CN103493353B - 功率转换装置 - Google Patents

功率转换装置 Download PDF

Info

Publication number
CN103493353B
CN103493353B CN201280019172.2A CN201280019172A CN103493353B CN 103493353 B CN103493353 B CN 103493353B CN 201280019172 A CN201280019172 A CN 201280019172A CN 103493353 B CN103493353 B CN 103493353B
Authority
CN
China
Prior art keywords
switch
smmothing capacitor
discharge path
surge current
power conversion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201280019172.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103493353A (zh
Inventor
川村真央
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Publication of CN103493353A publication Critical patent/CN103493353A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103493353B publication Critical patent/CN103493353B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/125—Avoiding or suppressing excessive transient voltages or currents
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42—Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42—Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • H02M1/4208—Arrangements for improving power factor of AC input
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42—Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • H02M1/4208—Arrangements for improving power factor of AC input
    • H02M1/4233—Arrangements for improving power factor of AC input using a bridge converter comprising active switches
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/06—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode
    • H02M7/066—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode particular circuits having a special characteristic
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Abstract

本发明提供一种构成元件的数量得以减少、小型且廉价的功率转换装置。其包括：与交流电源1的后级相连接的逆变器电路（14）；经由整流元件（20）而与所述逆变器电路（14）的后级相连接的平滑电容器（22）；充电开关（2），该充电开关（2）与所述逆变器电路（14）的前级相连接，在该充电开关（2）接通时将基于所述交流电源（1）的输出的电量输入至所述逆变器电路（14），在断开时将输入至所述逆变器电路（14）的所述电量断开；以及浪涌电流防止电路（7），该浪涌电流防止电路（7）具有浪涌电流防止开关（3）、和与所述浪涌电流防止开关（3）的后级串联连接的浪涌电流防止电阻（4），所述浪涌电流防止电路（7）与所述充电开关（2）并联连接。

Description

功率转换装置
技术领域
本发明涉及将交流功率转换成直流功率的功率转换装置，更具体地，涉及包括改善输入功率因数的电路在内的功率转换装置。
背景技术
作为现有的功率转换装置，已知的有专利文献1所公开的技术。如图17所示，该现有功率转换装置包括：二极管电桥12，该二极管电桥12经由主继电器10连接至交流电源1；逆变器电路14，该逆变器电路14经由浪涌电流防止电阻4和电抗器13连接至二极管电桥12的后级，且由包括直流电压源19、二极管15、16以及半导体开关元件17、18在内的单相逆变器来构成；以及平滑电容器22，该平滑电容器22经由整流二极管20和短路开关21连接至逆变器电路14的后级。
浪涌电流防止电阻4与充电继电器2a并联连接。此外，平滑电容器22的正极经由放电电阻11和放电继电器5a而连接到浪涌电流防止电阻4与电抗器13之间。另外，31是整流电压检测电路、32是直流电压检测电路、33是平滑电容器电压检测电路。
在具有这种结构的现有功率转换装置中，利用二极管电桥12对来自交流电源1的交流输入进行全波整流，并经由电抗器13输入到逆变器电路14。逆变器电路14按照使来自交流电源1的输入功率因数大致为“1”的方式对来自二极管电桥12的输入电流进行PWM控制，在直流电压源19中积累能量，并且使平滑电容器22的直流电压追随规定的目标电压。根据这种现有的功率转换装置，能改善输入功率因数、降低功耗及噪声。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2009-95160号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，上述现有的功率转换装置为了进行对平滑电容器22充电的充电动作，需要两个继电器，即，用于在交流电源1和功率转换装置之间进行切断或连接的主继电器10；以及用于相对于防止动作开始时的浪涌电流的浪涌电流防止电阻4而设置旁路的充电继电器2a。
一般而言，作为硅氧烷引发的电子元器件失效的示例，大多为继电器触点接触不良，若对密闭的元器件使用产生低分子硅氧烷的硅树脂，则由于元器件工作时发出的热量而产生硅氧烷，并附着于继电器触点上。尤其，在开/关次数多的继电器触点存在如下问题，因为频繁地对触点施加冲击，因此，附着于触点表面上的硅氧烷发生氧化分解而成为二氧化硅（SiO2），该二氧化硅起到电绝缘物的作用，引起触点接触障碍。例如，在元器件的粘接剂、散热片等中使用含硅树脂的硅材料的情况下，会发生上述问题。因此，优选尽量不使用继电器。
另一方面，将MOSFET（金属氧化物场效应晶体管）或IGBT（绝缘栅双极型晶体管）等半导体元件用作开关来替代继电器时，半导体开关元件的导通电阻比继电器的导致电阻要高，因此，功耗增大。因而，为了使功率转换装置高效化，使用继电器比使用半导体开关元件更佳。
此外，在上述现有的功率转换装置中需要分别设置浪涌电流防止电阻4和放电电阻11，该浪涌电流防止电阻4用于防止动作开始时的浪涌电流，而该放电电阻11用于对动作结束时积累在电容器22中的电荷进行放电，各电阻的成本较高，而且通常动作时不使用，因此造成浪费。因而，存在功率转换装置变大、制造成本增加的问题。
本发明是为了解决现有功率转换装置中存在的上述问题而完成的，其目的在于提供构成元器件的数量减少、小型且廉价的功率转换装置。
解决技术问题所采用的技术方案
根据本发明的功率转换装置的特征在于，包括：逆变器电路，该逆变器电路与交流电源的后级相连接；平滑电容器，该平滑电容器经由整流二极管而与所述逆变器电路的后级相连接；充电开关，该充电开关与所述逆变器电路的前级相连接，在该充电开关接通时，将基于所述交流电源的输出的电量输入至所述逆变器电路，在该充电开关断开时，将输入至所述逆变器电路的所述电量断开；以及浪涌电流防止电路，该浪涌电流防止电路具有浪涌电流防止开关、和与所述浪涌电流防止开关的后级串联连接的浪涌电流防止电阻，所述浪涌电流防止电路与所述充电开关并联连接。
此外，本发明的功率转换装置的特征在于，包括：AC/DC转换器，该AC/DC转换器由整流电路和半导体开关元件构成，该整流电路与交流电源的后级相连接且对所述交流电源的输出进行整流，该半导体开关元件连接在所述整流电路的输出端子之间；平滑电容器，该平滑电容器经由整流二极管而与所述AC/DC转换器的后级相连接；充电开关，该充电开关连接在所述整流电路的后级和所述半导体开关元件之间，该充电开关接通时，向所述半导体开关元件输入所述整流电路的输出，在该充电开关断开时，将相对于所述半导体开关元件的输入断开；以及浪涌电流防止电路，该浪涌电流防止电路具有浪涌电流防止开关、和与所述浪涌电流防止开关的后级相连接的电阻，所述浪涌电流防止电路与所述充电开关并联连接。
发明效果
根据本发明的功率转换装置，包括：逆变器电路，该逆变器电路与交流电源的后级相连接；平滑电容器，该平滑电容器经由整流二极管而与所述逆变器电路的后级相连接；充电开关，该充电开关与所述逆变器电路的前级相连接，在该充电开关接通时，将基于所述交流电源的输出的电量输入至所述逆变器电路，在该充电开关断开时，将输入至所述逆变器电路的所述电量断开；以及浪涌电流防止电路，该浪涌电流防止电路具有浪涌电流防止开关、和与所述浪涌电流防止开关的后级串联连接的浪涌电流防止电阻，所述浪涌电流防止电路与所述充电开关并联连接，因此，能对浪涌电流防止开关使用半导体开关元件，此外，可构成为功率转换时所使用的充电开关为一个，能减轻由低分子硅氧烷导致的继电器触点不良的问题，提高电路安全性，从而能防止电路规模变大、成本上升。
此外，根据本发明的功率转换装置，包括：AC/DC转换器，该AC/DC转换器由整流电路和半导体开关元件构成，该整流电路与交流电源的后级相连接且对所述交流电源的输出进行整流，该半导体开关元件连接在所述整流电路的输出端子之间；平滑电容器，该平滑电容器经由整流二极管而与所述AC/DC转换器的后级相连接；充电开关，该充电开关连接在所述整流电路的后级和所述半导体开关元件之间，该充电开关接通时，向所述半导体开关元件输入所述整流电路的输出，在该充电开关断开时，将相对于所述半导体开关元件的输入断开；以及浪涌电流防止电路，该浪涌电流防止电路具有浪涌电流防止开关、和与所述浪涌电流防止开关的后级相连接的电阻，所述浪涌电流防止电路与所述充电开关并联连接，因此，能对浪涌电流防止开关使用半导体开关元件，此外，可构成为功率转换时所使用的充电开关为一个，能减轻由低分子硅氧烷导致的继电器触点不良的问题，提高电路安全性，能防止电路规模变大、成本上升。
附图说明
图1是本发明的实施方式1的功率转换装置的结构图。
图2是对本发明的实施方式1的功率转换装置中的浪涌电流防止动作进行说明的说明图。
图3是表示本发明的实施方式1的功率转换装置中的、功率转换时流过的电流的路径的说明图。
图4是表示本发明的实施方式1的功率转换装置中的、平滑电容器放电时流过的电流的路径的说明图。
图5是表示本发明的实施方式1的功率转换装置中的、直流电压源放电时流过的电流的路径的说明图。
图6是表示本发明的实施方式1的功率转换装置中的、放电路径的切换判定算法的流程图。
图7是表示本发明的实施方式1的功率转换装置的变形例的结构图。
图8是本发明的实施方式2的功率转换装置的结构图。
图9是表示本发明的实施方式2的功率转换装置中的、平滑电容器放电时流过的电流的路径的说明图。
图10是表示本发明的实施方式2的功率转换装置中的、直流电压源放电时流过的电流的路径的说明图。
图11是表示本发明的实施方式2的功率转换装置的变形例的结构图。
图12是本发明的实施方式3的功率转换装置的结构图。
图13是对本发明的实施方式3的功率转换装置中的、浪涌电流防止动作进行说明的说明图。
图14是表示本发明的实施方式3的功率转换装置中的、平滑电容器放电时流过的电流的路径的说明图。
图15是表示本发明的实施方式3的功率转换装置中的、直流电压源放电时流过的电流的路径的说明图。
图16是本发明的实施方式4的功率转换装置的结构图。
图17是现有功率转换装置的结构图。
具体实施方式
实施方式1
以下，对本发明的实施方式1的功率转换装置进行说明。图1是本发明的实施方式1的功率转换装置的结构图。在图1中，功率转换装置由作为整流电路对来自交流电源1的交流输入进行全波整流的二极管电桥12、下述多个要素、以及到平滑电容器22为止的要素所构成。在以下说明中，从二极管电桥12看平滑电容器22一侧时，将离二极管电桥12较近的一侧即离平滑电容器22较远一侧称作前级，将离二极管电桥12较远的一侧即离平滑电容器22较近的一侧称作后级。因而，平滑电容器22配置在功率转换装置的最后一级。
在二极管电桥12的后级，依次串联连接有作为充电开关的充电继电器2、作为电流检测单元的整流电流检测电路30、作为限流单元的电抗器13。浪涌电流防止电路（inrushcurrentpreventioncircuit）7由浪涌电流防止开关3和浪涌电流防止电阻4的串联连接体所构成，且与充电继电器2并联连接。浪涌电流防止开关3由反并联连接有二极管的MOSFT、或反并联连接有二极管的IGBT所构成。作为电压检测单元的整流电压检测电路31设置成与二极管电桥12并联。
在连接至二极管电桥12的正极侧的电抗器13的后级，连接有由单相逆变器构成的逆变器电路14。逆变器电路14由桥接电路所构成，该桥接电路包括第1二极管15、与该第1二极管15的阳极相连接的第1半导体开关元件17、第2二极管16、与该第2二极管16的阴极相连接的第2半导体开关元件18。第1半导体开关元件17和第2半导体开关元件18分别由反并联连接有二极管的MOSFET或IGBT所构成。
逆变器电路14由单相逆变器电路所构成，该单相逆变器电路包括：第1串联电路，该第1串联电路由第1半导体开关元件17和第1二极管15串联连接而成；第2串联电路，第2串联电路由第2半导体开关元件18和第2二极管16串联连接；以及直流电压源19，直流电压源19连接在第1串联电路和第2串联电路的并联连接点之间。
逆变器电路14的第1半导体开关元件17和第1二极管15的连接点即一端141连接至上述电抗器13的输出端。另外，上述电抗器13可串联连接至逆变器电路14的后级。
对于逆变器电路14的第2半导体开关元件18和第2二极管16的连接点即另一端142，其连接至短路开关21的一端、并连接至作为整流元件的整流二极管20的阳极。平滑电容器22的一端即正极分别连接至整流二极管20的阴极、和下述放电开关5的一端，平滑电容器22的另一端即负极分别连接至短路开关21的另一端、和二极管电桥12的负极侧端子。作为电压检测单元的平滑电容器电压检测电路33与平滑电容器22并联连接。另外，短路开关21由反并联连接有二极管的MOSFET或IGBT所构成。
放电开关5的一端连接至平滑电容器22的正极、和整流二极管20的阴极，其另一端连接至浪涌电流防止电阻4与浪涌电流防止开关3的连接点。放电开关5由反并联连接有二极管的MOSFET或IGBT所构成。
作为电流检测单元的整流电流检测电路30经由信号线41b将二极管电桥12的输出电流的检测值输入到控制部6，整流电压检测电路31经由控制线41a将二极管电桥12的输出电压的检测值输入到控制部6。此外，直流电压源电压检测电路32经由控制线41c将直流电压源19的电压检测值输入到控制部6，平滑电容器电压检测电路33经由控制线41d将平滑电容器22的电压检测值输入到控制部6。
此外，控制部6经由控制线40a、40b、40d、40e、40f分别与放电开关5、浪涌电流防止开关3、第1半导体开关17、第2半导体开关元件18及短路开关21的栅极端子相连接，并对放电开关5、浪涌电流防止开关3、第1半导体开关17、第2半导体开关元件18及短路开关21的接通/断开进行控制。
另外，示出了短路开关21由反并联连接有二极管的MOSFET或IGBT所构成的情形，但不限于此，还可以是机械式开关等。
接下来，对本发明的实施方式1的功率转换装置的动作进行说明。在功率转换装置的动作开始时即启动时，刚接通交流电源1之后功率转换装置中流过浪涌电流，因此，控制部6通过控制线40c将充电继电器2断开，并通过控制线40b将浪涌电流防止开关3接通。图2是对本发明的实施方式1的功率转换装置中的、浪涌电流防止动作进行说明的说明图。在动作开始时，将充电继电器2断开、将浪涌电流防止开关3接通，从而如图2的粗实线所示，在依次经过交流电源1、二极管电桥12、浪涌电流防止开关3、浪涌电流防止电阻4、电抗器13、逆变器14的第1二极管14、第2半导体开关18、整流二极管20、平滑电容器22及二极管电桥12的路径上流过浪涌电流。利用浪涌电流防止电阻4来降低该浪涌电流。
接着，在控制部6确认出经由控制线41c、41d而从直流电压源电压检测电路32和平滑电容器电压检测电路33输入的直流电压源19的电压值、及平滑电容器22的电压值为规定值以上之后，通过控制线40c将充电继电器2接通、通过控制线40d将浪涌电流防止开关3断开，从而进入功率转换动作。
图3是表示本发明的实施方式1的功率转换装置中的、功率转换动作时流过的电流的路径的说明图。将充电继电器2接通、将浪涌电流防止开关3断开，从而电流流过的路径是如图3的粗实线所示的路径、或是粗实线的一部分变更为虚线所示路径的路径，即、成为从交流电源1、二极管电桥12、电抗器13、逆变器电路14、平滑电容器22、二极管电桥12到交流电源1的路径，来进行如下阐述的通常的功率转换动作。
即，充电继电器2接通、浪涌电流防止开关3断开，从而由二极管电桥12进行了全波整流的交流电源1的输出会经由充电继电器2而施加于逆变器电路14的一端141与平滑电容器22的负极之间。另外，将输入到逆变器电路14的输入电压峰值设定为比控制成目标电压的平滑电容器22的直流电压要稍高的值。
此处，若控制部6通过控制线40d、40e将逆变器电路14的第1半导体开关元件17和第2半导体开关18一并断开，则来自二极管电桥12的输入电流会经由电抗器13，而从逆变器电路14的一端141经过第1二极管15来对直流电压源19进行充电，并从另一端142输出。另外，在控制部6仅接通第1半导体开关元件17时，来自二极管电桥12的输入电流会经由第1半导体开关17和第2二极管16来从逆变器电路14的另一端142输出。
此外，在控制部6仅接通逆变器电路14的第2半导体开关元件18时，从二极管电桥12输入到逆变器电路14的一端121的输入电流会经由第1二极管15和第2半导体开关元件18来从逆变器电路14的另一端142输出。此外，在控制部6将第1半导体开关元件17和第2半导体开关元件18同时接通时，从二极管电桥12输入到逆变器电路14的一端141的输入电流会经由第1半导体开关17来对直流电压源19进行放电，并会经由第2半导体开关18而从输出端142输出。
由此，控制部16进行第1半导体开关元件17和第2半导体开关元件18的4种组合控制。而且，控制部6通过逆变器电路14的PWM控制、以来自交流电源1的输入功率因数大致为“1”的方式对输入电流进行控制，并且，将逆变器14产生的电压与输入电压相重叠。控制部6通过控制线40f进行控制，使得短路开关21仅在以输入电压和输入电流的零交叉相位为中心的短路相位范围内接通，以使得平滑电容器22的直流电压追随规定的目标电压。本发明的实施方式1的功率转换装置通过进行上述控制，以改善输入功率因数、降低功耗和噪声的方式来进行动作。
接着，对本发明的实施方式1的功率转换装置中的、平滑电容器22和直流电压源19进行放电时的动作进行说明。在使平滑电容器22放电时、及在使直流电压源19放电时，控制部6将充电继电器2和浪涌电流防止开关3断开，成为不从交流电源1供电的状态。
使平滑电容器22和直流电压源19同时放电并非优选。这是因为若使直流电压源19和平滑电容器22同时放电，会有过大的电流流过浪涌电流防止电阻4，因此必须选择具有能耐这种电流的额定电阻来作为浪涌电流防止电阻4，并且，还存在浪涌电流防止电阻4增大且成本增加的缺点。
此外，例如，将直流电压源19的额定电压以上的电压施加到平滑电容器22的情况下，若使直流电压源19和平滑电容器22同时放电，则平滑电容器22的电压会被施加到直流电压源19，会超过其额定电压，因而直流电压源19或周围的元件等有可能被破坏，为了避免这种现象，最终需要将直流电压源等的额定值提高，这将导致尺寸变大。
因此，如下所述那样对第1半导体开关元件17、第2半导体开关元件18及短路开关21进行控制，以使对平滑电容器22和直流电压源19分别进行放电，从而实现浪涌电流防止电阻4的小型化。
首先，对平滑电容器22进行放电时的动作进行说明。图4是表示本发明的实施方式1的功率转换装置中的、平滑电容器放电时流过的电流的路径的说明图，是用粗实线来表示放电刚开始后、平滑电容器22中所充的电荷流过本发明的实施方式1所涉及的功率转换装置的路径的图。
在图4中，平滑电容器22放电时或者直流电压源19放电时，如上所述，控制装置6首先将充电继电器2、浪涌电流防止开关3分别断开，使其成为不从交流电源1对功率转换装置1供电的状态，且将放电开关5接通。接着，控制装置6将第1半导体开关元件17接通、将第2半导体开关元件18断开、将短路开关21接通。由此，如图4中粗实线所示，平滑电容器22中所充的电荷会流过按照平滑电容器22的正极、放电开关5、浪涌电流防止电阻4、电抗器13、第1半导体开关17、第2二极管16、短路开关21、平滑电容器22的负极这一顺序所构成的第1放电路径，使平滑电容器22进行放电。
另外，将第1半导体开关元件17断开、将第2半导体开关元件18接通时，如图4的虚线所示，平滑电容器22的电荷会流过按照平滑电容器22的正极、放电开关5、浪涌电流防止电阻4、电抗器13、第1二极管15、第2半导体开关18、短路开关21、平滑电容器22的负极这一顺序所构成的放电路径，从而进行放电。此处，该放电路径也被称作第1放电路径。
接着，对直流电压源19放电时的动作进行说明，图5是表示本发明的实施方式1的功率转换装置中的、直流电压源放电时流过的电流的路径的说明图，是用粗实线来表示直流电压源19中所充的电荷流过本发明的实施方式1所涉及的功率转换装置的路径的图。
在图5中，如上所述，控制部6将充电继电器2和浪涌电流防止开关3分别断开，将放电开关5接通。接着，控制部6将第1半导体开关元件17、第2半导体开关18分别接通，将短路开关21断开。由此，如图5中粗实线所示，直流电压源19中所充的电荷会流过按照直流电压源19的正极、第2半导体开关元件18、整流二极管20、放电开关5、浪涌电流防止电阻4、电抗器13、第1半导体开关元件17、直流电压源19的负极这一顺序所构成的第2放电路径，使直流电压源19进行放电。
如上所述，平滑电容器22和直流电压源19通过不同的放电路径进行放电，因此，需要对其放电路径进行切换。图6是表示本发明的实施方式1的功率转换装置中的、放电路径的切换判定算法的流程图。图6所示的放电路径的切换判定由控制部6来进行。图6所示判定算法相当于控制部6中的切换单元。
在图6中，首先，在步骤S1对平滑电容器22的电压值是否大于直流电压源19的电压值进行判定，若判定为平滑电容器22的电压值为直流电压源19的电压值以上（是），则前进到步骤S2，进行功率转换装置的电路设定使得第1放电路径有效、而第二放电路径无效。即，如上所述，将充电继电器2、浪涌电流防止开关3分别断开，且将放电开关5接通，同时将第1半导体开关17接通、将第2半导体开关18断开、将短路开关21接通，形成图4的粗实线所示的第1放电路径。另外，还可将第1半导体开关元件17断开、将第2半导体开关元件18接通，在该情况下，第1放电路径的一部分成为图4的虚线所示的路径。由此来形成第1放电路径，使平滑电容器22通过第1放电路径进行放电。
接着，在步骤S3中对平滑电容器22的电压值是否在预定的规定值即规定的阈值Vth以上进行判定。在步骤S3中，当判定为平滑电容器22的电压值小于阈值Vth的情况下（否），前进到步骤S4，进行功率转换装置的电路设定，使得第1放电路径无效、而第2放电路径有效。即，如上所述，将充电继电器2及浪涌电流防止开关3分别断开，将放电开关5接通，同时将第1半导体开关元件17、第2半导体开关18分别接通、且将短路开关21断开，形成图5的粗实线所示的第2放电路径。由此，使直流电压源19通过第2放电路径进行放电。
另一方面，在步骤S3中判定为平滑电容器22的电压值在阈值Vth以上的情况下（是），重复步骤S3。接着，从步骤S4前进到步骤S5，对直流电压源19的电压值是否在阈值Vth以上进行判定。在步骤S5中，当判定为直流电压源19的电压值小于阈值Vth的情况下（否），前进到步骤S6，使第1放电路径和第2放电路径均无效，放电动作结束。为了使第1放电路径和第2放电路径均无效，只要将第1半导体开关元件17和第2半导体开关元件18全都断开即可。另一方面，在步骤S6中判定为直流电压源19的电压值在阈值Vth以上的情况下（是），重复步骤S5。
在上述步骤S1中，在判定为平滑电容器22的电压值小于直流电压源19的电压值时（否），在步骤S7中，将第1放电路径设为无效、第2放电路径设为有效，并开始使直流电压源19进行放电。即，将充电继电器2及浪涌电流防止开关3分别断开，将放电开关5接通，同时将第1半导体开关元件17、第2半导体开关18分别接通、且将短路开关21断开，形成图5的粗实线所示的第2放电路径。由此，使直流电压源19通过第2放电路径进行放电。
接着，在步骤S8中，对直流电压源19的电压值是否在规定的阈值Vth以上进行判定。在步骤S8中，当判定为直流电压源19的电压值小于阈值Vth的情况下（否），前进到步骤S9，将第1放电路径设定为有效、第2放电路径设定为无效，开始使平滑电容器22进行放电。即，如上所述，将充电继电器2、浪涌电流防止开关3分别断开，且将放电开关5接通，同时将第1半导体开关17接通、将第2半导体开关18断开、将短路开关21接通，形成图4的粗实线所示的第1放电路径，使平滑电容器22进行放电。
另一方面，在步骤S8中判定为直流电压源19的电压值在阈值Vth以上的情况下（是），重复步骤S8。接着，在步骤S10中，对平滑电容器22的电压值是否在阈值Vth以上进行判定。在步骤S10中，当判定为平滑电容器22的电压值小于阈值Vth的情况下（否），前进到步骤S6，将第1放电路径设为无效、将第2放电路径设为无效、放电动作结束。为了在步骤S6中将第1放电路径设为无效、将第2放电路径设为无效，可以分别将放电开关S5和短路开关S21断开。另一方面，在步骤S10中判定为平滑电容器22的电压值在阈值Vth以上的情况下（是），重复步骤S10。
另外，图示了在上述控制部6中执行的切换判定算法中、将电压值作为阈值时的流程图，但不限于此，例如，可将电流值作为阈值进行切换判定。即，包括对流过第1放电路径和第2放电路径的电流进行检测的电流检测单元30，控制部6中的切换单元如上所述那样将第1放电路径和第2放电路径中的任一个设为有效，使平滑电容器和直流电压源中的任一个进行放电，之后，在电流检测单元30检测出的电流值小于预定的规定值的情况下，进行放电路径的切换，以便将原本有效的一个放电路径设为无效、且将原本无效的另一放电路径设为有效。
另外，上述本发明的实施方式1的功率转换装置中，将浪涌电流防止电阻4串联连接在二极管电桥12的输出级与逆变器电路14之间，但不限于此，可将其连接在电抗器13的后级、或连接在逆变器电路14的后级。此外，在上述实施方式1中，将整流二极管20的阴极一侧与平滑电容器22的正极相连接，但即使将整流二极管20的阳极一侧与平滑电容器22的负极一侧相连接，也能获得与上述实施方式1的情况相同的动作。
而且，在上述实施方式1中，示出了逆变器电路14由1个单相逆变器所构成的结构，但作为实施方式1的变形例，将多个单相逆变器串联连接来构成逆变器电路亦可。即，图7是表示本发明的实施方式1的功率转换装置的变形例的结构图。
在图7中，逆变器电路100由第1单相逆变器14a和第2单相逆变器14b所构成。第1单相逆变器14a的一端14a1连接至电抗器13的后级、另一端14a2连接至第2单相逆变器14b的一端14b1。第2单相逆变器14b的另一端14b2与短路开关21和整流二极管20并联连接。将第1单相逆变器14a的直流电压源19和第2单相逆变器14b的直流电压源19设定成相同的电压值。由此，第1单相逆变器14a和第2单相逆变器14b通过其交流侧端子相互串联连接。其它结构与图1相同。
在图7所示实施方式1的变形例中，平滑电容器22与第1单相逆变器14a、第2单相逆变器14b各自的直流电压源19也通过不同的放电路径进行放电，因此，需要进行其放电路径的切换，其切换与上述图6所示放电路径的切换判定算法基本相同。在以下说明中，仅对以下内容进行说明，即，图6所示步骤S2和步骤S9中将第1放电路径设定为有效、将第2放电路径设定为无效，以及步骤S4和S7中将第1放电路径设定为无效、将第1放电路径设定为有效，以及步骤S6中将第1放电路径设定为无效、将第2放电路径设定为无效。
首先，在步骤S2和步骤S9中将第1放电路径设定为有效、第2放电路径设定为无效的设定通过如下实现，即、将充电继电器2、浪涌电流防止开关3分别断开，且将放电开关5接通，而且将第1单相逆变器14a中的第1半导体开关元件17和第2半导体开关元件18中的任一个接通、而使另一个断开，将第2单相逆变器14b中的第1半导体开关元件17和第2半导体开关元件18中的任一个接通、而使另一个断开，并且将短路开关21接通。由此，形成不经过第1单相逆变器14a和第2单相逆变器14b的直流电压源19的第1放电路径，使平滑电容器22开始通过第1放电路径进行放电。
接着，在步骤S4和步骤S7中将第1放电路径设定为无效、第1放电路径设定为有效的设定通过如下实现，即、将充电继电器2及浪涌电流防止开关3分别断开，将放电开关5接通，而且将第1单相逆变器14a中的第1半导体开关元件17和第2半导体开关元件18同时接通，将第2单相逆变器14b中的第1半导体开关元件17和第2半导体开关元件18中的一个接通、而将另一个断开，并且将短路开关21断开。由此，第1单相逆变器14a的直流电压源19形成不经过第2单相逆变器14b的直流电压源19的第2放电路径，能开始使第1单相逆变器14a的直流电压源19进行放电。接着，将第2单相逆变器14b的第1半导体开关元件17和第2半导体开关元件18同时接通，且将第1单相逆变器14a的第1半导体开关元件17和第2半导体开关元件18中的一个接通、而将另一个断开。由此，使第2单相逆变器14b的直流电压源19通过不经过第1单相逆变器14b的直流电压源19的第2放电路径进行放电。
另外，若将第1单相逆变器14a和第2单相逆变器14b各自的第1半导体开关元件17和各自的第2半导体开关元件18全都同时接通，则能使各单相逆变器14a、14b的各直流电压源19同时进行放电，但该情况下，放电电流变大，因此，优选如上所述那样使第1单相逆变器14a和第2单相逆变器14b的直流电压源分别进行放电。
接着，为了在步骤S6中将第1放电路径设为无效、将第2放电路径设为无效，可以将放电开关S5和短路开关S21分别断开。
另外，在本实施方式1的变形例中，浪涌电流防止电阻14也可以串联连接在二极管电桥12的输出级与逆变器电路14之间，但不限于此，例如，还可将其串联连接在第1单相逆变器14a和第2单相逆变器14b之间。
实施方式2
图8是本发明的实施方式2的功率转换装置的结构图。本发明的实施方式2的功率转换装置与实施方式1的功率转换装置的不同点在于，短路开关21a的连接位置的不同，除此之外都相同。本发明的实施方式2的功率转换装置中，如图8所示，将短路开关21a连接在逆变器电路14的直流电压源19的负极与平滑电容器22的负极之间。更详细而言，短路开关21a的一端连接至直流电压源19的负极、短路开关21a的另一端连接至二极管电桥12的负极和平滑电容器22的负极。
在本发明的实施方式2的功率转换装置中，使平滑电容器22如下所述那样进行放电。即，图9是表示本发明的实施方式2的功率转换装置中的、平滑电容器放电时流过的电流的路径的说明图。在图9中，平滑电容器22进行放电时，控制部6将充电继电器2和浪涌电流防止开关3分别断开，将放电开关5接通，将逆变器电路14的第1半导体开关元件17接通、将第2半导体开关元件18断开，将短路开关元件21a接通。由此，如粗实线所示，由平滑电容器22的正极、放电开关5、浪涌电流防止电阻4、电抗器13、第1半导体开关元件17、短路开关元件21a、以及平滑电容器22的负极构成第1放电路径，平滑电容器22中所充的电荷在该第1放电路径上流过，从而使平滑电容器22进行放电。
接着，如下所述那样使逆变器电路14中的直流电压源19进行放电。即，图10是表示本发明的实施方式2的功率转换装置中的、直流电压源放电时流过的电流的路径的说明图。在图10中，直流电压源19进行放电时，控制部6将充电继电器2和浪涌电流防止开关3分别断开，将放电开关5接通，将第1半导体开关元件17和第2半导体开关元件18分别接通，将短路开关元件21a断开。由此，如图10中粗实线所示，由直流电压源19的正极、第2半导体开关元件18、整流二极管20、放电开关5、浪涌电流防止电阻4、电抗器13、第1半导体开关元件17、直流电压源19的负极来构成第2放电路径，直流电压源19中所充的电荷在该第2放电路径上流过，从而使直流电压源19进行放电。
本发明的实施方式2的功率转换装置可获得与上述实施方式1的功率转换装置相同的效果，并且，由于将短路开关21a与直流电压源19的负极侧相连接，因此，能降低将短路开关21a接通时电流所通过的电路元件数量，从而能降低放电时施加于电路元件的负担。此外，还能降低功率转换装置的导通损耗，进而获得提高功率转换装置整体的转换效率的效果。
而且，在上述实施方式2中，示出了逆变器电路14由1个单相逆变器所构成的结构，但作为实施方式2的变形例，将多个单相逆变器串联连接来构成逆变器电路亦可。即，图11是表示本发明的实施方式2的功率转换装置的变形例的结构图。
在图11中，逆变器电路100由第1单相逆变器14a和第2单相逆变器14b所构成。第1单相逆变器14a的一端14a1与电抗器13的后级相连接、另一端14a2与第2单相逆变器14b的一端14b1相连接。第2单相逆变器14b的另一端14b2与整流二极管20的阳极相连接。由此，第1单相逆变器14a和第2单相逆变器14b通过其交流侧端子而相互串联连接。另外，将第1单相逆变器14a的直流电压源19和第2单相逆变器14b的直流电压源19设定成相同的电压值。
如图11所示，将多个单相逆变器14a、14b串联连接来构成逆变器电路100的情况下，在多个单相逆变器14a、14b内，在连接在最后一级的单相逆变器14b中的直流电压源19的负极侧上，连接有短路开关21a，由此，进行与上述图10的情况相同的动作、获得相同的效果。
另外，在平滑电容器22放电时，以及第1单相逆变器14a的直流电压源19和第2单相逆变器14b的直流电压源19放电时，与上述图7的情况相同地来进行对第1单相逆变器14a和第2单相逆变器14b的第1半导体开关元件17、第2半导体开关元件18进行接通、断开的控制。
另外，在本实施方式2的变形例中，浪涌电流防止电路7也串联连接至二极管电桥12的输出级，但不限于此，例如，还可将其串联连接在第1单相逆变器14a和第2单相逆变器14b之间。
实施方式3
图12是本发明的实施方式3的功率转换装置的结构图。如图12所示，本发明的实施方式3的功率转换装置不包括实施方式1和实施方式2的情况下的二极管电桥2，交流电源1的一端与充电继电器2串联连接，浪涌电流防止开关3和浪涌电流防止电阻4是与充电继电器2并联连接的。充电继电器2的输出级是与整流电流检测电路30和电抗器13相连接的，其后级与由单相逆变器构成的逆变器电路29的一端291串联连接。整流电压检测电路31设置成与交流电源1并联。
逆变器电路29由第1半导体开关元件17、第二半导体开关元件18、第3半导体开关元件27、第4半导体开关元件28及直流电源源19构成，其中，各半导体开关元件由反并联连接有二极管的IGBT、或在源极漏极间内置有二极管的MOSFET等构成。此外，直流电压源19与直流电压源电压检测电路32并联连接。
此外，逆变器电路29的另一端292连接至第1短路开关23a和第1整流二极管24a的串联连接点，该第1短路开关23a由反并联连接有二极管25a的MOSFET等半导体开关元件构成。而且，交流电源1的另一端连接至第2短路开关23b和第2整流二极管24b的串联连接点，该第2短路开关23b由反并联连接有二极管25b的MOSFET等半导体开关元件构成。第1短路开关23a和第1整流二极管24a构成第1串联电路26a，第2短路开关23b和第2整流二极管24b构成第2串联电路26b。
第1串联电路26a和第2串联电路26b并联连接，其输出级与平滑电容器22的两个端子相连接。此外，平滑电容器22与平滑电容器电压检测电路33并联连接。在该情况下，第1短路开关23a和第2短路开关23b不限于是半导体开关元件，也可以由机械式开关等来构成，但该情况下需要反并联连接二极管25a、25b。
本发明的实施方式3的功率转换装置与实施方式1和实施方式2的功率转换装置的不同点在于，短路开关等的构成不同，除此之外都相同。
图13是对本发明的实施方式3的功率转换装置中的、浪涌电流防止动作进行说明的说明图，对刚开始动作后电流流过的路径以粗实线进行表示。在图13中，动作开始时，将充电继电器2和放电开关5分别断开，将第1半导体开关元件27和第2半导体开关28接通，将第3半导体开关元件17和第4半导体开关18断开，将第2短路开关23b接通，将第1短路开关23a断开。然后，在该状态下，将浪涌电流防止开关3接通。
由此，如粗实线所示，电流会流经交流电源1、浪涌电流防止开关3、浪涌电流防止电阻4、电抗器13、第3半导体开关元件27、直流电压源19、第4半导体开关元件28、第1整流二极管24a、平滑电容器22、第2短路开关23b、交流电源1这样的路径，使直流电压源19和平滑电容器22进行充电。利用浪涌电流防止电阻4来降低浪涌电流。
之后，若将充电继电器2接通、将浪涌电流防止开关3断开、将第3半导体开关元件27断开、将第1半导体开关元件17接通、将第1短路开关23a接通，则电流所流经的起自交流电源1的路径会变为经由交流电源1、充电继电器2、电抗器13、第1半导体开关元件17、第4半导体开关元件28、第1短路开关23a、第2短路开关23b、交流电源1这样的路径。
接着，对平滑电容器22的放电动作进行说明。图14是表示本发明的实施方式3的功率转换装置中的、平滑电容器放电时流过的电流的路径的说明图。最开始，将充电继电器2、浪涌电流防止开关3分别断开，将放电开关5接通，将第1半导体开关元件17和第4半导体开关28接通，将第2半导体开关元件18和第3半导体开关27断开，将第1短路开关23a接通，将第2短路开关23b断开。
由此，如图14中粗实线所示，平滑电容器22中的充电电荷会流过按照平滑电容器22的正极、放电开关5、浪涌电流防止电阻4、电抗器13、第1半导体开关元件17、第4半导体开关元件28、第1短路开关23a、平滑电容器22的负极这样的顺序所构成第1放电路径，从而使平滑电容器22进行放电。
接着，对逆变器电路29中的直流电压源19的放电动作进行说明。图15是表示本发明的实施方式3的功率转换装置中的、直流电压源放电时流过的电流的路径的说明图。为了使直流电压源19进行放电，首先，将充电继电器2、浪涌电流防止开关3分别断开，将放电开关5接通，将第1半导体开关元件17和第2半导体开关元件18分别接通，将第3半导体开关元件27和第4半导体开关28分别断开，将第1短路开关23a和第2短路开关23b断开。
由此，如图15中粗实线所示，直流电压源19中的充电电荷会流过按照直流电压源19的正极、第2半导体开关元件18、第1整流二极管24a、放电开关5、浪涌电流防止电阻4、电抗器13、第1半导体开关元件17、直流电压源19的负极这样的顺序所构成第2放电路径，从而使直流电压源19进行放电。
在本实施方式3中，获得与上述实施方式1相同的效果，并且，由于不需要实施方式1所使用的二极管电桥12，因此，能减少元器件数量、装置结构变得简单。此外，由于电流所通过的元件数量变少，因此能使导通损耗降低，且能提高功率转换装置整体的转换效率。
另外，如示出实施方式1的变形例的图7所示那样，在本实施方式3中，也可将多个单相逆变器串联连接来构成逆变器电路100。在该情况下，可将浪涌电流防止电阻4串联连接在第1单相逆变器14a和第2逆变器14b之间。
此外，在上述各实施方式中，平滑电容器22与作为整流元件的整流二极管20、24a、24b相连接，但也可将其与半导体开关相连接以替代上述整流二极管，并通过半导体开关的接通/断开控制来进行相同的动作。
此外，在上述各实施方式中，放电开关5的一端与平滑电容器22的正极侧相连接，但不限于此，也可与平滑电容器22的负极侧相连接。
实施方式4
图16是本发明的实施方式4的功率转换装置的结构图。在实施方式1至3中，包括由单相逆变器构成的逆变器电路，但实施方式4中包括PFC（功率因数校正：PowerFactorCorrection）转换器来替代该逆变器电路。
在图16中，由半导体开关元件42和二极管41构成PFC转换器，其中，该半导体开关元件42由反并联连接有二极管的IGBT或在源极漏极间内置有二极管的MOSFET等构成，该二极管41连接在该半导体开关元件42的一端与平滑电容器22的一端之间。此外，其它结构与上述实施方式相同。
接着，对实施方式4中的功率转换装置的动作进行说明。在充电开始时，当平滑电容器电压检测电路33检测出的平滑电容器22的电压值小于规定电压值时，控制部6将充电继电器2断开，将放电开关5断开，将浪涌电流防止开关接通。由此，防止来自二极管电桥12的浪涌电流。之后，当判断为平滑电容器电压检测电路33检测出的平滑电容器22的电压值在规定电压值以上的情况下，控制部6将充电继电器2接通，将浪涌电流防止开关3断开，将放电开关5断开。由此，通过经由交流电源1、二极管电桥12、充电电阻2、电抗器40、整流二极管41、平滑电容器22、二极管电桥12、交流电源1这样的充电路径，使平滑电容器22进行充电。
接着，对实施放电动作时的情况进行说明。即，当平滑电容器电压检测电路33检测出的平滑电容器22的电压值在规定值以上时，控制部6将充电继电器2断开，将浪涌电流防止开关3断开，将放电开关5接通。由此，平滑电容器22中所积累的电荷会流过按照平滑电容器22的正极、放电开关5、浪涌电流防止电阻4、电抗器40、半导体开关元件42、平滑电容器22的负极这一顺序所形成第5放电路径，从而使平滑电容器22进行放电。
在本实施方式4中，获得与上述实施方式1相同的效果，并且能降低元器件数量、装置结构变得简单。此外，由于电流所通过的元件数量降低，因此能使导通损耗降低，且能提高功率转换装置整体的转换效率。
工业上的实用性
本发明可利用于将交流功率转换成直流功率的功率转换装置领域中，尤其是装载于汽车等车辆上的车载用功率转换装置领域，进一步而言，适用于汽车工业等。
标号说明
1交流电源
2充电继电器
3浪涌电流防止开关
4浪涌电流防止电阻
5放电开关
6控制部
7浪涌电流防止电路
12二极管电桥
13电抗器
14、29、100逆变器电路
14a第1单相逆变器
14b第2单相逆变器
15第1二极管
16第2二极管
17第1半导体开关元件
18第2半导体开关元件
19直流电压源
20整流二极管
21、21a短路开关
22平滑电容器
23a第1短路开关
23b第2短路开关
24a第1整流二极管
24b第2整流二极管
25a、25b二极管
26a第1串联电路
26b第2串联电路
27第3半导体开关元件
28第4半导体开关元件
30整流电流检测电路
31整流电压检测电路
32直流电压源检测电路
33平滑电容器电压检测电路
40a、40b、40c、40d、40e、40f控制线
41a、41b、41c信号线

Claims (30)

1.一种功率转换装置，其特征在于，包括：
逆变器电路，该逆变器电路与交流电源的后级相连接；
平滑电容器，该平滑电容器经由整流元件而与所述逆变器电路的后级相连接；
充电开关，该充电开关与所述逆变器电路的前级相连接，在该充电开关接通时，将基于所述交流电源的输出的电量输入至所述逆变器电路，在该充电开关断开时，将输入至所述逆变器电路的所述电量断开；
浪涌电流防止电路，该浪涌电流防止电路具有浪涌电流防止开关和与所述浪涌电流防止开关的后级串联连接的浪涌电流防止电阻；
控制部，该控制部对所述充电开关和所述浪涌电流防止开关的接通/断开进行控制；以及
电压检测单元，该电压检测单元对所述平滑电容器的电压值进行检测，
所述浪涌电流防止电路与所述充电开关并联连接，
所述控制部基于所述电压检测单元检测出的所述平滑电容器的电压值，来进行所述控制。
2.如权利要求1所述的功率转换装置，其特征在于，
所述控制部在动作开始时，将所述充电开关断开，将所述浪涌电流防止开关接通。
3.如权利要求1或2所述的功率转换装置，其特征在于，
在所述电压检测单元检测出的电压值小于规定值时，所述控制部将所述充电开关断开，将所述浪涌电流防止开关接通，
所述电压检测单元检测出的电压值在所述规定值以上时，所述控制部将所述充电开关接通，将所述浪涌电流防止开关断开。
4.如权利要求1所述的功率转换装置，其特征在于，
包括放电开关，该放电开关的一端连接在所述浪涌电流防止开关和所述浪涌电流防止电阻之间，其另一端与所述平滑电容器的一端相连接，
在所述放电开关接通时，将所述平滑电容器的一端与所述浪涌电流防止电阻的前级相连接，在所述放电开关断开时，将所述平滑电容器的一端与所述浪涌电流防止电阻的前级之间的连接断开。
5.如权利要求4所述的功率转换装置，其特征在于，
所述控制部对所述充电开关、所述浪涌电流防止开关和所述放电开关的接通/断开进行控制，
基于所述电压检测单元检测出的所述平滑电容器的电压值来进行所述控制。
6.如权利要求5所述的功率转换装置，其特征在于，
在所述电压检测单元检测出的电压值在规定值以上时，所述控制部将所述充电开关和所述浪涌电流防止开关分别断开，将所述放电开关接通。
7.如权利要求1所述的功率转换装置，其特征在于，
包括整流电路，该整流电路对所述交流电源的输出进行整流，
所述逆变器电路由单相逆变器电路构成，该单相逆变器电路包括由第1半导体开关元件和第1二极管串联连接而成的第1串联电路、由第2半导体开关元件和第2二极管串联连接而成的第2串联电路、以及直流电压源，
所述第1串联电路和所述第2串联电路并联连接，
所述直流电压源连接在所述第1串联电路和所述第2串联电路的并联连接点之间。
8.如权利要求7所述的功率转换装置，其特征在于，
所述逆变器电路通过将多个所述单相逆变器电路串联连接来构成。
9.如权利要求7或8所述的功率转换装置，其特征在于，
所述整流元件的一端与逆变器电路的后级相连接，所述整流元件的另一端连与所述平滑电容器的一端相连接，
所述平滑电容器的另一端经由短路开关而与所述整流元件的一端相连接。
10.如权利要求9所述的功率转换装置，其特征在于，包括：
第1放电路径，该第1放电路径包含所述放电开关、所述浪涌电流防止电阻、所述逆变器电路的至少一个半导体开关元件、所述短路开关、所述平滑电容器；以及
第2放电路径，该第2放电路径包含所述逆变器电路的至少一个半导体开关元件、所述整流元件、所述放电开关、所述浪涌电流防止电阻、所述直流电压源，
所述控制部包括切换单元，该切换单元对所述第1放电路径和所述第2放电路径进行切换。
11.如权利要求10所述的功率转换装置，其特征在于，包括：
平滑电容器电压检测单元，该平滑电容器电压检测单元对所述平滑电容器的电压值进行检测；以及
直流电压源电压检测单元，该直流电压源电压检测单元对所述直流电压源的电压值进行检测，
在所述切换单元中，
将所述检测出的所述平滑电容器的电压值和所述检测出的直流电压源的电压值进行比较，在所述平滑电容器的电压值在所述直流电压源的电压值以上的情况下，将所述第1放电路径设为有效且所述第2放电路径设为无效，在所述平滑电容器的电压值小于所述直流电压源的电压值的情况下，将所述第2放电路径设为有效且所述第1放电路径设为无效，从而进行所述切换。
12.如权利要求11所述的功率转换装置，其特征在于，
所述切换单元将所述第1放电路径和所述第2放电路径中的任一个设为有效，从而使所述平滑电容器和所述直流电压源中的任一个进行放电，之后，在所述放电后的所述平滑电容器的电压值或所述直流电压源的电压值小于预定的规定值的情况下，将原本设为所述有效的所述一个放电路径设为无效，且将原本设为无效的另一个放电路径设为有效。
13.如权利要求11所述的功率转换装置，其特征在于，
包括电流检测单元，该电流检测单元对流过所述第1放电路径和所述第2放电路径的电流进行检测，
所述切换单元将所述第1放电路径和所述第2放电路径中的任一个设为有效，从而使所述平滑电容器和所述直流电压源中的任一个进行放电，之后，在所述检测出的流过所述放电路径的电流值小于预定的规定值的情况下，将原本设为所述有效的所述一个放电路径设为无效，且将原本设为无效的另一个放电路径设为有效。
14.如权利要求1所述的功率转换装置，其特征在于，
所述充电开关的一端与所述交流电源的一端相连接，
所述逆变器电路由单相逆变器构成，该单相逆变器包括由第1半导体开关元件和第3半导体开关元件串联连接而成的第1串联电路、由第2半导体开关元件和第4半导体开关元件串联连接而成的第2串联电路、以及直流电压源，
所述第1串联电路和所述第2串联电路并联连接，
所述直流电压源连接在所述第1串联电路和所述第2串联电路的并联连接点之间。
15.如权利要求14所述的功率转换装置，其特征在于，
所述逆变器电路通过将多个所述单相逆变器电路串联连接来构成。
16.如权利要求14或15所述的功率转换装置，其特征在于，
包括放电开关，该放电开关的一端连接在所述浪涌电流防止开关和所述浪涌电流防止电阻之间，另一端与所述平滑电容器的一端相连接，
所述放电开关接通时，将所述平滑电容器的一端与所述浪涌电流防止电阻的前级相连接，所述放电开关断开时，将所述平滑电容器的一端与所述浪涌电流防止电阻的前级的连接断开。
17.如权利要求14所述的功率转换装置，其特征在于，包括：
第1整流元件，该第1整流元件的一端连接至所述第2半导体开关元件和所述第4半导体开关元件的串联连接点，另一端与所述平滑电容器的一端相连接；
第2整流元件，该第2整流元件的一端与所述交流电源的另一端相连接，另一端与所述平滑电容器的一端相连接；
第1短路开关，该第1短路开关连接在所述第1整流元件的一端与所述平滑电容器的另一端之间；以及
第2短路开关，该第2短路开关连接在所述第2整流元件的一端与所述平滑电容器的另一端之间。
18.如权利要求17所述的功率转换装置，其特征在于，包括：
第1放电路径，该第1放电路径包含所述放电开关、所述浪涌电流防止电阻、所述逆变器电路的至少一个半导体开关元件、所述第1短路开关、所述平滑电容器；以及
第2放电路径，该第2放电路径包含所述逆变器电路的至少一个半导体开关元件、所述第1整流元件、所述放电开关、所述浪涌电流防止电阻、所述直流电压源，
所述控制部包括切换单元，该切换单元对所述第1放电路径和所述第2放电路径进行切换。
19.如权利要求18所述的功率转换装置，其特征在于，包括：
平滑电容器电压检测单元，该平滑电容器电压检测单元对所述平滑电容器的电压值进行检测；以及
直流电压源电压检测单元，该直流电压源电压检测单元对所述直流电压源的电压值进行检测，
在所述切换单元中，
将所述检测出的所述平滑电容器的电压值和所述检测出的直流电压源的电压值进行比较，在所述平滑电容器的电压值在所述直流电压源的电压值以上的情况下，将所述第1放电路径设为有效且将所述第2放电路径设为无效，在所述平滑电容器的电压值小于所述直流电压源的电压值的情况下，将所述第2放电路径设为有效且将所述第1放电路径设为无效，从而进行所述切换。
20.如权利要求19所述的功率转换装置，其特征在于，
所述切换单元将所述第1放电路径和所述第2放电路径中的任一个设为有效，从而使所述平滑电容器和所述直流电压源中的任一个进行放电，之后，在所述放电后的所述平滑电容器的电压值或所述直流电压源的电压值小于预定的规定值的情况下，将原本设为所述有效的所述一个放电路径设为无效，且将原本设为无效的另一个放电路径设为有效。
21.如权利要求19所述的功率转换装置，其特征在于，
包括电流检测单元，该电流检测单元对流过所述第1放电路径和所述第2放电路径的电流进行检测，
所述切换单元将所述第1放电路径和所述第2放电路径中的任一个设为有效，从而使所述平滑电容器和所述直流电压源中的任一个进行放电，之后，在所述检测出的流过所述放电路径的电流值小于预定的规定值的情况下，将原本设为所述有效的所述一个放电路径设为无效，且将原本设为无效的另一个放电路径设为有效。
22.如权利要求1所述的功率转换装置，其特征在于，
包括限流单元，该限流单元与所述逆变器电路的前级或后级相连接。
23.一种功率转换装置，其特征在于，包括：
AC/DC转换器，该AC/DC转换器由整流电路和半导体开关元件构成，该整流电路与交流电源的后级相连接且对所述交流电源的输出进行整流，该半导体开关元件连接在所述整流电路的输出端子之间；
平滑电容器，该平滑电容器经由整流元件而与所述AC/DC转换器的后级相连接；
充电开关，该充电开关连接在所述整流电路的后级和所述半导体开关元件之间，该充电开关接通时，向所述半导体开关元件输入所述整流电路的输出，在该充电开关断开时，将相对于所述半导体开关元件的输入断开；
浪涌电流防止电路，该浪涌电流防止电路具有浪涌电流防止开关、和与所述浪涌电流防止开关的后级相连接的电阻；
控制部，该控制部对所述充电开关和所述浪涌电流防止开关的接通/断开进行控制；以及
电压检测单元，该电压检测单元对所述平滑电容器的电压值进行检测，
所述浪涌电流防止电路与所述充电开关并联连接，
所述控制部基于所述电压检测单元检测出的所述平滑电容器的电压值，来进行所述控制。
24.如权利要求23所述的功率转换装置，其特征在于，
所述控制部在动作开始时将所述充电开关断开，将所述浪涌电流防止开关接通。
25.如权利要求23或24所述的功率转换装置，其特征在于，
在所述电压检测单元检测出的电压值小于规定值时，所述控制部将所述充电开关断开，将所述浪涌电流防止开关接通，
所述电压检测单元检测出的电压值在所述规定值以上时，所述控制部将所述充电开关接通，将所述浪涌电流防止开关断开。
26.如权利要求23所述的功率转换装置，其特征在于，
包括放电开关，该放电开关的一端连接在所述浪涌电流防止开关和所述浪涌电流防止电阻之间，另一端与所述平滑电容器的一端相连接，
所述放电开关接通时，将所述平滑电容器的一端与所述浪涌电流防止电阻的前级相连接，在所述放电开关断开时，将所述平滑电容器的一端与所述浪涌电流防止电阻的前级的连接断开。
27.如权利要求26所述的功率转换装置，其特征在于，
所述控制部对所述充电开关、所述浪涌电流防止开关和所述放电开关的接通/断开进行控制，
基于所述电压检测单元检测出的所述平滑电容器的电压值来进行所述控制。
28.如权利要求26或27所述的功率转换装置，其特征在于，
在所述电压检测单元检测出的电压值在规定值以上时，所述控制部将所述充电开关和所述浪涌电流防止开关分别断开，将所述放电开关接通。
29.如权利要求23所述的功率转换装置，其特征在于，
包括放电路径，该放电路径包含所述放电开关、所述浪涌电流防止电阻、所述AC/DC转换器的半导体开关元件、和所述平滑电容器，
在检测出的所述平滑电容器的电压值在预定的规定值以上的情况下，所述控制部将所述放电路径设为有效，在所述平滑电容器的电压值小于所述规定值的情况下，所述控制部将所述放电路径设为无效。
30.如权利要求29所述的功率转换装置，其特征在于，
包括电流检测单元，该电流检测单元对流过所述放电路径的电流进行检测，
所述控制部将所述放电路径设为有效，从而使所述平滑电容器进行放电，之后，在所述检测出的流过所述放电路径的电流值小于预定的规定值的情况下，所述控制部将原本设为所述有效的所述放电路径设为无效。
CN201280019172.2A 2011-07-06 2012-03-13 功率转换装置 Active CN103493353B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011149764A JP5230777B2 (ja) 2011-07-06 2011-07-06 電力変換装置
JP2011-149764 2011-07-06
PCT/JP2012/056345 WO2013005457A1 (ja) 2011-07-06 2012-03-13 電力変換装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103493353A CN103493353A (zh) 2014-01-01
CN103493353B true CN103493353B (zh) 2016-01-27

Family

ID=47436818

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280019172.2A Active CN103493353B (zh) 2011-07-06 2012-03-13 功率转换装置

Country Status (5)

Country Link
US (4) US9484831B2 (zh)
EP (1) EP2731248B1 (zh)
JP (1) JP5230777B2 (zh)
CN (1) CN103493353B (zh)
WO (1) WO2013005457A1 (zh)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2517341B1 (en) * 2009-12-23 2019-06-26 Marvell World Trade Ltd. Start-up supply for a switch mode power supply
WO2012158496A2 (en) 2011-05-16 2012-11-22 Marvell World Trade Ltd. High-voltage startup circuit
JP5502165B2 (ja) * 2012-09-13 2014-05-28 三菱電機株式会社 電力変換装置及び電源システム
US9876438B2 (en) * 2015-03-19 2018-01-23 Mitsubishi Electric Corporation Converter unit system having inrush-current suppression circuit
JP6129450B1 (ja) * 2016-02-08 2017-05-17 三菱電機株式会社 電力変換装置
EP3416276B1 (en) * 2016-02-08 2020-01-08 Mitsubishi Electric Corporation Power conversion device
EP3301805A1 (de) * 2016-09-30 2018-04-04 Fronius International GmbH Verfahren zum betreiben eines wechselrichters und wechselrichter
JP6522568B2 (ja) * 2016-10-17 2019-05-29 コーセル株式会社 スイッチング電源装置及びその制御方法
DE102017204044A1 (de) * 2017-02-14 2018-08-16 Ellenberger & Poensgen Gmbh Verfahren und Spannungsvervielfacher zur Wandlung einer Eingangsspannung sowie Trennschaltung
JP6923337B2 (ja) * 2017-03-30 2021-08-18 住友重機械工業株式会社 パワーコンポーネント
JP6945170B2 (ja) * 2017-04-24 2021-10-06 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電力変換システム
JP7117949B2 (ja) * 2018-09-06 2022-08-15 三菱電機株式会社 半導体モジュールおよび電力変換装置
KR20210023033A (ko) * 2019-08-21 2021-03-04 엘지전자 주식회사 전력 변환 회로, 인버터 장치 및 인버터 장치의 구동 방법
US11258248B2 (en) * 2020-01-08 2022-02-22 Astee International Limited Input overvoltage protection circuits for power supplies
US20230336092A1 (en) * 2020-12-23 2023-10-19 Mitsubishi Electric Corporation Power conversion device
CN114551156B (zh) * 2022-02-28 2023-08-29 西安思丹德信息技术有限公司 一种控制容性负载的继电器触点保护电路

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1909319A (zh) * 2005-06-27 2007-02-07 国际整流器公司 具有双栅极双向hemt的高效涌流限制电路
CN101821932A (zh) * 2007-10-09 2010-09-01 大金工业株式会社 直接型交流电力变换装置

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62107591U (zh) * 1985-12-23 1987-07-09
JPH06245485A (ja) 1993-02-18 1994-09-02 Toshiba Corp インバータ装置
JPH07288979A (ja) * 1994-04-18 1995-10-31 Japan Steel Works Ltd:The コンバータ回路および電動射出成形機
JPH0833338A (ja) 1994-07-15 1996-02-02 Matsushita Electric Works Ltd 平滑コンデンサの放電回路
US6445165B1 (en) * 2001-09-21 2002-09-03 International Business Machines Corporation Circuit for limiting inrush current to a power source
US7068016B2 (en) * 2002-11-01 2006-06-27 International Rectifier Corporation One cycle control PFC boost converter integrated circuit with inrush current limiting, fan motor speed control and housekeeping power supply controller
US6949915B2 (en) * 2003-07-24 2005-09-27 Harman International Industries, Incorporated Opposed current converter power factor correcting power supply
US6930483B2 (en) * 2003-08-01 2005-08-16 General Electric Company Method/system for switched frequency ripple reduction in MRI gradient coils
JP2005318754A (ja) * 2004-04-30 2005-11-10 Mitsubishi Electric Corp 電動機駆動用インバータ装置
JP4043481B2 (ja) * 2004-06-25 2008-02-06 三洋電機株式会社 インバータ装置
US7276883B2 (en) 2004-08-12 2007-10-02 International Rectifier Corporation Self-driven synchronous rectified boost converter with inrush current protection using bidirectional normally on device
US7355368B2 (en) 2004-08-12 2008-04-08 International Rectifier Corporation Efficient in-rush current limiting circuit with dual gated bidirectional hemts
TW200713762A (en) * 2005-09-06 2007-04-01 Acbel Polytech Inc AC-DC converter capable of actively suppressing inrush current
JP2007288992A (ja) * 2006-03-20 2007-11-01 Hitachi Ltd 半導体回路
JP5049964B2 (ja) * 2006-05-08 2012-10-17 三菱電機株式会社 電力変換装置
US7598714B2 (en) * 2006-07-12 2009-10-06 Harman International Industries, Incorporated Amplifier employing interleaved signals for PWM ripple suppression
JP4958715B2 (ja) * 2007-10-10 2012-06-20 三菱電機株式会社 電力変換装置
US7746040B2 (en) * 2008-04-11 2010-06-29 Flextronics Ap, Llc AC to DC converter with power factor correction
WO2010067467A1 (ja) * 2008-12-12 2010-06-17 三菱電機株式会社 電力変換装置
DE112009004627T5 (de) 2009-04-01 2012-06-21 Mitsubishi Electric Corporation Leistungsumwandlungsvorrichtung
DE102009037723B4 (de) * 2009-08-17 2016-08-11 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Entladen eines Zwischenkreiskondensators eines Spannungszwischenkreis-Umrichters
DE102009037859B4 (de) * 2009-08-18 2017-02-23 Fujitsu Technology Solutions Intellectual Property Gmbh Eingangsschaltung für ein elektrisches Gerät, Verwendung einer Eingangsschaltung und elektrisches Gerät
US8558492B2 (en) * 2009-11-13 2013-10-15 Lg Electronics Inc. Apparatus for driving motor of electric vehicle
KR20130049880A (ko) * 2011-11-07 2013-05-15 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩 및 이의 제어 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1909319A (zh) * 2005-06-27 2007-02-07 国际整流器公司 具有双栅极双向hemt的高效涌流限制电路
CN101821932A (zh) * 2007-10-09 2010-09-01 大金工业株式会社 直接型交流电力变换装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP5230777B2 (ja) 2013-07-10
WO2013005457A1 (ja) 2013-01-10
US20160036346A1 (en) 2016-02-04
JP2013017346A (ja) 2013-01-24
EP2731248A1 (en) 2014-05-14
US9608536B2 (en) 2017-03-28
US20160036348A1 (en) 2016-02-04
US9484831B2 (en) 2016-11-01
US9608535B2 (en) 2017-03-28
EP2731248A4 (en) 2015-10-07
US9634574B2 (en) 2017-04-25
US20160036347A1 (en) 2016-02-04
CN103493353A (zh) 2014-01-01
EP2731248B1 (en) 2017-09-20
US20130336028A1 (en) 2013-12-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103493353B (zh) 功率转换装置
US9742345B2 (en) System and method for fault protection of a motor
US6353545B1 (en) Inverter apparatus with active current limiting and smoothing circuit
CN114074561B (zh) 能量转换装置及其运行方法、电动汽车
KR101866168B1 (ko) 에너지 저장 장치의 충전
CN105340163B (zh) 逆变器装置
CN106849635A (zh) 级联多电平换流器子模块失控强制旁路电路
CN107223304B (zh) 具有能量存储器的多电平变换器
CN105612689B (zh) 电源装置
KR101356277B1 (ko) 교류 모터 구동 장치
CN107147305A (zh) 多电平换流器子模块旁路开关自触发电路
CN105052029B (zh) 能量存储设备和具有能量存储设备的系统
CN105229910A (zh) 电力转换装置
CN212579628U (zh) 能量转换装置及车辆
CN102638188A (zh) 半导体开关
TWI676037B (zh) 動態特性測試裝置及動態特性測試方法
JP6477257B2 (ja) 動特性試験装置及び動特性試験方法
CN106992690A (zh) 变频器主回路电路
CN112910234A (zh) 升压转换器和运行升压转换器的方法
JP6444204B2 (ja) 電力変換装置
CN218102980U (zh) 一种用于电动汽车的氮化镓基电容钳位型三电平逆变器
KR20230004815A (ko) 사전 충전 동작 모드를 포함하는 전력 변환기
KR20230144457A (ko) 전력 변환 장치
CN116154837A (zh) 逆变器及其控制方法、以及供电系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant