109]此外，近年來，從使用了釹(Nd)和鏑(Dy)等高價(jià)且很難進(jìn)行穩(wěn)定供給的稀土類磁鐵的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)移至不使用稀土類磁鐵的電動(dòng)機(jī)的研究不斷取得進(jìn)展，但是效率下降和退磁耐力的下降成為問題。在實(shí)施方式1中所說明的直流電源裝置100中，如上所述，對(duì)于效率下降，能夠通過根據(jù)升壓的高圈數(shù)化來進(jìn)行補(bǔ)償，此外，對(duì)于退磁耐力的下降，能夠通過升壓抑制弱磁通控制，從而能夠使用可穩(wěn)定供給且價(jià)格低廉的電動(dòng)機(jī)。
[0110]此外，作為直流電源裝置100的電源即交流電源1的電源電壓，存在200V/400V等各種各樣的電源電壓。因此，如果根據(jù)每個(gè)銷售地的各電源情況來設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)22，則電動(dòng)機(jī)規(guī)格會(huì)有多種，電動(dòng)機(jī)22的評(píng)估負(fù)擔(dān)和開發(fā)負(fù)擔(dān)増大。在實(shí)施方式1中所說明的直流電源裝置100中，例如，在交流電源1的電源電壓為200V的情況下在升壓模式a(倍壓模式)下進(jìn)行動(dòng)作，在交流電源1的電源電壓為400V的情況下在全波整流模式下進(jìn)行動(dòng)作，由此在交流電源1的電源電壓為200V的情況下和交流電源1的電源電壓為400V的情況下直流母線電壓Vdc都為相同值，能夠以相同的電動(dòng)機(jī)規(guī)格進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。并且，在交流電源1的電源電壓為400V的情況下，在全波整流模式下進(jìn)行動(dòng)作的情況下，電源電壓變動(dòng)時(shí)直流母線電壓Vdc也變動(dòng)，但是，例如在全波整流模式下進(jìn)行動(dòng)作時(shí)直流母線電壓Vdc低于設(shè)定值的情況下，通過使用升壓模式b來使直流母線電壓Vdc升壓，能夠降低因電源電壓的變化帶來的影響，能夠使逆變器20以恒定電壓進(jìn)行動(dòng)作。
[0111]并且，在交流電源1為三相交流電源的情況下，在各升壓模式下，以根據(jù)電源電壓檢測(cè)單元的檢測(cè)結(jié)果而得到的三相交流的頻率之3η倍，對(duì)第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件交替地進(jìn)行導(dǎo)通控制，由此三相交流的各相電流的波形成為相似形狀，不會(huì)產(chǎn)生各相電流的不平衡，進(jìn)而各相電流的失真率為極小值，能夠改善功率因數(shù)、抑制諧波電流。
[0112]如以上說明的那樣，根據(jù)實(shí)施方式3的制冷循環(huán)應(yīng)用設(shè)備，采用使用了上述實(shí)施方式1所述的直流電源裝置的結(jié)構(gòu)，由此能夠具有由實(shí)施方式1中說明的直流電源裝置獲得的效果。
[0113]此外，通過與電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速的上升對(duì)應(yīng)地切換成全波整流模式、升壓模式b、升壓模式a(倍壓模式)、升壓模式c，能夠以高效且高速地驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。
[0114]此外，由于能夠?qū)崿F(xiàn)由電動(dòng)機(jī)的高圈數(shù)化帶來的感應(yīng)電壓的増加而產(chǎn)生的高效率化，所以能夠使用可穩(wěn)定供給且價(jià)格低廉的電動(dòng)機(jī)。
[0115]此外，由于能夠不改變電動(dòng)機(jī)規(guī)格地應(yīng)對(duì)不同的電源電壓，所以能夠減輕電動(dòng)機(jī)的評(píng)估負(fù)擔(dān)和開發(fā)負(fù)擔(dān)。
[0116]此外，在供給三相交流電源的情況下，在各升壓模式下，以根據(jù)電源電壓檢測(cè)單元的檢測(cè)結(jié)果而得到的三相交流的頻率之3n倍進(jìn)行開關(guān)，由此三相交流的各相電流的波形成為相似形狀，不會(huì)產(chǎn)生各相電流的不平衡，進(jìn)而各相電流的失真率成為極小值，能夠改善功率因數(shù)、抑制諧波電流。
[0117]另外，在上述的實(shí)施方式中，作為構(gòu)成電容器的充電單元的開關(guān)元件和防逆流元件，通常使用以硅(S1: Silicon)為材料的Si類半導(dǎo)體是主流，不過也可以使用以碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)、金剛石為材料的寬禁帶(WBG)半導(dǎo)體。
[0118]由這樣的WBG半導(dǎo)體形成的開關(guān)元件和防逆流元件，耐電壓性高，且容許電流密度也高。因此，開關(guān)元件和防逆流元件能夠小型化，通過使用這些小型化的開關(guān)元件和防逆流元件，能夠使使用這些元件構(gòu)成的直流電源裝置小型化。
[0119]此外，由這樣的WBG半導(dǎo)體形成的開關(guān)元件和防逆流元件的耐熱性也高。因此，能夠使散熱器的散熱片小型化，能夠?qū)⑺洳繐Q成氣冷部，所以能夠使直流電源裝置進(jìn)一步小型化。
[0120]進(jìn)而，由這樣的WBG半導(dǎo)體形成的開關(guān)元件和防逆流元件的電力損耗較低。因此，能夠使開關(guān)元件和防逆流元件高效率化，進(jìn)而能夠使直流電源裝置高效率化。
[0121]另外，優(yōu)選開關(guān)元件和防逆流元件雙方由WBG半導(dǎo)體形成，不過也可以是任一方的元件由WBG半導(dǎo)體形成，也能夠獲得上述的效果。
[0122]此外，在上述的實(shí)施方式中，作為開關(guān)元件，例如列舉了功率晶體管、功率M0SFET、IGBT，不過使用作為高效率的開關(guān)元件而公知的超級(jí)結(jié)構(gòu)造的M0SFET(Metal-0xide-Semiconductor Field-Effect Transistor:金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)、絕緣柵半導(dǎo)體元件、雙極晶體管等也能夠獲得同樣的效果。
[0123]此外，控制部能夠由CPU(Central Processing Unit:中央處理單元)或DSP(Digital Signal Processor:數(shù)字信號(hào)處理器)、微型計(jì)算機(jī)(microcomputer，微處理器)的離散系統(tǒng)構(gòu)成，除此以外也可以由模擬電路或數(shù)字電路等電路元件等構(gòu)成。
[0124]另外，以上的實(shí)施方式所示的結(jié)構(gòu)是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例，顯然也可以與其他的公知技術(shù)組合，并且也可以在不脫離本發(fā)明要旨的范圍內(nèi)省略一部分等進(jìn)行變更而構(gòu)成。
[0125]如上所述，本發(fā)明在負(fù)載的兩端間串聯(lián)連接多個(gè)電容器且對(duì)這些多個(gè)電容器進(jìn)行充電從而對(duì)負(fù)載進(jìn)行電力供給的結(jié)構(gòu)的直流電源裝置中，作為抑制多個(gè)電容器的電壓不平衡的技術(shù)是有效的，特別適用于將交流轉(zhuǎn)換為直流供給到負(fù)載的結(jié)構(gòu)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。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種直流電源裝置，其將交流轉(zhuǎn)換為直流供給到負(fù)載，其特征在于，包括: 整流電路，其對(duì)所述交流進(jìn)行整流； 電抗器，其與所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，其在連向所述負(fù)載的輸出端子間串聯(lián)連接； 充電單元，其有選擇地對(duì)所述第一電容器和所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(duì)所述充電單元進(jìn)行控制， 所述控制部基于在與所述交流的電壓相位同步的定時(shí)時(shí)的所述第一電容器的電壓和在該定時(shí)時(shí)的所述第二電容器的電壓對(duì)所述充電單元進(jìn)行控制，以抑制所述第一電容器與所述第二電容器的電壓不平衡。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電源裝置，其特征在于: 所述控制部分別對(duì)所述第一電容器及所述第二電容器的充電期間進(jìn)行控制，來對(duì)所述第一電容器與所述第二電容器的電壓不平衡進(jìn)行抑制。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電源裝置，其特征在于: 所述控制部分別對(duì)所述第一電容器及所述第二電容器的充電相位進(jìn)行控制，來對(duì)所述第一電容器與所述第二電容器的電壓不平衡進(jìn)行抑制。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電源裝置，其特征在于: 所述控制部檢測(cè)所述交流的電壓過零，獲取所述第一電容器的電壓和所述第二電容器的電壓。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電源裝置，其特征在于: 所述充電單元具有: 第一開關(guān)元件，其對(duì)所述第一電容器的充電和不充電進(jìn)行切換； 第二開關(guān)元件，其對(duì)所述第二電容器的充電和不充電進(jìn)行切換； 第一防逆流元件，其防止所述第一電容器的充電電荷向所述第一開關(guān)元件逆流；以及 第二防逆流元件，其防止所述第二電容器的充電電荷向所述第二開關(guān)元件逆流。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的直流電源裝置，其特征在于: 所述控制部分別使所述第一開關(guān)元件及所述第二開關(guān)元件的導(dǎo)通占空比變化，來對(duì)所述第一電容器與所述第二電容器的電壓不平衡進(jìn)行抑制。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的直流電源裝置，其特征在于: 所述控制部分別使所述第一開關(guān)元件及所述第二開關(guān)元件的導(dǎo)通定時(shí)變化，來對(duì)所述第一電容器與所述第二電容器的電壓不平衡進(jìn)行抑制。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的直流電源裝置，其特征在于: 所述控制部具有: 全波整流模式，使所述第一開關(guān)元件和所述第二開關(guān)元件為斷開的控制狀態(tài)；以及 升壓模式，對(duì)所述第一開關(guān)元件和所述第二開關(guān)元件交替地進(jìn)行導(dǎo)通控制。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電源裝置，其特征在于: 所述交流為三相交流， 所述控制部對(duì)所述充電單元進(jìn)行控制，以使得在將所述第一電容器及所述第二電容器的1組的充電期間和不充電期間進(jìn)行組合得到的期間作為1周期時(shí)，該1周期的倒數(shù)即充電頻率為所述三相交流的頻率的3η倍，其中，η為自然數(shù)。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的直流電源裝置，其特征在于: 所述控制部對(duì)所述充電單元進(jìn)行控制，以能對(duì)應(yīng)多種所述三相交流的頻率，而使所述充電頻率為多種該三相交流頻率的最小公倍數(shù)的3m倍，其中，m為自然數(shù)。11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的直流電源裝置，其特征在于: 所述第一開關(guān)元件、所述第二開關(guān)元件、所述第一防逆流元件和所述第二防逆流元件中的至少1個(gè)由寬禁帶半導(dǎo)體形成。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的直流電源裝置，其特征在于: 所述寬禁帶半導(dǎo)體是碳化硅、氮化鎵類材料或金剛石。13.一種制冷循環(huán)應(yīng)用設(shè)備，其特征在于: 具有權(quán)利要求1?12中任一項(xiàng)所述的直流電源裝置。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的制冷循環(huán)應(yīng)用設(shè)備，其特征在于: 具有逆變器來作為所述負(fù)載，該逆變器用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于獲得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，該直流電源裝置為在將交流轉(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(gè)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(dòng)和電容器的長(zhǎng)壽命化并有助于實(shí)現(xiàn)高可靠性。直流電源裝置包括：整流電路（2），其對(duì)交流進(jìn)行整流；電抗器（3），其與整流電路（2）的輸入側(cè)或輸出側(cè)連接；第一電容器（6a）和第二電容器（6b），其在連向負(fù)載（11）的輸出端子間串聯(lián)連接；充電單元（7），其有選擇地對(duì)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；以及控制部（8），其基于在與交流的電壓相位同步的定時(shí)時(shí)的上述第一電容器（6a）的電壓Vp和在該定時(shí)時(shí)的第二電容器（6b）的電壓Vn對(duì)充電單元（7）進(jìn)行控制，以抑制第一電容器（6a）與第二電容器（6b）的電壓不平衡。
【IPC分類】H02M7/12
【公開號(hào)】CN105493390
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201380079210
【發(fā)明人】畠山和德, 神谷莊太, 筱本洋介
【申請(qǐng)人】三菱電機(jī)株式會(huì)社
【公開日】2016年4月13日
【申請(qǐng)日】2013年9月6日
【公告號(hào)】US20160190955, WO2015033437A1