雙向絕緣型dc/dc變換器以及使用該雙向絕緣型dc/dc變換器的智能網絡的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種雙向絕緣型DC/DC變換器以及使用該雙向絕緣型DC/DC變換器的智能網絡，尤其是涉及一種包括通過絕緣型變壓器耦合的2個逆變器的雙向絕緣型DC/DC變換器以及使用該雙向絕緣型DC/DC變換器的智能網絡。
【背景技術】
[0002]包括多個直流電力系統的智能網絡需要從直流電力有剩余的直流電力系統中將直流電力供應給直流電力不足的直流電力系統。此外，各直流電力系統中直流電力有時會有剩余有時會出現不足，直流電壓會產生變動。因此，需要在各2個直流電力系統之間設置雙向絕緣型DC/DC變換器。
[0003]作為雙向絕緣型DC/DC變換器，有包括通過絕緣型變壓器耦合的2個逆變器的雙向絕緣型DC/DC變換器(參照例如專利文獻I (日本專利特開2010-124549號公報))。
現有技術文獻專利文獻
[0004]專利文獻I:日本專利特開2010-124549號公報
【發明內容】
發明所要解決的技術問題
[0005]但是，現有的雙向絕緣型DC/DC變換器存在2個直流電力系統的直流電壓之差發生較大變動時就無法穩定地供應接受直流電力的問題。
[0006]因此，本發明的主要目的在于提供一種雙向絕緣型DC/DC變換器以及使用該雙向絕緣型DC/DC變換器的智能網絡，即使在2個直流電壓之差發生較大變動的情況下，也能夠穩定地供應接受直流電力。
解決技術問題所采用的技術方案
[0007]本發明所涉及的雙向絕緣型DC/DC變換器是在第I及第2直流電路之間進行直流電力供應接受的雙向絕緣型DC/DC變換器，包括:第I逆變器，其基于從第I直流電路接受的第I直流電壓，生成第I交流基波電壓;第2逆變器，其基于從第2直流電路接受的第2直流電壓，生成頻率與第I交流基波電壓相同的第2交流基波電壓;絕緣型變壓器，其包含分別接受第I及第2交流基波電壓且互相絕緣的初級繞組及次級繞組;脈沖寬度設定部，其基于第I及第2直流電壓，對第I及第2交流基波電壓中的至少任一個的脈沖寬度進行設定，使得第I及第2交流基波電壓的電壓差小于預先設定的值;相位差設定部，其對第I及第2交流基波電壓的相位差進行設定，使得在第I及第2直流電路之間供應接受期望的直流電力；以及信號發生部，其基于脈沖寬度設定部及相位差設定部的設定結果，生成第I及第2逆變器的控制信號。
發明效果
[0008]本發明所涉及的雙向絕緣型DC/DC變換器對第I及第2交流基波電壓中的至少任一個的脈沖寬度進行設定，使得第I及第2交流基波電壓的電壓差小于規定值，并對第I及第2交流基波電壓的相位差進行設定，使得在第I及第2直流電路之間供應接受期望的直流電力，基于設定結果，生成第I及第2逆變器的控制信號。因此，即使在2個直流電壓之差發生較大變動的情況下，也能夠沿期望的方向穩定地供應直流電力。
【發明內容】
【附圖說明】
[0009 ]圖1是表示本發明實施方式I的雙向絕緣型DC/DC變換器的結構的框圖。
圖2是表示圖1所示的逆變器的結構的電路圖。
圖3是表示圖1所示的控制電路的主要部分的框圖。
圖4是用于說明圖3所示的脈沖寬度設定部的動作的圖。
圖5是用于說明圖3所示的脈沖寬度設定部的動作的其他圖。
圖6是表示圖4及圖5所示的2個交流基波電壓的波形的圖。
圖7是用于說明圖3所示的信號發生部的動作的圖。
圖8是用于說明圖3所示的信號發生部的動作的其他圖。
圖9是用于說明圖3所示的信號發生部的動作的另一其他圖。
圖10是表示本發明實施方式2的智能網絡的結構的框圖。
【具體實施方式】
[0010][實施方式I]
圖1是表示本發明實施方式I的雙向絕緣型DC/DC變換器的結構的電路框圖。在圖1中，該雙向絕緣型DC/DC變換器包括:正電壓端子T1，T3、負電壓端子T2，T4、電流檢測器IS1，IS2、電壓檢測器VS1，VS2、電容器C1，C2、逆變器1，2、電抗器L1，L2、絕緣型變壓器3、控制電路4、以及驅動器DR1，DR2。
[0011]直流電路5連接到端子Tl、T2，直流電路6連接到端子T3、T4。例如，直流電路5包含生成直流電力的直流電源和由直流電力驅動的負載，直流電路6包含儲存直流電力的儲電裝置。作為直流電源，包括太陽能發電機、風力發電機等。作為儲電裝置，包括LiPo(鋰離子聚合物)電池、雙電層電容器等。
[0012]直流電路5中直流電力有剩余時，雙向絕緣型DC/DC變換器將剩余的直流電力供應給直流電路6;直流電路5中直流電力不足時，雙向絕緣型DC/DC變換器將直流電路6的直流電力供應給直流電路5。此時，無論直流電路5的直流電壓Ea和直流電路6的直流電壓Eb高低如何，雙向絕緣型DC/DC變換器都會進行直流電力的供應接受。
[0013]詳細而言，絕緣型變壓器3包含互相絕緣的初級繞組3a及次級繞組3b。初級繞組3a的匝數和次級繞組3b的匝數相同。初級繞組3a的一個端子經由電抗器LI，連接到逆變器I的交流端子lc，初級繞組3a的另一個端子連接到逆變器I的交流端子Id。次級繞組3b的一個端子經由電抗器L2，連接到逆變器2的交流端子2c，次級繞組3b的另一個端子連接到逆變器2的交流端子2d。
[0014]逆變器I的正電壓端子Ia經由電流檢測器ISl，連接到正電壓端子Tl，逆變器I的負電壓端子Ib連接到負電壓端子T2。電流檢測器ISl檢測在逆變器I及直流電路5之間流動的直流電流，并將表示該檢測值的信號提供給控制電路4。電壓檢測器VSl檢測逆變器I的端子la、lb之間的直流電壓Ea，并將表示該檢測值的信號提供給控制電路4。
[0015]電容器Cl連接在逆變器I的端子la、lb之間，使端子la、Ib之間的直流電壓Ea平滑及穩定。逆變器I由驅動器DRl的輸出信號Φ 1、…控制，將正電壓端子Ia及負電壓端子Ib之間的直流電壓Ea轉換為交流基波電壓Va，并輸出到交流端子lc、ld之間。
[0016]逆變器2的正電壓端子2a經由電流檢測器IS2，連接到正電壓端子T3，逆變器2的負電壓端子2b連接到負電壓端子T4。電流檢測器IS2檢測在逆變器2及直流電路6之間流動的直流電流，并將表示該檢測值的信號提供給控制電路4。電壓檢測器VS2檢測逆變器2的端子2a、2b之間的直流電壓Eb，并將表示該檢測值的信號提供給控制電路4。
[0017]電容器C2連接在逆變器2的端子2a、2b之間，使端子2a、2b之間的直流電壓Eb平滑及穩定。逆變器2由驅動器DR2的輸出信號Φ 11、...控制，將正電壓端子2a及負電壓端子2b之間的直流電壓Eb轉換為交流基波電壓Vb，并輸出到交流端子2c、2d之間。
[0018]控制電路4由例如微型計算機構成，基于電壓檢測器VSl、VS2及電流檢測器ISl、IS2的輸出信號，生成逆變器1、2的控制信號Φ 1、…。控制電路4基于電壓檢測器VS1、VS2的檢測結果，對2個交流基波電壓Va、Vb的脈沖寬度α、β進行設定，使得由逆變器1、2生成的交流基波電壓Va、Vb的有效值一致。此外，控制電路4對2個交流基波電壓Va、Vb的相位差Θ進行設定，使得期望的直流電力從選自直流電路5、6中的一個直流電路流入另一個直流電路。再者，控制電路4基于所設定的脈沖寬度α、β及相位差Θ，生成逆變器1、2的控制信號Φ1、…。
[0019]驅動器DRl放大逆變器I的控制信號Φ1、…，并供應給逆變器I。驅動器DR2放大逆變器2的控制信號Φ 11、...，并供應給逆變器2。
[0020]圖2是表示逆變器1、2的結構的電路圖。在圖2中，逆變器I包含IGBT(InsulatedGate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管)Q1?Q4以及二極管Dl?D4JGBT Q1、Q2的集電極均連接到正電壓端子la，其柵極分別接收控制信號Φ1、Φ 2，其發射極分別連接到交流端子Ic、Id。IGBT Q3、Q4的集電極分別連接到交流端子Ic、Id，其柵極分別接收控制信號/ Φ 1、/ Φ 2，其發射極均連接到負電壓端子Ib。二極管Dl?D4分別反并聯連接到IGBT Ql?Q4。
[0021]控制信號φ 1、/φ 1、Φ2、/Φ2分別為PWM(Pulse Width Modulat1n，脈沖寬度調制)信號，是規定頻率(例如ΙΟΚΗζ)的矩形波信號。控制信號/Φ1、/Φ2分別為控制信號Φ1、Φ 2的反轉信號。因此，IGBT Ql和Q3不會同時導通，IGBT Q2和Q4不會同時導通。
[0022]IGBT Ql、Q4導通時，電流經由IGBT Ql、電抗器L1、初級繞組3a及IGBT Q4，從正電壓端子Ia流入負電壓端子lb。此外，IGBT Q2、Q3導通時，電流經由IGBT Q2、初級繞組3a、電抗器LI及IGBT Q3，從正電壓端子Ia流入負電壓端子lb。因此，利用控制信號Φ 1、/Φ1、Φ
2、/Φ2控制