TW202119748A - 電力轉換裝置及壓製裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種能夠防止對於直流鏈電容器之過電流之電力轉換裝置及壓製裝置。 電力轉換裝置10包含倍壓整流電路12。於倍壓整流電路12中，開關元件SW1、SW2於倍壓整流模式時，將2個電容器102a、102b之共通連接節點Nc連接於特定節點。電流檢測電路107檢測流通於開關元件SW1、SW2之開關電流(IL)，電流檢測電路108檢測負載15之負載電流Ild。控制電路110於從全波整流模式向倍壓整流模式切換之模式切換期間，基於開關電流(IL)及負載電流Ild，對開關元件SW1、SW2進行開關控制。

Description

電力轉換裝置及壓製裝置
本發明係關於一種電力轉換裝置及壓製裝置、例如包含倍壓整流電路之電力轉換裝置、及包含該電力轉換裝置之壓製裝置。
於專利文獻1中，揭示有一種倍壓整流電路，該倍壓整流電路具備整流電路、電感器、串聯連接之2個開關元件、串聯連接2個直流(Direct Current，DC)鏈電容器、及防回流用二極體，且能夠將全波整流模式與倍壓整流模式進行切換。於倍壓整流模式中，輸出全波整流模式之大致2倍之直流電壓。於該電路中，於自全波整流模式切換至倍壓整流模式時，電荷急劇地積聚於直流鏈電容器，因此，存在過大之湧入電流流入開關元件等之虞。因此，於該電路中設置電流檢測部，其對流入電感器之電流進行檢測；及開關控制部，其以該電流達到特定範圍內之方式控制開關元件。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2018-174642號公報
[發明所欲解決之問題]
例如，將直流電壓(直流功率)轉換成交流電壓(交流功率)之電力轉換裝置係以馬達之可變速控制等為目的而廣泛使用。此種電力轉換裝置一般而言具備將商用電源(200 V之三相交流電壓等)轉換成直流電壓之整流電路、及接收該直流電壓且輸出具有任意之電壓或頻率之三相交流電壓之逆變電路。整流電路多為將來自商用電源之三相交流電壓進行全波整流之全波整流電路。於此情形時，自整流電路輸出之直流電壓成為輸入至整流電路之各線路電壓有效值之大致
Figure 02_image001
倍。
一般而言，逆變電路之輸出電壓之上限由輸入之直流電壓決定。因此，存在逆變電路無法根據輸入之直流電壓之大小，充分地產生使馬達高速旋轉所需之電壓之情形。具體而言，當馬達之轉速上升時，感應電壓升高，相反地驅動電流(進而轉矩)下降。因此，為了一面使馬達高速旋轉一面確保所需之轉矩，必須向逆變電路輸入更高之直流電壓。
對於此種問題，例如可考慮如專利文獻1所示，使用能夠將全波整流模式與輸出該全波整流模式之大致2倍之直流電壓之倍壓整流模式進行切換之倍壓整流電路。進而，為了防止伴隨從全波整流模式向倍壓整流模式之模式切換之過電流，可考慮設置如專利文獻1所示之類的電流檢測部及開關控制部。
然而，例如於此種模式切換時，於產生馬達至倍壓整流電路之再生電力之情形時，存在無法以專利文獻1之方式防止過電流之虞。具體而言，伴隨電路電力之再生電流流入直流鏈電容器，但不流入電感器。因此，即便於已將流入電感器之電流限制於特定範圍內之情形時，亦未必能夠限制流入直流鏈電容器之電流，從而可能於直流鏈電容器中產生過電流。於一般使用之電解電容器中，因其壽命由電流突波決定，故存在因過電流導致壽命減少之虞。
本發明係鑒於此種情況而完成者，其目的之一在於提供一種能夠防止對於直流鏈電容器之過電流之電力轉換裝置及壓製裝置。
本發明之上述內容以及其他目的與新穎之特徵應能夠根據本說明書之記述及隨附圖式而明確。 [解決問題之技術手段]
以下，簡單地對本申請案中揭示之發明中代表性實施形態之概要進行說明。
本發明之代表性實施形態之電力轉換裝置包含倍壓整流電路。倍壓整流電路具有整流電路、直流鏈電容器、開關元件、第1及第2電流檢測電路、及控制電路。整流電路係將輸入之交流電壓藉由進行整流而轉換成直流電壓。直流鏈電容器包含於輸出節點對之間串聯連接之第1及第2電容器，且於第2整流模式時保持第1整流模式時之大致2倍之直流電壓，作為輸出節點對之輸出電壓。開關元件於第2整流模式時，以分別將第1電容器及第2電容器充電之方式，將第1電容器與第2電容器之共通連接節點連接於特定節點。第1電流檢測電路對流通於開關元件之開關電流進行檢測，第2電流檢測電路對連接於輸出節點對之負載之負載電流進行檢測。控制電路於從第1整流模式向第2整流模式之模式切換期間，基於開關電流及負載電流，對開關元件進行開關控制。 [發明之效果]
藉由本申請案中揭示之發明中的代表性實施形態所得之效果簡而言之係於包含倍壓整流電路之電力轉換裝置中，能夠防止對於直流鏈電容器之過電流。
以下，基於圖式，詳細地說明本發明之實施形態。再者，於用以說明實施形態之所有圖式中，同一構件原則上標註同一符號，並省略其重複之說明。
(實施形態1) 《電力轉換裝置之構成》 圖1係表示本發明之實施形態1之電力轉換裝置周邊之構成例之電路圖。於圖1中表示三相交流電源11、倍壓整流電路12、上位控制電路13、逆變電路(例如三相逆變電路)14、及負載(例如三相馬達)15。其中，倍壓整流電路12及逆變電路14構成電力轉換裝置10。倍壓整流電路12於全波整流模式或倍壓整流模式之任一者中選擇性地動作，於倍壓整流模式時，輸出較全波整流模式時為大致2倍之輸出電壓Vo。
倍壓整流電路12具備整流電路101、直流鏈電容器102、半橋式電路(開關電路)103、電感器104、電壓感測器(電壓檢測電路)106、109、電流感測器(電流檢測電路)107、108、及控制電路(開關控制電路)110。整流電路101係將自三相交流電源11輸入之交流電壓(此處為三相交流電壓)Vu、Vv、Vw藉由進行整流而轉換成直流電壓。具體而言，此處，整流電路101具備2個二極體電橋101a、101b。
二極體電橋101a於單獨地動作之情形時，藉由各相之上電橋臂二極體Dh及下電橋臂二極體Dl將三相交流電壓(Vu、Vv、Vw)進行全波整流，將直流鏈電容器102充電為全波整流電壓。二極體電橋101b係如下所述地藉由二極體電橋101a之任一相之上電橋臂二極體Dh或下電橋臂二極體Dl與二極體電橋101b之任一相之下電橋臂二極體Dl或上電橋臂二極體Dh導通，而將直流鏈電容器102充電為倍電壓整流電壓(全波整流電壓之大致2倍)。
直流鏈電容器102具備串聯連接於二極體電橋101a之輸出節點對(Np1、Nn1)之間之2個電容器102a、102b。直流鏈電容器102於全波整流模式時保持來自二極體電橋101a之直流電壓作為輸出節點對(Np1、Nn1)之輸出電壓Vo。另一方面，直流鏈電容器102於倍壓整流模式時經由下述半橋式電路103保持全波整流模式時之大致2倍之直流電壓作為輸出電壓Vo。
半橋式電路103於倍壓整流模式時以分別將直流鏈電容器102內之2個電容器102a、102b充電為全波整流電壓之方式，將2個電容器102a、102b之共通連接節點Nc連接於特定節點。於該例中，半橋式電路103具有串聯連接於二極體電橋101b之輸出節點對(Np2、Nn2)之間之2個開關元件SW1、SW2。
開關元件SW1經由電感器104將2個電容器102a、102b之共通連接節點Nc連接於二極體電橋101b之輸出節點對之一個(Np2)。另一方面，開關元件SW2經由電感器104將該共通連接節點Nc連接於二極體電橋101b之輸出節點對之另一個(Nn2)。
藉此，於將開關元件SW1控制為接通時，於二極體電橋101b之高電位側之輸出節點Np2與二極體電橋101a之低電位側之輸出節點Nn1之間形成經由電感器104之電容器102b之充電路徑。另一方面，於將開關元件SW2控制為接通時，於二極體電橋101a之高電位側之輸出節點Np1與二極體電橋101b之低電位側之輸出節點Nn2之間形成經由電感器104之電容器102a之充電路徑。其結果，將電容器102a、102b分別充電至三相交流電壓之線路電壓之振幅附近，輸出電壓Vo成為全波整流模式時之大致2倍。
此處，敍述設置電感器104之效果。例如，於直流鏈電容器102之電壓為全波整流電壓之情形時，於開關元件SW2接通(開關元件SW1斷開)時若未設置電感器104，則對電容器102a施加充電電壓(全波整流電壓之大致1/2)之大致2倍之電壓，因此，湧入電流流入電容器102a。此處，藉由設置電感器104，能夠減小電流之變化率，從而能夠抑制朝向電容器102a之湧入電流。電容器102b亦情況相同。
電壓感測器106檢測來自三相交流電源11之三相交流電壓Vu、Vv、Vw，且經由信號線113將該檢測值Vu'、Vv'、Vw'輸出至控制電路110。電壓感測器109檢測倍壓整流電路12之輸出節點對(即，連接有直流鏈電容器102之輸出節點對(Np1、Nn1))之輸出電壓Vo，且經由信號線116將該檢測值Vo'輸出至控制電路110。
電流感測器107對流入電感器104之電感器電流IL進行檢測，藉此，檢測流入開關元件SW1、SW2之開關電流，且經由信號線114將該檢測值IL'輸出至控制電路110。電流感測器108檢測經由逆變電路14連接於倍壓整流電路12之輸出節點對(Np1、Nn1)之負載15之負載電流Ild，且經由信號線115將該檢測值Ild'輸出至控制電路110。
於該例中，電流感測器108設置於逆變電路14之低電位側之輸入節點，但不限於此，設置於能夠檢測負載電流Ild之位置即可。即，電流感測器108之設置部位例如可為逆變電路14之高電位側之輸入節點或逆變電路14之內部、或者負載(三相馬達)15之驅動節點Nmt等。
再者，電壓感測器(電壓檢測電路)106、109例如包含將特定電壓範圍內與檢測對象之電壓成正比之類比電壓輸出之分壓電阻等，此外，亦可包含將該類比電壓轉換成數位值之類比數位轉換器等。電流感測器(電流檢測電路)107、108例如包含將與檢測對象之電流成正比之類比電壓輸出之電流互感器或電流檢測用電阻等，此外，亦可包含將該類比電壓轉換成數位值之類比數位轉換器等。
控制電路(開關控制電路)110基於輸入之各檢測值Vu'、Vv'、Vw'、Vo'、IL'、Ild'、及輸入之模式切換信號MD，經由信號線117，對半橋式電路103內之開關元件SW1、SW2進行開關控制。模式切換信號MD係選擇全波整流模式或倍壓整流模式之信號。
具體而言，控制電路110於倍壓整流模式時，基於三相交流電壓Vu、Vv、Vw中之各相之電壓關係，對半橋式電路103(開關元件SW1、SW2)進行開關控制(開啟/關斷)。進而，控制電路110尤其於從全波整流模式向倍壓整流模式之模式切換期間，基於電感器電流(開關電流)IL及負載電流Ild(嚴格而言為該等電感器電流IL及負載電流Ild之各檢測值IL'、Ild')對開關元件SW1、SW2進行開關控制。具體而言，控制電路110視需要將開關元件SW1、SW2兩者均斷開。再者，控制電路110於全波整流模式時將各開關元件SW1、SW2固定為斷開。
此處，控制電路110係代表性而言包括微控制器(微電腦)等。於此情形時，例如電壓感測器106、109及電流感測器108內之類比數位轉換器等可安裝於微電腦內。但，控制電路110不限於微電腦，亦可一部分或全部包含FPGA(Field Programmable Gate Array，場式可程式閘陣列)或ASIC(Application Specific Integrated Circuit，特定應用積體電路)等。即，控制電路110適當包含軟體、或硬體、或者其等之組合即可。
開關元件SW1、SW2例如包含IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣閘雙極性電晶體)、或MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，金屬氧化物半導體場效應電晶體)、或者閘流體等。各信號線113～117不限於有線，亦可為無線。又，於該例中，電壓感測器106係檢測三相交流電壓Vu、Vv、Vw，但不限於此，例如亦可檢測各相之線路電壓等。
眾所周知，逆變電路(三相逆變電路)14具備分別連接於三相之輸出節點(驅動節點Nmt)與高電位側之電源輸入節點(Np1)之間之上段開關元件、及分別連接於三相之輸出節點與低電位側之電源輸入節點(Nn1)之間之下段開關元件。藉此，逆變電路14將來自倍壓整流電路12之輸出電壓Vo轉換成具有任意之電壓或頻率之交流電壓(三相交流電壓)，且藉由該交流電壓控制負載(例如三相伺服馬達等)15。
上位控制電路13控制負載(例如三相伺服馬達等)15之動作順序等，且基於該動作順序等，經由信號線131將模式切換信號MD輸出至倍壓整流電路12。又，上位控制電路13例如亦進行逆變電路14之PWM(Pulse Width Modulation，脈衝寬度調變)控制等。上位控制電路13亦代表性而言包含微電腦等。 《控制電路之詳情》
圖2係表示圖1中之倍壓整流電路內之控制電路之主要部分之構成例之方塊圖。圖3係表示圖2中之閘信號產生器之處理內容之一例之流程圖。圖2之控制電路110A(110)概略性地基於電感器電流(開關電流)IL(嚴格而言為其檢測值IL')、及供電方向或再生方向之負載電流Ild(嚴格而言為其檢測值Ild')，運算流入直流鏈電容器102中之電容器電流Icp。而且，控制電路110A以運算所得之電容器電流Icp不超過特定上限值Ilmt之方式經由閘信號G1、G2控制開關元件SW1、SW2。
具體而言，控制電路110A(110)具備線路電壓運算器201、線路電壓比較器202、閘信號產生器(開關信號產生器)203A、加法器204、及電流比較器205。該等各部例如藉由使用微電腦內之CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)之程式處理等進行安裝。
線路電壓運算器201根據輸入之三相交流電壓之檢測值Vu'、Vv'、Vw'，運算UV相之線路電壓Vuv、VW相之線路電壓Vvw、及WU相之線路電壓Vwu之值。線路電壓比較器202將各線路電壓Vuv、Vvw、Vwu之絕對值進行比較，選定線路電壓為最大之相。繼而，線路電壓比較器202於線路電壓為最大之相轉移至另一相之時點，輸出相變信號Ssw。具體而言，線路電壓為最大之相通常於三相交流電壓Vu、Vv、Vw中每隔60°之週期轉移，隨之，每隔該60°之週期輸出相變信號Ssw。
加法器204藉由將輸入之電感器電流(開關電流)之檢測值IL'與負載電流之檢測值Ild'相加(詳細而言，加上檢測值Ild'之反極性)，而運算流通於直流鏈電容器102中之電容器電流Icp之值。於該例中，負載電流之檢測值Ild'於供電時為正極，於再生時為負極。其結果，電容器電流Icp之值於供電時降低，於再生時升高。電流比較器205將由加法器204算出之電容器電流Icp之值與預先設定之上限值Ilmt進行比較。繼而，電流比較器205於電容器電流Icp之值達到上限值Ilmt之情形時，輸出關斷信號Soff(認定)。
閘信號產生器(開關信號產生器)203A例如每隔特定之控制週期重複執行如圖3所示之處理流程。特定之控制週期設定為較三相交流電壓中之60°之週期更充分短之期間(例如，短一位數以上之期間等)。於圖3中，閘信號產生器203A判別是否已根據模式切換信號MD而選擇全波整流模式與倍壓整流模式之任一者(步驟S101)。閘信號產生器203A於步驟S101中已選擇全波整流模式之情形時，經由閘信號G1、G2將開關元件SW1、SW2固定為斷開，並結束處理(步驟S102)。
另一方面，於步驟S101中已選擇倍壓整流模式之情形時，閘信號產生器203A判定是否已輸出關斷信號Soff(是否為認定位準)(步驟S103)。於步驟S103中已輸出關斷信號Soff之情形時，閘信號產生器203A於步驟S102中將開關元件SW1、SW2固定為斷開。於步驟S103中未輸出關斷信號Soff之情形(否定位準之情形)時，閘信號產生器203A判定是否接收到相變信號Ssw(步驟S104)。
於步驟S104中接收到相變信號Ssw之情形時，閘信號產生器203A經由閘信號G1、G2開啟/關斷特定之開關元件SW1、SW2，並結束處理(步驟S105)。具體而言，閘信號產生器203A例如根據相變信號Ssw，於三相交流電壓Vu、Vv、Vw中每隔60°之週期交替地(互補地)開啟/關斷開關元件SW1、SW2。另一方面，閘信號產生器203A於步驟S104中未接收到相變信號Ssw之情形時，結束處理。
此處，作為具體例，假定於某個控制週期中，根據相變信號Ssw開啟特定之開關元件(SW1或SW2)之情形(步驟S104、S105)。該開關元件於此後之控制週期中，當接收到下一個相變信號Ssw之情形時關斷(步驟S104、S105)。惟該開關元件即便是在接收下一個相變信號Ssw之前，當關斷信號Soff被輸出之情形(電容器電流Icp達到上限值Ilmt之情形)時，仍強制地進行關斷(步驟S103，S102)。
如此一來，圖2之控制電路110A以電容器電流Icp不超過特定上限值Ilmt之方式，將各開關元件SW1、SW2進行開關控制。藉此，於倍壓整流模式(尤其從全波整流模式向倍壓整流模式之模式切換期間)中，即便伴隨來自負載15之再生電力之再生電流(即充電電流)流入直流鏈電容器102之情形，亦能夠防止對於直流鏈電容器102之過電流。
再者，圖1中之倍壓整流電路12之電路方式(電路佈局)已知有多種多樣，如圖2所示之基於電感器電流(開關電流)IL及負載電流IL之控制方式同樣亦能夠適應於該等各電路方式。例如，圖1係使用將三相交流電壓藉由進行全波整流而轉換成直流電壓之二極體電橋(換言之全波整流電路)101a、101b作為整流電路101。但，若為例如使用半波整流電路替代全波整流電路、或使用單相替代三相等將交流電壓整流為直流電壓之整流電路，則可替換為各種各樣者。
又，於圖1中，於使用具備2個二極體電橋101a、101b之整流電路101之前提下，直流鏈電容器102之共通連接節點Nc經由半橋式電路103連接於2個二極體電橋之其中一個(101b)。但，共通連接節點Nc之連接對象可根據倍壓整流電路之電路方式適當變更。例如，如專利文獻1所示，於使用包含1個二極體電橋之整流電路之情形時，共通連接節點Nc之連接對象可經由半橋式電路而為該二極體電橋之輸出節點對。
但，藉由使用圖1之電路方式，例如與使用專利文獻1之電路方式之情形相比，可獲得如下效果。
於專利文獻1之電路方式中，能夠藉由1個二極體電橋進行全波整流模式與倍壓整流模式之切換，因此，於從該二極體電橋至直流鏈電容器之電流路徑內設置電感器或防回流用二極體之類附加電路。於全波整流模式時電流亦流入該附加電路中，因此，於全波整流模式中產生原本無需產生之損耗。另一方面，於圖1之電路方式中，於全波整流模式時，形成不含此種附加電路之原本之全波整流電路(包含二極體電橋101a及直流鏈電容器102之電路)，因此，不產生如專利文獻1之情形之損耗。 《倍壓整流電路之動作》
圖4係表示圖1及圖2中倍壓整流電路之動作例之波形圖。於圖4中，示出了負載電流Ild、閘信號G1、G2、電容器電流Icp、開關元件SW2之開關電流Isw2(電感器電流IL)、及輸出電壓Vo之各波形。關於負載電流Ild，為簡化說明，例如示出了將伴隨逆變電路14之PWM控制的高頻分量忽略之模式性波形。又，於該例中，電容器電流Icp表示流入與開關元件SW2對應之電容器102a中之電流。
於期間T1中，倍壓整流電路12以全波整流模式動作，逆變電路14進行向負載15供給電力之供電動作。因此，負載電流Ild正向(圖1所示之Ild之箭頭方向)流動。又，因全波整流模式之故，半橋式電路103之開關動作為停止狀態。因此，閘信號G1、G2為斷開位準(此處為'L'位準)，開關電流Isw2為零。電容器電流Icp為由二極體電橋101a全波整流之電流，且為維持全波整流電壓作為輸出電壓Vo所需之電流。
繼而，於時刻t12中，倍壓整流電路12根據模式切換信號MD自全波整流模式向倍壓整流模式切換。於該例中，於緊接著該切換後之期間T2中，產生來自負載15之再生電力。即，於期間T2中，再生電流自負載15經由逆變電路14流入直流鏈電容器102，隨之，負載電流Ild成為負極。
又，於期間T2中，隨著向倍壓整流模式之切換，進行半橋式電路103之開關控制。具體而言，交替地輸出開關元件SW1、SW2之閘信號G1、G2。隨之，開關電流Isw2流動，電容器電流Icp成為開關電流Isw2與負載電流(再生電流)Ild之合成電流。此時，開關電流Isw2與負載電流Ild皆於將電容器102a充電之方向上流動，因此，電容器電流Icp變得大於開關電流Isw2。
此處，如圖2所示，電容器電流Icp中設定有上限值Ilmt。如圖4所示，圖2之控制電路110A於電容器電流Icp達到上限值Ilmt之情形時，即便開關電流Isw2未達上限值Ilmt，亦強制地將閘信號G2控制為斷開位準('L'位準)，藉此，將開關元件SW2關斷。藉此，能夠防止對於電容器102a(電容器102b亦情況相同)之過電流。在此基礎上，於期間T2中藉由上限值Ilmt以內之電容器電流Icp對直流鏈電容器102進行充電，因此，輸出電壓Vo自期間T1中之全波整流電壓緩緩上升。
繼而，於時刻t23中，來自負載15之再生電力不再產生，且自再生期間即期間T2移行至供電期間即期間T3。於期間T3中，負載電流Ild隨著供電再次成為正極。於期間T3中，開關元件SW1、SW2向直流鏈電容器102不僅供給伴隨倍電壓化(升壓)之電流，而且必須供給伴隨供電之電流。因此，如圖4所示，開關電流Isw2與期間T1之情形相比“ΔI”上升。其結果，即便期間T3中亦可能產生對於直流鏈電容器102之過電流。
因此，圖2之控制電路110A即便期間T3中，亦與期間T2之情形同樣地以電容器電流Icp不超過上限值Ilmt之方式對各開關元件SW1、SW2進行開關控制。藉此，能夠防止對於電容器102a、102b之過電流。又，於期間T3中，與期間T2之情形不同，必須向負載15供給負載電流Ild，因此，輸出電壓Vo之上升速度低於期間T2之情形。
繼而，於時刻t34中，輸出電壓Vo達到倍電壓(全波整流電壓之大致2倍之電壓)，且移行至作為恆定期間之期間T4。於此情形時，期間T2、T3成為從全波整流模式向倍壓整流模式之模式切換期間(換言之，從全波整流電壓向倍電壓之升壓期間)。於期間T4中，因升壓結束，故與負載電流Ild相應之電流流入直流鏈電容器102中。因此，於期間T4中，電容器電流Icp與期間T3之情形相比下降，從而通常情況下，不會達到上限值Ilmt。其結果，如圖4所示，閘信號G1、G2不被強制地關斷，而根據圖2之相變信號Ssw定期地切換。
如此一來，圖2之控制電路110A係至少於模式切換期間(期間T2、T3)將利用上限值Ilmt之開關控制啟用即可。然而，於安裝方面，控制電路110A亦可於包含期間T4之倍壓整流模式之選擇期間(期間T2～T4)將利用上限值Ilmt之開關控制啟用。
《實施形態1之主要效果》 以上，藉由使用實施形態1之電力轉換裝置，能夠代表性地防止對於直流鏈電容器102之過電流。又，能夠一面防止對於直流鏈電容器102之過電流，一面將輸出電壓Vo升壓。而且，能夠防止過電流之結果，能夠提昇電力轉換裝置10乃至包含其之系統之可靠性。此處，例如於採用專利文獻1之方式之情形時，於如圖4之期間T3般之供電之期間能夠防止過電流，但存在於如期間T2般之再生之期間無法防止過電流之虞。若採用實施形態1之方式，則不僅於供電之期間而且於再生之期間，均能防止過電流。
(實施形態2) 《壓製裝置之概略》 圖5A係表示本發明之實施形態2之壓製裝置之構成例之概略圖。圖5B係表示圖5A之壓製裝置中之控制動作之一例之時序圖。圖5A之壓製裝置500具備滑塊505、承板507、馬達(伺服馬達)15、及電力轉換裝置10。於承板507安裝下模508，且介隔下模508設置加工對象物509。滑塊505係以隔著加工對象物509而與承板507對向之方式配置。於滑塊505安裝上模506。
馬達(伺服馬達)15係藉由使滑塊505於待機位置P1與壓製位置P0之間移動(上下運動)，而控制承板507與滑塊505之間隔。電力轉換裝置10係如圖1所示地包含倍壓整流電路12及逆變電路14，控制馬達15之旋轉。加工對象物509係於經由馬達15將滑塊505之位置控制於壓製位置P0時，基於上模506及下模508之形狀加工成特定之形狀。
於圖5B中，表示機械位置(即，滑塊505之位置)501、馬達轉速502、逆變器電力503、及輸出電壓(Vo)504之時間序列之變化。圖5B中之期間T1～T4對應於圖4所示之期間T1～T4。期間T1係將加工對象物509進行加壓之期間，機械位置501為壓製位置P0。因此，馬達轉速502大致為零。又，電力轉換裝置10係為了加壓而進行供電動作，逆變器電力503為正極(供電)。倍壓整流電路12以全波整流模式進行動作，輸出電壓(Vo)504成為全波整流電壓。
繼而，於時刻t12中，加壓結束，移行至期間T2。期間T2以後係使機械位置501返回待機位置P1之期間。此時，為提昇產能，較理想為使馬達轉速502上升，使機械位置迅速地返回待機位置P1。然而，當使馬達轉速502上升時，感應電壓變大。因此，存在馬達轉速502之上限受到輸出電壓(Vo)504(逆變電路14之輸入電壓)之大小之限制，從而無法加速至目標速度之情形。因此，於時刻t12中，進行從全波整流模式向倍壓整流模式之模式切換。與之相應地，倍壓整流電路12開始進行輸出電壓(Vo)504之升壓。
另一方面，於期間T2中，逆變器電力503成為負極，產生自馬達15向逆變電路14之再生電力。該現象稱為回彈，其乃因於時刻t12停止加壓時，自加工對象物509朝向滑塊505之彈力作用所引起。若於向該倍壓整流模式切換之模式切換期間(升壓期間)產生再生電力，則如圖4所述，對於圖1之直流鏈電容器102可能會產生過電流。利用上述實施形態1之方式，可防止該過電流。
繼而，於時刻t23中，再生電力成為零，移行至期間T3。於期間T3中，使機械位置501朝向待機位置P1上升，因此，逆變器電力503成為正極(供電)。此時，不同於期間T1之情形，無需將加工對象物509進行加壓，而僅使機械位置501上升即可，因此，逆變器電力503變小。然而，即便於期間T3中，亦如圖4所述，對於圖1之直流鏈電容器102可能會產生過電流。利用上述實施形態1之方式，可防止該過電流。
繼而，於時刻t34中，輸出電壓(Vo)504達到倍電壓(即升壓結束)，移行至期間T4。於期間T4中，因輸出電壓(Vo)504成為倍電壓，故能夠使馬達15以較快之轉速旋轉，從而能夠使機械位置501迅速地朝向待機位置P1上升。此後，於時刻t5中，機械位置501到達待機位置P1，與之相應地，停止馬達15之旋轉驅動，從而一系列之動作結束。
再者，於期間T4中，於即將到達時刻t5之前，亦可能隨著馬達15之減速而產生再生電力。然而，此時不同於期間T2之情形，輸出電壓(Vo)504之倍電壓化已結束，因此，無需對圖1之直流鏈電容器102供給用於倍電壓化(升壓)之充電電流。因此，通常情況下，不會產生對於直流鏈電容器102之過電流。
《實施形態2之主要效果》 以上，使用實施形態2之壓製裝置，可獲得與實施形態1相同之效果。進而，能夠一面防止對於電力轉換裝置10內之直流鏈電容器102之過電流，一面使壓製裝置500有效率(高產能)地動作。又，因能夠防止過電流，而能夠提昇包含電力轉換裝置10之壓製裝置500之可靠性。
此處，於使用圖1之倍壓整流電路12之情形時，例如與專利文獻1之電路方式相比，會有伴隨追加二極體電橋101b從而電路面積增加之疑慮。然而，例如於如上述壓製裝置500之用途中，如圖5B之期間T4所示，倍壓整流模式時所需之逆變器電力503可為較小。因此，二極體電橋101b與二極體電橋101a相比，亦能夠以較小尺寸構成。其結果，能夠抑制電路面積增大。
(實施形態3) 《控制電路之詳情》 圖6係表示本發明之實施形態3之電力轉換裝置中、圖1之倍壓整流電路中之控制電路之主要部分之構成例之方塊圖。圖7係表示圖6中之閘信號產生器之處理內容之一例之流程圖。圖6所示之控制電路110B相對於圖2之構成例更具備再生檢測電路601。又，隨之，控制電路110B具備動作與圖2之情形略有不同之閘信號產生器(開關信號產生器)203B。
再生檢測電路601係判定負載電流Ild是否為再生方向(即再生電流)且該再生電流是否大於預先設定之特定基準值Ith。再生檢測電路601於再生電流大於基準值Ith之情形時輸出(認定)再生檢測信號RDET，於小於基準值Ith之情形時不輸出(否定)再生檢測信號RDET。
於基於模式切換信號MD之倍壓整流模式之選擇期間(尤其從全波整流模式向倍壓整流模式之模式切換期間)，閘信號產生器203B於再生檢測信號RDET之輸出時(認定位準時)，使開關控制無效化，藉此，將開關元件SW1、SW2斷開。另一方面，閘信號產生器203B於再生檢測信號RDET之非輸出時(否定位準時)，啟用開關控制。具體而言，閘信號產生器203B進行圖7所示之處理。圖7所示之流程係與圖3所示之流程相比，於步驟S101與步驟S103之間插入步驟S201。
於步驟S201中，閘信號產生器203B於步驟S101中選擇倍壓整流模式之情形時，判別是否為再生檢測狀態。即，閘信號產生器203B判別是否已輸出再生檢測信號RDET(認定位準或否定位準)。閘信號產生器203B於再生檢測信號RDET為認定位準之情形時，使開關控制無效化，於步驟S102中經由閘信號G1、G2將各開關元件SW1、SW2固定為斷開。另一方面，閘信號產生器203B於再生檢測信號RDET為否定位準之情形時啟用開關控制，且移行至步驟S103之處理。
圖8係表示圖6之控制電路所進行之控制動作之一例之時序圖。圖8之時序圖係例如為對應於圖4及圖5B之期間T2、T3之時序圖。於圖8之例中，於時刻t1中選擇倍壓整流模式，再生電流(負極性之負載電流Ild)801於時刻t1～t2之期間變得大於基準值Ith。於該期間中，再生檢測電路601認定再生檢測信號(RDET)802，隨之，閘信號產生器203B使開關控制無效化。
另一方面，於時刻t2以後之期間，再生電流801變得小於基準值Ith。於該期間中，再生檢測電路601否定再生檢測信號(RDET)802，隨之，閘信號產生器203B將開關控制啟用。閘信號產生器203B於將開關控制啟用之情形時，與實施形態1之情形同樣地，以電容器電流Icp不超過上限值Ilmt之方式進行開關控制。
《實施形態3之主要效果》 以上，藉由使用實施形態3之電力轉換裝置，可獲得與實施形態1相同之效果。進而，與實施形態1之情形相比，能夠將再生電流有效地用於輸出電壓Vo之升壓，從而能夠於僅利用再生電流進行升壓之期間(圖8之時刻t1～t2之期間)中，使伴隨開關控制之開關電流成為零。其結果，能夠提昇電力轉換裝置之效率。再者，例如於圖4之期間T2中，電容器電流Icp於實施形態1之方式中控制為上限值Ilmt，與此相對，於實施形態3之方式中通常未達上限值Ilmt。因此，根據縮短升壓期間(圖4之期間T2、T3)之觀點，實施形態1之方式較為有益。
以上，基於實施形態，具體地說明了由本發明者完成之發明，但本發明不限於上述實施形態，可於不脫離其主旨之範圍內進行各種變更。例如，上述實施形態係為了便於理解地說明本發明而詳細進行了說明，但不限於具備所說明之全部構成者。又，可將某個實施形態之構成之一部分置換成其他實施形態之構成，又，亦可將其他實施形態之構成添加於某個實施形態之構成中。又，對於各實施形態之構成之一部分，可進行其他構成之追加、刪除、置換。
例如，此處示出了電力轉換裝置對壓製裝置之適應例，但當然不限於此，可同樣地適應於適當切換全波整流模式與倍壓整流模式進行動作，且可產生來自負載之再生電力之各種裝置(系統)。此時，尤其於負載為馬達之情形時，容易產生再生電力。
10:電力轉換裝置 11:三相交流電源 12:倍壓整流電路 13:上位控制電路 14:逆變電路 15:負載 101:整流電路 101a, 101b:二極體電橋 102:直流鏈電容器 102a, 102b:電容器 103:半橋式電路 104:電感器 106, 109:電壓感測器(電壓檢測電路) 107, 108:電流感測器(電流檢測電路) 110, 110A, 110B:控制電路 113:信號線 114:信號線 115:信號線 116:信號線 117:信號線 131:信號線 201:線路電壓運算器 202:線路電壓比較器 203A:閘信號產生器 203B:閘信號產生器 204:加法器 205:電流比較器 500:壓製裝置 501:機械位置 502:馬達轉速 503:逆變器電力 504:輸出電壓 505:滑塊 506:上模 507:承板 508:下模 509:加工對象物 601:再生檢測電路 801:再生電流 802:再生檢測信號 Dh:上電橋臂二極體 Dl:下電橋臂二極體 G1, G2:閘信號 Icp:電容器電流 IL:電感器電流 IL':電感器電流之檢測值 Ild:負載電流 Ild':負載電流之檢測值 Ilmt:上限值 Isw2:開關電流 Ith:基準值 MD:模式切換信號 Nc:共通連接節點 Nmt:驅動節點 Nn1, Nn2, Np1, Np2:輸出節點 P0:壓製位置 P1:待機位置 RDET:再生檢測信號 Soff:關斷信號 Ssw:相變信號 SW1, SW2:開關元件 T1:期間 T2:期間 T3:期間 T4:期間 t1:時刻 t2:時刻 t5:時刻 t12:時刻 t23:時刻 t34:時刻 Vo:輸出電壓 Vo':輸出電壓之檢測值 Vu, Vv, Vw:三相交流電壓 Vuv:UV相之線路電壓 Vvw:VW相之線路電壓 Vwu:WU相之線路電壓 Vu', Vv', Vw':三相交流電壓之檢測值 ΔI
圖1係表示本發明之實施形態1之電力轉換裝置周邊之構成例之電路圖。 圖2係表示圖1中之倍壓整流電路內之控制電路之主要部分之構成例之方塊圖。 圖3係表示圖2中之閘信號產生器之處理內容之一例之流程圖。 圖4係表示圖1及圖2中之倍壓整流電路之動作例之波形圖。 圖5A係表示本發明之實施形態2之壓製裝置之構成例之概略圖。 圖5B係表示圖5A之壓製裝置中之控制動作之一例之時序圖。 圖6係表示本發明之實施形態3之電力轉換裝置中之圖1之倍壓整流電路中之控制電路之主要部分之構成例之方塊圖。 圖7係表示圖6中之閘信號產生器之處理內容之一例之流程圖。 圖8係表示圖6之控制電路進行之控制動作之一例之時序圖。
10:電力轉換裝置
11:三相交流電源
12:倍壓整流電路
13:上位控制電路
14:逆變電路
15:負載
101:整流電路
101a,101b:二極體電橋
102:直流鏈電容器
102a,102b:電容器
103:半橋式電路
104:電感器
106,109:電壓感測器(電壓檢測電路)
107,108:電流感測器(電流檢測電路)
110:控制電路
113:信號線
114:信號線
115:信號線
116:信號線
117:信號線
131:信號線
Dh:上電橋臂二極體
Dl:下電橋臂二極體
IL:電感器電流
IL':電感器電流之檢測值
Ild:負載電流
Ild':負載電流之檢測值
MD:模式切換信號
Nc:共通連接節點
Nmt:驅動節點
Nn1,Nn2,Np1,Np2:輸出節點
SW1,SW2:開關元件
Vo:輸出電壓
Vo':輸出電壓之檢測值
Vu,Vv,Vw:三相交流電壓
Vu',Vv',Vw':三相交流電壓之檢測值

Claims (8)

  1. 一種電力轉換裝置，其係包含倍壓整流電路者，且 上述倍壓整流電路具有： 整流電路，其將輸入之交流電壓進行整流而轉換成直流電壓； 直流鏈電容器，其包含串聯連接於輸出節點對之間之第1電容器及第2電容器，且於第2整流模式時保持第1整流模式時之大致2倍之上述直流電壓，作為上述輸出節點對之輸出電壓； 開關元件，其於上述第2整流模式時，以分別將上述第1電容器及上述第2電容器充電之方式，將上述第1電容器與上述第2電容器之共通連接節點連接於特定節點； 第1電流檢測電路，其對流通於上述開關元件之開關電流進行檢測； 第2電流檢測電路，其對連接於上述輸出節點對之負載之負載電流進行檢測；及 控制電路，其於從上述第1整流模式向上述第2整流模式切換之模式切換期間，基於上述開關電流及上述負載電流，對上述開關元件進行開關控制。
  2. 如請求項1之電力轉換裝置，其中 上述控制電路基於上述開關電流及供電方向或再生方向之上述負載電流，運算流通於上述直流鏈電容器之電容器電流，且以上述電容器電流不超過特定上限值之方式，對上述開關元件進行開關控制。
  3. 如請求項2之電力轉換裝置，其中 上述控制電路於上述模式切換期間，判定上述負載電流是否為上述再生方向且是否大於特定基準值，於大於上述特定基準值之情形時斷開上述開關元件，於小於上述特定基準值之情形時將上述開關元件之開關控制啟用。
  4. 如請求項1之電力轉換裝置，其中 上述倍壓整流電路更具有電感器， 上述整流電路具有： 第1二極體電橋，其將上述輸入之交流電壓進行全波整流，而將上述直流電壓輸出至第1輸出節點對；及 第2二極體電橋，其將上述輸入之交流電壓進行全波整流，而將上述直流電壓輸出至第2輸出節點對； 上述直流鏈電容器連接於上述第1輸出節點對之間， 上述開關元件具有： 第1開關元件，其經由上述電感器，將上述共通連接節點連接於上述第2輸出節點對之其中一個；及 第2開關元件，其經由上述電感器，將上述共通連接節點連接於上述第2輸出節點對之另一個。
  5. 如請求項1之電力轉換裝置，其更具有將上述輸出節點對之上述輸出電壓轉換成交流電壓且以該交流電壓控制馬達之逆變電路。
  6. 一種壓製裝置，其具有： 承板，其供給設置加工對象物； 滑塊，其以隔著上述加工對象物而與上述承板對向之方式配置； 伺服馬達，其藉由使上述滑塊移動而控制上述承板與上述滑塊之間隔；及 電力轉換裝置，其包含倍壓整流電路及逆變電路，且控制上述伺服馬達； 上述倍壓整流電路具有： 整流電路，其將輸入之交流電壓進行整流而轉換成直流電壓； 直流鏈電容器，其包含串聯連接於輸出節點對之間之第1電容器及第2電容器，且於第2整流模式時保持第1整流模式時之大致2倍之上述直流電壓，作為上述輸出節點對之輸出電壓； 開關元件，其於上述第2整流模式時，以分別將上述第1電容器及上述第2電容器充電之方式，將上述第1電容器與上述第2電容器之共通連接節點連接於特定節點； 第1電流檢測電路，其對流通於上述開關元件之開關電流進行檢測； 第2電流檢測電路，其對流通於上述伺服馬達之負載電流進行檢測；及 控制電路，其於從上述第1整流模式向上述第2整流模式切換之模式切換期間，基於上述開關電流及上述負載電流，對上述開關元件進行開關控制； 上述逆變電路係將上述輸出節點對之上述輸出電壓轉換成交流電壓，且以該交流電壓控制上述伺服馬達。
  7. 如請求項6之壓製裝置，其中 上述控制電路基於上述開關電流及供電方向或再生方向之上述負載電流，運算流通於上述直流鏈電容器中之電容器電流，且以上述電容器電流不超過特定之上限值之方式，對上述開關元件進行開關控制。
  8. 如請求項7之壓製裝置，其中 上述控制電路係於上述模式切換期間，判定上述負載電流是否為上述再生方向且是否大於特定基準值，於大於上述特定基準值之情形時斷開上述開關元件，於小於上述特定基準值之情形時將上述開關元件之開關控制啟用。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3979453A1 (en) * 2020-09-30 2022-04-06 SolarEdge Technologies Ltd. Method and apparatus for power conversion

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4340518B2 (ja) 2003-10-31 2009-10-07 日立アプライアンス株式会社 負荷駆動装置
JP2007336770A (ja) * 2006-06-19 2007-12-27 Sony Corp スイッチング電源回路
JP5928946B2 (ja) 2012-04-23 2016-06-01 日立アプライアンス株式会社 整流回路及び、それを用いたモータ駆動装置
TWI501529B (zh) * 2013-12-06 2015-09-21 Ind Tech Res Inst 直流電源轉換裝置與方法
JP6481464B2 (ja) * 2015-03-30 2019-03-13 サンケン電気株式会社 電流共振型コンバータ
JP6168211B2 (ja) 2015-12-28 2017-07-26 ダイキン工業株式会社 電力変換装置
KR102441881B1 (ko) * 2018-02-05 2022-09-13 스마트론파워(주) 영전압 스위칭 확장형 llc 컨버터
TWI691823B (zh) * 2018-02-23 2020-04-21 台達電子工業股份有限公司 電源供應裝置及其控制方法

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