CN105794098B - 电力变换装置以及空气调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明的电力变换装置具备：第1交流直流变换部(23)，生成施加到压缩机驱动部(25)的直流电压；第1直流电压平滑部(24)，对直流电压进行平滑；第1噪声降低部(11)，一端与交流电源1连接，另一端与第1交流直流变换部(23)连接；第2噪声降低部(12)，配置于第1噪声降低部(11)与第1交流直流变换部(23)之间；冲击电流抑制电路(第1冲击电流抑制电阻21B、整流二极管21C)，与第2噪声降低部(12)以及第1交流直流变换部(23)并联地连接，抑制向第1直流电压平滑部(24)的冲击电流；第1交流电源继电器(21)，对向冲击电流抑制电路的电源供给路进行开闭；以及第2交流电源继电器(22)，对向第2噪声降低部(12)的电源供给路进行开闭。

Description

电力变换装置以及空气调节装置

技术领域

本发明涉及电力变换装置以及具备该电力变换装置的空气调节装置。

背景技术

以往，在接受交流电源的供电而运转室外机和室内机的空气调节装置中，有对室外机侧供给交流电源的空气调节装置，其中有对单一的室外机连接多个室内机的空气调节装置。另外，提出了在室外机、室内机都不进行运转的运转待机期间限制向室外机供电的空气调节装置。

例如，在专利文献1记载的空气调节装置中，将主要电路电源部和子电源部从搭载于室外机的噪声滤波器分离，对主要电路电源部使用电源供给用的继电器，具备进行电源供给用的继电器开闭的室外机控制部和向室外机控制部供给电源的子电源，由此实现了室外机的低功耗模式的转移。

另外，在专利文献2中，记载了功率因数改善电路，该功率因数改善电路具备进行输入电压的直流变换的整流电路和使直流变换后的电压升压的升压斩波电路，功率因数改善电路具备从整流电路的输出朝向平滑电容器使电流流过的二极管和冲击电流限制电阻的串联电路，由此抑制在输入电压接通时流过的冲击电流。

专利文献1：日本特开2010－38484号公报

专利文献2：日本特开2011－223819号公报

发明内容

在专利文献1记载的以往的空气调节装置中，将主要电源部和子电源从搭载于室外机的噪声滤波器分离，所以由于搭载于噪声滤波器部的正态噪声去除滤波器的影响(跨线电容器)，始终流过无效电流，存在即使在室外机转移到低功耗模式的情况下也无法削减无效电力这样的问题。

另外，将主要电路电源部和子电源部分离，对子电源部连接开关电源，开关电源利用被整流的平滑电容器的电压，生成用于控制四通阀、电子膨胀阀等致动器、室外机控制部等的电源。因此，由于所述致动器类等负载而充电到所述平滑电容器的电压不下降，为了使所述开关电源稳定工作，需要增大所述平滑电容器的电容，存在基板安装面积、成本增大这样的问题。

进而，专利文献2记载的以往的功率因数改善电路不存在抑制向包括电抗器和二极管而形成的升压斩波电路的冲击电流的冲击电流限制电阻，所以在与整流电路的输出侧连接的二极管和电抗器这双方中流过冲击电流，在形成升压斩波电路的二极管中也流过冲击电流，所以存在二极管发生故障这样的问题。

本发明是鉴于上述而完成的，其目的在于得到能够实现省电化的电力变换装置以及空气调节装置。另外，其目的在于得到能够实现装置的小型化以及低成本化的电力变换装置以及空气调节装置。

为了解决上述课题，达成目的，本发明提供一种电力变换装置，应用于空气调节装置的室外机，其中，所述电力变换装置具备：交流直流变换部，对从交流电源供给的交流电压进行变换，生成向驱动压缩机的压缩机驱动部施加的直流电压；直流电压平滑部，对从所述交流直流变换部输出的直流电压进行平滑；第1噪声降低部，具有感抗，一端与所述交流电源连接，另一端与所述交流直流变换部连接；第2噪声降低部，具有容抗，配置于所述第1噪声降低部与所述交流直流变换部之间；冲击电流抑制电路，与所述第2噪声降低部以及所述交流直流变换部并联地连接，抑制向所述直流电压平滑部的冲击电流；第1交流电源继电器，对向所述冲击电流抑制电路的交流电源供给路进行开闭；以及第2交流电源继电器，对向所述第2噪声降低部的交流电源供给路进行开闭。

根据本发明，起到如下效果：在待机运转过程中等无需驱动压缩机的情况下，能够避免在具有容抗的第2噪声降低部中流过无效电流，削减无效电力，能够实现省电化。另外，起到能够抑制在驱动压缩机时向交流直流变换部流入的冲击电流这样的效果。

附图说明

图1是示出实施方式1的空气调节装置的结构例的图。

图2是示出实施方式2的空气调节装置的结构例的图。

图3是示出实施方式3的空气调节装置的结构例的图。

符号说明

1：交流电源；2：室外机；3A、3B：室内机；11：第1噪声降低部；12：第2噪声降低部；13：冲击电流抑制部；13A：第2冲击电流抑制电阻；13B：冲击电流抑制继电器；21：第1交流电源继电器；21B：第1冲击电流抑制电阻；21C：整流二极管；22：第2交流电源继电器；23：第1交流直流变换部；24：第1直流电压平滑部；25：压缩机驱动部；31：第2交流直流变换部；32：第2直流电压平滑部；33：控制电源生成部；34：电源控制继电器；41：二极管整流部；51：第1室外机控制部；52：第2室外机控制部；61：通信电源生成部；62A、62B、63A、63B：通信电路；62C、63C：二极管；L、N、S1A、S2A、S3A、S1B、S2B、S3B：端子。

具体实施方式

以下，根据附图，详细说明本发明的电力变换装置以及空气调节装置的实施方式。另外，本发明不被该实施方式限制。

实施方式1.

图1是示出本发明的空气调节装置的实施方式1的结构例的图。本实施方式的空气调节装置具备室外机2、室内机3A以及3B，交流电源1经由端子L以及N而与室外机2连接。室内机3A经由端子S1A、S2A以及S3A而与室外机2连接，室内机3B经由端子S1B、S2B以及S3B而与室外机2连接。另外，端子L与端子S1A以及端子S1B连接，端子N与端子S2A以及端子S2B连接，室内机3A以及3B经由室外机2从交流电源1接受电力供给。在图1中，示出了针对室外机2连接两台室内机的结构例，但并非将室外机的连接台数限定于两台。

室外机2具备：第1噪声降低部11以及第2噪声降低部12这两个噪声降低部；第1交流电源继电器21以及第2交流电源继电器22这两个交流电源继电器；第1冲击电流抑制电阻21B；整流二极管21C；第1交流直流变换部23，具备升压斩波电路；第1直流电压平滑部24；压缩机驱动部25，通过第1直流电压平滑部24的电力驱动压缩机(未图示)；第2交流直流变换部31；第2直流电压平滑部32；控制电源生成部33，通过第2直流电压平滑部32的直流电压生成电力；二极管整流部41，连接第1直流电压平滑部24和第2直流电压平滑部32；第1室外机控制部51以及第2室外机控制部52这两个控制部，从控制电源生成部33接受电力供给，进行室外机2的运转控制；通信电源生成部61，生成针对为了运转空气调节装置而在与室内机3A以及3B之间进行通信的电路进行供给的电力；通信电路62A、62B、63A以及63B，在室外机2与室内机3A以及3B之间进行通信；二极管62C以及63C。

另外，第1噪声降低部11、第2噪声降低部12、第1交流电源继电器21、第2交流电源继电器22、第1冲击电流抑制电阻21B、整流二极管21C、第1交流直流变换部23、第1直流电压平滑部24、压缩机驱动部25、第2交流直流变换部31、第2直流电压平滑部32、控制电源生成部33、二极管整流部41、第1室外机控制部51以及第2室外机控制部52构成电力变换装置。通信电路62A以及63A是通信信号的发送电路，通信电路62B以及63B是通信信号的接收电路，这些通信电路接受利用通信电源生成部61生成的直流电力的供给而进行动作。

接下来，说明本实施方式的空气调节装置的动作。

当室外机2接受交流电源1的电力时，通过第2交流直流变换部31通电到第2直流电压平滑部32，生成直流电压。直流电压被供电到控制电源生成部33，控制电源生成部33生成向第1室外机控制部51以及第2室外机控制部52供给的电力。

在室内机3A以及3B不运转时，不驱动压缩机(未图示)，所以无需对压缩机驱动部25供给电力。在该情况下，无需经由第1交流直流变换部23向第1直流电压平滑部24供给电力，所以将处于该路径的第1交流电源继电器21以及第2交流电源继电器22的接点都设为断开状态。另外，第2室外机控制部52控制第1交流电源继电器21以及第2交流电源继电器22的接点。

第1噪声降低部11具有感抗，包括例如具有电感分量的螺线管状的线圈。第2噪声降低部12具有容抗，包括例如具有电容分量的电容器。对第2噪声降低部12的两端施加交流电源1。另外，第2交流电源继电器22连接于第1噪声降低部11与第2噪声降低部12之间。进而，向第1交流直流变换部23的路径和向第2交流直流变换部31的路径的分支设置于第1噪声降低部11与所述第2交流电源继电器22的接点之间。

第2噪声降低部12具有容抗，所以如果对其两端施加交流电源1的电压，则产生无效电力，在第1噪声降低部11中产生从交流电源1对第2噪声降低部12供给该无效电力的电流。此时，第2室外机控制部52以使第1交流电源继电器21以及第2交流电源继电器22的接点成为断开状态的方式进行控制。

其结果，维持向第1噪声降低部11的通电，但对第2噪声降低部12不通电。因此，在第2噪声降低部12中不产生无效电力，供给该无效电力的电流也不流通。

另一方面，向第2交流直流变换部31的电源供给路径从第1噪声降低部11与第2交流电源继电器22的接点之间分支，所以维持向第2直流电压平滑部32的供电和第1室外机控制部51的动作。此时，能够通过第1噪声降低部11的作用来抑制在控制电源生成部33中产生的噪声流出到交流电源1。另外，第2交流直流变换部31、第2直流电压平滑部32以及控制电源生成部33形成控制用直流电压生成部。

另外，室外机2具备二极管整流部41，所以在第1直流电压平滑部24的直流电压低于第2直流电压平滑部32的直流电压的情况下，能够阻止从第2直流电压平滑部32向第1直流电压平滑部24供电。

在不对第1直流电压平滑部24供给电力时，不产生直流电压，第1直流电压平滑部24的直流电压低于第2直流电压平滑部32的直流电压。但是，如上所述，二极管整流部41阻止从第2直流电压平滑部32向第1直流电压平滑部24供电，所以能够设为在第1直流电压平滑部24中不消耗电力的状态。

无需向压缩机驱动部25供电的情形不限于室内机3A以及3B不运转的情况，即使在运转过程中也可能存在由于室内机3A以及3B的运转模式、周边环境而无需运转压缩机的情况。本实施方式的空气调节装置即使在这样的情况下，也能够降低运转待机期间的电力消耗量，这是不言而喻的。

另外，第1室外机控制部51以及第2室外机控制部52始终进行发送接收通信，监视室外动作的状态。此时，仅是室外动作状态的监视，所以第1室外机控制部51以及第2室外机控制部52的动作是低功耗也可。

另一方面，在为了使压缩机动作而需要向压缩机驱动部25供电的情况下，通过第2室外机控制部52的控制，使第1交流电源继电器21的接点闭合。当使第1交流电源继电器21闭合时，充电电流经由第1交流电源继电器21的接点、第1冲击电流抑制电阻21B以及整流二极管21C(冲击电流抑制电路)流入第1直流电压平滑部24，第1直流电压平滑部24的电压是比第2直流电压平滑部32的电压下降了二极管整流部41的正向电压Vf量的电压。另外，第1直流电压平滑部24供给压缩机的动作所需的电压，所以包括比第2直流电压平滑部32大10倍以上的平滑电容器。

此时，通过第1冲击电流抑制电阻21B的作用而向第1直流电压平滑部24的冲击电流被抑制。另外，第2交流电源继电器22的接点被断开，所以不会在第1交流直流变换部23的升压斩波电路中使充电电流流过，能够将直流电压供电到第1直流电压平滑部24。其结果，能够防止第1交流直流变换部23的升压斩波电路由于冲击电流而发生故障。

另外，升压斩波电路的半导体元件也可以利用Si或者SiC、GaN、金刚石等宽带隙半导体形成。由宽带隙半导体形成的开关元件、二极管元件的耐电压性高且容许电流密度也高，所以能够使开关元件、二极管元件小型化，也能够使装置小型化。另外，耐热性也高，所以也能够使例如散热器的散热片小型化，能够使装置更加小型化。进而，电力损失低，所以能够实现开关元件、二极管元件的高效化，能够实现电力变换效率的高效化、省电化。另外，优选开关元件、二极管元件全部由宽带隙半导体形成，但也可以是一部分元件由宽带隙半导体形成，即使在该情况下，也能够得到设备的小型化、高效化等效果。

第2室外机控制部52在使第1交流电源继电器21的接点闭合之后，监视第1直流电压平滑部24的电压(未图示)，当检测到是规定的电压以上时，使第2交流电源继电器22的接点闭合，并且使第1交流电源继电器21的接点断开。由此，向第1交流直流变换部23的供电开始，第1交流直流变换部23将从交流电源1供电的交流电压变换为期望的直流电压，供电到压缩机驱动部25。从第1交流直流变换部23接受了供电的压缩机驱动部25使压缩机动作，空气调节装置开始通常运转。另外，通过例如第2室外机控制部52，控制第1交流直流变换部23的升压斩波电路。

第1室外机控制部51以及第2室外机控制部52即使在运转待机期间也接受利用控制电源生成部33生成的电力的供给，始终监视室外的状态。因此，第2室外机控制部52能够维持能够按照第1室外机控制部51的指令立即动作的状态，所以压缩机所需的启动时间仅是继电器操作，能够实现提前的压缩机起动。

另外，设置了二极管整流部41，从而控制电源生成部33利用通过经由第1直流电压平滑部24的充电电流进行了充电的第2直流电压平滑部32而动作。构成第1直流电压平滑部24的平滑电容器被设为比构成第2直流电压平滑部32的平滑电容器大10倍以上的电容器，所以第2直流电压平滑部32的电压始终能够通过第1直流电压平滑部24将电压保持为恒定。因此，构成第2直流电压平滑部32的平滑电容器能够设定为能够仅在室外机2的起动时动作的最低电容，能够实现小型化以及低成本化。

如以上那样，在本实施方式的空气调节装置中，第2室外机控制部52从控制电源生成部33接受电力的供给而动作，在无需驱动压缩机的状态下，使第1交流电源继电器21以及第2交流电源继电器22的接点断开，在驱动压缩机的情况下，首先，使位于插入有第1冲击电流抑制电阻21B的路径上的第1交流电源继电器21的接点闭合，在直至与第1交流直流变换部23的输出侧连接的平滑电容器(第1直流电压平滑部24)的两端电压成为规定值为止待机一定时间之后，使位于从交流电源1向第1交流直流变换部23的供电路径上的第2交流电源继电器22的接点闭合，并且使第1交流电源继电器21的接点断开。由此，在待机运转过程中(运转待机期间)等无需驱动压缩机的情况下，能够避免在具有容抗的第2噪声降低部12中流过无效电流而削减无效电力。另外，能够抑制在驱动压缩机时流入到第1交流直流变换部23的冲击电流，能够防止构成第1交流直流变换部23的二极管发生故障。另外，能够抑制由第1交流电源继电器21消耗的电力，提高第1交流直流变换部23的质量。进而，通常运转时的电力消耗量也能够降低。

实施方式2.

在以上的实施方式1中，说明了避免在驱动压缩机时针对第1交流直流变换部23流入过大的冲击电流的空气调节装置。在第2交流直流变换部31中，即使在压缩机停止的状态下也持续施加交流电压，所以没有在驱动压缩机时冲击电流流入到第2交流直流变换部31的担心。但是，在从交流电源1向室外机2的电力供给开始的情况下、即在室外机2接受交流电源1的电力而第2交流直流变换部31开始生成施加到第2直流电压平滑部32的直流电压的动作时，冲击电流流入到第2直流电压平滑部32。如果在第2交流直流变换部31中流过过大的冲击电流，则存在导致故障的情况，所以为了使第2交流直流变换部31小型化，需要抑制第2交流直流变换部31开始动作时的冲击电流。

图2是示出实施方式2的空气调节装置的结构例的图。如图所示，本实施方式的空气调节装置针对实施方式1的空气调节装置(参照图1)追加了包括第2冲击电流抑制电阻13A和冲击电流抑制继电器13B的冲击电流抑制部13。附加了与图1相同的符号的部分是与实施方式1的空气调节装置共同的部分。冲击电流抑制部13配置于第2交流直流变换部31与第1噪声降低部11之间。冲击电流抑制继电器13B的接点是由第1室外机控制部51控制的，在没有向第1室外机控制部51的供电、第1室外机控制部51不动作的期间是断开状态。

接下来，说明动作。另外，仅说明与实施方式1的空气调节装置不同的部分。

当室外机2接受交流电源1的电力时，直流电压通过冲击电流抑制部13以及第2交流直流变换部31被施加到第2直流电压平滑部32。此时，流过冲击电流的是第2冲击电流抑制电阻13A，所以冲击电流的峰值被抑制而不会在第2交流直流变换部31中流过过大的电流。

通过第2直流电压平滑部32被平滑化的直流电压被供电到控制电源生成部33，控制电源生成部33生成对第1室外机控制部51以及第2室外机控制部52供电的电力。其结果，第1室外机控制部51以及第2室外机控制部52开始动作。开始了动作的第1室外机控制部51使冲击电流抑制继电器13B的接点短路，使在第2冲击电流抑制电阻13A中流过的向第2直流电压平滑部32的充电电流换流到电阻值更低的冲击电流抑制继电器13B的接点。

通过换流到冲击电流抑制继电器13B的接点，从而成为在电阻值更高的第2冲击电流抑制电阻13A中不消耗电力的状态，能够降低室外机2中的电力消耗量。

这样，本实施方式的空气调节装置除了具备在实施方式1中说明的空气调节装置的结构以外还具备冲击电流抑制部13，所以能够防止在第2交流直流变换部31中流过过大的电流，能够使第2交流直流变换部31小型化。另外，设置冲击电流抑制继电器13B，在从第2交流直流变换部31开始动作起经过了一定的时间的时间点下使在第2冲击电流抑制电阻13A中流过的向第2直流电压平滑部32的充电电流换流到其接点，所以是在第2冲击电流抑制电阻13A中不消耗电力的状态，能够降低室外机2中的电力消耗量。

实施方式3.

图3是示出实施方式3的空气调节装置的结构例的图。如图所示，本实施方式的空气调节装置针对实施方式2的空气调节装置(参照图2)，追加了控制向第2室外机控制部52供给利用控制电源生成部33生成的电力的电源控制继电器34。附加了与图2相同的符号的部分是与实施方式2的空气调节装置共同的部分。

接下来，说明动作。另外，仅说明与实施方式1、2的空气调节装置不同的部分。

在室内机3A以及3B不运转时，不驱动压缩机(未图示)，所以无需对压缩机驱动部25供给电力。在该情况下，也不经由第1交流直流变换部23对第1直流电压平滑部24供给电力，所以将处于该路径的第1交流电源继电器21和第2交流电源继电器22的接点都设为断开状态。

在不对第1直流电压平滑部24供给电力的情况下，不产生直流电压，第1直流电压平滑部24的直流电压比第2直流电压平滑部32的直流电压低。此时，通过二极管整流部41，阻止从第2直流电压平滑部32向第1直流电压平滑部24供电，所以能够设为在第1直流电压平滑部24中不消耗电力的状态。

通过第2室外机控制部52控制第1交流电源继电器21以及第2交流电源继电器22的接点，所以在第1交流电源继电器21和第2交流电源继电器22的接点可以是断开状态时，无需对第2室外机控制部52供电。因此，在室内机3A以及3B不运转的期间，第1室外机控制部51能够使电源控制继电器34的接点断开，切断向第2室外机控制部52的供电，设为在第2室外机控制部52中不消耗电力的状态。

这样，本实施方式的空气调节装置还具备电源控制继电器34。在无需向第1直流电压平滑部24供电的情况下，二极管整流部41阻止从第2直流电压平滑部32向第1直流电压平滑部24供电，第1室外机控制部51使电源控制继电器34的接点断开，切断向第2室外机控制部52的供电。由此，能够设为在第1直流电压平滑部24以及第2室外机控制部52中不消耗电力的状态，在运转待机期间降低室外机2中的电力消耗量。

另外，说明了针对实施方式2的空气调节装置追加电源控制继电器34的情况，但还能够针对实施方式1的空气调节装置追加电源控制继电器34，能够得到同样的效果。

在未具备电源控制继电器34的情况、即实施方式1、2的空气调节装置的情况下，也可以不将第1室外机控制部51和第2室外机控制部52设为分开的结构，而采用将它们汇总为一个室外机控制部的结构。

产业上的可利用性

如以上那样，本发明的电力变换装置作为在空气调节装置的室外机侧具备的电力变换装置是有用的。

Claims (7)

1.一种电力变换装置，应用于空气调节装置的室外机，所述电力变换装置的特征在于，具备：

交流直流变换部，对从交流电源供给的交流电压进行变换，生成向驱动压缩机的压缩机驱动部施加的直流电压；

直流电压平滑部，对从所述交流直流变换部输出的直流电压进行平滑；

第1噪声降低部，具有感抗；

第2噪声降低部，具有容抗，配置于所述第1噪声降低部与所述交流直流变换部之间；

冲击电流抑制电路，抑制向所述直流电压平滑部的冲击电流；

第1交流电源继电器，对向所述冲击电流抑制电路的交流电源供给路进行开闭；以及

第2交流电源继电器，对向所述第2噪声降低部的交流电源供给路进行开闭，

配置有所述第1噪声降低部的第1路径的一端与所述交流电源连接，另一端与第2路径连接，该第2路径配置有所述第2交流电源继电器、所述第2噪声降低部以及所述交流直流变换部，

配置有第1交流电源继电器和所述冲击电流抑制电路的第3路径与所述第2路径并联连接，

所述第1交流电源继电器和所述第2交流电源继电器为断开状态时，维持向所述第1噪声降低部的通电，对所述第2噪声降低部不通电，防止在所述第1路径和所述第2路径产生的无效电力，

在不需要驱动所述压缩机的情况下，使所述第1交流电源继电器以及所述第2交流电源继电器这双方的接点断开，在开始驱动所述压缩机时，使所述第1交流电源继电器的接点闭合，当经过一定时间时，使所述第2交流电源继电器的接点闭合，并且使所述第1交流电源继电器的接点断开。

2.根据权利要求1所述的电力变换装置，其特征在于，具备：

控制部，控制所述第1交流电源继电器以及所述第2交流电源继电器；

控制用直流电压生成部，对从所述交流电源供给的交流电压进行变换，生成向所述控制部施加的直流电压；

冲击电流抑制电阻，抑制向所述控制用直流电压生成部的冲击电流；以及

冲击电流抑制继电器，与所述冲击电流抑制电阻并联地连接，对连接所述冲击电流抑制电阻的两端之间的路径进行开闭，

所述冲击电流抑制继电器在来自所述交流电源的电源供给停止的状态下使接点断开，在开始来自所述交流电源的电源供给之后经过了一定时间的时间点，使接点闭合。

3.根据权利要求2所述的电力变换装置，其特征在于，

具备电源控制继电器，该电源控制继电器在不需要驱动所述压缩机的情况下，使从所述控制用直流电压生成部向所述控制部的直流电源供给路断开。

4.根据权利要求2所述的电力变换装置，其特征在于，

所述控制用直流电压生成部具备：

电力变换部，将从交流电源供给的交流电压变换为直流电压；以及

控制电源生成部，从所述电力变换部接受直流电压的供给，生成向所述控制部供给的电力，

所述电力变换装置具有直流电压供给路径，该直流电压供给路径用于在所述压缩机的驱动过程中将从所述交流直流变换部输出的直流电压向所述控制电源生成部供给。

5.根据权利要求4所述的电力变换装置，其特征在于，

所述直流电压供给路径具备二极管整流部，在不从所述交流直流变换部输出直流电压的情况下，所述二极管整流部阻止从所述电力变换部输出的直流电压被供给到所述压缩机驱动部侧。

6.根据权利要求1所述的电力变换装置，其特征在于，

所述交流直流变换部包括宽带隙半导体元件。

7.一种空气调节装置，其特征在于，

具备权利要求1至6中的任意一项所述的电力变换装置。