全桥电力变换装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供抑制全桥电路进行动作时发生的纹波电流和共模噪声的全桥电力变换装置。控制部(30)对每个开关元件生成控制开关元件(11～14)的导通／截止动作的控制信号，使开关元件(11)和开关元件(12)交替导通／截止，并且使开关元件(13)和开关元件(14)交替导通／截止，从全桥电路(10)输出供给负载(3)的供给电流，在不输出供给电流期间，将开关元件(11)及开关元件(13)都设为导通状态，使电感器(16、17)积蓄的能量释放而流过惯性电流，滤波器电容器(19、20)吸收在连接电感器(16、17)和输出电容器(18)的输出线所产生的共模噪声分量的电荷。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】全桥电力变换装置
本专利技术涉及对直流电力进行变换输出的全桥电力变换装置。
技术介绍
在用全桥电路进行电力变换时，有时该全桥电路的输入点与绝缘电源连接，而且上述的全桥电路的输出点与负载等连接，在这些输入点以及输出点不接地而电位漂浮的状态下（例如如马达的驱动等那样）进行动作。将这种情况称为浮置（floating）的动作。图5是表示在以往的浮置中使用的全桥电力变换装置的连接的说明图。在该图中，全桥电力变换装置101的输入侧与绝缘电源102连接，输出侧与负载103连接。另外，在全桥电力变换装置101的2个输入端子间连接了输入电容器111。全桥电路110具备4个开关元件S1～S4。开关元件S1和开关S2串联连接，另外，开关元件S3和开关元件S4串联连接。绝缘电源102是输出直流电力的电源装置，电力的输出端子成为绝缘输出，在该输出端子和地之间连接了Y电容器Cy。开关元件S1和开关元件S3的连接点与该全桥电力变换装置101的一个输入端子连接。开关元件S2和开关元件S4的连接点与全桥电力变换装置101的另一个输入端子连接。另外，开关元件S1和开关元件S2的连接点与电感器112的一端连接，开关元件S3和开关元件S4的连接点与电感器113的一端连接。在电感器112的另一端和电感器113的另一端之间连接了输出电容器114，在该输出电容器114的两端连接了全桥电力变换装置101的输出端子。全桥电路110的各开关元件S1～S4由省略图示的控制部控制开关动作，以开关元件S1、S4成为导通（ON）状态时开关元件S2、S3成为截止（OFF）状态、并且开关元件S2、S3成为导通状态时开关元件S1、S4成为截止状态的方式，进行动作。从绝缘电源102供给直流电压时，全桥电力变换装置101在电位漂浮的浮置状态下向负载103输出电力。此时，全桥电路110的各开关元件反复进行导通/截止动作，通过该开关动作，可控制向负载103输出的电压电流的值、极性。另外，在共模中进行电力变换时，例如如专利文献1所公开的那样，有时将从桥式电路输出的电力经由在一次绕组和二次绕组之间绝缘的变压器向负载等输出。通过这样经由变压器等，可以进行减少由桥式电路等发生的共模噪声而输出电力。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2011-050134号公报
技术实现思路
采用以往的全桥电路的电力变换装置如前述那样构成，以成为2电平输出的方式使各开关元件进行动作。由于该开关动作，在输入输出电流中发生纹波分量，为了吸收该纹波电流，需要具备具有相当的纹波耐量的平滑电容器。特别是在输入侧，发生具有与直流的输出电流相同的有效值的非常大的纹波电流，因此，电容器的并联数增大，存在装置大型化、成本也增加的问题。为了解决上述的问题，有使全桥电路以共模方式进行动作的技术，但是在这样进行动作时，发生大的共模噪声，因此，需要提高输入侧连接的绝缘电源的绝缘性能，将Y电容器等设为高阻抗。但是，设为高阻抗时，反而助长了在绝缘电源的内部发生的噪声，不是现实的解决手段。结果，应对大的纹波电流时，在浮置状态下使用输出电力成为唯一的有效方法，存在无法与地连接的问题。本专利技术为了解决上述问题而提出，目的在于提供一种抑制在全桥电路进行动作时发生的纹波电流和共模噪声的全桥电力变换装置。本专利技术的全桥电力变换装置，其特征在于，具备：全桥电路，是将第1开关元件的一端和第2开关元件的一端串联连接，将第3开关元件的一端和第4开关元件的一端串联连接，并将串联连接的上述第1开关元件及第2开关元件和串联连接的上述第3开关元件及第4开关元件并联连接而成；控制部，分别控制从上述第1开关元件到上述第4开关元件的导通/截止动作；输入电容器，连接于第1连接点以及第2连接点之间，该第1连接点连接上述第1开关元件的另一端和第3开关元件的另一端，该第2连接点连接上述第2开关元件的另一端和第4开关元件的另一端；第1电感器，一端连接到第3连接点，该第3连接点连接上述第1开关元件的一端和第2开关元件的一端；第2电感器，一端连接到第4连接点，该第4连接点连接上述第3开关元件的一端和第4开关元件的一端；输出电容器，连接于上述第1电感器的另一端和上述第2电感器的另一端之间；第1滤波器电容器，连接于上述第1电感器的另一端和上述第1连接点之间；以及第2滤波器电容器，连接于上述第2电感器的另一端和上述第2连接点之间，在上述输入电容器的两端连接了输出直流电压的电源，并且在上述输出电容器的两端连接了负载时，上述控制部对每个开关元件生成控制各开关元件的导通/截止动作的控制信号，使上述第1开关元件和第2开关元件交替导通/截止，并且使上述第3开关元件和第4开关元件交替导通/截止，从上述全桥电路输出供给上述负载的供给电流，在不输出上述供给电流的期间，将上述第1开关元件及第3开关元件都设为导通状态，将上述第2开关元件及第4开关元件都设为截止状态，将上述第3连接点和第4连接点之间连接，使上述第1电感器及第2电感器积蓄的能量释放而流过惯性电流，在将上述第1开关元件和上述第3开关元件中成为导通状态的时间宽度窄的一方的该时间宽度设为Tm、将导通状态的时间宽度宽的一方的开关元件的导通/截止状态和上述导通状态的时间宽度窄的一方的开关元件的导通/截止状态成为相同的重叠期间设为Td、将表示上述重叠期间Td对上述时间宽度Tm的比例的驱动重叠率设为Rd=（Td/Tm）×100%时，控制上述各开关元件的动作，使得上述驱动重叠率Rd成为大于等于50%且小于等于100%，上述第1滤波器电容器及第2滤波器电容器具有积蓄在连接上述第1电感器和上述输出电容器的输出线、以及连接第2电感器和上述输出电容器的输出线所产生的共模噪声分量的电荷的电容，并吸收将上述第1开关元件及第3开关元件都设为导通状态、将上述第2开关元件及第4开关元件都设为截止状态时所产生的共模噪声。另外，其特征在于，上述第1滤波器电容器及第2滤波器电容器在将输入到上述全桥电路的电压设为Vin、将抑制的共模噪声的频率设为f、将上述第1电感器及第2电感器的电感量设为L，而将上述共模噪声分量的电荷求出为Q=Vin/（32Lf^2），在将上述共模噪声的电压振幅抑制在小于等于电压峰峰值Vpp时，具有大于等于Q/Vpp的电容。根据本专利技术，可以抑制纹波电流，并且降低在输出电力中包含的共模噪声。附图说明图1是表示本专利技术实施例的全桥电力变换装置的概略结构的电路图。图2（a）、（b）、（c）是表示图1的全桥电力变换装置的各开关元件的动作的说明图。图3（a）、（b）是表示图1的全桥电力变换装置的动作的说明图。图4是图1的全桥电力变换装置的等价电路图。图5是表示在以往的浮置中使用的全桥电力变换装置的连接的说明图。（符号的说明）1：全桥电力变换装置；2：绝缘电源；3：负载；10：全桥电路；11～14：开关元件；15：输入电容器；16、17：电感器；18：输出电容器；19、20：滤波器电容器；30：控制部。具体实施方式图5所示的全桥电力变换装置具备一般的全桥电路，通过电感器112、113对从该全桥电路输出的线间电压（通常模式输出电压）进行平滑，获得直流电力。将上述的全桥电路的输出电压作为共模（对大地间电压）进行观测时，全桥电路的2个输出线的电压，分别成为方形波，并且具有向该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全桥电力变换装置，其特征在于，具备：全桥电路，是将第1开关元件的一端和第2开关元件的一端串联连接，将第3开关元件的一端和第4开关元件的一端串联连接，并将串联连接的上述第1开关元件以及第2开关元件和串联连接的上述第3开关元件以及第4开关元件并联连接而成；控制部，分别控制从上述第1开关元件到上述第4开关元件的导通/截止动作；输入电容器，连接于第1连接点以及第2连接点之间，上述第1连接点连接上述第1开关元件的另一端和第3开关元件的另一端，上述第2连接点连接上述第2开关元件的另一端和第4开关元件的另一端；第1电感器，一端连接到第3连接点，该第3连接点连接上述第1开关元件的一端和第2开关元件的一端；第2电感器，一端连接到第4连接点，该第4连接点连接上述第3开关元件的一端和第4开关元件的一端；输出电容器，连接于上述第1电感器的另一端和上述第2电感器的另一端之间；第1滤波器电容器，连接于上述第1电感器的另一端和上述第1连接点之间；以及第2滤波器电容器，连接于上述第2电感器的另一端和上述第2连接点之间，在上述输入电容器的两端连接了输出直流电压的电源，并在上述输出电容器的两端连接了负载时，上述控制部对每个开关元件生成控制各开关元件的导通/截止动作的控制信号，使上述第1开关元件和第2开关元件交替导通/截止，并且使上述第3开关元件和第4开关元件交替导通/截止，从上述全桥电路输出供给上 述负载的供给电流，在不输出上述供给电流的期间，将上述第1开关元件以及第3开关元件都设为导通状态，将上述第2开关元件以及第4开关元件都设为截止状态，将上述第3连接点和第4连接点之间连接，使上述第1电感器及第2电感器积蓄的能量释放而流过惯性电流，在将上述第1开关元件和上述第3开关元件中成为导通状态的时间宽度窄的一方的该时间宽度设为Tm、将导通状态的时间宽度宽的一方的开关元件的导通/截止状态和上述导通状态的时间宽度窄的一方的开关元件的导通/截止状态成为相同的重叠期间设为Td、将表示上述重叠期间Td对上述时间宽度Tm的比例的驱动重叠率设为Rd=（Td/Tm）×100%时，控制上述各开关元件的动作以使得上述驱动重叠率Rd成为大于等于50%且小于等于100%，上述第1滤波器电容器以及第2滤波器电容器具有积蓄在连接上述第1电感器和上述输出电容器的输出线、以及连接第2电感器和上述输出电容器的输出线所产生的共模噪声分量的电荷的电容，吸收将上述第1开关元件以及第3开关元件都设为导通状态、上述第2开关元件及第4开关元件都设为截止状态时产生的共模噪声。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.06.27 JP 2012-1439791.一种全桥电力变换装置，其特征在于，具备：全桥电路，是将第1开关元件的一端和第2开关元件的一端串联连接，将第3开关元件的一端和第4开关元件的一端串联连接，并将串联连接的上述第1开关元件以及第2开关元件和串联连接的上述第3开关元件以及第4开关元件并联连接而成；控制部，分别控制从上述第1开关元件到上述第4开关元件的导通/截止动作；输入电容器，连接于第1连接点以及第2连接点之间，上述第1连接点连接上述第1开关元件的另一端和第3开关元件的另一端，上述第2连接点连接上述第2开关元件的另一端和第4开关元件的另一端；第1电感器，一端连接到第3连接点，该第3连接点连接上述第1开关元件的一端和第2开关元件的一端；第2电感器，一端连接到第4连接点，该第4连接点连接上述第3开关元件的一端和第4开关元件的一端；输出电容器，连接于上述第1电感器的另一端和上述第2电感器的另一端之间；第1滤波器电容器，连接于上述第1电感器的另一端和上述第1连接点之间；以及第2滤波器电容器，连接于上述第2电感器的另一端和上述第2连接点之间，在上述输入电容器的两端连接了输出直流电压的绝缘电源，并在上述输出电容器的两端连接了负载时，成为经由上述全桥电路将上述负载与上述绝缘电源连接的浮置电路，上述控制部对每个开关元件生成控制各开关元件的导通/截止动作的控制信号，使上述第1开关元件和第2开关元件交替导通/截止，并且使上述第3开关元件和第4开关元件交...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄司秀樹，川缘诚治，中岛茂樹，
申请(专利权)人：东洋系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP