电力转换装置制造方法及图纸

本发明专利技术的实施方式的电力转换装置包括：第一开关元件和第二开关元件，所述第二开关元件经由第一连接点与所述第一开关元件串联；第一整流元件和第二整流元件，所述第二整流元件经由第二连接点与所述第一整流元件串联；电容器，与所述第一整流元件以及第二整流元件并联设置；输出电压检测部，与所述电容器并联设置；交流电源，在所述第一连接点和所述第二连接点之间，与电流检测部和感应器串联；极性判断部，判断所述交流电源的极性；乘算部，将所述极性判断部的输出信号和所述电流检测部的输出信号乘算，输出整流为正或负极性的信号；以及控制部，根据被整流的所述信号，驱动所述第一开关元件及第二开关元件。

Power conversion unit

The power conversion device includes an embodiment of the present invention: the first and second switching elements, the second switching element via a first connection point with the first switching element in series; the first rectifying element and second rectifying elements, the second rectifying element via a second connection point with the first rectifier capacitor in series; set with the first and second parallel rectifier rectifier; the output voltage detection portion provided with the capacitor in parallel; AC power supply in the first connecting point and the second connection points between series and current detection and sensor; polarity judging, judging the polarity of AC power take the count;, the polarity judgment output signal and the output signal of the current detector of the multiplier, the rectifier output signal for the positive or negative polarity; and The control unit drives the first switching element and the two switching element according to the signal to be rectified.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及包括图腾柱型(totempole)力率改善电路的电力转换装置。
技术介绍
电力转换装置是将从交流电源得到的交流电压转换为电压不同的直流电压，并向负荷供给电力的装置。通常，从交流电源供给电力时由二极管、双向可控硅这样的半导体元件控制的情况下，如从交流电源观察则成为非线形负荷且从交流电源供给的交流电流中包括高次谐波的电流流动。包括该高次谐波的交流电流的导通角变窄且力率恶化，成为无效电力增加的原因。因此，通过设定交流电压为同相位的正弦波状的交流电流波形，从而导通角扩大且力率优化，有抑制高次谐波成分的效果。将该交流电流控制为正弦波状的电路被称为力率改善电路。作为实现力率改善电路的构成，存在图9所示的升压型力率改善电路、如图10所示的图腾柱型力率改善电路等。图9所示的升压型力率改善电路将交流电压在由D1、D2、D3、D4这四个二极管构成的二极管电桥转换为向正极性整流的脉动电压，基于脉动电压使开关元件S1导通，流动基于脉动电压的电流。图9的实线和虚线示出交流电源Vac为正的半周期的开关元件S1导通、非导通时的电流路径。交流电源Vac为正时，S1导通时通过交流电源Vac→二极管D2→感应器L1→开关元件S1→检测电阻Rs→二极管D3→交流电源Vac的路径流动电流。在此，向感应器L1施加电压，流经感应器L1的电流增加，积蓄能量。接着，如果接通(開く)开关元件S1，则在开关元件S1处于导通的期间，为了释放感应器L1积蓄的能量，通过交流电源Vac→二极管D2→感应器L1→二极管D5→电容器C1→检测电阻Rs→二极管D3→交流电源Vac的路径流动电流。通过以上的动作，积蓄于感应器L1的能量在输出侧被释放，根据开关元件S1的开关的导通时间进行升压动作，向电容器C1积蓄电荷的同时，使交流电流接近正弦波状。该升压型力率改善电路将电容器C1的负侧作为电路的基准电位，基准电位和二极管D3之间连接有检测在力率改善电路内流动的电流的电阻Rs。然后，通过伴随开关元件S1的导通/非导通的电流，基于检测电阻Rs产生的电压，控制交流电流量。此时，检测电阻Rs流动的电流由于从基准电位观察流向二极管D3，因此成为负极性全波整流电压。作为实现力率改善电路的其他结构，存在图10所示的图腾柱型力率改善电路。此外，图10示出正的半周期的开关元件S1的导通、非导通时的电流路径。图腾柱型力率改善电路将上述升压型力率改善电路的四个二极管中的两个置换为开关元件S1和开关元件S2，将配置于二极管电桥DB的输出部的感应器(inductor)L1构成为串联于交流电源Vac和开关元件S1、S2连接点之间。在该图腾柱型力率改善电路中，与上述升压型力率改善电路同样地检测电路内流动的电流，根据交流电源的电压极性控制开关元件S1或开关元件S2的导通、非导通期间。具体来说，交流电源的电压在正的半周期使开关元件S1导通、非导通动作，在负的半周期使开关元件S2导通、非导通动作。交流电源Vac为正时，如果导通开关元件S1，则通过交流电源Vac→感应器L1→开关元件S1→二极管D1→交流电源Vac的路径流动电流。在此，向感应器L1施加电压，流经感应器L1的电流增加，积蓄能量。接着，接通开关元件S1，则通过交流电源Vac→感应器L1→开关元件S2(经由寄生二极管)→电容器C1→二极管D1→交流电源Vac的路径流动电流。在此，积蓄于感应器L1的能量在输出侧释放，根据开关元件S1的开关的导通时间进行升压动作，向电容器C1蓄积电荷，同时使交流电流接近正弦波状。这样，升压型力率改善电路、图腾柱型力率改善电路都以同样的原理动作，但也有不同点。在升压型力率改善电路中，以一个电阻检测电路内流动的连续的电流，基于电压信号控制交流电流量。另一方面，图腾柱型力率改善电路中，用于连续地检出电流还需要研究。例如，在开关元件S1和基准电位之间设置电阻Rs的情况下，在开关元件S1导通的期间由于在电阻Rs流动电流，因此电流量和电阻值的积产生电压。但是，开关元件S1在非导通期间在电阻Rs不流动电流。因此，无法进行使用电阻Rs的检测电流。同样地，开关元件S2的源极端子、与感应器L1以及开关元件S1的连接点之间设置电阻Rt，检测流经开关元件S2的电流，则仅保留开关元件S2已导通期间流动的电流的检测。此外，电阻Rs和电阻Rt产生的电压基准不同。在现有技术中，涉及图腾柱型力率改善电路的控制中记述了能够通过电阻检测电流的电路构成。图11以及图12示出上述的直流转换器电路图。成为连接串联的两个开关元件13、16、以及串联于两个开关元件13、16的电流检测用电阻14、17而成的能量电路的结构。然后，如图12所示，构成为处对两个开关元件13、16串联连接的电流检测用电阻14、17以外，还有设置两个电路的控制电路15以及18，该控制电路15以及18构成为R-S触发器31、重置信号形成电路32、设置信号发生器33、三角波振荡器35等。但是，现有技术中的控制电路15、18的开关元件16的基准电位与开关元件13的基准电位不同。因此，必须设置构成控制电路15的电流检测用电阻14、R-S触发器31、重置信号形成电路32、设置信号发生器33以及三角波振荡器35等的基准电位、以及构成控制电路18的电流检测用电阻17、R-S触发器31、重置信号形成电路32、设置信号发生器33等的基准电位这两个基准电位。因此，具有导致电路构成复杂的缺点。此外，两个控制电路必须由离散元件构成，存在电路规模变大的缺点。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，其目的在于提供能够用一个基准电位控制开关元件的电力转换装置。本专利技术的实施方式的电力转换装置包括：第一开关元件和第二开关元件，所述第二开关元件经由第一连接点与所述第一开关元件串联；第一整流元件和第二整流元件，所述第二整流元件经由第二连接点与所述第一整流元件串联；电容器，与所述第一整流元件以及第二整流元件并联设置；输出电压检测部，与所述电容器并联设置；交流电源，在所述第一连接点和所述第二连接点之间，与电流检测部和感应器串联；极性判断部，判断所述交流电源的极性；乘算部，将所述极性判断部的输出信号和所述电流检测部的输出信号乘算，输出整流为正或负极性的信号；以及控制部，根据被整流的所述信号，驱动所述第一开关元件及第二开关元件。专利技术效果根据本专利技术的电力转换装置，通过生成与升压型力率改善电路同等的电流检测信号，从而由于能够挪用升压型力率改善电路用控制电路，所以可以以一个基准电位生成第一开关元件以及第二开关元件的驱动信号，且可以实现简单且小型的控制电路。附图说明图1示出图腾柱型(totempole)力率改善电路的整体结构。图2示出极性判断部的详细结构。图3示出电流检测部的详细结构。图4示出乘算部的详细结构。图5示出控制部的结构。图6示出实施同期整流时的控制部的结构。图7示出输出电压检测部的结构。图8示出图腾柱型力率改善电路的各部分动作波形。图9示出升压型力率改善电路的电路结构以及动作原理。图10示出图腾柱型力率改善电路的电路结构以及动作原理。图11示出现有技术上述的图腾柱型力率改善电路的控制电路的结构。图12示出现有技术上述的图腾柱型力率改善电路的控制电路的详细结构。具体实施方式(整体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力转换装置，其特征在于，包括：第一开关元件和第二开关元件，所述第二开关元件经由第一连接点与所述第一开关元件串联；第一整流元件和第二整流元件，所述第二整流元件经由第二连接点与所述第一整流元件串联；电容器，与所述第一整流元件以及第二整流元件并联设置；输出电压检测部，与所述电容器并联设置；交流电源，在所述第一连接点和所述第二连接点之间，与电流检测部和感应器串联；极性判断部，判断所述交流电源的极性；乘算部，将所述极性判断部的输出信号和所述电流检测部的输出信号乘算，输出整流为正或负极性的信号；以及控制部，根据被整流的所述信号，驱动所述第一开关元件及第二开关元件。

【技术特征摘要】
1.一种电力转换装置，其特征在于，包括：第一开关元件和第二开关元件，所述第二开关元件经由第一连接点与所述第一开关元件串联；第一整流元件和第二整流元件，所述第二整流元件经由第二连接点与所述第一整流元件串联；电容器，与所述第一整流元件以及第二整流元件并联设置；输出电压检测部，与所述电容器并联设置；交流电源，在所述第一连接点和所述第二连接点之间，与电流检测部和感应器串联；极性判断部，判断所述交流电源的极性；乘算部，将所述极性判断部的输出信号和所述电流检测部的输出信号乘算，输出整流为正或负极性的信号；以及控制部，根据被整流的所述信号，驱动所述第一开关元件及第二开关元件。2.根据权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于，所述控制部包括：力率改善控制部，包括升压型力率改善电路的控制逻辑，所述力率改善控制部根据所述乘算部的输出信号、所述输出电压检测部的输出电压，输出单一的开关元件的驱动信号；以及选择器部，根据所述极性判断部的输出信号，将所述力率改善控制部的输出信号作为所述第一开关元件或第二开关元件的驱动信号进行分配。3.根据权利要求2所述的电力转换装置，其特征在于，所述控制部包括同期整流信号生成部，所述同期整流信号生成部反转输出所述力率改善控制部的输出信号。4.根据权利要求3所述的电力转换装置，其特征在于，所述选择器部输入所述极性判断部的输出信号、所述力率改善控制部的输出信号、所述同期整流信号生成部的输出信号，并根据所述极性判断部的输出信号，将所述力率改善控制部的输出信号、所述同期整流信号生成部的输出信号作为第一开关元件或第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：山边卓，荻岛拓哉，
申请(专利权)人：株式会社东芝，东芝泰格有限公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP