[发明专利]电力转换装置

说明书

本申请为2008年5月14日递交的、申请号为2008101078258、发明名称为“电力转换装置”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及把电源的交流转换为可变电压的直流或者交流的电力转换装置，特别涉及使构成电力转换电路的半导体开关元件的损失降低的技术。

背景技术

在把交流电源电压转换为直流的电力转换装置中，已知通过变压器等将交流电源和负荷绝缘的绝缘型AC-DC转换器。作为这样的绝缘型AC-DC转换器的一例，提出了专利文献1的图1中记载的具有功率因数改善功能的一段式转换器。根据该转换器，将两个二极管的串联电路、两个双向开关(自消弧半导体开关和二极管的并联电路)的串联电路、以及电容器互相并联连接，在两个二极管的串联连接点和两个双向开关的串联连接点，经由电感器连接交流电源，对其中一方的双向开关并联连接变压器和电感器以及电容器的串联电路，来构成主开关电路。并且，在主开关电路的变压器的二次侧设置中心抽头二极管整流电路，转换为直流后输出。

专利文献1的控制主开关电路的控制电路为了降低直流输出电压的指令值和检测值的偏差改变三角波的频率，比较该三角波和恒定的基准信号(例如三角波的峰值的1/2)，控制两个双向开关的导通关断信号的开关频率，来控制直流输出电压。由此，因为根据交流电源电压的瞬时值流过三角波形状的输入电流，所以能够得到功率因数改善的效果。

另外，在专利文献1的图3中记载了一种控制电路，其为了降低与两个双向开关的串联电路并联连接的电容器的端子电压的指令值和检测值的偏差，改变与三角波进行比较的基准信号，改变两个双向开关的导通关断的比率。

并且，在专利文献1的图9、图13中记载的主开关电路串联连接第一～第三双向开关，在该串联电路上分别并联连接两个二极管的串联电路和电容器，在第二和第三双向开关的串联连接点和两个二极管的串联连接点之间经由电感器连接交流电源，与第二和第三双向开关的串联电路并联连接变压器和电容器以及电容器的串联电路，来构成主开关电路。并且，在主开关电路的变压器的二次侧设置中心抽头二极管整流电路，转换为直流后进行输出。这些双向开关的控制电路分成第一双向开关、第二和第三双向开关两个组，与上述控制电路相同，构成为与交流电压的极性一致交互地控制开关。

[专利文献1]特开2003-23775号公报

但是，根据专利文献1的图1的控制电路，两个双向开关的导通关断比与开关频率无关，为0.5∶0.5的恒定比率。另一方面，根据图3的控制电路，两个双向开关的导通关断比变化。无论哪种情况，专利文献1的转换器的输入电流在双向开关的导通期间，流动与电源的瞬时电压大体成比例的电流，在关断期间成为减小为零的三角波状的断续的脉冲波形的电流。如果三角波脉冲电流的零期间是无限短的临界模式，则通过低通滤波器得到的电流波形为完美的正弦波。但是，为了控制输出直流电压开关频率发生变化，所以存在产生三角波脉冲电流的零期间，输入电流波形失真的问题。另外，在电力较小时，即使在这样的电流断续模式下，也能够进行功率因数改善，但是当电力变大时，三角波脉冲电流的峰值变大。因此，存在需要电感器不饱和那样的大的铁芯，为了切断大的峰值电流，开关电路的开关损失增加的问题。

这些问题不限于绝缘型AC-DC转换器，在一边进行电源交流的功率因数改善控制，一边转换为可变电压的交流的电力转换装置中也存在共同的问题。

发明内容

本发明要解决的课题在于提供一种电力转换装置，该电力转换装置能够在使输入电流连续的模式下一边进行功率因数改善一边控制输出电力，并且能够减低与电力转换有关的开关损失。

为了解决上述课题，本发明的电力转换装置的第一形态的特征为，具有：第一以及第二开关臂，把反并联连接半导体开关元件和二极管而构成的两个开关电路，以使所述二极管相互反极性的方式串联连接而形成；第一电感器，其串联地插入将第一开关臂与交流电源并联连接的电路中；第一电容器，其串联地插入将第二开关臂与第一开关臂并联连接的电路中；和输出电路，其具有与第一开关臂和第二开关臂中的某一方并联连接的第二电容器和第二电感器的串联电路，由此来构成主开关电路。

通过构成这样的主开关电路，并且通过如下地构成对各半导体开关元件进行导通关断控制的控制电路，能够在使输入电流连续的模式下一边进行功率因数改善一边控制输出电力，并且能够减低与电力转换有关的开关损失。