CN105379088A - 电力转换装置以及制冷空调装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供电力转换装置以及制冷空调装置。在电源(1)与负载(9)之间进行电力转换的电力转换装置具备：升压装置(2)，该升压装置具有防止电流从负载(9)侧朝电源(1)侧逆流的升压用整流部(23)，并使来自电源(1)的电力的电压变化为规定的电压；以及换流装置(4)，该换流装置具有将由在初级侧绕组流动的电流感应出的电压施加于与升压装置(2)不同的其他路径上的次级侧绕组的变压器(41)，并进行使在升压装置(2)流动的电流朝其他路径流动的换流动作，变压器(41)的绕组包括以绕组间距离大致均等的方式卷绕的绕组。

Description

电力转换装置以及制冷空调装置
技术领域
本发明涉及电力转换装置以及制冷空调装置。
背景技术
随着可变电压/可变频率的逆变装置等实用化，各种电力转换装置的应用领域得到拓宽。
例如，关于电力转换装置，近年来，升降压逆变器的应用技术开发颇为旺盛。另一方面，以碳化硅等作为材料的宽带隙半导体元件等的开发也在积极地进行。关于这种新元件、且是尽管耐压高但容许电流(电流有效值的允许值)小的元件，以整流器为中心而实用化(例如参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2005－160284号公报(图1)
另一方面，在将高效的新元件实用化的方面，面向实用化尚存很多课题，特别是认为为了在对朝空调装置的压缩机的马达等供给的电力进行转换的装置中普及尚需时间。因此，有时通过设置利用其他路径对朝整流器流动的电流的一部分进行换流的装置(电路)，来降低在整流器产生的恢复电流。虽然通过设置这种装置能够大幅降低恢复电流，但通过改善其他路径上的设备等所导致的特性，能够进一步实现恢复电流的降低。
发明内容
本发明考虑到上述课题，提供一种能够确保高效、高可靠性等的电力转换装置等。而且，使得能够实现电力转换的损失的进一步降低。
本发明的电力转换装置在电源与负载之间进行电力转换，其中，上述电力转换装置具备：变压装置，该变压装置具有防止电流从负载侧朝电源侧逆流的整流部，并使来自电源的电力的电压变化为规定的电压；以及换流装置，该换流装置具有将由在初级侧绕组流动的电流感应出的电压施加于与变压装置不同的其他路径上的次级侧绕组的变压器，并进行使在变压装置流动的电流朝其他路径流动的换流动作，变压器的绕组包括以绕组间距离均等的方式卷绕的绕组。
根据本发明的电力转换装置，在其他路径上具有次级侧绕组的变压器中，形成为具有使绕组间隔开距离均等地卷绕的绕组的结构，因此能够实现绕组间电容的降低，能够在实现恢复电流的降低的同时抑制因在其他路径流动有电流而导致的损失。
附图说明
图1是表示以本发明的实施方式1的电力转换装置为中心的系统结构的图。
图2是示出本发明的实施方式1的换流装置4的构成例的图。
图3是示出本发明的实施方式1的升压用整流部23的反向恢复时的恢复电流的路径的图。
图4是示出本发明的实施方式1的换流用整流部42的反向恢复时的恢复电流的路径的图。
图5是对本发明的实施方式1的变压器41的结构的概要进行说明的图(其1)。
图6是对本发明的实施方式1的变压器41的结构的概要进行说明的图(其2)。
图7是表示本发明的实施方式1的变压器41的次级侧绕组的绕组间电容的图。
图8是示出本发明的实施方式1的其他路径中的电容的图。
图9是对本发明的实施方式1的次级侧绕组的绕组间隔进行说明的示意图。
图10是示出本发明的实施方式1的变压器41中的绕组层的关系的图。
图11是本发明的实施方式3的制冷空调装置的构成图。
具体实施方式
以下，参照附图等对发明的实施方式的电力转换装置等进行说明。这里，在包括图1在内的以下的附图中，标注相同的附图标记的要素是相同或者相当的要素，这在以下记载的实施方式全文中都是相同的。而且，说明书全文所表述的构成要素的方式只不过是例示，并不限定于说明书所记载的方式。特别是构成要素的组合并不仅限定于各实施方式的组合，能够将其他实施方式所记载的构成要素应用于另外的实施方式。并且，对于用标注进行区分等的多个同种设备等，在无需特意区分或确定的情况下，有时省略标注而进行记载。另外，在附图中，各构成部件的大小关系有时与实际情况不同。
实施方式1.
图1是表示以本发明的实施方式1的电力转换装置为中心的系统结构的图。首先，基于图1对具有能够进行高效的电力转换的电力转换装置的系统的结构进行说明。
图1所示的系统在电源1与负载9之间连接有电力转换装置。电源1例如能够使用直流电源、单相电源、三相电源等各种电源。这里，假设电源1为直流电源而进行说明。另外，负载9为马达等、与该马达等连接的逆变装置等。
电力转换装置具有：升压装置(升压电路)2、换流装置(换流电路)4以及平滑装置(平滑电路)3。作为变压装置的升压装置2将来自电源1的电力供给的施加电压升压至规定电压。换流装置4在必要的时刻将在升压装置2流动的电流朝不同的路径(其他路径)换流。平滑装置3对升压装置2以及换流装置4的动作的电压(输出电压)进行平滑化。
本实施方式中的升压装置2例如由以下各部构成：由与电源1的正侧或者负侧连接的电抗线圈等构成的磁能蓄积部21；以及连接在磁能蓄积部21的下一级的升压用开闭开关部(电力可变用开闭开关)22以及由整流器等构成的升压用整流部(电力可变用整流器部)23。这里，如图1所示，关于构成升压用整流部23的整流器，以B点侧为正极侧，以C点侧为负极侧。例如具有开关元件的升压用开闭开关部22基于来自驱动信号传递装置7的驱动信号SA进行开闭，对经由了升压用开闭开关部22的电源1的正侧与负侧之间的导通、非导通进行控制。作为开关元件使用的半导体元件的种类并无特殊限定，使用能够耐受来自电源1的电力供给的耐压高的元件等(例如，IGBT(绝缘栅双极型晶体管)、MOSFET(金属氧化膜半导体场效应晶体管)等)。这里，虽在图1中未图示，但升压用开闭开关部22从开关动作用电源接受用于进行开闭动作的电力供给。另外，例如由pn结二极管等整流器构成的升压用整流部23是从电源1侧朝负载9侧对电流(电力)进行整流、且防止从负载9侧朝电源1侧的逆流的逆流防止元件。在本实施方式中，根据从电源1朝负载9供给的电力的大小，使用容许电流大的整流器。另外，为了抑制升压用整流部23中的电力(能量)损失，使用正向电压低(Vf特性好)的元件进行整流。至少包括逆流防止元件即升压用整流部23与换流装置4的装置成为防止电流从负载9侧朝电源1侧逆流的逆流防止装置。这里，将升压装置2的升压用整流部23作为逆流防止元件，但也能够将其他元件作为逆流防止元件而构成逆流防止装置。
图2是示出本发明的实施方式1的换流装置4的构成例的图。本实施方式的换流装置4包括：变压器41、换流用整流部42、以及构成用于驱动变压器41的变压器驱动电路43的元件等。在图2中，假设变压器41的初级侧、次级侧绕组的极性相同。而且，变压器41的次级侧绕组与换流用整流部42串联连接。并且，换流用整流部42与升压装置2的升压用整流部23并联连接。
具有脉冲变压器等的变压器41与变压器驱动电路43构成换流动作装置。对初级侧绕组施加电压而使得流动有励磁电流，由此在次级侧绕组感应出电压而使得流动有电流，使在升压装置2流动的电流换流。例如在变压器41中，通过调整初级侧绕组与次级侧绕组的匝数比、电感比等，能够以在产生升压用整流部23(整流器)的反向恢复所需的电压以上的电压(约数V)的同时抑制多余的电压的方式进行调整。因此，无需使得在换流装置4侧流过有过大的电流等就能够进行反向恢复，能够以简单的方法实现节能。另外，本实施方式的变压器41在初级侧绕组设置有复位绕组。通过设置复位绕组，在复位时能够使励磁能量在变压器用电源部45侧再生从而进行电力回收，能够实现进一步的高效化。变压器41将在后面更详细地说明。
换流用整流部42对换流的电流(在其他路径流动的电流)进行整流。这里，换流用整流部42具有包括例如电特性(特别是恢复特性)优异、容许电流小、反向恢复的时间快的半导体元件的整流器。整流器位于从电源1朝负载9供给的电力的路径上，因此形成为耐压高的元件。因此，这里，特别是将由以恢复特性优异的硅制肖特基势垒二极管、或者SiC(碳化硅)、GaN(Galliumnitride、氮化镓)、金刚石等作为材料的宽带隙半导体构成的元件用于换流用整流部42的整流器。
另外，在本实施方式中，利用换流用开闭器44、变压器用电源部45、变压器驱动用整流部46以及变压器用平滑部47构成变压器驱动电路43。例如具有晶体管等开关元件的换流用开闭器44基于来自换流信号传递装置8的换流信号SB进行开闭，对从变压器用电源部45朝变压器41(初级绕组侧)的电力供给、供给停止进行控制。这里，开关元件也可以具有对栅极侧、与漏极(集电极)－源极(发射极)侧进行绝缘的绝缘部。此时，作为绝缘部，可以由光耦合器、脉冲变压器等构成。通过设置绝缘部，能够将换流装置4与控制装置100等控制侧在电气方面分离，能够使得不会朝控制侧流动有过大的电流等。变压器用电源部45例如成为用于朝变压器41供给电力而使换流装置4进行换流动作的电源。而且，变压器用电源部45对变压器41施加的电压比利用升压装置2、换流装置4对平滑装置3施加的电压(输出电压)低。这里，虽在图1未特别图示，但考虑到噪声对策、故障时的电路保护等，也可以根据需要在连接变压器用电源部45、换流用开闭器44以及变压器41的初级侧绕组的配线路径插入限流电阻、高频电容器、缓冲电路、保护电路等。另外，变压器用电源部45也可以与用于进行升压用开闭开关部22的开闭动作的电源共用。变压器驱动用整流部46对在变压器驱动电路43流动的电流进行整流并朝变压器41的初级侧绕组进行电力供给。另外，具有电容器等的变压器用平滑部47对来自变压器用电源部45的电力进行平滑并朝初级侧绕组供给。通过设置变压器用平滑部47而进行平滑，例如能够抑制变压器用电源部45的剧烈的变动、电流的急剧的上升等。
平滑装置3例如由平滑用电容器构成，对升压装置2等的动作的电压进行平滑并朝负载9施加。另外，电压检测装置5检测由平滑装置3平滑后的电压(朝负载9施加的负载电压)VDC，并将转换后的信号Vdc朝控制装置100发送。电压检测装置5由基于分压电阻的电平转换电路等构成。这里，电压检测装置5根据需要也可以形成为附加了模拟/数字转换器等的结构，以便能够形成为控制装置100进行运算处理等的信号(数据)。
另外，在本实施方式的系统中，具有电流检测元件10以及电流检测装置11。电流检测元件10对电源1与升压用开闭开关部22的负侧之间的连接点处的电流进行检测。电流检测元件10例如由电流互感器、分流电阻等构成。电流检测装置11具有放大电路、电平转换电路、滤波电路等，将电流检测元件10检测到的电流IDC转换为控制装置100能够处理的信号Idc并发送。这里，在电流检测装置11所进行的功能能够由控制装置100等代替而进行处理的情况下，能够适当省略电路等。另外，在图1的电力转换装置中，具有电压检测装置5、电流检测元件10以及电流检测装置11，但控制装置100能够基于检测到的电流或者电压进行信号生成等。因此，可以仅具有电压检测装置5，也可以仅具有电流检测元件10以及电流检测装置11。
控制装置100由微型计算机或数字信号处理器等运算装置、在内部具有与运算装置相同的功能的装置等构成。在本实施方式中，例如，基于电压检测装置5、电流检测元件10以及电流检测装置11检测到的电压、电流，生成用于使升压用开闭开关部22、换流用开闭器44动作的指示的信号，对升压装置2、换流装置4进行控制。这里，在图1中未图示，但控制装置100从控制装置动作用的电源接受用于进行处理动作的电力供给。该电源也可以与变压器用电源部45共用。另外，在本实施方式中，假设控制装置100为对升压装置2以及换流装置4的动作进行控制的装置而进行说明，但并不限定于此。例如，也可以两个控制装置分别控制升压装置2、换流装置4。
驱动信号传递装置7例如由缓冲器、逻辑IC、电平转换电路等构成，将驱动信号sa转换为驱动信号SA并朝升压装置2传递。其中，例如，若为在控制装置100内内置有该功能的情况等，则能够适当地省略。在该情况下，只要将控制装置100所发送的驱动信号sa形成为驱动信号SA，以便直接进行升压用开闭开关部22的开闭操作即可。另外，换流信号传递装置8也与驱动信号传递装置7同样，通常由缓冲器、逻辑IC、电平转换电路等构成，将换流信号sb转换为换流信号Sb并朝换流装置4传递。其中，若为在控制装置100内内置有该功能的情况等，则能够适当地省略。在该情况下，只要将控制装置100所发送的换流信号sb形成为换流信号SB，以便直接进行换流用开闭器44的开闭操作即可。以后，假设驱动信号SA为与来自控制装置100的驱动信号sa相同的信号、换流信号SB为与换流信号sb相同的信号而进行说明(因此，以后，假设为驱动信号sa、换流信号sb)。
图3是示出本发明的实施方式1的升压用整流部23的反向恢复时的恢复电流的路径的图。若换流信号sb从截止(OFF)变为接通(ON)，则升压用整流部23的反向恢复时的恢复电流按照变压器41的次级侧绕组(与换流用整流部42的连接侧)→换流用整流部42→升压用整流部23→变压器41的次级侧绕组(图3的B点侧)的路径流动。
这里，为了使升压用整流部23的反向恢复的电流在换流装置4流动所需的电压依赖于换流装置4的变压器用电源部45的电压电平。例如在使外部电源等变压器用电源部45与系统独立而进行电力供给的情况下，对变压器用电源部45实施调整即可。另一方面，存在因系统制约而欲利用在系统内生成所需的电力的电源。在这种情况下，例如使用为了得到系统内的控制装置用电源等的目的而设置的开关电源等任意的输出。
换流装置4进行换流动作是为了抑制升压用整流部23中的恢复电流的产生。因此，若能够获得升压用整流部23的反向恢复所需的电压、且流动有对应的电流，则不直接对电力转换作出贡献的换流动作的电力越少效率越高、越节能。然而，该电源有时未必能够在换流装置4的动作中施加适当的电压。若与升压用整流部23的反向恢复所需的电压相比施加有过大的高电压、流动有与该电压对应的电流，则恢复损耗增大用该电压与恢复电流之积表示的电力的量。另外，若为了施加适当的电压而例如新设置输出等、通过开关电源的多输出化等来进行应对，则会导致系统的成本上升。
因此，在本实施方式中，根据变压器用电源部45的电压电平，独创性地设置变压器41的绕组比等的设定，由此在升压用整流部23的反向恢复中朝换流装置4侧毫无浪费地施加适当的电压并使得流动有电流。
根据变压器41的初级侧绕组与次级侧绕组的绕组比、电感比，次级侧绕组的电压与初级侧绕组的电压唯一地确定。因此，可以考虑电路图案的阻抗、开闭器的接通电压等来进行换流装置4的变压器41的绕组设定，以便能够对升压用整流部23的两端施加升压装置2的升压用整流部23的反向恢复所需的适当的电压。通过形成为能够对换流装置4侧施加适当的电压，无需利用必要以上的高电压来进行升压用整流部23的反向恢复，能够降低损耗。
图4是示出本发明的实施方式1的换流用整流部42的反向恢复时的恢复电流的路径的图。若换流信号sb从导通变为截止，则恢复电流按照平滑装置3(正侧)→换流用整流部42→变压器41的次级侧绕组→升压用开闭开关部22→平滑装置3(负侧)的路径流动。
以上的结果是，在实施方式1的系统中，在电力转换装置设置换流装置4，利用其他路径将在升压装置2流动的电流朝平滑装置3侧换流。例如形成为在升压用开闭开关部22接通(闭合)之前使升压用整流部23反向恢复。而且，使通过升压用开闭开关部22接通而流动的恢复电流经由反向恢复的时间短、恢复特性好的换流用整流部42流动，而非经由正向电压低但大量的恢复电流所流动的升压用整流部23流动。因此，能够降低电力转换装置中的恢复电流。另外，在不进行换流动作时(通常时)，电流在正向电压低的升压用整流部23流动，因此还能够抑制升压装置2的电力转换的动作中的损失。因此，例如，即便作为升压用整流部23而使用容许电流大的元件等，也能够与升压装置2中的元件的容许电流、元件的恢复特性等无关地降低恢复损失/通流损失。因此，作为系统整体，能够降低因恢复电流而导致的损失、以及噪声量(噪声端子电压·辐射噪声等的等级)。
这里，在反向恢复时的路径中，换流用整流部42的整流器能够被视为静电电容成分(蓄积电荷的部件。以下称为电容成分)。恢复电流主要依赖于换流用整流部42的反向恢复电荷。因此，只要换流用整流部42使用特性良好(静电电容小)的整流器便能够降低恢复电流。但是，如图4所示，在其他路径不仅存在换流用整流部42，还存在变压器41的次级侧绕组。变压器41与绕组间电容均成为电容成分。因此，考虑其他路径中的变压器41的次级侧绕组的绕组间电容，通过实现绕组间电容的降低，能够在实现恢复电流的降低的同时、抑制因在其他路径流动电流而导致的损失。
图5以及图6是对本发明的实施方式1的变压器41的结构的概要进行说明的图。图5的变压器41与图4的变压器41的用于将变压器41与电路连接的管脚41B的位置不同。如图5以及图6所示，变压器41通过在骨架(bobbin)41A进行绕线而构成。这里，绕组形成为层，在本实施方式的变压器41中，通过在骨架41A分三层绕线，具有三个绕组层。各层间借助层间绝缘带41C绝缘。另外，在最外侧的绕组层的外表面附设外层绝缘带41D，以实现绝缘以及绕组保护。并且，附设用于填埋各绕组与骨架41A之间的空间并进行绝缘的屏蔽带41E。这里，虽在图5以及图6中未图示，但变压器41在骨架41A的中央部分具有铁心(铁氧体等)。其中，在绕组使用强化了绝缘功能的线(三层绝缘电线等)的情况下，也可以不必附设屏蔽带41E。
接下来，对变压器41的电容成分进行说明。这里，为了简化说明，忽视初级侧绕组与复位绕组之间的电容、路径本身的电容成分。通常，变压器中的绕组间电容C能够使用绕组间距离d、绕组截面积S以及介电常数ε表示为C＝ε·S/d。
图7是表示本发明的实施方式1的变压器41的次级侧绕组的绕组间电容的图。如图7所示，例如将三匝次级侧绕组的绕组间电容设为CL2a(＝C)、CL2b(＝C)以及CL2c(＝C/2)。因此，合成后的绕组间电容CL2能够用下式(1)表示。根据(1)式可知：通过增大绕组间距离d，能够减小绕组间电容CL2。
C L 2 = C L 2 a · C L 2 b C L 2 a + C L 2 b · C L 2 c C L 2 a · C L 2 b C L 2 a + C L 2 b + C L 2 c = C 4 ... ( 1 )
图8是示出本发明的实施方式1的其他路径中的电容的图。反向恢复时的其他路径中的电容成分大体由构成换流用整流部42的整流器中的静电电容CD2与绕组间电容(合成电容)CL2的平衡确定。例如形成为CD2·CL2/(CD2+CL2)。通过增大绕组间距离d，绕组间电容CL2变小。因此，CD2·CL2/(CD2+CL2)中的分子增大，分母减小，能够减小其他路径中的反向恢复时的电容。因此，能够降低因其他路径中的恢复电流而导致的损失。
图9是对本发明的实施方式1的次级侧绕组的绕组间隔进行说明的示意图。图9中示出卷绕于骨架41A的绕组的单侧部分。如图9所示，次级侧绕组并不将绕组紧密地卷绕，而是保持大致均等的距离地进行卷绕，形成为间绕绕组。通过使绕组间具有距离地进行卷绕，能够降低恢复电流的损失。
图10是示出本发明的实施方式1的变压器41中的绕组层的关系的图。图10中示出初级侧绕组的绕组层、次级侧绕组的绕组层以及复位绕组的绕组层的关系。图10中示出卷绕于骨架41A的绕组的单侧部分。
如图10所示，在本实施方式中，最内侧形成初级侧绕组的绕组层。其次形成次级侧绕组的绕组层。而且，最外侧形成成为初级侧的绕组的复位绕组的绕组层。这样，形成为利用由初级侧的绕组形成的绕组层夹着次级侧绕组的绕组层而进行卷绕的三明治绕组。
这里，虽在本实施方式中具有复位绕组，但根据系统条件，有时不设置复位绕组。在这种情况下，也可以将初级侧绕组分为两层，并夹着次级侧绕组进行卷绕。通过形成为三明治绕组，初级侧的绕组与次级侧绕组之间的结合度良好，能够降低在次级侧绕组产生的漏电感。例如，换流速度与次级侧的漏电感成反比。因此，次级侧绕组的漏电感越小，越能够高速地进行换流动作。因此，能够高速地切换(高频地开关)升压用开闭开关部22，能够有效地活用例如由SiC等构成的器件。
实施方式2.
在上述的实施方式中，假设作为换流装置4进行换流的对象的装置为升压装置2，对进行将电源1的电压升压后的电力转换的电力转换装置进行了说明，但并不限定于此。在代替升压装置2而应用了例如降压装置、升降压装置等能够进行使电压等变化并朝负载9供给的电力的转换的变压装置的电力转换装置中，也能够起到与在上述的各实施方式中说明了的效果相同的效果。
实施方式3.
图11是本发明的实施方式3的制冷空调装置的构成图。在本实施方式中，对经由上述的电力转换装置进行电力供给的制冷空调装置进行说明。图11的制冷空调装置具备热源侧单元(室外机)300和负载侧单元(室内机)400，这些单元由制冷剂配管连结，构成主要的制冷剂回路(以下称为主制冷剂回路)而使制冷剂循环。将制冷剂配管中的供气态的制冷剂(气态制冷剂)流动的配管设为气体配管500，将供液态的制冷剂(液态制冷剂。有时为气液二相制冷剂)流动的配管设为液体配管600。
在本实施方式中，热源侧单元300由压缩机301、油分离器302、四通阀303、热源侧热交换器304、热源侧风扇305、储能器306、热源侧节流装置(膨胀阀)307、制冷剂间热交换器308、旁通节流装置309以及热源侧控制装置310的各装置(构件)构成。
压缩机301对所吸入的制冷剂进行压缩并排出。这里，假设压缩机301是能够通过使运转频率任意变化而使压缩机301的容量(每单位时间的送出制冷剂的量)细微地变化的压缩机。而且，在上述的各实施方式中说明了的电力转换装置安装于供给使压缩机301(马达)驱动的电力的电源1与成为负载9的压缩机301等之间。
油分离器302是使混入制冷剂并从压缩机301被排出后的润滑油分离的部件。所分离出的润滑油返回压缩机301。四通阀303基于来自热源侧控制装置310的指示而根据制冷运转时与制热运转时来切换制冷剂的流动。另外，热源侧热交换器304进行制冷剂与空气(室外的空气)之间的热交换。例如，在制热运转时作为蒸发器发挥功能，进行经由热源侧节流装置307流入的低压的制冷剂与空气之间的热交换，使制冷剂蒸发、气化。另外，在制冷运转时作为冷凝器发挥功能，进行从四通阀303侧流入的、在压缩机301中被压缩后的制冷剂与空气之间的热交换，对制冷剂进行冷凝而使之液化。为了高效地进行制冷剂与空气之间的热交换，在热源侧热交换器304设置有热源侧风扇305。热源侧风扇305也经由上述的各实施方式中记载的电力转换装置进行电力供给，例如也可以在成为负载9的逆变装置中使风扇马达的运转频率任意变化而使风扇的旋转速度细微地变化。
制冷剂间热交换器308在流过制冷剂回路的主要的流路的制冷剂、与从该流路分支并由旁通节流装置309(膨胀阀)进行了流量调整的制冷剂之间进行热交换。特别是在制冷运转时需要对制冷剂进行过冷却的情况下，对制冷剂进行过冷却并朝负载侧单元400供给。经由旁通节流装置309流动的液体经由旁通配管返回储能器306。储能器306例如是存储液态的多余制冷剂的构件。热源侧控制装置310例如由微型计算机等构成。而且，能够与负载侧控制装置404之间进行有线或者无线通信，例如基于制冷空调装置内的各种检测构件(传感器)检测的数据，进行基于逆变电路控制的压缩机301的运转频率控制等，对制冷空调装置的各设备(构件)进行控制从而进行制冷空调装置整体的动作控制。另外，也可以是热源侧控制装置310进行上述的各实施方式中的控制装置100所进行的处理。
另一方面，负载侧单元400由负载侧热交换器401、负载侧节流装置(膨胀阀)402、负载侧风扇403以及负载侧控制装置404构成。负载侧热交换器401进行制冷剂与空气之间的热交换。例如，在制热运转时作为冷凝器发挥功能，进行从气体配管500流入的制冷剂与空气之间的热交换，使制冷剂冷凝而液化(或者气液二相化)，并朝液体配管600侧流出。另一方面，在制冷运转时作为蒸发器发挥功能，进行因负载侧节流装置402而成为低压状态的制冷剂与空气之间的热交换，使制冷剂夺取空气的热量蒸发而气化，并朝气体配管500侧流出。另外，在负载侧单元400设置有用于对进行热交换的空气的流动进行调整的负载侧风扇403。该负载侧风扇403的运转速度例如由利用者的设定来决定。负载侧节流装置402是为了通过使开度变化来对负载侧热交换器401内的制冷剂的压力进行调整而设置的。
另外，负载侧控制装置404也由微型计算机等构成，例如能够与热源侧控制装置310之间进行有线或者无线通信。基于来自热源侧控制装置310的指示、来自居住者等的指示，例如以使得室内成为规定的温度的方式，对负载侧单元400的各装置(构件)进行控制。另外，发送包括设置于负载侧单元400的检测构件所检测到的数据的信号。
如上，在实施方式3的制冷空调装置中，使用上述的各实施方式中的电力转换装置进行朝压缩机301、热源侧风扇305等的电力供给，因此能够获得高效、高可靠性、节能的制冷空调装置。
工业上的利用可行性
在前述的实施方式3中，对将本发明的电力转换装置应用于制冷空调装置的情况进行了说明，但并不限定于此。还能够应用于热泵装置、冰箱等利用制冷循环(热泵循环)的装置、电梯等搬运设备等、照明器具(系统)、混合动力汽车、太阳能发电的功率调节器等。
附图标记说明
1：电源；2：升压装置；3：平滑装置；4：换流装置；5：电压检测装置；7：驱动信号传递装置；8：换流信号传递装置；9：负载；10：电流检测元件；11：电流检测装置；21：磁能蓄积部；22：升压用开闭开关部；23：升压用整流部；41：变压器；41A：骨架；41B：管脚；41C：层间绝缘带；41D：外层绝缘带；41E：屏蔽带；42：换流用整流部；43：变压器驱动电路；44：换流用开闭器；45：变压器用电源部；46：变压器驱动用整流部；47：变压器用平滑部；100：控制装置；300：热源侧单元；301：压缩机；302：油分离器；303：四通阀；304：热源侧热交换器；305：热源侧风扇；306：储能器；307：热源侧节流装置；308：制冷剂间热交换器；309：旁通节流装置；310：热源侧控制装置；400：负载侧单元；401：负载侧热交换器；402：负载侧节流装置；403：负载侧风扇；404：负载侧控制装置；500：气体配管；600：液体配管。

Claims (11)

1.一种电力转换装置，在电源与负载之间进行电力转换，
所述电力转换装置的特征在于，
所述电力转换装置具备：
变压装置，所述变压装置具有防止电流从负载侧朝电源侧逆流的整流部，并使来自所述电源的电力的电压变化为规定的电压；以及
换流装置，所述换流装置具有将由在初级侧绕组流动的电流感应出的电压施加于与所述变压装置不同的其他路径上的次级侧绕组的变压器，并进行使在所述变压装置流动的电流朝其他路径流动的换流动作，
所述变压器的绕组包括以绕组间距离均等的方式卷绕的绕组。
2.根据权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于，
以所述变压器的次级侧绕组的绕组间距离均等的方式卷绕。
3.根据权利要求1或2所述的电力转换装置，其特征在于，
所述变压器具有在所述初级侧绕组的绕组层之间形成有所述次级侧绕组的绕组层的至少三层的绕组层。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的电力转换装置，其特征在于，
在所述变压器的所述初级侧的绕组设置有复位绕组。
5.根据权利要求4所述的电力转换装置，其特征在于，
所述变压器具有至少三层的绕组层，将所述初级侧绕组的绕组层或者所述复位绕组的绕组层作为最外侧以及最内侧的绕组层。
6.根据权利要求1～5中的任一项所述的电力转换装置，其特征在于，
所述变压器为脉冲变压器。
7.根据权利要求1～6中的任一项所述的电力转换装置，其特征在于，
所述变压装置具有通过开关动作来进行变压的开闭开关部，在将所述开闭开关部关闭之前使所述换流装置开始所述换流动作。
8.根据权利要求1～7中的任一项所述的电力转换装置，其特征在于，
所述变压装置具有包括电抗线圈的磁能蓄积部。
9.根据权利要求1～8中的任一项所述的电力转换装置，其特征在于，
所述变压装置具有通过开关动作来进行变压的开闭开关部，所述开闭开关部具有绝缘栅双极型晶体管或者金属氧化膜半导体场效应晶体管。
10.根据权利要求1～9中的任一项所述的电力转换装置，其特征在于，
所述整流部具有整流器。
11.一种制冷空调装置，其特征在于，
所述制冷空调装置具备权利要求1～10中的任一项所述的电力转换装置，以便驱动压缩机或者送风机中的至少一方。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6128201B1 (ja) * 2015-12-28 2017-05-17 ダイキン工業株式会社 電源装置、その電源装置を用いたインバータ装置、並びにコンバータ装置、及びそのインバータ装置又はコンバータ装置を用いた冷凍装置、並びに空気清浄器
JP6606046B2 (ja) * 2016-09-30 2019-11-13 株式会社日立製作所 変圧器およびその変圧器を用いたｘ線装置
CN115753880B (zh) * 2022-11-22 2024-03-19 西南交通大学 一种基于综合温升因子的油浸式车载牵引变压器散热性能的评估方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4947311A (en) * 1989-11-16 1990-08-07 General Electric Company Electrical power conversion circuit
CN1121164A (zh) * 1994-07-01 1996-04-24 夏普公司 空调机
CN1474492A (zh) * 2002-08-08 2004-02-11 佳能株式会社 电力变换装置以及发电装置
CN1578091A (zh) * 2003-07-09 2005-02-09 优志旺电机株式会社 Dc－dc 转换器及使用其的高压放电灯点灯装置
CN101901678A (zh) * 2009-06-01 2010-12-01 北京动力源科技股份有限公司 一种无骨架变压器及其加工方法
JP2012009710A (ja) * 2010-06-25 2012-01-12 Tdk Corp コイル部品
WO2012120600A1 (ja) * 2011-03-04 2012-09-13 三菱電機株式会社 電力変換装置および冷凍空調システム
WO2012137258A1 (ja) * 2011-04-08 2012-10-11 三菱電機株式会社 電力変換装置、モータ駆動装置および冷凍空気調和装置
CN103125066A (zh) * 2010-09-27 2013-05-29 三菱电机株式会社 电力变换装置以及冷冻空调装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04150772A (ja) * 1990-10-09 1992-05-25 Murata Mfg Co Ltd スイッチング電源装置
US5331536A (en) * 1992-11-05 1994-07-19 Opt Industries, Inc. Low leakage high current transformer
JPH11288830A (ja) * 1998-04-02 1999-10-19 Sony Corp コンバータ用トランスのコイルボビン、これを用いたコイル装置、およびコイルの巻装方法
JP2005160284A (ja) 2003-05-13 2005-06-16 Sumitomo Electric Ind Ltd 電力変換装置及び電気自動車の駆動システム
US8830021B2 (en) * 2004-06-17 2014-09-09 Ctm Magnetics, Inc. High voltage inductor filter apparatus and method of use thereof
JP4631529B2 (ja) * 2005-04-28 2011-02-16 パナソニック電工株式会社 トランス
JP5103728B2 (ja) * 2005-11-24 2012-12-19 ウシオ電機株式会社 放電ランプ点灯装置
DE102006016502A1 (de) * 2006-04-07 2007-10-18 Siemens Ag Wechselrichter
US20080309445A1 (en) * 2007-06-14 2008-12-18 Tdk Corporation Transformer
US8058962B2 (en) * 2008-09-18 2011-11-15 Silitek Electronic (Guangzhou) Co., Ltd. Center-tapped transformer

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4947311A (en) * 1989-11-16 1990-08-07 General Electric Company Electrical power conversion circuit
CN1121164A (zh) * 1994-07-01 1996-04-24 夏普公司 空调机
CN1474492A (zh) * 2002-08-08 2004-02-11 佳能株式会社 电力变换装置以及发电装置
CN1578091A (zh) * 2003-07-09 2005-02-09 优志旺电机株式会社 Dc－dc 转换器及使用其的高压放电灯点灯装置
CN101901678A (zh) * 2009-06-01 2010-12-01 北京动力源科技股份有限公司 一种无骨架变压器及其加工方法
JP2012009710A (ja) * 2010-06-25 2012-01-12 Tdk Corp コイル部品
CN103125066A (zh) * 2010-09-27 2013-05-29 三菱电机株式会社 电力变换装置以及冷冻空调装置
WO2012120600A1 (ja) * 2011-03-04 2012-09-13 三菱電機株式会社 電力変換装置および冷凍空調システム
WO2012137258A1 (ja) * 2011-04-08 2012-10-11 三菱電機株式会社 電力変換装置、モータ駆動装置および冷凍空気調和装置

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