CN102405586B - 电源装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电源装置。该电源装置的微型计算机(18)包括：目标占空比计算部(31)，基于输入电压(Vin)、输入电流(Iin)、输出电压(Vo)和目标电压(Vt)，计算目标占空比(DUt)；以及占空比计算部(33)，以目标占空比(DUt)和前一周期的占空比(DUp)之间的偏差逐渐变小的方式，计算当前周期的占空比(DU)，并且当输出电压(Vo)超过阈值电压(Vth1)时，该占空比计算部(33)使当前周期的占空比(DU)瞬间下降。因此，可以安全地进行软启动。
Description
技术领域
本发明涉及一种电源装置，特别是涉及一种具备有源滤波器的电源装置。
背景技术
以往，在空气调节机或冰箱等的电源装置中，利用二极管电桥那样的整流电路对来自市电的交流电压进行整流，并且利用电容器那样的平滑电路使整流后的电压平滑化来生成直流电压，再通过转换器将该直流电压转换成交流电压并提供给交流电动机。
为了提高这种电源装置的功率因数、降低电源谐波电流，具有如下方法：在整流电路和平滑电路之间设置有源滤波器，以使输入电流与输入电压的波形、相位一致（例如参照日本专利公开公报特开2008-79474号（专利文献1））。在该专利文献1中，输入电流、输入电压和输出电压的检测、以及开关元件的控制信号的生成全部由硬件（电子电路）完成。
此外，还具有通过软件生成开关元件的控制信号的方法（例如参照日本专利公开公报特开2004-260871号（专利文献2））。在该专利文献2中，目标占空比被存储在内部存储器中，仅检测有源滤波器的输出电压，并且以检测电压与目标电压一致的方式，来生成开关元件的控制信号，并不检测输入电流和输入电压。
专利文献1：日本专利公开公报特开2008-79474号
专利文献2：日本专利公开公报特开2004-260871号
然而，在专利文献1中，由于通过硬件生成开关元件的控制信号，虽然能够根据输入电流、输入电压和输出电压的变化灵活地进行控制，但是需要大量的电气元件，并且用于安装电气元件的基板占有空间变大，导致成本提高。此外，还需要单独设置软启动电路（例如RC串联电路）等，用于防止启动时占空比急剧增加，进一步导致成本提高。
此外，在专利文献2中，能够以占空比由固定速度变化到目标占空比的方式，来进行软启动。但是，在占空比到达目标占空比的期间，即使检测到能造成开关元件等损坏的电流、电压时，也不能立即使占空比下降，导致在一段时间内持续处于危险状态。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的主要目的在于提供一种可以进行软启动且安全的电源装置。
本发明提供一种电源装置，其包括：整流电路，对第一交流电压进行整流；有源滤波器，设置在整流电路的次级；平滑电路，使有源滤波器的输出电压平滑化，来生成直流电压；以及转换器，将直流电压转换成第二交流电压。有源滤波器包括：电抗器，该电抗器的一个端子接收整流电路的输出电压；二极管，该二极管的正极与电抗器的另一个端子连接，该二极管的负极与平滑电路连接；以及开关元件，连接在电抗器的另一个端子和基准电压的线路之间。该电源装置还包括微型计算机，该微型计算机检测有源滤波器的输入电流、输入电压和输出电压，并且基于检测结果对开关元件进行导通或断开控制，以使输入电流和输入电压的相位一致，且使有源滤波器的输出电压与目标电压一致。该微型计算机包括：目标占空比计算部，基于输入电压、输入电流、输出电压和目标电压，计算目标占空比；占空比计算部，以目标占空比计算部计算出的目标占空比和前一周期的占空比之间的偏差逐渐变小的方式，计算当前周期的占空比，并且当输出电压超过预先确定的第一阈值电压时，该占空比计算部使当前周期的占空比相对于前一周期的占空比瞬间下降；以及信号生成部，基于由占空比计算部计算出的当前周期的占空比，生成开关元件的控制信号。因此，由于以目标占空比和前一周期的占空比之间的偏差逐渐变小的方式，来设定当前周期的占空比，所以可以进行软启动。此外，可以灵活地设定软启动时占空比的变化速度。此外，由于当输出电压超过第一阈值电压时使当前周期的占空比相对于前一周期的占空比瞬间下降，所以是安全的。
优选的是，当输出电压超过第一阈值电压时，占空比计算部使当前周期的占空比瞬间下降到预先确定的占空比。
此外，优选的是，当输出电压超过第一阈值电压时，占空比计算部使当前周期的占空比瞬间下降到目标占空比。
此外，本发明还提供另一种电源装置，其包括：整流电路，对第一交流电压进行整流；有源滤波器，设置在整流电路的次级；平滑电路，使有源滤波器的输出电压平滑化，来生成直流电压；以及转换器，将直流电压转换成第二交流电压。有源滤波器包括：电抗器，该电抗器的一个端子接收整流电路的输出电压；二极管，该二极管的正极与电抗器的另一个端子连接，该二极管的负极与平滑电路连接；以及开关元件，连接在电抗器的另一个端子和基准电压的线路之间。该电源装置还包括微型计算机，该微型计算机检测有源滤波器的输入电流、输入电压和输出电压，并且基于检测结果对开关元件进行导通或断开控制，以使输入电流和输入电压的相位一致，且使有源滤波器的输出电压与目标电压一致。该微型计算机包括：目标占空比计算部，基于输入电压、输入电流、输出电压和目标电压，计算目标占空比；占空比计算部，当目标占空比计算部计算出的目标占空比比前一周期的占空比高时，该占空比计算部以目标占空比和前一周期的占空比之间的偏差逐渐变小的方式，使当前周期的占空比以第一速度上升，当目标占空比计算部计算出的目标占空比比前一周期的占空比低时，该占空比计算部以目标占空比和前一周期的占空比之间的偏差逐渐变小的方式，使当前周期的占空比以第二速度下降，当输出电压超过预先确定的第一阈值电压时，该占空比计算部使第二速度瞬间变快；以及信号生成部，基于占空比计算部计算出的当前周期的占空比，生成开关元件的控制信号。因此，由于以目标占空比和前一周期的占空比之间的偏差逐渐变小的方式，使当前周期的占空比以第一速度上升，或者是以第二速度下降，所以可以进行软启动。此外，可以灵活地设定软启动时占空比的变化速度。此外，由于当输出电压超过第一阈值电压时使第二速度瞬间变快，所以是安全的。
优选的是，微型计算机控制转换器，并且当输出电压超过比第一阈值电压高的预先确定的第二阈值电压时，该微型计算机使转换器停止。
如上所述，按照本发明，可以进行软启动，并且可以得到安全的电源装置。此外，可以灵活地设定软启动时占空比的变化速度。
附图说明
图1是表示本发明第一实施方式的电源装置构成的电路框图。
图2是表示图1所示的信号生成部构成的框图。
图3是用于说明图2所示的占空比计算部的动作的图。
图4是用于说明图2所示的存储部的动作的图。
图5是表示图1所示的微型计算机的过零检测信号的生成方法的图。
图6是表示第一实施方式的变形例的电路框图。
图7是表示本发明第二实施方式的电源装置要部的框图。
图8是表示本发明第三实施方式的电源装置要部的框图。
图9是表示本发明第四实施方式的电源装置要部的框图。
图10是表示本发明第五实施方式的电源装置要部的框图。
图11是表示图10说明的微型计算机的动作的流程图。
附图标记说明
1交流电源 2整流电路
2a正电压侧输出节点 2b负电压侧输出节点
3～6二极管 7、15分压电阻器
8电流检测电阻器 9放大器
10有源滤波器 11电抗器
12二极管 13IGBT
14平滑电容器 16转换器
16a正电压侧输入节点 16b负电压侧输入节点
17交流电动机 18微型计算机
20、22电压检测部 21电流检测部
23目标电压设定部 24信号生成部
30交流电流比较部 31目标占空比计算部
32存储部 33、40、41占空比计算部
34信号波形生成部 35温度传感器
36温度检测部 42直流电压比较部
具体实施方式
（第一实施方式）
图1是表示本发明第一实施方式的电源装置构成的框图。图1中，该电源装置包括：整流电路2、分压电阻器7、15、电流检测电阻器8、放大器9、有源滤波器10、平滑电容器14、转换器16和微型计算机18。
整流电路2包括桥式连接的四个二极管3～6，用于对来自交流电源1的交流电压进行全波整流。向二极管3、4的正极之间提供交流电压。二极管3、4的负极都与正电压侧输出节点2a连接，二极管5、6的负极分别与二极管3、4的正极连接，二极管5、6的正极都与负电压侧输出节点2b连接。
分压电阻器7连接在整流电路2的正电压侧输出节点2a和基准电压的线路之间，用于对整流电路2的输出电压、即有源滤波器10的输入电压Vin进行分压，生成表示输入电压Vin的信号并将其提供给微型计算机18。
电流检测电阻器8连接在转换器16的负电压侧输入节点16b和整流电路2的负电压侧输出节点2b之间，用于输出表示有源滤波器10的输入电流Iin的信号。放大器9对电流检测电阻器8的输出信号进行放大并将其提供给微型计算机18。转换器16的负电压侧输入节点16b与基准电压的线路连接。
有源滤波器10包括：电抗器11、二极管12和IGBT（Insulated GateBipolar Transistor绝缘栅双极型晶体管）13。电抗器11的一个端子与整流电路2的正电压侧输出节点2a连接。二极管12的正极与电抗器11的另一个端子连接，其负极与转换器16的正电压侧输入节点16a连接。IGBT13的集电极与电抗器11的另一个端子连接，其发射极与基准电压的线路连接，其栅极接收来自微型计算机18的控制信号。
平滑电容器14连接在二极管12的负极和基准电压的线路之间，用于使有源滤波器10的输出电压Vo平滑化，来生成直流电压。分压电阻器15与平滑电容器14并联，用于对有源滤波器10的输出电压Vo进行分压，生成表示输出电压Vo的信号并将其提供给微型计算机18。转换器16将有源滤波器10的输出电压Vo转换成三相交流电压，并将该三相交流电压提供给交流电动机17。
微型计算机18基于来自转换器16的直流电流信号或来自交流电动机17的电动机位置信号，来控制转换器16。此外，微型计算机18基于输入电压Vin、输入电流Iin和输出电压Vo，对IGBT13进行导通/断开控制，以使输入电压Vin和输入电流Iin的波形、相位一致，从而使功率因数接近1，并且使输出电压Vo与目标电压Vt一致。此外，微型计算机18对应于输入电压Vin的下降使目标电压Vt下降。此外，微型计算机18对应于输入电流Iin超过阈值电流Ith1，使控制信号
的占空比DU下降，并且微型计算机18对应于输入电流Iin超过比阈值电流Ith1高的阈值电流Ith2，停止控制转换器16。
即，微型计算机18包括：电压检测部20、22、电流检测部21、目标电压设定部23和信号生成部24。电压检测部20基于分压电阻器7的输出信号生成数字信号，该数字信号表示有源滤波器10的输入电压Vin的波形、相位和振幅等。电流检测部21基于放大器9的输出信号生成数字信号，该数字信号表示有源滤波器10的输入电流Iin的波形、相位和振幅等。电压检测部22基于分压电阻器15的输出信号生成数字信号，该数字信号表示有源滤波器10的输出电压Vo的电平。
目标电压设定部23基于电压检测部20的输出信号生成目标电压Vt。目标电压Vt伴随有源滤波器10的输入电压Vin下降而下降。信号生成部24基于输入电压Vin、输入电流Iin、输出电压Vo和目标电压Vt生成控制信号，来对IGBT13进行导通/断开控制，以使输入电压Vin与输入电流Iin的波形、相位一致，从而使功率因数接近1，并且使输出电压Vo与目标电压Vt一致。
如图2所示，信号生成部24包括：交流电流比较部30、目标占空比计算部31、存储部32、占空比计算部33和信号波形生成部34。交流电流比较部30基于图1的电流检测部21的输出信号得出输入电流Iin，并将该输入电流Iin与预先设定的阈值电流Ith1、Ith2（Ith1＜Ith2）进行比较。当Iin＜Ith1时，交流电流比较部30使信号
都为“L”电平，当Ith1＜Iin＜Ith2时，交流电流比较部30使信号
分别为“H”电平和“L”电平，当Iin＞Ith2时，交流电流比较部30使信号
都为“H”电平。
当信号为“L”电平时，微型计算机18控制转换器16，当信号
变成“H”电平时，微型计算机18使转换器16内的全部晶体管断开，停止控制转换器16。
如图3所示，将输入电压Vin和输入电流Iin的一个周期分割成（N+1）个区间（N为正整数），设定每个区间的占空比DU。目标占空比计算部31基于输入电压Vin、输入电流Iin、输出电压Vo和目标电压Vt，计算各区间的目标占空比DUt。
如图4所示，在存储部32的地址0～N中，分别存储有前一周期的全部区间的占空比DUp0～DUpN。当信号
为“L”电平时，占空比计算部33计算当前周期的当前区间的占空比DU，以便在预先确定数量的周期内，逐渐地消除当前区间的目标占空比DUt和存储在存储部32内的前一周期对应区间的占空比DUp之间的偏差。
另外，可以采用作为反馈控制技术的PID控制，使占空比DU接近目标占空比DUt，也可以使占空比DU以偏差的规定比例逐渐接近目标占空比DUt，还可以采用其他方法。
此外，当信号
为“H”电平时，占空比计算部33使当前周期的当前区间的占空比DU瞬间下降到预先确定的足够低的占空比。即，当信号
为“L”电平时，如果占空比计算部33仍以占空比DU逐渐到达目标占空比DUt的方式来计算占空比DU，则在因某种原因导致检测出较大的输入电流Iin时，会持续处于危险的状态。
如果过电流流过IGBT13，则有时会导致IGBT13发生短路而损坏。如果IGBT13发生短路而损坏，则电源线路和基准电压的线路之间短路，存在因大电流流过而损坏电路的危险性。因此，通常在电路中利用保险丝等来保护电路。但是，在像空气调节机那样的产品的电路中，必须尽量避免因电源线路的保险丝断开而成为不能运转的状态。因此，当信号
为“H”电平时，占空比计算部33边控制转换器16、边使占空比DU瞬间下降到足够低的占空比。
信号波形生成部34基于占空比计算部33生成的占空比DU，生成控制信号的波形。控制信号是输入电压Vin、输入电流Iin和输出电压Vo的函数，
（Vin，Iin，Vo）。此外，输出电压Vo是目标电压Vt、输出电压Vo和输入电压Vin的函数，Vo=y（Vt，Vo，Vin）。输入电压Vin和输出电压Vo被控制成固定的关系。此外，以即使输入电压Vin下降电力损失也不会变化的方式，伴随输入电压Vin的下降使目标电压Vt也下降。
利用存储在微型计算机18内的任意设定值，来确定由控制信号
控制的IGBT13的导通/断开的周期。例如，通过采用能够重写数据的闪存器来存储任意设定值，从而能够改变任意设定值。考虑到噪声或噪声端子电压（noise terminal voltage）的问题，通常将有源滤波器10的开关周期设定为15kHz～20kHz。
此外，把过零检测信号
作为触发（trigger）来生成该控制信号
，该过零检测信号由微型计算机18基于图5所示的输入电压Vac生成。输入电压Vac是对正弦波形的交流电压进行全波整流后的电压。微型计算机18对输入电压Vac进行采样，当输入电压Vac在预先设定的阈值电压Vth以下时，使过零检测信号
上升为“H”电平（时刻t0、t2、t4），当输入电压Vac在阈值电压Vth以上时，使过零检测信号
下降为“L”电平（时刻t1、t3、t5），通过软件生成过零检测信号
。
另外，也可以采用由电阻元件、二极管和光耦合器组合而成的电路或比较器等硬件，来生成过零检测信号
，并且把该过零检测信号
输入到微型计算机18内，作为控制信号
的输出触发。
在第一实施方式中，由于以目标占空比DUt和前一周期的占空比DUp之间的偏差逐渐变小的方式来设定当前周期的占空比DU，所以可以进行软启动。此外，可以灵活地设定软启动时占空比DU的变化速度。
此外，将比能损坏IGBT13的过电流电平Ith2低的阈值电流Ith1预先设定在微型计算机18内，当输入电流Vin超过了阈值电流Ith1时，使占空比DU瞬间下降。因此，可以防止引起元件损坏那样的大电流在电路中流动，从而可以确保安全。
另外，所谓“瞬间”是指，例如到下次的控制常数变更时，例如在以20kHz的载波频率进行控制的情况下，为50μsec（微秒）之后。此外，也可以不是50μsec之后，而是例如从下次的电源电压过零点开始使占空比DU降低。
此外，如果此时停止顺序控制，则产品功能变差，所以将阈值电流Ith1预先设定为能够安全运转的值，如果检测到该阈值电流Ith1以上的电流，则不停止顺序控制，而是使占空比DU下降来防止元件损坏和电路损坏。因此，可以不损害产品功能并确保安全性。在此，所谓“顺序控制”是指实现产品的目的的控制。例如产品为空调时是持续进行冷暖气装置运转的控制，产品为冰箱时是持续对室内进行制冷的控制，产品为洗衣机时是持续驱动电动机的控制，该电动机用于使洗衣槽转动。
另外，在第一实施方式中，当信号为“H”电平时，使占空比DU瞬间下降到预先确定的足够低的占空比，但是也可以把存储在存储部32内的前一周期对应区间的占空比DUp乘以K（K是大于0且小于1的实数）后的值作为当前周期的当前区间的占空比DU。在此，K可以是固定值，也可以是输入电流Iin与阈值电流Ith1的差（Iin-Ith1）越大，则使K越大。此外，也可以把存储在存储部32内的前一周期对应区间的占空比DUp减去固定值后的值作为当前周期的当前区间的占空比DU。
在此，如果使占空比DU为0（零），则输入电流Iin的波形与电容输入型电源装置的输入电流的波形相同，其结果，有可能导致输入电流Iin的最大值比检测出的输入电流值大。因此，需要以占空比DU不为0的方式来设定占空比DU。
另外，把以这种方式计算出的占空比DU作为前一周期的占空比DUp存储在存储部32内，由于此后输出的占空比DU从进行了下降控制之后的占空比DU逐渐接近目标占空比DUt，所以不会立即返回到进行下降控制之前的占空比DU。
此外，也可以具有IGBT模块，该IGBT模块内置有IGBT13，并且当过电流流过IGBT13时输出过电流检测信号。在使用这种IGBT模块替代IGBT13的情况下，当从IGBT模块输出过电流检测信号时，微型计算机18判断发生异常，停止转换器16的顺序控制。
但是，在普通的产品中，如果经常发生运转异常停止，则产品功能变差，所以优选进行保护控制，而尽量不停止顺序控制。在采用IGBT模块的情况下，使微型计算机18预先具有比IGBT模块输出过电流检测信号时的阈值电流Ith2低的阈值电流Ith1。当输入电流Iin超过了阈值电流Ith1时，微型计算机18不停止顺序控制，而是使占空比DU瞬间下降，当从IGBT模块输出过电流检测信号时，微型计算机18停止转换器16的顺序控制。因此，在这种情况下，交流电流比较部30不对输入电流Iin和阈值电流Ith2进行比较，也不输出信号
。
图6是表示第一实施方式的变形例的电路框图，是与图1对比的图。图6中，该电源装置与图1的电源装置的不同点是在IGBT13的附近设置有温度传感器35，并且在微型计算机18中设置有温度检测部36。温度传感器35检测IGBT13的温度Ta，并输出电平与检测出的温度对应的信号。温度检测部36基于温度传感器35的输出信号，生成表示IGBT13的温度Ta的数字信号，并把该信号提供给目标电压设定部23。目标电压设定部23对应于输入电压Vin的下降使目标电压Vt下降、对应于输入电流Iin的上升使目标电压Vt下降、并且对应于IGBT13的温度Ta的上升使目标电压Vt下降。
输入电流Iin越大、流过IGBT13的电流越大，IGBT13的温度也越上升。如果可以抑制IGBT13的温度上升，则通过与基于输入电流Iin进行的目标电压Vt的控制相配合，可以减少噪声端子电压电平，降低IGBT13高温损坏的危险性，并增加安全性。此外，能够采用低价的IGBT13，从而降低了成本。
（第二实施方式）
图7是表示本发明第二实施方式的电源装置要部的框图，是与图2对比的图。图7中，该电源装置与第一实施方式的电源装置的不同点是用占空比计算部40来替代占空比计算部33。当信号
为“L”电平时，占空比计算部40与占空比计算部33相同，计算当前周期的当前区间的占空比DU，以便在预先确定数量的周期内，逐渐地消除当前区间的目标占空比DUt和存储在存储部32内的前一周期对应区间的占空比DUp之间的偏差。
此外，当信号
为“H”电平时，由于当前周期的当前区间的目标占空比DUt变小，所以占空比计算部40瞬间将当前周期的当前区间的占空比DU设定为当前周期的当前区间的目标占空比DUt。因此，当输入电流Iin超过阈值电流Ith1时，在下次的控制常数变更时，例如在以20kHz载波频率进行控制的情况下为50μsec之后，使占空比DU下降。此外，也可以不是在50μsec之后，而是例如从下次的电源电压过零点开始，使占空比DU下降。
第二实施方式也可以得到与第一实施方式相同的效果。此外，与强制性地使占空比DU下降的第一实施方式相比，可以使输出电压Vo不会与控制值相差太大，并且与第一实施方式相同，可以迅速地得到安全的交流电流Iin。
（第三实施方式）
图8是表示本发明第三实施方式的电源装置要部的框图，是与图2对比的图。图8中，该电源装置与第一实施方式的电源装置的不同点是用占空比计算部41来替代占空比计算部33。占空比计算部41计算当前周期的当前区间的占空比DU，以便逐渐地消除当前区间的目标占空比DUt和存储在存储部32内的前一周期对应区间的占空比DUp之间的偏差。在此，占空比计算部41具有：使占空比DU朝向目标占空比DUt增加时的增益GU；以及使占空比DU朝向目标占空比DUt减少时的增益GD1、GD2（GD1＜GD2）。
当信号为“L”电平时，占空比计算部41利用增益GU、GD1计算当前周期的当前区间的占空比DU，以便逐渐地消除当前区间的目标占空比DUt和前一周期对应区间的占空比DUp之间的偏差。此外，当信号
为“H”电平时，占空比计算部41利用增益GU（或增益GD2）计算当前周期的当前区间的占空比DU，以便逐渐地（或迅速地）消除当前区间的目标占空比DUt和前一周期对应区间的占空比DUp之间的偏差。
因此，当输入电流Iin超过阈值电流Ith1时，在下次的控制常数变更时，例如在以20kHz载波频率进行控制的情况下为50μsec之后，使占空比DU下降。此外，也可以不是50μsec之后，而是例如从下次的电源电压过零点开始，使占空比DU下降。
换句话说，当目标占空比DUt比前一周期的占空比DUp高时，占空比计算部41以目标占空比DUt和前一周期的占空比DUp之间的偏差逐渐变小的方式，使当前周期的占空比DU以第一速度上升，当目标占空比DUt比前一周期的占空比DUp低时，占空比计算部41以目标占空比DUt和前一周期的占空比DUp之间的偏差逐渐变小的方式，使当前周期的占空比DU以第二速度下降，当输入电流Iin超过阈值电流Ith1时，占空比计算部41使第二速度瞬间变快。
在第三实施方式中，不发生将目标占空比DUt直接代入占空比DU时那样的急剧的输出变化，也能够使停留在危险状态下的时间变短，从而能够进行更具有连续性的控制。
另外，在第三实施方式中，说明了对占空比DU进行比例控制的情况，但是并不限定于此，只要当输入电流Iin超过阈值电流Ith1时使第二速度瞬间变快，可以是任意方法。例如，可以是如下积分控制方式：把增益G保持为固定，使用于进行增益G的加法运算的积分灵敏度变小，来使控制速度变快。
（第四实施方式）
图9是表示本发明第四实施方式的电源装置要部的框图，是与图2对比的图。图9中，该电源装置与第一实施方式的电源装置的不同点是用直流电压比较部42来替代交流电流比较部30。
直流电压比较部42基于图1的电压检测部22的输出信号得出输出电压Vo，对该输出电压Vo和预先设定的阈值电压Vth1、Vth2（Vth1＜Vth2）进行比较。当Vo＜Vth1时，直流电压比较部42使信号
都为“L”电平，当Vth1＜Vo＜Vth2时，直流电压比较部42使信号
、
分别为“H”电平和“L”电平，当Vo＞Vth2时，直流电压比较部42使信号
都为“H”电平。
当信号
为“L”电平时，微型计算机18控制转换器16，当信号
变成“H”电平时，微型计算机18使转换器16内的全部晶体管断开，停止控制转换器16。
此外，当信号
为“H”电平时，占空比计算部33使当前周期的当前区间的占空比DU瞬间下降到预先确定的足够低的占空比。即，当信号
为“H”电平时，如果占空比计算部33仍以占空比DU逐渐到达目标占空比DUt的方式来计算占空比DU，则在因某种原因导致检测到较大的输出电压Vo时，会持续处于危险的状态。
通常，为了防止电路元件被过电压损坏，设定阈值电压，当检测电压超过阈值电压时，使电路的动作停止。在有源滤波器控制中，由于在电源时钟全部区域进行将能量积蓄在电抗器11中的开关动作，所以当受到某种影响、例如控制时机的误检测等时，容易导致输出电压Vo上升。但是，如果每当检测电压超过阈值电压都使产品异常停止，则产品功能变差，所以优选进行能够脱离危险状态而尽量不停止顺序控制的保护控制。
为此，第四实施方式中，预先设定比停止顺序控制的阈值电压Vth2低的阈值电压Vth1，当输出电压Vo超过阈值电压Vth1时，使占空比DU瞬间下降。但是，由于如果频繁地进行占空比DU的下降控制，则不能得到所希望的输出电压，所以需要将阈值电压Vth1设定得较高。
第四实施方式也可以得到与第一实施方式相同的效果。
另外，也可以用直流电压比较部42来替换图7的交流电流比较部30。在这种情况下，当信号
为“L”电平时，占空比计算部40计算占空比DU，以便逐渐地消除目标占空比DUt和前一周期的占空比DUp之间的偏差，当信号
为“H”电平时，占空比计算部40把占空比DU瞬间设定为目标占空比DUt。此外，当信号
为“L”电平时，微型计算机18控制转换器16，当信号
变成“H”电平时，微型计算机18停止控制转换器16。
此外，也可以用直流电压比较部42来替代图8的交流电流比较部30。在这种情况下，当信号
为“L”电平时，占空比计算部41利用增益GU、GD1计算占空比DU，以便逐渐地消除目标占空比DUt和前一周期的占空比DUp之间的偏差，当信号
为“H”电平时，占空比计算部41利用增益GU（或增益GD2）计算占空比DU，以便逐渐地（或迅速地）消除目标占空比DUt和前一周期的占空比DUp之间的偏差。此外，当信号
为“L”电平时，微型计算机18控制转换器16，当信号
变成“H”电平时，微型计算机18停止控制转换器16。
（第五实施方式）
图10是表示本发明第五实施方式的电源装置要部的框图，是与图2对比的图。图10中，该电源装置与第一实施方式的电源装置的不同点是追加了直流电压比较部42。当信号
都为“L”电平时，占空比计算部33计算当前周期的当前区间的占空比DU，以便在预先确定数量的周期内，逐渐地消除当前区间的目标占空比DUt和存储在存储部32内的前一周期对应区间的占空比DUp之间的偏差。
此外，当信号或信号
变成“H”电平时，占空比计算部33使当前周期的当前区间的占空比DU瞬间下降到预先确定的足够低的占空比。此外，当信号
都为“L”电平时，微型计算机18控制转换器16，当信号
或信号变成“H”电平时，微型计算机18使转换器16内的全部晶体管断开，并停止控制转换器16。
图11是表示第五实施方式的微型计算机18的动作的流程图。该流程图仅表示每个载波周期设定占空比DU的动作，在对IGBT13进行导通/断开控制和停止控制IGBT13之间进行切换的控制单独执行。
在步骤S1中，微型计算机18检测输入电流Iin和输出电压Vo，在步骤S2中，判断输入电流Iin是否在阈值电流Ith2以下。当Iin≤Ith2时，在步骤S3中，判断输出电压Vo是否在阈值电压Vth2以下。当Vo≤Vth2时，在步骤S4中，判断输入电流Iin是否在阈值电流Ith1以下。当Iin≤Ith1时，在步骤S5中，判断输出电压Vo是否在阈值电压Vth1以下。
在步骤S2中当输入电流Iin超过阈值电流Ith2时（Iin＞Ith2）、以及在步骤S3中当输出电压Vo超过阈值电压Vth2时（Vo＞Vth2），在步骤S6中，清除控制信号
的输出允许标志，停止输出控制信号并停止控制转换器16。在步骤S7中，将占空比DU设定为最小值，再前进到步骤S10。
在步骤S4中当输入电流Iin超过阈值电流Ith1时（Ith2≥Iin＞Ith1）、以及在步骤S5中当输出电压Vo超过阈值电压Vth1时（Vth2≥Vo＞Vth1），在步骤S8中，将占空比DU设定为预先确定的下降值，再前进到步骤S10。
在步骤S5中当输出电压Vo在阈值电压Vth1以下时（Vo≤Vth1、Iin≤Ith1），在步骤S9中，将占空比DU设定为通常计算值，再前进到步骤S10。在步骤S10中，输出在步骤S7、步骤S8或步骤S9中设定的占空比DU，返回到步骤S1。
另外，步骤S6的输出允许标志是在状态控制函数（未说明）内使用的标志，当输出允许标志被清除时停止顺序控制。在步骤S7中，由于已经清除了输出允许标志，所以也可以不设定占空比DU，但是考虑到由于时机或时间而没有立即停止顺序控制的情况，将占空比DU设定为最小值。占空比DU的最小值是微型计算机18内所具有的固定值，设定为不影响直流电压升压能力或交流电流波形形成的程度的微小输出时间。当占空比DU为最小值时，控制信号的输出基本处于停止状态。因此，即使不立即停止控制信号
的输出，由于从检测出过电流或过电压的时点开始电流值或电压值也会变小，所以是安全的。
第五实施方式也可以得到与第一实施方式相同的效果。
另外，也可以在图7的电源装置中追加直流电压比较部42。在这种情况下，当信号都为“L”电平时，占空比计算部40计算占空比DU，以便逐渐地消除目标占空比DUt和前一周期的占空比DUp之间的偏差，当信号
或信号
为“H”电平时，占空比计算部40将占空比DU瞬间设定为目标占空比DUt。此外，当信号
都为“L”电平时，微型计算机18控制转换器16，当信号
或信号
变成“H”电平时，微型计算机18停止控制转换器16。
此外，也可以在图8的电源装置中追加直流电压比较部42。在这种情况下，当信号
都为“L”电平时，占空比计算部41利用增益GU、GD1计算占空比DU，以便逐渐地消除目标占空比DUt和前一周期的占空比DUp之间的偏差，当信号
或信号
为“H”电平时，占空比计算部41利用增益GU（或增益GD2）计算占空比DU，以便逐渐地（或迅速地）消除目标占空比DUt和前一周期的占空比DUp之间的偏差。此外，当信号
都为“L”电平时，微型计算机18控制转换器16，当信号
或信号
变成“H”电平时，微型计算机18停止控制转换器16。
本发明实施方式的所有内容均为举例说明，本发明并不限定于此。本发明的范围并不是由以上说明的内容来表示，而是由权利要求来表示，并且包含与权利要求等同的内容和权利要求范围内的所有变更。
Claims (6)
1.一种电源装置，包括：
整流电路（2），对第一交流电压进行整流；
有源滤波器（10），设置在所述整流电路（2）的次级；
平滑电路（14），使所述有源滤波器（10）的输出电压平滑化，来生成直流电压；以及
转换器（16），将所述直流电压转换成第二交流电压，
所述有源滤波器（10）包括：
电抗器（11），所述电抗器（11）的一个端子接收所述整流电路（2）的输出电压；
二极管（12），所述二极管（12）的正极与所述电抗器（11）的另一个端子连接，所述二极管（12）的负极与所述平滑电路（14）连接；以及
开关元件（13），连接在所述电抗器（11）的另一个端子和基准电压的线路之间，
所述电源装置还包括微型计算机（18），所述微型计算机（18）检测所述有源滤波器（10）的输入电流（Iin）、输入电压（Vin）和输出电压（Vo），并且基于检测结果对所述开关元件（13）进行导通或断开控制，以使所述输入电流（Iin）和所述输入电压（Vin）的相位一致，且使所述有源滤波器（10）的输出电压（Vo）与目标电压（Vt）一致，其特征在于，
所述微型计算机（18）包括：
目标占空比计算部（31），基于所述输入电压（Vin）、所述输入电流（Iin）、所述输出电压（Vo）和所述目标电压（Vt），计算目标占空比（DUt）；
占空比计算部（33），以所述目标占空比计算部（31）计算出的目标占空比（DUt）和前一周期的占空比（DUp）之间的偏差逐渐变小的方式，计算当前周期的占空比（DU），并且当所述输出电压（Vo）超过预先确定的第一阈值电压（Vth1）时，所述占空比计算部（33）使当前周期的占空比（DU）瞬间下降；以及
信号生成部（34），基于所述占空比计算部（33）计算出的当前周期的占空比（DU），生成所述开关元件（13）的控制信号。
2.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于，当所述输出电压（Vo）超过所述第一阈值电压（Vth1）时，所述占空比计算部（33）使当前周期的占空比（DU）瞬间下降到预先确定的占空比。
3.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于，当所述输出电压（Vo）超过所述第一阈值电压（Vth1）时，所述占空比计算部（40）使当前周期的占空比（DU）瞬间下降到所述目标占空比（DUt）。
4.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于，所述微型计算机（18）控制所述转换器（16），并且当所述输出电压（Vo）超过比所述第一阈值电压（Vth1）高的预先确定的第二阈值电压（Vth2）时，所述微型计算机（18）使所述转换器（16）停止。
5.一种电源装置，包括：
整流电路（2），对第一交流电压进行整流；
有源滤波器（10），设置在所述整流电路（2）的次级；
平滑电路（14），使所述有源滤波器（10）的输出电压平滑化，来生成直流电压；以及
转换器（16），将所述直流电压转换成第二交流电压，
所述有源滤波器（10）包括：
电抗器（11），所述电抗器（11）的一个端子接收所述整流电路（2）的输出电压；
二极管（12），所述二极管（12）的正极与所述电抗器（11）的另一个端子连接，所述二极管（12）的负极与所述平滑电路（14）连接；以及
开关元件（13），连接在所述电抗器（11）的另一个端子和基准电压的线路之间，
所述电源装置还包括微型计算机（18），所述微型计算机（18）检测所述有源滤波器（10）的输入电流（Iin）、输入电压（Vin）和输出电压（Vo），并且基于检测结果对所述开关元件（13）进行导通或断开控制，以使所述输入电流（Iin）和所述输入电压（Vin）的相位一致，且使所述有源滤波器（10）的输出电压（Vo）与目标电压（Vt）一致，其特征在于，
所述微型计算机（18）包括：
目标占空比计算部（31），基于所述输入电压（Vin）、所述输入电流（Iin）、所述输出电压（Vo）和所述目标电压（Vt），计算目标占空比（DUt）；
占空比计算部（41），当所述目标占空比计算部（31）计算出的目标占空比（DUt）比前一周期的占空比（DUp）高时，所述占空比计算部（41）以目标占空比（DUt）和前一周期的占空比（DUp）之间的偏差逐渐变小的方式，使当前周期的占空比（DU）以第一速度上升，当所述目标占空比计算部（31）计算出的目标占空比（DUt）比前一周期的占空比（DUp）低时，所述占空比计算部（41）以目标占空比（DUt）和前一周期的占空比（DUp）之间的偏差逐渐变小的方式，使当前周期的占空比（DU）以第二速度下降，当所述输出电压（Vo）超过预先确定的第一阈值电压（Vth1）时，所述占空比计算部（41）使所述第二速度瞬间变快；以及
信号生成部（34），基于所述占空比计算部（41）计算出的当前周期的占空比（DU），生成所述开关元件（13）的控制信号。
6.根据权利要求5所述的电源装置，其特征在于，所述微型计算机（18）控制所述转换器（16），并且当所述输出电压（Vo）超过比所述第一阈值电压（Vth1）高的预先确定的第二阈值电压（Vth2）时，所述微型计算机（18）使所述转换器（16）停止。
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20140604 Termination date: 20180330 |