常数乘法器251。常数乘法器251对输入的信号乘以规定的常数(2n— I)/(2 n)，将表示其乘法结果的信号输出到加法器253。
[0232]当以输入为X(j)、输出为Y(j)，用时间序列的递推公式表现图16所示的LPF运算器231的运算时，如下式(I)。
[0233]Y(j+1) — [(2n— 1)/(2 n) ] X Y (j)+X (j)……(I)
[0234]该LPF运算处理为具有运算周期的“2n”倍的时间常数的一次型的低通滤波，且振幅成为“2n”倍。因此，通过执行该LPF运算处理，对AD转换值Vad追加小数点以下的η比特(bit，位)的信息。
[0235]图17是表示图15所示的整流电路装置的控制电路100的动作的信号波形图。图17的信号波形图中，(a)表示来自交流电源I的AC电流Iac，(b)表示DC电压Vdc，(c)表示AD转换器230的AD转换值Vad。此外，图17的(c)中，用虚线表示DC电压Vdc。S卩，图17表示，通过利用单相AC的整流电路进行低通滤波处理，能够提高电压检测精度的动作原理。
[0236]来自单相交流电源I的AC电压存在为零的区间，瞬时的电力不固定不变，因此，即使使用平滑电容器106，DC电压中也残留具有电源频率的2倍的频率的变动。为了使该变动少，需要使平滑电容器106的电容器容量无限大，现实上是不可能的。
[0237]图17的(C)表示由虚线表示的DC电压Vdc和以比交流电源I的频率充分高的采样频率对该DC电压Vdc进行AD转换后的情况下的AD转换值Vad。在此，充分高的采样频率是指与交流电源I的频率相比2倍以上的频率。根据瞬时的DC电压Vdc，得到的AD转换值丫3(1(数字值)取1(、1(+1、1(+2、1(+3、…的值。在此，当对AD转换值Vad进行低通滤波运算时，在图17的情况下，收敛于(K+1)与(K+2)之间的值。进而，如图16所示，作为低通滤波运算包含进行2"倍的功能，因此，得到{(K+l)X2n}和{(Κ+2)Χ2η}之间的值(整数值)。即，对AD转换器230的分辨率追加小数点以下的η比特的信息，从而改善分辨率。此外，在DC电压Vdc中完全没有具有电源频率的2倍的频率的变动、图17的(c)的平均值那样的情况下，AD转换值Vad总是为(Κ+1)，即使进行LPF运算，也不能改善分辨率。即，该LPF运算的方法(低通滤波处理)通过单相AC的整流电路装置能够发挥其效果。
[0238](实施方式10的变形例及补充说明)
[0239]在上述图2A所示的实施方式I的整流电路装置的减法器206中，在指令电压Vdc*中也需要具有与AD转换器230同等的分辨率。由于直流电压Vdc*仅为信息，因此，能够容易与上述实施方式10同样地实现分辨率的提高。
[0240]另外，以在LPF运算中使用2的乘幂(乘方)的事例进行了说明。只要将常数乘法器251的常数设定为O?I之间的值，也同样能够实现LPF运算。另外，根据图17的动作原理可知，LPF运算使用图16所示的结构以外的方式也能够得到同样的效果。
[0241]在实施方式10的整流电路装置的结构中，即使在AD转换器230的分辨率粗糙(即，分辨率低)的情况下，也能够得到非常精细的电压信息，因此，能够实现能够高精度地调节DC电压Vdc，电路损失总数少且高次谐波电流少的整流动作。
[0242]另外，提高实施方式10的整流电路装置的电压检测精度的方式，能够与到此为止说明过的实施方式I?9组合来实施。
[0243]此外，本发明的各实施方式中，“实质上”是指，大约或平均的意思。
[0244]本发明的整流电路装置的控制电路及整流电路装置中，从上述各实施方式可知，即使直流电压的检测精度存在误差，也能够将直流电压调整成相对适当的值，成为相同的电流波形，且根据负载状况或来自外部的指令变更希望的相位宽度。另外，根据本发明，通过不论负载的变动状况如何，均精确地测量与希望的相位宽度比较的斩波动作相位宽度或斩波停止相位宽度，能够实现电路损失总是少且高次谐波电流少的整流动作。
[0245]另外，本发明中，以比交流电源的频率充分高的采样频率将直流电压利用AD转换部转换成数字信号进行检测，将得到的数字信号按照每个周期执行LPF运算，以插值的方式对数字信号追加分辨率以下的微小信息。另外，本发明中，以插值有微小信息的数字信号为直流电压信息，调整插值有微小信息的数字信号，使得实际进行斩波的相位宽度成为希望的值。即使在直流电压的平滑电压所包含的电源频率成分中具有变动(脉动)且数字信息的分辨率低的情况下，也由于通过变动(脉动)使数字信号分散，因此，根据本发明，平均而言能够得到与高分辨率等价的数字信号。由此，本发明中，即使使用低分辨率的AD转换单元，也能够高精度地调节直流电压的平均值，能够总是实现损失少且高次谐波电流少的整流动作。因此，本发明的整流电路装置通过根据连接的负载的状况变更希望的相位宽度，能够总是实现损失少且高次谐波电流少的整流动作。
[0246]此外，作为本发明的所有实施方式共用的情况，在斩波从停止状态变化为斩波状态时，由于电路的变动(脉动)、噪声，存在仅在一瞬间再次变化为停止状态的情况。在这种情况下，不作为本发明中的斩波变化为停止状态的相位来处理，由此，能够容易地实现本发明的整流电路装置及控制电路的结构。
[0247]进而，在本发明的实施方式中，对在AC电压相位检测器201中检测AC电压的相位，并以该检测出的相位为基准检测斩波相位宽度的结构进行了说明，但本发明并不限定于这种结构。例如，作为本发明的结构，在交流电源的频率固定的情况下，也可以基于交流电源的过零等信息检测斩波相位宽度。另外，在检测斩波相位宽度时，也可以通过利用实现作为斩波方式的一例的PWM控制的载波信号的脉冲数进行计数，来测量斩波相位宽度的时间。
[0248]在各实施方式中一定程度上详细地说明了本发明，但这些实施方式的公开内容当然可以在结构的细节上进行变化，各实施方式的要素组合或顺序变化，不脱离权利要求所记载的本发明的范围及思想就能够实现。
[0249]产业上的可利用性
[0250]本发明的整流电路装置能够同时实现高次谐波电流的抑制和电路损失的减少，因此，能够广泛适用于通过利用压缩机来压缩制冷剂构成热泵，进行制冷、供暖或食品等的冷冻等各种用途。
[0251]附图标记的说明
[0252]I交流电源
[0253]4 负载
[0254]100控制电路
[0255]102，602，702 电抗器
[0256]103，112电流检测器
[0257]104，604a，604b，704a，704b 半导体开关
[0258]105 二极管桥电路(也称为“二极管桥接电路”或“二极管电桥电路”)
[0259]106平滑电容器
[0260]109电压电平比较器
[0261]110 DC电压检测器
[0262]111波形成形器
[0263]201 AC电压相位检测器
[0264]202目标电流波形形成器
[0265]203目标相位宽度设定器
[0266]204，206，209 减法器
[0267]205相位宽度补偿运算器
[0268]207 Vdc补偿运算器
[0269]208乘法器
[0270]210 Iac补偿运算器
[0271]211 PWM 调制器
[0272]212斩波相位宽度检测器
[0273]230 AD 转换器
[0274]231低通滤波运算器(LPF运算器)
[0275]251常数乘法器
[0276]252延迟器
[0277]253加法器(也称为“加法运算器”)
[0278]605a ?605d，705a ?705d 二极管
【主权项】
1.一种整流电路装置的控制装置，其是通过使半导体开关进行斩波动作，将来自单相交流电源的交流电压或对该交流电压进行整流而得到的脉动电压经由电抗器短路或开路，从所述单相交流电源整流成直流电压而向负载供给电力的整流电路装置的控制装置，该整流电路装置的控制装置的特征在于: 所述控制装置具备: 波形形成部，其形成与所述交流电压的波形为相同频率的目标电流波形； 交流电流检测部，其检测从所述单相交流电源流动的交流电流； 直流电压检测部，其检测所述直流电压； 第一控制部，其以使所述检测出的交流电流的波形实质上成为所述目标电流波形的方式，控制所述半导体开关的斩波动作； 第二控制部，其以使所述检测出的直流电压实质上成为规定的目标直流电压的方式，控制所述目标电流波形的振幅；和 第三控制部，其以使所述半导体开关为斩波动作状态的斩波动作相位宽度或所述半导体开关为斩波停止状态的斩波停止相位宽度实质上成为规定的相位宽度的方式，控制所述规定的目标直流电压。
2.根据权利要求1所述的整流电路装置的控制装置，其特征在于: 所述规定的相位宽度，相对于电源半周期在O度?180度的范围内根据负载状况或来自外部的指令被变更并设定。
3.根据权利要求2所述的整流电路装置的控制装置，其特征在于: 所述负载的状况由所述交流电流的值、基于所述交流电流计算的输入电力或所述整流电路装置的输出电力表示。
4.根据权利要求1?3中任一项所述的整流电路装置的控制装置，其特征在于: 所述第三控制部，以使在所述交流电压的极性被固定的期间内检测出的斩波停止相位宽度或斩波动作相位宽度的瞬时值、或预先设定的次数的平均值实质上成为规定的相位宽度的方式，控制所述规定的目标直流电压。
5.根据权利要求1?3中任一项所述的整流电路装置的控制装置，其特征在于: 所述第三控制部，以使包含规定的期间中的最低的所述直流电压时的、所述交流电压的极性被固定的期间内检测出的斩波停止相位宽度或斩波动作相位宽度实质上成为规定的相位宽度的方式，控制所述规定的目标直流电压。
6.根据权利要求1?3中任一项所述的整流电路装置的控制装置，其特征在于: 所述第三控制部，以使包含规定的期间中的最大的所述交流电流时的、所述交流电压的极性被固定的期间内检测出的斩波停止相位宽度或斩波动作相位宽度实质上成为规定的相位宽度的方式，控制所述规定的目标直流电压。
7.根据权利要求1?6中任一项所述的整流电路装置的控制装置，其特征在于: 所述第三控制部，以使在所述交流电压的极性被固定的期间内存在多个所述斩波动作相位宽度或多个所述斩波停止相位宽度时，该期间内的任意相位宽度或合计相位宽度实质上成为规定的相位宽度的方式，控制所述规定的目标直流电压。
8.根据权利要求1?7中任一项所述的整流电路装置的控制装置，其特征在于: 所述目标电流波形设定成，所述目标电流波形的瞬时的绝对值在所述交流电压的极性被固定的期间内，具有(a)从该期间的开始点到规定的中间点，随着时间经过，以至少增加或者至少增加且在一部分期间中为一定值的方式实质上单调增加，(b)从所述中间点到结束点，随着时间经过，以至少减少或至少减少且在一部分期间中为一定值的方式实质上单调减少，之后成为零的期间。
9.根据权利要求1?7中任一项所述的整流电路装置的控制装置，其特征在于: 所述目标电流波形设定成，所述目标电流波形的瞬时的绝对值在所述交流电压的极性被固定的期间内，具有(a)从该期间的开始点到规定的第一中间点，随着时间经过为零的期间，并且具有(b)从所述第一中间点到规定的第二中间点，以至少增加或至少增加且在一部分期间中为一定值的方式实质上单调增加，(C)从所述第二中间点到结束点，随着时间经过，以至少减少或至少减少且在一部分期间中为一定值的方式实质上单调减少，之后成为零的期间。
10.根据权利要求1?9中任一项所述的整流电路装置的控制装置，其特征在于: 还具备相位检测部，其通过将所述交流电压与规定的阈值电压进行比较而生成二值信号， 所述波形形成部基于所述二值信号检测所述交流电压的周期和相位，并基于该检测出的交流电压的周期和相位，形成与所述交流电压的波形为相同频率的目标电流波形， 所述第三控制部基于所述二值信号对所述半导体开关为斩波动作状态的斩波动作相位宽度或所述半导体开关为斩波停止状态的斩波停止相位宽度进行检测。
11.根据权利要求1?10中任一项所述的整流电路装置的控制装置，其特征在于: 所述控制装置还具备: AD转换部，其设置在所述直流电压检测部与所述第二控制部之间，将所述检测出的直流电压AD转换成数字电压；和 运算部，其设置在所述AD转换部与所述第二控制部之间，在对所述数字电压进行低通滤波运算之后，将该运算结果的电压作为所述检测出的直流电压输出至所述第二控制部。
12.根据权利要求11所述的整流电路装置的控制装置，其特征在于: 所述AD转换部的采样频率被设定为比所述单相交流电源的频率充分高。
13.根据权利要求11或12所述的整流电路装置的控制装置，其特征在于: 所述低通滤波运算，按照将紧邻的之前的运算结果乘以“(2n_l)/(2n) ”的系数之后，与输入的数字电压相加，将该相加的结果的值用作下一次运算结果的方式被执行，其中，η为整数。
14.一种整流电路装置，其特征在于: 具备权利要求1?13中任一项所述的整流电路装置的控制装置。
【专利摘要】本发明提供一种整流电路装置，其中，控制装置以使检测出的电流的波形成为目标电流波形的方式，控制半导体开关(104)的斩波动作，以使检测出的直流电压成为规定的目标直流电压的方式，控制目标电流波形的振幅，以使半导体开关(104)为斩波动作状态的斩波动作相位宽度或半导体开关(104)为斩波停止状态的斩波停止相位宽度成为根据负载状况或来自外部的指令设定的规定的相位宽度的方式，控制目标直流电压。
【IPC分类】H02M7-12
【公开号】CN104604113
【申请号】CN201380044880
【发明人】吉田泉, 京极章弘, 土山吉朗, 川崎智广, 戴鑫徽
【申请人】松下知识产权经营株式会社
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2013年7月2日
【公告号】WO2014034003A1