JP2010220303A - 電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数のスイッチング素子(Su,Sv,Sw,Sx,Sy,Sz)のゲート駆動回路が停止した状態でもモータ(3)内の電流を還流する還流経路(14)を形成するように、上記複数のスイッチング素子(Su,Sv,Sw,Sx,Sy,Sz)のうち少なくとも一部をノーマリオン型のスイッチング素子にする。
【選択図】図1
Description
図1に、本発明の実施形態1に係る電力変換装置(1)の概略構成を示す。この電力変換装置(1)は、コンバータ回路(11)と、平滑コンデンサ(12)と、インバータ回路(13)(電力変換回路)とを備えていて、交流電源(2)(入力電源)から供給された交流の電圧を所定の周波数の電圧に変換して、三相交流モータ(3)(インダクタンス要素、誘導負荷)に供給するように構成されている。なお、この三相交流モータ(3)は、例えば、空気調和機の冷媒回路に設けられる圧縮機を駆動するものであり、回転子の内部に永久磁石が配置された磁石埋め込み型の同期電動機(IPMSM)である。
図2に、実施形態1の変形例1に係る電力変換装置(21)の概略構成を示す。この変形例では、上記実施形態1とは異なり、インバータ回路(23)が、3段階の電圧レベルを出力可能な3レベルインバータ回路によって構成されている。
図3に、実施形態1の変形例2に係る電力変換装置(31)の概略構成を示す。この変形例では、上記変形例1とは異なり、3レベルインバータ回路において、上下アームの2つのスイッチング素子のうち、一部のスイッチング素子(Su2,Sx1,Sv2,Sy1,Sw2,Sz1)をノーマリオン型にしている。
図4に、本発明の実施形態2に係る電力変換装置(41)の概略構成を示す。この実施形態2に係る電力変換装置(41)は、交流電源(2)から所定の周波数の交流電力を直接、得ることができる、いわゆるマトリックスコンバータ回路を備えている。
図6に、本発明の実施形態3に係る電力変換装置(51)の概略構成を示す。この実施形態3に係る電力変換装置(51)は、モータ(3)に対して、略方形波状の交流電流を出力する、いわゆる電流型インバータ回路を備えている。
上記各実施形態については、以下のような構成としてもよい。
2 交流電源(入力電源)
3 三相交流モータ(インダクタンス要素)
11,52 コンバータ回路
13,23,33,53 インバータ回路(電力変換回路)
14,24,34,43,55 還流経路
42 マトリックスコンバータ回路(電力変換回路)
54 リアクトル(インダクタンス要素)
61〜66 スイッチングレグ
D1〜D4,D1’〜D6’ ダイオード
Du,Dv,Dw,Dx,Dy,Dz 還流ダイオード
D11、D12 クランプダイオード
Su,Sv,Sw,Sx,Sy,Sz,S1〜S6 スイッチング素子
Son ノーマリオン型のスイッチング素子
Soff ノーマリオフ型のスイッチング素子
S1u〜S3u,S1v〜S3v,S1w〜S3w 双方向スイッチ
L リアクトル
Claims (9)
- 複数のスイッチング素子(Su,Sv,Sw,Sx,Sy,Sz)のスイッチング動作によって、入力電源(2)から供給される入力電力を電力変換するように構成された電力変換回路(13)と、該電力変換回路(13)に接続されたインダクタンス要素(3)と、を備えた電力変換装置であって、
上記電力変換回路(13)は、該複数のスイッチング素子(Su,Sv,Sw,Sx,Sy,Sz)のゲート駆動回路が停止した状態でも上記インダクタンス要素(3)に流れる電流を還流する還流経路(14)を形成するように、上記複数のスイッチング素子(Su,Sv,Sw,Sx,Sy,Sz)のうち少なくとも一部がノーマリオン型であることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1において、
上記電力変換回路(13)は、略方形波状の交流電圧を出力可能なように、少なくとも2つのスイッチング素子(Su,Sx)が直列に接続されてなる複数の上下アームを備えた電圧型インバータ回路であり、
上記インダクタンス要素は、上記電力変換回路(13)の出力側に接続される誘導負荷(3)であり、
上記上アームまたは下アームのいずれか一方を構成する全てのスイッチング素子(Sx,Sy,Sz)がノーマリオン型であることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1において、
上記電力変換回路(23,33)は、3段階の出力電圧レベルによって略方形波状の交流電圧を出力可能なように、少なくとも4つのスイッチング素子(Su1,Su2,Su2',Sx1,Sx2,Sx2')が直列に接続されてなる複数の上下アームを備えた3レベルインバータ回路であり、
上記インダクタンス要素は、上記電力変換回路(23,33)の出力側に接続される誘導負荷(3)であり、
上記上アームまたは下アームのいずれか一方を構成する全てのスイッチング素子(Sx1,Sx2,Sy1,Sy2,Sz1,Sz2)、または、上下アームのスイッチング素子のうち上記誘導負荷(3)に接続される側のスイッチング素子(Su2',Sx1,Sv2',Sy1,Sw2',Sz1)、のいずれか一方がノーマリオン型であることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1において、
上記電力変換回路は、複数の相の交流入力電圧を、直接、所定の複数の相の交流出力電圧に変換するように、上記複数のスイッチング素子によって構成される複数の双方向スイッチ(S1u,S2u,S3u,S1v,S2v,S3v,S1w,S2w,S3w)を備えていて、
上記インダクタンス要素は、上記電力変換回路の出力側に接続される誘導負荷(3)であり、
上記複数の双方向スイッチ(S1u,S2u,S3u,S1v,S2v,S3v,S1w,S2w,S3w)のうち上記入力電源(2)の一相に接続される双方向スイッチ(S1u,S1v,S1w)は、該双方向スイッチ(S1u,S1v,S1w)を構成する全てのスイッチング素子(Son)がノーマリオン型であることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1において、
上記電力変換回路は、上記入力電源(2)から供給される交流電力を整流するためのコンバータ回路(52)と、該コンバータ回路(52)の出力電流を略方形波状の交流電流に変換するインバータ回路(53)と、上記コンバータ回路(52)の出力側とインバータ回路(53)の入力側との間に、両回路に対して直列に設けられた上記インダクタンス要素としてのリアクトル(54)とを備えていて、
上記コンバータ回路(52)及びインバータ回路(53)は、それぞれ、少なくとも2つのスイッチング素子(S1,S2,Su',Sx')が直列に接続されてなる複数の上下アームを備えているとともに、少なくとも一組の上下アームのスイッチング素子(S5,S6,Su',Sv',Sw',Sx',Sy',Sz')がノーマリオン型であることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項5において、
上記インバータ回路(53)の出力側には、誘導負荷(3)が接続されていて、
上記インバータ回路(53)を構成する全てのスイッチング素子(Su',Sv',Sw',Sx',Sy',Sz')がノーマリオン型であることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1から6のいずれか一つにおいて、
上記インダクタンス要素は、上記電力変換回路(1)の出力側に接続される電動機(3)であり、
上記電動機(3)は、回転中に該電動機(3)の入力側を短絡させても上記電力変換回路(1)及び該電動機(3)を破壊するような電流が上記還流経路(14)内に流れないように構成されていることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項7において、
上記電動機(3)は、回転子の内部に永久磁石が埋め込まれた同期電動機であることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1から8のいずれか一つにおいて、
上記ノーマリオン型のスイッチング素子は、接合型FETまたはヘテロ接合型FETであることを特徴とする電力変換装置。
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