專利名稱：電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及連接于交流電源與直流負載之間，并將從交流電源供給的交流電力變換為直流電力而向直流負載供給的電源裝置。
背景技術(shù)：
近年來，人們保護地球環(huán)境的意識逐漸提高。受到這種潮流的影響，將交流電力變換為直流電力而向直流負載供給的電源裝置的高效化正在推進。這是因為，如果能夠?qū)崿F(xiàn)電源裝置的高效化，則對電力節(jié)省有很大貢獻，進而也關(guān)系著地球的環(huán)境保護。為了電源裝置的高效化，主要有兩種途徑。第I是，降低流向開關(guān)元件的電流帶來的導(dǎo)通損失；第2是，開關(guān)元件進行開關(guān)帶來的開關(guān)損失。專利文獻I的0017 0020段以及圖2中，公開了一種通過在位于變壓器的次級 側(cè)的橋整流電路下側(cè)臂部，代替整流二極管，連接一對自消弧(self extinction)元件(與二極管相比正方向電壓下降小)，從而實現(xiàn)導(dǎo)通損失的降低的電力變換裝置。此外，專利文獻2的0053 0054段以及圖6中，公開了一種在位于變壓器的次級側(cè)的橋整流電路的下側(cè)臂部，代替整流二極管，連接一對開關(guān)電路的結(jié)構(gòu)的電容器的充電裝置。該充電裝置中，如果開關(guān)電路接通，則向與變壓器的次級側(cè)串聯(lián)連接的電抗器蓄積電流能量，如果開關(guān)電路關(guān)斷，則使用電抗器的電流能量，對電容器充電?，F(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻I :日本特開2004 - 336943號公報專利文獻2 :日本特開2001 - 204170號公報

發(fā)明內(nèi)容
但是，在專利文獻I以及2的裝置中，一對自消弧元件或一對開關(guān)電路，由于在施加電壓的狀態(tài)下導(dǎo)通(tune on)，所以開關(guān)損失大。而且，該損失成為了妨礙裝置的高效化的要因。本發(fā)明是鑒于上述情況而做出的，其目的在于提供一種考慮到了開關(guān)損失的降低的高效率的電源裝置。本發(fā)明的電源裝置，是將連接于供給交流電力的交流電源與直流負載之間，將從所述交流電源供給的所述交流電力變換為直流電力而向所述直流負載供給的電源裝置作為前提。本發(fā)明的電源裝置，具備第I開關(guān)電路、連接于第I直流端子間的第I平滑電容器、第2開關(guān)電路、串聯(lián)連接于初級繞組和次級繞組中的某一個或兩者的諧振電感器、以及控制部。第I開關(guān)電路，經(jīng)由第I直流端子，輸入交流電源的全波整流電壓，將通過對于所述輸入的電壓進行開關(guān)動作而生成的正負的電壓，向連接于第I交流端子間的變壓器的初級繞組輸出。
第2開關(guān)電路，經(jīng)由連接于次級繞組的端子間的第2交流端子，輸入由與所述初級繞組磁耦合而構(gòu)成所述變壓器的次級繞組感應(yīng)出的電力，將通過對所述輸入的電力進行開關(guān)動作而生成，并通過連接于第2直流端子間的第2平滑電容器進行平滑化后的直流電力，向連接于第2直流端子間的直流負載供給?？刂撇浚M行如下工作通過控制第2開關(guān)電路進行的所述開關(guān)動作，而在第2交流端子間進行實質(zhì)性的短路。根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種考慮到了開關(guān)損失的降低的高效率的電源裝置。


圖I是本發(fā)明的第I實施方式中的電源裝置I的電路圖。圖2A是供本發(fā)明的第I實施方式中的電源裝置I的第I移相控制的動作說明的圖。
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圖2B是供本發(fā)明的第I實施方式中的電源裝置I的第I移相控制的動作說明的圖。圖2C是供本發(fā)明的第I實施方式中的電源裝置I的第I移相控制的動作說明的圖。圖2D是供本發(fā)明的第I實施方式中的電源裝置I的第I移相控制的動作說明的圖。圖2E是供本發(fā)明的第I實施方式中的電源裝置I的第I移相控制的動作說明的圖。圖3 (a) (h)是供本發(fā)明的第I實施方式中的電源裝置I的第I移相控制的動作說明的定時圖表。圖4A是供本發(fā)明的第I實施方式中的電源裝置I的第2移相控制的動作說明的圖。圖4B是供本發(fā)明的第I實施方式中的電源裝置I的第2移相控制的動作說明的圖。圖4C是供本發(fā)明的第I實施方式中的電源裝置I的第2相控制的動作說明的圖。圖4D是供本發(fā)明的第I實施方式中的電源裝置I的第2移相控制的動作說明的圖。圖4E是供本發(fā)明的第I實施方式中的電源裝置I的第2移相控制的動作說明的圖。圖5是供本發(fā)明的第I實施方式中的電源裝置I的第2移相控制的動作說明的定時圖表。圖6是表示本發(fā)明的第I實施方式的變形例中的電源裝置中與第I實施方式的不同點的三相整流橋電路電路圖。圖7是表示將本發(fā)明的第I實施方式中的電源裝置I裝于電動汽車110的電源系統(tǒng)的概要的功能框圖。符號說明I :電源裝置；2 :整流電路；3 :第I開關(guān)電路；4 ■ 第2開關(guān)電路；5 :控制部；6 :交流電源；7 :直流負載；110 :電動汽車；111 :第2實施方式中的電動汽車的電源系統(tǒng)；L1 :平滑電感器；Lr :諧振電感器；C1 :第I平滑電容器；C2 :第2平滑電容器；Cr :諧振電容器；T :變壓器；N1 :初級繞組；N2 :次級繞組；H1 H4、S1、S2 :第I 第6開關(guān)元件；D1 D8 :第I 第8 二極管；D11 D14 :第I 第4整流二極管；Ndl Nd8 :第I 第8連接點。
具體實施例方式以下，參照附圖詳細說明本發(fā)明的多個實施方式。[第I實施方式]圖I是本發(fā)明的第I實施方式中的電源裝置I的電路圖。該電源裝置1，如圖I所示，連接于交流電源6與直流負載7之間，將從交流電源6供給的交流電力變換為直流電力，向直流負載7供給電力。在該直流負載7具備二次電池的情況下，電源裝置I使用將從交流電源6供給的交流電力變換后的直流電力，對二次電池充電。另外，在本發(fā)明中使用 “連接”這樣的用語的情況下，除非特別限定，均意味著“電氣性連接”。電源裝置1，如圖I所示，具備對交流電源6的交流電壓波形進行全波整流的橋型的整流電路2、第I以及第2開關(guān)電路3、4、控制上述第I以及第2開關(guān)電路3、4進行的開關(guān)動作的控制部5。此外，電源裝置1，具備將初級繞組NI與次級繞組N2進行磁耦合的變壓器T。在初級繞組NI的端子間，串聯(lián)連接有諧振電容器Cr以及諧振電感器Lr。整流電路2，如圖I所示，具有相互橋連接的第I 第4整流二極管Dll D14，使用這些第I 第4整流二極管Dll D14，對交流電源6的交流電壓波形進行全波整流。這樣進行全波整流后的電壓，經(jīng)由平滑電感器LI施加到第I平滑電容器Cl。具有一對端子的第I平滑電容器Cl，如圖I所示，其中一個端子與第I連接點Ndl連接，另一個端子與第2連接點Nd2連接。第I以及第2連接點Ndl、Nd2相當于本發(fā)明的“第I直流端子”。第I開關(guān)電路3，如圖I所示，將第I 第4開關(guān)元件Hl H4進行全橋連接而構(gòu)成。第I以及第2開關(guān)元件H1、H2，經(jīng)由第3連接點Nd3串聯(lián)連接。將該串聯(lián)連接電路稱為第I開關(guān)臂SL1。第3以及第4開關(guān)元件H3、H4，經(jīng)由第4連接點Nd4串聯(lián)連接。將該串聯(lián)連接電路稱為第2開關(guān)臂SL2。該第I以及第2開關(guān)臂SL1、SL2相互并聯(lián)連接。另外，第3以及第4連接點Nd3、Nd4相當于本發(fā)明的“第I交流端子”。作為第I 第4開關(guān)元件Hl H4，如圖I所示，優(yōu)選地可以采用M0SFET。第I 第4開關(guān)元件Hl H4，如圖I所示，分別與第I 第4 二極管Dl D4逆并聯(lián)連接。上述第I 第4 二極管Dl D4，如圖I所示，也可以利用原本就內(nèi)置于MOSFET的體二極管。在第I開關(guān)電路3中，如圖I所示，將第I以及第2連接點Ndl、Nd2間作為第I直流端子間，將第3以及第4連接點Nd3、Nd4間作為第I交流端子間。在第I開關(guān)電路3中，使用向連接于第I直流端子Ndl、Nd2間的第I平滑電容器Cl充電的電壓，對由與第I交流端子Nd3、Nd4間串聯(lián)連接的諧振電容器Cr、諧振電感器Lr、以及初級繞組NI構(gòu)成的串聯(lián)連接電路，施加正負的電壓。第2開關(guān)電路4，如圖I所示，具備，經(jīng)由第5連接點Nd5串聯(lián)連接第5 二極管D5與第5開關(guān)元件SI的第3開關(guān)臂SL3、以及經(jīng)由第6連接點Nd5串聯(lián)連接第7 二極管D7與第6開關(guān)元件S2的第4開關(guān)臂SL4。該第3以及第4開關(guān)臂SL3、SL4相互并聯(lián)連接。另夕卜，第5以及第6連接點Nd5、Nd6相當于本發(fā)明的“第2交流端子”。
作為第5以及第6開關(guān)元件S1、S2，如圖I所示，優(yōu)選地能夠采用M0SFET。第5以及第6開關(guān)元件S1、S2，如圖I所示，分別與第6以及第8 二極管D6、D8逆并聯(lián)連接。這些第6以及第8 二極管D6、D8，如圖I所示，也可以利用原本就內(nèi)置于MOSFET的體二極管。在第2開關(guān)電路4的后級(直流負載7 —側(cè))，第2平滑電容器C2以及直流負載7并聯(lián)連接。具有一對端子的第2平滑電容器C2，如圖I所示，其一個端子與第7連接點Nd7連接，另一個端子與第8連接點Nd8連接。第7以及第8連接點Nd7、Nd8，相當于本發(fā)明的“第2直流端子”。在第2開關(guān)電路4中，將第5以及第6連接點Nd5、Nd6之間作為第2交流端子間，將第7以及第8連接點Nd7、NdS之間作為第2直流端子間。在第2開關(guān)電路4中，將連接于第2交流端子Nd5、Nd6間的次級繞組N2的電力，分別向并聯(lián)連接于第2直流端子Nd7、NdS間的第2平滑電容器C2以及直流負載7供給。換言之，在第2開關(guān)電路4中，將第3開關(guān)臂SL3的端子(與第2直流端子Nd7、Nd8等價)間作為第2直流端子間，將第5 二極管D5及第5開關(guān)元件SI的串聯(lián)連接點Nd5、與·第7 二極管D7及6開關(guān)元件S2的串聯(lián)連接點Nd6之間作為第2交流端子間。由控制部5統(tǒng)括控制第I 第6開關(guān)元件Hl H4、SI、S2各個的開關(guān)動作。控制部5具有將來自交流電源6的輸入電流控制為與交流電源6的電壓基本相似的正弦波狀的功率因數(shù)改善控制功能?？刂撇?，分別與檢測來自交流電源6的輸入電壓的電壓傳感器11、檢測直流負載7的電壓即輸出電壓的電壓傳感器12、檢測來自交流電源6的輸入電流的電流傳感器13、以及、檢測對直流負載7的輸出電流的電流傳感器14連接。[第I移相控制]參照圖2A 圖2E、以及圖3 Ca) (h)，說明電源裝置I的第I移相控制的電路動作。圖2A 圖2E是供第I實施方式中的電源裝置I的第I移相控制的動作說明的圖。具體而言，圖2A 圖2E示出第I移相控制中的模式Ia Ie各自的電路動作。圖2A對應(yīng)于模式la，圖2B對應(yīng)于模式lb，圖2C對應(yīng)于模式lc，圖2D對應(yīng)于模式ld，圖2E對應(yīng)于模式Ie0圖3 (a) (h)是表示第I實施方式的電源裝置I中的各部的接通關(guān)斷狀態(tài)與電流波形的時間推移的定時圖表。這里，如圖I以及圖3 (a) (h)所示，將第I開關(guān)元件Hl的接通關(guān)斷狀態(tài)作為SHl，將第2開關(guān)元件H2的接通關(guān)斷狀態(tài)作為SH2，將第3開關(guān)元件H3的接通關(guān)斷狀態(tài)作為SH3，將第4開關(guān)元件H4的接通關(guān)斷狀態(tài)作為SH4，將第5開關(guān)元件SI的接通關(guān)斷狀態(tài)作為SS1，將第6開關(guān)元件S2的接通關(guān)斷狀態(tài)作為SS2，而分別定義。在圖
3Ca) (f)所示的定時圖表中，與以虛線表示的基準電位同位的實線圖表示關(guān)斷狀態(tài)，比基準電位高位的實線圖表示接通狀態(tài)。此外，將流向諧振電感器Lr的電流定義為ILr，將流向次級繞組N2的電流定義為IN2。另外，第I移相控制中的說明，僅對交流電源6的電壓為一個極性的情況下的動作進行說明，而省略交流電源6的電壓在另一個極性的情況下的動作說明。這是由于后者的情況下的動作，參考前者的情況下的動作，能夠容易得到理解。第I移相控制，根據(jù)交流電源6的電壓是否在預(yù)定值以上的控制部5的判定結(jié)果，在電源電壓為預(yù)定值以上的情況下執(zhí)行。該預(yù)定值，是根據(jù)用輸入電壓(交流電源6的全波整流電壓)除輸出電壓(直流負載7的端子間電壓)而得到的值即升壓比來決定的。換言之，第I移相控制，在升壓比比預(yù)定的水平低的情況下執(zhí)行。另外，輸出電壓越高，或輸入電壓越低，升壓比越高。在本第I實施方式的說明中，將處于接通狀態(tài)下的開關(guān)元件的端子間電壓、或者與二極管的正方向下降電壓同等或其以下的電平的電壓稱為零電壓。此外，在某開關(guān)元件的端子間電壓為零電壓的情況下，將使該開關(guān)元件導(dǎo)通稱為零電壓開關(guān)動作。根據(jù)零電壓開關(guān)動作，在抑制開關(guān)損失的同時，能夠期待降低高次諧波、EMI (Electro MagneticInterference,電磁干涉)噪聲等的效果。這是因為，在零電壓開關(guān)中，在開關(guān)元件的端子間，原則上不發(fā)生電壓 電流的過渡現(xiàn)象。(模式Ia)在圖3所示的從時刻til到時刻tl2的期間定義的模式Ia下，如圖2A、圖3 (a)以及圖3 (d)所示，第I以及第4開關(guān)元件H1、H4處于接通狀態(tài)。在這種情況下，在第I開關(guān)電路3的周邊，在第I平滑電容器Cl的端子間產(chǎn)生的電壓(以下，稱為“第I輸入電壓”) 分別向諧振電容器Cr、諧振電感器Lr、以及初級繞組NI施加。 其結(jié)果，如圖2A所示，形成途經(jīng)第I連接點Ndl —第I開關(guān)元件Hl —第3連接點Nd3 —諧振電容器Cr —諧振電感器Lr —初級繞組NI —第4連接點Nd4 —第4開關(guān)元件H4 —第2連接點Nd2的各部的電流路徑。電流沿著該電流路徑流動。在第2開關(guān)電路4的周邊，起因于對初級繞組NI的通電，次級繞組N2感應(yīng)出電流。其結(jié)果，如圖2A所示，形成途經(jīng)第8連接點Nd8 —第6開關(guān)元件S2 —第6連接點Nd6 —次級繞組N2 —第5連接點Nd5 —第5 二極管D5 —第7連接點Nd7的各部的電流路徑。電流沿著該電流路徑流動。在模式Ia中，如圖2A以及圖3 (f)所示，第6開關(guān)元件S2處于接通(同步整流)狀態(tài)。在交流電源6的周邊，如圖2A所示，形成途經(jīng)第2連接點Nd2 —第4整流二極管D14 —交流電源6 —第I整流二極管Dll —平滑電感器LI —第I連接點Ndl的各部的電流路徑。電流沿著該電流路徑流動。(模式Ib)如果在圖3所示的時刻tl2的定時使第4開關(guān)元件H4截止(tune off)(圖3 (d)參照)，則變?yōu)樵趶臅r刻tl2至?xí)r刻tl3的期間所定義的模式Ib的狀態(tài)。在這種情況下，在第I開關(guān)電路3的周邊，經(jīng)由第4開關(guān)元件H4而流動的諧振電感器電流ILr，失去了前進方向，轉(zhuǎn)而流向第3 二極管D3。其結(jié)果，如圖2B所示，形成途經(jīng)第I連接點Ndl —第I開關(guān)元件Hl —第3連接點Nd3 —諧振電容器Cr —諧振電感器Lr —初級繞組NI —第4連接點Nd4 —逆并聯(lián)連接于第3開關(guān)元件H3的第3 二極管D3 —第I連接點Ndl的各部的電流路徑。在該電流路徑上循環(huán)流動電流。在第2開關(guān)電路4的周邊，起因于對初級繞組NI的通電，次級繞組N2感應(yīng)出電流。其結(jié)果，如圖2B所示，形成途經(jīng)第8連接點Nd8 —第6開關(guān)元件S2 —第6連接點Nd6 —次級繞組N2 —第5連接點Nd5 —第5 二極管D5 —第7連接點Nd7的各部的電流路徑。電流沿著該電流路徑流動。在模式Ib中，如圖2B以及圖3 (f)所示，第6開關(guān)元件S2處于接通(同步整流)狀態(tài)。蓄積于諧振電感器Lr的電磁能，向變壓器T的初級繞組NI供給。其結(jié)果，初級以及次級繞組NI、N2的電流ILr、IN2，如圖3 (g)以及圖3 (h)所示的那樣逐漸減小。在模式Ib的初始期間，如圖3 (c)所示，第3開關(guān)元件H3處于關(guān)斷狀態(tài)。按照處于該關(guān)斷狀態(tài)的定時，預(yù)先使第3開關(guān)元件H3導(dǎo)通(零電壓開關(guān))。在第2開關(guān)電路4、以及交流電源6各自的周邊，如圖2B所示，形成與模式Ia同樣的電流路徑。電流沿著該電流路徑流動。因此，省略其重復(fù)的說明。另外，在模式lb，如果在次級繞組電流IN2流完之前使開關(guān)元件HI、H4截止，則有省略接下來的模式Ic的情況。(模式Ic)次級繞組電流IN2逐漸減小最終變?yōu)榱?，則變?yōu)閺臅r刻tl3至?xí)r刻tl4的期間所定義的模式Ic的狀態(tài)。在第I開關(guān)電路3以及交流電源6各自的周邊，如圖2C所示，形成與模式Ib同樣的電流路徑。電流沿著該電流路徑流動。因此，省略其重復(fù)的說明。在該模式Ic中，變壓器T的勵磁電流向諧振電感器Lr以及初級繞組NI流動(圖3 (g)參照)。在第2開關(guān)電路4的周邊，如圖2C以及圖3 (h)所示，次級繞組N2未感應(yīng)出電流。 (模式Id)如果在圖3所示的時刻tl4的定時使第I開關(guān)元件Hl截止(圖3 (a)參照)，則變?yōu)槟Ｊ絀d的狀態(tài)。在這種情況下，在第I開關(guān)電路3的周邊，流向第I開關(guān)元件Hl的諧振電感器電流ILr轉(zhuǎn)而流向第2 二極管D2。其結(jié)果，如圖2D所示，形成途經(jīng)第2連接點Nd2 —逆并聯(lián)連接于第2開關(guān)元件H2的第2 二極管D2 —第3連接點Nd3 —諧振電容器Cr —諧振電感器Lr —初級繞組NI —第
4連接點Nd4—第3開關(guān)元件H3—第I連接點Ndl的各部的電流路徑。電流沿著該電流路徑流動。蓄積于諧振電感器Lr的電磁能，向變壓器T的初級繞組NI供給。其結(jié)果，初級繞組NI的電流ILr如圖3 (g)所示的那樣逐漸減小。而次級繞組N2的電流IN2如圖3 (h)所示的那樣逐漸增大。在模式Id的初期，如圖3(b)所示，第2開關(guān)元件H2處于關(guān)斷狀態(tài)。按照處于該關(guān)斷狀態(tài)的定時，預(yù)先使第2開關(guān)元件H2導(dǎo)通(零電壓開關(guān))。在第2開關(guān)電路4的周邊，在模式Ic中，如圖2C以及圖3 (f)所示，第6開關(guān)元件S2處于接通(同步整流)狀態(tài)。在這種情況下，在模式Id中，如圖2D以及圖3 (f)所示，預(yù)先使第6開關(guān)元件S2到時刻tl4為止截止。在交流電源6的周邊，如圖2D所示，形成與模式Ic同樣的電流路徑。電流沿著該電流路徑流動。所以省略其重復(fù)的說明。(模式Ie)如果在圖3所示的時刻tl5流向初級繞組NI的諧振電感器電流ILr的流通方向反轉(zhuǎn)(圖3 (g)的例子中，是從正向負的反轉(zhuǎn))，則變?yōu)槟Ｊ絀e的狀態(tài)。該模式Ie是模式Ia的對稱動作。具體而言，在從圖3所示的時刻tl5至?xí)r刻tl6的期間所定義的模式Ie中，如圖2E以及圖3 (b)以及圖3 (c)所示，與模式Ia對稱地，第2以及第3開關(guān)元件H2、H3處于接通狀態(tài)。在這種情況下，在第I開關(guān)電路3的周邊，第I輸入電壓(第I直流端子Ndl、Nd2間的電壓)分別向諧振電容器Cr、諧振電感器Lr、以及初級繞組NI施加。其結(jié)果，如圖2E所示，形成途經(jīng)第I連接點Ndl —第3開關(guān)元件H3 —第4連接點Nd4 —初級繞組NI —諧振電感器Lr —諧振電容器Cr —第3連接點Nd3 —第2開關(guān)元件H2 —第2連接點Nd2的各部的電流路徑。電流沿著該電流路徑流動。在第2開關(guān)電路4的周邊，起因于對初級繞組NI的通電，次級繞組N2感應(yīng)出電流。其結(jié)果，如圖2E所示，與模式Ia對稱地，形成途經(jīng)第8連接點NdS —第5開關(guān)元件SI —第5連接點Nd5 —次級繞組N2 —第6連接點Nd6 —第7 二極管D7 —第7連接點Nd7的各部的電流路徑。電流沿著該電流路徑流動。在模式Ie中，如圖2E以及圖3 (e)所示，第5開關(guān)元件SI處于接通(同步整流)狀態(tài)。在交流電源6的周邊，如圖2E所示，形成與模式Ia同樣的電流路徑。電流沿著該電流路徑流動。因此，省略其重復(fù)的說明。下面，在模式Ib Id的各個的對稱動作之后，返回模式la，重復(fù)上述的處理。在上述的第I移相控制中，通過進行使第I以及第2開關(guān)元件HI、H2的截止定時與第3以及4開關(guān)元件H3、H4的截止定時的相位變化、使向第I開關(guān)電路3的第I交流端 子Nd3、Nd4間施加電壓的期間的長度變化的第I占空比控制，來調(diào)整輸入電流、輸出功率。S卩，使第I以及第4開關(guān)元件H1、H4原本處于接通狀態(tài)的模式Ia的期間縮短而使輸入電流、輸出功率減少，另一方面，與此相反地，使模式Ia的期間增長而使輸入電流、輸出功率增加。此外，使第2以及第3開關(guān)元件H2、H3原本處于接通狀態(tài)的模式Ie的期間縮短而使輸入電流、輸出功率減少，另一方面，與此相反地，使模式Ie的期間增長而使輸入電流、輸出功率增加。在第I移相控制中，在第I以及第4開關(guān)元件H1、H4的截止定時同步的情況下，向第I開關(guān)電路3的第I交流端子Nd3、Nd4間施加電壓的期間的長度最大。此外，在第2以及第3開關(guān)元件H2、H3的截止定時同步的情況下，向第I開關(guān)電路3的輸出端子Nd3、Nd4間施加電壓的期間的長度最大。在這樣的情況下，在第I移相控制中，得到最大的輸入功率 輸出功率。在需要得到比由第I移相控制得到的最大的輸入功率 輸出功率還要大的功率的情況下，適用后述的第2移相控制。[第2移相控制]參照圖4A 圖4E以及圖5 (a) (h)，說明電源裝置I的第2移相控制的電路動作。圖4A 圖4E是供第I實施方式中的電源裝置I的第2移相控制的動作說明的圖。具體而言，圖4A 圖4E示出第2移相控制的模式2a 2e各自的電路動作。圖4A對應(yīng)于模式2a，圖4B對應(yīng)于模式2b，圖4C對應(yīng)于模式2c，圖4D對應(yīng)于模式2d，圖4E對應(yīng)于模式2e。圖5 (a) (h)是表示第I實施方式中的電源裝置I中各部的接通關(guān)斷狀態(tài)與電流波形的時間推移的定時圖表。另外，在第2移相控制中的說明中，僅說明交流電源6的電壓在一個極性的情況下動作，省略交流電源6的電壓在另一個極性的情況下的動作說明。這是因為后者情況的動作，能夠參考前者情況的動作而容易理解出。第2移相控制，根據(jù)交流電源6的電壓是否在預(yù)定值以上的控制部5的判定結(jié)果，在電源電壓比預(yù)定值低的情況下執(zhí)行。該預(yù)定值，根據(jù)以輸入電壓(交流電源6的全波整流電壓)除以輸出電壓(直流負載7的端子間電壓)而得到的值即升壓比，來決定。換言之、第2移相控制，與第I移相控制的情況相反地在升壓比比預(yù)定的水平高的情況下執(zhí)行。(模式2a)在從圖5所示的時刻t21至?xí)r刻t22的期間定義的模式2a中，如圖4A以及圖5(a)以及圖3 (d)所示，第I以及第4開關(guān)元件H1、H4處于接通狀態(tài)。在這種情況下，在第I開關(guān)電路3的周邊，第I輸入電壓分別向諧振電容器Cr、諧振電感器Lr以及初級繞組NI施加。其結(jié)果，如圖4A所示，形成與模式Ia同樣的電流路徑。電流沿著該電流路徑流動。所以，省略該重復(fù)的說明。在第2開關(guān)電路4的周邊，起因于對初級繞組NI的通電，次級繞組N2感應(yīng)出電流。其結(jié)果，如圖4A所示，形成途經(jīng)第6連接點Nd6 —次級繞組N2 —第5連接點Nd5 —第5開關(guān)元件SI —逆并聯(lián)連接于第6開關(guān)元件S2的第8 二極管D8 —第6連接點Nd6的各部的電流路徑。在電流路徑中循環(huán)流動電流。在模式2a中，如圖4A以及圖5 (e)所示，第5開關(guān)元件SI處于接通(同步整流)狀態(tài)。因此，次級繞組N2的端子(第2交流端子)Nd5、Nd6間處于實質(zhì)性短路的狀態(tài)。這里，本發(fā)明所稱的“實質(zhì)性短路”，意味著即使存在電流路徑內(nèi)能夠忽略的大小的電壓下降分量(圖4A的例子中，第8 二極管D8所帶來的電壓下降分量)，也視為短路的、廣義的電氣性的短路。
次級繞組N2的端子Nd5、Nd6間處于實質(zhì)性短路狀態(tài)下，是指在與次級繞組N2磁性耦合的初級繞組NI的端子Nd3、Nd4間也沒有產(chǎn)生電壓。所以，在模式2a中，在第I開關(guān)電路3的周邊,如圖5 (g)所示,諧振電感器電流ILr線性地增大。在圖4A所示的電路狀態(tài)中，如果接通第2開關(guān)元件S2，則變?yōu)橥秸?。在交流電?的周邊，如圖4A所示，形成途經(jīng)與模式Ia同樣的各部的電流路徑。電流沿著該電流路徑流動。因此省略其重復(fù)的說明。(模式2b)如果在圖5所示的時刻t22的定時使第5開關(guān)元件SI截止(圖5 (e)參照)，則變?yōu)閺臅r刻t22至?xí)r刻t23的期間所定義的模式2b的狀態(tài)。在這種情況下，在第I開關(guān)電路3以及交流電源6的各自的周邊，如圖4B所示，形成與模式2a同樣的電流路徑。電流沿著該電流路徑流動。因此，省略其重復(fù)的說明。蓄積于諧振電感器Lr的電磁能，向變壓器T的初級繞組NI供給。其結(jié)果，初級以及次級繞組NI、N2的電流ILr、IN2如圖5 (g)以及圖5 (h)所示的那樣逐漸減小。在第2開關(guān)電路4的周邊，起因于對初級繞組NI的通電，次級繞組N2感應(yīng)出電流。其結(jié)果，如圖4B所示，形成經(jīng)由第8連接點Nd8 —第6開關(guān)元件S2 —第6連接點Nd6 —次級繞組N2 —第5連接點Nd5 —第5 二極管D5 —第7連接點Nd7的各部的電流路徑。電流沿著該電流路徑流動。在模式2b中，如圖4B以及圖5 (f)所示，第6開關(guān)元件S2處于接通(同步整流)狀態(tài)。在圖5所示的時刻t22的定時，如圖5 (f)所示，第6開關(guān)元件S2處于關(guān)斷狀態(tài)。按照處于該關(guān)斷狀態(tài)的定時，預(yù)先使第6開關(guān)元件S2導(dǎo)通(零電壓開關(guān))。另外，在模式2b中，如果在次級繞組電流IN2逐漸減小最終變?yōu)榱阒?，使第I以及第4開關(guān)元件HI、H4截止，則有省略接下來的模式2c的情況。(模式2c)如果次級繞組電流IN2逐漸減小最終變?yōu)榱?，則變?yōu)樵趶臅r刻t23至?xí)r刻t24的期間所定義的模式2c的狀態(tài)。在第I開關(guān)電路3、以及交流電源6的各自的周邊，如圖4C所示，形成與模式2b同樣的電流路徑。電流沿著該電流路徑流動。因此省略其重復(fù)的說明。在該模式2c中，變壓器T的勵磁電流流向諧振電感器Lr以及初級繞組NI。在第2開關(guān)電路4的周邊,如圖4C所示,次級繞組N2未感應(yīng)出電流。(模式2d)如果在圖5所示的時刻t24的定時，使第I以及第4開關(guān)元件H1、H4同時截止(參照圖5 Ca)以及圖5 (d))，則變?yōu)槟Ｊ?d的狀態(tài)。在這種情況下，在第I開關(guān)電路3的周邊，分別流向第I以及第4開關(guān)元件H1、H4的諧振電感器電流ILr，分別轉(zhuǎn)而流向第2以及第3 二極管D2、D3。其結(jié)果，如圖4D所示，形成途經(jīng)第2連接點Nd2 —逆并聯(lián)連接于第2開關(guān)元件H2的第2 二極管D2 —第3連接點Nd3 —諧振電容器Cr —諧振電感器Lr —初級繞組NI —第4連接點Nd4 —逆并聯(lián)連接于第3開關(guān)元件H3的第3 二極管D3 —第I連接點Ndl的各部的電流路徑。電流沿著該電流路徑流動。蓄積于諧振電感器Lr的電磁能，向變壓器T的初級繞組NI供給。其結(jié)果，初級繞組NI的電流ILr如圖5 (g)所示的那樣逐漸減小。而次級繞組N2的電流IN2如圖5 (h) 所示的那樣逐漸增加。在模式2d中，第2以及第3開關(guān)元件H2、H3，如圖5 (b)以及圖5(c)所示，分別處于關(guān)斷狀態(tài)。因此，按照處于該關(guān)斷狀態(tài)的定時，預(yù)先使第2以及第3開關(guān)元件H2、H3同時導(dǎo)通(零電壓開關(guān))。(模式2e)如果在圖5所示的時刻t25的定時流向初級繞組NI的諧振電感器電流ILr的流通方向發(fā)生反轉(zhuǎn)(圖5 (g)的例子中，從正向負的反轉(zhuǎn))，則變?yōu)槟Ｊ?e的狀態(tài)。該模式2e是模式2a的對稱動作。具體而言，在從圖5所示的時刻t25至?xí)r刻t26的期間定義的模式2e中，如圖4E以及圖5 (b)以及圖5 (c)所示，與模式2a對稱地，第2以及第3開關(guān)元件H2、H3處于接通狀態(tài)。在這種情況下，在第I開關(guān)電路3的周邊，第I輸入電壓(第I直流端子Ndl、Nd2間的電壓)分別向諧振電容器Cr、振電感器Lr以及初級繞組NI施加。其結(jié)果，如圖4E所示，形成途經(jīng)第I連接點Ndl —第3開關(guān)元件H3 —第4連接點Nd4 —初級繞組NI —諧振電感器Lr —諧振電容器Cr —第3連接點Nd3 —第2開關(guān)元件H2 —第2連接點Nd2的各部的電流路徑。電流沿著該電流路徑流動。在第2開關(guān)電路4的周邊，起因于對初級繞組NI的通電，次級繞組N2感應(yīng)出電流。其結(jié)果，如圖4E所示，與模式2a對稱地，形成途經(jīng)第8連接點NdS —第5開關(guān)元件SI —第5連接點Nd5 —次級繞組N2 —第6連接點Nd6 —第6開關(guān)元件S2 —第8連接點Nd8的各部的電流路徑。在該電流路徑上循環(huán)流動電流。在模式2e中，如圖4E以及圖5 (f)所示，第6開關(guān)元件S2處于接通(同步整流)狀態(tài)。在交流電源6的周邊，如圖4E所示，形成與模式2a同樣的電流路徑。電流沿著該電流路徑流動。因此省略該重復(fù)的說明。在后文中，在模式2b 2d的各自的對稱動作之后，返回模式2a，重復(fù)上述的處理。在上述的第2移相控制中，通過進行使第I 第4開關(guān)元件Hl H4的截止定時與第5以及第6開關(guān)元件SI、S2的截止定時的相位發(fā)生變化、使一邊在第I開關(guān)電路3的第I交流端子Nd3、Nd4間施加電壓一邊使次級繞組N2的端子Nd5、Nd6間實質(zhì)性地短路的期間的長度發(fā)生變化的第2占空比控制，來調(diào)整輸入電流、輸出功率。S卩，使第I、第4以及第5開關(guān)元件H1、H4、S1原本處于接通狀態(tài)的模式2a的期間縮短而使輸入電流、輸出功率減少，另一方面，與之相反地使模式2a的期間增長而使輸入電流、輸出功率增加。此外，使第2、第3以及第6開關(guān)元件H2、H3、S2原本處于接通狀態(tài)的模式2e的期間縮短而使輸入電流、輸出功率減少，另一方面，與之相反地使模式2e的期間增長，使輸入電流、輸出功率增加。但，在將控制部5的動作模式在第I移相控制與第2移相控制之間切換的情況下，有該切換部分的輸出的變化變得不連續(xù)的情況。在這樣的情況下，設(shè)定第I移相控制與第2移相控制的中間狀態(tài)，如果經(jīng)由該中間狀態(tài)而切換動作模式，則能夠改善輸出變化變得不連續(xù)的水平。具體而言，作為第I移相控制的最大輸出狀態(tài)、且第2移相控制的最小輸出狀態(tài)，采用第6開關(guān)元件S2 (或者，第5開關(guān)元件SI)與第I以及第4開關(guān)元件H1、H4 (或者，第2以及第3開關(guān)元件H2、H3)的截止定時同步地截止的結(jié)構(gòu)即可。更詳細地將，采用將從第I開關(guān)元件Hl (或者，第2開關(guān)元件H2)的截止到第6開關(guān)元件S2 (或者，第5開關(guān)元件SI)的截止的期間在第I移相控制中固定于零等，在第2移相控制中延長的結(jié)構(gòu)即可。
控制部5具有功率因數(shù)改善控制功能。輸入電流的調(diào)整，與輸出功率的調(diào)整同樣地進行。即，如果使輸出功率增加，則輸入電流也增加，反之如果使輸出功率減少則輸入電流也減少。因此，如果進行控制使從交流電源6輸入的電壓與電流的功率因數(shù)提高，則來自交流電源6的輸入功率以交流電源6的兩倍的頻率變動，所以輸出功率也以交流電源6的兩倍的頻率變動。但是，在對二次電池直流負載7進行充電這樣的情況下，即使輸出功率變動，也不會產(chǎn)生特別的問題。當然，例如，如果，作為第2平滑電容器C2使用容量足夠大的器件、或者在第2平滑電容器C2與直流負載7之間插入由電感器和電容器組成的LC濾波器，則能夠抑制向直流負載7供給的功率、電壓、電流的變動。另外，諧振電容器Cr具有去除流向初級繞組NI的諧振電感器電流ILr的直流分量而防止變壓器T的磁場偏移的效果。當然，如果作為諧振電容器Cr，使用容量小的器件，則由于諧振電感器Lr與變壓器T的勵磁電感等的串聯(lián)諧振，能使升壓比增加。如以上所說明的那樣，在第I實施方式中的電源裝置I中，控制部5，通過控制第2開關(guān)電路4進行的開關(guān)動作，使第2交流端子Nd5、Nd6間實質(zhì)性地發(fā)生短路。由此能夠?qū)崿F(xiàn)對于電源裝置I所用的所有的開關(guān)元件Hl H4、SI、S2的零電壓開關(guān)。因此，根據(jù)第I實施方式中的電源裝置I，能夠提供考慮到了開關(guān)元件Hl H4、SI、S2中的開關(guān)損失的降低的高效率的電源裝置I。此外，在第I實施方式中的電源裝置I中，設(shè)控制部5進行在從交流電源6供給的交流電力中將電流控制為正弦波狀的功率因數(shù)改善控制。因此，根據(jù)第I實施方式中的電源裝置1，能夠提供考慮到了交流電力的功率因數(shù)改善的高效率電源裝置I。此外，在第I實施方式中的電源裝置I中，控制部5通過執(zhí)行使將正負的全波整流電壓向第I直流端子Ndl、Nd2間施加的期間的長度進行變化的第I占空比控制(第I相位控制)、和使一邊將正負的全波整流電壓向第I直流端子Ndl、Nd2間施加一邊對第2交流端子Nd5、Nd6間進行實質(zhì)性短路的期間的長度進行變化的第2占空比控制(第2相位控制)中的某一個(包含同時執(zhí)行兩個控制的方式)，調(diào)整向直流負載7供給的直流電力的大小。因此，根據(jù)第I實施方式中的電源裝置1，能夠提供考慮到了直流電力的精密的微調(diào)整以及調(diào)整范圍的擴大的高效率的電源裝置I。此外，在第I實施方式中的電源裝置I中，第I開關(guān)電路3具備串聯(lián)連接第I以及第2開關(guān)元件HI、H2的第I開關(guān)臂SL1、串聯(lián)連接第3以及第4開關(guān)元件H3、H4的第2開關(guān)臂SL2，第I以及第2開關(guān)臂SL1、SL2相互并聯(lián)連接。將第I開關(guān)臂SLl的端子(第I連接點Ndl以及第2連接點Nd2)間作為第I直流端子間，將第I以及第2開關(guān)元件H1、H2的串聯(lián)連接點(第3連接點Nd3)與第3以及第4開關(guān)元件H3、H4的串聯(lián)連接點(第4連接點Nd4)之間作為第I交流端子間。此外，第2開關(guān)電路4具備串聯(lián)連接第5 二極管D5與第5開關(guān)元件SI的第3開關(guān)臂SL3、和串聯(lián)連接第7 二極管D7和第6開關(guān)元件S2的第4開關(guān)臂SL4，第3以及第4開關(guān)臂SL3、SL4相互并聯(lián)連接。將第3開關(guān)臂SL3的端子(第7連接點Nd7以及第8連接點Nd8)間作為第2直流端子間，將第5 二極管D5以及第5開關(guān)元件SI的串聯(lián)連接點(第5連接點Nd5)、第7 二極管D7以及第6開關(guān)元件S2的串聯(lián)連接點(第6連接點Nd6)之間 作為第2交流端子間。因此，根據(jù)第I實施方式中的電源裝置1，能夠提供規(guī)定了第I以及第2開關(guān)電路
3、4的具體結(jié)構(gòu)的高效率的電源裝置I。此外，在第I實施方式中的電源裝置I中，采用如下設(shè)置的結(jié)構(gòu)第I占空比控制是使第I以及第2開關(guān)元件H1、H2的截止定時、與第3以及第4開關(guān)元件H3、H4的截止定時的相位進行變化的第I移相控制，第2占空比控制是使第I 第4開關(guān)元件Hl H4的截止定時、與第5以及第6開關(guān)元件SI、S2的截止定時的相位進行變化的第2移相控。因此，根據(jù)第I實施方式中的電源裝置1，能夠提供使用第I以及第2移相控制而能夠?qū)崿F(xiàn)輸出功率的靈活調(diào)整的高效率的電源裝置I。此外，在第I實施方式中的電源裝置I中，控制部5根據(jù)經(jīng)由第I直流端子Ndl、Nd2輸入的電壓與從第2直流端子Nd7、Nd8輸出的電壓的升壓比，擇一地切換并執(zhí)行第I以及第2占空比控制中的任意一個。因此，根據(jù)第I實施方式中的電源裝置1，能夠擇一地切換而使用第I以及第2移相控制中的任意一個，而能夠?qū)崿F(xiàn)輸出功率的靈活調(diào)整的高效率的電源裝置I。進而，由于設(shè)為根據(jù)升壓比來進行第I以及第2移相控制中的任意一方的擇一的選擇，所以能夠?qū)崿F(xiàn)考慮到了輸入與輸出的平衡的恰當?shù)囊葡嗫刂颇Ｊ降那袚Q。此外，在第I實施方式中的電源裝置I中，具備生成交流電源6的全波整流電壓的整流電路2，整流電路2采用將第I 第4整流二極管Dll D14進行橋連接而成的結(jié)構(gòu)。根據(jù)第I實施方式中的電源裝置I，能夠使用整流電路2生成交流電源6的全波整流電壓，能夠簡單且確切地得到成為向直流電力的變換對象的全波整流電壓。此外，根據(jù)第I實施方式中的電源裝置I，在交流電源6與第I平滑電容器Cl之間連接平滑電感器LI，所以能夠提供考慮到了高次諧波噪聲的去除的高效率的電源裝置I。此外，根據(jù)第I實施方式中的電源裝置1，在第I交流端子Nd3、Nd4間，還具備串聯(lián)連接于初級繞組NI和次級繞組N2中的某一個或兩者的諧振電容器Cr，通過與線圈(初級繞組NI和次級繞組N2中的某一個或兩者)與諧振電容器Cr的組合有關(guān)的串聯(lián)諧振電路，能夠提供考慮到了交流電力的蓄積、功率因數(shù)的改善、以及通過帶寬寬度的選擇性的高效率的電源裝置I。此外，根據(jù)第I實施方式中的電源裝置1，將二極管與第I 第6開關(guān)元件Hl H4、S1、S2中的各個逆并聯(lián)連接，所以能夠提供考慮到了導(dǎo)通損失以及開關(guān)損失的降低的高效率的電源裝置I。此外，根據(jù)第I實施方式中的電源裝置1，由于直流負載7具備二次電池，并用從第2直流端子Nd7、NdS輸出的直流電力對二次電池進行充電，所以能夠提供考慮到了二次電池的高效率的充電的電源裝置I。此外，在第I實施方式中的電源裝置I中，采用具備第I開關(guān)電路3、第2開關(guān)電路
4、與初級繞組NI和次級繞組N2中的某一個或兩者串聯(lián)連接的諧振電感器Lr、控制第I以及第2開關(guān)電路3、4分別進行的開關(guān)動作的控制部5的結(jié)構(gòu)。第I開關(guān)電路3，具備串聯(lián)連接第I以及第2開關(guān)元件H1、H2的第I開關(guān)臂SL1、串聯(lián)連接第3以及第4開關(guān)元件H3、H4的第2開關(guān)臂SL2，第I以及第2開關(guān)臂SL1、SL2相互并聯(lián)連接。將第I開關(guān)臂SLl的端子(第I連接點Ndl以及第2連接點Nd2)間作為第I 直流端子間，將第I以及第2開關(guān)元件HI、H2的串聯(lián)連接點(第3連接點Nd3)與第3以及第4開關(guān)元件H3、H4的串聯(lián)連接點(第4連接點Nd4)之間作為第I交流端子間。另一方面，第2開關(guān)電路4具備串聯(lián)連接第5 二極管D5與第5開關(guān)元件SI的第3開關(guān)臂SL3、和串聯(lián)連接第7 二極管D7與第6開關(guān)元件S2的第4開關(guān)臂SL4，第3以及第4開關(guān)臂SL3、SL4相互并聯(lián)連接。將第3開關(guān)臂SL3的端子(第7連接點Nd7以及第8連接點Nd8)間作為第2直流端子間，將第5 二極管D5以及第5開關(guān)元件SI的串聯(lián)連接點(第5連接點Nd5)與第7 二極管D7以及第6開關(guān)元件S2的串聯(lián)連接點(第6連接點Nd6)之間作為第2交流端子間。并且，控制部5擇一地執(zhí)行使第I以及第2開關(guān)元件Hl、H2的截止定時與第3以及第4開關(guān)元件H3、H4的截止定時的相位變化的第I移相控制、使第I 第4開關(guān)元件Hl H4的截止定時與第5以及第6開關(guān)元件SI、S2的截止定時的相位變化的第2移相控制。根據(jù)第I實施方式中的電源裝置1，能夠提供規(guī)定了第I以及第2開關(guān)電路3、4的具體結(jié)構(gòu)的高效率的電源裝置I。而且，能夠提供擇一地切換并使用第I以及第2移相控制中的任意一個，而實現(xiàn)輸出功率的靈活調(diào)整的高效率的電源裝置I。[第I實施方式中的電源裝置I的變形例]圖6是表示本發(fā)明的第I實施方式中的電源裝置I的變形例的電路圖。在該變形例中，代替單相的交流電源6而采用三相的交流電源91。伴隨該變形，代替整流電路2，采用具有相互橋連接的第21 第26整流二極管D21 D26的三相橋型整流電路93。另外，其他部分的結(jié)構(gòu)相同。根據(jù)本發(fā)明的第I實施方式中的電源裝置I的變形例，能夠提供考慮到了三相的交流電源91的對應(yīng)的高效率的電源裝置。[第2實施方式]在本發(fā)明的第2實施方式中，先將電動汽車的電源系統(tǒng)的說明作為本發(fā)明的背景技術(shù)來進行說明。近年來，由于對地球環(huán)境保護的意識的提高，電動汽車開始普及。電動汽車，將電動機作為驅(qū)動源，并具有電動機驅(qū)動用的二次電池。對該二次電池，使用從商用的交流電源進行電力變換而得到的直流電力來進行充電。對二次電池充電的直流電力，被逆變換為交流電力而供電動機驅(qū)動用。
為了通過商用電源以較少的電力對二次電池進行安全的充電，需要變換效率高且絕緣型的轉(zhuǎn)換器。通常，通常對于得到與交流電源絕緣的直流電力，使用非絕緣型的AC -DC轉(zhuǎn)換器。在將來自交流電源的輸入電流控制為正弦波狀的同時生成直流電力，將該直流電力通過絕緣型DC - DC轉(zhuǎn)換器進行絕緣而得到直流電力。但是，在上述的結(jié)構(gòu)中，由于形成非絕緣型AC - DC轉(zhuǎn)換器和絕緣型DC — DC轉(zhuǎn)換器這樣的兩級結(jié)構(gòu)，所以存在電源裝置容易大型化、并且變換效率容易降低的問題。因此，要考慮將本第I實施方式中的電源裝置I應(yīng)用于電動汽車。圖7是應(yīng)用本發(fā)明的第I實施方式中的電源裝置I的第2實施方式的電動汽車110的電源系統(tǒng)111的概要結(jié)構(gòu)圖。第2實施方式中的電動汽車110的電源系統(tǒng)111，如圖7所示，具備 第I實施方式中的電源裝置I、向輔助電池供給電力的第IDC — DC轉(zhuǎn)換器100、各種電氣裝備設(shè)施101、向逆變器(inverter) 103供給電力的第2DC — DC轉(zhuǎn)換器102、驅(qū)動驅(qū)動用電動機104的逆 變器103、驅(qū)動電動汽車110的車輪(未圖示)的驅(qū)動用電動機104、二次電池105、負責(zé)對電氣裝備設(shè)施101供電的輔助電池106、用于連接快速充電器等的外部直流電源(未圖示)的快速充電連接器107、以及用于連接外部的交流電源109的插入式充電連接器108。第I實施方式中的電源裝置I與作為直流負載的二次電池105、插入式充電連接器108連接。對二次電池105，連接第I以及第2DC - DC轉(zhuǎn)換器100、102和快速充電連接器107。第I實施方式中的電源裝置I如下進行動作，將通過插入式充電連接器108連接的交流電源109的交流電力變換為直流電力，而對二次電池105進行充電。根據(jù)第2實施方式中的電動汽車110的電源系統(tǒng)111，通過應(yīng)用第I實施方式中的電源裝置1，能夠從例如商用的交流電源109，以高效率對搭載于電動汽車110的二次電池105充電。另外，第2實施方式中的電動汽車110的電源系統(tǒng)111，也可以代替電動汽車110而應(yīng)用混合動力汽車。[其它實施方式]以上說明的多個實施方式表示了本發(fā)明的具體化的例子。因此，不能根據(jù)它們對本發(fā)明的技術(shù)范圍進行限定性解釋。這是因為本發(fā)明，在不脫離其要旨或其主要特征的情況下，能夠以各種方式進行實施。例如，本第I實施方式中的電源裝置I中，作為第I 第6開關(guān)元件Hl H4、S1、S2，舉例說明了 M0SFET，但本發(fā)明并不限定于這個例子。例如，也可以使用IGBT(InsulatedGate Bipolar Transistor)、GaN 器件、SiC (Silicon Carbide)器件等作為開關(guān)兀件。其中，在使用相關(guān)的器件類別作為開關(guān)元件的情況下，各個開關(guān)元件需要逆并聯(lián)連接二極管。此外，在本第I實施方式中的電源裝置I中，作為第I開關(guān)電路3，舉例說明了將第I 第4開關(guān)元件Hl H4全橋連接的方式，但本發(fā)明不限定于這個例子。例如，作為第I開關(guān)電路3，如果能夠使對初級繞組NI施加電壓的時間變化，也可以采用其它電路方式。此外，在本第I實施方式中的電源裝置I中，例示說明了 作為第2開關(guān)電路4，如圖I所示，具備經(jīng)由第5連接點Nd5串聯(lián)連接第5 二極管D5和第5開關(guān)元件SI而成的第3開關(guān)臂SL3、以及經(jīng)由第6連接點Nd6串聯(lián)連接第7 二極管D7和第6開關(guān)元件S2的第4開關(guān)臂SL4，將該第3以及第4開關(guān)臂SL3、SL4相互并聯(lián)連接而成的方式，但本發(fā)明不限定于這個例子。例如，作為第2開關(guān)電路4，如果能夠?qū)⒋渭壚@組N2實質(zhì)性地短路，則也可以采用其它的電路方式。另外，在將次級繞組N2實質(zhì)性短路的路徑中插入電容器的變形例，也包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍所及的范圍內(nèi)。此外，在本第I實施方式中的電源裝置I中，作為本發(fā)明中的諧振電感器Lr，例示說明了獨立的電感器，但本發(fā)明不限定于這個例子。例如，作為本發(fā)明中的諧振電感器Lr，只要能夠蓄積本發(fā)明所需求的大小的電磁能，也可以是例如電線所具有的電感分量。這與平滑電感器LI也是同樣的。最后，在本第I實施方式中的電源裝置I中，例示說明了具備交流電源6以及整流電路2的方式，但本發(fā)明不限定于該例。例如，也可以采用直流電力代替交流電源6以及整 流電路2。如果這樣構(gòu)成，則能夠?qū)φ{(diào)整從直流電源供給的直流電壓的電平(包含輸入電平與輸出電平變?yōu)橥坏姆绞?而向直流負載供給的DC - DC轉(zhuǎn)換器進行具體化。
權(quán)利要求
1.一種連接于供給交流電力的交流電源和直流負載之間，將從所述交流電源供給的所述交流電力變換為直流電力而向所述直流負載供給的電源裝置，其特征在于，具備 第I開關(guān)電路，經(jīng)由第I直流端子輸入所述交流電源的全波整流電壓，將通過對于所述輸入的電壓進行開關(guān)動作而生成的正負的電壓，向連接于第I交流端子間的變壓器的初級繞組輸出； 第I平滑電容器，連接于所述第I直流端子間； 第2開關(guān)電路，經(jīng)由連接于次級繞組的端子間的第2交流端子輸入由與所述初級繞組進行磁耦合而構(gòu)成所述變壓器的所述次級繞組感應(yīng)出的電力，將通過對所述輸入的電力進行開關(guān)動作而生成并被連接于第2直流端子間的第2平滑電容器進行平滑化的直流電力，向連接于所述第2直流端子間的所述直流負載供給； 諧振電感器，與所述初級繞組和所述次級繞組中的某一個或兩者串聯(lián)連接；以及 控制部，控制所述第I以及第2開關(guān)電路分別進行的所述開關(guān)動作，其中， 所述控制部通過控制所述第2開關(guān)電路進行的所述開關(guān)動作，對所述第2交流端子間進行實質(zhì)性的短路。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電源裝置，其特征在于， 所述控制部進行將從所述交流電源供給的交流電力中的電流控制為正弦波狀的功率因數(shù)改善控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電源裝置，其特征在于， 所述控制部通過執(zhí)行第I占空比控制和第2占空比控制中的至少一個，調(diào)整向所述直流負載供給的直流電力的大小，其中，所述第I占空比控制使將所述正負的電壓施加在所述第I交流端子間的期間的長度進行變化，所述第2占空比控制使一邊將所述正負的電壓施加到所述第I交流端子間一邊對所述第2交流端子間進行實質(zhì)性的短路的期間的長度進行變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電源裝置，其特征在于， 所述第I開關(guān)電路具備串聯(lián)連接第I以及第2開關(guān)元件的第I開關(guān)臂和串聯(lián)連接第3以及第4開關(guān)元件的第2開關(guān)臂， 所述第I以及第2開關(guān)臂相互并聯(lián)連接， 將所述第I開關(guān)臂的端子間作為所述第I直流端子間， 將所述第I以及第2開關(guān)元件的串聯(lián)連接點與所述第3以及第4開關(guān)元件的串聯(lián)連接點之間作為所述第I交流端子間， 所述第2開關(guān)電路具備串聯(lián)連接第5 二極管與第5開關(guān)元件的第3開關(guān)臂、和串聯(lián)連接第7 二極管與第6開關(guān)元件的第4開關(guān)臂， 所述第3以及第4開關(guān)臂相互并聯(lián)連接， 將所述第3開關(guān)臂的端子間作為所述第2直流端子間， 將所述第5 二極管以及所述第5開關(guān)元件的串聯(lián)連接點與所述第7 二極管以及所述第6開關(guān)元件的串聯(lián)連接點之間作為所述第2交流端子間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電源裝置，其特征在于， 所述第I占空比控制是使所述第I以及第2開關(guān)元件的截止定時、和所述第3以及第4開關(guān)元件的截止定時的相位進行變化的第I移相控制，所述第2占空比控制是使所述第I 第4開關(guān)元件的截止定時、和所述第5以及第6開關(guān)元件的截止定時的相位進行變化的第2移相控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電源裝置，其特征在于， 所述控制部根據(jù)經(jīng)由所述第I直流端子輸入的電壓與從所述第2直流端子輸出的所述直流電力中的電壓的比，擇一地切換并執(zhí)行所述第I以及第2占空比控制中的某一個。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電源裝置，其特征在于， 具備生成所述交流電源的全波整流電壓的整流電路， 所述整流電路對第I 第4整流二極管進行橋連接而成。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電源裝置，其特征在于， 在所述交流電源與所述第I平滑電容器之間連接平滑電感器。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電源裝置，其特征在于， 在所述第I交流端子間，還具備與所述初級繞組和所述次級繞組中的至少一個或兩者串聯(lián)連接的諧振電容器。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電源裝置，其特征在于， 對所述第I 第6開關(guān)元件的各個逆并聯(lián)連接了二極管。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電源裝置，其特征在于， 所述直流負載具備二次電池， 使用從所述第2直流端子輸出的所述直流電力對所述二次電池進行充電。
12.一種連接于供給直流電力的直流電源和直流負載之間，調(diào)整從所述直流電源供給的直流電壓的電平并向所述直流負載供給的電源裝置，其特征在于，具備 第I開關(guān)電路，經(jīng)由第I直流端子輸入從所述直流電源供給的直流電壓，將通過對于所述輸入的電壓進行開關(guān)動作而生成的正負的電壓，向連接于第I交流端子間的變壓器的初級繞組輸出； 第I平滑電容器，連接于所述第I直流端子間； 第2開關(guān)電路，經(jīng)由連接于次級繞組的端子間的第2交流端子輸入由與所述初級繞組進行磁耦合而構(gòu)成所述變壓器的所述次級繞組感應(yīng)出的電力，將通過對所述輸入的電力進行開關(guān)動作而生成并被連接于第2直流端子間的第2平滑電容器進行平滑化的直流電力，向連接于所述第2直流端子間的所述直流負載供給； 諧振電感器，與所述初級繞組和所述次級繞組中的某一個或兩者串聯(lián)連接；以及 控制部，控制所述第I以及第2開關(guān)電路分別進行的所述開關(guān)動作，其中， 所述第I開關(guān)電路具備串聯(lián)連接第I以及第2開關(guān)元件的第I開關(guān)臂、和串聯(lián)連接第3以及第4開關(guān)元件的第2開關(guān)臂， 所述第I以及第2開關(guān)臂相互并聯(lián)連接， 將所述第I開關(guān)臂的端子間作為所述第I直流端子間， 將所述第I以及第2開關(guān)元件的串聯(lián)連接點與所述第3以及第4開關(guān)元件的串聯(lián)連接點之間作為所述第I交流端子間， 所述第2開關(guān)電路具備串聯(lián)連接第5 二極管與第5開關(guān)元件的第3開關(guān)臂、和串聯(lián)連接第7 二極管與第6開關(guān)元件的第4開關(guān)臂， 所述第3以及第4開關(guān)臂相互并聯(lián)連接，將所述第3開關(guān)臂的端子間作為所述第2直流端子間， 將所述第5 二極管以及所述第5開關(guān)元件的串聯(lián)連接點與所述第7 二極管以及所述第6開 關(guān)元件的串聯(lián)連接點之間作為所述第2交流端子間， 所述控制部執(zhí)行使所述第I以及第2開關(guān)元件的截止定時和所述第3以及第4開關(guān)元件的截止定時的相位進行變化的第I移相控制、和使所述第I 第4開關(guān)元件的截止定時和所述第5以及第6開關(guān)元件的截止定時的相位進行變化的第2移相控制中的至少一個。
全文摘要
本發(fā)明提供考慮到開關(guān)損失的降低的高效率電源裝置。連接于交流電源(6)與直流負載(7)間的電源裝置(1)，將從交流電源(6)供給的交流電力變換為直流電力而向直流負載(7)供給。電源裝置(1)具備將進行開關(guān)的正負的電壓向變壓器(T)的初級繞組(N1)輸出的第1開關(guān)電路(3)、將變壓器T的次級繞組(N2)感應(yīng)出并開關(guān)的直流電力向連接于第2交流端子(Nd5、Nd6)間的直流負載(7)供給的第2開關(guān)電路(4)、串聯(lián)連接于初級繞組(N1)的諧振電感器(Lr)、控制第1以及第2開關(guān)電路(3、4)進行的開關(guān)動作的控制部(5)。控制部(5)通過控制第2開關(guān)電路(4)進行的開關(guān)動作，對第2交流端子(Nd5、Nd6)間進行實質(zhì)性短路。
文檔編號H02M3/335GK102801328SQ20121015976
公開日2012年11月28日 申請日期2012年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月26日
發(fā)明者島田尊衛(wèi), 谷口輝三彰, 莊司浩幸 申請人:日立電腦機器股份有限公司