[發明專利]DC/DC電力變換裝置

有效

• 申請號: 201080062854.2
• 申請日: 2010-11-29
• 公開（公告）號: CN102771039A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發明（設計）人: 奧田達也;伊藤寬
• 申請（專利權）人: 三菱電機株式會社
• 主分類號: H02M3/07
• 分類號: H02M3/07;H02M3/155
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 崔成哲

技術領域

本發明涉及將直流電壓變換為升壓或者降壓了的直流電壓的DC/DC電力變換裝置。

背景技術

以往的DC/DC電力變換裝置利用半導體開關的ON（導通）OFF（斷開）動作，控制向電抗器的能量積蓄和釋放的量來進行從直流向直流的電壓變換。另外，由于該電抗器存在大型且重這樣的課題，所以提出了如下技術：通過利用電容器的充放電來降低對電抗器施加的電壓，降低該電抗器所需的電感值，而使電抗器小型、輕量化（例如，參照專利文獻1）。

專利文獻1：日本特開昭61－92162號公報

發明內容

在上述專利文獻1記載的DC/DC電力變換裝置中，在通常動作時，能夠將充放電電容器的端子間電壓控制為任意的值，所以能夠使對構成直流電壓變換部的開關元件、二極管施加的電壓變得大致均等。

但是，例如，在由于控制電源未準備就緒而開關元件停止了動作的情況、在DC/DC電力變換裝置中發生某種異常并為了防止其波及故障而開關元件停止了動作情況等開關元件處于未被ON/OFF控制的狀態（以下，稱為控制停止狀態）的情況下，如果對直流電源的輸入端子施加輸入電壓Vin，則發生以下的問題。即，在上述情況下，開關元件成為OFF，所以輸出電壓Vout成為與輸入電壓Vin大致相同的電位，但充放電電容器的端子間電壓成為零，所以對構成直流電壓變換部的開關元件、二極管施加全電壓。其結果，直流電壓變換部的開關元件和二極管有可能被過電壓破壞。

為了防止發生這樣的缺陷，需要使開關元件和二極管的元件耐壓大于輸入電壓最大值，因此，成為多余的成本增加、效率降低的主要原因。

本發明是為了消除上述那樣的問題而完成的，其目的在于，即使在構成直流電壓變換部的開關元件處于控制停止狀態時對直流電源的輸入端子施加了電壓的情況下，也能夠將充放電電容器的端子間電壓始終保持為期望的值。另外，即使在直流電壓變換部的開關元件、二極管中使用低耐壓的部件也能夠可靠地避免元件破壞的危險性，由此能夠提供低成本且高效的DC/DC電力變換裝置。

本發明提供一種DC/DC電力變換裝置，其特征在于，具備：

電抗器，與直流電源連接；

直流電壓變換部，與所述電抗器連接，具有多個開關元件、通過該開關元件的ON/OFF而充放電的充放電電容器、以及提供所述充放電電容器的充電路徑和放電路徑的多個二極管；

輸出側的平滑電容器，與所述直流電壓變換部連接，具有相互串聯連接的多個分壓電容器；以及

電壓均等化用的開關元件，設置于在所述充放電電容器的負極側端子與各所述分壓電容器的相互的連接點之間設置的連接線。

另外，本發明提供一種DC/DC電力變換裝置，其特征在于，具備：

輸入側的平滑電容器，與直流電源并聯地連接，對直流電壓進行平滑化，并且具有相互串聯連接的多個分壓電容器；

電抗器，與所述直流電源連接；

直流電壓變換部，與所述電抗器連接，具有多個開關元件、通過該開關元件的ON/OFF而充放電的充放電電容器、以及提供所述充放電電容器的充電路徑和放電路徑的多個二極管；

輸出側的平滑電容器，與所述直流電壓變換部連接；以及

電壓均等化用的開關元件，設置于在所述充放電電容器的負極側端子與所述輸入側的平滑電容器的各分壓電容器的相互的連接點之間設置的連接線。

根據本發明的DC/DC電力變換裝置，在構成直流電壓變換部的開關元件處于控制停止狀態時對直流電源的輸入端子施加了電壓的情況下，從充放電電容器經由電壓均等化用的開關元件以及分壓電容器的一部分流過充電電流，從而充放電電容器的端子間電壓被保持為與構成平滑電容器的各分壓電容器的分壓電位對應的電壓。因此，能夠使對開關元件、二極管這樣的半導體元件施加的電壓均等化。由此，能夠使用低耐壓的半導體元件、電容器，其結果，能夠提供低成本且高效率的DC/DC電力變換裝置。

附圖說明

圖1是本發明的實施方式1的DC/DC電力變換裝置的電路結構圖。

圖2是示出圖1的DC/DC電力變換裝置的動作模式的說明圖。

圖3是圖1的DC/DC電力變換裝置的升壓比是2倍以下時的動作說明圖。

圖4是圖1的DC/DC電力變換裝置的升壓比是2倍以上時的動作說明圖。

圖5是在圖1的DC/DC電力變換裝置中，在直流電壓變換部的開關元件處于控制停止狀態時對輸入端子施加了直流電壓的情況的動作說明圖。