CN107155396A - 电动机驱动装置和空调机 - Google Patents

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Abstract

一种电动机驱动装置(100)，其将直流电流转换成三相交流电流来驱动作为三相电机的电机(8)，上述电动机驱动装置(100)具备：逆变器模块(5、6、7)，其数量与电机(8)的相数相同；以及控制部(9)，其生成用于对逆变器模块(5、6、7)进行PWM驱动的PWM信号，逆变器模块(5、6、7)具备多个由两个开关元件串联连接而成的开关元件对，多个上述开关元件对并联连接。

Description

电动机驱动装置和空调机
技术领域
本发明涉及具备开关元件的电动机驱动装置和空调机。
背景技术
已知有使用开关元件通过PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)控制来驱动电动机的技术。在专利文献1中公开了PWM控制的一个示例。
在将开关元件以芯片安装的情况下，如果芯片面积增大则成品率变差。如果芯片面积减小则能够提高从晶片取出时的成品率，因此能够实现低价化。
专利文献1：日本特许第4675902号公报
发明内容
根据现有技术，在将开关元件以芯片安装的情况下，如果芯片面积减小则能够实现低价化。然而，如果芯片面积减小则电流容量降低。因此，在使用开关元件的电动机驱动装置中，存在难以同时实现低价化及大电流化的问题。
本发明鉴于上述问题而完成，其目的在于获得一种能够同时实现低价化及大电流化的电动机驱动装置。
为了解决上述问题，实现发明目的，本发明提供一种电动机驱动装置，其用于驱动电动机，上述电动机驱动装置具备：逆变器模块，其数量与电动机的相数相同；以及控制部，其生成用于对上述逆变器模块进行PWM驱动的PWM信号，上述逆变器模块具备多个由两个开关元件串联连接而成的开关元件对，多个上述开关元件对并联连接。
本发明涉及的电动机驱动装置起到能够同时实现低价化及大电流化的效果。
附图说明
图1是表示实施方式1涉及的电动机驱动装置的结构示例的图。
图2是表示实施方式1的脉冲宽度增减后的用于驱动开关元件的PWM信号的一个示例的图。
图3是表示实施方式1的调整三个开关元件的脉冲宽度的情况下脉冲宽度增减后的用于驱动开关元件的PWM信号的一个示例的图。
图4是表示实施方式2的电流测量部的配置示例的图。
图5是表示实施方式3的电流测量部的配置示例的图。
图6是表示实施方式4的散热部的配置示例的图。
图7是表示实施方式4的空调机的结构示例的图。
符号说明
1 交流电源
2 整流器
3 电抗器
4 电容器
5、6、7 逆变器模块
5a、5b、5c、5d、5e、5f 开关元件
8 电机
9 控制部
10a、10b 电流测量部
11 电压检测部
21至38 电流测量部
39、39a、39b 驱动控制部
60 散热部
61 基板
62至64 突起部
81 压缩机
82 四通阀
83 室外热交换器
84 膨胀阀
85 室内热交换器
86 制冷剂配管
87 压缩机构
100 电动机驱动装置
101 逆变器部
具体实施方式
下面，基于附图详细地说明本发明的实施方式涉及的电动机驱动装置和空调机。另外，本发明不限于下述实施方式。
实施方式1
图1是表示本发明的实施方式1涉及的电动机驱动装置的结构示例的图。如图1所示，本实施方式的电动机驱动装置100具备：将从交流电源1输入的交流电流整流成直流电流的整流器2、电抗器3、电容器4、用于检测电容器4的两端电压的电压检测部11、将直流电流转换成三相交流电流来驱动作为三相电机的电机8即电动机的逆变器部101、生成用于控制逆变器部101的PWM信号的控制部9、电流测量部21至38、以及驱动控制部39。在逆变器部101与电机8之间设置有用于测量电机电流的电流测量部10a、10b。
本实施方式的电动机驱动装置100能够在空调机、制冷机、洗涤烘干机、冷藏柜、除湿器、热泵式热水器、陈列柜、吸尘器、风扇电机、换气扇、烘手器、电磁感应加热烹调器等设备中用作驱动电机的装置。
逆变器部101具备对应于U相的逆变器模块5、对应于V相的逆变器模块6、以及对应于W相的逆变器模块7。逆变器模块5、6、7分别具备开关元件5a、5b、5c、5d、5e、5f。开关元件5a、5c、5e构成上臂，开关元件5b、5d、5f构成下臂。在本实施方式中，在开关元件5a、5b、5c、5d、5e、5f各自的电流容量较小的情况下，也通过如图1所示那样在每相使开关元件并联而能够实现大电流容量。逆变器模块6、7的结构与逆变器模块5相同。另外，为了简化，图1中省略了逆变器模块6、7内的符号。
电流测量部21、22、23测量逆变器模块5的下臂的开关元件5b、5d、5f中流过的电流，电流测量部24、25、26测量逆变器模块6的下臂的开关元件5b、5d、5f中流过的电流，电流测量部27、28、29测量逆变器模块7的下臂的开关元件5b、5d、5f中流过的电流。电流测量部30、31、32测量逆变器模块5的上臂的开关元件5a、5c、5e中流过的电流，电流测量部33、34、35测量逆变器模块6的上臂的开关元件5a、5c、5e中流过的电流，电流测量部36、37、38测量逆变器模块7的上臂的开关元件5a、5c、5e中流过的电流。
控制部9基于由电压检测部11检测出的电压和由电流测量部10a、10b测量出的电机电流来控制逆变器部101。具体而言，生成用于控制每相且每个臂的开关元件的导通、断开状态的PWM信号Up、Vp、Wp、Un、Vn、Wn并输出到逆变器部101。Up、Vp、Wp是用于控制U、V、W相的上臂的开关元件的导通、断开状态的PWM信号，Un、Vn、Wn是用于控制U、V、W相的下臂的开关元件的导通、断开状态的PWM信号。PWM信号是取表示导通即闭合的High(高)和表示断开即打开的Low(低)中的某一值的脉冲状信号。将脉冲即导通持续的期间的宽度称为脉冲宽度。由于同一相的同一臂由三个开关元件构成，所以控制部9基于三个开关元件导通时流过的电流来决定脉冲宽度。即，将三个开关元件视为电流容量较大的一个开关元件来生成PWM信号。
驱动控制部39针对每相即各逆变器模块5、6、7，基于由控制部9生成的PWM信号，生成用于对开关元件5a、5b、5c、5d、5e、5f进行PWM驱动的PWM信号。具体而言，驱动控制部39将Up、Un分别复制成三个，并将复制的信号输出到对应于U相的逆变器模块5。此外，驱动控制部39将Vp、Vn分别复制成三个，并将复制的信号输出到对应于U相的逆变器模块6。驱动控制部39将Wp、Wn分别复制成三个，并将复制的信号输出到对应于W相的逆变器模块7。此外，在抑制逆变器模块5、6、7内的电流不平衡的情况下，驱动控制部39对复制的信号进行后述的脉冲宽度的调整，并将脉冲宽度调整后的信号输出到逆变器模块5、6、7。
作为开关元件可以使用任意元件，其能够使用GaN(氮化镓)、SiC(Siliconcarbide：碳化硅)、金刚石等宽禁带半导体。通过使用宽禁带半导体，耐电压性提高，允许电流密度也增大，因此能够实现模块的小型化。宽禁带半导体的耐热性也较高，因此也能够实现散热部的散热片的小型化。
这里，作为比较例对通常的驱动三相电机的逆变器进行说明。通常，在使用逆变器驱动三相电机的情况下，逆变器在每相都具备由串联连接的上臂的一个开关元件和下臂的一个开关元件构成的开关元件对。因此，比较例的逆变器在三相中具备合计三对即六个开关元件。另一方面，在将开关元件以芯片安装的情况下，如果芯片面积增大则成品率变差。如果芯片面积减小则能够提高从晶片取出时的成品率。特别是，在使用SiC作为开关元件的情况下，由于晶片价格较高，所以为了实现低价化而优选减小芯片面积。在如用于家庭用空调机时那样电流容量可以较小的情况下，使用由芯片面积较小的六个开关元件来控制三相的逆变器模块，由此能够实现低价化。
然而，如果芯片面积减小则电流容量减小。因此，在比较例的逆变器模块即由六个开关元件驱动三相电机的逆变器模块中，难以同时实现低价化及大电流化。与此相对，在本实施方式中，通过并联使用电流容量较小的开关元件，能够同时实现低价化及大电流化。此外，如图1所示，比较例中示出的由六个开关元件构成的三相用的一个逆变器模块、以及本实施方式的由六个开关元件构成的逆变器模块5、6、7中的基本部分能够通用化。因此，作为逆变器模块5、6、7，能够直接使用由六个开关元件构成的三相用的一个逆变器模块或者通过对其进行简单的变更来使用。换言之，能够将三相用的一个逆变器模块和图1所示的逆变器模块5、6、7以相同或类似的模块来制造。因此，能够廉价地制造大电流容量用的逆变器模块5、6、7。举例来说，在家庭用空调机中能够使用由六个开关元件构成的三相用的一个模块，在商业用空调机中能够使用如图1所示那样具备三个模块的逆变器部101。以下，为了区分于本实施方式的逆变器部101，将如比较例那样每相使用一对开关元件的逆变器称为单一对逆变器，将三相的开关元件即三对开关元件作为一个模块安装而构成的模块称为单一逆变器模块。
如图1所示，逆变器模块5具备三对开关元件。在单一对逆变器中，同一相的上臂的开关元件为一个，同一相的下臂的开关元件为一个。与此相对，在本实施方式中，同一相的上臂的开关元件为三个，同一相的下臂的开关元件为三个。因此，设安装的开关元件的电流容量为Am，则由三个开关元件并联连接而构成的逆变器模块的电流容量理论上是3×Am。
另外，在图1中示出了驱动控制部39具有基于由控制部9生成的PWM信号来生成用于对开关元件5a、5b、5c、5d、5e、5f进行PWM驱动的独立PWM信号的功能的示例，但也可以是控制部9具有生成独立PWM信号的功能。此外，也可以在逆变器模块5、6、7的内部设置具有生成独立PWM信号的功能的驱动控制部。另外，在逆变器模块5、6、7的内部设置具有生成独立PWM信号的功能的驱动控制部来进行用于抑制电流不平衡的脉冲宽度调整的情况下，将由电流测量部21至38测量出的电流值输入到对应的逆变器模块5、6、7，或者在对应的逆变器模块5、6、7的内部设置电流测量部21至38。在逆变器模块5、6、7的内部设置驱动控制部时，能够削减基板面积。
在本实施方式中，同一相的同一臂的三个开关元件实施与单一逆变器模块的一个开关元件相同的动作。即，同一相的同一臂的三个开关元件实施相同的动作。因此，同一相的同一臂的三个开关元件中流过的电流大致相同。然而，实际上由于温度等条件的差异，即使同一相的同一臂的三个开关元件进行相同的动作，三个开关元件中流过的电流也会产生差异。即，在同一相的同一臂的三个开关元件中产生电流不平衡。
特别是，在使用如由SiC形成的开关元件那样具有当电流流过而温度上升时导通电阻下降而导致电流更容易流过的特性即负温度特性的开关元件的情况下，如果产生电流不平衡，则流过较多电流的元件的温度上升而导致流过更多的电流。除了由SiC形成的开关元件以外，在使用由Si形成的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)等具有负温度特性的开关元件的情况下也同样如此。在产生电流不平衡的情况下为了避免各开关元件超过电流容量，还需要将逆变器模块整体的电流容量设定为从上述理想的3×Am减去余量(margin)所得的值。然而，为了增大逆变器模块的电流容量，优选上述余量的值较小。因此，在本实施方式中，为了抑制电流不平衡，测量开关元件的电流，并基于电流控制脉冲宽度。另外，在使用不具有负温度特性的开关元件的情况下，也可以进行本实施方式中的基于开关元件的电流的对脉冲宽度的控制。
接着，作为脉冲宽度的调整示例，对U相下臂的开关元件5b、5d、5f的脉冲宽度的调整进行说明。驱动控制部39基于流过开关元件5b、5d、5f的电流值即电流测量部21、22、23的检测结果，减小电流值较大的开关元件的PWM信号的脉冲宽度，扩大电流值较小的开关元件的PWM信号的脉冲宽度。脉冲宽度的具体的调整方法只要是减小电流值较大的开关元件的PWM信号的脉冲宽度而扩大电流值较小的开关元件的PWM信号的脉冲宽度的方法，就可以按任意步骤进行，以下列举两个示例。
第一示例是对电流测量部21、22、23的检测结果即流过开关元件5b、5d、5f的电流值中电流值最大的开关元件和最小的开关元件的脉冲宽度进行调整的方法。驱动控制部39求取电流测量部21、22、23的检测结果中最大电流值与最小电流值的电流差ΔI。另外，电流差ΔI是电流值之差的绝对值。然后，驱动控制部39求取与所求出的电流差ΔI的1/2相当的脉冲宽度的增减量pα。驱动控制部39可以预先保存有脉冲宽度与电流的关系，使用该关系求取与电流差ΔI的1/2相当的脉冲宽度的增减量pα，也可以将ΔI和脉冲宽度的增减量以表的形式保存，参照表来求取脉冲宽度的增减量。驱动控制部39复制从控制部9输出的PWM信号Un而生成三个PWM信号，使用脉冲宽度的增减量pα来使三个PWM信号的脉冲宽度增减。
图2是表示脉冲宽度增减后的用于驱动开关元件5b、5d、5f的PWM信号的一个示例的图。设脉冲宽度增减前的用于驱动开关元件5b、5d、5f的PWM信号即从控制部9输出的PWM信号的脉冲宽度为p0。在图2的示例中，开关元件5b、5d、5f中的开关元件5b的电流值最大，开关元件5d的电流值次大，开关元件5f的电流值最小。即，电流测量部21、22、23的检测结果中，电流测量部21的检测结果最大，电流测量部22的检测结果次大，电流测量部23的检测结果最小。驱动控制部39求取电流测量部21的检测结果与电流测量部23的检测结果的电流差ΔI。然后，驱动控制部39求取与电流差ΔI对应的脉冲宽度的增减量pα，使开关元件5f的脉冲宽度扩大增减量pα，使开关元件5b的脉冲宽度减小增减量pα。
第二示例是减小开关元件5b、5d、5f的电流中电流值最大的开关元件的PWM信号的脉冲宽度而扩大剩余的两个开关元件的PWM信号的脉冲宽度的方法。即，是调整三个开关元件的脉冲宽度的方法。首先，与第一示例同样地，驱动控制部39求取电流测量部21、22、23的检测结果中的最大电流值与最小电流值的电流差ΔI。然后，驱动控制部39求取与电流差ΔI对应的脉冲宽度的增减量pα。驱动控制部39使电流值最高的开关元件的PWM信号的脉冲宽度减小pα。然后，驱动控制部39针对电流值最大的开关元件以外的两个开关元件扩大PWM信号的脉冲宽度。此时，如果设使电流值第二大的开关元件的脉冲宽度扩大的量为pβ1，使电流值最小的开关元件的脉冲宽度扩大的量为pβ2，则驱动控制部39以使pα＝pβ1+pβ2的方式决定pβ1和pβ2。pβ1与pβ2的比率可以任意地决定，作为一个示例，能够基于与电流值最大的开关元件的电流值之差的比来决定。
图3是表示在调整三个开关元件的脉冲宽度的情况下脉冲宽度增减后的用于驱动开关元件5b、5d、5f的PWM信号的一个示例的图。在图3中示出了与图2的示例同样的、开关元件5b、5d、5f中的开关元件5b的电流值最大、开关元件5d的电流值次大、开关元件5f的电流值最小的示例。驱动控制部39求取电流测量部21、22、23的检测结果中的最大电流值与最小电流值的电流差ΔI，并求取与电流差ΔI对应的脉冲宽度的增减量pα。此外，以使pα＝pβ1+pβ2的方式决定pβ1和pβ2。这里，如果用电流值之差的比决定pβ1与pβ2之比，则设开关元件5d与开关元件5b的电流值之差的绝对值为ΔI1，开关元件5f与开关元件5d的电流值之差的绝对值为ΔI2时，能够基于下述式(1)、式(2)决定pβ1、pβ2。
pβ1：pβ2＝ΔI1：ΔI2即pβ1＝pα×ΔI1/ΔI…(1)
pα＝pβ1+pβ2…(2)
驱动控制部39使开关元件5b的脉冲宽度减小增减量pα，使开关元件5d的脉冲宽度扩大增减量pβ1，使开关元件5f的脉冲宽度扩大增减量pβ2。
以上说明的脉冲宽度的增减方法仅是示例，在上述示例以外，也可以使用下述等方法：不使用电流值之差，而使用流过开关元件的电流值本身，在流过开关元件的电流值为阈值以上的情况下，使该开关元件的脉冲宽度减小固定值，使其他的开关元件的脉冲宽度减小固定值。
驱动控制部39每隔固定时间实施如上所述的脉冲宽度的调整。该固定时间可以是载波周期，也可以比载波周期长。例如可以实施下述控制：每隔1分种进行10秒钟的脉冲宽度的调整，剩余的50秒钟不进行脉冲宽度的调整也就是使从控制部9输出的PWM信号保持状态不变。此外，为了简化处理，也可以在ΔI小于阈值的情况下不进行调整，在ΔI超过阈值时进行下述调整：使电流最大的开关元件的脉冲宽度扩大固定值，使电流最小的开关元件的脉冲宽度减小固定值。
另外，在图1的示例中，由逆变器模块5的外部的驱动控制部39进行脉冲宽度的调整即脉冲宽度的增减，但是也可以在逆变器模块5的内部进行脉冲宽度的调整。在这种情况下，向逆变器模块5输入表示电流测量部21、22、23的检测结果的信号。在这种情况下，也可以不输入电流测量部21、22、23的检测结果本身，而是基于电流测量部21、22、23的检测结果，向外部输出表示开关元件5b、5d、5f中的电流值最大的开关元件的信号或表示电流值最大的开关元件及电流值之差ΔI的信号。作为一个示例，可以将表示电流值最大的开关元件的信号的值作如下设定：在电流值最大的开关元件是开关元件5b时为4.5V，在电流值最大的开关元件是开关元件5d时为2.5V，在电流值最大的开关元件是开关元件5f时为0.5V。此外，在进一步用该信号表示电流值之差的情况下，可以将0.5V与2.5V之间、2.5V与4.5V之间、4.5V以上分成多个阶段，用与0.5V、2.5V、4.5V的电压差来表示电流值之差。
如上述那样，上臂的开关元件5a、5c、5e的脉冲宽度的调整方法也与下臂的开关元件5b、5d、5f的脉冲宽度的调整方法相同。此外，V相、W相的脉冲宽度的调整方法与U相的脉冲宽度的调整方法相同。
此外，在图1的示例中，驱动控制部39进行了PWM信号的复制和脉冲宽度的调整，但是也可以由控制部9将PWM信号Up、Vp、Wp、Un、Vn、Wn分别复制成三个PWM信号，并对PWM信号的脉冲宽度进行调整。此外，在图1的示例中，驱动控制部39进行三相的PWM信号的复制和脉冲宽度的调整，但是也可以每相都具备驱动控制部，由各驱动控制部进行各自对应的相的PWM信号的复制和脉冲宽度的调整。
此外，在由电流测量部21至38检测出的电流中的至少一个超过容许值的情况下，可以停止电动机驱动装置的动作。由于能够基于响应速度较快的电流检测使动作停止，所以在异常时能够迅速地停止，防止元件的破损。还能够防止因此而产生的冒烟和起火。此外，在由电流测量部21至38检测出的电流中的至少一个超过容许值的情况下，也可以仅使对应的相的逆变器模块的动作停止，而使剩余的相继续进行运转。由此，不会使设备的动作停止，不会使用户感觉不便，又能够确保设备的安全性。
如上所述，本实施方式的电动机驱动装置中，在每相都具备将多个由上下臂上的各一个开关元件构成的对并联连接而成的逆变器模块。因此，能够抑制价格且实现大电流化。此外，通过测量开关元件中流过的电流来抑制电流的不平衡。由此，在决定逆变器模块的电流容量时，可以不考虑电流不平衡的量，而能够有效地利用各开关元件的电流容量。
另外，在图1的示例中，示出了一相的逆变器模块由三对开关元件构成的示例，但是不限于图1的示例，只要是由多对开关元件构成一相的逆变器模块即可。作为一个示例，也可以使用由两对四个开关元件构成的一个逆变器模块作为一相的逆变器模块。在这种情况下，使该逆变器模块能够与两相用的由四个开关元件构成的低电流容量的逆变器模块通用。此外，在图1的结构示例中示出了电机8为三相电机的示例，但是不限于三相电机，通过使用相当于相的数量的逆变器模块，能够与图1的示例同样实现低价化及大电流化。
此外，在图1的结构示例中示出了每相使用一个逆变器模块的示例，但是也可以每相具备多个逆变器模块。作为一个示例，也可以在每相将两个逆变器模块并联连接地使用，共计使用相数×2个逆变器模块。此外，在图1中示出了将来自交流电源1的交流电流通过整流器2进行整流的结构示例，但是不限于图1的结构示例，只要向逆变器模块5、6、7输入直流电流即可，也可以采用从直流电源向逆变器模块5、6、7输入直流电流的结构。
实施方式2
接着，对本发明的实施方式2涉及的电动机驱动装置进行说明。在实施方式1中，对每个开关元件都具备测量电流的电流测量部的示例进行了说明，但是在本实施方式中，对每个臂都具备电流测量部的示例进行说明。
图4是表示本实施方式的电流测量部40的配置示例的图。电流测量部40在对应于U相的逆变器模块5的下臂的开关元件5b、5d、5f的连接线的合流点测量电流。省略了图示，但在逆变器模块5的上臂侧也具备在上臂的开关元件5a、5c、5e的连接线的合流点测量电流的电流测量部。逆变器模块6、7也与逆变器模块5同样地具备：在下臂的开关元件5b、5d、5f的连接线的合流点测量电流的电流测量部、以及在上臂的开关元件5a、5c、5e的连接线的合流点测量电流的电流测量部。即，各相的每个臂都具备电流测量部。
本实施方式的电动机驱动装置每个臂都具备电流测量部，来替代实施方式1的电动机驱动装置的电流测量部21至38，且具备驱动控制部39a来替代驱动控制部39，除此以外与实施方式1的电动机驱动装置相同。
在开关元件5b、5d、5f全都为电流流过的状态即导通的情况下，图4所示的电流测量部40能够检测流过开关元件5b、5d、5f的电流之和。另一方面，在开关元件5b、5d、5f全都为电流流过的状态下，电流测量部40无法单独检测分别流过开关元件5b、5d、5f的电流。
因此，在本实施方式中，在电机8不进行通常运转的期间内，改变开关元件5b、5d、5f的开闭组合使电流流过，由此求取开关元件5b、5d、5f的元件特性即导通电阻的偏差。具体而言，驱动控制部39a进行使开关元件5b导通并且使开关元件5d、5f断开的控制。在这种状态下，驱动控制部39a获取并存储由电流测量部40检测出的电流值即流过开关元件5b的电流值。此外，驱动控制部39a同样使开关元件5d导通并且使开关元件5b、5f断开，获取并存储流过开关元件5d的电流值，使开关元件5f导通并且使开关元件5b、5d断开，获取并存储流过开关元件5f的电流。驱动控制部39a通过上述的电流检测能够求取开关元件5b、5d、5f的导通电阻的比率即开关元件5b、5d、5f的特性的偏差。驱动控制部39a计算并存储开关元件5b、5d、5f的导通电阻的比率R5b：R5d：R5f。
同样，驱动控制部39a针对上臂的开关元件5a、5c、5e，也改变开关元件5a、5c、5e的开闭组合使电流流过，由此计算并存储开关元件5a、5c、5e的导通电阻的比率R5a：R5c：R5e。对于逆变器模块6、7，也同样能够针对每个臂求取开关元件的导通电阻的比率。
然后，在使电机8进行通常运转的期间内，逆变器模块5的驱动控制部39a基于由上臂的电流测量部检测出的电流和所保存的导通电阻的比率R5a：R5c：R5e，计算分别流过开关元件5a、5c、5e的电流即分流。然后，逆变器模块5的驱动控制部39a将从控制部9输入的PWM信号Up复制成三个，并基于计算出的开关元件5a、5c、5e中流过的电流来调整三个信号的脉冲宽度，将脉冲宽度调整后的PWM信号输出到对应的开关元件。基于分别流过开关元件5a、5c、5e的电流进行的脉冲宽度的调整方法与实施方式1相同。
逆变器模块5的驱动控制部39a同样基于由下臂的电流测量部40检测出的电流和所保存的导通电阻的比率R5b：R5d：R5f，计算分别流过开关元件5b、5d、5f的电流即分流。然后，逆变器模块5的驱动控制部39a将从控制部9输入的PWM信号Un复制成三个，并基于计算出的开关元件5b、5d、5f中流过的电流来调整三个信号的脉冲宽度，将脉冲宽度调整后的PWM信号输出到对应的开关元件。基于分别流过开关元件5b、5d、5f的电流进行的脉冲宽度的调整方法与实施方式1相同。
逆变器模块6、7与逆变器模块5同样地，对V相、W相的每个臂进行从控制部9输入的PWM信号的复制、以及与电流对应的脉冲宽度的调整。
另外，在上述示例中，在电机8不进行通常运转的期间内改变开关元件的开闭组合使电流流过来计算导通电阻的比率，但是不限于此，也可以预先测量导通电阻的比率，将导通电阻的比率以表的形式保存。
此外，也可以在逆变器模块内或逆变器模块外测量与各开关元件的温度等同的温度，基于温度的测量结果来求取每个开关元件的导通电阻的比率。
此外，在上述示例中，对于上臂和下臂双方每个臂都具备电流测量部，但是也可以如下述那样组合实施方式1和本实施方式：对于上臂每个臂都具备电流测量部，对于下臂如实施方式1所述那样每个开关元件都具备电流测量部，或者对于下臂每个臂都具备电流测量部，对于上臂如实施方式1所述那样每个开关元件都具备电流测量部。
此外，可以如实施方式1所述那样将驱动控制部39a分割成每相的功能而设置在逆变器模块内，也可以使驱动控制部39a与控制部9一体化。
此外，在本实施方式中列举了计算导通电阻比率的示例，但是也可以根据作为产生电流不平衡的其他原因的开关定时的差异来调整脉冲。在例如元件的阈值电压有偏差的情况下，开关定时产生差异，因此在导通时电流向阈值电压较低而先导通的元件集中，并且在断开时电流向阈值电压较高而最后断开的元件集中。通过测量从驱动信号的上升开始经过规定时间后的电流值，能够判断开关定时的差异，并基于该判断调整脉冲，由此能够获得与计算导通电阻比率的示例相同的效果。
如上所述，在本实施方式中，各逆变器模块的每个臂都具备电流测量部，基于对每个臂测量出的电流、以及同一臂内的开关元件间的导通电阻的比率，来调整输出到开关元件的PWM信号的脉冲宽度。因此，能够与实施方式1同样地抑制电流的不平衡，能够比实施方式1减少电流测量部的数量，从而能够实现低成本及小型化。
实施方式3
接着，对本发明的实施方式3涉及的电动机驱动装置进行说明。在实施方式2中对每个臂都具备用于测量电流的电流测量部的示例进行了说明，但是在本实施方式中，对电动机驱动装置具备一个电流测量部的示例进行说明。
图5是表示本实施方式的电流测量部41的配置示例的图。电流测量部41测量负侧的直流母线的电流。在图5中，在负侧的直流母线上设置有电流测量部41，但是也可以在正侧的直流母线上设置电流测量部来代替该电流测量部41。
本实施方式的电动机驱动装置具备电流测量部41来替代实施方式2的电动机驱动装置的对于每个臂的电流测量部，具备驱动控制部39b来替代驱动控制部39a，除此以外与实施方式2的电动机驱动装置相同。另外，也可以使驱动控制部39b与控制部9一体化。
在本实施方式中，在电机8不进行通常运转的期间内，改变逆变器模块5、6、7的开关元件的开闭组合使电流流过，由此求取各逆变器模块5、6、7的各开关元件的元件特性即导通电阻的偏差。具体而言，在测量U相即逆变器模块5的上臂的每个开关元件的导通电阻的偏差时，驱动控制部39b进行使逆变器模块6、7的开关元件断开并且使逆变器模块5内下臂的开关元件断开的控制。在这种状态下，通过改变逆变器模块5的上臂的开关元件的开闭组合，能够与实施方式2同样地求取逆变器模块5的上臂的开关元件的导通电阻的比率。同样地，能够求取逆变器模块5的下臂的开关元件的导通电阻的比率。同样地，也能够针对逆变器模块6、7求取上臂和下臂的开关元件的导通电阻的比率。驱动控制部39b与实施方式2同样保存导通电阻的比率。
然后，在使电机8进行通常运转的期间内，驱动控制部39b基于由电流测量部41检测出的电流、以及所存储的导通电阻的比率，计算分别流过开关元件5a、5c、5e的电流即分流。驱动控制部39b复制从控制部9输入的PWM信号，并调整复制的PWM信号的脉冲宽度，将调整后的PWM信号输出到开关元件。另外，在电机8的通常运转时，存在一相的一个臂的开关元件导通的期间，因此驱动控制部39b每相且每个臂地测量导通期间的电流，由此能够测量每个臂的电流。因此，驱动控制部39b基于由电流测量部41检测出的每个臂的电流，能够与实施方式2同样地调整脉冲宽度。
另外，在上述示例中，在电机8不进行通常运转的期间内，改变开关元件的开闭组合使电流流过，由此计算导通电阻的比率，但是不限于此，也可以预先测量导通电阻的比率，将导通电阻的比率以表的形式保存。
如上所述，在本实施方式中，电动机驱动装置具备一个电流测量部，基于由电流测量部测量出的电流、以及同一臂的开关元件间的导通电阻的比率，来调整输出到开关元件的PWM信号的脉冲宽度。因此，能够与实施方式1同样地抑制电流的不平衡，能够比实施方式1减少电流测量部的数量，从而能够实现低成本及小型化。
实施方式4
接着，对本发明的实施方式4涉及的电动机驱动装置进行说明。本实施方式的电动机驱动装置具备实施方式1、2或3中所述的三个逆变器模块5、6、7。
在本实施方式中，对具备实施方式1、2或3所述的逆变器模块5、6、7的情况下的模块配置示例及散热方法进行说明。在单一逆变器模块中可使三相在一个模块，但是在实施方式1或实施方式2中逆变器模块的数量是三个，因此散热片数量比使用一个模块时增加。
图6是表示具有散热片的散热部60的配置示例的图。图6示出了逆变器模块5、6、7安装在基板61上的状态。另外，图6示出了通过通孔进行安装的示例，但也可以是表面安装。在三个逆变器模块之间架设散热部60时，如果每个逆变器模块的高度存在差异，则其与散热部60之间产生间隙，散热效率降低。因此，如图6所示，以能够吸收高度差的方式设置突起部62、63、64。或者，也可以通过在逆变器模块5、6、7与基板61之间设置用于使高度一致的辅助部件，而使三个逆变器模块的高度一致。在设置辅助部件的情况下，可以在每个模块配置一个辅助部件，将三个辅助部件以串接形式连接也没有任何问题。然而，为了不干扰安装在基板61上的其他部件，更优选在比散热片的高度稍低的高度上将逆变器模块5、6、7与散热部60连接。另外，使高度一致的方法不限于上述示例，也可以采用设置按压部来使高度一致的方法。
此外，如图6所示，优选配置成：散热片的长度方向与逆变器模块的排列方向正交，并且空气、水等冷却介质的流路方向与逆变器模块的排列方向正交。由此，能够减少温度不均，降低使脉冲宽度增减的量，能够使可流过逆变器模块的电流量进一步增大到接近极限。此外，能够减少逆变器模块间的温度差。此外，在空气、水等冷却介质的流路方向与逆变器模块的排列方向平行的情况下，也可以通过使散热片的间距在流路的上游侧增大而在流路的下游侧减小，来减少温度不均。
此外，如实施方式1、2或3中所述那样，在每相都使用一个逆变器模块时，并联结构能够在模块内部实施，即使并联，配线的电感也不会增大，能够抑制噪声，并且能够抑制电压浪涌。
另外，在图6中，示出了在基板61上沿着与逆变器模块5、6、7的端子排列的方向正交的方向排列逆变器模块5、6、7的示例，但是也可以使逆变器模块5、6、7的朝向相对于图6的示例旋转90度，以使三个逆变器模块5、6、7的端子排成一列的方式安装。
实施方式5
图7是表示本发明的实施方式5的空调机的结构示例的图。本实施方式的空调机具备实施方式1、2或3中所述的电动机驱动装置。在图7中示出了具备实施方式1的电动机驱动装置100的示例，但是也可以具备实施方式2、3或4的电动机驱动装置来替代实施方式1的电动机驱动装置100。本实施方式的空调机具备将内置有实施方式1的电机8的压缩机81、四通阀82、室外热交换器83、膨胀阀84、室内热交换器85通过制冷剂配管86安装而构成的制冷循环，由此构成分体式空调机。
在压缩机81内部设置有对制冷剂进行压缩的压缩机构87和使压缩机构87动作的电机8，构成通过使制冷剂从压缩机81起在热交换器83和室内热交换器85之间循环来进行制冷制热等的制冷循环。另外，图7所示的结构不限于空调机，也能够适用于冷藏柜、冷冻柜等具备制冷循环的设备。
在本实施方式的空调机中具备实施方式1至4中所述的电动机驱动装置，因此能够实现低价格且大电流化。
此外，由于各相都具有多对开关元件，所以即使开关元件发生故障也能够使用其他开关元件继续进行运转。在开关元件发生故障的情况下，能够以比通常低的能力继续运转并进行向用户发出警告等动作。
以上的实施方式所示的结构仅表示本发明的内容的一个示例，也能够与其他公知技术组合，还能够在不脱离本发明要旨的范围内省略、变更结构的一部分。

Claims (12)

1.一种电动机驱动装置，其用于驱动电动机，所述电动机驱动装置的特征在于，具备：
逆变器模块，其数量与电动机的相数相同；以及
控制部，其生成用于对所述逆变器模块进行PWM驱动的PWM信号，
所述逆变器模块具备多个由两个开关元件串联连接而成的开关元件对，多个所述开关元件对并联连接。
2.根据权利要求1所述的电动机驱动装置，其特征在于，具备：
电流测量部，其测量所述开关元件中流过的电流；以及
驱动控制部，其针对每个所述逆变器模块，基于由所述控制部生成的PWM信号，生成相当于所述逆变器模块的开关元件对的数量的独立PWM信号，并使用由所述电流测量部测量出的电流来调整所述独立PWM信号的脉冲宽度。
3.根据权利要求2所述的电动机驱动装置，其特征在于：
每个开关元件都具备所述电流测量部。
4.根据权利要求2所述的电动机驱动装置，其特征在于：
每个臂都具备所述电流测量部。
5.根据权利要求2所述的电动机驱动装置，其特征在于：
具备一个所述电流测量部。
6.根据权利要求4或5所述的电动机驱动装置，其特征在于：
所述驱动控制部在所述电动机未被运转的状态下，针对每个开关元件测量电流，由此获取每个开关元件的特性，在所述电动机的运转期间内，使用由电流测量部测量出的电流和所述特性来调整所述独立PWM信号的脉冲宽度。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的电动机驱动装置，其特征在于，具备：
散热部，其具有散热片，
所述散热部具有用于和数量与所述电动机的相数相同的所述逆变器模块连接的突起部。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的电动机驱动装置，其特征在于，具备：
散热部，其具有散热片；以及
辅助部件，其用于使数量与所述电动机的相数相同的所述逆变器模块在相同的高度上与所述散热部连接。
9.根据权利要求7或8所述的电动机驱动装置，其特征在于：
在由所述散热片实行散热中所用的冷却介质的流路与所述逆变器模块排列的方向正交。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的电动机驱动装置，其特征在于；
所述开关元件由宽禁带半导体形成。
11.根据权利要求10所述的电动机驱动装置，其特征在于：
所述宽禁带半导体是碳化硅。
12.一种空调机，其特征在于，具备：
权利要求1至11中任一项所述的电动机驱动装置；以及
压缩机，其具有由所述电动机驱动装置驱动的电动机。
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