[发明专利]直流电源装置和应用系统

说明书

技术领域

本发明涉及对交流电源的输出整流并直流化，对负载供给电力的直流电源装置，和使用了直流电源装置的应用系统。

背景技术

现有的直流电源装置，采用了即使在交流电压的瞬时电压较低的期间中也流过交流电流的电路结构。例如，现有的直流电源装置，如图1所示，将来自交流电源1的输出，经由电抗器2和由作为半导体开关的开关元件302、312和二极管303、304、313、314构成的电桥电路，转换为直流电力，用电容器4使其平滑，对负载5供给直流电力。直流电源装置，通过交流电压波形检测器7、电流检测器3和直流电压检测器6，分别检测交流电压、交流电流和直流电压。直流电源装置，基于检测出的各值，生成对开关元件302、312的驱动信号，驱动控制开关元件302、312，以使直流电压成为所要求的值，并且使从交流电源流过的交流电流成为与交流电压的波形相似的波形(即正弦波)。

作为检测交流电流的电流检测器3，能够使用简易的交流变流器(例如，电流互感器)。但是，交流变流器，如图13所示，因为具有在电源频率以下灵敏度差的频率特性，所以不能再现瞬时的电流波形。此外，电流波形的控制从交流电压的单侧的相开始，而控制开始时电流是非对称的，所以必然包含直流成分。但是，用交流变流器检测出的波形是除去了直流成分后的。由此，即使电流波形控制是稳定的，在实际的电流中也会残留直流成分。当来自交流电源的电流和电力中包含直流成分时，会导致电力系统中的变压器等的损耗增加等异常。

为了检测直流电流，需要使用了霍尔元件的电流传感器，或检测串联插入到电路的电阻两端的电位差的结构等。但是，使用霍尔元件等的电流传感器，需要在内部具有温度修正等的精密电路，较为高价。此外，在使用电阻插入的方法的情况下，因为电流会流过电阻，所以会发生损耗并且电阻会发热。此外，难以进行电阻与控制电路的绝缘。

专利文献1中公开了不使用电流传感器或电阻插入的方法，而使用交流变流器来降低驱动信号所含的直流成分的方法。如图14的控制框线图所示，专利文献1中记载的直流电源装置，用比较器101对直流电压指令和从功率电路107得到的实际的直流电压进行比较，将比较结果(即电压偏差)经由电压系统补偿运算部102发送到乘法电路103。乘法电路103，将表示瞬时的交流电压信息的值与表示基于电压偏差的信息的值相乘，将其结果作为瞬时电流指令发送到比较器104。即，直流电源装置，通过用基于电压偏差的信息对瞬时交流电压波形进行调制，得到与瞬时交流电压波形相同波形的瞬时电流指令。比较器104对瞬时电流指令和从功率电路107经由电流检测用的变流器得到的瞬时电流信息进行比较。比较器104的结果(即电流偏差)，经由电流系统补偿运算部105和直流成分除去电路801，作为驱动信号发送到功率电路107。驱动功率电路107的结果，得到瞬时电流和直流电压。将得到的瞬时电流反馈到比较器104，将得到的直流电压反馈到比较器101，由此构成反馈控制循环。专利文献1的直流电源装置，在功率电路107之前设置直流成分除去电路801，通过用直流成分除去电路801将直流成分从给予功率电路107的驱动信号中除去，而极力减少交流电流所含的直流成分。

先行技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-359976号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，即使如专利文献1一般，从驱动信号中除去直流成分，也不一定能够完全除去交流电流中的直流成分。例如，如果图1所示的2个开关元件302、312的特性不同，则交流电源的正相和负相的电流的流动方式不同，来自交流电源的流入电流中会混入直流成分。此外，交流电压波形中存在畸变时，即使除去驱动信号的直流成分，从电源流入的电力的直流成分也不一定为零。在不能够完全除去交流电流中的直流成分的情况下，会发生交流电力系统的损耗增加等异常。

进而，专利文献1中记载的控制，只能够应用于将如图1所示的串联连接的2个开关元件302、312对于直流输出并联配置，互补地开关该开关元件302、312的直流电源装置的情况。