交流-交流转换器制造技术

一种AC-AC转换器，被构造为包括：正向转换器，将交流转换为直流；反向转换器，将直流转换为交流，其中：第一半导体开关串联电路、第二半导体开关串联电路和电容器串联电路以并联方式连接，在交流输入的一端和第一半导体开关串联电路的串联连接点之间连接有第一电感器，在交流输入的所述一端和第二半导体开关串联电路的串联连接点之间连接有双向开关，在第二半导体开关串联电路的串联连接点和交流输出的一端之间连接有第二电感器，电容器串联电路的串联连接点连接到交流输入的另一端和交流输出的另一端。由此，可以在输入电压在指定范围内时将整流器的电感器损耗保持为充分小。同时，除此以外，当执行补偿动作时，可以比已知电路更多地减小开关损耗。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及改善不间断电源的效率，所述不间断电源对交流电压的波动或供电中断进行补偿以向负载提供稳定电压。
技术介绍
图1是示出在以下示出的PLTl中描述的交流-交流(AC-AC)转换器的电路构造的示例的示图。在图1中，I和2是滤波电容器，3和4是电感器，5至8是IGBT(绝缘栅双极晶体管)(可控制正向电流的导通和断开，并针对逆向电流总是处于导通状态的半导体开关)，9和10是平滑电容器。这样的电路构造(在所述电流构造中IGBT5和IGBT6的串联电路以及电容器9和电容器10的串联电路的并联电路的IGBT5和IGBT6的串联连接点与交流输入的一端之间连接有电感器3，并且电容器9和电容器10的串联连接点与所述交流输入的另一端连接)被公知为一种使用半桥构造的高功率因子整流器电路，并被用作升压AC-直流(DC)转换电路，在所述升压AC-DC转换电路中，通过IGBT5和IGBT6的开关来获得比交流输入电压的峰值更高的直流电压。此外，这样的电路构造(在所述电路构造中IGBT7和IGBT8的串联电路以及电容器9和电容器10的串联电路的并联电路中的IGBT7和IGBT8的串联连接点与交流输出的一端之间连接有电感器4，电容器9和电容器10的串联连接点与所述交流输出的另一端连接，所述交流输出U和V之间连接有电容器2)被公知为使用半桥构造的逆变换电路(逆变器)。该电路被用作DC-AC转换电路，其中，通过IGBT7和IGBT8的开关从直流电压获得正弦交流电压。在图1中示出的AC-AC转换器被用于如下应用对交流输入的电压波动进行补偿，从而向负载提供固定电压，并被用于如下应用在交流输入中断等时通过从未示出的存储装置将直流电供应给电容器9和电容器10来向负载提供不间断的电力。IGBT5和IGBT6的串联连接点与IGBT7和IGBT8的串联连接点之间连接有双向开关11，但是首先将在下面说明在没有连接双向开关11时的操作。在高功率因子整流电路中的交流输入电流Il的极性为正时的操作的示例如下所/Jn ο当IGBT6被导通时的电流路径是这样的路径从输入端子的一端Ui通过电感器3、IGBT6和电容器10至输入端子的另一端Vi，并且能量被积蓄在电感器3中。当IGBT6被断开时的电流路径是这样的路径从输入端子的一端Ui通过电感器3、IGBT5的反并联二极管、电容器9至输入端子的另一端Vi，并且电感器3中的能量被释放到电容器9。在该操作中，在电流路径中存在一个半导体装置。此外，当逆变换电路(逆变器)中的交流输出电流12的极性为正时的操作的示例如下所示。当IGBT7被导通时的电流路径为从电容器9通过IGBT7、电感器4、交流输出的一端U、负载(未示出)和交流输出的另一端V至电容器9。当IGBT7被断开时的电流路径为从电容器10通过IGBT8的反并联二极管、电感器4、交流输出的一端U、负载(未不出)、交流输出的另一端V至电容器10。在该操作中，在电流路径中存在一个半导体装置。上述操作使得从交流输入在到达交流输出之前，电流经过两个半导体装置。接着，将在下面给出当双向开关11在IGBT5和IGBT6的串联连接点以及IGBT7和IGBT8的串联连接点之间连接时的操作的描述。第一操作是这样的操作IGBT5和IGBT7被同时导通时，或者IGBT6和IGBT8被同时导通时，双向开关11接通，使得电流旁通。此外，第二操作是这样的操作输入电压的波动在负载可以承受的范围之内时，IGBT5至8的开关操作停止，从而IGBT5至8处于断开状态，并且双向开关11持续处于接通状态。在第一操作和第二操作中，由于双向开关11仅仅是从交流输入至交流输出的电流路径中的半导体元件，因此损耗减少。交流输入电压是在与交流输入连接的负载的承受值(这里称为指定值)之内的电压时，交流输入电压被直接传送到交流输出是普遍在诸如不间断电源的备用型电源中实施的方法。同时，在图1中示出的电路使得当交流输入电压偏离指定值时，可以通过延迟半导体元件的开关周期那么多的时间(通常为几十微秒)来恢复正常操作。由于在该时间段期间的干扰被由电容器I和2以及电感器3和4形成的滤波器去除，因此与备用型电源不同，其具有在输出中不存在干扰的优势。在图2中示出的示例被已知为双向开关的构造的示例。此外，与图2中示出的双向开关不同的双向开关的构造的示例在图3中示出，但是这将稍后进行参考。在图2(a)中，两个反向阻断IGBT RBl和IGBT RB2以反并联的方式被连接，其中，两个反向阻断IGBT RBl和IGBT RB2的反向极性的电压与正向极性的击穿电压相同。在图2(b)中，通过将二极管Dl和D2分别以串联方式连接到没有反向击穿电压的普通的IGBT Ql和Q2而被提供反向击穿电压的电路还以反并联的方式被连接。在图2(c)中，以反并联方式连接二极管Dl的IGBT Ql以及以反并联方式连接二极管D2的IGBT Q2以反串联方式被连接。PLTl JP-A-2006-296098
技术实现思路
这里在PLTl中示出的现有技术的方法使得虽然可以减少第一操作中的传导损耗，但是开关损耗与没有设置双向开关11的高功率因子整流器和逆变器的组合中的开关损耗相等。此外，虽然在第一操作和第二操作中电流都在到达输出之前从输入经过两个电感器，但是不可以减少这里发生的损耗。因此，为了解决上述各种问题，本专利技术的目的在于提供这样一种AC-AC转换器，使得可以减少开关损耗，还可通过减少电感器中的损耗来实现尺寸的减小。为了实现本专利技术的目的，本专利技术的第一方面在于一种AC-AC转换器，被构造为包括正向转换器，使用半导体开关的开关操作将交流转换为直流；反向转换器，使用半导体开关的开关操作将直流转换为交流，正向转换器的直流输出和反向转换器的直流输入连接，其中第一半导体开关串联电路、第二半导体开关串联电路和电容器串联电路以并联方式连接，其中，在第一半导体开关串联电路中，分别以反并联方式连接有二极管的多个半导体开关以串联方式连接，在第二半导体开关串联电路中，分别以反并联方式连接有二极管的多个半导体开关以串联方式连接，在电容器串联电路中，电容器以串联方式连接；在交流输入的一端和第一半导体开关串联电路内的串联连接点之间连接有第一电感器，在交流输入的所述一端和第二半导体开关串联电路内的串联连接点之间连接有双向开关，在第二半导体开关串联电路内的串联连接点和交流输出的一端之间连接有第二电感器，电容器串联电路内的串联连接点连接到交流输入的另一端和交流输出的另一端中的每端。本专利技术的第二方面在于，本专利技术的第一方面具备第一控制模式，其中，根据交流输入的电压值，第一半导体开关串联电路和第二半导体开关串联电路的所有半导体开关断开，双向开关接通。本专利技术的第三方面在于，本专利技术的第一方面具备第二控制模式，其中，根据交流输入的电压值，第二半导体开关串联电路的半导体开关以及双向开关交替地接通和断开。本专利技术的第四方面在于，本专利技术的第一方面具备第三控制模式，其中，根据交流输入的电压值，双向开关断开，第二半导体开关串联电路的半导体开关接通和断开。本专利技术的第五方面在于以使在本专利技术的第一至第四方面中的双向开关元件处于接通状态时的电压低于第一半导体开关串联电路和第二半导体开关串联电路的元件处于接通状态时的电压的方式使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.11.17 JP 2010-2570171.一种AC-AC转换器,其特征在于,包括: 正向转换器，使用半导体开关的开关操作将交流转换为直流；反向转换器，使用半导体开关的开关操作将直流转换为交流，其中，正向转换器的直流输出和反向转换器的直流输入连接，其中: 第一半导体开关串联电路、第二半导体开关串联电路和电容器串联电路以并联方式连接，其中，在第一半导体开关串联电路中，分别以反并联方式连接有二极管的多个半导体开关以串联方式连接，在第二半导体开关串联电路中，分别以反并联方式连接有二极管的多个半导体开关以串联方式连接，在电容器串联电路中，电容器以串联方式连接；在交流输入的一端和第一半导体开关串联电路内的串联连接点之间连接有第一电感器，在交流输入的所述一端和第二半导体开关串联电路内的串联连接点之间连接有双向开关，在第二半导体开关串联电路内的串联连接点和交流输出的一端之间连接有第二电感器，电容器串联电路内的串联连接点连接到交流输入的另一端和交流输出的另一端中的每端。2.如权利要求1所述的AC-AC转换器，其特征在于，具备: 第一控制模式，其中，根据交流输入的电压值，第一半导体开关串联电路和第二半导体开关串联电路的所有半导体开关断开，双向开关接通。3.如权利要求1所述的AC-AC转换器，其特征在于，具备: 第二控制模式，其中，根据交流输入的电压值，第二半导体开关串联电路的半导体开关以及双向开关交替地接通和断开。4.如权利要求1所述的AC-AC转换器，其特征在于，具备: 第三控制模式，...

【专利技术属性】
技术研发人员：山田隆二，
申请(专利权)人：富士电机株式会社，
类型：
国别省市：