JP2015198549A - Inverter driving device - Google Patents

Inverter driving device Download PDF

Info

Publication number
JP2015198549A
JP2015198549A JP2014076692A JP2014076692A JP2015198549A JP 2015198549 A JP2015198549 A JP 2015198549A JP 2014076692 A JP2014076692 A JP 2014076692A JP 2014076692 A JP2014076692 A JP 2014076692A JP 2015198549 A JP2015198549 A JP 2015198549A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circuit
voltage
motor
arm side
upper arm
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2014076692A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
和志 久山
Kazushi Hisayama
和志 久山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daikin Industries Ltd
Original Assignee
Daikin Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daikin Industries Ltd filed Critical Daikin Industries Ltd
Priority to JP2014076692A priority Critical patent/JP2015198549A/en
Publication of JP2015198549A publication Critical patent/JP2015198549A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a decrease in the operating voltage of an upper-arm-side driving circuit.SOLUTION: Upper-arm-side driving circuits (71, 72, 73) drive upper-arm-side switching elements (Q51a, Q52a, Q53a) composed of current-driving type semiconductor elements. Booster circuits (77, 78, 79) boost a DC voltage (Vdc2) according to a state of a motor (15). When the booster circuits (77, 78, 79) perform a boosting operation, bootstrap circuits (80, 81, 82) charge/discharge a voltage after boosting by the boosting circuits (77, 78, 79), thereby supplying the upper-arm-side driving circuits (71, 72, 73) with a voltage after boosting.

Description

本発明は、互いに直列に接続された上アーム側スイッチング素子及び下アーム側スイッチング素子を含むインバータ回路のインバータ駆動装置において、上アーム側駆動回路の動作電圧の低下防止策に関するものである。   The present invention relates to a measure for preventing a decrease in operating voltage of an upper arm side drive circuit in an inverter drive device of an inverter circuit including an upper arm side switching element and a lower arm side switching element connected in series with each other.

空気調和装置の圧縮機及びファンの駆動源であるモータには、特許文献1に示すように、インバータ回路によって駆動されるものがある。   Some motors, which are driving sources for compressors and fans of an air conditioner, are driven by an inverter circuit as shown in Patent Document 1.

特許文献1のインバータ回路は、互いに直列に接続された上アーム側スイッチング素子及び下アーム側スイッチング素子で構成され、各スイッチング素子の制御端子には、駆動回路の出力が接続されている。上アーム側スイッチング素子の上アーム側駆動回路には、当該回路に動作電圧を供給するブートコンデンサが、当該回路に並列に接続されている。   The inverter circuit of Patent Document 1 is composed of an upper arm side switching element and a lower arm side switching element connected in series with each other, and an output of a drive circuit is connected to a control terminal of each switching element. In the upper arm side drive circuit of the upper arm side switching element, a boot capacitor for supplying an operating voltage to the circuit is connected in parallel to the circuit.

特開2013−115954号公報JP 2013-115954 A

近年、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ等である電圧駆動型の半導体素子に代えて、GaN等を用いた高電子移動度トランジスタ(HEMT)、或いはヘテロ接合電界効果トランジスタ(HFET)等である電流駆動型の半導体素子を、スイッチング素子として採用することが試みられつつある。   In recent years, instead of voltage-driven semiconductor elements such as insulated gate bipolar transistors, current-driven semiconductors such as high electron mobility transistors (HEMT) using GaN or heterojunction field effect transistors (HFETs) Attempts have been made to employ elements as switching elements.

電流駆動型の半導体素子が上アーム側スイッチング素子として採用された場合、上アーム側駆動回路の出力から上アーム側スイッチング素子へと電流が流れ続けることで、当該スイッチング素子はオンする。この間、ブートコンデンサは、充電された電圧を動作電圧として上アーム側駆動回路に放電し続けるため、動作電圧は次第に低下していく。動作電圧の低下は、上アーム側駆動回路の動作を不安定にさせる場合がある。   When a current-driven semiconductor element is employed as the upper arm side switching element, the current continues to flow from the output of the upper arm side driving circuit to the upper arm side switching element, so that the switching element is turned on. During this time, the boot capacitor continues to discharge the charged voltage to the upper arm side drive circuit using the charged voltage as the operating voltage, so that the operating voltage gradually decreases. The decrease in the operating voltage may make the operation of the upper arm side driving circuit unstable.

また、動作電圧が低下すると、上アーム側スイッチング素子の制御端子へと流れる電流量も減少する。すると、オン抵抗が上昇し、スイッチング素子の電力損失が増加する。   Further, when the operating voltage decreases, the amount of current flowing to the control terminal of the upper arm side switching element also decreases. Then, the on-resistance increases, and the power loss of the switching element increases.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、上アーム側駆動回路の動作電圧の低下を防ぐことである。   The present invention has been made in view of such a point, and an object thereof is to prevent a decrease in operating voltage of the upper arm side drive circuit.

第1の発明は、互いに直列に接続された上アーム側スイッチング素子(Q51a,Q52a,Q53a)及び下アーム側スイッチング素子(Q51b,Q52b,Q53b)を含むインバータ回路(50)、を駆動するためのインバータ駆動装置が対象である。インバータ駆動装置は、電流駆動型の半導体素子で構成された上記上アーム側スイッチング素子(Q51a,Q52a,Q53a)の制御端子と接続され、上記上アーム側スイッチング素子(Q51a,Q52a,Q53a)を駆動する上アーム側駆動回路(71,72,73)と、上記インバータ回路(50)に接続されたモータ(15)の状態に応じて、所定電圧(Vdc2)を昇圧可能な昇圧回路(77,78,79)と、上記昇圧回路(77,78,79)が上記所定電圧(Vdc2)の昇圧動作を行う場合、上記昇圧回路(77,78,79)により昇圧された電圧である昇圧後電圧の充放電を行うことによって、上記昇圧後電圧を上記上アーム側駆動回路(71,72,73)に供給する蓄電回路(80,81,82)と、を備えることを特徴とする。   The first invention drives an inverter circuit (50) including an upper arm side switching element (Q51a, Q52a, Q53a) and a lower arm side switching element (Q51b, Q52b, Q53b) connected in series to each other. Inverter drive is the target. The inverter drive device is connected to the control terminal of the upper arm side switching element (Q51a, Q52a, Q53a) composed of a current driven semiconductor element, and drives the upper arm side switching element (Q51a, Q52a, Q53a) The booster circuit (77,78) that can boost the predetermined voltage (Vdc2) according to the state of the upper arm side drive circuit (71,72,73) and the motor (15) connected to the inverter circuit (50) 79) and the booster circuit (77,78,79) perform the boost operation of the predetermined voltage (Vdc2), the boosted voltage that is boosted by the booster circuit (77,78,79) And a power storage circuit (80, 81, 82) for supplying the boosted voltage to the upper arm side drive circuit (71, 72, 73) by charging and discharging.

ここでは、モータ(15)の状態に応じて必要な場合に、昇圧回路(77,78,79)は昇圧動作を行い、蓄電回路(80,81,82)は昇圧後電圧を充放電する。これにより、所定電圧(Vdc2)よりも高い電圧である昇圧後電圧が、上アーム側駆動回路(71,72,73)の動作電圧として供給されるため、当該動作電圧の低下が防がれる。従って、上アーム側駆動回路(71,72,73)は安定して動作を行うことができる。   Here, when required according to the state of the motor (15), the booster circuit (77, 78, 79) performs a boost operation, and the storage circuit (80, 81, 82) charges and discharges the boosted voltage. As a result, the boosted voltage that is higher than the predetermined voltage (Vdc2) is supplied as the operating voltage of the upper arm side drive circuit (71, 72, 73), so that the operating voltage is prevented from being lowered. Therefore, the upper arm side drive circuit (71, 72, 73) can operate stably.

第2の発明は、第1の発明において、上記モータ(15)の状態が上記モータ(15)の起動時である場合に、上記昇圧回路(77,78,79)は上記所定電圧(Vdc2)を昇圧することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, when the state of the motor (15) is when the motor (15) is started, the booster circuit (77, 78, 79) has the predetermined voltage (Vdc2) Is boosted.

ここでは、モータ(15)の起動時に、昇圧回路(77,78,79)による昇圧動作が行われ、昇圧後電圧が上アーム側駆動回路(71,72,73)に供給される。従って、モータ(15)の起動時、上アーム側駆動回路(71,72,73)から上アーム側スイッチング素子(Q51a,Q52a,Q53a)の制御端子へと流れる電流量が比較的多くても、上アーム側スイッチング素子(Q51a,Q52a,Q53a)の動作電圧の低下が防がれる。   Here, when the motor (15) is started, a boosting operation is performed by the booster circuit (77, 78, 79), and the boosted voltage is supplied to the upper arm drive circuit (71, 72, 73). Therefore, when the motor (15) is started, even if the amount of current flowing from the upper arm side drive circuit (71, 72, 73) to the control terminal of the upper arm side switching element (Q51a, Q52a, Q53a) is relatively large, Lowering of the operating voltage of the upper arm side switching element (Q51a, Q52a, Q53a) is prevented.

第3の発明は、第1の発明または第2の発明において、上記モータ(15)の状態が、上記モータ(15)の回転数が所定回転数よりも低い状態である場合に、上記昇圧回路(77,78,79)は上記所定電圧(Vdc2)を昇圧することを特徴とする。   According to a third invention, in the first or second invention, when the state of the motor (15) is a state where the rotational speed of the motor (15) is lower than a predetermined rotational speed, the booster circuit (77, 78, 79) is characterized by boosting the predetermined voltage (Vdc2).

ここでは、モータ(15)の回転数が所定回転数よりも低い場合、昇圧回路(77,78,79)による昇圧動作が行われ、昇圧後電圧が上アーム側駆動回路(71,72,73)に供給される。従って、モータ(15)の低速回転時、上アーム側駆動回路(71,72,73)から上アーム側スイッチング素子(Q51a,Q52a,Q53a)の制御端子へと流れる電流量が比較的多くても、上アーム側スイッチング素子(Q51a,Q52a,Q53a)の動作電圧の低下が防がれる。   Here, when the rotational speed of the motor (15) is lower than the predetermined rotational speed, the boosting operation by the booster circuit (77, 78, 79) is performed, and the boosted voltage is changed to the upper arm side drive circuit (71, 72, 73 ). Therefore, even when the amount of current flowing from the upper arm side drive circuit (71, 72, 73) to the control terminal of the upper arm side switching element (Q51a, Q52a, Q53a) is relatively large when the motor (15) rotates at a low speed. Thus, the operating voltage of the upper arm side switching elements (Q51a, Q52a, Q53a) is prevented from being lowered.

第4の発明は、第3の発明において、上記昇圧回路(77,78,79)は、コイル(L77)と当該コイル(L77)に並列に接続されたスイッチ(S77)とを含む昇圧チョッパ回路である。上記昇圧回路(77,78,79)は、上記モータ(15)の回転数に応じて上記スイッチ(S77)のデューティ比を可変させて上記所定電圧(Vdc2)の昇圧量を調整することを特徴とする。   In a fourth aspect based on the third aspect, the booster circuit (77, 78, 79) includes a coil (L77) and a switch (S77) connected in parallel to the coil (L77). It is. The step-up circuit (77, 78, 79) adjusts the amount of step-up of the predetermined voltage (Vdc2) by varying the duty ratio of the switch (S77) according to the number of rotations of the motor (15). And

このように、昇圧回路(77,78,79)は、簡単な構成にて、その時々のモータ(15)の回転数に応じて昇圧量を可変させることができる。   As described above, the booster circuit (77, 78, 79) can vary the boost amount according to the rotational speed of the motor (15) at that time with a simple configuration.

第5の発明は、第1の発明または第2の発明において、上記モータ(15)の状態が、上記モータ(15)に流れる電流の値が所定値よりも高い状態である場合に、上記昇圧回路(77,78,79)は上記所定電圧(Vdc2)を昇圧することを特徴とする。   According to a fifth invention, in the first or second invention, when the state of the motor (15) is a state in which the value of the current flowing through the motor (15) is higher than a predetermined value, The circuit (77, 78, 79) is characterized by boosting the predetermined voltage (Vdc2).

ここでは、モータ(15)に流れる電流(Im)の値が所定値よりも高い場合、昇圧回路(77,78,79)による昇圧動作が行われ、昇圧後電圧が上アーム側駆動回路(71,72,73)に供給される。従って、モータ(15)に流れる電流(Im)の値が所定値よりも高い場合、上アーム側駆動回路(71,72,73)から上アーム側スイッチング素子(Q51a,Q52a,Q53a)の制御端子へと流れる電流量が比較的多くても、上アーム側スイッチング素子(Q51a,Q52a,Q53a)の動作電圧の低下が防がれる。   Here, when the value of the current (Im) flowing through the motor (15) is higher than a predetermined value, the boosting operation by the booster circuit (77, 78, 79) is performed, and the boosted voltage is changed to the upper arm side drive circuit (71 72, 73). Therefore, when the value of the current (Im) flowing through the motor (15) is higher than the predetermined value, the upper arm side drive circuit (71, 72, 73) to the control terminal of the upper arm side switching element (Q51a, Q52a, Q53a) Even if the amount of current flowing to the side is relatively large, the operating voltage of the upper arm side switching elements (Q51a, Q52a, Q53a) can be prevented from decreasing.

第6の発明は、第5の発明において、上記昇圧回路(77,78,79)は、コイル(L77)と当該コイル(L77)に並列に接続されたスイッチ(S77)とを含む昇圧チョッパ回路である。昇圧回路(77,78,79)は、上記モータ(15)に流れる電流の値に応じて上記スイッチ(S77)のデューティ比を可変させて上記所定電圧(Vdc2)の昇圧量を調整することを特徴とする。   In a sixth aspect based on the fifth aspect, the booster circuit (77, 78, 79) includes a coil (L77) and a switch (S77) connected in parallel to the coil (L77). It is. The booster circuit (77, 78, 79) adjusts the boost amount of the predetermined voltage (Vdc2) by varying the duty ratio of the switch (S77) according to the value of the current flowing through the motor (15). Features.

このように、昇圧回路(77,78,79)は、簡単な構成にて、その時々のモータ(15)に流れる電流(Im)の値に応じて昇圧量を可変させることができる。   As described above, the booster circuit (77, 78, 79) can vary the boost amount according to the value of the current (Im) flowing through the motor (15) with a simple configuration.

第7の発明は、第1の発明から第3の発明及び第5の発明のいずれかにおいて、上記昇圧回路(77,78,79)は、チャージポンプ回路であることを特徴とする。   According to a seventh invention, in any one of the first to third inventions and the fifth invention, the booster circuit (77, 78, 79) is a charge pump circuit.

第8の発明は、第1の発明から第7の発明のいずれか1つにおいて、上記昇圧回路(77,78,79)は、上記蓄電回路(80,81,82)の出力電圧が所定範囲内を保つように、上記所定電圧(Vdc2)の昇圧量を調整することを特徴とする。   In an eighth aspect based on any one of the first aspect to the seventh aspect, the booster circuit (77, 78, 79) has an output voltage of the power storage circuit (80, 81, 82) within a predetermined range. The boosting amount of the predetermined voltage (Vdc2) is adjusted so as to maintain the inside.

これにより、蓄電回路(80,81,82)の出力電圧(Vb)の値、即ち上アーム側駆動回路(71,72,73)の動作電圧の変動は、所定範囲内に抑えられる。そのため、上アーム側駆動回路(71,72,73)は、より安定して動作を行うことができる。   Thereby, the value of the output voltage (Vb) of the power storage circuit (80, 81, 82), that is, the fluctuation of the operating voltage of the upper arm side drive circuit (71, 72, 73) is suppressed within a predetermined range. Therefore, the upper arm side drive circuit (71, 72, 73) can operate more stably.

第9の発明は、第1の発明から第8の発明のいずれか1つにおいて、上記昇圧回路(77,78,79)が上記所定電圧(Vdc2)の昇圧動作を行わない場合、上記蓄電回路(80、81,82)は、上記所定電圧(Vdc2)を充放電することを特徴とする。   According to a ninth aspect of the present invention, in any one of the first to eighth aspects, when the booster circuit (77, 78, 79) does not perform the boost operation of the predetermined voltage (Vdc2), the power storage circuit (80, 81, 82) is characterized by charging and discharging the predetermined voltage (Vdc2).

これにより、蓄電回路(80,81,82)の寿命を長く保つと共に、昇圧回路(77,78,79)による電力損失を抑えることができる。   Thereby, the life of the power storage circuit (80, 81, 82) can be kept long, and the power loss due to the booster circuit (77, 78, 79) can be suppressed.

本発明及び上記第7の発明によれば、動作電圧の低下が防がれるため、上アーム側駆動回路(71,72,73)は安定して動作を行うことができる。   According to the present invention and the seventh invention, since the operating voltage is prevented from being lowered, the upper arm drive circuit (71, 72, 73) can operate stably.

また、上記第2の発明、上記第3の発明及び上記第5の発明によれば、上アーム側駆動回路(71,72,73)から上アーム側スイッチング素子(Q51a,Q52a,Q53a)の制御端子へと流れる電流量が比較的多くても、上アーム側スイッチング素子(Q51a,Q52a,Q53a)の動作電圧の低下が防がれる。   According to the second invention, the third invention, and the fifth invention, the upper arm side drive circuit (71, 72, 73) controls the upper arm side switching element (Q51a, Q52a, Q53a). Even if the amount of current flowing to the terminals is relatively large, the operating voltage of the upper arm side switching elements (Q51a, Q52a, Q53a) can be prevented from decreasing.

また、上記第4の発明によれば、昇圧回路(77,78,79)は、簡単な構成にて、その時々のモータ(15)の回転数に応じて昇圧量を可変させることができる。   According to the fourth aspect of the present invention, the booster circuit (77, 78, 79) can vary the boost amount according to the rotational speed of the motor (15) at that time with a simple configuration.

また、上記第6の発明によれば、昇圧回路(77,78,79)は、簡単な構成にて、その時々のモータ(15)に流れる電流(Im)の値に応じて昇圧量を可変させることができる。   According to the sixth aspect of the invention, the booster circuit (77, 78, 79) has a simple configuration and the boost amount can be varied according to the value of the current (Im) flowing through the motor (15) at that time. Can be made.

また、上記第8の発明によれば、上アーム側駆動回路(71,72,73)は、より安定して動作を行うことができる。   Further, according to the eighth aspect, the upper arm side drive circuit (71, 72, 73) can operate more stably.

また、上記第9の発明によれば、蓄電回路(80,81,82)の寿命を長く保つと共に、昇圧回路(77,78,79)による電力損失を抑えることができる。   According to the ninth aspect of the invention, the life of the power storage circuit (80, 81, 82) can be kept long, and power loss due to the booster circuit (77, 78, 79) can be suppressed.

図1は、インバータ駆動装置を含むモータ駆動システムの概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a motor drive system including an inverter drive device. 図2は、電圧駆動型の半導体素子及び電流駆動型の半導体素子のI−V特性それぞれを表した図である。FIG. 2 is a diagram illustrating IV characteristics of a voltage-driven semiconductor element and a current-driven semiconductor element. 図3は、図1からインバータ回路の一相分のスイッチング素子対及びこれに対応するインバータ駆動装置を抜き出すと共に、昇圧回路の構成を具体的に表している。FIG. 3 shows the switching element pair for one phase of the inverter circuit and the inverter driving device corresponding to this from FIG. 1, and specifically shows the configuration of the booster circuit. 図4は、スイッチがオンした場合の昇圧回路内の電流経路を表している。FIG. 4 shows a current path in the booster circuit when the switch is turned on. 図5は、スイッチがオフした場合の昇圧回路内の電流経路を表している。FIG. 5 shows a current path in the booster circuit when the switch is turned off. 図6は、実施形態1に係るインバータ駆動装置の全体的な動作を表すフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart showing the overall operation of the inverter driving apparatus according to the first embodiment. 図7は、パターン2及びパターン3の場合の、ブート電圧及びスイッチの動作の経時的変化を表したタイミングチャートである。FIG. 7 is a timing chart showing a change with time in boot voltage and switch operation in the case of pattern 2 and pattern 3. 図8は、ブート電圧が所定範囲内となるようにインバータ駆動装置が行う動作を表すフローチャートである。FIG. 8 is a flowchart showing an operation performed by the inverter drive device so that the boot voltage is within a predetermined range. 図9は、実施形態1の変形例2に係るインバータ駆動装置の一部分の回路構成を表している。FIG. 9 illustrates a circuit configuration of a part of the inverter driving device according to the second modification of the first embodiment. 図10は、実施形態2に係るインバータ回路の一相分のスイッチング素子対及びこれに接続されたインバータ駆動装置の構成を表している。FIG. 10 illustrates a configuration of a switching element pair for one phase of the inverter circuit according to the second embodiment and an inverter driving device connected thereto. 図11は、昇圧回路がオフした場合の昇圧回路内の電流経路を表している。FIG. 11 shows a current path in the booster circuit when the booster circuit is turned off. 図12は、第1充電動作中の昇圧回路内の電流経路を表している。FIG. 12 shows a current path in the booster circuit during the first charging operation. 図13は、第2充電動作中の昇圧回路内の電流経路を表している。FIG. 13 shows a current path in the booster circuit during the second charging operation. 図14は、実施形態2に係るインバータ駆動装置の全体的な動作を表すフローチャートである。FIG. 14 is a flowchart showing the overall operation of the inverter driving apparatus according to the second embodiment. 図15は、実施形態2におけるパターン2及びパターン3の場合の、ブート電圧及びスイッチの動作の経時的変化を表したタイミングチャートである。FIG. 15 is a timing chart showing changes over time in boot voltage and switch operation in the case of pattern 2 and pattern 3 in the second embodiment.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。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。
≪実施形態1≫
図1は、インバータ駆動装置(70)を含むモータ駆動システム(10)の概略構成図である。図1に示すように、モータ駆動システム(10)は、モータ(15)と、電力変換装置(20)とを備える。モータ(15)は、空気調和装置に含まれる圧縮機の駆動源である。故に、モータ駆動システム(10)は、空気調和装置内に搭載されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail 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.
Embodiment 1
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a motor drive system (10) including an inverter drive device (70). As shown in FIG. 1, the motor drive system (10) includes a motor (15) and a power converter (20). The motor (15) is a drive source of a compressor included in the air conditioner. Therefore, the motor drive system (10) is mounted in the air conditioner.

モータ(15)は、例えば同期式の3相モータであって、ステータ、ロータ及びホール素子等によって構成されている。   The motor (15) is, for example, a synchronous three-phase motor, and includes a stator, a rotor, a hall element, and the like.

<電力変換装置の構成>
電力変換装置(20)は、商用電源(90)からの入力交流を出力交流に変換する。図1に示すように、電力変換装置(20)は、整流回路(30)、平滑コンデンサ(C40)、インバータ回路(50)、電流検出回路(60)及びインバータ駆動装置(70)を有する。
<Configuration of power converter>
The power conversion device (20) converts input AC from the commercial power supply (90) into output AC. As shown in FIG. 1, the power conversion device (20) includes a rectifier circuit (30), a smoothing capacitor (C40), an inverter circuit (50), a current detection circuit (60), and an inverter drive device (70).

−整流回路―
整流回路(30)は、商用電源(90)からの交流電圧(Vac)を全波整流する。整流回路(30)は、複数(本実施形態では4つ)のダイオード(D31a,D31b,D32a,D32b)がブリッジ状に接続されることで構成されている。
-Rectifier circuit-
The rectifier circuit (30) performs full-wave rectification on the AC voltage (Vac) from the commercial power supply (90). The rectifier circuit (30) is configured by connecting a plurality of (four in this embodiment) diodes (D31a, D31b, D32a, D32b) in a bridge shape.

−平滑コンデンサ−
平滑コンデンサ(C40)の一端は、整流回路(30)の出力側に接続され、他端は、GND配線(L2)に接続されている。平滑コンデンサ(C40)は、例えば電解コンデンサで構成されており、整流回路(30)の出力電圧を平滑する。
-Smoothing capacitor-
One end of the smoothing capacitor (C40) is connected to the output side of the rectifier circuit (30), and the other end is connected to the GND wiring (L2). The smoothing capacitor (C40) is composed of, for example, an electrolytic capacitor, and smoothes the output voltage of the rectifier circuit (30).

−インバータ回路−
インバータ回路(50)は、平滑コンデンサ(C40)の後段において当該コンデンサ(C40)の両端に接続されている。インバータ回路(50)は、平滑コンデンサ(C40)の両端電圧(Vdc1)をスイッチングして交流の駆動電圧(SU,SV,SW)を生成し、モータ(15)に出力する。インバータ回路(50)は、複数(本実施形態では、6つ)のスイッチング素子(Q51a,Q52a,Q53a,Q51b,Q52b,Q53b)がブリッジ状に接続されることで構成されている。
-Inverter circuit-
The inverter circuit (50) is connected to both ends of the capacitor (C40) in the subsequent stage of the smoothing capacitor (C40). The inverter circuit (50) switches the voltage (Vdc1) across the smoothing capacitor (C40) to generate an AC drive voltage (SU, SV, SW) and outputs it to the motor (15). The inverter circuit (50) is configured by connecting a plurality (six in this embodiment) of switching elements (Q51a, Q52a, Q53a, Q51b, Q52b, Q53b) in a bridge shape.

具体的に、複数のスイッチング素子(Q51a,Q52a,Q53a,Q51b,Q52b,Q53b)のうち2つずつが互いに直列に接続されることで、3つのスイッチング素子対(51,52,53)が形成されており、各スイッチング素子対(51,52,53)は、上アーム側スイッチング素子(Q51a,Q52a,Q53a)及び下アーム側スイッチング素子(Q51b,Q52b,Q53b)を有する。特に、スイッチング素子(Q51a,Q52a,Q53a,Q51b,Q52b,Q53b)は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(以下、IGBT:Insulated Gate Bipolar Transistor)及びMOS−FET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)等の電圧駆動型の半導体素子ではなく、GaN−FET等の電流駆動型の半導体素子で構成されている。   Specifically, two switching elements (Q51a, Q52a, Q53a, Q51b, Q52b, Q53b) are connected in series to form three switching element pairs (51, 52, 53). Each switching element pair (51, 52, 53) includes an upper arm side switching element (Q51a, Q52a, Q53a) and a lower arm side switching element (Q51b, Q52b, Q53b). In particular, switching elements (Q51a, Q52a, Q53a, Q51b, Q52b, Q53b) are voltage-driven types such as insulated gate bipolar transistors (IGBTs) and MOS-FETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors). The semiconductor device is not a semiconductor device but a current-driven semiconductor device such as a GaN-FET.

図2は、電圧駆動型の半導体素子及び電流駆動型の半導体素子のI−V特性それぞれを、並べて示している。図2によると、電圧駆動型の半導体素子では、ゲート電圧(VGE)が20Vである場合と15Vである場合とでは、コレクタ−エミッタ間の電圧(VCE)が1Vから2Vへと変化する際のコレクタ電流(Ic)の増加量(即ち、VCEが1Vから2Vへと変化する際のグラフの傾き)は、概ね同様である。つまり、ゲート電圧(VGE)が仮に20Vから15Vへと低下しても、I−V特性に大きな変化はない。一方、電流駆動型の半導体素子では、ゲート電圧(VGS)が例えば2.5Vから1.0Vへと1.5V低下しただけで、20A以上でも飽和しなかったドレイン電流(IDS)が2A以下で飽和する特性へと変化する。すると、このようなゲート電圧(VGS)の低下に伴いオン抵抗が増加し、電力損失も増加する。従って、電流駆動型の半導体素子では、ゲート電圧(VGS)の変動に伴うI−V特性の変化が、電圧駆動型の半導体素子に比して顕著な傾向にあると言える。 FIG. 2 shows the IV characteristics of the voltage-driven semiconductor element and the current-driven semiconductor element side by side. According to FIG. 2, in the voltage-driven semiconductor element, the collector-emitter voltage (V CE ) changes from 1 V to 2 V when the gate voltage (V GE ) is 20 V and when it is 15 V. The amount of increase in the collector current (Ic) at that time (that is, the slope of the graph when V CE changes from 1 V to 2 V) is substantially the same. That is, even if the gate voltage (V GE ) decreases from 20V to 15V, there is no significant change in the IV characteristics. On the other hand, in the current-driven semiconductor device, the drain current (I DS ) that is not saturated even when the gate voltage (V GS ) is decreased by 1.5 V from, for example, 2.5 V to 1.0 V is 20 A or more is 2 A. It changes to the characteristic which saturates below. Then, as the gate voltage (V GS ) decreases, the on-resistance increases and the power loss also increases. Therefore, it can be said that in the current-driven semiconductor element, the change in the IV characteristic due to the fluctuation of the gate voltage (V GS ) tends to be remarkable as compared with the voltage-driven semiconductor element.

なお、本実施形態のインバータ回路(50)では、図1に示すように、還流用ダイオードが設けられていない。図2に示すように、IGBTとは異なり、電流駆動型の半導体素子は、双方向に耐圧を確保して電流を流すことができる性質を有するためである。   In the inverter circuit (50) of the present embodiment, as shown in FIG. 1, no reflux diode is provided. As shown in FIG. 2, unlike the IGBT, the current-driven semiconductor element has a property of allowing a current to flow while ensuring a withstand voltage in both directions.

−電流検出回路−
電流検出回路(60)は、駆動中のモータ(15)を通電した電流であるモータ電流(Im)を検出する。電流検出回路(60)は、シャント抵抗(R61)等で構成されている。シャント抵抗(R61)は、モータ電流(Im)の通電経路であるGND配線(L2)上に直列に接続されており、シャント抵抗(R61)の両端電圧に基づき、モータ電流(Im)が検出される。
-Current detection circuit-
The current detection circuit (60) detects a motor current (Im) that is a current that flows through the motor (15) that is being driven. The current detection circuit (60) includes a shunt resistor (R61) and the like. The shunt resistor (R61) is connected in series on the GND wiring (L2), which is the current path for the motor current (Im), and the motor current (Im) is detected based on the voltage across the shunt resistor (R61). The

−インバータ駆動装置−
インバータ駆動装置(70)は、インバータ回路(50)と接続され、インバータ回路(50)を駆動する。図1及び図3〜5に示すように、インバータ駆動装置(70)は、上アーム側駆動回路(71,72,73)、下アーム側駆動回路(74,75,76)、昇圧回路(77,78,79)、蓄電回路であるブートストラップ回路(80,81,82)、及びコントローラ(86)を備える。
-Inverter drive device-
The inverter drive device (70) is connected to the inverter circuit (50) and drives the inverter circuit (50). As shown in FIGS. 1 and 3 to 5, the inverter drive device (70) includes an upper arm side drive circuit (71, 72, 73), a lower arm side drive circuit (74, 75, 76), and a booster circuit (77). 78, 79), a bootstrap circuit (80, 81, 82) which is a power storage circuit, and a controller (86).

なお、図3は、図1から、インバータ回路(50)の一相分のスイッチング素子対(51)及びこれに対応するインバータ駆動装置(70)を部分的に抜き出すと共に、昇圧回路(77)の構成を具体的に表している。図4は、スイッチ(S77)がオンした場合の昇圧回路(77)内の電流経路を表し、図5は、スイッチ(S77)がオフした場合の昇圧回路(77)内の電流経路を表している。図4,5では、スイッチ(S77)を簡略化させている。   3 partially extracts the switching element pair (51) for one phase of the inverter circuit (50) and the corresponding inverter driving device (70) from FIG. The configuration is specifically shown. 4 shows a current path in the booster circuit (77) when the switch (S77) is turned on, and FIG. 5 shows a current path in the booster circuit (77) when the switch (S77) is turned off. Yes. 4 and 5, the switch (S77) is simplified.

−上アーム側駆動回路−
上アーム側駆動回路(71,72,73)は、各上アーム側スイッチング素子(Q51a,Q52a,Q53a)に対応して設けられ、対応する上アーム側スイッチング素子(Q51a,Q52a,Q53a)を駆動する。
-Upper arm drive circuit-
Upper arm side drive circuit (71, 72, 73) is provided corresponding to each upper arm side switching element (Q51a, Q52a, Q53a), and drives the corresponding upper arm side switching element (Q51a, Q52a, Q53a) To do.

上アーム側駆動回路(71)は、上側に位置するPchトランジスタ(71a)及び下側に位置するNchトランジスタ(71b)が互いに直列に接続されることで構成され、各トランジスタ(71a,71b)のベース端子は、コントローラ(86)に接続されている。互いに直列に接続されたトランジスタ(71a,71b)は、ブートストラップ回路(80)のブートコンデンサ(C80)の両端と接続され、当該コンデンサ(C80)の両端電圧であるブート電圧(Vb)が印加される。   The upper arm side drive circuit (71) is configured by connecting an upper Pch transistor (71a) and a lower Nch transistor (71b) in series with each other (71a, 71b). The base terminal is connected to the controller (86). The transistors (71a, 71b) connected in series with each other are connected to both ends of the boot capacitor (C80) of the bootstrap circuit (80), and a boot voltage (Vb) that is a voltage across the capacitor (C80) is applied. The

Pchトランジスタ(71a)及びNchトランジスタ(71b)同士の接続点は、対応する上アーム側スイッチング素子(Q51a)の制御端子であるゲート端子と接続されている。上述のように、上アーム側スイッチング素子(Q51a)は、電流駆動型の半導体素子で構成されているため、上アーム側スイッチング素子(Q51a)がオンの際、上アーム側駆動回路(71)から上アーム側スイッチング素子(Q51a)のゲート端子へと電流が流れ続ける。   A connection point between the Pch transistor (71a) and the Nch transistor (71b) is connected to a gate terminal which is a control terminal of the corresponding upper arm side switching element (Q51a). As described above, since the upper arm side switching element (Q51a) is composed of a current driven semiconductor element, when the upper arm side switching element (Q51a) is turned on, the upper arm side driving circuit (71) Current continues to flow to the gate terminal of the upper arm switching element (Q51a).

他の上アーム側駆動端子(72,73)は、上アーム側駆動回路(71)と同様の構成を有する。   The other upper arm side drive terminals (72, 73) have the same configuration as the upper arm side drive circuit (71).

−下アーム側駆動回路−
下アーム側駆動回路(74,75,76)は、各下アーム側スイッチング素子(Q51b,Q52b,Q53b)に対応して設けられ、対応する下アーム側スイッチング素子(Q51b,Q52b,Q53b)を駆動する。
-Lower arm drive circuit-
The lower arm side drive circuit (74, 75, 76) is provided corresponding to each lower arm side switching element (Q51b, Q52b, Q53b) and drives the corresponding lower arm side switching element (Q51b, Q52b, Q53b) To do.

下アーム側駆動回路(74)は、上側に位置するPchトランジスタ(74a)及び下側に位置するNchトランジスタ(74b)が互いに直列に接続されることで構成され、各トランジスタ(74a,74b)のベース端子は、コントローラ(86)に接続されている。互いに直列に接続されたトランジスタ(74a,74b)は、コンデンサ(C83)の両端と接続され、Pchトランジスタ(74a)のエミッタ端子は、抵抗(R83)及びダイオード(D83)を介して昇圧回路(77)内の直流電源(Reg77)の正側端子に接続されている。Pchトランジスタ(74a)及びNchトランジスタ(74b)同士の接続点は、対応する下アーム側スイッチング素子(Q51b)の制御端子であるゲート端子と接続されている。   The lower arm side drive circuit (74) is configured by connecting an upper Pch transistor (74a) and a lower Nch transistor (74b) in series with each other (74a, 74b). The base terminal is connected to the controller (86). The transistors (74a, 74b) connected in series with each other are connected to both ends of the capacitor (C83), and the emitter terminal of the Pch transistor (74a) is connected to the booster circuit (77) via the resistor (R83) and the diode (D83). ) Is connected to the positive terminal of the DC power supply (Reg77). A connection point between the Pch transistor (74a) and the Nch transistor (74b) is connected to a gate terminal which is a control terminal of the corresponding lower arm side switching element (Q51b).

他の下アーム側駆動端子(75,76)は、下アーム側駆動回路(74)と同様の構成を有する。   The other lower arm side drive terminals (75, 76) have the same configuration as the lower arm side drive circuit (74).

−昇圧回路−
図1に示すように、昇圧回路(77,78,79)は、各上アーム側駆動回路(71,72,73)に対応して設けられ、図3〜5に示すように、所定電圧に相当する直流電源(Reg77)の直流電圧(Vdc2)を昇圧する。
-Booster circuit-
As shown in FIG. 1, the booster circuit (77, 78, 79) is provided corresponding to each upper arm side drive circuit (71, 72, 73), and has a predetermined voltage as shown in FIGS. Boost the DC voltage (Vdc2) of the corresponding DC power supply (Reg77).

昇圧回路(77)は、直流電源(Reg77)、コイル(L77)、スイッチ(S77)、ダイオード(D77)及びコンデンサ(C77)を有する昇圧チョッパ回路で構成されている。コイル(L77)の一端とダイオード(D77)のアノード端子とが接続されると共に、コイル(L77)の他端が直流電源(Reg77)の正側端子に接続されている。コンデンサ(C77)は、ダイオード(D77)のカソード端子と直流電源(Reg77)の負側端子との間に接続されている。スイッチ(S77)は、トランジスタで構成され、コイル(L77)とダイオード(D77)との間にて、コイル(L77)に並列、即ちコンデンサ(C77)の両端に接続されている。スイッチ(S77)の制御端子は、コントローラ(86)に接続されている。   The booster circuit (77) is composed of a boost chopper circuit having a DC power supply (Reg77), a coil (L77), a switch (S77), a diode (D77), and a capacitor (C77). One end of the coil (L77) and the anode terminal of the diode (D77) are connected, and the other end of the coil (L77) is connected to the positive terminal of the DC power supply (Reg77). The capacitor (C77) is connected between the cathode terminal of the diode (D77) and the negative terminal of the DC power supply (Reg77). The switch (S77) is formed of a transistor, and is connected in parallel to the coil (L77), that is, to both ends of the capacitor (C77) between the coil (L77) and the diode (D77). The control terminal of the switch (S77) is connected to the controller (86).

図4に示すように、スイッチ(S77)がオンすると、直流電源(Reg77)の正側端子からコイル(L77)、スイッチ(S77)、直流電源(Reg77)の負側端子への電流経路が形成され、これによりコイル(L77)にはエネルギーが蓄えられる。   As shown in FIG. 4, when the switch (S77) is turned on, a current path is formed from the positive terminal of the DC power supply (Reg77) to the coil (L77), the switch (S77), and the negative terminal of the DC power supply (Reg77). As a result, energy is stored in the coil (L77).

図5に示すように、スイッチ(S77)がオフすると、図4の電流経路が絶たれる。この場合、電流は、直流電源(Reg77)からコイル(L77)、ダイオード(D77)、コンデンサ(C77)へと流れ、コイル(L77)におけるエネルギーがコンデンサ(C77)へと蓄えられる。   As shown in FIG. 5, when the switch (S77) is turned off, the current path of FIG. 4 is cut off. In this case, current flows from the DC power source (Reg77) to the coil (L77), the diode (D77), and the capacitor (C77), and the energy in the coil (L77) is stored in the capacitor (C77).

図4,5の動作が繰り返されることで、コンデンサ(C77)の両端電圧が直流電圧(Vdc)よりも高くなり、当該両端電圧が昇圧後電圧として出力される。また、コイル(L77)に蓄えられるエネルギー量は、スイッチ(S77)のオン時間が長い程多くなるため、昇圧回路(77)は、スイッチ(S77)のデューティ比を可変させて昇圧量を調節することができる。   4 and 5 is repeated, the voltage across the capacitor (C77) becomes higher than the DC voltage (Vdc), and the voltage across the capacitor is output as a boosted voltage. Further, since the amount of energy stored in the coil (L77) increases as the ON time of the switch (S77) increases, the booster circuit (77) adjusts the booster amount by changing the duty ratio of the switch (S77). be able to.

なお、昇圧回路(77)が昇圧動作を行わない場合、スイッチ(S77)は、図5に示すオフの状態を採り続ける。この場合、昇圧回路(77)は、直流電圧(Vdc2)を出力する。   When the booster circuit (77) does not perform the boosting operation, the switch (S77) continues to take the OFF state shown in FIG. In this case, the booster circuit (77) outputs a DC voltage (Vdc2).

他の昇圧回路(78,79)は、昇圧回路(77)と同様の構成を有する。   The other booster circuits (78, 79) have the same configuration as the booster circuit (77).

−ブートストラップ回路−
ブートストラップ回路(80,81,82)は、図1に示すように、各昇圧回路(77,78,79)と各上アーム側駆動回路(71,72,73)との間において、各上アーム側駆動回路(71,72,73)に対応して設けられている。ブートストラップ回路(80,81,82)は、昇圧回路(77,78,79)から出力される直流電圧(Vdc2)または昇圧後電圧の充放電を行うことによって、直流電圧(Vdc2)または昇圧後電圧を上アーム側駆動回路(71,72,73)の動作電圧として当該上アーム側駆動回路(71,72,73)に供給する。具体的に、ブートストラップ回路(80,81,82)は、昇圧動作時には昇圧後電圧を、昇圧動作停止時には直流電圧(Vdc2)を、それぞれ充放電する。
-Bootstrap circuit-
As shown in FIG. 1, the bootstrap circuit (80, 81, 82) is connected between each booster circuit (77, 78, 79) and each upper arm side drive circuit (71, 72, 73). It is provided corresponding to the arm side drive circuit (71, 72, 73). The bootstrap circuit (80, 81, 82) charges or discharges the DC voltage (Vdc2) or boosted voltage output from the booster circuit (77, 78, 79), thereby boosting the DC voltage (Vdc2) or boosted voltage. The voltage is supplied to the upper arm side drive circuit (71, 72, 73) as the operating voltage of the upper arm side drive circuit (71, 72, 73). Specifically, the bootstrap circuit (80, 81, 82) charges and discharges the post-boosting voltage during the boosting operation and the DC voltage (Vdc2) when the boosting operation is stopped.

図3〜図5に示すように、ブートストラップ回路(80)は、ダイオード(D80)、抵抗(R80)及びブートコンデンサ(C80)で構成されている。ダイオード(D80)のカソード端子と抵抗(R80)の一端とが接続され、ダイオード(D80)のアノード端子が昇圧回路(77)の出力に接続されている。抵抗(R80)の他端には、ブートコンデンサ(C80)及び上アーム側駆動回路(71)が互いに並列に接続されている。   As shown in FIGS. 3 to 5, the bootstrap circuit (80) includes a diode (D80), a resistor (R80), and a boot capacitor (C80). The cathode terminal of the diode (D80) and one end of the resistor (R80) are connected, and the anode terminal of the diode (D80) is connected to the output of the booster circuit (77). A boot capacitor (C80) and an upper arm drive circuit (71) are connected in parallel to the other end of the resistor (R80).

上アーム側スイッチング素子(Q51a)がオフ及び下アーム側スイッチング素子(Q51b)がオンの場合、ブートコンデンサ(C80)から下アーム側スイッチング素子(Q51b)への電流経路が形成されるため、ブートコンデンサ(C80)は、昇圧回路(77)から出力された電圧を充電する。次いで、上アーム側スイッチング素子(Q51a)がオン及び下アーム側スイッチング素子(Q51b)がオフの場合、ブートコンデンサ(C80)から上アーム側駆動回路(71)への電流経路が形成されるため、ブートコンデンサ(C80)は放電する。   When the upper arm side switching element (Q51a) is off and the lower arm side switching element (Q51b) is on, a current path is formed from the boot capacitor (C80) to the lower arm side switching element (Q51b). (C80) charges the voltage output from the booster circuit (77). Next, when the upper arm side switching element (Q51a) is on and the lower arm side switching element (Q51b) is off, a current path is formed from the boot capacitor (C80) to the upper arm side drive circuit (71). The boot capacitor (C80) is discharged.

他のブートストラップ回路(81,82)も、ブートストラップ回路(80)と同様の構成を有する。   Other bootstrap circuits (81, 82) have the same configuration as the bootstrap circuit (80).

−コントローラ−
コントローラ(86)は、CPU及びメモリで構成され、各駆動回路(71,72,73,74,75,76)及び各昇圧回路(77,78,79)におけるスイッチ(S77)の制御端子、電流検出回路(60)、モータ(15)のホール素子と接続されている。コントローラ(86)は、空気調和装置の統括制御部(図示せず)からのモータ(15)に関する運転指令に基づいて、各駆動回路(71,72,73,74,75,76)の駆動制御を行う。また、コントローラ(86)は、ホール素子の検出結果、電流検出回路(60)の検出結果であるモータ電流(Im)等に応じて、各昇圧回路(77,78,79)の昇圧動作の制御を行う。
-Controller-
The controller (86) is composed of a CPU and a memory, and includes a control terminal of the switch (S77) in each drive circuit (71, 72, 73, 74, 75, 76) and each booster circuit (77, 78, 79), current It is connected to the Hall element of the detection circuit (60) and motor (15). The controller (86) controls the drive of each drive circuit (71, 72, 73, 74, 75, 76) based on the operation command regarding the motor (15) from the overall control unit (not shown) of the air conditioner. I do. The controller (86) controls the boosting operation of each booster circuit (77, 78, 79) according to the detection result of the Hall element, the motor current (Im) as the detection result of the current detection circuit (60), and the like. I do.

<インバータ駆動装置の動作>
上述のように、各ブートストラップ回路(80,81,82)の充電動作中、下アーム側スイッチング素子(Q51b,Q52b,Q53b)はオンしているため、下アーム側スイッチング素子(Q51b,Q52b,Q53b)にはオン抵抗によるオン電圧が発生する。オン抵抗は、モータ(15)回転時の下アーム側スイッチング素子(Q51b,Q52b,Q53b)へのモータ電流(Im)による温度上昇に応じて、大きくなる。また、下アーム側スイッチング素子(Q51b,Q52b,Q53b)のオン時に仮に昇圧動作が行われていないとすると、図3〜5の回路構成上、直流電圧(Vdc2)とオン電圧との差がブートコンデンサ(C80)の両端電圧、即ちブート電圧(Vb)となる。従って、オン電圧が大きい程、ブート電圧(Vb)は低くなってしまう。
<Operation of inverter drive device>
As described above, since the lower arm side switching elements (Q51b, Q52b, Q53b) are on during the charging operation of each bootstrap circuit (80, 81, 82), the lower arm side switching elements (Q51b, Q52b, An on-voltage due to on-resistance is generated in Q53b). The on-resistance increases as the temperature rises due to the motor current (Im) to the lower arm switching elements (Q51b, Q52b, Q53b) when the motor (15) rotates. If the step-up operation is not performed when the lower arm switching element (Q51b, Q52b, Q53b) is turned on, the difference between the DC voltage (Vdc2) and the on-voltage is booted due to the circuit configuration of FIGS. This is the voltage across the capacitor (C80), that is, the boot voltage (Vb). Therefore, the boot voltage (Vb) decreases as the ON voltage increases.

また、上アーム側スイッチング素子(Q51a,Q52a,Q53a)をオンさせておくのに必要な当該スイッチング素子(Q51a,Q52a,Q53a)への電流量に対して、各ブートストラップ回路(80,81,82)の充電量が十分でないと、上アーム側スイッチング素子(Q51a,Q52a,Q53a)のオン時には、ブート電圧(Vb)の低下が著しくなる。   In addition, each bootstrap circuit (80, 81, Q53a, Q52a, Q53a) is supplied to each of the bootstrap circuits (80, 81, If the charge amount of 82) is not sufficient, the boot voltage (Vb) is significantly reduced when the upper arm side switching elements (Q51a, Q52a, Q53a) are turned on.

ブート電圧(Vb)の低下は、場合によっては上アーム側スイッチング素子(Q51a,Q52a,Q53a)の駆動を妨げる。電流駆動型の半導体素子で構成された上アーム側スイッチング素子(Q51a,Q52a,Q53a)では、図2に示すように、上アーム側スイッチング素子(Q51a,Q52a,Q53a)がオンするために最低限必要となる制御端子への制御電圧の閾値(図2のVGS)が、電圧駆動型に比して小さい。そのため、ブート電圧(Vb)が低下すると、当該ブート電圧(Vb)を動作電圧とする上アーム側駆動回路(71,72,73)の出力電圧が閾値以下となり、上アーム側スイッチング素子(Q51a,Q52a,Q53a)が駆動できなくなる虞がある。 The decrease in the boot voltage (Vb) may prevent the upper arm side switching elements (Q51a, Q52a, Q53a) from being driven in some cases. As shown in FIG. 2, the upper arm side switching elements (Q51a, Q52a, Q53a) composed of current-driven semiconductor elements are at least as the upper arm side switching elements (Q51a, Q52a, Q53a) are turned on. The threshold value of the control voltage to the required control terminal (V GS in FIG. 2) is smaller than that of the voltage drive type. Therefore, when the boot voltage (Vb) decreases, the output voltage of the upper arm side drive circuit (71, 72, 73) using the boot voltage (Vb) as the operating voltage becomes lower than the threshold value, and the upper arm side switching element (Q51a, Q52a, Q53a) may not be driven.

そこで、本実施形態1に係るインバータ駆動装置(70)は、ブート電圧(Vb)が低下する虞のあるモータ(15)の状態に応じて、昇圧回路(77,78,79)を動作させてブート電圧(Vb)の低下を防ぐ。モータ(15)の状態としては、以下のパターン1〜3が挙げられる。
パターン1:モータ(15)が起動状態である場合
パターン2:モータ(15)の回転数が所定回転数よりも低い状態となった場合
パターン3:モータ電流(Im)の値が所定値よりも高い状態である場合
上記パターン1〜3は、インバータ回路(50)の負荷が比較的高い状態と言える。特に、パターン1,2では、モータ(15)の回転数を上昇させるため、上アーム側スイッチング素子(Q51a,Q52a,Q53a)がオンする時間も増加する。すると、上アーム側駆動回路(71,72,73)から上アーム側スイッチング素子(Q51a,Q52a,Q53a)への電流の積算量やモータ電流(Im)も増加する。パターン3には、過電流の状態が挙げられる。
Therefore, the inverter drive device (70) according to the first embodiment operates the booster circuit (77, 78, 79) in accordance with the state of the motor (15) where the boot voltage (Vb) may decrease. Prevent boot voltage (Vb) from dropping. Examples of the state of the motor (15) include the following patterns 1 to 3.
Pattern 1: When the motor (15) is in the activated state Pattern 2: When the rotational speed of the motor (15) is lower than the predetermined rotational speed Pattern 3: The value of the motor current (Im) is lower than the predetermined value When the state is high The patterns 1 to 3 can be said to be a state in which the load of the inverter circuit (50) is relatively high. In particular, in patterns 1 and 2, since the rotational speed of the motor (15) is increased, the time during which the upper arm side switching elements (Q51a, Q52a, Q53a) are turned on also increases. Then, the integrated amount of current from the upper arm side drive circuit (71, 72, 73) to the upper arm side switching elements (Q51a, Q52a, Q53a) and the motor current (Im) also increase. Pattern 3 includes an overcurrent state.

次に、インバータ駆動装置(70)の動作について、図6及び図7を用いて説明する。図6は、実施形態1に係るインバータ駆動装置(70)の全体的な動作を表すフローチャートである。図7は、上記パターン2及びパターン3の場合の、ブート電圧(Vb)及びスイッチ(S77)の動作の経時的変化を表したタイミングチャートである。   Next, operation | movement of an inverter drive device (70) is demonstrated using FIG.6 and FIG.7. FIG. 6 is a flowchart showing the overall operation of the inverter drive device (70) according to the first embodiment. FIG. 7 is a timing chart showing temporal changes in the operation of the boot voltage (Vb) and the switch (S77) in the case of the pattern 2 and the pattern 3 described above.

図6に示すように、コントローラ(86)は、モータ(15)を起動させる内容の運転指令を受け取ると(ステップS1)、インバータ回路(50)を駆動させてモータ(15)を起動させると共に、各昇圧回路(77,78,79)をオンさせる。これにより、スイッチ(S77)がオン及びオフを第1所定デューティ比で繰り返すことで、各昇圧回路(77,78,79)は、直流電圧(Vdc2)の昇圧動作を開始する(ステップS2)。   As shown in FIG. 6, when the controller (86) receives the operation command for starting the motor (15) (step S1), the controller (86) drives the inverter circuit (50) to start the motor (15). Each booster circuit (77, 78, 79) is turned on. Accordingly, the switch (S77) is repeatedly turned on and off at the first predetermined duty ratio, whereby each booster circuit (77, 78, 79) starts the boosting operation of the DC voltage (Vdc2) (step S2).

次いで、コントローラ(86)は、ホール素子の検出結果から現時点でのモータ(15)の回転数を求め、電流検出回路(60)の検出結果から現時点でのモータ電流(Im)を求める。モータ(15)の回転数が所定回転数よりも低い場合(ステップS3のYes)、または、モータ電流(Im)の値が所定値よりも高い場合(ステップS4のYes)、昇圧回路(77,78,79)は、スイッチ(S77)のデューティ比を第1所定デューティ比からこれより大きい第2所定デューティ比へと増大させる(ステップS5)。これにより、昇圧量が上昇するため、ブート電圧(Vb)は、第1所定デューティ比の場合よりも高くなる。   Next, the controller (86) obtains the current rotational speed of the motor (15) from the detection result of the Hall element, and obtains the current motor current (Im) from the detection result of the current detection circuit (60). When the rotational speed of the motor (15) is lower than the predetermined rotational speed (Yes in step S3), or when the value of the motor current (Im) is higher than the predetermined value (Yes in step S4), the booster circuit (77, 78, 79) increase the duty ratio of the switch (S77) from the first predetermined duty ratio to a second predetermined duty ratio larger than this (step S5). As a result, the boost amount increases, so that the boot voltage (Vb) becomes higher than in the case of the first predetermined duty ratio.

モータ(15)の回転数が所定回転数よりも高く(ステップS3のNo)、且つ、モータ電流(Im)の値が所定値よりも低い場合(ステップS4のNo)、スイッチ(S77)のデューティ比は、第1所定デューティ比に保たれる。   When the rotational speed of the motor (15) is higher than the predetermined rotational speed (No in step S3) and the value of the motor current (Im) is lower than the predetermined value (No in step S4), the duty of the switch (S77) The ratio is maintained at the first predetermined duty ratio.

上記ステップS3〜S5の動作は、同期運転(いわゆる通常運転)が開始されるまでの間、繰り返し行われる(ステップS6のNo)。同期運転の開始後(ステップS6のYes)、昇圧回路(77,78,79)はオフとなり、昇圧動作は一旦終了する(ステップS7)。   The operations in steps S3 to S5 are repeated until the synchronous operation (so-called normal operation) is started (No in step S6). After the synchronous operation is started (Yes in step S6), the booster circuit (77, 78, 79) is turned off, and the boosting operation is temporarily ended (step S7).

ステップS7の後も、コントローラ(86)は、最新のホール素子の検出結果及び電流検出回路(60)の検出結果から、その時々のモータ(15)の回転数及びモータ電流(Im)を求める。モータ(15)の回転数が所定回転数よりも低い場合(ステップS8のYes)、または、モータ電流(Im)の値が所定値よりも高い場合(ステップS11のYes)、昇圧回路(77,78,79)は、再び昇圧動作を開始し(ステップS9,S12)、モータ(15)の回転数またはモータ電流(Im)の値に応じてスイッチ(S77)のデューティ比を可変させる(ステップS10,S13)。これにより、昇圧量は、モータ(15)の回転数またはモータ電流(Im)の値に応じて高くなるように調整され、ブート電圧(Vb)は、第1所定デューティ比の場合よりも高くなる。   Even after step S7, the controller (86) obtains the rotational speed and motor current (Im) of the motor (15) at that time from the latest detection result of the Hall element and the detection result of the current detection circuit (60). When the rotational speed of the motor (15) is lower than the predetermined rotational speed (Yes in step S8), or when the value of the motor current (Im) is higher than the predetermined value (Yes in step S11), the booster circuit (77, 78, 79) starts the boosting operation again (steps S9, S12), and varies the duty ratio of the switch (S77) according to the rotation speed of the motor (15) or the value of the motor current (Im) (step S10). , S13). As a result, the boost amount is adjusted so as to increase according to the rotation speed of the motor (15) or the value of the motor current (Im), and the boot voltage (Vb) becomes higher than in the case of the first predetermined duty ratio. .

モータ(15)の回転数が所定回転数よりも高く(ステップS8のNo)、且つ、モータ電流(Im)の値が所定値よりも低い場合(ステップS11のNo)、昇圧回路(77,78,79)は、未だ昇圧動作中であれば、オフして昇圧動作を停止する(ステップS14)。   When the rotational speed of the motor (15) is higher than the predetermined rotational speed (No in Step S8) and the value of the motor current (Im) is lower than the predetermined value (No in Step S11), the booster circuit (77, 78 , 79) is turned off if the step-up operation is still in progress, and the step-up operation is stopped (step S14).

ステップS8からステップS14の動作は、モータ(15)を駆動停止させる旨の運転指令をコントローラ(86)が受け取るまで(ステップS15のNo)、繰り返し行われる。モータ(15)を駆動停止させる旨の運転指令をコントローラ(86)が受け取った場合(ステップS15のYes)、インバータ駆動装置(70)は、一連の動作を終了する。   The operations from step S8 to step S14 are repeated until the controller (86) receives an operation command to stop driving the motor (15) (No in step S15). When the controller (86) receives an operation command to stop driving the motor (15) (Yes in step S15), the inverter drive device (70) ends a series of operations.

図7の(A)は、上記ステップS8〜S10及びS14の一例を表している。この図では、モータ(15)の回転数が所定回転数を下回る間、昇圧動作が行われている。特に、モータ(15)の回転数と所定回転数との差が大きい程、スイッチ(S77)のデューティ比は増え、逆にモータ(15)の回転数と所定回転数との差が小さい程、スイッチ(S77)のデューティ比は減っている。   FIG. 7A shows an example of steps S8 to S10 and S14. In this figure, the step-up operation is performed while the rotational speed of the motor (15) falls below a predetermined rotational speed. In particular, the greater the difference between the rotational speed of the motor (15) and the predetermined rotational speed, the greater the duty ratio of the switch (S77). Conversely, the smaller the difference between the rotational speed of the motor (15) and the predetermined rotational speed, The duty ratio of the switch (S77) is decreasing.

図7の(B)は、上記ステップS11〜S14の一例を表している。この図では、周期的に流れるモータ電流(Im)のピーク値が所定値を上回っている間、昇圧動作が行われている。特に、モータ電流(Im)のピーク値と所定値との差が大きい程、スイッチ(S77)のデューティ比は増え、逆にモータ電流(Im)の値と所定値との差が小さい程、スイッチ(S77)のデューティ比は減っている。   FIG. 7B shows an example of steps S11 to S14. In this figure, the boosting operation is performed while the peak value of the periodically flowing motor current (Im) exceeds a predetermined value. In particular, the greater the difference between the peak value of the motor current (Im) and the predetermined value, the greater the duty ratio of the switch (S77). Conversely, the smaller the difference between the motor current (Im) value and the predetermined value, the more the switch The duty ratio of (S77) is decreasing.

図7の(A)(B)のいずれも、ブート電圧(Vb)は基準値以上となっている。   7A and 7B, the boot voltage (Vb) is equal to or higher than the reference value.

なお、基準値は、例えば上アーム側スイッチング素子(Q51a,Q52a,Q53a)をオンさせるために最低限必要となる上アーム側駆動回路(71,72,73)の動作電圧の値に決定されることができる。所定回転数及び所定値は、例えばブート電圧(Vb)が基準値にまで低下した場合の、モータ(15)の回転数及びモータ電流(Im)の値に決定することができる。   The reference value is determined, for example, as the value of the operating voltage of the upper arm side drive circuit (71, 72, 73) that is at least necessary to turn on the upper arm side switching element (Q51a, Q52a, Q53a). be able to. The predetermined rotation speed and the predetermined value can be determined, for example, as the rotation speed and motor current (Im) of the motor (15) when the boot voltage (Vb) is reduced to the reference value.

<実施形態1の効果>
本実施形態1に係るインバータ駆動装置(70)によれば、モータ(15)の状態に応じて必要な場合に、昇圧回路(77,78,79)は昇圧動作を行い、ブートコンデンサ(C80)は昇圧後電圧を充放電する。これにより、上アーム側駆動回路(71,72,73)の動作電圧であるブート電圧(Vb)の低下が防がれる。従って、上アーム側駆動回路(71,72,73)は安定して動作を行うことができる。
<Effect of Embodiment 1>
According to the inverter drive device (70) according to the first embodiment, when necessary according to the state of the motor (15), the booster circuit (77, 78, 79) performs a boost operation, and the boot capacitor (C80). Charges and discharges the voltage after boosting. This prevents a decrease in the boot voltage (Vb) that is the operating voltage of the upper arm side drive circuit (71, 72, 73). Therefore, the upper arm side drive circuit (71, 72, 73) can operate stably.

また、モータ(15)の起動時(パターン1)、モータ(15)の回転数が所定回転数以下である場合(パターン2)、及びモータ(15)に流れる電流(Im)の値が所定値よりも高い場合(パターン3)のいずれか1つが成立した場合、昇圧回路(77,78,79)による昇圧動作が行われ、昇圧後電圧が上アーム側駆動回路(71,72,73)に供給される。従って、上記パターン1〜3のいずれか1つが成立しており、たとえ上アーム側駆動回路(71,72,73)から上アーム側スイッチング素子(Q51a,Q52a,Q53a)の制御端子へと流れる電流量が比較的多くても、上アーム側スイッチング素子(Q51a,Q52a,Q53a)の動作電圧であるブート電圧(Vb)の低下が防がれる。   In addition, when the motor (15) is started (pattern 1), when the rotation speed of the motor (15) is less than or equal to the predetermined rotation speed (pattern 2), and the value of the current (Im) flowing through the motor (15) If any one of the above cases (pattern 3) is established, the boost operation by the boost circuit (77, 78, 79) is performed, and the boosted voltage is applied to the upper arm side drive circuit (71, 72, 73). Supplied. Therefore, any one of the above patterns 1 to 3 is established, and even if the current flows from the upper arm side drive circuit (71, 72, 73) to the control terminal of the upper arm side switching element (Q51a, Q52a, Q53a). Even if the amount is relatively large, the boot voltage (Vb), which is the operating voltage of the upper arm side switching elements (Q51a, Q52a, Q53a), can be prevented from decreasing.

また、昇圧回路(77,78,79)が昇圧チョッパ回路で構成されている。昇圧回路(77,78,79)がこのような簡単な構成であるため、モータ(15)の回転数またはモータ電流(Im)の値に応じて昇圧チョッパ回路に含まれるスイッチ(S77)のデューティ比が可変することで、昇圧量の調整が簡単にできる。   The booster circuit (77, 78, 79) is composed of a boost chopper circuit. Since the booster circuit (77, 78, 79) has such a simple configuration, the duty of the switch (S77) included in the booster chopper circuit according to the rotation speed of the motor (15) or the value of the motor current (Im) By adjusting the ratio, the amount of boosting can be easily adjusted.

また、モータ(15)の状態が昇圧動作を必要としない状態である場合、昇圧動作は行われない。この場合、ブートストラップ回路(80,81,82)は、直流電圧(Vdc2)を充放電するため、上アーム側駆動回路(71,72,73)には、直流電圧(Vdc2)が動作電圧として供給される。従って、ブートストラップ回路(80,81,82)の寿命を長く保つと共に、昇圧回路(77,78,79)における電力損失を抑えることができる。   Further, when the state of the motor (15) does not require the boosting operation, the boosting operation is not performed. In this case, since the bootstrap circuit (80, 81, 82) charges and discharges the DC voltage (Vdc2), the upper arm side drive circuit (71, 72, 73) has the DC voltage (Vdc2) as the operating voltage. Supplied. Therefore, the life of the bootstrap circuit (80, 81, 82) can be kept long and power loss in the booster circuit (77, 78, 79) can be suppressed.

<実施形態1の変形例1>
インバータ駆動装置(70)は、図6のステップS10及びS13の後、更に図8の動作を行っても良い。図8は、ブート電圧(Vb)が所定範囲内となるように昇圧量の調整が行われる場合の動作を表すフローチャートである。
<Modification 1 of Embodiment 1>
The inverter drive device (70) may further perform the operation of FIG. 8 after steps S10 and S13 of FIG. FIG. 8 is a flowchart showing the operation when the boost amount is adjusted so that the boot voltage (Vb) is within a predetermined range.

図6のステップS10,S13の動作が行われた際、インバータ駆動装置(70)内にて、ブート電圧(Vb)の検出が行われる(ステップS21)。ブート電圧(Vb)が所定範囲内ではあるが、ブート電圧(Vb)と所定範囲の上限電圧値との電圧差が第1電圧差より小さい場合(ステップS22のYes)、昇圧回路(77,78,79)は、スイッチ(S77)のデューティ比を直前のデューティ比から減少させることで、昇圧量を下げる調整を行う(ステップS23)。ブート電圧(Vb)が所定範囲内ではあるが、ブート電圧(Vb)と所定範囲の下限電圧値との電圧差が第2電圧差より小さい場合(ステップS24のYes)、昇圧回路(77,78,79)は、スイッチ(S77)のデューティ比を直前のデューティ比から増大させることで、昇圧量を上げる調整を行う(ステップS25)。ブート電圧(Vb)が所定範囲内であって、ブート電圧(Vb)と上限電圧値との電圧差が第1電圧差よりも大きく、且つブート電圧(Vb)と下限電圧値との電圧差が第2電圧差よりも大きい場合、ステップS10,S13の状態が保たれる。   When the operations in steps S10 and S13 in FIG. 6 are performed, the boot voltage (Vb) is detected in the inverter drive device (70) (step S21). When the boot voltage (Vb) is within the predetermined range, but the voltage difference between the boot voltage (Vb) and the upper limit voltage value within the predetermined range is smaller than the first voltage difference (Yes in step S22), the booster circuit (77, 78 , 79) adjusts the boost amount to decrease by reducing the duty ratio of the switch (S77) from the immediately preceding duty ratio (step S23). When the boot voltage (Vb) is within the predetermined range, but the voltage difference between the boot voltage (Vb) and the lower limit voltage value of the predetermined range is smaller than the second voltage difference (Yes in step S24), the booster circuit (77, 78 , 79) performs adjustment to increase the boosting amount by increasing the duty ratio of the switch (S77) from the immediately preceding duty ratio (step S25). The boot voltage (Vb) is within a predetermined range, the voltage difference between the boot voltage (Vb) and the upper limit voltage value is larger than the first voltage difference, and the voltage difference between the boot voltage (Vb) and the lower limit voltage value is When it is larger than the second voltage difference, the states of steps S10 and S13 are maintained.

この動作により、ブート電圧(Vb)、即ち上アーム側駆動回路(71,72,73)の動作電圧の変動は、所定範囲内に抑えられる。そのため、上アーム側駆動回路(71,72,73)は、より安定して動作を行うことができる。   By this operation, the variation of the boot voltage (Vb), that is, the operating voltage of the upper arm side drive circuit (71, 72, 73) is suppressed within a predetermined range. Therefore, the upper arm side drive circuit (71, 72, 73) can operate more stably.

なお、所定範囲は、例えば、上アーム側駆動回路(71,72,73)が問題なく動作することのできる動作電圧範囲に決定されることができる。第1電圧差及び第2電圧差は、ブートコンデンサ(C80)の容量等を考慮して適宜決定され、昇圧量の上げ幅及び下げ幅は、ブート電圧(Vb)が所定範囲外とならない程度に適宜決定されることができる。   The predetermined range can be determined, for example, as an operating voltage range in which the upper arm drive circuit (71, 72, 73) can operate without any problem. The first voltage difference and the second voltage difference are appropriately determined in consideration of the capacity of the boot capacitor (C80) and the like, and the increase amount and the decrease amount of the boost amount are appropriate so that the boot voltage (Vb) does not fall outside the predetermined range. Can be determined.

<実施形態1の変形例2>
図9に示すように、ブートストラップ回路(80)と上アーム側駆動回路(71)との間に、上アーム側電源回路(87)が更に設けられていてもよい。上アーム側電源回路(87)の入力端子及び出力端子は、ブートコンデンサ(C80)の両端に接続され、出力端子は、上アーム側駆動回路(71)のPchトランジスタ(71a)のエミッタ端子に接続されている。上アーム側電源回路(87)は、例えばスイッチング電源であって、ブート電圧(Vb)を安定した電圧に変換して上アーム側駆動回路(71)に供給する。
<Modification 2 of Embodiment 1>
As shown in FIG. 9, an upper arm side power supply circuit (87) may be further provided between the bootstrap circuit (80) and the upper arm side drive circuit (71). The input terminal and output terminal of the upper arm side power circuit (87) are connected to both ends of the boot capacitor (C80), and the output terminal is connected to the emitter terminal of the Pch transistor (71a) of the upper arm side drive circuit (71) Has been. The upper arm side power supply circuit (87) is, for example, a switching power supply, and converts the boot voltage (Vb) into a stable voltage and supplies it to the upper arm side drive circuit (71).

また、下アーム側においても、上アーム側電源回路(87)と同様、下アーム側電源回路(89)が設けられていてもよい。   On the lower arm side, a lower arm side power circuit (89) may be provided in the same manner as the upper arm side power circuit (87).

インバータ回路(50)の他相においても、各種電源回路(87,89)が設けられてもよい。   Various power supply circuits (87, 89) may also be provided in the other phase of the inverter circuit (50).

<実施形態1の変形例3>
インバータ駆動装置(70)が備える昇圧回路の数は、図1に示すように、3相分の各上アーム側駆動回路(71,72,73)に対応して3つではなく、1つであっても良い。各相に対応するブートストラップ回路(80,81,82)それぞれがダイオードを有しているため、1つの昇圧回路は、各蓄電回路(80,81,82)に昇圧電圧を供給することができる。
≪実施形態2≫
本実施形態2では、昇圧回路(77,78,79)がチャージポンプ回路で構成されている。
<Modification 3 of Embodiment 1>
As shown in FIG. 1, the number of booster circuits provided in the inverter drive device (70) is one instead of three corresponding to the upper arm side drive circuits (71, 72, 73) for three phases. There may be. Since each bootstrap circuit (80, 81, 82) corresponding to each phase has a diode, one booster circuit can supply a boosted voltage to each power storage circuit (80, 81, 82). .
<< Embodiment 2 >>
In the second embodiment, the booster circuit (77, 78, 79) is constituted by a charge pump circuit.

なお、実施形態1と実施形態2とでは、昇圧回路(77,78,79)の構成が異なるが、その他の構成は上記実施形態1と同様である。故に、以下では、昇圧回路(77,78,79)の構成及び昇圧動作、インバータ駆動装置(70)の動作について説明する。   The first embodiment and the second embodiment are different in the configuration of the booster circuit (77, 78, 79), but the other configurations are the same as those in the first embodiment. Therefore, the configuration of the booster circuit (77, 78, 79), the boosting operation, and the operation of the inverter driving device (70) will be described below.

<昇圧回路の構成及び昇圧動作>
図10は、実施形態2に係るインバータ回路(50)の一相分のスイッチング素子対(51)及びこれに接続されたインバータ駆動装置(70)の構成を表す図である。図11は、昇圧回路(77)がオフした場合の昇圧回路(77)内の電流経路を表している。図12及び図13は、充電動作中の昇圧回路(77)内の電流経路を表している。
<Configuration of boosting circuit and boosting operation>
FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a switching element pair (51) for one phase of the inverter circuit (50) according to the second embodiment and an inverter driving device (70) connected thereto. FIG. 11 shows a current path in the booster circuit (77) when the booster circuit (77) is turned off. 12 and 13 show current paths in the booster circuit (77) during the charging operation.

図10〜13に示すように、昇圧回路(77)は、直流電源(Reg177)、4つのスイッチ(S177a,S177b,S177c,S177d)、及び2つの昇圧コンデンサ(C177a,C177b)を有する。   As shown in FIGS. 10 to 13, the booster circuit (77) includes a DC power supply (Reg177), four switches (S177a, S177b, S177c, S177d), and two boost capacitors (C177a, C177b).

4つのスイッチ(S177a,S177b,S177c,S177d)は、それぞれMOS−FETで構成され、その制御端子は、コントローラ(86)に接続されている。互いに直列に接続された2つのスイッチ(S177a,S177b)と、互いに直列に接続された2つのスイッチ(S177c,S177d)とは、直流電源(Reg177)に対し並列に接続されている。   Each of the four switches (S177a, S177b, S177c, S177d) is composed of a MOS-FET, and its control terminal is connected to the controller (86). Two switches (S177a, S177b) connected in series with each other and two switches (S177c, S177d) connected in series with each other are connected in parallel to the DC power supply (Reg177).

昇圧コンデンサ(C177a)(以下、第1昇圧コンデンサ)の各端子は、スイッチ(S177a,S177b)同士の接続点及びスイッチ(S177c,S177d)同士の接続点に接続されている。昇圧コンデンサ(C177b)(以下、第2昇圧コンデンサ)の両端は、直流電源(Reg177)の負側端子に接続された各スイッチ(S177b,S177d)の端子間に接続されている。   Each terminal of the boost capacitor (C177a) (hereinafter referred to as a first boost capacitor) is connected to a connection point between the switches (S177a, S177b) and a connection point between the switches (S177c, S177d). Both ends of the boost capacitor (C177b) (hereinafter, second boost capacitor) are connected between the terminals of the switches (S177b, S177d) connected to the negative terminal of the DC power supply (Reg177).

図11に示すように、昇圧回路(77)がオフの場合、スイッチ(S177a,S177b)がオンし、スイッチ(S177c,S177d)がオフする。すると、矢印で示す電流経路が形成され、第2昇圧コンデンサ(C177b)は直流電源(Reg177)の直流電圧(Vdc2)を充電する。この際、上アーム側スイッチング素子(Q51a)がオフし下アーム側スイッチング素子(Q51b)がオンしていれば、ブートコンデンサ(C80)は、直流電圧(Vdc2)の充放電を行う。   As shown in FIG. 11, when the booster circuit (77) is off, the switches (S177a, S177b) are turned on and the switches (S177c, S177d) are turned off. Then, a current path indicated by an arrow is formed, and the second boost capacitor (C177b) charges the DC voltage (Vdc2) of the DC power supply (Reg177). At this time, if the upper arm side switching element (Q51a) is turned off and the lower arm side switching element (Q51b) is turned on, the boot capacitor (C80) charges and discharges the DC voltage (Vdc2).

昇圧回路(77)がオンの場合、先ずは図12に示すように、スイッチ(S177a,S177d)がオンし、スイッチ(S177b,S177c)がオフする。すると、図12の矢印で示す電流経路が形成され、第1昇圧コンデンサ(C177a)は、直流電圧(Vdc2)を充電する(第1充電動作)。次いで、図13に示すように、スイッチ(S177a,S177d)がオフし、スイッチ(S177b,S177c)がオンする。すると、図13の矢印で示す電流経路が形成され、第2昇圧コンデンサ(C177b)には、直流電源(Reg177)の直流電圧(Vdc2)と第1昇圧コンデンサ(C177a)の両端電圧(即ち、直流電圧(Vdc2))とを合計した電圧、つまりは直流電圧(Vdc2)の2倍の電圧が充電される(第2充電動作)。   When the booster circuit (77) is on, first, as shown in FIG. 12, the switches (S177a, S177d) are turned on and the switches (S177b, S177c) are turned off. Then, a current path indicated by an arrow in FIG. 12 is formed, and the first boost capacitor (C177a) charges the DC voltage (Vdc2) (first charging operation). Next, as shown in FIG. 13, the switches (S177a, S177d) are turned off and the switches (S177b, S177c) are turned on. Then, a current path indicated by an arrow in FIG. 13 is formed, and the second boost capacitor (C177b) has a DC voltage (Vdc2) of the DC power supply (Reg177) and a voltage across the first boost capacitor (C177a) (that is, DC voltage). Voltage (Vdc2)), that is, a voltage twice the DC voltage (Vdc2) is charged (second charging operation).

これにより、昇圧回路(77)は、第2昇圧コンデンサ(C177b)が充電した直流電圧(Vdc2)の2倍の電圧を、昇圧後電圧として出力する。この際、上アーム側スイッチング素子(Q51a)がオフし下アーム側スイッチング素子(Q51b)がオンしていれば、ブートコンデンサ(C80)は、上記昇圧後電圧の充放電を行う。   As a result, the booster circuit (77) outputs a voltage that is twice the DC voltage (Vdc2) charged by the second boost capacitor (C177b) as the boosted voltage. At this time, if the upper arm side switching element (Q51a) is turned off and the lower arm side switching element (Q51b) is turned on, the boot capacitor (C80) charges and discharges the boosted voltage.

なお、各スイッチ(S177a,S177b,S177c,S177d)のオン及びオフの周期及びデューティ比は、一定であってもよいし、モータ(15)の回転数やモータ電流(Im)の量に応じて可変されてもよい。オン及びオフの周期及びデューティ比の少なくとも1つが可変される場合、昇圧量の調整が可能となる。   The on / off cycle and duty ratio of each switch (S177a, S177b, S177c, S177d) may be constant, depending on the number of rotations of the motor (15) and the amount of motor current (Im). It may be variable. When at least one of the on and off cycles and the duty ratio is variable, the boost amount can be adjusted.

他の昇圧回路(78,79)は、昇圧回路(77)と同様の構成を有する。   The other booster circuits (78, 79) have the same configuration as the booster circuit (77).

<インバータ駆動装置の動作>
図14は、実施形態2に係るインバータ駆動装置(70)の全体的な動作を表すフローチャートである。ここでは、説明を簡単にするため、昇圧動作中の各スイッチ(S177a,S177b,S177c,S177d)のオン及びオフの周期、ならびにデューティ比が一定である場合を例に採る。
<Operation of inverter drive device>
FIG. 14 is a flowchart showing the overall operation of the inverter drive device (70) according to the second embodiment. Here, in order to simplify the description, an example in which the ON / OFF cycle and the duty ratio of each switch (S177a, S177b, S177c, S177d) during the boosting operation are constant is taken.

コントローラ(86)は、モータ(15)を起動させる内容の運転指令を受け取ると(ステップS41)、インバータ回路(50)を駆動させてモータ(15)を起動させる。昇圧回路(77,78,79)は、同期運転(いわゆる通常運転)が開始されるまでの間(ステップS43のNo)、第1充電動作及び第2充電動作を繰り返し行うことで昇圧動作を行う(ステップS42)。この間、ブートコンデンサ(C80)は、昇圧後電圧を充放電し、上アーム側駆動回路(71,72,73)には、昇圧後電圧が動作電圧として供給される。   When the controller (86) receives the operation command for starting the motor (15) (step S41), the controller (86) drives the inverter circuit (50) to start the motor (15). The booster circuit (77, 78, 79) performs the boosting operation by repeatedly performing the first charging operation and the second charging operation until the synchronous operation (so-called normal operation) is started (No in step S43). (Step S42). During this time, the boot capacitor (C80) charges and discharges the boosted voltage, and the boosted voltage is supplied as the operating voltage to the upper arm side drive circuits (71, 72, 73).

同期運転の開始後(ステップS43のYes)、昇圧回路(77,78,79)はオフとなり、昇圧動作は一旦終了する(ステップS44)。これにより、上アーム側駆動回路(71,72,73)には、直流電圧(Vdc2)が動作電圧として供給されるようになる。   After the start of the synchronous operation (Yes in step S43), the booster circuit (77, 78, 79) is turned off and the boosting operation is temporarily ended (step S44). As a result, the DC voltage (Vdc2) is supplied as the operating voltage to the upper arm side drive circuits (71, 72, 73).

ステップS44の後、モータ(15)の回転数が所定回転数よりも低い場合(ステップS45のYes)、または、モータ電流(Im)の値が所定値よりも高い場合(ステップS46のYes)、各昇圧回路(77,78,79)は、再びオンして昇圧動作を開始する(ステップS47)。これにより、上アーム側駆動回路(71,72,73)には、再び昇圧後電圧が供給される。   After Step S44, when the rotational speed of the motor (15) is lower than the predetermined rotational speed (Yes in Step S45), or when the value of the motor current (Im) is higher than the predetermined value (Yes in Step S46), Each booster circuit (77, 78, 79) is turned on again to start a boost operation (step S47). As a result, the boosted voltage is again supplied to the upper arm side drive circuits (71, 72, 73).

モータ(15)の回転数が所定回転数よりも高く(ステップS45のNo)、且つ、モータ電流(Im)の値が所定値よりも低い場合(ステップS46のNo)、昇圧回路(77,78,79)は、未だ昇圧動作中であれば、オフして昇圧動作を停止する(ステップS48)。   When the rotational speed of the motor (15) is higher than the predetermined rotational speed (No in Step S45) and the value of the motor current (Im) is lower than the predetermined value (No in Step S46), the booster circuit (77, 78 , 79) is turned off if the step-up operation is still in progress, and the step-up operation is stopped (step S48).

ステップS45以降の動作は、モータ(15)を駆動停止させる旨の運転指令をコントローラ(86)が受け取るまで(ステップS49のNo)、繰り返し行われる。モータ(15)を駆動停止させる旨の運転指令をコントローラ(86)が受け取った場合(ステップS49のYes)、インバータ駆動装置(70)は、一連の動作を終了する。   The operations after step S45 are repeated until the controller (86) receives an operation command for stopping the driving of the motor (15) (No in step S49). When the controller (86) receives an operation command to stop driving the motor (15) (Yes in step S49), the inverter drive device (70) ends a series of operations.

図15では、ブート電圧(Vb)及び各スイッチ(S177a,S177b,S177c,S177d)の動作の経時的変化を、上記ステップS45,S47が行われた場合(即ちパターン2の場合)と、上記ステップS46,S47が行われた場合(即ちパターン3の場合)とで分けて表している。図15の(A)では、モータ(15)の回転数が所定回転数を下回る間、昇圧動作が行われている。図15の(B)では、周期的に流れるモータ電流(Im)のピーク値が所定値を上回っている間、昇圧動作が行われている。図15の(A)(B)のいずれも、ブート電圧(Vb)は基準値以上となっている。   In FIG. 15, the change over time of the boot voltage (Vb) and the operation of each switch (S177a, S177b, S177c, S177d) is shown when the above steps S45 and S47 are performed (that is, in the case of pattern 2) and the above steps. The case where S46 and S47 are performed (that is, the case of pattern 3) is shown separately. In FIG. 15A, the boosting operation is performed while the rotational speed of the motor (15) is lower than the predetermined rotational speed. In FIG. 15B, the boosting operation is performed while the peak value of the periodically flowing motor current (Im) exceeds a predetermined value. 15A and 15B, the boot voltage (Vb) is equal to or higher than the reference value.

<実施形態2の効果>
本実施形態2に係るインバータ駆動装置(70)によれば、昇圧回路(77,78,79)がチャージポンプ回路で構成されていても、パターン1〜3のいずれか1つが成立した場合に、昇圧回路(77,78,79)は昇圧動作を行い、ブートコンデンサ(C80)は昇圧後電圧を充放電する。従って、上記実施形態1と同様、ブート電圧(Vb)の低下が防がれ、上アーム側駆動回路(71,72,73)は安定して動作を行うことができる。
<Effect of Embodiment 2>
According to the inverter drive device (70) according to the second embodiment, even when the booster circuit (77, 78, 79) is configured by a charge pump circuit, when any one of the patterns 1 to 3 is established, The booster circuit (77, 78, 79) performs a boost operation, and the boot capacitor (C80) charges and discharges the boosted voltage. Therefore, as in the first embodiment, the boot voltage (Vb) is prevented from decreasing, and the upper arm side drive circuits (71, 72, 73) can operate stably.

また、同期運転時のように昇圧動作が必要ではない場合には、上アーム側駆動回路(71,72,73)には、直流電圧(Vdc2)が動作電圧として供給される。従って、ブートストラップ回路(80,81,82)の寿命を長く保つと共に、昇圧回路(77,78,79)における電力損失を抑えることができる。   Further, when the step-up operation is not required as in the synchronous operation, the upper arm side drive circuit (71, 72, 73) is supplied with the DC voltage (Vdc2) as the operation voltage. Therefore, the life of the bootstrap circuit (80, 81, 82) can be kept long and power loss in the booster circuit (77, 78, 79) can be suppressed.

<実施形態2の変形例1>
図8と同様、ブート電圧(Vb)が所定範囲内を保つように、ブート電圧(Vb)の値に応じて各スイッチ(S177a,S177b,S177c,S177d)のオン及びオフの周期及びデューティ比の少なくとも1つが可変させてもよい。これにより、昇圧量が調整されるため、上アーム側駆動回路(71,72,73)は、より安定して動作を行うことができる。
<Modification 1 of Embodiment 2>
As in FIG. 8, the on / off cycle and duty ratio of each switch (S177a, S177b, S177c, S177d) according to the value of the boot voltage (Vb) so that the boot voltage (Vb) remains within a predetermined range. At least one may be variable. As a result, the boost amount is adjusted, so that the upper arm side drive circuits (71, 72, 73) can operate more stably.

<実施形態2の変形例2>
図9と同様、上アーム側電源回路(87)及び下アーム側電源回路(89)が更に設けられていてもよい。
<Modification 2 of Embodiment 2>
Similarly to FIG. 9, an upper arm side power circuit (87) and a lower arm side power circuit (89) may be further provided.

<実施形態2の変形例3>
<実施形態1の変形例3>と同様、インバータ駆動装置(70)が備える昇圧回路の数は、3相分の各上アーム側駆動回路(71,72,73)に対応して3つではなく、1つであっても良い。
<Modification 3 of Embodiment 2>
As in <Modification 3 of Embodiment 1>, the number of booster circuits provided in the inverter drive device (70) is three corresponding to the upper arm side drive circuits (71, 72, 73) for three phases. There may be only one.

以上説明したように、本発明は、上アーム側スイッチング素子及び下アーム側スイッチング素子を含むインバータ回路のインバータ駆動装置について有用である。   As described above, the present invention is useful for an inverter drive device of an inverter circuit including an upper arm side switching element and a lower arm side switching element.

15 モータ
50 インバータ回路
Q51a,Q52a,Q53a 上アーム側スイッチング素子
Q51b,Q52b,Q53b 下アーム側スイッチング素子
71,72,73 上アーム側駆動回路
77,78,79 昇圧回路
L77 コイル
S77 スイッチ
80,81,82 ブートストラップ回路(蓄電回路)
Vdc2 直流電圧(所定電圧)
15 Motor
50 Inverter circuit
Q51a, Q52a, Q53a Upper arm side switching element
Q51b, Q52b, Q53b Lower arm side switching element
71,72,73 Upper arm drive circuit
77,78,79 Booster circuit
L77 coil
S77 switch
80,81,82 Bootstrap circuit (storage circuit)
Vdc2 DC voltage (predetermined voltage)

Claims (9)

互いに直列に接続された上アーム側スイッチング素子(Q51a,Q52a,Q53a)及び下アーム側スイッチング素子(Q51b,Q52b,Q53b)を含むインバータ回路(50)、を駆動するためのインバータ駆動装置であって、
電流駆動型の半導体素子で構成された上記上アーム側スイッチング素子(Q51a,Q52a,Q53a)の制御端子と接続され、上記上アーム側スイッチング素子(Q51a,Q52a,Q53a)を駆動する上アーム側駆動回路(71,72,73)と、
上記インバータ回路(50)に接続されたモータ(15)の状態に応じて、所定電圧(Vdc2)を昇圧可能な昇圧回路(77,78,79)と、
上記昇圧回路(77,78,79)が上記所定電圧(Vdc2)の昇圧動作を行う場合、上記昇圧回路(77,78,79)により昇圧された電圧である昇圧後電圧の充放電を行うことによって、上記昇圧後電圧を上記上アーム側駆動回路(71,72,73)に供給する蓄電回路(80,81,82)と、
を備えることを特徴とするインバータ駆動装置。
An inverter driving device for driving an inverter circuit (50) including an upper arm side switching element (Q51a, Q52a, Q53a) and a lower arm side switching element (Q51b, Q52b, Q53b) connected in series with each other. ,
Upper arm side drive that drives the upper arm side switching elements (Q51a, Q52a, Q53a) connected to the control terminal of the upper arm side switching elements (Q51a, Q52a, Q53a) composed of current driven semiconductor elements Circuit (71,72,73),
A booster circuit (77, 78, 79) capable of boosting a predetermined voltage (Vdc2) according to the state of the motor (15) connected to the inverter circuit (50);
When the booster circuit (77, 78, 79) performs the boost operation of the predetermined voltage (Vdc2), charge / discharge of the boosted voltage, which is the voltage boosted by the booster circuit (77, 78, 79), is performed. A storage circuit (80, 81, 82) for supplying the boosted voltage to the upper arm drive circuit (71, 72, 73),
An inverter drive device comprising:
請求項1において、
上記モータ(15)の状態が上記モータ(15)の起動時である場合に、上記昇圧回路(77,78,79)は上記所定電圧(Vdc2)を昇圧することを特徴とするインバータ駆動装置。
In claim 1,
An inverter driving device characterized in that the booster circuit (77, 78, 79) boosts the predetermined voltage (Vdc2) when the state of the motor (15) is when the motor (15) is activated.
請求項1または請求項2において、
上記モータ(15)の状態が、上記モータ(15)の回転数が所定回転数よりも低い状態である場合に、上記昇圧回路(77,78,79)は上記所定電圧(Vdc2)を昇圧することを特徴とするインバータ駆動装置。
In claim 1 or claim 2,
When the motor (15) is in a state where the rotational speed of the motor (15) is lower than the predetermined rotational speed, the booster circuit (77, 78, 79) boosts the predetermined voltage (Vdc2). An inverter drive device characterized by that.
請求項3において、
上記昇圧回路(77,78,79)は、
コイル(L77)と当該コイル(L77)に並列に接続されたスイッチ(S77)とを含む昇圧チョッパ回路であって、
上記モータ(15)の回転数に応じて上記スイッチ(S77)のデューティ比を可変させて上記所定電圧(Vdc2)の昇圧量を調整する、
ことを特徴とするインバータ駆動装置。
In claim 3,
The booster circuit (77, 78, 79)
A step-up chopper circuit including a coil (L77) and a switch (S77) connected in parallel to the coil (L77),
Adjusting the boost amount of the predetermined voltage (Vdc2) by varying the duty ratio of the switch (S77) according to the rotation speed of the motor (15);
An inverter drive device characterized by that.
請求項1または請求項2において、
上記モータ(15)の状態が、上記モータ(15)に流れる電流の値が所定値よりも高い状態である場合に、上記昇圧回路(77,78,79)は上記所定電圧(Vdc2)を昇圧することを特徴とするインバータ駆動装置。
In claim 1 or claim 2,
When the state of the motor (15) is such that the value of the current flowing through the motor (15) is higher than a predetermined value, the booster circuit (77, 78, 79) boosts the predetermined voltage (Vdc2). An inverter drive device characterized by that.
請求項5において、
上記昇圧回路(77,78,79)は、
コイル(L77)と当該コイル(L77)に並列に接続されたスイッチ(S77)とを含む昇圧チョッパ回路であって、
上記モータ(15)に流れる電流の値に応じて上記スイッチ(S77)のデューティ比を可変させて上記所定電圧(Vdc2)の昇圧量を調整する、
ことを特徴とするインバータ駆動装置。
In claim 5,
The booster circuit (77, 78, 79)
A step-up chopper circuit including a coil (L77) and a switch (S77) connected in parallel to the coil (L77),
According to the value of the current flowing through the motor (15), the duty ratio of the switch (S77) is varied to adjust the boost amount of the predetermined voltage (Vdc2).
An inverter drive device characterized by that.
請求項1から請求項3及び請求項5のいずれか1項において、
上記昇圧回路(77,78,79)は、チャージポンプ回路であることを特徴とするインバータ駆動装置。
In any one of Claims 1-3 and Claim 5,
The booster circuit (77, 78, 79) is a charge pump circuit, and is an inverter drive device.
請求項1から請求項7のいずれか1項において、
上記昇圧回路(77,78,79)は、上記蓄電回路(80,81,82)の出力電圧が所定範囲内を保つように、上記所定電圧(Vdc2)の昇圧量を調整することを特徴とするインバータ駆動装置。
In any one of Claims 1-7,
The booster circuit (77, 78, 79) adjusts the boost amount of the predetermined voltage (Vdc2) so that the output voltage of the power storage circuit (80, 81, 82) is kept within a predetermined range. To drive the inverter.
請求項1から請求項8のいずれか1項において、
上記昇圧回路(77,78,79)が上記所定電圧(Vdc2)の昇圧動作を行わない場合、上記蓄電回路(80,81,82)は、上記所定電圧(Vdc2)を充放電することを特徴とするインバータ駆動装置。
In any one of Claims 1-8,
When the booster circuit (77, 78, 79) does not perform the boost operation of the predetermined voltage (Vdc2), the power storage circuit (80, 81, 82) charges and discharges the predetermined voltage (Vdc2). Inverter drive device.
JP2014076692A 2014-04-03 2014-04-03 Inverter driving device Pending JP2015198549A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014076692A JP2015198549A (en) 2014-04-03 2014-04-03 Inverter driving device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014076692A JP2015198549A (en) 2014-04-03 2014-04-03 Inverter driving device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2015198549A true JP2015198549A (en) 2015-11-09

Family

ID=54547958

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014076692A Pending JP2015198549A (en) 2014-04-03 2014-04-03 Inverter driving device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2015198549A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6141546B1 (en) * 2016-04-22 2017-06-07 三菱電機株式会社 Power converter
JP2017103932A (en) * 2015-12-02 2017-06-08 株式会社ミツバ Motor control device
JP2019154205A (en) * 2018-03-06 2019-09-12 アイシン精機株式会社 Inverter device
JP2021528948A (en) * 2018-06-28 2021-10-21 ヴァレオ エキプマン エレクトリク モトゥール System for controlling switches and switching arms
JP7438092B2 (en) 2020-12-15 2024-02-26 三菱電機株式会社 Voltage generation circuit and semiconductor module

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017103932A (en) * 2015-12-02 2017-06-08 株式会社ミツバ Motor control device
JP6141546B1 (en) * 2016-04-22 2017-06-07 三菱電機株式会社 Power converter
WO2017183208A1 (en) * 2016-04-22 2017-10-26 三菱電機株式会社 Power conversion device
CN109155581A (en) * 2016-04-22 2019-01-04 三菱电机株式会社 Power-converting device
CN109155581B (en) * 2016-04-22 2019-12-27 三菱电机株式会社 Power conversion device
JP2019154205A (en) * 2018-03-06 2019-09-12 アイシン精機株式会社 Inverter device
JP2021528948A (en) * 2018-06-28 2021-10-21 ヴァレオ エキプマン エレクトリク モトゥール System for controlling switches and switching arms
JP7179097B2 (en) 2018-06-28 2022-11-28 ヴァレオ エキプマン エレクトリク モトゥール Systems for controlling switches and switching arms
JP7438092B2 (en) 2020-12-15 2024-02-26 三菱電機株式会社 Voltage generation circuit and semiconductor module

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10749217B2 (en) Power source device
JP5355756B2 (en) Switching power supply and inverter, converter, air conditioner, solar power controller, and automobile using the same
US9627973B2 (en) Switching power supply device, and inverter, converter, and solar power controller including same
JP2015198549A (en) Inverter driving device
JP2015080313A (en) Power conversion device and air conditioner
JP6758515B2 (en) Power converters, compressors, blowers, and air conditioners
JP6185860B2 (en) Bidirectional converter
JP6402828B2 (en) Charging shared inverter
JP2009213305A (en) Power converter
JP2018157695A (en) Driving circuit and light-emitting device
JP2016123202A (en) Power conversion device and control method for power conversion device
JP4300209B2 (en) Inverter device
JP5980745B2 (en) Switching power supply
US8988029B2 (en) Motor driving control device
JP2017070056A (en) Inverter driving device
JP2008109792A (en) Inverter control device for driving motor, compressor, refrigerator and air conditioner therewith
JP2007020327A (en) Control unit for dc-dc converters
JP2010283987A (en) Drive device of switching element
JP2021044909A (en) Power supply device, control method, and program
JP2020167747A (en) Power supply device, driving device, control method, and program
JP6950495B2 (en) Power converter
JP6008474B2 (en) Motor control device
US20240097576A1 (en) Dc power supply device, motor driving device, and refrigeration cycle application apparatus
JP2018057156A (en) Power converter
JP6702210B2 (en) Power converter