專(zhuān)利名稱(chēng)：帶保護(hù)功能的電力轉(zhuǎn)換裝置以及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及帶保護(hù)功能的電力轉(zhuǎn)換裝置以及控制方法。
背景技術(shù)：
作為控制電流的裝置，公知有全橋式磁能再生開(kāi)關(guān)(MERS :Magnetic EnergyRecovery Switch)(以下稱(chēng)為“全橋式 MERS”。)。全橋式MERS具備4個(gè)反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)和I個(gè)電容器。全橋式MERS可以通過(guò)簡(jiǎn)單的控制來(lái)控制電流。 專(zhuān)利文獻(xiàn)I記載了使用全橋式MERS從直流電源向感性負(fù)載供給交流電流的電路。在該電路中，對(duì)構(gòu)成全橋式MERS的4個(gè)反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通/斷開(kāi)進(jìn)行切換，由此使全橋式MERS的電容器和感性負(fù)載的電感串聯(lián)諧振，通過(guò)電容器中產(chǎn)生的電壓將交流電流供給到感性負(fù)載。在先技術(shù)文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)I :日本特開(kāi)2008-092745號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問(wèn)題但是，在專(zhuān)利文獻(xiàn)I記載的電路中，例如，當(dāng)感性負(fù)載發(fā)生故障而短路(以下稱(chēng)為短路故障)時(shí)，超過(guò)額定值的電流/電壓被供給到反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)，有時(shí)導(dǎo)致反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)發(fā)生故障。本發(fā)明正是鑒于上述課題而完成的，其目的在于，提供反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)不易發(fā)生故障的、帶保護(hù)功能的電力轉(zhuǎn)換裝置以及控制方法。解決問(wèn)題的手段為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的第一方面的帶保護(hù)功能的電力轉(zhuǎn)換裝置具備磁能再生開(kāi)關(guān)，其具備第I交流端子和第2交流端子、第I直流端子和第2直流端子、第I至第4 二極管部、第I至第4開(kāi)關(guān)部、以及連接在所述第I直流端子與第2直流端子之間或者所述第I交流端子與第2交流端子之間的電容器，在所述第I直流端子與第2直流端子之間連接有直流電流源，在所述第I交流端子與第2交流端子之間連接有感性負(fù)載，所述第I 二極管部的陽(yáng)極以及所述第2 二極管部的陰極與所述第I交流端子連接，所述第I 二極管部的陰極以及所述第3 二極管部的陰極與所述第I直流端子連接，所述第2 二極管部的陽(yáng)極以及所述第4 二極管部的陽(yáng)極與所述第2直流端子連接，所述第3 二極管部的陽(yáng)極以及所述第4 二極管部的陰極與所述第2交流端子連接，所述第I開(kāi)關(guān)部與所述第I 二極管部并聯(lián)連接，所述第2開(kāi)關(guān)部與所述第2 二極管部并聯(lián)連接，所述第3開(kāi)關(guān)部與所述第3 二極管部并聯(lián)連接，所述第4開(kāi)關(guān)部與所述第4 二極管部并聯(lián)連接；控制單元，其以規(guī)定的頻率，切換由所述第I開(kāi)關(guān)部和所述第4開(kāi)關(guān)部構(gòu)成的對(duì)的導(dǎo)通/斷開(kāi)、與由所述第2開(kāi)關(guān)部和所述第3開(kāi)關(guān)部構(gòu)成的對(duì)的導(dǎo)通/斷開(kāi)，以使得當(dāng)一方的對(duì)為導(dǎo)通時(shí)、另一方的對(duì)為斷開(kāi)；以及電流檢測(cè)單元，其檢測(cè)流過(guò)所述感性負(fù)載的電流值，輸出檢測(cè)到的電流值，在所述電流檢測(cè)單元輸出的所述電流 值成為第I規(guī)定電流值以上后，所述控制單元向全部的所述開(kāi)關(guān)部提供用于使這些開(kāi)關(guān)部斷開(kāi)的斷開(kāi)信號(hào)。例如，所述規(guī)定的頻率是在由所述感性負(fù)載的電感與所述電容器的電容決定的諧振頻率以下的頻率。例如，在所述電流檢測(cè)單元輸出的電流值成為所述第I規(guī)定電流值以上后，當(dāng)經(jīng)過(guò)規(guī)定的時(shí)間時(shí)，所述控制單元向全部的所述開(kāi)關(guān)部提供所述斷開(kāi)信號(hào)。例如，在所述電流檢測(cè)單元輸出的電流值成為第I規(guī)定電流值以上后，當(dāng)所述電流檢測(cè)單元輸出的電流值成為第2規(guī)定電流值以下時(shí)，所述控制單元向全部的所述開(kāi)關(guān)部提供所述斷開(kāi)信號(hào)。例如，也可以是，帶保護(hù)功能的電力轉(zhuǎn)換裝置還具備電壓檢測(cè)單元，該電壓檢測(cè)單元檢測(cè)所述電容器的兩端電壓，輸出檢測(cè)到的電壓值，在所述電流檢測(cè)單元輸出的電流值成為所述第I規(guī)定電流值以上后，當(dāng)所述電壓檢測(cè)單元輸出的電壓值成為規(guī)定的電壓值以下時(shí)，所述控制單元向全部的所述開(kāi)關(guān)部提供所述斷開(kāi)信號(hào)。例如，在所述電流檢測(cè)單元輸出的電流值成為所述第I規(guī)定電流值以上后，當(dāng)所述電壓檢測(cè)單元輸出的電壓值大致成為O時(shí)，所述控制單元向全部的所述開(kāi)關(guān)部提供所述斷開(kāi)信號(hào)。此外，為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的第二方面的帶保護(hù)功能的電力轉(zhuǎn)換裝置具備磁能再生開(kāi)關(guān)，其具備第I交流端子和第2交流端子、第I直流端子和第2直流端子、第I至第4 二極管部、第I至第4開(kāi)關(guān)部、以及連接在所述第I直流端子與第2直流端子之間或者所述第I交流端子與第2交流端子之間的電容器，在所述第I直流端子與第2直流端子之間連接有直流電流源，在所述第I交流端子與第2交流端子之間連接有感性負(fù)載，所述第I二極管部的陽(yáng)極以及所述第2 二極管部的陰極與所述第I交流端子連接，所述第I 二極管部的陰極以及所述第3 二極管部的陰極與所述第I直流端子連接，所述第2 二極管部的陽(yáng)極以及所述第4 二極管部的陽(yáng)極與所述第2直流端子連接，所述第3 二極管部的陽(yáng)極以及所述第4 二極管部的陰極與所述第2交流端子連接，所述第I開(kāi)關(guān)部與所述第I 二極管部并聯(lián)連接，所述第2開(kāi)關(guān)部與所述第2 二極管部并聯(lián)連接，所述第3開(kāi)關(guān)部與所述第3 二極管部并聯(lián)連接，所述第4開(kāi)關(guān)部與所述第4 二極管部并聯(lián)連接；控制單元，其以規(guī)定的頻率，切換由所述第I開(kāi)關(guān)部和所述第4開(kāi)關(guān)部構(gòu)成的對(duì)的導(dǎo)通/斷開(kāi)、與由所述第2開(kāi)關(guān)部和所述第3開(kāi)關(guān)部構(gòu)成的對(duì)的導(dǎo)通/斷開(kāi)，以使得當(dāng)一方的對(duì)為導(dǎo)通時(shí)、另一方的對(duì)為斷開(kāi)；以及電壓檢測(cè)單元，其檢測(cè)所述電容器的兩端電壓，輸出檢測(cè)到的電壓值，當(dāng)所述電壓檢測(cè)單元輸出的電壓值大致為O的時(shí)間超過(guò)規(guī)定的時(shí)間時(shí)，所述控制單元向全部的所述開(kāi)關(guān)部提供使這些開(kāi)關(guān)部斷開(kāi)的斷開(kāi)信號(hào)。例如，所述帶保護(hù)功能的電力轉(zhuǎn)換裝置還具備線圈，所述直流電流源是該線圈與直流電壓源的串聯(lián)電路。此外，為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的第三方面的控制方法是磁能再生開(kāi)關(guān)的控制方法，所述磁能再生開(kāi)關(guān)具備第I交流端子和第2交流端子、第I直流端子和第2直流端子、第I至第4 二極管部、第I至第4開(kāi)關(guān)部、以及連接在所述第I直流端子與第2直流端子之間或者所述第I交流端子與第2交流端子之間的電容器，在所述第I直流端子與第2直流端子之間連接有直流電流源，在所述第I交流端子與第2交流端子之間連接有感性負(fù)載，第I 二極管部的陽(yáng)極以及第2 二極管部的陰極與所述第I交流端子連接，所述第I 二極管部的陰極以及所述第3 二極管部的陰極與所述第I直流端子連接，所述第2 二極管部的陽(yáng)極以及所述第4 二極管部的陽(yáng)極與所述第2直流端子連接，所述第3 二極管部的陽(yáng)極以及所述第4 二極管部的陰極與所述第2交流端子連接，所述第I開(kāi)關(guān)部與所述第I 二極管部并聯(lián)連接，所述第2開(kāi)關(guān)部與所述第2 二極管部并聯(lián)連接，所述第3開(kāi)關(guān)部與所述第3 二極管部并聯(lián)連接，所述第4開(kāi)關(guān)部與所述第4 二極管部并聯(lián)連接，該控制方法具有以下步驟以規(guī)定的頻率，切換由所述第I開(kāi)關(guān)部和所述第4開(kāi)關(guān)部構(gòu)成的對(duì)的導(dǎo)通/斷開(kāi)、與由所述第2開(kāi)關(guān)部和所述第3開(kāi)關(guān)部構(gòu)成的對(duì)的導(dǎo)通/斷開(kāi)，以使得當(dāng)一方的對(duì)為導(dǎo)通時(shí)、另一方的對(duì)為斷開(kāi)，并且，檢測(cè)流過(guò)所述感性負(fù)載的電流，輸出檢測(cè)到的電流值；以及在所述電流值成為第I規(guī)定電流值以上后，向全部的所述開(kāi)關(guān)部提供使這些開(kāi)關(guān)部斷開(kāi)的斷開(kāi)信號(hào)。此外，為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的第四方面的控制方法是磁能再生開(kāi)關(guān)的控制方法，所述磁能再生開(kāi)關(guān)具備第I交流端子和第2交流端子、第I直流端子和第2直流端 子、第I至第4 二極管部、第I至第4開(kāi)關(guān)部、以及連接在所述第I直流端子與第2直流端子之間或者所述第I交流端子與第2交流端子之間的電容器，在所述第I直流端子與第2直流端子之間連接有直流電流源，在所述第I交流端子與第2交流端子之間連接有感性負(fù)載，所述第I二極管部的陽(yáng)極以及所述第2 二極管部的陰極與所述第I交流端子連接，所述第I二極管部的陰極以及所述第3 二極管部的陰極與所述第I直流端子連接，所述第2 二極管部的陽(yáng)極以及所述第4 二極管部的陽(yáng)極與所述第2直流端子連接，所述第3 二極管部的陽(yáng)極以及所述第4 二極管部的陰極與所述第2交流端子連接，所述第I開(kāi)關(guān)部與所述第I二極管部并聯(lián)連接，所述第2開(kāi)關(guān)部與所述第2 二極管部并聯(lián)連接，所述第3開(kāi)關(guān)部與所述第3 二極管部并聯(lián)連接，所述第4開(kāi)關(guān)部與所述第4 二極管部并聯(lián)連接，該控制方法具有以下步驟以規(guī)定的頻率，切換由所述第I開(kāi)關(guān)部和所述第4開(kāi)關(guān)部構(gòu)成的對(duì)的導(dǎo)通/斷開(kāi)、與由所述第2開(kāi)關(guān)部和所述第3開(kāi)關(guān)部構(gòu)成的對(duì)的導(dǎo)通/斷開(kāi)，以使得當(dāng)一方的對(duì)為導(dǎo)通時(shí)、另一方的對(duì)為斷開(kāi)，并且，檢測(cè)所述電容器的兩端電壓，輸出檢測(cè)到的電壓值；以及當(dāng)所述電壓值大致為O的時(shí)間超過(guò)規(guī)定的時(shí)間時(shí)，向全部的所述開(kāi)關(guān)部提供使這些開(kāi)關(guān)部斷開(kāi)的斷開(kāi)信號(hào)。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)不易發(fā)生故障。


圖I是示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的帶保護(hù)功能的電力轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)的圖。圖2是示出圖I的帶保護(hù)功能的電力轉(zhuǎn)換裝置的電流的路徑的圖。圖3是示出圖I的帶保護(hù)功能的電力轉(zhuǎn)換裝置的電流的路徑的圖。圖4是示出圖I的帶保護(hù)功能的電力轉(zhuǎn)換裝置的電流的路徑的圖。圖5是示出圖I的帶保護(hù)功能的電力轉(zhuǎn)換裝置的電流的路徑的圖。圖6是示出圖I的帶保護(hù)功能的電力轉(zhuǎn)換裝置的電流的路徑的圖。圖7是示出圖I的帶保護(hù)功能的電力轉(zhuǎn)換裝置的電流的路徑的圖。圖8是示出圖I的帶保護(hù)功能的電力轉(zhuǎn)換裝置的電流的路徑的圖。
圖9是示出圖I的帶保護(hù)功能的電力轉(zhuǎn)換裝置的電流的路徑的圖。圖10是示出與圖I的帶保護(hù)功能的電力轉(zhuǎn)換裝置的動(dòng)作相伴的負(fù)載電流和負(fù)載電壓的變化的圖。圖11是示出圖I的帶保護(hù)功能的電力轉(zhuǎn)換裝置的應(yīng)用例的圖。圖12是示出圖I的帶保護(hù)功能的電力轉(zhuǎn)換裝置的應(yīng)用例的圖。圖13是示出圖I的帶保護(hù)功能的電力轉(zhuǎn)換裝置的應(yīng)用例的圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的帶保護(hù)功能的電力轉(zhuǎn)換裝置I進(jìn)行說(shuō) 明。如圖I所示，帶保護(hù)功能的電力轉(zhuǎn)換裝置I由全橋式MERS100、控制電路200以及電流計(jì)300構(gòu)成，并連接在直流電流源2與感性負(fù)載3之間。全橋式MERS100具備4個(gè)反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SWl至SW4、電容器CM、交流端子 AC1、AC2 (AC Alternating Current (交流電流))以及直流端子 DCP、DCN (DC DirectCurrent (直流電流))。全橋式MERS100的反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SWl至SW4具備作為二極管發(fā)揮作用的二極管部DSWl至DSW4、以及與二極管部DSWl至DSW4并聯(lián)連接的開(kāi)關(guān)部(在本實(shí)施方式中為自消弧式元件)SSffl至SSW4。開(kāi)關(guān)部SSWl至SSW4包含門(mén)極(gate) GSffl至GSW4。反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SWl至SW4例如是N溝道型硅MOSFET (MOSFET =MetalOxide Semiconductor Field Effect Transistor (金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管))。直流電流源2由線圈Ldc與直流電壓源VS的串聯(lián)電路構(gòu)成。線圈Ldc與直流電壓源VS的串聯(lián)電路連接在全橋式MERS100的直流端子DCP-DCN之間。感性負(fù)載3連接在全橋式MERS100的交流端子AC1-AC2之間。二極管部DSWl的陽(yáng)極以及二極管部DSW2的陰極與全橋式MERS100的交流端子ACl連接，二極管部DSWl的陰極、二極管部DSW3的陰極以及電容器CM的正極與直流端子DCP連接，二極管部DSW2的陽(yáng)極、二極管部DSW4的陽(yáng)極以及電容器CM的負(fù)極與直流端子DCN連接，二極管部DSW3的陽(yáng)極以及二極管部DSW4的陰極與交流端子AC2連接。直流電壓源VS例如是輸出直流電壓的蓄電池。直流電壓源VS的輸出電壓例如是175V。線圈Ldc使直流電壓源VS的輸出電力穩(wěn)定地提供給全橋式MERS100。線圈Ldc的電感例如是10mH。感性負(fù)載3例如由感應(yīng)加熱線圈、電動(dòng)機(jī)等感性負(fù)載構(gòu)成，由電感L和電阻R的串聯(lián)電路來(lái)表示。電流計(jì)300檢測(cè)流過(guò)感性負(fù)載3的電流值，將檢測(cè)到的電流值輸出到控制電路200。電流計(jì)300例如輸出與流過(guò)感性負(fù)載3的電流值對(duì)應(yīng)的電壓值，由此檢測(cè)電流值，并將檢測(cè)到的電流值輸出。在全橋式MERS100中，反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SWl至SW4的導(dǎo)通/斷開(kāi)周期地進(jìn)行切換，由此將從直流端子DCP-DCN間提供的電流轉(zhuǎn)換為交流電流，從交流端子AC1-AC2間輸出。
通過(guò)對(duì)開(kāi)關(guān)部SSWl至SSW4的導(dǎo)通/斷開(kāi)進(jìn)行切換，來(lái)對(duì)反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)Sffl至SW4的導(dǎo)通/斷開(kāi)進(jìn)行切換。當(dāng)導(dǎo)通信號(hào)輸入到門(mén)極GSWl時(shí)，開(kāi)關(guān)部SSWl導(dǎo)通，當(dāng)斷開(kāi)信號(hào)輸入到門(mén)極GSWl時(shí)，開(kāi)關(guān)部SSWl斷開(kāi)。這樣的動(dòng)作對(duì)于反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SW2至SW4也是相同的。在反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SWl中，在開(kāi)關(guān)部SSWl導(dǎo)通的情況下，二極管部DSWl的兩端通過(guò)導(dǎo)通的開(kāi)關(guān)部SSWl被短路。在開(kāi)關(guān)部SSWl斷開(kāi)的情況下，反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SWl的二極管部DSWl發(fā)揮作用。這對(duì)于反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SW2至SW4也是相同的。分別利用控制電路200輸出的門(mén)極信號(hào)SGl至SG4，對(duì)反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SWl至SW4各自的導(dǎo)通/斷開(kāi)進(jìn)行切換。 電容器CM與感性負(fù)載3的內(nèi)部電抗在諧振頻率fr下進(jìn)行諧振。通過(guò)電容器CM與感性負(fù)載3的內(nèi)部電抗進(jìn)行諧振，將蓄積在感性負(fù)載3中的磁能以電荷的形式作為靜電能量進(jìn)行蓄積/再生。電容器CM的電容例如是I. 6mF?？刂齐娐?00將門(mén)極信號(hào)SGl至SG4提供給構(gòu)成全橋式MERS100的4個(gè)反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SWl至SW4的門(mén)極GSWl至GSW4。門(mén)極信號(hào)SGl至SG4由導(dǎo)通信號(hào)和斷開(kāi)信號(hào)構(gòu)成，對(duì)反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SWl至SW4的導(dǎo)通/斷開(kāi)進(jìn)行切換?？刂齐娐?00例如是由比較器、觸發(fā)器、計(jì)時(shí)器、振蕩器等構(gòu)成的電子電路。門(mén)極信號(hào)SGl至SG4是具有預(yù)先設(shè)定的頻率f、且其占空比為O. 5的信號(hào)，門(mén)極信號(hào)SGl以及門(mén)極信號(hào)SG4與門(mén)極信號(hào)SG2以及門(mén)極信號(hào)SG3是彼此大致反相的信號(hào)。頻率f被設(shè)定為小于電容器CM與感性負(fù)載3的內(nèi)部電抗的諧振頻率fr。由于頻率f比諧振頻率fr小，所以在頻率f的半周期內(nèi)，電容器CM將蓄積在感性負(fù)載3的內(nèi)部電抗中的磁能暫時(shí)作為靜電能量蓄積，在理想情況下將蓄積的靜電能量完全地再生。此外，當(dāng)反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SWl至SW4全部導(dǎo)通時(shí)，電容器CM會(huì)發(fā)生短路，因此以使得反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SWl至SW4不會(huì)全部導(dǎo)通的方式控制門(mén)極信號(hào)SGl至SG4。此外，在從電流計(jì)300輸出的電流值的絕對(duì)值超過(guò)預(yù)先設(shè)定的閾值后，當(dāng)經(jīng)過(guò)預(yù)先設(shè)定的規(guī)定時(shí)間時(shí)，控制電路200將斷開(kāi)信號(hào)提供給全部的反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SWl至SW4，使全部的反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SWl至SW4斷開(kāi)。例如，當(dāng)從電流計(jì)300輸出的電流值的絕對(duì)值超過(guò)300A時(shí)，控制電路200使用計(jì)時(shí)器來(lái)計(jì)測(cè)時(shí)間，當(dāng)計(jì)測(cè)了 2微秒時(shí)，將斷開(kāi)信號(hào)輸出到門(mén)極SWl至SW4，使全部的反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SWl至SW4斷開(kāi)。另外，在從電流計(jì)300輸出的電流值的絕對(duì)值超過(guò)300A后直到經(jīng)過(guò)2微秒之前的期間內(nèi)，控制電路200不對(duì)門(mén)極信號(hào)SGl至SG4進(jìn)行切換，導(dǎo)通的反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)維持導(dǎo)通，斷開(kāi)的反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)維持?jǐn)嚅_(kāi)。當(dāng)超過(guò)閾值的電流流過(guò)感性負(fù)載3時(shí)，帶保護(hù)功能的電力轉(zhuǎn)換裝置I使全部的反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SWl至SW4斷開(kāi)，由此，自動(dòng)地切斷提供給感性負(fù)載3的電流，保護(hù)感性負(fù)載3以及各元件(特別是保護(hù)反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SWl至SW4)。當(dāng)感性負(fù)載3發(fā)生故障而短路時(shí)(短路故障)，可能在反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SWl至SW4的至少一個(gè)中持續(xù)流過(guò)超過(guò)其額定值的電流。持續(xù)流過(guò)超過(guò)額定值的電流是反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SWl至SW4中的至少一個(gè)發(fā)生故障、或者反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SWl至SW4中的至少一個(gè)的導(dǎo)通/斷開(kāi)的控制失效的一個(gè)原因。在本實(shí)施方式中，使用全橋式MERS進(jìn)行直流交流轉(zhuǎn)換，另外，在大電流流過(guò)時(shí)自動(dòng)地切斷電流。接著，參照?qǐng)D2至圖9，對(duì)具有上述結(jié)構(gòu)的帶保護(hù)功能的電力轉(zhuǎn)換裝置I的具體動(dòng)作、和與該動(dòng)作相伴的流過(guò)感性負(fù)載3的電流進(jìn)行說(shuō)明。圖2至圖9是定性地對(duì)流過(guò)帶保護(hù)功能的電力轉(zhuǎn)換裝置I的電流的路徑進(jìn)行說(shuō)明的圖。圖中的箭頭用于說(shuō)明電流流動(dòng)的方向。以下，假定線圈Ldc的電感為10mH、感性負(fù)載3的電阻R為O. 6 Ω、線圈L的電感為6mH、電容器CM的電容為I. 6mF、直流電壓源VS的輸出為175V來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。此外，假定當(dāng)從電流計(jì)300輸出的電流值超過(guò)300A時(shí)，控制電路200使用計(jì)時(shí)器對(duì)時(shí)間進(jìn)行計(jì)測(cè)，在2微秒后使全部的反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SWl至SW4斷開(kāi)，而進(jìn)行說(shuō)明。初始狀態(tài)是門(mén)極信號(hào)SG2和SG3為斷開(kāi)信號(hào)、門(mén)極信號(hào)SGl和SG4為導(dǎo)通信號(hào)、電 容器CM的電壓Vcm與向感性負(fù)載3施加的電壓Vload均大致為O、電流在后述的圖7的路徑中流過(guò)的時(shí)刻TO的狀態(tài)。(時(shí)刻T1-T2)在通過(guò)頻率f對(duì)門(mén)極信號(hào)SGl至SG4進(jìn)行切換的時(shí)刻Tl，控制電路200使門(mén)極信號(hào)SG2和SG3成為導(dǎo)通信號(hào)，使門(mén)極信號(hào)SGl和SG4成為斷開(kāi)信號(hào)。反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SW2、SW3導(dǎo)通，反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SWl、SW4斷開(kāi)。如圖2所示，電流從感性負(fù)載3通過(guò)交流端子AC2，經(jīng)由導(dǎo)通的反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SW3并通過(guò)直流端子DCP，流入電容器CM的正極。從電容器CM的陰極流出的電流通過(guò)直流端子DCN，經(jīng)由導(dǎo)通的反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SW2并通過(guò)交流端子AC1，流過(guò)感性負(fù)載3。(時(shí)刻T2-T3)在基于諧振的電容器CM的充電結(jié)束的時(shí)刻T2，電容器CM開(kāi)始放電，電流如圖3所示那樣開(kāi)始流動(dòng)。電流從感性負(fù)載3通過(guò)交流端子AC1，經(jīng)由導(dǎo)通的反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SW2并通過(guò)直流端子DCN，流入電容器CM的負(fù)極。從電容器CM的正極流出的電流通過(guò)直流端子DCP，經(jīng)由導(dǎo)通的反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SW3并通過(guò)交流端子AC2，流過(guò)感性負(fù)載3。(時(shí)刻T3-T4)在電容器CM的電荷大致成為O的時(shí)刻T3，由于電容器CM的兩端電壓大致相等，因此電流如圖4所示那樣開(kāi)始流動(dòng)。電流在兩條路徑中流入感性負(fù)載3，這兩條路徑是通過(guò)交流端子AC1、經(jīng)由斷開(kāi)的反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SWl和導(dǎo)通的反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SW3、并通過(guò)交流端子AC2的路徑；以及通過(guò)交流端子AC1、經(jīng)由導(dǎo)通的反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SW2和斷開(kāi)的反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SW4、并通過(guò)交流端子AC2的路徑。(時(shí)刻T4-T5)在通過(guò)頻率f對(duì)門(mén)極信號(hào)SGl至SG4進(jìn)行切換的時(shí)刻T4，控制電路200使門(mén)極信號(hào)SG2和SG3成為斷開(kāi)信號(hào)，使門(mén)極信號(hào)SGl和SG4成為導(dǎo)通信號(hào)。反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SW2、SW3斷開(kāi)，反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SW1、SW4導(dǎo)通。電流如圖5所示那樣流動(dòng)。電流從感性負(fù)載3通過(guò)交流端子ACl，經(jīng)由導(dǎo)通的反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SWl并通過(guò)直流端子DCP，流入電容器CM的正極。從電容器CM的陰極流出的電流通過(guò)直流端子DCN，經(jīng)由導(dǎo)通的反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SW4并通過(guò)交流端子AC1，流過(guò)感性負(fù)載3。(時(shí)刻T5-T6)在基于諧振的電容器CM的充電結(jié)束的時(shí)刻T5，電容器CM開(kāi)始放電，電流如圖6所示那樣流動(dòng)。電流從感性負(fù)載3通過(guò)交流端子AC2，經(jīng)由導(dǎo)通的反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SW4并通過(guò)直流端子DCN，流入電容器CM的負(fù)極。從電容器CM的正極流出的電流通過(guò)直流端子DCP，經(jīng)由導(dǎo)通的反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SWl并通過(guò)交流端子ACl，流過(guò)感性負(fù)載3。(時(shí)刻T6-T7)
在電容器CM的電荷大致成為O的時(shí)刻T6，由于電容器CM的兩端電壓大致相等，因此電流如圖7所示那樣開(kāi)始流動(dòng)。電流在兩條路徑中流入感性負(fù)載3，這兩條路徑是通過(guò)交流端子AC2、經(jīng)由斷開(kāi)的反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SW3和導(dǎo)通的反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)Sffl并通過(guò)交流端子ACl的路徑；以及通過(guò)交流端子AC2、經(jīng)由導(dǎo)通的反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SW4和斷開(kāi)的反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SW2并通過(guò)交流端子ACl的路徑。(時(shí)刻T7-T8)在通過(guò)頻率f對(duì)門(mén)極信號(hào)SGl至SG4進(jìn)行切換的時(shí)刻T7，控制電路200再次使門(mén)極信號(hào)SG2和SG3成為導(dǎo)通信號(hào)，使門(mén)極信號(hào)SGl和SG4成為斷開(kāi)信號(hào)。電流再次在如圖2所示的路徑中流動(dòng)。通過(guò)重復(fù)上述動(dòng)作，帶保護(hù)功能的電力轉(zhuǎn)換裝置I將交流電流提供給感性負(fù)載3。此處,在時(shí)刻T8，例如假定感性負(fù)載3產(chǎn)生金屬短路，電阻R與電感L發(fā)生了短路。在時(shí)刻T8，例如假定門(mén)極信號(hào)SG2和SG3為導(dǎo)通信號(hào)，門(mén)極信號(hào)SGl和SG4為斷開(kāi)信號(hào)，在電容器CM中產(chǎn)生了電壓，負(fù)載電流Iload為正。當(dāng)感性負(fù)載3短路時(shí)，由感性負(fù)載3的電阻R產(chǎn)生的電壓降消失，流過(guò)負(fù)載的負(fù)載電流Iload的量暫時(shí)急劇上升。負(fù)載電流Iload是通過(guò)釋放蓄積在電容器CM中的電荷而流動(dòng)的電流la、通過(guò)釋放電路內(nèi)的線路電感中蓄積的磁能而流動(dòng)的電流Ib、以及從直流電流源2流出的電流Ic合并后的電流。由于電容器CM短路，蓄積在電容器CM中的電荷所產(chǎn)生的電流Ia在短時(shí)間內(nèi)不再流動(dòng)，從而諧振不再發(fā)生。由于線路電感較小，通過(guò)在電路內(nèi)的線路電感中蓄積的磁能而流動(dòng)的電流Ib在短時(shí)間內(nèi)不再流動(dòng)。因此，負(fù)載電流Iload的量在暫時(shí)急劇上升之后，急劇下降。即，在感性負(fù)載3短路后，在帶保護(hù)功能的電力轉(zhuǎn)換裝置I中瞬間流過(guò)大電流。另外，由于該大電流只是瞬間流過(guò)，因此在該階段中，反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SWl至SW4的至少一個(gè)中不會(huì)持續(xù)流過(guò)超過(guò)額定值的電流，在該階段中，反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SWl至SW4不易發(fā)生故障。從直流電流源2流過(guò)短路的感性負(fù)載3的電流Ic在如圖8所示的路徑中流動(dòng)。直流電流源2輸出的電流通過(guò)直流端子DCP，經(jīng)由導(dǎo)通的反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SWl并通過(guò)交流端子AC1，經(jīng)由短路的感性負(fù)載3并通過(guò)交流端子AC2，經(jīng)由導(dǎo)通的反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SW4并通過(guò)直流端子DCN，返回直流電流源2。從感性負(fù)載3發(fā)生短路故障的時(shí)刻開(kāi)始，產(chǎn)生從直流電流源2流過(guò)發(fā)生故障的感性負(fù)載3的電流Ic，電流Ic以由下式示出的增加量dlload/dt增加。
dlload/dt = Ed/Lldc(Ed :直流電壓源VS輸出的電壓，Lldc :線圈Ldc的電感)S卩，通過(guò)線圈Ldc的電感Lldc，能夠控制每單位時(shí)間的電流Ic的增加量。如果電感Lldc較小，則電流Ic急劇地增加，如果電感Lldc較大，則電流Ic緩慢地增加。因此，如果線圈Ldc的電感Lldc較大，則從感性負(fù)載3發(fā)生短路故障開(kāi)始的短時(shí)間內(nèi)，再次流過(guò)非瞬間的大電流，不會(huì)發(fā)生反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SWl至SW4破壞故障、或者無(wú)法控制導(dǎo)通/斷開(kāi)的情況。在本實(shí)施例中，Ed為175V，Lldc為10mH，因此，在從感性負(fù)載3短路開(kāi)始的2微秒內(nèi)，電流Ic大約為35mA。此時(shí)，電流Ia以及Ib不再流過(guò)(即，所述的瞬間的大電流不再流 過(guò))，流過(guò)全橋式MERS100內(nèi)的電流為電流Ic，最多為35mA。當(dāng)電流計(jì)300檢測(cè)的電流值的絕對(duì)值超過(guò)300A時(shí)，即，當(dāng)大電流流過(guò)時(shí),控制電路200使用計(jì)時(shí)器計(jì)測(cè)時(shí)間。秒控制電路200在計(jì)時(shí)器計(jì)測(cè)了 2微秒的時(shí)刻T9，使全部的門(mén)極信號(hào)SGl至SG4成為斷開(kāi)信號(hào)。此處，如果在反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SWl至SW4中流過(guò)的電流較多，則即便反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SWl至SW4被提供斷開(kāi)信號(hào)，也可能不會(huì)變成斷開(kāi)。如上所述，在本實(shí)施例中，從短路故障起2微秒后流過(guò)反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SWl至SW4的電流僅為與電流Ic相當(dāng)?shù)拇笮?最多為35mA,因此全部的反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)Sffl至SW4被提供斷開(kāi)信號(hào)而變成斷開(kāi)。因此，從直流電壓源VS經(jīng)由線圈Ldc提供給感性負(fù)載3的電流被全橋式MERS100切斷。在以往的電壓型的逆變器中，由于沒(méi)有發(fā)揮線圈Ldc的作用的器件，所以因短路故障而產(chǎn)生的電流的量在短時(shí)間內(nèi)變?yōu)榉浅４蟆＜幢阍诙搪饭收习l(fā)生的時(shí)刻切斷電流，也可能在各開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通/斷開(kāi)進(jìn)行切換之前的時(shí)間內(nèi)流過(guò)極大的電流而超過(guò)各開(kāi)關(guān)元件的電流容量。因此，在以往的電壓型的逆變器中對(duì)應(yīng)于電流值而切斷電流的控制是不優(yōu)選的。在本實(shí)施方式中，由于存在直流電流源的內(nèi)部電感或線圈Ldc，短路電流在瞬間急劇地增加以及減少后，緩慢地增加。因此，能夠可靠地切斷由短路故障引起的電流的過(guò)大供
5口 O通過(guò)上述動(dòng)作，帶保護(hù)功能的電力轉(zhuǎn)換裝置I將交流電力提供給感性負(fù)載3，例如即便因短路故障而在感性負(fù)載3中流過(guò)大電流，也會(huì)在之后的電流變低時(shí)將斷開(kāi)信號(hào)提供給反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SWl至SW4，因此，能夠高精度地切斷提供給感性負(fù)載3的電流。另外，在反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SW1、SW4斷開(kāi)、反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SW2、SW3導(dǎo)通的情況下，當(dāng)感性負(fù)載3發(fā)生短路故障時(shí)，從直流電流源2經(jīng)由線圈Ldc在短路的感性負(fù)載3中流過(guò)的電流如圖9那樣流動(dòng)。直流電流源2輸出的電流通過(guò)直流端子DCP，經(jīng)由導(dǎo)通的反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SW3并通過(guò)交流端子AC2，經(jīng)由短路的感性負(fù)載3并通過(guò)交流端子AC1，經(jīng)由導(dǎo)通的反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SW2并通過(guò)直流端子DCN，返回直流電流源2。在圖10中示出在使上述結(jié)構(gòu)的帶保護(hù)功能的電力轉(zhuǎn)換裝置I動(dòng)作的情況下的流過(guò)感性負(fù)載3的負(fù)載電流Iload、施加的負(fù)載電壓Vload、電容器CM的電壓Vcm、門(mén)極信號(hào)SGl至SG4之間的關(guān)系的概念圖。另外，關(guān)于流過(guò)感性負(fù)載3的負(fù)載電流Iload，將從交流端子ACl經(jīng)由感性負(fù)載3而流過(guò)交流端子AC2的方向設(shè)為正，流過(guò)感性負(fù)載3的負(fù)載電壓Vload是交流端子ACl相對(duì)于交流端子AC2的電位。為了便于理解，在圖10中將時(shí)刻T8-時(shí)刻T9在時(shí)間軸方向上放大來(lái)進(jìn)行顯示。如上所述，從時(shí)刻TO到時(shí)刻T8，對(duì)應(yīng)于門(mén)極信號(hào)SGl至SG4的切換，重復(fù)電容器電壓Vcm的充放電，將電容器電壓Vcm作為負(fù)載電壓Vload施加到感性負(fù)載3，交流電流流過(guò)感性負(fù)載3。在時(shí)刻T8，感性負(fù)載3短路，在從負(fù)載電流Iload超過(guò)閾值起大致2微秒后的時(shí)刻T9,門(mén)極信號(hào)SGl至SG4成為斷開(kāi)信號(hào)，負(fù)載電流Iload被自動(dòng)地切斷。如上所述，帶保護(hù)功能的電力轉(zhuǎn)換裝置I與直流電流源連接，由此能夠?qū)⒔涣麟?br> 力提供給電動(dòng)機(jī)或感應(yīng)加熱裝置等感性負(fù)載，在大電流流過(guò)感性負(fù)載的情況下(電流超過(guò)閾值的情況)，在超過(guò)閾值后將斷開(kāi)信號(hào)提供給反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SWl至SW4，即，在流過(guò)反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SWl至SW4中的至少一個(gè)的電流暫時(shí)上升后又下降時(shí)，將斷開(kāi)信號(hào)提供給反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SWl至SW4，由此能夠可靠地使反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SWl至SW4斷開(kāi)，從而切斷電流。因此，在全橋式MERS100內(nèi)流過(guò)的電流被切斷，所以在構(gòu)成全橋式MERS100的反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SWl至SW4的至少一個(gè)中不易流過(guò)大電流，不容易發(fā)生大電流引起的故障。此外，在超過(guò)閾值起的2微秒后，將斷開(kāi)信號(hào)提供給門(mén)極SWl至SW4，因此，電容器CM的放電結(jié)束，反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SWl至SW4切斷的電流的量較少。因此，帶保護(hù)功能的電力轉(zhuǎn)換裝置I能夠安全地切斷電路。另外，在實(shí)施本發(fā)明時(shí)，可以考慮各種方式。例如，在上述實(shí)施方式中，將反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SWl至SW4作為由開(kāi)關(guān)部和寄生二極管構(gòu)成的N溝道型硅MOSFET進(jìn)行了說(shuō)明。但是，反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SWl至SW4只要是具有根據(jù)導(dǎo)通信號(hào)和斷開(kāi)信號(hào)來(lái)切換導(dǎo)通斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)部和二極管部的反向?qū)щ娛降拈_(kāi)關(guān)即可，也可以是場(chǎng)效應(yīng)晶體管、或絕緣柵雙極型晶體管(IGBT Jnsulated GateBipolar Transistor)、或門(mén)控晶閘管(GTO :Gate Turn-Off thyristor)、或二極管與開(kāi)關(guān)的組合。此外，在上述實(shí)施例中，當(dāng)提供給感性負(fù)載3的電流超過(guò)閾值時(shí)，在2微秒后，控制電路200使全部的反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SWl至SW4斷開(kāi)，但時(shí)間不限于2微秒。例如，也可以是5微秒后或10微秒后，可以進(jìn)行調(diào)整。此外，在圖I所示的帶保護(hù)功能的電力轉(zhuǎn)換裝置I中，也可以是，當(dāng)電流計(jì)300檢測(cè)的提供給感性負(fù)載3的電流值超過(guò)閾值后，當(dāng)電流計(jì)300檢測(cè)的電流值成為規(guī)定的電流值以下時(shí)，控制電路200使全部的反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SWl至SW4斷開(kāi)。例如，在電流計(jì)檢測(cè)到超過(guò)300A的電流后，當(dāng)該電流成為IA以下時(shí)，控制電路200可以將斷開(kāi)信號(hào)輸出到反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SWl至SW4。由此，當(dāng)流過(guò)反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SWl至SW4中的至少一個(gè)的電流在額定值以下時(shí)，斷開(kāi)信號(hào)被提供給反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SWl至SW4，因此，能夠高精度地使這些開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。此外，在上述實(shí)施例中，以感性負(fù)載3完全地短路的情況為例進(jìn)行了說(shuō)明，但是在感性負(fù)載3部分地短路的情況下，通過(guò)調(diào)整閾值也能夠應(yīng)用。此外，也可以如圖11那樣，連接用于檢測(cè)電容器CM的兩端電壓的電壓計(jì)400，在電流計(jì)300檢測(cè)的電流值超過(guò)閾值后，當(dāng)電壓計(jì)400檢測(cè)的電壓值成為規(guī)定的電壓值以下時(shí)，控制電路200使全部的反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SWl至SW4斷開(kāi)。該情況下，也可以是，響應(yīng)于電容器CM的兩端電壓大致成為O的情況，控制電路200使反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SWl至SW4全部斷開(kāi)。此外，也可以是，在電流計(jì)300檢測(cè)的電流值超過(guò)閾值后，當(dāng)經(jīng)過(guò)規(guī)定的時(shí)間、且電壓計(jì)400計(jì)測(cè)的電壓值成為規(guī)定的電壓值以下時(shí)，控制電路200使全部的反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SWl至SW4斷開(kāi)。根據(jù)這些方法，當(dāng)流過(guò)反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo) 體開(kāi)關(guān)SWl至SW4的至少一個(gè)中的電流較低時(shí)，斷開(kāi)信號(hào)被提供給反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SWl至SW4，因此能夠高精度地使這些開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。此外，當(dāng)感性負(fù)載3完全地短路時(shí)，感性負(fù)載3的線圈L與電容器CM不再諧振，因此在電容器CM放電后，不會(huì)再次蓄積電荷。因此，也可以不利用電流計(jì)300檢測(cè)的電流值而在電壓計(jì)400計(jì)測(cè)的電壓值在一定時(shí)間以上保持大致為O的情況下，控制電路200使全部的反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SWl至SW4斷開(kāi)。由此，當(dāng)流過(guò)反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SWl至SW4中的至少一個(gè)的電流較低時(shí)，斷開(kāi)信號(hào)被提供給反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SWl至SW4，能夠高精度地使這些開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。由此，在感性負(fù)載3完全地短路的情況下，能夠自動(dòng)地切斷向感性負(fù)載3的電力供給。在電容器CM中沒(méi)有蓄積電荷的情況下發(fā)生了短路故障時(shí)，負(fù)載電流Iload有可能不成為規(guī)定的電壓值以上，因此該方法在感性負(fù)載3完全地短路的情況下更加有效。此外，如圖12所示，在全橋式MERS100中，可以代替配置在直流端子DCP-DCN之間的電容器CM，而在交流端子AC1-AC2之間連接無(wú)極性的電容器CP。門(mén)極信號(hào)等不變。伴隨全橋式MERS100的反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SWl至SW4的導(dǎo)通/斷開(kāi)的切換，通過(guò)從直流電源2經(jīng)由交流端子ACl或AC2而提供的電力，電感器L與電容器CP反復(fù)諧振。該情況下，不經(jīng)由反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SWl至SW4而重復(fù)在圖2至圖7中說(shuō)明的流路中的諧振，所以在反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SWl至SW4中電流負(fù)擔(dān)減少。因此，反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)SWl至SW4的壽命延長(zhǎng)。當(dāng)然，也可以具備電容器CP和電容器CM雙方。該情況下的諧振頻率由電容器CM與電容器CP的合成電容、以及電感器L的電感來(lái)決定。此外，如圖13所示，也可以具備電容器CM和電容器CP雙方。此外，將控制電路200作為進(jìn)行上述控制的電子電路進(jìn)行了說(shuō)明，但也可以是具備 CPU (Central Processing Unit :中央處理單兀)以及 RAM (Random Access MemoryJiS機(jī)存取存儲(chǔ)器)或ROM (Read Only Memory :只讀存儲(chǔ)器)等存儲(chǔ)單元的微型控制器(以下稱(chēng)為“微機(jī)”。)等計(jì)算機(jī)。特別是在控制電路200為微機(jī)的情況下，如果以與微機(jī)輸出的I和O的信號(hào)對(duì)應(yīng)地使反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)導(dǎo)通/斷開(kāi)的方式，將反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)與微機(jī)組合，則能夠使用微機(jī)的輸出來(lái)切換反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通/斷開(kāi)，因此部件數(shù)較少。該情況下，例如，只要將使得輸出上述門(mén)極信號(hào)的程序預(yù)先存儲(chǔ)在微機(jī)中即可。此外，可以將用于使計(jì)算機(jī)執(zhí)行上述控制的程序發(fā)布并存儲(chǔ)在軟盤(pán)、CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory)>DVD(Digital Versatile Disk)、M0(Magnet OpticalDisk)等計(jì)算機(jī)可讀取的記錄介質(zhì)中，并將其安裝在另外的計(jì)算機(jī)中，作為上述單元?jiǎng)幼?，或者，?zhí)行上述步驟。進(jìn)而，也可以將程序存儲(chǔ)在因特網(wǎng)上的服務(wù)器裝置具有的外部存儲(chǔ)裝置等中，例如，與載波重疊，下載到計(jì)算機(jī)中等。另外，在不脫離本發(fā)明的廣義的精神與范圍的情況下，本發(fā)明可以進(jìn)行各種實(shí)施方式以及變形。此外，上述實(shí)施方式只是用于說(shuō)明本發(fā)明，并不限定本發(fā)明的范圍。本申請(qǐng)基于在2010年I月15日申請(qǐng)的日本專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)卦?010-007487號(hào)。在本說(shuō)明書(shū)中參照并引用了該說(shuō)明書(shū)、專(zhuān)利請(qǐng)求的范圍、以及全部附圖。標(biāo)號(hào)說(shuō)明I :帶保護(hù)功能的電力轉(zhuǎn)換裝置
2:直流電流源3:感性負(fù)載100:全橋式 MERS200:控制電路300:電流計(jì)400:電壓計(jì)VS :直流電壓源L:電感Ldc :線圈R:電阻AC1、AC2:交流端子DCP、DCN:直流端子SW1、SW2、Sff3, SW4 :反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)DSffl、DSW2、DSW3、DSW4 : 二極管部SSffl、SSW2、SSW3、SSW4 開(kāi)關(guān)部GSffl、GSW2、GSW3、GSW4 門(mén)極CM、CP:電容器
權(quán)利要求
1.一種帶保護(hù)功能的電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，該帶保護(hù)功能的電力轉(zhuǎn)換裝置具備 磁能再生開(kāi)關(guān)，其具備第I交流端子和第2交流端子、第I直流端子和第2直流端子、第I至第4 二極管部、第I至第4開(kāi)關(guān)部、以及連接在所述第I直流端子與第2直流端子之間或者所述第I交流端子與第2交流端子之間的電容器，在所述第I直流端子與第2直流端子之間連接有直流電流源，在所述第I交流端子與第2交流端子之間連接有感性負(fù)載，所述第I二極管部的陽(yáng)極以及所述第2 二極管部的陰極與所述第I交流端子連接，所述第I二極管部的陰極以及所述第3 二極管部的陰極與所述第I直流端子連接，所述第2 二極管部的陽(yáng)極以及所述第4 二極管部的陽(yáng)極與所述第2直流端子連接，所述第3 二極管部的陽(yáng)極以及所述第4 二極管部的陰極與所述第2交流端子連接，所述第I開(kāi)關(guān)部與所述第I 二極管部并聯(lián)連接，所述第2開(kāi)關(guān)部與所述第2 二極管部并聯(lián)連接，所述第3開(kāi)關(guān)部與所述第3 二極管部并聯(lián)連接，所述第4開(kāi)關(guān)部與所述第4 二極管部并聯(lián)連接； 控制單元，其以規(guī)定的頻率，切換由所述第I開(kāi)關(guān)部和所述第4開(kāi)關(guān)部構(gòu)成的對(duì)的導(dǎo)通/斷開(kāi)、與由所述第2開(kāi)關(guān)部和所述第3開(kāi)關(guān)部構(gòu)成的對(duì)的導(dǎo)通/斷開(kāi)，以使得當(dāng)一方的對(duì)為導(dǎo)通時(shí)、另一方的對(duì)為斷開(kāi)；以及 電流檢測(cè)單元，其檢測(cè)流過(guò)所述感性負(fù)載的電流值，輸出檢測(cè)到的電流值， 在所述電流檢測(cè)單元輸出的所述電流值成為第I規(guī)定電流值以上后，所述控制單元向全部的所述開(kāi)關(guān)部提供用于使這些開(kāi)關(guān)部斷開(kāi)的斷開(kāi)信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的帶保護(hù)功能的電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 所述規(guī)定的頻率是在由所述感性負(fù)載的電感與所述電容器的電容決定的諧振頻率以下的頻率。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的帶保護(hù)功能的電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 在所述電流檢測(cè)單元輸出的電流值成為所述第I規(guī)定電流值以上后，當(dāng)經(jīng)過(guò)規(guī)定的時(shí)間時(shí)，所述控制單元向全部的所述開(kāi)關(guān)部提供所述斷開(kāi)信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的帶保護(hù)功能的電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 在所述電流檢測(cè)單元輸出的電流值成為第I規(guī)定電流值以上后，當(dāng)所述電流檢測(cè)單元輸出的電流值成為第2規(guī)定電流值以下時(shí)，所述控制單元向全部的所述開(kāi)關(guān)部提供所述斷開(kāi)信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的帶保護(hù)功能的電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 所述帶保護(hù)功能的電力轉(zhuǎn)換裝置還具備電壓檢測(cè)單元，該電壓檢測(cè)單元檢測(cè)所述電容器的兩端電壓，輸出檢測(cè)到的電壓值， 在所述電流檢測(cè)單元輸出的電流值成為所述第I規(guī)定電流值以上后，當(dāng)所述電壓檢測(cè)單元輸出的電壓值成為規(guī)定的電壓值以下時(shí)，所述控制單元向全部的所述開(kāi)關(guān)部提供所述斷開(kāi)信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的帶保護(hù)功能的電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 在所述電流檢測(cè)單元輸出的電流值成為所述第I規(guī)定電流值以上后，當(dāng)所述電壓檢測(cè)單元輸出的電壓值大致成為O時(shí)，所述控制單元向全部的所述開(kāi)關(guān)部提供所述斷開(kāi)信號(hào)。
7.一種帶保護(hù)功能的電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，該帶保護(hù)功能的電力轉(zhuǎn)換裝置具備磁能再生開(kāi)關(guān)，其具備第I交流端子和第2交流端子、第I直流端子和第2直流端子、第I至第4 二極管部、第I至第4開(kāi)關(guān)部、以及連接在所述第I直流端子與第2直流端子之間或者所述第I交流端子與第2交流端子之間的電容器，在所述第I直流端子與第2直流端子之間連接有直流電流源，在所述第I交流端子與第2交流端子之間連接有感性負(fù)載，所述第I二極管部的陽(yáng)極以及所述第2 二極管部的陰極與所述第I交流端子連接，所述第I二極管部的陰極以及所述第3 二極管部的陰極與所述第I直流端子連接，所述第2 二極管部的陽(yáng)極以及所述第4 二極管部的陽(yáng)極與所述第2直流端子連接，所述第3 二極管部的陽(yáng)極以及所述第4 二極管部的陰極與所述第2交流端子連接，所述第I開(kāi)關(guān)部與所述第I 二極管部并聯(lián)連接，所述第2開(kāi)關(guān)部與所述第2 二極管部并聯(lián)連接，所述第3開(kāi)關(guān)部與所述第3 二極管部并聯(lián)連接，所述第4開(kāi)關(guān)部與所述第4 二極管部并聯(lián)連接； 控制單元，其以規(guī)定的頻率，切換由所述第I開(kāi)關(guān)部和所述第4開(kāi)關(guān)部構(gòu)成的對(duì)的導(dǎo)通 /斷開(kāi)、與由所述第2開(kāi)關(guān)部和所述第3開(kāi)關(guān)部構(gòu)成的對(duì)的導(dǎo)通/斷開(kāi)，以使得當(dāng)一方的對(duì)為導(dǎo)通時(shí)、另一方的對(duì)為斷開(kāi)；以及 電壓檢測(cè)單元，其檢測(cè)所述電容器的兩端電壓，輸出檢測(cè)到的電壓值， 當(dāng)所述電壓檢測(cè)單元輸出的電壓值大致為O的時(shí)間超過(guò)規(guī)定的時(shí)間時(shí)，所述控制單元向全部的所述開(kāi)關(guān)部提供使這些開(kāi)關(guān)部斷開(kāi)的斷開(kāi)信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的帶保護(hù)功能的電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 所述帶保護(hù)功能的電力轉(zhuǎn)換裝置還具備線圈， 所述直流電流源是該線圈與直流電壓源的串聯(lián)電路。
9.一種磁能再生開(kāi)關(guān)的控制方法， 所述磁能再生開(kāi)關(guān)具備第I交流端子和第2交流端子、第I直流端子和第2直流端子、第I至第4 二極管部、第I至第4開(kāi)關(guān)部、以及連接在所述第I直流端子與第2直流端子之間或者所述第I交流端子與第2交流端子之間的電容器，在所述第I直流端子與第2直流端子之間連接有直流電流源，在所述第I交流端子與第2交流端子之間連接有感性負(fù)載，第I 二極管部的陽(yáng)極以及第2 二極管部的陰極與所述第I交流端子連接，所述第I 二極管部的陰極以及所述第3 二極管部的陰極與所述第I直流端子連接，所述第2 二極管部的陽(yáng)極以及所述第4 二極管部的陽(yáng)極與所述第2直流端子連接，所述第3 二極管部的陽(yáng)極以及所述第4 二極管部的陰極與所述第2交流端子連接，所述第I開(kāi)關(guān)部與所述第I 二極管部并聯(lián)連接，所述第2開(kāi)關(guān)部與所述第2 二極管部并聯(lián)連接，所述第3開(kāi)關(guān)部與所述第3 二極管部并聯(lián)連接，所述第4開(kāi)關(guān)部與所述第4 二極管部并聯(lián)連接， 該控制方法具有以下步驟 以規(guī)定的頻率，切換由所述第I開(kāi)關(guān)部和所述第4開(kāi)關(guān)部構(gòu)成的對(duì)的導(dǎo)通/斷開(kāi)、與由所述第2開(kāi)關(guān)部和所述第3開(kāi)關(guān)部構(gòu)成的對(duì)的導(dǎo)通/斷開(kāi)，以使得當(dāng)一方的對(duì)為導(dǎo)通時(shí)、另一方的對(duì)為斷開(kāi)，并且，檢測(cè)流過(guò)所述感性負(fù)載的電流，輸出檢測(cè)到的電流值；以及 在所述電流值成為第I規(guī)定電流值以上后，向全部的所述開(kāi)關(guān)部提供使這些開(kāi)關(guān)部斷開(kāi)的斷開(kāi)信號(hào)。
10.一種磁能再生開(kāi)關(guān)的控制方法， 所述磁能再生開(kāi)關(guān)具備第I交流端子和第2交流端子、第I直流端子和第2直流端子、第I至第4 二極管部、第I至第4開(kāi)關(guān)部、以及連接在所述第I直流端子與第2直流端子之間或者所述第I交流端子與第2交流端子之間的電容器，在所述第I直流端子與第2直流端子之間連接有直流電流源，在所述第I交流端子與第2交流端子之間連接有感性負(fù)載，所述第I二極管部的陽(yáng)極以及所述第2 二極管部的陰極與所述第I交流端子連接，所述第I二極管部的陰極以及所述第3 二極管部的陰極與所述第I直流端子連接，所述第2 二極管部的陽(yáng)極以及所述第4 二極管部的陽(yáng)極與所述第2直流端子連接，所述第3 二極管部的陽(yáng)極以及所述第4 二極管部的陰極與所述第2交流端子連接，所述第I開(kāi)關(guān)部與所述第I 二極管部并聯(lián)連接，所述第2開(kāi)關(guān)部與所述第2 二極管部并聯(lián)連接，所述第3開(kāi)關(guān)部與所述第·3 二極管部并聯(lián)連接，所述第4開(kāi)關(guān)部與所述第4 二極管部并聯(lián)連接， 該控制方法具有以下步驟 以規(guī)定的頻率，切換由所述第I開(kāi)關(guān)部和所述第4開(kāi)關(guān)部構(gòu)成的對(duì)的導(dǎo)通/斷開(kāi)、與由 所述第2開(kāi)關(guān)部和所述第3開(kāi)關(guān)部構(gòu)成的對(duì)的導(dǎo)通/斷開(kāi)，以使得當(dāng)一方的對(duì)為導(dǎo)通時(shí)、另一方的對(duì)為斷開(kāi)，并且，檢測(cè)所述電容器的兩端電壓，輸出檢測(cè)到的電壓值；以及 當(dāng)所述電壓值大致為O的時(shí)間超過(guò)規(guī)定的時(shí)間時(shí)，向全部的所述開(kāi)關(guān)部提供使這些開(kāi)關(guān)部斷開(kāi)的斷開(kāi)信號(hào)。
全文摘要
帶保護(hù)功能的電力轉(zhuǎn)換裝置(1)由全橋式MERS(100)、控制電路(200)以及電流計(jì)(300)構(gòu)成，連接在直流電流源(2)與感性負(fù)載(3)之間。電流計(jì)(300)對(duì)提供給感性負(fù)載(3)的電流值進(jìn)行計(jì)測(cè)?？刂齐娐?200)對(duì)構(gòu)成全橋式MERS(100)的4個(gè)反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)(SW1～SW4)進(jìn)行切換，由此將從直流電流源(2)輸出的電力轉(zhuǎn)換為交流電力而提供給感性負(fù)載(3)。此外，當(dāng)感性負(fù)載(3)發(fā)生短路故障等而流過(guò)大電流從而電流計(jì)(300)檢測(cè)的電流值成為規(guī)定的值以上時(shí)，控制電路(200)使全部的反向?qū)ㄊ桨雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)(SW1～SW4)斷開(kāi)，從而切斷電流。
文檔編號(hào)H02H7/122GK102714470SQ20118000608
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2011年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月15日
發(fā)明者北原忠幸 申請(qǐng)人:莫斯科技株式會(huì)社