DE112021006919T5

DE112021006919T5 - Elektrische-leistungs-wandlereinrichtung und klimaanlagenvorrichtung

Info

Publication number: DE112021006919T5
Application number: DE112021006919.5T
Authority: DE
Inventors: Akane HONGYO; Akihiro TSUMURA
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2021-01-28
Filing date: 2021-01-28
Publication date: 2023-11-16
Also published as: JPWO2022162827A1; WO2022162827A1; JP7325673B2

Abstract

Eine Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung weist eine Gleichrichterschaltung auf, die dazu konfiguriert ist, Wechselstromspannung, die von einer Wechselstrom-Leistungsquelle zugeführt ist, gleichzurichten und die Wechselstromspannung in Gleichstromspannung zu wandeln; eine Wechselrichterschaltung, die dazu konfiguriert ist, die Gleichstromspannung in Wechselstromspannung zu wandeln und die Wechselstromspannung zu einer Last zuzuführen; und eine Bus-Spannungs-Steuerungsschaltung, die mit einem Bus zwischen einem Ausgangsende der Gleichrichterschaltung und einem Eingangsende der Umrichterschaltung verbunden ist und dazu konfiguriert ist, eine Busspannung in dem Bus zu steuern, in der der Bus einen positiven Bus aufweist, der ein hohes elektrisches Potential aufweist, und einen negativen Bus aufweist, der ein niedriges elektrisches Potential aufweist, die Bus-Spannungs-Steuerungsschaltung einen Widerstand aufweist, der ein Ende verbunden mit dem positiven Bus aufweist, eine erste Diode, die eine Anode verbunden mit dem anderen Ende des Widerstands aufweist, einen Kondensator, der ein Ende verbunden mit einer Kathode der ersten Diode und das andere Ende verbunden mit dem negativen Bus aufweist, ein Relais, das parallel zu dem Widerstand und der ersten Diode verbunden ist, und einen Halbleiterschalter aufweist, der parallel zu der ersten Diode und dem Kondensator verbunden ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung, die dazu konfiguriert ist, elektrische Leistung von einer Wechselstrom-Leistungsquelle in eine beliebige Frequenz und beliebige Spannung zu wandeln und resultieren eine elektrische Leistung zu einer Last wie etwa einen Motor zuzuführen und betrifft eine Klimaanlagenvorrichtung, die mit der Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung bereitgestellt ist.
Hintergrundtechnik
Eine Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung war bekannt, die dazu konfiguriert ist, kommerziell erhältliche Wechselstrom-Elektrische-Leistung in einen Gleichstrom an einer Gleichrichterschaltung gleichzurichten und resultierende elektrische Leistung in eine beliebige Frequenz und beliebige Spannung an einer Wechselrichterschaltung zu wandeln und die resultierende elektrische Leistung zu einer Last wie etwa einen Motor zuzuführen. Zwischen der Gleichrichterschaltung und der Wechselrichterschaltung ist ein Glättungskondensator bereitgestellt, um eine pulsierende Spannung, die durch eine Wechselstrom-Leistungsquellenfrequenz bewirkt ist zu glätten, oder eine Überspannung zu absorbieren, die durch Schalten eines Wechselrichters oder mit einem anderen Zweck bewirkt wird.
Gleichstromspannung zwischen der Gleichrichterschaltung und der Wechselrichterschaltung, die eine Spannung zwischen beiden Enden des Glättungskondensators ist, wird weit verbreitet als eine Busspannung oder eine Gleichstromverbindungsspannung bezeichnet. Einige Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung waren bekannt, die bereitgestellt sind mit einer Überspannungsschutzschaltung im Fall, dass die Spannung einer Wechselstrom-Leistungsquelle sich stark vergrößert oder in dem Fall, dass eine Busspannung sich erhöht, weil eine Ausgabe von einer Wechselrichterschaltung gestoppt wird, während ein Motor in Rotation ist (siehe zum Beispiel Patentliteratur 1).
Die Überspannungsschutzschaltung, die der Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung bereitgestellt, die in Patentliteratur 1 beschrieben ist, ist durch einen Regenerativwiderstand und ein Halbleiterelement ausgebildet, die in Reihe miteinander verbunden sind. Zusätzlich ist die Überspannungsschutzschaltung parallel zu einem Glättungskondensator verbunden. Die Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung, die in Patentliteratur 1 beschrieben ist, weist eine vorgeschlagene Konfiguration auf, in der, wenn eine Busspannung sich erhöht, bewirkt wird, dass ein elektrischer Strom durch den Regenerativwiderstand in der Überspannungsschutzschaltung fließt, um elektrische Leistung zu verbrauchen, und Elemente, die eine Wechselrichterschaltung ausbilden, werden daher vor Überspannung geschützt.
Jedoch ermöglicht eine Schaltungskonfiguration der Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung, die in Patentliteratur 1 beschrieben ist, einem Einschaltstrom, der mehrere Male so groß wie ein Strom im Normalbetrieb ist, durch den Glättungskondensator zu fließen, wenn elektrische Leistung beaufschlagt wird. Wenn der Einschaltstrom fließt, in einigen Fällen, kann ein Fehler, wie etwa ein Zusammenbrechen oder eine Trennung in Elementen einer internen Schaltung bewirkt werden, die in der Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung vorhanden ist. Solch eine Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung weist daher eine verringerte Zuverlässigkeit auf.
Um solch ein Problem zu lösen, sind Verfahren bekannt, das vermeidet, dass solch ein Einschaltstrom fließt, durch Nutzen eines Einschaltstromvermeidungswiderstands (siehe zum Beispiel Patentliteratur 2).
In der Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung, die in Patentliteratur 2 beschrieben ist, sind eine Hochfrequenzspule und ein Schaltelement in Reihe miteinander zwischen Ausgangsenden einer Vollwellengleichrichterschaltung verbunden und eine Diode für ein Gegenstromelement ist mit einem Verbindungspunkt verbunden, an dem die Spule und das Schaltelement miteinander verbunden sind. Diese Einrichtungen, die die Spule, das Schaltelement und die Diode sind, bilden eine Boost-Zerhackerschaltung aus. Zusätzlich sind mit der Spule und der Diode in der Boost-Zerhackerschaltung ein erster Schalter und eine Niederfrequenzspule, die in Reihe miteinander verbunden sind, parallel verbunden. Zusätzlich sind zwischen Ausgangsenden der Boost-Zerhackerschaltung, ein zweiter Schalter und ein Glättungskondensator in Reihe miteinander verbunden. Mit dem zweiten Schalter ist parallel ein Einschaltstromvermeidungswiderstand verbunden. Wie voranstehend beschrieben, in Patentliteratur 2, ist eine Konfiguration vorgeschlagen, in der ein Relais, das durch den ersten Schalter und den zweiten Schalter gebildet ist, in Reihe mit dem Glättungskondensator verbunden ist, durch den elektrischer Strom von kleiner Größe fließt und das Relais wird daher verkleinert.
Zitierungsliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 2020-124104
Patentliteratur 2: Japanische ungeprüfte Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 2009-60705

Kurzdarstellung der Erfindung
Technisches Problem
Jedoch, in der Schaltungskonfiguration, die in Patentliteratur 1 beschrieben ist, in einem Fall, in dem die Schaltungskonfiguration in Patentliteratur 1 und eine Schaltungskonfiguration in Patentliteratur 2 einfach miteinander verbunden sind, um einen Einschaltstrom zu vermeiden, zwei verschiedene Schaltungen, die eine regenerative Schaltung in Patentliteratur 1 und eine Einschaltstromvermeidungsschaltung in Patentliteratur 2 sind, separat bereitgestellt. Probleme liegen daher darin, dass die Schaltungskonfiguration kompliziert ist und die Einrichtung dazu bewirkt ist, in den Kosten anzusteigen.
Die vorliegende Offenbarung ist gemacht, um solche Probleme zu lösen und eine Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung zu erlangen, die dazu konfiguriert ist, Elemente zu schützen, die in der Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung vorgesehen sind, vor sowohl einer Überspannung als auch vor einem Einschaltstrom, und eine Klimaanlagenvorrichtung zu erlangen, die mit der Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung ohne Vergrößerung in Kosten der Teile versehen ist.
Lösung des Problems
Eine Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung weist eine Gleichrichterschaltung auf, die dazu konfiguriert ist, eine Wechselstromspannung gleichzurichten, die von einer Wechselstrom-Leistungsquelle zugeführt ist, und die Wechselstromspannung in Gleichstromspannung zu wandeln; eine Wechselrichterschaltung, die dazu konfiguriert ist, die Gleichstromspannung in Wechselstromspannung zu wandeln und die Wechselstromspannung zu einer Last zuzuführen; und eine Bus-Spannungs-Steuerungsschaltung, die mit einem Bus zwischen einem Ausgangsende der Gleichrichterschaltung und einem Eingangsende der Wechselrichterschaltung verbunden ist und dazu konfiguriert ist, eine Busspannung in dem Bus zu steuern, in der der Bus einen positiven Bus aufweist, der ein hohes elektrisches Potential aufweist und einen negativen Bus aufweist, der ein niedriges elektrisches Potential aufweist, wobei die Bus-Spannungs-Steuerungsschaltung einen Widerstand aufweist, der ein Ende verbunden mit dem positiven Bus aufweist, eine erste Diode, die eine Anode verbunden mit dem anderen Ende des Widerstands aufweist, einen Kondensator, der ein Ende verbunden mit einer Kathode der ersten Diode und dem anderen Ende aufweist, das mit dem negativen Bus verbunden ist, ein Relais aufweist, das parallel zu dem Widerstand und der ersten Diode verbunden ist und einen Halbleiterschalter aufweist, der parallel zu der ersten Diode und dem Kondensator verbunden ist.
Eine Klimaanlagenvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung weist eine Kühlkreislaufvorrichtung auf, die die Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung, einen Kompressor, der dazu konfiguriert ist, durch einen Motor angetrieben zu werden, der die Last für die Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung ist, einen Kondensator, der dazu konfiguriert ist, Kühlmittel, das von dem Kompressor ausgegeben ist, zu kondensieren, ein Expansionsventil, das dazu konfiguriert ist, das kondensierte Kühlmittel zu entspannen, und einen Verdampfer aufweist, der dazu konfiguriert ist, das dekomprimierte Kühlmittel zu verdampfen; und eine Luftsendeeinrichtung auf, die dazu konfiguriert ist, Luft zu zumindest einem von dem Kondensator und dem Verdampfer in der Kühlkreislaufvorrichtung zu senden.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
In der Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung und der Klimaanlagenvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, ist ein Widerstand dazu konfiguriert ist, zwei Rollen zu dienen, als ein Regenerativwiderstand und ein Einschaltstromvermeidungswiderstand, durch Betrieb des Relais und des Halbleiterschalters. Elemente, die in der Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung vorgesehen sind, sind sowohl vor einer Überspannung als auch vor einem Einschaltstrom ohne Vergrößerung der Kosten von Teilen geschützt.
Kurze Beschreibung von Zeichnungen

[1] 1 zeigt ein Schaltungsblockdiagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration einer Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100 gemäß Ausführungsform 1 darstellt.
[2] 2 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Bus-Spannungssteuerungskreislauf darstellt, der ausgeführt wird durch eine Bus-Spannungs-Steuerung 7 in der Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100 gemäß Ausführungsform 1.
[3] 3 zeigt ein Schaltungsblockdiagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration einer Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100A gemäß Ausführungsform 2 darstellt.
[4] 4 zeigt ein Schaltungsblockdiagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration einer Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100B gemäß Ausführungsform 3 darstellt.
[5] 5 zeigt ein Schaltungsblockdiagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration einer Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100C gemäß Ausführungsform 4 darstellt.
[6] 6 zeigt ein Konfigurationsdiagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration einer Klimaanlagenvorrichtung 400 gemäß Ausführungsform 5 darstellt. Beschreibung von Ausführungsformen

Ausführungsformen einer Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung und einer Klimaanlagenvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung werden nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Die vorliegende Offenbarung ist nicht limited auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt und kann verschiedentlich geändert werden ohne sich von dem Geist der vorliegenden Offenbarung zu entfernen. Zusätzlich weist die vorliegende Offenbarung jegliche Kombinationen von kombinierbaren Konfigurationen auf, die in den folgenden Ausführungsformen und Modifikationen beschrieben sind. Zusätzlich sind Elemente, die dieselben Bezugszeichen in den Zeichnungen aufweisen, dieselben oder äquivalente Elemente und die Bezugszeichen sind gemeinsam in dem gesamten Text der Beschreibung. Relative Verhältnisse in der Dimension zwischen den Komponenten, Formen von Komponenten und andere Details von Komponenten, die in den Zeichnungen dargestellt sind, können von denjenigen der tatsächlichen Komponenten abweichen.
Ausführungsform 1
Eine Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung gemäß Ausführungsform 1 ist dazu konfiguriert, elektrische Leistung von einer Wechselstrom-Leistungsquelle in eine beliebige Frequenz und beliebige Spannung zu wandeln und die resultierende elektrische Leistung zu einer Last, wie etwa einen Motor zuzuführen, und dadurch die Last zu treiben. Eine Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung gemäß Ausführungsform 1 ist dazu konfiguriert, ein Einschaltstrom zu vermeiden und Elemente vor Regenerativspannung zu schützen.
[Konfiguration einer Elektrische-Leistungs-Wandlereinrichtung 100]
1 zeigt ein Schaltungsblockdiagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration einer Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100 gemäß Ausführungsform 1 darstellt. Wie in 1 dargestellt, sind mit der Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100 eine Wechselstrom-Leistungsquelle 1, die eine elektrische Leistungsquelle ist, und einen Motor 2, der eine Last ist, jeweils verbunden. Die Wechselstrom-Leistungsquelle 1 ist zum Beispiel eine kommerziell erhältliche elektrische Leistungsquelle, die drei Phasen aufweist, die zum Beispiel eine U-Phase, eine V-Phase und eine W-Phase sind. Der Motor 2 ist ein Permanentmagnetsynchronmotor, der drei Phasen aufweist, die zum Beispiel eine U-Phase, eine V-Phase und eine W-Phase sind.
Die Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100 ist, wie in 1 dargestellt, mit einer Gleichrichterschaltung 3, einer Bus-Spannungs-Steuerungsschaltung 4, einer Wechselrichterschaltung 5 und einem Elektrischer-Strom-Sensor 6 bereitgestellt. Die Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100 ist auch mit einer Bus-Spannungs-Steuerung 7 und einer Wechselrichterschaltungssteuerung 8 versehen. Diese Komponenten sind nachstehend beschrieben.
Die Gleichrichterschaltung 3 ist mit der Wechselstrom-Leistungsquelle 1 verbunden. Die Gleichrichterschaltung 3 ist dazu konfiguriert ist, Wechselstromspannung, die von der Wechselstrom-Leistungsquelle 1 zugeführt ist, gleichzurichten und die Wechselstromspannung in Gleichstromspannung zu wandeln. Die Gleichstromspannung, die durch die Gleichrichterschaltung 3 gleichgerichtet ist, weist eine Hochschwingungskomponente niederer Ordnung auf, die sich von einer Spannungsfrequenz der Wechselstrom-Leistungsquelle 1 ableitet. Die Hochschwingungskomponente niederer Ordnung wird auch als Pulsationskomponente bezeichnet. Die Hochschwingungskomponente niederer Ordnung pulsiert zum Beispiel bei einer Frequenz sechsmal so hoch wie die Spannungsfrequenz der Wechselstrom-Leistungsquelle 1. Die Gleichrichterschaltung 3 ist zum Beispiel durch eine Vollbrückenschaltung ausgebildet, die mit sechs Gleichrichterdioden 30 bereitgestellt ist. Genauer gesagt, sind zwei Gleichrichterdioden 30 in Reihe miteinander verbunden und formen daher einen Reihenkörper. Drei dieser Reihenkörper werden dann vorgesehen. Durch Verbinden der drei Reihenkörper parallel zueinander, wird die Vollbrückenschaltung ausgebildet. Für die Gleichrichterschaltung 3, können auch Schaltelemente wie etwa Transistoren genutzt werden anstatt der Gleichrichterdioden 30. Ausgangsenden der Gleichrichterschaltung 3 sind jeweils mit einem Bus verbunden (siehe Bezugszeichen 11 und 12) in der Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100. Der Bus in der Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100 weist einen positiven Bus 11 und einen negativen Bus 12 auf. Der positive Bus 11 ist ein Busabschnitt, der ein hohes elektrisches Potential aufweist und der negative Bus 12 ist ein Busabschnitt, der ein niedriges elektrisches Potential aufweist. Der positive Bus 11 und der negative Bus 12 können auch gemeinsam bezeichnet werden als ein Bus 11 und 12 in einigen der nachstehend beschriebenen Fälle.
Die Bus-Spannungs-Steuerungsschaltung 4 ist mit dem Bus zwischen den Ausgangsenden der Gleichrichterschaltung 3 und den Eingangsenden der Wechselrichterschaltung 5 verbunden. Mit anderen Worten ist die Bus-Spannungs-Steuerungsschaltung 4 zwischen den Ausgangsenden der Gleichrichterschaltung 3 und den Eingangsenden der Wechselrichterschaltung 5 angeordnet und mit dem positiven Bus 11 und dem negative Bus 12 verbunden. Die Bus-Spannungs-Steuerungsschaltung 4 ist dazu konfiguriert, die Busspannung des Bus 11 und 12 zu steuern. Die Busspannung ist eine Potentialdifferenz zwischen dem positiven Bus 11, der ein hohes elektrisches Potential aufweist, und dem negativen Bus 12, der ein niedriges elektrisches Potential aufweist. Die Bus-Spannungs-Steuerungsschaltung 4 ist mit einem Widerstand 41, einer ersten Diode 42, einem Kondensator 43, einem Relais 44 und einem Halbleiterschalter 45 bereitgestellt.
Wie in 1 dargestellt, in der Reihenfolge von einem hohen elektrischen Potential in Richtung eines niedrigen elektrischen Potentials, sind der Widerstand 41, die erste Diode 42, die eine Anode aufweist, die bei einem hohen elektrischen Potential ist und der Kondensator 43 in Reihe zueinander verbunden. Mit anderen Worten, ist ein Ende des Widerstands 41 mit dem positiven Bus 11 verbunden, das andere Ende des Widerstands 41 ist mit der Anode der ersten Diode 42 verbunden und eine Kathode der ersten Diode 42 ist mit einer positiven Elektrode des Kondensators 43 verbunden. Eine negative Elektrode des Kondensators 43 ist mit dem negativen Bus 12 verbunden. In der nachstehenden Beschreibung, sind ein Verbindungspunkt, bei dem der Widerstand 41 und der positive Bus 11 miteinander verbunden sind, bezeichnet als ein Verbindungspunkt C1 und ein Verbindungspunkt, bei dem die negative Elektrode des Kondensators 43 und der negative Bus 12 verbunden sind, ist bezeichnet als ein Verbindungspunkt C2.
Der Kondensator 43 ist zum Beispiel durch einen Elektrolytkondensator ausgebildet, der eine große elektrostatische Kapazität aufweist und ist dazu konfiguriert, eine Wellenform der Hochschwingungskomponente niederer Ordnung in der Gleichstromspannung zu glätten, die durch die Gleichrichterschaltung 3 gleichgerichtet ist. Der Kondensator 43 ist jedoch nicht auf diesen Fall beschränkt, und kann auch ein Kondensator sein, der nicht dazu konfiguriert ist, eine Spannung zu glätten. Mit anderen Worten kann der Kondensator 43 auch durch einen Kondensator ausgebildet sein, der eine geringe elektrostatische Kapazität aufweist und nicht dazu konfiguriert ist, eine Wellenform der Hochschwingungskomponente niederer Ordnung in der Gleichstromspannung zu glätten, die durch die Gleichrichterschaltung 3 gleichgerichtet ist. Als ein Kondensator von niederer Kapazität, der eine Spannung nicht glättet, wird zum Beispiel ein Filmkondensator oder ein Keramikkondensator genutzt. In einem Fall, in dem der Kondensator 43 gebildet ist durch einen Filmkondensator oder einen Keramikkondensator, ist der Kondensator 43 weniger dazu in der Lage, eine Spannungsfluktuation zu absorbieren, und der Bedarf für die Bus-Spannungs-Steuerung 7 in Ausführungsform 1 steigt daher an, und der Einfluss durch ihren vorteilhaften Effekt wird auch vergrößert.
Das Relais 44 ist parallel zu dem Widerstand 41 und der ersten Diode 42 verbunden. Mit anderen Worten sind der Widerstand 41 und die erste Diode 42 in Reihe miteinander verbunden und daher bilden sie einen Reihenkörper aus und das Relais 44 ist parallel zu dem Reihenkörper verbunden. Das Relais 44 ist zum Beispiel ein mechanisches Relais. Das Relais 44 ist dazu konfiguriert, mit Elektrizität versorgt zu werden und getrennt zu werden gemäß einem Schutzschaltsignal, das durch die Bus-Spannungs-Steuerung 7 ausgegeben wird, die später beschrieben wird. In einem Fall, in dem das Relais 44 mit Elektrizität versorgt wird, fließt ein elektrischer Strom durch das Relais 44 und ein elektrischer Strom fließt nicht durch den Widerstand 41 und die erste Diode 42. Auf der anderen Seite, in einem Fall, in dem das Relais 44 getrennt wird, fließt ein elektrischer Strom nicht durch das Relais 44 und ein elektrischer Strom fließt durch den Widerstand 41 und die erste Diode 42.
Der Halbleiterschalter 45 ist parallel zu der ersten Diode 42 und dem Kondensator 43 verbunden. Mit anderen Worten sind die erste Diode 42 und der Kondensator 43 in Reihe miteinander verbunden und bilden daher einen Reihenkörper aus und der Halbleiterschalter 45 ist parallel zu dem Reihenkörper verbunden. Der Halbleiterschalter 45 ist zum Beispiel ein Schaltelement wie etwa ein bipolarer Transistor mit isoliertem Gate (IGBT) und ein Metalloxidhalbleiterfeldeffekttransistor (MOSFET). Der Halbleiterschalter 45 ist dazu konfiguriert ist, eingeschaltet zu werden und ausgeschaltet zu werden gemäß einem Schutzschaltsignal, das durch die Bus-Spannungs-Steuerung 7 ausgegeben wird, die später beschrieben wird. In einem Fall, in dem der Halbleiterschalter 45 eingeschaltet wird, fließt ein elektrischer Strom durch den Halbleiterschalter 45 und ein elektrischer Strom fließt nicht durch die erste Diode 42 und den Kondensator 43. Auf der anderen Seite, in einem Fall, in dem der Halbleiterschalter 45 ausgeschaltet wird, fließt ein elektrischer Strom nicht durch den Halbleiterschalter 45 und ein elektrischer Strom fließt durch in Richtung durch den Kondensator 43 über das Relais 44 oder über den Widerstand 41 und die erste Diode 42.
Wenn das Relais 44 getrennt wird und der Halbleiterschalter 45 an ist, dient der Widerstand 41 als ein Regenerativwiderstand, die dazu konfiguriert ist, elektrische Regenerativleistung zu verbrauchen, die von dem Motor 2 erzeugt wird. Zusätzlich, wenn das Relais 44 getrennt ist und der Halbleiterschalter 45 aus ist, dient der Widerstand 41 auch als ein Einschaltstromvermeidungswiderstand, der dazu konfiguriert ist, einen Einschaltstrom zu verbrauchen, der zu einem Zeitpunkt erzeugt wird, wenn elektrische Leistung von der Wechselstrom-Leistungsquelle 1 beaufschlagt wird. Ein Widerstandswert des Widerstands 41 ist bestimmt auf jeglichen Wert, der geeignet ist, der für die regenerative elektrische Leistung und den Einschaltstrom geeignet ist, die voranstehend beschrieben sind.
Die Wechselrichterschaltung 5 ist, wie in 1 dargestellt, verbunden mit dem positiven Bus 11 und dem negative Bus 12, die Ausgangsenden der Bus-Spannungs-Steuerungsschaltung 4 sind. Die Wechselrichterschaltung 5 ist dazu konfiguriert, Gleichstromspannung zu wandeln, die durch die Gleichrichterschaltung 3 gleichgerichtet ist, in Wechselstromspannung und die Spannung an den Motor 2 auszugeben. In dieser Beschreibung ist der Motor 2 ein Beispiel der Last für die Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100. Die Last für die Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100 jedoch, kann auch eine andere Einrichtung sein. Die Wechselrichterschaltung 5 ist gebildet zum Beispiel durch eine Vollbrückenschaltung, die mit sechs IGBTs bereitgestellt ist. Genauer gesagt sind zwei IGBTs 50 in Reihe miteinander verbunden und bilden daher einen Reihenkörper aus. Drei dieser Reihenkörper sind dann vorbereitet. Durch Verbinden der drei Reihenkörper parallel zueinander, wird die Vollbrückenschaltung ausgebildet. In der nachstehenden Beschreibung wird in den Reihenkörpern jeder der IGBTs 50, der mit dem positiven Bus 11 verbunden ist, bezeichnet als ein oberer IGBT 50, und jeder der IGBTs 50, die mit dem negativen Bus 12 verbunden sind, ist bezeichnet als ein unterer IGBT 50. Zusätzlich ist mit jedem der IBGTs 50 eine Freilaufdiode 51 antiparallel verbunden. Die IGBTs 50 sind dazu konfiguriert, eingeschaltet zu werden und ausgeschaltet zu werden unabhängig voneinander gemäß jeweiliger Treiberschaltsignale, die durch die Wechselrichterschaltungssteuerung 8 ausgegeben werden, die später beschrieben wird. Die IGBTs 50 werden eingeschaltet und ausgeschaltet und Gleichstromspannung wird daher gewandelt in Wechselstromspannung. Für die Wechselrichterschaltung 5 können andere Schaltelemente wie etwa MOSFETs auch genutzt werden anstatt der IGBTs 50.
Der Elektrischer-Strom-Sensor 6 ist bereitgestellt an Leitungen, die die Wechselrichterschaltung 5 und den Motor 2 miteinander verbinden. Der Elektrischer-Strom-Sensor 6 ist dazu konfiguriert, eine Elektrischer-Strom-Wert eines elektrischen Stroms zu detektieren, der von der Wechselrichterschaltung 5 zu dem Motor 2 fließt und Elektrischer-Strom-Information auszugeben. In einem Fall, in dem der Motor 2 ein Drei-Phasen-Motor ist, weist die Elektrischer-Strom-Information einen Wert eines Phasenstroms der drei Phasen auf, die eine U-Phase, eine V-Phase und eine W-Phase sind. Der Elektrischer-Strom-Sensor 6 ist zum Beispiel ein Elektrischer-Strom-Sensor, der einen Stromtransformator für ein Messinstrument nutzt, was auch bezeichnet wird als CT. Der Elektrischer-Strom-Sensor 6 kann auch gebildet sein durch einen weiteren Elektrischen-Strom-Sensor. Genauer gesagt kann der Elektrischer-Strom-Sensor 6 auch gebildet sein durch einen Elektrischen-Strom-Sensor mit einem Einzel-Kurzschluss-Elektrischer-Strom-Detektionsverfahren, das ein Kurzschlusswiderstand nutzt, der in dem negativen Bus 12 bereitgestellt ist, der ein niedriges elektrisches Potential aufweist, in der Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100. Alternativ kann der Elektrischer-Strom-Sensor 6 auch gebildet sein durch einen Elektrischer-Strom-Sensor mit einem Drei-Kurzschluss-Elektrischer-Stromdetektionsverfahren, das Kurzschlusswiderstände nutzt, die jeweils in Reihe mit den entsprechenden der unterem IGBTs 50 in der Wechselrichterschaltung 5 verbunden sind.
An die Bus-Spannungs-Steuerung 7 wird eine Wechselrichter-Schaltungs-Betriebsmodusausgabe durch die Wechselrichterschaltungssteuerung 8, die später beschrieben wird, eingegeben. Die Wechselrichter-Schaltungs-Betriebsmodus ist ein Signal, das angibt, ob oder nicht die Wechselrichterschaltung 5 in Betrieb ist. Zum Beispiel in einem Fall, in dem die Wechselrichterschaltung 5 in Betrieb ist, ist ein Wert des Wechselrichter-Schaltungs-Betriebsmodus ist 1. In einem Fall, in dem die Wechselrichterschaltung 5 nicht in Betrieb ist, ist der Wert des Wechselrichter-Schaltungs-Betriebsmodus 0. Die Bus-Spannungs-Steuerung 7 ist dazu konfiguriert, eine Busspannung zu detektieren und ein Schutzschaltsignal auszugeben, um separat das Relais 44 und die Halbleiterschalter 45 auf Basis der detektierten Busspannung und des Wechselrichter-Schaltungs-Betriebsmodus zu betreiben. Schritte dieser Handlungsprozedur der Bus-Spannungs-Steuerung 7 werden später mit Bezug auf ein Flussdiagramm beschrieben, das in 2 dargestellt ist. Zusätzlich ist die Bus-Spannungs-Steuerung 7 auch dazu konfiguriert, die detektierte Busspannung an die Wechselrichterschaltungssteuerung 8 auszugeben. Die Busspannung ist nur erforderlich detektiert zu werden, wie allgemein bekannt, durch Überwachen eines Werts des teilweisen Drucks der Busspannung geteilt durch einen Widerstand.
An die Wechselrichterschaltungssteuerung 8 wird ein Betriebsbefehl, wie etwa ein Geschwindigkeitsbefehl und ein Momentenbefehl von außen eingegeben. Die Wechselrichterschaltungssteuerung 8 ist dazu konfiguriert, ein Treiberschaltsignal an die Wechselrichterschaltung 5 gemäß dem Betriebsbefehl auszugeben. Als ein Verfahren für die Geschwindigkeits- und Momentensteuerung des Motors 2, ist bspw. eine Vektorsteuerung bekannt, mit der eine Rückkopplungssteuerung ausgeübt wird durch Nutzen eines dq-Koordinatensystems zum Steuern eines elektrischen Stroms. der durch den Motor 2 fließt. In einem Fall einer Vektorsteuerung, ist die Wechselrichterschaltungssteuerung 8 dazu konfiguriert, eine Vektorsteuerung durch Nutzen des Betriebsbefehls, der Elektrischer-Strom-Information, die von dem Elektrischer-Strom-Sensor 6 erlangt ist und Bus-Spannungs-Information auszuüben, die von der Bus-Spannungs-Steuerung 7 erlangt ist. Die Wechselrichterschaltungssteuerung 8 kann nicht in der Vektorsteuerung, sondern auch ein anderes Verfahren nutzen. Genauer gesagt, kann die Wechselrichterschaltungssteuerung 8 auch eine V/f-Konstantsteuerung nutzen, mit der Spannung proportional zu einer Betriebsfrequenz des Motors 2 ausgegeben wird und kann auch Direkt-Momentensteuerung nutzen, mit dem magnetischen Fluss und Momente des Motors 2 gesteuert werden.
Zusätzlich ist die Wechselrichterschaltungssteuerung 8 dazu konfiguriert, ein Wechselrichter-Schaltungs-Betriebsmodus zu erzeugen, der angibt, ob oder nicht, die Wechselrichterschaltung 5 in Betrieb ist, auf der Basis von Elektrischer-Strom-Information, die von dem Elektrischer-Strom-Sensor 6 erlangt wird. Der Wechselrichter-Schaltungs-Betriebsmodus ist ein Signal das Information angibt, ob oder nicht die Wechselrichterschaltung 5 ein Treiberschalter betreibt und daher den Motor 2 treibt. Die Wechselrichterschaltungssteuerung 8 ist dazu konfiguriert, den erzeugten Wechselrichter-Schaltungs-Betriebsmodus an die Bus-Spannungs-Steuerung 7 auszugeben.
Eine Hardwarekonfiguration von jeder von der Bus-Spannungs-Steuerung 7 und der Wechselrichterschaltungssteuerung 8 wird nachstehend beschrieben. Die Bus-Spannungs-Steuerung 7 und die Wechselrichterschaltungssteuerung 8 sind jeweils durch eine Verarbeitungsschaltung ausgebildet. Die Verarbeitungsschaltung ist gebildet durch zugewiesene Hardware oder einen Prozessor. Die zugewiesene Hardware ist zum Beispiel eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA) oder eine andere Schaltung. Der Prozessor führt ein Programm aus, das den im Speicher gespeichert ist. Die Bus-Spannungs-Steuerung 7 und die Wechselrichterschaltungssteuerung 8 weisen jeweils einen Speicher auf. Der Speicher ist ein nicht flüchtiger oder ein flüchtiger Halbleiterspeicher, wie etwa ein Zufallszugriffsspeicher (RAM), ein Nur-Lese-Speicher (ROM), ein Flash-Speicher und ein löschbarer programmierbarer ROM (EPROM) oder eine Scheibe, wie etwa eine magnetische Scheibe, eine flexible Scheibe und eine optische Scheibe.
[Handlung der Elektrische-Leistungs-Wandlereinrichtung 100]
Als Nächstes wird eine gesamte Handlung bzw. Betrieb der Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100 kurz beschrieben.
<Normalbetrieb>
Eine Handlung im normalen Betrieb der Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100, die in 1 dargestellt ist, wird nachstehend beschrieben. Während des Normalbetriebs, in der Bus-Spannungs-Steuerungsschaltung 4, wird das Relais 44 mit Elektrizität versorgt und der Halbleiterschalter 45 ist aus. In der Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100 richtet die Gleichrichterschaltung 3 gleich und wandelt die Wechselstromspannung, die von der Wechselstrom-Leistungsquelle 1 eingegeben ist, in Gleichstromspannung. Während des Normalbetriebs, ist die Busspannung niedriger als ein voreingestellter Referenzwert. Mit anderen Worten, in einem Fall, in dem die Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100 in einer Abnormalität ist, ist die Busspannung höher als oder gleich zu dem Referenzwert. Der Referenzwert ist vorbestimmt unter Berücksichtigung des Druckwiderstand von jedem Element in der Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100 und eine Betriebsgeschwindigkeit von jedem von dem Relais 44 und dem Halbleiterschalter 45 und ist gespeichert in dem Speicher in der Bus-Spannungs-Steuerung 7.
Die Bus-Spannungs-Steuerung 7 detektiert die Busspannung und bestimmt, ob oder nicht die Busspannung niedriger als der Referenzwert ist. Zusätzlich bestimmt die Bus-Spannungs-Steuerung 7, ob oder nicht die Wechselrichterschaltung 5 in Betrieb auf der Basis des Wechselrichter-Schaltungs-Betriebsmodus, der von der Wechselrichterschaltungssteuerung 8 eingegeben ist. In einem Fall, in dem diese Bestimmungsergebnisse angeben, dass die Busspannung niedriger ist als der Referenzwert ist und die Wechselrichterschaltung 5 in Betrieb ist, erhält die Bus-Spannungs-Steuerung 7 einen Zustand aufrecht, in dem das Relais 44 mit Elektrizität versorgt wird und der Halbleiterschalter 45 ist aus. Zwischen dem positiven Bus 11 und dem negativen Bus 12, ist dadurch nur ein Pfad verbunden durch das Relais 44 und den Kondensator 43. Mit anderen Worten fließt elektrischer Strom nicht durch den Widerstand 41 und die erste Diode 42.
Die Wechselrichterschaltungssteuerung 8 gibt ein Treiberschaltsignal an die Wechselrichterschaltung 5 gemäß einer Betriebsbefehlseingabe von außen aus und einer Elektrischer-Strom-Informationsausgabe von dem Elektrischer-Strom-Sensor 6. Die Wechselrichterschaltung 5 schaltet ein oder schaltet aus jeden der IGBTs 50 gemäß der Treiberschaltsignalausgabe durch die Wechselrichterschaltungssteuerung 8 und wandelt dadurch die Gleichstromspannung, die durch die Gleichrichterschaltung 3 gleichgerichtet ist in Wechselstromspannung, die eine gewünschte Frequenz und gewünschte Spannung aufweist, die zu dem Betriebsbefehl passt und gibt dann die Spannung an den Motor 2 aus.
Wie voranstehend beschrieben, während des Normalbetriebs der Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100, zwischen dem positiven Bus 11 und dem negativen Bus 12, ist nur ein Pfad verbunden durch das Relais 44 und den Kondensator 43. Ein elektrischer Strom fließt daher nicht durch den Widerstand 41 und, ohne einen Verlust in den Widerstand 41, wird elektrische Leistung zu dem Motor 2 zugeführt.
<Einschaltstromschutzhandlung, wenn elektrische Leistung anliegt>
Eine Handlung zu einem Zeitpunkt, wenn elektrische Leistung an die Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100, die in 1 dargestellt ist, angelegt wird, wird nachstehend beschrieben. Bevor die Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100 in Betrieb ist, das bedeutet, wenn eine Spannung nicht von der Wechselstrom-Leistungsquelle 1 zu der Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100 angegeben wird, detektiert die Bus-Spannungs-Steuerung 7 die Busspannung und bestimmt, ob oder nicht, die Busspannung geringer als der Referenzwert ist. Zu diesem Zeitpunkt, wird eine Spannung nicht eingegeben von der Wechselstrom-Leistungsquelle 1 zu der Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100 und die Busspannung ist daher niedriger als der Referenzwert.
Zusätzlich bestimmt Bus-Spannungs-Steuerung 7, ob oder nicht die Wechselrichterschaltung 5 in Betrieb Ist auf der Basis des Wechselrichter-Schaltungs-Betriebsmoduseingabe, die von der Wechselrichterschaltungssteuerung 8 eingegeben wird. Zu diesem Zeitpunkt ist die Wechselrichterschaltung 5 nicht in Betrieb.
Die Bus-Spannungs-Steuerung 7 bestimmt, dass die Busspannung niedriger als der Referenzwert ist und dass die Wechselrichterschaltung 5 nicht in Betrieb ist, gibt Schutzschaltsignale aus, und trennt daher das Relais 44 und schaltet auch den Halbleiterschalter 45 aus. Zwischen dem positiven Bus 11 und dem negativen Bus 12 ist dadurch ein Pfad verbunden durch den Widerstand 41, die erste Diode 42 und den Kondensator 43. In diesem Zustand, wenn eine Spannung eingegeben wird von der Wechselstrom-Leistungsquelle 1 an die Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100, fließt ein Einschaltstrom, der mehrere Male höher ist als ein Normalzustandsstrom bzw. Strom im Normalbetrieb, in Richtung des Kondensators 43. Zu diesem Zeitpunkt fließt der Einschaltstrom jedoch durch den Widerstand 41 in Richtung des Kondensators 43 und der Einschaltstrom ist daher verbraucht in dem Widerstand 41 und es wird vermieden, dass er in den Kondensator 43 fließt. Zu diesem Zeitpunkt dient der Widerstand 41 als ein Einschaltstromvermeidungswiderstand, der dazu ausgebildet ist, einen Einschaltstrom zu vermeiden der zu einem Zeitpunkt erzeugt wird, wenn elektrische Leistung beaufschlagt wird.
<Schutzhandlung von Regenerativspannung, wenn eine Abnormalität bewirkt ist>
Eine Handlung in einem Fall, in dem eine Abnormalität bewirkt ist in der Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100, die in 1 dargestellt ist, ist nachstehend beschrieben. Ein Fall ist denkbar indem, während die Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100 in Betrieb ist, zum Beispiel ein Grund, dass die Wechselrichterschaltungssteuerung 8 eine Abnormalität detektiert und alle Treiberschaltsignale ausschaltet, eine große elektrische Leistung von dem Motor 2 in Richtung der Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100 regeneriert. In diesem Fall steigt die Busspannung schnell an und ist höher als oder gleich zu dem Referenzwert.
In einem Fall, in dem die Bus-Spannungs-Steuerung 7 die Busspannung detektiert und bestimmt, dass die Busspannung höher als oder gleich zu dem Referenzwert ist, gibt die Bus-Spannungs-Steuerung 7 Schutzschaltsignale aus, und trennt daher das Relais 44 und schaltet auch den Halbleiterschalter 45 ein. Zwischen dem positiven Bus 11 und dem negativen Bus 12, ist daher nur ein Pfad verbunden durch den Widerstand 41 und den Halbleiterschalter 45. Die elektrische Regenerativleistung, die von dem Motor 2 regeneriert ist, wird daher an den Widerstand 41 verbraucht und die Busspannung wird auf ein Spannungsniveau in der Wechselstrom-Leistungsquelle 1 herabgesetzt. Zu diesem Zeitpunkt dient der Widerstand 41 als ein Regenerativwiderstand, der dazu konfiguriert ist, jedes Element in der Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100 von der regenerativen elektrischen Leistung zu schützen.
Wie voranstehend beschrieben, in Ausführungsform 1, ist der Widerstand 41 dazu konfiguriert als zwei Widerstände zu dienen, die ein Einschaltstromvermeidungswiderstand und einen Regenerativwiderstand sind.
[Handlung einer Bus-Spannungs-Steuerung 7]
Als Nächstes wird eine Handlung der Bus-Spannungs-Steuerung 7 beschrieben. 2 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Bus-Spannungssteuerungskreislauf darstellt, der durch die Bus-Spannungs-Steuerung 7 in der Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100 gemäß Ausführungsform 1 ausgeführt wird. Der Bus-Spannungssteuerungskreislauf ist ein vorbestimmter Kreislauf und wird wiederholt.
Wie in 2 dargestellt, in dem Bus-Spannungssteuerungskreislauf, bestimmt die Bus-Spannungs-Steuerung 7 in Schritt S1, ob oder nicht die Busspannung niedriger als der Referenzwert ist. Wenn die Busspannung niedriger als der Referenzwert ist, was repräsentiert wird durch JA, fährt der Kreislauf bei Schritt S2 fort. Auf der anderen Seite, wenn die Busspannung höher als oder gleich zu dem Referenzwert ist, der durch NEIN repräsentiert ist, fährt der Kreislauf bei Schritt S7 fort.
In Schritt S2 bestimmt die Bus-Spannungs-Steuerung 7, ob oder nicht die Wechselrichterschaltung 5 in Betrieb ist auf der Basis der Elektrischer-Strom-Information, die von dem Elektrischer-Strom-Sensor 6 erlangt wird. Wenn die Wechselrichterschaltung 5 in Betrieb ist, was repräsentiert wird durch JA, fährt der Kreislauf bei Schritt S3 fort. Auf der anderen Seite, wenn die Wechselrichterschaltung 5 nicht in Betrieb ist, was repräsentiert ist durch NEIN, fährt der Kreislauf bei Schritt S5 fort.
In Schritt S3, gibt die Bus-Spannungs-Steuerung 7 ein Schutzschaltsignal aus und bewirkt daher, dass das Relais 44 mit Elektrizität versorgt wird, und der Kreislauf fährt mit Schritt S4 fort. In Schritt S4, gibt die Bus-Spannungs-Steuerung 7 ein Schutzschaltsignal aus und schaltet daher den Halbleiterschalter 45 aus.
Auf der anderen Seite, in Schritt S5, gibt die Bus-Spannungs-Steuerung 7 ein Schutzschaltsignal aus und trennt daher das Relais 44, und der Kreislauf fährt mit Schritt S6 fort. In Schritt S6, gibt die Bus-Spannungs-Steuerung 7 ein Schutzschaltsignal aus und schaltet daher den Halbleiterschalter 45 aus.
Zusätzlich, in Schritt S7, gibt die Bus-Spannungs-Steuerung 7 ein Schutzschaltsignal aus und trennt daher das Relais 44, und der Kreislauf fährt mit Schritt S8 fort. In Schritt S8, gibt die Bus-Spannungs-Steuerung 7 ein Schutzschaltsignal aus und schaltet daher den Halbleiterschalter 45 ein.
[Vorteilhafte Effekte der Bus-Spannungs-Steuerungsschaltung 4 und der Bus-Spannungs-Steuerung 7]
Vorteilhafte Effekte der Bus-Spannungs-Steuerungsschaltung 4 und der Bus-Spannungs-Steuerung 7 werden nachstehend beschrieben. In einem Fall, in dem die Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100 ein Normalbetrieb durchführt, verläuft der Kreislauf durch Schritt S1, Schritt S2, Schritt S3 und Schritt S4 in dem Flussdiagramm, das in 2 dargestellt ist. Zwischen dem positiven Bus 11 und dem negativen Bus 12, ist daher nur ein Pfad durch das Relais 44 und den Kondensator 43 verbunden. Der Widerstand 41 wird daher übersprungen, und, ohne jeglichen Verlust in den Widerstand 41, ist die Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100 dazu konfiguriert, den Motor 2 mit elektrischer Leistung zu versorgen.
Zusätzlich, bevor die Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100 den Betrieb beginnt, das bedeutet, in einem Fall, in dem die Spannung nicht von der Wechselstrom-Leistungsquelle 1 eingegeben wird, verläuft der Kreislauf durch Schritt S1, Schritt S2, Schritt S5 und Schritt S6 in dem Flussdiagramm, das in 2 dargestellt ist. Zwischen dem positiven Bus 11 und dem negativen Bus 12, ist daher ein Pfad durch den Widerstand 41, die erste Diode 42 und den Kondensator 43 verbunden. In diesem Zustand, wenn eine Spannung eingegeben wird von der Wechselstrom-Leistungsquelle 1, fließt elektrischer Strom durch den Widerstand 41 und ein Einschaltstrom wird daher vermieden, in den Kondensator 43 eingegeben zu werden. Zu diesem Zeitpunkt dient der Widerstand 41 als ein Einschaltstromvermeidungswiderstand.
Zusätzlich, in einem Fall, in dem, während die Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100 in Betrieb ist, gibt jeglicher Grund eine große elektrische Regenerativleistung von dem Motor 2 ein und erhöht die Busspannung, verläuft der Kreislauf durch Schritt S1, Schritt S7 und Schritt S8 in dem in 2 dargestellten Flussdiagramm. Zwischen dem positiven Bus 11 und dem negativen Bus 12, ist daher ein Pfad verbunden durch den Widerstand 41 und den Halbleiterschalter 45. Regenerative elektrische Leistung wird daher an dem Widerstand 41 verbraucht und die Busspannung verringert sich auf ein Spannungsniveau in der Wechselstrom-Leistungsquelle 1. Zu diesem Zeitpunkt, dient der Widerstand 41 als ein Regenerativwiderstand.
Wie voranstehend beschrieben, in Ausführungsform 1, durch Bereitstellen der Bus-Spannungs-Steuerungsschaltung 4 und der Bus-Spannungs-Steuerung 7, ist der eine Widerstand 41 nutzbar als ein Einschaltstromvermeidungswiderstand und ein Regenerativwiderstand. Ohne Vergrößern der Kosten von Teilen in der Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100, wird jedes Element in der Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100 dadurch geschützt, sowohl vor einer durch regenerative elektrische Leistung bewirkten Überspannung als auch von einem Einschaltstrom zum Zeitpunkt, wenn elektrische Leistung angelegt wird.
Ausführungsform 2
Eine Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100A gemäß Ausführungsform 2 ist dazu konfiguriert, einen Widerstandswert eines Einschaltstromvermeidungswiderstands und eines Widerstandswerts eines Regenerativwiderstands zu ändern. 3 zeigt ein Schaltungsblockdiagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration der Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100A gemäß Ausführungsform 2 darstellt. Ein Punkt in einer Konfiguration der Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100A gemäß Ausführungsform 2, der verschieden von der Konfiguration von Ausführungsform 1 ist, die in 1 dargestellt ist, ist dass ein Bus-Spannungs-Steuerungsschaltung 4A bereitgestellt ist anstatt der Bus-Spannungs-Steuerungsschaltung 4, die in 1 dargestellt ist. In der Bus-Spannungs-Steuerungsschaltung 4A, wie in 3 dargestellt, ist ein erster Hilfswiderstand 46 zusätzlich bereitgestellt zwischen dem Widerstand 41 und dem Halbleiterschalter 45 und ist in Reihe verbunden mit dem Halbleiterschalter 45. Die anderen Komponenten sind dieselben wie die Komponenten in Ausführungsform 1 und haben dieselben Bezugszeichen und sind nicht nachstehend beschrieben.
Eine detaillierte Beschreibung ist nachstehend bereitgestellt. In der Bus-Spannungs-Steuerungsschaltung 4A in der Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100A, die in 3 dargestellt ist, ist ein Verbindungspunkt, in dem der Widerstand 41 und die erste Diode 42 verbunden sind, bezeichnet als ein Verbindungspunkt C3. Der erste Hilfswiderstand 46 ist in Reihe zwischen dem Verbindungspunkt C3 und dem Halbleiterschalter 45 verbunden. Wenn der Widerstand 41 als Regenerativwiderstand dient, dient der erste Hilfswiderstand 46 als ein Hilfsregenerativwiderstand.
[Handlung der Bus-Spannungs-Steuerungsschaltung 4A und der Bus-Spannungs-Steuerung 7]
Schritte einer Handlungsprozedur der Bus-Spannungs-Steuerung 7 sind grundlegend dieselben wie die Schritte, die in dem Flussdiagramm, das in 2 dargestellt ist, das voranstehend beschrieben ist. Die Schritte werden daher nachstehend mit Bezug auf 2 beschrieben.
In einem Fall, in dem die Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100 einen Normalbetrieb durchführt, verläuft der Kreislauf durch den Schritt S1, den Schritt S2, den Schritt S3 und den Schritt S4 in dem Flussdiagramm, das in 2 dargestellt ist. Zwischen dem positiven Bus 11 und dem negativen Bus 12, ist daher nur ein Pfad durch das Relais 44 und den Kondensator 43 verbunden. Der Widerstand 41 wird daher übersprungen, und, ohne jeglichen Verlust in den Widerstand 41, ist die Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100 dazu konfiguriert, den Motor 2 mit elektrischer Leistung zu versorgen.
Zusätzlich, bevor die Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100 den Betrieb startet, das heißt, in einem Fall, in dem Spannung nicht eingegeben von der Wechselstrom-Leistungsquelle 1 eingegeben wird, verläuft der Kreislauf durch den Schritt S1, Schritt S2, Schritt S5 und Schritt S6 in dem Flussdiagramm, das in 2 dargestellt ist. Zwischen dem positiven Bus 11 und dem negativen Bus 12, ist daher ein Pfad verbunden durch den Widerstand 41, die erste Diode 42 und den Kondensator 43. In diesem Zustand, wenn eine Spannung eingegeben wird von der Wechselstrom-Leistungsquelle 1, fließt elektrischer Strom durch den Widerstand 41 und ein Einschaltstrom wird daher vermieden. Zu diesem Zeitpunkt dient der Widerstand 41 als ein Einschaltstromvermeidungswiderstand.
Zusätzlich, in einem Fall in dem, während die Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100 in Betrieb ist, aus jeglichem Grund eine große elektrische Regenerativleistung von dem Motor 2 eingegeben wird und die Busspannung erhöht, verläuft der Kreislauf durch Schritt S1, Schritt S7 und Schritt S8 in dem Flussdiagramm, das in 2 dargestellt ist. Zwischen dem positiven Bus 11 und dem negativen Bus 12, ist daher ein Pfad verbunden durch den Widerstand 41, den ersten Hilfswiderstand 46 und den Halbleiterschalter 45. Zu diesem Zeitpunkt ist Ausführungsform 2 verschieden von Ausführungsform 1 darin, dass Komponenten, durch die der Pfad verbunden wird, den ersten Hilfswiderstand 46 aufweisen. In Ausführungsform 2 wird elektrische Regenerativleistung an dem Widerstand 41 verbraucht und der erste Hilfswiderstand 46 und die Busspannung werden daher auf ein Spannungsniveau in der Wechselstrom-Leistungsquelle 1 verringert. Zu diesem Zeitpunkt, dient der Widerstand 41 und der erste Hilfswiderstand 46 als Regenerativwiderstände.
Wenn die Bus-Spannungs-Steuerungsschaltung 4A dazu konfiguriert ist, wie in 3 dargestellt, ist ein Einschaltstromvermeidungswiderstand nur der Widerstand 41, wohingegen Regenerativwiderstände der Widerstand 41 und der erste Hilfswiderstand 46 sind. Der Widerstandswert eines Regenerativwiderstands ist daher höher als der Widerstandswert eines Einschaltstromvermeidungswiderstands um einen Widerstandswert des ersten Hilfswiderstands 46. Auch in Ausführungsform 2, ähnlich zu Ausführungsform 1, wird der Widerstand 41 genutzt als der Einschaltstromvermeidungswiderstand und als der Regenerativwiderstand. Elektrische Regenerativleistung wird daher hauptsächlich in den Widerstand 41 verbraucht. Für den ersten Hilfswiderstand 46, der bereitgestellt als eine Hilfe zu dem Widerstand 41, wird ein Widerstand mit niedrigem Widerstandswert und geringen Kosten genutzt. Kosten werden daher weiter klein gehalten in Ausführungsform 2 gegenüber Kosten in einem Fall, in dem zwei Schaltungen, die eine Einschaltstromvermeidungsschaltung und eine regenerative Schaltung sind, separat voneinander bereitgestellt werden, wie in einem Fall, in dem Patentliteratur 1 und Patentliteratur 2 miteinander kombiniert werden.
In einem Fall, in dem der Widerstandswert eines Einschaltstromvermeidungswiderstands dazu ausgelegt ist, höher zu sein als der Widerstandswert eines Regenerativwiderstands, ist nur erforderlich ein zweiter Hilfswiderstand 49, der dargestellt ist durch eine gepunktete Linie in 3, zur Einschaltstromvermeidung hinzuzufügen. Wenn ein Verbindungspunkt, an dem die Kathode der ersten Diode 42 und das Relais 44 miteinander verbunden sind, bezeichnet wird als ein Verbindungspunkt C4, wird der zweite Hilfswiderstand 49 verbunden zwischen der Kathode der ersten Diode 42 und dem Verbindungspunkt C4. Mit anderen Worten, ist der zweite Hilfswiderstand 49 verbunden in Reihe zwischen der ersten Diode 42 und dem Kondensator 43 und parallel zu dem Relais 44 verbunden. Wenn der Widerstand 41 als ein Einschaltstromvermeidungswiderstand dient, dient der zweite Hilfswiderstand 49 als ein Hilfseinschaltstromvermeidungswiderstand.
In einem Fall, in dem, wie voranstehend beschrieben, der zweite Hilfswiderstand 49 zur Einschaltstromvermeidung bereitgestellt ist zwischen der ersten Diode 42 und dem Kondensator 43, ist der Widerstandswert eines Einschaltstromvermeidungswiderstands höher als der Widerstandswert von einem Regenerativwiderstand, um einen Widerstandswert des zweiten Hilfswiderstands 49. Auch in Ausführungsform 2, ähnlich zu Ausführungsform 1, wird der Widerstand 41 genutzt als der Einschaltstromvermeidungswiderstand und als der Regenerativwiderstand. Ein Einschaltstrom wird daher hauptsächlich verbraucht in den Widerstand 41. Für den zweiten Hilfswiderstand 49, der bereitgestellt ist als eine Hilfe für den Widerstand 41, kann ein Widerstand mit einem niedrigem Widerstandswert und geringen Kosten genutzt werden. Die Kosten werden noch geringer gehalten in Ausführungsform 2 als die Kosten in einem Fall mit zwei Schaltungen, die eine Einschaltstromvermeidungsschaltung und eine regenerative Schaltung sind, die separat voneinander vorbereitet sind wie in einem Fall, in der Patentliteratur 1 und der Patentliteratur 2 miteinander kombiniert werden.
Wie voranstehend beschrieben, weist die Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100 gemäß Ausführungsform 2 grundsätzlich dieselbe Konfiguration wie in Ausführungsform 1 auf und ist daher dazu konfiguriert, dieselben vorteilhaften Effekte wie in Ausführungsform 1 zu erzeugen. Zusätzlich, in Ausführungsform 2, zwischen dem Widerstand 41 und dem Halbleiterschalter 45, ist der erste Hilfswiderstand 46 zur Regeneration in Reihe verbunden, der Widerstandswert eines Regenerativwiderstands ist daher höher als der Widerstandswert eines Einschaltstromvermeidungswiderstands. Zusätzlich, in einem Fall, in dem der zweite Hilfswiderstand 49 zur Einschaltstromvermeidung bereitgestellt ist zwischen der ersten Diode 42 und dem Kondensator 43, ist der Widerstandswert eines Einschaltstromvermeidungswiderstands höher als der Widerstandswert eines Regenerativwiderstands. Wie voranstehend beschrieben, durch Hinzufügen des ersten Hilfswiderstands 46 oder des zweiten Hilfswiderstands 49, der einem Zweck dient, wird eine Änderung in dem Widerstandswert eines Einschaltstromvermeidungswiderstands und der Widerstandswert eines Regenerativwiderstands erreicht.
Ausführungsform 3
Ausführungsform 3 ermöglicht einem Schaltelement, dass eine Wechselrichterschaltung 5A bereitgestellt ist, auch als der Halbleiterschalter 45 zu dienen. In diesem Fall ist die Wechselrichterschaltung 5A durch ein intelligentes Leistungsmodul gebildet, das nachstehend als ein IPM bezeichnet wird. Ein IPM ist ein Hochfunktionalitätsmodul, in dem eine zugewiesene Treiberschaltung montiert ist, die dazu konfiguriert ist, weiter Leistung an das IGBT herbeizuführen und die IPM ist auch eine zugewiesene integrierte Schaltung, die dazu konfiguriert ist, sich selbst gegen einen Kurzschluss zu schützen, Leistungsquellenspannung, Überhitzung, und andere Unannehmlichkeiten zu verringern.
4 zeigt ein Schaltungsblockdiagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration einer Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100B gemäß Ausführungsform 3 darstellt. Ein Punkt in der Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100B gemäß Ausführungsform 3, der different von der Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung in Ausführungsform 2 ist, ist, dass eine Bus-Spannungs-Steuerungsschaltung 4B und die Wechselrichterschaltung 5A bereitgestellt sind anstatt der Bus-Spannungs-Steuerungsschaltung 4A und der Wechselrichterschaltung 5, die in 3 dargestellt sind.
Die Wechselrichterschaltung 5A, die in 4 dargestellt ist, ist ein IPM, der mit einem Regenerativmodul versehen ist. Ein IPM, der mit einem Regenerativmodul versehen ist, ist gewöhnlicherweise bereitgestellt mit einer Schutzschaltung 52 als ein Abschnitt des Regenerativmoduls an seinem Eingangsende. Die Schutzschaltung 52 weist eine zweite Diode 53 auf, die eine Kathode verbunden mit dem positiven Bus 11 aufweist, und ein Schaltelement 54 auf, das ein Ende verbunden mit einer Anode der zweiten Diode 53 aufweist. Das andere Ende des Schaltelements 54 ist verbunden mit dem negativen Bus 12. Mit anderen Worten, in der Schutzschaltung 52, in dieser Reihenfolge von hohem elektrischen Potential in Richtung eines niedrigen elektrischen Potentials, sind die zweite Diode 53, die die Kathode an dem hohen elektrischen Potential aufweist, und der Halbleiterschalter 45 in Reihe miteinander verbunden, der verbunden ist mit der Anode der zweiten Diode 53. In Ausführungsform 3, durch Verbinden des Verbindungspunkts C3, an dem der Widerstand 41 und die erste Diode 42 miteinander verbunden sind, und eines Verbindungspunkts C5, an dem die zweite Diode 53 und das Schaltelement 54 miteinander verbunden sind, miteinander, dient das Schaltelement 54 in dem IPM auch als der Halbleiterschalter 45 in der Bus-Spannungs-Steuerungsschaltung 4B.
Das Schaltelement 54 in dem IPM ist gebildet durch, ähnlich zum Halbleiterschalter 45 in der Bus-Spannungs-Steuerungsschaltung 4, ein Schaltelement, wie etwa ein IGBT und ein MOSFET. Das Schaltelement 54 ist dazu konfiguriert, eingeschaltet und ausgeschaltet zu werden gemäß einem Schutzschaltsignal, das durch die Bus-Spannungs-Steuerung 7 ausgegeben wird. In einem Fall, in dem das Schaltelement 54 eingeschaltet wird, fließt ein elektrischer Strom durch das Schaltelement 54 und ein elektrischer Strom fließt nicht durch die erste Diode 42 und den Kondensator 43. Auf der anderen Seite, in einem Fall, in dem das Schaltelement 54 ausgeschaltet ist, fließt ein elektrischer Strom nicht durch das Schaltelement 54.
In Vergleich zwischen 3 und 4, ist die Bus-Spannungs-Steuerungsschaltung 4B, die in 4 dargestellt ist, nicht mit dem Halbleiterschalter 45 in der Bus-Spannungs-Steuerungsschaltung 4A bereitgestellt, die in 3 dargestellt ist. Wenn die Bus-Spannungs-Steuerungsschaltung 4B, wie in 4 dargestellt, dazu konfiguriert ist, und das Schaltelement 54 genutzt wird als der Halbleiterschalter 45, werden eine Einschaltstromvermeidungsschaltung und eine Regenerativschutzschaltung vorbereitet, ohne einen weiteren Halbleiterschalter, der zusätzlich bereitgestellt ist.
Zusätzlich, in der Bus-Spannungs-Steuerungsschaltung 4B, die in 4 dargestellt ist, ist ein Ende, am niedrigen elektrischen Potential, des ersten Hilfswiderstands 46 verbunden mit dem Verbindungspunkt C5. Der Verbindungspunkt C3 und der Verbindungspunkt C5 sind nur erforderlich miteinander verbunden zu werden und der erste Hilfswiderstand 46, muss jedoch nicht bereitgestellt werden.
Die anderen Komponenten sind dieselben Komponenten wie in Ausführungsform 2 und weisen dieselben Bezugszeichen auf und werden nicht nachstehend beschrieben.
[Handlung der Bus-Spannungs-Steuerungsschaltung 4B und der Bus-Spannungs-Steuerung 7]
Schritte einer Handlungsprozedur der Bus-Spannungs-Steuerung 7 sind grundlegend dieselben wie die Schritte im Flussdiagramm, das in 2 das voranstehend beschrieben ist. Die Schritte werden daher nachstehend mit Bezug auf 2 beschrieben. Nur in der Beschreibung nachstehend, ist „HALBLEITERSCHALTER“, der in 2 dargestellt ist, zu lesen als „SCHALTELEMENT“.
In einem Fall, in dem die Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100 einen Normalbetrieb durchführt, verläuft der Kreislauf durch Schritt S1, Schritt S2, Schritt S3 und Schritt S4 in das in 2 dargestellte Flussdiagramm. Zwischen dem positiven Bus 11 und dem negativen Bus 12, ist nur ein Pfad dadurch verbunden durch das Relais 44 und den Kondensator 43. Der Widerstand 41 wird daher übersprungen, und, ohne jeglichen Verlust in den Widerstand 41, ist die Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100 dazu konfiguriert, den Motor 2 mit elektrischer Leistung zu versorgen.
Zusätzlich, bevor die Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100 den Betrieb startet, das heißt, in einem Fall, in dem eine Spannung nicht von der Wechselstrom-Leistungsquelle 1 eingegeben wird, verläuft der Kreislauf durch Schritt S1, Schritt S2, Schritt S5 und Schritt S6 in dem in 2 dargestellten Flussdiagramm. Zwischen dem positiven Bus 11 und dem negativen Bus 12, ist daher ein Pfad verbunden durch den Widerstand 41, die erste Diode 42 und den Kondensator 43. In diesem Zustand, wenn eine Spannung eingegeben wird von der Wechselstrom-Leistungsquelle 1, fließt ein elektrischer Strom durch den Widerstand 41, und ein Einschaltstrom wird daher vermieden. Zu diesem Zeitpunkt dient der Widerstand 41 als ein Einschaltstromvermeidungswiderstand.
Zusätzlich, in einem Fall in dem, während die Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100 in Betrieb ist, jeglicher Grund eine große elektrische Regenerativleistung von dem Motor 2 eingibt und die Busspannung erhöht, verläuft der Kreislauf durch Schritt S1, Schritt S7 und Schritt S8 in dem in 2 dargestellten Flussdiagramm. Zwischen dem positiven Bus 11 und dem negativen Bus 12, ist daher ein Pfad durch den Widerstand 41, der erste Hilfswiderstand 46, und das Schaltelement 54 verbunden. Elektrische Regenerativleistung wird daher an dem Widerstand 41 und dem ersten Hilfswiderstand 46 verbraucht und die Busspannung verringert sich auf eine Spannung in der Wechselstrom-Leistungsquelle 1. Zu diesem Zeitpunkt, dienen der Widerstand 41 und der erste Hilfswiderstand 46 als Regenerativwiderstände.
Wie voranstehend beschrieben, weist die Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100B gemäß Ausführungsform 3 grundlegend dieselbe Konfiguration wie in Ausführungsform 1 und 2 und ist daher dazu konfiguriert, denselben vorteilhaften Effekte wie in Ausführungsform 1 und 2 zu erzeugen. Zusätzlich, in Ausführungsform 3, dient das Schaltelement 54 in der Wechselrichterschaltung 5A, die durch ein IPM gebildet ist, auch als der Halbleiterschalter 45 in der Bus-Spannungs-Steuerungsschaltung 4B. Ohne einen anderen Halbleiterschalter zusätzlich bereitgestellt für die Bus-Spannungs-Steuerungsschaltung 4B, werden so eine Einschaltstromvermeidungsschaltung und eine Regenerativschutzschaltung vorbereitet.
Ausführungsform 4
Eine Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100C gemäß Ausführungsform 4 ist bereitgestellt mit einem Entladewiderstand 48. 5 zeigt ein Schaltungsblockdiagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration der Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100C gemäß Ausführungsform 4 darstellt. Ein Punkt in der Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100C gemäß Ausführungsform 4, der verschieden von der Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung in Ausführungsform 3 ist, ist, dass eine Bus-Spannungs-Steuerungsschaltung 4C bereitgestellt ist, anstatt der Bus-Spannungs-Steuerungsschaltung 4B, die in 4 dargestellt ist. Wie in 5 dargestellt, in der Bus-Spannungs-Steuerungsschaltung 4C, ist der Entladewiderstand 48 parallel zu dem Kondensator 43 verbunden. Die anderen Komponenten sind dieselben wie die Komponenten in Ausführungsform 3 und weisen dieselben Bezugszeichen auf und werden nachstehend nicht beschrieben.
Mit der Bus-Spannungs-Steuerungsschaltung 4C, die konfiguriert ist, wie voranstehend beschrieben, wenn die Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100C nicht in Betrieb ist, das bedeutet, in einem Fall, in dem elektrische Leistung nicht an die Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100C von irgendeiner von der Wechselstrom-Leistungsquelle 1 und dem Motor 2 eingegeben wird, wird eine elektrische Ladung, die in dem Kondensator 43 gespeichert ist, durch den Entladewiderstand 48 entladen. Schaltungen in der Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100C werden daher sicher aufrechterhalten mit verbesserter Dienstbarkeit.
Ein Fall wird voranstehend beschrieben als ein Beispiel, in dem der Entladewiderstand 48 bereitgestellt ist für die Konfiguration von Ausführungsform 3; jedoch ist die Konfiguration nicht auf diesen Fall beschränkt und der Entladewiderstand 48 kann auch bereitgestellt sein, an die Konfiguration von Ausführungsform 1 oder Ausführungsform 2. Auch in diesem Fall, wird eine elektrische Ladung gespeichert in dem Kondensator 43, entladen durch den Entladewiderstand 48, und Schaltungen in der Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100C werden daher sicher aufrechterhalten mit verbesserter Dienstbarkeit.
Wie voranstehend beschrieben, weist die Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100C gemäß Ausführungsform 4 grundlegend dieselbe Konfiguration wie in Ausführungsformen 1 bis 3 auf und ist daher konfiguriert, dieselben vorteilhaften Effekte wie in Ausführungsform 1 bis 3 zu erzeugen. Zusätzlich, in Ausführungsform 4, ist der Entladewiderstand 48 parallel zu dem Kondensator 43 verbunden. Wenn die Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100C nicht in Betrieb ist, wird daher eine elektrische Ladung, die in dem Kondensator 43 gespeichert ist, durch den Entladewiderstand 48 entladen. Als ein Ergebnis, werden Schaltungen in der Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100C daher sicher aufrechterhalten mit verbesserter Dienstbarkeit.
Ausführungsform 5
Ausführungsform 5 beschreibt einen Fall, in dem die Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100 gemäß Ausführungsform 1 in einer Klimaanlagenvorrichtung 400 angewendet wird.
6 zeigt ein Konfigurationsdiagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration der Klimaanlagenvorrichtung 400 gemäß Ausführungsform 5 darstellt. Wie in 6 dargestellt, ist die Klimaanlagenvorrichtung 400 bereitgestellt mit einem Kühlkreislaufvorrichtung 300 und einer Luftsendeeinrichtung 401. Die Kühlkreislaufvorrichtung 300 ist versehen mit einer Kühlmittelkompressoreinrichtung 200, einem Kondensator 301, einem Expansionsventil 302 und einem Verdampfer 303. Die Kühlmittelkompressoreinrichtung 200 ist bereitgestellt mit einem Kompressor 201 und der Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100.
Wie in 6 dargestellt, sind der Kompressor 201 und der Kondensator 301 miteinander durch ein Kühlmittelrohr 304 verbunden. Auf ähnliche Weise sind der Kondensator 301 und das Expansionsventil 302 miteinander durch das Kühlmittelrohr 304 verbunden, das Expansionsventil 302 und der Verdampfer 303 sind miteinander durch das Kühlmittelrohr 304 verbunden, und der Verdampfer 303 und der Kompressor 201 sind miteinander durch das Kühlmittelrohr 304 verbunden. Der Kompressor 201, der Kondensator 301, das Expansionsventil 302 und der Verdampfer 303 werden daher einen Kühlmittelkreislauf ausbilden, durch den Kühlmittel zirkuliert.
Der Kompressor 201 saugt Kühlmittel von seinem Sauganschluss. Der Kompressor 201 komprimiert das angesaugte Kühlmittel in Hochtemperatur- und Hochdruckgaskühlmittel und lässt das Kühlmittel aus seinem Auslassanschluss aus. Der Kompressor 201 weist den Motor 2 auf, dessen änderbare Frequenz gesteuert wird durch die Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100. Der Kompressor 201 ist zum Beispiel ein Wechselrichterkompressor. Der Kompressor 201 ist dazu konfiguriert, eine Betriebsfrequenz auf jegliche Frequenz durch Nutzen der Wechselrichterschaltung 5 in der Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100 zu ändern. Die Menge des Kühlmittels, das von dem Kompressor 201 per Zeiteinheit ausgesendet wird, ist daher beliebig änderbar. Das von dem Kompressor 201 ausgelassene Kühlmittel, wird bewirkt in den Kondensator 301 zu strömen.
Der Kondensator 301 ermöglicht Luft und Kühlmittel, das in den Kondensator 301 fließt, Wärme miteinander auszutauschen. Der Kondensator 301 kondensiert das Hoch-Temperatur und Hoch-Druckkühlmittel, das bewirkt ist von dem Kompressor 201 in den Kondensator 301 zu strömen, in Hochdruck-Einzelphasen-Flüssiges-Kühlmittel. Der Kondensator 301 ist zum Beispiel ein Lamellen-und-Rohrwärmetauscher.
Das Expansionsventil 302 ist eine Druckreduzierungseinrichtung, die dazu konfiguriert ist, flüssiges Kühlmittel zu entspannen und zu expandieren, das bewirkt ist, von dem Kondensator 301 auszuströmen. Das Expansionsventil 302 ist gebildet durch, zum Beispiel, ein elektronisches Expansionsventil. In einem Fall, in dem das Expansionsventil 302 gebildet ist durch ein elektronisches Expansionsventil, ist ein Öffnungsgrad eingestellt gemäß einem Befehl von einer Komponente wie etwa einer nicht dargestellten Steuerung. Das Expansionsventil 302 ist angeordnet zwischen dem Kondensator 301 und dem Verdampfer 303. Das Expansionsventil 302 entspannt das flüssige Kühlmittel, das bewirkt ist von dem Kondensator 301 auszuströmen in Zwei-Phasen-Kühlmittel mit Niedrigdruckgaskühlmittel und flüssigem Kühlmittel.
Der Verdampfer 303 ermöglicht Luft und Kühlmittel, das in dem Verdampfer 303 strömt, Wärme miteinander auszutauschen. Der Verdampfer 303 verdampft einen flüssigen Kühlmittelabschnitt des Zwei-Phasen-Gas-Flüssigkühlmittels, das bewirkt ist, von dem Expansionsventil 302 in den Verdampfer 303 zu strömen und bewirkt daher eine Änderung des Zwei-Phasen-Gas-Flüssigkühlmittels in Niedrigdruck-Einzelphasen-Gas-Kühlmittel. Der Verdampfer 303 ist zum Beispiel ein Lamellen-und-Rohrwärmetauscher.
Zusätzlich ist die Luftsendeeinrichtung 401 dazu konfiguriert, Luft zu zumindest einem von dem Kondensator 301 und dem Verdampfer 303 zu senden.
Die Kühlkreislaufvorrichtung 300 ist dazu konfiguriert, eine Prozedur des Verdampfens, Komprimierens, Kondensierend und Entspannen des Kühlmittels zu wiederholen. Das Kühlmittel ändert sich von seiner flüssigen Phase in eine Gasphase und ändert sich weiter von der Gasphase in eine flüssige Phase und das Kühlmittel und die Luft außerhalb der Vorrichtung, tauschen daher Wärme miteinander aus. Durch Kombinieren der Kühlkreislaufvorrichtung 300 und der Luftsendeeinrichtung 401, die Luft außerhalb der Vorrichtung zirkuliert, miteinander, wird die Klimaanlagenvorrichtung 400 daher gebildet.
In vergangenen Jahren hat der Bedarf an aufstrebenden Ländern für Klimaanlagenvorrichtungen zugenommen und die ökonomische Bereitstellung der Klimaanlagenvorrichtung 400, die dazu konfiguriert ist, die Frequenz des Motors 2 durch Nutzen der Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100 zu ändern, ist daher wichtig. Es ist ein Fall voranstehend beschrieben als ein Beispiel, in dem die Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100 gemäß Ausführungsform 1 angewendet wird auf die Klimaanlagenvorrichtung 400; jedoch ist eine solche Anwendung nicht beschränkt auf diesen Fall, und jegliche der Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtungen 100A, 100B und 100C gemäß Ausführungsformen 2 bis 4 können auch angewendet werden in der Klimaanlagenvorrichtung 400. Wie voranstehend beschrieben, wenn die Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100, 100A, 100B oder 100C gemäß den entsprechenden Ausführungsformen 1 bis 4 genutzt wird, ist einer bzw. ein einziger Widerstand 41 nutzbar als ein Einschaltstromvermeidungswiderstand und als ein Regenerativwiderstand. Die Kosten von Teilen in der Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100, 100A, 100B oder 100C werden daher niedrig gehalten. Als ein Ergebnis, werden die Kosten von Teilen in der Klimaanlagenvorrichtung 400 auch niedrig gehalten und ein vorteilhafter Effekt wird daher erzeugt darin, dass die Klimaanlagenvorrichtungen ökonomisch bereitgestellt werden.
Gleichsam ist die Klimaanlagenvorrichtung 400, die voranstehend als ein Beispiel beschrieben ist, in die Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100, 100A, 100B oder 100C angewendet wird und die Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100, 100A, 100B oder 100C ist natürlich auch nutzbar in anderen Maschinen. Die Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung 100, 100A, 100B oder 100C gemäß den entsprechenden Ausführungsformen 1 bis 5 kann auch angewendet werden auf, zum Beispiel, einer mechanischen Einrichtung, wie etwa einem Gebläse und eine Pumpe.
Bezugszeichenliste
1: Wechselstrom-Leistungsquelle, 2: Motor, 3: Gleichrichterschaltung, 4: Bus-Spannungs-Steuerungsschaltung, 4A: Bus-Spannungs-Steuerungsschaltung, 4B: Bus-Spannungs-Steuerungsschaltung, 4C: Bus-Spannungs-Steuerungsschaltung, 5: Wechselrichterschaltung, 5A: Wechselrichterschaltung, 6: Elektrischer-Strom-Sensor, 7: Bus-Spannungs-Steuerung, 8: Wechselrichterschaltungssteuerung, 11: positiver Bus, 12: negativer Bus, 30: Gleichrichterdiode, 41: Widerstand, 42: erste Diode, 43: Kondensator, 44: Relais, 45: Halbleiterschalter, 46: erster Hilfswiderstand, 48: Entladewiderstand, 49: zweiter Hilfswiderstand, 51: Freilaufdiode, 52: Schutzschaltung, 53: zweite Diode, 54: Schaltelement, 100: Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung, 100A: Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung, 100B: Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung, 100C: Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung, 200: Kühlmittelkompressoreinrichtung, 201: Kompressor, 300: Kühlkreislaufvorrichtung, 301: Kondensator, 302: Expansionsventil, 303: Verdampfer, 304: Kühlmittelrohr, 400: Klimaanlagenvorrichtung, 401: Luftsendeeinrichtung
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2020124104 [0007]
JP 200960705 [0007]

Claims

Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung, mit: einer Gleichrichterschaltung, die dazu konfiguriert ist, Wechselstromspannung, die von einer Wechselstrom-Leistungsquelle zugeführt ist, gleichzurichten und die Wechselstromspannung in Gleichstromspannung zu wandeln; eine Wechselrichterschaltung, die dazu konfiguriert ist, die Gleichstromspannung in Wechselstromspannung zu wandeln und die Wechselstromspannung einer Last zuzuführen; und einer Bus-Spannungs-Steuerungsschaltung, die mit einem Bus zwischen einem Ausgangsende der Gleichrichterschaltung und einem Eingangsende der Wechselrichterschaltung verbunden ist und dazu konfiguriert ist, eine Busspannung in dem Bus zu steuern, wobei der Bus einen positiven Bus aufweist, der ein hohes elektrisches Potential aufweist, und einen negativen Bus aufweist, der ein niedriges elektrisches Potential aufweist, wobei die Bus-Spannungs-Steuerungsschaltung aufweist einen Widerstand, der ein Ende verbunden mit dem positiven Bus aufweist, eine erste Diode, die eine Anode verbunden mit einem anderen Ende des Widerstands aufweist, einem Kondensator, der ein Ende verbunden mit einer Kathode der ersten Diode und ein anderes Ende verbunden mit dem negativen Bus aufweist, ein Relais, das parallel zu dem Widerstand und der ersten Diode verbunden ist, und ein Halbleiterschalter, der parallel zu der ersten Diode und dem Kondensator verbunden ist.
Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung nach Anspruch 1, wobei, wenn das Relais getrennt ist und der Halbleiterschalter an ist, der Widerstand dazu konfiguriert ist, als ein Regenerativwiderstand zu dienen, der dazu konfiguriert ist, elektrische Regenerativleistung zu verbrauchen, die von der Last regeneriert ist, und, wenn das Relais getrennt ist und der Halbleiterschalter aus ist, der Widerstand dazu konfiguriert ist, als ein Einschaltstromvermeidungswiderstand zu dienen, der dazu konfiguriert ist, einen Einschaltstrom zu verbrauchen, der erzeugt ist zu einem Zeitpunkt, wenn elektrische Leistung von der Wechselstrom-Leistungsquelle beaufschlagt wird.
Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, mit einer Bus-Spannungs-Steuerung, die dazu konfiguriert ist, den Halbleiterschalter zu steuern und einzuschalten und auszuschalten, wobei die Bus-Spannungs-Steuerung dazu konfiguriert ist die Busspannung zu detektieren, zu bestimmen, ob oder nicht die detektierte Busspannung niedriger als ein Referenzwert ist, den Halbleiterschalter auszuschalten, wenn die Busspannung niedriger als der Referenzwert ist, und zu bewirken, dass das Relais getrennt wird und den Halbleiterschalter einzuschalten, wenn die Busspannung höher als oder gleich zu dem Referenzwert ist.
Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit: einem Elektrischer-Strom-Sensor, der dazu konfiguriert ist, einen Elektrischer-Strom-Wert eines elektrischen Stroms zu detektieren, der von der Wechselrichterschaltung zu der Last fließt, und Elektrischer-Strom-Information auszugeben; und eine Bus-Spannungs-Steuerung, die dazu konfiguriert ist, das Relais derart zu steuern, dass die Bus-Spannungs-Steuerung dazu konfiguriert ist, zu bewirken, dass das Relais mit Elektrizität versorgt wird oder auf der Basis der Elektrischer-Strom-Information getrennt zu werden, die durch den Elektrischer-Strom-Sensor ausgegeben wird, wobei die Bus-Spannungs-Steuerung dazu konfiguriert ist zu bestimmen, ob oder nicht die Wechselrichterschaltung in Betrieb ist auf der Basis von der Elektrischer-Strom-Information, die durch den Elektrischer-Strom-Sensor ausgegeben wird, zu bewirken, dass das Relais mit Elektrizität versorgt wird, wenn die Wechselrichterschaltung in Betrieb ist, und zu bewirken, dass das Relais getrennt wird, wenn die Wechselrichterschaltung nicht in Betrieb ist.
Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einem ersten Hilfswiderstand, der zwischen dem Widerstand und dem Halbleiterschalter bereitgestellt ist und in Reihe mit dem Halbleiterschalter verbunden ist und dazu konfiguriert ist, als ein Hilfsregenerativwiderstand zu dienen, wenn der Widerstand als ein Regenerativwiderstand dient.
Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einem zweiten Hilfswiderstand, der in Reihe zwischen der ersten Diode und dem Kondensator verbunden ist und parallel zu dem Relais verbunden ist und dazu konfiguriert ist, als ein Hilfseinschaltstromvermeidungswiderstand zu dienen, wenn der Widerstand als ein Einschaltstromvermeidungswiderstand dient.
Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Wechselrichterschaltung ein intelligentes Leistungsmodul aufweist, das eine Schutzschaltung an dem Eingangsende aufweist, wobei die Schutzschaltung aufweist eine zweite Diode, die eine Kathode verbunden mit dem positiven Bus aufweist, und ein Schaltelement, das ein Ende verbunden mit einer Anode der zweiten Diode und ein anderes Ende verbunden mit dem negativen Bus aufweist, und, durch Verbinden eines Verbindungspunkts des Widerstands und der ersten Diode und eines Verbindungspunkts der zweiten Diode und des Schaltelemente miteinander, das Schaltelement dazu konfiguriert ist, auch als der Halbleiterschalter in der Bus-Spannungs-Steuerungsschaltung zu dienen.
Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einem Entladewiderstand, der parallel zu dem Kondensator verbunden ist.
Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Kondensator eine Kapazität derart aufweist, dass der Kondensator eine Pulsationskomponente, die durch eine Spannungsfrequenz der Wechselstrom-Leistungsquelle bewirkt ist, und die in der Gleichstromspannung vorhanden ist, die durch die Gleichrichterschaltung gleichgerichtet ist, nicht glättet.
Klimaanlagenvorrichtung, mit: einer Kühlkreislaufvorrichtung, die die Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, einen Kompressor, der dazu konfiguriert ist, durch einen Motor angetrieben zu werden, der die Last für die Elektrische-Leistung-Wandlereinrichtung aufweist, einen Kondensator, der dazu konfiguriert ist, Kühlmittel zu kondensieren, das von dem Kompressor ausgegeben wird, ein Expansionsventil, das dazu konfiguriert ist, das kondensierte Kühlmittel zu entspannen, und einen Verdampfer aufweist, der dazu konfiguriert ist, das entspannte Kühlmittel zu verdampfen, aufweist; und eine Luftsendeeinrichtung, die dazu konfiguriert ist, Luft zu zumindest einem von dem Kondensator und dem Verdampfer in der Kühlkreislaufvorrichtung zu senden.