專利名稱：電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將商用電源變換為家用電器等的電源的電源電路的控制技術(shù)，更詳細(xì)地說(shuō)，涉及具有升壓斬波型的功率因數(shù)改善功能及高次諧波電流抑制功能的電源裝置。
背景技術(shù)：
作為這種電源裝置，本發(fā)明申請(qǐng)人在專利文獻(xiàn)1中，提出了具有升壓斬波型的功率因數(shù)改善及高次諧波電流抑制功能的電源裝置。該文獻(xiàn)的電源裝置中，在將輸入電源變換為直流電壓而利用升壓斬波電路獲得負(fù)載的電壓時(shí)，對(duì)升壓斬波電路的開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行開(kāi)關(guān)，經(jīng)由電抗器(升壓扼流圈)使短路電流流過(guò)，以改善功率因數(shù)?？刂齐娫囱b置的控制部利用由輸入電流檢測(cè)部的檢測(cè)輸入電流和正弦波狀的輸入電流基準(zhǔn)信號(hào)之間的比較結(jié)果，接通、斷開(kāi)控制該開(kāi)關(guān)元件，同時(shí)，在每個(gè)交流電源半周期，從由電源相位檢測(cè)電路的零交叉點(diǎn)檢測(cè)起以規(guī)定次數(shù)開(kāi)關(guān)該開(kāi)關(guān)元件，其后則禁止該開(kāi)關(guān)，使每個(gè)交流電源的半周期內(nèi)的開(kāi)關(guān)次數(shù)不變。
該文獻(xiàn)的電源裝置僅在交流電源半周期的前半部實(shí)施開(kāi)關(guān)，通過(guò)改善功率因數(shù)來(lái)抑制高次諧波電流。該文獻(xiàn)的電源裝置具有下述效果(1)因?yàn)殚_(kāi)關(guān)次數(shù)少，因而對(duì)IGBT及逆止二極管等開(kāi)關(guān)元件的熱負(fù)荷少，可以縮小尺寸；(2)由于開(kāi)關(guān)頻帶低，因而產(chǎn)生噪聲少，可以減少抗噪聲部件；以及(3)由于高次諧波電流少，因而電抗器鐵芯可以使用廉價(jià)材料。
圖14表示該文獻(xiàn)的電源裝置(下文稱之為“現(xiàn)有方式”)中的輸入電流波形的形狀和開(kāi)關(guān)區(qū)間的瞬間平均值。由于電源高次諧波規(guī)格規(guī)定為40次以下(電源50Hz時(shí)為2kHz以下，電源60Hz時(shí)為2.4kHz以下)的高次諧波電流，因而在將開(kāi)關(guān)區(qū)間的開(kāi)關(guān)基本頻率設(shè)定得高于此的情況下，開(kāi)關(guān)區(qū)間的電流作為瞬間平均值處理，成為該圖中的虛線。
這樣，在以瞬間平均值考慮的情況下，如果表示輸入電流16Arms時(shí)的實(shí)測(cè)值，則其電流波形如圖15所示。此外，由圖15所示的電流波形得到的高次諧波電流值的實(shí)測(cè)值如圖16所示。
在圖16中，橫軸表示高次諧波的次數(shù)n，縱軸表示高次諧波電流值，是將電抗器電感設(shè)定為20mH左右，將輸入電流設(shè)定為16Arms左右測(cè)定的值。此外，在該圖中，條形圖是高次諧波電流的測(cè)定結(jié)果，彎折線是電源高次諧波規(guī)格IEC6100-3-2的表1的值。
如果用IE61000-3-2表1所示的限定值將圖16中所示的高次諧波電流的2次～40次以下規(guī)格化，則如圖17所示。在該圖中，橫軸表示高次諧波的次數(shù)n，縱軸表示規(guī)格化電流值即n次高次諧波評(píng)價(jià)指數(shù)Yn。
如圖17所示，現(xiàn)有方式中，在16Arms左右的大電流區(qū)域內(nèi)，部分開(kāi)關(guān)PFC特有的5次高次諧波增大，n次高次諧波指數(shù)Yn超過(guò)1，存在未消除電源高次諧波規(guī)格的問(wèn)題。此外，由于現(xiàn)有方式中，在12～15Arms左右的電流區(qū)域內(nèi)，為了消除電源高次諧波規(guī)格需要大的電抗器電感，因而存在電源裝置的成本升高的問(wèn)題。
專利文獻(xiàn)1特開(kāi)2001-349059號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明正是鑒于上述課題而提出來(lái)的，其目的在于提供一種電源裝置，其即使在大電流區(qū)域內(nèi)，也不增大電抗器電感，可以去除電源高次諧波限制。
為了解決上述課題，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明是一種電源裝置，其在將交流電源變換為直流電壓來(lái)作為負(fù)載電壓時(shí)，經(jīng)由電抗器短路前述交流電源來(lái)改善功率因數(shù)，其特征在于，具有功率因數(shù)改善單元，其包含前述電抗器及開(kāi)關(guān)元件，將其輸出電壓作為負(fù)載電壓；電流指令值生成單元，其生成從電流波形中減少了規(guī)定次數(shù)的高次諧波成分的模型化波形作為電流指令值；以及開(kāi)關(guān)控制單元，其在交流電源半周期中的前半部分區(qū)間，根據(jù)輸入電流和前述電流指令值的比較結(jié)果，接通/斷開(kāi)控制前述開(kāi)關(guān)元件。
此外，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式，前述模型化波形在交流電源半周期或交流電源全周期的區(qū)間內(nèi)生成，具有大致三角波、大致梯形波或大致矩形波的形狀。
此外，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式，優(yōu)選在使Y為模型化波形(電流指令值)、使t為從零交叉點(diǎn)起的經(jīng)過(guò)時(shí)間或相位、使a為任意常數(shù)(斜率)、使b為任意常數(shù)(偏差)的情況下，前述模型化波形以電源電壓零交叉點(diǎn)為基準(zhǔn)，由Y＝a×t+b的函數(shù)規(guī)定。
此外，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式，優(yōu)選前述電流指令值生成單元包含積分單元，其對(duì)與目標(biāo)電壓值和輸出電壓之間的偏差相對(duì)應(yīng)的直流電流值進(jìn)行積分，生成前述交流電源半周期的前半部分成為直線的電流指令值。
此外，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式，優(yōu)選為了將輸入電流波形整形為前述模型化波形，前述交流電源半周期的前半部分進(jìn)行前述開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，使前述輸入電流波形追隨前述電流指令值，且前述交流電源半周期的后半部分調(diào)整輸出電壓的大小。
此外，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式，優(yōu)選為了將前述輸入電流波形整形為前述大致三角波形狀，前述交流電源半周期的前半部分進(jìn)行前述開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，使前述輸入電流波形追隨前述電流指令值，且前述交流電源半周期的后半部分利用被動(dòng)動(dòng)作控制電流流動(dòng)。
此外，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式，優(yōu)選為了將前述輸入電流波形整形為前述大致梯形波形狀，前述交流電源半周期的前半部分進(jìn)行前述開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，使前述輸入電流波形追隨前述電流指令值，且前述交流電源半周期的后半部分利用被動(dòng)動(dòng)作控制電流流動(dòng)，同時(shí)通過(guò)控制前述輸出電壓，控制前述輸入電流波形的梯形波上底區(qū)間的長(zhǎng)度。
此外，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式，優(yōu)選根據(jù)輸入電流的有效值變更前述模型化波形的斜率以及開(kāi)關(guān)動(dòng)作完成的目標(biāo)時(shí)間，由此使前述輸入電流波形變化為前述大致梯形波形狀和前述大致三角波形狀。
此外，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式，優(yōu)選前述規(guī)定次數(shù)的高次諧波成分是5次高次諧波成分。
發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，由于在將交流電源變換為直流電壓作為負(fù)載電壓時(shí)，經(jīng)由電抗器短路前述交流電源來(lái)改善功率因數(shù)的電源裝置中，功率因數(shù)改善單元包含前述電抗器及開(kāi)關(guān)元件，將其輸出電壓作為負(fù)載電壓；電流指令值生成單元將從電流波形中減少了規(guī)定次數(shù)的高次諧波成分的模型化波形作為電流指令值生成；開(kāi)關(guān)控制單元在交流電源半周期中的前半部分區(qū)間，根據(jù)輸入電流和前述電流指令值的比較結(jié)果，通斷控制前述開(kāi)關(guān)元件因而不必增加電抗器電感即可降低規(guī)定的高次諧波成分，所以，即使在大電流區(qū)域內(nèi)，不增加電抗器電感即可消除電源高次諧波限制。


圖1是表示本實(shí)施例涉及的電源裝置的簡(jiǎn)要框圖。
圖2是表示圖1的控制部的簡(jiǎn)要框圖。
圖3是圖2的控制部的動(dòng)作說(shuō)明用的簡(jiǎn)要波形圖及時(shí)序圖。
圖4是表示將使5次高次諧波為現(xiàn)有比率50％時(shí)的1～50次的高次諧波成分在時(shí)間軸上展開(kāi)的電流波形。
圖5是表示將使5次高次諧波為現(xiàn)有比率0％時(shí)的1～50次的高次諧波成分在時(shí)間軸上展開(kāi)的電流波形。
圖6是表示開(kāi)關(guān)動(dòng)作區(qū)間時(shí)間Ton和高次諧波評(píng)價(jià)指數(shù)Ymax的關(guān)系的圖。
圖7表示對(duì)于每個(gè)輸入電流有效值，對(duì)應(yīng)于圖6所示的U字曲線，將開(kāi)關(guān)動(dòng)作完成時(shí)間變更為最佳值時(shí)的電流波形。
圖8是表示圖7的12Arms時(shí)的高次諧波特性的圖。
圖9是表示圖7的16Arms時(shí)的高次諧波特性的圖。
圖10是表示生成電流指令值的模型化波形的過(guò)程的流程圖。
圖11是表示圖2的電流指令值生成部的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)的圖。
圖12是表示電流指令值生成部的時(shí)序圖的一個(gè)例子的圖。
圖13是將電源裝置設(shè)定為軟件構(gòu)成時(shí)的框圖。
圖14表示現(xiàn)有方式中的輸入電流波形的形狀和開(kāi)關(guān)區(qū)間的瞬間平均值。
圖15表示現(xiàn)有方式中的輸入電流16Arms時(shí)的實(shí)測(cè)值。
圖16表示現(xiàn)有方式中的由電流波形得到的高次諧波電流值的實(shí)測(cè)值。
圖17是將圖16的高次諧波電流值規(guī)格化的圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明涉及的電源裝置的最佳實(shí)施方式。此外，本發(fā)明并不限于本實(shí)施方式，并且，實(shí)施方式中說(shuō)明的所有特征性組合并非發(fā)明的解決手段中必須具有的。此外，下述實(shí)施方式中的構(gòu)成要素中，包括本領(lǐng)域技術(shù)人員容易想到的或本質(zhì)上相同的內(nèi)容。在下述實(shí)施方式中，對(duì)降低5次高次諧波成分的情況進(jìn)行說(shuō)明，但本發(fā)明并不限于此，在降低其它次數(shù)的高次諧波成分的情況下，也同樣適用。
實(shí)施例(電源裝置的結(jié)構(gòu))圖1是本實(shí)施例涉及的電源裝置的簡(jiǎn)要框圖。本實(shí)施例涉及的電源裝置與本發(fā)明申請(qǐng)人的特開(kāi)2005-253284號(hào)公報(bào)涉及的電源裝置同樣地，在將交流電源變換為直流電壓而作為負(fù)載電壓時(shí)，使該變換后的電壓至少經(jīng)由電抗器(升壓扼流圈)而流過(guò)短路電流，由此改善功率因數(shù)。此外，在本實(shí)施方式涉及的電源裝置中，進(jìn)行與該公報(bào)涉及的電源裝置相同的開(kāi)關(guān)次數(shù)控制及母線電壓比率控制。
如圖1所示，本實(shí)施方式涉及的電源裝置具有交流電源1；整流電路2；升壓斬波電路3；負(fù)載4；電源相位檢測(cè)電路(零交叉點(diǎn)(zero-cross)檢測(cè)單元)5，其檢測(cè)交流電源1的零交叉點(diǎn)；電流傳感器6，其用于檢測(cè)升壓斬波電路3的輸入電流Ii；驅(qū)動(dòng)部7，其根據(jù)這些檢測(cè)值以及來(lái)自于控制部13的信號(hào)，驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)元件3c；輸入電流檢測(cè)部10，其根據(jù)來(lái)自于電流傳感器(例如CT)6的檢測(cè)信號(hào)，檢測(cè)升壓斬波電路3的輸入電流Ii；輸入電壓檢測(cè)部11，其用于檢測(cè)升壓斬波電路3的輸入電壓Vi；輸出電壓檢測(cè)部12，其用于檢測(cè)升壓斬波電路3的輸出電壓(母線電壓)Vo；以及由微型計(jì)算機(jī)等構(gòu)成的控制部13，其根據(jù)這些檢測(cè)值以及由電源相位檢測(cè)電路5得到的交流電源的零交叉點(diǎn)檢測(cè)等，向驅(qū)動(dòng)部7輸出接通、斷開(kāi)升壓斬波電路3的開(kāi)關(guān)元件3c的信號(hào)。
升壓斬波電路3具有電抗器(升壓扼流圈)3a，其串聯(lián)連接在整流電路2的正端子側(cè)；逆止二極管3b，其串聯(lián)連接在電抗器(升壓扼流圈)3a上；開(kāi)關(guān)元件(例如IGBT；絕緣柵型晶體管)3c，其在該電抗器(升壓扼流圈)3a和逆止二極管3b之間，與整流電路2的負(fù)端子側(cè)連接；以及平滑電容器3d，其使輸出電壓平滑化。
該升壓斬波電路3的動(dòng)作為，通過(guò)經(jīng)由電抗器(升壓扼流圈)3a開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)元件3c而短路，強(qiáng)制性流過(guò)電流，另一方面，將開(kāi)關(guān)的電流從逆止二極管3b提供給平滑電容器3d。此外，作為負(fù)載4，在例如使用于空調(diào)機(jī)的壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)的情況下，可以設(shè)想為變換器電路及電動(dòng)機(jī)。
控制部13根據(jù)輸入電流和電流指令值的比較結(jié)果，接通、斷開(kāi)升壓斬波電路3的開(kāi)關(guān)元件3c，使該升壓斬波電路3的輸出電壓Vo成為負(fù)載4的電壓。
圖2是圖1的控制部13的簡(jiǎn)要框圖。圖3是用于說(shuō)明圖2的控制部的動(dòng)作的簡(jiǎn)要波形圖以及時(shí)序圖?？刂破?3如圖2所示，具有開(kāi)關(guān)次數(shù)控制部100、電流指令值生成部150、母線電壓比率控制部200、運(yùn)算單元300、電流比較器400、邏輯電路500等。
上述母線電壓比率控制部200根據(jù)下述計(jì)算式(1)，生成輸出電壓指令值(母線電壓指令值)。
Vo*(t)＝Vimean(t)/Vimean(O)×A×Vo(O)…(1)Vimean(t)輸入電壓平均值的檢測(cè)值Vimean(O)Vimean(t)的無(wú)負(fù)載時(shí)電壓
Vo*(t)輸出電壓指令值(母線電壓指令值)Vo(t)母線電壓的檢測(cè)值Vo(O)Vo(t)的無(wú)負(fù)載時(shí)電壓A輸出母線電壓比率指令值上述開(kāi)關(guān)次數(shù)控制部100用于確定開(kāi)關(guān)次數(shù)，輸出開(kāi)關(guān)許可信號(hào)，以使得開(kāi)關(guān)動(dòng)作在任意期間內(nèi)完成，其具有計(jì)時(shí)器101，其測(cè)定開(kāi)關(guān)動(dòng)作區(qū)間時(shí)間Ton；Ton上限值/下限值計(jì)算單元102，其輸出使n次高次諧波評(píng)價(jià)指數(shù)成為Ymax≤1的開(kāi)關(guān)動(dòng)作區(qū)間時(shí)間Ton的值(上限值/下限值)；開(kāi)關(guān)次數(shù)計(jì)算單元103，其計(jì)算開(kāi)關(guān)次數(shù)；低通濾波器(LPF)104；Ton*計(jì)算部105，其計(jì)算適當(dāng)?shù)拈_(kāi)關(guān)動(dòng)作區(qū)間時(shí)間；以及脈沖計(jì)數(shù)器106，其計(jì)數(shù)開(kāi)關(guān)次數(shù)。
首先，利用運(yùn)算單元300，計(jì)算出由母線電壓比率控制器200計(jì)算出的輸出電壓指令值(負(fù)載電壓指令值)Vo*和利用輸出電壓檢測(cè)部12檢測(cè)出的輸出直流檢測(cè)電壓(母線電壓)Vo之間的電壓偏差。電流指令值生成部150根據(jù)該電壓偏差，生成用于降低5次高次諧波成分的模型化波形的電流指令值(參照?qǐng)D3(a))。電流指令值生成部150的詳細(xì)結(jié)構(gòu)及動(dòng)作后述。
利用電流比較器400，比較電流指令值和由輸入電流檢測(cè)部10檢測(cè)出的輸入電流Ii，根據(jù)該比較結(jié)果，生成開(kāi)關(guān)元件3c的開(kāi)關(guān)信號(hào)。利用該開(kāi)關(guān)信號(hào)，經(jīng)由柵極驅(qū)動(dòng)電路7控制升壓斬波電路3，以電流指令值為基準(zhǔn)開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)元件3c，獲得輸入電流波形(參照?qǐng)D3(a))。
脈沖計(jì)數(shù)器106計(jì)數(shù)開(kāi)關(guān)元件3c的開(kāi)關(guān)次數(shù)(參照該圖(e))，但該脈沖計(jì)數(shù)器106的輸出在復(fù)位的時(shí)刻成為H電平，在該計(jì)數(shù)值達(dá)到由開(kāi)關(guān)次數(shù)計(jì)算單元103設(shè)定的規(guī)定值(脈沖設(shè)定值)時(shí)成為L(zhǎng)電平(參照?qǐng)D3(f))。
該情況下，利用零交叉點(diǎn)的檢測(cè)，接通開(kāi)關(guān)元件3c(參照?qǐng)D3(b)、(c))，之后輸入電流Ii上升，如果因達(dá)到上限值而開(kāi)關(guān)元件3c斷開(kāi)(參照?qǐng)D3(a)、(c))，則脈沖計(jì)數(shù)器106遞加(參照?qǐng)D3(d)、(e))。這樣，通過(guò)接通、斷開(kāi)開(kāi)關(guān)元件3c，輸入電流Ii成為追隨電流指令值的電流波形(參照?qǐng)D3(a))。
在這里，詳細(xì)說(shuō)明開(kāi)關(guān)次數(shù)控制部100的動(dòng)作。Ton上限值/下限值計(jì)算單元102輸出使得Ymax≤1的開(kāi)關(guān)動(dòng)作區(qū)間時(shí)間Ton的值(Ton上限值/下限值)。在本例中，以將Ton上限值設(shè)為3.10ms，將Ton下限值設(shè)為2.75ms進(jìn)行說(shuō)明。如后所述，開(kāi)關(guān)動(dòng)作區(qū)間時(shí)間Ton的Ton上限值/下限值，也可根據(jù)輸入電流的大小等條件而變化，在此情況下，Ton上限值/下限值計(jì)算單元102根據(jù)其輸入電流的大小等條件，計(jì)算出最佳的Ton上限值/下限值。
利用由電源零交叉點(diǎn)檢測(cè)單元5得到的檢測(cè)電源相位信號(hào)(零交叉點(diǎn))的復(fù)位信號(hào)，脈沖計(jì)數(shù)器106及計(jì)時(shí)器101復(fù)位。這樣，計(jì)時(shí)器101開(kāi)始計(jì)數(shù)開(kāi)關(guān)動(dòng)作區(qū)間時(shí)間Ton。脈沖計(jì)數(shù)器106計(jì)數(shù)開(kāi)關(guān)元件3c的開(kāi)關(guān)次數(shù)，在該計(jì)數(shù)值達(dá)到預(yù)先設(shè)定的規(guī)定值(脈沖設(shè)定值，在本例中為5次)時(shí)，脈沖計(jì)數(shù)器106的輸出(圖3的(f))成為L(zhǎng)電平，這樣，由計(jì)時(shí)器101進(jìn)行的開(kāi)關(guān)動(dòng)作區(qū)間時(shí)間Ton的測(cè)定停止。因此，從計(jì)時(shí)器101中輸出開(kāi)關(guān)次數(shù)為5次時(shí)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作區(qū)間時(shí)間Ton。在本例中，使此時(shí)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作區(qū)間時(shí)間Ton為例如2.7ms。
另一方面，從Ton上限值/下限值計(jì)算單元102向開(kāi)關(guān)次數(shù)計(jì)算單元103輸出上述的Ton上限值/下限值的值(上限值3.10ms、下限值2.75ms)。在開(kāi)關(guān)次數(shù)計(jì)算單元103中，比較開(kāi)關(guān)動(dòng)作區(qū)間時(shí)間Ton和Ton上限值/下限值，在這里，由于開(kāi)關(guān)動(dòng)作區(qū)間時(shí)間Ton低于Ton下限值，因而使脈沖計(jì)數(shù)器106中設(shè)定的脈沖設(shè)定值增加1次(本例中為6次)。這樣，從下一周期(零交叉點(diǎn))，開(kāi)關(guān)動(dòng)作區(qū)間Ton延長(zhǎng)脈沖計(jì)數(shù)器值而成為6次，開(kāi)關(guān)動(dòng)作區(qū)間Ton向高于下限值的方向控制。在這里，由于脈沖計(jì)數(shù)值的大脈沖的脈沖寬度相對(duì)較小，因而通過(guò)增減這種脈沖來(lái)調(diào)整開(kāi)關(guān)動(dòng)作區(qū)間時(shí)間Ton，可以納入Ton上限值/下限值的范圍內(nèi)。
另一方面，與上例相反地，在開(kāi)關(guān)次數(shù)計(jì)算單元103中，比較開(kāi)關(guān)動(dòng)作區(qū)間時(shí)間Ton和Ton上限值/下限值的結(jié)果，是開(kāi)關(guān)動(dòng)作區(qū)間時(shí)間Ton超過(guò)Ton上限值的情況下，使脈沖計(jì)數(shù)器106中設(shè)定的脈沖設(shè)定值減少1次(本例中為4次)。這樣，從下一周期(零交叉點(diǎn))，開(kāi)關(guān)動(dòng)作區(qū)間時(shí)間Ton縮短脈沖計(jì)數(shù)器值而成為4次，開(kāi)關(guān)動(dòng)作區(qū)間時(shí)間Ton向低于Ton上限值的方向控制。
如上所述，在開(kāi)關(guān)次數(shù)計(jì)算單元103中，比較開(kāi)關(guān)動(dòng)作區(qū)間時(shí)間Ton和Ton上限值/下限值，根據(jù)該比較結(jié)果，使脈沖計(jì)數(shù)器106中設(shè)定的脈沖設(shè)定值增加或減少1次，由此，其后將開(kāi)關(guān)動(dòng)作區(qū)間Ton納入Ton上限值和Ton下限值的范圍內(nèi)。這樣，按照?qǐng)D7的結(jié)果，只要將開(kāi)關(guān)動(dòng)作區(qū)間時(shí)間Ton控制在Ymax≤1這樣的范圍內(nèi)，則即使存在上述部件波動(dòng)，仍可以滿足電源高次諧波限制值。
如上所述，將成為與由計(jì)時(shí)器101檢測(cè)出的脈沖計(jì)數(shù)器106的輸出相對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)許可信號(hào)寬度的開(kāi)關(guān)動(dòng)作區(qū)間時(shí)間Ton、和由Ton上限值/下限值計(jì)算單元102計(jì)算出的Ton上限值/下限值，利用開(kāi)關(guān)次數(shù)計(jì)算單元103進(jìn)行比較，根據(jù)其比較結(jié)果，設(shè)定脈沖計(jì)數(shù)器106的計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)。并且，開(kāi)關(guān)元件3c(參照?qǐng)D1)進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)器106中設(shè)定的規(guī)定次數(shù)的開(kāi)關(guān)。
在上述中，由于開(kāi)關(guān)次數(shù)的變更會(huì)使輸入電流波形中產(chǎn)生過(guò)渡狀態(tài)，因而優(yōu)選使變更周期低于電源周期幾秒左右，同時(shí)使用低通濾波器104進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作區(qū)間時(shí)間Ton的濾波處理(開(kāi)關(guān)動(dòng)作區(qū)間時(shí)間Ton的波動(dòng)的平均化、噪聲去除等)。
此外，也可以使開(kāi)關(guān)動(dòng)作區(qū)間時(shí)間Ton的Ton上限值/下限值因輸入電流的大小而變化(可以使上限值為小于3.05ms～3.10ms的值，使Ton下限值為大于2.8ms左右的值)，通過(guò)使之因輸入電流的大小而變化，可以在從輕負(fù)載到重負(fù)載的范圍內(nèi)保持高功率因數(shù)。例如，在輕負(fù)載的情況下，將Ton上限值設(shè)定為小于3.05～3.10ms的值例如2.9ms，減少開(kāi)關(guān)元件3c的開(kāi)關(guān)次數(shù)，由此可以減少開(kāi)關(guān)損耗。另一方面，在重負(fù)載的情況下，將Ton下限值設(shè)定為大于2.8ms左右的值例如2.9ms，由此可以改善功率因數(shù)。
(輸入電流波形的整形)參照?qǐng)D4～圖9，說(shuō)明上述電流指令值生成部150生成的電流指令值及輸入電流波形的整形。本發(fā)明申請(qǐng)人為了降低5次高次諧波成分，用以下方法導(dǎo)出了電流指令值的模型式。
從上述圖15所示的現(xiàn)有方式的電流波形降低5次高次諧波成分時(shí)的假想波形如圖4及圖5所示。圖4表示將使5次高次諧波為現(xiàn)有比率50％時(shí)的1～50次的高次諧波成分在時(shí)間軸上展開(kāi)的電流波形，圖5是將使5次高次諧波為現(xiàn)有比率0％時(shí)的1～50次的高次諧波成分在時(shí)間軸上展開(kāi)的電流波形。在該圖中，橫軸為相位(deg)，縱軸為電流(A)、電壓(V)。
如圖4及圖5所示可以看出，如果使5次高次諧波減少，則電流波形的開(kāi)關(guān)區(qū)間(例如相位θ＝45～90deg)的峰鈍化，接近三角波(直線)。因此，通過(guò)控制使開(kāi)關(guān)區(qū)間的電流不是電源電壓波形狀(正弦波)，而是直線狀，可以降低5次高次諧波。
下面，使用實(shí)測(cè)值進(jìn)行說(shuō)明。圖6是表示用于消除高次諧波規(guī)格的、開(kāi)關(guān)動(dòng)作區(qū)間時(shí)間Ton和最大高次諧波評(píng)價(jià)指數(shù)Ymax(Yn中的最大值)的關(guān)系的圖。在該圖中，U字曲線表示安全范圍。U字曲線因電抗器電感、輸入電流有效值以及輸出電壓等而變化。具體地說(shuō)，U字曲線例如(1)隨著電抗器電感的增加，U字曲線自身朝下方向移動(dòng)；(2)隨著輸入電流的增加，U字曲線自身朝右上方向移動(dòng)；(3)隨著輸出電壓的增加，U字曲線的曲率變大，Tmin～Tmax之間的寬度變窄。
因此，如果將電抗器電感設(shè)定得大，且將輸出電壓設(shè)定得低(例如電源電壓波形振幅的94％左右)，則容易消除高次諧波規(guī)格。但是，如果電抗器電感過(guò)大，則線圈尺寸增大，導(dǎo)致成本增加。此外，如果將輸出電壓設(shè)定得過(guò)低，則在負(fù)載4例如是無(wú)電刷DC電動(dòng)機(jī)的情況下，有可能產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)速下降、尤其是在用于空調(diào)機(jī)的情況下，導(dǎo)致最大能力下降等問(wèn)題。
也就是說(shuō)，在要求降低電抗器電感，且要求電動(dòng)機(jī)高輸出的高負(fù)載輸出時(shí)，將輸出電壓設(shè)定得大，尤其是在空調(diào)的情況下理想?？芍撉闆r下，必須使與高次諧波規(guī)格相對(duì)的開(kāi)關(guān)完成目標(biāo)時(shí)間通過(guò)圖6所示的U字的安全范圍狹窄的區(qū)間，且利用輸入電流有效值使之向右移動(dòng)。
下面，考慮通過(guò)了輸入電流的整體的電流波形的整形。
(1)進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作的區(qū)間(主動(dòng)區(qū)間)的電流波形在該區(qū)間內(nèi)，如上述圖3(a)所示，由于輸入電流追隨電流指令值，因而大體直線增加。
(2)未進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作區(qū)間(被動(dòng)區(qū)間)的電流波形在該區(qū)間內(nèi)，在使輸入電流的全波電流(絕對(duì)值)為Iac(A)，使輸入電壓的全波電壓(絕對(duì)值)為Vac(V)，使輸出電壓為Vdc(V)，使電抗器(升壓扼流圈)3a的電感為L(zhǎng)(H)的情況下，開(kāi)關(guān)元件3c斷開(kāi)狀態(tài)的情況下的輸入電流Iac可以用下式(2)表示。
Iac＝1/L×∫(Vac-Vdc)dt…(2)因此，在輸入電壓大于輸出電壓的區(qū)間內(nèi)電流增加，在輸入電壓與輸出電壓基本相等的區(qū)間內(nèi)電流恒定，在輸入電壓小于輸出電壓的區(qū)間內(nèi)電流減少。如果將被動(dòng)區(qū)間內(nèi)的輸入電壓和輸出電壓的關(guān)系控制為“輸入電壓＜輸出電壓”，則電流波形整體上為三角波。此外，如果從“輸出入電壓輸出電壓”這樣的區(qū)間開(kāi)始，則由于其后通過(guò)“輸入電壓＜輸出電壓”的區(qū)間，因而如果從輸入電流波形整體考慮，則成為梯形波。
圖7表示為了滿足電源高次諧波規(guī)格，對(duì)于每個(gè)輸入電流有效值(8、10、12、14、16Arms)，對(duì)應(yīng)于圖6所示的U字曲線，將開(kāi)關(guān)動(dòng)作區(qū)間時(shí)間Ton變更為最佳值的情況下的電流波形。該圖的輸出電壓條件是使輸出電壓的設(shè)定為電源電壓振幅的大約98％左右。
如該圖所示，在輸入電流低到8Arms時(shí)，顯示出梯形波的波形，與之相對(duì)，在輸入電流為12Arms時(shí)，梯形波的上底區(qū)間變短，在輸入電流大到16Arms時(shí)，成為三角波這樣的波形。開(kāi)關(guān)動(dòng)作區(qū)間時(shí)間Ton在12Arms的情況下為5.0ms，在16Arms的情況下為5.5ms。該圖的12Arms的情況下的高次諧波特性示于圖8，16Arms時(shí)的特性示于圖9。從圖8及圖9可知，5次高次諧波成分降低，滿足電源高次諧波限制。如上所述，隨著輸入電流的增加，如果使開(kāi)關(guān)動(dòng)作區(qū)間時(shí)間Ton對(duì)應(yīng)于輸入電流有效值而變化，則可滿足電源高次諧波限制。這樣，作為可以將電流指令值控制為直線狀的波形，可以舉出斜率平緩的三角波，斜率大的矩形波。這些波形的高次諧波成分具有以下特征(僅奇數(shù)次)。
(1)三角波的情況隨著次數(shù)升高，高次諧波成分與該次數(shù)的平方分之1成比例，n次高次諧波的電流值In為In∝1/n2(2)矩形波的情況隨著次數(shù)的升高，高次諧波成分與其次數(shù)成反比，n次高次諧波的電流值In為In∝1/n。
另一方面，高次諧波規(guī)格極限值大體處于這二者之間，各自的高次諧波包絡(luò)線的斜率的關(guān)系為三角波＞高次諧波規(guī)格極限值＞矩形波。
該關(guān)系意味著在進(jìn)行三角波模型化時(shí)低次成分難以處理，此外，在進(jìn)行梯形波模型化時(shí)高次成分難以處理。因此，通過(guò)使成為三角波及梯形波(三角波與矩形波的中間)這樣的波形作為電流指令值，或者生成分開(kāi)使用三角波及梯形波的電流指令值，容易消除高次諧波規(guī)格極限值。
圖10是表示生成電流指令值的模型化波形的順序的流程。按照以下流程的順序可以由個(gè)人計(jì)算機(jī)等執(zhí)行。在圖9中，首先，在作為對(duì)象的電源裝置中，進(jìn)行初期控制電流狀態(tài)下的電流波形(時(shí)間領(lǐng)域)檢測(cè)(步驟S1)。然后，進(jìn)行檢測(cè)出的電流波形的高次諧波解析(時(shí)間領(lǐng)域→頻率領(lǐng)域)(步驟S2)。
判斷各高次諧波成分是否滿足高次諧波規(guī)格值(步驟S3)，在所有高次諧波成分均滿足高次諧波規(guī)格值的情況下(步驟S3的“是”)結(jié)束。
另一方面，在存在未滿足高次諧波規(guī)格值的高次諧波成分的情況下(步驟S3的“否”)，生成使未滿足高次諧波規(guī)格值的成分降低的假想高次諧波數(shù)據(jù)(步驟S4)。并且，將假想高次諧波數(shù)據(jù)變換為假想時(shí)間軸數(shù)據(jù)(模型化波形)(步驟S5)，將假想時(shí)間軸數(shù)據(jù)作為電流指令值(步驟S6)。
這樣，在本實(shí)施例中，計(jì)算用于降低規(guī)定的高次諧波成分的模型化波形(電流波形(三角波、梯形波、矩形波等)的擬合曲線)，將其在電源電壓半周期或電源電壓全周期中作為電流指令值。由于該模型化波形的形狀因所使用的電源裝置的電抗器電感、輸入電流有效值以及輸出電壓等而改變，因而使用最適于所用的電源裝置的。
如上所述，可以用以下方式，進(jìn)行用于降低5次高次諧波成分的電流指令值的生成及輸入電流波形的整形。
(1)在使Y為模型化波形(電流指令值)，使t為從零交叉點(diǎn)起的經(jīng)過(guò)時(shí)間或相位，使a為任意常數(shù)(斜率)，使b為任意常數(shù)(偏移)的情況下，模型化波形可以以電源電壓零交叉點(diǎn)為基準(zhǔn)，由Y＝a×t+b的函數(shù)進(jìn)行規(guī)定。
(2)在將輸入電流波形整形為模型化波形的情況下，交流電源半周期的前半部分進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作，使輸入電流波形追隨電流指令值，且交流電源半周期的后半部分調(diào)整輸出電壓的大小。
(3)在將輸入電流波形整形為三角波形狀的情況下，交流電源半周期的前半部分執(zhí)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作，使輸入電流波形追隨電流指令值，且交流電源半周期的后半部分利用被動(dòng)動(dòng)作執(zhí)行使電流流過(guò)的控制。
(4)在將輸入電流波形整形為大致梯形波形狀的情況下，交流電源半周期的前半部分進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作，使輸入電流波形追隨電流指令值，且交流電源半周期的后半部分以被動(dòng)動(dòng)作使電流流過(guò)，同時(shí)通過(guò)控制輸出電壓，控制輸入電流波形的梯形波上底區(qū)間的長(zhǎng)度。
(5)在輸入電流有效值的變動(dòng)大的系統(tǒng)中，根據(jù)輸入電流有效值，變更電流指令值的斜率及作為開(kāi)關(guān)動(dòng)作完成的目標(biāo)時(shí)間的開(kāi)關(guān)動(dòng)作區(qū)間時(shí)間Ton，使輸入電流波形以梯形波形狀和三角波形狀變化。
(電流指令值生成部的構(gòu)成)參照?qǐng)D11及圖12，說(shuō)明圖2的電流指令值生成部150的構(gòu)成及動(dòng)作的一個(gè)例子。圖11是表示上述圖2的電流指令值生成部150的簡(jiǎn)要構(gòu)成。圖12是表示電流指令值生成部150的時(shí)序圖的一個(gè)例子。圖12表示電流指令值為三角波的情況。
電流指令值生成部150具有PI控制器151，其根據(jù)由運(yùn)算單元300提供的電壓偏差(控制量)，計(jì)算比例項(xiàng)P以及積分項(xiàng)I，根據(jù)這些比例項(xiàng)P及積分項(xiàng)I計(jì)算電流指令振幅值；PMW變換器(D/A變換器)152，其將電流指令振幅值變換為PWM信號(hào)，輸出給LPF153；LPF(低通濾波器)153，其將PWM信號(hào)平滑化后輸出DCV電壓；電壓/電流變換電路154，其將DCV值變換為直流電流值(斜率指令值)DCI；以及積分單元155，其將積分直流電流值DCI后獲得的模型化波形經(jīng)放大器156，作為電流指令值輸出。
說(shuō)明具有上述構(gòu)成的電流指令值生成部150的動(dòng)作。首先，PI控制器151根據(jù)由運(yùn)算單元300提供的電壓偏差(控制量)，計(jì)算比例項(xiàng)P以及積分項(xiàng)I，根據(jù)這些比例項(xiàng)P及積分項(xiàng)I計(jì)算電流指令振幅值后輸出給PWM變換器152。PWM變換器152將電流指令振幅值變換為PWM信號(hào)(參照?qǐng)D12(a))，輸出給LPF 153。LPF 153將PWM信號(hào)平滑化后，將DCV電壓(參照?qǐng)D12(b))輸出給電壓/電流變換電路154。
電壓/電流變換電路154輸出與DCV成正比的直流電流值DCI。在這里，如果將比例常數(shù)設(shè)為Ki，則直流電流值DCI可以用下式(3)表示。
DCI＝Ki×DCV…(3)該直流電流值DCI流入積分單元155的電容器C1或連接在電容器C1兩端的晶體管Tr中，晶體管Tr1斷開(kāi)時(shí)，電容器C1的兩端電壓Vc可yi用下式(4)表示。
Vc＝1/C×∫DCI·dt…(4)在這里，C是電容器容量電容器C1的兩端電壓Vc與直流電流值DCI成正比，線性地增加。在電源電壓零交叉點(diǎn)信號(hào)輸入的同時(shí)，使開(kāi)關(guān)許可信號(hào)(參照?qǐng)D12(c))為Enable(高輸出)狀態(tài)，將由變換器157使開(kāi)關(guān)許可信號(hào)反轉(zhuǎn)后的信號(hào)輸入晶體管Tr1的柵極，使晶體管Tr1處于斷開(kāi)狀態(tài)。這樣，電荷在電容器C1中積蓄，電容器C1的兩端電壓Vc與直流電流值DCI成正比，線性地增加。
此外，開(kāi)關(guān)動(dòng)作完成的同時(shí)，使開(kāi)關(guān)許可信號(hào)(參照?qǐng)D12(c)為Disble(低輸出)狀態(tài)，在晶體管Tr1的柵極上將由變換器157使開(kāi)關(guān)許可信號(hào)反轉(zhuǎn)后的信號(hào)輸入晶體管Tr1的柵極，使晶體管Tr1處于接通狀態(tài)。這樣，電容器C1的兩端被短路，積蓄在電容器C1中的電荷產(chǎn)生放電，兩端電壓Vc向0V方向減少。
這樣，在積分單元155中，檢測(cè)電源電壓零交叉點(diǎn)，同時(shí)通過(guò)積分直流電流值DCI獲得直線部，并且，在開(kāi)關(guān)動(dòng)作完成的同時(shí)，進(jìn)行積分值的復(fù)位，以生成開(kāi)關(guān)區(qū)間為直線的模型化波形(三角波)的電流指令值(參照?qǐng)D12(d))。這樣，可以在積分單元155中生成與電源周期同步的模型化波形的電流指令值，調(diào)整其斜率。
如上所述，根據(jù)上述實(shí)施例，由于生成由電流波形使規(guī)定的高次諧波成分減少后的模型化波形作為電流指令值，在交流電源半周期中的前半部分的區(qū)間，根據(jù)輸入電流和電流指令值的比較結(jié)果，接通/斷開(kāi)控制開(kāi)關(guān)元件，因而不加大電抗器電感就可以降低規(guī)定的高次諧波成分，即使在大電流領(lǐng)域內(nèi)，也不加大電抗器電感就可以消除電源高次諧波限制。此外，在使用與現(xiàn)有方式相同的電流領(lǐng)域的情況下，由于可以減少電抗器電感，因而可以降低成本。
(軟件構(gòu)成)如果由軟件構(gòu)成上述的開(kāi)關(guān)元件3c的開(kāi)關(guān)控制，則例如通過(guò)設(shè)定為圖13的變換器框圖，即可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的PFC的全球化。軟件構(gòu)成20可以通過(guò)圖1的控制部13的微型計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。在這里，由軟件構(gòu)成無(wú)需進(jìn)行電壓控制等高速控制的環(huán)路。
電流控制器22表示了圖2所示的電流比較器400、邏輯電路500、柵極驅(qū)動(dòng)電路7以及開(kāi)關(guān)元件(IGBT)3c等的由功率類主電路構(gòu)成的開(kāi)關(guān)動(dòng)作控制部。
母線電壓比例控制部200具有負(fù)載電壓比率指令部201，其輸出用于抑制輸出電壓的波動(dòng)的輸出母線電壓比率指令值(比率值)A；無(wú)負(fù)載狀態(tài)判定部202，其用于將輸出電壓Vdc(t)以及輸入電源電壓的全波電壓Vac(t)切換為無(wú)負(fù)載時(shí)和有負(fù)載時(shí)；緩沖器203，其存儲(chǔ)無(wú)負(fù)載時(shí)的輸出電壓Vdc(0)；緩沖器204，其存儲(chǔ)無(wú)負(fù)載時(shí)的輸入電源電壓的全波電壓Vac(0)；運(yùn)算部205，其計(jì)算Y＝Vac(t)/Vac(0)×Vo(0)；以及乘法器206，其運(yùn)算母線電壓指令值(負(fù)載電壓指令值)Vo*(t)＝A×Y，進(jìn)行輸出。
說(shuō)明圖13所示的電源裝置的動(dòng)作概況。首先，由運(yùn)算單元300，計(jì)算與電源環(huán)境及使用設(shè)備等對(duì)應(yīng)的負(fù)載電壓指令值和輸出電壓檢測(cè)值的偏差。使用該偏差在PI(比例積分)151中計(jì)算比例項(xiàng)P，同時(shí)計(jì)算其積分項(xiàng)I，利用這些比例項(xiàng)P及積分項(xiàng)I計(jì)算電流指令振幅值。
該電流指令振幅值在PWM變換器152中變換為PWM信號(hào)后，經(jīng)由LPF 153，將由積分單元155積分后獲得的電流指令值輸出給運(yùn)算單元21，以電流指令值為基礎(chǔ)進(jìn)行電流控制。
在該電流控制中，由運(yùn)算單元21計(jì)算電流指令值和輸入電流的偏差，將其輸入電流控制器22，進(jìn)行上述動(dòng)作。脈沖計(jì)數(shù)器106利用來(lái)自于電源相位檢測(cè)電路(零交叉點(diǎn))5的復(fù)位信號(hào)開(kāi)始計(jì)數(shù)動(dòng)作。
在電流控制器22中，以使得輸入電流納入上限值和下限值的范圍的方式接通、斷開(kāi)開(kāi)關(guān)元件3c，同時(shí)將該開(kāi)關(guān)次數(shù)信息輸出給脈沖計(jì)數(shù)器106。
如果脈沖計(jì)數(shù)器106的計(jì)數(shù)值達(dá)到規(guī)定值，則將用于禁止開(kāi)關(guān)元件3c開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)許可信號(hào)設(shè)為L(zhǎng)電平。利用該L電平的開(kāi)關(guān)許可信號(hào)，在電流控制器22中停止開(kāi)關(guān)元件3c的接通、斷開(kāi)動(dòng)作。
另一方面，由上述電流控制器22的動(dòng)作獲得的輸入電流(全波)反饋給運(yùn)算單元21。該輸入電流(全波)在乘以開(kāi)關(guān)狀態(tài)后成為輸出電流。利用運(yùn)算單元25將由干擾引起的負(fù)載電流加入到該輸出電流中，利用積分部26將其積分后成為輸出電壓。
其輸出電壓設(shè)定為負(fù)載4的電源電壓，同時(shí)由LPF 27去除噪聲，反饋給上述軟件構(gòu)成20。該反饋后的輸出電壓由A/D變換單元設(shè)定為上述運(yùn)算單元300的輸出電壓檢測(cè)值。
這樣，根據(jù)上述軟件構(gòu)成，通過(guò)使用與各種狀態(tài)等對(duì)應(yīng)的參數(shù)，可以適當(dāng)進(jìn)行開(kāi)關(guān)元件3c的開(kāi)關(guān)控制，并且無(wú)需增加電源裝置(軟件)的成本。
此外，由于上述實(shí)施例是使用升壓斬波型功率因數(shù)改善電路的裝置，因而不僅可用于圖1所示的代表電路，可以應(yīng)用于經(jīng)由電抗器的全部電源短路電路中。
工業(yè)實(shí)用性根據(jù)本發(fā)明，由于可使電源裝置中的電流控制穩(wěn)定化，更容易應(yīng)對(duì)電源高次諧波限制，因而不僅可以用于空調(diào)機(jī)及冰箱的壓縮機(jī)，還可以適用于全部家用電器，同時(shí)也可以適用于工業(yè)設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種電源裝置，其在將交流電源變換為直流電壓來(lái)作為負(fù)載電壓時(shí)，經(jīng)由電抗器短路前述交流電源來(lái)改善功率因數(shù)，其特征在于，具有功率因數(shù)改善單元，其包含前述電抗器及開(kāi)關(guān)元件，將其輸出電壓作為負(fù)載電壓；電流指令值生成單元，其生成從電流波形中減少了規(guī)定次數(shù)的高次諧波成分的模型化波形作為電流指令值；以及開(kāi)關(guān)控制單元，其在交流電源半周期中的前半部分區(qū)間，根據(jù)輸入電流和前述電流指令值的比較結(jié)果，接通/斷開(kāi)控制前述開(kāi)關(guān)元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源裝置，其特征在于，前述模型化波形在交流電源半周期或交流電源全周期的區(qū)間內(nèi)生成，具有大致三角波、大致梯形波或大致矩形波的形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源裝置，其特征在于，在設(shè)Y為模型化波形(電流指令值)、t為從零交叉點(diǎn)起的經(jīng)過(guò)時(shí)間或相位、a為任意常數(shù)(斜率)、b為任意常數(shù)(偏差)的情況下，前述模型化波形以電源電壓零交叉點(diǎn)為基準(zhǔn)，由Y＝a×t+b的函數(shù)規(guī)定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源裝置，其特征在于，前述電流指令值生成單元包含積分單元，其對(duì)與目標(biāo)電壓值和輸出電壓之間的偏差相對(duì)應(yīng)的直流電流值進(jìn)行積分，生成前述交流電源半周期的前半部分成為直線的電流指令值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源裝置，其特征在于，為了將輸入電流波形整形為前述模型化波形，前述交流電源半周期的前半部分進(jìn)行前述開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，使前述輸入電流波形追隨前述電流指令值，且前述交流電源半周期的后半部分調(diào)整輸出電壓的大小。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電源裝置，其特征在于，為了將前述輸入電流波形整形為前述大致三角波形狀，前述交流電源半周期的前半部分進(jìn)行前述開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，使前述輸入電流波形追隨前述電流指令值，且前述交流電源半周期的后半部分利用被動(dòng)動(dòng)作控制電流流動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電源裝置，其特征在于，為了將前述輸入電流波形整形為前述大致梯形波形狀，前述交流電源半周期的前半部分進(jìn)行前述開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，使前述輸入電流波形追隨前述電流指令值，且前述交流電源半周期的后半部分利用被動(dòng)動(dòng)作使電流流動(dòng)，同時(shí)通過(guò)控制前述輸出電壓，控制前述輸入電流波形的梯形波上底區(qū)間的長(zhǎng)度。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源裝置，其特征在于，根據(jù)輸入電流的有效值變更前述模型化波形的斜率以及開(kāi)關(guān)動(dòng)作完成的目標(biāo)時(shí)間，由此使前述輸入電流波形變化為前述大致梯形波形狀和前述大致三角波形狀。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的電源裝置，其特征在于，前述規(guī)定次數(shù)的高次諧波成分是5次高次諧波成分。
全文摘要
本發(fā)明的課題是提供一種電源裝置，其在大電流領(lǐng)域內(nèi)也不增加電抗器電感即可去除電源高次諧波限制。在將輸入電源(1)變換為直流電壓，由升壓斬波電路(3)獲得負(fù)載(4)的電壓時(shí)，開(kāi)關(guān)升壓斬波電路(3)的開(kāi)關(guān)元件(3c)，經(jīng)由電抗器(升壓扼流圈)(3a)短路來(lái)改善功率因數(shù)。這時(shí)，控制該電源裝置的控制部(13)利用交流電源半周期中的前半部分的區(qū)間中，由輸入電流檢測(cè)部(10)得到的檢測(cè)輸入電流、和從電流波形中減少規(guī)定次數(shù)的高次諧波成分后的模型化波形的電流指令值的比較結(jié)果，開(kāi)關(guān)該開(kāi)關(guān)元件(3c)。
文檔編號(hào)H02M7/04GK1959583SQ200610127660
公開(kāi)日2007年5月9日 申請(qǐng)日期2006年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月4日
發(fā)明者田口泰貴, 一木敏, 金原弘幸 申請(qǐng)人:富士通將軍股份有限公司