[发明专利]功率转换装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种将交流电转换成直流电或交流电的功率转换装置及其控制方法。

背景技术

在空调装置中，在很多情况下使用将商用交流电转换成规定的交流电的功率转换装置，以向压缩机的电动机供电。在这种功率转换装置中例如有从交流电压直接得到所希望的交流输出功率的方式即被称为直接型交流功率转换装置的装置，作为其代表例已为人所知的有所谓的矩阵交—交转换器。因为若采用该矩阵交—交转换器，就不需要将商用频率的电压脉动平滑化的大型电容器或电抗器等，所以能够期待实现功率转换装置的小型化，近年来，矩阵交—交转换器作为下一代功率转换装置逐渐受到注目(例如，参照专利文献1)。

在上述功率转换装置中，对怎样提高其效率这个课题也作出了各种各样的研究。例如，在有些情况下，对用于功率转换装置的开关元件串联反向阻断二极管，以确保对反向偏压的耐压性。然而，若设置上述反向阻断二极管，导通损耗就会增大，因而高效率化会受到阻碍。针对于此，提出了用既不需要反向阻断二极管又能减小开关元件的通态电压下降程度的反向阻断IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)作开关元件的方案(例如，参照非专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4135026号公报

非专利文献

非专利文献1：武井学、其它两人、《富士时报》Vol.75、No.82002

发明内容

—发明要解决的技术问题—

然而，反向阻断IGBT等具有双极结构的晶体管具有下述特性，即：若这种晶体管在截止状态下被施加反向偏压，则该反向偏压的电压越大，漏电流就越大。开关元件的温度越高，这种特性就越明显。也就是说，即使采用反向阻断IGBT来降低导通电阻，也未必能够实现功率转换装置的高效率化。不仅仅是直接型交流功率转换装置具有该问题，接收交流电输出直流电的交直流转换电路也具有同样的问题。

本发明正是鉴于上述问题而完成的。其目的在于：在用具有双极结构的晶体管构成的功率转换装置中，减少该开关元件的漏电流。

—用以解决技术问题的技术方案—

为解决上述课题，第一方面的发明所涉及的功率转换装置包括交直流转换部2和控制部5，该交直流转换部2具有三组开关元件组，各组该开关元件组由串联在两条输出线L1、L2之间的两个开关元件Srp、…、Stn构成，所述串联中的各个连接节点分别连接输入三相交流电中的一相，该控制部5对开关元件Srp、…、Stn的开和关进行控制，来保证以所述输入三相交流电中的一相作基准相，所述基准相和其它各相的线电压分时地输出给所述两条输出线L1、L2，所述功率转换装置的特征在于：各个开关元件Srp、…、Stn主要由具有双极结构的晶体管构成，所述控制部5向所述开关元件Srp、…、Stn中正在被施加反向偏压的开关元件Srp、…、Stn施加规定的栅极电压。

根据上述结构，输入三相交流电通过开关元件Srp、…、Stn的开关而转换成直流电压。在这种情况下，这些开关元件Srp、…、Stn中存在将会被施加反向偏压的开关元件。交直流转换部2的各个开关元件Srp、…、Stn主要由具有双极结构的晶体管构成，一般来讲，被施加反向偏压的开关元件产生漏电流。针对于此，在该功率转换装置中利用具有双极结构的晶体管的下述特性，来谋求减少所述漏电流，该特性是：若在开关元件正在被施加反向偏压的状态下对该开关元件施加栅极电压，漏电流就减少。具体而言，用控制部5向正在被施加反向偏压的开关元件施加栅极电压。应予说明，即使如上所述向正在被施加反向偏压的开关元件Srp、…、Stn施加栅极电压，只要用反向阻断IGBT构成各个开关元件Srp、…、Stn，或者附加设置反向阻断二极管，则两条输出线L1、L2之间也不会产生短路。

第二方面的发明是在第一方面的发明所涉及的功率转换装置中，特征在于所述基准相通过以下方式进行选择：将所述输入三相交流电分成两种相电压为正且剩下的相电压为负的区段、以及两种相电压为负且剩下的相电压为正的区段，并在各个区段中选出电压绝对值在区段内最大的相作为基准相，当以除所述基准相以外的相中电压的绝对值较大的相作最大相时，所述控制部5以规定的导电比drt、dst对至少所述最大相的正在被施加正向偏压的开关元件Srp、…、Stn进行开关控制。

根据上述结构，输出对直流电压成分叠加了交流电压成分的两种电平的直流电压。