专利名称：直流电源装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种直流电源装置，特别涉及该直流电源装置中的输入电流检测方法，其中该直流电源装置包括对来自交流电源的交流电压进行整流的整流电路和经由电抗器(reactor)使来自交流电源的交流电压短路/开路(接通/断开)的开关单元，将直流输出电压控制在期望的电压并且将来自交流电源的输入电流控制为预定的波形(正弦波等)。
背景技术：
直流电源装置具有如下结构:利用开关单元，经由电抗器(reactor)接通/断开来自交流电源的交流电压，由此，一边将来自交流电源的输入电流控制为正弦波状，一边将来自交流电源的交流电压转换为期望的直流电压。在这样构成的直流电源装置中，例如当直接检测来自交流电源的输入电流进行反馈控制时，通常使用被称为DC-CT的电流传感器，以使得能够在直流成分重叠于输入电流、且正和负的振幅的大小处于失衡(失衡)的状态时准确检测出输入电流。DC-CT主要包括霍尔元件和运算放大器，在原理上，不仅能检测出电流的交流成分，还能够检测直流成分。然而DC-CT—般价格昂贵，所以在使用DC-CT的情况下难以构成价格低廉的直流电源装置。另外，在使用DC-CT的情况下，因内置于DC-CT中的运算放大器的偏移电压发生电流的偏移误差，所以必须考虑该偏移误差来进行设计。当偏移误差的影响处于无法允许的范围时，需要设法适当修正偏移量等。另外，在现有的直流电源装置中，提供有不利用价格昂贵的DC-CT而利用价格低廉的AC-CT (电流互感器或交流变流器)对输入电流进行反馈控制的直流电源装置。图11是表示利用AC-CT的现有的直流电源装置的结构的图。如图11所示，直流电源装置具备包括多个半导体开关元件而构成 的控制整流电路21 ;和控制信号发生电路24，其以正弦波生成来自交流电源(AC)的输入电流，产生控制控制整流电路21的控制信号，以使得供给至负载的直流输出电压与设定的直流电压指令值相等。控制信号发生电路24的电流控制电路23具有去除对多个半导体开关元件的驱动信号或生成驱动信号的过程中的信号所包含的直流成分的直流成分除去电路22。如上所述，已知有通过在本质上避免直流成分重叠于输入电流，使原理上无法检测直流成分的AC-CT (交流变流器3)的输入电流检测变得可能的结构的直流电源装置(例如，参照专利文献I)。先行技术文献专利文献专利文献1:日本专利第3863048号公报
发明内容
发明要解决的课题然而，在如上所述的那样构成的现有的直流电源装置中，以来自交流电源的交流电压的正负的平衡、在多个开关元件中的开关特性(延迟时间等)、开关元件的接通期间的电压下降相等的电路的对称性为前提工作。因此，在上述现有的直流电源装置中，在电路的对称性不充分时，有时不能适用交流电源的电压波形的变形和开关元件的开关特性等。另外,在(电机的)一个旋转过程中负载扭矩变动的电机的逆变器负载等负载电力并不一定而是有周期性脉动的情况下，和交流电源电压、负载的大小急剧变化时等过渡时的情况下，电路的对称性也遭到破坏。这样，当电路的对称性破坏时，输入电流也有可能处于失衡状态，难以利用AC-CT准确检测这样的输入电流。因此，在上述的现有的直流电源装置中存在即使输入电流处于平衡，也无法检测失衡状态的课题。本发明旨在解决上述的现有的直流电源装置的课题，目的在于提供一种不需要交流电源电压的正负的平衡和电流的对称性以及负载不会周期性脉动等所有的前提而且即使在交流电压或负载急剧变化时在来自交流电源的输入电流中产生失衡的情况下，也能够可靠检测其失衡状态的直流电源装置。用于解决课题的方法对为了解决上述现有的课题，在本发明的直流电源装置中，包括:对来自交流电源的交流电压进行整流的整流电路；经由电抗器接通/断开来自上述交流电源的交流电压的开关部；设置于上述整流电路的输出侧的平滑电容器；检测来自上述交流电源的输入电流的第一电流检测部，通过使用上述第一电流检测部的检测电流值，进行控制以使得上述输入电流成为具有与规定的电流波形图形成比例的振幅的电流波形，其中上述直流电源装置还具有第二电流检测部，其设置于上述整流电路的输出侧，在上述开关部断开时检测在对上述平滑电容器充电的方向流动的电流，上述控制部利用上述开关部断开时的上述第一电流检测部和上述第二电流检测部的检测电流值的差信息，检测上述输入电流的失衡状态。在开关部的断开期间流经第二电流检测部的电流与流经第一电流检测部的输入电流的绝对值相等，作为第一电流检测部与第二电流检测部的电流读数得检测电流值之差与偏移电压相等。因此，通过利用作为开关部断开时的第一电流检测部和第二电流检测部的电流读数的检测电流值得绝对值的差信息，能够检测输入电流的失衡状态。另外，在本发明的直流电源装置中，除同样的电路结构外，还包括检测出来自交流电源的交流电压的相位的交流电压相位检测电路，在预定的多个交流电压相位中，检测出第二电流检测部的检测电流值，使用相差所述交流电源周期的大致1/2周期的两个交流电压相位中的所述第二电流检测部的检测电流值的差信息。
在开关部的断开期间流经第二电流检测部的电流与流经第一电流检测部的输入电流的绝对值相等，而且，与电流双向流动的交流电源的输入线不同，第二电流检测部检测出经常流向同一方向的电流即可。因此，即使在第二电流检测部中存在偏移误差，在作为相互相差与交流电源的大致1/2周期对应的相位的交流电压相位中的第二电流检测部的电流的读数的检测电流值之差中，偏移成分也被抵消，显示输入电流的失衡量，所以能够精确地检测输入电流的失衡状态。发明效果
本发明的直流电源装置在于，在开关部的断开期间，利用配置于整流电路的输出侧的第二电流检测部能够检测输入电流的绝对值，并且能够检测输入电流的失衡量，所以在检测输入电流的第一电流检测部中能够使用价格低廉的AC-CT (电流互感器)，能够以低价格提供可靠性高的直流电源装置。
图1是表示本发明的实施方式I的直流电源装置的结构的图。图2A是表示实施方式I的直流电源装置中的第一电流检测部的结构的电路图。图2B是表示实施方式I的直流电源装置的第一电流检测部的输入电流波形和输出电压波形的一个例子的波形图。图3A是表示实施方式I的直流电源装置中的第一电流检测部的其他结构的电路图。图3B是表示图3A所示的第一电流检测部中的输入电流波形和输出电压波形的一个例子的波形图。图4A是表示在输入电流中正负平衡时的输入电流波形的一个例子的波形图。图4B是表示在输入电流中正负不平衡时(发生失衡的情况下)的输入电流波形的一个例子的波形图。图5是表示在输入电流中发生失衡的情况下，由图2A所示结构的第一电流检测部检测时的输出电压波形的一个例子的波形图。图6A是表示开关部的接通期间的输入电流的流动的图。图6B是表示开关部的断开期间的输入电流的流动的图。图7A是表示在实施方式I的直流电源装置中具有其他结构的主电路例子的图。图7B是表示在实施方式I的直流电源装置中具有另外的其他结构的主电路例子的图。图7C是表示在实施方式I的直流电源装置中具有另外的其他结构的主电路例子的图。图8是表示本发明的实施方式2的直流电源装置的结构的图。图9A是表示实施方式2的直流电源装置中的输入电流和流经直流输出线的电流的波形的图，是表示交流电压相位90度附近的波形的图。图9B是表示实施方式2的直流电源装置中的输入电流和流经直流输出线的电流的波形的图，是表示交流电压相位270度附近的波形的图。图10是表示实施方式2的直流电源装置中的第二电流检测部的其他结构例的电路图。图11是表示使用AC-CT的现有的直流电源装置的结构的图。
具体实施例方式第一发明在于，包括:对来自交流电源的交流电压进行整流的整流电路；
经由电抗器接通/断开来自上述交流电源的交流电压的开关部；
设置于上述整流电路的输出侧的平滑电容器；检测来自上述交流电源的输入电流的第一电流检测部，通过使用上述第一电流检测部的检测电流值，进行控制以使得上述输入电流成为具有与规定的电流波形图形成比例的振幅的电流波形，其中上述直流电源装置还具有第二电流检测部，其设置于上述整流电路的输出侧，在上述开关部断开时检测在对上述平滑电容器充电的方向流动的电流，上述控制部利用上述开关部断开时的上述第一电流检测部和上述第二电流检测部的检测电流值的差信息，检测上述输入电流的失衡状态。按照上述方式构成的第一发明在于，在开关部的断开期间，流经第二电流检测部的电流与流经第一电流检测部的输入电流的绝对值相等，而且与电流双向流动的交流电源的输入线不同，第二电流检测部检测出电流在单一方向上且间歇地流动的线路的电流即可。因此，在第一发明中，使用由分流电阻和互感器等构成的第二电流检测部能够准确地检测出电流，而且，由于作为第一电流检测部与第二电流检测部的电流读数的检测电流值之差与第一电流检测部的偏移相等，所以利用作为开关部的断开期间的第一电流检测部和第二电流检测部的电流读数的检测电流值的绝对值的差信息，能够检测输入电流的失衡状态。其结果是，在第一发明的结构中，第一电流检测部中能够使用价格低的AC-CT。第二发明在于，特别是在第一发明中，在上述第一电流检测部和上述第二电流检测部的检测电流值之差是规定的电流值以上的情况下，上述控制部判断为处于上述输入电流的失衡状态，使上述开关部停止。因此，第二发明在于，在有电路异常和预料外的交流电源的变动的情况下，也能更及时地检测是异常状况，并停止向负载供给直流电压。第三发明在 于，特别是在第一发明中，上述控制部利用上述第一电流检测部和上述第二电流检测部的检测电流值之差，修正上述第一电流检测部的检测结果。因此，在第三发明中，即使在因偏移的影响等暂时发生输入电流的失衡状态的情况下，也能准确地检测出输入电流，所以能够消除输入电流的失衡状态，保持为平衡的电流波形。第四发明在于，特别是在第一至第三中任一项发明中，上述控制部包括检测来自上述交流电源的交流电压的相位的交流电压相位检测电路，仅在预定的多个交流电压相位，检测上述第一电流检测部和上述第二电流检测部的检测电流值之差。因此，第四发明是能够减轻控制部的运算负荷的结构。第五发明在于，特别是在第四发明中，上述预定的多个交流电压相位包括来自上述交流电源的交流电压的大致峰值相位，由此，输入电流的失衡量的绝对值增大，能够提高输入电流中的偏移量、即失衡量的检测精度。第六发明在于，包括:对来自交流电源的交流电压进行整流的整流电路；经由电抗器接通/断开来自上述交流电源的交流电压的开关部；设置于上述整流电路的输出侧的平滑电容器；检测来自上述交流电源的输入电流的第一电流检测部，进行控制以使得上述输入电流成为具有与规定的电流波形图形成比例的振幅的电流波形，其中上述直流电源装置还包括:
第二电流检测部，其设置于上述整流电路的输出侧，在上述开关部断开时检测在对上述平滑电容器充电的方向流动的电流；和检测来自上述交流电源的交流电压的相位的交流电压相位检测电路，上述控制部在预定的多个交流电压相位中检测出上述第二电流检测部的检测电流值，利用间隔上述交流电源周期的大致1/2周期的两个交流电压相位的上述第二电流检测部的检测电流值的差信息，检测上述输入电流的失衡状态。按照上述方式构成的第六发明在于，在作为相差交流电源周期的大致1/2周期的交流电压相位中的第二电流检测部的电流读数的检测电流值之差中，表示输入电流的失衡量。因此，在第六发明中，利用作为相差交流电源周期的大致1/2周期的交流电压相位中的第二电流检测部的电流读数的检测电流值的差信息，由此，不依赖第一电流检测部的检测结果，就能检测输入电流的失衡状态，能够在第一电流检测部中使用价格低的AC-CT。第七发明在于，特别是在第六发明中，在间隔上述交流电源的周期的大致1/2周期的两个交流电压相位的上述第二电流检测部的检测电流值之差是规定的电流值以上的情况下，上述控制部判断为处于上述输入电流的失衡状态，使上述开关部停止。因此，在第七发明中，在有电路异常和预料外的交流电源的变动的情况下，也能更及时地检测是异常状况，并停止向负载供给直流电压。第八发明在于，特别是在第六发明中，上述控制部利用间隔上述交流电源的周期的大致1/2周期的两个交流电压相位的上述第二电流检测部的检测电流值之差，修正上述第一电流检测部的检测结果，由此，即使在因偏移的影响等在输入电流中暂时发生失衡状态的情况下，也能准确地检测出输入电流。因此，在第八发明中，能够消除输入电流的失衡状态，保持为平衡的电流波形。第九发明在于，特别是在第六至第八中任一项的发明中，上述预定的多个交流电压相位包括来自上述交流电源的交流电压的大致峰值相位，由此，输入电流的失衡量的绝对值增大，所以能够提高输入电流中的偏移量、即，失衡量的检测精度。第十发明在于，特别是在第一至第三和第六至第八中任一项的发明中，上述第二电流检测部包括二次侧被半波整流并被电阻端接的AC-CT，以使得在上述开关部断开时对上述平滑电容器进行充电的电流流动时，电流流经二次侧的方向为正向。因此，在第十发明中，能够降低电流检测时的电路损失。第H^一发明在于，特别是在第十发明中，在上述第二电流检测部的二次线圈之间，在上述开关部断开时电流在对平滑电容器充电的电流的相反一侧的方向流动时使上述二次线圈之间感应的电压短路的方向上，连接有第二二极管。因此，在第十一发明中，在开关部接通时的恢复电流大的情况下，能够防止第二电流检测部内的AC-CT磁饱和，实现更稳定的电路动作。下面，参照附图，说明本发明的实施方式。另外，在以下的实施方式的直流电源装置中，说明具体的结构，但本发明的直流电源装置并不限于以下的实施方式的具体结构，包含基于同样的技术思想的结构。另外，本发明能够适用于将来自交流电源的交流电压暂时转换为直流电压而对负载进行电力供给的各种电设备，例如冰箱、洗衣机、热泵热水器等电器产品等包括进行输入电流的电流控制的直流电源装置的各种电设备。(实施方式1)
图1是表示本发明的实施方式I的直流电源装置的结构的图。如图1所示，实施方式I的直流电源装置包括:与交流电源I的一方的交流线连接的电抗器2 ;检测流经电抗器2的电流、即输入电流的第一电流检测部3 ;作为经由电抗器2使交流电源I短路.开路(接通/断开)的双向性的开关单元的开关部4 ;在开关部4的两端分别连接有交流输入端的整流电路5 ;与整流电路5的直流输出端间连接的平滑电容器6 ;和在整流电路5的直流输出线上并且检测在开关部4的断开期间向对平滑电容器6进行充电的方向上流动的电流的第二电流检测部7。作为实施方式I中的开关单元的开关部4可以是双向性的开关，例如包括按照用IGBT使二极管电桥的输出端间短路的方式组合而成的电路(二极管电桥的输入端与开关部4的两端对应)；和使各个源极端子共用且反向地串联连接的两个功率MOSFET等。另外，实施方式I的直流电源装置具有由微型计算机等构成的控制部8和在交流电源I的两条线间连接的交流电压相位检测电路9。交流电压相位检测电路9例如由零交叉检测电路等构成。控制部8包括:电压相位运算部8a，其从由交流电压相位检测电路9得到的交流电源I的零交叉点和电源周期对交流电源I的交流电压相位进行推定运算；电压比较部8b，其比较平滑 电容器6的直流电压与直流电压指令值；电压控制部Sc，其基于电压比较部8b的结果进行比例积分补偿运算；和电流指令生成部8d，其生成电流指令值。电流指令生成部8d，将与由电压相位运算部8a得到的交流电压相位对应的大致正弦波状的基准电流波形的电流振幅值与来自电压控制部8c的输出相乘，由此来生成电流指令值。另外，控制部8包括:根据第一电流检测部3的检测电流值(读数)和第二电流检测部7的检测电流值(读数)之差计算输入电流的偏移值、即失衡量的失衡检测部Se。将在后面对失衡检测部Se进行详细的阐述。另外，控制部8还包括:根据在失衡检测部Se中算出的失衡量，修正第一电流检测部3的检测电流值，将根据所修正的结果而得到的输入电流的瞬时值与电流指令值进行比较的电流比较部8f ;进行比例积分补偿运算，以使得基于电流比较部8f的结果而修正的输入电流的瞬时值与电流指令值相等的电流控制部8g ;生成三角波状的载波的载波生成部8h ;和将电流控制部Sg的输出与载波进行比较，生成开关部4的PWM驱动信号的PWM信号生成部8i。如上所述的那样构成的实施方式I的直流电源装置通过使开关部4开关动作，一边将输入电流控制为大致正弦波状，一边向负载10供给根据直流电压指令控制的直流电压(输出电压)。另外，在实施方式I中，在控制部8内，设置有由A/D转换电路等构成的直流电压和各电流的检测部，图1中省略了这些检测部的标记。另外，第一电流检测部3包括设置于控制部8的内部的将交流电流转换为直流电流的A/D转换电路等。以下，对失衡检测部8e中的失衡检测方法和修正第一电流检测部3的偏移的方法进行说明。图2A是表示本发明的实施方式I的直流电源装置的第一电流检测部3的结构的电路图。图2B是表示第一电流检测部3的输入电流波形和输出电压波形(Vo)的一个例子的波形图。图2A所示的第一电流检测部3的结构为检测输入电流的方向和绝对值两者的信息的电路结构的一个例子。图2A所示的结构为包括AC-CT的电流检测电路的一个例子。图2A所示的第一电流检测部3中，由AC-CT检测出的二次侧电流被补偿(offset) (Vcc/2)。如图2B所示，第一电流检测部3在控制部8内，以与获取第一电流检测部3的检测电压的A/D转换电路的输入范围对应的电源电压Vcc的约1/2为中心，形成与输入电流成比例的输出电压(Vo)。图3A是表示本发明的实施方式I的直流电源装置中的第一电流检测部3的其他结构例的图。图3A所示的第一电流检测部3是由AC-CT检测出的二次侧电流被全波整流而输出的结构。如图3A所示的那样构成的第一电流检测部3形成图3B所示的输出电压波形(Vo)。图3A的结构是仅获得输入电流的绝对值信息的电路的一个例子。如图3B所示，通过采用GND基准的输出电压，能够利用以相同GND为基准的电源电压Vcc下工作的控制部8内的A/D转换电路，得到与图2A所示的结构的检测方式相比大约两倍的A/D转换电路
的分辨率。图4A是表示输入电流中正负平衡时的输入电流波形的一个例子的波形图。图4B是表示输入电流中正负失衡时，即发生失衡的状态的输入电流波形的一个例子的波形图。图5是，如 图4B所示在输入电流中发生失衡的状态下，由上述的图2A所示结构的第一电流检测部3(AC-CT)检测时的输出电压波形的一个例子。在图5的输出电压波形中，为了容易理解偏移成分(直流电平)，在第一电流检测部3 (AC-CT)的输出结果中，还表示由LPF (低通滤波器)截止(cut)高频成分时的输出电压波形。由图2A所示的AC-CT构成的一般的电流检测电路的输入输出特性包括由终端电阻Ro和励磁电感决定的HPF (高通滤波器)特性，所以包含在输入电流中的直流成分和低频成分被截止。其结果是，如图5所示，输出电压形成大致正负平衡的波形。因此可知，在由图2A所示的AC-CT构成的电流检测电路的结构中，难以检测输入电流的失衡状态。如果考虑折回前的输出电压，则对于全波整流型的图3A所示的电路结构也同样，难以检测输入电流的失衡状态。图6A和图6B是表示，本发明的实施方式I的直流电源装置中的输入电流(第一电流检测部3的检测对象)、与流经整流电路5的直流输出线的输出电流(对平滑电容器6充电的方向为正。第二电流检测部7的检测对象)的关系的图。图6A是表示开关部4接通期间(短路期间)的输入电流的流动的图。图6B是表示开关部4断开期间(开路时间)的输入电流的流动的图。如图6B所示，在实施方式I的直流电源装置中，在开关部4的断开期间中，流经第一电流检测部3与第二电流检测部7的电流一致。另外，在实施方式I中，是第二电流检测部7配置于平滑电容器6的负侧的端子与整流电路5的负侧的输出端子之间，使用被直流输出电压的GND共同的电源Vcc驱动的控制部8进行A/D转换的结构。在以这种方式构成的情况下，作为第二电流检测部7，使用电流检测用的电阻(分流电阻)，由此能够采用非常简单的结构。在失衡检测部Se中，利用第二电流检测部7能够检测与输入电流的绝对值对应的电流。因此，在每个开关部4变为断开的时刻，检测第一电流检测部3的读数(检测电流值)与第二电流检测部7的读数(检测电流值)的绝对值之差，由此在每次切换时，能够检测出输入电流的偏移值。电流比较部8f将每次开关时得到的偏移值视作输入电流的失衡量的瞬时值，以从作为第一电流检测部3的读数的检测电流值减小的方向修正该偏移值。此时，为了缓解噪音的影响，失衡检测部Se和电流比较部8f也可以将按照上述方式检测的偏移值进行LPF运算(低通滤波器运算)后的值作为失衡量进行修正处理。另外，在电流比较部8f中，将第一电流检测部3的读数(检测电流值)保持原样，而将来自电流指令生成部8d的电流指令值与如上所述的那样检测出的偏移值相加，由此，即使在电流控制部Sg中进行电流控制，也能够得到同样的结果。如上所述，在实施方式I的直流电源装置中，由失衡检测部Se进行失衡量检测，并且对第一电流检测部3的检测电流值进行偏移修正，由此，即使作为第一电流检测部3，使用原理上无法检测直流成分的AC-CT，也能够将来自交流电源I的输入电流，如图4A所示，保持为平衡的正弦波状的电流波形。另外，在实施方式I的直流电源装置中，在第一电流检测部3使用DC-CT来代替AC-CT的情况下，能够修正DC-CT的偏移误差，所以能够得到更平衡的输入电流波形。此外，本发明的直流电源装置的主电路的结构并不限于图1所示的、在整流电路5的交流输入侧利用开关部4经由电抗器2使交流电源I短路的电路结构，当然，包括直接检测来自交流电源I的输入电流的第一电流检测部3和检测向平滑电容器6的充电的电流的第二电流检测部7的、例如图7A、图7B和图7C所示的其他的电路结构，也能发挥同样的效果O另外，在实施方式I的直流电源装置中，也能采用以下的结构:在作为第一电流检测部3和第二电流检测部7的读数的检测电流值的绝对值之差超过规定值的情况下，输入电流的偏移值(失衡量)是预料以上的情况，所以判断为有电路的异常和预料外的交流电源的变动，立即停止开关动作。
(实施方式2)图8是表示本发明的实施方式2的直流电源装置的结构的图。如图8所示，实施方式2的直流电源装置与上述的实施方式I同样，包括:与交流电源I的一方的交流线连接的电抗器2 ;检测流经电抗器2的电流的第一电流检测部3 ;作为经由电抗器2使交流电源I短路.开路(接通/断开)的双向性的开关单元的开关部4 ;在开关部4的两端分别连接有交流输入端的整流电路5 ;连接在整流电路5的直流输出端之间的平滑电容器6 ;和在整流电路5的直流输出线上且检测出在开关部4的断开期间向对平滑电容器6充电的方向流动的电流的第二电流检测部7。另外，实施方式2的直流电源装置与上述的实施方式I同样，包括:控制部8和交流电压相位检测电路9。控制部8包括:电压相位运算部8a，其从由交流电压相位检测电路9得到的交流电源I的零交叉点和电源周期对交流电源I的交流电压相位进行推定运算；电压比较部8b，其比较平滑电容器6的直流电压与直流电压指令值；电压控制部Sc，其基于电压比较部8b的结果进行比例积分补偿运算；和电流指令生成部8d，其生成电流指令值。电流指令生成部8d，将与由电压相位运算部8a得到的交流电压相位对应的大致正弦波状的基准电流波形的电流振幅值与来自电压控制部8c的输出相乘，由此来生成电流指令值。另外，控制部8具有失衡检测部Se，其在由电压相位运算部8a得到的交流电压相位与交流电源电压的峰值相位对应的90度和270的各个时刻，在第二电流检测部7中进行电流检测，并且根据各个电流的读数(检测电流值)之差运算输入电流的偏移值，即失衡量。控制部8还包括:电流比较部8f，其利用由失衡检测部Se计算出的失衡量对第一电流检测部3的读数(检测电流值)进行修正，比较修正后的结果得到的输入电流的瞬时值和电流指令值；电流控制部Sg，其进行比例积分补偿运算以使基于电流比较部8f的结果修正后的输入电流的瞬时值和电流指令值相等；载波生成部8h，其生成三角波状的载波JPPWM信号生成部Si，其比较电流控制部Sg的输出和载波从而生成开关部4的PWM驱动信号。如上所述的那样构成的实施方式2的直流电源装置通过使开关部4开关动作，一边将输入电流控制为大致正弦波状，一边向负载10供给根据直流电压指令控制的直流电压。以下，对实施方式2中的失衡检测部Se的失衡检测方法和修正第一电流检测部3的偏移的方法进行说明。图9A是表示交流电源电压的瞬时值为正的期间(相位大约为90度)的输入电流与流经直流输出线的电流的波形的一个例子的图。如图9A所示，开关部4断开时，流经直流输出线的电流12与输入电流Il的值相等，基本上是正值。因此，使用分流电阻能够简单且高精度地检测输入电流值。图9B是表示交流电源电压的瞬时值为负的期间(相位大约为270度)的输入电流与流经直流输出线的电流的波形的一个例子的图。如图9B所示，开关部4断开时，流经直流输出线的电流12与输入电流Il的绝对值相等，基本上是正值。因此，与图9A所示的交流电源电压为正的期间同样，使用分流电阻能够高精度地检测输入电流值的绝对值。实际上，在输入电流中重叠有直流成分Idc的情况下，交流电压相位90度时的输入电流的大小与交流电压相位270度时的输入电 流的大小之差，大约等于直流成分Idc的两倍。设包含在作为第二电流检测部7的检测结果的检测电流值中的电流的偏移成分为1ff，交流电流相位为90度时的检测电流值(12 (90))与交流电压相位270度时的检测电流值(12 (270))均为正值的电流，所以第二电流检测部7的检测电流值是偏移成分1fT与双方相加的读数。因此，在失衡检测部8e中计算的、交流电压相位90度与270度时的第二电流检测部7的检测电流值之差因偏移成分1ff被抵消而不会受其影响，与包含在输入电流中的直流成分Idc的两倍相等。如上所述，在实施方式2的直流电源装置的结构中，作为第二电流检测部7，即使偏移误差大，其偏移成分也被抵消，所以具有能够使用它这样的优点。另外，在实施方式2的直流电源装置的结构中，说明的是电压相位为90度和270度时的结构，但本发明并不限于这种结构，在交流电压相位相互间隔180度的时刻检测输入电流的绝对值之差的结构中，也有同样的结果。在本发明的实施方式2的直流电源装置中，在每个交流电源I的电源周期，利用第二电流检测部7检测电压相位大约相差180度(与大约1/2的电源周期对应)的输入电流的绝对值之差，采用简单的结构就能检测出输入电流为失衡状态。在实施方式2的直流电源装置中，与上述的实施方式I同样，控制部8具有使用输入电流的失衡量来修正第一电流检测部3的检测电流值的结构，所以第一电流检测部3能够使用AC-CT。此外，实施方式2的直流电源装置也可以采用以下的结构:在输入电流的偏移值(失衡量)超过规定值的情况下，判断为有电路的异常和预料外的交流电源的变动，立即停止开关动作。另外，在实施方式2的直流电源装置中，并不将所检测的交流电压相位时刻，如上所述地在交流电源I的一个周期期间仅作为一组(90度与270度)，而是根据需要的检测精度，为了提高检测精度，在交流电源I的一个周期期间，按照多个相位的组合(例如，45度与135度、120度与300度等的组合)来进行，也可以采用这些结果的平均值。但是，将作为交流电源I的交流电压的峰值相位的90度和270度作为一个检测时刻，由此，具有输入电流的失衡量的绝对值增大，检测变得容易这样的效果。—般来讲，在将交流电压转换成直流电压的情况下，在电压相位90度、270度附近，PWM的占空比最低，断开期间变长。在实施方式2的直流电源装置中的修正方式中，使用开关部4的断开期间流经的电流进行输入电流的读数(检测电流值)的修正，所以断开期间变长的电压相位为90度和270度的检测，时刻偏离而错误地检测接通期间的电流的风险降低，发挥不易受到检测时刻偏离的影响的效果。另外，也可以仅在实施方式2的直流电源装置中示出的、预定的电源周期的相互之间间隔1/2周期的多个交流电压相位时刻，将电流检测动作和进行偏移值的修正的控制动作应用于上述的实施方式I的结构的直流电源装置。像这样，在实施方式I的直流电源装置中进行实施方式2的电流检测动作和进行修正的控制动作，由此，控制部8的运算负荷减轻，而且，在像这样构成的实施方式I的直流电源装置中，特别是在90度和270度的相位实施电流检测，由此，不易受到检测时刻的偏离的影响，发挥与实施方式2同样的效果。
图10是表示实施方式2的直流电源装置中的第二电流检测部7的其他结构例的电路图。如图10所示，在第二电流检测部7中，AC-CT的二次线圈与包括二极管Dl和电阻Ro的半波整流电路连接，半波整流电流的终端(末端)与GND连接。因此，第二电流检测部7包括二次侧被半波整流并被电阻端接的AC-CT，以使得在开关部4断开时对平滑电容器6充电的电流流动时，电流流经二次侧的方向为正向。第二电流检测部7采用以GND基准检测电阻Ro的两端电压的结构。对于像这样构成的第二电流检测部7，与采用分流电阻构成的情况相比，电压下降的值变小，所以能够降低电流检测时的电路损失。另外，作为第二电流检测部7使用AC-CT，由此，在电流检测线与控制部8的电位不同的情况下，也能没有问题地传播信号。像这样构成的第二电流检测部7能够配置于整流电路5的正侧的输出端子与平滑电容器6的正侧的端子之间，并且，使用利用第二电流检测部7进行电流检测的线的电位不同的GND电位为基准而动作的控制部8，容易进行电流检测。另外，在开关部4接通后短时间流过的恢复电流流经一次线圈时二次线圈侧短路电流流动的方向上连接二极管D2，由此，在必须考虑构成整流电路5的二极管的恢复电流的情况下，第二电流检测部7内的AC-CT也不会磁饱和，能够稳定地持续动作。此外，图10所示的第二电流检测部7能够用作上述实施方式I中的第二电流检测部7，并且发挥同样的效果。产业上的利用可能性
如上所述，本发明的直流电源装置，在利用价格低的AC-CT检测输入电流而进行电流控制时，无论交流电源或负载的状态如何，都能够可靠地检测出来自交流电源的输入电流处于失衡状态的时刻。因此，本发明能够应用于暂时将来自交流电源的交流电压转换为直流电压并对负载进行电力供给的、例如冰箱、洗衣机、热泵式热水器等电器产品等的具有进行输入电流的电流控制的直流电源装置的各种电设备的用途。附图符号说明I交流电源2电抗器3第一电流检测部4开关部5整流电路6平滑电容器 7第二电流检测部8控制部8a电压相位运算部8e失衡检测部9交流电压相位检测电路
权利要求
1.一种直流电源装置，其特征在于，包括: 对来自交流电源的交流电压进行整流的整流电路； 经由电抗器接通/断开来自所述交流电源的交流电压的开关部； 设置于所述整流电路的输出侧的平滑电容器； 检测来自所述交流电源的输入电流的第一电流检测部， 通过使用所述第一电流检测部的检测电流值，进行控制以使得所述输入电流成为具有与规定的电流波形图形成比例的振幅的电流波形，其中 所述直流电源装置还具有第二电流检测部，其设置于所述整流电路的输出侧，在所述开关部断开时检测在对所述平滑电容器充电的方向流动的电流， 所述控制部利用所述开关部断开时的所述第一电流检测部和所述第二电流检测部的检测电流值的差信息， 检测所述输入电流的失衡状态。
2.如权利要求1所述的直流电源装置，其特征在于: 在所述第一电流检测部和所述第二电流检测部的检测电流值之差是规定的电流值以上的情况下，所述控制部判断为处于所述输入电流的失衡状态，使所述开关部停止。
3.如权利要求1所述的直流电源装置，其特征在于: 所述控制部利用所述第一电流检测部和所述第二电流检测部的检测电流值之差，修正所述第一电流检测部的检测结果。
4.如权利要求1 3中任一项所述的直流电源装置，其特征在于: 所述控制部包括检测来自所述交流电源的交流电压的相位的交流电压相位检测电路，仅在预定的多个交流电压相位，检测所述第一电流检测部和所述第二电流检测部的检测电流值之差。
5.如权利要求4所述的直流电源装置，其特征在于: 所述预定的多个交流电压相位包括来自所述交流电源的交流电压的大致峰值相位。
6.一种直流电源装置，其特征在于，包括: 对来自交流电源的交流电压进行整流的整流电路； 经由电抗器接通/断开来自所述交流电源的交流电压的开关部； 设置于所述整流电路的输出侧的平滑电容器； 检测来自所述交流电源的输入电流的第一电流检测部， 进行控制以使得所述输入电流成为具有与规定的电流波形图形成比例的振幅的电流波形，其中 所述直流电源装置还包括: 第二电流检测部，其设置于所述整流电路的输出侧，在所述开关部断开时检测在对所述平滑电容器充电的方向流动的电流；和 检测来自所述交流电源的交流电压的相位的交流电压相位检测电路， 所述控制部在预定的多个交流电压相位中检测出所述第二电流检测部的检测电流值，利用间隔所述交流电源周期的大致1/2周期的两个交流电压相位的所述第二电流检测部的检测电流值的差信息，检测所述输入电流的失衡状态。
7.如权利要求6所述的直流电源装置，其特征在于: 在间隔所述交流电源的周期的大致1/2周期的两个交流电压相位的所述第二电流检测部的检测电流值之差是规定的电流值以上的情况下，所述控制部判断为处于所述输入电流的失衡状态，使所述开关部停止。
8.如权利要求6所述的直流电源装置，其特征在于: 所述控制部利用间隔所述交流电源的周期的大致1/2周期的两个交流电压相位的所述第二电流检测部的检测电流值之差，修正所述第一电流检测部的检测结果。
9.如权利要求6 8中任一项所述的直流电源装置，其特征在于: 所述预定的多个交流电压相位包括来自所述交流电源的交流电压的大致峰值相位。
10.如权利要求1 3和6 8中任一项所述的直流电源装置,其特征在于: 所述第二电流检测部包括二次侧被半波整流并被电阻端接的AC-CT，以使得在所述开关部断开时对所述平滑电容器进行充电的电流流动时，电流流经二次侧的方向为正向。
11.如权利要求10所述的直流电源装置，其特征在于: 在所述第二电流检测部的二次线圈之间，在所述开关部断开时电流在对平滑电容器充电的电流的相反一侧的方向流动时使所述二次线圈之间感应的电压短路的方向上，连接有第二二极管 。
全文摘要
本发明的直流电源装置包括对来自交流电源(1)的交流电压进行整流的整流电路(5)；经由电抗器2接通/断开来自交流电源(1)的交流电压的开关部(4)；设置于整流电路(5)的输出侧的平滑电容器(6)；检测来自交流电源(1)的输入电流的第一电流检测部(3)；和在开关部(4)断开时检测流向对平滑电容器(6)充电的方向的电流的第二电流检测部(7)，控制部(8)利用开关部(4)断开时的第一电流检测部(3)和第二电流检测部(7)的检测电流值的绝对值的差信息，检测输入电流的失衡状态。
文档编号H02M7/12GK103229407SQ20118005679
公开日2013年7月31日 申请日期2011年11月16日 优先权日2010年11月24日
发明者京极章弘, 土山吉朗, 吉田泉, 川崎智广, 戴鑫徽 申请人:松下电器产业株式会社