电力转换装置制造方法及图纸

电力转换装置(100)包括：整流电路(3)，其将来自交流电源(1)的交流电力转换成直流电力；短路部(30)，其经由连接在交流电源(1)与整流电路(3)之间的电抗器(2)使交流电源(1)短路；控制部(20)，其在交流电源(1)的半个周期内生成用于控制短路部(30)的多个驱动信号(Sa)；以及平滑电容器(4)，控制部(20)在多个驱动信号(Sa)的导通区间或断开区间内分阶段地改变用于限制交流电源(1)的电源电流的值的阈值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及将交流电力转换为直流电力的电力转换装置。
技术介绍
在下述专利文献1所示的现有技术中公开了一种功率因数改善电路，用于改善电源功率因数并减少输入电流中包含的谐波分量，通过选择全波整流模式或倍压整流模式并用开环控制短路元件的短路开始时刻和短路时间，来实现功率因数改善功能和升压功能。即，下述专利文献1的现有技术中，通过对整流电路切换用开关进行导通/断开控制，将整流电路控制为全波整流模式或倍压整流模式，将功率因数改善电路的直流输出电压大致分成两个阶段，并通过对短路元件进行基于开环的短路可变控制，将该分成两个阶段的区域进一步分成无功率因数改善和有功率因数改善的两个阶段，由此整体上构成四个阶段的直流输出电压区域，从而扩大直流输出电压的输出范围，并且能够改善高负载侧的功率因数。此外，在下述专利文献2所示的现有技术中，设置有直流电压控制部，其与直流输出电压基准值和平滑电容器的端子间电压的偏差值相对应地输出直流电压控制信号，上述直流输出电压基准值与负载相对应地设定，并且设置有电流基准运算部，其基于来自直流电压控制部的控制信号和与交流电源同步的正弦波状同步信号之积来输出电流基准信号。通过比较该电流基准信号和整流元件的交流侧电流，高频地对开关元件进行导通/断开控制，从而将交流输入电流控制成正弦波状，并且将直流输出电压控制成期望的值，能够使电源功率因数为1并抑制谐波的产生。专利文献1：日本特开平11－206130号公报专利文献2：日本专利第2140103号说明书
技术实现思路
然而，根据上述专利文献1、2的现有技术，限定了短路元件的控制方式。即，在这些现有技术中，短路元件的控制方式被限定为在整个负载区域中对电流进行反馈的高频开关模式和电流开环控制的部分开关模式中的一种。因此，这些现有技术为了避免在低负载区域内直流输出电压过度升压，不使短路元件动作，从而不进行功率因数改善。因此，在低负载区域中，输入电流波形失真较大，导致含有较多谐波分量的电流流过电抗器，电抗器铁损增大，由此功率因数改善电路的交直转换效率降低。此外，在上述专利文献1的现有技术中，进行功率因数改善时的短路元件的短路控制是部分开关方式，即用开环控制短路开始时刻和短路时间，相对于电源周期仅在一定区间内进行短路动作，因此虽然能够实现功率因数改善以及直流输出电压的升压，但是在谐波产生量较多的高负载侧效果很小。因此，随着今后谐波限制的加强，为了通过现有技术获得充分的功率因数改善效果即谐波抑制能力，需要具有大电感值的电抗器，因此会产生交直转换效率降低、电路大型化、成本上升的问题。此外，在将谐波产生量抑制到一定程度并使直流输出电压升压的情况下，由于升压能力存在极限，所以高负载侧的运转变得不稳定，如果考虑高负载侧的稳定运转，则会导致负载的选择范围变窄。本专利技术鉴于上述情况而完成，其目的在于提供一种电力转换装置，能够在负载的整个运转区域内实现高效率化，并且能够满足高升压性能和谐波标准。为了解决上述问题、实现专利技术目的，本专利技术提供一种电力转换装置，其包括：整流电路，其将来自交流电源的交流电力转换成直流电力；短路部，其经由连接在上述交流电源与上述整流电路之间的电抗器使上述交流电源短路；以及控制部，其在上述交流电源的半个周期内生成用于控制上述短路部的多个开关脉冲，上述控制部在上述各开关脉冲的导通区间或断开区间内分阶段地改变用于限制上述交流电源的电源电流的值的阈值。根据本专利技术，能够起到如下效果：通过分阶段地改变阈值，能够抑制在交流电源的半个周期内的电源电流的峰值，在负载的整个运转区域内实现高效率化，并且能够满足高升压性能和谐波标准。附图说明图1是表示本专利技术的实施方式1涉及的电力转换装置的结构示例的图。图2是脉冲控制用基准电压生成电路的第一结构图。图3是脉冲控制用基准电压生成电路的第二结构图。图4是表示由电抗器、短路部、整流电路和平滑电容器构成的简易电路的图。图5是表示在部分开关脉冲模式下交流电源的正极侧半个周期内使短路元件开关1次时的电源电流波形的图。图6是脉冲转换部没有进行脉冲转换时的动作的说明图。图7是脉冲转换部进行脉冲转换时的动作的说明图。图8是表示扩大了电流控制范围的状态的图。图9是表示缩窄了电流控制范围的状态的图。图10是在比驱动信号的导通期间短的期间内进行脉冲转换时的动作的说明图。图11是与从电源电压的过零开始的经过时间相对应地改变基准电压时的动作的说明图。图12是表示脉冲转换部的结构示例的图。图13是使用图12所示的脉冲转换部时的动作的说明图。图14是用于说明在电源电压的半个周期内驱动信号开关2次时的动作的图。图15是表示本专利技术的实施方式2涉及的电力转换装置的结构示例的图。图16是用于说明本专利技术的实施方式2涉及的电力转换装置的动作的图。符号说明1交流电源2电抗器3整流电路4平滑电容器5直流电压检测部6电源电压检测部7电流检测部8电流检测元件9电流检测单元10直流负载20控制部21驱动信号生成部22脉冲转换部23基准电压控制部24脉冲传递部30短路部31二极管电桥32短路元件100电力转换装置具体实施方式以下，基于附图详细说明本专利技术涉及的电力转换装置的实施方式。另外，本专利技术不限定于下述实施方式。实施方式1图1是表示本专利技术的实施方式1涉及的电力转换装置100的结构示例的图。图2是脉冲控制用基准电压生成电路的第一结构图。图3是脉冲控制用基准电压生成电路的第二结构图。图4是表示由电抗器2、短路部30、整流电路3和平滑电容器4构成的简易电路的图。图5是表示在部分开关脉冲模式下交流电源1的正极侧半个周期内使短路元件32开关1次时的电源电流Is波形的图。图6是脉冲转换部22没有进行脉冲转换时的动作的说明图。图7是脉冲转换部22进行脉冲转换时的动作的说明图。图8是表示扩大了电流控制范围的状态的图。图9是表示缩窄了电流控制范围的状态的图。图10是在比驱动信号Sa的导通期间t短的期间内进行脉冲转换时的动作的说明图。图11是与从电源电压Vs的过零开始的经过时间相对应地改变基准电压Vref时的动作的说明图。图12是表示脉冲转换部22的结构示例的图。图13是使用图12所示的脉冲转换部22时的动作的说明图。图14是在电源电压Vs的半个周期内驱动信号Sa开关2次时的动作的说明图。图1所示的电力转换装置100基于从交流电源1供给的交流电压生成直流电压并供给到图3所示的直流负载10，包括电抗器2、整流电路3、平滑电容器4、直流电压检测部5、电源电压检测部6、电流检测单元9、控制部20、脉冲传递部24和短路部30。电抗器2插入在整流电路3的一个输入端与交流电源1之间。整流电路3通过电抗器2与交流电源1连接，将交流电源1的交流电压转换成直流电压。图示例中的整流电路3由组合有四个二极管的二极管电桥构成，但不限于此，也可以组合连接成二极管形成的作为单向导通元件的金属氧化物半导体场效应晶体管而构成。在整流电路3的输出端之间连接有平滑电容器4，平滑电容器4使从整流电路3输出的全波整流波形的电压平滑化。平滑电容器4的两端与直流负载10并联连接。电流检测单元9由电流检测元件8和电流检测部7构成。电流检测元件8连接在电抗器2与整流电路3之间，检测连接位置处的电流值。作为一个示例，电流检测元件8使用电流互感本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力转换装置，其特征在于，包括：整流电路，其将来自交流电源的交流电力转换成直流电力；短路部，其经由连接在所述交流电源与所述整流电路之间的电抗器使所述交流电源短路；以及控制部，其在所述交流电源的半个周期内生成用于控制所述短路部的多个开关脉冲，所述控制部在所述各开关脉冲的导通区间或断开区间内分阶段地改变用于限制所述交流电源的电源电流的值的阈值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电力转换装置，其特征在于，包括：整流电路，其将来自交流电源的交流电力转换成直流电力；短路部，其经由连接在所述交流电源与所述整流电路之间的电抗器使所述交流电源短路；以及控制部，其在所述交流电源的半个周期内生成用于控制所述短路部的多个开关脉冲，所述控制部在所述各开关脉冲的导通区间或断开区间内分阶段地改变用于限制所述交流电源的电源电流的值的阈值。2.根据权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于：所述控制部基于所述阈值分割并输出所述各开关脉冲。3.根据权利要求1或2所述的电力转换装置，其特征在于：所述控制部在所述各开关脉冲中的一个开关脉冲与另一个开关脉冲之间的所述断开区间内改变所述阈值。4.根据权利要求3所述的电力转换装置，其特征在于：所述控制部在所述断...

【专利技术属性】
技术研发人员：有泽浩一，山川崇，高山裕次，下麦卓也，篠本洋介，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP