[发明专利]谐振型逆变装置

说明书

技术领域

本发明涉及将直流变换为交流的软开关控制的谐振型逆变装置。

背景技术

作为谐振型逆变装置的一例，公知具有V接线逆变电路的电力变换装置(专利文献1)。该电力变换装置设置第1辅助开关和第2辅助开关、谐振电抗器以及谐振电容器，通过接通、断开第1辅助开关和第2辅助开关，在谐振电抗器和谐振电容器中产生谐振，使主开关的接通成为零电压开关(软开关)，降低了主开关的开关损失。

在该电力变换装置中，在第1辅助开关和第2辅助开关中未设置缓冲电路，但是，在实用方面，优选在第1辅助开关和第2辅助开关的集电极-发射极之间追加缓冲电路，实现过电压保护和高频振动抑制。

图4是示出现有的包含缓冲电路的谐振型逆变装置的电路图。在图4中，在直流电源E的两端连接有升压电路1。该升压电路1通过连接在直流电源E的两端的升压电抗器L1与由绝缘栅型双极晶体管(IGBT)构成的开关Qo的串联电路、以及阳极连接在升压电抗器L1与开关Qo的连接点的二极管Dc构成，对直流电源E的电压进行升压。在开关Qo的集电极-发射极之间并联连接有二极管Do和电容器Co。

在升压电路1的输出两端，经由正侧输入线P和负侧输入线N连接有辅助电路2a。辅助电路2a如下构成。在正侧输入线P与负侧输入线N之间连接有由IGBT构成的辅助开关Q1、辅助电容器Ca、辅助电容器Cb的串联电路。在辅助电容器Ca和辅助电容器Cb的连接点与正侧输入线P之间连接有谐振电抗器Lr、由IGBT构成的辅助开关Q2的串联电路。

在辅助开关Q1的集电极-发射极之间并联连接有二极管Da，并且，连接有缓冲二极管D5、缓冲电容器C5、缓冲电容器C6的串联电路。在缓冲二极管D5与缓冲电容器C5的连接点以及辅助电容器Cb的一端连接有电阻R1。在缓冲电容器C5与缓冲电容器C6的连接点以及辅助电容器Ca与辅助电容器Cb的连接点连接有电阻R2。缓冲二极管D5、缓冲电容器C5、C6、电阻R1、R2构成辅助开关Q1的缓冲电路。

在辅助开关Q2的集电极-发射极之间并联连接有二极管Db，并且，连接有缓冲电容器C7和缓冲电容器C8的串联电路。缓冲二极管D6与缓冲电容器C7并联连接。在缓冲电容器C7与缓冲电容器C8的连接点以及辅助开关Q1的集电极连接有电阻R3。缓冲二极管D6、缓冲电容器C7、C8、电阻R3构成辅助开关Q2的缓冲电路。

在正侧输入线P与负侧输入线N之间连接有逆变电路3。在逆变电路3中，在正侧输入线P与负侧输入线N之间连接有主开关S1和主开关S2的串联电路(半桥电路)，并且，连接有主开关S3和主开关S4的串联电路(半桥电路)。在由IGBT构成的主开关S1～S4的集电极-发射极之间连接有二极管D1～D4以及谐振电容器C1～C4。

主开关S1与主开关S2的连接点经由电抗器Lw与交流输出端子W1连接，主开关S3与主开关S4的连接点经由电抗器Lu与交流输出端子U1连接，辅助电容器Ca与辅助电容器Cb的连接点与交流输出端子V1连接。这里，滤波电路4由电抗器Lu、Lw以及电容器C11、C12构成，是去除高频分量而输出正弦波分量的滤波器。控制电路100分别对开关Qo、辅助开关Q1、Q2、主开关S1～S4进行接通断开控制，使主开关S1～S4成为零电压开关，并且，对交流输出端子U1、V1、W1输出正弦波状的三相交流电压。

接着，对动作进行说明。首先，参照图5所示的波形图对在图4所示的结构中没有缓冲电路时的动作进行说明。

在图5中，G(Q1)是辅助开关Q1的栅极信号，G(Q2)是辅助开关Q2的栅极信号，G(S3)是主开关S3的栅极信号，G(S4)是主开关S4的栅极信号，I(Lr)是流过谐振电抗器Lr的电流，V(S3)是主开关S3的集电极-发射极间电压，I(S3)是流过主开关S3的集电极电流，V(S4)是主开关S4的集电极-发射极间电压，V(Q2)是辅助开关Q2的集电极-发射极间电压。

在期间t2，辅助开关Q1为断开状态，当辅助开关Q2接通时，谐振电容器C3的电荷放电，电流I(Lr)按照C3→Lr→Q2→Cb→D4→C3的路径流过谐振电抗器Lr。此时，电流I(Lr)由于谐振电抗器Lr与谐振电容器C3的谐振而成为正弦波状的电流。

在期间t3，谐振电容器C3的电荷放电完成，谐振电容器C3的电压V(S3)为零电压，电流I(Lr)为零时，使主开关S3接通。由此，能够实现主开关S3的零电压开关。