电力变换装置及电力变换系统制造方法及图纸

具备：串联连接体，由第一防逆流元件(51)、第二防逆流元件(52)、第一开关元件(53)以及第二开关元件(54)依次串联连接而成；电抗器(4)；第一输出电容器(6)，连接于串联连接体的第一端部与串联连接体的第二端部之间；以及第二输出电容器(60)，连接于第一开关元件(53)和第二开关元件(54)的连接点与第一防逆流元件(51)和第二防逆流元件(52)的连接点之间，其中，在电抗器(4)的另一端与串联连接体的第二端部之间输入直流，向连接于第一输出电容器(6)的两端的第一负载(7)以及连接于第二输出电容器(60)的两端的第二负载(9)供给电力。

Power Converter and Power Conversion System

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电力变换装置及电力变换系统
本专利技术涉及能够向多个负载供给不同电压的电力的电力变换装置。
技术介绍
作为驱动空调装置的压缩机的电力变换电路，一般为使用三相整流电路生成直流电压、用逆变器驱动压缩机的方式。而且，多为用逆变器驱动室外机的风扇电动机、用多个逆变器构成电力变换电路的情况。例如，在驱动两台逆变器的情况下，考虑将所有部件分别备置两套。但是，由于当分别备置两套时价钱较高，因此要求通过兼用部件来削减部件数量并降低成本。例如在专利文献1中，通过将转换器部和平滑电容器共享化并对两个逆变器供电，从而削减部件数量。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平8-35713号公报专利文献2：日本特开昭61-92162号公报专利文献3：国际公开第2012/01492号
技术实现思路
专利技术所要解决的问题根据专利文献1所记载的电力变换装置，在由使用了升压电路和平滑电容器的转换器来驱动多台逆变器的结构中，在母线电压变高的情况下，第二逆变器、第二电动机变为高电压，因此可能会超过第二逆变器和第二电动机的部件耐压。另外，第二逆变器的开关损耗增加和第二电动机的铁损增加造成问题，效率会降低。因此，也考虑了将转换器做成多个独立的电路来驱动多台逆变器的方式，但部件数量会增加而导致大型化。本专利技术是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种不增加转换器的数量而能够对多个负载供给不同电压的电力、能够改善负载的效率的电力变换装置。解决问题的技术方案本专利技术的电力变换装置具备：串联连接体，由第一防逆流元件、第二防逆流元件、第一开关元件和第二开关元件依次串联连接而成；电抗器，其一端连接于第二防逆流元件和第一开关元件的连接点；第一输出电容器，连接于作为串联连接体的第一防逆流元件侧的端部的第一端部与作为串联连接体的第二开关元件侧的端部的第二端部之间；以及第二输出电容器，连接于第一开关元件和第二开关元件的连接点与第一防逆流元件和第二防逆流元件的连接点之间，其中，通过在电抗器的另一端与串联连接体的第二端部之间输入直流，并控制第一开关元件及第二开关元件的接通/断开状态，从而向连接于第一输出电容器的两端的第一负载施加第一直流电压，向连接于第二输出电容器的两端的第二负载施加第二直流电压。专利技术效果根据本专利技术，为了向各个负载供电，在不增加转换器的数量的情况下也能够向第二负载供给电力，另外，由于能够根据负载的工作状态而降低第二负载的电压，因此能够降低损耗。附图说明图1是示出包括本专利技术的实施方式1的电力变换装置的电力变换系统的概略结构的主电路结构图。图2是本专利技术的实施方式1的电力变换装置的包括开关控制器的结构图。图3是示出本专利技术的实施方式1的电力变换装置的工作模式A的开关控制器的结构的控制框图。图4是示出本专利技术的实施方式1的电力变换装置的工作模式A的工作的一例的波形图。图5是示出本专利技术的实施方式1的电力变换装置的工作模式B的开关控制器的结构的控制框图。图6是示出本专利技术的实施方式1的电力变换装置的工作模式B的工作的一例的波形图。图7是示出本专利技术的实施方式1的电力变换装置的工作模式C的开关控制器的结构的控制框图。图8是示出本专利技术的实施方式1的电力变换装置的工作模式C的工作的一例的波形图。图9是示出包括本专利技术的实施方式2的电力变换装置的电力变换系统的概略结构的主电路结构图。图10是示出包括本专利技术的实施方式3的电力变换装置的电力变换系统的概略结构的主电路结构图。图11是示出包括本专利技术的实施方式3的电力变换装置的电力变换系统的另一概略结构的主电路结构图。图12是示出包括本专利技术的实施方式4的电力变换装置的电力变换系统的概略结构的主电路结构图。图13是示出包括本专利技术的实施方式5的电力变换装置的电力变换系统的概略结构的主电路结构图。图14是用于说明本专利技术的实施方式5的电力变换装置的工作的示意图。图15是示出包括本专利技术的实施方式6的电力变换装置的电力变换系统的概略结构的主电路结构图。图16是用于说明本专利技术的实施方式6的电力变换装置的工作的示意图。图17是用于说明现有的电力变换装置的工作的示意图。图18是示出本专利技术的电力变换装置的开关控制器的硬件结构的一例的框图。附图标记1三相交流电源；2三相整流器；3降压电路；4电抗器；5多电平升压电路；6第一输出电容器；7第一逆变器(第一负载)；8第一电动机；9第二逆变器(第二负载)；10第二电动机；11开关控制器；12电流传感器；13第二电压传感器；14第一电压传感器；15、16、17控制信号；18、20、22、24减法器；19、21、23PID控制；25加法器；26开关信号产生部；27直流电源；28第三逆变器；29第三电动机；31第三开关元件；32第三二极管；40第四逆变器；41第四电动机；51第一二极管(第一防逆流元件)；52第二二极管(第二防逆流元件)；53第一开关元件；54第二开关元件；60第二输出电容器；100电力变换装置；111第一输出电容器的电压控制系统、112电抗器的电流控制系统、113第二输出电容器的电压控制系统具体实施方式实施方式1.图1是示出包括本专利技术的实施方式1的电力变换装置100的电力变换系统整体的结构的主电路结构图。该电力变换系统的电源是三相交流电源1，使用三相整流器2从交流电力变换为直流。将电力变换后的直流作为电力变换装置100的输入，使用降压电路3、电抗器4、多电平升压电路5，使第一输出电容器6的直流电压升降压。将第一输出电容器6的电压即第一直流电压施加于连接到第一输出电容器6的两端的第一负载。在此，第一负载是驱动电动机的第一逆变器7，第一逆变器7从直流电力变换为交流，对第一电动机8进行可变速驱动。此外，在多电平升压电路5内的第二电容器60的两端连接有第二负载，第二电容器60的电压即第二直流电压被施加于第二负载。在此，第二负载是驱动电动机的第二逆变器9，第二逆变器9从直流电力变换为交流，对第二电动机10进行可变速驱动。降压电路3包括第三开关元件31、第三二极管32和电抗器4，具有以紧接三相整流器2之后的直流电压为基准，对第一输出电容器6的电压进行降压的功能。降压电路3是所谓的降压斩波电路。多电平升压电路5包括第一二极管51、第二二极管52、第一开关元件53、第二开关元件54、电抗器4和第二输出电容器60。在此，构成降压电路3的电抗器和构成多电平升压电路5的电抗器共用同一电抗器4。多电平升压电路5具有如下特征：具有将第一输出电容器6的电压即第一直流电压升压的功能，并且使第二输出电容器60产生作为第一输出电容器6的电压以下的电压的第二直流电压，即电压电平为三级电平。由于具有该特征，将由附图标记5示出的部分的结构称为多电平升压电路。虽然图1的电抗器4、第一开关元件53、第二开关元件54、第一二极管51、第二二极管52、第一输出电容器6、第二输出电容器60的连接关系与例如专利文献2的第1图所示的电路中的各部件的连接关系相同，但本专利技术中的直流电力的输出方法与专利文献2完全不同。专利文献2的电容器C1虽然具有与图1的第二输出电容器60相同的连接关系，但不会从专利文献2的电容器C1向负载取出电力。专利文献2的电容器C1仅作为将电荷送到具有与第一输出电容器6相同的连接关系的电容器C0的充放电电容器而工作。在专利文献2中，为仅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电力变换装置，其特征在于，具备：串联连接体，由第一防逆流元件、第二防逆流元件、第一开关元件和第二开关元件依次串联连接而成；电抗器，其一端连接于所述第二防逆流元件和所述第一开关元件的连接点；第一输出电容器，连接于作为所述串联连接体的所述第一防逆流元件侧的端部的第一端部与作为所述串联连接体的所述第二开关元件侧的端部的第二端部之间；以及第二输出电容器，连接于所述第一开关元件和所述第二开关元件的连接点与所述第一防逆流元件和所述第二防逆流元件的连接点之间，其中，通过在所述电抗器的另一端与所述串联连接体的所述第二端部之间输入直流，并控制所述第一开关元件及所述第二开关元件的接通/断开状态，从而向连接于所述第一输出电容器的两端的第一负载施加第一直流电压，向连接于所述第二输出电容器的两端的第二负载施加第二直流电压。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.23 JP 2017-0092091.一种电力变换装置，其特征在于，具备：串联连接体，由第一防逆流元件、第二防逆流元件、第一开关元件和第二开关元件依次串联连接而成；电抗器，其一端连接于所述第二防逆流元件和所述第一开关元件的连接点；第一输出电容器，连接于作为所述串联连接体的所述第一防逆流元件侧的端部的第一端部与作为所述串联连接体的所述第二开关元件侧的端部的第二端部之间；以及第二输出电容器，连接于所述第一开关元件和所述第二开关元件的连接点与所述第一防逆流元件和所述第二防逆流元件的连接点之间，其中，通过在所述电抗器的另一端与所述串联连接体的所述第二端部之间输入直流，并控制所述第一开关元件及所述第二开关元件的接通/断开状态，从而向连接于所述第一输出电容器的两端的第一负载施加第一直流电压，向连接于所述第二输出电容器的两端的第二负载施加第二直流电压。2.根据权利要求1所述的电力变换装置，其特征在于，所述第二直流电压等于或小于所述第一直流电压。3.根据权利要求1或2所述的电力变换装置，其特征在于，使所述第一开关元件及所述第二开关元件分别进行PWM工作。4.根据权利要求3所述的电力变换装置，其特征在于，控制所述第一开关元件及所述第二开关元件的控制系统是包括所述第一输出电容器的电压控制系统、所述第二输出电容器的电压控制系统以及所述电抗器的电流控制系统的反馈控制系统，在所述第一输出电容器的电压控制系统和所述电抗器的电流控制系统的反馈环路中，所述第一输出电容器的电压控制系统构成主环路，所述电抗器的电流控制系统构成次环路，基于从所述电抗器的电流控制系统的输出减去所述第二输出电容器的电压控制系统的输出而得到的输出来确定所述第一开关元件的所述PWM工作的接通占空比，基于将所述电抗器的电流控制系统的输出与所述第二输出电容器的电压控制系统的输出相加而得到的输出来确定所述第二开关元件的所述PWM工作的接通占空比。5.根据权利要求1或2所述的电力变换装置，其特征在于，输入到所述电抗器的另一端与所述串联连接体的所述第二端部之间的直流是从直流电源经由接通/断开状态被控制的第三开关元件而被供给的直流。6.根据权利要求5所述的电力变换装置，其特征在于，所述第一开关元件、所述第二开关元件以及所述第三开关元件中的任意开关元件在一个工作模式下被设为始终断开或始终接通。7.根据权利要求6所述的电力变换装置，其特征在于，使所述第三开关元件始终接通，并且使所述第一开关元件及所述第二开关元件分别进行PWM工作。8.根据权利要求7所述的电力变换装置，其特征在于，控制所述第一开关元件及所述第二开关元件的控制系统是包括所述第一输出电容器的电压控制系统、...

【专利技术属性】
技术研发人员：石川秀太，岩田明彦，松永树，
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