JP2006020402A - インバータ、電源装置、及びコンプレッサ - Google Patents

Abstract

【課題】 アクティブフィルタの入力電圧と出力電圧との電圧差を一定範囲内に保つことにより、アクティブフィルタを構成する各素子による電力損失を低減させ、効率の良い電力供給を実現させるインバータ、電源装置、及びコンプレッサを提供することを目的とする。
【解決手段】 本発明のインバータは、交流電圧を整流する整流回路２と、整流回路２の出力が入力されるアクティブフィルタ３と、アクティブフィルタ３の出力電圧が、アクティブフィルタの入力電圧に基づいて決定される所定の電圧範囲内となるように、アクティブフィルタ３を制御する制御回路５とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、入力信号のリップルを平滑化するアクティブフィルタを備えるインバータに関するものである。

従来、入力電流のリップルを平滑化するために、アクティブフィルタを採用した直流電源装置が知られている。
このアクティブフィルタは、例えば、特開平７−９９７７５号公報（特許文献１）に示されるように、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子と、リアクタコイル、ダイオード等から構成され、制御回路によりスイッチング素子の駆動が制御されることにより、入力電流のリップルを平滑化するものである。
特開平７−９９７７５号公報（図１）

上述したような直流電源装置では、一般的に、入力電圧に拘わらず、アクティブフィルタの出力電圧を一定に保つような制御が行われる。
従って、入力電圧が低下した場合には、アクティブフィルタの入力電圧と出力電圧との電圧差が大きくなり、アクティブフィルタに流れる電流が増加し、電力損失が増加するという問題があった。
更に、上記特許文献１に示されるように、アクティブフィルタの出力側に、ＤＣ／ＤＣコンバータを設ける場合、アクティブフィルタの出力電圧以上の耐圧が補償されたＤＣ／ＤＣコンバータを採用する必要があり、コストアップを招いていた。

本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、アクティブフィルタの入力電圧と出力電圧との電圧差を一定範囲内に保つことにより、アクティブフィルタを構成する各素子による電力損失を低減させ、効率の良い電力供給を実現させるインバータ、電源装置、及びコンプレッサを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、交流電圧を整流する整流回路と、前記整流回路の出力が入力されるアクティブフィルタと、前記アクティブフィルタの出力電圧が、前記アクティブフィルタの入力電圧に基づいて決定される所定の電圧範囲内となるように、前記アクティブフィルタを制御する制御回路とを具備するインバータを提供する。

制御回路は、アクティブフィルタの出力電圧が、アクティブフィルタの入力電圧に応じて決定される所定の電圧範囲となるように、言い換えると、入力電圧と出力電圧との差分が、予め設定されている所定値以下となるように、前記アクティブフィルタの制御を行う。これにより、アクティブフィルタの入力電圧と出力電圧との電圧差を一定範囲内に保つことが可能となる。
制御回路は、例えば、出力電圧が入力電圧の一定倍率となるように、アクティブフィルタに設けられた能動素子、例えば、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ、トランジスタ等のスイッチング素子を制御する。具体的には、制御回路は、出力電圧が入力電圧のピーク値の１．０１倍〜１．０８倍程度となるように、アクティブフィルタに設けられたスイッチング素子をスイッチング駆動する。

本発明のインバータは、前記整流回路の出力が入力されるコンバータを備えることが好ましい。
このように、コンバータに整流回路の出力を直接的に入力するので、コンバータの耐圧を低く設計することができる。これにより、コスト低減を図ることができる。

本発明のインバータは、前記アクティブフィルタの入力電圧に基づき決定される前記所定の電圧範囲の上限電圧と前記アクティブフィルタの出力電圧とを比較する第１の比較手段と、前記所定の電圧範囲の下限電圧と前記出力電圧とを比較する第２の比較手段とを備え、前記制御回路は、前記第１の比較手段及び第２の比較手段からの出力信号の組み合わせに基づいて、前記アクティブフィルタを制御することが好ましい。

アクティブフィルタの入力電圧に基づき決定される所定の電圧範囲の上限電圧とアクティブフィルタの出力電圧とを比較する第１の比較手段と、所定の電圧範囲の下限電圧と出力電圧とを比較する第２の比較手段とを備えるので、出力電圧が所定の電圧範囲内であるか否かを簡易な構成により判別することが可能となる。

本発明のインバータにおいて、前記第１の比較手段及び前記第２の比較手段は、電気的に絶縁された状態で信号を伝達する手段としてフォトカプラを採用することが好ましい。
安価なフォトカプラを採用するので、コスト低減を図ることができる。

本発明のインバータは、過電流保護回路及び過電圧保護回路の少なくとも１つを備えることが好ましい。
過電流保護回路や過電圧保護回路を備えることにより、アクティブフィルタ等を構成する各素子をスペック限界まで効果的に使用することが可能となるので、回路や装置のコスト低減を図ることが可能となる。

本発明のインバータは、電源装置に好適である。
更に、本発明のインバータを備えた電源装置は、コンプレッサのモータ駆動源として利用されるのに適している。

また、本発明のインバータを備えた電源装置と、前記電源装置からの電力供給により駆動するモータとを備えるコンプレッサにおいて、前記電源装置が備えるインバータの前記制御回路は、前記モータが起動する前は、アクティブフィルタの出力電圧を一定とする定電圧制御を行い、前記モータが起動した後は、前記アクティブフィルタの出力電圧を前記アクティブフィルタの入力電圧に基づいて決定される所定の電圧範囲内とする低損失制御を行うことが好ましい。

モータが起動するまでは、入力電圧に依存せずに、出力電圧を一定とする定電圧制御を行うので、モータの起動に際して十分な電圧を供給することが可能となる。また、モータが起動した後には、低損失制御を行うので、高効率な電源供給を実現することができる。

本発明のインバータによれば、アクティブフィルタの入力電圧と出力電圧との電圧差の変動を一定範囲内に保つことにより、アクティブフィルタを構成する各素子による電力損失を低減させることができるという効果を奏する。

以下、本発明のインバータについて、〔第１の実施形態〕、〔第２の実施形態〕の順に図面を参照して、説明する。
〔第１の実施形態〕
図１は、本発明の第１の実施形態に係るインバータの構成を示す概略の回路図である。
この図に示されるように、本実施形態に係るインバータは、交流電源１に接続される整流回路２と、その整流回路２の出力端子に接続されるアクティブフィルタ３と、アクティブフィルタ３の出力端子に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータ４と、アクティブフィルタの入力電圧の検出信号と出力電圧の検出信号とが入力される電圧レベル比較回路６と、電圧レベル比較回路６からの信号に基づいて、アクティブフィルタ３を制御する制御回路５とを備えている。

上記整流回路２は、例えば、ダイオードブリッジ等により構成される。
アクティブフィルタ３は、整流回路２の正側出力端子に接続するリアクタ３１と、リアクタ３１に直列に接続するダイオード３３と、リアクタ３１とダイオード３３のアノードとの接続点と負側出力ライン２ｂとの間に接続するスイッチング素子３２と、ゼロクロス検出回路３４と、スイッチング素子３２を駆動する駆動回路３５とを備えている。
上記スイッチング素子３２は、例えば、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ、トランジスタ等である。
ゼロクロス検出回路３４は、図２に示されるように電源電圧Ｖｓが０（ゼロ）の点を検出し、ゼロクロス検出信号を駆動回路３５へ出力する。
駆動回路３５は、後述のＰＡＭ制御信号生成回路８から供給されるＰＡＭ制御信号とゼロクロス検出回路３４から供給されるゼロクロス検出信号とに基づいて、スイッチング素子３２をオン・オフさせる。

上記アクティブフィルタ３の入力側には、アクティブフィルタ３の入力電圧Ｖｓを検出する入力側の電圧検出回路１１が設けられ、入力電圧Ｖｓに応じた検出信号ＶＳ１を出力する。また、アクティブフィルタ３の出力側には、アクティブフィルタ３の出力電圧Ｖｃを検出する出力側の電圧検出回路１２が設けられ、出力電圧Ｖｃに応じた検出信号Ｖｃ１を出力する。

電圧レベル比較回路６は、入力側の電圧検出回路１１から供給される検出信号Ｖｓ１、出力側の電圧検出回路１２から供給されるＶｃ１に基づいて、出力電圧Ｖｃが入力電圧Ｖｓに基づいて決定される所定の電圧範囲内であるか否かを判定する。
例えば、出力電圧Ｖｃが入力電圧Ｖｓのピーク値の１．０１倍〜１．０８倍程度であるか否かを判定する。

具体的には、電圧レベル比較回路６は、図３に示されるように、基準信号生成部６３と、第１の比較回路（第１の比較手段）６１と、第２の比較回路（第２の比較手段）６２とを備えているのが好ましい。
基準信号生成部６３は、入力電圧Ｖｓに基づいて決定される所定の電圧範囲の上限電圧である上限基準電圧Ｖｍａｘを所定の比で分圧した電圧Ｖｍａｘ´並びに前記所定の電圧範囲の下限電圧である下限基準電圧Ｖｍｉｎを所定の比で分圧した電圧Ｖｍｉｎ´を生成する。
例えば、上記所定の電圧範囲が入力電圧Ｖｓのピーク値の１．０１倍〜１．０８倍と設定されていた場合、上限基準電圧Ｖｍａｘは、入力電圧Ｖｓのピーク値に１．０８を乗算した電圧値となり、下限基準電圧Ｖｍｉｎは、入力電圧Ｖｓのピーク値に１．０１を乗算した電圧値となる。そして、基準信号生成部６３は、これらの上限基準電圧Ｖｍａｘ及び下限基準電圧Ｖｍａｘを所定の比で分圧した電圧Ｖｍａｘ´及び電圧Ｖｍｉｎ´を出力する。
第１の比較回路６１は、コンパレータ６１１とフォトカプラ６１２とを備えている。コンパレータ６１１の基準端子には、基準信号生成部６３により生成された電圧Ｖｍａｘ´が入力される。一方、比較端子には、出力電圧Ｖｃを所定の比で分圧した電圧Ｖｃ´が入力される。
コンパレータ６１１は、図４に示されるように、電圧Ｖｃ´が電圧Ｖｍａｘ´以上の場合は、つまり、出力電圧Ｖｃが上限基準電圧Ｖｍａｘ以上である場合は、「Ｈ（ハイ）」を、上限基準電圧Ｖｍａｘ未満の場合は「Ｌ（ロー）」を出力する。この信号は、フォトカプラ６１２により、電気的に絶縁された状態で出力側へ伝達され、第１の検出信号Ａ１（図１参照）として出力される。

第２の比較回路６２は、コンパレータ６２１とフォトカプラ６２２とを備えている。コンパレータ６２１の基準端子には、基準信号生成部６３により生成された電圧Ｖｍｉｎ´が入力される。一方、比較端子には、出力電圧Ｖｃを所定の比で分圧した電圧Ｖｃ´が入力される。
コンパレータ６１１は、図４に示されるように、電圧Ｖｃ´が電圧Ｖｍｉｎ´以上の場合は、つまり、出力電圧Ｖｃが下限基準電圧Ｖｍｉｎ以上である場合は、「Ｈ（ハイ）」を、下限基準電圧Ｖｍｉｎ未満の場合は「Ｌ（ロー）」を出力する。この信号は、フォトカプラ６２２により、電気的に絶縁された状態で出力側へ伝達され、第２の検出信号Ａ２（図１参照）として出力される。
このように、第１の比較回路６１と、第２の比較回路６２とを採用することにより、出力電圧Ｖｃが入力電圧Ｖｓの所定の電圧範囲内であるか否かを簡易な構成により判定することが可能となる。

また、コンパレータ６１１、６２１の出力を電気的に絶縁された状態で出力側へ伝達する手段として、フォトカプラを採用することにより、簡易な回路構成とすることができ、コスト低減を図ることができる。
ここで、図５に、フォトカプラを採用せずに、他の素子を用いて信号を非接触で伝達する回路構成の一例を示す。ここに示した回路は、図３に示した１つの比較回路に相当するため、図５に示した回路で本実施形態に係る電圧レベル比較回路を構成する場合には、この回路を２つ備えることが必要となる。
このように、フォトカプラを使用しない場合には、回路を構成する素子の数は多く、回路は非常に煩雑である。また、部品点数が多いため、小型化が難しく、コストも高い。
このような従来の回路に比べて、フォトカプラを採用した本発明の電圧レベル比較回路６は、非常に単純な構成で実現される。

電圧検出回路１２からの検出信号Ｖｃ１は、過電圧保護回路７にも入力される。過電圧保護回路７は、この検出信号Ｖｃ１に基づいて、出力電圧Ｖｃが予め設定されている所定の範囲内にあるか否かを判定する。この結果、出力電圧Ｖｃが上限値を超えていた場合には、「Ｈ（ハイ）」の上限保護信号Ａ３を出力し、一方、出力電圧Ｖｃが下限値未満であった場合には、「Ｈ（ハイ）」の下限保護信号Ａ４を出力する。

電圧レベル比較回路６からの検出信号Ａ１、Ａ２並びに過電圧保護回路からの上限保護信号Ａ３、下限保護信号Ａ４は、制御回路５に入力される。
制御回路５は、これらの信号に基づいて、アクティブフィルタ３を制御するための制御信号を生成し、この制御信号を出力する。なお、制御の詳細については、後述する。
制御回路５からの制御信号は、ＰＡＭ制御信号生成回路８に入力される。ＰＡＭ制御信号生成回路８は、制御信号に基づいてＰＡＭ制御信号を生成し、出力する。

次に、上記構成からなるインバータの基本的な動作について説明する。
電源１からの交流電圧は、整流回路２により整流され、アクティブフィルタ３に供給される。アクティブフィルタ３では、スイッチング素子３２がオンである期間には、電流が、リアクタ３１を通ってスイッチング素子３２に流れ、このとき、リアクタ３１にエネルギが蓄積される。また、このとき、平滑コンデンサ３６に蓄積されていたエネルギがＤＣ／ＤＣコンバータ及び負荷９に供給される。
一方、スイッチング素子３２がオフである期間には、電流がリアクタ３１、ダイオード３３を流れ、平滑コンデンサ３６を充電するとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータ４及び負荷９に供給される。また、このとき、リアクタ３１に蓄積されたエネルギが放出される。
このように、アクティブフィルタ３が動作することにより、整流回路２の出力電圧（出力電流）からリップル（高周波成分）が低減され、平滑化された電圧（電流）がＤＣ／ＤＣコンバータ４及び負荷９へ供給される。
ＤＣ／ＤＣコンバータ４は、アクティブフィルタ３から電力供給を受けることにより、所定の巻き線比に従って、二次側の電圧を誘起させ、この電圧を電源装置内の各回路、例えば、制御回路５、電圧レベル比較回路６等に供給する。

次に、インバータの動作中におけるアクティブフィルタの制御について説明する。
まず、アクティブフィルタ３の入力電圧Ｖｓは、入力電圧検出回路により、また、アクティブフィルタ３の出力電圧Ｖｃは、出力電圧検出回路により、それぞれ検出され、電圧レベル比較回路６へ入力される。
電圧レベル比較回路６では、図３に示された第１の比較回路６１により、上限基準値Ｖｍａｘと出力電圧Ｖｓとが比較され、また、第２の比較回路６２により、下限基準値Ｖｍｉｎと出力電圧Ｖｃとが比較され、その比較結果に応じた検出信号Ａ１、Ａ２がそれぞれ出力される。
第１の検出信号Ａ１及び第２の検出信号Ａ２は、制御回路５に入力され、これらの検出信号の組み合わせにより、出力電圧Ｖｓが入力電圧Ｖｃに基づいて決定される所定の電圧範囲内であるかが判断される。

具体的には、図４に示されるように、第１の検出信号Ａ１及び第２の検出信号Ａ２がともに「Ｈ（ハイ）」の場合には、制御回路５は、出力電圧Ｖｃが上限基準値Ｖｍａｘ以上であると判断して、出力電圧Ｖｃを減少させる制御信号を生成し、この制御信号をＰＡＭ制御信号生成回路８へ出力する。
また、第１の検出信号Ａ１及び第２の検出信号Ａ２がともに「Ｌ（ロー）」の場合には、制御回路５は、出力電圧Ｖｃが下限基準値未満であると判断して、出力電圧Ｖｃを増加させる制御信号を生成し、この制御信号をＰＡＭ制御信号生成回路８へ出力する。
また、第１の検出信号Ａ１が「Ｌ（ロー）」であり、第２の検出信号Ａ２が「Ｈ（ハイ）」である場合には、制御回路５は、出力電圧Ｖｃが入力電圧Ｖｓの所定範囲内にあると判断し、現在の制御を維持する制御信号を生成し、この制御信号をＰＡＭ制御信号生成回路８へ出力する。
制御回路５から出力された制御信号は、ＰＡＭ制御信号生成回路８に入力され、制御信号に基づくＰＡＭ制御信号が生成される。
そして、このＰＡＭ制御信号が、アクティブフィルタ３の駆動回路に入力されることにより、ＰＡＭ制御信号に基づくスイッチング素子３２の駆動が実現される。
そして、このような制御が実施されることにより、出力電圧Ｖｃが入力電圧Ｖｓの所定の電圧範囲内に維持されることとなる。

また、上述の動作と並行して、出力電圧検出回路の検出信号が過電圧保護回路７へ入力され、負荷へ供給される電圧が予め設定されている保護範囲内にあるか否かが判断される。この結果、出力電圧Ｖｃが上限値を超えていた場合には、「Ｈ（ハイ）」の上限保護信号Ａ３が出力される。一方、出力電圧Ｖｃが下限値を超えていた場合には、「Ｌ（ロー）」の下限保護信号Ａ４が出力される。
上限保護信号Ａ３及び下限保護信号Ａ４は、制御回路５に入力され、これらの保護信号Ａ３及びＡ４に基づく制御信号が生成される。
具体的には、出力電圧Ｖｃが上限値以上、下限値未満であった場合には、制御回路５は、アクティブフィルタ３の駆動を停止する制御信号を生成し、この制御信号をＰＡＭ制御信号生成回路８へ出力する。ＰＡＭ制御信号生成回路８は、この制御信号に基づいて、駆動停止のＰＡＭ制御信号を生成し、出力する。そして、アクティブフィルタ３の駆動回路がこのＰＡＭ制御信号に基づき、スイッチング素子３２の駆動を停止することにより、アクティブフィルタの動作を停止する。

以上、説明してきたように、本実施形態に係るインバータによれば、アクティブフィルタ３の出力電圧Ｖｃが、アクティブフィルタ３の入力電圧Ｖｓの所定の電圧範囲内となるように、アクティブフィルタ３が制御されるので、アクティブフィルタの入力電圧と出力電圧との電圧差を一定範囲内に保つことが可能となる。
これにより、アクティブフィルタに流れるリップル電流をほぼ一定に保つことができるので、アクティブフィルタを構成する各素子による電力損失を低減させることができるという効果を奏する。

また、過電圧保護回路７を備えることにより、アクティブフィルタ３等を構成する各素子をスペック限界まで効果的に使用することが可能となるので、回路や装置のコスト低減を図ることが可能となる。

〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態に係るインバータについて、図６を参照して説明する。
本実施形態のインバータが第１の実施形態に係るインバータと異なる点は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４をアクティブフィルタ３の出力端子ではなく、整流回路２の出力端子に接続した点である。
つまり、図１に示される第１の実施形態に係るインバータのように、アクティブフィルタ３の出力端子にＤＣ／ＤＣコンバータ４を接続した場合、アクティブフィルタ３は、少なからず入力電圧を昇圧して出力するため、アクティブフィルタ３の出力電圧Ｖｃ以上の耐圧が補償されたＤＣ／ＤＣコンバータ４を採用する必要がある。
これに対し、本実施形態に係るインバータでは、ＤＣ／ＤＣコンバータ４をアクティブフィルタ３の前段、つまり整流回路２の出力端子に直接的に接続するので、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の耐圧を低く設計することが可能となり、コストの低減を図ることができる。

次に、上述した本発明のインバータを備えた電源装置をモータの駆動電源として適用したコンプレッサについて、図面を参照して説明する。
図７は、本発明の一実施形態に係るコンプレッサの構成を示す概略の回路図である。
この図に示されるように、本実施形態に係るコンプレッサは、上述した第２の実施形態に係るインバータを備える電源装置と、この電源装置から供給される単相の電力を３相の交流電力に変換して出力する第２のインバータ２０と、第２のインバータ２０からの３相交流電力により駆動するモータ２１と、モータ２１の回転数を検出し、回転検出信号Ｒｅを出力する回転検出回路２４と、交流電源１の電流に基づいて過電流保護を行う過電流保護回路２２と、第２のインバータ２０の電流に基づいて過電流保護を行う過電流保護回路２３とを備えている。
上記過電流保護回路２２、過電流保護回路２３は、それぞれ検出対象となる電流が予め設定されている電流の保護範囲内であるか否かを判断し、その判断結果に応じた信号を出力する。なお、これら保護回路２２、２３の基本的な動作は、上述した過電圧保護回路７と同様である。
上記回転検出回路２４からの回転検出信号Ｒｅ、過電流保護回路２２、２３からの検出信号Ｉｏｕｔ等は、制御回路５へ入力され、これらの信号に基づく制御が制御回路５により行われる。

次に、上記構成からなるコンプレッサにおいて、制御回路５により実施されるアクティブフィルタ３の制御について、図７〜図９を参照して説明する。
図８は、モータの制御におけるアクティブフィルタ３の制御フローチャートであり、図９は、インバータの電源開始からアクティブフィルタ制御の終了に係る一連の制御タイミングを示したタイミングチャートである。

まず、図９に示されるタイミングチャートの時刻ｔ０において、第２のインバータ２０の電源がオンされると、この時点で、アクティブフィルタ３の制御は実施されていないため、交流電源１からの電力が整流回路２により整流され、そのまま第２のインバータ２０に供給される。これにより、しばらくの期間、出力電圧は２８２Ｖで一定となる。
また、上記第２のインバータ２０の電源オンを受けて、制御回路５は、図８に示したフローに従う制御を実行する。

具体的には、制御回路５は、まず、モータ制御に入ったか否かを判断する（図８のステップＳ１）。ここで、現時点では、モータ２１は駆動されていないため、ステップＳ２に移行し、周波数指令が入ったか、つまり、指令周波数が０Ｈｚ以上か否かを判断する。

この結果、図９に示されるように、時刻ｔ１において、周波数指令が入力された場合には、制御回路５は、ステップＳ２において「ＹＥＳ」と判断し、ステップＳ３に移行し、設定待機時間が経過したか否かを判断する。
この結果、周波数指令が入力された時刻ｔ１から予め設定されている設定待機時間ｄが経過した場合には、ステップＳ３において「ＹＥＳ」と判断し、ステップＳ４へ移行し、アクティブ制御が開始したか否かを判断する。この結果、現在、アクティブ制御は開始していないため、ステップＳ５へ移行し、アクティブ制御を開始する（図９の時刻ｔ２参照）。
これにより、アクティブフィルタ３の制御、即ち、アクティブフィルタ３のスイッチング素子３２のスイッチング駆動が開始され、リップルが平滑化された電力が第２のインバータ２０へ供給されることとなる。

続いて、制御回路５は、図８のステップＳ６において、アクティブフィルタ３の出力電圧が起動時設定電圧以上か否かを判断する。この結果、起動時設定電圧未満であった場合には、ステップＳ７へ移行し、出力電圧を除々に増加させる。
これにより、図９に示されるように、アクティブフィルタ３の出力電圧は、起動時設定電圧へ達するまで除々に昇圧されることとなる。
そして、図９の時刻ｔ３において、アクティブフィルタ３の出力電圧が起動時設定電圧に達すると、図８に示されるフローチャートのステップＳ６において「ＹＥＳ」となり、ステップＳ８へ移行し、モータ２１の制御を開始する。このモータ２１の制御はモータ２１専用に設けられた制御装置（図示略）により行われるものである。
このように、モータ制御が開始されることにより、図９に示されるように、モータ回転数は、除々に上昇する。なお、このモータ回転数については、図７に示される回転検出回路２４からの検出信号Ｒｅに基づいて判定する。また、アクティブフィルタ３の出力電圧については、アクティブ制御が実施されていることにより、起動時設定電圧で一定となる。

続いて、図８のフローチャートにおいて、ステップＳ８でモータ制御が開始された後は、ステップＳ１に戻り、モータ制御に入ったか否かを判断する。この結果、現在、モータ制御が実施されているため、「ＹＥＳ」となり、ステップＳ９へ移行する。
ステップＳ９では、周波数指令が入ったか否かを判断する。この結果、周波数指令は入っていないので、「ＮＯ」となり、ステップＳ１０へ移行し、モータ回転数が、予め設定されている切替回転数以上か否かを判断する。この切替回転数は、例えば、モータ２１の運転周波数の最低値に設定されている。

この結果、図９に示されるように、時刻ｔ４において、モータ回転数が低損失制御切替回転数に達すると、図８に示されるフローチャートのステップ１０において、「ＹＥＳ」と判断し、ステップＳ１１へ移行し、低損失制御を開始する。
このコンバータ電圧低損失制御では、上述の第１の実施形態で説明したように、アクティブフィルタ３の出力電圧Ｖｃが入力電圧Ｖｓに基づいて決定される所定の電圧範囲内となるように、アクティブフィルタ３が制御される。例えば、本実施形態では、出力電圧Ｖｃが入力電圧Ｖｓのピーク値１．０１倍〜１．０８倍程度の範囲内となるように、制御される。
これにより、入力電圧Ｖｓと出力電圧Ｖｃとの電圧差がほぼ一定となり、アクティブフィルタ３を構成する各素子による電力損失を低減させることができる。これにより、効率の良い電力供給が実現される。

一方、このような低損失制御が実施されることにより、アクティブフィルタ３の出力電圧は、入力電圧に追従して変動することとなり、例えば、図９の時刻ｔ４〜ｔ６に示されるように、所定の電圧範囲で変動することとなる。
続いて、図９の時刻ｔ５において、周波数指令が入力されると、図８に示したフローチャートのステップＳ１、ステップＳ９において、「ＹＥＳ」と判断され、ステップＳ１２に移行し、モータ制御を終了する。そして、ステップＳ１３において、アクティブ制御を終了する。これにより、アクティブフィルタ３は停止状態となり、整流回路２の出力がそのまま第２のインバータ２０へ供給されることとなる（図９の時刻ｔ７以降）。

以上、説明してきたように、本実施形態に係るコンプレッサによれば、制御回路５は、モータが起動する前は、アクティブフィルタ３の出力電圧を一定とする定電圧制御を行うため（図９の時刻ｔ２〜ｔ４参照）、モータ２１の起動に際して、十分な電圧を供給することが可能となる。
また、モータ２１が起動した後には、アクティブフィルタ３の出力電圧をアクティブフィルタ３の入力電圧に基づいて決定される所定の電圧範囲内とする低損失制御（図９の時刻ｔ４〜ｔ７参照）を行うので、高効率な電源供給を実現することができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、図１、図６に示されるインバータでは、入力電圧、出力電圧を電圧検出回路により検出し、検出信号を電圧レベル比較回路６へ入力するような構成としたが、これに代わって、入力電圧、出力電圧を直接的に電力レベル比較回路６へ入力するような構成としても良い。

本発明の第１の実施形態に係るインバータの構成を示す概略の回路図である。 図１に示されたゼロクロス検出回路により出力されるゼロクロス検出信号の一例を示す図である。 図１に示された電圧レベル比較回路の内部構成の一例を示した図である。 図１に示された電圧レベル比較回路から出力される各検出信号の「Ｈ」、「Ｌ」とその条件とを示した図である。 フォトカプラを採用せずに、他の素子を用いて信号を非接触で伝達する回路構成の一例を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係るインバータの構成を示す概略の回路図である。 本発明の一実施形態に係るコンプレッサの構成を示す概略の回路図である。 モータの制御におけるアクティブフィルタの制御フローチャートである。 インバータの電源開始からアクティブフィルタ制御の終了に係る一連の制御タイミングを示したタイミングチャートである。

符号の説明

１ 交流電源
２ 整流回路
３ アクティブフィルタ
４ ＤＣ／ＤＣコンバータ
５ 制御回路
６ 電圧レベル比較回路
７ 過電圧保護回路
８ ＰＡＭ制御信号生成回路
９ 負荷
３１ リアクタ
３２ スイッチング素子
３５ 駆動回路

Claims (8)

1. 交流電圧を整流する整流回路と、
   前記整流回路の出力が入力されるアクティブフィルタと、
   前記アクティブフィルタの出力電圧が、前記アクティブフィルタの入力電圧に基づいて決定される所定の電圧範囲内となるように、前記アクティブフィルタを制御する制御回路と
   を具備するインバータ。
2. 前記整流回路の出力が入力されるコンバータを備える請求項１に記載のインバータ。
3. 前記アクティブフィルタの入力電圧に基づき決定される前記所定の電圧範囲の上限電圧と前記アクティブフィルタの出力電圧とを比較する第１の比較手段と、
   前記所定の電圧範囲の下限電圧と前記出力電圧とを比較する第２の比較手段とを備え、
   前記制御回路は、前記第１の比較手段及び第２の比較手段からの出力信号の組み合わせに基づいて、前記アクティブフィルタを制御する請求項１又は請求項２に記載のインバータ。
4. 前記第１の比較手段及び前記第２の比較手段は、電気的に絶縁された状態で信号を伝達する手段としてフォトカプラを採用する請求項３に記載のインバータ。
5. 過電流保護回路及び過電圧保護回路の少なくとも１つを備える請求項１から請求項４のいずれかの項に記載のインバータ。
6. 請求項１から請求項５のいずれかの項に記載のインバータを備える電源装置。
7. 請求項６に記載の電源装置と、
   前記電源装置からの電力供給により駆動するモータと
   を備えるコンプレッサ。
8. 前記電源装置の前記制御回路は、前記モータが起動する前は、アクティブフィルタの出力電圧を一定とする定電圧制御を行い、
   前記モータが起動した後は、前記アクティブフィルタの出力電圧を前記アクティブフィルタの入力電圧に基づいて決定される所定の電圧範囲内とする低損失制御を行う請求項７に記載のコンプレッサ。

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