專利名稱：電源裝置以及使用該電源裝置的空調(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，特別是一種使用功率因數(shù)改善電路的直流電壓可變功能的電源裝置。另外，本發(fā)明還涉及使用該電源裝置的空調(diào)機(jī)。
背景技術(shù)：
以前，作為交流-直流變換電路，將交流電壓輸入到二極管整流電路中得到脈沖輸出，通過電容使其平滑化從而得到直流電壓的這種電容·輸入型整流電路被應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域。
在將電容·輸入型整流電路使用在電源裝置中的情況下，由于輸入電流的電流導(dǎo)通角狹窄從而使得功率因數(shù)惡化，無效功率較多，因此存在不能夠有效利用功率這一問題。另外，輸入電流中含有很多高頻成分，產(chǎn)生了對(duì)連接在同一個(gè)電源系統(tǒng)上的機(jī)器的損害的問題。因此，有人開發(fā)出了改善功率因數(shù)降低高頻成分的電源裝置(參考例如專利文獻(xiàn)1)。
該電源裝置的電路結(jié)構(gòu)如圖8所示。圖8中所示的電源裝置，具有通過整流電路103將交流電源101所輸入的交流電壓Vin變換為脈沖輸出電壓的電路結(jié)構(gòu)，另外，該電路結(jié)構(gòu)中還插入有電抗器102。通過該電抗器102，使輸入電流Iin的沖擊緩和，其結(jié)果是，能夠擴(kuò)展電流導(dǎo)通角，改善功率因數(shù)，使輸入電流Iin中所包含高頻成分減少。
例如在空調(diào)機(jī)(air-conditioner)中使用該電源裝置的情況下，負(fù)荷105為壓縮機(jī)用馬達(dá)以及驅(qū)動(dòng)該馬達(dá)的變換器。本電源裝置，當(dāng)交流電源101為100V時(shí)，通常使繼電器電路130為導(dǎo)通狀態(tài)而以倍壓整流電路進(jìn)行工作，同時(shí)在低負(fù)載區(qū)域上，通過使繼電器電路130為斷開狀態(tài)，從而以全波整流電路進(jìn)行工作，降低輸出直流電壓。此時(shí)，能夠降低變換器以及馬達(dá)上的損耗。
如上所述，圖8中所示的以前的電源裝置只通過插入結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的無源器件(電抗器)，就能夠改善功率因數(shù)，同時(shí)通過切換繼電器電路130的通電狀態(tài)能夠抑制負(fù)載105的損耗。
另外，其他例子還有具有圖9中所示的電路結(jié)構(gòu)的電源裝置(參考專利文獻(xiàn)2)。下面對(duì)該電源裝置的詳細(xì)動(dòng)作進(jìn)行說明。
圖9中，整流電路133以及開關(guān)器件131構(gòu)成功率因數(shù)改善電路。控制部132輸出在交流電源101的零交叉點(diǎn)上同步，使開關(guān)器件131在給定的時(shí)間導(dǎo)通的脈沖信號(hào)。這樣，由于經(jīng)電抗器102通過整流電路133與開關(guān)器件131，流過使交流電源101短路的電流，因此，輸入電源從交流電源101的零交叉點(diǎn)開始流動(dòng)。這樣，當(dāng)開關(guān)器件131變?yōu)榻刂购?，電流流過電抗器102、整流電路103以及電容器120a、120b或平滑電容器104。其結(jié)果是，能夠擴(kuò)大電流導(dǎo)通角，大幅改善功率因數(shù)。
在本電源裝置用于空調(diào)機(jī)的場(chǎng)合下，負(fù)載105也為壓縮機(jī)用馬達(dá)以及驅(qū)動(dòng)該馬達(dá)的變換器。同樣在低負(fù)載區(qū)域上，通過使繼電器電路130為斷開狀態(tài)而變?yōu)槿ㄕ麟娐?，能夠降低變換器以及馬達(dá)上的損耗。
如上所述，圖9中所示的以前的電源裝置能夠通過簡(jiǎn)單的構(gòu)成與控制大幅改善功率因數(shù)，同時(shí)通過切換繼電器電路130的通電狀態(tài)能夠抑制負(fù)載105的損耗。
<專利文獻(xiàn)>
專利文獻(xiàn)1特開平9-182457號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2特開平11-206130號(hào)公報(bào)圖9中所示的結(jié)構(gòu)的電源電路中，在檢測(cè)出交流電源Vin的輸入電壓值變?yōu)榻o定電壓以下時(shí)，判斷為零交叉點(diǎn)，從零交叉點(diǎn)經(jīng)過給定的時(shí)間之后，輸出使功率因數(shù)改善電路的開關(guān)器件131以給定時(shí)間導(dǎo)通的脈沖信號(hào)。
然而，該方法中，如果交流電源所輸入的電壓Vin變動(dòng)，零交叉的檢測(cè)點(diǎn)也會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)位，從而不能夠使開關(guān)器件131以正確的時(shí)刻導(dǎo)通，導(dǎo)致功率因數(shù)改善電路的效率低下。
另外，功率因數(shù)改善電路的輸入電壓值會(huì)因電源電壓Vin的變動(dòng)或負(fù)載的增大而降低。因此，功率因數(shù)改善電路的輸出電壓的設(shè)定值，為了即使在因電源電壓的變動(dòng)或負(fù)載的變動(dòng)而導(dǎo)致輸出電源降低的情況下也不受到影響，被設(shè)置為最大可能的值。功率因數(shù)改善電路的開關(guān)器件為導(dǎo)通期間的脈沖信號(hào)輸出時(shí)間被設(shè)置為該最大值。然而，如果將作為功率因數(shù)改善電路的開關(guān)器件導(dǎo)通期間的脈沖信號(hào)輸出時(shí)間的最大值設(shè)置為較大后，功率因數(shù)改善電路中就會(huì)流過過電流。反過來，如果為了避免過電流，而將脈沖信號(hào)輸出時(shí)間(導(dǎo)通時(shí)間)的最大值設(shè)置為較小，則當(dāng)交流電源的輸入電源降低時(shí)，功率因數(shù)改善電路的直流輸出電壓不能夠充分升壓，導(dǎo)致電源裝置的效率的低下。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決上述問題，目的在于提供一種能夠不受到交流電源電壓的變動(dòng)的影響而穩(wěn)定的進(jìn)行輸出的電源裝置，以及使用該電源裝置的空調(diào)機(jī)。
本發(fā)明的相關(guān)第1電源裝置，包括對(duì)交流電源所輸入的電壓進(jìn)行整流的整流電路，與整流電路相連接的電抗器，以及對(duì)整流電路所整流的直流電壓進(jìn)行升壓，使交流電源的輸入電壓波形與輸入電流波形一致的功率因數(shù)改善電路。功率因數(shù)改善電路，包括由串聯(lián)的多個(gè)開關(guān)器件所構(gòu)成的使從上述交流電源流入的輸入電流的電流通路導(dǎo)通、截止的開關(guān)單元，以及由串聯(lián)的多個(gè)電容所構(gòu)成的電容電路，以及當(dāng)開關(guān)單元為導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)防止充電在上述電容上的電荷向開關(guān)單元逆流的逆流防止整流器件，以及將電流通路的通電狀態(tài)切換為導(dǎo)通或斷開狀態(tài)的切換開關(guān)單元。開關(guān)單元與電容電路并聯(lián)，開關(guān)器件間的接點(diǎn)與電容間的接點(diǎn)被連接在一起，開關(guān)單元的端點(diǎn)與電容電路的端點(diǎn)經(jīng)逆流防止整流器件連接。切換開關(guān)單元，一端與整流電路的交流連接點(diǎn)的1點(diǎn)相連接，另一端與功率因數(shù)改善電路的開關(guān)器件間的連接點(diǎn)相連接。
另外，第1電源裝置還包括檢測(cè)交流電源的電壓的交流電源電壓檢測(cè)裝置，以及根據(jù)所檢測(cè)出的交流電源的電壓，檢測(cè)出交流電源電壓的零交叉點(diǎn)并輸出零交叉檢測(cè)信號(hào)的零交叉檢測(cè)裝置，以及根據(jù)零交叉檢測(cè)信號(hào)，生成并輸出使功率因數(shù)改善電路的各個(gè)開關(guān)器件導(dǎo)通/截止的脈沖信號(hào)的脈沖信號(hào)控制裝置，以及接收脈沖信號(hào)，驅(qū)動(dòng)功率因數(shù)改善電路的各個(gè)開關(guān)器件的開關(guān)驅(qū)動(dòng)裝置。零交叉檢測(cè)裝置，從交流電源電壓達(dá)到給定電壓時(shí)開始，經(jīng)過給定的延遲時(shí)間(td)之后輸出零交叉檢測(cè)信號(hào)的計(jì)時(shí)器單元，以及根據(jù)交流電源電壓檢測(cè)裝置所檢測(cè)出的交流電源的電壓值，補(bǔ)償延遲時(shí)間(td)的補(bǔ)償單元；第1電源裝置，進(jìn)一步還可以包括檢測(cè)電源裝置的輸出電壓的DC檢測(cè)裝置。此時(shí)，脈沖信號(hào)控制裝置，可以根據(jù)DC電壓檢測(cè)裝置所檢測(cè)出的電壓值的變化而變更功率因數(shù)改善裝置的開關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間(tw)。另外，脈沖信號(hào)控制裝置，還可以根據(jù)交流電源電壓的值變更開關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間(tw)的最大值。
本發(fā)明的相關(guān)第2電源裝置，包括對(duì)交流電源所輸入的電壓進(jìn)行整流的整流電路，與整流電路相連接的電抗器，以及對(duì)整流電路所整流的直流電壓進(jìn)行升壓，使上述交流電源的輸入電壓波形與輸入電流波形一致的功率因數(shù)改善電路。功率因數(shù)改善電路，包括由串聯(lián)的多個(gè)開關(guān)器件所構(gòu)成的使從上述交流電源流入的輸入電流的電流通路導(dǎo)通、截止的開關(guān)單元，以及由串聯(lián)的多個(gè)電容所構(gòu)成的電容電路，以及當(dāng)開關(guān)單元為導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)防止充電在電容上的電荷向開關(guān)單元逆流的逆流防止整流器件，以及將電流通路的通電狀態(tài)切換為導(dǎo)通或斷開狀態(tài)的切換開關(guān)單元。開關(guān)單元與電容電路并聯(lián)，開關(guān)器件間的接點(diǎn)與電容間的接點(diǎn)被連接在一起，開關(guān)單元的端點(diǎn)與電容電路的端點(diǎn)經(jīng)逆流防止整流器件連接。切換開關(guān)單元，一端與整流電路的交流連接點(diǎn)的1點(diǎn)相連接，另一端與功率因數(shù)改善電路的開關(guān)器件間的連接點(diǎn)相連接。
另外，第2電源裝置，還包括檢測(cè)整流電路所輸出的直流電壓的直流電源電壓檢測(cè)裝置，以及根據(jù)所檢測(cè)出的直流電源電壓，檢測(cè)出交流電源電壓的零交叉點(diǎn)并輸出零交叉檢測(cè)信號(hào)的零交叉檢測(cè)裝置，以及根據(jù)零交叉檢測(cè)信號(hào)，生成并輸出使功率因數(shù)改善電路的各個(gè)開關(guān)器件導(dǎo)通/截止的脈沖信號(hào)的脈沖信號(hào)控制裝置，以及接收脈沖信號(hào)，驅(qū)動(dòng)功率因數(shù)改善電路的各個(gè)開關(guān)器件的開關(guān)驅(qū)動(dòng)裝置。零交叉檢測(cè)裝置，包括從直流電源電壓達(dá)到給定電壓時(shí)開始，經(jīng)過給定的延遲時(shí)間(td)之后輸出零交叉檢測(cè)信號(hào)的計(jì)時(shí)器單元，以及根據(jù)直流電源電壓檢測(cè)裝置所檢測(cè)出的直流電源電壓，補(bǔ)償延遲時(shí)間(td)的補(bǔ)償單元；第2電源裝置，進(jìn)一步還可以包括檢測(cè)電源裝置的輸出電壓的DC檢測(cè)裝置。脈沖信號(hào)控制裝置，可以根據(jù)DC電壓檢測(cè)裝置所檢測(cè)出的電壓值的變化而變更功率因數(shù)改善裝置的開關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間(tw)。另外，脈沖信號(hào)控制裝置，還可以根據(jù)直流電源電壓的值變更開關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間(tw)的最大值。
本發(fā)明的相關(guān)空調(diào)機(jī)具有上述電源裝置。
本發(fā)明，檢測(cè)出來自交流電源的輸入電壓(交流電源電壓)或整流電路的輸出電壓(直流電源電壓)，通過根據(jù)該檢測(cè)值補(bǔ)償零交叉檢測(cè)延遲時(shí)間td，即使交流電源的輸入電壓變動(dòng)，也能夠很精確的檢測(cè)出延遲時(shí)間td。這種構(gòu)成，由于即使交流電源的輸入電壓變動(dòng)，也能夠抑制功率因數(shù)改善電路的輸出直流電壓的變動(dòng)，因此具有提高功率因數(shù)的效果。
另外，還可以檢測(cè)出交流電源電壓或直流電源電壓，根據(jù)該電壓補(bǔ)償功率因數(shù)改善電路的開關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間(tw)的最大值。這樣，能夠抑制來自交流電源的輸入電壓的變動(dòng)所引起的輸出電壓的變動(dòng)。因此，具有即使交流電源的電壓變動(dòng)，也能夠抑制功率因數(shù)改善電路的輸出電壓的變動(dòng)，提高功率因數(shù)的效果。
另外，通過本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)即使交流電源的輸入電壓變動(dòng)也能夠保持高效率的空調(diào)機(jī)。


圖1為本發(fā)明的實(shí)施方式1的電源裝置的電路結(jié)構(gòu)圖。
圖2為說明實(shí)施方式1的電源裝置中的脈沖信號(hào)以及主要部分的波形的示意圖。
圖3為用來說明零交叉點(diǎn)檢測(cè)的時(shí)序的圖。
圖4為本發(fā)明的實(shí)施方式2的電源裝置的電路結(jié)構(gòu)圖。
圖5為本發(fā)明的實(shí)施方式3的電源裝置的電路結(jié)構(gòu)圖。
圖6為本發(fā)明的實(shí)施方式4的電源裝置的電路結(jié)構(gòu)圖。
圖7為利用本發(fā)明的電源裝置的空調(diào)機(jī)(air-conditioner)的構(gòu)成圖。
圖8為說明以前的電源裝置的一個(gè)例子的電路結(jié)構(gòu)圖。
圖9為說明以前的電源裝置的另一個(gè)例子的電路結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
下面對(duì)照附圖對(duì)本發(fā)明的相關(guān)電源裝置的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。另外，附圖中相同的參考符號(hào)表示相同或同等構(gòu)成要素或部分。
(實(shí)施方式1)圖1為本發(fā)明的實(shí)施方式1的電源裝置的電路結(jié)構(gòu)圖。
電源裝置，包括整流電路2、電抗器3、功率因數(shù)改善電路7、平滑電容器8以及切換開關(guān)12。
整流電路2包括多個(gè)整流元件2a、2b、2c、2d，整流來自交流電源1的交流電壓Vin，輸出脈沖電壓。電抗器3是為了進(jìn)行功率因數(shù)改善而插入的。
功率因數(shù)改善電路7，包括2個(gè)開關(guān)器件4a與4b、2個(gè)電容器5a與5b、2個(gè)逆流防止整流器件6a、6b以及切換開關(guān)12。平滑電容器8使功率因數(shù)改善電路7的輸出電壓平滑化。電源裝置中連接有負(fù)載9。
切換開關(guān)12，跨接在整流電路2的整流器件2b、2d的連接點(diǎn)與功率因數(shù)改善電路7的開關(guān)器件4a、4b的連接點(diǎn)之間。切換開關(guān)12閉合·斷開，將該連接點(diǎn)的電流通路的通電狀態(tài)切換為導(dǎo)通或斷開。切換開關(guān)12，由作為機(jī)械開關(guān)的繼電器電路或電氣開關(guān)的半導(dǎo)體器件等構(gòu)成。電源裝置，在切換開關(guān)12為閉合狀態(tài)時(shí)，基本上以倍壓整流電路而進(jìn)行功率因數(shù)改善工作，在切換開關(guān)12為斷開狀態(tài)時(shí)，基本上以全波整流電路而進(jìn)行功率因數(shù)改善工作。
功率因數(shù)改善電路7中，2個(gè)開關(guān)器件4a、4b的串聯(lián)連接的中點(diǎn)，與2個(gè)電容5a、5b的串聯(lián)連接的中點(diǎn)相連接。開關(guān)器件4a與電容5a經(jīng)逆流防止整流器件6a相連接。開關(guān)器件4b與電容5b經(jīng)逆流防止整流器件6b相連接。
開關(guān)器件4a、4b采用功率三極管、功率MOSFET、IGBT等能夠自己消弧的半導(dǎo)體。另外，作為負(fù)載9的具體例子，包括電熱絲、變換器以及與該變換器相連接而工作的照明機(jī)器或馬達(dá)等。
另外，作為電源裝置的控制系統(tǒng)的構(gòu)成要素，包括零交叉檢測(cè)部21、脈沖信號(hào)控制部22、開關(guān)驅(qū)動(dòng)部23、切換開關(guān)驅(qū)動(dòng)部24以及交流電源電壓檢測(cè)部41。
交流電源電壓檢測(cè)部41檢測(cè)交流電源1的電源電壓Vin。
零交叉檢測(cè)部21，根據(jù)來自交流電源電壓檢測(cè)部41的信號(hào)，檢測(cè)出交流電源1的零交叉點(diǎn)，輸出零交叉檢測(cè)信號(hào)。關(guān)于零交叉檢測(cè)部21的零交叉點(diǎn)的檢測(cè)動(dòng)作將在后面進(jìn)行詳細(xì)說明。
脈沖信號(hào)控制部22，接收來自零交叉檢測(cè)部21的零交叉檢測(cè)信號(hào)，生成并輸出用來驅(qū)動(dòng)開關(guān)器件4a、4b的脈沖信號(hào)。脈沖信號(hào)控制部22可以由常用的邏輯電路或微型計(jì)算機(jī)等構(gòu)成。開關(guān)驅(qū)動(dòng)部23接收來自脈沖信號(hào)控制部22的脈沖信號(hào)，使開關(guān)器件4a、4b導(dǎo)通/截止。切換開關(guān)驅(qū)動(dòng)部24驅(qū)動(dòng)切換開關(guān)12。
圖2中顯示了本實(shí)施方式的電源裝置中的電源電壓、輸入電流以及脈沖信號(hào)各自的波形。圖中的標(biāo)號(hào)“Vin”為交流電源1的波形，“Iin”為輸入電流的波形，分別以箭頭所指的方向?yàn)檎?。另外“Pa”表示用來驅(qū)動(dòng)開關(guān)器件4a的脈沖信號(hào)，“Pb”表示用來驅(qū)動(dòng)開關(guān)器件4b的脈沖信號(hào)。另外，“Va”、“Vb”分別表示電容5a、5b的兩端電壓，“Vdc”表示平滑電容器8的兩端電壓也即電源裝置的輸出電壓。
脈沖信號(hào)控制部22，輸出在零交叉檢測(cè)部21所檢測(cè)出的交流電源1的電壓Vin的零交叉點(diǎn)上同步并使開關(guān)器件4a、4b中的至少一個(gè)變?yōu)樵谝欢〞r(shí)間(tw)導(dǎo)通的狀態(tài)的脈沖信號(hào)。圖2的例子中，在交流電源1的正半周期使開關(guān)器件4a在一定時(shí)間(tw)下導(dǎo)通，另外，在交流電源1的負(fù)半周期使開關(guān)器件4b在一定時(shí)間(tw)下導(dǎo)通。另外，雖然圖中未顯示，切換開關(guān)12，例如與開關(guān)器件4a以及4b各自的導(dǎo)通期間同步而導(dǎo)通。
圖2中，當(dāng)開關(guān)器件4a為導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，由于從交流電源1來看負(fù)載9側(cè)的電壓與電容器5b的兩端電壓Vb相等，因此從電壓Vin超過電壓Vb的時(shí)開始，輸入電流Iin開始流動(dòng)，并且一直增加直到脈沖信號(hào)Pa為導(dǎo)通狀態(tài)。
因此，當(dāng)脈沖信號(hào)Pa變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)后，從交流電源1來看負(fù)載9側(cè)的電壓變?yōu)榕c平滑電容器8的兩端電壓Vdc相等，此時(shí)，在電壓Vin比電壓Vdc小的情況下，如果輸入電流Iin減小，從電壓值Vin超過平滑電容器8的兩端電壓Vdc這一刻開始，給電容器8充電的電流再次流動(dòng)。
其結(jié)果是，能夠加快輸入電流Iin的上升，從而能夠擴(kuò)展電流導(dǎo)通期間。在負(fù)半周也一樣，當(dāng)開關(guān)器件4b為導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，從電壓值Vin超過電容器5a的兩端電壓Va這一刻開始，輸入電流Iin開始流動(dòng)，因此能夠擴(kuò)展電流導(dǎo)通期間。
通過以交流電源1的交流電壓的半周期反復(fù)上述動(dòng)作，能夠擴(kuò)大電流導(dǎo)通期間，從而能夠得到足夠高的功率因數(shù)。
下面，對(duì)零交叉檢測(cè)部21的詳細(xì)動(dòng)作進(jìn)行說明。
零交叉檢測(cè)部21，包括從交流電源1的電壓Vin達(dá)到設(shè)定電壓Vth時(shí)開始，經(jīng)過給定的延遲時(shí)間(td)之后輸出零交叉檢測(cè)信號(hào)的計(jì)時(shí)器21a，以及補(bǔ)償作為計(jì)時(shí)器21a的輸出的延遲時(shí)間td的延遲時(shí)間補(bǔ)償部21b。
零交叉檢測(cè)部21，被交流電源電壓檢測(cè)部41輸入交流電源電壓Vin的檢測(cè)值，檢測(cè)交流電源電壓Vin的零交叉點(diǎn)。具體的說，如圖3所示，交流電源檢測(cè)部21的計(jì)時(shí)器21a對(duì)交流電源電壓Vin與給定電壓(零交叉判斷電壓)Vth進(jìn)行比較，檢測(cè)出輸入電壓Vin達(dá)到給定電壓Vth時(shí)的時(shí)序t0，在使該時(shí)序t0延遲延遲時(shí)間td所得到的時(shí)序tz上輸出零交叉檢測(cè)信號(hào)。
這里，對(duì)電壓值Vin下降為電壓V’in而變動(dòng)的情況進(jìn)行考慮。這種情況下，由于變動(dòng)電壓V’in達(dá)到給定電壓Vth時(shí)的時(shí)序?yàn)閠0’，延遲了延遲時(shí)間td之后，就檢測(cè)出了偏離真零交叉點(diǎn)的零交叉點(diǎn)。因此，由于沒有在正確的時(shí)序上進(jìn)行開關(guān)器件4a、4b的導(dǎo)通/截止動(dòng)作，因此功率因數(shù)改善電路7沒有正確進(jìn)行工作，導(dǎo)致了功率因數(shù)的惡化。
本實(shí)施方式中，零交叉檢測(cè)部21中，延遲時(shí)間補(bǔ)償部21b，根據(jù)交流電源電壓檢測(cè)部41所檢測(cè)出的交流電源電壓Vin的值補(bǔ)償延遲時(shí)間td，使得即使電源電壓Vin的輸入值發(fā)生了變動(dòng)，也能夠檢測(cè)出真零交叉點(diǎn)。也即，延遲電壓補(bǔ)償部21b監(jiān)視電源電壓Vin的振幅，根據(jù)該振幅值的變動(dòng)而補(bǔ)償延遲時(shí)間td。例如，當(dāng)振幅值(峰值)變?yōu)楸然鶞?zhǔn)值小時(shí)，使延遲時(shí)間td為較大的值t’d。更具體的說，延遲時(shí)間補(bǔ)償部21b，使補(bǔ)償后的延遲時(shí)間t’d滿足下面的關(guān)系式而進(jìn)行補(bǔ)償。
t’d＝td+ΔtdΔtd＝((交流電源電壓的基準(zhǔn)值-交流電源電壓的檢測(cè)值)/交流電源電壓的檢測(cè)值)×A×td這里，A為設(shè)定的補(bǔ)償系數(shù)。
這樣，根據(jù)本實(shí)施方式的電源裝置，由于對(duì)應(yīng)于交流電源1的電壓Vin的變動(dòng)，對(duì)用于零交叉判斷的延遲時(shí)間td進(jìn)行補(bǔ)償，因此不管交流電源電壓Vin怎么變化，都能夠正確的檢測(cè)出交流電源電壓的零交叉點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)改善電路7的精度較高的動(dòng)作。
(實(shí)施方式2)圖4中顯示了本發(fā)明的相關(guān)電源裝置的實(shí)施方式2的電路結(jié)構(gòu)圖。
本實(shí)施方式的電源裝置，在實(shí)施方式1的電源裝置中，另外還具有用來檢測(cè)電源裝置的輸出電壓Vdc的DC檢測(cè)部25。檢測(cè)作為輸出電壓Vdc的平滑電容器8的輸出電壓，但也可以檢測(cè)功率因數(shù)改善電路7的輸出電壓。另外，脈沖信號(hào)控制部22，包括根據(jù)交流電源電壓Vin變更開關(guān)器件4a、4b的導(dǎo)通時(shí)間(tw)的最大值的最大導(dǎo)通時(shí)間補(bǔ)償部22a。
脈沖信號(hào)控制部22，根據(jù)輸出電壓Vdc，變更開關(guān)器件4a、4b的導(dǎo)通時(shí)間(tw)，從而得到一定的輸出電壓值。
特別是，脈沖信號(hào)控制部22，被交流電源電壓檢測(cè)部41輸入交流電源電壓Vin的檢測(cè)值。如果交流電源電壓降低，輸出電壓Vdc也同時(shí)降低。因此，當(dāng)交流電源1的輸入電壓Vin被降低時(shí)，為了抑制其所導(dǎo)致的輸出電壓Vdc的變動(dòng)，脈沖信號(hào)控制部22增加開關(guān)器件4a、4b為導(dǎo)通的時(shí)間tw，從而使輸出電壓Vdc為一定的電壓值。
然而，如果使開關(guān)器件4a、4b長(zhǎng)時(shí)間為導(dǎo)通狀態(tài)，在功率因數(shù)改善電路中流動(dòng)的電流也會(huì)增大，有可能會(huì)破壞電路，因此設(shè)置導(dǎo)通時(shí)間tw的最大值。該導(dǎo)通時(shí)間tw的最大值根據(jù)交流電源1的電壓的額定值而被設(shè)定。當(dāng)交流電源1的電壓Vin降低時(shí)，即使導(dǎo)通時(shí)間tw增至其最大值，也無法得到所期望的輸出電壓值。
因此，本實(shí)施方式中，脈沖信號(hào)控制部22的最大導(dǎo)通時(shí)間補(bǔ)償部22a，當(dāng)交流電源電壓Vin降低倒基準(zhǔn)值(交流電源電壓Vin的額定值)以下時(shí)，增加導(dǎo)通時(shí)間tw的最大值，使其比交流電源電壓Vin為額定值時(shí)的值大。
另外，如果交流電源1的輸入電壓Vin上升，由于輸出電壓Vdc也上升，脈沖信號(hào)控制部22減小開關(guān)器件4a、4b的導(dǎo)通時(shí)間tw，從而使輸出電壓Vdc為一定值。此時(shí)，最大導(dǎo)通時(shí)間補(bǔ)償部22a，減小導(dǎo)通時(shí)間tw的最大值，使其比交流電源電壓Vin為額定值時(shí)的值小。
如上所述，本實(shí)施方式的電源裝置，由于對(duì)應(yīng)于交流電源1的電壓Vin的變動(dòng)，而變化開關(guān)器件4a、4b的導(dǎo)通時(shí)間tw的最大值，因此不管交流電源電壓Vin怎么變化，都能夠保持輸出電壓Vdc的值為一定。
(實(shí)施方式3)圖5中顯示了本發(fā)明的相關(guān)電源裝置的實(shí)施方式3的電路結(jié)構(gòu)圖。
本實(shí)施方式的電源裝置，在實(shí)施方式1的電源裝置中，具有代替交流電源電壓檢測(cè)部41的用來檢測(cè)整流電路2的輸出電壓的直流電源電壓檢測(cè)部51。零交叉檢測(cè)部21，根據(jù)該直流電壓電壓檢測(cè)部51所檢測(cè)出的電壓值補(bǔ)償延遲時(shí)間td。也即，計(jì)時(shí)器21a對(duì)整流電路2所輸出的直流輸出電壓(直流電源電壓)與給定電壓(零交叉判斷電壓)Vth進(jìn)行比較，檢測(cè)出直流輸出電壓達(dá)到給定電壓Vth時(shí)的時(shí)序t0，在使該時(shí)序t0延遲延遲時(shí)間td所得到的時(shí)序tz上輸出零交叉檢測(cè)信號(hào)。其他的功能與實(shí)施方式1一樣。
由于整流電路2所輸出的直流輸出電壓(直流電源電壓)對(duì)應(yīng)于交流電源1的電源電壓Vin的變動(dòng)而變動(dòng)，因此本實(shí)施方式的電源裝置，也和實(shí)施方式1一樣，不管交流電源電壓Vin怎么變化，都能夠正確檢測(cè)出交流電源電壓的零交叉點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)改善電路7的精度較高的動(dòng)作。
(實(shí)施方式4)圖6中顯示了本發(fā)明的相關(guān)電源裝置的實(shí)施方式4的電路結(jié)構(gòu)圖。
本實(shí)施方式的電源裝置，在實(shí)施方式3的電源裝置中，另外還具有用來檢測(cè)電源裝置的輸出電壓Vdc的DC檢測(cè)部25。另外，脈沖信號(hào)控制部22，包括根據(jù)交流電源電壓Vin而變更開關(guān)器件4a、4b的導(dǎo)通時(shí)間(tw)的最大值的最大導(dǎo)通時(shí)間補(bǔ)償部22a。
脈沖信號(hào)控制部22，根據(jù)輸出電壓Vdc，為了得到一定的輸出電壓值而變更開關(guān)器件4a、4b的導(dǎo)通時(shí)間(tw)。
脈沖信號(hào)控制部22，被直流電源電壓檢測(cè)部51輸入作為整流電路2的輸出的直流電源電壓的檢測(cè)值。脈沖信號(hào)控制部22，當(dāng)直流電源電壓降低時(shí)，為了抑制其所導(dǎo)致的輸出電壓Vdc的變動(dòng)(降低)，增加開關(guān)器件4a、4b為導(dǎo)通的時(shí)間tw，從而使輸出電壓Vdc為一定的電壓值。
脈沖信號(hào)控制部22的最大導(dǎo)通時(shí)間補(bǔ)償部22a，當(dāng)直流電源電壓降低倒基準(zhǔn)值以下時(shí)，增加導(dǎo)通時(shí)間tw的最大值，使其比直流電源電壓為額定值時(shí)的值大。
另外，當(dāng)直流電源電壓上升到基準(zhǔn)值以上時(shí)，輸出電壓Vdc也上升。因此，當(dāng)直流電源電壓上升時(shí)，脈沖信號(hào)控制部22減小開關(guān)器件4a、4b的導(dǎo)通時(shí)間tw，從而使輸出電壓Vdc為一定值。此時(shí)，最大導(dǎo)通時(shí)間補(bǔ)償部22a，減小導(dǎo)通時(shí)間tw的最大值，使其比交流電源電壓Vin為額定值時(shí)的值小。
如上所述，本實(shí)施方式的電源裝置，由于對(duì)應(yīng)于直流電源電壓的變動(dòng)，而變化開關(guān)器件4a、4b的導(dǎo)通時(shí)間tw的最大值，因此不管交流電源電壓Vin怎么變化，都能夠保持輸出電壓Vdc的值為一定。
(實(shí)施方式5)下面對(duì)利用上述實(shí)施方式的電源裝置的空調(diào)機(jī)的構(gòu)成例進(jìn)行說明。
圖7中顯示了利用上述電源裝置的空調(diào)機(jī)的構(gòu)成例。如圖7所示，空調(diào)機(jī)包括將交流電源1的交流電壓Vin變換成給定的直流電壓Vdc的電源裝置100，將電源裝置100的輸出作為直流電源使用并生成馬達(dá)210的驅(qū)動(dòng)電壓的變換器200，以及通過進(jìn)行室內(nèi)外的空氣與制冷劑之間的熱交換而進(jìn)行室內(nèi)的空氣調(diào)節(jié)的冷凍循環(huán)300。
電源裝置100為上述實(shí)施方式中所說明的任何一個(gè)電源裝置。
冷凍循環(huán)300包括對(duì)在冷凍循環(huán)中循環(huán)的制冷劑進(jìn)行壓縮的電動(dòng)壓縮機(jī)310、室內(nèi)熱交換單元320以及室外熱交換單元330。
電動(dòng)壓縮機(jī)310與馬達(dá)210相連接，被馬達(dá)210驅(qū)動(dòng)。
通過基于上述實(shí)施方式的電源裝置的簡(jiǎn)單構(gòu)成和控制，能夠得到足夠的功率因數(shù)，即使交流電源的電壓值變動(dòng)也能夠保持功率因數(shù)改善電路的輸出電壓Vdc為一定。因此，通過將這樣的電源裝置的輸出作為電源而使用，能夠?qū)崿F(xiàn)不受交流電源的輸入電壓的變動(dòng)的影響，高效且穩(wěn)定工作的空調(diào)機(jī)。
權(quán)利要求
1.一種電源裝置，其特征在于，包括a)對(duì)交流電源所輸入的電壓進(jìn)行整流的整流電路；b)與上述整流電路相連接的電抗器；c)對(duì)該整流電路所整流的直流電壓進(jìn)行升壓，使上述交流電源的輸入電壓波形與輸入電流波形一致的功率因數(shù)改善電路，上述功率因數(shù)改善電路，包括由串聯(lián)的多個(gè)開關(guān)器件所構(gòu)成的、使從上述交流電源流入的輸入電流的電流通路導(dǎo)通或截止的開關(guān)單元；由串聯(lián)的多個(gè)電容所構(gòu)成的電容電路；當(dāng)上述開關(guān)單元為導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)、防止充電在上述電容上的電荷向上述開關(guān)單元逆流的逆流防止整流器件；以及將電流通路的通電狀態(tài)切換為導(dǎo)通或斷開狀態(tài)的切換開關(guān)單元，上述開關(guān)單元與電容電路并聯(lián)，上述開關(guān)器件間的接點(diǎn)與上述電容間的接點(diǎn)被連接在一起，上述開關(guān)單元的端點(diǎn)與上述電容電路的端點(diǎn)經(jīng)上述逆流防止整流器件連接，上述切換開關(guān)單元，一端與上述整流電路的交流連接點(diǎn)的1點(diǎn)相連接，另一端與上述功率因數(shù)改善電路的開關(guān)器件間的連接點(diǎn)相連接；d)檢測(cè)交流電源的電壓的交流電源電壓檢測(cè)裝置；e)根據(jù)上述所檢測(cè)出的交流電源的電壓，檢測(cè)出交流電源電壓的零交叉點(diǎn)并輸出零交叉檢測(cè)信號(hào)的零交叉檢測(cè)裝置，上述零交叉檢測(cè)裝置，包括從交流電源電壓達(dá)到給定電壓時(shí)開始，經(jīng)過給定的延遲時(shí)間(td)之后輸出零交叉檢測(cè)信號(hào)的計(jì)時(shí)器單元；和根據(jù)上述交流電源電壓檢測(cè)裝置所檢測(cè)出的交流電源的電壓值，補(bǔ)償上述延遲時(shí)間(td)的補(bǔ)償單元；f)根據(jù)上述零交叉檢測(cè)信號(hào)，生成并輸出使上述功率因數(shù)改善電路的各個(gè)開關(guān)器件導(dǎo)通/截止的脈沖信號(hào)的脈沖信號(hào)控制裝置；g)接收上述脈沖信號(hào)，驅(qū)動(dòng)上述功率因數(shù)改善電路的各個(gè)開關(guān)器件的開關(guān)驅(qū)動(dòng)裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的電源裝置，其特征在于還包括檢測(cè)上述電源裝置的輸出電壓的DC檢測(cè)裝置，上述脈沖信號(hào)控制裝置，根據(jù)上述DC電壓檢測(cè)裝置所檢測(cè)出的電壓值的變化而變更上述功率因數(shù)改善裝置的開關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間(tw)；并且，上述脈沖信號(hào)控制裝置，根據(jù)上述交流電源電壓的值變更上述開關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間(tw)的最大值。
3.一種電源裝置，其特征在于，包括a)對(duì)交流電源所輸入的電壓進(jìn)行整流的整流電路；b)與上述整流電路相連接的電抗器；c)對(duì)該整流電路所整流的直流電壓進(jìn)行升壓，使上述交流電源的輸入電壓波形與輸入電流波形一致的功率因數(shù)改善電路，上述功率因數(shù)改善電路，包括由串聯(lián)的多個(gè)開關(guān)器件所構(gòu)成的、使從上述交流電源流入的輸入電流的電流通路導(dǎo)通或截止的開關(guān)單元；由串聯(lián)的多個(gè)電容所構(gòu)成的電容電路；當(dāng)上述開關(guān)單元為導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)、防止充電在上述電容上的電荷向上述開關(guān)單元逆流的逆流防止整流器件；以及將電流通路的通電狀態(tài)切換為導(dǎo)通或斷開狀態(tài)的切換開關(guān)單元，上述開關(guān)單元與電容電路并聯(lián)，上述開關(guān)器件間的接點(diǎn)與上述電容間的接點(diǎn)被連接在一起，上述開關(guān)單元的端點(diǎn)與上述電容電路的端點(diǎn)經(jīng)上述逆流防止整流器件連接，上述切換開關(guān)單元，一端與上述整流電路的交流連接點(diǎn)的1點(diǎn)相連接，另一端與上述功率因數(shù)改善電路的開關(guān)器件間的連接點(diǎn)相連接；d)檢測(cè)上述整流電路所輸出的直流電壓的直流電源電壓檢測(cè)裝置；e)根據(jù)上述所檢測(cè)出的直流電源電壓，檢測(cè)出交流電源電壓的零交叉點(diǎn)并輸出零交叉檢測(cè)信號(hào)的零交叉檢測(cè)裝置，上述零交叉檢測(cè)裝置，包括從交流電源電壓達(dá)到給定電壓時(shí)開始，經(jīng)過給定的延遲時(shí)間(td)之后輸出零交叉檢測(cè)信號(hào)的計(jì)時(shí)器單元；和根據(jù)上述交流電源電壓檢測(cè)裝置所檢測(cè)出的交流電源的電壓值，補(bǔ)償上述延遲時(shí)間(td)的補(bǔ)償單元；f)根據(jù)上述零交叉檢測(cè)信號(hào)，生成并輸出使上述功率因數(shù)改善電路的各個(gè)開關(guān)器件導(dǎo)通/截止的脈沖信號(hào)的脈沖信號(hào)控制裝置；g)接收上述脈沖信號(hào)，驅(qū)動(dòng)上述功率因數(shù)改善電路的各個(gè)開關(guān)器件的開關(guān)驅(qū)動(dòng)裝置。
4.如權(quán)利要求3所述的電源裝置，其特征在于還包括檢測(cè)上述電源裝置的輸出電壓的DC檢測(cè)裝置，上述脈沖信號(hào)控制裝置，根據(jù)上述DC電壓檢測(cè)裝置所檢測(cè)出的電壓值的變化而變更上述功率因數(shù)改善裝置的開關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間(tw)，并且，上述脈沖信號(hào)控制裝置，根據(jù)上述直流電源電壓的值變更上述開關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間(tw)的最大值。
5.一種空調(diào)機(jī)，其特征在于具有權(quán)利要求1至權(quán)利要求4中任何一個(gè)所述的電源裝置。
全文摘要
一種電源裝置，包括檢測(cè)交流電源(1)的電壓(Vin)的交流電源電壓檢測(cè)部(41)、根據(jù)所檢測(cè)出的交流電源的電壓而檢測(cè)交流電源電壓的零交叉點(diǎn)并輸出零交叉檢測(cè)信號(hào)的零交叉檢測(cè)部(21)、根據(jù)零交叉檢測(cè)信號(hào)生成并輸出使功率因數(shù)改善電路(7)的開關(guān)器件(4a、4b)導(dǎo)通/截止的脈沖信號(hào)的脈沖信號(hào)控制部(22)以及接收脈沖信號(hào)并驅(qū)動(dòng)功率因數(shù)改善電路(7)的各個(gè)開關(guān)器件(4a、4b)的開關(guān)驅(qū)動(dòng)部(23)。零交叉檢測(cè)部(21)，包括從交流電源電壓(Vin)達(dá)到給定電壓時(shí)開始經(jīng)過延遲時(shí)間(td)之后輸出零交叉檢測(cè)信號(hào)的計(jì)時(shí)器(21a)，以及根據(jù)交流電源電壓(Vin)補(bǔ)償延遲時(shí)間(td)的補(bǔ)償(21b)。
文檔編號(hào)H02M7/12GK1592067SQ20041006829
公開日2005年3月9日 申請(qǐng)日期2004年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月28日
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