[发明专利]电力逆转换装置

说明书

技术领域

本发明涉及将直流电转换为交流电的电力逆转换装置，特别涉及具有放大谐振电流的功能的电力逆转换装置。

背景技术

电力系统进行标准化，成为不管场所和时刻都能利用的社会的基础设施。然而，在直接利用标准化后的电力方面，控制负载的自由受到限制。因此，为了转换从电力系统获得的电力的形态、并自由控制负载，需要电力转换装置。

电力转换装置通常由将交流电转换为直流电的电力正转换装置、和将直流电转换为交流电的电力逆转换装置构成。

一般，电力正转换装置对交流电进行整流来转换为直流电，将其蓄积在电容足够大的电容器内。另一方面，电力逆转换装置将蓄积在电容器内的直流电通过开关动作转换为交流电，将其提供给负载。在该结构中，一般，通过硬开关动作，浪涌电压的产生、高频波噪声的产生、由开关动作用的半导体元件中的电力损失引起的热的产生等是不可避免的。为了避免这些问题，还使用这样的电流谐振型的电力逆转换装置：使电容器和电感器谐振，在蓄积于电容器内的电荷为大致零，即电容器的两端电压为大致零[V]的定时对电路进行开关动作，产生交流电。

特别是，在电力逆转换装置中处理大电力时的、作为优选的应用实施例的感应加热用电源装置中，用于通过电磁感应对被加热物进行加热的感应线圈成为感应性负载，并且，由于大电流流入感应线圈，因而大多使用电流谐振型的电力逆转换装置。

然而，在使用电流谐振型的电力逆转换装置的感应加热用电源装置中，一般，由于进行谐振的感应线圈和谐振用的电容器(以下称为谐振电容器)是不可变的，因而谐振频率被固定，难以改变提供给感应线圈的交流电的频率。要求一种是电流谐振型、而且可改变提供给感应线圈的交流电的频率的电力逆转换装置。

满足上述要求的电力逆转换装置已进行申请和公开，成为公知(参照专利文献1)。专利文献1公开的电力逆转换装置由以下构成：对4个半导体开关进行了全桥连接的电路；连接在全桥电路的直流端子之间、将电流具有的磁能作为电荷来蓄积、通过放出电荷进行再生的谐振电容器；以及连接在全桥电路的交流端子之间的感应性负载。半导体开关可使用：根据从外部提供的信号可控制接通/断开的具有正阻止能力的半导体元件、和对于正向电流总是导通、而对于反向电流具有阻止能力，即具有整流作用的半导体元件的组合电路，或者具有与组合电路等效的能力的半导体元件。例如有将开关动作用的晶体管和二极管并联连接成使它们的正向为反向的电路、以及内置有寄生二极管的金属氧化膜半导体场效应晶体管(MOSFET)等。将具有上述特征的半导体开关称为反向导通型半导体开关，在以下说明中适当使用。

更详细地说，在专利文献1公开的电力逆转换装置中，将全桥电路的4个反向导通型半导体开关中、位于不相邻的连接位置的2个反向导通型半导体开关作为一组对，使构成另一对的各自的反向导通型半导体开关的具有正阻止能力的半导体元件同时接通和断开(以下称为开关动作)，在与提供给一对的接通/断开开关动作定时相反相位的定时，对构成另一对的各自的反向导通型半导体开关的具有正阻止能力的半导体元件同时进行开关动作。并且，保持接通状态和断开状态的时间的比率相等。

通过将开关频率设定为由谐振电容器的静电电容和感应性负载的电感成分决定的谐振频率以下，在使构成反向导通型半导体开关的具有正阻止能力的半导体元件处于导通(以下称为接通)状态时，施加给构成反向导通型半导体开关的具有正阻止能力的半导体元件的电压是大致零[V]，而且电流流入具有整流作用的半导体元件。并且，在使构成反向导通型半导体开关的具有正阻止能力的半导体元件处于阻止(以下称为断开)状态时，施加给反向导通型半导体开关的电压是大致零[V]，实现了所谓的软开关动作。

并且，通过以谐振频率以下的频率对开关频率进行运转控制，可使谐振电容器也作为可变电容的电容器执行功能。即，可将可变频率的交流电提供给感应性负载。专利文献1公开的电力逆转换装置虽然是电流谐振型，但是具有可实现使提供给感应性负载的交流电的频率可变的特征。

专利文献1：国际公开第2008/096664号

在专利文献1公开的电力逆转换装置中，当谐振电容器与感应性负载的电感成分谐振来进行充电或放电时，电路的全电流流入构成全桥电路的4个反向导通型半导体开关中的至少一个。在将专利文献1公开的电力逆转换装置如感应加热用电源装置那样用作要求大功率的电源装置的情况下，大电流流入反向导通型半导体开关。因此，成为课题的是，反向导通型半导体开关中的导通损失大，减少了软开关动作的特征即低损失、低发热的优点。

发明内容