[發(fā)明專利]數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置和電力轉(zhuǎn)換裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980144289.1
• 申請(qǐng)日: 2009-11-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102204106A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 土山吉朗;京極章弘;川崎智廣;田中秀尚
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H03M1/12
• 分類號(hào): H03M1/12;H02M7/48
• 代理公司: 北京尚誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及將模擬信號(hào)(例如表示值時(shí)時(shí)刻刻變化的電流值的信息信號(hào))轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置、以及使用該數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置且使用開(kāi)關(guān)單元按照其利用目的對(duì)電力形式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，即電力電子學(xué)(power?electronics)用的電力轉(zhuǎn)換裝置。特別是，本發(fā)明涉及將交流電力暫時(shí)轉(zhuǎn)換為直流并進(jìn)而轉(zhuǎn)換為另外的交流的電力轉(zhuǎn)換裝置、將直流電力完全轉(zhuǎn)換為不同的多個(gè)交流電力的電力轉(zhuǎn)換裝置。作為電力轉(zhuǎn)換裝置的具體的例子，能夠列舉有使用交流電源并通過(guò)逆變器對(duì)電動(dòng)壓縮機(jī)進(jìn)行可變速驅(qū)動(dòng)的家庭用和業(yè)務(wù)用等的空調(diào)和冰箱等。

背景技術(shù)

電力轉(zhuǎn)換裝置包括將交流電力轉(zhuǎn)換為直流電力的換流器部(converter)和將直流電力轉(zhuǎn)換為任意的交流電力的逆變器部這兩者。為了控制這些裝置并向負(fù)載(例如電動(dòng)機(jī))供給所期望的電力，通常在換流器部和逆變器部，對(duì)電流值、電壓值進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)出的值，對(duì)換流器部和逆變器部進(jìn)行控制。

現(xiàn)有技術(shù)中的電力轉(zhuǎn)換裝置分別實(shí)現(xiàn)控制換流器部和逆變器部的控制電路，或者，還有以與電力系統(tǒng)絕緣的狀態(tài)得到控制用的感測(cè)(傳感，sensing)信息。特別是有關(guān)輸入或輸出的電流的感測(cè)，一般是采用使用了霍耳效應(yīng)的電流傳感器，能夠與電力系統(tǒng)絕緣地感測(cè)瞬時(shí)電流(例如參照專利文獻(xiàn)1)?？墒?，該結(jié)構(gòu)需要霍耳效應(yīng)的電流傳感器。在采用霍耳效應(yīng)的電流傳感器中，產(chǎn)品精度越高，價(jià)格越昂貴。

另一方面，已知有不使用電流傳感器，而是在想要感測(cè)電流的系統(tǒng)中插入低電阻，通過(guò)感測(cè)其兩端的電位從而得到電流感測(cè)信息的電力轉(zhuǎn)換裝置(參照?qǐng)D1的電阻112、113)。在該情況下，若使控制電路和電容器的一端是共通電位，則由于一方的電阻的一端的電位是與換流器電流成比例的值，并且另一方的電阻的一端的電位是與逆變器電流成比例的值，所以使用這些值，能夠?qū)崿F(xiàn)作為電源電流控制的換流器控制和作為電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制的逆變器控制。可是，在實(shí)際的電路中，使電容器的一端的電位、兩個(gè)電阻的一端的電位和控制電路的基準(zhǔn)電位完全一致是困難的。還有，在電力轉(zhuǎn)換裝置的電路中除了電阻成分以外也有電感(inductance)成分，并不限定于能夠產(chǎn)生與瞬時(shí)電流成比例的電壓。特別是在電力電子學(xué)中，由于一邊通過(guò)開(kāi)關(guān)元件切換路徑一邊進(jìn)行電力轉(zhuǎn)換，所以在電路中具有電流間歇地流動(dòng)的部位，由于電感成分瞬間產(chǎn)生較大的電壓，成為噪聲。為了減少該噪聲，則需要使電感成分變少，雖然具有使配線變粗并變短等的方法，但是在實(shí)際的部件中配線也具有一定的大小，即使變短也具有限度。因此，換流器側(cè)和逆變器側(cè)的兩個(gè)信息彼此發(fā)生干涉。具體來(lái)講，當(dāng)逆變器側(cè)的電阻的電壓變大的時(shí)刻，在換流器側(cè)的檢測(cè)電壓疊加有脈沖狀的噪聲(參照?qǐng)D3(a))，當(dāng)換流器側(cè)的IGBT實(shí)際上連通/斷開(kāi)(ON/OFF)的時(shí)刻，在逆變器側(cè)的檢側(cè)電壓疊加有脈沖狀的噪聲(參照?qǐng)D3(b))。這樣，由于換流器側(cè)和逆變器側(cè)的雙方在IGBT的變化沿疊加有脈沖噪聲，所以需要將該脈沖噪聲除去。

例如，若通過(guò)一個(gè)控制電路實(shí)現(xiàn)控制電路，則考慮有以下的方法：對(duì)換流器和逆變器使用的IGBT的變換時(shí)刻全部都進(jìn)行監(jiān)視，且不使用該期間的兩個(gè)電阻的電壓作為感測(cè)信息的方法；和使兩個(gè)電阻的電壓輸出經(jīng)由低通濾波器之后得到感測(cè)信息等的方法。當(dāng)監(jiān)視IGBT的變化時(shí)刻且在變化期間并未讀取電壓信息時(shí)，雖然需要知道正確的變化時(shí)刻，但是由于與由控制電路決定的變化時(shí)刻相比，實(shí)際的IGBT的變化時(shí)刻稍微偏離，所以知道正確的變化時(shí)刻是困難、不現(xiàn)實(shí)的。同樣，由于當(dāng)使高壓輸出經(jīng)由低通濾波器時(shí)讀取時(shí)刻偏離，因此，以逆變器側(cè)的波形的方式，在以時(shí)間分割(時(shí)分復(fù)用)包含有多個(gè)相的信息的情況下，其他的相的信息可能錯(cuò)誤地混入，所以得到較大的效果是不現(xiàn)實(shí)的。特別是若經(jīng)由低通濾波器，則產(chǎn)生信息的延遲，難以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定且高精度的控制。因此，在具有換流器部和逆變器部的電力轉(zhuǎn)換裝置中，不能通過(guò)簡(jiǎn)單的方法除去噪聲。

另外，存在將直流電力完全轉(zhuǎn)換為另外的多個(gè)交流電力的電力轉(zhuǎn)換裝置(參照?qǐng)D9)。但是，即使在從直流電源經(jīng)由多個(gè)逆變器并獨(dú)立地控制多個(gè)電動(dòng)機(jī)的情況下，由多個(gè)電流檢測(cè)電阻得到的電流信息，也在彼此的電流急劇變化的時(shí)刻，對(duì)另一方的電流波形給予脈沖噪聲。(參照?qǐng)D10(a)(b))。即使在這樣的情況下，為了實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定且高精度的控制，雖然需要將脈沖噪聲除去，但是在該情況下也產(chǎn)生與上述的問(wèn)題相同的問(wèn)題。