直流電源裝置和具有該直流電源裝置的制冷循環(huán)應(yīng)用設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及直流電源裝置和具有該直流電源裝置的制冷循環(huán)應(yīng)用設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，在將對用于空調(diào)機(jī)、熱栗式熱水器、冰箱和制冷機(jī)等中的壓縮機(jī)電動機(jī)等進(jìn)行驅(qū)動的逆變器作為負(fù)載的直流電源裝置中，作為將交流轉(zhuǎn)換為直流的結(jié)構(gòu)，例如公開了將單相交流轉(zhuǎn)換為直流的結(jié)構(gòu)(例如專利文獻(xiàn)1)和將三相交流轉(zhuǎn)換為直流的結(jié)構(gòu)(例如專利文獻(xiàn)2)。在這些現(xiàn)有技術(shù)中，通過將開關(guān)頻率抑制得較低，能夠減少開關(guān)損耗，能夠?qū)崿F(xiàn)高效率化。
[0003]在上述現(xiàn)有技術(shù)中，通過在負(fù)載的兩端間串聯(lián)連接多個電容器，并對這些多個電容器進(jìn)行充電，來對供給到負(fù)載的電壓值進(jìn)行控制。在這種結(jié)構(gòu)中，為了使向負(fù)載的供給電壓穩(wěn)定實現(xiàn)高可靠性，并且實現(xiàn)電容器的長壽命化，需要使多個電容器的電壓平衡。作為這樣的技術(shù)，例如公開了在半橋型AC/DC轉(zhuǎn)換器中，在負(fù)載的兩端間設(shè)置由電阻值相等的第一和第二檢測電阻構(gòu)成的不平衡檢測電路，將該中點(diǎn)電壓作為不平衡檢測電壓進(jìn)行檢測，進(jìn)行控制以使得該不平衡檢測電壓變成恒定的結(jié)構(gòu)(例如，專利文獻(xiàn)3)，以及例如在DC/DC轉(zhuǎn)換器中，設(shè)置對2個電容器的兩端電壓進(jìn)行檢測的電壓檢測器，基于該電壓檢測器的輸出而輸出被脈沖調(diào)制后的脈沖，來適當(dāng)?shù)乜刂崎_關(guān)動作的結(jié)構(gòu)(例如，專利文獻(xiàn)4)。
[0004]專利文獻(xiàn)1:日本特開2000-278955號公報
[0005]專利文獻(xiàn)2:日本特許5087346號公報
[0006]專利文獻(xiàn)3:日本特開平5-328729號公報
[0007]專利文獻(xiàn)4:日本特開2008-295228號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]但是，在專利文獻(xiàn)3所記載的技術(shù)中，不僅需要不平衡檢測電路使成本上升，而且會產(chǎn)生由各檢測電阻導(dǎo)致的電力消耗而使效率低下。此外，存在以下問題:有時由為了抑制各檢測電阻的電阻值的偏差、或向負(fù)載的供給電壓升高各檢測電阻的電力消耗而使用了高阻抗、大型的電阻的情況下S/N比惡化等導(dǎo)致的檢測值的精度下降，由此無法抑制各電容器的電壓不平衡。
[0009]此外，專利文獻(xiàn)4中所記載的技術(shù)以DC/DC轉(zhuǎn)換器為對象，假設(shè)了電源電壓為直流的情況。雖然在該情況下，與電源電壓為交流的情況不同，由于不會產(chǎn)生因交流頻率的脈動分量產(chǎn)生的輸入電壓的振幅變化所以比較容易進(jìn)行控制，但是在電源電壓為交流的情況下，因交流頻率的脈動分量，產(chǎn)生輸入電壓的振幅變化。因此，在電源電壓為交流的情況下，需要考慮電源頻率或振幅的變化等來構(gòu)筑控制系統(tǒng)，但如專利文獻(xiàn)4所記載，在僅檢測2個電容器的電壓并進(jìn)行了控制的情況下，有可能存在以下問題:控制變得不穩(wěn)定，電容器的電壓變得波動，紋波電流增加且電容器的壽命劣化加速。
[0010]本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，其目的在于提供一種直流電源裝置和具有該直流電源裝置的制冷循環(huán)應(yīng)用設(shè)備，該直流電源裝置在將交流轉(zhuǎn)換為直流供給到負(fù)載的結(jié)構(gòu)中，能夠抑制在負(fù)載的兩端間串聯(lián)連接的多個電容器的電壓不平衡，能夠?qū)崿F(xiàn)負(fù)載的穩(wěn)定驅(qū)動和電容器的長壽命化并有助于實現(xiàn)高可靠性。
[0011]為了解決上述問題、實現(xiàn)發(fā)明目的，本發(fā)明涉及的直流電源裝置，其將交流轉(zhuǎn)換為直流供給到負(fù)載，具有:整流電路，其對上述交流進(jìn)行整流;電抗器，其與上述整流電路的輸入側(cè)或輸出側(cè)連接;第一電容器和第二電容器，其在連向上述負(fù)載的輸出端子間串聯(lián)連接；充電單元，其有選擇地對上述第一電容器和上述第二電容器中的一方或雙方進(jìn)行充電；以及控制部，其對上述充電單元進(jìn)行控制，上述控制部基于在與上述交流的電壓相位同步的定時時的上述第一電容器的電壓和在該定時時的上述第二電容器的電壓對上述充電單元進(jìn)行控制，以抑制上述第一電容器與上述第二電容器的電壓不平衡。
[0012]根據(jù)本發(fā)明，達(dá)到以下效果:在將交流轉(zhuǎn)換為直流供給到負(fù)載的結(jié)構(gòu)中，能夠抑制在負(fù)載的兩端間串聯(lián)連接的多個電容器的電壓不平衡，能夠?qū)崿F(xiàn)負(fù)載的穩(wěn)定驅(qū)動和電容器的長壽命化并有助于實現(xiàn)高可靠性。
【附圖說明】
[0013]圖1是表示實施方式1涉及的直流電源裝置的一個結(jié)構(gòu)示例的圖。
[0014]圖2是表示實施方式1涉及的直流電源裝置的開關(guān)控制狀態(tài)的圖。
[0015]圖3是表示實施方式1涉及的直流電源裝置的各動作模式的圖。
[0016]圖4是表示在實施方式1涉及的直流電源裝置的升壓模式a(倍壓模式)下，在正確的定時進(jìn)行了開關(guān)動作的示例的圖。
[0017]圖5是表示在實施方式1涉及的直流電源裝置的升壓模式a(倍壓模式)下，第一開關(guān)元件的導(dǎo)通定時發(fā)生了延遲的示例的圖。
[0018]圖6是表示實施方式1涉及的直流電源裝置的控制部的一個結(jié)構(gòu)示例的圖。
[0019]圖7是表示實施方式1涉及的直流電源裝置的升壓模式a(倍壓模式)下的電壓不平衡抑制控制示例的圖。
[0020]圖8是表示實施方式1涉及的直流電源裝置的全波整流模式下的電壓不平衡抑制控制示例的圖。
[0021]圖9是表示實施方式1涉及的直流電源裝置的升壓模式b下的電壓不平衡抑制控制示例的圖。
[0022]圖10是表示實施方式1涉及的直流電源裝置的升壓模式c下的電壓不平衡抑制控制示例的圖。
[0023]圖11是表示實施方式1涉及的直流電源裝置的升壓模式c下的電壓不平衡抑制控制的、與圖10不同的示例的圖。
[0024]圖12是表示除了圖1所示的結(jié)構(gòu)以外，還將負(fù)載與第二電容器并聯(lián)連接的結(jié)構(gòu)示例的圖。
[0025]圖13是表示實施方式1涉及的直流電源裝置的、與圖1不同的一個結(jié)構(gòu)示例的圖。
[0026]圖14是表示實施方式2涉及的直流電源裝置的一個結(jié)構(gòu)示例的圖。
[0027]圖15是表示在實施方式2涉及的直流電源裝置的升壓模式a(倍壓模式)下，在正確的定時進(jìn)行了開關(guān)動作的示例的圖。
[0028]圖16是表示在實施方式2涉及的直流電源裝置的升壓模式a(倍壓模式)下，第一開關(guān)元件的導(dǎo)通定時發(fā)生了延遲的示例的圖。
[0029]圖17是表示實施方式3涉及的制冷循環(huán)應(yīng)用設(shè)備的一個結(jié)構(gòu)示例的圖。
[0030]圖18是表示實施方式3涉及的制冷循環(huán)應(yīng)用設(shè)備中的電動機(jī)的轉(zhuǎn)速與直流母線電壓Vdc的關(guān)系的圖。
[0031]標(biāo)號說明
[0032]1、la交流電源；2、2a整流電路;3電抗器;4a第一開關(guān)元件;4b第二開關(guān)元件；5a第一防逆流元件；5b第二防逆流元件;6a第一電容器;6b第二電容器;7充電單元;8控制部;9a第一電壓檢測部;9b第二電壓檢測部；10母線電壓檢測部；11、12負(fù)載;20逆變器;21壓縮機(jī)；22電動機(jī);23制冷循環(huán);81加法單元;82放大單元;83、84差分值計算單元;85、86控制單元；87校正單元;88、89比較單元;100、100a直流電源裝置。
【具體實施方式】
[0033]下面，參照附圖，對本發(fā)明的實施方式涉及的直流電源裝置和具有該直流電源裝置的制冷循環(huán)應(yīng)用設(shè)備進(jìn)行說明。另外，本發(fā)明不局限于以下示出的實施方式。
[0034]實施方式1
[0035]圖1是表示實施方式1涉及的直流電源裝置的一個結(jié)構(gòu)示例的圖。如圖1所示，實施方式1涉及的直流電源裝置100是將從交流電源1供給的三相交流轉(zhuǎn)換為直流供給到負(fù)載11的結(jié)構(gòu)。此外，雖然在本實施方式中，將驅(qū)動例如在制冷循環(huán)應(yīng)用設(shè)備中所使用的壓縮機(jī)電動機(jī)的逆變器負(fù)載等設(shè)定為負(fù)載11，但是當(dāng)然不限于此。
[0036]直流電源裝置100包括:對三相交流進(jìn)行整流的整流電路2;與整流電路2的輸出側(cè)連接的電抗器3;在連向負(fù)載11的輸出端子間串聯(lián)連接的第一電容器6a和第二電容器6b;有選擇地對所述第一電容器6a和第二電容器6b中的一方或雙方進(jìn)行充電的充電單元7;控制充電單元7的控制部8;檢測第一電容器6a的電壓Vp的第一電壓檢測部9a;以及檢測第二電容器6b的電壓Vn的第二電壓檢測部％。另外，在圖1所示的示例中，整流電路2構(gòu)成為將6個整流二極管進(jìn)行全橋連接而成的三相全波整流電路。此外，雖然在圖1所示的示例中，示出了將電抗器3連接在整流電路2的輸出側(cè)的示例，但是也可以是在每相與整流電路2的輸入側(cè)連接的結(jié)構(gòu)。
[0037]充電單元7包括:對第一電容器6a的充電、不充電進(jìn)行切換的第一開關(guān)元件4a;對第二電容器6b的充電、不充電進(jìn)行切換的第二開關(guān)元件4b;防止第一電容器6a的充電電荷向第一開關(guān)元件4a逆流的第一防逆流元件5a;以及防止第二電容器6b的充電電荷向第二開關(guān)元件4b逆流的第二防逆流元件5b。
[0038]將由第一開關(guān)元件4a和第二開關(guān)元件4b構(gòu)成的串聯(lián)電路的中點(diǎn)與由第一電容器6a和第二電容器6b構(gòu)成的串聯(lián)電路的中點(diǎn)連接，從第一開關(guān)元件4a的集電極向著第一電容器6a與負(fù)載11的連接點(diǎn)正向地連接第一防逆流元件5a，從第二電容器6b與負(fù)載11的連接點(diǎn)向著第二開關(guān)元件4b的發(fā)射極正向地連接第二防逆流元件5b。
[0039]第一電容器6a和第二電容器6b分別使用相同電容的電容器。此外，作為第一開關(guān)元件4a和第二開關(guān)元件4b，例如使用功率晶體管、功率-M0SFET、IGBT等半導(dǎo)體元件。
[0040]控制部8通過對第一開關(guān)元件4a和第二開關(guān)元件4b進(jìn)行導(dǎo)通斷開控制，來控制供給到負(fù)載11的直流電壓。以下，參照圖1?圖3，對由該控制部8進(jìn)行的第一開關(guān)元件4a和第二開關(guān)元件4b的開關(guān)控制進(jìn)行說明。
[0041]圖2是表示實施方式1涉及的直流電源裝置的開關(guān)控制狀態(tài)的圖。另外，在圖2所示的示例中省略了各結(jié)構(gòu)要素的符號。
[0042]狀態(tài)A表示第一開關(guān)元件4a和第二開關(guān)元件4b雙方都被控制成斷開的狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，對第一電容器6a和第二電容器6b進(jìn)行充電。
[0043]狀態(tài)B表示僅第一開關(guān)元件4a被控制成導(dǎo)通的狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，僅對第二電容器6b進(jìn)行充電。
[0044]狀態(tài)C表示僅第二開關(guān)元件4b被控制成導(dǎo)通的狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，僅對第一電容器6a進(jìn)行充電。
[0045]狀態(tài)D表示2個