直流電源裝置及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種直流電源裝置及其控制方法。在濾波電容器的初始充電中，能夠?qū)V波電抗器中流動的電流成為過電流、無法實(shí)現(xiàn)基于軟開關(guān)的切斷進(jìn)行防止。此外，通過脈沖間隔剔除動作能防止變壓器偏磁。具備禁止主開關(guān)元件和諧振用開關(guān)元件的門信號從而對接通脈沖進(jìn)行間隔剔除處理的控制裝置，間隔剔除該接通脈沖的處理具備如下單元，即：在與輸出側(cè)連接的濾波電容器的電壓即直流輸出電壓從直流輸出電壓指令值起變大了規(guī)定的電壓時(shí)、或者直流輸出電壓低于規(guī)定的電壓的情況下，基于包括諧振電路的DC—DC轉(zhuǎn)換器的電路常數(shù)和輸入電源電壓來決定脈沖的接通次數(shù)。
【專利說明】直流電源裝置及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及直流電源裝置，尤其涉及基于使用了被設(shè)于鐵道車輛的半導(dǎo)體開關(guān)元件的DC — DC變換的直流電源裝置及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在將直流電壓的大小改變成任意值的情況下、使不穩(wěn)定的直流電源穩(wěn)定化的情況下、或者需要與輸入電絕緣的直流電源的情況下等，使用的是絕緣型DC — DC轉(zhuǎn)換器。絕緣型DC — DC轉(zhuǎn)換器由從直流生成交流的初級電路、絕緣用變壓器、和將交流變換成直流的次級電路(整流電路)構(gòu)成。
[0003]在DC — DC轉(zhuǎn)換器中，通過提高施加頻率能夠使絕緣用變壓器小型化，但是伴隨著高頻化的開關(guān)轉(zhuǎn)換損耗的抑制卻成為課題。為了解決該課題，利用諧振電路以使開關(guān)轉(zhuǎn)換損耗減低的軟開關(guān)方式被公知，在圖10中示出專利文獻(xiàn)I所記載的電路構(gòu)成。該DC — DC轉(zhuǎn)換器由將直流變換成交流的初級電路、變壓器、將交流變換成直流的次級電路、和平滑化濾波器構(gòu)成，并向直流負(fù)載供電。
[0004]該DC — DC轉(zhuǎn)換器為使初級電路中的開關(guān)轉(zhuǎn)換損耗減低，在次級電路的輸出端子之間連接了諧振電容器和開關(guān)元件(以下略稱為諧振開關(guān))的串聯(lián)電路。而且，由諧振電容器和變壓器的次級側(cè)漏電感來形成諧振電路，先于初級電路的主開關(guān)元件的關(guān)斷而使諧振開關(guān)接通，利用諧振電容器的充放電電流而使主開關(guān)元件應(yīng)切斷的變壓器的次級電流為零，使初級電流減低到只有變壓器的勵磁電流的電平為止，從而實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)零電流切斷(以下稱作零電流切斷)，能夠使初級電路的關(guān)斷損耗大幅減低。
[0005]另一方面,在這種DC—DC轉(zhuǎn)換器中，在負(fù)載為輕負(fù)載的情況下、初始啟動時(shí)存在以下所示的課題。
[0006]第一個(gè)課題在于，如果在連續(xù)動作中被連接的負(fù)載成為輕負(fù)載，則初級電路縮短脈沖寬度以減小所供給的能量，但是根據(jù)軟開關(guān)的情況有時(shí)需要使主開關(guān)元件和諧振開關(guān)的脈沖的寬度比諧振電路的諧振周期的I / 2要長，因此所供給的能量也存在下限值。如果相對于該供給能量的下限值而負(fù)載所消耗的能量小，則無法將DC — DC轉(zhuǎn)換器的輸出側(cè)濾波電容器電壓確保為恒定，故存在成為過電壓的課題。
[0007]第二個(gè)課題在于，在DC — DC轉(zhuǎn)換器的輸出側(cè)濾波電容器電壓低時(shí)，例如在進(jìn)行輸出側(cè)濾波電容器的初始充電之際，由于變壓器的次級側(cè)端子電壓與輸出側(cè)濾波電容器電壓之間的電壓差大，根據(jù)該電壓差而流動輸出電流，因此難以抑制輸出電流，故存在會成為過電流的課題。
[0008]為了解決這兩個(gè)課題，有通過間隔剔除DC — DC轉(zhuǎn)換器的脈沖而使能量供給停止規(guī)定期間的方法，例如在專利文獻(xiàn)2中示出如下內(nèi)容，S卩:具備脈沖數(shù)減低單元，該脈沖數(shù)減低單元在平滑電路的輸出電壓大于所述目標(biāo)電壓的情況下減少占空比信號輸出單元所輸出的脈沖信號的每單位時(shí)間的脈沖數(shù)，以使平滑電路的輸出電壓成為目標(biāo)電壓。
[0009]此外，在專利文獻(xiàn)3中示出如下內(nèi)容，S卩:如果輸出電壓超過規(guī)定的基準(zhǔn)電壓，則成組地間隔剔除規(guī)定的連續(xù)脈沖、即間隔剔除I個(gè)周期的脈沖，盡管如此在輸出電壓還超過基準(zhǔn)電壓的情況下，進(jìn)一步持續(xù)地間隔剔除I個(gè)周期的脈沖、即在輸出電壓超過了基準(zhǔn)電壓的情況下，以I周期為單位來停止脈沖信號的輸出，直到該輸出電壓變?yōu)榛鶞?zhǔn)電壓以下為止。
[0010]專利文獻(xiàn)1:日本特開平4一368464號
[0011]專利文獻(xiàn)2:日本特開2009— 296763號
[0012]專利文獻(xiàn)3:日本特開2004—159473號
[0013]在應(yīng)用于以專利文獻(xiàn)2以及專利文獻(xiàn)3所公開的現(xiàn)有技術(shù)作為本發(fā)明前提的軟開關(guān)式DC — DC轉(zhuǎn)換器的情況下，如果是DC — DC轉(zhuǎn)換器的輸出側(cè)的濾波電容器被充電成規(guī)定的電壓值的狀態(tài)，則防止輕負(fù)載狀態(tài)下的濾波電容器的電壓上升較為容易。然而，在輸出側(cè)的濾波電容器電壓低的情況下(尤其是在濾波電容器以零電壓來進(jìn)行初始充電的情況下)，由于利用諧振電路所產(chǎn)生的諧振能量的同時(shí)進(jìn)行所述電容器的充電，因此尤其在與濾波電容器的電容相比濾波電抗器的電感相對小的情況下，在現(xiàn)有技術(shù)的脈沖間隔剔除動作中，存在濾波電容器沒有充分充電而輸出電流便急劇增加，最差時(shí)以至于過電流會破壞設(shè)備的這種技術(shù)問題。此外，如果輸出電流變得大于諧振電路中流動的諧振電流，則無法實(shí)現(xiàn)基于軟開關(guān)的零電流切斷。
[0014]進(jìn)而，在通常的連續(xù)動作中，雖然對變壓器正負(fù)交替地施加脈沖電壓，但是在進(jìn)行了脈沖間隔剔除動作的情況下，需要注意即將進(jìn)入脈沖間隔剔除動作之前的最后的脈沖的極性、和脈沖間隔剔除動作被解除而再次被施加脈沖電壓之際的脈沖的極性。例如，在即將實(shí)施脈沖間隔剔除之前的脈沖的極性、和剛解除脈沖間隔剔除之后的脈沖的極性相同的情況下，在基于脈沖間隔剔除的脈沖的停止時(shí)間短時(shí)，存在變壓器會偏磁的課題。如果偏磁擴(kuò)大，則變壓器引發(fā)磁飽和，從而引出勵磁電流增大、或者電壓波形變形等的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]為了解決上述問題，本發(fā)明的特征在于，作為主電路而具備:將直流電力變換成交流電力的初級電路、輸入初級電路所輸出的交流電力的變壓器、將所述變壓器所輸出的交流電力變換成直流電力的次級電路、與所述次級電路的直流輸出側(cè)連接且包括諧振用開關(guān)元件和諧振電容器的串聯(lián)電路的諧振電路、以及對所述次級電路的輸出進(jìn)行平滑的濾波電路，另一方面，作為控制電路而具備向所述初級電路內(nèi)的主開關(guān)元件和諧振用開關(guān)元件供給被進(jìn)行過脈沖寬度調(diào)制的門信號、并且禁止所述主開關(guān)元件和諧振用開關(guān)元件的門信號以進(jìn)行間隔剔除接通脈沖的處理的控制裝置，間隔剔除該接通脈沖的處理具備如下單元，即:在與所述次級電路的輸出側(cè)連接的濾波電容器的電壓即直流輸出電壓從直流輸出電壓指令值起變大了規(guī)定的電壓時(shí)、或者直流輸出電壓低于規(guī)定的電壓的情況下，基于包括諧振電路的DC — DC轉(zhuǎn)換器的電路常數(shù)和輸入電源電壓來決定脈沖的接通次數(shù)。
[0016]此外，其特征在于，在間隔剔除接通脈沖的處理中具備如下單元，S卩:存儲在即將間隔剔除之前的最后所輸出的脈沖的符號，在I個(gè)周期的中途能夠停止并重新開始脈沖輸出以使在剛間隔剔除之后的最初所輸出的脈沖的符號與所存儲的符號成為相反極性。
[0017]其結(jié)果，能夠防止間隔剔除動作中的變壓器的偏磁的同時(shí)，通過實(shí)施間隔尺寸細(xì)的間隔剔除處理來抑制DC — DC轉(zhuǎn)換器的輸出側(cè)濾波電容器的初始充電中的過電流，從而在經(jīng)濟(jì)方面能夠提高可靠性。
[0018]發(fā)明效果
[0019]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，能夠在脈沖間隔剔除處理中防止變壓器的偏磁的同時(shí)，通過實(shí)施間隔尺寸細(xì)的間隔剔除處理來抑制初始充電時(shí)的過電流，由此能夠防止設(shè)備的破壞，能夠提聞系統(tǒng)的可罪性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施例1、2中的直流電源裝置的主電路的構(gòu)成例的圖。
[0021]圖2是表示圖1所示的直流電源裝置中的動作波形的圖。
[0022]圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施例1中的控制裝置的功能框圖。
[0023]圖4是本發(fā)明的實(shí)施例1中的脈沖間隔剔除處理部的功能框圖。
[0024]圖5是表示圖1所示的直流電源裝置的以往的、濾波電容器初始充電時(shí)的動作波形的圖。
[0025]圖6是表示圖1所示的直流電源裝置的以往的、濾波電容器初始充電時(shí)的濾波電抗器電流和濾波電容器電壓的動作波形的圖。
[0026]圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施例1中的濾波電容器初始充電時(shí)的動作波形的圖。
[0027]圖8是表示本發(fā)明的實(shí)施例1中的濾波電容器初始充電時(shí)的濾波電抗器電流和濾波電容器電壓的動作波形的圖。
[0028]圖9是本發(fā)明的實(shí)施例2中的脈沖間隔剔除處理部的功能框圖。
[0029]圖10是表示直流電源裝置的主電路的構(gòu)成例的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]以下，參照附圖，對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0031][實(shí)施例1]
[0032]圖1是表示能應(yīng)用本發(fā)明的實(shí)施例1、2的直流電源裝置的主電路的構(gòu)成例的圖。該直流電源裝置由DC — DC轉(zhuǎn)換器構(gòu)成，該DC — DC轉(zhuǎn)換器通過輸入直流電壓源10的電壓并將直流變換成交流的初級電路13、變壓器14、和將交流變換成直流的次級電路15的組合來進(jìn)行絕緣，并將電壓不同的直流電壓供給至負(fù)載20。
[0033]初級電路13是被連接到與直流電壓源10并聯(lián)連接的2個(gè)濾波電容器11 (FCll)以及12(FC12)的串聯(lián)電路上的3電平電路。即，分別具有反并聯(lián)二極管的4個(gè)主開關(guān)元件Ql?Q4被串聯(lián)連接，各2個(gè)串聯(lián)連接體分別形成上下臂，與所述濾波電容器Il(FCll)以及12(FC12)并聯(lián)連接。此外，上下臂內(nèi)的各自的主開關(guān)元件的串聯(lián)連接點(diǎn)之間用箝位二極管D5、D6的串聯(lián)連接電路連結(jié)，且這些二極管D5、D6的串聯(lián)連接點(diǎn)被連接到所述2個(gè)濾波電容器11(FC11)、12(FC12)的串聯(lián)連接點(diǎn)上。而且，上下臂的串聯(lián)連接點(diǎn)a與濾波電容器Il(FCll)以及12(FC12)的串聯(lián)連接點(diǎn)b之間成為交流輸出端子，連接有變壓器14的初級繞組。另外，在所述直流電壓源10連接有檢測該電壓的第四電壓傳感器22d，在所述濾波電容器Il(FCll)以及12(FC12)連接有檢測這些電壓的第一、第二電壓傳感器22a、22b。
[0034]輸入初級電路13的交流輸出電力的變壓器14將降壓后的交流電力輸出至次級電路15。在次級電路15的直流輸出側(cè)連接有諧振開關(guān)16 (Qz)和諧振電容器17的串聯(lián)電路，如果諧振開關(guān)16接通則由基于變壓器14的電感的諧振電抗器Lz形成諧振電路。在此，將諧振開關(guān)16(Qz)和諧振電容器17的串聯(lián)電路稱作諧振電路21。另外，設(shè)有對變壓器14的輸出電流進(jìn)行檢測的電流傳感器23。此外，連接有對次級電路15所輸出的直流電力進(jìn)行平滑化的濾波電抗器18(Ld)、和濾波電容器19(FC2)，該濾波電容器19的兩端電壓被供給至負(fù)載20。另外，設(shè)有對濾波電容器19 (FC2)的電壓進(jìn)行檢測的第三電壓傳感器22c。
[0035]針對以上的主電路構(gòu)成，作為控制電路而具備控制裝置24，該控制裝置24輸入第一?第四電壓傳感器22a?22d、和電流傳感器23的輸出信號，并輸出構(gòu)成初級電路13的主開關(guān)元件Ql?Q4以及構(gòu)成諧振開關(guān)16的開關(guān)元件Qz的門脈沖信號Gl?G4以及Gz。
[0036]該DC—DC轉(zhuǎn)換器與初級電路13內(nèi)的主開關(guān)元件Q1、Q4的關(guān)斷的定時(shí)相匹配地使諧振開關(guān)16動作,通過使諧振電流Iz疊加于變壓器14的次級電流12上，由此暫時(shí)地使次級電流12為零，使初級電流Il減低到只有變壓器14的勵磁電流的電平為止。通過與該定時(shí)相匹配地使初級電路13內(nèi)的主開關(guān)元件Ql、Q4關(guān)斷，從而能夠使初級電路13的關(guān)斷損耗大幅減低。
[0037]在構(gòu)成初級電路13的主開關(guān)元件Ql?Q4斷開的期間，雖然初級電流Il以及次級電流12成為零，但是在構(gòu)成次級電路15的二極管中卻繼續(xù)流動回流電流。如果自該狀態(tài)起構(gòu)成初級電路13的主開關(guān)元件Ql和Q2開啟(turn-on)、或者Q3和Q4開啟，則開始流動初級電流Il和次級電流12，次級電流12的大小與負(fù)載電流Id —致。此時(shí)，在構(gòu)成次級電路15的二極管的半數(shù)中流動大小與次級電流12相同的電流，剩余半數(shù)的二極管的電流成為零。
[0038]在這種DC — DC轉(zhuǎn)換器中，在通常動作的情況下，例如先于主開關(guān)元件Ql、Q2斷開而諧振開關(guān)Qz先接通，在流過了諧振電流之后主開關(guān)元件Q1、Q2和諧振開關(guān)Qz斷開，由此可以實(shí)現(xiàn)零電流切斷。
[0039]圖2是表示圖1所示的直流電源裝置的主電路中的動作波形的圖。使用該動作波形來說明圖1的直流電源裝置的通常的動作。
[0040]在時(shí)刻t0，主開關(guān)元件Ql為斷開(OFF)，Q2為接通(ON)狀態(tài)。自該狀態(tài)起，在時(shí)刻tl主開關(guān)元件Ql開啟，在主開關(guān)元件Q1、Q2中流動電流Ip。此時(shí)，在次級電路15的二極管D21、D24中流動電流Ir。
[0041]在時(shí)刻t2，諧振開關(guān)Qz開啟。由此，通過諧振電抗器Lz和諧振電容器Cz而流動諧振電流Iz，諧振電容器Cz被充電。與該諧振動作相伴，在主開關(guān)元件Q1、Q2中流動的電流Ip、和流經(jīng)二極管D21、D24的電流Ir也增加。
[0042]然后，在時(shí)刻t3，雖然主開關(guān)元件Ql和諧振開關(guān)Qz的門信號成為斷開，但是諧振電容器Cz成為放電狀態(tài)，此時(shí)負(fù)載電流Id是從諧振電路21被供給的狀態(tài)，二極管D21、D24的電流Ir變?yōu)榱?。因此，此時(shí)流經(jīng)主開關(guān)元件Q1、Q2的電流Ip也僅流動與變壓器Tr的勵磁電流相應(yīng)的量。因此，通過主開關(guān)元件Ql和諧振開關(guān)Qz斷開，從而可以實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)。
[0043]在時(shí)刻t4，主開關(guān)元件Q3開啟。此時(shí)，在來自諧振電容器Cz的放電已結(jié)束的狀態(tài)下，在次級電路15的二極管D21?D24中回流流動著負(fù)載電流Id。
[0044]在時(shí)刻t5，主開關(guān)元件Q2關(guān)斷。由于在通常動作時(shí)只流動通過換向而回流的微少電流，Q2中流動的電流幾乎為零，因此開關(guān)轉(zhuǎn)換損耗極小。
[0045]在時(shí)刻t6，主開關(guān)元件Q4開啟，在主開關(guān)元件Q3、Q4中流動電流In。此時(shí)，在次級電路15的二極管D22、D23中流動電流Ιο。
[0046]在時(shí)刻t7，諧振開關(guān)Qz開啟。由此，通過諧振電抗器Lz和諧振電容器Cz而流動諧振電流Iz，諧振電容器Cz被充電。與該諧振動作相伴，在主開關(guān)元件Q3、Q4中流動的電流In、和流經(jīng)二極管D22、D23的電流也增加。
[0047]然后，在時(shí)刻t8，雖然主開關(guān)元件Q4和諧振開關(guān)Qz的門信號成為斷開，但是諧振電容器Cz成為放電狀態(tài)，此時(shí)負(fù)載電流是從諧振電路21被供給的狀態(tài)，二極管D22、D23的電流Ir變?yōu)榱?。因此，此時(shí)流經(jīng)主開關(guān)元件Q3、Q4的電流In也僅流動與變壓器Tr的勵磁電流相應(yīng)的量。因此，通過主開關(guān)元件Q4和諧振開關(guān)Qz斷開，從而可以實(shí)現(xiàn)零電流切斷，能夠使與關(guān)斷相伴的開關(guān)轉(zhuǎn)換損耗極小化。
[0048]在時(shí)刻t9，主開關(guān)元件Q2開啟。此時(shí)，在來自諧振電容器Cz的放電已結(jié)束的狀態(tài)下，在次級電路15的二極管D21?D24中回流流動著負(fù)載電流Id。
[0049]在時(shí)刻tlO，主開關(guān)元件Q3關(guān)斷。由于在通常動作時(shí)只流過通過換向而回流的微少電流，Q3中流動的電流幾乎為零，因此開關(guān)轉(zhuǎn)換損耗極小。
[0050]如以上，實(shí)現(xiàn)使用了圖1所示的DC—DC轉(zhuǎn)換器的直流電源裝置中的初級電路的主開關(guān)元件的零電流切斷。
[0051]圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施例1中的控制裝置的功能框圖，表示圖1中的控制裝置24的具體構(gòu)成例。直流電源裝置的控制裝置24由如下部件構(gòu)成，S卩:第一 A / D變換器IOla,其輸入第三電壓傳感器22c的輸出信號；第二 A / D變換器IOlb,其輸入第一電流傳感器23的輸出信號；第三A / D變換器IOlc,其輸入第一電壓傳感器的輸出信號；第四A /D變換器IOld,其輸入第二電壓傳感器的輸出信號；第五A / D變換器IOle,其輸入第四電壓傳感器22d的輸出信號；第一減法器102a，其求出直流輸出電壓指令Vd*與第一 A / D變換器IOla的輸出信號(直流輸出電壓)Vd之間的偏差；第一 PI控制器104a,其輸入第一減法器102a的輸出信號，輸出負(fù)載電流指令I(lǐng)d* ;第二減法器102b，其求出第一 PI控制器104a所輸出的負(fù)載電流指令I(lǐng)d*與第二 A / D變換器IOlb的輸出信號(負(fù)載電流推定值)Id’之間的偏差；第二 PI控制器104b,其輸入第二減法器102b的輸出信號；加法器103a，其相加第二 PI控制器104b的輸出信號和第一 A / D變換器IOla的輸出信號(直流輸出電壓)Vd;加法器103b，其相加第三A / D變換器IOlc的輸出信號和第四A / D變換器IOld的輸出信號；乘法器105a，其將加法器103b的輸出信號乘以I / 2 ;除法器106，其將加法器103a的輸出信號除以乘法器105a的輸出信號；乘法器105b，其將除法器106的輸出信號和變壓器14的匝數(shù)比η相乘來運(yùn)算導(dǎo)通比(conduction ratio) y ;脈沖間隔剔除處理部108，其輸入直流輸出電壓指令Vd*、第一 A / D變換器IOla的輸出信號(直流輸出電壓)Vd和第五A / D變換器IOle的輸出，進(jìn)行脈沖間隔剔除處理，并輸出脈沖關(guān)斷信號P0FF_FLG ;以及門脈沖控制裝置107，其輸入導(dǎo)通比、、使主開關(guān)元件Ql?Q4以及諧振開關(guān)Qz接通的接通指令ONc、和脈沖關(guān)斷信號P0FF_FLG，輸出主開關(guān)元件Ql?4的門脈沖信號Gl?4以及諧振開關(guān)Qz的接通門信號Gz。
[0052]在此，門脈沖控制裝置107在接通指令ONc為接通時(shí)，輸出與導(dǎo)通比Y相應(yīng)的脈沖寬度的門脈沖信號Gl?G4，以規(guī)定的定時(shí)輸出門脈沖信號Gz。此外，在脈沖關(guān)斷信號P0FF_FLG為接通時(shí)，將主開關(guān)元件Ql、Q4的門脈沖信號Gl、G4、以及諧振開關(guān)Qz的門脈沖信號Gz設(shè)為斷開。進(jìn)而，門脈沖控制裝置107在接通指令ONc為接通的過程中，在脈沖關(guān)斷信號POFF_FLG接通的定時(shí)，存儲最后輸出的門脈沖信號，然后在脈沖關(guān)斷信號POFF_FLG斷開的定時(shí)，輸出成為與脈沖即將斷開之前所輸出的門脈沖信號的極性相反極性的門脈沖信號。例如，在使門脈沖信號G1、G2接通輸出以使脈沖關(guān)斷的情況下，當(dāng)再次重新開始門脈沖的接通輸出時(shí)，使門脈沖信號G3、G4最初接通輸出地動作。
[0053]圖4是本發(fā)明的實(shí)施例1中的脈沖間隔剔除處理部108的功能框圖。比較運(yùn)算器201a輸入直流輸出電壓Vd、直流輸出電壓指令Vd*、和間歇運(yùn)轉(zhuǎn)基準(zhǔn)電壓Vd_CINT_BS，如果直流輸出電壓Vd大于在直流輸出電壓指令Vd*上相加間歇運(yùn)轉(zhuǎn)基準(zhǔn)電壓Vd_CINT_BS之后的結(jié)果，則接通輸出間歇運(yùn)轉(zhuǎn)條件成立標(biāo)記CINT_FLG。此外，如果直流輸出電壓Vd與直流輸出電壓指令Vd* 一致、或者低于規(guī)定的電壓(例如在直流輸出電壓指令Vd*上減去間歇運(yùn)轉(zhuǎn)基準(zhǔn)電壓Vd_CINT_BS后的值)，則斷開輸出間歇條件成立標(biāo)記CINT_FLG。
[0054]比較運(yùn)算器201b輸入直流輸出電壓Vd、和脈沖間隔剔除動作電壓Vd_PINT_LV，如果直流輸出電壓Vd低 于脈沖間隔剔除動作電壓，則輸出充電未完標(biāo)記DNCHG_FLG。
[0055]脈沖間隔剔除數(shù)運(yùn)算部202輸入充電未完標(biāo)記DNCHG_FLG和直流電源電壓E，輸出脈沖間隔剔除條件成立標(biāo)記。
[0056]在此，脈沖間隔剔除數(shù)運(yùn)算部202在充電未完標(biāo)記DNCHG_FLG為接通之時(shí)，以直流電壓源的電壓E為基準(zhǔn)，決定能連續(xù)地輸出的脈沖的個(gè)數(shù)，如果被輸出的脈沖的個(gè)數(shù)為規(guī)定的值以上，則接通輸出脈沖間隔剔除條件成立標(biāo)記PINT_FLG。然后，決定連續(xù)地?cái)嚅_的時(shí)間，在經(jīng)過規(guī)定的時(shí)間后，斷開輸出脈沖間隔剔除條件成立標(biāo)記PINT_FLG。
[0057]“或”運(yùn)算器203輸入間歇運(yùn)轉(zhuǎn)條件成立標(biāo)記CINT_FLG和脈沖間隔剔除條件成立標(biāo)記PINT_FLG，輸出進(jìn)行了“或”運(yùn)算的結(jié)果作為脈沖關(guān)斷信號P0FF_FLG。由此，在脈沖關(guān)斷條件成立標(biāo)記203為接通的定時(shí)，主開關(guān)元件Ql、Q4和諧振開關(guān)Qz的脈沖輸出停止，保持?jǐn)嚅_的狀態(tài)不變，進(jìn)行脈沖的間隔剔除動作。
[0058]以下，對脈沖間隔剔除數(shù)運(yùn)算部202中的脈沖接通次數(shù)、脈沖間隔剔除時(shí)間的設(shè)定方法、和濾波電容器19的初始充電時(shí)的動作例進(jìn)行詳細(xì)地說明。
[0059]例如，作為變壓器、布線、開關(guān)元件中沒有損耗的情形，將直流電壓源10的電壓設(shè)為Ea，將諧振電抗器Lz的電感設(shè)為Lza，將諧振電容器17的電容設(shè)為Cza，將變壓器14的匝數(shù)比設(shè)為n(=初級側(cè)匝數(shù)/次級側(cè)匝數(shù))，將濾波電容器19的初始電壓值設(shè)為零。在初始充電時(shí)，由于進(jìn)行軟開關(guān)，因此成為以相當(dāng)于諧振電路的諧振周期的3 / 4的方式對導(dǎo)通比Y加以限制的最低導(dǎo)通比。因而，相對于圖2所示的通常動作的波形，成為圖5所示那樣的充電動作特有的電壓、電流波形。使用圖5來說明該充電時(shí)的動作。另外，在圖5中，為了簡便，省略了主開關(guān)元件Q2、Q3的動作。
[0060]在時(shí)刻til,主開關(guān)元件Ql接通,與此同時(shí)諧振開關(guān)Qz接通。由此,流動諧振電流，諧振電容器Cz被充電。如果將此時(shí)的電流設(shè)為iz，將時(shí)刻設(shè)為t，將諧振電抗器Lz和諧振電容器17的諧振角頻率設(shè)為ωζ，將諧振周期設(shè)為Τζ，則iz用式I進(jìn)行表示。
[0061][式I]
[0062]數(shù)式I
【權(quán)利要求】
1.一種直流電源裝置，其具備: 直流電壓源； 初級電路，其通過開關(guān)元件的動作而將所述直流電壓源的直流電力變換成交流電力； 變壓器，其被輸入所述初級電路所輸出的交流電力； 次級電路，其將所述變壓器所輸出的交流電力變換成直流電力； 諧振電路，其與所述次級電路的直流輸出側(cè)并聯(lián)連接，具有諧振用開關(guān)元件和諧振電容器被串聯(lián)連接的串聯(lián)電路；以及 濾波電路，其具有電抗器和電容器，對所述次級電路所輸出的直流電力進(jìn)行平滑， 所述直流電源裝置還具備:控制裝置，其對所述初級電路內(nèi)的開關(guān)元件的接通斷開狀態(tài)進(jìn)行控制，在將所述開關(guān)元件設(shè)為接通狀態(tài)的期間將所述諧振用開關(guān)元件設(shè)為接通狀態(tài)， 所述直流電源裝置的特征在于， 所述控制裝置具備:控制單元，其在所述濾波電路的電容器為規(guī)定的電壓值以下時(shí)，將所述開關(guān)元件和所述諧振用開關(guān)元件設(shè)為規(guī)定次數(shù)的接通狀態(tài)，然后在所述諧振用開關(guān)元件的動作周期以上的規(guī)定期間將所述開關(guān)元件和所述諧振用開關(guān)元件設(shè)為斷開狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電源裝置，其特征在于， 所述諧振用開關(guān)元件的動作周期以上的規(guī)定期間是直到濾波電路的電抗器中流動的電流減少到規(guī)定值以下、所述濾波電路的電容器的電壓上升到規(guī)定值以上為止的時(shí)間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的直流電源裝置，其特征在于， 基于所述直流電壓源的電壓和所述濾波電路以及所述諧振電路的常數(shù)，來決定所述控制單元將所述開關(guān)元件和所述諧振用開關(guān)元件設(shè)為接通狀態(tài)的所述規(guī)定次數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的直流電源裝置，其特征在于， 決定所述控制單元將所述開關(guān)元件和所述諧振用開關(guān)元件設(shè)為接通狀態(tài)的所述規(guī)定次數(shù)，以使所述濾波電路的電抗器中流動的電流成為由所述諧振電路流動的諧振電流的最大電流值以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的直流電源裝置，其特征在于， 所述控制裝置存儲將所述開關(guān)元件和所述諧振用開關(guān)元件設(shè)為規(guī)定次數(shù)的接通狀態(tài)的最后的輸出電壓極性，在經(jīng)過所述規(guī)定期間之后將所述開關(guān)元件和所述諧振用開關(guān)元件再次設(shè)為接通狀態(tài)的情況下，輸出與所存儲的所述輸出電壓極性相反的極性。
6.一種直流電源裝置的控制方法，該直流電源裝置具備: 直流電壓源； 初級電路，其通過開關(guān)元件的動作而將所述直流電壓源的直流電力變換成交流電力； 變壓器，其被輸入所述初級電路所輸出的交流電力； 次級電路，其將所述變壓器所輸出的交流電力變換成直流電力； 諧振電路，其與所述次級電路的直流輸出側(cè)并聯(lián)連接，具有諧振用開關(guān)元件和諧振電容器被串聯(lián)連接的串聯(lián)電路；以及 濾波電路，其具有電抗器和電容器，對所述次級電路所輸出的直流電力進(jìn)行平滑，所述直流電源裝置還具備:控制裝置，其對所述初級電路的開關(guān)元件的接通斷開狀態(tài)進(jìn)行控制，在將所述開關(guān)元件設(shè)為接通狀態(tài)的期間將所述諧振用開關(guān)元件設(shè)為接通狀態(tài)，所述直流電源裝置的控制方法的特征在于， 在所述濾波電路的電容器為規(guī)定的電壓值以下時(shí)，將所述開關(guān)元件和所述諧振用開關(guān)元件設(shè)為規(guī)定次數(shù)的接通狀態(tài)，然后在直到濾波電路的電抗器中流動的電流減少到規(guī)定值以下、所述濾波電路的電容器的電壓上升到規(guī)定值以上為止的期間，將所述開關(guān)元件和所述諧振用開關(guān)元件設(shè)為斷開狀態(tài)，所述規(guī)定次數(shù)的接通狀態(tài)使得所述濾波電路的電抗器中流動的電流成為由所述諧·振電路流動的諧振電流的最大電流值以下。
【文檔編號】H02M3/28GK103715896SQ201310459811
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月5日
【發(fā)明者】筱宮健志, 兒島徹郎, 杉浦徹, 川本健泰, 村岡一史 申請人:株式會社日立制作所, 日立水戶工程技術(shù)股份有限公司