整流電路裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明為一種整流電路裝置，其適用于將家庭等的單相交流電源進(jìn)行整流變成大致直流來驅(qū)動(dòng)直流負(fù)載的裝置、將所得到的直流動(dòng)過逆變電路再次轉(zhuǎn)換為任意頻率的交流而進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的可變速度驅(qū)動(dòng)的裝置，例如通過利用壓縮機(jī)壓縮制冷劑構(gòu)成熱泵、進(jìn)行供冷、供暖或者食品等的冷凍的裝置。特別是涉及在整流電路裝置中，通過降低電源電流所含的諧波分量，改善功率因數(shù)，使輸電系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)減輕的驅(qū)動(dòng)控制。
【背景技術(shù)】
[0002]這種整流電路裝置，為了降低諧波電流，需要非常大電感的電抗器，電路變得非常大型化。因此，采用了如下方法:使用半導(dǎo)體開關(guān)，使交流電源經(jīng)由電抗器短路，在電抗器中蓄積電流，開路開關(guān)，將蓄積的電流移送到直流側(cè)，由此降低電源諧波。
[0003]在該方法中，提出了幾種方法。作為其中之一，有使用電感稍小的電抗器和半導(dǎo)體開關(guān)在每個(gè)電源周期進(jìn)行I次到數(shù)次短路開路的方法(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。
[0004]圖26是用于實(shí)現(xiàn)專利文獻(xiàn)I所公開的方法的電路框圖。在交流電源101的電壓的絕對(duì)值低的期間使半導(dǎo)體開關(guān)103短路，在電抗器102蓄積電流，當(dāng)打開半導(dǎo)體開關(guān)103時(shí)，所蓄積的電流就流向電壓更高的直流側(cè)。另外，在交流電源電壓的絕對(duì)值高的期間，即使不特別進(jìn)行短路，也能夠?qū)㈦娍蛊?02的電流移送到直流側(cè)。這樣，來自交流電源101的電流即使在電源電壓低的期間也流動(dòng)，能夠得到諧波分量少的電源電流。本方式具有不需要特別檢測(cè)電源電流的優(yōu)點(diǎn)。
[0005]另外，同樣這種整流電路裝置，如圖27所示，采用如下結(jié)構(gòu):用半導(dǎo)體開關(guān)103使交流電源101經(jīng)由電抗器102短路，對(duì)電抗器102進(jìn)行電流充電，在半導(dǎo)體開關(guān)103成為斷開狀態(tài)時(shí)，通過二極管電橋106使電流流過負(fù)載110，由此即使在交流電源101的瞬時(shí)電壓低的期間電源電流也流動(dòng)。由此，電源電流的諧波分量變少，功率因數(shù)改善。
[0006]然而，如果不適當(dāng)進(jìn)行半導(dǎo)體開關(guān)103的短路和斷開(開路)的控制，換而言之，在電抗器102中過于蓄積電流，或者、蓄積的時(shí)間遲，則存在即使交流電源101的極性改變時(shí)，電流也持續(xù)流動(dòng)的問題。如果電抗器102中持續(xù)流動(dòng)電流，就不能控制電源電流，功率因數(shù)反而下降。
[0007]為了解決該問題，提出了如下方案:在作為交流電源101的極性改變瞬間的零交叉時(shí)，觀測(cè)電抗器102的端子電壓，根據(jù)該電壓是高(High)電平或是低(Low)電平，檢測(cè)出在電抗器102中流動(dòng)電流，在電流在電抗器102中流動(dòng)期間以及其之后，不使半導(dǎo)體開關(guān)103的短路開始(例如，參照專利文獻(xiàn)2)。
[0008]由此，能夠避免電源電流成為不能控制的狀態(tài)，維持功率因數(shù)。
[0009]作為其他方法，有使用電感非常小的電抗器和半導(dǎo)體開關(guān)，以相比于電源頻率非?？斓念l度，使半導(dǎo)體開關(guān)短路開路的方法(例如，參照專利文獻(xiàn)3)。
[0010]這是檢測(cè)電源電流或者相當(dāng)值，對(duì)半導(dǎo)體開關(guān)的短路開路的時(shí)間比率進(jìn)行每一瞬時(shí)(瞬時(shí)瞬時(shí))修正，以使得成為正弦波波形等期望的電流波形的方法。
[0011]圖28是表示專利文獻(xiàn)3所記載的現(xiàn)有的整流電路裝置的電路框圖的圖。如圖28所示，將交流電源101用二極管106a、106b、106c、106d整流后，經(jīng)由電抗器102使半導(dǎo)體開關(guān)103短路開路。短路時(shí)蓄積于電抗器102中的能量，經(jīng)由二極管105流入到平滑電容器109。如果半導(dǎo)體開關(guān)103的短路時(shí)間變長(zhǎng)則輸入電流增加，如果短路時(shí)間變短則輸入電流減少。因此，利用電流檢測(cè)單元107檢測(cè)將輸入電流用二極管106a、106b、106c、106d整流后的電流，在控制電路111中，進(jìn)行成為與電壓波形檢測(cè)單元115中的波形相同的控制。由此，輸入電流波形與交流電壓波形大致一致，實(shí)現(xiàn)了諧波少的整流電路。
[0012]先行技術(shù)文獻(xiàn)
[0013]專利文獻(xiàn)
[0014]專利文獻(xiàn)1:日本特開2000 - 217363號(hào)公報(bào)
[0015]專利文獻(xiàn)2:日本特開2007-300762號(hào)公報(bào)
[0016]專利文獻(xiàn)3:日本特開昭63-224698號(hào)公報(bào)
[0017]專利文獻(xiàn)4:日本特開2011-200069號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]發(fā)明要解決的課題
[0019]然而，在上述現(xiàn)有的專利文獻(xiàn)I所示的方式中，根據(jù)負(fù)載的不同，適當(dāng)?shù)亩搪烽_路的模式圖形(pattern)也不同，所以需要知道負(fù)載狀態(tài)，或預(yù)先準(zhǔn)備對(duì)每種負(fù)載狀態(tài)適當(dāng)?shù)亩搪烽_路模式圖形。此外，為了不使模式圖形的種類增加，還存在無法減小電抗器的電感值的問題。
[0020]另外，在上述現(xiàn)有的專利文獻(xiàn)2的結(jié)構(gòu)中，一旦在電抗器中持續(xù)流動(dòng)電流，就進(jìn)行使短路開始時(shí)期延遲的操作，所以無法利用交流電源半周期期間的前段(前半)的電力，為了與負(fù)載進(jìn)行平衡，就有必要更多地利用半周期期間的后段(後半)的電力。其結(jié)果，功率因數(shù)稍微降低，電源諧波也稍微增加。為了減輕該影響，就存在用電感值大的電抗器時(shí)具有余裕、電路的小型化困難的問題。
[0021]另外，在上述的專利文獻(xiàn)3所示的方式中，需要高速且高精度地檢測(cè)每一瞬時(shí)的電源電流。
[0022]作為改善這些狀況的方法，提出了檢測(cè)電源電流的峰相位，以與電壓的峰相位匹配的方式，切換短路開路的模式圖形的方法(例如，參照專利文獻(xiàn)4)。
[0023]圖29是表示進(jìn)行這樣的切換短路開路的模式圖形的方法的結(jié)構(gòu)的電路框圖的圖。利用零交叉檢測(cè)單元113，檢測(cè)交流電源101的相位。以所檢測(cè)到的相位作為基準(zhǔn)相位，產(chǎn)生使半導(dǎo)體開關(guān)103短路/開路的模式圖形，并且用電壓檢測(cè)單元115檢測(cè)交流電壓的峰相位，另外，用電流檢測(cè)單元107檢測(cè)輸入電流的峰相位。如果輸入電流的峰相位與交流電壓的峰相位不同，則將使半導(dǎo)體開關(guān)103短路/開路的模式圖形切換為其他模式圖形。通過這樣控制，即使在因部件的偏差等、電流的峰相位錯(cuò)位的情況等時(shí)，也可以適當(dāng)?shù)乇３蛛娏鞯南辔弧?br>[0024]即使是使用專利文獻(xiàn)4的方法，也由于根據(jù)負(fù)載不同，適當(dāng)?shù)亩搪烽_路的模式圖形也不同，所以需要知道負(fù)載狀態(tài)，且預(yù)先準(zhǔn)備對(duì)每種負(fù)載狀態(tài)適當(dāng)?shù)亩搪烽_路模式圖形。然而，關(guān)于這些情況，用專利文獻(xiàn)4的方法幾乎并沒有改善，沒有公開簡(jiǎn)便地實(shí)現(xiàn)的方法。此外，為了檢測(cè)電流相位的峰，需要構(gòu)成為能夠檢測(cè)每一瞬時(shí)的電流。
[0025]另外，即使能夠準(zhǔn)備適當(dāng)?shù)亩搪烽_路的模式圖形，使電流的相位與交流電源相位匹配，也需要降低因部件偏差等而產(chǎn)生的電源諧波。
[0026]本發(fā)明是解決上述現(xiàn)有的課題的發(fā)明，其目的在于提供即使不細(xì)致地檢測(cè)每一瞬時(shí)的電流、負(fù)載或部件常數(shù)大幅變化的情況下，也能夠降低諧波電流的整流電路裝置。在本發(fā)明中，在不是特別需要電抗器的較為小型化的情況下也能夠適用，提供更為簡(jiǎn)便的整流電路裝置。
[0027]用于解決課題的方法
[0028]為了解決上述現(xiàn)有的課題，本發(fā)明的整流電路裝置包括:以基于交流電壓的相位的模式圖形實(shí)施上述半導(dǎo)體開關(guān)的短路/開路的控制電路；和檢測(cè)流入直流側(cè)的電力的單元，上述控制電路，調(diào)整上述半導(dǎo)體開關(guān)的短路/開路模式圖形的相位，以使得上述交流電源的每半周期的前段和后段的檢測(cè)電力信息量大致相等。
[0029]由此，即使在沒有確保電抗器電感的精度的情況或負(fù)載變動(dòng)大的情況下，電流也對(duì)稱，且與電源電壓為相同相位，所以成為高功率因數(shù)的整流電路裝置。
[0030]另外，檢測(cè)直流電壓，根據(jù)與期望電壓的差異，調(diào)節(jié)上述模式圖形的短路時(shí)間比率。由此，能夠在保持高功率因數(shù)的狀態(tài)下，輸出任意的直流電壓。
[0031]此外，除了檢測(cè)流入直流側(cè)的電力或者電流的前段量、后段量以外，還檢測(cè)中段(中盤)的電力量或者電流量，以各自落入期望的范圍的方式，或者以直流電壓的脈動(dòng)狀況成為規(guī)定的狀態(tài)的方式，調(diào)整直流上述半導(dǎo)體開關(guān)的短路/開路模式圖形的短路時(shí)間比率。由此，實(shí)現(xiàn)高功率因數(shù)且諧波少的整流電路動(dòng)作。
[0032]另外，為了解決以簡(jiǎn)便的裝置，相比于電抗器的小型化，更希望將控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化的課題，本發(fā)明的整流電路裝置構(gòu)成為，以基于交流電壓的相位的模式圖形實(shí)施半導(dǎo)體開關(guān)的短路/開路，并設(shè)置有在交流電源的瞬時(shí)電壓變?yōu)榱愕乃查g的附近期間，在上述半導(dǎo)體開關(guān)斷開的期間檢測(cè)電抗器的電流有無的單元，根據(jù)電抗器的電流有無的檢測(cè)結(jié)果，將上述半導(dǎo)體開關(guān)的短路/開路模式圖形相對(duì)于上述交流電源電壓的相位進(jìn)行相位調(diào)整。
[0033]由此，例如，在交流電源的瞬時(shí)電壓變?yōu)榱愕乃查g的附近期間開路上述半導(dǎo)體開關(guān)，檢測(cè)開路期間中的電抗器電流，如果電抗器電流不為零，則以上述模式圖形相對(duì)于上述交流電壓的相位提前的方式修正上述模式圖形。因此，即使在沒有確保電抗器電感的精度的情況或負(fù)載變動(dòng)大的情況下，也可以避免在電抗器中電流蓄積，而電流成為與電源電壓相同的相位，所以成為高功率因數(shù)的整流電路裝置。
[0034]發(fā)明效果
[0035]根據(jù)本發(fā)明，特別在不使用高速高精度的電流檢測(cè)單元且沒有確保電抗器電感的精度的情況、或負(fù)載的變動(dòng)大的情況下，也能夠?qū)崿F(xiàn)能夠輸出任意的直流電壓、且高功率因數(shù)的電源諧波少的整流電路裝置。
[0036]另外，根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)利用半導(dǎo)體開關(guān)的ON/OFF的特性等，防止伴隨變動(dòng)的負(fù)載的影響等而使諧波增加，能夠?qū)崿F(xiàn)任意的直流電壓輸出的電源諧波少的整流電路裝置。
【附圖說明】
[0037]圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式I的電路框圖。
[0038]圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I的動(dòng)作原理的動(dòng)作波形圖。
[0039]圖3是本發(fā)明的實(shí)施方式2的電路框圖。
[0040]圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的動(dòng)作原理的動(dòng)作波形圖。
[0041]圖5是本發(fā)明的實(shí)施方式3的電路框圖。
[0042]圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3的動(dòng)作原理的動(dòng)作波形圖。
[0043]圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I?3的輸出電壓控制的動(dòng)作原理的動(dòng)作波形圖。
[0044]圖8是與本發(fā)明的實(shí)施方式I和2的動(dòng)作原理不同的實(shí)施方式4、5的電路框圖。
[0045]圖9是與本發(fā)明的實(shí)施方式I和2的動(dòng)作原理不同的另一實(shí)施方式6、7的電路框圖。
[0046]圖10是與本發(fā)明的實(shí)施方式3的動(dòng)作原理不同的實(shí)施方式8的電路框圖。
[0047]圖11是與本發(fā)明的實(shí)施方式3的動(dòng)作原理不同的另一實(shí)施方式9的電路框圖。
[0048]圖12是與本發(fā)明的實(shí)施方式3的動(dòng)作原理不同的另一實(shí)施方式10的電路框圖。
[0049]圖13是本發(fā)明的實(shí)施方式11的整流電路裝置的電路圖。
[0050]圖14(a) (b)是表示本發(fā)明的實(shí)施方式11的相位調(diào)整動(dòng)作原理的動(dòng)作波形圖。
[0051]圖15是表示本發(fā)明的實(shí)施方式11的電壓調(diào)整動(dòng)作的動(dòng)作波形圖。
[0052]圖16(a) (b)是表示本發(fā)明的實(shí)施方式12的動(dòng)作原理的動(dòng)作波形圖。
[0053]圖17是本發(fā)明的實(shí)施方式13的電路框圖。
[0054]圖18是本發(fā)明的實(shí)施方式14的電路框圖。
[0055]圖19是表示本發(fā)明的實(shí)施方式15的諧波降低動(dòng)作原理的電路圖。
[0056]圖20是表示本發(fā)明的實(shí)施方式15的再調(diào)整方法的動(dòng)作波形圖。
[0057]圖21是表示本發(fā)明的實(shí)施方式15的另一個(gè)再調(diào)整方法的動(dòng)作波形圖。
[0058]圖22是表示本發(fā)明的實(shí)施方式16的諧波降低動(dòng)作的動(dòng)作波形圖。
[0059]圖23是表示本發(fā)明的實(shí)施方式17的諧波降低動(dòng)作的動(dòng)作波形圖。
[0060]圖24是表示本發(fā)明的實(shí)施方式18的諧波降低動(dòng)作的動(dòng)作波形圖。
[0061]圖25是本發(fā)明的實(shí)施方式19的整流電路裝置的電路框圖。
[0062]圖26是表示現(xiàn)有例的電路框圖。
[0063]圖27是表示另一個(gè)現(xiàn)有例的電路框圖。
[0064]圖28是表不又一個(gè)現(xiàn)有例的電路框圖。
[0065]圖29是表不再一個(gè)現(xiàn)有例的電路框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0066]本發(fā)明的第I方式為一種整流電路裝置，其具有經(jīng)由電抗器以半導(dǎo)體開關(guān)將交流電源短路/開路來改善電源功率因數(shù)的功能，上述整流電路裝置包括:以基于上述交流電源的電壓的相位的模式圖形實(shí)施上述半導(dǎo)體開關(guān)的短路/開路的控制電路；和檢測(cè)流入直流側(cè)的電力的電路，上述控制電路，調(diào)整上述半導(dǎo)體開關(guān)的短路/開路模式圖形與上述交流電源電壓的相位關(guān)系，以使得上述交流電源的