电力转换装置以及制冷空调装置的制造方法_2

文档序号:9621292阅读:来源:国知局
时能够使励磁 能量在变压器用电源部45侧再生从而进行电力回收,能够实现进一步的高效化。变压器41 将在后面更详细地说明。
[0028] 换流用整流部42对换流的电流(在其他路径流动的电流)进行整流。这里,换流 用整流部42具有包括例如电特性(特别是恢复特性)优异、容许电流小、反向恢复的时间 快的半导体元件的整流器。整流器位于从电源1朝负载9供给的电力的路径上,因此形成 为耐压高的元件。因此,这里,特别是将由以恢复特性优异的硅制肖特基势皇二极管、或者 SiC(碳化娃)、GaN(Gallium nitride、氮化镓)、金刚石等作为材料的宽带隙半导体构成的 元件用于换流用整流部42的整流器。
[0029] 另外,在本实施方式中,利用换流用开闭器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构成变压器驱动电路43。例如具有晶体管等开关元件 的换流用开闭器44基于来自换流信号传递装置8的换流信号SB进行开闭,对从变压器用 电源部45朝变压器41(初级绕组侧)的电力供给、供给停止进行控制。这里,开关元件也 可以具有对栅极侧、与漏极(集电极)一源极(发射极)侧进行绝缘的绝缘部。此时,作为 绝缘部,可以由光耦合器、脉冲变压器等构成。通过设置绝缘部,能够将换流装置4与控制 装置100等控制侧在电气方面分离,能够使得不会朝控制侧流动有过大的电流等。变压器 用电源部45例如成为用于朝变压器41供给电力而使换流装置4进行换流动作的电源。而 且,变压器用电源部45对变压器41施加的电压比利用升压装置2、换流装置4对平滑装置 3施加的电压(输出电压)低。这里,虽在图1未特别图示,但考虑到噪声对策、故障时的电 路保护等,也可以根据需要在连接变压器用电源部45、换流用开闭器44以及变压器41的初 级侧绕组的配线路径插入限流电阻、高频电容器、缓冲电路、保护电路等。另外,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流动的电流进行整流并朝变压器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对来自变压器用电源部45的电力进行 平滑并朝初级侧绕组供给。通过设置变压器用平滑部47而进行平滑,例如能够抑制变压器 用电源部45的剧烈的变动、电流的急剧的上升等。
[0030] 平滑装置3例如由平滑用电容器构成,对升压装置2等的动作的电压进行平滑并 朝负载9施加。另外,电压检测装置5检测由平滑装置3平滑后的电压(朝负载9施加的 负载电压)VDC,并将转换后的信号Vdc朝控制装置100发送。电压检测装置5由基于分压 电阻的电平转换电路等构成。这里,电压检测装置5根据需要也可以形成为附加了模拟/ 数字转换器等的结构,以便能够形成为控制装置100进行运算处理等的信号(数据)。
[0031] 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对电源1与升压用开闭开关部22的负侧之间的连接点处的电流进行检测。电 流检测元件10例如由电流互感器、分流电阻等构成。电流检测装置11具有放大电路、电平 转换电路、滤波电路等,将电流检测元件10检测到的电流IDC转换为控制装置100能够处 理的信号Idc并发送。这里,在电流检测装置11所进行的功能能够由控制装置100等代替 而进行处理的情况下,能够适当省略电路等。另外,在图1的电力转换装置中,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,但控制装置100能够基于检测到的电流 或者电压进行信号生成等。因此,可以仅具有电压检测装置5,也可以仅具有电流检测元件 10以及电流检测装置11。
[0032] 控制装置100由微型计算机或数字信号处理器等运算装置、在内部具有与运算装 置相同的功能的装置等构成。在本实施方式中,例如,基于电压检测装置5、电流检测元件 10以及电流检测装置11检测到的电压、电流,生成用于使升压用开闭开关部22、换流用开 闭器44动作的指示的信号,对升压装置2、换流装置4进行控制。这里,在图1中未图示,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。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,假设控制装置100为对升压装置2以 及换流装置4的动作进行控制的装置而进行说明,但并不限定于此。例如,也可以两个控制 装置分别控制升压装置2、换流装置4。
[0033] 驱动信号传递装置7例如由缓冲器、逻辑1C、电平转换电路等构成,将驱动信号sa 转换为驱动信号SA并朝升压装置2传递。其中,例如,若为在控制装置100内内置有该功能 的情况等,则能够适当地省略。在该情况下,只要将控制装置1〇〇所发送的驱动信号sa形 成为驱动信号SA,以便直接进行升压用开闭开关部22的开闭操作即可。另外,换流信号传 递装置8也与驱动信号传递装置7同样,通常由缓冲器、逻辑1C、电平转换电路等构成,将换 流信号sb转换为换流信号Sb并朝换流装置4传递。其中,若为在控制装置100内内置有 该功能的情况等,则能够适当地省略。在该情况下,只要将控制装置100所发送的换流信号 sb形成为换流信号SB,以便直接进行换流用开闭器44的开闭操作即可。以后,假设驱动信 号SA为与来自控制装置100的驱动信号sa相同的信号、换流信号SB为与换流信号sb相 同的信号而进行说明(因此,以后,假设为驱动信号sa、换流信号sb)。
[0034] 图3是示出本发明的实施方式1的升压用整流部23的反向恢复时的恢复电流的 路径的图。若换流信号sb从截止(OFF)变为接通(0N),则升压用整流部23的反向恢复时 的恢复电流按照变压器41的次级侧绕组(与换流用整流部42的连接侧)一换流用整流部 42 -升压用整流部23 -变压器41的次级侧绕组(图3的B点侧)的路径流动。
[0035] 这里,为了使升压用整流部23的反向恢复的电流在换流装置4流动所需的电压依 赖于换流装置4的变压器用电源部45的电压电平。例如在使外部电源等变压器用电源部 45与系统独立而进行电力供给的情况下,对变压器用电源部45实施调整即可。另一方面, 存在因系统制约而欲利用在系统内生成所需的电力的电源。在这种情况下,例如使用为了 得到系统内的控制装置用电源等的目的而设置的开关电源等任意的输出。
[0036] 换流装置4进行换流动作是为了抑制升压用整流部23中的恢复电流的产生。因 此,若能够获得升压用整流部23的反向恢复所需的电压、且流动有对应的电流,则不直接 对电力转换作出贡献的换流动作的电力越少效率越高、越节能。然而,该电源有时未必能够 在换流装置4的动作中施加适当的电压。若与升压用整流部23的反向恢复所需的电压相 比施加有过大的高电压、流动有与该电压对应的电流,则恢复损耗增大用该电压与恢复电 流之积表示的电力的量。另外,若为了施加适当的电压而例如新设置输出等、通过开关电源 的多输出化等来进行应对,则会导致系统的成本上升。
[0037] 因此,在本实施方式中,根据变压器用电源部45的电压电平,独创性地设置变压 器41的绕组比等的设定,由此在升压用整流部23的反向恢复中朝换流装置4侧毫无浪费 地施加适当的电压并使得流动有电流。
[0038] 根据变压器41的初级侧绕组与次级侧绕组的绕组比、电感比,次级侧绕组的电压 与初级侧绕组的电压唯一地确定。因此,可以考虑电路图案的阻抗、开闭器的接通电压等来 进行换流装置4的变压器41的绕组设定,以便能够对升压用整流部23的两端施加升压装 置2的升压用整流部23的反向恢复所需的适当的电压。通过形成为能够对换流装置4侧 施加适当的电压,无需利用必要以上的高电压来进行升压用整流部23的反向恢复,能够降 低损耗。
[0039] 图4是示出本发明的实施方式1
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