JP2011097668A - Refrigeration unit - Google Patents

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Yoshitsugu Koyama
義次 小山
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Daikin Industries Ltd
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    • Y02B30/70Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce common mode noise in a refrigeration unit having multiple compressors provided with a motor. <P>SOLUTION: Power conversion devices (42a, 42b) that supply predetermined power are provided for each motor (27). A control unit (48) is provided to control switching at the power conversion devices (42a, 42b), based on a carrier signal (C) and the like. Coils (50) are provided for grounding the capacitance (Co) formed in each motor (27). These coils (50) are wound in phase on a ferrite core (51). The timing of switching is controlled by the control unit (48) so that rise or fall of common mode voltages is synchronized between the power conversion devices (42a, 42b) at least once in one cycle of the carrier signal (C). <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、モータで駆動される圧縮機を複数台有した冷凍装置に関するものである。   The present invention relates to a refrigeration apparatus having a plurality of compressors driven by a motor.

空気調和機などの冷凍装置では、圧縮機を駆動するモータに交流電力を供給するために電力変換装置が用いられるのが一般的である。この電力変換装置には、交流を直流に変換するコンバータ回路と、直流を交流に変換するインバータ回路で構成されたものがあり、例えばインバータ回路には、入力された直流をスイッチング素子でスイッチングして所望の交流を得るようにしたものがある。   In a refrigeration apparatus such as an air conditioner, a power converter is generally used to supply AC power to a motor that drives a compressor. This power conversion device includes a converter circuit that converts alternating current to direct current and an inverter circuit that converts direct current to alternating current. For example, in an inverter circuit, an input direct current is switched by a switching element. There is one that can obtain the desired alternating current.

そのようなインバータ回路を備えた冷凍装置では、スイッチング素子がスイッチングを行うと、いわゆるコモンモード電圧が発生し、モータの巻き線とアース間に形成された静電容量において急峻な電圧変化が起こり、その電圧変化によって前記静電容量を介してアースに高周波電流(漏れ電流)が流れる場合がある。このような漏れ電流、あるいはこれによって生ずる雑音端子電圧は、他の機器の誤動作の原因になりうることから、一定レベル以下に規制されている。そのため電力変換装置のなかには、電力変換装置の入力側の電源ラインにノイズを抑制するためのノイズフィルタを設けたものがある(例えば、特許文献1を参照)。   In a refrigeration apparatus equipped with such an inverter circuit, when the switching element performs switching, a so-called common mode voltage is generated, and a steep voltage change occurs in the capacitance formed between the winding of the motor and the ground, Due to the voltage change, a high-frequency current (leakage current) may flow to the ground via the capacitance. Such a leakage current or a noise terminal voltage generated thereby can be a cause of malfunction of other devices, and is regulated to a certain level or less. For this reason, some power conversion devices include a noise filter for suppressing noise in a power line on the input side of the power conversion device (see, for example, Patent Document 1).

特開2006−136058号公報JP 2006-136058 A

しかしながら、空気調和機などの冷凍装置では圧縮機とモータをそれぞれ複数台備えたものがあり、このような冷凍装置では、モータ(圧縮機)が1台の場合よりも前記高周波電流が大きくなる。そして、高周波電流が増大すると、例えば複数台の電力変換装置でノイズフィルタを共用して電力変換装置全体の小型化を図ろうとしても、ノイズフィルタの構成部品の大型化が必要になって、小型化の妨げになると考えられる。   However, some refrigeration apparatuses such as an air conditioner include a plurality of compressors and motors. In such a refrigeration apparatus, the high-frequency current is larger than that in the case of a single motor (compressor). When the high-frequency current increases, for example, even if a plurality of power converters share a noise filter to reduce the size of the entire power converter, it is necessary to increase the size of the noise filter components. It is thought that it will hinder the transformation.

本発明は上記の問題に着目してなされたものであり、モータを有した圧縮機を複数備えた冷凍装置において、コモンモードノイズを低減できるようにすることを目的としている。   The present invention has been made paying attention to the above problem, and an object of the present invention is to reduce common mode noise in a refrigeration apparatus including a plurality of compressors having a motor.

上記の課題を解決するため、第1の発明は、
モータ(27)を有した圧縮機(22)を複数備え、冷媒回路(21)において冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷凍装置であって、
前記モータ(27)毎に設けられ、入力された電力をスイッチングして出力電力に変換し、対応したモータ(27)に前記出力電力を供給する電力変換装置(42a,42b)と、
周期的に変化するキャリア信号(C)に同期して、各電力変換装置(42a,42b)における前記スイッチングを制御する制御部(48)と、
前記モータ(27)毎に設けられ、対応したモータ(27)に形成された静電容量(Co)を接地させるコイル(50)と、
各コイル(50)が同相に巻かれた磁心(51)と、
を備え、
前記制御部(48)は、それぞれの電力変換装置(42a,42b)間で、前記スイッチングによるコモンモード電圧の立上がりタイミング同士又は立下りタイミング同士が、前記キャリア信号(C)の1周期中に少なくとも1度は同期するように、前記スイッチングのタイミングを制御することを特徴とする。
In order to solve the above problems, the first invention is
A refrigeration apparatus comprising a plurality of compressors (22) having a motor (27), and performing a refrigeration cycle by circulating refrigerant in a refrigerant circuit (21),
Power converters (42a, 42b) that are provided for each motor (27), switch the input power to convert it into output power, and supply the output power to the corresponding motor (27),
A control unit (48) for controlling the switching in each power converter (42a, 42b) in synchronization with the periodically changing carrier signal (C);
A coil (50) provided for each motor (27) and grounding a capacitance (Co) formed in the corresponding motor (27);
A magnetic core (51) in which each coil (50) is wound in the same phase;
With
The control unit (48) is configured such that, between the respective power conversion devices (42a, 42b), rising timings or falling timings of the common mode voltage due to the switching are at least during one cycle of the carrier signal (C). The switching timing is controlled to synchronize once.

この構成では、制御部(48)によって各電力変換装置(42a,42b)がスイッチングを行うと、各電力変換装置(42a,42b)は入力された電力(例えば単相交流電力)をスイッチングによって所定の出力電力(例えば三相交流)に変換し、対応したモータ(27)に供給する。このように各電力変換装置(42a,42b)でスイッチングが行われるとコモンモード電圧が発生し、モータ(27)に形成された静電容量(Co)において急峻な電圧変化が起こる。この電圧変化に伴って静電容量(Co)には高周波電流(漏れ電流)が流れ、この漏れ電流は、それぞれのモータ(27)に接続されたコイル(50)を介してアース線(49)に流れることになる。   In this configuration, when each power conversion device (42a, 42b) performs switching by the control unit (48), each power conversion device (42a, 42b) performs predetermined input power (for example, single-phase AC power) by switching. Output power (for example, three-phase alternating current) and supply it to the corresponding motor (27). Thus, when switching is performed in each power converter (42a, 42b), a common mode voltage is generated, and a steep voltage change occurs in the capacitance (Co) formed in the motor (27). Along with this voltage change, a high-frequency current (leakage current) flows through the capacitance (Co), and this leakage current is connected to the ground wire (49) via the coil (50) connected to each motor (27). Will flow into.

そして、本発明では、制御部(48)は、それぞれの電力変換装置(42a,42b)間で、コモンモード電圧の立上がり同士もしくは立下りタイミング同士が、キャリア信号(C)の1周期中に少なくとも1度は同期するように制御している。このように、同じ方向に電圧が変化するタイミング(以下、電圧変化タイミングという)が同期すると、本発明では各コイル(50)が1つの磁心(51)に同相に巻かれているので、各コイル(50)には同じ向きの磁束が発生する。これにより、あるコイル(50)で発生した磁束は、他のコイル(50)に入り込むことになる。このように別のコイル(50)からの磁束が入り込むことにより、そのコイル(50)は、単独で磁心(51)に巻かれている場合よりも、インダクタンス(L)が大きなコイルとして機能する。   In the present invention, the control unit (48) includes at least the common mode voltage rising or falling timings between the power converters (42a, 42b) during one cycle of the carrier signal (C). It is controlled to synchronize once. As described above, when the timing of voltage change in the same direction (hereinafter referred to as voltage change timing) is synchronized, in the present invention, each coil (50) is wound around one magnetic core (51). (50) generates magnetic flux in the same direction. Thereby, the magnetic flux generated by a certain coil (50) enters another coil (50). Thus, when the magnetic flux from another coil (50) enters, the coil (50) functions as a coil having a larger inductance (L) than when it is wound around the magnetic core (51) alone.

また、第2の発明は、
第1の発明の冷凍装置において、
前記制御部(48)は、
何れか1つの電力変換装置(42a)におけるスイッチングを制御するとともに、該スイッチングのタイミングを示すタイミング信号(S2)を出力する第1スイッチング制御部(48a)と、
前記タイミング信号(S2)を用いて、他の電力変換装置(42b)におけるスイッチングのタイミングを制御する第2スイッチング制御部(48b)と、
を備えていることを特徴とする。
In addition, the second invention,
In the refrigeration apparatus of the first invention,
The control unit (48)
A first switching control unit (48a) that controls switching in any one of the power conversion devices (42a) and outputs a timing signal (S2) indicating the timing of the switching;
Using the timing signal (S2), a second switching control unit (48b) for controlling switching timing in another power converter (42b);
It is characterized by having.

この構成では、第1スイッチング制御部(48a)で制御された電力変換装置(42a)におけるスイッチングタイミングを基準として、他の電力変換装置(42b)のスイッチングタイミングが制御される。   In this configuration, the switching timing of the other power conversion device (42b) is controlled on the basis of the switching timing in the power conversion device (42a) controlled by the first switching control unit (48a).

また、第3の発明は、
第2の発明の冷凍装置において、
それぞれのコイル(50)に流れ込む電流が立上がる又は立下る電流変化タイミングを検出する検出部(71)を備え、
前記第2スイッチング制御部(48b)は、前記電流変化タイミングのずれが低減するように、前記スイッチングのタイミングを補正することを特徴とする。
In addition, the third invention,
In the refrigeration apparatus of the second invention,
It has a detection unit (71) that detects the current change timing at which the current flowing into each coil (50) rises or falls,
The second switching control unit (48b) corrects the switching timing so as to reduce a shift in the current change timing.

この構成では、第2スイッチング制御部(48b)で制御される電力変換装置(42b)では、各コイル(50)における電流変化タイミングに基づいてスイッチングタイミングが補正され、前記同期のずれが防止される。   In this configuration, in the power conversion device (42b) controlled by the second switching control unit (48b), the switching timing is corrected based on the current change timing in each coil (50), and the synchronization shift is prevented. .

また、第4の発明は、
第1の発明の冷凍装置において、
前記制御部(81)は、各電力変換装置(42a,42b)に共通の制御信号(Gup,…,Gwn)を出力して、各電力変換装置(42a,42b)におけるスイッチングを制御するスイッチング制御部(81a)を有していることを特徴とする。
In addition, the fourth invention is
In the refrigeration apparatus of the first invention,
The control unit (81) outputs a common control signal (Gup,..., Gwn) to each power converter (42a, 42b) to control switching in each power converter (42a, 42b). It has the part (81a), It is characterized by the above-mentioned.

この構成では、1つのスイッチング制御部(81a)によって、各電力変換装置(42a,42b)に共通の制御信号(Gup,…,Gwn)が出力される。これにより、各電力変換装置(42a,42b)は、制御部(81)で制御されている間は同じ動作をする。すなわち、この発明では、各電力変換装置(42a,42b)に対して、常に同期してスイッチングを行わせることが可能になる。   In this configuration, a common control signal (Gup,..., Gwn) is output to each power converter (42a, 42b) by one switching control unit (81a). Thereby, each power converter device (42a, 42b) performs the same operation | movement, while being controlled by the control part (81). That is, according to the present invention, it is possible to always switch the power converters (42a, 42b) in synchronization.

また、第5の発明は、
第1から第4の発明のうちの何れか1つの冷凍装置において、
それぞれのモータ(27)は、前記冷媒回路(21)を構成する配管(28)とは電気的に絶縁されていることを特徴とする。
In addition, the fifth invention,
In any one of the first to fourth aspects of the refrigeration apparatus,
Each motor (27) is electrically insulated from a pipe (28) constituting the refrigerant circuit (21).

この構成では、モータ(27)が配管(28)と電気的に絶縁されているので、漏れ電流が配管等のアースとは別の経路を流れてしまうことを防ぐことができる。   In this configuration, since the motor (27) is electrically insulated from the pipe (28), it is possible to prevent the leakage current from flowing through a path other than the ground such as the pipe.

第1の発明によれば、各電力変換装置(42a,42b)間で、コモンモード電圧の立上がりタイミング同士又は立下りタイミング同士が同期した場合に、各コイル(50)は、単独で用いる場合よりもインダクタンス(L)が大きなコイルとして機能する。これにより、この冷凍装置では、それぞれのコイル(50)を介してアース線(49)に流れ込む漏れ電流(コモンモードノイズ)のレベルを低減させることが可能になる。   According to the first invention, when the rising timings or the falling timings of the common mode voltage are synchronized between the power converters (42a, 42b), each coil (50) is used more than when used alone. Also functions as a coil with a large inductance (L). Thereby, in this refrigeration apparatus, it becomes possible to reduce the level of leakage current (common mode noise) flowing into the ground wire (49) via the respective coils (50).

また、第2の発明によれば、タイミング信号(S2)によって、電力変換装置(42a,42b)同士のスイッチングタイミングの同期が容易になる。   According to the second invention, the timing signal (S2) facilitates the synchronization of the switching timing between the power converters (42a, 42b).

また、第3の発明によれば、前記同期のずれが防止されるので、例えばモータ(27)や配線のインピーダンスのばらつき等があった場合などにも、コモンモードノイズのレベルを確実に低減させることが可能になる。   In addition, according to the third invention, since the synchronization shift is prevented, the level of the common mode noise is surely reduced even when the impedance of the motor (27) or the wiring is varied, for example. It becomes possible.

また、第4の発明によれば、各電力変換装置(42a,42b)を、常に同期してスイッチングを行わせることが可能になるので、より効果的にコモンモードノイズのレベルを低減させることが可能になる。   In addition, according to the fourth invention, the power converters (42a, 42b) can always be switched in synchronization, so that the level of common mode noise can be reduced more effectively. It becomes possible.

また、第5の発明によれば、漏れ電流がコイル(50)以外に流れるのを防ぐことが可能になるので、より効果的にコモンモードノイズのレベルを低減させることが可能になる。   In addition, according to the fifth aspect, it is possible to prevent leakage current from flowing to other than the coil (50), so it is possible to more effectively reduce the level of common mode noise.

図1は、本発明の実施形態1に係る冷凍装置の冷媒配管系統図である。FIG. 1 is a refrigerant piping system diagram of a refrigeration apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 図2は、(A)が電力供給部の構成を示すブロック図であり、(B)が各モータに形成される静電容量を説明する図である。2A is a block diagram showing the configuration of the power supply unit, and FIG. 2B is a diagram for explaining the capacitance formed in each motor. 図3は、第1、第2電力変換装置の構成例を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of the first and second power conversion devices. 図4は、各インバータ回路において上アーム側の各スイッチング素子のゲートにそれぞれ与えるゲート信号の波形を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating the waveform of the gate signal applied to the gate of each switching element on the upper arm side in each inverter circuit. 図5は、コモンモード電圧、及び漏れ電流の波形の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of waveforms of the common mode voltage and the leakage current. 図6は、実施形態1に係る電力供給部とモータをモデル化した回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram modeling the power supply unit and the motor according to the first embodiment. 図7は、シミュレーションの回路において各電源から発生するコモンモード電圧の波形を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a waveform of a common mode voltage generated from each power source in the simulation circuit. 図8は、コモンモードノイズのレベルのシミュレーション結果を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a simulation result of the level of common mode noise. 図9は、実施形態1の変形例に係る電力供給部の構成を示すブロック図である。FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration of a power supply unit according to a modification of the first embodiment. 図10は、本発明の実施形態2に係る電力供給部の構成を示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration of a power supply unit according to the second embodiment of the present invention.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following embodiments are essentially preferable examples, and are not intended to limit the scope of the present invention, its application, or its use.

《発明の実施形態1》
《概要》
本発明の実施形態1として、圧縮機を2台備えた冷凍装置の例を説明する。図1は、本発明の実施形態1に係る冷凍装置(1)の冷媒配管系統図である。この冷凍装置(1)は、室外機(2)、室内機(3)、及び電力供給部(4)を備えている。室外機(2)、室内機(3)には、冷媒が循環する室外側及び室内側冷媒回路(21a,21b)がそれぞれ形成されており、室外側冷媒回路(21a)と室内側冷媒回路(21b)は、連絡配管(21c)で互いに接続されている。なお、以下では、室外側冷媒回路(21a)、室内側冷媒回路(21b)、及び連絡配管(21c)を合わせて冷媒回路(21)という。次に、冷凍装置(1)の各構成要素について説明する。
Embodiment 1 of the Invention
"Overview"
As a first embodiment of the present invention, an example of a refrigeration apparatus including two compressors will be described. FIG. 1 is a refrigerant piping system diagram of a refrigeration apparatus (1) according to Embodiment 1 of the present invention. The refrigeration apparatus (1) includes an outdoor unit (2), an indoor unit (3), and a power supply unit (4). In the outdoor unit (2) and the indoor unit (3), an outdoor side and indoor side refrigerant circuit (21a, 21b) through which the refrigerant circulates are formed, respectively, and the outdoor side refrigerant circuit (21a) and the indoor side refrigerant circuit ( 21b) are connected to each other by a connecting pipe (21c). Hereinafter, the outdoor refrigerant circuit (21a), the indoor refrigerant circuit (21b), and the connecting pipe (21c) are collectively referred to as a refrigerant circuit (21). Next, each component of the refrigeration apparatus (1) will be described.

《室外機(2)、室内機(3)の構成》
この室外機(2)は、ケーシング(20)を有し、このケーシング(20)には、室外側冷媒回路(21a)と電力供給部(4)が収容されている。この室外側冷媒回路(21a)は、図1に示すように、2台の圧縮機(22)、熱交換器(23)、膨張弁(24)、2つの閉鎖弁(25)、及び絶縁部材(26)を有している。
<Configuration of outdoor unit (2) and indoor unit (3)>
The outdoor unit (2) has a casing (20), and the casing (20) accommodates an outdoor refrigerant circuit (21a) and a power supply unit (4). As shown in FIG. 1, the outdoor refrigerant circuit (21a) includes two compressors (22), a heat exchanger (23), an expansion valve (24), two closing valves (25), and an insulating member. (26)

それぞれの圧縮機(22)はモータ(27)を有している。これらのモータ(27)は、三相交流で駆動されるモータであり、冷凍装置(1)が発揮すべき能力に応じた交流電力が電力供給部(4)から供給される。また、それぞれの圧縮機(22)は、ケーシング(20)とは電気的に絶縁された状態で、該ケーシング(20)に収容されている。   Each compressor (22) has a motor (27). These motors (27) are motors driven by three-phase AC, and AC power corresponding to the capability that the refrigeration apparatus (1) should exhibit is supplied from the power supply unit (4). Each compressor (22) is housed in the casing (20) while being electrically insulated from the casing (20).

絶縁部材(26)は、冷媒の流路を塞がずに、各圧縮機(22)(すなわち、各モータ(27))を配管(28)から電気的に絶縁するための部材であり、管状に形成されている。絶縁部材(26)の材料としては、例えば、ガラス、セラミック、樹脂などを採用することができる。そして、この室外側冷媒回路(21a)では、一方の閉鎖弁(25)(ガス側閉鎖弁)、絶縁部材(26)、圧縮機(22)、絶縁部材(26)、熱交換器(23)、膨張弁(24)、もう一方の閉鎖弁(25)(液側閉鎖弁)の順で、これらが互いに配管(28)で接続されている。なお、この例では2台の圧縮機(22)は、図1に示すように、互いに並列接続されている。   The insulating member (26) is a member for electrically insulating each compressor (22) (that is, each motor (27)) from the pipe (28) without blocking the refrigerant flow path. Is formed. As a material of the insulating member (26), for example, glass, ceramic, resin, or the like can be adopted. In this outdoor refrigerant circuit (21a), one closing valve (25) (gas side closing valve), insulating member (26), compressor (22), insulating member (26), heat exchanger (23) The expansion valve (24) and the other closing valve (25) (liquid side closing valve) are connected to each other by a pipe (28) in this order. In this example, the two compressors (22) are connected in parallel to each other as shown in FIG.

一方、室内機(3)は、熱交換器(31)を有し、この熱交換器(31)が所定の配管(28)とともに室内側冷媒回路(21b)を構成している。この室内側冷媒回路(21b)は、連絡配管(21c)を介して室外側冷媒回路(21a)と接続されている。なお、図1では、室内機(3)は1台のみを図示してあるが、複数の室内機(3)を冷媒回路(21)に接続してもよい。   On the other hand, the indoor unit (3) has a heat exchanger (31), and this heat exchanger (31) constitutes an indoor refrigerant circuit (21b) together with a predetermined pipe (28). The indoor refrigerant circuit (21b) is connected to the outdoor refrigerant circuit (21a) via the connecting pipe (21c). In FIG. 1, only one indoor unit (3) is shown, but a plurality of indoor units (3) may be connected to the refrigerant circuit (21).

《電力供給部(4)の構成》
図2(A)は、電力供給部(4)の構成を示すブロック図である。この電力供給部(4)は、入力された電力を所定の出力電力に変換して各モータ(27)に供給する。具体的に、電力供給部(4)は、ノイズフィルタ(41)、第1、第2電力変換装置(42a,42b)、キャリア信号発生部(47)、制御部(48)、アース線(49)、及びコイル(50)を備え、交流電源(5)から供給された交流を所定の出力交流に変換する。なお、この例の交流電源(5)は、単相の交流電源である。また、交流電源(5)は、出力端子間に直列接続のコンデンサ(C1,C2)が接続され、これらのコンデンサ(C1,C2)の中間点が接地させられている(図2を参照)。
<Configuration of power supply unit (4)>
FIG. 2A is a block diagram illustrating a configuration of the power supply unit (4). The power supply unit (4) converts the input power into predetermined output power and supplies it to each motor (27). Specifically, the power supply unit (4) includes a noise filter (41), first and second power converters (42a, 42b), a carrier signal generation unit (47), a control unit (48), and a ground wire (49 ) And a coil (50), and converts the alternating current supplied from the alternating current power source (5) into a predetermined output alternating current. The AC power source (5) in this example is a single-phase AC power source. In the AC power supply (5), capacitors (C1, C2) connected in series are connected between output terminals, and the midpoint between these capacitors (C1, C2) is grounded (see FIG. 2).

〈第1、第2電力変換装置(42a,42b)〉
第1、第2電力変換装置(42a,42b)は、入力された電力を、スイッチングにより所定の電力に変換する。本実施形態では、各電力変換装置(42a,42b)は、単相交流を三相の交流に変換する。この例では、第1電力変換装置(42a)と第2電力変換装置(42b)とは同じ構成であり、何れもコンバータ回路とインバータ回路とを備えている。以下では、第1電力変換装置(42a)におけるコンバータ回路、及びインバータ回路をそれぞれ第1コンバータ回路(43)、第1インバータ回路(45)といい、第2電力変換装置(42b)におけるコンバータ回路、及びインバータ回路をそれぞれ第2コンバータ回路(44)、第2インバータ回路(46)という。
<First and second power converters (42a, 42b)>
The first and second power conversion devices (42a, 42b) convert input power into predetermined power by switching. In this embodiment, each power converter device (42a, 42b) converts single phase alternating current into three phase alternating current. In this example, the first power converter (42a) and the second power converter (42b) have the same configuration, and both include a converter circuit and an inverter circuit. Hereinafter, the converter circuit and the inverter circuit in the first power converter (42a) are referred to as the first converter circuit (43) and the first inverter circuit (45), respectively, and the converter circuit in the second power converter (42b), And the inverter circuit are referred to as a second converter circuit (44) and a second inverter circuit (46), respectively.

-第1、第2コンバータ回路(43,44)-
これらのコンバータ回路(43,44)は、ノイズフィルタ(41)を介して交流電源(5)がそれぞれ接続され、交流電源(5)が出力した交流を直流に整流して出力する。図3は、第1、第2コンバータ回路(43,44)の構成例を示すブロック図である。両コンバータ回路(43,44)は、図3に示すように、ブリッジ接続された4つのダイオード(D1,…,D4)、リアクトル(43a)、及び平滑コンデンサ(43b)を備え、入力された交流を全波整流する。
-First and second converter circuits (43, 44)-
These converter circuits (43, 44) are connected to an AC power source (5) via a noise filter (41), respectively, and rectify and output the AC output from the AC power source (5) to DC. FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of the first and second converter circuits (43, 44). As shown in FIG. 3, both converter circuits (43, 44) include four diodes (D1,..., D4) connected in a bridge, a reactor (43a), and a smoothing capacitor (43b). Is full-wave rectified.

なお、ノイズフィルタ(41)は、図3に示すように、4つのコンデンサ(C3,C4,C5,C6)と2つのコイル(L1,L2)の組み合わせで構成されている。この例では、ノイズフィルタ(41)は、第1、第2電力変換装置(42a,42b)で共用している。   As shown in FIG. 3, the noise filter (41) includes a combination of four capacitors (C3, C4, C5, C6) and two coils (L1, L2). In this example, the noise filter (41) is shared by the first and second power converters (42a, 42b).

-第1、第2インバータ回路(45,46)-
第1インバータ回路(45)は、第1コンバータ回路(43)と対になり、第1コンバータ回路(43)が出力した直流をスイッチングして交流に変換する。同様に第2インバータ回路(46)は、第2コンバータ回路(44)と対になり、第2コンバータ回路(44)が出力した直流をスイッチングして交流に変換する。そして、それぞれのインバータ回路(45,46)は、モータ(27)と1対1に対応しており、対応したモータ(27)に前記出力交流を供給する。
-First and second inverter circuits (45,46)-
The first inverter circuit (45) is paired with the first converter circuit (43) and switches the direct current output from the first converter circuit (43) to convert it into alternating current. Similarly, the second inverter circuit (46) is paired with the second converter circuit (44), and switches the direct current output from the second converter circuit (44) to convert it into alternating current. Each inverter circuit (45, 46) has a one-to-one correspondence with the motor (27), and supplies the output AC to the corresponding motor (27).

本実施形態の各インバータ回路(45,46)は、図3に示すように、上アームを構成する3つのスイッチング素子(Sup,Svp,Swp)及び3つの還流ダイオード(Dup,Dvp,Dwp)、下アームを構成する3つのスイッチング素子(Sun,Svn,Swn)及び3つの還流ダイオード(Dun,Dvn,Dwn)を備えている。また、これらのインバータ回路(45,46)には、正負1対の直流母線(P,N)が設けられており、これらの直流母線(P,N)には、対になるコンバータ回路(43,44)が出力した直流が供給されている。   As shown in FIG. 3, each inverter circuit (45, 46) of the present embodiment includes three switching elements (Sup, Svp, Swp) and three free-wheeling diodes (Dup, Dvp, Dwp) constituting the upper arm, Three switching elements (Sun, Svn, Swn) and three free-wheeling diodes (Dun, Dvn, Dwn) constituting the lower arm are provided. These inverter circuits (45, 46) are provided with a pair of positive and negative DC buses (P, N). These DC buses (P, N) have a pair of converter circuits (43, 43). , 44) is supplied.

そして、これらのインバータ回路(45,46)では、上アームのスイッチング素子(Sup,Svp,Swp)と下アームのスイッチング素子(Sun,Svn,Swn)とは、1対1に対応して直列接続されている。以下では、直列接続されたスイッチング素子(Sup,…,Swn)の対をスイッチングレグと呼ぶことにする。この例では、スイッチング素子(Sup)とスイッチング素子(Sun)の対で形成されたスイッチングレグ(leg1)、スイッチング素子(Svp)とスイッチング素子(Svn)の対で形成されたスイッチングレグ(leg2)、スイッチング素子(Swp)とスイッチング素子(Swn)の対で形成されたスイッチングレグ(leg3)がある。   In these inverter circuits (45, 46), the upper arm switching elements (Sup, Svp, Swp) and the lower arm switching elements (Sun, Svn, Swn) are connected in series in a one-to-one correspondence. Has been. Hereinafter, a pair of switching elements (Sup,..., Swn) connected in series is referred to as a switching leg. In this example, a switching leg (leg1) formed by a pair of a switching element (Sup) and a switching element (Sun), a switching leg (leg2) formed by a pair of a switching element (Svp) and a switching element (Svn), There is a switching leg (leg 3) formed by a pair of a switching element (Swp) and a switching element (Swn).

これらのスイッチングレグ(leg1,leg2,leg3)は、正側の直流母線(P)と負側の直流母線(N)との間にそれぞれ接続されている。また、それぞれのスイッチングレグ(leg1,leg2,leg3)の各中間点(M1,M2,M3)が出力交流の各相(U相,V相,W相)の相電圧(Vu,Vv,Vw)を出力するノードであり、各中間点(M1,M2,M3)はモータ(27)の各相にそれぞれ接続されている。各インバータ回路(45,46)では、これらのスイッチング素子(Sup,…,Swn)のオンオフが切り替えられてインバータ制御が行われる。なお、これらのスイッチング素子(Sup,…,Swn)のオンオフ制御は、対応したスイッチング制御部(48a,48b)が行う。   These switching legs (leg1, leg2, leg3) are connected between a positive DC bus (P) and a negative DC bus (N), respectively. Also, each intermediate point (M1, M2, M3) of each switching leg (leg1, leg2, leg3) is the phase voltage (Vu, Vv, Vw) of each phase (U phase, V phase, W phase) of output AC The intermediate points (M1, M2, M3) are respectively connected to the respective phases of the motor (27). In each inverter circuit (45, 46), these switching elements (Sup,..., Swn) are switched on and off to perform inverter control. The on / off control of these switching elements (Sup,..., Swn) is performed by the corresponding switching control units (48a, 48b).

〈キャリア信号発生部(47)〉
キャリア信号発生部(47)は、周期的に変化するキャリア信号(C)を生成して、第1、第2スイッチング制御部(48a,48b)に供給している。キャリア信号(C)は、各インバータ回路(45,46)をインバータ制御する際に基準となる信号である。すなわち、各インバータ回路(45,46)は、共通のキャリア信号(C)に同期して動作する。この例では、各インバータ回路(45,46)で行われるインバータ制御は、PWM制御(PWM:Pulse Width Modulation)であり、キャリア信号(C)は所定周波数の三角波である。
<Carrier signal generator (47)>
The carrier signal generator (47) generates a periodically changing carrier signal (C) and supplies it to the first and second switching controllers (48a, 48b). The carrier signal (C) is a signal that becomes a reference when the inverter circuits (45, 46) are inverter-controlled. That is, each inverter circuit (45, 46) operates in synchronization with the common carrier signal (C). In this example, the inverter control performed in each inverter circuit (45, 46) is PWM control (PWM: Pulse Width Modulation), and the carrier signal (C) is a triangular wave having a predetermined frequency.

〈制御部(48)〉
本実施形態の制御部(48)は、第1、第2スイッチング制御部(48a,48b)を備えている。第1スイッチング制御部(48a)は、第1インバータ回路(45)における各スイッチング素子(Sup,…,Swn)のスイッチングを制御し、第2スイッチング制御部(48b)は、第2インバータ回路(46)における各スイッチング素子(Sup,…,Swn)のスイッチングを制御する。より詳しくは、制御部(48)は、それぞれの電力変換装置(42a,42b)間で、各インバータ回路(45,46)のスイッチングによるコモンモード電圧(後述)の立上がりタイミング同士又は立下りタイミング同士(同じ方向に電圧が変化するタイミング同士)が、キャリア信号(C)の1周期中に少なくとも1度は同期するように、各インバータ回路(45,46)をPWM制御する。
<Control part (48)>
The control unit (48) of the present embodiment includes first and second switching control units (48a, 48b). The first switching control unit (48a) controls switching of each switching element (Sup,..., Swn) in the first inverter circuit (45), and the second switching control unit (48b) includes the second inverter circuit (46 ) Controls switching of each switching element (Sup,..., Swn). More specifically, the control unit (48), between the respective power converters (42a, 42b), the rise timings or the fall timings of the common mode voltage (described later) due to switching of each inverter circuit (45, 46). Each inverter circuit (45, 46) is PWM-controlled so that (the timings at which the voltages change in the same direction) are synchronized at least once during one cycle of the carrier signal (C).

具体的には、第1スイッチング制御部(48a)は、第1インバータ回路(45)の各スイッチング素子(Sup,…,Swn)のゲートに印加するゲート信号(Gup,…,Gwn)を生成し、これらのオンオフを制御する。このとき、第1スイッチング制御部(48a)は、前記出力交流の電圧を定める電圧指令信号(S1)とキャリア信号(C)との大小関係に基づいて、ゲート信号(Gup,…,Gwn)のパルス幅を制御する。なお、電圧指令信号(S1)は、制御部(48)の外部から与えてもよいし、制御部(48)が生成してもよい。   Specifically, the first switching control unit (48a) generates gate signals (Gup,..., Gwn) to be applied to the gates of the switching elements (Sup,..., Swn) of the first inverter circuit (45). Control these on and off. At this time, the first switching control unit (48a) determines the gate signal (Gup,..., Gwn) based on the magnitude relationship between the voltage command signal (S1) that determines the output AC voltage and the carrier signal (C). Control the pulse width. The voltage command signal (S1) may be given from outside the control unit (48) or may be generated by the control unit (48).

また、第1スイッチング制御部(48a)は、第1インバータ回路(45)におけるスイッチングのタイミングを示すタイミング信号(S2)を第2スイッチング制御部(48b)に出力する。タイミング信号(S2)の一例としては、上アームのスイッチング素子(Sup,Svp,Swp)に与えるゲート信号(Gup,Gvp,Gwp)などが考えられる。  The first switching control unit (48a) outputs a timing signal (S2) indicating the switching timing in the first inverter circuit (45) to the second switching control unit (48b). As an example of the timing signal (S2), a gate signal (Gup, Gvp, Gwp) to be given to the switching element (Sup, Svp, Swp) of the upper arm can be considered.

また、第2スイッチング制御部(48b)も第1スイッチング制御部(48a)と同様に、各スイッチング素子(Sup,…,Swn)のゲートに印加するゲート信号(Gup,…,Gwn)を生成し、これらのオンオフを制御する。この第2スイッチング制御部(48b)もやはり、第2インバータ回路(46)が出力する出力交流の電圧を定める電圧指令信号(S3)とキャリア信号(C)との大小関係に基づいて、ゲート信号(Gup,…,Gwn)のパルス幅を制御する。この電圧指令信号(S3)は、第1スイッチング制御部(48a)に与えられる電圧指令信号(S1)とは別個の信号である。冷凍装置(1)の運転状態によっては、これらの電圧指令信号(S1,S3)が同じ電圧を指示している場合もあるし、互いに異なる電圧を指示している場合もある。なお、この電圧指令信号(S3)は、制御部(48)の外部から与えてもよいし、制御部(48)が生成してもよい。   Similarly to the first switching control unit (48a), the second switching control unit (48b) generates gate signals (Gup,..., Gwn) to be applied to the gates of the switching elements (Sup,..., Swn). Control these on and off. The second switching control unit (48b) is also based on the magnitude relationship between the voltage command signal (S3) and the carrier signal (C) that determines the output AC voltage output from the second inverter circuit (46). Controls the pulse width of (Gup, ..., Gwn). This voltage command signal (S3) is a separate signal from the voltage command signal (S1) given to the first switching control unit (48a). Depending on the operating state of the refrigeration system (1), these voltage command signals (S1, S3) may indicate the same voltage, or may indicate different voltages. The voltage command signal (S3) may be given from the outside of the control unit (48) or may be generated by the control unit (48).

そして、第2スイッチング制御部(48b)は、タイミング信号(S2)に基づいて、第2インバータ回路(46)における前記スイッチングのタイミングが、キャリア信号(C)の1周期中に少なくとも1度は、第1インバータ回路(45)におけるスイッチングのタイミングと同期するように、第2インバータ回路(46)における前記スイッチングのタイミングを制御する。すなわち、この冷凍装置(1)では、第1スイッチング制御部(48a)がタイミング信号(S2)を出力し、第2スイッチング制御部(48b)がそのタイミング信号(S2)を用いて、第2インバータ回路(46)に対してゲート信号を出力することによって、両インバータ回路(45,46)のスイッチングタイミングの同期を図るのである。   The second switching control unit (48b) determines that the switching timing in the second inverter circuit (46) is at least once during one cycle of the carrier signal (C) based on the timing signal (S2). The switching timing in the second inverter circuit (46) is controlled so as to be synchronized with the switching timing in the first inverter circuit (45). That is, in this refrigeration apparatus (1), the first switching control unit (48a) outputs the timing signal (S2), and the second switching control unit (48b) uses the timing signal (S2) to generate the second inverter. By outputting a gate signal to the circuit (46), the switching timings of both inverter circuits (45, 46) are synchronized.

〈アース線(49)〉
モータ(27)の各相の巻き線(Lu,Lv,Lw)とモータ(27)のステータコア(例えばケーシング)との間には、図2(B)に示すように、静電容量(Co)が形成されている。アース線(49)は、静電容量(Co)の一端を接地させるための配線であり、各モータ(27)に設けられている。
<Ground wire (49)>
Between the windings (Lu, Lv, Lw) of each phase of the motor (27) and the stator core (for example, casing) of the motor (27), as shown in FIG. Is formed. The ground wire (49) is a wiring for grounding one end of the capacitance (Co), and is provided in each motor (27).

〈コイル(50)〉
コイル(50)は、モータ(27)毎に対応して設けられている。すなわち、この例では、2つのコイル(50)がある。本実施形態では、それぞれのコイル(50)は、各モータ(27)に接続されたアース線(49)を共通のフェライトコア(51)(磁心)に、互いに同相となるように巻いたものである。なお、2つのコイル(50)の結合係数は、なるべく1に近くなるようにするのが好ましい。
<Coil (50)>
The coil (50) is provided for each motor (27). That is, in this example, there are two coils (50). In this embodiment, each coil (50) is obtained by winding a ground wire (49) connected to each motor (27) around a common ferrite core (51) (magnetic core) so as to be in phase with each other. is there. The coupling coefficient of the two coils (50) is preferably as close to 1 as possible.

《冷凍装置(1)の動作》
上記の冷凍装置(1)では、一方あるいは両方のモータ(27)が運転されて、冷媒回路(21)で冷媒が循環して冷凍サイクル(具体的には例えば室内の冷房や暖房等)が行われる。この冷凍サイクルでは、冷凍装置(1)が発揮すべき能力に応じて各モータ(27)の運転状態(回転数)が制御される。具体的には、第1、第2インバータ回路(45,46)においてそれぞれインバータ制御が行われて、必要な能力に応じた交流電力が各モータ(27)に供給される。
<Operation of refrigeration system (1)>
In the refrigeration apparatus (1), one or both motors (27) are operated, and the refrigerant circulates in the refrigerant circuit (21) to perform a refrigeration cycle (specifically, for example, indoor cooling or heating). Is called. In this refrigeration cycle, the operating state (number of rotations) of each motor (27) is controlled according to the ability that the refrigeration apparatus (1) should exhibit. Specifically, inverter control is performed in the first and second inverter circuits (45, 46), respectively, and AC power corresponding to the required capacity is supplied to each motor (27).

〈冷凍装置(1)におけるインバータ制御〉
上記インバータ制御では、各スイッチング制御部(48a,48b)が各インバータ回路(45,46)におけるスイッチングを制御する。図4は、各インバータ回路(45,46)において上アーム側の各スイッチング素子(Sup,Svp,Swp)のゲートにそれぞれ与えるゲート信号(Gup,Gvp,Gwp)の波形を説明する図である。この図では、ゲート信号(Gup,Gvp,Gwp)がハイレベルに表示されている場合には、その信号に対応した上アーム側のスイッチング素子がオン、それと対になる下アーム側のスイッチング素子がオフであることを示している。逆に、ゲート信号(Gup,Gvp,Gwp)がローレベルに表示されている場合には、そのゲート信号に対応した上アーム側のスイッチング素子がオフ、それと対になる下アーム側のスイッチング素子がオンであることを示している。図4の例では、第1インバータ回路(45)は、キャリア信号(C)の1周期中の、t1、t2、t3、t5、t6、及びt7においてスイッチング状態が変化している。これにより、第1、第2インバータ回路(45,46)では、キャリア信号(C)の1周期中に、コモンモード電圧が6回変化する。
<Inverter control in refrigeration system (1)>
In the inverter control, each switching control unit (48a, 48b) controls switching in each inverter circuit (45, 46). FIG. 4 is a diagram for explaining the waveforms of the gate signals (Gup, Gvp, Gwp) given to the gates of the switching elements (Sup, Svp, Swp) on the upper arm side in the inverter circuits (45, 46). In this figure, when the gate signal (Gup, Gvp, Gwp) is displayed at a high level, the switching element on the upper arm side corresponding to the signal is turned on, and the switching element on the lower arm side that is paired with it is turned on. Indicates that it is off. Conversely, when the gate signal (Gup, Gvp, Gwp) is displayed at a low level, the switching element on the upper arm side corresponding to the gate signal is off, and the switching element on the lower arm side that is paired with the switching element is on the lower arm side. Indicates that it is on. In the example of FIG. 4, the switching state of the first inverter circuit (45) is changed at t1, t2, t3, t5, t6, and t7 in one cycle of the carrier signal (C). As a result, in the first and second inverter circuits (45, 46), the common mode voltage changes six times during one cycle of the carrier signal (C).

第1、第2インバータ回路(45,46)にそれぞれ与えられるゲート信号(Gup,Gvp,Gwp)のパルス幅は、各モータ(27)に流すべき電流の大きさに応じて決定される。そのため、この冷凍装置(1)では、両方のモータ(27)に同じ大きさ電流が流れるように各インバータ回路(45,46)が制御される場合もあれば、冷凍装置(1)が発揮すべき能力によっては、各モータ(27)に異なる大きさの電流が流れるように制御される場合もある。図4は、各モータ(27)に異なる大きさの電流が流れるように、第1、第2スイッチング制御部(48a,48b)が、第1、第2インバータ回路(45,46)をそれぞれ制御する例である。この例では、第1インバータ回路(45)の方に、第2インバータ回路(46)よりもパルス幅が大きいゲート信号(Gup,…,Gwn)が与えられている。   The pulse widths of the gate signals (Gup, Gvp, Gwp) given to the first and second inverter circuits (45, 46) are determined according to the magnitude of the current to be passed through each motor (27). Therefore, in this refrigeration system (1), each inverter circuit (45, 46) may be controlled so that the same current flows in both motors (27), or the refrigeration system (1) exhibits. Depending on the power, the motor (27) may be controlled so that different currents flow. FIG. 4 shows that the first and second switching control units (48a, 48b) control the first and second inverter circuits (45, 46) so that different currents flow through the motors (27). This is an example. In this example, a gate signal (Gup,..., Gwn) having a pulse width larger than that of the second inverter circuit (46) is given to the first inverter circuit (45).

〈スイッチングタイミングの同期〉
本実施形態では、第1スイッチング制御部(48a)は、タイミング信号(S2)を第2スイッチング制御部(48b)に出力している。そのため、第2スイッチング制御部(48b)は、第1インバータ回路(45)におけるスイッチングのタイミングを知ることができる。そして、第2スイッチング制御部(48b)は、タイミング信号(S2)に基づいて、第2インバータ回路(46)におけるスイッチングタイミングを制御する。図4の例では、第2スイッチング制御部(48b)は、タイミング信号(S2)に基づいて、第1スイッチング制御部(48a)がゲート信号(Gvp)を出力したタイミング(t2)で、ゲート信号(Gup)を出力している。すなわち、第1インバータ回路(45)と第2インバータ回路(46)は、t2においてスイッチングタイミングが同期している。なお、第1、第2インバータ回路(45,46)を同じ出力に制御する場合には、キャリア信号(C)の1周期中に起こる6回のコモンモード電圧の変化全てにおいて、両者のスイッチングが同期することになる。
<Synchronization of switching timing>
In the present embodiment, the first switching control unit (48a) outputs the timing signal (S2) to the second switching control unit (48b). Therefore, the second switching control unit (48b) can know the switching timing in the first inverter circuit (45). And a 2nd switching control part (48b) controls the switching timing in a 2nd inverter circuit (46) based on a timing signal (S2). In the example of FIG. 4, the second switching control unit (48b) generates the gate signal at the timing (t2) when the first switching control unit (48a) outputs the gate signal (Gvp) based on the timing signal (S2). (Gup) is output. That is, the switching timing of the first inverter circuit (45) and the second inverter circuit (46) is synchronized at t2. When the first and second inverter circuits (45, 46) are controlled to have the same output, the switching of both is performed in all six common mode voltage changes that occur during one cycle of the carrier signal (C). Will be synchronized.

〈冷凍装置(1)におけるコモンモードノイズ〉
冷凍装置(1)では、各モータ(27)には、巻き線(図示は省略)とアース間に静電容量(Co)がそれぞれ形成される。この状態で、各インバータ回路(45,46)でスイッチングが行われると、各モータ(27)の静電容量(Co)には接続されたインバータ回路(45,46)におけるスイッチングのタイミングに、パルス状の電圧(すなわちコモンモード電圧)が発生する。具体的には、各インバータ回路(45,46)では、キャリア信号(C)の1周期中にコモンモード電圧が6回変化し、図4に示すように、各モータ(27)の静電容量(Co)には、それぞれのスイッチングタイミングで立上がる、あるいは立下がるパルス状の電圧が発生する。そして、このコモンモード電圧の急峻な変化に伴って、この静電容量(Co)には、図5に示すように高周波電流(以下、漏れ電流ともいう)が流れる。各モータ(27)は、既述の通り、配管(28)やケーシング(20)とは電気的に絶縁されているので、各モータ(27)からの漏れ電流は、いわゆるコモンモードノイズとして、それぞれのモータ(27)に接続されたコイル(50)とアース線(49)を介してグランドに流れることになる。
<Common mode noise in refrigeration equipment (1)>
In the refrigeration apparatus (1), each motor (27) has a capacitance (Co) formed between a winding (not shown) and ground. When switching is performed in each inverter circuit (45, 46) in this state, a pulse is generated at the switching timing in the inverter circuit (45, 46) connected to the capacitance (Co) of each motor (27). Voltage (i.e., common mode voltage) is generated. Specifically, in each inverter circuit (45, 46), the common mode voltage changes six times during one cycle of the carrier signal (C), and as shown in FIG. 4, the capacitance of each motor (27). In (Co), a pulsed voltage that rises or falls at each switching timing is generated. As the common mode voltage changes sharply, a high-frequency current (hereinafter also referred to as a leakage current) flows through the capacitance (Co) as shown in FIG. Since each motor (27) is electrically insulated from the pipe (28) and the casing (20) as described above, the leakage current from each motor (27) is the so-called common mode noise. It flows to the ground through the coil (50) connected to the motor (27) and the ground wire (49).

この場合、各インバータ回路(45,46)のスイッチングタイミングは上記のように、キャリア信号(C)の1周期の間に少なくとも一度は同期しているので、それぞれのインバータ回路(45,46)におけるコモンモード電圧の立上がりタイミング同士もしくは立下りタイミング同士は、キャリア信号(C)の1周期中に少なくとも1度は同期する。図4に示した例では、t2において第1、第2インバータ回路(45,46)のスイッチングタイミングが同期し、このt2においてコモンモード電圧の立上がりタイミングが同期している。   In this case, since the switching timing of each inverter circuit (45, 46) is synchronized at least once during one period of the carrier signal (C) as described above, in each inverter circuit (45, 46). The rising timings or falling timings of the common mode voltage are synchronized at least once in one cycle of the carrier signal (C). In the example shown in FIG. 4, the switching timing of the first and second inverter circuits (45, 46) is synchronized at t2, and the rising timing of the common mode voltage is synchronized at t2.

《本実施形態における効果》
本実施形態では各コイル(50)が1つのフェライトコア(51)に同相に巻かれているので、上記のようにスイッチングタイミングが同期すると、各コイル(50)には同じ向きの磁束が発生する。これにより、一方の巻き線によって発生した磁束は、もう一方の巻き線に入り込むことになる。このように磁束が入り込むことにより、そのコイル(50)は、単独でフェライトコア(51)に巻かれている場合よりも、インダクタンス(L)が大きなコイルとして機能する。このように、より大きなインダクタンス(L)を得られると、それぞれのコイル(50)を介してアース線(49)に流れ込むコモンモードノイズのレベルを低減させることが可能になる。
<< Effect in this embodiment >>
In this embodiment, since each coil (50) is wound around one ferrite core (51) in the same phase, when the switching timing is synchronized as described above, a magnetic flux in the same direction is generated in each coil (50). . As a result, the magnetic flux generated by one winding enters the other winding. When the magnetic flux enters in this way, the coil (50) functions as a coil having a larger inductance (L) than when the coil (50) is wound alone on the ferrite core (51). Thus, if a larger inductance (L) can be obtained, it is possible to reduce the level of common mode noise flowing into the ground wire (49) via the respective coils (50).

本願発明者は、コモンモードノイズの低減効果についてシミュレーションで検証した。図6は、本実施形態の電力供給部(4)とモータ(27)をモデル化した回路図である。このモデルでは、各モータ(27)は、500μHのコイルと250Ωの抵抗で表している。また、モータ(27)とアースの間の静電容量(Co)として1000pFの容量の静電容量(Co)を設けてある。また、電源(60,61)がそれぞれ第1、第2インバータ回路(45,46)に対応している。   The inventor of the present application verified the effect of reducing common mode noise by simulation. FIG. 6 is a circuit diagram modeling the power supply unit (4) and the motor (27) of the present embodiment. In this model, each motor (27) is represented by a coil of 500 μH and a resistance of 250Ω. Further, a capacitance (Co) having a capacitance of 1000 pF is provided as a capacitance (Co) between the motor (27) and the ground. The power supplies (60, 61) correspond to the first and second inverter circuits (45, 46), respectively.

そして、このシミュレーションでは、両方のモータ(27)に同じ大きさ電流が流れるように各インバータ回路(45,46)を制御し、これらのインバータ回路(45,46)によって、同じコモンモード電圧が発生した場合を想定している。図7は、このシミュレーションの回路において各電源(60,61)から発生するコモンモード電圧の波形を示す図である。なお、このモデルでは、モータ(27)とアース間の電圧をコモンモードノイズのレベルとして、電圧計(62)で検出している。   In this simulation, each inverter circuit (45, 46) is controlled so that the same current flows in both motors (27), and the same common mode voltage is generated by these inverter circuits (45, 46). Assumes that. FIG. 7 is a diagram showing a waveform of a common mode voltage generated from each power supply (60, 61) in this simulation circuit. In this model, the voltage between the motor (27) and the ground is detected by the voltmeter (62) as the common mode noise level.

本願発明者は、上記のモデルにおいて、両コイル(50)の結合係数(K)の値が0、及び1のそれぞれの場合についてシミュレーションを行った。結合係数(K)の値が0の場合のシミュレーションは、コイル(50)が別個のフェライトコアに巻かれるなどして、それぞれ単独で用いられる場合に相当する。また、結合係数(K)の値が1の場合のシミュレーションは、両コイル(50)が同じフェライトコア(51)に同相に巻かれた場合に相当する。なお、実際のコイルでは結合係数(K)は1よりも小さいが、ここでは効果の確認の意味で理想的な値である1でシミュレーションを行っている。勿論、電力供給部(4)の設計・製造では、結合係数(K)がなるべく1に近づくようにするのが好ましい。図8は、上記モデルにおけるコモンモードノイズのレベルのシミュレーション結果を示す図である。図8では、コモンモードノイズのレベルを時系列で示してある。同図に示すように、結合係数(K)が1の場合には、コモンモードノイズのレベルが低減していることが分かる。以上のように、本実施形態によれば、コモンモードノイズを低減することが可能になる。それゆえ、例えば、ノイズフィルタ(41)を各電力変換装置(42a,42b)で共用しても、該ノイズフィルタ(41)の大型化などを行う必要がない。   The inventor of the present application performed a simulation for each case where the coupling coefficient (K) of both coils (50) is 0 and 1 in the above model. The simulation in the case where the value of the coupling coefficient (K) is 0 corresponds to the case where the coil (50) is used independently, for example, by being wound around a separate ferrite core. The simulation when the value of the coupling coefficient (K) is 1 corresponds to the case where both coils (50) are wound in the same phase around the same ferrite core (51). In the actual coil, the coupling coefficient (K) is smaller than 1, but here, the simulation is performed with 1 which is an ideal value in terms of confirmation of the effect. Of course, in the design and manufacture of the power supply unit (4), it is preferable that the coupling coefficient (K) be as close to 1 as possible. FIG. 8 is a diagram illustrating a simulation result of the level of common mode noise in the above model. In FIG. 8, the level of common mode noise is shown in time series. As shown in the figure, when the coupling coefficient (K) is 1, it can be seen that the level of common mode noise is reduced. As described above, according to the present embodiment, common mode noise can be reduced. Therefore, for example, even if the noise filter (41) is shared by the power converters (42a, 42b), it is not necessary to increase the size of the noise filter (41).

《実施形態1の変形例》
図9は、実施形態1の変形例に係る電力供給部(70)の構成を示すブロック図である。この電力供給部(70)は、実施形態1の電力供給部(4)に、検出部(71)を追加するとともに、第2スイッチング制御部(48b)の構成の一部を変更したものである。
<< Modification of Embodiment 1 >>
FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration of a power supply unit (70) according to a modification of the first embodiment. The power supply unit (70) is obtained by adding a detection unit (71) to the power supply unit (4) of the first embodiment and changing a part of the configuration of the second switching control unit (48b). .

この検出部(71)は、各コイル(50)に流れ込む漏れ電流の立上がりタイミングをそれぞれ検出するようになっている。また、本変形例の第2スイッチング制御部(48b)は、立上がりタイミングの相互のずれが低減するように、タイミング信号(S2)に基づくスイッチングのタイミングを補正する。   The detection unit (71) detects the rising timing of the leakage current flowing into each coil (50). Further, the second switching control unit (48b) of the present modification corrects the switching timing based on the timing signal (S2) so as to reduce the mutual deviation of the rising timing.

例えば、モータ(27)や配線においてインピーダンスのばらつき等があると、スイッチングタイミングがずれて、コモンモード電圧の立上がり若しくは立下りのタイミングがずれる可能性が考えられる。これに対し本変形例では、例えば、第2インバータ回路(46)で駆動されたモータ(27)からの漏れ電流の立上がりタイミングが、もう一方のモータ(27)からの漏れ電流の立上がりタイミングよりも早い場合には、タイミング信号(S2)が示すタイミングよりも遅いタイミングで、第2インバータ回路(46)がスイッチングを行うようにする。このようにスイッチングタイミングを補正することで、上記のようにモータ(27)や配線のインピーダンスにばらつき等があっても、キャリア信号(C)の1周期中に少なくとも1度は、各コイル(50)間で、漏れ電流立上がりタイミングを確実に同期させることが可能になる。すなわち、本変形例では、モータ(27)や配線のインピーダンスのばらつき等があった場合などにも、コモンモードノイズのレベルを確実に低減させることが可能になる。   For example, if there is impedance variation in the motor (27) or the wiring, the switching timing may be shifted, and the rising or falling timing of the common mode voltage may be shifted. On the other hand, in this modification, for example, the rise timing of the leakage current from the motor (27) driven by the second inverter circuit (46) is higher than the rise timing of the leakage current from the other motor (27). If it is early, the second inverter circuit (46) performs switching at a timing later than the timing indicated by the timing signal (S2). By correcting the switching timing in this way, each coil (50) is at least once in one cycle of the carrier signal (C) even if the impedance of the motor (27) or wiring varies as described above. ), The leakage current rising timing can be reliably synchronized. That is, in this modification, it is possible to reliably reduce the level of common mode noise even when there is a variation in the impedance of the motor (27) or wiring.

なお、検出部(71)において漏れ電流の立下がりタイミングを検出するようにしてもよい。この場合、第2スイッチング制御部(48b)では、立下がりタイミングの相互のずれが低減するように、タイミング信号(S2)に基づくスイッチングのタイミングを補正する。   The detection unit (71) may detect the falling timing of the leakage current. In this case, the second switching control unit (48b) corrects the switching timing based on the timing signal (S2) so as to reduce the mutual shift of the falling timing.

《発明の実施形態2》
図10は、本発明の実施形態2に係る電力供給部(80)の構成を示すブロック図である。この電力供給部(80)は、制御部の構成が実施形態1と異なっている。
<< Embodiment 2 of the Invention >>
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of the power supply unit (80) according to the second embodiment of the present invention. The power supply unit (80) is different from the first embodiment in the configuration of the control unit.

本実施形態の制御部(81)は、第1、第2インバータ回路(45,46)に共通のスイッチング制御部(81a)を有しており、このスイッチング制御部(81a)で、両方のインバータ回路(45,46)のスイッチングを制御する。詳しくは、このスイッチング制御部(81a)は、各インバータ回路(45,46)に対して共通のゲート信号(Gup,…,Gwn)(スイッチング制御信号)を出力する。   The control unit (81) of the present embodiment has a switching control unit (81a) common to the first and second inverter circuits (45, 46), and both inverters are used in the switching control unit (81a). Controls the switching of the circuits (45, 46). Specifically, the switching control unit (81a) outputs a common gate signal (Gup,..., Gwn) (switching control signal) to each inverter circuit (45, 46).

具体的には、このスイッチング制御部(81a)は、第1、第2インバータ回路(45,46)に共通の電圧指令信号(S4)が入力されている。この電圧指令信号(S4)も出力交流の電圧を定める信号であり、制御部(81)の外部から与えてもよいし、該制御部(81)が生成してもよい。そして、スイッチング制御部(81a)は、この電圧指令信号(S4)とキャリア信号(C)との大小関係に基づいて、第1、第2インバータ回路(45,46)の両方に対し、同じゲート信号(Gup,…,Gwn)を出力する。すなわち、本実施形態の第1、第2インバータ回路(45,46)は、同じタイミングでスイッチングを行うことになる。したがって、本実施形態では、第1、第2インバータ回路(45,46)の両者は、キャリア信号(C)の1周期中に行われる6回のコモンモード電圧変動の全てについて同期させることが可能になる。これにより、本実施形態では、より効果的にコモンモードノイズを低減させることが可能になる。   Specifically, in the switching control unit (81a), a common voltage command signal (S4) is input to the first and second inverter circuits (45, 46). This voltage command signal (S4) is also a signal for determining the output AC voltage, and may be given from the outside of the control unit (81) or generated by the control unit (81). The switching control unit (81a) then uses the same gate for both the first and second inverter circuits (45, 46) based on the magnitude relationship between the voltage command signal (S4) and the carrier signal (C). Output signals (Gup, ..., Gwn). That is, the first and second inverter circuits (45, 46) of this embodiment perform switching at the same timing. Therefore, in this embodiment, both the first and second inverter circuits (45, 46) can be synchronized with respect to all six common mode voltage fluctuations performed during one cycle of the carrier signal (C). become. Thereby, in this embodiment, it becomes possible to reduce common mode noise more effectively.

《その他の実施形態》
なお、上記の各実施形態や変形例で示したモータ(圧縮機)の台数は例示である。さらに多くのモータ(圧縮機)を備えた冷凍装置にも適用できる。
<< Other Embodiments >>
In addition, the number of motors (compressors) shown in each of the above embodiments and modifications is an example. Furthermore, the present invention can be applied to a refrigeration apparatus including a large number of motors (compressors).

また、電力変換装置の構成も例示であり、その他にも例えばマトリクスコンバータなどを採用してもよい。   The configuration of the power conversion device is also an example, and for example, a matrix converter or the like may be employed.

また、各インバータ回路(45,46)や各コンバータ回路(43,44)の回路構成も例示である。同様に、各インバータ回路(45,46)で行われるインバータ制御の方式も例示である。他の方式のインバータ制御であっても本発明の適用は可能である。   The circuit configurations of the inverter circuits (45, 46) and the converter circuits (43, 44) are also illustrated. Similarly, the inverter control method performed in each inverter circuit (45, 46) is also an example. The present invention can be applied to other types of inverter control.

本発明は、モータで駆動される圧縮機を複数台有した冷凍装置として有用である。   The present invention is useful as a refrigeration apparatus having a plurality of compressors driven by a motor.

1 冷凍装置
21 冷媒回路
22 圧縮機
27 モータ
28 配管
42a 第1電力変換装置(電力変換装置)
42b 第2電力変換装置(電力変換装置)
48 制御部
48a 第1スイッチング制御部
48b 第2スイッチング制御部
50 コイル
51 フェライトコア(磁心)
71 検出部
81 制御部
81a スイッチング制御部
S2 タイミング信号
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Refrigeration apparatus 21 Refrigerant circuit 22 Compressor 27 Motor 28 Piping 42a 1st power converter (power converter)
42b 2nd power converter device (power converter device)
48 control unit 48a first switching control unit 48b second switching control unit 50 coil 51 ferrite core (magnetic core)
71 Detection unit 81 Control unit 81a Switching control unit S2 Timing signal

Claims (5)

モータ(27)を有した圧縮機(22)を複数備え、冷媒回路(21)において冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷凍装置であって、
前記モータ(27)毎に設けられ、入力された電力をスイッチングして出力電力に変換し、対応したモータ(27)に前記出力電力を供給する電力変換装置(42a,42b)と、
周期的に変化するキャリア信号(C)に同期して、各電力変換装置(42a,42b)における前記スイッチングを制御する制御部(48)と、
前記モータ(27)毎に設けられ、対応したモータ(27)に形成された静電容量(Co)を接地させるコイル(50)と、
各コイル(50)が同相に巻かれた磁心(51)と、
を備え、
前記制御部(48)は、それぞれの電力変換装置(42a,42b)間で、前記スイッチングによるコモンモード電圧の立上がりタイミング同士又は立下りタイミング同士が、前記キャリア信号(C)の1周期中に少なくとも1度は同期するように、前記スイッチングのタイミングを制御することを特徴とする冷凍装置。
A refrigeration apparatus comprising a plurality of compressors (22) having a motor (27), and performing a refrigeration cycle by circulating refrigerant in a refrigerant circuit (21),
Power converters (42a, 42b) that are provided for each motor (27), switch the input power to convert it into output power, and supply the output power to the corresponding motor (27),
A control unit (48) for controlling the switching in each power converter (42a, 42b) in synchronization with the periodically changing carrier signal (C);
A coil (50) provided for each motor (27) and grounding a capacitance (Co) formed in the corresponding motor (27);
A magnetic core (51) in which each coil (50) is wound in the same phase;
With
The control unit (48) is configured such that, between the respective power conversion devices (42a, 42b), rising timings or falling timings of the common mode voltage due to the switching are at least during one cycle of the carrier signal (C). The refrigeration apparatus, wherein the switching timing is controlled so as to be synchronized once.
請求項1の冷凍装置において、
前記制御部(48)は、
何れか1つの電力変換装置(42a)におけるスイッチングを制御するとともに、該スイッチングのタイミングを示すタイミング信号(S2)を出力する第1スイッチング制御部(48a)と、
前記タイミング信号(S2)を用いて、他の電力変換装置(42b)におけるスイッチングのタイミングを制御する第2スイッチング制御部(48b)と、
を備えていることを特徴とする冷凍装置。
The refrigeration apparatus of claim 1,
The control unit (48)
A first switching control unit (48a) that controls switching in any one of the power conversion devices (42a) and outputs a timing signal (S2) indicating the timing of the switching;
Using the timing signal (S2), a second switching control unit (48b) for controlling switching timing in another power converter (42b);
A refrigeration apparatus comprising:
請求項2の冷凍装置において、
それぞれのコイル(50)に流れ込む電流が立上がる又は立下る電流変化タイミングを検出する検出部(71)を備え、
前記第2スイッチング制御部(48b)は、前記電流変化タイミングのずれが低減するように、前記スイッチングのタイミングを補正することを特徴とする冷凍装置。
The refrigeration apparatus of claim 2,
It has a detection unit (71) that detects the current change timing at which the current flowing into each coil (50) rises or falls,
The refrigeration apparatus, wherein the second switching control unit (48b) corrects the switching timing so that a shift in the current change timing is reduced.
請求項1の冷凍装置において、
前記制御部(81)は、各電力変換装置(42a,42b)に共通の制御信号(Gup,…,Gwn)を出力して、各電力変換装置(42a,42b)におけるスイッチングを制御するスイッチング制御部(81a)を有していることを特徴とする冷凍装置。
The refrigeration apparatus of claim 1,
The control unit (81) outputs a common control signal (Gup,..., Gwn) to each power converter (42a, 42b) to control switching in each power converter (42a, 42b). A refrigeration apparatus comprising the portion (81a).
請求項1から請求項4のうちの何れか1つの冷凍装置において、
それぞれのモータ(27)は、前記冷媒回路(21)を構成する配管(28)とは電気的に絶縁されていることを特徴とする冷凍装置。
In any one freezing apparatus in Claim 1-4,
Each motor (27) is electrically insulated from piping (28) which constitutes the refrigerant circuit (21).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2020196661A1 (en) * 2019-03-28 2020-10-01 ダイキン工業株式会社 Air conditioner

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