[发明专利]变压器耦合型升压器的开关控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及升压器的开关控制方法，尤其涉及变压器耦合型升压器的开关控制方法。

背景技术

混合施工机械在短时间内的重复作业多，要求高速且高输出地使用电动机等电动装置。

为了响应上述要求，考虑电动机的大型化或蓄电池的大容量化，但在进行了电动机的大型化或蓄电池的大容量化的情况下，产生车载时的设置场所的问题。为此，在现有技术中考虑了通过升压器对提供给电动机的输出电压进行升压来对应(参照下述专利文献1)。

专利文献1：WO2007-60998

其中，专利文献1公开的变压器耦合型升压器是通过变压器使初级侧(低压侧)逆变器和次级侧(高压侧)逆变器耦合的结构。变压器耦合型升压器使用了作为高速开关元件的IGBT。各IGBT的开关控制通过向各IGBT输出栅极信号的栅极电压控制装置进行。

通常，将变压器的低压侧线圈和高压侧线圈的绕线比设为1比1，通过栅极电压控制装置的开关控制，使得低压侧线圈中流动的电流值和高压侧线圈中流动的电流值大致相等。

可是，在向各IGBT输出栅极电压信号的栅极电压控制装置中有机械误差(偏差)。另外，各IGBT自身也有偏差。

因此，在使变压器耦合型升压器动作的情况下，低压侧线圈中流动的低压侧电流值和高压侧线圈中流动的高压侧电流值变得不相等，产生电流差。电流差在变压器中表现为负载电流以外的励磁电流。励磁电流是用于使变压器芯磁化的电流，通常是小的电流值(例如几A)。

图13是表示变压器芯的B-H曲线图的图。

在图13中，横轴是磁通密度B，纵轴是磁场H。

磁通密度和低压侧逆变器(或高压侧逆变器)中产生的电压v与时间t之积成比例。磁场H是励磁电流本身，与电流差成比例。

如图13所示，在理想情况下驱动了变压器耦合型升压器时，变压器芯的B-H曲线中的磁通密度B的变化在中心附近动作(区域B1)。此时的磁场H的峰值H1所对应的电流差是几A。

可是，实际上，变压器芯的B-H曲线中的磁通密度B的变化会从中心附近偏离，而进入到磁饱和的区域(区域B2)(将该情况称为偏磁)。此时的磁场H的峰值H2所对应的电流差例如是几十A。

磁场H(励磁电流)的峰值的增加，会引起变压器及IGBT的峰值电流、浪涌电压的增加，有可能导致变压器耦合型升压器中使用的IGBT的破损。另一方面，若为了防止IGBT的破损而使用额定电流和额定电压高的IGBT，则变压器耦合型升压器的小型化变得困难。

发明内容

因此，本发明鉴于上述问题点，其目的在于提供一种抑制变压器耦合型升压器的变压器的励磁电流的增加、实现变压器耦合型升压器的小型化的变压器耦合型升压器的开关控制方法。

为了实现以上目的，第一发明是一种变压器耦合型升压器的开关控制方法，其特征在于，所述变压器耦合型升压器由初级侧逆变器、次级侧逆变器和变压器构成；所述初级侧逆变器包括与所述变压器的初级侧线圈桥式连接的4个IGBT、和与各个IGBT并联且极性相反地连接的二极管而构成；对于使所述4个IGBT中的2个IGBT同时导通、截止的第一臂和使其他2个IGBT同时导通、截止的第二臂而言，第一臂和第二臂由交替导通、截止的2个臂构成；所述次级侧逆变器包括与所述变压器的次级侧线圈桥式连接的4个IGBT、和与各个IGBT并联且极性相反地连接的二极管而构成；对于使所述4个IGBT中的2个IGBT同时导通、截止的第三臂和使其他2个IGBT同时导通、截止的第四臂而言，第三臂和第四臂由交替导通、截止的2个臂构成；所述初级侧逆变器的正极和所述次级侧逆变器的负极按照成为加极性的方式串联连接；所述初级侧逆变器和所述次级侧逆变器通过所述变压器交流耦合；分别检测所述变压器的初级侧线圈中流动的初级侧线圈电流和所述变压器的次级侧线圈中流动的次级侧线圈电流，计算检测出的所述初级侧线圈电流与所述次级侧线圈电流的电流差，并基于计算出的电流差来变更所述4个臂的导通期间和截止期间。

在第一发明中，基于变压器耦合型升压器中产生的1次电流和2次电流的电流差，变更了设置在升压器的逆变器的各臂的导通期间和截止期间。

第二发明在第一发明中的特征在于，使所述各臂的导通期间和截止期间的周期维持恒定，按照使第一臂S1的导通期间和截止期间的比例与第三臂的导通期间和截止期间的比例始终相同的方式进行变更。