CN107155397B - 电动机驱动装置和空调机 - Google Patents

Abstract

一种电动机驱动装置(100)，其将直流电力转换成三相交流电力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PWM信号的脉冲宽度根据至少一个上述逆变器模块的温度而变化，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的逆变器模块的内部结构的一个示例的图。

图3是表示实施方式1的温度差与脉冲宽度的增减量的对应关系的表的一个示例的图。

图4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5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6是表示实施方式2的逆变器模块的结构示例的图。

图7是表示实施方式2的电流差与脉冲宽度的增减量的对应关系的表的一个示例的图。

图8是表示实施方式3的具有散热片的散热部的配置示例的图。

图9是表示实施方式3的辅助部件的配置的一个示例的图。

图10是表示实施方式3的电容器的配置示例的图。

图11是表示实施方式3的电容器的配置示例的图。

图12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、70a、70b、70c、71a、71b、71c、72a、72b、72c、74、75、76 电容器

5、6、7、50 逆变器模块

5a、5b、5c、5d、5e、5f 开关元件

8 电机

9 控制部

10a、10b 电流检测部

11 电压检测部

21、22、23 导体

24、25 驱动控制部

26、27、28、29 温度测量部

30至37 端子

38 端子组

41至49 电阻

60 散热部

61 基板

62至64 突起部

65 辅助部件

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、将直流电力转换成三相交流电力来驱动作为三相电机的电机8即电动机的逆变器部101、以及生成用于控制逆变器部101的PWM信号的控制部9。在逆变器部101与电机8之间设置有用于检测电机电流的电流检测部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、控制上臂的开关元件的驱动控制部24、以及控制下臂的开关元件的驱动控制部25。在本实施方式中，开关元件5a、5c、5e构成上臂，开关元件5b、5d、5f构成下臂。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内的开关元件5a、5b、5c、5d、5e、5f的符号。

控制部9基于由电压检测部11检测出的电压和由电流检测部10a、10b检测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信号是取表示导通的High(高)和表示断开的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24基于由控制部9生成的PWM信号来生成用于对开关元件5a、5c、5e进行PWM驱动的PWM信号。驱动控制部25基于由控制部9生成的PWM信号来生成用于对开关元件5b、5d、5f进行PWM驱动的PWM信号。具体而言，在对应于U相的逆变器模块5的情况下，驱动控制部24将Up复制成三个，并将复制的信号作为PWM信号分别输出到开关元件5a、5c、5e，驱动控制部25将Un复制成三个，并将复制的信号作为PWM信号分别输出到开关元件5b、5d、5f。在V相的逆变器模块6、W相的逆变器模块7中，驱动控制部24和驱动控制部25也同样地基于由控制部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PWM信号。此外，在抑制逆变器模块内的电流不平衡的情况下，驱动控制部25、或者驱动控制部24及驱动控制部25如后述那样基于开关元件5a、5b、5c、5d、5e、5f的温度进行脉冲宽度的调整。

作为开关元件5a、5b、5c、5d、5e、5f可以使用任意元件，其能够使用GaN(氮化镓)、SiC(Silicon carbide：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，由于晶片价格较高且具有比Si多的晶体缺陷，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，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，示出了逆变器模块内的驱动控制部24和驱动控制部25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，但是也可以在逆变器模块的外部设置用于实现生成上述独立PWM信号的功能的驱动控制部。在逆变器模块的外部设置用于实现上述功能的驱动控制部的话，能够使驱动控制部24及驱动控制部25与单一逆变器模块通用化，从而能够增加在模块制造中可通用化的部分。此外，也可以使控制部9具有生成上述独立PWM信号的功能。

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，流过同一相的同一臂的三个开关元件的电流大致相同。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，流过三个开关元件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，测量开关元件的温度，并基于温度控制脉冲宽度。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温度的对脉冲宽度的控制。

图2是表示逆变器模块5的内部结构的一个示例的图。逆变器模块6、7的内部结构也与逆变器模块5相同。图2是示意性地示出安装于逆变器模块5中的主要部分的配置的图，并不表示实际的尺寸。此外，在图2中省略了主要部分以外的配线的图示。逆变器模块5如图1所示那样具备开关元件5a、5b、5c、5d、5e、5f，且具有端子30至38。开关元件5a、5b、5c、5d、5e、5f分别作为一个芯片安装。上臂的开关元件5a、5c、5e安装在导体20上。开关元件5b安装在导体21上，开关元件5d安装在导体22上，开关元件5f安装在导体23上。

在用于驱动电机的逆变器模块中，通常采用三分流电流检测方式，在模块的外部连接下臂的N线，并在连接点与下臂的开关元件之间插入电阻来检测电流。因此，在图2中，示出了上臂的开关元件5a、5c、5e安装在同一导体上而下臂的开关元件5b、5d、5f分别安装在不同的导体上的示例。然而，不限于图2的示例，上臂的开关元件5a、5c、5e也可以分别配置在不同的导体上。

如图2所示，逆变器模块5具备：测量导体21的温度的温度测量部26、测量导体22的温度的温度测量部27、测量导体23的温度的温度测量部28、以及测量导体20的温度的温度测量部29。由此，能够分别测量下臂的开关元件5b、5d、5f的温度。

接着，对基于下臂的开关元件5b、5d、5f的温度的脉冲宽度的控制进行说明。基于开关元件5b、5d、5f的温度进行的脉冲宽度的控制只要是减小温度较高的开关元件的PWM信号的脉冲宽度并扩大温度较低的开关元件的PWM信号的脉冲宽度的方法即可，具体而言可以按任意步骤进行，以下列举两个示例。

第一示例是对由温度测量部26、27、28测量出的温度中即开关元件5b、5d、5f的温度中的温度最高的开关元件和温度最低的开关元件的脉冲宽度进行调整的方法。预先用表保存温度差和脉冲宽度的增减量。图3是表示温度差与脉冲宽度的增减量的对应关系的表的一个示例的图。驱动控制部25求取由温度测量部26、27、28测量出的温度中温度最高的开关元件与温度最低的开关元件的温度差ΔT。另外，温度差ΔT是温度差的绝对值。然后，驱动控制部25参照表求取与所求出的温度差对应的脉冲宽度的增减量pα。例如在ΔT为0以上且小于T1的情况下，pα＝α1。驱动控制部25复制从控制部9输出的PWM信号而生成三个PWM信号，并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4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4的示例中，设开关元件5b、5d、5f中的开关元件5b的温度最高，开关元件5d的温度次高，开关元件5f的温度最低。即，设由温度测量部26测量出的温度最高，由温度测量部27测量出的温度次高，由温度测量部28测量出的温度最低。驱动控制部25求取由温度测量部26测量出的温度与由温度测量部28测量出的温度的温度差ΔT。然后，驱动控制部25参照表求取与温度差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，并使开关元件5b的脉冲宽度减小增减量pα。

另外，在上述示例中，将与温度差对应的脉冲宽度的增减量作成表保存，但是也可以将与温度差对应的脉冲宽度的增减比pr作成表保存。增减比pr相当于上述脉冲宽度的增减量除以脉冲宽度增减前的PWM信号的脉冲宽度所得的值。因此，驱动控制部25参照表求取与温度差对应的脉冲宽度的增减比pr，并将pr乘以温度最高的开关元件的脉冲宽度p0所得的值p0×pr作为增减量而与上述示例同样地增减脉冲宽度。此外，虽然未图示，尽管在图4中是使脉冲从下降侧增减的，但是以脉冲的中央为基准使上升侧和下降侧各增减pα/2的结构也具有等同的效果。

第二示例是减小开关元件5b、5d、5f的温度中的温度最高的开关元件的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，驱动控制部25预先用表保存温度差和脉冲宽度的增减量。驱动控制部25求取由温度测量部26、27、28测量出的温度中温度最高的开关元件与温度最低的开关元件的温度差ΔT。然后，驱动控制部25参照表求取与温度差对应的脉冲宽度的增减量pα。驱动控制部25将温度最高的开关元件的PWM信号的脉冲宽度减小pα。然后，驱动控制部25针对温度最高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，设使温度次高的开关元件的脉冲宽度扩大的量为pβ1，使温度最低的脉冲宽度扩大的量为pβ2，则驱动控制部25以使pα＝pβ1+pβ2的方式决定pβ1和pβ2。pβ1和pβ2的比率可以以任意方式决定，作为一个示例，能够基于与温度最高的开关元件的温度差之比来决定。

图5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5中，与图4的示例同样示出了在开关元件5b、5d、5f中开关元件5b的温度最高，开关元件5d的温度次高，开关元件5f的温度最低的示例。驱动控制部25求取由温度测量部26、27、28测量出的温度中温度最高的开关元件与温度最低的开关元件的温度差ΔT，并参照表求取与ΔT对应的pα。并且，以使pα＝pβ1+pβ2的方式决定pβ1和pβ2。如果用温度差之比来决定pβ1和pβ2之比，则设开关元件5d与开关元件5b的温度差的绝对值为ΔT1，开关元件5f与开关元件5d的温度差的绝对值为ΔT2时，能够基于下述式(1)、式(2)决定pβ1、pβ2。

pβ1：pβ2＝ΔT1：ΔT2即pβ1＝pα×ΔT1/ΔT…(1)

pα＝pβ1+pβ2…(2)

驱动控制部25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。另外，也可以与图4的示例同样地将与温度差对应的脉冲宽度的增减比pr以表的形式保存，来替代图3的表。以上所述的脉冲宽度的增减方法仅是示例，除了上述示例以外，也可以使用下述等方法：使用开关元件的温度本身而非温度差，在开关元件的温度为阈值以上的情况下，使该开关元件的脉冲宽度减少固定值，且使其他的开关元件的脉冲宽度增加固定值。此外，也可以按温度保存由图3所示的表，基于温度最高的开关元件的温度来选择表，并使用所选择的表进行基于上述温度差的脉冲宽度的调整。例如，如用于温度小于Ta1的表#1、用于Ta1以上且小于Ta2的表#2、…这样按温度范围保存表。然后，基于温度最高的开关元件的温度选择要使用的表。

驱动控制部25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，即，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，也可以不使用表，而是在ΔT小于阈值的情况下不进行调整，在ΔT超过阈值时，使温度最高的开关元件的脉冲宽度减小固定值，使温度最低的开关元件的脉冲宽度扩大固定值。

另外，在图2的示例中，逆变器模块5内的驱动控制部25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的外部进行脉冲宽度的调整。在这种情况下，从逆变器模块5向外部输出表示由温度测量部26、27、28测量出的温度的信号。在这种情况下，只要电压较低即低压系统的信号的端子组38的端子有空余，就可以从端子直接向模块外部输出表示由温度测量部26、27、28测量出的温度的信号。在空余端子较少的情况下，也可以向外部输出表示由温度测量部26、27、28测量出的温度中温度最高的开关元件的信号或表示温度最高的开关元件及温度差ΔT的信号。作为一个示例，可以将表示温度最高的开关元件的信号的值作如下设定：在温度最高的开关元件是开关元件5b时设为4.5V，在温度最高的开关元件是开关元件5d时设为2.5V，在温度最高的开关元件是开关元件5f时设为0.5V。此外，在进一步用该信号表示温度差的情况下，也可以将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的电压差来表示温度差。

然后，控制部9也可以将PWM信号Up、Vp、Wp、Un、Vn、Wn分别复制成三个PWM信号，基于从逆变器模块5输出的温度来调整PWM信号的脉冲宽度。此外，也可以将控制部9以外的其他驱动控制部设置在逆变器模块5的外部，该驱动控制部将PWM信号Up、Vp、Wp、Un、Vn、Wn分别复制成三个PWM信号，并基于从逆变器模块5输出的温度来调整PWM信号的脉冲宽度。

此外，在图2的结构示例中，对每个导体测量了温度，但是温度的测量点不限于图2的示例。可以通过测量逆变器模块5、6、7内的其他部位来推断各开关元件的温度，也可以在逆变器模块5、6、7外部的靠近各开关元件的部位测量温度。如果在逆变器模块5、6、7的外部测量温度，并且在逆变器模块5、6、7的外部调整脉冲宽度，则逆变器模块5、6、7和单一逆变器模块中能够通用的部分增加，能够更廉价地制造逆变器模块5、6、7。

在图2的结构示例中，上臂的开关元件5a、5c、5e配置在同一导体上，因此开关元件5a、5c、5e的温度容易平衡，开关元件5a、5c、5e的温度差较小。因此，对于上臂的开关元件5a、5c、5e，也可以不进行用于抑制电流不平衡的控制。在图2的结构示例中，测量的是安装有上臂的开关元件5a、5c、5e的导体20的温度，而导体20的温度能够用于判断开关元件5a、5c、5e的温度是否超过上限值。此外，在上臂的开关元件5a、5c、5e分别配置在不同的导体上的情况下，也可以与下臂同样地，在每个导体都设置温度测量部，并且与下臂同样地进行脉冲宽度的控制。此外，在上臂和下臂调整脉冲宽度时，还可能导致不同的结果，但根据绝对温度较高的一方调整脉冲宽度，或者如果没有达到预先设定的温度，则根据预先设定的一方调整脉冲宽度等，预先决定的话就没有问题。在本发明中，目的在于抑制电流不平衡以接近3×Am。

另外，对于上臂的开关元件5a、5c、5e，也可以进行对芯片间即开关元件间的导通电阻的温度依赖性的偏差进行修正的控制。与由温度引起的电流变化相比，电流不平衡的量较小，但即使是相同温度在开关元件间导通电阻也可能产生偏差。因此，也可以通过测量等预先掌握表示每个开关元件的温度与流过的电流之间的关系的特性，并使用该特性根据温度来控制脉冲宽度。作为一个示例，按温度求取流过开关元件5a、5c、5e的电流之比R1：R2：R3，并基于该电流之比，按温度预先决定使各个开关元件5a、5c、5e的脉冲宽度增减的量。驱动控制部24将温度与各个开关元件5a、5c、5e的脉冲宽度的增减量以表的形式保存，并参照表求取与由温度测量部29测量出的温度对应的脉冲宽度的增减量。然后，驱动控制部24在基于由控制部9生成的PWM信号来生成开关元件5a、5c、5e的独立PWM信号时，使脉冲宽度增减。

另外，对于下臂的开关元件5b、5d、5f，也可以基于每个开关元件的特性进行修正。

如上所述，在使本实施方式的逆变器模块5、6、7与单一逆变器模块通用化的情况下，有时无法区分它们。因此，可以在外观上通过改变端子的数量等来产生差异。或者，可以构成为端子数量等外观相同，而图2的端子37准备为假端子，设置成在内部被连接的端子和在内部不被连接的端子，由此能够进行区分。作为一个示例，在本实施方式的逆变器模块5、6、7中端子37与相邻的端子30在模块内部连接，在单一逆变器模块中端子37与端子30不连接，由此能够通过端子30与端子37的导通测试来区分这两种模块。采用这样的结构，能够在组装时容易地识别安装错误。

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，通过测量温度来调整电流的不平衡。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。而且，测量与开关元件中至少两个开关元件的温度等同的温度，基于测量出的温度进行脉冲宽度的调整即可。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，对测量开关元件的温度并基于温度调整脉冲宽度的示例进行了说明，在本实施方式中，不仅检测温度，还检测开关元件的电流。

图6是表示本实施方式的逆变器模块50的结构示例的图。对具有与实施方式1相同功能的结构要素标注与实施方式1相同的符号，并省略重复的说明。如图6所示，本实施方式的逆变器模块50具备：实施方式1所示的逆变器模块5、电阻41、42、43、以及用于控制逆变器模块5的开关元件的驱动的驱动控制部40。本实施方式的电动机驱动装置在每相都具备逆变器模块50即合计具备三个逆变器模块50，来替代图1的电动机驱动装置的逆变器模块5、6、7。

在本实施方式中，图2的逆变器模块5内的驱动控制部25不进行PWM信号的复制和脉冲宽度的调整，而在逆变器模块5的外部设置有驱动控制部40，由驱动控制部40来进行PWM信号的复制和脉冲宽度的调整。使用电阻41并使用下臂的开关元件5b检测电流，使用电阻42并使用下臂的开关元件5d检测电流，使用电阻43并使用下臂的开关元件5f检测电流。此外，温度测量部26、27、28测量出的温度被输入到驱动控制部40。此外，也可以不是每相都具备驱动控制部40，而由一个驱动控制部40进行三相的处理。

驱动控制部40使用电流及温度调整脉冲宽度。使用电流及温度进行的脉冲宽度的调整方法只要是在电流较多的情况下减小脉冲宽度且在温度较高的情况下减小脉冲宽度的方法，就可以使用任意的方法，以下示出脉冲宽度的调整方法的示例。

驱动控制部40按开关元件的温度保存表示电流差与脉冲宽度的增减量的对应关系的表。图7是表示电流差与脉冲宽度的增减量的对应关系的表的一个示例的图。例如如小于温度Ta1用的表#1、Ta1以上且小于Ta2用的表#2、…这样按温度保存表。然后，驱动控制部40基于开关元件的温度来选择表。然后，基于流过开关元件的电流的测量值和所选择的表来进行脉冲宽度的调整。

对选择表之后使用了电流差的脉冲宽度的调整方法进行说明。之后，驱动控制部40求取检测出的流过开关元件5b、5e、5f的电流中电流最大的开关元件与电流最小的开关元件的电流差ΔI。另外，电流差ΔI是电流差的绝对值。然后，驱动控制部40参照表求取与所求出的电流差对应的脉冲宽度的增减量pα。驱动控制部40复制从控制部9输出的PWM信号来生成三个PWM信号，并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。与上述的使用温度进行的脉冲宽度的调整同样地，使电流最大的开关元件的脉冲宽度减少pα，使电流最小的开关元件的脉冲宽度増加pα。或者，也可以使电流最大的开关元件的脉冲宽度减少pα，使其他两个开关元件的脉冲宽度合计增加pα。脉冲宽度的调整方法与基于温度差的调整方法同样，能够使用上述以外的方法。

此外，也可以不使用如上述那样根据温度切换表的方法，而将表示电流差与脉冲宽度的对应关系的表和表示温度差与脉冲宽度的对应关系的表各保存一个，根据某些条件在使用温度差的脉冲宽度调整和使用电流差的脉冲宽度调整之间进行切换。例如，可以在电流差ΔI为阈值以上的情况下，进行使用电流差的脉冲宽度的调整，在电流差ΔI小于阈值的情况下，进行使用温度差的脉冲宽度的调整。此外，切换脉冲宽度调整方法的条件不限于上述示例。此外，可以构成为根据电流差ΔI来切换温度差的表，也可以构成为根据温度差ΔT来切换电流差的表。

另外，也可以不通过驱动控制部40，而是由逆变器模块5内的驱动控制部25使用温度和电流来调整脉冲宽度，这种情况下将检测出的电流输入到逆变器模块5内。

如上所述，在本实施方式中，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，除了温度，还基于电流来调整脉冲宽度。因此，能够获得实施方式1的效果，并且还能够高精度地减小电流不平衡。

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。本实施方式的电动机驱动装置具备实施方式1中所述的逆变器模块5、6、7或实施方式2中所述的三个逆变器模块50。以下，对具备实施方式1中所述的逆变器模块5、6、7的示例进行说明，具备实施方式2中所述的三个逆变器模块50的情况也相同。

在本实施方式中，对具备实施方式1中所述的逆变器模块5、6、7或实施方式2中所述的三个逆变器模块50的情况下的模块的配置示例及散热方法进行说明。在单一逆变器模块中作为一个模块安装有三相，但是由于在实施方式1或实施方式2中逆变器模块的数量为三个，所以与使用单一逆变器模块的情况相比散热片的数量増加。

图8是表示具有散热片的散热部60的配置示例的图。图8示出了逆变器模块5、6、7安装在基板61上的状态。另外，图8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8所示，以能够吸收高度差的方式设置突起部62、63、64。或者，也可以通过设置用于使高度一致的辅助部件65，而使三个逆变器模块的高度一致。图9是表示辅助部件65的配置的一个示例的图。在设置辅助部件65的情况下，可以在每个模块配置一个辅助部件65，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8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或实施方式2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。

此外，在设置有用于吸收电压浪涌的作为浪涌吸收部的电容器的情况下，在每个逆变器模块都配置电容器。图10、图11是表示电容器的配置示例的图。图10、图11的逆变器模块5、6、7的端子37是空余端子，端子30是P端子。

在图10的示例中，每个逆变器模块中在P侧与各N端子之间设置有三个电容器。此外，电容器配置在不干扰逆变器模块5、6、7及散热部60的位置。即，电容器70a、70b、70c配置在未图示的基板61上的、与逆变器模块5相邻且位于散热部60在基板61上的投影面之外的位置。此外，同样地，电容器71a、71b、71c配置在未图示的基板61上的、与逆变器模块6相邻且位于散热部60在基板61上的投影面之外的位置，电容器72a、72b、72c配置在未图示的基板61上的、与逆变器模块7相邻且位于散热部60在基板61上的投影面之外的位置。

在图11的示例中，以与在N线侧连接的三个电流检测用电阻的合成电位点连接的方式配置有电容器。另外，电阻41至43与图6所示的电阻41至43相同。电阻44至46、电阻47至49也与电阻41至43同样，是逆变器模块6、7的电流检测用电阻。此外，电容器配置在不干扰逆变器模块5、6、7及散热部60的位置。即，电容器74配置在未图示的基板61上的、与逆变器模块5相邻且位于散热部60在基板61上的投影面之外的位置。电容器75配置在未图示的基板61上的、与逆变器模块6相邻且位于散热部60在基板61上的投影面之外的位置。电容器76配置在未图示的基板61上的、与逆变器模块7相邻且位于散热部60在基板61上的投影面之外的位置。

采用如图11所示的结构，电流检测电阻作为电压浪涌的衰减电阻发挥作用，因此对于抑制浪涌更加有效。此外，虽然未图示，但是在图10的结构中，在从P侧端子返回到各电容器的配线上插入电阻也能够获得同样的效果。

此外，如实施方式1中所述那样，在P侧有空余端子的情况下，也可以将空余端子用作假端子，并将假端子与相邻的端子连接。在图10、图11中，作为假端子的端子37与作为P端子的端子30连接。以这样的方式连接，就能够区分模块，并且使电流向两个端子分流来抑制端子的发热。

另外，在图10、图11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10、图11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4

图12是表示本发明的实施方式4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12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或3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起在室外热交换器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12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、2或3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 (17)

1.一种电动机驱动装置，其用于驱动具有至少一个相的电动机，所述电动机驱动装置的特征在于，具备：

逆变器部，其具有对应于所述至少一个相的至少一个逆变器模块；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PWM信号的脉冲宽度根据与至少一个所述逆变器模块内的开关元件间的温度差相应的增减量而变化为：减小温度高的开关元件的所述PWM信号的脉冲宽度并扩大温度低的开关元件的所述PWM信号的脉冲宽度，

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：

温度测量部，其测量所述逆变器模块内的温度，

所述PWM信号的脉冲宽度根据所述温度测量部测量出的温度而变化。

3.根据权利要求2所述的电动机驱动装置，其特征在于，具备：

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，并使用所述温度测量部测量出的温度调整所述独立PWM信号的脉冲宽度，

所述温度测量部测量与同一所述逆变器模块内的同一臂的开关元件中至少两个元件的温度等同的温度。

4.根据权利要求3所述的电动机驱动装置，其特征在于：

将所述驱动控制部设置在所述逆变器模块的内部。

5.根据权利要求3所述的电动机驱动装置，其特征在于：

将所述驱动控制部设置在所述逆变器模块的外部。

6.根据权利要求3、4或5所述的电动机驱动装置，其特征在于：

所述温度测量部测量与所述逆变器模块的下臂的开关元件的温度等同的温度。

7.根据权利要求3、4或5所述的电动机驱动装置，其特征在于：

所述驱动控制部还基于流过所述逆变器模块的下臂的开关元件的电流的测量值来调整独立PWM信号的脉冲宽度。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的电动机驱动装置，其特征在于：

所述逆变器模块构成为，所述逆变器模块与单一逆变器模块的辨别能够通过电导通测试来进行，该单一逆变器模块是具备数量与所述电动机的相数相同的开关元件对的模块。

9.根据权利要求8所述的电动机驱动装置，其特征在于：

所述逆变器模块具有数量与所述单一逆变器模块所具有的端子数相同的端子，所述端子中的空余端子与所述端子中的其他端子连接。

10.根据权利要求1至5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。

11.根据权利要求1至5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。

12.根据权利要求10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。

13.根据权利要求1至5中任一项所述的电动机驱动装置，其特征在于；

每个所述逆变器模块都具备浪涌吸收部。

14.根据权利要求10所述的电动机驱动装置，其特征在于：

每个所述逆变器模块都具备浪涌吸收部，

所述浪涌吸收部在安装有所述逆变器模块的基板上配置在与所述逆变器模块相邻且不干扰所述散热部的位置。

15.根据权利要求1至5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。

16.根据权利要求15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。

17.一种空调机，其特征在于，具备：

权利要求1至16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。