JP2000227243A - 電力変換装置を利用した空気調和装置 - Google Patents

電力変換装置を利用した空気調和装置

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JP2000227243A
JP2000227243A JP11027543A JP2754399A JP2000227243A JP 2000227243 A JP2000227243 A JP 2000227243A JP 11027543 A JP11027543 A JP 11027543A JP 2754399 A JP2754399 A JP 2754399A JP 2000227243 A JP2000227243 A JP 2000227243A
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power
chopper
unit
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JP11027543A
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泉 ▲よし▼田
Izumi Yoshida
Shusaku Watakabe
周作 渡壁
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Refrigeration Co
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 力率改善形コンバータを搭載した大容量空気
調和装置に関し、一定周波数のチョッパ制御では負荷の
大小によらずリアクトルから騒音が発生する。 【解決手段】 三相交流電源１とラインフィルタ２と任
意の直流電圧を作る整流部３及びチョッパ部４と、直流
電圧を任意の交流電圧に変換する電力変換器８と、電力
変換器８に流入する電流を検出するＤＣ電流検出器７及
びＤＣ電流変換部１１と、チョッパ出力電圧設定値と検
出した電流値から出力電力を演算するＤＣ出力電力演算
部１２と、入力電圧を検出するＡＣ電圧検出器５及びＡ
Ｃ入力電圧変換部１３と、入力電圧と出力電力からスイ
ッチング周波数を演算するスイッチング周波数演算部１
４と、スイッチング周波数演算部１４で得られた周波数
でチョッパ部４を駆動するＰＷＭパルス発生部１５とに
より構成され、負荷の増減によりスイッチング周波数を
可変とすることにより、低騒音化が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は三相交流電流を正弦
波状にする力率改善形三相コンバータを搭載した空気調
和装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】三相交流電源から得られる三相交流電力
を直接整流し、三相交流電流を正弦波状にする従来の力
率改善形三相コンバータ装置としては図５に示したもの
が知られている。
【０００３】すなわち、図５に示したコンバータは、三
相交流電源の第１相Ｖａがラインフィルタ、チョークコ
イルＬａを介して三相整流回路ＲＥＣのダイオードＤ
１，Ｄ２の接続点ｅに、第２相Ｖｂがラインフィルタ、
チョークコイルＬｂを介して三相整流回路ＲＥＣのダイ
オードＤ３，Ｄ４の接続点ｆに、第３相Ｖｃがラインフ
ィルタ、チョークコイルＬｃを介して三相整流回路ＲＥ
ＣのダイオードＤ５，Ｄ６の接続点ｇに接続され、各相
の三相交流電力を直接整流して直流電力に変換するとと
もに、前記三相整流回路ＲＥＣの出力端子間にはスイッ
チング素子Ｑが接続され、このスイッチング素子Ｑと並
列にダイオードＤとコンデンサＣとの直列回路が接続さ
れ、前記コンデンサＣと並列に接続された負荷ＺＬに直
流電力を供給するものである。
【０００４】上記した力率改善形三相コンバータ装置で
は、スイッチング素子Ｑを図６のＧに示すように、一定
のスイッチング周波数でオン、オフさせることにより、
チョークコイルＬａ，Ｌｂ，Ｌｃに流れる電流Ｉａ，Ｉ
ｂ，Ｉｃを図６のような、正弦波の包絡線を有する波形
にすることができ、ラインフィルタの働きにより各相の
電流を正弦波状にすることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の力率改
善形三相コンバータ装置を空気調和装置に搭載する場
合、コンバータは一定のスイッチング周波数でオン、オ
フを行うため、出力電力が５ｋＷ以上を必要とする空気
調和装置の場合においては、その必要とされる電力を確
保するために低いスイッチング周波数を設定する必要が
あり、負荷の軽い時などにはそのスイッチング周波数が
可聴域の周波数となり、他の騒音よりも浮き上がってく
るために騒音の問題が発生する。
【０００６】本発明は、電力変換装置を利用した空気調
和装置の低騒音化を目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、三相交流電源にラインフィルタが接続さ
れ、前記三相交流電源の電圧を直流電圧に変換するダイ
オードブリッジの整流部が接続され、前記ラインフィル
タの出力側端子と前記ダイオードブリッジの交流側端子
のそれぞれがリアクトルを通して接続され、前記整流部
の出力をパルス状にしダイオードと電解コンデンサと前
記リアクトルの働きにより任意の直流電圧出力を作り出
すチョッパ部と、前記チョッパ部で作り出された直流電
圧を任意の交流電圧に変換する電力変換器により構成さ
れる電力変換器を空気調和装置における圧縮機駆動用モ
ータの動力源に利用するものに関して、前記チョッパ部
から前記電力変換器に流れる電流を検出するＤＣ電流検
出器と、前記ＤＣ電流検出器の出力を実際の電流値に変
換するＤＣ電流変換部と、チョッパ出力電圧設定値と前
記ＤＣ電流変換部の出力からＤＣ部の出力電力を演算す
るＤＣ出力電力演算部と、前記ラインフィルタに入力さ
れる電圧を検出するＡＣ電圧検出器と、前記ＡＣ電圧検
出器の出力を実際のＡＣ電圧の変換するＡＣ入力電圧変
換部と、前記ＡＣ入力変換部の出力と前記ＤＣ出力電力
演算部の出力から最適なスイッチング周波数を演算する
スイッチング周波数演算部と、前記スイッチング周波数
演算部の出力信号と前記チョッパ部の出力電圧を検出す
るＤＣ出力電圧検出器の出力から前記チョッパ部の出力
電圧を一定にするようなパルスを生成するＰＷＭパルス
発生部と、前記ＰＷＭパルス発生器の出力により駆動さ
れる前記チョッパ部とを備えたものである。
【０００８】または、三相交流電源にラインフィルタが
接続され、前記三相交流電源の電圧を直流電圧に変換す
るダイオードブリッジの整流部が接続され、前記ライン
フィルタの出力側端子と前記ダイオードブリッジの交流
側端子のそれぞれがリアクトルを通して接続され、前記
整流部の出力をパルス状にしダイオードと電解コンデン
サと前記リアクトルの働きにより任意の直流電圧出力を
作り出すチョッパ部と、前記チョッパ部で作り出された
直流電圧を任意の交流電圧に変換する電力変換器により
構成される電力変換器を空気調和装置における圧縮機駆
動用モータの動力源に利用するものに関して、前記チョ
ッパ部から前記電力変換器に流れる電流を検出するＤＣ
電流検出器と、前記ＤＣ電流検出器の出力を実際の電流
値に変換するＤＣ電流変換部と、チョッパ出力電圧設定
値と前記ＤＣ電流変換部の出力からＤＣ部の出力電力を
演算するＤＣ出力電力演算部と、前記ＤＣ出力電力演算
部の出力から最適なスイッチング周波数を演算するスイ
ッチング周波数演算部と、前記スイッチング周波数演算
部の出力信号と前記チョッパ部の出力電圧を検出するＤ
Ｃ出力電圧検出器の出力から前記チョッパ部の出力電圧
を一定にするようなパルスを生成するＰＷＭパルス発生
部と、前記ＰＷＭパルス発生器の出力により駆動される
前記チョッパ部とを備えたものである。
【０００９】または、三相交流電源にラインフィルタが
接続され、前記三相交流電源の電圧を直流電圧に変換す
るダイオードブリッジの整流部が接続され、前記ライン
フィルタの出力側端子と前記ダイオードブリッジの交流
側端子のそれぞれがリアクトルを通して接続され、前記
整流部の出力をパルス状にしダイオードと電解コンデン
サと前記リアクトルの働きにより任意の直流電圧出力を
作り出すチョッパ部と、前記チョッパ部で作り出された
直流電圧を任意の交流電圧に変換する電力変換器により
構成される電力変換器を空気調和装置における圧縮機駆
動用モータの動力源に利用するものに関して、前記電力
変換器から負荷である圧縮機駆動用モータに流れるモー
タ電流を検出するモータ電流検出器と、前記モータ電流
検出器の出力を実際の電流に換算するモータ電流変換部
と、前記モータ電流変換部の出力と電力変換器出力電圧
指令値からＤＣ部の出力電力を演算するＤＣ出力電力演
算部と、前記ＤＣ出力電力演算部の出力から最適なスイ
ッチング周波数を演算するスイッチング周波数演算部
と、前記スイッチング周波数演算部の出力信号と前記チ
ョッパ部の出力電圧を検出するＤＣ出力電圧検出器の出
力から前記チョッパ部の出力電圧を一定にするようなパ
ルスを生成するＰＷＭパルス発生部と、前記ＰＷＭパル
ス発生器の出力により駆動される前記チョッパ部とを備
えたものである。
【００１０】この本発明によれば、電力変換装置を利用
した空気調和装置の低騒音化が図れる。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、三相交流電源にラインフィルタが接続され、前記三
相交流電源の電圧を直流電圧に変換するダイオードブリ
ッジの整流部が接続され、前記ラインフィルタの出力側
端子と前記ダイオードブリッジの交流側端子のそれぞれ
がリアクトルを通して接続され、前記整流部の出力をパ
ルス状にしダイオードと電解コンデンサと前記リアクト
ルの働きにより任意の直流電圧出力を作り出すチョッパ
部と、前記チョッパ部で作り出された直流電圧を任意の
交流電圧に変換する電力変換器により構成される電力変
換器を空気調和装置における圧縮機駆動用モータの動力
源に利用するものに関して、前記チョッパ部から前記電
力変換器に流れる電流を検出するＤＣ電流検出器と、前
記ＤＣ電流検出器の出力を実際の電流値に変換するＤＣ
電流変換部と、チョッパ出力電圧設定値と前記ＤＣ電流
変換部の出力からＤＣ部の出力電力を演算するＤＣ出力
電力演算部と、前記ラインフィルタに入力される電圧を
検出するＡＣ電圧検出器と、前記ＡＣ電圧検出器の出力
を実際のＡＣ電圧に変換するＡＣ入力電圧変換部と、前
記ＡＣ入力変換部の出力と前記ＤＣ出力電力演算部の出
力から最適なスイッチング周波数を演算するスイッチン
グ周波数演算部と、前記スイッチング周波数演算部の出
力信号と前記チョッパ部の出力電圧を検出するＤＣ出力
電圧検出器の出力から前記チョッパ部の出力電圧を一定
にするようなパルスを生成するＰＷＭパルス発生部と、
前記ＰＷＭパルス発生器の出力により駆動される前記チ
ョッパ部とにより構成されたものである。
【００１２】上記構成では、ＡＣ入力電圧とＤＣ出力電
力から最適なスイッチング周波数を求めるため精度が良
く、その時々の出力に合わせ可能な限りスイッチング周
波数を高く設定しチョッパを駆動させることが可能とな
り、従来のスイッチング周波数一定のチョッパに比較し
てリアクトルから発生するスイッチング周波数による騒
音を低減することができる。
【００１３】空気調和装置に適用した場合には、圧縮機
の仕事が大きい場合はそれに応じてスイッチング周波数
が低下するが、この場合は、室外機の送風機や圧縮機自
体の騒音が多きため特に突出した音とは認識されず、ま
た、圧縮機の仕事が小さい場合は、それに応じてスイッ
チング周波数が高域になるため、可聴域ををはずれ騒音
と認識されない。よって従来のスイッチング周波数一定
のチョッパに比較して低騒音化が可能となる。
【００１４】また、冷凍サイクル系統を形成する圧縮機
駆動モータを駆動するために、入力電圧波形の歪みを低
く押さえることができる電力変換装置を用いているた
め、圧縮機駆動モータはもとより、室外送風機および室
内送風機の各駆動モータからの異常音の発生を押さえる
効果がある。
【００１５】また、請求項２に記載の発明は、三相交流
電源にラインフィルタが接続され、前記三相交流電源の
電圧を直流電圧に変換するダイオードブリッジの整流部
が接続され、前記ラインフィルタの出力側端子と前記ダ
イオードブリッジの交流側端子のそれぞれがリアクトル
を通して接続され、前記整流部の出力をパルス状にしダ
イオードと電解コンデンサと前記リアクトルの働きによ
り任意の直流電圧出力を作り出すチョッパ部と、前記チ
ョッパ部で作り出された直流電圧を任意の交流電圧に変
換する電力変換器により構成される電力変換器を空気調
和装置における圧縮機駆動用モータの動力源に利用する
ものに関して、前記電力変換器から負荷である圧縮機駆
動用モータに流れるモータ電流を検出するモータ電流検
出器と、前記モータ電流検出器の出力を実際の電流に換
算するモータ電流変換部と、前記モータ電流変換部の出
力と電力変換器出力電圧指令値からＤＣ部の出力電力を
演算するＤＣ出力電力演算部と、前記ラインフィルタに
入力される電圧を検出するＡＣ電圧検出器と、前記ＡＣ
電圧検出器の出力を実際の電圧に変換するＡＣ入力電圧
変換部と、前記ＡＣ入力変換部の出力と前記ＤＣ出力電
力演算部の出力から最適なスイッチング周波数を演算す
るスイッチング周波数演算部と、前記スイッチング周波
数演算部の出力信号と前記チョッパ部の出力電圧を検出
するＤＣ出力電圧検出器の出力から前記チョッパ部の出
力電圧を一定にするようなパルスを生成するＰＷＭパル
ス発生部と、前記ＰＷＭパルス発生器の出力により駆動
される前記チョッパ部とにより構成されたものである。
【００１６】上記構成では、ＡＣ入力電圧とモータ電流
およびモータ出力電圧の指令値から推定した出力電力に
より、ＤＣ部の電流を検出することなく最適なスイッチ
ング周波数を精度良く求めることができ、その時々の出
力に合わせ可能な限りスイッチング周波数を高く設定し
チョッパを駆動させることが可能となり、従来のスイッ
チング周波数一定のチョッパに比較してリアクトルから
発生するスイッチング周波数による騒音を低減すること
ができる。
【００１７】また、請求項１記載の発明に対し、インバ
ータ出力電力からチョッパの出力電力を推定するため精
度は低下するが、本発明で必要となるモータ電流検出器
は、多くのインバータが既にモータ電流検出器を搭載し
ているため、ＤＣ電流器が不要となる分低コストとな
る。
【００１８】また、請求項３に記載の発明は、三相交流
電源にラインフィルタが接続され、前記三相交流電源の
電圧を直流電圧に変換するダイオードブリッジの整流部
が接続され、前記ラインフィルタの出力側端子と前記ダ
イオードブリッジの交流側端子のそれぞれがリアクトル
を通して接続され、前記整流部の出力をパルス状にしダ
イオードと電解コンデンサと前記リアクトルの働きによ
り任意の直流電圧出力を作り出すチョッパ部と、前記チ
ョッパ部で作り出された直流電圧を任意の交流電圧に変
換する電力変換器により構成される電力変換器を空気調
和装置における圧縮機駆動用モータの動力源に利用する
ものに関して、前記チョッパ部から前記電力変換器に流
れる電流を検出するＤＣ電流検出器と、前記ＤＣ電流検
出器の出力を実際の電流値に変換するＤＣ電流変換部
と、チョッパ出力電圧設定値と前記ＤＣ電流変換部の出
力からＤＣ部の出力電力を演算するＤＣ出力電力演算部
と、前記ＤＣ出力電力演算部の出力から最適なスイッチ
ング周波数を演算するスイッチング周波数演算部と、前
記スイッチング周波数演算部の出力信号と前記チョッパ
部の出力電圧を検出するＤＣ出力電圧検出器の出力から
前記チョッパ部の出力電圧を一定にするようなパルスを
生成するＰＷＭパルス発生部と、前記ＰＷＭパルス発生
器の出力により駆動される前記チョッパ部とにより構成
されたものである。
【００１９】上記構成では、ＡＣ入力電圧とＤＣ出力電
力から最適なスイッチング周波数を求める請求項１記載
の発明に比較し、電力変換器の入力電圧上限値を基準と
しＤＣ出力電力に応じてスイッチング周波数を決定する
ため、入力電圧が判明している場合に比較して同一出力
時のスイッチング周波数は低くなるが、ＡＣ電圧検出器
が不要となる分低コストとなる。
【００２０】また、請求項４に記載の発明は、三相交流
電源にラインフィルタが接続され、前記三相交流電源の
電圧を直流電圧に変換するダイオードブリッジの整流部
が接続され、前記ラインフィルタの出力側端子と前記ダ
イオードブリッジの交流側端子のそれぞれがリアクトル
を通して接続され、前記整流部の出力をパルス状にしダ
イオードと電解コンデンサと前記リアクトルの働きによ
り任意の直流電圧出力を作り出すチョッパ部と、前記チ
ョッパ部で作り出された直流電圧を任意の交流電圧に変
換する電力変換器により構成される電力変換器を空気調
和装置における圧縮機駆動用モータの動力源に利用する
ものに関して、前記電力変換器から負荷である圧縮機駆
動用モータに流れるモータ電流を検出するモータ電流検
出器と、前記モータ電流検出器の出力を実際の電流に換
算するモータ電流変換部と、前記モータ電流変換部の出
力と電力変換器出力電圧指令値からＤＣ部の出力電力を
演算するＤＣ出力電力演算部と、前記ＤＣ出力電力演算
部の出力から最適なスイッチング周波数を演算するスイ
ッチング周波数演算部と、前記スイッチング周波数演算
部の出力信号と前記チョッパ部の出力電圧を検出するＤ
Ｃ出力電圧検出器の出力から前記チョッパ部の出力電圧
を一定にするようなパルスを生成するＰＷＭパルス発生
部と、前記ＰＷＭパルス発生器の出力により駆動される
前記チョッパ部とにより構成されたものである。
【００２１】上記構成では、ＡＣ入力電圧とモータ電流
により求めたＤＣ出力電力から最適なスイッチング周波
数を求める請求項２記載の発明に比較し、電力変換器の
入力電圧上限値を基準としＤＣ出力電力に応じてスイッ
チング周波数を決定するため、入力電圧が判明している
場合に比較して同一出力時のスイッチング周波数は低く
なり、加えてインバータ出力電力からチョッパの出力電
力を推定するため精度も低下するが、ＡＣ電圧検出器お
よびＤＣ電流検出器が不要となる分低コストとなる。
【００２２】
【実施例】以下、本発明の実施例ついて、図１から図４
を用いて説明する。
【００２３】（実施例１）図１は本発明の実施例１にお
ける電力変換装置を利用した空気調和装置の構成図であ
る。
【００２４】これは、チョッパを搭載した電力変換装置
を用いて冷凍サイクル系統を構成する圧縮機を駆動する
電力変換装置である。まず冷凍サイクルの概略を説明す
る。
【００２５】電力変換器８の出力により圧縮機２０に内
蔵されているモータ９を駆動する。ここで、圧縮機２０
は四方弁２１，室内熱交換器２２，膨張弁２３，室外熱
交換器２４によって周知の冷凍サイクルを形成し、室内
熱交換器２２のの熱交換を促進するために室内送風機２
５が、室外熱交換器２４の熱交換を促進するために室外
送風機２６がそれぞれ設けられている。
【００２６】これはＡ矢印方向に冷媒を循環させて暖房
運転をする場合を例示しており、冷房運転を行う場合に
は四方弁２１を切り替えてＡ矢印方向とは逆方向に冷媒
を循環させる事となる。
【００２７】また、電力変換器８は空調負荷に応じて出
力周波数と電圧を予め定めた関係に従い変化させる、い
わゆるＶ／Ｆパターンに従い周波数を制御するようにな
っている。この空調負荷に対応した圧縮機２０の能力制
御運転及びＶ／Ｆパターンについては公知であるのでそ
の説明は省略する。
【００２８】次にチョッパ部４を駆動するパルスの作成
について詳細に説明する。
【００２９】チョッパ部４から電力変換器８に流れる電
流をＤＣ電流検出器７で検出する。ＤＣ電流検出器７は
例えばホール素子を用いた電流センサあるいはトランス
タイプの電流センサである。ＤＣ電流検出器７の出力を
ＤＣ電流変換部１１で実際に流れている電流に変換す
る。ＤＣ出力電力演算部１２ではＤＣ電流変換部１１の
出力（Ｉｄｃ）とチョッパの出力電圧設定値（Ｖｏｕ
ｔ）から次式 Ｐｃｈｏｐ＝Ｉｄｃ×チョッパ出力電圧設定値 に従いチョッパ出力電力（Ｐｃｈｏｐ）を計算し、スイ
ッチング周波数演算部１４に出力する。
【００３０】ラインフィルタ２の三相交流電源側の電圧
をＡＣ入力電圧検出器５で検出し、ＡＣ入力電圧変換部
１３で実際の入力電圧（Ｖａｃ）に変換し、スイッチン
グ周波数演算部１４に入力する。スイッチング周波数演
算部１４では、ＡＣ入力電圧変換部１３の出力であるＶ
ａｃと、ＤＣ出力電力演算部１２の出力であるＰｃｈｏ
ｐを用いて（数１）に従いスイッチング周波数（ｆｃ）
を計算し、ＰＷＭパルス発生部１５に出力する。
【００３１】
【数１】
【００３２】上記のような計算によりスイッチング周波
数を求める事により、必要な出力電力を確保しつつ、そ
の条件での最も高いスイッチング周波数によりチョッパ
を駆動することが可能となる。
【００３３】ＰＷＭパルス発生部では、スイッチング周
波数演算部１４の出力（ｆｃ）で指定されたパルスを生
成し、これとチョッパ部４の出力電圧を検出したＤＣ出
力電圧検出器６の出力（Ｖｄｃ）とによりチョッパ部４
内部のスイッチング素子を駆動するＰＷＭパルスを生成
する。このチョッパ部４を駆動するＰＷＭパルスの生成
の内容については、スイッチング電源用コントロールＩ
Ｃなどで周知の内容であるので説明は省略する。
【００３４】（実施例２）図２は本発明の実施例２にお
ける空気調和装置に適用した電力変換装置の構成図であ
り、図中、図１と同一の要素には同一の符号を付してそ
の説明を省略する。
【００３５】加えて冷凍サイクルの動作についても実施
例１で説明を行っているので説明は省略する。
【００３６】チョッパ部４を駆動するパルスの作成につ
いて詳細に説明する。
【００３７】電力変換器８からモータ９に流れる電流を
モータ電流検出器１０で検出する。モータ電流検出器１
０は例えばホール素子を用いた電流センサあるいはトラ
ンスタイプの電流センサである。モータ電流検出器１０
の出力をモータ電流変換部１６で実際に流れている電流
に変換する。ＤＣ出力電力演算部１２ではモータ電流変
換部１６の出力（Ｉｍｏ）と電力変換器出力電圧指令値
（Ｖｉｎｖ）から次式 Ｐｃｈｏｐ＝√３×Ｉｍｏ×Ｖｉｎｖ に従いチョッパ出力電力（Ｐｃｈｏｐ）を計算し、スイ
ッチング周波数演算部１４に出力する。
【００３８】ラインフィルタ２の三相交流電源側の電圧
をＡＣ電圧検出器５で検出し、ＡＣ入力電圧変換部１３
で実際の入力電圧（Ｖａｃ）に変換し、スイッチング周
波数演算部１４に入力する。スイッチング周波数演算部
１４では、ＡＣ入力電圧変換部１３の出力であるＶａｃ
と、ＤＣ出力電力演算部１２の出力であるＰｃｈｏｐを
用いて（数１）に従いスイッチング周波数（ｆｃ）を計
算し、ＰＷＭパルス発生部１５に出力する。
【００３９】上記のような計算によりスイッチング周波
数を求める事により、必要な出力電力を確保しつつ、そ
の条件での最も高いスイッチング周波数によりチョッパ
を駆動することが可能となる。
【００４０】ＰＷＭパルス発生部では、スイッチング周
波数演算部１４の出力（ｆｃ）で指定されたパルスを生
成し、これとチョッパ部４の出力電圧を検出したＤＣ出
力電圧検出器６の出力（Ｖｄｃ）とによりチョッパ部４
内部のスイッチング素子を駆動するＰＷＭパルスを生成
する。このチョッパ部４を駆動するＰＷＭパルスの生成
の内容については、スイッチング電源用コントロールＩ
Ｃなどで周知の内容であるので説明は省略する。
【００４１】（実施例３）図３は本発明の実施例３にお
ける空気調和装置に適用した電力変換装置の構成図であ
り、図中、図１と同一の要素には同一の符号を付してそ
の説明を省略する。
【００４２】加えて冷凍サイクルの動作についても実施
例１で説明を行っているので説明は省略する。
【００４３】次にチョッパ部４を駆動するパルスの作成
について詳細に説明する。
【００４４】チョッパ部４から電力変換器８に流れる電
流をＤＣ電流検出器７で検出する。ＤＣ電流検出器７は
例えばホール素子を用いた電流センサあるいはトランス
タイプの電流センサである。ＤＣ電流検出器７の出力を
ＤＣ電流変換部１１で実際に流れている電流に変換す
る。ＤＣ出力電力演算部１２ではＤＣ電流変換部１１の
出力（Ｉｄｃ）とチョッパの出力電圧設定値（Ｖｏｕ
ｔ）から次式 Ｐｃｈｏｐ＝Ｉｄｃ×チョッパ出力電圧設定値 に従いチョッパ出力電力（Ｐｃｈｏｐ）を計算し、スイ
ッチング周波数演算部１４に出力する。
【００４５】スイッチング周波数演算部１４では、ＤＣ
出力電力演算部１２の出力であるＰｃｈｏｐを用いて
（数２）に従いスイッチング周波数（ｆｃ）を計算し、
ＰＷＭパルス発生部１５に出力する。
【００４６】
【数２】
【００４７】例えば、入力電圧最大値は日本国内の三相
２００Ｖ系では２２０Ｖである。
【００４８】上記のような計算によりスイッチング周波
数を求める事により、必要な出力電力を確保しつつ、入
力電圧を検出しないため、これに関しては最悪値でマー
ジンを持たせる必要があるが、各々の負荷に対し最も高
いスイッチング周波数によりチョッパを駆動することが
可能となる。
【００４９】ＰＷＭパルス発生部では、スイッチング周
波数演算部１４の出力（ｆｃ）で指定されたパルスを生
成し、これとチョッパ部４の出力電圧を検出したＤＣ出
力電圧検出器６の出力（Ｖｄｃ）とによりチョッパ部４
内部のスイッチング素子を駆動するＰＷＭパルスを生成
する。このチョッパ部４を駆動するＰＷＭパルスの生成
の内容については、スイッチング電源用コントロールＩ
Ｃなどで周知の内容であるので説明は省略する。
【００５０】（実施例４）図４は本発明の実施例４にお
ける空気調和装置に適用した電力変換装置の構成図であ
り、図中、図１と同一の要素には同一の符号を付してそ
の説明を省略する。
【００５１】加えて冷凍サイクルの動作についても実施
例１で説明を行っているので説明は省略する。
【００５２】チョッパ部４を駆動するパルスの作成につ
いて詳細に説明する。
【００５３】電力変換器８からモータ９に流れる電流を
モータ電流検出器１０で検出する。モータ電流検出器１
０は例えばホール素子を用いた電流センサあるいはトラ
ンスタイプの電流センサである。モータ電流検出器１０
の出力をモータ電流変換部１６で実際に流れている電流
に変換する。ＤＣ出力電力演算部１２ではモータ電流変
換部１６の出力（Ｉｍｏ）と電力変換器出力電圧指令値
（Ｖｉｎｖ）から次式 Ｐｃｈｏｐ＝√３×Ｉｍｏ×Ｖｉｎｖ に従いチョッパ出力電力（Ｐｃｈｏｐ）を計算し、スイ
ッチング周波数演算部１４に出力する。
【００５４】スイッチング周波数演算部１４では、ＤＣ
出力電力演算部１２の出力であるＰｃｈｏｐを用いて
（数３）に従いスイッチング周波数（ｆｃ）を計算し、
ＰＷＭパルス発生部１５に出力する。
【００５５】
【数３】
【００５６】例えば、入力電圧最大値は日本国内の三相
２００Ｖ系では２２０Ｖである。
【００５７】上記のような計算によりスイッチング周波
数を求める事により、必要な出力電力を確保しつつ、入
力電圧を検出しないため、これに関しては最悪値でマー
ジンを持たせる必要があるが、その条件での最も高いス
イッチング周波数によりチョッパを駆動することが可能
となる。
【００５８】ＰＷＭパルス発生部では、スイッチング周
波数演算部１４の出力（ｆｃ）で指定されたパルスを生
成し、これとチョッパ部４の出力電圧を検出したＤＣ出
力電圧検出器６の出力（Ｖｄｃ）とによりチョッパ部４
内部のスイッチング素子を駆動するＰＷＭパルスを生成
する。このチョッパ部４を駆動するＰＷＭパルスの生成
の内容については、スイッチング電源用コントロールＩ
Ｃなどで周知の内容であるので説明は省略する。
【００５９】
【発明の効果】以上のように請求項１記載の発明によれ
ば、ＡＣ入力電圧とＤＣ出力電力から最適なスイッチン
グ周波数を求めるため精度が良く、その時々の空気調和
装置の負荷に合わせ、可能な限りスイッチング周波数を
高く設定しチョッパを駆動させることが可能となり、従
来のスイッチング周波数一定のチョッパに比較してリア
クトルから発生するスイッチング周波数による騒音を低
減することができる。
【００６０】空気調和装置の場合には、圧縮機の仕事が
大きい場合はそれに応じてスイッチング周波数が低下す
るが、この場合は、室外機の送風機や圧縮機自体の騒音
が大きいため特に突出した音とは認識されず、また、圧
縮機の仕事が小さい場合は、それに応じてスイッチング
周波数が高域になるため、可聴域ををはずれ騒音と認識
されない。よって従来のスイッチング周波数一定のチョ
ッパに比較して低騒音化が可能となる。
【００６１】加えて、冷凍サイクル系統を形成する圧縮
機駆動モータを駆動するために、入力電圧波形の歪みを
低く押さえることができる電力変換装置を用いているた
め、圧縮機駆動モータはもとより、室外送風機および室
内送風機の各駆動モータからの異常音の発生を押さえる
効果がある。
【００６２】また、請求項２記載の発明によれば、ＡＣ
入力電圧とモータ電流およびモータ出力電圧の指令値か
ら推定した出力電力により、ＤＣ部の電流を検出するこ
となく最適なスイッチング周波数を精度良く求めること
ができ、その時々の空気調和装置の負荷に合わせ、可能
な限りスイッチング周波数を高く設定しチョッパを駆動
させることが可能となり、従来のスイッチング周波数一
定のチョッパに比較してリアクトルから発生するスイッ
チング周波数による騒音を低減することができる。
【００６３】また、請求項１記載の発明に対しインバー
タ出力電力からチョッパの出力電力を推定するため精度
は低下するが、本発明で必要となるモータ電流検出器
は、多くのインバータが既にモータ電流検出器を搭載し
ているため、ＤＣ電流器が不要となる分低コストとな
る。
【００６４】また、請求項３記載の発明によれば、ＡＣ
入力電圧とＤＣ出力電力から最適なスイッチング周波数
を求める請求項１記載の発明に比較し、三相交流電源の
入力電圧上限値を基準としＤＣ出力電力に応じてスイッ
チング周波数を決定するため、入力電圧が判明している
場合に比較して同一出力時のスイッチング周波数は低く
なるが、ＡＣ電圧検出器が不要となる分低コストとな
る。
【００６５】また、請求項４記載の発明によれば、ＡＣ
入力電圧とモータ電流により求めたＤＣ出力電力から最
適なスイッチング周波数を求める請求項２記載の発明に
比較し、三相交流電源の入力電圧上限値を基準としＤＣ
出力電力に応じてスイッチング周波数を決定するため、
入力電圧が判明している場合に比較して同一出力時のス
イッチング周波数は低くなり、加えてインバータ出力電
力からチョッパの出力電力を推定するため精度も低下す
るが、ＡＣ電圧検出器およびＤＣ電流検出器が不要とな
る分低コストとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における電力変換装置を利用
した空気調和装置の構成図
【図２】本発明の実施例２における電力変換装置を利用
した空気調和装置の構成図
【図３】本発明の実施例３における電力変換装置を利用
した空気調和装置の構成図
【図４】本発明の実施例４における電力変換装置を利用
した空気調和装置の構成図
【図５】従来の力率改善形三相コンバータ装置の構成図
【図６】従来の力率改善形三相コンバータ装置における
各相の電流波形の模式図
【符号の説明】
１ 三相交流電源 ２ ラインフィルタ ３ 整流部 ４ チョッパ部 ５ ＡＣ電圧検出器 ６ ＤＣ出力電圧検出器 ７ ＤＣ電流検出器 ８ 電力変換器 ９ 圧縮機駆動用モータ １０ モータ電流検出器 １１ ＤＣ電流変換部 １２ ＤＣ出力電力演算部 １３ ＡＣ入力電圧変換部 １４ スイッチング周波数演算部 １５ ＰＷＭパルス発生部 １６ モータ電流変換部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3L060 AA08 CC10 CC19 EE45 5H730 AA02 AA18 AS13 BB14 BB57 CC02 CC04 DD02 FD01 FD11 FD31 FD51 FG05

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 三相交流電源にラインフィルタが接続さ
    れ、前記三相交流電源の電圧を直流電圧に変換するダイ
    オードブリッジの整流部が接続され、前記ラインフィル
    タの出力側端子と前記ダイオードブリッジの交流側端子
    のそれぞれがリアクトルを通して接続され、前記整流部
    の出力をパルス状にしダイオードと電解コンデンサと前
    記リアクトルの働きにより任意の直流電圧出力を作り出
    すチョッパ部と、前記チョッパ部で作り出された直流電
    圧を任意の交流電圧に変換する電力変換器により構成さ
    れる電力変換器を空気調和装置における圧縮機駆動用モ
    ータの動力源に利用するものに関して、前記チョッパ部
    から前記電力変換器に流れる電流を検出するＤＣ電流検
    出器と、前記ＤＣ電流検出器の出力を実際の電流値に変
    換するＤＣ電流変換部と、チョッパ出力電圧設定値と前
    記ＤＣ電流変換部の出力からＤＣ部の出力電力を演算す
    るＤＣ出力電力演算部と、前記ラインフィルタに入力さ
    れる電圧を検出するＡＣ電圧検出器と、前記ＡＣ電圧検
    出器の出力を実際のＡＣ電圧に変換するＡＣ入力電圧変
    換部と、前記ＡＣ入力変換部の出力と前記ＤＣ出力電力
    演算部の出力から最適なスイッチング周波数を演算する
    スイッチング周波数演算部と、前記スイッチング周波数
    演算部の出力信号と前記チョッパ部の出力電圧を検出す
    るＤＣ出力電圧検出器の出力から前記チョッパ部の出力
    電圧を一定にするようなパルスを生成するＰＷＭパルス
    発生部と、前記ＰＷＭパルス発生器の出力により駆動さ
    れる前記チョッパ部とにより構成されていることを特徴
    とする電力変換装置を利用した空気調和装置。
  2. 【請求項２】 三相交流電源にラインフィルタが接続さ
    れ、前記三相交流電源の電圧を直流電圧に変換するダイ
    オードブリッジの整流部が接続され、前記ラインフィル
    タの出力側端子と前記ダイオードブリッジの交流側端子
    のそれぞれがリアクトルを通して接続され、前記整流部
    の出力をパルス状にしダイオードと電解コンデンサと前
    記リアクトルの働きにより任意の直流電圧出力を作り出
    すチョッパ部と、前記チョッパ部で作り出された直流電
    圧を任意の交流電圧に変換する電力変換器により構成さ
    れる電力変換器を空気調和装置における圧縮機駆動用モ
    ータの動力源に利用するものに関して、前記電力変換器
    から負荷であるモータに流れるモータ電流を検出するモ
    ータ電流検出器と、前記モータ電流検出器の出力を実際
    の電流に換算するモータ電流変換部と、前記モータ電流
    変換部の出力と電力変換器出力電圧指令値からＤＣ部の
    出力電力を演算するＤＣ出力電力演算部と、前記ライン
    フィルタに入力される電圧を検出するＡＣ電圧検出器
    と、前記ＡＣ電圧検出器の出力を実際の電圧に変換する
    ＡＣ入力電圧変換部と、前記ＡＣ入力変換部の出力と前
    記ＤＣ出力電力演算部の出力から最適なスイッチング周
    波数を演算するスイッチング周波数演算部と、前記スイ
    ッチング周波数演算部の出力信号と前記チョッパ部の出
    力電圧を検出するＤＣ出力電圧検出器の出力から前記チ
    ョッパ部の出力電圧を一定にするようなパルスを生成す
    るＰＷＭパルス発生部と、前記ＰＷＭパルス発生器の出
    力により駆動される前記チョッパ部とにより構成されて
    いることを特徴とする電力変換装置を利用した空気調和
    装置。
  3. 【請求項３】三相交流電源にラインフィルタが接続さ
    れ、前記三相交流電源の電圧を直流電圧に変換するダイ
    オードブリッジの整流部が接続され、前記ラインフィル
    タの出力側端子と前記ダイオードブリッジの交流側端子
    のそれぞれがリアクトルを通して接続され、前記整流部
    の出力をパルス状にしダイオードと電解コンデンサと前
    記リアクトルの働きにより任意の直流電圧出力を作り出
    すチョッパ部と、前記チョッパ部で作り出された直流電
    圧を任意の交流電圧に変換する電力変換器により構成さ
    れる電力変換器を空気調和装置における圧縮機駆動用モ
    ータの動力源に利用するものに関して、前記チョッパ部
    から前記電力変換器に流れる電流を検出するＤＣ電流検
    出器と、前記ＤＣ電流検出器の出力を実際の電流値に変
    換するＤＣ電流変換部と、チョッパ出力電圧設定値と前
    記ＤＣ電流変換部の出力からＤＣ部の出力電力を演算す
    るＤＣ出力電力演算部と、前記ＤＣ出力電力演算部の出
    力から最適なスイッチング周波数を演算するスイッチン
    グ周波数演算部と、前記スイッチング周波数演算部の出
    力信号と前記チョッパ部の出力電圧を検出するＤＣ出力
    電圧検出器の出力から前記チョッパ部の出力電圧を一定
    にするようなパルスを生成するＰＷＭパルス発生部と、
    前記ＰＷＭパルス発生器の出力により駆動される前記チ
    ョッパ部とにより構成されていることを特徴とする電力
    変換装置を利用した空気調和装置。
  4. 【請求項４】 三相交流電源にラインフィルタが接続さ
    れ、前記三相交流電源の電圧を直流電圧に変換するダイ
    オードブリッジの整流部が接続され、前記ラインフィル
    タの出力側端子と前記ダイオードブリッジの交流側端子
    のそれぞれがリアクトルを通して接続され、前記整流部
    の出力をパルス状にしダイオードと電解コンデンサと前
    記リアクトルの働きにより任意の直流電圧出力を作り出
    すチョッパ部と、前記チョッパ部で作り出された直流電
    圧を任意の交流電圧に変換する電力変換器により構成さ
    れる電力変換器を空気調和装置における圧縮機駆動用モ
    ータの動力源に利用するものに関して、前記電力変換器
    から負荷であるモータに流れるモータ電流を検出するモ
    ータ電流検出器と、前記モータ電流検出器の出力を実際
    の電流に換算するモータ電流変換部と、前記モータ電流
    変換部の出力と電力変換器出力電圧指令値からＤＣ部の
    出力電力を演算するＤＣ出力電力演算部と、前記ＤＣ出
    力電力演算部の出力から最適なスイッチング周波数を演
    算するスイッチング周波数演算部と、前記スイッチング
    周波数演算部の出力信号と前記チョッパ部の出力電圧を
    検出するＤＣ出力電圧検出器の出力から前記チョッパ部
    の出力電圧を一定にするようなパルスを生成するＰＷＭ
    パルス発生部と、前記ＰＷＭパルス発生器の出力により
    駆動される前記チョッパ部とにより構成されていること
    を特徴とする電力変換装置を利用した空気調和装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006211867A (ja) * 2005-01-31 2006-08-10 Fuji Electric Systems Co Ltd 整流回路
JP2017011888A (ja) * 2015-06-23 2017-01-12 三菱電機株式会社 電力変換装置

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