專利名稱：直流電源裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種直流電源裝置，特別涉及該直流電源裝置中的輸入電流檢測方法，其中該直流電源裝置包括對來自交流電源的交流電壓進行整流的整流電路和經由電抗器(reactor)使來自交流電源的交流電壓短路/開路(接通/斷開)的開關單元，將直流輸出電壓控制在期望的電壓并且將來自交流電源的輸入電流控制為預定的波形(正弦波等)。
背景技術：
直流電源裝置具有如下結構:利用開關單元，經由電抗器(reactor)接通/斷開來自交流電源的交流電壓，由此，一邊將來自交流電源的輸入電流控制為正弦波狀，一邊將來自交流電源的交流電壓轉換為期望的直流電壓。在這樣構成的直流電源裝置中，例如當直接檢測來自交流電源的輸入電流進行反饋控制時，通常使用被稱為DC-CT的電流傳感器，以使得能夠在直流成分重疊于輸入電流、且正和負的振幅的大小處于失衡(不平衡)的狀態時準確檢測出輸入電流。DC-CT主要包括霍爾元件和運算放大器，在原理上，不僅能檢測出電流的交流成分，還能夠檢測直流成分。然而DC-CT—般價格昂貴，所以在使用DC-CT的情況下難以構成價格低廉的直流電源裝置。另外，當將DC-CT用于輸入電流的檢測而進行電流反饋控制時，通過內置于DC-CT的運算放大器的偏移電壓，產生偏移(offset)誤差，所以需要考慮該偏移誤差而進行設計。當偏移誤差的影響處于無法允許的范圍時，需要設法適當修正偏移量等。另外，在現有的直流電源裝置中，提供有不利用價格昂貴的DC-CT而利用價格低廉的AC-CT (電流互感器或交流變流器)對輸入電流進行反饋控制的直流電源裝置。圖11是表示利用AC-CT的現有的 直流電源裝置的結構的圖。如圖11所示，直流電源裝置具備包括多個半導體開關元件而構成的控制整流電路21 ;和控制信號發生電路26，其以正弦波生成來自交流電源(AC)的輸入電流，產生控制控制整流電路21的控制信號，以使得供給至負載的直流輸出電壓與設定的直流電壓指令值相等。控制信號發生電路26的電流控制電路23具有去除對多個半導體開關元件的驅動信號或生成驅動信號的過程中的信號所包含的直流成分的直流成分除去電路22。如上所述，已知有通過在本質上避免直流成分重疊于輸入電流，使原理上無法檢測直流成分的AC-CT (交流變流器3)的輸入電流檢測變得可能的結構的直流電源裝置(例如，參照專利文獻I)。先行技術文獻專利文獻專利文獻1:日本專利第3863048號公報

發明內容
然而，在如上所述的那樣構成的現有的直流電源裝置中，以來自交流電源的交流電壓的正負的平衡、在多個開關元件中的開關特性(延遲時間等)、開關元件的接通期間的電壓下降相等的電路的對稱性為前提工作。因此，在上述的現有的直流電源裝置中，當關于交流電源的電壓波形的變形、各個開關元件的特性差等，電路的對稱性不充分時，有時無法應用。另外，在一次旋轉中負載扭矩周期性改變的電機的逆變器負載等，負載電力并不一定而具有周期性的脈動的情況、交流電源電壓或負載的大小急劇變動時等的過渡時的情況下，電路的對稱性也會破壞。這樣，當電路的對稱性破壞時，輸入電流也有可能處于失衡狀態，難以利用AC-CT準確檢測這樣的輸入電流。因此，在上述的現有的直流電源裝置中存在即使輸入電流處于平衡，也無法檢測失衡狀態的課題。本發明旨在解決上述的現有的直流電源裝置的課題，目的在于提供一種不需要交流電源電壓的正負的平衡和電流的對稱性以及負載不會周期性脈動等所有的前提而且即使在交流電壓或負載急劇變化時在來自交流電源的輸入電流中產生失衡的情況下，也能夠可靠檢測其失衡狀態的直流電源裝置。用于解決課題的技術方案為了解決上述的課題，本發明的直流電源裝置包括:
對來自交流電源的交流電壓進行整流的整流電路；包含整流元件和單向性的開關元件，經由電抗器接通/斷開來自上述交流電源的交流電壓的開關部；設置于上述整流電路的輸出側的平滑電容器；檢測來自上述交流電源的輸入電流的第一電流檢測部；檢測上述開關元件接通時流經上述開關元件的電流的第二電流檢測部；和利用上述第一電流檢測部和上述第二電流檢測部的檢測電流值進行上述輸入電流的失衡檢測并且將上述輸入電流控制為大致正弦波狀的控制部。如上所述的那樣構成的本發明的直流電源裝置中，開關元件接通時流經第二電流檢測部的電流等于流經第一電流檢測部的輸入電流的絕對值，作為第一電流檢測部和第二電流檢測部的電流的讀數的檢測電流值之差等于第一電流檢測部的偏移成分。因此，在本發明中，能夠利用作為開關元件接通時的第一電流檢測部和第二檢測部的電流的讀數的檢測電流值的絕對值的差信息，檢測輸入電流的失衡狀態。另外，本發明的直流電源裝置具有檢測來自交流電源的交流電壓的相位的電壓相位檢測電路，在預定的多個交流電壓相位中檢測作為第二電流檢測部的讀數的檢測電流值，利用間隔交流電源的周期的大致1/2周期的兩個交流電壓相位的第二電流檢測部的檢測電流值的查信息，檢測輸入電流的失衡狀態。在本發明中，開關元件接通時流經第二電流檢測部的電流與流經第一電流檢測部的輸入電流的絕對值相等，第二電流檢測部與雙方向有電流流過的交流電源的輸入線不同，檢測通常在同一方向流過的電流即可，所以在無法忽略第二電流檢測部的偏移誤差的情況下，通過求出相互間隔與交流電源的大致1/2周期對應的相位的兩個交流電壓相位的第二電流檢測部的檢測電流值之差，偏移成分抵消，所以能夠高精度地檢測輸入電流的失衡量。發明效果本發明的直流電源裝置在包括整流元件和單方向性的開關元件而構成的開關部的接通期間，由于具有檢測流經開關元件的電流的第二電流檢測部，能夠檢測輸入電流的失衡量，所以在檢測輸入電流的第一電流檢測部，能夠利用價格低廉的AC-CT (電流互感器)。


圖1是表示本發明的實施方式I的直流電源裝置的結構的圖。圖2A是表示實施方式I的直流電源裝置的第一電流檢測部的結構的電路圖。圖2B是表示實施方式I的直流電源裝置的第一電流檢測部的輸入電流波形和輸出電壓波形的一個例子的波形圖。圖3A是表示實施方式I的直流電源裝置的第一電流檢測部的另外的結構例的圖。圖3B是表示由圖3A的第一電流檢測部形成的輸出電壓波形的波形圖。圖4A是表示輸入電流中正負平衡時的輸入電流波形的一個例子的波形圖。圖4B是表示輸入電流中正負不平衡時的輸入電流波形的一個例子的波形圖。圖5是表示在輸入電流中產生失衡的狀態下由圖2A的第一電流檢測部檢測出輸入電流時的輸出電壓波形的一個例子的波形圖。圖6A表示實施方式I的直流電源裝置的輸入電流與流經開關元件的電流的關系，是表示交流電壓的瞬時值為正的期間的開關元件接通時的電流的流動的圖。圖6B表示實施方式I的直流電源裝置的輸入電流與流經開關元件的電流的關系，是表示交流電壓的瞬時值為正的期間的開關元件斷開時的電流的流動的圖。圖6C表示實施方式I的直流電源裝置的輸入電流與流經開關元件的電流的關系，是表示交流電壓的瞬時值為負的期間的開關元件接通時的電流的流動的圖。圖6D表示實施方式I的直流電源裝置的輸入電流與流經開關元件的電流的關系，是表示交流電壓的瞬時值為負的期間的開關元件斷開時的電流的流動的圖。圖7是表示實施方式I的直流電源裝置的第二電流檢測部7的電路結構的一個例子的圖。圖8是表示實施方式I的直流電源裝置的另外的主電路結構例的圖。圖9是表示本發明的實施方式2的直流電源裝置的結構的圖。圖1OA是表示實施方式2的直流電源裝置中交流電源電壓的瞬時值為正的期間(大致相位90)的輸入電流和流經開關元件的電流的波形的一個例子的圖。圖1OB是表示實施方式2的直流電源裝置中交流電源電壓的瞬時值為負的期間(大致相位270)的輸入電流和流經開關元件的電流的波形的一個例子的圖。圖11是表示利用AC-CT的現有的直流電源裝置的結構的圖。
具體實施例方式第一發明包括:對來自交流電源的交流電壓進行整流的整流電路；包含整流元件和單向性的開關元件，經由電抗器接通/斷開來自上述交流電源的交流電壓的開關部；設置于上述整流電路 的輸出側的平滑電容器；
檢測來自上述交流電源的輸入電流的第一電流檢測部；檢測上述開關元件接通時流經上述開關元件的電流的第二電流檢測部；和利用上述第一電流檢測部和上述第二電流檢測部的檢測電流值進行上述輸入電流的失衡檢測并且將上述輸入電流控制為大致正弦波狀的控制部。在如上所述的那樣構成的第一發明中，流經第二電流檢測部的電流是間歇性的并且僅為零(沒有電流流過)或正的值，所以第二電流檢測部無需檢測如輸入電流那樣在兩個方向流過的電流，只要能夠檢測在單方向流過的電流即可。因此，在第一發明中，在第二電流檢測部中，利用分流電阻、互感器等構成的簡單的結構，能夠進行比第一電流檢測部偏移(直流成分)誤差少的檢測。進一步，在如上所述的那樣構成的第一發明中，在開關元件接通時流經第二電流檢測部的電流等于經由第一電流檢測部的輸入電流的絕對值，所以能夠利用第二電流檢測部檢測輸入電流的失衡。第二發明構成為，特別在第一發明中，上述控制部基于上述開關元件接通時的上述第一電流檢測部和第二 電流檢測部的檢測電流值的絕對值的差信息判斷上述輸入電流的失衡檢測。在第二發明中，在開關元件的接通期間，流過第二電流檢測部的電流與輸入電流的絕對值相等，所以能夠利用作為第一電流檢測部的讀數的檢測電流值和作為第二電流檢測部的讀數的檢測電流值的各自的絕對值的差信息，推斷第一電流檢測部的偏移誤差。另外，在第二發明中，尤其是，當將AC-CT用于第一電流檢測部時，第一電流檢測部的偏移誤差與輸入電流的失衡量大致相等，所以通過利用相同的結構，就能夠進行輸入電流的失衡檢測。第三發明構成為，特別是在第二發明中，上述控制部在上述第一電流檢測部與上述第二電流檢測部的檢測電流值的絕對值之差為規定的電流值以上時，使上述開關元件停止。這樣構成的第三發明中，當由于電路的異常或預料之外的交流電源的變動等的原因，輸入電流的失衡達到規定以上的大小時，能夠更早檢測處于異常狀況，并停止對負載的直流電壓的供給。第四發明構成為，尤其是在第二或第三發明中，上述控制部利用上述第一電流檢測部與上述第二電流檢測部的檢測電流值的絕對值之差，修正上述第一電流檢測部的檢測結果，并且基于修正后的結果，將上述輸入電流控制為大致正弦波狀。這樣構成的第四發明中，即使暫時因偏移的影響等而發生輸入電流的失衡狀態，也能夠準確檢測輸入電流，能夠消除輸入電流的失衡狀態而保持平衡的電流波形。第五發明構成為，尤其是在第二或第三發明中，具有檢測來自上述交流電源的交流電壓的相位的交流電壓相位檢測電路，僅在預定的多個交流電壓相位，檢測上述第一電流檢測部與上述第二電流檢測部的檢測電流值的絕對值之差。這樣構成的第五發明中，能夠降低控制部的運算頻率，能夠保持輸入電流的失衡檢測所需的精度，并且能夠減輕控制部的運算負荷。第六發明構成為，一種交流電源裝置，包括:對來自交流電源的交流電壓進行整流的整流電路；包含整流元件和單向性的開關元件，經由電抗器接通/斷開來自上述交流電源的交流電壓的開關部；設置于上述整流電路的輸出側的平滑電容器；檢測來自上述交流電源的輸入電流的第一電流檢測部；和檢測上述開關元件接通時流經上述開關元件的電流的第二電流檢測部；其中上述直流電源裝置還包括:檢測來自上述交流電源的交流電壓的相位的交流電壓相位檢測電路，上述控制部在預定的多個交流電壓相位檢測上述第二電流檢測部的檢測電流值，基于間隔上述交流電源的周期的大致1/2周期的兩個交流電壓相位的上述第二電流檢測部的檢測電流值的差信息，進行上述輸入電流的失衡檢測，并且將上述輸入電流控制為大致正弦波狀。這樣構成的第六發明中，能夠抵消第二電流檢測部的偏移誤差，所以能夠以不受第二電流檢測部的偏移誤差的影響且不用來自第一電流檢測部的檢測結果的方式進行輸入電流的失衡檢測。第七發明構成為，尤其是在第六發明中，上述控制部在間隔交流電源的周期的大致1/2周期的兩個交流電壓相位的第二電流檢測部的檢測電流值之差為規定的電流值以上時，使上述開關部停止。這樣構成的第七發明中，當由于電路的異常或預料之外的交流電源的變動等的原因，輸入電流的失衡達到規定以上的大小時，能夠更早檢測處于異常狀況，并停止對負載的直流電壓的供給。第八發明構成為，尤其是在第六或第七發明中，上述控制部利用間隔上述交流電源的周期的大致1/2周期的兩個交流電壓相位的上述第二電流檢測部的檢測電流值之差，修正上述第一電流檢測部的檢測結果。這樣構成的第八發明中，即使暫時因偏移的影響等而發生輸入電流的失衡狀態，也能夠準確檢測輸入電流，能夠消除輸入電流的失衡狀態而保持平衡的電流波形。

第九發明構成為，尤其是在第六或第七發明中，上述預定的多個交流電壓相位包含來自上述交流電源的交流電壓的大致峰值相位。這樣構成的第九發明中，通過輸入電流的絕對值變大的交流電壓相位處的檢測，能夠提高輸入電流所包含的偏移量，即輸入電流的失衡量的檢測精度。第十發明構成為，尤其是在第一至第三、第六、第七發明中的任一個發明中，上述第二電流檢測部由一次側與開關元件串聯連接、并且二次側被整流并被電阻端接的電流互感器構成。這樣構成的第十發明中，能夠利用偏移誤差小的第二電流檢測部，并且能夠通過第二電流檢測部使控制部與電流檢測部之間絕緣，所以能夠使直流電源裝置的結構變簡單。第十一發明構成為，尤其是在第一至第三、第六、第七發明中的任一個發明中，具有過電流保護動作，當由上述第二電流檢測部檢測出的檢測電流值比規定的電流值大時，斷開上述開關元件。這樣構成的第十一發明中，作為用于開關元件的過電流保護電路的電流檢測無需利用另外的檢測單元，由第二電流檢測部兼任，由此，能夠使直流電源裝置的結構更加簡單。下面，參照附圖，說明本發明的實施方式。另外，在以下的實施方式的直流電源裝置中，說明具體的結構，但本發明的直流電源裝置并不限于以下的實施方式的具體結構，包含基于同樣的技術思想的結構。另外，本發明能夠適用于將來自交流電源的交流電壓暫時轉換為直流電壓而對負載進行電力供給的各種電設備，例如冰箱、洗衣機、熱泵熱水器等電器產品等包括進行輸入電流的電流控制的直流電源裝置的各種電設備。(實施方式I)圖1是表示本發明的實施方式I的直流電源裝置的結構的圖。如圖1所示，實施方式I的直流電源裝置具備:與交流電源I的一方的交流線連接的電抗器2 ;檢測流經電抗器2的電流，即輸入電流的第一電流檢測部3 ;包括整流元件4a和單向性的開關元件4b、經由電抗器2使交流電源I短路/開路(接通/斷開)的作為雙向性的開關單元的開關部4 ；交流輸入端分別與開關部4的兩端連接的整流電路5 ;在整流電路5的直流輸出端間連接的平滑電容器6 ;和檢測流經開關元件4b的電流的第二電流檢測部7。其中，實施方式I的直流電源裝置中的開關元件4b不一定采用IGBT、功率MOSFET等單向性的元件，即使采用雙向性的元件，也只要采用通過整流元件4a等，電流在本質上僅在單一方向流過的電路結構即可。另外，實施方式I的直流電源裝置具有由微型計算機等構成的控制部8和在交流電源I的兩條線間連接的交流電壓相位檢測電路9。交流電壓相位檢測電路9例如由零交叉檢測電路等構成。控制部8包括:電壓相位運算部8a，其從由交流電壓相位檢測電路9得到的交流電源I的零交叉點和電源周期對交流電源I的交流電壓相位進行推定運算；電壓比較部8b，其比較平滑電容器6的直·流電壓和直流電壓指令值；電壓控制部Sc，其基于電壓比較部8b的結果進行比例積分補償運算；和電流指令生成部8d，其生成電流指令值。電流指令生成部8d，將與由電壓相位運算部8a得到的交流電壓相位對應的大致正弦波狀的基準電流波形的電流振幅值與來自電壓控制部8c的輸出相乘，由此來生成電流指令值。另外，控制部8具有由第一電流檢測部3的檢測電流值(讀數)與第二電流檢測部7的檢測電流值(讀數)的絕對值之差運算輸入電流的偏移值，即失衡量的失衡檢測部Se (后面詳細描述)。根據失衡檢測部8e中求出的失衡量對作為第一電流檢測部3的讀數的檢測電流值進行修正，在電流比較部8f中比較修正后的輸入電流的瞬時值和電流指令值。控制部8包括:電流控制部Sg，其進行比例積分補償運算以使基于電流比較部8f的結果修正后的輸入電流的瞬時值與電流指令值相等；載波生成部8h，其生成三角波狀的載波JPPWM信號生成部Si，其比較電流控制部Sg的輸出和載波從而生成開關部4的PWM驅動信號。如上所述的那樣構成的實施方式I的直流電源裝置通過使開關部4開關動作，一邊將輸入電流控制為大致正弦波狀，一邊向負載10供給根據直流電壓指令控制的直流電壓(輸出電壓)。另外，在實施方式I中，在控制部8內，設置有由A/D轉換電路等構成的直流電壓和各電流的檢測部，圖1中省略了這些檢測部的標記。另外，第一電流檢測部3包括設置于控制部8的內部的將交流電流轉換為直流電流的A/D轉換電路等。下面說明失衡檢測部8e的失衡檢測的方法和修正第一電流檢測部3的偏移的方法。圖2A是表示本發明的實施方式I的直流電源裝置的第一電流檢測部3的結構的電路圖。圖2B是表示第一電流檢測部3的輸入電流波形和輸出電壓波形(Vo)的一個例子的波形圖。圖2A所示的第一電流檢測部3的結構為檢測輸入電流的方向和絕對值兩者的信息的電路結構的一個例子。圖2A所示的結構為包括AC-CT的電流檢測電路的一個例子。圖2A所示的第一電流檢測部3中，由AC-CT檢測出的二次側電流被補償(offset) (Vcc/2)。如圖2B所示，第一電流檢測部3在控制部8內，以與獲取第一電流檢測部3的檢測電壓的A/D轉換電路的輸入范圍對應的電源電壓Vcc的約1/2為中心，形成與輸入電流成比例的輸出電壓(Vo)。圖3A和圖3B是分別表示本發明的實施方式I的直流電源裝置的第一電流檢測部3的其他的結構例的圖。圖3A所示的第一電流檢測部3是由AC-CT檢測出的二次側電流被全波整流而輸出的結構。如圖3A所示的那樣構成的第一電流檢測部3形成圖3B所示的輸出電壓波形(Vo)。圖3A的結構是僅獲得輸入電流的絕對值信息的電路的一個例子。如圖3B所示，通過采用GND基準的輸出電壓，能夠利用以相同GND為基準的電源電壓Vcc下工作的控制部8內的A/D轉換電路，得到與圖2A所示的結構的檢測方式相比大約兩倍的A/D轉換電路
的分辨率。圖4A是表示輸入電流中正負平衡時的輸入電流波形的一個例子的波形圖。圖4B是表示輸入電流中正負不平衡時，即發生失衡的狀態的輸入電流波形的一個例子的波形圖。圖5是如圖4B所示在輸入電流中發生失衡的狀態下利用上述的圖2A所示的結構的第一電流檢測部3 (AC-CT)檢測出輸入電流時的輸出電壓波形的一個例子。在圖5的輸出電壓波形中，為了使偏移成分(直流電平)更加容易理解，表示通過LPF (低通濾波器)在第一電流檢測部3的輸出結果中截止(cut)高頻成分時的輸出電壓波形。如圖2A所示的包括AC-CT的一般的電流檢測電路的輸入輸出特性具有終端電阻Ro和勵磁電感所決定的HPF (高通濾波器)特性，所以輸入電流所含的直流成分和低頻成分被截止。于是，如圖5所示，得到的輸出電壓大致呈正負平衡的波形。在圖3A所示的全波整流型的電流檢測電路中，若 以折疊前的輸出電壓考慮，也是一樣的。從而，當作為第一電流檢測部3使用AC-CT時，即使在輸入電流中存在直流成分而處于失衡狀態的情況下，第一電流檢測部3的檢測結果也因為輸入電流的直流成分不會傳遞至檢測輸出而成為沒有偏移(直流成分)的平衡的波形。此時，第一電流檢測部3的偏移誤差處于大致等于與輸入電流所含的直流成分對應的偏移成分的狀態。因此，利用包括AC-CT的第一電流檢測部3直接檢測輸入電流的失衡狀態在原理上很困難。圖6A 圖6D是表示本發明的實施方式I的直流電源裝置的輸入電流(第一電流檢測部3的檢測對象)與流經開關元件4b的電流(第二電流檢測部7的檢測對象)的關系的圖。如上所述，圖6A和圖6B是表示交流電源I的交流電壓的瞬時值為正的電壓相位期間的輸入電流的流動的圖。圖6A是表示開關元件4b接通時的輸入電流的流動的圖，圖6B是開關元件4b斷開時的輸入電流的流動的圖。圖6C和圖6D是表示交流電源I的交流電壓的瞬時值為負的電壓相位期間的輸入電流的流動的圖。圖6C是表示開關元件4b接通時的輸入電流的流動的圖，圖6D是開關元件4b斷開時的輸入電流的流動的圖。如圖6A和圖6C所示，在實施方式I的直流電源裝置中，在開關元件4b的接通期間，流經第一電流檢測部3和第二電流檢測部7的電力的大小(絕對值)一致。另外，如圖6A 圖6D所示，第二電流檢測部7無需如第一電流檢測部3那樣，檢測兩個方向流過的電流，只需要檢測O (未有電流流過的狀態)或單一方向流過的電流即可。圖7是表示第二電流檢測部7的電路結構的一個例子的圖。在如圖7所示的第二電流檢測部7中，AC-CT (電流互感器)的二次線圈與包括二極管Dl和電阻Ro的半波整流電路連接，半波整流電路的終端(末端)與GND連接(接地)。第二電流檢測部7采用以GND基準檢測電阻Ro的兩端電壓的結構。二極管Dl以在電流流過開關元件4b時電流以正向流過AC-CT的二次側的方向連接。在電阻Ro中，流過基于AC-CT的分流比(線圈阻數比)與流過開關元件4b的電流成比例的電流。通過利用AC-CT構成如上所述的那樣構成的第二電流檢測部7，不僅能夠在使電流檢測部與電位不同的控制部8之間絕緣的狀態下傳遞信號，而且能夠使控制部8和電阻Ro的GND電位共同，所以能夠利用配置在控制部8內的AD轉換電路等簡單地檢測出輸入電流的絕對值。另外，在圖7所示的第二電流檢測部7中，二極管D2連接在當開關元件4b接通之后立刻在短時間內流過的恢復電流流經一次線圈時在二次線圈側使短路電流流過的方向。通過這樣連接二極管D2，第二電流檢測部7內的AC-CT能夠不發生磁飽和地穩定地持續工作。另外，雖未圖示，但作為第二電流檢測部7的另外的結構，利用圖3A所示的全波整流型的結構，也能夠得到同樣 的效果。另外，由分流電阻構成第二電流檢測部7，利用以分流電阻的低電位側為共同GND的控制部8直接進行AD轉換，在原理上，也能夠忽略偏移誤差的影響，能夠起到同樣的效
果O另外，雖未圖示，但是，當采用第二電流檢測部7的檢測結果中包含偏移誤差的結構時，也能夠通過將開關元件4b斷開的期間中沒有電流流過的期間的檢測結果視為O進行修正，來消除第二電流檢測部7的檢測結果的偏移的影響。于是，在實施方式I的直流電源裝置中，在失衡檢測部8e中，能夠利用第二電流檢測部7檢測與輸入電流的絕對值對應的電流，所以能夠在開關元件4b接通的每個時刻檢測作為第一電流檢測部3的讀數的檢測電流值與作為第二電流檢測部7的讀數的檢測電流值的絕對值之差，由此每次開關操作時檢測輸入電流的偏移值。接著,在下面描述控制部8的第一電流檢測部3的檢測結果的修正方法。電流比較部8f將每次開關時得到的偏移值視作輸入電流的失衡量的瞬時值，以從作為第一電流檢測部3的讀數的檢測電流值減小的方向修正該偏移值。此時，失衡檢測部Se和電流比較部8f為了緩解噪聲的影響，也可以將對上述偏移值進行LPF運算的結果作為失衡量進行修正處理。另外，在電流比較部8f中，將第一電流檢測部3的讀數(檢測電流值)保持原樣，而將來自電流指令生成部8d的電流指令值與如上所述的那樣檢測出的偏移值相加，由此，即使在電流控制部Sg中進行電流控制，也能夠得到同樣的結果。如上所述，在實施方式I的直流電源裝置中，由失衡檢測部Se進行失衡量檢測，并且對第一電流檢測部3的檢測電流值進行偏移修正，由此，即使作為第一電流檢測部3，使用原理上無法檢測直流成分的AC-CT，也能夠將來自交流電源I的輸入電流，如圖4A所示，保持在平衡的正弦波狀的電流波形。另外，在實施方式I的直流電源裝置中，每次開關時修正偏移值，由此，原理上，不僅能修正直流成分，也能夠修正比電源頻率充分低的低頻成分。因此，實施方式I的直流電源裝置在負載電力中存在低頻的變動成分時，也能夠起到能夠準確地檢測輸入電流的效
果O另外，在實施方式I的直流電源裝置中，也能夠構成為，當作為第一電流檢測部3和第二電流檢測部7的讀數的檢測電流值的絕對值之差超過規定值時，輸入電流的偏移值(失衡量)為超出預料的狀況，所以判斷出控制部8存在電路的異常或預料外的交流電源的變動，立即使開關動作停止。另外，在實施方式I的直流電源裝置中，當在第一電流檢測部3中代替AC-CT使用DC-CT時，能夠修正DC-CT的偏移誤差，所以能夠得到更加平衡的輸入電流波形。另外，本發明的直流電源裝置的主電路的結構并不限于如圖1所示的、在整流電路5的交流輸入側經由電抗器2使交流電源I短路的電路結構，例如，如圖8所示，在整流電路5的輸出側配置有開關元件4b的電路結構中，在開關元件4b的接通期間，由于流經第一電流檢測部3和第二電流檢測部7的電流的絕對值一致，所以也能夠起到同樣的效果。另外，在實施方式I的直流電源裝置中，雖未圖示，但是，由于第二電流檢測部7檢測開關元件4b的電流，于是通過將第二電流檢測部7兼用作在流經開關元件4b的電流大于預定的規定電流值時斷開開關元件4b的過電流保護裝置的電流檢測部，能夠以較少的部件數量實現輸入電流控制和過電流保護。(實施方式2)圖9是表示本發明的實施方式2的直流電源裝置的結構的圖。如圖9所示，實施方式2的直流電源裝置與上述的實施方式I一樣，具備:與交流電源I的一方的交流線連接的電抗器2 ;檢測流經電抗器2的電流，即輸入電流的第一電流檢測部3 ;包括整流元件4a和單向性的開關元件4b，經由電抗器2使交流電源I短路/開路(接通/斷開)的作為雙向性的開關單元的開關部4 ;交流輸入端分別與開關部4的兩端連接的整流電路5 ;在整流電路5的直流輸出端間連接的平滑電容器6和檢測流經開關元件4b的電流的第二電流檢測部7。另外，實施方式2的直流電源裝置具有控制部8和交流電壓相位檢測電路9。控制部8包括:電壓相位運算部8a，其從由交流電壓相位檢測電路9得到的交流電源I的零交叉點和電源周期對交流電源I的交流電壓相位進行推定運算；電壓比較部8b，其比較平滑電容器6的直流電壓與直流電壓指令值；電壓控制部Sc，其基于電壓比較部Sb的結果進行比例積分補償運算；和電流指令生成部8d，其生成電流指令值。電流指令生成部8d，將與由電壓相位運算部8a得到的交流電壓相位對應的大致正弦波狀的基準電流波形的電流振幅值與來自電壓控制部8c的輸出相乘，由此來生成電流指令值。另外，控制 部8具有失衡檢測部Se，其在由電壓相位運算部8a得到的交流電壓相位為與交流電源電壓的峰值相位對應的90度和270的各個時刻，在第二電流檢測部7中進行電流檢測，并且根據各個電流的讀數(檢測電流值)之差運算輸入電流的偏移值，即失衡量。控制部8還包括:電流比較部8f，其利用由失衡檢測部Se計算出的失衡量對第一電流檢測部3的讀數(檢測電流值)進行修正，比較修正后的結果得到的輸入電流的瞬時值和電流指令值；電流控制部Sg，其進行比例積分補償運算以使基于電流比較部8f的結果修正后的輸入電流的瞬時值和電流指令值相等；載波生成部8h，其生成三角波狀的載波JPPWM信號生成部Si，其比較電流控制部Sg的輸出和載波從而生成開關部4的PWM驅動信號。如上所述的那樣構成的實施方式2的直流電源裝置通過使開關部4開關動作，一邊將輸入電流控制為大致正弦波狀，一邊向負載10供給根據直流電壓指令控制的直流電壓。下面，詳細說明實施方式2的失衡檢測部Se的失衡檢測的方法和對第一電流檢測部3的檢測結果所包含的偏移進行修正的方法。
圖1OA是表示交流電源電壓的瞬時值為正的期間(大致相位90度)的輸入電流與流經開關元件4b的電流的波形的一個例子的圖。如圖1OA所示，在交流電源電壓的瞬時值為正的期間，在開關元件4b接通時流經開關元件4b的電流的大小12 (90)等于輸入電流的大小Il (90)。圖1OB是表示交流電源電壓的瞬時值為負的期間(大致相位270度)的輸入電流與流經開關元件4b的電流的波形的一個例子的圖。如圖1OB所示，在交流電源電壓的瞬時值為負的期間，在開關元件4b接通時流經開關元件4b的電流的大小12 (270)等于輸入電流的絕對值的大小(-11 (270))。實際上，當輸入電流重疊有直流成分Idc時，交流電壓相位90度時的輸入電流的大小與交流電流相位270度時的輸入電流的大小之差大致等于直流成分Idc的兩倍。若將作為第二電流檢測部7的檢測結果的檢測電流值所包含的電流的偏移成分設為1ff，則由于交流電流相位90度時的檢測電流值(12 (90))和交流電流相位270度時的檢測電流值(12 (270))全都為正值，所以第二電流檢測部7的檢測電流值為兩者與偏移成分1ff相加的讀數。因此，在失衡檢測部8e中計算的交流電壓相位90度時和270度時的第二電流檢測部7的檢測電流值之差不受偏移成分1ff的影響，而等于輸入電流所包含的直流成分Idc的兩倍。如上所述，在實施方式2的直流電源裝置的結構中，第二電流檢測部7并不限于圖7所示的結構，它具有如下優點:即使偏移誤差大，也由于該偏移成分相互抵消而能夠使用。另外，在實施方式2的直流電源裝置的結構中，說明的是電壓相位為90度和270度時的結構，但本發明并不限于這種結構，在交流電壓相位相互間隔180度的時刻檢測輸入電流的絕對值之差的結構中，也有同樣的結果。從而，在實施方式2的直流電源裝置中，輸入電流中重疊有直流成分而處于失衡狀態時，利用第二電流檢測部7檢測出交流電壓相位間隔180度的時刻的輸入電流的絕對值之差，由此，能夠準確檢測輸入電流處于失衡狀態。在實施方式2的直流電源裝置中，與上述的實施方式I 一樣，控制部8具有利用輸入電流的失衡量(對應于上述的Idc)修正第一電流檢測部3的檢測電流值的結構，所以第一電流檢測部3能夠使用無法傳遞直流成分的AC-CT。另外，實施方式2的直流電源裝置也可以采用在輸入電流的偏移值(失衡量)超過規定值時，控制部8判斷出存在電路的異常或預料之外的交流電源的變動，立即使開關動作停止的結構。另外，在實施方式2的直流電源裝置中，也可以不像前面所述那樣在交流電源I的一個周期之間僅設一組(90度與270度)所檢測的交流電壓相位時刻，而根據所需的檢測精度，為了提高檢測精度，在交流電源I的一個周期之間，進行多個相位的組合(例如:45度與135度、120度與300度等組合)，也可以將這些結果取平均后采用。但是，由于在將作為交流電源I的交流電壓的峰值相位的90度和270度作為檢測時刻的情況下，輸入電流的失衡量的絕對值變最大，所以通過在一個檢測時刻中添加(加設)90度和270度，起到檢測更加容易的效果。另外，也可以僅在實施方式2的直流電源裝置中示出的、預定的電源周期的相互之間間隔1/2周期的多個交流電壓相位時刻，將電流檢測動作和進行偏移值的修正的控制動作應用于上述的實施方式I的結構的直流電源裝置。如上所述，在實施方式I的直流電源裝置中，通過進行實施方式2的電流檢測動作和進行修正的控制動作，控制部8的運算負荷減輕。另外，通過在這樣構成的實施方式I的直流電源裝置中，尤其在90度和270度的相位時執行電流檢測，檢測時刻的偏差所帶來的影響更加難以顯現，起到與實施方式2同樣的效果。產業上的可利用性如上所述，本發明的直流電源裝置，在利用低成本的AC-CT檢測輸入電流而進行電流控制時，無論交流電源或負載的狀態如何，都能夠可靠地檢測出來自交流電源的輸入電流處于失衡狀態的時刻。因此，本發明能夠應用于暫時將來自交流電源的交流電壓轉換為直流電壓并對負載進行電力供給的、例如冰箱、洗衣機、熱泵式熱水器等電器產品等的具有進行輸入電流的電流控制 的直流電源裝置的各種電設備的用途。符號說明I 交流電源2 電抗器3 第一電流檢測部4 開關部4a整流元件4b開關元件5 整流電路6 平滑電容器7 第二電流檢測部8 控制部8a電壓相位運算部8e失衡檢測部9 交流電壓相位檢測電路
權利要求
1.一種直流電源裝置，其特征在于，包括: 對來自交流電源的交流電壓進行整流的整流電路； 包含整流元件和單向性的開關元件，經由電抗器接通/斷開來自所述交流電源的交流電壓的開關部； 設置于所述整流電路的輸出側的平滑電容器； 檢測來自所述交流電源的輸入電流的第一電流檢測部； 檢測所述開關元件接通時流經所述開關元件的電流的第二電流檢測部；和利用所述第一電流檢測部和所述第二電流檢測部的檢測電流值進行所述輸入電流的失衡檢測并且將所述輸入電流控制為大致正弦波狀的控制部。
2.如權利要求1所述的直流電源裝置，其特征在于: 所述控制部基于所述開關元件接通時的所述第一電流檢測部和第二電流檢測部的檢測電流值的絕對值的差信息判斷所述輸入電流的失衡檢測。
3.如權利要求2所述的直流電源裝置，其特征在于: 所述控制部在所述第一電流檢測部與所述第二電流檢測部的檢測電流值的絕對值之差為規定的電流值以上時，使所述開關元件停止。
4.如權利要求2或3所述的直流電源裝置，其特征在于: 所述控制部利用所述第一電流檢測部與所述第二電流檢測部的檢測電流值的絕對值之差，修正所述第一電流檢測部的檢測結果，并且基于修正后的結果，將所述輸入電流控制為大致正弦波狀。
5.如權利要求2或3所述的直流電源裝置，其特征在于: 具有檢測來自所述交流電源的交流電壓的相位的交流電壓相位檢測電路，僅在預定的多個交流電壓相位，檢測所述第一電流檢測部與所述第二電流檢測部的檢測電流值的絕對值之差。
6.一種直流電源裝置，其特征在于，包括: 對來自交流電源的交流電壓進行整流的整流電路； 包含整流元件和單向性的開關元件，經由電抗器接通/斷開來自所述交流電源的交流電壓的開關部； 設置于所述整流電路的輸出側的平滑電容器； 檢測來自所述交流電源的輸入電流的第一電流檢測部；和檢測所述開關元件接通時流經所述開關元件的電流的第二電流檢測部；其中所述直流電源裝置還包括:檢測來自所述交流電源的交流電壓的相位的交流電壓相位檢測電路， 所述控制部在預定的多個交流電壓相位檢測所述第二電流檢測部的檢測電流值，基于間隔所述交流電源的周期的大致1/2周期的兩個交流電壓相位的所述第二電流檢測部的檢測電流值的差信息，進行所述輸入電流的失衡檢測，并且將所述輸入電流控制為大致正弦波狀。
7.如權利要求6所述的直流電源裝置，其特征在于: 所述控制部在間隔交流電源的周期的大致1/2周期的兩個交流電壓相位的第二電流檢測部的檢測電流值之差為規定的電流值以上時，使所述開關部停止。
8.如權利要求6或7所述的直流電源裝置，其特征在于: 所述控制部利用間隔所述交流電源的周期的大致1/2周期的兩個交流電壓相位的所述第二電流檢測部的檢測電流值之差，修正所述第一電流檢測部的檢測結果。
9.如權利要求6或7所述的直流電源裝置，其特征在于: 所述預定的多個交流電壓相位包含來自所述交流電源的交流電壓的大致峰值相位。
10.如權利要求1 3、6、7中的任一項所述的直流電源裝置，其特征在于: 所述第二電流檢測部由一次側與開關元件串聯連接、并且二次側被整流并被電阻端接的電流互感器構成。
11.如權利要求1至3、6、7中的任一項所述的直流電源裝置，其特征在于: 具有過電流保護動作，當由所述第二電流檢測部檢測出的檢測電流值比規定的電流值大時，斷開所述開關元件 。
全文摘要
本發明的直流電源裝置包括對來自交流電源(1)的交流電壓進行整流的整流電路(5)；包含整流元件(4a)和單向性的開關元件(4b)，并且經由電抗器(2)接通/斷開來自交流電源(1)的交流電壓的開關部(4)；設置于整流電路(5)的輸出側的平滑電容器(6)；檢測來自交流電源的輸入電流的第一電流檢測部(3)；檢測開關元件(4b)接通時流經開關元件(4b)的電流的第二電流檢測部(7)；和控制部(8)，利用第一電流檢測部(3)和第二電流檢測部(7)的檢測電流值進行輸入電流的失衡檢測并且將輸入電流控制為大致正弦波狀。
文檔編號H02M7/12GK103229406SQ20118005672
公開日2013年7月31日 申請日期2011年11月16日 優先權日2010年11月24日
發明者京極章弘, 土山吉朗, 吉田泉, 川崎智廣, 戴鑫徽 申請人:松下電器產業株式會社