JP2004147387A

JP2004147387A - Power converter and air conditioner

Info

Publication number: JP2004147387A
Application number: JP2002307414A
Authority: JP
Inventors: Terukazu Higuchi; 樋口　輝一; Tetsuo Miyamoto; 宮本　哲雄; Yuji Shiratori; 白鳥　裕次
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Electric Air Conditioning Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Electric Air Conditioning Co Ltd
Priority date: 2002-10-22
Filing date: 2002-10-22
Publication date: 2004-05-20

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To effectively utilize the power of a power source excluding a commercial power source. <P>SOLUTION: This power converter is equipped with an inverter 45 for converting a DC voltage into an AC voltage and feeding the AC voltage a load. Further, the converter is equipped with a first rectifier 43 which receives the AC voltage of a commercial power source 39 and rectifies it into a DC voltage, a second rectifier 47 which rectifies the AC voltage of a generator 38 into the DC voltage, and a converter 49 which steps up or steps down the DC voltage rectified by the second rectifier 47 into an objective DC voltage higher than the DC voltage rectified by the first rectifier 43. Output ends 43A and 43B of the first rectifier 43 and output ends 49A and 49B of the converter 49 are connected with each other by power lines L and L', and the DC voltage on either higher side of the first rectifier 43 and the converter 49 is applied from the power source lines L and L' to the inverter 45. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、商用電源及び商用電源以外の電源のいずれかの電力を負荷に供給する電力変換装置及びこの電力変換装置を備えた空気調和装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、直流電圧を交流電圧に変換して負荷に給電するインバータ部を備えた電力変換装置が知られている。また、空気調和装置の圧縮機がエンジンにより駆動されるものが知られている。
【０００３】
上記の電力変換装置として、２つの電源系統のうち、商用電源と、発電機とに切り替えるスイッチを設け、商用電源の電圧を監視して、商用電源の電圧が異常値を示した場合に、商用電源と略同一の安定した電圧を発生させる発電機にスイッチにより切り替えるものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１６６１２１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の電力変換装置では、電圧を監視してスイッチを切り替える制御を行わなければならない。
【０００６】
また、商用電源から供給される電力の消費を極力少なくして商用電源以外の電源から供給される電力を有効に利用する要請があるが、特に、商用電源以外の電源の電圧が頻繁に変動する場合、例えば、商用電源以外の電源として、空気調和装置における圧縮機を駆動するエンジンを動力源とする発電機を用いる場合、上記の電力変換装置のように、商用電源と商用電源以外の電源をスイッチにて切り替える構成としたのでは、安定して負荷に電力を供給するために頻繁にスイッチを切り変える必要が生じてしまい、スイッチの制御が複雑になってしまうばかりでなく、商用電源以外の電源の電力を有効に利用されないという問題が生じる。
【０００７】
本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、商用電源以外の電源の電力の有効利用を図る電力変換装置及び空気調和装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、商用電源の第１入力部と、商用電源以外の電源の第２入力部を備え、前記第１入力部及び前記第２入力部の出力端を電源ラインで接続して、前記第１入力部及び前記第２入力部のいずれか高いほうの電圧を前記電源ラインから負荷に印加するようにしたことを特徴とするものである。
【０００９】
また、商用電源の交流電圧を入力して直流電圧に整流する第１整流部と、商用電源以外の電源の交流電圧を入力して直流電圧に整流するとともに、前記第１整流部により整流される直流電圧よりも高い目標直流電圧にすべく、昇圧又は降圧を行う変換部とを備え、前記第１整流部及び前記変換部の出力端を電源ラインで接続して、前記第１整流部及び前記変換部のいずれか高いほうの直流電圧を前記電源ラインから負荷に印加するようにしたことを特徴とするものである。
【００１０】
また、直流電圧を交流電圧に変換して負荷に給電するインバータ部を備えた電力変換装置において、商用電源の交流電圧を入力して直流電圧に整流する第１整流部と、商用電源以外の電源の交流電圧を入力して直流電圧に整流するとともに、前記第１整流部により整流される直流電圧よりも高い目標直流電圧にすべく、昇圧又は降圧を行う変換部とを備え、前記第１整流部及び前記変換部の出力端を電源ラインで接続して、前記第１整流部及び前記変換部のいずれか高いほうの直流電圧を前記電源ラインから前記インバータ部に印加するようにしたことを特徴とするものである。
【００１１】
この場合において、前記変換部は、前記商用電源以外の電源の交流電圧を直流電圧に整流する第２整流部と、この第２整流部により整流された直流電圧を、前記第１整流部により整流される直流電圧よりも高い目標直流電圧にすべく、昇圧又は降圧するコンバータ部とを備えてもよい。
【００１２】
また、前記変換部の出力端における直流電圧が、前記第１整流部の出力端における直流電圧よりも低い場合に、前記変換部への電流の逆流を防止するダイオードを備えてもよい。
【００１３】
更に、前記第１整流部は、ブリッジ接続した整流ダイオードを有し、前記第１整流部の出力端における直流電圧が前記変換部の出力端における直流電圧よりも低い場合に、前記第１整流部の上アームにおける整流ダイオードが電流の逆流を防止するようにしてもよい。
【００１４】
更にまた、前記商用電源以外の電源は、発電機であってもよい。
【００１５】
また、前記発電機が、回転型原動機を動力源としていてもよい。
【００１６】
更に、前記商用電源以外の電源は、自然エネルギーを利用して交流電圧を発生する交流発電手段であってもよい。
【００１７】
また、商用電源の交流電圧を入力して直流電圧に整流する整流部と、商用電源以外の電源の直流電圧を入力して、前記整流部により整流される直流電圧よりも高い目標直流電圧にすべく、昇圧又は降圧を行うコンバータ部とを備え、前記整流部及び前記コンバータ部の出力端を電源ラインで接続して、前記整流部及び前記コンバータ部のいずれか高いほうの直流電圧を前記電源ラインから負荷に印加するようにしたことを特徴としている。
【００１８】
また、直流電圧を交流電圧に変換して負荷に給電するインバータ部を備えた電力変換装置において、商用電源の交流電圧を入力して直流電圧に整流する整流部と、商用電源以外の電源の直流電圧を入力して、前記整流部により整流される直流電圧よりも高い目標直流電圧にすべく、昇圧又は降圧を行うコンバータ部とを備え、前記整流部及び前記コンバータ部の出力端を電源ラインで接続して、前記整流部及び前記コンバータ部のいずれか高いほうの直流電圧を前記電源ラインから前記インバータ部に印加するようにしたことを特徴としている。
【００１９】
この場合において、前記コンバータ部の出力端における直流電圧が、前記整流部の出力端における直流電圧よりも低い場合に、前記コンバータ部への電流の逆流を防止するダイオードを備えてもよい。
【００２０】
また、前記整流部は、ブリッジ接続した整流ダイオードを有し、前記整流部の出力端における直流電圧が前記変換部の出力端における直流電圧よりも低い場合に、前記整流部の上アームにおける整流ダイオードが電流の逆流を防止するようにしてもよい。
【００２１】
更に、前記商用電源以外の電源は、自然エネルギーを利用して直流電圧を発生する直流発電手段であってもよい。
【００２２】
更にまた、前記目標直流電圧は、前記商用電源の電圧よりも高い固定値としてもよい。
【００２３】
また、前記目標直流電圧は、測定した前記商用電源の電圧よりも高い電圧値としてもよい。
【００２４】
更に、前記目標直流電圧は、前記商用電源以外の電源からの入力電力に応じて設定されるようにしてもよい。
【００２５】
また、電力変換装置を備え、前記商用電源以外の電源が、空気調和装置の圧縮機を駆動する回転型原動機を動力源とする発電機で構成されることを特徴としている。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を、図面に基づき説明する。
【００２７】
図１は、本発明に係る空気調和装置の一例としてのガスエンジン駆動型のヒートポンプ式の空気調和装置の一実施の形態における冷媒回路等を示す回路図である。
【００２８】
この図１に示すように、ヒートポンプ式の空気調和装置１０は、室外機１１、室内機１２及び電力変換装置１３を有してなる。この電力変換装置１３は、例えば、室外機１１に設置される。
【００２９】
室外機１１は室外に設置される。室外機１１の構成を説明すると、室外機１１の室外冷媒配管２７には圧縮機１６が配設されるとともに、この圧縮機１６の吸込側にアキュムレータ１５が配設され、圧縮機１６の吐出側に油分離器１７、逆止弁１８及び四方弁１９が順次配設され、この四方弁１９側に室外熱交換器２０、室外膨張弁２１が順次配設されて構成される。室外熱交換器２０には、負圧を利用してこの室外熱交換器２０へ外気（空気）を送風する室外ファン２２が隣接して配置されている。この室外ファン２２は、室外ファンモータ２３によって駆動される。室外ファン２２は、例えば、軸流ファン（例えば、プロペラファン）である。圧縮機１６は、フレキシブルカップリング（ベルト・プーリー）２４等を介して回転型原動機としてのエンジン、例えばガスエンジン２５に連結され、このガスエンジン２５により駆動される。
【００３０】
室内機１２は室内に設置され、室内冷媒配管２８に室内熱交換器３０が配設されるとともに、室内冷媒配管２８において室内熱交換器３０の近傍に室内膨張弁３１が配設されて構成される。上記室内熱交換器３０には、これらの室内熱交換器３０から室内へ送風する室内ファン３２が隣接して配置されている。この室内ファン３２は、室内ファンモータ３３によって駆動される。室内ファン３２は、例えば、クロスフローファンである。
【００３１】
室外機１１は、不図示の制御装置により運転制御される。具体的に、制御装置により室外機１１におけるガスエンジン２５（即ち圧縮機１６）の回転数、四方弁１９の切り換え、室外ファン２２の回転数及び室外膨張弁２１の開度等がそれぞれ制御される。
【００３２】
ガスエンジン２５（即ち圧縮機１６）は、空調負荷に応じて回転数が制御される。つまり、空調負荷が低負荷状態であればガスエンジン２５（即ち圧縮機１６）の回転数を低下させる制御が行われ、空調負荷が高負荷状態であればガスエンジン２５（即ち圧縮機１６）の回転数を増加させる制御が行われる。
【００３３】
また、四方弁１９が切り換えられることにより、空気調和装置１０が冷房運転又は暖房運転に設定される。つまり、四方弁１９を冷房側に切り換えたときには、冷媒が実線矢印の如く流れ、室外熱交換器２０が凝縮器に、室内熱交換器２７が蒸発器になって冷房運転状態となり、室内熱交換器２７が室内を冷房する。また、四方弁１９を暖房側に切り換えたときには、冷媒が破線矢印の如く流れ、室内熱交換器２７が凝縮器に、室外熱交換器２０が蒸発器になって暖房運転状態となり、室内熱交換器２７が室内を暖房する。
【００３４】
圧縮機１６を駆動するガスエンジン２５には、商用電源３９以外の電源としての発電機３８が接続されている。つまり、発電機３８は、フレキシブルカップリング（ベルト・プーリー）２６等を介してガスエンジン２５に連結され、このガスエンジン２５を動力源として発電するものである。例えば、この発電機３８は、ガスエンジン２５の駆動により、三相交流電圧を発生するものである。
【００３５】
電力変換装置１３は、三相交流電源の商用電源３９、又は発電機３８を電源として、空気調和装置１０の負荷である室外ファンモータ２３に適した交流電圧（例えば、電圧の振幅や周波数）に変換して室外ファンモータ２３に電力を供給するものである。
【００３６】
図２は、電力変換装置１３の電気回路図である。
【００３７】
電力変換装置１３は、インバータユニット４１と、コンバータユニット４２とを有している。
【００３８】
インバータユニット４１は、漏電遮断器４０を介して入力される商用電源３９の三相交流電圧ＶＲ、ＶＴ、ＶＳ（例えば、交流電圧約１８０［Ｖ］〜２２０［Ｖ］）を直流電圧Ｖ０（例えば、直流電圧約２５５［Ｖ］〜３１１［Ｖ］）に整流（例えば、全波整流）する第１整流部４３と、第１整流部４３により整流された直流電圧Ｖ０を平滑する第１平滑コンデンサ４４と、整流され平滑された直流電圧Ｖ０、又はコンバータユニット４２にて変換された直流電圧Ｖ２を三相交流電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに変換して負荷である室外ファンモータ２３に給電するインバータ部４５とを備えている。
【００３９】
第１整流部４３は、６つの整流ダイオードＤ１〜Ｄ６を有し、これら整流ダイオードＤ１〜Ｄ６を三相ブリッジ接続している。
【００４０】
具体的に、商用電源３９からの交流電源ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３のそれぞれに、第１整流部４３の各整流ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３のアノードが接続され、ハイレベルの直流電源ラインＬ４に、第１整流部４３の各整流ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３のカソードが接続される。また、商用電源３９からの交流電源ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３のそれぞれに、第１整流部４３の各整流ダイオードＤ４、Ｄ５、Ｄ６のカソードが接続され、ローレベルの直流電源ラインＬ５に、第１整流部４３の各整流ダイオードＤ４、Ｄ５、Ｄ６のアノードが接続される。つまり、第１整流部４３の出力端４３Ａにハイレベルの直流電源ラインＬ４が接続され、第１整流部４３の出力端４３Ｂにローレベルの直流電源ラインＬ５が接続される。
【００４１】
ここで、整流ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３は、第１整流部４３の上アームの整流ダイオードと称し、整流ダイオードＤ４、Ｄ５、Ｄ６は、第１整流部４３の下アームの整流ダイオードと称する。
【００４２】
このハイレベルの直流電源ラインＬ４における第１整流部４３と第１平滑コンデンサ４４との間には、並列接続した充電抵抗５１及びサイリスタ５２と、リアクトル５３とが配設されている。
【００４３】
コンバータユニット４２は、発電機３８にて発電された場合の三相交流電圧ＶＲ’、ＶＳ’、ＶＴ’を入力して直流電圧Ｖ１に整流するとともに、インバータユニット４１の第１整流部４３により整流される直流電圧Ｖ０（即ち、インバータユニット４１の第１整流部４３により整流され、第１平滑コンデンサ４４にて平滑された直流電圧Ｖ０）よりも高い目標直流電圧Ｖｔ（例えば、３２０［Ｖ］）にすべく、昇圧又は降圧を行う変換部４６を備えている。図２中、Ｖ２は、昇圧又は降圧された場合の出力電圧である。
【００４４】
このとき、目標直流電圧Ｖｔは、商用電源３９の電圧が変動しても発電機３８側から負荷に電力供給できるように、商用電源３９の電圧変動の最大値を整流した場合の直流電圧（例えば、３１１［Ｖ］）よりも高く設定するのが好ましい。これによって、商用電源３９の電圧が変動しても、発電機３８の発電量が十分であれば、常に発電機３８側から負荷に電力供給することが可能となる。
【００４５】
変換部４６は、発電機３８にて発電された場合の三相交流電圧ＶＲ’、ＶＳ’、ＶＴ’を入力して直流電圧Ｖ１に整流する第２整流部４７と、この第２整流部４７にて整流された直流電圧Ｖ１を平滑する第２平滑コンデンサ４８と、整流され平滑された直流電圧Ｖ１を、インバータユニット４１の第１整流部４３により整流される直流電圧Ｖ０（即ち、インバータユニット４１の第１整流部４３により整流され、第１平滑コンデンサ４４にて平滑された直流電圧Ｖ０）よりも高い目標直流電圧Ｖｔにすべく、直流電圧Ｖ２に昇圧又は降圧するコンバータ部４９とを備えている。なお、このコンバータ部４９には、このコンバータ部４９を制御する不図示の制御装置が備えられており、目標直流電圧Ｖｔの設定、及び昇圧降圧の制御を行っている。さらに、このコンバータ部４９は、コンバータ部４９の入力である直流電圧Ｖ１と、出力である直流電圧Ｖ２とを監視している。
【００４６】
第２整流部４７は、６つの整流ダイオードＤ１１〜Ｄ１６を有し、これら整流ダイオードＤ１１〜Ｄ１６をブリッジ接続している。
【００４７】
具体的に、発電機３８からの交流電源ラインＬ１１、Ｌ１２、Ｌ１３のそれぞれに、第２整流部４７の各整流ダイオードＤ１１、Ｄ１２、Ｄ１３のアノードが接続され、ハイレベルの直流電源ラインＬ１４に、第２整流部４７の各整流ダイオードＤ１１、Ｄ１２、Ｄ１３のカソードが接続される。また、発電機３８からの交流電源ラインＬ１１、Ｌ１２、Ｌ１３のそれぞれに、第２整流部４７の各整流ダイオードＤ１４、Ｄ１５、Ｄ１６のカソードが接続され、ローレベルの直流電源ラインＬ１５に、第２整流部４７の各整流ダイオードＤ１４、Ｄ１５、Ｄ１６のアノードが接続される。つまり、第２整流部４７の出力端４７Ａにハイレベルの直流電源ラインＬ１４が接続され、整流部４７の出力端４７Ｂにローレベルの直流電源ラインＬ１５が接続される。
【００４８】
第２平滑コンデンサ４８は、ハイレベルの直流電源ラインＬ１４及びローレベルの直流電源ラインＬ１５に接続され、コンバータ部４９は、ハイレベルの直流電源ラインＬ１４及びローレベルの直流電源ラインＬ１５に配設されている。ハイレベルの直流電源ラインＬ１４には、変換部４６（即ち、コンバータ部４９）への電流の逆流を防止するダイオード５４が変換部４６（即ち、コンバータ部４９）の出力端４９Ａ側に配設されている。
【００４９】
ハイレベルの直流電源ラインＬ４と、ハイレベルの直流電源ラインＬ１４とは、ハイレベルの直流電源ラインＬ２０で接続されており、ローレベルの直流電源ラインＬ５と、ローレベルの直流電源ラインＬ１５とは、ローレベルの直流電源ラインＬ２１で接続されている。図２中、ハイレベルの直流電源ラインＬは、ハイレベルの直流電源ラインＬ４、Ｌ１４、Ｌ２０であり、ローレベルの直流電源ラインＬ’は、ローレベルの直流電源ラインＬ５、Ｌ１５、Ｌ２１である。
【００５０】
つまり、電力変換装置１３は、少なくとも第１整流器４３を有する、商用電源３９の第１入力部、及び少なくとも第２整流部４７と、コンバータ部４９とを有する、発電機３８の第２入力部を備えていることとなる。そして、これら第１入力部の出力端４３Ａ、４３Ｂ及び第２入力部の出力端４９Ａ、４９Ｂをそれぞれ電源ラインＬ、Ｌ’で接続して、第１入力部及び第２入力部のいずれか高いほうの電圧を電源ラインＬ、Ｌ’から負荷である室外ファンモータ２３に印加するようになっている。
【００５１】
ここで、コンバータ部４９では、発電機３８の発電により生じる電力が所定電力以下のときには、昇圧できなくなり、一定の電圧を保てなくなる場合がある。この所定電力とは、発電電力量が負荷（室外ファンモータ２３）において必要とされる電力供給量より低下してしまうような電力である。この場合、コンバータ部４９において目標直流電圧Ｖｔに昇圧できないため、コンバータ部４９の出力である直流電圧Ｖ２が、商用電源３９の電源電圧を整流したときの直流電圧Ｖ０よりも低くなり、負荷である室外ファンモータ２３には、商用電源３９から電力供給されることとなる。
【００５２】
また、コンバータ部４９では、目標直流電圧Ｖｔを、商用電源３９以外の電源である発電機３８からの入力電力に応じて設定している。
【００５３】
例えば、コンバータ部４９は、発電機３８にて発電された場合の三相交流電圧ＶＲ’、ＶＳ’、ＶＴ’を整流した直流電圧Ｖ１を目標直流電圧Ｖｔ（３２０［Ｖ］）に昇圧可能な場合であっても、過電流による機器（例えば、発電機３８）の保護の観点から、目標直流電圧Ｖｔの値を変更したり（例えば、３２０［Ｖ］に設定されている目標直流電圧Ｖｔの値を、商用電源３９の交流電圧ＶＲ、ＶＳ、ＶＴを整流した場合の直流電圧Ｖ０（例えば、約２５５［Ｖ］〜３１１［Ｖ］）よりも低い電圧２００［Ｖ］に変更したり）、或いは昇圧を行わないようにしている。
【００５４】
例えば、コンバータ部４９において、目標直流電圧Ｖｔは、発電機３８からの入力電力が所定のしきい値を超えたときは目標直流電圧Ｖｔを商用電源３９の電圧（例えば、交流電圧の線間電圧のピーク値、又は直流電圧Ｖ０）よりも小さい値（例えば、２００［Ｖ］）に設定し、発電機３８からの入力電力が所定のしきい値を超ないときは目標直流電圧Ｖｔを商用電源３９の電圧（交流電圧の線間電圧のピーク値、又は直流電圧Ｖ０）よりも大きい値（例えば、３２０［Ｖ］）に設定している。この所定のしきい値は、入力電力がこの所定のしきい値を超えると発電機３８による通電時に機器（例えば、発電機３８）に過電流が流れるような値である。これによって、発電機３８により発電されて電力変換装置１３に入力される入力電力が、所定のしきい値を超えて上昇する場合には、目標直流電圧Ｖｔが低く設定されるので、発電機３８からはほとんど電流が流れず、商用電源３９によって負荷である室外ファンモータ２３に電力供給されることとなるため、機器（例えば、発電機３８）の過電流が防止される。
【００５５】
このとき、発電機３８からの入力電力は、発電機３８の回転数に比例するので、発電機３８の回転数を不図示の回転数測定部によって測定することにより、発電機３８からの入力電力を測定することができる。この回転数の測定結果は、コンバータ部４９の不図示の制御装置に送られ、この発電機３８の回転数に基づいて入力電力が決定される。尚、発電機３８からの入力電力を電力測定器で直接測定してもよい。
【００５６】
本実施の形態において、ガスエンジン２５は、本来、圧縮機１６を駆動するために用いられるものであり、空調負荷に応じて運転されるので、発電機３８により発電された場合の交流電圧ＶＲ’、ＶＳ’、ＶＴ’は、ガスエンジン２５の回転数に応じて変動する。つまり、ガスエンジン２５の回転数が低下すれば、発電機３８の交流電圧ＶＲ’、ＶＳ’、ＶＴ’は低下する。そして、圧縮機１６を停止する場合、発電機３８において発電が停止する。
【００５７】
このように、圧縮機１６を駆動するようなガスエンジン２５を動力源とする発電機３８を用いる場合、例えば商用電源のバックアップとしての自家発電設備に切り替えるような場合のようにスイッチにて切り替える構成としたのでは、安定して負荷に電力を供給するために、頻繁にスイッチを切り変える必要が生じてしまい、スイッチの制御が複雑になってしまう。
【００５８】
つまり、本実施の形態では、自家発電設備のように商用電源が停止した場合のバックアップのための発電機のように電圧が安定したものではなく、発電時に生じる電圧が頻繁に変動する発電機３８にて発電されるような場合であり、商用電源３９と発電機３８とを切り替えるスイッチを設けたのでは、スイッチを頻繁に制御しなければならないので、制御が複雑になってしまう。
【００５９】
本実施の形態では、変換部４６（つまり、コンバータ部４９）の出力端４９Ａ、４９Ｂ及び第１整流部４３の出力端４３Ａ、４３Ｂを電源ラインＬ、Ｌ’で接続するとともに、このインバータ部４５の入力端４５Ａ、４５Ｂを電源ラインＬ，Ｌ’に接続している。これによって、第１整流部４３及び変換部４６（つまりコンバータ部４９）のいずれか高いほうの直流電圧をインバータ部４５に印加することとなる。すなわち、従来のように、負荷への電力供給源を切り替えるためのスイッチを設けていない。
【００６０】
次に、電力変換装置１３の動作について説明する。
【００６１】
まず、ガスエンジン２５（即ち、圧縮機１６）を高出力（高回転数）で運転している場合について説明する。この場合の高出力（高回転数）運転とは、例えば、発電機３８で発電され、第２整流部４７で整流された直流電圧Ｖ１が、目標直流電圧Ｖｔ（例えば、３２０［Ｖ］）よりも高く、降圧が必要な場合である。
【００６２】
ガスエンジン２５を高出力運転しているときの発電機３８における発電時に発生する三相交流電圧ＶＲ’、ＶＳ’、ＶＴ’は、例えば、約２５０［Ｖ］であるものとする。このとき、第２整流部４７にて整流される直流電圧Ｖ１は、約３５４［Ｖ］である。
【００６３】
コンバータ部４９は、直流電圧Ｖ１が約３５４［Ｖ］であり、目標直流電圧Ｖｔ（例えば、３２０［Ｖ］）よりも高いので、このように、整流された直流電圧Ｖ１が目標直流電圧Ｖｔよりも高い場合は、目標直流電圧Ｖｔにすべく直流電圧Ｖ２（例えば、約３２０［Ｖ］）に降圧する。
【００６４】
この場合、商用電源３９の交流電圧ＶＲ、ＶＳ、ＶＴ（例えば、交流電圧約１８０［Ｖ］〜２２０［Ｖ］）を整流した場合の直流電圧Ｖ０（例えば、直流電圧約２５５［Ｖ］〜３１１［Ｖ］）よりもコンバータ部４９にて降圧された直流電圧Ｖ２（例えば、約３２０［Ｖ］）のほうが高いので、コンバータ部４９にて降圧された直流電圧Ｖ２がインバータ部４５に印加される。これによって、発電機３８による負荷への印加電圧が高くなるような場合でも、目標直流電圧Ｖｔに降圧することで、負荷（室外ファンモータ２３）に対して安定した電力供給を行うことができる。
【００６５】
このとき、コンバータ部４９の直流電圧Ｖ２のほうが第１整流部４３の直流電圧Ｖ０よりも高いので、ハイレベルの直流電源ラインＬ４を通じて商用電源３９側に電流が生じるような状況であるが、第１整流部４３のブリッジ接続された上アームの整流ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３によって電流の逆流が阻止される。これによって、商用電源３９側への電流の逆流が阻止される。
【００６６】
次に、ガスエンジン２５（即ち、圧縮機１６）が運転しているときに、発電機３８で発電された場合に生じる交流電圧を直流電圧Ｖ１に整流した場合、この直流電圧Ｖ１が、この目標直流電圧Ｖｔ（３２０［Ｖ］）よりも低く、コンバータ部４９において目標直流電圧Ｖｔ（３２０［Ｖ］）に昇圧可能な範囲内である場合、コンバータ部４９において直流電圧Ｖ１が直流電圧Ｖ２（３２０［Ｖ］）に昇圧され、この昇圧された直流電圧Ｖ２が、インバータ部４５に印加される。これによって、発電機３８による負荷への印加電圧が低くなるような場合でも、目標直流電圧Ｖｔに昇圧することで、負荷に対して安定した電力供給を行うことができ、発電機３８から負荷に対して電力供給することができるので、発電機３８により発電される電力を有効に利用することができる。
【００６７】
このとき、第１整流部４３のブリッジ接続された上アームの整流ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３によって商用電源３９側への電流の逆流が阻止される。
【００６８】
次に、ガスエンジン２５（即ち、圧縮機１６）が運転しているときに、発電機３８で発電された場合に生じる交流電圧を整流したときの直流電圧Ｖ１が、コンバータ部４９において目標直流電圧Ｖｔ（３２０［Ｖ］）に昇圧可能な範囲を下回った場合、即ち、発電機３８の発電により生じる電力が所定電力以下の場合には、コンバータ部４９からは、直流電圧Ｖ０（例えば、直流電圧約２５５［Ｖ］〜３１１［Ｖ］）よりも高い直流電圧（約３２０［Ｖ］）が印加されないので、商用電源３９の交流電圧を整流した場合の直流電圧Ｖ０が、インバータ部４５に印加される。これによって、発電機３８における発電電力が著しく低下した場合には、商用電源３９により負荷への電力供給を行うことができ、安定した運転を保つことができる。
【００６９】
また、コンバータ部４９は、発電機３８にて発電された場合の三相交流電圧ＶＲ’、ＶＳ’、ＶＴ’を整流した入力電圧Ｖ１を目標直流電圧Ｖｔ（例えば、３２０［Ｖ］）に昇圧可能な場合であっても、発電機３８による入力電力が所定のしきい値を超えている場合、３２０［Ｖ］に設定されている目標直流電圧Ｖｔを、商用電源３９の交流電圧ＶＲ、ＶＳ、ＶＴを整流した場合の直流電圧Ｖ０（例えば、直流電圧約２５５［Ｖ］〜３１１［Ｖ］）よりも低い電圧２００［Ｖ］に設定を変更するか、或いは昇圧を行わないようにしている。これによって、商用電源３９から負荷である室外ファンモータ２３に電力供給されることとなる。
【００７０】
尚、このように、コンバータ部４９において、目標直流電圧Ｖｔを商用電源３９の交流電圧ＶＲ、ＶＳ、ＶＴを整流した場合の直流電圧Ｖ０（例えば、直流電圧約２５５［Ｖ］〜３１１［Ｖ］）よりも低い電圧２００［Ｖ］に設定を変更するか、或いは昇圧を行わないようにした場合、通常はコンバータ部４９の出力である直流電圧Ｖ２が２００［Ｖ］となるように制御されているものであるが、発電機３８では、発電が行われているので、発電機３８による三相交流電圧ＶＲ’、ＶＳ’、ＶＴ’を整流した直流電圧Ｖ１が徐々に上昇し、コンバータ部４９の出力である直流電圧Ｖ２が商用電源３９の交流電圧ＶＲ、ＶＳ、ＶＴを整流した場合の直流電圧Ｖ０を上回る場合がある。このような場合、インバータ部４５を介して負荷である室外ファンモータ２３に瞬間的に放電されて、コンバータ部４９の出力である直流電圧Ｖ２が再び目標直流電圧Ｖｔの２００［Ｖ］に近づけられる。つまり、コンバータ部４９の出力である直流電圧Ｖ２が上昇して放電されることがあるが、この期間は短く、コンバータ部４９の出力である直流電圧Ｖ２は、目標直流電圧Ｖｔの２００［Ｖ］に略一定に制御されるものである。
【００７１】
コンバータ部４９の出力である直流電圧Ｖ２のほうが第１整流部４３の直流電圧Ｖ０よりも低くなる場合、ハイレベルの直流電源ラインＬ１４を通じて変換部４６（即ち、コンバータ部４９）に電流が生じるような状況であるが、変換部４６（即ち、コンバータ部４９）の出力端４９Ａ側に設けたダイオード５４によってコンバータ部４９への電流の逆流が阻止される。
【００７２】
次に、ガスエンジン２５が停止している場合、発電機３８も停止しており、発電されず、商用電源３９の交流電圧を整流した場合の直流電圧Ｖ０が、インバータ部４５に印加される。
【００７３】
以上、本実施の形態によれば、商用電源３９の交流電圧を入力して直流電圧に整流する第１整流部４３と、発電機３８の交流電圧を入力して直流電圧に整流する第２整流部４７と、この第２整流部４７により整流された直流電圧を、第１整流部４３により整流される直流電圧よりも高い目標直流電圧にすべく、昇圧又は降圧するコンバータ部４９とを備え、第１整流部４３の出力端４３Ａ、４３Ｂ及びコンバータ部４９の出力端４９Ａ、４９Ｂを電源ラインＬ、Ｌ’で接続するとともに、この電源ラインＬ、Ｌ’にインバータ部４５の入力端４５Ａ、４５Ｂを接続し、第１整流部４３及びコンバータ部４９のいずれか高いほうの直流電圧を電源ラインＬ、Ｌ’からインバータ部４５に印加するようにしたことから、従来のようにスイッチを用いて商用電源３９と発電機３８とを切り替える必要がなくなり、さらに、コンバータ部４９の出力電圧が目標直流電圧に昇圧又は降圧されている場合は、コンバータ部４９、即ち、発電機３８側から負荷であるファンモータ２３に電力供給されるので、発電機３８の電力を有効に利用することができる。
【００７４】
以上、本実施の形態では、商用電源以外の電源が、交流電圧を発生させる発電機である場合について説明したが、これに限るものではなく、自然エネルギーを利用して交流電圧を発生する交流発電手段であってもよい。例えば、自然エネルギーを利用して交流電圧を発生する交流発電手段として、風力発電機等であってもよい。
【００７５】
また、本実施の形態では、電力変換装置を空気調和装置に適用した場合について説明したが、これに限るものではなく、電力供給が必要な負荷を有するシステムに適用する場合であってもよいし、電力変換装置をシステムに組み込むものではなく、単に負荷に電力を供給する場合であってもよい。
【００７６】
また、本実施の形態では、負荷が、空気調和装置の室外ファンモータである場合について説明したが、これに限るものではなく、電力供給を必要とする負荷であれば、いかなる負荷であってもよい。例えば、エンジン等を冷却するファンのファンモータであってもよい。
【００７７】
また、本実施の形態では、発電機の動力源である回転型原動機としてエンジン（例えば、ガスエンジン）の場合について説明したが、これに限るものではなく、発電機の動力源である回転型原動機として、例えば、蒸気タービン、ガスタービン、水力タービン等の場合であってもよい。
【００７８】
また、本実施の形態では、目標直流電圧Ｖｔが、商用電源以外の電源である発電機からの入力電力に応じて設定される場合について説明したが、これに限るものではなく、目標直流電圧Ｖｔが、商用電源の電圧（交流電圧の線間電圧のピーク値又は整流した直流電圧）よりも高い固定値に設定される場合であってもよい。この場合、予め、商用電源の電圧の変動が予測できれば、この予測した変動する電圧の最大値よりも高い固定値に設定すればよい。
【００７９】
また、本実施の形態では、目標直流電圧Ｖｔが、商用電源以外の電源である発電機からの入力電力に応じて設定される場合について説明したが、これに限るものではなく、商用電源の電圧（交流電圧の線間電圧のピーク値又は整流した直流電圧）を測定し、目標直流電圧Ｖｔが、この測定した電圧よりも高い電圧値に設定されるようにしてもよい。
【００８０】
また、図３に、別の実施の形態としての電力変換装置の電気回路図を示す。
【００８１】
この図３において、８０は、電力変換装置であり、図２と同様の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００８２】
この電力変換装置８０は、直流電圧を負荷に印加して電力供給するものであり、商用電源３９側の整流部４３の出力端４３Ａ、４３Ｂ及び商用電源以外の電源である発電機３８側の変換部４６（コンバータ部４９）の出力端４９Ａ、４９Ｂを電源ラインＬ、Ｌ’で接続して、整流部４３及び変換部４６（コンバータ部４９）のいずれか高いほうの直流電圧を電源ラインＬ、Ｌ’から負荷５７に印加するように構成している。つまり、負荷５７の入力端５７Ａ、５７Ｂが、この電源ラインＬ、Ｌ’に接続される。この場合、図２に示すようなインバータ部は省略可能である。これによっても、上記の実施の形態と同様の効果を奏する。
【００８３】
また、図４に、さらに別の実施の形態としての電力変換装置の電気回路図を示す。
【００８４】
この図４において、９０は、電力変換装置であり、図２と同様の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００８５】
図４において、商用電源以外の電源が、自然エネルギーを利用して直流電圧を発生する直流発電手段としての太陽電池６０の場合である。この場合、直流電圧を発生する太陽電池６０が、コンバータ部４９に接続されるので、図２に示すような第２整流部は省略可能である。即ち、太陽電池６０は、この太陽電池６０の直流電圧を目標直流電圧に昇圧又は降圧するコンバータ部４９に接続される。これによっても、上記の実施の形態と同様の効果を奏する。
【００８６】
以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００８７】
【発明の効果】
本発明によれば、商用電源以外の電源の電力を有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る空気調和装置の一実施の形態における冷媒回路等を示す回路図である。
【図２】電力変換装置を示す電気回路図である。
【図３】別の実施の形態としての電力変換装置を示す電気回路図である。
【図４】さらに別の実施の形態としての電力変換装置を示す電気回路図である。
【符号の説明】
１０　空気調和装置
１３、８０、９０　電力変換装置
１６　圧縮機
２５　ガスエンジン（エンジン）
３８　発電機
３９　商用電源
４３　第１整流部
４５　インバータ部
４６　変換部
４７　第２整流部
４９　コンバータ部
５４　ダイオード
Ｄ１〜Ｄ６　整流ダイオード
Ｌ、Ｌ’　電源ライン[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a power conversion device that supplies a load with any one of a commercial power supply and a power supply other than a commercial power supply, and an air conditioner including the power conversion device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Generally, a power conversion device including an inverter unit that converts a DC voltage into an AC voltage and supplies power to a load is known. There is also known an air conditioner in which a compressor is driven by an engine.
[0003]
A switch for switching between the commercial power supply and the generator among the two power supply systems is provided as the power conversion device, and the voltage of the commercial power supply is monitored. 2. Description of the Related Art There is known a generator that generates a voltage that is substantially the same as a power supply by using a switch (see, for example, Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2000-166121 A
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-mentioned power converter, it is necessary to control the switching of the switch by monitoring the voltage.
[0006]
In addition, there is a demand to minimize the consumption of the power supplied from the commercial power source and to effectively use the power supplied from the power source other than the commercial power source. In particular, the voltage of the power source other than the commercial power source frequently fluctuates. In this case, for example, when a generator using an engine that drives a compressor in an air conditioner as a power source is used as a power source other than the commercial power source, a power source other than the commercial power source and the commercial power source is used as in the power conversion device described above. With a configuration in which switching is performed by a switch, it becomes necessary to frequently switch the switch in order to stably supply power to the load, which not only complicates the switch control, but also complicates the operation of switches other than the commercial power supply. There is a problem that the power of the power supply is not used effectively.
[0007]
SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to provide a power conversion device and an air conditioner that make effective use of power of a power supply other than a commercial power supply.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, a first input section of a commercial power supply and a second input section of a power supply other than the commercial power supply are provided, and the output terminals of the first input section and the second input section are connected by a power line. The higher voltage of the first input section and the second input section is applied to the load from the power supply line.
[0009]
Also, a first rectification unit that inputs an AC voltage of a commercial power supply and rectifies the DC voltage, and an AC voltage of a power supply other than the commercial power supply and rectifies the DC voltage and is rectified by the first rectification unit. A conversion unit that performs a step-up or step-down operation to make the target DC voltage higher than the DC voltage, wherein an output terminal of the first rectification unit and the conversion unit is connected by a power line, and the first rectification unit and the The higher DC voltage of the converter is applied to the load from the power supply line.
[0010]
In a power converter including an inverter unit for converting a DC voltage to an AC voltage and supplying power to a load, a first rectifying unit for inputting an AC voltage of a commercial power supply and rectifying the DC voltage, and a power supply other than the commercial power supply And a rectifier that performs a step-up or a step-down to obtain a target DC voltage higher than the DC voltage rectified by the first rectifier, while receiving the AC voltage of the first rectifier. And an output terminal of the converter is connected by a power supply line, and a higher DC voltage of the first rectifier and the converter is applied to the inverter from the power supply line. It is assumed that.
[0011]
In this case, the conversion unit includes a second rectification unit that rectifies an AC voltage of a power supply other than the commercial power supply into a DC voltage, and rectifies the DC voltage rectified by the second rectification unit by the first rectification unit. And a converter section that steps up or down to achieve a target DC voltage higher than the target DC voltage.
[0012]
Further, a diode may be provided for preventing a backflow of current to the converter when the DC voltage at the output terminal of the converter is lower than the DC voltage at the output terminal of the first rectifier.
[0013]
Further, the first rectifier includes a bridge-connected rectifier diode, and when the DC voltage at the output terminal of the first rectifier is lower than the DC voltage at the output terminal of the converter, the first rectifier includes The rectifier diode in the upper arm of the upper arm may prevent the current from flowing backward.
[0014]
Furthermore, the power source other than the commercial power source may be a generator.
[0015]
Further, the generator may use a rotary prime mover as a power source.
[0016]
Further, the power supply other than the commercial power supply may be an AC power generation unit that generates an AC voltage using natural energy.
[0017]
Also, a rectifying unit that inputs an AC voltage of a commercial power supply and rectifies the DC voltage to a DC voltage, and a DC voltage of a power supply other than the commercial power supply and inputs a DC voltage higher than the DC voltage rectified by the rectifying unit. A step-up or step-down converter, wherein the rectifier and the output of the converter are connected by a power supply line, and the higher DC voltage of the rectifier and the converter is applied to the power supply line. , And is applied to a load.
[0018]
Further, in a power conversion device including an inverter unit that converts a DC voltage into an AC voltage and supplies power to a load, a rectifying unit that inputs an AC voltage of a commercial power supply and rectifies the DC voltage into a DC voltage, and a DC power supply of a power supply other than the commercial power supply. And a converter section for inputting a voltage and raising or lowering the voltage to a target DC voltage higher than the DC voltage rectified by the rectifier section.The output terminals of the rectifier section and the converter section are connected to a power line. And the DC voltage of the higher one of the rectifier and the converter is applied to the inverter from the power supply line.
[0019]
In this case, when the DC voltage at the output terminal of the converter unit is lower than the DC voltage at the output terminal of the rectifier unit, a diode may be provided for preventing a backflow of current to the converter unit.
[0020]
Further, the rectifier has a bridge-connected rectifier diode, and when a DC voltage at an output terminal of the rectifier is lower than a DC voltage at an output terminal of the converter, a rectifier diode in an upper arm of the rectifier. May prevent the backflow of the current.
[0021]
Further, the power supply other than the commercial power supply may be a DC power generation unit that generates a DC voltage using natural energy.
[0022]
Furthermore, the target DC voltage may be a fixed value higher than the voltage of the commercial power supply.
[0023]
Further, the target DC voltage may be a voltage value higher than the measured voltage of the commercial power supply.
[0024]
Further, the target DC voltage may be set according to input power from a power supply other than the commercial power supply.
[0025]
Further, a power converter is provided, and a power source other than the commercial power source is configured by a generator using a rotary prime mover that drives a compressor of the air conditioner as a power source.
[0026]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0027]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a refrigerant circuit and the like in an embodiment of a heat pump type air conditioner driven by a gas engine as an example of the air conditioner according to the present invention.
[0028]
As shown in FIG. 1, a heat pump type air conditioner 10 includes an outdoor unit 11, an indoor unit 12, and a power conversion device 13. The power converter 13 is installed in, for example, the outdoor unit 11.
[0029]
The outdoor unit 11 is installed outdoors. The configuration of the outdoor unit 11 will be described. A compressor 16 is disposed in an outdoor refrigerant pipe 27 of the outdoor unit 11, and an accumulator 15 is disposed on a suction side of the compressor 16, and a discharge side of the compressor 16 is disposed. An oil separator 17, a check valve 18 and a four-way valve 19 are sequentially arranged, and an outdoor heat exchanger 20 and an outdoor expansion valve 21 are sequentially arranged on the four-way valve 19 side. An outdoor fan 22 that blows outside air (air) to the outdoor heat exchanger 20 using negative pressure is disposed adjacent to the outdoor heat exchanger 20. The outdoor fan 22 is driven by an outdoor fan motor 23. The outdoor fan 22 is, for example, an axial fan (for example, a propeller fan). The compressor 16 is connected to an engine as a rotary prime mover, for example, a gas engine 25 via a flexible coupling (belt / pulley) 24 and the like, and is driven by the gas engine 25.
[0030]
The indoor unit 12 is installed indoors, and the indoor heat exchanger 30 is disposed in the indoor refrigerant pipe 28, and the indoor expansion valve 31 is disposed in the vicinity of the indoor heat exchanger 30 in the indoor refrigerant pipe 28. You. An indoor fan 32 that blows air from these indoor heat exchangers 30 into the room is disposed adjacent to the indoor heat exchanger 30. The indoor fan 32 is driven by an indoor fan motor 33. The indoor fan 32 is, for example, a cross flow fan.
[0031]
The operation of the outdoor unit 11 is controlled by a control device (not shown). Specifically, the control device controls the rotation speed of the gas engine 25 (that is, the compressor 16), the switching of the four-way valve 19, the rotation speed of the outdoor fan 22, the opening degree of the outdoor expansion valve 21, and the like in the outdoor unit 11. .
[0032]
The rotation speed of the gas engine 25 (that is, the compressor 16) is controlled according to the air conditioning load. That is, if the air-conditioning load is in a low load state, control is performed to reduce the rotation speed of the gas engine 25 (that is, the compressor 16). Control for increasing the rotation speed is performed.
[0033]
Further, by switching the four-way valve 19, the air-conditioning apparatus 10 is set to the cooling operation or the heating operation. That is, when the four-way valve 19 is switched to the cooling side, the refrigerant flows as indicated by the solid line arrow, the outdoor heat exchanger 20 becomes a condenser, and the indoor heat exchanger 27 becomes an evaporator, and enters a cooling operation state. The vessel 27 cools the room. When the four-way valve 19 is switched to the heating side, the refrigerant flows as indicated by the dashed arrow, the indoor heat exchanger 27 functions as a condenser, the outdoor heat exchanger 20 functions as an evaporator, and enters a heating operation state. The vessel 27 heats the room.
[0034]
A generator 38 as a power source other than the commercial power source 39 is connected to the gas engine 25 that drives the compressor 16. That is, the power generator 38 is connected to the gas engine 25 via the flexible coupling (belt / pulley) 26 and the like, and generates power using the gas engine 25 as a power source. For example, the generator 38 generates a three-phase AC voltage by driving the gas engine 25.
[0035]
The power conversion device 13 uses a commercial power supply 39 of a three-phase AC power supply or a generator 38 as a power supply to generate an AC voltage (for example, voltage amplitude or frequency) suitable for the outdoor fan motor 23 that is a load of the air conditioner 10. The electric power is converted and supplied to the outdoor fan motor 23.
[0036]
FIG. 2 is an electric circuit diagram of the power converter 13.
[0037]
The power conversion device 13 has an inverter unit 41 and a converter unit 42.
[0038]
The inverter unit 41 converts the three-phase AC voltages VR, VT, and VS (for example, approximately 180 V to 220 V) of the commercial power supply 39 input via the earth leakage breaker 40 into a DC voltage V0 (for example, , A first rectifier 43 for rectifying (for example, full-wave rectification) to a DC voltage of about 255 [V] to 311 [V], and a first smoothing capacitor for smoothing the DC voltage V0 rectified by the first rectifier 43. And an inverter unit for converting the rectified and smoothed DC voltage V0 or the DC voltage V2 converted by the converter unit 42 into three-phase AC voltages Vu, Vv, and Vw to supply power to the outdoor fan motor 23 as a load. 45.
[0039]
The first rectifier 43 has six rectifier diodes D1 to D6, and these rectifier diodes D1 to D6 are connected in a three-phase bridge.
[0040]
Specifically, the anodes of the rectifier diodes D1, D2, D3 of the first rectifier 43 are connected to the AC power supply lines L1, L2, L3 from the commercial power supply 39, respectively. The cathodes of the rectifier diodes D1, D2, D3 of the first rectifier 43 are connected. Further, the cathodes of the rectifier diodes D4, D5, D6 of the first rectifier 43 are connected to the AC power supply lines L1, L2, L3 from the commercial power supply 39, respectively. The anodes of the rectifier diodes D4, D5, D6 of the rectifier 43 are connected. That is, the high-level DC power supply line L4 is connected to the output terminal 43A of the first rectification unit 43, and the low-level DC power supply line L5 is connected to the output terminal 43B of the first rectification unit 43.
[0041]
Here, the rectifier diodes D1, D2, and D3 are referred to as upper-arm rectifier diodes of the first rectifier 43, and the rectifier diodes D4, D5, and D6 are referred to as lower-arm rectifier diodes of the first rectifier 43.
[0042]
A charging resistor 51 and a thyristor 52 and a reactor 53 connected in parallel are disposed between the first rectifying unit 43 and the first smoothing capacitor 44 in the high-level DC power supply line L4.
[0043]
The converter unit 42 receives the three-phase AC voltages VR ′, VS ′, and VT ′ when the power is generated by the generator 38 and rectifies the DC voltage V1 and rectifies the DC voltage V1 by the first rectifier 43 of the inverter unit 41. Target DC voltage Vt (for example, 320 [V]) higher than the applied DC voltage V0 (that is, the DC voltage V0 rectified by the first rectifier 43 of the inverter unit 41 and smoothed by the first smoothing capacitor 44). In order to achieve this, a conversion unit 46 that performs step-up or step-down is provided. In FIG. 2, V2 is an output voltage when the voltage is increased or decreased.
[0044]
At this time, the target DC voltage Vt is a DC voltage obtained by rectifying the maximum value of the voltage fluctuation of the commercial power supply 39 (for example, the rectified voltage) so that the generator 38 can supply power to the load even if the voltage of the commercial power supply 39 fluctuates. , 311 [V]). Thus, even if the voltage of the commercial power supply 39 fluctuates, it is possible to always supply power to the load from the generator 38 as long as the power generation amount of the generator 38 is sufficient.
[0045]
The conversion unit 46 receives the three-phase AC voltages VR ′, VS ′, and VT ′ when the power is generated by the generator 38 and rectifies the DC voltage V1. The second rectification unit 47 A second smoothing capacitor 48 for smoothing the rectified DC voltage V1 and a rectified and smoothed DC voltage V1 are converted to a DC voltage V0 rectified by the first rectifier 43 of the inverter unit 41 (that is, the inverter unit 41). And a converter unit 49 for increasing or decreasing the DC voltage V2 to a target DC voltage Vt higher than the DC voltage V0) rectified by the first rectifying unit 43 and smoothed by the first smoothing capacitor 44. I have. The converter unit 49 includes a control device (not shown) for controlling the converter unit 49, and performs setting of the target DC voltage Vt and control of step-up and step-down. Further, the converter unit 49 monitors a DC voltage V1 as an input of the converter unit 49 and a DC voltage V2 as an output.
[0046]
The second rectifier 47 has six rectifier diodes D11 to D16, and bridges the rectifier diodes D11 to D16.
[0047]
Specifically, the anodes of the rectifier diodes D11, D12, and D13 of the second rectifier 47 are connected to the AC power supply lines L11, L12, and L13 from the generator 38, respectively. The cathodes of the rectifier diodes D11, D12, D13 of the second rectifier 47 are connected. The cathodes of the rectifier diodes D14, D15, and D16 of the second rectifier 47 are connected to the AC power supply lines L11, L12, and L13 from the generator 38, respectively, and the second power supply line L15 is connected to the low-level DC power supply line L15. The anodes of the rectifier diodes D14, D15, D16 of the rectifier 47 are connected. That is, the high-level DC power supply line L14 is connected to the output terminal 47A of the second rectification unit 47, and the low-level DC power supply line L15 is connected to the output terminal 47B of the rectification unit 47.
[0048]
The second smoothing capacitor 48 is connected to the high-level DC power line L14 and the low-level DC power line L15, and the converter unit 49 is provided to the high-level DC power line L14 and the low-level DC power line L15. ing. In the high-level DC power supply line L14, a diode 54 for preventing a current from flowing back to the converter 46 (ie, the converter 49) is disposed on the output terminal 49A side of the converter 46 (ie, the converter 49). ing.
[0049]
The high-level DC power line L4 and the high-level DC power line L14 are connected by a high-level DC power line L20, and the low-level DC power line L5 and the low-level DC power line L15 , And a low-level DC power supply line L21. In FIG. 2, high-level DC power lines L are high-level DC power lines L4, L14, and L20, and low-level DC power lines L 'are low-level DC power lines L5, L15, and L21. .
[0050]
That is, the power conversion device 13 connects the first input of the commercial power supply 39 having at least the first rectifier 43 and the second input of the generator 38 having at least the second rectifier 47 and the converter 49. It will have. Then, the output terminals 43A and 43B of the first input unit and the output terminals 49A and 49B of the second input unit are connected by power supply lines L and L ', respectively, so that either the first input unit or the second input unit is higher. This voltage is applied to the outdoor fan motor 23 as a load from the power supply lines L and L ′.
[0051]
Here, in the converter section 49, when the power generated by the power generation of the generator 38 is equal to or lower than a predetermined power, the converter section 49 cannot boost the voltage, and may not be able to maintain a constant voltage. The predetermined power is power at which the generated power amount becomes lower than the power supply amount required for the load (the outdoor fan motor 23). In this case, since the converter unit 49 cannot boost the target DC voltage Vt, the DC voltage V2 output from the converter unit 49 becomes lower than the DC voltage V0 obtained when the power supply voltage of the commercial power supply 39 is rectified, and is a load. Electric power is supplied to the outdoor fan motor 23 from the commercial power supply 39.
[0052]
In converter unit 49, target DC voltage Vt is set according to input power from generator 38 which is a power supply other than commercial power supply 39.
[0053]
For example, converter unit 49 can boost DC voltage V1 obtained by rectifying three-phase AC voltages VR ′, VS ′, and VT ′ when generated by generator 38 to target DC voltage Vt (320 [V]). Even in this case, the value of the target DC voltage Vt is changed (for example, the target DC voltage Vt set to 320 [V]) from the viewpoint of protection of the device (for example, the generator 38) due to overcurrent. The value is changed to a voltage 200 [V] lower than the DC voltage V0 (for example, about 255 [V] to 311 [V]) when the AC voltages VR, VS, and VT of the commercial power supply 39 are rectified), Alternatively, no boost is performed.
[0054]
For example, in the converter unit 49, when the input power from the generator 38 exceeds a predetermined threshold, the target DC voltage Vt is changed to the voltage of the commercial power supply 39 (for example, the line voltage of AC voltage). , Or a value smaller than the DC voltage V0 (for example, 200 [V]), and when the input power from the generator 38 does not exceed a predetermined threshold, the target DC voltage Vt is The voltage is set to a value (for example, 320 [V]) larger than the voltage 39 (the peak value of the line voltage of the AC voltage or the DC voltage V0). The predetermined threshold value is a value such that when the input power exceeds the predetermined threshold value, an overcurrent flows to a device (for example, the generator 38) when the generator 38 is energized. As a result, when the input power generated by the generator 38 and input to the power converter 13 rises above a predetermined threshold value, the target DC voltage Vt is set to be low. Since almost no current flows from the power supply to the outdoor fan motor 23 as a load by the commercial power supply 39, overcurrent of the device (for example, the generator 38) is prevented.
[0055]
At this time, since the input power from the generator 38 is proportional to the rotation speed of the generator 38, the input power from the generator 38 is measured by measuring the rotation speed of the generator 38 by a rotation speed measurement unit (not shown). Can be measured. The measurement result of the rotation speed is sent to a control device (not shown) of the converter unit 49, and the input power is determined based on the rotation speed of the generator 38. Note that the input power from the generator 38 may be directly measured by a power measuring device.
[0056]
In the present embodiment, the gas engine 25 is originally used to drive the compressor 16 and is operated according to the air conditioning load. Therefore, the AC voltage VR ′ generated by the generator 38 is used. , VS ′, and VT ′ vary according to the rotation speed of the gas engine 25. That is, if the rotation speed of the gas engine 25 decreases, the AC voltages VR ′, VS ′, and VT ′ of the generator 38 decrease. Then, when the compressor 16 is stopped, the power generation in the generator 38 is stopped.
[0057]
As described above, when the generator 38 driven by the gas engine 25 that drives the compressor 16 is used, the configuration is switched by a switch, for example, when switching to a private power generation facility as a backup of a commercial power supply. However, in order to stably supply power to the load, it is necessary to frequently switch the switch, and the control of the switch becomes complicated.
[0058]
In other words, in the present embodiment, the voltage is not as stable as a backup generator when the commercial power supply is stopped, as in the case of private power generation equipment, but the generator 38 in which the voltage generated during power generation frequently fluctuates. When the switch for switching between the commercial power supply 39 and the generator 38 is provided, the switch must be frequently controlled, which complicates the control.
[0059]
In the present embodiment, the output terminals 49A and 49B of the conversion unit 46 (that is, the converter unit 49) and the output terminals 43A and 43B of the first rectification unit 43 are connected by power supply lines L and L '. Are connected to the power supply lines L and L '. As a result, the higher DC voltage of the first rectifier 43 and the converter 46 (that is, the converter 49) is applied to the inverter 45. That is, unlike the related art, a switch for switching the power supply source to the load is not provided.
[0060]
Next, the operation of the power converter 13 will be described.
[0061]
First, the case where the gas engine 25 (that is, the compressor 16) is operating at a high output (high rotation speed) will be described. The high output (high rotation speed) operation in this case means, for example, that the DC voltage V1 generated by the generator 38 and rectified by the second rectifier 47 is higher than the target DC voltage Vt (for example, 320 [V]). This is also the case when step-down is required.
[0062]
It is assumed that the three-phase AC voltages VR ′, VS ′, and VT ′ generated during power generation by the generator 38 when the gas engine 25 is operating at a high output are, for example, about 250 [V]. At this time, the DC voltage V1 rectified by the second rectifier 47 is about 354 [V].
[0063]
Converter unit 49 has DC voltage V1 of about 354 [V], which is higher than target DC voltage Vt (for example, 320 [V]), and thus rectified DC voltage V1 is higher than target DC voltage Vt. If it is also high, the voltage is reduced to the DC voltage V2 (for example, about 320 [V]) to reach the target DC voltage Vt.
[0064]
In this case, a DC voltage V0 (for example, a DC voltage of about 255 [V] to 311) obtained by rectifying the AC voltages VR, VS, and VT (for example, an AC voltage of about 180 [V] to 220 [V]) of the commercial power supply 39. Since the DC voltage V2 (for example, about 320 [V]) stepped down by the converter unit 49 is higher than [V]), the DC voltage V2 stepped down by the converter unit 49 is applied to the inverter unit 45. . Thus, even when the voltage applied to the load by the generator 38 increases, the power can be stably supplied to the load (the outdoor fan motor 23) by reducing the voltage to the target DC voltage Vt.
[0065]
At this time, since the DC voltage V2 of the converter unit 49 is higher than the DC voltage V0 of the first rectification unit 43, a current is generated on the commercial power supply 39 side through the high-level DC power supply line L4. The reverse flow of current is prevented by the rectifier diodes D1, D2, and D3 of the bridge-connected upper arm of the one rectifier 43. Thus, the backflow of the current to the commercial power supply 39 is prevented.
[0066]
Next, when the gas engine 25 (that is, the compressor 16) is operating and the AC voltage generated when the power is generated by the generator 38 is rectified to the DC voltage V1, the DC voltage V1 is adjusted to the target voltage. If the DC voltage V1 is lower than the DC voltage Vt (320 [V]) and is within the range that can be increased to the target DC voltage Vt (320 [V]) in the converter unit 49, the DC voltage V1 is [V]), and the boosted DC voltage V2 is applied to the inverter unit 45. As a result, even when the voltage applied to the load by the generator 38 decreases, the power can be stably supplied to the load by increasing the voltage to the target DC voltage Vt. Since power can be supplied to the power generator, the power generated by the generator 38 can be effectively used.
[0067]
At this time, the rectifier diodes D1, D2, and D3 of the bridge-connected upper arm of the first rectifier 43 prevent the current from flowing back to the commercial power supply 39.
[0068]
Next, when the gas engine 25 (that is, the compressor 16) is operating, the DC voltage V1 obtained by rectifying the AC voltage generated when the power is generated by the generator 38 is converted into the target DC voltage by the converter unit 49. When the voltage falls below the range in which the voltage can be boosted to Vt (320 [V]), that is, when the power generated by the power generation of the generator 38 is equal to or lower than a predetermined power, the DC voltage V0 (for example, the DC voltage Since a DC voltage (about 320 [V]) higher than about 255 [V] to 311 [V] is not applied, a DC voltage V0 obtained by rectifying the AC voltage of the commercial power supply 39 is applied to the inverter unit 45. You. As a result, when the power generated by the generator 38 is significantly reduced, power can be supplied to the load by the commercial power supply 39, and stable operation can be maintained.
[0069]
Further, converter unit 49 boosts input voltage V1 obtained by rectifying three-phase AC voltages VR ′, VS ′, and VT ′ when generated by generator 38 to target DC voltage Vt (for example, 320 [V]). Even if possible, if the input power from the generator 38 exceeds a predetermined threshold, the target DC voltage Vt set at 320 [V] is changed to the AC voltages VR and VS of the commercial power supply 39. , The setting is changed to a voltage 200 [V] lower than the DC voltage V0 when the VT is rectified (for example, a DC voltage of about 255 [V] to 311 [V]), or the voltage is not increased. . As a result, electric power is supplied from the commercial power supply 39 to the outdoor fan motor 23 as a load.
[0070]
As described above, in the converter unit 49, the target DC voltage Vt is converted to the DC voltage V0 obtained by rectifying the AC voltages VR, VS, and VT of the commercial power supply 39 (for example, a DC voltage of about 255 [V] to 311 [V]). If the setting is changed to a voltage lower than 200 [V] or the voltage is not boosted, the DC voltage V2 output from the converter unit 49 is normally controlled to be 200 [V]. However, since the generator 38 is generating power, the DC voltage V1 obtained by rectifying the three-phase AC voltages VR ′, VS ′, and VT ′ by the generator 38 gradually rises, and the converter unit 49 May be higher than the DC voltage V0 when the AC voltages VR, VS, VT of the commercial power supply 39 are rectified. In such a case, the output is instantaneously discharged to the outdoor fan motor 23 as a load via the inverter unit 45, and the DC voltage V2 output from the converter unit 49 approaches the target DC voltage Vt of 200 [V] again. . That is, the DC voltage V2 output from the converter unit 49 may rise and be discharged, but this period is short, and the DC voltage V2 output from the converter unit 49 is 200 [V] of the target DC voltage Vt. Is controlled to be substantially constant.
[0071]
When the DC voltage V2 output from the converter 49 is lower than the DC voltage V0 of the first rectifier 43, a current is generated in the converter 46 (that is, the converter 49) through the high-level DC power supply line L14. Under such circumstances, the diode 54 provided on the output end 49A side of the converter 46 (that is, the converter 49) prevents the current from flowing back into the converter 49.
[0072]
Next, when the gas engine 25 is stopped, the generator 38 is also stopped, and no power is generated, and the DC voltage V0 obtained by rectifying the AC voltage of the commercial power supply 39 is applied to the inverter unit 45.
[0073]
As described above, according to the present embodiment, the first rectifier 43 that inputs the AC voltage of the commercial power supply 39 and rectifies the DC voltage, and the second rectifier that inputs the AC voltage of the generator 38 and rectifies the DC voltage. Unit 47, and a converter unit 49 for increasing or decreasing the DC voltage rectified by the second rectifying unit 47 so as to be a target DC voltage higher than the DC voltage rectified by the first rectifying unit 43. The output terminals 43A and 43B of the first rectifying unit 43 and the output terminals 49A and 49B of the converter unit 49 are connected by power lines L and L ', and the input terminals 45A and 45B of the inverter unit 45 are connected to the power lines L and L'. And the higher DC voltage of the first rectifier unit 43 and the converter unit 49 is applied to the inverter unit 45 from the power supply lines L and L ′. When it is not necessary to switch between the power supply 39 and the generator 38, and when the output voltage of the converter 49 is stepped up or down to the target DC voltage, the load is supplied from the converter 49, that is, the generator 38 side. Since power is supplied to the fan motor 23, the power of the generator 38 can be used effectively.
[0074]
As described above, in the present embodiment, the case where the power supply other than the commercial power supply is a generator that generates an AC voltage has been described. However, the present invention is not limited to this, and the AC power generation that generates the AC voltage using natural energy is not limited to this. It may be a means. For example, a wind power generator or the like may be used as an AC power generation unit that generates an AC voltage using natural energy.
[0075]
Further, in the present embodiment, the case where the power converter is applied to an air conditioner has been described. However, the present invention is not limited to this, and may be applied to a system having a load that requires power supply. Alternatively, the power converter may not simply be incorporated into the system, but simply supply power to the load.
[0076]
Further, in the present embodiment, the case where the load is the outdoor fan motor of the air conditioner has been described, but the present invention is not limited to this, and any load that requires power supply may be used. Good. For example, a fan motor of a fan for cooling an engine or the like may be used.
[0077]
Further, in the present embodiment, the case where an engine (for example, a gas engine) is used as a rotary prime mover serving as a power source of a generator has been described. However, the present invention is not limited to this, and a rotary prime mover serving as a power source of a generator is provided. For example, a case of a steam turbine, a gas turbine, a hydraulic turbine, or the like may be used.
[0078]
Further, in the present embodiment, the case where target DC voltage Vt is set according to the input power from a generator that is a power supply other than the commercial power supply has been described, but the present invention is not limited to this, and target DC voltage Vt is not limited to this. May be set to a fixed value higher than the voltage of the commercial power supply (the peak value of the line voltage of the AC voltage or the rectified DC voltage). In this case, if the fluctuation of the voltage of the commercial power supply can be predicted in advance, a fixed value higher than the maximum value of the predicted fluctuation voltage may be set.
[0079]
Further, in the present embodiment, the case where target DC voltage Vt is set according to the input power from a generator that is a power supply other than the commercial power supply has been described, but the present invention is not limited to this. (The peak value of the line voltage of the AC voltage or the rectified DC voltage) may be measured, and the target DC voltage Vt may be set to a voltage value higher than the measured voltage.
[0080]
FIG. 3 shows an electric circuit diagram of a power converter according to another embodiment.
[0081]
3. In FIG. 3, reference numeral 80 denotes a power converter, and the same parts as those in FIG.
[0082]
The power converter 80 applies a DC voltage to a load to supply power, and outputs power 43A, 43B of the rectifier 43 on the commercial power supply 39 side and conversion on the generator 38 side, which is a power supply other than the commercial power supply. The output terminals 49A and 49B of the unit 46 (converter unit 49) are connected by power lines L and L ', and the higher DC voltage of the rectifier 43 and the converter 46 (converter unit 49) is supplied to the power line L and It is configured to apply the voltage from L ′ to the load 57. That is, the input terminals 57A and 57B of the load 57 are connected to the power supply lines L and L '. In this case, the inverter section as shown in FIG. 2 can be omitted. This also provides the same effect as the above embodiment.
[0083]
FIG. 4 shows an electric circuit diagram of a power converter according to still another embodiment.
[0084]
In FIG. 4, reference numeral 90 denotes a power converter, and the same parts as those in FIG.
[0085]
FIG. 4 shows a case where a power source other than the commercial power source is a solar cell 60 as a DC power generation unit that generates a DC voltage using natural energy. In this case, since the solar cell 60 that generates a DC voltage is connected to the converter unit 49, the second rectifying unit as shown in FIG. 2 can be omitted. That is, the solar cell 60 is connected to the converter unit 49 that increases or decreases the DC voltage of the solar cell 60 to the target DC voltage. This also provides the same effect as the above embodiment.
[0086]
As described above, the present invention has been described based on the above embodiment, but the present invention is not limited to this.
[0087]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electric power of a power supply other than a commercial power supply can be used effectively.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a refrigerant circuit and the like in an embodiment of an air conditioner according to the present invention.
FIG. 2 is an electric circuit diagram showing a power converter.
FIG. 3 is an electric circuit diagram showing a power converter according to another embodiment.
FIG. 4 is an electric circuit diagram showing a power converter according to still another embodiment.
[Explanation of symbols]
10 Air conditioner
13,80,90 Power converter
16 Compressor
25 Gas engine (engine)
38 generator
39 Commercial power supply
43 1st rectifier
45 Inverter section
46 converter
47 Second rectifier
49 Converter section
54 diode
D1 to D6 Rectifier diode
L, L 'power line

Claims

A first input section of a commercial power supply, and a second input section of a power supply other than the commercial power supply, wherein the output terminals of the first input section and the second input section are connected by a power line, and the first input section and The power converter wherein the higher voltage of the second input section is applied to the load from the power supply line.

A first rectifier for inputting an AC voltage of a commercial power supply and rectifying the AC voltage to a DC voltage;
A converter for inputting an AC voltage of a power supply other than a commercial power supply and rectifying the DC voltage to a DC voltage, and performing a step-up or step-down operation to obtain a target DC voltage higher than the DC voltage rectified by the first rectifier. ,
The output terminal of the first rectifier and the converter is connected by a power line, and the higher DC voltage of the first rectifier and the converter is applied to the load from the power line. A power converter characterized by the above-mentioned.

In a power conversion device including an inverter unit that converts a DC voltage to an AC voltage and supplies power to a load,
A first rectifier for inputting an AC voltage of a commercial power supply and rectifying the AC voltage to a DC voltage;
A converter for inputting an AC voltage of a power supply other than a commercial power supply and rectifying the DC voltage to a DC voltage, and performing a step-up or step-down operation to obtain a target DC voltage higher than the DC voltage rectified by the first rectifier. ,
An output end of the first rectifier and the converter is connected by a power supply line, and a higher DC voltage of the first rectifier and the converter is applied to the inverter from the power supply line. A power conversion device characterized in that:

The power converter according to claim 2 or 3,
A second rectifying unit configured to rectify an AC voltage of a power supply other than the commercial power supply into a DC voltage;
A power converter comprising: a converter for increasing or decreasing the DC voltage rectified by the second rectifier to a target DC voltage higher than the DC voltage rectified by the first rectifier. Conversion device.

The power converter according to any one of claims 2 to 4,
A power converter comprising: a diode for preventing a backflow of current to the converter when a DC voltage at an output terminal of the converter is lower than a DC voltage at an output terminal of the first rectifier. apparatus.

The power converter according to any one of claims 2 to 5,
The first rectifier has a rectifier diode connected in a bridge,
When the DC voltage at the output terminal of the first rectifier is lower than the DC voltage at the output terminal of the converter, the rectifier diode in the upper arm of the first rectifier prevents current from flowing backward. Power converter.

The power converter according to any one of claims 1 to 6,
The power converter other than the commercial power source is a generator.

The power converter according to claim 7,
A power converter, wherein the generator uses a rotary prime mover as a power source.

The power converter according to any one of claims 1 to 6,
A power converter, wherein the power source other than the commercial power source is an AC power generation unit that generates an AC voltage using natural energy.

A rectifier that inputs an AC voltage of a commercial power supply and rectifies the DC voltage;
A converter unit for inputting a DC voltage of a power supply other than a commercial power supply and performing a step-up or step-down operation to obtain a target DC voltage higher than the DC voltage rectified by the rectifier unit,
An output terminal of the rectifier and the converter is connected by a power supply line, and a higher DC voltage of the rectifier and the converter is applied to the load from the power supply line. Power converter.

In a power conversion device including an inverter unit that converts a DC voltage to an AC voltage and supplies power to a load,
A rectifier that inputs an AC voltage of a commercial power supply and rectifies the DC voltage;
A converter unit for inputting a DC voltage of a power supply other than a commercial power supply and performing a step-up or step-down operation to obtain a target DC voltage higher than the DC voltage rectified by the rectifier unit,
The output terminals of the rectifier and the converter are connected by a power supply line, and the higher DC voltage of the rectifier and the converter is applied to the inverter from the power supply line. Power converter.

The power converter according to claim 10 or 11,
A power converter, comprising: a diode that prevents a backflow of current to the converter when the DC voltage at the output of the converter is lower than the DC voltage at the output of the rectifier.

The power converter according to any one of claims 10 to 12,
The rectifier has a bridge-connected rectifier diode,
A power converter, wherein a rectifier diode in an upper arm of the rectifier prevents a reverse flow of current when a DC voltage at an output terminal of the rectifier is lower than a DC voltage at an output terminal of the converter.

The power converter according to any one of claims 10 to 13,
A power converter, wherein the power source other than the commercial power source is a DC power generation unit that generates a DC voltage using natural energy.

In the power converter according to any one of claims 2 to 6 or claims 10 to 14,
The power converter, wherein the target DC voltage has a fixed value higher than a voltage of the commercial power supply.

In the power converter according to any one of claims 2 to 6 or claims 10 to 14,
The power conversion device according to claim 1, wherein the target DC voltage has a voltage value higher than a measured voltage of the commercial power supply.

In the power converter according to any one of claims 2 to 6 or claims 10 to 14,
The power converter, wherein the target DC voltage is set according to input power from a power supply other than the commercial power supply.

A power source other than the commercial power source, comprising the power converter according to any one of claims 1 to 6, and configured by a generator using a rotary prime mover that drives a compressor of an air conditioner as a power source. An air conditioner characterized by the above-mentioned.