[发明专利]电力变换装置

说明书

本发明涉及可以按多个形式对交流输入电压进行电压变换和进行功率因数改善的单相或多相电力变换装置。

众所周知，可以进行AC-DC-AC变换的电力变换装置由半桥式AC-DC转换器和半桥式DC-AC换流器组合而构成的。另外，为了提高AC-DC-AC变换装置的效率，为了不以高的重复频率控制所有的半桥式AC-DC转换器的开关和半桥式DC-AC换流器的开关的通/断、仅使包含在AC-DC-AC变换装置中的一部分开关以高的重复频率通/断而使其余的开关作为整流器而动作，本申请人在特开平8-126352号公报中提案了以交流电源电压的周期控制通/断的方式。

在上述公报中提案的AC-DC-AC变换装置可以采用控制转换器和换流器的开关以使输入电压和输出电压基本上相同的第1模式、控制开关以使输出电压低于输入电压的第2模式和控制开关以使输出电压高于输入电压的第3模式。AC-DC-AC变换装置构成为可以以多个模式动作时，可以根据同一交流输入电压得到多个不同电平的交流输出电压或者根据不同的多个交流输入电压得到同一电平的交流输出电压。

在上述公报中，公开了减少包含在AC-DC-AC变换装置中的开关的开关次数的技术，但是，没有开关进行交流输入端子的功率因数改善和电流波形改善的技术。另外，为了有选择地得到第1、第2和第3模式，上述过不去所公开的AC-DC-AC变换装置具有多个切换开关，具有比较复杂的电路结构。

因此，本发明的第1个目的旨在提供可以采用多个电压变换形式同时可以进行功率因数改善的电力变换装置。

本发明的第2个目的旨在提供可以使控制电路的结构简单的电力变换装置。

下面，参照表示实施例的附图的符号说明解决上述间题、达到上述目的的本发明，本发明是具有将从交流电源(3)供给的正弦波交流输入电压(Vin)变换为不同的电平的交流输出电压(V0)的功能和功率因数改善功能并将上述交流输出电压(V0)供给负载(11)的电力变换装置，其特征在于：由用于连接上述交流电源(3)的一端的交流输入端子(4)、用于连接上述负载(11)的一端的交流输出端子(6)、用于连接上述交流电源(3)的另一端和上述负载(11)的另一端的共同端子(5)、可以控制的第1和第2开关(Q1、Q2)串联连接的第1串联电路、可以控制的第3和第4开关(Q3、Q4)串联连接的电路并且与上述第1串联电路并联连接的第2串联电路、可以控制的第5和第6开关(Q5、Q6)串联连接的电路并且与上述第1和第2串联电路并联连接的第3串联电路、与上述第1、第2和第3串联电路并联连接的电容器(C)、电感单元和用于控制上述第1、第2、第3、第4、第5和第6开关(Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6)的控制单元构成，上述第1和第2开关(Q1、Q2)的相互连接点(8)与上述交流输入端子(4)连接，上述第3和第4开关(Q3、Q4)的相互连接点(9)与上述共同端子(5)连接，上述第5和第6开关(Q5、Q6)的相互连接点(10)与上述交流输出端子(6)连接，上述电感单元由从连接在上述交流输入端子(4)与上述第1和第2开关(Q1、Q2)的相互连接点(8)之间的第1电感器(L1)、连接在上述第5和第6开关(Q5、Q6)的相互连接点与上述交流输出端子(6)之间的第2电感器(L2)和连接在上述第3和第4开关(Q3、Q4)的相互连接点(9)与上述共同端子(5)之间的第3电感器(L3)组成的3个电感器中任意选择的至少2个构成，上述控制单元(2)具有以下第1功能、第2功能和第3功能中的至少2个功能，第1功能是在使上述交流输入端子(4)或上述第1和第2开关(Q1、Q2)的相互连接点(8)与上述共同端子(5)间的电压(Vin或Vconv)和上述交流输出端子(6)或上述第5和第6开关(Q5、Q6)的相互连接点(10)与上述共同端子(5)间的第2电压(Vo或Vinv)基本上相等的第1模式时以上述交流输入电压(Vin)的周期控制上述第1及第2开关(Q1、Q2)和上述第5及第6开关(Q5、Q6)的通/断并且以比上述交流输入电压(Vin)的周期短的周期控制上述第3和第4开关(Q3、Q4)的通/断，第2功能是在使上述第2电压(Vo或Vinv)低于上述第1电压(Vin或Vconv)的第2模式时以上述交流输入电压(Vin)的周期控制上述第1和第2开关(Q1、Q2)的通/断并且以比上述交流输入电压(Vin)的周期短的周期控制上述第3及第4开关(Q3、Q4)和上述第5及第6开关(Q5、Q6)的通/断，第3功能是在使上述第2电压(Vo或Vinv)高于上述第1电压(Vin或Vconv)的第3模式时以比上述交流输入电压(Vin)的周期短的周期控制上述第1及第2开关(Q1、Q2)和上述第3及第4开关(Q3、Q4)的通/断并且以上述交流输入电压(Vin)的周期控制上述第5及第6开关(Q5、Q6)的通/断。