CN102714456A - 电力转换装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电力转换装置,能够从功率转换部的开关元件的动作电源得到功率转换部以外的开关元件的动作电源。电源供给部(Cby1)是逆变器(3)的开关元件(Ty1)的动作电源,其低电位侧的一端与开关元件(Ty1)的直流电源线(LL)侧的一端连接。启动电容器(Cbx1)与开关元件(Tx1)的直流电源线(LH)侧的一端连接,另一端与电源供给部(Cby1)的高电位侧的一端电连接。二极管(Dbx1)设于从电源供给部(Cby1)的高电位侧的一端经由启动电容器(Cbx1)到直流电源线(LH)的路径中。二极管(Dbx1)仅流过从电源供给部(Cby1)朝向启动电容器(Cbx1)的电流。

Description

电力转换装置
技术领域
本发明涉及电力转换装置,尤其涉及用于向开关元件输出开关信号的动作电源。
背景技术
在专利文献1中记载了一种逆变器。逆变器具有在两条直流电源线之间相互串联连接的上侧开关元件和下侧开关元件。上侧开关元件与用于提供开关信号的第1内部控制电路连接,下侧开关元件与用于提供开关信号的第2内部控制电路连接。
第2内部控制电路被供给直流电源作为动作电源。第1内部控制电路被供给电容器的两端电压作为动作电源。电容器的高电位侧的一端与直流电源的高电位侧的一端之间连接有二极管。二极管配置为其阳极朝向直流电源。
在这种结构中,电容器利用下侧开关元件的导通而将直流电源作为电源进行充电。
另外,作为与本发明相关联的技术还公开了专利文献2、3。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平7-250485号公报
专利文献2:日本专利第4158715号公报
专利文献3:日本特开2007-295686号公报
发明内容
发明所要解决的问题
但是,在专利文献1中,没有对逆变器的开关元件以外的开关元件的动作电源进行研究。
本发明提供一种电力转换装置,其能够根据逆变器的开关元件的动作电源得到逆变器以外的开关元件的动作电源。
用于解决问题的手段
本发明的电力转换装置的第一方式提供一种电力转换装置,其具有:第1电源线(LH);第2电源线(LL),其被施加低于所述第1电源线的电位;输出端(Py);功率转换部,其具有设于所述输出端与所述第1电源线之间的第1开关元件(Ty1)、和电源供给部(Cby1),该电源供给部具有在相互间支撑直流电压的两端,所述两端中的低电位侧的一端在所述第2电源线侧与所述第1开关元件连接,所述电源供给部作为向所述第1开关元件输出开关信号的动作电源;第2开关元件(Tx1、Tx2、S1),其设于所述第1电源线及所述第2电源线之间;启动电容器(Cbx1、Cbx2、Cb1、Cbx),其具有在所述第1电源线侧与第2开关元件连接的一端、和与所述电源供给部的另一端电连接的另一端,所述启动电容器作为被充电而向所述第2开关元件输出开关信号的动作电源;以及二极管(Dbx1、Dbx2、Db1、Dbx),其设于从所述电源供给部的另一端经由所述启动电容器到所述第1电源线之间,并且仅使从所述电源供给部朝向所述启动电容器的方向的电流流过。
本发明的电力转换装置的第二方式是根据第一方式所述的电力转换装置,所述电力转换装置还具有:第3开关元件(Tx2),其位于所述第1及所述第2电源线(LH、LL)之间,并在所述第2电源线侧与所述第2开关元件(Tx1)串联连接;第2启动电容器(Cbx2),其具有在所述第1电源线侧与所述第3开关元件连接的一端、和另一端,该第2启动电容器作为被充电而向所述第3开关元件输出开关信号的动作电源;以及第2二极管(Dbx2),其设于所述启动电容器(Cbx1)的所述另一端或者电源供给部(Cby1)的所述另一端与所述第2启动电容器的所述另一端之间,并且被设置成阴极朝向所述第2启动电容器侧。
本发明的电力转换装置的第三方式是根据第一或者第二方式所述的电力转换装置,所述第2开关元件具有反向阻断构造。
本发明的电力转换装置的第四方式是根据第一方式所述的电力转换装置,所述电力转换装置具有:第2二极管(Dx1),其在所述第2电源线(LL)侧与所述第2开关元件(Tx1)串联连接,并且被设置成阳极朝向所述第2电源线;第3开关元件(Tx2),其在所述第2电源线侧与所述第2开关元件和所述第2二极管的串联体串联连接;第3二极管(Dx2),其相对于所述串联体在靠所述第2电源线侧与所述第3开关元件串联连接;以及第2启动电容器(Cbx2),其具有在所述第1电源线侧与所述第3开关元件连接的一端、和与所述启动电容器的所述另一端连接的另一端,该第2启动电容器作为被充电而向所述第3开关元件输出开关信号的动作电源。
本发明的电力转换装置的第五方式是根据第四方式所述的电力转换装置,所述第3二极管(Dx2)相对于所述第3开关元件(Tx2)位于所述第2电源线(LL)侧。
本发明的电力转换装置的第六方式是根据第一方式所述的电力转换装置,所述二极管(Dx1)被设于所述第2开关元件(Tx)与所述第1电源线(LH)之间。
本发明的电力转换装置的第七方式是根据第一方式所述的电力转换装置,所述电力转换装置还具有第2二极管(Dx1),该第2二极管(Dx1)设于所述第2开关元件(Tx1)和所述启动电容器(Cbx1)的连接点与所述第1电源线之间,所述二极管(Dbx1)被设于所述电源供给部(Cby1)与所述连接点之间。
本发明的电力转换装置的第八方式是根据第一方式所述的电力转换装置,所述电力转换装置还具有:第2二极管(Dx11),其与所述第2开关元件(Tx11)串联连接,并且被配置成阴极朝向所述第1电源线(LH);第3开关元件(Tx12);第3二极管(Dx12),其与所述第3开关元件串联连接,并且被配置成阴极朝向所述第2电源线(LL),该第3二极管和所述第3开关元件的串联体与所述第2开关元件和所述第2二极管的串联体并联连接;第2启动电容器(Cbx12),其具有在所述第2电源线侧与所述第3开关元件连接的一端、和与所述启动电容器(Cbx11)的所述另一端连接的另一端,该第2启动电容器作为被充电而向所述第3开关元件输出开关信号的动作电源;以及第4二极管(Dbx12),其配置于所述启动电容器与所述第2启动电容器之间,并且被设置成阴极朝向所述第2启动电容器。
本发明的电力转换装置的第九方式是根据第一方式所述的电力转换装置,所述电力转换装置还具有:第2二极管(Dx11),其与所述第2开关元件(Tx11)串联连接,并且被配置成阴极朝向所述第1电源线;第3开关元件(Tx12);第3二极管(Dx12),其与所述第3开关元件串联连接,并且被配置成阴极朝向所述第2电源线,该第3二极管和所述第3开关元件的串联体与所述第2开关元件和所述第2二极管的串联体并联连接;双向开关元件(Tx21、Tx22、Dx21、Dx22),其在所述第2电源线侧与所述串联体串联连接;第4开关元件(Ty2),其设于所述输出端与所述第2电源线之间;第2电源供给部(Ed),其在所述第2电源线侧与所述第4开关元件(Ty2)连接,并且作为向所述第4开关元件输出开关信号的动作电源;第2启动电容器(Cbx12),其具有在所述第2电源线侧与所述第3开关元件连接的一端、和与所述第2电源供给部的另一端连接的另一端,该第2启动电容器作为被充电而向所述第3开关元件输出开关信号的动作电源;以及第4二极管(Dbx12),其配置于所述第2启动电容器与所述第2电源供给部之间,并且被设置成阴极朝向所述第2启动电容器。
本发明的电力转换装置的第十方式是根据第一方式所述的电力转换装置,所述电力转换装置还具有:第3开关元件(Tx12),其在所述第1电源线(LH)侧与所述第2开关元件(TX11)连接;第2二极管(Dx11),其以阴极朝向所述第1电源线的方式与所述第3开关元件并联连接;以及第3二极管(Dx12),其以阴极朝向所述第2电源线(LL)的方式与所述第2开关元件并联连接,所述启动电容器公共地与所述第2开关元件及所述第3开关元件的连接点连接,并且作为向所述第2开关元件及所述第3开关元件输出开关信号的动作电源发挥作用。
本发明的电力转换装置的第十一方式是根据第一~第五方式、第八方式及第九方式中任意一种方式所述的电力转换装置,所述第2开关元件(Tr1、Ts1、Tt1)是多个,所述第2开关元件均直接与所述第1电源线(LH)连接,所述启动电容器(Cbx1)作为向所述多个第2开关元件中的两个以上的第2开关元件输出开关信号的动作电源发挥作用。
本发明的电力转换装置的第十二方式是根据第一~第十一方式中任意一种方式所述的电力转换装置,所述功率转换部还具有电压调整部(VAy1),该电压调整部(VAy1)使所述电源供给部(Cby1)的电压下降而作为所述第1开关元件(Ty1)的动作电源发挥作用。
本发明的电力转换装置的第十三方式是根据第一~第十二方式中任意一种方式所述的电力转换装置,所述第1开关元件(Tu1、Tv1、Tw1)和所述电源供给部(Cbu1、Cbv1、Cbw1)是多个,所述多个电源供给部的一端在所述第2电源线(LL)侧分别与所述多个第1开关元件连接,所述二极管(Dbx11)设于所述多个电源供给部中的一个所述电源供给部(Cbu1)的另一端与所述启动电容器(Cbx1)的另一端之间,在所述多个电源供给部中的另一个所述电源供给部(Cbv1)的另一端与所述启动电容器的另一端之间还具有以阴极朝向所述启动电容器的方式设置的启动二极管(Dbx12)。
本发明的电力转换装置的第十四方式是根据第一~第十二方式中任意一种方式所述的电力转换装置,所述第1开关元件(Tu1、Tv1、Tw1)和所述电源供给部(Cu1、Cv1、Cw1)有多个,所述多个电源供给部的一端在所述第2电源线(LL)侧分别与所述多个第1开关元件连接,所述二极管(Dx1)设于所述第2开关元件(Tx1)与所述第1电源线(LH)之间。
本发明的电力转换装置的第十五方式是根据第一~第十四方式中任意一种方式所述的电力转换装置,所述电源供给部是第3启动电容器(Cby1),所述电力转换装置具有:第4开关元件(Ty2),其设于所述输出端与所述第2电源线之间;直流电源(Ed),其具有在所述第2电源线(LL)侧与第4开关元件连接的一端、和另一端,并且作为向所述第4开关元件输出开关信号的动作电源;以及二极管(Dby1),其设于所述第3启动电容器的所述另一端与所述直流电源的所述另一端之间,并且使阳极朝向所述直流电源侧,使阴极朝向所述第3启动电容器侧。
发明效果
根据本发明的电力转换装置的第一方式及第七方式,如果使第1开关元件导通,则电源供给部的一端基本上达到第1电源线的电位,电源供给部的另一端的电位基本上是第1电源线与电源供给部的直流电压之和。因此,启动电容器以电源供给部为电源被充电。
因此,能够从逆变器的第1开关元件的动作电源得到第3开关元件的动作电源。
而且,在通常运转时,在只有第1开关元件导通时,电流从电源供给部流向启动电容器,因此能够抑制所述启动电容器的电压下降。因此,启动电容器能够采用静电电容较小的电容器。
根据本发明的电力转换装置的第二方式,能够将第3开关元件及第4开关元件用作电流型转换器的构成要素。
根据本发明的电力转换装置的第三方式,与将反向阻断用的二极管与第3开关元件串联连接的情况相比,在使第3开关元件导通而对第2启动电容器充电时,能够避免在反向阻断用的二极管的压降。
根据本发明的电力转换装置的第四方式,第2二极管及第3二极管分别对第3开关元件及第4开关元件发挥反向阻断能力。因此,能够使第3开关元件及第4开关元件和第2二极管及第3二极管作为电流型转换器的构成要素发挥作用。
而且,如果使第3开关元件导通,则电流从启动电容器经由第2二极管及第3开关元件流向第2启动电容器,能够对第2启动电容器充电。
而且,第2二极管阻止第2启动电容器通过上述路径而放电。如上所述第2二极管发挥作为电流型转换器的反向阻断能力,而且防止第2启动电容器的放电。因此,相比设置独立的二极管,能够降低制造成本。
根据本发明的电力转换装置的第五方式,第3二极管不介入于第2启动电容器的充电路径中,因而能够提高第2启动电容器的两端电压。
根据本发明的电力转换装置的第六方式,二极管发挥针对第3开关元件的反向阻断能力。因此,能够使二极管和第3开关元件作为电流型转换器的构成要素发挥作用。而且,二极管阻止启动电容器向电源供给部侧放电。
如上所述,二极管能够发挥作为电流型转换器的反向阻断能力,并且防止启动电容器的放电。因此,相比设置独立的二极管,能够降低制造成本。
根据本发明的电力转换装置的第八方式,由第2开关元件及第3开关元件和第2二极管及第3二极管构成双向开关元件。在这种结构中,通过使第2开关元件导通,能够对第2启动电容器充电。作为第2开关元件及第3开关元件各自的动作电源分别采用启动电容器和第2启动电容器,因而能够降低制造成本。
根据本发明的电力转换装置的第九方式,由第2开关元件及第3开关元件和第2二极管及第3二极管构成双向开关元件。在这种结构中,通过使双向开关元件导通,能够对第2启动电容器充电。作为第2开关元件及第3开关元件各自的动作电源分别采用启动电容器和第2启动电容器,因而能够降低制造成本。
根据本发明的电力转换装置的第十方式,由第2开关元件及第3开关元件和第2二极管及第3二极管构成双向开关元件。在这种结构中,作为第2开关元件及第3开关元件的动作电源发挥作用,因而与分别设置启动电容器时相比,能够降低制造成本。
根据本发明的电力转换装置的第十一方式,第1电源线作为多个第3开关元件的公共电位线发挥作用,因而即使是一个启动电容器作为多个第3开关元件的动作电源发挥作用时,也能够降低多个第3开关元件相互间的动作电压的电位偏差。
根据本发明的电力转换装置的第十二方式,启动电容器从电源供给部经由二极管及第1开关元件被充电,因而启动电容器的两端电压低于电源供给部的电压。这样,电压调整部使电源供给部的电压下降,因而能够降低第1开关元件的动作电源与第3开关元件的动作电源之差。
根据本发明的电力转换装置的第十三方式及第十四方式,在通常运转中能够使启动电容器的两端电压变稳定。
根据本发明的电力转换装置的第十五方式,采用启动电容器作为向第1开关元件输出开关信号的动作电源,因而与采用直流电源时相比,能够降低制造成本。
本发明的目的、特征、方面和优点,根据以下的详细说明及附图将更加明确。
附图说明
图1是示出电力转换装置的概念性结构的一例的图。
图2是示出转换器和逆变器的概念性结构的一例的图。
图3是示出转换器和逆变器的概念性结构的另一例的图。
图4是示出转换器和逆变器的概念性结构的另一例的图。
图5是示出钳位电路(clamp circuit)和斩波电路(chopper circuit)的概念性结构的一例的图。
图6是示出钳位电路和逆变器的概念性结构的一例的图。
图7是示出钳位电路和逆变器的概念性结构的另一例的图。
图8是示出电力转换装置的概念性结构的另一例的图。
图9是示出转换器和逆变器的概念性结构的另一例的图。
图10是示出转换器和逆变器的概念性结构的另一例的图。
图11是示出转换器和逆变器的概念性结构的另一例的图。
图12是示出转换器和逆变器的概念性结构的另一例的图。
图13是示出转换器和逆变器的概念性结构的另一例的图。
图14是示出转换器和逆变器的概念性结构的另一例的图。
图15是示出转换器和逆变器的概念性结构的另一例的图。
图16是示出转换器和逆变器的概念性结构的另一例的图。
图17是示出转换器和逆变器的概念性结构的另一例的图。
图18是示出转换器和逆变器的概念性结构的另一例的图。
图19是示出转换器和逆变器的概念性结构的另一例的图。
具体实施方式
第1实施方式
<电力转换装置的一例>
如图1所示,该电力转换装置具有作为其构成要素的功率转换部的、转换器1和钳位电路2和逆变器3。
转换器1与输入端Pr、Ps、Pt连接。转换器1将施加给输入端Pr、Ps、Pt的三相交流电压转换为直流电压,将该直流电压施加给直流电源线LH、LL。对更具体的结构进行说明,转换器1具有针对r相、s相、t相这三相的开关桥臂。r相的开关桥臂具有开关元件Tr1、Tr2和二极管Dr1、Dr2。s相的开关桥臂具有开关元件Ts1、Ts2和二极管Ds1、Ds2。t相的开关桥臂具有开关元件Tt1、Tt2和二极管Dt1、Dt2。这三条开关桥臂相互并联地连接于直流电源线LH、LL之间。
开关元件Tx1、Tx2(其中,x代表r、s、t)例如是绝缘栅双极晶体管。开关元件Tx1、Tx2具有第1~第3电极。开关元件Tx1、Tx2使在第1电极和第2电极之间流动的电流导通/不导通。第3电极被施加用于控制开关元件Tx1、Tx2的导通/不导通的开关信号(电压信号和电流信号)。另外,第1电极也作为成为上述开关信号的基准(例如,对于电压信号是指基准电位)的控制基准电极发挥作用。在绝缘栅双极晶体管中,第1~第3电极分别是发射极、集电极、栅极。这一点也适用于后述的其它开关元件。
开关元件Tx1和二极管Dx1相互串联地连接于直流电源线LH与输入端Px之间。开关元件Tx1配置为其发射极朝向直流电源线LH侧,二极管Dx1配置为其阳极朝向输入端Px侧。开关元件Tx2和二极管Dx2相互串联地连接于直流电源线LL与输入端Px之间。开关元件Tx2配置为其发射极朝向输入端Px侧,二极管Dx2配置为其阳极朝向直流电源线LL侧。
向这种开关元件Tx1、Tx2提供开关信号,转换器1将三相交流电压转换为直流电压。由此,直流电源线LH被施加高于直流电源线LL的电位。另外,二极管Dx1、Dx2发挥作为转换器的反向阻断能力。换言之,转换器1作为电流型转换器发挥作用。
逆变器3将直流电源线LH、LL之间的直流电压转换为交流电压并施加给负载4(例如电机)。另外,在图1的示例中,负载4被描述为具有电阻器与电抗器的串联体的感应性负载。
逆变器3具有针对u相、v相、w相这三相的开关桥臂。u相的开关桥臂具有开关元件Tu1、Tu2和二极管Du1、Du2。v相的开关桥臂具有开关元件Tv1、Tv2和二极管Dv1、Dv2。w相的开关桥臂具有开关元件Tw1、Tw2和二极管Dw1、Dw2。这三条开关桥臂相互并联地连接于直流电源线LH、LL之间。
开关元件Ty1、Ty2(其中,y代表u、v、w)例如是绝缘栅双极晶体管。开关元件Ty1、Ty2相互并联地连接于直流电源线LH、LL之间。开关元件Ty1、Ty2均配置为发射极朝向直流电源线LL侧。二极管Dy1、Dy2分别与开关元件Ty1、Ty2并联连接。二极管Dy1、Dy2均配置为阳极朝向直流电源线LL侧。
设于开关元件Ty1、Ty2之间的输出端Py连接于负载4。
向这种开关元件Ty1、Ty2提供开关信号,逆变器3将直流电压转换为交流电压。二极管Dy1、Dy21分别防止反向电流流向开关元件Ty1、Ty2,并且分别防止向开关元件Ty1、Ty2施加反向电压。
钳位电路2具有开关元件S1和二极管D1和电容器C1。二极管D1和电容器C1相互串联地连接于直流电源线LH、LL之间。二极管D1配置为其阳极朝向直流电源线LH侧。开关元件S1例如是绝缘栅双极晶体管,与二极管D1并联连接。开关元件S1配置为其发射极朝向直流电源线LH侧。
根据这种钳位电路2,能够由电容器C1吸收来自逆变器3的再生能量。并且,钳位电路2同时具有吸收因开闭而造成的直流电源线LH、LL之间的电压上升的缓冲电路的效果。
并且,利用二极管D1的整流功能,电容器C1被钳位为直流电源线LH、LL之间的电压的最大值,并且如果开关元件S1不导通,则不从电容器C1向逆变器3供给电压。因此,在电容器C1被充电、开关元件S1不导通时,能够等效地忽视缓冲/钳位电路2。因此,能够使转换器1和逆变器3作为在直流电源线LH、LL中不具有平滑电容器等电力蓄积单元的直接型电力转换装置发挥作用。另一方面,在开关元件S1被供给开关信号而导通时,能够从电容器C1向逆变器3供给直流电压。因此,能够有效地利用再生能量。另外,电容器C1只要具有吸收再生能量的功能即可,因而不需要诸如所谓平滑电容器那样的静电电容,能够采用小型的电容器。
另外,如果负载4不是感应性负载,则也可以不设置钳位电路2,但是由于在实际的电力转换装置中,在布线中具有电感器,因而优选设置钳位电路2。
<转换器1和逆变器3的开关元件的动作电源>
下面,参照图2对用于向开关元件Tx1、Tx2、Ty1、Ty2输出开关信号的动作电源进行说明。另外,在图2的示例中,仅代表性地图示了转换器1的一条开关桥臂和逆变器3的一条开关桥臂。有关缓冲/钳位电路2的动作电源将在后面进行说明。
转换器1具有分别驱动开关元件Tr1、Tr2的驱动电路Drx1、Drx2,逆变器3具有分别驱动开关元件Ty1、Ty2的驱动电路Dry1、Dry2。驱动电路Drx1、Drx2、Dry1、Dry2分别与开关元件Tr1、Tr2、Ty1、Ty2的栅极连接。
在图2的示例中,驱动电路Dry2从直流电源Ed被供给动作电源。直流电源Ed的低电位侧的一端与开关元件Ty2的发射极及驱动电路Dry2连接。直流电源Ed的高电位侧的一端与驱动电路Dry2连接。
在图2的示例中,驱动电路Dry1被供给启动电容器Cby1的两端电压作为动作电源。启动电容器Cby1的一端与开关元件Ty1的发射极及驱动电路Dry1连接。启动电容器Cby1的另一端与驱动电路Dry1连接。另外,这些内容可以理解如下:启动电容器Cby1在该一端和该另一端之间支撑直流电压,且作为用于向开关元件Ty1输出开关信号的动作电源发挥作用。这些内容也适用于其它启动电容器。
并且,启动电容器Cby1的另一端经由二极管Dby1与直流电源Ed的高电位侧的一端连接。二极管Dby1配置为阳极朝向直流电源Ed侧。二极管Dby1防止启动电容器Cby1向直流电源Ed侧放电。
并且,在开关元件Ty1的相反侧,驱动电路Dry1与电平移位电路LSy1连接。电平移位电路LSy1例如根据驱动电路Dry1的电位使由未图示的共同的控制电路生成的开关信号的电位电平适当移位,将这些电位电平提供给驱动电路Dry1。另外,这同样适用于与后述的其它驱动电路连接的电平移位电路,因而在下面省略详细说明。
启动电容器Cby1先于该电力转换装置的通常运转而被充电。具体地讲,通过使开关元件Ty2导通,启动电容器Cby1被充电。因为通过开关元件Ty2的导通,电流在由直流电源Ed和二极管Dby1和启动电容器Cby1和开关元件Ty2构成的串联电路A1中流动。
如上所述,作为驱动电路Dry1的动作电源不是采用直流电源,而是采用启动电容器Cby1,因而能够降低制造成本。
驱动电路Drx1被供给启动电容器Cbx1的两端电压作为动作电源。启动电容器Cbx1的一端与开关元件Tx1的发射极及驱动电路Drx1连接。启动电容器Cbx1的另一端与驱动电路Drx1连接,并且经由二极管Dbx1与启动电容器Cby1的高电位侧的一端连接。二极管Dbx1配置为阳极朝向启动电容器Cby1。二极管Dbx1防止启动电容器Cbx1向启动电容器Cby1侧放电。
在图2的示例中,驱动电路Drx1与电平移位电路LSx1连接。
启动电容器Cbx1也先于电力转换装置的通常运转而被充电。具体地讲,通过使开关元件Ty1导通,能够利用在启动电容器Cby1中蓄积的电荷对启动电容器Cbx1充电。因为通过开关元件Ty1的导通,电流在由启动电容器Cby1和二极管Dbx1和启动电容器Cbx1和开关元件Ty1构成的串联电路A2中流动。
另外,如图2示例的那样,如果开关元件Ty1的动作电源采用启动电容器Cby1,则在启动电容器Cby1充电后执行启动电容器Cbx1的充电。因为在启动电容器Cby1充电之前不向开关元件Ty1(更具体地讲是驱动电路Dry1)供给动作电源,不能使开关元件Ty1导通。这一点同样适用于后述的其它电容器。
如上所述,启动电容器Cbx1作为被充电且用于向开关元件Tx1输出开关信号的动作电源发挥作用。因此,对于开关元件Tx1不需要设置直流电源,能够降低制造成本。
而且,启动电容器Cbx1将针对配置在逆变器3的上侧的开关元件Ty1的启动电容器Cby1作为电源进行充电。因此,与启动电容器Cbx1将针对配置在逆变器3的下侧的开关元件Ty2的直流电源Ed作为电源进行充电的情况相比,可以带来如下的效果。
如果启动电容器Cbx1以直流电源Ed为电源进行充电,如图3示例的那样,二极管Dbx1也可以连接于直流电源Ed的高电位侧的一端与启动电容器Cbx1的高电位端之间。即,二极管Dbx1的阳极可以连接于二极管Dby1的阳极与直流电源Ed之间。
但是,在这种情况下,为了对启动电容器Cbx1充电,需要使开关元件Ty1、Ty2同时导通。因为通过这样进行导通,电流将流向由直流电源Ed和二极管Dbx1和启动电容器Cbx1和开关元件Ty1、Ty2构成的串联电路A4,启动电容器Cbx1被充电。
但是,在逆变器3的通常运转中,开关元件Ty1、Ty2相互排斥地导通,它们不会同时导通。这是为了避免由于直流电源线LH、LL相互短路,而使得从输入端Px经由转换器1向直流电源线LH、LL流过大电流。因此,在图3所示的电力转换装置中,在逆变器3的通常运转中不能对启动电容器Cbx1充电。
另一方面,在图2所示的电力转换装置中,仅使开关元件Ty1导通,即可对启动电容器Cbx1充电。因此,即使是在逆变器3的通常运转中,也能够在每当开关元件Ty1导通时对启动电容器Cbx1充电。因此,能够降低启动电容器Cbx1所需要的静电电容。
并且,在图2的示例中,驱动电路Drx2被供给启动电容器Cbx2的两端电压作为动作电源。启动电容器Cbx2的一端与开关元件Tx2的发射极及驱动电路Drx2连接。启动电容器Cbx2的另一端与驱动电路Drx2连接,并且通过二极管Dbx2与启动电容器Cbx1的高电位侧的一端连接。二极管Dbx2配置为其阴极朝向启动电容器Cbx2侧。二极管Dbx2防止启动电容器Cbx2向启动电容器Cbx1侧放电。
在图2的示例中,驱动电路Drx2与电平移位电路LSx2连接。
该启动电容器Cbx2也先于电力转换装置的通常运转而被充电。例如,在启动电容器Cbx1充电后执行对启动电容器Cbx2的充电。具体地讲,通过使开关元件Tx1导通,能够对启动电容器Cbx2充电。因为通过开关元件Tx1的导通,电流在由启动电容器Cbx1和二极管Dbx2和启动电容器Cbx2和开关元件Tx1构成的串联电路A3中流动。
如上所述,由于开关元件Tx2的动作电源不采用直流电源,因而能够降低制造成本。另外,在转换器1的通常运转中,开关元件Tr1导通,因而启动电容器Cbx2在通常运转中也被充电。因此,能够降低启动电容器Cbx2所需要的静电电容。
并且,在图2的示例中,启动电容器Cbx1以启动电容器Cby1为电源进行充电,因而此时启动电容器Cby1的两端电压下降。同样在启动电容器Cbx2进行充电时,启动电容器Cbx1的两端电压下降。因此,在先于通常运转的充电动作中,优选反复进行上述的各个启动电容器Cbx1、Cbx2、Cby1的充电动作。由此,能够恢复由于各个驱动电路Drx1、Dry1的消耗电流而导致的启动电容器Cbx1、Cby1的电压下降,同时恢复由于启动电容器Cbx2的充电而导致的启动电容器Cbx1的电压下降,同样能够恢复由于启动电容器Cbx1的充电而导致的启动电容器Cby1的电压下降。
并且,在对启动电容器Cby1充了期望的电压后,如果是在通常运转之前,则可以使开关元件Ty1、Ty2同时导通。由此,能够抑制启动电容器Cby1的电压下降,并且对启动电容器Cbx1进行充电。另外,此时的开关元件Tx1、Tx2是常闭的开关元件。因此,能够防止由于直流电源线LH、LL的短路而使得在转换器1中流过大电流。
同样在对启动电容器Cby1、Cbx1充了期望的电压后,如果是在通常运转之前,则可以使开关元件Tx1、Ty1、Ty2同时导通。由此,能够抑制启动电容器Cby1、Cbx1的电压下降,并且对启动电容器Cbx2充电。
另外,在图2的示例中,启动电容器Cbx2以启动电容器Cbx1为电源进行充电,但也可以以启动电容器Cby1为电源进行充电。即,如图4示例的那样,也可以是,二极管Dbx2的阳极与启动电容器Cby1的高电位侧的一端连接。在这种情况下,通过使开关元件Tx1、Ty1同时导通,能够对启动电容器Cbx2充电。因为通过这样进行导通,电流在由启动电容器Cby1和二极管Dbx2和启动电容器Cbx2和开关元件Tx1、Ty1构成的串联电路A5中流动。
如上所述,由于开关元件Tx2不采用直流电源,因而能够降低制造成本。另外,在通常运转中,开关元件Tx1、Ty1能够同时导通,因而启动电容器Cbx2在通常运转中也能够充电。
另外,在图2的示例中,对于开关元件Ty1也是从启动电容器Cby1得到动作电源,然而也可以从直流电源得到。并且,同样地,开关元件Tx1、Tx2均是从启动电容器Cbx1、Cbx2得到动作电源,但不限于此。总之,只要是开关元件Tx1、Tx2中的任意一个开关元件采用启动电容器,就能够降低制造成本,而且在通常运转中也能够对该启动电容器充电,因而能够采用静电电容较小的电容器。
另外,分别说明了转换器1是三相转换器、逆变器3是三相逆变器,但不限于此。并且,逆变器3不是必须的构成要素。总之,只要在直流电源线LH与输出端之间设有开关元件、以及在该直流电源线侧与开关元件连接并且作为动作电源发挥作用的电源供给部即可。这一点同样也适用于后述的其它实施方式。
例如,也可以是图5所示的降压型斩波电路30。该斩波电路30例如与转换器1的输出连接,能够使直流电源线LH、LL之间的直流电压下降并从输出端P1、P2输出。在下面的说明中,仅对与本实施方式相关联的部分进行说明。
斩波电路30具有被设于直流电源线LH与输出端P1之间的开关元件S30。开关元件S30例如是绝缘栅双极晶体管,被配置为发射极朝向输出端P1侧。开关元件S30被供给直流电源Ed作为动作电源。直流电源Ed的低电位侧的一端在直流电源线LL侧与开关元件S30连接。关于驱动电路Dr30和电平移位电路LS30,与其它的驱动电路和电平移位电路相同,因而省略说明。
直流电源Ed的高电位侧的一端通过二极管Dbx1与启动电容器Cbx1的高电位侧的一端连接。二极管Dbx1设置为其阳极朝向直流电源Ed。在这种电力转换装置中,通过使开关元件S30导通,电流在由直流电源Ed和二极管Dbx1和启动电容器Cbx1和开关元件S30构成的串联电路A30中流动。因此,启动电容器Cbx1被充电。
<钳位电路2的开关元件的动作电源>
下面,参照图6的示例来说明开关元件S1的动作电源。在图6的示例中省略了转换器1的图示,对于逆变器3仅图示了一条开关桥臂。并且,有关开关元件Ty1、Ty2的动作电源与参照图2说明的情况相同。
钳位电路2具有驱动开关元件S1的驱动电路Drs1。驱动电路Drs1与开关元件S1的栅极连接。驱动电路Drs1与电平移位电路LS1连接。
驱动电路Drs1被供给启动电容器Cb1的两端电压作为动作电源。启动电容器Cb1的一端与开关元件S1的发射极及驱动电路Drs1连接。启动电容器Cb1的另一端与驱动电路Drs1连接,并且经由二极管Db1与启动电容器Cby1的高电位侧的一端连接。二极管Db1配置为阳极朝向启动电容器Cby1侧。二极管Db1防止启动电容器Cb1向启动电容器Cby1侧放电。
启动电容器Cb1例如先于电力转换装置的通常运转而被充电。具体地讲,通过使开关元件Ty1导通,能够利用在启动电容器Cby1中蓄积的电荷对启动电容器Cb1充电。因为通过开关元件Ty1的导通,电流在由启动电容器Cby1和二极管Db1和启动电容器Cb1和开关元件Ty1构成的串联电路A6中流动。另外,开关元件S1由于来自逆变器3侧的再生能量滞留于电容器C1中而导通。因此,启动电容器Cb1不一定先于通常运转进行充电,也可以在通常运转中进行充电。
如上所述,启动电容器Cb1作为被充电且用于向开关元件S1输出开关信号的动作电源发挥作用。因此,对于开关元件S1不需要设置直流电源,能够降低制造成本。
而且,与图2、图4的启动电容器Cbx1相同地,仅使开关元件Ty1导通,即可对启动电容器Cb1充电。因此,即使是在逆变器3的通常运转中也能够对启动电容器Cb1充电,因而能够降低启动电容器Cb1所需要的静电电容。
并且,如图7示例的那样,钳位电路2也可以具有电容器C1、C2和开关元件S1、S2和二极管D1~D3。电容器C1、C2和二极管D1相互串联地连接于直流电源线LH、LL之间。二极管D1以使其阳极朝向直流电源线LH侧的方式设于电容器C1、C2之间。开关元件S1、S2例如是绝缘栅双极晶体管。开关元件S1和二极管D2相互串联连接。开关元件S1与二极管D2的串联体设于直流电源线LH和二极管D1的阴极之间。开关元件S1配置为其发射极朝向直流电源线LH侧,二极管D2配置为其阴极朝向直流电源线LH侧。开关元件S2和二极管D3相互串联连接。开关元件S2与二极管D3的串联体连接于直流电源线LL和二极管D1的阳极之间。开关元件S2配置为其集电极朝向直流电源线LL侧,二极管D3配置为其阳极朝向直流电源线LL侧。
根据这种钳位电路2,在开关元件S1、S2不导通时,电容器C1、C2以相互串联的状态被充电。因此,与一个电容器C1被充电的情况相比,能够降低电容器C1、C2的耐压。并且,如果开关元件S1、S2导通,则电容器C1、C2以相互并联的状态进行放电。
钳位电路2具有分别驱动开关元件S1、S2的驱动电路Drs1、Drs2。驱动电路Drs1、Drs2分别与开关元件S1、S2的栅极连接。驱动电路Drs1、Drs2分别与电平移位电路LS1、LS2连接。
驱动电路Drs1的动作电源与图6的钳位电路2相同。因此,作为开关元件S1的动作电源不需要采用直流电源,因而能够降低制造成本。并且,即使在通常运转中启动电容器Cb1也被充电。
驱动电路Dr2被从直流电源Ed2供给动作电源。直流电源Ed2的低电位侧的一端与开关元件S2的发射极连接。在此,驱动电路Drs2的动作电源没有采用启动电容器。其理由如下所述。即,假设将直流电源Ed2置换为启动电容器Cb2,并且用二极管将启动电容器Cb2和启动电容器Cb1连接的电路。于是,启动电容器Cb1、Cb2与电容器C1始终短路。由于这样短路,启动电容器Cb1、Cb2双方或者一方被分压了过大的电压,将阻碍启动电容器Cb1、Cb2得到期望的电压。
另外,在对钳位电路2的开关元件设置启动电容器的情况下,转换器1不是必须的构成要素。并且,如果设有转换器1和钳位电路2,而且开关元件S1和开关元件Tx1的发射极与公共电位连接(例如直流电源线LH),则对它们具有的开关元件中的任意一个开关元件设置启动电容器即可。
<电力转换装置的另一个示例>
图8所示的电力转换装置与图1所示的电力转换装置相比,转换器1的结构不同。另外,在图8的示例中钳位电路2采用了图1所示的钳位电路2,但不限于这种结构,例如也可以采用图7所示的钳位电路2。并且,也可以不设置钳位电路2。
转换器1具有r相、s相、t相的开关桥臂。r相的开关桥臂具有开关元件Tr和二极管Dr1~Dr4。s相的开关桥臂具有开关元件Ts和二极管Ds1~Ds4。t相的开关桥臂具有开关元件Tt和二极管Dt1~Dt4。r相、s相、t相的开关桥臂相互并联地连接于直流电源线LH、LL之间。
开关元件Tx(其中,x代表r、s、t)例如是绝缘栅双极晶体管。开关元件Tx和二极管Dx1、Dx2相互串联地连接于直流电源线LH、LL之间。二极管Dx1相对于开关元件Tx配置在靠直流电源线LH侧,二极管Dx2相对于开关元件Tx配置在靠直流电源线LL侧。开关元件Tx配置为发射极朝向直流电源线LH,二极管Dx1、Dx2配置为阴极朝向直流电源线LH。二极管Dx1、Dx2发挥作为转换器1的反向阻断能力。二极管Dx3的阳极连接于开关元件Tx与二极管Dx1之间的点,其阴极连接于输入端Px。二极管Dx4的阳极连接于输入端Px,其阴极连接于开关元件Tx与二极管Dx2之间的点。
根据这种转换器1,能够减少开关元件的数量,因而能够降低制造成本。
<转换器1的开关元件的动作电源>
下面,参照图9来说明开关元件Tx1、Ty1、Ty2的动作电源。另外,在图9的示例中,仅代表性地图示了转换器1的一条开关桥臂和逆变器3的一条开关桥臂。另外,开关元件Ty1、Ty2的动作电源与参照图1说明的情况相同,因而省略说明。
转换器1具有驱动开关元件Tx的驱动电路Drx。驱动电路Drx与开关元件Tx的栅极连接。驱动电路Drx与电平移位电路LSx连接。
驱动电路Drx被供给启动电容器Cbx的两端电压作为动作电源。启动电容器Cbx的一端与开关元件Tx的发射极及驱动电路Drx连接。启动电容器Cbx的另一端与驱动电路Drx连接,并且通过二极管Dbx与启动电容器Cby1的高电位侧的一端连接。二极管Dbx配置为其阴极朝向启动电容器Cbx。二极管Dbx防止启动电容器Cbx向启动电容器Cby1侧放电。
启动电容器Cbx先于电力转换装置的通常运转而被充电。具体地讲,通过使开关元件Ty1导通,能够对启动电容器Cbx充电。因为通过开关元件Ty1的导通,电流在由启动电容器Cby1、Cbx和二极管Dbx、Dx1和开关元件Ty1构成的串联电路A7中流动。如上所述,开关元件Tx不需要采用直流电源,因而能够降低制造成本。而且,即使是在通常运转中,也能够在每当开关元件Ty1导通时对启动电容器Cbx充电,因而能够降低启动电容器Cbx所需要的静电电容。
第2实施方式
在第1实施方式中,各个开关元件的动作电源的电压有可能产生偏差。并且,导致越是后面的动作电源,电压越低。
例如参照图2,启动电容器Cby1以直流电源Ed为电源、经由二极管Dby1和开关元件Ty2被充电。因此,启动电容器Cby1的两端电压与直流电源Ed相比,减小了二极管Dby1的顺时针方向电压与开关元件Ty2的发射极-集电极间的电压之和的量。同样,启动电容器Cbx1的两端电压与启动电容器Cby1的两端电压相比,减小了二极管Dbx1的顺时针方向电压与开关元件Ty1的发射极-集电极间的电压之和的量。同样,启动电容器Cbx2的两端电压与启动电容器Cbx1的两端电压相比,减小了二极管Dbx2、Dx1的顺时针方向电压与开关元件Tx1的发射极-集电极间的电压之和的量。
并且,在此为了简化说明,假设二极管Dby2、Dbx1、Dbx2、Dx1的顺时针方向电压彼此相等,开关元件Tx1、Ty1、Ty2的发射极-集电极间的电压彼此相等。在这种假设条件下,直流电源Ed的电压最高,其次是启动电容器Cby2的两端电压比较高,然后是启动电容器Cbx1的两端电压比较高,启动电容器Cbx2的两端电压最低。更具体地讲,各个两端电压利用下式示出。
Vcby1=Ved-Vf-Vce    ……(1)
Vcbx1=Vcby1-Vf-Vce=Ved-2Vf-2Vce    ……(2)
Vcbx2=Vcbx1-2Vf-Vce=Ved-4Vf-3Vce    ……(3)
其中,Ved、Vcbx1、Vcbx2、Vcby1分别表示直流电源Ed、启动电容器Cbx1、Cbx2、Cby1的两端电压。Vf表示二极管Dby1、Dbx1、Dbx2、Dx1的顺时针方向电压。Vce表示开关元件Tx1、Ty1、Ty2的发射极-集电极间的电压。
如果能够消除有关这种动作电源的电压的偏差,则能够采用例如相同的开关元件,也能够减小各个开关元件的开闭特性等的偏差。因此,在第2实施方式中减小了各个开关元件的动作电压的偏差。
首先,与图1所示的电力转换装置相对应地进行说明。如图10示例的那样,该电力转换装置还具有电压调整电路VAy1、VAy2、VAx1。另外,在图10的示例中,仅代表性地图示了转换器1的一条开关桥臂和逆变器3的一条开关桥臂。
电压调整电路VAx1连接于启动电容器Cbx1的例如高电位侧的一端与驱动电路Drx1之间。电压调整电路VAx1例如是电阻器,使启动电容器Cbx1的两端电压下降,并作为动作电源提供给驱动电路Drx1。作为更具体的一例,使启动电容器Cbx1的两端电压下降相当于电压Vf的2倍的电压与电压Vce之和的量,并作为动作电源进行供给。由此,能够使供给驱动电路Drx1、Drx2的动作电源相等(参照式(2)和式(3))。
电压调整电路VAy1连接于启动电容器Cby1的低电位侧或者高电位侧的一端与驱动电路Dry1之间。电压调整电路VAy1例如是电阻器,使启动电容器Cby1的两端电压下降,并作为动作电源提供给驱动电路Dry1。更具体地讲,使启动电容器Cby1的两端电压下降相当于电压Vf的3倍的电压与电压Vce的2倍的电压之和的量,并作为动作电源进行供给。
电压调整电路VAy2连接于直流电源Ed的高电位侧的一端与驱动电路Dry2之间。电压调整电路VAy2例如是电阻器,使直流电源Ed的电压下降,并作为动作电源提供给驱动电路Dry2。更具体地讲,使直流电源Ed的电压下降相当于电压Vf的4倍电压与电压Vce的3倍电压之和的量,并作为动作电源进行供给。
利用各个电压调整电路VAx1、VAy1、VAy2,能够使驱动电路Drx1、Drx2、Dry1、Dry2的动作电压彼此相等。
针对图4所示的电力转换装置设有如图11示例的电压调整电路VAx1、VAy1、VAy2。其中,各个启动电容器Cby1、Cbx1、Cbx2的两端电压Vcby1、Vcbx1、Vcbx2用下式示出。
Vcby1=Ved-Vf-Vce    ……(4)
Vcbx1=Vcby1-Vf-Vce=Ved-2Vf-2Vce    ……(5)
Vcbx2=Vcby1-2Vf-2Vce=Ved-3Vf-3Vce    ……(6)
因此,优选将电压调整电路VAy2的压降设为电压Vf的3倍电压与电压Vce的3倍电压之和、将电压调整电路VAy1的压降设为电压Vf的2倍的电压与电压Vce的2倍的电压之和、将电压调整电路VAx1的压降设为电压Vf与电压Vce之和。由此,能够使驱动电路Drx1、Drx2、Dry1、Dry2的动作电压彼此相等。
并且,与图10所示的电力转换装置相比,通过电压调整电路VAx1而下降的电压比较小,因而能够降低在电压调整电路VAx1中产生的功耗。
并且,对于图8、图9所示的电力转换装置,可以如图12示例的那样对启动电容器Cby1和直流电源Ed分别设置电压调整电路VAy1、VAy2。并且,此时可以将电压调整电路VAy2的压降设为电压Vf的3倍的电压与电压Vce的2倍的电压之和、将电压调整电路VAy1的压降设为电压Vf的2倍的电压与电压Vce之和。这一点同样适用于图6、图7所示的电力转换装置。
另外,该电压调整电路不限于此处示出的方式。例如,也可以是将启动电容器的电压分压的方式、或者利用稳压二极管来得到固定电压的方式。并且,还可以是诸如将启动电容器的两端与调压器的输入连接,将调压器的输出与驱动电路连接的方式。
第3实施方式
在图1、图2中,开关元件Tr1、Ts1、Tt1直接与直流电源线LH连接。换言之,二极管Dr1、Ds1、Dt1相比于开关元件Tr1、Ts1、Tt1分别更位于输入端Pr、Ps、Pt侧。由此,直流电源线LH作为开关元件Tr1、Ts1、Tt1的公共电位发挥作用。因此,能够使一个启动电容器作为向3个开关元件Tx1输出开关信号的动作电源发挥作用。即,分别驱动3个开关元件Tx1的3个驱动电路Drx1被供给一个启动电容器的两端电压作为动作电源。因此,能够减少启动电容器的个数。
另外,这样的一个启动电容器也可以作为用于向图1、图4所示的钳位电路2的开关元件S1输出开关信号的动作电源发挥作用。并且,在图7所示的钳位电路2中,如果开关元件S1直接与直流电源线LH连接,则能够使上述的一个启动电容器作为向该开关元件S1输出开关信号的动作电源发挥作用。
另一方面,如果不使针对开关元件Tx1的启动电容器共用化,则也可以像例如图13所示例的那样,相对于开关元件Tx1将二极管Dx1设置在靠直流电源线LH侧。更具体地讲,二极管Dx1也可以设置为相比开关元件Tx1和启动电容器Cbx1和驱动电路Drx1的连接点更靠近直流电源线LH侧。
第4实施方式
在图1、图2、图4的示例中,开关元件Tx1和二极管Dx1相互串联连接,但也可以利用一个开关元件实现它们的功能。例如,也可以采用台面型或者分离阻断型的反向阻断绝缘栅双极晶体管。另外,也可以理解为该开关元件具有反向阻断构造。
通过采用这种开关元件,能够避免由于充电路径(串联电路A3、A5)中的二极管Dx1的顺时针方向电压造成的电压下降。因此,能够提高启动电容器Cbx2的两端电压。
说明将第3实施方式应用于本实施方式的情况。避免了启动电容器Cbx2由于二极管Dx1的顺时针方向电压所造成的电压下降,因而各个电压调整电路VAx1、VAy1、VAy2的压降相应地可以分别增大相当于电压Vf的量。
并且,在图11示例的电路中也能够期待相同的效果。
第5实施方式
在图2、图4所示的电力转换装置中也可以不设置二极管Dbx2。由于在启动电容器Cbx2的充电路径(串联电路A3、A5)中设有二极管Dx1,因而该二极管Dx1能够防止启动电容器Cbx2向启动电容器Cbx1侧放电。换言之,二极管Dx1发挥作为转换器的反向阻断能力,并且能够防止通过启动电容器Cbx2的充电路径的放电。因此,与独立设置二极管Dx1、Dbx2的情况相比,能够减少二极管的个数,进而能够降低制造成本。
另外,在图13的电力转换装置中,在启动电容器Cbx1的充电路径(图13中的串联电路A2)中具有二极管Dx1。因此,二极管Dx1在串联电路A2中发挥二极管Dbx1的作用。但是,优选设置二极管Dbx1。这是因为在通常运转中,启动电容器Cbx1有可能在不经由二极管Dx1的路径中向启动电容器Cby1侧放电。下面进行详细说明。
为了简化说明,假设启动电容器Cbx1、Cby1被充电了电压Vc,而且各个开关元件及各个二极管的压降为零。并且,假设施加给直流电源线LL的电位为零。
例如,以施加给输入端Pr的相电压Vr大于施加给输入端Ps的相电压Vs、开关元件Tr1、Ts2导通的情况为例,参照图1进行说明。但是,在图1中开关元件Tr1、Ts1、Tt1和二极管Dr1、Ds1、Dt1的配置是相反的。通过开关元件Ts2的导通,输入端Ps与电源线LL连接。并且,通过开关元件Tr1的导通,输入端Pr与电源线LH连接。由此,直流电源线LH与直流电源线LL之间的电位差为相电压Vr与相电压Vs之差、即线间电压Vrs(>0)。
下面,在图13中理解为将符号x置换为符号r。由于开关元件Tr1导通,因而发射极和集电极的电位彼此相等。因此,启动电容器Cbr1的低电位侧的电位是线间电压Vrs。考虑到启动电容器Cbr1的电压Vc,启动电容器Cbr1的高电位侧的电位是线间电压Vrs与电压Vc之和。
此时,如果开关元件Ty2导通,则启动电容器Cby1的低电位侧的电位为零,其高电位侧的电位为电压Vc。因此,启动电容器Cbr1的高电位侧的电位(Vc+Vrs)高于启动电容器Cby1的高电位侧的电位(Vc)。因此,此时启动电容器Cbr1有可能在不经由二极管Dr1的路径中向启动电容器Cby1放电。
二极管Dbr1能够防止这种放电,因而优选设置二极管Dbr1。另外,基于防止通常运转时的放电的观点,可以将二极管Dbr1设置在从启动电容器Cby1至二极管Dx1与开关元件Tx1之间的连接点。
在图9所示的电力转换装置中,也可以不设置二极管Dbx。因为二极管Dx1在串联电路A7中实现二极管Dbx1的功能,而且在通常运转中二极管Dx3防止启动电容器Cbx的放电。因此,能够减少二极管的个数,进而能够降低制造成本。
另外,根据以上所述的内容(尤其是图9所示的电力转换装置)可以理解如下,即防止来自启动电容器Cbx(或者启动电容器Cbx1、Cbx2)的放电的二极管(二极管Dbx或者二极管Dx1),设置在从启动电容器Cby1的高电位侧的一端经由启动电容器Cbx1到直流电源线LH的路径中。这种理解均适用于图1~图7所示的电力转换装置。
第6实施方式
在图1、图2、图4所示的电力转换装置中,二极管Dx2相对于开关元件Tx2设置在靠直流电源线LL侧。更具体地讲,二极管Dx2设置在相比于开关元件Tx2和驱动电路Drx2和启动电容器Cbx2共同连接的点更靠直流电源线LL侧。由此,二极管Dx2不会介入于启动电容器Cbx2的充电路径(串联电路A3、A5)中。因此,在对启动电容器Cbx2充电时,不会导致由于二极管Dx2的顺时针方向电压而造成的电压下降。换言之,能够提高启动电容器Cbx2的两端电压。
另一方面,如果不期待提高启动电容器Cbx2的两端电压的效果,则也可以如图13示例的那样将二极管Dx2设置在相比于开关元件Tx2更靠输入端Px侧。更具体地讲,二极管Dx2也可以设置在相比于开关元件Tx2和启动电容器Cbx2和驱动电路Drx2的连接点更靠近输入端Px侧。
第7实施方式
在此对启动电容器和开关元件的性能进行说明。按照如下方式设定各个启动电容器的静电电容,即,使得各个启动电容器在通常运转的整个期间中都被充电为能够导通各个开关元件的值(导通电压)以上的电压。并且,作为开关元件Tx1、Ty1、Ty2、S30,分别采用能够确保对启动电容器Cbx2、Cbx1、Cby1、Cb1、Cbx充分充电的导通期间的开关元件。
这样选定启动电容器是考虑了各个开关元件的导通电压、通过各个开关元件的导通而消耗的电荷量、各个驱动电路的消耗电流、转换器1及逆变器3的控制方式等而进行的。
第8实施方式
图14示例的电力转换装置与图1所示的电力转换装置的不同之处在于有无钳位电路2以及转换器1的结构。该电力转换装置不具有钳位电路2。这是因为如后面所述那样转换器1具有能够向输入端Pr、Ps、Pt侧(下面也称为电源侧)再生的结构,但并不妨碍为了进行动作异常时的保护等而设置钳位电路。
r相的开关桥臂具有开关元件Tr11、Tr12、Tr21、Tr22和二极管Dr11、Dr12、Dr21、Dr22。s相的开关桥臂具有开关元件Ts11、Ts12、Ts21、Ts22和二极管Ds11、Ds12、Ds21、Ds22。t相的开关桥臂具有开关元件Tt11、Tt12、Tt21、Tt22和二极管Dt11、Dt12、Dt21、Dt22。r相、s相、t相的开关桥臂相互并联地连接于直流电源线LH、LL之间。
开关元件Tx11、Tx12、Tx21、Tx22(其中,x代表r、s、t)是仅使从第2电极流向第1电极的电流导通/不导通的单向控制开关元件。例如,如果是绝缘栅双极晶体管,则仅使从集电极流向发射极的电流(所谓顺时针方向的电流)导通/不导通。另外,例如在绝缘栅双极晶体管中,电流(所谓反方向的电流)不从第1电极(发射极)流向第2电极(集电极)。将这种开关元件也称为单向导通开关元件。另一方面,例如MOS(Metal-Oxide-Semiconductor)场效应晶体管在构造上具有反方向导通的寄生二极管,因而电流从第1电极(源极用电极)流向第2电极(漏极用电极)。
开关元件Tx11和二极管Dx11相互串联地连接,开关元件Tx12和二极管Dx12相互串联地连接,开关元件Tx21和二极管Dx21相互串联地连接,开关元件Tx22和二极管Dx22相互串联地连接。开关元件Tx11、Tx21配置为发射极朝向直流电源线LH侧,二极管Dx11、Dx21配置为阴极朝向直流电源线LH侧。开关元件Tx12、Tx22配置为发射极朝向直流电源线LL,二极管Dx12、Dx22配置为阴极朝向直流电源线LL。
开关元件Tx11和二极管Dx11的串联体、与开关元件Tx12和二极管Dx12的串联体相互并联地连接于输入端Px与直流电源线LH之间。开关元件Tx21和二极管Dx21的串联体、与开关元件Tx22和二极管Dx22的串联体相互并联地连接于输入端Px与直流电源线LL之间。
在这种结构中,由开关元件Tx11、Tx12和二极管Dx11、Dx12构成所谓双向开关元件。同样,由开关元件Tx21、Tx22和二极管Dx21、Dx22构成所谓双向开关元件。因此,转换器1能够使电流从直流电源线LH、LL侧流向输入端Px侧。即,能够使来自逆变器3侧的再生能量向电源侧再生。
下面,参照图15对用于向开关元件Tx11、Tx12、Tx21、Tx22输出开关信号的动作电源进行说明。
开关元件Tx11、Tx12、Tx21、Tx22的栅极分别与驱动电路Drx11、Drx12、Drx21、Drx22连接。并且,驱动电路Drx11、Drx12、Drx21分别与电平移位电路LSx11、LSx12、LSx21连接。
驱动电路Drx11被供给启动电容器Cbx11的两端电压作为动作电源。在启动电容器Cbx11、Cby1之间设有二极管Dbx11。启动电容器Cbx11和二极管Dbx11分别与第1实施方式中的启动电容器Cbx1和二极管Dbx1相同,因而省略详细说明。
驱动电路Drx12被供给启动电容器Cbx12的两端电压作为动作电源。启动电容器Cbx12的一端与开关元件Tx12的发射极及驱动电路Drx12连接,启动电容器Cbx12的另一端与驱动电路Drx12连接。
并且,启动电容器Cbx12的另一端通过二极管Dbx12与启动电容器Cbx11的高电位侧的一端连接。二极管Dbx12防止启动电容器Cbx12向启动电容器Cbx11侧放电。
在这种结构中,通过使开关元件Tx11导通,能够利用在启动电容器Cbx11中蓄积的电荷对启动电容器Cbx12充电。因为通过这样进行导通,电流在由启动电容器Cbx11和二极管Dbx12和启动电容器Cbx12和二极管Dx11和开关元件Tx11构成的串联电路A8中流动。
如上所述,启动电容器Cbx12作为被充电且向开关元件Tx12输出开关信号的动作电源发挥作用。因此,不需要对开关元件Tx12设置直流电源,因而能够降低制造成本。而且,即使是在转换器1的通常运转中开关元件Tx11也导通,因而在通常运转中启动电容器Cbx12也被充电。因此,能够降低启动电容器Cbx12所需要的静电电容。
另外,在串联电路A8中,二极管Dx11发挥二极管Dbx12的作用。并且,在通常运转中,启动电容器Cbx12不通过串联电路A8以外的路径进行放电。因此,也可以不设置二极管Dbx12。
驱动电路Drx22被供给启动电容器Cbx22的两端电压作为动作电源。在图15的示例中,开关元件Tx22相比于二极管Dx22配置在靠直流电源线LL侧。因此,开关元件Tx22的发射极直接与直流电源线LL连接。因此,直流电源线LL作为开关元件Ty2、Tx22的公共电位发挥作用。因此,在图15的示例中,启动电容器Cbx22与直流电源Ed并联连接,开关元件Tx22被供给与直流电源Ed相同的电位作为动作电压。在这种情况下,不需设置启动电容器Cbx22,直流电源Ed作为开关元件Tx22的动作电源发挥作用。
驱动电路Dr21被供给启动电容器Cbx21的两端电压作为动作电源。启动电容器Cbx21的一端与开关元件Tx21的发射极及驱动电路Drx21连接。启动电容器Cbx21的另一端与驱动电路Drx21连接。并且,启动电容器Cbx21的另一端通过二极管Dbx21与启动电容器Cbx22的高电位侧的一端连接。二极管Dbx21配置为阳极朝向启动电容器Cbx22。二极管Dbx21防止启动电容器Cbx21向启动电容器Cbx22侧放电。
在这种结构中,通过使开关元件Tx22导通,能够利用在启动电容器Cbx22中蓄积的电荷(或者直流电源Ed)对启动电容器Cbx21充电。因为通过这样进行导通,电流在由启动电容器Cbx22(或者直流电源Ed)和二极管Dbx21和启动电容器Cbx21和二极管Dx22和开关元件Tx22构成的串联电路A9中流动。
如上所述,启动电容器Cbx21作为被充电且向开关元件Tx21输出开关信号的动作电源发挥作用。因此,不需要对开关元件Tx21设置直流电源,能够降低制造成本。而且,由于在转换器1的通常运转中,在使来自逆变器3侧的再生能量向电源侧再生时开关元件Tx22导通,因而在通常运转中启动电容器Cbx22被充电。
另外,在通常运转中,当电流从电源流向负载4的力行(power running)时,以直流电源Ed为电源,经由开关元件Tx21和二极管Dx21对启动电容器Cbx21充电。下面进行说明。首先在力行时,通过开关元件Tx21的导通,比较大的动作电流从逆变器3沿顺时针方向在开关元件Tx21和二极管Dx21中流过。更具体地讲,动作电流从输出端Py经由开关元件Ty2和直流电源线LL和二极管Dx21和开关元件Tx21流向输入端Px。另一方面,从直流电源Ed流向启动电容器Cbx21而对启动电容器Cbx21充电的充电电流小于上述充电电流。因此,虽然整体上电流是沿顺时针方向在开关元件Tx21和二极管Dx21中流过,但是充电电流能够沿逆时针方向在开关元件Tx21和二极管Dx21中流过。更具体地讲,充电电流在由直流电源Ed和二极管Dx21和启动电容器Cbx21和开关元件Tx21和二极管Dx21构成的串联电路中流动。
但是,实际现象是在开关元件Tx21和二极管Dx21中仅流过顺时针方向的电流。因此,上述说明与开关元件Tx21是单向导通开关元件(例如绝缘栅双极晶体管)并不矛盾。下面,对实际现象进行说明。从输出端Py经由开关元件Ty2流过动作电流I1。该动作电流I1在直流电源Ed与直流电源线LL的连接点处减少了相当于充电电流I2的量,电流沿顺时针方向在二极管Dx21和开关元件Tx21中流过。另一方面,充电电流I2从直流电源Ed流过二极管Dx21和启动电容器Cbx21。并且,减少了相当于充电电流I1的量且经由了开关元件Tx21的动作电流I1,在开关元件Tx21与启动电容器Cbx21的连接点处增加了相当于充电电流I2的量,并流向输入端Px。
如上所述,在通常运转时启动电容器Cbx21被充电,因而能够降低启动电容器Cbx21所需的静电电容。另外,即使是在力行时,也可以在转换器动作不至于异常的恰当定时,使开关元件Tx22导通,对启动电容器Cbx21充电。
另外,与图2所示的电力转换装置相同地,二极管Dbx21的阳极也可以与启动电容器Cbx11的高电位侧的一端连接。或者,二极管Dbx21的阳极也可以与启动电容器Cbx12的高电位侧的一端连接。此时,通过开关元件Tx11的导通,能够利用在启动电容器Cbx11中蓄积的电荷对启动电容器Cbx21充电。因此,通过开关元件Tx11的导通,能够对启动电容器Cbx12、Cbx21充电。
另一方面,从启动电容器Cbx21的两端电压的角度考虑,优选二极管Dbx21的阳极与启动电容器Cbx22(或者直流电源Ed)连接。这是因为能够将被充了比启动电容器Cbx11的两端电压高的电压的启动电容器Cbx22(或者直流电源Ed)作为电源,来对启动电容器Cbx21充电。
另外,也可以与第2实施方式相同地设置电压调整电路,降低各个启动电容器的电压的偏差。
并且,也可以与第4实施方式相同地,利用一个开关元件(例如反向阻断绝缘栅双极晶体管)分别实现开关元件Tx11和二极管Dx11的串联体以及开关元件Tx22和二极管Dx22的串联体。由此,能够避免由于各个充电路径(串联电路A8、A9)中的二极管Dx11、Dx22的顺时针方向电压而造成的电压下降。因此,能够提高启动电容器Cbx12、Cbx21的两端电压。
并且,也可以与第5实施方式相同地不设置二极管Dbx12。因为二极管Dx11发挥二极管Dbx12的作用。
并且,优选与第6实施方式相同地,将二极管Dx21设置在相比于开关元件Tx21更靠直流电源线LL侧。更具体地讲,在相比于开关元件Tx21和二极管Drx21和启动电容器Cbx21共同连接的点更靠直流电源线LL侧设置二极管Dx21。由此,二极管Dx21不会介入于启动电容器Cbx21的充电路径(串联电路A9)中。因此,能够避免由于二极管Dx21的顺时针方向电压而造成的电压下降,能够对启动电容器Cbx2充电。
并且,在图15示例的电路结构中,以将开关元件Tx21的集电极和开关元件Tx22的集电极连接的方式来构成双向开关元件,在这种情况下也能够得到相同的效果。
对于下面叙述的其它方式,也能够应用第2~第6实施方式。
图16示例的电力转换装置与图15示例的电力转换装置不同点在于二极管Dbx12的阳极的连接对象。二极管Dx12的阳极与启动电容器Cbx22的高电位侧的一端连接。在图16的示例中,启动电容器Cbx22与直流电源Ed并联连接,因而也可以理解为二极管Dx12的阳极与直流电源Ed的高电位侧的一端连接。
根据这种结构,通过使开关元件Tx22导通,不仅能够对启动电容器Cbx21充电,而且也能够对启动电容器Cbx12充电。因此,能够缩短充电所需要的期间。这是因为通过这样进行导通,电流在由启动电容器Cbx22(或者直流电源Ed)和二极管Dbx12、Dx22和开关元件Tx22构成的串联电路A10和串联电路A9中流动。而且,将被充了比启动电容器Cbx11高的电压的启动电容器Cbx22作为电源,对启动电容器Cbx12充电。因此,能够提高启动电容器Cbx12的两端电压。
图17示例的电力转换装置与图14示例的电力转换装置不同点在于双向开关元件的结构。在图14、图17所示的电力转换装置中,虽然r相、s相及t相的开关桥臂具有的构成要素相同,但是它们的连接关系不同。
开关元件Tx11、Tx12(其中,x代表r、s、t)相互串联地连接于直流电源线LH与输入端Px之间。开关元件Tx11、Tx12各自的发射极相互连接。二极管Dx11的阳极与开关元件Tx11的发射极连接,其阴极与开关元件Tx12的集电极连接。二极管Dx21的阳极与开关元件Tx21的发射极连接,其阴极与开关元件Tx11的集电极连接。
开关元件Tx21、Tx22相互串联地连接于直流电源线LL与输入端Px之间。开关元件Tx21、Tx22各自的发射极相互连接。二极管Dx21的阳极与开关元件Tx21的发射极连接,其阴极与开关元件Tx22的集电极连接。二极管Dx22的阳极与开关元件Tx22的发射极连接,其阴极与开关元件Tx21的集电极连接。
根据这种转换器1,开关元件Tx11、Tx12各自的发射极相互连接,开关元件Tx21、Tx22各自的发射极相互连接。因此,如图18示例的那样,能够使开关元件Tx11、Tx12的动作电源共用化,并且能够使开关元件Tx21、Tx22的动作电源共用化。下面,进行更详细的说明。
开关元件Tx11、Tx12由驱动电路Drx1进行驱动。驱动电路Drx1与开关元件Tx11、Tx12的栅极共同连接。驱动电路Drx1与电平移位电路LSx1连接。
驱动电路Drx1被供给启动电容器Cbx1的两端电压作为动作电源。启动电容器Cbx1的一端与开关元件Tx11、Tx12的发射极及驱动电路Drx1连接。启动电容器Cbx1的另一端与驱动电路Drx1连接。
并且,启动电容器Cbx1的另一端经由二极管Dbx1与启动电容器Cby1的高电位侧的一端连接。二极管Dbx1设置为其阴极朝向启动电容器Cbx1。二极管Dbx1防止启动电容器Cbx1向启动电容器Cby1侧放电。
根据这种结构,通过使开关元件Ty1导通,能够利用在启动电容器Cby1中蓄积的电荷对启动电容器Cbx1充电。因为通过这样进行导通,电流在由启动电容器Cby1和二极管Dbx1和启动电容器Cbx1和二极管Dx11和开关元件Ty1构成的串联电路A11中流动。
如上所述,能够使开关元件Tx11、Tx12的动作电源共用化,而且该动作电源采用启动电容器Cbx1,因而能够减少直流电源的个数。
另外,虽然二极管Dx11在串联电路A11中防止启动电容器Cbx1放电,但是优选在该电力转换装置中设置二极管Dbx1。因为与第5实施方式相同地,能够在通常运转中防止启动电容器Cbx1在不经由二极管Dx11的路径中向启动电容器Cby1侧放电。
下面,对开关元件Tx21、Tx22的动作电源进行说明。开关元件Tx21、Tx22由驱动电路Drx2进行驱动。驱动电路Drx2与开关元件Tx21、Tx22的栅极共同连接。驱动电路Drx2与电平移位电路LSx2连接。
驱动电路Drx2被供给启动电容器Cbx2的两端电压作为动作电源。启动电容器Cbx2的一端与开关元件Tx21、Tx22的发射极及驱动电路Drx2连接。启动电容器Cbx2的另一端与驱动电路Drx2连接。
并且,启动电容器Cbx2的另一端经由二极管Dbx2与启动电容器Cbx1的高电位侧的一端连接。二极管Dbx2设置为其阴极朝向启动电容器Cbx2。二极管Dbx2防止启动电容器Cbx2向启动电容器Cbx1侧放电。
根据这种结构,通过使开关元件Tx11、Ty1导通,能够利用在启动电容器Cbx1中蓄积的电荷对启动电容器Cbx2充电。因为通过这样进行导通,电流在由启动电容器Cbx1和二极管Dbx2和启动电容器Cbx2和二极管Dx21和开关元件Tx11构成的串联电路A12中流动。
如上所述,能够使开关元件Tx21、Tx22的动作电源共用化,而且该动作电源采用启动电容器Cbx2,因而能够减少直流电源的个数。
另外,在图18所示的电力转换装置的通常运转中,在使能量从逆变器3侧向电源侧再生的情况下,开关元件Tx12导通。此时,如果开关元件Ty1导通,则电流不通过二极管Dx11而是通过开关元件Tx12从启动电容器Cby1经由二极管Dbx1流向启动电容器Cbx1(下面也称为充电电流)。另外,在开关元件Tx12中沿顺时针方向流过来自逆变器3的比较大的再生电流,并且沿逆时针方向流过比较小的启动充电电流。因此,其结果是在开关元件Tx12中流过顺时针方向的电流。另外,这种说明内容与参照图15在力行时经由开关元件Tx21和二极管Dx21的启动电容器Cbx21的充电相同。即,这种说明内容与开关元件Tx12是单向导通开关元件并不矛盾。
将启动电容器Cby1的两端电压表示为Vcby1,将二极管Dbx1的顺时针方向电压表示为Vf1,将开关元件Tx11的集电极-发射极间的电压表示为Vce1,将开关元件Ty1的集电极-发射极间的电压表示为Vce,则启动电容器Cbx1的两端电压Vcbx1_t用下式表示。
Vcbx1_t=Vcby1-Vf1+Vce1-Vce  ……(7)
另一方面,在先于通常运转的充电动作中,如上所述电流在串联电路A10中流动,启动电容器Cbx1被充电。将二极管Dx11的顺时针方向电压表示为Vf2,则启动电容器Cbx1的两端电压Vcbx1_d用下式表示。
Vcbx1_d=Vcby1-Vf1-Vf2-Vce  ……(8)
并且,在通常运转中,如果是在力行时,开关元件Tx11不导通,因而与先于通常运转的充电动作相同地,电流在串联电路A10中流动,启动电容器Cbx1被充电。
另外,在再生时也存在不是开关元件Ty1导通而是二极管Dy1导通的情况,在这种情况下,式(7)和式(8)分别为减去了(Vce+Vf)的值。
如上所述,通过区分再生时和力行时,启动电容器Cbx1的两端电压不同。因此,在如第2实施方式那样对图18所示的电力转换装置设置电压调整电路的情况下,产生根据式(7)和式(8)中哪一方设计电压调整电路的观点。其结论是可以根据式(7)和式(8)任意一方设计电压调整电路。因为由此至少降低了各个启动电容器的偏差。并且,也可以对两端电压Vcbx1_t、Vcbx1_d乘以加权系数,并将乘积相加,将相加得到的值理解为启动电容器Cbx1的两端电压。加权系数例如是正的值,它们之和为1。并且,根据负载4的运转状况,如果再生时的期间比较长,则可以提高针对两端电压Vcbx1_t的加权系数。
并且,如果与启动电容器Cbx1并联地连接电压钳位电路,并使两端电压Vcbx1_t、Vcbx1_d均达到高于钳位电压的值,则该电压钳位电路能够向驱动电路Dr2提供稳定的电压。
第9实施方式
图19示例的电力转换装置与图2示例的电力转换装置不同点在于启动电容器Cbx1的连接对象。另外,在图19中示出了转换器1的一条开关桥臂,并示出了逆变器3的两条开关桥臂(但仅示出上侧的开关元件)。
在图19的示例中,启动电容器Cbx1的高电位侧的一端分别通过二极管Dbx11、Dbx12与各个启动电容器Cbu1、Cbv1的高电位侧的一端连接。二极管Dbx11、Dbx12配置为各自的阴极朝向启动电容器Cbx1。二极管Dbx11、Dbx12分别防止启动电容器Cbx1向启动电容器Cbu1、Cbv1侧放电。
根据这种结构,通过开关元件Tu1的导通,能够利用在启动电容器Cbu1中蓄积的电荷对启动电容器Cbx1充电。因为通过开关元件Tu1的导通,电流在由启动电容器Cbu1和二极管Dbx11和启动电容器Cbx1和开关元件Tu1构成的串联电路A11中流动。另外,通过开关元件Tv1的导通,能够利用在启动电容器Cby1中蓄积的电荷对启动电容器Cbx1充电。因为通过开关元件Tv1的导通,电流在由启动电容器Cbv1和二极管Dbx12和启动电容器Cbx1和开关元件Tv1构成的串联电路A12中流动。
如上所述,只要使开关元件Tu1、Tu2至少任意一方导通,就能够对电容器Cbx1充电。因此,在通常运转中启动电容器Cbx1被充电的机会增加。换言之,开关元件Tu1、Tu2的导通/不导通的状态的影响被平均化,能够使启动电容器Cbx1的两端电压变稳定。
另外,在图19的示例中,启动电容器Cbx1经由二极管与启动电容器Cbu1、Cbv1连接,但不限于此,也可以是分别经由二极管与启动电容器Cbu1、Cbv1、Cbw1连接。
下面,对开关元件Tr1、Ts1、Tt1的动作电源分别由不同的启动电容器Cbr1、Cbs1、Cbt1供给的方式进行说明。在这种情况下,也可以是,启动电容器Cbr1分别经由二极管与启动电容器Cbu1、Cbv1、Cbw1连接。由此,通过开关元件Tu1、Tv1、Tw1中任意一个开关元件的导通,也能够对启动电容器Cbr1、Cbs1、Cbt1充电。这同样适用于启动电容器Cbs1、Cbt1。因此,能够降低由于各个开关元件Ty1的导通/不导通的状态的偏倚而造成的启动电容器Cbx1的两端电压的变动。
另外,也可以将第9实施方式的技术应用于第1~第8实施方式的电力转换装置中的任意一种电力转换装置。
另外,上述的所有启动电容器(例如启动电容器Cbx1、Cbx2、Cb1、Cbx)只要能够蓄积电荷作为开关元件的动作电源即可,不限于电容器的方式。
并且,上述的所有启动电容器都不一定限制为绝缘栅双极晶体管,例如也可以是双极晶体管和场效应晶体管等具有不同构造的元件。例如,对于场效应晶体管,第1电极相当于源极,第2电极相当于漏极。
另外,也可以是,在上述所有的启动电容器的充电路径中插入电阻器等来限制充电时的电流。
以上对本发明进行了详细说明,但上述的说明仅仅是全部方面中的示例,本发明不限于此。没有示例的无数变形例可以理解为在不脱离本发明的范围的条件下能够得到的方式。
标号说明
Cbx1、Cbx2、Cby1启动电容器;Dbx1、Dbx2、Dby1、Dx1二极管;Ed直流电源;LH、LL直流电源线;Pr、Ps、Pt输入端;Pu、Pv、Pw输出端;VAx1、VAx2、VAy1电压调整部。

Claims (16)

1.一种电力转换装置,其具有:
第1电源线(LH);
第2电源线(LL),其被施加低于所述第1电源线的电位;
输出端(Py);
功率转换部,其具有设于所述输出端与所述第1电源线之间的第1开关元件(Ty1、S30)、和电源供给部(Cby1),该电源供给部具有在相互间支撑直流电压的两端,所述两端中的低电位侧的一端在所述第2电源线侧与所述第1开关元件连接,所述电源供给部作为向所述第1开关元件输出开关信号的动作电源;
第2开关元件(Tx1、Tx2、S1、Tx),其设于所述第1电源线及所述第2电源线之间;
启动电容器(Cbx1、Cbx2、Cb1、Cbx),其具有在所述第1电源线侧与第2开关元件连接的一端、和与所述电源供给部的另一端电连接的另一端,所述启动电容器作为被充电而向所述第2开关元件输出开关信号的动作电源;以及
二极管(Dbx1、Dbx2、Db1、Dbx),其设于从所述电源供给部的另一端经由所述启动电容器到所述第1电源线之间,并且仅使从所述电源供给部朝向所述启动电容器的方向的电流流过。
2.根据权利要求1所述的电力转换装置,其中,所述电力转换装置还具有:
第3开关元件(Tx2),其位于所述第1及所述第2电源线(LH、LL)之间,并在所述第2电源线侧与所述第2开关元件(Tx1)串联连接;
第2启动电容器(Cbx2),其具有在所述第1电源线侧与所述第3开关元件连接的一端、和另一端,该第2启动电容器作为被充电而向所述第3开关元件输出开关信号的动作电源;以及
第2二极管(Dbx2),其设于所述启动电容器(Cbx1)的所述另一端或者电源供给部(Cby1)的所述另一端与所述第2启动电容器的所述另一端之间,并且被设置成阴极朝向所述第2启动电容器侧。
3.根据权利要求1所述的电力转换装置,其中,所述第2开关元件具有反向阻断构造。
4.根据权利要求2所述的电力转换装置,其中,所述第2开关元件具有反向阻断构造。
5.根据权利要求1所述的电力转换装置,其中,所述电力转换装置具有:
第2二极管(Dx1),其在所述第2电源线(LL)侧与所述第2开关元件(Tx1)串联连接,并且被设置成阳极朝向所述第2电源线;
第3开关元件(Tx2),其在所述第2电源线侧与所述第2开关元件和所述第2二极管的串联体串联连接;
第3二极管(Dx2),其相对于所述串联体在靠所述第2电源线侧与所述第3开关元件串联连接;以及
第2启动电容器(Cbx2),其具有在所述第1电源线侧与所述第3开关元件连接的一端、和与所述启动电容器的所述另一端连接的另一端,该第2启动电容器作为被充电而向所述第3开关元件输出开关信号的动作电源。
6.根据权利要求5所述的电力转换装置,其中,所述第3二极管(Dx2)相对于所述第3开关元件(Tx2)位于所述第2电源线(LL)侧。
7.根据权利要求1所述的电力转换装置,其中,所述二极管(Dx1)被设于所述第2开关元件(Tx)与所述第1电源线(LH)之间。
8.根据权利要求1所述的电力转换装置,其中,所述电力转换装置还具有第2二极管(Dx1),该第2二极管(Dx1)设于所述第2开关元件(Tx1)和所述启动电容器(Cbx1)的连接点与所述第1电源线之间,
所述二极管(Dbx1)被设于所述电源供给部(Cby1)与所述连接点之间。
9.根据权利要求1所述的电力转换装置,其中,所述电力转换装置还具有:
第2二极管(Dx11),其与所述第2开关元件(Tx11)串联连接,并且被配置成阴极朝向所述第1电源线(LH);
第3开关元件(Tx12);
第3二极管(Dx12),其与所述第3开关元件串联连接,并且被配置成阴极朝向所述第2电源线(LL),该第3二极管和所述第3开关元件的串联体与所述第2开关元件和所述第2二极管的串联体并联连接;
第2启动电容器(Cbx12),其具有在所述第2电源线侧与所述第3开关元件连接的一端、和与所述启动电容器(Cbx11)的所述另一端连接的另一端,该第2启动电容器作为被充电而向所述第3开关元件输出开关信号的动作电源;以及
第4二极管(Dbx12),其配置于所述启动电容器与所述第2启动电容器之间,并且被设置成阴极朝向所述第2启动电容器。
10.根据权利要求1所述的电力转换装置,其中,所述电力转换装置还具有:
第2二极管(Dx11),其与所述第2开关元件(Tx11)串联连接,并且被配置成阴极朝向所述第1电源线;
第3开关元件(Tx12);
第3二极管(Dx12),其与所述第3开关元件串联连接,并且被配置成阴极朝向所述第2电源线,该第3二极管和所述第3开关元件的串联体与所述第2开关元件和所述第2二极管的串联体并联连接;
双向开关元件(Tx21、Tx22、Dx21、Dx22),其在所述第2电源线侧与所述串联体串联连接;
第4开关元件(Ty2),其设于所述输出端(Py)与所述第2电源线(LL)之间;
第2电源供给部(Ed),其在所述第2电源线侧与所述第4开关元件(Ty2)连接,并且作为向所述第4开关元件输出开关信号的动作电源;
第2启动电容器(Cbx12),其具有在所述第2电源线侧与所述第3开关元件连接的一端、和与所述第2电源供给部的另一端连接的另一端,该第2启动电容器作为被充电而向所述第3开关元件输出开关信号的动作电源;以及
第4二极管(Dbx12),其配置于所述第2启动电容器与所述第2电源供给部之间,并且被设置成阴极朝向所述第2启动电容器。
11.根据权利要求1所述的电力转换装置,其中,所述电力转换装置还具有:
第3开关元件(Tx12),其在所述第1电源线(LH)侧与所述第2开关元件(TX11)连接;
第2二极管(Dx11),其以阴极朝向所述第1电源线的方式与所述第3开关元件并联连接;以及
第3二极管(Dx12),其以阴极朝向所述第2电源线(LL)的方式与所述第2开关元件并联连接,
所述启动电容器公共地与所述第2开关元件及所述第3开关元件的连接点连接,并且作为向所述第2开关元件及所述第3开关元件输出开关信号的动作电源发挥作用。
12.根据权利要求1~6、9和10中任意一项所述的电力转换装置,其中,
所述第2开关元件(Tr1、Ts1、Tt1)是多个,
所述第2开关元件均直接与所述第1电源线(LH)连接,所述启动电容器(Cbx1)作为向所述多个第2开关元件中的两个以上的第2开关元件输出开关信号的动作电源发挥作用。
13.根据权利要求1~11中任意一项所述的电力转换装置,其中,所述功率转换部还具有电压调整部(VAy1),该电压调整部(VAy1)使所述电源供给部(Cby1)的电压下降而作为所述第1开关元件(Ty1)的动作电源发挥作用。
14.根据权利要求1~11中任意一项所述的电力转换装置,其中,所述第1开关元件(Tu1、Tv1、Tw1)和所述电源供给部(Cbu1、Cbv1、Cbw1)是多个,所述多个电源供给部的一端在所述第2电源线(LL)侧分别与所述多个第1开关元件连接,
所述二极管(Dbx11)设于所述多个电源供给部中的一个所述电源供给部(Cbu1)的另一端与所述启动电容器(Cbx1)的另一端之间,
在所述多个电源供给部中的另一个所述电源供给部(Cbv1)的另一端与所述启动电容器的另一端之间还具有以阴极朝向所述启动电容器的方式设置的启动二极管(Dbx12)。
15.根据权利要求1~11中任意一项所述的电力转换装置,其中,所述第1开关元件(Tu1、Tv1、Tw1)和所述电源供给部(Cu1、Cv1、Cw1)有多个,所述多个电源供给部的一端在所述第2电源线(LL)侧分别与所述多个第1开关元件连接,
所述二极管(Dx1)设于所述第2开关元件(Tx1)与所述第1电源线(LH)之间。
16.根据权利要求1~11中任意一项所述的电力转换装置,其中,
所述电源供给部是第3启动电容器(Cby1),
所述电力转换装置具有:
第4开关元件(Ty2),其设于所述输出端(Py)与所述第2电源线(LL)之间;
直流电源(Ed),其具有在所述第2电源线侧与第4开关元件连接的一端、和另一端,并且作为向所述第4开关元件输出开关信号的动作电源;以及
二极管(Dby1),其设于所述第3启动电容器的所述另一端与所述直流电源的所述另一端之间,并且使阳极朝向所述直流电源侧,使阴极朝向所述第3启动电容器侧。
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