电力转换装置制造方法及图纸

本发明专利技术的电力转换装置可以在使输入电流连续的模式下一边进行功率因数改善一边控制输出电压，并且可以降低与电力转换有关的开关损失。具有：第一以及第二开关臂，反并联连接开关元件和二极管，并且以二极管相互反极性的方式串联连接而形成；电感器，其被串联地插入将第一开关臂与交流电源ＡＣ并联连接的电路中；电容器，其被串联地插入将第二开关臂与第一开关臂并联连接的电路中；以及输出电路，其具有与第一开关臂并联连接的电容器和电感器的串联电路，根据输出指令值和输出检测值的误差以及电压极性，在开关元件中，使承担输入电流以及输出控制的开关元件交互地导通关断，使另一方开关元件导通。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及把电源的交流转换为可变电压的直流或者交流的电力转换装置，特别 涉及使构成电力转换电路的半导体开关元件的损失降低的技术。
技术介绍
在把交流电源电压转换为直流的电力转换装置中，已知通过变压器等将交流电源 和负荷绝缘的绝缘型AC-DC转换器。作为这样的绝缘型AC-DC转换器的一例，提出了专利 文献1的图1中记载的具有功率因数改善功能的一段式转换器。根据该转换器，将两个二 极管的串联电路、两个双向开关(自消弧半导体开关和二极管的并联电路)的串联电路、以 及电容器互相并联连接，在两个二极管的串联连接点和两个双向开关的串联连接点，经由 电感器连接交流电源，对其中一方的双向开关并联连接变压器和电感器以及电容器的串联 电路，来构成主开关电路。并且，在主开关电路的变压器的二次侧设置中心抽头二极管整流 电路，转换为直流后输出。专利文献1的控制主开关电路的控制电路为了降低直流输出电压的指令值和检 测值的偏差改变三角波的频率，比较该三角波和恒定的基准信号(例如三角波的峰值的 1/2)，控制两个双向开关的导通关断信号的开关频率，来控制直流输出电压。由此，因为根 据交流电源电压的瞬时值流过三角波形状的输入电流，所以能够得到功率因数改善的效^ ο另外，在专利文献1的图3中记载了一种控制电路，其为了降低与两个双向开关的 串联电路并联连接的电容器的端子电压的指令值和检测值的偏差，改变与三角波进行比较 的基准信号，改变两个双向开关的导通关断的比率。并且，在专利文献1的图9、图13中记载的主开关电路串联连接第一 第三双向 开关，在该串联电路上分别并联连接两个二极管的串联电路和电容器，在第二和第三双向 开关的串联连接点和两个二极管的串联连接点之间经由电感器连接交流电源，与第二和第 三双向开关的串联电路并联连接变压器和电容器以及电容器的串联电路，来构成主开关电 路。并且，在主开关电路的变压器的二次侧设置中心抽头二极管整流电路，转换为直流后进 行输出。这些双向开关的控制电路分成第一双向开关、第二和第三双向开关两个组，与上述 控制电路相同，构成为与交流电压的极性一致交互地控制开关。特开2003-23775号公报但是，根据专利文献1的图1的控制电路，两个双向开关的导通关断比与开关频率 无关，为0.5 0.5的恒定比率。另一方面，根据图3的控制电路，两个双向开关的导通关 断比变化。无论哪种情况，专利文献1的转换器的输入电流在双向开关的导通期间，流动与 电源的瞬时电压大体成比例的电流，在关断期间成为减小为零的三角波状的断续的脉冲波形的电流。如果三角波脉冲电流的零期间是无限短的临界模式，则通过低通滤波器得到的 电流波形为完美的正弦波。但是，为了控制输出直流电压开关频率发生变化，所以存在产生 三角波脉冲电流的零期间，输入电流波形失真的问题。另外，在电力较小时，即使在这样的 电流断续模式下，也能够进行功率因数改善，但是当电力变大时，三角波脉冲电流的峰值变 大。因此，存在需要电感器不饱和那样的大的铁芯，为了切断大的峰值电流，开关电路的开 关损失增加的问题。这些问题不限于绝缘型AC-DC转换器，在一边进行电源交流的功率因数改善控 制，一边转换为可变电压的交流的电力转换装置中也存在共同的问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的课题在于提供一种电力转换装置，该电力转换装置能够在使输入 电流连续的模式下一边进行功率因数改善一边控制输出电力，并且能够减低与电力转换有 关的开关损失。为了解决上述课题，本专利技术的电力转换装置的第一形态的特征为，具有第一以及 第二开关臂，把反并联连接半导体开关元件和二极管而构成的两个开关电路，以使所述二 极管相互反极性的方式串联连接而形成；第一电感器，其串联地插入将第一开关臂与交流 电源并联连接的电路中；第一电容器，其串联地插入将第二开关臂与第一开关臂并联连接 的电路中；和输出电路，其具有与第一开关臂和第二开关臂中的某一方并联连接的第二电 容器和第二电感器的串联电路，由此来构成主开关电路。通过构成这样的主开关电路，并且通过如下地构成对各半导体开关元件进行导通 关断控制的控制电路，能够在使输入电流连续的模式下一边进行功率因数改善一边控制输 出电力，并且能够减低与电力转换有关的开关损失。S卩，对各半导体开关元件的导通关断进行控制的控制电路可以根据输出电路的输 出指令值和输出检测值的误差以及交流电源的电压极性，在第一和第二开关臂的半导体开 关元件(Q1、Q2、Q3、Q4)中，使承担输入电流以及输出控制的半导体开关元件(例如Q1、Q3) 交互地导通关断，使另一方的半导体开关元件(Q2、Q4)导通。具体地说，可以求出输出电路 的输出指令值和输出检测值的误差，对该误差乘以交流电源的电压检测值的绝对值来生成 输入电流指令值，并求出输入电流指令值和来自交流电源的输入电流检测值的绝对值的误 差，将该误差和PWM载波进行比较来生成PWM信号，根据该PWM信号和所述交流电源的电压 极性，在第一和第二开关臂的半导体开关元件中，使承担输入电流以及输出控制的半导体 开关元件交互地导通关断，使另一方的半导体开关元件导通。如此，使第一和第二开关臂的半导体开关元件(例如Ql、Q3)交互地动作，使另外 的半导体开关元件(Q2、Q4)导通，由此，能够消除输入电流为零的期间，以连续电流模式进 行功率因数的改善，同时能够对输出电路输出的电压或者电流进行可变控制。另外，因为不 需要设置大铁芯的电感器，所以能够实现电感器的小型化，能够减低与电力转换有关的开 关损失。另外，在第一方式中，输出电路包括第二电容器和第二电感器的串联电路，该第 二电感器至少包含变压器的一次线圈；以及与变压器的二次线圈连接的整流电路，可以输 出由整流电路进行整流后的直流。此时，变压器具有两个二次线圈，整流电路具有两个整流电路，它们分别对两个二次线圈的电压进行整流；和第三电容器，其用于使该两个整流电 路的输出电压平滑，可以将该第三电容器的端子电压作为直流输出。另外，在第一方式中，作为输出电路的第二电感器，可以使用作为负载的感应加热 线圈，由此能够得到可变电流的交流输出。此时的控制电路可以检测流过感应加热线圈的 输出电流来代替上述的控制电路的输出电路的输出电压，在第一放大单元中对测检到的输 出电流和输出电流指令值的误差进行放大。关于本专利技术的电力转换装置的第二方式，具有整流臂，将第一二极管和第二二极 管顺极性地串联连接而形成；第一开关臂，把反并联连接半导体开关元件和二极管而形成 的第一和第二开关电路，以使所述二极管相互反极性的方式串联连接而形成；第二开关臂， 在将半导体开关元件和二极管反并联连接而形成的第三开关电路上串联连接第一电容器 而形成；以及输出电路，其具有第二电容器和第二电感器的串联电路，将所述整流臂和第一 开关臂并联连接，在所述整流臂的第一二极管和第二二极管的连接点、与第一开关臂的第 一和第二开关电路的连接点之间，经由第一电感器连接交流电源，将第二电容器和第二电 感器的串联电路与所述整流臂和第一开关臂并联连接，第二开关臂与所述整流臂和第一开 关臂并联连接，或者与所述输出电路的第二电感器并联连接来构成主开关电路。并且，还具 有控制电路，其对所述各半导体开关元件的导通关断进行控制，所述控制电路具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力转换装置，其特征在于，具有：整流臂，将第一二极管和第二二极管顺极性地串联连接而形成；第一开关臂，把反并联连接半导体开关元件和二极管而形成的第一和第二开关电路，以使所述二极管相互反极性的方式串联连接而形成；第二开关臂，在将半导体开关元件和二极管反并联连接而形成的第三开关电路上串联连接第一电容器而形成；以及输出电路，其具有第二电容器和第二电感器的串联电路，将所述整流臂和第一开关臂并联连接，在所述整流臂的第一二极管和第二二极管的连接点、与第一开关臂的第一和第二开关电路的连接点之间，经由第一电感器连接交流电源，将第二电容器和第二电感器的串联电路与所述整流臂和第一开关臂并联连接，第二开关臂与所述整流臂和第一开关臂并联连接，或者与所述输出电路的第二电感器并联连接。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：庄司浩幸，叶田玲彦，
申请(专利权)人：日立空调家用电器株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]