电力变换装置制造方法及图纸

本发明专利技术的目的在于，提供不需提高功率缓冲电路分担的功率即可提高直流链路的电压的技术。开关(Sc)导通的占空比即放电占空比(dc)取如下的值：单相交流电压(Vin)的波高值(Vm)与该单相交流电压的相位(ωt)的余弦值的平方(cos2(ωt))之积、除以电容器(C4)的两端电压(Vc)而得到的值((Vm/Vc)cos2(ωt))。变流器(3)导通的占空比即整流占空比(drec)与变流器(3)输出的整流电压(Vrec)之积、加上两端电压(Vc)与放电占空比(dc)之积而得的和，以单相交流电压(Vin)的周期的1/2为周期进行变动。

Power conversion device

The aim of the invention is to provide a technique for improving the voltage of a DC link without increasing the power shared by the power buffer circuit. Switch (Sc) conduction duty cycle or discharge duty ratio (DC) to take the following values: single-phase AC voltage (Vin) of the peak value (Vm) and the phase of the single-phase AC voltage (T) of the cosine value of the square (Cos2 (T)), divided by the product of capacitor (C4) the voltage (Vc) and the value ((Vm/Vc) Cos2 (T)). The converter (3) via the duty ratio of the rectifier duty ratio (drec) and the inverter (3) rectifier output voltage (Vrec) of the product, and the voltage (Vc) and discharge duty ratio (DC) of the product obtained and, in single-phase AC voltage (Vin) cycle the 1/2 cycle changes.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有功率缓冲电路的电力变换装置。
技术介绍
为了从由单相交流电源输入的单相交流电压得到直流电压，通常使用全波整流电路。但是，在全波整流电路的输出中存在具有该单相交流电压的频率的2倍频率的功率的脉动。因此，为了降低该脉动，在全波整流电路的输出侧和负载之间需要对功率进行缓冲的功率缓冲电路。功率的缓冲需要例如被称为平滑电容器的电容性元件。在非专利文献1公开了平滑电容器经由电流可逆扼流圈与缓冲电容器连接来吸收脉动功率的技术。根据该技术，通过减小平滑电容器的静电电容、允许缓冲器侧的电压脉动，由此平滑所需要的静电电容的总和大幅降低。在非专利文献2和专利文献1公开了削减非专利文献1的平滑电容器，将缓冲电容器经由开关元件与直流链路连接的技术。根据该技术示出了生成电压源并生成电源电压和高频链路的直接变换电路。在非专利文献3还公开了将输入波形设为正弦波状而且提高效率的技术。在非专利文献2、3所公开的技术中，与以往提出的基于有源缓冲器(activesnubber)的技术(参照非专利文献4)相比，将电压利用率(直流链路的电压与电源电压的波高值之比)从0.5改善至1/√2＝0.71。但是，与通常的单相整流电路相比，直流链路的电压较低。这存在导致构成逆变器的功率元件的电流容量增加的问题。为了解决上述问题，在专利文献2中提出了如下的技术：将直流链路的电压控制为对二相交流进行全波整流得到的波形，将平均的电压利用率设为最大0.9。这样，非专利文献2、3和专利文献1、2提出的技术根据功率流程的思考方式，利用功率缓冲电路对上述的功率的脉动进行缓冲，由此向逆变器供给恒定功率。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2011－193678号公报专利文献2：日本专利第5454732号公报专利文献3：日本特开2014－082926号公报专利文献4：日本特开2015－084637号公报非专利文献非专利文献1：入江、山下、竹本、「2象限チョッパと付加コンデンサを用いた単相整流回路のリプル補償」電気学会論文集D、Vol.112、No.7、pp.623-629(1992)非专利文献2：大沼、伊東、「充電回路を付加したアクティブバッファ付き単相三相電力変換器の回路構成と制御法」、平成22年電気学会全国大会、4-057(2010)非专利文献3：大沼、伊東、「単相三相変換器における昇圧チョッパ回路とアクティブバッファ回路の比較」、平成23年電気学会全国大会、4-042(2011)非专利文献4：大沼、伊東、「アクティブスナバを利用した単相-三相電力変換器の制御法」、平成20年電気学会産応部門大会、1-20(2008)
技术实现思路
专利技术要解决的问题专利文献3提出了由电源侧的电压和功率缓冲电路的电压生成直流链路的电压的技术。这能够将直流链路的电压升压。但是，鉴于直流链路中采用的电容器的耐压，期望将功率缓冲电路的电压抑制为电源电压的波高值的1.2以下。并且，在将功率缓冲电路的电压设定为这样的值的情况下，功率缓冲电路主要分担功率。在这种情况下，从全波整流电路向逆变器提供的功率成为辅助性的，产生得到作为直接型电力变换装置的特征的高效率特性、与将直流链路的电压升压的取舍问题。因此，本申请的目的在于，提供不需提高功率缓冲电路分担的功率即可提高直流链路的电压的技术。用于解决问题的手段本专利技术的电力变换装置具有：h，其包括第1电源线(LH)和第2电源线(LL)；变流器(3)，其输入单相交流电压(Vin)，向所述直流链路输出脉动功率(Pin)；逆变器(5)，其从所述直流链路输入功率，输出交流电流(Iu、Iv、Iw)；以及功率缓冲电路(4)，其从所述直流链路输入充电功率(Pl)，向所述直流链路输出放电功率(Pc)。并且，在该第1方式中，输入至所述逆变器(5)的输入功率(Pdc)是从所述直流链路(7)取从所述脉动功率与所述放电功率之和减去所述充电功率而得到的值(Pin+Pc-Pl)，所述充电功率(Pl)取所述脉动功率(Pin)的一半的值(Pin/2)，所述放电功率(Pc)取所述脉动功率的交流成分(Pin^)加上所述充电功率而得到的值(Pin^+Pl)。所述变流器(3)使所述第1电源线(LH)成为比所述第2电源线(LL)高的电位而将对所述单相交流电压(Vin)进行全波整流得到的整流电压(Vrec)施加给所述直流链路(7)。所述功率缓冲电路(4)包括：放电电路(4a)，其包括电容器(C4)和开关(Sc、D42)，该开关在所述第1电源线和所述第2电源线之间相对于所述电容器串联连接在所述第1电源线侧；以及充电电路(4b)，其对所述电容器进行充电。所述开关导通的占空比即放电占空比(dc)取如下的值：所述单相交流电压的波高值(Vm)与所述单相交流电压的相位的余弦值的平方(cos2(ωt))之积除以所述电容器的两端电压(Vc)而得到的值((Vm/Vc)cos2(ωt))。所述变流器按照整流占空比(drec)进行导通。直流电压(Vdc)以所述单相交流电压的周期的1/2为周期而变动，其中所述直流电压(Vdc)是所述整流电压与所述整流占空比之积(drec·Vrec)加上所述两端电压与所述放电占空比之积(dc·Vc)而得的和。本专利技术的第二方式的电力转换装置是在该第一方式中，所述整流占空比取所述相位的正弦值的绝对值(|sin(ωt)|)、和1减去所述放电占空比(dc)而得的值(1-dc)中任意较小一方的值。本专利技术的第三方式的电力转换装置是在该第一方式中，所述整流占空比取1减去所述放电占空比(dc)而得的值(1-dc)。本专利技术的第四方式的电力转换装置是在该第一～第三方式的任意一个方式中，所述两端电压(Vc)与所述波高值(Vm)之比(Vc/Vm)为1以上1.2以下。本专利技术的第五方式的电力转换装置是在该第一～第方四式的任意一个方式中，所述逆变器(5)以所述直流电压(Vdc)的最小值为上限，进行直流/交流变换。本专利技术的第六方式的电力转换装置是在该第一～第方四式的任意一个方式中，所述直流电压以所述单相交流的所述周期的1/4为基本周期而变动。本专利技术的第七方式的电力转换装置是在该第一～第方四式的任意一个方式中，所述直流电压在将所述单相交流的所述周期进行4等分而得到的区间中不相邻的一对区间中是变动的，在另一对区间中是固定的。专利技术效果直流电压(Vdc)以放电占空比(dc)变动的周期进行变动。由此，对放电占空比(dc)产生影响的波高值/两端电压(Vm/Vc)增大(即两端电压(Vc)减小)，直流电压(Vdc)提高。换言之，通过降低为得到期望的直流电压(Vdc)而要求的两端电压(Vc)，进而对电容器(C4)要求的耐压降低。本专利技术的目的、特征、方面和优点，根据下面的详细说明及附图将更加明确。附图说明图1是示出本实施方式的直接型电力变换装置的结构的框图。图2是示出本实施方式的直接型电力变换装置的功率收支的框图。图3是示出图1所示的电路的等效电路的电路图。图4是示出采用占空比的基本设定时的直接型电力变换装置的动作的曲线图。图5是示出采用占空比的基本设定时的相对于电压比的电压利用率的曲线图。图6是示出使用专利文献3公开的技术时的直接型电力变换装置的动作的曲线图。图7是示出采用占空比的第1修正时的直接型本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力变换装置，该电力变换装置具有：直流链路(7)，其包括第1电源线(LH)和第2电源线(LL)；变流器(3)，其输入单相交流电压(Vin)，向所述直流链路输出脉动功率(Pin)；逆变器(5)，其从所述直流链路输入功率，输出交流电流(Iu、Iv、Iw)；以及功率缓冲电路(4)，其从所述直流链路输入充电功率(Pl)，向所述直流链路输出放电功率(Pc)，输入至所述逆变器(5)的输入功率(Pdc)是从所述直流链路(7)取从所述脉动功率与所述放电功率之和减去所述充电功率而得到的值(Pin+Pc‑Pl)，所述充电功率(Pl)取所述脉动功率(Pin)的一半的值(Pin/2)，所述放电功率(Pc)取所述脉动功率的交流成分(Pin^)加上所述充电功率而得到的值(Pin^+Pl)，所述变流器(3)使所述第1电源线(LH)成为比所述第2电源线(LL)高的电位而将对所述单相交流电压(Vin)进行全波整流得到的整流电压(Vrec)施加给所述直流链路(7)，所述功率缓冲电路(4)包括：放电电路(4a)，其包括电容器(C4)和开关(Sc、D42)，该开关在所述第1电源线和所述第2电源线之间相对于所述电容器串联连接在所述第1电源线侧；以及充电电路(4b)，其对所述电容器进行充电，所述开关导通的占空比即放电占空比(dc)取如下的值：所述单相交流电压的波高值(Vm)与所述单相交流电压的相位的余弦值的平方(cos2(ωt))之积除以所述电容器的两端电压(Vc)而得到的值((Vm/Vc)cos2(ωt))，所述变流器按照整流占空比(drec)进行导通，直流电压(Vdc)以所述单相交流电压的周期的1/2为周期而变动，其中所述直流电压(Vdc)是所述整流电压与所述整流占空比之积(drec·Vrec)加上所述两端电压与所述放电占空比之积(dc·Vc)而得的和。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.25 JP 2014-1949271.一种电力变换装置，该电力变换装置具有：直流链路(7)，其包括第1电源线(LH)和第2电源线(LL)；变流器(3)，其输入单相交流电压(Vin)，向所述直流链路输出脉动功率(Pin)；逆变器(5)，其从所述直流链路输入功率，输出交流电流(Iu、Iv、Iw)；以及功率缓冲电路(4)，其从所述直流链路输入充电功率(Pl)，向所述直流链路输出放电功率(Pc)，输入至所述逆变器(5)的输入功率(Pdc)是从所述直流链路(7)取从所述脉动功率与所述放电功率之和减去所述充电功率而得到的值(Pin+Pc-Pl)，所述充电功率(Pl)取所述脉动功率(Pin)的一半的值(Pin/2)，所述放电功率(Pc)取所述脉动功率的交流成分(Pin^)加上所述充电功率而得到的值(Pin^+Pl)，所述变流器(3)使所述第1电源线(LH)成为比所述第2电源线(LL)高的电位而将对所述单相交流电压(Vin)进行全波整流得到的整流电压(Vrec)施加给所述直流链路(7)，所述功率缓冲电路(4)包括：放电电路(4a)，其包括电容器(C4)和开关(Sc、D42)，该开关在所述第1电源线和所述第2电源线之间相对于所述电容器串联连接在所述第1电源线侧；以及充电电路(4b)，其对所述电容器进行充电，所述开关导通的占空比即放电占空比(dc)取如下的值：所述单相交流电压的波高值(Vm)与所述单相交流电压的相位的余弦值的平方(cos2(ωt))之积除以所述电容器的两端电压(Vc)而得到的值((Vm/Vc)cos2(ωt))，所述变流器按照整流占空比(drec)进行导通，直流...

【专利技术属性】
技术研发人员：榊原宪一，
申请(专利权)人：大金工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP