整流电路装置制造方法及图纸

本发明专利技术的整流电路装置，通过使半导体开关（104）斩波动作，使单相交流电源（1）的输出端子经由电抗器短路或开路，将从单相交流电源（1）经由电抗器（102）供给的交流电压整流为直流电压并供给负载，其中控制装置（100）对半导体开关（104）的斩波进行控制以使检测出的电流的波形实质上成为目标电流波形，对目标电流波形的振幅进行控制以使检测出的直流电压实质上成为规定的目标直流电压，对上述规定的目标直流电压进行控制以使半导体开关（104）为斩波动作状态的斩波动作相位宽度或半导体开关（104）为斩波停止状态的斩波停止相位宽度实质上成为规定的相位宽度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及整流电路装置和用于上述整流电路装置的控制电路，特别是涉及对家庭等单相交流电源进行整流形成大致直流，并利用所形成的直流来驱动直流负载的电路装置；和利用逆变电路将所得到的直流再次转换成任意频率的交流，以可变速度驱动电动机的装置，例如是适用于利用压缩机来压缩制冷剂构成热泵，从而进行供冷、供暖或者食品等的冷冻的装置的装置，是涉及通过降低其中的电源电流所含的高次谐波成分、改善功率因数，减轻输电系统的负担的技术的进行高效率的驱动控制的整流电路装置和用于上述整流电路装置的控制电路。
技术介绍
图20是表示专利文献I所公开的现有技术的整流电路装置的结构的电路图，图21是表示图20的控制部13的详细结构的框图。现有技术中，这种整流电路装置如图20所示，经由整流桥2和电抗器(reactor)3a，利用半导体开关3c使交流电源I的两个输出端子短路，向电抗器3a充电，在半导体开关3c成为断开状态时，电流通过二极管3b流过负载4，由此，在交流电源I的瞬间电压低的期间也流过电源电流。由此，电源电流的高次谐波成分变少，功率因数改善。然而，当通过以比交流电源I的频率充分高的频率极为细致地对半导体开关3c进行导通/断开驱动，对交流电源I的交流电压进行斩波(chopping)(以下称为“使半导体开关斩波动作”或“半导体开关的斩波”)时，由于电流流过半导体开关3c，所以存在产生电路损失的课题。为了解决这种问题，提案有一种方法并非总使半导体开关3c斩波动作，而是仅在交流相位的特定期间使其斩波动作，其余的期间使其停止(例如，参照专利文献I)。图20中，在整流桥2对来自交流电源I的交流电压进行整流，将其转换成包含脉动的直流电压后，将其电力(功率)通过电抗器3a和二极管3b向平滑电容器3d和负载4供给。进而,通过电抗器3a，由半导体开关3c使来自上述整流桥2的输出电压短路，由此构成公知的基于升压斩波电路3的带功率因数改善功能的整流电路装置。在此，升压斩波电路3为由输入电流检测器6和输入电流检测部10检测输入电流，使半导体开关3c斩波动作，以使得输入电流成为与由输入电压检测部11检测出的输入电压波形(电源电压波形)相同的形状，且调整输入电流的大小，以使得输出电压成为期望电压。特别是在专利文献I中提案有一种方法，仅在为了使高次谐波减少的最低限度的区间使半导体开关斩波动作，由此来降低电路的损失。图21表示为此的控制方法。图21中，利用电源零交叉检测单元5检测电源电压的相位，利用脉冲计数器13a仅在一定的期间允许图20的半导体开关3c的斩波动作，在除此之外的期间，保持使半导体开关3c断开。根据该方法，能够实现基本上不增加电源高次谐波，且低损失的整流电路装置。另外，在专利文献I的方法中，需要使用电源电压的波形，但也提案有一种不使用电源电压的波形，按照预先确定的波形实现同样的动作的方法(例如，专利文献2)。而且，还提出有一种不具有目标电流波形而获得同样效果的简便的方法(例如，参照专利文献3)。另外，在图20的情况下，用暂时整流过后的电流替代输入电流，在这种情况下，得到输入电流的绝对值的信息，对绝对值的大小进行调整，但众所周知与调整输入电流的振幅是等价的。先行技术文献专利文献专利文献1:日本特开2005-253284号公报专利文献2 :日本特开2007-129849号公报专利文献3 :日本特开2000-224858号公报专利文献4 :日本特开2001-045763号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题但是，在上述现有的整流电路装置的结构中，在负载确定的条件下，进行控制使输出电压变为固定，另外，使半导体开关斩波动作的期间也固定。因此，如果所检测出的输出电压存在误差，则电流波形会变化。例如，在对有效值200V的交流进行整流而得到大约280V的直流的情况下，直流电压仅变化IV，电流波形就会大幅变化。对于280V的直流电压，IV的精度相当于O. 3%，在利电阻对电压进行分压从而成低电压的情况下，需要非常高精度的电阻。因此，加入输出电压的检测精度，为了使高次谐波在变化的电流波形中也减少，需要进一步延长斩波的期间，存在需要使电路损失稍微增加的课题。另外，这种控制方法一般用数字计算机来实现，但当想要实现高精度的直流电压的电压控制时，需要对直流电压进行高分辨率即比特数多的模拟-数字转换(以下称为“AD转换”)器，电路负担变大。在这种情况下，也加入实际控制电路能够检测的精度，为了使高次谐波即使在变化的电流波形中也减少，需要将进行斩波的期间设定得更长，存在需要使电路损失稍微增加课题。而且，在这种整流电路装置中，输出电压越低，损失越少，但是在将输出电压设定为比电源电压的瞬时值低的电压的情况下，即使半导体开关斩波动作的期间的交流电压比输出电压低，由于在使半导体开关斩波动作的期间进行升压动作而发生输出电压上升的现象，因此，具有难以设定损失更少且更低输出电压的课题。另外，在这种整流电路装置中，根据输入电流是否依赖于连接的负载的电特性而具有脉动，产生的电源高次谐波大为不同，在预先设定的使半导体开关斩波动作的期间进行控制的情况下，在电流振幅较小且高次谐波电流也非常小对周边设备和电源系统没有坏影响的低功率(电力)区域也实施切换(switching)，也具有作为累积值的损失增加的课题。本专利技术的目的在于解决以上的问题点，提供一种与输出电压的检测精度无关地，能够根据所连接的负载的特性降低电源高次谐波电流，且也能够减少损失的整流电路装置和用于上述整流电路装置的控制电路。用于解决课题的方法第一专利技术的整流电路装置，其特征在于通过使半导体开关进行斩波动作，使单相交流电源的输出端子经由电抗器短路或开路，将从上述单相交流电源经由上述电抗器供给的交流电压整流为直流电压供给负载，上述整流电路装置包括形成与上述交流电压的波形相同频率的目标电流波形的波形形成单元；检测从上述单相交流电源流通的交流电流的电流检测单元；检测上述直流电压的电压检测单元；对上述半导体开关的斩波动作进行控制以使检测出的上述交流电流的波形实质上成为上述目标电流波形的第一控制单元；对上述目标电流波形的振幅进行控制以使检测出的上述直流电压实质上成为规定的目标直流电压的第二控制单元；和对上述规定的目标直流电压进行控制以使上述半导体开关为斩波动作状态的斩波动作相位宽度或上述半导体开关为斩波停止状态的斩波停止相位宽度实质上成为规定的相位宽度的第三控制单元。在上述整流电路装置中，特征在于上述规定的相位宽度依赖于上述负载的电特性而被变更设定。这里，上述负载的电特性为上述交流电流的变动幅度、或者上述负载为压缩机时的对压缩机电机的转速指令。另外，在上述整流电路装置中，特征在于上述第三控制单元对上述规定的目标直流电压进行控制，以使在上述交流电压的极性固定的期间内，在存在多个上述斩波动作相位宽度或多个上述斩波停止相位宽度时，该期间内的任意相位宽度、或者合计的相位宽度实质上成为规定的相位宽度。而且，在上述整流电路装置中，特征在于上述目标电流波形中，上述目标电流波形的瞬时的绝对值在上述交流电压的极性固定的期间内，设定成(a)从该期间的开始点至规定的中间点，随着时间经过，以至少增加或者至少增加且在一部分期间为固定的方式实质上单调增加，(b)从上述中间点至本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.07.08 JP 2010-155651;2010.10.21 JP 2010-236161.一种整流电路装置，其特征在于通过使半导体开关进行斩波动作，使单相交流电源的输出端子经由电抗器短路或开路，将从所述单相交流电源经由所述电抗器供给的交流电压整流为直流电压供给负载，所述整流电路装置包括形成与所述交流电压的波形相同频率的目标电流波形的波形形成单元；检测从所述单相交流电源流通的交流电流的电流检测单元；检测所述直流电压的电压检测单元；对所述半导体开关的斩波动作进行控制以使检测出的所述交流电流的波形实质上成为所述目标电流波形的第一控制单元；对所述目标电流波形的振幅进行控制以使检测出的所述直流电压实质上成为规定的目标直流电压的第二控制单元；和对所述规定的目标直流电压进行控制以使所述半导体开关为斩波动作状态的斩波动作相位宽度或所述半导体开关为斩波停止状态的斩波停止相位宽度实质上成为规定的相位宽度的第三控制单元。2.如权利要求1所述的整流电路装置，其特征在于所述规定的相位宽度依赖于所述负载的电特性而被变更设定。3.如权利要求2所述的整流电路装置，其特征在于所述负载的电特性为所述交流电流的变动幅度、或者所述负载为压缩机时的对压缩机电机的转速指令。4.如权利要求广3中任一项所述的整流电路装置，其特征在于所述第三控制单元对所述规定的目标直流电压进行控制，以使在所述交流电压的极性固定的期间内，在存在多个所述斩波动作相位宽度或多个所述斩波停止相位宽度时，该期间内的任意相位宽度、或者合计的相位宽度实质上成为规定的相位宽度。5.如权利要求广4中任一项所述的整流电路装置，其特征在于所述目标电流波形中，所述目标电流波形的瞬时的绝对值在所述交流电压的极性固定的期间内，设定成Ca)从该期间的开始点至规定的中间点，随着时间经过，以至少增加或者至少增加且在一部分期间为固定的方式实质上单调增加，(b)从所述中间点至结束点，具有随着时间经过，以至少减少或者至少减少且在一部分期间固定的方式实质上单调减少之后为零的期间。6.如权利要求广4中任一项所述的整流电路装置，其特征在于所述目标电流波形中，所述目标电流波形的瞬时的绝对值在所述交流电压的极性固定的期间内，设定成(a)从该期间的开始点至规定的第一中间点，具有随着时间经过为零的期间，(b)从所述第一中间点至规定的第二中间点，以至少增加或者至少增加且在一部分期间固定的方式实质上单调增加，(c)从所述第二中间点至结束点，具有随着时间经过，以至少减少或者至少减少且在一部分期间为固定的方式实质上单调减少之后为零的期间。7.如权利要求1飞中任一项所述的整流电路装置，其特征在于还具有通过将所述交流电压与规定的阈值电压作比较而产生二值信号的相位检测单元，所述波形形成单元，基于所述二值信号检测所述交流电压的周期和相位，基于检测出的该交流电压的周期和相位形成与所述交流电压的波形相同频率的目标电流波形，所述第三控制单元，基于所述二值信号检测所述半导体开关为斩波动作状态的斩波动作相位宽度或所述半导体开关为斩波停止状态的斩波停止相位宽度。8.如权利要求广7中任一项所述的整流电路装置，其特征在于所述整流电路装置还具有设置在所述电压检测单元与所述第二控制单元之间，将检测出的所述直流电压AD转换为数字电压的AD转换单元；和设置在所述AD转换单元与所述第二控制单元之间，对所述数字电压进行低通滤波运算之后，将该运算结果的电压作为检测出的所述直流电压输出到所述第二控制单元的运算单元。9.如权利要求8所述的整流电路装置，其特征在于所述AD转换单元的采样频率设定为比所述单相交流电源的频率充分高。10.如权利要求8或9所述的整流电路装置，其特征在于所述低通滤波运算以如下方式执行将之前紧接的运算结...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉田泉，土山吉朗，京极章弘，戴鑫徽，川崎智广，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：
国别省市：