電力變換裝置的制造方法
【專利摘要】在以往技術中，希望共模噪聲的降低。一種電力變換裝置，具備第1～第6開關元件、第1～第10二極管、第1～第4電容器和控制部；上述第1～第4電容器分別與上述第1～第4開關元件并聯(lián)連接；上述第7二極管與上述第1電容器串聯(lián)連接且與上述第1開關元件反并聯(lián)連接；上述第8二極管與上述第2電容器串聯(lián)連接且與上述第2開關元件并聯(lián)連接；上述第9二極管與上述第3電容器串聯(lián)連接且與上述第3開關元件反并聯(lián)連接；上述第10二極管與上述第4電容器串聯(lián)連接且與上述第4開關元件并聯(lián)連接。
【專利說明】
電力變換裝置
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及對電力進行變換的電力變換裝置。
【背景技術】
[0002]在專利文獻I中，公開了具備逆變器部和鉗位部的逆變器裝置。
[0003]專利文獻1:特開2014 - 209841號公報

【發(fā)明內容】

[0004]在以往技術中，希望共模噪聲的降低。
[0005]本申請的一技術方案的電力變換電路具備第I?第6開關元件、第I?第10 二極管、第I?第4電容器和控制部；上述第I開關元件的第2端與上述第2開關元件的第I端在第I連接點處連接；上述第3開關元件的第2端與上述第4開關元件的第I端在第2連接點處連接；上述第I開關元件的第I端與上述第3開關元件的第I端在第3連接點處連接；上述第2開關元件的第2端與上述第4開關元件的第2端在第4連接點處連接；上述第5開關元件的第2端與上述第I連接點在第5連接點處連接；上述第6開關元件的第2端與上述第2連接點在第6連接點處連接；上述第5開關元件的第I端與上述第6開關元件的第I端連接；在上述第3連接點與上述第4連接點之間被輸入輸入電壓；上述控制部通過控制上述第I?第6開關元件的通斷，將上述輸入電壓變換為輸出電壓；從上述第5連接點與上述第6連接點之間輸出上述輸出電壓；上述第I?第4 二極管分別與上述第I?第4開關元件反并聯(lián)連接；上述第5 二極管與上述第5開關元件并聯(lián)連接；上述第6 二極管與上述第6開關元件并聯(lián)連接；上述第I?第4電容器分別與上述第I?第4開關元件并聯(lián)連接；上述第7 二極管與上述第I電容器串聯(lián)連接、并且與上述第I開關元件反并聯(lián)連接；上述第8 二極管與上述第2電容器串聯(lián)連接、并且與上述第2開關元件并聯(lián)連接；上述第9二極管與上述第3電容器串聯(lián)連接、并且與上述第3開關元件反并聯(lián)連接；上述第10 二極管與上述第4電容器串聯(lián)連接、并且與上述第4開關元件并聯(lián)連接。
[0006]根據本申請，能夠降低共模噪聲。
【附圖說明】
[0007]圖1是表示實施方式I的電力變換裝置1000的概略結構的電路圖。
[0008]圖2是表示實施方式I的開關動作的時間圖。
[0009]圖3是表示共模電壓的產生狀態(tài)的圖。
[0010]圖4是表示共模電壓的產生狀態(tài)的圖。
[0011]圖5是表示作為實施方式I的變形例的電力變換裝置1100的概略結構的電路圖。
[0012]標號說明
[0013]2逆變器部
[0014]5鉗位部
[0015]6控制部
[0016]1000電力變換裝置
[0017]1100電力變換裝置
【具體實施方式】
[0018]以下，參照【附圖說明】實施方式。
[0019]首先，下面說明本
【發(fā)明人】的著眼點。
[0020]輸出鉗位方式的逆變器裝置與其他方式的逆變器裝置的動作不同。因此，輸出鉗位方式的逆變器裝置容易發(fā)生共模噪聲。
[0021]特別是，由于開關元件的關斷(turn off)的定時的偏差，在逆變器部的輸出的U相和W相發(fā)生共模成分。這成為高頻電磁噪聲的原因。
[0022]例如，與開關元件并聯(lián)連接電容器，通過使開關速度變慢，能夠抑制噪聲。
[0023]S卩，如果通過電容器使開關速度變慢，則包含在脈沖狀電壓中的高頻成分減少。由此，能夠降低向設備外部傳導的噪聲。
[0024]但是，如果使開關速度變慢，則開關損失增加，效率變差。此外，需要的停滯時間變長，設備的控制性惡化。
[0025]基于以上的著眼點，本
【發(fā)明人】創(chuàng)作出本申請的結構。
[0026](實施方式I)
[0027]圖1是表示實施方式I的電力變換裝置1000的概略結構的電路圖。
[0028]實施方式I的電力變換裝置1000例如具有將直流電壓變換為交流電壓的功能。
[0029]實施方式I的電力變換裝置1000具備逆變器部2和鉗位部5。
[0030]更具體地講，實施方式I的電力變換裝置1000具備第I?第6開關元件Ql?Q6、第I?第10 二極管Dl?D10、第I?第4電容器Cl?C4和控制部6。
[0031]第I開關元件Ql的第2端(例如發(fā)射極端子)和第2開關元件Q2的第I端(例如集電極端子)在第I連接點al處連接。
[0032]第3開關元件Q3的第2端(例如發(fā)射極端子)與第4開關元件Q4的第I端(例如集電極端子)在第2連接點a2處連接。
[0033]第I開關元件Ql的第I端(例如集電極端子)與第3開關元件Q3的第I端(例如集電極端子)在第3連接點a3處連接。
[0034]第2開關元件Q2的第2端(例如發(fā)射極端子)與第4開關元件Q4的第2端(例如發(fā)射極端子)在第4連接點a4處連接。
[0035]第5開關元件Q5的第2端(例如發(fā)射極端子)與第I連接點al在第5連接點a5處連接。
[0036]第6開關元件Q6的第2端(例如發(fā)射極端子)與第2連接點a2在第6連接點a6處連接。
[0037]第5開關元件Q5的第I端(例如集電極端子)與第6開關元件Q6的第I端(例如集電極端子)連接。
[0038]在第3連接點a3與第4連接點a4之間被輸入輸入電壓。
[0039]控制部6通過控制第I?第6開關元件Ql?Q6的通斷，將該輸入電壓變換為輸出電壓。
[0040]從第5連接點a5與第6連接點a6之間輸出該輸出電壓。
[0041]第I?第4 二極管Dl?D4分別與第I?第4開關元件Ql?Q4反并聯(lián)連接。
[0042]第5 二極管D5與第5開關元件Q5并聯(lián)連接。
[0043]第6 二極管D6與第6開關元件Q6并聯(lián)連接。
[0044]第I?第4電容器Cl?C4分別與第I?第4開關元件Ql?Q4并聯(lián)連接。
[0045]第7 二極管D7與第I電容器Cl串聯(lián)連接、并且與第I開關元件Ql反并聯(lián)連接。
[0046]第8 二極管D8與第2電容器C2串聯(lián)連接、并且與第2開關元件Q2并聯(lián)連接。
[0047]第9 二極管D9與第3電容器C3串聯(lián)連接、并且與第3開關元件Q3反并聯(lián)連接。
[0048]第10 二極管DlO與第4電容器C4串聯(lián)連接、并且與第4開關元件Q4并聯(lián)連接。
[0049]根據以上的結構，能夠在抑制開關損失的增加的同時降低共模噪聲。
[0050]另外，所謂“反并聯(lián)連接”，表示規(guī)定的兩個元件并聯(lián)連接、并且該兩個元件的導通方向相互相反的形態(tài)。
[0051]上述的輸入電壓例如是直流電壓。輸入電壓例如也可以從直流電壓源3等供給。
[0052]上述的輸出電壓例如是交流電壓。輸出電壓例如也可以被供給到負載4等。
[0053]圖2是表示實施方式I的開關動作的時間圖。
[0054]期間Tpl是第I開關元件Ql和第4開關元件Q4為接通狀態(tài)、并且第5開關元件Q5為斷開狀態(tài)的期間。
[0055]期間Tp2是第I開關元件Ql和第4開關元件Q4為斷開狀態(tài)、并且第5開關元件Q5為接通狀態(tài)的期間。
[0056]期間Tnl是第2開關元件Q2和第3開關元件Q3為接通狀態(tài)、并且第6開關元件Q6為斷開狀態(tài)的期間。
[0057]期間Τη2是第2開關元件Q2和第3開關元件Q3為斷開狀態(tài)、并且第6開關元件Q6為接通狀態(tài)的期間。
[0058]控制部6在某期間Tp中，使第2開關元件Q2和第3開關元件Q3成為斷開狀態(tài)，并且使第6開關元件Q6成為接通狀態(tài)。在該期間Tp中，控制部6 —邊將期間Tpl的長度調制，一邊將期間Tpl和期間Τρ2交替地重復。
[0059]此外，控制部6在另一期間Tn中，使第I開關元件Ql和第4開關元件Q4成為斷開狀態(tài)，并且使第5開關元件Q5成為接通狀態(tài)。在該期間Tn中，控制部6 —邊將期間Tnl的長度調制，一邊將期間Tnl和期間Τη2交替地重復。
[0060]通過以上的動作，將作為輸入電壓的直流電壓變換為作為輸出電壓的交流電壓。
[0061]這樣，實施方式I的電力變換裝置1000中，進行開關的開關元件根據輸出交流電壓的極性而變化。
[0062]在輸出電壓為正極性的定時，第I開關元件Q1、第I開關元件Q4和第5開關元件Q5具有停滯時間而互補地開關。此時，第2開關元件Q2和第3開關元件Q3維持斷開狀態(tài)。此外，第6開關元件Q6維持接通狀態(tài)。
[0063]在輸出電壓為負極性的定時，第2開關元件Q2、第3開關元件Q3和第6開關元件Q6具有停滯時間而互補地開關。此時，第I開關元件Ql和第4開關元件Q4維持斷開狀態(tài)。此外，第5開關元件Q5維持接通狀態(tài)。
[0064]控制部6例如也可以如圖2所示基于三角波一正弦波方式制作出控制脈沖。
[0065]通過以上那樣的PffM控制，控制部6切換逆變器部2及鉗位部5的開關元件Ql?Q6的接通/斷開狀態(tài)(進行開關)。
[0066]由此，控制部6例如能夠對負載4施加近似于交流波形的電流或電壓。
[0067]另外，控制部6的PffM控制也可以通過軟件控制來實現(xiàn)?；蛘?，控制部6的PffM控制也可以通過使用比較器等的模擬電路來實現(xiàn)。另外，控制部6例如也可以由處理器(例如，CPU (Central Processing Unit)，MPU (Micro — Processing Unit)等)和存儲器構成。此時，該處理器通過將存儲在存儲器中的程序讀出并執(zhí)行，來執(zhí)行在本申請中示出的控制方法。
[0068]圖3是表示共模電壓的產生狀態(tài)的圖。
[0069]圖3例如是沒有各開關元件的特性偏差的情況下(即，理想的條件下的情況下)的圖。
[0070]圖3的(a)表示第I開關元件Ql和第4開關元件Q4關斷時的第I連接點al的電壓狀態(tài)和第2連接點a2的電壓狀態(tài)。
[0071]圖3的(b)表示與圖3的(a)對應的共模噪聲的電壓狀態(tài)。
[0072]在第I開關元件Ql和第4開關元件Q4將要關斷前的狀態(tài)(即，第I開關元件Ql和第4開關元件Q4是接通狀態(tài))下，電流從直流電源3的正極以第I開關元件Ql、第I電抗器L1、負載4、第2電抗器L2、第4開關元件Q4、直流電源3的負極的路徑流動。
[0073]在圖3中的時刻tlI，開始U相和W相的轉變。S卩，第I開關元件Ql和第4開關元件Q4關斷。于是，第I電抗器LI和第2電抗器L2成為電流源，第I?第4開關元件Ql?Q4的寄生電容被充放電。結果，第I連接點al的電壓下降，并且第2連接點a2的電壓上升。
[0074]在圖3中的時刻tl2，第I連接點al和第2連接點a2成為同電位。于是，第5 二極管D5導通。由此，第I電抗器LI和第2電抗器L2的電流以第I電抗器L1、負載4、第2電抗器L2、第6開關元件Q6、第5 二極管D5的路徑流動。
[0075]從第I開關元件Ql和第4開關元件Q4的關斷開始起經過停滯時間后，第5開關元件Q5接通。于是，第I電抗器LI和第2電抗器L2的電流流過第I電抗器L1、負載4、第2電抗器L2、第6開關元件Q6、第5開關元件Q5中。由此，開關完成。
[0076]這樣，在圖3中，在第I連接點al和第2連接點a2成為同電位的瞬間，鉗位開啟。因而，共模電壓較穩(wěn)定。即，如果動作在理想的條件下進行，則第I連接點al和第2連接點a2成為同電位的定時的共模電壓為O。
[0077]圖4是表示共模電壓的產生狀態(tài)的圖。
[0078]圖4例如是有各開關元件的特性偏差的情況下(即，不是理想的條件的情況下)的圖。
[0079]圖4的(a)表示第I開關元件Ql和第4開關元件Q4關斷時的第I連接點al的電壓狀態(tài)和第2連接點a2的電壓狀態(tài)。
[0080]圖4的(b)表示與圖4的(a)對應的共模噪聲的電壓狀態(tài)。
[0081 ] 在圖4中的時刻t21，開始W相的轉變。
[0082]在圖4中的時刻t22，開始U相的轉變。
[0083]S卩，通過具有各開關元件的特性偏差，轉變的定時發(fā)生規(guī)定時間的偏離。
[0084]在圖4中的時刻t23，在具有共模電壓的狀態(tài)下，鉗位開啟。
[0085]在圖4中的時刻t23到時刻t24，經由寄生電容，電壓逐漸衰減。
[0086]此時，產生如圖4的(b)所示的共模電壓。
[0087]如以上這樣，通過具有各開關元件的特性偏差，產生共模電壓。
[0088]實施方式I的電力變換裝置1000僅對單極性的共模噪聲具有抑制效果。
[0089]例如，在負載側的共模電壓與直流電源側的共模電壓相比為高電位的情況下，第7?第10 二極管D7?DlO成為導通狀態(tài)，電容器發(fā)揮噪聲抑制效果。
[0090]在負載側的共模電壓與直流電源側的共模電壓相比為低電位的情況下，在二極管上被施加逆電壓，電流不易流過。
[0091]例如，在輸出電壓是正極性的情況下，第I開關元件Ql和第4開關元件Q4進行開關。
[0092]與第I開關元件Ql并聯(lián)連接的包括寄生電容的電容器被充電、并且與第2開關元件Q2并聯(lián)連接的包括寄生電容的電容器放電，從而第I開關元件Ql的關斷完成。
[0093]此時，在第7 二極管D7和第8 二極管D8上被施加逆電壓。因此，第I電容器Cl和第2電容器C2的充放電不貢獻于開關。
[0094]因此，不會因第I電容器Cl和第2電容器而開關速度變慢。
[0095]如以上那樣，實施方式I的電力變換裝置1000起到抑制由零件的偏差引起的共模噪聲的效果。即，能夠不使開關時間變慢地抑制噪聲。由此，起到不使開關損失增加而降低傳導噪聲的效果。進而，起到不使控制性惡化而降低傳導噪聲的效果。
[0096]另外，在實施方式I中，作為開關元件可以使用例如IGBT(Insulated GateBipolar Transistor)等晶體管。
[0097]此外，實施方式I的電力變換裝置1000也可以不具備第I電抗器LI和第2電抗器L2。
[0098]此時，如圖1所示，第I電抗器LI也可以設在第5連接點a5與輸出側之間。
[0099]此外，如圖1所示，第I電抗器L2也可以設在第6連接點a6與輸出側之間。
[0100]通過具備第I電抗器LI或第2電抗器L2，能夠使電流變化變少。
[0101]此外，控制部6也可以在從第I開關元件Ql從接通狀態(tài)成為斷開狀態(tài)的時刻偏離了規(guī)定時間的時刻，使第4開關元件Q4從接通狀態(tài)成為斷開狀態(tài)。
[0102]或者，控制部6也可以在從第2開關元件Q2從接通狀態(tài)成為斷開狀態(tài)的時刻偏離了規(guī)定時間的時刻，使第3開關元件Q3從接通狀態(tài)成為斷開狀態(tài)。
[0103]根據以上的結構，能夠控制各開關元件的關斷的定時的偏差。由此，能夠控制共模噪聲的極性。
[0104]此外，控制部6也可以包括驅動信號生成部和信號延遲部。
[0105]驅動信號生成部生成用于將第I?第4開關元件Ql?Q4分別通斷控制的第I?第4驅動信號。
[0106]信號延遲部通過使第I?第4驅動信號中的至少I個延遲，產生上述規(guī)定時間的偏咼。
[0107]根據以上的結構，能夠通過簡單的結構來控制各開關元件的關斷的定時的偏差。
[0108]圖5是表示作為實施方式I的變形例的電力變換裝置1100的概略結構的電路圖。
[0109]在作為實施方式I的變形例的電力變換裝置1100中，控制部6包括驅動信號生成部10、第I信號延遲部8和第2信號延遲部9。
[0110]驅動信號生成部10生成用于將第I?第6開關元件Ql?Q6分別通斷控制的第I?第6驅動信號。
[0111]第I信號延遲部8和第2信號延遲部9對從驅動信號生成部10輸出的信號附加一定的延遲時間。
[0112]另外，第I信號延遲部8和第2信號延遲部9也可以通過軟件控制來實現(xiàn)?；蛘?，第I信號延遲部8和第2信號延遲部9也可以通過模擬電路來實現(xiàn)。
[0113]根據以上的結構，能夠通過由第I信號延遲部8和第2信號延遲部9附加的延遲時間來控制根據零件的特性決定的共模電壓的波形形狀。
[0114]S卩，通過由第I信號延遲部8和第2信號延遲部9進行的控制，能夠控制伴隨于開關動作發(fā)生的共模噪聲的極性。
[0115]例如，通過第I信號延遲部8，能夠使第I開關元件Ql的關斷比第4開關元件Q4的關斷慢。此時，共模電壓僅以正極性產生。
[0116]或者，通過第I信號延遲部8能夠使第I開關元件Ql的關斷比第4開關元件Q4的關斷快。此時，共模電壓僅以負極性產生。
[0117]另外，關于第2信號延遲部9的動作，與第I信號延遲部8是同樣的，所以詳細的說明省略。
[0118]根據以上的結構，能夠控制各開關元件的關斷的定時的偏差。由此，能夠將共模電壓的極性固定為希望的極性。例如，能夠進行控制以使負載側的共模電壓成為比直流電源側的共模電壓高的電位。由此，第7?第10 二極管D7?DlO成為導通狀態(tài)，電容器發(fā)揮噪聲抑制效果。
[0119]另外，如圖5所示，控制部6也可以具備將從驅動信號生成部10輸出的控制信號(驅動信號)放大為規(guī)定的電壓的放大電路。
[0120]本申請的電力變換裝置可以利用于功率調節(jié)器、旋轉機驅動用逆變器等。
【主權項】
1.一種電力變換裝置，其特征在于， 具備第I?第6開關元件、第I?第10 二極管、第I?第4電容器和控制部； 上述第I開關元件的第2端與上述第2開關元件的第I端在第I連接點處連接； 上述第3開關元件的第2端與上述第4開關元件的第I端在第2連接點處連接； 上述第I開關元件的第I端與上述第3開關元件的第I端在第3連接點處連接； 上述第2開關元件的第2端與上述第4開關元件的第2端在第4連接點處連接； 上述第5開關元件的第2端與上述第I連接點在第5連接點處連接； 上述第6開關元件的第2端與上述第2連接點在第6連接點處連接； 上述第5開關元件的第I端與上述第6開關元件的第I端連接； 輸入電壓被輸入到上述第3連接點與上述第4連接點之間； 上述控制部通過控制上述第I?第6開關元件的通斷，將上述輸入電壓變換為輸出電壓； 從上述第5連接點與上述第6連接點之間輸出上述輸出電壓； 上述第I?第4 二極管分別與上述第I?第4開關元件反并聯(lián)連接； 上述第5 二極管與上述第5開關元件并聯(lián)連接； 上述第6 二極管與上述第6開關元件并聯(lián)連接； 上述第I?第4電容器分別與上述第I?第4開關元件并聯(lián)連接； 上述第7 二極管與上述第I電容器串聯(lián)連接、并且與上述第I開關元件反并聯(lián)連接； 上述第8 二極管與上述第2電容器串聯(lián)連接、并且與上述第2開關元件并聯(lián)連接； 上述第9 二極管與上述第3電容器串聯(lián)連接、并且與上述第3開關元件反并聯(lián)連接； 上述第10 二極管與上述第4電容器串聯(lián)連接、并且與上述第4開關元件并聯(lián)連接。2.如權利要求1所述的電力變換裝置，其特征在于， 上述控制部在從上述第I開關元件從接通狀態(tài)成為斷開狀態(tài)的時刻偏離規(guī)定時間的時刻，使上述第4開關元件從接通狀態(tài)成為斷開狀態(tài)，或者在從上述第2開關元件從接通狀態(tài)成為斷開狀態(tài)的時刻偏離規(guī)定時間的時刻，使上述第3開關元件從接通狀態(tài)成為斷開狀??τ O3.如權利要求2所述的電力變換裝置，其特征在于， 上述控制部包括驅動信號生成部和信號延遲部； 上述驅動信號生成部生成用于將上述第I?第4開關元件分別通斷控制的第I?第4驅動信號； 上述信號延遲部通過使上述第I?第4驅動信號中的至少I個延遲，產生上述規(guī)定時間的偏離。4.如權利要求1所述的電力變換裝置，其特征在于， 在將上述第I開關元件和上述第4開關元件為接通狀態(tài)且上述第5開關元件為斷開狀態(tài)的期間設為期間Tpl、 將上述第I開關元件和上述第4開關元件為斷開狀態(tài)且上述第5開關元件為接通狀態(tài)的期間設為期間Τρ2、 將上述第2開關元件和上述第3開關元件為接通狀態(tài)且上述第6開關元件為斷開狀態(tài)的期間設為期間Tnl、 將上述第2開關元件和上述第3開關元件為斷開狀態(tài)且上述第6開關元件為接通狀態(tài)的期間設為期間Tn2時， 上述控制部在上述第2開關元件和上述第3開關元件為斷開狀態(tài)且上述第6開關元件為接通狀態(tài)的期間中，將上述期間Tpl和上述期間Τρ2交替地重復并且調制上述期間Tpl的長度，并且在上述第I開關元件和上述第4開關元件為斷開狀態(tài)且上述第5開關元件為接通狀態(tài)的期間中，將上述期間Tnl和上述期間Τη2交替地重復并且調制上述期間Tnl的長度。
【文檔編號】H02M7/537GK106067738SQ201510961806
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2015年12月21日 公開號201510961806.1, CN 106067738 A, CN 106067738A, CN 201510961806, CN-A-106067738, CN106067738 A, CN106067738A, CN201510961806, CN201510961806.1
【發(fā)明人】原翔一
【申請人】松下知識產權經營株式會社