專利名稱：整流裝置的制作方法
整流裝置技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明是涉及對(duì)家庭等的單相交流電源進(jìn)行整流，使其為大致直流，驅(qū)動(dòng)直流負(fù)載的整流裝置，或?qū)⑺玫降闹绷魍ㄟ^逆變器電路再次變換成任意頻率的交流從而可變速度驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的整流裝置，例如，能夠通過利用壓縮機(jī)壓縮致冷劑構(gòu)成熱泵，適用于冷風(fēng)、 暖風(fēng)、或進(jìn)行食品冷凍等的裝置中，涉及通過其中的電源電流中所包括的高次諧波成分的降低、改善功率因數(shù)，使輸電系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)減輕的技術(shù)的高效率的驅(qū)動(dòng)控制。
背景技術(shù)：
目前，該種類的整流裝置，例如，如圖9所示，經(jīng)由整流橋2和電抗器3a，以半導(dǎo)體開關(guān)3c將交流電源I短路，對(duì)電抗器3a充電，在半導(dǎo)體開關(guān)3c處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，通過利用二極管3b對(duì)負(fù)載4流通電流，在交流電源I的瞬時(shí)電壓低的期間也流通電源電流。由此， 電源電流的高次諧波成分減少，功率因數(shù)改善。但是，在使半導(dǎo)體開關(guān)3c導(dǎo)通/斷開(0N/ OFF)(以下，稱為“斬波”)時(shí)，在半導(dǎo)體開關(guān)3c流通電流，因此，發(fā)生電路損失。為了解決該課題，提出了如下方案不一直使半導(dǎo)體開關(guān)3c進(jìn)行斬波，而僅在交流相位的特定期間使其進(jìn)行斬波，在剩余的期間使其休止(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。
圖9是表示專利文獻(xiàn)I中所記載的現(xiàn)有的有源整流裝置。該整流裝置中，通過整流橋2對(duì)交流電源I進(jìn)行整流，變換為包含波動(dòng)的直流，經(jīng)由電抗器3a、二極管3b，向平滑電容器3d和負(fù)載4供給電力。并且，能夠經(jīng)由電抗器3a，用半導(dǎo)體開關(guān)3c將上述整流橋輸出短路，具有利用周知的升壓斬波器電路3進(jìn)行功率因數(shù)改善功能。升壓斬波器電路3的控制，用檢測(cè)單元6、輸入電流檢測(cè)部10檢測(cè)輸入電流，對(duì)半導(dǎo)體開關(guān)3c進(jìn)行斬波，使得輸入電流為與用輸入電壓檢測(cè)部11所檢測(cè)得到的輸入電壓波形(電源電壓波形)相同的形狀。 并且，調(diào)整輸入電流的大小，使得輸出電壓為所期望的電壓。
特別是，在專利文獻(xiàn)I的結(jié)構(gòu)中，提出了通過僅在用于使高次諧波減少的最低限的區(qū)間中對(duì)半導(dǎo)體開關(guān)進(jìn)行斬波，降低電路損失的方案。圖10是表示該控制方法的控制方框圖。利用電源零交叉檢測(cè)單元5，檢測(cè)電源電壓的相位，利用脈沖計(jì)數(shù)器13a，僅在一定的期間許可圖9的半導(dǎo)體開關(guān)3c的斬波，在除此以外的期間，使半導(dǎo)體開關(guān)3c斷開(OFF)。 利用該方案，能夠幾乎不增加電源高次諧波，并且實(shí)現(xiàn)低損失的整流裝置。
另外，專利文獻(xiàn)I的方案中需要電源電壓的波形。代替這樣的方法，還提出了不使用電源電壓的波形，以預(yù)先確定的波形實(shí)現(xiàn)同樣的動(dòng)作的方法(例如，參照專利文獻(xiàn)2)。并且，還提出了不具有目標(biāo)電流波形而實(shí)現(xiàn)同樣的效果的簡(jiǎn)便方法(例如，參照專利文獻(xiàn)3)。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)I :日本特開2005-253284號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)2 日本特開2007-129849號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)3 :日本特開2000-224858號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的課題
但是，上述現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)中，以負(fù)載確定的條件進(jìn)行控制，使得輸出電壓一定，另外， 對(duì)半導(dǎo)體開關(guān)進(jìn)行斬波的期間也固定。因此，輸出電壓的檢測(cè)單元存在誤差，則導(dǎo)致電流波形發(fā)生變化。例如，將有效值200V的交流進(jìn)行整流而得到約280V的直流時(shí)，直流電壓僅變化IV則電流波形大幅變化。相對(duì)于280V的直流電壓，IV的精度相當(dāng)于O. 3%，通過電阻對(duì)電壓進(jìn)行分壓而形成低電壓時(shí)，需要非常高精度的電阻。因此，存在如下課題，需要增加輸出電壓的檢測(cè)精度，增長(zhǎng)斬波的期間，使得即使是變化的電流也減少高次諧波，導(dǎo)致電路損失稍微增加。
另外，在這樣的整流裝置中，輸出電壓越低則損失越少，但是，在將輸出電壓設(shè)定為低于電源電壓的瞬時(shí)值的電壓時(shí)，即使對(duì)半導(dǎo)體開關(guān)進(jìn)行斬波的期間的交流電壓低于輸出電壓，在對(duì)半導(dǎo)體開關(guān)進(jìn)行斬波的期間也出現(xiàn)由于升壓動(dòng)作而輸出電壓上升的現(xiàn)象。因此，具有難以設(shè)定為損失更少、輸出電壓更低的課題。
本發(fā)明是為了解決上述現(xiàn)有課題而提出的，目的在于提供一種整流裝置，其能夠與輸出電壓的檢測(cè)精度無關(guān)地降低電源高次諧波(高諧波)電流，并且能夠降低損失。
用于解決課題的技術(shù)手段
為了解決上述現(xiàn)有問題，本發(fā)明的整流裝置設(shè)有檢測(cè)交流電壓的相位的單元，形成與檢測(cè)得到的相位對(duì)應(yīng)的目標(biāo)電流波形，具有檢測(cè)交流側(cè)的電流或從交流側(cè)向直流側(cè)流通的電流的單元，檢測(cè)直流電壓的單元，調(diào)整并控制半導(dǎo)體開關(guān)的斬波，使得目標(biāo)電流波形與檢測(cè)得到的電流波形為同一形狀，并且調(diào)整目標(biāo)電流波形的振幅使得直流電壓為所期望的電壓的單元，調(diào)節(jié)所期望的直流電壓，使得實(shí)行這些控制得到的半導(dǎo)體開關(guān)的斬波從休止?fàn)顟B(tài)變?yōu)殚_始狀態(tài)的相位為所期望的相位。
并且，具有檢測(cè)目標(biāo)波形和交流側(cè)的電流或從交流側(cè)向直流側(cè)流通的電流的單元，檢測(cè)直流電壓的單元，調(diào)整并控制半導(dǎo)體開關(guān)的斬波，使得目標(biāo)電流波形與檢測(cè)得到的電流波形為同一形狀，并且調(diào)整目標(biāo)電流波形的振幅使得直流電壓為所期望的電壓的單元，其中，上述目標(biāo)波形為具有與交流電壓波形相同頻率的相位關(guān)系，在交流相位的O 90 度或者180 270度的相位為單調(diào)增加或者規(guī)定狀態(tài)的組合，在交流相位90 180度、 270 360度的區(qū)間中，存在目標(biāo)值為零的區(qū)間，或者，上述目標(biāo)波形為在交流相位的直至 O 90度或者180 270度的相位中存在包含從半導(dǎo)體開關(guān)的所期望的斬波開始相位至斬波結(jié)束的可能性的相位，存在為單調(diào)增加或者規(guī)定狀態(tài)的組合的區(qū)間，在交流相位的90 180度、270 360度的區(qū)間中，存在目標(biāo)值為零的區(qū)間，調(diào)節(jié)所期望的直流電壓，使得實(shí)行這些控制得到的半導(dǎo)體開關(guān)的斬波從休止?fàn)顟B(tài)變?yōu)殚_始狀態(tài)的相位為所期望的相位。
由此，即使直流電壓的檢測(cè)精度存在誤差，也可以將直流電壓調(diào)整為相對(duì)適當(dāng)?shù)闹?，形成同樣的電流波形，因此，能夠降低損失，并且實(shí)現(xiàn)高次諧波電流少的整流動(dòng)作。
發(fā)明的效果
本發(fā)明的整流裝置，能夠降低損失，并且能夠?qū)崿F(xiàn)高次諧波電流少的整流動(dòng)作。


本發(fā)明的這些方式的特征，可以從對(duì)附圖的優(yōu)選實(shí)施方式所相關(guān)的如下敘述而明確。
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圖I是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I中整體電路結(jié)構(gòu)的電路方框圖。2是表示圖I中的控制電路的內(nèi)部處理的控制方框圖。3是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的動(dòng)作原理的波形圖。4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2中能夠使用的目標(biāo)電流波形例的波形圖。 5是表示本發(fā)明的實(shí)施方I至4中電源相位檢測(cè)原理的波形圖。6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3中整體電路結(jié)構(gòu)的電路方框圖。7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4中整體電路結(jié)構(gòu)的電路方框圖。8是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I的動(dòng)作原理的波形圖。9是表示現(xiàn)有的整流裝置的整體結(jié)構(gòu)的電路方框圖。10是表示現(xiàn)有的整流裝置的控制電路的內(nèi)部處理的控制方框圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明設(shè)有檢測(cè)交流電壓的相位的單元，形成與檢測(cè)得到的相位對(duì)應(yīng)的目標(biāo)電流波形，具有檢測(cè)交流側(cè)的電流或從交流側(cè)向直流側(cè)流通的電流的單元，檢測(cè)直流電壓的單元，調(diào)整并控制半導(dǎo)體開關(guān)的斬波，使得目標(biāo)電流波形與檢測(cè)得到的電流波形為同一形狀的單元，和調(diào)整目標(biāo)電流波形的振幅使得直流電壓為所期望的電壓的單元，調(diào)節(jié)所期望的直流電壓，使得實(shí)行這些控制得到的半導(dǎo)體開關(guān)的斬波從休止?fàn)顟B(tài)變?yōu)殚_始狀態(tài)的相位為所期望的相位。
并且，具有檢測(cè)目標(biāo)波形和交流側(cè)的電流或從交流側(cè)向直流側(cè)流通的電流的單元，檢測(cè)直流電壓的單元，調(diào)整并控制半導(dǎo)體開關(guān)的斬波，使得目標(biāo)電流波形與檢測(cè)得到的電流波形為同一形狀，并且調(diào)整目標(biāo)電流波形的振幅使得直流電壓為所期望的電壓的單元，其中，上述目標(biāo)波形為具有與交流電壓波形相同頻率的相位關(guān)系，在交流相位的O 90 度或者180 270度的相位存在為單調(diào)增加或者規(guī)定狀態(tài)的組合的區(qū)間，在交流相位90 180度、270 360度的區(qū)間中，存在目標(biāo)值為零的區(qū)間，或者，上述目標(biāo)波形為在交流相位的直至O 90度或者180 270度的相位中存在包含從半導(dǎo)體開關(guān)的所期望的斬波開始相位至斬波結(jié)束的可能性的相位，存在為單調(diào)增加或者規(guī)定狀態(tài)的組合的區(qū)間，在交流相位的90 180度、270 360度的區(qū)間中，存在目標(biāo)值為零的區(qū)間，調(diào)節(jié)所期望的直流電壓， 使得實(shí)行這些控制得到的半導(dǎo)體開關(guān)的斬波從休止?fàn)顟B(tài)變?yōu)殚_始狀態(tài)的相位為所期望的相位。
由此，即使直流電壓的檢測(cè)精度存在誤差，也可以將直流電壓調(diào)整為相對(duì)適當(dāng)?shù)闹担纬赏瑯拥碾娏鞑ㄐ?，因此，能夠降低損失，并且實(shí)現(xiàn)高次諧波電流少的整流動(dòng)作。
以下，參照附圖，說明本發(fā)明的實(shí)施方式。此外，本發(fā)明不受該實(shí)施方式限定。
(實(shí)施方式I)
圖I是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I中的整流裝置的整體結(jié)構(gòu)的電路方框圖。
如圖I所示，整流裝置中，由電抗器102和半導(dǎo)體開關(guān)104構(gòu)成將交流電源I短路的回路(循環(huán))。并且，設(shè)有能夠檢測(cè)該回路的電流的電流檢測(cè)單元103，該檢測(cè)結(jié)果輸入控制電路100。將交流電源I短路，則電抗器102的電流增加，如果關(guān)閉半導(dǎo)體開關(guān)104， 則流過電抗器102的電流通過二極管橋105被整流，流入平滑電容器106和負(fù)載4，驅(qū)動(dòng)負(fù)載4。向負(fù)載4施加的直流電壓由直流電壓檢測(cè)單元110檢測(cè)，該檢測(cè)結(jié)果輸入控制電路 100。并且，設(shè)有對(duì)交流電源I的電壓電平進(jìn)行比較的電壓電平比較單元109，電壓電平比較單元109將交流電源I的電壓電平是否達(dá)到規(guī)定值以上進(jìn)行二值化，將該信息輸入控制電路 100。
控制電路100中，從交流電源I是否達(dá)到規(guī)定的電壓電平以上的信息檢測(cè)交流電源I的相位，生成目標(biāo)電流波形，對(duì)半導(dǎo)體開關(guān)104進(jìn)行斬波，使得電流檢測(cè)單元103中的檢測(cè)結(jié)果與目標(biāo)波形的相似形逐漸接近。并且，控制電路100中，直流電壓檢測(cè)單元110的電壓信號(hào)，根據(jù)其偏差，調(diào)整目標(biāo)電流波形的相似比例，使其為控制電路內(nèi)部所具有的所期望的電壓。即，如果實(shí)際的直流電壓低于所期望的電壓，則控制為增大目標(biāo)電流指令的相似比例，形成大的電流，如果實(shí)際的整流電壓高于所期望的直流電壓，則控制為形成小的電流。并且，在控制電路100中，從斬波的狀況，研究半導(dǎo)體開關(guān)104的斬波從休止?fàn)顟B(tài)變?yōu)殚_始狀態(tài)的交流電壓相位，研究其相位是否是所期望的值，根據(jù)相對(duì)于所期望的值的偏差， 調(diào)整所期望的直流電壓值。
圖2是表示圖I中的控制電路100中的控制信息的流動(dòng)的方框圖。系統(tǒng)的控制目標(biāo)為，將從斬波休止?fàn)顟B(tài)切換為斬波開始狀態(tài)的相位(Θ J)控制為所期望的值。首先，基于將交流電源的電壓電平二值化而得到的信息，利用交流相位檢測(cè)單元201檢測(cè)交流相位。 此外，交流相位檢測(cè)單元201的具體方案例在后面進(jìn)行敘述?；谒玫降慕涣飨辔恍畔ⅲ?利用目標(biāo)電流波形形成單元202產(chǎn)生目標(biāo)電流波形，輸入倍增器(乘法器)208。此外，對(duì)于目標(biāo)電流波形的具體內(nèi)容在后面進(jìn)行敘述。另一方面，在比較單元204中，根據(jù)所期望的導(dǎo)通交流相位信息(θ^)的信息和半導(dǎo)體開關(guān)的斬波信息，將從斬波休止?fàn)顟B(tài)向斬波開始狀態(tài)變化時(shí)的相位信息與用斬波判定單元212檢測(cè)得到的實(shí)際的導(dǎo)通交流相位信息比較。
作為比較結(jié)果的相位偏差向相位控制用的補(bǔ)償運(yùn)算單元205輸送，進(jìn)行用于穩(wěn)定確保向斬波開始狀態(tài)變化時(shí)的相位的補(bǔ)償運(yùn)算。補(bǔ)償運(yùn)算的結(jié)果作為輸出電壓的指令電壓 (Vdc*)，向比較單元206輸送。在比較單元206進(jìn)行與實(shí)際的輸出電壓的比較，將作為比較結(jié)果的電壓偏差向直流電壓控制用的電壓系統(tǒng)的補(bǔ)償運(yùn)算單元207輸送。在電壓系統(tǒng)的補(bǔ)償運(yùn)算單元207中，進(jìn)行用于使實(shí)際的電壓與指令電壓(Vdc*) —致并且變得穩(wěn)定的補(bǔ)償運(yùn)算。補(bǔ)償運(yùn)算結(jié)果向倍增器208輸送，與目標(biāo)電流波形進(jìn)行倍增。即，如果實(shí)際的電壓低于指令電壓，則增大目標(biāo)電流波形的振幅，如果相反，則減小目標(biāo)電流波形的振幅。倍增器208 的輸出結(jié)果，作為瞬時(shí)的電流指令(Iac*)，向比較單元209輸送。
在比較單元209中，比較瞬時(shí)的電流指令(Iac)與實(shí)際的電流值，將作為比較結(jié)果的電流偏差向電流系統(tǒng)的補(bǔ)償運(yùn)算單元210輸送。在電流系統(tǒng)的補(bǔ)償運(yùn)算單元210中， 進(jìn)行補(bǔ)償運(yùn)算使得電流與指令值穩(wěn)定且迅速一致。補(bǔ)償運(yùn)算結(jié)果向PWM單元211輸送，變換為半導(dǎo)體開關(guān)用的導(dǎo)通/斷開(0N/0FF)信息。并且，補(bǔ)償運(yùn)算結(jié)果向斬波相位判定單元 212輸送，檢測(cè)將斬波從休止的狀況向斬波變化為開始狀態(tài)的相位信息，將檢測(cè)得到的相位信息向相位比較單元204輸送，由此，構(gòu)成相位控制回路(循環(huán))。
圖8是以波形說明控制動(dòng)作的圖。圖8中，上段的波形表示交流電壓和直流電壓的相對(duì)關(guān)系，中段的波形表示目標(biāo)電流波形，下段的波形表示實(shí)際的電流波形。圖8 (a)中， 表示輸出電壓低、半導(dǎo)體開關(guān)的斬波為開始狀態(tài)的相位(ΘΜ)遲于所期望的相位(θ^)的情況。此時(shí)，由于交流電壓高于直流電壓的相位期間增加，從交流電源經(jīng)由電抗器和二極管而向直流側(cè)流入的電流增加。因此，電流波形變得尖銳，電流的高次諧波成分增加。
另一方面，圖8 (b)中，表示輸入電壓高、半導(dǎo)體開關(guān)的斬波為開始狀態(tài)的相位 (θ 0N)早于所期望的相位(Θ *)的情況。此時(shí)，由于交流電壓高于直流電壓的相位期間減少，從交流電源經(jīng)由電抗器和二極管而向直流側(cè)流入的電流也減少，電流的高次諧波成分減少。但是，由于圖8 (b)中進(jìn)行半導(dǎo)體開關(guān)的斬波的期間增加，與圖8 (a)的波形相比， 電路的損失稍微增加。
此外，如果交流電源中不含有變形，則在交流電源的半周期之間，從斬波休止?fàn)顟B(tài)向斬波開始狀態(tài)變化的相位出現(xiàn)多次，但是，此時(shí)，通過選擇與交流電源的相位的90度或者270度相近的相位，能夠穩(wěn)定地進(jìn)行控制。另外，也能夠通過選擇與交流電流的瞬時(shí)值最大時(shí)的相位相近的相位代替交流電源的相位的90度或者270度，得到同樣的效果。
(實(shí)施方式2)
接著，使用圖3說明本發(fā)明的實(shí)施方式2的整流裝置。圖3是表示通過使目標(biāo)電流波形為正弦波以外的波形而能夠進(jìn)一步降低損失的方案的動(dòng)作原理的波形圖。特別是， 在負(fù)載較輕時(shí)，即使波形變形增加，由于高次諧波電流減少，能夠進(jìn)一步降低損失。圖3中， 上段的波形表示交流電壓和直流電壓的相對(duì)關(guān)系，中段的波形表示目標(biāo)電流波形，下段的波形表示實(shí)際的電流波形。圖3 (a)中，表示輸出電壓低、半導(dǎo)體開關(guān)的斬波為開始狀態(tài)的相位(ΘΜ)遲于所期望的相位(θ^)的情況。此時(shí)，由于交流電壓高于直流電壓的相位期間增加，從交流電源經(jīng)由電抗器和二極管而向直流側(cè)流入的電流增加。因此，電流波形變得尖銳，電流的高次諧波成分增加。
另一方面，圖3 (b)中，表示輸入電壓高、半導(dǎo)體開關(guān)的斬波為開始狀態(tài)的相位 (θ 0N)早于所期望的相位(Θ *)的情況。此時(shí)，由于交流電壓高于直流電壓的相位期間減少，從交流電源經(jīng)由電抗器和二極管而向直流側(cè)流入的電流也減少，電流的高次諧波成分減少。但是，由于圖3 (b)中進(jìn)行半導(dǎo)體開關(guān)的斬波的期間增加，與圖3 (a)的波形相比， 電路的損失稍微增加。
目標(biāo)電流波形使用在180度期間的前半段上升、在后半段具有成為零的區(qū)間的波形。例如，在圖3的中段中，表示在180度區(qū)間的前半段單調(diào)增加、在90度稍前相反地開始減少、在后半段包括零的波形。這里，在圖4中表示其他的波形例。圖4 (a)的波形，與圖3 的中段所示的波形相比，取代單調(diào)減少的區(qū)間，瞬時(shí)形成為零。圖4 (b)的波形，在單調(diào)增加區(qū)間正弦波狀地增加，在后半段具有成為零的區(qū)間。另外，如圖4 (c)所示，設(shè)置制約條件，也能夠在90度跟前成為零。另外，如圖4 (d)所示，也能夠在從O度開始的很短的期間為零，之后單調(diào)增加。
圖4 (c)、(d)中，在90度近前使目標(biāo)電流為零，但是，只要在為零的相位近前設(shè)有從半導(dǎo)體開關(guān)的斬波停止向斬波開始的所期望的相位，也能夠相同地使用。并且，本動(dòng)作中，直流電壓低于交流電壓的最高瞬時(shí)電壓，因此，在90度附近，電流從電源經(jīng)由電抗器和二極管流入，由此，即使目標(biāo)電流為零，電源電流也暫時(shí)持續(xù)流通，因此，能夠高效地實(shí)現(xiàn)高次諧波成分少的電流。
圖5是表示從交流電壓是否達(dá)到規(guī)定電平以上的信息檢測(cè)電壓相位的方法的波形圖。該信息通過將交流電壓的瞬時(shí)電壓是否超過閾值作為二值信號(hào)而得到。即使閾值變動(dòng)，二值信號(hào)的周期與電源頻率相同，只要求出二值信號(hào)的Hi側(cè)或者Lo側(cè)的中點(diǎn)，就能夠知道交流電壓相位的90度或者270度的時(shí)間。另外，90度和270度的中點(diǎn)為180度和O度的相位。
將這樣操作得到的信息使用PLL進(jìn)行倍增(將頻率變換為η倍(η :自然數(shù)))，能夠知道每個(gè)瞬時(shí)的相位。例如，如果進(jìn)行360倍倍增，一個(gè)脈沖相當(dāng)于I度，對(duì)該脈沖進(jìn)行技術(shù)，能夠得到單位為度的相位信息。這樣，通過所得到的相位信息，可以讀取每個(gè)瞬時(shí)的目標(biāo)電流波形。對(duì)于使用從其他的電平比較得到的二值信息檢測(cè)相位的方法，例如，在包括相同發(fā)明人的日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_2001-45763號(hào)公報(bào)中也有提出，并無特別的限定。
通過使用本實(shí)施方式，即使直流電壓的檢測(cè)精度存在誤差，也能夠相對(duì)地調(diào)整直流電壓，使得從斬波休止?fàn)顟B(tài)向斬波開始狀態(tài)變化的相位為所期望的相位，因此，能夠形成相同的電流波形，降低損失，并且能夠?qū)崿F(xiàn)高次諧波電流少的整流動(dòng)作。
(實(shí)施方式3)
圖6是表示作為本發(fā)明的整流裝置的其它的基本電路結(jié)構(gòu)、實(shí)施方式3的整流裝置的電路結(jié)構(gòu)的電路圖。圖6的電路中，經(jīng)由電抗器602，通過由半導(dǎo)體開關(guān)604a、604b和二極管605a、605b、605c、605d構(gòu)成的橋電路，對(duì)交流電源I進(jìn)行整流，驅(qū)動(dòng)平滑電容器106 和負(fù)載4?？刂品椒ㄅc圖I的實(shí)施方式I的整流裝置相同，能夠通過同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)半導(dǎo)體開關(guān) 604a、604b 實(shí)現(xiàn)。
(實(shí)施方式4)
圖7是表示作為本發(fā)明的整流裝置的其它的基本電路結(jié)構(gòu)、實(shí)施方式4的整流裝置的電路結(jié)構(gòu)的電路圖。圖 的電路中，經(jīng)由電抗器702，通過由半導(dǎo)體開關(guān)704a、704b和二極管705a、705b、705c、705d構(gòu)成的橋電路，對(duì)交流電源I進(jìn)行整流，驅(qū)動(dòng)平滑電容器106 和負(fù)載4?？刂品椒ɑ九c圖I的實(shí)施方式I的整流裝置相同，根據(jù)交流電源的極性，僅對(duì)任一個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)進(jìn)行斬波。
例如，針對(duì)交流電源的極性，在連接電抗器702的一側(cè)高的期間，對(duì)半導(dǎo)體開關(guān) 704b進(jìn)行斬波，在連接電抗器702的一側(cè)低的期間，對(duì)半導(dǎo)體開關(guān)704a進(jìn)行斬波。此外，本實(shí)施方式中，如果同時(shí)導(dǎo)通半導(dǎo)體開關(guān)704a和704b，則直流輸出形成短路，因此，在交流電源的極性反轉(zhuǎn)的附近，有時(shí)設(shè)定為任一半導(dǎo)體開關(guān)均不導(dǎo)通。此時(shí)，在圖10中，作為斬波變化為休止?fàn)顟B(tài)的相位，在O度和180度附近也可以發(fā)生。但是，此時(shí)，為了防止直流輸出短路，有意將斬波休止，因此通過不進(jìn)行本發(fā)明中的斬波變化為開始狀態(tài)的相位的處理，能夠容易地對(duì)應(yīng)。
此外，全部實(shí)施方式共通地，斬波的狀況從休止?fàn)顟B(tài)變化為斬波狀態(tài)時(shí)，由于電路的波動(dòng)或者噪聲，有時(shí)一瞬再度變化為休止?fàn)顟B(tài)，但是，對(duì)此，通過不進(jìn)行本發(fā)明中斬波變化為開始狀態(tài)的相位的處理，能夠容易地對(duì)應(yīng)。
并且，作為本發(fā)明的實(shí)施方式，通過使用電源電壓的相位信息進(jìn)行了說明，但是， 在電源的頻率固定時(shí)，基于交流電源的零交叉等的信息，能夠以時(shí)間信息進(jìn)行同樣的控制。 同樣地，取代時(shí)間的計(jì)測(cè)，也能夠以實(shí)現(xiàn)作為斬波方法的一例的PWM控制的方式的載波信號(hào)的脈沖數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)的方法進(jìn)行實(shí)施。
另外，通過適當(dāng)組合上述各種實(shí)施方式中任意的實(shí)施方式，能夠?qū)崿F(xiàn)各自具有的效果。
本發(fā)明中，邊參照附圖邊對(duì)于優(yōu)選的實(shí)施方式進(jìn)行了充分的記載，但是對(duì)于對(duì)該技術(shù)熟悉的人員來說，能夠進(jìn)行各種變形、修正。這樣的變形、修正，只要不超出附加的權(quán)利要求的本發(fā)明的范圍之外，應(yīng)當(dāng)理解為包含于本發(fā)明之中。
2010年7月8日申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)No. 2010-155652號(hào)的說明書、附圖和權(quán)利要求的公開內(nèi)容，整體作為參照而包含于本說明書中。
工業(yè)上的可利用性
本發(fā)明的整流裝置，能夠兼顧高次諧波電流的抑制和電路損失的降低，因此，例如，能夠通過利用壓縮機(jī)壓縮致冷劑構(gòu)成熱泵，也適用于冷風(fēng)、暖風(fēng)、或進(jìn)行食品等的冷凍的裝置中所使用的整流裝置的用途。
權(quán)利要求
1.一種整流裝置，其特征在于 通過對(duì)半導(dǎo)體開關(guān)進(jìn)行斬波，經(jīng)由電抗器，使單相交流電源短路或開路，經(jīng)由所述電抗器，電流從交流側(cè)向直流側(cè)供給， 所述整流裝置具有 形成與交流電壓波形的頻率相同的目標(biāo)電流波形的單元； 檢測(cè)交流側(cè)的電流或直流側(cè)的電流的單元； 檢測(cè)直流電壓的單元； 調(diào)整并控制所述半導(dǎo)體開關(guān)的斬波，使得所述目標(biāo)電流波形與檢測(cè)得到的電流波形為同一形狀的單元；和 調(diào)整所述目標(biāo)電流波形的振幅使得所述直流電壓為所期望的電壓的單元， 調(diào)節(jié)所述所期望的直流電壓，使得所述半導(dǎo)體開關(guān)從斬波休止?fàn)顟B(tài)向斬波開始狀態(tài)變化的相位(0 on)為所期望的相位(e。/)。
2.如權(quán)利要求I所述的整流裝置，其特征在于 所述目標(biāo)電流波形，在所述交流相位的0 90度或者180 270度的相位，存在為單調(diào)增加或者規(guī)定值的組合的區(qū)間，在所述交流相位的90 180度、270 360度的區(qū)間中，存在為零的區(qū)間。
3.如權(quán)利要求I所述的整流裝置，其特征在于 所述目標(biāo)電流波形，在所述交流相位的0 90度或者180 270度的相位中存在包含從所述半導(dǎo)體開關(guān)的所期望的斬波開始相位(e 0；)至斬波結(jié)束的可能性的相位，存在為單調(diào)增加或者規(guī)定值的組合的區(qū)間，在所述交流相位的90 180度、270 360度的區(qū)間中，存在為零的區(qū)間。
4.如權(quán)利要求I 3中任一項(xiàng)所述的整流裝置，其特征在于 檢測(cè)交流電壓和規(guī)定電壓的大小關(guān)系并二值化，從所得到的二值信號(hào)的周期和相位推定所述交流電壓的相位，從所推定的相位形成目標(biāo)電流波形，基于推定的相位信息，檢測(cè)半導(dǎo)體開關(guān)從斬波休止?fàn)顟B(tài)向斬波狀態(tài)變化的相位(0 )，并且算出該所期望的相位(0 ；)。
5.如權(quán)利要求I 4中任一項(xiàng)所述的整流裝置，其特征在于 在所述半導(dǎo)體開關(guān)從斬波休止?fàn)顟B(tài)向斬波狀態(tài)變化的相位(9 w)在交流電源的一半周期之間出現(xiàn)多次時(shí)，使用與交流電源的90度或者270度的相位接近的相位值。
全文摘要
本發(fā)明提供一種整流裝置，其具備交流電壓的相位檢測(cè)單元(201)、交流電流檢測(cè)單元和直流電壓檢測(cè)單元，通過對(duì)半導(dǎo)體開關(guān)進(jìn)行斬波，追循所期望的目標(biāo)波形，該整流裝置調(diào)整直流電壓(Vdc*)，使得開始半導(dǎo)體開關(guān)的斬波的相位(θON)為所期望的相位(θON*)。并且，目標(biāo)波形在交流電源半周期的前半部分為單調(diào)增加或規(guī)定值的組合，在后半部分包括為零的區(qū)間。由此，能夠兼顧高次諧波電流的降低和電路損失的降低，并且，在直流電壓的檢測(cè)精度不高時(shí)或存在負(fù)載變動(dòng)時(shí)也能夠保持同一電流波形。
文檔編號(hào)H02M7/12GK102986126SQ20118003394
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2011年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月8日
發(fā)明者吉田泉, 土山吉朗, 京極章弘, 川崎智廣 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社