專利名稱：多路整流電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及把三相交流電源變換為諧波分量少的直流電源的多路整流電路。
背景技術(shù)：
作為把三相交流變換為直流的方法，最一般的方法是使用把6個整流元件組成橋式結(jié)構(gòu)的三相全波整流器。在該三相全波整流器中，由于每60度順序通電的整流元件交替切換輸出直流電壓，因此在該經(jīng)過整流的直流電壓中包含具有電源頻率的6倍周期且振幅很大的電壓波動。該電壓脈動成為高次諧波而成為對利用該直流電源的設(shè)備帶來惡劣影響的原因。
為此，例如，在專利文獻1、2中，提出了對于把三相交流變換成直流的第1整流電路，設(shè)置從三相交流電源變成相位變化的6個多路用交流電壓的多路變壓器以及把該多路變壓器輸出的6個交流電壓變換成直流的第2整流電路，在第1整流電路的輸出直流電壓上多路復(fù)用第2整流電路的輸出直流電壓，得到諧波分量少的直流電源的多路整流電路。
另外，作為多路變壓器，在專利文獻1中，公開了在表示三相交流的R相、S相、T相的各相電壓的關(guān)系的正三角形的變壓器矢量圖中，變成位于以各頂點為中心、把連結(jié)其余2個頂點所描繪的圓弧三等分的圓弧上的總計6相交流電壓的變壓器。
另外，作為多路變壓器，在專利文獻2中，公開了輸入三相交流，輸出使相位延遲了±20°電角的兩種三相交流的變壓器。具體地講，該變壓器是在表示三相交流的各相電壓的關(guān)系的正三角形的變壓器矢量圖中，滿足由分別通過了以上述正三角形的各頂點為中心、把連結(jié)了其余的2個頂點所描繪的圓弧三等分而得到的兩個點的直線，以及通過上述正三角形的各頂點、平行于與上述各頂點相對的一條邊的直線形成的六角形所表示的變壓器矢量圖的變壓器，該變壓器具備在三相部分的鐵芯上分別纏繞的第1以及第2線圈，上述第1線圈的一端連接到極性相同、順序相不同的上述第2線圈的一端，上述第1線圈的另一端連接到極性相同、按照與上述一端不同的組合順序相不同的上述第2線圈的另一端，設(shè)a、b、c分別是大于等于2的數(shù)，把上述第1線圈的匝數(shù)記為2a，在匝數(shù)的中間位置設(shè)置第1抽頭，把上述第2線圈的匝數(shù)記為2b+c，在從一端起到匝數(shù)b內(nèi)側(cè)的位置設(shè)置第2抽頭，從另一端起到匝數(shù)b內(nèi)側(cè)的位置設(shè)置第3抽頭，三相部分的上述第1抽頭作為三相交流電壓的輸入端子，三相部分的上述第2抽頭作為三相交流電壓的第1輸出端子，三相部分的上述第3抽頭作為上述三相交流電壓的第2輸出端子，上述匝數(shù)比設(shè)定為a∶b∶c＝sin20°∶sin40°∶sin120°，與上述第2線圈的匝數(shù)c相對應(yīng)部分的導(dǎo)線的截面積比其它部分小。
這樣，在現(xiàn)有的多路整流電路中，在從三相交流電源變成相位變化的6個多路用交流電壓的多路變壓器的匝數(shù)比上下功夫，以得到諧波分量少的直流電源。
專利文獻1特開2002-10646號公報專利文獻2特開2004-120878號公報然而，在電源高次諧波的抑制方面，關(guān)于三相最多謀求5次、7次的抑制，但作為標(biāo)準(zhǔn)值，不是僅特定次數(shù)的對策，而是作為整體要求平衡性良好地抑制高次諧波。
然而，在上述現(xiàn)有的多路整流電路中，原理上目的在于以輸入電流的低次諧波為中心，使特定諧波分量為零，但是存在作為抑制對象以外殘存的諧波分量反而比沒有采取多路復(fù)用措施時增大的問題。
另外，在上述現(xiàn)有的多路整流電路中，原理上由于為了抑制低次諧波所選定的多路變壓器的匝數(shù)比以流過經(jīng)過多路復(fù)用的直流的直流扼流圈非常大、而視為直流電流是沒有脈動的直流的狀態(tài)為前提，因此為了實現(xiàn)效果，具有導(dǎo)致直流扼流圈的尺寸增大及與其相伴隨的損失增加的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于以上問題而完成的，目的在于得到在抑制流過經(jīng)過多路復(fù)用的直流的直流扼流圈尺寸增大，并且充分抑制了低次諧波分量的基礎(chǔ)上，能夠平衡性良好地抑制所有諧波分量的多路整流電路。
為了達到上述目的，本發(fā)明的特征是，具備把三相交流電源變換為直流電源的第1整流電路；多路變壓器，該多路變壓器對上述三相交流電源的電壓進行降壓，同時變成在表示上述三相交流電源的各相電壓的關(guān)系的正三角形的變壓器矢量圖中，以如下方式配置在以各頂點為中心連結(jié)其余2個頂點的圓弧與上述正三角形的各條邊之間的6個空間位置的交流電壓，也就是，位于以上述正三角形的第1頂點為中心連結(jié)其余的第2以及第3頂點的圓弧與連結(jié)上述第2以及第3頂點的邊之間的空間位置，即從上述第2頂點一側(cè)偏離了20度以上的第1空間位置與從上述第3頂點一側(cè)偏離了20度以上的第2空間位置；對上述多路變壓器輸出的相位不同的6個交流電壓進行整流的第2整流電路，其中，使上述第1以及第2整流電路并聯(lián)連接以得到多路直流輸出。
依據(jù)本發(fā)明，則在抑制流過經(jīng)過多路復(fù)用的直流的直流扼流圈尺寸增大，并且充分抑制了低次諧波分量的基礎(chǔ)上，能夠平衡性良好地抑制所有的諧波分量。
依據(jù)本發(fā)明，則由于不僅是特定次數(shù)，而是作為整體能夠平衡性良好地抑制諧波分量，因此起到不僅與日本國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)而且還能夠與歐洲標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)的效果。


圖1是表示適用了本發(fā)明實施形態(tài)1的多路整流電路的變流器電路的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖2是說明圖1所示的多路變壓器的繞線構(gòu)造的一個例子的圖。
圖3是說明圖1所示的多路變壓器變成的交流電壓的配置關(guān)系的變壓器矢量圖。
圖4是表示對于在專利文獻1、2所示的整流電路中沒有使用多路變壓器時的輸入電流變化的仿真結(jié)果的圖。
圖5是表示頻率分析了圖4所示的輸入電流變化的結(jié)果的圖。
圖6是表示對于在專利文獻1、2中所示的使用了多路變壓器的整流電路中的輸入電流變化的仿真結(jié)果的圖。
圖7是表示頻率分析了圖6所示的輸入電流變化的結(jié)果的圖。
圖8是表示對于在專利文獻1、2所示的使用了多路變壓器的整流電路中，添加了直流扼流圈時的輸入電流變化的仿真結(jié)果的圖。
圖9是表示頻率分析了圖8所示的輸入電流變化的結(jié)果的圖。
圖10是表示對于在圖1所示的結(jié)構(gòu)中，去除了2個交流扼流圈和噪聲濾波器時的輸入電流變化的仿真結(jié)果的圖。
圖11是表示頻率分析了圖10所示的輸入電流變化的結(jié)果的圖。
圖12是表示對于在圖1所示的結(jié)構(gòu)(存在2個交流扼流圈的結(jié)構(gòu))中，除去了噪聲濾波器時的輸入電流變化的仿真結(jié)果的圖。
圖13是表示頻率分析了圖12所示的輸入電流變化的結(jié)果的圖。
圖14是表示使用了本發(fā)明實施形態(tài)2的多路整流電路的變流器電路的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖15是表示使用了本發(fā)明實施形態(tài)3的多路整流電路的變流器電路的結(jié)構(gòu)的電路圖。
附圖標(biāo)記的說明1三相交流電源2第1整流電路3直流扼流圈(第2直流扼流圈)4平滑電容器5逆變器6電機
7交流扼流圈(第1交流扼流圈)8噪聲濾波器9交流扼流圈(第2交流扼流圈)10多路變壓器11第1整流電路12直流扼流圈(第1直流扼流圈)13變流器電路的整流電路21R相鐵心22R相第1線圈23R相第2線圈24S相鐵心22S相第1線圈23S相第2線圈21T相鐵心22T相第1線圈23T相第2線圈具體實施方式
以下參照附圖，詳細地說明涉及本發(fā)明的多路整流電路的最佳實施形態(tài)。
實施形態(tài)1圖1是表示使用了本發(fā)明實施形態(tài)1的多路整流電路的變流器電路的結(jié)構(gòu)的電路圖。圖1中，變流器電路一般構(gòu)成為具備對于三相交流電源1作為三相全波整流器的第1整流電路2、構(gòu)成把第1整流電路2的輸出直流電壓進行平滑的平滑電路的直流扼流圈3以及平滑電容器4、通斷平滑電容器4的端子電壓(直流電壓)生成交流電壓的逆變器5，并根據(jù)該逆變器5的輸出交流電壓來驅(qū)動控制電機6。
本實施形態(tài)1的多路整流電路(1)基本上，相對于對三相交流電源1設(shè)置的第1整流電路2，具備把三相交流電源1的電壓進行降壓的同時，變成相位不同的6個交流電壓的多路變壓器10，以及把該多路變壓器10的輸出交流電壓整流并把其整流輸出多路復(fù)用到第1整流電路2的整流輸出上的第2整流電路11。關(guān)于多路變壓器10的結(jié)構(gòu)例在后面敘述(圖2、圖3)。第2整流電路11與第1整流電路2相同，由二極管橋構(gòu)成。
(2)而且，作為幾乎必需的結(jié)構(gòu)，在多路變壓器10的輸入級設(shè)置交流扼流圈9。另外，交流扼流圈9也可以由多路變壓器10的漏電感分量構(gòu)成。
(3)另外，為了進一步抑制電源高次諧波，把交流扼流圈7直接連接到三相交流電源1的輸出端，經(jīng)過該交流扼流圈7在各部分上施加三相交流電源1的交流電壓和交流電流。(4)除此之外，謀求降低三相交流電源1上所疊加的電源噪聲，在交流扼流圈7的輸出端與第1整流電路2以及交流扼流圈9的輸入端之間設(shè)置噪聲濾波器8。
通過這些措施，在抑制流過經(jīng)過多路復(fù)用的直流的直流扼流圈3尺寸增大，并且充分地、抑制了低次諧波分量的基礎(chǔ)上，與僅單單是第1整流電路2的情況、即沒有多路復(fù)用的情況相比，就能夠有效地抑制所有的諧波分量。另外，圖1中，用虛線A包圍的從交流扼流圈7到直流扼流圈3的電路部分，成為具有與該三相交流電源1的連接端和與平滑電容器4的連接端的一個塊，因此能夠作為一個獨立的構(gòu)造體(電源高次諧波對策設(shè)備)來處理。
其次，參照圖2和圖3，說明多路變壓器10的結(jié)構(gòu)例。另外，圖2是說明多路變壓器10的繞線構(gòu)造的一個例子的圖。圖3是說明多路變壓器10變成的交流電壓的配置關(guān)系的變壓器矢量圖。
圖2中，在R相鐵心21上，纏繞R相第1線圈22以及R相第2線圈23。其中，在R相第1線圈22中，在兩端標(biāo)注了符號R7、符號R6，而在把匝數(shù)以a∶a的比例等分的位置上設(shè)置中間抽頭R。另外，在R相第2線圈23中，在兩端標(biāo)注了符號S7、符號T6，而在把匝數(shù)以b∶c∶b的比例分割的位置上設(shè)置中間抽頭S3、T2。R相第1線圈22的一端R7與R相第2線圈23的一端S7是相同極性。
另外，在S相鐵心24上，纏繞S相第1線圈25以及S相第2線圈26。其中，在S相第1線圈25中，在兩端標(biāo)注了符號S7、符號S6，而在把匝數(shù)以a∶a的比例等分的位置上設(shè)置中間抽頭S。另外，在S相第2線圈26中，在兩端標(biāo)注了符號T7、符號S6，而在把匝數(shù)以b∶c∶b的比例分割的位置上設(shè)置中間抽頭T3、R2。S相第1線圈25的一端S7與S相第2線圈26的一端T7是相同極性。
進而，在T相鐵心27上，纏繞T相第1線圈28以及T相第2線圈29。其中，在T相第1線圈28中，在兩端標(biāo)注了符號T7、符號T6，而在把匝數(shù)以a∶a的比例等分的位置上設(shè)置中間抽頭T。另外，在T相第2線圈29中，在兩端標(biāo)注了符號R7、符號S6，而在把匝數(shù)以b∶c∶b的比例分割的位置上設(shè)置中間抽頭R3、S2。T相第1線圈28的一端T7與T相第2線圈29的一端R7是相同極性。
而且，R相第1線圈22的一端R7與T相第2線圈的一端R7連接，R相第1線圈22的另一端R6與S相第2線圈26的另一端R6連接。S相第1線圈25的一端S7與R相第2線圈23的一端S7連接，S相第1線圈25的另一端S6與T相第2線圈29的另一端S6連接。T相第1線圈28的一端T7與S相第2線圈26的一端S7連接，T相第1線圈28的另一端T6與R相第2線圈23的另一端T6連接。另外，匝數(shù)比a∶b∶c例如是41∶88∶83。
多路變壓器10構(gòu)成為具有以上的連接關(guān)系，中間抽頭R、S、T是輸入端子，與三相交流電源1的R相、S相、T相的相對應(yīng)的相線連接。另外，中間抽頭S3、T2、T3、R2、R3、S2是輸出端子，與第2整流電路11的相對應(yīng)的輸入端連接。
從中間抽頭S3、T2、T3、R2、R3、S2取出的6個電位在變壓器矢量圖上的配置關(guān)系為圖3所示那樣。即，多路變壓器10調(diào)整圖2所示的匝數(shù)比a∶b∶c，變成如圖3所示的那樣在表示三相交流電源1的各相電壓的相位關(guān)系的正三角形的變壓器矢量圖中，以如下方式配置在以各頂點中心連結(jié)其余的2個頂點的圓弧與正三角形的各邊之間的6個空間位置31～36的交流電壓，也就是，如果把正三角形的頂點記為R、S、T，則位于例如以頂點R為中心連結(jié)其余的頂點S、T的圓弧與連結(jié)頂點S、T的邊的之間的空間位置，即從頂點S一側(cè)偏離了20度以上的第1空間位置31和從頂點T一側(cè)偏離了20度以上的第2空間位置23。
另外，在專利文獻1、2中所示的多路變壓器中，如在圖3中用「×」所示，變成配置在把以正三角形的各頂點中心連結(jié)其余的2個頂點的圓弧三等分的圓弧上的位置的交流電壓。即，在本發(fā)明中，使匝數(shù)比a∶b∶c成為與專利文獻1、2中公開的內(nèi)容不同的結(jié)構(gòu)。從而，生成圖3所示的所希望的電位的多路變壓器10的繞線方法，只要遵從在本發(fā)明中規(guī)定的匝數(shù)比a∶b∶c則不限于圖2所示的方法，例如能夠使用在專利文獻1所示的各種方法。
在這樣構(gòu)成的多路整流電路中，在進行了相電壓標(biāo)記的情況下，相對于R相、S相、T相的錯開120°相位的三相交流電源，多路變壓器10的二次側(cè)電壓作為峰值比R相、S相、T相的各相電壓低，但在配置為具有相互比較成為最高電壓或者最低電壓的期間的電壓，并在第1整流電路2上連接了第2整流電路11的情況下，在第2整流電路11中，在成為最高電壓或者最低電壓的期間就能夠?qū)娏鳌?br> 因此，與僅是第1整流電路2的情況(即沒有多路復(fù)用的情況)相比較，減少第1整流電路2中的電流通過期間，發(fā)生第2整流電路11經(jīng)過多路變壓器10的電流通過期間。經(jīng)過多路變壓器10的電流借助于變壓器連線，在一次側(cè)分流到R、S、T各相。從而，作為整體的R、S、T各相的電流成為接近抑制了高次諧波的正弦波。
另外，具有直流扼流圈3的容量越大，平滑電容器4的容量越小，抑制效果越大的傾向。另外，通過在電源線中作為部件積極地添加交流扼流圈7，作為整體就能夠進一步抑制高次諧波。但是，由于該交流扼流圈7流過多路整流電路的所有輸入電流，因此通電電流大，尺寸大。
這里，與根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)(專利文獻1、2)得到的效果相比較來說明本發(fā)明的高次諧波的抑制效果。在圖4～圖9中，說明根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)(專利文獻1、2)得到的高次諧波的抑制效果，在圖10～圖13中，說明根據(jù)本發(fā)明得到的高次諧波的抑制效果。另外，每一個都是利用仿真的評價結(jié)果。除去了噪聲濾波器8。
專利文獻1、2中所示的多路變壓器的匝數(shù)比確定為其變成的6相交流電壓如在圖3中說明的那樣，配置在把以某個頂點為中心連結(jié)其余的2個頂點的圓弧三等分的圓弧上的位置。專利文獻1、2作為多路變壓器的匝數(shù)比用其它的表現(xiàn)方法示出結(jié)果相同的值。這里，設(shè)多路變壓器的匝數(shù)比為a∶b∶c＝sin20°∶sin40°∶sin120°≈43∶81∶109。這是在專利文獻2中示出的。另外，在專利文獻1、2中，沒有示出圖1所示的交流扼流圈7、9，另外也沒有提示它們存在的記載。
在沒有圖1所示的交流扼流圈7、9的狀態(tài)下，把三相交流電源1的電壓取為相間400V、50Hz，在8kW左右的負荷下，把直流扼流圈3以及平滑電容器4的容量取為一般的2.9mH以及1650μF(假設(shè)2個3300μF的容器串聯(lián))，負荷為7900W來實施仿真。
圖4是表示關(guān)于在專利文獻1、2所示的整流電路中沒有使用多路變壓器時的輸入電流變化的仿真結(jié)果的圖。圖5是表示頻率分析了圖4所示的輸入電流變化的結(jié)果的圖。如果用圖1敘述，則是三相交流電源1直接與第1整流電路2連接，沒有交流扼流圈9、多路變壓器10以及第2整流電路11的路由的狀態(tài)。圖5中，左端表示電源頻率(50Hz)，從這里開始朝向右方，從低次諧波起順序表示。
圖6是表示關(guān)于專利文獻1、2所示的使用了多路變壓器的整流電路中的輸入電流變化的仿真結(jié)果的圖。圖7是表示頻率分析了圖6所示的輸入電流變化結(jié)果的圖。如果用圖1敘述，則是三相交流電源1直接與第1整流電路2連接，同時多路變壓器10和第2整流電路11與第1整流電路2并聯(lián)連接的狀態(tài)。如圖6、圖7所示，在使用了多路變壓器的情況下，表現(xiàn)出諧波的抑制效果。然而，并不能夠說低次的諧波如在專利文獻1、2中期待的那樣能夠充分降低。這里，17次、19次諧波分別殘留基波的5.85％、3.87％。
圖8是表示在專利文獻1、2所示的使用了多路變壓器的整流電路中添加了直流扼流圈時的輸入電流變化的仿真結(jié)果的圖。圖9是表示頻率分析了圖8所示的輸入電流變化的結(jié)果的圖。如果添加在專利文獻1、2中沒有考慮的10mH的直流扼流圈，則成為圖8、圖9所示，幾乎抑制掉5次等低次諧波分量，而17次、19次諧波分別殘留基波的5.25％、4.27％。
本發(fā)明中的多路變壓器10的匝數(shù)比調(diào)整為使得其變成的6相交流電壓如在圖3中說明過的那樣，在作為變壓器矢量的標(biāo)記中，位于相互用直線連結(jié)R相、S相、T相的3個相電位的正三角形的邊與以各頂點為中心連結(jié)其余的2個頂點所描繪的圓弧之間的空間位置，即與上述正三角形的邊構(gòu)成的角度比20度大的空間位置。這里，作為一個例子，采用圖2所示的匝數(shù)比a∶b∶c＝41∶88∶83。該匝數(shù)比a∶b∶c＝41∶88∶83表示作為線間電壓把正三角形的一條邊設(shè)為1的情況下為0.994，在距邊的角度相當(dāng)于22度的空間位置變成交流電壓的情況。
與上述現(xiàn)有的技術(shù)相同，把三相交流電源1的電壓取為相間400V、50Hz，直流扼流圈3以及平滑電容器4容量在8kW左右的負荷下取為一般的2.9mH以及1650μF(假設(shè)2個3300μF的電容器串聯(lián))、負荷為7900W來實施仿真。
圖10是表示關(guān)于在圖1所示的結(jié)構(gòu)中，除去了兩個交流扼流圈和噪聲濾波器時的輸入電流變化的仿真結(jié)果的圖。圖11是表示頻率分析了圖1所示的輸入電流變化的結(jié)果的圖。如圖10、圖11所示，整體上把低次諧波分量抑制得較低，17次、19次諧波分別殘留基波的4.74％、3.62％。
關(guān)于電源高次諧波的抑制，在三相中最主要的是要求5次、7次的抑制，而作為標(biāo)準(zhǔn)值，還要求整體的平衡。例如，在日本國內(nèi)特定需要客戶的對應(yīng)中，作為其高次諧波殘存的目標(biāo)值，在6.6kV配電的情況下，作為配電設(shè)備整體，每1kW的上限電流值成為5次＝3.5mA，7次＝2.5mA，11次＝1.6mA，13次＝1.3mA，17次＝1.0mA，19次＝0.9mA，23次＝0.76mA，高于23次＝0.7mA。
另外，在歐洲標(biāo)準(zhǔn)的IEC-61000-3-2中，雖然是小于等于16A/相，但是如果著眼特殊情況，則個別設(shè)備的各次高次諧波殘余量的上限作為絕對值，成為5次＝1.14A，7次＝0.77A，11次＝0.33A，13次＝0.21A，15～39次(奇數(shù))＝0.15×(15/n)。另外，n是次數(shù)。
這樣，在標(biāo)準(zhǔn)上，不是僅特定次數(shù)的對策，而是作為總體還要求平衡性良好地抑制高次諧波。這一點如圖12、圖13所示，能夠通過像本發(fā)明那樣選定多路變壓器的匝數(shù)比來實現(xiàn)，特別是，在并用交流扼流圈9以及交流扼流圈7的情況下很有效果。
圖12是表示關(guān)于在圖1所示的結(jié)構(gòu)(存在2個交流扼流圈的結(jié)構(gòu))中去除了噪聲濾波器時的輸入電流變化的仿真結(jié)果的表。圖13是表示頻率分析了圖12所示的輸入電流變化的結(jié)果的圖。圖12和圖13是設(shè)交流扼流圈9＝3.7mH，交流扼流圈7＝4.5mH時的仿真結(jié)果，也能夠滿足上述的IEC-61000-3-2。
這一點依賴于預(yù)先在多路變壓器10中，整體上平衡性良好地抑制諧波分量，特別是預(yù)先把17次、19次抑制得較低的效果，具備交流扼流圈9，積極地抑制由多路變壓器10中的梯形電流產(chǎn)生的諧波分量(具體地講17次、19次分量)的效果。
這樣，通過在本發(fā)明中把多路變壓器10的匝數(shù)比選定成使得在以正三角形的一條邊為1的情況下作為線間電壓是0.994，距邊的角度例如相當(dāng)于22度的空間位置中變成交流電壓，即使存在制造分散性，也能夠抑制高次諧波殘留的分散性，與沒有多路復(fù)用的情況相比較，所有的諧波成分得到抑制，能夠與各種標(biāo)準(zhǔn)相對應(yīng)。而且，通過插入交流扼流圈7，就能夠進一步減少高次諧波殘存量。
除此以外，如果依據(jù)本發(fā)明采用的匝數(shù)比，則與現(xiàn)有的技術(shù)(專利文獻1、2)相比，為增加第1整流電路2的通電角度的方向，第2整流電路11以及多路變壓器10中的電流職責(zé)減少，還能夠期待把電流容量抑制得很低的效果。
另外，雖然在上述的具體仿真例中，用400V電源表示，但即使是200V電源也為相同的傾向。在該例子中，雖然沒有變化直流扼流圈3的容量，然而通過增加容量就能夠抑制低次諧波分量，因此通過與交流扼流圈7、9的容量組合取得平衡，能夠有效地降低高次諧波。特別是，由于交流扼流圈7全部流過主電流，因此為了防止損失增加，希望極力減小容量。另外，在上述的具體仿真例中，交流扼流圈7、9的容量選定考慮了使得輸入電流直至16A/相(10.5kW左右)以滿足IEC-61000-3-2，然而也可能夠根據(jù)設(shè)備的最大容量來選定其它的容量。
然而，在作為產(chǎn)品需要按標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)進行充分的高次諧波抑制的情況下，圖1所示的多路整流電路，由于從出廠時刻起成為長時連接，因此通過把作為發(fā)熱部件的交流扼流圈9、多路變壓器10、第1整流電路2、第2整流電路11、直流扼流圈3，根據(jù)需要還有交流扼流圈7、噪聲濾波器8匯總成獨立的構(gòu)造體A單獨配置，就能夠抑制對于配置在整流電路2、11的后級的平滑電容器4、逆變器5及其控制電路等電子部件的熱應(yīng)力。另外，不言而喻關(guān)于獨立的構(gòu)造體(電源高次諧波對策設(shè)備)A的部件，不一定必須是上述的所有部件，也能夠根據(jù)產(chǎn)品制造上的要求適當(dāng)?shù)剡M行選擇。
這樣，如果依據(jù)實施形態(tài)1，則由于把多路變壓器的匝數(shù)比選定為不是僅對于特定次數(shù)，而是作為整體能夠平衡性良好地抑制高次諧波的匝數(shù)比，另外為謀求進一步抑制諧波還插入交流扼流圈，因此在抑制流過經(jīng)過多路復(fù)用的直流的直流扼流圈尺寸增大，并且充分抑制了低次諧波分量的基礎(chǔ)上，能夠平衡性良好地抑制所有的諧波分量，不僅與日本國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，而且還能夠與歐洲標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)。
實施形態(tài)2圖14是表示使用了本發(fā)明實施形態(tài)2的多路整流電路的變流器電路的結(jié)構(gòu)的電路圖。另外，圖14中，在與圖1(實施形態(tài)1)所示的構(gòu)成要素相同或者同等的結(jié)構(gòu)要素上附加相同的標(biāo)記。這里，以與實施形態(tài)2有關(guān)的部分為中心進行說明。
即，如圖14所示，在該實施形態(tài)2中，在第1整流電路2和第2整流電路11的并聯(lián)連接端與一端連接到平滑電容器4的直流扼流圈3的另一端之間配置直流扼流圈12。即，在該實施形態(tài)2中，成為直流扼流圈被分割成直流扼流圈3和直流扼流圈12的結(jié)構(gòu)。
直流扼流圈12并不一定需要，然而由于在為了提高高次諧波抑制水平而增大直流扼流圈的L值方面有效而進行配置。如果依據(jù)該結(jié)構(gòu)，則預(yù)先把用圖中虛線B包圍的電路部分(交流扼流圈9、多路變壓器10、第2整流電路11、直流扼流圈12)做成單獨的構(gòu)造體(電源高次諧波對策設(shè)備)，成為能夠在以后追加提供來進行對應(yīng)的結(jié)構(gòu)。
即，電源高次諧波對策通常只要直流扼流圈3就很充分，而在選擇性地引入進一步對策的情況下，具體地講，在需要向?qū)τ陔娫锤叽沃C波的特定需要用戶指示進行對應(yīng)的情況下，能夠通過在以后追加提供單獨構(gòu)造體(電源高次諧波對策設(shè)備)B來進行應(yīng)對。如果這樣做，則能夠抑制標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格產(chǎn)品的尺寸大、重量重和成本高。
另外，具體的電路常數(shù)例如下面那樣。其中，直流扼流圈以及電容器的容量選定與實施形態(tài)1相同，假定8kW左右的負荷。在三相交流電源1的相間電壓是200V的情況下，直流扼流圈3與直流扼流圈12之和的L值設(shè)為0.5mH，平滑電容器4的容量設(shè)為3300μF，交流扼流圈9的L值設(shè)為0.5mH。
另外，在三相交流電源1的相間電壓是400V的情況下，直流扼流圈3與直流扼流圈12之和的L值設(shè)為2.9mH，平滑電容器4的容量設(shè)為1650μF，交流扼流圈9的L值設(shè)為1.0mH。
這樣，如果依據(jù)實施形態(tài)2，則在可以得到與實施形態(tài)1相同的作用、效果的基礎(chǔ)上，還能夠抑制標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格產(chǎn)品的尺寸大、重量重和成本高。
實施形態(tài)3圖15是表示使用了本發(fā)明實施形態(tài)3的多路整流電路的變流器電路的結(jié)構(gòu)的電路圖。另外，圖15中，在與圖14(實施形態(tài)2)所示的構(gòu)成要素相同或者相等的結(jié)構(gòu)要素上附加相同的標(biāo)記。這里，以與實施形態(tài)3有關(guān)的部分為中心進行說明。
即，在圖15中，整流電路13、直流扼流圈3、平滑電容器4以及逆變器5是一般的變流器電路。在該實施形態(tài)3中，如圖15所示，把從三相交流電源1一側(cè)的交流扼流圈7到噪聲濾波器8、第1整流電路2、交流扼流圈9、多路變壓器10、第2整流電路11以及直流扼流圈11準(zhǔn)備為獨立構(gòu)造體(電源高次諧波對策設(shè)備)C，使得直流扼流圈11的外部連接端和基準(zhǔn)電位連接端能夠連接到變流器電路的整流電路13的輸入單元。
其中，關(guān)于作為整流電路13的構(gòu)成部件的二極管，在插入了電源高次諧波對策設(shè)備C的情況下，由于導(dǎo)通電流職責(zé)集中在特定的2個二極管中，因此需要預(yù)先實施具備與這種情況下的溫度上升相應(yīng)的容量和放熱設(shè)計。
另外，關(guān)于直流扼流圈，在該實施形態(tài)3中，由于相對于直流扼流圈3串聯(lián)配置直流扼流圈12，因此電路常數(shù)的設(shè)定與實施形態(tài)2相同。
這樣，如果依據(jù)本實施形態(tài)3，則由于成為在三相交流電源1與變流器電路的整流電路的輸入單元之間單純地添加插入電源高次諧波對策設(shè)備C的結(jié)構(gòu)，因此可以得到容易進行以后追加提供來進行對應(yīng)的效果。另外，雖然在實施形態(tài)3中，示出了對于實施形態(tài)2的適用例，但實施形態(tài)1(圖1)所示的構(gòu)造體A作為電源高次諧波對策設(shè)備也相同，能夠以后再裝到三相交流電源1與變流器電路的整流電路的輸入單元之間。
于是，雖然在實施形態(tài)1～3中說明了把本發(fā)明利用在變流器電路的整流部分中的情況，但當(dāng)然也能夠以相同的結(jié)構(gòu)利用在其它的直流負荷中。另外，關(guān)于負荷雖然沒有特別限定，但由于在大型設(shè)備中，一般整流電路是不具有再生轉(zhuǎn)換器的二極管整流電路，因此是易于在以后安裝添加上述電源高次諧波對策設(shè)備C等的結(jié)構(gòu)。
作為本發(fā)明理想的適用例，可以舉出作為空調(diào)裝置的整流電路來使用的情況。即，圖1、圖14、圖15所示的電機6是空調(diào)裝置中的壓縮機電機。在空調(diào)裝置中，由于產(chǎn)品的變流率高，而且電源設(shè)備中的電容占有率高，因此電源高次諧波大多被視為問題。在空調(diào)裝置中，用變流器驅(qū)動的壓縮機電機的慣性低，難以產(chǎn)生再生能量，因此是最佳的適用例。另外，在空調(diào)裝置中，在變流器電路周邊一般具備熱交換用的送風(fēng)機，在把本發(fā)明的多路變壓器單元進行冷卻時還能夠靈活地運用該氣流，因此還具有不需要附加部件的優(yōu)點。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性如上所述，涉及本發(fā)明的多路整流電路作為不僅與日本國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)而且還能夠與歐洲標(biāo)準(zhǔn)相對應(yīng)的整流電路是有用的，特別是適合作為能夠與要求水平柔性對應(yīng)的整流電路。
權(quán)利要求
1.一種多路整流電路，其特征在于，具備把三相交流電源變換為直流電源的第1整流電路；多路變壓器，該多路變壓器對上述三相交流電源的電壓進行降壓，同時變成在表示上述三相交流電源的各相電壓的關(guān)系的正三角形的變壓器矢量圖中，在以各頂點為中心連結(jié)其余2個頂點的圓弧與上述正三角形的各條邊之間的6個空間位置上配置的交流電壓，使其位于以上述正三角形的第1頂點為中心連結(jié)其余的第2以及第3頂點的圓弧與連結(jié)上述第2以及第3頂點的邊之間的空間位置，即從上述第2頂點一側(cè)偏離了20度以上的第1空間位置與從上述第3頂點一側(cè)偏離了20度以上的第2空間位置；對上述多路變壓器輸出的相位不同的6個交流電壓進行整流的第2整流電路，其中，使上述第1以及第2整流電路并聯(lián)連接以得到多路直流輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多路整流電路，其特征在于，在上述三相交流電源與上述多路變壓器之間配置有交流扼流圈。
3.一種多路整流電路，其特征在于，具備連接三相交流電源的第1交流扼流圈以及連接上述第1交流扼流圈的輸出端的第2交流扼流圈；經(jīng)過上述第1交流扼流圈把上述三相交流電源變換為直流電源的第1整流電路；多路變壓器，該多路變壓器對從上述第2交流扼流圈輸入的上述三相交流電源的電壓進行降壓，同時變成在表示上述三相交流電源的各相電壓的關(guān)系的正三角形變壓器矢量圖中，在以各頂點為中心連結(jié)其余2個頂點的圓弧與上述正三角形的各條邊之間的6個空間位置上配置的交流電壓，使其位于以上述正三角形的第1頂點為中心連結(jié)其余的第2以及第3頂點的圓弧與連結(jié)上述第2以及第3頂點的邊之間的空間位置，即從上述第2頂點一側(cè)偏離了20度以上的第1空間位置和從上述第3頂點一側(cè)偏離了20度以上的第2空間位置；對從上述多路變壓器輸出的相位不同的6個交流電壓進行整流的第2整流電路，其中，使上述第1以及第2整流電路并聯(lián)連接以得到多路直流輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多路整流電路，其特征在于，在上述第1交流扼流圈與上述第1整流電路以及上述第2交流扼流圈之間，配置有噪聲濾波器。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多路整流電路，其特征在于，構(gòu)成對于上述多路直流輸出進行平滑處理的平滑電路的直流扼流圈從平滑電容器分離并連接到上述第1以及第2整流電路的并聯(lián)連接端，從上述第1交流扼流圈到上述直流扼流圈的各元件構(gòu)成獨立的構(gòu)造體。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多路整流電路，其特征在于，構(gòu)成對于上述多路直流輸出進行平滑處理的平滑電路直流扼流圈由一端與上述第1以及第2整流電路的并聯(lián)連接端連接的第1直流扼流圈和連接在上述第1直流扼流圈的另一端與平滑電容器之間的第2直流扼流圈構(gòu)成，上述第2交流扼流圈、上述多路變壓器、上述第2整流電路以及上述第1直流扼流圈構(gòu)成獨立的構(gòu)造體。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多路整流電路，其特征在于，一端連接在上述第1以及第2整流電路的并聯(lián)連接端的直流扼流圈的另一端和基準(zhǔn)電位端被連接到變流器電路的整流電路輸入單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多路整流電路，其特征在于，一端連接在上述第1以及第2整流電路的并聯(lián)連接端的直流扼流圈的另一端和基準(zhǔn)電位端被連接到變流器電路的整流電路輸入單元。
全文摘要
得到在抑制流過經(jīng)過多路復(fù)用的直流的直流扼流圈尺寸增大，并且充分地抑制了低次諧波分量的基礎(chǔ)上，能夠平衡性良好地抑制所有諧波分量的多路變壓器，把多路變壓器(10)的匝數(shù)比選定為不僅是特定次數(shù)，而且作為整體能夠平衡性良好地抑制高次諧波的匝數(shù)比，另外，謀求進一步抑制高次諧波還插入交流扼流圈(9、7)，因此在抑制流過經(jīng)過多路復(fù)用的直流的直流扼流圈(3)尺寸增大，并且充分抑制了低次諧波分量的基礎(chǔ)上，能夠平衡性良好地抑制所有的諧波分量，使得不僅與日本國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，而且還能夠與歐洲標(biāo)準(zhǔn)相對應(yīng)。
文檔編號H02M7/04GK1809954SQ20048001726
公開日2006年7月26日 申請日期2004年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月29日
發(fā)明者高田茂生, 楠部真作 申請人:三菱電機株式會社