CN113557657B - 功率变换装置的控制方法及功率变换装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种功率变换装置的控制方法，能够抑制构成整流电路的电容器的阻抗的变化，防止过高温。功率变换装置(1)具有生成交流波的交流波生成电路(5)、以并联连接了整流电容器(73)和二极管(71)的结构对由交流波生成电路(5)生成的交流波进行整流的整流电路(7)。功率变换装置(1)的控制方法根据整流电容器(73)的阻抗的变化，调整向整流电容器(73)输入的交流波，以抑制整流电容器(73)的阻抗的变化。

Description

功率变换装置的控制方法及功率变换装置
技术领域
本发明涉及功率变换装置及其控制方法，该功率变换装置具有生成交流波的交流波生成电路、以并联了连接整流电容器和二极管的结构对由交流波生成电路生成的交流波进行整流的整流电路。
背景技术
以往，作为对交流波进行整流的电路，已知如专利文献1所公开的E级整流电路。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开WO2015/087396
发明内容
发明要解决的问题
但是，在上述以往的E级整流电路中，构成整流电路的电容器的电容值由于温度特性而变化。例如，当温度上升时，电容器的电容值就会降低，因此，经整流电路半波整流的电压波形的峰值随着电容的降低而上升，引起阻抗的降低。之后，电容器的温度进一步上升，因此会重复同样的事件，存在超过部件的额定温度而产生过高温这样的问题。
因此，本发明是鉴于上述实情而提出的，其目的在于，提供一种功率变换装置及其控制方法，能够抑制构成整流电路的电容器的阻抗的变化而防止过高温。
用于解决问题的技术方案
为了解决上述技术问题，本发明的一个方式的功率变换装置及其控制方法中，根据整流电容器的阻抗的变化，调整向整流电容器输入的交流波，以抑制整流电容器的阻抗的变化。
发明效果
根据本发明，能够抑制构成整流电路的整流电容器的阻抗的变化，防止整流电容器的过高温。
附图说明
图1是表示本发明第一实施方式的功率变换装置的结构的电路图。
图2是表示构成本发明第一实施方式的功率变换装置的整流电容器的电压的图。
图3是表示本发明第一实施方式的功率变换装置的输出电压的图。
图4是表示构成本发明第一实施方式的功率变换装置的整流电容器的电容的温度特性的图。
图5是表示构成本发明第一实施方式的功率变换装置的整流电容器的电压变化的图。
图6是表示本发明第一实施方式的功率变换装置的输出电压的变化的图。
图7是表示以往的功率变换装置的输入阻抗的时间变化的图。
图8是表示以往的功率变换装置的输入电流的时间变化的图。
图9是表示以往的功率变换装置的输出电压的时间变化的图。
图10是表示构成本发明第一实施方式的功率变换装置的整流电容器的电压变化的图。
图11是表示本发明第一实施方式的功率变换装置的输出电压的变化的图。
图12是表示本发明第二实施方式的功率变换装置的结构的电路图。
图13是表示构成本发明第二实施方式的功率变换装置的整流电容器的电压变化的图。
图14是表示本发明第二实施方式的功率变换装置的输出电压的变化的图。
图15是表示本发明第二实施方式的功率变换装置的结构的电路图。
图16是表示本发明第三实施方式的功率变换装置的结构的电路图。
图17是用于对判定构成本发明第三实施方式的功率变换装置的整流电容器的阻抗的变化的方法进行说明的图。
图18是用于对本发明第三实施方式的功率变换装置的负载变动进行说明的图。
具体实施方式
[第一实施方式]
以下，参照附图对应用了本发明的第一实施方式进行说明。在附图的记载中同一部分标注同一符号，省略说明。
[功率变换装置的结构]
图1是表示本实施方式的功率变换装置的结构的电路图。如图1所示，本实施方式的功率变换装置1由输入电源3、交流波生成电路5、整流电路7、检测部9、控制器11、负载13构成。功率变换装置1将来自输入电源3的直流电力变换为交流，且将经整流电路7整流的直流电力供给到负载13。
交流波生成电路5具有扼流线圈51、谐振线圈53、谐振电容器55、开关元件57、分流电容器59。交流波生成电路5是根据开关元件57的驱动频率，从输入电源3的直流电力生成交流波的E级逆变器电路。
如图1所示，扼流线圈51连接于输入电源3和开关元件57之间。谐振线圈53和谐振电容器55形成谐振电路，该谐振电路连接到扼流线圈51和开关元件57的连接点。开关元件57对向谐振电路的输入进行通断，分流电容器59与开关元件57并联连接。
整流电路7具有二极管71、整流电容器73、滤波线圈75、滤波电容器77，是以并联连接二极管71和整流电容器73的结构对交流波进行整流的E级电路。
在整流电路7中，通过二极管71将由交流波生成电路5生成的交流波进行半波整流，且将整流后的能量对整流电容器73进行充电。然后，将充电的能量传递到由滤波线圈75和滤波电容器77构成的LC滤波器中，作为直流波形向负载13进行电力传输。如图2所示，整流电容器73的电压波形呈半波整流的形状，但通过使其通过LC滤波器，向负载13供给的电压波如图3所示成为直流。
检测部9检测整流电容器73的阻抗的变化。检测部9检测整流电容器73的电流值或者电压值，根据其电流值或者电压值的变化，检测整流电容器73的阻抗发生了哪种程度的变化。另外，检测部9也可以检测整流电容器73的温度，根据其温度变化，检测整流电容器73的阻抗发生了哪种程度的变化。因此，设置有电流计、电压计、温度计中任一个，检测部9只要计算出从它们中取得的电流值、电压值、温度中的任一个值的变化量来检测阻抗的变化即可。但是，在整流电容器73的阻抗上有被设定为功率变换装置1进行最佳动作的设定值。因此，检测部9检测整流电容器73的阻抗从设定值开始发生了哪种程度的变化。
控制器11根据由检测部9检测的整流电容器73的阻抗的变化，调整向整流电容器73输入的交流波，以抑制整流电容器73的阻抗的变化。具体而言，控制器11在整流电容器73的阻抗从设定值上升了的情况下，调整向整流电容器73输入的交流波，以使功率变换装置1的输出电压降低。另一方面，在整流电容器73的阻抗从设定值降低的情况下，调整向整流电容器73输入的交流波，以使功率变换装置1的输出电压上升。例如，控制器11通过使开关元件57的驱动频率发生变化，调整由交流波生成电路5生成的交流波的频率，由此调整向整流电容器73输入的交流波。
此外，控制器11由含有微计算机、微处理器、CPU的通用的电子电路和存储器等周边设备构成，具有控制交流波生成电路5和整流电路7的功能。控制器11的各功能可通过一个或者多个处理电路来实现。处理电路包含例如含有电气电路的处理装置等经编程的处理装置，另外，也包含被设计成执行实施方式中记载的功能的面向特定用途的集成电路(ASIC)或以往型的电路部件那样的装置。
[功率变换装置的控制方法]
接着，对本实施方式的功率变换装置1的控制方法进行说明。首先，构成整流电路7的整流电容器73的电容具有如图4所示的温度特性，因此，当整流电容器73的温度上升时，整流电容器73的电容值降低。
这里，如下式(1)所示，整流电容器73的电压V与整流电容器73的电容值C成反比。
Figure BDA0003254434240000041
此外，式(1)中，I是整流电容器73的电流。另外，ω＝2πf，f是交流波的频率，与开关元件57的驱动频率相同。
因此，如式(1)所示，当整流电容器73的电容值C降低时，整流电容器73的电压V上升，因此，如图5所示，整流电容器73的电压波形的峰值随着电容的降低而上升。而且，向负载13输出的功率变换装置1的输出电压如图6那样上升。
这时，由于功率变换装置1的输入电流也上升，所以功率变换装置1的输入阻抗降低。而且，因为通过输入电流和输出电压的上升，整流电容器73的温度进一步上升，所以会重复发生同样的事件。因此，以往如图7所示，随着时间的经过，功率变换装置1的输入阻抗降低，如图8、9所示，功率变换装置1的输入电流和输出电压分别上升。由此，电路部件的温度随着时间而上升，因热失控而产生过高温。
但是，在本实施方式的功率变换装置1中，根据由检测部9检测到的整流电容器73的阻抗的变化，调整向整流电容器73输入的交流波，以抑制整流电容器73的阻抗的变化。具体而言，控制器11在整流电容器73的阻抗比设定值上升了的情况下，调整向整流电容器73输入的交流波，以使功率变换装置1的输出电压降低。另一方面，在整流电容器73的阻抗比设定值降低了的情况下，调整向整流电容器73输入的交流波，以使功率变换装置1的输出电压上升。
例如，控制器11通过使开关元件57的驱动频率发生变化，调整由交流波生成电路5生成的交流波的频率，由此来调整向整流电容器73输入的交流波。
具体地进行说明，在整流电容器73的电容因温度上升而降低的情况下，如式(1)所示，整流电容器73的阻抗比设定值上升，整流电容器73的电压上升。这时，当使开关元件57的驱动频率比预先设定的规定值上升而使由交流波生成电路5生成的交流波的频率上升时，向整流电路7输入的交流波的频率也上升。其结果，式(1)的ω变大，因此，整流电容器73的阻抗降低。因此，如图10所示，整流电容器73的电压波形的峰值降低，向负载13输出的功率变换装置1的输出电压也如图11所示那样降低。此外，关于驱动频率的规定值，只要将进行负载13成为设计值那样的最佳动作时的频率设定为规定值即可。
另一方面，在整流电容器73的电容因温度降低而上升的情况下，如式(1)所示，整流电容器73的阻抗比设定值降低，整流电容器73的电压也降低。这时，当使开关元件57的驱动频率比规定值降低而使由交流波生成电路5生成的交流波的频率降低时，向整流电路7输入的交流波的频率也降低。其结果，式(1)的ω变小，因此，整流电容器73的阻抗上升。因此，整流电容器73的电压波形的峰值上升，向负载13输出的功率变换装置1的输出电压也上升。
这样，通过调整向整流电容器73输入的交流波的频率，抑制整流电容器73的阻抗的变化。其结果，能够将功率变换装置1的输入阻抗、输入电流、输出电压分别控制为恒定，能够防止热失控引起的部件的过高温。
此外，当使开关元件57的驱动频率上升时，开关损失增加，但交流波生成电路5是通过电压谐振来实现ZVS(Zero Voltage Switching，零电压开关)，且极力抑制开关损失的E级逆变器电路。因此，能够将使驱动频率增加的影响抑制得很小。
另外，本实施方式的整流电路7是并联连接了二极管71和整流电容器73的E级电路，但在其它的整流电路、例如由二极管实现的全波整流电路中，具备充能量的整流电容器。因此，没有输出电压、输入电流、输入阻抗因整流电容器的温度变化而发生变化的情况，不会产生本实施方式作为课题的过高温。
进而，在缓冲电路等中，也使用并联连接二极管和电容器的结构，但在缓冲电路中，进行由电容器吸收因高速开关等而产生的浪涌电压的动作，动作方式与本实施方式的整流电路7不同。
此外，交流波生成电路5只要是生成并输出交流波的电路即可，可以是图1所示的结构以外的结构，例如，也可以是具有多个D级逆变器电路那样的开关的谐振型电路。另外，整流电路7的滤波器也可以为LC滤波器以外的构造。进而，也可以在交流波生成电路5和整流电路7之间连接用于绝缘的变压器等。
[第一实施方式的效果]
以上，如详细说明那样，在本实施方式的功率变换装置1中，根据整流电容器73的阻抗的变化，调整向整流电容器73输入的交流波，以抑制整流电容器73的阻抗的变化。由此，能够抑制功率变换装置1的输入电流、输出电压、输入阻抗的变化，其结果，能够防止整流电容器73的过高温。
另外，在本实施方式的功率变换装置1中，在整流电容器73的阻抗比设定值上升的情况下，调整向整流电容器73输入的交流波，以使功率变换装置1的输出电压降低。另一方面，在整流电容器73的阻抗比设定值降低了的情况下，调整向整流电容器73输入的交流波，以使功率变换装置1的输出电压上升。由此，能够抑制整流电容器73的阻抗的变化，因此能够防止整流电容器73的过高温。
进而，在本实施方式的功率变换装置1中，在整流电容器73的阻抗比设定值上升了的情况下，使由交流波生成电路5生成的交流波的频率上升。另一方面，在整流电容器73的阻抗比设定值降低了的情况下，使由交流波生成电路5生成的交流波的频率降低。由此，能够调整向整流电容器73输入的交流波的频率，抑制整流电容器73的阻抗的变化，因此，能够防止整流电容器73的过高温。
另外，在本实施方式的功率变换装置1中，检测整流电容器73的阻抗的变化。由此，因为直接检测整流电容器73的阻抗的变化，所以能够迅速抑制整流电容器73的阻抗的变化，能够可靠地防止整流电容器73的过高温。
进而，在本实施方式的功率变换装置1中，交流波生成电路5包含具有谐振线圈53和谐振电容器55的谐振电路、将向该谐振电路的输入接通断开的开关元件57。由此，通过调整开关元件57的驱动频率，能够容易地调整向整流电容器73输入的交流波。因此，能够抑制整流电容器73的阻抗的变化，能够防止整流电容器73的过高温。
另外，在本实施方式的功率变换装置1中，交流波生成电路5还具备连接于输入电源3和开关元件57之间的扼流线圈51、与开关元件57并联连接的分流电容器59。而且，谐振电路连接于扼流线圈51和开关元件57的连接点。由此，因为能够将交流波生成电路5构成为E级逆变器电路，所以能够将开关损失抑制得很小。因此，能够在抑制使开关元件57的驱动频率上升时的开关损失增加带来的影响的同时，防止整流电容器73的过高温。
[第二实施方式]
以下，参照附图对应用了本发明的第二实施方式进行说明。在附图的记载中同一部分标注同一符号，省略说明。
[功率变换装置的结构]
图12是表示本实施方式的功率变换装置的结构的图。如图12所示，本实施方式的功率变换装置1在还具备整流开关79作为将向整流电容器73输入的交流波接通断开的开关元件方面与第一实施方式不同。整流开关79与整流电容器73串联地连接。
[功率变换装置的控制方法]
接着，对本实施方式的功率变换装置1的控制方法进行说明。在本实施方式中，当检测部9检测到整流电容器73的阻抗的变化时，控制器11通过控制整流开关79的通断，调整向整流电容器73输入的交流波。
具体而言，控制器11在整流电容器73的阻抗比设定值上升的情况下，控制整流开关79，以缩短向整流电容器73输入交流波的时间。另一方面，在整流电容器73的阻抗比设定值降低的情况下，控制整流开关79，以延长向整流电容器73输入交流波的时间。
例如，当整流电容器73的电容因整流电容器73的温度上升而降低时，如式(1)所示，整流电容器73的阻抗上升，整流电容器73的电压上升。该情况下，如图13所示，在整流电容器73的电压开始上升的时刻，设置输入停止期间。该输入停止期间是使整流开关79断开而不向整流电容器73输入交流波的期间。此后，使整流开关79接通，向整流电容器73输入交流波(交流波输入期间)。而且，通过延长输入停止期间，交流波输入期间缩短，使向整流电容器73输入交流波的时间比预先设定的规定时间短。其结果，对整流电容器73充电的电力减少，向负载13输出的功率变换装置1的输出电压也如图14那样降低。此外，关于规定时间，只要将进行负载13成为设计值那样的最佳动作时的时间设定为规定时间即可。
另一方面，当整流电容器73的电容因整流电容器73的温度降低而上升时，如式(1)所示，整流电容器73的阻抗降低，整流电容器73的电压降低。在该情况下，通过缩短图13所示的输入停止期间，使向整流电容器73输入交流波的时间比规定时间长。其结果，对整流电容器73充电的电力增加，向负载13输出的功率变换装置1的输出电压上升。
另外，如图15所示，也可以将整流开关79与整流电容器73并联连接。在该情况下，按照与图12的进行了串联连接的情况相反的方式控制整流开关79的通断。即，在将整流开关79与整流电容器73并联连接的情况下，通过使整流开关79接通，设定不向整流电容器73输入交流波的输入停止期间。而且，当使整流开关79断开时，向整流电容器73输入交流波。
[第二实施方式的效果]
如上所述，在本实施方式的功率变换装置1中，在整流电容器73的阻抗比设定值上升的情况下，缩短向整流电容器73输入交流波的时间。另一方面，在整流电容器73的阻抗比设定值降低的情况下，延长向整流电容器73输入交流波的时间。由此，通过调整向整流电容器73输入交流波的时间，能够抑制整流电容器73的阻抗的变化，其结果，能够防止整流电容器73的过高温。
[第三实施方式]
以下，参照附图对应用了本发明的第三实施方式进行说明。在附图的记载中同一部分标注同一符号，省略说明。
[功率变换装置的结构]
图16是表示本实施方式的功率变换装置的结构的图。如图16所示，本实施方式的功率变换装置1在检测功率变换装置1的输入电压、输入电流、输出电压、输出电流方面与第一及第二实施方式不同。因此，检测部9检测功率变换装置1的输入电压Vi、输入电流Ii、输出电压Vo、输出电流Io来代替检测整流电容器73的阻抗的变化。通常，在功率变换装置中，检测输入电压、输入电流、输出电压、输出电流，因此，在本实施方式中，也只要通过设置电压计、电流计这样的一般方法来检测这些值即可。
[功率变换装置的控制方法]
接着，对本实施方式的功率变换装置1的控制方法进行说明。在本实施方式中，基于功率变换装置1的输入电压Vi、输入电流Ii、输出电压Vo、输出电流Io，控制功率变换装置1。具体而言，控制器11首先从检测部9取得输入电压Vi、输入电流Ii、输出电压Vo、输出电流Io，然后利用式(2)计算输入阻抗Zi。
Zi＝Vi/Ii···(2)
接着，控制器11在计算输入阻抗Zi时，使用图17所示的表，判断整流电容器73的阻抗是比设定值上升或是比设定值降低。图17中，向上的箭头意味着上升，向下的箭头意味着降低，横向箭头意味着不变。
如图17所示，控制器11在输入阻抗Zi比设定值降低，并且输出电压Vo和输出电流Io比设定值上升情况下，判断为整流电容器73的电容降低而阻抗比设定值上升。另一方面，在输入阻抗Zi比设定值上升，并且输出电压Vo和输出电流Io比设定值降低的情况下，判断为整流电容器73的电容上升而阻抗比设定值降低。另外，输入阻抗、输出电压、输出电流的设定值是功率变换装置1进行最佳动作时的值。
另外，在功率变换装置1的输入输出发生了变化的情况下，不仅要考虑到整流电容器73的电容变化，还要考虑到负载13的变动和输入电压的变动。因此，控制器11根据输入阻抗Zi、输出电压Vo、输出电流Io，分别区别判断负载13产生了变动的情况和输入电压产生了变动的情况。
首先，对负载13变动的情况进行说明。如图17所示，控制器11在输入阻抗Zi、输出电压Vo比设定值上升，并且输出电流Io比设定值降低的情况下，判断为是负载13的电阻值从设计值开始上升的变化A的情况。例如，如图18所示，在功率变换装置1中，将成为最佳动作的负载13的电阻值设定为例如50Ω，且将该值确定为设计值。变化A的情况是负载13的电阻值向远离所设定的设计值的方向上升了的情况。
另外，如图17所示，控制器11在输入阻抗Zi、输出电流Io比设定值上升，并且输出电压Vo比设定值降低的情况下，判断为是图18所示的变化B的情况。在变化B的情况下，负载13的电阻值向远离设计值的方向降低。
进而，如图17所示，控制器11在输入阻抗Zi、输出电流Io比设定值降低，并且输出电压Vo比设定值上升情况下，判断为是图18所示的变化C的情况。在变化C的情况下，负载13的电阻值向接近设计值的方向上升。另外，如图17所示，控制器11在输入阻抗Zi、输出电压Vo比设定值降低，并且输出电流Io比设定值上升的情况下，判断为是图18所示的变化D的情况。在变化D的情况下，负载13的电阻值向接近设计值的方向降低。
接着，对输入电压变动了的情况进行说明。如图17所示，控制器11在输入阻抗Zi未从设定值发生变化的情况下，判断为是输入变动，在输出电压Vo和输出电流Io比设定值上升的情况下，判断为输入电压上升。另外，在输出电压Vo和输出电流Io比设定值降低的情况下，判断为输入电压降低。
这样，当判断是整流电容器73的阻抗变化、负载13的变动、输入电压的变动中的任一种时，控制器11在判断为阻抗的变化的情况下，控制开关元件57的驱动频率。具体而言，控制器11在判断为整流电容器73的阻抗比设定值上升时，使开关元件57的驱动频率上升，并使整流电容器73的阻抗降低。另一方面，在判断为整流电容器73的阻抗比设定值降低时，使开关元件57的驱动频率降低，并使整流电容器73的阻抗上升。
另外，在图16中，示出在图1所示的第一实施方式的功率变换装置中应用了本实施方式的功率变换装置的情况，但也可以在图12、15所示的第二实施方式的功率变换装置中应用本实施方式的功率变换装置。
[第三实施方式的效果]
如上所述，在本实施方式的功率变换装置1中，能够使用功率变换装置1的输入阻抗、输出电压、输出电流，判断整流电容器73的阻抗的变化、负载13的变动、输入电压的变动这些全部情况。特别是，即使输入阻抗发生了变化，也不一定是整流电容器73的阻抗发生了变化，也要考虑输入阻抗因负载13的变动而变化的情况。因此，使用图17所示的表，正确地判断在本实施方式的功率变换装置1中，是整流电容器73的阻抗的变化还是输入电压的变动、负载13的变动。
另外，也考虑测定整流电容器73的温度，根据温度变化来估计电容值的变化量的方法。但是，在该方法中，需要精确地测定温度的测量器。进而，虽然也考虑到根据温度的上升值来正确地估计电容值的变化的方法，但在该方法中，需要事先测定含有每个电容器个体的偏差的特性。因此，也需要追加针对要制造的各个装置取得温度和电容值的关系的检查工序。因此，当要根据整流电容器73的温度变化来估计电容值的变化量时，必须追加新的部件，会妨碍装置的小型化或低成本化。
与此相对，在本实施方式的功率变换装置1中，检测功率变换装置1的输入电压、输入电流、输出电压、输出电流。因此，由于仅使用通常检测的输入输出的电压和电流，所以即使不设置用于测定温度的追加部件，也能够判断整流电容器73的阻抗的变化。由此，无需追加的部件或装置，就能够抑制整流电容器73的阻抗的变化，从而防止整流电容器73的过高温。
另外，在本实施方式的功率变换装置1中，根据输入电压、输入电流，计算输入阻抗，在输入阻抗比设定值降低而输出电压和输出电流比设定值上升的情况下，判断为整流电容器的阻抗比设定值上升。另一方面，在输入阻抗比设定值上升而输出电压和输出电流比设定值降低的情况下，判断为整流电容器的阻抗比设定值降低。由此，无需追加的部件或装置，就能够判断整流电容器73的阻抗是比设定值上升还是比设定值降低。因此，能够基于该判断，抑制整流电容器73的阻抗的变化，从而防止整流电容器73的过高温。
此外，上述的实施方式是本发明的一例。因此，本发明不限定于上述实施方式，即使是该实施方式以外的方式，只要在不脱离本发明的技术思想的范围内，则也可以根据设计等进行种种变更，这是不言而喻的。
符号说明
1 功率变换装置
3 输入电源
5 交流波生成电路
7 整流电路
9 检测部
11 控制器
13 负载
51 扼流线圈
53 谐振线圈
55 谐振电容器
57 开关元件
59 分流电容器
71 二极管
73 整流电容器
75 滤波线圈
77 滤波电容器
79 整流开关

Claims (9)

1.一种功率变换装置的控制方法，该功率变换装置具有生成交流波的交流波生成电路和整流电路，所述整流电路以并联连接了整流电容器和二极管的结构、以及由电容器和线圈构成的滤波器，将由所述交流波生成电路生成的交流波变为直流，其特征在于，
所述功率变换装置还具有：
控制器，调整由所述交流波生成电路生成的交流波；以及
检测单元，检测所述整流电容器的电容值的变化引起的阻抗的变化，
所述整流电路通过所述二极管将所述交流波整流，并且将整流后的能量对所述整流电容器进行充电，将充电的能量通过所述滤波器变为直流波形，
所述控制器根据通过所述检测单元检测出的所述整流电容器的阻抗的变化，调整向所述整流电容器输入的交流波，以抑制所述整流电容器的阻抗的变化，
在所述整流电容器的阻抗比设定值上升了的情况下，调整向所述整流电容器输入的交流波，以使所述功率变换装置的输出电压降低，
在所述整流电容器的阻抗比设定值降低了的情况下，调整向所述整流电容器输入的交流波，以使所述功率变换装置的输出电压上升。
2.根据权利要求1所述的功率变换装置的控制方法，其特征在于，
在所述整流电容器的阻抗比设定值上升了的情况下，使由所述交流波生成电路生成的交流波的频率上升，
在所述整流电容器的阻抗比设定值降低了的情况下，使由所述交流波生成电路生成的交流波的频率降低。
3.根据权利要求1所述的功率变换装置的控制方法，其特征在于，
在所述整流电容器的阻抗比设定值上升了的情况下，缩短所述交流波被输入至所述整流电容器的时间，
在所述整流电容器的阻抗比设定值降低了的情况下，延长所述交流波被输入至所述整流电容器的时间。
4.根据权利要求1所述的功率变换装置的控制方法，其特征在于，
检测所述整流电容器的阻抗的变化。
5.根据权利要求1所述的功率变换装置的控制方法，其特征在于，
检测所述功率变换装置的输入电压、输入电流、输出电压、和输出电流。
6.根据权利要求5所述的功率变换装置的控制方法，其特征在于，
根据所述输入电压和所述输入电流，计算输入阻抗，
在所述输入阻抗比设定值降低，并且所述输出电压和所述输出电流比设定值上升了的情况下，判断为所述整流电容器的阻抗比设定值上升，
在所述输入阻抗比设定值上升，并且所述输出电压和所述输出电流比设定值降低了的情况下，判断为所述整流电容器的阻抗比设定值降低。
7.一种功率变换装置，其具有生成交流波的交流波生成电路、整流电路以及控制所述交流波生成电路和所述整流电路的控制器，所述整流电路以并联连接了整流电容器和二极管的结构、以及由电容器和线圈构成的滤波器，将由所述交流波生成电路生成的交流波变为直流，其特征在于，
所述功率变换装置还具有：
控制器，调整由所述交流波生成电路生成的交流波；以及
检测单元，检测所述整流电容器的电容值的变化引起的阻抗的变化，
所述整流电路通过所述二极管将所述交流波整流，并且将整流后的能量对所述整流电容器进行充电，将充电的能量通过所述滤波器变为直流波形，
所述控制器根据通过所述检测单元检测出的所述整流电容器的阻抗的变化，调整向所述整流电容器输入的交流波，以抑制所述整流电容器的阻抗的变化，
在所述整流电容器的阻抗比设定值上升了的情况下，调整向所述整流电容器输入的交流波，以使所述功率变换装置的输出电压降低，
在所述整流电容器的阻抗比设定值降低了的情况下，调整向所述整流电容器输入的交流波，以使所述功率变换装置的输出电压上升。
8.根据权利要求7所述的功率变换装置，其特征在于，
所述交流波生成电路包含具有谐振线圈和谐振电容器的谐振电路、以及将向所述谐振电路的输入接通关断的开关元件。
9.根据权利要求8所述的功率变换装置，其特征在于，
所述交流波生成电路还具有被连接在所述开关元件和电源之间的扼流线圈以及与所述开关元件并联连接的电容器，所述谐振电路被连接在所述扼流线圈和所述开关元件的连接点。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113381622B (zh) * 2021-05-21 2023-11-03 西安理工大学 一种用于无线输电高频e类整流器并联电路及控制方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002136123A (ja) * 2000-10-27 2002-05-10 Sanken Electric Co Ltd スイッチング電源
JP2006067692A (ja) * 2004-08-26 2006-03-09 Denso Corp パワースイッチング装置の制御電源装置用ｄｃ−ｄｃコンバータ
JP2010197284A (ja) * 2009-02-26 2010-09-09 Mitsubishi Electric Corp 電解コンデンサの異常検知装置
JP2012023820A (ja) * 2010-07-13 2012-02-02 Daikin Ind Ltd 電力変換装置
WO2015087396A1 (ja) * 2013-12-10 2015-06-18 三菱電機エンジニアリング株式会社 高周波電源用整流回路
KR20150080172A (ko) * 2013-12-30 2015-07-09 주식회사 효성 전력변환 보상 회로 및 방법
CN104793677A (zh) * 2014-01-17 2015-07-22 瑞萨电子株式会社 半导体集成电路及其动作方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3551987B2 (ja) 1994-11-16 2004-08-11 真作 森 間引き制御方式を適用したｅ級整流器
US20010019490A1 (en) * 1997-12-03 2001-09-06 Fuji Electric Co., Ltd. Switching power supply
US7576528B2 (en) * 2006-10-04 2009-08-18 Power Integrations, Inc. Control circuit responsive to an impedance
US9318944B2 (en) * 2013-04-29 2016-04-19 Rockwell Automation Technologies, Inc. Methods and apparatus for active front end filter capacitor degradation detection
CN106063103B (zh) 2014-02-27 2019-07-26 丹麦技术大学 突发模式控制
KR20170002447A (ko) 2014-04-15 2017-01-06 덴마크스 텍니스케 유니버시테트 공진 dc-dc 파워 컨버터 어셈블리
US11476748B2 (en) * 2018-04-20 2022-10-18 Nissan Motor Co., Ltd. Method for controlling resonant power conversion device, and resonant power conversion device
KR102013118B1 (ko) * 2018-06-05 2019-08-22 (주)아이언디바이스 스피커 드라이버 및 그 동작 방법

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002136123A (ja) * 2000-10-27 2002-05-10 Sanken Electric Co Ltd スイッチング電源
JP2006067692A (ja) * 2004-08-26 2006-03-09 Denso Corp パワースイッチング装置の制御電源装置用ｄｃ−ｄｃコンバータ
JP2010197284A (ja) * 2009-02-26 2010-09-09 Mitsubishi Electric Corp 電解コンデンサの異常検知装置
JP2012023820A (ja) * 2010-07-13 2012-02-02 Daikin Ind Ltd 電力変換装置
WO2015087396A1 (ja) * 2013-12-10 2015-06-18 三菱電機エンジニアリング株式会社 高周波電源用整流回路
KR20150080172A (ko) * 2013-12-30 2015-07-09 주식회사 효성 전력변환 보상 회로 및 방법
CN104793677A (zh) * 2014-01-17 2015-07-22 瑞萨电子株式会社 半导体集成电路及其动作方法

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