专利名称：功率转换装置的制作方法
技术领域：
本说明书中记载的实施方式涉及将从交流电源得到的交流电压转换成直流电压、 并向负荷供电的功率转换装置。
背景技术：
作为将交流电压转换成直流电压的方法，众所周知的一般有以下两种方法。第一种方法是，使用二极管桥接电路和平滑电容器。二极管桥接电路对来自交流电源的交流进行全波整流。平滑电容器是对全波整流后的直流进行平滑。关于上述第一种方法，交流电压无论是正还是负，电流始终在两个二极管串联电路中流动。此时，在两个二极管中产生相当于在各二极管中流动的电流与二极管的正向电压的乘积的电力损失。关于上述第二方法，在第一方法的二极管桥接电路和平滑电容器之间使用功率因数校正转换器(Power Factor Converter, PFC)。功率因数校正(PFC)使在二极管桥接电路中经过全波整流后的直流电压升压。在上述第二种方法中，由于在全波整流时电流也是在两个二极管的串联电路中流动，因此也产生电力损失。而且，由于电流在构成功率因数校正转换器的场效应晶体管 (Field Effect Transistor, FET)和二极管之间交替流动，因此产生更大的损失。而且，功率因数校正转换器除了需要使输入电流的波形为正弦波以外，还必须将输出电压设定成大于输入电压的电压。但是，负荷所需要的电压不一定是大于输入电压的电压。因此，在功率因数校正转换器之后连接降压转换器。然后，将在功率因数校正转换器中升压的电压降到所需要的电压。在进行该降压时也产生损失。作为整个功率转换装置， 形成AC-DC转换、DC-DC (升压)转换、DC-DC (降压)转换的三级构成，电力损失表现为它们的乘积。例如，如果每一级的功率为0.95，三级则为0. 95X0. 95X0. 95 = 0.86。即、即使是功率为96%的高效率转换，在三级的连接中也降低到86%。因此，每一个转换效率即使再好，由于形成多级，其转换效率也会明显降低。目前，社会上提倡电子设备的节能，作为其中一环，要求提高向负荷供给电力的功率转换装置的转换效率，但是，现有的电路构成限制了转换效率的改良。
发明内容
根据本发明实施方式的功率转换装置，包括第一开关、第二开关以及脉冲生成部。 第一开关经由电感器和电容器串联地连接于交流电源的两端。第二开关经由平滑电容器串联地连接于上述第一开关的两端。当上述交流电源的电压极性为正时，脉冲生成部生成第一脉冲信号，并向上述第一开关输出，当上述交流电源的电压极性为负时，脉冲生成部生成第二脉冲信号，并向上述第二开关输出，其中，上述第一脉冲信号以大于上述交流电源的频率的频率脉冲驱动上述第一开关，上述第二脉冲信号以大于上述交流电源的频率的频率脉冲驱动上述第二开关。
图1是表示第一实施方式的功率转换装置的电路图。图2是表示在第一实施方式中交流电压和第一及第二脉冲信号的关系的波形图。图3是表示第一实施方式的功率转换装置的动作的时序图。图4是表示在第一实施方式中进行开关动作时和未进行开关动作时的输出电压波形的示图。图5是表示第二实施方式的功率转换装置的电路图。图6是表示第三实施方式的功率转换装置的电路图。图7是表示第四实施方式的功率转换装置的电路图。图8是表示第五实施方式的功率转换装置的电路图。图9是表示第五实施方式中交流电压的极性为正时的功率转换装置的动作的时序图。图10是表示第五实施方式中交流电压的极性为负时的功率转换装置的动作的时序图。图11是表示第六实施方式的功率转换装置的电路图。图12是表示在第六实施方式中锁存电路的输出的时序图。图13是表示在第六实施方式中电压波形和电流波形的关系的时序图。图14是表示第七实施方式的功率转换装置的电路图。图15是表示在第七实施方式中交流电压的极性为正时的功率转换装置的动作的时序图。图16是表示在第七实施方式中交流电压的极性为负时的功率转换装置的动作的时序图。图17是表示与电流检测部相关的第一变形例的电路图。图18是表示与电流检测部相关的第二变形例的电路图。图19是表示与电流检测部相关的第三变形例的电路图。图20是表示与电流检测部相关的第四变形例的电路图。图21是表示施加100V交流电和200V的交流电之后的启动时的电压变化的波形图。
具体实施例方式以下，利用附图就功率转换装置的实施方式进行说明，其中，该功率转换装置输入 100V商用电源(50Hz/60Hz)作为交流电源，并转换成所需要的直流电压后向负荷供电。第一实施方式首先利用图1至图4就第一实施方式进行说明。图1是表示第一实施方式的功率转换装置100的电路图。中功率转换装置100中，经由电感器Ll和电容器Cl将第一半导体开关Ql串联地连接于交流电源101的两端。开关Ql使用N型沟道的MOS型FET。具体而言，将电容器Cl 的一端经由电感器Ll与交流电源101的一端连接，将作为第一半导体开关Ql的MOS型FET 的漏极与电容器Cl的另一端连接，该MOS型FET的源极与交流电源101的另一端连接。在功率转换装置100中，将第二半导体开关Q2经由平滑电容器C2串联地连接于第一半导体开关Ql的两端。开关Q2使用N型沟道的MOS型FET。具体而言，将第二半导体开关Q2 S卩、MOS型FET的源极连接到电容器Cl和开关Ql的连接点，将该MOS型FET的漏极连接到平滑电容器C2的正极端子，将平滑电容器C2的负极端子连接到交流电源101和半导体开关Ql的连接点。在功率转换装置100中，将平滑电容器C2的两端作为输出端子102、103。然后，在上述输出端子102、103之间连接所需要的负荷L。在功率转换装置100中，在交流电源101的两端连接极性判断部104。极性判断部 104判断从交流电源101得到的交流电压Va的极性(正或负)，功率转换装置100向脉冲生成部105提供由极性判断部104判断的极性的信息。如果交流电压Va的极性为正，极性判断部104则向脉冲生成部105输出逻辑“1” 的信息，如果是负，则向脉冲生成部105输出逻辑“0”的信息。或者，如果交流电压Va的极性为正，极性判断部104则向脉冲生成部105施加5V电压，如果为负，则向脉冲生成部105 施加OV电压。当极性判断部104的输出为正时，脉冲生成部105生成第一脉冲信号P1，当为负时，生成第二脉冲信号P2。图2是表示交流电压Va与第一和第二脉冲信号P1、P2关系的波形图。在图2中， 区间Tl T2是交流电压Va的极性为正的区间。在该区间时，脉冲生成部105以远大于交流电压Va周期的高频率生成第一脉冲信号P1。在图2中，区间T2 T3是交流电压Va的极性为负的区间。在该区间时，脉冲生成部105以远大于交流电压Va周期的高频率生成第二脉冲信号P2。功率转换装置100向第一开关Ql供给第一脉冲信号Pl，向第二开关Q2供给第二脉冲信号P2。第一开关Ql每当被供给第一脉冲信号Pl时导通。第二开关Q2每当供给被第二脉冲信号P2时导通。利用图3的定时图说明功率转换装置100基于第一及第二脉冲信号PI、P2的动作。图3表示第一及第二脉冲信号PI、P2和流经第一及第二的开关Ql、Q2的电流。首先，就交流电压Va的极性为正时的动作进行说明。当交流电压Va的极性为正时，周期输出第一脉冲信号P1。当第一脉冲信号Pl为ON(图3的定时T11、T13)时，则第一开关Ql导通。如果第一开关Ql导通，则形成交流电源101、电感器Li、电容器Cl以及第一开关Ql的闭合电路。其结果是，根据电感器Ll的线性电感器作用，向右上升的直线电流从电容器Cl向第一开关Ql流动(图3的区间Τ11-Τ12、Τ13-Τ14)。如果第一脉冲信号Pl变为OFF (图3的定时T12、T14)，第一开关Ql则成为非导通状态。如果第一开关Ql成为非导通状态，则在第一开关Ql中流动的电流将为零。此时， 电感器Ll由于电抗能量而使电流向相同方向继续流动。因此，电流经由第二开关Q2的体二极管流入平滑电容器C2(图3的区间T12-T13)。每当输出第一脉冲信号P1，功率转换装置100就重复上述动作。因此，功率转换装置100使输出端子102、103之间的电压V进行升压的同时，对平滑电容器C2进行充电。以下，就交流电压Va的极性为负时的动作进行说明。当交流电压Va的极性为负时，周期输出第二脉冲信号P2。如果第二脉冲信号P2为ON(图3的定时T21、T23)，则第二开关Q2导通。如果第二开关Q2导通，则形成交流电源101、电感器Li、电容器Cl、第二开关 Q2以及平滑电容器C2的闭合电路。此时平滑电容器C2的电压大于交流电压Va。其结果是，功率转换装置100进行动作，使平滑电容器C2的充电电压经由第二开关Q2和电感器Ll 返回交流电源101。因此，向右上升的线性电流从平滑电容器C2向第二开关Q2流动(图3 的区间 T21-T22、T23-T24)。如果第二脉冲信号P2变为OFF (图3的定时T22、TM)，第二开关Q2则成为非导通状态。如果第二开关Q2成为非导通状态，则流经第二开关Q2的电流将为零。此时，电感器Ll由于电抗能量而使电流不断地向相同方向流动。因此，电流经由第一开关Ql的体二极管流入电容器Cl (图3的区间T22-T23)。 每当输出第二脉冲信号P2，功率转换装置100就重复上述动作。其结果是，功率转换装置100向电容器Cl补充电荷。交流电压Va的极性交替地重复正极和负极。因此，功率转换装置100交替地重复对平滑电容器C2充电的作用和向电容器Cl补充电荷的作用。即，功率转换装置100向电容器Cl补充电荷之后对平滑电容器C2进行充电。因此，在平滑电容器C2进行充电时，积蓄在电容器Cl中的电荷向平滑电容器C2移动。如果第一和第二开关元件Ql、Q2不进行开关动作，图1所示的功率转换装置100 的电路就作为倍压电路进行动作。即，如果输入电压为交流100V，则如图4的电压波形A所示，在输出端子102、103之间产生大约200V的直流电压。如上所述，第一和第二开关元件Ql、Q2如果进行开关动作，积蓄在电容器Cl中的电荷就向平滑电容器C2移动。因此，增加了功率转换装置100的升压效果。其结果是，功率转换装置100可以将输入电压即、交流电压Va升压到与其倍压相比更高的电压，并得到直流的输出电压V。可以用第一和第二的脉冲信号P1、P2的脉冲宽度控制其输出电压V。S卩、如果设定宽的脉冲宽度，则输出电压V增高，如果设定得窄，则输出电压V降低。虽然是根据第一和第二脉冲信号P1、P2的脉冲宽度的设定，但如图4的电压波形B所示，功率转换装置100 可以在输出端子102、103之间从交流100V的输入电压得到400V的直流电压。如上所述，根据第一实施方式，功率转换装置100不需要进行全波整流，就可以将从交流电源101得到的交流电压转换为直流电压，并向负荷L供电。因此，无需全波整流的二极管桥式电路，所以，可以减少电路的元件数量，降低成本。而且，由于没有二极管桥式电路产生的二极管正向电压损失，因此，功率转换装置100可以进行高效率的电力转换。第二实施方式以下利用图5就第二实施方式进行说明。图5是表示第二实施方式的功率转换装置200的电路图。与图1相同的部分使用相同的符号，并省略具体说明。在第一实施方式中，使用了以第一脉冲信号Pl和第二脉冲信号P2进行开关动作的一对开关半导体开关Ql、Q2。在第二实施方式中，作为同一开关，使用机械开关Si、S2。在功率转换装置200中，将第一机械开关Sl经电感器Ll和电容器Cl串联地连接于交流电源101的两端。而且，在功率转换装置200中，经由平滑电容器C2将第二机械开关S2串联地连接至开关Sl的两端。在功率转换装置200中，将第一外部二极管Dl与第一开关Sl并联。具体是，在第一开关Sl和交流电源101的连接点Xl连接第一二极管Dl的阳极，在第一开关Sl与电容器Cl的连接点X2连接第一二极管Dl的阴极。而且，在功率转换装置200中，将第二外部二极管D2与第二开关S2并联连接。具体是，在第二开关S2和电容器Cl的连接点X2连接第二二极管D2的阳极，在第二开关S2 与平滑电容器C2的连接点X3连接第二二极管D2的阴极。其他构成与第一实施方式的功率转换装置100相同。因此，当交流电压Va的极性为正时，第一开关Sl以远高于交流电压Va的频率的高频重复进行导通和非导通。如果第一开关Sl导通，则形成交流电源101、电感器Li、电容器Cl以及第一开关Sl的闭合电路。 其结果是，根据电感器Ll的线性电抗器作用，向右上升的线性电流从电容器Cl向第一开关 Sl流动。如果第一开关Sl成为非导通状态，则流经第一开关Sl的电流将为零。此时，电感器Ll由于电抗器能量而使电流继续向同一方向不断地流动。因此，电流经由第二二极管D2 流入平滑电容器C2。当交流电压Va的极性为负时，第二开关S2以远高于交流电压Va的频率的高频重复导通和非导通。如果第二开关S2导通，则形成交流电源101、电感器Li、电容器Cl、第二开关S2以及平滑电容器C2的闭合电路。此时平滑电容器C2的电压大于交流电压Va。其结果是，功率转换装置100进行动作，使平滑电容器C2的充电电压经由第二开关S2和电感器Ll返回交流电源101。因此，向右上升的线性电流从平滑电容器C2向第二开关S2流动。如果第二开关S2成为非导通状态，则流过第二开关S2的电流将为零。此时，电感器Ll根据电抗器能量使电流继续向同一方向不断地流动。因此，电流经由第一二极管Dl 流入电容器Cl。如上所述，功率转换装置200使用外部二极管Dl、D2来代替具有MOS型FET的体二极管。选择比上述体二极管的正向电压低的二极管D1、D2。由此，与第一实施方式的功率转换装置100相比，达到可以减少二极管正向电压损失的效果。第三实施方式以下利用图6就第三实施方式进行说明。图6是表示第三实施方式的功率转换装置300的电路图。与图1和图5相同的部分使用相同的符号，并省略具体说明。在第二实施方式中，作为一对开关，使用机械开关Si、S2。在第三实施方式中，作为同一开关，与第一实施方式相同，都使用半导体开关Ql、Q2。即、在功率转换装置300中， 与第一半导体开关Ql并联地连接第一外部二极管Dl，与第二半导体开关Q2并联地连接第二外部二极管D2。第一二极管Dl的正向电压低于第一半导体开关Ql的体二极管的正向电压。同样， 第二二极管D2的正向电压低于第二半导体开关Q2的体二极管的正向电压。在第一实施方式的功率转换装置100中，流过第一或第二半导体开关Ql、Q2的体二极管的电流在第三实施方式的功率转换装置300中流过第一或第二的外部二极管D1、 D2。因此，与功率转换装置100相比，功率转换装置300可以达到降低二极管正向电压的损失的效果。如果开关元件使用半导体开关Ql、Q2，由于半导体开关Ql、Q2具有体二极管，因此，原理上不需要外部二极管D1、D2。但是，一般来说，由于体二极管的正向电压高(例如 1.2V)，因此，如果将低正向电压例如0. 8V的二极管安装在外部，可以提高正向电压之差的效率。第四实施方式以下利用图7就第四实施方式进行说明。图7是表示第四实施方式的功率转换装置400的电路图。与图5相同的部分使用相同的符号，并省略具体说明。在功率转换装置400中，从交流电源101到输出端子102、103的电路构成与第二实施方式的功率转换装置200相同。在功率转换装置400中，在输出端子102、103之间连接输出电压检测部401。输出电压检测部401检测平滑电容器C2的两端即、输出端子102、 103之间的电压Vout。然后，向比较部402输出该检测信号。比较部402将输出电压检测部401检测到的输出电压Vout与预先设定的参考电压Vs进行比较。当输出电压Vout大于参考电压Vs时，比较部402向脉冲生成部403输出表示输出电压大的信息，例如逻辑“ 1 ”的信息。相反，当输出电压Vout小于参考电压Vs时， 比较部402向脉冲生成部403输出表示输出电压小的信息，例如逻辑“0”的信息。脉冲生成部403与第一至第三实施方式的脉冲生成部105相同，当极性判断部104 的输出表示正时，生成第一脉冲信号P1，当表示负时，生成第二脉冲信号P2。而在第四实施方式中，脉冲生成部403根据从比较部402输出的输出电压为大或小的信息来改变脉冲信号P1、P2的脉冲宽度。具体是，当由比较部402输出的信息表示输出电压小时，脉冲生成部 403向加宽脉冲宽度的方向进行控制，当表示输出电压大时，向缩小脉冲宽度的方向进行控制。在这种构成的功率转换装置400中，当输出电压Vout小于规定的参考电压Vs时， 第一脉冲信号Pl和第二脉冲信号P2的脉冲宽度则变宽。因此，导通机械开关Sl和S2的时间延长。其结果是，由于流过机械开关Si、S2的电流量增加，所以输出电压Vout上升。另一方面，如果输出电压Vout大于规定的参考电压Vs，第一脉冲信号Pl和第二脉冲信号的脉冲宽度则变窄。因此，导通机械开关Sl和S2的时间变短。其结果是，由于流过机械开关Sl和S2的电流量减少，所以输出电压Vout下降。因此，在功率转换装置400 中，根据输出电压Vout的反馈控制，可以在参考电压Vs附近将输出电压Vout大致保持为一定。第五实施方式以下利用图8至图10就第五实施方式进行说明。图8是表示第五实施方式的功率转换装置500的电路图。另外，与图6相同的部分使用相同的符号，并省略具体说明。在功率转换装置500中，从交流电源101到输出端子102、103的电路构成与第三实施方式的功率转换装置300相同。在功率转换装置500中，在第一半导体开关Ql和第一外部二极管Dl的连接点X与交流电源101之间连接回路电流检测部501。回路电流检测部 501用于检测在交流电源101中流动的回路电流I，并向生成部502输出该检测信号。
脉冲生成部502与第二实施方式的脉冲生成部105相同，当表示极性判断部104 的输出为正时，生成第一脉冲信号P1，当表示为负时，生成第二脉冲信号P2。而且，脉冲生成部502还输出第一延迟脉冲信号Yl和第二延迟脉冲信号Y2以及第一零容限(zero margin)脉冲信号Zl和第二容限容限脉冲信号Z2。第一延迟脉冲信号Yl在第一脉冲信号Pl变为OFF之后当经过很短的延迟时间d 时变为0N，在下一个第一脉冲信号Pl变为ON的时刻同时变为OFF。第二延迟脉冲信号Y2 在第二脉冲信号P2变为OFF之后当经过很短的延迟时间d时变为0N，在下一个第二脉冲信号P2变为ON的时刻同时变为OFF。第一零容限脉冲信号Zl在第一脉冲信号Pl变为ON的时刻同时变为0N，从第一脉冲信号Pl变为OFF之后，在回路电流即将为零之前变为OFF。第二零容限脉冲信号Z2在第二脉冲信号P2变为ON的时刻同时变为0N，在第二脉冲信号P2变为OFF之后，在回路电流 I即将为零之前变为OFF。脉冲生成部502基于从回路电流检测部501供给的回路电流I 值，判断回路电流I是否即将为零，并控制第一和第二零容限脉冲信号Z1、Z2的OFF时刻。功率转换装置500具有第一与门503及第二与门504、第一或门505及第二或门 506。第一与门503进行第一延迟脉冲信号Yl和第一零容限脉冲信号Zl的逻辑积运算。第二与门504进行第二延迟脉冲信号Y2和第二零容限脉冲信号Z2的逻辑积运算。第一或门 505进行第一脉冲信号Pl和第二与门504的逻辑积的结果即、第二子脉冲信号G2的逻辑和运算。第二或门506进行第二脉冲信号P2和第一与门504的逻辑积的结果即、第一子脉冲信号Gl的逻辑和运算。功率转换装置500向第一半导体开关Ql供给第一或门505的逻辑和运算结果即、 脉冲信号P11。而且，功率转换装置500向第二半导体开关Q2供给第二或门506的逻辑和运算结果即、脉冲信号P21。第一半导体开关Ql在被供给脉冲信号Pll的期间导通。第二半导体开关Q2在被供给脉冲信号P21的期间导通。利用图9和图10的定时图说明该构成的功率转换装置500的动作。图9是表示当交流电压Va的极性为正时的功率转换装置500的动作定时图。当交流电压Va的极性为正时，脉冲生成部502在周期地输出第一脉冲信号P1。如果第一脉冲信号Pl为ON时(图9的定时T31、T35)，从第一或门505输出的脉冲信号Pll就为0N，并且第一开关Ql导通。如果第一开关Ql导通，则形成交流电源101、电感器Li、电容器Cl以及第一开关 Ql的闭合电路。其结果是，根据电感器Ll的线性电抗器的作用，向右上升的线性电流I从电容器Cl流向第一开关Ql (图9的区间定时T31-T32、T35-T36)。脉冲生成部502与第一脉冲信号Pl变为ON同步地使第一零容限脉冲信号Zl变为ON(图9的定时T31、T35)。但是，第一延迟脉冲信号Yl在该时刻为OFF。因此，从第一与门503输出的第一子脉冲信号Gl为OFF。此时，由于第二脉冲信号P2也为0FF，因此从第二或门506输出的脉冲信号P21仍保持OFF。而且，第二延迟脉冲信号Y2和第二零容限脉冲信号Z2也为OFF。因此，从第二与门504输出的第二子脉冲信号G2也为OFF。因此，如果第一脉冲信号Pl为OFF (图9的定时T32、T36)，从第一或门505输出的脉冲信号Pll就为OFF。如果脉冲信号Pll为0FF，则第一半导体开关Ql就成为非导通状态。如果第一半导体开关Ql成为非导通状态，则在第一半导体开关Ql内流动的电流将为零。此时，电感器Ll根据电抗器能量继续使电流向相同方向不断流动。因此，电流经由第二外部二极管D2流向平滑电容器C2。从第一脉冲信号Pl变为OFF之后，当经过微小的延迟时间d后(图9的定时T33、 T37)，第一延迟脉冲信号Yl为ON。此时，由于第一零容限脉冲信号Zl为0N，因此从第一与门503输出的第一子脉冲信号Gl为ON。其结果是，从第二或门506输出的脉冲信号P21为 ON。如果脉冲信号P21为0N，第二开关Q2就导通。在此，假定第二开关Q2的接通电阻足够小于第二二极管D2的电阻。这种情况下，当第二开关Q2导通时，经由第二二极管 D2流入平滑电容器C2的电流就将经由第二开关Q2流入平滑电容器C2(图9的区间定时 T33-T34、T37-T38)。之后，在流经第二开关Q2的电流即将为零的时刻(图9的定时Τ34、Τ38)，第一零容限脉冲信号Zl变为OFF。当该第一零容限脉冲信号Zl变为OFF时，从第一与门503输出的第一子脉冲信号Gl变为0FF，从第二或门506输出的脉冲信号P21也同时变为OFF。当脉冲信号P21变为0FF，第二开关Q2就成为非导通状态。如果第二开关Q2成为非导通状态，经由第二开关Q2流入平滑电容器C2的电流就重新经由第二二极管D2流入平滑电容器C2。图10是表示当交流电压Va的极性为负时的功率转换装置500的动作定时图。当交流电压Va的极性为负时，脉冲生成部502周期地输出第二脉冲信号P2。当第二脉冲信号 P2为ON时(图10的定时T41、T45)，从第二或门506输出的脉冲信号Ρ21为0Ν，第二开关 Q2导通。当第二开关Q2导通，则形成交流电源101、电感器Li、电容器Cl、第二开关Q2以及平滑电容器C2的闭合电路。此时平滑电容器C2的电压高于交流电压Va。其结果是，功率转换装置200进行动作，使平滑电容器C2的充电电压经由第二开关Q2和电感器Ll返回交流电源101。因此，向右上升的线性电流I从平滑电容器C2向第二开关Q2流动(图10的区间定时 T41-T42、T45-T46)。脉冲生成部502与第二脉冲信号P2变为ON同步，并使第二零容限脉冲信号Z2为 ON(图10的定时T41、T45)。但是，第二延迟脉冲信号Υ2在该时刻为OFF。因此，从第二与门504输出的第二子脉冲信号G2为OFF。此时，由于第一脉冲信号Pl也为0FF，因此从第一或门505输出的脉冲信号Pll仍保持为OFF。而且，第一延迟脉冲信号Yl和第一零容限脉冲信号Zl也为OFF。因此，从第一与门503输出的第一子脉冲信号Gl也为OFF。因此，如果第二脉冲信号P2为OFF (图10的定时T42、T46)，则从第二或门506输出的脉冲信号P21为OFF。当脉冲信号P21为OFF时，第二半导体开关Q2就成为非导通状态。如果第二半导体开关Q2成为非导通状态，流经第二半导体开关Q2的电流将为零。此时，电感器Ll根据电抗器能量还要继续使电流向相同方向不断流动。因此，电流经由第一外部二极管Dl流入电容器Cl。从第二脉冲信号P2为OFF之后，当经过微小的延迟时间d后(图10的定时T43、 T47)，第二延迟脉冲信号Y2变为0N。此时，由于第二零容限脉冲信号Z2为0N，则从第二与门504输出的第二子脉冲信号G2为0N。其结果是，从第一或门505输出的脉冲信号Pll为ON。当脉冲信号Pll为ON，则第一开关Ql导通。在此，假定第一开关Ql的接通电阻足够小于第一二极管Dl的电阻。这种情况下，当第一开关Ql导通时，经由第一二极管Dl 流入电容器Cl的电流就将经由第一开关Ql流入电容器Cl (图10的区间定时T43-T44、 T47-T48)。之后，在流经第一开关Ql的电流即将为零的时刻(图10的定时T44、T48)，第二零容限脉冲信号Z2变为OFF。当该第二零容限脉冲信号Z2为OFF时，从第二与门504输出的第二子脉冲信号G2就为OFF，同时从第一或门505输出的脉冲信号Pll也为OFF。当脉冲信号Pll为OFF时，第一开关Ql就成为非导通状态。如果第一开关Ql成为非导通状态， 经由第一开关Ql流入电容器Cl的电流就重新经由第一二极管Dl流入电容器Cl。如上所述，在第三实施方式的功率转换装置300中由于第一开关Ql为OFF而流入第二二极管D2的电流在第五实施方式的功率转换装置500中从第一开关Ql为OFF的时刻开始经过了微小的延迟时间后流入第二开关Q2。然后，在该电流即将为零之前，再次流入第二二极管D2。同样，由于第二开关Q2为OFF而流入第一二极管Dl的电流从第二开关Q2 为OFF之后的时刻开始经过微小的延迟时间后流入第一开关Q1。并且，在该电流即将为零之前再次流入第一二极管Dl。第一开关Ql和第二开关Q2的ON电阻(导通电阻)与二极管D1、D2相比非常小。 因此，与第三实施方式的功率转换装置300相比，功率转换装置500可以进一步提高功率转换效率。而且，如果使第一开关Ql为0N、0FF的定时和第二开关Q2为0FF、0N的定时一致，
则可以进一步提高功率转换效率。但是，由于半导体开关Ql、Q2根据特性的偏差，有可能同时为0N。如果第一开关 Ql和第二开关Q2同时为0N，则由于穿透电流流动而发生短路。为了防止这样的问题，在功率转换装置500中，在脉冲生成部502中生成延迟脉冲信号Yl、Y2。根据延迟脉冲信号Yl、Y2的输出定时，当第一开关Ql为OFF时，空出微小的延迟时间，使第二开关Q2为0N。相反，当第二开关Q2为OFF时，空出微小的延迟时间，使第一开关Ql为0N。因此，不会产生第一开关Ql和第二开关Q2同时为ON的区间。而且，回路电流I为零之后，在功率转换装置500中，在二极管Dl、D2遮断的方向上施加电压。假设当回路电流I为零时，如果开关Q1、Q2导通，则二极管D1、D2形成的遮断不起作用而发生动作异常。在第五实施方式中，中脉冲生成部502中生成零容限脉冲信号Z1、Z2。而且，在该零容限脉冲信号Z1、Z2的输出时刻，在回路电流I即将为零之前，使开关Q1、Q2成为非导通状态。因此，在回路电流I为零时，二极管D1、D2形成的遮断肯定发挥作用，因此，功率转换装置500不会发生动作异常。第六实施方式以下利用图11至图13就第六实施方式进行说明。图11是表示第六实施方式的功率转换装置600的电路图。与图5相同的部分使用相同的符号，并省略具体说明。在功率转换装置600中，从交流电源101到输出端子102、103的电路构成与第二实施方式的功率转换装置200相同。功率转换装置600在交流电源101的两端连接输入电压检测部601。输入电压检测部601检测在交流电源101的两端产生的输入电压Vin。然后向电压信号处理部604输出该检测信号。功率转换装置600在第一开关Sl与第一二极管Dl的连接点Xl和交流电源101 之间连接回路电流检测部602。回路电流检测部602检测向交流电源101流动的回路电流 I，然后向电流信号处理部605输出该检测信号。功率转换装置600在平滑电容器C2的两端即输出端子102、103之间连接输出电压检测部603。输出电压检测部603检测在输出端子102、103之间产生的输出电压Vout。 然后，输出电压检测部603向比较部606输出该检测信号。电压信号处理部604包括极性判断部60 和绝对值生成部604b。极性判断部 604a判断输入电压Vin的极性(正或负)。绝对值生成部604b生成输入电压Vin的绝对值。电压信号处理部604向电流峰值决定部607和脉冲生成部611输出输入电压Vin的极性和绝对值。电流信号处理部605包括极性判断部60 和绝对值生成部606b。极性判断部 60 判断回路电流I的极性(方向)。极性例如使从交流电源101向连接点Xl流动的电流作为正，将向相反方向流动的电流作为负。绝对值生成部60 生成回路电流I的绝对值。 电流信号处理部605向电流峰值判断部608和零电流判断部609输出回路电流I的极性和绝对值。比较部606计算输出电压检测部603检测的输出电压Vout和预先设定的参考电压Vs之差。然后，比较部606向电流峰值决定部607输出该输出电压Vout与参考电压Vs 的差值。当输出电压Vout小于参考电压Vs时，差值为正的值，大于参考电压Vs时，为负的值。电流峰值决定部607将从电压信号处理部604输出的输入电压Vin的绝对值与从比较部606输出的电压差值相乘。然后，电流峰值决定部607向电流峰值判断部608输出该乘积值。电流峰值判断部608将从电流峰值决定部607输入的乘积值识别为回路电流I的峰值IP。然后，电流峰值判断部608判断从电流信号处理部605输入的回路电流I的值是否达到峰值Ip。如果判断为回路电流I的值达到峰值Ip，电流峰值判断部608则向锁存电路610的复位端子R输出信号。零电流判断部609判断从电流信号处理部605输入的回路电流I的值是否已为零。如果判断为回路电流I的值已为零，零电流判断部609则向锁存电路610的置位端子 S输出信号。当向置位端子S输入信号，锁存电路610则形成置位状态，向脉冲生成部611输出逻辑“1”的信息。另外，如果向复位端子R输入信号，锁存电路610则形成复位状态，向脉冲生成部611输出逻辑“0”的信息。当从电压信号处理部604输入的信号表示为正极性时，脉冲生成部611生成第一脉冲信号P1，当表示为负极性时，生成第二脉冲信号P2。并且，脉冲信号生成部611在从锁存电路610输入的状态信号是逻辑“1”的信息期间，向第一开关Sl输出第一脉冲信号P1。 同样，脉冲信号生成部611在从锁存电路610输入的状态信号是逻辑“1”的信息期间，向第二开关S2输出第二脉冲信号P2。
如图12所示，在该构成的功率转换装置600中，如果在零电流判断部609中判断为回路电流I是零(图12的定时T51、T53)，锁存电路610的输出则为逻辑“1”。如果在电流峰值判断部608中判断为回路电流I已达到峰值Ip (图12的定时Τ52、仍4)，锁存电路 610的输出则为逻辑“0”。峰值Ip是从电压信号处理部604输出的输入电压Vin的绝对值、从比较部606输出的电压差值和规定系数的乘积值。因此，峰值Ip与输入电压V成比例关系。因此，如图 13所示，峰值Ip的包络线形成与输入电压Vin近似的正弦波形。而且，当输出电压Vout小于参考电压Vs时，向峰值Ip的包络线整体增高的方向进行校正。同样，当输出电压Vout 大于参考电压Vs时，向峰值Ip的包络线整体降低的方向进行校正。例如当交流电压Va的极性为正时，脉冲生成部611根据锁存电路610的输出周期地输出第一脉冲信号Pl。如果第一脉冲信号Pl为0Ν，则第一开关Sl导通。如果第一开关Sl导通，则形成交流电源101、电感器Li、电容器Cl以及第一开关 Ql的闭合电路。其结果是，通过电感器Ll的线性电抗器作用，向右上升的直线电流I从电容器Cl向第一开关Ql流动。当回路电流I到达峰值Ip时，锁存电路610被复位。因此，第一脉冲信号Pl为 OFF。如果第一脉冲信号Pl为OFF，第一开关Sl则为非导通状态，流经第一开关Sl的电流为零。此时，电感器Ll根据电抗器能量继续使电流向相同方向不断流动。因此，电流经由第二外部开关D2流入平滑电容器C2。当交流电压Va的极性为负时，脉冲生成部611根据锁存电路610的输出周期地输出第二脉冲信号P2。当第二脉冲信号P2为ON时，则第二开关S2导通。当第二开关S2导通时，则形成交流电源101、电感器Li、电容器Cl、第二开关Q2以及平滑电容器C2的闭合电路。此时平滑电容器C2的电压大于交流电压Va。其结果是，功率转换装置600进行动作，使平滑电容器C2的充电电压经由第二开关Q2和电感器Ll返回交流电源101。因此，向右上升的线性电流I从平滑电容器C2向第二开关S2流动。当回路电流I到达峰值Ip时，则锁存电路610被复位。因此，第二脉冲信号P2为 OFF。如果第二脉冲信号P2为OFF，则第二开关S2成为非导通状态，在第二开关S2中流动的电流为零。此时，电感器Ll根据电抗器能量使电流继续向相同方向不断流动。因此，电流经由第一二极管Dl流入电容器Cl。如上所述，中功率转换装置600中，为了使回路电流I不超过峰值Ip，使第一或第二开关Si、S2为OFF。峰值Ip为包络线曲线。由于包络线与输入电压Vin成比例，因此， 如果输入电压Vin是正弦波，则包络线曲线也形成正弦波。以由该包络线曲线规定的峰值Ip反复使第一或第二开关S1、S20FF的动作，由此， 如图13所示，回路电流I形成三角波。而且，该回路电流I的平均值Ia可以视为峰值Ip 的大约二分之一。即，如果从输入侧看，该平均电流Ia表现为正弦波形。这样，功率转换装置600可以得到与输入电压波形大致相同的正弦波的输入电流波形。因此，由于输入线不会产生高次谐波电流，从而可以减轻变电设备的负担。第七实施方式以下利用图14至图16就第七实施方式进行说明。图14是表示第七实施方式的功率转换装置700的电路图。与图11相同的部分使用相同的符号，并省略具体说明。
功率转换装置700与第六实施方式的功率转换装置600的不同点在于增加了子脉冲生成部701和第一及第二或门702、703。子脉冲生成部701输入由电压信号处理部604 得到的输入电压Vin的极性和绝对值的信号、由电流信号处理部605得到的回路电流I的极性和绝对值的信号以及锁存电路610的状态信号。在子脉冲生成部701中，当由电压信号处理部604得到的输入电压Vin的极性表示为正极性时，输出第一子脉冲信号P13。当从锁存电路610输入的状态信号为逻辑“1”开始经过微小的延迟时间d后，子脉冲信号P13为ON。而且，当由电流信号处理部605得到的回路电流I的绝对值即将为零之前，使第一子脉冲信号P13为OFF。当由电压信号处理部604得到的输入电压Vin的极性表示为负极性时，子脉冲生成部701输出第二子脉冲信号P23。当从锁存电路610输入的状态信号为逻辑“1”开始经过微小的延迟时间d后，第二子脉冲信号P23为ON。而且，由电流信号处理部605得到的回路电流I的绝对值即将为零之前，使第二子脉冲信号P23为OFF。第一或门702进行从脉冲生成部611输出的第一脉冲信号Pl和从子脉冲生成部 701输出的第二子脉冲信号P23的逻辑和运算。然后，向第一开关Sl提供该逻辑和结果即、 脉冲信号P12。第一开关Sl在脉冲信号P12为ON期间导通。第二或门703进行从脉冲生成部611输出的第二脉冲信号P2和从子脉冲生成部 701输出的第一子脉冲信号P13的逻辑和运算。然后，向第二开关S2输出该逻辑和结果即、 脉冲信号P22。第二开关S2在脉冲信号P22为ON期间导通。利用图15和图16的定时图就该构成的功率转换装置600的动作进行说明。图15 是表示交流电压Va的极性为正时的功率转换装置600的动作的定时图。如在第六实施方式中所说明的，由电流峰值决定部607决定的电流峰值Ip形成正弦波形的包络线曲线。当交流电压Va的极性为正时，脉冲生成部611周期输出第一脉冲信号P1。如果第一脉冲信号Pl为0N，则第一或门702中的逻辑和运算结果即、脉冲信号P12为0N(图15 的定时 T61、T65、T69、T73、T77、T81)，第一开关 Sl 导通。如果第一开关Sl导通，则形成交流电源101、电感器Li、电容器Cl以及第一开关Sl的闭合电路。因此，根据电感器Ll的线性电抗器作用，向右上升的直线电流I从电容器 Cl 流向第一开关 Sl (图 15 的区间 T61-T62、T65-T66、T69-T70、T73-T74、T77-T78、 T81-T82)。如果回路电流I达到峰值Tp (图15的定时162366、170、174、178、182)，锁存电路610则被复位，因此，第一脉冲信号Pl为OFF。当第一脉冲信号Pl为0FF，则第一或门 702进行的逻辑和运算结果即、脉冲信号P12为OFF。因此，第一开关Sl成为非导通状态。如果第一开关Sl成为非导通状态，则流经第一开关Sl的电流为零。此时，电感器 Ll根据电抗器能量继续使电流向相同的方向不断流动。因此，电流经由第二二极管D2流入平滑电容器 C2(图 15 的定时 T62-T63、T66-T67、T70-T71、T74-T75、T78-T79、T82-T83)。当从第一脉冲信号Pl为OFF开始经过了微小的延迟时间d后(图15的定时T63、 T67、T71、T75、T79、T83)，则第一延迟脉冲信号Ρ13为0Ν。当第一延迟脉冲信号P13为0N, 则第二或门703中进行的逻辑和运算结果即、脉冲信号P22为0N，第二开关S2导通。当第二开关S2导通时，经由第二二极管D2流入到平滑电容器C2的电流则经由第二开关S2流入平滑电容器 C2(图 15 的区间 T63-T64、T67-T68、T71-T72、T75-T76、T79-T80、T83-T84)。
然后，在流经第二开关S2的回路电流I即将为零之前的定时(图15的定时T64、 T68、T72、T76、T80、T84)使第一延迟脉冲信号Ρ13为OFF。当第一延迟脉冲信号P13为OFF 时，第二或门703中进行的逻辑和运算结果即、脉冲信号P22则为OFF，第二开关S2为非导通状态。如果第二开关S2为非导通状态，则经由第二开关S2流入平滑电容器C2的电流重新经由第二二极管D2流入平滑电容器C2。图16是表示交流电压Va的极性为负时的功率转换装置600动作的定时图。当交流电压Va的极性为负时，脉冲生成部611周期地输出第二脉冲信号P2。当第二脉冲信号 P2为ON时，则第二或门703中进行的逻辑和运算结果即、脉冲信号P22为ON(图16的定时 T91、T95、T99、T103、T107、Till),并且第二开关 S2 导通。如果第二开关S2导通，则形成交流电源101、电感器Li、电容器Cl、第二开关Q2以及平滑电容器C2的闭合电路。此时，平滑电容器C2的电压大于交流电压Va。其结果是，功率转换装置100进行动作，使平滑电容器C2的充电电压经由第二开关Q2和电感器Ll返回交流电源101。因此，向右上升的线性电流从平滑电容器C2向第二开关Q2流动(图16的区间 T91-T92、T95-T96、T99-T100、T103-T104、T107-T108、T111-T112)。如果回路电流I到达峰值Tp (图16的定时了92、了96、1100、1104、1108、1112)，锁存电路610则被复位，从而使第二脉冲信号P2为OFF。如果第二脉冲信号P2为OFF，第二或门703中进行的逻辑和运算结果即、脉冲信号P22则为0FF，第二开关S2则为非导通状态。如果第二开关S2为非导通状态，则流经第二开关S2的电流为零。此时，电感器Ll 根据电抗器能量使电流继续向同一方向不断地流动。因此，电流经由第一二极管Dl流入电容器 Cl(图 16 的试点 T92-T93、T96-T97、T100-T101、T104-T105、T108-T109、T112-T113)。如果从第二脉冲信号Pl为OFF开始经过了微小的延迟时间d(图16的定时T93、 丁97、1101、1105、1109、1113)，则第二延迟脉冲信号？23为(^。如果第二延迟脉冲信号P23 为0N，第一或门702中进行的逻辑和运算结果即、脉冲信号P12则为0N，第一开关Sl导通。 如果第一开关Sl导通，则经由第一二极管Dl流入到电容器Cl的电流经由第一开关Sl流入电容器Cl (图 16 的区间 T93-T94、T97-T98、T101-T102、T105-T106、T109-T110、T113-T114)。之后，在流经第一开关Sl的回路电流I即将为零的定时(图16的定时Τ94、Τ98、 Τ102、Τ106、Tl 10、Tl 14)，使第二延迟脉冲信号Ρ23为OFF。如果第二延迟脉冲信号P23为 0FF，则第一或门702中进行的逻辑和运算结果即、脉冲信号P12为0FF，第一开关Sl为非导通状态。如果第一开关Sl为非导通状态，则经由第一开关Sl流入到电容器Cl的电流重新经由第一二极管Dl流入电容器Cl。如上所述，在功率转换装置700中，由于第一开关Sl为非导通状态，所以，流入第二二极管D2的电流在从第一开关Sl为非导通状态的定时开始经过微小的延迟时间后流入第二开关S2。然后，在该电流即将为零之前，电流重新流入第二二极管D2。同样，由于第二开关S2为非导通状态，所以，流入第一二极管Dl的电流从第二开关Sl为非导通状态的定时开始经过微小的延迟时间后流入第一开关Si。然后，在该电流即将为零之前，电流重新流入第一二极管D1。因此，可以进一步提高功率转换效率。如上所述可以明确，根据各实施方式，可以提供大幅度提高功率转换效率而获得的功率转换装置。
以下就上述各实施方式的变形例进行说明。第一、第三或第五实施方式使用的半导体开关Ql、Q2不限于MOS型FET。具有绝缘栅双极晶体管ansulated Gate Bipolar Transistor =IGBT)等体二极管的半导体元件也可以用作半导体开关Ql、Q2。第二、第四、第六或第七实施方式使用的半导体开关Si、S2不限于机械开关。例如也可以是如双向可控硅的可在双方向控制电流的导通和非导通的不具有体二极管的半导体开关。总之，不依赖于电流方向就可以转换导通或非导通的开关即可。另外，如果是第四、第六或第七实施方式的情况下，也可以是具有FET等体二极管的半导体开关。在第四实施方式中，使从交流电源101到输出端子102、103的电路构成与第二实施方式的功率转换装置200相同。但该电路构成也可以与第一实施方式的功率转换装置 100或第三实施方式的功率转换装置300相同。另外，在第五实施方式中，使从交流电源101 到输出端子102、103的电路构成与第三实施方式的功率转换装置300相同。但该电路构成也可以与第一实施方式的功率转换装置100或第二实施方式的功率转换装置200相同。第六和第七实施方式也是同样，从交流电源101到输出端子102、103的电路构成不限于该实施方式。而且，从交流电源101到输出端子102、103的电路构成不限于第一、第二或第三实施方式的电路构成。例如串联连接与交流电源101连接的电感器Ll和电容器Cl。在此，如图17所示，也可以将电容器Cl的一端连接于交流电源101的一端，在电容器Cl的另一端， 经由电感器Ll连接于第一开关(第一半导体开关Ql或第一机械开关Si)。而且，在第五、第六或第七实施方式中，利用电流检测部501、602检测在交流电源 101和连接点Xl之间流动的电流I。但是，检测回路电流I的位置不限于上述各实施方式的位置。例如也可以形成如图18至图20所示的电路。图18是表示经由电流检测部501、602将电感器Ll连接于交流电源101的一端、 将电容器Cl连接于交流电源101的另一端，作为回路电流I检测在交流电源101与电感器 Ll之间流动的电流的例子。图19是表示对于电感器Ll配置次级绕组L2，根据该次级绕组L2中产生的电压检测回路电流I的例子。图20是表示分别将低电阻R1、R2连接于第一开关Sl和第二开关S2，在每一个低电阻R1、R2的两端连接电流峰值检测部81、82。然后，例如，将在低电阻R1、R2中流动的电流转换成电压值，检测电流峰值。在该例子中，电流检测部501、602检测出回路电流I已为零。另外，在各实施方式中，将100V的商用电源(50Hz/60Hz)作为交流电源的输入电源。但交流电源不限于100V的商用电源。例如，也可以是将200 220V的商用电源 (50Hz/60Hz)作为输入电源，并转换成所需要的直流电压后向负荷供电的功率转换装置。例如在图11所示的功率转换装置600中，在施加100V的交流电源、向负荷输出功率为200瓦的情况下，电流峰值决定部607决定包络线，使平均电流Ia为2安培。而在施加200V的交流电源时，自动决定包络线，使平均电流Ia为1安培。为了使输出电压与参考电压相同而采取反馈，因此，出现这种结果。图21是表示在施加100V交流电源和200V交流电源的情况下启动时的电压变化。
18在施加100V交流电源时，如图21中El所示，平滑电容器C2充电的电压大约为200V。而在施加200V交流电源时，如图21中E2所示，平滑电容器C2充电的电压大约为400V。但在任何一种情况下，如果开始开关动作(定时to)，都是进行控制，使该输出电压与参考电压(在该例子中为600V)相等。 虽然对本发明的实施方式进行了说明，但是，这些实施方式仅是为了说明本发明的示例，并不用于限定本发明的范围。这里描述的新的实施方式可以通过多种其他方式来体现。而且，在不超出本发明宗旨的范围内，上述实施方式当然可以进行一些省略、替代或变形。请求保护的范围及其等同范围涵盖落入本发明的范围和宗旨的这些方式或变形。
权利要求
1.一种功率转换装置，其中，包括第一开关，经由电感器和电容器串联地连接于交流电源的两端；第二开关，经由平滑电容器串联地连接于所述第一开关的两端；以及脉冲生成部，当所述交流电源的电压极性为正时，生成第一脉冲信号，并向所述第一开关输出，当所述交流电源的电压极性为负时，生成第二脉冲信号，并向所述第二开关输出， 其中，所述第一脉冲信号以大于所述交流电源的频率的频率脉冲驱动所述第一开关，所述第二脉冲信号以大于所述交流电源的频率的频率脉冲驱动所述第二开关。
2.根据权利要求1所述的功率转换装置，其中，所述第一开关和所述第二开关是具有体二极管的半导体开关。
3.根据权利要求1所述的功率转换装置，其中，所述第一开关和所述第二开关是机械开关或不具有体二极管的半导体开关，相对于所述第一开关和所述第二开关，将二极管分别并联安装在外部。
4.根据权利要求3所述的功率转换装置，还包括回路电流检测部，用于检测在所述交流电源中流动的回路电流，并向所述脉冲生成部输出检测值，其中，当所述交流电源的电压极性为正时，所述脉冲生成部生成第三脉冲信号，并向所述第二开关输出，当所述交流电源的电压极性为负时，所述脉冲生成部生成第四脉冲信号， 并向所述第一开关输出，其中，所述第三脉冲信号在所述第一脉冲信号变为OFF之后至下一次变为ON的期间的所述回路电流流动的期间，使所述第二开关导通规定的时间，所述第四脉冲信号在所述第二脉冲信号变为OFF之后至下一次变为ON的期间的所述回路电流流动的期间，使所述第一开关导通规定的时间。
5.根据权利要求1所述的功率转换装置，其中，所述第一开关和所述第二开关是具有体二极管的半导体开关，相对于所述第一开关和所述第二开关，分别将正向电压小于所述体二极管的正向电压的二极管并联安装在外部。
6.根据权利要求5所述的功率转换装置，还包括回路电流检测部，用于检测在所述交流电源中流动的回路电流，并向所述脉冲生成部输出该检测值，当所述交流电源的电压极性为正时，所述脉冲生成部生成第三脉冲信号，并向所述第二开关输出，当所述交流电源的电压极性为负时，所述脉冲生成部生成第四脉冲信号，并向所述第一开关输出，其中，所述第三脉冲信号在所述第一脉冲信号变为OFF之后到下一次变为ON的期间的所述回路电流流动的期间，使所述第二开关导通规定的时间，所述第四脉冲信号在所述第二脉冲信号变为OFF之后到下一次变为ON的期间的所述回路电流流动的期间，使所述第一开关导通规定的时间。
7.根据权利要求1所述的功率转换装置，还包括输出电压检测部，用于检测所述平滑电容器的两端的电压，并向所述脉冲生成部输出检测值，当由所述输出电压检测部检测的电压大于规定电压时，所述脉冲生成部使所述第一脉冲信号或所述第二脉冲信号的脉冲宽度变窄，当由所述输出电压检测部检测的电压小于所述规定电压时，使所述第一脉冲信号或所述第二脉冲信号的脉冲宽度变宽。
8.根据权利要求1所述的功率转换装置，还包括回路电流检测部，用于检测在所述交流电源中流动的回路电流，并向所述脉冲生成部输出检测值；输入电压检测部，用于检测所述交流电源的电压；输出电压检测部，用于检测所述平滑电容器的两端的电压，并向所述脉冲生成部输出检测值；比较部，用于计算由所述输出电压检测部检测的输出电压与规定的设定电压的差值；电流峰值决定部，将由所述输入电压检测部检测的输入电压与由所述比较部算出的电压差值的乘积计算为电流的峰值；锁存电路，在向置位端子输入信号之后到向复位端子输入信号的期间，向所述脉冲生成部输出信号；零电流判断部，当由所述回路电流检测部检测的电流值为零时，向所述锁存电路的置位端子输出信号；以及电流峰值判断部，当由所述回路电流检测部检测的电流值达到由所述电流峰值决定部算出的峰值时，向所述锁存电路的复位端子输出信号，其中，所述脉冲生成部在输入所述锁存电路的输出的期间，控制所述第一脉冲信号或所述第二脉冲信号的脉冲宽度。
9.根据权利要求8所述的功率转换装置，其中，所述第一开关和所述第二开关是机械开关或不具有体二极管的半导体开关，相对于所述第一开关和所述第二开关，分别将二极管并联安装在外部。
10.根据权利要求9所述的功率转换装置，还包括子脉冲生成部，输入有由所述输入电压检测部检测的输入电压、由所述回路电流检测部检测的回路电流以及由所述锁存电路输出的信号，当所述输入电压的极性为正时，所述锁存电路的输出为复位状态在经过规定时间之后至所述回路电流即将为零的期间中，向所述第二开关输出使所述第二开关导通的第二子脉冲信号，当所述输入电压的极性为负时， 所述锁存电路的输出为复位状态在经过规定时间之后至所述电路电流即将为零的期间中， 向所述第一开关输出使所述第一开关导通的第一子脉冲信号。
11.根据权利要求8所述的功率转换装置，其中，所述第一开关和所述第二开关是具有体二极管的半导体开关，相对于所述第一开关和所述第二开关，分别将正向电压小于所述体二极管的正向电压的二极管并联安装在外部。
12.根据权利要求11所述的功率转换装置，还包括子脉冲生成部，输入有由所述输入电压检测部检测的输入电压、由所述回路电流检测部检测的回路电流以及由所述锁存电路输出的信号，当所述输入电压的极性为正时，所述锁存电路的输出为复位状态，在经过规定时间之后至所述回路电流即将为零的期间中，向所述第二开关输出用于使所述第二开关导通的第二子脉冲信号，当所述输入电压的极性为负时，所述锁存电路的输出为复位状态，在经过规定时间之后至所述回路电流即将为零的期间中，向所述第一开关输出用于使所述第一开关导通的第一子脉冲信号。
13.一种功率转换方法，包括将第一开关经由电感器和电容器串联地连接于交流电源的两端； 将第二开关经由平滑电容器连接于所述第一开关的两端；当所述交流电源的电压极性为正时，脉冲生成部生成第一脉冲信号，并向所述第一开关输出，所述第一脉冲信号以大于所述交流电源的频率的频率脉冲驱动所述第一开关；当所述交流电源的电压极性为负时，所述脉冲生成部生成第二脉冲信号，并向所述第二开关输出，所述第二脉冲信号以大于所述交流电源的频率的频率脉冲驱动所述第二开关。
14.根据权利要求13所述的功率转换方法，其中，所述第一开关和所述第二开关是具有体二极管的半导体开关。
15.根据权利要求13所述的功率转换方法，其中，所述第一开关和所述第二开关是机械开关或不具有体二极管的半导体开关，相对于所述第一开关和所述第二开关，分别将二极管并联安装在外部。
16.根据权利要求15所述的电力转换方法，还包括回路电流检测部检测在所述交流电源中流动的回路电流，并向所述脉冲生成部输出检测值，当所述交流电源的电压极性为正时，所述脉冲生成部生成第三脉冲信号，并向所述第二开关输出，当所述交流电源的电压极性为负时，生成第四脉冲信号，并向所述第一开关输出，其中，所述第三脉冲信号在所述第一脉冲信号变为OFF之后至下一次变为ON的期间的所述回路电流流动的期间，使所述第二开关导通规定的时间，所述第四脉冲信号在所述第二脉冲信号变为OFF之后至下一次变为ON的期间的所述回路电流流动的期间，使所述第一开关导通规定的时间。
17.根据权利要求13所述的功率转换方法，其中，所述第一开关和所述第二开关是具有体二极管的半导体开关，相对于所述第一开关和所述第二开关，分别将正向电压小于所述体二极管的正向电压的二极管并联安装在外部。
18.根据权利要求17所述的功率转换方法，还包括所述回路电流检测部检测在所述交流电源中流动的回路电流，并向所述脉冲生成部输出该检测值，其中，当所述交流电源的电压极性为正时，所述脉冲生成部生成第三脉冲信号，并向所述第二开关输出，当所述交流电源的电压极性为负时，所述脉冲生成部生成第四脉冲信号， 并向所述第一开关输出，所述第三脉冲信号在所述第一脉冲信号从变为OFF之后至下一次变为ON的期间的所述回路电流流动的期间，使所述第二开关导通规定的时间，所述第四脉冲信号在所述第二脉冲信号变为OFF之后至下一次变为ON的期间的所述回路电流流动的期间，使所述第一开关导通规定的时间。
19.根据权利要求13所述的功率转换方法，还包括输出电压检测部检测所述平滑电容器的两端的电压，并向所述脉冲生成部输出该检测值，其中，当由所述输出电压检测部检测的电压大于规定电压时，所述脉冲生成部使所述第一或第二脉冲信号的脉冲宽度变窄，当小于所述规定电压时，使所述第一或第二脉冲信号的脉冲宽度变宽。
全文摘要
本发明提供功率转换装置以及功率转换方法。该功率转换装置包括第一开关、第二开关以及脉冲生成部。第一开关经由电感器和电容器串联地连接于交流电源的两端连接。第二开关经由平滑电容器串联地连接于上述第一开关的两端。当上述交流电源的电压极性为正时，脉冲生成部生成第一脉冲信号，并向上述第一开关输出，当上述交流电源的电压极性为负时，脉冲生成部生成第二脉冲信号，并向上述第二开关输出，其中，上述第一脉冲信号以大于上述交流电源的频率的频率脉冲驱动上述第一开关，上述第二脉冲信号以大于上述交流电源的频率的频率脉冲驱动上述第二开关。
文档编号H02M7/12GK102340252SQ201110196250
公开日2012年2月1日 申请日期2011年7月13日 优先权日2010年7月14日
发明者宇佐美丰 申请人:东芝泰格有限公司