[发明专利]电力转换装置

说明书

本发明的电力转换装置(100)具备：整流电路(3)，其将来自交流电源(1)的交流电力转换成直流电力；短路部(30)，其使交流电源(1)经由连接在交流电源(1)与整流电路(3)之间的电抗器(2)短路；以及控制部(20)，其在交流电源(1)的半个周期中控制短路部(30)的导通、断开动作，其中，控制部(20)具有：驱动信号生成部(21)，其生成用于控制短路部(30)的导通、断开动作的开关脉冲即驱动信号(Sa)；以及脉冲分割部(23)，其将驱动信号(Sa)分割成多个开关脉冲。

技术领域

本发明涉及将交流电力转换成直流电力的电力转换装置。

背景技术

在下述专利文献1所示的现有技术中公开了一种功率因数改善电路，用于改善电源功率因数并减少输入电流中包含的谐波分量，通过选择全波整流模式或倍压整流模式并用开环控制短路元件的短路开始时刻和短路时间，来实现功率因数改善功能和升压功能。即，下述专利文献1的现有技术中，通过对整流电路切换用开关进行导通/断开控制，将整流电路控制为全波整流模式或倍压整流模式，将功率因数改善电路的直流输出电压大致分成两个阶段，并通过对短路元件进行开环式的短路可变控制，将该分成两个阶段的区域进一步分成无功率因数改善和有功率因数改善这两个阶段，由此整体上构成四个阶段的直流输出电压区域，从而扩大直流输出电压的输出范围，并且能够改善高负载侧的功率因数。

此外，在下述专利文献2所示的现有技术中，设置有直流电压控制部，其与根据负载对应地设定的直流输出电压基准值和平滑电容器的端子间电压的偏差值相对应地输出直流电压控制信号，并且还设置有电流基准运算部，其基于来自直流电压控制部的控制信号和与交流电源同步的正弦波状同步信号之积来输出电流基准信号。通过比较该电流基准信号和整流元件的交流侧电流，高频地对开关元件进行导通/断开控制，从而将交流输入电流控制成正弦波状，并且将直流输出电压控制成期望的值，能够使电源功率因数为1并抑制谐波的产生。

专利文献1：日本特开平11－206130号公报

专利文献2：日本专利第2140103号公报

发明内容

然而，根据上述专利文献1、2的现有技术，限定了短路元件的控制方式。即，在这些现有技术中，短路元件的控制方式被限定为在整个负载区域中对电流进行反馈的高频开关模式和电流开环控制的部分开关模式中的一种。因此，这些现有技术为了避免在低负载区域内直流输出电压过度升压，不使短路元件动作，从而不进行功率因数改善。因此，在低负载区域中，输入电流波形失真较大，导致含有较多谐波分量的电流流过电抗器，电抗器铁损增大，由此功率因数改善电路的交直转换效率降低。

此外，在上述专利文献1的现有技术中，进行功率因数改善时的短路元件的短路控制是部分开关方式，即以开环方式控制短路开始时刻和短路时间，相对于电源周期仅在一定区间内进行短路动作，因此虽然能够实现功率因数改善以及直流输出电压的升压，但是在谐波产生量较多的高负载侧效果很小。因此，随着今后谐波限制的加强，为了通过现有技术获得充分的功率因数改善效果即谐波抑制能力，需要具有大电感值的电抗器，因此会产生交直转换效率降低、电路大型化、成本增加的问题。此外，在将谐波产生量抑制到一定程度并使直流输出电压升压的情况下，由于升压能力存在极限，所以高负载侧的运转变得不稳定，或者如果考虑高负载侧的稳定运转，则会导致负载的选择范围变窄。

本发明鉴于上述情况而完成，其目的在于提供一种电力转换装置，能够在负载的整个运转区域内实现高效率化，并且能够满足高升压性能和谐波标准。