CN112166548A - 电力变换装置 - Google Patents

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有泽浩一
山川崇
下麦卓也
一木智
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Abstract

连接于第1直流电力的供给源与对第1直流电力进行电力变换后的第2直流电力的供给目的地之间，具备：开关元件(4)；电抗器(3)，连接于开关元件(4)的一端；第1二极管(2)，阳极连接于开关元件(4)的一端与电抗器(3)的一端被连接的第1连接点(10)，阴极连接于电抗器(3)的另一端；第1电容器(1)，一端连接于电抗器(3)的另一端与第1二极管(2)的阴极被连接的第2连接点(11)，与供给源并联地连接；以及第2二极管(5)，阳极连接于第1连接点(10)，阴极连接于供给目的地。

Description

电力变换装置
技术领域
本发明涉及将交流电力变换为直流电力的电力变换装置。
背景技术
作为使用了逆变器的电动机驱动装置，使用将从电力系统供给的交流电力变换为直流电力的转换器。作为转换器，以驱动区域扩大、损耗降低、功率因数改善等为目的，使用能够控制逆变器的输入电力的升压斩波器的情形较多。升压斩波器为由与电力系统连接的整流电路、电抗器、开关元件、反向阻断二极管、电容器等构成的电路。开关元件以及电容器与整流电路并联地连接，开关元件以及电容器各自的两端与整流电路的两端连接。电抗器以使整流电路的输出的正侧与开关元件连结的方式连接。反向阻断二极管以使电流从电抗器流到电容器的正侧的方式连接。
开关元件进行通过导通而使整流电路的输出短路的电源短路动作。通过该电源短路动作而在电抗器中流过的电流上升，能量被充电到电抗器。当在该状态下使开关元件断路时，在电抗器中流过的电流减少，依照V＝Ldi/dt而在电抗器中产生电压。当电抗器的电压比电容器的端子电压高时，反向阻断二极管导通，电流从电抗器向电容器流动，电容器被充电。在电抗器中，当能量释放结束时，电抗器电压下降。当电抗器电压比电容器端子电压低时，反向阻断二极管转流。由于反向阻断二极管转流，从电容器向电抗器的电流的逆流被阻止，电容器的电压被保持。通过重复进行该动作，从而电容器被充电，电容器端子电压与电源电压相比上升。这样，转换器能够控制逆变器的输入电压。
为了在电动机驱动装置中降低损耗，重要的是使转换器自身低损耗化。特别是在升压斩波器中，在进行电源短路动作的开关元件中产生开关损耗，所以要求降低开关损耗。开关损耗取决于开关元件的开关特性。因此，通过应用使用了硅(Si)、氮化镓(GaN)、氧化镓(Ga2O3)、金刚石等开关特性良好的宽带隙半导体的开关元件，能够降低开关损耗。
在开关元件中，当使开关特性变良好时，有时噪声增加。特别是，由于开关而在开关元件自身中产生的振铃(ringing)、在反向阻断二极管转流时产生的恢复电流所致的振铃等容易成为噪声。在专利文献1中公开了如下技术：将由二极管以及电容器构成的缓冲电路与开关元件并联地设置，利用缓冲电路来吸收反向阻断二极管的转流时的恢复电流，降低噪声。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平9-285126号公报
发明内容
然而，在上述专利文献1所记载的技术中，在开关元件的通常动作的开关时也在缓冲电路中流过充放电电流，所以存在在缓冲电路中产生损耗这样的问题。
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于得到能够降低损耗并降低噪声的产生的电力变换装置。
为了解决上述课题，达到目的，本发明为连接于第1直流电力的供给源与对第1直流电力进行电力变换后的第2直流电力的供给目的地之间的电力变换装置。电力变换装置具备：开关元件；电抗器，与开关元件的一端连接；以及第1二极管，阳极连接于开关元件的一端与电抗器的一端被连接的第1连接点，阴极连接于电抗器的另一端。另外，电力变换装置具备：第1电容器，一端连接于电抗器的另一端与第1二极管的阴极被连接的第2连接点，并且与供给源并联地连接；以及第2二极管，阳极连接于第1连接点，阴极连接于供给目的地。
本发明的电力变换装置起到能够降低损耗，并降低噪声的产生这样的效果。
附图说明
图1是示出实施方式1的电动机驱动装置的结构例的框图
图2是示出不具备缓冲电路的比较例的电力变换装置中的恢复电流的返回路径的例子的图
图3是示出实施方式1的电力变换装置中的恢复电流的返回路径的例子的图
图4是示出实施方式2的电动机驱动装置的结构例的框图
图5是示出实施方式3的电动机驱动装置的结构例的框图
图6是示出实施方式4的电动机驱动装置的结构例的框图
图7是示出实施方式5的空调机的结构例的框图
(符号说明)
1：第1电容器；2：第1二极管；3：电抗器；4：开关元件；5：第2二极管；6：第2电容器；7：电压检测部；8：电流检测部；9：控制部；10：第1连接点；11：第2连接点；12：接地线；13：寄生电容器；14：第3电容器；20：交流电源；30：整流电路；31：整流元件；40、40a、40b、40c：电力变换装置；50：逆变器；60：电动机；70、70a、70b、70c：转换器；100、100a、100b、100c：电动机驱动装置；200：空调机；201：室内机；202：室外机；203：电气部件箱；204：电抗器；205：压缩机；206：隔件。
具体实施方式
以下，根据附图，详细地说明本发明的实施方式的电力变换装置。此外，本发明并不限于该实施方式。
实施方式1.
图1是示出本发明的实施方式1的电动机驱动装置100的结构例的框图。电动机驱动装置100具备整流电路30、电力变换装置40以及逆变器50。由整流电路30以及电力变换装置40构成转换器70。电动机驱动装置100连接于交流电源20以及电动机60。
整流电路30具备包括4个整流元件31的二极管桥，将从交流电源20供给的交流电力变换为直流电力。图1所示的整流电路30的结构是一个例子，整流电路30的结构不限于此。此外，供给到电动机驱动装置100的电力不限定于交流电力，也可以被供给直流电力。对于电力变换装置40而言，直流电力的供给源既可以为整流电路30，也可以为直流电源。在直流电力从直流电源供给到电动机驱动装置100的情况下，不需要整流电路30。电力变换装置40对从整流电路30输出的直流电力的大小进行变换，将电力变换后的直流电力供给到逆变器50。有时将从整流电路30供给到电力变换装置40的直流电力称为第1直流电力。另外，有时将电力变换装置40供给到逆变器50的直流电力、即电力变换装置40对第1直流电力进行电力变换之后的直流电力称为第2直流电力。关于电力变换装置40的详细的结构将在后面叙述。逆变器50将直流电力变换为交流电力，将交流电力供给到电动机60而驱动电动机60。对于电力变换装置40而言，逆变器50为第2直流电力的供给目的地。电动机60利用从逆变器50供给的交流电力来驱动。电动机60例如为在空调机、冰箱等空调冷热设备中使用的压缩机所搭载的马达。
说明电力变换装置40的结构。如图1所示，电力变换装置40具备两个第1电容器1、两个第1二极管2、两个电抗器3、两个开关元件4、两个第2二极管5、第2电容器6、电压检测部7、电流检测部8以及控制部9。由电抗器3、开关元件4以及第2二极管5构成斩波器电路。另外，由第1电容器1以及第1二极管2构成缓冲电路。即，电力变换装置40具备两个斩波器电路和与各斩波器电路分别对应的两个缓冲电路。
电压检测部7检测从整流电路30输出的直流电力的电压值。电流检测部8检测在电力变换装置40的接地线12中流过的电流。控制部9使用由电压检测部7检测到的电压值以及由电流检测部8检测到的电流值来控制各开关元件4的开关。此外，控制部9也可以使用由检测电动机60的转速的未图示的检测部检测到的转速来控制各开关元件4的开关。另外，控制部9在如前所述电动机驱动装置100搭载于空调冷热设备的情况下，根据来自用户的操作内容来控制各开关元件4的开关。
在电力变换装置40中，各斩波器电路的开关元件4互补地进行动作。在各斩波器电路中，动作的定时不同，但动作的内容相同。因此，以下，以1个斩波器电路以及1个缓冲电路为例，说明电力变换装置40的结构以及动作。
在电力变换装置40中，开关元件4连接于电抗器3与第2二极管5之间。将电抗器3的一端、第2二极管5的阳极以及开关元件4的一端的连接点设为第1连接点10。开关元件4的另一端与接地线12连接。进而，第1二极管2的阳极与前述第1连接点10连接。第1二极管2的阴极与电抗器3的另一端连接。如图1所示，电抗器3与第1二极管2并联地连接。将电抗器3的另一端与第1二极管2的阴极被连接的连接点设为第2连接点11。进而，第1电容器1的一端与前述第2连接点11连接。整流电路30也与第2连接点11连接。第1电容器1的另一端与接地线12连接。第1电容器1与整流电路30并联地连接。在电力变换装置40中，第2电容器6的一端与第2二极管5的阴极连接。逆变器50也与第2二极管5的阴极连接。第2电容器6的另一端与接地线12连接。第2电容器6与逆变器50并联地连接。
图1所示的斩波器电路为普通的升压斩波器电路的结构。在图1中，示出了电力变换装置40具备两个斩波器电路并且两个斩波器电路并联地连接的例子，但是是一个例子，不限定于此。电力变换装置40既可以为具备1个斩波器电路的结构，也可以为具备3个以上斩波器电路的结构。在具备多个斩波器电路的情况下，电力变换装置40构成为各斩波器电路相互并联地连接。在电力变换装置40中，各斩波器电路的第2连接点11彼此连接。
在电力变换装置40中，从整流电路30输出的直流电流经由电抗器3以及第2二极管5而对第2电容器6进行充电。充电到第2电容器6的电力成为逆变器50的输入电力。
在电力变换装置40中，当开关元件4导通时，整流电路30的输出端子间经由电抗器3以及开关元件4而短路，在电抗器3以及开关元件4中流过电流。
在电力变换装置40中，当开关元件4导通时，在第2二极管5中流过的电流从正向向反向转流。正向为从电抗器3向第2电容器6的方向，反向为从第2电容器6向电抗器3的方向。第2二极管5阻止反向的电流的流动，但在紧接着转流之后的过渡状态下向反向流过电流。将该向反向流过的电流称为恢复电流。另外，将从向反向流过恢复电流的状态至恢复电流被切断为止的时间称为逆恢复时间。
在此，开关元件4为使用了硅、氮化镓、氧化镓、金刚石等宽带隙半导体的开关特性良好的元件。在该情况下，根据第2二极管5的恢复特性，有时流过大的恢复电流。恢复电流有时在第2二极管5与开关元件4之间由于由开关元件4、布线等的电容分量以及感应分量产生的共振而产生振铃，产生噪声。
在本实施方式中，为了降低噪声的产生，电力变换装置40具备包括第1电容器1以及第1二极管2的缓冲电路。电力变换装置40通过设置流经第2二极管5的恢复电流经由第1二极管2流到交流电源20侧的路径，从而抑制恢复电流流到开关元件4侧。另外，在电力变换装置40中，也可以在第1连接点10至开关元件4侧之间设置未图示的磁珠电感器等电容性元件。在电力变换装置40中，磁珠电感器成为针对恢复电流、或与恢复电流相伴的振铃的阻抗，从而能够易于使恢复电流流到第1二极管2侧。另外，在电力变换装置40中，利用第1电容器1来吸收经由第1二极管2的恢复电流，或者经由第1电容器1流到接地线12，从而抑制恢复电流所致的振铃的产生。
另外，电力变换装置40使恢复电流流到交流电源20侧，从而作为恢复电流的返回路径，能够减小元件、负载等的经由接地线12的范围。由此，电力变换装置40能够抑制接地电位的变动，使元件、负载等的动作稳定。使用图来说明电力变换装置40中的效果的一个例子。
图2是示出不具备缓冲电路的比较例的电力变换装置中的恢复电流的返回路径的例子的图。设想图2所示的比较例的电力变换装置为从电力变换装置40删除缓冲电路后的结构。另外，为了易于理解恢复电流的返回路径，在图2中，仅记载了比较例的电力变换装置中的与恢复电流的返回路径关联的部分。在图2中，寄生电容器13为在开关元件4中产生的未意图的电容分量。在比较例的电力变换装置中，当开关元件4导通时，从第2电容器6的一端经由第2二极管5流过的恢复电流经由开关元件4的寄生电容器13流到接地线12。如图2所示，恢复电流的返回路径的一部分经过开关元件4的另一端至整流电路30之间的接地线12。因此，在与接地线12连接的电压检测部7以及电流检测部8中，检测精度有可能会下降。
图3是示出实施方式1的电力变换装置40中的恢复电流的返回路径的例子的图。为了易于理解恢复电流的返回路径，在图3中，仅记载了电力变换装置40中的与恢复电流的返回路径关联的部分。在电力变换装置40中，当开关元件4导通时，从第2电容器6的一端经由第2二极管5流过的恢复电流经由第1二极管2流到第1电容器1。恢复电流被第1电容器1吸收、或者经由第1电容器1流到接地线12。如图3所示，恢复电流的返回路径的一部分经过接地线12，但能够使范围比图2所示的比较例的电力变换装置小。因此，在电力变换装置40中，能够得到与图2所示的比较例的电力变换装置相比能够抑制电压检测部7以及电流检测部8的检测精度的下降这样的效果。
在电力变换装置40中，需要使过渡性地产生的恢复电流流过，所以关于第1二极管2，最好也采用使用硅、氮化镓、氧化镓、金刚石等宽带隙半导体的响应快的元件。另外，第1二极管2的响应特性最好与第2二极管5的响应特性相同或者更快。作为响应特性的代表性的例子，可举出逆恢复时间。由此，包括第1二极管2的缓冲电路还能够应对恢复电流的急剧的变动，能够抑制恢复电流所引起的急剧的噪声的产生。
由这样的宽带隙半导体形成的开关元件4以及第1二极管2由于导通时的电阻低这样的特征而能够实现损耗的降低。另外，由这样的宽带隙半导体形成的开关元件4以及第1二极管2的耐电压性高，容许电流密度也高。因此，能够实现开关元件4以及第1二极管2的小型化，通过使用这些小型化的开关元件4以及第1二极管2，能够实现嵌入了这些元件的半导体模块的小型化。另外，由这样的宽带隙半导体形成的开关元件4以及第1二极管2的耐热性也高。因此，能够实现散热用部件的小型化，所以能够实现半导体模块的进一步的小型化。进而，由这样的宽带隙半导体形成的开关元件4以及第1二极管2的电力损耗低。因此，能够实现各元件的高效化，甚至能够实现半导体模块的高效化。
如以上说明，根据本实施方式，在电力变换装置40中，具备包括第1二极管2以及第1电容器1的缓冲电路，将第1二极管2与电抗器3并联地连接，使第1二极管2的极性成为在从开关元件4侧流到交流电源20侧时导通的朝向地进行连接，使从第2二极管5流过的恢复电流流到缓冲电路。电力变换装置40能够抑制在开关元件4中流过恢复电流，所以能够抑制恢复电流所引起的振铃的产生，能够抑制噪声。另外，电力变换装置40在流过恢复电流的过渡状态以外，在缓冲电路中不流过电流，所以能够抑制损耗。
实施方式2.
在实施方式1中，电力变换装置40具备数量与斩波器电路的数量相同的第1电容器1。在实施方式2中，电力变换装置具备比斩波器电路的数量少的第1电容器1。说明与实施方式1不同的部分。
图4是示出实施方式2的电动机驱动装置100a的结构例的框图。在电动机驱动装置100a中，相对于图1所示的实施方式1的电动机驱动装置100将电力变换装置40置换为电力变换装置40a。由整流电路30以及电力变换装置40a构成转换器70a。
在电力变换装置40a中，从图1所示的实施方式1的电力变换装置40删除1个第1电容器1。在电力变换装置40中，如图1所示，各斩波器电路的第2连接点11彼此连接。即，在实施方式1的电力变换装置40中，可以说成两个第1电容器1并联连接于第2连接点11彼此连接的连接点至接地线12之间。在电容器并联连接的情况下，能够置换为将各电容器的电容进行相加的1个电容器。因此，在实施方式2中，将第1电容器1汇总而形成1个第1电容器1。在实施方式2中，1个第1电容器1连接于第2连接点11彼此连接的连接点至接地线12之间。
此外，与实施方式1的电力变换装置40同样地，在电力变换装置40a中，斩波器电路的数量不限定于两个，也可以为1个或者3个以上。在该情况下，在电力变换装置40a中，例如，既可以相对于4个斩波器电路而具备两个第1电容器1，也可以相对于8个斩波器电路而具备两个第1电容器1。
如以上说明，在本实施方式中，在电力变换装置40a中，具备比斩波器电路的数量少的第1电容器1。由此，与实施方式1相比，能够减小电路规模。
实施方式3.
在实施方式3中，从实施方式2的电力变换装置40a各删除1个第1二极管2以及电抗器3。说明与实施方式2不同的部分。
图5是示出实施方式3的电动机驱动装置100b的结构例的框图。在电动机驱动装置100b中，相对于图4所示的实施方式2的电动机驱动装置100a而将电力变换装置40a置换为电力变换装置40b。由整流电路30以及电力变换装置40b构成转换器70b。
在电力变换装置40b中，从图4所示的实施方式2的电力变换装置40a各删除1个第1二极管2以及电抗器3。在实施方式3中，将第1二极管2以及电抗器3汇总而形成1个第1二极管2以及1个电抗器3。在电力变换装置40b中，与实施方式1、2不同，斩波器电路的结构为开关元件4以及第2二极管5。电力变换装置40b在具备多个斩波器电路的情况下，构成为各斩波器电路并联地连接。在电力变换装置40b中，电抗器3的一端以及第1二极管2的阳极连接于开关元件4的一端彼此被连接的连接点。
此外，与实施方式1的电力变换装置40同样地，在电力变换装置40b中，斩波器电路的数量不限定于两个，也可以为1个或者3个以上。在该情况下，在电力变换装置40b中，例如，也可以构成为具备两个由两个开关元件4以及两个第2二极管5构成的斩波器电路，相对于各斩波器电路而连接1个第1二极管2以及1个电抗器3。
如以上说明，在本实施方式中，在电力变换装置40b中，具备比斩波器电路的数量少的第1二极管2以及电抗器3。由此，与实施方式1、2相比，能够减小电路规模。
实施方式4.
在实施方式4中，在第2二极管5与第2电容器6之间追加缓冲电路用的电容器。也能够应用于实施方式1～3中的任意实施方式。在此，以应用于实施方式1的情况为例而进行说明。
图6是示出实施方式4的电动机驱动装置100c的结构例的框图。在电动机驱动装置100c中，相对于图1所示的实施方式1的电动机驱动装置100而将电力变换装置40置换为电力变换装置40c。由整流电路30以及电力变换装置40c构成转换器70c。
在电力变换装置40c中，对图1所示的实施方式1的电力变换装置40追加第3电容器14。第3电容器14在开关元件4导通的情况下，吸收从第2电容器6经由第2二极管5而流过的恢复电流的一部分，或者使其流到接地线12，从而抑制在第2二极管5中流过的恢复电流。
如以上说明，在本实施方式中，在电力变换装置40c中，在第2二极管5与第2电容器6之间追加缓冲电路用的第3电容器14。由此，与实施方式1相比，能够抑制从第2二极管5流过的恢复电流。
实施方式5.
在实施方式5中，说明作为空调冷热设备的一个例子而将电动机驱动装置搭载于空调机的情况下的结构。也可以使用在实施方式1～4中说明的电动机驱动装置100～100c中的任意电动机驱动装置，但说明使用了实施方式1的电动机驱动装置100的情况。
图7是示出实施方式5的空调机200的结构例的框图。空调机200具备室内机201以及室外机202。室外机202具备电气部件箱203、电抗器204、压缩机205以及隔件206。电动机60搭载于压缩机205。电动机驱动装置100中的、除了电抗器3之外的转换器70以及逆变器50搭载于电气部件箱203。电抗器204为前述电抗器3，安装于隔件206。一般而言，电抗器204的尺寸大，而且需要散热，所以有时配置于与转换器70的其它部件不同的位置。电抗器204与转换器70的其它部件的连接方法既可以使用布线来直接连接，也可以经由布线、端子台等连接。
以上的实施方式所示的结构表示本发明的内容的一个例子，既能够与其它公知的技术进行组合，还能够在不脱离本发明的要旨的范围对结构的一部分进行省略、变更。

Claims (12)

1.一种电力变换装置，连接于第1直流电力的供给源与对所述第1直流电力进行电力变换后的第2直流电力的供给目的地之间，
所述电力变换装置具备：
开关元件；
电抗器，与所述开关元件的一端连接；
第1二极管，阳极连接于所述开关元件的一端与所述电抗器的一端被连接的第1连接点，阴极连接于所述电抗器的另一端；
第1电容器，一端连接于所述电抗器的另一端与所述第1二极管的阴极被连接的第2连接点，与所述供给源并联地连接；以及
第2二极管，阳极连接于所述第1连接点，阴极连接于所述供给目的地。
2.根据权利要求1所述的电力变换装置，其中，
所述电力变换装置具备第2电容器，该第2电容器的一端连接于所述第2二极管的阴极，并且与所述供给目的地并联地连接。
3.根据权利要求1或者2所述的电力变换装置，其中，
所述第1二极管由宽带隙半导体形成。
4.根据权利要求2所述的电力变换装置，其中，
在所述开关元件被导通之后，从所述第2电容器经由所述第2二极管流过的恢复电流经由所述第1二极管流到所述第1电容器。
5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的电力变换装置，其中，
所述电力变换装置具备多个包括所述开关元件、所述电抗器以及所述第2二极管的斩波器电路，各斩波器电路并联地连接，各斩波器电路的所述第2连接点彼此连接，
所述电力变换装置具备数量与所述斩波器电路相同的所述第1二极管，所述第1二极管与各斩波器电路的所述电抗器并联地连接。
6.根据权利要求5所述的电力变换装置，其中，
所述电力变换装置具备数量与所述斩波器电路相同的所述第1电容器，各第1电容器的一端分别连接于各斩波器电路的所述第2连接点。
7.根据权利要求5所述的电力变换装置，其中，
所述第1电容器的一端连接于各斩波器电路的所述第2连接点彼此被连接的连接点。
8.根据权利要求1至4中的任意一项所述的电力变换装置，其中，
所述电力变换装置具备多个包括所述开关元件以及所述第2二极管的斩波器电路，各斩波器电路相互并联地连接，各斩波器电路的所述开关元件的一端彼此被连接，所述电抗器的一端以及所述第1二极管的阳极连接于所述开关元件的一端彼此被连接的连接点。
9.根据权利要求1至8中的任意一项所述的电力变换装置，其中，
所述开关元件由宽带隙半导体形成。
10.根据权利要求1至9中的任意一项所述的电力变换装置，其中，
所述电力变换装置搭载于将交流电力变换为直流电力的转换器。
11.根据权利要求1至10中的任意一项所述的电力变换装置，其中，
所述电力变换装置搭载于驱动电动机的电动机驱动装置。
12.根据权利要求1至11中的任意一项所述的电力变换装置，其中，
所述电力变换装置搭载于空调冷热设备。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200129002A (ko) * 2019-05-07 2020-11-17 엘지전자 주식회사 간섭 소음 제거 기능 및 출력 제어 기능이 개선된 유도 가열 장치
CN114362525A (zh) * 2020-10-13 2022-04-15 台达电子工业股份有限公司 具有保护电路的升压转换模块

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001008445A (ja) * 1994-11-01 2001-01-12 Sanken Electric Co Ltd チョッパ型ｄｃ−ｄｃコンバータ
JP2008295280A (ja) * 2007-04-27 2008-12-04 Meidensha Corp モータ駆動装置
JP2013198267A (ja) * 2012-03-19 2013-09-30 Mitsubishi Electric Corp 電力変換装置
JP2014230287A (ja) * 2013-05-17 2014-12-08 三菱電機株式会社 スイッチング電源
JP5925346B1 (ja) * 2015-02-04 2016-05-25 三菱電機株式会社 電力変換装置

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05199758A (ja) 1992-01-21 1993-08-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd 空気調和機の整流装置
JPH09285126A (ja) 1996-04-18 1997-10-31 Fuji Electric Co Ltd 半導体整流装置のスナバ回路
JP2000116120A (ja) * 1998-10-07 2000-04-21 Fuji Electric Co Ltd 電力変換装置
JP4527767B2 (ja) 2005-02-25 2010-08-18 三菱電機株式会社 電力変換装置
JP2007181287A (ja) 2005-12-27 2007-07-12 Seiko Epson Corp 半導体装置
JP2008118784A (ja) 2006-11-06 2008-05-22 Honda Motor Co Ltd 電力変換回路
JP2009011117A (ja) 2007-06-29 2009-01-15 Kansai Electric Power Co Inc:The 電力変換装置
JP5660025B2 (ja) * 2011-03-11 2015-01-28 株式会社デンソー 電圧変換回路およびその電圧変換回路を備える電圧変換システム
JP5780074B2 (ja) 2011-09-09 2015-09-16 ダイキン工業株式会社 スイッチング電源回路の制御装置およびヒートポンプユニット
US9812942B2 (en) * 2012-01-10 2017-11-07 Renesas Electronics America Inc. Distributed driving system
JP6002473B2 (ja) 2012-06-29 2016-10-05 日立アプライアンス株式会社 電子機器、および、パワーコンディショナ
JP2015133805A (ja) * 2014-01-10 2015-07-23 三菱重工業株式会社 回路基板及び回路基板形成装置並びに回路基板形成方法
JP2015216825A (ja) * 2014-04-22 2015-12-03 田中　正一 平滑回路を有するパワースイッチング装置
CN105978324A (zh) * 2016-05-11 2016-09-28 沈阳金阳光电气有限公司 电动汽车车载dcdc大功率变换电源

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001008445A (ja) * 1994-11-01 2001-01-12 Sanken Electric Co Ltd チョッパ型ｄｃ−ｄｃコンバータ
JP2008295280A (ja) * 2007-04-27 2008-12-04 Meidensha Corp モータ駆動装置
JP2013198267A (ja) * 2012-03-19 2013-09-30 Mitsubishi Electric Corp 電力変換装置
JP2014230287A (ja) * 2013-05-17 2014-12-08 三菱電機株式会社 スイッチング電源
JP5925346B1 (ja) * 2015-02-04 2016-05-25 三菱電機株式会社 電力変換装置

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