直流电源装置、控制方法以及压缩机驱动装置制造方法及图纸

提供一种直流电源装置以及采用该直流电源装置的压缩机驱动装置，该直流电源装置包括：三相交流电源、电抗器、桥式整流电路、电解电容器、双方向性开关、电容器、检测各相电压的给定相位的相位检测部、双方向性开关控制部，通过在三相交流电源的各相电压的每个半周期使双方向性开关接通／断开，而经由电抗器交互地重复电容器的充电和放电，可以降低高次谐波电流，并改善输入功率因数。从而，通过简单的电路结构，实现降低高次谐波电流的降低和输入功率因数的改善。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及将三相交流电源变换为直流，并降低流过三相交流电源的高次谐波电流、以求输入功率因数的改善的直流电源装置、控制方法以及使用该直流电源装置的压缩机驱动装置。
技术介绍
以往，在将三相交流电源变换为直流的直流电源装置中，为了改善高次谐波和功率因数，做出了很多在将三相交流电源的电流保持为正弦波状的同时而变换为直流的各种组合。特别是，采取了如下方式，其在数kHz到数十kHz的范围内驱动开关元件，高速控制流过开关元件的电流，追随成为目标的基准正弦波形。例如，作为现有的直流电源装置，备有连接在三相交流电源的各相的电抗器、以及6对互相并联的开关元件和二极管对的全桥型结构，并与驱动电动机的逆变器电路组合。以下，利用图22说明现有的直流电源装置。图22表示记载于专利文献1的现有例的电力变换装置的电路图。首先，说明主电路的构成和动作。三相交流电源1是商用的交流电源，通过电抗器(reactor)2U、2V、2W而与全桥型变换电路47相连接。变换电路47，由6个开关元件TR1至TR6，以及6个高速二极管FRD1至FRD6构成，以此进行由交流向直流的电力变换。电解电容器4，平滑变换电路47的输出。该平滑后的直流电压，通过逆变器电路24，而被再次变换为交流，并驱动交流电机48。接下来，说明关于将三相交流电源的电流的输入功率因数保持为近似为1的正弦波的同时，恒定电压控制直流电压的动作。隔离器(isolator)29是将三相交流电源的线间电压，降至所希望的电压值，在与交流电源绝缘的状态下进行检测。通过变换器30，将检测出的线间电压，变换为成为流过各相的电流的基准的相电压。电压减法器31，取样电解电容器4的电压和直流电压基准32的差值。电压误差放大器33放大该差值。另外，通过三个乘法器34至36，将电压误差放大器33的输出，与从变换器30输出的相电压相乘，而生成各相电流的目标值。另一方面，通过三个电流检测器37至39，检测流过各相的电流，通过三个减法器40至42，输出与各相电流的目标值的差值，通过三个电流误差放大器43至45将该差值放大。将该放大后的结果，传送到PWM控制电路46，在这里被PWM调制。于是，基于该PWM调制后的信号，通过驱动控制开关元件TR1至TR6，使由电流检测器37至39检测出的流过各相的电流，与由3个乘法器34至36输出的各相电流的目标值一致。藉此，各相电流可被控制为具有近似于1的输入功率因数的正弦波电流，且直流电压可控制为恒定。然而，在上述现有的直流电源装置的结构中，具有很多用于将交流变换为直流的开关元件，其控制也很复杂。另外，由于所使用的电抗器也有必要是具有良好高频性能的器件，因而存在成本变高的问题。另外，由于将开关元件以数kHz至数十kHz的高次谐波驱动，因此开关元件和高速二极管、电抗器等的损失较大，存在高频噪声的产生电平较高的问题。专利文献特开平8-331860号公报。
技术实现思路
本专利技术正是解决所述以往的课题的技术，其目的在于降低驱动装置的高次谐波电流、改善输入功率因数。为解决上述以往的课题，本专利技术的直流电源装置构成为在三相交流电源和备有6个二极管的桥式整流电路的交流输入端之间，在各相上连接电抗器，将串联连接了双方向性开关和电容器的电路，连接在桥式整流电路的各相的交流输入端和直流输出端之间。于是，进行如下动作基于各相电压的所定相位，通过将双方向性开关导通，而以商用频率交互地重复电容器的充电和放电。藉此，能够使各相电流从各相的电压零交叉点开始上升，并能够形成正弦波状的电流波形。依据本专利技术第一方面，提供一种直流电源装置，用于向负载供给直流，包括三相交流电源；桥式整流电路，其由6个二极管形成；电解电容器，其连接在所述桥式整流电路的直流输出端；电抗器，其连接在所述三相交流电源与所述桥式整流电路的各相的交流输入端之间；双方向性开关，其设于所述交流输入端和所述直流输出端之间；电容器，其与所述双方向性开关串联连接；相位检测模块，其检测所述三相交流电源的各相电压中的给定相位，并输出相位检测信号；双方向性开关控制模块，其基于所述相位检测信号而控制所述双方向性开关。依据本专利技术第二方面，所述给定相位是电压零交叉点。依据本专利技术第三方面，所述双方向性开关控制模块，基于所述电压零交叉点和表示所述双方向性开关导通的定时的导通时间指令，控制所述双方向性开关。依据本专利技术第四方面，所述电容器，插接在所述各相的交流输入端和所述双方向性开关之间。依据本专利技术第五方面，所述双方向性开关，一端与所述交流输入端连接，另一端通过公共的一个电容器与所述直流输出端连接。依据本专利技术第六方面，进一步设有直流电压检测模块，其检测所述桥式整流电路的直流输出电压，并输出直流电压值；当所述直流电压值超过给定值时，或低于给定值时，所述双方向性开关控制模块，使所述双方向性开关断开。依据本专利技术第七方面，进一步设有直流电压检测模块，其检测所述桥式整流电路的直流输出电压，并输出直流电压值；所述双方向性开关控制模块构成为基于所述电压零交叉点、所述直流电压值、以及给定的直流电压指令值，控制所述双方向性开关，以使所述直流电压值变得与所述直流电压指令值相等。依据本专利技术第八方面，进一步设有负载电流检测模块，其检测流过所述负载的负载电流，并输出负载电流值；所述双方向性开关控制模块构成为基于所述电压零交叉点和所述负载电流值，控制所述双方向性开关。依据本专利技术第九方面，进一步设有输入电流检测模块，其检测流过所述电抗器的输入电流，并输出输入电流值；所述双方向性开关控制模块构成为基于所述电压零交叉点和所述输入电流值，控制所述双方向性开关。依据本专利技术第十方面，所述相位检测模块包括单相电压零交叉检测模块，其检测所述三相交流电源中的一相的电压零交叉点；两相电压零交叉运算模块，其根据由所述单相电压零交叉检测模块所检测出的电压零交叉点，计算其他两相的电压零交叉点。依据本专利技术第十一方面，所述相位检测模块包括线间电压零交叉检测模块，其检测所述三相交流电源的任一线间电压零交叉点；以及三相电压零交叉运算模块，其根据所述线间电压零交叉点，计算各相的所述电压零交叉点。依据本专利技术第十二方面，所述电抗器采用由一个铁芯和三个绕组组成的三相电抗器。依据本专利技术第十三方面，所述电抗器采用随着流过电流的增加而电感降低的可饱和电抗器。依据本专利技术第十四方面，提供一种压缩机驱动装置，包括将三相交流变换为直流的直流电源装置、以及将由所述直流电源装置变换后的直流变换为电压可变且频率可变的交流后向压缩机供给的逆变器装置。所述直流电源装置包括三相交流电源；桥式整流电路，其由6个二极管形成；电解电容器，其连接在所述桥式整流电路的直流输出端；电抗器，其连接在所述三相交流电源与所述桥式整流电路的各相的交流输入端之间；双方向性开关，其设于所述交流输入端和所述直流输出端之间；电容器，其与所述双方向性开关串联连接；相位检测模块，其检测所述三相交流电源的各相电压中的给定相位，并输出相位检测信号；双方向性开关控制模块，其基于所述相位检测信号而控制所述双方向性开关。依据本专利技术第十五方面，所述双方向性开关控制模块构成为基于所述电压零交叉点和由所述逆变器装置设定的旋转数指令值，控制所述双方向性开关。依据本专利技术第十六方面，进一步设有旋转数检测模块，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直流电源装置，用于向负载供给直流，包括：三相交流电源；桥式整流电路，其由６个二极管形成；电解电容器，其连接在所述桥式整流电路的直流输出端；电抗器，其连接在所述三相交流电源与所述桥式整流电路的各相的交流输入 端之间；双方向性开关，其设于所述交流输入端和所述直流输出端之间；电容器，其与所述双方向性开关串联连接；相位检测模块，其检测所述三相交流电源的各相电压中的给定相位，并输出相位检测信号；双方向性开关控制模块，其基 于所述相位检测信号而控制所述双方向性开关。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：武田芳彦，前田志朗，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]