[發明專利]電流反饋全橋直流-直流轉換器

在審

• 申請號: 201310093668.0
• 申請日: 2013-03-22
• 公開（公告）號: CN103457473A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 謝爾蓋·莫伊謝耶夫
• 申請（專利權）人: 株式會社豐田自動織機
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 郎曉虹;陳煒

技術領域

本發明大體上涉及直流-直流轉換器，更具體地，涉及將直流電轉換成不同的直流電的電流反饋全橋直流-直流轉換器。

背景技術

除了配備有驅動車輛的引擎之外還配備有電機的車輛或運輸機械（在下文中統稱為車輛）已付諸實現，諸如混合動力汽車、插電式混合動力車輛、混合動力車輛或混合動力電動車輛。最近已提出了插電式混合動力車輛，可以通過諸如家用電源的系統電源對該插電式混合動力車輛的電池進行充電。

這樣的車輛配備有工作在高電壓的牽引電機。驅動車輛的電池的直流電壓被直流-直流轉換器升高到足以驅動該牽引電機的另一直流電壓。因此，該牽引電機在升壓后的直流電壓下工作。當車輛正在減速時，該牽引電機用作發電機。該電機因此生成的電力的電壓轉換成適于驅動車輛的電池電壓，并且具有這樣的轉換后的電壓的電力用于對電池充電。

將直流電轉換成為不同的直流電的直流-直流轉換器也用于太陽能電力系統、諸如電視機以及用于移動電話或計算機的充電器的各種電子設備和電器。

在直流-直流轉換器中，已知電流反饋全橋直流-直流轉換器。配置電流反饋全橋直流-直流轉換器使得逆變器電路的輸入連接到直流電壓電路的輸出，該直流電壓電路串聯連接到用作具有感應效應的固定式感應設備的螺旋電抗器（coiled?reactor）。逆變器電路的輸出連接到變壓器的初級線圈。變壓器的次級線圈連接到整流電路使得產生直流電。

電流反饋全橋直流-直流轉換器的特點在于：輸入電流具有帶有波紋的直流連續波形，并且使用簡單的轉換器電路，輸入電流波形可整流成具有良好的功率因數并且沒有失真的正弦直流波形。

在直流-直流轉換器中，通過重復快速地接通和切斷諸如MOSFET（金屬氧化物半導體場效應晶體管MOS)或IGBT（絕緣柵雙極型晶體管)的切換元件來實現功率轉換。在切換操作期間，在直流-直流轉換器中流動的電流被快速改變，使得由于直流-直流轉換器的寄生電感和電容而出現過電壓（或浪涌電壓）。

在電流反饋全橋直流-直流轉換器中，包括電壓電路和電抗器的直流電路通過逆變器電路的切換元件連接到變壓器。在連接變壓器的電流路徑中存在變壓器的漏電感，此外，逆變器電路的切換元件具有寄生電容。在電流反饋全橋直流-直流轉換器工作期間，從電流源電路流出的電流在電抗器和漏電感中累積能量。如果當例如為了其保護目的需要停止電流反饋全橋直流-直流轉換器時快速切斷逆變器電路的切換元件，則能量累積在電抗器和漏電感中，但無處可去，使得逆變器的切換元件的寄生電容趨于被快速充電，結果對切換元件生成過電壓。如果過電壓超過切換元件的耐受電壓，則可損壞切換元件。為了保護切換元件不受這樣的損壞，需要采取適當的措施。

為了防止在電流反饋全橋直流-直流轉換器中生成的過電壓損壞電流反饋全橋直流-直流轉換器的切換元件，日本專利申請公開2002-272135公開了連接用于抑制當每一切換元件被切斷時出現的過電壓的緩沖電路的電流反饋全橋直流-直流轉換器。

然而，這種電流反饋全橋直流-直流轉換器的不利之處在于：部件的數目增加，從而導致成本增加以及在電流反饋全橋直流-直流轉換器正常工作期間的電路損耗增加。

發明內容

本發明旨在提供一種電流反饋全橋直流-直流轉換器，所述電流反饋全橋直流-直流轉換器具有簡單結構并且防止電流反饋全橋直流-直流轉換器在停止電流反饋全橋直流-直流轉換器時生成過電壓。

電流反饋全橋直流-直流轉換器包括電流源電路、逆變器電路、變壓器和整流電路，其中，所述電流源電路包含直流電壓源電路和串聯連接到直流電壓源電路的電抗器，所述逆變器電路包含切換元件、輸入端和輸出端，其中，電流源電路的輸出連接到所述輸入端，所述變壓器具有連接到所述輸出端的初級線圈和次級線圈，所述整流電路連接到該次級線圈，并且電流反饋全橋直流-直流轉換器通過該整流電路生成直流輸出。電流反饋全橋直流-直流轉換器還包括電容器和控制器，其中，所述電容器串聯連接到所述輸出端和初級線圈，所述控制器控制切換元件的接通/切斷操作，使得在停止電流反饋全橋直流-直流轉換器時電流可以從電流源電路流過初級線圈和電容器。

根據結合附圖的、通過示例示出了本發明的原理的以下說明，本發明的其他方面和優點將變得明顯。

附圖說明

在所附的權利要求中特別提出了被認為是新穎的本發明的特征。通過參考當前優選實施例的以下說明以及附圖，可最好地理解本發明及其目標和優點，在附圖中：

圖1是根據本發明優選實施例的電流反饋全橋直流-直流轉換器的電路圖；