具体实施方式

下面，基于附图，对本发明的实施方式进行详细说明。图1是表示本发明的实施方式的电力转换装置100的图。

如图1所示，电力转换装置100是与外部交流电源10连接，将从外部交流电源10供给的交流电力转换为直流电力而对电池20进行充电的充电器。电池20例如是搭载于电动汽车、混合动力汽车等车辆的电池。

电力转换装置100具备整流部110、电压检测部120、功率因数改善部130、DC/DC转换部(直流/直流转换部)140以及控制部150。

整流部110具有包括第一晶闸管111、第二晶闸管112、第一二极管113以及第二二极管114的桥电路。

第一晶闸管111的阳极与外部交流电源10的正极连接，第一晶闸管111的阴极与功率因数改善部130的输入配线130A连接。另外，第一晶闸管111的栅极与控制部150连接。

第二晶闸管112的阳极与功率因数改善部130的接地配线130B连接，第二晶闸管112的阴极与外部交流电源10的正极连接。第二晶闸管112的栅极与控制部150连接。

第一二极管113的阳极与外部交流电源10的负极连接，第一二极管113的阴极与功率因数改善部130的输入配线130A连接。

第二二极管114的阳极与功率因数改善部130的接地配线130B连接，第二二极管114的阴极与外部交流电源10的负极连接。

控制部150控制第一晶闸管111以及第二晶闸管112的导通。具体而言，控制部150通过对第一晶闸管111以及第二晶闸管112的各栅极施加电压，来调整第一晶闸管111以及第二晶闸管112的导通状态。整流部110通过第一晶闸管111以及第二晶闸管112的导通，来对从外部交流电源10输出的交流电力进行全波整流，转换为直流电力，输出至功率因数改善部130。将在后面对整流部110的控制进行说明。

电压检测部120是检测输入至整流部110的交流电力的电压值的电压传感器，设置于整流部110的前级。

功率因数改善部130是改善从整流部110输入的直流电力的功率因数的功率因数改善电路。功率因数改善部130具有线圈131、开关元件132、二极管133以及电容器134。

线圈131设置于输入配线130A。线圈131的一端与整流部110的第一晶闸管111的阴极侧的输出端子连接，线圈131的另一端与二极管133的阳极连接。

开关元件132是场效应晶体管，设置于输入配线130A与接地配线130B之间。具体而言，开关元件132的漏极与输入配线130A中的线圈131的另一端以及二极管133的阳极连接，开关元件132的源极与功率因数改善部130的接地配线130B连接。开关元件132的栅极与控制部150连接。

二极管133设置于输入配线130A。二极管133的阳极与线圈131的另一端连接，二极管133的阴极与DC/DC转换部140连接。

电容器134设置于二极管133的后级。具体而言，电容器134的一端与二极管133的阴极连接，电容器134的另一端与功率因数改善部130的接地连接。由此，与功率因数改善部130的输出相应的电荷被充电至电容器134，从而功率因数改善部130输出的直流电力被平滑化。

DC/DC转换部140是将功率因数改善部130输出的直流电力转换为能够充电至电池20的直流电力的电路，与功率因数改善部130的后级连接。控制部150控制搭载于DC/DC转换部140的未图示的开关元件。由此，由DC/DC转换部140转换后的直流电力被输出至电池20，从而电池20被充电。

控制部150具备未图示的CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、ROM(ReadOnly Memory，只读存储器)、RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)以及输入输出电路。控制部150构成为基于预先设定的程序，除了进行功率因数改善部130以及DC/DC转换部140的控制之外，还控制第一晶闸管111以及第二晶闸管112的导通。此外，在以下的说明中，在无需刻意区分的情况下，将第一晶闸管111以及第二晶闸管112均简称为“晶闸管”。

控制部150通过控制晶闸管的导通，来控制从整流部110输出的直流电力的量。具体而言，控制部150在将电压预充电至电容器134时，以与电容器134的电压值相应地，使该电压值阶梯性地上升的方式，调整晶闸管的导通时机。

下面，对其理由进行说明。

为了使电力转换装置100的功率因数改善部130正常地进行动作，需要将电容器134的电压值预充电至所期望的电压值。然而，在电容器134未被充分地充电的情况下，电容器134的电压值与交流电力的电压值的差异会过大。其结果，起因于该差异，冲击电流过大，有可能对周边电路造成影响。

因此，由控制部150调整晶闸管的导通时机，以使电容器134的电压值阶梯性地上升。

更详细地，控制部150在从达到从外部交流电源10输出的交流电力的电压值为零的过零点时起经过规定时间后，将第一晶闸管111以及第二晶闸管112中的某一个晶闸管的导通进行一定期间。第一晶闸管111的导通在交流电力的电压值是正的值时进行。第二晶闸管112的导通在交流电力的电压值是负的值时进行。

规定时间是根据规定频率决定的时间，例如是比规定频率的半个周期更短的时间。规定频率是交流电力的频率，例如是控制部150基于由电压检测部120检测到的交流电力的电压值而确定的频率。

然后，控制部150每当进行第一晶闸管111以及第二晶闸管112中的某一个晶闸管的导通时都将规定时间设定得短。参照图2，对晶闸管的导通的控制详细地进行说明。

如图2所示，开始交流电力的输出后，在从成为过零点的时刻T1起经过规定时间(第1次导通的规定时间)后的时刻TT1，开始晶闸管的导通。从时刻T1起至时刻T2为止的交流电力的电压值是正的值，所以在时刻TT1，进行第一晶闸管111的导通。应予说明，此时的电容器134的电压值设为零。此外，时刻T2是从时刻T1起经过相当于交流电力的半个周期的时间时的时刻。

第1次导通的规定时间是交流电力的相位的角度与从0°(相当于与时刻T1对应的点)起至比180°(与时刻T2对应的点)稍微小的角度(时刻TT1)为止的角度对应的时间。第1次导通的规定时间通过实验等适当地设定，该规定时间是使得如下的冲击电流成为不会对周边电路造成影响的程度的值的时间，该冲击电流是起因于与经过该规定时间时的交流电力的电压值同等的电压值而产生的冲击电流。

当开始第1次导通时，流过基于第1次导通的开始时的交流电力的电压值与电容器134的电压值的差值的电流(以下，称为“预充电电流”)，从而对电容器134充电与该预充电电流相当的电荷。由此，电容器134的电压值上升至与该电荷对应的电压值。在从时刻TT1起至时刻T2为止的期间，交流电力的电压下降，而电容器134的电压值不会超出与预充电电流相当的电荷所对应的电压值而上升，所以第一晶闸管111自动地停止，预充电电流也停止。

应予说明，由控制部150对第一晶闸管111的栅极进行一定期间(从时刻TT1起至刚刚经过时刻T2的时刻为止的期间)的电压的施加(参照图2中的第一晶闸管的栅极电压)。

当交流电力在时刻T2达到过零点之后，在从时刻T2起经过规定时间(第2次导通的规定时间)后的时刻TT2，开始晶闸管的导通。从时刻T2起至时刻T3为止的交流电力的电压值是负的值，所以在时刻TT2，进行第二晶闸管112的导通。此外，时刻T3是从时刻T2起经过与交流电力的半个周期同等的时间时的时刻。

第2次导通的规定时间是比第1次规定时间短的时间。第2次规定时间通过实验等适当地设定，该规定时间是使得如下的冲击电流成为不对周边电路造成影响的程度的值的时间，该冲击电流是起因于与经过该规定时间时的交流电力的电压值与电容器134的电压值的差值同等的电压值而产生的冲击电流。

当开始第2次导通时，流过基于第2次导通的开始时的交流电力的电压值与电容器134的电压值的差值的预充电电流，从而对电容器134充电与该预充电电流相当的电荷。由此，电容器134的电压值上升至与该电荷对应的电压值。在从时刻TT2起至时刻T3为止的期间，交流电力的电压下降，而电容器134的电压值不会超出与预充电电流相当的电荷所对应的电压值而上升，所以第二晶闸管112自动地停止，预充电电流也停止。

通过这样重复进行晶闸管的导通，从而电容器134的电压值逐渐上升。然后，在第n次(n是任意的自然数)导通中，在从过零点的时刻Tn起经过规定时间时的时刻TTn进行导通，从而电容器134的电压值达到所期望的值。

之后，成为对第一晶闸管111的栅极以及第二晶闸管112的栅极始终施加电压的状态，并开始功率因数改善部130以及DC/DC转换部140的动作。

另外，控制部150以如下方式进行控制：在交流电力的频率从规定频率发生了变动的情况下，在从达到过零点时起经过规定时间后不进行晶闸管的导通。

如图3所示，从外部交流电源10输出的交流电力的频率有时会发生变动。图3中的实线表示第二个周期的交流电力的频率(时刻T3以后的频率)比第一个周期的交流电力的频率(时刻T1～时刻T3的频率)小的例子。图3中的虚线表示第二个周期的交流电力的频率未从第一个周期的交流电力的频率发生变动的例子。

例如，在交流电力的频率以使第二个周期的交流电力的频率比第一个周期的交流电力的频率小的方式发生变动的情况下，会是基于根据第一个周期的导通(第1次导通以及第2次导通)的规定时间而设定的第3次导通的规定时间，进行第3次导通。也就是说，会在从作为第二个周期的交流电力的过零点的时刻T3起经过第3次导通的规定时间时的时刻TT3，开始第一晶闸管111的导通。

因此，当交流电力的频率发生变动时，会发生如下的不良状况，即，在交流电力的频率不发生变动的情况下(参照虚线)的导通开始时即时刻TT3的电压值，与交流电力的频率发生变动的情况下(参照实线)的时刻TT3的电压值之间，产生较大的差值D的不良状况(以下，称为“误导通”)。若起因于误导通而上述差值D变大，则有可能导致电容器134的电压值与导通开始时的交流电力的电压值的差值过大，进而导致冲击电流过大。

但是，在本实施方式中，控制部150以如下方式进行控制：在交流电力的频率从规定频率发生了变动的情况下，在规定时间后不进行晶闸管的导通。所以在时刻TT3，晶闸管不会导通。其结果，能够防止起因于交流电力的频率的变动而产生冲击电流。此外，在图3中示出了如下例子：与第3次导通有关的交流电力的电压值为正，因而在时刻TT3不进行第一晶闸管111的导通。

具体而言，控制部150通过在从达到过零点时起至经过规定时间为止的期间，检测交流电力的电压波形，来判定交流电力的频率是否从规定频率发生了变动。

更详细地，控制部150根据规定频率，分别设定如下的多个电压值的电压范围，即，交流电力的一个周期内的、每个规定时机的电压值的电压范围。该多个电压值例如是比交流电力的当前时间点靠前的周期内的电压值，存储于未图示的存储部。规定时机是根据交流电力的频率决定的时机，例如为每隔1ms的时机。

例如，图3中的时刻T3以后的电压波形的电压值的比较对象是从时刻T1起至时刻T3为止的一个周期的量的电压波形。从时刻T1起至时刻T3为止的电压波形的电压值按规定时机由电压检测部120检测，并按规定时机存储于存储部等。此外，作为比较对象的电压波形也可以是比时刻T1更靠前的、一个周期的量的电压波形。

然后，控制部150从存储部读出与各时机对应的电压值，设定该电压值的电压范围。

具体而言，如图4A所示，控制部150在规定时间的期间，针对每个规定时机，设定交流电力的电压值的电压范围。在图4A中，示出了如下例子：针对以下各时机，即，时刻m1、m2、m3、m4、m5、m6、m7、m8、m9、m10，设定有电压范围v1、v2、v3、v4、v5、v6、v7、v8、v9、v10。

控制部150在交流电力的电压值未从针对与该电压值对应的时机设定的电压范围偏离的情况下，判定为交流电力的频率未从规定频率发生变动。控制部150在交流电力的电压值从针对与该电压值对应的时机设定的电压范围偏离的情况下，判定为交流电力的频率从规定频率发生了变动。

例如，在图4B所示的例子中，时刻m1的交流电力的电压(参照实线)在按照之前的周期的交流电力的电压(参照虚线)设定的电压范围v1的范围内，所以控制部150判定为在时刻m1交流电力的频率未从规定频率发生变动。

相对于此，例如时刻m3的交流电力的电压在按照之前的周期的交流电力的电压设定的电压范围v3的范围之外，所以控制部150判定为在时刻m3交流电力的频率从规定频率发生了变动。

控制部150在交流电力的频率从规定频率发生了变动的情况下，在规定周期(例如，3个周期)的期间，不进行使晶闸管导通的控制。然后，控制部150在规定周期后，再次开始晶闸管的导通的控制。

通过这样做，能够在交流电力的频率发生变动之类的情况下，在等待经过规定周期而交流电力的频率恢复正常之后，再次开始晶闸管的导通的控制。

此外，也可以使该规定周期与交流电力的频率的变动量相应地变动。例如，也可以是交流电力的频率的变动量越大，则使规定周期越长。由此，能够确保较多的用于交流电力的频率恢复正常的时间。

另外，在再次开始晶闸管的导通的控制时，电容器134的电压值有可能因放电等而发生变动。因此，也可以是，控制部150在设定为与电容器134的电压值相应的上述规定时间之后，再次开始晶闸管的导通的控制。

由此，能够在再次开始晶闸管的导通之后，进行考虑了电容器134的电压值的变动的晶闸管的导通的控制。此外，电容器134的电压值由未图示的电压检测部检测即可。

此外，在图4A等中，各时刻的电压范围均被设定为幅度相同的范围，但也可以设定为根据时刻而幅度不同的范围。例如，若以越接近开始晶闸管的导通的时刻，则使范围越窄的方式设定电压范围，则能够防止在误导通时流过过大的电流，能够提高晶闸管的导通的控制的精度。

对如以上那样构成的电力转换装置100中的晶闸管的导通控制的动作例进行说明。图5是表示电力转换装置100中的晶闸管的导通控制的动作例的流程图。图5中的处理例如在(1)开始进行对电力转换装置100的外部交流电源10的交流电力的输入之后、(2)开始进行晶闸管的导通之后、(3)设定后述导通停止计数器之后执行。另外，在电容器134的电压值达到所期望的值之前重复进行图5中的处理。

如图5所示，控制部150判定交流电力的电压是否达到了过零点(步骤S101)。在判定的结果是交流电力的电压未达到过零点的情况下(步骤S101，否)，重复进行步骤S101的处理。

另一方面，在交流电力的电压达到了过零点的情况下(步骤S101，是)，控制部150判定导通停止计数器是否为0(步骤S102)。导通停止计数器是当在后述步骤S112中未进行晶闸管的导通时，根据规定周期来设定的计数器。

在判定的结果是导通停止计数器不为0的情况下(步骤S102，否)，控制部150使导通停止计数器递减(步骤S103)。在步骤S103之后，本控制结束。

另一方面，在导通停止计数器为0的情况下(步骤S102，是)，控制部150使前一个周期中的交流电力的电压值存储于未图示的存储部等(步骤S104)。

接下来，控制部150设定与导通次数相应的规定时间(步骤S105)。控制部150计算当前时刻的交流电力的预测电压值(步骤S106)。然后，控制部150计算预测电压值的上限值以及下限值(步骤S107)。并且，控制部150获取当前时刻的交流电力的电压的实测值(步骤S108)。

接下来，控制部150判定实测值是否在上限值与下限值之间的范围内(步骤S109)。在判定的结果是实测值在上限值与下限值之间的范围内的情况下(步骤S109，是)，控制部150判定从步骤S101中的达到过零点的时刻起是否已经过规定时间(步骤S110)。

在判定的结果是未经过规定时间的情况下(步骤S110，否)，处理返回至步骤S106。另一方面，在已经过规定时间的情况下(步骤S110，是)，控制部150开始晶闸管的导通(步骤S111)。

返回至步骤S109的判定进行说明，在实测值不在上限值与下限值之间的范围内的情况下(步骤S109，否)，控制部150不进行晶闸管的导通，而将导通停止计数器设定为规定的值(例如，3)(步骤S112)。在步骤S111或者步骤S112之后，本控制结束。

根据如以上那样构成的本实施方式，在交流电力的频率发生变动的情况下，不进行晶闸管的导通，所以能够防止晶闸管的误导通，进而能够抑制起因于该误导通而产生的过大的冲击电流的产生。

另外，即使是在如图6所示那样的、交流电力的频率不发生变动，而交流电力的电压突发性地发生变动的情况下，在电压发生变动的时机，交流电力的电压值也会从该时机的电压范围偏离。在图6所示的例子中，示出了交流电力的电压值从电压范围v2偏离的例子。当如上述那样，交流电力的电压值从电压范围偏离时，该电压值有可能与所设想的进行导通时的电压值背离，有可能发生误导通。

但是，在本实施方式中，即使是在这样的情况下，也能够检测出交流电力的电压变动，所以能够防止起因于交流电力的电压变动而产生误导通的情况。

此外，在上述实施方式中，包括晶闸管的整流部110设置于功率因数改善部130的前级，但本发明不限定于此。例如，也可以如图7所示，包括晶闸管的整流部135设置于功率因数改善部130。

图7所示的电力转换装置100具有电压检测部120、功率因数改善部130、DC/DC转换部140和控制部150。电压检测部120及DC/DC转换部140与图1所示的结构相同。

功率因数改善部130具有线圈131、电容器134和整流部135。线圈131的一端与外部交流电源10的正极连接，线圈131的另一端与整流部135连接。电容器134的一端与功率因数改善部130的输出配线130C连接，电容器134的另一端与功率因数改善部130的接地配线130D连接。

整流部135具有包括第一晶闸管135A、第二晶闸管135B、第一开关元件135C和第二开关元件135D的桥电路。

第一晶闸管135A的阳极与线圈131的另一端连接，第一晶闸管135A的阴极与功率因数改善部130的输出配线130C连接。另外，第一晶闸管135A的栅极与控制部150连接。

第二晶闸管135B的阳极与功率因数改善部130的接地配线130D连接，第二晶闸管135B的阴极与线圈131的另一端连接。第二晶闸管135B的栅极与控制部150连接。

第一开关元件135C的源极与外部交流电源10的负极连接，第一开关元件135C的漏极与功率因数改善部130的输出配线130C连接。第一开关元件135C的栅极与控制部150连接。

第二开关元件135D的源极与功率因数改善部130的接地配线130D连接，第二开关元件135D的漏极与外部交流电源10的负极连接。第二开关元件135D的栅极与控制部150连接。

第一晶闸管135A、第二晶闸管135B、第一开关元件135C、第二开关元件135D分别被控制部150根据交流电力的电压值是正还是负而进行控制。由此，功率因数改善部130将该交流电力转换为直流电力，并改善该直流电力的功率因数。

而且，即使是这样的结构，也能够通过在对电容器134进行预充电时，与上述实施方式同样地控制晶闸管的导通，来防止晶闸管的误导通。

另外，在上述实施方式中，以如下方式进行控制：在交流电力从规定频率发生了变动的情况下，在从过零点起规定周期的期间不进行晶闸管的导通。但本发明不限定于此。当交流电力从规定频率发生了变动时，电压值成为应开始导通的电压值的时刻会偏离，因此，例如也可以是，在推测出与变动后的频率相应的、导通的开始时刻之后，在推测出的开始时刻进行晶闸管的导通。如果这样做，在交流电力从规定频率发生了变动的情况下，在经过该交流电力为过零点时所设定的规定时间时并不进行晶闸管的导通，而是在推测出的开始时刻进行晶闸管的导通。由此，能够消除电力转换装置100的动作停止的期间，能够提高动作效率。

另外，在上述实施方式中，以在交流电力的电压值从与该电压值对应的时机的电压范围偏离的情况下不进行晶闸管的导通的方式进行控制，但本发明不限定于此。例如，也可以以在交流电力的电压值从电压范围偏离的时机出现了规定次数的情况下不进行晶闸管的导通的方式进行控制。

另外，控制部150也可以根据规定时间内的特定的时机的情况，判定是否进行晶闸管的导通。例如，也可以是，在交流电力的电压值在如下的时机从针对该时机设定的电压范围偏离的情况下，控制部150判定为不进行晶闸管的导通，该时机是如比成为交流电力的峰值的时刻更接近导通开始的时刻的时机那样的、比较接近导通开始的时刻的时机。其理由在于，可以认为，当在接近导通开始的时机交流电力的电压值从与所设想的电压范围偏离的情况下，在导通开始的时刻，交流电力的电压值未恢复至所设想的电压范围的可能性较高。

另外，在上述实施方式中，规定时机是以能够在图4A中的规定时间内，利用v1～v10这共计10个的电压范围来比较交流电力的电压值的方式设定的，但本发明不限定于此。例如，也可以以能够利用数量多于10个的电压范围或者不到10个的电压范围来比较交流电力的电压值的方式，设定规定时机。

另外，也可以使规定时机根据状况而不同。例如，电容器134的电压值越小，则该电压值与产生误导通时的交流电力的电压值之差越容易变大，所以冲击电流变得过大的可能性高，需要精度良好地进行晶闸管的控制。

在这样的情况下，控制部150以使比较电压范围的时机的数量较多的方式设定规定时机。具体而言，控制部150以随着电容器134的电压值变小而使比较电压范围的时机的数量变多的方式，设定规定时机。

通过这样做，从而易于在电容器134的电压值小的情况下，更细微地检测频率变动(电压变动)，所以能够进一步提高晶闸管的误导通防止的精度。

另外，在上述实施方式中，分别设定如下的多个电压值的电压范围，即，交流电力的一个周期内的、每个规定时机的电压值的电压范围，但本发明不限定于此，也可以是，仅针对一个周期内的、一个时机的电压值设定电压范围。

另外，在上述实施方式中，基于电压检测部120的检测结果，确定交流电力的规定频率，但本发明不限定于此。例如，交流电力的规定频率也可以通过由电力转换装置100与供给电力的一方(外部交流电源10等)进行通信，获取规定频率的信息来确定。另外，交流电力的规定频率也可以通过由电力转换装置100与GPS(Global Positioning System，全球定位系统)等进行通信，作为与当前位置有关的信息，获取外部交流电源10的交流电力的频率的信息来确定。

另外，在上述实施方式中，在交流电力达到过零点之后，按各时机计算电压范围并进行设定，但本发明不限定于此。例如，电压范围也可以参照与交流电力的规定频率、振幅(最大电压值)关联起来的表格来设定。

另外，在上述实施方式中，由具有一个CPU的控制部150控制整流部110、功率因数改善部130和DC/DC转换部140，但本发明不限定于此。例如，也可以由多个CPU对整流部110、功率因数改善部130和DC/DC转换部140分别进行控制。

另外，上述实施方式都仅表示实施本发明的具体化的一例，本发明的技术范围不应受这些实施方式的限制。即，能够不脱离其要点或其主要特征地以各种形式实施本发明。

在2018年8月10日提出的日本专利申请特愿2018-151085中包含的说明书、附图及摘要的公开内容全部引用于本申请。

工业实用性

本发明的电力转换装置作为能够防止晶闸管的误导通的电力转换装置是有用的。

附图标记说明

10 外部交流电源

20 电池

100 电力转换装置

110 整流部

111 第一晶闸管

112 第二晶闸管

113 第一二极管

114 第二二极管

120 电压检测部

130 功率因数改善部

131 线圈

132 开关元件

133 二极管

134 电容器

140 DC/DC转换部(直流/直流转换部)

150 控制部