CN117044094A - 电力转换装置、马达驱动装置以及空调机 - Google Patents
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Abstract
在电力转换装置(110)中，控制部(70)对转换器(20)的动作进行控制，控制电压生成部(90)生成使控制部(70)进行动作的控制电压。在电力转换装置(110)输出的直流电压的电压值比控制电压的电压值高、且不从检测电源电压的电压检测部(83)输出检测信号的情况下，通过控制部(70)的控制，转换器(20)的开关元件(UCP、UCN、VCP、VCN)的动作成为停止的状态。
Description
技术领域
本公开涉及将从交流电源施加的交流电压转换成直流电压的电力转换装置、具备电力转换装置的马达驱动装置、以及具备马达驱动装置的空调机。
背景技术
下述专利文献1所记载的电力转换装置具备在全桥连接的二极管的两端并联地连接金属氧化膜半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor：MOSFET)的结构的转换器。在具备这种转换器的电力转换装置中，在与MOSFET并联连接的二极管导通的定时使MOSFET进行导通动作，通过使电流在MOSFET的沟道流通来降低损耗。该技术被称为“同步整流”。
此外，专利文献1所记载的转换器是升压型的转换器，用于具备室外风扇的空调机。升压型的转换器在将交流电压转换成直流电压的过程中，将平滑电容器所保持的直流电压的电压值控制为比交流电压的电压值高的值。在升压型的转换器中，改善了从交流电源向转换器供给的电流即交流电流的功率因数，因此，能够抑制交流电流所包含的高次谐波。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-171680号公报
发明内容
发明要解决的问题
如上所述，在升压型的转换器中，平滑电容器的电压被控制为比交流电压的电压值高的值。因此，在交流电源停电时，向电力转换装置施加的交流电压被切断，因此，产生从平滑电容器朝向交流电源的方向的电流梯度。在该情况下，可能给交流电源的恢复作业带来障碍。
此外，在近来的空调机中，为了实现高效化，对于驱动室外风扇的风扇马达采用无刷DC马达。空调机的室外机如字面意思那样设置于室外，因此，在台风等强风下，室外风扇有时高速地旋转。当室外风扇高速地旋转时，在与室外风扇连接的无刷DC马达中产生与转速相应的反向电压，该电压作为发电电压被供给到逆变器，有时对平滑电容器进行充电。
在转换器是以往的基于二极管桥的转换器的情况下，发电电压被二极管阻止，因此，阻止了发电电压在交流电源侧再生。另一方面，在转换器是进行同步整流的升压型的转换器的情况下，当进行同步整流动作时，蓄积于平滑电容器的电荷可能经由MOSFET向交流电源侧流出，即可能逆流到交流电源侧。
本公开是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，在具备进行同步整流的升压型的转换器的电力转换装置中，得到一种能够可靠地防止向交流电源侧的逆流的电力转换装置。
用于解决问题的手段
为了解决上述问题并实现目的，本公开的电力转换装置是将从交流电源施加的交流电压转换成针对驱动永磁同步马达的逆变器的直流电压的电力转换装置。电力转换装置具备电抗器、转换器、电容器、第1检测部和第2检测部、控制部、以及控制电压生成部。转换器具备多个具有反并联连接二极管的开关元件，转换器是多个开关元件桥接而构成的，转换器经由电抗器而与交流电源连接。电容器与转换器的输出端连接，保持直流电压。第1检测部检测直流电压的电压值。第2检测部检测交流电压的电压值、频率或过零点。控制部控制转换器的动作。控制电压生成部生成使控制部进行动作的控制电压。在直流电压的电压值比控制电压的电压值高、且不从第2检测部输出检测信号的情况下，多个开关元件的动作是停止的状态。
发明的效果
根据本公开的电力转换装置，在具备进行同步整流的升压型的转换器的电力转换装置中起到能够可靠地防止向交流电源侧的逆流这样的效果。
附图说明
图1是示出包含实施方式1的电力转换装置的马达驱动装置的结构例的图。
图2是示出在实施方式1的转换器中使用的MOSFET的概要构造的示意性剖视图。
图3是示出在实施方式1的电力转换装置中流动的电流路径的第1例的图。
图4是示出在实施方式1的电力转换装置中流动的电流路径的第2例的图。
图5是示出在实施方式1的电力转换装置中能够流动的再生电流的路径例的图。
图6是用于实施方式1的电力转换装置中的主要部分的动作说明的流程图。
图7是示出实现实施方式1的控制部的功能的硬件结构的一例的框图。
图8是示出实现实施方式1的控制部的功能的硬件结构的另一例的框图。
图9是示出实施方式2的空调机的结构例的图。
图10是用于实施方式2的空调机的动作说明的图。
具体实施方式
以下，基于附图对本公开的实施方式的电力转换装置、马达驱动装置及空调机详细进行说明。
实施方式1.
图1是示出包含实施方式1的电力转换装置110的马达驱动装置100的结构例的图。如图1所示，实施方式1的马达驱动装置100具备电力转换装置110、控制部70以及负载120。马达驱动装置100与交流电源10连接。交流电源10表示向马达驱动装置100供给交流电力的电源系统。
如图1所示，电力转换装置110具备电抗器16、转换器20、作为平滑电容器的电容器30、作为第1检测部的电压检测部80、作为第2检测部的电压检测部83、以及控制电压生成部90。此外，负载120具备第1逆变器40、第2逆变器45、第1电流检测器82、第2电流检测器84、第1永磁同步马达50、以及第2永磁同步马达55。负载120的构成要素中的除了第1永磁同步马达50和第2永磁同步马达55之外的第1逆变器40和第2逆变器45以及第1电流检测器82和第2电流检测器84是马达驱动装置100的结构要素。另外，负载120也可以是仅具有第1永磁同步马达50、第1逆变器40及第1电流检测器82而不具有第2永磁同步马达55、第2逆变器45及第2电流检测器84的结构。
第1逆变器40驱动第1永磁同步马达50，第2逆变器45驱动第2永磁同步马达55。电力转换装置110是将从交流电源10施加的交流电压转换成针对第1逆变器40和第2逆变器45的直流电压的电力转换装置。电力转换装置110将转换后的直流电压输出到直流母线25a、25b。直流母线25a、25b是将转换器20与负载120连接的电布线。另外，在本说明中，有时将从交流电源10输出的交流电压称为“电源电压”。
转换器20具备具有反并联连接二极管的多个开关元件UCP、UCN、VCP、VCN，通过将开关元件UCP、UCN、VCP、VCN全桥连接而构成。此外，转换器20经由电抗器16而与交流电源10连接。
在图1中，例示出多个开关元件UCP、UCN、VCP、VCN是MOSFET的情况。MOSFET是具备反并联连接二极管的开关元件的一例。反并联是指，二极管的阳极与MOSFET的源极连接，二极管的阴极与MOSFET的漏极连接。反并联连接二极管可以是外部连接的二极管，也可以是在内部具有MOSFET的寄生二极管。外部连接的二极管的一例是快恢复二极管。寄生二极管也称为体二极管。如果利用寄生二极管，则不需要单独的二极管，因此，能够削减部件个数，有助于成本降低。
此外，MOSFET是能够在漏极与源极之间双向地流动电流的开关元件的例示。只要是能够在相当于漏极的第1端子与相当于源极的第2端子之间双向地流动电流的开关元件即双向元件，则也可以为任意的开关元件。例如，能够使用具有超结(Super Junction：SJ)结构的MOSFET(SJ-MOSFET)、或者由氮化镓(Gallium Nitride：GaN)、碳化硅(SiliconCarbide：SiC)、金刚石这样的宽带隙(Wide Band Gap：WBG)半导体构成的MOSFET。在开关元件使用由SJ-MOSFET或WBG半导体构成的MOSFET时，耐电压性高，容许电流密度也变高，因此，能够实现模块的小型化。由于WBG半导体的耐热性也高，因此，也能够实现散热部的散热翅片的小型化。
另外，在图1中，是将开关元件UCP、UCN、VCP、VCN全桥连接的结构，但该结构匹配于作为单相电源的交流电源10。在交流电源10为三相电源的情况下，转换器20也成为与三相电源对应的结构。具体而言，成为将6个开关元件三相桥接的结构。
电容器30经由直流母线25a、25b而与转换器20的输出端连接，对转换器20输出的直流电压进行保持。电压检测部80对直流电压的电压值进行检测。关于直流电压的电压值的检测，通常为通过串联连接的电阻对直流电压进行分压并作为低电压的模拟信号而输出的结构。此外，电压检测部83对交流电压的电压值进行检测。交流电压的电压值可以是交流电压的瞬时值，也可以是交流电压的平均值，还可以是交流电压的有效值。由电压检测部80检测到的直流电压的检测值Vdc和由电压检测部83检测到的交流电压的检测值Vac均被输入到控制部70。
另外，在图1中，电压检测部80检测直流母线25a与直流母线25b之间的电压即母线电压，但不限于此。电压检测部80也可以检测电容器30的电压即电容器电压。此外，电压检测部83检测交流电压的电压值，但不限于此。电压检测部83也可以检测交流电压的频率，还可以检测交流电压波形的过零点。此外，也可以构成为，电压检测部83将电压信息作为检测值Vac输出到控制部70，在控制部70侧生成频率的信息或电压相位的信息。
此外，在负载120中，第1逆变器40具备具有反并联连接二极管且三相桥接的多个开关元件UP、UN、VP、VN、WP、WN。第2逆变器45具备具有反并联连接二极管且三相桥接的多个开关元件UP’、UN’、VP’、VN’、WP’、WN’。第1逆变器40和第2逆变器45均成为通过共用的直流母线25a、25b而被施加由电力转换装置110输出的直流电压的结构。
第1逆变器40通过向第1永磁同步马达50供给交流电力来驱动第1永磁同步马达50。第2逆变器45通过向第2永磁同步马达55供给交流电力来驱动第2永磁同步马达55。
另外，在第1逆变器40和第2逆变器45中，例示出多个开关元件UP、UN、VP、VN、WP、WN、UP’、UN’、VP’、VN’、WP’、WN’是MOSFET的情况，但也可以使用MOSFET以外的开关元件。
第1电流检测器82检测在第1逆变器40与第1永磁同步马达50之间流动的第1马达电流。第2电流检测器84检测在第2逆变器45与第2永磁同步马达55之间流动的第2马达电流。第1电流检测器82和第2电流检测器84的一例是电流互感器。另外，只要能够检测第1马达电流和第2马达电流、或者与这些电流具有关联的物理量，则也可以为任意的检测单元。此外，代替检测第1马达电流和第2马达电流的结构，也可以检测第1逆变器40和第2逆变器45的输入侧的电流即第1逆变器电流和第2逆变器电流。由第1电流检测器82检测到的第1马达电流的检测值iu、iv、iw和由第2电流检测器84检测到的马达电流的检测值iuf、ivf、iwf均被输入到控制部70。
控制电压生成部90是生成使控制部70进行动作的控制电压的控制电源。通常，控制电压是24[V]以下的低压的直流电压。此外，关于电源方式，通常采用基于开关元件和变压器的开关电源方式。由于开关电源方式具有变压器，因此，能够生成相对于电容器30非绝缘的电压和绝缘的电压。
控制部70基于由控制电压生成部90生成的控制电压的信息、电压检测部80的检测值Vdc、以及电压检测部83的检测值Vac，生成用于控制转换器20的动作的控制信号CS1并输出到转换器20。控制信号CS1是控制转换器20的开关元件UCP、UCN、VCP、VCN的导通的脉冲串信号。通过控制信号CS1来控制电容器电压的电压值，从而控制为交流电流接近正弦波。由此，改善了交流电流的功率因数，能够抑制交流电流所包含的高次谐波。此外，通过控制信号CS1，进行在[背景技术]栏中说明的同步整流。之后叙述在实施方式1的电力转换装置110中进行的同步整流。
此外，控制部70基于电压检测部80的检测值Vdc和第1电流检测器82的检测值iu、iv、iw，生成控制信号CS2，该控制信号CS2用于控制第1逆变器40所具备的开关元件UP、UN、VP、VN、WP、WN，使得第1永磁同步马达50以所希望的转速旋转。控制信号CS2是用于对第1逆变器40的开关元件UP、UN、VP、VN、WP、WN进行脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation：PWM)控制的脉冲串信号。
同样，控制部70基于电压检测部80的检测值Vdc和第2电流检测器84的检测值iuf、ivf、iwf，生成控制信号CS2’，该控制信号CS2’用于控制第2逆变器45所具备的开关元件UP’、UN’、VP’、VN’、WP’、WN’，使得第2永磁同步马达55以所希望的转速旋转。控制信号CS2’是用于对第2逆变器45的开关元件UP’、UN’、VP’、VN’、WP’、WN’进行PWM控制的脉冲串信号。
接着，对实施方式1的电力转换装置110的基本动作进行说明。首先，开关元件UCP、UCN互补地进行动作，使得不同时成为导通状态。即，开关元件UCP、UCN在一方导通的情况下，另一方截止。同样，开关元件VCP、VCN互补地进行动作，使得不同时成为导通状态。即，开关元件VCP、VCN在一方导通的情况下，另一方截止。控制部70对开关元件UCP、UCN、VCP、VCN的导通或截止状态进行控制，以避免经由电抗器16和电容器30流向交流电源10的交流电流变得过大。
接着，说明实施方式1中的开关元件UCP、UCN、VCP、VCN的状态与在实施方式1的电力转换装置110中流动的电流的路径之间的关系。另外，在本说明之前，参照图2对MOSFET的构造进行说明。
图2是示出在实施方式1的转换器20中使用的MOSFET的概要构造的示意性剖视图。在图2中，例示出n型MOSFET。
在n型MOSFET的情况下，如图2所示，使用具有p型区域61的p型的半导体基板60。在半导体基板60中形成有源极电极62、漏极电极63以及栅极电极64。与源极电极62及漏极电极63相接的部位被离子注入高浓度的杂质而形成n型区域65。此外，在p型的半导体基板60中，在未形成n型区域65的部位与栅极电极64之间形成氧化绝缘膜66。即，氧化绝缘膜66夹设在栅极电极64与半导体基板60中的p型区域61之间。
在向栅极电极64施加正电压时，电子被吸引到半导体基板60中的p型区域61与氧化绝缘膜66之间的边界面，该边界面带负电。在电子聚集的地方，电子的密度比孔密度高而成为n型。该成为n型的部分成为电流的通道，被称为沟道。图2的例子是形成n型沟道67的情况的例子。在p型MOSFET的情况下，形成p型沟道。
在进行同步整流的情况下，MOSFET被控制为导通，因此，流通的电流相比于反并联二极管或寄生二极管大多流向n型沟道67。另外，在图2的结构的n型MOSFET的情况下，寄生二极管形成于p型区域61。
图3是示出在实施方式1的电力转换装置110中流动的电流路径的第1例的图。图3是电源电压的极性即电源电压极性为正的情况的例子。在电源电压极性为正的情况下，开关元件UCN、VCP导通，开关元件UCP、VCN截止。在该状态下，按照交流电源10、电抗器16、开关元件VCP、电容器30、开关元件UCN、交流电源10的路径流动电流。在各开关元件是MOSFET的情况下，在实施方式1中，不在各MOSFET的寄生二极管中流过电流，而是在各MOSFET的沟道中流过，由此进行同步整流动作。另外，在图3中，以圆形标记示出导通的开关元件。在以后的图中也相同。
另外，虽然未图示电源电压极性为负的情况，但开关元件UCP、VCN为导通，开关元件UCN、VCP为截止。在该状态下，按照交流电源10、开关元件UCP、电容器30、开关元件VCN、电抗器16、交流电源10的路径流动电流。与电源电压极性为正的情况同样，不在开关元件UCP、VCN的寄生二极管中流过电流，而是在各自的沟道中流过，由此进行同步整流动作。
图4是示出在实施方式1的电力转换装置110中流动的电流路径的第2例的图。图4是电源电压极性为正的情况的例子，开关元件UCP、VCP为导通，开关元件UCN、VCN为截止。在该状态下，按照交流电源10、电抗器16、开关元件VCP、开关元件UCP、交流电源10的路径流动电流，形成不经由电容器30的电源短路路径。这样，在实施方式1中，不在开关元件UCP、VCP的寄生二极管中而是在各自的沟道中流过电流，由此形成电源短路路径。
另外，虽然未图示电源电压极性为负的情况，但开关元件UCN、VCN为导通，开关元件UCP、VCP为截止。在该状态下，按照交流电源10、开关元件UCN、开关元件VCN、电抗器16、交流电源10的顺序流动电流，形成不经由电容器30的电源短路路径。这样，在实施方式1中，不在开关元件UCN、VCN的寄生二极管中而是在各自的沟道中流过电流，由此形成电源短路路径。
控制部70通过控制以上所述的电流路径的切换，进行基于电源电流波形的控制的高次谐波电流的降低和功率因数改善。此外，在电源短路动作时，通过将蓄积于电抗器16的能量释放到电容器30，能够使电容器30的电压升压。
这里，通过开关元件UCP、UCN、VCP、VCN的动作的组合，能够进行与目的相应的各种动作。例如，也可以是，使开关元件UCP、UCN、VCP、VCN中的至少1个同步整流动作停止，即，也可以不使电流在MOSFET的沟道流通而是在寄生二极管流通。或者，也可以将开关元件UCP、UCN、VCP、VCN中的1个MOSFET置换为二极管来实现同样的动作。
接着，使用图5来说明电容器30的能量在交流电源10中再生的动作。图5是示出在实施方式1的电力转换装置110中能够流动的再生电流的路径例的图。另外，图5是电源电压极性为正的情况的例子。
在电源电压极性为正的情况下，如图5那样，开关元件UCN、VCP是导通状态。在该情况下，本来成为如上所述的同步整流动作。然而，在电容器30的电压比交流电源10的电压高的情况下，不进行从交流电源10向电容器30的充电。此外，由于作为MOSFET的开关元件UCN、VCP作为双向开关发挥功能，因此，从电位相对高的电容器30朝向电位相对低的交流电源10流动再生电流。该再生电流在电源电压极性为负的情况下也同样地产生。因此，需要根据电源电压或电源电流的极性，适当地控制开关元件UCP、UCN、VCP、VCN。
如上所述，在电容器30的电压比交流电源10的电压高的情况下，能够流动从电容器30朝向交流电源10的再生电流。因此，在交流电源10发生了停电的情况下，在电容器30保持有电压时，会按照开关元件UCP、UCN、VCP、VCN的动作顺序流动再生电流。
通常，在具有逆变器的电力设备中，大多使用几1000[μF]的大电容的电容器30，相对过大的电压可能会被施加到交流电源10。在正常供给了交流电源10的状态下，不会误接触到这样的过大的电压。另一方面，例如在由于停电等而丧失了交流电源10的状态下，恢复交流电源的作业人员可能会接触到该过大电压。因此，需要适当地应对这种再生动作，确保作业人员的安全性。
如果为了使再生动作停止而停止开关元件UCP、UCN、VCP、VCN，则再生动作被寄生二极管阻止。另一方面，为了使控制部70进行动作，需要确保使控制部70进行动作的控制电压。于是，使实施方式1的电力转换装置110按照图6所示的控制流程进行动作。图6是在实施方式1的电力转换装置110中的主要部分的动作说明中使用的流程图。
首先，在步骤S001中，示出转换器20为动作中。在步骤S002中，判定有无丧失交流电源10。如果不是交流电源10丧失的状态(步骤S002，否)，则移至步骤S003，使转换器20的动作继续。以后，返回到步骤S002，继续图6的控制流程。另一方面，如果是丧失交流电源10的状态(步骤S002，是)，则移至步骤S004。在步骤S004中，比较直流电压与控制电压的大小关系。如果直流电压小于控制电压(步骤S004，否)，则判断为不会向交流电源10逆流过大的电压，移至步骤S003，使转换器20的动作继续。以后，返回到步骤S002，继续图6的控制流程。另一方面，如果直流电压为控制电压以上(步骤S004，是)，则移至步骤S005，停止转换器20的动作并结束图6的控制流程。
另外，在图6的步骤S004中，将直流电压与控制电压相等的情况判断为“是”，但也可以判断为“否”。即，可以将直流电压与控制电压相等的情况判断为“是”和“否”中的任意一方。
此外，能够基于作为第2检测部的电压检测部83的检测信号在图6的步骤S002中判定有无丧失交流电源10。具体而言，在未从电压检测部83输出检测信号的情况下，能够判定为交流电源10已丧失。未输出检测信号的情况是指未从电压检测部83输出有意义的信号。
以下，对与图6的控制流程相关的电力转换装置110的结构或动作进行补充。首先，虽然也基于电容器30的静电电容，但在电容器电压小于50[V]时，控制电压生成部90的控制电压的生成能力下降，难以使转换器20稳定地进行动作。于是，考虑对构成转换器20的开关元件UCP、UCN、VCP、VCN使用常闭型的MOSFET。通常，用于驱动MOSFET的驱动信号通常被设计为在信号电平为低时，MOSFET成为截止状态。因此，如果开关元件UCP、UCN、VCP、VCN是常闭型的MOSFET，则能够将转换器20控制到安全侧。
此外，通常，认为对人体没有影响的电压是42[V]左右。该42[V]的电压与作为控制电压生成部90的最低动作电压的50[V]之差小到8[V]。此外，在蓄积于电容器30的电荷量Q、电容器30的静电电容C以及电容器电压V之间存在Q＝C×V的关系。因此，例如静电电容C＝2000[μF]的情况下的电压差为8[V]的电荷量Q是16[mC]。这里，人体通过电流的安全值认为是50[mA/s]，当假设为该16[mC]在1秒钟流过时，该电流变化率是16[mA/s]。另外，在经过1秒之后，16[mC]的电荷脱离电容器30，电容器电压成为50-8＝42[V]以下。因此，可以毫不夸张地说，50[V]的动作电压对人体没有影响。
另外，在电力转换装置110的应用例是空调机的情况下，转换器20进行升压动作的情况下的电容器电压大多为300[V]左右。在该情况下，上述的电压差成为300[V]-42[V]＝258[V]，静电电容为2000[μF]的电容器30所蓄积的电荷量成为516[mC]，为16[mC]的约32倍的电荷量。不能说具有该电荷量会立即对人体有影响。但是，作为今后的趋势，还假定进行节能效果高的同步整流的空调机成为标准的功能。即便在1台或少量的空调机中是安全的情况下，在汇集了大量进行同步整流的空调机的情况下，预计将来会成为问题。因此，按照图6的控制流程使电力转换装置110进行动作可以说作为考虑到将来的产品动向的技术具有很大的意义。
如以上说明的那样，根据实施方式1的电力转换装置110，控制部70对转换器20的动作进行控制，控制电压生成部90生成使控制部70进行动作的控制电压。而且，在电力转换装置110输出的直流电压的电压值比控制电压的电压值高、且不从检测电源电压的电压检测部83输出检测信号的情况下，通过控制部70的控制，使转换器20的开关元件UCP、UCN、VCP、VCN的动作成为停止的状态。通过该控制，即便在电力转换装置110具备升压型的转换器20且进行同步整流的情况下，也能够可靠地防止向交流电源10侧的逆流。由此，能够实现可靠性高的电力转换装置110。
另外，在通过开关电源方式构筑控制电压生成部90的情况下，该动作电压优选为考虑到对人体的影响的安全电压即42[V]。另外，根据开关电源方式的规格，或者为了抑制控制电压生成部90的控制电压的生成能力的下降，也可以设定为50[V]以上的动作电压。但是，在将动作电压设为50[V]以上的情况下，当然应考虑电容器30的静电电容来决定。
接着，参照图7和图8的图来说明用于实现实施方式1的控制部70的功能的硬件结构。图7是示出实现实施方式1的控制部70的功能的硬件结构的一例的框图。图8是示出实现实施方式1的控制部70的功能的硬件结构的另一例的框图。
在实现实施方式1的控制部70的功能的情况下，如图7所示，能够采用包含进行运算的处理器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的结构。
处理器300是被称为运算装置、微处理器、微型计算机、CPU(Central ProcessingUnit：中央处理单元)、DSP(Digital Signal Processor：数字信号处理器)或者系统LSI(Large Scale Integration：大规模集成)的运算单元。此外，对于存储器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、EPROM(Erasable Programmable 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)这样的非易失性或易失性的半导体存储器、磁盘、软盘、光盘、高密度盘、迷你盘、DVD(Digital Versatile Disc：数字通用光盘)。
在存储器302中存储有执行实施方式1的控制部70的功能的程序。处理器300经由接口304授受需要的信息，并且处理器300执行存储器302所存储的程序，从而能够进行上述的处理。处理器300的运算结果能够存储于存储器302。
此外，在实现实施方式1的控制部70的功能的情况下，也能够使用图8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)或者它们的组合。向处理电路305输入的信息以及从处理电路305输出的信息能够经由接口306而得到。另外，即便是使用处理电路305的结构，控制部70中的一部分处理也可以由图7所示的结构的处理器300实施。
实施方式2.
在实施方式2中，针对具备在实施方式1中说明的电力转换装置110的空调机进行说明。
图9是示出实施方式2的空调机200的结构例的图。图9所示的空调机200是分体式的空调机，具备室内机210和室外机220。室内机210具备室内机负载211和开闭部212。此外，室外机220具备实施方式1中说明的电力转换装置110、负载120以及控制部70。
室内机负载211由驱动室内机210的送风风扇的风扇马达、对调整风向的挡板等进行操作的步进马达、用于使它们进行动作的控制部等构成，对此未图示。此外，在室内机210从交流电源10接收电力的机型中，在通过遥控器或应急运转开关向空调机200输入了起动指令的情况下，以将开闭部212设为关闭状态并向室外机220施加来自交流电源10的交流电压的方式进行动作。
在由于停电等而丧失了交流电源10的情况下，在将开闭部212设为打开状态之前，有可能向交流电源10供给电力转换装置110的再生动作所产生的能量。此外，即便假设开闭部212为打开状态，也成为向室内机210的开闭部212供给了再生能量的状态。因此，用户或进行修理等的服务人员有可能误接触到室内机210的开闭部212。
接着，使用图10对空调机特有的电力转换装置110的动作进行说明。图10是用于实施方式2的空调机200的动作说明的图。另外，在图10中，第1逆变器40和第1永磁同步马达50用于驱动室外机220中的未图示的室外风扇。另外，室外风扇在室外机220中是用于进行热交换的风扇装置。此外，在图10中，第1逆变器40和第1永磁同步马达50用于驱动室外机220中的未图示的压缩机。另外，压缩机进行对制冷剂进行压缩使其在室内外循环的动作。
室外机220通常设置于室外，因此处于暴露于风雨中的状态下。第1永磁同步马达50在通过外力旋转时作为发电机进行动作而产生电压。在图10中，示出在第1永磁同步马达50作为发电机进行了动作时在U相与V相之间流动的电流的路径。在第1永磁同步马达50中，从U相流出的电流在开关元件UP的二极管、电容器30、开关元件VN的二极管的路径中流动，流入V相。通过该电流，电容器30被充电。另外，虽然流动的时间段不同，但在V相与W相之间以及W相与U相之间也流动同样的电流。
第1永磁同步马达50的发电电压与转速成比例。驱动室外风扇时的通常的转速是1000[rpm]左右。但是，在室外机220暴露于台风等强风下的情况下，也有时以接近通常转速的5倍的转速进行旋转。在该情况下，利用通过图10的路径而流动的电流，在电容器30中产生与交流电源10的电压相比非常高的发电电压，在电容器30中蓄积一定以上的电压。
当在电容器30中蓄积一定以上的电压时，由控制电压生成部90生成控制电压，控制部70能够起动。当控制部70起动而对转换器20的开关元件UCP、UCN、VCP、VCN进行控制时，有可能向交流电源10施加过大的电压。尤其是在停电时，交流电源10与电容器30之间的电位差较大，有可能流动过大的再生电流。此外，在转换器20中，进行了假定施加100[V]或200[V]的输入电压的设计，因此，有可能导致由绝缘距离不足引起的短路状态而使电路损伤，并且有可能导致作为被施加了过大电压时的保护装置的压敏电阻进行动作。
在不向室外机220供给电力的停电时也发生上述的现象，此外，即便开闭部212为打开状态，通过室外风扇旋转也会发生上述的现象。因此，由于这些现象，需要适当地保护空调机200。于是，在实施方式2的空调机200中，在控制部70通过室外风扇的旋转而起动了的情况下，首先，确认电压检测部83的检测值Vac。而且，在尽管未检测到电源电压、控制部70也起动了的情况下，判断为室外风扇通过台风等强风进行旋转，将开关元件UCP、UCN、VCP、VCN的动作设为停止状态。通过该控制，即便在空调机200所具备的电力转换装置110具备升压型的转换器20且进行同步整流的情况下，也能够可靠地防止向交流电源10侧的逆流。由此，能够实现可靠性高的空调机200。
以上的实施方式所示的结构示出本发明的内容的一例，也能够与其他公知的技术进行组合，在不脱离本发明的主旨的范围内，也能够省略、变更结构的一部分。
附图标记说明
10交流电源，16电抗器，20转换器，25a、25b直流母线，30电容器，40第1逆变器，45第2逆变器，50第1永磁同步马达，55第2永磁同步马达，60半导体基板，61p型区域，62源极电极，63漏极电极，64栅极电极，65n型区域，66氧化绝缘膜，67n型沟道，70控制部，80、83电压检测部，82第1电流检测器，84第2电流检测器，90控制电压生成部，100马达驱动装置，110电力转换装置，120负载，200空调机，210室内机，211室内机负载，212开闭部，220室外机，300处理器，302存储器，304、306接口，305处理电路，UCP、UCN、VCP、VCN、UP、UN、VP、VN、WP、WN、UP’、UN’、VP’、VN’、WP’、WN’开关元件。
Claims (9)
1.一种电力转换装置，其将从交流电源施加的交流电压转换成针对驱动永磁同步马达的逆变器的直流电压，其中，
所述电力转换装置具备：
电抗器；
转换器，其具备多个具有反并联连接二极管的开关元件，所述转换器是多个所述开关元件桥接而构成的，所述转换器经由所述电抗器而与所述交流电源连接；
电容器，其与所述转换器的输出端连接，保持所述直流电压；
第1检测部，其检测所述直流电压的电压值；
第2检测部，其检测所述交流电压的电压值、频率或过零点；
控制部，其控制所述转换器的动作；以及
控制电压生成部，其生成使所述控制部进行动作的控制电压，
在所述直流电压的电压值比所述控制电压的电压值高、且不从所述第2检测部输出检测信号的情况下，多个所述开关元件的动作为停止的状态。
2.根据权利要求1所述的电力转换装置，其中，
所述开关元件是常闭型的金属氧化膜半导体场效应晶体管。
3.根据权利要求1或2所述的电力转换装置，其中，
所述开关元件是由宽带隙半导体形成的金属氧化膜半导体场效应晶体管。
4.根据权利要求3所述的电力转换装置，其中，
所述宽带隙半导体是碳化硅、氮化镓、氧化镓或金刚石。
5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的电力转换装置，其中，
所述开关元件是超结结构的金属氧化膜半导体场效应晶体管。
6.根据权利要求2至5中的任意一项所述的电力转换装置，其中，
所述反并联连接二极管是所述金属氧化膜半导体场效应晶体管的寄生二极管。
7.一种马达驱动装置，其中，
所述马达驱动装置具备权利要求1至6中的任意一项所述的电力转换装置。
8.一种空调机，其中，
所述空调机具备权利要求7所述的马达驱动装置。
9.根据权利要求8所述的空调机，其中，
所述空调机具备室外机，
在通过所述室外机的室外风扇因外力进行的旋转而生成了所述控制电压的情况下，所述控制部将所述开关元件全部控制为截止状态。
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