專利名稱：功率轉(zhuǎn)換裝置以及使用它的空調(diào)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種功率轉(zhuǎn)換裝置以及使用它的空調(diào)機(jī)，本發(fā)明尤其涉及一種用于對(duì)從AC電源提供的AC電壓進(jìn)行整流和平滑，將AC電壓轉(zhuǎn)換為DC電壓，將該DC電壓再轉(zhuǎn)換成AC電壓，并將得到的AC電壓施加給一個(gè)負(fù)載的功率轉(zhuǎn)換裝置，還有使用這種裝置的空調(diào)機(jī)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的已知一種用于將從AC電源提供的AC電壓轉(zhuǎn)換為DC電壓，進(jìn)而將該DC電壓轉(zhuǎn)換為脈寬調(diào)制(PWM)電壓，并將PWM電壓提供給負(fù)載的大容量的功率轉(zhuǎn)換裝置。
例如，作為400W到5KW的功率轉(zhuǎn)換裝置，無(wú)源濾波器功率轉(zhuǎn)換裝置是有用的，其中將電抗器連接到AC電源線，而將通過(guò)電抗器得到的AC電壓通過(guò)倍壓/整流電路整流，以增加功率因數(shù)，并減小電源的諧波分量(電源波形的失真)。


圖17是一個(gè)電路圖，示出使用100V級(jí)別的AC電源電壓的空調(diào)機(jī)中使用的逆變裝置的安排，這是傳統(tǒng)的無(wú)源濾波器功率轉(zhuǎn)換裝置(用于控制制冷循環(huán)驅(qū)動(dòng)馬達(dá))。
如圖17所示，電抗器Lin的一端連接到AC電源Vin的一端。
電抗器的另一端連接到串聯(lián)的二極管DH和DL之間的接點(diǎn)。
由二極管DH和DL形成的串聯(lián)電路與由二極管D1和D2形成的串聯(lián)電路以及由電容器CH和CL形成的串聯(lián)電路并聯(lián)。
AC電源Vin的另一端連接到二極管D1和D2的接點(diǎn)，以及電容器CH和CL的接點(diǎn)，其中所述電容器稱為倍壓電容器。
平滑電容器CD連接在由電容器CH和CL形成的串聯(lián)電路的兩端。
平滑電容器CD上的電壓施加到逆變器50。
當(dāng)逆變器50連接到大約1.8kW的負(fù)載時(shí)，使用電感為6.2mH的電抗器、電容量都是360pF的倍壓電容器CL和CH，以及電容量為1,600μF的平滑電容器CD。
在AC電源Vin的正的半周期中，電容器CH通過(guò)二極管DH充電；在負(fù)的半周期中，電容器CL通過(guò)二極管DL充電。
將電容器CH充電電壓和電容器CL充電電壓的總和施加到平滑電容器CD，由此，兩倍于AC電源Vin的電壓被施加到逆變器50。
二極管D1形成放電電路，以便在充電時(shí)不對(duì)電容器CH反向地充電。
二極管D2形成放電電路，以便在充電時(shí)不對(duì)電容器CL反向地充電。
圖17所示的二極管DH、DL、D1和D2、倍壓電容器CH和CL，以及平滑電容器CD構(gòu)成了根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)換部分(下面將描述)。逆變器50構(gòu)成一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的逆變部分(下面將描述)。
即，這個(gè)轉(zhuǎn)換部分包括倍壓/整流電路45和倍壓電容器CH和CL。
當(dāng)作為負(fù)載的壓縮機(jī)傳動(dòng)馬達(dá)使用傳統(tǒng)功率轉(zhuǎn)換裝置驅(qū)動(dòng)時(shí)，則在電源中產(chǎn)生諧波分量，如圖18中的電流值所指出的。
圖18示出由IEC(國(guó)際電工委員會(huì))標(biāo)準(zhǔn)E類中的電流I(Lin)以及電流I(IEC)。比較電流I(Lin)和電流I(IEC)，I(Lin)的三次諧波分量超過(guò)了I(IEC)的三次諧波分量。
三次諧波分量可以通過(guò)使用具有更大的電感的電抗器來(lái)減小。但是，在這種情況下，裝置將是龐大的。
在圖17所示的功率轉(zhuǎn)換裝置中，電源的功率因數(shù)相對(duì)低到大約93％。當(dāng)負(fù)載增加時(shí)，AC輸入電流將增加，而電流值可以達(dá)到預(yù)定的限制值。由于這個(gè)原因，常常限制了作為負(fù)載的壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(圖中未示)的旋轉(zhuǎn)速度等。
圖19是一個(gè)電路圖，示出使用200V級(jí)中的AC電源電壓的空調(diào)機(jī)中使用的逆變裝置的安排，這是一個(gè)用于控制制冷循環(huán)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的能力的無(wú)源濾波器功率轉(zhuǎn)換裝置。
如圖19所示，由二極管D3和D4制成的串聯(lián)電路并聯(lián)在由二極管D1和D2形成的串聯(lián)電路的兩端之間，以形成已知的全波整流電路40。
AC電源Vin的一端連接到二極管D1和D2之間的接點(diǎn)，而另一端連接到二極管D3和D4之間的接點(diǎn)。
功率因數(shù)改善電容器CP連接在串聯(lián)二極管電路的兩端之間，而平滑平滑電容器CD經(jīng)過(guò)電抗器Lin和逆流防止二極管DB，也連接在它們之間。
平滑電容器CD上的電壓被施加到逆變器50。
由二極管D1、D2、D3和D4，以及平滑電容器CD構(gòu)成圖19所示的全波整流電路40形成根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)換部分(下面將描述)。逆變器50構(gòu)成了根據(jù)本發(fā)明的逆轉(zhuǎn)換部分。
即，這個(gè)逆換部分包括全波整流電路40和平滑電容器CD。
圖20示出圖19所示的功率轉(zhuǎn)換裝置中一個(gè)循環(huán)的電壓和電流波形。
如圖20所示，正好導(dǎo)電角110°導(dǎo)致只有90％的功率因數(shù)。和100V級(jí)中的AC電源電壓相比，AC輸入電流幾乎不達(dá)到相同的輸入功率的限制值。
但是，功率因數(shù)低于100V級(jí)中的電源電壓。為了增加功率因數(shù)，必需使用具有更大電感的電抗器，這導(dǎo)致龐大的裝置。
發(fā)明揭示本發(fā)明為解決上述缺點(diǎn)，其目的是提供一種能夠增加電源功率因數(shù)，并使電源的諧波分量與IEC標(biāo)準(zhǔn)匹配或十分接近的功率轉(zhuǎn)換裝置。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種空調(diào)機(jī)，這種空調(diào)機(jī)使用能夠增加電源功率因數(shù)，并使電源的諧波分量與IEC標(biāo)準(zhǔn)匹配或十分接近的功率轉(zhuǎn)換裝置。
為了達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供了一種功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于包含轉(zhuǎn)換部分，用于對(duì)從AC電源施加的AC電壓整流和平滑，并將AC電壓轉(zhuǎn)換為DC電壓，逆轉(zhuǎn)換部分，用于將由轉(zhuǎn)換部分轉(zhuǎn)換了的DC電壓轉(zhuǎn)換為AC電壓，并將該AC電壓施加到負(fù)載；電抗器，它串聯(lián)到轉(zhuǎn)換部分中的AC電源側(cè)，所述電抗器的電感為4到20mH，升壓器，用于強(qiáng)制地通過(guò)電抗器使AC電源短路，及控制器，用于通過(guò)升壓器，將AC電源的短路導(dǎo)通時(shí)間控制在1.5到3.5msec的范圍內(nèi)，以便優(yōu)化AC電源的功率因數(shù)。
為了達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，提供了一種在第一方面中所定義的功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于當(dāng)AC級(jí)電源電壓在100V級(jí)時(shí)，電抗器的電感為4到8mH，轉(zhuǎn)換部分包含倍壓/整流電路以及電容量為600到1,000μF的倍壓電容器，輸入功率不超過(guò)2,000W，控制器將AC電源的短路導(dǎo)通時(shí)間控制在1.5到3.5msec的范圍內(nèi)。
為了達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)方面，提供了一種第一方面中所定義的功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于當(dāng)AC電源電壓在200V級(jí)時(shí)，電抗器的電感為8到20mH，轉(zhuǎn)換部分包含全波整流電路和電容量為1,400到1,800μF的平滑電容器，輸入功率不超過(guò)2,000W，控制器將AC電源的短路導(dǎo)通時(shí)間控制在1.5到3.5msec范圍內(nèi)。
為了達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種第一方面中所定義的功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于AC電源電壓在200或230V級(jí)，并且輸入功率為2000至4000W時(shí)，電抗器的電感為14至20mH。
為了達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供了一種第四方面中定義的功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于電抗器電感為16mH，控制器將AC電源的短路導(dǎo)通時(shí)間控制在對(duì)輸入功率2,000為大約2.0到2.5msec的范圍、對(duì)輸入功率4,000W為大約3.0到3.5msec的范圍，以及通過(guò)線性內(nèi)插2000至4000W的中間輸入功率的短路導(dǎo)通時(shí)間得到唯一的時(shí)間。
為了達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供了一種第一方面所定義的功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于電抗器包含多個(gè)電抗器，它們?cè)谛螤睢㈦姼幸约肮逃蓄l率中至少一個(gè)大致相等，以得到預(yù)定的串聯(lián)綜合電感。
為了得到上述本發(fā)明，根據(jù)本發(fā)明的第七方面，提供了第六方面所定義的功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于當(dāng)AC電源在200V級(jí)，并且輸入功率為2,000到4,000W時(shí)，多個(gè)電抗器具有14到20mH的綜合電感。
為了達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第八個(gè)方面，提供了一種第六方面中定義的功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于電抗器包括第一和第二電抗器，它們的電感和固有頻率大致相等，第一電抗器連接到一個(gè)電源路徑，用于將轉(zhuǎn)換部分連接到AC電源，而第二電抗器連接到另一個(gè)電源路徑，用于將轉(zhuǎn)換部分連接到AC電源。
為了達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第九方面，提供了第七方面中所定義的功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于電抗器包含第一和第二電抗器，它們的電感和固有頻率大致上相等，第一電抗器連接到一個(gè)電源路徑，用于將轉(zhuǎn)換部分連接到AC電源，而第二電抗器連接到另一個(gè)電源路徑，用于將轉(zhuǎn)換部分連接到AC電源。
為了達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第十面，提供了第一到第九方面中任一種所定義的功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于在升壓器使AC電源短路一預(yù)定時(shí)間后，升壓器使AC電源再短路一次，只是時(shí)間比預(yù)定時(shí)間短。
為了達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第十一方面，提供了一種空調(diào)機(jī)，其特征在于使用第一到第九方面中所定義的任何一種功率轉(zhuǎn)換裝置，驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)，以形成制冷循環(huán)。
為了達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第十二個(gè)方面，提供了一種第十一方面中所定義的空調(diào)機(jī)，其特征在于在停止工作中升壓器的短路導(dǎo)通工作停止后壓縮機(jī)停止。
為了達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第十三方面，提供了第十一方面中定義的空調(diào)機(jī)，其特征在于空調(diào)機(jī)包含電流檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)從AC電源施加的輸入電流，當(dāng)通過(guò)電流檢測(cè)裝置檢測(cè)的輸入電流超過(guò)預(yù)定的限制值時(shí)，控制器減小驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的電源頻率，并且將限制值用作上限，使頻率保持恒定的間隔被設(shè)置在電流小于限制值的一側(cè)。
為了達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第十四方面，提供了第十二方面所定義的空調(diào)機(jī)，其特征在于空調(diào)機(jī)包含電流檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)從AC電源施加的輸入電流，當(dāng)由電流檢測(cè)裝置檢測(cè)的輸入電流超過(guò)預(yù)定的限制值時(shí)，控制器減小驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的電源頻率，并將間隔(其中將限制值用作上限，使頻率保持恒定)設(shè)置在具有小于限制值的電流的一側(cè)。
為了達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第十五方面，提供了第十三方面所定義的空調(diào)機(jī)，其特征在于，將間隔(其中頻率保持恒定)的下限作為恒定的頻率控制的起始和取消點(diǎn)。
為了達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第十六個(gè)方面，提供了第十四方面所定義的空調(diào)機(jī)，其特征在于間隔(其中頻率保持恒定)的下限作為恒定頻率控制的起始和取消點(diǎn)。
為了達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第十七方面，提供了一種空調(diào)機(jī)，其特征在于使用第十方面所定義的功率轉(zhuǎn)換裝置，驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)，以形成制冷循環(huán)。
為了達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第十八方面，提供了第十七方面所定義的空調(diào)機(jī)，其特征在于在停止工作中，升壓器的短路導(dǎo)通工作停止后，壓縮機(jī)停止。
為了達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第十九方面，提供了第十七方面所定義的空調(diào)機(jī)，其特征在于空調(diào)機(jī)包含電流檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)從AC電源提供的輸入電流，當(dāng)由電流檢測(cè)裝置檢測(cè)的輸入電流超過(guò)預(yù)定的限制值時(shí)，控制器減小驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的電源頻率，，并且將間隔(其中將限制值用作上限，使頻率保持恒定)設(shè)置在具有小于限制值的電流的一側(cè)。
為了達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第二十方面，提供了第十八方面定義的空調(diào)機(jī)，其特征在于空調(diào)機(jī)包含電流檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)從AC電源施加的輸入電流，當(dāng)由電流檢測(cè)裝置檢測(cè)的輸入電流超過(guò)預(yù)定的限制值時(shí)，控制器減小驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的電源頻率，將間隔(其中將限制值用作上限，使頻率保持恒定)設(shè)置在具有小于限制值的電流的一側(cè)。
為了達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第二十一方面，提供了第十九方面定義的空調(diào)機(jī)，其特征在于間隔(其中頻率保持恒定)的下限用作恒定頻率控制的起始和取消點(diǎn)。
為了達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第二十二方面，提供了第二十方面所定義的空調(diào)機(jī)，其特征在于間隔(其中頻率保持恒定)的下限作為恒定頻率控制起始和取消點(diǎn)。
附圖概述圖1是電路圖，示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的功率轉(zhuǎn)換裝置；圖2是電壓和電流的波形圖，用于解釋本發(fā)明的第一實(shí)施例；圖3是曲線圖，示出電抗器的電感和功率因數(shù)之間的關(guān)系，用于解釋本發(fā)明的第一實(shí)施例的工作；圖4是電路圖，示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的功率轉(zhuǎn)換裝置的安排；圖5是曲線圖，示出時(shí)間和電流之間的關(guān)系，用于解釋本發(fā)明的第二實(shí)施例的工作；圖6是曲線圖，示出時(shí)間和電流之間的關(guān)系，用于解釋本發(fā)明的第二實(shí)施例的工作；圖7是曲線圖，示出電抗器的電感和功率因數(shù)之間的關(guān)系，用于解釋本發(fā)明的第二實(shí)施例的工作；圖8是一個(gè)表，示出輸入功率、增強(qiáng)脈寬和功率因數(shù)之間的關(guān)系，用于解釋本發(fā)明的第二實(shí)施例的工作；
圖9是曲線圖，示出輸入功率和增強(qiáng)脈寬之間的關(guān)系，用于解釋本發(fā)明的第二實(shí)施例的工作；圖10是曲線圖，示出輸入功率、DC電壓和功率因數(shù)之間的關(guān)系，用于解釋本發(fā)明的第二實(shí)施例的工作；圖11是波形圖，示出輸入電流隨電源電壓的變化，用于解釋本發(fā)明的第二實(shí)施例；圖12是曲線圖，示出傳統(tǒng)的裝置的諧波分量分析結(jié)果和第二實(shí)施例、日本的松弛值、以及IECA級(jí)的限制值之間的關(guān)系，用于解釋本發(fā)明的第二實(shí)施例的工作；圖13A和13B是電路圖，分別示出根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的功率轉(zhuǎn)換裝置的安排，以及功率因數(shù)改進(jìn)控制脈沖的波形圖；圖14A和14B是電路圖，分別示出根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的功率轉(zhuǎn)換裝置的安排，以及功率因數(shù)改進(jìn)控制脈沖的波形圖；圖15是電路圖，示出使用根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的功率轉(zhuǎn)換裝置來(lái)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)，以形成制冷循環(huán)的空調(diào)機(jī)的實(shí)施例的安排；圖16A是解釋圖，用于解釋傳統(tǒng)空調(diào)機(jī)中的電流限制控制圖16B是解釋圖，用于解釋根據(jù)本發(fā)明的空調(diào)機(jī)的實(shí)施例中的電流限制控制；圖17是電路圖，示出空調(diào)機(jī)中使用的傳統(tǒng)的功率轉(zhuǎn)換裝置的安排；圖18是曲線圖，示出使用圖17所示的功率轉(zhuǎn)換裝置驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)時(shí)，電源的諧波分量的產(chǎn)生，以及IEC制定的E級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；圖19是電路圖，示出空調(diào)機(jī)中使用的另一種傳統(tǒng)的功率轉(zhuǎn)換裝置的安排；圖20是波形圖，示出當(dāng)使用圖19所示的功率轉(zhuǎn)換裝置驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)時(shí)，輸入電流隨電源電壓的變化。
最佳實(shí)施例下面將參照附圖，詳細(xì)描述本發(fā)明的較佳實(shí)施例圖1是電路圖，示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的功率轉(zhuǎn)換裝置的安排。
示出傳統(tǒng)裝置的圖17中的相同的參數(shù)(包括根據(jù)本發(fā)明的上述轉(zhuǎn)換部分和逆轉(zhuǎn)換部分)在圖1中指相同的部分，并且將省略對(duì)它們的描述。
在第一實(shí)施例中，升壓器30連接在電抗器(該電抗器連接到AC電源Vin的一個(gè)終端)的負(fù)載終端和AC電源Vin的另一個(gè)終端之間。
作為控制單元的室外控制器20(包括一個(gè)微控制單元(MCU))檢測(cè)AC電源Vin的零交叉點(diǎn)，并控制升壓器30和逆變器50。
升壓器30由四個(gè)橋接的二極管301到304，以及一個(gè)絕緣柵雙極晶體管(IGBT)305形成。
四個(gè)二極管301到304構(gòu)成全波整流電路。全波整流電路的AC輸入終端連接到電源線(從電抗器Lin看在負(fù)載側(cè)上)，并且其DC輸出終端連接到IGBT305。
當(dāng)室外控制器20開(kāi)啟IEBT305時(shí)，AC電源Vin通過(guò)電抗器Lin短路，并且將其能量存儲(chǔ)在電抗器Lin內(nèi)。
當(dāng)室外控制器20關(guān)閉IGBT305時(shí)，存儲(chǔ)在電抗器Lin中的能量轉(zhuǎn)移到倍壓電容器CH和CL。
在這種情況下，當(dāng)電源自零交叉點(diǎn)短路，并導(dǎo)電時(shí)，增加電流波形的導(dǎo)電性和功率因數(shù)被改進(jìn)。
在第一實(shí)施例中，電抗器Lin的電感為6mH，倍壓電容器CH和CL的電容為1,000μF，并且平滑電容器CD的電容為1,600AμF。
圖2是波形圖，示出當(dāng)短路以及導(dǎo)通電源，以改進(jìn)功率因數(shù)時(shí)相應(yīng)于電源電壓波形71的電流波形73，以及當(dāng)不安排升壓器時(shí)的電流波形72。
更具體地說(shuō)，假設(shè)AC電源Vin的AC電壓具有正弦波形。自零交叉點(diǎn)(或經(jīng)過(guò)給出的延遲時(shí)間)施加升壓器81一預(yù)定的時(shí)間(下面稱為短路導(dǎo)通時(shí)間)X，由此通過(guò)電抗器Lin使AC電源短路。
電流由于波形而無(wú)法是完美的，但即使在剛繼零交叉點(diǎn)之后相位區(qū)間中也可以流動(dòng)，而此時(shí)，在傳統(tǒng)的裝置中沒(méi)有電流流動(dòng)。
結(jié)果，電源電流的導(dǎo)電角從110度變寬到160度，并且電源電流的使用效率增加，這導(dǎo)致高功率因數(shù)。
短路導(dǎo)通時(shí)間根據(jù)負(fù)載或輸入功率進(jìn)行選擇，以便調(diào)整電流波形。如下面將描述的，短路導(dǎo)通時(shí)間對(duì)1,000W的輸入功率來(lái)說(shuō)大約2msec，而對(duì)4,000W的輸入功率來(lái)說(shuō)大約3.3msec。對(duì)于中間輸入功率來(lái)說(shuō)，短路導(dǎo)通時(shí)間設(shè)置為由線性地插入這些時(shí)間而得到的值。
通過(guò)增強(qiáng)脈沖81使電源短路和導(dǎo)通，導(dǎo)致了電抗器產(chǎn)生不適合的噪聲“ziee”。為了減小這樣的噪聲，在增強(qiáng)脈沖81之后，將噪聲減小脈沖82施加給升壓器30。
圖3示出對(duì)于2,000W的輸入功率，當(dāng)陸續(xù)地轉(zhuǎn)換具有不同電感的電抗器時(shí)，功率因數(shù)中的變化。
在圖3中，功率因數(shù)對(duì)于1mh的電感變化到94％，對(duì)4mH為大約98％，對(duì)6mH為99％，而對(duì)8mH為大約98.5％。對(duì)于6mH的電感，功率因數(shù)最大。
從實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)例如2,000W的輸入功率，得到98％或者更大的功率因數(shù)需要電感為4mH或更大的電抗器。為了使功率因數(shù)角最大化，顯然要使用電感為6mH的電抗器。
但是，為了通過(guò)倍壓/整流電路對(duì)100V級(jí)的AC電源電壓整流，通過(guò)電容為大約1,600μF的平滑電容器對(duì)電壓平滑，并對(duì)于2,000W或更低的輸入功率，將電源的功率因數(shù)保持在例如98％或更大，必需使用電容為600到1400μF的倍壓電容器，并且必需將短路導(dǎo)通時(shí)間設(shè)置在1.5到3.5msec。
當(dāng)采用這些電路常數(shù)時(shí)，通過(guò)計(jì)算確認(rèn)電源的諧波分量，以與IEC的E級(jí)的限制值匹配，但這里將省略對(duì)其的描述。
根據(jù)第一實(shí)施例，可以得到能夠改進(jìn)電源的功率因數(shù)，并使電源的諧波分量與IEC標(biāo)準(zhǔn)匹配的功率轉(zhuǎn)換裝置。
圖4是電路圖，示出根據(jù)本發(fā)明的功率轉(zhuǎn)換裝置的第二實(shí)施例的安排。
在第二實(shí)施例中，AC電源為200V級(jí)。如示出傳統(tǒng)的裝置的圖17所示的相同的參數(shù)指圖4中相同的部分，并且這里將省略對(duì)其的描述。
在第二實(shí)施例中，類似于100V級(jí)中AC電源電壓的情況，將電抗器Lin連接在AC電源Vin和全波整流電路的AC終端之間，其中全波整流電路由橋接的二極管301到304構(gòu)成。
升壓器30的AC輸入終端連接到電抗器Lin的負(fù)載終端，而其DC輸出終端連接到IGBT305。
包括微控制器單元(MCU)的室外控制器20檢測(cè)AC電源Vin的零交叉點(diǎn)，并控制升壓器30和逆變器50的IGBT305。
圖4中所示的功率轉(zhuǎn)換裝置處理一個(gè)大的負(fù)載，即，大的輸入功率。圖5示出時(shí)間和電流之間的關(guān)系的模擬結(jié)果。
在運(yùn)作升壓器30時(shí)，電流峰值隨輸入功率的增加而增加，電源電壓加倍，并且電流具有陡的波形傾斜度。
這種情況下的功率因數(shù)是94％，這高于傳統(tǒng)的裝置中的上限(90％)，但這在目前仍然是低的。
對(duì)于這樣的原因，當(dāng)電抗器Lin的電感值有各種變化時(shí)，模擬并通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定時(shí)間和電流之間的關(guān)系，以得到圖6中所示的結(jié)果。
更具體地說(shuō)，當(dāng)電抗器Lin的值陸續(xù)變化至L1＜L2＜L3時(shí)，電流峰值和時(shí)間變化率減小。同時(shí)，導(dǎo)通繼而變寬至T1＜T2＜T3，由此改進(jìn)了功率因數(shù)。
圖7示出使用不同的電感的幾個(gè)電抗器測(cè)量的結(jié)果，即，使用輸入功率作為參數(shù)時(shí)電抗器Lin的電感和功率因數(shù)之間的關(guān)系。
在圖7中，對(duì)于2,000W的輸入功率，在電抗器Lin為6mH到20mH的典型的電感值測(cè)量功率因數(shù)，并被確定從大約92.4％改變到98.8％，并在電抗器Lin中的電感為16mH時(shí)達(dá)到最大的功率因數(shù)(99％)。
為了得到98％或更大的功率因數(shù)，電抗器Lin必需具有14mH到20mH的電感。
對(duì)于3,000W的輸入功率，在電抗器Lin從6mH到20mH的典型的電感值測(cè)量功率因數(shù)，并且被確定從大約88.5改變到98.8％。通過(guò)使用具有電感為14到20mH的電抗器Lin，可以將功率因數(shù)保持在98％或更大。
但是，為了通過(guò)全波整流電路對(duì)200V級(jí)的AC電源電壓整流，通過(guò)電容量為1,600μF(或1,400到1800μF)的平滑電容器對(duì)電壓平滑，并對(duì)于2,000W到4,000W的輸入功率，將電源的功率因數(shù)保持在98％或更大，必需使用電感為14到20mH的電抗器，并且對(duì)于2000W到4,000W的輸入功率，必需將短路導(dǎo)通時(shí)間設(shè)置在大約2.0到2.5msec，以及對(duì)4000W輸入功率，必須設(shè)置在約3到3.5msoc。
圖8是示出對(duì)于從1,086W到2,673W的典型輸入功率，升壓器脈寬(短路導(dǎo)通時(shí)間)X、DC電壓、以及功率因數(shù)之間的關(guān)系的表，其中電抗器Lin的電感根據(jù)上述的實(shí)驗(yàn)結(jié)果被固定到16mH。
輸入功率和增強(qiáng)脈寬具有線性的關(guān)系，如圖9所示。
使X(msec)是增強(qiáng)脈寬，并使PIN(W)是輸入功率，它們滿足下面的近似的公式X＝0.0005×PIN+1.41 …(1)
該近似的公式?jīng)Q定了對(duì)于1,000W或更少，或3,000W或更多的輸入功率的增強(qiáng)脈寬X。
該近似的公式通過(guò)實(shí)驗(yàn)被確定可以應(yīng)用于100V級(jí)的電源電壓。例如，對(duì)于2,000W的輸入功率增強(qiáng)脈寬X是2.41msec，而對(duì)400W的輸入功率是1.61msec。
在實(shí)踐中，由于這些計(jì)算值可以給出某種程度的限界，故對(duì)于2,000W或更少的輸入功率采用大約1.5到3.5msec的增強(qiáng)脈寬。
圖10是曲線圖，示出如圖4所示的根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的功率轉(zhuǎn)換裝置中(電源在200V級(jí))輸入功率、DC電壓和功率因數(shù)之間的關(guān)系。
如從圖10顯見(jiàn)的，對(duì)于在每一個(gè)輸入功率的最大的功率因數(shù)的DC電壓保持在大致上為260V。
換句話說(shuō)，可以通過(guò)控制增強(qiáng)脈寬X，以將DC電壓保持在260V，確保最大功率因數(shù)。
因?yàn)橹赜趯?duì)2,600W的輸入功率處的功率因數(shù)進(jìn)行了計(jì)算，所以進(jìn)行了計(jì)算，當(dāng)輸入功率減小時(shí)，功率因數(shù)減小。因此可通過(guò)改變電抗器的常數(shù)加以改善。
上述描述與圖4所示的第二實(shí)施例有關(guān)，即，與當(dāng)輸入電源電壓在200V級(jí)中時(shí)，輸入功率、增強(qiáng)脈寬、DC電壓和功率因數(shù)之間的關(guān)系有關(guān)，將全波整流電路用作轉(zhuǎn)換部分，并且平滑電容器的電容為1,600μF。
下面將解釋第二實(shí)施例中的電源的諧波分量。
如圖11所示，當(dāng)AC電源電壓以正弦波形變化時(shí)，圖17中所示的傳統(tǒng)的功率轉(zhuǎn)換裝置中的電流在自零交叉點(diǎn)起預(yù)定的時(shí)間之后突然增加。然后，電流暫時(shí)性減小、增加到最大值、然后在下一個(gè)零交叉點(diǎn)以前較遠(yuǎn)處減小到0，并將0保持到下一個(gè)半循環(huán)的負(fù)電流流過(guò)。
和傳統(tǒng)的裝置相比，在通過(guò)安排了升壓器而得到高功率因數(shù)的第二實(shí)施例中，電流在零交叉點(diǎn)附近的時(shí)間增加，然后稍稍減小，并在更加接近于下一個(gè)零交叉點(diǎn)時(shí)變成0。
圖11中所示的電壓電流波形相應(yīng)于2,500W的輸入功率。這些電流波形經(jīng)過(guò)傅里葉分析，得到諧波分量分析結(jié)果，如圖12所示。
圖12示出傳統(tǒng)的裝置和第二實(shí)施例的諧波分量分析結(jié)果，日本松弛值，對(duì)于200V級(jí)的電源電壓以及2,500W的輸入功率的IEC級(jí)A的限制值。
如從圖12顯見(jiàn)的，傳統(tǒng)的裝置中的諧波分量不和日本松弛值匹配。
但是，第二實(shí)施例中的諧波分量與傳統(tǒng)的裝置中的諧波分量相比大大改進(jìn)，并且具有離日本松弛值至少44％或更大的差限。
第二實(shí)施例中經(jīng)過(guò)分析的諧波分量超過(guò)了IEC級(jí)A中的限制值，因?yàn)镮EC標(biāo)準(zhǔn)本身是經(jīng)過(guò)熟慮的，由此諧波分量不和IEC標(biāo)準(zhǔn)匹配。
但是諧波分量通過(guò)計(jì)算與具有上述電路常數(shù)的IEC級(jí)E中的限制值匹配。
圖13A和13B是電路圖和波形圖，分別示出根據(jù)本發(fā)明的功率轉(zhuǎn)換裝置的第三實(shí)施例的安排，以及功率因數(shù)改進(jìn)控制脈沖。
圖4所示的相同的參數(shù)指圖13A中的相同的部分，并且將省略其描述。
如果如圖4所示的電抗器的一個(gè)電抗器被給予了預(yù)定的電感，例如，14到20mH的電感，則第三實(shí)施例中的功率轉(zhuǎn)換裝置的尺寸和重量增加，并可以產(chǎn)生大的頻率噪聲。
使用具有這樣的電感的電抗器使得生產(chǎn)和處理功率轉(zhuǎn)換裝置以及減小噪聲相對(duì)困難。
在第三實(shí)施例中，如圖13A所示，考慮這些情況將第一和第二電抗器Lin1和lin2串聯(lián)。
第一和第二電抗器Lin1和Lin2的每一個(gè)的電感都是7.5mH，并具有大致上相同的形狀和固有頻率。
使用兩個(gè)串聯(lián)的諧振器Lin1和Lin2有助于功率轉(zhuǎn)換裝置的生產(chǎn)和控制。
如圖13B所示，增強(qiáng)脈沖81的時(shí)間寬度t1相應(yīng)于電感為15mH的電抗器來(lái)確定。
與之對(duì)照，如圖13B所示，噪聲減小脈沖82的時(shí)間寬度t2相應(yīng)于電感為7.5mH的電抗器來(lái)確定。
注意，如果第一和第二電抗器Lin1和Lin2的電感、形狀和固有頻率中有任何一個(gè)是相同的，剩下的兩個(gè)不同，則功率轉(zhuǎn)換裝置的尺寸和重量可以減小。
但是，在這種情況下，限制了裝置的設(shè)計(jì)，或必需對(duì)各個(gè)電抗器將噪聲減小脈沖82的設(shè)計(jì)寬度t2設(shè)置為中間值的最佳值。相應(yīng)地，噪聲可能未被有效地減小。
因此，第一和第二電抗器Lin1和Lin2有利地具有相同的電感、形狀和固有頻率。
圖14A和14B是電路圖和波形圖，分別示出根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的功率轉(zhuǎn)換裝置的安排，以及功率因數(shù)改進(jìn)控制脈沖。
如圖13A中所示的相同的參數(shù)指圖14A中相同的部件，并且省略了對(duì)它們的描述。
在第四實(shí)施例中，第一電抗器Lin1連接到一個(gè)路徑，用于將由二極管D1到D4構(gòu)成的全波整流電路40連接到AC電源Vin，而將第二電抗器Lin2連接到另一個(gè)路徑。
如圖14B所示，增強(qiáng)脈沖81的時(shí)間寬度t1相應(yīng)于電感為15mH的電抗器來(lái)決定。
相反地，如圖14B中所示，噪聲減小脈沖82的時(shí)間寬度t2相應(yīng)于具有7.5mH的電感的電抗器來(lái)決定。
這幫助生產(chǎn)和控制必需的電抗器和噪聲的減小。
在圖14A和14B所示的第四實(shí)施例中，由于具有相同的電感的第一和第二電抗器Lin1和Lin2被分布地安排在一對(duì)電源路徑上，它們可以用作線路濾波器，這通常稱為“共模濾波器”。
圖15是部分方塊圖，示出根據(jù)本發(fā)明的空調(diào)機(jī)的實(shí)施例的整體安排。
這樣的空調(diào)機(jī)由室內(nèi)和室外單元構(gòu)成。室內(nèi)單元連接到AC電源1。
在室內(nèi)單元中，從AC電源1將工作電源通過(guò)噪聲濾波器2施加到室內(nèi)控制器10，其中該室內(nèi)控制器結(jié)合了微處理器單元(MCU)。
室內(nèi)控制器10連接到接收器4，用于接收來(lái)自遙控控器3的命令，連接到溫度傳感器5，用于檢測(cè)室溫，連接到室內(nèi)風(fēng)扇6，用于通過(guò)室內(nèi)熱交換機(jī)(圖中未示)使空氣循環(huán)，連接到百葉柵7，用于改變排氣方向，連接到顯示器8，用于顯示工作狀態(tài)。
在室外單元內(nèi)，工作電源從AC電源1通過(guò)噪聲濾波器11施加到室外控制器20和壓縮機(jī)傳動(dòng)馬達(dá)60。
為說(shuō)明簡(jiǎn)便起見(jiàn)，不描述至室外控制器20的饋電線。
將噪聲濾波器11的一個(gè)負(fù)載側(cè)輸出終端通過(guò)電抗器12和電流檢測(cè)器13連接到全波整流電路40的一個(gè)AC輸入終端。
噪聲濾波器11的另一個(gè)負(fù)載側(cè)輸出終端連接到全波整流電路40的另一個(gè)AC輸入終端。
用于檢測(cè)AC電壓的零交叉點(diǎn)的零交叉檢測(cè)器14連接到電流檢測(cè)器13的負(fù)載側(cè)AC電源線。
電流檢測(cè)器13測(cè)量到的電流檢測(cè)信號(hào)和零交叉檢測(cè)信號(hào)14測(cè)量到的零交叉檢測(cè)信號(hào)施加給外部控制器20。
室外控制器20通過(guò)信號(hào)線連接到室內(nèi)控制器10，用于交換信號(hào)。
基本驅(qū)動(dòng)電源24和升壓器30連接到電流檢測(cè)器13的負(fù)載側(cè)和全波整流電路40之間的AC電源。
基本驅(qū)動(dòng)電源24控制升壓器30的開(kāi)和關(guān)。當(dāng)室外控制器20將“開(kāi)”信號(hào)施加給光電耦合器25的光發(fā)射元件時(shí)，基本驅(qū)動(dòng)電源24通過(guò)光接收元件打開(kāi)升壓器30的IGBT305。
室外控制器20還連接到四線活門21，用于根據(jù)工作模式，改變冷凍循環(huán)方向，連接到溫度傳感器22，用于檢測(cè)室外熱交換機(jī)(圖中未示)的溫度；并連接到室外風(fēng)扇23，用于將風(fēng)施加給室外熱交換機(jī)。
平滑電容器41連接到全波整流電路40的輸出側(cè)。
平滑電容器41上的電壓施加到逆變器50。
逆變器50連接到壓縮機(jī)傳動(dòng)馬達(dá)60。
下面將描述具有這種安排的空調(diào)機(jī)的實(shí)施例的概略的工作。
諸如工作開(kāi)始、工作模式、設(shè)置室溫、以及內(nèi)部風(fēng)扇的風(fēng)速和風(fēng)向之類的命令從遙控器3通過(guò)接收器4傳送到內(nèi)部控制器10。
根據(jù)命令，內(nèi)部控制器10在顯示器8上顯示了工作狀態(tài)等，并驅(qū)動(dòng)和控制內(nèi)部風(fēng)扇6和百葉柵7。
根據(jù)設(shè)置的溫度和室溫的差，內(nèi)部控制器10計(jì)算逆變器50的輸出頻率(下面稱為壓縮機(jī)工作頻率)，用于驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)60，并將壓縮機(jī)工作頻率設(shè)計(jì)信號(hào)和工作模式信號(hào)一起傳送到外部控制器20。
外部控制器20根據(jù)工作模式信號(hào)，激勵(lì)(釋放激勵(lì))四線活門21，根據(jù)壓縮機(jī)工作頻率設(shè)計(jì)信號(hào)控制逆變器50，驅(qū)動(dòng)外部風(fēng)扇23，并通過(guò)例如溫度傳感器22的檢測(cè)信號(hào)控制四線活門21，以執(zhí)行除霜。
外部控制器20還校正壓縮機(jī)工作頻率，以便防止由電流檢測(cè)器13測(cè)量的電流檢測(cè)值超過(guò)事先設(shè)置的限制值。
外部控制器20還通過(guò)構(gòu)成功率轉(zhuǎn)換裝置的電抗器12執(zhí)行AC電源1的短路導(dǎo)通。
在這種情況下，外部控制器20參照由零交叉檢測(cè)器14檢測(cè)的零交叉點(diǎn)，將上述增強(qiáng)脈沖和噪聲減小脈沖施加給光電耦合器25。
當(dāng)將ON信號(hào)從基本驅(qū)動(dòng)電源24施加到構(gòu)成升壓器30的IGBT305時(shí)，升壓器30通過(guò)電抗器12使AC電源1短路。
結(jié)果，根據(jù)本發(fā)明，可以提供能夠改進(jìn)電源的功率因數(shù)，并使光源的諧波分量與IEC標(biāo)準(zhǔn)匹配或與之接近的空調(diào)機(jī)。
在停止空調(diào)機(jī)的操作中，在剛工作停止之前保持工作的升壓器30在工作停止后立即將過(guò)量的電壓施加給逆變器50，因此損壞了構(gòu)成逆變器50的電路元件。
因此，在具有升壓器30的空調(diào)機(jī)中，在停止操作中，升壓器的短路導(dǎo)通工作被停止了，然后停止壓縮機(jī)。
當(dāng)通過(guò)倍壓/整流電路對(duì)100V級(jí)的AC電源電壓整流得到DC電壓通過(guò)逆變器50而被轉(zhuǎn)換為AC電壓時(shí)，并且得到的AC電壓施加給壓縮機(jī)傳動(dòng)馬達(dá)時(shí)，輸入電流易于隨空調(diào)機(jī)的負(fù)載中的增加而增加到限制值。
由于這個(gè)因素，當(dāng)輸入電流超過(guò)電流的限制值A(chǔ)時(shí)，傳統(tǒng)的裝置減小逆變器50的輸出頻率，如圖16A所示。
當(dāng)輸入電流減小到設(shè)置得小于電流的限制值的取消值C時(shí)，傳統(tǒng)的裝置返回正常的工作，而不會(huì)限制頻率。
傳統(tǒng)的裝置保持逆變器50的輸出頻率一定，直到輸入值在超過(guò)限制值后減小到取消值。
但是，在這樣的控制中，逆變器50的輸出頻率在輸入電流超過(guò)限制值后減小。依賴于空調(diào)機(jī)的負(fù)載，發(fā)生不規(guī)則振動(dòng)，從而輸入電流重復(fù)地超過(guò)限制值A(chǔ)，并且減小到取消值C或更小。結(jié)果，壓縮機(jī)工作頻率變得不穩(wěn)定。
相反，在圖15中所示的本發(fā)明的實(shí)施例中，對(duì)于15A的輸入電流限制值A(chǔ)，用14.5A作為恒定頻率控制起始值B以及恒定頻率控制取消值C，如圖16B所示。
當(dāng)輸入電流增加超過(guò)恒定頻率控制起始值B時(shí)，逆變器50的輸出頻率，即，壓縮機(jī)工作頻率保持在70Hz。
在圖15所示的本發(fā)明的實(shí)施例中，如果輸入電流超過(guò)15A的限制值A(chǔ)，即使壓縮機(jī)工作頻率保持在70Hz，壓縮機(jī)工作頻率逐漸地減小，直到輸入電流減小到15A或更小。
在圖15所示的本發(fā)明的實(shí)施例中，如果輸入電流不減小到取消值C或更小，即使當(dāng)壓縮機(jī)工作頻率減小到60Hz，當(dāng)輸入電流達(dá)到取消值C時(shí)，控制返回正常工作，而壓縮機(jī)工作頻率保持在60Hz。
在這種情況下，電流限制值A(chǔ)和取消值B或C具有0.5A的差，但是可以考慮控制能力為1.0A或適當(dāng)?shù)闹禐?.0A或更小。
在這個(gè)實(shí)施例中，圖16B所示的控制可以防止不規(guī)則振蕩(即電流)重復(fù)地超過(guò)限制值，并減小至取消值或更小。
如從上述描述顯見(jiàn)的，根據(jù)本發(fā)明，串聯(lián)到電源側(cè)的電抗器，并且通過(guò)電抗器強(qiáng)制地使AC電源短路的升壓器被安排得對(duì)從AC電源施加的AC電壓整流和平滑，將AC電壓轉(zhuǎn)換為DC電壓，將DC電壓轉(zhuǎn)換為AC電壓，并將得到的AC電壓施加給負(fù)載。
在本發(fā)明中，將升壓器的短路導(dǎo)通時(shí)間根據(jù)AC電源電壓、電抗器的電感、用于將AC電壓轉(zhuǎn)換為DC電壓的轉(zhuǎn)換部分的電路安排、以及輸入功率之間任何一個(gè)或多個(gè)的差因素進(jìn)行設(shè)置。在這樣的安排下，電源的功率因數(shù)可以增加，并且可以充分地減小電源的諧波分量。
因此，根據(jù)本發(fā)明，可以提供能夠改進(jìn)電源的功率因數(shù)，并使電源的諧波分量和IEC標(biāo)準(zhǔn)匹配或與之接近的功率轉(zhuǎn)換裝置。
另外，根據(jù)本發(fā)明，可以提供使用能夠改進(jìn)電源的功率因數(shù)，并使電源的諧波分量和IEC標(biāo)準(zhǔn)匹配或與之十分接近的功率轉(zhuǎn)換裝置的空調(diào)機(jī)。
權(quán)利要求
1.一種功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于包含轉(zhuǎn)換部分，用于對(duì)從AC電源提供的AC電壓整流或平滑，并將AC電壓轉(zhuǎn)換為DC電壓；逆轉(zhuǎn)換部分，用于將通過(guò)由所述轉(zhuǎn)換部分轉(zhuǎn)換而準(zhǔn)備的DC電壓轉(zhuǎn)換為AC電壓，并將AC電壓施加到負(fù)載；電抗器，串聯(lián)到所述轉(zhuǎn)換部分的AC電源側(cè)，所述電抗器具有4到20mH的電感；升壓器，用于通過(guò)所述電抗器，強(qiáng)制地使AC電源短路；及控制器，用于將通過(guò)所述升壓器短路AC電源的導(dǎo)通時(shí)間控制在1.5到3.5msec范圍內(nèi)，從而優(yōu)化AC電源的功率因數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于當(dāng)AC電源電壓在100V級(jí)時(shí)，所述電抗器的電感是4到8mH，所述轉(zhuǎn)換部分包含倍壓/整流電路和倍壓電容器，所述電容器電容為600到1,000μF，輸入功率不超過(guò)2,000W，所述控制器將AC電源的短路導(dǎo)通時(shí)間控制在1.5到3.5msec的范圍內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于當(dāng)AC電源電壓在200V級(jí)時(shí)，所述電抗器的電感是8到20mH，所述轉(zhuǎn)換部分包含全波整流電路和平滑電容器，所述電容器的電容為1,400到1,800μF，而輸入功率不超過(guò)2,000W，所述控制器將短路導(dǎo)通時(shí)間控制在1.5到3.5msec的范圍內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1所述的功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于當(dāng)AC電源電壓在200V或230V級(jí)時(shí)，并且輸入功率是2,000到4,000W，所述電抗器電容為14到20mH。
5.如權(quán)利要求4所述的功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述電抗器的電感大約16mH，對(duì)于輸入功率為2,000W，所述控制器將AC電源中的短路時(shí)間控制在大約2.0到2.5msec中，對(duì)于輸入功率為4,000W，范圍在大約3.0到3.5msec中，以及通過(guò)線性內(nèi)插2,000到4,000W的中間輸入功率的短路導(dǎo)通時(shí)間得到唯一的時(shí)間。
6.如權(quán)利要求1所述的功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述電抗器包含多個(gè)電抗器，所述多個(gè)電抗器在形狀、電感和固有頻率中至少有一個(gè)相同，從而在串聯(lián)連接中得到預(yù)定的綜合電感。
7.如權(quán)利要求6所述的功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于當(dāng)AC電源在200V級(jí)，并且輸入功率是2,000到4,000W時(shí)，所述多個(gè)電抗器具有的綜合電感為14到20mH。
8.如權(quán)利要求6所述的功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述電抗器包括第一和第二電抗器，所述電抗器的電感和固有頻率大致上相等，所述第一電感器連接到一個(gè)電源路徑，用于將所述轉(zhuǎn)換部分連接大AC電源，所述第二電抗器連接到另一個(gè)電源路徑，用于將所述轉(zhuǎn)換部分連接到AC電源。
9.如權(quán)利要求7所述的功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述電抗器包括第一和第二電抗器，所述第一和第二電抗器的電感和固有頻率大致上相等，所述第一電抗器連接到一個(gè)電源路徑，用于將所述轉(zhuǎn)換部分連接到AC電源，所述第二電抗器連接到另一個(gè)電源路徑，用于將所述轉(zhuǎn)換部分連接到AC電源。
10.如權(quán)利要求1到9任一條所述的功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于在所述升壓器短路AC電源經(jīng)預(yù)定時(shí)間后，所述升壓器使AC電源再短路一次比預(yù)定的時(shí)間更短的時(shí)間。
11.一種空調(diào)機(jī)，其特征在于使用權(quán)利要求1到9的任一條所定義的功率轉(zhuǎn)換裝置，通過(guò)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)，形成制冷循環(huán)。
12.如權(quán)利要求11所述的空調(diào)機(jī)，其特征在于在所述升壓器的短路導(dǎo)通工作在停止操作中停止后壓縮機(jī)停止。
13.如權(quán)利要求11所述的空調(diào)機(jī)，其特征在于所述空調(diào)機(jī)包含電流檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)從AC電源提供的輸入電流，當(dāng)由所述電流檢測(cè)裝置測(cè)量到的輸入電流超過(guò)預(yù)定的限制值時(shí)，所述控制器減小驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的電源頻率，并且其中將限制值用作上限使頻率保持恒定的間隔設(shè)置在具有小于限制值的電流的一側(cè)。
14.如權(quán)利要求12所述的空調(diào)機(jī)，其特征在于所述空調(diào)機(jī)包含電流檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)從AC電源施加的輸入電流，當(dāng)由所述電流檢測(cè)裝置檢測(cè)的輸入電流超過(guò)了預(yù)定限制值時(shí)，所述控制器減小驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的電源頻率，，并且其中將限制值用作上限保持頻率恒定的間隔設(shè)置在具有小于限制值的電流的一側(cè)。
15.如權(quán)利要求13所述的空調(diào)機(jī)，其特征在于將間隔的下限作為恒定頻率控制起始和取消點(diǎn)，在所述間隔中，使頻率保持恒定。
16.如權(quán)利要求14所述的空調(diào)機(jī)，其特征在于將間隔的下限作為恒定頻率控制起始和取消點(diǎn)，在所述間隔中，使頻率保持恒定。
17.一種空調(diào)機(jī)，其特征在于使用如權(quán)利要求10中所定義的所述功率轉(zhuǎn)換裝置，通過(guò)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)，形成制冷循環(huán)。
18.如權(quán)利要求17所述的空調(diào)機(jī)，其特征在于在所述升壓器的短路導(dǎo)通工作在停止操作中停止后，壓縮機(jī)停止。
19.如權(quán)利要求17所述的空調(diào)機(jī)，其特征在于所述空調(diào)機(jī)包含電流檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)從AC電源施加的輸入電流，當(dāng)由所述電流檢測(cè)裝置檢測(cè)的輸入電流超過(guò)了預(yù)定限制值時(shí)，所述控制器減小驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的電源頻率，將其中使用限制值作為上限，保持頻率恒定的間隔設(shè)置在具有小于限制值的電流的一側(cè)。
20.如權(quán)利要求18所述的空調(diào)機(jī)，其特征在于所述空調(diào)機(jī)包含電流檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)從AC電源施加的輸入電流，當(dāng)由所述電流檢測(cè)裝置檢測(cè)的輸入電流超過(guò)預(yù)定限制值時(shí)，所述控制器減小驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的電源頻率，將其中將限制值用作上限，保持頻率恒定的間隔設(shè)置在具有小于限制值的電流一側(cè)。
21.如權(quán)利要求19所述的空調(diào)機(jī)，其特征在于其中頻率保持恒定的間隔的下限用作恒定頻率控制起始和取消點(diǎn)。
22.如權(quán)利要求20所述的空調(diào)機(jī)，其特征在于其中頻率保持恒定的間隔的下限用作恒定頻率控制起始和取消點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種功率轉(zhuǎn)換裝置,能夠改進(jìn)電源的功率因數(shù),并使電源的諧波分量與IEC標(biāo)準(zhǔn)匹配或接近,本發(fā)明還涉及一種使用這種功率轉(zhuǎn)換裝置的空調(diào)機(jī)。功率轉(zhuǎn)換裝置包含:轉(zhuǎn)換部分,用于對(duì)從AC電源施加的AC電壓整流和平滑,并將AC電壓轉(zhuǎn)換為DC電壓,逆轉(zhuǎn)換部分,用于將由通過(guò)轉(zhuǎn)換準(zhǔn)備的DC電壓轉(zhuǎn)換為AC電壓,并將AC電壓施加給負(fù)載,電抗器,串聯(lián)到轉(zhuǎn)換部分的電源側(cè),升壓器,用于通過(guò)電抗器強(qiáng)制地對(duì)AC電源短路,以及控制器,用于通過(guò)升壓器設(shè)置短路導(dǎo)通時(shí)間,從而根據(jù)AC電源電壓、轉(zhuǎn)換部分的電路安排、以及輸入功率之間的一個(gè)或多個(gè)的差,優(yōu)化AC電源的功率因素。使用功率轉(zhuǎn)換裝置,空調(diào)機(jī)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī),用于制冷循環(huán)。
文檔編號(hào)H02M1/42GK1241317SQ98801405
公開(kāi)日2000年1月12日 申請(qǐng)日期1998年9月9日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月24日
發(fā)明者前島章宏, 五十嵐唯之, 加藤裕二 申請(qǐng)人:東芝株式會(huì)社