電力變換裝置的制造方法
【專利摘要】得到如下電力變換裝置，即，對(duì)于使用了形成有整流電路及逆變器的主電路的結(jié)構(gòu)，不會(huì)導(dǎo)致裝置的大型化、高成本化，能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)行將來自電動(dòng)機(jī)的再生電力消耗的再生電力消耗動(dòng)作的結(jié)構(gòu)、進(jìn)行將向逆變器供給的直流電力升壓的升壓動(dòng)作的結(jié)構(gòu)。主電路(100)包含二極管(5)以及開關(guān)元件(6)而形成，該二極管(5)的陰極與整流電路(3)和逆變器(4)之間的正側(cè)電力供給路徑連接，該開關(guān)元件(6)連接于二極管(5)的陽極以及位于整流電路(3)和逆變器(4)之間的負(fù)側(cè)電力供給路徑之間，在該主電路(100)中，通過將設(shè)置于正側(cè)電力供給路徑的第1端子(P)和第2端子(P1)之間斷開，在第2端子(P1)與設(shè)置于二極管(5)及開關(guān)元件(6)的連接點(diǎn)處的第3端子(PR)之間設(shè)置電抗器(13)，從而構(gòu)成升壓斬波電路。
【專利說明】
電力變換裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種電力變換裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]關(guān)于對(duì)從交流電源供給的交流進(jìn)行整流、將整流后的直流變換為交流而對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用電力變換裝置，通常為具備制動(dòng)晶體管的結(jié)構(gòu)，該制動(dòng)晶體管用于通過使電流流過外接的電阻，從而消耗電動(dòng)機(jī)減速時(shí)的再生能量。另一方面，尋求即使在交流電源的電壓變動(dòng)、發(fā)生電壓降低的情況下也穩(wěn)定地進(jìn)行動(dòng)作的結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)電動(dòng)機(jī)的扭矩、輸出提高的結(jié)構(gòu)。
[0003]當(dāng)前，關(guān)于對(duì)電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向用電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置，公開了一種能夠切換使用升壓動(dòng)作和再生動(dòng)作的結(jié)構(gòu)(例如專利文獻(xiàn)I)。
[0004]專利文獻(xiàn)1:日本特開2004-166441號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]然而，上述現(xiàn)有技術(shù)以在內(nèi)部切換使用包含開關(guān)元件的升壓電路或再生電力消耗電路為前提，需要用于切換的開關(guān)元件。特別地，作為設(shè)置于直流電壓供給路徑的開關(guān)元件，需要的是恒定地使額定電流流過，因此存在導(dǎo)致裝置的大型化、高成本化這樣的問題。
[0006]本發(fā)明就是鑒于上述情況而提出的，其目的在于提供一種電力變換裝置，該電力變換裝置不會(huì)導(dǎo)致裝置的大型化、高成本化，能夠?qū)⑾率鼋Y(jié)構(gòu)二者擇一地或同時(shí)地實(shí)現(xiàn)，即:進(jìn)行將來自電動(dòng)機(jī)的再生電力消耗的再生電力消耗動(dòng)作的結(jié)構(gòu)、進(jìn)行將向逆變器供給的直流電力升壓的升壓動(dòng)作的結(jié)構(gòu)。
[0007]為了解決上述的課題、實(shí)現(xiàn)目的，本發(fā)明涉及的電力變換裝置具有主電路，該主電路包含整流電路和逆變器而形成，該整流電路對(duì)從交流電源供給的交流進(jìn)行整流，該逆變器對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，該電力變換裝置的特征在于，所述主電路具有:二極管，其陰極與所述整流電路和所述逆變器之間的正側(cè)電力供給路徑連接;開關(guān)元件，其連接于所述二極管的陽極與所述整流電路和所述逆變器之間的負(fù)側(cè)電力供給路徑之間；第I端子，其設(shè)置于所述正側(cè)電力供給路徑上;第2端子，其設(shè)置于比所述第I端子更靠所述整流電路側(cè)的所述正側(cè)電力供給路徑上，該第2端子與所述第I端子之間被分開；以及第3端子，其是從所述二極管和所述開關(guān)元件的連接點(diǎn)引出的，該主電路具有電抗器，該電抗器設(shè)置于所述第2端子和所述第3端子之間，由所述二極管、所述開關(guān)元件以及所述電抗器構(gòu)成將向所述逆變器供給的直流電力升壓的升壓斬波電路。
[0008]發(fā)明的效果
[0009]根據(jù)本發(fā)明取得下述效果，S卩，對(duì)于由整流電路及逆變器電路構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，不會(huì)導(dǎo)致裝置的大型化、高成本化，能夠通過取代在設(shè)為進(jìn)行將來自電動(dòng)機(jī)的再生電力消耗的再生電力消耗動(dòng)作的結(jié)構(gòu)時(shí)，設(shè)置將第I端子和第2端子之間短路的短路電路以及連接于第I端子和第3端子之間的電阻這一做法，而設(shè)置連接于第2端子和第3端子之間的電抗器，由此設(shè)為進(jìn)行將向逆變器供給的直流電力升壓的升壓動(dòng)作的結(jié)構(gòu)。
【附圖說明】
[0010]圖1是表示實(shí)施方式I涉及的電力變換裝置的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的圖。
[0011]圖2是表示主電路的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的圖，其中，該主電路構(gòu)成圖1所示的電力變換裝置。
[0012]圖3是針對(duì)圖2所示的結(jié)構(gòu)的主電路示出進(jìn)行再生電力消耗動(dòng)作的情況下的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的圖。
[0013]圖4是表示實(shí)施方式I涉及的電力變換裝置的與圖1不同的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的圖。
[0014]圖5是表示主電路的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的圖，其中，該主電路構(gòu)成圖4所示的電力變換裝置。
[0015]圖6是針對(duì)圖5所示的結(jié)構(gòu)的主電路示出進(jìn)行再生電力消耗動(dòng)作的情況下的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的圖。
[0016]圖7是表示實(shí)施方式2涉及的電力變換裝置的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的圖。
[0017]圖8是表示主電路的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的圖，其中，該主電路構(gòu)成圖7所示的電力變換裝置。
[0018]圖9是針對(duì)圖8所示的結(jié)構(gòu)的主電路示出進(jìn)行再生電力消耗動(dòng)作的情況下的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的圖。
[0019]圖10是表示實(shí)施方式2涉及的電力變換裝置的與圖7不同的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的圖。
[0020]圖11是表示主電路的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的圖，其中，該主電路構(gòu)成圖1O所示的電力變換
目.ο
[0021]圖12是針對(duì)圖11所示的結(jié)構(gòu)的主電路示出進(jìn)行再生電力消耗動(dòng)作的情況下的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的圖。
[0022]圖13是表示實(shí)施方式3涉及的電力變換裝置的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的圖。
[0023]圖14是表示實(shí)施方式3涉及的電力變換裝置的與圖13不同的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面參照附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的電力變換裝置進(jìn)行說明。此外，本發(fā)明不限定于下面所示的實(shí)施方式。
[0025]實(shí)施方式1.
[0026]圖1是表示實(shí)施方式I涉及的電力變換裝置的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的圖。另外，圖2是表示主電路的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的圖，其中，該主電路構(gòu)成圖1所示的電力變換裝置。如圖2所示，主電路100具有:整流電路3，其由多個(gè)整流元件全橋式連接而構(gòu)成，經(jīng)由端子R、S、T得到交流電力的供給;逆變器4，其由多個(gè)開關(guān)元件全橋式連接而構(gòu)成，對(duì)負(fù)載進(jìn)行驅(qū)動(dòng);二極管5，其陰極與朝向逆變器4的正側(cè)電力供給路徑連接；以及開關(guān)元件6，其連接于二極管5的陽極與整流電路3和逆變器4之間的負(fù)側(cè)電力供給路徑之間。作為開關(guān)元件6，例如能夠由功率晶體管、功率MOSFET、IGBT等構(gòu)成。
[0027]另外，主電路100具有:P端子(第I端子)，其設(shè)置于整流電路3和逆變器4之間的正側(cè)電力供給路徑;Pl端子(第2端子)，其設(shè)置于比P端子(第I端子)更靠整流電路3側(cè)的正側(cè)電力供給路徑，Pl端子(第2端子)與P端子(第I端子)之間被分開;PR端子(第3端子)，其是從二極管5和開關(guān)元件6的連接點(diǎn)引出的；以及N端子，其設(shè)置于整流電路3和逆變器4之間的負(fù)側(cè)電力供給路徑。此外，在主電路100還設(shè)置有與用于對(duì)逆變器4及開關(guān)元件6進(jìn)行控制的控制單元7連接的端子，但在這里省略圖示。另外，在圖2所示的例子中，示出了在Pl端子(第2端子)和整流電路3之間設(shè)置有浪涌電流防止電路9的例子。在后面對(duì)該浪涌電流防止電路9進(jìn)行敘述。
[0028]關(guān)于實(shí)施方式I涉及的電力變換裝置，在圖1所示的例子中，示出了交流電源I與端子R、S、T連接，連接有電動(dòng)機(jī)4作為逆變器4的負(fù)載的例子。與逆變器4的輸入端子連接對(duì)向逆變器4供給的直流電壓進(jìn)行平滑的平滑電容器8。該平滑電容器8實(shí)際上連接于P端子(第I端子)和N端子之間，但為了便于說明，此處示出了簡化后的圖。
[0029]在本實(shí)施方式中，對(duì)下述例子進(jìn)行說明，即，通過將外部元件連接至P端子(第I端子)、P1端子(第2端子)以及PR端子(第3端子)，從而進(jìn)行將電動(dòng)機(jī)2的減速時(shí)的再生能量(再生電力)消耗的再生電力消耗動(dòng)作、以及將向逆變器4供給的直流電力升壓的升壓動(dòng)作中的某一動(dòng)作。
[0030]圖3是針對(duì)圖2所示的結(jié)構(gòu)的主電路示出進(jìn)行再生電力消耗動(dòng)作的情況下的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的圖。
[0031]如圖3所示，在進(jìn)行再生電力消耗動(dòng)作的情況下，利用短路電路200將P端子(第I端子)和Pl端子(第2端子)之間進(jìn)行連接，在Pl端子(第2端子)和PR端子(第3端子)之間連接制動(dòng)電阻12。由該制動(dòng)電阻12、和主電路100所包含的二極管5及開關(guān)元件6構(gòu)成制動(dòng)電路。
[0032]在這里，作為短路電路200，可以是銅板或銅線等金屬導(dǎo)體，也可以是功率因數(shù)改善用直流電抗器。也設(shè)想了連接用于對(duì)從逆變器4產(chǎn)生的高頻噪聲進(jìn)行抑制的電抗器。本發(fā)明不限定于該短路電路200的結(jié)構(gòu)。
[0033]另外，上述的浪涌電流防止電路9具有在交流電源I的接通時(shí)防止向平滑電容器8流動(dòng)的浪涌電流的功能，由充電用電阻10和開關(guān)11構(gòu)成。在交流電源I接通時(shí)，開關(guān)11斷開，經(jīng)由充電用電阻10對(duì)平滑電容器8進(jìn)行預(yù)充電，然后通過閉合開關(guān)11而轉(zhuǎn)入正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0034]在再生電力消耗動(dòng)作中，控制單元7例如對(duì)逆變器4的輸入間電壓進(jìn)行監(jiān)視，在該輸入間電壓超過了預(yù)先設(shè)定的規(guī)定值的情況下，通過將開關(guān)元件6控制為接通，使電流流過制動(dòng)電阻12，從而消耗由于電動(dòng)機(jī)2的減速動(dòng)作而產(chǎn)生的再生電力。如果逆變器4的輸入間電壓變得小于或等于規(guī)定值，則將開關(guān)元件6控制為斷開。由此，避免由于逆變器4的輸入直流電壓變高而導(dǎo)致過電壓保護(hù)功能進(jìn)行動(dòng)作。此外，由該控制單元7進(jìn)行的再生電力消耗動(dòng)作為已知的現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明不限定于該再生電力消耗動(dòng)作中的開關(guān)元件6的控制方法。
[0035]與此相對(duì)，在圖1所示的實(shí)施方式I涉及的電力變換裝置，設(shè)為進(jìn)行將向逆變器4供給的直流電力升壓的升壓動(dòng)作的結(jié)構(gòu)。
[0036]如圖1所示，在進(jìn)行升壓動(dòng)作的情況下，將P端子(第I端子)和Pl端子(第2端子)之間斷開，在Pl端子(第2端子)和PR端子(第3端子)之間連接電抗器13。由該電抗器13、和主電路100所包含的二極管5及開關(guān)元件6構(gòu)成升壓斬波電路。
[0037]在該升壓動(dòng)作中，控制單元7例如與再生電力消耗動(dòng)作的情況相同地對(duì)逆變器4的輸入直流電壓進(jìn)行監(jiān)視，以使得該輸入間電壓成為預(yù)先設(shè)定的電壓值的方式，對(duì)開關(guān)元件6進(jìn)行通斷控制，將向逆變器4供給的直流電力升壓。此外，由該控制單元7進(jìn)行的升壓動(dòng)作為已知的現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明不限定于該升壓動(dòng)作中的開關(guān)元件6的控制方法。
[0038]在電動(dòng)機(jī)2例如為具有U相、V相、W相這三相的定子繞組并且轉(zhuǎn)子使用永磁體的三相電動(dòng)機(jī)的情況下，通過轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，由此，永磁體的磁通與定子繞組交鏈而產(chǎn)生感應(yīng)電壓，利用該感應(yīng)電壓與從逆變器4輸出的電壓之間的電位差，輸出與流過定子繞組的電流成正比的扭矩。由于該電動(dòng)機(jī)2的輸出扭矩相對(duì)于流過定子繞組的電流與定子繞組的匝數(shù)的乘積值成正比，因此通過增加由逆變器4輸出的各相電流，從而能夠增加電動(dòng)機(jī)2的輸出扭矩，但在該情況下，電動(dòng)機(jī)2的銅耗、逆變器4處的導(dǎo)通損耗增加，成為高效化的阻礙要因。
[0039]另一方面，通過增加定子繞組也能夠增加電動(dòng)機(jī)2的輸出扭矩，但在該情況下，為了使流過定子繞組的電流相等而需要使從逆變器4輸出的電壓上升。
[0040]在本實(shí)施方式涉及的電力變換裝置中，通過使逆變器4的輸入電壓升壓，從而能夠使從逆變器4輸出的電壓上升，因此通過增加電動(dòng)機(jī)2的定子繞組的匝數(shù)，由此能夠使電動(dòng)機(jī)2的輸出扭矩上升，能夠有助于高效化，而無需增加由逆變器4輸出的各相電流，S卩，幾乎不會(huì)增加電動(dòng)機(jī)2的銅耗、逆變器4處的導(dǎo)通損耗。
[0041]另外，在對(duì)逆變器4的輸入電壓進(jìn)行升壓，提高了從逆變器4輸出的各相電壓時(shí)，在獲得與不進(jìn)行升壓動(dòng)作的結(jié)構(gòu)相等的輸出扭矩的情況下，能夠使流過定子繞組的電流變少，能夠使定子繞組的線徑實(shí)現(xiàn)小徑化，能夠有助于電動(dòng)機(jī)2的小型化、以及至電動(dòng)機(jī)為止的配線直徑的小徑化。
[0042]并且，如果與電動(dòng)機(jī)2所需的輸出扭矩相對(duì)應(yīng)地使逆變器4的輸入電壓進(jìn)行變化，即，使升壓比改變，則能夠?qū)⒛孀兤?的輸出電壓調(diào)整成與電動(dòng)機(jī)2所需的輸出扭矩相對(duì)應(yīng)的值。
[0043]另外，例如，在從交流電源I供給的電壓發(fā)生了降低的情況下，整流電路3的輸出電壓值也會(huì)降低，但也能夠通過升壓對(duì)其降低量進(jìn)行補(bǔ)充，進(jìn)而，能夠針對(duì)從交流電源I供給的電壓值而寬范圍地進(jìn)行應(yīng)對(duì)。
[0044]圖4是表示實(shí)施方式I涉及的電力變換裝置的與圖1不同的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的圖。另外，圖5是表示主電路的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的圖，其中，該主電路構(gòu)成圖4所示的電力變換裝置。另外，圖6是針對(duì)圖5所示的結(jié)構(gòu)的主電路示出進(jìn)行再生電力消耗動(dòng)作的情況下的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的圖。
[0045]對(duì)于如圖5所示在主電路10a中浪涌電流防止電路9設(shè)置于正側(cè)電力供給路徑的比P端子(第I端子)更靠逆變器4側(cè)處的結(jié)構(gòu)，也能夠如圖6所示，通過利用短路電路200將P端子(第I端子)和Pl端子(第2端子)之間進(jìn)行連接，在P端子(第I端子)和PR端子(第3端子)之間連接制動(dòng)電阻12而構(gòu)成制動(dòng)電路，從而設(shè)為進(jìn)行再生電力消耗動(dòng)作的結(jié)構(gòu)，另外，也能夠如圖4所示，通過將P端子(第I端子)和Pl端子(第2端子)之間斷開，在Pl端子(第2端子)和PR端子(第3端子)之間連接電抗器13而構(gòu)成升壓斬波電路，從而設(shè)為進(jìn)行升壓動(dòng)作的結(jié)構(gòu)。
[0046]如上述說明所示，根據(jù)實(shí)施方式I涉及的電力變換裝置，主電路包含下述部件而形成，即:整流電路，其對(duì)從交流電源供給的交流進(jìn)行整流;逆變器，其對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng);二極管，其陰極與整流電路和逆變器之間的正側(cè)電力供給路徑連接；以及開關(guān)元件，其連接于二極管的陽極與整流電路和逆變器之間的負(fù)側(cè)電力供給路徑之間，該主電路具有:P端子(第I端子)，其設(shè)置于正側(cè)電力供給路徑;Pl端子(第2端子)，其設(shè)置于比P端子(第I端子)更靠整流電路側(cè)的正側(cè)電力供給路徑，Pl端子(第2端子)與P端子(第I端子)之間被分開；以及PR端子(第3端子)，其是從二極管及開關(guān)元件的連接點(diǎn)引出的，對(duì)于該主電路，不會(huì)導(dǎo)致裝置的大型化、高成本化，能夠通過取代在設(shè)為進(jìn)行將來自電動(dòng)機(jī)的再生電力消耗的再生電力消耗動(dòng)作的結(jié)構(gòu)時(shí)，設(shè)置將P端子(第I端子)和Pl端子(第2端子)之間短路的短路電路以及連接于P端子(第I端子)和PR端子(第3端子)之間的電阻這一做法，而設(shè)置連接于Pl端子(第2端子)和PR端子(第3端子)之間的電抗器，由此設(shè)為進(jìn)行將向逆變器供給的直流電力升壓的升壓動(dòng)作的結(jié)構(gòu)。
[0047]此外，在上述的實(shí)施方式I中，對(duì)將浪涌電流防止電路設(shè)置于整流電路和逆變器之間的正側(cè)電力供給路徑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說明，但當(dāng)然也可以是將該浪涌電流防止電路設(shè)置于整流電路和逆變器之間的負(fù)側(cè)電力供給路徑的結(jié)構(gòu)。
[0048]實(shí)施方式2.
[0049]圖7是表示實(shí)施方式2涉及的電力變換裝置的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的圖。另外，圖8是表示主電路的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的圖，其中，該主電路構(gòu)成圖7所示的電力變換裝置。另外，圖9是針對(duì)圖8所示的結(jié)構(gòu)的主電路示出進(jìn)行再生電力消耗動(dòng)作的情況下的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的圖。在圖7、8、9所示的例子中示出了下述例子，即，在主電路10b中，二極管5的陽極連接于負(fù)側(cè)電力供給路徑，開關(guān)元件6連接于二極管5的陰極與整流電路3和逆變器4之間的正側(cè)電力供給路徑之間。
[0050]另外，主電路10b具有:N端子(第I端子)，其設(shè)置于整流電路3和逆變器4之間的負(fù)側(cè)電力供給路徑;NI端子(第2端子)，其設(shè)置于比N端子(第I端子)更靠整流電路3側(cè)的負(fù)側(cè)電力供給路徑，NI端子(第2端子)與N端子(第I端子)之間被分開;NR端子(第3端子)，其是從二極管5和開關(guān)元件6的連接點(diǎn)引出的；以及P端子，其設(shè)置于整流電路3和逆變器4之間的正側(cè)電力供給路徑。此外，在圖8所示的例子中，與實(shí)施方式I相同地，省略了與用于對(duì)逆變器4及開關(guān)元件6進(jìn)行控制的控制單元7連接的端子的圖示。另外，在圖8所示的例子中，示出了在負(fù)側(cè)電力供給路徑的NI端子(第2端子)和整流電路3之間設(shè)置有浪涌電流防止電路9的例子。
[0051]在本實(shí)施方式中，對(duì)下述例子進(jìn)行說明，S卩，通過將外部元件連接至N端子(第I端子)、N1端子(第2端子)以及NR端子(第3端子)，從而進(jìn)行將電動(dòng)機(jī)2的減速時(shí)的再生能量消耗的再生電力消耗動(dòng)作、以及將向逆變器4供給的直流電力升壓的升壓動(dòng)作中的某一動(dòng)作。
[0052]如圖9所示，在進(jìn)行再生電力消耗動(dòng)作的情況下，利用短路電路200將N端子(第I端子)和NI端子(第2端子)之間進(jìn)行連接，在N端子(第I端子)和NR端子(第3端子)之間連接制動(dòng)電阻12。由該制動(dòng)電阻12、和主電路10b所包含的二極管5及開關(guān)元件6構(gòu)成制動(dòng)電路。
[0053]在圖9所示的結(jié)構(gòu)中，也能夠進(jìn)行與在實(shí)施方式I所說明的圖3的結(jié)構(gòu)相同的再生電力消耗動(dòng)作。
[0054]另外，如圖7所示，在進(jìn)行升壓動(dòng)作的情況下，將N端子(第I端子)和NI端子(第2端子)之間斷開，在NI端子(第2端子)和NR端子(第3端子)之間連接電抗器13。由該電抗器13、和主電路10b所包含的二極管5及開關(guān)元件6構(gòu)成升壓斬波電路。
[0055]在圖7所示的結(jié)構(gòu)中，也能夠進(jìn)行與在實(shí)施方式I所說明的圖1的結(jié)構(gòu)相同的升壓動(dòng)作。
[0056]圖10是表示實(shí)施方式2涉及的電力變換裝置的與圖7不同的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的圖。另夕卜，圖11是表示主電路的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的圖，其中，該主電路構(gòu)成圖10所示的電力變換裝置。另外，圖12是針對(duì)圖11所示的結(jié)構(gòu)的主電路示出進(jìn)行再生電力消耗動(dòng)作的情況下的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的圖。
[0057]對(duì)于如圖11所示在主電路10c中浪涌電流防止電路9設(shè)置于負(fù)側(cè)電力供給路徑的比N端子(第I端子)更靠逆變器4側(cè)處的結(jié)構(gòu)，也能夠如圖12所示，通過利用短路電路200將N端子(第I端子)和NI端子(第2端子)之間進(jìn)行連接，在N端子(第I端子)和NR端子(第3端子)之間連接制動(dòng)電阻12而構(gòu)成制動(dòng)電路，從而設(shè)為進(jìn)行再生電力消耗動(dòng)作的結(jié)構(gòu)，另外，也能夠如圖10所示，通過將N端子(第I端子)和NI端子(第2端子)之間斷開，在NI端子(第2端子)和NR端子(第3端子)之間連接電抗器13而構(gòu)成升壓斬波電路，從而設(shè)為進(jìn)行升壓動(dòng)作的結(jié)構(gòu)。
[0058]如上述說明所示，根據(jù)實(shí)施方式2涉及的電力變換裝置，主電路包含下述部件而形成，即:整流電路，其對(duì)從交流電源供給的交流進(jìn)行整流;逆變器，其對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng);二極管，其陽極與整流電路和逆變器之間的負(fù)側(cè)電力供給路徑連接；以及開關(guān)元件，其連接于二極管的陰極與整流電路和逆變器之間的正側(cè)電力供給路徑之間，該主電路具有:N端子(第I端子)，其設(shè)置于負(fù)側(cè)電力供給路徑;NI端子(第2端子)，其設(shè)置于比N端子(第I端子)更靠整流電路側(cè)的負(fù)側(cè)電力供給路徑，NI端子(第2端子)與N端子(第I端子)之間被分開；以及NR端子(第3端子)，其是從二極管及開關(guān)元件的連接點(diǎn)引出的，對(duì)于該主電路，不會(huì)導(dǎo)致裝置的大型化、高成本化，能夠通過取代在設(shè)為進(jìn)行將來自電動(dòng)機(jī)的再生電力消耗的再生電力消耗動(dòng)作的結(jié)構(gòu)時(shí)，設(shè)置將N端子(第I端子)和NI端子(第2端子)之間短路的短路電路以及連接于N端子(第I端子)和NR端子(第3端子)之間的電阻這一做法，而設(shè)置連接于NI端子(第2端子)和NR端子(第3端子)之間的電抗器，由此設(shè)為進(jìn)行將向逆變器供給的直流電力升壓的升壓動(dòng)作的結(jié)構(gòu)。
[0059]此外，在上述的實(shí)施方式2中，對(duì)將浪涌電流防止電路設(shè)置于整流電路和逆變器之間的負(fù)側(cè)電力供給路徑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說明，但當(dāng)然也可以是將該浪涌電流防止電路設(shè)置于整流電路和逆變器之間的正側(cè)電力供給路徑的結(jié)構(gòu)。
[0060]實(shí)施方式3.
[0061]圖13是表示實(shí)施方式3涉及的電力變換裝置的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的圖。在圖13所示的例子中，主電路10d中取代在實(shí)施方式1、2所說明的二極管5及開關(guān)元件6而具有下述部件，SP:第I 二極管5a及第2 二極管5b，它們的陰極與朝向逆變器4的正側(cè)電力供給路徑連接;第I開關(guān)元件6a，其連接于第I二極管5a的陽極及朝向逆變器4的負(fù)側(cè)電力供給路徑之間；以及第2開關(guān)元件6b，其連接于朝向逆變器4的負(fù)側(cè)電力供給路徑和第2 二極管5b的陽極之間。
[0062]另外，在圖13所示的例子中，在第I二極管5a和第I開關(guān)元件6a的連接點(diǎn)設(shè)置有PRl端子(第3端子)，在第2二極管5b和第2開關(guān)元件6b的連接點(diǎn)設(shè)置有PR2端子(第4端子)。
[0063]另外，在圖13所示的例子中，示出了浪涌電流防止電路9設(shè)置于正側(cè)電力供給路徑的比P端子(第I端子)更靠逆變器4側(cè)處的結(jié)構(gòu)，但與上述的實(shí)施方式I相同，當(dāng)然也可以是浪涌電流防止電路9設(shè)置于正側(cè)電力供給路徑的比Pl端子(第2端子)更靠整流電路3側(cè)處的結(jié)構(gòu)，還可以是設(shè)置于整流電路3和逆變器4之間的負(fù)側(cè)電力供給路徑的結(jié)構(gòu)。
[0064]在本實(shí)施方式中，如圖13所示，通過將P端子(第I端子)和Pl端子(第2端子)之間斷開，在P端子(第I端子)和PR2端子(第4端子)之間連接制動(dòng)電阻12而構(gòu)成制動(dòng)電路，并且在Pl端子(第2端子)和PRl端子(第3端子)之間連接電抗器13而構(gòu)成升壓斬波電路，從而能夠兼顧再生電力消耗動(dòng)作和升壓動(dòng)作。
[0065]圖14是表示實(shí)施方式3涉及的電力變換裝置的與圖13不同的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的圖。在圖14所示的例子中，在主電路10e中，第I二極管5a及第2二極管5b的陽極與朝向逆變器4的負(fù)側(cè)電力供給路徑連接，第I開關(guān)元件6a連接于第I 二極管5a的陰極及朝向逆變器4的正側(cè)電力供給路徑之間，第2開關(guān)元件6b連接于朝向逆變器4的正側(cè)電力供給路徑和第2二極管5b的陰極之間。
[ΟΟ??]另外，在圖14所示的例子中，在第I二極管5a和第I開關(guān)元件6a的連接點(diǎn)設(shè)置有NRl端子(第3端子)，在第2二極管5b和第2開關(guān)元件6b的連接點(diǎn)設(shè)置有NR2端子(第4端子)。
[0067]另外，在圖14所示的例子中，示出了浪涌電流防止電路9設(shè)置于負(fù)側(cè)電力供給路徑的比N端子(第I端子)更靠逆變器4側(cè)處的結(jié)構(gòu)，但與上述的實(shí)施方式2相同，當(dāng)然也可以是浪涌電流防止電路9設(shè)置于負(fù)側(cè)電力供給路徑的比NI端子(第2端子)更靠整流電路3側(cè)處的結(jié)構(gòu)，還可以是設(shè)置于整流電路3和逆變器4之間的正側(cè)電力供給路徑的結(jié)構(gòu)。
[0068]在該圖14所示的例子中，也通過將N端子(第I端子)和NI端子(第2端子)之間斷開，在N端子(第I端子)和NR2端子(第4端子)之間連接制動(dòng)電阻12而構(gòu)成制動(dòng)電路，并且在NI端子(第2端子)和NRl端子(第3端子)之間連接電抗器13而構(gòu)成升壓斬波電路，從而與圖13所示的例子相同地，能夠兼顧再生電力消耗動(dòng)作和升壓動(dòng)作。
[0069]如上述說明所示，根據(jù)實(shí)施方式3涉及的電力變換裝置，主電路包含下述部件而形成，即:整流電路，其對(duì)從交流電源供給的交流進(jìn)行整流；以及逆變器，其對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，該主電路呈通過連接外部元件而能夠同時(shí)構(gòu)成升壓斬波電路和制動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)，因此能夠兼顧電動(dòng)機(jī)的再生電力消耗動(dòng)作和升壓動(dòng)作，而不會(huì)導(dǎo)致裝置的大型化、高成本化。
[0070]此外，在上述的實(shí)施方式中，作為構(gòu)成主電路的二極管和開關(guān)元件，通常，使用以硅(Si)為材料的Si類半導(dǎo)體是主流，但當(dāng)然也可以使用以碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)、金剛石為材料的寬帶隙(WBG)半導(dǎo)體。
[0071]由這樣的WBG半導(dǎo)體形成的二極管、開關(guān)元件的耐電壓性高并且容許電流密度也高。因此，通過應(yīng)用它們能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)一步小型化的功率半導(dǎo)體模塊，通過使用這些小型化的功率半導(dǎo)體模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)電力變換裝置的小型化。
[0072]另外，由這樣的WBG半導(dǎo)體形成的二極管、開關(guān)元件的耐熱性也高。因此，由于能夠?qū)崿F(xiàn)電力變換裝置的散熱器的散熱鰭片的小型化，因此能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)一步的小型化。
[0073]并且，由這樣的WBG半導(dǎo)體形成的二極管、開關(guān)元件的電力損耗低。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)二極管、開關(guān)元件的高效化，進(jìn)而能夠?qū)崿F(xiàn)功率半導(dǎo)體模塊、電力變換裝置的高效化。
[0074]此外，優(yōu)選構(gòu)成功率半導(dǎo)體模塊的二極管、開關(guān)元件全部由WBG半導(dǎo)體形成，但在上述的實(shí)施方式中，至少構(gòu)成升壓斬波電路、制動(dòng)電路的開關(guān)元件由WBG半導(dǎo)體形成，從而能夠?qū)崿F(xiàn)高速通斷控制，能夠進(jìn)行高精度的升壓控制、線路電力消耗動(dòng)作。此外，通過將其他的二極管、開關(guān)元件由WBG半導(dǎo)體形成，能夠獲得同樣的效果，并且，當(dāng)然也可以將構(gòu)成逆變器的各開關(guān)元件由WBG半導(dǎo)體構(gòu)成，由此能夠?qū)崿F(xiàn)功率半導(dǎo)體模塊、電力變換裝置的更進(jìn)一步的尚效化。
[0075]另外，在上述的實(shí)施方式中，作為開關(guān)元件，例如，例舉了功率晶體管、功率MOSFET、IGBT，但使用作為高效開關(guān)元件而熟知的超結(jié)構(gòu)造的MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)、絕緣柵半導(dǎo)體裝置、雙極型晶體管等，也能夠獲得同樣的效果，能夠?qū)崿F(xiàn)更進(jìn)一步的低損耗化，能夠提供高效的功率半導(dǎo)體模塊、電力變換裝置，其中，上述超結(jié)構(gòu)造的MOSFET具有比通常的MOSFET深的P層，深的P層與η層大范圍地接觸，從而既具有低導(dǎo)通電阻又具有高的耐電壓性。
[0076]此外，以上的實(shí)施方式示出的結(jié)構(gòu)是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子，當(dāng)然也能夠與其他公知的技術(shù)進(jìn)行組合，還能夠在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)，以將一部分省略等的方式進(jìn)行變更而構(gòu)成。
[0077]工業(yè)實(shí)用性
[0078]如上所述，本發(fā)明作為在由整流電路及逆變器電路構(gòu)成的結(jié)構(gòu)中，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的再生電力消耗動(dòng)作和升壓動(dòng)作而不會(huì)導(dǎo)致裝置的大型化、高成本化的技術(shù)來說是有用的，特別地，作為能夠應(yīng)用于下述情況的結(jié)構(gòu)來說是適用的，即:需要針對(duì)輸入電壓而寬范圍地進(jìn)行應(yīng)對(duì)的情況、需要考慮輸入電壓的變動(dòng)的影響的情況。
[0079]標(biāo)號(hào)的說明
[0080]I交流電源，2電動(dòng)機(jī)，3整流電路，4逆變器，5 二極管，5a第I 二極管，5b第2 二極管，6開關(guān)元件，6a第I開關(guān)元件，6b第2開關(guān)元件，7控制單元，8平滑電容器，9浪涌電流防止電路，10充電用電阻，11開關(guān)，12制動(dòng)電阻，13電抗器，100、100a、100b、100c、10cU 10e主電路，200短路電路。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電力變換裝置，其具有主電路，該主電路包含整流電路和逆變器而形成，該整流電路對(duì)從交流電源供給的交流進(jìn)行整流，該逆變器對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)， 該電力變換裝置的特征在于， 所述主電路具有: 二極管，其陰極與所述整流電路和所述逆變器之間的正側(cè)電力供給路徑連接； 開關(guān)元件，其連接于所述二極管的陽極與所述整流電路和所述逆變器之間的負(fù)側(cè)電力供給路徑之間； 第I端子，其設(shè)置于所述正側(cè)電力供給路徑上； 第2端子，其設(shè)置于比所述第I端子更靠所述整流電路側(cè)的所述正側(cè)電力供給路徑上，該第2端子與所述第I端子之間被分開;以及 第3端子，其是從所述二極管和所述開關(guān)元件的連接點(diǎn)引出的， 該主電路具有電抗器，該電抗器設(shè)置于所述第2端子和所述第3端子之間， 由所述二極管、所述開關(guān)元件以及所述電抗器構(gòu)成將向所述逆變器供給的直流電力升壓的升壓斬波電路。2.—種電力變換裝置，其具有主電路，該主電路包含整流電路和逆變器而形成，該整流電路對(duì)從交流電源供給的交流進(jìn)行整流，該逆變器對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)， 該電力變換裝置的特征在于， 所述主電路具有: 第I 二極管及第2 二極管，它們的陰極與所述整流電路和所述逆變器之間的正側(cè)電力供給路徑連接； 第I開關(guān)元件，其連接于所述第I 二極管的陽極與所述整流電路和所述逆變器之間的負(fù)側(cè)電力供給路徑之間； 第2開關(guān)元件，其連接于所述第2 二極管的陽極與所述整流電路和所述逆變器之間的負(fù)側(cè)電力供給路徑之間； 第I端子，其設(shè)置于所述正側(cè)電力供給路徑上； 第2端子，其設(shè)置于比所述第I端子更靠所述整流電路側(cè)的所述正側(cè)電力供給路徑上，該第2端子與所述第I端子之間被分開； 第3端子，其是從所述第I二極管和所述第I開關(guān)元件的連接點(diǎn)引出的；以及 第4端子，其是從所述第2二極管和所述第2開關(guān)元件的連接點(diǎn)引出的， 該主電路具有: 電抗器，其設(shè)置于所述第2端子和所述第3端子之間；以及 電阻，其設(shè)置于所述第I端子和所述第4端子之間， 由所述第I 二極管、所述第I開關(guān)元件以及所述電抗器構(gòu)成將向所述逆變器供給的直流電力升壓的升壓斬波電路，由所述第2 二極管、所述第2開關(guān)元件以及所述電阻構(gòu)成將來自所述電動(dòng)機(jī)的再生電力消耗的制動(dòng)電路。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電力變換裝置，其特征在于， 所述主電路具有針對(duì)平滑電容器的浪涌電流防止電路，該平滑電容器對(duì)向所述逆變器供給的直流電壓進(jìn)行平滑。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電力變換裝置，其特征在于， 所述主電路構(gòu)成為，所述浪涌電流防止電路設(shè)置于所述正側(cè)電力供給路徑的比所述第2端子更靠所述整流電路側(cè)處。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電力變換裝置，其特征在于， 所述主電路構(gòu)成為，所述浪涌電流防止電路設(shè)置于所述正側(cè)電力供給路徑的比所述第I端子更靠所述逆變器側(cè)處。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電力變換裝置，其特征在于， 所述主電路構(gòu)成為，所述浪涌電流防止電路設(shè)置于所述負(fù)側(cè)電力供給路徑。7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電力變換裝置，其特征在于， 所述二極管及所述開關(guān)元件之中，至少所述開關(guān)元件是由寬帶隙半導(dǎo)體形成的。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電力變換裝置，其特征在于， 所述寬帶隙半導(dǎo)體是碳化硅、氮化鎵類材料或者金剛石。9.一種電力變換裝置，其具有主電路，該主電路包含整流電路和逆變器而形成，該整流電路對(duì)從交流電源供給的交流進(jìn)行整流，該逆變器對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)， 該電力變換裝置的特征在于， 所述主電路具有: 二極管，其陽極與所述整流電路和所述逆變器之間的負(fù)側(cè)電力供給路徑連接； 開關(guān)元件，其連接于所述二極管的陰極與所述整流電路和所述逆變器之間的正側(cè)電力供給路徑之間； 第I端子，其設(shè)置于所述負(fù)側(cè)電力供給路徑上； 第2端子，其設(shè)置于比所述第I端子更靠所述整流電路側(cè)的所述負(fù)側(cè)電力供給路徑上，該第2端子與所述第I端子之間被分開;以及 第3端子，其是從所述二極管和所述開關(guān)元件的連接點(diǎn)引出的， 該主電路具有電抗器，該電抗器設(shè)置于所述第2端子和所述第3端子之間， 由所述二極管、所述開關(guān)元件以及所述電抗器構(gòu)成將向所述逆變器供給的直流電力升壓的升壓斬波電路。10.—種電力變換裝置，其具有主電路，該主電路包含整流電路和逆變器而形成，該整流電路對(duì)從交流電源供給的交流進(jìn)行整流，該逆變器對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)， 該電力變換裝置的特征在于， 所述主電路具有: 第I 二極管及第2 二極管，它們的陽極與所述整流電路和所述逆變器之間的負(fù)側(cè)電力供給路徑連接； 第I開關(guān)元件，其連接于所述第I 二極管的陰極與所述整流電路和所述逆變器之間的正側(cè)電力供給路徑之間； 第2開關(guān)元件，其連接于所述第2 二極管的陰極與所述整流電路和所述逆變器之間的正側(cè)電力供給路徑之間； 第I端子，其設(shè)置于所述負(fù)側(cè)電力供給路徑上； 第2端子，其設(shè)置于比所述第I端子更靠所述整流電路側(cè)的所述負(fù)側(cè)電力供給路徑上，該第2端子與所述第I端子之間被分開； 第3端子，其是從所述第I二極管和所述第I開關(guān)元件的連接點(diǎn)引出的；以及 第4端子，其是從所述第2二極管和所述第2開關(guān)元件的連接點(diǎn)引出的， 該主電路具有: 電抗器，其設(shè)置于所述第2端子和所述第3端子之間；以及 電阻，其設(shè)置于所述第I端子和所述第4端子之間， 由所述第I 二極管、所述第I開關(guān)元件以及所述電抗器構(gòu)成將向所述逆變器供給的直流電力升壓的升壓斬波電路，由所述第2 二極管、所述第2開關(guān)元件以及所述電阻構(gòu)成將來自所述電動(dòng)機(jī)的再生電力消耗的制動(dòng)電路。11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的電力變換裝置，其特征在于， 所述主電路具有針對(duì)平滑電容器的浪涌電流防止電路，該平滑電容器對(duì)向所述逆變器供給的直流電壓進(jìn)行平滑。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電力變換裝置，其特征在于， 所述主電路構(gòu)成為，所述浪涌電流防止電路設(shè)置于所述負(fù)側(cè)電力供給路徑的比所述第2端子更靠所述整流電路側(cè)處。13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電力變換裝置，其特征在于， 所述主電路構(gòu)成為，所述浪涌電流防止電路設(shè)置于所述負(fù)側(cè)電力供給路徑的比所述第I端子更靠所述逆變器側(cè)處。14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電力變換裝置，其特征在于， 所述主電路構(gòu)成為，所述浪涌電流防止電路設(shè)置于所述正側(cè)電力供給路徑。15.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的電力變換裝置，其特征在于， 所述第I二極管、所述第2二極管、所述第I開關(guān)元件以及所述第2開關(guān)元件之中，至少所述第2開關(guān)元件是由寬帶隙半導(dǎo)體形成的。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電力變換裝置，其特征在于， 所述寬帶隙半導(dǎo)體是碳化硅、氮化鎵類材料或者金剛石。
【文檔編號(hào)】H02M7/797GK105850025SQ201380081841
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2013年12月26日
【發(fā)明人】市原昌文
【申請(qǐng)人】三菱電機(jī)株式會(huì)社