JP2001314085A

JP2001314085A - 電源装置と、インバータ装置および空気調和機

Info

Publication number: JP2001314085A
Application number: JP2000129124A
Authority: JP
Inventors: Hideo Matsushiro; 英夫松城; Yoshiro Tsuchiyama; 吉朗土山
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-04-28
Filing date: 2000-04-28
Publication date: 2001-11-09

Abstract

(57)【要約】【課題】交流電源電圧や交流直流変換回路の異常時に
おける過大な入力電流を抑制した電源装置と、それを用
いたインバータ装置および空気調和機を提供する。【解決手段】スイッチング動作制御手段１１は、力率
を改善し、かつ負荷７に出力する直流電圧が所定の目標
直流電圧になるようにスイッチング素子４のスイッチン
グ動作を制御するとき、交流電源１からの入力電流と目
標電流瞬時値との差が所定の範囲に収まらないとき、前
記スイッチング動作を停止するように制御する。また、
停止後における前記スイッチング動作の再開を交流電源
電圧のゼロクロスタイミングで行うように制御する。こ
れにより、交流電源電圧や交流直流変換回路における異
常を速やかに判断して対処し、過大な入力電流を抑制す
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、産業用や民生用の
電子機器に安定な直流電圧を供給する電源装置と、それ
を用いたインバータ装置および空気調和機に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、家電機器や産業機器の普及に伴っ
て電力系統に高調波電流が流入し、各種機器の発熱や誤
動作などの問題が発生するようになった。これらの問題
に対して各種機器には高調波対策が求められ、それに伴
って機器内の電源装置には、リアクタとスイッチング素
子の動作とによるエネルギー蓄積効果を利用し、力率を
改善しながら出力電圧を昇圧する交流直流変換回路が用
いられるようになった。

【０００３】図１１は上記従来の電源装置の構成を示す
ブロック図である。図１１において、１は交流電源、２
は整流回路、３はリアクタ、４はスイッチング素子、５
はダイオード、６は平滑用コンデンサ、７は負荷、８は
電流検出手段、９は交流電圧検出手段、１０は直流電圧
検出手段、１１はスイッチング動作制御手段である。こ
こで、リアクタ３、スイッチング素子４、ダイオード
５、および平滑用コンデンサ６が交流直流変換回路を構
成している。

【０００４】上記構成における動作について説明する。
図１２は上記従来の電源装置の動作を示すフローチャー
トである。直流電圧検出手段１０で得られた直流電圧に
は、交流直流変換回路の特性上、図２（ｂ）に示したよ
うな交流電源周波数の２倍の周波数のリップル成分が発
生する。このリップル成分を排除するために、カットオ
フ周波数の低いローパスフィルタ１２により平滑化され
た直流電圧を得る。一方、目標電圧演算手段１３が目標
直流電圧を設定しており、電圧比較手段１４は、上記の
平滑化された直流電圧と所定の前記目標直流電圧とを比
較して電圧差分値を得る。目標電流実効値演算手段１５
は、上記の電圧差分値と電圧ゲインとを乗算して目標電
流実効値を得る。目標電流瞬時値演算手段１６は、交流
電圧検出手段９で得られた交流電源電圧を正規化し、そ
の値と前記目標電流実効値とを乗算して目標電流瞬時値
を得る。

【０００５】電流比較手段１７は、上記の目標電流瞬時
値と電流検出手段８で得られる入力電流とを比較して電
流差分値を求める。ＰＷＭデューティ演算手段１８は、
上記の電流差分値と電流ゲインとを乗算し、スイッチン
グ素子４をオンとするデューティを演算する。ＰＷＭ出
力判定手段１９は、ＰＷＭデューティ演算手段１８で得
られたデューティのでスイッチング動作を行うか否か
を、制御の動作指令などに基づいて判定する。上記のス
イッチング動作が正常に実行されることにより、交流電
源電圧と入力電流とが同相、すなわち力率が１となるよ
うに、かつ直流電圧が所定の目標直流電圧になるように
制御される。

【０００６】また、図１３は従来の電源装置の他の構成
を示すブロック図である。なお、図１２と同じ構成要素
には同一符号を付与している。図１３において、２ａお
よび２ｂは高速ダイオード、５ａおよび５ｂは整流ダイ
オード、４ａおよび４ｂはスイッチング素子である。こ
こでは、リアクタ３、高速ダイオード２ａおよび高速ダ
イオード２ｂ、スイッチング素子４ａおよびスイッチン
グ素子４ｂ、整流ダイオード５ａおよび整流ダイオード
５ｂ、平滑用コンデンサ６が交流直流変換回路を構成し
ている。

【０００７】交流電圧検出手段９は、交流電源１の周期
に同期し、電圧極性に基づいてパルス信号を出力するも
のであり、目標電流瞬時値演算手段１６は、前記パルス
信号を基に交流電源電圧の正規化した値を得て、その値
と目標電流実効値演算手段１５で得られた目標電流実効
値とを乗算して目標電流瞬時値を得る。この方法では、
図１３に示した交流直流変換回路で交流電源電圧を得る
ための回路を構成しようとすると、図１４に示したよう
な電圧変換用のトランス２０、および整流を行うダイオ
ードブリッジ２１などを用いなければならず、回路が大
型化する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の電源
装置では、図１１に示した回路構成の場合、たとえば、
リアクタ３が磁気飽和を起こしたときには交流直流変換
回路には目標電流瞬時値より過大な電流が流れてしま
う。これに対処するために、電流検出手段８で得られる
入力電流が所定値以上になればスイッチング動作を停止
する過電流保護機能を設けるのが一般的であるが、異常
と判定する前記所定値までは電流が流れてしまう。

【０００９】また、図１３に示した回路構成の場合、図
１５（ａ）に示したような交流電源電圧の瞬停が起こっ
たときには、図１５（ｂ）に示したように、交流電圧検
出手段９から出力されるパルス信号からは電源電圧異常
を判定できず、図１５（ｄ）に示したように、目標電流
瞬時値に対して実際に交流直流変換回路に流れる入力電
流が全く増加しない状態のままスイッチング動作を継続
する。この状態で瞬停復帰すると、スイッチング素子４
ａおよびスイッチング素子４ｂをオンとするデューティ
が電流を増加させようと最大となっているため、一気に
過大電流が流れてしまう。

【００１０】本発明は上記の課題を解決するもので、交
流電源電圧や交流直流変換回路の異常をより速やかに判
定してスイッチング動作を停止することにより、過大電
流が流れないようにした電源装置と、それを用いたイン
バータ装置および空気調和機を提供することを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に係わる本発明
は、少なくともスイッチング素子とリアクタとダイオー
ドとを備えて前記スイッチング素子のスイッチング動作
により交流電源から直流電圧を得る交流直流変換回路
と、前記スイッチング素子の動作を制御するスイッチン
グ動作制御手段とを備え、前記スイッチング動作制御手
段は、力率を改善しながら所定の前記直流電圧を得るよ
うに前記交流直流変換回路に流れる入力電流の目標電流
実効値および目標電流瞬時値を設定して前記スイッチン
グ素子のスイッチング動作を制御するとき、前記入力電
流と前記目標電流瞬時値との差が所定の範囲に収まらな
ければ前記スイッチング動作を停止するように制御する
電源装置である。

【００１２】本発明により、交流電源電圧や交流直流変
換回路の異常時における過大な入力電流が流れることを
防止することができる。

【００１３】請求項２に係わる本発明は、交流電源電圧
のゼロクロスタイミングでスイッチング動作を再開する
ように制御する請求項１に係わる電源装置である。

【００１４】本発明により、スイッチング動作の再開時
における過大な入力電流を防止することができる。

【００１５】請求項３に係わる本発明は、スイッチング
動作制御手段にマイクロコンピュータないしデジタルシ
グナルプロセッサのいずれかを用いた請求項１ないし請
求項２のいずれかに係わる電源装置である。

【００１６】本発明により、マイクロコンピュータまた
はデジタルシグナルプロセッサの優れた演算機能を活用
できるとともに、制御に用いる定数の任意な設定なども
容易にできる。

【００１７】請求項４に係わる本発明は、請求項１ない
し請求項３のいずれかに係わる本発明の電源装置に直流
交流変換回路を設けたインバータ装置である。

【００１８】本発明により、交流電源の瞬停やスイッチ
ング動作の再開時における過大な入力電流を防止したイ
ンバータ装置を実現することができる。

【００１９】請求項５に係わる本発明は、請求項４に係
わる本発明のインバータ装置により圧縮機用の電動機を
駆動する空気調和機である。

【００２０】本発明により、安定に動作する空気調和機
を実現することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】請求項１に係わる本発明は、少な
くともスイッチング素子とリアクタとダイオードとを備
えて前記スイッチング素子のスイッチング動作により交
流電源から直流電圧を得る交流直流変換回路と、前記交
流直流変換回路に流れる入力電流を検出する電流検出手
段と、前記交流電源の電圧出力状態を検出する交流電圧
検出手段と、前記交流直流変換回路が出力する直流電圧
を検出する直流電圧検出手段と、前記電圧出力状態と前
記入力電流と前記直流電圧とから前記入力電流の目標電
流実効値および目標電流瞬時値を演算しながら力率改善
を行うように、かつ、前記直流電圧を所定の目標直流電
圧になるように前記スイッチング素子の動作を制御する
スイッチング動作制御手段とを備え、前記スイッチング
動作制御手段は、演算された目標電流瞬時値と前記入力
電流との差が所定の範囲に収まらなければ前記スイッチ
ング動作を停止するように制御する電源装置である。

【００２２】本発明において、交流直流変換回路、交流
電圧検出手段、電流検出手段、および直流電圧検出手段
の構成については従来例と同じでよい。一方、スイッチ
ング動作制御手段は、従来例の構成および動作に加え
て、入力電流と目標電流瞬時値との差が所定の範囲に収
まらなければスイッチング動作を停止する。この停止動
作は、入力電流の実効値に対して行う従来手段の停止動
作よりも速やかであり、交流電源電圧や交流直流変換回
路の異常に速やかに反応して過大な入力電流を防止す
る。

【００２３】請求項２に係わる本発明は、スイッチング
動作制御手段は、交流電圧検出手段の出力に基づいて交
流電源の交流電源電圧のゼロクロスタイミングを検出す
るゼロクロスタイミング算出手段を備え、スイッチング
動作を前記ゼロクロスタイミングで再開するように制御
する請求項１に係わる電源装置である。

【００２４】本発明において、ゼロクロスタイミング算
出手段は、交流電源電圧のゼロクロスタイミングを出力
する。このとき、交流電圧検出手段がアナログ処理であ
る場合は交流電源電圧が０Ｖとなるタイミングとして検
出し、一方、デジタル処理、すなわち交流電源電圧の波
形に同期したパルス信号を出力する場合は、前記パルス
信号の波形の周期とパルス幅とに基づいてゼロクロスタ
イミングを算出する。スイッチング動作制御手段は、前
記ゼロクロスタイミングでスイッチング動作を再開する
ことにより、再開時に大きい突入電流が流れることを防
止する。これにより、交流電源電圧や交流直流変換回路
の異常時における過大電流を防止するとともに、スイッ
チング動作の再開時にも過大電流が流れるのを防止す
る。

【００２５】請求項３に係わる本発明は、スイッチング
動作制御手段にマイクロコンピュータないしデジタルシ
グナルプロセッサのいずれかを用いた請求項１ないし請
求項２のいずれかに係わる電源装置である。

【００２６】本発明において、スイッチング動作制御手
段にマイクロコンピュータないしデジタルシグナルプロ
セッサのいずれかを用い、プログラムにより制御動作を
実行することにより、システム化を容易にし、また、優
れた演算機能を活用して処理を高速化する。

【００２７】請求項４に係わる本発明は、請求項１ない
し請求項３のいずれかに係わる本発明の電源装置と、前
記電源装置が出力する直流電圧を交流電圧に変換する直
流交流変換回路とを備えたインバータ装置である。

【００２８】本発明において、直流交流変換回路は、本
発明の電源装置が出力する直流電圧を交流電圧に変換し
て出力し、たとえば、電動機に供給する。したがって、
このインバータ装置は、交流電源電圧や交流直流変換回
路の異常に対して過大電流が流れることなく、安定に動
作する。

【００２９】請求項５に係わる本発明は、請求項４に係
わる本発明のインバータ装置を備え、前記インバータ装
置により圧縮機用の電動機を駆動する空気調和機であ
る。

【００３０】本発明において、インバータ装置は、交流
電源電圧や交流直流変換回路の異常に対して過大電流が
流れることなく、安定に動作して圧縮機用の電動機を駆
動する。

【００３１】以下、本発明の実施例について説明する。

【００３２】

【実施例】（実施例１）以下、本発明の実施例１につい
て図面を参照しながら説明する。本実施例は請求項１に
係わる。

【００３３】図１は、本実施例の構成を示すブロック図
である。なお、図１１に示した従来例と同じ構成要素に
は同一符号を付与している。本実施例が上記従来例と異
なる点は、電流比較手段１７の比較結果をＰＷＭ出力判
定手段１９に入力し、電流検出手段８が検出した入力電
流と目標電流瞬時値演算手段１６が演算した目標電流瞬
時値との差分値が所定の範囲に収まらなければスイッチ
ング動作を停止することにある。

【００３４】図１において、上部に示した交流直流変換
回路は、交流電源１の出力をダイオードブリッジによる
整流回路２で整流し、整流回路２で得られる電圧をリア
クタ３を介してスイッチング素子４によりスイッチング
し、スイッチング素子４の両端電圧をダイオード５を介
して平滑用コンデンサ６により平滑し、負荷７に供給す
る。なお、上記交流直流変換回路には、入力電流を検出
する電流検出手段８と、交流電源１の交流電源電圧を検
出する交流電圧検出手段９と、上記交流直流変換回路が
出力する直流電圧を検出する直流電圧検出手段１０とが
各所に配されている。

【００３５】上記構成における動作について説明する。
スイッチング素子４の動作はスイッチング動作制御手段
１１により制御される。まず、直流電圧検出手段１０で
得られた直流電圧は、カットオフ周波数の低いローパス
フィルタ１２により平滑化される。これは、図２（ｂ）
に示したように、交流直流変換回路の特性上発生する交
流電源周波数の２倍の周波数のリップル成分を排除する
ためである。たとえば、このリップル成分が含まれたま
ま以降に述べる制御演算を行うと、目標電流実効値にお
いてリップル成分が冗長され、最終的には入力電流波形
に歪みが生じてしまう。

【００３６】つぎに、電圧比較手段１４は、上記の平滑
化された直流電圧と目標電圧演算手段１３が設定してい
る所定の目標直流電圧とを比較して電圧差分値を求め
る。つぎに、目標電流実効値演算手段１５は、上記の電
圧差分値と電圧ゲインとを乗算して目標電流実効値を得
る。つぎに、目標電流瞬時値演算手段１６は、交流電圧
検出手段９で得られた交流電源１の交流電源電圧を正規
化し、その値と前記目標電流実効値とを乗算して目標電
流瞬時値を得る。つぎに、電流比較手段１７は、上記の
目標電流瞬時値と電流検出手段８で得られる入力電流と
を比較して電流差分値を求める。この電流差分値は、Ｐ
ＷＭデューティ演算手段１８とＰＷＭ出力判定手段１９
とに入力される。

【００３７】ＰＷＭデューティ演算手段１８は、上記の
電流差分値と電流ゲインとを乗算してスイッチング素子
４をオンとするデューテイを演算する。ＰＷＭ出力判定
手段１９は、ＰＷＭデューティ演算手段１８で得られた
デューテイでのスイッチング動作を行うか否かを、制御
の動作指令などに基づいて判定する。

【００３８】図３は、本実施例の動作を示す波形図、図
４は、その詳細を示す波形図である。本実施例では、上
記制御において、ＰＷＭ出力判定手段１９でのスイッチ
ング動作を行うか否かの判定条件に、電流比較手段１７
で得られる電流差分値が所定の範囲に収まらなければス
イッチング動作を停止すると言う条件を設けている。

【００３９】スイッチング素子４をオンとするデューテ
ィは、通常、交流電源電圧のゼロクロスタイミングでは
最大となり、その後のデューティは、交流直流変換回路
に流れる入力電流が正弦波状になるように演算して出力
される。もし、リアクタ３が磁気飽和を起こしていたと
すると、図３および図４に示したように、スイッチング
動作を行うだけで目標電流瞬時値よりも大きな電流が交
流直流変換回路に流れるが、たとえば、電流比較手段１
７で得られる電流差分値が±７Ａ以上になればスイッチ
ング動作を停止するようにしておけば、交流直流変換回
路に流れる入力電流が過大に流れても、目標電流瞬時値
との差が７Ａになったタイミングでスイッチング動作が
停止される。リアクタ３の磁気飽和の程度によるが、目
標電流実効値が２０Ａ、目標電流瞬時値が１０Ａのとき
に本実施例の制御がかかれば、交流直流変換回路に流れ
る入力電流は１７Ａに抑制される。

【００４０】従来例では、入力電流が所定の値以上にな
ればスイッチング動作を停止する過電流保護機能を設
け、電流実効値で２０Ａまで流そうとするような場合に
は異常と判定する電流の値が概ね４０Ａ以上に設定さ
れ、異常時にはこの値まで電流が流れることになるが、
本実施例によれば、入力電流を目標電流瞬時値と瞬時値
で比較するので、従来例に比べてより速やかに交流直流
変換回路の異常を判定し、スイッチング動作を停止して
過大電流を抑えることができる。

【００４１】以上のように本実施例によれば、入力電流
と目標電流瞬時値との差が所定の範囲に収まらないとき
にはスイッチング動作を停止することにより、交流電源
電圧の異常を速やかに判定して過大な入力電流が流れる
のを防止することができる。

【００４２】（実施例２）以下、本発明の実施例２につ
いて図面を参照しながら説明する。本実施例は、実施例
１と同様に、請求項１に係わる。

【００４３】図５は、本実施例の構成を示すブロック
図、図６は本実施例における交流電圧検出手段９の構成
を示す回路図である。なお、図１３に示した従来例と同
じ構成要素には同一符号を付与している。本実施例が図
１３に示した従来例と異なる点は、実施例１と同様に、
電流検出手段８が検出した入力電流と目標電流瞬時値演
算手段１６が設定している目標電流瞬時値との差分値を
ＰＷＭ出力判定手段に入力し、前記差分値が所定の範囲
に収まらなければスイッチング動作を停止することにあ
る。また、実施例１と異なる主な点は、交流電圧検出手
段９が交流電源電圧の極性に基づくパルス信号を出力す
ることにある。

【００４４】図５において、上部に示した交流直流変換
回路では、交流電源１の一方の出力端はリアクタ３を経
由を介して、スイッチング素子４ａと高速ダイオード２
ａとの並列接続による上アームと、スイッチング素子４
ｂと高速ダイオード２ｂとの並列接続による下アームと
の共通接続点に接続され、また、交流電源１の他方の出
力端は、整流ダイオード５ａと整流ダイオード５ｂの共
通接続点に接続されて、これらの回路接続によりブリッ
ジ回路を構成している。このブリッジ回路で得られる電
圧を平滑用コンデンサ６により平滑して負荷７に供給す
る。

【００４５】なお、交流直流変換回路には、交流電源１
の周期に同期し、電圧極性に基づいてパルス信号を出力
する交流電圧検出手段９と、交流直流変換回路に流れる
入力電流を検出する電流検出手段８と、交流直流変換回
路が出力する直流電圧を検出する直流電圧検出手段１０
とが各所に配されている。また、交流電圧検出手段９
は、図６に示したように、フォトカプラ９ａ、抵抗９
ｂ、およびダイオード９ｃで構成した。その理由は、従
来例において図１４で示した構成を簡単にするためであ
る。

【００４６】上記構成における動作について説明する。
スイッチング素子４ａおよびスイッチング素子４ｂの動
作はスイッチング動作制御手段１１により制御される。
スイッチング動作制御手段１１での主な制御動作はほぼ
実施例１と同様であるが、目標電流瞬時値演算手段１６
は、交流電圧検出手段９から出力されるパルス信号から
交流電源電圧の正規化した値を、Ｖnorm＝２1/2・｜ｓｉｎ（２π・ｆac・Ｔｐ）｜により求め、その値と目標電流実効値演算手段１５で得
られた目標電流実効値とを乗算して目標電流瞬時値を得
る。ここでｆacは交流電源周波数、Ｔｐは交流電源電圧
のゼロクロスタイミングからの時間である。

【００４７】本実施例においても、ＰＷＭ出力判定手段
１９でのスイッチング動作を行うか否かの判定条件に、
電流比較手段１７で得られる電流差分値が、所定の範囲
に収まらなければスイッチング動作を停止すると言う条
件を設けている。

【００４８】従来例でも説明したが、図１５に示したよ
うな交流電源１の瞬停が交流電源電圧のゼロクロスタイ
ミングから電圧ピーク時にかけて発生したとすると、こ
の間に交流直流変換回路に流れる入力電流は０Ａとな
る。一方、目標電流瞬時値は、上述のように、交流電圧
検出手段９から出力されるパルス信号に基づいて得られ
るため、パルス信号が電源周期に同期して正規の状態で
出力されている限り、正弦波状の値となっている。すな
わち、交流電源電圧の瞬停期間中は、目標電流瞬時値に
対して実際に交流直流変換回路に流れる入力電流が小さ
いと言う状況になり、ＰＷＭデューティ演算手段１８で
得られるスイッチング素子４ａおよびスイッチング素子
４ｂをオンとさせるデューティが大きくなる。この状態
のまま交流電源１の電圧ピ一ク時に瞬停復帰すると、瞬
時に過大電流が流れてしまう。

【００４９】本実施例では、電流比較手段１７で得られ
る電流差分値が所定の範囲に収まらなくなったときに交
流電源電圧の異常を判定してスイッチング動作を停止す
ることにより過大電流の防止を図っているため、たとえ
ば、電流差分値が±１０Ａ以上になったときにスイッチ
ング動作を停止するようにしておけば、目標電流実効値
が２０Ａのときには、図７に示したように、交流電源１
の交流電源電圧のゼロクロスタイミングから（２０／３
６０）周期のタイミングに異常が判定でき、瞬停復帰時
の過大電流を防止することができる。

【００５０】以上のように本実施例によれば、実施例１
と同様に、交流電源電圧の異常を速やかに判定してスイ
ッチング動作を停止することにより、過大な入力電流が
流れるのを防止するとともに、交流電圧検出手段の構成
を簡単なものとすることができる。

【００５１】（実施例３）以下、本発明の実施例３につ
いて図面を参照しながら説明する。本実施例は請求項２
に係わる。

【００５２】図８は、本実施例の構成を示すブロック図
である。なお、実施例２と同じ構成要素には同一符号を
付与している。本実施例が実施例２と異なる点は、スイ
ッチング動作制御手段１１の中にゼロクロスタイミング
算出手段２２を設け、交流電源１の交流電源電圧のゼロ
クロスタイミングを検出し、そのゼロクロスタイミング
でスイッチング動作を再開することにある。

【００５３】なお、ゼロクロスタイミング算出手段２２
については、実施例１のように交流電圧検出手段９で交
流電源１の交流電源電圧が得られる場合には、その値が
０になったときをゼロクロスタイミングとする。また、
実施例２のように交流電圧検出手段９から交流電源１の
周期に同期し、電圧極性に基づいてパルス信号が出力さ
れるような場合には、パルス信号のパルス間隔から交流
電源周波数ｆacを求め、交流電源周波数ｆacとパルス信
号のパルス幅Ｔonとから下記の演算により交流電源１の
交流電源電圧のゼロクロスタイミングを求める。これ
は、図９に示したように、パルス信号の立ち下がり変化
からの時間である。

【００５４】Ｔz1＝（（１／（２・ｆac））−Ｔon）／２Ｔz2＝Ｔz1＋１／（２・ｆac）このゼロクロスタイミングの情報がＰＷＭ出力判定手段
１９に入力され、ＰＷＭ出力判定手段１９は、このゼロ
クロスタイミングと同時にスイッチング動作を再開する
ようにした。

【００５５】これにより、電流比較手段１７で得られる
電流差分値が、所定の範囲に収まらなくなりスイッチン
グ動作を停止した後にスイッチング動作を再開すると
き、急峻な突入電流が流れることを防止することができ
る。

【００５６】以上のように本実施例によれば、交流電源
電圧のゼロクロスタイミングでスイッチング動作を再開
することにより、再開時に過大な入力電流が流れるのを
防止することができる。

【００５７】（実施例４）以下、本発明の実施例４につ
いて説明する。本実施例は請求項３に係わる。

【００５８】本実施例では、スイッチング動作制御手段
１１における制御をすべてマイクロコンピュータにより
行うデジタル制御とした。一連の演算処理をマイクロコ
ンピュータのプログラムにより実現することにより、電
子回路の組み合わせで構成した場合に比べて極めて容易
にシステム化することができ、また、優れた演算機能を
活用できるとともに、電圧ゲインおよび電流ゲインやフ
ィルタ定数、電流差分値を異常と判定するためのしきい
値などの制御演算に用いるパラメータを容易に変更でき
るため、システムの汎用性にも優れている。

【００５９】（実施例５）以下、本発明の実施例５につ
いて説明する。本実施例は請求項３に係わる。

【００６０】本実施例では、スイッチング動作制御手段
１１における制御をすべてデジタルシグナルプロセッサ
により行うデジタル制御とした。一連の演算処理をデジ
タルシグナルプロセッサのプログラムにより実現してい
ることで、本実施例においても実施例４と同様の効果を
得ることができる。さらに、デジタルシグナルプロセッ
サには乗算器が内蔵されており、積和演算が非常に遠く
処理されるために演算処理時間の制約を受け難い構成と
することができる。

【００６１】（実施例６）以下、本発明の実施例６につ
いて図面を参照しながら説明する。本発明は請求項４に
係わる。

【００６２】図１０は、本実施例の構成を示すブロック
図である。図１０において、本実施例では、負荷７を、
交流直流変換回路から出力される直流電圧を交流電圧に
変換する直流交流変換回路２３と、直流交流変換回路２
３に接続された電動機２４とし、全体としてインバータ
装置を構成している。

【００６３】これにより、交流直流変換回路に過大電流
が流れない信頼性の高いインバータ装置により、たとえ
ば電動機を駆動することができる。

【００６４】（実施例７）以下、本発明の実施例７につ
いて説明する。本発明は請求項５に係わる。

【００６５】本実施例では、実施例６に説明したインバ
ータ装置を空気調和機に搭載し、圧縮機用の電動機を駆
動するようにしている。

【００６６】これにより、交流直流変換回路に過大電流
が流れない信頼性の高い空気調和機を実現することがで
きる。

【００６７】

【発明の効果】請求項１に係わる本発明は、少なくとも
スイッチング素子とリアクタとダイオードとを備えて前
記スイッチング素子のスイッチング動作により交流電源
から直流電圧を得る交流直流変換回路と、前記交流直流
変換回路に流れる入力電流を検出する電流検出手段と、
前記交流電源の電圧出力状態を検出する交流電圧検出手
段と、前記交流直流変換回路が出力する直流電圧を検出
する直流電圧検出手段と、前記電圧出力状態と前記入力
電流と前記直流電圧とから前記入力電流の目標電流実効
値および目標電流瞬時値を演算しながら力率改善を行う
ように、かつ、前記直流電圧を所定の目標直流電圧にな
るように前記スイッチング素子の動作を制御するスイッ
チング動作制御手段とを備え、前記スイッチング動作制
御手段は、演算された目標電流瞬時値と前記入力電流と
の差が所定の範囲に収まらなければ前記スイッチング動
作を停止するように制御する電源装置とすることによ
り、交流電源電圧や交流直流変換回路の異常時におい
て、過大電流が流れることなく安定した電力供給を行う
ことができると言う効果を奏する。

【００６８】請求項２に係わる本発明は、スイッチング
動作制御手段は、交流電圧検出手段の出力に基づいて交
流電源の交流電源電圧のゼロクロスタイミングを検出す
るゼロクロスタイミング算出手段を備え、スイッチング
動作を前記ゼロクロスタイミングで再開するように制御
する請求項１に係わる電源装置とすることにより、交流
電源電圧や交流直流変換回路の異常時における過大電流
の防止が可能になると言う効果を奏するとともに、スイ
ッチング動作の再開時にも急峻な突入電流が流れること
がないと言う効果も奏する。

【００６９】請求項３に係わる本発明は、スイッチング
動作制御手段にマイクロコンピュータないしデジタルシ
グナルプロセッサのいずれかを用いた請求項１ないし請
求項２のいずれかに係わる電源装置とすることにより、
請求項１ないし請求項２のいずれかに係わる本発明の効
果とともに、電子回路の組み合わせで構成した場合に比
べ部品点数を削減し、極めて容易にシステム化すること
が可能で、そのシステムも汎用性に優れたものになると
言う効果も奏する。

【００７０】請求項４に係わる本発明は、請求項１ない
し請求項３のいずれかに係わる本発明の電源装置と、前
記電源装置が出力する直流電圧を交流電圧に変換する直
流交流変換回路とを備えたインバータ装置とすることに
より、インバータ装置の信頼性を向上させると言う効果
を奏する。

【００７１】請求項５に係わる本発明は、請求項４に係
わる本発明のインバータ装置を備え、前記インバータ装
置により圧縮機用の電動機を駆動する空気調和機とする
ことにより、空気調和機の信頼性を向上させると言う効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の構成を示すブロック図

【図２】同実施例における交流直流変換回路の入出力電
圧を示す波形図

【図３】同実施例の動作を示す波形図

【図４】同実施例の動作を詳細に示す波形図

【図５】本発明の実施例２の構成を示すブロック図

【図６】同実施例における交流電圧検出手段の構成を示
す回路図

【図７】同実施例の動作を示す波形図

【図８】本発明の実施例３の構成を示すブロック図

【図９】同実施例の動作を示す波形図

【図１０】本発明の実施例６の構成を示すブロック図

【図１１】従来の電源装置の構成を示すブロック図

【図１２】同従来例の動作を示すフローチャート

【図１３】従来の電源装置の他の構成を示すブロック図

【図１４】同従来例における交流電圧を得るための構成
を示す回路図

【図１５】同従来例の動作を示す波形図

【符号の説明】

１交流電源２整流回路２ａ、２ｂ高速ダイオード３リアクタ４、４ａ、４ｂスイッチング素子５ダイオード５ａ、５ｂ整流ダイオード６平滑用コンデンサ７負荷８電流検出手段９交流電圧検出手段９ａフォトカプラ９ｂ抵抗９ｃダイオード１０直流電圧検出手段１１スイッチング動作制御手段１２ローパスフィルタ１３目標電圧演算手段１４電圧比較手段１５目標電流実効値演算手段１６目標電流瞬時値演算手段１７電流比較手段１８ＰＷＭデューティ演算手段１９ＰＷＭ出力判定手段２０トランス２１ダイオードブリッジ２２ゼロクロスタイミング算出手段２３直流交流変換回路２４電動機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０２Ｍ 7/48 Ｈ０２Ｍ 7/48 ＭＦターム(参考） 5H006 AA01 AA02 BB05 CA02 CA07 CB01 CB08 CC08 DA02 DB01 DB07 DC02 DC05 FA02 GA04 5H007 AA02 BB06 CA01 CB05 CC12 DA05 DB02 EA02 FA03 FA12 FA17 GA08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくともスイッチング素子とリアクタ
とダイオードとを備えて前記スイッチング素子のスイッ
チング動作により交流電源から直流電圧を得る交流直流
変換回路と、前記交流直流変換回路に流れる入力電流を
検出する電流検出手段と、前記交流電源の電圧出力状態
を検出する交流電圧検出手段と、前記交流直流変換回路
が出力する直流電圧を検出する直流電圧検出手段と、前
記電圧出力状態と前記入力電流と前記直流電圧とから前
記入力電流の目標電流実効値および目標電流瞬時値を演
算しながら力率改善を行うように、かつ、前記直流電圧
を所定の目標直流電圧になるように前記スイッチング素
子の動作を制御するスイッチング動作制御手段とを備
え、前記スイッチング動作制御手段は、演算された目標
電流瞬時値と前記入力電流との差が所定の範囲に収まら
なければ前記スイッチング動作を停止するように制御す
る電源装置。
【請求項２】スイッチング動作制御手段は、交流電圧
検出手段の出力に基づいて交流電源の交流電源電圧のゼ
ロクロスタイミングを検出するゼロクロスタイミング算
出手段を備え、スイッチング動作を前記ゼロクロスタイ
ミングで再開するように制御する請求項１記載の電源装
置。
【請求項３】スイッチング動作制御手段にマイクロコ
ンピュータないしデジタルシグナルプロセッサのいずれ
かを用いた請求項１ないし請求項２のいずれかに記載の
電源装置。
【請求項４】請求項１ないし請求項３のいずれかに記
載の電源装置と、前記電源装置が出力する直流電圧を交
流電圧に変換する直流交流変換回路とを備えたインバー
タ装置。
【請求項５】請求項４に記載のインバータ装置を備
え、前記インバータ装置により圧縮機用の電動機を駆動
する空気調和機。