[发明专利]直流电源装置和具有该直流电源装置的空气调节器

说明书

技术领域

本发明涉及在将交流变换为直流时降低交流电源所包含的高次谐波电流、并实现功率因数的改善的直流电源装置，更详细地说，涉及直流电源装置和具有该直流电源装置的空气调节器。

背景技术

一直以来，作为数kW输出程度的直流电源装置的电路方式，为了改善输入功率因数和降低高次谐波电流，而主要采用了使用一个晶体管的高频开关方式。

作为这样的一个晶体管的高频开关方式中的最基本的现有直流电源装置的电路模块具有如图8所示的结构。在图8中，主电路由桥式整流电路21p、直流电抗器18p、开关22p、防逆流二极管19p、平滑电容器6p和控制电路20p的组合构成。控制电路20p一边将平滑电容器6p两端的直流电压控制为希望的电压，一边控制开关，使电流检测电路17p所检测出的电流成为正弦波状(例如，参照专利文献1的图4)。

以下，采用图9对现有的一个晶体管的高频开关方式直流电源装置的动作进行说明。

图9是将图8中所示的控制电路20分成更详细的结构要素进行表示的图。在该直流电源装置中，首先直流电压检测电路11p根据电容器6p的正极电压来检测直流电压。电压误差放大器14p对基准电压设定电路12p所输出的基准电压和检测到的直流电压之差进行放大。电压误差放大器14p的输出表示基准电压和直流电压的差电压。

接着，全波整流波形检测电路25p根据桥式整流电路21p的正极输出来检测并输出全波整流波形。乘法器26p使该全波整流波形和电压误差放大器14p的差电压输出相乘。该相乘结果是具有与全波整流波形相似的形状和上述差电压大小的振幅的信号，表示流入电抗器18p的电抗器电流的目标电抗器电流。

电流误差放大器23p对在电流检测电路17p中检测到的电抗器电流和目标电抗器电流之差进行放大，并输出误差信号。然后，比较器15p对电流误差放大器23p的误差信号和从载波振荡器13p输出的三角波或锯齿波进行比较，并输出表示PWM波形的开关驱动信号。开关22p根据开关驱动信号进行PWM开关。

随着电流误差放大器23p的误差信号变大，开关驱动信号为高电平的期间变长，开关22p的接通期间变长。因此，电抗器电流变大，与目标电抗器电流的差减小。即，检测直流电压逐渐接近基准电压，电抗器电流的波形逐渐接近全波整流波形。通过这样地控制，可将直流电压保持为希望的值，并通过使输入交流电流为正弦波状、且与输入交流电压同相，来改善输入功率因数。

在此情况下，电抗器电流通过的半导体元件在开关22p为接通状态时共计为三个即桥式整流电路21p内的两个二极管和开关22p。同样，在开关22p为关断状态时，电抗器电流通过的半导体元件共计为三个即桥式整流电路21p内的两个二极管和防逆流二极管19p。也就是说在图8的结构中，始终在三个半导体元件内产生功率损失。

另一方面，如图10所示还提出了将开关设为两个晶体管、将电流通过的半导体元件数设为两个的高频开关方式直流电源装置(例如，参照专利文献2的图1)。在该结构中，根据交流输入电源的极性，各个开关每隔半个周期交替地进行升压斩波动作。由此实现功率损失的降低，并且通过使输入电流为正弦波状来实现输入功率因数的改善。

【专利文献1】日本特开平8-321425号公报

【专利文献2】日本特开平1-117658号公报

但是，在现有的一个晶体管的高频开关方式直流电源装置中，为了检测电抗器电流，而需要电流检测电路17p，需要乘法器26p以及电流误差放大器23p。而且，现有的直流电源装置是同时控制直流电压和电抗器电流波形双方的结构，所以存在这样的课题，当电压误差放大器14p的差电压输出变小时，目标电抗器电流变小，在电抗器电流的波形控制中容易产生误差。作为其对策，除了例如图9的结构之外，还需要将直流电压检测电路11p的输出与目标值进行比较并控制基准电压设定电路12p的基准电压、使比较结果为零的电路。

除此之外，还存在这样的课题，因为要控制直流电压和电抗器电流波形双方，所以不仅需要如上所述的电路，还导致最优地控制双方的控制电路20p的控制算法变得复杂。此外，如上所述还产生了这样的课题，电流通过三个半导体元件，导致功率损失大。另外，因为功率损失集中在开关处所以也有放热的课题，这样，直流输出功率难以大容量化、即大功率化。