CN203827172U - 逆流防止装置、电力变换装置以及冷冻空气调节装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开逆流防止装置、电力变换装置以及冷冻空气调节装置，涉及逆流防止装置领域。本实用新型所要解决的技术课题在于确保高效、高可靠性等，谋求进一步降低损耗。本实用新型的逆流防止装置具备：逆流防止元件，连接于电源与负载之间，防止电流从负载侧向电源侧逆流；换流装置，进行使电流流到与逆流防止元件并联连接的其他路径的换流动作；以及控制装置，根据在逆流防止元件中流过的电流等，变更使换流装置进行换流动作的换流驱动信号的脉冲宽度，送到换流装置。例如按照必要的时间向换流装置发送脉冲而使其进行换流动作，降低与不对电力变换作出贡献的换流动作有关的电力，谋求节能。本实用新型在电力变换装置中有用。

Description

逆流防止装置、电力变换装置以及冷冻空气调节装置

技术领域

本实用新型涉及电力变换装置等具有的逆流防止装置等。

背景技术

随着可变电压/可变频率的逆变器装置等被实用化，各种电力变换装置的应用领域得到了开拓。

例如，关于电力变换装置，近年来，升降压转换器的应用技术开发蓬勃发展。另一方面，以碳化硅等为材料的宽带隙半导体元件等的开发也蓬勃进展。关于这样的新的元件，关于尽管是高耐压但电流容量（电流有效值的容许值）小的元件，以整流器为中心而得到了实用化（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）

实用新型内容

另一方面，在对高效的新的元件进行实用化时，关于例如电流容量大的元件，由于高成本、结晶缺陷等，面向实用化时存在很多课题，认为普及尚需时间。因此，例如在针对对空气调节装置的压缩机的马达等供给那样的电力以上的电力进行变换的电力变换装置中使用新的元件来谋求高效化在现状下是困难的。

本实用新型考虑上述课题，提供一种能够确保高效、高可靠性等的逆流防止装置等。而且，谋求进一步降低损耗。

本实用新型所涉及的逆流防止装置，具备：逆流防止元件，连接于电源与负载之间，防止电流从负载侧向电源侧逆流；换流装置，进行使电流流到与逆流防止元件并联连接的其他路径的换流动作；以及控制装置，决定使得进行换流动作的时间，根据决定的时间，使换流装置进行换流动作。

优选地，所述控制装置根据决定的时间，变更所述使得进行换流动作的换流驱动信号的脉冲宽度，并送到所述换流装置。

优选地，所述控制装置根据在所述逆流防止元件中流过的电流，决定所述时间。

优选地，在所述电源与所述负载之间的、能够检测或者推测在所述逆流防止元件中流过的电流的位置，具备电流检测器。

优选地，在所述逆流防止元件中流过的电流路径中，具备所述电流检测器。

优选地，在具备电抗器、开关元件以及所述逆流防止装置的电路中，在流经所述电抗器的电流路径中，具备所述电流检测器。

优选地，在具备电抗器、开关元件以及所述逆流防止装置的电路中，在流经所述开关元件的电流路径中，具备所述电流检测器。

优选地，所述电源具有交流电源和整流装置，

在从所述电源流出的电流路径中，具备所述电流检测器。

优选地，所述控制装置根据对所述逆流防止元件施加的电压，决定所述时间。

优选地，在所述电源与所述负载之间的、能够检测或者推测对所述逆流防止元件施加的电压的位置，具备电压检测器。

优选地，具备检测所述逆流防止元件的两端电压的电压检测器。

优选地，在具备电抗器、开关元件以及所述逆流防止装置的电路中，具备检测从该电路输出的电压的电压检测器。

优选地，在具备电抗器、开关元件以及所述逆流防止装置的电路中，具备将该电路的输出电压指令值设为对所述逆流防止元件施加的电压的装置。

优选地，所述控制装置根据换流装置的换流动作中的电流增加率，决定所述时间。

优选地，所述控制装置根据换流装置的换流动作中的具有预先设定的值的电流增加率，决定所述时间。

优选地，所述换流装置具有将通过在初级侧绕组中流过的电流而感应的电压施加到所述其他路径上的次级侧绕组的变压器，通过基于所述变压器的感应分量的值，设定所述电流增加率。

优选地，所述换流装置具有将通过在初级侧绕组中流过的电流而感应的电压施加到所述其他路径上的次级侧绕组的变压器，通过所述变压器的泄漏电感，设定所述电流增加率。

优选地，所述换流装置具有将通过在初级侧绕组中流过的电流而感应的电压施加到所述其他路径上的次级侧绕组的变压器，通过与一般的变压器的电感和泄漏电感的比例相当的值，设定所述电流增加率。

优选地，所述控制装置按照对所述决定的时间加上余量而得到的时间量，使所述换流装置进行所述换流动作。

优选地，还具备设定能够决定的所述时间的上限值以及下限值的至少一方的装置。

优选地，还具备根据在所述逆流防止元件中流过的恢复电流设定所述上限值以及所述下限值的至少一方的装置。

优选地，还具备根据所述逆流防止元件中的恢复损耗设定所述上限值以及所述下限值的至少一方的装置。

优选地，还具备根据所述换流装置中的损耗设定所述上限值以及所述下限值的至少一方的装置。

优选地，还具备根据构成逆流防止装置的元件的额定值设定所述上限值以及所述下限值的至少一方的装置。

优选地，所述控制装置能够切换使进行所述换流动作的时间固定或者变化。

优选地，所述控制装置根据所述电源的电压变化量，进行所述切换。

优选地，所述控制装置根据所述负载，进行所述切换。

优选地，还具备切断所述换流驱动信号的切断装置。

优选地，所述切断装置根据所述负载，判定所述切断。

优选地，在具备电抗器、开关元件以及所述逆流防止装置的电路中，所述切断装置根据流经所述电抗器的电流模式，判定切断。

本实用新型所涉及的电力变换装置，具备上述逆流防止装置，该电力变换装置在电源与负载之间进行电力变换。

本实用新型所涉及的冷冻空气调节装置，为了驱动压缩机或者送风机的至少一方而具备上述电力变换装置。

根据本实用新型的逆流防止装置，通过设置能够进行换流动作的换流装置，能够使想要流到逆流防止元件的电流换流到其他路径，降低在电流从负载侧逆流时在逆流防止元件中发生的恢复电流，从而能够实现损耗降低、噪音端子电压电平降低、EMC对策等，作为系统整体实现高效化。此时，决定进行换流动作的时间来进行了换流动作，所以能够使换流动作进行换流动作所需的时间，能够降低与不对电力变换作出贡献的换流动作有关的电力，能够实现节能。

附图说明

图1是示出本实用新型的实施方式1的以电力变换装置为中心的系统结构的图。

图2是示出电源1的结构的图（其1）。

图3是示出电源1的结构的图（其2）。

图4是示出电源1的结构的图（其3）。

图5是示出本实用新型的实施方式1的与逆流防止元件5并联地连接了换流装置7的情况下的结构的一个例子的图。

图6是示出本实用新型的实施方式1的对控制装置100的控制功能进行了模块化的结构的一个例子的图。

图7是示出本实用新型的实施方式1的电流路径的一个例子的图（其1）。

图8是示出本实用新型的实施方式1的电流路径的一个例子的图（其2）。

图9是示出本实用新型的实施方式1的电流路径的一个例子的图（其3）。

图10是示出本实用新型的实施方式1的使换流装置7动作的情况下的信号以及电流波形的图。

图11是示出本实用新型的实施方式1的使换流装置7动作的情况下的信号以及电流波形的一个例子的图。

图12是示出本实用新型的实施方式1的以电力变换装置为中心的系统等的结构的另一例子的图。

图13是示出在电源1中使用了交流电源的情况下的电压的图。

图14是示出本实用新型的实施方式1的电源相位是图9的A以及C时的信号以及电流波形的一个例子的图。

图15是示出本实用新型的实施方式1的电源相位是图9的B以及D时的信号以及电流波形的一个例子的图。

图16是示出本实用新型的实施方式2的使换流装置7动作的情况下的信号以及电流波形的另一例子的图。

图17是示出本实用新型的实施方式3的使换流装置7动作的情况下的信号以及电流波形的另一例子的图。

图18是示出本实用新型的实施方式4的使换流装置7动作的情况下的信号以及电流波形的另一例子的图。

图19是示出本实用新型的实施方式7的以电力变换装置为中心的系统等的结构的一个例子的图。

图20是本实用新型的实施方式9的冷冻空气调节装置的结构图。

符号说明

1：电源；1A：直流电源；1B：单相交流电源；1C：三相交流电源；2B、2C：整流电路；2a、2b、2c、2d：整流元件；3：电抗器；4：短路装置；5：逆流防止元件；6：斩波器电路；7：换流装置；71：变压器；72：换流用整流元件；73：变压器驱动电路；74：换流用开关；75：换流用电源；8：平滑装置；9：负载；100：控制装置；100A：接通负荷运算部；100B：驱动信号生成部；101：负载电压检测部；102：电流检测部；103：电源电压检测部；105：两端电压检测部；110：切断装置；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：储液器；307：热源侧节流装置；308：制冷剂间热交换器；309：旁路节流装置；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：液配管。

具体实施方式

以下，参照附图等，说明实用新型的实施方式的逆流防止装置等。此处，包括图1，在以下的附图中，附加了相同符号的部分相当于相同或者与其相当的部分，在以下记载的实施方式的全文中通用。而且，在说明书全文中表示的构成要素的方式仅为例示，不限于在说明书中记载的方式。

实施方式1.

图1是示出本实用新型的实施方式1的以电力变换装置为中心的系统等的结构的一个例子的图。首先，说明图1中的具有能够高效地进行电力变换的电力变换装置的系统结构。

在图1的系统中，电力变换装置设置于电源1与负载9之间，对来自电源1的电力进行变换而供给到负载9。设本实施方式的电力变换装置是进行升压的电力变换装置，具有例如斩波器（chopper）电路6、换流装置7以及平滑装置8。

图2～图4是示出电源1的结构的图。图2是由直流电源1A构成了电源1的图。图3是由单相交流电源1B和整流电路（整流装置）2B构成的图。图4是由三相交流电源1C和整流电路（整流装置）2C构成的图。整流电路2B以及2C是对例如二极管等整流元件进行桥式连接而构成的，对由电源1产生的电力进行整流。如此，本实施方式的电力变换装置能够应对各种方式的电源1。

斩波器电路6具有电抗器3、短路装置（开关装置）4以及逆流防止元件5。电抗器3连接于电源1侧，是为了抑制高次谐波而设置的。另外，短路装置4具有例如IGBT（Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管）那样的开关元件。短路装置4根据来自控制装置100的驱动信号（短路驱动信号），经由电抗器3使电源1（与电源1连接的2个端子之间）短路。

逆流防止元件5是在短路装置4与平滑装置8之间用于防止来自平滑装置8的电流逆流的元件。此处，通常将逆流防止元件5设为例如电气特性（特别是恢复特性）优良且电流容量小且反向恢复的时间快的快速恢复二极管那样的半导体元件。另外，换流装置7是与逆流防止元件5并联地连接的装置。于是，使在逆流防止元件5中流过的电流在必要的定时（timing）换流到不同的路径（不经由逆流防止元件5的路径）。成为通过逆流防止元件5和换流装置7来防止电流从负载9侧向电源1侧逆流的逆流防止装置。

图5是示出本实用新型的实施方式1的与逆流防止元件5并联地连接了换流装置7的情况下的结构的一个例子的图。在图5中，换流装置7例如具有：变压器71；与变压器71的次级侧绕组串联连接的二极管等换流用整流元件72；以及使变压器71动作的变压器驱动电路73。另外，变压器驱动电路73例如具有：用于对变压器71供给电力的换流用电源75；和换流用开关74，该换流用开关74根据来自控制装置100的驱动信号（换流驱动信号）开闭，控制向变压器71（初级侧绕组）的电力供给、供给停止。此处，关于换流用整流元件72，也假设由快速恢复二极管那样的半导体元件构成。

在换流用整流元件72中，也可以使用恢复特性良好、正向电压低、且损耗少的高耐压的肖特基势垒二极管。另外，也可以使用以SiC（碳化硅）、GaN（氮化镓）、金刚石等为材料的宽带隙半导体的元件。关于这些元件，随着电流有效值的容许值成为大的规格，导致结晶缺陷增大、成本上升。在本实施方式中的换流用整流元件72中，能够使用电流有效值的容许值小的元件，所以能够实现性价比良好且高效的电力变换装置。

另外，由于经由变压器71，所以能够对逆流防止元件5、变压器71的次级侧绕组以及换流用整流元件72、与变压器驱动电路73以及控制装置100之间进行绝缘。因此，能够比较简易地进行驱动换流装置7的信号的注入。另外，能够构筑安全性、可靠性高的系统。

此处，在图5中，示出了将变压器71的次级侧绕组和换流用整流元件72的阳极侧进行连接的例子，但只要换流用整流元件72中流过的电流的流向相同，则不限于这样的连接。例如，也可以将换流用整流元件72的阴极侧和变压器71的次级侧绕组进行连接。另外，由换流用开关74和换流用电源75构成了变压器驱动电路73，但也可以考虑噪声对策、故障时保护，根据需要在由换流用电源75、换流用开关74、变压器71的初级侧绕组构成的电气电路中，插入限制电阻、高频电容器、缓冲器电路、保护装置等来构成。进而，也可以在变压器71中，根据需要在初级侧绕组中附加复位绕组而使励磁电流复位。进而，也可以设置整流器等来在电源侧再生励磁能量，使得高效化。

平滑装置8使用例如电容器等来构成，对由电源1施加的电压进行平滑，对负载9施加直流电压（输出电压、母线电压）来进行电力供给。负载9是通过经由平滑装置8供给的电力而驱动的。

另外，负载电压检测部101是检测平滑装置8平滑而施加到负载9的电压、并通过检测信号输出电压检测值的电压检测器。电流检测部102是检测从电源1流出的电流（母线电流）、并通过检测信号输出电流检测值的电流检测器。还能够根据电流检测部102的电流检测值检测电抗器3中流过的电流。另外，电源电压检测部103是检测由电源1施加的电压、并通过检测信号输出电压检测值的电压检测器。

控制装置100是根据负载电压检测部101、电流检测部102、电源电压检测部103的检测信号来对短路装置4、换流装置7等的动作时间（短路时间）进行运算处理等的装置。控制装置100例如具有：具有CPU等处理装置、存储装置等的微型计算机、数字信号处理器等运算装置、或者在内部具有同样的功能的装置等。

图6是示出本实用新型的实施方式1的对控制装置100的控制功能进行了模块化的结构的一个例子的图。在图6中，接通负荷运算部100A根据例如与负载电压检测部101的检测有关的电压检测值和负载电压指令值，运算短路装置4的接通负荷（on duty），发送输出信号（接通负荷信号）。此处，根据与负载电压检测部101的检测有关的电压检测值和负载电压指令值进行了运算，但不限于此。例如，也可以根据与电流检测部102的检测有关的电流检测值和电流指令值进行运算。另外，也可以根据与电源电压检测部103的检测有关的电压检测值和负载电压指令值进行运算。另外，也可以组合与电流以及电压有关的各值来进行运算。

驱动信号生成部100B根据来自接通负荷运算部100A的输出信号，生成短路装置4以及换流装置7的驱动信号，分别发送到短路装置4、换流装置7。

以下，说明与以上那样的本实施方式的系统有关的动作。本实施方式的电力变换装置在例如DC斩波器的电力变换动作中，加上换流装置7中的换流动作。由此，使得在电流从平滑装置8逆流之前使逆流防止元件5反向恢复，谋求降低恢复电流。

图7～图9是示出本实用新型的实施方式1的电流路径的一个例子的图。图7～图9示出短路装置4以及换流装置7内的换流用开关74的开闭状态的组合中的、代表性的动作例的路径。根据图7～图9，说明本实施方式中的电力变换装置的动作。此处，设为由图3那样的单相交流电源1B和整流电路2B的组合来构成了电源1。另外，如图7～图9所示，由整流元件2a～2d构成了整流电路。

图7示出短路装置4是断开（打开）以及换流用开关74是断开的状态。当使得在保持短路装置4、换流用开关74为断开状态的情况下动作时，成为与单纯的全波整流电路等价。例如，在电源1的端子中的、与整流元件2a、2b连接这一侧的端子的电位高的情况下，电流路径成为电源1－整流元件2a－电抗器3－逆流防止元件5－负载9－整流元件2d的路径。

图8示出短路装置4是接通（闭合）、换流用开关74是断开的状态。此时，以电源1－整流元件2a－电抗器3－短路装置4－整流元件2d的路径，流过短路电流。此处，对电抗器3施加的电压与电源1的电压大致同等。

在例如图7那样的全波整流中，在平滑装置8放电而使电流流向负载9的区间中，存在电源1的输入电流成为不流通的区间。但是，在接通短路装置4的情况下，如图8那样，经由电抗器3流过短路电流，所以即便是上述那样的不流通区间，也流过由电源1产生的输入电流。因此，通过反复进行短路装置4的接通、断开的切换，能够反复图7和图8所示的电流路径。进而，通过控制接通、断开的时间比例，能够使由电源1产生的输入电流的波形任意地变形，能够改善功率因数、高次谐波电流的含有率。

此处，通常，伴随整流二极管的电流容量增加，蓄积载流子量有增加的趋势。因此，随着电流容量增加，恢复电流增加。另外，如果所施加的逆偏置变大，则恢复电流增加。

在本实施方式中，不是对电流容量大的逆流防止元件5施加高的逆偏置电压来进行反向恢复，而是进行如下控制（以下称为换流控制）：通过换流装置7形成换流路径，在短路装置4即将接通之前，经由变压器71以及换流用整流元件72施加低的逆偏置电压来进行反向恢复。

在换流控制中，在短路装置4即将接通之前，接通换流装置7的换流用开关74，经由变压器71使流经逆流防止元件5的电流换流到换流用整流元件72侧。图9示出短路装置4断开、换流用开关74接通的状态。此时的电流路径与图7同样地成为电源1－整流元件2a－电抗器3－逆流防止元件5－负载9－整流元件2d的路径。进而，除此以外，由于换流用开关74接通，所以变压器71被励磁，电流还流入换流装置7的变压器71的次级侧绕组－换流用整流元件72的路径。于是，在经过一定时间之后，完全换流到换流用整流元件72侧的路径。

图10是示出本实用新型的实施方式1的使换流装置7动作的情况下的信号以及电流波形的图。此处，短路装置4以及换流装置7（换流用开关74）的驱动信号是以HI侧为激活方向（接通方向）。如图10那样，在短路装置4的驱动信号即将成为接通之前，使换流装置7的驱动信号接通。此时，由于励磁电流，在变压器71的次级侧绕组的路径中开始流过电流。因此，电流分流流向逆流防止元件5和换流用整流元件72的各方向。之后，如果将换流装置7的驱动信号维持为接通状态，则电流不会流到逆流防止元件5，全部电流会流到换流用整流元件72侧（换流完成）。

在换流动作时，通过将变压器驱动电路73内部的换流用电源75设定成比平滑装置8的输出电压充分小的值，由此能够用低的逆偏置电压来使逆流防止元件5断开（反向恢复）。在该状态下，如果接通短路装置4，则进行换流用整流元件72的反向恢复动作，在该情况下也会产生恢复电流。但是，换流用整流元件72的流通时间相比于逆流防止元件5是极其短的时间，所以换流用整流元件72中流过的电流的有效电流小，所需的电流容量小也没问题。因此，能够使用蓄积载流子少的、小容量的元件，相比于通过逆流防止元件5发生的情况，能够降低恢复电流（但是，考虑峰值电流来选定元件）。于是，在结果上，作为系统整体，能够降低由于恢复电流所引起的噪声量以及损耗。由此，噪音端子电压/辐射噪音等的电平降低，并且，电路损耗被抑制。因此，能够使噪声滤波器小型化，能够降低成本。

另外，能够将用于使短路装置4动作的驱动电源（栅极驱动用电源。未图示）或者控制装置100的电源（未图示）的某一方、和变压器驱动电路73的换流用电源75通用化。因此，无需新制作电源，能够避免成本上升。

如以上那样，通过利用换流装置7的换流动作，降低逆流防止元件5中的恢复电流，减小损耗，从而能够作为系统整体，更高效地进行电力变换等。此处，换流装置7的换流动作和用于进行换流动作的励磁动作不直接对电力变换装置进行的电力变换作出贡献，而成为损耗。因此，换流动作以及励磁动作越少，与换流动作有关的电力变得越少，效率越良好，越节能。为了降低与换流动作有关的电力，将换流动作、励磁动作进行换流动作需要的时间即可。

图11是示出本实用新型的实施方式1的使换流装置7动作的情况下的信号以及电流波形的一个例子的图。进行换流动作的时间如图11所示是在换流用整流元件72中流过电流的时间（用换流用脉冲宽度TD1表示的时间）。如果想要缩短换流动作的时间，则使换流用脉冲宽度TD1的宽度变窄即可。然后，控制装置100按照换流动作所需的时间量，将换流用脉冲宽度TD1的电流流过那样的脉冲宽度TD2的换流驱动信号送到换流装置7即可。

此处，为了求出成为换流动作所需的最小时间的换流用脉冲宽度TD1的最小值（最小时间），计算电抗器3中流过的电流（电抗器电流）Idc_0（n）。此处，Idc_0（n）如图11所示是电抗器电流的波谷的部分，是为了进行换流动作而最低限度地必要的电流。此处，虽然计算了电抗器电流Idc_0（n），但如果能够检测或者推测逆流防止元件5中流过的电流，则更好。

在短路装置4接通的期间，电抗器电流以斜率ka=Vs/L直线地增加。此处，电压Vs是来自电源1的施加电压。另外，L是电抗器3的电感。另一方面，在短路装置4断开的期间，电抗器电流以斜率kb=（Vs－Vdc）/L直线地减少。此处，电压Vdc是向负载9的施加电压。

然后，控制装置100计算dc_0（n）。此处，根据取得电流检测部102的电流检测值的定时而Idc_0（n）的计算过程不同。例如，如果控制装置100与载波信号的波谷同步地取得电流检测部102的电流检测值Idc（n），则根据下式（1）计算。此处，Ton是短路装置4的接通时间。另外，Toff是短路装置4的断开时间。

【式1】

Idc_O(n)=Idc(n)+ka×Ton/2+kb×Toff···(1)

另外，如果控制装置100与载波信号的波峰同步地取得电流检测部102的电流检测值Idc（n），则根据下式（2）计算。

【式2】

Idc_O(n)=Idc(n)+kb×Toff/2···(2)

换流用脉冲宽度TD1的最小宽度能够通过下式（3）计算。此处，Lcc是变压器71的次级侧绕组中的泄漏电感。此处是基于了式（3），但只要能够计算换流用脉冲宽度TD1，则也可以使用其他参数来进行计算。

【式3】

TDI=Idc_O(n)×Lcc/Vdc···(3)

图12是示出本实用新型的实施方式1的以电力变换装置为中心的系统等的结构的另一例子的图。在图12中，关于附加了与图1相同的符号的器件，进行与在图1中说明的动作同样的动作等。在本实施方式中，式（3）所示的电压Vdc可以使用与负载电压检测部101的检测有关的电压检测值。例如，在未设置负载电压检测部101的情况下，也可以根据输入到控制装置100的电压指令值等来进行计算。另外，此处，设为电压Vdc，但如果能够检测或者推测施加到逆流防止元件5的电压（两端电压），则更好。作为检测方法，例如如图12所示具有两端电压检测部105，检测逆流防止元件5的两端电压。

另外，关于泄漏电感Lcc，也可以在例如控制装置100具有的存储装置等中预先存储为数值的数据。此时，也可以将考虑了一般的变压器的电感与泄漏电感的比例（例如变压器的电感的十分之一等）的数值存储为数据。另外，在由于温度、电流等而发生变化的情况下，也可以作为表格形式的数据而具有，并根据计算时的温度、电流等来选择数值。另外，此处，设为泄漏电感Lcc，但如果能够在换流动作中检测或者推测换流装置7中流过的电流的增加率，则更好。

也可以原样地使用如以上那样计算的换流用脉冲宽度TD1的最小值，发送TD1=TD2的脉冲宽度TD2的换流驱动信号，但在此，通过对TD1设置余量α来发送TD2=TD1+α的换流驱动信号。这考虑了例如换流装置7的构件（变压器71、换流用开关74、换流用整流元件72等）的特性偏差。另外，还考虑短路装置4具有的开关元件的特性偏差、开关速度（开关元件的栅极电阻的偏差、温度特性）。例如，也可以利用开关速度和开关元件中的损耗是折衷的关系，在根据负载9等来使开关速度可变的情况下，根据开关速度来调整余量α。

图13是示出在电源1中使用了交流电源的情况下的电压的图。如图13所示，在电源1是交流电源和整流电路的组合的情况下，整流后的电压值根据电源相位而不同。

图14是示出本实用新型的实施方式1的电源相位是图13的A以及C时的信号以及电流波形的一个例子的图。例如，在图13所示的A以及C中的电源相位下，为了改善功率因数而使斩波器电路6动作了的情况下，如图14所示，流过的电流变少。于是，在逆流防止元件5中流过的恢复电流变小。

图15是示出本实用新型的实施方式1的电源相位是图13的B以及D时的信号以及电流波形的一个例子的图。例如，在图13所示的B以及D中的电源相位下，为了改善功率因数而使斩波器电路6动作了的情况下，如图15所示，流过的电流变多。于是，在逆流防止元件5中流过的恢复电流变大。

在整流后的电压值小的情况下，升压比变大，在整流后的电压值大的情况下，升压比变小，所以为了判断图14、图15的状态，除了根据电源相位判断以外，还能够根据升压比判断。但是，在使负载电压指令值变化的情况、由于电源电压变动等而整流后的电压值变动的情况等下，无论电源相位如何，升压比都发生变化。

在由于负载电压指令值的变化而升压比发生变化的情况下，如果升压比变大，则短路装置4的接通负荷增加，所以电抗器电流的脉动增加，Idc_0（n）变小，逆流防止元件5中流过的恢复电流变小。另一方面，如果升压比变小，则短路装置4的接通负荷减少，所以电抗器电流的脉动减少，Idc_0（n）变大，逆流防止元件5中流过的恢复电流变大。因此，升压比与恢复电流的关系以与在图13、图14、图15中说明那样的情形同样的趋势发生变化。

另一方面，在由于电源电压变动而升压比发生变化的情况下，如果升压比变大，则短路装置4的接通负荷增加，所以电抗器电流的脉动增加，但为了使向负载9输出的电力成为同等，电抗器电流的平均值增加。因此，作为结果，Idc_0（n）变大，逆流防止元件5中流过的恢复电流变大。另一方面，如果升压比变小，则短路装置4的接通负荷减少，所以电抗器电流的脉动减少，但为了使向负载9输出的电力成为同等，电抗器电流的平均值减少。因此，Idc_0（n）变小，逆流防止元件5中流过的恢复电流变小。因此，升压比与恢复电流的关系以与在图13、图14、图15中说明那样的情形相反的趋势发生变化。

这样，也可以考虑升压比、使用交流电源时的电源相位（在单相时2f、在三相时6f）、电源电压变动等不同的情况，来设定余量。另外，也可以根据装置的动作状况，使余量α变化。

控制装置100将如以上那样决定的脉冲宽度TD2的换流驱动信号送到换流装置7，使其进行换流动作。

如以上那样，根据本实施方式的系统，进行电抗器电流等的计算等，计算换流用脉冲宽度TD1的最小宽度，与最小宽度相匹配地发送换流驱动信号，使换流装置7进行换流动作，所以能够尽可能缩短进行换流动作的时间，能够降低与不对电力变换作出贡献的换流动作有关的电力，谋求节能。

实施方式2.

图16是示出本实用新型的实施方式2的使换流装置7动作的情况下的信号以及电流波形的另一例子的图。在上述实施方式1中，为了求出换流用脉冲宽度TD1的最小值，作为能够对逆流防止元件5中流过的电流进行检测或者推测的电流，计算了电抗器3中流过的电流（电抗器电流）Idc_0（n）。在本实施方式中，根据短路装置4中流过的短路电流（开关电流），计算电抗器电流Idc_0（n）。

如图16所示，在短路装置4接通的期间，开关电流与电抗器电流同样地以斜率ka=Vs/L直线地增加。另外，在短路装置4断开的期间，开关电流是0（不流过）。

因此，如果例如控制装置100与载波信号的波谷同步地取得开关电流而作为电流检测值Idc（n），则能够根据上述式（1）计算Idc_0（n）。

如以上那样，根据实施方式2的系统，控制装置100在接通的期间，能够根据短路装置4中流过的开关电流，计算电抗器电流Idc_0（n）。

实施方式3.

图17是示出本实用新型的实施方式3的使换流装置7动作的情况下的信号以及电流波形的另一例子的图。在本实施方式中，根据逆流防止元件5中流过的电流（元件电流），计算电抗器电流Idc_0（n）。如图17所示，在短路装置4接通的期间，元件电流是0（不流过）。在短路装置4断开的期间，元件电流以斜率kb=（Vs－Vdc）/L直线地减少。

因此，如果例如控制装置100与载波信号的波峰同步地取得开关电流而作为电流检测值Idc（n），则能够根据上述式（2），计算Idc_0（n）。

如以上那样，根据实施方式3的系统，控制装置100在短路装置4断开的期间，能够根据逆流防止元件5中流过的元件电流，计算电抗器电流Idc_0（n）。

实施方式4.

图18是示出本实用新型的实施方式4的使换流装置7动作的情况下的信号以及电流波形的另一例子的图。在本实施方式中，根据从由交流电源和整流电路的组合构成的电源1供给的电流（电源电流），计算电抗器电流Idc_0（n）。如图18所示，在电源电流是正的期间，成为电源电流=电抗器电流。另一方面，在电源电流是负的期间，成为电源电流=－电抗器电流。因此，根据电源电流知道电抗器电流，所以能够根据上述式（1）或者式（2），计算电抗器电流Idc_0（n）。

实施方式5.

虽然在上述各实施方式中未特别规定，但也可以针对例如通过计算等而决定的换流用脉冲宽度TD1或者脉冲宽度TD2（进行换流动作的时间），设定能够决定的上限值以及下限值。例如，在不进行换流动作的情况下的恢复损耗<由于进行换流动作而发生的损耗（电力）的情况下，无需进行换流动作。因此，也可以将成为与不进行换流动作的情况下的恢复损耗同等的损耗的脉冲宽度设定为上限值。另外，有如下情况：如上述那样，如果由于升压比大的情况等而在电力变换装置中流过的电流少，则逆流防止元件5中流过的恢复电流小。在该情况下，有时进行换流动作的效果小。进而，也可以以使换流装置7中流过的电流不超过换流装置具有的元件等的电流容量的方式，设定上限值等。控制装置100如果判断为所决定的换流用脉冲宽度TD1或者脉冲宽度TD2（进行换流动作的时间）是上限值以上，则使得不发送换流驱动信号的脉冲。进而，也可以与例如在斩波器电路6中发生的恢复电流成为最小的条件相匹配地，设定下限值等。

如以上那样，设定上限值以及下限值，避免进行脱离由上限值以及下限值规定的范围的换流动作，所以在不进行换流动作时损耗少的情况等下，能够降低进行换流动作所致的损耗。另外，能够防止过度地流过电流等，能够保护换流装置7的元件等，能够提高安全性。另外，能够使用电流容量小的整流元件，所以能够降低成本。

实施方式6.

在上述实施方式中，每当进行换流动作时，计算换流用脉冲宽度TD1以及脉冲宽度TD2，但不限于此。例如，控制装置100也可以切换计算换流用脉冲宽度TD1以及脉冲宽度TD2的情况（使脉冲宽度变化的情况）、和不计算换流用脉冲宽度TD1以及脉冲宽度TD2的情况（使脉冲宽度固定的情况）。

例如，在电源1施加的电压的偏差小的情况下，在负载9中没有变化，成为大致恒定的情况等下，电力变换装置的动作稳定，所以也可以使脉冲宽度固定。另外，在控制装置100无法进行每个换流动作的计算处理那样的情况等下，也可以使脉冲宽度固定。通过固定脉冲宽度，能够减少控制装置100的处理负荷。

实施方式7.

图19是示出本实用新型的实施方式7的以电力变换装置为中心的系统等的结构的一个例子的图。在图19中，关于附加了与图1相同的符号的器件等，进行与在实施方式1中说明的部分同样的动作、处理等。

在图19中，切断装置110是将从控制装置100发送的换流驱动信号强制地切断的装置。例如，有使换流装置7进行换流动作而使恢复电流降低的效果小的情况。例如，在负载9小的情况下，有时在小的效果的状态下，继续进行换流动作。在这样的情况下，切断装置110判定为切断换流驱动信号来进行切断。

例如，也可以在电抗器3的电流模式是不连续模式或者临界模式时，切断装置110检测电抗器电流来判定是否进行切断。另外，也可以根据负载9的大小，判定切断。例如，在电源1是直流电源的情况下，也可以在电抗器3的电流模式中，通过连续模式、和不连续模式或者临界模式的切换，判断负载9的大小。另外，也可以在电抗器3的电流模式中，将连续模式、与不连续模式或者临界模式的比例超过任意的值时的负载存储到存储装置等中，来判定切断。

如以上那样，通过设置切断装置110，能够防止进行不需要的换流动作。在本实施方式中，与控制装置100独立地设置了切断装置110，但也可以由控制装置100进行切断装置110的处理。

实施方式8.

在上述实施方式中，将换流装置7作为换流的对象的装置设为进行升压的斩波器电路6，并说明了进行对电源1的电压进行了升压的电力变换的电力变换装置，但不限于此。还能够应用于如下电力变换装置，并能够起到与在上述各实施方式中说明的效果同样的效果，该电力变换装置应用了电压可变装置，该电压可变装置代替升压而进行例如降压、升降压等使电压等变化而对负载9供给的电力的变换。

实施方式9.

图20是本实用新型的实施方式9的冷冻空气调节装置的结构图。在本实施方式中，说明经由上述电力变换装置进行电力供给的冷冻空气调节装置。图20的冷冻空气调节装置具备热源侧单元（室外机）300和负载侧单元（室内机）400，它们通过制冷剂配管连结，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、气体的制冷剂（气体制冷剂）流过的配管设为气体配管500，将液体的制冷剂（液制冷剂。还有气液二相制冷剂的情况）流过的配管设为液配管600。

热源侧单元300在本实施方式中包括：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、储液器（accumulator）306、热源侧节流装置（膨胀阀）307、制冷剂间热交换器308、旁路节流装置309以及热源侧控制装置310的各装置（部件）。

压缩机301将所吸入的制冷剂压缩而吐出。此处，压缩机301通过使运转频率任意地变化，能够使压缩机301的容量（每单位时间的送出制冷剂的量）微细地变化。而且，在上述各实施方式中说明的电力变换装置安装于供给驱动压缩机301（马达）的电力的电源1与作为负载9的压缩机301等之间。

油分离器302使混入到制冷剂中而从压缩机301吐出的润滑油分离。被分离的润滑油返回到压缩机301。四通阀303根据来自热源侧控制装置310的指示，根据制冷运转时和制热运转时而切换制冷剂的流动。另外，热源侧热交换器304进行制冷剂和空气（室外的空气）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和空气的热交换，使制冷剂蒸发并气化。另外，在制冷运转时，作为凝缩器发挥功能，进行从四通阀303侧流入的在压缩机301中被压缩的制冷剂和空气的热交换，使制冷剂凝缩并液化。在热源侧热交换器304中，为了高效地进行制冷剂和空气的热交换，设置了热源侧风扇305。关于热源侧风扇305，也可以经由在上述各实施方式中记载的电力变换装置进行电力供给，在例如作为负载9的逆变器装置中使风扇马达的运转频率任意地变化而使风扇的旋转速度细致地变化。

制冷剂间热交换器308在制冷剂回路的主流路中流过的制冷剂、与从该流路分支而通过旁路节流装置309（膨胀阀）被调整了流量的制冷剂之间，进行热交换。特别是在制冷运转时需要使制冷剂过冷却的情况下，使制冷剂过冷却而供给到负载侧单元400。经由旁路节流装置309流过的液体经由旁路配管返回到储液器306。储液器306是储存例如液体的剩余制冷剂的部件。热源侧控制装置310由例如微型计算机等构成。而且，能够在与负载侧控制装置404之间进行有线或者无线通信，例如，根据与冷冻空气调节装置内的各种探测部件（传感器）的探测有关的数据，基于逆变器电路控制来进行压缩机301的运转频率控制等、对与冷冻空气调节装置有关的各器件（部件）进行控制，由此进行冷冻空气调节装置整体的动作控制。另外，也可以由热源侧控制装置310进行上述各实施方式中的控制装置100进行的处理。

另一方面，负载侧单元400包括：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。负载侧热交换器401进行制冷剂和空气的热交换。例如，在制热运转时作为凝缩器发挥功能，进行从气体配管500流入的制冷剂和空气的热交换，使制冷剂凝缩并液化（或者气液二相化），使其流出到液配管600侧。另一方面，在制冷运转时作为蒸发器发挥功能，进行通过负载侧节流装置402成为低压状态的制冷剂和空气的热交换，使制冷剂吸收空气的热而使其蒸发并气化，使其流出到气体配管500侧。另外，在负载侧单元400中，设置了用于调整进行热交换的空气的流动的负载侧风扇403。该负载侧风扇403的运转速度是通过例如利用者的设定来决定的。负载侧节流装置402是为了通过使开度变化来调整负载侧热交换器401内的制冷剂的压力而设置的。

另外，负载侧控制装置404也由微型计算机等构成，能够在与例如热源侧控制装置310之间进行有线或者无线通信。根据来自热源侧控制装置310的指示、来自居住者等的指示，控制负载侧单元400的各装置（部件），以使例如室内成为规定的温度。另外，发送包括与设置于负载侧单元400的探测部件的探测有关的数据的信号。

如以上那样，在实施方式9的冷冻空气调节装置中，使用具有上述各实施方式中的逆流防止装置的电力变换装置，向压缩机301、热源侧风扇305等供给电力，所以能够得到高效、高可靠性、节能的冷冻空气调节装置。

产业上的可利用性

在上述实施方式9中，说明了将本实用新型的电力变换装置应用于冷冻空气调节装置的情况，但不限于此。还能够应用于热泵装置、电冰箱等利用冷冻循环（热泵循环）的装置、电梯等搬送设备等、照明器具（系统）中。

Claims (32)

1.一种逆流防止装置，其特征在于，具备：

逆流防止元件，连接于电源与负载之间，防止电流从所述负载侧向所述电源侧逆流；

换流装置，进行使电流流到与该逆流防止元件并联连接的其他路径的换流动作；以及

控制装置，决定使得进行换流动作的时间，根据决定的时间，使所述换流装置进行所述换流动作。

2.根据权利要求1所述的逆流防止装置，其特征在于，

所述控制装置根据决定的时间，变更所述使得进行换流动作的换流驱动信号的脉冲宽度，并送到所述换流装置。

3.根据权利要求1或者2所述的逆流防止装置，其特征在于，

所述控制装置根据在所述逆流防止元件中流过的电流，决定所述时间。

4.根据权利要求1或者2所述的逆流防止装置，其特征在于，

在所述电源与所述负载之间的、能够检测或者推测在所述逆流防止元件中流过的电流的位置，具备电流检测器。

5.根据权利要求4所述的逆流防止装置，其特征在于，

在所述逆流防止元件中流过的电流路径中，具备所述电流检测器。

6.根据权利要求4所述的逆流防止装置，其特征在于，

在具备电抗器、开关元件以及所述逆流防止装置的电路中，在流经所述电抗器的电流路径中，具备所述电流检测器。

7.根据权利要求4所述的逆流防止装置，其特征在于，

在具备电抗器、开关元件以及所述逆流防止装置的电路中，在流经所述开关元件的电流路径中，具备所述电流检测器。

8.根据权利要求4所述的逆流防止装置，其特征在于，

所述电源具有交流电源和整流装置，

在从所述电源流出的电流路径中，具备所述电流检测器。

9.根据权利要求1或者2所述的逆流防止装置，其特征在于，

所述控制装置根据对所述逆流防止元件施加的电压，决定所述时间。

10.根据权利要求1或者2所述的逆流防止装置，其特征在于，

在所述电源与所述负载之间的、能够检测或者推测对所述逆流防止元件施加的电压的位置，具备电压检测器。

11.根据权利要求10所述的逆流防止装置，其特征在于，

具备检测所述逆流防止元件的两端电压的电压检测器。

12.根据权利要求10所述的逆流防止装置，其特征在于，

在具备电抗器、开关元件以及所述逆流防止装置的电路中，具备检测从该电路输出的电压的电压检测器。

13.根据权利要求9所述的逆流防止装置，其特征在于，

在具备电抗器、开关元件以及所述逆流防止装置的电路中，具备将该电路的输出电压指令值设为对所述逆流防止元件施加的电压的装置。

14.根据权利要求1或者2所述的逆流防止装置，其特征在于，

所述控制装置根据换流装置的换流动作中的电流增加率，决定所述时间。

15.根据权利要求1或者2所述的逆流防止装置，其特征在于，

所述控制装置根据换流装置的换流动作中的具有预先设定的值的电流增加率，决定所述时间。

16.根据权利要求15所述的逆流防止装置，其特征在于，

所述换流装置具有将通过在初级侧绕组中流过的电流而感应的电压施加到所述其他路径上的次级侧绕组的变压器，通过基于所述变压器的感应分量的值，设定所述电流增加率。

17.根据权利要求15所述的逆流防止装置，其特征在于，

所述换流装置具有将通过在初级侧绕组中流过的电流而感应的电压施加到所述其他路径上的次级侧绕组的变压器，通过所述变压器的泄漏电感，设定所述电流增加率。

18.根据权利要求15所述的逆流防止装置，其特征在于，

所述换流装置具有将通过在初级侧绕组中流过的电流而感应的电压施加到所述其他路径上的次级侧绕组的变压器，通过与一般的变压器的电感和泄漏电感的比例相当的值，设定所述电流增加率。

19.根据权利要求1或者2所述的逆流防止装置，其特征在于，

所述控制装置按照对所述决定的时间加上余量而得到的时间量，使所述换流装置进行所述换流动作。

20.根据权利要求1或者2所述的逆流防止装置，其特征在于，

还具备设定能够决定的所述时间的上限值以及下限值的至少一方的装置。

21.根据权利要求20所述的逆流防止装置，其特征在于，

还具备根据在所述逆流防止元件中流过的恢复电流设定所述上限值以及所述下限值的至少一方的装置。

22.根据权利要求20所述的逆流防止装置，其特征在于，

还具备根据所述逆流防止元件中的恢复损耗设定所述上限值以及所述下限值的至少一方的装置。

23.根据权利要求20所述的逆流防止装置，其特征在于，

还具备根据所述换流装置中的损耗设定所述上限值以及所述下限值的至少一方的装置。

24.根据权利要求20所述的逆流防止装置，其特征在于，

还具备根据构成逆流防止装置的元件的额定值设定所述上限值以及所述下限值的至少一方的装置。

25.根据权利要求1或者2所述的逆流防止装置，其特征在于，

所述控制装置能够切换使进行所述换流动作的时间固定或者变化。

26.根据权利要求25所述的逆流防止装置，其特征在于，

所述控制装置根据所述电源的电压变化量，进行所述切换。

27.根据权利要求25所述的逆流防止装置，其特征在于，

所述控制装置根据所述负载，进行所述切换。

28.根据权利要求2所述的逆流防止装置，其特征在于，

还具备切断所述换流驱动信号的切断装置。

29.根据权利要求28所述的逆流防止装置，其特征在于，

所述切断装置根据所述负载，判定所述切断。

30.根据权利要求28所述的逆流防止装置，其特征在于，

在具备电抗器、开关元件以及所述逆流防止装置的电路中，所述切断装置根据流经所述电抗器的电流模式，判定切断。

31.一种电力变换装置，其特征在于，

具备权利要求1～30中的任意一项所述的逆流防止装置，

该电力变换装置在电源与负载之间进行电力变换。

32.一种冷冻空气调节装置，其特征在于，

为了驱动压缩机或者送风机的至少一方而具备权利要求31所述的电力变换装置。