JP2006187083A - インバータ装置およびコンバータ用モジュールおよび空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】パッケージされたインバータ用モジュールと同一回路構成でパッケージ化することによって、取付構造の簡素化と低コスト化が図れるインバータ装置およびコンバータ用モジュールを提供する。
【解決手段】三相交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ回路が第１のパッケージ１４内に収められたコンバータ用モジュール１０１と、直流電圧を三相交流電圧に変換するインバータ回路が第２のパッケージ２４内に収められたインバータ用モジュール１０２とを備える。上記コンバータ用モジュール１０のコンバータ回路とインバータ用モジュール１０２のインバータ回路が同一回路構成にする。上記コンバータ用モジュール１のコンバータ回路は、スイッチング素子１０a〜１０fとそのスイッチング素子１０a〜１０fに逆並列接続されたダイオード１１a〜１１fとを備える。上記コンバータ回路のスイッチング素子１０a〜１０fは、インバータ用モジュール２のインバータ回路のスイッチング素子２０a〜２０fと略同等とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、インバータ装置およびコンバータ用モジュールおよび空気調和機に関し、特にインバータ用モジュールと組み合わせたインバータ装置およびコンバータ用モジュールおよび空気調和機に関する。

従来、インバータ装置としては、図６に示すように、ダイオードブリッジを用いたコンバータ回路３０１と、インバータ回路３０２を備えたものがある。図６に示すように、上記コンバータ回路３０１は、ダイオードブリッジを構成するダイオード３１１a〜３１１fを有し、インバータ回路３０２は、スイッチング素子３２０a〜３２０fとそのスイッチング素子３２０a〜３２０fに夫々逆並列接続されたダイオード３２１a〜３２１fとを有している。上記コンバータ回路３０１に電源３０３から三相交流電圧がインダクタンス素子Ｌ１０１〜Ｌ１０３を介して供給される。上記コンバータ回路３０１の正極側出力と負極側出力との間に平滑用コンデンサＣ１００を接続している。また、上記コンバータ回路３０１の正極側出力をインバータ回路３０２の正極側入力に接続し、コンバータ回路３０１の負極側出力をインバータ回路３０２の負極側入力に接続している。

そして、上記インバータ装置は、コンバータ回路３０１により三相交流電圧を直流電圧に変換し、変換された直流電圧をインバータ回路３０２により三相交流電圧に変換してモータ４に印加している。

ところで、上記構成のインバータ装置では、欧州などで求められる高調波規制に適合することが困難なため、高調波規制に対応したインバータ装置が提案されている(例えば、特開２００４−２１５４０６号公報(特許文献１)参照)。このインバータ装置では、スイッチング素子とそのスイッチング素子に逆並列接続されたダイオードで構成されたコンバータ回路をパルス幅変調制御することにより交流を直流に変換して、電源側への高調波の発生を抑制している。

ところが、このようなインバータ装置のコンバータ回路は、パッケージ化された汎用のコンバータ用モジュールがなく、ディスクリート部品で構成するため、小型化が困難でかつコストも高くつくという問題ある。
特開２００４−２１５４０６号公報

そこで、この発明の目的は、パッケージされたインバータ用モジュールと同一回路構成でパッケージ化することによって、取付構造の簡素化と低コスト化が図れるインバータ装置およびコンバータ用モジュールおよび空気調和機を提供することにある。

上記目的を達成するため、この発明のインバータ装置は、交流を直流に変換するコンバータ回路が第１のパッケージ内に収められたコンバータ用モジュールと、直流を交流に変換するインバータ回路が第２のパッケージ内に収められたインバータ用モジュールとを備え、上記コンバータ用モジュールのコンバータ回路と上記インバータ用モジュールのインバータ回路が同一回路構成であることを特徴とする。

上記構成のインバータ装置によれば、交流を直流に変換するコンバータ回路が第１のパッケージ内に収められたコンバータ用モジュールを、直流を交流に変換するインバータ回路が第２のパッケージ内に収められたインバータ用モジュールと同一回路構成にすることによって、パルス幅変調制御などにより高調波を抑制することが可能で、かつ、同一基板上に部品実装が可能となり、モジュールの構造を共通化して取付構造の簡素化と低コスト化が図れる。また、放熱部品の取付仕様もコンバータ用モジュールとインバータ用モジュールで統一でき、放熱設計も簡略化できる。さらに、コンバータ用モジュールとインバータ用モジュールの構成部品のうち、基板や実装部品よりもコストの構成比率が高いパッケージを統一することによって部品コストを大幅に低減できる。

また、一実施形態のインバータ装置は、上記コンバータ用モジュールと上記インバータ用モジュールを制御する制御回路(１０３)を備えたことを特徴とする。

上記実施形態のインバータ装置によれば、例えば、インバータ用モジュールが異常停止したときに、コンバータ用モジュールが昇圧動作を継続すると、ＤＣリンク電圧が異常に高くなるのを防止するため、制御回路によりコンバータ用モジュールを停止することが可能となる。したがって、より安全な電源システムを構築することができる。また、コンバータ用モジュールとインバータ用モジュールの損失特性は、トレードオフの関係にあり、インバータ用モジュールの動作状況に応じてコンバータ用モジュールの昇圧量を上記制御回路により制御することによって、高効率制御が可能となる。

また、一実施形態のインバータ装置は、上記コンバータ用モジュールが、上記第１のパッケージ内に収められたドライバ回路とそのドライバ回路を制御する制御回路とを有すると共に、上記インバータ用モジュールは、上記第２のパッケージ内に収められたドライバ回路とそのドライバ回路を制御する制御回路とを有し、上記コンバータ用モジュールの制御回路と上記インバータ用モジュールの制御回路は、互いに通信を行うための通信手段を夫々有し、上記通信手段を介した通信により連携して夫々の上記ドライバ回路を制御することを特徴とする。

上記実施形態のインバータ装置によれば、例えば、インバータ用モジュールが異常停止したときに、コンバータ用モジュールが昇圧動作を継続すると、ＤＣリンク電圧が異常に高くなるのを防止するため、インバータ用モジュールが停止したことをインバータ用モジュールの制御回路から通信手段を介してコンバータ用モジュールの制御回路に通知することによって、コンバータ用モジュールを停止することが可能となる。したがって、より安全な電源システムを構築することができる。また、コンバータ用モジュールとインバータ用モジュールの損失特性は、トレードオフの関係にあり、インバータ用モジュールの動作状況に応じてコンバータ用モジュールの昇圧量をコンバータ用モジュールの制御回路により制御することによって、高効率制御が可能となる。

また、一実施形態のインバータ装置は、上記コンバータ回路が、三相交流を直流に変換する三相コンバータ回路であり、上記インバータ回路が、直流を三相交流に変換する三相インバータ回路であることを特徴とする。

上記実施形態のインバータ装置によれば、三相交流電源に対する高調波規制に適合することができる。

この発明のコンバータ用モジュールは、上記インバータ装置に用いられることが可能なコンバータ用モジュールであって、上記コンバータ回路は、少なくともスイッチング素子(１０a〜１０f)とそのスイッチング素子(１０a〜１０f)に逆並列接続されたダイオード(１１a〜１１f)とを有することを特徴とする。

上記構成のコンバータ用モジュールによれば、直流を交流に変換するインバータ回路が１つのパッケージ内に収められたインバータ用モジュールと同一回路構成にすることによって、パルス幅変調制御などにより高調波を抑制することが可能で、かつ、同一基板上に部品実装が可能となり、モジュールの構造を共通化して取付構造の簡素化と低コスト化が図れる。また、放熱部品の取付仕様もコンバータ用モジュールとインバータ用モジュールで統一でき、放熱設計も簡略化できる。さらに、コンバータ用モジュールとインバータ用モジュールの構成部品のうち、基板や実装部品よりもコストの構成比率が高いパッケージを統一することによって部品コストを大幅に低減できる。

また、一実施形態のコンバータ用モジュールは、上記コンバータ回路のスイッチング素子が、上記インバータ用モジュールのインバータ回路のスイッチング素子と略同等であることを特徴とする。

上記実施形態のコンバータ用モジュールによれば、インバータ用モジュールのインバータ回路のスイッチング素子と略同等にすることによって、コンバータ用モジュールのインバータ用モジュールを共通化が可能となる。

また、一実施形態のコンバータ用モジュールは、上記コンバータ回路が、上記インバータ用モジュールのインバータ回路と同等またはそれ以上の電流容量を有することを特徴とする。

一般に、コンバータ用モジュールは、交流を直流に変換するときに基本的に昇圧されるため、インバータ用モジュールよりも入力電流が大きいなる。したがって、上記実施形態のコンバータ用モジュールによれば、コンバータ回路をインバータ用モジュールのインバータ回路と同等またはそれ以上の電流容量にすることにより、昇圧型のコンバータとして適用が可能となる。

また、一実施形態のコンバータ用モジュールは、上記スイッチング素子を駆動するドライバ回路が、上記スイッチング素子と上記ダイオードが収められたパッケージ内に収められていることを特徴とする。

上記実施形態のコンバータ用モジュールによれば、同一パッケージ内に収められたドライバ回路は、制御電源の単電源化を目的としたチャージ電源方式などを用いることによって、制御電源を統一することができ、専用の制御電源を設ける必要がなく、コストを低減できる。

また、一実施形態のコンバータ用モジュールは、上記ドライバ回路を制御する制御回路が、上記スイッチング素子と上記ダイオードが収められた上記パッケージ内に収められていることを特徴とする。

上記実施形態のコンバータ用モジュールによれば、ドライバ回路と制御回路を含めたモジュール化によって、電力変換機能をこのコンバータ用モジュールを用いる機器から制御を完全に分離することができる。

また、この発明の空気調和機は、上記インバータ装置を用いたことを特徴とする。

上記実施形態の空気調和機によれば、電源部の構成を簡略化でき、コストを低減することができる。

また、この発明の空気調和機は、上記コンバータ用モジュールと同一回路構成であるインバータ用モジュールとを用いたことを特徴とする。

上記実施形態の空気調和機によれば、電源部の構成を簡略化でき、コストを低減することができる。

以上より明らかなように、この発明のインバータ装置によれば、パッケージされたインバータ用モジュールと同一回路構成でパッケージ化することによって、取付構造の簡素化と低コスト化が図れる。

また、一実施形態のインバータ装置によれば、コンバータ用モジュールとインバータ用モジュールを制御する制御回路とを備えることにより、より安全な電源システムを構築することができる。また、インバータ用モジュールの動作状況に応じてコンバータ用モジュールの昇圧量を上記制御回路により制御することによって、高効率制御が可能となる。

また、一実施形態のインバータ装置によれば、コンバータ用制御回路とインバータ用制御回路が、通信手段を介した通信により連携して夫々のドライバ回路を制御することによって、より安全な電源システムを構築することができる。また、インバータ用モジュールの動作状況に応じてコンバータ用モジュールの昇圧量をコンバータ用モジュールの制御回路により制御することによって、高効率制御が可能となる。

また、一実施形態のインバータ装置によれば、三相コンバータ回路と三相インバータ回路を用いることによって、三相交流電源に対する高調波規制に適合することができる。

また、この発明のコンバータ用モジュールによれば、パッケージされたインバータ用モジュールと同一回路構成でパッケージ化することによって、取付構造の簡素化と低コスト化が図れる。

また、一実施形態のコンバータ用モジュールによれば、インバータ用モジュールのインバータ回路のスイッチング素子と略同等にすることによって、コンバータ用モジュールのインバータ用モジュールを共通化でき、汎用性の高いパワーモジュールを実現することができる。

また、一実施形態のコンバータ用モジュールによれば、上記コンバータ回路をインバータ用モジュールのインバータ回路と同等またはそれ以上の電流容量にすることにより、昇圧型のコンバータに適用することができる。

また、一実施形態のコンバータ用モジュールによれば、上記スイッチング素子を駆動するドライバ回路がパッケージ内に収められているので、ドライバ回路に制御電源の単電源化を目的としたチャージ電源方式などを用いることによって、制御電源を統一することができ、専用の制御電源を設ける必要がなく、コストが低減することができる。

また、一実施形態のコンバータ用モジュールによれば、上記ドライバ回路を制御する制御回路がパッケージ内に収められているので、ドライバ回路と制御回路を含めたモジュール化によって、電力変換機能をこのコンバータ用モジュールを用いる機器から制御を完全に分離することができる。

また、この発明の空気調和機によれば、上記インバータ装置を用いることによって、高調波規制に対応できると共に、電源部の構成を簡略化でき、コストを低減することができる。

また、この発明の空気調和機によれば、上記コンバータ用モジュールと同一回路構成であるインバータ用モジュールとを用いることによって、高調波規制に対応できると共に、電源部の構成を簡略化でき、コストを低減することができる。

以下、この発明のインバータ装置およびコンバータ用モジュールおよび空気調和機を図示の実施の形態により詳細に説明する。

(第１実施形態)
図１はこの発明の第１実施形態のコンバータ用モジュールを用いたインバータ装置の構成図を示している。

このインバータ装置は、図１に示すように、電源３からの三相交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ用モジュール１と、上記コンバータ用モジュール１により変換された直流電圧を三相交流電圧に変換してモータ４に印加するインバータ用モジュール２とを備えている。上記コンバータ用モジュール１は、第１のパッケージ１４に収められた三相コンバータ回路を有し、インバータ用モジュール２は、第２のパッケージ２４に収められた三相インバータ回路を有している。

上記コンバータ用モジュール１の三相コンバータ回路は、スイッチング素子の一例としての３つのトランジスタ１０a,１０b,１０cのコレクタを互いに接続し、スイッチング素子の一例としての３つのトランジスタ１０d,１０e,１０fのエミッタを互いに接続している。上記トランジスタ１０aのエミッタとトランジスタ１０dのコレクタを互いに接続し、トランジスタ１０bのエミッタとトランジスタ１０eのコレクタを互いに接続し、トランジスタ１０cのエミッタとトランジスタ１０fのコレクタを互いに接続している。上記トランジスタ１０a,１０dの互いに接続された部分にインダクタンス素子Ｌ１を介して電源３のＵ相出力を接続し、トランジスタ１０b,１０eの互いに接続された部分にインダクタンス素子Ｌ２を介して電源３のＶ相出力を接続し、トランジスタ１０c,１０fの互いに接続された部分にインダクタンス素子Ｌ２を介して電源３のＷ相出力を接続している。上記各トランジスタ１０a〜１０fのコレクタとエミッタとの間にダイオード１１a〜１１fを夫々逆並列接続している。上記３つのトランジスタ１０a,１０b,１０cの共通接続されたコレクタを正極出力とし、３つのトランジスタ１０d,１０e,１０fの共通接続されたエミッタを負極出力としている。上記コンバータ用モジュール１の正極出力と負極出力との間に平滑用コンデンサＣ１を接続している。

また、上記インバータ用モジュール２の三相インバータ回路は、３つのトランジスタ２０a,２０b,２０cのコレクタをコンバータ用モジュール１の正極出力に接続し、３つのトランジスタ２０d,２０e,２０fのエミッタをコンバータ用モジュール１の負極出力に接続している。上記トランジスタ２０aのエミッタとトランジスタ２０dのコレクタを互いに接続し、トランジスタ２０bのエミッタとトランジスタ２０eのコレクタを互いに接続し、トランジスタ２０cのエミッタとトランジスタ２０fのコレクタを互いに接続している。上記トランジスタ２０a,２０dの互いに接続された部分にモータ４のＵ相の電機子コイル(図示せず)を接続し、トランジスタ２０b,２０eの互いに接続された部分にモータ４のＶ相の電機子コイル(図示せず)を接続し、トランジスタ２０c,２０fの互いに接続された部分にモータ４のＷ相の電機子コイル(図示せず)を接続している。上記各トランジスタ２０a〜２０fのコレクタとエミッタとの間にダイオード２１a〜２１fを夫々逆並列接続している。

また、上記インバータ装置は、コンバータ用モジュール１の三相コンバータ回路を制御するコンバータ用ドライバ回路(図示せず)と、インバータ用モジュール２の三相インバータ回路を制御するインバータ用ドライバ回路(図示せず)と、上記コンバータ用ドライバ回路とインバータ用ドライバ回路を制御する制御回路(図示せず)を備えている。

上記構成のコンバータ用モジュール１において、三相コンバータ回路は、トランジスタ１０a〜１０fをパルス幅変調制御により三相交流電圧を直流電圧に変換して、電源３側への高調波の発生を抑制している。そして、上記コンバータ用モジュール１により変換された直流電圧をインバータ用モジュール２の三相インバータ回路は、トランジスタ２０a〜２０fをパルス幅変調制御により直流電圧を三相交流電圧に変換して、モータ４にインバータ出力を印加している。

図２は上記コンバータ用モジュール１およびインバータ用モジュール２の昇圧率と損失との関係を示しており、図２に示すように、一般的には、昇圧型のコンバータ用モジュール１は、その昇圧率を上げることにより損失が増加する。一方、インバータ用モジュール２は、コンバータ用モジュール１の昇圧率を上げることにより入力電圧が上がると、オン損失が減少する。したがって、昇圧型のコンバータ用モジュール１の昇圧率を調整することによって、インバータ装置全体のトータル損失を最小に制御することができる。

上記コンバータ用モジュール１の電流容量は、昇圧比を抑えることにより低減することが可能であるが、インバータ用モジュール２の電流容量よりも小さくすることはできない。

上記第１実施形態によれば、直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路が１つのパッケージ内に収められたインバータ用モジュール２と同一回路構成のコンバータ用モジュール１を用いることによって、パルス幅変調制御などにより高調波を抑制することが可能となると共に、同一基板上に部品実装が可能となり、モジュールの構造を共通化して取付構造の簡素化と低コスト化を図ることができる。また、放熱部品の取付仕様もコンバータ用モジュール１とインバータ用モジュール２で統一でき、放熱設計も簡略化することができる。さらに、コンバータ用モジュール１とインバータ用モジュール２の構成部品のうち、基板や実装部品よりもコストの構成比率が高いパッケージを統一することによって部品コストを大幅に低減することができる。

また、上記コンバータ用モジュール１のコンバータ回路は、三相交流を直流に変換する三相コンバータ回路であり、同一回路構成のインバータ用モジュール２のインバータ回路は、直流を三相交流に変換する三相インバータ回路であるので、三相交流電源に対する高調波規制に適合させることができる。

また、上記コンバータ用モジュール１のトランジスタ１０a〜１０fを、インバータ用モジュール２のトランジスタ２０a〜２０fと略同等にすることによって、コンバータ用モジュール１のインバータ用モジュール２を共通化が可能となり、汎用性の高いパワーモジュールを実現することができる。

また、一般に、コンバータ用モジュールは、交流を直流に変換するときに基本的に昇圧されるため、インバータ用モジュールよりも入力電流が大きいなるので、コンバータ回路をインバータ用モジュールのインバータ回路と同等またはそれ以上の電流容量にすることにより、昇圧型のコンバータとして適用可能となる。

また、上記コンバータ用モジュール１と、そのコンバータ用モジュール１と同一回路構成であるインバータ用モジュール２とを用いたインバータ装置を空気調和機の例えばファンモータ制御に用いることによって、電源部の構成を簡略化でき、コストを低減することができる。

また、空気調和機においては、電源部の放熱構造の設計は常に重要な開発課題となっており、基本的に水分,湿度を嫌う部品は、構造設計において完全に遮水することを前提に設計される。しかしながら、外気を用いて熱交換する空気調和機における遮水構造は、構造設計をするときの課題となる。この発明のインバータ装置を用いると、高周波対策や制御性改善による構造の複雑化がほとんどなく、これまでと同様の放熱設計で対応可能となるため、構造設計工数が増えない。

また、三相インバータ装置の高調波対策が小型でかつ低コストで実現できるため、電源系統の弱い地域(欧州や中国など)に対しても、この発明のインバータ装置を搭載した空気調和機を活用できる。

(第２実施形態)
図３はこの発明の第２実施形態のコンバータ用モジュールを用いたインバータ装置の構成図を示している。この第２実施形態のインバータ装置は、ドライバ回路を除いて第１実施形態のインバータ装置と同一の構成をしており、同一構成部は同一参照番号を付して説明を省略する。

この第２実施形態のインバータ装置は、図３に示すように、電源３からの三相交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ用モジュール１０１と、上記コンバータ用モジュール１０１により変換された直流電圧を三相交流電圧に変換してモータ４に印加するインバータ用モジュール１０２とを備えている。

上記コンバータ用モジュール１０１は、トランジスタ１０a〜１０fのベースに駆動信号を出力するドライバ回路１２を備えている。また、上記インバータ用モジュール１０２は、トランジスタ２０a〜２０fのベースに駆動信号を出力するドライバ回路２２を備えている。

上記第２実施形態のインバータ装置は、第１実施形態のインバータ装置と同様の効果を有する。

また、上記コンバータ用モジュール１０１は、トランジスタ１０a〜１０fを駆動するドライバ回路１２が同一パッケージ内に収められているので、制御電源の単電源化を目的としたチャージ電源方式などを用いることによって、制御電源を統一することができ、専用の制御電源を設ける必要がなく、コストを低減することができる。

(第３実施形態)
図４はこの発明の第３実施形態のコンバータ用モジュールを用いたインバータ装置の構成図を示している。この第３実施形態のインバータ装置は、ドライバ回路と制御回路を除いて第１実施形態のインバータ装置と同一の構成をしており、同一構成部は同一参照番号を付して説明を省略する。

この第３実施形態のインバータ装置は、図４に示すように、電源３からの三相交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ用モジュール２０１と、上記コンバータ用モジュール２０１により変換された直流電圧を三相交流電圧に変換してモータ４に印加するインバータ用モジュール２０２とを備えている。

上記コンバータ用モジュール２０１は、トランジスタ１０a〜１０fのベースに駆動信号を出力するドライバ回路１２と、上記ドライバ回路１２に制御信号を出力する制御回路１３とを備えている。また、上記インバータ用モジュール２０２は、トランジスタ２０a〜２０fのベースに駆動信号を出力するドライバ回路２２と、上記ドライバ回路２２に制御信号を出力する制御回路２３とを備えている。また、コンバータ用モジュール２０１の制御回路１３に通信手段１３aを設け、インバータ用モジュール２０２の制御回路２３に通信手段２３aを設けて、コンバータ用モジュール２０１の制御回路１３とインバータ用モジュール２０２の制御回路２３との間を通信手段１３a,２３aを介して接続して通信を行うようにしている。

上記第３実施形態のインバータ装置は、第１実施形態のインバータ装置と同様の効果を有する。

また、上記インバータ装置は、ＣＰＵ(中央処理装置)等を含むインバータ制御ＩＣをコンバータ用モジュール２０１とインバータ用モジュール２０２に配置することによって、電力変換機能をこのインバータ装置を用いる機器の主制御から分離することができる。これにより、故障解析の簡素化が可能となるだけでなく、コンバータ用モジュール２０１とインバータ用モジュール２０２の故障が機器全体に影響しないようにできる。また、制御機能を含めたモジュールを汎用部品化することによって、開発期間の短縮化が図れる。

また、上記コンバータ用モジュール２０１は、トランジスタ１０a〜１０fを駆動するドライバ回路１２が同一パッケージ内に収められているので、制御電源の単電源化を目的としたチャージ電源方式などを用いることによって、制御電源を統一することができ、専用の制御電源を設ける必要がなく、コストを低減することができる。

また、上記コンバータ用モジュール２０１は、ドライブ回路１２と制御回路１３を含めたモジュール化によって、電力変換機能をこのコンバータ用モジュール２０１を用いる機器から制御を完全に分離することができる。

また、上記コンバータ用モジュール２０１の制御回路１３とインバータ用モジュール２０２の制御回路２３が、通信手段１３a,２３aを介した通信により連携して夫々のドライバ回路１２,２２を制御することによって、例えば、インバータ用モジュール２０２が異常停止したときに、コンバータ用モジュール２０１が昇圧動作を継続すると、ＤＣリンク電圧が異常に高くなるのを防止するため、インバータ用モジュール２０２が停止したことをインバータ用モジュール２０２の制御回路２３から通信手段１３a,２３aを介してコンバータ用モジュール２０１の制御回路１３に通知することによって、コンバータ用モジュール２０１を停止することが可能となる。したがって、より安全な電源システムを構築することができる。また、コンバータ用モジュール２０１とインバータ用モジュール２０２の損失特性は、トレードオフの関係にあり、インバータ用モジュール２０２の動作状況に応じてコンバータ用モジュール２０１の昇圧量を制御回路１３により制御することによって、高効率制御が可能となる。

(第４実施形態)
図５はこの発明の第４実施形態のコンバータ用モジュールを用いたインバータ装置の構成図を示している。この第４実施形態のインバータ装置は、ドライバ回路と制御回路を除いて第１実施形態のインバータ装置と同一の構成をしており、同一構成部は同一参照番号を付して説明を省略する。なお、この第４実施形態のコンバータ用モジュールとインバータ用モジュールは、第２実施形態のコンバータ用モジュール１０１とインバータ用モジュール１０２と同じ構成をしている。

この第４実施形態のインバータ装置は、図５に示すように、電源３からの三相交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ用モジュール１０１と、上記コンバータ用モジュール１０１により変換された直流電圧を三相交流電圧に変換してモータ４に印加するインバータ用モジュール１０２と、上記コンバータ用モジュール１０１とインバータ用モジュール１０２を制御する制御回路１０３とを備えている。

上記コンバータ用モジュール１０１は、トランジスタ１０a〜１０fのベースに駆動信号を出力するドライバ回路１２を備え、インバータ用モジュール１０２は、トランジスタ２０a〜２０fのベースに駆動信号を出力するドライバ回路２２を備えている。上記制御回路１０３は、コンバータ用モジュール１０１のドライバ回路１２とインバータ用モジュール１０２のドライバ回路２２を制御する。

上記第４実施形態のインバータ装置は、第１実施形態のインバータ装置と同様の効果を有する。

また、上記コンバータ用モジュール１０１とインバータ用モジュール１０２を制御する制御回路１０３を備えることによって、例えば、インバータ用モジュール１０２が異常停止したときに、コンバータ用モジュール１０１が昇圧動作を継続すると、ＤＣリンク電圧が異常に高くなるのを防止するため、コンバータ用モジュール１０１を停止する。これによって、より安全な電源システムを構築することができる。また、コンバータ用モジュール１０１とインバータ用モジュール１０２の損失特性は、トレードオフの関係にあり、インバータ用モジュール１０２の動作状況に応じてコンバータ用モジュール１０１の昇圧量を制御回路１０３により制御することによって、高効率制御が可能となる。

上記第１〜第４実施形態では、三相交流電圧を直流電圧に変換する三相コンバータ回路が１つのパッケージに収められたコンバータ用モジュールについて説明したが、コンバータ用モジュールはこれに限らず、二相または四相以上のコンバータ回路を有するコンバータ用モジュールにこの発明を適用してもよい。また、三相交流電圧を直流電圧に変換する三相コンバータ回路が１つのパッケージに収められたコンバータ用モジュールと、直流電圧を三相交流電圧に変換する三相インバータ回路が１つのパッケージに収められたインバータ用モジュールとを用いたインバータ装置について説明したが、インバータ装置はこれに限らず、二相または四相以上の交流電圧を変換するインバータ装置この発明を適用してもよい。

また、上記第１〜第４実施形態では、モータを駆動するインバータ装置について説明したが、インバータ装置はこれに限らず、無停電電源装置等の他の装置にこの発明を適用してもよい。

さらに、上記第１〜第４実施形態では、スイッチング素子にトランジスタを用いたコンバータ用モジュールおよびインバータ用モジュールについて説明したが、スイッチング素子はこれに限らず、ＦＥＴ(Field Effect Transistor：電界効果トランジスタ)などの他のスイッチング素子を用いてもよい。

図１はこの発明の第１実施形態のコンバータ用モジュールを用いたインバータ装置の構成図である。 図２は上記コンバータ用モジュールおよびインバータ用モジュールの昇圧率と損失との関係を示す図である。 図３はこの発明の第２実施形態のコンバータ用モジュールを用いたインバータ装置の構成図である。 図４はこの発明の第３実施形態のコンバータ用モジュールを用いたインバータ装置の構成図である。 図５はこの発明の第４実施形態のコンバータ用モジュールを用いたインバータ装置の構成図である。 図６は従来のコンバータ用モジュールの構成図である。

符号の説明

１,１０１,２０１…コンバータ用モジュール
２,１０２,２０２…インバータ用モジュール
３…電源
４…モータ
１０a〜１０f…トランジスタ
１１a〜１１f…ダイオード
１２,２２…ドライバ回路
１３,２３…通信手段
１４…第１のパッケージ
２４…第２のパッケージ
１３,２３,１０３…制御回路
２０a〜２０f…トランジスタ
２１a〜２１f…ダイオード
１０３…制御回路
Ｌ１〜Ｌ２…インダクタンス素子
Ｃ１…平滑コンデンサ

Claims (11)

1. 交流を直流に変換するコンバータ回路が第１のパッケージ(１４)内に収められたコンバータ用モジュール(１０１)と、
   直流を交流に変換するインバータ回路が第２のパッケージ(２４)内に収められたインバータ用モジュール(１０２)とを備え、
   上記コンバータ用モジュール(１０１)のコンバータ回路と上記インバータ用モジュール(１０２)のインバータ回路が同一回路構成であることを特徴とするインバータ装置。
2. 請求項１に記載のインバータ装置において、
   上記コンバータ用モジュール(１０１)と上記インバータ用モジュール(１０２)を制御する制御回路(１０３)を備えたことを特徴とするインバータ装置。
3. 請求項１に記載のインバータ装置において、
   上記コンバータ用モジュール(２０１)は、上記第１のパッケージ(１４)内に収められたドライバ回路(１２)とそのドライバ回路(１２)を制御する制御回路(１３)とを有すると共に、
   上記インバータ用モジュール(２０２)は、上記第２のパッケージ(２４)内に収められたドライバ回路(２２)とそのドライバ回路(２２)を制御する制御回路(２３)とを有し、
   上記コンバータ用モジュール(２０１)の制御回路(１３)と上記インバータ用モジュール(２０２)の制御回路(２３)は、互いに通信を行うための通信手段(１３a,２３a)を夫々有し、上記通信手段(１３a,２３a)を介した通信により連携して夫々の上記ドライバ回路(１２,２２)を制御することを特徴とするインバータ装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１つに記載のインバータ装置において、
   上記コンバータ回路は、三相交流を直流に変換する三相コンバータ回路であり、
   上記インバータ回路は、直流を三相交流に変換する三相インバータ回路であることを特徴とするインバータ装置。
5. 請求項１に記載のインバータ装置に用いられることが可能なコンバータ用モジュールであって、
   上記コンバータ回路は、少なくともスイッチング素子(１０a〜１０f)とそのスイッチング素子(１０a〜１０f)に逆並列接続されたダイオード(１１a〜１１f)とを有することを特徴とするコンバータ用モジュール。
6. 請求項５に記載のコンバータ用モジュールにおいて、
   上記コンバータ回路のスイッチング素子(１０a〜１０f)は、上記インバータ用モジュールのインバータ回路のスイッチング素子(２０a〜２０f)と略同等であることを特徴とするコンバータ用モジュール。
7. 請求項５または６に記載のコンバータ用モジュールにおいて、
   上記コンバータ回路は、上記インバータ用モジュールのインバータ回路と同等またはそれ以上の電流容量を有することを特徴とするコンバータ用モジュール。
8. 請求項５乃至７のいずれか１つに記載のコンバータ用モジュールにおいて、
   上記スイッチング素子(１０a〜１０f)を駆動するドライバ回路(１２)が、上記スイッチング素子(１０a〜１０f)と上記ダイオード(１１a〜１１f)が収められたパッケージ(１４)内に収められていることを特徴とするコンバータ用モジュール。
9. 請求項８に記載のコンバータ用モジュールにおいて、
   上記ドライバ回路(１２)を制御する制御回路(１３)が、上記スイッチング素子(１０a〜１０f)と上記ダイオード(１１a〜１１f)が収められた上記パッケージ(１４)内に収められていることを特徴とするコンバータ用モジュール。
10. 請求項１乃至４のいずれか１つに記載のインバータ装置を用いたことを特徴とする空気調和機。
11. 請求項５乃至９のいずれか１つに記載のコンバータ用モジュールと、
    上記コンバータ用モジュールと同一回路構成であるインバータ用モジュールとを用いたことを特徴とする空気調和機。
    

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