直流电源装置和具有该直流电源装置的制冷循环应用设备的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及直流电源装置和具有该直流电源装置的制冷循环应用设备。
【背景技术】
[0002]以往，在以驱动空调机、热栗式热水器、冰箱和制冷机等中所使用的压缩机电动机等的逆变器作为负载的直流电源装置中，作为将交流转换成直流的结构，例如公开了将单相交流转换成直流的结构(例如专利文献I)和将3相交流转换成直流的结构(例如专利文献2)。在这些现有技术中，通过将开关频率抑制得较低，能够减少开关损耗，能够实现高效率化。
[0003]专利文献1:日本特开2000-278955号公报
[0004]专利文献2:日本专利5087346号公报
【发明内容】
[0005]在专利文献I记载的将单相交流转换成直流供给到负载的结构中，与商用交流电源频率的一半周期同步地进行2个开关元件的导通断开控制，由此实现功率因数的改善。然而，在专利文献2记载的将3相交流转换成直流供给到负载的结构中存在如下问题:如果与电源频率的一半周期同步地进行2个开关元件的导通断开控制，则在各相电流间产生不平衡，导致谐波电流增加、功率因数变差。
[0006]本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种直流电源装置和具有该直流电源装置的制冷循环应用设备，在该直流电源装置的将3相交流转换成直流供给到负载的结构中，在各相电流间不会产生不平衡，能够抑制谐波电流增加、功率因数变差。
[0007]为了解决上述问题、实现发明目的，本发明涉及的直流电源装置，其将3相交流转换成直流供给到负载，其特征在于，包括:整流电路，其对上述3相交流进行整流；电抗器，其与上述整流电路的输入侧或输出侧连接；第一电容器和第二电容器，其在连向上述负载的输出端子间串联连接；充电单元，其有选择地对上述第一电容器和上述第二电容器中的一方或双方进行充电；以及控制部，其对上述充电单元进行控制，上述控制部对上述充电单元进行控制，以使得在将上述第一电容器及上述第二电容器的I组的充电期间和不充电期间进行组合得到的期间作为I周期时，该I周期的倒数即充电频率为上述3相交流的频率的3η倍，其中，η为自然数。
[0008]根据本发明，能够提供一种直流电源装置和具有该直流电源装置的制冷循环应用设备，在该直流电源装置的将3相交流转换成直流供给到负载的结构中，在各相电流间不会产生不平衡，能够抑制谐波电流增加、功率因数变差。
【附图说明】
[0009]图1是表示实施方式I涉及的直流电源装置的一个结构示例的图。
[0010]图2是表示实施方式I涉及的直流电源装置的开关控制状态的图。
[0011]图3是表示实施方式I涉及的直流电源装置的各动作模式的图。
[0012]图4是表示实施方式I涉及的直流电源装置的开关模式和3相交流的各相电压/各相电流的模拟波形的一个示例的图。
[0013]图5是表示作为与实施方式I涉及的直流电源装置比较的示例，以3相交流频率的4倍频率进行开关控制的情况下的开关模式和3相交流的各相电压/各相电流的模拟波形的一个示例的图。
[0014]图6是表示开关频率与3相交流的各相电流相对于基本波形(正弦波形)的失真率之间的关系的图。
[0015]图7是表示实施方式I涉及的直流电源装置的动作示例的图。
[0016]图8是表示实施方式2涉及的直流电源装置的开关模式的一个示例的图。
[0017]图9是表示功率因数与开关元件的导通定时之间的关系的一个示例的图。
[0018]图10是表示实施方式3涉及的直流电源装置的一个结构示例的图。
[0019]图11是表示实施方式3涉及的直流电源装置的动作示例的图。
[0020]图12是表示负载的消耗电量增大的过程中的开关模式的一个示例的图。
[0021]图13是表示实施方式4涉及的直流电源装置的一个结构示例的图。
[0022]图14是表示实施方式5涉及的制冷循环应用设备的一个结构示例的图。
[0023]符号说明
[0024]I交流电源；2整流电路；3电抗器；4a第一开关元件；4b第二开关元件；5a第一防逆流元件；5b第二防逆流元件；6a第一电容器；6b第二电容器；7充电单元；8、8a控制部；9电源电压检测单元；11负载；20输出电压检测单元；21输出电流检测单元；22负载状态检测单元；30逆变器；31压缩机；32四通阀；33内部热交换器；34膨胀机构；35热交换器；36制冷剂配管；37压缩机构；38压缩机电动机；40平滑电容器；41、42平衡电阻；100、100a、10b直流电源装置；200制冷循环。
【具体实施方式】
[0025]下面，参照附图，对本发明的实施方式涉及的直流电源装置和具有该直流电源装置的制冷循环应用设备进行说明。另外，本发明不局限于以下示出的实施方式。
[0026]实施方式I
[0027]图1是表示实施方式I涉及的直流电源装置的一个结构示例的图。如图1所示，实施方式I涉及的直流电源装置100是将从交流电源I供给的3相交流转换成直流供给到负载11的结构。另外，在本实施方式中，将驱动例如在制冷循环应用设备中所使用的压缩机电动机的逆变器负载等设定为负载U。
[0028]直流电源装置100包括:对3相交流进行整流的整流电路2 ;与整流电路2的输出侧连接的电抗器3 ;在连向负载11的输出端子间串联连接的第一电容器6a和第二电容器6b ;有选择地对上述第一电容器6a和第二电容器6b中的一方或双方进行充电的充电单兀7 ;控制充电单元7的控制部8 ;以及检测3相交流电压的电源电压检测单元9。另外，在图1所示的示例中，示出了将电抗器3与整流电路2的输出侧连接的示例，不过也可以是与整流电路2的输入侧连接的结构。
[0029]整流电路2是将6个整流二极管进行全桥连接而成的3相全波整流电路。在图1所示的示例中，示出了电源电压检测单元9检测从交流电源I供给的3相交流中的2相(这里是r相、s相)的线间电压的示例。
[0030]充电单元7包括:对第一电容器6a的充电、不充电进行切换的第一开关元件4a ;对第二电容器6b的充电、不充电进行切换的第二开关元件4b ;防止第一电容器6a的充电电荷向第一开关元件4a逆流的第一防逆流元件5a ;以及防止第二电容器6b的充电电荷向第二开关元件4b逆流的第二防逆流元件5b。
[0031]将由第一开关元件4a和第二开关元件4b构成的串联电路的中点与由第一电容器6a和第二电容器6b构成的串联电路的中点连接，从第一开关元件4a的集电极向着第一电容器6a与负载11的连接点正向地连接第一防逆流元件5a，从第二电容器6b与负载11的连接点向着第二开关元件4b的发射极正向地连接第二防逆流元件5b。
[0032]第一电容器6a和第二电容器6b分别使用相同电容的电容器。此外，作为第一开关元件4a和第二开关元件4b，例如使用功率晶体管、功率MOSFET、IGBT等半导体元件。
[0033]控制部8通过对第一开关元件4a和第二开关元件4b进行导通断开控制，来控制供给到负载11的直流电压。以下，参照图1?图3，对由该控制部8进行的第一开关元件4a和第二开关元件4b的开关控制进行说明。
[0034]图2是表示实施方式I涉及的直流电源装置的开关控制状态的图。另外，在图2所示的示例中省略了各结构要素的符号。
[0035]状态A表示第一开关元件4a和第二开关元件4b双方都被控制成断开的状态。在这种状态下，对第一电容器6a和第二电容器6b进行充电。
[0036]状态B表示仅第一开关元件4a被控制成导通的状态。在这种状态下，仅对第二电容器6b进行充电。
[0037]状态C表示仅第二开关元件4b被控制成导通的状态。在这种状态下，仅对第一电容器6a进行充电。
[0038]状态D表示2个开关元件4a、4b双方都被控制成导通的短路状态。在这种状态下，不对第一电容器6a和第二电容器6b双方进行充电。
[0039]在本实施方式中，通过适当切换图2所示的各状态，控制供给到负载11的直流电压。
[0040]图3是表示实施方式I涉及的直流电源装置的各动作模式的图。如图3所示，作为实施方式I涉及的直流电源装置100的动作模式，具有使第一开关元件4a和第二开关元件4b为一直断开的控制状态的全波整流模式和对第一开关元件4a和第二开关元件4b交替地进行导通控制的升压模式。
[0041]作为升压模式，存在下述模式:第一开关元件4a及第二开关元件4b的导通占空比为50 %的升压模式a (倍压模式)，第一开关元件4a