BR112016008153B1

BR112016008153B1 - Dispositivos de fonte de alimentação de corrente contínua e de acionamento de motor, ar condicionado, e, refrigerador

Info

Publication number: BR112016008153B1
Application number: BR112016008153-6A
Authority: BR
Inventors: Yosuke Shinomoto; Kazunori Hatakeyama; Shota Kamiya
Original assignee: Mitsubishi Electric Corporation
Priority date: 2013-10-18
Filing date: 2014-10-15
Publication date: 2022-01-04
Also published as: EP3059843B1; EP3059843A4; JPWO2015056721A1; WO2015056341A1; EP3059843A1; KR101850226B1; CN105612684B; BR112016008153A2; CN105612684A; US20160245571A1; WO2015056721A1; KR20160065977A; US10113784B2; JP6132930B2

Abstract

dispositivos de fonte de alimentação de corrente contínua e de acionamento de motor, ar condicionado, e, refrigerador. este dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua é provido com: um comutador (7) configurado a partir de um primeiro elemento de comutação (4a) e um segundo elemento de comutação (4b); e uma unidade de controle (8) que controla a operação do primeiro elemento de comutação (4a) e do segundo elemento de comutação (4b). o comutador (7) tem um primeiro modo, em que o ciclo de serviço é um primeiro valor, e um segundo modo, em que o ciclo de serviço é um segundo valor maior do que o primeiro valor. quando o comutador (7) está em transição a partir do primeiro modo para o segundo modo, a unidade de controle (8) controla o comutador (7) de uma maneira tal que o tempo até o ciclo de serviço alcançar o segundo valor é pelo menos um certo tempo, e depois que o ciclo de serviço alcançou o segundo valor, controla de uma maneira tal que o ciclo de operação do comutador (7) é prolongado.

Description

Campo

[001] A presente invenção se refere a um dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua, um dispositivo de acionamento de motor, um ar condicionado e um refrigerador.

Fundamentos

[002] Foi descrita uma tecnologia para padronizar 200 volts e 400 volts por comparação de uma tensão de corrente contínua, que é conectada a uma fonte de alimentação trifásica comercial e retificada, com um valor de referência e operando ou interrompendo um primeiro elemento de comutação e um segundo elemento de comutação (por exemplo, Literatura de Patente 1). Foi descrita uma tecnologia para armazenar energia em um reator e reforçar uma tensão por definindo continuamente um período em que um primeiro elemento de comutação e um segundo elemento de comutação são simultaneamente ligados e desligados ou simultaneamente ligados, um período em que apenas um dentre o primeiro elemento de comutação e o segundo elemento de comutação é ligado, um período em que o primeiro elemento de comutação e o segundo elemento de comutação são simultaneamente ligados e um período em que apenas o outro dentre o primeiro elemento de comutação e o segundo elemento de comutação é ligado (por exemplo, Literatura de Patente 2).

[003] Com relação a uma fonte de alimentação monofásica comercial, foi descrita uma tecnologia para tornar possível controlar retificação de onda completa e retificação de tensão dupla e controlar uma tensão de entrada em uma ampla variedade de tensões de saída comutando alternadamente dois elementos de comutação conectados em série (por exemplo, Literatura de Patente 3).

[004] Além disso, foi descrita uma tecnologia em que unidades de corte de reforço configuradas por elementos de comutação e reatores inseridos em respectivas fases são conectadas a um ponto neutro de um fio de conexão em estrela de uma fonte de alimentação multifásica e os elementos de comutação operam, pelo que harmônicos são suprimidos (por exemplo, Literatura de Patente 4).

[005] Foi descrita uma tecnologia para controlar um ângulo de ignição de um tiristor para alimentar uma corrente de influxo (uma corrente de afluxo) em um capacitor (por exemplo, Literatura de Patente 5) e uma tecnologia para aumentar um tempo de condução de um elemento de comutação à medida que o tempo decorre (por exemplo, Literatura de Patente 6) em um dispositivo de conversão de potência.

Lista de Citação Literatura de Patente

[006] Literatura de Patente 1: Pedido de Patente Publicado JP. 2008 12586.

[007] Literatura de Patente 2: Pedido de Patente Publicado JP 2009 50109

[008] Literatura de Patente 3: Pedido de Patente Publicado JP 2000 278955

[009] Literatura de Patente 4: Pedido de Patente Publicado JP H6- 253540

[0010] Literatura de Patente 5: Pedido de Patente Publicado JP 2007288968

[0011] Literatura de Patente 6: Pedido de Patente Publicado JP 2010213473

Sumário Problema Técnico

[0012] Nos dispositivos de conversão de potência descritos em Literaturas de Patente 1 a 4, tensões de saída mais altas do que tensões de alimentação de potência podem ser obtidas. Todas as tensões de saída são obtidas por operações pelos elementos de comutação. Porém, não há descrição a respeito de um método de supressão para uma corrente de influxo devido a um início de operação dos elementos de comutação.

[0013] Literaturas de Patente 5 e 6 descrevem um método de controlar a corrente de influxo no capacitor limitando uma corrente de carregamento inicial através do ângulo de controle de ignição do tiristor ou aumentando o tempo de condução do elemento de comutação à medida que o tempo decorre. Porém, as tecnologias descritas nas Literaturas de Patente 5 e 6 são métodos de supressão para uma corrente de influxo de carregamento inicial ao capacitor. Há um problema em que correntes de influxo durante a comutação provenientes de uma operação de retificação de onda completa para uma operação de dupla tensão e durante restauração a partir de uma parada momentânea não podem ser suprimidas.

[0014] A presente invenção foi concebida em vista do acima exposto e é um objeto da presente invenção obter um dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua capaz de suprimir uma corrente de influxo que ocorre durante um início de operação de um elemento de comutação. Solução do Problema

[0015] A fim de resolver os problemas acima mencionados, um dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua de acordo com um aspecto da presente invenção é assim construído de modo a incluir uma unidade de comutação incluindo um primeiro elemento de comutação e um segundo elemento de comutação e tendo um primeiro modo em que o ciclo de serviço do primeiro elemento de comutação e do segundo elemento de comutação é um primeiro valor e um segundo modo em que o ciclo de serviço do primeiro elemento de comutação e do segundo elemento de comutação é um segundo valor maior do que o primeiro valor e uma unidade de controle de comutação que, quando a unidade de comutação está transição a partir do primeiro modo para o segundo modo, controla o primeiro elemento de comutação e o segundo elemento de comutação de maneira tal que o tempo até o ciclo de serviço alcançar o segundo valor é igual ou superior a um tempo fixo e controla, depois que o ciclo de serviço alcança o segundo valor, um ciclo de operação do primeiro elemento de comutação e do segundo elemento de comutação de modo a estender o ciclo de operação.

Efeitos Vantajosos da Invenção

[0016] Um dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua, um dispositivo de acionamento de motor, um ar condicionado, e um refrigerador de acordo com a presente invenção atinge um efeito que é possível suprimir uma corrente de influxo que ocorre durante um início de operação de um elemento de comutação.

Breve Descrição dos Desenhos

[0017] A FIG. 1 é um diagrama em bloco de circuito mostrando um exemplo de configuração de um dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua de acordo com uma primeira modalidade.

[0018] A FIG. 2 é um diagrama mostrando um exemplo de um estado de controle de comutação no dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua de acordo com a primeira modalidade.

[0019] A FIG. 3 é um diagrama mostrando modos de operação no dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua de acordo com a primeira modalidade

[0020] A FIG. 4 é um diagrama mostrando um exemplo de uma tensão de corrente contínua antes e depois de uma operação ser iniciada em um modo de reforço.

[0021] A FIG. 5 é um diagrama mostrando um exemplo de variações do ciclo de serviço e da tensão de corrente contínua durante um deslocamento a partir de um modo de retificação de onda completa para o modo de reforço.

[0022] A FIG. 6 é um diagrama mostrando um exemplo de formas de onda de operação indicando um resultado de simulação de uma operação para aumentar gradualmente o ciclo de serviço durante um início.

[0023] A FIG. 7 é um diagrama mostrando um exemplo de formas de onda de operação indicando um resultado de simulação de uma variação de uma frequência de comutação durante um início.

[0024] A FIG. 8 é um gráfico de forma de onda alargada de uma porção em linha pontilhada da FIG. 7.

[0025] A FIG. 9 é um diagrama esquemático de um estado em que a frequência de comutação é reduzida.

[0026] A FIG. 10 é um diagrama mostrando um exemplo de configuração de um dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua de acordo com uma modificação da primeira modalidade.

[0027] A FIG. 11 é um diagrama mostrando um exemplo de configuração de um dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua de acordo com uma modificação da primeira modalidade.

[0028] A FIG. 12 é um diagrama em bloco de circuito mostrando um exemplo de configuração de um dispositivo de acionamento de motor de acordo com uma segunda modalidade.

[0029] A FIG. 13 é um diagrama em bloco de circuito mostrando um exemplo de configuração de um ar condicionado de acordo com uma terceira modalidade.

Descrição de Modalidades

[0030] Modalidades de um dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua, um dispositivo de acionamento de motor, um ar condicionado e um refrigerador de acordo com a presente invenção são explicadas em detalhe abaixo com referência aos desenhos. Note-se que a presente invenção não é limitada pelas modalidades.

Primeira Modalidade.

[0031] A FIG. 1 é um diagrama em bloco de circuito mostrando um exemplo de configuração de uma primeira modalidade de um dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua 100 de acordo com a presente invenção. O dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua 100 desta modalidade é um dispositivo de conversão de potência CA-C e converte uma corrente alternada trifásica alimentada a partir de uma fonte de alimentação de corrente alternada 1 em uma corrente contínua e alimenta a corrente contínua a uma carga 11. A carga 11 pode ser qualquer carga as desde que a carga efetua consumo de potência com uma corrente contínua. Como a carga 11, por exemplo, uma carga de inversor que aciona um motor de um compressor usado em um aparelho a que um ciclo de refrigeração é aplicado é assumido. Exemplos do aparelho a que o ciclo de refrigeração é aplicado incluem um ar condicionado, um freezer, uma lavadora secadora, um refrigerador, um desumidificador, um aquecedor de água tipo bomba de calor, e uma vitrine. A carga 11 não é limitada à carga do aparelho a que o ciclo de refrigeração é aplicado e pode ser uma carga em um aparelho tal como um aspirador de pó um motor de ventilador, um soprador de ventilação, um secador de mão, um fogareiro de aquecimento por indução eletromagnética, e similares.

[0032] O dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua 100 inclui um circuito retificador (um retificador) 2 que retifica uma corrente alternada trifásica, um reator 3 conectado a um lado de saída do circuito retificador 2, um primeiro capacitor 6a e um segundo capacitor 6b conectados em série entre terminais de saída à carga 11, uma unidade de comutação 7 que carrega seletivamente um ou ambos dentre o primeiro capacitor 6a e o segundo capacitor 6b, uma unidade de controle 8 que controla a unidade de comutação 7, uma unidade de detecção de tensão da fonte de alimentação 9 que detecta uma tensão de uma corrente alternada trifásica, e uma unidade de detecção de tensão de corrente contínua 10 que detecta uma saída de tensão de corrente contínua para a carga 11. O primeiro capacitor 6a e o segundo capacitor 6b configuram uma unidade acumuladora de carga que acumula cargas elétricas. Note-se que, no exemplo mostrado na FIG. 1, o reator 3 é conectado ao lado de saída do circuito retificador 2. Porém, o reator 3 pode ser conectado a um lado de entrada do circuito retificador 2.

[0033] O circuito retificador 2 é um circuito retificador trifásico de onda completa em que seus diodos retificadores são conectados em ponte completa. No exemplo mostrado na FIG. 1, a unidade de detecção de tensão da fonte de alimentação 9 detecta tensões de linha de duas fases (uma fase r e uma fase s) na corrente alternada trifásica alimentada a partir da fonte de alimentação de corrente alternada 1.

[0034] A unidade de comutação 7 inclui um primeiro elemento de comutação 4a que comuta carregamento e não carregamento do segundo capacitor 6b, um segundo elemento de comutação 4b que comuta carregamento e não carregamento do primeiro capacitor 6a, um primeiro elemento de prevenção de corrente reversa 5a que impede uma corrente reversa para o primeiro elemento de comutação 4a de cargas elétricas carregadas no primeiro capacitor 6a e um segundo elemento de prevenção de corrente reversa 5b que impede uma corrente reversa para o segundo elemento de comutação 4b de cargas elétricas carregadas no segundo capacitor 6b.

[0035] Um ponto médio de um circuito em série incluindo o primeiro elemento de comutação 4a e o segundo elemento de comutação 4b e um ponto médio 200 de um circuito em série incluindo o primeiro capacitor 6a e o segundo capacitor 6b são conectados. O primeiro capacitor 6a é conectado a um coletor do primeiro elemento de comutação 4a em um ponto de conexão 201. O primeiro elemento de prevenção de corrente reversa 5a é conectado em uma direção para a frente para o ponto de conexão 201 entre o coletor do primeiro elemento de comutação 4a e o ponto de conexão 201. O segundo capacitor 6b é conectado a um emissor do segundo elemento de comutação 4b em ponto de conexão 202. O segundo elemento de prevenção de corrente reversa 5b é conectado em uma direção para frente para o emissor do segundo elemento de comutação 4b entre o emissor do segundo elemento de comutação 4b e o ponto de conexão 202.

[0036] As capacidades do primeiro capacitor 6a e do segundo capacitor 6b são as mesmas. Para o primeiro elemento de comutação 4a e o segundo elemento de comutação 4b, por exemplo, um elemento semicondutor tal como um transistor de potência, um MOSFET (transistor de efeito de campo semicondutor de óxido metálico) de potência, ou um IGBT (transistor bipolar de porta isolada) é usado.

[0037] A unidade de controle 8 controla (controla por comutação) o ligamento e desligamento do primeiro elemento de comutação 4a e do segundo elemento de comutação 4b para deste modo controla uma tensão de corrente contínua alimentada à carga 11. O controle por comutação do primeiro elemento de comutação 4a e do segundo elemento de comutação 4b pela unidade de controle 8 é explicado com referência às FIGS. 1 a 3.

[0038] A FIG. 2 é um diagrama mostrando um exemplo de um estado de controle de comutação no dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua 100 desta modalidade. Note-se que, na FIG. 2, para simplificação da figura, sinais de referências dos componentes são omitidos.

[0039] Um estado A mostrado na FIG. 2 representa um estado em que ambos dentre o primeiro elemento de comutação 4a e o segundo elemento de comutação 4b são controlados desligados (controlados para serem desligados pela unidade de controle 8). Neste estado, o carregamento do primeiro capacitor 6a e do segundo capacitor 6b é efetuado.

[0040] Um estado B mostrado na FIG. 2 representa um estado em que o primeiro elemento de comutação 4a é controlado ligado (controlado para ser ligado pela unidade de controle 8) e o segundo elemento de comutação 4b é controlado desligado. Neste estado, o carregamento de apenas o segundo capacitor 6b é efetuado.

[0041] Um estado C mostrado na FIG. 2 representa um estado em que o segundo elemento de comutação 4b é controlado ligado e o primeiro elemento de comutação 4a é controlado desligado. Neste estado, apenas o primeiro capacitor 6a é carregado.

[0042] Um estado D mostrado na FIG. 2 representa um estado em curto-circuito em que ambos dentre os dois elementos de comutação 4a e 4b são controlados ligados. Neste estado, o carregamento nem do primeiro capacitor 6a nem do segundo capacitor 6b não é efetuado.

[0043] Nesta modalidade, por comutação dos estados mostrados na FIG. 2, uma corrente de afluxo em que uma corrente elétrica fluindo a partir da fonte de alimentação de corrente alternada 1 aumenta agudamente, é suprimida enquanto controla a tensão de corrente contínua alimentada à carga 11.

[0044] A FIG. 3 é um diagrama mostrando modos de operação no dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua 100 desta modalidade. Como mostrado na FIG. 3, o dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua 100 desta modalidade tem, como os modos de operação, um modo de retificação de onda completa (um primeiro modo) em que o primeiro elemento de comutação 4a e o segundo elemento de comutação 4b são sempre definidos em um estado de controle desligado e um modo de reforço (um segundo modo) em que o primeiro elemento de comutação 4a e o segundo elemento de comutação 4b são alternadamente controlados ligados.

[0045] Como o modo de reforço, há três tipos de modos de reforço; a saber, um modo de reforço "a", um modo de reforço "b", e um modo de reforço "c". No modo de reforço "a", ambos ciclos de serviço do primeiro elemento de comutação 4a e do segundo elemento de comutação 4b são 50%. No modo de reforço "b", ambas os ciclos de serviço do primeiro elemento de comutação 4a e o segundo elemento de comutação 4b são menores do que 50%. No modo de reforço "c", ambas os ciclos de serviço do primeiro elemento de comutação 4a e do segundo elemento de comutação 4b são maiores do que 50%.

[0046] No modo de retificação de onda completa, o primeiro elemento de comutação 4a e o segundo elemento de comutação 4b são sempre ajustados no estado de controle desligado (estado A mostrado na FIG. 1). Portanto, uma tensão retificada em onda completa pelo circuito retificador 2 se torna uma tensão de saída do dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua 100.

[0047] No modo de reforço "a", a sincronização ligada do primeiro elemento de comutação 4a e sincronização desligada do segundo elemento de comutação 4b são substancialmente simultâneas. A sincronização desligada do primeiro elemento de comutação 4a e a sincronização ligada do segundo elemento de comutação 4b são substancialmente simultâneas. Portanto, no modo de reforço "a", o estado B e o estado C mostrados na FIG. 2 são repetidos. Uma tensão de saída neste ponto é aproximadamente o dobro da tensão de saída no modo de retificação de onda completa. Desta maneira, o modo de reforço "a"é um modo de dupla tensão em que a tensão de saída é aproximadamente o dobro da tensão de saída no modo de retificação de onda completa.

[0048] No modo de reforço "b", um período em que um dentre o primeiro elemento de comutação 4a e o segundo elemento de comutação 4b é ligado e um período desligado simultâneo em que ambos o primeiro elemento de comutação 4a e o segundo elemento de comutação 4b são desligados são rtqxkfqUo Pq oqfq fg tgforço $d$. woc Vtcpuk>«q fg guVcfq fq guVcfq D s q guvcfq C g q guvcfq E s q guvcfq C fi ekenkecogpvg tgrgvkfc0 Woc vgpu«q fg saída neste ponto é uma tensão intermediária entre a tensão de saída no modo de retificação de onda completa e a tensão de saída no modo de reforço "a" (o modo de tensão dupla).

[0049] No modo de reforço "c", um período em que um dentre o primeiro elemento de comutação 4a e o segundo elemento de comutação 4b é ON e um período em que ambos dentre o primeiro elemento de comutação 4a e o segundo elemento de comutação 4b são ligados são providos. No modo de reforço "c", uoc Vtcpuk>«q fg guVcfq fq guVcfq F s q guVcfq E s q guVcfq F sq guVcfq D fi ekenkecogpVg tgrgVkfqo Pq rgríqfq go swg codqu fgpVtg q primeiro elemento de comutação 4a e o segundo elemento de comutação 4b são ligados (a período do estado D), energia é armazenada no reator 3. Uma tensão de saída neste ponto é uma tensão igual ou superior à tensão de saída no modo de reforço "a" (o modo de dupla tensão).

[0050] Desta maneira, nesta modalidade, alterando os ciclos de serviço do primeiro elemento de comutação 4a e do segundo elemento de comutação 4b, torna-se possível controlar a tensão de corrente contínua alimentada à carga 11.

[0051] Quando uma tensão de saída alimentada pelo modo de reforço "a" é usada como a tensão de saída, um início de uma operação no modo de reforço "a" (o modo de dupla tensão) é definido como um início de uma operação de comutação. Antes do início, o modo de operação está no modo de retificação de onda completa em que os elementos de comutação estão sempre no estado de controle desligado. Quando o dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua 100 inicia a operação de comutação para operar no modo de reforço "a", uma corrente de influxo (a corrente de afluxo) flui a partir da fonte de alimentação de corrente alternada 1.

[0052] Um mecanismo do fluxo da corrente de influxo (a corrente de afluxo) é explicado. Antes do início, uma tensão detectada pela unidade de detecção de tensão de corrente contínua 10 é uma tensão de corrente contínua no modo de retificação de onda completa (por exemplo, quando um valor efetivo da tensão de linha da fonte de alimentação de corrente alternada 1 é representado como Vs, na unidade de detecção de tensão de corrente contínua 10, -2^Vs). Quando a operação de comutação é iniciada para iniciar a operação no modo de reforço "a" a partir deste estado, a tensão detectada pela unidade de detecção de tensão de corrente contínua 10 é uma tensão de corrente contínua em um estado de dupla tensão (na unidade de detecção de tensão de corrente contínua 10, -2^Vs^2), e assim, a tensão de corrente contínua é o dobro da tensão de corrente contínua antes do início.

[0053] A FIG. 4 é um diagrama mostrando um exemplo de uma tensão de corrente contínua antes e depois que uma operação é iniciada no modo de reforço "a". O tempo de início na FIG. 4 indica o tempo em que os elementos de comutação se alteram de desligados para ligados, ou seja, o tempo de um início de operação no modo de reforço "a". Como mostrado na FIG. 4, a tensão de corrente contínua se eleva subitamente a partir do tempo de início e converge em uma tensão no estado de dupla tensão. Como o primeiro capacitor 6a e o segundo capacitor 6b são conectados em série, antes do início, os capacitores 6a e 6b respectivamente compartilham metades de uma tensão V1 mostrada na FIG. 4. Depois do início, o primeiro capacitor 6a e o segundo capacitor 6b iniciam alternadamente o carregamento. V1 é carregada no primeiro capacitor 6a e V1 é carregada no segundo capacitor 6b, ou seja, um total de V1^2 (=V2) é carregado nos capacitores. Portanto, uma corrente de influxo flui de acordo com carregamento de V1/2 a V1 neste ponto.

[0054] Para suprimir a corrente de influxo, é concebível carregar gradualmente o primeiro capacitor 6a e o segundo capacitor 6b ou aumentar a impedância de um trajeto de corrente durante o carregamento para reduzir a corrente de influxo. Porém, quando a impedância é aumentada, uma perda aumenta por causa da impedância acrescida. Nesta modalidade, a fim de suprimir a corrente de influxo sem amentar a perda, os elementos de comutação são controlados de modo a carregar gradualmente o primeiro capacitor 6a e o segundo capacitor 6b.

[0055] Quando o primeiro capacitor 6a e o segundo capacitor 6b são gradualmente carregados, um método para reduzir gradualmente o ciclo de serviço a 50% como mostrado na FIG. 5 é concebível. A FIG. 5 é um diagrama mostrando um exemplo de alterações no ciclo de serviço e na tensão de corrente contínua durante um deslocamento do modo de retificação de onda completa para o modo de reforço "a". Como mostrado na FIG. 5, o ciclo de serviço é gradualmente aumentado (por exemplo, de tal maneira que uma razão de variação no tempo do ciclo de serviço é um valor fixo ou menos). Ou seja, o tempo de uma alteração do ciclo de serviço de 0% a 50% (daqui em diante, um tempo de elevação do ciclo de serviço (T1 na FIG. 5)) é aumentado (para ser um tempo fixo ou mais). Note-se que, no exemplo mostrado na FIG. 5, o ciclo de serviço é controlado de modo a aumentar linearmente com uma inclinação do ciclo de serviço (a razão de variação de tempo do ciclo de serviço) fixa. Porém, um método de aumentar o ciclo de serviço não é limitado a este exemplo. Por exemplo, o método pode ser um método de amento em que o tempo de elevação do ciclo de serviço é dividido em dois e a inclinação na primeira metade e aquela da segunda metade são diferentes uma da outra, ou pode ser um método em que apenas a inclinação no tempo de início e o tempo de finalização do tempo de elevação (T1) do ciclo de serviço são reduzidos e a inclinação no centro é aumentada de modo a formar uma curva em S.

[0056] Note-se que o tempo de início indica o tempo em que o modo de retificação de onda completa é deslocado para o modo de reforço "a". Porém, quando o ciclo de serviço é gradualmente aumentado, o tempo de início indica o tempo de início de um deslocamento a partir do modo de retificação de onda completa para o modo de reforço "a", ou seja, o tempo de início do tempo de elevação do ciclo de serviço.

[0057] Para suprimir um pico de uma corrente de entrada, o ciclo de serviço só tem de ser gradualmente aumentado para 50%. Porém, neste método, um grau de liberdade para a supressão do pico é baixo. O grau de liberdade da supressão de pico indica um grau de liberdade de um comportamento de um resultado de suprimir o pico de acordo com uma saída do pico não apenas para suprimir um valor de pico instantâneo, mas também, por exemplo, para reduzir não apenas o pico, mas também um ciclo de ocorrência do pico mesmo quando o pico continua por uma pluralidade de ciclos. Nesta modalidade, durante o início do controle de comutação, não apenas o ciclo de serviço é gradualmente aumentado para 50%, mas também uma frequência de comutação é alterada. Consequentemente, torna-se possível aumentar o grau de liberdade da supressão de pico.

[0058] Note-se que, na operação de ligar/desligar os elementos de comutação, quando uma combinação de um período de ligamento e um período de desligamento continuando a partir do período de ligamento é representado como um ciclo (ciclo de operação), o um ciclo é um período mostrado por uma seta mostrada na FIG. 3. O um ciclo é representado como Tr (segundos) e um inverso de Tr é definido como a frequência de comutação. Nesta modalidade, a corrente de influxo é suprimida controlando a frequência de comutação simultaneamente com o ciclo de serviço.

[0059] A FIG. 6 é um diagrama mostrando um exemplo de formas de onda de operação indicando um resultado de simulação da operação para aumentar gradualmente o ciclo de serviço durante o início. A FIG. 6 é um resultado de simulação obtido quando uma simulação é executada sob uma condição de que o controle de comutação para aumentar gradualmente o ciclo de serviço para 50% como mostrado na FIG. 5 é efetuado. A FIG. 6(a) é uma corrente de entrada (uma corrente de entrada fluindo a partir da fonte de alimentação de corrente alternada 1 para o retificador 2). A FIG. 6(b) é uma tensão de corrente contínua. FIG. 6(c) é potência de entrada (potência de entrada alimentada a partir da fonte de alimentação de corrente alternada 1). A FIG. 6(d) representa sinais de ligamento/desligamento é dos elementos de comutação 4a e 4b. A FIG. 6(e) é um sinal de onda triangular representando a frequência de comutação. A FIG. 6(f) é o ciclo de serviço.

[0060] Na FIG. 6, a frequência de comutação é o triplo de um ciclo de alimentação de potência. A frequência de comutação não é alterada antes e depois do início. No caso do início por este método, o valor de pico da corrente de entrada aumenta à medida que o ciclo de serviço aumenta. O pico da corrente de entrada diminui quando a tensão de corrente contínua (b) se eleva a um nível de dupla tensão. A partir deste fato, é visto que, embora a tensão de corrente contínua se eleve ao nível de dupla tensão, o pico da corrente de entrada amenta porque a corrente de influxo proveniente da fonte de alimentação de corrente alternada 1 aumenta.

[0061] A FIG. 7 é um diagrama mostrando um exemplo de formas de onda de operação obtidas como um resultado de simulação quando a frequência de comutação é alterada durante o início. Como a FIG. 6, a FIG. 7 é um gráfico de forma de onda de operação mostrando um resultado de simulação obtido quando o ciclo de serviço é aumentado de 0% a 50% depois do início e a frequência de comutação é reduzida passo a passo depois do ciclo de serviço ter aumentado para 50%. Na FIG. 7 (a) a (f) indicam itens idênticos aos itens da FIG. 6.

[0062] A FIG. 8 é um gráfico de forma de onda alargada de uma porção em linha pontilhada da FIG. 7. A frequência de comutação é reduzida nos tempos de setas mostradas na FIG. 8. Ou seja, como mostrado na FIG. 8, depois do ciclo de serviço ter aumentado para 50%, a frequência de comutação é induzida em cinco estágios. Ou seja, o ciclo de operação é estendido de maneira passo a passo. Note-se que, na simulação, o ciclo de operação é alterado de 10 kHz para 8 kHz na primeira seta a partir da esquerda na FIG. 8. Depois disso, o ciclo de operação é alterado de 8 kHz para 5 kHz, 5 kHz para 3 kHz, 3 kHz para 1 kHz e 1 kHz para o triplo do ciclo de alimentação de potência. O efeito não é prejudicado pelas larguras da alteração. Desnecessário dizer que as larguras da alteração são apenas um exemplo.

[0063] Quando a frequência de comutação é alta, uma quantidade de carregamento por tempo (por exemplo, uma quantidade de carregamento em um segundo) não é diferente a partir da quantidade de carregamento no caso de uma baixa frequência de comutação. Porém, um tempo de carregamento em um carregamento diminui. Isto é sinônimo de um aumento do número de ciclos de carregamentos alternados. Portanto, ao contrário da alteração no ciclo de serviço para estender o tempo, o aumento equivalente do número de ciclos de carregamento ciclo leva a carregamento gradual. Portanto, como indicado pelos resultados de simulação das FIGS. 7 e 8, a corrente de influxo pode ser suprimida.

[0064] A FIG. 9 é um diagrama esquemático de um estado em que a frequência de comutação é diminuída. Como mostrado na FIG. 9, quando o modo de operação se desloca do modo de retificação de onda completa para o modo de reforço "a", quando o deslocamento é iniciado, primeiro, o ciclo de serviço é aumentado de 0% a 50%. Depois disso, a frequência de comutação é reduzida de maneira passo a passo.

[0065] Como mostrado na FIG. 7 e na FIG. 8, quando a frequência de comutação é reduzida, a corrente de entrada aumenta ligeiramente e a corrente de influxo ocorre. Porém, ao contrário da FIG. 6, a corrente de entrada não aumenta consideravelmente. A partir deste fato, é visto que a corrente de influxo pode ser suprimida em comparação com o exemplo mostrado na FIG. 6 em que a frequência de comutação não é reduzida. Além disso, se a frequência de comutação é uma frequência mais alta do que o exemplo mostrado na FIG. 7, o efeito da supressão da corrente de influxo pelo aumento gradual no ciclo de serviço é maior do que o efeito no exemplo mostrado na FIG. 7, e o pico da corrente de entrada pode ser suprimido. Deste modo, reduzindo a frequência de comutação depois de alterar o ciclo de serviço, é possível suprimir a corrente de influxo da corrente de entrada.

[0066] De acordo com a FIG. 7, quando a frequência de comutação é reduzida, a potência de entrada não é um valor fixo e aumenta. Portanto, a simulação mostrada na FIG. 7 indica que a corrente de influxo pode ser suprimida mesmo em tempo em que a potência de entrada aumenta e indica que a corrente de influxo pode ser suprimida mesmo durante um amento de carga. Na FIG. 7 e na FIG. 8, a frequência de comutação é alterada nos cinco estágios. Porém, o número de estágios para alterar a frequência de comutação não é limitado a cinco. O efeito de supressão da corrente de influxo é aumentado aumentando o número de alterações. É possível reduzir a corrente de influxo a próximo de zero alterando linearmente a própria frequência de comutação e gerando uma onda triangular ao invés de alterar a frequência de comutação de maneira passo a passo. Por exemplo, é também possível alterar linearmente a frequência de comutação alterando, em cada um ciclo da onda triangular, a frequência de comutação em uma unidade mínima em que a frequência de comutação pode ser gerada. Um método para reduzir a frequência de comutação não é limitado a estes exemplos e pode ser um método de, por exemplo, alterar a frequência de comutação de maneira passo a passo depois alterar linearmente a frequência de comutação. O método pode ser qualquer método.

[0067] Nesta modalidade, durante o deslocamento do modo de retificação de onda completa para o modo de reforço "a", a frequência de comutação é reduzida depois que o ciclo de serviço é alterado. Portanto, é possível suprimir ainda mais a corrente de influxo comparado com quando apenas o ciclo de serviço é alterado. Nesta modalidade, é possível suprimir uma perda dos elementos de comutação reduzindo a frequência de comutação comparada com quando a frequência de comutação não é reduzida. Portanto, é possível suprimir um aumento em uma perda dos elementos de comutação e suprimir a corrente de influxo durante o início. Se a configuração e a operação desta modalidade são usadas mesmo quando o dispositivo é reiniciado depois de ser parado de em uma parada momentânea ou similar, desnecessário dizer que há um efeito equivalente que é possível suprimir corrente de influxo durante o reinício.

[0068] Em um estado estável, ou seja, um estado em que os elementos de comutação são operados por um longo tempo, uma perda de comutação do elemento de comutação 4a e do elemento de comutação 4b pode ser reduzida e ruído devido à comutação pode também ser reduzido pois a frequência de comutação é mais baixa. Nesta modalidade, a frequência de comutação é reduzida depois que o ciclo de serviço é alterado. Portanto, é possível reduzir a perda por comutação e é possível proporcionar um dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua altamente eficiente.

[0069] A frequência de comutação no estado estável é desejavelmente 1 quilohertz ou menos. Porém, quando um semicondutor de intervalo de banda larga é usado como o elemento de comutação, o efeito desta modalidade não é perdido mesmo se a frequência de comutação não é 1 quilohertz ou menos.

[0070] Quando o modo de operação se desloca do modo de retificação de onda completa para o modo de reforço "b" ou o modo de reforço "c", similarmente, é possível suprimir a corrente de influxo reduzindo a frequência de comutação depois de alterar o ciclo de serviço.

[0071] Consequentemente, o dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua de acordo com esta modalidade pode reforçar, embora mantendo a comutação com baixa perda pela comutação à baixa velocidade, a tensão de alimentação de potência para a tensão de corrente contínua duas vezes maior do que a tensão de alimentação de potência e suprimir a corrente de influxo durante o início para iniciar a operação dos elementos de comutação.

[0072] Modificações do dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua de acordo com esta modalidade são explicadas. A FIG. 10 é um diagrama mostrando um exemplo de configuração de um dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua 100a, que é uma modificação do dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua 100 mostrado na FIG. 1. Componentes tendo funções idênticas às funções mostradas na FIG. 1 são denotados por números e sinais de referência idênticos aos números e sinais de referência mostrados na FIG. 1. Uma explicação redundante dos componentes é omitida. A corrente alternada trifásica entra no dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua 100 mostrado na FIG. 1 a partir da fonte de alimentação de corrente alternada 1. Porém, uma tensão de corrente contínua é lançada no dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua 100a mostrado na FIG. 10 a partir de uma fonte de alimentação de corrente contínua 50. Como o dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua 100 mostrado na FIG. 1, o dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua 100a inclui o reator 3, o primeiro capacitor 6a, o segundo capacitor 6b, a unidade de comutação 7, a unidade de controle 8, e a unidade de detecção de tensão de corrente contínua 10. Além disso, o dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua 100a inclui um capacitor 51 que armazena potência elétrica da fonte de alimentação de corrente contínua 50 e um detector de tensão de fonte de alimentação 52 que detecta uma tensão de corrente contínua de potência de corrente contínua alimentada a partir da fonte de alimentação de corrente contínua 50.

[0073] A fonte de alimentação de corrente contínua 50 é um painel PV (fotovoltaico) ou uma bateria de armazenamento para geração de potência solar, uma bateria de armazenamento montada sobre um automóvel elétrico ou um automóvel híbrido recarregável ou similar. A fonte de alimentação de corrente contínua 50 pode ser uma fonte de alimentação do sistema usada quando transmissão de potência e distribuição de potência por uma corrente contínua são realizadas no futuro.

[0074] Na FIG. 1, é explicado o exemplo em que a corrente alternada trifásica entra. Porém, a potência elétrica de entrada não tem de ser a corrente alternada trifásica. Mesmo quando uma tensão de corrente contínua entra a partir da fonte de alimentação de corrente contínua 50 como mostrado na FIG. 10, como o dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua 100 mostrado na FIG. 1, é possível suprimir a corrente de influxo. O lado de saída do retificador 2 mostrado na FIG. 1 é uma tensão de corrente contínua. O lado de saída do retificador 2 mostrado na FIG. 1 é equivalente à entrada a partir da fonte de alimentação de corrente contínua 50 mostrada na FIG. 10. Portanto, desnecessário dizer que o controle da supressão da corrente de influxo durante o início pela unidade de controle 8 e pela unidade de comutação 7 no exemplo de configuração mostrado na FIG. 1 pode também ser aplicado no dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua 100a mostrado na FIG. 10.

[0075] A FIG. 11 é um diagrama mostrando um exemplo de configuração de um dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua 100b, que é uma outra modificação. O dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua 100b mostrado na FIG. 11 inclui o circuito retificador 2, o reator 3, uma unidade de comutação 7a incluindo um primeiro elemento de comutação 4c e um segundo elemento de comutação 4d e elementos de prevenção de corrente reversa 5c e 5d, um primeiro capacitor 6d conectado em série com o primeiro elemento de comutação 4c, um segundo capacitor 6c conectado em série com o segundo elemento de comutação 4d, uma unidade de controle 8a que controla a unidade de comutação 7a, a unidade 9 de detecção de tensão da fonte de alimentação, a unidade 10 de detecção de tensão de corrente contínua e um capacitor 53 conectado em paralelo com a unidade de comutação 7a que carrega uma saída a partir da unidade de comutação 7a e estabiliza uma tensão de saída.

[0076] As capacidades do primeiro capacitor 6d e do segundo capacitor 6c são as mesmas. Para o primeiro elemento de comutação 4c e o segundo elemento de comutação 4d, como o primeiro elemento de comutação 4a e o segundo elemento de comutação 4b, um elemento semicondutor tal como um transistor de potência, um MOSFET de potência ou um IGBT pode ser usado.

[0077] A operação do dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua 100b é explicada. Quando o segundo elemento de comutação 4d é desligado e o primeiro elemento de comutação 4c é ligado, o primeiro capacitor 6d é carregado. Quando o primeiro elemento de comutação 4c é desligado e o segundo elemento de comutação 4d é ligado, o segundo capacitor 6c é carregado. Portanto, ligando alternadamente o primeiro elemento de comutação 4c e o segundo elemento de comutação 4d, é possível carregar o primeiro capacitor 6d e o segundo capacitor 6c. A unidade de controle 8a efetua carregamento do primeiro capacitor 6d e do segundo capacitor 6c ligando o primeiro elemento de comutação 4c ou o segundo elemento de comutação 4d perto de um ângulo de fase em que a tensão da fonte de alimentação , ou seja, a tensão de corrente contínua alimentada a partir da fonte de alimentação de corrente contínua 50 é uma tensão de pico. Note-se que, neste ponto, uma corrente reversa proveniente do capacitor 53 pode ser impedida pelo segundo elemento de prevenção de corrente reversa 5d. Por carregamento do primeiro capacitor 6d e do segundo capacitor 6c perto do ângulo de fase em que a tensão da fonte de alimentação é a tensão de pico, se a tensão de pico da fonte de alimentação de corrente contínua 50 é definida em V1, um estado idêntico à retificação de onda completa mostrada na FIG. 4 é obtido ligando o primeiro elemento de comutação 4c e o segundo elemento de comutação 4d.

[0078] Quando o primeiro elemento de comutação 4c e o segundo elemento de comutação 4d são desligados, cargas elétricas são descarregadas a partir do primeiro capacitor 6d e do segundo capacitor 6c. Quando o primeiro elemento de comutação 4c e o segundo elemento de comutação 4d são desligados, o primeiro capacitor 6d e o segundo capacitor 6c são conectados em série via o elemento de prevenção de corrente reversa 5c. Como resultado, uma tensão obtida adicionando a tensão do primeiro capacitor 6d e a tensão do segundo capacitor 6c, ou seja, uma tensão idêntica à retificação de dupla tensão V2 mostrada na FIG. 4 é aplicada ao capacitor 53.

[0079] É geralmente conhecido que cargas elétricas se movem a de alto potencial para baixo potencial. Portanto, no dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua 100b, uma corrente reversa é impedida pelo diodo 5d. Se o primeiro elemento de comutação 4c e o segundo elemento de comutação 4d são simultaneamente ligados, um estado de curto circuito, ou seja, um estado idêntico ao estado de D na FIG. 2 pode ser obtido.

[0080] Na FIG. 1, a configuração em que os elementos de comutação são conectados em série é mostrada. Porém, uma operação idêntica à operação da configuração mostrada na FIG. 1 pode também ser efetuada por uma configuração em que os elementos de comutação e os capacitores conectados em série são conectados em paralelo, em outras palavras, os elementos de comutação são conectados em paralelo como mostrado na FIG. 11. No dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua 100b mostrado na FIG. 11, se um modo em que o primeiro elemento de comutação 4c e o segundo elemento de comutação 4d são desligados é definido como o primeiro modo, o ciclo de serviço é mãos longo no segundo modo em que um estado em que o segundo elemento de comutação 4d é ligado e o primeiro elemento de comutação 4c é desligado e um estado em que o segundo elemento de comutação 4d é desligado e o primeiro elemento de comutação 4c é ligado são alternadamente repetidos. Portanto, quando a unidade de controle 8a se desloca para o modo em que o ciclo de serviço é mais longo, efetuando controle para reduzir a frequência de comutação depois de alterar o ciclo de serviço, como no caso do exemplo de configuração mostrado na FIG. 1, torna-se possível obter os efeitos desta modalidade explicada acima.

Segunda Modalidade.

[0081] A FIG. 12 é um diagrama em bloco de circuito mostrando um exemplo de configuração de um dispositivo de acionamento de motor de acordo com uma segunda modalidade da presente invenção. Na FIG. 12, componentes efetuando operações idênticas às operações na configuração de circuito mostrada na FIG. 1 são denotados por números e sinais de referência idênticos aos números e sinais de referência na primeira modalidade. Explicação redundante dos componentes é omitida. O dispositivo de acionamento de motor mostrado na FIG. 12 inclui o dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua 100 de acordo com a primeira modalidade. A carga 11 mostrada na FIG. 1 corresponde a um inversor 30 e um motor elétrico 31 mostrado na FIG. 12O. O inversor 30 é conectado a ambos terminais de um circuito em série configurado pelo o primeiro capacitor 6a e pelo segundo capacitor 6b. Uma tensão de corrente contínua entra no inversor 30.

[0082] O dispositivo de acionamento de motor de acordo com esta modalidade inclui um detector de corrente 32 (32a, 32b) e uma unidade de controle de acionamento 33 Além do dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua 100 de acordo com a primeira modalidade. A detector de corrente 32 detecta uma corrente elétrica fluindo para o motor elétrico 31. A unidade de controle de acionamento 33 controla o inversor 30 com base em uma corrente elétrica detectada pelo detector de corrente 32 e uma tensão de corrente contínua detectada pela unidade de detecção de tensão de corrente contínua 10.

[0083] O motor elétrico 31 é controlado para ser acionado pelo inversor 30. Portanto, uma faixa de operação de acionamento do motor elétrico 31 se altera de acordo com uma tensão de corrente contínua que entra no inversor 30. Em particular, quando o motor elétrico 31 é um motor elétrico em que um ímã permanente é usado em um rotor, uma corrente contínua do motor elétrico 31 também afetas uma característica magnética do ímã permanente usado no rotor.

[0084] Um motor de ímã permanente em que, por exemplo, um ímã de terra rara tendo forte magnetismo é usado como o material de um ímã permanente é aplicado. Torque é gerado com uma pequena corrente elétrica porque o ímã de terra rara tem forte magnetismo. Portanto, o ímã de terra rara é aplicado ao motor elétrico 31 usado em um aparelho em que economia de energia é requisitada. Porém, como o ímã de terra rara é um metal raro chamado terra rara, é difícil adquirir o ímã de terra rara. Em um motor de ímã permanente em que o ímã de terra rara não é usado e um ímã tal como ferrita tendo magnetismo mais fraco do que o ímã de terra rara é usado, na mesma corrente elétrica, o torque de saída é pequeno comparado com quando o ímã de terra rara é usado. Portanto, no motor de ímã permanente incluindo o ímã tal como ferrita tendo fraco magnetismo, uma corrente elétrica é aumentada por uma quantidade diminuída no magnetismo do ímã para suplementar o torque. Alternativamente, como o torque de saída é proporcional a uma corrente elétrica x o número de enrolamentos de um fio, o número de enrolamentos é amentado para suplementar o torque de saída sem aumentar a corrente elétrica. Quando a corrente elétrica é aumentada, uma perda de cobre do motor elétrico 31 e uma pera de condução no inversor 30 aumentam.

[0085] Quando o número de enrolamentos é aumentado sem aumentar a corrente elétrica para evitar o aumento das perdas, uma tensão induzida correspondendo ao número de revoluções do motor elétrico 31 aumenta. O inversor 30 requer uma tensão de corrente contínua mais alta do que a tensão induzida. Portanto, quando o número de enrolamentos é aumentado, é necessário aumentar a tensão de corrente contínua.

[0086] Portanto, nesta modalidade, no dispositivo de acionamento de motor, o dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua 100 explicado na primeira modalidade é usado como o dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua que alimenta potência elétrica ao inversor 30 que aciona o motor elétrico 31. Consequentemente, torna-se possível alimentar diversos tipos de tensões de corrente contínua tais como o estado de retificação de onda completa, o estado de retificação de dupla tensão e outros ao inversor 30. Portanto, quando um motor elétrico em que o número de enrolamentos é aumentado sem usar o ímã de terra rara, é usado como o motor elétrico 31, é possível alimentar uma tensão de corrente contínua apropriada para o motor elétrico 31. Portanto, é possível acionar o motor elétrico 31 sem aumentar uma perda do motor elétrico 31 em que o ímã de terra rara não é usado.

[0087] Usando o dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua 100 de acordo com a primeira modalidade, uma tensão apropriada é aplicada ao motor elétrico 31 De acordo com um estado de operação (uma quantidade de carga) do motor elétrico 31, e assim, uma operação de acionamento com alta eficiência se torna possível. Especificamente, a unidade de controle de acionamento 33 segura um estado de operação do motor elétrico 31 com base em uma corrente elétrica detectada pelo detector de corrente 32 e indica uma tensão para a unidade de controle 8 com base no estado de operação. A unidade de controle seleciona um modo (o modo de retificação de onda completa, o modo de reforço "a", o modo de reforço "b", ou o modo de reforço "c") da unidade de comutação 7 de modo a ajustar uma tensão à tensão indicada e opera a unidade de comutação 7 no modo selecionado.

[0088] Em particular, no motor elétrico 31 em que o ímã tal como ferrita tendo pequeno magnetismo comparado com terra rara é usado, como uma tensão apropriada é aplicada de acordo com um estado de operação, torna-se possível suprimir um aumento em uma perda e realizar uma operação de acionamento com alta eficiência. Portanto, o dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua 100 é adequado como um dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua para um inversor que aciona o motor de ímã permanente de ferrita ou similar.

[0089] enfio fkuuq. wo OQUHGV ejcocfq “MOSFET de uma uwrgtguVtwVwtc fg jwp>«q” fi wucfq go wo qw ocku fqu gngogpVqu *q rtkogktq elemento de comutação 4a, o segundo elemento de comutação 4b, o primeiro elemento de prevenção de corrente reversa 5a, o segundo elemento de prevenção de corrente reversa 5b, e o elemento retificador configurando o circuito retificador 2) configurando o dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua de acordo com esta modalidade e os elementos de comutação do inversor 30. Consequentemente, torna-se possível obter uma redução adicional em uma perda e assim torna-se também possível proporcionar um dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua altamente eficiente. Note-se que a superestrutura de junção é uma estrutura tendo uma camada P mais profunda do que um MOSFET normal, e é sabido que a camada P profunda está largamente em contato com uma camada n, deste modo tendo alta resistência a tensão ao mesmo tempo que tem baixa resistência ligado.

[0090] Desnecessário dizer que é possível proporcionar o dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua tendo uma perda mais baixa mesmo quando pelo menos um dos elementos que configuram o dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua de acordo com esta modalidade e os elementos de comutação do inversor 30 é configurado por um semicondutor de intervalo de faixa ampla tal como GaN (nitreto de gálio), SiC (carboneto de silício), e diamante. Além disso, a resistência a tensão amenta e a densidade de corrente permissível também aumenta porque o semicondutor de intervalo de faixa ampla é usado. Portanto, é possível reduzir o tamanho do MOSFET. É possível reduzir o tamanho de um módulo semicondutor incorporando estes elementos. Como a resistência térmica é também alta, é também possível reduzir o tamanho de aletas de radiação térmica de um dissipador de calor. Além disso, o semicondutor de intervalo de faixa ampla tem uma tensão de manutenção mais alta do que o semicondutor convencional de silício (Si) e age dominantemente em um aumento de uma tensão. Portanto, configurando o dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua ou o inversor 30 tendo uma baixa perda e uma alta tensão, torna-se possível derivar adicionalmente características do semicondutor de intervalo de faixa ampla

[0091] Como explicado acima, nesta modalidade, é explicado o exemplo em que o dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua 100 de acordo com a primeira modalidade é aplicado ao dispositivo de acionamento de motor. No dispositivo de acionamento de motor de acordo com esta modalidade, é possível controlar apropriadamente, de acordo com a configuração (o tipo do ímã permanente, o número de enrolamentos, etc.) e um estado de operação do motor elétrico 31, uma tensão alimentada ao inversor 30 que controla para acionar o motor elétrico 31. Consequentemente, mesmo quando o motor elétrico 31 incluindo o imã tal como ímã de ferrita tendo pequeno magnetismo comparada com o ímã de terra rara é controlado para ser acionado, é possível suprimir uma perda e obter uma operação de acionamento eficiente. Além disso, como explicado na primeira modalidade, é possível suprimir a corrente de influxo.

Terceira Modalidade

[0092] A FIG. 13 é um diagrama em bloco de circuito mostrando um exemplo de configuração de um ar condicionado de acordo com uma terceira modalidade da presente invenção. O ar condicionado de acordo com esta modalidade inclui o dispositivo de acionamento de motor explicado na segunda modalidade. O ar condicionado de acordo com esta modalidade inclui um ciclo de refrigeração a que um compressor 41 incorporando o motor elétrico 31 na segunda modalidade, uma válvula de quatro vias 42, um trocador de calor exterior 43, uma válvula de expansão 44 e um trocador de calor interior 45 são ligados via um tubo de refrigerante 46. O ar condicionado configura um ar condicionado de tipo separado.

[0093] Um mecanismo de compressão 47 que comprime um refrigerante e o motor elétrico 31 que opera o mecanismo de compressão 47 são previstos no interior do compressor 41. O refrigerante circula entre os trocadores de calor 43 e 45 a partir do compressor 41, pelo que o ciclo de refrigeração que efetua resfriamento e aquecimento e similares é estabelecido. O bloco de circuito mostrado na FIG. 13 pode ser aplicado não apenas ao ar condicionado, mas também a aparelhos incluindo o ciclo de refrigeração tais como um refrigerador e um freezer.

[0094] Com o ciclo de refrigeração, o ar condicionado que efetua resfriamento e aquecimento se altera para um estado estável quando uma temperatura ambiente se aproxima de uma temperatura ambiente fixada predefinida por um usuário. O inversor 30 opera para fazer o motor elétrico 31 montado sobre o compressor 41 girar a baixa velocidade. Portanto, como a rotação a baixa velocidade é continuada por um longo tempo no ar condicionado, a melhoria da eficiência durante a operação a baixa velocidade contribui consideravelmente para economia de energia. Consequentemente, quando um motor elétrico incluindo um ímã de terra rara ou um ímã permanente com um número aumentado de enrolamentos e fraco magnetismo para reduzir uma corrente elétrica é usado para o motor elétrico 31, o motor elétrico contribui para economia de energia.

[0095] Como explicado na segunda modalidade, o ar condicionado de acordo com esta modalidade pode controlar eficientemente para acionar o motor elétrico 31 incluindo um ímã permanente com um número aumentado de enrolamentos e fraco magnetismo mesmo se um ímã de terra rara, que é um metal raro, não é usado. Portanto, quando o motor elétrico 31 incluindo o ímã permanente com o número aumentado de enrolamentos e o fraco magnetismo é usado, é também possível obter economia de energia.

[0096] Em particular, quando o dispositivo de acionamento de motor de acordo com a segunda modalidade é aplicado a um aparelho que sempre opera por vinte e quatro horas como um refrigerador, porque a operação em um estado de baixa corrente em rotação a baixa velocidade é longa, é possível obter economia de energia a baixos custos com o motor elétrico 31 a que um ímã de ferrita ou similar com um número aumentado de enrolamentos é aplicado.

Aplicabilidade Industrial

[0097] Como explicado acima, o dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua de acordo com a presente invenção pode ser usado em um dispositivo de fonte de alimentação para uma carga que efetua consumo de potência com uma corrente contínua e pode ser usado particularmente como um dispositivo de fonte de alimentação para um inversor que requer um dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua. Além da obtenção de economia de energia através da aplicação a um inversor que aciona um motor de ímã permanente, é possível configurar um dispositivo de acionamento de motor barato com uma propriedade de alta economia de energia sem usar um ímã de terra rara, que é um metal raro. Portanto, o dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua pode também ser aplicado a utensílios domésticos elétricos em geral tais como um refrigerador, um desumidificador, um aquecedor de água tipo bomba de calor, uma vitrine e um aspirador de pó além de um ar condicionado, um freezer e uma lavadora secadora. O dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua pode também ser aplicado a um motor de ventilador, um soprador de ventilação, um secador de mão, um fogareiro de aquecimento por indução eletromagnética e outros. Lista dos Sinais de Referência 1 fonte de alimentação de corrente alternada 2 retificador 3 reator 4a, 4c primeiro elemento de comutação 4b, 4d segundo elemento de comutação 5a primeiro elemento de prevenção de corrente reversa 5b segundo elemento de prevenção de corrente reversa 5c, 5d elemento de prevenção de corrente reversa 6a, 6d primeiro capacitor 6b, 6c segundo capacitor 7 , 7a unidade de comutação 8 ,8a unidade de controle 9 unidade de detecção de tensão da fonte de alimentação 10 unidade de detecção de tensão de corrente contínua 11 carga 30 inversor 31 motor elétrico 32 detector de corrente 33 unidade de controle de acionamento 41 compressor 42 válvula de quatro vias 43 trocador de calor exterior 44 válvula de expansão 45 trocador de calor interior 46 tubo de refrigerante 47 mecanismo de compressão 100, 100a, 100b dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua

Claims

1. Dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua que converte uma primeira tensão que é uma tensão de entrada em uma segunda tensão que é uma tensão de saída, compreendendo: um primeiro elemento de comutação (4a) e um segundo elemento de comutação (4b); e uma unidade de comutação (7) que comuta um primeiro modo e um segundo modo, caracterizadopelo fato de que: ao transicionar um modo de operação do primeiro modo em que o ciclo de serviço do primeiro elemento de comutação (4a) e do segundo elemento de comutação é um primeiro valor para o segundo modo em que o ciclo de serviço do primeiro elemento de comutação e do segundo elemento de comutação (4b) é um segundo valor maior do que o primeiro valor, o ciclo de serviço é mudado do primeiro valor para o segundo valor, levando tempo igual ou maior que um primeiro tempo e um ciclo de operação do primeiro elemento de comutação (4a) e do segundo elemento de comutação (4b) é estendido para ser maior que um ciclo de operação no primeiro modo, e uma tensão de saída no segundo modo é aumentada em relação a uma tensão de saída no primeiro modo.

2. Dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que compreende adicionalmente: uma unidade de armazenamento de carga (6) incluindo um primeiro capacitor (6a) e um segundo capacitor (6b), em que a unidade de comutação (7) inclui um elemento de prevenção de corrente reversa (5a, 5b) que suprime uma corrente reversa de cargas a partir da unidade de armazenamento de carga (6), e um ponto médio entre o primeiro elemento de comutação (4a) e o segundo elemento de comutação (4b) e um ponto médio entre o primeiro capacitor (6a) e o segundo capacitor (6b) são conectados.

3. Dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: uma unidade de armazenamento de carga (6) incluindo um primeiro capacitor (6d) e um segundo capacitor (6c), em que a unidade de comutação (7a) inclui um elemento de prevenção de corrente reversa (5c) que suprime uma corrente reversa de cargas a partir da unidade de armazenamento de carga, e um ponto médio entre o primeiro elemento de comutação (4c) e o primeiro capacitor (6d) e um ponto médio entre o segundo capacitor (6c) e o segundo elemento de comutação (4d) são conectados via um diodo (5c).

4. Dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que o elemento de prevenção de corrente reversa (5a, 5b, 5c) é formado por um semicondutor de intervalo de banda larga.

5. Dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o semicondutor de intervalo de banda larga é carboneto de silício, um material à base de nitreto de gálio ou diamante.

6. Dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o primeiro valor é 0% e o segundo valor é 50%.

7. Dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dentre o primeiro elemento de comutação (4a, 4c) ou o segundo elemento de comutação (4b, 4d) é formado por um semicondutor de intervalo de banda larga.

8. Dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizadopelo fato de que compreende adicionalmente um circuito retificador (2) conectado a uma fonte de alimentação de corrente alternada (1), em que um elemento retificador constituindo o circuito retificador (2) é formado por um semicondutor de intervalo de banda larga.

9. Dispositivo de acionamento de motor que aciona um motor elétrico, o dispositivo de acionamento de motor caracterizadopelo fato de que compreende: o dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 8; um inversor (30) que controla o motor elétrico usando uma corrente contínua alimentada a partir do dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua; uma unidade de detecção de corrente (32a, 32b) que detecta uma corrente elétrica fluindo para o motor elétrico (31); e uma unidade de controle de acionamento (33) que controla o inversor com base na corrente elétrica detectada pela unidade de detecção de corrente.

10. Dispositivo de acionamento de motor de acordo com a reivindicação 9, caracterizadopelo fato de que: a unidade de controle de acionamento (33) determina, com base em uma quantidade de carga do motor elétrico (31), uma tensão da corrente contínua a ser alimentada ao inversor (30) e indica a tensão determinada ao dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua, e o dispositivo de fonte de alimentação de corrente contínua controla, com base na indicação a partir da unidade de controle de acionamento, a tensão da corrente contínua a ser alimentada ao inversor.

11. Dispositivo de acionamento de motor de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 ou 10, caracterizadopelo fato de que o motor elétrico (31) inclui um ímã permanente composto de um material que não um elemento de terra rara.

12. Dispositivo de acionamento de motor de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 11, caracterizadopelo fato de que cada um dos elementos de comutação constituindo o inversor (30) é formado por um semicondutor de intervalo de banda larga.

13. Dispositivo de acionamento de motor de acordo com a reivindicação 12, caracterizadopelo fato de que o semicondutor de intervalo de banda larga é carboneto de silício, um material à base de nitreto de gálio, ou diamante.

14. Ar condicionado, caracterizadopelo fato de que compreende: o dispositivo de acionamento de motor como definido em qualquer uma das reivindicações 9 a 13; e um compressor (41) incluindo um motor elétrico (31) acionado pelo dispositivo de acionamento de motor.

15. Refrigerador, caracterizadopelo fato de que compreende: o dispositivo de acionamento de motor como definido em qualquer uma das reivindicações 9 a 13; e um compressor (41) incluindo um motor elétrico (31) acionado pelo dispositivo de acionamento de motor.