專利名稱：直流電源裝置和使用了該裝置的空調(diào)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將從交流電源得到的交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電源并抑制電源高次諧波 電流來實(shí)現(xiàn)高功率、高效率的直流電源裝置和使用了該裝置的空調(diào)裝置。
背景技術(shù)：
在具有被逆變器驅(qū)動的電動機(jī)負(fù)載的空調(diào)裝置等設(shè)備中，作為該高效率方法之 一，公知通過纏繞很多電動機(jī)的線圈繞組，減小流過電動機(jī)中電流，從而降低逆變器中的損 耗的方法。但是，在實(shí)際采用該方法的情況下，由于電動機(jī)的感應(yīng)電壓與線圈匝數(shù)成比例增 加，所以裝載在設(shè)備上的直流電源裝置需要使提供給逆變器的直流電壓高出抵消感應(yīng)電壓 增加的部分。同時，為了減輕功率輸送設(shè)備的負(fù)擔(dān)，直流電源裝置要求高功率、低高次諧波電 流，提出了通過連接電抗器并使其短路來控制輸入電流的波形和直流電壓的各種方法。作 為這種現(xiàn)有技術(shù)，已知有特公昭63-13204號公報(bào)、專利觀09463號公報(bào)、特開平10-201248 號公報(bào)、特開2003-153543號公報(bào)、特開2006-174689號公報(bào)、專利03485047號公報(bào)、特開 2009-100499 號公報(bào)。專利文獻(xiàn)1具有檢測交流電源電流的電源電流檢測電路，決定電流的上限值和下 限值，并通過與檢測電流相比較而控制短路定時。由此，描述了由于可以在電源半周期內(nèi)通 過幾次短路來改善電源電流，所以可以提供兼顧高效率和高功率的電源電路。專利文獻(xiàn)2具有瞬態(tài)電源電流檢測電路，其與負(fù)載狀態(tài)相匹配來設(shè)置系數(shù)，并根 據(jù)該系數(shù)和電流信息之積來生成規(guī)定開關(guān)元件的動作的導(dǎo)通比，從而使開關(guān)元件動作。這 明確規(guī)定了專利文獻(xiàn)1的開關(guān)定時，由此實(shí)現(xiàn)了電源高次諧波電流的抑制和高功率，還可 進(jìn)行直流電壓的控制。進(jìn)而，通過根據(jù)負(fù)載改變系數(shù)并停止電源電流的峰值附近的開關(guān)動 作，從而使開關(guān)次數(shù)和直流電壓變化，能夠進(jìn)行高效動作。描述了電源裝置和功率改善方 法。專利文獻(xiàn)3在交流電源的每半個周期內(nèi)檢測過零點(diǎn)，并通過在過零點(diǎn)后延遲規(guī)定 的時間來接通開關(guān)單元，并在規(guī)定的接通期間之后關(guān)斷，從而放大來自交流電源的輸入電 流的通電幅度并改善功率因素，并且通過將貯存在電抗器中的能量供給平滑電容器，從而 可得到高直流電壓。描述了通過僅接通1次即可高效率地改善功率因素的電源裝置。專利文獻(xiàn)4設(shè)置其一端與交流電源相連的電抗線圈和經(jīng)電抗線圈使交流電源短 路/開路的雙向通電性短路元件，并根據(jù)負(fù)載量，在無短路動作的無功率因素改善模式、或 在電源半周期內(nèi)進(jìn)行一次或多次短路動作的部分開關(guān)模式、或高頻率進(jìn)行短路動作的高頻 率開關(guān)模式的其中任一個模式下控制短路元件。由此，可以在負(fù)載的大運(yùn)行區(qū)域整體中降 低損耗來提高效率，可以通過功率因素改善來穩(wěn)定地進(jìn)行功率供給。進(jìn)一步，描述了負(fù)載 和電源同時都可解決高頻問題的功率供給裝置、電動機(jī)驅(qū)動裝置和功率供給裝置的控制方 法。
專利文獻(xiàn)5 專利文獻(xiàn)7描述了根據(jù)負(fù)載來改變開關(guān)元件的短路次數(shù)，從而實(shí)現(xiàn) 高功率因素的直流電源裝置的直流電源裝置、空調(diào)裝置。專利文獻(xiàn)1特公昭63-13204號公報(bào)專利文獻(xiàn)2專利觀09463號公報(bào)專利文獻(xiàn)3特開平10-201248號公報(bào)專利文獻(xiàn)4特開2003-153543號公報(bào)專利文獻(xiàn)5特開2006-174689號公報(bào)專利文獻(xiàn)6專利03485047號公報(bào)專利文獻(xiàn)7特開2009-100499號公報(bào)現(xiàn)在，家用空調(diào)裝置考慮到對環(huán)境的擔(dān)憂，強(qiáng)烈要求節(jié)約資源、節(jié)約能量。除此之 外，隨著電子控制設(shè)備的劇增，要求適合于限制對電源產(chǎn)生惡劣影響的高次諧波電流的產(chǎn)PΡΠ O但是，在上述所述的現(xiàn)有技術(shù)中，僅部分滿足了這些要求，所以存在以下問題。專利文獻(xiàn)1中需要檢測瞬態(tài)的交流電流的電流檢測電路和決定開關(guān)定時的開關(guān) 元件驅(qū)動電路，因此電路變得復(fù)雜。進(jìn)一步，沒有描述直流電壓的控制法和最佳的電流上限 值、下限值的決定方法，不適合進(jìn)行纏繞了很多線圈繞組的直流電壓的升壓所需的電動機(jī) 的高效控制。也沒有涉及直流輸出電壓的維持方法。專利文獻(xiàn)2中，在負(fù)載小時，直流電壓變低，開關(guān)次數(shù)減少，進(jìn)行高效率運(yùn)行，在負(fù) 載大時，直流電壓升高，開關(guān)次數(shù)增多，可進(jìn)行高功率因素運(yùn)行。但是，需要瞬態(tài)的交流電源 電流，電路變復(fù)雜。在效率優(yōu)先而將開關(guān)次數(shù)降低到幾次的情況下，交流電流的脈動增大， 發(fā)現(xiàn)了功率因素降低和高次諧波電流增加。通過短路次數(shù)和開關(guān)占空比的增減來進(jìn)行直流 輸出電壓的維持。專利文獻(xiàn)3在升高直流電壓的情況下，短路后的波形會失真，所以電源高次諧波 電流增多，雖然得到高功率因素，但不能滿足JIS標(biāo)準(zhǔn)值。另外，本發(fā)明在電源的半周期內(nèi) 僅進(jìn)行一次短路動作，并沒有提到脈沖間隔。在專利文獻(xiàn)4中，可在部分開關(guān)模式下，通過控制開關(guān)元件的短路開始時間、短路 時間和短路次數(shù)，來控制直流輸出電壓，但是沒有描述抑制高次諧波的具體手段。因此，雖 然可通過模式的切換來選擇高效率和高次諧波抑制(高功率因素)的其中之一，但是不能 兼顧高效率和高次諧波抑制。專利文獻(xiàn)5 專利文獻(xiàn)7中沒有對最佳的開關(guān)定時進(jìn)行明確記載。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種抑制電源高次諧波電流的同時在低負(fù)載下實(shí)現(xiàn)高效 率和適當(dāng)?shù)墓β室蛩?、在高?fù)載下實(shí)現(xiàn)高功率因素和適當(dāng)?shù)男实闹绷麟娫囱b置。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題，在包括整流電路，其將從交流電源輸入的交流功率轉(zhuǎn) 換為直流功率；電抗器，其連接在所述交流電源和所述整流電路之間；開關(guān)單元，其經(jīng)所述 電抗器使所述交流電源短路；所述直流功率的目標(biāo)電壓設(shè)置單元；頻率檢測單元，其檢測 所述交流電源的頻率；電源電壓檢測單元，其檢測所述交流電源的電源電壓；過零檢測單 元，其檢測所述交流電源的過零點(diǎn)；直流電壓檢測單元，其檢測作為所述整流電路的輸出的直流電壓；和開關(guān)控制單元，其與所述過零點(diǎn)同步地使所述開關(guān)單元短路、開路的直流電 源裝置中，所述開關(guān)控制單元在由所述目標(biāo)電壓設(shè)置單元設(shè)置的目標(biāo)直流電壓與由所述電 源電壓檢測單元檢測到的電源電壓的比值小于預(yù)定值的情況下，在距由所述過零檢測單元 檢測到的所述交流電源的過零點(diǎn)的1/2周期中使所述開關(guān)單元短路兩次，將該兩次短路的 第一次和第二次短路間隔在由所述頻率檢測單元檢測到的電源頻率為50Hz時設(shè)為0. 2 0. %is，在所述電源頻率為60Hz時設(shè)為0. 16 0. 33ms，之后在所述比值為預(yù)定值以上的情 況下，將所述開關(guān)單元的短路次數(shù)根據(jù)所述比值，切換為比所述兩次還多的次數(shù)，且直流電 源裝置的噪聲頻率不超過所嵌入的設(shè)備的電動機(jī)的運(yùn)行噪聲頻率的短路次數(shù)。技術(shù)方案2所述的直流電源裝置在技術(shù)方案1所述的直流電源裝置中，所述開關(guān) 控制單元在由所述目標(biāo)電壓設(shè)置單元設(shè)置的目標(biāo)直流電壓與由所述電源電壓檢測單元檢 測到的電源電壓的比值為第一預(yù)定值以上的情況下，與所述兩次短路的情形同樣，在距由 所述過零檢測單元檢測到的所述交流電源的過零點(diǎn)的1/2周期中使所述開關(guān)單元短路兩 次，將該兩次短路的第一次和第二次短路間隔在由所述頻率檢測單元檢測到的電源頻率為 50Hz時設(shè)為0. 2 0. %is，在所述電源頻率為60Hz時設(shè)為0. 16 0. 33rns，之后在所述比 值為第二預(yù)定值以上的情況下，將所述開關(guān)單元的短路次數(shù)根據(jù)所述比值，切換為比所述 兩次還多的次數(shù)，且直流電源裝置的噪聲頻率不超過所嵌入的設(shè)備的電動機(jī)的運(yùn)行噪聲頻 率的短路次數(shù)。技術(shù)方案3所述的直流電源裝置在技術(shù)方案1或2所述的直流電源裝置中，所述 開關(guān)控制單元將第三次之后的短路時間在所述電源頻率為50Hz時設(shè)為0. 25ms以下、在 60Hz時設(shè)為0. ans以下的范圍。技術(shù)方案4所述的直流電源裝置在技術(shù)方案1或2的所述直流電源裝置中，在使 所述開關(guān)單元的短路次數(shù)從M次增加到M+1次時，使短路次數(shù)增加后的第M次為止的短路 時間的總值少于短路次數(shù)增加前的短路時間的總值。技術(shù)方案5所述的直流電源裝置是在技術(shù)方案1或2的直流電源裝置中，在使所 述開關(guān)單元的短路次數(shù)從M次增加到M+1次時，使第M+1次為止的短路時間的總值等于短 路次數(shù)增加前的第M次為止的短路時間的總值。技術(shù)方案6所述的直流電源裝置是在技術(shù)方案1或2所述的直流電源裝置中，在 使所述開關(guān)單元的短路次數(shù)從M次減少到M-I次時，使短路次數(shù)減少后的短路時間的總值 比短路次數(shù)減少前的第M-I次為止的短路時間的總值增加。技術(shù)方案7所述的直流電源裝置是在技術(shù)方案1或2所述的直流電源裝置中，在 使所述開關(guān)單元的短路次數(shù)從M次減少到M-I次時，使短路次數(shù)減少后的短路時間的總值 等于短路次數(shù)減少前的第M次為止的短路時間的總值。技術(shù)方案8所述的直流電源裝置是在技術(shù)方案3所述的直流電源裝置中，還包括 輸入電流檢測單元，其檢測來自所述交流電源的輸入電流，所述開關(guān)控制單元根據(jù)所述比 值和由所述輸入電流檢測單元檢測到的輸入電流，來決定所述開關(guān)單元的二至六次為止的 短路次數(shù)。技術(shù)方案9所述的直流電源裝置是在技術(shù)方案3的直流電源裝置中，還包括負(fù) 載量檢測單元，其檢測與所述直流功率相連的負(fù)載量，所述開關(guān)控制單元根據(jù)所述比值和 由所述負(fù)載量檢測單元檢測到的輸入電流，來決定所述開關(guān)單元的二至六次為止的短路次
技術(shù)方案10所述的直流電源裝置是在技術(shù)方案9所述的直流電源裝置中，將與所 述直流功率相連的負(fù)載設(shè)作電動機(jī)，將所述負(fù)載量設(shè)作對所述電動機(jī)的施加電壓，作為所 述負(fù)載量檢測單元具有檢測對電動機(jī)的施加電壓的電動機(jī)施加電壓檢測單元，所述開關(guān)控 制單元根據(jù)所述比值和由所述電動機(jī)施加電壓檢測單元檢測到的電動機(jī)施加電壓來決定 所述開關(guān)單元的二至六次的短路次數(shù)。技術(shù)方案11所述的直流電源裝置是在技術(shù)方案9所述的直流電源裝置中，將與所 述直流功率相連的負(fù)載設(shè)作電動機(jī)，將所述負(fù)載量設(shè)作所述電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，作為所述負(fù)載 量檢測單元具有檢測電動機(jī)的轉(zhuǎn)速的電動機(jī)轉(zhuǎn)速檢測單元，所述開關(guān)控制單元根據(jù)所述比 值和由所述電動機(jī)轉(zhuǎn)速檢測單元檢測到的電動機(jī)轉(zhuǎn)速來決定所述開關(guān)單元的二至六次的 短路次數(shù)。進(jìn)一步，根據(jù)技術(shù)方案12，可以廉價提供滿足電源高次諧波電流限制且以最大限 度利用電源容量的高能力提供高效率的空調(diào)裝置。(發(fā)明效果)根據(jù)技術(shù)方案1所述的發(fā)明，可通過廉價的電路結(jié)構(gòu)抑制電源高次諧波電流，并 且在低負(fù)載下實(shí)現(xiàn)高效率和適當(dāng)?shù)墓β室蛩?，在高?fù)載下實(shí)現(xiàn)高功率因素和適當(dāng)?shù)男?。根?jù)技術(shù)方案2，可通過廉價的電路結(jié)構(gòu)抑制電源高次諧波電流，并且在低負(fù)載下 實(shí)現(xiàn)高效率和適當(dāng)?shù)墓β室蛩?，在高?fù)載下實(shí)現(xiàn)高功率因素和適當(dāng)?shù)男?。根?jù)技術(shù)方案3，即使增多短路次數(shù)也可改善功率因素，并且滿足電源高次諧波電 流限制。根據(jù)技術(shù)方案4，為了進(jìn)行電源高次諧波電流的抑制和功率因素的改善，即使增加 短路次數(shù)，也幾乎不會使直流電壓變化，可以確保作為負(fù)載的設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。根據(jù)技術(shù)方案5，為了進(jìn)行電源高次諧波電流的抑制和功率因素的改善，即使增加 短路次數(shù)，也幾乎不會使直流電壓變化，可以確保作為負(fù)載的設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。根據(jù)技術(shù)方案6，為了進(jìn)行電源高次諧波電流的抑制和功率因素的改善，即使增加 短路次數(shù)，也幾乎不會使直流電壓變化，可以確保作為負(fù)載的設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。根據(jù)技術(shù)方案7，為了進(jìn)行電源高次諧波電流的抑制和功率因素的改善，即使增加 短路次數(shù)，也幾乎不會使直流電壓變化，可以確保作為負(fù)載的設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。根據(jù)技術(shù)方案8，可通過廉價的電路結(jié)構(gòu)抑制電源高次諧波電流，并且在低負(fù)載下 實(shí)現(xiàn)高效率和適當(dāng)?shù)墓β室蛩兀诟哓?fù)載下實(shí)現(xiàn)高功率因素和適當(dāng)?shù)男?。根?jù)技術(shù)方案9，可通過廉價的電路結(jié)構(gòu)抑制電源高次諧波電流，并且在低負(fù)載下 實(shí)現(xiàn)高效率和適當(dāng)?shù)墓β室蛩?，在高?fù)載下實(shí)現(xiàn)高功率因素和適當(dāng)?shù)男?。根?jù)技術(shù)方案10，可通過廉價的電路結(jié)構(gòu)抑制電源高次諧波電流，并且在低負(fù)載 下實(shí)現(xiàn)高效率和適當(dāng)?shù)墓β室蛩?，在高?fù)載下實(shí)現(xiàn)高功率因素和適當(dāng)?shù)男省８鶕?jù)技術(shù)方案11，可通過廉價的電路結(jié)構(gòu)抑制電源高次諧波電流，并且時在低負(fù) 載下實(shí)現(xiàn)高效率和適當(dāng)?shù)墓β室蛩?，在高?fù)載下實(shí)現(xiàn)高功率因素和適當(dāng)?shù)男省８鶕?jù)技術(shù)方案12，可以廉價地實(shí)現(xiàn)滿足電源高次諧波電流限制，且以最大限度利 用電源容量的高能力實(shí)現(xiàn)高效率的空調(diào)裝置。
圖1是表示實(shí)施例1的電源裝置的電路結(jié)構(gòu)的框圖。圖2是所述電源裝置在一次短路時的電源電壓/輸入電流波形，其中，輸出為 1800W、一次短路延遲為1. 5ms、直流電壓為300V、輸入為200V、50H、電抗為12mH、功率因素 為89. 25%、高次諧波容限為0. 34(五次)，虛線表示輸入電壓，實(shí)線表示輸入電流。圖3是所述電源裝置在兩次短路時的電源電壓/輸入電流波形，其中，輸出為 1800W、一次短路延遲為1. 5ms、1-2短路間隔為0. ans、兩次短路接通寬度為0. ans、直流電 壓為300V、輸入為200V、50Hz、電抗為12mH、功率因素為90. 16%、高次諧波容限為0. 42 (五 次)，虛線表示輸入電壓，實(shí)線表示輸入電流。圖4是所述電源裝置在三次短路時的電源電壓/輸入電流波形，其中，輸出為 1800W、一次短路延遲為1. 5ms、1-2短路間隔為0. ans、兩次短路接通寬度為0. ans、三次電 路延遲為細(xì)S、三次短路接通寬度為0. 1ms、直流電壓為300V、輸入為200V、50Hz、電抗為 12mH、功率因素為91. 4%、高次諧波容限為0. 32 (九次)，虛線表示輸入電壓，實(shí)線表示輸入 電流。圖5是所述電源裝置在五次短路時的電源電壓/輸入電流波形，其中，輸出為 1800W、一次短路延遲為1. 5ms、1-2短路間隔為0. ^is、兩次短路接通寬度為0. 16ms、三次電 路延遲為細(xì)S、四次短路延遲為6ms、五次短路延遲為7ms、三 五次短路接通寬度為0. 1ms、 直流電壓為300V、輸入為200V、50Hz、電抗為12mH、功率因素為93. 87%、高次諧波容限為 0. 09 (九次)，虛線表示輸入電壓，實(shí)線表示輸入電流。圖6是所述電源裝置的短路次數(shù)控制部的存儲裝置的存儲內(nèi)容說明圖。圖7是所述短路次數(shù)控制部的短路次數(shù)控制流程的主要部分。圖8是所述短路次數(shù)控制部的前級處理流程的主要部分。圖9是所述短路次數(shù)控制部的短路次數(shù)增加處理流程的主要部分。圖10是所述短路次數(shù)控制部的短路次數(shù)減少處理流程的主要部分。圖11是表示所述電源裝置的電路結(jié)構(gòu)的框圖。圖12是表示輸入電流和目標(biāo)直流電壓的關(guān)系的圖。圖13是表示負(fù)載量和目標(biāo)直流電壓的關(guān)系的圖。圖14是表示電動機(jī)施加電壓和目標(biāo)直流電壓的關(guān)系的圖。圖15是表示電動機(jī)轉(zhuǎn)速和目標(biāo)直流電壓的關(guān)系的圖。圖16是表示實(shí)施例3的電源裝置的電路結(jié)構(gòu)框圖。圖17是表示實(shí)施例4的電源裝置的電路結(jié)構(gòu)框圖。圖18是表示實(shí)施例5的電源裝置的電路結(jié)構(gòu)框圖。圖19是實(shí)施例6的空調(diào)裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖20是所述空調(diào)裝置的室外機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)立體圖。圖21是卸下所述室外機(jī)的頂板后的俯視圖。圖22是卸下所述室外機(jī)的前面板后的主視圖。圖中1-空調(diào)裝置；2-室內(nèi)機(jī)；5-遙控器；6-室外機(jī)；8-連接配管；10-控制裝置； 20-框體；21-框體基底；23-裝飾殼；25-前面板；27-空氣吸入口 ；29-空氣吹出口 ；33-室 內(nèi)熱交換器；35-承滴盤；37-排水配管；61-基底；62-外框；64-送風(fēng)機(jī)室；65-電氣設(shè)備箱；66-電氣設(shè)備箱罩；67-電子部件；68-機(jī)械室；73-室外熱交換器；75-壓縮機(jī)；76-蓄 電池；78-配管連接閥；82-連接部開口 ；100-直流電源裝置；101-交流電源；102-整流 電路；103-平滑電容器；104-負(fù)載；104a-逆變器；104b_外部負(fù)載；105-電抗器；106-開 關(guān)單元；107-電源電壓/過零檢測單元；108-開關(guān)控制單元；109-直流電壓檢測單元； 110-逆變器驅(qū)動器；111-微型計(jì)算機(jī)；Illa-頻率檢測單元；lllb、llld_A/D轉(zhuǎn)換部；111c、 1 Ile-PWM輸出部；11 If-變頻器控制單元；11 Ig-逆變器控制單元；11 Ih-目標(biāo)電壓設(shè)置單 元；112-輸入電流檢測單元；113-負(fù)載量檢測單元；114-電動機(jī)；115-電動機(jī)施加電壓 檢測單元；116-電動機(jī)轉(zhuǎn)速檢測單元；118-周邊信息檢測單元；230、230'-空氣吸入部； 213,231 ‘-濾波器；251-可動面板J90-吹風(fēng)路徑；290a_吹風(fēng)路徑上壁；290b_吹風(fēng)路 徑下壁；291-上側(cè)上下風(fēng)向板J92-下側(cè)上下風(fēng)向板J95-左右風(fēng)向板；311-送風(fēng)扇片； 396-收發(fā)部；397-顯示裝置；611-隔板；612-電抗器罩；621-前面板；621a_電動機(jī)基底； 621e-風(fēng)扇外環(huán)；621g-開口基部；622-頂板；623-側(cè)面板；631-室外扇；633-送風(fēng)電動機(jī)； 635-扇柵格。
具體實(shí)施例方式下面，使用
將本發(fā)明應(yīng)用在用于空調(diào)裝置的壓縮機(jī)驅(qū)動的直流電源裝置 的實(shí)施例。圖中同一附圖標(biāo)記表示同一物體或類似物體。(實(shí)施例1)首先，使用圖1來說明本發(fā)明的直流電源裝置的整體結(jié)構(gòu)。圖1是表示實(shí)施例1 的電源裝置的電路結(jié)構(gòu)的框圖。如圖1所示，直流電源裝置100與交流電源101和負(fù)載104相連，通過整流電路 102整流交流電壓，并通過平滑電容器103將其平滑后轉(zhuǎn)換為直流電壓，之后將功率供給負(fù) 載 104。通常因在平滑電容器103中貯存的電荷引起的直流電壓，只有在交流電壓超過該 直流電壓時電流才不會流過，所以通電區(qū)間短，電流波形尖銳，功率因素會惡化。若為了改 善該情形而連接電抗器105，則電流波形的波峰值變低，通電區(qū)間后延，可改善功率因素。進(jìn)一步，設(shè)置開關(guān)單元106，使得交流電源101經(jīng)電抗器105而被短路，并連接檢測 交流電源101的過零點(diǎn)的過零檢測單元107，與由過零檢測單元107檢測出的過零點(diǎn)相同步 地，由開關(guān)控制單元108生成驅(qū)動開關(guān)單元106的驅(qū)動信號，并使開關(guān)單元106短路。接著，使用圖2、圖3來說明開關(guān)單元的一次短路，兩次短路的例子。圖2是電源裝 置中一次短路時的電源電壓/輸入電流波形。圖3是電源裝置中兩次短路時的電源電壓/ 輸入電流波形。之前明白了為了抑制電源高次諧波電流，若進(jìn)行多次開關(guān)的短路、開路，則由于短 路電流的峰值降低，所以很有效，但是沒有提到其間隔。發(fā)明人在多次研究的結(jié)果中發(fā)現(xiàn)為 了兼顧功率因素的提高和電源高次諧波電流的抑制，第一次短路和第二次短路之間的開路 時間很重要，從而申請了本發(fā)明。下面，說明第一和第二次短路之間的開路時間的重要性。在說明之前，說明作為高次諧波電流的指標(biāo)的高次諧波的容限。電源頻率的η次 高次諧波電流的限度值被規(guī)定在Jis C61000-3-2 “電磁兼顧性-第3-2部限度值-高次 諧波電流產(chǎn)生限度值”中，相對于該限度值Isn，在高次諧波電流為^時，將η次容限定義為(Hn/Isn)。從定義可以看出，由于在η次的容限小于0時，會流過限度值Isn以上的η次高次 諧波電流，所以不符合規(guī)定而為否決掉，在η次的容限大于0時，處于η次高次諧波電流為 限度值以下而符合規(guī)定的狀態(tài)，在η次的容限接近1時，η次的高次諧波電流接近0，幾乎不 存在對電源帶來惡劣影響的η次高次諧波電流，認(rèn)為是非常好的狀態(tài)。將上述的η次容限從2次求到40次，從而將最小的容限定義為高次諧波的容限。一般，在作為空調(diào)裝置考慮家用的4 5kW等級的產(chǎn)品的情況下，作為電源多數(shù) 使用200V，運(yùn)行時間在春、秋感覺冷而在弱供暖下使用的時間最多，負(fù)載最大的條件是早 晨的供暖啟動時，高速驅(qū)動壓縮機(jī)，并以大的供暖能力使室內(nèi)急速變暖時。這樣，要求供暖能力、制冷能力的大小與負(fù)載量的大小連動，對于空調(diào)裝置而言， 要求進(jìn)行對應(yīng)于與負(fù)載量的大小連動的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速、直流電壓、輸入電流、機(jī)體各部分的溫 度、冷凍周期的溫度等的運(yùn)行。首先，說明僅進(jìn)行一次短路的情形。該情況下，電源半周期的電源電壓、電源電流 (輸入電流)的波形例如如圖2所示。設(shè)交流電源電壓為ie200V、50Hz，作為負(fù)載的條件相 當(dāng)于運(yùn)行時間長的供暖的弱運(yùn)行，假定直流電壓Vd為260V、輸出功率為880W，將過零點(diǎn)到 第一次短路為止的延遲時間設(shè)為Td、短路時間設(shè)為Ton，從而獲得所需的直流電壓^K)V，并 求出功率因素最大的延遲時間Td和短路時間Ton，并通過仿真求出這時的高次諧波的容限 和功率因素，則變?yōu)槿绫?所示。表 1高次諧波容限、功率因素(％ )直流電壓^OV 輸出880W 電源電壓200V 電源頻率50Hz延遲時間 ms脈沖寬度 ms容限功率因素 %1. 70. 62-0. 0193. 272. 20. 450. 0392. 32. 70. 350. 2189. 7從該表可以判斷出，通過使延遲時間和短路時間變化，可以提高高次諧波的容限。 在表1中，若高次諧波的容限增加，則具有功率因素降低的傾向，高次諧波的容限和功率因 素為折衷的關(guān)系。接著，說明具體的兩次短路的各種例子。在與上述情形相對地進(jìn)行兩次短路的情況下，電源半周期的電源電壓、電源電流 (輸入電流)的波形例如如圖3所示。設(shè)直流電壓Vd為260V、輸出功率為880W、交流電源電壓為200V、50Hz，將過零點(diǎn)到 第一次短路為止的延遲時間Td固定為1. 7ms、將總計(jì)第一和第二次短路時間的總短路時間 Ton固定為0. 62ms,使第二次短路時間在0. 1 0. 5ms間變化，使第一次短路和第二次短路 之間的開路時間在0. 1 0. 8ms間變化，在此情況下，表2表示高次諧波的容限，表3表示 功率因素。表 2
高次諧波容限 直流電壓^OV 輸出880W延遲時間1. 7ms 總短路時間0. 62ms
權(quán)利要求
1.一種直流電源裝置，其特征在于，包括整流電路，其將從交流電源輸入的交流功率轉(zhuǎn)換為直流功率； 電抗器，其連接在所述交流電源和所述整流電路之間； 開關(guān)單元，其經(jīng)所述電抗器使所述交流電源短路； 所述直流功率的目標(biāo)電壓設(shè)置單元； 頻率檢測單元，其檢測所述交流電源的頻率； 電源電壓檢測單元，其檢測所述交流電源的電源電壓； 過零檢測單元，其檢測所述交流電源的過零點(diǎn)； 直流電壓檢測單元，其檢測作為所述整流電路的輸出的直流電壓；和 開關(guān)控制單元，其與所述過零點(diǎn)同步地使所述開關(guān)單元短路、開路， 所述開關(guān)控制單元在由所述目標(biāo)電壓設(shè)置單元設(shè)置的目標(biāo)直流電壓與由所述電源電 壓檢測單元檢測到的電源電壓的比值小于預(yù)定值的情況下，在距由所述過零檢測單元檢測 到的所述交流電源的過零點(diǎn)的1/2周期中使所述開關(guān)單元短路兩次，將該兩次短路的第 一次和第二次短路間隔在由所述頻率檢測單元檢測到的電源頻率為50Hz時設(shè)為0. 2 0. %is，在所述電源頻率為60Hz時設(shè)為0. 16 0. 33ms，之后在所述比值為預(yù)定值以上的情 況下，將所述開關(guān)單元的短路次數(shù)根據(jù)所述比值，切換為比所述兩次還多的次數(shù)，且直流電 源裝置的噪聲頻率不超過所嵌入的設(shè)備的電動機(jī)的運(yùn)行噪聲頻率的短路次數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電源裝置，其特征在于，所述開關(guān)控制單元在由所述目標(biāo)電壓設(shè)置單元設(shè)置的目標(biāo)直流電壓與由所述電源電 壓檢測單元檢測到的電源電壓的比值為第一預(yù)定值以上的情況下，與所述兩次短路的情形 同樣，在距由所述過零檢測單元檢測到的所述交流電源的過零點(diǎn)的1/2周期中使所述開關(guān) 單元短路兩次，將該兩次短路的第一次和第二次短路間隔在由所述頻率檢測單元檢測到的 電源頻率為50Hz時設(shè)為0. 2 0. ^is，在所述電源頻率為60Hz時設(shè)為0. 16 0. 33rns，之 后在所述比值為第二預(yù)定值以上的情況下，將所述開關(guān)單元的短路次數(shù)根據(jù)所述比值，切 換為比所述兩次還多的次數(shù)，且直流電源裝置的噪聲頻率不超過所嵌入的設(shè)備的電動機(jī)的 運(yùn)行噪聲頻率的短路次數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的直流電源裝置，其特征在于，所述開關(guān)控制單元將第三次之后的短路時間在所述電源頻率為50Hz時設(shè)為0. 25ms以 下、在60Hz時設(shè)為0. 2ms以下的范圍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的直流電源裝置，其特征在于，在使所述開關(guān)單元的短路次數(shù)從M次增加到M+1次時，使短路次數(shù)增加后的第M次為 止的短路時間的總值少于短路次數(shù)增加前的短路時間的總值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的直流電源裝置，其特征在于，在使所述開關(guān)單元的短路次數(shù)從M次增加到M+1次時，使第M+1次為止的短路時間的 總值等于短路次數(shù)增加前的第M次為止的短路時間的總值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的直流電源裝置，其特征在于，在使所述開關(guān)單元的短路次數(shù)從M次減少到M-I次時，使短路次數(shù)減少后的短路時間 的總值比短路次數(shù)減少前的第M-I次為止的短路時間的總值增加。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的直流電源裝置，其特征在于，在使所述開關(guān)單元的短路次數(shù)從M次減少到M-I次時，使短路次數(shù)減少后的短路時間 的總值等于短路次數(shù)減少前的第M次為止的短路時間的總值。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的直流電源裝置，其特征在于，該直流電源裝置還包括輸入電流檢測單元，該輸入電流檢測單元檢測來自所述交流電 源的輸入電流，所述開關(guān)控制單元根據(jù)所述比值和由所述輸入電流檢測單元檢測到的輸入電流，來決 定所述開關(guān)單元的二至六次為止的短路次數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的直流電源裝置，其特征在于，該直流電源裝置還包括負(fù)載量檢測單元，該負(fù)載量檢測單元檢測與所述直流功率相連 的負(fù)載量，所述開關(guān)控制單元根據(jù)所述比值和由所述負(fù)載量檢測單元檢測到的輸入電流，來決定 所述開關(guān)單元的二至六次為止的短路次數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的直流電源裝置，其特征在于，將與所述直流功率相連的負(fù)載設(shè)作電動機(jī)，將所述負(fù)載量設(shè)作對所述電動機(jī)的施加電 壓，作為所述負(fù)載量檢測單元具有檢測對電動機(jī)的施加電壓的電動機(jī)施加電壓檢測單元，所述開關(guān)控制單元根據(jù)所述比值和由所述電動機(jī)施加電壓檢測單元檢測到的電動機(jī) 施加電壓來決定所述開關(guān)單元的二至六次的短路次數(shù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的直流電源裝置，其特征在于，將與所述直流功率相連的負(fù)載設(shè)作電動機(jī)，將所述負(fù)載量設(shè)作所述電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，作 為所述負(fù)載量檢測單元具有檢測電動機(jī)的轉(zhuǎn)速的電動機(jī)轉(zhuǎn)速檢測單元，所述開關(guān)控制單元根據(jù)所述比值和由所述電動機(jī)轉(zhuǎn)速檢測單元檢測到的電動機(jī)轉(zhuǎn)速 來決定所述開關(guān)單元的二至六次的短路次數(shù)。
12.—種空調(diào)裝置，其裝載有轉(zhuǎn)速控制型壓縮機(jī)，該空調(diào)裝置的特征在于，使用權(quán)利要 求1至11中任一項(xiàng)所述的直流電源裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供直流電源裝置和使用了該裝置的空調(diào)裝置。在由目標(biāo)電壓設(shè)置單元設(shè)置的目標(biāo)直流電壓與由電源電壓檢測單元檢測到的電源電壓的比值小于預(yù)定值的情況下，在距由過零檢測單元檢測到的交流電源的過零點(diǎn)的1/2周期中使開關(guān)單元短路兩次，將該兩次短路的第一次和第二次短路間隔在由頻率檢測單元檢測到的電源頻率為50Hz時設(shè)為0.2～0.4ms，在電源頻率為60Hz時設(shè)為0.16～0.33ms，之后在比值為預(yù)定值以上的情況下，將開關(guān)單元的短路次數(shù)根據(jù)比值，切換為比兩次還多的次數(shù)，且直流電源裝置的噪聲頻率不超過所嵌入的設(shè)備的電動機(jī)的運(yùn)行噪聲頻率的短路次數(shù)。
文檔編號H02M7/04GK102055350SQ201010260619
公開日2011年5月11日 申請日期2010年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月6日
發(fā)明者右之子知惠, 奧山敦, 巖城聰明, 田村建司, 田村正博 申請人:日立空調(diào)·家用電器株式會社