JP2008086107A - モータ駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型で、効率の高いモータ駆動制御装置を提供する。
【解決手段】交流電源２を入力とする整流回路３の出力に接続され少なくとも第１のリアクタ１０と第１のスイッチング手段１１と第１のダイオード１２とを有する第１の昇圧コンバータ回路４と、第１の昇圧コンバータ回路４と並列に接続され、少なくとも第２のリアクタ１３と第２のスイッチング手段１４と第２のダイオード１５とを有する第２の昇圧コンバータ回路５と、第１の昇圧コンバータ回路４と第２の昇圧コンバータ回路５の出力に接続された平滑コンデンサ６と、平滑コンデンサ６に接続されモータ８を駆動するインバータ回路７とを備え、第１の昇圧コンバータ回路４と第２の昇圧コンバータ回路５の動作周期を交流電源２の周期より短くしたもので、インバータ回路７の動作電圧を昇圧し、モータ８の運転効率を高め、第１、第２のリアクタ１０、１１の小型・軽量化が図れる。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータ駆動制御装置に関するものである。

従来のこの種のモータ駆動制御装置の入力電圧を昇圧する回路には、全波倍電圧回路が使用されていた。

図５は、従来のモータ駆動制御装置の全波倍電圧回路の一例を示す回路図である。

図５において、従来のモータ駆動制御装置の全波倍電圧回路４０は、交流電源２の出力電圧を整流するブリッジダイオード回路４１と、交流電源２とブリッジダイオード回路４１との間に直列に接続された力率改善用リアクタ４２と、ブリッジダイオード回路４１に並列に接続された直列接続の２つの電解コンデンサ４３及び４４と、電解コンデンサ４３及び４４に並列に接続された電解コンデンサ４５とを有している。

全波倍電圧回路４０の入力端子１ａ及び１ｂは、交流電源２の出力端子に接続されている。ブリッジダイオード回路４１は、全波倍電圧回路４０の出力端子１ｃ及び１ｄ間に直列に接続された２つのダイオード４１ａ及び４１ｂからなり、前記両ダイオード４１ａ及び４１ｂの接続点４１ｃは、力率改善用リアクタ４２を介して、全波倍電圧回路４０の一方の入力端子１ａに接続されている。また、全波倍電圧回路４０の他方の入力端子１ｂには電解コンデンサ４３及び４４の接続点が接続されており、前記各電解コンデンサ４３及び４４にはそれぞれ並列にダイオード４６及び４７が接続されている。

このような全波倍電圧回路４０では、交流電源２の出力電圧がブリッジダイオード回路４１を構成するダイオード４１ａ及び４１ｂにより全波整流され、ブリッジダイオード回路４１の全波整流出力により電解コンデンサ４３及び４４が、交流電源２の出力電圧の周期で交互に充電される。この充電により直列接続のコンデンサ４３及び４４の両端に発生した交流電源２の倍電圧は、電解コンデンサ４５により平滑され、全波倍電圧回路４０の出力端子１ｃ及び１ｄ間に、平滑された倍電圧が発生する。

また、入力電源の力率を向上させ、かつ入力電圧を任意の電圧まで昇圧する方法として、整流回路に昇圧回路を具備した回路方式も提案されている（例えば特許文献１参照。）。

図６は、上記特許文献１に示された従来のモータ駆動制御装置の電圧変換回路の回路図である。

この電圧変換回路５０は、入力端子２ａ及び２ｂに入力された交流電源２の出力電圧を整流する整流回路５１と、前記整流回路５１の出力電圧を昇圧する昇圧コンバータ回路５２と、前記昇圧コンバータ回路５２の出力電圧により充電される電解コンデンサ５３とを備えている。

前記整流回路５１は、直列接続のダイオード５４及び５５と、直列接続のダイオード５６及び５７とから構成されている。ダイオード５４及び５５の接続点５０ａは電圧変換回路５０の一方の入力端子２ａに、ダイオード５６及び５７の接続点５０ｂは電圧変換回路５０の他方の入力端子２ｂに接続されている。また、ダイオード５４及び５６の共通接続のカソードは、前記整流回路５１の一方の出力端子となっており、ダイオード５５及び５
７の共通接続のアノードは、該整流回路５１の他方の出力端子となっている。

前記昇圧コンバータ回路５２は、一端が前記整流回路５１の一方の出力端子に接続されたリアクタ５８と、アノードがリアクタ５８の他端に、カソードが電圧変換回路５０の一方の出力端子２ｃに接続されたダイオード５９ａと、前記リアクタ５８及びダイオード５９ａの接続点と前記整流回路５１の他方の出力端子との間に接続されたスイッチング手段６０とを有している。ここで、前記スイッチング手段６０は、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）であり、前記スイッチング手段６０には逆並列にダイオード５９ｂが接続されている。

この電圧変換回路５０では、交流電源２から供給される交流電圧が整流回路５１により整流され、前記整流回路５１の出力が昇圧コンバータ回路５２に入力されると、昇圧コンバータ回路５２では、前記整流回路５１の出力がスイッチング手段６０のオンオフにより昇圧される。つまり、昇圧コンバータ回路５２では、スイッチング手段６０のオンにより、リアクタ５８の出力側の電路が短絡してリアクタ５８に整流回路５１から直流電流が流入し、エネルギーがリアクタ５８に蓄えられる。その後、スイッチング手段６０がオフすると、リアクタ５８に誘起電圧が発生し、コンデンサ５３が前記誘起電圧と整流回路５１の出力との和電圧により充電され、コンデンサ５３の端子間には、整流回路５１の出力より高い電圧が発生する。

このタイプの昇圧コンデンサ回路５２を有する電圧変換回路５０では、スイッチング手段６０のオン期間とオフ期間の時間比を調整することにより、交流電源からの入力電流の波形が正弦波状になるよう制御され、力率を改善することができ、さらに、上記時間比の調整により該入力電流の大きさ(絶対値)を制御して、出力される直流電圧のレベル制御を行うことができる。
特許第３３０８９９３号（第１図）

しかしながら、図５に示す従来のモータ駆動制御装置の全波倍電圧回路４０では、大容量の倍電圧用コンデンサ４３及び４４と大容量の力率改善用のリアクタ４２が必要であり、また、倍電圧用コンデンサの容量が小さいと、倍電圧回路としての動作が行われない。

全波倍電圧回路の動作は、直列接続の２つのコンデンサが、入力である交流電圧の半周期毎に交互に充電され、２つのコンデンサの端子電圧の和電圧が出力されるというものである。このため、コンデンサの容量が小さいと、充電されたコンデンサの端子電圧が、充電が行われない入力電圧の半周期の間に降下してしまい、２つのコンデンサの端子電圧の和電圧として出力される、全波倍電圧回路４０の出力電圧は、入力電圧の２倍にならない。

また、図６に示すような従来の電圧変換回路５０の構成では、例えば、モータ駆動制御装置を構成するものであり、昇圧コンバータ回路５２を構成するリアクタ５８の容量と、昇圧コンバータ回路５２の出力により充電されるコンデンサ５３の容量とが、スイッチング手段６０のスイッチング周波数によって決定される。つまり、リアクタ５８の容量を小さくするためには、入力側に現れる高調波電流が抑えられるようスイッチング周波数を上げる必要がある。また、コンデンサ５３の容量を減少させるとコンデンサ５３に充電される電圧のリップルが大きくなることから、そのリップルを小さくするためにはスイッチング周波数を高くする必要がある。

電圧変換回路５０での効率や高周波スイッチング素子のコストなどから、昇圧コンバー
タ回路５２での現実のスイッチング周波数を高くするにも限界があり、そのためリアクタ５８とコンデンサ５３の容量は一定以上小さくすることができない。

このように、上記従来の全波倍電圧回路４０や電圧変換回路５０のような回路構成では、これらの回路を構成するコンデンサやリアクタの容量を一定以上減少させることができないため、全波倍電圧回路４０や電圧変換回路５０などの回路自体を小さくすることができず、また、このような回路を用いるモータ駆動制御装置の小型化は困難であるという課題があった。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、大容量のコンデンサや大容量のリアクタを用いることなく、入力電圧の昇圧率を２倍以上に大きくでき、リアクタを小型・軽量化でき、コンデンサの電気的ストレスを低減でき、効率の高いコンパクトなモータ駆動制御装置、圧縮機、冷蔵庫及び空気調和機を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明のモータ駆動制御装置は、交流電源を入力とする整流回路と、前記整流回路の出力に接続され少なくとも第１のリアクタと第１のスイッチング手段と第１のダイオードとを有する第１の昇圧コンバータ回路と、前記第１の昇圧コンバータ回路と並列に接続され、少なくとも第２のリアクタと第２のスイッチング手段と第２のダイオードとを有する第２の昇圧コンバータ回路と、前記第１の昇圧コンバータ回路と前記第２の昇圧コンバータ回路の出力に接続された平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサに接続されモータを駆動するインバータ回路とを備え、前記第１の昇圧コンバータ回路と前記第２の昇圧コンバータ回路の動作周期を前記交流電源の周期より短くしたもので、インバータ回路の動作電圧を昇圧することができ、モータの最高回転数を上げることが可能となる。また、あらかじめモータの最高回転数が決まっている場合には、使用するモータより効率の高いモータを使用することが可能となり、モータ駆動制御装置の省エネを図ることができる。さらに、第１、第２のリアクタを小型・軽量化でき、モータ駆動制御装置の低価格化と小型化を図ることができる。

また、本発明の圧縮機は、交流電源を入力とすると共に、請求項１〜７のいずれか１項に記載のモータ駆動制御装置によって駆動されるモータを備えたもので、インバータ回路の動作電圧を昇圧することができ、モータの最高回転数を上げることが可能となる。また、あらかじめモータの最高回転数が決まっている場合には、使用するモータより効率の高いモータを使用することが可能となり、圧縮機の省エネを図ることができる。さらに、第１、第２のリアクタを小型・軽量化でき、圧縮機の低価格化と小型化を図ることができる。

また、本発明の冷蔵庫は、モータで駆動される圧縮機と、請求項１〜７のいずれか１項に記載のモータ駆動制御装置とを備え、前記モータを前記モータ駆動制御装置で駆動するもので、インバータ回路の動作電圧を昇圧することができ、モータの最高回転数を上げることが可能となる。また、あらかじめモータの最高回転数が決まっている場合には、使用するモータより効率の高いモータを使用することが可能となり、冷蔵庫の省エネを図ることができる。さらに、第１、第２のリアクタを小型・軽量化でき、冷蔵庫の低価格化と小型化を図ることができる。

又、本発明の空気調和機は、モータで駆動される圧縮機と、請求項１〜７のいずれか１項に記載のモータ駆動制御装置とを備え、前記モータを前記モータ駆動制御装置で駆動するもので、インバータ回路の動作電圧を昇圧することができ、モータの最高回転数を上げることが可能となる。また、あらかじめモータの最高回転数が決まっている場合には、使用するモータより効率の高いモータを使用することが可能となり、空気調和機の省エネを
図ることができる。さらに、第１、第２のリアクタを小型・軽量化でき、空気調和機の低価格化と小型化を図ることができる。

本発明のモータ駆動制御装置、圧縮機、冷蔵庫及び空気調和機は、大容量のコンデンサや大容量のリアクタを用いることなく、入力電圧の昇圧率を２倍以上に連続的に可変にでき、リアクタを小型・軽量化でき、コンデンサの電気的ストレスを低減できるので、低価格化と小型化を図ることができる。

さらに、インバータ回路の動作電圧を昇圧することができるので、モータの最高回転数を上げることが可能となり、モータトルクアップが出来る。また、あらかじめモータの最高回転数が決まっている場合には、モータ巻線を細く、巻数を増やした高効率モータを使用することが可能となり、省エネを図ることができる。

第1の発明は、交流電源を入力とする整流回路と、前記整流回路の出力に接続され少なくとも第１のリアクタと第１のスイッチング手段と第１のダイオードとを有する第１の昇圧コンバータ回路と、前記第１の昇圧コンバータ回路と並列に接続され、少なくとも第２のリアクタと第２のスイッチング手段と第２のダイオードとを有する第２の昇圧コンバータ回路と、前記第１の昇圧コンバータ回路と前記第２の昇圧コンバータ回路の出力に接続された平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサに接続されモータを駆動するインバータ回路とを備え、前記第１の昇圧コンバータ回路と前記第２の昇圧コンバータ回路の動作周期を前記交流電源の周期より短くしたもので、インバータ回路の動作電圧を昇圧することができ、モータの最高回転数を上げることが可能となる。また、あらかじめモータの最高回転数が決まっている場合には、使用するモータより効率の高いモータを使用することが可能となり、モータ駆動制御装置の省エネを図ることができる。さらに、第１、第２のリアクタを小型・軽量化でき、モータ駆動制御装置の低価格化と小型化を図ることができる。

第２の発明は、特に、第1の発明の第１のスイッチング手段と第２のスイッチング手段のそれぞれを、トランジスタ、ＦＥＴ、ＩＧＢＴまたはフォトカプラで構成するもので、インバータ回路の動作電圧を昇圧することができ、モータの最高回転数を上げることが可能となる。また、あらかじめモータの最高回転数が決まっている場合には、使用するモータより効率の高いモータを使用することが可能となり、モータ駆動制御装置の省エネを図ることができる。さらに、第１、第２のリアクタを小型・軽量化でき、モータ駆動制御装置の低価格化と小型化を図ることができる。

第３の発明は、特に、第１又は第２の発明の平滑コンデンサを、電解コンデンサまたはフィルムコンデンサで構成するもので、インバータ回路の動作電圧を昇圧することができ、モータの最高回転数を上げることが可能となる。また、あらかじめモータの最高回転数が決まっている場合には、使用するモータより効率の高いモータを使用することが可能となり、モータ駆動制御装置の省エネを図ることができる。さらに、第１、第２のリアクタを小型・軽量化でき、モータ駆動制御装置の低価格化と小型化を図ることができる。

第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか一つの発明の第１の昇圧コンバータ回路と第２の昇圧コンバータ回路は、互いに逆位相で動作するもので、インバータ回路の動作電圧を昇圧することができ、モータの最高回転数を上げることが可能となる。また、あらかじめモータの最高回転数が決まっている場合には、使用するモータより効率の高いモータを使用することが可能となり、モータ駆動制御装置の省エネを図ることができる。さらに、第１、第２のリアクタを小型・軽量化でき、モータ駆動制御装置の低価格化と小型化を図ることができる。

第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか一つの発明の第１の昇圧コンバータ回路にスイッチ回路を並列に接続したもので、モータを低速運転する時に、第１の昇圧コンバータ回路と第２の昇圧コンバータ回路の昇圧動作を停止させ、スイッチ回路をオンすると、第１、第２の昇圧コンバータの動作損失が発生せず、効率良くモータを駆動することができる。

第６の発明は、特に、第５の発明のスイッチ回路を、リレー、トランジスタ、ＦＥＴ、ＩＧＢＴ、双方向スイッチまたはフォトカプラで構成するもので、インバータ回路の動作電圧を昇圧することができ、モータの最高回転数を上げることが可能となる。また、あらかじめモータの最高回転数が決まっている場合には、使用するモータより効率の高いモータを使用することが可能となり、モータ駆動制御装置の省エネを図ることができる。さらに、第１、第２のリアクタを小型・軽量化でき、モータ駆動制御装置の低価格化と小型化を図ることができる。

第７の発明は、特に、第１〜４のいずれか一つの発明の第１の昇圧コンバータ回路に第３のダイオードを並列に接続したもので、モータを低速運転する時に、第１の昇圧コンバータ回路と第２の昇圧コンバータ回路の昇圧動作を停止させると、第１、第２の昇圧コンバータの動作損失が発生せず、効率良くモータを駆動することができる。

第８の発明は、交流電源を入力とすると共に、請求項１〜７のいずれか１項に記載のモータ駆動制御装置によって駆動されるモータを備えたもので、インバータ回路の動作電圧を昇圧することができ、モータの最高回転数を上げることが可能となる。また、あらかじめモータの最高回転数が決まっている場合には、使用するモータより効率の高いモータを使用することが可能となり、圧縮機の省エネを図ることができる。さらに、第１、第２のリアクタを小型・軽量化でき、圧縮機の低価格化と小型化を図ることができる。

第９の発明は、モータで駆動される圧縮機と、請求項１〜７のいずれか１項に記載のモータ駆動制御装置とを備え、前記モータを前記モータ駆動制御装置で駆動するもので、インバータ回路の動作電圧を昇圧することができ、モータの最高回転数を上げることが可能となる。また、あらかじめモータの最高回転数が決まっている場合には、使用するモータより効率の高いモータを使用することが可能となり、冷蔵庫の省エネを図ることができる。さらに、第１、第２のリアクタを小型・軽量化でき、冷蔵庫の低価格化と小型化を図ることができる。

第１０の発明は、モータで駆動される圧縮機と、請求項１〜７のいずれか１項に記載のモータ駆動制御装置とを備え、前記モータを前記モータ駆動制御装置で駆動するもので、インバータ回路の動作電圧を昇圧することができ、モータの最高回転数を上げることが可能となる。また、あらかじめモータの最高回転数が決まっている場合には、使用するモータより効率の高いモータを使用することが可能となり、空気調和機の省エネを図ることができる。さらに、第１、第２のリアクタを小型・軽量化でき、空気調和機の低価格化と小型化を図ることができる。

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。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第1の実施の形態におけるモータ駆動制御装置の回路図、図２は、同モータ駆動制御装置の各部の信号、電流を示す図である。

本実施の形態におけるモータ駆動制御装置１は、交流電源２と、前記交流電源２を入力とする整流回路３と、前記整流回路３の出力に接続され、第１のリアクタ１０と第１のスイッチング手段１１と第１のダイオード１２とを有する第１の昇圧コンバータ回路４と、前記第１の昇圧コンバータ回路４と並列に接続され第２のリアクタ１３と第２のスイッチング手段１４と第２のダイオード１５とを有する第２の昇圧コンバータ回路５と、前記第１の昇圧コンバータ回路４と前記第２の昇圧コンバータ回路５の出力に接続された平滑コンデンサ６と、前記平滑コンデンサ６に接続されモータ８を駆動するインバータ回路７と、前記インバータ回路７を介して前記モータ８のモータ電流を制御することにより前記モータ８の回転速度を制御する制御部９を有している。

なお、前記第１のスイッチング手段１１と前記第２のスイッチング手段１４は、トランジスタ、ＦＥＴ、ＩＧＢＴまたはフォトカプラで構成することができる。

また、前記平滑コンデンサ６は、電解コンデンサまたはフィルムコンデンサで構成することができる。

第１の昇圧コンバータ回路４では、交流電源２から供給される交流電圧が整流回路３により整流され、前記整流回路３の出力が第１の昇圧コンバータ回路４に入力される。第１の昇圧コンバータ回路４では、前記整流回路３の出力を、第１のスイッチング手段１１の動作周期を前記交流電源２の周期より短い周期でのオンオフにより昇圧さす。つまり、第１の昇圧コンバータ回路４では、第１のスイッチング手段１１のオンにより、第１のリアクタ１０の出力側の電路が短絡して第１のリアクタ１０に整流回路３から直流電流が流入し、エネルギーが第１のリアクタ１０に蓄えられる。その後、第１のスイッチング手段１１がオフすると、第１のリアクタ１０に誘起電圧が発生し、平滑コンデンサ６が前記誘起電圧と前記整流回路３の出力との和電圧により充電され、平滑コンデンサ６の端子間には、前記整流回路３の出力より高い電圧が発生する。

第２の昇圧コンバータ回路５では、交流電源２から供給される交流電圧が整流回路３により整流され、前記整流回路３の出力が第２の昇圧コンバータ回路５に入力される。第２の昇圧コンバータ回路５では、前記整流回路３の出力を、第２のスイッチング手段１４の動作周期を前記交流電源２の周期より短い周期でのオンオフにより昇圧さす。なお、第２のスイッチング手段１４のオンオフは、第１の昇圧コンバータ回路の第１のスイッチング手段１１のオンオフと逆位相で動作する。つまり、第２の昇圧コンバータ回路５では、第２のスイッチング手段１４のオンにより、第２のリアクタ１３の出力側の電路が短絡して第２のリアクタ１３に整流回路３から直流電流が流入し、エネルギーが第２のリアクタ１３に蓄えられる。その後、第２のスイッチング手段１４がオフすると、第２のリアクタ１３に誘起電圧が発生し、平滑コンデンサ６が前記誘起電圧と前記整流回路３の出力との和電圧により充電され、平滑コンデンサ６の端子間には、前記整流回路３の出力より高い電圧が発生する。

これにより、第１の昇圧コンバータ回路４と前記第２の昇圧コンバータ回路５は、交互に昇圧動作を行うので、昇圧率を２倍以上に大きくでき、昇圧率を連続的に変えることができる。また、第1、第２のリアクタ１０、１３に流れる電流を従来回路と比較して、半減することが出来、整流回路３に流れる電流リップルも半減し、さらに、平滑コンデンサ６にかかる電気的ストレスを低減できる。

よって、第1、第２のリアクタ１０、１３と平滑コンデンサ６を小型・軽量化でき、第1、第２のスイッチング手段１２、１４に低容量のスイッチング素子が使用できるようになって、モータ駆動制御装置の低価格化と小型化を図ることができる。

（実施の形態２）
図３は、本発明の第２の実施の形態におけるモータ駆動制御装置の回路図である。なお、上記第１の実施の形態におけるモータ駆動制御装置と同一部分については、同一符号を付してその説明を省略する。

本実施の形態におけるモータ駆動制御装置２０は、交流電源２と、前記交流電源２を入力とする整流回路３と、前記整流回路３の出力に接続され、第１のリアクタ１０と第１のスイッチング手段１１と第１のダイオード１２とを有する第１の昇圧コンバータ回路４と、前記第１の昇圧コンバータ回路４と並列に接続され第２のリアクタ１３と第２のスイッチング手段１４と第２のダイオード１５とを有する第２の昇圧コンバータ回路５と、前記第１の昇圧コンバータ回路４と並列に接続されたスイッチ回路２１と、前記第１の昇圧コンバータ回路４と前記第２の昇圧コンバータ回路５の出力に接続された平滑コンデンサ６と、前記平滑コンデンサ６に接続されモータ８を駆動するインバータ回路７と、前記インバータ回路７を介して前記モータ８のモータ電流を制御することにより前記モータ８の回転速度を制御する制御部９を有している。

なお、前記第１のスイッチング手段１１と前記第２のスイッチング手段１４は、トランジスタ、ＦＥＴ、ＩＧＢＴまたはフォトカプラで構成することができる。

また、前記スイッチ回路２１は、リレー、トランジスタ、ＦＥＴ、ＩＧＢＴ、双方向スイッチまたはフォトカプラなどで構成することができる。

また、前記平滑コンデンサ６は、電解コンデンサまたはフィルムコンデンサで構成することができる。

第１の昇圧コンバータ回路４では、交流電源２から供給される交流電圧が整流回路３により整流され、前記整流回路３の出力が第１の昇圧コンバータ回路４に入力される。第１の昇圧コンバータ回路４では、前記整流回路３の出力を第１のスイッチング手段１１の動作周期を前記交流電源２の周期より短い周期でのオンオフにより昇圧さす。つまり、第１の昇圧コンバータ回路４では、第１のスイッチング手段１１のオンにより、第１のリアクタ１０の出力側の電路が短絡して第１のリアクタ１０に整流回路３から直流電流が流入し、エネルギーが第１のリアクタ１０に蓄えられる。その後、第１のスイッチング手段１１がオフすると、第１のリアクタ１０に誘起電圧が発生し、平滑コンデンサ６が前記誘起電圧と前記整流回路３の出力との和電圧により充電され、平滑コンデンサ６の端子間には、前記整流回路３の出力より高い電圧が発生する。

第２の昇圧コンバータ回路５では、交流電源２から供給される交流電圧が整流回路３により整流され、前記整流回路３の出力が第２の昇圧コンバータ回路５に入力される。第２の昇圧コンバータ回路５では、前記整流回路３の出力を第２のスイッチング手段１４の動作周期を前記交流電源２の周期より短い周期でのオンオフにより昇圧さす。なお、第２のスイッチング手段１４のオンオフは、第１の昇圧コンバータ回路の第１のスイッチング手段１１のオンオフと逆位相で動作する。つまり、第２の昇圧コンバータ回路５では、第２のスイッチング手段１４のオンにより、第２のリアクタ１３の出力側の電路が短絡して第２のリアクタ１３に整流回路３から直流電流が流入し、エネルギーが第２のリアクタ１３に蓄えられる。その後、第２のスイッチング手段１４がオフすると、第２のリアクタ１３に誘起電圧が発生し、平滑コンデンサ６が前記誘起電圧と前記整流回路３の出力との和電圧により充電され、平滑コンデンサ６の端子間には、前記整流回路３の出力より高い電圧が発生する。

これにより、第１の昇圧コンバータ回路と前記第２の昇圧コンバータ回路は、交互に昇
圧動作を行うので、昇圧率を２倍以上に大きくでき、昇圧率を連続的に変えることができる。また、第１、第２のリアクタ１０、１３に流れる電流を従来回路と比較して、半減することが出来、整流回路３に流れる電流リップルも半減し、さらに、平滑コンデンサ６にかかる電気的ストレスを低減できる。

よって、第１、第２のリアクタ１０、１３と平滑コンデンサ６を小型・軽量化でき、第１、第２のスイッチング手段１１、１４に低容量のスイッチング素子が使用できるので、モータ駆動制御装置の低価格化と小型化を図ることができる。

さらに、本実施の形態では、第１の昇圧コンバータ回路４と並列にスイッチ回路２１を接続しているので、モータ８を低速運転する時に、第１の昇圧コンバータ回路４と第２の昇圧コンバータ回路５の昇圧動作を停止させ、スイッチ回路２１をオンすると、第１、第２の昇圧コンバータ４、５の動作損失が発生せず、効率良くモータ８を駆動することができる。

（実施の形態３）
図４は、本発明の第３の実施の形態におけるモータ駆動制御装置の回路図である。なお、上記第１の実施の形態におけるモータ駆動制御装置と同一部分については、同一符号を付してその説明を省略する。

本実施の形態におけるモータ駆動制御装置３０は、交流電源２と、前記交流電源２を入力とする整流回路３と、前記整流回路３の出力に接続され、第１のリアクタ１０と第１のスイッチング手段１１と第１のダイオード１２とを有する第１の昇圧コンバータ回路４と、前記第１の昇圧コンバータ回路４と並列に接続され第２のリアクタ１３と第２のスイッチング手段１４と第２のダイオード１５とを有する第２の昇圧コンバータ回路５と、前記第１の昇圧コンバータ回路４と並列に接続された第３のダイオード３１と、前記第１の昇圧コンバータ回路４と前記第２の昇圧コンバータ回路５の出力に接続された平滑コンデンサ６と、前記平滑コンデンサ６に接続されモータ８を駆動するインバータ回路７と、前記インバータ回路７を介して前記モータ８のモータ電流を制御することにより前記モータ８の回転速度を制御する制御部９を有している。

なお、前記第１のスイッチング手段１１と前記第２のスイッチング手段１４は、トランジスタ、ＦＥＴ、ＩＧＢＴまたはフォトカプラで構成することができる。

また、前記平滑コンデンサ６は、電解コンデンサまたはフィルムコンデンサで構成することができる。

第１の昇圧コンバータ回路４では、交流電源２から供給される交流電圧が整流回路３により整流され、前記整流回路３の出力が第１の昇圧コンバータ回路４に入力される。第１の昇圧コンバータ回路４では、前記整流回路３の出力を、第１のスイッチング手段１１の動作周期を前記交流電源２の周期より短い周期でのオンオフにより昇圧さす。つまり、第１の昇圧コンバータ回路４では、第１のスイッチング手段１１のオンにより、第１のリアクタ１０の出力側の電路が短絡して第１のリアクタ１０に整流回路３から直流電流が流入し、エネルギーが第１のリアクタ１０に蓄えられる。その後、第１のスイッチング手段１１がオフすると、第１のリアクタ１０に誘起電圧が発生し、平滑コンデンサ６が前記誘起電圧と前記整流回路３の出力との和電圧により充電され、平滑コンデンサ６の端子間には、前記整流回路３の出力より高い電圧が発生する。

第２の昇圧コンバータ回路５では、交流電源２から供給される交流電圧が整流回路３により整流され、前記整流回路３の出力が第２の昇圧コンバータ回路５に入力される。第２
の昇圧コンバータ回路５では、前記整流回路３の出力を第２のスイッチング手段１４の動作周期を前記交流電源２の周期より短い周期でのオンオフにより昇圧さす。なお、第２のスイッチング手段１４のオンオフは、第１の昇圧コンバータ回路の第１のスイッチング手段１１のオンオフと逆位相で動作する。つまり、第２の昇圧コンバータ回路５では、第２のスイッチング手段１４のオンにより、第２のリアクタ１３の出力側の電路が短絡して第２のリアクタ１３に整流回路３から直流電流が流入し、エネルギーが第２のリアクタ１３に蓄えられる。その後、第２のスイッチング手段１４がオフすると、第２のリアクタ１３に誘起電圧が発生し、平滑コンデンサ６が前記誘起電圧と前記整流回路３の出力との和電圧により充電され、平滑コンデンサ６の端子間には、前記整流回路３の出力より高い電圧が発生する。

これにより、第１の昇圧コンバータ回路と前記第２の昇圧コンバータ回路は、交互に昇圧動作を行うので、昇圧率を２倍以上に大きくでき、昇圧率を連続的に変えることができる。また、第１、第２のリアクタ１０、１３に流れる電流を従来回路と比較して、半減することが出来、整流回路３に流れる電流リップルも半減し、さらに、平滑コンデンサ６にかかる電気的ストレスを低減できる。

よって、第１、第２のリアクタ１０、１３と平滑コンデンサ６を小型・軽量化でき、第１、第２のスイッチング手段１１、１４に低容量のスイッチング素子が使用でき、モータ駆動制御装置の低価格化と小型化を図ることができる。

また、本実施の形態では、第１の昇圧コンバータ回路４に第３のダイオード３１を並列に接続しているので、モータ８を低速運転する時に、第１の昇圧コンバータ回路４と第２の昇圧コンバータ回路５の昇圧動作を停止させると、第１、第２の昇圧コンバータの動作損失が発生せず、効率良くモータ８を駆動することができる。

なお、上記第１〜３の実施の形態において、第１、第２の昇圧コンバータ回路４、５を２回路並列接続した形で説明してきたが、昇圧コンバータ回路を３回路以上並列接続した形でも本発明が適用できることは言うまでもあるまい。

又、特に図示しないが、モータで駆動される圧縮機や、その圧縮機を備えた冷蔵庫や空気調和機などの各種機器において、そのモータを上記第１〜３の実施の形態で述べたモータ駆動制御装置で駆動するようにすれば、インバータ回路の動作電圧を昇圧することができ、モータの最高回転数を上げることが可能となる。また、あらかじめモータの最高回転数が決まっている場合には、使用するモータより効率の高いモータを使用することが可能となり、機器の省エネを図ることができる。さらに、第１、第２のリアクタを小型・軽量化でき、機器の低価格化と小型化を図ることができる。

以上のように、本発明にかかるモータ駆動制御装置は大容量のコンデンサや大容量のリアクタを用いることなく、入力電圧の昇圧率を２倍以上に連続的に変えることができ、リアクタを小型・軽量化でき、コンデンサの電気的ストレスを低減でき、モータ駆動制御装置の低価格化と小型化を図ることができる。さらに、インバータ回路の動作電圧を昇圧することができるので、モータの最高回転数を上げることが可能となり、モータトルクアップが出来る。また、あらかじめモータの最高回転数が決まっている場合には、モータ巻線を細く、巻数を増やした高効率モータを使用することが可能となり、モータ駆動制御装置の省エネを図ることができるもので、圧縮機、冷蔵庫、空気調和機などに限らずモータを使用する各種機器に広く適用できるものである。

本発明の実施の形態１におけるモータ駆動制御装置の回路図 同モータ駆動制御装置の各部の信号、電流を示す図 本発明の実施の形態２におけるモータ駆動制御装置の回路図 本発明の実施の形態３におけるモータ駆動制御装置の回路図 従来のモータ駆動制御装置の全波倍電圧回路の回路図 従来の他のモータ駆動制御装置の電圧変換回路の回路図

符号の説明

１、２０、３０ モータ駆動制御装置
２ 交流電源
３ 整流回路
４ 第１の昇圧コンバータ回路
５ 第２の昇圧コンバータ回路
６ 平滑コンデンサ
７ インバータ回路
８ モータ
９ 制御部
１０ 第１のリアクタ
１１ 第１のスイッチング手段
１２ 第１のダイオード
１３ 第２のリアクタ
１４ 第２のスイッチング手段
１５ 第２のダイオード
２１ スイッチ回路
３１ 第３のダイオード

Claims (10)

1. 交流電源を入力とする整流回路と、前記整流回路の出力に接続され少なくとも第１のリアクタと第１のスイッチング手段と第１のダイオードとを有する第１の昇圧コンバータ回路と、前記第１の昇圧コンバータ回路と並列に接続され、少なくとも第２のリアクタと第２のスイッチング手段と第２のダイオードとを有する第２の昇圧コンバータ回路と、前記第１の昇圧コンバータ回路と前記第２の昇圧コンバータ回路の出力に接続された平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサに接続されモータを駆動するインバータ回路とを備え、前記第１の昇圧コンバータ回路と前記第２の昇圧コンバータ回路の動作周期を前記交流電源の周期より短くしたことを特徴とするモータ駆動制御装置。
2. 第１のスイッチング手段と第２のスイッチング手段のそれぞれを、トランジスタ、ＦＥＴ、ＩＧＢＴまたはフォトカプラで構成することを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動制御装置。
3. 平滑コンデンサを、電解コンデンサまたはフィルムコンデンサで構成することを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ駆動制御装置。
4. 第１の昇圧コンバータ回路と第２の昇圧コンバータ回路は、互いに逆位相で動作することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のモータ駆動制御装置。
5. 第１の昇圧コンバータ回路にスイッチ回路を並列に接続した請求項１〜４のいずれか１項に記載のモータ駆動制御装置。
6. スイッチ回路を、リレー、トランジスタ、ＦＥＴ、ＩＧＢＴ、双方向スイッチまたはフォトカプラで構成することを特徴とする請求項５に記載のモータ駆動制御装置。
7. 第１の昇圧コンバータ回路に第３のダイオードを並列に接続した請求項１〜４のいずれか１項に記載のモータ駆動制御装置。
8. 交流電源を入力とすると共に、請求項１〜７のいずれか１項に記載のモータ駆動制御装置によって駆動されるモータを備えた圧縮機。
9. モータで駆動される圧縮機と、請求項１〜７のいずれか１項に記載のモータ駆動制御装置とを備え、前記モータを前記モータ駆動制御装置で駆動する冷蔵庫。
10. モータで駆動される圧縮機と、請求項１〜７のいずれか１項に記載のモータ駆動制御装置とを備え、前記モータを前記モータ駆動制御装置で駆動する空気調和機。

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