[發(fā)明專利]電力轉(zhuǎn)換裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010243591.7
• 申請日: 2008-05-14
• 公開（公告）號: CN101888174A
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 莊司浩幸;葉田玲彥
• 申請（專利權(quán)）人: 日立空調(diào)·家用電器株式會社
• 主分類號: H02M1/42
• 分類號: H02M1/42;H02M7/12;H02M5/22
• 代理公司: 北京銀龍知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11243
• 代理人: 許靜

本申請為2008年5月14日遞交的、申請?zhí)枮?008101078258、發(fā)明名稱為“電力轉(zhuǎn)換裝置”的專利申請的分案申請。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及把電源的交流轉(zhuǎn)換為可變電壓的直流或者交流的電力轉(zhuǎn)換裝置，特別涉及使構(gòu)成電力轉(zhuǎn)換電路的半導(dǎo)體開關(guān)元件的損失降低的技術(shù)。

背景技術(shù)

在把交流電源電壓轉(zhuǎn)換為直流的電力轉(zhuǎn)換裝置中，已知通過變壓器等將交流電源和負荷絕緣的絕緣型AC-DC轉(zhuǎn)換器。作為這樣的絕緣型AC-DC轉(zhuǎn)換器的一例，提出了專利文獻1的圖1中記載的具有功率因數(shù)改善功能的一段式轉(zhuǎn)換器。根據(jù)該轉(zhuǎn)換器，將兩個二極管的串聯(lián)電路、兩個雙向開關(guān)(自消弧半導(dǎo)體開關(guān)和二極管的并聯(lián)電路)的串聯(lián)電路、以及電容器互相并聯(lián)連接，在兩個二極管的串聯(lián)連接點和兩個雙向開關(guān)的串聯(lián)連接點，經(jīng)由電感器連接交流電源，對其中一方的雙向開關(guān)并聯(lián)連接變壓器和電感器以及電容器的串聯(lián)電路，來構(gòu)成主開關(guān)電路。并且，在主開關(guān)電路的變壓器的二次側(cè)設(shè)置中心抽頭二極管整流電路，轉(zhuǎn)換為直流后輸出。

專利文獻1的控制主開關(guān)電路的控制電路為了降低直流輸出電壓的指令值和檢測值的偏差改變?nèi)遣ǖ念l率，比較該三角波和恒定的基準信號(例如三角波的峰值的1/2)，控制兩個雙向開關(guān)的導(dǎo)通關(guān)斷信號的開關(guān)頻率，來控制直流輸出電壓。由此，因為根據(jù)交流電源電壓的瞬時值流過三角波形狀的輸入電流，所以能夠得到功率因數(shù)改善的效果。

另外，在專利文獻1的圖3中記載了一種控制電路，其為了降低與兩個雙向開關(guān)的串聯(lián)電路并聯(lián)連接的電容器的端子電壓的指令值和檢測值的偏差，改變與三角波進行比較的基準信號，改變兩個雙向開關(guān)的導(dǎo)通關(guān)斷的比率。

并且，在專利文獻1的圖9、圖13中記載的主開關(guān)電路串聯(lián)連接第一～第三雙向開關(guān)，在該串聯(lián)電路上分別并聯(lián)連接兩個二極管的串聯(lián)電路和電容器，在第二和第三雙向開關(guān)的串聯(lián)連接點和兩個二極管的串聯(lián)連接點之間經(jīng)由電感器連接交流電源，與第二和第三雙向開關(guān)的串聯(lián)電路并聯(lián)連接變壓器和電容器以及電容器的串聯(lián)電路，來構(gòu)成主開關(guān)電路。并且，在主開關(guān)電路的變壓器的二次側(cè)設(shè)置中心抽頭二極管整流電路，轉(zhuǎn)換為直流后進行輸出。這些雙向開關(guān)的控制電路分成第一雙向開關(guān)、第二和第三雙向開關(guān)兩個組，與上述控制電路相同，構(gòu)成為與交流電壓的極性一致交互地控制開關(guān)。

[專利文獻1]特開2003-23775號公報

但是，根據(jù)專利文獻1的圖1的控制電路，兩個雙向開關(guān)的導(dǎo)通關(guān)斷比與開關(guān)頻率無關(guān)，為0.5∶0.5的恒定比率。另一方面，根據(jù)圖3的控制電路，兩個雙向開關(guān)的導(dǎo)通關(guān)斷比變化。無論哪種情況，專利文獻1的轉(zhuǎn)換器的輸入電流在雙向開關(guān)的導(dǎo)通期間，流動與電源的瞬時電壓大體成比例的電流，在關(guān)斷期間成為減小為零的三角波狀的斷續(xù)的脈沖波形的電流。如果三角波脈沖電流的零期間是無限短的臨界模式，則通過低通濾波器得到的電流波形為完美的正弦波。但是，為了控制輸出直流電壓開關(guān)頻率發(fā)生變化，所以存在產(chǎn)生三角波脈沖電流的零期間，輸入電流波形失真的問題。另外，在電力較小時，即使在這樣的電流斷續(xù)模式下，也能夠進行功率因數(shù)改善，但是當電力變大時，三角波脈沖電流的峰值變大。因此，存在需要電感器不飽和那樣的大的鐵芯，為了切斷大的峰值電流，開關(guān)電路的開關(guān)損失增加的問題。

這些問題不限于絕緣型AC-DC轉(zhuǎn)換器，在一邊進行電源交流的功率因數(shù)改善控制，一邊轉(zhuǎn)換為可變電壓的交流的電力轉(zhuǎn)換裝置中也存在共同的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的課題在于提供一種電力轉(zhuǎn)換裝置，該電力轉(zhuǎn)換裝置能夠在使輸入電流連續(xù)的模式下一邊進行功率因數(shù)改善一邊控制輸出電力，并且能夠減低與電力轉(zhuǎn)換有關(guān)的開關(guān)損失。

為了解決上述課題，本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換裝置的第一形態(tài)的特征為，具有：第一以及第二開關(guān)臂，把反并聯(lián)連接半導(dǎo)體開關(guān)元件和二極管而構(gòu)成的兩個開關(guān)電路，以使所述二極管相互反極性的方式串聯(lián)連接而形成；第一電感器，其串聯(lián)地插入將第一開關(guān)臂與交流電源并聯(lián)連接的電路中；第一電容器，其串聯(lián)地插入將第二開關(guān)臂與第一開關(guān)臂并聯(lián)連接的電路中；和輸出電路，其具有與第一開關(guān)臂和第二開關(guān)臂中的某一方并聯(lián)連接的第二電容器和第二電感器的串聯(lián)電路，由此來構(gòu)成主開關(guān)電路。

通過構(gòu)成這樣的主開關(guān)電路，并且通過如下地構(gòu)成對各半導(dǎo)體開關(guān)元件進行導(dǎo)通關(guān)斷控制的控制電路，能夠在使輸入電流連續(xù)的模式下一邊進行功率因數(shù)改善一邊控制輸出電力，并且能夠減低與電力轉(zhuǎn)換有關(guān)的開關(guān)損失。