專利名稱：電源裝置及使用了該電源的空調(diào)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電源裝置，其目的在于把交流轉(zhuǎn)換成直流，減少輸入電流的高次諧波成分，改善功率因數(shù)。
一直以來，把交流電壓輸入到二極管整流電路得到脈沖輸出并通過電容進(jìn)行濾波得到直流電壓的電容輸入型整流電路作為交流一直流轉(zhuǎn)換電路被應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。在電容輸入型整流電路中，輸入電流因其電流導(dǎo)通角小、功率因數(shù)差、無效功率多而不能有效地利用功率，此外，輸入電流還含有多的高次諧波成分，所產(chǎn)生的問題是會(huì)對(duì)被連接在同一電源系統(tǒng)上的機(jī)器造成影響。因此，有如圖31(a)所示的電路構(gòu)成的電源裝置一直作為改善功率因數(shù)、減少高次諧波成分的技術(shù)。
如圖31(b)所示，該電源裝置在通過整流電路103把由交流電源101輸入的交流電壓Vin轉(zhuǎn)換成脈沖輸出電壓時(shí)可以通過插入電抗線圈102使輸入電流Iin的沖擊得到緩和，結(jié)果，因電流導(dǎo)通角擴(kuò)大，可以改善功率因數(shù)并減少包含在輸入電流Iin中的高次諧波成分。
象以上那樣，因可以只通過簡單構(gòu)成的從動(dòng)部件的插入改善功率因數(shù)，圖31所示的以往的電源裝置被用于各種各樣的機(jī)器。
還有，近年，如圖32所示那樣使用有源元件進(jìn)行功率因數(shù)改善的電源裝置一直被用著。下面對(duì)圖32所示的電源裝置進(jìn)行說明。在圖32(a)中，控制電路109生成并輸出高頻地使為使輸入電流成為正弦波狀的開關(guān)元件107通斷的信號(hào)。電抗線圈106為用于和開關(guān)元件107一起把輸入電流變成為正弦波狀的高頻電抗線圈。二極管108防止在開關(guān)元件107導(dǎo)通時(shí)被充電到濾波電容器104上的電荷倒流。
下面對(duì)該電源裝置的動(dòng)作進(jìn)行說明?？刂齐娐?09比較來自輸入電流檢測(cè)電路(未圖示)的檢測(cè)電流和以電源電壓波形為基礎(chǔ)作成的正弦波狀的基準(zhǔn)波形并生成、輸出用于通斷控制使輸入電流成為正弦波狀的開關(guān)元件107的脈沖信號(hào)。開關(guān)元件107依照該脈沖信號(hào)進(jìn)行通斷動(dòng)作，重復(fù)電抗線圈106的短路、開路使輸入電流接近于基準(zhǔn)波形。其結(jié)果如圖32(b)所示，可以得到和交流電源101的交流電壓Vin一樣的幾乎正弦波狀的輸入電流波形Iin，可以使功率因數(shù)接近1，同時(shí)可以使包含在輸入電流Iin中的高次諧波成分大幅度減少。
還有，也有把象特開平9-266674號(hào)公報(bào)、特許第2763479號(hào)公告或特開平10-174442號(hào)公報(bào)所示那樣的開關(guān)控制顯著簡化后進(jìn)行功率因數(shù)改善的電源裝置。
用圖33及圖34對(duì)這種電源裝置進(jìn)行說明。
在圖33(a)所示的電源裝置中，電抗線圈102用于低頻?？刂齐娐?10在交流電源101的過零點(diǎn)同步輸出使開關(guān)元件107在規(guī)定時(shí)間導(dǎo)通的脈沖信號(hào)。由此，通過整流電路103、電抗線圈102及開關(guān)元件107流著使交流電源101短路的電流，因此，輸入電流從交流電源101的過零點(diǎn)流動(dòng)。然后，當(dāng)開關(guān)元件107斷開時(shí)，通過整流電路103、電抗線圈102、防倒流整流元件108及濾波電容器104流著電流。其結(jié)果可以使電流導(dǎo)通角擴(kuò)大且可以改善功率因數(shù)。還有，控制電路110可以把使開關(guān)元件107導(dǎo)通的脈沖信號(hào)由交流電源101的過零點(diǎn)延遲規(guī)定時(shí)間后輸出，根據(jù)負(fù)載的大小設(shè)定該延遲時(shí)間可以得到在各負(fù)載下的最佳功率因數(shù)。
圖34(a)所示的電源裝置備有功率因數(shù)改善用的電容器120a、120b?？刂齐娐?11在交流電源101的過零點(diǎn)附近輸出使雙向開關(guān)115在規(guī)定時(shí)間導(dǎo)通的脈沖信號(hào)。由此，通過電抗線圈102及整流電路103向電容器120a或120b流著充電電流。該充電電流因其位相超前可以加快輸入電流的上升。于是，當(dāng)雙向開關(guān)115斷開時(shí)，輸入電流通過電抗線圈102、整流電路103及濾波電容器104流著電流。其結(jié)果可以使輸入電流的電流導(dǎo)通角擴(kuò)大且可以改善功率因數(shù)。
還有，在圖34的電源裝置中，控制電路111可以通過改變脈沖信號(hào)的脈沖寬度改變輸出電壓的值。也就是說，圖34的電源裝置在雙向開關(guān)斷開的狀態(tài)下作為全波整流電路工作，在雙向開關(guān)導(dǎo)通的狀態(tài)下作為倍壓整流電路工作。
因此，控制電路111可以通過改變脈沖信號(hào)的脈沖寬度在高于全波整流所得到的電壓且低于倍壓整流所得到的電壓的范圍內(nèi)改變輸出電壓。
但是，在上述圖31所示的電源裝置中，雖然可以以簡單的構(gòu)成改善功率因數(shù)，但其改善效果小，無法得到足夠的功率因數(shù)。還有，為了用此電路構(gòu)成得到高的功率因數(shù)，需要加大電抗線圈的值，由此導(dǎo)致構(gòu)成部件的大型化并導(dǎo)致?lián)p耗的增加。
還有，在圖32所示的電源裝置中，雖然可以使輸入電流成為正弦波狀并把功率因數(shù)幾乎控制為1，但控制變得復(fù)雜，由波形成形所帶來的高頻開關(guān)所導(dǎo)致的在開關(guān)元件107上的損耗增大，而且產(chǎn)生的噪聲還增大，必需要有用于控制噪聲的強(qiáng)力濾波電路，由此產(chǎn)生的問題是成本增加、同時(shí)導(dǎo)致在濾波電路上的損耗增加。
然后，在圖33所示的電源裝置中，雖然可以顯著簡化開關(guān)控制，但是，特別是在低負(fù)載時(shí)電流波形如圖33(b)所示那樣變?yōu)椴贿B續(xù)狀，或者因?yàn)檫^度超前而得不到足夠的功率因數(shù)，還有，雖然在低負(fù)載時(shí)也可以通過使脈沖信號(hào)的輸出時(shí)序從交流電源的過零點(diǎn)延遲規(guī)定時(shí)間得到最佳的功率因數(shù)，但必須同時(shí)控制延遲時(shí)間和脈沖寬度，控制變得復(fù)雜，還有，在用于空調(diào)機(jī)的情況下，在200V輸入時(shí)，電抗線圈大型化，于是，在該大型化了的電抗線圈上的損耗增大，進(jìn)而施加在開關(guān)裝置上的電壓增大，因此，耐壓要大，這導(dǎo)致部件大型化，所產(chǎn)生的問題是在開關(guān)元件107上的開關(guān)損耗增大。
還有，在圖34所示的電源裝置中，可以顯著簡化開關(guān)控制且在低負(fù)載時(shí)也可以得到高的功率因數(shù)，而且，可以在高于全波整流所得到的電壓且低于倍壓整流所得到的電壓的范圍使輸出電壓升壓，但是，如圖34(b)所示那樣，會(huì)有這樣的問題，在輸出電壓升壓時(shí)，升壓比越高，越無法得到接近倍壓整流電路的足夠的功率因數(shù)，而且，無法得到比由倍壓整流所得到的電壓高的輸出電壓。
本發(fā)明為了解決這樣以往的問題，其目的是為了提供可以不通過進(jìn)行高頻開關(guān)而通過簡單的構(gòu)成及控制得到高功率因數(shù)、防止在開關(guān)元件上的損耗增加和因發(fā)生噪聲的增加所導(dǎo)致的在濾波電路上的損耗增加、以低損耗抑制高次諧波的電源裝置。
本發(fā)明的另一目的是為了提供即使簡化開關(guān)控制也可以在負(fù)載全范圍內(nèi)得到高的功率因數(shù)且可以用簡單的控制改善功率因數(shù)的電源裝置。
還有，其目的是為了提供可以在200V輸入時(shí)防止電抗線圈大型化和由此產(chǎn)生的損耗增加并防止開關(guān)元件的大型化的電源裝置。而且，其目的還為了提供即使簡化開關(guān)控制也可以大幅度改變輸出電壓且可以得到足夠的功率因數(shù)的電源裝置。
為解決上述問題，本發(fā)明的第1電源裝置具備有(a)對(duì)交流電源的輸出電壓整流后轉(zhuǎn)換為直流電壓的整流電路、(b)連接在整流電路上的電抗線圈、(c)通過電抗線圈輸入整流電路的輸出電壓的功率因數(shù)改善電路(功率因數(shù)改善電路是由由串聯(lián)的多個(gè)開關(guān)元件組成并使從上述交流電源流出的輸入電流的通路通斷的開關(guān)裝置、由串聯(lián)的多個(gè)電容器組成的電容電路和在開關(guān)裝置處于導(dǎo)通的狀態(tài)時(shí)防止被充電到電容器的電荷倒流到開關(guān)裝置上的倒流防止整流元件構(gòu)成，開關(guān)裝置及電容電路被配置成并聯(lián)，連接開關(guān)元件之間的連接點(diǎn)和電容器之間的連接點(diǎn)并通過倒流防止整流元件連接開關(guān)裝置的端點(diǎn)和電容電路的端點(diǎn))、(d)生成使功率因數(shù)改善電路的各開關(guān)元件通斷的脈沖信號(hào)并輸出的脈沖信號(hào)控制裝置和(e)接受脈沖信號(hào)并使功率因數(shù)改善電路的開關(guān)裝置驅(qū)動(dòng)的開關(guān)驅(qū)動(dòng)裝置。
本發(fā)明的第2電源裝置具備有(a)對(duì)交流電源的輸出電壓整流后轉(zhuǎn)換為直流電壓的整流電路、(b)連接在整流電路上的電抗線圈、(c)通過電抗線圈輸入整流電路的輸出電壓的功率因數(shù)改善電路(功率因數(shù)改善電路是由由串聯(lián)的多個(gè)開關(guān)元件組成并使從交流電源流出的輸入電流的通路通斷的開關(guān)裝置、由串聯(lián)的多個(gè)電容器組成的電容電路和在開關(guān)裝置處于導(dǎo)通的狀態(tài)時(shí)防止被充電到上述電容器的電荷倒流到開關(guān)裝置上的倒流防止整流元件構(gòu)成，開關(guān)裝置及電容電路被配置成并聯(lián)，連接開關(guān)元件之間的連接點(diǎn)和電容器之間的連接點(diǎn)并通過倒流防止整流元件連接開關(guān)裝置的端點(diǎn)和電容電路的端點(diǎn))、(d)生成使功率因數(shù)改善電路的各開關(guān)元件通斷的脈沖信號(hào)并輸出的脈沖信號(hào)控制裝置和(e)接受脈沖信號(hào)并使功率因數(shù)改善電路的開關(guān)裝置驅(qū)動(dòng)的開關(guān)驅(qū)動(dòng)裝置。此時(shí)，脈沖信號(hào)控制裝置在交流電源電壓的半周期中輸出使功率因數(shù)改善電路的多個(gè)開關(guān)元件中的至少一個(gè)在規(guī)定的時(shí)間導(dǎo)通的脈沖信號(hào)。
根據(jù)上述構(gòu)成，即便在本來電流不導(dǎo)通的期間也可以使電流流動(dòng)，因此，可以擴(kuò)大電流導(dǎo)通角并得到足夠高的功率因數(shù)，可以借助于低成本且簡單的構(gòu)成及控制抑制高次諧波成分，提供低損耗的電源裝置。
本發(fā)明的第3電源裝置也可以在第2電源裝置中再具備有檢測(cè)電源電壓過零點(diǎn)并輸出過零檢測(cè)信號(hào)的過零檢測(cè)裝置。此時(shí)，脈沖信號(hào)控制裝置最好根據(jù)來自過零檢測(cè)裝置的過零檢測(cè)信號(hào)輸出使功率因數(shù)改善電路的開關(guān)元件在規(guī)定時(shí)間導(dǎo)通的脈沖信號(hào)。
本發(fā)明的第4電源裝置也可以在第2或第3電源裝置中其脈沖信號(hào)控制裝置生成使功率因數(shù)改善電路的各開關(guān)元件在規(guī)定時(shí)間導(dǎo)通的脈沖信號(hào)且在交流電源電壓的每半周期轉(zhuǎn)換該脈沖信號(hào)的輸出模式并輸出。
本發(fā)明的第5電源裝置也可以在第2或第3電源裝置中其脈沖信號(hào)控制裝置生成使功率因數(shù)改善電路的開關(guān)元件中的任一個(gè)在規(guī)定時(shí)間導(dǎo)通的脈沖信號(hào)且在交流電源電壓的每半周期轉(zhuǎn)換脈沖信號(hào)的輸出模式并輸出。
本發(fā)明的第6電源裝置也可以在第2或第3電源裝置中其脈沖信號(hào)控制裝置生成使功率因數(shù)改善電路的多個(gè)開關(guān)元件在各自不同的規(guī)定時(shí)間導(dǎo)通的脈沖信號(hào)且在交流電源電壓的每半周期轉(zhuǎn)換脈沖信號(hào)的輸出模式并輸出。
本發(fā)明的第7電源裝置也可以在第2或第3電源裝置中其脈沖信號(hào)控制裝置生成使功率因數(shù)改善電路的所有開關(guān)元件同時(shí)在規(guī)定時(shí)間導(dǎo)通的脈沖信號(hào)且在交流電源電壓的每半周期輸出脈沖信號(hào)。
本發(fā)明的第8電源裝置也可以在第2或第4至第7的任一電源裝置中再具備有檢測(cè)電源電壓過零點(diǎn)并輸出過零檢測(cè)信號(hào)的過零檢測(cè)裝置和接受來自該過零檢測(cè)裝置的過零檢測(cè)信號(hào)并經(jīng)過規(guī)定的時(shí)間后輸出過零延遲信號(hào)的檢測(cè)信號(hào)延遲裝置。此時(shí)，脈沖信號(hào)控制裝置最好接受來自檢測(cè)信號(hào)延遲裝置的過零延遲信號(hào)輸出使功率因數(shù)改善電路的開關(guān)裝置中的至少一個(gè)在規(guī)定的時(shí)間導(dǎo)通的脈沖信號(hào)。
本發(fā)明的第9電源裝置也可以在第2或第4至第7的任一電源裝置中再具備有檢測(cè)交流電源電壓的電壓值的電源電壓檢測(cè)裝置。此時(shí)，脈沖信號(hào)控制裝置最好當(dāng)從電源電壓檢測(cè)裝置得到的電壓值在規(guī)定值以上時(shí)輸出使功率因數(shù)改善電路的開關(guān)元件中的至少一個(gè)在規(guī)定的時(shí)間導(dǎo)通的脈沖信號(hào)。
本發(fā)明的第10電源裝置也可以在第2至第8的任一電源裝置中再具備有檢測(cè)交流電源電壓的電壓值的電源電壓檢測(cè)裝置和檢測(cè)電源裝置的輸出電壓的直流電壓檢測(cè)裝置。此時(shí)，脈沖信號(hào)控制裝置最好當(dāng)從電源電壓檢測(cè)裝置得到的電壓值比從上述直流電壓檢測(cè)裝置得到的直流電壓值高時(shí)輸出使功率因數(shù)改善電路的開關(guān)裝置斷開的脈沖信號(hào)。
本發(fā)明的第11電源裝置也可以在第2至第10的任一電源裝置中再具備有檢測(cè)負(fù)載大小的負(fù)載狀態(tài)檢測(cè)裝置。此時(shí)，脈沖信號(hào)控制裝置最好根據(jù)從負(fù)載狀態(tài)檢測(cè)裝置得到的負(fù)載大小改變脈沖信號(hào)的脈沖寬度并輸出。
本發(fā)明的第12電源裝置也可以在第2至第10的任一電源裝置中再具備有檢測(cè)負(fù)載大小的負(fù)載狀態(tài)檢測(cè)裝置。此時(shí)，脈沖信號(hào)控制裝置最好根據(jù)從負(fù)載狀態(tài)檢測(cè)裝置得到的負(fù)載大小選擇輸出第2至第10的任一電源裝置中的脈沖信號(hào)。
本發(fā)明的第13電源裝置也可以在第11或第12的電源裝置中其負(fù)載由馬達(dá)裝置和用于把驅(qū)動(dòng)電壓供給該馬達(dá)裝置而把直流轉(zhuǎn)換成交流的逆變器裝置組成。此時(shí)，負(fù)載狀態(tài)檢測(cè)裝置也可以測(cè)出由逆變器裝置或馬達(dá)裝置的狀態(tài)變化導(dǎo)致產(chǎn)生的變化量。
本發(fā)明的第14電源裝置也可以在第11、12或13的電源裝置中再具備有判別交流電源電壓的電壓值的電壓判別裝置，上述脈沖信號(hào)控制裝置根據(jù)上述電壓判別裝置的判別結(jié)果切換脈沖信號(hào)的輸出模式。
本發(fā)明的第15電源裝置也可以在第1至第14的任一電源裝置中再具備有檢測(cè)交流電源電壓的頻率的電源頻率檢測(cè)裝置。此時(shí)，脈沖信號(hào)控制裝置最好根據(jù)電源頻率檢測(cè)裝置檢測(cè)出的頻率輸出不同脈沖寬度的脈沖信號(hào)。
本發(fā)明的第16電源裝置也可以在第1至第15的任一電源裝置中再具備有對(duì)功率因數(shù)改善電路的輸出電壓進(jìn)行濾波的濾波電容器。
本發(fā)明的空調(diào)機(jī)把上述任一電源裝置用作電源裝置。
下面對(duì)附圖進(jìn)行簡單說明。


圖1為本發(fā)明的電源裝置的實(shí)施例1的電路構(gòu)成圖。
圖2為表示本發(fā)明的電源裝置的實(shí)施例1的表示脈沖信號(hào)及主要波形的圖。
圖3為本發(fā)明的電源裝置的實(shí)施例2的電路構(gòu)成圖。
圖4為本發(fā)明的電源裝置的電路構(gòu)成圖，特別是表示過零檢測(cè)部的具體構(gòu)成的圖。
圖5為在本發(fā)明的電源裝置的實(shí)施例2的表示脈沖信號(hào)及主要波形的圖。
圖6為表示本發(fā)明的電源裝置的實(shí)施例3的脈沖信號(hào)及主要波形的圖。
圖7(a)～(d)為本發(fā)明的電源裝置的一構(gòu)成例上的電流通路圖。
圖8為本發(fā)明的電源裝置的實(shí)施例4的表示脈沖信號(hào)及主要波形的圖。
圖9為本發(fā)明的電源裝置的實(shí)施例4的表示別的脈沖信號(hào)及主要波形的圖。
圖10為本發(fā)明的電源裝置的實(shí)施例5的表示脈沖信號(hào)及主要波形的圖。
圖11為本發(fā)明的電源裝置的實(shí)施例6的電路構(gòu)成圖。
圖12為本發(fā)明的電源裝置的實(shí)施例6的表示脈沖信號(hào)及主要波形的圖。
圖13為本發(fā)明的電源裝置的實(shí)施例7的電路構(gòu)成圖。
圖14為本發(fā)明的電源裝置的實(shí)施例8的電路構(gòu)成圖。
圖15為本發(fā)明的電源裝置的實(shí)施例8的表示脈沖信號(hào)及主要波形的圖。
圖16為本發(fā)明的電源裝置的實(shí)施例9的電路構(gòu)成圖。
圖17為本發(fā)明的電源裝置的實(shí)施例10的電路構(gòu)成圖。
圖18為本發(fā)明的電源裝置的實(shí)施例10的表示脈沖信號(hào)及主要波形的圖。
圖19為本發(fā)明的電源裝置的實(shí)施例11(及實(shí)施例12)的電路構(gòu)成圖。
圖20為表示脈沖信號(hào)控制裝置對(duì)馬達(dá)裝置的速度輸出的脈沖信號(hào)的脈沖寬度的圖。
圖21為表示馬達(dá)裝置由功率因數(shù)改善電路的控制模式及逆變器裝置對(duì)負(fù)載進(jìn)行速度控制的圖。
圖22為表示馬達(dá)裝置由功率因數(shù)改善電路的控制模式及逆變器裝置對(duì)負(fù)載進(jìn)行速度控制的圖。
圖23為表示馬達(dá)裝置由功率因數(shù)改善電路的控制模式及逆變器裝置對(duì)負(fù)載進(jìn)行速度控制的圖。
圖24為本發(fā)明的電源裝置的實(shí)施例13的電路構(gòu)成圖。
圖25為本發(fā)明的電源裝置的實(shí)施例14的電路構(gòu)成圖。
圖26為表示脈沖信號(hào)控制裝置對(duì)馬達(dá)裝置的速度輸出的脈沖信號(hào)的脈沖寬度的圖。
圖27為表示本發(fā)明的空調(diào)機(jī)的一實(shí)施例的構(gòu)成方框圖。
圖28為表示本發(fā)明的電源裝置的其他構(gòu)成例的圖。
圖29(a)～(d)為本發(fā)明的電源裝置的其他構(gòu)成例的電流通路圖。
圖30為表示本發(fā)明的電源裝置的另外其他構(gòu)成例的圖。
圖31(a)為表示以往的電源裝置的一例的電路構(gòu)成圖，(b)為其主要波形的圖。
圖32(a)為表示以往的電源裝置的其他例的電路構(gòu)成圖，(b)為其主要波形的圖。
圖33(a)為表示以往的電源裝置的另外其他例的電路構(gòu)成圖，(b)為其主要波形的圖。
圖34(a)為表示以往的電源裝置的另外其他例的電路構(gòu)成圖，(b)為其主要波形的圖。
圖中，1交流電源，2整流電路，2a、2b、2c、2d整流元件，3電抗線圈，4a、4b開關(guān)元件，5a、5b電容器，6a、6b防倒流整流元件，7功率因數(shù)改善電路，8濾波電容器，9負(fù)載，10逆變器裝置，11馬達(dá)裝置，21過零檢測(cè)部，22脈沖信號(hào)控制部，23開關(guān)驅(qū)動(dòng)部，24檢測(cè)信號(hào)延遲部，25電源電壓檢測(cè)部，25’電源電壓判別部，26直流電壓檢測(cè)部，27負(fù)載狀態(tài)檢測(cè)部，28電源頻率檢測(cè)部，30逆變器控制部，31逆變器驅(qū)動(dòng)部，32位置檢測(cè)部，71負(fù)載電流檢測(cè)部，81逆變器裝置，82電動(dòng)壓縮機(jī)。
下面參照附圖對(duì)與本發(fā)明相關(guān)的電源裝置的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。還有，在所有的附圖中，同一參照符號(hào)表示同一或同等的構(gòu)成要素或部分。
實(shí)施例1圖1為表示與本發(fā)明相關(guān)的電源裝置的一實(shí)施例的電路構(gòu)成圖。在圖1中，電源裝置由把來自交流電源1的交流電壓整流并輸出脈沖電壓的整流電路2、用于進(jìn)行功率因數(shù)改善的電抗線圈3、功率因數(shù)改善電路7、對(duì)功率因數(shù)改善電路7的輸出電壓進(jìn)行濾波并供給負(fù)載9的濾波電容器8構(gòu)成。整流電路2由多個(gè)整流元件2a、2b、2c、2d構(gòu)成。功率因數(shù)改善電路7是由串聯(lián)的2個(gè)開關(guān)元件4a、4b和串聯(lián)的2個(gè)電容器5a、5b和2個(gè)防倒流整流元件6a、6b組成。2個(gè)開關(guān)元件4a、4b的串聯(lián)的中點(diǎn)和2個(gè)電容器5a、5b的串聯(lián)的中點(diǎn)連接，開關(guān)元件4a和電容器5a通過防倒流整流元件6a連接，開關(guān)元件4b和電容器5b通過防倒流整流元件6b連接。
還有，在開關(guān)元件4a、4b中使用功率晶體管、功率MOSFET、IGBT等可自消弧的半導(dǎo)體。還有，作為負(fù)載的具體例，有電熱線或逆變器或連接在該逆變器上工作的照明機(jī)器或馬達(dá)等。
還有，電源裝置具備有生成并輸出驅(qū)動(dòng)開關(guān)元件4a、4b的脈沖信號(hào)的脈沖信號(hào)控制部22和接受來自脈沖信號(hào)控制部22的脈沖信號(hào)并驅(qū)動(dòng)開關(guān)元件4a、4b的開關(guān)驅(qū)動(dòng)部23。脈沖信號(hào)控制部22是由通用的邏輯電路或微機(jī)等構(gòu)成。開關(guān)驅(qū)動(dòng)部23由晶體管和專用IC或?yàn)榱穗娦越^緣使用光電耦合器等構(gòu)成。
這里，對(duì)脈沖信號(hào)控制部22的動(dòng)作進(jìn)行說明。脈沖信號(hào)控制部22在交流電源1的半周期中生成并輸出使2個(gè)開關(guān)元件4a、4b中的至少一個(gè)成為導(dǎo)通狀態(tài)的脈沖信號(hào)。
圖2為表示在本實(shí)施例中脈沖信號(hào)控制部22輸出的脈沖信號(hào)及電源電壓及輸入電流的波形的圖。還有，“Vin”為交流電源1的電壓，“Iin”為輸入電流，“Pa”表示驅(qū)動(dòng)開關(guān)元件4a的脈沖信號(hào)，“Pb”表示驅(qū)動(dòng)開關(guān)元件4b的脈沖信號(hào)。
在圖2中，對(duì)2個(gè)開關(guān)元件4a、4b以相同的時(shí)序輸出相同脈沖寬度的脈沖信號(hào)Pa、Pb。其結(jié)果，在本來電流沒導(dǎo)通的期間短路電流流過整流電路2、電抗線圈3及開關(guān)元件4a、4b，可以比圖31所示的以往的電源裝置更擴(kuò)大電流導(dǎo)通角。其結(jié)果可以得到足夠高的功率因數(shù)，可以抑制包含在輸入電流中的高次諧波成分。
象以上那樣，根據(jù)本實(shí)施例的電源裝置，通過簡單的構(gòu)成和控制可以得到足夠高的功率因數(shù)，因此，可以提供產(chǎn)生噪聲小并抑制在濾波電路及開關(guān)元件4a、4b上的損耗的增加的低損耗的電源裝置。
實(shí)施例2圖3為表示與本發(fā)明相關(guān)的電源裝置的其他實(shí)施例的電路構(gòu)成圖。在圖3中，電源裝置除了圖1所示的電路構(gòu)成之外還具備有檢測(cè)交流電源1的過零點(diǎn)并輸出過零檢測(cè)信號(hào)的過零檢測(cè)部21。在圖4中，過零檢測(cè)部21用電阻62a、62b、63a、63b和光電耦合器61a、61b每半周期交替檢測(cè)出交流電源1的過零點(diǎn)。脈沖信號(hào)控制部22接受來自過零檢測(cè)部21的過零檢測(cè)信號(hào)并生成輸出驅(qū)動(dòng)開關(guān)元件4a、4b的脈沖信號(hào)。這是由通用的邏輯電路或微機(jī)等構(gòu)成。開關(guān)驅(qū)動(dòng)部23接受來自脈沖信號(hào)控制部22的脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)開關(guān)元件4a、4b。
下面對(duì)脈沖信號(hào)控制部22的動(dòng)作進(jìn)行說明。脈沖信號(hào)控制部22在交流電源1的半周期中生成并輸出應(yīng)使2個(gè)開關(guān)元件4a、4b分別成為導(dǎo)通狀態(tài)的2種脈沖信號(hào)。此時(shí)，通過把這2種脈沖信號(hào)在交流電源1的半周期中交替輸出到2個(gè)開關(guān)元件4a、4b上可以使充電電流每半周期交替均等地流到電容器5a、5b上，可以擴(kuò)大電流導(dǎo)通角并改善功率因數(shù)。
圖5為表示在本實(shí)施例中脈沖信號(hào)控制部22輸出的脈沖信號(hào)及電源電壓及輸入電流的波形的圖。脈沖信號(hào)控制部22如圖5所示那樣在交流電源1的過零點(diǎn)上同步，在電源電壓Vin的正半周期中在開關(guān)元件4a上輸出2個(gè)脈沖信號(hào)、并在開關(guān)元件4b上輸出1個(gè)脈沖信號(hào)，與此相對(duì)，在負(fù)的半周期中互換這2個(gè)脈沖信號(hào)的數(shù)目，也就是說，在開關(guān)元件4a上輸出1個(gè)脈沖信號(hào)、并在開關(guān)元件4b上輸出2個(gè)脈沖信號(hào)。這樣，交流電源1的每半周期進(jìn)行脈沖信號(hào)輸出模式的切換。
在圖5中，開關(guān)元件4a、4b在交流電源1的正半周期中通過脈沖信號(hào)Pa、Pb在交流電源1的過零點(diǎn)同步并在規(guī)定的時(shí)間同時(shí)成為導(dǎo)通狀態(tài)，因此，短路交流電源1的電流通過整流電路2、電抗線圈3及開關(guān)元件4a、4b流動(dòng)，輸入電流波形在交流電源1的過零點(diǎn)處同步上升。
于是，當(dāng)脈沖信號(hào)Pa、Pb同時(shí)成為斷開狀態(tài)時(shí)，電流減少，但其后開關(guān)元件4a再通過脈沖信號(hào)Pa成為導(dǎo)通狀態(tài)，因此，對(duì)電容器5b的充電電流流過電抗線圈3及開關(guān)元件4a，電流又增加。其結(jié)果可以擴(kuò)大輸入電流的導(dǎo)通角。
還有，在負(fù)的半周期中也同樣借助于使通過了電抗線圈3的短路電流和向電容器5a的充電電流流動(dòng)可以擴(kuò)大輸入電流的導(dǎo)通角。
通過在交流電源1的每一個(gè)周期中重復(fù)這些動(dòng)作得到足夠高的功率因數(shù)并可以抑制高次諧波成分。
象以上那樣，根據(jù)本實(shí)施例的電源裝置，在交流電源1的每半周期轉(zhuǎn)換輸出到2個(gè)開關(guān)元件4a、4b的脈沖信號(hào)Pa、Pb，通過簡單的構(gòu)成和控制可以得到足夠高的功率因數(shù)，因此，可以抑制包含在輸入電流中的高次諧波成分。還有，可以利用電流增加比較陡急的流過電抗線圈3的短路電流和電流增加比較緩慢的向電容器5a或5b的充電電流，因此，借助于并用這些電流并與配合電路常數(shù)的改變可以得到各種各樣的電流波形。其結(jié)果可以得到足夠高的功率因數(shù)。
還有，產(chǎn)生的噪聲小且可以抑制在濾波電路及開關(guān)元件4a、4b上的損耗的增加，因此，可以提供低損耗的電源裝置。
還有，在本實(shí)施例中，說明了每半周期交替分別輸出到2個(gè)開關(guān)元件4a、4b上的2個(gè)及1個(gè)脈沖信號(hào)的輸出模式，但輸出模式并不限于此。
實(shí)施例3圖6為表示在與本發(fā)明相關(guān)的電源裝置的另外其他實(shí)施例中的電源電壓、輸入電流及各電容器兩端電壓的波形(以下稱為“主要波形”)以及脈沖信號(hào)的波形。圖7為表示在此電源裝置上的電流通路圖的變化方式的圖。下面把電源電壓的正半周期分成5個(gè)區(qū)間并參照?qǐng)D3、圖6及圖7對(duì)各期間的動(dòng)作進(jìn)行詳細(xì)說明。還有，在下面的說明中，“Va”、“Vb”分別表示電容器5a、5b的兩端電壓，“Vdc”表示濾波電容器8的兩端電壓。
區(qū)間①脈沖信號(hào)控制部22在交流電源1的電壓Vin的過零點(diǎn)同步并輸出用于使2個(gè)開關(guān)元件4a、4b中的任意一方在規(guī)定的時(shí)間成為導(dǎo)通狀態(tài)的脈沖信號(hào)。在圖6的例中，使開關(guān)元件4a成為導(dǎo)通狀態(tài)的脈沖信號(hào)Pa被輸出。此時(shí)，從交流電源1上看到的負(fù)載9一側(cè)的電壓等于電容器5b的兩端電壓Vb，其值大約為濾波電容器8的兩端電壓Vdc的1/2。但是，在這個(gè)區(qū)間，電源電壓Vin比電容器5b的兩端電壓Vb低，沒有電流從交流電源1流向負(fù)載一側(cè)，沒有輸入電流Iin。
區(qū)間②電源電壓Vin比電容器5b的兩端電壓Vb高，因此，對(duì)電容器5b的充電電流通過圖7(a)所示的電流通路開始流動(dòng)，在脈沖信號(hào)的導(dǎo)通狀態(tài)結(jié)束之前電流增加，與此同時(shí)，電容器5b的兩端電壓Vb上升。
區(qū)間③2個(gè)開關(guān)元件4a、4b都處于斷開狀態(tài)，從交流電源1上看到的負(fù)載一側(cè)的電壓等于濾波電容器8的兩端電壓Vdc。此時(shí)，電源電壓Vin比Vdc小，輸入電流Iin雖然減少但因存儲(chǔ)在電抗線圈3內(nèi)的能量而不斷流動(dòng)。
區(qū)間④電源電壓Vin比濾波電容器8的兩端電壓Vdc大，在此區(qū)間，輸入電流Iin在要對(duì)濾波電容器8充電的圖7(c)所示的電流通路上流動(dòng)。
區(qū)間⑤對(duì)濾波電容器8的充電結(jié)束，輸入電流Iin在此區(qū)間不流動(dòng)。
象以上那樣，通過進(jìn)行從區(qū)間①到區(qū)間⑤的動(dòng)作，輸入電流的上升可以比以往更快，可以得到導(dǎo)通角更大的電流波形。
還有，在交流電源1的負(fù)的半周期中，脈沖信號(hào)控制部22輸出使開關(guān)元件4b在規(guī)定時(shí)間成為導(dǎo)通狀態(tài)的脈沖信號(hào)Pb。此時(shí)，從交流電源1上看到的負(fù)載一側(cè)的電壓等于電容器5a的兩端電壓Va，與已說明的交流電源1的正的半周期一樣，對(duì)電容器5a的充電電流在圖7(b)所示的電流通路上從電源電壓Vin比Va大的點(diǎn)開始流動(dòng)。以后進(jìn)行與交流電源1的正的半周期一樣的動(dòng)作，可以加快輸入電流的上升并得到導(dǎo)通角大的電流波形。
通過在交流電源1的每一個(gè)周期中重復(fù)以上動(dòng)作得到足夠高的功率因數(shù)并可以減少包含在輸入電流中的高次諧波成分。
象以上那樣，根據(jù)本實(shí)施例的電源裝置，以簡單的構(gòu)成并通過在電源電壓的半周期中輸出1次脈沖信號(hào)這樣非常簡單的控制可以實(shí)現(xiàn)對(duì)包含在輸入電流中的高次諧波成分的抑制，可以提供產(chǎn)生噪聲小并抑制在濾波電路及開關(guān)元件4a、4b上的損耗的增加的低損耗的電源裝置。
還有，在把本電源裝置用于空調(diào)機(jī)等機(jī)器的情況下，如果交流電源1為200V，當(dāng)開關(guān)元件4a或4b處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，施加在電抗線圈3上的電壓只有電容器5a、5b的兩端電壓Va、Vb部分被緩和，因此，與圖33所示的以往的電源裝置相比，可以把電抗線圈3大幅度小型化。對(duì)于為了可以設(shè)法使機(jī)器整體小型化同時(shí)可以使在電抗線圈3上的損耗減少并可以完成機(jī)器的低損耗化，其結(jié)果特別有效。
實(shí)施例4圖8為在與本發(fā)明相關(guān)的電源裝置的另外其他實(shí)施例上的表示脈沖信號(hào)及主要波形的圖。下面把電源電壓的正半周期分成3個(gè)區(qū)間并參照?qǐng)D3、圖7及圖8對(duì)各期間的動(dòng)作進(jìn)行詳細(xì)說明。
區(qū)間①脈沖信號(hào)控制部22在交流電源1的電壓Vin的過零點(diǎn)同步并輸出應(yīng)使2個(gè)開關(guān)元件4a、4b各自在不同的規(guī)定的時(shí)間成為導(dǎo)通狀態(tài)的帶有不同脈沖寬度的脈沖信號(hào)。在圖8的例中，首先，與交流電源1的過零點(diǎn)檢測(cè)同步、使開關(guān)元件4b在短時(shí)間內(nèi)成為導(dǎo)通狀態(tài)的脈沖信號(hào)Pb或使開關(guān)元件4a在比開關(guān)元件4b長的與交流電源1的半周期同等或比之短的時(shí)間內(nèi)成為導(dǎo)通狀態(tài)的脈沖信號(hào)Pa被輸出。其結(jié)果，在區(qū)間①上的兩個(gè)開關(guān)元件4a、4b同時(shí)成為導(dǎo)通狀態(tài)，使交流電源1短路的電流在圖7(d)所示的電流通路上通過整流電路2、電抗線圈3及開關(guān)元件4a、4b流動(dòng)。
區(qū)間②開關(guān)元件4b處于斷開狀態(tài)，從交流電源1上看到的負(fù)載一側(cè)的電壓等于電容器5b的兩端電壓Vb。此時(shí)，電源電壓Vin比Vb大，對(duì)電容器5b進(jìn)行充電的電流在圖7(a)所示的電流通路上通過電抗線圈3流動(dòng)。
區(qū)間③對(duì)電容器5b的充電結(jié)束，輸入電流Iin在此區(qū)間不流動(dòng)。
象以上那樣，通過進(jìn)行從區(qū)間①到區(qū)間③的動(dòng)作，與實(shí)施例3一樣，輸入電流的上升可以比以往的電源裝置更快，因此，可以得到導(dǎo)通角更大的電流波形。
還有，在交流電源1的負(fù)的半周期中，與交流電源1的正的半周期相反，脈沖信號(hào)控制部22在過零檢測(cè)后輸出使開關(guān)元件4a在短時(shí)間內(nèi)成為導(dǎo)通狀態(tài)的脈沖信號(hào)Pa或使開關(guān)元件4b在比開關(guān)元件4a長的與交流電源1的半周期同等或比之短的時(shí)間內(nèi)成為導(dǎo)通狀態(tài)的脈沖信號(hào)Pb。在此負(fù)的半周期中也進(jìn)行與正的半周期一樣的動(dòng)作，輸入電流的上升可以比以往更快，可以得到導(dǎo)通角更大的輸入電流波形。
通過在交流電源1的每一個(gè)周期中重復(fù)以上動(dòng)作得到足夠高的功率因數(shù)并可以減少包含在輸入電流中的高次諧波成分。
還有，在本實(shí)施例的電源裝置上的區(qū)間①中，借助于通過7(d)的電流通路并通過了電抗線圈3的短路電流，能量被儲(chǔ)存往電抗線圈3，同時(shí)，在區(qū)間②中，借助于通過圖7(a)或(b)的電流通路的往電容器5a或5b充電的電流，能量被儲(chǔ)存往電容器5a、5b。因此，在本實(shí)施例的電源裝置中可以得到足夠高的功率因數(shù)，同時(shí)，比起交流電源1的電壓Vin，可以得到足夠大的輸出電壓Vdc，比起由倍壓整流所得到的電壓，還可以得到更高的輸出電壓。
象以上那樣，根據(jù)本實(shí)施例的電源裝置，在電源電壓的半周期中，借助于一次輸出2個(gè)開關(guān)元件4a、4b各自帶有不同的脈沖寬度的脈沖信號(hào)這樣的非常簡單的控制可以擴(kuò)大電流導(dǎo)通角并可以得到足夠高的功率因數(shù)。
還有，產(chǎn)生的噪聲小且可以抑制在濾波電路及開關(guān)元件4a、4b上的損耗的增加，因此，可以實(shí)現(xiàn)低損耗化。而且，可以把輸出電壓升壓到比由倍壓整流得到的電壓更大的電壓?？梢蕴峁┛蓱?yīng)付需要高直流電壓的負(fù)載的電源裝置。
還有，在實(shí)施例3所示的發(fā)明的電源裝置中，如圖9所示那樣生成使開關(guān)元件在比交流電源1的半周期更寬的區(qū)間內(nèi)導(dǎo)通的脈沖信號(hào)，借助于在交流電源1的每半周期切換輸出該脈沖信號(hào)可以進(jìn)行與本發(fā)明的電源裝置同樣的動(dòng)作并得到同等的效果。
還有，在發(fā)明的電源裝置中，通過在不超過電源電壓的半周期的范圍內(nèi)控制2個(gè)脈沖寬度不同的脈沖信號(hào)Pa、Pb的脈沖寬度可以得到高的功率因數(shù)改善效果并可以在大范圍內(nèi)控制電源裝置的輸出電壓值。
實(shí)施例5圖10為在與本發(fā)明相關(guān)的電源裝置的另外其他實(shí)施例上的表示脈沖信號(hào)及主要波形的圖。下面參照?qǐng)D3、圖7及圖10對(duì)本實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
在圖10所示的例中，與來自過零檢測(cè)部21的過零檢測(cè)信號(hào)同步把相同脈沖寬度的脈沖信號(hào)Pa、Pb同時(shí)輸出到2個(gè)開關(guān)元件4a、4b上。其結(jié)果，在開關(guān)元件4a、4b同時(shí)成為導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，短路電流在圖7(d)所示的電流通路上通過整流電路2、電抗線圈3及開關(guān)元件4a、4b流動(dòng)，因此，在本來電流沒導(dǎo)通的交流電源1的過零點(diǎn)附近也可以使輸入電流Iin流動(dòng)。因此，可以使輸入電流Iin在過零點(diǎn)處同步上升，可以擴(kuò)大電流導(dǎo)通角并得到高的功率因數(shù)，可以使包含在輸入電流Iin內(nèi)的高次諧波成分減少。
因此，由圖3、圖7及圖10可知，根據(jù)本實(shí)施例的電源裝置，在電源電壓的半周期中，借助于使2個(gè)開關(guān)元件4a、4b同時(shí)成為導(dǎo)通狀態(tài)這樣簡單的控制可以擴(kuò)大電流導(dǎo)通角并得到足夠高的功率因數(shù)。由此，可以使包含在輸入電流Iin內(nèi)的高次諧波成分減少。
還有，產(chǎn)生的噪聲小且可以抑制在濾波電路及開關(guān)元件4a、4b上的損耗的增加而成為低損耗，同時(shí)，借助于通過了電抗線圈3的短路電流可以把能量儲(chǔ)存往電抗線圈3，可以使輸出電壓Vdc升壓。
還有，在本實(shí)施例的電路構(gòu)成中，開關(guān)元件4a、4b被串聯(lián)著，因此，被施加在各開關(guān)元件4a、4b上的電壓為圖33所示的以往例的一半。因此，各開關(guān)元件4a、4b可以用耐壓小的元件，可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)部件的小型化。其結(jié)果可以實(shí)現(xiàn)裝置整體的小型化。
還有，施加在各開關(guān)元件4a、4b上的電壓為圖33所示的以往例的一半，因此，可以進(jìn)一步使在各開關(guān)元件4a、4b上的開關(guān)損耗減少，特別是在輸入電流小的低負(fù)載時(shí)可以時(shí)裝置更加低損耗化。還有，此效果并不限于本發(fā)明的實(shí)施例，在其他的發(fā)明的電源裝置的實(shí)施例中也可以得到同樣的效果。
實(shí)施例6圖11為表示與本發(fā)明相關(guān)的電源裝置的另外其他實(shí)施例的電路構(gòu)成圖。在圖11中，電源裝置除了圖3所示的電路構(gòu)成之外還具備有接受來自過零檢測(cè)部21的過零檢測(cè)信號(hào)并把使所接受的過零檢測(cè)信號(hào)只延遲規(guī)定時(shí)間的過零延遲信號(hào)輸出到脈沖信號(hào)控制部22的檢測(cè)信號(hào)延遲部24。檢測(cè)信號(hào)延遲部24由利用了基于電容和電阻的時(shí)間常數(shù)的延遲電路和具有定時(shí)功能的IC或微機(jī)等構(gòu)成。
下面對(duì)圖11所示的電源裝置進(jìn)行說明。脈沖信號(hào)控制部22接受從由檢測(cè)信號(hào)延遲部24得到的過零點(diǎn)延遲了規(guī)定時(shí)間的過零延遲信號(hào)并輸出應(yīng)使開關(guān)元件4a、4b中至少一個(gè)在規(guī)定時(shí)間成為導(dǎo)通狀態(tài)的脈沖信號(hào)。
圖12表示在本實(shí)施例的電源裝置上的脈沖信號(hào)及主要波形圖。在圖12的例中，在交流電源1的正的半周期中，通過脈沖信號(hào)Pa使開關(guān)元件4a在半周期的位相后半部的一部分上導(dǎo)通，在負(fù)半周期中，通過脈沖信號(hào)Pb使開關(guān)元件4b在半周期的位相后半部的一部分上導(dǎo)通。
由圖12的輸入電流波形Iin可知，通過使脈沖信號(hào)延遲，即便在輸入電流的位相的后半部也可以在電源電壓的每半周期以相同的時(shí)序輸出脈沖信號(hào)，因此，充電電流流向電容器5a、5b，可以擴(kuò)大電流導(dǎo)通角。
因此，根據(jù)本實(shí)施例的電源裝置，通過使脈沖信號(hào)從交流電源1的過零點(diǎn)延遲規(guī)定時(shí)間可以使輸入電流在半周期的任意位相區(qū)間流動(dòng)，因此，通過在本來電流不導(dǎo)通的期間輸出脈沖信號(hào)可以大幅度擴(kuò)大電流導(dǎo)通角，對(duì)于為可以得到高的功率因數(shù)特別有效。而且，因噪聲低，可以簡化濾波電路，同時(shí)，在開關(guān)裝置上的損耗小，因此，可以提供低損耗且構(gòu)成簡單的電源裝置。還有，通過組合上述實(shí)施例中的脈沖信號(hào)控制可以進(jìn)一步擴(kuò)大電流導(dǎo)通角，并可以大幅度改善功率因數(shù)并進(jìn)一步抑制高次諧波成分。
實(shí)施例7圖13為表示與本發(fā)明相關(guān)的電源裝置的另外其他實(shí)施例的電路構(gòu)成圖。在圖13中，電源裝置除了圖3所示的電路構(gòu)成之外還具備有檢測(cè)交流電源1的電壓值的電源電壓檢測(cè)部25。電源電壓檢測(cè)部25用電阻等或在必須絕緣的情況下用變壓器等構(gòu)成，檢測(cè)出交流電壓值Vin或整流電路2的輸出脈沖電壓的電壓值|Vin|。下面用圖13對(duì)本實(shí)施例的電源裝置進(jìn)行詳細(xì)說明。
脈沖信號(hào)控制部22接受從電源電壓檢測(cè)部25得到的電源電壓的值并在該值達(dá)到了規(guī)定值時(shí)同步輸出使開關(guān)元件4a、4b中的至少一個(gè)在規(guī)定時(shí)間成為導(dǎo)通狀態(tài)的脈沖信號(hào)。其結(jié)果，在交流電源1的每半周期每次可都以相同的時(shí)序輸出脈沖信號(hào)，因此，在交流電源1的每周期上可以正確地使電流導(dǎo)通角擴(kuò)大。因此，可以得到高的功率因數(shù)并可以比較正確地對(duì)高次諧波成分進(jìn)行抑制。由此可以得到可靠性高的電源裝置。
因此，根據(jù)本發(fā)明的電源裝置，通過根據(jù)從電源電壓檢測(cè)部25得到交流電源1的電壓值達(dá)到規(guī)定值進(jìn)行輸出脈沖電壓控制代替由過零檢測(cè)部21測(cè)出的過零點(diǎn)可以得到與從上述實(shí)施例2到實(shí)施例6一樣的效果。還有，通常，在交流電源1的電壓值變化了的情況下，根據(jù)其增減輸出電壓Vdc的值也相應(yīng)增減，但在本電源裝置中，為了把交流電源1的電壓值與定好的規(guī)定值比較，在電源電壓產(chǎn)生了變動(dòng)的情況下，脈沖信號(hào)的輸出時(shí)序自動(dòng)地變化。
也就是說，當(dāng)電源電壓增加時(shí)，脈沖信號(hào)的輸出時(shí)序提前，因此，在電源電壓比通常小時(shí)，開關(guān)元件4a、4b變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)。其結(jié)果，往電抗線圈3或開關(guān)元件4a、4b的能量存儲(chǔ)量減少，輸出電壓Vdc趨向減少的方向。相反，當(dāng)電源電壓下降時(shí)，脈沖信號(hào)的輸出時(shí)序落后，因此，在電源電壓比通常大時(shí)，開關(guān)元件4a、4b變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)。其結(jié)果，往電抗線圈3或電容器5a、5b的能量存儲(chǔ)量增加，輸出電壓Vdc趨向增加的方向。因此，在本實(shí)施例的電源裝置中，如果是小的電源電壓變化，可以使輸出電壓保持一定，具有抗干擾強(qiáng)的效果。
實(shí)施例8
圖14為表示與本發(fā)明相關(guān)的電源裝置的另外其他實(shí)施例的電路構(gòu)成圖。在圖14中，電源裝置除了圖13所示的電路構(gòu)成之外還具備有檢測(cè)濾波電容器8的兩端電壓Vdc的直流電壓檢測(cè)部26。直流電壓檢測(cè)部26簡單地由電阻等構(gòu)成。直流電壓檢測(cè)部26的輸出用A/D變換器由微機(jī)等取入。還有，直流電壓檢測(cè)部26以檢測(cè)電源裝置的輸出電壓即供給負(fù)載的電壓為目的，在沒有濾波電容器8的電路構(gòu)成中，也可以檢測(cè)功率因數(shù)改善電路7的輸出電壓取代對(duì)濾波電容器8的兩端電壓Vdc的檢測(cè)。還有，圖15為在本實(shí)施例的電源裝置上的脈沖信號(hào)及主要波形圖。
下面把電源電壓的正半周期分成4個(gè)區(qū)間并參照?qǐng)D7、圖14及圖15對(duì)各期間的動(dòng)作進(jìn)行詳細(xì)說明。
區(qū)間①脈沖信號(hào)控制部22在交流電源1的電壓Vin的過零點(diǎn)同步并輸出使2個(gè)開關(guān)元件4a、4b中的任意一方在電源1的電壓值Vin超過濾波電容器8的兩端電壓Vdc之前成為導(dǎo)通狀態(tài)的脈沖信號(hào)。在圖15的例中，在正的半周期中應(yīng)使開關(guān)元件4a成為導(dǎo)通狀態(tài)的脈沖信號(hào)Pa被輸出。此時(shí)，從交流電源1上看到的負(fù)載一側(cè)的電壓等于電容器5b的兩端電壓Vb，其值大約為濾波電容器8的兩端電壓Vdc的1/2。但是，在這個(gè)區(qū)間，電源電壓Vin比電容器5b的兩端電壓Vb低，沒有電流從交流電源1流向負(fù)載一側(cè)。
區(qū)間②電源電壓Vin比電容器5b的兩端電壓Vb高，因此，對(duì)電容器5b的充電電流通過圖7(a)所示的電流通路開始流動(dòng)，在脈沖信號(hào)的導(dǎo)通狀態(tài)結(jié)束之前電流增加。還有，在該區(qū)間，電源電壓Vin上升并很快與濾波電容器8的兩端電壓Vdc相等。此時(shí)，關(guān)元件4a變成斷開狀態(tài)。此動(dòng)作在脈沖信號(hào)控制部22中借助于檢測(cè)出由電源電壓檢測(cè)部25得到的電源電壓值超過由直流電壓檢測(cè)部26得到的直流電壓值即濾波電容器8的兩端電壓Vd而被執(zhí)行。
區(qū)間③2個(gè)開關(guān)元件4a、4b都處于斷開狀態(tài)，從交流電源1上看到的負(fù)載一側(cè)的電壓等于濾波電容器8的兩端電壓Vdc。此時(shí)，電源電壓Vin等于Vdc，此后，在電源電壓Vin增加的同時(shí)，輸入電流Iin通過應(yīng)向電容器8充電的圖7(c)所示的電流通路流動(dòng)。
區(qū)間④對(duì)濾波電容器8的充電結(jié)束，在此區(qū)間，電流不流動(dòng)，處于非導(dǎo)通狀態(tài)。
以上通過進(jìn)行從區(qū)間①到區(qū)間④的動(dòng)作，輸入電流的上升可以比以往更快，可以得到導(dǎo)通角更大的電流波形，同時(shí)，在區(qū)間②及區(qū)間③切換時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生實(shí)施例3的圖6所示那樣的電流波形的尖，可以得到比較平滑的電流波形。
還有，在交流電源1的負(fù)的半周期中，脈沖信號(hào)控制部22輸出使開關(guān)元件4b在電源1的電壓值Vin超過濾波電容器8的兩端電壓Vdc之前成為導(dǎo)通狀態(tài)的脈沖信號(hào)Pb。在此情況下，通過進(jìn)行與正的半周期一樣的動(dòng)作也可以擴(kuò)大導(dǎo)通角并得到無尖的比較平滑的電流波形。
通過在交流電源1的每一個(gè)周期中重復(fù)以上動(dòng)作可以擴(kuò)大電流導(dǎo)通角并得到無尖的電流波形。因此，可以得到非常高的功率因數(shù)并可以進(jìn)一步減少包含在輸入電流中的高次諧波成分。
因此，根據(jù)本實(shí)施例的電源裝置，通過在電源電壓的半周期中輸出一次脈沖信號(hào)這樣非常簡單的控制可以擴(kuò)大輸入電流導(dǎo)通角。還有，由于把脈沖信號(hào)由導(dǎo)通狀態(tài)變?yōu)閿嚅_狀態(tài)的時(shí)序經(jīng)常可以最優(yōu)化，因此，可以消去電流波形的尖。其結(jié)果可以得到比較平滑的電流波形并可以大幅度減少包含在輸入電流中的高次諧波成分。
還有，電源裝置為低噪聲，可以簡化濾波電路，同時(shí)，在交流電源1的半周期內(nèi)開關(guān)一次，因此，可以減小在開關(guān)元件4a、4b上的損耗并可以實(shí)現(xiàn)低損耗化。還有，在實(shí)施例1到7所示的電源裝置中，檢測(cè)出濾波電容器8的電壓，把電源電壓Vin和濾波電容器的兩端電壓Vdc進(jìn)行比較并控制脈沖信號(hào)的時(shí)序，這可以適合本實(shí)施例的宗旨。
實(shí)施例9圖16為表示與本發(fā)明相關(guān)的電源裝置的另外其他實(shí)施例的電路構(gòu)成圖。在圖16中，電源裝置除了圖3所示的電路構(gòu)成之外還具備有檢測(cè)濾波電容器8的兩端電壓Vdc并輸出的直流電壓檢測(cè)部26和檢測(cè)負(fù)載大小的負(fù)載狀態(tài)檢測(cè)部27。負(fù)載狀態(tài)檢測(cè)部27從由直流電壓檢測(cè)部26得到的濾波電容器8的兩端電壓Vdc和通過由電阻或電流變壓器等構(gòu)成的負(fù)載電流檢測(cè)部71得到的負(fù)載電流推算負(fù)載的大小。脈沖信號(hào)控制部22對(duì)來自負(fù)載狀態(tài)檢測(cè)部27及直流電壓檢測(cè)部26的輸出進(jìn)行讀入，生成并輸出驅(qū)動(dòng)開關(guān)元件4a、4b的脈沖信號(hào)。
下面對(duì)此電源裝置進(jìn)行詳細(xì)說明。
脈沖信號(hào)控制部22根據(jù)由負(fù)載狀態(tài)檢測(cè)部27得到的負(fù)載的大小改變應(yīng)使開關(guān)元件4a、4b成為導(dǎo)通狀態(tài)的輸出脈沖信號(hào)的脈沖寬度。例如，在實(shí)施例3的電源裝置上的脈沖寬度的控制中，也可以使脈沖寬度根據(jù)由負(fù)載狀態(tài)檢測(cè)部27得到的負(fù)載的大小成比例地改變。還有，也可以預(yù)先根據(jù)規(guī)定的負(fù)載的大小設(shè)定可以使功率因數(shù)或效率達(dá)到最大的脈沖寬度，并根據(jù)所檢測(cè)出的負(fù)載的大小輸出保持設(shè)定了的規(guī)定的脈沖寬度的脈沖信號(hào)。還有，在實(shí)施例4的電源裝置中，也可以預(yù)先根據(jù)負(fù)載的大小設(shè)定把輸出電壓變?yōu)橐?guī)定值的脈沖寬度，并根據(jù)所檢測(cè)出的負(fù)載的大小輸出保持設(shè)定了的規(guī)定的脈沖寬度的脈沖信號(hào)。特別是通過脈沖信號(hào)控制部22從直流電壓檢測(cè)部26檢測(cè)出濾波電容器8的兩端電壓Vdc可以確認(rèn)是否得到規(guī)定的輸出電壓，因此，可以比較可靠地控制輸出電壓。
本實(shí)施例的電源裝置可以與上述實(shí)施例所示的電源裝置組合使用，由此，在整個(gè)負(fù)載的范圍內(nèi)可以得到與上述發(fā)明同等的效果。因此，根據(jù)本電源裝置，通過根據(jù)負(fù)載的大小成比例地改變脈沖寬度可以簡化控制并可以在整個(gè)負(fù)載的范圍內(nèi)得到足夠高的功率因數(shù)。由此，通過簡單的控制可以在整個(gè)負(fù)載的范圍內(nèi)抑制高次諧波成分。還有，通過預(yù)先根據(jù)負(fù)載的大小設(shè)定可以使功率因數(shù)或效率達(dá)到最大的脈沖寬度并根據(jù)所檢測(cè)出的負(fù)載的大小輸出保持設(shè)定了的規(guī)定的脈沖寬度的脈沖信號(hào)，可以在整個(gè)負(fù)載的范圍內(nèi)大幅度提高功率因數(shù)或效率。由此可以大幅度減少高次諧波成分。還有，也可以實(shí)現(xiàn)高次諧波的抑制和裝置的低損耗化。還有，通過預(yù)先根據(jù)負(fù)載的大小設(shè)定可以把輸出電壓變?yōu)橐?guī)定值的脈沖寬度并根據(jù)所檢測(cè)出的負(fù)載的大小輸出保持設(shè)定了的規(guī)定的脈沖寬度的脈沖信號(hào)可以在整個(gè)負(fù)載的范圍內(nèi)得到任意的輸出電壓。由此可以實(shí)現(xiàn)對(duì)高次諧波成分的抑制和高輸出化。
還有，在本實(shí)施例中，負(fù)載狀態(tài)檢測(cè)部27從由直流電壓檢測(cè)部26得到的濾波電容器8的兩端電壓和通過由電阻或電流變壓器等構(gòu)成的負(fù)載電流檢測(cè)部71得到的負(fù)載電流推算負(fù)載的大小，但在本發(fā)明的電源裝置上的負(fù)載檢測(cè)方法并不限于此，作為檢測(cè)方法也可以從輸出電壓、輸出電流、輸入電流以及在開關(guān)裝置上流動(dòng)的電流推算，還有，也可以借助于對(duì)這些組合推算進(jìn)行檢測(cè)。
實(shí)施例10圖17為表示與本發(fā)明相關(guān)的電源裝置的另外其他實(shí)施例的電路構(gòu)成圖。在圖17所示的電源裝置中，與實(shí)施例9的電源裝置的不同點(diǎn)在于脈沖信號(hào)控制部22只根據(jù)來自負(fù)載狀態(tài)檢測(cè)部27的檢測(cè)信號(hào)輸出脈沖信號(hào)。
下面對(duì)圖17所示的電源裝置進(jìn)一步進(jìn)行詳細(xì)說明。脈沖信號(hào)控制部22根據(jù)由負(fù)載狀態(tài)檢測(cè)部27得到的負(fù)載的大小選擇上述實(shí)施例1到9所示的電源裝置上的輸出模式中的任何一個(gè)輸出應(yīng)使開關(guān)元件4a、4b成為導(dǎo)通狀態(tài)的輸出脈沖信號(hào)。
還有，圖18為表示在本實(shí)施例的電源裝置中脈沖信號(hào)控制部22輸出的脈沖信號(hào)及那時(shí)的主要波形的圖。在圖18中，“Pa1”、“Pa2”表示驅(qū)動(dòng)開關(guān)元件4a的脈沖信號(hào)，“Pb1”、“Pb2”表示驅(qū)動(dòng)開關(guān)元件4b的脈沖信號(hào)。
在圖17中，當(dāng)由負(fù)載狀態(tài)檢測(cè)部27所檢測(cè)出的負(fù)載的大小W在規(guī)定的值Y1以下時(shí)，實(shí)施例3所示的輸出模式的脈沖信號(hào)被輸出，另一方面，當(dāng)負(fù)載的大小W在規(guī)定的值Y1以上時(shí)，實(shí)施例4所示的輸出模式的脈沖信號(hào)被輸出。
即，當(dāng)W≤Y1時(shí)輸出圖18(a)所示那樣的脈沖信號(hào)Pa1、Pb1。還有，當(dāng)W≥Y1時(shí)輸出圖18(b)所示那樣的脈沖信號(hào)Pa2、Pb2。
由此，當(dāng)負(fù)載W在規(guī)定的值Y1以下(W≤Y1)的區(qū)域時(shí)可以得到高的功率因數(shù)，同時(shí)，可以使輸出電壓幾乎恒定地保持在大約由全波整流所得到的電壓上。還有，當(dāng)負(fù)載W在規(guī)定的值Y1以上的區(qū)域時(shí)可以得到高的功率因數(shù)，同時(shí)，可以得到電壓值比由倍壓整流所得到的電壓高的輸出電壓。其結(jié)果可以根據(jù)負(fù)載的大小改變輸出電壓。
還有，在W≥Y1的區(qū)域中，如實(shí)施例9所示那樣，通過與負(fù)載的大小成比例地展寬脈沖寬度可以使輸出電壓從由全波整流所得到的電壓到比由倍壓整流所得到的電壓更高的電壓值為止逐漸地改變。
還有，也可以設(shè)定另外一個(gè)規(guī)定值Y2，當(dāng)負(fù)載的大小W在Y2以下時(shí)使脈沖信號(hào)都斷開。即，當(dāng)W≤Y2時(shí)，脈沖信號(hào)控制部22不輸出脈沖信號(hào)。另一方面，當(dāng)Y2≤W≤Y1時(shí)，脈沖信號(hào)控制部22輸出圖18(a)所示那樣的脈沖信號(hào)Pa1、Pb1。還有，當(dāng)W≥Y1時(shí)，脈沖信號(hào)控制部22輸出圖18(b)所示那樣的脈沖信號(hào)Pa2、Pb2。
由此，在上述實(shí)施例中，當(dāng)負(fù)載的大小W在Y2以下的區(qū)域時(shí)，流向開關(guān)元件4a、4b的電流不導(dǎo)通，可以減少在此開關(guān)元件上的損耗，因此，可以實(shí)現(xiàn)裝置的低損耗化。
因此，在本發(fā)明的電源裝置中，通過比較負(fù)載的大小W和規(guī)定值并根據(jù)其大小改變輸出的脈沖信號(hào)可以在整個(gè)負(fù)載的范圍內(nèi)得到高的功率因數(shù)并可以抑制高次諧波成分，同時(shí)，可以根據(jù)負(fù)載的大小改變輸出電壓。還有，通過在低負(fù)載區(qū)斷開脈沖信號(hào)可以進(jìn)一步減少損耗。
結(jié)果，即便對(duì)于大小變化的負(fù)載也可以在其整個(gè)變化范圍內(nèi)抑制高次諧波成分并可以改變輸出電壓，可以實(shí)現(xiàn)高輸出化。
還有，可以簡化電源裝置的電路構(gòu)成及控制，因此，產(chǎn)生噪聲小，可以簡化濾波電路，同時(shí)，在開關(guān)裝置上的損耗小、可以實(shí)現(xiàn)低損耗化。
還有，也可以組合在本實(shí)施例的電源裝置上的脈沖信號(hào)的輸出模式并用于實(shí)施例1到實(shí)施例9所示的電源裝置中。
還有，在本實(shí)施例中，負(fù)載狀態(tài)檢測(cè)部27從由直流電壓檢測(cè)部26得到的濾波電容器8的兩端電壓和由負(fù)載電流檢測(cè)部71得到的負(fù)載電流推算負(fù)載的大小，但負(fù)載檢測(cè)方法并不限于此。作為檢測(cè)方法比如也可以從輸出電壓、輸出電流、輸入電流、在開關(guān)元件上流動(dòng)的電流以及脈沖寬度推算，還有，也可以借助于對(duì)這些組合推算進(jìn)行檢測(cè)。
實(shí)施例11圖19為表示與本發(fā)明相關(guān)的電源裝置的另外其他實(shí)施例的電路構(gòu)成圖。在圖19中，電源裝置除了圖3所示的電路構(gòu)成之外還具備有逆變器裝置10和負(fù)載狀態(tài)檢測(cè)部27。逆變器裝置10由多個(gè)半導(dǎo)體元件構(gòu)成，通過以高頻開關(guān)此半導(dǎo)體元件可以把濾波電容器8的兩端的大致直流電壓Vdc轉(zhuǎn)換為可變電壓、可變頻率的交流電壓。作為半導(dǎo)體元件，與功率因數(shù)改善電路7的開關(guān)元件4a、4b同樣，使用功率晶體管、功率MOSFET、IGBT等可自消弧的半導(dǎo)體。從逆變器裝置10輸出的可變電壓、可變頻率的交流電壓被用于供給對(duì)馬達(dá)裝置11進(jìn)行可變速驅(qū)動(dòng)。在馬達(dá)裝置11上使用DC無刷馬達(dá)。
還有，負(fù)載狀態(tài)檢測(cè)部27由逆變器控制部30、逆變器驅(qū)動(dòng)部31以及位置檢測(cè)部32構(gòu)成。位置檢測(cè)部32檢測(cè)出馬達(dá)裝置11即DC無刷馬達(dá)的轉(zhuǎn)子位置并輸出位置檢測(cè)信號(hào)，由孔傳感器和編碼器等構(gòu)成。逆變器控制部30生成輸出用于根據(jù)來自位置檢測(cè)部32的位置檢測(cè)信號(hào)驅(qū)動(dòng)逆變器裝置10的控制信號(hào)，由微機(jī)等構(gòu)成。還有，逆變器驅(qū)動(dòng)部31根據(jù)由逆變器控制部30生成輸出的控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)逆變器裝置10的半導(dǎo)體元件。
還有，脈沖信號(hào)控制部22生成并輸出驅(qū)動(dòng)開關(guān)元件4a、4b的脈沖信號(hào)，但在本例中還對(duì)作為負(fù)載狀態(tài)檢測(cè)部27的構(gòu)成要素的逆變器控制部30所檢測(cè)出的負(fù)載的狀態(tài)進(jìn)行讀入。
下面對(duì)圖19的電源裝置進(jìn)行詳細(xì)說明。逆變器控制部30接受來自外部的速度指令信號(hào)以及來自位置檢測(cè)部32的位置檢測(cè)信號(hào)，把馬達(dá)裝置11控制在規(guī)定的速度上，為此，生成驅(qū)動(dòng)逆變器裝置10的控制信號(hào)。
在作為通過此逆變器裝置10可被變速驅(qū)動(dòng)的馬達(dá)裝置11例如用于空調(diào)機(jī)的壓縮機(jī)用馬達(dá)中，根據(jù)速度的大小增加負(fù)載扭矩，同時(shí)，在馬達(dá)線圈上產(chǎn)生的逆電動(dòng)勢(shì)增大，因此，施加在馬達(dá)裝置11上的電壓、電流增大，輸出電壓增大。由此導(dǎo)致交流電源1上的輸入功率和輸入電流也增大。
另一方面，在功率因數(shù)改善電路7中，為了改善輸入電流的功率因數(shù)，脈沖信號(hào)控制部22輸出驅(qū)動(dòng)開關(guān)元件4a、4b的脈沖信號(hào)，但電源裝置的功率因數(shù)及效率在很大程度上受到此脈沖信號(hào)的脈沖寬度的影響。因此，為使功率因數(shù)或效率達(dá)到最大，必須各自輸出最佳的脈沖寬度的脈沖信號(hào)，此脈沖信號(hào)的最佳脈沖寬度依負(fù)載的大小和電路常數(shù)的不同而不同。
于是，為了在馬達(dá)裝置11的整個(gè)負(fù)載變動(dòng)范圍內(nèi)得到最大的功率因數(shù)或效率，重要的是根據(jù)負(fù)載的大小控制脈沖信號(hào)的脈沖寬度。在本實(shí)施例中，作為檢測(cè)負(fù)載大小的方法，根據(jù)由位置檢測(cè)部32輸出的位置檢測(cè)信號(hào)的檢測(cè)間隔求得的馬達(dá)裝置11的速度進(jìn)行推算。
這里，例如對(duì)馬達(dá)裝置11的速度預(yù)先設(shè)定可以使功率因數(shù)或效率達(dá)到最大的脈沖寬度。然后，脈沖信號(hào)控制部22也可以根據(jù)檢測(cè)出的馬達(dá)裝置11的速度輸出保持預(yù)先設(shè)定的規(guī)定的脈沖寬度。還有，當(dāng)最佳的脈沖寬度幾乎與馬達(dá)裝置11的速度成正比的情況下，如圖20所示那樣，脈沖信號(hào)控制部22也可以控制脈沖信號(hào)的脈沖寬度使之與被檢測(cè)的馬達(dá)裝置11的速度成正比。
因此，根據(jù)本發(fā)明的電源裝置，通過馬達(dá)裝置11的速度推算負(fù)載的大小，對(duì)此速度預(yù)先設(shè)定可以使功率因數(shù)或效率達(dá)到最大的脈沖寬度，根據(jù)檢測(cè)出的馬達(dá)裝置11的速度輸出規(guī)定的脈沖寬度，因此，可以在馬達(dá)裝置11的整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)得到足夠的功率因數(shù)或效率。由此，在馬達(dá)裝置11的整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)可以充分地減少輸入電流的高次諧波成分，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)低損耗的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)用的電源裝置。而且，產(chǎn)生噪聲小并可以抑制在濾波電路及開關(guān)元件4a、4b上的損耗的增加。
還有，當(dāng)最佳的脈沖寬度幾乎與馬達(dá)裝置11的速度成正比的情況下，控制脈沖信號(hào)的脈沖寬度使之與被檢測(cè)的馬達(dá)裝置11的速度成正比，因此，同樣在馬達(dá)裝置11的整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)可以得到足夠的功率因數(shù)或效率。而且，在此情況下，脈沖信號(hào)的脈沖寬度可以用對(duì)馬達(dá)裝置11的速度的線性表達(dá)式表示，因此，可以進(jìn)一步簡化脈沖寬度控制。由此，在馬達(dá)裝置11的整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)可以通過簡單的控制充分地減少輸入電流的高次諧波成分，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)低損耗的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)用的電源裝置。
實(shí)施例12下面用圖19、圖21、圖22及圖23對(duì)本發(fā)明的電源裝置的另外其他的實(shí)施例進(jìn)行說明。
在本實(shí)施例中，根據(jù)交流電源1的輸入電流的大小檢測(cè)出馬達(dá)裝置11的負(fù)載大小。此輸入電流的大小根據(jù)馬達(dá)裝置11的負(fù)載大小增加，并由電流通路上所設(shè)的電阻和電流變壓器等的輸入電流檢測(cè)部(未圖示)被檢測(cè)作為檢測(cè)方法。還有，在以下的說明中，把基于實(shí)施例3所示的脈沖信號(hào)的工作模式成為“全波整流模式”，把基于實(shí)施例4所示的脈沖信號(hào)的工作模式成為“倍壓整流模式”。
在圖21中，在馬達(dá)裝置11啟動(dòng)后，功率因數(shù)改善電路7的脈沖信號(hào)控制部22用全波整流模式進(jìn)行功率因數(shù)改善。在此情況下，例如，當(dāng)交流電源1的電壓值為200V時(shí)，濾波電容器8的兩端電壓Vdc的值大約為280V。
輸入電流因馬達(dá)裝置11上的負(fù)載增加而增加。脈沖信號(hào)控制部22根據(jù)負(fù)載的大小即輸入電流的大小控制脈沖信號(hào)的脈沖寬度使得功率因數(shù)或效率達(dá)到最大。在此期間，逆變器控制部30根據(jù)來自外部的速度指令信號(hào)把馬達(dá)裝置11控制在規(guī)定的速度上，為此，進(jìn)行逆變器PWM(Pulse Width Modulation)控制，通過控制驅(qū)動(dòng)逆變器裝置10的各半導(dǎo)體元件的高頻脈沖信號(hào)的脈沖占空比并通過調(diào)節(jié)施加在馬達(dá)裝置11上的電壓把馬達(dá)裝置11控制在規(guī)定的速度上。
于是，隨著負(fù)載的增加，當(dāng)逆變器控制部30輸出的高頻脈沖信號(hào)的脈沖占空比達(dá)到規(guī)定值比如100％時(shí)，供往馬達(dá)裝置11的電壓成為飽和狀態(tài)，在此之上無法再增加馬達(dá)裝置11的速度。因此，為設(shè)法提高馬達(dá)裝置11的速度，甚至為了供給更大的電壓，必須增加功率因數(shù)改善電路7的輸出電壓即濾波電容器8的兩端電壓Vdc。于是，以后，通過對(duì)基于脈沖信號(hào)控制部22的功率因數(shù)改善電路7的脈沖信號(hào)控制來控制濾波電容器8的兩端電壓Vdc并進(jìn)行逆變器PAM(Pulse AmplitudeModulation)控制，通過調(diào)節(jié)施加在馬達(dá)裝置11上的電壓把馬達(dá)裝置11控制在規(guī)定的速度上。
下面用圖22對(duì)本實(shí)施例上的其他控制手法進(jìn)行說明。在圖22中，在馬達(dá)裝置11啟動(dòng)后，功率因數(shù)改善電路7的脈沖信號(hào)控制部22用全波整流模式進(jìn)行功率因數(shù)改善。在此情況下，例如，當(dāng)交流電源1的電壓值為100V時(shí)，濾波電容器8的兩端電壓Vdc的值大約為140V。
輸入電流因馬達(dá)裝置11上的負(fù)載增加而增加。脈沖信號(hào)控制部22根據(jù)負(fù)載的大小即輸入電流的大小控制脈沖信號(hào)的脈沖寬度使得功率因數(shù)或效率達(dá)到最大。在此期間，逆變器控制部30根據(jù)來自外部的速度指令信號(hào)把馬達(dá)裝置11控制在規(guī)定的速度上，為此，進(jìn)行逆變器PWM控制。
于是，隨著負(fù)載的增加，當(dāng)逆變器裝置10的脈沖占空比達(dá)到規(guī)定值比如100％時(shí)，供往馬達(dá)裝置11的電壓成為飽和狀態(tài)，在此之上無法再增加馬達(dá)裝置11的速度，在此情況下，通過對(duì)基于脈沖信號(hào)控制部22的功率因數(shù)改善電路7的脈沖信號(hào)控制來控制濾波電容器8的兩端電壓Vdc并調(diào)節(jié)施加在馬達(dá)裝置11上的電壓把馬達(dá)裝置11控制在規(guī)定的速度上，進(jìn)行逆變器PAM控制。
可是，當(dāng)交流電源1的電壓值為100V時(shí)，在全波整流模式中，輸出電壓Vdc的控制范圍即供往馬達(dá)裝置11的電壓有上限，無法充分提高馬達(dá)裝置11的速度。于是，脈沖信號(hào)控制部22通過把輸出的脈沖信號(hào)從全波整流模式切換到倍壓整流模式可以得到更大的升壓效果。即便在此倍壓整流模式中，輸出電壓Vdc的值也可以通過在功率因數(shù)改善電路7的2個(gè)開關(guān)元件4a、4b上被輸出的2個(gè)脈沖信號(hào)的脈沖寬度來控制。借助于此倍壓整流模式的大的升壓效果，即便在100V輸入時(shí)也可以得到與200V輸入時(shí)同等程度的輸出電壓Vdc，可以在更大的范圍內(nèi)進(jìn)行逆變器PAM控制。
還有，全波整流模式和倍壓整流模式之間的切換未必非要在逆變器控制部30輸出的高頻脈沖信號(hào)的脈沖占空比達(dá)到100％的點(diǎn)上進(jìn)行切換，也可以如圖23所示那樣，模式的切換點(diǎn)也可以在脈沖占空比為100％的點(diǎn)附近的不同的點(diǎn)上。
還有，通過在全波整流模式和倍壓整流模式之間的切換點(diǎn)上設(shè)置滯后可以防止在模式切換點(diǎn)附近因不穩(wěn)定的動(dòng)作導(dǎo)致模式改變復(fù)雜化。
因此，根據(jù)本發(fā)明的電源裝置，除了在基于脈沖信號(hào)控制部22的全波整流模式上的功率因數(shù)改善之外，當(dāng)加在馬達(dá)裝置11上的負(fù)載在小的區(qū)域上時(shí)通過逆變器PWM控制進(jìn)行馬達(dá)裝置11的速度控制，當(dāng)負(fù)載在小的區(qū)域上時(shí)通過逆變器PAM控制進(jìn)行速度控制，因此，可以在馬達(dá)裝置11的整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)得到足夠的功率因數(shù)或效率，特別是在逆變器PAM控制區(qū)域內(nèi)可以抑制因開關(guān)造成的損耗增加，因此，可以實(shí)現(xiàn)在逆變器裝置10及馬達(dá)裝置11上低損耗化。而且，可以提高輸出電壓Vdc。
由此，在馬達(dá)裝置11的整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)可以抑制輸入電流的高次諧波成分，同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)可對(duì)馬達(dá)裝置11進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的電源裝置。而且，以簡單的控制產(chǎn)生噪聲小，可以抑制在濾波電路及開關(guān)元件4a、4b上的損耗的增加。
還有，當(dāng)馬達(dá)裝置11上的負(fù)載在小的區(qū)域上時(shí)，進(jìn)行基于全波整流模式的功率因數(shù)改善和基于逆變器PWM的馬達(dá)裝置11的速度控制，當(dāng)負(fù)載在大的區(qū)域上時(shí)，進(jìn)行基于倍壓整流模式的功率因數(shù)改善和基于逆變器PAM的馬達(dá)裝置11的速度控制，因此，可以在馬達(dá)裝置11的整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)得到足夠的功率因數(shù)，同時(shí)，借助于此倍壓整流模式的大的升壓效果，可以在大范圍內(nèi)進(jìn)行逆變器PAM控制，因此，可以抑制在逆變器裝置10及馬達(dá)裝置11上的因開關(guān)導(dǎo)致的損耗增加，同時(shí)可以大幅度提高輸出電壓Vdc。
由此，在馬達(dá)裝置11的整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)可以抑制輸入電流的高次諧波成分，同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)可對(duì)在大范圍內(nèi)具有高效率和高輸出的馬達(dá)裝置11進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的電源裝置。而且，以簡單的控制產(chǎn)生噪聲小，可以抑制在濾波電路及開關(guān)元件4a、4b上的損耗的增加。
還有，在本實(shí)施例中，脈沖信號(hào)控制部22輸出的脈沖信號(hào)的形式并不限于本實(shí)施例，也可以根據(jù)需要從上述實(shí)施例中選擇任意組合。還有，在上述實(shí)施例11、12中，馬達(dá)裝置11使用DC無刷馬達(dá)，但在本發(fā)明的電源裝置上的馬達(dá)裝置11并不限于此，用感應(yīng)電動(dòng)機(jī)等其他的馬達(dá)裝置也可以得到同樣的效果。還有，負(fù)載狀態(tài)檢測(cè)部27的構(gòu)成圖并不限于圖19所示的構(gòu)成圖。還有，在實(shí)施例11、12中，使用馬達(dá)裝置11的速度及交流電源1的輸入電流的大小作為作為負(fù)載狀態(tài)的檢測(cè)方法，但除此之外也可以使用逆變器裝置10的輸出脈沖占空比、輸出頻率、輸出電流值或施加在馬達(dá)裝置11上的電壓及電流等。還有，借助于組合這些方法檢測(cè)出負(fù)載的大小也可以得到同樣的效果。
實(shí)施例13下面用圖24對(duì)與本發(fā)明相關(guān)的電源裝置的另外其他的實(shí)施例進(jìn)行說明。本實(shí)施例的電源裝置除了圖19所示的電路構(gòu)成之外還具備有電源電壓判別部25’。脈沖信號(hào)控制部22生成并輸出驅(qū)動(dòng)開關(guān)元件4a、4b的脈沖信號(hào)，但在本實(shí)施例中還對(duì)電源電壓判別部25’檢測(cè)出的交流電源1的電壓值及作為負(fù)載狀態(tài)檢測(cè)部27的構(gòu)成要素的逆變器控制部30檢測(cè)出的負(fù)載的狀態(tài)進(jìn)行讀入。
下面對(duì)圖24的電源裝置進(jìn)行詳細(xì)說明。電源電壓判別部25’根據(jù)作為整流電路2的輸出的脈沖電壓檢測(cè)出交流電源1的電壓值并判別該電壓值和規(guī)定值之間的大小關(guān)系。例如，電源電壓判別部25’比較檢測(cè)出的電壓值和規(guī)定值，當(dāng)器結(jié)果判別為電源電壓為200V時(shí)，進(jìn)行適合于電源電壓為200V的情況的控制。也就是說，脈沖信號(hào)控制部22如圖21所示那樣用全波整流模式控制輸出脈沖信號(hào)，進(jìn)行功率因數(shù)改善，同時(shí)，逆變器控制部30對(duì)馬達(dá)裝置11的速度進(jìn)行控制，在低中負(fù)載區(qū)域進(jìn)行逆變器PWM控制，在高負(fù)載區(qū)域進(jìn)行逆變器PAM控制。
還有，當(dāng)電源電壓判別部25’所判別的電壓值為100V時(shí)進(jìn)行適合于電源電壓為100V的情況的控制，即象下面那樣進(jìn)行馬達(dá)裝置11的速度控制。如圖22或圖23所示那樣，在低負(fù)載區(qū)域上，脈沖信號(hào)控制部22用全波整流模式控制輸出脈沖信號(hào)，進(jìn)行功率因數(shù)改善，逆變器控制部30進(jìn)行逆變器PWM控制。還有，在中高負(fù)載區(qū)域上，脈沖信號(hào)控制部22用倍壓整流模式進(jìn)行功率因數(shù)改善，逆變器控制部30進(jìn)行逆變器PAM控制。
因此，根據(jù)本發(fā)明的電源裝置，電源電壓判別部25’根據(jù)檢測(cè)出的交流電源1的電壓值切換改變功率因數(shù)改善電路7及逆變器裝置10的控制方法，由此，不論什么交流電源1的電壓值都可以在馬達(dá)裝置11的整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)得到足夠的功率因數(shù)。而且，可以實(shí)現(xiàn)損耗的減少和輸出電壓Vdc的提高。
由此，交流電源1的電壓值為100V或200V都可以用同一電路構(gòu)成在馬達(dá)裝置11的整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)充分抑制高次諧波成分，同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)可對(duì)具有高效率和高輸出的馬達(dá)裝置11進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的電源裝置。而且，以簡單的控制產(chǎn)生噪聲小，可以抑制在濾波電路及開關(guān)元件4a、4b上的損耗的增加。
還有，在本實(shí)施例中，當(dāng)交流電源1的電壓值為100V時(shí)，使用圖22或圖23所示的控制方法，在200V時(shí)用圖21所示的控制方法，但也可以組合其他控制方法。
實(shí)施例14圖25為表示與本發(fā)明相關(guān)的電源裝置的另外其他的實(shí)施例的電路構(gòu)成圖。在本實(shí)施例的電源裝置中，除了圖3所示的電路構(gòu)成之外還具備有檢測(cè)交流電源1的頻率并輸出頻率檢測(cè)信號(hào)的電源頻率檢測(cè)部28。脈沖信號(hào)控制部22生成并輸出驅(qū)動(dòng)開關(guān)元件4a、4b的脈沖信號(hào)，但還讀入來自電源頻率檢測(cè)部28的頻率檢測(cè)信號(hào)。
下面對(duì)圖25的電源裝置進(jìn)行詳細(xì)說明。在交流電源1為商用電源的情況下，其頻率為50Hz或60Hz的某一個(gè)。這2個(gè)頻率的每周期的時(shí)間不同，即便負(fù)載9的大小相同，使功率因數(shù)或效率達(dá)到最大的最佳脈沖寬度各自的頻率不同而不同。
因此，不論什么交流電源1的頻率，電源裝置為了可以得到足夠的功率因數(shù)或效率，脈沖信號(hào)控制部22必須輸出帶有與各頻率相對(duì)應(yīng)的最佳脈沖寬度。
在本實(shí)施例的電源裝置中，如圖26所示那樣，對(duì)交流電源1的各頻率預(yù)先設(shè)定使功率因數(shù)或效率達(dá)到最大的最佳脈沖寬度。然后，脈沖信號(hào)控制部22接受電源頻率檢測(cè)部28檢測(cè)出的交流電源1的頻率檢測(cè)信號(hào)并輸出與從預(yù)先設(shè)定的脈沖信號(hào)中檢測(cè)出的頻率相對(duì)應(yīng)的最佳脈沖信號(hào)。或者設(shè)置基準(zhǔn)頻率，預(yù)先設(shè)定與此頻率相對(duì)應(yīng)的最佳脈沖信號(hào)。于是，在電源頻率檢測(cè)部28檢測(cè)出的頻率與基準(zhǔn)頻率不同的情況下，通過相對(duì)于與預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)頻率相對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)以規(guī)定的比率推算簡單地求得最佳脈沖信號(hào)。例如，基準(zhǔn)頻率為60Hz，如果電源頻率檢測(cè)部28檢測(cè)出的頻率為50Hz，則以相對(duì)于預(yù)先設(shè)定的脈沖信號(hào)的規(guī)定的比率(例如為60Hz/50Hz＝1.2倍)推算求出相對(duì)于50Hz的最佳脈沖信號(hào)并輸出。
根據(jù)本發(fā)明的電源裝置，對(duì)交流電源1的每個(gè)頻率預(yù)先設(shè)定使功率因數(shù)或效率達(dá)到最佳的脈沖寬度，脈沖信號(hào)控制部22根據(jù)檢測(cè)出的頻率分別輸出最佳脈沖寬度的脈沖信號(hào)，因此，不論什么交流電源1的頻率都可以得到足夠的功率因數(shù)或效率。由此，沒有必要借助于交流電源1的頻率重新進(jìn)行設(shè)定變更，可以充分抑制輸入電流的高次諧波成分。
還有，在預(yù)先設(shè)定與基準(zhǔn)頻率相對(duì)應(yīng)的最佳脈沖信號(hào)且檢測(cè)出的頻率與基準(zhǔn)頻率不同的情況下，脈沖信號(hào)控制部22輸出相對(duì)于預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)的脈沖信號(hào)以規(guī)定的比率推算的脈沖信號(hào)，因此，不論什么交流電源1的頻率都可以得到足夠的功率因數(shù)或效率。由此，，即便不對(duì)所有的頻率設(shè)定脈沖信號(hào)，對(duì)任意的交流電源1的頻率也可以充分抑制輸入電流的高次諧波成分。
還有，在本實(shí)施例中，不是預(yù)先根據(jù)負(fù)載的大小設(shè)定最佳脈沖信號(hào)，通過與負(fù)載的大小成比例并改變脈沖信號(hào)的脈沖寬度可以簡單地對(duì)與交流電源1的頻率對(duì)應(yīng)的脈沖進(jìn)行控制。還有，在本實(shí)施例中新設(shè)了電源頻率檢測(cè)部28，但通過從過零檢測(cè)部21輸出的過零檢測(cè)信號(hào)的檢測(cè)間隔推算交流電源1的頻率也可以得到同樣的效果。
實(shí)施例15。
圖27為表示應(yīng)用了本發(fā)明的任意電源裝置的空調(diào)機(jī)的一構(gòu)成例。如圖27所示，空調(diào)機(jī)使用實(shí)施例1所示的電源裝置作為變流器裝置，除逆變器裝置81、電動(dòng)壓縮機(jī)82之外還具備有室內(nèi)機(jī)92、室外機(jī)95以及由四通閥91組成的致冷循環(huán)。室內(nèi)機(jī)92由室內(nèi)熱交換器93和室內(nèi)送風(fēng)機(jī)94構(gòu)成，還有，室外機(jī)95由室外熱交換器96和室外送風(fēng)機(jī)97以及膨脹閥98構(gòu)成。在致冷循環(huán)中循環(huán)著作為載熱體的致冷劑。致冷劑通過電動(dòng)壓縮機(jī)82被壓縮，通過來自室外送風(fēng)機(jī)97的送風(fēng)在室外熱交換器96上與室外的空氣進(jìn)行熱交換，還有，通過來自室內(nèi)送風(fēng)機(jī)94的送風(fēng)在室內(nèi)熱交換器93上與室內(nèi)的空氣進(jìn)行熱交換，通過在室內(nèi)熱交換器93上的進(jìn)行熱交換后的空氣進(jìn)行室溫調(diào)節(jié)。冷氣或暖氣的切換是通過由四通閥91使致冷劑的循環(huán)方向反轉(zhuǎn)而進(jìn)行的。在象以上那樣的致冷循環(huán)上的致冷劑的循環(huán)是通過由逆變器裝置81驅(qū)動(dòng)電動(dòng)壓縮機(jī)82進(jìn)行的，往這些逆變器裝置81和電動(dòng)壓縮機(jī)82的電力供給是用作為變流器裝置的實(shí)施例1的電源裝置進(jìn)行的。電源裝置的構(gòu)成及動(dòng)作如前所述。
借助于以上那樣的構(gòu)成可以抑制空調(diào)機(jī)上的輸入電流的高次諧波成分。還有，可以提供產(chǎn)生噪聲小且損耗低的空調(diào)機(jī)。
在本實(shí)施例中使用實(shí)施例1所示的電源裝置作為變流器裝置，但使用從實(shí)施例2到實(shí)施例14所示的其他電源裝置也同樣可以提供具有各電源裝置所帶的效果的空調(diào)機(jī)。
例如，在本發(fā)明的電源裝置中，即便交流電源1為200V，如實(shí)施例3所示那樣，也可以抑制高次諧波并實(shí)現(xiàn)電抗線圈3的小型化。因此，可以使用與100V輸入時(shí)相同的電抗線圈3。
還有，如實(shí)施例4所示，即便交流電源1為100V，也可以抑制高次諧波并可得到比由倍壓整流所得到的電壓高的輸出電壓。因此，即便是100V的輸入，也可以得到與200V輸入時(shí)同等的輸出電壓而不必用倍壓整流電路。而且，如實(shí)施例9到實(shí)施例12所示，借助于根據(jù)負(fù)載的大小改變脈沖寬度及脈沖信號(hào)的控制手法可以在整個(gè)負(fù)載范圍內(nèi)得到最佳的輸出電壓、功率因數(shù)及效率。
本實(shí)施例的電源裝置特別是可以用于相對(duì)于空調(diào)機(jī)的100V機(jī)種和200V機(jī)種中的任一種，并可以得到高的功率因數(shù)、抑制被包含在輸入電流中高次諧波成分。而且，電路構(gòu)成及構(gòu)成部件可以共用。可以大幅度減少開發(fā)時(shí)間及部件數(shù)，有非常大的效果。
還有，在從上述實(shí)施例1到實(shí)施例15所示的電源裝置中，用改變電容器5a、5b的值并省略了濾波電容器8的如圖28所示的電路構(gòu)成也可以得到同樣的效果。在圖28所示的電路構(gòu)成上的電流通路表示于圖29。還有，在從實(shí)施例1到實(shí)施例15所示的電源裝置中，把電抗線圈3連接在整流電路2的脈沖輸出一側(cè)，但如圖30所示那樣接在整流電路2的交流輸入一側(cè)也可以得到同等的效果。
發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明的第1電源裝置，可以擴(kuò)大電流導(dǎo)通角，因此，可以抑制高次諧波成分，還有，可以實(shí)現(xiàn)減少產(chǎn)生噪聲并實(shí)現(xiàn)低損耗的電源裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第2電源裝置，即便在本來電流不導(dǎo)通的期間也可以使電流流動(dòng)，因此，可以擴(kuò)大電流導(dǎo)通角并抑制高次諧波成分，因構(gòu)成及控制簡單，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生噪聲小且損耗低的電源裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第3電源裝置，由簡單的構(gòu)成可以在電源電壓的每半周期上以相同的時(shí)序輸出脈沖信號(hào)，因此，可以可靠地進(jìn)行功率因數(shù)改善動(dòng)作并實(shí)現(xiàn)可靠性高的電源裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第4電源裝置，充電電流在電源電壓的每半周期上通過電抗線圈均勻地流向各電容器，可以擴(kuò)大電流導(dǎo)通角并得到高的功率因數(shù)，因此，可以抑制高次諧波成分。其結(jié)果，因構(gòu)成及控制簡單，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生噪聲小且損耗低、可靠性高的電源裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第5電源裝置，充電電流在每半周期上的脈沖信號(hào)導(dǎo)通期間通過電抗線圈均勻地流向各電容器，此充電電流從電源電壓超過輸出電壓的大約一半的值的點(diǎn)開始流動(dòng)，因此，電流以較快的時(shí)序流動(dòng)。由此，可以擴(kuò)大電流導(dǎo)通角并抑制高次諧波成分。而且，控制非常簡單，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生噪聲極小且損耗更低的電源裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第6電源裝置，借助于電抗線圈的短路電流及流向電容器的充電電流可以擴(kuò)大電流導(dǎo)通角，因此，可以抑制高次諧波成分。還有，可以使因電抗線圈的短路電流所導(dǎo)致的往電抗線圈的能量存儲(chǔ)效果和因電容器的充電電流所導(dǎo)致的往電容器的能量存儲(chǔ)效果相乘，因此，可以帶有非常大的升壓作用。而且，通過改變脈沖信號(hào)的脈沖寬度可以在大范圍內(nèi)改變輸出電壓。其結(jié)果，因構(gòu)成及控制簡單，可以提供產(chǎn)生噪聲小且損耗低、可靠性高同時(shí)可以應(yīng)付必須要高輸出電壓的負(fù)載、輸出電壓范圍非常寬的電源裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第7電源裝置，在本來電流不導(dǎo)通的期間，借助于通過電抗線圈迫使短路電流流動(dòng)可以擴(kuò)大電流導(dǎo)通角，特別是可以緊隨過零點(diǎn)之后使電流流動(dòng)，因此，可以大幅度擴(kuò)大電流導(dǎo)通角并抑制高次諧波成分。而且，構(gòu)成及控制簡單，因此，產(chǎn)生噪聲小且損耗低、可靠性高，同時(shí)，借助于由短路電流往電抗線圈的能量存儲(chǔ)效果，電源裝置的輸出電壓的升壓成為可能，因此，可以實(shí)現(xiàn)輸出電壓范圍大的電源裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第8電源裝置，可以使通過了電抗線圈的短路電流或通過電抗線圈往電容器的充電電流從電源電壓的半周期上的任意點(diǎn)開始流動(dòng)，因此，在本來電流不導(dǎo)通的期間，每半周期上可以以相同的時(shí)序使電流流動(dòng)。其結(jié)果可以大幅度擴(kuò)大電流導(dǎo)通角并抑制高次諧波成分，因構(gòu)成及控制簡單，因此，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生噪聲小且損耗低、可靠性高的電源裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第9電源裝置，在電源電壓的每半周期上可以以相同的時(shí)序輸出脈沖信號(hào)，因此，可以擴(kuò)大電流導(dǎo)通角并可靠地抑制高次諧波成分。還有，根據(jù)電源電壓的增減，脈沖信號(hào)的輸出時(shí)序也隨著變化，此變化使輸出電壓朝恒定的方向作用，因此，可以應(yīng)付電源電壓的變動(dòng)，省去對(duì)脈沖信號(hào)的輸出時(shí)序進(jìn)行修正的步驟。其結(jié)果，因構(gòu)成及控制簡單，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生噪聲小且損耗低、可靠性高并可以應(yīng)付電源電壓的變動(dòng)的電源裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第10電源裝置，可以抑制在開關(guān)裝置斷開時(shí)產(chǎn)生的電流波形的尖，因此，可以使電流波形平滑。其結(jié)果，因構(gòu)成及控制簡單，可以實(shí)現(xiàn)損耗低、可靠性高并借助于平滑的電流波形大幅度地抑制包含在輸入電流中的高次諧波成分的電源裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第11電源裝置，通過進(jìn)行最佳的脈沖控制可以在整個(gè)負(fù)載的范圍內(nèi)得到足夠高的功率因數(shù)并抑制高次諧波成分，可以實(shí)現(xiàn)低損耗化并在大范圍內(nèi)得到任意的輸出電壓。其結(jié)果可以實(shí)現(xiàn)高功率因數(shù)和高效率并存，并實(shí)現(xiàn)可以有高輸出的電源裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第12電源裝置，可以根據(jù)負(fù)載的大小改變輸出脈沖信號(hào)，因此，對(duì)于大小變化負(fù)載，可以在其整個(gè)變化范圍內(nèi)得到高的功率因數(shù)并抑制高次諧波成分。還有，可以根據(jù)負(fù)載的大小改變輸出電壓，因此，可以實(shí)現(xiàn)更高輸出化。而且，因電路構(gòu)成及控制簡單，因此，產(chǎn)生噪聲小且可以簡化濾波電路，同時(shí)，以開關(guān)裝置的損耗小，可實(shí)現(xiàn)低損耗化。其結(jié)果，可以實(shí)現(xiàn)低噪聲、低損耗且可靠性高且可以應(yīng)付大小變化的負(fù)載的電源裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第13電源裝置，根據(jù)從檢測(cè)出的變化量推算的馬達(dá)裝置上的負(fù)載的大小進(jìn)行使功率因數(shù)或效率達(dá)到最大的脈沖控制，因此，在馬達(dá)裝置的整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)得到足夠的功率因數(shù)或效率。其結(jié)果，在馬達(dá)裝置的整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)充分地抑制輸入電流的高次諧波成分，同時(shí)，因產(chǎn)生噪聲小，可以實(shí)現(xiàn)低損耗的電源裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第14電源裝置，判別交流電源的電壓值的大小，根據(jù)該電壓值切換輸出各自最佳的脈沖信號(hào)的輸出模式，由此改善功率因數(shù)。其結(jié)果，例如，電源電壓即便為100V或200V也可以用同一電路構(gòu)成應(yīng)付。
根據(jù)本發(fā)明的第15電源裝置，可以根據(jù)交流電源的頻率輸出各自最佳的脈沖信號(hào)，不論什么頻率也可以得到足夠的功率因數(shù)或效率。其結(jié)果，不論什么頻率都可以充分地抑制輸入電流的高次諧波成分，同時(shí)，因產(chǎn)生噪聲小，可以實(shí)現(xiàn)低損耗的電源裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第16電源裝置，用濾波電容器排除來自功率因數(shù)改善電路的包含在直流電壓中的脈沖成分，因此，可以輸出較高品質(zhì)的直流電壓。
根據(jù)本發(fā)明的空調(diào)機(jī)，在高輸出率下可以實(shí)現(xiàn)高次諧波成分少、損耗低的空調(diào)機(jī)。
權(quán)利要求
1.一種電源裝置，其特征在于具備有(a)對(duì)交流電源的輸出電壓整流后轉(zhuǎn)換為直流電壓的整流電路、(b)連接在整流電路上的電抗線圈、(c)通過電抗線圈輸入整流電路的輸出電壓的功率因數(shù)改善電路，該功率因數(shù)改善電路是由由串聯(lián)的多個(gè)開關(guān)元件組成并使從上述交流電源流出的輸入電流的通路通斷的開關(guān)裝置、由串聯(lián)的多個(gè)電容器組成的電容電路和在上述開關(guān)裝置處于導(dǎo)通的狀態(tài)時(shí)防止被充電到上述電容器的電荷倒流到上述開關(guān)裝置上的倒流防止整流元件構(gòu)成，上述開關(guān)裝置及電容電路被配置成并聯(lián)，連接上述開關(guān)元件之間的連接點(diǎn)和上述電容器之間的連接點(diǎn)并通過倒流防止整流元件連接上述開關(guān)裝置的端點(diǎn)和電容電路的端點(diǎn)、(d)生成使上述功率因數(shù)改善電路的各開關(guān)元件通斷的脈沖信號(hào)并輸出的脈沖信號(hào)控制裝置和(e)接受上述脈沖信號(hào)并使功率因數(shù)改善電路的開關(guān)裝置驅(qū)動(dòng)的開關(guān)驅(qū)動(dòng)裝置。
2.一種電源裝置，其特征在于具備有(a)對(duì)交流電源的輸出電壓整流后轉(zhuǎn)換為直流電壓的整流電路、(b)連接在整流電路上的電抗線圈、(c)通過電抗線圈輸入整流電路的輸出電壓的功率因數(shù)改善電路，該功率因數(shù)改善電路是由由串聯(lián)的多個(gè)開關(guān)元件組成并使從上述交流電源流出的輸入電流的通路通斷的開關(guān)裝置、由串聯(lián)的多個(gè)電容器組成的電容電路和在上述開關(guān)裝置處于導(dǎo)通的狀態(tài)時(shí)防止被充電到上述電容器的電荷倒流到上述開關(guān)裝置上的倒流防止整流元件構(gòu)成，上述開關(guān)裝置及電容電路被配置成并聯(lián)，連接上述開關(guān)元件之間的連接點(diǎn)和上述電容器之間的連接點(diǎn)并通過倒流防止整流元件連接上述開關(guān)裝置的端點(diǎn)和電容電路的端點(diǎn)、(d)生成使上述功率因數(shù)改善電路的各開關(guān)元件通斷的脈沖信號(hào)并輸出的脈沖信號(hào)控制裝置，所述脈沖信號(hào)控制裝置在交流電源電壓的半周期中輸出使所述功率因數(shù)改善電路的多個(gè)開關(guān)元件中的至少一個(gè)在規(guī)定的時(shí)間導(dǎo)通的脈沖信號(hào)，和(e)接受上述脈沖信號(hào)并使功率因數(shù)改善電路的開關(guān)裝置驅(qū)動(dòng)的開關(guān)驅(qū)動(dòng)裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源裝置，其特征在于還具備有檢測(cè)電源電壓過零點(diǎn)并輸出過零檢測(cè)信號(hào)的過零檢測(cè)裝置；所述脈沖信號(hào)控制裝置根據(jù)來自過零檢測(cè)裝置的過零檢測(cè)信號(hào)輸出使所述功率因數(shù)改善電路的開關(guān)元件在規(guī)定時(shí)間導(dǎo)通的脈沖信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的電源裝置，其特征在于上述脈沖信號(hào)控制裝置生成使所述功率因數(shù)改善電路的各開關(guān)元件在規(guī)定時(shí)間導(dǎo)通的脈沖信號(hào)且在交流電源電壓的每半周期轉(zhuǎn)換所述脈沖信號(hào)的輸出模式并輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的電源裝置，其特征在于上述脈沖信號(hào)控制裝置生成使所述功率因數(shù)改善電路的開關(guān)元件中的某一個(gè)在規(guī)定時(shí)間導(dǎo)通的脈沖信號(hào)且在交流電源電壓的每半周期轉(zhuǎn)換所述脈沖信號(hào)的輸出模式并輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的電源裝置，其特征在于上述脈沖信號(hào)控制裝置生成使所述功率因數(shù)改善電路的多個(gè)開關(guān)元件在各自不同的規(guī)定時(shí)間導(dǎo)通的脈沖信號(hào)且在交流電源電壓的每半周期轉(zhuǎn)換所述脈沖信號(hào)的輸出模式并輸出。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的電源裝置，其特征在于上述脈沖信號(hào)控制裝置生成使所述功率因數(shù)改善電路的所有開關(guān)元件同時(shí)在規(guī)定時(shí)間導(dǎo)通的脈沖信號(hào)且在交流電源電壓的每半周期輸出所述脈沖信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2或權(quán)利要求4至7中的任一項(xiàng)所述的電源裝置，其特征在于還具備有檢測(cè)電源電壓過零點(diǎn)并輸出過零檢測(cè)信號(hào)的過零檢測(cè)裝置和接受來自該過零檢測(cè)裝置的過零檢測(cè)信號(hào)并經(jīng)過規(guī)定的時(shí)間后輸出過零延遲信號(hào)的檢測(cè)信號(hào)延遲裝置；該脈沖信號(hào)控制裝置接受來自檢測(cè)信號(hào)延遲裝置的過零延遲信號(hào)輸出使功率因數(shù)改善電路的開關(guān)裝置中的至少一個(gè)在規(guī)定的時(shí)間導(dǎo)通的脈沖信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2或權(quán)利要求4至7中的任一項(xiàng)所述的電源裝置，其特征在于還具備有檢測(cè)交流電源電壓的電壓值的電源電壓檢測(cè)裝置；該脈沖信號(hào)控制裝置當(dāng)從電源電壓檢測(cè)裝置得到的電壓值在規(guī)定值以上時(shí)輸出使所述功率因數(shù)改善電路的開關(guān)元件中的至少一個(gè)在規(guī)定的時(shí)間導(dǎo)通的脈沖信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求2至8中的任一項(xiàng)所述的電源裝置，其特征在于還具備有檢測(cè)交流電源電壓的電壓值的電源電壓檢測(cè)裝置和檢測(cè)電源裝置的輸出電壓的直流電壓檢測(cè)裝置；所述脈沖信號(hào)控制裝置當(dāng)從所述電源電壓檢測(cè)裝置得到的電壓值比從上述直流電壓檢測(cè)裝置得到的直流電壓值高時(shí)輸出使所述功率因數(shù)改善電路的開關(guān)裝置斷開的脈沖信號(hào)。
11.根據(jù)權(quán)利要求2至10中的任一項(xiàng)所述的電源裝置，其特征在于還具備有檢測(cè)負(fù)載大小的負(fù)載狀態(tài)檢測(cè)裝置；所述脈沖信號(hào)控制裝置根據(jù)從負(fù)載狀態(tài)檢測(cè)裝置得到的負(fù)載大小改變脈沖信號(hào)的脈沖寬度并輸出。
12.一種電源裝置，其特征在于還具備有檢測(cè)負(fù)載大小的負(fù)載狀態(tài)檢測(cè)裝置，上述脈沖信號(hào)控制裝置根據(jù)從負(fù)載狀態(tài)檢測(cè)裝置得到的負(fù)載大小選擇輸出根據(jù)權(quán)利要求2至10中的任一項(xiàng)所述的脈沖信號(hào)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的電源裝置，其特征在于上述負(fù)載由馬達(dá)裝置和用于把驅(qū)動(dòng)電壓供給該馬達(dá)裝置而把直流轉(zhuǎn)換成交流的逆變器裝置組成；上述負(fù)載狀態(tài)檢測(cè)裝置測(cè)出由逆變器裝置或馬達(dá)裝置的狀態(tài)變化導(dǎo)致產(chǎn)生的變化量。
14.根據(jù)權(quán)利要求11至13中的任一項(xiàng)所述的電源裝置，其特征在于還具備有判別交流電源電壓的電壓值的電壓判別裝置，上述脈沖信號(hào)控制裝置根據(jù)上述電壓判別裝置的判別結(jié)果切換脈沖信號(hào)的輸出模式。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14中的任一項(xiàng)所述的電源裝置，其特征在于還具備有檢測(cè)交流電源電壓的頻率的電源頻率檢測(cè)裝置；所述脈沖信號(hào)控制裝置根據(jù)電源頻率檢測(cè)裝置檢測(cè)出的頻率輸出不同脈沖寬度的脈沖信號(hào)。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至15中的任一項(xiàng)所述的電源裝置，其特征在于還具備有對(duì)所述功率因數(shù)改善電路的輸出電壓進(jìn)行濾波的濾波電容器。
17.一種空調(diào)機(jī)，其特征在于具備有根據(jù)權(quán)利要求1至16中的任一項(xiàng)所述的電源裝置。
全文摘要
電源裝置具備有整流電路2、電抗線圈3、由開關(guān)元件4a、4b和電容器5a、5b和防倒流整流元件6a、6b構(gòu)成的功率因數(shù)改善電路7、對(duì)功率因數(shù)改善電路7的輸出電壓進(jìn)行濾波的濾波電容器8、生成并輸出通斷開關(guān)元件4a、4b的脈沖信號(hào)的脈沖信號(hào)控制部22和接受脈沖信號(hào)并驅(qū)動(dòng)功率因數(shù)改善電路的開關(guān)裝置的開關(guān)驅(qū)動(dòng)部23。該裝置通過簡單的控制擴(kuò)大輸入電流的電流導(dǎo)通角并改善功率因數(shù)使輸入電流的高次諧波成分減少。
文檔編號(hào)H02M1/42GK1263377SQ0010035
公開日2000年8月16日 申請(qǐng)日期2000年1月18日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月19日
發(fā)明者奧井博司, 小川正則 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社