[发明专利]DC‑AC转换装置以及控制其操作的控制电路和控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过全桥电路的切换控制来将DC电压转换为AC电压的DC-AC(直流-交流)转换装置，以及涉及一种用于控制所述DC-AC转换装置的操作的控制电路和控制方法。

背景技术

插电式油电混合动力车辆(PHEV)和电动车辆(EV)变得更加流行和普遍，这些车辆中安装了用于将家用商业电源供应的AC电压转换为DC电压的AC-DC转换装置，以通过在AC-DC转换装置中转换获得的DC电压来为电池充电。

近年来，期望插电式油电混合动力车辆或电动车辆的电池用作用于灾难救援或紧急情况的电源。为了使用电池作为紧急情况电源，有必要双向地执行从AC电压至DC电压以及从DC电压至AC电压的转换。

专利文献1公开了一种双向AC-DC转换装置，其通过执行双向AC-DC转换来将AC电压转换为DC电压以及进行反向转换。双向AC-DC转换装置包括：转换电路，其在为电池充电时用作功率因数改进电路，并且在电池放电时用作逆变器电路；以及绝缘双向DC-DC转换电路。双向DC-DC转换电路包括位于电压转换器两侧的两个全桥电路，所述全桥电路分别用作逆变器和整流器电路。更具体地说，在为电池充电时，在AC电源侧的全桥电路用作逆变器，而在电池侧的全桥电路用作整流器电路。在电池放电时，电池侧的全桥电路用作逆变器，而AC电源侧的全桥电路用作整流器电路。电池侧的全桥电路还设有在充电时用于平滑或在放电时用于去耦的电容器。

然而，在根据专利文献1的双向AC-DC转换装置中，当为电池充电时，过量的波纹电流流入电容器，因此会损坏电容器。

专利文献2公开了一种解决了上述问题的双向AC-DC转换装置。除与专利文献1中的电路构造相似的电路构造以外，根据专利文献2的双向AC-DC转换装置还包括位于电池侧的全桥电路与电容器之间的线圈。继电器与线圈并联，并且双向AC-DC转换装置被构造为通过继电器在充电时与放电时之间切换路线。当电池充电时，其切换为使得电流流入线圈，以防止由于切换导致的过量波纹电流流入电容器。当电池放电时，继电器导通以避免能量在线圈中的积累，以及防止线圈由于切换控制而发生过量的冲击电压，否则可对全桥电路造成损坏。

而且，专利文献3公开了一种双向AC-DC转换装置，除与专利文献1的电路构造相似的电路构造以外，其还包括在电池侧的全桥电路中布置的线圈。

[现有技术文献]

[专利文献]

专利文献1：日本专利申请公开No.2010-178566

专利文献2：日本专利申请公开No.2012-70518

专利文献3：日本专利No.4670582

发明内容

然而，在专利文献2中，需要增加继电器，这使得构造复杂。

此外，在常规双向DC-DC转换电路中，在其中通过控制占空比不能执行电压转换并且将要输入至双向AC-DC转换装置/将要从双向AC-DC转换装置输出的AC电压和DC电压的电压值被预设的情况下，会产生问题。即使通过脉宽调制(PWM)来控制施加至全桥电路的电压，电荷也被存储在了在PWM控制的ON时段中已被截止的切换元件的寄生电容中，因此由于存储在寄生电容中的电荷而使得即使在电压截止的时段中也保持电流。因此，通过PWM控制不能执行电压转换。虽然理解将被输出的电压值可通过改变构成电压转换器的线圈的匝数比而改变，但是如果可被输出的DC电压的电压值被设为很高，则可被输出的AC电压将很低，很可能无法执行电压转换以满足预设电压值。

此外，在专利文献3中，通过切换控制在线圈中积累的能量作为冲击电压被施加至全桥电路，这会损坏全桥电路。

在这种情况下，本发明的发明人构思出的想法是提供一种在双向AC-DC转换装置的DC输入/输出侧上包含通过线圈提供的电容器的全桥电路，并且执行预定切换控制，以防止电容器被波纹电流损坏，从而防止全桥电路被冲击电压损坏，而不用增加诸如继电器的组件，并且还能升高将被输出的AC电压。

然而，当电容器和线圈设置在双向AC-DC转换装置的DC输入/输出侧上时，随着负载增大，包括在将从电池输出的电流中的波纹电流增大，从而导致功率因数减小的问题。此外，波纹电流的增大会导致电池寿命缩短的问题。在从双向AC-DC转换装置输出的AC电压的频率为60Hz的情况下，产生120Hz的波纹电流。通常，通过增大用于去耦的电容器的电容量来减小波纹电流，然而，这导致成本增大的问题。波纹电流的问题不限于双向AC-DC转换装置，并且在DC电压输入侧上设有上述电容器和线圈的DC-AC转换装置中也发生相似的问题。