專利名稱：電力變換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將直流輸入變換為絕緣的直流輸出或交流輸出、或者將交流輸入變換為絕緣的直流輸出的電力變換技術(shù)，涉及作為具備針對輸入側(cè)的電力再生功能或正負雙極性輸出功能的 DC (direct current :直流)/DC 變換器、DC/AC (alternating current :交流)逆變器而使用的絕緣型電力變換裝置。
背景技術(shù)：
在將電池等的直流電力變換為絕緣的直流電力或交流電力的情況下，使用絕緣型DC/DC變換器或絕緣型DC/AC逆變器等的絕緣型電力變換裝置。關(guān)于該絕緣型電力變換裝置，作為絕緣型DC/DC變換器的一種，已知正激變換器(forward converter)。此外，作為絕緣型DC/AC逆變器，已知將絕緣型DC/DC變換器和DC/AC逆變器組合的逆變器。還已知在這樣的絕緣型DC/AC逆變器中省略了整流單元的逆變器(例如，日本特開2004-135408號公報)。作為正激變換器，圖37所示的結(jié)構(gòu)例示了在絕緣變壓器中使用了兩個一次繞組的正激變換器。根據(jù)驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)，也能夠以絕緣變壓器的一個一次繞組構(gòu)成。關(guān)于該電路的工作，參照圖38A以及38B，圖38A示出開關(guān)元件導通時的工作，圖38B示出開關(guān)元件截止時的工作。通過利用控制單元交替地切換這兩個狀態(tài)，從而作為絕緣型DC/DC變換器而進行工作。關(guān)于其切換頻率，作為一個例子是數(shù)十[kHz] 數(shù)[MHz]。如圖38A所示，當開關(guān)元件導通時，電流開始從直流電源流到絕緣變壓器的一個一次繞組中，由此,在該一次繞組中產(chǎn)生反電動勢，由此在絕緣變壓器的二次繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。在圖中，粗線箭頭示出電流方向。在絕緣變壓器的二次繞組中產(chǎn)生的電流通過二極管和電感器向負載提供電力，并且，將電容器充電。在此期間，在電感器中蓄積能量。如圖38B所示，當開關(guān)元件截止時，電流通過二極管流到絕緣變壓器的另一個一次繞組中，絕緣變壓器的磁通量被恢復(reset)。圖中，粗虛線箭頭示出磁通量恢復的電流方向。在粗線箭頭的前端標注有X，這表示在該箭頭方向不流過電流。在電感器中由蓄積的能量產(chǎn)生反電動勢。由此，通過二極管向負載提供電力，并且，將電容器充電。若電感器中蓄積的能量的排出結(jié)束，則從電容器向負載提供電力。這樣的開關(guān)元件的導通期間相對于導通/截止的周期的時間比(占空比)影響輸出電力。再有，在圖37所示的正激變換器中，為了避免絕緣變壓器的磁飽和，需要使占空比為50[%]以下來使用。在占空比為50[%]時，即，在導通期間和截止期間相等時，成為最大輸出電壓。但是，這是絕緣變壓器的一次繞組的兩個繞組數(shù)相同的情況。在沒有損失等的理想狀態(tài)時，正激變換器的輸出電壓用下面的公式進行表示。輸出電壓=直流電源電壓X占空比X (絕緣變壓器的二次繞組數(shù)+絕緣變壓器的一次繞組數(shù))----(I)。在圖37所示的正激變換器中，控制電路具有控制開關(guān)元件的導通/截止的功能，以由電壓設(shè)定部設(shè)定的處于O[%] (=OV) 50[%](=最大輸出電壓)之間的占空比來進行工作。在沒有損失等的理想狀態(tài)的情況下，輸出電壓由上述的式(I)決定，但是，實際上由于各部分的損失等，輸出電壓與理想狀態(tài)相比稍低。圖37所示的正激變換器輸出從O [V]到最大輸出電壓的單一極性的直流電壓，不能夠進行雙極性的輸出。此外，這樣的正激變換器不能夠?qū)⑤敵鰝?cè)電力再生到直流電源側(cè)。圖39所示的絕緣型DC/AC逆變器是將絕緣型DC/DC變換器和DC/AC逆變器組合后的結(jié)構(gòu)。雖然圖39所示的絕緣型DC/DC變換器為推挽(push-pull)方式，但也能夠使用上述的正激變換器等。DC/AC逆變器部分例示了全橋(fulΙ-bridge)驅(qū)動電路，能夠利用PWM(pulse width modulation :脈沖寬度調(diào)制)或 PFM (pulse frequency modulation :脈沖頻率調(diào)制)等輸出任意的交流。該絕緣型DC/AC逆變器不能夠?qū)⑤敵鰝?cè)的電力再生到直流電源側(cè)，在需要電力再生的情況下需要追加用于電力再生的電路。 在該絕緣型DC/AC逆變器中，由于使絕緣型DC/DC變換器和DC/AC逆變器進行組合，所以，電路復雜化，在安裝面積或成本方面是不利的。此外，針對絕緣變壓器的二次側(cè)之后，將上述的絕緣型DC/AC逆變器(日本特開2004-135408號公報的圖I)與圖39所示的電路進行對比，如下所示。a)省略了整流單元(由四個二極管構(gòu)成的二極管橋、電容器)以及一個電感器(在圖39所示的電路中是兩個電感器的對，相對于此，在日本特開2004-135408號公報中是一個電感器)。b)在絕緣變壓器的二次側(cè)的全橋開關(guān)電路中所使用的雙向性開關(guān)元件在可獲得性或成本方面是不利的。并且，在上述的絕緣型DC/AC逆變器(日本特開2004-135408號公報的圖I)中，沒有記載將輸出側(cè)的電力再生到絕緣變壓器的一次側(cè)的直流電源。雖然存在利用雙向性開關(guān)和設(shè)置在絕緣變壓器的二次側(cè)的電解電容器進行電力再生的記述，但是，能夠蓄積在電解電容器中的能量是微少的，不能夠?qū)⑤敵鰝?cè)的電力再生到直流電源側(cè)的情況下的那樣的大電力進行再生。課題如下。( I)在絕緣型DC/DC變換器(正激變換器等)中，只能得到正負任一方的極性輸出。(2)在絕緣型DC/DC變換器(正激變換器等)中，如果要使輸出側(cè)的電力再生到直流電源側(cè)，則必須另外設(shè)置反向的絕緣型DC/DC變換器，存在裝置規(guī)模變成約兩倍的問題。(3)在絕緣型DC/AC逆變器中，需要用于將直流電源絕緣并對直流電壓進行變換的絕緣型DC/DC變換器和用于將電壓變換后的直流變換為交流的DC/AC逆變器的這二者，所以，結(jié)構(gòu)復雜，并且安裝空間、重量、體積大，價格高。(4)在絕緣型DC/AC逆變器中，如果要將輸出側(cè)的電力再生到輸入電源側(cè)，則必須另外設(shè)置用于電力再生的反向的絕緣型AC/DC變換器或絕緣型DC/DC變換器(在將DC/AC逆變器部的DC電源再生到絕緣變壓器的一次側(cè)的直流電源的情況)，存在裝置規(guī)模變大的問題。(5)在日本特開2004-135408號公報的絕緣型DC/AC逆變器中，能夠省略整流單元以及一個電感器，但是，在絕緣變壓器的二次側(cè)還需要四個難以獲得的雙向性開關(guān)元件。因此，存在需要相應(yīng)的安裝空間、此外成本也高的問題。
(6)在日本特開2004-135408號公報的絕緣型DC/AC逆變器中，不存在將輸出側(cè)的電力再生到直流電源側(cè)的記載，在為了向直流電源側(cè)的電力再生而另外設(shè)置反向的AC/DC變換器的情況下，存在裝置的規(guī)模變?yōu)榻咏鼉杀兜膯栴}。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明鑒于上述問題提供一種具備向直流電源側(cè)的電力再生功能或正負雙極性輸出功能的絕緣型電力變換裝置。用于解決上述課題的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)如下。(I) 一種具備絕緣變壓器的絕緣型電力變換裝置，其特征 在于，具備
設(shè)置在直流電源和所述絕緣變壓器的一次側(cè)之間并且用于在正向?qū)λ鼋^緣變壓器的一次側(cè)進行驅(qū)動的第一開關(guān)單元；
設(shè)置在所述直流電源和所述絕緣變壓器的一次側(cè)之間并且用于在反向?qū)λ鼋^緣變壓器的一次側(cè)進行驅(qū)動的第二開關(guān)單元；
設(shè)置在所述絕緣變壓器的二次側(cè)且將負載和電感器串聯(lián)連接的串聯(lián)電路；以及設(shè)置在所述串聯(lián)電路和所述絕緣變壓器的二次側(cè)之間并且具有雙向性的一個或多個第四開關(guān)單元，
將所述直流電源的電力作為任意極性的直流或交流送出到所述負載側(cè)或者將來自所述負載側(cè)的直流電力或交流電力再生到所述直流電源。該結(jié)構(gòu)對應(yīng)于后述的示例11 (圖31)。(2)如上述(I)所述的絕緣型電力變換裝置，其特征在于，還具備與所述串聯(lián)電路并聯(lián)設(shè)置并具有雙向性的一個或多個第三開關(guān)單元。(3)如上述(I)所述的絕緣型電力變換裝置，其特征在于，所述絕緣變壓器具備串聯(lián)連接的第一以及第二一次繞組，所述第一開關(guān)單元的一端連接到所述第一一次繞組，所述第二開關(guān)單元的一端連接到所述第二一次繞組，所述第一開關(guān)單元以及所述第二開關(guān)單元的另一端共同連接。該結(jié)構(gòu)構(gòu)成推挽方式的絕緣型電力變換裝置。(4)如上述(I)所述的絕緣型電力變換裝置，其特征在于，所述絕緣變壓器具備一個一次繞組，所述一次繞組的一端經(jīng)由所述第一開關(guān)單元以及所述第二開關(guān)單元連接到所述直流電源，所述一次繞組的另一端經(jīng)由電容器連接到所述直流電源、或者連接到兩個直流電源之間的中點。該結(jié)構(gòu)構(gòu)成半橋方式的絕緣型電力變換裝置。(5)如上述(I)所述的絕緣型電力變換裝置，其特征在于，所述絕緣變壓器具備一個一次繞組，所述第一開關(guān)單元由至少兩個開關(guān)元件構(gòu)成，所述第二開關(guān)單元由至少兩個開關(guān)元件構(gòu)成，由所述第一開關(guān)單元的所述開關(guān)元件以及所述第二開關(guān)單元的所述開關(guān)元件構(gòu)成橋電路，所述橋電路連接到所述一次繞組。該結(jié)構(gòu)構(gòu)成全橋方式的絕緣型電力變換
>J-U ρ α裝直。(6)如上述(I)所述的絕緣型電力變換裝置，其特征在于，所述第一開關(guān)單元、所述第二開關(guān)單元、或者所述第一以及第二開關(guān)單元這二者是場效應(yīng)晶體管(M0S-FET)、結(jié)型場效應(yīng)晶體管(J-FET)、雙極晶體管或絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。(7)如上述(I)所述的絕緣型電力變換裝置，其特征在于，所述第一開關(guān)單元、所述第二開關(guān)單元以及所述第四開關(guān)單元中的一個或多個并聯(lián)地具備二極管，該二極管是與所述開關(guān)單元連接的二極管元件、或者內(nèi)置在所述開關(guān)單元中的二極管或寄生二極管。(8)如上述(2)所述的絕緣型電力變換裝置，其特征在于，所述第三開關(guān)單元并聯(lián)地具備二極管，該二極管是與所述開關(guān)單元連接的二極管元件、或者內(nèi)置在所述開關(guān)單元中的二極管或寄生二極管。(9)如上述(2)所述的絕緣型電力變換裝置，其特征在于，所述第三開關(guān)單元由在對置的方向連接的兩個單向開關(guān)元件構(gòu)成。(10)如上述(I)所述的絕緣型電力變換裝置，其特征在于，所述第四開關(guān)單元由在對置的方向連接的兩個單向開關(guān)元件構(gòu)成。(11)如上述(2)所述的絕緣型電力變換裝置，其特征在于，所述第三開關(guān)單元由二極管橋以及在構(gòu)成該二極管橋的二極管的陽極彼此的連接點和陰極彼此的連接點之間連接的單向開關(guān)元件構(gòu)成。
(12)如上述(I)所述的絕緣型電力變換裝置，其特征在于，所述第四開關(guān)單元由二極管橋以及在構(gòu)成該二極管橋的二極管的陽極彼此的連接點和陰極彼此的連接點之間連接的單向開關(guān)元件構(gòu)成。(13)如上述(2)所述的絕緣型電力變換裝置，其特征在于，所述第三開關(guān)單元由MOS-FET, J-FET、雙極晶體管、IGBT或者單一的雙向性開關(guān)元件的任意一種構(gòu)成。(14)如上述(I)所述的絕緣型電力變換裝置，其特征在于，所述第四開關(guān)單元由MOS-FET, J-FET、雙極晶體管、IGBT或者單一的雙向性開關(guān)元件的任意一種構(gòu)成。( 15)如上述(I)所述的絕緣型電力變換裝置，其特征在于，所述絕緣變壓器在二次側(cè)具備一個或多個其它繞組，對所述一個或多個其它繞組分別設(shè)置整流單元以及平滑單元，利用所述一個或多個其它繞組的每一個和所述整流單元以及平滑單元構(gòu)成絕緣的直流源。( 16)如上述(I)所述的絕緣型電力變換裝置，其特征在于，所述絕緣型電力變換裝置輸出多相輸出，各多相輸出從所述絕緣變壓器的單獨的二次繞組輸出或者從共同的二次繞組輸出。(17)如上述(I)所述的絕緣型電力變換裝置，其特征在于，
所述絕緣型電力變換裝置輸出二相輸出，該二相輸出中的某個相側(cè)的所述開關(guān)元件的驅(qū)動波形使用與利用輸入波形的絕對值和鋸齒狀波的比較所生成的波形相當?shù)牟ㄐ危?br> 其它的相側(cè)的所述開關(guān)元件的驅(qū)動波形使用與利用所述輸入波形的絕對值和反鋸齒狀波的比較所生成的波形相當?shù)牟ㄐ巍?18)如上述(I)所述的絕緣型電力變換裝置，其特征在于，
所述絕緣型電力變換裝置輸出三相輸出，該三相輸出中的第一相側(cè)的所述開關(guān)兀件的驅(qū)動波形使用與利用輸入波形的絕對值和鋸齒狀波的比較所生成的波形相當?shù)牟ㄐ危?br> 與所述第一相不同的第二相側(cè)的所述開關(guān)元件的驅(qū)動波形使用與利用所述輸入波形的絕對值和反鋸齒狀波的比較所生成的波形相當?shù)牟ㄐ危?br> 與所述第一或所述第二相不同的第三相側(cè)的所述開關(guān)元件的驅(qū)動波形使用與利用所述輸入波形的絕對值和三角波的比較所生成的波形相當?shù)牟ㄐ巍８鶕?jù)本發(fā)明，得到如下的任一種效果。(I)在作為絕緣型DC/DC變換器而使用的情況下，正負哪種極性的輸出都能夠得到。(2)在作為絕緣型DC/DC變換器而使用的情況下，能夠?qū)⑤敵鰝?cè)的直流電力再生到直流電源側(cè)。(3)在作為絕緣型DC/AC逆變器而使用的情況下，使絕緣型DC/DC變換器的正負輸出連續(xù)地變化，從而能夠進行交流輸出，所以，結(jié)構(gòu)簡單，能夠小型、輕量化并能夠謀求低成本化。(4)在作為絕緣型DC/AC逆變器而使用的情況下，不需要追加結(jié)構(gòu)就能夠?qū)⑤敵鰝蒧電力再生到輸入電源側(cè)，能夠在很多用途中利用。(5)當與日本特開2004-135408號公報的絕緣型DC/AC逆變器進行比較時，二次側(cè)的開關(guān)元件用容易獲得的單向的開關(guān)元件即可，因此能夠?qū)崿F(xiàn)低成本化。此外，即使是在使用雙向性開關(guān)元件的情況下，其需要的數(shù)量也少，能夠?qū)崿F(xiàn)小型輕量化、低成本化。
(6)能夠在不變更結(jié)構(gòu)的情況下得到緣型DC/DC變換器工作或絕緣型DC/AC逆變
器工作。


圖I是示出示例I的絕緣型電力變換裝置的一個例子的圖。圖2A以及圖2B是示出示例I的絕緣型電力變換裝置的正極性輸出時的工作的圖。圖3A以及3B是示出負極性輸出時的工作的圖。圖4A以及4B是示出正極性電力的再生工作的圖。圖5A以及5B是示出負極性電力的再生工作的圖。圖6是示出DC/AC逆變器工作的圖。圖7是示出DC/AC逆變器工作時的控制的圖。圖8是示出DC/AC逆變器工作時的控制電路的一個例子的圖。圖9是示出示例2的絕緣型電力變換裝置的一個例子的圖。圖10A、10B、10C以及IOD是示出正極性輸出時的工作的圖。圖11A、11B、11C以及IlD是示出負極性輸出時的工作的圖。圖12是示出DC/AC逆變器工作的圖。圖13A、13B、13C、13D以及13E是示出示例3的絕緣型電力變換裝置的一個例子的圖。圖14A、14B、14C以及14D是示出一次側(cè)的驅(qū)動工作的圖。圖15是示出示例4的絕緣型電力變換裝置的一個例子的圖。圖16A、16B、16C以及16D是示出一次側(cè)的驅(qū)動工作的圖。圖17是示出示例5的絕緣型電力變換裝置的一個例子的圖。圖18是示出DC/AC逆變器工作的圖。圖19是示出驅(qū)動的變形例I的圖。圖20是示出驅(qū)動的變形例2的圖。圖21是示出驅(qū)動的變形例3的圖。圖22是示出在驅(qū)動的變形例3中使用的控制電路的一個例子的圖。
圖23A、23B、23C、23D、23E、23F以及23G是示出示例6的絕緣型電力變換裝置的雙向性開關(guān)的一個例子的圖。圖24A、24B、24C以及24D是示出示例7的絕緣型電力變換裝置的一個例子的圖。圖25A以及25B是示出示例8的絕緣型電力變換裝置的一個例子的圖。圖26是示出示例9的絕緣型電力變換裝置的一個例子的圖。圖27是示出二相DC /AC逆變器工作的圖。圖28是示出二相DC/AC逆變器工作以及控制的圖。圖29是示出示例10的絕緣型電力變換裝置的一個例子的圖。圖30是示出三相DC/AC逆變器工作的圖。圖31是示出示例11的絕緣型電力變換裝置的一個例子的圖。圖32A、32B、32C、32D、32A’以及32B’是示出輸出工作的圖。圖33是示出輸出電壓的控制工作的圖。圖34是用于進行與絕緣型DC/DC變換器的對比的圖。圖35A以及35B是用于說明與絕緣型DC/DC變換器的對比工作的圖。圖36A’以及36B’是示出再生工作的圖。圖37是示出絕緣型DC/DC變換器(正激變換器)的圖。圖38A以及38B是示出絕緣型DC/DC變換器的工作的圖。圖39是示出絕緣型DC/AC逆變器的圖。
具體實施例方式示例 I
在示例I中，關(guān)于作為絕緣型電力變換裝置的一個例子的絕緣型雙極性雙向DC/DC變換器以及絕緣型雙向DC/AC逆變器的基本電路，作為DC/DC變換器的工作而示出了正極性輸出工作、負極性輸出工作、正極性再生工作以及負極性再生工作，并且，示出了 DC/AC逆變器工作等。圖I示出了示例I的絕緣型電力變換裝置的一個例子。圖I所示的電力變換裝置2是本發(fā)明的絕緣型電力變換裝置的一個例子，是作為絕緣型雙極性雙向DC/DC變換器(以下僅稱為“DC/DC變換器”。)或絕緣型雙向DC/AC逆變器(以下僅稱為“DC/AC逆變器”。)而進行工作的基本電路的一個例子。該電力變換裝置2具備絕緣變壓器T，該絕緣變壓器T具備兩個一次繞組nil、nl2。一次繞組nil、nl2串聯(lián)連接。在一次繞組nil側(cè)串聯(lián)連接有作為第一開關(guān)單元的一個例子的開關(guān)元件SI (以下僅稱為“開關(guān)SI”)。在一次繞組nl2側(cè)串聯(lián)連接有作為第二開關(guān)單元的一個例子的開關(guān)元件S2 (以下僅稱為“開關(guān)S2”。)。與開關(guān)SI、S2并聯(lián)連接有作為整流單元的一個例子的二極管D1、D2。在一次繞組nll、nl2的中間連接點連接有一個輸入端子6，在開關(guān)SI、開關(guān)S2、二極管Dl的陽極側(cè)以及二極管D2的陽極側(cè)的共同連接點連接有另一個輸入端子8。在輸入端子6、8之間以將輸入端子6側(cè)作為正極的方式連接有直流電源10。在絕緣變壓器T的二次繞組n2側(cè)具備作為第三開關(guān)單元的一個例子的開關(guān)元件S3、S3’(以下僅稱為“開關(guān)S3、S3’”)、作為第四開關(guān)單元的一個例子的開關(guān)元件S4、S4’(以下僅稱為“開關(guān)S4、S4，”)，并且具備二極管D3、D3，、D4、D4，。在絕緣變壓器T的二次繞組n2串聯(lián)連接有將源極共同連接的兩個開關(guān)S3、S3’。在該開關(guān)S3、S3’的串聯(lián)電路上串聯(lián)連接有將源極共同連接的兩個開關(guān)S4、S4’。與開關(guān)S3并聯(lián)連接有二極管D3，與開關(guān)S3’并聯(lián)連接有二極管D3’，與開關(guān)S4并聯(lián)連接有二極管D4，此外，與開關(guān)S4’并聯(lián)連接有二極管D4’。各二極管D3、D3’、D4、D4’是整流單元的一個例子。在開關(guān)S3、S3’的串聯(lián)電路側(cè)并聯(lián)連接有電感器L與電容器C的串聯(lián)電路。在電容器C設(shè)置有輸出端子12、14。在該輸出端子12、14連接有負載16。即，在絕緣變壓器T的二次側(cè)設(shè)置有將負載和電感器串聯(lián)連接的串聯(lián)電路?？刂齐娐?8連接到各開關(guān)SI、S2、S3、S3’、S4、S4’的柵極，向該控制電路18施 加在輸出端子12、14得到的輸出，利用該控制電路18的輸出進行開關(guān)SI、S2、S3、S3’、S4、S4’的開關(guān)控制。在該絕緣型電力變換裝置2中，各開關(guān)SI、S2、S3、S3，、S4、S4，例示了 MOS-FET(場效應(yīng)晶體管)，但是，也可以使用J-FET (結(jié)型場效應(yīng)晶體管)、雙極晶體管、IGBT (絕緣柵雙極晶體管)等其它種類的開關(guān)元件。也可以代替各二極管DU D2、D3、D3，、D4、D4’而使用各開關(guān)SI、S2、S3、S3，、S4、
S4，的內(nèi)置二極管(包含寄生二極管)，如果使用內(nèi)置二極管，則能夠使安裝面積或成本減小。也可以根據(jù)開關(guān)31、52、53、53’、54、54’的種類或驅(qū)動方法等省略二極管Dl、D2、D3、D3，、D4、D4，。與負載16并聯(lián)連接的電容器C是為了降低開關(guān)工作引起的負載端噪聲而設(shè)置的，但是，從原理上講即使沒有該電容器C，絕緣型電力變換裝置2也進行工作，所以也可以省略。以下，對于本發(fā)明的全部示例都相同。當將該絕緣型電力變換裝置2與上述的絕緣型DC/AC逆變器(圖39)進行比較時，在絕緣型電力變換裝置2 (圖I)中省略了整流單元(由四個二極管構(gòu)成的二極管橋和電容器C)以及一個電感器L。即，在圖39所示的電路中，需要兩個電感器L的對，與此相對地，在該絕緣型電力變換裝置2中以一個電感器L構(gòu)成。此外，在以前的現(xiàn)有技術(shù)中，不能夠進行以下所述的從輸出側(cè)向直流電源10的電力再生。此外，當與在絕緣變壓器T的二次側(cè)的全橋開關(guān)電路中具備雙向性開關(guān)元件的結(jié)構(gòu)(日本特開2004-135408號公報)進行比較時，在示例I中不需要這樣的雙向性開關(guān)元件。并且，在日本特開2004-135408號公報的結(jié)構(gòu)中也不存在進行以下所述的從輸出側(cè)向直流電源10的電力再生的記載。參照圖2至圖6說明該絕緣型電力變換裝置2的工作。再有，在圖2至圖5中，為了使開關(guān)31、52、53、53’、54、54’的導通/截止狀態(tài)明確化，將其置換為開關(guān)標記來進行標記。[正極性輸出工作]
關(guān)于正極性輸出工作，參照圖2。在正極性電壓輸出時，開關(guān)S2被固定為截止，開關(guān)S3’、S4’被固定為導通。圖2A示出開關(guān)SI、S4均導通、開關(guān)S3截止時的工作。此外，圖2B示出開關(guān)SI、S4均截止、開關(guān)S3導通時的工作。在圖2中，通過由控制電路18交替地切換這兩個狀態(tài)，從而作為DC/DC變換器而進行工作。作為一個例子，其切換頻率為數(shù)十[kHz] 數(shù)[MHz]。在圖2A中，當開關(guān)SI導通時，電流開始從直流電源10流到絕緣變壓器T的一個一次繞組nil，由此產(chǎn)生反電動勢。由此，在絕緣變壓器T的二次繞組n2產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。在絕緣變壓器T的二次繞組n2中產(chǎn)生的電流通過開關(guān)S4，(固定為導通)、開關(guān)S4 (導通)、電感器L向負載16提供電力，在此期間，在電感器L中蓄積能量。此外，在與負載16并聯(lián)地連接了電容器C的情況下，向負載16提供電力，并且，電容器C被充電。接著，在圖2B中，當開關(guān)SI截止時，電流通過與開關(guān)S2并聯(lián)連接的二極管D2流到絕緣變壓器T的另一個一次繞組nl2，絕緣變壓器T的磁通量被恢復。此外，在電感器L中，由蓄積的能量產(chǎn)生反電動勢，通過開關(guān)S3’(固定為導通)、開關(guān)S3 (導通)向負載16提供電力。在與負載16并聯(lián)地連接有電容器C的情況下，向負載16提供電力，并且，對電容器C進行充電，當蓄積在電感器L中的能量的排出結(jié)束時，從電容器C向負載16提供電力(在以下記載的示例中也是同樣的)。在開關(guān)SI導通的期間，開關(guān)S4、S4’截止、開關(guān)S3、S3’導通，然后，開關(guān)SI截止也可以。
在圖2中，開關(guān)S4與開關(guān)SI同步地以相同極性進行導通/截止，開關(guān)S3以與開關(guān)S4相反的極性進行導通/截止。粗線箭頭示出電流路徑，根據(jù)該電流路徑可知，即使開關(guān)S4或開關(guān)S3保持截止的狀態(tài)不變，電流也經(jīng)由分別并聯(lián)連接的二極管D4、D3流過而進行工作，該工作成為與正激變換器相同的工作。但是，與正向二極管相比，導通后的開關(guān)為低損失的情況較多，所以，通過在預定的定時使開關(guān)S3或開關(guān)S4導通，從而進行更高效率的工作。此外，在開關(guān)S4和開關(guān)S3保持截止不變的狀態(tài)下，也產(chǎn)生不能夠進行后述的再生工作的問題。此外，在圖2中，開關(guān)S3’、S4’被固定為導通，但是，即使開關(guān)S3’與開關(guān)S3同時進行導通/截止，也同樣地進行工作，此外，即使開關(guān)S4’與開關(guān)S4同時進行導通/截止，也同樣地進行工作。圖2所示的工作示出了使開關(guān)工作更少的例子。當將圖2所示的工作與圖38的工作進行對比時，圖2A與圖38A、圖2B與圖38B成為對應(yīng)的工作。開關(guān)SI、開關(guān)S4的占空比為50[%]時為最大輸出電壓的這一點、沒有損失等的理想狀態(tài)時的輸出電壓的上述的公式(I)都與圖37、圖38的正激變換器相同。[負極性輸出工作]
關(guān)于負極性輸出工作，參照圖3。圖3示出負極性電壓的輸出工作。在負極性電壓輸出時，開關(guān)SI被固定為截止，開關(guān)S3、S4被固定為導通。圖3A示出開關(guān)S2、S4’導通、開關(guān)S3’截止時的工作。此外，圖3B示出開關(guān)S2、S4’截止、開關(guān)S3’導通時的工作。在圖3A中，當開關(guān)S2導通時，電流開始從直流電源10流到絕緣變壓器T的一個一次繞組nl2，由此產(chǎn)生反電動勢。由此，在絕緣變壓器T的二次繞組n2中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，但是，該電壓是與圖2A的情況相反的極性。在絕緣變壓器T的二次繞組n2中產(chǎn)生的電流通過開關(guān)S4’(導通)、開關(guān)S4 (固定為導通)、電感器L向負載16提供負極性電壓的電力。此外，在此期間，在電感器L中蓄積能量。接著，在圖3B中，當開關(guān)S2截止時，電流通過與開關(guān)SI并聯(lián)連接的二極管Dl流到絕緣變壓器T的另一個一次繞組nil，絕緣變壓器T的磁通量被恢復。此外，在電感器L中，由蓄積的能量產(chǎn)生反電動勢，通過開關(guān)S3’(導通)、開關(guān)S3 (固定為導通)向負載16提供負極性電壓的電力。在開關(guān)S2導通的期間，開關(guān)S4、S4’截止，開關(guān)S3、S3’導通，然后，開關(guān)S2截止也可以。
在圖3中，開關(guān)S4’與開關(guān)S2同步地以相同極性進行導通/截止，開關(guān)S3’以與開關(guān)S4’相反的極性進行導通/截止。由粗線箭頭所示的電流路徑可知，即使開關(guān)S4’、S3’保持截止的狀態(tài)不變，電流也經(jīng)由分別并聯(lián)連接的二極管D4’、D3’流過，所以，沒有問題地進行工作，但是，通過使開關(guān)在預定的定時導通，從而成為更高效率的工作并能夠進行再生，這方面與圖2相同。此外，在圖3中，開關(guān)S3、S4被固定為導通，但是，即使開關(guān)S3與開關(guān)S3’同時進行導通/截止，也同樣地進行工作，此外，即使開關(guān)S4與開關(guān)S4’同時進行導通/截止，也同樣地進行工作，但是，在圖3所示的電路中，使開關(guān)工作更少這一點也與圖2所示的電路相同。當將圖2以及圖3所示的電路的工作進行比較時，可知為正負反向的工作。此外，在圖3中，開關(guān)S2、S4’的占空比為50%時成為負方向的最大輸出電壓的這一點、沒有損失等的理想狀態(tài)時的輸出電壓(但是為負極性)的公式(公式(I))也與圖37或圖2相同。[正極性再生工作]
在圖4中示出了正極性電壓的電力再生工作。開關(guān)等的工作與圖2所示的電路相同，但是，從輸出側(cè)提供電力，電流的方向與圖2所示的電路相反。即，在由輸出側(cè)消耗電力的情況下成為圖2的工作，在從輸出側(cè)提供電力的情況下成為圖4所示的工作，示出能夠進行所謂的雙向性工作。在圖4A中，當開關(guān)S3截止、開關(guān)S4、SI導通時，電流開始從絕緣變壓器T的二次側(cè)的直流電壓源20經(jīng)由電感器L、開關(guān)S4 (導通)、開關(guān)S4’(固定為導通)流到絕緣變壓器T的二次繞組n2，由此產(chǎn)生反電動勢，由此，在絕緣變壓器T的一次繞組nil中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。蓄積在電感器L中的作為反電動勢表現(xiàn)的能量與來自絕緣變壓器T的二次側(cè)的直流電壓源20的能量加在一起排出。在絕緣變壓器T的一次繞組中產(chǎn)生的電流向絕緣變壓器T的一次側(cè)的直流電源10提供電力，并且，該電流通過開關(guān)SI。接著，在圖4B中，當開關(guān)S3導通、開關(guān)S4、S1截止時，電流從絕緣變壓器T的二次側(cè)的直流電壓源20經(jīng)由電感器L、開關(guān)S3 (導通)、開關(guān)S3’(固定為導通)流過，由此，在電感器L中蓄積能量。此外，開關(guān)SI截止，由此，電流通過與開關(guān)S2并聯(lián)連接的二極管D2流到絕緣變壓器T的另一個一次繞組nl2，絕緣變壓器T的磁通量被恢復，并且，向絕緣變壓器T的一次側(cè)的直流電源10提供電力。從絕緣變壓器T的二次側(cè)的直流電壓源20流入的電流的大小由絕緣變壓器T的二次側(cè)的直流電壓源20的電壓和輸出阻抗、以及DC/DC變換器要輸出的電壓和輸出阻抗決定。由于哪個的輸出阻抗都低，所以，當絕緣變壓器T的二次側(cè)的直流電壓源20的電壓和DC/DC變換器要輸出的電壓不同時，存在流過預定外的大電流的可能性。因此，需要與想要再生的電力或電流量等匹配地對DC/DC變換器輸出的電壓進行控制、或者以成為恒定電流的方式進行控制以使DC/DC變換器的輸出阻抗提高等(包括后述的DC/AC逆變器，在本發(fā)明的全部示例中是相同的)。[負極性再生工作]
關(guān)于負極性再生工作，參照圖5。圖5示出負極性電壓的電壓再生工作。開關(guān)等的工作與圖3相同，但是，從輸出側(cè)提供負極性電壓的電力，電流的方向與圖3相反。S卩，在由輸出側(cè)的負載16消耗負極性電壓的電力的情況下進行圖3的工作，在從輸出側(cè)提供負極性電壓的電力的情況下進行圖5的工作，示出能夠進行所謂的雙向性工作。在圖5A中，當開關(guān)S3’截止、開關(guān)S4’、S2導通時，電流開始從直流電壓源20經(jīng)由開關(guān)S4，(導通)、開關(guān)S4 (固定為導通)、電感器L流到絕緣變壓器T的二次繞組n2，由此產(chǎn)生反電動勢，由此,在絕緣變壓器T的一次繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。蓄積在電感器L中的作為反電動勢表現(xiàn)的能量與來自絕緣變壓器T的二次側(cè)的直流電壓源20的能量加在一起排出。在絕緣變壓器T的一次繞組中產(chǎn)生的電流向絕緣變壓器T的一次側(cè)的直流電源10提供電力，并且通過開關(guān)S2。接著，在圖5B中，當開關(guān)S3’導通、開關(guān)S4’和開關(guān)S2截止時，電流從絕緣變壓器T的二次側(cè)的直流電壓源20經(jīng)由開關(guān)S3’(導通)、開關(guān)S3 (固定為導通)、電感器L流過，由此，在電感器L中蓄積能量。此外，開關(guān)S2截止，由此，電流通過與開關(guān)SI并聯(lián)連接的二極管Dl流到絕緣變壓器T的另一個一次繞組nil，絕緣變壓器T的磁通量被恢復，并且，向絕緣變壓器T的一次側(cè)的直流電源10提供電力。 [DC/AC逆變器工作]
關(guān)于DC/AC逆變器工作，參照圖6。圖6示出DC/AC逆變器工作的一個例子。如上述那樣，示出了如下情況圖I所例示的電路作為能夠進行正負雙極性的輸出的DC/DC變換器而工作，并且，能夠?qū)⑤敵鰝?cè)的電力再生到輸入側(cè)即直流電源10。此外，示出了如下情況能夠利用開關(guān)的工作來進行正以及負的雙極性輸出，能夠利用開關(guān)工作的占空比來控制輸出電壓的絕對值。如果利用這些特質(zhì)，則能夠構(gòu)成絕緣型雙向DC/AC逆變器并使其工作。在圖2至圖5中，利用控制電路18以大致固定的占空比進行開關(guān)工作，由此，得到固定的輸出電壓即直流輸出。在圖6所示的工作中，與所希望的輸出電壓的瞬時值匹配地使開關(guān)的導通/截止設(shè)定或開關(guān)工作的占空比依次變化，由此，使輸出電壓變化，得到所希望的波形即交流輸出。在圖6中，SI、S2、S3、S3’、S4、S4’分別示出與圖I 圖5中的開關(guān)SI、S2、S3、S3’、S4、S4，對應(yīng)的各開關(guān)的工作(導通/截止工作)，“輸出”表示輸出電壓波形。在輸出波形的前半部分，輸出正極性電壓，所以，與圖2或圖4同樣地開關(guān)S2被固定為截止，開關(guān)S3’、S4’被固定為導通。此外，開關(guān)S4與開關(guān)SI同步地以相同極性進行導通/截止，開關(guān)S3以與開關(guān)4相反的極性進行導通/截止。在輸出波形中的電壓低的部分，開關(guān)S4的占空比接近0[%](導通時間比截止時間短)，在電壓高的部分，開關(guān)S4的占空比接近50[%](導通時間與截止時間接近)。在輸出波形的后半部分，輸出負極性電壓，所以，與圖3或圖5同樣地開關(guān)SI被固定為截止，開關(guān)S3、S4被固定為導通。此外，開關(guān)S4’與開關(guān)S2同步地以相同極性進行導通/截止，開關(guān)S3’以與開關(guān)S4’相反的極性進行導通/截止。在輸出波形中的電壓接近于0[V]的部分，開關(guān)S4’的占空比接近0[%](導通時間比截止時間短)，在負極性電壓大的部分，開關(guān)S4’的占空比接近50[%](導通時間與截止時間接近)。這樣，如果對應(yīng)于輸出波形的瞬時值，使開關(guān)的導通/截止設(shè)定或開關(guān)工作的占空比依次變化，則能夠得到所希望的波形即交流輸出。再有，如在正極性輸出工作或負極性輸出工作中所述的那樣，也能夠使導通/截止被固定的開關(guān)在預定的定時導通/截止。
為了得到所希望的輸出波形，可以從外部向控制電路18提供模擬波形信號或數(shù)字波形數(shù)據(jù)，也可以在控制電路18中產(chǎn)生所希望的波形信號、或利用運算等生成波形數(shù)據(jù)
坐寸ο從圖2和圖4、或圖3和圖5的對比可知以上的工作在從輸出側(cè)對負載16提供電力的情況下、和反之在將輸出側(cè)的電力再生到直流電源10的情況下都是相同的，由此，實現(xiàn)能夠?qū)⑤敵鰝?cè)的電力再生到直流電源10的DC/AC逆變器。再有，在圖6中使開關(guān)頻率為輸出頻率的18倍，但是不限定于此，此外也不需要是整數(shù)比。在圖7以及圖8中示出了圖6所示的開關(guān)SI、S2、S3、S3’、S4、S4’的控制信號、S1、S2、S3、S3’、S4、S4’的生成方法的一個例子。再有，在示例I 11或其它示例中，為了容易理解而例示了 PWM，但是也可以使用PFM等其它方法。
在圖7中，基于輸入信號，生成表不輸入信號的正負的信號和輸入信號的絕對值信號(即，輸入信號為正時保持原樣，輸入信號為負時是反轉(zhuǎn)后的信號)。對另外生成的三角波信號(其頻率為開關(guān)頻率)和絕對值信號的大小進行比較，由此，生成PWM信號及其反轉(zhuǎn)信號。此處，三角波信號的振幅為絕對值信號的振幅的兩倍以上，由此，使占空比為50%以下。此外，除了三角波以外，也能夠使用鋸齒狀波、反鋸齒狀波、或上升沿與下降沿非對稱的斜坡波等的波形。根據(jù)這樣得到的示出輸入信號的正負的信號、以及PWM信號及其反轉(zhuǎn)信號，生成各開關(guān)SI、S2、S3、S3，、S4、S4，的控制信號。接著，關(guān)于控制電路18，參照圖8。圖8示出控制電路的一個例子。在該控制電路18中，向作為正負判別部的正負判別電路181提供輸入信號，從而生成示出輸入信號的正負的信號。此外，向作為絕對值生成部的絕對值生成電路182提供輸入信號，從而生成絕對值信號。將在作為三角波生成部的三角波生成電路183中生成的三角波信號和絕對值信號提供給比較器184，由此，生成PWM信號及其反轉(zhuǎn)信號。使用根據(jù)示出輸入信號的正負的信號(A/B)切換 A 輸入(Al、A2、A3、A4、A5、A6)和 B 輸入(BI、B2、B3、B4、B5、B6)的選擇器185，切換PWM信號及其反轉(zhuǎn)信號、高電平、低電平，由此，生成各開關(guān)S1、S2、S3、S3’、S4、S4’的控制信號。在圖8所示的控制電路18中，具備正負判別電路181、絕對值生成電路182、三角波產(chǎn)生電路183、比較器184，例示了對作為模擬信號的輸入信號進行模擬信號處理，但是，也能夠使用數(shù)字輸入信號并進行數(shù)字處理。作為一個例子，在輸入信號為以2的補數(shù)形式進行表示的數(shù)字波形數(shù)據(jù)的情況下，將最高有效位(MSB)反轉(zhuǎn)了的信號為示出正負的信號，此外，對除了 MSB以外的各位與MSB取異或(exclusive or),由此,能夠得到絕對值波形數(shù)據(jù)。三角波能夠基于時鐘信號由計數(shù)器等生成，能夠利用數(shù)字比較器等得到PWM信號或其反轉(zhuǎn)信號。并且，也能夠以軟件實現(xiàn)這些處理的一部分或全部。示例 2
在示例2中公開了在絕緣變壓器T中具備兩個二次繞組并且在該兩個二次繞組的兩側(cè)附加了二極管或開關(guān)的結(jié)構(gòu)。圖9示出示例2的絕緣型電力變換裝置。在上述的示例I中，按開關(guān)頻率的每一個周期使開關(guān)S4、開關(guān)S4’導通一次。與此相對地，在不例2中，開關(guān)S4a、開關(guān)S4a’在開關(guān)頻率的半個周期導通，在剩余的半個周期使開關(guān)S4b、開關(guān)S4b’導通，按開關(guān)頻率的每一個周期進行兩次導通工作。換言之，在示例I中進行半波整流那樣的工作，與此相對地，在示例2中進行全波整流那樣的工作(以下，將這些工作分別稱為半波整流型、全波整流型。)。在圖10 圖12中示出圖9所示的電力變換裝置2的工作。[正極性輸出工作]
在圖10中不出正極性電壓的輸出時的工作。圖IOA不出了開關(guān)SI、開關(guān)S4a、開關(guān)S4a’導通、其它開關(guān)截止時的工作，圖IOC示出開關(guān)S2、開關(guān)S4b、開關(guān)S4b’導通、其它開關(guān)截止時的工作。此外，圖IOB和圖IOD示出開關(guān)S3、開關(guān)S3’導通、其它開關(guān)截止時的工作。在圖IOA中，當開關(guān)SI導通時，電流開始從直流電源10流到開關(guān)SI側(cè)的絕緣變壓器T的一次繞組nil，由此產(chǎn)生反電動勢。由此，在絕緣變壓器T的二次繞組n21以及n22產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。在開關(guān)S4a’側(cè)的絕緣變壓器T的二次繞組n21中產(chǎn)生的電流通過開關(guān)S4a’(導通)、開關(guān)S4a (導通)、電感器L向負載16提供電力，在此期間，在電感器L中蓄積 倉tfi。 在圖IOB中，當開關(guān)S4a和開關(guān)S4a’截止、開關(guān)S3和開關(guān)S3’導通時,在電感器L中，由蓄積的能量產(chǎn)生反電動勢。由此，通過開關(guān)S3、開關(guān)S3’向負載16提供電力。此夕卜，當開關(guān)SI截止時，電流通過與開關(guān)S2并聯(lián)連接的二極管流到絕緣變壓器T的一次繞組nl2，絕緣變壓器T的磁通量被恢復。在開關(guān)SI導通的期間，開關(guān)S4a、開關(guān)S4a’截止，開關(guān)S3、開關(guān)S3’導通，然后，開關(guān)SI截止也可以。接著，在圖IOC中，當開關(guān)S2導通時，電流開始從直流電源10流到開關(guān)S2側(cè)的絕緣變壓器T的一次繞組nl2，由此產(chǎn)生反電動勢。由此，在絕緣變壓器T的二次繞組n21以及n22中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。在開關(guān)S4b’側(cè)的絕緣變壓器T的二次繞組n22中產(chǎn)生的電流通過開關(guān)S4b’(導通)、開關(guān)S4b (導通)、電感器L向負載16提供電力，在此期間，在電感器L中蓄積能量。在圖IOD中，當開關(guān)S4b和開關(guān)S4b’截止、開關(guān)S3和開關(guān)S3’導通時，在電感器L中，由蓄積的能量產(chǎn)生反電動勢。由此，通過開關(guān)S3、開關(guān)S3’向負載16提供電力。此夕卜，當開關(guān)S2截止時，電流通過與開關(guān)SI并聯(lián)連接的二極管流到絕緣變壓器T的一次繞組nil，絕緣變壓器T的磁通量被恢復。在開關(guān)S2導通的期間，開關(guān)S4b、開關(guān)4b’截止，開關(guān)S3、開關(guān)S3’導通，然后，開關(guān)S2截止也可以。開關(guān)S4a、S4a’、S4b、S4b’的占空比為50[%]時成為最大輸出電壓這一點與圖37、圖38的正激變換器相同。與示例I相同地，在正極性輸出時也能夠?qū)㈤_關(guān)S4a’、開關(guān)S4b’、開關(guān)S3’固定為導通。不存在損失等的理想狀態(tài)時的輸出電壓的公式(公式(I))中的“(占空比)”為“(開關(guān)S4a、開關(guān)S4a’的占空比+開關(guān)S4b、開關(guān)S4b’的占空比)”是公式(I)的兩倍的輸出電壓。[負極性輸出工作]
圖11不出了負極性電壓的輸出時的工作。圖IlA不出開關(guān)S2、開關(guān)S4a、開關(guān)4a’導通、其它開關(guān)截止時的工作，圖IlC不出開關(guān)SI、開關(guān)S4b、開關(guān)S4b’導通、其它開關(guān)截止時的工作。此外，圖IlB和圖IlD示出開關(guān)S3、開關(guān)S3’導通、其它開關(guān)截止時的工作。當與圖10進行比較時，與開關(guān)SI、開關(guān)S2對應(yīng)地進行導通的開關(guān)是開關(guān)S4a、開關(guān)S4a’還是開關(guān)S4b、開關(guān)S4b’變?yōu)橄喾矗纱?，成為負極性輸出，其它的工作相同。與示例I相同地，在負極性輸出時也能夠?qū)㈤_關(guān)S4a、開關(guān)S4b或開關(guān)S3固定為導通。[再生工作]在示例2中，在輸出側(cè)消耗電力的情況下進行輸出工作、在從輸出側(cè)提供電力的情況下進行再生工作，能夠?qū)崿F(xiàn)所謂的雙向性工作。再生工作時的開關(guān)等的工作與輸出工作相同，但是，從輸出側(cè)提供電力，電流的方向變?yōu)橄喾?。該關(guān)系根據(jù)示例I的圖2和圖4、圖3和圖5的對比是明顯的，所以，在示例2中省略圖或詳細的說明。[DC/AC逆變器時的工作]
圖9所示的電力變換裝置2即使作為DC/AC逆變器也能夠進行工作，在圖12中示出該工作。圖12示出如下情況與所希望的輸出電壓的瞬時值匹配地使開關(guān)的導通/截止設(shè)定或開關(guān)工作的占空比依次變化，由此，使輸出電壓變化，得到所希望的波形即交流輸出。在輸出波形的前半部分，輸出正極性電壓，在開關(guān)SI導通時，開關(guān)S4a、開關(guān)S4a’導通，在開關(guān)S2導通時，開關(guān)S4b、開關(guān)S4b’導通。在輸出波形的后半部分，輸出負極性電 壓，在開關(guān)S2導通時開關(guān)S4a、開關(guān)S4a’導通，在開關(guān)SI導通時，開關(guān)S4b、開關(guān)S4b’導通。開關(guān)S3、開關(guān)S3’在開關(guān)S4a、開關(guān)S4a’、開關(guān)S4b、開關(guān)S4b’的任意一個導通時成為截止、并且在開關(guān)S4a、開關(guān)S4a’、開關(guān)S4b、開關(guān)S4b’全部截止時成為導通。此外，關(guān)于輸出波形的電壓值，在輸出波形中的電壓的絕對值低的部分，開關(guān)S4a、開關(guān)S4a’、開關(guān)S4b、開關(guān)S4b’的占空比接近0% (導通時間比截止時間短)，在電壓的絕對值高的部分，占空比接近50[%](導通時間接近于截止時間)。換言之，根據(jù)開關(guān)S4a、開關(guān)34&’、開關(guān)5仙、開關(guān)5413’的占空比決定輸出電壓的絕對值，根據(jù)開關(guān)S4a、開關(guān)S4a’、以及開關(guān)S4b、開關(guān)S4b’的導通/截止與開關(guān)SI、開關(guān)S2的哪一個的導通/截止同步來決定輸出電壓的正負。這樣，與所希望的輸出波形的電壓的瞬時值對應(yīng)地使開關(guān)的導通/截止設(shè)定或開關(guān)工作的占空比依次變化，得到所希望的波形即交流輸出，這與示例I的圖6所示的輸出工作相同。當將全波整流型與半波整流型進行比較時，在絕緣變壓器的利用效率方面存在差異。即，在半波整流型中，電力變換裝置在驅(qū)動絕緣變壓器的一個方向(半波)工作。與此相對地，在全波整流型中，電力變換裝置在驅(qū)動絕緣變壓器的兩個方向(全波)工作。因此，全波整流型具有絕緣變壓器的利用效率提高的優(yōu)點。但是，在全波整流型中，需要兩個絕緣變壓器的二次繞組，此外，開關(guān)S4、開關(guān)S4a、開關(guān)S4b等、或開關(guān)S4’、開關(guān)S4a’、開關(guān)S4b’等的數(shù)量為半波整流型的兩倍。示例3
示例I或示例2作為絕緣變壓器T的一次側(cè)的驅(qū)動電路而例示了推挽方式，與此相對地在示例3中公開了使絕緣變壓器T的一次側(cè)的驅(qū)動電路為半橋方式的情況。圖13A、13B、13C、13D以及13E示出了示例3的結(jié)構(gòu)例。當將半橋方式與推挽方式進行比較時，如圖13所示，具有絕緣變壓器T的一次繞組為一個即可的優(yōu)點，另一方面，需要用于將絕緣變壓器T的一次繞組的一方連接的中點?？梢栽谠撝悬c如圖13A 13C那樣追加形成電容器C，也可以如圖13E那樣利用兩個直流電源101、102的中點。也能夠如圖13D那樣使用電容器C和直流電源101、102的中點這二者。如圖13D以及13E所示，在絕緣變壓器T的中點具備輸入端子7即可。在示例3中，圖14示出圖13A所示的電路的工作。當開關(guān)SI導通時，電流開始從直流電源10流到絕緣變壓器T的一次繞組，由此，產(chǎn)生某方向的反電動勢，由此，在絕緣變壓器T的二次繞組中產(chǎn)生相同的方向的感應(yīng)電動勢(圖14A)。當開關(guān)SI截止時，電流通過與開關(guān)S2并聯(lián)連接的二極管流到絕緣變壓器T的一次繞組，絕緣變壓器T的磁通量被恢復(圖14B)。接著，當開關(guān)S2導通時，電流開始從直流電源10在反方向流到絕緣變壓器T的一次繞組，由此，產(chǎn)生反向的反電動勢，由此，在絕緣變壓器T的二次繞組中產(chǎn)生與一次繞組的反電動勢相同的方向的感應(yīng)電動勢(圖14C)。當開關(guān)S2截止時，電流通過與開關(guān)SI并聯(lián)連接的二極管流到絕緣變壓器T的一次繞組，絕緣變壓器T的磁通量被恢復(圖14D)。在半橋方式中的以電容器C形成中點的情況下(圖13A 13D)，絕緣變壓器T的一次繞組的一方連接到該電容器C，直流不流到絕緣變壓器T，因此，絕緣變壓器T具有不進行磁飽和的特征。在該情況下，也能夠僅將圖14A以及14C所示的工作分別以50[%]的占空比交替地重復。并且，在開關(guān)SI和開關(guān)S2的占空比完全不相同的情況下，也自動地調(diào)整絕緣變壓器T的一次繞組的一方與電容器C連接的點的電位，所以，也具有得到能夠防止絕緣變壓器T的磁飽和的工作的優(yōu)點。
在如圖13E所示那樣利用兩個直流電源101、102的中點的情況下，能夠適用于半波整流型、全波整流型這二者，但是，在以電容C形成中點的情況下(圖13A 13D)，不適用于如示例I那樣的半波整流型而是適用于如示例2那樣的全波整流型。這是因為，在半波整流型中，在輸出直流的情況下，絕緣變壓器T的一次側(cè)電流偏向一個極性，電容器C在一個方向被充電，不能夠正常地工作。除了該制約以外，哪個示例均能夠進行與絕緣變壓器T的二次側(cè)的任意的電路或工作的組合。示例 4
在示例4中，作為絕緣變壓器T的一次側(cè)的驅(qū)動電路的另一結(jié)構(gòu)例，公開了全橋方式。圖15示出示例4的結(jié)構(gòu)例。當將該全橋方式與推挽方式進行比較時，雖然多需要二個開關(guān)元件，但具有如下優(yōu)點絕緣變壓器T的一次繞組為一個即可，開關(guān)SI、開關(guān)SI’、開關(guān)S2、開關(guān)S2’的耐電壓為直流電源10的電壓即可(在推挽方式中需要直流電源10的電壓的兩倍的耐電壓)。在圖16中示出示例4的工作。當開關(guān)SI和開關(guān)SI’導通時，電流開始從直流電源10流到絕緣變壓器T的一次繞組，由此，產(chǎn)生某個方向的反電動勢，由此，在絕緣變壓器T的二次繞組中產(chǎn)生相同的方向的感應(yīng)電動勢(圖16A)。當開關(guān)SI和開關(guān)SI，截止時，電流通過與開關(guān)S2和開關(guān)S2’并聯(lián)連接的二極管流到絕緣變壓器T的一次繞組中，絕緣變壓器T的磁通量被恢復(圖16B)。接著，當開關(guān)S2和開關(guān)S2’導通時，電流從直流電源10在反方向流到絕緣變壓器T的一次繞組，由此，產(chǎn)生反向的反電動勢，由此，在絕緣變壓器T的二次繞組中產(chǎn)生與反電動勢相同的方向的感應(yīng)電動勢(圖16C)。當開關(guān)S2和開關(guān)S2’截止時，電流通過與開關(guān)SI和開關(guān)SI，并聯(lián)連接的二極管流到絕緣變壓器T的一次繞組中，絕緣變壓器T的磁通量被恢復(圖16D)。全橋方式能夠進行與絕緣變壓器T的二次側(cè)的任意的電路或工作的組合。例如，在適用于示例I的半波整流型的情況下，在正極性輸出或正極性再生工作時，重復圖16A和16B即可，在負極性輸出或負極性再生工作時，重復圖16C和16D即可。在適用于示例2的全波整流型的情況下，依次重復圖16A 16D即可。此外，全橋方式與推挽方式相比，絕緣變壓器T的一次繞組的使用效率提高，所以，能夠降低一次繞組的占有率，能夠謀求絕緣變壓器T的小型化。以上，作為本發(fā)明中的絕緣變壓器T的一次側(cè)的驅(qū)動電路的例子，示出了推挽方式、半橋方式、全橋方式，但是，如果能夠在正向以及反向驅(qū)動絕緣變壓器T的一次側(cè)，則怎樣的方式都可以，不限定于所例示的方式。示例5
示例5公開了示例I的變形例。圖17示出了示例5的例子。再有，以下的(A) (C)的變形能夠分別獨立地采用， 組合沒有特別制約。(A)雙向性開關(guān)元件的應(yīng)用
使絕緣變壓器T的二次側(cè)的開關(guān)元件為雙向性開關(guān)元件，從而能夠減少開關(guān)元件的數(shù)量(也能使用后述的示例6的其它變形例構(gòu)成。)
(B)被絕緣的直流源的追加
在絕緣變壓器T的二次側(cè)追加另外的線圈并分別設(shè)置整流單元和平滑單元，由此，得到分別絕緣的直流源。如圖17所示它們也能夠作為絕緣變壓器T的二次側(cè)的開關(guān)元件的驅(qū)動電路用來使用、或者也能夠在控制電路等的其它的用途中使用。(C)控制信號的波形
關(guān)于圖17所示的示例5的結(jié)構(gòu)，在圖18 圖21中示出控制信號的波形或其變形例。此外，圖22示出生成圖21所示的控制信號的控制電路的一個例子。關(guān)于上述變形例(A)，與示例I的圖I進行對比并基于圖17進行說明。在圖I所示的電路中，與電感器L和負載16的串聯(lián)電路并聯(lián)地將開關(guān)S3和開關(guān)S3’這兩個開關(guān)元件對置地串聯(lián)地使用。此外，在電感器L和負載16的串聯(lián)電路與絕緣變壓器T的二次側(cè)繞組之間，對置地串聯(lián)地使用開關(guān)S4和開關(guān)S4，這兩個開關(guān)元件。此外，在圖2 圖8中示出了開關(guān)S3和開關(guān)S3’、開關(guān)S4和開關(guān)S4’各自獨立地導通/截止的例子，但是，在示例I的說明中示出了能夠使開關(guān)S3和開關(guān)S3’、開關(guān)S4和開關(guān)S4’分別同時進行導通/截止。在圖I中，在使開關(guān)S3、S3’同時導通/截止的情況下，如果將該兩個開關(guān)元件置換為一個雙向性開關(guān)元件，則成為圖17所示的開關(guān)S3那樣。此外，在圖I中，在使開關(guān)S4、S4’同時導通/截止的情況下，如果將該兩個開關(guān)元件置換為一個雙向性的開關(guān)元件，則成為圖17的開關(guān)S4那樣。它們不需要二者同時置換，也能夠僅置換一個。S卩，在相鄰對置的兩個開關(guān)元件能夠同時進行導通/截止的情況下，能夠?qū)⑵渲脫Q為一個雙向性開關(guān)元件，這樣的結(jié)構(gòu)能夠適用于本申請發(fā)明的全部示例。接著，對變形(C)進行說明，其中也提及變形(B )。圖22示出了控制電路18的一個例子。該圖22所示的電路相當于示例I的圖8。根據(jù)上述的變形(A)進行向雙向性開關(guān)元件的置換，所以，開關(guān)S3和開關(guān)S4的控制信號波形和圖6所示的波形稍有差異。此處，上述的變形(B)的直流源的整流單元和平滑單元的輸出電壓為與開關(guān)SI或開關(guān)S2的占空比成比例的電壓。即，在圖18那樣的控制信號的情況下，整流單元和平滑單元的輸出電壓為圖18所示的直流源輸出那樣的電壓波形，因此，以比開關(guān)頻率低的頻率變動。為了避免該電壓變動，將平滑單元的時間常數(shù)取得充分長即可，但是，使平滑單元大型化。
因此，為了避免電壓變動，以開關(guān)SI的占空比和開關(guān)S2的占空比之和保持為固定值的方式進行連續(xù)的驅(qū)動即可。作為一個例子，在輸出為正的區(qū)間，開關(guān)SI的占空比從0[%]到50[%]變動的情況下，如果在開關(guān)SI導通的前后保持各1/4周期的期間的間隙并使開關(guān)S2導通，則開關(guān)S2的占空比從50[%]到0[%]變動。此外，在輸出為負的區(qū)間，開關(guān)S2的占空比從0[%]到50[%]變動的情況下，如果在開關(guān)S2的導通的前后保持各1/4周期的期間的間隙并使開關(guān)SI導通，則開關(guān)SI的占空比從50[%]到0[%]變動。利用該方法，開關(guān)SI的占空比和開關(guān)S2的占空比之和能夠保持為固定值(在該例子中為50[%])(圖19)，在上述的變形(B)的直流源的整流單元和平滑單元的輸出電壓中不產(chǎn)生變動，能夠得到固定的直流電壓。在圖18以及圖19所示的例子中，與開關(guān)S4的占空比連動地使開關(guān)S1、S2的占空比變化，但是，也能如圖20或圖21所示那樣，在開關(guān)SI、S2的占空比保持固定的狀態(tài)下交替地進行導通/截止。在該情況下，在輸出正極性電壓時，開關(guān)S4變?yōu)閷ㄊ窃陂_關(guān)SI導通時，在輸出負極性電壓時，開關(guān)S4變?yōu)閷ㄊ窃陂_關(guān)S2為導通時。在圖20所示的例子中，根據(jù)輸出正極性電壓/負極性電壓的哪一個來使開關(guān)SI 和開關(guān)S2的導通/截止的極性反轉(zhuǎn)。另一方面，在圖21中，在開關(guān)SI、開關(guān)S2的導通/截止周期保持固定的狀態(tài)下，根據(jù)輸出正極性電壓/負極性電壓的哪一個來選擇在開關(guān)SI、開關(guān)S2的哪一個導通時使開關(guān)S4導通。在絕緣變壓器T的一次側(cè)為半橋方式并以電容器C形成中點的情況下，即使在開關(guān)SI、開關(guān)S2的占空比完全不是各50[%]的狀態(tài)下，也能夠使開關(guān)SI、開關(guān)S2交替地導通/截止。另一方面，在推挽方式或全橋方式的情況下，為了避免占空比的誤差的蓄積引起的絕緣變壓器T的磁飽和，需要在夾著開關(guān)SI、開關(guān)S2這二者成為截止的時間進行磁通量恢復工作。再有，在圖20以及圖21中，在上述的變形(B)的直流源的整流單元和平滑單元的輸出電壓中也不產(chǎn)生變動，能夠得到圖19的最大兩倍的固定的直流電壓。表I示出這些的驅(qū)動方法或變形例、絕緣變壓器T的一次側(cè)的電路方式、絕緣變壓器T的二次側(cè)的電路方式的組合是否合適。表I
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m在該表I中，“〇”表示能夠組合，“X”表示不適合組合。在表I的“一次側(cè)的驅(qū)動”部分記載為“開關(guān)S4”的部分為開關(guān)S4、S4，、S4a、S4a’等的總稱。在全波整流型的情況下，在絕緣變壓器T的一次側(cè)，正向的電流和反向的電流的積分值平衡。與此相對地，在半波整流型的情況下，通常，絕緣變壓器T的一次側(cè)的電流的積分值在正向和反向不平衡，因此不能夠應(yīng)用半橋方式中的以電容器C形成中點的方法(表I中的※l)。在全波整流型的情況下，由于開關(guān)SI和開關(guān)S2交替地導通/截止，所以，不能夠?qū)⒁粋€固定為截止(表I中的※2)。如圖19那樣，在以開關(guān)SI和開關(guān)S2的占空比的總計為固定的方式進行驅(qū)動的情況下，當一方的占空比接近50[%]時，另一方的占空比變低。但是，在全波整流型中，在輸出電壓的絕對值大的情況下，需要使二者的占空比接近
50[%]，所以，該驅(qū)動變形例不適于全波整流型(表I中的※3)。在圖22所示的控制電路18中示出了生成各開關(guān)SI、S2、S3、S4的控制信號的結(jié)構(gòu)例(圖21)。如圖22所示，該控制電路18由正負判別電路181、絕對值生成電路182、三角波產(chǎn)生電路183A、三角波產(chǎn)生電路183B、比較器184A、184B、選擇器185以及時鐘生成電路186構(gòu)成。在圖22中,對與圖8相同的部分標注相同附圖標記?；谳斎胄盘?，由正負判別電路181生成不出輸入信號的正負的信號。在絕對值生成電路182中生成輸入信號的絕對值信號。此外，時鐘生成電路186生成開關(guān)頻率的時鐘信號(=控制信號SI)及其反轉(zhuǎn)信號(=控制信號S2)。在三角波產(chǎn)生電路183A中，利用時鐘信號生成三角波信號(三角波I)。在三角波產(chǎn)生電路183B中，利用時鐘信號的反轉(zhuǎn)信號(相反相位信號)生成三角波信號(三角波2)。在比較器184A中比較三角波I和絕對值信號，在比較器184B中比較三角波2和絕對值信號。即，分別比較絕對值信號和三角波I或三角波2的大小，由此，由比較器184A生成PWMl信號，由比較器184B生成PWM2信號。并且，在選擇器185中，根據(jù)正負判別電路181的輸出、即根據(jù)示出輸入信號的正負的信號，利用PWMl信號或PWM2信號的切換來生成控制信號S3、S4。關(guān)于這樣的結(jié)構(gòu)以及開關(guān)控制信號的生成，也能夠利用數(shù)字電路或軟件等其它方法、單元生成相同的控制信號。在這些所有的變形例中，輸出電壓的絕對值都由開關(guān)S4的占空比決定。此外，根據(jù)開關(guān)SI/開關(guān)S2的哪一個導通時開關(guān)S4變?yōu)閷▉頉Q定輸出電壓的極性。示例 6
示例6公開了雙向性開關(guān)的結(jié)構(gòu)例。圖23示出了示例6的能夠應(yīng)用于開關(guān)S4、S4’、 S3、S3’的雙向性開關(guān)的結(jié)構(gòu)例。該結(jié)構(gòu)例相當于上述的變形(A)。在圖23中例示了開關(guān)S4 (開關(guān)S4’)，但是，開關(guān)S3 (開關(guān)S3’)也能夠使用相同的變形例，并且，在開關(guān)S4 (開關(guān)S4’)和開關(guān)S3 (開關(guān)S3’)中能夠各自選擇任意的變形例來使用。在圖23A 23E中，作為開關(guān)元件，例示了 MOS-FET，但是，能夠使用J-FET、雙極晶體管、IGBT等其它種類的開關(guān)元件。此外，也能代替N溝道元件或NPN元件而使用P溝道元件或PNP元件或者混合使用。并且，在與開關(guān)元件并聯(lián)連接有二極管的情況下，也能夠代之以使用開關(guān)元件的內(nèi)置二極管(包括寄生二極管)，能夠減少安裝面積或成本。圖23A示出了與示例I或示例2相同的雙向性開關(guān)，在圖23B中調(diào)換了開關(guān)S4和開關(guān)S4’的順序。在圖23A中，考慮使開關(guān)S4’導通、電流從左向右方向流過的情況。對于開關(guān)S4’來說，電流從漏極流向源極方向，流過所謂的正向電流。即使開關(guān)S4保持截止的狀態(tài)，電流也經(jīng)由與開關(guān)S4并聯(lián)連接的二極管從左向右方向流過，但是，如果使開關(guān)S4導通，則在開關(guān)S4也流過相同方向的電流，因此能夠降低開關(guān)損失。在該情況下，電流在開關(guān)S4中從源極流向漏極方向，流過所謂的反向電流。對于開關(guān)元件的電特性來說，未對反向電流進行規(guī)定的情況較多。但是，已知在圖示的MOS-FET或J-FET的情況下，在導通時，能夠雙向流過電流。此外，已知在雙極晶體管或IGBT的情況下，在導通時，也能夠雙向流過電流，但是，反向耐電壓低。但是，在該示例中，并聯(lián)連接有二極管，針對開關(guān)元件的反向電壓只涉及二極管的正向電壓，因此幾乎不存在反向耐電壓低的問題。在本發(fā)明中，能夠向負載16提供電力，也能夠從輸出側(cè)的電力源向絕緣變壓器T的一次側(cè)的直流電源10再生電力，在這些情況下，電流的方向相反，因此，在使電流流過開關(guān)S4、開關(guān)S4’的情況下，使二者導通，能夠在雙向流過電流即可。圖23C示出了雙向性開關(guān)的變形例，圖23D示出調(diào)換了開關(guān)和二極管的順序的例子(也能夠僅調(diào)換開關(guān)和二極管中的一方的順序)。在圖23C中，當考慮使開關(guān)S4’導通、電流從左向右方向流過的情況時，除了導通了的開關(guān)S4’的電阻之外，串聯(lián)連接的二極管D4’ 的正向電壓也成為損失因素，但是，在圖23A所示的結(jié)構(gòu)中，能通過使開關(guān)S4也導通來降低損失。因此，存在與圖23A相比圖23C的損失大的情況。圖23E為雙向性開關(guān)的另一個變形例。存在開關(guān)元件僅為一個即可并且僅通過使該元件導通從而能夠雙向流過電流的優(yōu)點。需要四個二極管D，在該情況下，無論對于哪個方向的電流，追加兩個二極管的量的正向電壓損失。在圖23E所示的結(jié)構(gòu)中，構(gòu)成作為上述的第四開關(guān)單元的一例的開關(guān)S4。該結(jié)構(gòu)以二極管橋和單向開關(guān)元件構(gòu)成。單向開關(guān)元件具備構(gòu)成二極管橋的四個二極管D。即，單向開關(guān)元件連接在兩個二極管的陽極彼此的連接點和另外兩個二極管的陰極彼此的連接點之間。這樣的結(jié)構(gòu)對于作為第三開關(guān)單元的一例的開關(guān)S3也是相同的。圖23F示出了在具有充分的反向耐電壓的特殊的開關(guān)元件的情況下成為的變形例。例如，存在具有反向耐電壓的IGBT(反向阻止IGBT)，能夠在圖23F所示的結(jié)構(gòu)中使用。如圖23A或圖23B所示，不需要串聯(lián)連接兩個開關(guān)元件，因此，能夠降低導通時的損失。圖23G是利用雙向性開關(guān)元件得到的變形例。在圖23G中，使用雙向性IGBT那樣的圖標記示出，但是，也可以是利用雙極晶體管等的組合構(gòu)成的雙向性開關(guān)元件。在哪種情況下，都能夠以單一元件進行雙向性開關(guān)工作。在耐電壓等不成為問題的范圍，也可以將MOS-FET、J-FET、雙極晶體管、IGBT等的開關(guān)元件用于圖23G所示的結(jié)構(gòu)。無論是哪種元件或結(jié)構(gòu)，只要能夠在雙向?qū)﹄娏鬟M行開關(guān)即可，本發(fā)明不限定于上述的例子。示例7
示例7公開了關(guān)于半波整流型(示例I)的絕緣變壓器T的二次側(cè)的變形例。圖24示出示例7的電路結(jié)構(gòu)例。該示例包含下述那樣的變形例。(A)使絕緣變壓器T的二次側(cè)的開關(guān)元件的一部分為雙向性開關(guān)元件，從而能夠減少開關(guān)元件數(shù)(與示例5相同，也能夠應(yīng)用示例6的其它變形例)。(D)在絕緣變壓器T的二次側(cè)示出開關(guān)元件的位置或連接的變形例。(E)示出電感器L的位置或連接的變形例。
能夠各自分別且獨立地采用上述(D)、(E)的變形例。此處，對于絕緣變壓器T的二次側(cè)，與示例I (圖I)進行對比。在圖24A所示的結(jié)構(gòu)例中，使用雙向性開關(guān)元件置換圖I的開關(guān)S4、開關(guān)S4’，作為開關(guān)S4[變形(A)]。此外，變更電感器L的位置[變形(E)]。能夠各自獨立地采用它們。在圖24B所示的結(jié)構(gòu)例中，變更圖I的開關(guān)S4、開關(guān)S4’的位置[變形(D)]。也能夠?qū)㈤_關(guān)S4、開關(guān)S4’置換為一個雙向性開關(guān)元件[變形(A)]。此外，在圖24B中示出了調(diào)換開關(guān)S3和開關(guān)S3’的順序以及開關(guān)S4和開關(guān)S4’的順序的例子[變形(D)]。在圖24C所示的結(jié)構(gòu)例中，僅變更圖I的開關(guān)S4、開關(guān)S4’中的開關(guān)S4的位置。與此相對地，在圖24D中示出了如下例子進而將圖24C的開關(guān)S3、開關(guān)S3’置換為一個雙向性開關(guān)元件，此外，調(diào)換開關(guān)S4和開關(guān)S4，，將電感器L分成了兩個[變形(D)]。
在圖24C或圖24D的結(jié)構(gòu)中，不能夠?qū)㈤_關(guān)S4、開關(guān)S4’置換為一個雙向性開關(guān)元件。即，在變形(D)中，在對置的兩個開關(guān)連接在分離的位置的情況下，在與變形(A)的組合上存在限制。再有，驅(qū)動方法等都與上述圖I或圖17所示的結(jié)構(gòu)相同。示例 8
示例8公開了將上述的(D)的變形應(yīng)用于全波整流型(示例2)的變形例。在全波整流型中也能夠采用上述的其它變形，但省略例示。圖25示出示例8的電路結(jié)構(gòu)例。此處，以與示例2的圖9所示的電路的絕緣變壓器T的二次側(cè)的對比進行說明。在圖25A所示的結(jié)構(gòu)例中，變更圖9的開關(guān)S4a、開關(guān)S4a’、開關(guān)S4b、開關(guān)S4b’的全部的位置(與示例7的圖24B對應(yīng))。在該情況下，也能夠?qū)㈤_關(guān)S4a、開關(guān)S4a’置換為一個雙向性開關(guān)元件，也能夠?qū)㈤_關(guān)S4b、開關(guān)S4b’置換為一個雙向性開關(guān)元件[變形(A)]。在圖25B所示的結(jié)構(gòu)例中，僅變更圖9的開關(guān)S4a、開關(guān)S4a’、開關(guān)S4b、開關(guān)S4b’中的開關(guān)S4a、開關(guān)S4b的位置(與示例7的圖24C對應(yīng))。在該情況下，開關(guān)S4a、開關(guān)S4a’、開關(guān)S4b、開關(guān)S4b’不能置換為雙向性開關(guān)元件，在變形(D)和變形(A)的組合上產(chǎn)生限制。驅(qū)動方法等都與圖9相同。示例 9
示例9公開了二相DC/AC逆變器的結(jié)構(gòu)例。在需要各相絕緣的多個相的情況下，使絕緣變壓器T的二次繞組分開、設(shè)置各相獨立的電路即可，能夠應(yīng)用全部的示例或變形。此處，作為更簡單有效的例子，例示了絕緣變壓器T的二次繞組僅為一個且各相非絕緣的使基準電位為共同的二相輸出。圖26示出示例9的電路結(jié)構(gòu)例。圖27以及圖28示出該情況下的控制以及工作的例子。雖然示出波形為正弦波并且COS相相對于Sin相的相位提前90°的例子，但是，相位關(guān)系或波形、相數(shù)等是任意的，本發(fā)明不限定于例示了的內(nèi)容。在圖26中例示了絕緣變壓器T的一次側(cè)為推挽方式。此外，示出了絕緣變壓器T的二次側(cè)例示雙向性開關(guān)元件并作為半波整流型的例子。在圖27所示的工作波形中，根據(jù)輸入波形的絕對值和三角波的比較，生成絕緣變壓器T的二次側(cè)的各開關(guān)的控制信號，根據(jù)輸入信號的正負將三角波的相位切換180°。另一方面，在圖28中，在sin相根據(jù)輸入波形的絕對值和鋸齒狀波的比較，在cos相根據(jù)輸入波形的絕對值和反鋸齒狀波的比較，生成絕緣變壓器T的二次側(cè)的各開關(guān)的控制信號。根據(jù)輸入信號的正負將鋸齒狀波或反鋸齒狀波的相位切換180°，這一點與圖27所示的工作波形相同。在圖27中，當關(guān)注開關(guān)SI的第三次的導通時，在該期間內(nèi)，開關(guān)S4s和開關(guān)S4c這二者在幾乎相同的定時進行導通/截止。另一方面，在圖28中，開關(guān)S4s的上升沿與開關(guān)SI的上升沿為相同的定時，開關(guān)S4c的下降沿與開關(guān)SI的下降沿為相同的定時，定時前后偏移，因此，開關(guān)S4s、S4c這二者導通的期間比圖27短。利用這樣的措施，絕緣變壓器T的繞組利用效率提高，所以，能夠使絕緣變壓器T小型、輕量化。這樣的結(jié)構(gòu)不僅能夠在作為DC/AC逆變器而使用時應(yīng)用，也能夠在作為2輸出的DC/DC變換器而使用時應(yīng)用。再有，在圖27和圖28中成為開關(guān)SI和開關(guān)S2交替地進行導通/截止的那樣的圖，但是，由于難以使各個占空比完全為50[%]，所以，在實用中在導通/截止之間需要少許的休止時間。 示例10
示例10公開了 Y接線的三相DC/AC逆變器的結(jié)構(gòu)例。圖29示出示例10的電路結(jié)構(gòu)例，圖30示出其工作例。示出了在該情況下波形為正弦波并且U相、V相、W相各自的相位分別相差120°的例子，但是，相位關(guān)系或波形、相數(shù)等是任意的，本發(fā)明不限于例示了的內(nèi)容。圖29的結(jié)構(gòu)例例示了絕緣變壓器T的一次側(cè)為半橋方式。此外，示出了在絕緣變壓器T的二次側(cè)使全部的開關(guān)元件為雙向性開關(guān)元件的例子，示出作為全波整流型的例子。在Y接線中，中點電位為三相共同的基準電位，但是，在三相的情況下，絕緣變壓器T的二次繞組數(shù)也為兩個，這一點與單相的情況相同。在圖30中，根據(jù)半橋方式的特征，開關(guān)SI和開關(guān)S2各自的占空比完全不為50 [%]也可以，因此，也可以不存在導通/截止之間的休止時間。在圖30所示的結(jié)構(gòu)例中，根據(jù)各相的輸入和三角波的比較，生成絕緣變壓器T的二次側(cè)的各開關(guān)的控制信號。例如，如果利用U相使用三角波、V相使用鋸齒狀波、W相使用反鋸齒狀波等的方法使各開關(guān)的定時前后錯開并且使多個開關(guān)同時導通的期間減少，則絕緣變壓器T的繞組利用效率提高，所以，也能夠使絕緣變壓器T小型、輕量化。這樣的措施不僅能夠在作為DC/AC逆變器而使用時應(yīng)用，還能夠在作為基準電位共同的三輸出的DC/DC變換器而使用時應(yīng)用。示例 11
示例11公開了絕緣型雙極性雙向DC/DC變換器以及絕緣型雙向DC/AC逆變器的另一結(jié)構(gòu)例。圖31示出圖11的基本電路的結(jié)構(gòu)例。如圖31所示，絕緣變壓器T的二次側(cè)是從示例2的全波整流型中省略了開關(guān)S3或S3’的結(jié)構(gòu)。由于該開關(guān)S3或開關(guān)S3’被省略，所以，不進行將蓄積在電感器L中的能量經(jīng)由開關(guān)S3或S3’向負載16提供的工作。此外，作為絕緣變壓器T的一次側(cè)的驅(qū)動電路，例示了半橋方式，但是，不限于上述的推挽方式、半橋方式(示例3)、全橋方式(示例4)，如果能在正向以及反向驅(qū)動絕緣變壓器T的一次側(cè)，則可以為任意的結(jié)構(gòu)。開關(guān)S4a或S4b例示了雙向性開關(guān)元件，但是，如果能夠在雙向使電流導通/截止，則什么樣的元件或結(jié)構(gòu)都可以(示例5)。并且，示例8所示的開關(guān)元件的位置或連接的變形例[變形(D)]或示例7所示的電感器L的位置或連接的變形例[變形(E)]等的其它變形例也能夠適當?shù)貞?yīng)用。[輸出工作]
利用圖32A 32D對在電感器L中未蓄積能量的情況下的工作進行說明。首先，考慮開關(guān)SI以及S4a導通時(圖32A)。在絕緣變壓器T的一次繞組中，電流在圖中的箭頭方向流過，產(chǎn)生反電動勢，在絕緣變壓器T的二次繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，通過開關(guān)4a在電感器L之前(S4a、S4b側(cè))施加正極性電壓，其結(jié)果是，在電感器L中，在箭頭方向蓄積能量。接著，考慮開關(guān)SI以及開關(guān)S4b導通時(圖32B)。在絕緣變壓器T的一次繞組中電流沿著圖中的箭頭方向流過，產(chǎn)生反電動勢，在絕緣變壓器T的二次繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，通過開關(guān)S4b在電感器L之前施加負極性電壓，其結(jié)果是，在電感器中在箭頭方向蓄積能量。
開關(guān)S2以及開關(guān)S4b導通時(圖32C)的工作與開關(guān)SI以及S4a導通時(圖32A)相同，此外，開關(guān)S2以及S4a導通時(圖32D)的工作與開關(guān)SI以及S4b導通時(圖32B)相同，所以省略說明。以上是根據(jù)圖32A 32D在電感器L中沒有蓄積能量的情況。接著，對針對電感器L的能量蓄積以及排出進行說明。在圖32A’以及32B’中示出如下情況在開關(guān)SI以及S4a導通時(圖32A)，在電感器L中蓄積能量，然后，在開關(guān)SI以及S4b導通時(圖32B)，電感器L中蓄積的能量被排出。圖32A’與圖32A相同，電流從直流電源10沿著圖中的箭頭方向流到絕緣變壓器T的一次繞組中，產(chǎn)生反電動勢，在絕緣變壓器T的二次繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，箭頭方向的電流流到開關(guān)S4a、電感器L、負載，箭頭方向的能量蓄積到電感器L中。接著，在圖32B’中，由電感器L中所蓄積的能量產(chǎn)生反電動勢，電流在負載、絕緣變壓器T的一個二次繞組、S4b這樣的路徑中流過。在絕緣變壓器T的一個二次繞組中產(chǎn)生反電動勢，在絕緣變壓器T的二次繞組的另一個和絕緣變壓器T的一次繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。圖中的箭頭方向的電流流到絕緣變壓器T的一次繞組，使電流返回到直流電源10。在圖32A的開關(guān)狀態(tài)的時間長并且圖32B的開關(guān)狀態(tài)的時間短的情況下，在圖32A’中，在電感器L中蓄積能量，在圖32B’中，蓄積在電感器L中的能量被排出(對于圖32C以及32D也是相同的。)。在該時間的長短相反的情況下，在開關(guān)SI以及S4a導通時(圖32A)，電感器L中蓄積的能量被排出，在開關(guān)SI以及S4b導通時(圖32B)，在電感器L中蓄積能量。在圖32A和圖32B的開關(guān)狀態(tài)的時間相等的情況下，在時間的前半部分，蓄積在電感器L中的能量被排出，在后半部分，能量在反向蓄積在電感器L中。[輸出電壓的控制]
在僅重復開關(guān)SI以及S4a的導通(圖32A)和開關(guān)S2以及S4b的導通(圖32C)的情況下，在電感器L之前始終施加正極性電壓，因此，最大的正極性電壓被施加于負載。當延長開關(guān)SI以及S4a的導通(圖32A)時間、縮短開關(guān)SI以及S4b的導通(圖32B)時間、延長開關(guān)S2以及S4b的導通(圖32C)時間、縮短開關(guān)S2以及S4a的導通(圖32D)時間并重復時，在電感器L之前交替地施加更加長時間的正極性電壓和更加短時間的負極性電壓。該電壓由電感器L (以及在存在電容器C的情況下還有電容器C)平滑化，其結(jié)果是，向負載施加比最大電壓低的正極性電壓。當以等間隔重復開關(guān)SI以及S4a的導通(圖32A)、開關(guān)SI以及S4b的導通(圖32B)、開關(guān)S2以及S4b的導通(圖32C)、開關(guān)S2以及S4a的導通(圖32D)時，在電感器L之前以等間隔交替地施加正極性電壓和負極性電壓。該電壓由電感器L (以及在存在電容器C的情況下還有電容器C)平滑化，其結(jié)果是，未向負載施加電壓。其結(jié)果是，在不考慮電路中的損失的情況下，蓄積在電感器L中的 能量與從電感器L中作為反電動勢而被排出的能量相等，經(jīng)由絕緣變壓器T交換能量，其結(jié)果是，從絕緣變壓器T的一次側(cè)的直流電源10流出的電流與流入的電流的量相等。當縮短開關(guān)SI以及S4a的導通(圖32A)、延長開關(guān)SI以及S4b的導通(圖32B)、縮短開關(guān)S2以及S4b的導通(圖32C)、延長開關(guān)S2以及S4a的導通(圖32D)并重復時，在電感器L之前交替地施加更加短時間的正極性電壓和更加長時間的負極性電壓。該電壓由電感器L (以及在存在電容器C的情況下還有電容器C)平滑化，其結(jié)果是，向負載施加比最大電壓低的負極性電壓。在僅重復開關(guān)SI以及S4b的導通(圖32B)、開關(guān)S2以及S4a的導通(圖32D)的情況下，在電感器L之前始終施加負極性電壓，因此，向負載施加最大的負極性電壓。它們的關(guān)系如圖33的定時圖(timing chart)所示。開關(guān)SI、S2交替地導通,此夕卜，開關(guān)S4a、S4b交替地導通。在該圖中，波形中的+顯示表示在電感器L之前施加正極性電壓、一顯示表示在電感器L之前施加負極性電壓。在圖33中的“+最大輸出”中，僅重復開關(guān)SI以及S4a的導通(圖32A)、開關(guān)S2以及S4b的導通(圖32C)，如上述那樣，向負極施加最大的正極性電壓。在該情況下，開關(guān)SI和S4a、以及開關(guān)S2和S4b為同相。在圖33中的“+1/2輸出”中，重復延長開關(guān)SI以及S4a的導通(圖32A)、縮短開關(guān)SI以及S4b的導通(圖32B)、延長開關(guān)S2以及S4b的導通(圖32C)、縮短開關(guān)S2以及S4a的導通(圖32D),向負載施加最大電壓的一半的電壓的正極性電壓。在該情況下，S4a相對于開關(guān)SI提前45度、S4b相對于開關(guān)S2提前45度。在圖33中的“輸出零”中，以等間隔重復開關(guān)SI以及S4a的導通(圖32A)、開關(guān)
SI以及S4b的導通(圖32B)、開關(guān)S2以及S4b的導通(圖32C)、開關(guān)S2以及S4a的導通(圖32D)，如上述那樣，成為未向負載施加電壓的狀態(tài)。在該情況下，S4a相對于開關(guān)SI提前90度、S4b相對于開關(guān)S2提前90度。在圖33中的“一1/2輸出”中，重復縮短開關(guān)SI以及S4a的導通(圖32A)、延長開關(guān)SI以及S4b的導通(圖32B)、縮短開關(guān)S2以及S4b導通(圖32C)、延長開關(guān)S2以及S4a的導通(圖32D),向負載施加最大電壓的一半的電壓的負極性電壓。在該情況下，S4a相對于開關(guān)SI提前135度、S4b相對于開關(guān)S2提前135度。在圖33中的“一最大輸出”中，僅重復開關(guān)SI以及S4b的導通(圖32B)和開關(guān)S2以及S4a的導通(圖32D)，如上述那樣，向負載施加最大的負極性電壓。在該情況下，S4a相對于開關(guān)SI提前180度即成為相反相位、S4b相對于開關(guān)S2提前180度即成為相反相位。這樣，輸出電壓能夠由驅(qū)動開關(guān)SI、S2和開關(guān)S4a、S4b的波形的“相位關(guān)系”決定，作為雙極性DC/DC變換器而進行工作。此處示出了根據(jù)驅(qū)動波形的相位關(guān)系來控制輸出電壓的例子，但是，如果參照上述的其它示例，則容易研究出控制輸出電壓的其它的驅(qū)動方法，因此，省略其它的驅(qū)動方法的例示。此外，很明顯，如果能夠這樣正負自由地控制輸出電壓，則與上述的其它示例相同，也能夠作為DC/AC逆變器進行工作，因此，省略進一步的說明。[與比較用的絕緣型DC/DC變換器的對比]
將圖31的作為DC/DC變換器的工作與如圖34那樣的比較用的絕緣型DC/DC變換器進行對比說明。關(guān)于圖34所示的絕緣型DC/DC變換器的工作，參照圖35。在開關(guān)SI導通時(圖35A)，在絕緣變壓器T的一次側(cè)產(chǎn)生反電動勢，由此，在二次側(cè)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。由此，二極管D5導通，在電感器L之前施加正極性電壓。
在開關(guān)S2導通時(圖35B)，在絕緣變壓器T的一次側(cè)產(chǎn)生反向的反電動勢，由此，在二次側(cè)產(chǎn)生反向的感應(yīng)電動勢。由此，二極管D6導通，在電感器L之前同樣地施加正極性電壓。如果交替地重復開關(guān)SI的導通(圖35A)和開關(guān)S2的導通(圖35B)的工作，則向負載施加最大的正極性電壓，但是，這與圖33的“+最大輸出”時的工作相同。再有，如果在圖35A、35B的工作之間夾著開關(guān)S1、S2都截止的期間，則在該期間未在電感器L之前未施加正極性電壓，因此，由電感器L和電容器C平滑化，其結(jié)果是，向負載施加更加低的電壓。即，在圖34中能夠根據(jù)開關(guān)SI和S2的占空比使施加到負載的電壓變化。但是，在圖34中，在絕緣變壓器T的二次側(cè)使用二極管，由于不能如雙向性開關(guān)元件那樣在任意的定時在雙向流過電流，所以，只能夠產(chǎn)生一個方向的極性(在圖34中為正極性)的電壓，此外，也不能夠使電力從絕緣變壓器T的二次側(cè)再生到一次側(cè)。[再生工作]
為了說明圖31的DC/DC變換器以及DC/AC逆變器中的再生工作，例示如圖36那樣代替負載而連接正極性的直流電壓源的情況。在圖36A’中，蓄積在電感器L中的能量被排出，在電感器L中產(chǎn)生反電動勢，與直流電壓源的電壓相加，施加于絕緣變壓器T的一個二次繞組，產(chǎn)生反電動勢。其結(jié)果是，在絕緣變壓器T的另一個二次繞組和絕緣變壓器T的一次繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。在絕緣變壓器T的一次繞組中流過圖中的箭頭方向的電流，將電力再生到直流電源10。該工作以及電流的方向與圖32A’相反。接著，在圖36B’中，電流從直流電源10沿圖中的箭頭方向流到絕緣變壓器T的一次繞組，產(chǎn)生反電動勢，在絕緣變壓器T的二次繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，與直流電壓源的電壓相加，箭頭方向的電流經(jīng)由開關(guān)S4b流到電感器L，其結(jié)果是，箭頭方向的能量蓄積到電感器L中。該工作以及電流的方向與圖32B’相反。在圖32A的開關(guān)狀態(tài)的時間長、圖32B的開關(guān)狀態(tài)的時間短的情況下，在圖36A’中，畜積在電感器L中的能量被排出，在圖36B’中，在電感器L中畜積能量。關(guān)于圖32C和圖32D，同樣地，在圖32C的開關(guān)狀態(tài)下蓄積在電感器L中的能量被排出，在圖32D的開關(guān)狀態(tài)下，在電感器L中蓄積能量。在時間的長短相反的情況下，即，在輸出負極性電壓的控制狀態(tài)的再生工作中，在開關(guān)SI以及S4a導通時(圖32A)，在電感器L中蓄積能量，在開關(guān)SI以及S4b導通時(圖32B)，蓄積在電感器L中的能量被排出(關(guān)于圖32C和圖32D也相同。)。其它示例
(I)在上述示例中，由電壓檢測部監(jiān)視實際的輸出電壓，經(jīng)由絕緣傳輸部反饋到控制電路18，由此，也能夠以實際的輸出電壓更準確的方式進行工作。但是，即使沒有電壓檢測部或絕緣傳輸部，也能夠工作。再有，在該情況下，如果進而具有電流檢測部，則根據(jù)控制電路18的結(jié)構(gòu)或工作，成為恒定電流輸出、恒定阻抗輸出、恒定電力輸出等、或追加過電流保護(電流折疊型(current fold back type)或定電流限制型等(constant current limitingtype))也是任意的。(2)在上述示例中，在圖I、圖9所示的電路中示出了控制電路18，但是，在各示例中也同樣設(shè)置有該控制電路18。(3)在上述例子中，對DC/DC變換器工作、DC/AC逆變器工作進行了例示，但是，對于本發(fā)明的絕緣型電力變換裝置來說，不僅是雙方的工作方式，也能夠應(yīng)用于以其中一個的工作方式為目的而構(gòu)成的情況。如以上說明的那樣，對本發(fā)明的最優(yōu)選的示例等進行了說明，但是，本發(fā)明不限定 于上述記載，基于技術(shù)方案所記載的或?qū)嵤┓绞街兴_的發(fā)明的主旨，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠進行各種變形或變更是當然的，當然這樣的變形或變更也包含在本發(fā)明的范圍中。本發(fā)明能夠在下述所示的廣泛的用途中利用并且是有益的。(I)能夠作為絕緣型DC/DC變換器而使用，能夠作為正負雙極性均能輸出的直流電源裝置來利用。作為一個例子，能夠用于在直流電動機中根據(jù)輸出電壓的正負的極性控制旋轉(zhuǎn)方向并根據(jù)輸出電壓的絕對值控制轉(zhuǎn)速這樣的用途。在該情況下，也能夠?qū)崿F(xiàn)直流電動機的慣性等引起的剩余電力的再生、或在再生制動時將直流電動機作為發(fā)電機來使用的電力的再生等。(2)能夠作為絕緣型雙向DC/AC逆變器而使用并生成來自電池的交流電或在來自雙向性的交流電的電池的充電等中利用，
(2-1)能夠使用大容量電池或續(xù)流(flywheel)等的蓄電裝置，作為商用電源的消耗電力均衡裝置來利用。(在商用電源有可能不足時，作為DC/AC逆變器工作并作為將電力從電池供給到商用電源的并網(wǎng)控制逆變器(grid connection inverter)而使用。在商用電源有可能剩余時，作為AC/DC變換器工作，用于從商用電源向蓄電裝置充電。)。(2-2)能夠使用固定型電池作為停電時的緊急用電源兼電池充電器來利用。(在停電時，作為DC/AC逆變器，用作緊急用電源。在通常時，作為AC/DC變換器，用于從商用電源向電池充電。)。(2-3)能夠?qū)⒉咫娀旌蟿恿?plug-in hyberid car)或電動汽車等作為電池使用，能夠作為商用電源停電時的緊急用電源等(并網(wǎng)控制逆變器)兼商用電源的電池充電器來利用。本發(fā)明也能夠設(shè)置在固定側(cè)、車載側(cè)的任意一個，但是，由于是絕緣型這樣的特征、電路結(jié)構(gòu)簡單并適于小型、輕量化的特征，所以，特別是在車載型的情況下優(yōu)點較多。(2-4)在混合動力車或電動汽車等中，在加速時將任意的電壓或頻率的交流電力從電池提供到交流電動機，在再生制動時將交流電動機作為發(fā)電機使用，將直流電力再生到電池，能夠利用于向電池充電。(3)能夠作為DC/AC逆變器使用，能夠作為風力發(fā)電、燃料電池發(fā)電、太陽能電池發(fā)電的并網(wǎng)控制逆變器或功率調(diào)節(jié)器使用。(并且，能夠并用電池等而靈活利用電力再生功能，在所發(fā)的電力有可能剩余時充電到電池中，還能夠在電力有可能不足時從電池供給電力。)。
權(quán)利要求
1.一種具備絕緣變壓器的絕緣型電力變換裝置，其特征在于，具備 設(shè)置在直流電源和所述絕緣變壓器的一次側(cè)之間并且用于在正向?qū)λ鼋^緣變壓器的一次側(cè)進行驅(qū)動的第一開關(guān)單元； 設(shè)置在所述直流電源和所述絕緣變壓器的一次側(cè)之間并且用于在反向?qū)λ鼋^緣變壓器的一次側(cè)進行驅(qū)動的第二開關(guān)單元； 設(shè)置在所述絕緣變壓器的二次側(cè)且將負載和電感器串聯(lián)連接的串聯(lián)電路；以及 設(shè)置在所述串聯(lián)電路和所述絕緣變壓器的二次側(cè)之間并且具有雙向性的一個或多個第四開關(guān)單元， 將所述直流電源的電力作為任意極性的直流或交流送出到所述負載側(cè)或者將來自所述負載側(cè)的直流電力或交流電力再生到所述直流電源。
2.如權(quán)利要求I所述的絕緣型電力變換裝置，其特征在于， 還具備與所述串聯(lián)電路并聯(lián)設(shè)置并具有雙向性的一個或多個第三開關(guān)單元。
3.如權(quán)利要求I所述的絕緣型電力變換裝置，其特征在于， 所述絕緣變壓器具備串聯(lián)連接的第一以及第二一次繞組，所述第一開關(guān)單元的一端連接到所述第一一次繞組，所述第二開關(guān)單元的一端連接到所述第二一次繞組，所述第一開關(guān)單元以及所述第二開關(guān)單元的另一端共同連接。
4.如權(quán)利要求I所述的絕緣型電力變換裝置，其特征在于， 所述絕緣變壓器具備一個一次繞組，所述一次繞組的一端經(jīng)由所述第一開關(guān)單元以及所述第二開關(guān)單元連接到所述直流電源，所述一次繞組的另一端經(jīng)由電容器連接到所述直流電源、或者連接到兩個直流電源之間的中點。
5.如權(quán)利要求I所述的絕緣型電力變換裝置，其特征在于， 所述絕緣變壓器具備一個一次繞組，所述第一開關(guān)單元由至少兩個開關(guān)元件構(gòu)成，所述第二開關(guān)單元由至少兩個開關(guān)元件構(gòu)成，由所述第一開關(guān)單元的所述開關(guān)元件以及所述第二開關(guān)單元的所述開關(guān)元件構(gòu)成橋電路，所述橋電路連接到所述一次繞組。
6.如權(quán)利要求I所述絕緣型電力變換裝置，其特征在于， 所述第一開關(guān)單元、所述第二開關(guān)單元、或者所述第一以及第二開關(guān)單元這二者是場效應(yīng)晶體管、結(jié)型場效應(yīng)晶體管、雙極晶體管或絕緣柵雙極晶體管。
7.如權(quán)利要求I所述的絕緣型電力變化裝置，其特征在于， 所述第一開關(guān)單元、所述第二開關(guān)單元以及所述第四開關(guān)單元中的一個或多個并聯(lián)地具備二極管，該二極管是與所述開關(guān)單元連接的二極管元件、或者內(nèi)置在所述開關(guān)單元中的二極管或寄生二極管。
8.如權(quán)利要求2所述的絕緣型電力變換裝置，其特征在于， 所述第三開關(guān)單元并聯(lián)地具備二極管，該二極管是與所述開關(guān)單元連接的二極管元件、或者內(nèi)置在所述開關(guān)單元中的二極管或寄生二極管。
9.如權(quán)利要求2所述的絕緣型電力變換裝置，其特征在于， 所述第三開關(guān)單元由在對置的方向連接的兩個單向開關(guān)元件構(gòu)成。
10.如權(quán)利要求I所述的絕緣型電力變換裝置，其特征在于， 所述第四開關(guān)單元由在對置的方向連接的兩個單向開關(guān)元件構(gòu)成。
11.如權(quán)利要求2所述的絕緣型電力變換裝置，其特征在于，所述第三開關(guān)單元由二極管橋以及在構(gòu)成該二極管橋的二極管的陽極彼此的連接點和陰極彼此的連接點之間連接的單向開關(guān)元件構(gòu)成。
12.如權(quán)利要求I所述的絕緣型電力變換裝置，其特征在于， 所述第四開關(guān)單元由二極管橋以及在構(gòu)成該二極管橋的二極管的陽極彼此的連接點和陰極彼此的連接點之間連接的單向開關(guān)元件構(gòu)成。
13.如權(quán)利要求2所述的絕緣型電力變換裝置，其特征在于， 所述第三開關(guān)單元由場效應(yīng)晶體管、結(jié)型場效應(yīng)晶體管、雙極晶體管、絕緣柵雙極晶體管或單一的雙向性開關(guān)元件的任意一種構(gòu)成。
14.如權(quán)利要求I所述的絕緣型電力變換裝置，其特征在于， 所述第四開關(guān)單元由場效應(yīng)晶體管、結(jié)型場效應(yīng)晶體管、雙極晶體管、絕緣柵雙極晶體管或單一的雙向性開關(guān)元件的任意一種構(gòu)成。
15.如權(quán)利要求I所述的絕緣型電力變換裝置，其特征在于， 所述絕緣變壓器在二次側(cè)具備一個或多個其它繞組，對所述一個或多個其它繞組分別設(shè)置整流單元以及平滑單元，利用所述一個或多個其它繞組的每一個和所述整流單元以及平滑單元構(gòu)成絕緣的直流源。
16.如權(quán)利要求I所述的絕緣型電力變換裝置，其特征在于， 所述絕緣型電力變換裝置輸出多相輸出，各多相輸出從所述絕緣變壓器的單獨的二次繞組輸出或者從共同的二次繞組輸出。
17.如權(quán)利要求I所述的絕緣型電力變換裝置，其特征在于， 所述絕緣型電力變換裝置輸出二相輸出，該二相輸出中的某個相側(cè)的所述開關(guān)元件的驅(qū)動波形使用與利用輸入波形的絕對值和鋸齒狀波的比較所生成的波形相當?shù)牟ㄐ危? 其它的相側(cè)的所述開關(guān)元件的驅(qū)動波形使用與利用所述輸入波形的絕對值和反鋸齒狀波的比較所生成的波形相當?shù)牟ㄐ巍?br> 18.如權(quán)利要求I所述的絕緣型電力變換裝置，其特征在于， 所述絕緣型電力變換裝置輸出三相輸出，該三相輸出中的第一相側(cè)的所述開關(guān)兀件的驅(qū)動波形使用與利用輸入波形的絕對值和鋸齒狀波的比較所生成的波形相當?shù)牟ㄐ危? 與所述第一相不同的第二相側(cè)的所述開關(guān)元件的驅(qū)動波形使用與利用所述輸入波形的絕對值和反鋸齒狀波的比較所生成的波形相當?shù)牟ㄐ危? 與所述第一或所述第二相不同的第三相側(cè)的所述開關(guān)元件的驅(qū)動波形使用與利用所述輸入波形的絕對值和三角波的比較所生成的波形相當?shù)牟ㄐ巍?br> 全文摘要
本發(fā)明提供一種具備絕緣變壓器(T)的絕緣型電力變換裝置，其特征在于，具備第一開關(guān)單元(開關(guān)S1)，設(shè)置在直流電源和所述絕緣變壓器的一次側(cè)之間，用于在正向驅(qū)動所述絕緣變壓器的一次側(cè)；第二開關(guān)單元(開關(guān)S2)，設(shè)置在所述直流電源和所述絕緣變壓器的一次側(cè)之間，用于在反向驅(qū)動所述絕緣變壓器的一次側(cè)；串聯(lián)電路，設(shè)置在所述絕緣變壓器的二次側(cè)，串聯(lián)連接有負載(16)和電感器(L)；一個或多個第四開關(guān)單元(開關(guān)S4)，設(shè)置在所述串聯(lián)電路和所述絕緣變壓器的二次側(cè)之間并具有雙向性，將所述直流電源的電力作為任意極性的直流或交流送出到所述負載側(cè)或?qū)碜运鲐撦d側(cè)的直流電力或交流電力再生到所述直流電源。
文檔編號H02M7/797GK102739059SQ20121008987
公開日2012年10月17日 申請日期2012年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月30日
發(fā)明者古川修 申請人:株式會社 Nf 回路設(shè)計