整流电路装置制造方法及图纸

本发明专利技术的整流电路装置检测直流侧的输出电力，并调整交流电源的电压与半导体开关的驱动模式的相位关系，以使得在交流电源的每半周期的前段、中段和后段检测到的电能收至规定的范围内或使得直流侧的输出电压的变动收敛至规定的范围内，且使得直流侧的输出电压与目标值一致。驱动模式的短路时间比率D通过以D＝1‑A×sin(θ‑β)‑Vac_harm(θ)÷Vdc表示的数学式设定的(其中，Vac_harm(θ)为输入电压中所含的畸变信息)。系数A根据检测到的直流电压与直流电压的目标值的差异被调整，相位滞后β根据在交流电源的每半周期的前半和后半分别检测到的两个电能的差异被调整。根据本申请发明专利技术，能够不检测每个瞬时的电流地实现能够降低高次谐波电流的整流电路装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及整流电路装置。本申请专利技术的整流电路装置能够应用于通过将单相交流电源转换为直流而驱动直流负载的装置和通过利用逆变电路将被临时整流后的直流电力逆转换为任意的频率的交流电力而驱动电动机的装置例如进行供冷、供暖或冷冻的装置等。具体而言，本申请专利技术涉及来自交流电源的输入电流中所含的高次谐波成分的降低和功率因数的改善。例如，在以下的说明中，还将来自交流电源的输入电流仅称为输入电流或电源电流，将其中所含的高次谐波成分还称为高次谐波电流或电源高次谐波。还将来自交流电源的输入电压仅称为输入电压、交流电压或电源电压。
技术介绍
这种整流电路装置为降低高次谐波电流需要非常大的电感的电抗器，会导致电路的大型化。现有技术中，为了解决这一问题，采用使用半导体开关通过电抗器使交流电源短路而在电抗器蓄积电流、之后断开半导体开关将所蓄积的电流传送至直流侧而使电源高次谐波降低的方法。在该方法中，提案有几个方法。其一为例如专利文献1中记载的方法。在该方法中，采用电感比较小的电抗器，使用半导体开关按每电源周期进行一次至几次的短路和开路。图39是表示实现上述方法的现有的整流电路装置的电路框图。在图39，在交流电源101的电压的绝对值小的期间，利用半导体开关103使交流电源101短路电抗器102蓄积电流，之后，当断开半导体开关103时，所蓄积的电流流向电压更高的直流侧。在交流电源电压的绝对值大的期间，即使不特别进行短路也能够将电抗器102的电流传送至直流侧。这样，来自交流电源101的电流
在电源电压低的期间也流动，能够获得电源高次谐波少的电源电流。本方式具有不需要特别检测电源电流优点。图40现有的整流电路装置的另一个例子。与图39同样，这种整流电路装置如图40所示那样通过电抗器102使交流电源101在半导体开关103短路而将电流充电至电抗器102，在半导体开关103为断开(OFF)状态时通过二极管桥106向负载110流动电流。由此，在交流电源101的瞬时电压低的期间也能够流动电源电流。其结果是，电源电流的高次谐波成分变少，功率因数得到改善。但是存在如下问题：当不恰当地控制利用半导体开关103进行的短路和开路时，换言之，当在电抗器102过量地蓄积电流或者蓄积的时刻迟了时，即使在交流电源101的极性改变时也持续流动电流。当在电抗器102持续流动电流时，电源电流不可控制，功率因数反而降低。为了解决该问题，例如提案有专利文献2中记载的方法。在该方法中，在作为交流电源101的极性改变的瞬间的零交叉观测电抗器102的端子电压。根据该电压高(High)电平还是低(Low)电平检测在电抗器102流动有电流。在电抗器102流动有电流期间和紧接其之后不利用半导体开关103进行短路。由此避免电源电流的不可控制，维持功率因数。作为其它方法，例如提案有专利文献3中记载的方法。在该方法中，采用非常小的电感的电抗器，以与电源频率相比非常高的频率、利用半导体开关进行短路和开路。在该方法中，检测电源电流或与之相当的值，按每个瞬时修正利用半导体开关进行的短路与开路的时间比率(以下，称为短路时间比率)，以使得检测到的电流的波形接近目标波形。图41是表示专利文献3中记载的现有的整流电路装置另一个例子的电路框图。如图41所示，例子交流电源101的电力通过二极管106a、二极管106b、二极管106c和二极管106d被整流。整流后的直流电力经由电抗器102、通过半导体开关103被短路和开路。在短路时蓄积在电抗器102的能量(Energy)经由二极管105流入平滑电容器109。当短路时间变长时输入电流增加，当短路时间变短时
输入电流减少。因此，控制电路111以使得由电流检测单元107检测到的整流后的直流电流与由电压检测单元115检测到的输入电压的波形变得相同的方式进行控制。其结果是，输入电流的波形与交流电源101的电压(以下，称为交流电压)的波形大致一致，构成电源高次谐波少的整流电路。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2000-217363号公报专利文献2：日本特开2007-300762号公报专利文献3：日本特开昭63-224698号公报专利文献4：日本特开2011-200069号公报
技术实现思路
但是，在专利文献1中记载的方式中，需要与负载相应地适当地变更利用半导体开关进行的短路和开路的模式(以下，称为驱动模式，驱动pattern)。即，在该方法中，需要进行负载状态的检测，需要预先准备与负载状态相应的恰当的驱动模式。不过，为了防止驱动模式的种类的增加，不能使用太小的电感的电抗器。在专利文献2的结构中，一旦在电抗器中持续流动电流，则以使短路的开始时间推后的方式进行操作。因此，不能利用交流电源的半周期的前半段的电力。为了保持与负载的均衡，需要更多地利用半周期的后半段的电力。其结果是，功率因数降低若干，电源高次谐波也增加若干。为了减轻该影响，需要使用比较大的电感的电抗器，难以实现电路的小型化。在专利文献3所示的方式中，需要高速且高精度地检测每个瞬时的电源电流。作为改善这些状况的方法，提案有检测出电源电流的瞬时值成为最大的相位、并以与电压的瞬时值成为最大的相位一致的方式切换驱动模式的方法(例如，参照专利文献4)。以下，将瞬时值成为最大的
相位称为峰相位。图42是表示进行上述驱动模式的切换方法的现有的整流电路装置的另一个例子的电路框图。在图42，零交叉检测单元113检测交流电源101的输入电压的零交叉。控制电路111以检测到的零交叉为基准相位地生成驱动模式。电压检测单元115检测交流电源101的输入电压，电流检测单元107检测输入电流。控制电路111从检测到的输入电压和输入电流检测输入电压的峰相位和输入电流的峰相位。如果它们不同，则将驱动模式切换为其它模式。通过这样进行操作，即使在由于部件的常数的参差不齐等而电流的峰相位发生偏移的情况下等，也能够恰当地确保电流的相位。在专利文献4中记载的方法中，也由于恰当的驱动模式根据负载的不同而不同，需要进行负载状态的识别和与负载状态相应的恰当的驱动模式的准备。但是，在专利文献4中记载的方法中，未公开能够解决上述问题的简单的方法。此外，在专利文献4中记载的方法中，不可缺少能够检测用于对电流的峰相位进行检测的每个瞬时的电流的结构。除使输入电流的相位与交流电源的相位一致的问题以外，还存在由于部件的常数的参差不齐等而产生的电源高次谐波的降低的问题。本申请专利技术是用于解决上述现有问题的专利技术，其目的在于，提供不以高的频度检测每个瞬时的电流，即使在负载变动大的情况下、在部件的常数中存在大的参差不齐的情况下或在交流电源电压中含有畸变的情况下也能够降低高次谐波电流的整流电路装置。本申请专利技术还特别能够应用于不需要电抗器的小型化的情况。为了解决上述现有的问题，本申请专利技术的整流电路装置包括控制半导体开关的控制电路、检测交流电源的电压的极性或零交叉的电路、检测交流电源的电压的输入电压检测电路、检测直流侧的电压的直流电压检测电路和检测从交流电源流出的电流的电流检测电路。控制电路根据极性或零交叉估测交流电源的电压的相位，根据与交流电源的电压和交流电源的电压的相位相关联的基于每半周期或每一周期的输入电压信息形成的驱动模式、控制半导体开本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种整流电路装置，其具有使用电抗器和半导体开关的功率因数改善功能，对交流电源进行整流而向直流侧输出直流电压，所述整流电路装置的特征在于，包括：控制所述半导体开关的控制电路；检测所述交流电源的电压的极性或零交叉的电路；检测所述交流电源的电压的输入电压检测电路；检测从所述交流电源流出的电流的电流检测电路；和检测所述直流电压的直流电压检测电路，所述控制电路根据所述极性或所述零交叉估测所述交流电源的电压的相位，根据与所述交流电源的电压和所述相位相关联的基于每半周期或每一周期的输入电压信息形成的驱动模式，控制所述半导体开关，所述控制电路还调整所述驱动模式与所述交流电源的电压的相位关系，以使得在所述交流电源的每半周期的前半段和后半段分别检测到的两个所述直流侧的电流量接近。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.09 JP 2014-0021121.一种整流电路装置，其具有使用电抗器和半导体开关的功率因数改善功能，对交流电源进行整流而向直流侧输出直流电压，所述整流电路装置的特征在于，包括：控制所述半导体开关的控制电路；检测所述交流电源的电压的极性或零交叉的电路；检测所述交流电源的电压的输入电压检测电路；检测从所述交流电源流出的电流的电流检测电路；和检测所述直流电压的直流电压检测电路，所述控制电路根据所述极性或所述零交叉估测所述交流电源的电压的相位，根据与所述交流电源的电压和所述相位相关联的基于每半周期或每一周期的输入电压信息形成的驱动模式，控制所述半导体开关，所述控制电路还调整所述驱动模式与所述交流电源的电压的相位关系，以使得在所述交流电源的每半周期的前半段和后半段分别检测到的两个所述直流侧的电流量接近。2.一种整流电路装置，其具有使用电抗器和半导体开关的功率因数改善功能，对交流电源进行整流而向直流侧输出直流电压，所述整流电路装置的特征在于，包括：控制所述半导体开关的控制电路；检测所述交流电源的电压的极性或零交叉的电路；检测所述交流电源的电压的输入电压检测电路；和检测所述直流电压的直流电压检测电路，所述控制电路根据所述极性或所述零交叉估测所述交流电源的电压的相位，根据与所述交流电源的电压和所述相位相关联的基于每半周期或每一周期的输入电压信息形成的驱动模式，控制所述半导体开关，所述控制电路还调整所述驱动模式与交流电源的电压的相位关系，以使得在所述交流电源的半周期以上的期间的平均直流电压与所
\t述交流电源的瞬时电压的峰相位的所述直流电压接近。3.一种整流电路装置，其具有使用电抗器和半导体开关的功率因数改善功能，对交流电源进行整流而向直流侧输出直流电压，所述整流电路装置的特征在于，包括：控制所述半导体开关的控制电路；检测所述交流电源的电压的极性或零交叉的电路；检测所述交流电源的电压的输入电压检测电路；和用于检测所述直流侧的电力的、检测所述直流侧的电压的直流电压检测电路和检测所述直流侧的电流的电流检测电路，所述控制电路还根据所述极性或所述零交叉估测所述交流电源的电压的相位，根据与所述交流电源的电压和所述相位相关联的基于每半周期或每一周期的输入电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉田泉，土山吉朗，京极章弘，川崎智广，戴鑫徽，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP