[发明专利]电力变换装置及其驱动方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力变换装置及其驱动方法。

背景技术

以往，作为电力变换手段之一，一般使用转换器等电力变换装置。电力变换装置由MOSFET或IGBT等开关元件、二极管、电容器、电感器、变压器等部件构成，具有各种功能。

而且，一般在从电源插座得到直流负载的电力的情况下，需要将交流变换为直流。这时，要求高功率因数，通过电力变换装置的控制得到高功率因数。而且，从安全性的观点出发，通过装置内部的变压器实现电力变换装置的输入输出间的绝缘。

在这样的电力变换装置中，要求高效率化、小型化、低噪声化。作为高效率以及低噪声的方法，正在开发软开关技术。所谓软开关，是在开关元件开关时，使对开关元件施加的电压、或者开关元件中流过的电流为零，从而减轻开关时发生的损耗和噪声的技术。

为了实现软开关，提出了非专利文献1中记载的电力变换装置。该电力变换装置，在升压电路中，以软开关方式实现绝缘型的功率因数改善电路。开关元件的接通为零电流开关，关断为零电压开关(参照非专利文献1)。

近年，电动汽车和插件式混合动力车，例如在高电压电池的充电电路等中，需要将这样的电力变换装置安装在车辆上。在充电电路中，输入电路如考虑全球输入则为交流90V～240Vrms(126V～336Vpeak)，输出电路由于高电压电池的充电状况电压产生变动，在将基准电压设为直流300V的情况下，也例如在200V～400V的范围内变动。因此，在这样的情况下，电力变换装置需要可以进行升压动作以及降压动作。

但是，在使用非专利文献1中记载的结构的1级的电力变换装置中，在要实现该升压动作以及降压动作的情况下，在要进行降压动作时，没有抑制输出电流的上升的结构，急剧地流过电流，所以施加了大幅地超过开关元件的耐压的电压，产生了破坏这些半导体元件的顾虑。

而且，如果为了防止半导体元件的破坏，使用高耐压的开关元件以及二极管，则由于半导体的耐压和导通电阻之间存在比例关系，所以导通电阻升高，存在半导体元件中的损耗增加的问题。

因此，在将非专利文献1中记载的技术适用于充电电路的情况下，需要在进行功率因数的改善的升压电力变换装置中追加降压电力变换装置，成为2级的结构。由此，因为部件数的增加，在成本的降低上存在限度。而且，在2级结构中，由于两个电力变换装置串联地连接，所以在降低损耗、大小、成本上存在限度。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1:平成22年電気学会全国大会公演集4－035磁気エネルギー回生スイッチを用いた絶縁型ソフトスイッチングPFCコンバータ

发明内容

本发明目的是，提供电力变换装置及其驱动方法，能够实现损耗、大小、成本的降低，并且抑制半导体元件的破坏的可能性以及功率因数的恶化。

本发明的电力变换装置包括：初级电路，具有：第1电感器，其输入端子连接到第1电感器的开关单元；以及变压器的初级线圈，连接到开关单元的输出端子；以及次级电路，通过对变压器的初级线圈的通电，将在次级线圈侧产生的能量提供给负载。而且，开关单元具有：其阳极与所述输入端子侧连接，其阴极与输出端子侧连接，并且相互并联连接的第1二极管以及第2二极管；夹在第1二极管的阴极和输出端子之间的第1开关元件；夹在输入端子和第2二极管的阳极之间的第2开关元件，次级电路在次级线圈和负载之间具有第2电感器。

按照本发明，因为次级电路在次级线圈和负载之间具有第2电感器，所以在降压动作时第2电感器抑制输出电流的上升，不急剧地流过电流从而不施加大幅地超过开关元件的耐压的电压，可以防止破坏这些半导体元件的事态。而且，由于防止了半导体元件的破坏，所以不需要高耐压的元件，还可以防止半导体元件中的损耗增加的事态。进而，由于第2电感器，可以通过1级的电路实现升压以及降压，所以不串联地连接两个电力变换装置，还可以实现损耗、大小、成本的降低。

附图说明

图1是表示本实施方式的电力变换装置的电路结构图。

图2是表示本实施方式的电力变换装置的驱动信号和开关元件的电流波形之间的相关的曲线图。

图3是表示本实施方式的电力变换装置的驱动信号和谐振电感器的电流波形之间的相关的曲线图。

图4是表示本实施方式的电力变换装置的驱动信号和开关元件的电流波形之间的相关的曲线图。

图5是表示本实施方式的电力变换装置的驱动信号和输出电感器的电流波形之间的相关的曲线图。