CN112715001B - 直流电源装置、马达驱动装置、送风机、压缩机以及空气调节机 - Google Patents

直流电源装置、马达驱动装置、送风机、压缩机以及空气调节机 Download PDF

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Abstract

直流电源装置(100)具备:电抗器(2);桥电路(3),与电抗器(2)连接,将从交流电源(1)输出的交流电压变换为直流电压;电容器(4),对桥电路(3)的输出电压进行平滑;电流检测器(6),检测在交流电源(1)与桥电路(3)之间流过的交流的第1电流;电流检测器(9),检测在桥电路(3)与电容器(4)之间流过的直流的第2电流;过电流判定部(11),根据第1电流的检测值来判定第1电流是否为过电流;以及过电流判定部(12),根据第2电流的检测值来判定第2电流是否为过电流。在过电流判定部(11)以及过电流判定部(12)中的任意过电流判定部的判定结果为过电流的情况下,桥电路(3)停止动作。

Description

直流电源装置、马达驱动装置、送风机、压缩机以及空气调 节机
技术领域
本发明涉及将从交流电源供给的交流电力变换为直流电力而供给到负载的直流电源装置、具备该直流电源装置的马达驱动装置、具备该马达驱动装置的送风机以及压缩机、及具备该送风机或者该压缩机的空气调节机。
背景技术
在直流电源装置中,需要检测可能在装置中流过的过电流的功能。在下述专利文献1所记载的装置中,公开了为了检测过电流在过电流可能流经的电流路径内的不同的两个部位各插入1个分流电阻的结构。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2018-7328号公报
发明内容
如上述那样,在专利文献1的技术中,除了用于通常的控制的电流检测部件之外,为了检测过电流,需要对电流路径内的不同的两个部位追加各1个作为电流检测部件的分流电阻。因此,存在伴随部件件数的增加而成本增加、另外由于两个电流检测部件的追加而装置的可靠性下降这样的课题。
本发明是鉴于上述问题而完成的,其目的在于得到能够一边抑制电流检测部件的追加数量一边检测在直流电源装置中可能流过的过电流的直流电源装置。
为了解决上述课题,达到目的,本发明的直流电源装置具备:电抗器,所述电抗器的一端与交流电源连接;桥电路,与电抗器的另一端连接,将从交流电源输出的交流的第1电压变换为直流电压;以及电容器,对作为桥电路的直流侧的电压的第2电压进行平滑。另外,直流电源装置具备:第1电流检测器,检测在交流电源与桥电路之间流过的交流的第1电流;以及第2电流检测器,检测在桥电路与电容器之间流过的直流的第2电流。进而,直流电源装置具备:第1过电流判定部,根据第1电流的检测值来判定第1电流是否为过电流;以及第2过电流判定部,根据第2电流的检测值来判定第2电流是否为过电流。在第1过电流判定部以及第2过电流判定部中的任意过电流判定部的判定结果为过电流的情况下,桥电路停止动作。
根据本发明的直流电源装置,起到能够一边抑制电流检测部件的追加数量一边检测在直流电源装置中可能流过的过电流这样的效果。
附图说明
图1是示出实施方式1的直流电源装置的结构的电路图
图2是用于说明实施方式1的直流电源装置的动作模式的图
图3是示出实施方式1的桥电路中的无源同步整流模式时的电流路径之一的图
图4是示意地示出一般的开关元件中的电流-损耗特性的图
图5是示出实施方式1的桥电路中的简易开关模式时的电流路径之一的图
图6是用于说明在实施方式1的桥电路中流过过电流的原因的第1图
图7是用于说明在实施方式1的桥电路中流过过电流的原因的第2图
图8是用于说明在实施方式1的桥电路中流过的过电流的路径的第1图
图9是用于说明在实施方式1的桥电路中流过的过电流的路径的第2图
图10是用于说明实施方式1中的第2电流检测器所要求的检测精度以及检测速度的图
图11是用于说明实施方式1中的第1电流检测器所要求的检测精度以及检测速度的图
图12是示出使实施方式1中的控制部以及第1过电流判定部的功能具体化的硬件结构的一个例子的框图
图13是示出使实施方式1中的第2过电流判定部的功能具体化的硬件结构的一个例子的框图
图14是示出向实施方式2的马达驱动装置的应用例的图
图15是示出将图14所示的马达驱动装置应用于空气调节机的例子的图
(符号说明)
1:交流电源;2:电抗器;3:桥电路;3a、3b、3c、3d:连接点;4:电容器;5、7:电压检测器;6、9:电流检测器;8:控制部;10:断路器;11、12:过电流判定部;15:栅极驱动电路;15a、15b:输入端口;16:逻辑和电路;16a、16b:直流母线;31:第1支路;32:第2支路;100:直流电源装置;101:马达驱动装置;300:处理器;302:存储器;304、306:接口;305:处理电路;311:第1上臂部元件;312:第1下臂部元件;321:第2上臂部元件;322:第2下臂部元件;500:负载;500a:逆变器;500b:马达;504:压缩构件;505:压缩机;506:制冷循环部;506a:四通阀;506b:室内热交换器;506c:膨胀阀;506d:室外热交换器;D1、D2、D3、D4:二极管;Q1、Q2、Q3、Q4:开关元件。
具体实施方式
以下,参照附图,说明本发明的实施方式的直流电源装置、马达驱动装置、送风机、压缩机以及空气调节机。此外,本发明并不被以下所示的实施方式限定。另外,以下,将电连接简称为“连接”而进行说明。
实施方式1.
图1是示出实施方式1的直流电源装置100的结构的电路图。实施方式1的直流电源装置100为将从单相的交流电源1供给的交流电力变换为直流电力而供给到负载500的电源装置。如图1所示,实施方式1的直流电源装置100具备电抗器2、桥电路3、电容器4、控制部8以及作为驱动电路的栅极驱动电路15。另外,直流电源装置100具备作为第1电压检测器的电压检测器5、作为第1电流检测器的电流检测器6、作为第2电压检测器的电压检测器7以及作为第2电流检测器的电流检测器9。进而,直流电源装置100具备作为第1过电流判定部的过电流判定部11、作为第2过电流判定部的过电流判定部12以及逻辑和电路16。
在图1中,负载500的例子为内置于送风机、压缩机或者空气调节机的马达。在交流电源1与直流电源装置100之间设置有断路器10,该断路器10为用于保护直流电源装置100的布线用阻断器。
电抗器2的一端经由断路器10与交流电源1的一端连接,电抗器2的另一端与桥电路3连接。桥电路3将从交流电源1输出的交流电压变换为直流电压。
桥电路3具备第1支路31和第2支路32。第1支路31与第2支路32并联地连接。在第1支路31中,第1上臂部元件311与第1下臂部元件312串联地连接。在第2支路32中,第2上臂部元件321与第2下臂部元件322串联地连接。电抗器2的另一端连接于第1支路31中的第1上臂部元件311与第1下臂部元件312的连接点3a。第2上臂部元件321与第2下臂部元件322的连接点3b连接于交流电源1的另一端。在桥电路3中,连接点3a、3b构成交流端子。
此外,在图1中,电抗器2连接于交流电源1的一端与连接点3a之间,但也可以连接于交流电源1的另一端与连接点3b之间。
在桥电路3中,将存在连接点3a、3b的一侧称为“交流侧”。另外,将从交流电源1输出的交流电压称为“电源电压”,将电源电压的周期称为“电源周期”。此外,有时将电源电压称为“第1电压”。
第1上臂部元件311包括开关元件Q1和与开关元件Q1反并联地连接的二极管D1。第1下臂部元件312包括开关元件Q2和与开关元件Q2反并联地连接的二极管D2。第2上臂部元件321包括开关元件Q3和与开关元件Q3反并联地连接的二极管D3。第2下臂部元件322包括开关元件Q4和与开关元件Q4反并联地连接的二极管D4。
在图1中,作为开关元件Q1、Q2、Q3、Q4的各个开关元件,例示出金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor:MOSFET),但不限定于MOSFET。MOSFET为能够在漏极与源极之间使电流双向地流过的开关元件。只要为能够在和漏极相当的第1端子与和源极相当的第2端子之间使电流双向地流过的开关元件即双向元件,就也可以为任意的开关元件。
另外,反并联是指和MOSFET的漏极相当的第1端子与二极管的阴极连接,和MOSFET的源极相当的第2端子与二极管的阳极连接。此外,关于二极管,也可以使用MOSFET自身在内部具有的寄生二极管。寄生二极管还被称为体二极管。
另外,开关元件Q1、Q2、Q3、Q4中的至少一个开关元件不限定于由硅系列材料形成的MOSFET,也可以为由碳化硅、氮化镓、氧化镓或者金刚石这样的宽带隙半导体形成的MOSFET。
一般而言,宽带隙半导体的耐电压以及耐热性比硅半导体高。因此,通过使用宽带隙半导体作为开关元件Q1、Q2、Q3、Q4中的至少一个开关元件,从而开关元件的耐电压性以及容许电流密度变高,能够使嵌入有开关元件的半导体模块小型化。
电容器4的一端与高电位侧的直流母线16a连接。直流母线16a从第1支路31中的第1上臂部元件311与第2支路32中的第2上臂部元件321的连接点3c引出。电容器4的另一端与低电位侧的直流母线16b连接。直流母线16b从第1支路31中的第1下臂部元件312与第2支路32中的第2下臂部元件322的连接点3d引出。在桥电路3中,连接点3c、3d构成直流端子。另外,在桥电路3中,将存在连接点3c、3d的一侧称为“直流侧”。
桥电路3的输出电压被施加到电容器4的两端。电容器4对桥电路3的输出电压进行平滑。电容器4与直流母线16a、16b连接。将由电容器4平滑后的电压称为“母线电压”。此外,有时将母线电压称为“第2电压”。母线电压也为向负载500的施加电压。
电压检测器5检测电源电压,将电源电压的检测值Vs输出到控制部8。电源电压为交流电源1的瞬时电压的绝对值。此外,也可以将瞬时电压的有效值设为电源电压。
电流检测器6检测在交流电源1与桥电路3之间流过的交流电流,将交流电流的检测值Is输出到控制部8以及过电流判定部11。电流检测器6的一个例子为变流器(CurrentTransformer:CT)。此外,有时将在交流电源1与桥电路3之间流过的交流电流称为“第1电流”。
电压检测器7检测母线电压,将母线电压的检测值Vdc输出到控制部8。
电流检测器9配置于直流母线16b。电流检测器9检测在电容器4的负极侧端子与桥电路3的连接点3d之间流过的直流电流,将直流电流的检测值Id输出到过电流判定部12。电流检测器9的一个例子为分流电阻。此外,有时将在桥电路3与电容器4之间流过的直流电流称为“第2电流”。另外,在图1中,电流检测器9配置于直流母线16b,但也可以配置于直流母线16a。在该情况下,电流检测器9检测在桥电路3的连接点3c与电容器4的正极侧端子之间流过的直流电流。
控制部8根据电压检测器5的检测值Vs、电流检测器6的检测值Is以及电压检测器7的检测值Vdc,生成用于控制构成桥电路3的各开关元件Q1~Q4的控制信号S311、S312、S321、S322。控制信号S311为用于控制开关元件Q1的控制信号,控制信号S322为用于控制开关元件Q4的控制信号。开关元件Q2、Q3也被来自控制部8的控制信号控制。由控制部8生成的控制信号S311、S312、S321、S322被输入到栅极驱动电路15的输入端口15a。
栅极驱动电路15根据控制信号S311、S312、S321、S322,生成用于驱动构成桥电路3的各开关元件Q1~Q4的驱动脉冲G311、G312、G321、G322。驱动脉冲G311为用于驱动开关元件Q1的驱动脉冲,驱动脉冲G322为用于驱动开关元件Q4的驱动脉冲。开关元件Q2、Q3也被来自栅极驱动电路15的驱动脉冲驱动。
过电流判定部11根据交流电流的检测值Is,判定该交流电流是否为过电流,将判定结果OC1输出到控制部8和逻辑和电路16。在过电流的判定中使用作为第1阈值的阈值A。过电流判定部11在交流电流的检测值Is比阈值A大的情况下,判定为该交流电流为过电流,将判定结果OC1设为逻辑值“1”。另一方面,在交流电流的检测值Is为阈值A以下的情况下,过电流判定部11判定为该交流电流不为过电流,将判定结果OC1设为逻辑值“0”。此外,在本判定处理中,将检测值Is与阈值A相等的情况判定为“不是过电流”,但也可以判定为“是过电流”。
过电流判定部12根据直流电流的检测值Id,判定该直流电流是否为过电流,将判定结果OC2输出到控制部8和逻辑和电路16。在过电流的判定中使用作为第2阈值的阈值B。过电流判定部12在直流电流的检测值Id比阈值B大的情况下,判定为该直流电流为过电流,将判定结果OC2设为逻辑值“1”。另一方面,在直流电流的检测值Id为阈值B以下的情况下,过电流判定部12判定为该直流电流不为过电流,将判定结果OC2设为逻辑值“0”。此外,在本判定处理中,将检测值Id与阈值B相等的情况判定为“不是过电流”,但也可以判定为“是过电流”。
逻辑和电路16运算判定结果OC1与判定结果OC2的逻辑和。具体而言,逻辑和电路16在判定结果OC1以及判定结果OC2中的至少一个判定结果为逻辑值“1”的情况下,将运算值OC3设为逻辑值“1”。另一方面,在判定结果OC1以及判定结果OC2都为逻辑值“0”的情况下,逻辑和电路16将运算值OC3设为逻辑值“0”。由逻辑和电路16运算出的运算值OC3表示过电流的检测结果。运算值OC3被输入到栅极驱动电路15的输入端口15b。
栅极驱动电路15在运算值OC3为逻辑值“1”的情况下,停止输出用于驱动桥电路3的各开关元件Q1~Q4的驱动脉冲G311、G312、G321、G322。即,在根据运算值OC3逻辑值“1”被输入到输入端口15b的情况下,即使在来自控制部8的控制信号S311、S312、S321、S322被输入到输入端口15a的情况下,向桥电路3的驱动脉冲G311、G312、G321、G322的输出也被阻断。
另外,在运算值OC3为逻辑值“0”的情况下,栅极驱动电路15进行通常的动作。即,栅极驱动电路15在来自控制部8的控制信号S311、S312、S321、S322被输入到输入端口15a的情况下,根据控制信号S311、S312、S321、S322来生成驱动脉冲G311、G312、G321、G322,将所生成的驱动脉冲G311、G312、G321、G322输出到桥电路3。
通过以上的控制,在过电流判定部11以及过电流判定部12中的任意过电流判定部的判定结果为过电流的情况下,桥电路3停止所有的开关元件Q1~Q4的开关动作。
另外,控制部8接收判定结果OC1以及判定结果OC2,在判定结果OC1以及判定结果OC2中的至少一个判定结果为逻辑值“1”的情况下,停止生成控制信号S311、S312、S321、S322。其结果,控制信号S311、S312、S321、S322不被输入到栅极驱动电路15,使驱动脉冲G311、G312、G321、G322向桥电路3的输出也停止。
使用了过电流判定部11、过电流判定部12以及逻辑和电路16的停止控制(以下,适当地称为“第1停止控制”)仅在流过过电流时被实施。另外,第1停止控制先于由控制部8基于过电流判定部11以及过电流判定部12的判定结果而进行的停止控制(以下,适当地称为“第2停止控制”)而实施。另一方面,即使在检测到一次过电流的情况下,都继续实施第2停止控制。因此,只要将第1停止控制和第2停止控制并行地实施,就能够可靠地抑制开关元件的故障扩大。
如上所述,在实施方式1的结构中,用于桥电路3的各开关元件Q1~Q4的控制的检测部件为电压检测器5、电流检测器6以及电压检测器7这3个。另外,用于检测过电流的检测部件为电流检测器6以及电流检测器9这两个。在此,在实施方式1的结构中,电流检测器6被共用于开关元件Q1~Q4的控制和过电流的检测,所以新追加的检测部件可以仅为电流检测器9。因此,根据实施方式1的结构,能够抑制检测部件的追加数量。
接下来,参照图1至图5的附图,说明实施方式1的直流电源装置100中的主要部分的电路动作。
图2是用于说明实施方式1的直流电源装置100的动作模式的图。在图2中,示出了无源同步整流模式、简易开关模式以及脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation:PWM)控制模式这3个动作模式。图3是示出实施方式1的桥电路3中的无源同步整流模式时的电流路径之一的图。图4是示意地示出一般的开关元件中的电流-损耗特性的图。图5是示出实施方式1的桥电路3中的简易开关模式时的电流路径之一的图。
在图2的上层部分,示出了无源同步整流模式时的电源电压以及电源电流。该动作模式为在非升压下进行同步整流的模式。非升压是指不进行电源短路动作。此外,关于电源短路动作将在后面叙述。另外,同步整流是指与电流在二极管中流过的定时相匹配地使与二极管反并联地连接的开关元件进行接通动作的控制手法。
在图3中,示出了电源电压为正极性且进行同步整流时的针对电容器4的充电路径。如图3所示,将交流电源1中的上侧的端子为正电位时设为电源电压的极性为正。另外,将交流电源1中的上侧的端子为负电位时设为电源电压的极性为负。
在图3中,在利用从交流电源1供给的电流对电容器4进行充电的情况、使开关元件Q1、Q4不进行接通动作的情况下,按照交流电源1、电抗器2、二极管D1、电容器4、二极管D4、交流电源1的顺序流过电流。当不向电流流过的方向、即正向施加电压下降量的电压时,二极管不导通。因此,如图2的上层部分所示,在电源电压为正的半周期T1的期间,在比半周期T1短的期间T2流过电流。在无源同步整流模式下,在期间T2,与二极管D1、D4的导通定时相匹配地,开关元件Q1、Q4被控制成接通。因而,在期间T2,按照交流电源1、电抗器2、开关元件Q1、电容器4、开关元件Q4、交流电源1的顺序流过电流。
在电源电压为负的半周期也进行同样的动作。但是,在电源电压为负的半周期中的期间T3,与二极管D2、D3的导通定时相匹配地,开关元件Q2、Q3被控制成接通。
在图4中,示出了二极管的损耗特性和开关元件的导通时的损耗特性。如图4所示,在电流比电流值I0小的区域A,二极管的损耗比开关元件的损耗大。在同步整流中,利用该特性,与电流在二极管中流过的定时相匹配地,使与二极管反并联地连接的开关元件进行接通动作。只要利用同步整流,就能够使装置高效地进行动作。
另外,在图2的中层部分中,示出了简易开关模式时的电源电压以及电源电流。该动作模式为在电源电压的半周期的期间进行1次或者几次电源短路动作的动作模式。此外,在图2的中层部分的例子中,在电源电压的半周期的期间进行了1次电源短路动作。
在图5中,示出了电源电压为正极性且进行同步整流时的经由电抗器2的交流电源1的短路路径。如图5所示,在期间T4使开关元件Q1、Q3进行接通动作。这样,电流按照交流电源1、电抗器2、开关元件Q1、开关元件Q3、交流电源1的顺序流过,电能积蓄于电抗器2。
在期间T4之后,成为图2的上层部分所示的无源同步整流模式时的动作。在紧接着期间T4之后,交流电源1的电压与电抗器2所产生的电压之和被施加到桥电路3。因此,桥电路3的二极管D1、D4导通。然后,与二极管D1、D4的导通定时相匹配地,开关元件Q1、Q4进行接通动作,流过电源电流。
此外,在图5中,使开关元件Q1、Q3进行接通动作,但也可以代替其而使开关元件Q2、Q4进行接通动作。在该情况下,按照交流电源1、电抗器2、开关元件Q2、开关元件Q4、交流电源1的顺序流过电流。
在负的半周期也同样地,在1次或者几次电源短路动作之后,成为无源同步整流动作。在电源短路动作中,既可以使开关元件Q1、Q3进行接通动作,也可以使开关元件Q2、Q4进行接通动作。
另外,在图2的下层部分,示出了PWM控制模式时的电源电压以及电源电流。在该动作模式下,将电能积蓄于电抗器2的电源短路动作与使用积蓄于电抗器2的电能对电容器4进行充电的充电动作交替地重复。电源短路动作与充电动作的切换在几kHz至几十kHz的高频下进行。由此,如图2的下层部分所示,电源电流被控制成正弦波状的电流。
根据负载条件来切换上述3个模式。由此,能够使直流电源装置100高效地运转。
接下来,参照图6至图9的附图说明在实施方式1的桥电路3中流过过电流的原因和此时的过电流的路径。图6是用于说明在实施方式1的桥电路3中流过过电流的原因的第1图。图7是用于说明在实施方式1的桥电路3中流过过电流的原因的第2图。图8是用于说明在实施方式1的桥电路3中流过的过电流的路径的第1图。图9是用于说明在实施方式1的桥电路3中流过的过电流的路径的第2图。
在图6中,示出了图1的桥电路3中的开关元件Q1~Q4的状态的一个例子。在图6的例子中,示出了在上述无源同步整流模式下,按照电源电压的周期对开关元件Q3、Q4交替地进行接通控制以及关断控制,为了同步整流而对开关元件Q1、Q2进行接通控制的情况下的动作状态。此外,除了记载为接通以外的期间为关断的状态。
图7示出了在图6的状态图中开关元件Q4发生短路故障的情况下的动作状态。如图7那样,在开关元件Q4在某个期间发生短路故障的情况下,在发生短路故障之后的接下来的半周期,发生开关元件Q3、Q4同时导通的上下臂部短路。在图8中,示出了此时的电流路径。此外,为了方便,将产生图8所示的电流路径的模式称为“短路模式1”。
在此,在交流电源1与桥电路3之间流过的电流经由两个开关元件Q3、Q4,但成为直流电压的短路。因此,在短路模式1下,在几微秒的时间流过几百安培这样大的短路电流。该短路电流成为上述“在桥电路3与电容器4之间流过的过电流”的原因。因此,由电流检测器9、过电流判定部12以及逻辑和电路16检测该短路电流是否为过电流。
另外,在图7中,在开关元件Q2成为接通的定时,发生开关元件Q2、Q4导通的电源短路。在图9中,示出了此时的电流路径。此外,为了方便,将产生图9所示的电流路径的模式称为“短路模式2”。
基于短路模式2的电流为经由电抗器2流过的短路电流。因此,在短路模式2下,在几毫秒的时间流过十几安培左右的短路电流。该短路电流成为上述“在交流电源1与桥电路3之间流过的过电流”的原因。因此,由电流检测器6、过电流判定部11以及逻辑和电路16检测该短路电流是否为过电流。
此外,在上述中,用开关元件Q4发生短路故障的情况下的例子进行了说明,但在开关元件Q1~Q3中的至少一个开关元件发生短路故障的情况下,也产生同样的短路模式1、2的状态。
另外,即使在开关元件Q1~Q4未发生短路故障的情况下,也可能因外来噪声而开关元件进行误动作,产生同样的短路模式1、2的状态。实施方式1的直流电源装置100还能够检测这样的情况下的短路电流,对于直流电源装置100的保护是有效的。
接下来,说明作为用于进行过电流的检测的电流检测部件的电流检测器6、9所要求的检测精度以及检测速度。图10是用于说明实施方式1中的电流检测器9所要求的检测精度以及检测速度的图。图11是用于说明实施方式1中的电流检测器6所要求的检测精度以及检测速度的图。
在图10中,实线所示的曲线k1表示在短路模式1下流过的电流的上升特性。另一方面,在图11中,实线所示的曲线k4表示在短路模式2下流过的电流的上升特性。此外,图10以及图11为示意性的图,横轴的时间以及纵轴的电流的各轴的分度都不同。
如图10以及图11所示,在短路模式1下流过的电流的上升特性比在短路模式2下流过的电流陡峭。因此,要求电流检测器9检测速度比电流检测器6快。因而,需要与曲线k1相对的电流检测的延迟时间Δt1比与曲线k4相对的电流检测的延迟时间Δt2短。举出一个例子,延迟时间Δt1为0.1~1μs左右,延迟时间Δt2为10~100μs左右。
在图10中,虚线所示的曲线k2是使曲线k1向时间轴的正方向偏移Δt1而得到的,粗实线所示的阶梯状的曲线k3表示在一定的处理时间检测曲线k2的电流值时的离散的检测值。同样地,在图11中,虚线所示的曲线k5是使曲线k4向时间轴的正方向偏移Δt2而得到的,粗实线所示的阶梯状的曲线k6表示在一定的处理时间检测曲线k5的电流值时的离散的检测值。
在图10的曲线k3和图11的曲线k6中,举出一个例子,曲线k3的分辨率ΔI1为10~100安培左右,曲线k6的分辨率ΔI2为0.01~1安培左右。即,电流检测器9中的检测值的分辨率ΔI1可以比电流检测器6中的检测值的分辨率ΔI2低。
如上所述,电流检测器6的电流检测速度可以比电流检测器9低。因此,能够与为了控制桥电路3的各开关元件Q1~Q4而设置的现有的电流检测部件共用。由此,无需追加新的电流检测部件,能够削减成本,能够抑制直流电源装置100的可靠性下降。
另外,电流检测器9要求高速性能,但能够容许十几安培左右的误差,检测值的分辨率也可以比电流检测器6低。因此,电流检测器9能够比电流检测器6廉价地构成。由此,即使在需要新的电流检测部件的情况下,也能够设为抑制成本的增加的系统结构。
此外,如上述那样,在基于短路模式1的电流Is1与基于短路模式2的电流Is2之间,存在Is1>Is2的关系。因此,作为判定基于短路模式2的过电流的过电流判定部11中的判定阈值的阈值A和作为判定基于短路模式1的过电流的过电流判定部12中的判定阈值的阈值B被设定为阈值A<阈值B的关系。
另外,阈值A优选设定为比断路器10的容量值小的值。只要将阈值A设定为比断路器10的容量值小的值,就能够在断路器10进行动作之前停止开关元件Q1~Q4的开关动作。由此,能够抑制发生短路故障的开关元件以外的开关元件发生故障。即,能够抑制开关元件的故障扩大。
接下来,参照图12以及图13的附图,说明用于实现实施方式1中的控制部8以及过电流判定部11、12的功能的硬件结构。图12是示出使实施方式1中的控制部8以及过电流判定部11的功能具体化的硬件结构的一个例子的框图。图13是示出使实施方式1中的过电流判定部12的功能具体化的硬件结构的一个例子的框图。
在实现实施方式1中的控制部8的功能的情况下,能够如图12所示构成为包括进行运算的处理器300、保存由处理器300读取的程序的存储器302以及进行信号的输入输出的接口304。
处理器300也可以为运算装置、微型处理器、微型计算机、CPU(CentralProcessing Unit,中央处理单元)、或者DSP(Digital Signal Processor,数字信号处理器)这样的运算单元。另外,作为存储器302,能够例示RAM(Random Access Memory,随机存取存储器)、ROM(Read Only Memory,只读存储器)、闪存存储器、EPROM(ErasableProgrammable ROM,可擦可编程只读存储器)、EEPROM(注册商标)(Electrically EPROM,电可擦可编程只读存储器)这样的非易失性或者易失性的半导体存储器、磁盘、软盘、光盘、压缩光盘、迷你光盘、DVD(Digital Versatile Disc,数字多功能光盘)。
在存储器302中,储存有执行实施方式1中的控制部8以及过电流判定部11的功能的程序。处理器300经由接口304收发所需的信息,处理器300执行储存于存储器302的程序,处理器300参照储存于存储器302的表格,从而能够进行上述处理。基于处理器300的运算结果能够存储于存储器302。
另外,在实现实施方式1中的过电流判定部12的功能的情况下,能够使用图12所示的处理电路305。处理电路305对应于单一电路、复合电路、ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit,专用集成电路),FPGA(Field-Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)、或者将它们进行组合而成的结构。输入到处理电路305的信息以及从处理电路305输出的信息能够经由接口306进行。
如上所述,过电流判定部12根据通过上升特性陡峭的短路模式1而流过的电流的检测值来判定过电流。因此,优选采用不使用处理器300,而使用处理电路305的处理。
此外,控制部8以及过电流判定部11中的一部分的处理也可以通过图13所示的结构的处理电路305来实施。
如以上说明,根据实施方式1的直流电源装置,由第1过电流判定部根据在交流电源与桥电路之间流过的交流的第1电流的检测值来判定第1电流是否为过电流,由第2过电流判定部根据在桥电路与电容器之间流过的直流的第2电流的检测值来判定第2电流是否为过电流。第1电流的检测值能够利用现有的电流检测部件的检测值。由此,能够一边抑制电流检测部件的追加数量一边检测在直流电源装置中可能流过的过电流。
另外,根据实施方式1的直流电源装置,在第1过电流判定部以及第2过电流判定部中的任意过电流判定部的判定结果为过电流的情况下,桥电路的各开关元件停止开关动作。由此,能够抑制发生短路故障的开关元件以外的开关元件发生故障。即,能够抑制开关元件的故障扩大。
实施方式2.
图14是示出向实施方式2的马达驱动装置的应用例的图。在实施方式1中说明的直流电源装置100能够应用于对逆变器供给直流电力的马达驱动装置。以下,说明向在实施方式1中说明的直流电源装置100的马达驱动装置的应用例。
图14所示的实施方式2的马达驱动装置101具有实施方式1的直流电源装置100和逆变器500a。如前所述,直流电源装置100为将交流电力变换为直流电力的装置。逆变器500a为将从直流电源装置100输出的直流电力变换为交流电力的装置。
马达500b与逆变器500a的输出侧连接。逆变器500a通过将变换后的交流电力供给到马达500b,从而驱动马达500b。
图14所示的马达驱动装置101能够应用于送风机、压缩机以及空气调节机这样的产品。
图15是示出将图14所示的马达驱动装置101应用于空气调节机的例子的图。马达500b与马达驱动装置101的输出侧连接,马达500b与压缩构件504连结。压缩机505具备马达500b和压缩构件504。制冷循环部506按照包括四通阀506a、室内热交换器506b、膨胀阀506c以及室外热交换器506d的方式构成。
在空气调节机的内部循环的制冷剂的流路按照从压缩构件504经由四通阀506a、室内热交换器506b、膨胀阀506c、室外热交换器506d,再次经由四通阀506a而返回到压缩构件504的方式构成。马达驱动装置101从交流电源1接受交流电力的供给,使马达500b旋转。马达500b进行旋转,从而压缩构件504能够执行制冷剂的压缩动作,使制冷剂在制冷循环部506的内部循环。
根据实施方式2的马达驱动装置,构成为具备实施方式1的直流电源装置。由此,在应用实施方式2的马达驱动装置的送风机、压缩机以及空气调节机这样的产品中,能够享受在实施方式1中说明的效果。
另外,以上的实施方式所示的结构表示本发明的内容的一个例子,既能够与其它公知的技术进行组合,还能够在不脱离本发明的要旨的范围对结构的一部分进行省略、变更。

Claims (13)

1.一种直流电源装置,具备:
电抗器,所述电抗器的一端与交流电源连接;
桥电路,与所述电抗器的另一端连接,将从所述交流电源输出的交流的第1电压变换为直流电压;
电容器,对作为所述桥电路的直流侧的电压的第2电压进行平滑;
第1电流检测器,检测在所述交流电源与所述桥电路之间流过的交流的第1电流;
第2电流检测器,检测在所述桥电路与所述电容器之间流过的直流的第2电流;
第1过电流判定部,根据所述第1电流的检测值来判定所述第1电流是否为过电流;以及
第2过电流判定部,根据所述第2电流的检测值来判定所述第2电流是否为过电流,
所述第1过电流判定部检测过电流时的阈值比所述第2过电流判定部检测过电流时的阈值小,
在所述第1过电流判定部以及所述第2过电流判定部中的任意过电流判定部的判定结果为过电流的情况下,所述桥电路停止动作。
2.根据权利要求1所述的直流电源装置,其中,
所述第2电流检测器检测所述第2电流的检测速度比所述第1电流检测器检测所述第1电流的检测速度快。
3.根据权利要求1或者2所述的直流电源装置,其中,
所述第2电流检测器检测所述第2电流时的电流检测的延迟时间比所述第1电流检测器检测所述第1电流时的电流检测的延迟时间短。
4.根据权利要求1或2所述的直流电源装置,其中,
所述桥电路具有多个开关元件,
所述直流电源装置具备驱动电路,该驱动电路驱动多个所述开关元件,
在所述第1过电流判定部以及所述第2过电流判定部中的任意过电流判定部的判定结果为过电流的情况下,所述驱动电路使所有的所述开关元件的开关动作停止。
5.根据权利要求4所述的直流电源装置,其中,
多个所述开关元件中的至少两个开关元件是上下臂部的开关元件,由所述第2过电流判定部检测因所述上下臂部的开关元件中的一个开关元件发生短路故障而产生的上下臂部短路。
6.根据权利要求4所述的直流电源装置,其中,
多个所述开关元件中的至少两个开关元件是所有上臂部的开关元件或者下臂部的开关元件,由所述第1过电流判定部检测因所述上臂部的开关元件或所述下臂部的开关元件中的一个开关元件发生短路故障而产生的电源短路。
7.根据权利要求4所述的直流电源装置,其中,具备:
第1电压检测器,检测所述第1电压;
第2电压检测器,检测作为所述桥电路的直流侧的电压的第2电压;以及
控制部,根据所述第1电压的检测值、所述第2电压的检测值以及所述第1电流的检测值,控制所述桥电路,
在所述第1过电流判定部以及所述第2过电流判定部中的任意过电流判定部的判定结果为过电流的情况下,所述控制部停止生成控制所述开关元件的控制信号。
8.根据权利要求4所述的直流电源装置,其中,
多个所述开关元件中的至少一个开关元件由宽带隙半导体形成。
9.根据权利要求8所述的直流电源装置,其中,
所述宽带隙半导体为碳化硅、氮化镓、氧化镓或者金刚石。
10.一种马达驱动装置,具备:
权利要求1至9中的任意一项所述直流电源装置;以及
逆变器,将从所述直流电源装置输出的直流电力变换为交流电力。
11.一种送风机,具备权利要求10所述的马达驱动装置。
12.一种压缩机,具备权利要求10所述的马达驱动装置。
13.一种空气调节机,具备权利要求11所述的送风机以及权利要求12所述的压缩机中的至少一方。
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