CN102414975A - 电力转换电路 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于，提供一种能够抑制DC部的过电压并生成控制电路用的电源的电力转换电路。电力转换电路(10)从电源侧起设有继电器S、二极管组(16)、DC部(18)、逆变器(20)。作为DC部(18)的过电压对策，在DC部(18)设有能量吸收电路(28)。能量吸收电路(28)从第1电源线(22)侧起按照二极管Ds、电阻Rs、电解电容器Cs的顺序串联连接。在相比继电器S更靠交流电源侧连接整流电路(30)，通过整流电路(30)对电解电容器Cs施加电压。

Description

电力转换电路
技术领域
本发明涉及设置在交流电源与负载之间的电力转换电路。
背景技术
已经开发了设置在交流电源与负载之间且向负载供给预定的交流电源的各种电力转换电路。其中，提出了以逆变器的小型化或成本降低为目的的无电容器的逆变器(非专利文献1)。如图6所示，无电容器的逆变器40具有二极管组16、DC部18和逆变器20。并且，为了防止在逆变器20停止时电能流入DC部18，在电源12与二极管组16之间设有电源断开用的继电器S。
二极管组16是由4个二极管构成的二极管桥。二极管组16对交流电源12的输出进行全波整流，并输出给上臂的电源线22和下臂的电源线24。DC部18由插入电源线22、24的电抗器Lin和电源线22、24之间的平滑电容器Cdc构成。在DC部18不设置大容量的电解电容器。DC部18的平滑电容器Cdc的容量例如约为20μF，是电解电容器的约0.01～0.02倍。逆变器20具有开闭用功率元件(晶体管)和回流二极管，向负载14输出交流电力。
由于DC部18的平滑电容器Cdc为小容量，因而在流入DC部18的能量较小时，直流电压也大幅变动。并且，作为直流电压容易上升的情况，可以列举由于电源接通/电源畸变而产生电抗器Lin和平滑电容器Cdc的LC谐振时、以及逆变器停止时负载14的电感能量回流时。
作为防止上述过电压的对策，提出了如图7所示在DC部18设置能量吸收电路28的无电容器的逆变器40b(专利文献1)。能量吸收电路28在电源线22、24之间串联连接有二极管Ds、电阻Rs、电解电容器Cs。除平滑电容器Cdc之外，也对电解电容器Cs进行充电，因而平滑电容器Cdc的表观上的容量增大。并且，电阻Rs抑制对电解电容器Cs的充电电流。因此，平滑电容器Cdc的两端的电位差Vdc的变动变小，能够防止过电压。
电解电容器Cs的充电电压被平滑为基本恒定。电解电容器Cs能够用作以固定电压进行驱动的电路的电源。并且，在无电容器的逆变器40b设有控制开闭用功率元件和继电器S的控制电路26。因此，专利文献1提出了使用电解电容器Cs作为控制电路26的电源。
但是，如果继电器S断开，则不能对设于DC部18的能量吸收电路28施加电压。作为控制电路26的电源的电解电容器Cs不能充电，控制电路28不进行驱动。因此，不能使继电器S接通，导致电路40b保持停止的状态。
专利文献1：日本特开2005-20836号公报
非专利文献1：高橋勲「高入力力率のダイオ一ド整流回路を持つP M モ一タのインバ一タ制御法」、平成12年電気学会全国大会4-149(平成12年3月)、1591頁
发明内容
本发明的目的在于，提供一种能够抑制DC部的过电压并生成控制电路用的电源的电力转换电路。
本发明的电力转换电路具有：二极管组，其包括对交流电源的输出电压进行整流的多个二极管；继电器，其相比所述二极管组更靠近交流电源侧设置；DC部，其接收所述二极管组的输出电压；以及逆变器，其接收所述DC部的电压，向三相负载输出三相交流电流，所述DC部的脉动电压的最大值是其最小值的2倍以上。所述DC部具有包括电解电容器的能量吸收电路，所述电力转换电路具有从相比所述继电器更靠交流电源侧的位置经由整流电路向电解电容器施加交流电源的输出电压的路径。
电力转换电路通常在二极管桥进行整流，并对位于其后面的电解电容器进行充电。在位于二极管桥的前面的继电器断开的情况下，从相比该继电器更靠交流电源侧的位置经由整流电路向电解电容器充电。
电力转换电路具有将所述电解电容器的充电电压作为电源而控制所述逆变器的控制电路。控制电路将电解电容器的充电电压作为电源而进行动作。
电力转换电路具有将所述电解电容器的充电电压作为电源而进行所述继电器的接通/断开的控制电路。在继电器断开时电解电容器也被充电，因而电解电容器始终作为控制电路的电源。
所述能量吸收电路是二极管与电解电容器的串联电路。或者，所述能量吸收电路是二极管、电阻和电解电容器的串联电路。利用电解电容器使DC部的平滑电容器的表观上的容量增大。
在经由所述整流电路向所述电解电容器施加交流电源的输出电压的路径中具有电阻。利用电阻进行电流的减流，并调节施加给电解电容器的电压。
所述整流电路是全波整流电路或者半波整流电路。所述整流电路进行全波整流或者半波整流，以便向电解电容器施加电压。
所述电解电容器是设于二极管桥后面的能量吸收电路的电解电容器。能量吸收电路的电解电容器的充电电压被平滑为基本固定的值，并成为需要固定电压的控制电路的电源。
本发明能够从相比该继电器更靠交流电源侧的位置经由整流电路向电解电容器施加电压。因此，即使在继电器断开时，也能够对电解电容器进行充电。将电解电容器作为电源的控制电路在继电器断开时也能进行驱动，并进行继电器的接通/断开。由于具有电解电容器，因而能够防止过电压。
附图说明
图1是本发明的电力转换电路的电路图。
图2是共用图1的电力转换电路的电阻的电路图。
图3是调节图1的电力转换电路的电阻的值的电路图。
图4是采用全波整流电路的本发明的电力转换电路的电路图。
图5是调节图4的电力转换电路的电阻的值的电路图。
图6是现有的无电容器的逆变器的电路图。
图7是图6的无电容器的逆变器设置了能量吸收电路的电路图。
具体实施方式
使用附图来说明本发明的电力转换电路。下面说明的电力转换电路是无电容器的逆变器。
如图1所示，电力转换电路10被设置在电源12与负载14之间，并向负载14输出预定的交流电力。图1中的电源12是单相电源。负载14是三相负载，例如是三相电动机。
电力转换电路10从电源侧起设有继电器S、二极管组16、DC部18、逆变器20。二极管组16、DC部18、逆变器20通过上臂的第1电源线22和下臂的第2电源线24而连接。并且，设有用于进行继电器S和逆变器20的驱动/控制的控制电路26。
二极管组16是由4个二极管构成的二极管桥。二极管组16进行全波整流，向第1电源线22和第2电源线24输出直流电压。与第1电源线22相比，第2电源线24为低电位。
在二极管组16的后面接收二极管组16的输出的DC部18，具有对从二极管组16输出的直流电压进行平滑的电抗器Lin和平滑电容器Cdc。电抗器Lin被插入第1电源线22中，平滑电容器Cdc连接于电源线22和24之间。如图1所示，电抗器Lin和平滑电容器Cdc是普通的平滑电路的结构。如在现有技术中说明的那样，平滑电容器Cdc是低容量。
DC部18的脉动电压的最大值是最小值的2倍以上，作为其对策，在DC部18设有能量吸收电路28。能量吸收电路28与平滑电容器Cdc并联连接。能量吸收电路28从第1电源线22侧起按顺序串联连接有二极管Ds、电阻Rs、电解电容器Cs。二极管Ds的阳极与第1电源线22连接。平滑电容器Cdc和电解电容器Cs并联连接，平滑电容器Cdc的表观上的容量增大。电阻Rs具有抑制电压急剧上升的作用。利用能量吸收电路28抑制平滑电容器Cdc的两端电压Vdc的过电压。并且，电解电容器Cs被充电已被平滑为固定电压的电压。
此外，能量吸收电路28采用了电阻Rs，但如果不需要抑制对电解电容器Cs的急剧充电，也可以省略电阻Rs。
本发明在相比继电器S更靠交流电源侧连接整流电路30，通过整流电路30对电解电容器Cs施加电压。即，构成为即使继电器S断开也能够对电解电容器Cs施加电压。整流电路30是由一个二极管Dss构成的半波整流电路。二极管Dss的阳极与交流电源连接。通过半波整流而生成直流电压，能够对电解电容器Cs施加直流电压。
控制电路26向继电器S发送接通信号，向逆变器20发送使驱动开闭用功率元件的控制信号。控制电路26将电解电容器Cs的充电电压作为电源而进行驱动。如上所述，即使在继电器S断开时，也能够对电解电容器Cs进行充电，因而能够确保控制电路26的电源。控制电路26始终进行驱动，因而能够向继电器S发送接通信号，使继电器S接通，从而能够驱动电力转换电路10。如果继电器S接通，则通过二极管Ds、电阻Rs对电解电容器Cs进行充电。另外，根据需要通过DC/DC变换器32转换为控制电路26能够驱动的电压。
在整流电路30与电解电容器Cs之间具有电阻Rss。该电阻Rss将电流减流。而且，在能量吸收电路28的电阻Rs过大时吸收能量，即，在电流流向电阻Rs时，电阻Rs上的电压下降增大，导致电压Vdc上升。因此，往往使电阻Rss大于电阻Rs。另外，如果是在电源12与电解电容器Cs的路径中，则也可以在相比整流电路30更靠电源12侧设置电阻Rss。
另外，如果电阻Rss与电阻Rs的值相同，则也可以按照图2的电力转换电路10b那样，将整流电路30的输出连接在能量吸收电路28的二极管Ds与电阻Rs之间。并且，也可以按照图3的电力转换电路10c那样，在具有电阻Rss的状态下，将整流电路30的输出端连接在能量吸收电路28的二极管Ds与电阻Rs之间。形成电阻Rss与电阻Rs串联连接，利用两个电阻Rss、Rs进行电流的减流。按照上述那样适当设计电阻Rss的值。
整流电路30不限于半波整流电路。按照图4的电力转换电路10d所示，在相比继电器S更靠交流电源侧连接由4个二极管DBss构成的全波整流电路。全波整流电路的输出被施加给电解电容器Cs。与半波整流电路相比，电源电压的利用效率提高。并且，也可以按照图5的电力转换电路10e所示，连接在能量吸收电路28的二极管Ds与电阻Rs之间。在图5中，也存在不设置如图2所示的电阻Rss的情况。适当设计电阻Rss。
另外，逆变器20将两个开闭用功率元件(晶体管)串联连接，将其连接部与负载14的端子连接。被串联连接的开闭用功率元件与第1电源线22和第2电源线24连接。由于负载14是三相负载，因而开闭用功率元件合计为6个。与各个开闭用功率元件并联地连接有回流二极管。控制电路26调节开闭用功率元件的接通/截止的定时，由此向负载14输出期望的三相电流。
如上所述，本发明构成为能够从继电器S的前面对位于二极管组16后面的DC部18的电解电容器Cs施加电压。即使在继电器S断开时，将电解电容器Cs作为电源的控制电路26也能够进行驱动。不会像以往那样成为继电器S一直断开的状态。并且，能够与以往同样地利用能量吸收电路28的电解电容器Cs来防止过电压。
以上说明了本发明的实施方式，但本发明不限于上述的实施方式。例如，图1等示出了单相的无电容器的逆变器，但也能够应用于三相的无电容器的逆变器。
另外，本发明能够在不脱离其宗旨的范围内，根据本行业人员的知识以施加了各种改进、修正、变更的方式进行实施。
标号说明
10、10b、10c、10d、10e电力转换电路；12交流电源；14负载；16二极管组；18DC部；20逆变器；22上臂的电源线；24下臂的电源线；26控制电路；28能量吸收电路；30整流电路；32DC/DC变换器。

Claims (7)

1.一种电力转换电路，该电力转换电路具有：
二极管组，其包括对交流电源的输出电压进行整流的多个二极管；
继电器，其相比所述二极管组更靠近交流电源侧设置；
DC部，其接收所述二极管组的输出电压；以及
逆变器，其接收所述DC部的电压，向三相负载输出三相交流电流，
所述DC部的脉动电压的最大值是其最小值的2倍以上，
其中，所述DC部具有包括电解电容器的能量吸收电路，
所述电力转换电路具有从相比所述继电器更靠交流电源侧的位置经由整流电路向电解电容器施加交流电源的输出电压的路径。
2.根据权利要求1所述的电力转换电路，其中，所述电力转换电路具有将所述电解电容器的充电电压作为电源而控制所述逆变器的控制电路。
3.根据权利要求1或2所述的电力转换电路，其中，所述电力转换电路具有将所述电解电容器的充电电压作为电源而进行所述继电器的接通/断开的控制电路。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的电力转换电路，其中，所述能量吸收电路是二极管与电解电容器的串联电路。
5.根据权利要求1～3中任意一项所述的电力转换电路，其中，所述能量吸收电路是二极管、电阻和电解电容器的串联电路。
6.根据权利要求1～5中任意一项所述的电力转换电路，其中，在经由所述整流电路向所述电解电容器施加交流电源的输出电压的路径中具有电阻。
7.根据权利要求1～6中任意一项所述的电力转换电路，其中，所述整流电路是全波整流电路或者半波整流电路。
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