DE112020007351T5

DE112020007351T5 - Leistungsumwandlungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112020007351T5
Application number: DE112020007351.3T
Authority: DE
Inventors: Kenji IWAZAKI; Yasuhiko Wada; Kazunori Sakanobe; Mamoru KAMIKURA
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2020-06-22
Filing date: 2020-06-22
Publication date: 2023-04-06
Also published as: JP7309070B2; JPWO2021260768A1; WO2021260768A1

Abstract

Eine Leistungsumwandlungsvorrichtung umfasst eine Gleichrichteinheit, die eine Spannung gleichrichtet, die von einer Leistungsversorgung gespeist wird, eine Wechselrichtereinheit, das ein Leistungsumwandlungselement aufweist und das eingerichtet ist, die durch die Gleichrichteinheit gleichgerichtete Spannung zu wandeln, indem das Leistungsumwandlungselement geschaltet wird, und die gewandelte Spannung an eine Last auszugeben, eine DC-Verbindungseinheit, die zwischen der Gleichrichteinheit und der Wechselrichtereinheit verbunden ist und die mit einem Kondensator versehen ist, der eine derartige Kapazität aufweist, dass die durch die Gleichrichteinheit gleichgerichtete Spannung nicht geglättet wird, eine Steuereinheit, die zum Steuern des Schaltens des Leistungsumwandlungselements der Wechselrichtereinheit basierend auf einer Schaltträgerfrequenz eingerichtet ist, und eine Trägeränderungseinheit, die zum Ausgeben, an die Steuereinheit, eines Befehls eingerichtet ist, der die Schaltträgerfrequenz basierend auf einem Änderungsmuster ändert, das vorab eingestellt ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Leistungsumwandlungsvorrichtung, die eine Leistung, die von einer Wechselstrom-(AC-)Leistungsversorgung empfangen wird, an eine Last speist, wie zum Beispiel einen Permanentmagnet-Synchronmotor.
Technologischer Hintergrund
Allgemein stellen Wechselrichter Vorrichtungen dar, die variable Spannungen und Wechselströme mit variabler Frequenz aus einem Gleichstrom (DC) erzeugen, indem Schaltelemente eingeschaltet/ausgeschaltet werden und es Motoren dadurch ermöglicht wird, mit variablen Geschwindigkeiten betrieben zu werden.
In einigen Fällen wird eine Vorrichtung, die zum Empfangen einer AC-Leistung von einer AC-Leistungsversorgung, zum Wandeln der AC-Leistung in eine DC-Leistung und zum Erzeugen einer AC-Leistung aus der DC-Leistung zum Betreiben eines Motors mit einer variablen Geschwindigkeit eingerichtet ist, als ein „Wechselrichter“ bezeichnet. In einem derartigen Fall wird der Wechselrichter aus einer Gleichrichteinheit, die eine Gleichrichtung durchführt, einer Wechselrichtereinheit, die eine DC-AC-Umwandlung durchführt, und einer DC-Verbindungseinheit gebildet, die die Gleichrichteinheit und die Wechselrichtereinheit verbindet.
Ein üblicher Wechselrichter führt eine Gleichrichtung in einer Gleichrichteinheit durch, die eine Diode oder einen Transistor zum Erzeugen einer gepulsten DC-Spannung umfasst. Des Weiteren wird eine DC-Spannung ohne Pulsation erzeugt, indem die gepulste DC-Spannung durch einen Glättungskondensator geglättet wird, der bei der DC-Verbindungseinheit vorgesehen ist. Wenn ein Halbleiterschalter in der Wechselrichtereinheit unter Verwendung dieser DC-Spannung eingeschaltet und ausgeschaltet wird, wird eine AC-Spannung erzeugt. Die AC-Spannung wird aus dem Wechselrichter ausgegeben und an eine Last gespeist, wie zum Beispiel an einen Motor.
In der DC-Verbindungseinheit wird als der Glättungskondensator ein Elektrolytkondensator verwendet. Jedoch weist der Elektrolytkondensator Nachteile, wie zum Beispiel ein höheres Ausfallrisiko und eine kürzere Lebenszeit aufgrund eines Austrocknens, das durch Alterung verursacht wird, im Vergleich zu anderen Komponenten in dem Wechselrichter auf. Da der Elektrolytkondensator eine hohe Spannungsfestigkeit und eine große Kapazität aufweisen muss, wenn er insbesondere als der Glättungskondensator in der DC-Verbindungseinheit verwendet wird, weist auch der Elektrolytkondensator außerdem Nachteile auf, wie zum Beispiel eine erhöhte Größe und erhöhte Kosten.
Unterdessen gibt es, als einen Wechselrichtertypen, einen Wechselrichter, bei dem kein Elektrolytkondensator in der DC-Verbindungseinheit verwendet wird. In einem Wechselrichter dieses Typs ist die DC-Verbindungseinheit mit einem Kondensator, der eine kleine Kapazität aufweist, wie zum Beispiel mit einem Folienkondensator versehen und gibt eine Spannungsausgabe aus der Gleichrichteinheit an die Wechselrichtereinheit ohne Glättung der Pulsation aus. Der Wechselrichter dieses Typs wird als elektrolytkondensatorloser Wechselrichter bezeichnet.
In der vorliegenden Offenbarung wird ein technisch verwandter Wechselrichter, bei dem ein Elektrolytkondensator mit einer großen Kapazität bei der DC-Verbindungseinheit vorgesehen ist, als ein „technisch verwandter Wechselrichter“ bezeichnet. Außerdem wird ein Wechselrichter, bei dem anstatt eines Elektrolytkondensators mit einer großen Kapazität, ein Kondensator mit einer kleinen Kapazität, wie zum Beispiel ein Folienkondensator, bei der DC-Verbindungseinheit vorgesehen ist, als ein „elektrolytkondensatorloser Wechselrichter“ bezeichnet.
Bei dem „technisch verwandten Wechselrichter“ besteht die Gleichrichteinheit oft aus vier oder sechs Dioden. Während sich die Dioden der Gleichrichteinheit in einem eingeschalteten Zustand befinden, fließt in den Elektrolytkondensator mit einer großen Kapazität, der bei der DC-Verbindungseinheit vorgesehen ist, ein Ladestrom und somit steigt ein Leistungsversorgungsstrom steil an. Ein steiles Ansteigen des Leistungsversorgungsstroms könnte einen Ausfall durch Überstrom, eine Verringerung eines Leistungsfaktors oder eine Verschlechterung einer Leistungsversorgungsharmonischen verursachen. Um eine schrittweise Änderung des Leistungsversorgungsstroms zu erzielen, wird aus diesem Grund eine Drosselspule zwischen die Gleichrichteinheit und den Elektrolytkondensator eingefügt. Die Position der Drosselspule ist nicht auf diesen Ort begrenzt, und die Drosselspule kann auf einer AC-Seite oder einer DC-Seite, abhängig von der Leistungsversorgungsumgebung, von dem Typ des Wechselrichters und von dem Zweck einer Leistungsverwendung eingefügt werden. Die Drosselspule, die auf der AC-Seite eingefügt wird, wird Wechselstrom-Drosselspule („alternating current reactor“, ACL) genannt, und die Drosselspule, die auf der DC-Seite eingefügt wird, wird Gleichstrom-Drosselspule („direct current reactor“, DCL) genannt.
In beiden Fällen, wo die Drosselspule die ACL ist und wo die Drosselspule eine DCL ist, muss die Drosselspule eine hohe Induktivität aufweisen, um eine schrittweise Stromänderung zu erzielen. Folglich wird die Drosselspule oft zu einer Komponente mit einer besonders großen Größe und hohen Kosten inmitten anderer Komponenten des Wechselrichters.
Unterdessen ist in dem „elektrolytkondensatorlosen Wechselrichter“ ein Ladestrom klein, da eine Kapazität der DC-Verbindungseinheit klein ist, und somit ist ein Anstieg eines Stroms relativ klein, nachdem er gleichgerichtet ist. Aus diesem Grund verringert sich ein Ausfallrisiko des Kondensators und eine erforderliche Induktivität einer Drosselspule kann relativ klein gehalten werden. Deshalb kann die Induktivität und die Größe der Drosselspule, DCL oder ACL, verringert werden und dadurch können auch die Kosten verringert werden.
Wegen des oben erwähnten Grunds hat der „elektrolytkondensatorlose Wechselrichter“ Vorteile, wie zum Beispiel ein geringeres Ausfallrisiko, eine kleinere Größe und geringere Kosten.
Jedoch ist im „elektrolytkondensatorlosen Wechselrichter“ ein Rauschen, das zu einem Leistungsversorgungssystem ausströmt, in einigen Fällen aufgrund seiner strukturellen Merkmale erhöht.
Im „technisch verwandten Wechselrichter“ wird eine Drosselspule mit einer großen Induktivität verwendet. Wenn die Induktivität der Drosselspule groß ist, weist die Drosselspule eine hohe Impedanz in Bezug auf einen Hochfrequenzstrom auf. Somit strömt das Rauschen weniger wahrscheinlich zu einer Leistungsversorgungsseite aus, selbst wenn in der Wechselrichtereinheit durch einen Schaltbetrieb ein Rauschen eines Hochfrequenzbands erzeugt wird. Des Weiteren werden in dem „technisch verwandten Wechselrichter“, weil ein Großkapazitätskondensator bei der DC-Verbindungseinheit vorgesehen ist, ein Rauschen und eine Spannungswelligkeit, die in der Wechselrichtereinheit erzeugt werden, einfacher durch die DC-Verbindungseinheit absorbiert.
Nun werden das Rauschen und die Spannungswelligkeit, die in der Wechselrichtereinheit zu erzeugen sind, unten kurz erläutert werden.
Zuerst wird die Spannungswelligkeit erläutert werden. Eine DC-AC-Umwandlung wird in der Wechselrichtereinheit ausgeführt. Zum Ausführen des DC-AC-Umwandlungsbetriebs wird ein Schaltbetrieb durchgeführt, bei dem ein Schaltelement, das in der Wechselrichtereinheit vorgesehen ist, eingeschaltet und ausgeschaltet wird. Ein derartiger Schaltbetrieb erzeugt eine Spannungswelligkeit. Weil die Spannungswelligkeit grundsätzlich von einer Trägerfrequenz abhängt, wird eine Spannungswelligkeit oft zu einem Rauschen mit einer Frequenz (kHz) einer Harmonischen n-ter Ordnung.
Als Nächstes wird das in dem Wechselrichter zu erzeugende Rauschen erläutert werden. Das Rauschen umfasst ein Strahlungsrauschen und ein Leitungsrauschen. Für das Leitungsrauschen sind Emissionsgrenzwerte in einem Frequenzband von 150 kHz bis 30 MHz durch Normen (wie z.B. EN61000-6-3, etc.) definiert.
Außerdem wird ein Rauschstrom I_common eines Rauschens eines gemeinsamen Modus, das einen große Teil des Leitungsrauschens aufweist, durch die folgende Gleichung (1) ausgedrückt.
$I_{common} = Cdv/dt$
In dieser Gleichung stellt C eine Streukapazität dar, und v stellt eine Spannung dar.
Wie in der Gleichung (1) gezeigt, wird die Größe des Rauschstroms I_common eines Rauschens eines gemeinsamen Modus durch die Streukapazität C eines Punkts zwischen einer Wechselrichterleiterplatte oder einem Motor und der Erde und durch eine Änderung der Spannung v bestimmt, die an dem Punkt anliegt.
Beispiele von Verfahren zum Unterdrücken eines Ausströmens von Rauschen umfassen ein Verfahren, bei dem ein Dämpfer unter Verwendung eines Folienkondensators oder eines Keramikondensators bei der DC-Verbindungseinheit vorgesehen wird, und ein Verfahren, bei dem ein Rauschfilter, der aus einer Drosselspule und einem Kondensator gebildet wird, auf der Leistungsversorgungsseite vorgesehen ist. Durch eine Kombination der Drosselspule und des Kondensators kann der Rauschfilter ein Ausströmen eines Rauschens eines spezifischen Frequenzbands an die Leistungsversorgungsseite unterdrücken.
Zum Beispiel offenbart die Patentliteratur 1 eine Leistungsumwandlungsvorrichtung, bei der die Kapazität eines Folienkondensators, der bei der DC-Verbindungseinheit vorgesehen ist, auf einen derartigen Wert eingestellt ist, dass eine Trägerkomponente entfernt werden kann, um einen Einfluss eines Schaltbetriebs der Wechselrichtereinheit auf die Leistungsversorgung zu unterdrücken.
Zitatliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungs-Nr. 2009-219267
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Jedoch können in dem „elektrolytkondensatorlosen Wechselrichter“, wenn der Schaltbetrieb bei einer Trägerfrequenz durchgeführt wird, die höher als jene einer normalen Motorsteuerung ist, die Wirkungen der technisch verwandten Gegenmaßnahmen in einigen Fällen verringert sein. Aus diesem Grund wird in dem „elektrolytkondensatorlosen Wechselrichter“ keine Begrenzungsenergetisierung durchgeführt, bei der ein Kühlmittel in einem Kompressor erwärmt wird, um zu verhindern, dass ein sogenanntes Kühlmittelstagnationsphänomen auftritt.
Zum Beispiel könnte in einer Klimatisierungsvorrichtung, wenn eine Begrenzungsenergetisierung bei einer hohen Frequenz zum Erwärmen eines Kühlmittels in einem Kompressor unter Verwendung eines Eisenverlusts, der in einem Motor erzeugt wird, der im Kompressor installiert ist, durchgeführt wird, ein Schaltelement der Wechselrichtereinheit mit einer Trägerfrequenz geschaltet werden, die höher als eine Trägerfrequenz ist, die bei einer normalen Motorsteuerung verwendet wird.
Zu dieser Zeit, wenn ein Kondensator einer DC-Verbindungseinheit und ein Rauschfilter der Leistungsversorgungseinheit für eine Verwendung mit der Trägerfrequenz einer normalen Motorsteuerung ausgelegt sind, wird antizipiert, dass eine Trägerwelligkeit mit einer hohen Frequenz und ihre harmonischen Komponenten nicht vollständig entfernt werden.
Wenn ein Hochfrequenzrauschen auf eine Leistungsversorgungsseite) ausströmt, tritt in anderen Vorrichtungen, die mit der Leistungsversorgungsseite verbunden sind, eine Fehlfunktion oder eine Betriebsstörung auf.
Zum Verringern einer Wirkung des Rauschens wird eine Gegenmaßnahme benötigt, wie zum Beispiel eine Installation von Rauschfiltern entsprechend einer Vielzahl von Frequenzbändern, und somit erhöhen sich die Kosten.
Die vorliegende Offenbarung wurde getätigt, um die oben erwähnten Probleme zu überwinden, und weist eine Aufgabe zum Vorsehen einer Leistungsumwandlungsvorrichtung auf, die zum Verringern einer Trägerwelligkeit und eines Rauschens bei geringeren Kosten fähig ist, während man die Vorteile eines elektrolytkondensatorlosen Wechselrichters hat, wie zum Beispiel eine kleinere Größe, geringere Kosten und eine längere Betriebslebenszeit.
Lösung des Problems
Eine Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Gleichrichteinheit, die eine Spannung gleichrichtet, die von einer Leistungsversorgung gespeist wird, eine Wechselrichtereinheit, die ein Leistungsumwandlungselement aufweist und die zum Umwandeln der durch die Gleichrichteinheit gleichgerichteten Spannung eingerichtet ist, indem das Leistungsumwandlungselement geschaltet und die gewandelte Spannung an eine Last ausgegeben wird, eine DC-Verbindungseinheit, die zwischen der Gleichrichteinheit und der Wechselrichtereinheit verbunden ist und die mit einem Kondensator versehen ist, der eine Kapazität aufweist, die die durch die Gleichrichteinheit gleichgerichtete Spannung nicht glättet, eine Steuereinheit, die zum Steuern des Schaltens des Leistungsumwandlungselements der Wechselrichtereinheit basierend auf einer Schaltträgerfrequenz eingerichtet ist, und eine Trägeränderungseinheit, die zum Ausgeben, an die Steuereinheit, eines Befehls, der die Schaltträgerfrequenz ändert, basierend auf einem Änderungsmuster eingerichtet ist, das vorab eingestellt wird.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
In Übereinstimmung mit der Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, können eine Trägerwelligkeit und ein Rauschen bei geringeren Kosten verringert werden, während die Vorteile eines elektrolytkondensatorlosen Wechselrichters bleiben, wie zum Beispiel eine kleinere Größe, geringere Kosten und eine verlängerte Betriebslebenszeit.
Figurenliste

[1] 1 stellt ein Schaltdiagramm dar, das die Konfiguration einer Leistungsumwandlungsvorrichtung 8 gemäß einer Ausführungsform 1 veranschaulicht.
[2] 2 stellt eine Abbildung dar, die eine Differenz hinsichtlich einer Rauschkomponente veranschaulicht, die einem Leistungsversorgungsstrom überlagert ist, wenn die Trägerfrequenzänderungsfunktion aus ist.
[3] 3 stellt eine Abbildung dar, die eine Differenz hinsichtlich einer Rauschkomponente veranschaulicht, die einem Leistungsversorgungsstrom überlagert ist, wenn eine Trägerfrequenzänderungsfunktion an ist.
[4] 4 stellt ein Diagramm dar, das ein Beispiel eines tatsächlichen Messergebnisses einer Ausgangsspannung aus einer Wechselrichtereinheit 5 veranschaulicht.
[5] 5 stellt ein Diagramm dar, das ein Beispiel eines tatsächlichen Messergebnisses einer Ausgangsspannung aus der Wechselrichtereinheit 5 veranschaulicht.
[6] 6 stellt ein Schaltdiagramm dar, das die Konfiguration der Leistungsumwandlungsvorrichtung 8 gemäß einer Ausführungsform 2 veranschaulicht.
[7] 7 stellt ein Schaltdiagramm dar, das ein Modifikationsbeispiel der Leistungsumwandlungsvorrichtung 8 gemäß einer Ausführungsform 2 veranschaulicht.
[8] 8 stellt ein Diagramm dar, das ein Beispiel eines Änderungsmusters einer Trägerfrequenz basierend auf einem Vdc-Synchronisierungsbefehl einer Vdc-Synchronisierungseinheit 7d veranschaulicht, die bei einer Steuerung 7 der Leistungsumwandlungsvorrichtung 8 gemäß der Ausführungsform 2 vorgesehen ist.
[9] 9 stellt ein Diagramm dar, das ein Beispiel eines Änderungsmusters einer Trägerfrequenz basierend auf einem Vdc-Synchronisierungsbefehl der Vdc-Synchronisierungseinheit 7d veranschaulicht, die bei der Steuerung 7 der Leistungsumwandlungsvorrichtung 8 gemäß der Ausführungsform 2 vorgesehen ist.
[10] 10 stellt ein Diagramm dar, das ein Beispiel eines Änderungsmusters einer Trägerfrequenz basierend auf einem Vdc-Synchronisierungsbefehl von der Vdc-Synchronisierungseinheit 7d veranschaulicht, die bei der Steuerung 7 der Leistungsumwandlungsvorrichtung 9 gemäß der Ausführungsform 2 vorgesehen ist.
[11] 11 stellt ein Konfigurationsdiagramm dar, das ein Beispiel der Konfiguration einer Kältekreislaufvorrichtung 50 veranschaulicht, auf die die Leistungsumwandlungsvorrichtung 8 gemäß der Ausführungsform 1 angewendet wird. Beschreibung von Ausführungsformen

Unten werden Ausführungsformen einer Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden. Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt, und verschiedene Modifikationen sind innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung denkbar. Ferner umfasst die vorliegende Offenbarung alle möglichen Kombinationen von Merkmalen der folgenden Ausführungsformen und ihre Modifikationen. Des Weiteren sind in jeder der Zeichnungen die Komponenten, die mit den gleichen Bezugssymbolen bezeichnet sind, die gleichen oder entsprechende Komponenten, und dies gilt für die gesamte Beschreibung. Es ist festzustellen, dass in jeder der Zeichnungen das relative Abmessungsverhältnis zwischen den Komponenten und Formen der Komponenten von dem tatsächlichen Abmessungsverhältnis und den Formen abweichen könnten.
Ausführungsform 1
1 stellt ein Schaltdiagramm dar, das die Konfiguration einer Leistungsumwandlungsvorrichtung 8 gemäß einer Ausführungsform 1 veranschaulicht. Wie in 1 gezeigt, umfasst die Leistungsumwandlungsvorrichtung 8 eine Gleichrichteinheit 2, eine Drosselspule 3, eine DC-Verbindungseinheit 4, eine Wechselrichtereinheit 5, eine Steuerung 7 und eine DC-Spannungserfassungseinheit 9. Es ist festzustellen, dass die Leistungsumwandlungsvorrichtung 8, mit einem Motor 6, zum Beispiel, auf eine Kältekreislaufvorrichtung 50 (siehe 11), wie zum Beispiel auf eine Klimatisierungsvorrichtung, angewendet wird.
11 stellt ein Konfigurationsdiagramm dar, das ein Beispiel der Konfiguration der Kältekreislaufvorrichtung 50 veranschaulicht, auf die die Leistungsumwandlungsvorrichtung 8 gemäß der Ausführungsform 1 angewendet wird. Wie in 11 gezeigt, umfasst die Kältekreislaufvorrichtung 50 eine Außeneinheit 60 und eine Inneneinheit 70. Die Außeneinheit 60 und die Inneneinheit 70 sind über eine Kühlmittelleitung 52 miteinander verbunden. Die Außeneinheit 60 ist mit einem Kompressor 61, einem Vier-Wege-Ventil 62, einem Wärmetauscher 63, einem Gebläse 64 und einem Expansionsventil 65 versehen. Die Inneneinheit 70 ist mit einem Wärmetauscher 71 und einem Gebläse 72 versehen. Der Kompressor 61 saugt Kühlmittel an, das in der Kühlmittelleitung 52 fließt bzw. strömt. Der Kompressor 61 komprimiert das angesaugte Kühlmittel und entlässt das Kühlmittel dann an die Kühlmittelleitung 52. Der Kompressor 61 ist zum Beispiel ein Wechselrichterkompressor. Das aus dem Kompressor 61 entlassene Kühlmittel tritt in den Wärmetauscher 63 der Außeneinheit 60 oder in den Wärmetauscher 71 der Inneneinheit 70 ein. Der Wärmetauscher 63 und der Wärmetauscher 71 tauschen Wärme zwischen dem hereinströmenden Kühlmittel und Luft aus. Der Wärmetauscher 63 und der Wärmetauscher 71 sind zum Beispiel Wärmetauscher mit Finnen und Rohren. Das Gebläse 64 umfasst einen Gebläsemotor 64a und einen Schaufelteil 64b. Ebenso umfasst das Gebläse 72 einen Gebläsemotor 72a und einen Schaufelteil 72b. Das Gebläse 64 und das Gebläse 72 senden Luft an den Wärmetauscher 63 bzw. den Wärmetauscher 71. Das Vier-Wege-Ventil 62 ist eingerichtet, zwischen einem Zustand für einen Kühlbetrieb, in welchem die Seite der Inneneinheit 70 gekühlt wird, und einem Zustand für einen Heizbetrieb umzuschalten, in welchem die Seite der Inneneinheit 70 geheizt wird. Für einen Kühlbetrieb tritt das Vier-Wege-Ventil 62 in einen Zustand ein, der durch durchgezogene Linien angegeben ist, und somit tritt das Kühlmittel, das vom Kompressor 61 entlassen wird, in den Wärmetauscher 63 der Außeneinheit 60 ein. Zu dieser Zeit funktioniert der Wärmetauscher 63 der Außeneinheit 60 als Kondensator und der Wärmetauscher 71 der Inneneinheit 70 funktioniert als Verdampfer. Unterdessen tritt das Vier-Wege-Ventil 62 für einen Heizbetrieb in einen Zustand ein, der durch Strichlinien angegeben ist, und somit tritt das Kühlmittel, das vom Kompressor 61 entlassen wird, in den Wärmetauscher 71 ein. Zu dieser Zeit funktioniert der Wärmetauscher 63 der Außeneinheit 60 als Verdampfer und der Wärmetauscher 71 der Inneneinheit 70 funktioniert als Kondensator. Das Expansionsventil 65 ist eine druckverringernde Vorrichtung, die den Druck eines Kühlmittels verringert, und ist zum Beispiel als elektronisches Expansionsventil ausgebildet. Das Expansionsventil 65 ist zwischen dem Wärmetauscher 63 der Außeneinheit 60 und dem Wärmetauscher 71 der Inneneinheit 70 installiert. Der Kompressor 61, das Vier-Wege-Ventil 62, der Wärmetauscher 63, das Expansionsventil 65 und der Wärmetauscher 71 sind durch die Kühlmittelleitung 52 verbunden, um einen Kühlmittelkreislauf zu bilden.
Nun zurück zur Beschreibung der 1. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 8 ist mit einer AC-Leistungsversorgung 1 verbunden, wie in 1 gezeigt. Die AC-Leistungsversorgung 1 ist zum Beispiel eine dreiphasige AC-Leistungsversorgung. Es ist festzustellen, dass die AC-Leistungsversorgung 1 nicht auf die dreiphasige AC-Leistungsversorgung beschränkt ist, und irgendeine Leistungsversorgung sein könnte, die sich von einer dreiphasigen AC-Leistungsversorgung unterscheidet, wie zum Beispiel eine einphasige Leistungsversorgung.
Die Gleichrichteinheit 2 richtet eine AC-Spannung gleich, die von der AC-Leistungsversorgung 1 eingegeben wird, um die AC-Spannung in eine DC-Spannung zu wandeln. Die DC-Spannung wird an die DC-Verbindungseinheit 4 über die Drosselspule 3 angelegt. Die Gleichrichteinheit 2 ist zum Beispiel eine Vollbrückenschaltung einschließlich sechs Gleichrichtdioden. Die sechs Gleichrichtdioden sind auf eine derartige Weise verbunden, dass jeweils zwei Dioden in Serie verbunden sind, wodurch insgesamt drei Serienschaltungen gebildet werden. Die drei Serienschaltungen sind parallel verbunden. Die drei Serienschaltungen sind jeweils für eine entsprechende U-Phase, V-Phase und W-Phase der AC-Leistungsversorgung vorgesehen. Ein Verbindungspunkt von zwei Gleichrichtdioden, die jeweils eine Serienschaltung bilden, ist mit einer entsprechenden der U-Phase, V-Phase und W-Phase der AC-Leistungsversorgung verbunden. Es ist festzustellen, dass die Gleichrichteinheit 2 ausgebildet sein könnte, indem zwei Schaltelemente, wie zum Beispiel Transistoren, anstatt von Gleichrichtdioden verwendet werden.
Die Drosselspule 3 ist zum Unterdrücken einen steilen Anstieg eines Leistungsversorgungsstroms von der AC-Leistungsversorgung 1 installiert, um eine schrittweise Änderung des Stroms zu erzielen. Obwohl im Beispiel der 1 die Drosselspule 3 stromabwärts zur Gleichrichteinheit 2 installiert ist, könnte die Drosselspule 3 stromaufwärts zur Gleichrichteinheit 2 installiert sein.
Die DC-Verbindungseinheit 4 umfasst einen Niederkapazitätskondensator 4a. Der Niederkapazitätskondensator 4a ist zum Beispiel ein Folienkondensator oder ein Keramikondensator. Die Kapazität des Niederkapazitätskondensators 4a ist kleiner als die Kapazität eines Glättungselektrolytkondensators, der in dem „technisch verwandten Wechselrichter“ vorgesehen ist. Die Kapazität des Niederkapazitätskondensators 4a ist eine derartige Kapazität, die eine Wellenform der DC-Spannung, die durch die Gleichrichteinheit 2 gleichgerichtet wird, nicht glättet. Insbesondere ist die Kapazität des Glättungselektrolytkondensators, der in dem „technisch verwandten Wechselrichter“ vorgesehen ist, so eingestellt, dass harmonischen Komponenten niedriger Ordnung entfernt werden, die große Pulsationen bei einem Zweifachen oder Sechsfachen der Spannungsfrequenz einer kommerziellen Leistungsversorgung aufweisen. Andererseits ist die Kapazität des Niederkapazitätskondensators 4a so eingestellt, dass die Trägerfrequenzkomponenten der Wechselrichtereinheit 5 entfernt werden, ohne die harmonischen Komponenten niedriger Ordnung zu entfernen, die große Pulsationen beim Zweifachen oder Sechsfachen der Spannungsfrequenz einer kommerziellen Leistungsversorgung aufweisen. Da der Niederkapazitätskondensator 4a der DC-Verbindungseinheit 4 eine kleine Kondensatorkapazität aufweist, ist ein Ladestrom klein und ein Anstieg eines Stroms nach einer Gleichrichtung ist relativ klein. Somit benötigt die Drosselspule 3 eine relativ geringe Induktivität. Im Ergebnis kann die Drosselspule 3 so ausgestaltet werden, dass sie eine geringe Induktivität und eine kleinere Größe aufweist, und somit können die Kosten verringert werden. Deshalb weist die Leistungsumwandlungsvorrichtung 8 gemäß einer Ausführungsform 1 die Vorteile des „elektrolytkondensatorlosen Wechselrichters“ auf, wie zum Beispiel ein geringeres Ausfallrisiko, eine kleinere Größe und geringere Kosten. Die DC-Verbindungseinheit 4 gibt die DC-Spannung, die von der Gleichrichteinheit 2 eingegeben wird, an die Wechselrichtereinheit 5 ohne eine Glättung aus.
Dementsprechend weist die Spannungswellenform einer Spannung Vdc, die von der DC-Verbindungseinheit 4 ausgegeben wird, eine Spannungswellenform 11 auf, die in einem rechteckigen Rahmen 10 der 1 gezeigt ist. Die Spannung Vdc nimmt einen festen Wert an und ist somit als gerade Linie gezeigt, wenn die Spannung Vdc geglättet ist. Da die Spannung Vdc jedoch nicht geglättet ist, enthält die Spannungswellenform 11 der Spannung Vdc eine Pulsationskomponente 11a, die auf und ab oszilliert, wie in 1 gezeigt.
Die Wechselrichtereinheit 5 wandelt eine DC-Eingabe von der DC-Verbindungseinheit 4 in einen Wechselstrom durch einen Betrieb von Leistungsumwandlungselementen, und gibt den Wechselstrom an den Motor 6 aus, der eine Last darstellt. Als das Leistungsumwandlungselement umfasst die Wechselrichtereinheit 5 zum Beispiel drei Schaltelemente 5a eines oberen Arms und drei Schaltelemente 5b eines unteren Arms. Die Wechselrichtereinheit 5 ist zum Beispiel eine Vollbrückenschaltung. Eines der Schaltelemente 5a des oberen Arms und eines der Schaltelemente 5b des unteren Arms sind in Serie verbunden, und der Verbindungspunkt ist ein Mittelpunkt. Die Serienschaltung, die aus einem Schaltelement 5a des oberen Arms und einem Schaltelement 5b des unteren Arms gebildet wird, wird Arm genannt. Die Wechselrichtereinheit 5 umfasst drei Arme. Die drei Arme sind parallel verbunden. Jeder der drei Arme ist für eine entsprechende U-Phase, V-Phase und W-Phase des Motors 6 vorgesehen. Der Mittelpunkt jedes Arms ist mit einer entsprechenden der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase des Motors 6 verbunden. Außerdem ist eine Freilaufdiode 5c antiparallel mit jedem der Schaltelemente 5a des oberen Arms verbunden. Ebenso ist eine Freilaufdiode 5c antiparallel mit jedem der Schaltelemente 5b des unteren Arms verbunden. Es ist festzustellen, dass die Schaltelemente 5a und 5b, die in der Wechselrichtereinheit 5 verwendet werden, zum Beispiel Bipolartransistoren mit isolierten Gate-Elektroden (IGBTs), Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs), selbstauslöschende Thyristoren oder Bipolartransistoren sind. Die Schaltelemente 5a und 5b der Wechselrichtereinheit 5 führen jeweils einen An/Aus-Betrieb in Reaktion auf ein PWM-Ansteuerbefehlssignal durch, was später beschrieben werden wird, das von der Steuerung 7 ausgegeben wird. Durch den An/Aus-Betrieb, wird eine DC-Eingabe von der DC-Verbindungseinheit 4 in einen Wechselstrom gewandelt. Eine Leistung, die durch ein Schalten der Schaltelemente 5a und 5b erhalten wird, könnte eine Hochfrequenzleistung sein. Es ist festzustellen, dass der Motor 6 in diesem Fall als Last verwendet wird; jedoch könnte irgendeine andere Vorrichtung als Last verwendet werden, solange die Vorrichtung durch die Leistung von der Leistungsumwandlungsvorrichtung 8 angetrieben wird. Außerdem könnte die Wechselrichtereinheit 5 in einer Wechselrichtervorrichtung installiert sein, die eine Last antreibt.
Es ist festzustellen, dass die vorliegende Offenbarung, obwohl hier ein Fall beschrieben ist, wo die Wechselrichtereinheit 5 die Schaltelemente 5a und 5b als Leistungsumwandlungselemente umfasst, nicht auf diesen Fall beschränkt ist und dass irgendwelche anderen Leistungsumwandlungselemente verwendet werden könnten.
Der Motor 6 ist zum Beispiel ein dreiphasiger AC-Motor. Der Motor 6 ist nicht auf einen dreiphasigen AC-Motor beschränkt und könnte irgendein Motor sein, der sich von einem dreiphasigen AC-Motor unterscheidet, wie zum Beispiel ein Einphasenmotor. Der Motor 6 könnte ein AC-Motor oder ein DC-Motor sein. Der Motor 6 ist zum Beispiel im Kompressor 61 der Kältekreislaufvorrichtung 50 installiert. Es ist festzustellen, dass, wenn der Motor 6 im Kompressor 61 installiert ist und der Kompressor 61 ein Wechselrichterkompressor ist, die Leistungsumwandlungsvorrichtung 8 in einer Wechselrichtervorrichtung installiert sein könnte, die den Kompressor 61 antreibt. Außerdem könnte der Motor 6 als der Gebläsemotor 64a des Gebläses 64 oder als der Gebläsemotor 72a des Gebläses 72 verwendet werden. In diesem Fall könnte die Leistungsumwandlungsvorrichtung 8 in einer Wechselrichtervorrichtung installiert sein, die das Gebläse 64 oder das Gebläse 72 antreibt. Es ist festzustellen, dass 1 im Wege eines Beispiels einen Fall veranschaulicht, wo der Motor 6 als Last verwendet wird; jedoch ist eine Last nicht auf den Motor 6 begrenzt und irgendeine andere Vorrichtung könnte als Last verwendet werden.
Die Steuerung 7 umfasst eine Steuereinheit 7a, eine Trägeränderungseinheit 7b und eine Speichereinheit 7c.
Die Steuereinheit 7a ist eingerichtet, ein Spannungssignal von der DC-Spannungserfassungseinheit 9 zu empfangen. Die DC-Spannungserfassungseinheit 9 wird später beschrieben werden. Die Steuereinheit 7a ist eingerichtet, eine PWM-Steuerberechnung basierend auf dem Spannungssignal, einem von außen eingegebenen Befehlswert und einer Schaltträgerfrequenz durchzuführen und ein PWM-Ansteuerbefehlssignal an die Wechselrichtereinheit 5 auszugeben. PWM stellt eine Abkürzung für Pulsweitenmodulation dar. Das PWM-Ansteuerbefehlssignal ist ein Steuersignal zum Einschalten und Ausschalten von Zuständen der Schaltelemente 5a und 5b der U-Phase, V-Phase und W-Phase der Wechselrichtereinheit 5. Der Befehlswert, der von außen eingegeben wird, stellt einen Befehlswert dar, der die Wellenform (nachfolgend als modulierte Welle bezeichnet) spezifiziert, die die Wechselrichtereinheit 5 ausgeben sollte.
Die Trägeränderungseinheit 7b ist eingerichtet, an die Steuereinheit 7a einen Befehl auszugeben, der eine Schaltträgerfrequenz der Schaltelemente 5a und 5b der Wechselrichtereinheit 5 basierend auf einem Änderungsmuster ändert, das vorab eingestellt wird. Nachfolgend wird die Schaltträgerfrequenz der Schaltelemente 5a und 5b einfach Trägerfrequenz genannt. Die Trägerfrequenz ändert sich innerhalb eines Trägerfrequenzänderungsbereichs, der vorab eingestellt wird. Der Trägerfrequenzänderungsbereich wird vorab in der Speichereinheit 7c der Steuerung 7 gespeichert. Es ist festzustellen, dass eine Form des Befehls, der an die Steuereinheit 7a von der Trägeränderungseinheit 7b auszugeben ist, ein Steuersignal sein könnte, das die Trägerfrequenz ändert, oder selbst ein Änderungsmuster der Trägerfrequenz sein könnte.
Die unteren Graphen der 8 bis 10 veranschaulichen jeweils ein Beispiel eines Änderungsmusters der Trägerfrequenz, das sich bei der Ausführungsform 1 basierend auf dem Befehl der Trägeränderungseinheit 7b ändert. Die Trägeränderungseinheit 7b könnte einen Befehl ausgeben, der verursacht, dass sich eine Trägerfrequenz 41 linear ändert, um eine Dreieckswellenform aufzuweisen, wie in 8 gezeigt, oder könnte einen Befehl ausgeben, der verursacht, dass sich die Trägerfrequenz 41 kurvenförmig wie eine Sinuswellenform ändert, wie in 9 gezeigt. Des Weiteren könnte die Trägeränderungseinheit 7b einen Befehl ausgeben, der verursacht, dass sich die Trägerfrequenz 41 schrittweise ändert, wie in 10 gezeigt. Es ist festzustellen, dass das Änderungsmuster der Trägerfrequenz 41 nicht auf jene der 8 bis 10 beschränkt ist. Das Änderungsmuster könnte irgendein Muster sein, solange das Muster eine wiederholende Wellenformänderung aufweist. Wie oben beschrieben, umfasst das Änderungsmuster der Trägerfrequenz 41 mehr als ein Muster. Das Änderungsmuster wird vorab gemäß dem Zweck der Verwendung oder gemäß der Verwendungsumgebung ausgewählt, und das ausgewählte Änderungsmuster für die Trägeränderungseinheit 7b wird vorab eingestellt. Um zum Beispiel ein Rauschen zu verringern, das durch die Leistungsumwandlungsvorrichtung 8 erzeugt wird, gibt die Trägeränderungseinheit 7b an die Steuereinheit 7a ein Muster aus, das verursacht, dass sich die Trägerfrequenz 41 der Schaltelemente 5a und 5b der Wechselrichtereinheit 5 innerhalb eines Trägerfrequenzänderungsbereichs 40 auf eine derartige Weise ändert, dass der Durchschnittswert der Trägerfrequenz mit der Trägerfrequenz ohne Trägerfrequenzänderung zusammenfällt. Um eine Hochfrequenzgeräuschkomponente eines Geräuschs zu verringern, das durch die Leistungsumwandlungsvorrichtung 8 erzeugt wird, gibt die Trägeränderungseinheit 7b an die Steuereinheit 7a ein Muster aus, das verursacht, dass sich die Trägerfrequenz 41 der Schaltelemente 5a und 5b der Wechselrichtereinheit 5 innerhalb des Trägerfrequenzänderungsbereichs 40 auf eine derartige Weise ändert, dass ein Teil oder eine Gesamtheit des Änderungsmusters der Trägerfrequenz durch das Äußere von hörbaren Frequenzen verläuft. In diesem Fall wird die Trägerfrequenz, weil ein hörbares Frequenzband im Allgemeinen von 20 Hz bis 20 kHz reicht, höher als das hörbare Frequenzband eingestellt. Ein Beispiel eines Falls, wo ein Teil oder eine Gesamtheit des Änderungsmusters der Trägerfrequenz durch das Äußere von hörbaren Frequenzen verläuft, ist zum Beispiel ein Änderungsmuster, bei dem sich die Trägerfrequenz zwischen einer Frequenz, bei der ein effizientes Erwärmen des Kühlmittels erzielt wird (z.B. 16 kHz), und dem Äußeren des hörbaren Frequenzbereichs ändert. Als ein anderes Beispiel ist ein Änderungsmuster denkbar, bei dem der Durchschnittswert der Trägerfrequenz die Frequenz (z.B. 16 kHz) ist, bei der ein effizientes Erwärmen des Kühlmittels erzielt wird und ein Teil der Trägerfrequenz außerhalb des hörbaren Frequenzbereichs liegt. Wie oben beschrieben, ist die Trägeränderungseinheit 7b eingerichtet, an die Steuereinheit 7a einen Befehl, der verursacht, dass sich die Trägerfrequenz ändert, basierend auf dem Änderungsmuster auszugeben, das gemäß einem zu lösenden Problem ausgewählt wird, wie zum Beispiel gemäß einer Rauschgröße oder einem Geräusch. Die Steuereinheit 7a ist eingerichtet, die PWM-Steuerberechnung unter Verwendung der Trägerfrequenz durchzuführen, die sich gemäß dem Änderungsmuster ändert.
Die DC-Spannungserfassungseinheit 9 ist eingerichtet, die Spannung Vdc bei der DC-Verbindungseinheit 4 zu erfassen. Dies bedeutet spezieller, dass die DC-Spannungserfassungseinheit 9 eine Spannung über den Niederkapazitätskondensator 4a der DC-Verbindungseinheit 4 als die Spannung Vdc erfasst. Die Spannung Vdc umfasst die Spannungswellenform 11, die in dem rechteckigen Rahmen 10 der 1 gezeigt ist. Weil die Spannung Vdc nicht geglättet ist, enthält die Spannungswellenform 11 der Spannung Vdc die Pulsationskomponente 11a, die nach oben und unten oszilliert, wie in dem rechteckigen Rahmen 10 der 1 gezeigt. Die DC-Spannungserfassungseinheit 9 ist eingerichtet, ein Spannungssignal, das die erfasste Spannung Vdc der DC-Verbindungseinheit 4 angibt, an die Steuereinheit 7a der Steuerung 7 zu übertragen. Wie oben beschrieben, führt die Steuereinheit 7a eine PWM-Steuerung basierend auf dem Spannungssignal durch. Es ist festzustellen, dass obwohl das Beispiel der 1 angibt, dass die DC-Spannungserfassungseinheit 9 zwischen der Steuerung 7 und der DC-Verbindungseinheit 4 vorgesehen ist, die Anordnung der DC-Spannungserfassungseinheit 9 nicht darauf beschränkt ist. Die DC-Spannungserfassungseinheit 9 könnte als eine Komponente der Steuerung 7 oder als eine Komponente der DC-Verbindungseinheit 4 vorgesehen werden.
Nun wird die Hardware-Konfiguration der Steuerung 7 beschrieben werden. Die Funktionen der Steuereinheit 7a und der Trägeränderungseinheit 7b der Steuerung 7 werden durch eine Verarbeitungsschaltung erzielt. Die Verarbeitungsschaltung ist eine zweckgebundene Hardware oder ein Prozessor. Die zweckgebundene Hardware ist zum Beispiel eine anwendungsspezifisch integrierte Schaltung (ASIC) oder eine kundenspezifisch programmierbare Gate-Anordnung (FPGA). Der Prozessor führt ein Programm aus, das in der Speichereinheit 7c gespeichert ist. Die Speichereinheit 7c ist ein Speicher. Der Speicher ist zum Beispiel ein nicht flüchtiger oder flüchtiger Halbleiterspeicher, wie zum Beispiel ein Direktzugriffsspeicher (RAM), ein Festwertspeicher (ROM), ein Flash-Speicher oder ein löschbarer programmierbarer ROM (EPROM), oder eine Platte, wie zum Beispiel eine Magnetplatte, eine Diskette, oder eine optische Platte.
Die 2 und 3 sind Abbildungen, die einen Unterschied der Rauschkomponente, die einem Leistungsversorgungsstrom überlagert ist, zwischen einem Fall, wo eine Trägerfrequenzänderungsfunktion aus ist, und einem Fall veranschaulichen, wo die Trägerfrequenzänderungsfunktion an ist. 2 gibt Rauschkomponenten für einen Fall an, wo die Trägerfrequenzänderungsfunktion aus ist. Dies bedeutet, dass 2 Rauschkomponenten in einem Fall angibt, wo die Trägeränderungseinheit 7b die Trägerfrequenz nicht ändert. Unterdessen gibt 3 Rauschkomponenten für einen Fall an, wo die Trägerfrequenzänderungsfunktion an ist. Dies bedeutet, dass 3 Rauschkomponenten in einem Fall angibt, wo die Trägeränderungseinheit 7b die Trägerfrequenz ändert. In jeder der 2 und 3 repräsentiert die horizontale Achse eine Frequenz und die vertikale Achse repräsentiert eine Amplitude.
Die 4 und 5 stellen Diagramme dar, die jeweils ein Beispiel eines tatsächlichen Messergebnisses einer Ausgangsspannung der Wechselrichtereinheit 5 veranschaulichen. 4 gibt ein tatsächliches Messergebnis eines Falls an, wo die Trägerfrequenzänderungsfunktion aus ist. Dies bedeutet, dass 4 ein tatsächliches Messergebnis eines Falls angibt, wo die Trägeränderungseinheit 7b die Trägerfrequenz nicht ändert. Unterdessen gibt 5 ein tatsächliches Messergebnis eines Falls an, wo die Trägerfrequenzänderungsfunktion an ist. Dies bedeutet, dass 5 ein tatsächliches Messergebnis eines Falls angibt, wo die Trägeränderungseinheit 7b die Trägerfrequenz ändert. In jeder der 4 und 5 repräsentiert die horizontale Achse eine Frequenz und die vertikale Achse repräsentiert eine Größe eines Leitungsrauschens.
Zuerst wird ein Fall, wo die Trägerfrequenzänderungsfunktion aus ist, unter Bezugnahme auf die 2 und 4 beschrieben werden. 2 zeigt harmonische Komponenten einer ersten bis n-ten Ordnung. Wenn die Trägerfrequenzänderungsfunktion aus ist, ist eine Trägerwelligkeit 20 mit einer Trägerfrequenzkomponente f_carrier, die in 2 gezeigt ist, einer Ausgabe der Wechselrichtereinheit 5 als Rauschkomponente überlagert. Außerdem werden ferner eine Harmonische zweite Ordnung 2_fcarrier bis zu einer Harmonischen n-ter Ordnung n*f_carrier, die harmonischen Komponenten der Trägerwelligkeit 20 sind, überlagert. In diesem Fall könnte die Rauschkomponente in einen Leitungsrauschen-Regelbereich fallen. 4 zeigt einen Fall, wo die Begrenzungsenergetisierung bei einer Trägerfrequenz von 16 kHz durchgeführt wird, wie durch Pfeile gezeigt. Die Begrenzungsenergetisierung wird später beschrieben werden. Wie im Rahmen 31 aus unterbrochenen Linien in 4 gezeigt, erscheinen Komponenten mit integralen Vielfachen einer Frequenz von 16 kHz als Spitzen von Rauschkomponenten. In 4 fallen harmonische Komponenten 33 einer 10-ten und höheren Ordnung einer Frequenz von 16 kHz in den Leitungsrauschen-Regelbereich in einem Bereich, der größer als 150 kHz ist. In 4 repräsentiert eine gepunktete Linie 32 eine Einhüllende des Leitungsrauschens, wenn die Trägerfrequenzänderungsfunktion aus ist.
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf die 3 und 5 ein Fall beschrieben werden, wo die Trägerfrequenzänderungsfunktion an ist. 3 zeigt harmonische Komponenten einer ersten bis n-ten Ordnung. 3 gibt an, dass die Trägeränderungseinheit 7b die Trägerfrequenz innerhalb des Trägerfrequenzänderungsbereichs ändert, der vorab eingestellt wird. Selbst wenn die Trägerfrequenzänderungsfunktion an ist, werden eine Trägerwelligkeit 21 mit einer Trägerfrequenzkomponente (f_carrier), die in 3 gezeigt ist, und ihre harmonischen Komponenten einer Ausgabe der Wechselrichtereinheit 5 als Rauschkomponenten 22 überlagert. Wie jedoch aus dem Vergleich zwischen der 3 und der 2 bekannt, gibt 3 an, dass, obwohl sich eine Bodenbreite von jeder Rauschkomponente 22 erhöht, eine Spitze der Rauschkomponente 22 gesenkt wird und ein Amplitudenniveau der Rauschkomponente 22 in einem gesamten Frequenzbereich gesenkt wird. Hier stellt die Bodenbreite der Rauschkomponente 22 eine Differenz zwischen einer Minimalfrequenz fcmin und einer Maximalfrequenz fcmax von jeder Rauschkomponente 22 dar, wie in 3 gezeigt. Ferner gibt 5 ein tatsächliches Messergebnis eines Falls an, wo die Trägerfrequenzänderungsfunktion an ist. Das tatsächliche Messergebnis der 5 gibt an, dass die harmonischen Komponenten 33 der Trägerwelligkeit, die in 4 gezeigt sind, verschwinden und ein Spitzenniveau jeder Rauschkomponente 22 abgesenkt wird. In 5 repräsentiert die gepunktete Linie 32 eine Einhüllende des Leitungsrauschens, wenn die Trägerfrequenzänderungsfunktion aus ist, wie im Fall der 4.
Wie oben beschrieben, ist die Trägeränderungseinheit 7b der Steuerung 7 eingerichtet, einen Befehl auszugeben, der die Trägerfrequenz 41 basierend auf dem vorbestimmten Trägerfrequenzänderungsbereich 40 ändert. Um den Trägerfrequenzänderungsbereich 40 zu definieren, werden ein Maximalwert f_max und ein Minimalwert f_min der Trägerfrequenz 41, die zu ändern ist, bestimmt und ein Bereich vom Minimalwert f_min zum Maximalwert f_max wird als der Trägerfrequenzänderungsbereich 40 eingestellt, wie zum Beispiel in den 8 bis 10 gezeigt. In diesem Fall ändert die Trägeränderungseinheit 7b die Trägerfrequenz 41 auf Komplementärfrequenzen zwischen dem Maximalwert f_max und dem Minimalwert f_min. Alternativ könnte ein Mittelwert oder ein Durchschnittswert f_typ der Trägerfrequenz 41 als der Trägerfrequenzänderungsbereich 40 ±1 kHz eingestellt werden. Es ist festzustellen, dass in diesem Fall die Toleranz nicht auf ±1 kHz beschränkt ist und auf irgendwelche geeignete Werte eingestellt werden könnte. Der Trägerfrequenzänderungsbereich 40 wird vorab bestimmt und wird in der Speichereinheit 7c der Steuerung 7 gespeichert. Es ist jedoch festzustellen, dass der Trägerfrequenzänderungsbereich 40 geeignet geändert werden könnte durch eine externe Eingabe oder eine ähnliche Operation, wenn es erforderlich ist.
Des Weiteren wird ein Fall beschrieben werden, wo die Leistungsumwandlungsvorrichtung 8 auf eine Kältekreislaufvorrichtung angewendet wird. In der Kältekreislaufvorrichtung könnte ein Kühlmittelstagnationsphänomen, bei dem Kühlmittel im Kompressor 61 stagniert, aufgrund einer Temperaturdifferenz oder einer Druckdifferenz im Kühlmittel auftreten, während ein Betrieb des Kompressors 61 angehalten ist. Wenn das Kühlmittelstagnationsphänomen auftritt, erhöht sich für den Kompressor 61 eine Inbetriebnahmelast. Außerdem könnte bei einer Inbetriebnahme eine große Menge eines Gemischs aus kühlendem Maschinenöl und dem Kühlmittel im Kompressor 61 in kurzer Zeit aus dem Kompressor 61 entlassen werden. Dies könnte eine Entleerung des kühlenden Maschinenöls im Kompressor 61 verursachen, wodurch ein Ausfall bzw. Fehler verursacht wird, wie zum Beispiel eine Beschädigung an einer Welle. Um mit diesem Problem klarzukommen, wird das Innere des Kompressors 61 durch eine Heizeinrichtung erwärmt, während ein Betrieb des Kompressors 61 angehalten ist, um eine Stagnation des Kühlmittels im Kompressor 61 zu verhindern. Alternativ wird das Innere des Kompressors 61 erwärmt, indem die Begrenzungsenergetisierung (Anwendung einer Spannung, die den Motor 6 des Kompressors 61 nicht antreibt) an eine Wicklung des Motors 6 des Kompressors 61 durch die Wechselrichtereinheit 5 angelegt wird. Bei der Begrenzungsenergetisierung kann ein höchst effektiver Erwärmungseffekt des Kühlmittels bei einer besonderen Trägerfrequenz (z.B. 16 kHz) erhalten werden. In diesem Fall wird die besondere Trägerfrequenz eine erste Trägerfrequenz genannt. Zu dieser Zeit ändert die Trägeränderungseinheit 7b die Trägerfrequenz so, dass der Durchschnittswert oder der Mittelwert der Trägerfrequenz der Schaltelemente 5a und 5b der Wechselrichtereinheit 5 die erste Trägerfrequenz erreicht. Wenn zum Beispiel der höchst effektive Erwärmungseffekt bei 16 kHz erhalten wird, wird die Trägerfrequenz auf 16 kHz eingestellt, und die Trägeränderungseinheit 7b stellt den Trägerfrequenzänderungsbereich 40 auf einen Bereich von 16 kHz ± 1 kHz ein. Dieser Vorgang wird unter Verwendung von 8 als Beispiel erläutert werden. In 8 beträgt die erste Trägerfrequenz 16 kHz. Der Minimalwert f_min des Trägerfrequenzänderungsbereichs 40 beträgt also 16 kHz-1 kHz=15 kHz. Der Maximalwert f_max des Trägerfrequenzänderungsbereichs 40 beträgt 16 kHz+1 kHz=17 kHz. Im Ergebnis wird der Trägerfrequenzänderungsbereich 40 auf einen Bereich von 15 kHz bis 17 kHz eingestellt. Zu dieser Zeit ändert die Trägeränderungseinheit 7b die Trägerfrequenz 41 im Trägerfrequenzänderungsbereich 40.
Ferner könnte hinsichtlich eines Änderungszyklus der Trägerfrequenz, der angibt, wie häufig die Trägeränderungseinheit 7b die Trägerfrequenz pro Sekunde ändert, der Änderungszyklus der Trägerfrequenz vorab unter Berücksichtigung einer Rauschgröße oder eines Geräuschs, die durch ein Schalten verursacht werden, insgesamt bestimmt werden.
Es ist festzustellen, dass die Wechselrichtereinheit 5 eine Funktion eines Ausgebens einer Hochfrequenzleistung, die durch ein Schalten der Schaltelemente 5a und 5b erzeugt wird, an den Motor 6, der eine Last darstellt, aufweisen könnte, um die Last zu erwärmend. Dies bedeutet spezieller, dass die Wechselrichtereinheit 5 eine Funktion zum Durchführen einer Begrenzungsenergetisierung als Gegenmaßnahme zum Verhindern der Kühlmittelstagnation im Kompressor 61 aufweist. Außerdem könnte die Leistungsumwandlungsvorrichtung 8 als eine Wechselrichtervorrichtung verwendet werden, die zum Erwärmen des Kühlmittels im Kompressor 61 eingerichtet ist, indem der Motor 6 unter Energie gesetzt wird, der im Kompressor 61 installiert ist.
Wie oben beschrieben bei der Ausführungsform 1 beschrieben, umfasst die Steuerung 7 die Trägeränderungseinheit 7b, und die Trägeränderungseinheit 7b ändert die Trägerfrequenz zum Schalten der Schaltelemente 5a und 5b in der Wechselrichtereinheit 5. Die Trägeränderungseinheit 7b ändert die Trägerfrequenz 41 innerhalb des Trägerfrequenzänderungsbereichs 40, der vorab eingestellt wird, auf eine derartige Weise, dass zum Beispiel die Rauschkomponenten 22, die in der Leistungsumwandlungsvorrichtung 8 erzeugt werden, verringert werden. Folglich können die Rauschkomponenten 22, die durch ein Schalten der Schaltelemente 5a und 5b erzeugt werden, aufgelöst werden. Im Ergebnis kann der Einfluss des Rauschens auf die AC-Leistungsversorgung 1 verringert werden. Alternativ ändert die Trägeränderungseinheit 7b die Trägerfrequenz 41 im Trägerfrequenzänderungsbereich 40, der vorab eingestellt wird, auf eine derartige Weise, dass die Hochfrequenzkomponenten des Geräuschs, das zum Beispiel in der Leistungsumwandlungsvorrichtung 8 erzeugt wird, verringert werden. Folglich kann ein Geräuscherauschen, wie zum Beispiel ein elektromagnetisches Geräuscherauschen des Motors 6, das aufgrund der harmonischen Komponenten erzeugt wird, die in einer Ausgangswellenform der Wechselrichtereinheit 5 umfasst sind, verringert werden.
Bei der Ausführungsform 1 können, weil die Trägeränderungseinheit 7b die Trägerfrequenz 41 selbst verändert, indem das Änderungsmuster verwendet wird, das vorab in Übereinstimmung mit einem zu lösenden Problem ausgewählt wird, wie zum Beispiel eine Rauschgröße oder ein Geräusch, die Niveaus der Frequenzen, die zu unterdrücken sind, wie zum Beispiel das Rauschen der Trägerfrequenz und das Rauschen ihrer harmonischen Komponenten, abgesenkt werden.
Deshalb kann in der Leistungsumwandlungsvorrichtung 8, bei der ein elektrolytkondensatorloser Wechselrichter eingesetzt wird, selbst wenn ein Hochfrequenzschalten durchgeführt wird, der Einfluss des Rauschens auf die Seite der AC-Leistungsversorgung 1 unterdrückt werden. Im Ergebnis kann eine Fehlfunktion oder eine Betriebsstörung anderer Vorrichtungen, die mit der Seite der AC-Leistungsversorgung 1 verbunden sind, verhindert werden. Außerdem gibt es bei der Ausführungsform 1, weil die Trägeränderungseinheit 7b vorgesehen ist, um die Trägerfrequenz zu ändern, kein Bedürfnis zum Installieren von Rauschfiltern entsprechend einer Vielzahl von Trägerfrequenzen zum Unterdrücken des Einflusses des Rauschens. Im Ergebnis kann ein Erwärmen des Kühlmittels im Kompressor durch ein Hochfrequenzschalten bei geringen Kosten eingesetzt werden. Wie oben beschrieben, kann gemäß der Ausführungsform 1 eine Begrenzungsenergetisierung in dem elektrolytkondensatorlosen Wechselrichter durchgeführt werden. In einem derartigen Fall wird ein Ausströmen eines Hochfrequenzrauschens auf die Leistungsversorgungsseite zu einem Problem. Bei der Ausführungsform 1 wird zum Lösen des Problems die Trägeränderungseinheit 7b vorgesehen, um die Trägerfrequenz so zu ändern, dass sie eine Dreieckswellenform oder eine Sinuswellenform aufweist. Im Ergebnis kann eine Begrenzungsenergetisierung in dem elektrolytkondensatorlosen Wechselrichter durchgeführt werden, während ein Hochfrequenzrauschen, das an die Leistungsversorgungsseite ausströmt, unterdrückt wird.
Ausführungsform 2
6 stellt ein Schaltdiagramm dar, das die Konfiguration der Leistungsumwandlungsvorrichtung 8 gemäß einer Ausführungsform 2 veranschaulicht. Wie in 6 gezeigt, umfasst die Steuerung 7 der Ausführungsform 2 ferner eine Vdc-Synchronisierungseinheit 7d.
Außerdem ist in 6 eine AC-Leistungsversorgung 1A anstatt der AC-Leistungsversorgung 1 der 1 vorgesehen. Die AC-Leistungsversorgung 1A stellt eine einphasige Leistungsversorgung dar. Aus diesem Grund ist in 6 eine Gleichrichteinheit 2A anstatt der Gleichrichteinheit 2 der 1 vorgesehen. Die Gleichrichteinheit 2A umfasst vier Sätze aus sechs Gleichrichtdioden, wie in 6 gezeigt. Zwei Gleichrichtdioden der vier Gleichrichtdioden sind in Serie verbunden, was insgesamt zwei Serienschaltungen bildet. Die zwei Serienschaltungen sind parallel verbunden. Die Gleichrichteinheit 2A richtet eine AC-Spannung gleich, die von der AC-Leistungsversorgung 1A eingegeben wird, um die AC-Spannung in eine DC-Spannung zu wandeln. Die DC-Spannung wird über die Drosselspule 3 an die DC-Verbindungseinheit 4 angelegt.
Da die anderen Merkmale und ihre Betriebsweisen der Ausführungsform 2 die gleichen wie jene der Ausführungsform 1 sind, werden deren Beschreibungen hier weggelassen werden.
Es ist festzustellen, dass die Konfiguration nicht auf jene der 6 beschränkt ist, und wie bei der Ausführungsform 1 könnte die Leistungsumwandlungsvorrichtung 8 mit der AC-Leistungsversorgung 1 verbunden sein, die eine dreiphasige AC-Leistungsversorgung ist, wie in 7 gezeigt. 7 stellt ein Schaltdiagramm dar, das ein Modifikationsbeispiel der Leistungsumwandlungsvorrichtung 8 gemäß der Ausführungsform 2 veranschaulicht. In 7 ist die AC-Leistungsversorgung 1 mit der Gleichrichteinheit 2 verbunden wie in 1.
Wie in den 6 und 7 gezeigt, wird ein Spannungssignal, das die Spannung der DC-Verbindungseinheit 4 angibt, die durch die DC-Spannungserfassungseinheit 9 erfasst wird, in die Vdc-Synchronisierungseinheit 7d eingegeben. Die Vdc-Synchronisierungseinheit 7d ist eingerichtet, eine Pulsationskomponente 11a aus dem Spannungssignal zu erfassen und einen Vdc-Synchronisierungsbefehl synchron zu der Pulsationskomponente 11a auszugeben. Der Vdc-Synchronisierungsbefehl wird in die Trägeränderungseinheit 7b eingegeben. Die Trägeränderungseinheit 7b ändert die Trägerfrequenz 41 synchron zu der Pulsationskomponente 11a basierend auf dem Vdc-Synchronisierungsbefehl. Wie oben beschrieben, wird bei der Ausführungsform 2 durch ein Eingeben des Vdc-Synchronisierungsbefehls in die Trägeränderungseinheit 7b durch die Vdc-Synchronisierungseinheit 7d eine Änderung der Trägerfrequenz synchron zu der Pulsationskomponente 11a in der Spannung Vdc der DC-Verbindungseinheit 4 erzielt.
Wie in der Gleichung (1) gezeigt, hängt der Rauschstrom I_common eines Rauschens eines gemeinsamen Modus von der Streukapazität C eines Punkts zwischen einer Wechselrichterleiterplatte oder dem Motor 6 und der Erde ab, und eine Änderung der Spannung v wird an den Punkt angelegt. Folglich tritt ein Rauschen wahrscheinlich in der Wechselrichtereinheit 5 und dem Motor 6 auf, in denen die Spannungen häufig durch ein Schalten geändert werden. Bei der Ausführungsform 2 wird das Niveau einer Rauschkomponente gesenkt, indem die Trägerfrequenz auf eine derartige Weise geändert wird, dass ein Zeitpunkt, wenn die Trägerfrequenz den Mittelwert oder den Durchschnittswert f_typ des Trägerfrequenzänderungsbereichs 40 erreicht, bei dem sich die Trägerfrequenz ändert, mit einem Zeitpunkt übereinstimmt, bei dem die Spannung Vdc der DC-Verbindungseinheit 4 gering wird.
Eine Betriebsweise der Vdc-Synchronisierungseinheit 7d wird unten unter Verwendung der 8 bis 10 als Beispiele beschrieben werden. Die 8 bis 10 zeigen jeweils ein Beispiel eines Änderungsmusters der Trägerfrequenz basierend auf dem Vdc-Synchronisierungsbefehl der Vdc-Synchronisierungseinheit 7d, die bei der Steuerung 7 der Leistungsumwandlungsvorrichtung 8 gemäß der Ausführungsform 2 vorgesehen ist. Zum Beispiel wird ein Fall erläutert werden, wo die Trägeränderungseinheit 7b die Trägerfrequenz 41 in dem Trägerfrequenzänderungsbereich 40 von 16 kHz±1 kHz ändert. In diesem Fall reicht der Trägerfrequenzänderungsbereich 40 von 15 kHz bis 17 kHz. Außerdem beträgt der Mittelwert oder der Durchschnittswert f_typ des Trägerfrequenzänderungsbereichs 40 16 kHz. Zu dieser Zeit gibt die Vdc-Synchronisierungseinheit 7d in die Trägeränderungseinheit 7b den Vdc-Synchronisierungsbefehl ein, der einen Zeitpunkt einer Senke 11 b so angibt, dass ein Zeitpunkt t1, bei dem die Trägerfrequenz 41 16 kHz erreicht, mit jeder Senke 11b der Pulsationskomponente 11 a in der Spannung Vdc der DC-Verbindungseinheit 4 übereinstimmt. Der Zeitpunkt t1 tritt jeden halben Zyklus der Trägerfrequenz 41 auf. Gemäß dem Vdc-Synchronisierungsbefehl steuert die Trägeränderungseinheit 7b den Zeitpunkt t1, bei dem die Trägerfrequenz 16 kHz erreicht, so, dass der Zeitpunkt t1 mit jeder Senke 11b der Pulsationskomponente 11 a in der Spannung Vdc der DC-Verbindungseinheit 4 zusammenfällt. Außerdem weist die Trägeränderungseinheit 7b den anderen Frequenzen der Trägerfrequenz, d.h. Frequenzen von 16 kHz<f_carrier≤17 kHz und 15 kHz≤f_carrier<16 kHz Teile der Pulsationskomponente 11 a zu, die sich von den Senken 11b unterscheiden.
Während der Mittelwert oder der Durchschnittswert f_typ der Trägerfrequenz 41 bei 16 kHz gehalten wird, können deshalb eine Welligkeit selbst, die eine Frequenzkomponente von 16 kHz aufweist, und ein Rauschen ihrer harmonischen Komponenten verringert werden. Im Ergebnis können die Welligkeit und das Rauschen, das durch die Trägerfrequenz verursacht wird, im Mittel verringert werden.
Wie oben beschrieben, könnte bei der Ausführungsform 2 die Trägeränderungseinheit 7b die Trägerfrequenz linear, wie in 8 gezeigt, oder kurvenförmig wie eine Sinuswellenform ändern, wie in 9 gezeigt, wie in dem Fall der Ausführungsform 1. Ferner könnte die Trägeränderungseinheit 7b die Trägerfrequenz schrittweise ändern, wie in 10 gezeigt. Wie bei der Ausführungsform 1 ist bei der Ausführungsform 2 das Änderungsmuster der Trägerfrequenz nicht auf ein Muster beschränkt. Das Änderungsmuster wird vorab gemäß dem Zweck der Verwendung oder der Verwendungsumgebung ausgewählt, und das ausgewählte Änderungsmuster wird für die Trägeränderungseinheit 7b vorab eingestellt.
Die Ausführungsform 2 kann unbeachtlich der Anzahl von Phasen der AC-Leistungsversorgung 1 und der AC-Leistungsversorgung 1A angewendet werden, ist jedoch insbesondere für einen einphasigen elektrolytkondensatorlosen Wechselrichter geeignet. Wenn die einphasige Leistungsversorgung verwendet wird, ist eine Schwankung der Spannung der DC-Verbindungseinheit 4 größer als jene in einem Fall einer dreiphasigen Leistungsversorgung, und ein Spannungswert erreicht nahezu null bei den Senken 11b der Pulsationskomponente 11a in der Spannung Vdc der DC-Verbindungseinheit 4. Wenn die Trägerfrequenz 41 synchron zu der Pulsationskomponente 11a in der Spannung Vdc geändert wird, weist die Frequenzkomponente, die jeder der Senken 11 b der Pulsationskomponente 11 a zugewiesen ist, deshalb eine Spannungsänderung von nahezu null auf, und somit wird das Rauschen weiter verringert.
Hinsichtlich eines Änderungszyklus der Trägerfrequenz, die angibt, wie oft die Trägerfrequenz pro Sekunde geändert wird, weil der Änderungszyklus der Trägerfrequenz von der Frequenz der Pulsationskomponente 11a in der Spannung Vdc abhängt, beträgt der Änderungszyklus der Trägerfrequenz für eine einphasige Leistungsversorgung bei der Ausführungsform 2 ein Zweifaches des Zyklus der Leistungsversorgung, und der Änderungszyklus der Trägerfrequenz für eine dreiphasige Leistungsversorgung beträgt ein Sechsfaches des Zyklus der Leistungsversorgung.
Wie oben beschrieben, umfasst die Steuerung 7 bei der Ausführungsform 2 die Trägeränderungseinheit 7b, und die Trägeränderungseinheit 7b ändert die Trägerfrequenz des Schaltens der Schaltelemente 5a und 5b wie bei der Ausführungsform 1. Somit kann bei der Ausführungsform 2 ein ähnlicher Effekt wie jener der Ausführungsform 1 erhalten werden.
Des Weiteren umfasst die Steuerung 7 bei der Ausführungsform 2 die Vdc-Synchronisierungseinheit 7d. Die Vdc-Synchronisierungseinheit 7d gibt den Vdc-Synchronisierungsbefehl synchron zu der Pulsationskomponente 11a in der Spannung Vdc der DC-Verbindungseinheit 4 aus. Im Ergebnis kann, da die Trägeränderungseinheit 7b die Trägerfrequenz 41 synchron zu der Pulsationskomponente 11a ändert, der Durchschnittswert des Rauschens selbst verringert werden. Außerdem kann, indem die Trägerfrequenz 41 dazu veranlasst wird, sich synchron mit der Pulsation der AC-Leistungsversorgung 1 zu ändern, der Durchschnittswert des Rauschens weiter verringert werden.
Es ist festzustellen, dass bei der Leistungsumwandlungsvorrichtung 8 gemäß den Ausführungsformen 1 und 2 jedes Leistungsumwandlungselement, jedes Schaltelement und jede Diode, die in der Gleichrichteinheit 2 und der Wechselrichtereinheit 5 verwendet werden, Breitbandlücken-Halbleiter sein könnten. Die Breitbandlücken-Halbleiter weisen im Vergleich zu Silizium (Si) eine große Bandlücke auf. Als exemplarische Breitbandlücken-Halbleiter können zum Beispiel Siliziumcarbid (SiC), Galliumnitrid (GaN), Galliumoxid (Ga₂O₃) oder ein Diamant verwendet werden.
Das Leistungsumwandlungselement, das Schaltelement und die Diode, die unter Verwendung eines derartigen Breitbandlücken-Halbleiters verwendet werden, weisen einen hohen Spannungswiderstand und eine hohe zulässige Stromdichte auf. Aus diesem Grund können das Leistungsumwandlungselement, das Schaltelement und die Diode hinsichtlich einer Größer verringert werden. Indem ein derartiges verkleinertes Leistungsumwandlungselement, ein Schaltelement und eine Diode verwendet werden, kann ein Halbleitermodul, in welchem dieses Leistungsumwandlungselement, dieses Schaltelement und diese Diode eingebettet sind, außerdem hinsichtlich einer Größe verringert werden.
Des Weiteren kann, weil Breitbandlücken-Halbleiter einen hohen Wärmewiderstand aufweisen, eine Wärmeabstrahlfinne einer Wärmesenke kleiner ausgelegt werden, und eine Luftkühlung einer Wasserkühleinheit ist möglich. Im Ergebnis kann das Halbleitermodul weiter hinsichtlich einer Größe verringert werden.
Des Weiteren können, weil Breitbandlücken-Halbleiter einen geringen Energieverlust aufweisen, Effizienzen des Leistungsumwandlungselements, des Schaltelements und der Diode verbessert werden, und somit kann die Effizienz des Halbleitermoduls verbessert werden.
Es ist festzustellen, dass es bevorzugt ist, dass das Leistungsumwandlungselement, das Schaltelement und die Diode alle aus Breitbandlücken-Halbleitern gemacht sind. Jedoch könnte irgendeines davon aus einem Breitbandlücken-Halbleiter gemacht sein. Selbst in einem derartigen Fall kann die oben erwähnte Wirkung erzielt werden.
Industrielle Anwendbarkeit
Die Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann nicht nur in einer Kältekreislaufvorrichtung, wie zum Beispiel in einer Klimatisierungsvorrichtung, verwendet werden, sondern auch verbreitet in irgendeiner Vorrichtung verwendet werden, die eine Last, wie zum Beispiel einen Kompressor oder einen Motor, antreibt.
Bezugszeichenliste

1: AC-Leistungsversorgung,
1A: AC-Leistungsversorgung,
2: Gleichrichteinheit,
2A: Gleichrichteinheit,
3: Drosselspule,
4: DC-Verbindungseinheit,
4a: Niederkapazitätskondensator,
5: Wechselrichtereinheit,
5a: Schaltelement eines oberenArms,
5b: Schaltelement eines unteren Arms,
5c: Freilaufdiode,
6: Motor,
7: Steuerung,
7a: Steuereinheit,
7b: Trägeränderungseinheit,
7c: Speichereinheit,
7d: Vdc-Synchronisierungseinheit,
8: Leistungsumwandlungsvorrichtung,
9: DC-Spannungserfassungseinheit,
10: rechteckiger Rahmen,
11: Spannungswellenform,
11a: Pulsationskomponente,
11b: Senke,
20: Trägerwelligkeit,
21: Trägerwelligkeit,
22: Rauschkomponente,
40: Trägerfrequenzänderungsbereich,
41: Trägerfrequenz,
50: Kältekreislaufvorrichtung,
52: Kühlmittelleitung,
60: Außeneinheit,
61: Kompressor,
62: Vier-Wege-Ventil,
63: Wärmetauscher,
64: Gebläse,
64a: Gebläsemotor,
64b: Schaufelteil,
65: Expansionsventil,
70: Inneneinheit,
71: Wärmetauscher,
72: Gebläse,
72a: Gebläsemotor,
72b: Schaufelteil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2009219267 [0022]

Claims

Leistungsumwandlungsvorrichtung, die aufweist: eine Gleichrichteinheit, die eine Spannung gleichrichtet, die von einer Leistungsversorgung gespeist wird; eine Wechselrichtereinheit mit einem Leistungsumwandlungselement, wobei die Wechselrichtereinheit zum Wandeln der Spannung, die durch die Gleichrichteinheit gleichgerichtet wird, eingerichtet ist, indem das Leistungsumwandlungselement geschaltet wird und indem die gewandelte Spannung an eine Last ausgegeben wird; eine DC-Verbindungseinheit, die zwischen der Gleichrichteinheit und der Wechselrichtereinheit verbunden ist und die mit einem Kondensator versehen ist, der eine Kapazität aufweist, die die durch die Gleichrichteinheit gleichgerichtete Spannung nicht glättet; eine Steuereinheit, die zum Steuern des Schaltens des Leistungsumwandlungselements der Wechselrichtereinheit basierend auf einer Schaltträgerfrequenz eingerichtet ist; und eine Trägeränderungseinheit, die zum Ausgeben, an die Steuereinheit, eines Befehls eingerichtet ist, der die Schaltträgerfrequenz basierend auf einem Änderungsmuster ändert, das vorab eingestellt ist.
Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, die ferner aufweist: eine DC-Spannungserfassungseinheit, die eine Spannung der DC-Verbindungseinheit erfasst; und eine Vdc-Synchronisierungseinheit, die zum Erfassen einer Pulsationskomponente in der Spannung, die durch die DC-Spannungserfassungseinheit erfasst wird, und zum Ausgeben eines Vdc-Synchronisierungsbefehls an die Trägeränderungseinheit synchron zur Pulsationskomponente eingerichtet ist, wobei die Trägeränderungseinheit einen Befehl als den Befehl, der die Schaltträgerfrequenz synchron mit der Pulsationskomponente basierend auf dem Vdc-Synchronisierungsbefehl ändert, an die Steuereinheit ausgibt.
Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Trägeränderungseinheit als den Befehl einen Befehl, der die Schaltträgerfrequenz innerhalb eines Trägerfrequenzänderungsbereich ändert, der vorab eingestellt ist, an die Steuereinheit ausgibt.
Leistungsumwandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Trägeränderungseinheit als den Befehl einen Befehl, der die Schaltträgerfrequenz zum Verringern eines Rauschens ändert, das die Leistungsumwandlungsvorrichtung erzeugt, an die Steuereinheit ausgibt.
Leistungsumwandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Trägeränderungseinheit als den Befehl einen Befehl, der die Schaltträgerfrequenz zum Verringern einer Hochfrequenzgeräuschkomponente ändert, die die Leistungsumwandlungsvorrichtung erzeugt, an die Steuereinheit ausgibt.
Leistungsumwandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Wechselrichtereinheit eine Hochfrequenzleistung, die durch ein Schalten des Leistungsumwandlungselements erzeugt wird, an eine Last zum Erwärmen der Last ausgibt.
Leistungsumwandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Wechselrichtereinheit in einer Wechselrichtervorrichtung installiert ist, deren Last ein Motor ist.
Leistungsumwandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Leistungsumwandlungsvorrichtung in einer Wechselrichtervorrichtung installiert ist, die einen Kompressor antreibt.
Leistungsumwandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Leistungsumwandlungsvorrichtung in einer Wechselrichtervorrichtung installiert ist, die zum Erwärmen eines Kühlmittels in einem Kompressor eingerichtet ist, indem ein Motor unter Energie gesetzt wird, der im Kompressor installiert ist.
Leistungsumwandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Leistungsumwandlungsvorrichtung in einer Kältekreislaufvorrichtung installiert ist.
Leistungsumwandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Leistungsumwandlungselement der Wechselrichtereinheit durch einen Breitbandlücken-Halbleiter gebildet ist, und der Breitbandlücken-Halbleiter Siliziumcarbid, Galliumnitrid, Galliumoxid oder ein Diamant ist.