JP2004153889A

JP2004153889A - Motor drive

Info

Publication number: JP2004153889A
Application number: JP2002313974A
Authority: JP
Inventors: Toshio Yabuki; 俊生矢吹; Seiji Fukui; 誠二福井
Original assignee: Daikin Industries Ltd; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-10-29
Filing date: 2002-10-29
Publication date: 2004-05-27
Anticipated expiration: 2022-10-29
Also published as: JP4252281B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor drive capable of attaining miniaturization and cost reduction by simplifying a circuit, without the need for additionally providing a power supply for a power factor control circuit. <P>SOLUTION: This motor drive comprises a rectifying circuit (a diode bridge DB2, a smoothing capacitor C1) for converting an AC voltage from an AC power supply 1 into DC voltage and an inverter circuit 4 which converts the DC voltage from the rectifying circuit into an AC voltage; a switching circuit (a diode bridge DB1, a transistor Tr) for forming a closed circuit at ON via the AC power supply 1 and an inductance element L; a drive circuit 2 for driving the switching circuit; and a power factor control circuit, having a capacitor C4 as a power supply for the drive circuit 2. The capacitor C4 for a power factor control circuit is charged via a diode D1, by a DC voltage from a DC power supply E1 for a drive circuit 3 of the inverter circuit 4. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、空気調和機の圧縮機等のモータを駆動するモータ駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、モータ駆動装置としては、図８に示すものがある（例えば、特許文献１参照）。このモータ駆動装置は、図８に示すように、交流電源１からの交流電圧を全波整流するダイオードブリッジＤＢ２と、上記ダイオードブリッジＤＢ２の直流出力端子間に接続された平滑用コンデンサＣ１と、上記ダイオードブリッジＤＢ２からの直流電圧を３相交流電圧に変換するインバータ回路４と、上記交流電源１の一端とダイオードブリッジＤＢ２の正極側端子との間に直列に接続されたインダクタンス素子Ｌと、上記ダイオードブリッジＤＢ２の正極側端子と負極側端子との間に接続されたダイオードブリッジＤＢ１と、上記ダイオードブリッジＤＢ１の正極側直流出力端子にコレクタが接続されたＮＰＮ型のトランジスタＴｒと、上記トランジスタＴｒを駆動する駆動回路２と、上記駆動回路２用の直流電源Ｅ２と、上記ダイオードブリッジＤＢ２の出力端子間に接続された平滑用コンデンサＣ１と、上記インバータ回路４を駆動する駆動回路３と、上記駆動回路３用の直流電源Ｅ１とを備えている。上記ダイオードブリッジＤＢ１，トランジスタＴｒ，駆動回路２および直流電源Ｅ２で力率制御回路を構成している。
【０００３】
また、他のモータ駆動装置としては、図９に示すものがある。このモータ駆動装置は、ダイオードブリッジＤＢ２の直流出力端子間に直列に接続された２つの倍電圧用コンデンサＣ２，Ｃ３を備え、ダイオードブリッジＤＢ１の交流入力端子の他方が倍電圧用コンデンサＣ２，Ｃ３の中性点に接続されている。この倍電圧用コンデンサＣ２，Ｃ３とその中性点の接続を除いて、図９に示すモータ駆動装置は、図８に示すモータ駆動装置と同一の構成をしている。
【０００４】
上記図８，図９に示すモータ駆動装置は、駆動回路２によりトランジスタＴｒを交流電圧の周期に合わせて半サイクル毎に短期間オンすることにより力率を改善する。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−２０１２４８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記図８，図９に示すモータ駆動装置では、インバータ回路４を駆動する駆動回路３用の直流電源Ｅ１とは別に、力率制御回路のトランジスタＴｒを駆動する駆動回路２用の直流電源Ｅ２を設ける必要があるため、回路が複雑で小型化が困難になり、コストが高くなるという問題がある。
【０００７】
そこで、この発明の目的は、力率制御回路用の電源を別に設ける必要がなく、回路を簡略化でき、小型化と低コスト化が図れるモータ駆動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】
上記目的を達成するため、請求項１のモータ駆動装置は、交流電源からの交流電圧を直流電圧に変換する整流回路と、上記整流回路からの直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路と、上記インバータ回路を駆動するための駆動回路用の直流電源と、上記交流電源と上記整流回路を接続する交流電圧ラインの一方に直列に接続されたインダクタンス素子と、上記交流電源と上記インダクタンス素子を介してオン時に閉回路を形成するスイッチ回路と、上記スイッチ回路を駆動する駆動回路と、上記駆動回路用の電源としてのコンデンサとを有する力率制御回路と、上記駆動回路用の直流電源の出力端子と上記力率制御回路のコンデンサの一端との間に接続され、上記駆動回路用の直流電源からの直流電圧により上記力率制御回路のコンデンサを充電するためのダイオードとを備えたことを特徴としている。
【０００９】
上記請求項１のモータ駆動装置によれば、交流電源からの交流電圧を整流回路により直流電圧に変換し、変換された直流電圧をインバータ回路により交流電圧に変換して、インバータ回路からの交流電圧により例えば空気調和機の圧縮機モータを駆動する。このとき、上記力率制御回路のスイッチ回路をオン（通常は半サイクル毎に短期間）させて、オン時に交流電源とインダクタンス素子を介して閉回路を形成することによって、例えば、上記スイッチ回路によりインダクタンス素子を介して交流電源からの交流電圧ラインを短絡することによって、力率を制御する。そして、上記駆動回路用の直流電源の出力端子と上記力率制御回路のコンデンサの一端との間に接続されたダイオードを介して、上記駆動回路用の直流電源からの直流電圧により上記力率制御回路のコンデンサを充電する。こうして、上記力率制御回路のスイッチ回路のオンオフを繰り返しつつ、インバータ回路の駆動回路用の直流電源から力率制御回路の駆動回路に電力が供給される。したがって、力率制御回路用の電源を別に設ける必要がなく、回路を簡略化でき、モータ駆動装置の小型化と低コスト化が図れる。なお、上記力率制御回路は、インバータ回路に比べてスイッチング回数が極端に少ないので、力率制御回路の駆動回路の消費電力は、インバータ回路の駆動回路に比べてはるかに少なく、別に電源を設けることなく、コンデンサに充電することで電源としての役割を果たすことができる。
【００１０】
また、請求項２のモータ駆動装置は、請求項１のモータ駆動装置において、上記整流回路は倍電圧整流回路であることを特徴としている。
【００１１】
上記請求項２のモータ駆動装置によれば、上記整流回路が倍電圧整流回路の構成であっても、本発明を適用することによって、力率制御回路用の電源を別に設ける必要がなく、回路を簡略化でき、モータ駆動装置の小型化と低コスト化が図れる。
【００１２】
また、請求項３のモータ駆動装置は、請求項１のモータ駆動装置において、上記整流回路は、ダイオードブリッジと、上記ダイオードブリッジの直流出力端子に接続された倍電圧用コンデンサとを有し、上記スイッチ回路は、上記整流回路の上記倍電圧用コンデンサの接続点と上記インダクタンス素子の上記整流回路側との間を短絡することを特徴としている。
【００１３】
上記請求項３のモータ駆動装置によれば、上記スイッチ回路をオン（通常は半サイクル毎に短期間）させて、上記整流回路の出力端子に接続された倍電圧用コンデンサの接続点と上記インダクタンス素子の他端との間を短絡して、交流電源とインダクタンス素子を介して閉回路を形成することによって、倍電圧整流と力率制御が行われる。このような回路構成においても、力率制御回路用の電源を別に設けることなく、インバータ回路の駆動回路用の直流電源からダイオードを介して充電されるコンデンサが力率制御回路の駆動回路用の電源としての役割を果たすので、回路を簡略化でき、小型化と低コスト化ができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明のモータ駆動装置を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００１５】
（第１実施形態）
図１はこの発明の第１実施形態の空気調和機の圧縮機モータを駆動するモータ駆動装置の回路図である。図１に示すように、交流電源１の一方の出力端子にインダクタンス素子Ｌの一端を接続し、そのインダクタンス素子Ｌの他端にダイオードブリッジＤＢ１の交流入力端子の一方を接続し、ダイオードブリッジＤＢ１の交流入力端子の他方に交流電源１の他方の出力端子を接続している。上記ダイオードブリッジＤＢ１の正極側直流出力端子にＮＰＮ型のトランジスタＴｒのコレクタを接続し、ダイオードブリッジＤＢ１の負極側直流出力端子にトランジスタＴｒのエミッタを接続している。上記トランジスタＴｒのベースに駆動回路２の出力端子を接続し、トランジスタＴｒのエミッタに駆動回路２のグランド端子を接続している。そして、上記駆動回路２の電源端子とグランド端子との間に駆動回路用電源としてのコンデンサＣ４を接続している。上記ダイオードブリッジＤＢ１とトランジスタＴｒでスイッチ回路を構成し、そのスイッチ回路と駆動回路２およびコンデンサＣ４で力率制御回路を構成している。
【００１６】
また、上記インダクタンス素子Ｌの他端にダイオードブリッジＤＢ２の交流入力端子の一方を接続し、ダイオードブリッジＤＢ２の交流入力端子の他方に交流電源１の他方の出力端子を接続している。上記ダイオードブリッジＤＢ２の正極側直流出力端子と負極側直流出力端子との間に平滑用コンデンサＣ１を接続している。上記ダイオードブリッジＤＢ２と平滑用コンデンサＣ１で整流回路の一例を構成している。
【００１７】
また、上記ダイオードブリッジＤＢ２の正極側直流出力端子をインバータ回路４の正極側入力端子に接続し、ダイオードブリッジＤＢ２の負極側直流出力端子をインバータ回路４の負極側入力端子に接続している。上記インバータ回路４の制御入力端子に駆動回路３の出力端子を接続し、駆動回路３の電源端子とグランド端子との間に駆動回路３用の直流電源Ｅ１を接続している。そして、上記駆動回路３用の直流電源Ｅ１の正極側直流出力端子にダイオードＤ１のアノードを接続し、ダイオードＤ１のカソードを力率制御回路のコンデンサＣ４の正極側端子に接続している。上記ダイオードブリッジＤＢ２の負極側直流出力端子を接地している。
【００１８】
上記構成のモータ駆動装置は、インバータ回路４からの３相電圧出力により圧縮機モータ５を駆動すると共に、力率制御回路のトランジスタＴｒを半サイクル毎に短期間オンさせて、インダクタンス素子Ｌを介して交流電源１からの交流電圧ラインをトランジスタＴｒにより短絡することにより力率を制御する。このとき、上記駆動回路３用の直流電源Ｅ１の出力端子と力率制御回路のコンデンサＣ４の一端との間に接続されたダイオードＤ１を介して、上記駆動回路３用の直流電源Ｅ１からの直流電圧により力率制御回路のコンデンサＣ４を充電する。
【００１９】
図２，図３は上記モータ駆動装置の力率制御回路の駆動回路２用のコンデンサＣ４への充電を説明するための回路図であり、図２は交流電源１のインダクタンス素子Ｌの一端が接続されている出力端子側の電圧の極性が正のときであり、図３は交流電源１のインダクタンス素子Ｌの一端が接続されている出力端子側の電圧の極性が負のときである。
【００２０】
まず、交流電源１のインダクタンス素子Ｌの一端が接続されている出力端子側の電圧の極性が正のとき、図２に示すように、トランジスタＴｒがオン状態からオフ状態になると、直流電源Ｅ１、ダイオードＤ１、コンデンサＣ４、ダイオードブリッジＤＢ１、交流電源１、インダクタンス素子Ｌ、ダイオードブリッジＤＢ２およびインバータ回路４の経路で電流が流れて、コンデンサＣ４を充電する。
【００２１】
一方、交流電源１のインダクタンス素子Ｌの一端が接続されている出力端子側の電圧の極性が負のとき、図３に示すように、トランジスタＴｒがオン状態からオフ状態になると、直流電源Ｅ１、ダイオードＤ１、コンデンサＣ４、ダイオードブリッジＤＢ１、インダクタンス素子Ｌ、交流電源１、ダイオードブリッジＤＢ２およびインバータ回路４の経路で電流が流れて、コンデンサＣ４を充電する。
【００２２】
図４はこのときのモータ駆動装置の各部の波形を示しており、図４の上側が交流電源１の電圧波形Ａおよびインダクタンス素子Ｌを流れる電流波形Ｂを示し、図４の下側がダイオードＤ１を流れる充電電流の電流波形Ｃを示している。図４に示すように、交流電圧の半サイクル毎に、トランジスタＴｒを所定時間オンして力率制御の役割を果たすと共に、トランジスタＴｒがオン状態からオフ状態になると、その半サイクル中にコンデンサＣ４が所定時間充電される。
【００２３】
このように、上記力率制御回路のトランジスタＴｒを半サイクル毎に短期間オンさせて、インダクタンス素子Ｌを介して交流電源１からの交流電圧ラインをトランジスタＴｒにより短絡することによって力率を制御する一方、トランジスタＴｒがオフのときに上記駆動回路３用の直流電源Ｅ１からダイオードＤ１を介して力率制御回路のコンデンサＣ４を充電するので、力率制御回路用の電源を別に設ける必要がなく、回路を簡略化でき、モータ駆動装置の小型化と低コスト化を図ることができる。
【００２４】
（第２実施形態）
図５はこの発明の第２実施形態の空気調和機の圧縮機モータを駆動するモータ駆動装置の回路図である。図５に示すように、交流電源１の一方の出力端子にインダクタンス素子Ｌの一端を接続し、そのインダクタンス素子Ｌの他端にダイオードブリッジＤＢ１の交流入力端子の一方を接続している。上記ダイオードブリッジＤＢ１の正極側直流出力端子にＮＰＮ型のトランジスタＴｒのコレクタを接続し、ダイオードブリッジＤＢ１の負極側直流出力端子にトランジスタＴｒのエミッタを接続している。上記トランジスタＴｒのベースに駆動回路２の出力端子を接続し、トランジスタＴｒのエミッタに駆動回路２のグランド端子を接続している。そして、上記駆動回路２の電源端子とグランド端子との間に駆動回路用電源としてのコンデンサＣ４を接続している。上記ダイオードブリッジＤＢ１とトランジスタＴｒでスイッチ回路を構成し、そのスイッチ回路と駆動回路２およびコンデンサＣ４で力率制御回路を構成している。
【００２５】
また、上記インダクタンス素子Ｌの他端にダイオードブリッジＤＢ２の交流入力端子の一方を接続し、ダイオードブリッジＤＢ２の交流入力端子の他方に交流電源１の他方の出力端子を接続している。上記ダイオードブリッジＤＢ２の正極側直流出力端子と負極側直流出力端子との間に平滑用コンデンサＣ１を接続している。また、上記ダイオードブリッジＤＢ２の正極側直流出力端子をインバータ回路４の正極側入力端子に接続し、ダイオードブリッジＤＢ２の負極側直流出力端子をインバータ回路４の負極側入力端子に接続している。そして、インバータ回路４の制御入力端子に駆動回路３の出力端子を接続し、駆動回路３の電源端子とグランド端子との間に駆動回路３用の直流電源Ｅ１を接続している。
【００２６】
また、上記ダイオードブリッジＤＢ２の正極側直流出力端子と負極側直流出力端子との間に倍電圧用コンデンサＣ２，Ｃ３を直列に接続している。上記倍電圧用コンデンサＣ２と倍電圧用コンデンサＣ３との間の接続点（中性点）にダイオードブリッジＤＢ１の負極側直流出力端子を接続している。上記ダイオードブリッジＤＢ２と平滑用コンデンサＣ１および倍電圧用コンデンサＣ２，Ｃ３で整流回路を構成している。そして、上記駆動回路３用の直流電源Ｅ１の正極側直流出力端子にダイオードＤ１のアノードを接続し、ダイオードＤ１のカソードを力率制御回路のコンデンサＣ４の正極側端子に接続している。上記ダイオードブリッジＤＢ２の負極側直流出力端子を接地している。なお、倍電圧用コンデンサＣ２，Ｃ３のどちらか一方だけでも倍電圧整流は行われ、その場合も以下と同様の作用，効果を奏する。
【００２７】
上記構成のモータ駆動装置は、インバータ回路４からの３相電圧出力により圧縮機モータ５を駆動すると共に、力率制御回路のトランジスタＴｒを半サイクル毎に短期間オンさせて、インダクタンス素子Ｌと倍電圧用コンデンサＣ２と倍電圧用コンデンサＣ３との間の接続点（中性点）をトランジスタＴｒにより短絡することによって、交流電源１とインダクタンス素子Ｌを介して閉回路を形成して力率を制御する。このとき、上記駆動回路用の直流電源１の出力端子と力率制御回路のコンデンサＣ４の一端との間に接続されたダイオードＤ１を介して、上記駆動回路３用の直流電源Ｅ１からの直流電圧により力率制御回路のコンデンサＣ４を充電する。
【００２８】
図６は上記モータ駆動装置の力率制御回路の駆動回路２用のコンデンサＣ４への充電を説明するための回路図であり、図６において、交流電源１のインダクタンス素子Ｌの一端が接続されている出力端子側の電圧の極性が負のときに充電が行われる。
【００２９】
まず、交流電源１のインダクタンス素子Ｌの一端が接続されている出力端子側の電圧の極性が正のときは、電流が流れる経路が形成されず、コンデンサＣ４を充電しない。
【００３０】
一方、交流電源１のインダクタンス素子Ｌの一端が接続されている出力端子側の電圧の極性が負のとき、図６に示すように、トランジスタＴｒがオン状態からオフ状態になると、直流電源Ｅ１、ダイオードＤ１、コンデンサＣ４、ダイオードブリッジＤＢ１、インダクタンス素子Ｌ、交流電源１、ダイオードブリッジＤＢ２およびインバータ回路４の経路で電流が流れて、コンデンサＣ４を充電する。
【００３１】
図７はこのときのモータ駆動装置の各部の波形を示しており、図７の上側が交流電源１の電圧波形Ａおよびインダクタンス素子Ｌを流れる電流波形Ｂを示し、図７の下側がダイオードＤ１を流れる充電電流の電流波形Ｃを示している。図７に示すように、交流電圧の半サイクル毎に、トランジスタＴｒを所定時間オンして力率制御の役割を果たすと共に、トランジスタＴｒがオン状態からオフ状態になると、その１サイクル中（図７の下側の半サイクル中）に１回だけコンデンサＣ４が所定時間充電される。
【００３２】
このように、上記力率制御回路のトランジスタＴｒを半サイクル毎に短期間オンさせて、交流電源１とインダクタンス素子Ｌを介して閉回路を形成することによって力率を制御する一方、トランジスタＴｒがオフのときに上記駆動回路３用の直流電源Ｅ１からダイオードＤ１を介して力率制御回路のコンデンサＣ４を充電するので、力率制御回路用の電源を別に設ける必要がなく、回路を簡略化でき、モータ駆動装置の小型化と低コスト化を図ることができる。
【００３３】
上記第１，第２実施形態では、空気調和機の圧縮機モータを駆動するモータ駆動装置について説明したが、空気調和機に限らず、冷蔵庫や汎用インバータ等にこの発明を適用してもよい。
【００３４】
また、上記第１，第２実施形態では、力率制御回路のトランジスタＴｒ，駆動回路２を低消費電力化することにより、駆動回路２用のコンデンサＣ４の容量を小さくすることができる。なお、上記第１実施形態では、入力される交流電圧の半サイクル毎に力率制御回路のコンデンサＣ４に充電が行われ、上記第２実施形態では、入力される交流電圧の１サイクル毎に力率制御回路のコンデンサＣ４に充電が行われるので、上記第１実施形態のモータ駆動装置の方がコンデンサ充電能力を大きくでき、力率制御回路の低消費電力化に余裕がある。
【００３５】
また、上記第２実施形態では、図５に示す回路構成の倍電圧整流回路を用いたモータ駆動装置について説明したが、第１実施形態のモータ駆動回路の構成において、ダイオードブリッジＤＢ２の出力間に直列に２つのコンデンサを接続し、そのコンデンサの接続点をダイオードブリッジＤＢ２の一方の交流入力端子に接続した回路構成の倍電圧整流回路としてもよい。この場合も、第１実施形態のモータ駆動回路と同様の作用，効果を有する。
【００３６】
また、上記第１実施形態では、交流電源からの交流電圧ラインをインダクタンス素子Ｌを介してスイッチ回路（ダイオードブリッジＤＢ１，トランジスタＴｒ）により短絡し、上記第２実施形態では、倍電圧用コンデンサＣ２，Ｃ３の接続点とインダクタンス素子Ｌの他端との間をスイッチ回路（ダイオードブリッジＤＢ１，トランジスタＴｒ）により短絡することにより、それぞれ力率制御を行ったが、力率制御回路はこれに限らず、交流電源とインダクタンス素子を介してオン時に閉回路を形成するスイッチ回路により力率制御を行うものであればよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上より明らかなように、請求項１の発明のモータ駆動装置は、交流電源からの交流電圧を直流電圧に変換する整流回路と、上記整流回路からの直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路と、上記インバータ回路を駆動するための駆動回路用の直流電源と、上記交流電源と整流回路を接続する交流電圧ラインの一方に直列に接続されたインダクタンス素子と、上記交流電源とインダクタンス素子を介してオン時に閉回路を形成するスイッチ回路と、上記スイッチ回路を駆動する駆動回路と、上記駆動回路用の電源としてのコンデンサとを有する力率制御回路と、上記駆動回路用の直流電源の出力端子と力率制御回路のコンデンサの一端との間に接続され、上記駆動回路用の直流電源からの直流電圧により力率制御回路のコンデンサを充電するためのダイオードとを備えたものである。
【００３８】
したがって、請求項１の発明のモータ駆動装置によれば、上記駆動回路用の直流電源の出力端子と上記力率制御回路のコンデンサの一端との間に接続されたダイオードを介して、上記駆動回路用の直流電源からの直流電圧により上記力率制御回路のコンデンサが充電されるので、力率制御回路用の電源を別に設ける必要がなく、回路を簡略化でき、小型でかつ低コストなモータ駆動装置を実現することができる。
【００３９】
また、請求項２の発明のモータ駆動装置によれば、請求項１のモータ駆動装置において、上記整流回路が倍電圧整流回路の構成においても、力率制御回路用の電源を別に設けることなく、回路を簡略化でき、小型化と低コスト化ができる。
【００４０】
また、請求項３の発明のモータ駆動装置によれば、請求項１のモータ駆動装置において、上記スイッチ回路をオンさせて、上記整流回路のダイオードブリッジの直流出力端子に接続された倍電圧用コンデンサの接続点と上記インダクタンス素子の整流回路側との間を短絡して、交流電源とインダクタンス素子を介して閉回路を形成することによって、倍電圧整流と力率制御を行う回路構成においても、力率制御回路用の電源を別に設けることなく、回路を簡略化でき、小型化と低コスト化ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明の第１実施形態のモータ駆動装置の回路図である。
【図２】図２は上記モータ駆動装置の力率制御回路の駆動回路用コンデンサへの充電を説明するための回路図である。
【図３】図３は上記モータ駆動装置の力率制御回路の駆動回路用コンデンサへの充電を説明するための回路図である。
【図４】図４は上記モータ駆動装置の各部の波形を示す図である。
【図５】図５はこの発明の第２実施形態のモータ駆動装置の回路図である。
【図６】図６は上記モータ駆動装置の力率制御回路の駆動回路用コンデンサへの充電を説明するための回路図である。
【図７】図７は上記モータ駆動装置の各部の波形を示す図である。
【図８】図８は従来のモータ駆動装置の回路図である。
【図９】図９は従来の他のモータ駆動装置の回路図である。
【符号の説明】
１…交流電源、
２…駆動回路、
３…駆動回路、
４…インバータ回路、
５…圧縮機モータ、
Ｌ…インダクタンス素子、
ＤＢ１，ＤＢ２…ダイオードブリッジ、
Ｔｒ…トランジスタ、
Ｅ１…直流電源、
Ｃ１…平滑用コンデンサ、
Ｃ２，Ｃ３…倍電圧用コンデンサ、
Ｃ４…駆動回路用のコンデンサ。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a motor driving device that drives a motor such as a compressor of an air conditioner.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as a motor driving device, there is one shown in FIG. As shown in FIG. 8, the motor driving device includes a diode bridge DB2 for full-wave rectifying an AC voltage from the AC power supply 1, a smoothing capacitor C1 connected between the DC output terminals of the diode bridge DB2, An inverter circuit 4 for converting a DC voltage from the diode bridge DB2 into a three-phase AC voltage; an inductance element L connected in series between one end of the AC power supply 1 and a positive terminal of the diode bridge DB2; A diode bridge DB1 connected between the positive terminal and the negative terminal of the bridge DB2; an NPN transistor Tr having a collector connected to the positive DC output terminal of the diode bridge DB1; and driving of the transistor Tr Drive circuit 2, a DC power supply E2 for the drive circuit 2, And connected to the smoothing capacitor C1 between the output terminal of the bridge DB2, a drive circuit 3 for driving the inverter circuit 4, and a direct current power source E1 for the driving circuit 3. The diode bridge DB1, transistor Tr, drive circuit 2, and DC power supply E2 constitute a power factor control circuit.
[0003]
FIG. 9 shows another motor drive device. This motor driving device includes two voltage-doubling capacitors C2 and C3 connected in series between the DC output terminals of the diode bridge DB2, and the other of the AC input terminals of the diode bridge DB1 is connected to the voltage-doubling capacitors C2 and C3. Connected to neutral point. The motor driving device shown in FIG. 9 has the same configuration as the motor driving device shown in FIG. 8, except for the connection between the voltage doublers C2 and C3 and the neutral point.
[0004]
8 and 9, the power factor is improved by the drive circuit 2 turning on the transistor Tr for a short period every half cycle in accordance with the cycle of the AC voltage.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-10-201248
[Problems to be solved by the invention]
However, in the motor drive device shown in FIGS. 8 and 9, a DC power source for the drive circuit 2 for driving the transistor Tr of the power factor control circuit is provided separately from the DC power source E1 for the drive circuit 3 for driving the inverter circuit 4. Since it is necessary to provide E2, there is a problem that a circuit is complicated, miniaturization is difficult, and cost is increased.
[0007]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a motor drive device that does not require a separate power supply for a power factor control circuit, can simplify the circuit, and can be reduced in size and cost.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, a motor driving device according to claim 1 includes a rectifier circuit that converts an AC voltage from an AC power supply into a DC voltage, an inverter circuit that converts a DC voltage from the rectifier circuit into an AC voltage, A DC power supply for a drive circuit for driving the inverter circuit, an inductance element connected in series to one of the AC voltage lines connecting the AC power supply and the rectifier circuit, and the AC power supply and the inductance element. A switch circuit that forms a closed circuit when turned on, a drive circuit that drives the switch circuit, a power factor control circuit that has a capacitor as a power supply for the drive circuit, and an output terminal of a DC power supply for the drive circuit. The capacitor of the power factor control circuit is connected between one end of a capacitor of the power factor control circuit and a DC voltage from a DC power supply for the drive circuit. It is characterized in that a diode for charging the service.
[0009]
According to the motor driving device of the first aspect, the AC voltage from the AC power supply is converted into the DC voltage by the rectifier circuit, and the converted DC voltage is converted into the AC voltage by the inverter circuit. Drives the compressor motor of the air conditioner, for example. At this time, by turning on the switch circuit of the power factor control circuit (usually for a short period every half cycle) and forming a closed circuit via an AC power supply and an inductance element at the time of ON, for example, by the switch circuit, The power factor is controlled by short-circuiting an AC voltage line from an AC power supply via an inductance element. The power factor control is performed by a DC voltage from the DC power source for the drive circuit via a diode connected between an output terminal of the DC power source for the drive circuit and one end of a capacitor of the power factor control circuit. Charge circuit capacitors. In this way, power is supplied from the DC power supply for the drive circuit of the inverter circuit to the drive circuit of the power factor control circuit while the switch circuit of the power factor control circuit is repeatedly turned on and off. Therefore, it is not necessary to separately provide a power supply for the power factor control circuit, the circuit can be simplified, and the size and cost of the motor drive device can be reduced. Note that the power factor control circuit has an extremely small number of switching times as compared to the inverter circuit, so the power consumption of the drive circuit of the power factor control circuit is much less than that of the inverter circuit, and a separate power supply is provided. Without charging, the capacitor can serve as a power supply.
[0010]
Further, a motor driving device according to a second aspect is characterized in that, in the motor driving device according to the first aspect, the rectifier circuit is a voltage doubler rectifier circuit.
[0011]
According to the motor drive device of the second aspect, even if the rectifier circuit is configured as a voltage doubler rectifier circuit, by applying the present invention, it is not necessary to separately provide a power supply for a power factor control circuit, and Can be simplified, and the size and cost of the motor drive device can be reduced.
[0012]
According to a third aspect of the present invention, in the motor driving apparatus according to the first aspect, the rectifier circuit includes a diode bridge and a capacitor for voltage doubler connected to a DC output terminal of the diode bridge. The switch circuit is characterized by short-circuiting a connection point of the voltage doubler capacitor of the rectifier circuit and the rectifier circuit side of the inductance element.
[0013]
According to the motor driving device of the third aspect, the switch circuit is turned on (usually for a short period every half cycle) to connect the connection point of the capacitor for voltage doubler connected to the output terminal of the rectifier circuit and the inductance. By short-circuiting the other end of the element and forming a closed circuit through the AC power supply and the inductance element, voltage doubler rectification and power factor control are performed. Even in such a circuit configuration, the capacitor charged from the DC power supply for the drive circuit of the inverter circuit via the diode is used as the power supply for the drive circuit of the power factor control circuit without separately providing a power supply for the power factor control circuit. Therefore, the circuit can be simplified, and the size and cost can be reduced.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a motor drive device of the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.
[0015]
(1st Embodiment)
FIG. 1 is a circuit diagram of a motor drive device for driving a compressor motor of an air conditioner according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, one end of an inductance element L is connected to one output terminal of the AC power supply 1, and one of the AC input terminals of a diode bridge DB1 is connected to the other end of the inductance element L. The other output terminal of the AC power supply 1 is connected to the other of the AC input terminals. The collector of the NPN transistor Tr is connected to the positive DC output terminal of the diode bridge DB1, and the emitter of the transistor Tr is connected to the negative DC output terminal of the diode bridge DB1. The output terminal of the drive circuit 2 is connected to the base of the transistor Tr, and the ground terminal of the drive circuit 2 is connected to the emitter of the transistor Tr. Further, a capacitor C4 as a power supply for the drive circuit is connected between the power supply terminal of the drive circuit 2 and the ground terminal. The diode bridge DB1 and the transistor Tr constitute a switch circuit, and the switch circuit, the drive circuit 2 and the capacitor C4 constitute a power factor control circuit.
[0016]
Also, one of the AC input terminals of the diode bridge DB2 is connected to the other end of the inductance element L, and the other output terminal of the AC power supply 1 is connected to the other of the AC input terminals of the diode bridge DB2. A smoothing capacitor C1 is connected between the positive DC output terminal and the negative DC output terminal of the diode bridge DB2. The diode bridge DB2 and the smoothing capacitor C1 constitute an example of a rectifier circuit.
[0017]
Further, the positive DC output terminal of the diode bridge DB2 is connected to the positive input terminal of the inverter circuit 4, and the negative DC output terminal of the diode bridge DB2 is connected to the negative input terminal of the inverter circuit 4. An output terminal of the drive circuit 3 is connected to a control input terminal of the inverter circuit 4, and a DC power supply E1 for the drive circuit 3 is connected between a power terminal and a ground terminal of the drive circuit 3. The anode of the diode D1 is connected to the positive DC output terminal of the DC power supply E1 for the drive circuit 3, and the cathode of the diode D1 is connected to the positive terminal of the capacitor C4 of the power factor control circuit. The negative side DC output terminal of the diode bridge DB2 is grounded.
[0018]
The motor drive device having the above configuration drives the compressor motor 5 by the three-phase voltage output from the inverter circuit 4 and turns on the transistor Tr of the power factor control circuit for a short period every half cycle, so that the motor drive device The power factor is controlled by short-circuiting the AC voltage line from the AC power supply 1 with the transistor Tr. At this time, the DC power from the DC power source E1 for the drive circuit 3 is connected via a diode D1 connected between the output terminal of the DC power source E1 for the drive circuit 3 and one end of the capacitor C4 of the power factor control circuit. The voltage charges the capacitor C4 of the power factor control circuit.
[0019]
2 and 3 are circuit diagrams for explaining charging of the capacitor C4 for the drive circuit 2 of the power factor control circuit of the motor drive device. FIG. 2 is a circuit diagram showing one end of the inductance element L of the AC power supply 1 connected. FIG. 3 shows a case where the polarity of the voltage at the output terminal side is positive, and FIG. 3 shows a case where the polarity of the voltage at the output terminal side to which one end of the inductance element L of the AC power supply 1 is connected.
[0020]
First, when the polarity of the voltage on the output terminal side to which one end of the inductance element L of the AC power supply 1 is connected is positive, as shown in FIG. 2, when the transistor Tr changes from the ON state to the OFF state, the DC power supply E1, A current flows through the path of the diode D1, the capacitor C4, the diode bridge DB1, the AC power supply 1, the inductance element L, the diode bridge DB2, and the inverter circuit 4, and charges the capacitor C4.
[0021]
On the other hand, when the polarity of the voltage on the output terminal side to which one end of the inductance element L of the AC power supply 1 is connected is negative, as shown in FIG. A current flows through the path of the diode D1, the capacitor C4, the diode bridge DB1, the inductance element L, the AC power supply 1, the diode bridge DB2, and the inverter circuit 4, and charges the capacitor C4.
[0022]
FIG. 4 shows the waveform of each part of the motor driving device at this time. The upper side of FIG. 4 shows the voltage waveform A of the AC power supply 1 and the current waveform B flowing through the inductance element L, and the lower side of FIG. 4 shows the diode D1. The current waveform C of the flowing charging current is shown. As shown in FIG. 4, every half cycle of the AC voltage, the transistor Tr is turned on for a predetermined time to perform power factor control, and when the transistor Tr is turned off from the on state, the capacitor C4 is turned on during the half cycle. Is charged for a predetermined time.
[0023]
As described above, the power factor is controlled by turning on the transistor Tr of the power factor control circuit for a short period every half cycle and short-circuiting the AC voltage line from the AC power supply 1 through the inductance element L by the transistor Tr. On the other hand, since the capacitor C4 of the power factor control circuit is charged from the DC power source E1 for the drive circuit 3 via the diode D1 when the transistor Tr is off, there is no need to separately provide a power source for the power factor control circuit. The circuit can be simplified, and the size and cost of the motor drive device can be reduced.
[0024]
(2nd Embodiment)
FIG. 5 is a circuit diagram of a motor drive device for driving a compressor motor of an air conditioner according to a second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, one end of the inductance element L is connected to one output terminal of the AC power supply 1, and one of the AC input terminals of the diode bridge DB1 is connected to the other end of the inductance element L. The collector of the NPN transistor Tr is connected to the positive DC output terminal of the diode bridge DB1, and the emitter of the transistor Tr is connected to the negative DC output terminal of the diode bridge DB1. The output terminal of the drive circuit 2 is connected to the base of the transistor Tr, and the ground terminal of the drive circuit 2 is connected to the emitter of the transistor Tr. Further, a capacitor C4 as a power supply for the drive circuit is connected between the power supply terminal of the drive circuit 2 and the ground terminal. The diode bridge DB1 and the transistor Tr constitute a switch circuit, and the switch circuit, the drive circuit 2 and the capacitor C4 constitute a power factor control circuit.
[0025]
Also, one of the AC input terminals of the diode bridge DB2 is connected to the other end of the inductance element L, and the other output terminal of the AC power supply 1 is connected to the other of the AC input terminals of the diode bridge DB2. A smoothing capacitor C1 is connected between the positive DC output terminal and the negative DC output terminal of the diode bridge DB2. Further, the positive DC output terminal of the diode bridge DB2 is connected to the positive input terminal of the inverter circuit 4, and the negative DC output terminal of the diode bridge DB2 is connected to the negative input terminal of the inverter circuit 4. The output terminal of the drive circuit 3 is connected to the control input terminal of the inverter circuit 4, and the DC power supply E1 for the drive circuit 3 is connected between the power supply terminal of the drive circuit 3 and the ground terminal.
[0026]
Further, voltage doubler capacitors C2 and C3 are connected in series between the positive DC output terminal and the negative DC output terminal of the diode bridge DB2. The negative side DC output terminal of the diode bridge DB1 is connected to a connection point (neutral point) between the voltage doubling capacitor C2 and the voltage doubling capacitor C3. The diode bridge DB2, the smoothing capacitor C1, and the doubler capacitors C2 and C3 constitute a rectifier circuit. The anode of the diode D1 is connected to the positive DC output terminal of the DC power supply E1 for the drive circuit 3, and the cathode of the diode D1 is connected to the positive terminal of the capacitor C4 of the power factor control circuit. The negative side DC output terminal of the diode bridge DB2 is grounded. Note that voltage doubler rectification is performed using only one of the voltage doubler capacitors C2 and C3, and in this case, the same operation and effect as described below are achieved.
[0027]
The motor drive device having the above configuration drives the compressor motor 5 by the three-phase voltage output from the inverter circuit 4 and turns on the transistor Tr of the power factor control circuit for a short period every half cycle, so as to double the inductance element L. By short-circuiting the connection point (neutral point) between the voltage capacitor C2 and the voltage doubler capacitor C3 with the transistor Tr, a closed circuit is formed via the AC power supply 1 and the inductance element L to control the power factor. I do. At this time, the DC voltage from the DC power supply E1 for the drive circuit 3 is connected via the diode D1 connected between the output terminal of the DC power supply 1 for the drive circuit and one end of the capacitor C4 of the power factor control circuit. To charge the capacitor C4 of the power factor control circuit.
[0028]
FIG. 6 is a circuit diagram for explaining charging of the capacitor C4 for the drive circuit 2 of the power factor control circuit of the motor drive device. In FIG. 6, one end of the inductance element L of the AC power supply 1 is connected. Charging is performed when the polarity of the voltage at the output terminal side is negative.
[0029]
First, when the polarity of the voltage on the output terminal side to which one end of the inductance element L of the AC power supply 1 is connected is positive, a path through which a current flows is not formed, and the capacitor C4 is not charged.
[0030]
On the other hand, when the polarity of the voltage on the output terminal side to which one end of the inductance element L of the AC power supply 1 is connected is negative, and as shown in FIG. A current flows through the path of the diode D1, the capacitor C4, the diode bridge DB1, the inductance element L, the AC power supply 1, the diode bridge DB2, and the inverter circuit 4, and charges the capacitor C4.
[0031]
FIG. 7 shows the waveform of each part of the motor driving device at this time. The upper side of FIG. 7 shows the voltage waveform A of the AC power supply 1 and the current waveform B flowing through the inductance element L, and the lower side of FIG. 7 shows the diode D1. The current waveform C of the flowing charging current is shown. As shown in FIG. 7, every half cycle of the AC voltage, the transistor Tr is turned on for a predetermined time to play a role of power factor control. (During the lower half cycle), the capacitor C4 is charged for a predetermined time.
[0032]
As described above, the power factor is controlled by turning on the transistor Tr of the power factor control circuit for a short period every half cycle to form a closed circuit via the AC power supply 1 and the inductance element L. When the power supply is off, the capacitor C4 of the power factor control circuit is charged from the DC power source E1 for the drive circuit 3 via the diode D1, so that there is no need to provide a separate power source for the power factor control circuit, and the circuit can be simplified. In addition, the size and cost of the motor driving device can be reduced.
[0033]
In the first and second embodiments, the motor drive device that drives the compressor motor of the air conditioner has been described. However, the present invention is not limited to the air conditioner, but may be applied to a refrigerator, a general-purpose inverter, and the like.
[0034]
In the first and second embodiments, the capacity of the capacitor C4 for the drive circuit 2 can be reduced by reducing the power consumption of the transistor Tr and the drive circuit 2 of the power factor control circuit. In the first embodiment, the capacitor C4 of the power factor control circuit is charged every half cycle of the input AC voltage. In the second embodiment, the capacitor is charged every cycle of the input AC voltage. Since the capacitor C4 of the rate control circuit is charged, the motor driving device of the first embodiment can increase the capacitor charging capacity, and has a margin for reducing the power consumption of the power factor control circuit.
[0035]
Further, in the second embodiment, the motor drive device using the voltage doubler rectifier circuit having the circuit configuration shown in FIG. 5 has been described. However, in the configuration of the motor drive circuit according to the first embodiment, the output voltage of the diode bridge DB2 is different. A double voltage rectifier circuit having a circuit configuration in which two capacitors are connected in series and the connection point of the capacitors is connected to one AC input terminal of the diode bridge DB2 may be used. In this case, the same operation and effect as those of the motor drive circuit of the first embodiment are obtained.
[0036]
In the first embodiment, the AC voltage line from the AC power supply is short-circuited by the switch circuit (the diode bridge DB1 and the transistor Tr) via the inductance element L. In the second embodiment, the double voltage capacitor C2 The power factor control was performed by short-circuiting the connection point of C3 and the other end of the inductance element L by a switch circuit (diode bridge DB1, transistor Tr). However, the power factor control circuit is not limited to this. What is necessary is to perform power factor control by a switch circuit that forms a closed circuit when turned on via an AC power supply and an inductance element.
[0037]
【The invention's effect】
As apparent from the above description, the motor driving device according to the first aspect of the present invention includes a rectifier circuit that converts an AC voltage from an AC power supply into a DC voltage, and an inverter circuit that converts the DC voltage from the rectifier circuit into an AC voltage. A DC power supply for a drive circuit for driving the inverter circuit, an inductance element connected in series to one of the AC voltage lines connecting the AC power supply and the rectifier circuit, and the AC power supply and the inductance element. A switch circuit that forms a closed circuit when turned on, a drive circuit that drives the switch circuit, a power factor control circuit that has a capacitor as a power supply for the drive circuit, and an output terminal of a DC power supply for the drive circuit. Connected between one end of the capacitor of the power factor control circuit and the capacitor of the power factor control circuit is charged with the DC voltage from the DC power supply for the drive circuit. It is obtained by a order of the diode.
[0038]
Therefore, according to the motor drive device of the first aspect of the present invention, the drive circuit is connected via the diode connected between the output terminal of the DC power supply for the drive circuit and one end of the capacitor of the power factor control circuit. The capacitor of the power factor control circuit is charged by the DC voltage from the DC power source for power supply, so there is no need to provide a separate power source for the power factor control circuit, and the circuit can be simplified, and the motor drive can be reduced in size and cost. The device can be realized.
[0039]
According to the motor drive device of the second aspect of the present invention, in the motor drive device of the first aspect, even when the rectifier circuit is configured as a voltage doubler rectifier circuit, a power supply for a power factor control circuit is not separately provided. The circuit can be simplified, and the size and cost can be reduced.
[0040]
According to a third aspect of the present invention, there is provided the motor driving device according to the first aspect, wherein the switch circuit is turned on, and the voltage doubler capacitor connected to the DC output terminal of the diode bridge of the rectifier circuit. In the circuit configuration for performing voltage doubler rectification and power factor control by forming a closed circuit through an AC power supply and an inductance element by short-circuiting the connection point of The circuit can be simplified, and the size and cost can be reduced without separately providing a power supply for the rate control circuit.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of a motor drive device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram for explaining charging of a drive circuit capacitor of a power factor control circuit of the motor drive device.
FIG. 3 is a circuit diagram for explaining charging of a drive circuit capacitor of a power factor control circuit of the motor drive device.
FIG. 4 is a diagram showing waveforms at various parts of the motor driving device.
FIG. 5 is a circuit diagram of a motor drive device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a circuit diagram for explaining charging of a drive circuit capacitor of a power factor control circuit of the motor drive device.
FIG. 7 is a diagram showing waveforms at various parts of the motor drive device.
FIG. 8 is a circuit diagram of a conventional motor driving device.
FIG. 9 is a circuit diagram of another conventional motor driving device.
[Explanation of symbols]
1: AC power supply,
2. Drive circuit,
3 ... Drive circuit,
4: Inverter circuit
5 ... Compressor motor,
L: inductance element,
DB1, DB2 ... diode bridge,
Tr ... transistor,
E1: DC power supply,
C1: Smoothing capacitor,
C2, C3 ... double voltage capacitor,
C4: Capacitor for drive circuit.

Claims

A rectifier circuit (DB2, C1) for converting an AC voltage from the AC power supply (1) into a DC voltage;
An inverter circuit (4) for converting a DC voltage from the rectifier circuit (DB2, C1) into an AC voltage;
A DC power supply (E1) for a drive circuit for driving the inverter circuit (4);
An inductance element (L) connected in series to one of AC voltage lines connecting the AC power supply (1) and the rectifier circuits (DB2, C1);
A switch circuit (DB1, Tr) for forming a closed circuit when turned on via the AC power supply and the inductance element (L), a drive circuit (2) for driving the switch circuit (DB1, Tr), and the drive circuit A power factor control circuit having a capacitor as a power supply for
The power factor control circuit is connected between an output terminal of the DC power source (E1) for the drive circuit and one end of a capacitor of the power factor control circuit, and receives a DC voltage from the DC power source (E1) for the drive circuit. And a diode (D1) for charging the capacitor (C4).

The motor drive device according to claim 1,
The motor drive device, wherein the rectifier circuit is a voltage doubler rectifier circuit.

The motor drive device according to claim 1,
The rectifier circuit includes a diode bridge (DB2) and a voltage doubler capacitor (C2, C3) connected to a DC output terminal of the diode bridge (DB2).
The switch circuit (DB1, Tr) short-circuits a connection point between the voltage doubler capacitors (C2, C3) of the rectifier circuit and the rectifier circuit side of the inductance element (L). Motor drive.