[发明专利]交流直流变换装置、使用该交流直流变换装置的压缩机驱动装置和空调机

说明书

技术领域

本发明涉及一种抑制输入电流的高次谐波电流、将交流电压变换为直流电压的交流直流变换装置以及使用该交流直流变换装置的压缩机驱动装置和空调机。

背景技术

以往的交流直流变换装置，与电源电压的零交叉同步地在半周期内仅使电源短路一次，抑制流向电抗器的高次谐波电流，来实现功率因数的改善(例如，参照专利文献1)。

此外，由于在电源半周期内仅使电源短路一次会使电抗器过大，所以也存在通过在电源半周期内短路两次以上来实现电抗器的小型化的技术(例如，参照专利文献2)。

进而，也有具备切换全波整流与倍电压整流的开关和用于进行电源短路的开关，用这两个开关的切换来抑制高次谐波电流，改善功率因数的技术(例如，参照专利文献3、4)。

此外，也有通过使用高频的PWM(脉宽调制)使开关动作，而将输入电流控制为大致正弦波状来抑制高次谐波，改善功率因数的技术(例如，参照专利文献5)。

另外，也有通过使两个开关动作来抑制高次谐波电流的技术(例如，参照非专利文献1)。

专利文献1：JP特许2763479号公报；

专利文献2：JP特许3485047号公报；

专利文献3：JP特开2003-9535号公报；

专利文献4：JP特许3687641号公报；

专利文献5：JP特许2140103号公报；

非专利文献1：星伸一、大口国臣，“单相多电平整流电路的切换模式决定法”，平成17年度电气学会产业应用部门大会，No.1-61。

发明内容

每电源半周期使开关动作而使短路电流流动的方式是非常简单的控制，电源半周期内的开关的动作为100Hz或120Hz下的低频切换，作为产生噪声少、能够低价实现高次谐波电流的抑制的方式而被广泛地应用。

但是，对于从电源流入的输入电流所包含的高次谐波电流规定了限度值，需要抑制到该限度值以下，但在将高次谐波电流抑制为限度值以下的情况下，存在电抗器将大型化的问题。

因此，引用的专利文献2展示了增加开关的短路动作次数、不改变高次谐波抑制性能而使电抗器小型化的技术，但存在一旦增加了消耗电力、增加了输入电流，则即使电感值相同，电抗器也将大型化的问题。

因此，如引用的专利文献5所示，虽然没有对于高频的PWM、特别是频率的记载，但在通常用15～20kHz以上的切换频率使开关动作的方式下，电流为大致正弦波，高次谐波电流锐减。并且，使输出的直流电压比开关断开时的直流电压高地进行升压在理论上是可能的，可以升压直到电抗器磁饱和。

但是，在引用的专利文件5的情况下，由于是检测输入电流、使输入电流大致正弦波化的电流控制，所以需要高速的控制处理、需要高频的PWM控制。由于是高频PWM控制，所以产生噪声增多，用于噪声对策的成本将激增。此外，存在如下问题：由于是使输入电流大致正弦波化的电流控制，所以需要高速的控制，由于用于高处理性能的微机或专用IC的模拟控制的复杂的周边电路而价格贵。

此外，如引用的专利文献3、4所示，通过设置切换全波整流与倍电压整流的开关和进行电源短路的开关，直流电压的可变范围变宽，但由于是低频的切换，所以未能解决电抗大型化的问题。

进而，引用的非专利文献1记载了用两个开关增加整流器的输入电压的电平、抑制输入电流的高次谐波的技术，但这种方式虽然有可以通过低频的切换使电抗器小型化的优点，但必须假定控制直流电压、消耗电力改变等动作条件改变，利用GA(遗传算法)运算开关的接通/断开定时。因此，GA如果不是在重复了复杂的运算和换代之后进行，则由于不能决定参数这一点，搭载到微机等控制CPU上会有问题，需要将预先运算的参数事先存储在存储器等中，对机种数多的产品的实用而言需要较长的开发周期，此外，存储量也大，实用上有困难。

本发明是为了解决上述问题而作出的，它的第一个目的在于：得到一种能够通过5kHz以下的低频切换PWM，比高频PWM低价地抑制高次谐波电流、实现功率因数改善的交流直流变换装置。

第二个目的在于：得到一种能够通过抑制由于在电源半周期内一次或数次的电源短路带来的高次谐波的方式来实现电抗小型化、实现同等级别的低成本化的交流直流变换装置。

第三个目的在于：得到一种能够控制直流电压，从而即使是动作条件不同的多个机种也能实用化，并且采用反馈结构，从而根据消耗电力使开关的接通/断开定时可变，能够实用化的交流直流变换装置。