CN103229406B - 直流电源装置 - Google Patents

Abstract

本发明的直流电源装置包括：对来自交流电源（1）的交流电压进行整流的整流电路（5）；包含整流元件（4a）和单向性的开关元件（4b），并且经由电抗器（2）接通/断开来自交流电源（1）的交流电压的开关部（4）；设置于整流电路（5）的输出侧的平滑电容器（6）；检测来自交流电源的输入电流的第一电流检测部（3）；检测开关元件（4b）接通时流经开关元件（4b）的电流的第二电流检测部（7）；和控制部（8），利用第一电流检测部（3）和第二电流检测部（7）的检测电流值进行输入电流的失衡检测并且将输入电流控制为大致正弦波状。

Description

直流电源装置

技术领域

本发明涉及一种直流电源装置，特别涉及该直流电源装置中的输入电流检测方法，其中该直流电源装置包括对来自交流电源的交流电压进行整流的整流电路和经由电抗器（reactor）使来自交流电源的交流电压短路/开路（接通/断开）的开关单元，将直流输出电压控制在期望的电压并且将来自交流电源的输入电流控制为预定的波形（正弦波等）。

背景技术

直流电源装置具有如下结构：利用开关单元，经由电抗器（reactor）接通/断开来自交流电源的交流电压，由此，一边将来自交流电源的输入电流控制为正弦波状，一边将来自交流电源的交流电压转换为期望的直流电压。在这样构成的直流电源装置中，例如当直接检测来自交流电源的输入电流进行反馈控制时，通常使用被称为DC-CT的电流传感器，以使得能够在直流成分重叠于输入电流、且正和负的振幅的大小处于失衡（不平衡）的状态时准确检测出输入电流。

DC-CT主要包括霍尔元件和运算放大器，在原理上，不仅能检测出电流的交流成分，还能够检测直流成分。然而DC-CT一般价格昂贵，所以在使用DC-CT的情况下难以构成价格低廉的直流电源装置。

另外，当将DC-CT用于输入电流的检测而进行电流反馈控制时，通过内置于DC-CT的运算放大器的偏移电压，产生偏移（offset）误差，所以需要考虑该偏移误差而进行设计。当偏移误差的影响处于无法允许的范围时，需要设法适当修正偏移量等。

另外，在现有的直流电源装置中，提供有不利用价格昂贵的DC-CT而利用价格低廉的AC-CT（电流互感器或交流变流器）对输入电流进行反馈控制的直流电源装置。图11是表示利用AC-CT的现有的直流电源装置的结构的图。如图11所示，直流电源装置具备包括多个半导体开关元件而构成的控制整流电路21；和控制信号发生电路24，其以正弦波生成来自交流电源（AC）的输入电流，产生控制控制整流电路21的控制信号，以使得供给至负载的直流输出电压与设定的直流电压指令值相等。控制信号发生电路24的电流控制电路23具有去除对多个半导体开关元件的驱动信号或生成驱动信号的过程中的信号所包含的直流成分的直流成分除去电路22。如上所述，已知有通过在本质上避免直流成分重叠于输入电流，使原理上无法检测直流成分的AC-CT（交流变流器3）的输入电流检测变得可能的结构的直流电源装置（例如，参照专利文献1）。

先行技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3863048号公报

发明内容

然而，在如上所述的那样构成的现有的直流电源装置中，以来自交流电源的交流电压的正负的平衡、在多个开关元件中的开关特性（延迟时间等）、开关元件的接通期间的电压下降相等的电路的对称性为前提工作。因此，在上述的现有的直流电源装置中，当关于交流电源的电压波形的变形、各个开关元件的特性差等，电路的对称性不充分时，有时无法应用。

另外，在一次旋转中负载扭矩周期性改变的电机的逆变器负载等，负载电力并不一定而具有周期性的脉动的情况、交流电源电压或负载的大小急剧变动时等的过渡时的情况下，电路的对称性也会破坏。这样，当电路的对称性破坏时，输入电流也有可能处于失衡状态，难以利用AC-CT准确检测这样的输入电流。因此，在上述的现有的直流电源装置中存在即使输入电流处于平衡，也无法检测失衡状态的课题。

本发明旨在解决上述的现有的直流电源装置的课题，目的在于提供一种不需要交流电源电压的正负的平衡和电流的对称性以及负载不会周期性脉动等所有的前提而且即使在交流电压或负载急剧变化时在来自交流电源的输入电流中产生失衡的情况下，也能够可靠检测其失衡状态的直流电源装置。

用于解决课题的技术方案

为了解决上述的课题，本发明的直流电源装置包括：

对来自交流电源的交流电压进行整流的整流电路；

包含整流元件和单向性的开关元件，经由电抗器接通/断开来自上述交流电源的交流电压的开关部；

设置于上述整流电路的输出侧的平滑电容器；

检测来自上述交流电源的输入电流的第一电流检测部；

检测上述开关元件接通时流经上述开关元件的电流的第二电流检测部；和

利用上述第一电流检测部和上述第二电流检测部的检测电流值进行上述输入电流的失衡检测并且将上述输入电流控制为大致正弦波状的控制部。

如上所述的那样构成的本发明的直流电源装置中，开关元件接通时流经第二电流检测部的电流等于流经第一电流检测部的输入电流的绝对值，作为第一电流检测部和第二电流检测部的电流的读数的检测电流值之差等于第一电流检测部的偏移成分。因此，在本发明中，能够利用作为开关元件接通时的第一电流检测部和第二检测部的电流的读数的检测电流值的绝对值的差信息，检测输入电流的失衡状态。

另外，本发明的直流电源装置具有检测来自交流电源的交流电压的相位的电压相位检测电路，在预定的多个交流电压相位中检测作为第二电流检测部的读数的检测电流值，利用间隔交流电源的周期的大致1/2周期的两个交流电压相位的第二电流检测部的检测电流值的查信息，检测输入电流的失衡状态。

在本发明中，开关元件接通时流经第二电流检测部的电流与流经第一电流检测部的输入电流的绝对值相等，第二电流检测部与双方向有电流流过的交流电源的输入线不同，检测通常在同一方向流过的电流即可，所以在无法忽略第二电流检测部的偏移误差的情况下，通过求出相互间隔与交流电源的大致1/2周期对应的相位的两个交流电压相位的第二电流检测部的检测电流值之差，偏移成分抵消，所以能够高精度地检测输入电流的失衡量。

发明效果

本发明的直流电源装置在包括整流元件和单方向性的开关元件而构成的开关部的接通期间，由于具有检测流经开关元件的电流的第二电流检测部，能够检测输入电流的失衡量，所以在检测输入电流的第一电流检测部，能够利用价格低廉的AC-CT（电流互感器）。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1的直流电源装置的结构的图。

图2A是表示实施方式1的直流电源装置的第一电流检测部的结构的电路图。

图2B是表示实施方式1的直流电源装置的第一电流检测部的输入电流波形和输出电压波形的一个例子的波形图。

图3A是表示实施方式1的直流电源装置的第一电流检测部的另外的结构例的图。

图3B是表示由图3A的第一电流检测部形成的输出电压波形的波形图。

图4A是表示输入电流中正负平衡时的输入电流波形的一个例子的波形图。

图4B是表示输入电流中正负不平衡时的输入电流波形的一个例子的波形图。

图5是表示在输入电流中产生失衡的状态下由图2A的第一电流检测部检测出输入电流时的输出电压波形的一个例子的波形图。

图6A表示实施方式1的直流电源装置的输入电流与流经开关元件的电流的关系，是表示交流电压的瞬时值为正的期间的开关元件接通时的电流的流动的图。

图6B表示实施方式1的直流电源装置的输入电流与流经开关元件的电流的关系，是表示交流电压的瞬时值为正的期间的开关元件断开时的电流的流动的图。

图6C表示实施方式1的直流电源装置的输入电流与流经开关元件的电流的关系，是表示交流电压的瞬时值为负的期间的开关元件接通时的电流的流动的图。

图6D表示实施方式1的直流电源装置的输入电流与流经开关元件的电流的关系，是表示交流电压的瞬时值为负的期间的开关元件断开时的电流的流动的图。

图7是表示实施方式1的直流电源装置的第二电流检测部7的电路结构的一个例子的图。

图8是表示实施方式1的直流电源装置的另外的主电路结构例的图。

图9是表示本发明的实施方式2的直流电源装置的结构的图。

图10A是表示实施方式2的直流电源装置中交流电源电压的瞬时值为正的期间（大致相位90）的输入电流和流经开关元件的电流的波形的一个例子的图。

图10B是表示实施方式2的直流电源装置中交流电源电压的瞬时值为负的期间（大致相位270）的输入电流和流经开关元件的电流的波形的一个例子的图。

图11是表示利用AC-CT的现有的直流电源装置的结构的图。

具体实施方式

第一发明包括：

对来自交流电源的交流电压进行整流的整流电路；

包含整流元件和单向性的开关元件，经由电抗器接通/断开来自上述交流电源的交流电压的开关部；

设置于上述整流电路的输出侧的平滑电容器；

检测来自上述交流电源的输入电流的第一电流检测部；

检测上述开关元件接通时流经上述开关元件的电流的第二电流检测部；和

利用上述第一电流检测部和上述第二电流检测部的检测电流值进行上述输入电流的失衡检测并且将上述输入电流控制为大致正弦波状的控制部。

在如上所述的那样构成的第一发明中，流经第二电流检测部的电流是间歇性的并且仅为零（没有电流流过）或正的值，所以第二电流检测部无需检测如输入电流那样在两个方向流过的电流，只要能够检测在单方向流过的电流即可。因此，在第一发明中，在第二电流检测部中，利用分流电阻、互感器等构成的简单的结构，能够进行比第一电流检测部偏移（直流成分）误差少的检测。

进一步，在如上所述的那样构成的第一发明中，在开关元件接通时流经第二电流检测部的电流等于经由第一电流检测部的输入电流的绝对值，所以能够利用第二电流检测部检测输入电流的失衡。

第二发明构成为，特别在第一发明中，上述控制部基于上述开关元件接通时的上述第一电流检测部和第二电流检测部的检测电流值的绝对值的差信息判断上述输入电流的失衡检测。

在第二发明中，在开关元件的接通期间，流过第二电流检测部的电流与输入电流的绝对值相等，所以能够利用作为第一电流检测部的读数的检测电流值和作为第二电流检测部的读数的检测电流值的各自的绝对值的差信息，推断第一电流检测部的偏移误差。

另外，在第二发明中，尤其是，当将AC-CT用于第一电流检测部时，第一电流检测部的偏移误差与输入电流的失衡量大致相等，所以通过利用相同的结构，就能够进行输入电流的失衡检测。

第三发明构成为，特别是在第二发明中，上述控制部在上述第一电流检测部与上述第二电流检测部的检测电流值的绝对值之差为规定的电流值以上时，使上述开关元件停止。这样构成的第三发明中，当由于电路的异常或预料之外的交流电源的变动等的原因，输入电流的失衡达到规定以上的大小时，能够更早检测处于异常状况，并停止对负载的直流电压的供给。

第四发明构成为，尤其是在第二或第三发明中，上述控制部利用上述第一电流检测部与上述第二电流检测部的检测电流值的绝对值之差，修正上述第一电流检测部的检测结果，并且基于修正后的结果，将上述输入电流控制为大致正弦波状。这样构成的第四发明中，即使暂时因偏移的影响等而发生输入电流的失衡状态，也能够准确检测输入电流，能够消除输入电流的失衡状态而保持平衡的电流波形。

第五发明构成为，尤其是在第二或第三发明中，具有检测来自上述交流电源的交流电压的相位的交流电压相位检测电路，仅在预定的多个交流电压相位，检测上述第一电流检测部与上述第二电流检测部的检测电流值的绝对值之差。这样构成的第五发明中，能够降低控制部的运算频率，能够保持输入电流的失衡检测所需的精度，并且能够减轻控制部的运算负荷。

第六发明构成为，一种交流电源装置，包括：

对来自交流电源的交流电压进行整流的整流电路；

包含整流元件和单向性的开关元件，经由电抗器接通/断开来自上述交流电源的交流电压的开关部；

设置于上述整流电路的输出侧的平滑电容器；

检测来自上述交流电源的输入电流的第一电流检测部；和

检测上述开关元件接通时流经上述开关元件的电流的第二电流检测部；其中

上述直流电源装置还包括：检测来自上述交流电源的交流电压的相位的交流电压相位检测电路，

上述控制部在预定的多个交流电压相位检测上述第二电流检测部的检测电流值，基于间隔上述交流电源的周期的大致1/2周期的两个交流电压相位的上述第二电流检测部的检测电流值的差信息，进行上述输入电流的失衡检测，并且将上述输入电流控制为大致正弦波状。这样构成的第六发明中，能够抵消第二电流检测部的偏移误差，所以能够以不受第二电流检测部的偏移误差的影响且不用来自第一电流检测部的检测结果的方式进行输入电流的失衡检测。

第七发明构成为，尤其是在第六发明中，上述控制部在间隔交流电源的周期的大致1/2周期的两个交流电压相位的第二电流检测部的检测电流值之差为规定的电流值以上时，使上述开关部停止。这样构成的第七发明中，当由于电路的异常或预料之外的交流电源的变动等的原因，输入电流的失衡达到规定以上的大小时，能够更早检测处于异常状况，并停止对负载的直流电压的供给。

第八发明构成为，尤其是在第六或第七发明中，上述控制部利用间隔上述交流电源的周期的大致1/2周期的两个交流电压相位的上述第二电流检测部的检测电流值之差，修正上述第一电流检测部的检测结果。这样构成的第八发明中，即使暂时因偏移的影响等而发生输入电流的失衡状态，也能够准确检测输入电流，能够消除输入电流的失衡状态而保持平衡的电流波形。

第九发明构成为，尤其是在第六或第七发明中，上述预定的多个交流电压相位包含来自上述交流电源的交流电压的大致峰值相位。这样构成的第九发明中，通过输入电流的绝对值变大的交流电压相位处的检测，能够提高输入电流所包含的偏移量，即输入电流的失衡量的检测精度。

第十发明构成为，尤其是在第一至第三、第六、第七发明中的任一个发明中，上述第二电流检测部由一次侧与开关元件串联连接、并且二次侧被整流并被电阻端接的电流互感器构成。这样构成的第十发明中，能够利用偏移误差小的第二电流检测部，并且能够通过第二电流检测部使控制部与电流检测部之间绝缘，所以能够使直流电源装置的结构变简单。

第十一发明构成为，尤其是在第一至第三、第六、第七发明中的任一个发明中，具有过电流保护动作，当由上述第二电流检测部检测出的检测电流值比规定的电流值大时，断开上述开关元件。这样构成的第十一发明中，作为用于开关元件的过电流保护电路的电流检测无需利用另外的检测单元，由第二电流检测部兼任，由此，能够使直流电源装置的结构更加简单。

下面，参照附图，说明本发明的实施方式。另外，在以下的实施方式的直流电源装置中，说明具体的结构，但本发明的直流电源装置并不限于以下的实施方式的具体结构，包含基于同样的技术思想的结构。另外，本发明能够适用于将来自交流电源的交流电压暂时转换为直流电压而对负载进行电力供给的各种电设备，例如冰箱、洗衣机、热泵热水器等电器产品等包括进行输入电流的电流控制的直流电源装置的各种电设备。

（实施方式1）

图1是表示本发明的实施方式1的直流电源装置的结构的图。如图1所示，实施方式1的直流电源装置具备：与交流电源1的一方的交流线连接的电抗器2；检测流经电抗器2的电流，即输入电流的第一电流检测部3；包括整流元件4a和单向性的开关元件4b、经由电抗器2使交流电源1短路/开路（接通/断开）的作为双向性的开关单元的开关部4；交流输入端分别与开关部4的两端连接的整流电路5；在整流电路5的直流输出端间连接的平滑电容器6；和检测流经开关元件4b的电流的第二电流检测部7。

其中，实施方式1的直流电源装置中的开关元件4b不一定采用IGBT、功率MOSFET等单向性的元件，即使采用双向性的元件，也只要采用通过整流元件4a等，电流在本质上仅在单一方向流过的电路结构即可。

另外，实施方式1的直流电源装置具有由微型计算机等构成的控制部8和在交流电源1的两条线间连接的交流电压相位检测电路9。交流电压相位检测电路9例如由零交叉检测电路等构成。控制部8包括：电压相位运算部8a，其从由交流电压相位检测电路9得到的交流电源1的零交叉点和电源周期对交流电源1的交流电压相位进行推定运算；电压比较部8b，其比较平滑电容器6的直流电压和直流电压指令值；电压控制部8c，其基于电压比较部8b的结果进行比例积分补偿运算；和电流指令生成部8d，其生成电流指令值。电流指令生成部8d，将与由电压相位运算部8a得到的交流电压相位对应的大致正弦波状的基准电流波形的电流振幅值与来自电压控制部8c的输出相乘，由此来生成电流指令值。

另外，控制部8具有由第一电流检测部3的检测电流值（读数）与第二电流检测部7的检测电流值（读数）的绝对值之差运算输入电流的偏移值，即失衡量的失衡检测部8e（后面详细描述）。根据失衡检测部8e中求出的失衡量对作为第一电流检测部3的读数的检测电流值进行修正，在电流比较部8f中比较修正后的输入电流的瞬时值和电流指令值。控制部8包括：电流控制部8g，其进行比例积分补偿运算以使基于电流比较部8f的结果修正后的输入电流的瞬时值与电流指令值相等；载波生成部8h，其生成三角波状的载波；和PWM信号生成部8i，其比较电流控制部8g的输出和载波从而生成开关部4的PWM驱动信号。如上所述的那样构成的实施方式1的直流电源装置通过使开关部4开关动作，一边将输入电流控制为大致正弦波状，一边向负载10供给根据直流电压指令控制的直流电压（输出电压）。

另外，在实施方式1中，在控制部8内，设置有由A/D转换电路等构成的直流电压和各电流的检测部，图1中省略了这些检测部的标记。另外，第一电流检测部3包括设置于控制部8的内部的将交流电流转换为直流电流的A/D转换电路等。

下面说明失衡检测部8e的失衡检测的方法和修正第一电流检测部3的偏移的方法。

图2A是表示本发明的实施方式1的直流电源装置的第一电流检测部3的结构的电路图。图2B是表示第一电流检测部3的输入电流波形和输出电压波形（Vo）的一个例子的波形图。

图2A所示的第一电流检测部3的结构为检测输入电流的方向和绝对值两者的信息的电路结构的一个例子。图2A所示的结构为包括AC-CT的电流检测电路的一个例子。图2A所示的第一电流检测部3中，由AC-CT检测出的二次侧电流被补偿（offset）（Vcc/2）。如图2B所示，第一电流检测部3在控制部8内，以与获取第一电流检测部3的检测电压的A/D转换电路的输入范围对应的电源电压Vcc的约1/2为中心，形成与输入电流成比例的输出电压（Vo）。

图3A和图3B是分别表示本发明的实施方式1的直流电源装置的第一电流检测部3的其他的结构例的图。图3A所示的第一电流检测部3是由AC-CT检测出的二次侧电流被全波整流而输出的结构。如图3A所示的那样构成的第一电流检测部3形成图3B所示的输出电压波形（Vo）。

图3A的结构是仅获得输入电流的绝对值信息的电路的一个例子。如图3B所示，通过采用GND基准的输出电压，能够利用以相同GND为基准的电源电压Vcc下工作的控制部8内的A/D转换电路，得到与图2A所示的结构的检测方式相比大约两倍的A/D转换电路的分辨率。

图4A是表示输入电流中正负平衡时的输入电流波形的一个例子的波形图。图4B是表示输入电流中正负不平衡时，即发生失衡的状态的输入电流波形的一个例子的波形图。

图5是如图4B所示在输入电流中发生失衡的状态下利用上述的图2A所示的结构的第一电流检测部3（AC-CT）检测出输入电流时的输出电压波形的一个例子。在图5的输出电压波形中，为了使偏移成分（直流电平）更加容易理解，表示通过LPF（低通滤波器）在第一电流检测部3的输出结果中截止（cut）高频成分时的输出电压波形。

如图2A所示的包括AC-CT的一般的电流检测电路的输入输出特性具有终端电阻Ro和励磁电感所决定的HPF（高通滤波器）特性，所以输入电流所含的直流成分和低频成分被截止。于是，如图5所示，得到的输出电压大致呈正负平衡的波形。在图3A所示的全波整流型的电流检测电路中，若以折叠前的输出电压考虑，也是一样的。

从而，当作为第一电流检测部3使用AC-CT时，即使在输入电流中存在直流成分而处于失衡状态的情况下，第一电流检测部3的检测结果也因为输入电流的直流成分不会传递至检测输出而成为没有偏移（直流成分）的平衡的波形。此时，第一电流检测部3的偏移误差处于大致等于与输入电流所含的直流成分对应的偏移成分的状态。

因此，利用包括AC-CT的第一电流检测部3直接检测输入电流的失衡状态在原理上很困难。

图6A～图6D是表示本发明的实施方式1的直流电源装置的输入电流（第一电流检测部3的检测对象）与流经开关元件4b的电流（第二电流检测部7的检测对象）的关系的图。

如上所述，图6A和图6B是表示交流电源1的交流电压的瞬时值为正的电压相位期间的输入电流的流动的图。图6A是表示开关元件4b接通时的输入电流的流动的图，图6B是开关元件4b断开时的输入电流的流动的图。

图6C和图6D是表示交流电源1的交流电压的瞬时值为负的电压相位期间的输入电流的流动的图。图6C是表示开关元件4b接通时的输入电流的流动的图，图6D是开关元件4b断开时的输入电流的流动的图。

如图6A和图6C所示，在实施方式1的直流电源装置中，在开关元件4b的接通期间，流经第一电流检测部3和第二电流检测部7的电力的大小（绝对值）一致。

另外，如图6A～图6D所示，第二电流检测部7无需如第一电流检测部3那样，检测两个方向流过的电流，只需要检测0（未有电流流过的状态）或单一方向流过的电流即可。

图7是表示第二电流检测部7的电路结构的一个例子的图。在如图7所示的第二电流检测部7中，AC-CT（电流互感器）的二次线圈与包括二极管D1和电阻Ro的半波整流电路连接，半波整流电路的终端（末端）与GND连接（接地）。第二电流检测部7采用以GND基准检测电阻Ro的两端电压的结构。

二极管D1以在电流流过开关元件4b时电流以正向流过AC-CT的二次侧的方向连接。在电阻Ro中，流过基于AC-CT的分流比（线圈匝数比）与流过开关元件4b的电流成比例的电流。

通过利用AC-CT构成如上所述的那样构成的第二电流检测部7，不仅能够在使电流检测部与电位不同的控制部8之间绝缘的状态下传递信号，而且能够使控制部8和电阻Ro的GND电位共同，所以能够利用配置在控制部8内的AD转换电路等简单地检测出输入电流的绝对值。

另外，在图7所示的第二电流检测部7中，二极管D2连接在当开关元件4b接通之后立刻在短时间内流过的恢复电流流经一次线圈时在二次线圈侧使短路电流流过的方向。通过这样连接二极管D2，第二电流检测部7内的AC-CT能够不发生磁饱和地稳定地持续工作。

另外，虽未图示，但作为第二电流检测部7的另外的结构，利用图3A所示的全波整流型的结构，也能够得到同样的效果。

另外，由分流电阻构成第二电流检测部7，利用以分流电阻的低电位侧为共同GND的控制部8直接进行AD转换，在原理上，也能够忽略偏移误差的影响，能够起到同样的效果。

另外，虽未图示，但是，当采用第二电流检测部7的检测结果中包含偏移误差的结构时，也能够通过将开关元件4b断开的期间中没有电流流过的期间的检测结果视为0进行修正，来消除第二电流检测部7的检测结果的偏移的影响。

于是，在实施方式1的直流电源装置中，在失衡检测部8e中，能够利用第二电流检测部7检测与输入电流的绝对值对应的电流，所以能够在开关元件4b接通的每个时刻检测作为第一电流检测部3的读数的检测电流值与作为第二电流检测部7的读数的检测电流值的绝对值之差，由此每次开关操作时检测输入电流的偏移值。

接着，在下面描述控制部8的第一电流检测部3的检测结果的修正方法。

电流比较部8f将每次开关时得到的偏移值视作输入电流的失衡量的瞬时值，以从作为第一电流检测部3的读数的检测电流值减小的方向修正该偏移值。

此时，失衡检测部8e和电流比较部8f为了缓解噪声的影响，也可以将对上述偏移值进行LPF运算的结果作为失衡量进行修正处理。

另外，在电流比较部8f中，将第一电流检测部3的读数（检测电流值）保持原样，而将来自电流指令生成部8d的电流指令值与如上所述的那样检测出的偏移值相加，由此，即使在电流控制部8g中进行电流控制，也能够得到同样的结果。

如上所述，在实施方式1的直流电源装置中，由失衡检测部8e进行失衡量检测，并且对第一电流检测部3的检测电流值进行偏移修正，由此，即使作为第一电流检测部3，使用原理上无法检测直流成分的AC-CT，也能够将来自交流电源1的输入电流，如图4A所示，保持在平衡的正弦波状的电流波形。

另外，在实施方式1的直流电源装置中，每次开关时修正偏移值，由此，原理上，不仅能修正直流成分，也能够修正比电源频率充分低的低频成分。因此，实施方式1的直流电源装置在负载电力中存在低频的变动成分时，也能够起到能够准确地检测输入电流的效果。

另外，在实施方式1的直流电源装置中，也能够构成为，当作为第一电流检测部3和第二电流检测部7的读数的检测电流值的绝对值之差超过规定值时，输入电流的偏移值（失衡量）为超出预料的状况，所以判断出控制部8存在电路的异常或预料外的交流电源的变动，立即使开关动作停止。

另外，在实施方式1的直流电源装置中，当在第一电流检测部3中代替AC-CT使用DC-CT时，能够修正DC-CT的偏移误差，所以能够得到更加平衡的输入电流波形。

另外，本发明的直流电源装置的主电路的结构并不限于如图1所示的、在整流电路5的交流输入侧经由电抗器2使交流电源1短路的电路结构，例如，如图8所示，在整流电路5的输出侧配置有开关元件4b的电路结构中，在开关元件4b的接通期间，由于流经第一电流检测部3和第二电流检测部7的电流的绝对值一致，所以也能够起到同样的效果。

另外，在实施方式1的直流电源装置中，虽未图示，但是，由于第二电流检测部7检测开关元件4b的电流，于是通过将第二电流检测部7兼用作在流经开关元件4b的电流大于预定的规定电流值时断开开关元件4b的过电流保护装置的电流检测部，能够以较少的部件数量实现输入电流控制和过电流保护。

（实施方式2）

图9是表示本发明的实施方式2的直流电源装置的结构的图。如图9所示，实施方式2的直流电源装置与上述的实施方式1一样，具备：与交流电源1的一方的交流线连接的电抗器2；检测流经电抗器2的电流，即输入电流的第一电流检测部3；包括整流元件4a和单向性的开关元件4b，经由电抗器2使交流电源1短路/开路（接通/断开）的作为双向性的开关单元的开关部4；交流输入端分别与开关部4的两端连接的整流电路5；在整流电路5的直流输出端间连接的平滑电容器6和检测流经开关元件4b的电流的第二电流检测部7。

另外，实施方式2的直流电源装置具有控制部8和交流电压相位检测电路9。控制部8包括：电压相位运算部8a，其从由交流电压相位检测电路9得到的交流电源1的零交叉点和电源周期对交流电源1的交流电压相位进行推定运算；电压比较部8b，其比较平滑电容器6的直流电压与直流电压指令值；电压控制部8c，其基于电压比较部8b的结果进行比例积分补偿运算；和电流指令生成部8d，其生成电流指令值。电流指令生成部8d，将与由电压相位运算部8a得到的交流电压相位对应的大致正弦波状的基准电流波形的电流振幅值与来自电压控制部8c的输出相乘，由此来生成电流指令值。

另外，控制部8具有失衡检测部8e，其在由电压相位运算部8a得到的交流电压相位为与交流电源电压的峰值相位对应的90度和270的各个时刻，在第二电流检测部7中进行电流检测，并且根据各个电流的读数（检测电流值）之差运算输入电流的偏移值，即失衡量。控制部8还包括：电流比较部8f，其利用由失衡检测部8e计算出的失衡量对第一电流检测部3的读数（检测电流值）进行修正，比较修正后的结果得到的输入电流的瞬时值和电流指令值；电流控制部8g，其进行比例积分补偿运算以使基于电流比较部8f的结果修正后的输入电流的瞬时值和电流指令值相等；载波生成部8h，其生成三角波状的载波；和PWM信号生成部8i，其比较电流控制部8g的输出和载波从而生成开关部4的PWM驱动信号。如上所述的那样构成的实施方式2的直流电源装置通过使开关部4开关动作，一边将输入电流控制为大致正弦波状，一边向负载10供给根据直流电压指令控制的直流电压。

下面，详细说明实施方式2的失衡检测部8e的失衡检测的方法和对第一电流检测部3的检测结果所包含的偏移进行修正的方法。

图10A是表示交流电源电压的瞬时值为正的期间（大致相位90度）的输入电流与流经开关元件4b的电流的波形的一个例子的图。如图10A所示，在交流电源电压的瞬时值为正的期间，在开关元件4b接通时流经开关元件4b的电流的大小I2（90）等于输入电流的大小I1（90）。

图10B是表示交流电源电压的瞬时值为负的期间（大致相位270度）的输入电流与流经开关元件4b的电流的波形的一个例子的图。如图10B所示，在交流电源电压的瞬时值为负的期间，在开关元件4b接通时流经开关元件4b的电流的大小I2（270）等于输入电流的绝对值的大小（-I1（270））。

实际上，当输入电流重叠有直流成分Idc时，交流电压相位90度时的输入电流的大小与交流电流相位270度时的输入电流的大小之差大致等于直流成分Idc的两倍。

若将作为第二电流检测部7的检测结果的检测电流值所包含的电流的偏移成分设为Ioff，则由于交流电流相位90度时的检测电流值（I2（90））和交流电流相位270度时的检测电流值（I2（270））全都为正值，所以第二电流检测部7的检测电流值为两者与偏移成分Ioff相加的读数。因此，在失衡检测部8e中计算的交流电压相位90度时和270度时的第二电流检测部7的检测电流值之差不受偏移成分Ioff的影响，而等于输入电流所包含的直流成分Idc的两倍。

如上所述，在实施方式2的直流电源装置的结构中，第二电流检测部7并不限于图7所示的结构，它具有如下优点：即使偏移误差大，也由于该偏移成分相互抵消而能够使用。

另外，在实施方式2的直流电源装置的结构中，说明的是电压相位为90度和270度时的结构，但本发明并不限于这种结构，在交流电压相位相互间隔180度的时刻检测输入电流的绝对值之差的结构中，也有同样的结果。

从而，在实施方式2的直流电源装置中，输入电流中重叠有直流成分而处于失衡状态时，利用第二电流检测部7检测出交流电压相位间隔180度的时刻的输入电流的绝对值之差，由此，能够准确检测输入电流处于失衡状态。

在实施方式2的直流电源装置中，与上述的实施方式1一样，控制部8具有利用输入电流的失衡量（对应于上述的Idc）修正第一电流检测部3的检测电流值的结构，所以第一电流检测部3能够使用无法传递直流成分的AC-CT。

另外，实施方式2的直流电源装置也可以采用在输入电流的偏移值（失衡量）超过规定值时，控制部8判断出存在电路的异常或预料之外的交流电源的变动，立即使开关动作停止的结构。

另外，在实施方式2的直流电源装置中，也可以不像前面所述那样在交流电源1的一个周期之间仅设一组（90度与270度）所检测的交流电压相位时刻，而根据所需的检测精度，为了提高检测精度，在交流电源1的一个周期之间，进行多个相位的组合（例如：45度与135度、120度与300度等组合），也可以将这些结果取平均后采用。但是，由于在将作为交流电源1的交流电压的峰值相位的90度和270度作为检测时刻的情况下，输入电流的失衡量的绝对值变最大，所以通过在一个检测时刻中添加（加设）90度和270度，起到检测更加容易的效果。

另外，也可以仅在实施方式2的直流电源装置中示出的、预定的电源周期的相互之间间隔1/2周期的多个交流电压相位时刻，将电流检测动作和进行偏移值的修正的控制动作应用于上述的实施方式1的结构的直流电源装置。

如上所述，在实施方式1的直流电源装置中，通过进行实施方式2的电流检测动作和进行修正的控制动作，控制部8的运算负荷减轻。另外，通过在这样构成的实施方式1的直流电源装置中，尤其在90度和270度的相位时执行电流检测，检测时刻的偏差所带来的影响更加难以显现，起到与实施方式2同样的效果。

产业上的可利用性

如上所述，本发明的直流电源装置，在利用低成本的AC-CT检测输入电流而进行电流控制时，无论交流电源或负载的状态如何，都能够可靠地检测出来自交流电源的输入电流处于失衡状态的时刻。因此，本发明能够应用于暂时将来自交流电源的交流电压转换为直流电压并对负载进行电力供给的、例如冰箱、洗衣机、热泵式热水器等电器产品等的具有进行输入电流的电流控制的直流电源装置的各种电设备的用途。

符号说明

1交流电源

2电抗器

3第一电流检测部

4开关部

4a整流元件

4b开关元件

5整流电路

6平滑电容器

7第二电流检测部

8控制部

8a电压相位运算部

8e失衡检测部

9交流电压相位检测电路

Claims (10)

1.一种直流电源装置，其特征在于，包括：

对来自交流电源的交流电压进行整流的整流电路；

包含整流元件和单向性的开关元件，经由电抗器接通/断开来自所述交流电源的交流电压的开关部；

设置于所述整流电路的输出侧的平滑电容器；

检测来自所述交流电源的输入电流的第一电流检测部；

检测所述开关元件接通时流经所述开关元件的电流的第二电流检测部；和

利用所述第一电流检测部和所述第二电流检测部的检测电流值进行所述输入电流的失衡检测并且将所述输入电流控制为正弦波状的控制部，

所述控制部基于所述开关元件接通时的所述第一电流检测部和第二电流检测部的检测电流值的绝对值的差信息判断所述输入电流的失衡检测。

2.如权利要求1所述的直流电源装置，其特征在于：

所述控制部在所述第一电流检测部与所述第二电流检测部的检测电流值的绝对值之差为规定的电流值以上时，使所述开关元件停止。

3.如权利要求1或2所述的直流电源装置，其特征在于：

所述控制部利用所述第一电流检测部与所述第二电流检测部的检测电流值的绝对值之差，修正所述第一电流检测部的检测结果，并且基于修正后的结果，将所述输入电流控制为正弦波状。

4.如权利要求1或2所述的直流电源装置，其特征在于：

具有检测来自所述交流电源的交流电压的相位的交流电压相位检测电路，仅在预定的多个交流电压相位，检测所述第一电流检测部与所述第二电流检测部的检测电流值的绝对值之差。

5.一种直流电源装置，其特征在于，包括：

对来自交流电源的交流电压进行整流的整流电路；

包含整流元件和单向性的开关元件，经由电抗器接通/断开来自所述交流电源的交流电压的开关部；

设置于所述整流电路的输出侧的平滑电容器；

检测来自所述交流电源的输入电流的第一电流检测部；和

检测所述开关元件接通时流经所述开关元件的电流的第二电流检测部；其中

所述直流电源装置还包括：

检测来自所述交流电源的交流电压的相位的交流电压相位检测电路；和

控制部，其在预定的多个交流电压相位检测所述第二电流检测部的检测电流值，基于间隔所述交流电源的周期的1/2周期的两个交流电压相位的所述第二电流检测部的检测电流值的差信息，进行所述输入电流的失衡检测，并且将所述输入电流控制为正弦波状。

6.如权利要求5所述的直流电源装置，其特征在于：

所述控制部在间隔交流电源的周期的1/2周期的两个交流电压相位的第二电流检测部的检测电流值之差为规定的电流值以上时，使所述开关部停止。

7.如权利要求5或6所述的直流电源装置，其特征在于：

所述控制部利用间隔所述交流电源的周期的1/2周期的两个交流电压相位的所述第二电流检测部的检测电流值之差，修正所述第一电流检测部的检测结果。

8.如权利要求5或6所述的直流电源装置，其特征在于：

所述预定的多个交流电压相位包含来自所述交流电源的交流电压的峰值相位。

9.如权利要求1、2、5和6中的任一项所述的直流电源装置，其特征在于：

所述第二电流检测部由一次侧与开关元件串联连接、并且二次侧被整流并被电阻端接的电流互感器构成。

10.如权利要求1、2、5和6中的任一项所述的直流电源装置，其特征在于：

具有过电流保护动作，当由所述第二电流检测部检测出的检测电流值比规定的电流值大时，断开所述开关元件。