JP2014131446A - 電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】直列に接続される第2コンデンサ(4c)及びスイッチ(5a)を有する直列回路(5)を、直流リンク部(3)の第1コンデンサ(3a)に並列に接続する。直流リンク部(3)の過電圧を抑制するように、又は、モータ(8)の負荷に対する直流リンク部(3)の電圧不足を抑制するように、スイッチ制御部(14)によってスイッチ(5a)の開閉を制御する。
【選択図】図1
Description
−全体構成−
発明の実施形態1に係る電力変換装置(1)は、図1に示すように、コンバータ回路(2)、直流リンク部(3)、RCD回路(4)、直列回路(5)、インバータ回路(6)、及びコントローラ(10)を備えている。この電力変換装置(1)は、単相の交流電源(7)から供給された交流の電力を所定の周波数の電力に変換して、同期モータ(8)に供給する。なお、本実施形態1の同期モータ(8)は、三相交流モータであり、例えば、空気調和機の冷媒回路に設けられた圧縮機を駆動するために用いられる。また、交流電源(7)には、リアクタ(7a)が直列に接続されている。
インバータ回路制御部(13)は、同期モータ(8)の始動時に、所定の電力を流して該同期モータ(8)を回転させる強制同期運転と、該強制同期運転中、同期モータ(8)の誘起電圧によって該同期モータ(8)の回転位置の検出が可能となったときに、検出された回転位置に応じて同期モータ(8)の電流を制御することにより同期モータ(8)を回転させる位置検出運転と、を切り替えて行うように構成されている。
本実施形態では、リレー制御部(14)は、モータ(8)の始動時にリレー(5a)がオン状態となるように該リレー(5a)を制御する。リレー制御部(14)は、出力部(11)から駆動信号Sonを受信するとリレー(5a)をオンする一方、出力部(11)から停止信号Soffを受信するとリレー(5a)をオフする。
−基本動作−
同期モータ(8)の運転が開始される場合、交流電源(7)がオンされ、インバータ回路(6)が、所定の電流が同期モータ(8)に流れるように、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を開始する。これにより、強制同期運転が行われ、同期モータ(8)が回転する。
上記強制同期運転では、回転子(8a)の回転位置に関係なく、所定の電流が同期モータ(8)に流れるため、同期モータ(8)の力率が比較的低くなる。その結果、直流リンク部(3)の電圧の変動が大きくなってしまう。特に、本実施形態の第1コンデンサ(3a)は、一般的なインバータ回路に用いられる平滑コンデンサと比べると比較的、静電容量が小さいため、第1コンデンサ(3a)には過剰な電圧が印加されやすくなる。
以上のように、実施形態1に係る電力変換装置(1)によれば、同期モータ(8)が比較的低い力率で動作する強制同期運転中に、リレー(5a)がオン状態になる。これにより、同期モータ(8)から直流リンク部(3)へ流れ込む電力に起因する第1コンデンサ(3a)の過電圧を抑制できる。その結果、比較的簡単な構成で第1コンデンサ(3a)の耐用寿命を長くでき、電力変換装置(1)の製品寿命を長くできる。また、リレー(5a)が省略された構成と比べると、第1コンデンサ(3a)の過電圧を抑制しつつ、より負荷が大きいモータを起動させることができる。
実施形態2の電力変換装置(1)は、同期モータ(8)の力率に基づいて、リレー(5a)の開閉が制御されるように構成されている。
以上のように、実施形態2に係る電力変換装置(1)では、同期モータ(8)の力率に応じてリレー(5a)の開閉を制御している。これにより、同期モータ(8)から直流リンク部(3)へ流れ込む電流に起因する直流リンク部(3)の過電圧を適切に抑制できる。
実施形態3の電力変換装置(1)は、直流リンク部(3)に印加される電圧に基づいて、リレー(5a)の開閉が制御されるように構成されている。具体的には、実施形態3の電力変換装置(1)は、直流リンク部(3)に印加される電圧が所定値を超えたときに、リレー(5a)をオン状態にする。
以上のように、実施形態3に係る電力変換装置(1)では、直流リンク部(3)に印加される電圧が、第1コンデンサ(3a)の耐圧から余裕をみた閾値(vth1)を超えたときに、リレー(5a)をオン状態にする。これにより、第1コンデンサ(3a)の過電圧を抑制できる。
実施形態3の変形例の電力変換装置(1)は、実施形態3の場合と同様、直流リンク部(3)に印加される電圧に基づいて、リレー(5a)の開閉が制御されるように構成されている。しかし、実施形態3の場合と比べて、記憶部(30a)に記憶されている直流リンク部(3)の電圧の閾値(vth2)の値が異なっている。この閾値(vth2)としては、同期モータ(8)を駆動させるために最低限必要な直流リンク部(3)の電圧よりも余裕をみた、該電圧よりもやや高い値が設定される。
実施形態3の変形例に係る電力変換装置(1)では、直流リンク部(3)に印加される電圧が、同期モータ(8)を駆動させるために最低限必要な直流リンク部(3)の電圧よりも余裕をみた閾値(vth2)を下回ったときに、リレー(5a)をオン状態にする。こうすると、第2コンデンサ(4c)に蓄積された電荷を同期モータ(8)の駆動に利用できる。従って、例えば瞬低時に同期モータ(8)が直ちに停止してしまうのを防止できる。
上記各実施形態については、以下のような構成にしてもよい。
2 コンバータ回路
3 直流リンク部
3a 第1コンデンサ
4c 第2コンデンサ
5 直列回路
5a リレー(スイッチ)
6 インバータ回路
7 交流電源
8 同期モータ(モータ)
13 インバータ回路制御部
14 リレー制御部(スイッチ制御部)
30 リンク部電圧検出部
Su,Sv,Sw,Sx,Sy,Sz スイッチング素子
Claims (8)
- 交流電源(7)からの電圧を整流するコンバータ回路(2)と、
上記コンバータ回路(2)の出力に並列に接続され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り上記コンバータ回路(2)からの電力を所定の電圧及び周波数の交流電力に変換し、該交流電力をモータ(8)に出力するインバータ回路(6)と、
上記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を制御するインバータ回路制御部(13)と、
上記インバータ回路(6)の入力に並列に接続され上記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り生じる電圧の脈動を平滑するための第1コンデンサ(3a)を有し、上記コンバータ回路(2)とインバータ回路(6)とを接続する直流リンク部(3)と、
直列に接続される第2コンデンサ(4c)及びスイッチ(5a)を有し、上記第1コンデンサ(3a)に並列に接続される直列回路(5)と、
上記直流リンク部(3)の過電圧を抑制するように上記スイッチ(5a)の開閉を制御するスイッチ制御部(14)と
を備えることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1において、
上記スイッチ制御部(14)は、上記モータ(8)の始動時に上記スイッチ(5a)がオン状態となるように該スイッチ(5a)の開閉を制御することを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1において、
上記スイッチ制御部(14)は、上記モータ(8)の力率(φ)が所定値(φth)を下回っているときに、上記スイッチ(5a)がオン状態となるように該スイッチ(5a)の開閉を制御することを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1において、
上記スイッチ制御部(14)は、運転中の上記モータ(8)を停止するために上記スイッチング素子(Su,Sv,Sw,Sx,Sy,Sz)のスイッチング動作を停止する際に、上記スイッチ(5a)がオン状態となるように該スイッチ(5a)の開閉を制御することを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1において、
上記直流リンク部(3)の電圧を検出するリンク部電圧検出部(30)を備え、
上記スイッチ制御部(14)は、上記リンク部電圧検出部(30)で検出される電圧(vdc)が所定値(vth1)を超えたときに上記スイッチ(5a)がオン状態となるように該スイッチ(5a)の開閉を制御することを特徴とする電力変換装置。 - 交流電源(7)からの電圧を整流するコンバータ回路(2)と、
上記コンバータ回路(2)の出力に並列に接続され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り上記コンバータ回路(2)からの電力を所定の電圧及び周波数の交流電力に変換し、該交流電力をモータ(8)に出力するインバータ回路(6)と、
上記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を制御するインバータ回路制御部(13)と、
上記インバータ回路(6)の入力に並列に接続され上記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り生じる電圧の脈動を平滑するための第1コンデンサ(3a)を有し、上記コンバータ回路(2)とインバータ回路(6)とを接続する直流リンク部(3)と、
直列に接続される第2コンデンサ(4c)及びスイッチ(5a)を有し、上記第1コンデンサ(3a)に並列に接続される直列回路(5)と、
上記モータ(8)の負荷に対する上記直流リンク部(3)の電圧不足を抑制するように上記スイッチ(5a)の開閉を制御するスイッチ制御部(14)と
を備えることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項6において、
上記スイッチ制御部(14)は、上記モータ(8)の始動時に上記スイッチ(5a)がオン状態となるように該スイッチ(5a)の開閉を制御することを特徴とする電力変換装置。 - 請求項6において、
上記直流リンク部(3)の電圧を検出するリンク部電圧検出部(30)を備え、上記スイッチ制御部(14)は、上記リンク部電圧検出部(30)で検出される電圧(vdc)が所定値(vth2)を下回ったときに上記スイッチ(5a)がオン状態となるように、該スイッチ(5a)の開閉を制御することを特徴とする電力変換装置。
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