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CN105075096B - Dc‑ac转换装置以及控制其操作的控制电路和控制方法 - Google Patents

Dc‑ac转换装置以及控制其操作的控制电路和控制方法 Download PDF

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CN105075096B CN201480010677.1A CN201480010677A CN105075096B CN 105075096 B CN105075096 B CN 105075096B CN 201480010677 A CN201480010677 A CN 201480010677A CN 105075096 B CN105075096 B CN 105075096B
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Abstract

本发明提供了一种能够减小从电池输出的波纹电流的DC‑AC转换装置。一种DC‑AC转换装置包括：DC‑DC转换电路，其具有全桥电路；DC‑AC转换电路，其用于将从DC‑DC转换电路输出的DC电压转换为AC电压；线圈，其一端连接至DC‑DC转换电路的DC端子之一；以及电容器，其连接在线圈的另一端与另一个DC端子之间。DC‑AC转换装置还包括：短路控制器，其用于控制切换，以使得全桥电路的桥臂暂时短路；反相控制器，其用于控制全桥电路的切换，以在全桥电路的桥臂暂时短路之后使得从全桥电路输出的AC电压的相位反向；以及短路时间改变单元，其用于以对应于从DC‑AC转换电路输出的AC电压的周期的特定周期来改变全桥电路的桥臂短路的时间。

Description

DC-AC转换装置以及控制其操作的控制电路和控制方法
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。
鉴于上述环境提出本发明，并且本发明致力于提供这样一种DC-AC转换装置，其包括通过线圈在DC输入侧上设有电容器的全桥电路，其中可执行预定切换控制以减小从电池输出的波纹电流，而不用增大电容器的电容量，以及提供一种用于控制DC-AC转换装置的操作的控制电路和控制方法。
本申请中的本发明涉及一种DC-AC转换装置，该DC-AC转换装置包括：DC-DC转换电路，其具有全桥电路并对施加至全桥电路的DC端子对的DC电压进行转换，以输出转换后的DC电压；DC-AC转换电路，其将从DC-DC转换电路输出的DC电压转换为AC电压，并且输出转换后的AC电压；线圈，其一端连接至DC端子对的一个端子；以及电容器，其连接在线圈的另一端与DC端子对的另一端子之间，所述DC-AC转换装置还包括：短路控制部分，其控制全桥电路的切换，以使得全桥电路的桥臂暂时短路；反相控制部分，在短路控制部分使全桥电路的桥臂暂时短路之后，该反相控制部分控制全桥电路的切换，以使得从全桥电路输出的AC电压的相位反向；以及短路持续时间改变部分，其根据从DC-AC转换电路输出的AC电压的周期来以特定周期改变全桥电路的桥臂短路的持续时间。
本申请的发明涉及一种控制电路，包括DC-DC转换电路，其具有全桥电路，并且对施加至全桥电路的DC端子对的DC电压进行转换，以输出转换后的电压；DC-AC转换电路，其将从DC-DC转换电路输出的DC电压转换为AC电压，并且输出转换后的AC电压；线圈，其一端连接至DC端子对的一个端子；电容器，其连接在线圈的另一端与DC端子对的另一端子之间；短路控制部分，其控制全桥电路的切换，以使得全桥电路的桥臂暂时短路；反相控制部分，在短路控制部分使全桥电路的桥臂暂时短路之后，所述反相控制部分控制全桥电路的切换，以使得从全桥电路输出的AC电压的相位反向；以及短路持续时间改变部分，其根据从DC-AC转换电路输出的AC电压的周期来以特定周期改变所述电路的桥臂短路的持续时间。
本申请的发明涉及一种用于控制DC-AC转换装置的操作的控制方法，所述DC-AC转换装置包括：DC-DC转换电路，其具有全桥电路，并且对施加至全桥电路的DC端子对的DC电压进行转换并输出转换后的电压；DC-AC转换电路，其将从DC-DC转换电路输出的DC电压转换为AC电压，并且输出转换后的AC电压；线圈，其一端连接至DC端子对的一个端子；以及电容器，其连接在线圈的另一端与DC端子对的另一端子之间，所述控制方法包括：控制全桥电路的切换，以使得全桥电路的桥臂暂时短路；在全桥电路的桥臂暂时短路之后，控制全桥电路的切换，以使得从全桥电路输出的AC电压的相位反向；以及根据从DC-AC转换电路输出的AC电压的周期来以特定周期改变全桥电路的桥臂短路的持续时间。
根据本发明，在包括了将电容器通过线圈设在DC输入侧上的全桥电路的构造中，可执行预定切换控制以减小从电池输出的波纹电流，而不用增大电容器的电容量。
附图说明
图1是示出根据本发明的实施例的双向DC-AC转换装置的构造示例的电路图；
图2是示出控制电路的构造示例的框图；
图3是示出切换控制的方法的时序图；
图4是示出第二全桥电路的操作示例的说明性示图；
图5是示出施加至电压转换器的AC电压的时序图；
图6是示出从短路状态切换至AC电压的相位反向的状态的方法的操作说明图；
图7是示出从电池输出的波纹电流的波形；
图8是示出短路持续时间中的改变的曲线图；
图9是示出通过短路持续时间的改变而使波纹电流变化的波形；
图10是示出控制单元关于切换控制执行的处理程序的流程图；
图11是示出控制单元关于切换控制执行的处理程序的流程图；
图12是示出控制单元关于短路持续时间的改变而执行的处理程序的流程图；
图13是示出控制单元关于短路持续时间的改变而执行的另一处理程序的流程图；
图14是示出第二全桥电路的另一操作示例的说明图；
图15是示出第二全桥电路的另一操作示例的说明图；以及
图16是示出双向DC-AC转换装置的电压上升功能的操作说明图。
具体实施方式
[本发明的实施例的描述]
首先，将列出和描述本发明的实施例的细节。
(1)根据当前实施例的DC-AC转换装置是这样一种装置，其包括：DC-DC转换电路，其具有全桥电路并对施加至全桥电路的DC端子对的DC电压进行转换，以输出转换后的DC电压；DC-AC转换电路，其将从DC-DC转换电路输出的DC电压转换为AC电压，并且输出转换后的AC电压；线圈，其一端连接至DC端子对的一个端子；以及电容器，其连接在线圈的另一端与DC端子对的另一端子之间，所述DC-AC转换装置还包括：短路控制部分，其控制全桥电路的切换，以使得全桥电路的桥臂暂时短路；反相控制部分，在短路控制部分将全桥电路的桥臂暂时短路之后，该反相控制部分控制全桥电路的切换，以使得从全桥电路输出的AC电压的相位反向；以及短路持续时间改变部分，其根据从DC-AC转换电路输出的AC电压的周期来使全桥电路的桥臂短路的持续时间以特定周期改变。
根据当前实施例，控制电路控制全桥电路的切换，以使全桥电路的桥臂暂时短路，以将AC输入/输出部分所输出的AC电压的相位反向。也就是说，全桥电路的切换将不暂时阻挡电流的流动，并且在DC-AC转换时积累在线圈中的能量将不作为冲击电压施加至全桥电路。
而且，在全桥电路的桥臂短路的预定时段中将能量存储在线圈中，因此，利用线圈的能量可升高AC电压。
另外，用于使全桥电路的桥臂短路的持续时间根据从DC-AC转换电路输出的AC电压的周期来以特定周期改变，从而将要从电池输出至全桥电路的DC端子对的波纹电流可减小。在多数情况下，当负载电流增大时波纹电流往往通过增加短路持续时间而减小，并且当负载电流减小时波纹电流往往通过减少短路持续时间而减小。
更具体地说，就双向DC-AC转换装置而言，由于线圈介于电容器的一端与全桥电路之间，因此在AC-DC转换时过量的波纹电流将不从全桥电路流入电容器。
(2)在根据当前实施例的DC-AC转换装置中，全桥电路包括：第一桥臂，其具有彼此串联的在正电极侧上的第一切换元件和在负电极侧上的第二切换元件；以及第二桥臂，其具有彼此串联的在正电极侧上的第三切换元件和在负电极侧上的第四切换元件，并且第二桥臂与第一桥臂并联连接，并且当在第一切换元件和第四切换元件处于接通状态(即，导通状态)而第二切换元件和第三切换元件处于关断状态(即，截止状态)的一种激励状态与第一切换元件和第四切换元件处于关断状态而第二切换元件和第三切换元件处于接通状态的一种激励状态之间相互切换之前，短路控制部分将第一切换元件和第二切换元件暂时切换为接通状态(或关断状态)，并且将第三切换元件和第四切换元件切换为关断状态(或接通状态)。
根据当前实施例，在第一切换元件和第四切换元件处于接通状态而第二切换元件和第三切换元件处于关断状态的一种激励状态与第一切换元件和第四切换元件处于关断状态而第二切换元件和第三切换元件处于接通状态的一种激励状态之间相互切换之前，在预定时间段将第一切换元件和第二切换元件切换为接通状态(或关断状态)而将第三切换元件和第四切换元件切换为关断状态(或接通状态)，以实现暂时短路状态。
(3)在根据当前实施例的DC-AC转换装置中，全桥电路的桥臂短路的持续时间ΔT由以下等式(1)表示。
ΔT＝ΔT0+A·sin(4πft)…(1)
其中
ΔT：全桥电路中的桥臂短路的持续时间
ΔT0：预定持续时间
A：持续时间Δt的变化幅度
f：从双向DC-AC转换电路输出的AC电压的频率
t：时间
根据当前实施例，全桥电路的桥臂短路的持续时间ΔT按照正弦形状变化，从而与持续时间ΔT按照另一波形变化的情况相比可有效地减小波纹电流。
(4)在根据当前实施例的DC-AC转换装置中，短路持续时间改变部分使DC-AC转换电路所输出的AC电压的相位被反向的定时与全桥电路的桥臂短路的持续时间的改变量的变化率最大的定时同步。
根据当前实施例，与DC-AC转换电路的控制定时同步地控制桥臂短路的持续时间的变化。DC-AC转换电路的控制定时由DC-AC转换装置掌握，与通过检测AC电压并指明其相位来控制同步定时的情况相比，对短路持续时间的变化的控制更容易。
(5)根据当前实施例的DC-AC转换装置包括：电压检测部分，检测从DC-AC转换电路输出的AC电压；并且短路持续时间改变部分使通过电压检测部分检测到的AC电压的过零点与全桥电路的桥臂短路的持续时间的改变量的变化率最大的定时同步。
根据当前实施例，即使DC-AC转换电路的控制定时与将被输出的AC电压的相位不同，检测到的AC电压的过零点与全桥电路短路的持续时间同步的这种构造也可有效地降低波纹电流。例如，当与商业AC系统协作时发生相位差。
(6)在根据当前实施例的DC-AC转换装置中，短路持续时间改变部分包括改变全桥电路的桥臂短路的持续时间的变化幅度的幅度改变部分。
根据当前实施例，通过改变全桥电路的桥臂短路的持续时间的变化幅度，可控制波纹电流的减小量。
(7)根据当前实施例的DC-AC转换装置包括：存储部分，其存储从DC-AC转换电路供应的电功率与变化幅度关联的信息；功率计算部分，其基于从DC-AC转换电路输出的AC电压和AC电流来计算电功率；以及幅度决定部分，其基于由功率计算部分计算出的电功率和存储在存储部分中的信息来决定变化幅度。
根据当前实施例，基于从DC-AC转换电路供应的电功率来决定全桥电路的桥臂短路的持续时间的变化幅度这种构造可在无需使用能够检测波纹电流的电流检测部分的情况下控制波纹电流的减小的量。
(8)根据当前实施例的DC-AC转换装置包括：电流检测部分，其检测输入至DC端子对的电流；并且在电流检测部分检测到的电流中所包括的波纹电流与DC-AC转换电路输出的AC电压为相同相位的情况下，幅度改变部分增大变化幅度，并且在波纹电流的相位与从DC-AC转换电路输出的AC电压的相位相反的情况下，幅度改变部分减小变化幅度。
根据当前实施例，与未检测波纹电流的构造相比，直接检测波纹电流并且改变全桥电路的桥臂短路的持续时间的变化幅度以减小波纹电流的这种构造可更精确地控制波纹电流的减小量，并且可有效地减小波纹电流。
(9)根据实施例的控制电路是一种控制DC-AC转换装置的操作的电路，该控制电路包括：DC-DC转换电路，其具有全桥电路，并且对施加至全桥电路的DC端子对的DC电压进行转换，并且输出转换后的电压；DC-AC转换电路，其将从DC-DC转换电路输出的DC电压转换为AC电压，并且输出转换后的AC电压；线圈，其一端连接至DC端子对的一个端子；以及电容器，其连接在线圈的另一端与DC端子对的另一端子之间，该控制电路还包括：短路控制部分，其控制全桥电路的切换，以使得全桥电路的桥臂暂时短路；反相控制部分，在短路控制部分使全桥电路的桥臂暂时短路之后，该反相控制部分控制全桥电路的切换，以使得从全桥电路输出的AC电压的相位反向；以及短路持续时间改变部分，其根据从DC-AC转换电路输出的AC电压的周期来以特定周期改变全桥电路的桥臂短路的持续时间。
(10)根据实施例的控制方法是一种控制DC-AC转换装置的操作的方法，该DC-AC转换装置包括：DC-DC转换电路，其具有其中AC端子对连接至电压转换器的全桥电路，并对施加至全桥电路的DC端子对的DC电压进行转换并输出转换后的电压；DC-AC转换电路，其将从DC-DC转换电路输出的DC电压转换为AC电压，并且输出转换后的AC电压；线圈，其一端连接至DC端子对的一个端子；和电容器，其连接在线圈的另一端与DC端子对的另一端子之间。该方法控制全桥电路的切换以使得全桥电路的桥臂暂时短路；并且控制全桥电路的切换以在全桥电路的桥臂暂时短路之后使得从全桥电路输出的AC电压的相位反向；以及根据从DC-AC转换电路输出的AC电压的周期来以特定周期改变全桥电路的桥臂短路的持续时间。
(11)根据实施例的控制程序是一种使得计算机控制DC-AC转换装置的操作的控制程序，该DC-AC转换装置包括：DC-DC转换电路，其具有其中AC端子对连接至电压转换器的全桥电路，并对施加至全桥电路的DC端子对的DC电压进行转换并输出转换后的电压；DC-AC转换电路，其将从DC-DC转换电路输出的DC电压转换为AC电压，并且输出转换后的AC电压；线圈，其一端连接至DC端子对的一个端子；以及电容器，其连接在线圈的另一端与DC端子对的另一端子之间。控制程序使得计算机用作：短路控制部分，其控制全桥电路的切换，以使得全桥电路的桥臂暂时短路；反相控制部分，在短路控制部分使全桥电路的桥臂暂时短路之后，该反相控制部分控制全桥电路的切换，以使得从全桥电路输出的AC电压的相位反向；以及短路持续时间改变部分，其根据从DC-AC转换电路输出的AC电压的周期来以特定周期改变全桥电路的桥臂短路的持续时间。
根据当前实施例，执行与上述DC-AC转换装置的功能类似的功能。
[本发明的实施例的细节]
以下将参照示出本发明的实施例的附图详细描述本发明。
图1是示出双向DC-AC转换装置1的构造示例的电路图。根据当前实施例的双向DC-AC转换装置1安装在例如插电式混合动力车辆和电动车辆中，并且是对交流电和直流电执行双向AC-DC转换的绝缘式的双向DC-AC转换装置。双向DC-AC转换装置1包括：噪声滤波器(N/F)3；AC输入/输出端子T1、T2和DC输入/输出端子T3、T4；具有功率因数校正(PFC)功能的双向DC-AC转换电路4；对各个转换电路执行切换控制的双向DC-DC转换电路5和控制电路9。例如，双向DC-DC转换电路5由电容器C2、第一全桥电路6、电压转换器7和第二全桥电路8构成。
AC输入/输出端子T1和T2按照可交换方式连接至AC电源或负载。在将AC电源连接至AC输入/输出端子T1和T2同时对它们施加AC电压的情况下，通过AC-DC转换来将交流电转换为直流电，并且通过AC-DC转换获得的DC电压从DC输入/输出端子T3和T4输出。电池2连接至DC输入/输出端子T3和T4，并且通过从DC输入/输出端子T3和T4输出的直流电为电池2充电。在将负载连接至AC输入/输出端子T1和T2的情况下，通过电池2施加至DC输入/输出端子T3和T4的DC电压通过AC-DC转换被转换为交流电，并且通过AC-DC转换获得的交流电通过AC输入/输出端子T1和T2被馈送至负载。因此，用于对交流电和直流电执行双向AC-DC转换的双向DC-AC转换装置1安装在车辆中，从而电池2可用作用于灾难救援或紧急情况的电源。
噪声滤波器3连接至AC输入/输出端子T1和T2。噪声滤波器3是用于对施加至AC输入/输出端子T1和T2的AC电压中所包含的高频噪声进行去除的电路，并且将去除了噪声的AC电压施加至双向DC-AC转换电路4。
双向DC-AC转换电路4是一种通过对全桥电路进行切换控制来对交流电和直流电双向地执行AC-DC转换的电路。双向DC-AC转换电路4包括电容器C1、线圈L1、L2和第一切换元件至第四切换元件41、42、43和44以及构成全桥电路的二极管45、46、47和48。例如，第一切换元件至第四切换元件41、42、43和44是IGBT(绝缘栅双极晶体管)、MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)等的功率装置。下文中，在当前实施例中，将第一切换元件至第四切换元件41、42、43和44描述为IGBT。AC输入/输出端子T1和T2连接至噪声滤波器3的一个端子对的对应端子，而噪声滤波器3的另一端子对的各个端子连接至电容器1的对应端。此外，该另一端子对的一个端子连接至线圈L1的一端，而线圈L1的另一端连接至第一切换元件41的发射极和第二切换元件42的集电极。所述另一端子对的另一端子连接至线圈L2的一端，而线圈L2的另一端连接至第三切换元件43的发射极和第四切换元件44的集电极。
第一切换元件41和第三切换元件43的集电极连接至第一全桥电路6。第一切换元件41和第三切换元件43的发射极分别连接至第二切换元件42和第四切换元件44的集电极，而第二切换元件42和第四切换元件44的发射极连接至第一全桥电路6。第一切换元件至第四切换元件41、42、43和44的集电极连接至第一二极管至第四二极管45、46、47和48的阴极，而第一二极管至第四二极管45、46、47和48的阳极连接至第一切换元件至第四切换元件41、42、43和44的发射极。
第一切换元件41和第三切换元件43的集电极连接至电容器C2的一端，而电容器C2的另一端连接至第二切换元件42和第四切换元件44的发射极。
第一全桥电路6是一种通过对第一全桥电路6进行切换控制来对交流电和直流电双向地执行AC-DC转换的电路。第一全桥电路6包括第一切换元件至第四切换元件61、62、63和64以及构成第一全桥电路的二极管65、66、67和68。第一切换元件61和第三切换元件63的集电极连接至第一切换元件41和第三切换元件43的集电极。第一切换元件61和第三切换元件63的发射极分别连接至第二切换元件62和第四切换元件64的集电极，而第二切换元件62和第四切换元件64的发射极连接至第二切换元件42和第四切换元件44。第一切换元件至第四切换元件61、62、63和64的集电极连接至二极管65、66、67和68的阴极，而二极管65、66、67和68的阳极连接至第一切换元件至第四切换元件61、62、63和64的发射极。
电压转换器7包括多个磁性耦合线圈，该磁性耦合线圈包括例如第一线圈和第二线圈。第一线圈的端子对的端子连接至第一切换元件61和第三切换元件63的发射极。当将从第一全桥电路6输出的AC电压施加至第一线圈时，在第一线圈产生交变磁通，并且由于该交变磁通而在第二线圈发生转换后的AC电压。
第二全桥电路8是一种通过对第二全桥电路8进行切换控制来对交流电和直流电双向地执行AC-DC转换的电路。第二全桥电路8包括电容器C3、线圈L3和第一切换元件至第四切换元件81、82、83和84、以及构成第二全桥电路8的二极管85、86、87和88。构成电压转换器7的第二线圈的一端连接至第一切换元件81的发射极和第二切换元件82的集电极，而第二线圈的另一端连接至第三切换元件83的发射极和第四切换元件84的集电极。
第一切换元件81和第三切换元件83的集电极对应于第二全桥电路8的DC端子对的一个端子80a，并且所述一个端子80a连接至线圈L3的一端，而线圈L3的另一端连接至DC输入/输出端子T3。第一切换元件81和第三切换元件83的发射极分别连接至第二切换元件82和第四切换元件84的集电极。第二切换元件82和第四切换元件84的发射极对应于第二全桥电路8中的DC端子对中的另一端子80b，所述另一端子80b连接至DC输入/输出端子T4。第一切换元件至第四切换元件81、82、83和84的集电极连接至二极管85、86、87和88的阴极，而二极管85、86、87和88的阳极连接至切换元件81、82、83和84的发射极。此外，第二全桥电路8的一个端子80a连接至电容器C3的一端，而电容器C3的另一端连接至第二全桥电路8的所述另一端子80b。
电容器C3是用于平滑从第二全桥电路8输出的DC电压的元件。电容器C3在DC-AC转换时用作去耦电容器。线圈L3是一种对由第一切换元件至第四切换元件81、82、83和84的切换而导致的流入电容器C3的波纹电流进行抑制以防止损坏电容器C3的元件。
而且，双向DC-AC转换装置1包括用于检测将被输入至双向DC-AC转换电路4或将从双向DC-AC转换电路4输出的AC电压的AC电压检测部分90a。AC电压检测部分90a位于将AC输入/输出端子T2与包括在噪声滤波器3中的一个端子对的一个端子连接起来的导线上，并且用于将对应于导线电压(即，施加至双向DC-AC转换电路4的AC电压)的信号输出至控制电路9。例如，AC电压检测部分90a是这样一种电路，其包括：整流器电路，其连接至导线；以及分压电阻，其对整流器电路所整流的DC电压进行分压，并且将分压输出至控制电路9。应该注意，分压可通过放大器放大，并且被输出至控制电路9，或者电压可通过A-D转换被转换，并且可将转换后的电压值输出至控制电路9。
此外，双向DC-AC转换装置1包括用于检测将被输入至双向DC-AC转换电路4和将从双向DC-AC转换电路4输出的电流的AC电流检测部分90b。AC电流检测部分90b位于将线圈L2与包括在噪声滤波器3中的所述另一端子对的一个端子连接起来的导线上，并且用于输出对应于将被输入至双向DC-AC转换电路4或将从双向DC-AC转换电路4输出至控制电路9的电流的信号。AC电流检测部分90b是一种包括例如变流器的电路，其将通过变流器改变的电流转换为电压，并且将该电压输出至控制电路9。
另外，双向DC-AC转换装置1包括用于检测将被输入至电池2或将从电池2输出的电流的DC电流检测部分90c。DC电流检测部分90c位于将第二全桥电路8的所述另一端子80b与DC输入/输出端子T4连接起来的导线上，并且用于输出对应于将被输入至电池2或将从电池2输出的电流的信号输出至控制电路9。
图2是示出控制电路9的构造示例的框图。控制电路9包括用于对控制电路9的各个构造部分的操作进行控制的诸如CPU(中央处理单元)的控制单元91。控制单元91经总线连接至RAM 92、存储部分93、通信部分94、接口95和用于测量切换控制的定时的时钟部分96。
存储部分93是一种诸如EEPROM(电可擦除可编程ROM)的非易失性存储器，并且存储根据当前实施例执行切换控制的控制程序98、预定持续时间和表93a。在表93a中彼此关联地存储有从双向DC-AC转换电路4供应的电功率和短路持续时间的变化幅度，这将在稍后描述。存储部分93中的内容可从存储部分93中擦除并且可写入存储部分93中，并且预定持续时间还可根据需要改变。
此外，控制程序98可记录在作为计算机可读便携式介质的记录介质97中，诸如CD(压缩盘)-ROM、DVD(数字多功能盘)-ROM、BD(蓝光(注册商标)盘)、硬盘驱动器或固态盘驱动器。控制单元91可从记录介质97中读出控制程序98，并且可将读出的控制程序98存储在存储部分93中。
而且，还可通过通信部分94从连接至通信网络的外部计算机(未示出)获得根据本发明的控制程序98，并且可将其存储在存储部分93中。
RAM 92是一种诸如DRAM(动态RAM)或SRAM(静态RAM)的存储器，当执行控制单元91的算术处理时，RAM 92暂时存储从存储部分93读出的控制程序98以及预定持续时间，以及在控制单元91的算术处理中产生的各种数据。
通信部分94是这样一种电路，其接收用于指示将AC电压转换为DC电压的充电指令、用于指示将DC电压转换为AC电压的放电指令、终止指令等。
接口95连接至构成双向DC-AC转换电路4以及第一双向转换电路6和第二双向转换电路8的第一切换元件至第四切换元件41、……、44、61、……、64、81、……、84的栅极，并且将电压施加至这些栅极，以执行对各个电路的切换控制。
此外，接口95连接至AC电压检测部分90a、AC电流检测部分90b和DC电流检测部分90c，并且在每个检测部分中检测到的电流和电压被输入至接口95。
在其中控制单元91在通信部分94接收到充电指令的情况下，执行切换控制以使得双向DC-AC转换电路4作为功率因数改进电路和AC-DC转换电路操作，从而使得第一全桥电路6作为DC-AC转换电路，并且使得第二全桥电路8作为AC-DC转换电路。此外，在控制单元91在通信部分94处接收到放电指令的情况下，执行切换控制以使得第二全桥电路8作为DC-AC转换电路，使得第一全桥电路6作为AC-DC转换电路，并且使得双向DC-AC转换电路4作为DC-AC转换电路。
图3是示出切换控制的方法的时序图，图4是示出第二全桥电路8的操作示例的说明性示图，图5是示出施加至电压转换器7的AC电压的时序图。图3和图5中的每一个中的水平轴指示时间t，图3中的竖直轴指示施加至第一切换元件至第四切换元件81、82、83和84的栅极电压，并且图5中的竖直轴指示施加至电压转换器7的AC电压Vtr。这里，具体描述了本发明的特征，即第二全桥电路8在放电时的操作。在从第二全桥电路8输出至电压转换器7的AC电压的相位反向的情况下，如图3和图4所示，控制第二全桥电路8的切换以使得第二全桥电路8暂时短路。例如，在第一切换元件81和第四切换元件84处于接通(ON)状态而第二切换元件82和第三切换元件83处于关断(OFF)状态的一种激励状态与第一切换元件81和第四切换元件84处于OFF状态而第二切换元件82和第三切换元件83处于ON状态的一种激励状态之间相互切换之前，控制电路9暂时将第一切换元件81和第二切换元件82切换为ON状态(或OFF状态)并将第三切换元件83和第四切换元件84切换为OFF状态(或ON状态)。
将在下面更详细地描述这一点。这里，定义时间为t，第一切换元件81的ON/OFF周期为T，并且第二全桥电路8短路的时间段是短路持续时间ΔT。周期T是例如20微秒。短路持续时间ΔT大约为1微秒，这是时间的周期性改变持续时间，如稍后的描述。首先，在使第二全桥电路8短路持续短路持续时间ΔT的时长的时候，控制电路9将第一切换元件81和第二切换元件82切换为ON状态，如图3的A、B和图4的A所示。通过使第二全桥电路8短路，可在线圈L3中积累能量。在短路状态下，从电压转换器7输出的AC电压Vtr大约为0V，如图5所示。接着，在从第一切换元件81被切换为ON状态开始过去了短路持续时间ΔT的情况下，控制电路9如图3的B至图3的D所示将第二切换元件82切换为OFF状态，并且将第四切换元件84切换为ON状态。这种切换使得第一切换元件81和第四切换元件84处于ON状态，同时使得第二切换元件和第三切换元件处于OFF状态，如图4的B所示。电流流入电压转换器7的第二线圈，并且输出正电压，如图5所示。当切换为这种激励状态时，在线圈L3中积累的能量被释放，并且从电压转换器7输出的AC电压因此升高。
在从第一切换元件81切换为ON状态开始过去了半周期T/2的情况下，控制电路9如图3的C和图4的C所示将第一切换元件81切换为OFF状态，同时将第三切换元件83切换为ON状态，以使第二全桥电路8短路。第二全桥电路8短路，从而能量可积累在线圈L3中。
接着，在从第一切换元件81切换为ON状态开始过去了(ΔT+T/2)的情况下，控制电路9如图3的B和图3的D所示将第二切换元件82切换为ON状态，同时将第四切换元件84切换为OFF状态。这种切换允许第二切换元件82和第三切换元件83处于ON状态，并且允许第一切换元件81和第四切换元件84处于OFF状态，如图4的D所示。电流流入电压转换器7的第二线圈，并且输出负电压，如图5所示。如图4的D所示的电流的方向与如图4的B所示的电流的方向相反。当切换为这种激励状态时，积累在线圈L3中的能量被释放，并且从电压转换器7输出的AC电压因此升高。
在从第一切换元件81切换为ON状态开始过去了周期T的情况下，控制电路9将第一切换元件81切换为ON状态，同时将第三切换元件83切换为OFF状态，如图3的C和图4的A所示，以使第二全桥电路8短路。相似地，通过第二全桥电路8的切换控制，升高的AC电压可被输出至电压转换器7。
现在，将描述如图4的A和图4的C所示的短路状态与其中将被输出的AC电压的相位反向的激励状态之间的切换程序的细节。当在短路状态与激励状态之间执行切换时，控制电路9执行切换控制，以使得第一切换元件81和第三切换元件83中的任一个以及第二切换元件82和第四切换元件84中的任一个恒常地处于ON状态。
图6是示出从短路状态切换至AC电压的相位反向的状态的方法的操作说明图。例如，在状态从如图4的A所示的短路状态切换为如图4的B所示的激励状态的情况下，控制电路9首先将第四切换元件84切换为ON状态，如图6所示，然后执行切换控制，以使得第二切换元件82处于OFF状态。针对其它短路状态和激励状态通过首先执行ON控制和随后执行OFF控制来相似地执行切换，从而不关闭第二全桥电路8。
接着，描述针对短路持续时间ΔT的改变控制。
图7是示出波纹电流的波形。水平轴指示时间，而竖直轴指示电压或电流。从电池2输出的电压Vin是直流和恒定电压。在连接至AC输入/输出端子T1和T2的负载较小的情况下，输出电流Iin将也是恒定电流，而在负载较大的情况下，产生波纹电流，如图7所示。从电池2输出的波纹电流导致功率因数降低和电池寿命缩短。
因此，控制电路9根据从双向DC-AC转换电路4输出的AC电压的周期来以特定周期改变第二全桥电路8的短路持续时间ΔT，并且执行控制以减小波纹电流。例如，控制电路9以双向DC-AC转换电路4所输出的AC电压的周期的大约两倍长的周期改变短路持续时间ΔT。注意，大约两倍的周期是一个示例，并且，如果可减小波纹电流，则短路持续时间ΔT可以以另一频率的周期(例如AC电压的偶数倍周期)改变。此外，在负载电流增大时，短路持续时间ΔT也可以以具有平均为较长短路持续时间的周期来改变，而在负载电流减小时，短路持续时间ΔT也可以以具有平均为较短短路持续时间的周期来改变。在从双向DC-AC转换电路4输出的AC电压对应于60Hz的周期的情况下，短路持续时间ΔT以120Hz改变。
图8是示出短路持续时间的改变的曲线图。水平轴指示时间。曲线图上部中的竖直轴指示将从双向DC-AC转换电路4输出的AC电压Vout，而曲线图下部中的竖直轴指示短路持续时间ΔT的改变。第二全桥电路8中的桥臂的短路持续时间ΔT由以下等式(1)表示。注意，等式(1)与先前在本发明的实施例的描述中所示的数学表达相同。
ΔT＝ΔT0+A·sin(4πft)…(1)
其中
ΔT：第二全桥电路8中的桥臂短路的持续时间
ΔT0：预定持续时间
A：持续时间Δt的变化幅度
F：从双向DC-AC转换电路4输出的AC电压的频率
t：时间
控制电路9使从双向DC-AC转换电路4输出的AC电压的过零点与第二全桥电路8的短路持续时间的改变量的变化率最大的定时同步。也就是说，控制电路9控制短路持续时间ΔT的相位，以使得4πft在AC电压的过零点将为2π·N(其中N为整数)。
此外，控制电路9通过根据波纹电流的幅值改变第二全桥电路8的短路持续时间ΔT的变化幅度A来控制波纹电流的减小量。
图9是示出波纹电流通过短路持续时间的改变而变化的波形。水平轴指示时间，而竖直轴指示电流Iin。电流Iin是将从电池2输入至第二全桥电路8的电流。在短路持续时间ΔT的变化幅度A为0μs的情况下，产生电流变化范围为大约1.0A至5.0A的波纹电流。在短路持续时间ΔT的变化幅度A增加至0.05μs的情况下，电流变化范围降低至大约1.8A至3.4A。而且，在短路持续时间ΔT的变化幅度A极大地增大至0.10μs的情况下，波纹电流的相位与短路持续时间ΔT为0-0.05μs时的波纹电流的相位相反。这是因为变化幅度A太大，并且可通过将短路持续时间ΔT的变化幅度A调整为大约0.07-0.08来减小波纹电流。
将具体描述基于用于实现上述控制方法的控制程序98操作的控制电路9的处理程序。
图10和图11示出了图示出控制单元91执行的关于切换控制的处理程序的流程图。控制单元91将控制程序98和作为短路持续时间ΔT的预定持续时间ΔT0从存储部分93读出到RAM 92，并且执行各种初始设置(步骤S11)。作为初始状态，第一切换元件81和第二切换元件82可切换为ON状态，如图4的A所示，并且随后可执行后续处理。
接着，控制单元91确定当前时间t是否为nT(步骤S12)。这里，n为整数。如果确定时间t为nT(步骤S12：是)，则控制单元91控制第一切换元件81处于ON状态(步骤S13)，并且控制第三切换元件83处于OFF状态(步骤S14)。
如果在S14的处理终止，或者，如果在步骤S12确定时间t不是nT(步骤S12：否)，则控制单元91确定时间t是否为nT+ΔT(步骤S15)。如果确定时间t为nT+ΔT(步骤S15：是)，则控制单元91控制第四切换元件84处于ON状态(步骤S16)，并且控制第二切换元件82处于OFF状态(步骤S17)。
如果在步骤S17的处理终止，或者，如果在步骤S15确定时间t不是nT+ΔT，(步骤S15：否)，则控制单元91确定时间t是否为(n+1/2)T(步骤S18)。如果确定时间t为(n+1/2)T(步骤S18：是)，则控制单元91控制第三切换元件83处于ON状态(步骤S19)，并且控制第一切换元件81处于OFF状态(步骤S20)。
如果在步骤S20的处理终止，或者，如果在步骤S18确定时间t不是(n+1/2)T(步骤S18：否)，则控制单元91确定时间t是否为(n+1/2)T+ΔT(步骤S21)。如果确定时间t为(n+1/2)T+ΔT(步骤S21：是)，则控制单元91控制第二切换元件82处于ON状态(步骤S22)，并且控制第四切换元件84处于OFF状态(步骤S23)。
如果在步骤S23的处理终止，或者，如果在步骤S21确定时间t不是(n+1/2)T+ΔT(步骤S21：否)，则控制单元91执行双向DC-AC转换电路4和第一全桥电路6的切换控制(步骤S24)。更具体地说，在正电压被施加至切换元件61的发射极的时段，控制电路9控制第一全桥电路6中的第一切换元件61和第四切换元件64处于ON状态并控制第二切换元件62和第三切换元件63处于OFF状态，并且在负电压被施加至第三切换元件63的发射极的时段，控制电路9控制第一切换元件61和第四切换元件64处于OFF状态并控制第二切换元件62和第三切换元件63处于ON状态。此外，控制电路9在将双向DC-AC转换电路4的第一切换元件61和第四切换元件64切换为ON状态而将第二切换元件62和第三切换元件63切换为OFF状态的一种激励状态与将第一切换元件61和第四切换元件64切换为OFF状态而将第二切换元件62和第三切换元件63切换为ON状态的一种激励状态之间交替地切换状态，以通过DC-AC转换将DC电压转换为AC电压。
接着，控制单元91确定AC-DC转换控制是否终止(步骤S25)。控制单元91在通过通信部分94接收到终止指令的情况下使AC-DC转换控制终止。如果确定终止(步骤S25：是)，则控制单元91使处理终止。如果确定未终止(步骤S25：否)，则控制单元91使短路持续时间ΔT改变(步骤S26)，使处理返回至步骤S12，并且连续地执行如上所述的切换控制。
图12是示出控制单元91执行的关于短路持续时间改变的处理程序的流程图。控制单元91在AC电压检测部分90a检测从双向AC-DC转换电路输出的AC电压(步骤S31)。此外，控制单元91通过AC电流检测部分90b检测从双向AC-DC转换电路输出的AC电流(步骤S32)。控制单元91随后计算从双向AC-DC转换电路供应的电功率(步骤S33)。接着，控制单元91基于存储在存储部分93中的表93a和在步骤S33计算的电功率来决定对应于该电功率的短路持续时间ΔT的变化幅度A(步骤S34)。
接着，控制单元91指明从双向AC-DC转换电路输出的AC电压的相位(步骤S35)。控制单元91随后与AC电压同步地改变短路持续时间ΔT(步骤S36)，并且终止关于短路持续时间ΔT改变的处理。也就是说，如图8所示，通过电压检测部分检测到的AC电压的过零点与第二全桥电路8短路的短路持续时间ΔT的改变量的变化率最大的定时同步，以通过上述等式(1)计算短路持续时间ΔT的值。
图13是示出控制单元91执行的关于短路持续时间改变的另一处理程序的流程图。控制单元91在DC电流检测部分90c处检测从电池2输出的电流(步骤S131)。接着，控制单元91确定与从双向AC-DC转换电路输出的AC电压具有相同相位的波纹电流是否被包括在在步骤S131检测到的电流中(步骤S132)。如果确定具有相同相位的波纹电流被包括(步骤S132：是)，则控制单元91增大短路持续时间ΔT的变化幅度A(步骤S133)。
如果在步骤S133的处理终止，或者，如果确定未包括相同相位的波纹电流(步骤S132：否)，则控制单元91确定相反相位的波纹电流是否被包括在在步骤S131检测到的电流中(步骤S134)。如果确定相反相位的波纹电流被包括(步骤S134：是)，则控制单元91减小短路持续时间ΔT的变化幅度A(步骤S135)。如果在步骤S135的处理终止，或者，如果确定未包括相反相位的波纹电流(步骤S134：否)，则控制单元91将短路持续时间ΔT与双向DC-AC转换电路4的操作同步地改变(步骤S136)，并且使关于短路持续时间的变化的处理终止。在步骤S136，控制单元91使从双向DC-AC转换电路4输出的AC电压的相位反向的定时与第二全桥电路8的桥臂短路的持续时间改变量的变化率为最大的定时同步。也就是说，控制单元91使切换双向DC-AC转换电路4的定时与全桥电路8的桥臂短路的持续时间改变量的变化率最大的定时同步。
如上所述，通过改变短路持续时间ΔT，从电池2输出的波纹电流可被减小。
同时，如图10和图11所述的第二全桥电路8的控制方法仅是示例，并且当输出的AC电压的相位反向时，如果将第二全桥电路8的切换控制为使第二全桥电路8暂时短路，则第二全桥电路8也可通过另一程序短路。
图14是示出第二全桥电路8的另一操作示例的说明性示图。例如，如图14的B至图14的D所示，在从第一切换元件81和第四切换元件84处于ON状态而第二切换元件82和第三切换元件83处于OFF状态的一种激励状态切换为第一切换元件81和第四切换元件84处于OFF状态而第二切换元件82和第三切换元件83处于ON状态的一种激励状态之前，暂时将第一切换元件81和第二切换元件82切换为ON状态而将第三切换元件83和第四切换元件84切换为OFF状态。此外，如图14的D至图14的B所示，在从第一切换元件81和第四切换元件84处于OFF状态而第二切换元件82和第三切换元件83处于ON状态的一种激励状态切换为第一切换元件81和第四切换元件84处于ON状态而第二切换元件82和第三切换元件83处于OFF状态的一种激励状态之前，暂时将第一切换元件81和第二切换元件82切换为OFF状态而将第三切换元件83和第四切换元件84切换为ON状态。
通过上述切换控制，可获得与参照图10和图11描述的切换控制的功能效果相似的功能效果。
图15是示出第二全桥电路8的另一操作示例的说明性示图。例如，如图15的B至图15的D所示，在从第一切换元件81和第四切换元件84处于ON状态而第二切换元件82和第三切换元件83处于OFF状态的一种激励状态切换为第一切换元件81和第四切换元件84处于OFF状态而第二切换元件82和第三切换元件83处于ON状态的一种激励状态之前，暂时将第一切换元件81和第二切换元件82切换为OFF状态而将第三切换元件83和第四切换元件84切换为ON状态。如图15的D至图15的B所示，在从第一切换元件81和第四切换元件84处于OFF状态而第二切换元件82和第三切换元件83处于ON状态的一种激励状态切换为第一切换元件81和第四切换元件84处于ON状态而第二切换元件82和第三切换元件83处于OFF状态的一种激励状态之前，暂时将第一切换元件81和第二切换元件82切换为OFF状态而将第三切换元件83和第四切换元件84切换为ON状态。
通过上述切换控制，可获得与参照图10和图11描述的切换控制的功能效果相似的功能效果。
如上述构造的双向DC-AC转换装置1执行预定切换控制，从而可减小从电池2输出的波纹电流，而不增加电容器3的电容量。
此外，与短路持续时间ΔT按照其它波形改变的情况相比，通过按照正弦形式改变短路持续时间ΔT，可有效地减小波纹电流。
而且，就从双向DC-AC转换装置1输出的AC电压的过零点与第二全桥电路8短路的持续时间同步的构造而言，即使在双向DC-AC转换电路4的控制定时与将被输出的AC电压的相位之间存在差异，也可有效地减小波纹电流。
另外，通过与双向DC-AC转换电路4的控制定时同步地控制短路持续时间ΔTn的改变，与检测输出AC电压以指明其相位从而控制同步定时的情况相比，可更容易地控制短路持续时间的改变。
而且，第二全桥电路8的桥臂的持续时间的变化幅度可改变，以控制波纹电流的减小量。
具体地说，在基于从双向DC-AC转换电路4供应的电功率来决定短路持续时间ΔT的变化幅度的情况下，可控制波纹电流的减小量，而不需要能够检测波纹电流的DC电流检测部分90c。
此外，与未执行波纹电流的检测的构造相比，在由DC电流检测部分90c直接检测到波纹电流并且短路持续时间ΔT的变化幅度改变以使得波纹电流减小的情况下，可更精确地控制波纹电流的减小量，因此有效地减小波纹电流。
而且，根据控制方法、控制电路9和控制程序98，线圈L3介于第二全桥电路8与电容器C3之间，这能够在对电池2充电时抑制波纹电流流入电容器C3。因此，可防止波纹电流损坏电容器C3。
而且，在放电时，第二全桥电路8被构造为在使AC电压的相位反向时暂时短路，从而第二全桥电路8的第一切换元件81和第三切换元件83中的任一个以及第二切换元件82和第四切换元件84中的任一个总是处于ON状态。因此，将不暂时阻挡电流的流动，并且在线圈L3中积累的能量将不作为冲击电压施加至第二全桥电路8。这可防止第二全桥电路8由于冲击电压而损坏。
另外，第二全桥电路8的第一切换元件81和第二切换元件82处于ON状态而第三切换元件83和第四切换元件84处于OFF状态的短路状态与其中第一切换元件81和第二切换元件82处于OFF状态而第三切换元件83和第四切换元件84处于ON状态的短路状态交替地出现，这可防止电流长时间流入特定切换元件。
另外，通过使第二全桥电路8暂时短路来在线圈L3中积累能量，并且在线圈L3中积累的能量在AC电压的相位反向时被释放，这可升高AC电压。
图16是示出双向DC-AC转换装置1的电压上升功能的操作说明图。例如，假设将被输入/输出的AC电压的有效值限定为240Vrms而将被输入/输出的DC电压限定为300V。考虑到放电情况，电压转换器7的匝比N1/N2越大越好。为了输出240Vrms的有效值，有必要使第一全桥电路6所输出的DC电压升高至大约400Vdc。另一方面，如果电压转换器7的匝比N1/N2过大，则从第二全桥电路8输出的DC电压减小，这妨碍了对电池2的充电。
根据当前实施例，在放电时，第二全桥电路8的切换控制可使电池2的DC电压升高并将其转换为AC电压，从而电压转换器7的匝比N1/N2可设为很大。此外，可通过改变存储在存储部分93中的预定持续时间ΔT0的值来调整电压升高的电平。这样，通过针对电压转换器7调整匝比N1/N2和预定持续时间，可根据限定来输入/输出AC电压和DC电压。
本文公开的实施例应该在所有方面理解为是示意性而非限制性的。通过权利要求而非之前的描述来限定本发明的范围，并且落入权利要求的边界和界限或者这种边界和界限的等同物内的所有改变旨在被包括在权利要求中。
[标号说明]
1：双向DC-AC转换装置
2：电池
3：噪声滤波器
4：双向DC-AC转换电路
5：双向DC-DC转换电路
6：第一全桥电路
7：电压转换器
8：第二全桥电路
9：控制电路
41、61、81：第一切换元件
42、62、82：第二切换元件
43、63、83：第三切换元件
44、64、84：第四切换元件
45…48、65…68、85…88：二极管
80a：DC端子对的一个端子
80b：DC端子对的另一端子
90a：AC电压检测部分
90b：AC电流检测部分
90c：DC电流检测部分
91：控制单元
92：RAM
93：存储部分
93a：表
94：通信部分
95：接口
96：时钟部分
97：记录介质
98：控制程序
C1、C2、C3：电容器
L1、L2、L3：线圈
T1、T2：AC输入/输出端子
T3、T4：DC输入/输出端子

Claims (13)

1.一种DC-AC转换装置，包括：
DC-DC转换电路，其具有全桥电路并对施加至全桥电路的DC端子对的DC电压进行转换，以输出转换后的DC电压；
DC-AC转换电路，其将从DC-DC转换电路输出的DC电压转换为AC电压，并且输出转换后的AC电压；
线圈，其一端连接至所述DC端子对的一个端子；
电容器，其连接在所述线圈的另一端与所述DC端子对的另一端子之间；
短路控制部分，其控制所述全桥电路的切换，以使得所述全桥电路的桥臂暂时短路；
反相控制部分，在所述短路控制部分使所述全桥电路的桥臂暂时短路之后，所述反相控制部分控制所述全桥电路的切换，以使得从所述全桥电路输出的AC电压的相位反向；以及
短路持续时间改变部分，其根据从所述DC-AC转换电路输出的AC电压的周期来以特定周期改变所述全桥电路的桥臂短路的持续时间。
2.根据权利要求1所述的DC-AC转换装置，其中，
所述全桥电路包括：
第一桥臂，其具有彼此串联的正电极侧上的第一切换元件和负电极侧上的第二切换元件；以及
第二桥臂，其具有彼此串联的正电极侧上的第三切换元件和负电极侧上的第四切换元件，并且第二桥臂与第一桥臂并联，并且
当在其中第一切换元件和第四切换元件处于接通状态而第二切换元件和第三切换元件处于关断状态的一种激励状态与其中第一切换元件和第四切换元件处于关断状态而第二切换元件和第三切换元件处于接通状态的一种激励状态之间进行相互切换之前，所述短路控制部分暂时将第一切换元件和第二切换元件切换为接通状态以及将第三切换元件和第四切换元件切换为关断状态，或者，所述短路控制部分暂时将第一切换元件和第二切换元件切换为关断状态以及将第三切换元件和第四切换元件切换为接通状态。
3.根据权利要求2所述的DC-AC转换装置，其中，
在其中第一切换元件处于接通状态且第四切换元件处于接通状态而第二切换元件处于关断状态且第三切换元件处于关断状态的第一激励状态被切换到其中第一切换元件处于关断状态且第四切换元件处于关断状态而第二切换元件处于接通状态且第三切换元件处于接通状态的第二激励状态之前，所述短路控制部分暂时将第一切换元件切换为关断状态、将第二切换元件切换为关断状态、将第三切换元件切换为接通状态并将第四切换元件切换为接通状态，并且
在第二激励状态被切换到第一激励状态之前，所述短路控制部分暂时将第一切换元件切换为接通状态、将第二切换元件切换为接通状态、将第三切换元件切换为关断状态并将第四切换元件切换为关断状态。
4.根据权利要求2所述的DC-AC转换装置，其中，
在其中第一切换元件处于接通状态且第四切换元件处于接通状态而第二切换元件处于关断状态且第三切换元件处于关断状态的第一激励状态被切换到其中第一切换元件处于关断状态且第四切换元件处于关断状态而第二切换元件处于接通状态且第三切换元件处于接通状态的第二激励状态之前，所述短路控制部分暂时将第一切换元件切换为接通状态、将第二切换元件切换为接通状态、将第三切换元件切换为关断状态并将第四切换元件切换为关断状态，并且
在第二激励状态被切换到第一激励状态之前，所述短路控制部分暂时将第一切换元件切换为关断状态、将第二切换元件切换为关断状态、将第三切换元件切换为接通状态并将第四切换元件切换为接通状态。
5.根据权利要求2所述的DC-AC转换装置，其中，
在其中第一切换元件处于接通状态且第四切换元件处于接通状态而第二切换元件处于关断状态且第三切换元件处于关断状态的第一激励状态被切换到其中第一切换元件处于关断状态且第四切换元件处于关断状态而第二切换元件处于接通状态且第三切换元件处于接通状态的第二激励状态之前，所述短路控制部分暂时将第一切换元件切换为关断状态、将第二切换元件切换为关断状态、将第三切换元件切换为接通状态并将第四切换元件切换为接通状态，并且
在第二激励状态被切换到第一激励状态之前，所述短路控制部分暂时将第一切换元件切换为关断状态、将第二切换元件切换为关断状态、将第三切换元件切换为接通状态并将第四切换元件切换为接通状态。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的DC-AC转换装置，还包括：
存储部分，其存储其中从所述DC-AC转换电路供应的电功率与变化幅度关联的信息；
功率计算部分，其基于从所述DC-AC转换电路输出的AC电压和AC电流来计算电功率；以及
幅度决定部分，其基于通过所述功率计算部分计算出的电功率和存储在所述存储部分中的信息来决定变化幅度。
7.根据权利要求1至5中的任一项所述的DC-AC转换装置，其中，
由下面的等式(1)表示所述全桥电路的桥臂短路的持续时间ΔT：
ΔT＝ΔT0+A·sin(4πft)…(1)
其中
ΔT：全桥电路中的桥臂短路的持续时间
ΔT0：预定持续时间
A：持续时间Δt的变化幅度
f：从双向DC-AC转换电路输出的AC电压的频率
t：时间。
8.根据权利要求7所述的DC-AC转换装置，其中，
所述短路持续时间改变部分使所述DC-AC转换电路所输出的AC电压的相位被反向的时刻与所述全桥电路的桥臂短路的持续时间的改变量的变化率最大的时刻同步。
9.根据权利要求7所述的DC-AC转换装置，还包括：电压检测部分，其检测从所述DC-AC转换电路输出的AC电压，其中
所述短路持续时间改变部分使通过所述电压检测部分检测到的AC电压的过零点与所述全桥电路的桥臂短路的持续时间的改变量的变化率最大的时刻同步。
10.根据权利要求7所述的DC-AC转换装置，其中，
所述短路持续时间改变部分包括幅度改变部分，其改变所述全桥电路的桥臂短路的持续时间的变化幅度。
11.根据权利要求10所述的DC-AC转换装置，还包括电流检测部分，用于检测输入至所述DC端子对的电流，其中
在所述电流检测部分检测到的电流中所包括的波纹电流与所述DC-AC转换电路输出的AC电压为相同相位的情况下，所述幅度改变部分使变化幅度增大，并且在波纹电流的相位与所述DC-AC转换电路输出的AC电压的相位相反的情况下，所述幅度改变部分使变化幅度减小。
12.一种控制电路，用于控制DC-AC转换装置的操作，所述控制电路包括：
DC-DC转换电路，其具有全桥电路，并且对施加至所述全桥电路的DC端子对的DC电压进行转换，以输出转换后的电压；
DC-AC转换电路，其将从所述DC-DC转换电路输出的DC电压转换为AC电压，并且输出转换后的AC电压；
线圈，其一端连接至所述DC端子对的一个端子；
电容器，其连接在所述线圈的另一端与所述DC端子对的另一端子之间；
短路控制部分，其控制所述全桥电路的切换，以使得所述全桥电路的桥臂暂时短路；
反相控制部分，在所述短路控制部分使全桥电路的桥臂暂时短路之后，所述反相控制部分控制所述全桥电路的切换，以使得从所述全桥电路输出的AC电压的相位反向；以及
短路持续时间改变部分，其根据从所述DC-AC转换电路输出的AC电压的周期来以特定周期改变所述全桥电路的桥臂短路的持续时间。
13.一种用于控制DC-AC转换装置的操作的控制方法，所述DC-AC转换装置包括：DC-DC转换电路，其具有全桥电路，并且对施加至所述全桥电路的DC端子对的DC电压进行转换并输出转换后的电压；DC-AC转换电路，其将从所述DC-DC转换电路输出的DC电压转换为AC电压，并且输出转换后的AC电压；线圈，其一端连接至所述DC端子对的一个端子；以及电容器，其连接在所述线圈的另一端与所述DC端子对的另一端子之间，所述控制方法包括：
控制所述全桥电路的切换，以使得所述全桥电路的桥臂暂时短路；
在所述全桥电路的桥臂暂时短路之后，控制所述全桥电路的切换，以使得从所述全桥电路输出的AC电压的相位反向；以及
根据从所述DC-AC转换电路输出的AC电压的周期来以特定周期改变所述全桥电路的桥臂短路的持续时间。
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