电源转换器制造技术

本发明专利技术的电源转换器可以有多组分压电容器，靠近各开前器件分开设置，将直流电压源分压成多段，通过对开关器件的通一断控制从分压的直流电压获得多电平交流输出电压，各组分压电容器的串联点可以与各相对应的开关器件的分隔点连接。分压电容器可以在它们的串联点相互连接，因而，这种安排可以使各相的开关器件和分压电容器之间的接线长度缩短，并使这相等，以减少缓冲电路的损失，结果，可获得含谐较少的交流电压输出。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及对把直流电转换成交流电或把交流电转换成直流电的电源转换器的改进，尤其涉及一种可用于减小电源转换器体积的结构技术。迄今，有一种称为3电平逆变器的转换器。除了高电位点和低电位点之外，用于该3电平逆变器的直流电压源在高电位点和低电位点之间有一中间电位点。这种类型的逆变器，通过通-断开关器件可以从高电位点、低电位点和中间电位点这三级电位中选择一个电位电平，在交流端输出所选择的电位。因而，3电平逆变器可提高PWM(脉冲宽度调制)开关频率，提供低谐波成份的交流输出。这种类型的逆变器在例如(1)JP-B-51-47848、(2)JP-B-53-14744、(3)JP-A-56-74088、(4)JP-A-56-115182、(5)JP-A-56-121374、(6)JP-A-57-177284、(7)JP-A-63-502953、(8)JP-A-64-34182和(9)JP-A-1-198280中均有所描述。容量较大的逆变器如可变电压可变频率(VVVF)逆变器常常每相都有安排成直线型结构关系的转换开关臂。然而，在上述传统的转换装置中，从分压电容到各相开关器件的接线长度较长而且不相等。接线电感可能在各开关器件或某一器件的缓冲电路中引起过大的电压，导致开关器件的缓冲电路电压过高，增加了缓冲器损失，并需要增加缓冲电路的尺寸。因此，尤其在大容量装置中，人们迫切需要缩短接线，并最大限度地使接线等长。在日本专利申请JP-A-57-206279中揭示了一种直流滤波电容器结构。该结构是包含六臂开关器件的三相全桥逆变器，其中，每相分配一个直流滤波电容器，因而，最大限度缩短了每相直流滤波电容器和开关器件之间的接线长度，使缓冲电路的损失减少，并且构成了一个小尺寸的装置。然而，这种已有技术涉及所谓的2电平逆变器，该2电平逆变器的输出相电压只有和直流电源一样的高电位点和低电位点两个电平。并且分别为各相配置的电容器仅起滤波的作用。本专利技术的一个目的在于提供一种小体积高效率的、能产生多个交流输出电压电平的电源转换器，其中，通过串联电容器把直流电源分成若干段，并且通过接通-断开开关器件从直流电压源获取多电平交流输出电压。本专利技术的另一个目的在于提供一种可以产生低谐波成份的交流电压输出的电源转换器。按照本专利技术的电源转换器具有多组串联连接的分压电容器，分开设置在转换器的直流电源侧，分压电容的串联连接点与各相开关器件的分隔点相连。而且，按照本专利技术的第二方面，本专利技术的电源转换器的分压电容器配置在直流电源侧，并且在它们的串联点相互连接。因为分压电容在直流电源侧分开配置，能把每相开关器件和对应的分压电容器之间的接线长度可以很短，所以能把在开关器件断开时由接线电感引起的缓冲电路的过电压限制在一很小的值。因而，有可能减少缓冲电路的损失，得到小体积的电源转换器。此外，因为各分压电容器串接点相互连接，开关器件的开关引起的谐波可以与其它相的谐波抵消，取得一个脉动电压分量很少的电容器电压。结果，因装置的电阻性电压可以限制在一低电压，就有可能进一步减小体积，并且还可能减少包含在交流输出中的谐波成分。附图说明图1示出了本专利技术的三相电源转换器的接线图;图2示出了本专利技术的另一个三相电源转换器接线图;图3示出了本专利技术的再一个三相电源转换器接线图;图4示出了本专利技术的又一个三相电源转换器接线图;图5示出了本专利技术的又一个三相电源转换器接线图;图6示出了本专利技术的另一个三相电源转换器接线图;图7示出了用于图1-图6所示的转换器的开关臂和分压电容器安排的例子的外部侧视图;图8是通用于图1至图6的转换器的单元逆变器的接线图;图9是本专利技术的又一个三相电源变换器接线图;图10示出了用于图9所示转换器的开关臂和分压电容器的安排的例子的外部侧视图;和图11示出了用于图9所示转换器的开关臂和分压电容器的另一安排例子的外部侧视图。下面，结合附图详细描述本专利技术的最佳实施例。图1所示的第一个例子是一个二分压的直流电源并输出在三个电位电平之间交变的三相交流电压。参见图1。图中标号1表示如直流电源或直流马达电枢的直流电压源，2a、2b和2c分别表示a相、b相和c相的3电平开关臂。a相臂包含一组具有自熄灭功能的开关器件G1a到G4a整流器件D1a到D4a和辅助整流器件D5a到D6a，并且该臂输出一个交流电压至Ta端。b相和c相的臂也具有相似的结构。3a、3b和3c分别表示分压电容器，在其中间点进行分压。电容器的各串联连接点(中间电位点)Oca、Ocb和Occ与辅助整流器件D5a和D6a之间、D5b和D6b之间和D5c和D6c之间的相应的连接点Osa、Osb和Osc连接，连接点Osa和Osb和Osc对应于开关器件组的分隔点或中间电位输入点。P表示直流电压源的高电位点，N表示直流电压源的低电位点。设Ed1和Ed2分别为a相电容器31a和32a两端的电压，通过如下面的表1所示对开关器件G1a到G4a的通-断控制，能把在高电位点电位Ed1、中间点电位O和低电位点电位-Ed2之间交变的3电平电压的交流输出ea引向Ta端。Spa、Soa、Sna和Sa表示各开关器件的开关功能，用数字1、0和-1指示其导通状态。当Ed1＝Ed2＝Ed2/2时，输出电压ea能用下面等式表示ea＝SpaEd1-SnaEd2＝SaEd/2.通过组合分别具有Ed/2(高电位)值、O(中间电位)和-Ed/2(低电位)值的脉冲电压形成输出电压ea的波形。通常，Sa受脉宽调制控制，所以ea接近正弦波。表1 </tables>在本实施例的转换器中，分压电容器各自设置在每相的直流输入侧。因而，这些电容器能设置在开关器件组附近，使接线长度缩短至最大限度。结果，分压电容器和开关器件之间的接线电感能够减小。从而，使开关器件的电阻性电压和缓冲电路(图1中未画出)的体积的减小成为可能。上述的电源转换器是具有三相的转换器。当然，对两相或三相以上的多相也能获得相似的效果。图2示出了本专利技术的另一个实施例。图2所示的电源转换器除了各相的分压电容器的连接点Oca、Ocb和Occ彼此之间相互连接之外，其余的均与图1所示的相同。下面将与分压电容器连接点未相互连接在一起的情况作对比来讨论分压电容器连接点相互连接在一起的电路的工作情况。先考虑连接点未连接的情况，此时，可获得下列关系Ed＝ 1/(Ct) ∫(is-isp-io/2)dt ……(2)其中Ed项表示直流电压源的输出电压;is项表示直流电压源供给的电流;C项表示每相各个分压电容器的电容值;Ct是所有分压电容连接在一起后的总电容值(＝3C/2);isp是电流ispa、ispb和ispc的总和;io是电流ioa、iob和ioc的总和;以及其中，电流ispa、ispb和ispc分别流过自熄灭开关器件G1a、G1b和G1c;和电流ioa、iob和ioc分别流入分压电容器的连接点Oca、Ocb和Occ。流入a相分压电容器上面一个电容的电流icpa由下列等式表示icpa＝(is-isp-io/2)/3+ioa/2 ……(3)因而，a相上面的分压电容器电压VCpa可由下式描述VCpa＝ 1/2 Ed+ 1/(2C) ∫ioadt ……(4)从式中可明显看出，ioa在VCpa中引起了脉动。如果用PWM控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种产生交流输出电压的电源转换器，至少具有从直流电压源来的三个电位电平，它包含：　　至少两个串联的分压电容器，对从直流电压源来的电压进行分压，电容器与直流电压源的输出端相连；和　　至少每相两个开关臂，从分压的直流电压获取交流输出电压，每个开关臂包括通过通－断控制控制电流的开关器件，开关器件安排成将直流电压变换成交流输出电压，　　其特征在于，每相设置分压电容器，各相分压电容器的串联点与对应相的开关臂的分隔点相连。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：仲田清，中村清，棚町德之助，简井义雄，照沼睦弘，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]