交流变换电路制造技术

本发明专利技术的交流变换电路，将频率f0的单相输入交流电压变换成比上述频率f0低的频率f1的三相输出交流电压。交流变换电路具备：具有多个开关元件的开关部(101)；和对各开关元件的导通状态进行控制的开关控制部(103)。开关控制部(103)，通过将基于空间矢量调制实施了脉冲密度调制后的脉冲输入开关部(101)，从而进行向三相输出交流电压的变换。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】交流变换电路
本专利技术涉及用于将频率相对高的交流电压变换为频率相对低的交流电压的技术。
技术介绍
近年来，作为以非接触方式传送电力的系统，提出了采用磁共振耦合的电力传送方式。专利文献1公开了一种采用两个共振器之间的电磁耦合现象，经由空间来传送能量的新的无线能量传送装置。在该无线能量传送装置中，通过经由在共振器的周边空间产生的共振频率的振动能量的散出(evanescenttail)对两个共振器进行耦合，从而能以无线的方式(非接触)传送振动能量。该无线电力传送系统中的共振器的输出电力，是与共振频率相等的频率的交流电，共振频率通常被设定为100kHz以上。在将该高频交流电力用作普通的家庭用电力的情况下，需要变换为在系统电源中使用的50/60Hz的低频率的交流电。另外，在直接进行电机等的旋转控制的情况下，需要变换为必要的输出频率。另一方面，作为将固定频率的交流电力变换为任意频率的交流电力的技术，有变频器(inverter)技术。专利文献2公开了一种常规的变频器技术。其变换方法将被输入的交流电力暂时变换为直流电力，之后采用多个开关元件切换负载中电流的方向，从而得到交流电力。此时，输出频率由该开关元件的切换频率而决定。在先技术文献【专利文献】【专利文献1】美国专利申请公开第2008/0278264号说明书【专利文献2】日本特开平11-346478号公报【专利文献3】日本特开平4-79770号公报【专利文献4】美国专利第6313602号说明书
技术实现思路
专利技术概要专利技术要解决的课题在现有的交流变换电路中，由于高频交流电力被暂时变换为直流电力，因此会产生电力损失。另外，在被施加了直流电压的状态下进行开关的接通、断开动作，因此会发生开关损失。进而，需要用于整流的电容器，会产生成本增加、耐久性低下的问题。本专利技术提供一种能够在将从无线电力传送系统等输入的频率相对高的交流电力变换为频率相对低的交流电力时，抑制变换效率的低下的交流变换电路。【用于解决课题的技术手段】为了解决上述课题，本专利技术公开的某个方式的交流变换电路，将频率f0的单相输入交流电压变换成比上述频率f0低的频率f1的三相输出交流电压，上述交流变换电路具备：开关部，其基于控制信号对上述输入交流电压进行变换，并将变换后的电压输出给基于上述控制信号选择出的相；滤波器部，其通过将上述变换后的电压的高频成分除去，从而将上述变换后的电压变换成上述输出交流电压；和开关控制部，其与上述输入交流电压成为0的定时同步地，基于与各相的输出交流电压对应的频率f1的参照信号，按每个相进行脉冲密度调制，并基于上述脉冲密度调制下的脉冲的生成状况、以及上述输入交流电压的极性，生成上述控制信号，将上述控制信号发送给上述开关部，上述开关部，具有：在上述输入交流电压的极性为正的情况下，将正电压施加给对应的相的第1种类的开关元件；和在上述输入交流电压的极性为负的情况下，将正电压施加给对应的相的第2种类的开关元件，上述开关控制部，对控制上述开关部的上述控制信号进行输出，使得在上述输入交流电压的极性为正、且上述脉冲密度调制中的上述参照信号的极性为正的情况下，将上述第1种类的开关元件接通，在上述输入交流电压的极性为负、且上述脉冲密度调制中的上述参照信号的极性为正的情况下，将上述第2种类的开关元件接通，在上述输入交流电压的极性为正、且上述脉冲密度调制中的上述参照信号的极性为负的情况下，将上述第2种类的开关元件接通，在上述输入交流电压的极性为负、且上述脉冲密度调制中的上述参照信号的极性为负的情况下，将上述第1种类的开关元件接通，并且使上述第1种类的开关元件以及上述第2开关元件中与同一相对应的两者不会同时接通，上述开关控制部基于空间矢量调制进行上述脉冲密度调制。本专利技术公开的其他实施方式的交流变换电路，将频率f0的单相输入交流电压变换为比上述频率f0低的频率f1的三相输出交流电压，上述交流变换电路具备：转换器部，其将上述输入交流电压变换成直流电压；开关部，其基于控制信号对上述直流电压进行变换，并将变换后的电压输出给基于上述控制信号而选择出的相；滤波器部，其通过将上述变换后的电压的高频成分除去，从而将上述变换后的电压变换成上述输出交流电压；和开关控制部，其与上述输入交流电压变成0的定时同步地，基于与各相的输出交流电压对应的频率f1的参照信号，按每相进行脉冲密度调制，基于上述脉冲密度调制下的脉冲的生成状况生成上述控制信号，并发送给上述开关部，上述开关部具有：在上述输入交流电压的极性为正的情况下，将正电压施加给对应的相的第1种类的开关元件；和在上述输入交流电压的极性为负的情况下，将正电压施加给对应的相的第2种类的开关元件，上述开关控制部，对控制上述开关部的上述控制信号进行输出，使得在上述脉冲密度调制中的上述参照信号的极性为正的情况下，将上述第1种类的开关元件接通，在上述脉冲密度调制中的上述参照信号的极性为负的情况下，将上述第2种类的开关元件接通，使上述第1种类的开关元件以及上述第2开关元件中与同一相对应两者不会同时接通，上述开关控制部，基于空间矢量调制进行上述脉冲密度调制。上述的一般且特定的方式，采用系统、方法、以及计算机程序来实现，或者采用系统、方法以及计算机程序的组合能实现。专利技术效果根据本专利技术的某个实施方式，由于在被输入的高频交流电力的输入电压为零时执行开关动作，因此可实现比现有技术更高效率的电力变换。附图说明图1A是表示例示的实施方式中的交流变换电路的示意结构的一例的图。图1B是表示例示的实施方式中的交流变换电路的动作一例的流程图。图1C是表示例示的实施方式中的交流变换电路的示意结构的其他例的图。图1D是表示例示的实施方式中的交流变换电路的动作的其他例的流程图。图1E是表示第1实施方式的交流变换电路的结构的图。图2是表示第1实施方式中的开关元件的结构例的图。图3A是表示第1实施方式中的开关控制部的结构的图。图3B是表示从基准(reference)正弦波发生部输出的三相正弦波的示例的图。图3C是表示第1实施方式中的空间矢量调制部的结构的图。图4是用于说明空间矢量调制的原理的图。图5是表示三相坐标系和二相坐标系之间的关系的图。图6是表示8个开关矢量和6个扇区的图。图7是表示扇区1中的指令矢量Vs的示例的图。图8是表示通过载波信号和各开关矢量的持续时间之间的比较而执行的开关状态的决定方法的示例的图。图9是表示第1实施方式中的输入输出极性与接通的开关之间的关系的图。图10是表示第1实施方式中的各电压的波形的图。(a)是表示输入交流电压的波形的图，(b)是表示开关部的输出波形的图，(c)是表示滤波器的输出波形的图。图11是表示第2实施方式的交流变换电路的结构的图。图12是表示第2实施方式中的开关控制部的结构的图。图13是表示第2实施方式中的输入输出极性和接通的开关之间的关系的图。图14是表示第2实施方式中的各电压的波形的图。(a)是表示输入交流电压的波形的图，(b)是表示转换器部的输出波形的图，(c)是表示开关部的输出波形的图，(d)是表示滤波器的输出波形的图。图15是设置了钳位缓冲(clampsnubber)电路的构成图。图16是表示钳位缓冲电路的结构例的图。图17是表示第3实施方式中的开关控制部的结构的图。图18是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.11.22 JP 2011-2547911.一种交流变换电路，将频率f0的单相的输入交流电压变换成比上述频率f0低的频率f1的三相输出交流电压，上述交流变换电路具备：开关部，其基于控制信号对上述输入交流电压进行变换，并将变换后的电压输出给基于上述控制信号选择出的相；滤波器部，其通过将上述变换后的电压的高频成分除去，从而将上述变换后的电压变换成上述输出交流电压；和开关控制部，其与上述输入交流电压成为0的定时同步地，基于与各相的输出交流电压对应的频率f1的参照信号，按每个相进行脉冲密度调制，并基于上述脉冲密度调制下的脉冲的生成状况、以及上述输入交流电压的极性，生成上述控制信号，将上述控制信号发送给上述开关部，上述开关部，具有：在上述输入交流电压的极性为正的情况下，将正电压施加给对应的相的第1种类的开关元件；和在上述输入交流电压的极性为负的情况下，将正电压施加给对应的相的第2种类的开关元件，上述开关控制部，输出对上述开关部进行控制的上述控制信号，以实现：在上述输入交流电压的极性为正、且上述脉冲密度调制中的上述参照信号的极性为正的情况下，将上述第1种类的开关元件接通，在上述输入交流电压的极性为负、且上述脉冲密度调制中的上述参照信号的极性为正的情况下，将上述第2种类的开关元件接通，在上述输入交流电压的极性为正、且上述脉冲密度调制中的上述参照信号的极性为负的情况下，将上述第2种类的开关元件接通，在上述输入交流电压的极性为负、且上述脉冲密度调制中的上述参照信号的极性为负的情况下，将上述第1种类的开关元件接通，并且使上述第1种类的开关元件以及上述第2种类的开关元件中与同一相对应的两者不会同时接通，上述开关控制部基于空间矢量调制进行上述脉冲密度调制，上述开关控制部，以预先设定的最小接通时间以及最小断开时间以上的时间间隔对各开关元件的接通状态以及断开状态进行切换，上述最小接通时间以及上述最小断开时间被设定为n1/2f0，其中n1为2以上的整数。2.一种交流变换电路，将频率f0的单相的输入交流电压变换为比上述频率f0低的频率f1的三相的输出交流电压，上述交流变换电路具备：转换器部，其将上述输入交流电压变换成直流电压；开关部，其基于控制信号对上述直流电压进行变换，并将变换后的电压输出给基于上述控制信号而选择出的相；滤波器部，其通过将上述变换后的电压的高频成分除去，从而将上述变换后的电压变换成上述输出交流电压；和开关控制部，其与上述输入交流电压变成0的定时同步地，基于与各相的输出交流电压对应的频率f1的参照信号，按每相进行脉冲密度调制，基于上述脉冲密度调制下的脉冲的生成状况生成上述控制信号，并发送给上述开关部，上述开关部具有：在上述输入交流电压的极性为正的情况下，将正电压施加给对应的相的第1种类的开关元件；和在上述输入交流电压的极性为负的情况...

【专利技术属性】
技术研发人员：山本浩司，伊东淳一，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：
国别省市：