JP2015130759A - Electric power conversion system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric power conversion system capable of ensuring the safety of circuit components by preventing abnormal rise of output voltage from the converter due to sharp reduction of load.SOLUTION: In a heat-pump refrigerant cycle, when a four-way valve does not switch any flow path, a converter is operated in a mode including pressure rise; and when the four-way valve switches the flow path, the converter is operated in a mode including no pressure rise.

Description

本発明は、交流電源の電圧を直流に変換し、変換した直流電圧を所定周波数の交流電圧に変換する電力変換装置に関する。   The present invention relates to a power converter that converts the voltage of an AC power source into DC and converts the converted DC voltage into an AC voltage having a predetermined frequency.

交流電源の電圧をコンバータで直流に変換し、変換した直流電圧を平滑コンデンサに印加し、この平滑コンデンサの電圧をインバータで所定周波数の交流電圧に変換して出力する電力変換装置が知られている。   There is known a power conversion device that converts the voltage of an AC power source into DC by a converter, applies the converted DC voltage to a smoothing capacitor, converts the voltage of the smoothing capacitor into an AC voltage having a predetermined frequency by an inverter, and outputs the AC voltage. .

また、交流電源の電圧を直流変換するコンバータとして、リアクタ、ダイオード、スイッチング素子を有し、交流電源の電圧を昇圧および直流変換する昇圧型のコンバータがある。   Further, as a converter that converts the voltage of the AC power supply into DC, there is a boost converter that has a reactor, a diode, and a switching element and boosts and converts the voltage of the AC power supply into DC.

特開2011−229342号公報JP2011-229342A 特開2010−110172号公報JP 2010-110172 A

インバータの出力でヒートポンプ式冷凍サイクルの圧縮機モータを駆動する場合、ヒートポンプ式冷凍サイクルにおける四方弁の流路が切換わるとき、冷凍サイクル中の高圧側と低圧側が入れ替わるため、圧縮機モータに加わる圧力が大きく変動し、インバータの負荷が急減する。この負荷の急減に伴い、コンバータの出力電圧が異常上昇して平滑コンデンサの耐圧を超えてしまう可能性がある。   When driving the compressor motor of the heat pump refrigeration cycle with the output of the inverter, the pressure applied to the compressor motor is switched when the flow path of the four-way valve in the heat pump refrigeration cycle is switched. Fluctuates greatly and the load on the inverter decreases rapidly. With this sudden decrease in load, the output voltage of the converter may rise abnormally and exceed the smoothing capacitor's withstand voltage.

本実施形態の目的は、負荷の急減に伴うコンバータの出力電圧の異常上昇を防ぐことができ、これにより回路部品の安全を確保できる電力変換装置を提供することである。   An object of the present embodiment is to provide a power conversion device that can prevent an abnormal increase in the output voltage of a converter due to a sudden decrease in load, thereby ensuring the safety of circuit components.

請求項1の電力変換装置は、コンバータ、平滑コンデンサ、インバータ、および制御手段を備える。コンバータは、リアクタ、このリアクタを介して交流電源に接続されるダイオード、このダイオードに並列接続されるスイッチング素子を有し、前記交流電源の電圧を昇圧および直流変換する。平滑コンデンサは、コンバータの出力端に接続される。インバータは、平滑コンデンサの電圧を所定周波数の交流電圧に変換し、変換した交流電圧をヒートポンプ式冷凍サイクルの圧縮機モータに対する駆動電力として出力する。制御手段は、前記ヒートポンプ式冷凍サイクルにおける四方弁の流路切換がない場合にコンバータを昇圧ありのモードで動作させ、前記四方弁の流路切換に際しコンバータを昇圧なしのモードで動作させる。   The power converter of claim 1 includes a converter, a smoothing capacitor, an inverter, and control means. The converter includes a reactor, a diode connected to the AC power supply through the reactor, and a switching element connected in parallel to the diode, and boosts and DC converts the voltage of the AC power supply. The smoothing capacitor is connected to the output terminal of the converter. The inverter converts the voltage of the smoothing capacitor into an AC voltage having a predetermined frequency, and outputs the converted AC voltage as drive power for the compressor motor of the heat pump refrigeration cycle. The control means operates the converter in a mode with pressure increase when there is no switching of the flow path of the four-way valve in the heat pump refrigeration cycle, and operates the converter in a mode without pressure increase when switching the flow path of the four-way valve.

本発明の一実施形態の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of one Embodiment of this invention. 同実施形態の制御を示すフローチャート。The flowchart which shows the control of the same embodiment. 同実施形態における負荷トルクの脈動を示す図。The figure which shows the pulsation of the load torque in the same embodiment. 同実施形態における四方弁の動作とコンバータの整流モードとの関係を示す図。The figure which shows the relationship between the operation | movement of the four-way valve in the same embodiment, and the commutation mode of a converter. 同実施形態におけるコンバータへの入力電圧・入力電流とコンバータの出力電圧との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the input voltage and input current to the converter in the same embodiment, and the output voltage of a converter.

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
図1に示すように、商用の三相交流電源1の相ラインR,S,Tにコンバータ2が接続され、そのコンバータ2の出力端に平滑コンデンサ4が接続される。そして、平滑コンデンサ4にインバータ5が接続され、そのインバータ5の出力端に負荷たとえばブラシレスDCモータ(永久磁石同期モータともいう)6の相巻線Lu.Lv.Lwが接続される。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, a converter 2 is connected to phase lines R, S, and T of a commercial three-phase AC power source 1, and a smoothing capacitor 4 is connected to the output terminal of the converter 2. An inverter 5 is connected to the smoothing capacitor 4, and a load such as a brushless DC motor (also called a permanent magnet synchronous motor) 6 phase winding Lu. Lv. Lw is connected.

平滑コンデンサ4にインバータ7が接続され、そのインバータ7の出力端に後述の室外ファン105のモータ105Mが接続される。   An inverter 7 is connected to the smoothing capacitor 4, and a motor 105 </ b> M of an outdoor fan 105 described later is connected to the output terminal of the inverter 7.

コンバータ2は、リアクタ21,22,23、これらリアクタ21,22,23を介して三相交流電源1に接続されるダイオード31a〜36bのブリッジ回路、これらダイオード31a〜36bに並列接続されるスイッチング素子たとえばMOSFET31〜36を有し、三相交流電源1の電圧を昇圧および直流変換する。例えば、100Vの交流電圧を300V程度の直流電圧に変換する。   The converter 2 includes reactors 21, 22 and 23, a bridge circuit of diodes 31 a to 36 b connected to the three-phase AC power supply 1 through the reactors 21, 22 and 23, and switching elements connected in parallel to the diodes 31 a to 36 b For example, it has MOSFETs 31 to 36 and boosts and DC converts the voltage of the three-phase AC power supply 1. For example, an AC voltage of 100V is converted into a DC voltage of about 300V.

ダイオード31a〜36bのブリッジ回路は、ダイオード31a,32aの直列回路、ダイオード33a,34aの直列回路、ダイオード35a,36aの直列回路からなる。ダイオード31a,32aの相互接続点が三相交流電源1のR相に接続され、ダイオード33a,34aの相互接続点が三相交流電源1のS相に接続され、ダイオード35a,36aの相互接続点が三相交流電源1のT相に接続される。ダイオード31a〜36bは、MOSFET31〜36の寄生ダイオードである。   The bridge circuit of the diodes 31a to 36b includes a series circuit of diodes 31a and 32a, a series circuit of diodes 33a and 34a, and a series circuit of diodes 35a and 36a. The interconnection point of the diodes 31a and 32a is connected to the R phase of the three-phase AC power supply 1, the interconnection point of the diodes 33a and 34a is connected to the S phase of the three-phase AC power supply 1, and the interconnection point of the diodes 35a and 36a. Is connected to the T phase of the three-phase AC power source 1. The diodes 31a to 36b are parasitic diodes of the MOSFETs 31 to 36.

インバータ5は、MOSFET51,52を直列接続しそのMOSFET51,52の相互接続点がブラシレスDCモータ6の相巻線Luに接続されるU相用直列回路、MOSFET53,54を直列接続しそのMOSFET53,54の相互接続点がブラシレスDCモータ6の相巻線Lvに接続されるV相用直列回路、MOSFET55,56を直列接続しそのMOSFET55,56の相互接続点がブラシレスDCモータ6の相巻線Lwに接続されるW相用直列回路を含み、平滑コンデンサ4の電圧を各MOSFETのスイッチングにより所定周波数の三相交流電圧に変換し各MOSFETの相互接続点から出力する。なお、MOSFET51〜56は、寄生ダイオード51a〜56aを有する。   The inverter 5 includes MOSFETs 51, 52 connected in series, and a U-phase series circuit, MOSFETs 53, 54 connected in series to the phase winding Lu of the brushless DC motor 6. The MOSFETs 53, 54 are connected in series. Are connected in series to the phase winding Lv of the brushless DC motor 6, MOSFETs 55 and 56 are connected in series, and the connection point of the MOSFETs 55 and 56 is connected to the phase winding Lw of the brushless DC motor 6. A series circuit for W phase connected is included, and the voltage of the smoothing capacitor 4 is converted into a three-phase AC voltage having a predetermined frequency by switching of each MOSFET and output from the interconnection point of each MOSFET. The MOSFETs 51 to 56 include parasitic diodes 51a to 56a.

ブラシレスDCモータ6は、星形結線された3つの相巻線Lu,Lv,Lwを有する固定子、および永久磁石を有する回転子により構成される。相巻線Lu,Lv,Lwに電流が流れることにより生じる磁界と永久磁石が作る磁界との相互作用により、回転子が回転する。   The brushless DC motor 6 includes a stator having three phase windings Lu, Lv, and Lw connected in a star shape, and a rotor having a permanent magnet. The rotor rotates due to the interaction between the magnetic field generated by the current flowing through the phase windings Lu, Lv, and Lw and the magnetic field created by the permanent magnet.

ブラシレスDCモータ6は、圧縮機100の駆動モータ(圧縮機モータ)であり、圧縮機100のケース内に収容される。圧縮機100は、冷媒を吸込んで圧縮し、圧縮した冷媒を吐出する。この圧縮機100の冷媒吐出口に四方弁101を介して室外熱交換器102が配管接続され、その室外熱交換器102に電動膨張弁103を介して室内熱交換器104が配管接続される。そして、室内熱交換器104に四方弁101を介して圧縮機100の冷媒吸込口が配管接続される。室外熱交換器102の近傍に室外ファン105が配置され、室内熱交換器104の近傍に室内ファン106が配置される。   The brushless DC motor 6 is a drive motor (compressor motor) of the compressor 100 and is accommodated in a case of the compressor 100. The compressor 100 sucks and compresses the refrigerant, and discharges the compressed refrigerant. An outdoor heat exchanger 102 is connected to the refrigerant discharge port of the compressor 100 via a four-way valve 101, and an indoor heat exchanger 104 is connected to the outdoor heat exchanger 102 via an electric expansion valve 103. The refrigerant suction port of the compressor 100 is connected to the indoor heat exchanger 104 via the four-way valve 101 by piping. An outdoor fan 105 is disposed in the vicinity of the outdoor heat exchanger 102, and an indoor fan 106 is disposed in the vicinity of the indoor heat exchanger 104.

インバータ7は、平滑コンデンサ4の電圧をスイッチングにより所定周波数の交流電圧に変換し、変換した交流電圧を室外ファン105のモータ105Mへの駆動電力として出力する。   The inverter 7 converts the voltage of the smoothing capacitor 4 into an AC voltage having a predetermined frequency by switching, and outputs the converted AC voltage as drive power to the motor 105M of the outdoor fan 105.

室外ファン105は、外気を室外熱交換器102に供給するとともに、コンバータ2およびインバータ5が装着される放熱用部材であるヒートシンク10に対し冷却用空気(外気)を供給する。室内ファン106は、被空調室内の空気を室内熱交換器104を通して循環させる。   The outdoor fan 105 supplies outside air to the outdoor heat exchanger 102 and supplies cooling air (outside air) to the heat sink 10 that is a heat radiating member to which the converter 2 and the inverter 5 are mounted. The indoor fan 106 circulates the air in the air-conditioned room through the indoor heat exchanger 104.

冷房時は、実線矢印で示すように、圧縮機100から吐出される冷媒が四方弁101を通って室外熱交換器102に流れ、その室外熱交換器102に流れた冷媒が外気に熱を放出して凝縮する。室外熱交換器102を経た冷媒は、電動膨張弁103で減圧されて室内熱交換器104に流れる。室内熱交換器104に流れた冷媒は、室内空気から熱を奪って蒸発し、四方弁101を通って圧縮機100に吸込まれる。   During cooling, the refrigerant discharged from the compressor 100 flows to the outdoor heat exchanger 102 through the four-way valve 101, and the refrigerant flowing to the outdoor heat exchanger 102 releases heat to the outside air, as indicated by solid arrows. And condense. The refrigerant that has passed through the outdoor heat exchanger 102 is decompressed by the electric expansion valve 103 and flows to the indoor heat exchanger 104. The refrigerant that has flowed into the indoor heat exchanger 104 evaporates by taking heat from the indoor air, and is sucked into the compressor 100 through the four-way valve 101.

暖房時は、四方弁101の流路が切換わることにより、破線矢印で示すように、圧縮機1から吐出される冷媒が四方弁101を通って室内熱交換器104に流れ、その室内熱交換器104に流れた冷媒が室内に熱を放出して凝縮する。室内熱交換器104を経た冷媒は、電動膨張弁103で減圧されて室外熱交換器102に流れる。室外熱交換器102に流れた冷媒は、外気から熱を汲み上げて蒸発し、四方弁101を通って圧縮機100に吸込まれる。   During heating, the flow path of the four-way valve 101 is switched, so that the refrigerant discharged from the compressor 1 flows to the indoor heat exchanger 104 through the four-way valve 101 as indicated by the broken arrow, and the indoor heat exchange is performed. The refrigerant flowing into the vessel 104 releases heat into the room and condenses. The refrigerant that has passed through the indoor heat exchanger 104 is decompressed by the electric expansion valve 103 and flows to the outdoor heat exchanger 102. The refrigerant that has flowed into the outdoor heat exchanger 102 evaporates by drawing up heat from the outside air, and is sucked into the compressor 100 through the four-way valve 101.

三相交流電源1とリアクタ21,22,23との間の通電路に、入力電流検知用の電流センサ71,72,73が配設される。インバータ5の出力端とブラシレスDCモータ6との間の通電路に、出力電流(相巻線電流)検知用の電流センサ81,82,83が配設される。これら電流センサの検知結果が制御部90に供給される。   Current sensors 71, 72, 73 for detecting input current are disposed in the energization path between the three-phase AC power source 1 and the reactors 21, 22, 23. Current sensors 81, 82, 83 for detecting an output current (phase winding current) are disposed in a current path between the output end of the inverter 5 and the brushless DC motor 6. The detection results of these current sensors are supplied to the control unit 90.

制御部90には、運転条件設定用のリモートコントロール式の操作器(リモコンという)91、コンバータ2、インバータ5、インバータ7、四方弁101、電動膨張弁103、室内ファン106のモータ106Mが接続される。   Connected to the control unit 90 is a remote control type operating device (referred to as a remote controller) 91 for setting operating conditions, a converter 2, an inverter 5, an inverter 7, a four-way valve 101, an electric expansion valve 103, and a motor 106M of an indoor fan 106. The

制御部90は、主要な機能として次の(1)(2)の手段を有する。
(1)ブラシレスDCモータ6の起動(サーモオン)に際し、コンバータ2を昇圧なしのモードで動作させてインバータ5を起動し、次にコンバータ2を昇圧ありのモードで動作させる第1制御手段。
The control unit 90 has the following means (1) and (2) as main functions.
(1) First control means for operating the converter 2 in a mode without boosting to start the inverter 5 when starting the brushless DC motor 6 (thermo-on) and then operating the converter 2 in a mode with boosting.

(2)四方弁101の流路の切換がない場合にコンバータ2を昇圧ありのモードで動作させ、四方弁101の流路の切換に際しコンバータ2を昇圧なしのモードで動作させる第2制御手段。   (2) Second control means for operating the converter 2 in a mode with boost when the flow path of the four-way valve 101 is not switched, and operating the converter 2 in a mode without boost when switching the flow path of the four-way valve 101.

なお、(1)の第1制御手段は、具体的には、ブラシレスDCモータ6の起動に際し、コンバータ2を昇圧なしのモードで動作させながらインバータ5を起動してブラシレスDCモータ6の回転位置を推定し、推定した回転位置に応じたパルス幅のPWM信号によりインバータ5のMOSFET51〜56をオン,オフ駆動し、回転位置の推定が安定した後にコンバータ2を昇圧ありのモードで動作させる。   Specifically, the first control means (1), when starting up the brushless DC motor 6, starts up the inverter 5 while operating the converter 2 in the non-boosting mode and sets the rotational position of the brushless DC motor 6. The MOSFETs 51 to 56 of the inverter 5 are turned on and off by a PWM signal having a pulse width corresponding to the estimated rotational position, and the converter 2 is operated in a mode with a boost after the estimation of the rotational position is stabilized.

また、第1制御手段は、ブラシレスDCモータ6のトルク脈動(トルクリップルともいう)に対応するトルク電流成分Iqを検出し、検出したトルク電流成分Iqの平均値Iqaに応じてブラシレスDCモータ6のトルクに対するトルク補正量を決定し、決定したトルク補正量に応じて上記PWM信号のオン,オフデューティを調整するトルク脈動対応制御を実行するとともに、上記決定したトルク補正量が所定値(例えばIqa/2)未満に低下した場合に上記回転位置の推定が安定したと判定する。トルク電流成分Iqの平均値Iqaは、指定された回転数を維持するのに必要な平均トルクに相当する。   Further, the first control means detects a torque current component Iq corresponding to torque pulsation (also referred to as torque ripple) of the brushless DC motor 6, and determines the brushless DC motor 6 according to the average value Iqa of the detected torque current component Iq. The torque correction amount for the torque is determined, torque pulsation control is performed to adjust the on / off duty of the PWM signal according to the determined torque correction amount, and the determined torque correction amount is set to a predetermined value (for example, Iqa / 2) It is determined that the estimation of the rotational position is stable when the value drops below. The average value Iqa of the torque current component Iq corresponds to the average torque necessary to maintain the designated rotational speed.

コンバータ2の昇圧ありのモードとは、コンバータ2のMOSFET31〜36のうち三相交流電源1の複数相(2つの相または3つの相)に対応するMOSFETをPWM信号によりオン,オフするPWM整流モード(2相PWM整流モードまたは3相PWM整流モード)である。コンバータ2の昇圧なしのモードとは、コンバータ2のMOSFET31〜36をオン,オフしないダイオード整流モード、またはコンバータ2のMOSFET31〜36のうち三相交流電源1の1つの相に対応するMOSFETをPWM信号によりオン,オフするPWM整流モード(1相PWM整流モード)である。   The mode with step-up of the converter 2 is a PWM rectification mode in which MOSFETs corresponding to a plurality of phases (two phases or three phases) of the three-phase AC power supply 1 among the MOSFETs 31 to 36 of the converter 2 are turned on / off by a PWM signal. (2-phase PWM rectification mode or 3-phase PWM rectification mode). The mode without boost of the converter 2 is a diode rectification mode in which the MOSFETs 31 to 36 of the converter 2 are not turned on or off, or a MOSFET corresponding to one phase of the three-phase AC power supply 1 among the MOSFETs 31 to 36 of the converter 2 is PWM signal. This is a PWM rectification mode (one-phase PWM rectification mode) which is turned on and off by the above.

次に、制御部90が実行する制御を図2のフローチャートを参照しながら説明する。
室内温度(室内温度センサの検知温度)とリモコン91の設定温度との比較に基づくサーモオン時(ステップ201のYES)、制御部90は、ブラシレスDCモータ6の起動が必要であるとの判断の下に、コンバータ2を昇圧のないダイオード整流モード(または1相PWM整流モード)で動作させながらインバータ5を起動する(ステップ202)。
Next, the control executed by the control unit 90 will be described with reference to the flowchart of FIG.
When the thermostat is ON based on the comparison between the room temperature (the temperature detected by the room temperature sensor) and the set temperature of the remote controller 91 (YES in step 201), the control unit 90 determines that the brushless DC motor 6 needs to be activated. Then, the inverter 5 is started while the converter 2 is operated in the diode rectification mode (or the one-phase PWM rectification mode) without boosting (step 202).

昇圧のないダイオード整流モードの動作では、三相交流電源1のR相電圧が正レベルとなる位相において、三相交流電源1からリアクタ21および正側ダイオード31aを通って平滑コンデンサ4に電流が流れ、平滑コンデンサ4を経た電流が、先ず負側ダイオード34aおよびリアクタ22を通って三相交流電源1のS相に戻り、次にR相電圧の位相が進むにつれ、負側ダイオード36aおよびリアクタ23を通って三相交流電源1のT相に戻る経路が形成される。   In the diode rectification mode operation without boosting, current flows from the three-phase AC power source 1 through the reactor 21 and the positive-side diode 31a to the smoothing capacitor 4 in a phase in which the R-phase voltage of the three-phase AC power source 1 is at a positive level. The current passing through the smoothing capacitor 4 first returns to the S phase of the three-phase AC power supply 1 through the negative diode 34a and the reactor 22, and then, as the phase of the R phase voltage advances, the negative diode 36a and the reactor 23 are changed. A path that passes through and returns to the T phase of the three-phase AC power source 1 is formed.

三相交流電源1のS相電圧が正レベルとなる位相において、三相交流電源1からリアクタ22および正側ダイオード33aを通って平滑コンデンサ4に電流が流れ、平滑コンデンサ4を経た電流が、先ず負側ダイオード36aおよびリアクタ23を通って三相交流電源1のT相に戻り、次にS相電圧の位相が進むにつれ、負側ダイオード32aおよびリアクタ21を通って三相交流電源1のR相に戻る経路が形成される。   In the phase in which the S-phase voltage of the three-phase AC power supply 1 is at a positive level, a current flows from the three-phase AC power supply 1 through the reactor 22 and the positive diode 33a to the smoothing capacitor 4, and the current passing through the smoothing capacitor 4 is first The phase returns to the T phase of the three-phase AC power source 1 through the negative side diode 36a and the reactor 23. Next, as the phase of the S phase voltage advances, the R phase of the three-phase AC power source 1 passes through the negative side diode 32a and the reactor 21. A path back to is formed.

三相交流電源1のT相電圧が正レベルとなる位相において、三相交流電源1からリアクタ23および正側ダイオード35aを通って平滑コンデンサ4に電流が流れ、平滑コンデンサ4を経た電流が、先ず負側ダイオード32aおよびリアクタ21を通って三相交流電源1のR相に戻り、次にT相電圧の位相が進むにつれ、負側ダイオード34aおよびリアクタ22を通って三相交流電源1のS相に戻る経路が形成される。   In a phase where the T-phase voltage of the three-phase AC power supply 1 is at a positive level, a current flows from the three-phase AC power supply 1 through the reactor 23 and the positive diode 35a to the smoothing capacitor 4, and the current passing through the smoothing capacitor 4 is first It returns to the R phase of the three-phase AC power source 1 through the negative side diode 32a and the reactor 21, and then the S phase of the three-phase AC power source 1 passes through the negative side diode 34a and the reactor 22 as the phase of the T phase voltage advances. A path back to is formed.

R相入力電圧,S相入力電圧,T相入力電圧が負レベルとなる位相では、正負が反対となるだけで、基本的には正レベル期間と同じ動作パターンとなる。よって、その詳細な説明は省略する。   In the phase where the R-phase input voltage, the S-phase input voltage, and the T-phase input voltage are at negative levels, the operation pattern is basically the same as that of the positive level period, except that the positive and negative signs are opposite. Therefore, the detailed description is abbreviate | omitted.

インバータ5の起動に伴い、制御部90は、電流センサ81,82,83の検知電流に基づいてブラシレスDCモータ6における回転子の回転位置(ロータ速度ともいう)を推定し、所定周波数のキャリア信号(三角波信号)Eoを上記推定した回転位置に応じた電圧レベルの正弦波信号でパルス幅変調(キャリア信号と正弦波信号とを電圧比較)することによりPWM信号を生成し、生成したPWM信号によりインバータ5のMOSFET51〜56をオン,オフ駆動する。   As the inverter 5 is started, the control unit 90 estimates the rotational position of the rotor (also referred to as the rotor speed) in the brushless DC motor 6 based on the detected currents of the current sensors 81, 82, and 83, and carries a carrier signal having a predetermined frequency. (Triangular wave signal) A PWM signal is generated by pulse width modulation (voltage comparison between a carrier signal and a sine wave signal) with a sine wave signal having a voltage level corresponding to the estimated rotational position. The MOSFETs 51 to 56 of the inverter 5 are driven on and off.

ところで、ブラシレスDCモータ6のトルクには、図3に示すように、負荷である圧縮機100の吸込み行程・圧縮行程・吐出行程に応じた脈動が一周期ごとに生じる。このトルク脈動(トルクリップルともいう)は、圧縮機100の振動や騒音となって現れる。   Incidentally, in the torque of the brushless DC motor 6, as shown in FIG. 3, pulsations corresponding to the suction stroke, the compression stroke, and the discharge stroke of the compressor 100 as a load are generated every cycle. This torque pulsation (also referred to as torque ripple) appears as vibration and noise of the compressor 100.

この不具合に対処するべく、制御部90は、ブラシレスDCモータ6のトルク脈動に対応するトルク電流成分Iqを電流センサ81,82,83の検知電流から検出し、検出したトルク電流成分Iqの平均値Iqaに応じて、ブラシレスDCモータ6の回転位置に対応させたブラシレスDCモータ6のトルクに対するトルク補正量を決定し、決定したトルク補正量に応じて、上記生成したPWM信号のオン,オフデューティを調整する。   In order to deal with this problem, the control unit 90 detects the torque current component Iq corresponding to the torque pulsation of the brushless DC motor 6 from the detected currents of the current sensors 81, 82, 83, and the average value of the detected torque current component Iq. A torque correction amount for the torque of the brushless DC motor 6 corresponding to the rotational position of the brushless DC motor 6 is determined according to Iqa, and the on / off duty of the generated PWM signal is determined according to the determined torque correction amount. adjust.

なお、回転数の小さい状態で発生しやすいトルク補正量が大きいうちは、ブラシレスDCモータ6の相巻線に流れる電流が小さくなる期間が発生し、その期間は回転位置推定に誤差が生じる。回転位置推定に誤差が生じる状況でコンバータ2を昇圧ありのPWM整流モードで動作させると、コンバータ2の出力電圧(直流電圧)にインバータ5のスイッチング周期に近い脈動が重畳し、結果として、回転位置推定の誤差が増大してしまう。   Note that while the amount of torque correction that is likely to occur in a state where the rotational speed is small is large, a period during which the current flowing through the phase winding of the brushless DC motor 6 is small occurs, and an error occurs in rotational position estimation during that period. When the converter 2 is operated in the PWM rectification mode with step-up in a situation where an error occurs in the rotational position estimation, a pulsation close to the switching cycle of the inverter 5 is superimposed on the output voltage (DC voltage) of the converter 2, resulting in the rotational position. The estimation error increases.

そこで、制御部90は、上記決定したトルク補正量と所定値(例えばIqa/2)とを比較することにより、トルク脈動対応制御が安定したか否かを判定する(ステップ203)。   Therefore, the control unit 90 compares the determined torque correction amount with a predetermined value (for example, Iqa / 2) to determine whether or not the torque pulsation control is stable (step 203).

トルク補正量が所定値以上の場合、制御部90は、トルク脈動対応制御が安定域に入っていないとの判定の下に、ひいては回転位置推定が十分に安定していないとの判定の下に(ステップ203のNO)、コンバータ2のダイオード整流モードの動作を継続する。   When the torque correction amount is equal to or greater than the predetermined value, the control unit 90 determines that the torque pulsation control is not in the stable range, and thus determines that the rotational position estimation is not sufficiently stable. (NO in step 203), the operation of the diode rectification mode of the converter 2 is continued.

トルク補正量が所定値未満に低下した場合、制御部90は、トルク脈動対応制御が安定域に入ったとの判定の下に、ひいては回転位置推定が安定したとの判定の下に(ステップ203のYES)、コンバータ2の動作をダイオード整流モードから2相または3相のPWM整流モードに切換える(ステップ204)。   When the torque correction amount falls below a predetermined value, the control unit 90 determines that the torque pulsation control has entered the stable range, and thus determines that the rotational position estimation is stable (in step 203). YES), the operation of converter 2 is switched from the diode rectification mode to the two-phase or three-phase PWM rectification mode (step 204).

PWM整流モードにおいて、制御部90は、所定周波数のキャリア信号(三角波信号)を正弦波信号でパルス幅変調(キャリア信号と正弦波信号とを電圧比較)することによりPWM信号Du,Dv,Dwを生成し、生成したPWM信号Du,Dv,Dwによりコンバータ2のMOSFET31〜36をオン,オフ駆動する。正弦波信号Du,Dv,Dwは、三相交流電源1のR相電圧、S相電圧、T相電圧の周期に同期するもので、電流センサ71,72,73の検知結果に基づいて生成する。   In the PWM rectification mode, the control unit 90 performs pulse width modulation (voltage comparison between the carrier signal and the sine wave signal) on the carrier signal (triangular wave signal) having a predetermined frequency with the sine wave signal, thereby generating the PWM signals Du, Dv, and Dw. The MOSFETs 31 to 36 of the converter 2 are turned on and off by the generated PWM signals Du, Dv, and Dw. The sine wave signals Du, Dv, and Dw are synchronized with the period of the R-phase voltage, S-phase voltage, and T-phase voltage of the three-phase AC power supply 1, and are generated based on the detection results of the current sensors 71, 72, and 73. .

この場合、三相交流電源1のR相電圧が正レベルとなる位相において、三相交流電源1からリアクタ21および正側ダイオード31aを通って平滑コンデンサ4に電流が流れ、平滑コンデンサ4を経た電流が、先ず負側ダイオード34aおよびリアクタ22を通って三相交流電源1のS相に戻り、次にR相電圧の位相が進むにつれ、負側ダイオード36aおよびリアクタ23を通って三相交流電源1のT相に戻る経路が形成される。そして、この動作に加え、制御部90で生成されるPWM信号Duに応じてMOSFET32がオン,オフを繰り返す。MOSFET32のオン時、ダイオード31a,32aの相互接続点がコンバータ2の負側出力端と導通し、三相交流電源1に対してリアクタ21、MOSFET32、負側ダイオード34a、リアクタ22を介した短絡路が形成される。この短絡路の形成により、リアクタ21,22にエネルギ(電荷)が蓄えられる。リアクタ21,22に蓄えられたエネルギは、MOSFET32のオフ時に平滑コンデンサ4に供給される。このエネルギ供給により、昇圧がなされる。   In this case, a current flows from the three-phase AC power source 1 through the reactor 21 and the positive-side diode 31a to the smoothing capacitor 4 in a phase where the R-phase voltage of the three-phase AC power source 1 becomes a positive level. Is first returned to the S phase of the three-phase AC power supply 1 through the negative diode 34a and the reactor 22, and then the three-phase AC power supply 1 through the negative diode 36a and the reactor 23 as the phase of the R phase voltage advances. A path is formed to return to the T phase. In addition to this operation, the MOSFET 32 is repeatedly turned on and off in accordance with the PWM signal Du generated by the control unit 90. When the MOSFET 32 is turned on, the interconnection point of the diodes 31 a and 32 a is electrically connected to the negative output terminal of the converter 2, and the short circuit path through the reactor 21, the MOSFET 32, the negative diode 34 a and the reactor 22 with respect to the three-phase AC power supply 1. Is formed. By forming this short circuit, energy (charge) is stored in the reactors 21 and 22. The energy stored in the reactors 21 and 22 is supplied to the smoothing capacitor 4 when the MOSFET 32 is turned off. By this energy supply, the voltage is boosted.

三相交流電源1のS相電圧が正レベルとなる位相では、三相交流電源1からリアクタ22および正側ダイオード33aを通って平滑コンデンサ4に電流が流れ、平滑コンデンサ4を経た電流が、先ず負側ダイオード36aおよびリアクタ23を通って三相交流電源1のT相に戻り、次にS相電圧の位相が進むにつれ、負側ダイオード32aおよびリアクタ21を通って三相交流電源1のR相に戻る経路が形成される。そして、この動作に加え、制御部90で生成されるPWM信号Dvに応じてMOSFET34がオン,オフを繰り返す。MOSFET34のオン時、ダイオード33a,34aの相互接続点がコンバータ2の負側出力端と導通し、三相交流電源1に対してリアクタ22、MOSFET34、負側ダイオード36a、リアクタ23を介した短絡路が形成される。この短絡路の形成により、リアクタ22,23にエネルギ(電荷)が蓄えられる。リアクタ22,23に蓄えられたエネルギは、MOSFET34のオフ時に平滑コンデンサ4に供給される。このエネルギ供給により、昇圧がなされる。   In the phase where the S-phase voltage of the three-phase AC power source 1 is at a positive level, current flows from the three-phase AC power source 1 through the reactor 22 and the positive diode 33a to the smoothing capacitor 4, and the current passing through the smoothing capacitor 4 is first The phase returns to the T phase of the three-phase AC power source 1 through the negative side diode 36a and the reactor 23. Next, as the phase of the S phase voltage advances, the R phase of the three-phase AC power source 1 passes through the negative side diode 32a and the reactor 21. A path back to is formed. In addition to this operation, the MOSFET 34 is repeatedly turned on and off in accordance with the PWM signal Dv generated by the control unit 90. When the MOSFET 34 is turned on, the interconnection point of the diodes 33 a and 34 a is electrically connected to the negative output terminal of the converter 2, and the short-circuit path through the reactor 22, the MOSFET 34, the negative diode 36 a and the reactor 23 with respect to the three-phase AC power supply 1. Is formed. By forming this short circuit, energy (charge) is stored in the reactors 22 and 23. The energy stored in the reactors 22 and 23 is supplied to the smoothing capacitor 4 when the MOSFET 34 is turned off. By this energy supply, the voltage is boosted.

三相交流電源1のT相電圧が正レベルとなる位相では、三相交流電源1からリアクタ23および正側ダイオード35aを通って平滑コンデンサ4に電流が流れ、平滑コンデンサ4を経た電流が、先ず負側ダイオード32aおよびリアクタ21を通って三相交流電源1のR相に戻り、次にT相電圧の位相が進むにつれ、負側ダイオード34aおよびリアクタ22を通って三相交流電源1のS相に戻る経路が形成される。そして、この動作に加え、制御部90で生成されるPWM信号Dwに応じてMOSFET36がオン,オフを繰り返す。MOSFET36のオン時、ダイオード35a,36aの相互接続点がコンバータ2の負側出力端と導通し、三相交流電源1に対してリアクタ23、MOSFET36、負側ダイオード32a、リアクタ21を介した短絡路が形成される。この短絡路の形成により、リアクタ23,21にエネルギ(電荷)が蓄えられる。リアクタ23,21に蓄えられたエネルギは、MOSFET36のオフ時に平滑コンデンサ4に供給される。このエネルギ供給により、昇圧がなされる。   In the phase where the T-phase voltage of the three-phase AC power supply 1 is at a positive level, a current flows from the three-phase AC power supply 1 through the reactor 23 and the positive diode 35a to the smoothing capacitor 4, and the current passing through the smoothing capacitor 4 is It returns to the R phase of the three-phase AC power source 1 through the negative side diode 32a and the reactor 21, and then the S phase of the three-phase AC power source 1 passes through the negative side diode 34a and the reactor 22 as the phase of the T phase voltage advances. A path back to is formed. In addition to this operation, the MOSFET 36 is repeatedly turned on and off according to the PWM signal Dw generated by the control unit 90. When the MOSFET 36 is turned on, the interconnection point of the diodes 35 a and 36 a is electrically connected to the negative output terminal of the converter 2, and the short-circuit path through the reactor 23, MOSFET 36, negative diode 32 a and reactor 21 with respect to the three-phase AC power supply 1. Is formed. By forming this short circuit, energy (charge) is stored in the reactors 23 and 21. The energy stored in the reactors 23 and 21 is supplied to the smoothing capacitor 4 when the MOSFET 36 is turned off. By this energy supply, the voltage is boosted.

R相入力電圧,S相入力電圧,T相入力電圧の各々が負レベルとなる位相では、正側ダイオード31a,33a,35aと並列接続のMOSFET31,33,35がオン,オフを繰り返す。これらMOSFET31,33,35のオン,オフに伴う動作については、正負が反対となるだけで、基本的には正レベル期間と同じ動作パターンとなる。よって、その詳細な説明は省略する。   In the phase where each of the R-phase input voltage, the S-phase input voltage, and the T-phase input voltage is at a negative level, the MOSFETs 31, 33, and 35 connected in parallel with the positive diodes 31a, 33a, and 35a are repeatedly turned on and off. Regarding the operation associated with turning on / off of the MOSFETs 31, 33, and 35, the operation pattern is basically the same as that of the positive level period, except that the sign is opposite. Therefore, the detailed description is abbreviate | omitted.

一方、制御部90は、暖房時、四方弁101をオンし、圧縮機100の吐出冷媒が四方弁101、室内熱交換器104、電動膨張弁103、室外熱交換器102、四方弁101を通って圧縮機100に戻る暖房流路を形成する。この暖房時、蒸発器として機能する室外熱交換器102の表面に徐々に霜が付着する。   On the other hand, the controller 90 turns on the four-way valve 101 during heating, and the refrigerant discharged from the compressor 100 passes through the four-way valve 101, the indoor heat exchanger 104, the electric expansion valve 103, the outdoor heat exchanger 102, and the four-way valve 101. Thus, a heating passage returning to the compressor 100 is formed. During this heating, frost gradually adheres to the surface of the outdoor heat exchanger 102 that functions as an evaporator.

そこで、制御部90は、暖房時(ステップ205のYES)、室外熱交換器102の着霜量をその室外熱交換器102の温度(熱交換器温度センサの検知温度)や外気温等から検出し、検出した着霜量から除霜の必要性を判定する(ステップ206)。   Therefore, the control unit 90 detects the amount of frost formation on the outdoor heat exchanger 102 from the temperature of the outdoor heat exchanger 102 (detected temperature of the heat exchanger temperature sensor), the outside air temperature, etc. during heating (YES in step 205). Then, the necessity of defrosting is determined from the detected amount of frost formation (step 206).

着霜量が一定量以上の場合、制御部90は、除霜が必要であるとの判定の下に(ステップ206のYES)、図4に示すように、除霜信号をオンしてインバータ5の出力周波数Fを低減する(ステップ207)。そして、制御部90は、四方弁101の流路の切換の許容条件である設定値Fa未満まで出力周波数Fが低下したとき(ステップ208のYES)、コンバータ2をPWM整流モードからダイオード整流モードに切換える(ステップ209)。この切換え後、制御部90は、四方弁101をオフして、ヒートポンプ式冷凍サイクルにおける冷媒の流れを暖房流路から除霜流路(いわゆる逆サイクル除霜の流路)に切換える(ステップ210)。   When the amount of frost formation is equal to or greater than a certain amount, the control unit 90 turns on the defrost signal and turns on the inverter 5 as shown in FIG. 4 under the determination that the defrost is necessary (YES in Step 206). Is reduced (step 207). When the output frequency F drops below the set value Fa, which is an allowable condition for switching the flow path of the four-way valve 101 (YES in step 208), the control unit 90 changes the converter 2 from the PWM rectification mode to the diode rectification mode. Switching (step 209). After this switching, the control unit 90 turns off the four-way valve 101 to switch the refrigerant flow in the heat pump refrigeration cycle from the heating flow path to the defrost flow path (so-called reverse cycle defrost flow path) (step 210). .

除霜流路が形成されると、圧縮機100から吐出される高温冷媒が四方弁101を通って室外熱交換器102に直接的に供給され、その高温冷媒の熱で室外熱交換器102に着いた霜が除去される。   When the defrosting flow path is formed, the high-temperature refrigerant discharged from the compressor 100 is directly supplied to the outdoor heat exchanger 102 through the four-way valve 101, and the heat of the high-temperature refrigerant is supplied to the outdoor heat exchanger 102. Arrived frost is removed.

制御部90は、四方弁101をオフした後、インバータ5の出力周波数Fを上昇方向に復帰させていき(ステップ211)、出力周波数Fが設定値Fb(>Fa)以上に上昇したとき(ステップ212のYES)、コンバータ2の動作をダイオード整流モードから2相または3相のPWM整流モードに切換える(ステップ213)。この切換えに伴い、制御部90は、インバータ5の出力周波数Fを除霜負荷に最適な任意の値に設定する。この場合、コンバータ2が昇圧ありのPWM整流モードで動作しているので、十分な除霜能力を得るための出力をインバータ5から得ることができる。   After turning off the four-way valve 101, the control unit 90 returns the output frequency F of the inverter 5 to the increasing direction (step 211), and when the output frequency F increases to a set value Fb (> Fa) or more (step) In step 212, the operation of the converter 2 is switched from the diode rectification mode to the two-phase or three-phase PWM rectification mode. Along with this switching, the control unit 90 sets the output frequency F of the inverter 5 to an arbitrary value optimum for the defrost load. In this case, since the converter 2 is operating in the PWM rectification mode with step-up, an output for obtaining a sufficient defrosting capability can be obtained from the inverter 5.

その後、室外熱交換器102の温度上昇や圧縮機電流の減少などから、室外熱交換器102の着霜がなくなったと判断された場合、制御部90は、除霜が完了したとの判定の下に(ステップ214のYES)、除霜信号をオフしてインバータ5の出力周波数Fを低減する(ステップ215)。そして、制御部90は、設定値Fa未満まで出力周波数Fが低下したとき(ステップ216のYES)、コンバータ2の動作をPWM整流モードからダイオード整流モードに切換える(ステップ217)。この切換え後、制御部90は、四方弁101をオンして、冷媒の流れを除霜流路から元の暖房流路に切換える(ステップ218)。   Thereafter, when it is determined that the outdoor heat exchanger 102 is no longer frosted due to a rise in the temperature of the outdoor heat exchanger 102 or a decrease in the compressor current, the control unit 90 determines that the defrosting has been completed. (YES in step 214), the defrost signal is turned off to reduce the output frequency F of the inverter 5 (step 215). Then, control unit 90 switches the operation of converter 2 from the PWM rectification mode to the diode rectification mode (step 217) when the output frequency F decreases to less than the set value Fa (YES in step 216). After this switching, the control unit 90 turns on the four-way valve 101 to switch the refrigerant flow from the defrosting channel to the original heating channel (step 218).

制御部90は、四方弁101をオンした後、インバータ5の出力周波数Fを上昇方向に復帰させていき(ステップ219)、出力周波数Fが設定値Fb(>Fa)以上に上昇したとき(ステップ220のYES)、コンバータ2の動作をダイオード整流モードから2相または3相のPWM整流モードに切換える(ステップ221)。この切換えに伴い、制御部90は、インバータ5の出力周波数Fを暖房負荷(室内温度と設定温度との差)に最適な任意の値に設定する。この場合、コンバータ2が昇圧ありのPWM整流モードで動作しているので、十分な暖房能力を得るための出力をインバータ5から得ることができる。   After the four-way valve 101 is turned on, the control unit 90 returns the output frequency F of the inverter 5 to the increasing direction (step 219), and when the output frequency F increases to the set value Fb (> Fa) or more (step) 220 (YES), the operation of converter 2 is switched from the diode rectification mode to the two-phase or three-phase PWM rectification mode (step 221). Along with this switching, the control unit 90 sets the output frequency F of the inverter 5 to an arbitrary value optimum for the heating load (difference between the room temperature and the set temperature). In this case, since the converter 2 operates in the PWM rectification mode with step-up, an output for obtaining a sufficient heating capacity can be obtained from the inverter 5.

続いて、制御部90は、室内温度と設定温度との比較に基づくサーモオフを監視する(ステップ222)。サーモオフでない場合(ステップ222のNO)、制御部90は、ステップ205に戻って運転モードが暖房であるか否かを判定する。サーモオフの場合(ステップ222のYES)、制御部90は、コンバータ2およびインバータ5の動作を停止してブラシレスDCモータ6の動作を中断し、ステップ201に戻ってサーモオンを監視する。   Subsequently, the control unit 90 monitors the thermo-off based on the comparison between the room temperature and the set temperature (step 222). When it is not thermo-off (NO in step 222), the control unit 90 returns to step 205 and determines whether or not the operation mode is heating. When the thermostat is off (YES in step 222), the control unit 90 stops the operation of the converter 2 and the inverter 5 to interrupt the operation of the brushless DC motor 6, and returns to step 201 to monitor the thermo-on.

四方弁101の流路が切換わるとき、インバータ5の負荷が急減する。負荷が急減すると、図5に示すように、コンバータ2への入力電流Ir,Is,Itが大きく減少するとともに(コンバータ2への入力電圧Vr,Vs,Vtは変わらない)、コンバータ2の出力電圧Vdcが400V程度まで異常上昇して平滑コンデンサ4の耐圧を超えてしまう可能性がある。   When the flow path of the four-way valve 101 is switched, the load on the inverter 5 is suddenly reduced. When the load rapidly decreases, as shown in FIG. 5, the input currents Ir, Is, It to the converter 2 are greatly reduced (the input voltages Vr, Vs, Vt to the converter 2 are not changed), and the output voltage of the converter 2 There is a possibility that Vdc abnormally rises to about 400 V and exceeds the withstand voltage of the smoothing capacitor 4.

しかしながら、本実施形態では、四方弁101の流路が切換わる前に、コンバータ2を昇圧なしのダイオード整流モードに切換えるので、四方弁101の流路の切換に伴って負荷が急減しても、コンバータ2の出力電圧Vdcが異常上昇しない。これにより、平滑コンデンサ4に耐圧を超えた過電圧が加わることもなく、平滑コンデンサ4をはじめとする回路部品の安全を確保することができる。   However, in this embodiment, since the converter 2 is switched to the diode rectification mode without boosting before the flow path of the four-way valve 101 is switched, even if the load suddenly decreases as the flow path of the four-way valve 101 is switched, The output voltage Vdc of the converter 2 does not rise abnormally. Thereby, the overvoltage exceeding a withstand voltage is not added to the smoothing capacitor 4, and the safety | security of circuit components including the smoothing capacitor 4 can be ensured.

[変形例]
コンバータ2およびインバータ5が装着されているヒートシンク10には、室外ファン105から冷却風が供給される。室外ファン105の非動作時は、ヒートシンク10に冷却風が供給されないので、コンバータ2およびインバータ5に対する冷却が十分でなくなる可能性がある。
[Modification]
Cooling air is supplied from the outdoor fan 105 to the heat sink 10 on which the converter 2 and the inverter 5 are mounted. When the outdoor fan 105 is not in operation, the cooling air is not supplied to the heat sink 10, so that cooling of the converter 2 and the inverter 5 may not be sufficient.

そこで、制御部90は、室外ファン105の動作を停止する例えば除霜時、コンバータ2の昇圧作用がなくても十分な除霜能力が得られる状況であれば、コンバータ2を発熱の少ないダイオード整流モードまたは1相のPWM整流モードで動作させる。   Therefore, the control unit 90 stops the operation of the outdoor fan 105. For example, during defrosting, if sufficient defrosting capability can be obtained without the boosting action of the converter 2, the controller 2 rectifies the diode 2 with less heat generation. Operate in mode or one-phase PWM rectification mode.

コンバータ2の発熱は、スイッチングロスによって生じるため、スイッチング回数が多い2相または3相のPWM整流モードで動作している場合よりも、スイッチングのないダイオード整流モードやスイッチング回数の少ない1相のPWM整流モードで動作している場合のほうが少ない。   Since the heat generation of the converter 2 is caused by a switching loss, the diode rectification mode without switching or the one-phase PWM rectification with fewer switching times than when operating in the two-phase or three-phase PWM rectification mode with many switching times. Less when operating in mode.

このように、室外ファン105の非動作時はコンバータ2を発熱の少ないモードで動作させることにより、ヒートシンク10に冷却風が供給されなくても、冷却不足は生じない。   In this way, when the outdoor fan 105 is not operating, the converter 2 is operated in a mode that generates little heat, so that even if the cooling air is not supplied to the heat sink 10, insufficient cooling does not occur.

また、上記実施形態では、負荷がブラシレスDCモータ6である場合を例に説明したが、負荷に限定はなく、種々の電気機器への適用が可能である。   In the above embodiment, the case where the load is the brushless DC motor 6 has been described as an example. However, the load is not limited and can be applied to various electric devices.

その他、上記実施形態および変形例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態および変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、書き換え、変更を行うことができる。これら実施形態や変形は、発明の範囲は要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   In addition, the said embodiment and modification are shown as an example and are not intending limiting the range of invention. The novel embodiments and modifications can be implemented in various other forms, and various omissions, rewrites, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. In these embodiments and modifications, the scope of the invention is included in the gist, and is included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

1…三相交流電源、2…コンバータ、4…平滑コンデンサ、5…インバータ、6…ブラシレスDCモータ(負荷)、21,22,23…リアクタ、31a〜36a…ダイオード、31〜36…MOSFET(スイッチング素子)、51〜56…MOSFET(スイッチング素子)、71,72,73…電流センサ、81,82,83…電流センサ、90…制御部、91…リモコン、100…圧縮機、101…四方弁、102…室外熱交換器、103…電動膨張弁、104…室内熱交換器、105…室外ファン、106…室内ファン   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Three-phase alternating current power supply, 2 ... Converter, 4 ... Smoothing capacitor, 5 ... Inverter, 6 ... Brushless DC motor (load) 21, 22, 23 ... Reactor, 31a-36a ... Diode, 31-36 ... MOSFET (switching) Element) 51-56 MOSFET (switching element), 71, 72, 73 ... current sensor, 81, 82, 83 ... current sensor, 90 ... control unit, 91 ... remote control, 100 ... compressor, 101 ... four-way valve, DESCRIPTION OF SYMBOLS 102 ... Outdoor heat exchanger, 103 ... Electric expansion valve, 104 ... Indoor heat exchanger, 105 ... Outdoor fan, 106 ... Indoor fan

Claims (6)

リアクタ、このリアクタを介して交流電源に接続されるダイオード、このダイオードに並列接続されるスイッチング素子を有し、前記交流電源の電圧を昇圧および直流変換するコンバータと、
前記コンバータの出力端に接続された平滑コンデンサと、
前記平滑コンデンサの電圧を所定周波数の交流電圧に変換し、変換した交流電圧をヒートポンプ式冷凍サイクルの圧縮機モータに対する駆動電力として出力するインバータと、
前記ヒートポンプ式冷凍サイクルにおける四方弁の流路切換がない場合に前記コンバータを昇圧ありのモードで動作させ、前記四方弁の流路切換に際し前記コンバータを昇圧なしのモードで動作させる制御手段と、
を備えることを特徴とする電力変換装置。
A converter having a reactor, a diode connected to the AC power supply through the reactor, a switching element connected in parallel to the diode, and boosting and converting the voltage of the AC power supply;
A smoothing capacitor connected to the output of the converter;
An inverter that converts the voltage of the smoothing capacitor into an alternating voltage of a predetermined frequency, and outputs the converted alternating voltage as drive power for the compressor motor of the heat pump refrigeration cycle;
Control means for operating the converter in a mode with pressure increase when there is no flow switching of the four-way valve in the heat pump refrigeration cycle, and for operating the converter in a mode without pressure increase when switching the flow path of the four-way valve;
A power conversion device comprising:
前記コンバータは、前記交流電源の各相に対応する複数のスイッチング素子を有し、
前記制御手段は、
前記四方弁の流路切換がない場合、前記コンバータの各スイッチング素子のうち前記交流電源の複数の相に対応するスイッチング素子をPWM信号によりオン,オフするPWM整流モードで動作させ、
前記四方弁の流路切換に際し、前記コンバータの各スイッチング素子をオン,オフしないダイオード整流モード、または前記コンバータのスイッチング素子のうち前記交流電源の1つの相に対応するスイッチング素子をPWM信号によりオン,オフするPWM整流モードで動作させる、
ことを特徴とする請求項1記載の電力変換装置。
The converter has a plurality of switching elements corresponding to each phase of the AC power supply,
The control means includes
When there is no switching of the flow path of the four-way valve, the switching elements corresponding to a plurality of phases of the AC power supply among the switching elements of the converter are operated in a PWM rectification mode that is turned on / off by a PWM signal,
When switching the flow path of the four-way valve, a diode rectification mode in which each switching element of the converter is not turned on or off, or a switching element corresponding to one phase of the AC power supply among the switching elements of the converter is turned on by a PWM signal. Operate in PWM rectification mode to turn off,
The power conversion device according to claim 1.
前記コンバータおよび前記インバータの放熱用部材と、
前記ヒートポンプ式冷凍サイクルの室外熱交換器に外気を供給するとともに、前記放熱用部材に冷却風を供給する室外ファンと、
前記制御手段は、前記四方弁の流路切換に際し前記コンバータを昇圧なしのモードで動作させるとともに、前記室外ファンの非動作時に前記コンバータを昇圧なしのモードで動作させる、
ことを特徴とする請求項1記載の電力変換装置。
A heat dissipation member for the converter and the inverter;
An outdoor fan for supplying outside air to the outdoor heat exchanger of the heat pump refrigeration cycle and supplying cooling air to the heat radiating member;
The control means operates the converter in a mode without boosting when switching the flow path of the four-way valve, and operates the converter in a mode without boost when the outdoor fan is not operating.
The power conversion device according to claim 1.
前記制御手段は、前記圧縮機モータの起動に際し、前記コンバータを昇圧なしのモードで動作させて前記インバータを起動し、次に前記コンバータを昇圧ありのモードで動作させる、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか記載の電力変換装置。
The control means, upon starting the compressor motor, operates the converter in a mode without boost to start the inverter, and then operates the converter in a mode with boost.
The power conversion device according to any one of claims 1 to 3, wherein:
前記制御手段は、前記圧縮機モータの起動に際し、前記コンバータを昇圧なしのモードで動作させながら前記インバータを起動して前記圧縮機モータの回転位置を推定し、推定した回転位置に応じたパルス幅のPWM信号により前記インバータのスイッチング素子をオン,オフ駆動し、前記回転位置の推定が安定した後に前記コンバータを昇圧ありのモードで動作させる、
ことを特徴とする請求項4記載の電力変換装置。
When starting the compressor motor, the control means starts the inverter while operating the converter in a mode without boosting, estimates the rotational position of the compressor motor, and outputs a pulse width corresponding to the estimated rotational position. The switching element of the inverter is driven on and off by the PWM signal, and the converter is operated in the step-up mode after the estimation of the rotational position is stabilized.
The power conversion device according to claim 4.
前記制御手段は、前記圧縮機モータのトルク脈動に対応するトルク電流成分を検出し、検出したトルク電流成分に応じて前記圧縮機モータのトルクに対するトルク補正量を決定し、決定したトルク補正量に応じて前記PWM信号のオン,オフデューティを調整し、前記決定したトルク補正量が所定値未満に低下した場合に前記回転位置の推定が安定したと判定する、
ことを特徴とする請求項5記載の電力変換装置。
The control means detects a torque current component corresponding to the torque pulsation of the compressor motor, determines a torque correction amount for the torque of the compressor motor according to the detected torque current component, and sets the determined torque correction amount to the determined torque correction amount. In response, the on / off duty of the PWM signal is adjusted, and it is determined that the estimation of the rotational position is stable when the determined torque correction amount falls below a predetermined value.
The power conversion device according to claim 5.
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