[发明专利]双向DC/DC变换器和电力调节器

说明书

技术领域

本发明涉及用于双向地传送和接收DC电力的一种双向DC/DC变换器和一种电力调节器。

背景技术

在诸如对蓄电池进行充电和放电的双向地传送和接收DC电力时，已需要双向DC/DC变换器并且迄今也已经开发了大量的这样的双向DC/DC变换器。

例如，日本专利特许公开NO.2002-165448(专利文献1)公开了以下的隔离型双向DC/DC变换器。即，在专利文献1的图1中，如下地实现了从主电池1向辅助机构电池(auxiliary machinery battery)5的下变换的电力馈送。当一对NMOS晶体管211和214以及一对NMOS晶体管212和213按规定的周期交替导通时，生成单相矩形波AC电压。通过变压器3对该单相矩形波AC电压进行下变换，作为结果的电压通过开关及整流单元41经历单相全波整流并且通过次级侧平流电路42进行平滑，并且作为结果的电压被施加到辅助机构电池5。同时，如下地实现从辅助机构电池5向主电池1的上变换的电力馈送。通过使开关及整流单元41的NMOS晶体管411和412两者导通，在扼流线圈421中存储磁能。然后，关断NMOS晶体管41。由此，通过NMOS晶体管412对来自辅助机构电池5的输出电压进行上变换使得在变压器3的初级线圈中生成AC电压分量。然后，该AC电压分量通过单相逆变器电路21的续流二极管D经历全波整流并且通过初级侧平流电路22进行平滑，由此对主电池1充电。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特许公开NO.2002-165448

发明内容

本发明要解决的问题

在专利文献1中描述的双向DC/DC变换器中，在施加作为在扼流线圈421中存储磁能的结果而上变换后的电压以及附加的利用处于关断状态中的每个元件施加到辅助机构电池5的电压的同时，使开关元件411和412导通。另外，由于在开关元件411和412两者导通并且电流流过开关元件411和412的同时，应当关断开关元件411和412，所以当开关元件411和412被关断时，施加在开关元件411和412上的负载较高。具体地，在与向光伏电池和蓄电池提供电能以及从光伏电池和蓄电池接收电能的电力系统互连的电力调节器中，来自电力系统的电压是AC 200V。因此，在专利文献1中描述的双向DC/DC变换器中，被施加在开关元件411和412上的瞬态电压变大并且不可避免地应当选择具有高耐受电压的开关元件。通常，耐受电压越高，开关元件的导通电阻越大。随着导通电阻的增加，双向DC/DC变换器的效率降低并且用于开关元件的废热散失的散热器的尺寸增加，这产生了问题。

做出了本发明来解决上述的问题，并且本发明的目的在于提供能够实现开关元件中的低损耗并且允许使用低耐受电压的开关元件的一种双向DC/DC变换器以及一种电力调节器。

解决问题的手段

为了解决上述问题，根据本发明的一方面的双向DC/DC变换器是一种这样的双向DC/DC变换器，其包括第一电压端子到第四电压端子，并且执行用于将施加到第一电压端子和第二电压端子的DC电压变换为规定的DC电压并且将该DC电压提供给第三电压端子和第四电压端子的正向操作，以及将施加到第三电压端子和第四电压端子的DC电压变换为规定的DC电压并且将该DC电压提供给第一电压端子和第二电压端子的反向操作，所述双向DC/DC变换器包括：隔离变压器，其包含第一绕组和第二绕组；第一双向DC/AC变换电路，连接在第一电压端子、第二电压端子和第一绕组之间，用于在正向操作中将施加到第一电压端子和第二电压端子的DC电压变换为AC电压并且将该AC电压输出给第一绕组以及在反向操作中对在第一绕组中感应的AC电压进行整流和平滑并且将该AC电压输出给第一电压端子和第二电压端子；以及第二双向DC/AC变换电路，连接在第三电压端子、第四电压端子和第二绕组之间，用于在正向操作中对第二绕组中感应的AC电压进行整流和平滑并且将该AC电压输出给第三电压端子和第四电压端子以及在反向操作中将施加到第三电压端子和第四电压端子的DC电压变换为AC电压并且将该AC电压输出给第二绕组；所述第二双向DC/AC变换电路包括：推挽电路，其包括分别耦接到第二绕组的相对端的第一开关元件和第二开关元件，耦接到推挽电路、第三电压端子和第四电压端子的上变换电路，并且上变换电路包括：电感器，用于由于所存储的磁能而允许电流通过第二绕组、处于导通状态的第一开关元件和处于导通状态的第二开关元件；以及第三开关元件，在其导通时形成经过第三电压端子、该电感器和第四电压端子而不经过第一开关元件和第二开关元件的电流通路。