[发明专利]变压器耦合型升压器的控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及低压侧变换器和高压侧变换器经由变压器耦合以使蓄电装 置的输入端子间的输入电压升压并作为输出电压施加于输出端子间的变压器 耦合型升压器的控制装置。

背景技术

近年来，在建筑机械领域，与一般机动车同样地也在开发混合动力车。

这种混合动力型建筑机械具有：发动机、发电电动机、蓄电装置以及驱 动工作装置的工作装置用电动机。在此，蓄电装置为能够自由地进行充电放 电的蓄电池(二次电池)，其由电容器或电池等构成。在以下说明中，作为蓄 电装置，以电容器为代表进行说明。作为蓄电装置的电容器，将发电电动机 或工作装置用电动机进行发电工作时所发出的电力进行蓄积。上述状况被称 为再生。另外，电容器将蓄积于该电容器的电力经由驱动器供给至发电电动 机或将该电力供给至工作装置用电动机。上述状况被称为动力运行(力行)。

混合动力型建筑机械中的电力负载即工作装置用电动机与一般机动车 中的电力负载不同，与发动机轴输出相比，消耗大电力。因此，作为搭载于 混合动力型建筑机械的蓄电装置，使用在短时间内能够充电放电大电力的电 容器。

但是，能够充电放电大电力的大容量电容器的体积(場積)增大，在车 载方面占据大空间。于是，为了尽可能地使电容器小型化，有时采用使电容 器的端子间电压例如为300V左右并利用升压器升压至例如600V左右的构 成。

在该升压器中具有被称为变压器耦合型升压器的升压器。

变压器耦合型升压器是如下升压器：将低压侧变换器和高压侧变换器经 由变压器耦合，使蓄电装置的输入端子间的输入电压升压并作为输出电压施 加于输出端子间。与变压器耦合型升压器相关的专利文献如下所述。

专利文献1：WO2007-60998

在工作原理方面，变压器耦合型升压器产生无功电流。需要说明的是， 无功电流是未有效用于作功的电流，对应于无功功率。无功电流的增加导致 变压器有效电流的增加、流到开关元件的电流的增加，由于电流作为热量而 损耗，故导致能量损耗增加。

越将电压条件设定在自平衡点离开的点，无功电流就越大。平衡点是如 下的点：在变压器耦合型升压器的低压侧绕组端子间电压最大值V1和高压 侧绕组端子间电压最大值V2的比率(以下称为变压器电压比：V2/V1)与变 压器的低压侧绕组的匝数N1和高压侧绕组的匝数N2的比率(以下称为变压 器匝数比：N2/N1)相等的电压条件下进行工作的点。

在输出电压小的低负载时，无功电流对能量损耗带来的影响显著。即便 处于无负载(输出功率为0kW)的情况下，无功电流也流动。当产生无功电 流时，变压器、开关元件发热，作为输入电压而蓄积于电容器的能量未有效 作功而在变压器耦合型升压器的电路内部徒劳地被消耗。

发明内容

本发明是鉴于上述状况而作出的，其技术课题在于抑制变压器耦合型升 压器的能量损耗以提高能量效率。

第一发明是变压器耦合型升压器的控制装置，在所述变压器耦合型升压 器中，低压侧变换器和高压侧变换器经由变压器耦合，将蓄电装置的输入端 子间的输入电压升压并作为输出电压施加于输出端子间，所述变压器耦合型 升压器的控制装置的特征在于，

低压侧变换器包括：与变压器的低压侧绕组的两端子桥接的四个开关元 件、以及与各开关元件并联且极性反向地被连接的二极管，

高压侧变换器包括：与变压器的高压侧绕组的两端子桥接的四个开关元 件、以及与各开关元件并联且极性反向地被连接的二极管，

两变换器以使低压侧变换器的正极和高压侧变换器的负极构成加极性 的方式串联连接，

所述变压器耦合型升压器的控制装置设置有向各开关元件施加接通/断 开的开关信号以进行如下开关控制的控制部，即，使低压侧绕组的两端子间 的电压及高压侧绕组的两端子间的电压构成正极性的电压正极性期间和构成 负极性的电压负极性期间以规定周期交替反复的开关控制，

控制部在进行开关控制时附加如下控制，即在低压侧绕组的两端子间电 压或/及高压侧绕组的两端子间电压的电压正极性期间与电压负极性期间之 间设置零电压期间的控制。