[发明专利]电源电路及使用该电源电路的电动机驱动装置和冷冻设备

说明书

技术领域

本发明涉及电源电路及使用该电源电路的电动机驱动装置和冷冻设备，特别是涉及适用于利用开关动作进行单相交流电源的功率因数改善、或高次谐波电流抑制的电源电路以及使用该电源电路的电动机驱动装置和冷冻设备。

背景技术

进行单相交流电源的功率因数改善、或高次谐波电流抑制的电源电路被广泛使用。其中使用由电抗器和开关元件及二极管构成的升压斩波电路的电源电路因为电路结构和控制结构简单，所以被用作不需要向电源再生的逆变设备(空气调节器、热泵式热水器等)的电源电路。

提出了很多使用了升压斩波电路的功率因数改善方法、或高次谐波电流抑制方法。

专利文献1所代表的方式是使用了上述升压斩波电路的电源电路的控制方式中最一般的方法之一，根据电源电压相位或波形生成成为的基准的正弦波电流指令波形，并使用电流控制环将输入电流控制为正弦波状的方式。因此，本方式需要电源电压检测电路或电流控制结构，并且电路及控制结构有些复杂。

作为使电路及控制结构简单化的方式，提出了专利文献2。本方式是不检测成为基准的正弦波电流指令波形或电源相位，把输入电流波形控制为正弦波状的方式、是不需要上述电源电压检测电路或电流控制结构的方式。

具体来讲，是使用了如下原理的方式：如果升压斩波电路的开关元件的导通率d用公式(1)表示，则输入电流为公式(2)那样(将本方式称为1-Kpis控制方式)。

d＝1-Kp·|is|  ...(1)

(在此，1：100％导通率，Kp：电流控制增益，is：输入电流(瞬时值))

is=2·Vs·sinωtKp·Ed...(2)]]>

(在此，Vs：电源电压有效值，Ed：直流电压，ω：电角频率)

另外，在专利文献3中，作为应用了上述技术的内容，公开了以升压斩波电路的高效化为目的，停止输入电流的峰值附近的开关动作的部分开关动作方式(称为升压比恒定控制方式)。

如上述那样，专利文献2和3是通过简单的电路及控制结构把输入电流波形控制为正弦波状，能够改善单相交流电源的功率因数或抑制高次谐波电流的方式。

如上所述，关于使用了升压斩波电路的电源电路提出了多种控制方式，但是基本来讲是在不流过输入电流的期间(电源电压相对于直流电压小的期间)扩大升压斩波电路的开关元件的导通率、在流过输入电流期间(电源电压相对于直流电压大的期间)缩小升压斩波电路的开关元件的导通率的动作来把输入电流控制为正弦波状。

具体来讲，如专利文献2的公式(1)那样，在输入电流较小(零)时导通率成为大的值(100％)，在输入电流较大时导通率成为小的值。

在此，使用图17来考虑使用了升压斩波电路的电源电路的开关动作的开始时刻。

图17(a)和图17(b)分别示意性地记载了在不流过输入电流的期间(电源电压相对于直流电压低的期间)开始了开关动作时和充分流过输入电流的期间(电源电压峰值附近)开始了开关动作时的向开关元件的PWM信号(开关信号)和输入电流波形。

如上所述，在使用了升压斩波电路的电源电路的控制方式中，在输入电流小时导通率成为大的值(脉冲宽度宽)。因此，在较小地设定了电抗器的电感值时，或较低地设定了开关频率时(运算周期较长的情况)，如图17(a)所示那样，可能在开关动作开始的同时发生过电流。

在一般的电路中，因为要保护开关元件，所以设置有过电流保护电路，在发生过电流时停止开关动作。因此要数次重复开始开关动作，根据情况，有可能电源电路无法工作或使用了该电源电路的系统无法进行通常工作。

换言之，如图17(b)所示那样，如果在充分流过输入电流的期间(电源电压峰值附近以后)开始使用了升压斩波电路的电源电路的开关动作，则因为从导通率小的(脉冲宽度窄)状态开始进行控制，所以能够防止过电流，但是在专利文献1～3中，没有对上述进行考虑。