專利名稱：直流電源裝置、控制方法以及壓縮機驅(qū)動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將三相交流電源變換為直流，并降低流過三相交流電源的高次諧波電流、以求輸入功率因數(shù)的改善的直流電源裝置、控制方法以及使用該直流電源裝置的壓縮機驅(qū)動裝置。
背景技術(shù)：
以往，在將三相交流電源變換為直流的直流電源裝置中，為了改善高次諧波和功率因數(shù)，做出了很多在將三相交流電源的電流保持為正弦波狀的同時而變換為直流的各種組合。特別是，采取了如下方式，其在數(shù)kHz到數(shù)十kHz的范圍內(nèi)驅(qū)動開關(guān)元件，高速控制流過開關(guān)元件的電流，追隨成為目標(biāo)的基準(zhǔn)正弦波形。
例如，作為現(xiàn)有的直流電源裝置，備有連接在三相交流電源的各相的電抗器、以及6對互相并聯(lián)的開關(guān)元件和二極管對的全橋型結(jié)構(gòu)，并與驅(qū)動電動機的逆變器電路組合。
以下，利用圖22說明現(xiàn)有的直流電源裝置。圖22表示記載于專利文獻1的現(xiàn)有例的電力變換裝置的電路圖。首先，說明主電路的構(gòu)成和動作。三相交流電源1是商用的交流電源，通過電抗器(reactor)2U、2V、2W而與全橋型變換電路47相連接。變換電路47，由6個開關(guān)元件TR1至TR6，以及6個高速二極管FRD1至FRD6構(gòu)成，以此進行由交流向直流的電力變換。電解電容器4，平滑變換電路47的輸出。該平滑后的直流電壓，通過逆變器電路24，而被再次變換為交流，并驅(qū)動交流電機48。
接下來，說明關(guān)于將三相交流電源的電流的輸入功率因數(shù)保持為近似為1的正弦波的同時，恒定電壓控制直流電壓的動作。隔離器(isolator)29是將三相交流電源的線間電壓，降至所希望的電壓值，在與交流電源絕緣的狀態(tài)下進行檢測。通過變換器30，將檢測出的線間電壓，變換為成為流過各相的電流的基準(zhǔn)的相電壓。電壓減法器31，取樣電解電容器4的電壓和直流電壓基準(zhǔn)32的差值。電壓誤差放大器33放大該差值。
另外，通過三個乘法器34至36，將電壓誤差放大器33的輸出，與從變換器30輸出的相電壓相乘，而生成各相電流的目標(biāo)值。另一方面，通過三個電流檢測器37至39，檢測流過各相的電流，通過三個減法器40至42，輸出與各相電流的目標(biāo)值的差值，通過三個電流誤差放大器43至45將該差值放大。將該放大后的結(jié)果，傳送到PWM控制電路46，在這里被PWM調(diào)制。
于是，基于該PWM調(diào)制后的信號，通過驅(qū)動控制開關(guān)元件TR1至TR6，使由電流檢測器37至39檢測出的流過各相的電流，與由3個乘法器34至36輸出的各相電流的目標(biāo)值一致。藉此，各相電流可被控制為具有近似于1的輸入功率因數(shù)的正弦波電流，且直流電壓可控制為恒定。
然而，在上述現(xiàn)有的直流電源裝置的結(jié)構(gòu)中，具有很多用于將交流變換為直流的開關(guān)元件，其控制也很復(fù)雜。另外，由于所使用的電抗器也有必要是具有良好高頻性能的器件，因而存在成本變高的問題。另外，由于將開關(guān)元件以數(shù)kHz至數(shù)十kHz的高次諧波驅(qū)動，因此開關(guān)元件和高速二極管、電抗器等的損失較大，存在高頻噪聲的產(chǎn)生電平較高的問題。
專利文獻特開平8-331860號公報。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是解決所述以往的課題的技術(shù)，其目的在于降低驅(qū)動裝置的高次諧波電流、改善輸入功率因數(shù)。
為解決上述以往的課題，本發(fā)明的直流電源裝置構(gòu)成為在三相交流電源和備有6個二極管的橋式整流電路的交流輸入端之間，在各相上連接電抗器，將串聯(lián)連接了雙方向性開關(guān)和電容器的電路，連接在橋式整流電路的各相的交流輸入端和直流輸出端之間。于是，進行如下動作基于各相電壓的所定相位，通過將雙方向性開關(guān)導(dǎo)通，而以商用頻率交互地重復(fù)電容器的充電和放電。
藉此，能夠使各相電流從各相的電壓零交叉點開始上升，并能夠形成正弦波狀的電流波形。
依據(jù)本發(fā)明第一方面，提供一種直流電源裝置，用于向負(fù)載供給直流，包括三相交流電源；橋式整流電路，其由6個二極管形成；電解電容器，其連接在所述橋式整流電路的直流輸出端；電抗器，其連接在所述三相交流電源與所述橋式整流電路的各相的交流輸入端之間；雙方向性開關(guān)，其設(shè)于所述交流輸入端和所述直流輸出端之間；電容器，其與所述雙方向性開關(guān)串聯(lián)連接；相位檢測模塊，其檢測所述三相交流電源的各相電壓中的給定相位，并輸出相位檢測信號；雙方向性開關(guān)控制模塊，其基于所述相位檢測信號而控制所述雙方向性開關(guān)。
依據(jù)本發(fā)明第二方面，所述給定相位是電壓零交叉點。
依據(jù)本發(fā)明第三方面，所述雙方向性開關(guān)控制模塊，基于所述電壓零交叉點和表示所述雙方向性開關(guān)導(dǎo)通的定時的導(dǎo)通時間指令，控制所述雙方向性開關(guān)。
依據(jù)本發(fā)明第四方面，所述電容器，插接在所述各相的交流輸入端和所述雙方向性開關(guān)之間。
依據(jù)本發(fā)明第五方面，所述雙方向性開關(guān)，一端與所述交流輸入端連接，另一端通過公共的一個電容器與所述直流輸出端連接。
依據(jù)本發(fā)明第六方面，進一步設(shè)有直流電壓檢測模塊，其檢測所述橋式整流電路的直流輸出電壓，并輸出直流電壓值；當(dāng)所述直流電壓值超過給定值時，或低于給定值時，所述雙方向性開關(guān)控制模塊，使所述雙方向性開關(guān)斷開。
依據(jù)本發(fā)明第七方面，進一步設(shè)有直流電壓檢測模塊，其檢測所述橋式整流電路的直流輸出電壓，并輸出直流電壓值；所述雙方向性開關(guān)控制模塊構(gòu)成為基于所述電壓零交叉點、所述直流電壓值、以及給定的直流電壓指令值，控制所述雙方向性開關(guān)，以使所述直流電壓值變得與所述直流電壓指令值相等。
依據(jù)本發(fā)明第八方面，進一步設(shè)有負(fù)載電流檢測模塊，其檢測流過所述負(fù)載的負(fù)載電流，并輸出負(fù)載電流值；所述雙方向性開關(guān)控制模塊構(gòu)成為基于所述電壓零交叉點和所述負(fù)載電流值，控制所述雙方向性開關(guān)。
依據(jù)本發(fā)明第九方面，進一步設(shè)有輸入電流檢測模塊，其檢測流過所述電抗器的輸入電流，并輸出輸入電流值；所述雙方向性開關(guān)控制模塊構(gòu)成為基于所述電壓零交叉點和所述輸入電流值，控制所述雙方向性開關(guān)。
依據(jù)本發(fā)明第十方面，所述相位檢測模塊包括單相電壓零交叉檢測模塊，其檢測所述三相交流電源中的一相的電壓零交叉點；兩相電壓零交叉運算模塊，其根據(jù)由所述單相電壓零交叉檢測模塊所檢測出的電壓零交叉點，計算其他兩相的電壓零交叉點。
依據(jù)本發(fā)明第十一方面，所述相位檢測模塊包括線間電壓零交叉檢測模塊，其檢測所述三相交流電源的任一線間電壓零交叉點；以及三相電壓零交叉運算模塊，其根據(jù)所述線間電壓零交叉點，計算各相的所述電壓零交叉點。
依據(jù)本發(fā)明第十二方面，所述電抗器采用由一個鐵芯和三個繞組組成的三相電抗器。
依據(jù)本發(fā)明第十三方面，所述電抗器采用隨著流過電流的增加而電感降低的可飽和電抗器。
依據(jù)本發(fā)明第十四方面，提供一種壓縮機驅(qū)動裝置，包括將三相交流變換為直流的直流電源裝置、以及將由所述直流電源裝置變換后的直流變換為電壓可變且頻率可變的交流后向壓縮機供給的逆變器裝置。所述直流電源裝置包括三相交流電源；橋式整流電路，其由6個二極管形成；電解電容器，其連接在所述橋式整流電路的直流輸出端；電抗器，其連接在所述三相交流電源與所述橋式整流電路的各相的交流輸入端之間；雙方向性開關(guān)，其設(shè)于所述交流輸入端和所述直流輸出端之間；電容器，其與所述雙方向性開關(guān)串聯(lián)連接；相位檢測模塊，其檢測所述三相交流電源的各相電壓中的給定相位，并輸出相位檢測信號；雙方向性開關(guān)控制模塊，其基于所述相位檢測信號而控制所述雙方向性開關(guān)。
依據(jù)本發(fā)明第十五方面，所述雙方向性開關(guān)控制模塊構(gòu)成為基于所述電壓零交叉點和由所述逆變器裝置設(shè)定的旋轉(zhuǎn)數(shù)指令值，控制所述雙方向性開關(guān)。
依據(jù)本發(fā)明第十六方面，進一步設(shè)有旋轉(zhuǎn)數(shù)檢測模塊，其檢測所述壓縮機的旋轉(zhuǎn)數(shù)；所述雙方向性開關(guān)控制模塊構(gòu)成為基于所述電壓零交叉點和所述檢測出的旋轉(zhuǎn)數(shù)，控制所述雙方向性開關(guān)。
依據(jù)本發(fā)明第十七方面，提供一種直流電源裝置的控制方法，用于控制直流電源裝置。所述直流電源裝置包括三相交流電源、由6個二極管形成的橋式整流電路、與所述橋式整流電路的直流輸出端連接的電解電容器、以及連接在所述三相交流電源與所述橋式整流電路的各相的交流輸入端之間的電抗器。所述控制方法，具有如下步驟檢測所述三相交流電源的各相電壓的給定相位；基于所檢測出的相位，控制所述交流輸入端與所述直流輸出端之間的電流的通/斷；通過電流的通/斷而對電容進行充放電。
本發(fā)明的直流電源裝置，通過使用了雙方向性開關(guān)的簡單結(jié)構(gòu)，將三相交流電源的各相電流做成正弦波狀，而降低高次諧波電流。與此同時，也可以改善輸入功率因數(shù)。另外，雙方向性開關(guān)的驅(qū)動頻率較低，流過雙方向性開關(guān)的電流僅僅是電容器的充放電電流。因此，與在高頻動作的現(xiàn)有的全橋型變換電路相比，可以減少損失和噪音的發(fā)生。
進一步，由于電容器和三個雙方向性開關(guān)串聯(lián)連接，因而在雙方向性開關(guān)短路等的情況下，電路內(nèi)部也不會流過過電流，因此可以削減過電流檢測電路和隔離電路之類的保護電路。在電容器采用一個的情況下，可以尋求小型化和輕量化。在直流輸出電壓成為異常電壓的情況下，可以防止裝置的破損。即使存在負(fù)載變動等外部干擾，也能夠?qū)⒅绷麟妷褐悼刂瞥膳c直流電壓指令值相等，因此可以得到穩(wěn)定的直流輸出電壓。根據(jù)負(fù)載電流的變動，控制來自三相交流電源的輸入電流的增減，也可以讓直流輸出電壓穩(wěn)定。即使在由三相交流電源的不穩(wěn)定性等引起的輸入電流增減的情況下，也可以讓直流輸出電壓穩(wěn)定。另外，通過相位檢測裝置的簡單化，低成本化成為可能。通過采用三相電抗器，裝置全體的小型化和輕量化成為可能。若采用可飽和電抗器，可以防止重負(fù)載時的直流輸出電壓的降低，電抗器的小型化和輕量化成為可能。
圖1是本發(fā)明的第一實施方式的直流電源裝置的框圖。
圖2是本發(fā)明的第一實施方式的電容器7U充電開始時的說明圖。
圖3是本發(fā)明的第一實施方式的電容器7U充電結(jié)束時的說明圖。
圖4是本發(fā)明的第一實施方式的電容器7W放電開始時的說明圖。
圖5是本發(fā)明的第一實施方式的電容器7W放電結(jié)束時的說明圖。
圖6是本發(fā)明的第一實施方式的電容器7W放電結(jié)束后V相電流轉(zhuǎn)流時的說明圖。
圖7是本發(fā)明的第一實施方式的各相電壓和雙方向性開關(guān)動作時序圖。
圖8是本發(fā)明的第一實施方式的U相電壓和V相電壓的波形圖。
圖9是使用三相變壓器的零交叉檢測部的結(jié)構(gòu)圖。
圖10是使用單相電壓零交叉檢測部的零交叉檢測部的結(jié)構(gòu)圖。
圖11是使用線間電壓零交叉檢測部的零交叉檢測部的結(jié)構(gòu)圖。
圖12是本發(fā)明的第二實施方式的直流電源裝置的框圖。
圖13是本發(fā)明的第二實施方式的U相電壓和電容器電流的波形圖。
圖14是本發(fā)明的第三實施方式的直流電源裝置的框圖。
圖15是本發(fā)明的第四實施方式的直流電源裝置的框圖。
圖16是本發(fā)明的第五實施方式的直流電源裝置的框圖。
圖17是本發(fā)明的第六實施方式的直流電源裝置的框圖。
圖18是本發(fā)明的第七實施方式的直流電源裝置的框圖。
圖19是本發(fā)明的第八實施方式的直流電源裝置的框圖。
圖20是本發(fā)明的第九實施方式的直流電源裝置的框圖。
圖21是本發(fā)明的第十實施方式的直流電源裝置的框圖。
圖22是使用以往的直流電源裝置的電動機驅(qū)動裝置的框圖。
圖中1-三相交流電源，2U、2V、2W-電抗器，3-全橋型整流電路，3U、3V、3W、3X、3Y、3Z-二極管，4-電解電容器，5-負(fù)載，6U、6V、6W-雙方向性開關(guān)，7U、7V、7W-電容器，8-零交叉檢測部，9-雙方向性開關(guān)控制部，21-直流電壓檢測部，22-負(fù)載電流檢測部，23-輸入電流檢測部，24-逆變器電路，25-逆變器控制部，26-壓縮機，27-旋轉(zhuǎn)數(shù)檢測部，28-電容器。
具體實施例方式
以下，參照
本發(fā)明的實施方式，但對于與以往例相同的結(jié)構(gòu)附加相同的符號并省略其詳細(xì)說明。另外，在實施方式中展開的說明，均為將本發(fā)明具體化的例子，本發(fā)明并不限于這些例子。另外，實施方式中所記述的數(shù)字，均是用以具體地說明本發(fā)明的例示性數(shù)字。本發(fā)明并不限于這些數(shù)字。
(第一實施方式)圖1是本發(fā)明的第一實施方式的直流電源裝置的框圖。
在圖1中，三相交流電源1的U、V、W的各相，通過各電抗器2U、2V、2W，連接在由二極管3U、3V、3W、3X、3Y、3Z構(gòu)成的橋式整流電路3的各交流輸入端3A、3B、3C。電解電容器4連接在橋式整流電路3的正直流輸出端3D和負(fù)直流輸出端3E之間。負(fù)載5與電解電容器4并聯(lián)連接。將各雙方向性開關(guān)6U、6V、6W的一端全部連接在橋式整流電路3的負(fù)直流輸出端3E，將它們的另一端分別連接在7U、7V、7W。
這些電容器7U、7V、7W的另一端子分別連接在整流電路3的交流輸入端3A、3B、3C。另外，零交叉檢測部8，檢測三相交流電源1的各相電壓的電壓零交叉點，并分別輸出表示電壓零交叉點的零交叉信號PU、PV、PW。雙方向性開關(guān)控制部9，基于其檢測出的各零交叉信號PU、PV、PW，而生成各相的導(dǎo)通時間指令GU、GV、GW，控制各雙方向性開關(guān)6U、6V、6W。導(dǎo)通時間指令GU、GV、GW表示各雙方向性開關(guān)導(dǎo)通的定時。
零交叉檢測部8和零交叉信號PU、PV、PW，分別是相位檢測部8和相位信號PU、PV、PW的一個實施例。相位檢測部8，檢測三相交流電源1的各相電壓的給定相位，并分別輸出相位檢測信號PU、PV、PW。雙方向性開關(guān)控制部9，基于該所檢測到的相位檢測信號PU、PV、PW，生成各相的導(dǎo)通時間指令GU、GV、GW，以控制各雙方向性開關(guān)6U、6V、6W。作為給定相位，除了各相電壓的零交叉外，還可以選擇90°、270°等容易檢測的相位。給定相位和導(dǎo)通時間指令GU、GV、GW的動作定時，可根據(jù)給定的延遲時間而變更。
以后，在所有的實施方式中，相位檢測部8和相位檢測信號PU、PV、PW分別作為零交叉檢測部8和零交叉信號PU、PV、PW而說明。
在以上的結(jié)構(gòu)中，三相交流電源1的U、V、W的各相電壓VU、VV、VW以及流過各電抗器2U、2V、2W的各相輸入電流IU、IV、IW，通過各電抗器2U、2V、2W，而作用于整流電路3之間。以下利用圖2至圖7，說明其動作、作用。這里，為了容易地作說明，假定各電容器7U、7V、7W，反復(fù)地進行從零伏到給定電壓VDC1的充放電。假定各電容器7U、7V的初期電壓值是零伏，電容器7W的初期電壓值是VDC1。假定三相交流電源1的初期相位，是U相的上升沿電壓零交叉點的相位。三相交流電源1的基于U相電壓VU的U相輸入電流IU，以流過各相的狀況為中心而說明，忽略基于V相電壓VV的V相輸入電流IV、以及基于W相電壓VW的W相輸入電流IW對各相的貢獻。
圖2至圖6，表示從三相交流電源1流向橋式整流電路3的U相輸入電流IU，隨時間而變化的情況。圖7表示從U相電壓VU的上升沿電壓零交叉點開始的一周期中各相電壓VU、VV、VW和各導(dǎo)通時間指令GU、GV、GW的時序的關(guān)系。
首先在時刻T1，零點檢測部8，檢測三相交流電源1的U相的上升沿電壓零交叉點。雙方向性開關(guān)控制部9，生成導(dǎo)通時間指令GU，控制雙方向性開關(guān)6U，該導(dǎo)通時間指令GU僅在從該U相的上升沿電壓零交叉點到開關(guān)動作時間DT之間成為動作狀態(tài)電平。也就是說，僅在從上升沿電壓零交叉點到開關(guān)動作時間DT之間，雙方向性開關(guān)6U被置于接通。此時，如圖2的箭頭所示，電容器7U的充電電流的流向是從三相交流電源1的U相出發(fā)，經(jīng)過電抗器2U，對電容器7U充電后，經(jīng)過二極管3Y和電抗器2V，而返回三相交流電源1的V相。
接著，在開關(guān)動作時間DT后的時刻T2，電容器7U被充電至VDC1，雙方向性開關(guān)6U被置于斷開，但流經(jīng)電抗器2U、2V的U相輸入電流IU和V相輸入電流IV連續(xù)流過。因此，如圖3的箭頭所示，U相輸入電流IU，從U相出發(fā)，通過電抗器2U、二極管3U而對電解電容器4充電后，通過二極管3Y、電抗器2V而返回V相。
其后，在時刻T3，零交叉檢測部8，檢測W相的下降沿電壓零交叉點。雙方向性開關(guān)控制部9，生成導(dǎo)通時間指令GW，控制雙方向性開關(guān)6W，所述開關(guān)控制信號GW僅在從該W相的零交叉點到開關(guān)動作時間DT之間成為動作狀態(tài)電平。此時，圖4的U相輸入電流IU，如箭頭所示，從被充電至VDC1的電容器7W出發(fā)，通過電抗器2W；從三相交流電源1的U相出發(fā)，經(jīng)過電抗器2U、二極管3U，向電解電容器4放電的放電電流被疊加其上。此時，U相輸入電流IU繼續(xù)增加。
在開關(guān)動作時間DT后的時刻T4，電容器7W的電壓成為零伏。若雙方向性開關(guān)6W處于ON，則如圖5的箭頭所示，在V相輸入電流IV和W相輸入電流IW與U相輸入電流IU成為極性相反的期間，這之前流過電抗器2U的U相輸入電流IU，通過二極管3U對電解電容器4充電，并分流到二極管3Y和電抗器2V、以及二極管3Z和電抗器2W的兩個系統(tǒng)，并經(jīng)過三相交流電源1，返回到電抗器2U。在其后的時刻T5，若V相輸入電流IV與U相輸入電流IU成為相同極性，則如圖6所示流過電抗器2U的U相輸入電流IU，通過二極管3U對電解電容器4充電，通過二極管3Z和電抗器2W，經(jīng)過三相交流電源1，返回到電抗器2U。U相輸入電流IU，繼續(xù)單調(diào)地減少，直至?xí)r刻T6，電流值成為零。
雖然像上面那樣著眼于U相輸入電壓IU并對其動作進行了說明，但是其他相電流的行為也是同樣的。各相輸入電流IU、IV、IW，從各相的電壓零交叉點開始流動，并繼續(xù)增加至各相電壓VU、VV、VW達(dá)到峰值，其后，隨著各相電壓VU、VV、VW的降低而減小。藉此，該各相輸入電流IU、IV、IW的波形，成為其相位與各相輸入電壓VU、VV、VW的波形的相位相等的正弦波，可以降低高次諧波的電流，并改善輸入功率因數(shù)。另外，如圖7所示，在各導(dǎo)通時間指令GU、GV、GW的開關(guān)動作時間DT之間，各相電容器7U、7V、7W，在各相電壓VU、VV、VW的正半周期內(nèi)并充電至電壓VDC1，在負(fù)半周期內(nèi)被放電至零伏。
另外，在第一實施方式中，由于電容器7U、7V、7W與連接在各相的雙方向性開關(guān)6U、6V、6W的各個串聯(lián)連接著，因此，即使在各雙方向性開關(guān)6U、6V、6W產(chǎn)生誤動作和短路故障的情況下，直流電源裝置的內(nèi)部也不會流過過大的電流。因此，可以削減過電流檢測電路、在產(chǎn)生過大的電流的情況下動作的隔離電路等保護電路。
圖8表示在將三相交流電源1的線間電壓做成200V、將各電抗器2U、2V、2W的電感做成8mH，將各電容器7U、7V、7W的電容做成100μF，將電解電容器4的電容做成4.7mF，將開關(guān)動作時間DT做成2ms，并連接12.9Ω的電阻作為負(fù)載5的情況下，U相輸入電壓VU和U相輸入電流IU的仿真波形。此時，電解電容器4的兩端電壓是271V，輸入功率是6kW，輸入功率因數(shù)是99.8％，U相輸入電流的IU的畸變率是5.1％。輸入功率因數(shù)大約近似于1，且電流波形的畸變非常小，由此可見，第一實施方式的高次諧波降低和輸入功率因數(shù)改善的效果大。
另外，雖然在第一實施方式中，各雙方向性開關(guān)6U、6V、6W的一端被統(tǒng)一連接在橋式整流電路3的負(fù)電流輸出端3E，但即使接在正電流輸出端3D也能得到同樣的效果。因此，當(dāng)然，即使將電容器7U、7V、7W和雙方向性開關(guān)6U、6V、6W各自替換，也能得到同樣的效果。
另外，在第一實施方式中，在各相的電壓零交叉點的時刻，開始各雙方向性開關(guān)6U、6V、6W的接通動作?？墒?，在各電抗器2U、2V、2W的電感較大的情況下以及高負(fù)載時，各相輸入電流IU、IV、IW存在成為負(fù)功率因數(shù)的情況。此時，在各雙方向性開關(guān)6U、6V、6W處于接通時，存在沒有成為零電流開關(guān)的問題。為了避免這種情況，也可以構(gòu)成雙方向性開關(guān)控制部9，以使各雙方向性開關(guān)6U、6V、6W處于接通動作的時刻，僅相對于電壓零交叉點延遲給定的延遲時間。
另外，在第一實施方式中，將電壓零交叉點作為起點，經(jīng)過給定的延遲時間后，開始各雙方向性開關(guān)6U、6V、6W的接通動作，僅在開關(guān)動作時間DT處于接通動作狀態(tài)。但是，也可以將電壓零交叉點作為起點，首先決定接通動作停止的時刻，將雙方向性開關(guān)控制部9構(gòu)成為僅將時間向后返開關(guān)動作時間DT而開始接通動作。通過這種結(jié)構(gòu)，也可以控制從電壓零交叉點到接通動作開始的延遲時間。
圖9是表示零交叉檢測部8的具體例的電路圖。如圖9所示，由三相變壓器10，其將初級、次級側(cè)均為星形接線，以便可以在絕緣的基礎(chǔ)上進行降壓后檢測將各相電壓VU、VV、VW；以及各零交叉比較器11U、11V、11W構(gòu)成。
與此相反，也可以如圖10所示，由單相電壓零交叉檢測部12和兩相電壓零交叉運算部13構(gòu)成。單相電壓零交叉檢測部12檢測三相交流電源1中任一相電壓的零交叉點。兩相電壓零交叉運算部13，根據(jù)所檢測出的一相的電壓零交叉點，計算其他兩相的電壓零交叉點。
這里，單相電壓零交叉檢測部12，含有各分壓電阻14U、14V、14W，光電耦合器15，上拉電阻16和延遲電路17。各分壓電阻14U、14V、14W，由三相交流電源1的各相U、V、W而得到假設(shè)中性點。至于光電耦合器15，其初級側(cè)與分壓電阻14U串聯(lián)連接，在分壓電阻14流過給定電流以上的電流的情況下，次級側(cè)的晶體管導(dǎo)通，由此產(chǎn)生將U相電壓的電壓零交叉點作為中心的零交叉脈沖。延遲電路17，按照使零交叉脈沖的電壓開始下降變化的時刻與電壓零交叉一致的方式延遲給定的時間后進行傳送。
于是，兩相電壓零交叉運算部13，根據(jù)由單相電壓零交叉檢測部12所檢測出U相的電壓零交叉點的周期，計算三相交流電源1的頻率，并根據(jù)該頻率計算相對于相位角120°的時間DTS1。于是，將比U相電壓零交叉點僅滯后DTS1的脈沖作為V相的電壓零交叉點，進一步將僅滯后DTS1的脈沖作為W相的電壓零交叉點，并將表示這些各相的電壓零交叉點的各零交叉信號PU、PV、PW，輸出到雙方向性開關(guān)控制部9。
通過以圖10的方式構(gòu)成如上的零交叉檢測部8，不需要用于與三相交流電源1絕緣而檢測各相電壓的三相變壓器10，即可以檢測電壓零交叉點，并可實現(xiàn)小型化和低成本化。
另外，在圖10中，通過延遲電路17而將光電耦合器15的輸出延遲。但是，也可以按接通各雙方向性開關(guān)6U、6V、6W的動作的定時進行延遲。此時，也可以省略延遲電路17，而將光電耦合器15的初級側(cè)晶體管電壓的輸出，作為單相電壓零交叉檢測部12的輸出而使用。
進一步如圖11所示，也可以利用檢測三相交流電源1的U-V間的線間電壓的零交叉點的線間電壓零交叉檢測部18、和根據(jù)U-V間的線間電壓零交叉點計算三相的各相電壓零交叉點的三相電壓零交叉運算部19，構(gòu)成零交叉檢測部8。
這里，線間零交叉檢測部18，由連接在三相交流電源1的U-V間的檢測電阻20、光電耦合器15和上拉電阻16構(gòu)成。至于光電耦合器15，其初級側(cè)與檢測電阻20串聯(lián)連接，在檢測電阻20中流過給定電流以上的電流的情況下，通過使次級側(cè)的晶體管導(dǎo)通，而生成將U-V間的線間電壓的電壓零交叉點作為中心的零交叉脈沖。
三相電壓零交叉運算部19，通過輸出光電耦合器15以線間電壓零交叉點為中心的零交叉脈沖，并根據(jù)該零交叉脈沖的寬度，首先將該中心點作為U-V間的線間電壓零交叉點。
接下來，根據(jù)該零交叉脈沖的周期計算三相交流電源1的頻率，并根據(jù)該頻率，計算相當(dāng)于相位角120°的時間DTS1和相當(dāng)于相位角30°的時間DTS2。進而，將僅比U-V間的線間電壓零交叉點滯后DTS2的時點作為U相的電壓零交叉點，將比該點進一步滯后DTS1的時點作為V相的電壓零交叉點，將又進一步滯后DTS1的時點作為W相的電壓零交叉點，而輸出到雙方向性開關(guān)控制部9。
以上，通過以圖11的方式而構(gòu)成零交叉檢測部8，不需要用于與三相交流電源1絕緣而檢測各相電壓的三相變壓器10，即能夠檢測電壓零交叉點。雖然三相電壓零交叉運算部19中的處理是復(fù)雜的，但是相比于圖10，可進一步做得小型化和低成本化。
另外，在這種情況下，也具有如下有利點，即也可以根據(jù)電路特性，任意設(shè)定從電壓零交叉點到各雙方向性開關(guān)6U、6V、6W處于接通動作的延遲時間。
另外，雖然在第一實施方式中使用三個電抗器2U、2V、2W，但是也可以使用具有將此做成一個鐵芯而在三個邊上設(shè)置繞組的結(jié)構(gòu)的三相電抗器。三相電抗器，因其利用各相的電流總和為零這一特性，因而相比于使用3個單相電抗器的情況，具有為得到等同的電感而其鐵芯使用量較少即可實現(xiàn)的優(yōu)點，可有效地實現(xiàn)裝置全體的小型化和輕量化。
在第一實施方式中，用圖2至圖7進行了說明，由于在對各雙方向性開關(guān)6U、6V、6W的各電容器7U、7V、7W進行間斷的充放電，因此各電抗器2U、2V、2W的兩端電壓沒有成為正弦波?？墒莵碜匀嘟涣麟娫?的輸入電流成為正弦波，也沒有流過零相電流的路徑，但由于其總和通常為零，因此三相電抗器可以適用。
另外，在第一實施方式中，各電抗器2U、2V、2W的電感特性并沒有特別規(guī)定。這里，也可以將該電感特性設(shè)定成從超過給定電流值的點而電感降低，而將各電抗器2U、2V、2W用作所謂的可飽和電抗器。
此時，在重負(fù)載時三相交流電源1的電壓降低的情況下，能夠防止由于各電抗器2U、2V、2W的電壓下降而引起的直流輸出電壓的下降。與此同時，在直流輸出電壓下降的同時，雖然產(chǎn)生輸入電流和電源電壓的相位偏差，但也能夠防止由此引起的功率因數(shù)的降低。
(第二實施方式)圖12是本發(fā)明的第二實施方式的直流電源裝置的框圖。
圖12相對于第一實施方式的直流電源裝置的框圖，將電容器7U、7V、7W的配置，分別替換為雙方向性開關(guān)6U、6V、6W，而成為集成為一個電容器28的結(jié)構(gòu)。
在第二實施方式中，相對于第一實施方式，對于各雙方向性開關(guān)6U、6V、6W的接通動作的控制及其定時、以及流過各雙方向性開關(guān)6U、6V、6W和橋式直流電路3的電流是相同的，有關(guān)輸入功率因數(shù)的改善和高次諧波的降低效果也是等同的。不同之處在于做成在第一實施方式中所流過各電容器7U、7V、7W的電流全部流過電容器28的結(jié)構(gòu)，在電容器28中流過充電電流的相與從電容器28流出放電電流的相是不同的。
以下用圖說明上述的不同點。圖13表示U相的電壓VU和流過電容器28的電流IC。按照圖13所示，在第一實施方式中，流經(jīng)各電容器7U、7V、7W的電流，在電源頻率的每個正負(fù)半周期，交互地反復(fù)進行充電和放電，相反，在第二實施方式中，流經(jīng)電容器28的電流，成為相當(dāng)于電源頻率的3倍頻率的電流流過的情況。
另外，靠U相的充電電流而充電的電容器28，借助U相的雙方向性開關(guān)6U接通，通過然后接通的雙方向性開關(guān)6W，而以在W相流過W相放電電流的方式而動作。于是，在由V相流過V相充電電流后于U相流過U相放電電流，接著在由W相流過W相充電電流后于V相流過V相放電電流，而完成一個周期的動作。這樣，與第一實施方式不同，在第二實施方式中，流過充電電流的相與將該充電后的電荷作為放電電流而流過的相不同。
如此，在第二實施方式中，相比于第一實施方式的各電容器7U、7V、7W，有必要將電容器28的電流容量做得較大，雖然不能削減如第一實施方式的防止各雙方向性開關(guān)6U、6V、6W的過大電流的保護電路，但是由于能夠削減兩個電容器，因此對于小型化優(yōu)先的情況是有效的。
另外，在第二實施方式中，雖然做成將電容器28與橋式整流電路3的負(fù)直流輸出端3E連接的結(jié)構(gòu)，但即使連接在正直流輸出端3D也能得到同樣的效果。
(第三實施方式)圖14是本發(fā)明的第三實施方式的直流電源輸出裝置的框圖。
圖14相對于圖1的第一實施方式的直流電源裝置的框圖，設(shè)有檢測電解電容器4的兩端的直流輸出電壓的直流電壓檢測部21、以及檢測所檢測出的直流電壓值的異常的電壓異常檢測部51。
第三實施方式的通常的動作，與第一實施方式相同，通過雙方向性開關(guān)控制部9而控制雙方向性開關(guān)6U、6V、6W，并在改善輸入功率因數(shù)且降低高次諧波電流的同時，將直流電力供給到負(fù)載5。
這里，有可能，因負(fù)載5的急變或雙方向性開關(guān)控制部9的誤動作等，而引起直流輸出電壓的異常上升和異常下降。不同的在于在第三實施方式中，在這種情況下，利用直流電壓異常檢測部51，檢測由直流電壓檢測部21所檢測出的直流電壓值的異常，并利用雙方向性開關(guān)控制部9讓各雙方向性開關(guān)6U、6V、6W斷開。通過以這種方式在直流輸出電壓異常時停止裝置的動作，而能夠防止裝置的破壞。
(第四實施方式)圖15是本發(fā)明的第四實施方式的直流電源輸出裝置的框圖。
圖15相對于圖1的第一實施方式的直流電源裝置的框圖，成為如下結(jié)構(gòu)設(shè)有檢測電解電容器4的兩端的直流輸出電壓的直流電壓檢測部21、以及設(shè)定直流電壓指令值DCT的直流電壓指令部50，并在雙方向性開關(guān)控制部9中輸入由零交叉檢測部8所檢測出的各相的零交叉信號PU、PV、PW、由直流電壓檢測部21所檢測出的直流電壓值DC、以及由直流電壓指令部50所設(shè)定的直流電壓指令值DTC。
以下，說明該動作。在第四實施方式中，從各相的電壓零交叉點，開始對應(yīng)的各雙方向性開關(guān)6U、6V、6W的接通動作，這一點與第一實施方式相同。但是，不同點在于在第四實施方式中，其開關(guān)動作時間DT并不固定，且由直流電壓檢測部21所檢測出的直流電壓值DC被可變控制為與由直流電壓指令部50所設(shè)定的直流電壓指令值DCT一致。
也就是說，進行動作，以便在所檢測出的直流電壓值DC低于直流電壓指令值DCT的情況下延長雙方向性開關(guān)6U、6V、6W的開關(guān)動作時間DT，相反在高于直流電壓指令值DCT的情況下而縮短之。通過雙方向性開關(guān)控制部9以如此方式動作，能夠發(fā)揮改善輸入功率因數(shù)和降低高次諧波的效果，并且即使對于負(fù)載5的變動和三相交流電源1的電壓變動，也能夠穩(wěn)定地控制橋式整流電路3的直流輸出電壓。
另外，雖然可以將第四實施方式的直流電壓指令值DCT設(shè)為給定值，但是也可以設(shè)定為可變值，當(dāng)然也可以做成根據(jù)來自直流電源裝置外部的指令而可變控制橋式整流電路3的直流輸出電壓的方式。
(第五實施方式)圖16是本發(fā)明的第五實施方式的直流電源輸出裝置的框圖。
圖16相對于圖1的第一實施方式的直流電源裝置的框圖，成為如下結(jié)構(gòu)設(shè)有檢測流過負(fù)載5的電流的負(fù)載電流檢測部22，并在雙方向性開關(guān)控制部9中輸入由零交叉檢測部8所檢測出的各相零交叉信號PU、PV、PW、以及由負(fù)載電流檢測部22所檢測出的負(fù)載電流值IR。
以下，說明該動作。在第五實施方式中，從各相的電壓零交叉點，開始對應(yīng)的各雙方向性開關(guān)6U、6V、6W的接通動作，這一點與第一實施方式相同。但是，不同點為在于在第五實施方式中，其開關(guān)動作時間DT并不固定，根據(jù)由負(fù)載電流檢測部22所檢測出的負(fù)載電流值IR而可變控制。
也就是說，進行動作，以便在所檢測出的負(fù)載電流值IR較高的情況下延長雙方向性開關(guān)6U、6V、6W的開關(guān)動作時間DT，相反在所檢測出的負(fù)載電流值IR較低的情況下而縮短之。通過雙方向性開關(guān)控制部9以如此方式動作，能夠發(fā)揮根據(jù)負(fù)載5的變動而改善輸入功率因數(shù)和降低高次諧波的效果，并且能夠控制輸入電流。
(第六實施方式)圖17是本發(fā)明的第六實施方式的直流電源輸出裝置的框圖。
圖17相對于圖1的第一實施方式的直流電源裝置的框圖，成為如下結(jié)構(gòu)設(shè)有檢測流過三相交流電源1的輸入電流的輸入電流檢測部23，并在雙方向性開關(guān)控制部9中輸入由零交叉檢測部8所檢測出的各相零交叉信號PU、PV、PW、以及由輸入電流檢測部23所檢測出的輸入電流值IF。
以下，說明該動作。在第六實施方式中，從各相的電壓零交叉點，開始對應(yīng)的各雙方向性開關(guān)6U、6V、6W的接通動作，這一點與第一實施方式相同。但是，不同點在于在第六實施方式中，其開關(guān)動作時間DT并不固定，根據(jù)由輸入電流檢測部23所檢測出的輸入電流值IF而可變控制。
也就是說，進行動作，以便在所檢測出的輸入電流值IF較高的情況下延長雙方向性開關(guān)6U、6V、6W的開關(guān)動作時間DT，相反在所檢測出的輸入電流值IF較低的情況下而縮短之。通過雙方向性開關(guān)控制部9以如此方式動作，能夠發(fā)揮基于與負(fù)載5的變動相對應(yīng)的輸入電流的變化，而改善輸入功率因數(shù)和降低高次諧波的效果，并且能夠控制輸入電流。
另外，在圖17中，做成僅檢測三相交流電源1的一相的電流的結(jié)構(gòu)，這是因為流過各相的電流大致相等。但是，在考慮由三相交流電源1的結(jié)構(gòu)不平衡而引起各相電流不均衡問題的情況，或者也兼作為過電流檢測的情況等，也可以構(gòu)成為檢測兩相或者三相的電流的方式。
(第七實施方式)圖18是本發(fā)明的第七實施方式的壓縮機驅(qū)動裝置的框圖。
圖18成為如下結(jié)構(gòu)設(shè)有逆變器電路24、逆變器控制部25和由逆變器電路24驅(qū)動的壓縮機26，替代第一實施方式直流電源裝置的負(fù)載5。逆變器電路24和逆變器控制部25總稱為逆變器裝置。逆變器裝置，將由直流電源裝置所變換的直流，變換為電壓可變、頻率可變的交流，而供給到壓縮機26。
第七實施方式中將三相交流電源1的交流電力變換為直流電力的動作，同第一實施方式一樣。通過雙方向性開關(guān)控制部9，控制各雙方向性開關(guān)6U、6V、6W，改善輸入功率因數(shù)并降低高次諧波電流，同時將直流電力供給到逆變器電路24。逆變器電路24，通過逆變器控制部25，將直流變換為交流，而驅(qū)動壓縮機26。
另外，第七實施方式中，同樣將如第二實施方式的三個電容器7U、7V、7W集成為一個電容器28，因此也能夠?qū)で笱b置整體的小型化和輕量化。
(第八實施方式)圖19是本發(fā)明的第八實施方式的壓縮機驅(qū)動裝置的框圖。
圖19相對于第七實施方式的壓縮機驅(qū)動裝置的框圖，成為從逆變器控制部25輸出旋轉(zhuǎn)數(shù)指令值RT到雙方向性開關(guān)控制部9的結(jié)構(gòu)。
在第八實施方式中，將三相交流電源1的交流電力變換為直流電力的動作，是從各相的電壓零交叉點而開始對應(yīng)的各雙方向性開關(guān)6U、6V、6W的接通動作，這一點與第一實施方式相同。但是，不同點在于在第八實施方式中，其開關(guān)動作時間DT并不固定，根據(jù)從逆變器控制部25輸出到雙方向性開關(guān)控制部9的旋轉(zhuǎn)數(shù)指令值RT，而可變地控制開關(guān)動作時間DT。也就是說，進行動作，以便在提供到雙方向性開關(guān)控制部9的旋轉(zhuǎn)數(shù)指令值RT較高的情況下延長雙方向性開關(guān)6U、6V、6W的開關(guān)動作時間DT，相反在提供到雙方向性開關(guān)控制部9的旋轉(zhuǎn)數(shù)指令值RT較低的情況下而縮短之。
通過雙方向性開關(guān)控制部9以如此方式動作，能夠發(fā)揮根據(jù)逆變器電路24的負(fù)載變動而改善輸入功率因數(shù)和降低高次諧波的效果，并且能夠控制輸入電流。
(第九實施方式)圖20是本發(fā)明的第九實施方式的壓縮機驅(qū)動裝置的框圖。
圖20相對于第七實施方式的壓縮機驅(qū)動裝置的框圖，成為設(shè)有檢測壓縮機26的旋轉(zhuǎn)數(shù)NR的旋轉(zhuǎn)數(shù)檢測部27的結(jié)構(gòu)。
在第九實施方式中，將三相交流電源1的交流電力變換為直流電力的動作，是從各相的電壓零交叉點而開始對應(yīng)的各雙方向性開關(guān)6U、6V、6W的接通動作，這一點與第一實施方式相同。但是，不同點在于在第九實施方式中，其開關(guān)動作時間DT并不固定，根據(jù)由旋轉(zhuǎn)數(shù)檢測部27所檢測的壓縮機26的旋轉(zhuǎn)數(shù)NR而可變地控制。
也就是說，進行動作，以便在提供到雙方向性開關(guān)控制部9的旋轉(zhuǎn)數(shù)NR較高的情況下延長雙方向性開關(guān)6U、6V、6W的開關(guān)動作時間DT，相反在提供到雙方向性開關(guān)控制部9的旋轉(zhuǎn)數(shù)NR較低的情況下而縮短之。
通過雙方向性開關(guān)控制部9以如此方式動作，能夠發(fā)揮根據(jù)逆變器電路24的負(fù)載變動而改善輸入功率因數(shù)和降低高次諧波的效果，并且能夠控制輸入電流。
(第十實施方式)
圖21是本發(fā)明的第十實施方式的壓縮機驅(qū)動裝置的框圖。
圖21相對于第七實施方式的壓縮機驅(qū)動裝置的框圖，同第四實施方式一樣，成為設(shè)有直流電壓檢測部21和直流電壓指令部50的結(jié)構(gòu)。
在第十實施方式中，從各相的電壓零交叉點，開始對應(yīng)的各雙方向性開關(guān)6U、6V、6W的接通動作，這一點與第一實施方式相同。但是，不同點在于在第十實施方式中，其開關(guān)動作時間DT并不固定，是以由直流電壓檢測部21所檢測出的直流電壓值DC與由直流電壓指令部50所設(shè)定的直流電壓指令值DCT一致的方式而可變控制。
也就是說，進行動作，以便在由直流電壓檢測部21所檢測出的直流電壓值DC低于直流電壓指令值DCT的情況下延長雙方向性開關(guān)6U、6V、6W的開關(guān)動作時間DT，相反在高于直流電壓指令值DCT情況下而縮短之。
通過雙方向性開關(guān)控制部9以如此方式動作，能夠發(fā)揮改善輸入功率因數(shù)和降低高次諧波的效果，即使對于逆變器電路24的負(fù)載變動或者三相交流電源1的電壓變動的情況，也能夠穩(wěn)定地控制橋式整流電路3的直流輸出電壓。
另外，雖然第十實施方式的直流電壓指令值DCT成為圖21中被預(yù)先輸入到雙方向性開關(guān)控制部9的形式，但是該直流電壓指令值DCT可以是給定值，也可以是可變的值。例如也可以以通過逆變器控制部25而賦予的形式構(gòu)成。在這種情況下，根據(jù)壓縮機26的旋轉(zhuǎn)數(shù)或逆變器電路24的占空比(on-duty)等，確定最合適的直流輸出電壓作為直流電壓指令值DCT，而可以使壓縮機驅(qū)動裝置高效率地運轉(zhuǎn)。
這樣，由于本發(fā)明所涉及的直流電源裝置能夠降低三相交流電源的高次諧波電流和改善輸入功率因數(shù)，因此能夠作為可以可變控制輸出電壓的直流電源裝置而用于電鍍用整流器等。另外，本發(fā)明所涉及的壓縮機驅(qū)動裝置，也可以用于空調(diào)和冰箱等使用壓縮機的家電機器。
權(quán)利要求
1.一種直流電源裝置，用于向負(fù)載供給直流，包括三相交流電源；橋式整流電路，其由6個二極管形成；電解電容器，其連接在所述橋式整流電路的直流輸出端；電抗器，其連接在所述三相交流電源與所述橋式整流電路的各相的交流輸入端之間；雙方向性開關(guān)，其設(shè)于所述交流輸入端和所述直流輸出端之間；電容器，其與所述雙方向性開關(guān)串聯(lián)連接；相位檢測模塊，其檢測所述三相交流電源的各相電壓中的給定相位，并輸出相位檢測信號；雙方向性開關(guān)控制模塊，其基于所述相位檢測信號而控制所述雙方向性開關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電源裝置，其特征在于，所述給定相位是電壓零交叉點。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電源裝置，其特征在于，所述雙方向性開關(guān)控制模塊，基于所述電壓零交叉點和表示所述雙方向性開關(guān)導(dǎo)通的定時的導(dǎo)通時間指令，控制所述雙方向性開關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電源裝置，其特征在于，所述電容器，插接在所述各相的交流輸入端和所述雙方向性開關(guān)之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電源裝置，其特征在于，所述雙方向性開關(guān)，一端與所述交流輸入端連接，另一端通過公共公共的一個電容器與所述直流輸出端連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求2～5中任一項所述的直流電源裝置，其特征在于，進一步設(shè)有直流電壓檢測模塊，其檢測所述橋式整流電路的直流輸出電壓，并輸出直流電壓值；當(dāng)所述直流電壓值超過給定值時，或低于給定值時，所述雙方向性開關(guān)控制模塊，使所述雙方向性開關(guān)斷開。
7.根據(jù)權(quán)利要求2～5中任一項所述的直流電源裝置，其特征在于，進一步設(shè)有直流電壓檢測模塊，其檢測所述橋式整流電路的直流輸出電壓，并輸出直流電壓值；所述雙方向性開關(guān)控制模塊構(gòu)成為基于所述電壓零交叉點、所述直流電壓值、以及給定的直流電壓指令值，控制所述雙方向性開關(guān)，以使所述直流電壓值變得與所述直流電壓指令值相等。
8.根據(jù)權(quán)利要求2～5中任一項所述的直流電源裝置，其特征在于，進一步設(shè)有負(fù)載電流檢測模塊，其檢測流過所述負(fù)載的負(fù)載電流，并輸出負(fù)載電流值；所述雙方向性開關(guān)控制模塊構(gòu)成為基于所述電壓零交叉點和所述負(fù)載電流值，控制所述雙方向性開關(guān)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2～5中任一項所述的直流電源裝置，其特征在于，進一步設(shè)有輸入電流檢測模塊，其檢測流過所述電抗器的輸入電流，并輸出輸入電流值；所述雙方向性開關(guān)控制模塊構(gòu)成為基于所述電壓零交叉點和所述輸入電流值，控制所述雙方向性開關(guān)。
10.根據(jù)權(quán)利要求2～5中任一項所述的直流電源裝置，其特征在于，所述相位檢測模塊包括單相電壓零交叉檢測模塊，其檢測所述三相交流電源中的一相的電壓零交叉點；兩相電壓零交叉運算模塊，其根據(jù)由所述單相電壓零交叉檢測模塊所檢測出的電壓零交叉點，計算其他兩相的電壓零交叉點。
11.根據(jù)權(quán)利要求2～5中任一項所述的直流電源裝置，其特征在于，所述相位檢測模塊包括線間電壓零交叉檢測模塊，其檢測所述三相交流電源的任一線間電壓零交叉點；以及三相電壓零交叉運算模塊，其根據(jù)所述線間電壓零交叉點，計算各相的所述電壓零交叉點。
12.根據(jù)權(quán)利要求2～5中任一項所述的直流電源裝置，其特征在于，所述電抗器采用由一個鐵芯和三個繞組組成的三相電抗器。
13.根據(jù)權(quán)利要求2～5中任一項所述的直流電源裝置，其特征在于，所述電抗器采用隨著流過電流的增加而電感降低的可飽和電抗器。
14.一種壓縮機驅(qū)動裝置，包括將三相交流變換為直流的直流電源裝置、以及將由所述直流電源裝置變換后的直流變換為電壓可變且頻率可變的交流后向壓縮機供給的逆變器裝置，所述直流電源裝置包括三相交流電源；橋式整流電路，其由6個二極管形成；電解電容器，其連接在所述橋式整流電路的直流輸出端；電抗器，其連接在所述三相交流電源與所述橋式整流電路的各相的交流輸入端之間；雙方向性開關(guān)，其設(shè)于所述交流輸入端和所述直流輸出端之間；電容器，其與所述雙方向性開關(guān)串聯(lián)連接；相位檢測模塊，其檢測所述三相交流電源的各相電壓中的給定相位，并輸出相位檢測信號；雙方向性開關(guān)控制模塊，其基于所述相位檢測信號而控制所述雙方向性開關(guān)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的壓縮機驅(qū)動裝置，其特征在于，所述給定相位是電壓零交叉點。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的壓縮機驅(qū)動裝置，其特征在于，所述雙方向性開關(guān)控制模塊，基于所述電壓零交叉點和表示所述雙方向性開關(guān)導(dǎo)通的定時的導(dǎo)通時間指令，控制所述雙方向性開關(guān)。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的壓縮機驅(qū)動裝置，其特征在于，所述電容器插接在所述各相的交流輸入端和所述雙方向性開關(guān)之間。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的壓縮機驅(qū)動裝置，其特征在于，所述雙方向性開關(guān)，一端與所述交流輸入端連接，另一端通過公共的一個電容器與所述直流輸出端連接。
19.根據(jù)權(quán)利要求15～18中任一項所述的壓縮機驅(qū)動裝置，其特征在于，進一步設(shè)有直流電壓檢測模塊，其檢測所述橋式整流電路的直流輸出電壓，并輸出直流電壓值；當(dāng)所述直流電壓值超過給定值時，或低于給定值時，所述雙方向性開關(guān)控制模塊，使所述雙方向性開關(guān)斷開。
20.根據(jù)權(quán)利要求15～18中任一項所述的壓縮機驅(qū)動裝置，其特征在于，所述雙方向性開關(guān)控制模塊構(gòu)成為基于所述電壓零交叉點和由所述逆變器裝置設(shè)定的旋轉(zhuǎn)數(shù)指令值，控制所述雙方向性開關(guān)。
21.根據(jù)權(quán)利要求15～18中任一項所述的壓縮機驅(qū)動裝置，其特征在于，進一步設(shè)有旋轉(zhuǎn)數(shù)檢測模塊，其檢測所述壓縮機的旋轉(zhuǎn)數(shù)；所述雙方向性開關(guān)控制模塊構(gòu)成為基于所述電壓零交叉點和所述檢測出的旋轉(zhuǎn)數(shù)，控制所述雙方向性開關(guān)。
22.根據(jù)權(quán)利要求15～18中任一項所述的壓縮機驅(qū)動裝置，其特征在于，進一步設(shè)有直流電壓檢測模塊，其檢測所述橋式整流電路的直流輸出電壓，并輸出直流電壓值；所述雙方向性開關(guān)控制模塊構(gòu)成為基于所述電壓零交叉點、所述直流電壓值、以及給定的直流電壓指令值，控制所述雙方向性開關(guān)，以使所述直流電壓值變得與所述直流電壓指令值相等。
23.根據(jù)權(quán)利要求15～18中任一項所述的壓縮機驅(qū)動裝置，其特征在于，所述相位檢測模塊包括單相電壓零交叉檢測模塊，其檢測所述三相交流電源中的一相的電壓零交叉點；兩相電壓零交叉運算模塊，其根據(jù)由所述單相電壓零交叉檢測模塊所檢測出的電壓零交叉點，計算其他兩相的電壓零交叉點。
24.根據(jù)權(quán)利要求15～18中任一項所述的壓縮機驅(qū)動裝置，其特征在于，所述相位檢測模塊包括線間電壓零交叉檢測模塊，其檢測所述三相交流電源的任一線間電壓零交叉點；以及三相電壓零交叉運算模塊，其根據(jù)所述線間電壓零交叉點，計算各相的所述電壓零交叉點。
25.根據(jù)權(quán)利要求15～18中任一項所述的壓縮機驅(qū)動裝置，其特征在于，所述電抗器采用由一個鐵芯和三個繞組組成的三相電抗器。
26.根據(jù)權(quán)利要求15～18中任一項所述的壓縮機驅(qū)動裝置，其特征在于，所述電抗器采用隨著流過電流的增加而電感降低的可飽和電抗器。
27.一種直流電源裝置的控制方法，用于控制直流電源裝置，所述直流電源裝置包括三相交流電源、由6個二極管形成的橋式整流電路、與所述橋式整流電路的直流輸出端連接的電解電容器、以及連接在所述三相交流電源與所述橋式整流電路的各相的交流輸入端之間的電抗器，所述控制方法，具有如下步驟檢測所述三相交流電源的各相電壓的給定相位；基于所檢測出的相位，控制所述交流輸入端與所述直流輸出端之間的電流的通/斷；通過電流的通/斷而對電容進行充放電。
全文摘要
提供一種直流電源裝置以及采用該直流電源裝置的壓縮機驅(qū)動裝置，該直流電源裝置包括三相交流電源、電抗器、橋式整流電路、電解電容器、雙方向性開關(guān)、電容器、檢測各相電壓的給定相位的相位檢測部、雙方向性開關(guān)控制部，通過在三相交流電源的各相電壓的每個半周期使雙方向性開關(guān)接通/斷開，而經(jīng)由電抗器交互地重復(fù)電容器的充電和放電，可以降低高次諧波電流，并改善輸入功率因數(shù)。從而，通過簡單的電路結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)降低高次諧波電流的降低和輸入功率因數(shù)的改善。
文檔編號H02M1/12GK1753294SQ20051010635
公開日2006年3月29日 申請日期2005年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月22日
發(fā)明者武田芳彥, 前田志朗 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社