转换器电路、电动机驱动控制装置、空气调节器、冰箱.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201510131831.7

申请日:

2009.03.17

公开号:

CN104702107A

公开日:

2015.06.10

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):H02M 3/158申请日:20090317|||公开

IPC分类号:

H02M3/158; H05B6/06

主分类号:

H02M3/158

申请人:

三菱电机株式会社

发明人:

下麦卓也; 篠本洋介; 坂廼边和宪; 山田伦雄; 畠山和德

地址:

日本东京

优先权:

2008-223646 2008.09.01 JP

专利代理机构:

中国国际贸易促进委员会专利商标事务所11038

代理人:

李今子

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内容摘要

本发明提供一种能够实现转换器电路的小型·轻量化、能够降低开关损耗的转换器电路、电动机驱动控制装置、空气调节器、冰箱。具备:整流器(2);升压转换器(3a),具有升压电抗器(4a)、开关元件(5a)以及逆流防止元件(6a);升压转换器(3b),具有升压电抗器(4b)、开关元件(5b)以及逆流防止元件(6b),与升压转换器(3a)并联连接;开关控制单元(7),控制开关元件(5a,5b);以及平滑电容器(8),设在升压转换器(3a,3b)的输出上,其中,开关控制单元(7)根据规定的条件,将流过升压电抗器(4a,4b)的电流的电流模式切换为连续模式、临界模式或者不连续模式中的某一个。

权利要求书

权利要求书1.  一种转换器电路,其特征在于,具备: 整流器,对交流电压进行整流; 第1转换器部,连接到所述整流器的输出,具有第1电抗器、第 1开关元件以及第1逆流防止元件; 第2转换器部,连接到所述整流器的输出,具有第2电抗器、第 2开关元件以及第2逆流防止元件,与所述第1转换器部并联连接; 开关控制单元,控制所述第1开关元件以及所述第2开关元件; 平滑电容器,设于所述第1转换器部以及所述第2转换器部的输 出; 电流检测单元,检测输入到所述第1转换器部以及所述第2转换 器部的输入电流;以及 输出电力检测单元,检测所述第1转换器部以及所述第2转换器 部的输出电力, 其中,所述开关控制单元根据所述输入电流和所述输出电力,将 流过所述第1电抗器以及所述第2电抗器的电流的电流模式切换为连 续模式、临界模式或者不连续模式中的某一个。 2.  根据权利要求1所述的转换器电路,其特征在于, 所述开关控制单元控制所述第1开关元件以及所述第2开关元件 的开关,使得在流过所述第1电抗器和第2电抗器的电流中产生规定 的相位差。 3.  根据权利要求1或2所述的转换器电路,其特征在于, 所述开关控制单元控制所述第1开关元件以及所述第2开关元件 的开关,使得流过所述第1电抗器和第2电抗器的电流的相位差在规 定范围内随机变化。 4.  根据权利要求1或2所述的转换器电路,其特征在于,还具 备: 一个或者多个转换器部,连接到所述整流器的输出,具有电抗器、 开关元件以及逆流防止元件,并与所述第1转换器部以及所述第2转 换器部并联连接。 5.  一种电动机驱动控制装置,其特征在于,具备: 权利要求1~4中任一项所述的转换器电路; 逆变器电路,将所述转换器电路的直流电压输出转换为任意电 压、任意频率的交流;以及 逆变器驱动单元,驱动所述逆变器电路。 6.  一种空气调节器,其特征在于,具备: 权利要求5所述的电动机驱动控制装置;以及 电动机,由所述电动机驱动控制装置进行驱动。 7.  一种冰箱,其特征在于,具备: 权利要求5所述的电动机驱动控制装置;以及 电动机,由所述电动机驱动控制装置进行驱动。 8.  一种感应加热烹饪器,其特征在于,具备: 权利要求1~4中任一项所述的转换器电路; 逆变器电路,将所述转换器电路的直流电压输出转换为高频电 压; 逆变器驱动单元,驱动所述逆变器电路;以及 负载电路,连接到所述逆变器电路的输出点,至少具有感应加热 线圈以及谐振电容器。

说明书

说明书转换器电路、电动机驱动控制装置、空气调节器、冰箱
本申请是申请号为200980133751.8,申请日为2009年3月17 日,发明名称为“转换器电路、以及具备该转换器电路的电动机驱动 控制装置、空气调节器、冰箱及感应加热烹饪器”的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种转换器电路、以及具备该转换器电路的电动机驱 动控制装置、空气调节器、冰箱及感应加热烹饪器。
背景技术
以往,作为功率因素改善(PFC)电路,一般除了升压转换器之 外,还使用降压转换器、升降压转换器。
另外,为了转换器电路的小型·轻量化,例如提出了具备“整流 电路,将交流电源设为输入;第1升压转换器电路,连接在所述整流 电路的输出上,至少具有第1电抗器、第1开关单元、以及第1二极 管;第2升压转换器电路,与所述第1升压转换器电路并联连接,至 少具有第2电抗器、第2开关单元、以及第2二极管;以及平滑电容 器,连接在所述第1升压转换器电路和所述第2升压转换器电路的输 出上”的技术(例如参照专利文献1)。
专利文献1:日本特开2008-86107号公报(权利要求1)
发明内容
在作为功率因素改善电路使用升压转换器、或者降压转换器、升 降压转换器的情况下,需要使流过电抗器的电流动作为连续模式,因 此需要电感值大的电抗器,存在无法实现电路的小型·轻量化这样的 问题点。
另外,在如上述那样将转换器电路以多系统并联的方式连接的结 构中,存在开关损耗变大这样的问题点。
本发明是为了解决如上所述那样的课题而作出的,得到一种能够 实现转换器电路的小型·轻量化、能够降低开关损耗的转换器电路、 以及具备该转换器电路的电动机驱动控制装置、空气调节器、冰箱及 感应加热烹饪器。
与本发明有关的转换器电路,具备:整流器,对交流电压进行整 流;第1转换器部,连接到所述整流器的输出,具有第1电抗器、第 1开关元件以及第1逆流防止元件;第2转换器部,连接到所述整流 器的输出,具有第2电抗器、第2开关元件以及第2逆流防止元件, 与所述第1转换器部并联连接;开关控制单元,控制所述第1以及第 2开关元件;以及平滑电容器,设于所述第1以及第2转换器部的输 出,其中,所述开关控制单元根据规定的条件,将流过所述第1以及 第2电抗器的电流的电流模式切换为连续模式、临界模式或者不连续 模式中的某一个。
本发明具备第1转换器部、以及与所述第1转换器部并联连接的 第2转换器部,因此能够减小电抗器所需的电感值,能够实现小型·轻 量化。
另外,根据规定的条件,将流过第1以及第2电抗器的电流的电 流模式切换为连续模式、临界模式或者不连续模式中的某一个,因此 能够降低开关损耗。
附图说明
图1是与本发明的实施方式1有关的转换器电路的结构图。
图2是表示转换器电路的连续模式动作时的各部分的信号以及 电流波形的图。
图3是表示转换器电路的不连续模式动作时的各部分的信号以 及电流波形的图。
图4是表示转换器电路的临界模式动作时的各部分的信号以及 电流波形的图。
图5是与本发明的实施方式2有关的转换器电路的结构图。
图6是说明转换器电路的电流波形的图。
图7是说明与本发明的实施方式2有关的电流模式的切换动作的 图。
图8是与本发明的实施方式2有关的转换器电路的结构图。
图9是与本发明的实施方式3有关的转换器电路的结构图。
图10是与本发明的实施方式4有关的转换器电路的结构图。
图11是与本发明的实施方式4有关的转换器电路的结构图。
图12是与本发明的实施方式6有关的电动机驱动控制装置的结 构图。
图13是表示与本发明的实施方式7有关的空气调节器的结构的 图。
图14是表示与本发明的实施方式8有关的冰箱的结构的图。
图15是与本发明的实施方式9有关的感应加热烹饪器的结构图。
图16是表示降压转换器以及升降压转换器的结构的图。
附图标记说明
1:工业电源;2:整流器;2a~2d:整流二极管;3a~3c:升压转 换器;4a~4c:升压电抗器;5a~5c:开关元件;6a~6c:逆流防止元件; 7:开关控制单元;8:平滑电容器;9a:开闭单元;9b:开闭单元; 10:负载;11:逆变器(inverter)电路;11a~11f:开关元件;12: 电动机;13:负载电路;14:感应加热线圈;15:谐振电容器;20: 电流检测单元;30:输出电力检测单元;40:开闭控制单元;50:逆 变器驱动单元;310:室外机;311:冷媒压缩机;312:鼓风机;320: 室内机;400:冰箱;401:冷媒压缩机;402:冷却室;403:冷却器; 404:鼓风机。
具体实施方式
实施方式1.
图1是与本发明的实施方式1有关的转换器电路的结构图。
在图1中,对工业电源1的交流电压进行整流的整流器2,成为 桥式连接了4个整流二极管2a~2d的结构。在整流器2的输出上,并 联连接有:作为第1转换器部的升压转换器3a、以及作为第2转换器 部的升压转换器3b。
该升压转换器3a由如下部分构成:作为第1电抗器的升压电抗 器4a;作为第1开关元件的开关元件5a,例如由IGBT(Insulated Gate  Bipolar Transistor:绝缘栅双极型晶体管)等构成;以及作为第1逆 流防止单元的逆流防止元件6a,例如由快恢复(fast recovery)二极 管等构成。另外升压转换器3b也同样地,由如下部分构成:作为第2 电抗器的升压电抗器4b;作为第2开关元件的开关元件5b,例如由 IGBT等构成;以及作为第2逆流防止元件的逆流防止元件6b,例如 由快恢复二极管等构成。此外,关于升压电抗器4a以及4b的电感值 将后述。
而且,通过开关控制单元7来控制开关元件5a以及5b的开关, 对整流器2的输出进行升压。
另外,在开关元件5a以及开关元件5b上分别设有反并联连接的 二极管FWD(Free Wheeling Diode:续流二极管)。它防止由于开 关元件5关断(turn off)时所产生的浪涌(surge)而破坏开关元件 5。
此外,在本实施方式中,虽然说明第1以及第2转换器部为升压 转换器3a、3b的情况,但是本发明不限于此,能够应用升压转换器、 降压转换器、升降压转换器等任意的开关转换器。
例如,如图16(a)所示,也可以在第1以及第2转换器部中使 用降压转换器。另外,如图16(b)所示,也可以在第1以及第2转 换器部中使用升降压转换器。
升压转换器3a以及升压转换器3b的输出是通过平滑电容器8 进行平滑。而且,在升压转换器3a以及升压转换器3b的输出上连接 有负载(未图示),并施加被平滑了的升压转换器3a以及升压转换 器3b的输出。
接着,说明升压电抗器4a以及4b(下面,在不区别的情况下简 单称作“升压电抗器4”。)的电感值。
如上述那样构成的升压电抗器4的电感值L,是如下述的数式1 那样决定的。
L = V in 2 2 P in · K · f c · V o - 2 V in V o ]]>           …(数式1)
其中,fc是开关频率,Vin是输入电压,Vo是输出电压,Pin是 输入电力脉动(ripple)率,K是电流脉动率。
如数式1所示,流过升压电抗器4的电流的电流脉动率K越大, 电感值L越小。因而,通过将流过升压电抗器4的电流设为临界模式 或者不连续模式(后述),相对于电流平均值,电流峰值变大,电流 脉动率K变大,因此能够减小升压电抗器4所需的电感值L。因此, 在将流过升压电抗器4的电流设为临界模式或者不连续模式的情况 下,升压电抗器4的电感值L使用根据上述数式1决定的值。
下面说明如上述那样构成的转换器电路的动作以及作用。
如图1所示,工业电源1的交流电压被整流器2进行整流。整流 器2的输出,通过并联连接的升压转换器3a以及3b分支为两个电流 路径,被分支的电流流过升压电抗器4a以及4b,通过开关控制单元 7来控制开关元件5a以及5b的开关,使整流器2的输出升压。另外, 开关控制单元7控制开关元件5a、5b的开关,控制流过升压电抗器 4a、4b的电流的电流模式以及相位差。关于该开关动作将后述。
图2是表示转换器电路的连续模式动作时的各部分的信号以及 电流波形的图,图3是表示转换器电路的不连续模式动作时的各部分 的信号以及电流波形的图,图4是表示转换器电路的临界模式动作时 的各部分的信号以及电流波形的图。
接着,说明升压转换器3a以及3b的开关动作。
在升压转换器3a中,开关元件5a接通了的情况下,逆流防止元 件6a被阻止导通,在升压电抗器4a上施加通过整流器2进行整流的 电压。另一方面,在开关元件5a断开了的情况下,逆流防止元件6a 导通,在升压电抗器4a中感应出与开关元件5a接通时相反方向的电 压。
因此,流过升压电抗器4a的电流在开关元件5a接通时直线增加, 在开关元件5a断开时直线减少。
在升压转换器3b中也同样地,流过升压电抗器4b的电流在开 关元件5b接通时直线增加,在开关元件5b断开时直线减少。
在这种开关元件5a以及5b(下面,在不区别时简单称作“开关 元件5”。)的开关动作中,如图2所示,将流过升压电抗器4的电 流即使减少也不会变成0(零)的动作状态称作连续模式。另一方面, 如图3所示,将存在流过升压电抗器4的电流减少而成为0(零)的 区间的动作状态称作不连续模式。而且,如图4所示,关于在开关元 件5断开时流过升压电抗器4的电流减少而成为0(零)的瞬间开关 元件5接通的动作状态,在所谓连续模式和不连续模式的边界的意义 下,称作临界模式。
如上述那样,升压电抗器4的电感值L是使用将流过升压电抗 器4的电流设为临界模式或者不连续模式时所决定的值。而且,如图 4、图3所示,通过开关控制单元7来控制开关元件5a以及5b的开 关,使得流过升压电抗器4a的电流、以及流过升压电抗器4b的电流 成为临界模式或者不连续模式。
而且,如图3、图4所示,开关控制单元7对流过升压电抗器4a 以及4b的电流进行移相控制使得分别产生规定的相位差(例如180 度的恒定的相位差)。
由此,在升压电抗器4a以及升压电抗器4b的各个升压电抗器中 作为临界模式或者不连续模式进行动作,通过升压转换器3a以及3b 分支为两个电流路径之前的输入电流成为其相加,以连续模式进行动 作。
如以上那样在本实施方式中,将升压转换器3设为两个系统,使 其动作为流过各升压电抗器4的电流成为临界模式或者不连续模式, 因此需要两套构成升压转换器3的部件,但是流过升压电抗器4的电 流相对于电流平均值的电流脉动变大,因此能够减小升压电抗器4所 需的电感值L,能够实现升压电抗器4的小型·轻量化。
由此,能够实现升压电抗器4自身的直材(material cost)降低、 基于升压电抗器4的板上安装化(on-board)的布线降低、以及噪声 耐力的提高。
另外,与升压转换器3为一个系统的情况相比,能够分为两个来 设置小型的升压电抗器4,因此能够实现以电路上的部件配置的自由 度提高、组装时的效率提高、错误降低为目标的设计。
并且,通过实现占据大部分电路容积的升压电抗器4的小型·轻 量化,能够实现产品自身的小型·轻量化这样的优点的增加。
另外,通过实现产品自身的小型化,能够实现该产品的包装的轻 量化·小型化、包装容积的缩减。
另外,升压转换器3中与开关元件5a、5b反并联地设有FWD。 因此,当开关元件5关断时,能够防止通过连接升压电抗器4的一端、 开关元件5的一端以及逆流防止元件6的一端的部分的布线阻抗所产 生的浪涌破坏开关元件5。
另外,流过升压电抗器4的电流被移相控制,因此与在升压电抗 器4的各个中作为临界模式或者不连续模式进行动作无关地,输入电 流都能够以连续模式进行动作。因此,能够抑制输入电流的高次谐波 电流。
并且,与升压转换器3以一个系统设为临界模式或者不连续模式 的情况相比,流过升压转换器3的各元件的电流几乎成为一半,因此 在升压电抗器4、开关元件5以及逆流防止元件6中能够选定容量小 的元件。
如所述那样,输入电流成为流过升压电抗器4a、4b的电流的相 加。此时,在开关控制单元7中将流过升压电抗器4a、4b的电流的 相位差控制为180度(反相位)时,输入电流的电流脉动水平成为最 小,能够降低输入电流的高次谐波成分。此时,输入电流的电流脉动 的频率成为开关频率的2倍。
此外,想到如下情况:当以180度(反相位)控制相位差时,输 入电流的电流脉动成为起因,以开关频率的2倍的频率来产生噪音或 者振动。在这种情况下,通过控制使得流过升压电抗器4a、4b的电 流的相位差不是恒定的180度而是设为180度前后的随机值等来在规 定范围内随机地变化,能够降低开关频率的2倍的成分来抑制噪音。
作为相位差的随机值的生成方法说明一个例子。在开关控制单元 7的内部,通过从随机数生成部(未图示)取得例如-1~1范围的随机 数来算出与相位差180度的差分的相位差差分算出部(未图示),根 据相位差差分的最大值180度和随机数的相乘来算出相位差差分。这 里,通过将差分相加到相位差180度上,作为流过升压电抗器4a、4b 的电流的相位差,得到以180度为中心的随机值。
由此,不用使开关元件5a、5b各个的开关频率不同,就能够抑 制依赖于开关频率的电流脉动、噪音或者振动。
另外,想到如下情况:当在相位差中使用随机值时,感觉噪音的 音色从有尖峰的声音到声音水平整体上升。在这种情况下,通过缩小 从随机数生成部取得的随机数的范围,例如-0.5~0.5或者-0.3~0.3这 样,能够调整噪音的水平、音色。
实施方式2.
在上述实施方式1中,通过动作使流过升压电抗器4的电流的电 流模式成为临界模式或者不连续模式。在本实施方式2中,通过在运 行过程中切换电流模式,使得能够进行活用了各个电流模式的特征的 动作。
这里,说明各电流模式的特征。
在以连续模式进行控制的情况下,与临界模式以及不连续模式相 比,电流脉动率小,能够抑制输入电流的高次谐波成分的产生。另一 方面,与临界模式以及不连续模式相比,开关频率变高,因此开关元 件5以及逆流防止元件6中的开关损耗变大。
在以临界模式进行动作的情况下,与不连续模式相比,电流脉动 率小,能够抑制输入电流的高次谐波成分的产生。另一方面,与不连 续模式相比,开关频率变高,因此开关元件5以及逆流防止元件6中 的开关损耗变大。
在以不连续模式进行动作的情况下,与连续模式以及临界模式相 比,输入电流中的电流脉动大,因此输入电流的高次谐波成分抑制的 效果小。另一方面,与连续模式以及临界模式相比,开关频率变低, 因此开关元件5以及逆流防止元件6中的开关损耗变小。
由此,本实施方式2中的开关控制单元7根据规定的条件,将流 过升压电抗器4a以及升压电抗器4b的电流的电流模式切换为连续模 式、临界模式或者不连续模式中的某一个。
下面,说明切换电流模式的规定条件、及其具体例子。
首先,说明作为切换电流模式的规定条件基于输入电流进行的动 作。
图5是与本发明的实施方式2有关的转换器电路的结构图。
在图5中,转换器电路除了上述实施方式1的结构之外,还具备 检测输入到升压转换器3a以及3b中的输入电流的电流检测单元20。
此外,其它结构与上述实施方式1相同,对于相同的结构标记相 同符号。
此外,升压电抗器4的电感值L是使用将流过升压电抗器4的 电流设为临界模式时根据上述数式1所决定的值。如后述那样,切换 临界模式和不连续模式。因此,使其以电流脉动率更小的临界模式进 行动作。
通过这种结构,开关控制单元7根据由电流检测单元20检测的 输入电流的大小(水平),切换流过升压电抗器4的电流的电流模式。
开关控制单元7例如将输入电流峰值的30%等设定为阈值。而 且,在检测的输入电流的大小(水平)为阈值以上的情况下,控制开 关元件5的开关使得流过升压电抗器4的电流的电流模式成为临界模 式。另一方面,在检测的输入电流的大小(水平)小于阈值的情况下, 控制开关元件5的开关使得流过升压电抗器4的电流的电流模式成为 不连续模式。
图6是说明转换器电路的电流波形的图,图7是说明与本发明的 实施方式2有关的电流模式的切换动作的图。
在图6以及图7中,表示有针对图4中所示的升压电抗器4a的 电流波形以及开关波形放大了时间轴的样子。此外,图6以及图7所 示的波形是为了表示开关动作而示意性地表示的波形,并非是实际的 测量波形。开关元件5的开关周期充分小于工业电源1(输入电压波 形)的周期。
如图6所示,临界模式中的电流与输入到升压转换器3a中的输 入电压成比例进行变位。而且,开关频率在电流的峰值附近低,在过 零(zero cross)附近变高。
图7表示通过上述动作切换电流模式时的电流波形、以及开关波 形。如图7所示,在电流的峰值附近作为临界模式进行动作,在过零 附近作为不连续模式进行动作。
根据如以上那样的动作,在输入电流大的峰值附近的区域中,通 过设为临界模式,开关频率与不连续模式相比要高,但是临界电流模 式中对输入电流的高次谐波成分抑制的贡献度大,因此能够维持高次 谐波成分抑制的效果。
另外,在输入电流小的过零附近的区域中,通过设为不连续模式, 高次谐波成分抑制的效果与临界模式相比变小,但是与临界模式相比 能够实现基于开关频率降低的开关损耗的降低。
此外,在上述说明中虽然说明了阈值为输入电流峰值的30%的 情况,但是本发明不限于此。例如,通过将阈值设定得如输入电流峰 值的50%等那样大来扩大不连续模式的范围,能够进一步降低开关损 耗。
另外,例如通过将阈值设定得如输入电流峰值的10%等那样小 来扩大临界模式的范围,能够降低输入电流的高次谐波成分。
接着,说明作为切换电流模式的规定条件基于开关频率进行的动 作。
如上述图6所示,在临界模式中运行时,开关频率不能恒定,开 关频率在输入电流的峰值附近低,在过零附近高。由此,开关控制单 元7根据开关元件5的开关频率,切换流过升压电抗器4a以及升压 电抗器4b的电流的电流模式。
开关控制单元7预先将规定的频率设定为阈值。而且,在开关元 件5的开关控制中,在开关频率小于阈值的情况下,将流过升压电抗 器4的电流的电流模式切换为临界模式。另一方面,在开关频率为阈 值以上的情况下,将流过升压电抗器4的电流的电流模式切换为不连 续模式。
根据如以上那样的动作,在开关频率低的峰值附近的区域中,通 过设为临界模式,开关频率与不连续模式相比要高,但是临界电流模 式中对输入电流的高次谐波成分抑制的贡献度大,因此能够维持高次 谐波成分抑制的效果。
另外,在开关频率高的过零附近的区域中,通过设为不连续模式, 高次谐波成分抑制的效果与临界模式相比变小,但是与临界模式相比 能够实现基于开关频率降低的开关损耗的降低。
此外,如果对设定在开关控制单元7中的开关频率的阈值,例如 结合开关元件5的规格(specification)来进行设定,则还能够实现开 关元件5的破坏防止、更好环境下的使用。
接着,说明作为切换电流模式的规定条件基于输出电力进行的动 作。
在临界模式中运行时,对于输出电力而言,越是高负载,开关频 率越低。由此,开关控制单元7根据输出电力来切换流过升压电抗器 4的电流的电流模式。
图8是与本发明的实施方式2有关的转换器电路的结构图。
在图8中,转换器电路除了上述实施方式1的结构之外,还具备 检测升压转换器3a以及升压转换器3b的输出电力的输出电力检测单 元30。此外,其它结构与上述实施方式1相同,对于相同结构标记相 同符号。
此外,与图5同样地,升压电抗器4的电感值L是使用将流过 升压电抗器4的电流设为临界模式时通过上述数式1所决定的值。
通过这种结构,开关控制单元7根据由输出电力检测单元30检 测的输出电力来切换流过升压电抗器4的电流的电流模式。
开关控制单元7预先将规定的输出电力值设定为阈值。而且,在 检测的输出电力的大小为阈值以上的情况下,控制开关元件5的开关 使得流过升压电抗器4的电流的电流模式成为临界模式。另一方面, 在检测的输出电力的大小小于阈值的情况下,控制开关元件5的开关 使得流过升压电抗器4的电流的电流模式成为不连续模式。
根据如以上那样的动作,在高负载的情况下通过设为临界模式, 开关频率与不连续模式相比要高,但是临界电流模式中对输入电流的 高次谐波成分抑制的贡献度大,因此能够维持高次谐波成分抑制的效 果。
另外,在低负载的情况下通过设为不连续模式,高次谐波成分抑 制的效果与临界模式相比变小,但是与临界模式相比能够实现基于开 关频率降低的开关损耗的降低。
另外,在所述输入电流、开关频率中设有阈值的情况下,在电源 周期内多次切换电流模式,与此相对,在根据如上述那样的输出电力 来切换电流模式的情况下,电流模式的切换少,因此能够由比较简单 的程序来执行控制。
接着,说明作为切换电流模式的规定条件基于电路效率进行的动 作。
在低负载区中,伴随着输出电力的增加,电力效率上升,但是在 高负载区中,有时电路效率减少。由此,开关控制单元7根据电路效 率来切换流过升压电抗器4的电流的电流模式。
转换器电路具备上述图5所示的电流检测单元20、以及上述图8 所示的输出电力检测单元30。此外,其它结构与上述实施方式1相同。
通过这种结构,开关控制单元7预先将规定的电路效率的值设定 为阈值。
开关控制单元7根据检测的输入电流和输出电力来求出电路效 率。而且,在求出的电路效率的值小于阈值的情况下,当流过升压电 抗器4的电流的电流模式为临界模式时向不连续模式进行切换,当为 连续模式时向临界模式或者不连续模式进行切换。
根据如以上那样的动作,在电路效率减少了的情况下降低开关频 率来实现开关损耗的降低,能够实现电路效率的改善。
接着,说明作为切换电流模式的规定条件基于输出电压、输出电 压指令、或者输出电压指令的变化值进行的动作。
在改变了对升压转换器3的输出电压指令的情况下,输入电流的 电流脉动也变化。由此,开关控制单元7根据输出电压、输出电压指 令、或者输出电压指令的变化值来切换流过升压电抗器4的电流的电 流模式。
开关控制单元7输入与设定升压转换器3的输出电压的输出电压 指令相关的信息。而且,开关控制单元7根据输入的输出电压指令来 控制开关元件5,设定升压转换器3的输出电压。
另外,在开关控制单元7中,对输出电压值、输出电压指令值、 或者输出电压指令的变化值,将电流脉动变多的规定值或者范围预先 设定为阈值。此外,其它结构与上述实施方式1相同。
此外,升压电抗器4的电感值L是使用将流过升压电抗器4的 电流设为连续模式时通过上述数式1所决定的值。如后述那样,使得 以电流脉动率更小的连续模式进行动作。
通过这种结构,在输出电压值、输出电压指令值、或者输出电压 指令的变化值为电流脉动变多的规定值或者范围的情况下,开关控制 单元7将流过升压电抗器4的电流的电流模式切换为连续模式。
根据这种动作,在输出电压指令产生变化导致电流脉动变多的情 况下,能够切换为电流脉动更小的连续模式,能够实现高次谐波成分 的抑制。
实施方式3.
在上述实施方式1或者2中,说明了将升压转换器设为两个系统 的情况,但是在本实施方式3中使用三个系统或者三个系统以上的升 压转换器。
图9是与本发明的实施方式3有关的转换器电路的结构图。
如图9所示,本实施方式3中的转换器电路除了上述实施方式1 的结构之外,还具备与升压转换器3a以及3b并联连接的升压转换器 3c。
升压转换器3c也同样地,由如下部分所构成:作为本发明中的 电抗器的升压电抗器4c;作为本发明中的开关元件的开关元件4c,例 如由IGBT等所构成;以及作为本发明中的逆流防止元件的逆流防止 元件6c,例如由快恢复二极管等所构成。
此外,其它结构与上述实施方式1相同,对于相同的结构标记相 同符号。
通过这种结构,作为流过各升压电抗器4的电流的相加的输入电 流,能够进一步减小电流脉动,能够进一步提高高次谐波电流抑制的 效果。
另外,流过各升压转换器3的升压电抗器4、开关元件5、逆流 防止元件6的电流也进一步变少,还能够选定容量更小的元件。
此外,在图9中表示升压转换器3为三个系统的情况,但是本发 明不限于此,也可以并联连接三个系统以上的任意数量(N)的升压 转换器3。
如上述实施方式1中所说明那样,输入电流成为流过各升压电抗 器4的电流的相加。例如设为将升压转换器并联连接N系统时,输入 电流的电流脉动成为最小的是360/N度的时候。此时,输入电流的电 流脉动的频率成为开关频率的N倍。
此时,想到如下情况:输入电流的电流脉动成为起因,以开关频 率的N倍的频率来产生噪音。在这种情况下,通过控制为使流过各个 升压电抗器的电流的相位差在360/N的前后变化数次,能够降低开关 频率的N倍的成分来抑制噪音。
该相位差的变化与上述实施方式1同样地,能够例如由相位差差 分算出部等来使相位差在规定范围内随机变化。
另外,升压转换器3的系统数(N)越大,输入电流的电流脉动 变得越小,因此通过使升压转换器3变多,能够提高输入电流的高次 谐波成分抑制的效果。另外,还能够实现噪声滤波器的小型化。
另外,流过升压电抗器4、开关元件5、逆流防止元件6的电流 也进一步变少,还能够选定容量更小的元件。
另外,也可以根据升压转换器3的系统数(N)和电流模式的折 衷(trade off),将流过升压电抗器4的电流的电流模式切换为连续 模式、临界模式、或者不连续模式中的某一个。例如,能够实现如下 各种结构:主要关注高次谐波成分的抑制效果,以连续模式进行动作 的结构;主要关注小型·轻量化,以临界模式进行动作的结构;主要 关注低损耗化,以不连续模式进行动作的结构。
实施方式4.
图10是与本发明的实施方式4有关的转换器电路的结构图。
在图10中,对工业电源1的交流电压进行整流的整流器2,成 为桥式连接了4个整流二极管2a~2d的结构。在整流器2的输出上, 并联连接升压转换器3a和升压转换器3b。
该升压转换器3a是由升压电抗器4a、例如IGBT那样的开关元 件5a、以及例如快恢复二极管那样的逆流防止元件6a所构成。
另外升压转换器3b也同样地,是由升压电抗器4b、例如IGBT 那样的开关元件5b、以及例如快恢复二极管那样的逆流防止元件6b 所构成。
而且,通过开关控制单元7来控制开关元件5a以及5b的开关, 对整流器2的输出进行升压。此外,如上述的实施方式1同样地,在 将流过升压电抗器4的电流设为临界模式或者不连续模式的情况中, 升压电抗器4a以及4b的电感值是使用通过数式1所决定的值。
另外,在开关元件5a以及开关元件5b上分别设有反并联连接的 FWD。它防止由开关元件5关断时所产生的浪涌来破坏开关元件5。
此外,在本实施方式中,不限于升压转换器3,能够应用升压转 换器、降压转换器、升降压转换器等任意的开关转换器。
升压转换器3a以及升压转换器3b的输出通过平滑电容器8进行 平滑。而且,在升压转换器3a以及3b的输出上连接有负载(未图示), 并施加被平滑了的升压转换器3a以及3b的输出。
在升压转换器3a的输出侧设有由对升压转换器3a的输出进行开 闭(接通断开)的开关元件所构成的开闭单元9a,在升压转换器3b 的输出侧设有由对升压转换器3b的输出进行开闭(接通断开)的开 关元件所构成的开闭单元9b。另外,设有控制开闭单元9a以及9b 的开闭的开闭控制单元40。
下面说明如上述那样构成的转换器电路的动作以及作用。
在开闭单元9a以及9b都为接通的状态下,是与上述实施方式1 相同的电路结构。与上述实施方式1同样地,工业电源1的交流电压 通过整流器2进行整流。整流器2的输出,通过并联连接的升压转换 器3a以及3b分支为两个电流路径。分支的电流流过升压电抗器4a 以及4b,通过开关控制单元7来控制开关元件5a以及5b的开关,对 整流器2的输出进行升压。另外,开关控制单元7控制开关元件5a、 5b的开关,控制流过升压电抗器4a、4b的电流的电流模式以及相位 差。此外,关于该开关动作,与上述实施方式1的动作相同。
这样开闭单元9a以及9b都为接通的状态下,能够得到与上述实 施方式1相同的效果。
接着,说明基于开闭单元9a、9b的对升压转换器3a、3b的使 用状态的切换动作。
如图10所示,本实施方式中的转换器电路设有通过开闭控制单 元40进行控制的开闭单元9a以及9b。
开闭控制单元40根据规定的条件,对开闭单元9a以及开闭单元 9b中的至少一个进行开闭,使升压转换器3a以及升压转换器3b的两 者、或者某一个进行动作。即在将开闭单元9a设为接通、开闭单元 9b设为断开的情况下,能够将升压转换器3a设为使用状态而将升压 转换器3b设为休止状态。另外,在将开闭单元9a设为断开、开闭单 元9b设为接通的情况下,能够将升压转换器3a设为休止状态而将升 压转换器3b设为使用状态。
这种基于开闭单元9a、9b的对升压转换器3a、3b的使用状态 (下面,还简单称作“使用状态”。)的切换,是通过在输入电流的 水平、开关频率、电路效率、输出电力等中设置阈值来进行的。下面, 说明切换使用状态的规定条件、及其具体例子。
首先,说明作为切换使用状态的规定条件基于输入电流进行的动 作。
除了上述的图10的结构之外,与上述实施方式2(图5)同样地, 设有检测输入到升压转换器3a以及3b中的输入电流的电流检测单元 20。
而且,开闭控制单元40根据通过电流检测单元20检测的输入电 流的大小(水平)来切换开闭单元9a以及9b的接通断开。
开闭控制单元40例如将输入电流峰值的30%等设定为阈值。而 且,在检测的输入电流的大小(水平)为阈值以上的情况下,将开闭 单元9a以及9b两个都设为接通,将升压转换器3a、3b这两个设为 使用状态。
另一方面,在检测的输入电流的大小(水平)小于阈值的情况下, 将开闭单元9a、9b中的某一个设为接通而另一个设为断开,将升压 转换器3a、3b中的某一个设为使用状态。
根据如以上那样的动作,在输入电流大的峰值附近的区域中,通 过将升压转换器3a以及3b这两个设为使用状态,输入电流分割为升 压转换器3a的路径和3b的路径,因此能够抑制流过各升压转换器3 中的部件的电流。
另外,在输入电流小的过零附近的区域中,通过将升压转换器 3a、3b中的某一个设为使用状态,在休止状态的升压转换器3中不会 产生动作损耗,就能够降低电路的损耗。
接着,说明作为切换使用状态的规定条件基于开关频率进行的动 作。
如上述实施方式2(图6)所示,在临界模式中运行时,开关频 率不能恒定,开关频率在输入电流的峰值附近低,在过零附近高。由 此,开闭控制单元40根据开关元件5的开关频率,切换开闭单元9a 以及9b的接通断开。
开闭控制单元40预先将规定的频率设定为阈值。另外,在开闭 控制单元40中从开关控制单元7输入与开关频率相关的信息。而且, 在开关频率小于阈值的情况下,将开闭单元9a、9b两个都设为接通, 将升压转换器3a、3b这两个设为使用状态。
另一方面,在开关频率为阈值以上的情况下,将开闭单元9a、 9b中的某一个设为接通而另一个设为断开,将升压转换器3a、3b中 的某一个设为使用状态。
根据如以上那样的动作,在开关频率低的区域中,通过将升压转 换器3a以及3b这两个设为使用状态,输入电流分割为升压转换器3a 的路径和3b的路径,因此能够抑制流过各升压转换器3中的部件的 电流。
另外,在开关频率高的区域中,通过将升压转换器3a、3b中的 某一个设为使用状态,在休止状态的升压转换器3中不会产生动作损 耗,就能够降低电路的损耗。
此外,如果对设定在开闭控制单元40中的开关频率的阈值,例 如结合开关元件5的规格来进行设定,则还能够实现开关元件5的破 坏防止、更好环境下的使用。
接着,说明作为切换使用状态的规定条件基于输出电力进行的动 作。
在临界模式中运行时,对于输出电力而言,越是高负载,开关频 率越低。由此,开闭控制单元40根据输出电力来切换开闭单元9a以 及9b的接通断开。
除了上述的图10的结构之外,与上述实施方式2(图8)同样地, 设有检测升压转换器3a以及升压转换器3b的输出电力的输出电力检 测单元30。
而且,开闭控制单元40根据通过输出电力检测单元30检测的输 出电力来切换开闭单元9a以及9b的接通断开。
开闭控制单元40预先将规定的输出电力值设定为阈值。而且, 在检测的输出电力的大小为阈值以上的情况下,将开闭单元9a、9b 两个都设为接通,将升压转换器3a、3b这两个设为使用状态。
另一方面,在检测的输出电力的大小小于阈值的情况下,将开闭 单元9a、9b中的某一个设为接通而另一个设为断开,将升压转换器 3a、3b中的某一个设为使用状态。
根据如以上那样的动作,在高负载的情况下通过将升压转换器 3a以及3b这两个设为使用状态,输入电流分割为升压转换器3a的路 径和3b的路径,因此能够抑制流过各升压转换器3中的部件的电流。
另外,在低负载的情况下通过将升压转换器3a、3b中的某一个 设为使用状态,在休止状态的升压转换器3中不会产生动作损耗,就 能够降低电路的损耗。
另外,在所述的输入电流、开关频率中设有阈值的情况下,在电 源周期内多次切换电流模式,与此相对,在根据如上述那样的输出电 力来切换电流模式的情况下,开闭单元9a以及9b的接通断开的切换 少,因此能够由比较简单的程序来执行控制。
接着,说明作为切换使用状态的规定条件基于电路效率进行的动 作。
在低负载区中,伴随着输出电力的增加,电力效率上升,但是在 高负载区中,有时电路效率减少。由此,开闭控制单元40根据电路 效率来切换开闭单元9a以及9b的接通断开。
除了上述的图10的结构之外,还设有上述的电流检测单元20 和输出电力检测单元30。开闭控制单元40预先将规定的电路效率的 值设定为阈值。
而且,开闭控制单元30根据检测的输入电流和输出电力来求出 电路效率。而且,在求出的电路效率的值小于阈值的情况下,将开闭 单元9a、9b中的某一个设为接通而另一个设为断开,将升压转换器 3a、3b中的某一个设为使用状态。另一方面,在电路效率的值为阈值 以上的情况下,将开闭单元9a以及9b两个都设为导通,将升压转换 器3a、3b这两个设为使用状态。
根据如以上那样的动作,通过在电路效率减少了的情况下将升压 转换器3a、3b中的某一个设为使用状态,在休止状态的升压转换器3 中不会产生动作损耗,就能够实现电路效率的改善。
接着,说明作为切换使用状态的规定条件基于输出电压、输出电 压指令、或者输出电压指令的变化值进行的动作。
在改变了对升压转换器3的输出电压指令的情况下,输入电流的 电流脉动也变化。由此,开闭控制单元40根据输出电压、输出电压 指令、或者输出电压指令的变化值来切换开闭单元9a以及9b的接通 断开。
在开关控制单元7中输入设定升压转换器3的输出电压的输出电 压指令,根据该输出电压指令来控制开关元件5,设定升压转换器3 的输出电压。
在开闭控制单元40中输入与输出电压指令相关的信息。在开闭 控制单元40中,对输出电压值、输出电压指令值、或者输出电压指 令的变化值,将电流脉动变多的规定值或者范围预先设定为阈值。
而且,在输出电压值、输出电压指令值、或者输出电压指令的变 化值为电流脉动变多的规定值或者范围的情况下,开闭控制单元40 将开闭单元9a、9b两个都设为接通,将升压转换器3a、3b这两个设 为使用状态。
根据这种动作,在输出电压指令产生变化导致电流脉动变多的情 况下,通过将升压转换器3a以及3b这两个设为使用状态,减小输入 电流的电流脉动,能够实现高次谐波成分的抑制。
接着,说明作为切换使用状态的规定条件基于任意周期来进行切 换的动作。
当使升压转换器3a以及3b的两者或者某一个的使用状态持续 时,构成升压转换器3的各元件的温度上升。由此,开闭控制单元40 以任意的周期来切换开闭单元9a以及9b的接通断开,以任意的周期 来切换升压转换器3a以及3b的使用状态和休止状态。
根据这种动作,能够抑制构成升压转换器3的升压电抗器4、开 关元件5、逆流防止元件5的温度上升,能够使转换器电路更有效地 动作。
另外,通过抑制各元件的温度上升,能够防止超过动作温度所造 成的元件破坏,能够实现长期使用。
此外,在本实施方式4中,也与所述实施方式1同样地,通过将 流过升压电抗器4a以及4b的电流的相位差调整为180度、或者以180 度为中心的随机值,能够抑制输入电流的高次谐波、以及电流脉动引 起的噪音振动。
此外,在本实施方式4中虽然说明了升压转换器3为两个系统的 情况,但是本发明不限于此,例如图11所示,也可以将升压转换器3 并联连接多个系统。通过这种结构,也能够得到与上述实施方式3相 同的效果。
实施方式5.
在上述实施方式2中,根据规定的条件来切换了流过升压电抗器 4的电流的电流模式。另外,在上述实施方式4中,根据规定的条件 来切换了升压转换器3a以及3b的使用状态。在本实施方式5中,根 据规定的条件来同时进行升压转换器3a以及3b的使用状态的切换、 以及流过升压电抗器4的电流的电流模式的切换。
下面,说明切换使用状态以及电流模式的规定条件、及其具体例 子。此外,本实施方式5中的转换器电路的结构与上述实施方式4相 同。
首先,说明作为切换使用状态以及电流模式的规定条件基于输入 电流进行的动作。
与上述实施方式4同样地,在电流检测单元20检测的输入电流 的大小(水平)为阈值以上的情况下,开闭控制单元40将开闭单元 9a以及9b两个都设为接通,将升压转换器3a、3b这两个设为使用状 态。另外,开关控制单元7控制开关元件5的开关使得流过升压电抗 器4的电流的电流模式成为临界模式或者不连续模式。
另一方面,在检测的输入电流的大小(水平)小于阈值的情况下, 开闭控制单元40将开闭单元9a、9b中的某一个设为接通而另一个设 为断开,将升压转换器3a、3b中的某一个设为使用状态。另外,开 关控制单元7控制开关元件5的开关使得流过升压电抗器4的电流的 电流模式成为连续模式。
根据如以上那样的动作,在输入电流大的峰值附近的区域中,通 过将升压转换器3a以及3b这两个设为使用状态、且将电流模式设为 临界模式或者不连续模式,能够抑制流过各升压转换器3中的部件的 电流,并且能够加大流过升压电抗器4的电流的脉动,能够实现基于 开关频率降低的开关损耗的降低。
另外,在输入电流小的过零附近的区域中,通过将升压转换器 3a、3b中的某一个设为使用状态、且将电流模式设为连续模式,在休 止状态的升压转换器3中不产生动作损耗,能够降低电路的损耗,并 且减小输入电流的电流脉动,能够实现高次谐波成分抑制。
接着,说明作为切换使用状态以及电流模式的规定条件基于开关 频率进行的动作。
与上述实施方式4同样地,在开关频率小于阈值的情况下,开闭 控制单元40将开闭单元9a、9b两个都设为接通,将升压转换器3a、 3b这两个设为使用状态。另外,开关控制单元7控制开关元件5的开 关使得流过升压电抗器4的电流的电流模式成为临界模式或者不连续 模式。
另一方面,在开关频率为阈值以上的情况下,开闭控制单元40 将开闭单元9a、9b中的某一个设为接通而另一个设为断开,将升压 转换器3a、3b中的某一个设为使用状态。另外,开关控制单元7控 制开关元件5的开关使得流过升压电抗器4的电流的电流模式成为连 续模式。
根据如以上那样的动作,在开关频率低的区域中,通过将升压转 换器3a以及3b这两个设为使用状态、且将电流模式设为临界模式或 者不连续模式,能够抑制流过各升压转换器3中的部件的电流,并且 能够加大流过升压电抗器4的电流的脉动,能够实现基于开关频率降 低的开关损耗的降低。
另外,在开关频率高的区域中,通过将升压转换器3a、3b中的 某一个设为使用状态、且将电流模式设为连续模式,在休止状态的升 压转换器3中不产生动作损耗,能够降低电路的损耗,并且减小输入 电流的电流脉动,能够实现高次谐波成分抑制。
接着,说明作为切换使用状态以及电流模式的规定条件基于输出 电力进行的动作。
与上述实施方式4同样地,在通过输出电力检测单元30检测的 输出电力的大小为阈值以上的情况下,开闭控制单元40将开闭单元 9a、9b两个都设为接通,将升压转换器3a、3b这两个设为使用状态。 另外,开关控制单元7控制开关元件5的开关使得流过升压电抗器4 的电流的电流模式成为临界模式或者不连续模式。
另一方面,在检测的输出电力的大小小于阈值的情况下,开闭控 制单元40将开闭单元9a、9b中的某一个设为接通而另一个设为断开, 将升压转换器3a、3b中的某一个设为使用状态。另外,开关控制单 元7控制开关元件5的开关使得流过升压电抗器4的电流的电流模式 成为临界模式或者不连续模式。
根据如以上那样的动作,在高负载的情况下通过将升压转换器 3a以及3b这两个设为使用状态,能够抑制流过各升压转换器3中的 部件的电流,并且通过设为临界模式或者不连续模式,能够实现基于 开关频率降低的开关损耗的降低。
另外,在低负载的情况下通过将升压转换器3a、3b中的某一个 设为使用状态、且将电流模式设为连续模式,在休止状态的升压转换 器3中不产生动作损耗,能够降低电路的损耗,并且减小输入电流的 电流脉动,能够实现高次谐波成分抑制。
接着,说明作为切换使用状态以及电流模式的规定条件基于电路 效率进行的动作。
与上述实施方式4同样地,在电路效率的值小于阈值的情况下, 开闭控制单元40将开闭单元9a、9b中的某一个设为接通而另一个设 为断开,将升压转换器3a、3b中的某一个设为使用状态。另外,开 关控制单元7在流过升压电抗器4的电流的电流模式为临界模式时向 不连续模式进行切换,当为连续模式时向临界模式或者不连续模式进 行切换。
根据如以上那样的动作,在电路效率减少了的情况下通过将升压 转换器3a、3b中的某一个设为使用状态,在休止状态的升压转换器3 中不产生动作损耗,能够实现电路效率的改善。另外,在电流效率减 少了的情况下通过降低开关频率来实现开关损耗的降低,能够实现电 流效率的改善。
接着,说明作为切换使用状态以及电流模式的规定条件基于输出 电压、输出电压指令、或者输出电压指令的变化值进行的动作。
与上述实施方式4同样地,在开关控制单元7中输入设定升压转 换器3的输出电压的输出电压指令,通过根据该输出电压指令控制开 关元件5来设定升压转换器3的输出电压。
在输出电压值、输出电压指令值、或者输出电压指令的变化值为 电流脉动变多的规定值或者范围的情况下,开闭控制单元40将开闭 单元9a、9b两个都设为接通,将升压转换器3a、3b这两个设为使用 状态。另外,开关控制单元7控制开关元件5的开关使得流过升压电 抗器4的电流的电流模式成为连续模式。
通过这种动作,在输出电压指令产生变化来使电流脉动变多的情 况下,通过将升压转换器3a以及3b这两个设为使用状态、且将电流 模式设为连续模式,减小输入电流的电流脉动,能够实现高次谐波成 分的抑制。
此外,在上述说明中,虽然根据输入电流的水平、开关频率、电 路效率、或者输出电力等规定条件来进行使用状态的切换和电流模式 的切换,但是也可以根据开闭单元9a以及9b的开闭状态来切换电流 模式。
即开关控制单元7也可以根据开闭单元9a以及9b的开闭状态来 将流过升压电抗器4a以及4b的电流的电流模式切换为连续模式、临 界模式、或者不连续模式中的某一个。
例如,在开闭单元9a以及9b两个都是接通状态、且升压转换器 3a以及3b这两个为使用状态的情况下,将流过升压电抗器4a以及 4b的电流的电流模式设为临界模式或者不连续模式。另一方面,在开 闭单元9a、9b中的某一个为接通状态而另一个为断开状态、且升压 转换器3a、3b中的某一个为使用状态的情况下,将流过使用状态的 升压电抗器4的电流的电流模式设为连续模式。
根据这种动作,当升压转换器3a以及3b这两个为使用状态时, 通过设为临界模式或者不连续模式,能够降低开关损耗,并且输入电 流通过升压转换器3a以及3b成为两个电流路径的相加,并以连续模 式进行动作,因此减小输入电流的电流脉动,能够实现高次谐波成分 抑制。
另外,通过将升压转换器3a、3b中的某一个设为使用状态、且 将电流模式设为连续模式,在休止状态的升压转换器3中不产生动作 损耗,能够降低电路的损耗,并且使用状态的升压转换器3是作为连 续模式进行动作,因此减小输入电流的电流脉动,能够实现高次谐波 成分抑制。
此外,在本实施方式5中也与上述实施方式1同样地,通过将流 过升压电抗器4a以及4b的电流的相位差调整为180度、或者以180 度为中心的随机值,能够抑制输入电流的高次谐波、以及电流脉动引 起的噪音或者振动。
此外,在本实施方式5中,虽然说明了升压转换器3为两个系统 的情况,但是本发明不限于此,与上述实施方式3同样地,也可以将 升压转换器3并联连接多个系统。通过这种结构,也能够得到与上述 实施方式3相同的效果。
实施方式6.
在本实施方式6中,表示针对上述实施方式1~5的转换器电路将 电动机驱动控制装置设为对象负载时的结构的一个例子。
图12是与本发明的实施方式6有关的电动机驱动控制装置的结 构图。
在图12中,对工业电源1的交流电压进行整流的整流器2,成 为桥式连接了4个整流二极管2a~2d的结构。在整流器2的输出上, 并联连接升压转换器3a和升压转换器3b。
该升压转换器3a是由升压电抗器4a、例如IGBT那样的开关元 件5a、以及例如快恢复二极管那样的逆流防止元件6a所构成。另外 升压转换器3b也同样地,是由升压电抗器4b、例如IGBT那样的开 关元件5b、以及例如快恢复二极管那样的逆流防止元件6b所构成。
而且,通过开关控制单元7来控制开关元件5a以及5b的开关, 对整流器2的输出进行升压。
另外,在开关元件5a以及开关元件5b上分别设有反并联连接的 FWD。它防止由开关元件5关断时所产生的浪涌来破坏开关元件5。
此外,在本实施方式中,不限于升压转换器3,能够应用升压转 换器、降压转换器、升降压转换器等任意的开关转换器。
升压转换器3a以及升压转换器3b的输出通过平滑电容器8进行 平滑。而且,在升压转换器3a以及3b的输出上连接负载10,并施加 被平滑了的升压转换器3a以及3b的输出。
负载10是由将升压转换器3a以及3b的输出转换为交流电压的 逆变器电路11、以及与该逆变器电路11连接的电动机12所构成。
逆变器电路11是桥式连接开关元件11a~11f所构成。另外,在 各个开关元件11a~11f中反并联地内置有高速二极管。该内置的高速 二极管在开关元件11a~11f断开时起到流过回流电流的作用。该逆变 器电路11通过逆变器驱动单元50例如进行PWM控制。而且,将输 入的直流电压转换为任意电压、任意频率的交流来驱动电动机12。
此外,由转换器电路、逆变器电路11、以及逆变器驱动单元50 来构成电动机驱动控制装置。
此外,在图12中,虽然表示了在上述实施方式1的转换器电路 的结构上设有由逆变器电路11以及电动机12构成的负载10的情况, 但是本发明不限于此,在上述实施方式1~5中任一个的结构上,也可 以设置由逆变器电路11以及电动机12所构成的负载10。
通过由这种结构来使电动机12运行,当然能够得到与上述实施 方式1~5相同的效果。
实施方式7.
图13是表示与本发明的实施方式7有关的空气调节器的结构的 图。
在图13中,本实施方式中的空气调节器具备室外机310和室内 机320,在室外机310中具备有:连接在未图示的冷媒回路中来构成 冷冻环路的冷媒压缩机311、以及向未图示的热交换机进行鼓风的室 外机用的鼓风机312。而且,该冷媒压缩机311、室外机用的鼓风机 312是通过由上述的实施方式6的电动机驱动控制装置来控制的电动 机12进行驱动。即使通过这种结构来使电动机12运行,当然也能够 得到与上述实施方式1~6相同的效果。
实施方式8.
图14是表示与本发明的实施方式8有关的冰箱的结构的图。如 图14所示,冰箱400具备有:连接在未图示的冷媒回路中来构成冷 冻环路的冷媒压缩机401、以及用于将由设在冷却室402内的冷却器 403所生成的冷气送到冷藏室、冷冻室等中的冷气循环用的鼓风机 404。而且,该冷媒压缩机401、冷气循环用的鼓风机404是通过由上 述实施方式6的电动机驱动控制装置来控制的电动机12进行驱动。 即使通过这种结构使电动机12运行,当然也能够得到与上述实施方 式1~6相同的效果。
实施方式9.
在本实施方式9中,表示针对上述实施方式1~5的转换器电路将 感应加热烹饪器设为对象负载时的结构的一个例子。
图15是与本发明的实施方式9有关的感应加热烹饪器的结构图。
在图15中,对工业电源1的交流电压进行整流的整流器2,成 为桥式连接了4个整流二极管2a~2d的结构。在整流器2的输出上, 并联连接升压转换器3a和升压转换器3b。
该升压转换器3a是由升压电抗器4a、例如IGBT那样的开关元 件5a、以及例如快恢复二极管那样的逆流防止元件6a所构成。另外 升压转换器3b也同样地,是由升压电抗器4b、例如IGBT那样的开 关元件5b、以及例如快恢复二极管那样的逆流防止元件6b所构成。
而且,通过开关控制单元7来控制开关元件5a以及5b的开关, 对整流器2的输出进行升压。
另外,在开关元件5a以及开关元件5b上分别设有反并联连接的 FWD。它防止由开关元件5关断时所产生的浪涌来破坏开关元件5。
此外,在本实施方式中,不限于升压转换器3,能够应用升压转 换器、降压转换器、升降压转换器等任意的开关转换器。
升压转换器3a以及升压转换器3b的输出通过平滑电容器8进行 平滑。而且,在升压转换器3a以及3b的输出上连接负载10,并施加 被平滑了的升压转换器3a以及3b的输出。
负载10是由将升压转换器3a以及3b的输出转换为交流电压的 逆变器电路11、以及与该逆变器电路11连接的负载电路13所构成。
逆变器电路11是桥式连接开关元件11a~11f所构成。该逆变器 电路11被逆变器驱动单元50进行驱动,将由平滑电容器8进行平滑 的直流电压转换为高频电压。
在逆变器电路11的输出点上,连接由感应加热线圈14以及谐振 电容器15所构成的负载电路13。而且,通过逆变器电路11转换的高 频电压被施加在负载电路13上。而且,由此对载置在感应加热烹饪 器上的被加热物(未图示)进行感应加热。
此外,在图15中,虽然表示了在上述实施方式1的转换器电路 的结构上设有由逆变器电路11以及负载电路13所构成的负载10的 情况,但是本发明不限于此,在上述实施方式1~5中任一个的结构中, 也可以设置由逆变器电路11以及负载电路13所构成的负载10。
通过由这种感应加热烹饪器来使负载电路13运行,当然能够得 到与上述实施方式1~5相同的效果。
此外,例如上述图12或者图15所示,在作为负载连接了逆变器 电路11的情况下,在开关转换器中所使用的开关元件通常需要大容 量,难以与在逆变器电路中所使用的开关元件共用。
根据上述实施方式1~9,通过选择如能够以相同容量构成在转换 器电路中所使用的开关元件5、和在逆变器电路11中所使用的开关元 件11a~11f那样的升压转换器数,能够实现开关元件的共用化以及成 本降低。
以上,具体地说明了本发明的实施方式,但是本发明不限于用实 施方式具体说明的内容,例如作为工业电源1使用3相电源而不是单 相电源等,不限于实施方式,当然能够在不超出其宗旨的范围内进行 各种变更。

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本发明提供一种能够实现转换器电路的小型轻量化、能够降低开关损耗的转换器电路、电动机驱动控制装置、空气调节器、冰箱。具备:整流器(2);升压转换器(3a),具有升压电抗器(4a)、开关元件(5a)以及逆流防止元件(6a);升压转换器(3b),具有升压电抗器(4b)、开关元件(5b)以及逆流防止元件(6b),与升压转换器(3a)并联连接;开关控制单元(7),控制开关元件(5a,5b);以及平滑电容器(。

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