TW201409918A - 全橋電力變換裝置 - Google Patents

全橋電力變換裝置 Download PDF

Info

Publication number
TW201409918A
TW201409918A TW102115378A TW102115378A TW201409918A TW 201409918 A TW201409918 A TW 201409918A TW 102115378 A TW102115378 A TW 102115378A TW 102115378 A TW102115378 A TW 102115378A TW 201409918 A TW201409918 A TW 201409918A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
switching element
full
switching
output
state
Prior art date
Application number
TW102115378A
Other languages
English (en)
Inventor
Hideki Shoji
Seiji Kawaberi
Shigeki Nakajima
Original Assignee
Toyo System Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyo System Co Ltd filed Critical Toyo System Co Ltd
Publication of TW201409918A publication Critical patent/TW201409918A/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/14—Arrangements for reducing ripples from dc input or output
    • H02M1/15—Arrangements for reducing ripples from dc input or output using active elements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/1552—Boost converters exploiting the leakage inductance of a transformer or of an alternator as boost inductor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H02M7/53871—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

提供一種使全橋電路動作抑制漣波電流的全橋電力變換裝置。開關控制部20之特徵在於：在各開關元件產生控制構成全橋電路10之各開關元件之導通、不導通動作的控制信號，使開關元件(Q1)11與開關元件(Q2)12交互地變成導通、不導通，而且使開關元件(Q3)13與開關元件(Q4)14交互地變成導通、不導通，而輸出從全橋電路10往負載21所供給之供給電流，在未輸出供給電流的期間，將開關元件(Q1)11及開關元件(Q3)13都設為導通狀態，而在全橋電路10之輸出點間連接第3，使慣性電流流動。

Description

全橋電力變換裝置
本發明係有關於一種藉全橋電路將直流電力變換並輸出之全橋電力變換裝置。
作為使用由4個開關元件所構成之全橋電路的電力變換裝置，例如有記載於專利第2664163號公報者。
該裝置係進行相當於正弦波之交流電力的脈波輸出者，但是在輸出直流電力的情況，在全橋電路之輸出側具有整流元件等，又，連接並插入平滑電容器，以使輸出電力平滑化。
這種電力變換裝置係在全橋電路進行切換之電力大的情況或輸出端所連接之負載重的情況，在輸出電流包含相當大的漣波成分，為了除去這種漣波電流，而具有上述的平滑電容器，該平滑電容器需要用以使漣波電流流動的忍受量，在輸出大電力的裝置，不論大的漣波電流流動或是隨時間變化，都需要具有充分之可靠性的平滑電容器。
使用4個開關元件之全橋電路係使配置於對角之一對開關元件的導通、不導通動作同步，又使其他的一對開關元件在與該對係使導通、不導通動作反轉下動作。藉由依此方式進行開關動作，而對2個輸出端子間交互地施加高電位與低 電位的電壓，即施加脈波狀地隨時間變化的電壓，而電流流至該輸出端子所連接之負載。被供給負載之電力或電流值係根據該施加電壓的脈寬，即導通作用比所掌控。
在此，在將導通作用比設為D、將切換週期設為T、將輸入電壓之值設為Vp時，輸出電壓Eo成為Eo=(2D-1)Vp。
又，在將全橋電路之輸出側所連接之平滑電感器設為L、將全橋電路之輸出瞬間電壓設為Vb(t)時，輸出電流Io成為Io=1/Lʃ(Vb(t)-Eo)dt。
【先行專利文獻】 【專利文獻】
[專利文獻1]日本專利第2664163號公報
以往之使用全橋電路的電力變換裝置係如上述所示構成，為了吸收因切換動作而在輸出入電流所產生之漣波成分，需要具有相當之漣波忍受量的平滑電容器。
尤其在輸入側，因為發生具有與直流之輸出電流相同的有效值之極大的漣波電流，所以需要增大電容器之並聯數，而具有裝置大型化、耗費亦變大的問題。
本發明係為了解決如上述所示之課題而開發的，其目的在於提供一種使全橋電路動作成抑制漣波電流的全橋電力變換裝置。
本發明之全橋電力變換裝置包括：全橋電路，係將第1開關元件之一端與第2開關元件的一端串聯，將第3開關元件之一端與第4開關元件的一端串聯，再將該串聯之第1及第2開關元件與該串聯之第3及第4開關元件並聯而成；開關控制部，係分別控制從該第1開關元件至該第4開關元件之導通、不導通動作；輸入電容器，係接在第1連接點與第2連接點之間，該第1連接點係連接該第1開關元件之另一端與第3開關元件的另一端，該第2連接點係連接該第2開關元件之另一端與第4開關元件的另一端；第1電感器，係一端與第3連接點連接，而該第3連接點係連接該第1開關元件之一端與第2開關元件的一端；及輸出電容器，係一端與該第1電感器之另一端連接，另一端與第4連接點連接，而該第4連接點係連接該第3開關元件之一端與第4開關元件的一端；其特徵在於：在該第1連接點與第2連接點之間輸入直流電壓，並在該輸出電容器之兩端連接負載時，該開關控制部係在各開關元件產生控制各開關元件之導通、不導通動作的控制信號，使該第1開關元件與第2開關元件交互地變成導通、不導通，而且使該第3開關元件與第4開關元件交互地變成導通、不導通，而輸出從該全橋電路往該負載所供給之供給電流，在未輸出該供給電流的期間，將該第1開關元件及第3開關元件都設為導通狀態，而連接該第3連接點與第4連接點之間，使慣性電流流動，在該第1開關元件與該第3開關元件之中，將成為導通狀態之時間寬度比較窄的該時間寬度設為Tm，並將導通狀態的時間寬度比較寬之開關元件的導通、不導通狀態與該導通狀態 的時間寬度比較寬之開關元件的導通、不導通狀態成為相同的重疊期間設為Td，在將表示該重疊期間Td對該時間寬度Tm之比的驅動重疊率設為Rd=(Td/Tm)×100%時，將該各開關元件的動作控制成該驅動重疊率Rd成為50%以上且100%以下。
又，作為使驅動重疊率變大的手段，該開關控制部的特徵在於：以將開關元件設為導通狀態之期間的中心時間點、及設為不導通狀態之期間的中心時間點為基準，決定切換動作的轉移時序。此外，進行使往導通狀態之轉移一致的控制、或者使往不導通狀態之轉移一致的控制。
又，特徵在於：更具有在該第4連接點與該輸出電容器的另一端之間所串聯的第2電感器。
若依據本發明，藉由使全橋電路動作成抑制漣波電流，可減少平滑電容器的使用量，而可小型化、低耗費化。又，由於輸出漣波的減少，而可提高輸出精度、穩定度。
1‧‧‧全橋電力變換裝置
10‧‧‧全橋電路
11、12、13、14‧‧‧開關元件
15‧‧‧輸入電容器
16‧‧‧電感器
17‧‧‧輸出電容器
20‧‧‧開關控制部
21‧‧‧負載
第1圖係表示本發明之第1實施例的全橋電力變換裝置之示意構成的電路圖。
第2圖(a)、(b)、(c)係表示一般之開關元件之動作的說明圖。
第3圖(a)、(b)、(c)係表示第1實施例之全橋電力變換裝置的開關元件之動作的說明圖。
第4圖(a)、(b)、(c)係表示第1實施例之全橋電力變換裝 置之動作控制的說明圖。
第5圖(a)、(b)係表示流至第1實施例之全橋電力變換裝置之慣性電流的說明圖。
第6圖(a)、(b)係表示第1實施例之全橋電力變換裝置之動作的說明圖。
第7圖(a)、(b)係表示全橋電路之輸入電壓及輸出電流的說明圖。
第8圖(a)、(b)係表示第2實施例之全橋電力變換裝置之動作控制的說明圖。
以下，根據圖面，說明本發明之一實施形態。
第1實施例
第1圖係表示本發明之第1實施例的全橋電力變換裝置之示意構成的電路圖。所圖示之全橋電力變換裝置1係具有由4個開關元件(Q1)11~(Q4)14所構成之全橋電路10。
開關元件(Q1)11~(Q4)14係例如由MOSFET等之半導體元件所構成，尤其在輸出大乞電力的情況，使用功率MOSFET。
作為開關元件(Q1)11~(Q4)14，在使用n通道MOSFET的情況，開關元件(Q1)11及開關元件(Q3)13的汲極同志連接，開關元件(Q1)11之源極與開關元件(Q2)12的汲極連接。又，開關元件(Q3)13之源極與開關元件(Q4)14的汲極連接，開關元件(Q2)12及開關元件(Q4)14的源極同志連接。又，開關元件11~14之各閘極係各個與開關控制部20連接， 而構成全橋電路10。
開關元件(Q1)11~(Q4)14係在汲極、源極間，即接點間具有寄生二極體，在後述之慣性電流流動時，在該寄生二極體恢復特性等不足的情況，適當之額定的二極體與各開關元件的接點間連接。
在此，舉例表示並說明將MOSFET用作開關元件之全橋電路10，但是只要是滿足流至全橋電路10之電流容量、耐壓特性、切換速度等者，亦可將雙極性電晶體或IGBT等用作開關元件。
對開關元件(Q1)11與開關元件(Q3)13之連接點、及開關元件(Q2)12與開關元件(Q4)14之連接點之間，施加輸入電壓V1，這些連接點成為全橋電路10的輸入點。該輸入點係與該全橋電力變換裝置1之輸入端子連接。
在上述之全橋電路10的2個輸入點之間，連接進行輸入電流之平滑化的輸入電容器15。
開關元件(Q1)11與開關元件(Q2)12之連接點、及開關元件(Q3)13與開關元件(Q4)14之連接點成為全橋電路10的輸出。
在第1圖所舉例表示的全橋電路10係在2個輸出點中，例如在開關元件(Q1)11與開關元件(Q2)12的連接點連接電感器16的一端。又，在開關元件(Q3)13與開關元件(Q4)14的連接點連接輸出電容器17的一端，該輸出電容器17的另一端係與電感器16的另一端連接。
輸出電容器17之兩端係與該全橋電力變換裝置1 的輸出端子連接，並在該輸出端子連接負載21。
在此，在連接全橋電路10之輸出點與負載21的輸出線中，僅在一方之輸出線串列地插入(串聯)電感器16，但是亦可在輸出線之兩側分別串列地插入(串聯)電感器。在依此方式具有2個電感器的情況，除了電感器16以外，將未圖示之第2電感器的一端和開關元件(Q3)13與開關元件(Q4)14之連接點連接，並將該第2電感器之另一端和輸出電容器17的一端連接。又，在此時，負載21係接在電感器16與輸出電容器17的連接點、和第2電感器與輸出電容器17的連接點之間。即，負載21係與輸出電容器17之兩端連接。
開關控制部20係控制各開關元件11~14之閘極電壓者，並由處理器或記憶儲存控制程式等之記憶體等所構成。又，亦可以使其負載21之種類或電力供給的目的等的方式將該開關控制部20構成為可從外部設定開關元件11~14的動作。
負載21係例如是可重複充電的二次電池，具體而言，是車輛用、ESS(能量貯存系統)用等之電池單元、電池模組、電池組等。
又，作為負載21，其他的裝置的直流匯流排等與全橋電力變換裝置1連接。
其次，說明動作。
對全橋電路10的2個輸入點之間，從外部施加直流的電壓V1。
在全橋電力變換裝置1對負載21供給電力時，開關控制部20係如後述所示在被供給電壓V1之狀態控制開關元 件(Q1)11~(Q4)14的切換動作，而從全橋電路10的輸出點出直流電流。
第2圖係表示一般之開關元件之動作的說明圖。在第2圖，係舉例表示一般之開關元件的動作，是表示構成該全橋電路之4個開關元件之動作時序的時序圖。在第2圖中，表示高位準的期間是導通狀態，表示低位準的期間是不導通狀態。
在此所圖示之導通、不導通動作係表示相當於第1圖之開關元件11之開關元件Q1、相當於開關元件12之開關元件Q2、相當於開關元件13之開關元件Q3、相當於開關元件14之開關元件Q4的各動作。
第2圖(a)表示在將開關元件Q1之導通作用比控制成50%的情況之各開關元件Q2~Q4的導通、不導通動作。在該切換動作，各開關元件Q1~Q4之導通作用比及不導通作用比係全部成為50%。
第2圖(b)表示在將開關元件Q1之導通作用比控制成大於50%的情況之各開關元件Q2~Q4的導通、不導通動作。又，第2圖(c)表示在將開關元件Q1之導通作用比控制成小於50%的情況之各開關元件Q2~Q4的導通、不導通動作。
此外，在此，對開關元件Q1與開關元件Q3的連接點(第1輸入點)施加高電位側的電壓，並對開關元件Q2與開關元件Q4的連接點(第2輸入點)施加低電位側的電壓。
將作為負載21之例如電池單元接在全橋電路10的輸出點間，並在任意之時間點(時序)切換該電池單元之充電 與放電的情況，適當地控制全橋電路10之切換動作，使在該輸出點間所產生之電位的高低反轉，而產生使充電電流從全橋電路10向電池單元流動之狀態、與使放電電流從電池單元向全橋電路10流動之狀態。
又，亦有因應於與全橋電路10連接之負載的功能或種類，為了防止電流之逆流，而將整流電路與全橋電路10之輸出點連接的情況。
第3圖係表示第1實施例之全橋電力變換裝置的開關元件之動作的說明圖。在第3圖，係表示第1圖之全橋電路10的動作例，係表示開關元件(Q1)11、開關元件(Q2)12、開關元件(Q3)13及開關元件(Q4)14之動作時序的時序圖。在第3圖中，表示高位準的期間是導通狀態，表示低位準的期間是不導通狀態。
第3圖(a)表示將各開關元件11~14之導通作用比設為50%的情況。
第3圖(b)表示將各開關元件11之導通作用比設為大於50%的情況之各開關元件的動作。詳細說明之，表示在使上述之開關元件(Q1)11與開關元件(Q4)14之導通作用比大於50%，並使開關元件(Q2)12與開關元件(Q3)13之導通作用比小於50%的情況的動作。
又，第3圖(c)表示將開關元件(Q1)11之導通作用比設為小於50%的情況之各開關元件的動作。詳細說明之，表示在使上述之開關元件(Q1)11與開關元件(Q4)14之導通作用比小於50%，並使開關元件(Q2)12與開關元件(Q3)13之導通 作用比大於50%的情況的動作。
在使全橋電路10動作時，為了防止直通電流流至第1輸入點與第2輸入點之間，將空檔時間設置於切換動作。空檔時間係例如在第3圖(a)，為了在使開關元件(Q2)12轉移至不導通狀態後，使開關元件(Q1)11向導通狀態轉移所附加的延遲時間，是為了防止因開關元件之切換速度而串聯之2個件全部變成導通狀態所設置。此外，空檔時間係在本實施形態之全橋電路10的切換動作亦設置，但是因為在表示成為本發明的特徵之切換動作的情況為微小的時間，所以在上述之第2圖、第3圖或以後之說明所使用的各圖係未圖示。又，在本動作的說明，省略著眼於空檔時間這件事。
在第3圖(a)、(b)、(c)所示之切換動作，設置被施加高電位側之輸入電壓的開關元件(Q1)11與開關元件(Q3)13都成為導通狀態的期間。又，設置被施加低電位側之輸入電壓的開關元件(Q2)12與開關元件(Q4)14都成為導通狀態的期間。
此外，開關元件(Q1)11與開關元件(Q2)12都成為導通狀態的期間、與開關元件(Q3)13與開關元件(Q4)14都成為導通狀態的期間不存在。又，因應於對負載21供給電力的目的，有僅進行第3圖(b)所示之切換動作的情況、僅進行第3圖(c)所示之切換動作的情況、及僅進行由第3圖(b)與第3圖(c)所組合之切換動作的情況等。
如第3圖(a)所示，將導通作用比設為50%，並使各狀態之全部的轉移時序(全部之開關元件之從導通往不導通的轉移及從不導通往導通的轉移)一致時，全橋電路10之2個 輸出點間的電位差不存在，而即使電流流動，全橋電路10亦不會輸出電力。在此期間，預先儲存於輸入電容器15之能量W=1/2．LI2之釋出所產生的慣性電流或電池等(負載21)所產生之電流流動。
為了全橋電路10將能量從輸入V1傳達至輸出，例如如第3圖(b)或第3圖(c)所示，在開關元件(Q1)11、(Q2)12、與開關元件(Q3)13、(Q4)14之間，以從導通往不導通之轉移時序、或從不導通往導通之轉移時序、或者全部之轉移時序不同步的方式使各開關元件動作。
在第3圖(b)所示之切換動作，使串聯之開關元件(Q1)11與開關元件(Q2)12的導通、不導通狀態反轉，而使切換時序變成同步，又，使串聯之開關元件(Q3)13與開關元件(Q4)14的導通、不導通狀態反轉，而使切換時序變成同步。
又，在該切換動作，使開關元件(Q1)11及開關元件(Q3)13之從不導通狀態往導通狀態轉移的時序同步，進而，使開關元件(Q2)12及開關元件(Q4)14之從導通狀態往不導通狀態轉移的時序同步。
又，在該切換動作，使開關元件(Q1)11往不導通狀態轉移的時序與開關元件(Q2)12往導通狀態轉移的時序同步。又，使開關元件(Q3)13往不導通狀態轉移的時序與開關元件(Q4)14往導通狀態轉移的時序同步。在此，例如未使開關元件(Q1)11往不導通狀態轉移的時序與開關元件(Q3)13往不導通狀態轉移的時序同步。此外，該切換動作係輸出正電壓的情況。
開關控制部20係在如上述所示輸出正電壓的情況，使開關元件(Q1)11之導通作用比大於開關元件(Q3)之導通作用比，而在後述之輸出負電壓的情況係相反地小於。
藉由如上述所示控制各開關元件的動作，例如如在第3圖(b)作為“傳達期間”所示，發生開關元件(Q1)11與開關元件(Q4)14都成為導通狀態，而且，開關元件(Q2)12與開關元件(Q3)13都成為不導通狀態的期間。
例如，在各開關元件使用n通道MOSFET的情況，並對開關元件(Q1)11與開關元件(Q3)13之連接點(第1輸入點)施加第1圖所示之電壓V1的高電位側電壓，又，對開關元件(Q2)12與開關元件(Q4)14之連接點(第2輸入點)施加電壓V1之低電位側電壓的情況，如第3圖(b)所示之“傳達期間”所示，在各開關元件變成導通、不導通時，電流從開關元件(Q1)11之汲極側往該開關元件(Q1)11與開關元件(Q2)12之連接點(全橋電路10之第1輸出點)流動，而供給電流經由電感器16往負載21流動。又，從負載21所回流的電流往開關元件(Q3)13與開關元件(Q4)14之連接點(全橋電路10的第2輸出點)流入，進而，往該開關元件(Q4)14之源極側流動。
在第3圖(c)所示之切換動作，與第3圖(b)所示者一樣，使串聯之開關元件(Q1)11與開關元件(Q2)12之導通、不導通狀態反轉，而使切換時序變成同步，又，使串聯之開關元件(Q3)13與開關元件(Q4)14之導通、不導通狀態反轉，而使切換時序變成同步。
又，使開關元件(Q1)11及開關元件(Q3)13之從不 導通狀態往導通狀態轉移的時序同步，進而，使開關元件(Q2)12及開關元件(Q4)14之從導通狀態往不導通狀態轉移的時序同步。
又，在該切換動作，使開關元件(Q1)11往不導通狀態轉移的時序與開關元件(Q3)12往導通狀態轉移的時序同步。又，使開關元件(Q3)13往不導通狀態轉移的時序與開關元件(Q4)14往導通狀態轉移的時序同步。在此，例如未使開關元件(Q1)11往不導通狀態轉移的時序與開關元件(Q3)13往不導通狀態轉移的時序同步。
開關控制部20係在如上述所示控制各開關元件之切換動作時，使開關元件(Q3)13之導通作用比大於開關元件(Q1)11之導通作用比。在此時，輸出電壓成為負電壓。
又，藉由如上述所示控制各開關元件的動作，例如如在第3圖(c)作為“傳達期間”所示，發生開關元件(Q1)11與開關元件(Q4)14都成為不導通狀態，而且，開關元件(Q2)12與開關元件(Q3)13都成為導通狀態的期間。
如上述所示，在對開關元件(Q1)11與開關元件(Q3)13之連接點施加電壓V1之高電位側的電壓，又，對開關元件(Q2)12與開關元件(Q4)14之連接點施加低電位側之電壓的情況，如第3圖(c)所示之“傳達期間”所示，在各開關元件變成導通、不導通時，電流從開關元件(Q3)13之汲極側往該開關元件(Q3)13與開關元件(Q4)14之連接點(全橋電路10之第2輸出點)流動，而供給電流從該連接點往負載21流動。又，從負載21所回流的電流經由電感器16，往開關元件(Q1)11與開 關元件(Q2)12之連接點(全橋電路10的第1輸出點)流入，進而，往該開關元件(Q2)12之源極側流動。
全橋電力變換裝置1係如上述所示，在第3圖(b)或第3圖(c)所示之“傳達期間”，使用所輸入之電壓V1，從全橋電路10的輸出點輸出電流。從該全橋電路10之輸出點所輸出的電流係藉電感器16的抗流作用變成直流電流，再藉輸出電容器17進一步平滑化後，向負載21輸出。
例如，在使用功率MOSFET來構成全橋電路10的情況，在該全橋電力變換裝置1，連接電池等，作為負載21，在連接電池單體，並進行充放電等之測試時，在“傳達期間”將輸出點間的電壓設為5[V]，而向該負載21輸出10[A]~360[A]的電流。
又，在作為負載21，連接電池模組時，將輸出點間的電壓設為60[V]，而輸出最大500[A]的電流。
又，在作為負載21，連接電池組時，將輸出點間的電壓設為500[V]，而輸出最大500[A]的電流。
在如以往般使全橋電路動作的情況(例如如第2圖所示使其動作的情況)，流至輸入電容器之漣波電流的有效值Irms係成為與輸出電流相同。例如，在輸出電流為500[A]的情況，成為漣波電流的有效值Irms=500[A]。而，在如本發明之全橋電路10所示動作的情況，漣波電流的有效值Irms被壓縮至傳達期間的比(傳達期間/切換動作之一個週期)。
第4圖係表示第1實施例之全橋電力變換裝置之動作控制的說明圖。第4圖係根據從第1實施例之開關控制部 20所輸出的控制信號，控制構成全橋電路10之開關元件的動作之情況的時序圖，表示各開關元件的控制邏輯。又，第4圖係以高位準表示將開關元件控制成導通狀態的期間，並以低位準表示將開關元件控制成不導通狀態的期間。
第4圖(a)係例如表示第1圖之開關元件(Q1)11的切換動作。第4圖(b)係對應於第4圖(a)所示之開關元件(Q1)11的動作，例如表示如第2圖所示使開關元件(Q3)13變成導通、不導通的動作。第4圖(c)係對應於第4圖(a)所示之開關元件(Q1)11的動作，例如表示如第3圖所示使開關元件(Q3)13變成導通、不導通的動作。
在開關控制部20例如為了調整輸出電流，而例如如在第4圖(a)以虛線所示使開關元件(Q1)11之導通作用比變大的情況，在一般之全橋電路的動作控制，進行使與開關元件(Q1)11的開關元件成為對稱之開關元件(Q3)13的導通作用比變小的控制，而向開關元件(Q3)13輸出如在第4圖(b)以虛線所示，使從不導通狀態往導通狀態轉移之時序(上升之時序)變成延遲的控制信號。
在第1實施例之全橋電力變換裝置1，如上述所示，使開關元件(Q3)13之導通作用比變小時，向開關元件(Q3)13輸出如在第4圖(c)以虛線所示，使從導通狀態往不導通狀態轉移之時序(下降的時序)變成提早的控制信號。
如第4圖(a)與第4圖(b)所示，在以往所進行之一般的切換動作，以在配置成並聯之2個件成為導通狀態的期間不會重疊且成為不導通狀態之期間不會重疊的方式控制切換 動作。
而，在全橋電力變換裝置1，如第4圖(a)與第4圖(c)所示，設置使在開關元件(Q1)11與開關元件(Q3)13之間，且開關元件(Q2)12與開關元件(Q4)14之間，產生導通狀態重疊的期間，而且產生不導通狀態重疊的期間，而慣性電流流動的期間。
開關控制部20係藉由設置對2個輸出點選擇性地替換並供給低電位側的電壓與高電位側的電壓而使2個輸出點之電壓極性反轉的傳達期間、與使該輸出點間短路而設為0[V]的停止期間，控制+V0、-V0、0[V]之3位準的電壓。此外，該V0係在輸出點間所產生之電壓。
第5圖係表示流至第1實施例之全橋電力變換裝置之慣性電流的說明圖。第5圖係以虛線表示在全橋電力變換裝置1動作時所流動的慣性電流。
第5圖(a)係表示在開關元件(Q1)11與開關元件(Q3)13成為導通狀態，開關元件(Q2)12與開關元件(Q4)14成為不導通狀態時所流動之電感器16所產生的慣性電流。又，第5圖(b)係表示在開關元件(Q1)11與開關元件(Q3)13成為不導通狀態，開關元件(Q2)12與開關元件(Q4)14成為導通狀態時所流動之電感器16所產生的慣性電流。
在各開關元件為第5圖(a)所示之狀態，全橋電路10的輸出點間係藉開關元件(Q1)11與開關元件(Q3)13所連接。在各開關元件成為這種狀態時，被供給至輸入點的電力不會被傳達至輸出點，而釋出電感器16所儲存之能量(電力)。藉 該能量的釋出來產生慣性電流，而電流持續從全橋電力變換裝置1流至負載21。
在第5圖中，以虛線之箭號所示的慣性電流係在電感器16所產生，並往負載21的一端流動，從負載21的另一端往開關元件(Q3)13與開關元件(Q4)14所連接之全橋電路10的第2輸出點流入，而在導通狀態之開關元件(Q3)13的接點間流動。進而，在導通狀態之開關元件(Q1)11的接點間流動，並到達開關元件(Q1)11與開關元件(Q2)12所連接之第1輸出點。然後，從第1輸出點往電感器16流動。
在各開關元件進行導通、不導通成如第5圖(b)所示之狀態時，全橋電路10的輸出點間係經由開關元件(Q2)12與開關元件(Q4)14所連接。在各開關元件成為這種狀態時，亦被供給至輸入點的電力係不會被傳達至上述的輸出點，而如上述所示在電感器16所產生之慣性電流流動。
在第5圖中，以虛線之箭號所示的慣性電流係從電感器16往負載21的一端流入，再從負載21的另一端往開關元件(Q3)13與開關元件(Q4)14所連接之第2輸出點流入，而在導通狀態之開關元件(Q4)14的接點間流動，進而在導通狀態之開關元件(Q2)12的接點間流動並到達開關元件(Q1)11與開關元件(Q2)12所連接之第1輸出點。然後，從第1輸出點往電感器16流動。
第6圖係表示第1實施例之全橋電力變換裝置之動作的說明圖。第6圖係表示全橋電路10之各開關元件之導通、不導通狀態的時序圖，並表示狀態轉移A與狀態轉移B， 狀態轉移A係表示一個開關元件的動作型式，狀態轉移B係表示另一個開關元件的動作型式。
第6圖所示之各狀態係高位準的部分表示導通狀態，低位準的部分表示不導通狀態。
又，狀態轉移A係例如表示開關元件(Q1)11之導通、不導通動作，狀態轉移B係表示開關元件(Q3)13之導通、不導通動作。狀態轉移A與狀態轉移B係表示開關元件(Q1)11與開關元件(Q3)13之導通、不導通狀態反轉並轉移。
在此，在將狀態轉移A與狀態轉移B中導通狀態之期間比較短(時間寬度比較窄)之移動的該時間寬度設為Tm、並將狀態轉移A之導通狀態與狀態轉移B之導通狀態所重疊的期間設為Td時，將重疊期間Td對時間寬度Tm的比設為驅動重疊率Rd(Rd=Td/Tm)。第6圖所舉例表示者係成為一個狀態(在此為導通狀態)的時間寬度比較窄的是狀態轉移A，一個狀態(導通狀態)的時間寬度比較寬的是狀態轉移B。
第6圖(a)係表示自以往所進行之一般的切換動作，例如表示狀態轉移A與狀態轉移B，狀態轉移A係表示開關元件(Q1)11的動作型式，狀態轉移B係表示開關元件(Q3)13的動作型式。
第6圖(a)所舉例表示之切換動作係在各開關元件從導通狀態往不導通狀態轉移時、或從不導通狀態往導通狀態轉移時所產生之延遲時間(上述之空檔時間)係微小，是可當作「0」的程度。在此，在分別將在狀態轉移A中成為低位準的期間、與在狀態轉移B中成為高位準的期間設為Tm時，藉由 將期間Td當作「0」，驅動重疊率Rd係成為Td/Tm=0，而第5圖所示之慣性電流所流動的期間係不會發生。
第6圖(b)表示第1實施例之全橋電路10之切換動作的一例。與第6圖(a)一樣，第6圖(b)之狀態轉移A係表示開關元件(Q1)11的動作型式，狀態轉移B係表示開關元件(Q3)13的動作型式。
在第6圖(b)，高電位側的時間寬度係狀態轉移B的比狀態轉移A更窄。又，低電位側的時間寬度係狀態轉移A的比狀態轉移B更窄。將這些比較窄之時間寬度設為Tm。又，在狀態轉移A在時間寬度Tm成為高位準的期間中，狀態轉移B成為低位準的期間設為Td。因為上述之慣性電流係在期間Td之間流動，所以驅動重疊率Rd愈大，慣性電流所流動的期間就愈長。
又，對稱地輸出使用輸入電壓(電壓V1)之電流的期間變短。換言之，狀態轉移A成為導通狀態而狀態轉移B成為不導通狀態的期間、與狀態轉移A成為不導通狀態而狀態轉移B成為導通狀態的期間變短。
依此方式，抑制切換輸入電壓(電壓V1)而輸出電流的期間，以抑制漣波成分的大小，又，在不輸出電流的期間使慣性電流流動，而維持往負載21流入的直流電流。
開關控制部20係在向輸出負載21輸出例如10[kW]以上之電力的情況，使全橋電路10之各開關元件以20[kHz]以下切換，而在負載21輕的情況，使其數百[kHz]切換。又，因應於輸出電力之大小，如第4圖所示調整各開關元件的導通 作用比，以上述之驅動重疊率Rd=(Td/Tm)×100%成為例如50%以上的方式產生各開關元件的控制信號，使全橋電路10動作。
在此，在將全橋電力變換裝置1之輸出電流設為“I”時，在如第6圖(a)所示將驅動重疊率Rd設為0%的動作，流至輸入電容器15之漣波電流的有效值Irms=輸出電流值I。
又，在將輸出電流之導通作用比設為“D”時，在將驅動重疊率Rd設為100%(Td=Tm)的動作，流至輸入電容器15之漣波電流的有效值Irms係與I×(1-2D)成正比。
例如，在40[V]之電壓V1輸入全橋電路10，而動作成在負載21之兩端產生4[V]的電壓時，開關控制部20係將導通作用比D設為45%，使各開關元件動作。在該動作，在設為Rd=100%的情況，與Rd=0%的情況相比，漣波電流的有效值成為1/10。
在輸入電容器15(平滑電容器)，在如以往般在Rd=0%動作時，漣波忍受量需要360[A]的情況，亦藉由使其在Rd=100%動作，而即使是具有約36[A]之漣波忍受量者亦可使用。
第7圖係表示全橋電路之輸入電壓及輸出電流的說明圖。第7圖係表示全橋電路10等之輸入點的電壓與輸出點的電流之隨時間變化的時序圖。此外，第7圖中之輸入電壓係在全橋電路10之2個輸出點間所產生的電壓，又，第7圖中之輸出電流係係從輸出點所輸出之電壓所含的漣波成分，是流至輸出電容器17之AC成分的電流。
第7圖(a)表示在進行第2圖(a)所示之切換動作的 情況之輸入電壓及輸出電流，第7圖(b)表示在進行例如第3圖(b)所示之切換動作的情況之輸入電壓及輸出電流。
在進行第2圖(a)所示之切換動作的情況，施加於2個輸出點之高電位側與低電位側的電壓對應於切換動作而反轉，全橋電路10之任意輸出點的電壓係如第7圖(a)所示之輸入電壓般變化。依此方式，在輸出點間電位之高低反轉的情況，交流成分之電流流至輸出電容器17等之平滑電容器，產生例如如第7圖(a)所示之輸出電流的漣波電流。
例如，在進行例如第3圖(b)所示之切換動作的情況，全橋電路10之輸出點間的電壓係如第7圖(b)所示之輸入電壓般變化。
在第3圖(b)所舉例表示之切換動作，使用電壓V1來輸出電流的期間(第3圖(b)中高位準的期間)係比未輸出該電流的期間(第3圖(b)中低位準的期間)短。即，因為將漣波電流增加的期間抑制成短，所以如第7圖(b)所示之輸出電流所示，發生尖峰值比第7圖(a)所示者小的漣波電流。
又，在第3圖(c)所示之切換動作，亦與在第3圖(b)所示之切換動作一樣，因為將漣波電流增加的期間抑制成短，所以如第7圖(b)所示之輸出電流所示，發生尖峰值小的漣波電流。
在第3圖(b)所舉例表示之切換動作，因為無開關元件(Q3)13之導通狀態與開關元件(Q2)12之導通狀態重疊的期間、及開關元件(Q1)11之不導通狀態與開關元件(Q4)14之不導通狀態重疊的期間，所以在第1及第2輸入點之間高電位 側的電壓與低電位側的電壓不會反轉。具體而言，在使用電壓V1來輸出電流時，高電位側的電壓施加於第1輸出點，低電位側的電壓施加於第2輸出點。
如上述所示，在全橋電路10動作時，在作為負載21，連接例如電池單元等之二次電池的情況，可從全橋電力變換裝置1向負載21供給電流，進行充電。在此情況，例如在全橋電路10的第1輸出點連接負載21(二次電池)的高電位側電極，在第2輸出點連接負載21的低電位側電極。而且，在全橋電路10之第1及第2輸出點之間，如上述所示輸入電壓V1，而從全橋電力變換裝置1輸出充電電流。
又，亦可使用全橋電力變換裝置1，測量二次電池之各特性(例如充放電特性)，或者將其他的負載、或對其他的負載供給電力的電源裝置等接在全橋電路10之第1及第2輸出點之間，而對該其他的負載供給電力。即，全橋電力變換裝置1係亦可用作雙向變換器。
在使放電電流從負載21(二次電池)向全橋電力變換裝置1流動的情況，例如將負載21(二次電池)之高電位側的電極與全橋電路10之第1輸出點連接，又將負載21(二次電池)之低電位側的電極與全橋電路10之第2輸出點連接。
在依此方式連接負載21(二次電池)與全橋電路10時，進行例如如第3圖(b)所示的切換動作，而在全橋電路10之第1輸入點產生高電位側的電壓，並在第2輸入點產生低電位側的電壓，而對接在第1輸入點與第2輸入點之間之例如其他的負載，供給從負載21(二次電池)所釋出的電力。
作為在全橋電路10之輸入側所連接之上述的電源裝置，例如有太陽能發電裝置等，在從太陽能發電裝置向其他的負載所供給之電力不足時，可經由全橋電力變換裝置1，輔助性地供給負載21(二次電池)所儲存的電力，又，亦可使全橋電力變換裝置1適當地運轉，而對負載21(二次電池)進行充電。
上述之一連串的動作說明係根據輸出電壓為正、輸出電流亦為正(充電電流)之前提，但是本第1實施例的全橋電路10係不論第2圖、第3圖之驅動邏輯的差異，對輸出電壓之正負、輸出電流之正負(充電電流與放電電流)之任一動作都可，而具有可進行「4象限」之動作的構成。
全橋電力變換裝置1之輸出電流Io係以Io=1/Lʃ{Vb(t)-Eo}dt+Ii...(1)
(在此，Ii是積分常數：輸出電流的起始值，L是電感器16的電感值)之數學式(1)所表示，由全橋電路10之輸出瞬間電壓Vb(t)的積分所提供。
上述之數學式(1)係表示使全橋電路10動作之控制信號之作用比的值(例如導通作用比)係在微分動作改變該全橋電路10之輸出瞬間電壓Vb(t)。又，根據該作用比的值，可控制從該全橋電力變換裝置1所輸出之電流，其控制範圍係達到充電、放電(正負)的電流。
全橋電力變換裝置1之輸出電壓Eo係以Eo=V1(2D-1)...(2)
之數學式(2)所表示，在全橋電路10的動作之作用比(導通作用比)的值D係由一次式所提供。在導通作用比為50%以上 時成為正的電壓，而在50%以下時成為負的電壓。依此方式，全橋電力變換裝置1所控制之電壓範圍係及於正負。
省略詳細說明，不論第2圖、第3圖之驅動邏輯的差異，在輸出電流電壓極性的各象限可進行電路動作，但是在上述之第2圖、第3圖分別所示的3種技術(圖中之(a)、(b)、(c))係在任何象限都可降低輸入側與輸出側之漣波電流。
在進行第3圖(c)所示之切換動作的情況，亦在全橋電路10之第1及第2輸出點之間高電位側的電壓與低電位側的電壓不會反轉。在該切換動作，在各輸出點所產生之電位的高低係與第3圖(b)所示者相反，在將電壓V1如上述所示輸入至全橋電路10之第1輸入點與第2輸入點之間時，在全橋電路10的第1輸出點產生低電位側的電壓，而在第2輸出點產生高電位側的電壓。
作為負載21，在如上述所示將二次電池與全橋電力變換裝置1連接時，進行第3圖(c)所示的切換動作，而將負電壓施加於負載21(二次電池)，例如可測量放電特性。又，在使負載21(二次電池)變化活化時，最初，進行第3圖(c)所示的切換動作，施加負電壓後，施加正電壓(進行第3圖(b)所示的切換動作)，而進行充電。
如以上所示，若依據第1實施例之全橋電力變換裝置1，因為作成使使用全橋電路10所輸入之電壓V1來輸出電流的期間變短，並在未使用電壓V1來輸出電流的期間，使用電感器16所儲存之能量使慣性電流流動，所以可將全橋電路10之輸出電流所含的漣波電流抑制成小，而可輸出高精度 的電流。
又，可將在全橋電路10之輸入側所發生的漣波電流抑制成小，所以可使用漣波忍受量小的輸入電容器15。進而可抑制周邊電路的耗費、藉減少電力損失實現高效率、使裝置小形化等。
第2實施例
在第1實施例之全橋電力變換裝置1，以全橋電路10之開關元件轉移至導通狀態的時序、或以轉移至導通狀態的時序為基準，控制成各開關元件之導通狀態或不導通狀態重疊。
在控制各開關元件的切換動作時，在以導通控制期間的中心時間點、又以不導通控制期間的中心時間點為基準的情況，亦可如在第1實施例之說明所示使各開關元件之導通狀態或不導通狀態重疊，而可將所發生之漣波電流抑制成小。
第2實施例之全橋電力變換裝置係與在第1實施例所說明者一樣地構成。在此，對與在第1實施例所說明者一樣的構成省略重複說明，並使用在第1實施例對各部所賦予的符號來說明。
又，第2實施例之全橋電力變換裝置係與在第1實施例所說明者大致一樣地動作。對與在第1實施例所說明之動作一樣的部分省略重複說明，而說明成為第2實施例之全橋電力變換裝置之特徵的動作。
第8圖係表示第2實施例之全橋電力變換裝置之動作控制的說明圖。第8圖係根據第2實施例之從開關控制部 20所輸出的控制信號，控制構成全橋電路10之開關元件的動作之情況的時序圖，並表示各開關的控制邏輯。又，第8圖係以高位準表示將開關元件控制成導通狀態的期間，並以低位準表示控制成不導通狀態的期間。
第8圖(a)所示之切換動作與第8圖(b)所示之切換動作係以各導通狀態之期間的中心時間點、及不導通狀態之期間的中心時間點為基準使其同步者。
例如，在將第8圖(a)作為開關元件(Q1)11的動作，並將第8圖(b)作為開關元件(Q3)13的動作時，在如在第8圖中以實線所示將各開關元件之導通作用比設為50%、並將驅動重疊率Rd設為0%的情況，使用電壓V1之電流係不會從全橋電路10的輸出點輸出。
第2實施例之開關控制部20係以導通狀態之期間及不導通狀態之期間的中心時間點為基準，藉由如在第8圖中以虛線所示使各轉移時序延遲或提早，而設置在第1實施例所說明之“傳達期間”，又設置在“停止期間”慣性電流所流動的期間，來控制各開關元件的切換動作。
在第8圖(a)所示的切換動作，使設為不導通狀態的期間縮短，而且使設為導通狀態的期間變長，而使導通作用比大於50%。
詳細說明之，預先固定導通狀態之期間及不導通狀態之期間的中心時間點，使從導通狀態往不導通狀態轉移的時序延遲。又，使從不導通往導通轉移的時序提早。
在第8圖(b)所示的切換動作，使設為導通狀態的 期間縮短，而且使設為不導通狀態的期間變長，而將導通作用比設為未滿50%，使不導通作用比50%更大。
詳細說明之，預先固定導通狀態之期間及不導通狀態之期間的中心時間點，使從不導通狀態往導通狀態轉移的時序延遲。又，使從導通狀態往不導通狀態轉移的時序提早。
在產生具有所要之驅動重疊率的控制信號時，調整上述之從導通狀態往不導通狀態轉移的時序、從不導通往導通轉移之時序的任一方、或者雙方的時序，而以具有所要之驅動重疊率Rd的方式產生向各開關元件所輸出之控制信號。
藉由將如上述所示設定、產生的控制信號輸入各個開關元件，第2實施例之全橋電力變換裝置1係如在第1實施例使用第3圖等的說明所示動作。又，與第1實施例之全橋電力變換裝置1一樣地將電流輸出至負載21，或向在全橋電路10之第1及第2輸出點所連接之其他的負載或電源裝置供給電流。
如以上所示，若依據第2實施例，因為開關控制部20係作成以開關元件維持導通狀態及不導通狀態之期間的中心時間點為基準，以成為所要之驅動重疊率Rd的方式產生各控制信號，所以可確實地設置在未使用向全橋電路10所輸入之電壓V1來輸出電流的期間慣性電流所流動的期間，而可將所發生之漣波電流抑制成小。
又，可使各開關元件之切換速度的差異或不均等的影響變小，而可進行以高精度具有所要之驅動重疊率Rd的切換動作。
1‧‧‧全橋電力變換裝置
10‧‧‧全橋電路
11‧‧‧開關元件(Q1)
12‧‧‧開關元件(Q2)
13‧‧‧開關元件(Q3)
14‧‧‧開關元件(Q4)
15‧‧‧輸入電容器
16‧‧‧電感器
17‧‧‧輸出電容器
20‧‧‧開關控制部
21‧‧‧負載
V1‧‧‧輸入電壓

Claims (3)

  1. 一種全橋電力變換裝置，包括：全橋電路，係將第1開關元件之一端與第2開關元件的一端串聯，將第3開關元件之一端與第4開關元件的一端串聯，再將該串聯之第1及第2開關元件與該串聯之第3及第4開關元件並聯而成；開關控制部，係分別控制從該第1開關元件至該第4開關元件之導通、不導通動作；輸入電容器，係接在第1連接點與第2連接點之間，該第1連接點係連接該第1開關元件之另一端與第3開關元件的另一端，該第2連接點係連接該第2開關元件之另一端與第4開關元件的另一端；第1電感器，係一端與第3連接點連接，而該第3連接點係連接該第1開關元件之一端與第2開關元件的一端；及輸出電容器，係一端與該第1電感器之另一端連接，另一端與第4連接點連接，而該第4連接點係連接該第3開關元件之一端與第4開關元件的一端；其特徵在於：在該第1連接點與第2連接點之間輸入直流電壓，並在該輸出電容器之兩端連接負載時，該開關控制部係在各開關元件產生控制各開關元件之導通、不導通動作的控制信號；使該第1開關元件與第2開關元件交互地變成導通、不導通，而且使該第3開關元件與第4開關元件交互地變成導 通、不導通，而輸出從該全橋電路往該負載所供給之供給電流；在未輸出該供給電流的期間，將該第1開關元件及該第3開關元件都設為導通狀態，而連接該第3連接點與第4連接點，使慣性電流流動；在該第1開關元件與該第3開關元件之中，將成為導通狀態之時間寬度比較窄的該時間寬度設為Tm，並將導通狀態的時間寬度比較寬之開關元件的導通、不導通狀態與該導通狀態的時間寬度比較寬之開關元件的導通、不導通狀態成為相同的重疊期間設為Td，在將表示該重疊期間Td對該時間寬度Tm之比的驅動重疊率設為Rd=(Td/Tm)×100%時，將各開關元件的動作控制成該驅動重疊率Rd成為50%以上且100%以下。
  2. 如申請專利範圍第1項之全橋電力變換裝置，其中該開關控制部係以將開關元件設為導通狀態之期間的中心時間點、及設為不導通狀態之期間的中心時間點為基準，決定切換動作的轉移時序。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之全橋電力變換裝置，其中更具有在該第4連接點與該輸出電容器的另一端之間所串聯的第2電感器。
TW102115378A 2012-05-22 2013-04-30 全橋電力變換裝置 TW201409918A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012116202A JP5250818B1 (ja) 2012-05-22 2012-05-22 フルブリッジ電力変換装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201409918A true TW201409918A (zh) 2014-03-01

Family

ID=49041925

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW102115378A TW201409918A (zh) 2012-05-22 2013-04-30 全橋電力變換裝置

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20140133206A1 (zh)
EP (1) EP2854273A4 (zh)
JP (1) JP5250818B1 (zh)
KR (1) KR20150014349A (zh)
CN (1) CN103718444A (zh)
TW (1) TW201409918A (zh)
WO (1) WO2013175915A1 (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2876805B1 (en) * 2013-11-22 2020-09-30 Toyo System Co., Ltd. Power converter
KR101560792B1 (ko) * 2014-09-03 2015-10-19 서울과학기술대학교 산학협력단 배터리용 직류변환장치 및 그의 제어방법
JP2019057993A (ja) * 2017-09-20 2019-04-11 トヨタ自動車株式会社 電力変換回路
CN108054922B (zh) * 2017-12-29 2024-01-09 深圳青铜剑科技股份有限公司 一种燃料电池直流-直流变换器及其控制方法
JP6953566B2 (ja) * 2020-02-14 2021-10-27 株式会社京三製作所 高周波電源装置及びその出力制御方法
JP7025057B1 (ja) 2020-12-16 2022-02-24 東洋システム株式会社 充放電試験装置
WO2023106997A1 (en) * 2021-12-08 2023-06-15 Advanced Instrument Pte. Ltd. Circuit arrangement and method of forming the same

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3226001A1 (de) * 1982-07-12 1984-01-12 Siemens Ag Verfahren zur erzeugung von ansteuerimpulsen fuer einen gleichstromsteller und schaltungsanordnung zur durchfuehrung des verfahrens
JP2664163B2 (ja) * 1987-10-06 1997-10-15 財団法人 半導体研究振興会 高周波ｐｗｍフルブリッジ電力変換装置
US5111378A (en) * 1989-08-11 1992-05-05 Siemens Aktiengesellschaft DC chopper converter
JP3049427B2 (ja) * 1998-10-21 2000-06-05 株式会社ハイデン研究所 正負パルス式高周波スイッチング電源
JP4338820B2 (ja) * 1999-04-23 2009-10-07 パナソニック株式会社 電源装置
US6937090B2 (en) * 2000-08-28 2005-08-30 Jam Technologies, Llc Charge injection reduction technique in single and multi-reference switching amplifiers
US6462520B1 (en) * 2001-05-09 2002-10-08 Maxim Integrated Products, Inc. Differential output switching converter with ripple reduction
US7205834B2 (en) * 2002-07-18 2007-04-17 Sony Corporation Power amplifier
TWI342659B (en) * 2004-03-05 2011-05-21 Rohm Co Ltd Dc-ac converter, controller ic thereof, and electronic device using such dc-ac converter
FR2932029B1 (fr) * 2008-05-29 2013-01-11 Airbus France Dispositif et procede de couplage de deux parties d'un reseau a courant continu notamment dans un aeronef
JP5366326B2 (ja) * 2010-06-25 2013-12-11 ニチコン株式会社 電源装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP2854273A4 (en) 2016-01-20
WO2013175915A1 (ja) 2013-11-28
KR20150014349A (ko) 2015-02-06
JP2013243874A (ja) 2013-12-05
CN103718444A (zh) 2014-04-09
EP2854273A1 (en) 2015-04-01
JP5250818B1 (ja) 2013-07-31
US20140133206A1 (en) 2014-05-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW201409918A (zh) 全橋電力變換裝置
US9455641B2 (en) DC/DC converter
CN109478851B (zh) Dc/dc转换器
US9515546B2 (en) Power conversion device having initial charging circuit
JP5256432B1 (ja) フルブリッジ電力変換装置
TWI527356B (zh) Power supply device and its operation method
JP2014087134A (ja) Ｄｃ／ｄｃコンバータ
US10778106B2 (en) Power conversion system
JP2007312464A (ja) Ｄｃ−ｄｃコンバータ
CN103326583A (zh) 电源转换器及其充放电系统
JP2013038876A (ja) Ｄｃ−ｄｃコンバータ及びバッテリ充電器
WO2017063571A1 (zh) 不间断电源直流母线的放电装置及放电方法
JP6140007B2 (ja) 電力変換装置
JP2009207328A (ja) 電源装置
CN105659483B (zh) 电源装置
JP6137723B1 (ja) 電圧非降下型電源回路及びその応用回路
KR101157429B1 (ko) 동기식 부스트 변환기 및 이를 포함하는 연료전지 시스템
KR20100122447A (ko) 전원 공급 장치 및 이 전원 공급 장치를 사용하는 반도체 검사 장치
CN111293880B (zh) 一种直流功率变换电路
US20160020706A1 (en) Method for controlling an inverter, and inverter
TW201444257A (zh) 頻率偵側裝置
JP2015136267A (ja) 電源装置
JP6088869B2 (ja) Ｄｃ−ｄｃコンバータ
JP5765075B2 (ja) 電力変換装置及び充電装置
KR20170011899A (ko) 고효율 단상 태양광 인버터