电力变换装置以及冷冻空气调节装置的制造方法_2

文档序号:9439397阅读:来源:国知局
电压(约几V),并且能够调整为抑制多余的电压,从而不会向转流装置4侧流过过大的电流等而能够进行逆恢复,能够实现节能。另外,以上能够通过利用匝数比的调整等的比较简易的方法来实现。
[0042]另外,在本实施方式的变压器41中,在初级侧绕组中设置有复位绕组。通过设置复位绕组,能够在复位时在变压器用电源部45侧再生励磁能量来进行电力回收,能够进一步实现高效化。关于变压器41,在后面进一步进行说明。
[0043]转流用整流部42对与转流有关的电流(在其它路径中流过的电流)进行整流。此处,转流用整流部42具有包括例如电气特性(特别是复原特性)优良、电流容量小且逆恢复的时间快的半导体元件的整流器。关于转流用整流部42具有的整流器,处于从电源I对负载9供给的电力的路径上,所以需要设为高耐压的元件。因此,此处,在转流用整流部42中,使用由特别是复原特性优良的硅制肖特基势皇二极管、或者以SiC(碳化硅)、GaN(氮化镓)、金刚石等为材料的宽能带隙半导体构成的元件。
[0044]另外,在本实施方式中,由转流用开闭器44、变压器用电源部45、变压器驱动用整流部46以及变压器用平滑部47构成了变压器驱动电路43。例如,具有晶体管等开关元件的转流用开闭器44根据来自转流信号传送装置8的转流信号SB进行开闭,控制从变压器用电源部45向变压器41 (初级绕组侧)的电力供给、供给停止。此处,关于开关元件,也可以具有将栅极侧、和漏极(集电极)_源极(发射极)侧之间进行绝缘的绝缘部。此时,作为绝缘部由光耦合器、脉冲变压器等构成即可。通过设置绝缘部,能够将转流装置和控制装置100等控制侧电气地切离,而防止过大的电流等流入到控制侧。变压器用电源部45成为用于对例如变压器41供给电力而使转流装置4进行转流动作的电源。另外,关于变压器用电源部45对变压器41施加的电压,设为比通过升压装置2、转流装置4对平滑装置3施加的电压(输出电压)更低。此处,虽然在图1中未特别示出,但考虑噪声对策、故障时的电路保护等,也可以设为在连接了变压器用电源部45、转流用开闭器44以及变压器41的初级侧绕组的布线路径中,根据需要插入限制电阻、高频电容器、缓冲器(snubber)电路、保护电路等。另外,关于变压器用电源部45,也可以与用于进行升压用开闭开关部22的开闭动作的电源共用。变压器驱动用整流部46对在变压器驱动电路43中流过的电流进行整流而对变压器41的初级侧绕组进行电力供给。另外,具有电容器等的变压器用平滑部47使来自变压器用电源部45的电力平滑而供给到初级侧绕组。通过设置变压器用平滑部47来进行平滑,从而能够抑制例如变压器用电源部45的急剧的变动、电流的剧烈的暴涨等。
[0045]平滑装置3包括例如平滑用的电容器,使与升压装置2等的动作有关的电压平滑而施加到负载9。另外,电压检测装置5检测通过平滑装置3平滑了的电压(输出电压Vdc)。电压检测装置5由利用分压电阻的电平位移电路等构成。此处,关于电压检测装置5,也可以根据需要,设为附加模拟/数字变换器等的结构,使得能够设为控制装置100进行运算处理等的信号(数据)。
[0046]另外,在本实施方式的系统中,具有电流检测元件10以及电流检测装置11。电流检测元件10检测电源I和升压用开闭开关部22的负侧的连接点处的电流,使用例如变流器、分流电阻等。电流检测装置11在将与电流检测元件10的检测有关的电流作为信号发送时,变换为控制装置100可处理的恰当值(Idc)的信号,输入到控制装置100。因此,包括放大电路、电平位移电路、滤波器电路等。此处,在控制装置100能够替代地处理电流检测装置11进行的功能的情况下,也可以适宜省略电路等。
[0047]根据与电压检测装置5的检测有关的电压和/或与电流检测元件10以及电流检测装置11的检测有关的电流,控制装置100进行驱动信号的生成、发送处理。在图1的电力变换装置中,具有电压检测装置5、电流检测元件10以及电流检测装置11这两方,但也可以设置某一方,仅根据电流、或仅根据电压,控制装置100进行驱动信号生成等处理。
[0048]控制装置100包括微型计算机、数字信号处理器等运算装置、在内部具有与运算装置同样的功能的装置等。在本实施方式中,例如,根据与电压检测装置5、电流检测元件10以及电流检测装置11的检测有关的电压、电流,生成用于使升压用开闭开关部22、转流用开闭器44动作的指示的信号,控制升压装置2、转流装置4。此处,虽然在图1中未示出,但控制装置100从控制装置动作用的电源接受用于进行处理动作的电力供给。关于该电源,也可以与变压器用电源部45共用。另外,在本实施方式中,设为控制装置100控制升压装置2以及转流装置4的动作而进行说明,但不限于此。例如,也可以设为两个控制装置分别控制升压装置2、转流装置4。
[0049]驱动信号传送装置7包括例如缓冲部、逻辑1C、电平位移电路等,将驱动信号sa变换为驱动信号SA而传送到升压装置2。但是,例如,在控制装置100内内置该功能的情况等下,能够适当省略。在该情况下,将控制装置100发送的驱动信号sa作为驱动信号SA,直接进行升压用开闭开关部22的开闭操作即可。另外,转流信号传送装置8也与驱动信号传送装置7同样地,通常由缓冲部、逻辑1C、电平位移电路等构成,将转流信号Sb变换为转流信号Sb而传送到转流装置4。但是,在控制装置100内内置该功能的情况等下,能够适当省略。在该情况下,将控制装置100发送的驱动信号Sb作为驱动信号SB,直接进行转流用开闭器44的开闭操作即可。以后,设为驱动信号SA与来自控制装置100的驱动信号sa相同,转流信号SB与转流信号Sb相同而进行说明(因此,以后,设为驱动信号sa、转流信号sb) ο
[0050]图2?图5是示出本发明的实施方式I的系统的动作模式的例子的图。接下来,说明与图1等的系统有关的动作。本系统中的电力变换装置的电力变换动作(在本实施方式中为升压动作)成为对升压斩波器加上了转流装置4中的转流动作的例子。因此,根据升压用开闭开关部22以及转流用开闭器44的开闭状态的组合,存在合计4个模式的动作模式。
[0051]首先,考虑升压用开闭开关部22是0N(闭合)、并且转流用开闭器44是OFF(断开)的状态的情况。通常,在升压用整流部23中,使用相比于复原特性良好的转流用整流部42,正向电压更低的元件。另外,由于变压器41的绕组是电感器分量,所以在不流过励磁电流的情况下不流过电流。因此,关于转流用开闭器44是OFF的本情形,在设置了转流装置4的路径(其它路径)中不流过电流。另外,由于升压用开闭开关部22是0N,所以在图2的路径中电源I的正侧和负侧导通而流过电流(因此,在经由升压用整流部23的路径中不流过电流)。由此,能够在磁能积蓄部21中积蓄能量。
[0052]接下来,考虑升压用开闭开关部22是0FF、并且转流用开闭器44是OFF的情况。在该情况下,由于转流用开闭器44也是0FF,所以在设置了转流装置4的路径中不流过电流。另外,由于升压用开闭开关部22是0FF,所以能够通过图3的路径(经由升压用整流部23的路径),将磁能积蓄部21的能量经由平滑装置3供给到负载9侦U。
[0053]进而,考虑升压用开闭开关部22是0N、并且转流用开闭器44是ON的情况。在该情况下,转流用开闭器44是0N,但升压用开闭开关部22也同时是ON状态,电源I侧的阻抗低,所以在设置了转流装置4的路径中几乎不流过电流。因此,在图4的路径中流过电流,能够在磁能积蓄部21中积蓄能量。本动作模式是不作为控制进行的动作模式。由于转流信号Sb的传送延迟等,有时瞬间地成为本动作模式,但在使用上没有特别问题。
[0054]另外,考虑升压用开闭开关部22是0FF、并且转流用开闭器44是ON的情况。在该情况下,由于升压用开闭开关部22是0FF,所以电流经由升压用整流部23流入到负载9侧(电流路径I)。另外,由于转流用开闭器44成为0N,所以变压器41被励磁,如图5所示,在设置了转流装置4的路径中也流过电流(电流路径2)。然后,如果该状态经过了一定时间,则完全转流,仅在设置了转流装置4的路径中流过电流。
[0055]根据以上的各动作模式,在升压用开闭开关部22成为0FF、并且转流用开闭器44成为ON时,产生转流动作,但利用升压用开闭开关部22的开闭而向磁能积蓄部21的能量积蓄动作沿用了升压斩波器。因此,如果升压用开闭开关部22按ON时间Tc^OFF时间Tciff反复进行开关(开闭),则对C点,施加成为Ec= (T on+Toff).E1Arff的平均电压E c,进行升压。此处为了简化,将电源I的电压设为Ep
[0056]图6是用于说明复原电流的流动的图。在作为升压用整流部23,使用了例如pn结二极管等的情况下,在直至升压用整流部23逆恢复(阻止逆向的电流)的期间,在图6所示那样的路径中流过短路电流(以后,将该短路电流称为复原电流)。另外,由于从负载9(平滑装置3)侧试图流到电源I侧的复原电流,电路损失增大。另外,本电流成为使共模电流变位的主要原因,噪音端子电压.放射噪音等的水平上升。因此,应对噪声花费费用。另外,噪声滤波器(未图示)变得大型,设置空间的自由度被限制。
[0057]另外,通常,在整流器等中,存在伴随电流容量增加,而积蓄载流子量增加的倾向。因此,如果电流容量增加,则由于逆恢复的延迟等,复原电流也增加。另外,由于所施加的逆偏置电压变大,复原电流也增加。
[0058]因此,在本实施方式中,针对电流容量大的升压用整流部23,并非施加高的逆偏置电压来进行逆恢复,而是设置转流用的其它路径,并进行控制(以下称为转流控制),使得在升压用开闭开关部22刚要成为ON(闭合)之前的定时,经由转流装置4的变压器41以及转流用整流部42将低的逆偏置电压施加到升压用整流部23而逆恢复之后,使升压用开闭开关部22成为0N。
[0059]然后,控制装置100在驱动信号sa刚要成为ON之前,使转流装置4的转流信号sb成为0N,生成经由变压器41使在升压用整流部23中流过的电流转流到转流用整流部42的信号。
[0060]图7是示出在本发明的实施方式I的系统中进行转流控制时的信号等的波形的
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