CN102246404B - 电力变换装置 - Google Patents

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Abstract

在将交流电力变换为直流电力的电力变换装置中，在对交流输入进行了整流的后级，串联连接将1个以上的单相逆变器串联连接而成的逆变器电路(100)。在逆变器电路(100)的后级，具备经由整流二极管(10)连接的平滑电容器(11)、和使平滑电容器(11)旁路的短路用开关(9)。另外，对短路用开关(9)通过PWM控制进行接通/关断控制，以使逆变器电路(100)的直流电压源(8)的电压追踪目标电压，对逆变器电路(100)进行输出控制，以使平滑电容器(11)的直流电压追踪目标电压，改善输入功率因数。

Description

电力变换装置
技术领域
本发明涉及具备改善输入功率因数的电路并将交流电力变换为直流电力的电力变换装置。
背景技术
在以往的电力变换装置中，有以下所示的升压型交直流变换电路。在交流电源与二极管整流电路的连接点插入电抗器，在二极管整流电路的输出端子之间连接主开关元件，与该主开关元件并联地连接电容器和二极管的串联电路，将电容器的两端间作为直流输出。另外，在二极管整流电路与主开关元件之间，插入将分别串联连接了二极管和开关元件的2个串联电路和电容器相互并联连接而成的桥电路，从而降低了升压型交直流变换电路中的输入电流的高次谐波(例如，参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2007-282442号公报
发明内容
在这样的电力变换装置中，控制逆变器(桥电路)的电容器的充放电而降低输入电流的高次谐波，所以为了使逆变器直流母线电压稳定化，需要在外部连接直流电压源。另外，如果相对交流输入电源以及负载的过渡性的变化，连接到外部的直流电压源的供给能力不是充分大，则逆变器的直流母线电压变动，所以装置的稳定动作变得困难。
本发明是为了消除上述那样的问题而完成的，其目的在于，在具备单相逆变器而进行改善输入功率因数的输入电流控制和输出级的电压控制，将交流电力变换为直流电力的电力变换装置中，无需在外部设置电压源，而使单相逆变器的直流母线电压稳定化，使电力变换装置稳定地动作。
本发明的电力变换装置具备：整流电路，对来自交流输入电源的输入进行整流；逆变器电路，将分别具有多个半导体开关元件和直流电压源的1个以上的单相逆变器的交流侧串联连接而构成，将该交流侧串联连接到所述整流电路的输出而将所述各单相逆变器的输出的总和重叠到所述整流电路的输出上；平滑电容器，经由整流二极管连接到该逆变器电路的后级而对该输出进行平滑；以及短路用开关，一端连接到所述逆变器电路，另一端连接到所述平滑电容器的一端，使所述平滑电容器旁路。另外，使用电流指令来对所述逆变器电路进行输出控制，以使所述平滑电容器的电压追踪第1目标电压并且改善来自所述交流输入电源的输入功率因数，对所述短路用开关进行接通/关断控制，以使所述逆变器电路内的所述直流电压源的电压追踪第2目标电压。
根据本发明，通过短路用开关的控制，逆变器电路内的直流电压源的电压被控制成第2目标电压，所以无需在外部设置电压源，而可以使单相逆变器的直流母线电压稳定化，可以使电力变换装置稳定地动作。
附图说明
图1是本发明的实施方式1的电力变换装置的结构图。
图2是说明本发明的实施方式1的电力变换装置的动作的各部分的波形图。
图3是说明本发明的实施方式1的电力变换装置的动作的图。
图4是说明本发明的实施方式1的电力变换装置的动作的图。
图5是说明本发明的实施方式1的电力变换装置的动作的图。
图6是示出本发明的实施方式1的电力变换装置的控制的控制框图。
图7是说明本发明的实施方式1的短路用开关的控制的波形图。
图8是本发明的实施方式1的其他例的电力变换装置的结构图。
图9是本发明的实施方式1的第2其他例的电力变换装置的结构图。
图10是说明本发明的实施方式1的第2其他例的电力变换装置的动作的图。
图11是示出本发明的实施方式2的电力变换装置的控制的控制框图。
图12是示出本发明的实施方式3的电力变换装置的控制的控制框图。
图13是说明本发明的实施方式3的电力变换装置的控制的波形图。
图14是示出本发明的实施方式4的电力变换装置的控制的控制框图。
具体实施方式
实施方式1.
以下，说明本发明的实施方式1的电力变换装置。图1是本发明的实施方式1的电力变换装置的概略结构图。
如图1所示，作为交流输入电源的交流电压电源1(以下，简称为交流电源1)与作为整流电路的二极管桥2连接。二极管桥2的输出与作为限流成分(current-limiting component)的电抗器3连接，在其后级串联连接了由单相逆变器构成的逆变器电路100的交流侧。构成逆变器电路100的单相逆变器由半导体开关元件4、5、二极管6、7以及直流电压源8构成。此处，半导体开关元件4、5是使用逆并联连接了二极管的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)、在源极·漏极间内置了二极管的MOSFET(Metal OxideSemiconductor Field Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应管)等，而且也可以代替二极管6、7，而与半导体开关元件4、5同样地配置半导体开关元件。另外，电抗器3也可以串联连接到逆变器电路100的后级。
另外，对逆变器电路100的后级，连接短路用开关9和整流二极管10，整流二极管10的阴极侧与输出级的平滑电容器11的正极连接。此处，短路用开关9与整流二极管10的阳极的连接点是连接到逆变器电路100的后级的交流输出线，短路用开关9的另一端与平滑电容器11的负极连接。
另外，在平滑电容器11以及逆变器电路100的直流电压源8上，分别设置了成为对电压进行监视的单元的电压检测器12、13，所检测出的各电压输入到驱动控制部15，通过来自驱动控制部15的驱动信号16、17，对逆变器电路100内的半导体开关元件4、5以及短路用开关9进行接通/关断控制。
根据图2所示的各部分的波形，说明这样构成的电力变换装置的动作。
来自交流电源1的输入通过二极管桥2进行全波整流，二极管桥2的后级的电压Vin、电流Iin成为图2所示那样的波形。Vdc是被控制成作为第1目标电压的一定的目标电压Vdc＊的平滑电容器11的直流电压，在该情况下，设电压Vin的峰值电压高于平滑电容器11的直流电压Vdc。
逆变器电路100以使来自交流电源1的输入功率因数成为大致1的方式，通过PWM控制对电流Iin进行控制并输出，将交流侧的发生电压重叠到二极管桥2后级的电压Vin上。逆变器电路100内的电流如图3～图5所示，在半导体开关元件4、5是关断时，通过二极管6对直流电压源8进行充电，通过二极管7输出。另外，在仅使半导体开关元件4成为接通时，电流通过半导体开关元件4和二极管7输出。另外，同样地，在仅使半导体开关元件5成为接通时，电流通过二极管6和半导体开关元件5而输出。另外，在使半导体开关元件4、5同时成为接通时，通过半导体开关元件4使直流电压源8进行放电，通过半导体开关元件5输出。通过这样的4种控制的组合，控制半导体开关元件4、5，对逆变器电路100进行PWM控制。
将来自交流电源1的输入电压相位设为θ，设电压Vin成为等于平滑电容器11的目标电压Vdc＊时的相位θ＝θ2(0＜θ2＜π/2)。短路用开关9仅在包括作为过零相位的相位θ＝nπ(n是整数)的期间：nπ-θ1＜θ＜nπ+θ1(0＜θ1＜θ2)(以下，称为接通期间20)成为接通状态，使平滑电容器11旁路。另外，在后面详述短路用开关9的控制。
以下说明相位θ是0≤θ≤π/2的期间的动作。
首先，在相位θ是0≤θ≤θ1时，是短路用开关9的接通期间20内，如图3所示，来自交流电源1的电流通过交流电源1→二极管桥2→电抗器3→逆变器电路100短路用开关9→二极管桥2→交流电源1的路径流过。短路用开关9是接通状态，所以在整流二极管10以及输出级的平滑电容器11中不流过电流。逆变器电路100通过PWM控制，例如，组合半导体开关元件4、5是关断的情况和仅使半导体开关元件4成为接通的情况而发生与电压Vin的逆极性大致相等的电压，并且以使输入功率因数成为大致1的方式对电流Iin进行控制并输出，在该期间，能量被充电到逆变器电路100的直流电压源8。
接下来，在相位θ＝θ1时，如果短路用开关9成为关断，则如图4所示，来自交流电源1的电流通过交流电源1→二极管桥2→电抗器3→逆变器电路100→整流二极管10→平滑电容器11→二极管桥2→交流电源1的路径流过。
在相位θ是θ1≤θ≤θ2时，逆变器电路100通过PWM控制，例如，组合半导体开关元件4、5同时成为接通的情况和仅使半导体开关元件4成为接通的情况而输出。此时，以使平滑电容器11的直流电压Vdc能够维持为目标电压Vdc＊的方式，发生与Vdc＊-Vin大致相等的电压，并且以使输入功率因数成为大致1的方式，对电流Iin进行控制并输出。在该期间，逆变器电路100发生的电压极性和电流Iin的极性成为相等，所以逆变器电路100的直流电压源8被放电。
接下来，在相位θ＝θ2下如果电压Vin成为等于平滑电容器11的直流电压Vdc＊，则短路用开关9继续是关断状态，但逆变器电路100中的动作产生变化。
即，在相位θ是θ2≤θ≤π/2时，如图5所示，来自交流电源1的电流通过交流电源1→二极管桥2→电抗器3→逆变器电路100→整流二极管10→平滑电容器11→二极管桥2→交流电源1的路径流过。另外，逆变器电路100通过PWM控制，例如，组合半导体开关元件4、5成为关断的情况和仅使半导体开关元件5成为接通的情况而输出。此时，平滑电容器11的目标电压Vdc＊≤电压Vin，逆变器电路100以使平滑电容器11的直流电压Vdc能够维持为目标电压Vdc＊的方式，相对Vin的极性是逆极性地发生与Vin-Vdc＊大致相等的电压，并且以使输入功率因数成为大致1的方式，对电流Iin进行控制并输出。在该期间，逆变器电路100发生的电压极性和电流Iin的极性成为相逆，所以逆变器电路100的直流电压源8被充电。
如图所示，在π/2≤θ≤π的相位期间中，进行与上述0≤θ≤π/2的相位期间对称的动作，在π≤θ≤2π的相位期间中是与0≤θ≤π的相位期间相同。
如上所述，使短路用开关9成为接通状态而使平滑电容器11旁路的接通期间20仅为包括作为来自交流电源1的输入电压的相位θ的过零相位的相位θ＝nπ(n是整数)的规定的期间。此时，逆变器电路100发生与电压Vin的逆极性大致相等的电压，并且以使输入功率因数成为大致1的方式，对电流Iin进行控制并输出，直流电压源8被充电。然后，在接通期间20以外的相位中，逆变器电路100将平滑电容器11的直流电压Vdc维持为目标电压Vdc＊，并且以使输入功率因数成为大致1的方式，对电流Iin进行控制并输出。此时，在电压Vin是平滑电容器11的目标电压Vdc＊以下时，直流电压源8被放电，在电压Vin是目标电压Vdc＊以上时，直流电压源8被充电。
接下来，如图6所示，根据控制块，以下详细说明驱动控制部15中的控制。图6(a)是示出逆变器电路100的控制的图，图6(b)是示出短路用开关9的控制的图。
如图6(a)所示，在逆变器电路100的控制中，以使由电压检测器12检测出的平滑电容器11的直流电压Vdc与预先设定的平滑电容器的目标电压Vdc＊之差21接近0的方式，进行反馈控制(PI控制)而决定电流Iin的振幅目标值22。而且，根据该振幅目标值22，生成与电压Vin同步的正弦波的电流指令Iin＊。
接下来，以使电流指令Iin＊与检测出的电流Iin之差23接近0的方式，进行反馈控制(PI控制)，输出成为逆变器电路100的发生电压的目标值的电压指令24。此时，加上与短路用开关9的接通/关断切换时间同步的前馈校正电压ΔV来校正电压指令24。
如上所述，如果将短路用开关9从接通切换为关断，则逆变器电路100的直流电压源8从充电切换为放电，如果短路用开关9从关断切换为接通，则直流电压源8从放电切换为充电。通过在该接通/关断切换时使用前馈控制，可以消除与反馈控制的响应时间相应的控制延迟、以及在限流用的电抗器3的两端上发生的电压。由此，可以缓和起因于短路用开关9的接通/关断的电流的急剧变化。另外，前馈校正电压ΔV在使短路用开关9从接通成为关断时是正极性的电压，在使短路用开关9从关断成为接通时是负极性的电压。
而且，使用校正后的电压指令25(在短路用开关9的接通/关断切换时以外是校正前电压指令24)，通过PWM控制生成向逆变器电路100的各半导体开关元件4、5的各驱动信号16，使逆变器电路100动作。
另一方面，如图6(b)所示，在短路用开关9的控制中，对由电压检测器13检测出的逆变器电路100的直流电压源8的电压Vsub进行监视，使用以使与预先设定的作为第2目标电压的直流电压源8的目标电压Vsub＊的差26接近0的方式进行了反馈控制(PI控制)的输出27，通过PWM控制生成向短路用开关9的驱动信号17，对短路用开关9成为接通状态的相位、即接通期间20进行控制。
另外，对短路用开关9进行PWM控制时的载波是使用：如图7所示，零相位与来自交流电源1的输入电压的过零相位同步，针对输入电压的每个半波输出1个三角波形的三角波。由此，接通期间20仅成为包括来自交流电源1的输入电压的相位θ的过零相位的期间。
在这样的短路用开关9的控制中，从目标电压Vsub＊减去直流电压源8的电压Vsub而得到的电压值越高，短路用开关9的接通期间越长。因此，即使在由于过渡性的负载变动、交流电源1的变动而电压Vsub变动了的情况下，也可以控制对直流电压源8进行充电的时间，可以将直流电压源8的电压Vsub控制为恒定。因此，无需在外部设置其他直流电压源，针对交流电源1以及负载的过渡性的变化，也可以使逆变器电路100的直流电压源8的电压稳定化，可以将逆变器电路100的直流母线电压保持为恒定，所以可以使电力变换装置稳定地动作。
另外，由于来自交流电源1的输入电压的过零相位的附近包含于短路用开关9的接通期间20中，所以无需在电压Vin低的区域中向平滑电容器11进行输出，而可以构成为使逆变器电路100的直流电压较低。
另外，在该实施方式中，通过使用电流指令Iin＊来控制逆变器电路100，控制成使平滑电容器11的直流电压Vdc追踪目标电压Vdc＊，改善来自交流电源1的输入功率因数。短路用开关9不需要进行高频开关动作，改善输入功率因数并控制输出级的直流电压Vdc的逆变器电路100可以使在开关动作中处理的电压大幅低于交流电源1的峰值电压。因此，无需设置大的电抗器3而可以降低开关动作损失以及噪声。另外，在短路用开关9为接通状态时，可以对平滑电容器11进行旁路而对逆变器电路100的直流电压源8进行充电，所以逆变器电路100不会发生高的电压而可以避免电流成为0，并且可以将所充电的能量用于向平滑电容器11的放电。因此，可以进一步降低在开关动作中处理的电压，可以进一步促进高效率化、低噪声化。
另外，在上述实施方式中，说明了来自交流电源1的输入电压的过零相位成为接通期间20(nπ-θ1＜θ＜nπ+θ1)的中央的情况，但也可以通过PWM控制分别对切换为接通的定时和切换为关断的定时这双方进行检测来决定接通期间20。
另外，在上述实施方式1中，示出了逆变器电路100由1个单相逆变器构成的情况，但也可以如图8所示，对多个单相逆变器100a、100b的交流侧进行串联连接来构成逆变器电路200，起到与上述实施方式同样的效果。
在该情况下，各单相逆变器100a、100b的输出的总和成为逆变器电路200的输出，在驱动控制部15a中，与上述实施方式同样地，以使用电流指令来使平滑电容器11的直流电压Vdc追踪目标电压Vdc＊，改善来自交流电源1的输入功率因数的方式，生成向各单相逆变器100a、100b内的各半导体开关元件4、5的各驱动信号16a来控制逆变器电路200。而且，对各单相逆变器100a、100b的各直流电压源8的电压进行监视，以使它们的电压的和追踪目标电压的方式，通过PWM控制生成驱动信号17而控制短路用开关9。
进而，在上述实施方式1中，短路用开关9的一端连接到逆变器电路100的交流输出线，但也可以如图9所示，短路用开关9a的一端连接到构成逆变器电路100的直流电压源8的负极侧。短路用开关9a的另一端与上述实施方式1同样地，连接到平滑电容器11的负极侧、即二极管桥2的一端。
在该情况下，逆变器电路100以及短路用开关9a的控制与上述实施方式1相同，但在短路用开关9a是接通状态的接通期间20中，电流路径如图10所示。来自交流电源1的电流通过交流电源1→二极管桥2→电抗器3→逆变器电路100的半导体开关元件4→短路用开关9a→二极管桥2→交流电源1的路径、或者通过交流电源1→二极管桥2→电抗器3→逆变器电路100的二极管6→直流电压源8→短路用开关9a→二极管桥2→交流电源1流过。在使短路用开关9a成为关断之后，成为与上述实施方式1同样的电流路径。
由此，得到与上述实施方式1同样的效果，并且使短路用开关9a连接到直流电压源8的负极侧，所以可以降低在使短路用开关9a成为接通时电流所通过的元件数，可以降低导通损失，可以提高电力变换装置整体的变换效率。
另外，在对多个单相逆变器100a、100b进行了串联连接的图8所示的逆变器电路200中应用将短路用开关9a的一端连接到直流电压源8的负极侧的结构的情况下，在多个单相逆变器100a、100b中的、连接到最后级的单相逆变器100b中的直流电压源8的负极侧，连接短路用开关9a。由此，同样地进行动作而起到同样的效果。
实施方式2.
在上述实施方式1中，以使逆变器电路100的直流电压源8的电压追踪目标电压的方式，通过PWM控制生成驱动信号17而控制了短路用开关9，但在该实施方式中，使所生成的驱动信号延迟而输出。
图11是示出该实施方式的逆变器电路100以及短路用开关9的控制的控制框图。
如图11(b)所示，在短路用开关9的控制中，与上述实施方式1同样地，对由电压检测器13检测出的逆变器电路100的直流电压源8的电压Vsub进行监视，使用以使与预先设定的作为第2目标电压的直流电压源8的目标电压Vsub＊的差26接近0的方式进行了反馈控制(PI控制)的输出27，通过PWM控制生成向短路用开关9的驱动信号17a。
然后，延迟规定的延迟时间，通过延迟了的驱动信号17b对短路用开关9的栅极进行驱动，控制短路用开关9成为接通状态的相位、即接通期间20。
另外，即使在该情况下，接通期间20也仅为包括来自交流电源1的输入电压的相位θ的过零相位的期间，与上述实施方式1同样地，对短路用开关9进行PWM控制时的载波是使用：零相位与来自交流电源1的输入电压的过零相位同步，针对输入电压的每个半波输出1个三角波形的三角波。
这样，从作为生成了向短路用开关9的驱动信号17a的定时的、短路用开关9的接通/关断切换指令时(动作指令时)起设置延迟时间而使短路用开关9动作。因此，逆变器电路100的控制如图11(a)所示，虽然与图6(a)相同，但在短路用开关9的接通/关断切换指令时的定时将前馈校正电压ΔV加到逆变器电路100的电压指令24上。
以下，说明短路用开关9是接通/关断切换时的电力变换装置的动作。
在短路用开关9成为接通前的关断状态下，与上述实施方式1的相位θ是θ1≤θ≤θ2时同样地动作而成为图4所示的电流路径，逆变器电路100被PWM控制而直流电压源8被平均地放电。
在该状态下，通过PWM控制生成使短路用开关9成为接通的接通/关断切换指令(驱动信号17a)，在该定时将作为负极性的电压的前馈信号ΔV加到逆变器电路100的电压指令24上。由此，逆变器电路100通过PWM控制以使直流电压源8平均地充电的方式动作。因此，电抗器3中流过的电流减少。
之后，在经过了规定的延迟时间之后，如果短路用开关9成为接通，则与上述实施方式1的相位θ是0≤θ≤θ1时同样地动作而成为图3所示的电流路径，逆变器电路100继续进行对直流电压源8平均地充电的动作。在短路用开关9成为接通时，电抗器3中流过的电流已经降低，所以可以抑制冲击电流。
接下来，在短路用开关9是接通状态下，如果通过PWM控制生成了使短路用开关9成为关断的接通/关断切换指令(驱动信号17a)，则在该定时将作为正极性的电压的前馈信号ΔV加到逆变器电路100的电压指令24上。由此，逆变器电路100通过PWM控制以使直流电压源8平均地放电的方式动作。因此，电抗器3中流过的电流增大。
之后，在经过了规定的延迟时间之后，如果短路用开关9成为关断，则与上述实施方式1的相位θ是θ1≤θ≤θ2时同样地动作而成为图4所示的电流路径，逆变器电路100继续进行使直流电压源8平均地放电的动作。在短路用开关9成为关断时，电抗器3中流过的电流已经增大，所以输出侧的平滑电容器11的直流电压成为逆电压而可以避免电流急剧变化。
如上所述，在该实施方式中，使短路用开关9比短路用开关9的接通/关断切换指令延迟地动作，将逆变器电路100控制成在短路用开关9的接通/关断切换指令时使用前馈控制来切换直流电压源9的充电/放电动作。可以有效地降低短路用开关9进行切换动作时的电流波形的失真，可以使电力变换装置更稳定地动作。
另外，在该实施方式中，限流成分由电抗器3承担，但不限于电抗器3，只要有与逆变器电路100的交流侧连接的限流成分，就能得到效果。
另外，通过根据与逆变器电路100的交流侧连接的限流成分来设定对短路用开关9的接通/关断切换指令设置的延迟时间，可以进一步有效地降低短路用开关9进行切换动作时的电流波形的失真。
实施方式3.
在该实施方式中，示出对在上述实施方式1、2中使用的短路用开关9的驱动信号17、17b进行限制的方式。
图12是示出该实施方式的逆变器电路100以及短路用开关9的控制的控制框图。此处，图示了限制在上述实施方式2中使用的短路用开关9的驱动信号17b的结构，但也可以同样地应用于上述实施方式1。
图12(a)所示的逆变器电路的控制与上述实施方式2相同。
以下，根据图12(b)以及图13所示的电力变换装置各部的波形，说明短路用开关9的控制。
在电力变换装置的驱动控制部15中，设置对短路用开关9的动作进行禁止的动作禁止条件判定部18。由电压检测器13检测出的直流电压源8的电压Vsub和来自交流电源1的输入电压的绝对值、即二极管桥2的后级的电压Vin输入到动作禁止条件判定部18。在动作禁止条件判定部18中，在电压Vin的值是电压Vsub的值以上时，输出短路用开关9的接通动作禁止信号18a。
然后，与上述实施方式2同样地生成的短路用开关9的驱动信号17b在电压Vin的值为电压Vsub的值以上时，被接通动作禁止信号18a限制，短路用开关9根据限制驱动信号17c动作。
由此，短路用开关9的接通期间20由于电压Vin的值成为电压Vsub的值以上的接通动作禁止期间20a而变窄。
逆变器电路100可输出的最大电压是直流电压源8的电压Vsub，但在该实施方式中，在短路用开关9处于接通状态时，电压Vin低于逆变器电路100的最大输出电压，所以可以防止冲击电流。
因此，即使在交流电源1或者负载过渡性地急剧变化而电压平衡被破坏的情况下，也可以将电流波形控制为正弦波，所以可以使电力变换装置稳定地动作。
另外，在上述实施方式中，动作禁止条件判定部18在电压Vin的值是电压Vsub的值以上时，判定为禁止短路用开关9的接通动作，但也可以对电压Vin、电压Vsub、以及平滑电容器11的直流电压Vdc进行监视，而判定为在其他条件下禁止接通动作。
另外，在上述实施方式中，示出了在规定的条件下禁止接通动作的结构，但也可以如下所述，禁止关断动作。
在将电压Vin和直流电压源8的电压Vsub相加而得到的和电压的值低于平滑电容器11的直流电压Vdc时，禁止短路用开关9的关断动作而设为接通状态。由此，在短路用开关9处于关断状态时，逆变器电路的最大输出电压与电压Vin的和电压成为输出直流电压(Vdc)以上，可以防止电流降低，可以降低电流波形的失真。
实施方式4.
在该实施方式中，示出在上述实施方式1～3中，在短路用开关9是接通状态时，限制逆变器电路100的输出电压的方式。
图14是示出该实施方式的逆变器电路100以及短路用开关9的控制的控制框图。此处，虽然图示了应用于上述实施方式1的情况，但也可以同样地应用于上述实施方式2、3。
以下，根据图14(a)，说明逆变器电路100的控制。另外，图14(b)所示的短路用开关9的控制与上述实施方式1相同。
在电力变换装置的驱动控制部15中，设置图14所示那样的输出电压限制部19。如图14(a)所示，在逆变器电路100的控制中，与上述实施方式1同样地，以使电流指令Iin＊与所检测出的电流Iin的差23接近0的方式进行反馈控制(PI控制)，而生成逆变器电路100的电压指令24，进而，加上与短路用开关9的接通/关断切换时间同步的前馈校正电压ΔV来校正电压指令24。
然后，在短路用开关9是接通状态的接通期间中，通过输出电压限制部19限制校正后的电压指令25(在短路用开关9的接通/关断切换时以外是校正前电压指令24)，生成限制电压指令19a。在该输出电压限制部19中，用规定的上限值来限制逆变器电路100的输出电压，生成限制电压指令19a。另外，在短路用开关9是关断状态时，不限制逆变器电路100的输出电压，而原样地使用电压指令25。
之后，通过PWM控制生成向逆变器电路100的各半导体开关元件4、5的各驱动信号16，使逆变器电路100动作。
在输出电压限制部19中，例如，如果将逆变器电路100的输出电压的上限值设为零，则逆变器电路100如下那样动作。
在逆变器电路100的输出电压是零的情况下，半导体开关元件4(或者5)成为接通，通过交流电源1的电压，电流Iin增加，接近电流指令Iin＊。在逆变器电路100的输出电压是负的情况下，电流Iin大于电流指令Iin＊，是减少的情况，半导体开关元件4、5这双方成为关断而使直流电压源8的电压成为逆电压，使电流减少。
另外，在短路用开关9是关断状态时，不限制逆变器电路100的输出电压，进行与上述实施方式1同样的动作。
这样，在短路用开关9是接通状态时，用规定的上限值来限制逆变器电路100的输出电压，从而可以防止交流电源1和逆变器电路100的输出电压为相同极性而电流通过短路用开关9急剧地增加。
另外，在上述说明中将上限值设为零而进行了说明，但不限于此，可以通过限制输出电压来抑制电流的急剧增加。

Claims (11)

1.一种电力变换装置，其特征在于，具备：
整流电路，对来自单相的交流输入电源的输入进行整流；
逆变器电路，由具有多个半导体开关元件和直流电压源的1个单相逆变器构成，或者将分别具有多个半导体开关元件和直流电压源的2个以上的单相逆变器的交流侧串联连接而构成，将所述1个单相逆变器串联连接到所述整流电路的输出而将所述1个单相逆变器的输出重叠到所述整流电路的输出上，或者将串联连接后的所述2个以上的单相逆变器串联连接到所述整流电路的输出而将所述2个以上的单相逆变器的输出的总和重叠到所述整流电路的输出上；
平滑电容器，经由整流二极管连接到该逆变器电路的后级，并对来自该整流二极管的输出进行平滑；以及
短路用开关，一端连接到所述逆变器电路，另一端连接到所述平滑电容器的一端，使所述平滑电容器旁路，
使用电流指令来对所述逆变器电路进行输出控制，以使所述平滑电容器的电压追踪预先设定的第1目标电压并且改善来自所述交流输入电源的输入功率因数，
对所述短路用开关进行接通/关断控制，以使所述逆变器电路内的所述直流电压源的电压追踪第2目标电压，
所述短路用开关的接通期间仅为包括来自所述交流输入电源的输入电压的过零相位的期间。
2.根据权利要求1所述的电力变换装置，其特征在于，
对所述短路用开关通过PWM控制进行接通/关断控制，在该PWM控制中使用的载波是：零相位与来自所述交流输入电源的输入电压的过零相位同步，并针对所述输入电压的每个半波输出1个三角波形的三角波。
3.根据权利要求1所述的电力变换装置，其特征在于，
从所述第2目标电压减去所述直流电压源的电压而得到的电压值越高，所述短路用开关的接通期间越长。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的电力变换装置，其特征在于，
在所述短路用开关的所述接通期间中，在基于来自所述交流输入电源的输入电压、所述直流电压源的电压以及所述平滑电容器的电压的规定条件下，禁止所述短路用开关的接通动作。
5.根据权利要求4所述的电力变换装置，其特征在于，
所述规定条件是来自所述交流输入电源的输入电压的大小成为所述直流电压源的电压以上的条件。
6.根据权利要求1～3中的任一项所述的电力变换装置，其特征在于，
在来自所述交流输入电源的输入电压的绝对值与所述直流电压源的电压之和低于所述平滑电容器的电压时，禁止所述短路用开关的关断动作。
7.根据权利要求1～3中的任一项所述的电力变换装置，其特征在于，
在所述短路用开关的所述接通期间中，用规定的上限值来限制所述逆变器电路的输出电压。
8.根据权利要求1～3中的任一项所述的电力变换装置，其特征在于，
对所述短路用开关的接通/关断切换设置延迟时间，比该短路用开关的接通/关断切换的指令延迟而使该短路用开关动作，
将所述逆变器电路控制成在所述短路用开关的接通/关断切换的指令时切换直流电力的充电/放电动作。
9.根据权利要求8所述的电力变换装置，其特征在于，
根据与所述逆变器电路的交流侧连接的电路的限流成分，决定所述延迟时间。
10.根据权利要求1～3中的任一项所述的电力变换装置，其特征在于，
所述短路用开关的一端连接到所述逆变器电路的后级的交流输出线。
11.根据权利要求1～3中的任一项所述的电力变换装置，其特征在于，
所述短路用开关的一端连接到：构成所述逆变器电路的2个以上的所述单相逆变器中的、连接到最后级的单相逆变器中的所述直流电压源的一端。
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