CN107210673B - 转换器装置 - Google Patents

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Abstract

升压装置(22)具备：一个分流电阻(31)，一端与低电位侧的公共母线(51)连接；以及相互并联连接的多个升压电路(32‑1～32‑m)，连接于分流电阻(31)的另一端与高电位侧的输入母线(52)之间。该升压装置(22)能够抑制成本以及安装面积。

Description

转换器装置
技术领域
本发明涉及使直流电压升压的升压装置以及转换器装置。
背景技术
升压转换器电路具有：整流电路，将交流电力变换为直流电力；升压电路，具备线圈及开关元件，使从整流电路输出的直流电压升压；以及控制电路，对开关元件进行脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation、PWM)控制。
作为关联的技术，在下述的专利文献1中，记载了三个升压斩波器4a至4c被并联连接的数字转换器1。在升压斩波器4a至4c中，将线圈L1至L3、开关元件Q1至Q3以及分流电阻R1至R3分别串联连接而构成。单芯片微型机3根据各开关元件的OFF过渡时的电流Ipi，设定PWM波的脉冲宽度(段落0013及段落0021以及图1)。
根据专利文献1记载的数字转换器1，能够使多个开关元件与各自的特性相匹配地在最佳的条件下动作(段落0017)。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2009-261079号公报
发明内容
然而，在专利文献1记载的数字转换器1中，升压斩波器4a至4c分别具有分流电阻R1至R3。因此，专利文献1记载的数字转换器1由于部件件数多，所以导致成本的上升以及安装面积的增大。
本发明是鉴于上述而完成的，其目的在于得到一种能够抑制成本以及安装面积的升压装置。
为了解决上述课题并达成目的，本发明具备：一个分流电阻，一端与低电位侧的公共母线连接；以及相互并联连接的多个升压电路，连接于分流电阻的另一端与高电位侧的输入母线之间。
本发明所涉及的升压装置起到能够抑制成本以及安装面积的效果。
附图说明
图1是示出实施方式1所涉及的电源装置的结构的图。
图2是示出实施方式1所涉及的电源装置的信号波形的例子的图。
图3是示出实施方式1所涉及的电源装置的动作的流程图。
图4是示出实施方式1所涉及的电源装置的信号波形的例子的图。
(符号说明)
1：电源装置；4：输入部；5、7：变换部；6：电解电容器；11：转换器装置；12-1至12-m：二极管；13：直流电压检测部；21：整流部；22：升压装置；23：控制部；31：分流电阻；32-1至32-m：升压电路；41-1至41-m：线圈；42-1至42-m：开关元件。
具体实施方式
以下，根据附图，详细说明本发明的实施方式所涉及的升压装置以及转换器装置。此外，本发明不被该实施方式所限定。
实施方式1.
图1是示出实施方式1所涉及的电源装置的结构的图。电源装置1将从交流电源2供给的交流电力变换为直流电力，进而将直流电力变换为交流电力，驱动负载3。作为负载3例示电动机。
电源装置1包括：输入部4，从交流电源2被输入交流电力；变换部5，将通过了输入部4的交流电力变换为直流电力；作为电容性元件的电解电容器6，对从变换部5输出的直流电压进行平滑化；以及变换部7，将由电解电容器6平滑化的直流电力变换为期望的电压及频率的交流电力而供给到负载3。
作为输入部4例示噪声滤波器。输入部4对从交流电源2输入的交流电力的噪声进行滤波。作为变换部7例示三相逆变器装置。
变换部5包括：转换器装置11，将通过了输入部4的交流电力变换为直流电力；作为整流元件的二极管12-1至12-m(m是2以上的整数)，阳极与转换器装置11分别连接，阴极与高电位侧的输出母线53分别连接，抑制电流向转换器装置11逆流；以及直流电压检测部13，检测低电位侧的公共母线51与高电位侧的输出母线53之间的电压。
转换器装置11包括：整流部21，将通过了输入部4的交流电力变换为直流电力；升压装置22，使从整流部21输出的直流电压升压；以及控制部23，控制升压装置22。
作为整流部21例示二极管桥。整流部21对通过了输入部4的交流电力进行全波整流，输出直流电力。
作为控制部23例示CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)或者微型计算机。公共母线51与输出母线53之间的电压值从直流电压检测部13输入到控制部23。
升压装置22包括：分流(shunt)电阻31，一端与公共母线51连接；以及相互并联连接的升压电路32-1至32-m(m是2以上的整数)，连接于分流电阻31的另一端与高电位侧的输入母线52之间。
分流电阻31是用于检测在升压电路32-1至32-m中流过的电流的电阻。控制部23能够根据分流电阻31的两个端子之间的电压，计算在分流电阻31中流过的电流。在实施方式1中，将在分流电阻31中流过的电流称为分流电流。
升压电路32-1包括：作为感应性元件的线圈41-1，一端与输入母线52连接；以及开关元件42-1，输入输出路径连接于线圈41-1的另一端与分流电阻31的另一端之间。即，线圈41-1和开关元件42-1被串联地连接。开关元件42-1的控制端子与控制部23连接，通过控制部23对开关元件42-1进行PWM控制。
从线圈41-1和开关元件42-1的连接点输出升压电路32-1升压后的直流电压。二极管12-1的阳极连接于线圈41-1和开关元件42-1的连接点。
升压电路32-m包括：作为感应性元件的线圈41-m，一端与输入母线52连接；以及开关元件42-m，输入输出路径连接于线圈41-m的另一端与分流电阻31的另一端之间。即，线圈41-m和开关元件42-m被串联地连接。开关元件42-m的控制端子与控制部23连接，通过控制部23对开关元件42-m进行PWM控制。
从线圈41-m和开关元件42-m的连接点输出升压电路32-m升压后的直流电压。二极管12-m的阳极连接于线圈41-m和开关元件42-m的连接点。
线圈41-1至41-m优选具有高次谐波铁损小的芯。关于线圈41-1至41-m，可以考虑控制方法、效率、热度、质量或者体积的要素来选定。
作为开关元件42-1至42-m，能够使用IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极晶体管)或者MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)。
控制部23将开关元件42-1至42-m依次控制为导通状态。即，开关元件42-1至42-m不会同时处于导通状态。
说明电源装置1的动作。在初始状态下，控制部23不进行开关元件42-1至42-m的开关。公共母线51与输出母线53之间的电压值从直流电压检测部13输入到控制部23。
控制部23比较公共母线51与输出母线53之间的电压和预先确定的目标电压。另外，控制部23在公共母线51与输出母线53之间的电压大于目标电压的情况下，使开关元件42-1至42-m短路。
另一方面，控制部23在公共母线51与输出母线53之间的电压小于目标电压的情况下，停止开关元件42-1至42-m的开关。
另一方面，控制部23在公共母线51与输出母线53之间的电压等于目标电压的情况下，也停止开关元件42-1至42-m的开关。
但是，在电源装置1中，由于线圈41-1至41-m以及开关元件42-1至42-m的电气特性或者电路图案，有时在升压电路32-1至32-m中流过的电流中产生偏差。
控制部23对开关元件42-1至42-m的开关进行PWM控制。因此，控制部23能够根据对开关元件42-1至42-m施加的PWM信号的导通期间的定时，判定在分流电阻31中流过的电流在升压电路32-1至32-m中的哪个升压电路中流过。
图2是示出实施方式1所涉及的电源装置的信号波形的例子的图。在实施方式1中，将对开关元件42-1施加的PWM信号称为信号PWM1，将对开关元件42-m施加的PWM信号称为信号PWM2。
如图2所示，在定时t0，信号PWM1开始上升时，分流电流即在升压电路32-1中流过的电流开始上升。
在定时t1，信号PWM1开始下降时，分流电流即在升压电路32-1中流过的电流开始下降。
在定时t2，信号PWM2开始上升时，分流电流即在升压电路32-m中流过的电流开始上升。
在定时t3，信号PWM2开始下降时，分流电流即在升压电路32-m中流过的电流开始下降。
在此，定时t0至t1的时间TON1和定时t2至t3的时间TON2相同。
如图2所示，即使时间TON1和时间TON2相同，也由于线圈41-1至41-m以及开关元件42-1至42-m的电气特性或者电路图案，有时在升压电路32-1至32-m中流过的电流中产生偏差。
在图2中，在升压电路32-1中流过的电流比在升压电路32-m中流过的电流多。
控制部23比较在不同的定时检测出的分流电流即在升压电路32-1至32-m中流过的电流。另外，控制部23在升压电路32-1至32-m中流过的电流中产生偏差的情况下，校正多个PWM信号的脉冲宽度，以使得延长升压电路32-1至32-m中的电流少的升压电路的开关元件的导通时间，缩短升压电路32-1至32-m中的电流多的升压电路的开关元件的导通时间。控制部23利用校正后的多个PWM信号，控制开关元件42-1至42-m的开关。
图3是示出实施方式1的电源装置的动作的流程图。图3所示的流程图表示用于抑制在升压电路32-1至32-m中流过的电流的偏差的电源装置1的动作。
在步骤S100中，控制部23对照对开关元件42-1至42-m施加的多个PWM信号的导通时间的定时和分流电流的定时。由此，控制部23判定各定时下的分流电流是在升压电路32-1至32-m中的哪个升压电路中流过的电流。
在步骤S102中，控制部23计算在对开关元件42-1至42-m施加的多个PWM信号为导通时流过的分流电流值。详细而言，控制部23计算对开关元件42-1至42-m施加的多个PWM信号的上升时的分流电流以及下降时的分流电流。然后，控制部23通过从各PWM信号的下降时的分流电流减去各PWM信号的上升时的分流电流，计算各PWM信号的导通时间中的分流电流的增加量。
控制部23通过如上所述计算各PWM信号的导通时间中的分流电流的增加量，能够去除偏置分量，高精度地计算各PWM信号的导通时间中的分流电流。
具体而言，控制部23计算信号PWM1的上升时的分流电流值IU1以及信号PWM1的下降时的分流电流值ID1。然后，控制部23通过从信号PWM1的下降时的分流电流值ID1减去信号PWM1的上升时的分流电流值IU1，计算信号PWM1的导通时间中的分流电流值的增加量ID1-IU1。
同样地，控制部23计算信号PWM2的上升时的分流电流值IU2以及信号PWM2的下降时的分流电流值ID2。然后，控制部23通过从信号PWM2的下降时的分流电流值ID2减去信号PWM2的上升时的分流电流值IU2，计算信号PWM2的导通时间中的分流电流值的增加量ID2-IU2。
在步骤S104中，控制部23根据预先确定的分流电流的目标值相对在对开关元件42-1至42-m施加的多个PWM信号为导通时流过的分流电流值的比，计算用于校正多个PWM信号的多个校正值。
具体而言，控制部23利用式(1)，计算分流电流的目标值IS相对所计算出的分流电流值ID1-IU1的比，即校正值M1。
M1＝IS/(ID1-IU1)…(1)
同样地，控制部23利用式(2)，计算分流电流的目标值IS相对所计算出的分流电流值ID2-IU2的比，即校正值M2。
M2＝IS/(ID2-IU2)…(2)
在步骤S106中，控制部23通过对施加于开关元件42-1至42-m的多个PWM信号的导通时间乘以多个校正值，校正多个PWM信号。
具体而言，控制部23通过对信号PWM1的导通时间TON1乘以校正值M1，将信号PWM1的导通时间校正为TON1×M1。
同样地，控制部23通过对信号PWM2的导通时间TON2乘以校正值M2，将信号PWM2的导通时间校正为TON2×M2。
图4是示出实施方式1所涉及的电源装置的信号波形的例子的图。如图4所示，在定时t10，信号PWM1开始上升时，分流电流即在升压电路32-1中流过的电流开始上升。
在定时t11，信号PWM1开始下降时，分流电流即在升压电路32-1中流过的电流开始下降。
此时，在升压电路32-1中流过的电流的波形70超过目标电流的波形71。因此，控制部23将时间TON1校正得短，由此进行使在升压电路32-1中流过的电流的电流值接近目标电流值的控制。
控制部23计算信号PWM1的上升时的分流电流值IU1以及信号PWM1的下降时的分流电流值ID1。然后，控制部23通过从信号PWM1的下降时的分流电流值ID1减去信号PWM1的上升时的分流电流值IU1，计算信号PWM1的导通时间中的分流电流值的增加量72。
控制部23根据预先确定的分流电流的目标值相对在对开关元件42-1施加的多个PWM信号为导通时流过的分流电流值的比，计算用于校正多个PWM信号的多个校正值。
具体而言，控制部23利用上述式(1)，计算分流电流的目标值73相对所计算出的分流电流值72的比，即校正值M1。
控制部23通过对施加于开关元件42-1的信号PWM1的导通时间TON1乘以校正值M1，将信号PWM1的导通时间TON1校正为导通时间TON1A。
再次参照图4，在定时t12，信号PWM1开始上升时，分流电流即在升压电路32-1中流过的电流开始上升。
在定时t13，信号PWM1开始下降时，分流电流即在升压电路32-1中流过的电流开始下降。
此时，控制部23将信号PWM1的导通时间TON1A校正得比校正前的导通时间TON1短。因此，控制部23能够控制成使在升压电路32-1中流过的电流的电流值74接近目标电流值。
如以上说明，电源装置1即使在由于线圈41-1至41-m以及开关元件42-1至42-m的电气特性或者电路图案而在升压电路32-1至32-m中流过的电流中产生偏差的情况下，也能够通过校正对开关元件42-1至42-m施加的PWM信号来使在升压电路32-1至32-m中流过的电流值接近目标电流值。
这样，电源装置1能够使在升压电路32-1至32-m中流过的电流接近目标电流值，所以能够抑制电流集中到一部分的元件，能够抑制发热或者电力损耗量不平衡。
另外，电源装置1在公共母线51与升压电路32-1至32-m之间具备一个分流电阻31。因此，电源装置1能够削减部件件数，能够抑制成本以及安装面积。
以上的实施方式所示的结构示出本发明的内容的一个例子，既能够与其它公知的技术组合，也能够在不脱离本发明的要旨的范围内省略、变更结构的一部分。

Claims (1)

1.一种转换器装置，其特征在于，具备：
升压装置，该升压装置具备：一个分流电阻，一端与低电位侧的公共母线连接；和相互并联连接的多个升压电路，连接于所述分流电阻的另一端与高电位侧的输入母线之间；以及
控制部，对所述多个升压电路进行脉冲宽度调制控制，
所述升压电路包括：
线圈，一端与高电位侧的输入母线连接；以及
开关元件，输入输出路径连接于所述线圈的另一端与所述分流电阻的另一端之间，脉冲宽度调制信号从所述控制部被施加到所述开关元件的控制端子，
所述控制部通过对照对所述开关元件施加的脉冲宽度调制信号的导通时间的定时和在所述分流电阻中流过的电流的定时，判定在所述分流电阻中流过的电流是在所述多个升压电路中的哪个升压电路中流过的电流，根据预先确定的一个目标电流值相对在对所述开关元件施加的脉冲宽度调制信号为导通时流过的在分流电阻中流过的电流值的比，校正脉冲宽度调制信号，由此进行抑制由于所述多个升压电路的电气特性或者电路图案引起的在所述多个升压电路中流过的多个电流的偏差来使在所述多个升压电路中流过的多个电流接近于所述一个目标电流值的控制。
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