧转换电路30向初级侧转换电路20传送传送电力P。即，在初级侧全桥电路200与次级侧全桥电路300之间相同相的电力转换电路部间，从具备上臂先接通的电力转换电路部的全桥电路向具备上臂后接通的电力转换电路部的全桥电路传送传送电力P。
例如，在图3的情况下，次级侧第1上臂U2的接通的定时t1比初级侧第1上臂U1的接通的定时t2在先。因此，从具备具有次级侧第1上臂U2的次级侧第1臂电路307的次级侧全桥电路300向具备具有初级侧第1上臂U1的初级侧第1臂电路207的初级侧全桥电路200传送传送电力P。同样，次级侧第2上臂V2的接通的定时t5比初级侧第2上臂V1的接通的定时t6在先。因此，从具备具有次级侧第2上臂V2的次级侧第2臂电路311的次级侧全桥电路300向具备具有初级侧第2上臂V1的初级侧第2臂电路211的初级侧全桥电路200传送传送电力P。
相位差φ是初级侧全桥电路200与次级侧全桥电路300之间相同相的电力转换电路部间的开关定时的偏差(时滞)。例如，相位差φu是初级侧第1臂电路207与次级侧第1臂电路307的对应的相间的开关定时的偏差，相位差φv是初级侧第2臂电路211与次级侧第2臂电路311的对应的相间的开关定时的偏差。
控制部50通常在使相位差φu与相位差φv相互相等的状态下进行控制，但在满足传送电力P所要求的精度的范围内，也可以使相位差φu与相位差φv相互偏离地进行控制。即，相位差φu与相位差φv通常被控制为相互相同的值，但只要满足传送电力P所要求的精度，则也可以被控制为相互不同的值。
因此，例如在被输入了请求将电源电路10的电力转换模式设为模式F来进行动作的外部信号的情况下，电力转换模式决定处理部502决定为选择模式F。而且，导通时间δ决定处理部506设定对在使初级侧转换电路20作为将被输入至第2输入输出端口60c的电力升压并将升压后的电力输出至第1输入输出端口60a的升压电路发挥作用的情况下的升压比进行规定的导通时间δ。其中，在次级侧转换电路30中，作为以由导通时间δ决定处理部506设定的导通时间δ所规定的降压比使被输入至第3输入输出端口60b的电力降压并将降压后的电力输出至第4输入输出端口60d的降压电路发挥作用。并且，相位差φ决定处理部504设定用于使被输入至第1输入输出端口60a的电力升压并以所希望的电力传送量P传送至第3输入输出端口60b的相位差φ。
初级侧开关处理部508为了使初级侧转换电路20作为升压电路、并且使初级侧转换电路20作为DC－DC转换器电路的一部分发挥作用，对初级侧第1上臂U1、初级侧第1下臂/U1、初级侧第2上臂V1、以及初级侧第2下臂/V1的各开关元件进行开关控制。
次级侧开关处理部510为了使次级侧转换电路30作为降压电路、并且使次级侧转换电路30作为DC－DC转换器电路的一部分发挥作用，对次级侧第1上臂U2、次级侧第1下臂/U2、次级侧第2上臂V2、以及次级侧第2下臂/V2的各开关元件进行开关控制。
如上述那样，能够使初级侧转换电路20以及次级侧转换电路30作为升压电路或者降压电路发挥作用，并且，也能够使电源电路10作为双方向DC－DC转换器电路发挥作用。因此，能够进行电力转换模式A～L的全部模式的电力转换，换言之，能够在从4个输入输出端口中选择出的2个输入输出端口间进行电力转换。
由控制部50根据相位差φ来调整的传送电力P(也称为电力传送量P)是在初级侧转换电路20与次级侧转换电路30中从一方的转换电路经由变压器400发送至另一方的转换电路的电力，由P＝(N×Va×Vb)/(π×ω×L)×F(D，φ)···式1来表示。
其中，N是变压器400的匝数比，Va是第1输入输出端口60a的输入输出电压，Vb是第3输入输出端口60b的输入输出电压。π是圆周率，ω(＝2π×f＝2π/T)是初级侧转换电路20以及次级侧转换电路30的开关的角频率。f是初级侧转换电路20以及次级侧转换电路30的开关频率，T是初级侧转换电路20以及次级侧转换电路30的开关周期，L是与磁耦合电抗器204、304和变压器400的电力传送相关的等效电感。F(D，φ)是以占空比D和相位差φ为变量的函数，不取决于占空比D，是随着相位差φ增加而单调增加的变量。占空比D以及相位差φ是被设计成在被规定的上下限值夹持的范围内变化的控制参数。
控制部50通过变更相位差φ以使初级侧端口和次级侧端口中的至少一个规定的端口中的端口电压Vp收敛于目标端口电压Vo，来调整传送电力P。因此，即使与该规定的端口连接的负载的消耗电流增加，控制部50也能够通过使相位差φ变化来调整传送电力P，从而防止端口电压Vp相对于目标端口电压Vo下降。
例如，控制部50通过变更相位差φ以使初级侧端口和次级侧端口中的作为传送电力P的传送目的地的一方端口中的端口电压Vp收敛于目标端口电压Vo，来调整传送电力P。因此，即使与传送电力P的传送目的地的端口连接的负载的消耗电流增加，控制部50也能够通过使相位差φ上升变化来将传送电力P向增加方向调整，从而防止端口电压Vp相对于目标端口电压Vo下降。
＜电力转换装置的起动方法＞
图4是表示起动电源装置101的方法的一个例子的流程图。控制部50以图4所示的顺序，在将各端口的电容器充电到规定的规定值(例如，满充电电平)之后，通过使电源电路10的外围的电源与各端口连接，能够抑制从电源电路10的外围的电源流入到各电容器的冲击电流。
图5是表示利用图4所示的起动方法使电源装置101起动时的电源装置101的动作的一个例子的时序图。图5的时间轴上所示的S10、S20、S30、S40、S50与图4的各步骤S10、S20、S30、S40、S50被执行的定时对应。在图5中，U1等8个脉冲波形表示上臂U1等各臂的接通断开波形，Va(C1)、Vb(C2)、Vd(C4)分别表示端口电压Va、Vb、Vd的电压波形。端口电压Va是端口60a的电压，与电容器C1的电压相等。端口电压Vb是端口60b的电压，与电容器C2的电压相等。端口电压Vd是端口60d的电压，与电容器C4的电压相等。
在图4的步骤S10中，如图6所示，控制部50以从与端口60c连接的电源62c输入至端口60c的电力Pc，经由中央抽头202m对与端口60a连接的电容器C1充电。在步骤S10中对电容器C1充电的情况下，控制部50通过使上臂U1和上臂V1的至少一个在有源区域动作，能够抑制从电源62c经由中央抽头202m流入电容器C1的冲击电流的大小。
有源区域(有时也称为“能动区域”)是在开关元件的栅极电压为栅极阈值电压以上且规定的电压值Vth以下的范围，开关元件以规定的电阻值RT以上导通的动作区域。规定的电压值Vth是比电源装置101的起动结束后的稳定时的栅极电压低的电压值，例如是开关元件达到饱和区域之前的镜像期间的电压值。
当开关元件在有源区域动作时，开关元件是以电阻值RT以上导通的状态。有源区域有时也被称为表示开关元件的接通状态与断开状态的中间的状态的半接通状态。有源区域包含随着栅极电压或者基极电流增加，开关元件的电阻值呈线性减少，流入开关元件的电流呈线性增加的放大动作区域。
即，控制部50通过在电源装置101的起动时对电容器进行充电的极短期间，将开关元件的栅极电压或者基极电流调整成在有源区域动作的值，来使该开关元件作为电阻值可变的电流限制电阻发挥作用。
其中，对开关元件的电阻量或者在开关元件中流动的电流的目标值，换言之栅极电压或者基极电流的目标值而言，例如只要考虑在有源区域动作的开关元件的发热，根据开关元件的耐热规格、允许电流量来决定即可。具体而言，栅极电压或者基极电流的目标值可以以根据开关元件的消耗电力以及开关元件的封装的热电阻等估计出的温度成为耐热规格温度以下的方式来决定。
因此，在图6中，通过经由在有源区域动作的上臂U1或者V1来抑制从电源62c经由中央抽头202m供给至电容器C1的充电电流。从而，通过上臂U1与上臂V1的至少一个在有源区域动作，能够抑制从电源62c经由中央抽头202m流入电容器C1的冲击电流的大小。
图5以及图6表示在从定时t11到定时t12的步骤S10中，控制部50仅使上臂U1在有源区域动作，使上臂V1等剩余的7个臂全部断开的情况。通过控制部50仅使上臂U1在有源区域动作，如图6所示，从电源62c经由中央抽头202m供给至电容器C1的充电电流在经由绕组202a、电抗器204a以及上臂U1的路径中流动。
控制部50在步骤S10中，也可以使上臂U1和上臂V1双方在有源区域动作。通过上臂U1和上臂V1双方在有源区域动作，能够在进行电流限制的同时缩短对电容器C1进行充电的时间。因此，能够抑制电容器C1的冲击电流，并且缩短到电源装置101的起动完成为止的时间。
其中，上臂U1、V1中没有二极管81、83的结构在抑制电容器C1的冲击电流这一点上有效。然而，即使是在上臂U1、V1中有二极管81、83的结构，控制部50通过使上臂U1或者上臂V1在有源区域动作，也可以抑制电容器C1的冲击电流。对于在上臂U1、V1中有二极管81、83的结构的优选例子将后述。
另外，在图1中，虽然在电源62c与端口60c的端子616之间插入有开关93，但也可以没有开关93。开关93是是否允许电源62c与端口60c之间的电力的输入输出的单元的一个例子，例如若通过控制部50接通开关93，则允许电力的输入输出，若通过控制部50断开开关93，则禁止电力的输入输出。控制部50例如比电源装置101的起动开始定时t11(参照图5)提前将开关93接通。
在图4的步骤S20中，控制部50判定到检测为端口电压Va是规定的规定值X1以上为止电容器C1是否正被充电。规定值X1例如是由传感器部70检测出的端口电压Vc的检测值，是与电源62c的电源电压(例如，12V)大致相等的阈值。
到通过传感器部70检测为端口电压Va是规定值X1以上为止，控制部50持续步骤S10的处理，在通过传感器部70检测为端口电压Va是规定值X1以上时，进行步骤S30的处理。
在图4的步骤S30中，控制部50在控制初级侧全桥电路200的4个臂以使端口电压Va从规定值X1上升到规定的规定值X2的同时，控制次级侧全桥电路300的4个臂以使传送电力P被传送至次级侧全桥电路300(参照图5)。规定值X2是比规定值X1大的值，例如是与端口60a的常规的电压(例如与负载61a的电压级对应的48V)相等的阈值。
控制部50通过调整相位差φ以使传送电力P从初级侧全桥电路200被传送至次级侧全桥电路300，能够同时对与端口60b连接的电容器C2和与端口60d连接的电容器C4充电。此外，相位差φ在图5中虽未被明示，但控制部50在从定时t13到定时t14的步骤S30期间使8个臂如图3那样接通断开，以便传送与相位差φ相应的传送电力P。
图7表示了在图5的从定时t13到定时t14的期间，上臂U1、下臂/V1、上臂U2以及下臂/V2接通，剩余的4个臂断开时的电容器C1、C2、C4的充电电流的朝向和路径。图8表示了在图5的从定时t13到定时t14的期间，上臂V1、下臂/U1、上臂V2以及下臂/U2接通，剩余的4个臂断开时的电容器C1、C2、C4的充电电流的朝向和路径。控制部50在从定时t13到定时t14的期间控制8个臂的接通断开，以便交替重复图7和图8所示的状态。
控制部50在步骤S30中，以占空比D控制初级侧全桥电路200的各臂的导通时间δ，从而对被输入至端口60c的电力Pc进行升压并将升压后的电力Pa输出至端口60a。从端口电压Va被传感器部70检测为是规定值X1以上到被检测为是规定值X2以上为止，控制部50使端口电压Va以升压后的电力Pa逐渐增加(参照图5)。控制部50在使端口电压Va从规定值X1上升到规定值X2时，也可以使以占空比D接通的初级侧全桥电路200的4个臂在饱和区域完全接通。
饱和区域是指开关元件以小于规定的电阻值RT导通的动作区域。当开关元件在饱和区域完全接通时，开关元件是以小于电阻值RT导通的状态。
当在步骤S30中使端口电压Va从规定值X1上升到规定值X2时，控制部50也以与初级侧全桥电路200内的各臂相同的占空比D来控制次级侧全桥电路300的4个臂的导通时间δ，以便传送传送电力P。在如图7或者图8所示，使次级侧全桥电路300的一个上臂接通时，控制部50将被配置在与该一个上臂对置的相的一个下臂接通。
控制部50在步骤S30中，在进行将被输入至端口60c的电力Pc升压并将升压后的电力Pa输出至端口60a的升压动作的同时以经由变压器400传送的传送电力P对电容器C2充电。在以与进行该升压动作同时被传送的传送电力P对电容器C2充电的情况下，控制部50通过使上臂U2和上臂V2的至少一个在有源区域动作，能够抑制基于传送电力P流入电容器C2的冲击电流的大小。另外，由于在电源62b通过开关92与端口60b连接之前能够预先对电容器C2充电，所以即使电源62b通过开关92与端口60b连接，也能够抑制从电源62b经由端口60b流入电容器C2的冲击电流的大小。
其中，上臂U2、V2中没有二极管87、85的结构在抑制电容器C2的冲击电流这一点是有效的。然而，即使在上臂U2、V2中有二极管87、85的结构中，控制部50通过使上臂U2或者上臂V2在有源区域动作，也可以抑制电容器C2的冲击电流。对于在上臂U2、V2中有二极管87、85的结构的优选例子将后述。
在电源62b与端口60b的端子618之间插入有开关92。开关92是是否允许电源62b与端口60b之间的电力的输入输出的单元的一个例子，例如，若通过控制部50接通开关92，则允许电力的输入输出，若通过控制部50断开开关92，则禁止电力的输入输出。
由于控制部50例如在通过传感器部70检测出端口电压Vb是规定的规定值X3以上的情况下，允许从端口60b输入由电源62b供给的电力，所以将开关92接通。规定值X3例如是与端口60b的常规电压(例如，与负载61b或者电源62b的电压级对应的288V)相等的阈值。
同样，控制部50在步骤S30中，在进行将被输入至端口60c的电力Pc升压并将升压后的电力Pa输出至端口60a的升压动作的同时以经由变压器400传送的传送电力P对电容器C4进行充电。控制部50在以与进行该升压动作同时被传送的传送电力P对电容器C4充电的情况下，通过使下臂/U2与下臂/V2的至少一个在有源区域动作，能够抑制基于传送电力P流入电容器C4的冲击电流的大小。另外，由于在电源62d通过开关94与端口60d连接之前能够预先对电容器C4充电，所以即使电源62d通过开关94与端口60d连接，也能够抑制从电源62d经由端口60d流入电容器C4的冲击电流的大小。
其中，下臂/U2、/V2中没有二极管88、86的结构在抑制电容器C4的冲击电流这一点是有效的。然而，即使在下臂/U2、/V2有二极管88、86的结构中，控制部50通过使下臂/U2或者下臂/V2在有源区域动作，也可以抑制电容器C4的冲击电流。对于下臂/U2、/V2中有二极管88、86的结构的优选例子将后述。
在电源62d与端口60d的端子622之间插入有开关94。开关94是是否允许电源62d与端口60d之间的电力的输入输出的单元一个例子，例如若通过控制部50接通开关94，则允许电力的输入输出，若通过控制部50断开开关94，则禁止电力的输入输出。
由于控制部50例如在通过传感器部70检测出端口电压Vd为规定的规定值X4以上的情况下，允许从端口60d输入由电源62d供给的电力，所以将开关94接通。规定值X4例如是与端口60d的常规电压(例如，与负载61d或者电源62d的电压级对应的72V)相等的阈值。
此外，控制部50在步骤S30中，也可以使以占空比D接通的次级侧全桥电路300的下臂/U2、/V2在饱和区域完全接通(参照图5)，若有二极管88、86，则也可以使下臂/U2、/V2总是断开。
另外，控制部50也可以在端口电压Va以升压后的电力Pa逐渐增加而达到规定值X2的定时t14之后，以与进行初级侧全桥电路200的升压动作同时被传送至次级侧全桥电路300的传送电力P，对电容器C2或者C4充电。然而，控制部50通过以在端口电压Va以升压后的电力Pa如图5那样逐渐增加的期间(从定时t13到t14的期间)被传送的传送电力P对电容器C2或者C4充电，能够缩短到电源装置101的起动完成的定时t15为止的时间。
另外，在步骤S30中，控制部50例如也可以使将初级侧全桥电路200的4个臂接通的时间的占空比D如图5那样逐渐增加，以升压后的电力Pa对电容器C1充电。控制部50通过使占空比D逐渐增加，并以升压后的电力Pa对电容器C1充电，能够提高对从电源62c经由中央抽头202m流入电容器C1的冲击电流的大小进行抑制的效果。
同样，在步骤S30中，控制部50例如也可以逐渐增加使次级侧全桥电路300的2个上臂V2、U2在有源区域动作的时间的占空比D，并以传送电力P对电容器C2充电。控制部50通过使占空比D逐渐增加，并以传送电力P对电容器C2充电，能够提高对基于传送电力P流入电容器C2的冲击电流的大小进行抑制的效果。
同样，在步骤S30中，控制部50例如也可以逐渐增加使次级侧全桥电路300的2个下臂/V2、/U2在有源区域动作的时间的占空比D，并以传送电力P对电容器C4充电。控制部50通过使占空比D逐渐增加，并以传送电力P对电容器C4充电，能够提高对基于传送电力P流入电容器C4的冲击电流的大小进行抑制的效果。
图9是表示占空比D恒定时的臂的接通断开波形的一个例子、和占空比D逐渐增加时的臂的接通断开波形的一个例子的图。
在图9中，占空比D恒定时的接通断开波形表示控制部50进行调整传送电力P或者占空D的通常的控制以使各端口的端口电压Vp的反馈值与目标端口电压Vo一致的情况。在电源装置101的起动时与各端口连接的电容器的电压相对于目标端口电压Vo非常低的情况下，为了端口电压Vp的反馈值迅速地与目标端口电压Vo一致，控制部50将占空比D从反馈控制开始时增大到最大限度。因此，流入电容器的冲击电流容易变大。
与此相对，控制部50通过不进行使端口电压Vp的反馈值与目标端口电压Vo一致的反馈控制，而以预先决定出的逐渐增加率使占空比D逐渐增加，能够提高对电容器的冲击电流进行抑制的效果。或者，根据电容器的容量以解析或者实验的方式预先导出该电容器的充电所需要的时间，控制部50通过以该预先导出的时间达到稳定的目标占空比的方式使占空比D逐渐增加，能够提高对电容器的冲击电流进行抑制的效果。
在图4的步骤S40中，控制部50在通过传感器部70检测出端口电压Va是规定值X2以上并且端口电压Vb是规定值X3以上的情况下，允许从端口60b输入由电源62b供给的电力(步骤S50)。由此，能够抑制从电源62b流入电容器C2的冲击电流。同样，控制部50在通过传感器部70检测出端口电压Va是规定值X2以上并且端口电压Vd是规定值X4以上的情况下，允许从端口60d输入由电源62d供给的电力(步骤S50)。由此，能够抑制从电源62d流入电容器C4的冲击电流。
在步骤S50中，控制部50在图5所示的定时t15以后，例如进行调整传送电力P或者占空比D的通常的控制，以使各端口的端口电压Vp的反馈值与目标端口电压Vo一致。另一方面，若步骤S40的条件不成立，则控制部50继续对电容器C2或者C4充电的步骤S30的处理。
图10是表示在上臂中有二极管的结构的优选的一个例子，表示在次级侧的上臂U2、V2中有二极管87、85的结构。在图10的情况下，次级侧全桥电路300具有上臂U2和上臂U22串联连接的U相上臂、以及上臂V2和上臂V22串联连接的V相上臂。上臂U2是以并联方式具备将对电容器C2充电的方向作为正方向的第1二极管87的第1开关元件的一个例子，上臂U22是以并联方式具备将与第1二极管87相反的方向作为正方向的第2二极管187的第2开关元件的一个例子。同样，上臂V2是以并联方式具备将对电容器C2充电的方向作为正方向的第1二极管85的第1开关元件的一个例子，上臂V22是以并联方式具备将与第1二极管85相反的方向作为正方向的第2二极管185的第2开关元件的一个例子。
在以传送电力P对电容器C2充电时，控制部50通过以断开上臂U2以及V2的状态使上臂U22或者上臂V22在有源区域动作，能够抑制经由二极管85或者87在上臂U22或者V22中流动的电容器C2的冲击电流。
此外，图10的结构也能够应用于初级侧的上臂U1、V1有二极管81、83的情况。关于初级侧的上臂的说明，援用针对次级侧的上臂的上述的说明。
图11表示在下臂有二极管的结构的优选的一个例子，表示在次级侧的下臂/U2、/V2有二极管88、86的结构。在图11的情况下，次级侧全桥电路300具有下臂/U2和下臂/U22串联连接的U相下臂、以及下臂/V2和下臂/V22串联连接的V相下臂。下臂/U2是以并联方式具备将对电容器C4充电的方向作为正方向的第3二极管88的第3开关元件的一个例子，下臂/U22是以并联方式具备将与第3二极管88相反的方向作为正方向的第4二极管188的第4开关元件的一个例子。同样，下臂/V2是以并联方式具备将对电容器C4充电的方向作为正方向的第3二极管86的第3开关元件的一个例子，下臂/V22是以并联方式具备将与第3二极管86相反的方向作为正方向的第4二极管186的第4开关元件的一个例子。
在以传送电力P对电容器C4充电时，控制部50通过以断开下臂/U2以及/V2的状态使下臂/U22或者下臂/V22在有源区域动作，能够抑制经由二极管88或者86在下臂/U22或者/V22中流动的电容器C4的冲击电流。
此外，图11的结构也能够应用于在初级侧的下臂/U1、/V1有二极管82、84的情况。对于初级侧的下臂的说明，援用针对次级侧的下臂的上述的说明。
图12是表示控制部50根据初级侧全桥电路200或者次级侧全桥电路300的任意臂中流动的电流或者温度，中断使该臂在有源区域动作的图。控制部50也可以在通过传感器部70检测出在有源区域动作的臂的电流或者温度达到了规定的上限值的定时暂时断开该臂的驱动指令值，在从暂时断开起经过一定时间时使该臂在有源区域再次动作。由此，能够防止因过电流或者过热引起的臂的故障。
以上，通过实施方式对电力转换装置及其起动方法进行了说明，但本发明并不限于上述实施方式。能够在本发明的范围内进行与其他的实施方式的一部分或者全部的组合、置换等各种变形以及改进。
例如，在上述的实施方式中，作为开关元件的一个例子，举出作为进行接通断开动作的半导体元件的功率MOSFET。然而，开关元件例如也可以是IGBT、MOSFET等基于绝缘栅极的电压控制型功率元件，还可以是双极晶体管。
另外，也可以具有能够与第1输入输出端口60a连接的电源。另外，也可以具有能够与第3输入输出端口60b连接的电源，并且，没有能够与第4输入输出端口60d连接的电源。也可以没有能够与第3输入输出端口60b连接的电源，并且，具有能够与第4输入输出端口60d连接的电源。
另外，本发明能够应用于具有至少3个以上的多个输入输出端、且在至少3个以上的多个输入输出端口中的某2个输入输出端口间能够转换电力的电力转换装置。例如，本发明也能够应用于具有没有图1中例示的4个输入输出端口中的任意一个输入输出端口的结构的电源装置。
另外，在上述的说明中，也可以将初级侧定义为次级侧，将次级侧定义为初级侧。在上述的说明中，例示了将传送电力P从次级侧端口传送至初级侧端口的情况，但在将传送电力P从初级侧端口传送至次级侧端口的情况下也能够应用上述的说明。

Claims (15)

1.一种电力转换装置，其特征在于，包括：
变压器(400)；
初级侧全桥电路(200)，其被设置在所述变压器(400)的初级侧；
第1端口(60a)，其与所述初级侧全桥电路(200)连接；
第2端口(60c)，其与所述变压器(400)的初级侧的中央抽头(202m)连接；
次级侧全桥电路(300)，其被设置在所述变压器(400)的次级侧；
第3端口(60b)，其与所述次级侧全桥电路(300)连接；以及
控制部(50)，在以使所述第2端口(60c)的电力升压并将升压后的电力输出至所述第1端口(60a)时从所述初级侧全桥电路(200)经由变压器(400)传送至所述次级侧全桥电路(300)的传送电力对与所述第3端口(60b)连接的电容器充电的情况下，该控制部(50)使所述次级侧全桥电路(300)的上臂在有源区域动作。
2.根据权利要求1所述的电力转换装置，其中，
所述控制部(50)将使所述次级侧全桥电路(300)的上臂在有源区域动作的时间的占空比逐渐增加，并以所述传送电力对与所述第3端口(60b)连接的电容器充电。
3.根据权利要求1或2所述的电力转换装置，其中，
所述次级侧全桥电路(300)具有第1开关元件和第2开关元件串联连接的上臂，该第1开关元件以并联方式具备将对所述电容器充电的方向作为正方向的第1二极管，该第2开关元件以并联方式具备将与所述第1二极管相反的方向作为正方向的第2二极管，
所述控制部(50)使所述第2开关元件在有源区域动作，并以所述传送电力对与所述第3端口(60b)连接的电容器充电。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的电力转换装置，其中，
在与所述第3端口(60b)连接的电容器的电压是规定值以上的情况下，所述控制部(50)允许从所述第3端口(60b)输入电力。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的电力转换装置，其中，
还包括与所述变压器(400)的次级侧的中央抽头(302m)连接的第4端口(60d)，其中，
所述控制部(50)以所述传送电力对与所述第4端口(60d)连接的电容器充电。
6.根据权利要求5所述的电力转换装置，其中，
在以所述传送电力对与所述第4端口(60d)连接的电容器充电的情况下，所述控制部(50)使所述次级侧全桥电路(300)的下臂在有源区域动作。
7.根据权利要求6所述的电力转换装置，其中，
所述控制部(50)将使所述次级侧全桥电路(300)的下臂在有源区域动作的时间的占空比逐渐增加，并以所述传送电力对与所述第4端口(60d)连接的电容器充电。
8.根据权利要求6或7所述的电力转换装置，其中，
所述次级侧全桥电路(300)具有第3开关元件与第4开关元件串联连接的下臂，该第3开关元件以并联方式具备将对所述电容器充电的方向作为正方向的第3二极管，该第4开关元件以并联方式具备将与所述第3二极管相反的方向作为正方向的第4二极管，
所述控制部(50)使所述第4开关元件在有源区域动作，并以所述传送电力对与所述第4端口(60d)连接的电容器充电。
9.根据权利要求5或8所述的电力转换装置，其中，
在与所述第4端口(60d)连接的电容器的电压是规定值以上的情况下，所述控制部(50)允许从所述第4端口(60d)输入电力。
10.根据权利要求1或9所述的电力转换装置，其中，
在以与所述第2端口(60c)连接的电源经由所述初级侧的中央抽头(202m)对与所述第1端口(60a)连接的电容器充电的情况下，所述控制部(50)使所述初级侧全桥电路(200)的上臂在有源区域动作。
11.根据权利要求10所述的电力转换装置，其中，
从检测出与所述第1端口(60a)连接的电容器的电压是第1阈值以上起到检测出该与所述第1端口(60a)连接的电容器的电压是比所述第1阈值大的第2阈值以上为止，所述控制部(50)以所述升压后的电力使与所述第1端口(60a)连接的电容器的电压逐渐增加。
12.根据权利要求11所述的电力转换装置，其中，
所述控制部(50)使将所述初级侧全桥电路(200)的臂接通的时间的占空比逐渐增加，并以所述升压后的电力对与所述第1端口(60a)连接的电容器充电。
13.根据权利要求1或12所述的电力转换装置，其中，
所述控制部(50)通过在所述第1端口(60a)的电压以所述升压后的电力逐渐增加的期间传送的所述传送电力对与所述第3端口(60b)连接的电容器充电。
14.根据权利要求1或13所述的电力转换装置，其中，
所述控制部(50)根据所述初级侧全桥电路(200)的臂的电流或温度或者所述次级侧全桥电路(300)的臂的电流或温度，来中断使该臂在有源区域动作。
15.一种起动电力转换装置的方法，该电力转换装置具备变压器(400)、被设置在所述变压器(400)的初级侧的初级侧全桥电路(200)、与所述初级侧全桥电路(200)连接的第1端口(60a)、与所述变压器(400)的初级侧的中央抽头(202m)连接的第2端口(60c)、被设置在所述变压器(400)的次级侧的次级侧全桥电路(300)、以及与所述次级侧全桥电路(300)连接的第3端口(60b)，该起动电力转换装置的方法的特征在于，包括以下步骤：
在以使所述第2端口(60c)的电力升压并将升压后的电力输出至所述第1端口(60a)时从所述初级侧全桥电路(200)经由变压器(400)传送至所述次级侧全桥电路(300)的传送电力对与所述第3端口(60b)连接的电容器充电的情况下，使所述次级侧全桥电路(300)的上臂在有源区域动作。
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