[发明专利]电力转换装置

说明书

技术领域

本发明涉及具有功率缓冲电路的电力转换装置。

背景技术

为了从由单相交流电源输入的单相交流电压得到直流电压，通常使用全波整流电路。但是，在全波整流电路的输出中存在具有该单相交流电压的频率的2倍频率的功率脉动。因此，为了降低该功率脉动，在全波整流电路的输出侧和负载之间需要对功率进行缓冲的功率缓冲电路。功率的缓冲需要例如被称为平滑电容器的电容元件。

在非专利文献1公开了平滑电容器经由电流可逆斩波器与缓冲电容器连接并吸收脉动功率的技术。根据该技术，通过减小平滑电容器的静电电容、并允许缓冲侧的电压纹波，由此进行平滑所需要的静电电容的总和大幅降低。

在非专利文献2公开了削减非专利文献1的平滑电容器、并且通过开关元件将缓冲电容器与直流链路连接的技术。根据该技术公开了生成电压源，并且同时生成电源电压和高频链路的直接转换电路。

在非专利文献3还公开了将输入波形设为正弦波状、而且提高效率的技术。

另外，作为公开与本申请相关的技术的文献，可以举出本申请人提交申请的专利文献1、2。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011－193678号公报

专利文献2：日本特开2012－135184号公报

非专利文献

非专利文献1：入江、山下、竹本、「2象限チョッパと付加コンデンサを用いた単相整流回路のリプル補償」電気学会論文集D、Vol.112、No.7、pp.623-629(1992)

非专利文献2：大沼、伊東、「充電回路を付加したアクティブバッファ付き単相三相電力変換器の回路構成と制御法」、平成22年電気学会全国大会、4-057、(2010)

非专利文献3：大沼、伊東、「単相三相変換器における昇圧チョッパ回路とアクティブバッファ回路の比較」、平成23年電気学会全国大会、4-042、(2011)

非专利文献4：芳賀、高橋、大石：「高入力力率を実現する単相―三相マトリクスコンバータの一製造法」電気学会論文集D、Vol.124、No.5、pp.510-516(2004)

发明内容

发明要解决的问题

在采用非专利文献1公开的技术的电力转换中，不需要将缓冲电容器的电压控制为固定值，因而不论是直接转换方式还是间接转换方式，与通常的平滑电容器相比，都能够将所需要的静电电容设定为较小的值。

但是，脉动功率的振幅增大至与功率的固定分量相同的程度。因此，对缓冲电容器要求的允许纹波电流值也较高。另一方面，由于装置的小型化和成本的制约，期望使用电解电容器作为缓冲电容器。因此，即使是缓冲电容器，在该缓冲电容器采用电解电容器时，从满足允许纹波电流值的观点考虑，不得不选择大于实际需要的静电电容的、通常的平滑电容器程度的静电电容。

另一方面，在非专利文献4中公开了不具有能动性的功率缓冲电路的单相三相直接转换电路。其中，示出了输入电流和输出功率纹波之间的关系。并且，为了将输入波形设为正弦波状，示出了对输出功率赋予具有电源频率的2倍频率的脉动功率的必要性。

例如，在1.5kW级的家庭用空调机中，期望根据电机的惯性力矩将随着负载转矩的脉动而形成的速度纹波控制在10％左右。而且，随着功率容量的增加，脉动转矩也增加，因而压缩机支撑系统的应力增大。因此，显然可以采用的功率容量也存在上限。

因此，本申请的目的在于，在具有能动性的功率缓冲电路的电力转换装置中，使功率缓冲电路进行缓冲的功率小于脉动功率，由此降低功率缓冲电路的静电电容和功率容量。由此，进而有助于扩大负载脉动时的功率容量的范围。

用于解决问题的手段

本发明的电力转换装置具有：直流链路(7)，其包括第1电源线(LH)和第2电源线(LL)；变流器(3)，其输入单相交流电压(Vin)，向所述直流链路输出脉动功率(Pin)；逆变器(5)，其从所述直流链路输入功率，输出交流电流(Iu、Iv、Iw)；以及功率缓冲电路(4)，其从所述直流链路输入充电功率(PI)，向所述直流链路输出放电功率(Pc)。

并且，在该电力转换装置的第一方式中，至少在所述脉动功率超过规定值时，所述放电功率相对于所述充电功率的变动量(Pc-PI)小于所述脉动功率的交流成分(Pin^)。