電力變換裝置以及制冷空氣調(diào)節(jié)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力變換裝置以及制冷空氣調(diào)節(jié)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著可變電壓/可變頻率的逆變器裝置等被實(shí)用化，開(kāi)拓了各種電力變換裝置的應(yīng)用領(lǐng)域。
[0003]例如，關(guān)于電力變換裝置，近年來(lái)，升降壓轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用技術(shù)開(kāi)發(fā)在興起。另一方面，以碳化硅等為材料的寬能帶隙半導(dǎo)體元件等的開(kāi)發(fā)也正在興起。關(guān)于這樣的新的元件，關(guān)于即便是高耐壓但電流容量(電流有效值的容許值)也小的元件，以整流器為中心而被實(shí)用化(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。
[0004]專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2005-160284號(hào)公報(bào)(圖1)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]另一方面，認(rèn)為在使高效的新的元件實(shí)用化時(shí)，例如關(guān)于電流容量大的元件，由于高成本、晶體缺陷等，面向?qū)嵱没嬖诖罅康恼n題，為了普及尚需時(shí)間。因此，例如，在針對(duì)對(duì)空氣調(diào)節(jié)裝置的壓縮機(jī)的馬達(dá)等供給那樣的電力以上的電力進(jìn)行變換的電力變換裝置中，想要使用新的元件來(lái)實(shí)現(xiàn)高效化在現(xiàn)狀下比較困難。
[0006]本發(fā)明考慮上述課題，提供一種能夠確保高效、高可靠性等的電力變換裝置等。另夕卜，進(jìn)一步降低與電力變換有關(guān)的損失。
[0007]本發(fā)明的電力變換裝置在電源與負(fù)載之間進(jìn)行電力變換，具備:電壓可變裝置，具有防止從負(fù)載側(cè)向電源側(cè)的電流逆流的整流部，使來(lái)自該電源的電力的電壓變化為規(guī)定的電壓；以及換流裝置，具有進(jìn)行使在電壓可變裝置中流過(guò)的電流流到其它路徑的換流動(dòng)作的換流動(dòng)作裝置，和將多個(gè)整流器在該其它路徑上串聯(lián)地連接而構(gòu)成并對(duì)與換流有關(guān)的電流進(jìn)行整流的換流用整流部。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的電力變換裝置，通過(guò)設(shè)置能夠進(jìn)行換流動(dòng)作的換流裝置，能夠使在電壓可變裝置中流過(guò)的電流換流到其它路徑。因此，在例如電壓可變裝置的動(dòng)作中，能夠降低從負(fù)載側(cè)(平滑裝置側(cè))流到電壓可變裝置側(cè)(電源側(cè))的復(fù)原(recovery)電流。此時(shí)，將多個(gè)整流器串聯(lián)連接而構(gòu)成換流用整流部，所以能夠減小換流用整流部中的合成電容分量。因此，即使使用廉價(jià)的整流器來(lái)構(gòu)成換流用整流部，也能夠減小電容分量，能夠低成本地實(shí)現(xiàn)逆恢復(fù)時(shí)間降低、復(fù)原電流抑制。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I的以電力變換裝置為中心的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的圖。
[0010]圖2是示出本發(fā)明的實(shí)施方式I的系統(tǒng)的動(dòng)作模式的例子(其I)的圖。
[0011]圖3是示出本發(fā)明的實(shí)施方式I的系統(tǒng)的動(dòng)作模式的例子(其2)的圖。
[0012]圖4是示出本發(fā)明的實(shí)施方式I的系統(tǒng)的動(dòng)作模式的例子(其3)的圖。
[0013]圖5是示出本發(fā)明的實(shí)施方式I的系統(tǒng)的動(dòng)作模式的例子(其4)的圖。
[0014]圖6是用于說(shuō)明復(fù)原電流的流動(dòng)的圖。
[0015]圖7是示出在本發(fā)明的實(shí)施方式I的系統(tǒng)中進(jìn)行換流控制時(shí)的信號(hào)等的波形的圖。
[0016]圖8是示出本發(fā)明的實(shí)施方式I的升壓用整流部23的逆恢復(fù)時(shí)的復(fù)原電流的路徑的圖。
[0017]圖9是示出本發(fā)明的實(shí)施方式I的換流用整流部42的逆恢復(fù)時(shí)的復(fù)原電流的路徑的圖。
[0018]圖10是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的以電力變換裝置為中心的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的圖。
[0019]圖11是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3的電力變換裝置中的換流裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
[0020]圖12是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4的以電力變換裝置為中心的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的圖。
[0021]圖13是表示本發(fā)明的實(shí)施方式5的以電力變換裝置為中心的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的圖。
[0022]圖14是表示本發(fā)明的實(shí)施方式6的以電力變換裝置為中心的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的圖。
[0023]圖15是表示本發(fā)明的實(shí)施方式7的以電力變換裝置為中心的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的圖。
[0024]圖16是表示本發(fā)明的實(shí)施方式8的以電力變換裝置為中心的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的圖。
[0025]圖17是表示本發(fā)明的實(shí)施方式9的以電力變換裝置為中心的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的圖。
[0026]圖18是表示本發(fā)明的實(shí)施方式10的以電力變換裝置為中心的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的圖。
[0027]圖19是表示本發(fā)明的實(shí)施方式11的以電力變換裝置為中心的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的圖。
[0028]圖20是本發(fā)明的實(shí)施方式13的制冷空氣調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0029](符號(hào)說(shuō)明)
[0030]1:電源；la:單相交流電源；lb:整流裝置；lc:三相交流電源；2:升壓裝置；3:平滑裝置；4:換流裝置；5:電壓檢測(cè)裝置；6:電源生成裝置；7:驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳送裝置；8:換流信號(hào)傳送裝置；9:負(fù)載；10:電流檢測(cè)元件；11:電流檢測(cè)裝置；21:磁能積蓄部；22:升壓用開(kāi)閉開(kāi)關(guān)部；22:電力可變用開(kāi)閉開(kāi)關(guān)；23:電力可變用整流器部；23:升壓用整流部；25:變壓部；27:電流切斷部；41:變壓器；42:換流用整流部；42a、42b:整流器；43:變壓器驅(qū)動(dòng)電路；44、44a、44b:換流用開(kāi)閉器；45:變壓器用電源部；46:變壓器驅(qū)動(dòng)用整流部；47:變壓器用平滑部；48:電流限制部；61:電源生成用整流部；62:電源生成用平滑部；63:開(kāi)關(guān)電源部;100:控制裝置；110:阻抗檢測(cè)部;200:電流檢測(cè)部；300:熱源側(cè)部件；301:壓縮機(jī)；302:油分離器；303:四通閥；304:熱源側(cè)熱交換器；305:熱源側(cè)風(fēng)扇；306:儲(chǔ)料器；307:熱源側(cè)調(diào)節(jié)裝置；308:制冷劑間熱交換器；309:旁通調(diào)節(jié)裝置；310:熱源側(cè)控制裝置；400:負(fù)載側(cè)部件；401:負(fù)載側(cè)熱交換器；402:負(fù)載側(cè)調(diào)節(jié)裝置；403:負(fù)載側(cè)風(fēng)扇；404:負(fù)載側(cè)控制裝置；500:氣體配管；600:液配管。
【具體實(shí)施方式】
[0031]以下，參照附圖等，說(shuō)明發(fā)明的實(shí)施方式的電力變換裝置等。此處，包括圖1，在以下的附圖中，附加了相同符號(hào)的部分為相同或者與其相當(dāng)?shù)牟糠?，在以下記載的實(shí)施方式的全文中是共用的。另外，在說(shuō)明書全文中表示的構(gòu)成要素的方式僅為例示，不限于說(shuō)明書記載的方式。
[0032]實(shí)施方式1.
[0033]圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I的以電力變換裝置為中心的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的圖。首先，對(duì)具有圖1中的能夠高效地進(jìn)行電力變換的電力變換裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。
[0034]在圖1所示的系統(tǒng)中，在電源I與負(fù)載9之間連接了電力變換裝置。電源I能夠使用例如直流電源、單相電源、三相電源等各種電源。此處，設(shè)為電源I是直流電源而進(jìn)行說(shuō)明。另外，負(fù)載9是馬達(dá)等、與該馬達(dá)等連接的逆變器裝置等。
[0035]電力變換裝置具有:成為電壓可變裝置的升壓裝置(升壓電路)2，使與來(lái)自電源I的電力供給有關(guān)的施加電壓升壓為規(guī)定電壓；換流裝置(換流電路)4，在必要的定時(shí)使在升壓裝置2中流過(guò)的電流換流到不同的路徑(其它路徑)；以及平滑裝置(平滑電路)3，使與升壓裝置2及換流裝置4的動(dòng)作有關(guān)的電壓(輸出電壓)平滑。另外，具有:電壓檢測(cè)裝置5，檢測(cè)通過(guò)平滑裝置3得到的電壓；以及控制裝置100，用于根據(jù)與電壓檢測(cè)裝置5的檢測(cè)有關(guān)的電壓，控制升壓裝置2及換流裝置4。此外，具有:驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳送裝置7，使來(lái)自控制裝置100的驅(qū)動(dòng)信號(hào)sa成為與升壓裝置2匹配的驅(qū)動(dòng)信號(hào)SA而傳送給升壓裝置2 ;以及換流信號(hào)傳送裝置8，使來(lái)自控制裝置100的驅(qū)動(dòng)信號(hào)(換流信號(hào))Sb成為與換流裝置4匹配的換流信號(hào)SB而傳送到換流裝置4。
[0036]本實(shí)施方式中的升壓裝置2具有在例如電源I的正側(cè)或者負(fù)側(cè)連接的由電抗器等構(gòu)成的磁能積蓄部21、在其后級(jí)連接的升壓用開(kāi)閉開(kāi)關(guān)部22 (電力可變用開(kāi)閉開(kāi)關(guān)22)以及由整流器等構(gòu)成的升壓用整流部23 (電力可變用整流器部23)。此處，如圖1所示，關(guān)于構(gòu)成升壓用整流部23的整流器，將B點(diǎn)側(cè)設(shè)為陽(yáng)極側(cè)，將C點(diǎn)側(cè)設(shè)為陰極側(cè)。具有例如開(kāi)關(guān)元件的升壓用開(kāi)閉開(kāi)關(guān)部22根據(jù)來(lái)自驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳送裝置7的驅(qū)動(dòng)信號(hào)SA進(jìn)行開(kāi)閉，控制經(jīng)由升壓用開(kāi)閉開(kāi)關(guān)部22的電源I的正側(cè)與負(fù)側(cè)之間的導(dǎo)通、非導(dǎo)通。關(guān)于用作開(kāi)關(guān)元件的半導(dǎo)體元件的種類，沒(méi)有特別限定，而使用能夠經(jīng)受來(lái)自電源I的電力供給的高耐壓的元件等(例如，IGBT (絕緣柵型雙極晶體管)、M0SFET (金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)等)。此處，雖然在圖1中未示出，但升壓用開(kāi)閉開(kāi)關(guān)部22從開(kāi)關(guān)動(dòng)作用的電源接受用于進(jìn)行開(kāi)閉動(dòng)作的電力供給。另外，由例如Pn結(jié)二極管等整流器構(gòu)成的升壓用整流部23是從電源I側(cè)向負(fù)載9側(cè)對(duì)電流(電力)進(jìn)行整流，防止從負(fù)載9側(cè)向電源I側(cè)的逆流的逆流防止元件。在本實(shí)施方式中，設(shè)為與從電源I對(duì)負(fù)載9供給的電力的大小匹配地，使用電流容量大的整流器。另外，為了抑制升壓用整流部23中的電力(能量)損失，使用正向電壓低(Vf特性良好)的元件來(lái)進(jìn)行整流。成為通過(guò)作為逆流防止元件的升壓用整流部23和換流裝置4來(lái)防止從負(fù)載9側(cè)向電源I側(cè)的電流逆流的逆流防止裝置。此處，將升壓裝置2的升壓用整流部23作為逆流防止元件，但也能夠?qū)⑵渌鳛槟媪鞣乐乖?lái)構(gòu)成逆流防止裝置。
[0037]另外，本實(shí)施方式的換流裝置4具有變壓器41、換流用整流部42、以及構(gòu)成用于驅(qū)動(dòng)變壓器41的變壓器驅(qū)動(dòng)電路43的元件等。在圖1中，設(shè)為變壓器41的初級(jí)側(cè)、次級(jí)側(cè)繞組的極性相同。另外，變壓器41的次級(jí)側(cè)繞組和換流用整流部42被串聯(lián)連接。此外，換流用整流部42與升壓裝置2的升壓用整流部23并聯(lián)連接。
[0038]具有脈沖變壓器等的變壓器41和變壓器驅(qū)動(dòng)電路43構(gòu)成換流動(dòng)作裝置。通過(guò)對(duì)初級(jí)側(cè)繞組施加電壓來(lái)流過(guò)勵(lì)磁電流，從而在次級(jí)側(cè)繞組中感應(yīng)電壓而流過(guò)電流，使在升壓裝置2中流過(guò)的電流換流。此處，在本實(shí)施方式的變壓器41中，調(diào)整了初級(jí)側(cè)繞組和次級(jí)側(cè)繞組的匝數(shù)比等。例如，在調(diào)整匝數(shù)比的情況下，使變壓器41的初級(jí)側(cè)繞組和次級(jí)側(cè)繞組中的匝數(shù)比成為A:B(A彡B、B= I以上)。另外，使初級(jí)側(cè)繞組和次級(jí)側(cè)繞組中的電感比成為大致A2:B 2 (A2彡B2、B= I以上)。通過(guò)進(jìn)行匝數(shù)比的調(diào)整等，能夠產(chǎn)生升壓用整流部23(整流器)的逆恢復(fù)所需的電壓以上的電壓(約幾V)，同時(shí)能夠調(diào)整為抑制多余的電壓，從而不會(huì)向換流裝置4側(cè)流過(guò)過(guò)大的電流等而能夠進(jìn)行逆恢復(fù)，能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能。另外，能夠通過(guò)利用匝數(shù)比的調(diào)整等的比較簡(jiǎn)易的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)以上方案。
[0039]另外，在本實(shí)施方式的變壓器41中，在初級(jí)側(cè)繞組中設(shè)置有復(fù)位繞組。通過(guò)設(shè)置復(fù)位繞組，能夠在復(fù)位時(shí)在變壓器用電源部45側(cè)再生勵(lì)磁能量來(lái)進(jìn)行電力回收，能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)高效化。關(guān)于變壓器41，在后面進(jìn)一步進(jìn)行說(shuō)明。
[0040]換流用整流部42對(duì)與換流有關(guān)的電流(流過(guò)其它路徑的電流)進(jìn)