[发明专利]单相变流器回路、变流器装置以及冷冻循环装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于实现交直流变换的单相变流器回路，特别是通过PWM(脉宽调制)控制半导体开关元件，进行功率因数改善、电源谐波抑制、直流电压调整的单相变流器回路。另外，本发明也涉及通过半导体开关元件，进行谐波抑制、功率因数改善的变流器装置以及冷冻循环装置。

技术背景

传统的单相变流器，例如特开平10-337034号公报公开的“正弦波输入单相整流回路”及、实开昭64-50686号公报公开的“整流回路”及、特开平2-237469号公报公开的“采用PWM控制的电源装置”等的单相半桥式变流器回路。图15表示这种传统的单相半桥式变流器回路的构成。这种半桥式变流器回路中，桥式连接有四个二极管54a-54d的电容器输入整流回路的交流输入线的一侧连接有电抗器53，并配置有与二极管54c、54d并联且极性相反的半导体开关元件55a、55b。

来自交流电源51经由噪音过滤器252输入的交流电压转换成直流电压。通过电流变换器(CT)56、目标输出电压58、输出电压误差放大器59、电源同步回路60、乘法器61、电流误差放大器62、三角波63、比较器64以及半导体开关元件PWM驱动回路65，PWM驱动半导体开关元件55a和55b，进行功率因数改善、电源谐波抑制、直流电压调整。PWM驱动半导体开关元件55a、55b时的控制参数之一的输入电流的检测由设置在交流侧输入线的CT56执行。

这种半桥式变流器回路中，为了加快半导体开关元件55a、55b的切换速度、加速电压电流的变化以及小型化电抗器53，使用具有载波频率20kHz以上的高频载波进行PWM切换。由于这种高dv/dt和配线阻抗的影响，有可能产生几百kHz到一百多MHz的公共系统噪音并影响到别的装置。当应用于家电产品如空调时，有关于公共系统噪音如噪音端子电压的法规，必须控制在所定的基准范围内。因而，以前的单相半桥式变流器回路中配置有大型的噪音过滤器52，以便抑制公共系统噪音。

下面参考图16、17说明传统的变流器装置的电抗器安装方法以及冷却方法。图16为具有以前的通过半导体开关元件进行谐波抑制、功率因数改善的变流器装置的空调的简易电路图。图17为表示以前的空调中的变流器装置的电抗器的安装状态、从空调的室外机上部观察的剖面图。

图16中，101为半导体开关元件，102为进行谐波抑制、功率因数改善的电抗器，103为将电抗器102电气连接到主电路基板104上的导线，113为电解电容器，116为二极管，123为旁路电阻，124为栅极电阻。图17中，105为固定在主电路基板104上、促进安装在基板上的发热组件散热的散热器，106为室外风扇，107为室外机，108为室外机107内的室外风扇106上流侧配置的热交换器，109为将主电路基板104和电抗器102内包的电气盒，110为直接来自室外风扇106的风，111为电气盒上形成的通风孔，112为根据压力差流动的微风。

图16的简易回路图表示的改善空调功率因数的变流器回路中的电抗器102中，通过逆变器驱动的压缩机马达，流经有峰值达到30A的大电流。因而电抗器的尺寸和发热量都很大，重量也变得很重，无法安装在主电路基板104上，如图17所示，通过导线103电气连接到安装有半导体开关元件101以及电解电容器113等的主电路基板104上。另外，由于半导体开关元件101没有与散热器105连接，因而配置在借助室外机107内的室外风扇106和压力差而获得微风112的场所，如通风孔附近等，进行自然冷却。

然而，上述传统的技术，不仅成本高、框架尺寸大，而且当通过在需要有宽的配线图的主电源部分安装的CT56检测输入电流时，应用单相变流器回路的装置的基板尺寸需要小型化的情况下，存在无法小型化基板尺寸和成本上升的问题。另外，由于使用昂贵的大型噪音过滤器2用于抑制公共系统噪音，也存在无法小型化基板尺寸和成本上升的问题。

而且，由于传统的变流器回路的电抗器的发热量大，在构造设计上有这样的制约，即确保通风路径并必须配置在通风良好的场所。如图17所示，由于空调的室外机与容纳室外风扇106、电抗器102和主电路基板104的电气盒109并列配置在热交换器的内侧，难于获得来自室外风扇106的直接的风，而且由于为了最大限制灰尘和水分侵入电气盒109而形成图17所示的狭窄的通风孔111，电抗器102只能根据压力差获得流动的微风。