電力變換裝置以及製冷空氣調節裝置製造方法

2023-05-03 00:41:56 2

電力變換裝置以及製冷空氣調節裝置製造方法
【專利摘要】本公開涉及電力變換裝置以及製冷空氣調節裝置，目的在於提供一種能夠確保高效、高可靠性等的電力變換裝置，進一步降低與電力變換有關的損失。電力變換裝置在電源與負載之間進行電力變換，具備：升壓裝置；以及換流裝置，換流裝置具有將由於在初級側繞組中流過的電流而感應的電壓施加到其它路徑上的次級側繞組來進行換流動作的變壓器，調整變壓器的初級側繞組和次級側繞組的電感比，使產生進行升壓用整流部的逆恢復的電壓的電流流到換流裝置。本實用新型用途在於即使使用廉價的整流器來構成換流用整流部，也能夠減小電容分量，能夠低成本地實現逆恢復時間降低、復原電流抑制。
【專利說明】電力變換裝置以及製冷空氣調節裝置

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電力變換裝置以及製冷空氣調節裝置。

【背景技術】
[0002]隨著可變電壓.可變頻率的逆變器裝置等被實用化，開拓了各種電力變換裝置的應用領域。
[0003]例如，關於電力變換裝置，近年來，升降壓轉換器的應用技術開發在興起。另一方面，以碳化矽等為材料的寬能帶隙半導體元件等的開發也正在興起。關於這樣的新的元件，關於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用化(例如，參照專利文獻I)。
[0004]專利文獻1:日本特開2005-160284號公報(圖1)
實用新型內容
[0005]另一方面，認為在使高效的新的元件實用化時，例如關於電流容量大的元件，由於高成本、晶體缺陷等，面向實用化存在大量的課題，為了普及尚需時間。因此，例如，在針對對空氣調節裝置的壓縮機的馬達等供給那樣的電力以上的電力進行變換的電力變換裝置中，想要使用新的元件來實現高效化在現狀下比較困難。
[0006]本實用新型考慮上述課題，提供一種能夠確保高效、高可靠性等的電力變換裝置等。另外，進一步降低與電力變換有關的損失。
[0007]本實用新型的電力變換裝置，在電源與負載之間進行電力變換，具備:具有防止從負載側向電源側的電流逆流的整流部，使來自該電源的電力的電壓變化為規定的電壓的電壓可變裝置；以及具有進行使在電壓可變裝置中流過的電流流到其它路徑的換流動作的換流動作裝置、和將多個整流器在該其它路徑上串聯地連接而構成並對與換流有關的電流進行整流的換流用整流部的換流裝置，換流裝置具有將由於在初級側繞組中流過的電流而感應的電壓施加到其它路徑上的次級側繞組來進行換流動作的變壓器，所述換流裝置為通過調整變壓器的初級側繞組和次級側繞組的電感比使得產生進行整流部的逆恢復的電壓的電流流到換流裝置的裝置。
[0008]根據本實用新型的電力變換裝置，在所述變壓器的所述初級側繞組中設置有復位繞組。
[0009]根據本實用新型的電力變換裝置，所述變壓器為脈衝變壓器。
[0010]根據本實用新型的電力變換裝置，所述換流裝置具有多個進行開閉而使所述換流裝置開始或者停止所述換流動作的開關元件。
[0011]根據本實用新型的電力變換裝置，所述電壓可變裝置具有變壓部，所述電壓可變裝置是根據由該變壓部激勵了的電壓將進行所述換流動作的電壓施加到所述換流裝置的
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[0012]根據本實用新型的電力變換裝置，所述電壓可變裝置具有成為磁能積蓄部的電抗器。
[0013]根據本實用新型的電力變換裝置，所述電壓可變裝置具有由於開關而電壓可變的開閉開關部，所述開閉開關部具有絕緣柵型雙極電晶體或者金屬氧化物半導體場效應電晶體。
[0014]根據本實用新型的電力變換裝置，所述換流裝置具有進行開閉而開始或者停止所述換流動作的開關元件，所述開關元件具有對柵極側和漏極-源極側、或柵極側和集電極-發射極側進行絕緣的絕緣部。
[0015]根據本實用新型的電力變換裝置，所述絕緣部具有光耦合器或者脈衝變壓器。
[0016]根據本實用新型的電力變換裝置，具備供給進行所述換流動作的電力的換流用電源部、和使從所述換流用電源部供給的電力平滑的換流用平滑部。
[0017]根據本實用新型的電力變換裝置，還具備檢測在所述換流裝置中流過的電流的電流檢測部。
[0018]根據本實用新型的電力變換裝置，所述電流檢測部具有變流器或者電阻。
[0019]根據本實用新型的電力變換裝置，所述電壓可變裝置在從所述電源向負載側流過的電流路徑中具有切斷電流的電流切斷裝置。
[0020]根據本實用新型的電力變換裝置，所述換流裝置具有對在所述其它路徑中流過的電流進行整流的換流用整流元件。
[0021]根據本實用新型的電力變換裝置，所述換流用整流元件是使用了寬能帶隙半導體的元件。
[0022]根據本實用新型的電力變換裝置，所述寬能帶隙半導體是以碳化矽、氮化鎵系材料或者金剛石為材料的半導體。
[0023]本實用新型的另一種電力變換裝置，在電源與負載之間進行電力變換，具備:具有防止從負載側向電源側的電流逆流的整流部，使來自所述電源的電力的電壓變化為規定的電壓的電壓可變裝置；以及具有進行使在該電壓可變裝置中流過的電流流到其它路徑的換流動作的換流動作裝置、和將多個整流器在所述其它路徑上串聯地連接而構成並對與換流有關的電流進行整流的換流用整流部的換流裝置，所述換流裝置具有在所述其它路徑上與多個整流器串聯地連接的電阻，所述換流裝置為通過調整該電阻的電阻值使得產生進行所述整流部的逆恢復的電壓的電流流到所述換流裝置的裝置。
[0024]根據本實用新型的另一種電力變換裝置，所述換流裝置具有多個進行開閉而使所述換流裝置開始或者停止所述換流動作的開關元件。
[0025]根據本實用新型的另一種電力變換裝置，所述電壓可變裝置具有變壓部，所述電壓可變裝置是根據由該變壓部激勵了的電壓，將進行所述換流動作的電壓施加到所述換流裝置的裝置。
[0026]根據本實用新型的另一種電力變換裝置，所述電壓可變裝置具有成為磁能積蓄部的電抗器。
[0027]根據本實用新型的另一種電力變換裝置，所述電壓可變裝置具有由於開關而電壓可變的開閉開關部，所述開閉開關部具有絕緣柵型雙極電晶體或者金屬氧化物半導體場效應電晶體。
[0028]根據本實用新型的另一種電力變換裝置，所述換流裝置具有進行開閉而開始或者停止所述換流動作的開關元件，所述開關元件具有對柵極側和漏極-源極側、或柵極側和集電極-發射極側進行絕緣的絕緣部。
[0029]根據本實用新型的另一種電力變換裝置，所述絕緣部具有光耦合器或者脈衝變壓器。
[0030]根據本實用新型的另一種電力變換裝置，具備供給進行所述換流動作的電力的換流用電源部、和使從所述換流用電源部供給的電力平滑的換流用平滑部。
[0031]根據本實用新型的另一種電力變換裝置，還具備檢測在所述換流裝置中流過的電流的電流檢測部。
[0032]根據本實用新型的另一種電力變換裝置，所述電流檢測部具有變流器或者電阻。
[0033]根據本實用新型的另一種電力變換裝置，所述電壓可變裝置在從所述電源向負載側流過的電流路徑中具有切斷電流的電流切斷裝置。
[0034]根據本實用新型的另一種電力變換裝置，所述換流裝置具有對在所述其它路徑中流過的電流進行整流的換流用整流元件。
[0035]根據本實用新型的另一種電力變換裝置，所述換流用整流元件是使用了寬能帶隙半導體的元件。
[0036]根據本實用新型的另一種電力變換裝置，所述寬能帶隙半導體是以碳化矽、氮化鎵系材料或者金剛石為材料的半導體。
[0037]本實用新型的製冷空氣調節裝置，具備用於驅動壓縮機或者送風機的上述任意一項所述的電力變換裝置。
[0038]根據本實用新型的電力變換裝置，通過設置能夠進行換流動作的換流裝置，能夠使在電壓可變裝置中流過的電流換流到其它路徑。因此，在例如電壓可變裝置的動作中，能夠降低從負載側(平滑裝置側)流到電壓可變裝置側(電源側)的復原(recovery)電流。此時，將多個整流器串聯連接而構成換流用整流部，所以能夠減小換流用整流部中的合成電容分量。因此，即使使用廉價的整流器來構成換流用整流部，也能夠減小電容分量，能夠低成本地實現逆恢復時間降低、復原電流抑制。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0039]圖1是表示本實用新型的實施方式I的以電力變換裝置為中心的系統結構的圖。
[0040]圖2是示出本實用新型的實施方式I的系統的動作模式的例子(其I)的圖。
[0041]圖3是示出本實用新型的實施方式I的系統的動作模式的例子(其2)的圖。
[0042]圖4是示出本實用新型的實施方式I的系統的動作模式的例子(其3)的圖。
[0043]圖5是示出本實用新型的實施方式I的系統的動作模式的例子(其4)的圖。
[0044]圖6是用於說明復原電流的流動的圖。
[0045]圖7是示出在本實用新型的實施方式I的系統中進行換流控制時的信號等的波形的圖。
[0046]圖8是示出本實用新型的實施方式I的升壓用整流部23的逆恢復時的復原電流的路徑的圖。
[0047]圖9是示出本實用新型的實施方式I的換流用整流部42的逆恢復時的復原電流的路徑的圖。
[0048]圖10是表示本實用新型的實施方式2的以電力變換裝置為中心的系統結構的圖。
[0049]圖11是表示本實用新型的實施方式3的電力變換裝置中的換流裝置的結構的圖。
[0050]圖12是表示本實用新型的實施方式4的以電力變換裝置為中心的系統結構的圖。
[0051]圖13是表示本實用新型的實施方式5的以電力變換裝置為中心的系統結構的圖。
[0052]圖14是表示本實用新型的實施方式6的以電力變換裝置為中心的系統結構的圖。
[0053]圖15是表示本實用新型的實施方式7的以電力變換裝置為中心的系統結構的圖。
[0054]圖16是表示本實用新型的實施方式8的以電力變換裝置為中心的系統結構的圖。
[0055]圖17是表示本實用新型的實施方式9的以電力變換裝置為中心的系統結構的圖。
[0056]圖18是表示本實用新型的實施方式10的以電力變換裝置為中心的系統結構的圖。
[0057]圖19是表示本實用新型的實施方式11的以電力變換裝置為中心的系統結構的圖。
[0058]圖20是本實用新型的實施方式13的製冷空氣調節裝置的結構圖。
[0059]附圖標記
[0060]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:電壓檢測裝置；6:電源生成裝置；7:驅動信號傳送裝置；8:換流信號傳送裝置；9:負載；10:電流檢測元件；11:電流檢測裝置；21:磁能積蓄部；22:升壓用開閉開關部；22:電力可變用開閉開關；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:變壓器驅動電路；44、44a、44b:換流用開閉器；45:變壓器用電源部；46:變壓器驅動用整流部；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:開關電源部；100:控制裝置；110:阻抗檢測部;200:電流檢測部；300:熱源側部件；301:壓縮機；302:油分離器；303:四通閥；304:熱源側熱交換器；305:熱源側風扇；306:儲料器；307:熱源側調節裝置；308:製冷劑間熱交換器；309:旁通調節裝置；310:熱源側控制裝置；400:負載側部件；401:負載側熱交換器；402:負載側調節裝置；403:負載側風扇；404:負載側控制裝置；500:氣體配管；600:液配管。

【具體實施方式】
[0061]以下，參照附圖等，說明實用新型的實施方式的電力變換裝置等。此處，包括圖1，在以下的附圖中，附加了相同符號的部分為相同或者與其相當的部分，在以下記載的實施方式的全文中是共用的。另外，在說明書全文中表示的構成要素的方式僅為例示，不限於說明書記載的方式。
[0062]實施方式1.
[0063]圖1是表示本實用新型的實施方式I的以電力變換裝置為中心的系統結構的圖。首先，對具有圖1中的能夠高效地進行電力變換的電力變換裝置的系統結構進行說明。
[0064]在圖1所示的系統中，在電源I與負載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，設為電源I是直流電源而進行說明。另外，負載9是馬達等、與該馬達等連接的逆變器裝置等。
[0065]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，使與來自電源I的電力供給有關的施加電壓升壓為規定電壓；換流裝置(換流電路)4，在必要的定時使在升壓裝置2中流過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的動作有關的電壓(輸出電壓)平滑。另外，具有:電壓檢測裝置5，檢測通過平滑裝置3得到的電壓；以及控制裝置100，用於根據與電壓檢測裝置5的檢測有關的電壓，控制升壓裝置2及換流裝置4。此外，具有:驅動信號傳送裝置7，使來自控制裝置100的驅動信號sa成為與升壓裝置2匹配的驅動信號SA而傳送給升壓裝置2 ；以及換流信號傳送裝置8，使來自控制裝置100的驅動信號(換流信號)Sb成為與換流裝置4匹配的換流信號SB而傳送到換流裝置4。
[0066]本實施方式中的升壓裝置2具有在例如電源I的正側或者負側連接的由電抗器等構成的磁能積蓄部21、在其後級連接的升壓用開閉開關部22 (電力可變用開閉開關22)以及由整流器等構成的升壓用整流部23 (電力可變用整流器部23)。此處，如圖1所示，關於構成升壓用整流部23的整流器，將B點側設為陽極側，將C點側設為陰極側。具有例如開關元件的升壓用開閉開關部22根據來自驅動信號傳送裝置7的驅動信號SA進行開閉，控制經由升壓用開閉開關部22的電源I的正側與負側之間的導通、非導通。關於用作開關元件的半導體元件的種類，沒有特別限定，而使用能夠經受來自電源I的電力供給的高耐壓的元件等(例如，IGBT (絕緣柵型雙極電晶體)、M0SFET (金屬氧化物半導體場效應電晶體)等)。此處，雖然在圖1中未示出，但升壓用開閉開關部22從開關動作用的電源接受用於進行開閉動作的電力供給。另外，由例如Pn結二極體等整流器構成的升壓用整流部23是從電源I側向負載9側對電流(電力)進行整流，防止從負載9側向電源I側的逆流的逆流防止元件。在本實施方式中，設為與從電源I對負載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)的元件來進行整流。成為通過作為逆流防止元件的升壓用整流部23和換流裝置4來防止從負載9側向電源I側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，但也能夠將其它元件作為逆流防止元件來構成逆流防止裝置。
[0067]另外，本實施方式的換流裝置4具有變壓器41、換流用整流部42、以及構成用於驅動變壓器41的變壓器驅動電路43的元件等。在圖1中，設為變壓器41的初級側、次級側繞組的極性相同。另外，變壓器41的次級側繞組和換流用整流部42被串聯連接。此外，換流用整流部42與升壓裝置2的升壓用整流部23並聯連接。
[0068]具有脈衝變壓器等的變壓器41和變壓器驅動電路43構成換流動作裝置。通過對初級側繞組施加電壓來流過勵磁電流，從而在次級側繞組中感應電壓而流過電流，使在升壓裝置2中流過的電流換流。此處，在本實施方式的變壓器41中，調整了初級側繞組和次級側繞組的匝數比等。例如，在調整匝數比的情況下，使變壓器41的初級側繞組和次級側繞組中的匝數比成為A: B(A彡B、B = I以上)。另外，使初級側繞組和次級側繞組中的電感比成為大致A2: B2(A2彡B2、B = 1以上)。通過進行匝數比的調整等，能夠產生升壓用整流部23(整流器)的逆恢復所需的電壓以上的電壓(約幾V)，同時能夠調整為抑制多餘的電壓，從而不會向換流裝置4側流過過大的電流等而能夠進行逆恢復，能夠實現節能。另外，能夠通過利用匝數比的調整等的比較簡易的方法來實現以上方案。
[0069]另外，在本實施方式的變壓器41中，在初級側繞組中設置有復位繞組。通過設置復位繞組，能夠在復位時在變壓器用電源部45側再生勵磁能量來進行電力回收，能夠進一步實現高效化。關於變壓器41，在後面進一步進行說明。
[0070]換流用整流部42對與換流有關的電流(流過其它路徑的電流)進行整流。此處，換流用整流部42是將包括例如電特性(特別是復原特性)優良、電流容量小且逆恢復的時間快的半導體元件的多個整流器串聯連接而構成的。在本實施方式中，設為將兩個整流器42a以及42b串聯連接。關於整流器42a以及42b，處於從電源I對負載9供給的電力的路徑上，所以需要設為高耐壓的元件。因此，此處，對換流用整流部42的整流器42a以及42b，使用由尤其是復原特性優良的矽制肖特基勢壘二極體、或者以SiC(碳化矽)、GaN(氮化鎵)、金剛石等為材料的寬能帶隙半導體構成的元件。關於換流用整流部42將在後述。
[0071]另外，在本實施方式中，由換流用開閉器44、變壓器用電源部45、變壓器驅動用整流部46以及變壓器用平滑部47構成了變壓器驅動電路43。例如，具有電晶體等開關元件的換流用開閉器44根據來自換流信號傳送裝置8的換流信號SB進行開閉，控制從變壓器用電源部45向變壓器41(初級繞組側)的電力供給、供給停止。此處，關於開關元件，也可以具有對柵極側、和漏極(集電極)_源極(發射極)側進行絕緣的絕緣部。此時，作為絕緣部由光耦合器、脈衝變壓器等構成即可。通過設置絕緣部，能夠將換流裝置和控制裝置100等控制側電氣地切離，而防止過大的電流等流入到控制側。變壓器用電源部45成為用於對例如變壓器41供給電力而使換流裝置4進行換流動作的電源。另外，關於變壓器用電源部45對變壓器41施加的電壓，設為比通過升壓裝置2、換流裝置4對平滑裝置3施加的電壓(輸出電壓)更低。此處，雖然在圖1中未特別示出，但考慮應對噪聲、故障時的電路保護等，也可以設為在連接了變壓器用電源部45、換流用開閉器44以及變壓器41的初級側繞組的布線路徑中，根據需要插入限制電阻、高頻電容器、緩衝電路、保護電路等。另外，關於變壓器用電源部45，也可以設為與用於進行升壓用開閉開關部22的開閉動作的電源共用。變壓器驅動用整流部46對在變壓器驅動電路43中流過的電流進行整流而對變壓器41的初級側繞組進行電力供給。另外，具有電容器等的變壓器用平滑部47使來自變壓器用電源部45的電力平滑而供給到初級側繞組。通過設置變壓器用平滑部47來進行平滑，能夠抑制例如變壓器用電源部45的急劇的變動、電流的劇烈的暴漲等。
[0072]平滑裝置3由例如平滑用的電容器構成，使與升壓裝置2等的動作有關的電壓平滑而施加到負載9。另外，電壓檢測裝置5檢測通過平滑裝置3平滑了的電壓(輸出電壓Vdc) 0電壓檢測裝置5由利用分壓電阻的電平位移電路等構成。此處，關於電壓檢測裝置5，也可以根據需要，設為附加模擬/數字變換器等的結構，使得能夠設為控制裝置100進行運算處理等的信號(數據)。
[0073]另外，在本實施方式的系統中，具有電流檢測元件10以及電流檢測裝置11。電流檢測元件10檢測電源I和升壓用開閉開關部22的負側的連接點處的電流，使用例如變流器、分流電阻等。電流檢測裝置11在將與電流檢測元件10的檢測有關的電流作為信號發送時，變換為控制裝置100可處理的恰當值(Idc)的信號，輸入到控制裝置100。因此，由放大電路、電平位移電路、濾波器電路等構成。此處，在控制裝置100能夠替代地處理電流檢測裝置11進行的功能的情況下，也可以酌情省略電路等。
[0074]根據與電壓檢測裝置5的檢測有關的電壓和/或與電流檢測元件10以及電流檢測裝置11的檢測有關的電流，控制裝置100進行驅動信號的生成、發送處理。在圖1的電力變換裝置中，具有電壓檢測裝置5、電流檢測元件10以及電流檢測裝置11這兩方，但也可以設置某一方，僅根據電流、或僅根據電壓，控制裝置100進行驅動信號生成等處理。
[0075]控制裝置100由微型計算機、數位訊號處理器等運算裝置、在內部具有與運算裝置同樣的功能的裝置等構成。在本實施方式中，例如，根據與電壓檢測裝置5、電流檢測元件10以及電流檢測裝置11的檢測有關的電壓、電流，生成用於使升壓用開閉開關部22、換流用開閉器44動作的指示的信號，控制升壓裝置2、換流裝置4。此處，雖然在圖1中未示出，但控制裝置100從控制裝置動作用的電源接受用於進行處理動作的電力供給。關於該電源，也可以與變壓器用電源部45共用。另外，在本實施方式中，設為控制裝置100控制升壓裝置2以及換流裝置4的動作而進行說明，但不限於此。例如，也可以設為兩個控制裝置分別控制升壓裝置2、換流裝置4。
[0076]驅動信號傳送裝置7由例如緩衝部、邏輯1C、電平位移電路等構成，將驅動信號sa變換為驅動信號SA而傳送到升壓裝置2。但是，例如，在控制裝置100內內置該功能的情況等下，能夠酌情省略。在該情況下，將控制裝置100發送的驅動信號sa作為驅動信號SA，直接進行升壓用開閉開關部22的開閉操作即可。另外，換流信號傳送裝置8也與驅動信號傳送裝置7同樣地，通常由緩衝部、邏輯1C、電平位移電路等構成，將換流信號Sb變換為換流信號SB而傳送到換流裝置4。但是，在控制裝置100內內置該功能的情況等下，能夠酌情省略。在該情況下，將控制裝置100發送的換流信號Sb作為換流信號SB，直接進行換流用開閉器44的開閉操作即可。以後，設為驅動信號SA與來自控制裝置100的驅動信號sa相同，換流信號SB與換流信號Sb相同而進行說明(因此，以後，設為驅動信號sa、換流信號sb)。
[0077]圖2?圖5是示出本實用新型的實施方式I的系統的動作模式的例子的圖。接下來，說明與圖1等的系統有關的動作。本系統中的電力變換裝置的電力變換動作(在本實施方式中為升壓動作)成為對升壓斬波器加上了換流裝置4中的換流動作的例子。因此，根據升壓用開閉開關部22以及換流用開閉器44的開閉狀態的組合，存在合計4個模式的動作模式。
[0078]首先，考慮升壓用開閉開關部22是ON (閉合)、並且換流用開閉器44是OFF (斷開)的狀態的情況。通常，在升壓用整流部23中，使用相比於復原特性良好的換流用整流部42，正向電壓更低的元件。另外，由於變壓器41的繞組是電感器分量，所以在不流過勵磁電流的情況下不流過電流。因此，關於換流用開閉器44是OFF的本情形，在設置了換流裝置4的路徑(其它路徑)中不流過電流。另外，由於升壓用開閉開關部22是0N，所以在圖2的路徑中電源I的正側和負側導通而流過電流(因此，在經由升壓用整流部23的路徑中不流過電流)。由此，能夠在磁能積蓄部21中積蓄能量。
[0079]接下來，考慮升壓用開閉開關部22是OFF、並且換流用開閉器44是OFF的情況。即使在該情況下，由於換流用開閉器44也是0FF，所以在設置了換流裝置4的路徑中不流過電流。另外，由於升壓用開閉開關部22是0FF，所以能夠通過圖3的路徑(經由升壓用整流部23的路徑)，將磁能積蓄部21的能量經由平滑裝置3供給到負載9偵U。
[0080]進而，考慮升壓用開閉開關部22是0N、並且換流用開閉器44是ON的情況。在該情況下，由於換流用開閉器44是0N，但升壓用開閉開關部22也同時是ON狀態，電源I側的阻抗低，所以在設置了換流裝置4的路徑中幾乎不流過電流。因此，在圖4的路徑中流過電流，能夠在磁能積蓄部21中積蓄能量。本動作模式是不作為控制進行的動作模式。由於換流信號Sb的傳送延遲等，有時會瞬間地成為本動作模式，但在使用上不會特別成為問題。
[0081]另外，考慮升壓用開閉開關部22是OFF、並且換流用開閉器44是ON的情況。在該情況下，由於升壓用開閉開關部22是0FF，所以電流經由升壓用整流部23流入到負載9側(電流路徑I)。另外，由於換流用開閉器44成為0N，所以變壓器41被勵磁，如圖5所示，在設置了換流裝置4的路徑中也流過電流(電流路徑2)。另外，如果該狀態經過了一定時間，則完全換流，僅在設置了換流裝置4的路徑中流過電流。但是，在根據系統條件、負載條件等，換流規定比例的電流就足夠了的情況下，也可以在換流完全完成之前，結束換流動作。即使在這樣的情況下，也能夠得到相當的復原電流降低效果。
[0082]根據以上的各動作模式，在升壓用開閉開關部22成為OFF、並且換流用開閉器44成為ON時，產生換流動作，但利用升壓用開閉開關部22的開閉而向磁能積蓄部21的能量積蓄動作沿用了升壓斬波器。因此，如果升壓用開閉開關部22按ON時間ToruOFF時間Toff反覆進行開關(開閉)，則在C點，施加成為EC = (Ton+Toff) -El/Toff的平均電壓EC，進行升壓。此處，為了簡化，將電源I的電壓設為E1。
[0083]圖6是用於說明復原電流的流動的圖。在作為升壓用整流部23，使用了例如pn結二極體等的情況下，在直至升壓用整流部23逆恢復(阻止逆向的電流)的期間，在圖6所示那樣的路徑中流過短路電流(以後，將該短路電流稱為復原電流)。另外，由於從負載9(平滑裝置3)側試圖流向電源I側的復原電流，電路損失增大。另外，本電流成為使共模電流變位的主要原因，噪音端子電壓.放射噪音等的水平上升。因此，應對噪聲花費費用。另外，噪聲濾波器(未圖示)變得大型，設置空間的自由度被限制。
[0084]另外，通常，在整流器等中，存在伴隨電流容量增加而積蓄載流子量增加的傾向。因此，如果電流容量增加，則由於逆恢復的延遲等，復原電流也增加。另外，由於所施加的逆偏置電壓變大，復原電流也增加。
[0085]因此，在本實施方式中，針對電流容量大的升壓用整流部23，並非施加高的逆偏置電壓來進行逆恢復，而是設置換流用的其它路徑，並進行控制(以下稱為換流控制)，以使得在使升壓用開閉開關部22剛要成為0N(閉合)之前的定時，經由換流裝置4的變壓器41以及換流用整流部42將低的逆偏置電壓施加到升壓用整流部23而逆恢復之後，使升壓用開閉開關部22成為0N。
[0086]另外，控制裝置100在使驅動信號sa剛要成為ON之前，使換流裝置4的換流信號Sb成為0N，生成經由變壓器41使在升壓用整流部23中流過的電流換流到換流用整流部42的信號。
[0087]圖7是示出在本實用新型的實施方式I的系統中進行換流控制時的信號等的波形的圖。在圖7中，示出使換流裝置4動作(發送換流信號Sb)的情況下的驅動信號sa、換流信號Sb、與變壓器41的初級側繞組有關的電壓Vl以及與次級側繞組有關的電壓V2以及電流Il?15的波形。
[0088]驅動信號sa是如上所述控制裝置100為了使升壓裝置2的升壓用開閉開關部22動作而發送的驅動信號。另外，換流信號Sb是控制裝置100為了使換流裝置4的換流用開閉器44動作而發送的驅動信號。此處,驅動信號sa是PWM信號,將HI側設為激活方向(0N方向)。如果驅動信號sa成為0N，則升壓用開閉開關部22成為ON(閉合)，如果成為0FF，則升壓用開閉開關部22成為OFF (斷開)。另外，換流信號Sb也是PWM信號，將HI側設為激活方向(0N方向)。另外，關於各電流波形，示出了以在接通了電源I之後，使輸出電壓Vdc、針對負載9的輸出成為恆定的方式，控制驅動信號sa的ON時間.0FF時間，並經過了充分時間之後的例子。另外，驅動信號sa的佔空比(0N時間和OFF時間的比例)呈現大致恆定值。
[0089]電壓Vl表示變壓器41的初級側繞組之間的電壓的大致波形。另外，電壓V2表示變壓器41的次級側繞組之間的電壓的大致波形。
[0090]電流Il表示在電源I與升壓裝置2之間(磁能積蓄部21)流過的電流波形。電流12表示在升壓裝置2的升壓用開閉開關部22中流過的電流波形。電流13表示在圖1中的A點與B點之間流過的電流波形。此處，電流Il分支為電流12和電流13(11 = 12+13)。
[0091]另外，電流14表示在升壓用整流部23中流過的電流波形。電流I5A表示在變壓器41的初級繞組中流過的電流波形。電流I5B表示在變壓器41的次級繞組中流過的電流波形。此處，電流13分支為電流14和電流I5B (13 = I4+I5B)。
[0092]在本實施方式的電力變換裝置中，調整了變壓器41的初級側繞組和次級側繞組的匝數比，所以能夠如圖7所示，使電壓Vl和電壓V2的大小任意地不同。另外，電流I5A和電流I5B的大小也不同。通過調整電壓V2，能夠抑制與換流有關的電力，能夠實現節能。
[0093]接下來，參照圖1以及圖7，說明驅動信號sa、換流信號sb與所流過的電流的關係。當在使驅動信號sa剛要成為0N(使升壓用開閉開關部22剛要成為0N)之前換流信號Sb成為ON時，則通過勵磁電流，在變壓器41的次級側繞組中開始流過電流。因此，電流分流到升壓用整流部23側和換流用整流部42側(其它路徑)而開始流過。之後，如果維持換流信號Sb的ON狀態，則電流不流入到升壓用整流部23側，電流全部流入到換流用整流部42側(換流完成)。
[0094]此時，通過預先以使與變壓器用電源部45有關的施加電壓成為比升壓裝置2的輸出電壓(C點-D點之間電位等)充分低的電壓的方式進行設定，即使在低的逆偏置電壓下，也能夠使升壓用整流部23成為OFF (逆恢復)。
[0095]於是，在該狀態下，使驅動信號sa成為0N。此時，在換流用整流部42中進行逆恢復動作。即使在該情況下，也產生復原電流。但是，換流用整流部42的逆恢復中的流通時間相比於升壓用整流部23是極其短的時間，所以換流用整流部42中需要的有效電流的值小也可。因此，能夠使用積蓄載流子量少的、小電流容量的元件，能夠比升壓用整流部23降低復原電流(其中，考慮峰值電流來選定元件)。
[0096]圖8是示出本實用新型的實施方式I的升壓用整流部23的逆恢復時的復原電流的路徑的圖。如果換流信號Sb從OFF成為0N，則升壓用整流部23的逆恢復時的復原電流按變壓器41的次級側繞組(與換流用整流部42的連接側)一換流用整流部42 —升壓用整流部23 —變壓器41的次級側繞組(圖3的B點側)的路徑流過。
[0097]此處，為了使與升壓用整流部23的逆恢復有關的電流流入到換流裝置4而所需的電壓依賴於換流裝置4的變壓器用電源部45的電壓電平。例如，在能夠使外部電源等變壓器用電源部45與系統獨立地進行電力供給那樣的情況下，對變壓器用電源部45實施調整即可。另一方面，由於系統制約，有希望在系統內利用製作必要的電力的電源這樣的情況。在這樣的情況下，使用以得到例如系統內的控制裝置用電源等目的設置的開關電源等的任意的一個輸出。
[0098]換流裝置4進行換流動作是為了抑制在升壓用整流部23中產生復原電流。因此，只要能夠得到升壓用整流部23的逆恢復所需的電壓，流過對應的電流，則與不對電力變換直接作出貢獻的換流動作有關的電力少時，更高效且能夠實現節能。但是，還有該電源在換流裝置4的動作中未必能夠施加適當的電壓的情況。如果施加相比於升壓用整流部23的逆恢復所需的電壓過大的高電壓，而流過與該電壓對應的電流，則復原損耗變大用該電壓與復原電流之積表示的電力量。另外，如果為了施加適當的電壓而設置例如新的輸出等想要通過開關電源的多輸出化等來對應，則導致系統成本提高。
[0099]因此，只要根據變壓器用電源部45的電壓電平，設定變壓器41的繞組比等，就能夠在升壓用整流部23的逆恢復中，向換流裝置4側無浪費地施加適當的電壓並流過電流。
[0100]在變壓器41的初級側繞組和次級側繞組中的匝數比是A: B的情況下，如果使換流用開閉器44成為ON而在初級側繞組中感應了電壓VI，則次級側繞組的電壓V2成為V2=(B/A) -Vl0在電感比A2: B2的情況下，成為V2= (Β2/Α2).ν?。由於是A彡B，所以通過調整變壓器41的繞組，能夠使電壓V2成為電壓Vl以下。這樣，通過繞組比、電感比，與次級側繞組有關的電壓和與初級側繞組有關的電壓唯一地確定。
[0101]以能夠對升壓用整流部23的兩端施加升壓裝置2的升壓用整流部23的逆恢復所需的適當的電壓的方式，考慮電路圖案的阻抗、開閉器的ON電壓等，來設定換流裝置4的變壓器41的繞組。通過能夠對換流裝置4側施加適當的電壓，無需通過必要以上高的電壓來進行升壓用整流部23的逆恢復，能夠減少損耗。
[0102]另外，如圖7所示，如果在換流完成了時，在初級繞組中流過電流I5A的電流、在2側繞組中流過電流I5B的電流，則通過安培匝數定律，A.Ι5Α = B.Ι5Β成立。因此，在變壓器41的初級側繞組中流過的電流Ι5Α成為在次級側繞組中流過的電流Ι5Β的Β/Α倍，能夠將初級繞組側的返回電流抑制為小於在次級繞組側中流過的電流。因此，即便在與初級繞組連接的各元件的電流容量中不具有過度的規格，也能夠施加必要的電壓。因此，通過設定變壓器41的匝數，無需過度提高成本而能夠降低復原損失。此處，在本實施方式的系統中，基本上，初級繞組和次級繞組中的繞組比、電感比由於調整而成為不同的值，但並不妨礙通過進行調整而使繞組比、電感比成為1:1。
[0103]圖9是示出本實用新型的實施方式I的換流用整流部42的逆恢復時的復原電流的路徑的圖。如果換流信號Sb從ON成為0FF，則在平滑裝置3 (正側)一換流用整流部42 —升壓用開閉開關部22 —平滑裝置3(負側)的路徑中流過復原電流。
[0104]在換流用整流部42中，如上所述，優選使用寬能帶隙半導體等特性良好的元件。然而，有時有希望極力抑制成本等根據所使用的系統的情況等。
[0105]此處，當著眼於整流器時，能夠將換流用整流部42的逆恢復時的路徑中的整流器42a、42b主要視為電容分量。將整流器42a中的逆恢復時的電容分量設為C42a(t)。另外，將整流器42b中的逆恢復時的容量設為C42b (t)。此時，能夠用下式(I)大致表示換流用整流部42中的合成電容分量C (t)。
[0106][數學式I]
[0107]C(t) = C42a (t).C42b (t) / {C42a (t)+C42b (t)}
[0108]...(I)
[0109]根據式(1)，合成電容分量C(t)的值通常成為比C42a(t)或者C42b(t)的值更小的值。因此，通過在換流用整流部42中將多個整流器42a以及42b串聯連接地構成，能夠等價地降低對逆恢復時間造成影響的整流器的電容分量，結果能夠抑制復原電流。
[0110]根據以上，相比於使用逆恢復特性良好且昂貴的一個整流器元件來構成換流用整流部42，即便逆恢復特性不如昂貴的整流器那樣良好，在將廉價的多個整流器串聯連接而構成換流用整流部42時，也能夠在維持相同的程度的特性的同時抑制成本。
[0111]另外，只要將多個整流器串聯連接，則即使在一個整流器發生了短路故障的情況等下，也能夠通過其它整流器進行整流，所以能夠高可靠性地進行系統保護。另外，在換流用整流部42的逆恢復時的路徑中流過電流的情況下，在換流用整流部42中，需要平滑裝置3的兩端的電壓以上的耐壓特性，但通過使用例如多個整流器42a以及42b來構成換流用整流部42，從耐壓特性面來看，也能夠構築可靠性更高的系統。此處，在本實施方式中，將兩個整流器42a以及42b串聯連接，但連接的整流器的數量未限定。
[0112]以上的結果，在實施方式I的系統中，通過在電力變換裝置中設置換流裝置4，使在升壓裝置2中流過的電流經由其它路徑換流到平滑裝置3側，從而在例如升壓用開閉開關部22成為0N(TURN 0N，接通)之前使升壓用整流部23逆恢復，使由於升壓用開閉開關部22成為ON而流過的復原電流，不是經由正向電壓低但流過大量的復原電流的升壓用整流部23，而是經由與逆恢復有關的時間短且復原特性良好的換流用整流部42流過，從而能夠降低電力變換裝置中的復原電流。另外，在未進行換流動作時(通常時)，由於在正向電壓低的升壓用整流部23中流過電流，所以升壓裝置2的電力變換中的動作中的損失也能夠抑制。因此，例如，即使作為升壓用整流部23使用電流容量大的元件等，也能夠與升壓裝置2中的元件的電流容量、元件的復原特性等無關地，降低復原損失?流通損失。因此，雖然進行換流裝置4的換流動作等，但作為系統整體，能夠降低復原電流所引起的損失、以及噪聲量(噪音端子電壓.放射噪音等的水平)。
[0113]另外，因為將多個整流器42a以及42b串聯連接來構成換流用整流部42，所以能夠減小換流用整流部42中的電容分量，能夠降低逆恢復時間，實現復原電流抑制。另外，即使使用廉價的整流器來構成，也能夠不損失特性而低成本地構成換流用整流部42。
[0114]另外，在本實施方式中，調整變壓器41中的初級側繞組與次級側繞組的匝數比等，在換流動作中，次級側繞組中的電壓確保升壓用整流部23的逆恢復所需的電壓以上，同時不會成為多餘的電壓，從而能夠不向換流裝置4側流入過大的電流而進行逆恢復。因此，能夠降低與不對電力變換直接作出貢獻的換流動作有關的電力，所以能夠降低作為電力變換裝置整體的損失，能夠實現節能。另外，通過調整變壓器41中的匝數比等，能夠易於實現。另外，能夠通過變壓器41的電感分量抑制電流的劇烈的暴漲，所以能夠抑制產生噪聲。因此，與容量等無關，而還能夠應用於易於產生噪聲的處理大容量的裝置。
[0115]另外，通過在換流裝置4的變壓器41的初級側繞組中設置復位繞組，能夠進行復位時的電力回收，能夠使變壓器41高效地動作。進而，在換流裝置4中在變壓器的變壓器用電源部45與變壓器41的初級側繞組之間設置變壓器用平滑部47，所以能夠進行抑制了變壓器用電源部45的急劇的變動、電流的劇烈的暴漲的電力供給。但是，在根據使用方式而不需要復位繞組的情況下，不設置復位繞組也可以。
[0116]另外，在換流用整流部42中使用了寬帶隙半導體，所以能夠得到低損失的電力變換裝置。另外，電力損失小，所以能夠實現元件的高效化。由於寬帶隙半導體的容許電流密度高，所以能夠實現元件的小型化，嵌入了元件的裝置也能夠小型化。此處，在不僅是換流用整流部42，而且例如換流用開閉器44等作為系統整體不對損失造成影響的情況下，還能夠在其它元件中使用寬帶隙半導體。
[0117]此處，在換流用整流部42中，除了寬帶隙半導體以外，也可以使用例如正向電壓低、且損耗小的高耐壓的肖特基勢壘二極體等。關於這些元件，隨著電流有效值的容許值成為大的規格，晶體缺陷增大、成本變大。在本實施方式的電力變換裝置(系統)中，其它路徑中的電流流過的時間短，所以換流裝置中的整流器能夠使用電流有效值的容許值小(電流容量小)的元件，能夠實現性價比良好的高效的電力變換裝置。
[0118]另外，能夠經由變壓器41，使升壓裝置2、變壓器41的次級側繞組以及換流用整流部42與變壓器驅動電路43、控制裝置100以及換流信號Sb之間成為絕緣，所以能夠比較簡易地發送換流信號Sb (換流信號SB)。另外，能夠使被施加高的電壓的裝置和在低的電壓下動作的裝置電氣地分離。另外，能夠構築安全性、可靠性高的系統。此處，在本實施方式中，由變壓器41和變壓器驅動電路43構成了換流動作裝置，但雖然有無法發揮上述那樣的效果的可能性，但如果能夠進行使電流換流到其它路徑的換流動作，則也能夠變更裝置結構。
[0119]實施方式2.
[0120]圖10是表示本實用新型的實施方式2的以電力變換裝置為中心的系統結構的圖。在圖10中，關於附加了與圖1相同的符號的裝置等，進行與在實施方式I中說明的動作同樣的動作等。
[0121]在圖10中，換流用開閉器44a以及44b與在實施方式I中說明的換流用開閉器44同樣地，根據換流信號Sb，控制從變壓器用電源部45向變壓器41的初級繞組的電力供給、供給停止。在本實施方式的系統中，通過根據換流信號Sb對換流用開閉器44a以及44B這兩方進行開閉控制，即使在換流用開閉器44a或者44B的一方產生了例如短路故障的情況下，也能夠繼續進行換流動作。因此，能夠提高系統(裝置)的可靠性，能夠保護系統。
[0122]實施方式3.
[0123]圖11是表示本實用新型的實施方式3的電力變換裝置中的換流裝置的結構的圖。在圖11中，關於附加了與圖1相同的符號的裝置等，進行與在實施方式I中說明的動作同樣的動作等。
[0124]在圖11中，電流檢測部200具有電流檢測元件等，將與變壓器41的初級側繞組(變壓器驅動電路43)中流過的電流有關的信號送到控制裝置100。電流檢測部200具有變流器、電阻等。控制裝置100如果根據從電流檢測部200送來的信號，判斷為流過了預先設定的假想電流值以上的電流，則停止發送換流信號Sb而設為OFF。通過使換流用開閉器44的動作停止，不使電流流入變壓器驅動電路43，使換流裝置4的換流動作停止，由此能夠提高系統(裝置)的可靠性，能夠保護系統。另外，通過根據所檢測的電流，判斷換流動作的時間的縮短、換流裝置4的停止，由此能夠防止變壓器41的磁通飽和等，能夠提高可靠性。
[0125]實施方式4.
[0126]圖12是表示本實用新型的實施方式4的以電力變換裝置為中心的系統結構的圖。在圖12中，關於附加了與圖1相同的符號的裝置等，進行與在實施方式I中說明的動作同樣的動作等。本實施方式的電流限制部48具有例如電阻等，在換流動作中限制在換流裝置4中流過的電流。
[0127]在上述實施方式I等中，具有變壓器41，調整了變壓器41的繞組比等。另外，通過將不成為升壓用整流部23的逆恢復所需的電壓以上且不會成為多餘的電壓施加到次級側繞組，由此不會向換流裝置4側流入過大的電流。在本實施方式中，通過電流限制部48，以在換流動作中使在換流裝置4中流過的電流不會變得過大的方式調整。
[0128]通過如本實施方式那樣，使用電流限制部48，能夠簡化換流裝置4的電路結構。此處，在與如實施方式I等那樣使用了變壓器41的情況比較時，電流劇烈上升。雖然有產生噪聲的可能性，但針對進行比較小容量的電力變換的裝置具有應用效果。
[0129]實施方式5.
[0130]圖13是表示本實用新型的實施方式5的以電力變換裝置為中心的系統結構的圖。在圖13中，關於附加了與圖12相同的符號的裝置等，進行與在實施方式4中說明的動作同樣的動作等。
[0131]本實施方式的電力變換裝置如圖13所示，代替實施方式4的變壓器用電源部45，而具有根據從電源I供給的電力而作為換流裝置4的電源的電源生成裝置6。此處，在圖13中，電源生成裝置6看起來從換流裝置4獨立，但也可以並非是特別獨立的結構。
[0132]本實施方式的電源生成裝置(電源生成電路)6具有電源生成用平滑部62以及開關電源部63。開關電源部63將所供給的電力變換為用於驅動換流裝置4的電力。在本實施方式中，由根據從作為直流電源的電源I對電力變換裝置供給的電力進行變換的DC/DC轉換器構成。另外，電源生成用平滑部62使來自開關電源部63的電力平滑。
[0133]如以上那樣，在本實施方式的電力變換裝置中，能夠在系統內得到對換流裝置4供給的電力。
[0134]實施方式6.
[0135]圖14是表示本實用新型的實施方式6的以電力變換裝置為中心的系統結構的圖。在圖14中，關於附加了與圖1、圖13等相同的符號的裝置等，進行與在實施方式1、5等中說明的動作同樣的動作等。
[0136]本實施方式的電力變換裝置如圖14所示，代替構成了實施方式I等的變壓器驅動電路43的一部分的變壓器用電源部45，具有根據從電源I供給的電力而作為變壓器驅動電路43的電源的電源生成裝置6。此處，在圖14中，電源生成裝置6看起來從變壓器驅動電路43獨立，但也可以並非是特別獨立的結構。
[0137]本實施方式的電源生成裝置(電源生成電路)6具有電源生成用平滑部62以及開關電源部63。開關電源部63將所供給的電力變換為用於驅動變壓器驅動電路43 (變壓器41)的電力。在本實施方式中，由根據從作為直流電源的電源I對電力變換裝置供給的電力進行變換的DC/DC轉換器構成。另外，電源生成用平滑部62使來自開關電源部63的電力平滑而供給到變壓器驅動電路43 (變壓器41的初級側繞組)。
[0138]如以上那樣，在本實施方式的電力變換裝置中，能夠在系統內得到對換流裝置4 (變壓器驅動電路43)供給的電力。
[0139]實施方式7.
[0140]圖15是表示本實用新型的實施方式7的以電力變換裝置為中心的系統結構的圖。在圖15中，關於附加了與圖14等相同的符號的裝置等，進行與在實施方式6等中說明的動作同樣的動作等。
[0141]在本實施方式的電力變換裝置中，在升壓裝置2中具有變壓部25。變壓部25由變壓器等構成，通過升壓用開閉開關部22的開閉，根據在初級側繞組中流過的電流，在次級側繞組中感應電壓，並施加到電源生成裝置6。另外，電源生成裝置6具有電源生成用整流部61。電源生成用整流部61由二極體等整流器等構成，對通過利用變壓部25的電壓施加而流過的電流進行整流。另外，在電源生成用平滑部62中進行平滑而向變壓器驅動電路43(變壓器41的初級側繞組)對變壓器41的一次側繞組供給電力。另外，也可以將變壓部25包含於磁能積蓄部21中。即，也可以將磁能積蓄部21的至少一部分用作變壓器，在電抗器中設置輔助(2次)繞組等，取出能量的一部分，供給在電源生成裝置6中需要的電力。由此，根據系統結構、負載等諸多條件，有時能夠削減零件個數並小型化。
[0142]如以上那樣，在本實施方式的電力變換裝置中，能夠從電力變換裝置(升壓裝置2)得到對換流裝置4(變壓器驅動電路43)供給的電力。能夠使用升壓裝置2的升壓用開閉開關部22，所以能夠抑制用於生成換流裝置4的電源的元件(零件)數，能夠削減成本。另外，能夠使升壓裝置2的動作和換流裝置4的動作同步。例如，如果升壓裝置2不動作，則不產生復原電流，無需使換流裝置4動作，所以能夠降低待機電力。進而，能夠在與構成不具有換流裝置4的裝置的電路基板等之間，容易地實現基本電路的共用。
[0143]實施方式8.
[0144]圖16是表示本實用新型的實施方式8的以電力變換裝置為中心的系統結構的圖。在圖16中，關於附加了與圖15等相同的符號的裝置等，進行與在實施方式7等中說明的動作同樣的動作等。
[0145]在本實施方式中，關於構成設備等，與實施方式7相同。在實施方式7中，使變壓部25與升壓用整流部23並聯連接(連接於A點與升壓用開閉開關部22之間)。在本實施方式中，與升壓用整流部23串聯連接(連接於磁能積蓄部21與A點之間)。即使在如以上那樣構成了電力變換裝置的情況下，也能夠從電力變換裝置(升壓裝置2)得到對換流裝置4(變壓器驅動電路43)供給的電力，起到與實施方式5等中的電力變換裝置同樣的效果。
[0146]實施方式9.
[0147]圖17是表示本實用新型的實施方式9的以電力變換裝置為中心的系統結構的圖。在圖17中，關於附加了與圖14等相同的符號的裝置等，進行與在實施方式6等中說明的動作同樣的動作等。
[0148]在本實施方式的電力變換裝置中，用單相交流電源Ia和二極體橋等整流裝置Ib構成電源I。另外，對電源生成裝置6也供給對成為電力變換裝置的輸出的對負載9供給的電力。這樣，即使在單相交流電源中應用系統中的電源，也能夠起到與在上述各實施方式中說明的效果同樣的效果。阻抗檢測部110檢測單相交流電源Ia與整流裝置Ib之間的阻抗ZC，將檢測信號zc送到控制裝置100。
[0149]實施方式10.
[0150]圖18是表示本實用新型的實施方式10的以電力變換裝置為中心的系統結構的圖。在圖18中，關於附加了與圖14等相同的符號的裝置等，進行與在實施方式6等中說明的動作同樣的動作等。
[0151]在本實施方式的電力變換裝置中，由三相交流電源Ic和二極體橋等整流裝置Ib構成電源I。另外，對電源生成裝置6還供給對成為電力變換裝置的輸出的對負載9供給的電力。這樣，即使在三相交流電源中應用系統中的電源，也能夠得到與在上述各實施方式中說明的效果同樣的效果。
[0152]實施方式11.
[0153]圖19是表示本實用新型的實施方式11的以電力變換裝置為中心的系統結構的圖。在圖19中，關於附加了與圖1等相同的符號的裝置等，進行與在實施方式I等中說明的動作同樣的動作等。
[0154]在本實施方式的電力變換裝置中，在升壓裝置2中，在從電源I側流到負載9側的電流路徑中具有例如保險絲、保護用的開關等在流過過大的電流時切斷電路的電流切斷部(切斷裝置)27。因此，能夠實現保護電力變換裝置(系統)。
[0155]實施方式12.
[0156]在上述實施方式中，說明了將由換流裝置4設為換流的對象的裝置作為升壓裝置2，進行使電源I的電壓升壓了的電力變換的電力變換裝置，但不限於此。即使在代替升壓裝置2，而應用了例如降壓裝置、升降壓裝置等能夠使電壓等變化而進行向負載9的供給的電力的變換的電壓可變裝置的電力變換裝置中，也能夠起到與在上述各實施方式中說明的效果同樣的效果。
[0157]實施方式13.
[0158]圖20是本實用新型的實施方式13的製冷空氣調節裝置的結構圖。在本實施方式中，說明經由上述電力變換裝置進行電力供給的製冷空氣調節裝置。圖20的製冷空氣調節裝置具備熱源側部件(室外機)300和負載側部件(室內機)400，它們通過製冷劑配管連結，構成主要的製冷劑迴路(以下稱為主製冷劑迴路)而使製冷劑循環。將製冷劑配管中的、氣體的製冷劑(氣體製冷劑)流過的配管設為氣體配管500，將液體的製冷劑(液體製冷劑。還有氣液二相製冷劑的情況)流過的配管設為液配管600。
[0159]熱源側部件300在本實施方式中，具有壓縮機301、油分離器302、四通閥303、熱源側熱交換器304、熱源側風扇305、儲料器306、熱源側調節裝置(膨脹閥)307、製冷劑間熱交換器308、旁通調節裝置309以及熱源側控制裝置310這些各裝置(單元)。
[0160]壓縮機301將所吸入的製冷劑壓縮而吐出。此處，壓縮機301通過使運轉頻率任意地變化，能夠使壓縮機301的容量(每單位時間的送出製冷劑的量)細微地變化。另外，在上述各實施方式中說明的電力變換裝置安裝於供給驅動壓縮機301 (馬達)的電力的電源I與成為負載9的壓縮機301等之間。
[0161]油分離器302使在製冷劑中混合而從壓縮機301吐出的潤滑油分離。分離的潤滑油返回到壓縮機301。四通閥303基於來自熱源側控制裝置310的指示根據製冷運轉時和制熱運轉時而切換製冷劑的流動。另外，熱源側熱交換器304進行製冷劑和空氣(室外的空氣)的熱交換。例如，在制熱運轉時作為蒸發器發揮功能，進行經由熱源側調節裝置307而流入的低壓的製冷劑和空氣的熱交換，使製冷劑蒸發並氣化。另外，在製冷運轉時作為凝結器發揮功能，進行從四通閥303側流入的在壓縮機301中壓縮了的製冷劑和空氣的熱交換，使製冷劑凝結並液化。在熱源側熱交換器304中，為了高效地進行製冷劑和空氣的熱交換，設置了熱源側風扇305。關於熱源側風扇305，也可以經由在上述各實施方式中記載的電力變換裝置進行電力供給，在例如成為負載9的逆變器裝置中使風扇馬達的運轉頻率任意地變化而使風扇的旋轉速度細微地變化。
[0162]製冷劑間熱交換器308在成為製冷劑迴路的主要部分的流路中流過的製冷劑、與從該流路分支而通過旁通調節裝置309 (膨脹閥)調整了流量的製冷劑之間進行熱交換。特別是，在製冷運轉時需要對製冷劑進行過冷卻的情況下，對製冷劑進行過冷卻而供給到負載側部件400。經由旁通調節裝置309流過的液體經由旁通配管返回到儲料器306。儲料器306是預先儲存例如液體的多餘製冷劑的單元。熱源側控制裝置310由例如微型計算機等構成。另外，能夠在與負載側控制裝置404之間進行有線或者無線通信，例如，根據與製冷空氣調節裝置內的各種探測單元(傳感器)的探測有關的數據，實施利用逆變器電路控制的壓縮機301的運轉頻率控制等、與製冷空氣調節裝置有關的各設備(單元)控制，來進行製冷空氣調節裝置整體的動作控制。另外，也可以由熱源側控制裝置310進行上述各實施方式中的控制裝置100進行的處理。
[0163]另一方面，負載側部件400具有負載側熱交換器401、負載側調節裝置(膨脹閥)402、負載側風扇403以及負載側控制裝置404。負載側熱交換器401進行製冷劑和空氣的熱交換。例如，在制熱運轉時作為凝結器發揮功能，進行從氣體配管500流入的製冷劑和空氣的熱交換，使製冷劑凝結並液化(或者氣液二相化)，流出到液配管600側。另一方面，在製冷運轉時作為蒸發器發揮功能，進行通過負載側調節裝置402而成為低壓狀態的製冷劑和空氣的熱交換，使製冷劑奪取空氣的熱而蒸發並氣化，流出到氣體配管500側。另夕卜，在負載側部件400中，設置了用於調整進行熱交換的空氣的流動的負載側風扇403。例如，通過利用者的設定，決定該負載側風扇403的運轉速度。負載側調節裝置402是為了通過使開度變化，來調整負載側熱交換器401內的製冷劑的壓力而設置的。
[0164]另外，負載側控制裝置404也由微型計算機等構成，能夠在與例如熱源側控制裝置310之間，進行有線或者無線通信。根據來自熱源側控制裝置310的指示、來自居住者等的指示，以使例如室內成為規定的溫度的方式，控制負載側部件400的各裝置(單元)。另夕卜，發送包括與負載側部件400中設置的探測單元的探測有關的數據的信號。
[0165]如以上那樣，在實施方式13的製冷空氣調節裝置中，使用上述各實施方式中的電力變換裝置，向壓縮機301、熱源側風扇305等進行電力供給，所以能夠得到高效、高可靠性、節能的製冷空氣調節裝置。
[0166]產業上的可利用性
[0167]在上述實施方式13中，說明了將本實用新型的電力變換裝置應用於製冷空氣調節裝置的情況，但不限於此。還能夠應用於熱泵裝置、電冰箱等利用製冷循環(熱泵循環)的裝置、電梯等搬送設備等、照明器具(系統)。
【權利要求】
1.一種電力變換裝置，在電源與負載之間進行電力變換，其特徵在於，具備: 具有防止從負載側向電源側的電流逆流的整流部，使來自所述電源的電力的電壓變化為規定的電壓的電壓可變裝置；以及 具有進行使在該電壓可變裝置中流過的電流流到其它路徑的換流動作的換流動作裝置、和將多個整流器在所述其它路徑上串聯地連接而構成並對與換流有關的電流進行整流的換流用整流部的換流裝置， 所述換流裝置具有將由於在初級側繞組中流過的電流而感應的電壓施加到所述其它路徑上的次級側繞組來進行所述換流動作的變壓器， 所述換流裝置為通過調整所述變壓器的初級側繞組和次級側繞組的電感比使得產生進行所述整流部的逆恢復的電壓的電流流到所述換流裝置的裝置。
2.根據權利要求1所述的電力變換裝置，其特徵在於， 在所述變壓器的所述初級側繞組中設置有復位繞組。
3.根據權利要求1或者2所述的電力變換裝置，其特徵在於， 所述變壓器為脈衝變壓器。
4.根據權利要求1或者2所述的電力變換裝置，其特徵在於， 所述換流裝置具有多個進行開閉而使所述換流裝置開始或者停止所述換流動作的開關元件。
5.根據權利要求1或者2所述的電力變換裝置，其特徵在於， 所述電壓可變裝置具有變壓部，所述電壓可變裝置是根據由該變壓部激勵了的電壓將進行所述換流動作的電壓施加到所述換流裝置的裝置。
6.根據權利要求1或者2所述的電力變換裝置，其特徵在於， 所述電壓可變裝置具有成為磁能積蓄部的電抗器。
7.根據權利要求1或者2所述的電力變換裝置，其特徵在於， 所述電壓可變裝置具有由於開關而電壓可變的開閉開關部，所述開閉開關部具有絕緣柵型雙極電晶體或者金屬氧化物半導體場效應電晶體。
8.根據權利要求1或者2所述的電力變換裝置，其特徵在於， 所述換流裝置具有進行開閉而開始或者停止所述換流動作的開關元件， 所述開關元件具有對柵極側和漏極-源極側、或柵極側和集電極-發射極側進行絕緣的絕緣部。
9.根據權利要求8所述的電力變換裝置，其特徵在於， 所述絕緣部具有光耦合器或者脈衝變壓器。
10.根據權利要求1或者2所述的電力變換裝置，其特徵在於， 具備供給進行所述換流動作的電力的換流用電源部、和使從所述換流用電源部供給的電力平滑的換流用平滑部。
11.根據權利要求1或者2所述的電力變換裝置，其特徵在於， 還具備檢測在所述換流裝置中流過的電流的電流檢測部。
12.根據權利要求11所述的電力變換裝置，其特徵在於， 所述電流檢測部具有變流器或者電阻。
13.根據權利要求1或者2所述的電力變換裝置，其特徵在於， 所述電壓可變裝置在從所述電源向負載側流過的電流路徑中具有切斷電流的電流切斷裝置。
14.根據權利要求1或者2所述的電力變換裝置，其特徵在於， 所述換流裝置具有對在所述其它路徑中流過的電流進行整流的換流用整流元件。
15.根據權利要求14所述的電力變換裝置，其特徵在於， 所述換流用整流元件是使用了寬能帶隙半導體的元件。
16.根據權利要求15所述的電力變換裝置，其特徵在於， 所述寬能帶隙半導體是以碳化矽、氮化鎵系材料或者金剛石為材料的半導體。
17.一種電力變換裝置，在電源與負載之間進行電力變換，其特徵在於，具備: 具有防止從負載側向電源側的電流逆流的整流部，使來自所述電源的電力的電壓變化為規定的電壓的電壓可變裝置；以及 具有進行使在該電壓可變裝置中流過的電流流到其它路徑的換流動作的換流動作裝置、和將多個整流器在所述其它路徑上串聯地連接而構成並對與換流有關的電流進行整流的換流用整流部的換流裝置， 所述換流裝置具有在所述其它路徑上與多個整流器串聯地連接的電阻，所述換流裝置為通過調整該電阻的電阻值使得產生進行所述整流部的逆恢復的電壓的電流流到所述換流裝置的裝置。
18.根據權利要求17所述的電力變換裝置，其特徵在於， 所述換流裝置具有多個進行開閉而使所述換流裝置開始或者停止所述換流動作的開關元件。
19.根據權利要求17或者18所述的電力變換裝置，其特徵在於， 所述電壓可變裝置具有變壓部，所述電壓可變裝置是根據由該變壓部激勵了的電壓，將進行所述換流動作的電壓施加到所述換流裝置的裝置。
20.根據權利要求17或者18所述的電力變換裝置，其特徵在於， 所述電壓可變裝置具有成為磁能積蓄部的電抗器。
21.根據權利要求17或者18所述的電力變換裝置，其特徵在於， 所述電壓可變裝置具有由於開關而電壓可變的開閉開關部，所述開閉開關部具有絕緣柵型雙極電晶體或者金屬氧化物半導體場效應電晶體。
22.根據權利要求17或者18所述的電力變換裝置，其特徵在於， 所述換流裝置具有進行開閉而開始或者停止所述換流動作的開關元件， 所述開關元件具有對柵極側和漏極-源極側、或柵極側和集電極-發射極側進行絕緣的絕緣部。
23.根據權利要求22所述的電力變換裝置，其特徵在於， 所述絕緣部具有光耦合器或者脈衝變壓器。
24.根據權利要求17或者18所述的電力變換裝置，其特徵在於， 具備供給進行所述換流動作的電力的換流用電源部、和使從所述換流用電源部供給的電力平滑的換流用平滑部。
25.根據權利要求17或者18所述的電力變換裝置，其特徵在於， 還具備檢測在所述換流裝置中流過的電流的電流檢測部。
26.根據權利要求25所述的電力變換裝置，其特徵在於， 所述電流檢測部具有變流器或者電阻。
27.根據權利要求17或者18所述的電力變換裝置，其特徵在於， 所述電壓可變裝置在從所述電源向負載側流過的電流路徑中具有切斷電流的電流切斷裝置。
28.根據權利要求17或者18所述的電力變換裝置，其特徵在於， 所述換流裝置具有對在所述其它路徑中流過的電流進行整流的換流用整流元件。
29.根據權利要求28所述的電力變換裝置，其特徵在於， 所述換流用整流元件是使用了寬能帶隙半導體的元件。
30.根據權利要求29所述的電力變換裝置，其特徵在於， 所述寬能帶隙半導體是以碳化矽、氮化鎵系材料或者金剛石為材料的半導體。
31.一種製冷空氣調節裝置，其特徵在於， 具備用於驅動壓縮機或者送風機的至少一方的權利要求1?30中的任意一項所述的電力變換裝置。
【文檔編號】H02M3/155GK203951362SQ201420155283
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年4月2日 優先權日:2013年4月2日
【發明者】有澤浩一, 下麥卓也, 山川崇, 植村啟介, 篠本洋介, 湯淺健太, 津村晃弘, 松原則幸, 楠部真作 申請人:三菱電機株式會社