[发明专利]功率转换装置

说明书

技术领域

本发明涉及即使交流电源发生电压变动并且交流电源发生停电也能向负载提供稳定的电压的功率转换装置。

背景技术

图17是用于说明专利文献1所公开的常时逆变器供电方式的功率转换装置的图。该功率转换装置将交流电源的电压暂时转换成直流电压，并再次将直流电压转换成交流电压来提供给负载。

图中，1为单相交流电源，2为电容器，3为整流器电路，4为逆变器电路，5为滤波电路，6为负载。电容器2连接在交流电源1的两端。

整流器电路3的交流输入端子与交流电源1的一端相连接。在整流器电路3内，电抗器L的一端与交流输入端子相连接。电抗器L的另一端连接至由开关元件Qp、Qn串联连接而构成的开关元件串联电路的连接中点。开关元件串联电路的两端连接有由电容器Cp、Cn串联连接而构成的电容器串联电路。电容器串联电路的连接中点与交流电源1的另一端相连接。整流器电路3通过使开关元件Qp、Qn导通或断开来对交流电源1的电压进行整流，并将电容器Cp、Cn充电至规定电压。分别被充电至规定电压的电容器Cp、Cn形成直流电源。

逆变器电路4由串联连接的开关元件Q1、Q2构成。逆变器电路4与整流器电路3的直流输出端子相连接。逆变器电路4通过使开关元件Q1、Q2导通或断开，将由电容器Cp、Cn构成的直流电源的电压转换为交流电压。

滤波电路5由电抗器Lf1与电容器Cf1串联连接来构成。滤波电路5的一端连接至开关元件Q1、Q2的连接中点。滤波电路5的另一端连接至电容器串联电路的连接中点。滤波电路5从逆变器电路4输出的交流电压中去除高频分量。

负载6的一端连接至电抗器Lf1与电容器Cf1的连接点。负载6的另一端与交流电源1的另一端相连接。从逆变器电路4输出的交流电压经由滤波电路5提供给负载6。

图18是用于说明专利文献2所公开的不间断工业供电方式的功率转换装置的图。

图中，在交流电源1与负载之间串联连接有开关7和变压器8的二次绕组。整流器电路3、逆变器电路4、滤波电路5以及电容器2各自之间的连接关系都与图17的实施方式相同。并且，整流器电路3的交流输入端子与变压器8的一次绕组的一端相连接。电容器串联电路的连接中点与交流电源1的另一端相连接，并且与变压器8的一次绕组的另一端相连接。此外，电抗器Lf1与电容器Cf1的连接点与负载6的一端相连接。

该功率转换装置在交流电源1正常时将交流电源1的电压提供给负载。而且，当交流电源1的电压下降时，整流器电路3使开关元件Qp、Qn导通或断开。通过这样的动作，使得在变压器8的一次侧产生用于补偿交流电源1的电压下降量的补偿电压。该补偿电压经由变压器8而叠加于交流电源1的电压。然后，将在交流电源1的电压上叠加了补偿电压后的电压提供给负载6。在该情况下，电容器串联电路的充电由逆变器电路4来进行。

另外，当交流电源1发生停电时，开关7被断开。然后，逆变器电路4使开关元件Q1、Q2导通或断开，将电容器串联电路的直流电压转换为交流电压并提供给负载6。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开平7-337036号公报

专利文献2：日本专利特开平11-178216号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，图17所示的功率转换装置在每次向负载6提供交流电压时，都需要整流器电路3和逆变器电路4。并且，流过负载的电流至少要通过整流器电路3和逆变器电路4各自的开关元件各一次。因此，整流器电路3和逆变器电路4中均会产生导通损耗。另外，当整流器电路3和逆变器电路4的开关元件进行导通或断开动作时，要向各个开关元件施加由电容器Cp和Cn构成的直流电源的电压。因此，在各个开关元件上会产生与直流电源的电压值相对应的开关损耗。

因而，专利文献1所公开的技术中，由开关元件的导通损耗及开关损耗构成的功耗会变大。如果开关元件的功耗较大，则会导致功率转换装置的转换效率降低的问题。

而在图18所示的功率转换装置中，为了补偿交流电源1的电压下降，需要设置变压器8。变压器8需要在工业用频率下进行动作，因此尺寸较大。而且，图18所示的功率转换装置在交流电源1发生停电时，通过对整流器电路3和逆变器电路4的动作进行切换，来向负载6提供规定的交流电压。

因而，专利文献2所公开的技术中，需要使用大型的工频变压器，从而具有导致功率转换装置的尺寸变大的问题。此外，伴随着整流器电路3与逆变器电路4的动作切换，存在对交流输出电压产生干扰的问题。