JP2008099415A - Inverter device, three-phase motor, and air-conditioning machine - Google Patents

Inverter device, three-phase motor, and air-conditioning machine Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To carry out switching of a drive system without having to use a bidirectional switch. <P>SOLUTION: An inverter device includes a connection switch 13 that connects/disconnects the junction point WP of leg L3 and an intermediate potential point NP; an inverter controlling means 23 that controls the switching operation of the switching elements of each leg; and a switching control means 21 that controls the operation of the connection switch. The connection switch includes a parallel-connected mechanical switch SK and a semiconductor switch SH that is out of conduction or can be brought into conduction in a single direction. The switching control means causes the mechanical switch to provide/remove continuity, only when the semiconductor switch is conducting in a single direction. When the switching elements S5, S6 of leg L3 are brought out of conduction, the switching control means synchronizes the mechanical switch with transition, from a state in which the semiconductor switch SH goes out of conduction state to a state in which it is conducting in a single state. When the switching elements of leg L3 are complementarily brought into conductive state, the switching control means synchronizes the mechanical switch with transition from a state, in which the semiconductor switch SH is conducting in a single direction to a state in which it is out of conduction. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、インバータ装置の制御動作に関する。   The present invention relates to a control operation of an inverter device.

近年、地球環境への関心の高まりとともに機器の省エネ性が重要視されており、空調機においても低消費電力化が求められている。   In recent years, with increasing interest in the global environment, the energy saving of equipment has been emphasized, and low power consumption is also required for air conditioners.

空調機の圧縮機用モータは、低速から高速まで可変速運転可能であるが、運転開始時等を除いては、定格電力より低い運転領域での使用割合が高くなる。このため、空調機の省エネルギーの指標である通年エネルギー消費効率(APF:Annual Performance Factor)を向上させるためには、低速運転時における空調機の高効率化を実現すればよいといえる。   The compressor motor of the air conditioner can be operated at a variable speed from a low speed to a high speed, but the usage rate in an operation region lower than the rated power is high except when the operation is started. For this reason, in order to improve the annual energy consumption efficiency (APF: Annual Performance Factor), which is an index of energy saving of the air conditioner, it can be said that the efficiency of the air conditioner during low-speed operation should be increased.

低速運転時において、高効率化を実現する手法としては、例えば、機械的スイッチと双方向スイッチとの並列回路を設けて、モータの運転状況に応じて三相交流を出力するインバータ装置の駆動方式を切り替える技術が提案されている(特許文献1)。具体的には、モータを高速運転する場合には、インバータ装置を三相式インバータとして駆動し、モータを低速運転する場合には、インバータ装置を二相式インバータとして駆動している。   In order to achieve high efficiency during low-speed operation, for example, a drive system of an inverter device that provides a parallel circuit of a mechanical switch and a bidirectional switch and outputs a three-phase alternating current according to the operation status of the motor A technique for switching between the two has been proposed (Patent Document 1). Specifically, when the motor is operated at high speed, the inverter device is driven as a three-phase inverter, and when the motor is operated at low speed, the inverter device is driven as a two-phase inverter.

上記手法においては、機械的スイッチと並列に双方向スイッチを設けることによって、機械的スイッチのバウンスによる影響等を排除して、スムーズな駆動方式の切り替えを実現している。   In the above method, by providing a bidirectional switch in parallel with the mechanical switch, the influence of the bounce of the mechanical switch is eliminated, and the smooth switching of the driving method is realized.

特開2000−350476号公報JP 2000-350476 A

しかしながら、双方向スイッチは、少なくとも2以上の半導体スイッチ素子によって構成されているため、当該双方向スイッチの使用は、半導体スイッチ素子および当該半導体スイッチ素子を駆動するための駆動電源等の周辺回路の増加を招来し、ひいてはコスト増加の要因となる。   However, since the bidirectional switch is composed of at least two or more semiconductor switch elements, the use of the bidirectional switch increases the number of peripheral circuits such as a semiconductor switch element and a driving power source for driving the semiconductor switch element. Will eventually lead to an increase in cost.

そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、双方向スイッチを用いることなく駆動方式の切り替えを実行することが可能な技術を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a technique capable of switching the driving method without using a bidirectional switch.

上記の課題を解決するため、請求項1の発明は、インバータ装置(10)であって、いずれも一端および他端を有する第1コンデンサ並びに第2コンデンサを含み、前記第1コンデンサの前記一端と前記第2コンデンサの前記一端とを中間電位点(NP)で接続し、前記第1コンデンサの前記他端と前記第2コンデンサの前記他端の間に直流電圧を入力するコンデンサ群(12)と、第1乃至第3のレグ(L1,L2,L3)を含み、前記第1乃至第3のレグのそれぞれが、前記第1コンデンサの前記他端と接続された第1スイッチング素子(S1,S3,S5)と、前記第1スイッチング素子と前記第2コンデンサの前記他端との間に接続された第2スイッチング素子(S2,S4,S6)とを有し、前記第1乃至第3のレグのそれぞれにおける前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子とが接続される接続点(UP,VP,WP)から三相電流の各々を出力する三相インバータ回路(14)と、前記第3レグにおける前記接続点(WP)と前記中間電位点(NP)との間の導通/非導通を行う接続スイッチ(13)と、前記第1乃至第3のレグの前記第1スイッチング素子および前記第2スイッチング素子のスイッチング動作を制御するインバータ制御手段(23)と、前記接続スイッチの動作を制御する切替制御手段(21)とを備え、前記接続スイッチは、機械スイッチ(SK)と、非導通もしくは単方向に導通可能となる半導体スイッチ(SH)との並列接続を含み、前記切替制御手段は、前記半導体スイッチが前記単方向に導通している状態においてのみ前記機械スイッチにその導通/非導通を実行させ、前記インバータ制御手段は、(a)前記第3レグの前記第1スイッチング素子(S5)および前記第2スイッチング素子(S6)のいずれをも非導通とする動作を開始する場合には、当該動作を前記半導体スイッチが非導通状態から前記単方向に導通する状態へと遷移することに同期させ、(b)前記第3レグの前記第1スイッチング素子(S5)および前記第2スイッチング素子(S6)を相補的に導通させる動作を開始する場合には、当該動作を前記半導体スイッチが前記単方向に導通する状態から前記非導通状態へと遷移することと同期させ、前記三相電流を供給する。   In order to solve the above problems, the invention of claim 1 is an inverter device (10), each including a first capacitor and a second capacitor having one end and the other end, and the one end of the first capacitor, A capacitor group (12) for connecting the one end of the second capacitor at an intermediate potential point (NP) and inputting a DC voltage between the other end of the first capacitor and the other end of the second capacitor; , First switching elements (S1, S3) including first to third legs (L1, L2, L3), each of the first to third legs being connected to the other end of the first capacitor. , S5) and a second switching element (S2, S4, S6) connected between the first switching element and the other end of the second capacitor, and the first to third legs The first switching element and the second switching element in each A three-phase inverter circuit (14) for outputting each of the three-phase currents from connection points (UP, VP, WP) to which are connected, and the connection point (WP) and the intermediate potential point (NP) in the third leg A connection switch (13) for conducting / non-conducting between the first switching element and an inverter control means (23) for controlling the switching operation of the first switching element and the second switching element of the first to third legs; Switching control means (21) for controlling the operation of the connection switch, the connection switch is a parallel connection between a mechanical switch (SK) and a semiconductor switch (SH) that is non-conductive or unidirectionally conductive The switching control means causes the mechanical switch to perform conduction / non-conduction only when the semiconductor switch is conductive in the unidirectional direction, and the inverter control means includes (a) the third leg The first switching element (S 5) When the operation for making both the second switching elements (S6) non-conductive is started, the operation is changed from the non-conductive state to the unidirectional conductive state. And (b) when the semiconductor switch starts the operation of complementarily conducting the first switching element (S5) and the second switching element (S6) of the third leg. The three-phase current is supplied in synchronization with the transition from the unidirectional conducting state to the non-conducting state.

また、請求項2の発明は、請求項1の発明に係るインバータ装置(10)であって、前記半導体スイッチ(SH)は点弧による前記単方向への導通を行い、前記切替制御手段(21)は、前記三相インバータ回路(14)を三相式インバータとして動作させるか、二相式インバータとして動作させるかを指令する動作切替信号(Sa)を入力し、前記第3レグにおける前記接続点(WP)から出力される出力電流が、前記動作切替信号(Sa)の遷移後において最初に所定の極性を採る半周期において前記半導体スイッチ(SH)の前記点弧を行う第1開閉信号(Sc)と、前記機械スイッチ(SK)の動作を制御する第2開閉信号(Sd)とを、相互に同期して出力し、前記出力電流が前記所定の極性を有するときに前記出力電流が流れる方向は、前記第3レグにおける前記接続点(WP)を基準として前記単方向と逆方向である。   The invention of claim 2 is the inverter device (10) according to the invention of claim 1, wherein the semiconductor switch (SH) conducts in the unidirectional direction by ignition, and the switching control means (21 ) Inputs an operation switching signal (Sa) for instructing whether the three-phase inverter circuit (14) is operated as a three-phase inverter or a two-phase inverter, and the connection point in the third leg The first open / close signal (Sc) that performs the ignition of the semiconductor switch (SH) in a half cycle in which the output current output from (WP) first takes a predetermined polarity after the transition of the operation switching signal (Sa). ) And the second open / close signal (Sd) for controlling the operation of the mechanical switch (SK) are output in synchronization with each other, and the output current flows when the output current has the predetermined polarity. Is based on the connection point (WP) in the third leg. It is a direction opposite direction.

また、請求項3の発明は、請求項1または請求項2の発明に係るインバータ装置(10)であって、前記切替制御手段は、前記三相電流を受ける三相負荷(15)の速度指令値(30)に基づいて前記接続スイッチの動作を制御する。   The invention of claim 3 is the inverter device (10) according to claim 1 or claim 2, wherein the switching control means is a speed command for a three-phase load (15) that receives the three-phase current. The operation of the connection switch is controlled based on the value (30).

また、請求項4の発明は、請求項1から請求項3のいずれかの発明に係るインバータ装置(10)によって駆動される三相電動機(15)である。   The invention of claim 4 is a three-phase motor (15) driven by the inverter device (10) according to any one of claims 1 to 3.

また、請求項5の発明は、請求項4の発明に係る三相電動機(15)を有する圧縮機を備えた空調機である。   The invention of claim 5 is an air conditioner provided with a compressor having the three-phase motor (15) according to the invention of claim 4.

また、請求項6の発明は、請求項5の発明に係る空調機であって、前記インバータ装置(10)における前記切替制御手段は、前記空調機における冷暖房の運転の切り替えに基づいて前記接続スイッチの動作を制御する。   The invention of claim 6 is the air conditioner according to the invention of claim 5, wherein the switching control means in the inverter device (10) is configured to switch the connection switch based on switching of cooling / heating operation in the air conditioner. To control the operation.

請求項1から請求項6に記載の発明によれば、半導体スイッチが単方向に導通している状態においてのみ機械スイッチの導通/非導通を実行するので、双方向に導通する半導体スイッチを採用せずに、機械スイッチのバウンスの影響を排除できる。そして機械スイッチを導通させることにより、半導体スイッチの導通状態を短くし、電力損失を低減できる。   According to the first to sixth aspects of the invention, since the mechanical switch is turned on / off only in a state where the semiconductor switch is conductive in one direction, a semiconductor switch that is conductive in both directions is employed. In addition, the influence of the bounce of the mechanical switch can be eliminated. By conducting the mechanical switch, the conduction state of the semiconductor switch can be shortened and the power loss can be reduced.

また特に、請求項2の発明によれば、半導体スイッチは点弧可能であるため、第3レグから出力される電流が所定の極性を採る半周期において導通可能であり、動作切替信号の指示に対して、適切に接続スイッチの導通を行うことができる。   In particular, according to the invention of claim 2, since the semiconductor switch can be ignited, the current output from the third leg can be conducted in a half cycle having a predetermined polarity, and the operation switching signal is indicated. On the other hand, the connection switch can be appropriately conducted.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

<1.第1実施形態>
<構成>
図1は、本発明の第1実施形態に係るインバータ装置10(10A)の構成を示す概念図である。図1には、インバータ装置10Aに直流電圧を供給する直流電源11およびインバータ装置10Aの三相電流を受ける三相負荷(「三相電動機」或いは「モータ」とも称する)15も示されている。なお、三相負荷としては、誘導電動機、永久磁石型同期電動機(IPMSM:Interior Permanent Magnet Synchronous Motor)等が用いられる。
<1. First Embodiment>
<Configuration>
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a configuration of an inverter device 10 (10A) according to the first embodiment of the present invention. FIG. 1 also shows a DC power supply 11 that supplies a DC voltage to the inverter device 10A and a three-phase load (also referred to as “three-phase motor” or “motor”) 15 that receives the three-phase current of the inverter device 10A. In addition, as a three-phase load, an induction motor, a permanent magnet type synchronous motor (IPMSM: Interior Permanent Magnet Synchronous Motor), etc. are used.

図1に示すように、インバータ装置10Aは、一対の入力端子101,102と一組の出力端子121〜123とコンデンサ群12と接続スイッチ13と三相インバータ回路14と極性判定部20と切替制御部21と切替判断部22とインバータ制御部23とを備えている。   As shown in FIG. 1, the inverter device 10 </ b> A includes a pair of input terminals 101 and 102, a set of output terminals 121 to 123, a capacitor group 12, a connection switch 13, a three-phase inverter circuit 14, a polarity determination unit 20, and switching control. A unit 21, a switching determination unit 22, and an inverter control unit 23 are provided.

コンデンサ群12は、端子111,112を有するコンデンサC1と端子113,114を有するコンデンサC2とによって構成されている。端子111は入力端子101に、端子114は入力端子102にそれぞれ接続され、端子112と端子113とは接続点(「中間電位点」とも称する)NPにおいて互いに接続されている。   The capacitor group 12 includes a capacitor C1 having terminals 111 and 112 and a capacitor C2 having terminals 113 and 114. The terminal 111 is connected to the input terminal 101, the terminal 114 is connected to the input terminal 102, and the terminal 112 and the terminal 113 are connected to each other at a connection point (also referred to as “intermediate potential point”) NP.

三相インバータ回路14は、3つのレグL1〜L3によって構成され、各レグの上アームは入力端子101に接続され、各レグの下アームは入力端子102に接続されている。各アームは、スイッチング素子S1〜S6と当該スイッチング素子S1〜S6に逆並列に接続されたダイオードD1〜D6とを有している。上アームと下アームとの各接続点UP,VP,WPは、出力端子121,122,123にそれぞれ接続され、各出力端子121,122,123からは三相電流が出力される。   The three-phase inverter circuit 14 includes three legs L1 to L3, and the upper arm of each leg is connected to the input terminal 101, and the lower arm of each leg is connected to the input terminal 102. Each arm has switching elements S1 to S6 and diodes D1 to D6 connected to the switching elements S1 to S6 in antiparallel. Connection points UP, VP, and WP between the upper arm and the lower arm are connected to output terminals 121, 122, and 123, respectively, and three-phase currents are output from the output terminals 121, 122, and 123, respectively.

接続スイッチ13は、レグL3における接続点WPと中間電位点NPとの間に設置され、接続点WPと中間電位点NPとの間の導通/非導通を制御する。接続スイッチ13は、機械スイッチSKと非導通もしくは単方向に導通可能となる半導体スイッチSHとの並列回路で構成されている。なお、本実施形態においては半導体スイッチSHとしてGTO(gate turn off thyristor)を用いた場合を説明するが、IGBT(insulated gate bipolar transistor)等の他の自己消弧形素子を用いてもよい。また、本実施形態においては機械スイッチSKとしてバック接点(B接点)を用いる場合を例示する。   The connection switch 13 is installed between the connection point WP and the intermediate potential point NP in the leg L3, and controls conduction / non-conduction between the connection point WP and the intermediate potential point NP. The connection switch 13 is composed of a parallel circuit of a mechanical switch SK and a semiconductor switch SH that is non-conductive or unidirectionally conductive. In the present embodiment, a case where a GTO (gate turn off thyristor) is used as the semiconductor switch SH will be described, but other self-extinguishing elements such as an insulated gate bipolar transistor (IGBT) may be used. Moreover, in this embodiment, the case where a back contact (B contact) is used as the mechanical switch SK is illustrated.

極性判定部20は、接続スイッチ13が接続された接続点(ここでは、接続点WP)から出力される出力電流に基づいて、当該出力電流の極性を判定する。   The polarity determination unit 20 determines the polarity of the output current based on the output current output from the connection point (here, the connection point WP) to which the connection switch 13 is connected.

切替判断部22は、三相負荷の速度指令値30に基づいて、インバータ装置10Aの駆動方式を切り替えるか否かを判断する。そして、三相式インバータとして動作させるか、二相式インバータとして動作させるかを指令する動作切替信号Saを出力する。なお、インバータ装置10Aの駆動方式については後述する。   Based on the speed command value 30 for the three-phase load, the switching determination unit 22 determines whether to switch the driving method of the inverter device 10A. Then, an operation switching signal Sa for instructing whether to operate as a three-phase inverter or a two-phase inverter is output. The driving method of the inverter device 10A will be described later.

切替制御部21は、動作切替信号Saを入力し、接続スイッチ13の動作を制御する。具体的には、出力電流の極性に基づいて、半導体スイッチSHの点弧および消弧を制御する半導体スイッチ制御信号(半導体スイッチ開閉信号)Scと機械スイッチSKの動作を制御する機械スイッチ制御信号(機械スイッチ開閉信号)Sdとを出力する。   The switching control unit 21 receives the operation switching signal Sa and controls the operation of the connection switch 13. Specifically, based on the polarity of the output current, a semiconductor switch control signal (semiconductor switch open / close signal) Sc for controlling the starting and extinguishing of the semiconductor switch SH and a mechanical switch control signal for controlling the operation of the mechanical switch SK ( Machine switch open / close signal Sd.

インバータ制御部23は、三相インバータ回路14の各スイッチング素子S1〜S6のスイッチング動作を制御する。   The inverter control unit 23 controls the switching operation of the switching elements S1 to S6 of the three-phase inverter circuit 14.

<駆動方式>
次に、駆動方式について説明する。
<Drive system>
Next, the driving method will be described.

上述のように、図1に示されるインバータ装置10Aにおいては、モータ15の速度指令値30に基づいて、インバータ装置10Aの駆動方式が切り替えられる。   As described above, in the inverter device 10 </ b> A shown in FIG. 1, the driving method of the inverter device 10 </ b> A is switched based on the speed command value 30 of the motor 15.

具体的には、インバータ装置10Aは、モータの速度指令値が所定のしきい値よりも大きい高速運転領域においては、三相式インバータとして駆動され、モータの速度指令値が所定のしきい値よりも小さい低速運転領域においては、二相式インバータとして駆動される。   Specifically, the inverter device 10A is driven as a three-phase inverter in a high-speed operation region where the motor speed command value is larger than a predetermined threshold value, and the motor speed command value exceeds the predetermined threshold value. In the low-speed operation region, which is smaller, it is driven as a two-phase inverter.

より詳細には、高速運転の場合には、切替制御部21によって接続スイッチ13を非導通状態にするとともに、インバータ制御部23によって6つのスイッチング素子S1〜S6をPWM制御してインバータ装置10Aを三相式インバータとして駆動する。   More specifically, in the case of high-speed operation, the connection control unit 21 is made non-conductive by the switching control unit 21, and the inverter control unit 23 performs PWM control of the six switching elements S1 to S6 so that the inverter device 10A is three-way. Drives as a phase inverter.

一方、低速運転の場合には、切替制御部21によって接続スイッチ13を導通状態にするとともに、インバータ制御部23によって接続スイッチ13が接続された相の2つのスイッチング素子S5,S6を常に非導通状態にする。そして、他の4つのスイッチング素子S1〜S4をPWM制御してインバータ装置10Aを二相式(4アーム方式)インバータとして駆動する。なお、二相式インバータとして駆動した場合の回路構成は、変圧器のV結線と等価であるため、当該二相式インバータをV結線インバータとも称する。   On the other hand, in the case of low speed operation, the switching control unit 21 brings the connection switch 13 into a conductive state, and the inverter control unit 23 always turns off the two switching elements S5 and S6 of the phase to which the connection switch 13 is connected. To. Then, the other four switching elements S1 to S4 are PWM-controlled to drive the inverter device 10A as a two-phase (four-arm system) inverter. Since the circuit configuration when driven as a two-phase inverter is equivalent to the V-connection of the transformer, the two-phase inverter is also referred to as a V-connection inverter.

このように、インバータ装置10Aの駆動方式を切り替えることによれば、駆動方式を切り替えずに常に三相式インバータとして駆動する場合に比べて、低速運転領域におけるインバータの導通損失を約2/3に低減することが可能となる。   Thus, by switching the drive method of the inverter device 10A, the conduction loss of the inverter in the low-speed operation region is reduced to about 2/3 as compared with the case of always driving as a three-phase inverter without switching the drive method. It becomes possible to reduce.

また、モータの速度指令値(運転状況)に基づいて、接続スイッチ13の動作を制御することによれば、モータの運転状況に応じた効率的な運転が可能となる。   Further, by controlling the operation of the connection switch 13 based on the motor speed command value (operation status), efficient operation according to the motor operation status becomes possible.

<動作>
次に、図2および図3を参照して駆動方式の切替動作について説明する。
<Operation>
Next, the drive system switching operation will be described with reference to FIGS.

図2は、駆動方式の切替動作のフローチャートであり、図3は、切替動作のタイムチャートである。   FIG. 2 is a flowchart of the driving method switching operation, and FIG. 3 is a time chart of the switching operation.

図2に示されるように、ステップSP1では、モータの速度指令値30に基づいて駆動方式の切替を行うか否かが判定される。切替を行うと判定されると、ステップSP2に移行し、切替を行わないと判定された場合には、待ち状態となる。   As shown in FIG. 2, in step SP <b> 1, it is determined based on the motor speed command value 30 whether or not to switch the driving method. If it is determined that switching is to be performed, the process proceeds to step SP2, and if it is determined that switching is not to be performed, a standby state is entered.

ステップSP2では、切替信号Saの遷移Sa1,Sa2が行われる(図3参照)。   In step SP2, transitions Sa1 and Sa2 of the switching signal Sa are performed (see FIG. 3).

ステップSP3では、接続スイッチ13が接続された相の電流(ここでは、W相電流)に基づいて、切替を実行するタイミングが計られる。   In step SP3, the switching timing is measured based on the current of the phase to which the connection switch 13 is connected (here, the W-phase current).

具体的には、切替信号Saの遷移後においてW相電流が所定の極性を有する状態が検知される。そして、所定の極性が検知された場合には、ステップSP4に移行し、検知されない場合は、検知されるまで待ち状態となる。ここでは、切替信号Saの遷移後において、所定の極性を採る半周期の開始を最初に検知することによって、ステップSP4へと移行する場合を例示する。   Specifically, a state in which the W-phase current has a predetermined polarity is detected after transition of the switching signal Sa. If the predetermined polarity is detected, the process proceeds to step SP4. If not detected, the process waits until it is detected. Here, a case where the process proceeds to step SP4 by first detecting the start of a half cycle having a predetermined polarity after transition of the switching signal Sa is illustrated.

なお、W相電流が所定の極性を有するときに当該W相電流が流れる方向は、レグL3における接続点WPを基準にして、半導体スイッチSHが導通可能な単方向と逆方向である。具体的には、図1において電流が中間電位点NPから接続点WPへと流れる方向に導通可能な半導体スイッチSHを採用した場合には、所定の極性を有するW相電流が流れる方向は、接続点WPからモータ15に流れる方向となる。   Note that the direction in which the W-phase current flows when the W-phase current has a predetermined polarity is opposite to the unidirectional direction in which the semiconductor switch SH can conduct with respect to the connection point WP in the leg L3. Specifically, when the semiconductor switch SH that can conduct in the direction in which the current flows from the intermediate potential point NP to the connection point WP in FIG. 1 is adopted, the direction in which the W-phase current having a predetermined polarity flows is This is the direction of flow from the point WP to the motor 15.

ステップSP4では、駆動方式の切替が実行される。詳細は、後述する。   In step SP4, the driving method is switched. Details will be described later.

ステップSP5では、インバータ装置10Aの運転を終了するか否かが判定される。運転を終了する場合には、当該切替動作を終了し、運転を継続する場合には、ステップSP1〜SP5の動作を繰り返す。   In step SP5, it is determined whether or not to end the operation of the inverter device 10A. When the operation is terminated, the switching operation is terminated, and when the operation is continued, the operations of steps SP1 to SP5 are repeated.

ここで、ステップSP4(駆動方式の切替工程)について、三相式から二相式への切替と二相式から三相式への切替とに場合を分けて詳述する。   Here, step SP4 (driving method switching step) will be described in detail separately for switching from the three-phase method to the two-phase method and switching from the two-phase method to the three-phase method.

まず、三相式から二相式への切替の場合には、機械スイッチSKの非導通状態を導通状態へと切り替える導通動作が実行され、接続スイッチ13を非導通状態から導通状態に遷移させる。   First, in the case of switching from the three-phase type to the two-phase type, a conduction operation for switching the non-conduction state of the mechanical switch SK to the conduction state is executed, and the connection switch 13 is changed from the non-conduction state to the conduction state.

ここで、機械スイッチSKは、完全に導通状態となれば、その導通損失は非常に小さいものとなるが、その導通/非導通の際には10ms程度の動作時間、およびチャタリング等の影響によるバウンス時間を有している。このため、動作信号が与えられてから一定期間、機械スイッチSKは不安定な動作(不安定動作)FDを示す。しかしながら、このような不安定動作FDを示す期間(不安定期間)t3においては、機械スイッチSKに並列に接続された半導体スイッチSHを常に導通状態にすることによって、不安定動作FDによる影響を回避することが可能となる。端的に言えば、半導体スイッチSHが単方向に導通している状態においてのみ機械スイッチSKの導通/非導通の動作を実行させればよい。   Here, when the mechanical switch SK is completely conductive, the conduction loss is very small. However, when the mechanical switch SK is conductive / non-conductive, the bounce caused by the operating time of about 10 ms and chattering is caused. Have time. For this reason, the mechanical switch SK exhibits an unstable operation (unstable operation) FD for a certain period after the operation signal is given. However, during the period (unstable period) t3 indicating such unstable operation FD, the semiconductor switch SH connected in parallel to the mechanical switch SK is always in a conductive state, thereby avoiding the influence of the unstable operation FD. It becomes possible to do. In short, it is only necessary to execute the conduction / non-conduction operation of the mechanical switch SK only in a state where the semiconductor switch SH is conductive in a single direction.

そこで、本実施形態においては、半導体スイッチ制御信号Sc1と機械スイッチ制御信号Sd1とを切替指令信号Sb1に同期して出力し、半導体スイッチSHの導通状態において、機械スイッチSKの導通動作を開始する。   Therefore, in the present embodiment, the semiconductor switch control signal Sc1 and the mechanical switch control signal Sd1 are output in synchronization with the switching command signal Sb1, and the conduction operation of the mechanical switch SK is started in the conduction state of the semiconductor switch SH.

詳細には、ステップSP3で判断された最適な切替タイミングに応じて切替指令信号Sb1が生成され、当該切替指令信号Sb1に同期して出力された半導体スイッチ制御信号(半導体スイッチ開閉信号)Sc1が半導体スイッチSHにゲート信号として与えられる。これにより、半導体スイッチSHは点弧され、非導通状態から単方向に導通する状態へと遷移する。なお、半導体スイッチ制御信号Sc1は、所定のパルス幅を有する信号であり、当該パルス幅に相当する期間(「導通期間」とも称する)t1においては、半導体スイッチSHの導通状態が維持される。   Specifically, the switching command signal Sb1 is generated according to the optimum switching timing determined in step SP3, and the semiconductor switch control signal (semiconductor switch opening / closing signal) Sc1 output in synchronization with the switching command signal Sb1 is the semiconductor. It is given to the switch SH as a gate signal. Thereby, the semiconductor switch SH is ignited and transits from a non-conducting state to a unidirectional conducting state. The semiconductor switch control signal Sc1 is a signal having a predetermined pulse width, and the conduction state of the semiconductor switch SH is maintained in a period (also referred to as “conduction period”) t1 corresponding to the pulse width.

また、切替指令信号Sb1に同期して出力(遷移)された機械スイッチ制御信号(機械スイッチ開閉信号)Sd1は、機械スイッチSKに動作信号として与えられる。これにより、機械スイッチSKは、非導通状態から導通状態へと遷移する。なお、本実施形態では、機械スイッチSKとしてバック接点が用いられているため、バック接点を非動作とする場合に出力される機械スイッチ制御信号Sd1は、当該バック接点の動作電圧以下の信号(ここではゼロ)となる。   The mechanical switch control signal (mechanical switch opening / closing signal) Sd1 output (transitioned) in synchronization with the switching command signal Sb1 is given to the mechanical switch SK as an operation signal. As a result, the mechanical switch SK transitions from the non-conductive state to the conductive state. In this embodiment, since the back contact is used as the mechanical switch SK, the mechanical switch control signal Sd1 output when the back contact is not operated is a signal (here, the operating voltage of the back contact). Then zero).

そして、半導体スイッチSHの導通期間t1が機械スイッチSKの不安定期間t3よりも長くなるように、半導体スイッチ制御信号Sc1の出力期間が調整(設定)される。   Then, the output period of the semiconductor switch control signal Sc1 is adjusted (set) so that the conduction period t1 of the semiconductor switch SH is longer than the unstable period t3 of the mechanical switch SK.

このように、機械スイッチSKの不安定動作FDを回避するため、機械スイッチSKは、半導体スイッチSHの導通期間t1において非導通状態から完全な導通状態へと遷移され、接続スイッチ13は、非導通状態から導通状態へと遷移する。   Thus, in order to avoid the unstable operation FD of the mechanical switch SK, the mechanical switch SK is transitioned from the non-conductive state to the complete conductive state in the conductive period t1 of the semiconductor switch SH, and the connection switch 13 is non-conductive. Transition from state to conduction state.

また、所定の期間t1経過後は、機械スイッチSKによって導通状態を維持し、半導体スイッチSHを非導通にすることによって、導通状態の接続スイッチ13における電力損失が低減される。   In addition, after the predetermined period t1 has elapsed, the conduction state is maintained by the mechanical switch SK, and the semiconductor switch SH is made non-conduction, thereby reducing the power loss in the connection switch 13 in the conduction state.

そして、レグ3における2つのスイッチング素子S5,S6をともに非導通状態にして、インバータ装置10Aを二相式(4アーム方式)インバータとして駆動する。   Then, the two switching elements S5 and S6 in the leg 3 are both turned off, and the inverter device 10A is driven as a two-phase (four-arm type) inverter.

具体的には、レグL3における2つのスイッチング素子S5,S6に関する駆動信号Seを、半導体スイッチSHの点弧すなわち半導体スイッチSHが非導通状態から単方向に導通する状態へと遷移することに同期して遷移Se1させ、2つのスイッチング素子S5,S6のいずれをも非導通状態とする。   Specifically, the drive signal Se related to the two switching elements S5 and S6 in the leg L3 is synchronized with the ignition of the semiconductor switch SH, that is, the transition of the semiconductor switch SH from the non-conductive state to the unidirectional conductive state. Thus, the transition Se1 is made, and both of the two switching elements S5 and S6 are made non-conductive.

このように、三相式から二相式への切替の場合には、半導体スイッチSHの点弧と三相インバータ回路14のスイッチング動作とを同期して行うので、スムーズな駆動方式の切替を実行することが可能となる。   As described above, in the case of switching from the three-phase system to the two-phase system, the ignition of the semiconductor switch SH and the switching operation of the three-phase inverter circuit 14 are performed in synchronization, so the smooth switching of the driving system is executed. It becomes possible to do.

次に、二相式から三相式への切替の場合には、機械スイッチSKによる導通状態を非導通状態へと切り替える非導通動作が実行され、接続スイッチ13を導通状態から非導通状態へと遷移させる。   Next, in the case of switching from the two-phase type to the three-phase type, a non-conduction operation for switching the conduction state by the mechanical switch SK to the non-conduction state is executed, and the connection switch 13 is changed from the conduction state to the non-conduction state. Transition.

具体的には、三相式から二相式への切替と同様、機械スイッチSKの不安定動作FDを回避するため、半導体スイッチSHが単方向に導通している状態においてのみ機械スイッチSKの非導通の動作を実行させる。   Specifically, similarly to switching from the three-phase type to the two-phase type, in order to avoid the unstable operation FD of the mechanical switch SK, the non-switching of the mechanical switch SK is performed only when the semiconductor switch SH is conductive in one direction. The continuity operation is executed.

詳細には、切替指令信号Sb2に同期して、半導体スイッチ制御信号Sc2と機械スイッチ制御信号Sd2とが出力され、半導体スイッチSHの導通状態において、機械スイッチSKの非導通状態への遷移動作が開始される。   Specifically, the semiconductor switch control signal Sc2 and the mechanical switch control signal Sd2 are output in synchronization with the switching command signal Sb2, and the transition operation of the mechanical switch SK to the non-conductive state is started when the semiconductor switch SH is in the conductive state. Is done.

そして、半導体スイッチSHの導通期間t2が機械スイッチSKの不安定期間t4よりも長くなるように、半導体スイッチ制御信号Sc2の出力期間が調整される。   Then, the output period of the semiconductor switch control signal Sc2 is adjusted so that the conduction period t2 of the semiconductor switch SH is longer than the unstable period t4 of the mechanical switch SK.

このように、非導通とする際の機械スイッチSKの不安定動作FDを回避するため、切替指令信号Sb2が生成されてから所定の期間t2では、半導体スイッチSHによって導通状態が維持され、当該所定の期間t2において機械スイッチSKの非導通動作が実行される。これによって、接続スイッチ13は、導通状態から非導通状態へと遷移する。   As described above, in order to avoid the unstable operation FD of the mechanical switch SK at the time of non-conduction, the conduction state is maintained by the semiconductor switch SH during a predetermined period t2 after the switching command signal Sb2 is generated, In the period t2, the non-conducting operation of the mechanical switch SK is executed. As a result, the connection switch 13 transitions from the conductive state to the non-conductive state.

そして、レグ3における2つのスイッチング素子S5,S6をともに導通状態にして、インバータ装置10Aを三相式インバータとして駆動する。   Then, the two switching elements S5 and S6 in the leg 3 are both brought into conduction, and the inverter device 10A is driven as a three-phase inverter.

具体的には、レグL3における2つのスイッチング素子S5,S6に関する駆動信号Seを、半導体スイッチSHの消弧すなわち半導体スイッチSHが単方向に導通する状態から非導通状態へと遷移することに同期して遷移Se1させ、2つのスイッチング素子S5,S6を相補的に導通可能な状態とする。   Specifically, the drive signal Se related to the two switching elements S5 and S6 in the leg L3 is synchronized with the extinction of the semiconductor switch SH, that is, the transition from the state in which the semiconductor switch SH is conductive in one direction to the non-conductive state. Transition Se1 to bring the two switching elements S5 and S6 into a conductive state in a complementary manner.

このように、二相式から三相式への切替の場合には、半導体スイッチSHの消弧と三相インバータ回路14のスイッチング動作とを同期して行うので、スムーズな駆動方式の切替を実行することが可能となる。   As described above, in the case of switching from the two-phase system to the three-phase system, the arc extinguishing of the semiconductor switch SH and the switching operation of the three-phase inverter circuit 14 are performed in synchronization, so that the switching of the smooth driving system is executed. It becomes possible to do.

以上のように、本実施形態に係るインバータ装置10Aにおいては、半導体スイッチSHが単方向に導通している状態においてのみ機械スイッチSKにその導通/非導通を実行させるので、双方向に導通する半導体スイッチを採用せずに、機械スイッチのバウンス等の不安定動作の影響を排除できる。   As described above, in the inverter device 10A according to the present embodiment, since the mechanical switch SK performs conduction / non-conduction only in a state where the semiconductor switch SH is unidirectionally conductive, the semiconductor that is bidirectionally conductive is used. Without adopting a switch, it is possible to eliminate the influence of unstable operation such as bounce of a mechanical switch.

また、レグL3における2つのスイッチング素子S5,S6のいずれをも非導通とする動作を開始する場合には、当該動作を半導体スイッチSHが非導通状態から単方向に導通する状態へと遷移することに同期させるとともに、2つのスイッチング素子S5,S6を相補的に導通させる動作を開始する場合には、当該動作を半導体スイッチSHが単方向に導通する状態から非導通状態へと遷移することと同期させる。これによれば、スムーズな駆動方式の切替を実行することが可能になる。   In addition, when the operation of turning off both of the two switching elements S5 and S6 in the leg L3 is started, the operation is transitioned from the non-conductive state to the unidirectional conductive state of the semiconductor switch SH. In the case where an operation for complementarily conducting the two switching elements S5 and S6 is started, the operation is synchronized with the transition of the semiconductor switch SH from the unidirectional conduction state to the non-conduction state. Let According to this, it becomes possible to execute a smooth switching of the driving method.

また、半導体スイッチSHは、点弧による単方向への導通と自己消弧による非導通とを切替可能であるため、切替指令信号Sbの指示に対して、適切に接続スイッチ13の導通/非導通を実行することができる。   Further, since the semiconductor switch SH can switch between conduction in a single direction by ignition and non-conduction by self-extinguishing, the conduction / non-conduction of the connection switch 13 appropriately in response to the instruction of the switching command signal Sb. Can be executed.

<2.第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態について説明する。上記第1実施形態においては、半導体スイッチSHとして自己消弧形素子を用いていたが、第2実施形態では、半導体スイッチSHとして自己消弧機能を有しないSCR(silicon controlled rectifier)等の半導体素子を用いる。
<2. Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, a self-extinguishing element is used as the semiconductor switch SH. However, in the second embodiment, a semiconductor element such as an SCR (silicon controlled rectifier) having no self-extinguishing function is used as the semiconductor switch SH. Is used.

図4は、第2実施形態に係るインバータ装置10(10B)を示す図である。   FIG. 4 is a diagram illustrating an inverter device 10 (10B) according to the second embodiment.

インバータ装置10Bは、半導体スイッチSHが自己消弧機能を有しない点以外は、第1実施形態のインバータ装置10Aと同様の構成を有している。以下では、第1実施形態との相違点を中心に説明し、共通する部分については、同じ符号を付して説明を省略する。   The inverter device 10B has the same configuration as the inverter device 10A of the first embodiment except that the semiconductor switch SH does not have a self-extinguishing function. Below, it demonstrates centering around difference with 1st Embodiment, about the common part, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

図5は、インバータ装置10Bにおける切替動作のタイムチャートである。   FIG. 5 is a time chart of the switching operation in the inverter device 10B.

インバータ装置10Bにおいては、ステップSP4以外は、図2と同様の切替動作が実行される。以下では、インバータ装置10BにおけるステップSP4について説明する。   In the inverter device 10B, the same switching operation as in FIG. 2 is executed except for step SP4. Below, step SP4 in the inverter apparatus 10B is demonstrated.

上述のように、インバータ装置10Bにおける半導体スイッチSHは、自己消弧機能を有しない。このため、切替指令信号Sbに同期した半導体スイッチ制御信号Scが一旦半導体スイッチSHに与えられると、逆電圧が加わるまで半導体スイッチSHは導通状態を維持する。   As described above, the semiconductor switch SH in the inverter device 10B does not have a self-extinguishing function. For this reason, once the semiconductor switch control signal Sc synchronized with the switching command signal Sb is once applied to the semiconductor switch SH, the semiconductor switch SH maintains the conductive state until a reverse voltage is applied.

三相式から二相式への切替の場合には、第1実施形態と同様に、機械スイッチの不安定動作FDを回避するため、半導体スイッチSHが単方向に導通している状態においてのみ機械スイッチSKの導通の動作を実行し、接続スイッチ13を非導通状態から導通状態に遷移させる。   In the case of switching from the three-phase type to the two-phase type, as in the first embodiment, in order to avoid the unstable operation FD of the mechanical switch, the machine is used only in a state where the semiconductor switch SH is conductive in one direction. The switch SK is turned on, and the connection switch 13 is changed from the non-conductive state to the conductive state.

具体的には、切替指令信号Sb11に同期した半導体スイッチ制御信号Sc11と機械スイッチ制御信号Sd11とが、それぞれ出力される。   Specifically, a semiconductor switch control signal Sc11 and a mechanical switch control signal Sd11 that are synchronized with the switching command signal Sb11 are output, respectively.

半導体スイッチ制御信号Sc11は、半導体スイッチSHの点弧のため一定期間出力される。点弧された半導体スイッチSHは、接続スイッチ13が接続された相の電流(ここでは、W相電流)がゼロになることによって消弧される。つまり、半導体スイッチSHの導通期間t11は、W相電流が所定の極性を採る半周期となる。   The semiconductor switch control signal Sc11 is output for a certain period to ignite the semiconductor switch SH. The fired semiconductor switch SH is extinguished when the current of the phase to which the connection switch 13 is connected (here, the W-phase current) becomes zero. That is, the conduction period t11 of the semiconductor switch SH is a half cycle in which the W-phase current has a predetermined polarity.

一方、機械スイッチ制御信号Sd11は、機械スイッチSKに動作信号として与えられる。   On the other hand, the mechanical switch control signal Sd11 is given as an operation signal to the mechanical switch SK.

ここで、第2実施形態においても、導通/非導通の際の機械スイッチSKの不安定動作FDが問題となるが、半導体スイッチSHを自己消弧機能を有しない素子で構成した場合にも、不安定動作FDによる影響を回避することが可能となる。具体的には、二相式インバータとして駆動される場合のW相電流は、10Hz〜20Hz程度の低い周波数であるため、W相電流の半周期は25ms以上あり、機械スイッチSKの不安定期間t3,t4の長さ約10msよりも長い。このため、半導体スイッチSHを自己消弧機能を有しない素子で構成した場合にも、半導体スイッチSHの導通期間t11,t12は機械スイッチSKの不安定期間t3,t4よりも長くなるため、不安定動作FDによる影響を回避することが可能となる。   Here, also in the second embodiment, the unstable operation FD of the mechanical switch SK at the time of conduction / non-conduction becomes a problem, but even when the semiconductor switch SH is configured by an element having no self-extinguishing function, It is possible to avoid the influence of the unstable operation FD. Specifically, since the W-phase current when driven as a two-phase inverter has a low frequency of about 10 Hz to 20 Hz, the half cycle of the W-phase current is 25 ms or more, and the unstable period t3 of the mechanical switch SK. , T4 is longer than about 10 ms. For this reason, even when the semiconductor switch SH is formed of an element that does not have a self-extinguishing function, the conduction periods t11 and t12 of the semiconductor switch SH are longer than the unstable periods t3 and t4 of the mechanical switch SK. It is possible to avoid the influence of the operation FD.

このように、機械スイッチSKは、上記半導体スイッチSHの導通期間t11において非導通状態から完全な導通状態へと遷移させられる。   As described above, the mechanical switch SK is transitioned from the non-conductive state to the complete conductive state in the conductive period t11 of the semiconductor switch SH.

そして、レグL3における2つのスイッチング素子S5,S6に関する駆動信号Seを、半導体スイッチSHの点弧すなわち半導体スイッチSHが非導通状態から単方向に導通する状態へと遷移することに同期して遷移Se11させ、2つのスイッチング素子S5,S6のいずれをも非導通状態とする。   Then, the drive signal Se related to the two switching elements S5 and S6 in the leg L3 is shifted in synchronization with the ignition of the semiconductor switch SH, that is, the transition of the semiconductor switch SH from the non-conductive state to the unidirectional state. Then, both of the two switching elements S5 and S6 are made non-conductive.

また、二相式から三相式への切替の場合には、第1実施形態と同様に、機械スイッチの不安定動作FDを回避するため、半導体スイッチSHが単方向に導通している状態において、機械スイッチSKの非導通動作を実行し、接続スイッチ13を非導通状態から導通状態に遷移させる。   Further, in the case of switching from the two-phase type to the three-phase type, as in the first embodiment, in order to avoid the unstable operation FD of the mechanical switch, the semiconductor switch SH is in a unidirectional conduction state. Then, the non-conduction operation of the mechanical switch SK is executed, and the connection switch 13 is changed from the non-conduction state to the conduction state.

具体的には、切替指令信号Sb12に同期した半導体スイッチ制御信号Sc12と機械スイッチ制御信号Sc12とが、それぞれ出力される。   Specifically, a semiconductor switch control signal Sc12 and a mechanical switch control signal Sc12 that are synchronized with the switching command signal Sb12 are output, respectively.

半導体スイッチ制御信号Sc12は、半導体スイッチSHの点弧のために出力され、点弧された半導体スイッチSHは、W相電流がゼロになるまでその導通状態を維持する。つまり、半導体スイッチSHの導通期間t12は、W相電流が所定の極性を採る半周期となる。   The semiconductor switch control signal Sc12 is output for firing the semiconductor switch SH, and the fired semiconductor switch SH maintains its conduction state until the W-phase current becomes zero. That is, the conduction period t12 of the semiconductor switch SH is a half cycle in which the W-phase current has a predetermined polarity.

一方、機械スイッチ制御信号Sd11は、機械スイッチSKに動作信号として与えられる。   On the other hand, the mechanical switch control signal Sd11 is given as an operation signal to the mechanical switch SK.

ここで、機械スイッチSKの不安定動作FDが問題となる。しかし、上述のように、W相電流の半周期は機械スイッチSKの不安定期間t4よりも長いことから、半導体スイッチSHの導通期間t12は機械スイッチSKの不安定期間t4よりも長くなるため、不安定動作FDによる影響を回避することが可能となる。   Here, the unstable operation FD of the mechanical switch SK becomes a problem. However, as described above, since the half cycle of the W-phase current is longer than the unstable period t4 of the mechanical switch SK, the conduction period t12 of the semiconductor switch SH is longer than the unstable period t4 of the mechanical switch SK. It is possible to avoid the influence of the unstable operation FD.

このように、機械スイッチSKは、半導体スイッチSHの導通期間t12において導通状態から完全な非導通状態へと遷移させられる。   Thus, the mechanical switch SK is transitioned from the conductive state to the complete non-conductive state in the conductive period t12 of the semiconductor switch SH.

そして、レグL3における2つのスイッチング素子S5,S6に関する駆動信号Seを、W相電流の所定の極性を採る半周期の終了すなわち半導体スイッチSHが単方向に導通する状態から非導通状態へと遷移することに同期して遷移Se12させ、2つのスイッチング素子S5,S6を相補的に導通可能な状態とする。   Then, the drive signal Se related to the two switching elements S5 and S6 in the leg L3 transitions from the end of the half cycle taking the predetermined polarity of the W-phase current, that is, the state in which the semiconductor switch SH is unidirectionally conductive to the non-conductive state. In synchronism with this, the transition Se12 is set so that the two switching elements S5 and S6 can be complementarily conducted.

以上のように、第2実施形態に係るインバータ装置10Bにおいては、半導体スイッチSHとして自己消弧機能を有しない素子を用いても、駆動方式の切替を実現することができる。   As described above, in the inverter device 10B according to the second embodiment, the switching of the driving method can be realized even if an element having no self-extinguishing function is used as the semiconductor switch SH.

また、インバータ装置10Bにおける半導体スイッチSHは、点弧による単方向への導通が可能であるため、切替指令信号Sbの指示に対して、適切に接続スイッチ13の導通を実行することができる。   In addition, since the semiconductor switch SH in the inverter device 10B can conduct in one direction by firing, the connection switch 13 can be appropriately conducted in response to the instruction of the switching command signal Sb.

なお、第2実施形態のように半導体スイッチSHとして自己消弧機能を有しない素子を用いる場合よりも、第1実施形態のように自己消弧形素子を用いた方が、W相電流の半周期の終了を待たずして、半導体スイッチSHを消弧することができるので、駆動方式の切替を素早く行うことが可能となる。   Note that the use of a self-extinguishing element as in the first embodiment is half of the W-phase current, compared to the case where an element that does not have a self-extinguishing function is used as the semiconductor switch SH as in the second embodiment. Since the semiconductor switch SH can be extinguished without waiting for the end of the cycle, it becomes possible to quickly switch the driving method.

<3.第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態について説明する。第3実施形態では、上記各実施形態に係るインバータ装置10A,10Bを、例えば、空調機用の圧縮機に接続し、当該圧縮機を駆動制御する。
<3. Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In 3rd Embodiment, inverter apparatus 10A, 10B which concerns on each said embodiment is connected to the compressor for air conditioners, for example, and the said compressor is drive-controlled.

この場合、空調機における冷暖房等の運転の切替に基づいて、動作切替信号Saの遷移を行い、インバータ装置10A,10Bの駆動方式を切り替えてもよい。   In this case, the operation switching signal Sa may be changed based on switching of operation such as cooling and heating in the air conditioner, and the driving method of the inverter devices 10A and 10B may be switched.

具体的には、インバータ装置10A,10Bは、冷房運転の場合には二相式インバータとして駆動され、暖房運転の場合には三相式インバータとして駆動される。   Specifically, the inverter devices 10A and 10B are driven as a two-phase inverter in the cooling operation, and are driven as a three-phase inverter in the heating operation.

このように、インバータ装置10A,Bの駆動方式を空調機における冷暖房等の運転状況に応じて切り替えることによれば、空調機の運転状況に応じた効率的な運転が可能となる。   As described above, by switching the drive method of the inverter devices 10A and 10B according to the operation status such as air conditioning in the air conditioner, an efficient operation according to the operation status of the air conditioner is possible.

<変形例>
以上、この発明の実施の形態について説明したが、この発明は、上記に説明した内容に限定されるものではない。
<Modification>
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the contents described above.

例えば、上記第1および第2実施形態においては、機械スイッチSKとしてバック接点を用いていたが、これに限定されず、フロント接点(A接点)を用いてもよい。   For example, in the first and second embodiments, the back contact is used as the mechanical switch SK. However, the present invention is not limited to this, and a front contact (A contact) may be used.

ただし、機械スイッチSKは低速運転において導通状態として用いられるため、低速運転領域での使用割合が高くなる空調機においては、非動作状態で導通状態となるバック接点を用いた方が、消費電力を少なくすることができる。   However, since the mechanical switch SK is used as a conduction state in low-speed operation, in an air conditioner having a high usage rate in the low-speed operation region, it is more efficient to use a back contact that is in a conduction state in a non-operation state. Can be reduced.

本発明の第1実施形態に係るインバータ装置の構成を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the structure of the inverter apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 駆動方式の切替動作のフローチャートである。It is a flowchart of the switching operation of a drive system. 第1実施形態に係るインバータ装置の切替動作のタイムチャートである。It is a time chart of the switching operation | movement of the inverter apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第2実施形態に係るインバータ装置の構成を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the structure of the inverter apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 第2実施形態に係るインバータ装置の切替動作のタイムチャートである。It is a time chart of the switching operation | movement of the inverter apparatus which concerns on 2nd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10,10A,10B インバータ装置
13 接続スイッチ
14 三相インバータ回路
20 極性判定部
21 切替制御部
22 切替判断部
23 インバータ制御部
30 速度指令値
FD 不安定動作
NP 中間電位点
SH 半導体スイッチ
SK 機械スイッチ
WP 接続点
10, 10A, 10B Inverter device 13 Connection switch 14 Three-phase inverter circuit 20 Polarity determination unit 21 Switching control unit 22 Switching determination unit 23 Inverter control unit 30 Speed command value FD Unstable operation NP Intermediate potential point SH Semiconductor switch SK Mechanical switch WP Connection point

Claims (6)

いずれも一端および他端を有する第1コンデンサ並びに第2コンデンサを含み、前記第1コンデンサの前記一端と前記第2コンデンサの前記一端とを中間電位点(NP)で接続し、前記第1コンデンサの前記他端と前記第2コンデンサの前記他端の間に直流電圧を入力するコンデンサ群(12)と、
第1乃至第3のレグ(L1,L2,L3)を含み、前記第1乃至第3のレグのそれぞれが、前記第1コンデンサの前記他端と接続された第1スイッチング素子(S1,S3,S5)と、前記第1スイッチング素子と前記第2コンデンサの前記他端との間に接続された第2スイッチング素子(S2,S4,S6)とを有し、前記第1乃至第3のレグのそれぞれにおける前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子とが接続される接続点(UP,VP,WP)から三相電流の各々を出力する三相インバータ回路(14)と、
前記第3レグにおける前記接続点(WP)と前記中間電位点(NP)との間の導通/非導通を行う接続スイッチ(13)と、
前記第1乃至第3のレグの前記第1スイッチング素子および前記第2スイッチング素子のスイッチング動作を制御するインバータ制御手段(23)と、
前記接続スイッチの動作を制御する切替制御手段(21)と
を備え、
前記接続スイッチは、機械スイッチ(SK)と、非導通もしくは単方向に導通可能となる半導体スイッチ(SH)との並列接続を含み、
前記切替制御手段は、前記半導体スイッチが前記単方向に導通している状態においてのみ前記機械スイッチにその導通/非導通を実行させ、
前記インバータ制御手段は、
(a)前記第3レグの前記第1スイッチング素子(S5)および前記第2スイッチング素子(S6)のいずれをも非導通とする動作を開始する場合には、当該動作を前記半導体スイッチが非導通状態から前記単方向に導通する状態へと遷移することに同期させ、
(b)前記第3レグの前記第1スイッチング素子(S5)および前記第2スイッチング素子(S6)を相補的に導通させる動作を開始する場合には、当該動作を前記半導体スイッチが前記単方向に導通する状態から前記非導通状態へと遷移することと同期させ、
前記三相電流を供給するインバータ装置(10)。
Each includes a first capacitor and a second capacitor having one end and the other end, the one end of the first capacitor and the one end of the second capacitor are connected at an intermediate potential point (NP), and the first capacitor A capacitor group (12) for inputting a DC voltage between the other end and the other end of the second capacitor;
First switching elements (S1, S3, L3) including first to third legs (L1, L2, L3), each of the first to third legs being connected to the other end of the first capacitor. S5) and a second switching element (S2, S4, S6) connected between the first switching element and the other end of the second capacitor, and the first to third legs A three-phase inverter circuit (14) for outputting each of three-phase currents from connection points (UP, VP, WP) at which the first switching element and the second switching element are connected to each other;
A connection switch (13) for conducting / non-conducting between the connection point (WP) and the intermediate potential point (NP) in the third leg;
Inverter control means (23) for controlling the switching operation of the first switching element and the second switching element of the first to third legs;
Switching control means (21) for controlling the operation of the connection switch,
The connection switch includes a parallel connection of a mechanical switch (SK) and a semiconductor switch (SH) capable of non-conduction or unidirectional conduction,
The switching control means causes the mechanical switch to perform conduction / non-conduction only in a state where the semiconductor switch is conductive in the unidirectional direction,
The inverter control means includes
(a) In the case where an operation for turning off both the first switching element (S5) and the second switching element (S6) of the third leg is started, the semiconductor switch is turned off. Synchronized to transition from a state to a state that conducts in one direction,
(b) In the case where an operation for complementarily conducting the first switching element (S5) and the second switching element (S6) of the third leg is started, the semiconductor switch performs the operation in the unidirectional direction. Synchronized with the transition from the conducting state to the non-conducting state,
An inverter device (10) for supplying the three-phase current.
前記半導体スイッチ(SH)は点弧による前記単方向への導通を行い、
前記切替制御手段(21)は、前記三相インバータ回路(14)を三相式インバータとして動作させるか、二相式インバータとして動作させるかを指令する動作切替信号(Sa)を入力し、前記第3レグにおける前記接続点(WP)から出力される出力電流が、前記動作切替信号(Sa)の遷移後において最初に所定の極性を採る半周期において前記半導体スイッチ(SH)の前記点弧を行う第1開閉信号(Sc)と、前記機械スイッチ(SK)の動作を制御する第2開閉信号(Sd)とを、相互に同期して出力し、
前記出力電流が前記所定の極性を有するときに前記出力電流が流れる方向は、前記第3レグにおける前記接続点(WP)を基準として前記単方向と逆方向である、請求項1記載のインバータ装置(10)。
The semiconductor switch (SH) conducts in one direction by ignition,
The switching control means (21) inputs an operation switching signal (Sa) for instructing whether to operate the three-phase inverter circuit (14) as a three-phase inverter or a two-phase inverter, and The output current output from the connection point (WP) in the three legs performs the ignition of the semiconductor switch (SH) in a half cycle that first takes a predetermined polarity after the transition of the operation switching signal (Sa). A first open / close signal (Sc) and a second open / close signal (Sd) for controlling the operation of the mechanical switch (SK) are output in synchronization with each other.
The inverter apparatus according to claim 1, wherein a direction in which the output current flows when the output current has the predetermined polarity is opposite to the unidirectional direction with respect to the connection point (WP) in the third leg. (Ten).
前記切替制御手段は、前記三相電流を受ける三相負荷(15)の速度指令値(30)に基づいて前記接続スイッチの動作を制御する、
請求項1または請求項2記載のインバータ装置(10)。
The switching control means controls the operation of the connection switch based on a speed command value (30) of a three-phase load (15) that receives the three-phase current.
The inverter device (10) according to claim 1 or claim 2.
請求項1から請求項3のいずれかに記載のインバータ装置(10)によって駆動される三相電動機(15)。   A three-phase motor (15) driven by the inverter device (10) according to any one of claims 1 to 3. 請求項4に記載の三相電動機(15)を有する圧縮機を備えた空調機。   An air conditioner comprising a compressor having the three-phase motor (15) according to claim 4. 前記インバータ装置(10)における前記切替制御手段は、前記空調機における冷暖房の運転の切り替えに基づいて前記接続スイッチの動作を制御する、
請求項5記載の空調機。
The switching control means in the inverter device (10) controls the operation of the connection switch based on switching of cooling / heating operation in the air conditioner.
The air conditioner according to claim 5.
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