功率转换装置制造方法及图纸

一种功率转换装置，该装置提供整流电路以将从交流电源供给的交流功率转换成直流功率。整流电路被构造成与输入交流的相数相对应的数目的串联电路在正极侧线和负极侧线之间并联连接。每个串联电路具有串联连接的整流器件和半导体开关器件。交流电源分别通过电感器件连接到交流输入点。每个交流输入点与每个串联电路中的在整流器件和半导体开关器件之间的连接点相对应。串联电路的交流输入点分别通过噪声抑制串联电路连接到具有地电位的点。在每个噪声抑制串联电路中，开关单元和电容器串联连接。以这种方式，可以提供能够减小噪声端电压的功率转换装置，同时解决体积和成本问题。

【技术实现步骤摘要】
功率转换装置专利技术背景 1.专利
本专利技术涉及一种使用半导体开关器件的功率转换装置。2.
技术介绍
描述例如，图8所示的结构被称为此类功率转换装置。图8所示的功率转换装置具有单相交流电源101、用于将交流电源101的交流输 出功率转换为直流功率的整流器102、用于平滑从整流器102的正极侧线Lp和负极侧线Ln 输出的直流功率的平滑电容器103、以及连接在正极侧线Lp和负极侧线Ln之间的直流负载 104。整流器102被构造成串联电路107和108并联地连接在正极侧线Lp和负极侧线 Ln之间。在每个串联电路107、108中，作为整流器件的二极管10fe、105b以及例如作为半 导体开关器件的MOSFET 106a、106b串联地连接。在此，因为每个MOSFET 106a、106b在内 部具有体二极管，M0SFET106aU06b无关于其栅极电压对于反向电流始终导通。对应于每个串联电路107、108中的二极管l(^a、105b和M0SFET106a、106b之间的 连接点的每个交流输入点Pia、Pib通过电感器109a、109b连接到交流电源101。此外，作为噪声滤波器的接地电容器1 IOa和1 IOb的串联电路连接在电源线La和 Lb之间，该电源线分别将电感器109a和109b连接到交流电源101的输出侧。接地电容器 IlOa和IlOb之间的连接点连接至地电位G。图8所示的功率转换装置具有可使输入到整流器102的交流电源101的交流输入 电流Iin(I输入)形成正弦波形的功能，该正弦波的相位等于交流输入电压Vin(V输入) 而直流输出电压Ed保持在高于交流输入电压Vin峰值的期望值。下面将描述用于实现这种功能的操作。例如，假设交流输入电压Vin为正。在此情况下，当MOSFET 106a开启时，电流在 从交流电源101经由电源线La、电感器109a、M0SFET 106a,MOSFET 106b、电感器109b以及 电源线Lb返回至交流电源101的路径中流动。因此，向电感器109a和109b各施加交流电 源101的电压的一半，从而增大交流输入电流Iin。当MOSFET 106a在该状态下关断时，电流在从交流电源101经由电源线La、电感器 109a、二极管105a、平滑电容器103、MOSFET 106b、电感器109b以及电源线Lb返回至交流 电源101的路径中流动。此时，向电感器109a和109b各施加直流输出电压Ed与交流输入 电压Vin之间的差分电压的一半。由于电路的操作，直流输出电压Ed被保持高于交流输入 电压Vin的峰值，因此交流输入电流Iin减小。相应地，当控制MOSFET 106a的开启时间和关断时间之比(即占空比)时，能够理 想地控制交流输入电流Iin的波形和大小。因此，交流输入电流Iin能够形成为正弦波形 (这里不考虑纹波成分)。此外，当根据负载功率控制交流输入电流Iin的振幅时，直流输 出电压Ed可保持期望值。当交流输入电压Vin为负时，由MOSFET 106b的开启一关断操作来执行相似操作。 在此，当交流输入电压Vin为正时，MOSFET 106b无关于其栅极信号反向导通(MOSFET 106a 执行开启一关断操作)；并且当交流输入电压Vin为负时，MOSFET 106a无关于其栅极信号 反向导通(MOSFETlOm3执行开启一关断操作)。通常，在执行开关的功率转换装置中，由于每次开关所提供的电位波动，因此产生 噪声。由作为噪声滤波器的接地电容器IlOa和IlOb来防止噪声流向外部。在此，当交流输 入电压Vin的中性点电位对应于地电位G时，每个接地电容器IlOaUlOb的电压是Vin/2。 图9示出每个点的相对于地电位G的由于开关的电位变化。在MOSFET 106a和106b开启的 时刻，在接地电容器IlOa和IlOb相对端的U点和V点短路，且如在先描述，电感器109a和 109b相对端的电压VLl和VL2由VLl = VL2 = Vin/2来表示。在此，U点电位为+Vin/2, V 点电位为-Vin/2，因此每个交流输入点Pia、Pib的电位为0V。MOSFET 106a和106b导通， 因此交流输入点Pia、Pib的电位也等于平滑电容器103的负极侧点N的电位。因此，N点 的电位为0V。平滑电容器103的正极侧点P的电位等于N点电位与直流输出电压Ed之和。 因此，P点电位等于直流输出电压Ed。另一方面，在交流输入电压Vin为正且MOSFET 106a关断的时刻，交流输入点Pia 的电位等于P点电位，并且交流输入点Pib的电位等于N点电位。相应地，直流输出电压Ed 施加于在接地电容器IlOa和IlOb的相对端的U点和V点之间。因此建立VLl = VL2 = (Vin-Ed)/2的关系。因此，Pia点的电位(=P点电位)用Vin/2-(Vin-Ed)/2 = +Ed/2来 表示，Pib点的电位用-Vin/2+(Vin-Ed)/2 = -Ed/2来表示。即Pia点的电位波动+Ed/2, Pib, P以及N各点的电位波动-Ed/2。由于同样的操作，当交流输入电压Vin为负且MOSFET 106b关断的时刻，Pib点的 电位波动+Ed/2，Pia、P以及N各点的电位波动-Ed/2。当M0SFET106a和10 重新开启时， 电位波动反转。在如图8所示的
技术介绍
示例中，非预期的寄生电容111至114存在于该装置的 各个点和框架re之间。出于安全原因将框架re接地，因此寄生电容ill至114作为对地 电容。由于上述电位波动，电流流向每个寄生电容，以使电流Ie在如图8所示的经过接地 电容器IlOa和IlOb的电路中循环。此时，在每个接地电容器IlOa与IlOb中生成称为噪 声端电压的高频电压。为了不对连接到交流电源101的其他装置造成坏影响，噪声端电压必须受到限 制。最简单的方法是增大接地电容器IlOa和IlOb的电容。然而，接地电容器IlOa与IlOb 不仅允许高频电流，还允许源自交流输入电压Vin的作为漏电流的低频电流。因此，电容太 大可导致如地泄漏断路器跳闸等问题。另一种公知的方法是在该装置与电源之间插入共模 扼流线圈。然而，共模扼流线圈必须允许主电路电流流进其中，必定要增大其外形。因此， 共模扼流线圈阻止功率转换装置的小型化，并且还导致成本增加。另一方面，作为利用开关单元抑制噪声的方法，已知如下的降噪装置(例如参见 JP-A-2002-119065)。即，例如在该降噪装置中，包括开关器件的用于生成与由噪声感测单 元所测得的噪声电流反向的电流的电流源电路连接在利用能量再生变换器的连接到平滑 电容器的电压箝位电路与地电位G之间，以此抑制噪声。作为抑制噪声的另一种方法，有如下的已知电动车辆(例如，参考JP-A-2009-33891)。即，在电动车辆中，静电电容与包括逆变器或马达发电机的高压系统组 件和车辆接地之间的本征杂散电容串联，并且连接开关与静电电容并联，从而当负载被驱 动时，连接开关被控制成开启；当负载未被驱动时，连接开关被控制成关断。然而，在JP-A-2002-119065所揭示的
技术介绍
示例中，开关单元本身必须产生电 流以消除噪声。因此，仍然存在未解决的问题，即因为开关单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率转换装置，包括：交流电源；以及将从所述交流电源输入的交流功率转换成直流功率的整流电路，所述整流电路被构造成串联电路在正极侧线与负极侧线之间并联连接，每个所述串联电路包括串联连接的整流器件与半导体开关器件，并且所述串联电路的数目与交流输入的相数相对应，所述交流电源分别通过电感器件连接到与所述串联电路的整流器件和半导体开关器件之间的连接点相对应的交流输入点；其中：所述串联电路的交流输入点与作为地电位的点通过噪声抑制串联电路连接，在每个所述噪声抑制电路中开关单元和电容器串联连接；以及每个所述噪声抑制串联电路的开关单元被控制成在连接到所述噪声抑制串联电路的半导体开关器件在高频率下开关的时刻开启，而在除上述时刻之外的其它时刻关断。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：山田隆二，
申请(专利权)人：富士电机控股株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]