電力變換裝置及具備該電力變換裝置的空調(diào)的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電力變換裝置及具備該電力變換裝置的空調(diào)機(jī)。本發(fā)明實(shí)施例的電力變換裝置，具備：整流部，對(duì)輸入的交流電源進(jìn)行整流；級(jí)聯(lián)變換器，具有多個(gè)變換器，用于將已整流的所述交流電源轉(zhuǎn)換為直流電源，并輸出已轉(zhuǎn)換的直流電源；電容器，與所述級(jí)聯(lián)變換器的輸出端相連接；變換器控制部，對(duì)所述級(jí)聯(lián)變換器進(jìn)行控制；所述變換器控制部根據(jù)對(duì)應(yīng)于所述電容器的兩端的負(fù)載水平，改變?cè)谒黾?jí)聯(lián)變換器中動(dòng)作的變換器的個(gè)數(shù)。由此，能夠根據(jù)各種負(fù)載高效驅(qū)動(dòng)。
【專利說(shuō)明】含的室內(nèi)機(jī)，在室外側(cè)設(shè)置用于執(zhí)行散熱和離的室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)。
要求增大，正從各方面進(jìn)行改進(jìn)。
載下能夠高效驅(qū)動(dòng)的電力變換裝置及具備力變換裝置，具備:整流部，對(duì)輸入的交流有于將已整流的所述交流電源轉(zhuǎn)換為直流2級(jí)聯(lián)變換器的輸出端相連接；變換器控制制部根據(jù)對(duì)應(yīng)于所述電容器的兩端的負(fù)載個(gè)數(shù)。
1的電力變換裝置，具備:整流部，對(duì)輸入的蓉，用于將已整流的所述交流電源轉(zhuǎn)換為直內(nèi)的電機(jī)供給驅(qū)動(dòng)電源的電力變換部。該電力變換部具備:整流部，對(duì)輸入的交流電源進(jìn)行整流；級(jí)聯(lián)變換器，具有多個(gè)變換器，用于將已整流的所述交流電源轉(zhuǎn)換為直流電源，并輸出已轉(zhuǎn)換的直流電源；變換器控制部，根據(jù)對(duì)應(yīng)于所述電容器的兩端的負(fù)載，使所述級(jí)聯(lián)變換器中的所述多個(gè)變換器選擇性地動(dòng)作；所述級(jí)聯(lián)變換器中的第一變換器具有第一類型的第一開(kāi)關(guān)元件，所述級(jí)聯(lián)變換器中的第二變換器具有第二類型的第二開(kāi)關(guān)元件，第二類型的額定電壓比所述第一類型的額定電壓高。
[0012]發(fā)明效果
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，電力變換裝置及具備該電力變換裝置的空調(diào)機(jī)，具備級(jí)聯(lián)變換器，變換器控制部根據(jù)與級(jí)聯(lián)變換器的輸出端即電容器兩端對(duì)應(yīng)的負(fù)載水平，改變級(jí)聯(lián)變換器中動(dòng)作的變換器的個(gè)數(shù)。從而，不僅在低負(fù)載區(qū)域，在高負(fù)載區(qū)域也能夠增大動(dòng)作效率。此外，由于能夠隨著負(fù)載區(qū)域的變化積極地改變級(jí)聯(lián)變換器的輸出電壓，可在整個(gè)負(fù)載區(qū)域上增大動(dòng)作效率。尤其是，能夠高效驅(qū)動(dòng)負(fù)載變動(dòng)大的壓縮機(jī)等。
[0014]尤其是，當(dāng)對(duì)應(yīng)于電容器兩端的負(fù)載水平在第一水平以下時(shí)，控制成僅使級(jí)聯(lián)變換器中的第一變換器動(dòng)作，由此在低負(fù)載區(qū)域，能夠消除因第二變換器帶來(lái)的開(kāi)關(guān)損失增大動(dòng)作效率，進(jìn)而能夠降低所輸出的直流電源，從而能夠加大電容器兩端的dc端電壓的幅度。
[0015]此外，當(dāng)對(duì)應(yīng)于電容器兩端的負(fù)載水平大于第一水平時(shí)，控制成使級(jí)聯(lián)變換器中的第一變換器和第二變換器動(dòng)作，從而在高負(fù)載時(shí)也能夠穩(wěn)定動(dòng)作。
[0016]此外，在高負(fù)載時(shí)，通過(guò)使第一變換器和第二變換器進(jìn)行交叉動(dòng)作，能夠減少輸入電流的波動(dòng)及噪聲。
[0017]結(jié)果，能夠利用級(jí)聯(lián)變換器，按照負(fù)載水平來(lái)改變被驅(qū)動(dòng)的變換器的個(gè)數(shù)，從而能夠針對(duì)多種負(fù)載高效驅(qū)動(dòng)電力變換裝置。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，電力變換裝置及具備該電力變換裝置的空調(diào)機(jī)，具備級(jí)聯(lián)變換器，級(jí)聯(lián)變換器中的第一變換器具備第一類型的第一開(kāi)關(guān)元件，級(jí)聯(lián)變換器中的第二變換器具備額定電壓比第一類型高的第二類型的第二開(kāi)關(guān)元件，所以能夠針對(duì)多種負(fù)載，使各個(gè)開(kāi)關(guān)元件動(dòng)作。
[0019]在低負(fù)載時(shí)，通過(guò)使額定電壓較低的第一開(kāi)關(guān)元件動(dòng)作，能夠改善動(dòng)作效率，在高負(fù)載時(shí)，通過(guò)使額定電壓較高的第二開(kāi)關(guān)元件動(dòng)作，在高負(fù)載時(shí)也能夠穩(wěn)定動(dòng)作。
[0020]此外，在中間負(fù)載時(shí)，通過(guò)使第一變換器和第二變換器交叉動(dòng)作，能夠減少輸出電流的波動(dòng)及噪聲。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是本發(fā)明的一實(shí)施例的空調(diào)機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。
[0022]圖2示出圖1的空調(diào)機(jī)的示意圖。
[0023]圖3是圖1的室外機(jī)的電力變換裝置的內(nèi)部框圖。
[0024]圖4示出圖3的電力變換裝置內(nèi)的變換器的電路圖的一例。
[0025]圖5示出圖4的變換器控制部的內(nèi)部框圖。
[0026]圖6A是示出電力變換裝置的負(fù)載區(qū)域的圖。
[0027]圖6B是示出與各負(fù)載區(qū)域?qū)?yīng)的負(fù)載與功率因數(shù)關(guān)系的圖。尋綴“模塊”和“部”僅僅是考慮本說(shuō)明書制意思或作用。因此，上述用語(yǔ)“模塊”和用與構(gòu)圖，圖2不出圖1的空調(diào)機(jī)的不意圖。
〕，以及室內(nèi)機(jī)170。
勺要求或外部的控制命令，以冷氣模式或暖的壓縮機(jī)152 ；用于驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的壓縮機(jī)用芒換機(jī)154 ；室外鼓風(fēng)機(jī)155，設(shè)在室外熱交1553和用于使室外風(fēng)扇1553旋轉(zhuǎn)的電機(jī)換已壓縮冷媒的流路的冷氣/暖氣切換閥.后將規(guī)定壓力的冷媒供給到壓縮機(jī)的蓄壓參使用變頻器壓縮機(jī)、定速壓縮機(jī)中的至少定冷媒壓力的至少一個(gè)壓力傳感器(未圖(未圖示)等。部(未圖示)，以及用于輸入設(shè)定數(shù)據(jù)的輸入部(未圖示)。此外，還可以包括:用于檢測(cè)室內(nèi)溫度的室內(nèi)溫度檢測(cè)部(未圖示)，用于檢測(cè)存在于室內(nèi)空間的人體的人體檢測(cè)部(未圖不)等等。
[0048]此外，空調(diào)機(jī)100也可以由對(duì)室內(nèi)進(jìn)行冷卻的冷氣機(jī)構(gòu)成，也可以由對(duì)室內(nèi)進(jìn)行加熱或冷卻的熱泵(Heat Pump)構(gòu)成。
[0049]此外，圖中作為室內(nèi)機(jī)170以立式為例子進(jìn)行了說(shuō)明，但是也可以是吊頂式或壁掛式，也可以是不區(qū)分室外機(jī)和室內(nèi)機(jī)的一體型等多種形式。
[0050]此外，室內(nèi)機(jī)170和室外機(jī)150之間由冷媒配管連接，隨著冷媒的循環(huán)，冷氣從室內(nèi)機(jī)170排出到室內(nèi)。此時(shí)，一個(gè)室外機(jī)150上可以連接多個(gè)室內(nèi)機(jī)170，此外，還可以在多個(gè)室外機(jī)上分別連接至少一個(gè)室內(nèi)機(jī)。
[0051]此外，室內(nèi)機(jī)170和室外機(jī)150之間可以由通信線路連接，按照規(guī)定的通信方式收發(fā)控制命令。
[0052]此外，壓縮機(jī)152由通過(guò)下面的電力變換裝置200供給的驅(qū)動(dòng)電源所驅(qū)動(dòng)。具體而言，可向壓縮機(jī)152內(nèi)的電機(jī)供給來(lái)自電力變換裝置200的驅(qū)動(dòng)電源。
[0053]圖3是圖1的室外機(jī)的電力變換裝置的內(nèi)部框圖，圖4示出圖3的電力變換裝置內(nèi)的變換器(Converter)電路圖的一例。
[0054]基于本發(fā)明的實(shí)施例的電力變換裝置200，可具有:濾波部403，整流部405，變換器410，變換器控制部4 15，電容器C，變頻器420，及變頻器控制部430。
[0055]濾波部403可配置在輸入交流電源201和整流部405之間，可對(duì)在輸入的交流電源201或電力變換裝置200產(chǎn)生的高頻電流等進(jìn)行濾波。為此，濾波部403可具備作為電感元件的電感器，作為電容元件的電容器等。例如，濾波部403可具備:電感器，電容器，設(shè)有電感器的LCL濾波器。
[0056]整流部405接收經(jīng)由濾波部403輸入的交流電源201，進(jìn)行整流。圖4示出作為對(duì)單相交流電源的整流部405，采用了 4個(gè)二極管Da、Db、Dc、Dd以橋狀連接的例子，但可有多種例子。
[0057]變換器410將來(lái)自整流部405的整流電源變換為直流電源后輸出。特別是，向配置在變換器410的輸出端的電容器C輸出。
[0058]在本發(fā)明的實(shí)施例中，作為變換器410，使用具備多個(gè)變換器410a、410b、…的級(jí)聯(lián)變換器(cascade converter)。作為級(jí)聯(lián)變換器，可以使用級(jí)聯(lián)升壓變換器，級(jí)聯(lián)升降壓變換器，級(jí)聯(lián)降壓變換器等，下面，以級(jí)聯(lián)升壓變換器為中心進(jìn)行說(shuō)明。
[0059]級(jí)聯(lián)升壓變換器410內(nèi)的多個(gè)升壓變換器410a、410b、…相互并聯(lián)連接，執(zhí)行交叉(Interleaving)動(dòng)作。多個(gè)升壓變換器相互并聯(lián)，執(zhí)行基于交叉(Interleaving)的電壓控制，從而能夠進(jìn)行基于電流分配的電壓控制。隨之，可提高級(jí)聯(lián)升壓變換器410內(nèi)的電路元件的耐久性。此外，能夠減小輸出電流的波動(dòng)。
[0060]例如，在級(jí)聯(lián)升壓變換器410內(nèi)的第一升壓變換器410a和第二升壓變換器410b相互并聯(lián)連接而進(jìn)行交叉(Interleaving)動(dòng)作的情況下，第一升壓變換器410a內(nèi)的第一開(kāi)關(guān)元件S1和第二升壓變換器410b內(nèi)的第二開(kāi)關(guān)元件S2以具有180度的相位差的方式進(jìn)行接通/斷開(kāi)(Οη/Off)，所以相應(yīng)地發(fā)生開(kāi)關(guān)損失。由于此時(shí)所發(fā)生的開(kāi)關(guān)損失，導(dǎo)致在低負(fù)載區(qū)域的效率相對(duì)高負(fù)載區(qū)域的效率低。
[0061]為了改善這一點(diǎn)，在本發(fā)明的實(shí)施例中，根據(jù)與作為級(jí)聯(lián)變換器的輸出端的電容器兩端相對(duì)應(yīng)的負(fù)載水平，改變級(jí)聯(lián)變換器中動(dòng)作的變換器的個(gè)數(shù)。從而，能夠在整個(gè)負(fù)載區(qū)域上增大動(dòng)作效率。
[0062]尤其是，在低負(fù)載區(qū)域，控制成僅使級(jí)聯(lián)變換器410中的第一升壓變換器410a動(dòng)作，在高負(fù)載區(qū)域，控制成使級(jí)聯(lián)變換器410中的第一升壓變換器410a和第二升壓變換器410b動(dòng)作。這種結(jié)構(gòu)的級(jí)聯(lián)變換器410如圖4所示。
[0063]此外，作為在級(jí)聯(lián)升壓變換器中使用的開(kāi)關(guān)元件，可以使用金屬氧化膜半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(metal oxide semiconductor field effect transistor:M0SFET),絕緣柵極雙極晶體管(insulated gate bipolar mode transistor:IGBT)等。
[0064]此外，級(jí)聯(lián)變換器410內(nèi)的各升壓變換器410a、410b、…均可以由同一類型的開(kāi)關(guān)元件實(shí)現(xiàn)，例如，由MOSFET或IGBT來(lái)實(shí)現(xiàn)，但不限于此，也可以使用不同類型的開(kāi)關(guān)元件。具體而言，作為第一升壓變換器410a可使用MOSFET元件，作為第二升壓變換器410b可使用IGBT元件。尤其是，作為在低負(fù)載區(qū)域動(dòng)作的第一升壓變換器410a使用MOSFET元件時(shí)，能夠進(jìn)行高速切換，提高動(dòng)作效率，作為在高負(fù)載區(qū)域動(dòng)作的第二升壓變換器410b使用IGBT元件時(shí)，能夠使其穩(wěn)定動(dòng)作。
[0065]圖4示出多個(gè)升壓變換器410中的第一升壓變換器410a和第二升壓變換器410b。下面，以多個(gè)升壓變換器410中的第一升壓變換器410a和第二升壓變換器410b為中心進(jìn)行說(shuō)明。
[0066]第一升壓變換器410a可包括:一端與電容器C相連的第一二極管D1，連接到第一二極管D1和整流部405之間的第一電感器L1,以及與第一電感器L1和第一二極管D1并聯(lián)連接的第一升壓開(kāi)關(guān)元件Sp
[0067]此外，第二升壓變換器410b可包括:一端與電容器C相連的第二二極管D2,連接到第二二極管D2和整流部405之間的第二電感器L2,以及與第二電感器L2和第二二極管D2并聯(lián)連接的第二升壓開(kāi)關(guān)元件S2。
[0068]在第一升壓變換器410a和第二升壓變換器410b相互并聯(lián)連接而進(jìn)行交叉(Interleaving)動(dòng)作的情況下,第一升壓變換器410a內(nèi)的第一開(kāi)關(guān)元件S1和第二升壓變換器410b內(nèi)的第二開(kāi)關(guān)元件S2以具有180度的相位差的方式進(jìn)行接通/斷開(kāi)(0n/0ff)，所以相應(yīng)地發(fā)生開(kāi)關(guān)損失。由于此時(shí)所發(fā)生的開(kāi)關(guān)損失，導(dǎo)致在低負(fù)載區(qū)域的效率相對(duì)高負(fù)載區(qū)域的效率低。
[0069]為了改善這一點(diǎn)，在本發(fā)明的實(shí)施例中，根據(jù)與作為級(jí)聯(lián)變換器410的輸出端的電容器兩端相對(duì)應(yīng)的負(fù)載水平，改變級(jí)聯(lián)變換器中動(dòng)作的變換器的個(gè)數(shù)。從而，能夠在整個(gè)負(fù)載區(qū)域上增大動(dòng)作效率。
[0070]尤其是，在低負(fù)載區(qū)域，控制成僅使級(jí)聯(lián)變換器410中的第一升壓變換器410a動(dòng)作，在高負(fù)載區(qū)域，控制成使級(jí)聯(lián)變換器410中的第一升壓變換器410a和第二升壓變換器410b動(dòng)作。
[0071]為此，根據(jù)與電容器C兩端的電壓相對(duì)應(yīng)的負(fù)載，分為低負(fù)載區(qū)域(圖6A的AEl)和高負(fù)載區(qū)域(圖6A的AE2)，變換器控制部415根據(jù)相應(yīng)的負(fù)載區(qū)域，在低負(fù)載區(qū)域，控制成僅使第一變換器410a內(nèi)的第一升壓開(kāi)關(guān)元件S1動(dòng)作，在高負(fù)載區(qū)域，控制成使第一升壓開(kāi)關(guān)元件S1和第二升壓開(kāi)關(guān)元件S2交替動(dòng)作，以使第一變換器410a和第二變換器410b進(jìn)行交叉(Interleaved)動(dòng)作。
[0072]此外，第一升壓變換器410a和第二升壓變換器410b相互并聯(lián)連接，可分別以升壓模式(boost mode)動(dòng)作。關(guān)于升壓模式動(dòng)作，將參照?qǐng)D8A~圖SB進(jìn)行說(shuō)明。
[0073]此外，第一升壓變換器410a內(nèi)的第一升壓開(kāi)關(guān)元件S1和第二升壓變換器410b內(nèi)的第二升壓開(kāi)關(guān)元件S2可以是相同的開(kāi)關(guān)元件。例如，可以是MOSFET或IGBT。
[0074]此外，第一升壓變換器410a內(nèi)的第一升壓開(kāi)關(guān)元件S1和第二升壓變換器410b內(nèi)的第二升壓開(kāi)關(guān)元件S2，可以是相互不同類型的開(kāi)關(guān)元件。
[0075]例如，在低負(fù)載區(qū)域，只有第一升壓變換器410a內(nèi)的第一升壓開(kāi)關(guān)元件S1動(dòng)作的情況下，為了高效執(zhí)行電力變換，第一升壓開(kāi)關(guān)元件S1可以是M0SFET，在高負(fù)載區(qū)域動(dòng)作的第二升壓開(kāi)關(guān)元件S2可以是IGBT。
[0076]此外，電力變換裝置200還可以包括:輸入電壓檢測(cè)部A，用于檢測(cè)整流部405的輸出端電壓；輸出電壓檢測(cè)部B，用于檢測(cè)級(jí)聯(lián)升壓變換器410的輸出端電壓即dc端電容器C的電壓；以及電流檢測(cè)部FpF2，用于檢測(cè)流經(jīng)級(jí)聯(lián)升壓變換器410內(nèi)的電感器LpL2的電流。
[0077]輸入電壓檢測(cè)部A可以檢測(cè)出整流部405的輸出端電壓。為此，輸入電壓檢測(cè)部A可以包括電阻元件，放大器等。所檢測(cè)出的輸入電壓Vcl以脈沖形式的離散信號(hào)(discretesignal)輸入到變換器控制部415。
[0078]輸出電壓檢測(cè)部B即dc端電壓檢測(cè)部B，能夠檢測(cè)級(jí)聯(lián)升壓變換器410的輸出端電壓。特別是，能夠檢測(cè)出電容器C兩端的電壓vd。。
[0079]電容器C配置在變頻器420和負(fù)載205之間，蓄積級(jí)聯(lián)變換器的輸出直流電源。圖中，示出了一個(gè)平滑電容器C，但是可以設(shè)置多個(gè)平滑電容器來(lái)確保元件穩(wěn)定性。此外，電容器C兩端蓄積直流電源，所以將其命名為dc端或dc連接(Link)端。
[0080]若包括變頻器420和馬達(dá)205而命名為負(fù)載，則可以圖示為在電力變換裝置的電容器C兩端連接有負(fù)載205。由此，dc端電壓Vde可對(duì)應(yīng)于負(fù)載205的電壓。所檢測(cè)出的輸出電壓Vde以脈沖形式的離散信號(hào)(discrete signal)輸入到變換器控制部415。
[0081]第一電流檢測(cè)部F1檢測(cè)流經(jīng)第一升壓變換器410a內(nèi)的第一電感器1^的電流iu，第二電流檢測(cè)部F2檢測(cè)流經(jīng)第二升壓變換器410b內(nèi)的第二電感器L2的電流L。為此，作為第一及第二電流檢測(cè)部F1J2能夠使用CT (current trnasformer:電流互感器),橋臂電阻(shunt resistance)等。所檢測(cè)到的輸入的交流電流iu、L以脈沖形式的離散信號(hào)(discrete signal)輸入到變換器控制部415。
[0082]此外，變換器控制部415可具備:用于控制第一升壓變換器410a的第一變換器控制部(未圖示)，以及用于控制第二升壓變換器410b的第二變換器控制部(未圖示)。
[0083]變換器控制部415可根據(jù)由第一及第二電流檢測(cè)部Fp F2檢測(cè)到的第一及第二輸出電流iu、iL2中的至少一個(gè)，以及由dc端電壓檢測(cè)部B檢測(cè)到的dc端電壓Vd。，計(jì)算電容器兩端的負(fù)載量。此外，若計(jì)算的負(fù)載量對(duì)應(yīng)于低負(fù)載區(qū)域，則可控制第一升壓變換器410a內(nèi)的第一升壓開(kāi)關(guān)元件S1的導(dǎo)通/截止時(shí)刻(Timing)。
[0084] 此外，在計(jì)算的負(fù)載量對(duì)應(yīng)于高負(fù)載區(qū)域時(shí)，變換器控制部415可控制成使第一及第二升壓變換器410a、410b均動(dòng)作。即，變換器控制部415能夠控制第一升壓變換器410a內(nèi)的第一升壓開(kāi)關(guān)元件S1的導(dǎo)通/截止時(shí)刻和第二升壓變換器410b內(nèi)的第二升壓開(kāi)關(guān)元件S2的導(dǎo)通/截止時(shí)刻。此時(shí)，第一升壓變換器410a和第二升壓變換器410b可執(zhí)行交叉動(dòng)作。
[0085]變頻器420具備多個(gè)變頻器開(kāi)關(guān)元件，通過(guò)開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通/截止動(dòng)作可將平滑的直流電源Vde變換為規(guī)定頻率的三相交流電源(va，vb, vc)，并輸出到三相同步電機(jī)250。此時(shí)的電機(jī)250可以是壓縮機(jī)內(nèi)的電機(jī)。
[0086]變頻器控制部430為了控制變頻器420的切換動(dòng)作，向變頻器420輸出變頻器開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Sic。變頻器開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Sic是脈沖寬度調(diào)制方式(PWM)的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)，基于輸出電流檢測(cè)部(圖9的E)檢測(cè)到的輸出電流值i。生成并輸出。
[0087]圖5示出圖4的變換器控制部的內(nèi)部框圖。
[0088]參照附圖，圖5示出圖4的變換器控制部415的內(nèi)部框圖。變換器控制部415可包括:電流指令生成部510，電壓指令生成部520，以及開(kāi)關(guān)控制信號(hào)輸出部530。
[0089]電流指令生成部510能夠基于輸出電壓檢測(cè)部B即dc端電壓檢測(cè)部B所檢測(cè)到的dc端電壓Vde和dc端電壓指令值V'，通過(guò)PI控制器(比例積分控制器)等生成d、q軸電流指令值i*d、i*q。
[0090]電壓指令生成部520基于d、q軸電流指令值i*d、i*q和檢測(cè)到的第一及第二輸出電流iu、L，通過(guò)PI控制器等生成d、q軸電壓指令值vY v*q0
[0091]開(kāi)關(guān)控制信號(hào)輸出部530根據(jù)d、q軸電壓指令值/d、，分別向第一升壓變換器410a和第二升壓變換器410b輸出第一變換器開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Scc1和第二變換器開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Scc2,以驅(qū)動(dòng)第一升壓變換器410a內(nèi)的第一升壓開(kāi)關(guān)元件S1和第二升壓變換器410b內(nèi)的第二升壓開(kāi)關(guān)兀件S2。
[0092]結(jié)果，變換器控制部415根據(jù)dc端電壓檢測(cè)部B檢測(cè)到的dc端電壓Vde和第一電流檢測(cè)部F1及第二電流檢測(cè)部F2檢測(cè)到的第一輸出電流iu及第二輸出電流L，計(jì)算負(fù)載量，當(dāng)計(jì)算的負(fù)載量對(duì)應(yīng)于低負(fù)載區(qū)域時(shí)，向第一升壓變換器410a輸出第一變換器開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Scc1,以驅(qū)動(dòng)第一開(kāi)關(guān)元件Sp
[0093]此外，當(dāng)計(jì)算的負(fù)載量對(duì)應(yīng)于高負(fù)載區(qū)域時(shí)，變換器控制部415向第一升壓變換器410a和第二升壓變換器410b分別輸出第一變換器開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Scc1和第二變換器開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Scc2,以能夠交叉驅(qū)動(dòng)第一開(kāi)關(guān)元件S1和第二開(kāi)關(guān)元件S2。
[0094]圖6A示出電力變換裝置的負(fù)載區(qū)域的例子。
[0095]變換器控制部415可根據(jù)由第一及第二電流檢測(cè)部Fp F2檢測(cè)到的第一及第二輸出電流iu、L中的至少一個(gè)和在dc端電壓檢測(cè)部B檢測(cè)到的dc端電壓Vd。，計(jì)算電容器兩端的負(fù)載量。此時(shí)的負(fù)載量可表示電力。
[0096]當(dāng)計(jì)算出的負(fù)載量的水平在第一電力水平Px以下時(shí)，變換器控制部415則判斷為低負(fù)載，當(dāng)計(jì)算出的負(fù)載量的水平大于第一電力水平Px時(shí)，則判斷為高負(fù)載。或，當(dāng)計(jì)算出的負(fù)載量水平在第一電力水平Px以下時(shí)，則判斷為低負(fù)載，當(dāng)計(jì)算出的負(fù)載量水平在比第一電力水平Px大的第二水平以上時(shí)，則判斷為高負(fù)載。
[0097]隨之，如圖6B所示，負(fù)載205分別可分為低負(fù)載區(qū)域Ael、高負(fù)載區(qū)域Ae2。此外，此時(shí)的第一電力水平Px能夠保存在電力變換裝置200內(nèi)的存儲(chǔ)器(未圖示)。
[0098]此外，第一電力水平Px可根據(jù)動(dòng)作條件等而改變。例如，在規(guī)定期間使用的最大負(fù)載量在規(guī)定值以下時(shí)，可降低第一水平(Px)。
[0099]圖6B示出對(duì)應(yīng)于各負(fù)載區(qū)域的負(fù)載與功率因數(shù)關(guān)系。
[0100]參照附圖，第一電力水平Px以下是低負(fù)載區(qū)域Ael，大于第一電力水平Px是高負(fù)載區(qū)域Ae2。
[0101]此外，在級(jí)聯(lián)升壓變換器中僅有第一升壓變換器410a動(dòng)作時(shí)，負(fù)載與動(dòng)作效率(功率因數(shù))的關(guān)系如圖所示，可由Lpi曲線表示，在級(jí)聯(lián)升壓變換器中的第一及第二升壓變換器410a、410b均動(dòng)作時(shí)，由Lp2曲線表示。
[0102]觀察圖中的Lpi曲線和Lp2曲線，在第一及第二升壓變換器410a、410b均動(dòng)作的情況下，在低負(fù)載區(qū)域，隨著開(kāi)關(guān)損失，動(dòng)作效率降低，當(dāng)只有第一升壓變換器410a動(dòng)作的情況下，在高負(fù)載區(qū)域，動(dòng)作效率降低。
[0103]在本發(fā)明的實(shí)施例中，為了改善這一點(diǎn)，以第一電力水平Px為基準(zhǔn)，在低負(fù)載區(qū)域，控制成僅使第一升壓變換器410a動(dòng)作，在高負(fù)載區(qū)域，控制成使第一及第二升壓變換器410a、410b均動(dòng)作。
[0104]隨之，如圖6B中的粗實(shí)線的曲線，能夠提高針對(duì)負(fù)載的電力變換裝置200的動(dòng)作效率。尤其是，能夠在整個(gè)負(fù)載區(qū)域上提高動(dòng)作效率。
[0105]圖7A?圖7B示出圖4的電力變換裝置的動(dòng)作。
[0106]首先，圖7A示出在低負(fù)載區(qū)域只有第一升壓變換器410a動(dòng)作的例子。
[0107]當(dāng)計(jì)算出的負(fù)載量在第一電力水平Px以下時(shí)，變換器控制部415則判斷為低負(fù)載，控制成僅使第一升壓變換器410a動(dòng)作。
[0108]通過(guò)來(lái)自變換器控制部415的第一變換器開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Scc1，第一升壓變換器410a內(nèi)的第一升壓開(kāi)關(guān)元件S1導(dǎo)通。從而，在第一電感器蓄積電流，當(dāng)?shù)谝簧龎洪_(kāi)關(guān)元件S1截止時(shí)，第一電感器中蓄積的能量傳到電容器C。
[0109]如上所述，在低負(fù)載時(shí)，僅使第一升壓開(kāi)關(guān)元件S1動(dòng)作，使第二升壓變換器410b內(nèi)的第二升壓開(kāi)關(guān)元件S2截止，由此能夠減小開(kāi)關(guān)損失，此外，通過(guò)僅使第一升壓變換器410a動(dòng)作，能夠進(jìn)一步降低所輸出的直流電壓，從而能夠改善動(dòng)作效率。
[0110]接著，圖7B示出在高負(fù)載區(qū)域，第一升壓變換器410a和第二升壓變換器410b動(dòng)作的例子。
[0111]當(dāng)計(jì)算出的負(fù)載量大于第一電力水平Px時(shí)，變換器控制部415則判斷為高負(fù)載，并控制成使第一升壓變換器410a和第二升壓變換器410b交叉動(dòng)作。
[0112]通過(guò)來(lái)自變換器控制部415的第一變換器開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Scc1，第一升壓變換器410a內(nèi)的第一升壓開(kāi)關(guān)元件S1導(dǎo)通。此時(shí)，第二升壓變換器410b內(nèi)的第二升壓開(kāi)關(guān)元件S2截止。
[0113]之后，在第一升壓開(kāi)關(guān)元件S1截止時(shí)，通過(guò)來(lái)自第二變換器控制部415b的第二變換器開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Scc2，第二升壓變換器410b內(nèi)的第二升壓開(kāi)關(guān)元件S2導(dǎo)通。
[0114]如上所述，在高負(fù)載時(shí)，通過(guò)使第一升壓變換器410a和第二升壓變換器410b交叉動(dòng)作，能夠減小輸入電流的波動(dòng)及噪聲。進(jìn)而，在高負(fù)載區(qū)域下，也能夠增大動(dòng)作效率。
[0115]結(jié)果，利用級(jí)聯(lián)變換器，根據(jù)負(fù)載改變所驅(qū)動(dòng)的變換器的個(gè)數(shù)，從而可在多種負(fù)載下高效驅(qū)動(dòng)電力變換裝置。尤其是，能夠高效驅(qū)動(dòng)負(fù)載變動(dòng)大的壓縮機(jī)等。
[0116]圖8A?圖8B是用于說(shuō)明圖4的第一變換器的動(dòng)作的圖。
[0117]圖8A和圖SB示出第一升壓變換器410a在升壓模式下動(dòng)作的例子。
[0118]圖8A示出在第一升壓變換器410a內(nèi)的第一升壓開(kāi)關(guān)元件S1導(dǎo)通時(shí)，由第一電感器L1、第一升壓開(kāi)關(guān)元件S1形成閉回路而流過(guò)電流Ia的例子。從而，在第一電感器L1蓄積基于電流Ia的電能。此時(shí)，第一二極管D1F導(dǎo)通。
[0119]圖SB示出在第一升壓變換器410a內(nèi)的第一升壓開(kāi)關(guān)元件S1截止的情況下，第一二極管D1導(dǎo)通，電流Ib流經(jīng)第一電感器L1及第一二極管D1的例子。電流Ib可以是在圖8A中蓄積到第一電感器L1的電能和基于輸入的交流電源201的電流之和。
[0120]S卩，第一升壓變換器410a內(nèi)的第一升壓開(kāi)關(guān)元件S1進(jìn)行導(dǎo)通/截止動(dòng)作，即PWM動(dòng)作。
[0121]第二變換器的動(dòng)作與圖8A?圖SB相同，因此省略其說(shuō)明。
[0122]圖9示出圖3的電力變換裝置內(nèi)的變頻器的電路圖的一例。
[0123]在變頻器420，上臂開(kāi)關(guān)元件Sa與下臂開(kāi)關(guān)元件S’ a、上臂開(kāi)關(guān)元件Sb與下臂開(kāi)關(guān)元件S’ b、上臂開(kāi)關(guān)元件Sc與下臂開(kāi)關(guān)元件S’ cb，相互串聯(lián)連接分別構(gòu)成一對(duì)，共三對(duì)的上下臂開(kāi)關(guān)元件相互并聯(lián)(Sa&S’a, Sb&S’b, Sc&S’c)連接。在各開(kāi)關(guān)元件Sa、S’a、Sb、S’b、Sc、S’ c上反向并聯(lián)連接有二極管。
[0124]變頻器420內(nèi)的開(kāi)關(guān)元件根據(jù)來(lái)自控制部430的變頻器開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Sic，進(jìn)行各開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通/截止動(dòng)作。
[0125]變頻器420在電機(jī)250動(dòng)作模式下，將電容器C兩端的直流電源變換為交流電源來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)250。
[0126]變頻器控制部430能夠控制變頻器420內(nèi)的開(kāi)關(guān)元件的動(dòng)作。為此，變頻器控制部430能夠接收由輸出電流檢測(cè)部(圖9的E)檢測(cè)到的輸出電流i。的輸入。
[0127]變頻器控制部430為了控制變頻器420的切換動(dòng)作，向變頻器420輸出變頻器開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Sic。變頻器開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Sic是脈沖寬度調(diào)制方式(PWM)的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)，基于由輸出電流檢測(cè)部(圖9的E)檢測(cè)到的輸出電流值i。生成并輸出。
[0128]輸出電流檢測(cè)部(圖9的E)可以檢測(cè)變頻器420和三相電機(jī)250之間的輸出電流i。。即，檢測(cè)出流經(jīng)電機(jī)250的電流。輸出電流檢測(cè)部E能夠檢測(cè)出各相的所有輸出電流ia、ib、ic，或者利用三相平衡來(lái)檢測(cè)出二相的輸出電流。
[0129]輸出電流檢測(cè)部E可位于變頻器420和電機(jī)250之間，為了檢測(cè)電流，能夠使用CT(current trnasformer)、橋臂電阻等。
[0130]在使用橋臂電阻的情況下，3個(gè)橋臂電阻可以位于變頻器420和同步電機(jī)250之間，或3個(gè)橋臂電阻的一端分別與變頻器420的3個(gè)下臂開(kāi)關(guān)元件S’ a、S’ b、S’ c連接。此夕卜，還可以利用三相平衡，使用2個(gè)橋臂電阻。此外，當(dāng)使用I個(gè)橋臂電阻時(shí)，還可以在上述電容器C和變頻器420之間配置相應(yīng)的橋臂電阻。
[0131]所檢測(cè)到的輸出電流i。以脈沖形式的離散信號(hào)(discrete signal)施加到控制部430，根據(jù)所檢測(cè)到的輸出電流i。生成變頻器開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Sic。下面，假設(shè)檢測(cè)到的輸出電流i。為三相的輸出電流(ia，ib, ic)來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。
[0132]圖10是圖9的變頻器控制部的內(nèi)部框圖。
[0133]參照?qǐng)D10，變頻器控制部430可包括:軸變換部310，速度運(yùn)算部320，電流指令生成部330，電壓指令生成部340，軸變換部350，及開(kāi)關(guān)控制信號(hào)輸出部360。
[0134]軸變換部310接受從輸出電流檢測(cè)部E檢測(cè)出的三相輸出電流(ia，ib, ic)的輸入，將其變換為靜止坐標(biāo)系的二相電流(i a，i β )。
[0135]此外，軸變換部310能夠?qū)㈧o止坐標(biāo)系的二相電流(i a，i β )變換為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的二相電流(id，iq)。
[0136]速度運(yùn)算部320可根據(jù)從位置檢測(cè)部235輸入的轉(zhuǎn)子的位置信號(hào)H，計(jì)算速度? % 即，根據(jù)位置信號(hào)除以時(shí)間，則可以計(jì)算出速度。
[0137]此外，位置檢測(cè)部235可檢測(cè)電機(jī)250的轉(zhuǎn)子位置。為此，位置檢測(cè)部235還可以包括霍爾傳感器。
[0138]此外，速度運(yùn)算部320可輸出根據(jù)所輸入的轉(zhuǎn)子的位置信號(hào)H計(jì)算的位置 < 和計(jì)算的速度0%
[0139]此外，電流指令生成部330根據(jù)運(yùn)算出的速度和目標(biāo)速度ω，計(jì)算速度指令值根據(jù)速度指令值生成電流指令值i\。例如，電流指令生成部330根據(jù)運(yùn)算出的速度?.和目標(biāo)速度ω之差的速度指令值ω%在PI控制器535執(zhí)行PI控制，生成電流指令值i\。圖中，作為電流指令值示出q軸電流指令值的例子，但是也可以不同于圖，同時(shí)生成d軸電流指令值i*d。此外，d軸電流指令值i*d的值還可以設(shè)定為O。
[0140]此外，電流指令生成部330還可以具備用于限制電流指令值電平的限流器(未圖示)，以使電流指令值i*q不超過(guò)允許范圍。
[0141]之后，電壓指令生成部340根據(jù)在軸變換部軸變換為二相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的d軸、q軸電流id、iq和在電流指令生成部330等生成的電流指令值?Λ、i*q,生成d軸、q軸電壓指令值<、v\。例如，電壓指令生成部340根據(jù)q軸電流i,和q軸電流指令值之差，在PI控制器544執(zhí)行PI控制，生成q軸電壓指令值v\。此外，電壓指令生成部340根據(jù)d軸電流id和d軸電流指令值i*d之差，可在PI控制器548執(zhí)行PI控制，生成d軸電壓指令值/d。此外，與d軸電流指令值i*d的值設(shè)定為O的情況相對(duì)應(yīng)地，d軸電壓指令值v*d的值也可以設(shè)定為O。
[0142]此外，電壓指令生成部340還可以用于限定d軸、q軸電壓指令值/d、電平的限壓器(未圖示)，以使d軸、q軸電壓指令值/d、v*q不會(huì)超過(guò)允許范圍。
[0143]此外，生成的d軸、q軸電壓指令值/d、v*q被輸入至軸變換部550。
[0144]軸變換部350接收從速度運(yùn)算部320計(jì)算出的位置Sr和d軸、q軸電壓指令值/d、 ，執(zhí)行軸變換。
[0145]首先，軸變換部350執(zhí)行從二相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系向二相靜止坐標(biāo)系的變換。此時(shí)，能夠使用在速度運(yùn)算部320計(jì)算出的位置I。
[0146]另外，軸變換部350執(zhí)行從二相靜止坐標(biāo)系向三相靜止坐標(biāo)系的變換。通過(guò)這種變換，軸變換部1050輸出三相輸出電壓指令值(v*a, v\, v*c)。
[0147]開(kāi)關(guān)控制信號(hào)輸出部360根據(jù)三相輸出電壓指令值(ν\，ν\，/。)，生成并輸出基于脈沖寬度調(diào)制(PWM)方式的變頻器用開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Sic。
[0148]所輸出的變頻器開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Sic可在柵極驅(qū)動(dòng)部(未圖示)中變換為柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)后，輸入到變頻器420內(nèi)的各開(kāi)關(guān)元件的柵極。從而，變頻器420內(nèi)的各開(kāi)關(guān)元件Sa、S’ a、Sb、S’ b、Sc、S’ c能夠進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作。
[0149]此外，在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，為了在低負(fù)載區(qū)域執(zhí)行較高效率的電力變換，在高負(fù)載區(qū)域進(jìn)行穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)，作為第一升壓變換器內(nèi)的開(kāi)關(guān)元件，能夠使用M0SFET，作為第二升壓變換器內(nèi)的開(kāi)關(guān)元件，使用IGBT。這種結(jié)構(gòu)的級(jí)聯(lián)變換器如圖11所示。
[0150]圖11示出圖3的電力變換裝置內(nèi)的變換器的電路圖的另一例子。
[0151]圖11示出多個(gè)升壓變換器410中的第一升壓變換器410a和第二升壓變換器410b的例子。下面，以多個(gè)升壓變換器410中的第一升壓變換器410a和第二升壓變換器410b為中心進(jìn)行說(shuō)明。
[0152]第一升壓變換器410a可包括:一端與電容器C相連的第一二極管D1，連接到第一二極管D1和整流部405之間的第一電感器L1,以及與第一電感器L1和第一二極管D1并聯(lián)連接的第一升壓開(kāi)關(guān)元件Sp此時(shí)，第一升壓開(kāi)關(guān)元件S1可以是MOSFET開(kāi)關(guān)元件。
[0153]此外，第二升壓變換器410b可包括:一端與電容器C相連的第二二極管D2,連接到第二二極管D2和整流部405之間的第二電感器L2,以及與第二電感器L2和第二二極管D2并聯(lián)連接的第二升壓開(kāi)關(guān)元件S2。此時(shí)，第二升壓開(kāi)關(guān)元件S2可以是IGBT開(kāi)關(guān)元件。
[0154]MOSFET開(kāi)關(guān)元件具有動(dòng)作速度塊、電力變換時(shí)的效率好的優(yōu)點(diǎn)，但是額定電壓低于IGBT開(kāi)關(guān)元件的額定電壓，所以存在當(dāng)用在高負(fù)載區(qū)域時(shí)具有制約性的缺點(diǎn)。
[0155]此外，IGBT開(kāi)關(guān)元件的額定電壓較高，因此與MOSFET開(kāi)關(guān)元件相比，可在高負(fù)載區(qū)域穩(wěn)定動(dòng)作，但是由于動(dòng)作速度比MOSFET開(kāi)關(guān)元件慢，所以具有電力變換時(shí)的效率相對(duì)低的缺點(diǎn)。
[0156]在將電力變換裝置用于負(fù)載變動(dòng)大的空調(diào)機(jī)的壓縮機(jī)等上的情況下，如果僅選擇使用某一開(kāi)關(guān)元件時(shí)，很難執(zhí)行同時(shí)滿足低負(fù)載區(qū)域或高負(fù)載區(qū)域的動(dòng)作。
[0157]為了改善這一點(diǎn)，在本發(fā)明中設(shè)成MOSFET開(kāi)關(guān)元件和IGBT開(kāi)關(guān)元件兩者都予以使用的方式。為此，使用級(jí)聯(lián)變換器，根據(jù)負(fù)載，使各個(gè)開(kāi)關(guān)元件動(dòng)作。
[0158]為此，根據(jù)與電容器C兩端的電壓對(duì)應(yīng)的負(fù)載，分為低負(fù)載區(qū)域(圖13的AEl)、高負(fù)載區(qū)域(圖13的AE3)、中間負(fù)載區(qū)域(圖13的AE2)，變換器控制部415根據(jù)相應(yīng)的負(fù)載區(qū)域，在低負(fù)載區(qū)域，控制成僅使第一變換器410a內(nèi)的MOSFET開(kāi)關(guān)元件S1動(dòng)作，在高負(fù)載區(qū)域，控制成僅使第二變換器410b內(nèi)的IGBT開(kāi)關(guān)元件S2動(dòng)作，在中間負(fù)載區(qū)域，控制成使MOSFET開(kāi)關(guān)元件S1和IGBT開(kāi)關(guān)元件S2交替動(dòng)作，以使第一變換器410a和第二變換器410b進(jìn)行交叉(Interleaved)動(dòng)作。
[0159]此外，第一升壓變換器410a和第二升壓變換器410b相互并聯(lián)連接，能夠以升壓模式(boost mode)動(dòng)作。關(guān)于升壓模式動(dòng)作，可參照?qǐng)D15A?圖15B在下文中說(shuō)明。
[0160]此外，電力變換裝置200還可以包括:輸入電壓檢測(cè)部A，用于檢測(cè)整流部405的輸出端電壓；輸出電壓檢測(cè)部B，用于檢測(cè)級(jí)聯(lián)升壓變換器410的輸出端電壓即dc端電容器C的電壓；以及電流檢測(cè)部FpF2，用于檢測(cè)流經(jīng)級(jí)聯(lián)升壓變換器410內(nèi)的電感器LpL2的電流。
[0161]輸入電壓檢測(cè)部A可以檢測(cè)出整流部405的輸出端電壓。為此，輸入電壓檢測(cè)部A可以包括電阻元件，放大器等。所檢測(cè)出的輸入電壓Vcl以脈沖形式的離散信號(hào)(discretesignal)輸入到變換器控制部415。
[0162]輸出電壓檢測(cè)部B即dc端電壓檢測(cè)部B，能夠檢測(cè)級(jí)聯(lián)升壓變換器410的輸出端電壓。特別是，能夠檢測(cè)出電容器C兩端的電壓vd。。
[0163]電容器C配置在變頻器420和負(fù)載205之間，蓄積級(jí)聯(lián)變換器的輸出直流電源。圖中，示出了一個(gè)平滑電容器C，但是可以設(shè)置多個(gè)平滑電容器來(lái)確保元件穩(wěn)定性。此外，電容器C兩端蓄積直流電源，所以將其命名為dc端或dc連接(Link)端。
[0164]若包括變頻器420和馬達(dá)205而命名為負(fù)載，則可以圖示為在電力變換裝置的電容器C兩端連接有負(fù)載205。由此，dc端電壓Vde可對(duì)應(yīng)于負(fù)載205的電壓。所檢測(cè)出的輸出電壓Vde以脈沖形式的離散信號(hào)(discrete signal)輸入到變換器控制部415。
[0165]第一電流檢測(cè)部F1檢測(cè)流經(jīng)第一升壓變換器410a內(nèi)的第一電感器1^的電流iu，第二電流檢測(cè)部F2檢測(cè)流經(jīng)第二升壓變換器410b內(nèi)的第二電感器L2的電流L。為此，作為第一及第二電流檢測(cè)部F1J2能夠使用CT (current trnasformer:電流互感器),橋臂電阻(shunt resistance)等。所檢測(cè)到的輸入的交流電流iu、L以脈沖形式的離散信號(hào)(discrete signal)輸入到變換器控制部415。
[0166]此外，變換器控制部415可具備:用于控制第一升壓變換器410a的第一變換器控制部415a ;以及用于控制第二升壓變換器410b的第二變換器控制部415b。
[0167]第一變換器控制部415a可根據(jù)在輸出電壓檢測(cè)部B檢測(cè)到的dc端電壓Vde和第一電流檢測(cè)部F1檢測(cè)到的第一電感器電流iu，計(jì)算負(fù)載量。另外，若計(jì)算出的負(fù)載量對(duì)應(yīng)于低負(fù)載區(qū)域，則控制第一升壓變換器410a內(nèi)的MOSFET開(kāi)關(guān)元件S1的導(dǎo)通/截止時(shí)刻。
[0168]此外，若計(jì)算的負(fù)載量對(duì)應(yīng)于高負(fù)載區(qū)域，則第一變換器控制部415a可向第二變換器控制部415b傳輸所計(jì)算出的負(fù)載量。隨之，第二變換器控制部415b控制第二升壓變換器410b內(nèi)的IGBT開(kāi)關(guān)元件 S2的導(dǎo)通/截止時(shí)刻。
[0169]此外，若計(jì)算出的負(fù)載量對(duì)應(yīng)于中間負(fù)載區(qū)域，則第一變換器控制部415a控制第一升壓變換器410a內(nèi)的MOSFET開(kāi)關(guān)元件S1的導(dǎo)通/截止時(shí)刻，向第二變換器控制部415b傳輸計(jì)算出的負(fù)載量。隨之，第二變換器控制部415b控制第二升壓變換器410b內(nèi)的IGBT開(kāi)關(guān)元件S2的導(dǎo)通/截止時(shí)刻。
[0170]此外，不同于上述說(shuō)明，第二變換器控制部415b也可以根據(jù)輸出電壓檢測(cè)部B檢測(cè)到的dc端電壓Vd。和第二電流檢測(cè)部F2檢測(cè)到的第二電感器電流U，計(jì)算負(fù)載量。另外，若計(jì)算的負(fù)載量對(duì)應(yīng)于高負(fù)載區(qū)域時(shí)，則能夠控制第二升壓變換器410b內(nèi)的IGBT開(kāi)關(guān)元件S2的導(dǎo)通/截止時(shí)刻。
[0171]變頻器420具備多個(gè)變頻器開(kāi)關(guān)元件，將通過(guò)開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通/截止動(dòng)作平滑的直流電源Vde變換為規(guī)定頻率的三相交流電源(va，vb, vc)后，輸出到三相同步電機(jī)250。此時(shí)的電機(jī)250可以是壓縮機(jī)內(nèi)的電機(jī)。
[0172]變頻器控制部430為了控制變頻器420的切換動(dòng)作，向變頻器420輸出變頻器開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Sic。變頻器開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Sic是脈沖寬度調(diào)制方式(PWM)的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)，基于輸出電流檢測(cè)部(圖9的E)檢測(cè)到的輸出電流值i。生成并輸出。
[0173]圖12A、圖12B示出圖11的各變換器控制部的內(nèi)部框圖。
[0174]首先，圖12A示出圖11的第一變換器控制部415a的內(nèi)部框圖。第一變換器控制部415a可包括:電流指令生成部510，電壓指令生成部520，及開(kāi)關(guān)控制信號(hào)輸出部530。
[0175]電流指令生成部510能夠基于輸出電壓檢測(cè)部B即dc端電壓檢測(cè)部B所檢測(cè)到的dc端電壓Vde和dc端電壓指令值V'，通過(guò)PI控制器等生成d、q軸電流指令值i*dl、i*qlo
[0176]電壓指令生成部520基于d、q軸電流指令值i*dl、i*ql和檢測(cè)到的第一輸出電流iLi，通過(guò)PI控制器生成d、q軸電壓指令值V、、v*ql。
[0177]開(kāi)關(guān)控制信號(hào)輸出部530根據(jù)d、q軸電壓指令值向第一升壓變換器410a輸出第一變換器開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Scc1,以驅(qū)動(dòng)第一升壓變換器410a內(nèi)的MOSFET開(kāi)關(guān)兀件Siq
[0178]結(jié)果，根據(jù)dc端電壓檢測(cè)部B檢測(cè)到的dc端電壓Vde和第一電流檢測(cè)部F1檢測(cè)到的第一輸出電流iu，在低負(fù)載區(qū)域的情況下，第一變換器控制部415a向第一升壓變換器410a輸出第一變換器開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Scc1,以驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)兀件Siq
[0179]下面，圖12B示出圖11的第二變換器控制部415b的內(nèi)部框圖。第二變換器控制部415b可包括:電流指令生成部515，電壓指令生成部525，及開(kāi)關(guān)控制信號(hào)輸出部535。
[0180]電流指令生成部515能夠基于輸出電壓檢測(cè)部B即dc端電壓檢測(cè)部B所檢測(cè)到的dc端電壓Vde和dc端電壓指令值V',通過(guò)PI控制器等,生成d、q軸電流指令值1、、i\2。
[0181]電壓指令生成部525可基于d、q軸電流指令值i*d2、i\2和檢測(cè)到的第二輸出電流L，通過(guò)PI控制器等，生成d、q軸電壓指令值V、、v\2。
[0182]開(kāi)關(guān)控制信號(hào)輸出部535根據(jù)d、q軸電壓指令值向第二升壓變換器410b輸出第二變換器開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Scc2以驅(qū)動(dòng)第二升壓變換器410b內(nèi)的IGBT開(kāi)關(guān)元件S2。
[0183]結(jié)果，根據(jù)dc端電壓檢測(cè)部B檢測(cè)到的dc端電壓Vde和第二電流檢測(cè)部F2檢測(cè)到的第二輸出電流L，在高負(fù)載區(qū)域的情況下，第二變換器控制部415b第二升壓變換器410b輸出第二變換器開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Scc2,以驅(qū)動(dòng)IGBT開(kāi)關(guān)元件S2。
[0184]圖13示出電力變換裝置的負(fù)載區(qū)域的例子。
[0185]第一變換器控制部415a或第二變換器控制部415b根據(jù)dc端電壓檢測(cè)部B檢測(cè)到的dc端電壓Vd。和第一及第二電流檢測(cè)部FpF2檢測(cè)到的第一及第二輸出電流(iu、iL2)，計(jì)算電容器兩端的負(fù)載量。此時(shí)的負(fù)載量可能表示電力。
[0186]就第一變換器控制部415a或第二變換器控制部415b而言，當(dāng)計(jì)算出的負(fù)載量水平在第一電力水平Pa以下時(shí)，則判斷為低負(fù)載，當(dāng)計(jì)算出的負(fù)載量水平在第二電力水平Pb以上時(shí)，則判斷為高負(fù)載，當(dāng)計(jì)算出的負(fù)載量水平在第一電力水平Pa和第二電力水平Pb之間時(shí)，則判斷為中間負(fù)載。
[0187]隨之，可區(qū)分為低負(fù)載區(qū)域Ael、中間負(fù)載區(qū)域Ae2、高負(fù)載區(qū)域Ae3。此外，此時(shí)的第一電力水平Pa和第二電力水平Pb可存儲(chǔ)到電力變換裝置200內(nèi)的存儲(chǔ)器(未圖示)中。
[0188]此外，第一電力水平Pa和第二電力水平Pb可根據(jù)動(dòng)作條件等而改變。例如，在規(guī)定期間使用的最大負(fù)載量在規(guī)定值以下時(shí)，可降低第一電力水平Pa和第二電力水平Pb。
[0189]圖14A?圖14C示出圖11的電力變換裝置的動(dòng)作。
[0190]首先，圖14A示出了在低負(fù)載區(qū)域下只有第一升壓變換器410a動(dòng)作的例子。
[0191]第一變換器控制部415a或第二變換器控制部415b在計(jì)算出的負(fù)載量為第一電力水平Pa以下的情況下，判斷為低負(fù)載，控制成僅第一升壓變換器410a動(dòng)作。
[0192]通過(guò)來(lái)自第一變換器控制部415a的第一變換器開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Scc1，第一升壓變換器410a內(nèi)的MOSFET開(kāi)關(guān)元件S1導(dǎo)通。從而，第一電感器蓄積電流，當(dāng)MOSFET開(kāi)關(guān)元件S1截止時(shí)，第一電感器中蓄積的能量傳到電容器C。
[0193]如上所述，在低負(fù)載時(shí)，通過(guò)使額定電壓較低的MOSFET開(kāi)關(guān)元件S1動(dòng)作，能夠改善動(dòng)作效率。
[0194]下面，圖14B示出在中間負(fù)載區(qū)域，第一升壓變換器410a和第二升壓變換器410b動(dòng)作的一例。
[0195]當(dāng)計(jì)算出的負(fù)載量在第一電力水平Pa和第二電力水平Pb之間時(shí)，第一變換器控制部415a或第二變換器控制部415b判斷為中間負(fù)載，控制成使得第一升壓變換器410a和第二升壓變換器410b進(jìn)行交叉動(dòng)作。
[0196]通過(guò)來(lái)自第一變換器控制部415a的第一變換器開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Scc1，第一升壓變換器410a內(nèi)的MOSFET開(kāi)關(guān)元件S1導(dǎo)通。此時(shí)，第二升壓變換器410b內(nèi)的IGBT開(kāi)關(guān)元件S2截止。
[0197]之后，當(dāng)MOSFET開(kāi)關(guān)元件S1截止時(shí)，通過(guò)來(lái)自第二變換器控制部415b的第二變換器開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Scc2，使第二升壓變換器410b內(nèi)的IGBT開(kāi)關(guān)元件S2導(dǎo)通。
[0198]如上所述，在處于中間負(fù)載時(shí)，通過(guò)使第一升壓變換器410a和第二升壓變換器410b進(jìn)行交叉動(dòng)作，能夠減少輸出電流的波動(dòng)及噪聲。
[0199]圖14C示出在高負(fù)載區(qū)域下只有第二升壓變換器410b動(dòng)作的例子。
[0200]當(dāng)計(jì)算出的負(fù)載量在第二電力水平Pb以上時(shí)，第一變換器控制部415a或第二變換器控制部415b判斷為高負(fù)載，控制成僅使第二升壓變換器410b動(dòng)作。
[0201]通過(guò)來(lái)自第二變換器控制部415b的第一變換器開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Scc2，第二升壓變換器410b內(nèi)的IGBT開(kāi)關(guān)元件S2導(dǎo)通。從而，在第二電感器L2蓄積電流，當(dāng)IGBT開(kāi)關(guān)元件S2截止時(shí)，第二電感器中蓄積的能量傳到電容器C。
[0202]如上所述，在高負(fù)載時(shí)，通過(guò)使額定電壓較高的IGBT開(kāi)關(guān)元件S2動(dòng)作，即使在高負(fù)載情況下也能夠穩(wěn)定動(dòng)作。
[0203]結(jié)果，利用不同類型的開(kāi)關(guān)元件，按照負(fù)載進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，從而能夠在多種負(fù)載下高效驅(qū)動(dòng)電力變換裝置。尤其是，能夠高效驅(qū)動(dòng)負(fù)載變動(dòng)較大的壓縮機(jī)等。
[0204]圖15A?圖15B是用于說(shuō)明圖11的第一變換器的動(dòng)作的圖。
[0205]圖15A和圖15B示出第一升壓變換器410a在升壓模式下動(dòng)作的例子。
[0206]圖15A示出在第一升壓變換器410a內(nèi)的第一升壓開(kāi)關(guān)元件S1導(dǎo)通時(shí)，由第一電感器L1、第一升壓開(kāi)關(guān)元件S1形成閉回路而流過(guò)電流Ia的例子。從而，第一電感器L1中蓄積基于電流Ia的電能。此時(shí)，第一二極管D1F導(dǎo)通。
[0207]圖15B示出在第一升壓變換器410a內(nèi)的第一升壓開(kāi)關(guān)元件S1截止時(shí)，第一二極管D1導(dǎo)通，電流Ib流經(jīng)第一電感器L1及第一二極管D1的例子。電流Ib可以是在圖15A蓄積到第一電感器L1的能量和基于輸入的交流電源201的電流之和。
[0208]S卩，第一升壓變換器410a內(nèi)的第一升壓開(kāi)關(guān)元件S1進(jìn)行導(dǎo)通/截止動(dòng)作，即PWM動(dòng)作。
[0209]第二變換器的動(dòng)作與圖15A?圖15B相同，所以省略其說(shuō)明。
[0210]本發(fā)明的實(shí)施例的電力變換裝置及具備該電力變換裝置的空調(diào)機(jī)，不限于如上所述的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和方法，還能夠有選擇地組合構(gòu)成各實(shí)施例的全部或一部分，以實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例的各種變形。
[0211]另外，本發(fā)明的電力變換裝置的動(dòng)作方法能夠通過(guò)在充電裝置上設(shè)置的處理器可讀的記錄介質(zhì)上的處理器可讀的代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)。處理器可讀的記錄介質(zhì)包括用于儲(chǔ)存可由處理器讀取的數(shù)據(jù)的所有種類的記錄裝置。
[0212] 此外，對(duì)以上本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了圖示和說(shuō)明，但是本發(fā)明不限于上述的特定的實(shí)施例，在不脫離權(quán)利要求所請(qǐng)求的本發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)，可由本發(fā)明所屬的【技術(shù)領(lǐng)域】中普通技術(shù)人員實(shí)施多種變形，這些變形不應(yīng)視為脫離了本發(fā)明的技術(shù)思想和展望。
【權(quán)利要求】
1.一種電力變換裝置，其特征在于， 具備: 整流部，對(duì)輸入的交流電源進(jìn)行整流， 級(jí)聯(lián)變換器，具有多個(gè)變換器，用于將已整流的所述交流電源轉(zhuǎn)換為直流電源，并輸出已轉(zhuǎn)換的直流電源， 電容器，與所述級(jí)聯(lián)變換器的輸出端相連接， 變換器控制部，對(duì)所述級(jí)聯(lián)變換器進(jìn)行控制； 所述變換器控制部根據(jù)對(duì)應(yīng)于所述電容器的兩端的負(fù)載水平，改變?cè)谒黾?jí)聯(lián)變換器中動(dòng)作的變換器的個(gè)數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的電力變換裝置，其特征在于，當(dāng)對(duì)應(yīng)于所述電容器的兩端的負(fù)載水平在第一水平以下時(shí)，所述變換器控制部控制為僅使所述級(jí)聯(lián)變換器中的第一變換器動(dòng)作，當(dāng)對(duì)應(yīng)于所述電容器的兩端的負(fù)載水平大于所述第一水平時(shí)，所述變換器控制部控制為使所述級(jí)聯(lián)變換器中所述第一變換器和第二變換器動(dòng)作。
3.如權(quán)利要求2所述的電力變換裝置，其特征在于，當(dāng)對(duì)應(yīng)于所述電容器的兩端的負(fù)載水平在第一水平以下時(shí)，所述變換器控制部對(duì)所述第一變換器的第一開(kāi)關(guān)元件的動(dòng)作進(jìn)行控制，當(dāng)對(duì)應(yīng)于所述電容器的兩端的負(fù)載水平大于所述第一水平時(shí)，所述變換器控制部分別對(duì)所述第一變換器的所述第一開(kāi)關(guān)元件及所述第二變換器的第二開(kāi)關(guān)元件的動(dòng)作進(jìn)行控制。
4.如權(quán)利要求3所述的電力變換裝置，其特征在于，當(dāng)所述變換器控制部對(duì)所述第一變換器的所述第一開(kāi)關(guān)元件及第二變換器的所述第二開(kāi)關(guān)元件的動(dòng)作進(jìn)行控制時(shí)，以能夠使所述第一開(kāi)關(guān)元件和所述第二開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行交叉動(dòng)作的方式控制。
5.如權(quán)利要求2所述的電力變換裝置，其特征在于， 所述級(jí)聯(lián)變換器中的所述第一變換器具有: 第一電感器，與所述整流部相連， 第一二極管，與所述級(jí)聯(lián)變換器的輸出端相連， 第一開(kāi)關(guān)元件，并聯(lián)連接在所述第一電感器和所述第一二極管之間； 所述級(jí)聯(lián)變換器中的所述第二變換器具有: 第二電感器，與所述整流部相連， 第二二極管，與所述級(jí)聯(lián)變換器的輸出端相連， 第二開(kāi)關(guān)元件，并聯(lián)連接在所述第二電感器和所述第二二極管之間。
6.如權(quán)利要求1所述的電力變換裝置，其特征在于，還具有: 與所述級(jí)聯(lián)變換器的輸出端相連的電容器； 變頻器，連接在所述電容器與電機(jī)之間，將所述變換器的輸出電源轉(zhuǎn)換為交流電源而輸出。
7.如權(quán)利要求1所述的電力變換裝置，其特征在于， 還具有電壓檢測(cè)部，用于檢測(cè)所述電容器的兩端的電壓； 所述變換器控制部基于檢測(cè)出的所述電容器的兩端電壓，對(duì)所述級(jí)聯(lián)變換器的動(dòng)作進(jìn)行控制。
8.如權(quán)利要求2所述的電力變換裝置，其特征在于，還具有電壓檢測(cè)部，用于檢測(cè)所述電容器的兩端的電壓； 所述變換器控制部基于流經(jīng)所述第一變換器內(nèi)的第一電感器的電流以及流經(jīng)所述第二變換器內(nèi)的第二電感器的電流中的至少一種電流、檢測(cè)出的所述電容器的兩端電壓，來(lái)運(yùn)算連接在所述電力變換裝置的負(fù)載量，并基于所述運(yùn)算出的負(fù)載量，控制所述級(jí)聯(lián)變換器的動(dòng)作。
9.如權(quán)利要求1所述的電力變換裝置，其特征在于，所述級(jí)聯(lián)變換器中的第一變換器具有第一類型的第一開(kāi)關(guān)元件，所述級(jí)聯(lián)變換器中的第二變換器具有額定電壓比所述第一類型高的第二類型的第二開(kāi)關(guān)元件。
10.一種電力變換裝置，其特征在于， 具備: 整流部，對(duì)輸入的交流電源進(jìn)行整流， 級(jí)聯(lián)變換器，具有多個(gè)變換器，用于將已整流的所述交流電源轉(zhuǎn)換為直流電源，并輸出已轉(zhuǎn)換的直流電源， 變換器控制部，根據(jù)對(duì)應(yīng)于所述電容器的兩端的負(fù)載，使所述級(jí)聯(lián)變換器中的所述多個(gè)變換器選擇性地動(dòng)作； 所述級(jí)聯(lián)變換器中的第一變換器具有第一類型的第一開(kāi)關(guān)元件，所述級(jí)聯(lián)變換器中的第二變換器具有額定電壓比所述第一類型高的第二類型的第二開(kāi)關(guān)元件。
11.如權(quán)利要求10所述的電力變換裝置，其特征在于， 還具有與所述級(jí)聯(lián)變換器的輸出端相連的電容器， 當(dāng)對(duì)應(yīng)于所述電容器的兩端的負(fù)載水平在第一水平以下時(shí)，所述變換器控制部對(duì)所述第一變換器的所述第一開(kāi)關(guān)元件的動(dòng)作進(jìn)行控制， 當(dāng)對(duì)應(yīng)于所述電容器的兩端的負(fù)載水平在比所述第一水平高的第二水平以上時(shí)，所述變換器控制部對(duì)所述第二變換器的所述第二開(kāi)關(guān)元件的動(dòng)作進(jìn)行控制。
12.如權(quán)利要求10所述的電力變換裝置，其特征在于，當(dāng)對(duì)應(yīng)于所述電容器的兩端的負(fù)載水平在所述第一水平和所述第二水平之間時(shí)，所述變換器控制部分別對(duì)所述第一變換器的所述第一開(kāi)關(guān)元件的動(dòng)作及所述第二變換器的所述第二開(kāi)關(guān)元件的動(dòng)作進(jìn)行控制。
13.如權(quán)利要求10所述的電力變換裝置，其特征在于， 所述變換器控制部具有: 第一變換器控制部，控制所述第一變換器； 第二變換器控制部，控制所述第二變換器。
14.如權(quán)利要求10所述的電力變換裝置，其特征在于，作為所述第一開(kāi)關(guān)元件包括金屬氧化膜半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，作為所述第二開(kāi)關(guān)元件包括具有絕緣門極雙極性晶體管。
15.一種空氣調(diào)節(jié)機(jī)，其特征在于，具有壓縮機(jī)以及向壓縮機(jī)內(nèi)的電機(jī)供給驅(qū)動(dòng)電源的如權(quán)利要求1-14中任一項(xiàng)所述的電力變換裝置。
【文檔編號(hào)】H02M1/14GK104052274SQ201410064258
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年2月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月13日
【發(fā)明者】全鐘賢, 樸泰榮, 文正松, 金相永, 安俊植 申請(qǐng)人:Lg電子株式會(huì)社