JP2006271146A - Inverter device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、整流手段の出力端子に著しく小容量のコンデンサで構成される平滑手段を接続し出力電圧が交流電源周波数の2倍周波で大きく脈動する電圧を直交変換するインバータ装置において、前記平滑手段より後段で発生する電気的な高周波成分を、交流電源側に伝達することを抑制することを目的としたものである。 The present invention provides an inverter device for connecting a smoothing means comprising a remarkably small capacitor to an output terminal of a rectifying means and orthogonally transforming a voltage whose output voltage greatly pulsates at twice the frequency of an AC power supply frequency. The purpose is to suppress transmission of electrical high-frequency components generated later in the AC power supply side.
従来、この種の小容量コンデンサで構成される平滑手段を有したインバータ装置では平滑手段より後段で発生する電気的な高周波成分を交流電源側に伝達することを抑制することができない。 Conventionally, in an inverter device having a smoothing means composed of this type of small-capacitance capacitor, it is not possible to suppress transmission of an electrical high-frequency component generated at a stage subsequent to the smoothing means to the AC power supply side.
図3は、従来のインバータ装置の全体構成図を示したものである。一般的に平滑手段3より後段で発生する電気的な高周波成分を除去するために、大容量のコンデンサ、リアクタで前記平滑手段3を構成する(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、前記従来の小容量コンデンサで構成される平滑手段3を備えたインバータ装置では、後段で発生する電気的な高周波成分を十分に抑制することができないという課題を有していた。 However, the inverter device provided with the smoothing means 3 composed of the conventional small-capacitance capacitor has a problem that the electric high-frequency component generated in the subsequent stage cannot be sufficiently suppressed.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、平滑手段の後段で発生する電気的な高周波成分を、コンデンサ容量を増大させることなく、交流電源側に伝達することを抑制できるインバータ装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and provides an inverter device that can suppress transmission of an electrical high-frequency component generated at the subsequent stage of the smoothing means to the AC power supply side without increasing the capacitor capacity. The purpose is to do.
前記従来の課題を解決するために、本発明のインバータ装置は、交流電源を整流する整流手段と、前記整流手段からの出力電圧が交流電源周波数の略2倍周波で脈動するようコンデンサの値を設定した平滑手段と、平滑電圧を所定の交流電圧に変換する直交変換手段と、前記平滑電圧に対応して電動機を駆動させるための情報を前記直交変換手段に伝達する駆動制御手段とを備え、前記平滑手段より前記交流電源側に高周波除去手段を設けたことを特徴とするもので、これにより平滑手段の後段で発生する電気的な高周波成分を、コンデンサ容量を増大させることなく、交流電源側に伝達することを抑制するインバータ装置を提供できる。 In order to solve the above-described conventional problems, an inverter device according to the present invention includes a rectifier that rectifies an AC power supply, and a capacitor value that causes the output voltage from the rectifier to pulsate at approximately twice the frequency of the AC power supply frequency. A set smoothing means, an orthogonal transform means for converting the smooth voltage into a predetermined alternating voltage, and a drive control means for transmitting information for driving the motor in response to the smooth voltage to the orthogonal transform means, A high frequency removing means is provided on the AC power supply side from the smoothing means, whereby an electric high frequency component generated at a subsequent stage of the smoothing means can be provided on the AC power supply side without increasing the capacitor capacity. It is possible to provide an inverter device that suppresses transmission to the.
本発明によれば、平滑手段の後段で発生する電気的な高周波成分を、コンデンサ容量を増大させることなく、交流電源側に伝達することを抑制できるインバータ装置を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the inverter apparatus which can suppress transmitting the electrical high frequency component generate | occur | produced in the back | latter stage of a smoothing means to the alternating current power supply side, without increasing a capacitor | condenser capacity | capacitance can be provided.
第1の発明は、交流電源を整流する整流手段と、前記整流手段からの出力電圧が交流電源周波数の略2倍周波で脈動するようコンデンサの値を設定した平滑手段と、平滑電圧を所定の交流電圧に変換する直交変換手段と、前記平滑電圧に対応して電動機を駆動させるための情報を前記直交変換手段に伝達する駆動制御手段とを備え、前記平滑手段より前記交流電源側に高周波除去手段を設けたことを特徴とするインバータ装置で、前記平滑手段
より前段に高周波除去手段を具備することにより、後段で発生する電気的な高周波成分を交流電源側に伝達することを抑制するため、平滑手段を構成するコンデンサおよびリアクタの容量を削減したことによる装置のサイズの小型化・コスト削減、電源通電幅拡大による力率性能向上および整流手段への入力電流の電源高調波特性の高性能化を実現させることができる。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a rectifier for rectifying an AC power supply, a smoothing means in which a capacitor value is set so that an output voltage from the rectifier pulsates at a frequency approximately twice the AC power supply frequency, An orthogonal transforming means for converting to an AC voltage; and a drive control means for transmitting information for driving the motor in response to the smoothing voltage to the orthogonal transforming means, and removing high frequency from the smoothing means to the AC power supply side. In order to suppress transmission of electrical high-frequency components generated in the subsequent stage to the AC power supply side by providing the high-frequency removing means in the previous stage with respect to the smoothing means in the inverter device characterized by providing means, Reduced equipment size and cost by reducing the capacity of capacitors and reactors that make up the smoothing means, improved power factor performance by expanding the power supply width, and rectifying means It is possible to realize a high performance of the power supply higher harmonic characteristic of the input current.
第2の発明は、第1の発明のインバータ装置において、高周波除去手段をコモンモードフィルタにて構成するもので、大容量コンデンサを用いず、更に平滑手段を構成するリアクタのリアクタンス成分を兼ねることにより、装置のサイズの小型化と整流手段への入力電流の電源高調波特性の高性能化を実現させることができる。 According to a second aspect of the invention, in the inverter device of the first aspect, the high frequency removing means is constituted by a common mode filter, and does not use a large-capacitance capacitor, and further serves as a reactance component of the reactor constituting the smoothing means. Therefore, it is possible to reduce the size of the device and to improve the power harmonic characteristics of the input current to the rectifying means.
第3の発明は、第1あるいは第2の発明のインバータ装置において、平滑手段を構成するコンデンサおよびリアクタより求められる共振周波数を交流電源周波数の40倍以上になるように設定することにより、整流手段への入力電流の電源高調波特性の高性能化を実現することが出来る。 According to a third aspect of the invention, in the inverter device of the first or second aspect of the invention, the rectifying means is set by setting the resonance frequency obtained from the capacitor and the reactor constituting the smoothing means to be 40 times or more of the AC power supply frequency. High performance of the power supply harmonic characteristics of the input current can be realized.
第4の発明は、第1〜第3の発明のいずれかのインバータ装置において、平滑手段を構成するコンデンサにフィルムコンデンサを用いることにより、温度による寿命特性への影響を気にせず使用環境を選択することが出来る。 The fourth invention is the inverter device according to any one of the first to third inventions, wherein a film capacitor is used as the capacitor constituting the smoothing means, so that the use environment can be selected without worrying about the influence on the life characteristics due to temperature. I can do it.
第5の発明は、第1〜第4の発明のいずれかのインバータ装置を空気調和機に具備することにより、平滑手段を構成するコンデンサの信頼性向上、装置全体の小型化・低コスト化を実現することができる。 According to a fifth aspect of the present invention, by providing the air conditioner with the inverter device according to any one of the first to fourth aspects, the reliability of the capacitor constituting the smoothing means is improved, and the overall size and cost of the device are reduced. Can be realized.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態におけるインバータ装置の全体構成図を示したものである。 図1のインバータ装置は、単相交流電源である商用電源などの交流電源1より電力を供給され、供給された交流電源1を全波整流するダイオードブリッジで構成された整流手段2と、コモンモードフィルタで構成される高周波除去手段7と、前記整流手段2からの出力電圧が交流電源周波数の略2倍周波で大きく脈動するようコンデンサの値を設定した平滑手段3と、前記平滑手段3からの出力電圧を電動機5の駆動のために所望の電圧値・周波数に変換する複数の半導体スイッチング素子により構成される直交変換手段4と、大きく脈動する平滑電圧に対応した電動機駆動指令と、電動機5の一回転中の回転速度が一定となる速度指令の合成指令を直交変換手段4に与えるマイコンで構成される駆動制御手段6を有している。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an inverter device according to an embodiment of the present invention. The inverter device of FIG. 1 is supplied with electric power from an
また、前記平滑手段3は、共振周波数が交流電源周波数の40倍以上になるように設定された小容量のフィルムコンデンサと該コンデンサへの突入充放電電流のピーク値を下げるためのリアクタを有している。 Further, the smoothing means 3 has a small-capacity film capacitor set so that the resonance frequency is 40 times or more of the AC power supply frequency, and a reactor for reducing the peak value of the inrush charging / discharging current to the capacitor. ing.
なお、前記平滑手段3を構成するリアクタは、交流電源1と平滑手段3を構成するフィルムコンデンサの間に挿入するため、整流手段2の前後どちらでも構わない。更に該リアクタは、前記高周波除去手段7を構成するコモンモードフィルタのリアクタンス成分との合成成分を考慮する。
Note that the reactor constituting the smoothing means 3 is inserted between the
以上のように構成されたインバータ装置について、以下にその動作、作用を説明する。 About the inverter apparatus comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.
図2は、本実施の形態における各部の動作波形である。ここでまず、従来のインバータ装置の動作について説明する。 FIG. 2 is an operation waveform of each part in the present embodiment. First, the operation of the conventional inverter device will be described.
交流電源1に交流電源周波数fac=50Hzあるいは60Hzの商用電源を用いた場合、その出力電圧波形は図2(a)に示すように周期Tac=20msecあるいは16.7msecの正弦波波形となる。これを複数のダイオードを組み合わせたダイオードブリッジで構成される整流手段2にて全波整流すると、図2(b)に示すように電源周期の半分の周期Tac/2で脈動する全波整流波形となる。
When a commercial power supply with an AC power supply frequency fac = 50 Hz or 60 Hz is used as the
次に、この全波整流波形を平滑手段3により平滑した波形を図2(c)に示す。平滑手段2を構成するリアクタとコンデンサの共振周波数fcは以下のようになる。
Next, a waveform obtained by smoothing the full-wave rectified waveform by the
リアクタとコンデンサの値は、共振周波数fcが交流電源周波数facの40倍以上になるように設定する。例えば、交流電源周波数fac=50Hzの場合、リアクタンス値0.5mH、キャパシタンス値10μFのリアクタとコンデンサを用いると、共振周波数fcは以下のようになる。 The values of the reactor and the capacitor are set so that the resonance frequency fc is 40 times or more the AC power supply frequency fac. For example, when the AC power supply frequency fac = 50 Hz, if a reactor and a capacitor having a reactance value of 0.5 mH and a capacitance value of 10 μF are used, the resonance frequency fc is as follows.
このように平滑手段3のコンデンサ容量を著しく小さくすることで、図2(c)に示すように全波整流波形と同様、交流電源周期の半分の周期Tac/2で大きく脈動し、交流入力電流の通電幅は図2(d)に示すように広くなるため高入力力率の高性能化を実現することができる。 By reducing the capacitor capacity of the smoothing means 3 in this way, as shown in FIG. 2 (c), it pulsates greatly in the period Tac / 2 which is half the AC power supply period, as shown in FIG. As shown in FIG. 2 (d), the energization width is increased so that high input power factor and high performance can be realized.
しかしながら、上記従来のインバータ装置の構成では、平滑手段3より後段で発生する電気的な高周波成分を、平滑手段3で除去することができず、図2(d)に示すように交流電源1側の入力電流に電気的な高周波成分が重畳するため良好な電源高調波特性を得ることができない。
However, in the configuration of the above conventional inverter device, the electrical high frequency component generated after the smoothing means 3 cannot be removed by the smoothing means 3, and the
そこで本発明のインバータ装置は、図1に示すように、平滑手段3の前段にコモンモードフィルタを挿入する。これにより電源電流に重畳した高周波成分を抑制した図2(e)に示す電流波形となり、電源高調波特性の高性能化を実現することができる。更に、挿入したコモンモードフィルタのリアクタ成分を、平滑手段3のリアクタと兼用することにより、平滑手段3のリアクタを更に小容量化することができる。 Therefore, in the inverter device of the present invention, a common mode filter is inserted before the smoothing means 3 as shown in FIG. As a result, the current waveform shown in FIG. 2E is suppressed in which the high frequency component superimposed on the power supply current is suppressed, and high performance of the power supply harmonic characteristics can be realized. Furthermore, the reactor of the smoothing means 3 can be further reduced in capacity by sharing the reactor component of the inserted common mode filter with the reactor of the smoothing means 3.
以上のように本実施の形態においては、平滑手段より前段に電気的な高周波成分を除去するための高周波除去手段を備えることにより、装置の小型化・コスト削減のため小容量
のコンデンサおよびリアクタで構成される平滑手段を備えたインバータ装置において、入力電流の電源高調波特性の高性能化を実現することができる。
As described above, in the present embodiment, by providing the high frequency removing means for removing the electrical high frequency component before the smoothing means, a small-capacitance capacitor and reactor can be used to reduce the size and cost of the apparatus. In the inverter device provided with the smoothing means configured, it is possible to realize high performance of the power supply harmonic characteristics of the input current.
以上のように、本発明にかかるインバータ装置は、小容量のコンデンサ、リアクタで構成される平滑手段を用いながら、良好な電源高調波特性を得ることができるため、小型化・低コスト化の実現と、電源高調波の法規制を考慮する必要があるあらゆるインバータ装置への適用が可能である。 As described above, the inverter device according to the present invention can obtain a good power supply harmonic characteristic while using a smoothing means including a small-capacitance capacitor and a reactor. It can be applied to any inverter device that needs to be realized and to take into consideration the laws and regulations of power supply harmonics.
1 交流電源
2 整流手段
3 平滑手段
4 直交変換手段
5 電動機
6 駆動制御手段
7 高周波除去手段
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