JP2016092929A - インバータ回路 - Google Patents
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Abstract
【課題】DCリンクにおける過電圧又は過電流の発生を抑制したインバータ回路を提供する。
【解決手段】インバータ回路100は、三相交流電源PSから供給される交流電圧を直流電圧に整流する整流部1と、整流部1から出力された直流電圧を平滑化する平滑化部2とを備える。また、インバータ回路100は、平滑化された直流電圧を三相交流電圧に変換して、モータMに供給するインバータ部3を備える。そして、インバータ回路100は、整流部1とインバータ部3との間の直流部分(DCリンク)4における過電流の発生を抑制する抑制部6を備える。
【選択図】図1
【解決手段】インバータ回路100は、三相交流電源PSから供給される交流電圧を直流電圧に整流する整流部1と、整流部1から出力された直流電圧を平滑化する平滑化部2とを備える。また、インバータ回路100は、平滑化された直流電圧を三相交流電圧に変換して、モータMに供給するインバータ部3を備える。そして、インバータ回路100は、整流部1とインバータ部3との間の直流部分(DCリンク)4における過電流の発生を抑制する抑制部6を備える。
【選択図】図1
Description
本発明は、インバータ回路に関する。
モータなどを制御するために用いられるインバータ回路は、ダイオードブリッジによって商用交流電圧を直流電圧に変換し、変換された直流電圧に残っている脈流を平滑コンデンサにより平滑化し、平滑化された直流電圧をインバータ部に入力して交流電圧とするように構成されている。
従来、モータなどに印加される交流電圧に残った脈流が、モータなどの制御に悪影響が出るのを防ぐため、インバータ部に入力される直流電圧に脈流の振幅がほとんど残っていない状態となるまで平滑化していた。このため、平滑コンデンサには、静電容量が大きく、体積が大きいものが用いられていた。
ところが、直流電圧に残っている脈流の振幅が大きくても、モータの制御に悪影響が出ないようにするスイッチング制御手法が開発され、平滑コンデンサの静電容量を従来ほど大きくしなくてもよくなっている。そこで、静電容量及び体積の大きい電解コンデンサから、静電容量及び体積の小さいセラミックコンデンサやフィルムコンデンサ等に置き換えることが行われている。
特許文献1には、入力された三相交流電圧を直流電圧に整流するダイオードブリッジと、ダイオードブリッジにより変換された直流電圧を交流電圧に変換して出力するインバータ部と、ダイオードブリッジの一方の出力端と変換部の一方の入力端との間に接続されたインダクタLdcと、インバータ部の入力端間に接続されたコンデンサCdcとを有するLCフィルタと、インダクタLdcの両端電圧を検出する電圧検出部と、インバータ部を制御する制御部とを備え、制御部が、電圧検出部により検出されたインダクタLdcの両端電圧に基づいて、インバータ部の入出力電圧の伝達特性が一次遅れ系になるように、インバータ部を制御するインバータ装置が記載されている。
特許文献2には、ダイオード素子からなり商用周波数の交流系統の電圧を整流して直流母線に出力する整流回路、半導体スイッチング素子からなり前記直流母線の電圧を交流に変換して負荷に供給するインバータ、前記直流母線間に接続されたスイッチと抵抗器との直列体からなる電圧クランプ回路、および前記直流母線間に所定の過電圧を超える電圧が発生しないよう前記直流母線間の電圧が前記所定の過電圧に達したときまたはその恐れがあるとき平常時開路状態にある前記スイッチを閉路するスイッチ制御回路を備えた電力変換装置が記載されている。
特許文献3には、三相交流電源およびコンデンサに接続されるコンバータ回路の少なくとも2相の上下アームに設けられたスイッチング素子Trp、Ttp、Trn、Ttnのスイッチングと、開閉リレーの開閉とを制御する制御部は、コンバータ回路への通電開始後、突入電流を抑制可能となるまで、開閉リレーを閉状態とし、かつ、1相の前記上下アームが導通状態となり、かつ、残りの上下アームが非導通状態となるようにスイッチング素子Trp、Trn、Ttp、Ttnの各々のスイッチングを制御する電力変換回路が記載されている。
ところで、静電容量の小さい平滑コンデンサを用いた、いわゆるコンデンサレス(キャパシタレス)インバータ回路では、平滑コンデンサの静電容量が大きい場合には生じなかった問題が発生するようになった。すなわち、インバータ回路における直流電圧が印加される部分(DCリンク)に、過電流が発生するおそれが生じてきた。そして過電流により、インバータ回路が故障するおそれが生じてきた。
本発明の目的は、DCリンクにおける過電流の発生を抑制したインバータ回路を提供することにある。
本発明の目的は、DCリンクにおける過電流の発生を抑制したインバータ回路を提供することにある。
かかる目的のもと、本発明が適用されるインバータ回路は、入力された交流電圧を直流電圧に整流する整流部と、前記整流部から出力される直流電圧を平滑化する平滑化部と、を備える。また、インバータ回路は、負荷に接続され、前記平滑化部により平滑化された直流電圧を交流電圧に変換して当該負荷へ出力するインバータ部を備える。また、インバータ回路は、前記整流部と前記平滑化部との間に設けられ、前記平滑化部における直流電圧が印加されたDCリンクの過電流を抑制する抑制部を備える。
このようなインバータ回路において、前記抑制部は、前記平滑化部に並列に接続された2つのコンデンサの直列回路と、前記入力された交流電圧の1相以外の他の相と前記整流部との間に設けられた第1のスイッチと、を備えることを特徴とすることができる。また、前記抑制部は、前記直列回路における前記2つのコンデンサの接続点と、前記入力された交流電圧の中性点に接続された、電流制限抵抗と第2のスイッチとの直列回路とを備えることを特徴とすることができる。
これにより、第1のスイッチ及び第2のスイッチに入力される交流電圧の線間電圧より低い部品が使用できる。
加えて、負荷によって発生された高調波電流を、抑制部に設けられた2つのコンデンサの直流回路によって抑制することができる。
加えて、負荷によって発生された高調波電流を、抑制部に設けられた2つのコンデンサの直流回路によって抑制することができる。
また、前記抑制部は、前記平滑化部に並列に接続された2つのコンデンサの直列回路と、前記入力された交流電圧の相のうち、1相を除く他の相と前記整流部との間に設けられた第1のスイッチと、を備えることを特徴とすることができる。そして、前記抑制部は、前記直列回路における前記2つのコンデンサの接続点と、前記第1のスイッチが設けられた交流電圧の1相とに接続された、電流制限抵抗と第2のスイッチとの直列回路とを備えることを特徴とすることができる。
これにより、入力される交流電圧が三相3線式である場合にも適用できる。
本発明によれば、DCリンクにおける過電流の発生を抑制したインバータ回路が提供できる。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態(本実施の形態)について詳細に説明する。
本実施の形態で説明するインバータ回路は、例えばエアコンや冷蔵庫等の圧縮機に用いられるモータなどの負荷に電力を供給するために用いられる。すなわち、インバータ回路は、交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換(整流)し、その直流電圧を平滑化した後に、負荷を制御するのに適した交流電圧に変換する。
本実施の形態で説明するインバータ回路は、例えばエアコンや冷蔵庫等の圧縮機に用いられるモータなどの負荷に電力を供給するために用いられる。すなわち、インバータ回路は、交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換(整流)し、その直流電圧を平滑化した後に、負荷を制御するのに適した交流電圧に変換する。
図1は、本発明の実施の形態が適用されるインバータ回路100の概要を示す図である。
ここでは、交流電源は三相交流電源PSであるとし、モータなどの負荷も三相交流電圧で制御されるモータMであるとする。
インバータ回路100は、三相交流電源PSから供給される交流電圧を直流電圧に整流する整流部1と、整流部1から出力された直流電圧を平滑化する平滑化部2とを備える。また、インバータ回路100は、平滑化された直流電圧を三相交流電圧に変換して、モータMに供給するインバータ部3を備える。そして、インバータ回路100は、整流部1と平滑化部2との間に設けられた抑制部6を備える。抑制部6は、平滑化部2の直流電圧が印加されるDCリンク4における過電流の発生を抑制する。
ここでは、交流電源は三相交流電源PSであるとし、モータなどの負荷も三相交流電圧で制御されるモータMであるとする。
インバータ回路100は、三相交流電源PSから供給される交流電圧を直流電圧に整流する整流部1と、整流部1から出力された直流電圧を平滑化する平滑化部2とを備える。また、インバータ回路100は、平滑化された直流電圧を三相交流電圧に変換して、モータMに供給するインバータ部3を備える。そして、インバータ回路100は、整流部1と平滑化部2との間に設けられた抑制部6を備える。抑制部6は、平滑化部2の直流電圧が印加されるDCリンク4における過電流の発生を抑制する。
インバータ回路100において、整流部1、抑制部6、平滑化部2、インバータ部3の順に接続されている。すなわち、整流部1と抑制部6とは、端子P1、P2で接続されている。抑制部6と平滑化部2とは、端子P3、P4で接続されている。平滑化部2とインバータ部3とは、端子P5、P6で接続されている。後述するように、端子P2、P4、P6は、共通電位を供給する共通電位線5に接続されている。
ここで、端子P1は整流部1の一方の出力端子、端子P2は整流部1の他方の出力端子である。また、端子P3は平滑化部2の一方の入力端子、端子P4は平滑化部2の他方の入力端子である。
ここで、端子P1は整流部1の一方の出力端子、端子P2は整流部1の他方の出力端子である。また、端子P3は平滑化部2の一方の入力端子、端子P4は平滑化部2の他方の入力端子である。
整流部1は、例えば6つの整流ダイオードDcから構成されるダイオードブリッジである。三相交流電源PSから供給される各相の交流電圧を直流電圧に整流するように、6つの整流ダイオードDcがブリッジ状に接続されている。
平滑化部2は、平滑コンデンサ(平滑キャパシタ)Csを備える。ここでは、静電容量及び体積が大きい電解コンデンサを用いず、静電容量及び体積が小さいセラミックコンデンサやフィルムコンデンサを用いている。インバータ回路100は、いわゆるコンデンサ(キャパシタ)レスである。
インバータ部3は、例えば6つのスイッチング回路を備える。各スイッチング回路は、スイッチング素子Stと、逆方向電流を流す帰還ダイオードDfとを備える。そして、インバータ部3は、各スイッチング回路におけるスイッチング素子Stのオン・オフの制御により、モータMに対して三相交流電圧を供給する。
インバータ部3は、平滑化部2から出力される直流電圧において、脈流の振幅が予め定められた値以上であっても、モータMに対してその脈流の影響が表れないように制御される。よって、平滑化部2から出力される直流電圧における脈流の振幅が大きくても、平滑化部2に電解コンデンサを用いた場合と同様なモータMの制御が実現できる。
なお、スイッチング素子Stには、例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor))などを用いうる。
インバータ部3は、平滑化部2から出力される直流電圧において、脈流の振幅が予め定められた値以上であっても、モータMに対してその脈流の影響が表れないように制御される。よって、平滑化部2から出力される直流電圧における脈流の振幅が大きくても、平滑化部2に電解コンデンサを用いた場合と同様なモータMの制御が実現できる。
なお、スイッチング素子Stには、例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor))などを用いうる。
モータMは、例えばDCブラシレスモータである。なお、モータMは、他の三相交流モータであってもよい。
抑制部6については、後述する。以下の複数の実施の形態で説明する抑制部6は、それぞれを区別するため、抑制部6A、6Bなどと表記する。
抑制部6については、後述する。以下の複数の実施の形態で説明する抑制部6は、それぞれを区別するため、抑制部6A、6Bなどと表記する。
そして、平滑化部2における平滑コンデンサCsの一方の端子及び、この端子が接続された端子P2、P3の間など、直流電圧が印加される部分がDCリンク4である。なお、平滑コンデンサCsの他方の端子は、端子P2、P4、P6に接続された共通電位線5に接続されている。DCリンク4の電圧(DCリンク電圧)とは、共通電位線5の電位とDCリンク4の電位との差である。
本実施の形態におけるインバータ回路100の抑制部6は、インバータ回路100に電源を投入した際に、平滑コンデンサCsに流れ込む突入電流により発生する過電流を抑制する。
また、本実施の形態におけるインバータ回路100の抑制部6は、電源電流における高調波電流を抑制する。
また、本実施の形態におけるインバータ回路100の抑制部6は、電源電流における高調波電流を抑制する。
図2は、本実施の形態が適用されるインバータ回路100の一例を示す図である。
本実施の形態におけるインバータ回路100は、図1の抑制部6として抑制部6Cを備えている。図1に示した第1の実施の形態が適用されるインバータ回路100と同じ部分は、同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分である抑制部6Cを説明する。
なお、三相交流電源PSは三相4線式であるとし、三相をR相、S相、T相、中性点(中性線)をN相と表記する。また、整流部1の6つの整流ダイオードDcを整流ダイオードDc1〜Dc6と表記する。
本実施の形態におけるインバータ回路100は、図1の抑制部6として抑制部6Cを備えている。図1に示した第1の実施の形態が適用されるインバータ回路100と同じ部分は、同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分である抑制部6Cを説明する。
なお、三相交流電源PSは三相4線式であるとし、三相をR相、S相、T相、中性点(中性線)をN相と表記する。また、整流部1の6つの整流ダイオードDcを整流ダイオードDc1〜Dc6と表記する。
本実施の形態におけるインバータ回路100の抑制部6Cは、コンデンサC1、C2、スイッチSw1、Sw2、Sw3、電流制限抵抗R5を備えている。
コンデンサC1、C2は直列接続されて直列回路を構成し、一方の端子がDCリンク4に、他方の端子が共通電位線5に接続されている。そして、コンデンサC1、C2の接続点は、電流制限抵抗R5の一方の端子に接続されている。電流制限抵抗R5の他方の端子は、スイッチSw1の一方の端子に、スイッチSw1の他方の端子は、三相交流電源PSのN相に接続されている。
そして、三相交流のS相と整流部1との間にスイッチSw2、T相と整流部1との間にスイッチSw3を設けている。
一例として、三相交流電源PSの線間電圧は400V、平滑コンデンサCsの静電容量は40μF、コンデンサC1、C2の静電容量はそれぞれ0.22μFである。そして、電流制限抵抗R5の抵抗値は800Ωである。
ここで、スイッチSw1が第2のスイッチの一例であり、スイッチSw2、Sw3が第1のスイッチの一例である。
コンデンサC1、C2は直列接続されて直列回路を構成し、一方の端子がDCリンク4に、他方の端子が共通電位線5に接続されている。そして、コンデンサC1、C2の接続点は、電流制限抵抗R5の一方の端子に接続されている。電流制限抵抗R5の他方の端子は、スイッチSw1の一方の端子に、スイッチSw1の他方の端子は、三相交流電源PSのN相に接続されている。
そして、三相交流のS相と整流部1との間にスイッチSw2、T相と整流部1との間にスイッチSw3を設けている。
一例として、三相交流電源PSの線間電圧は400V、平滑コンデンサCsの静電容量は40μF、コンデンサC1、C2の静電容量はそれぞれ0.22μFである。そして、電流制限抵抗R5の抵抗値は800Ωである。
ここで、スイッチSw1が第2のスイッチの一例であり、スイッチSw2、Sw3が第1のスイッチの一例である。
<突入電流により発生する過電流の抑制>
本実施の形態が適用されるインバータ回路100における突入電流によって発生する過電流の抑制について説明する。
インバータ回路100に電源を投入する際、スイッチSw1を閉(オン)にし、スイッチSw2、Sw3を開(オフ)にする。そして、三相交流電源PSをオンにする。
すると、三相交流電源PSのR相を介して、コンデンサC1、C2が充電される。すなわち、R相が正の位相のとき、整流ダイオードDc1を介して、コンデンサC1が充電される。一方、R相が負の位相のとき、整流ダイオードDc2を介して、コンデンサC2が充電される。すなわち、R相が正の位相のときには、整流ダイオードDc2が逆方向に接続されているので、三相交流電源PSのR相からは、コンデンサC1しか見えない。逆に、R相が負の位相のときには、整流ダイオードDc1が逆方向に接続されているので、三相交流電源PSのR相からは、コンデンサC2しか見えない。
そして、コンデンサC1が充電されているとき、コンデンサC2に蓄積された電荷により、平滑コンデンサCsが充電される。逆に、コンデンサC2が充電されているとき、コンデンサC1に蓄積された電荷により、平滑コンデンサCsが充電される。
本実施の形態が適用されるインバータ回路100における突入電流によって発生する過電流の抑制について説明する。
インバータ回路100に電源を投入する際、スイッチSw1を閉(オン)にし、スイッチSw2、Sw3を開(オフ)にする。そして、三相交流電源PSをオンにする。
すると、三相交流電源PSのR相を介して、コンデンサC1、C2が充電される。すなわち、R相が正の位相のとき、整流ダイオードDc1を介して、コンデンサC1が充電される。一方、R相が負の位相のとき、整流ダイオードDc2を介して、コンデンサC2が充電される。すなわち、R相が正の位相のときには、整流ダイオードDc2が逆方向に接続されているので、三相交流電源PSのR相からは、コンデンサC1しか見えない。逆に、R相が負の位相のときには、整流ダイオードDc1が逆方向に接続されているので、三相交流電源PSのR相からは、コンデンサC2しか見えない。
そして、コンデンサC1が充電されているとき、コンデンサC2に蓄積された電荷により、平滑コンデンサCsが充電される。逆に、コンデンサC2が充電されているとき、コンデンサC1に蓄積された電荷により、平滑コンデンサCsが充電される。
そして、平滑コンデンサCsが予め定められた電圧に充電された後、スイッチSw1を開(オフ)にするとともに、スイッチSw2、Sw3を閉(オン)にする。
なお、三相交流電源PSをオンにしてから、予め定められた時間の経過後に、スイッチSw1を開(オフ)にするとともに、スイッチSw2、Sw3を閉(オン)にしてもよい。
これにより、インバータ回路100は、通常の動作状態に移行する。
なお、三相交流電源PSをオンにしてから、予め定められた時間の経過後に、スイッチSw1を開(オフ)にするとともに、スイッチSw2、Sw3を閉(オン)にしてもよい。
これにより、インバータ回路100は、通常の動作状態に移行する。
本実施の形態が適用されるインバータ回路100では、三相交流電源PSのR相により、コンデンサC1、C2を交互に充電する。そして、充電したコンデンサC1、C2に蓄積された電荷により、平滑コンデンサCsを徐々に充電する。この繰り返しにより、平滑コンデンサCsが充電される。
すなわち、スイッチSw1と電流制限抵抗R5とで構成される回路は充電回路である。
すなわち、スイッチSw1と電流制限抵抗R5とで構成される回路は充電回路である。
一方、インバータ回路100が抑制部6Cを備えない場合では、三相交流電源PSをオンにすると、平滑コンデンサCsを充電する電流が流れる。この電流は、突入電流と呼ばれ、平滑コンデンサCsの静電容量が大きいほど大きい。突入電流が大きいと、整流部1の整流ダイオードDcが破壊されるおそれがある。したがって、整流部1の整流ダイオードDcを破壊するおそれがある電流を、過電流として抑制することが求められる。
これに対して、本実施の形態におけるインバータ回路100では、コンデンサC1、C2の静電容量を、平滑コンデンサCsの静電容量より小さく設定している。そして、電流制限抵抗R5を設けている。このことで、三相交流電源PSのR相からインバータ回路100に流れ込む突入電流を小さく抑えている。よって、整流部1の整流ダイオードDcが過電流によって破壊されることを抑制し、これにより、インバータ回路100が故障することが抑制される。
なお、コンデンサC1、C2の代わりに、平滑コンデンサCsを2つのコンデンサの直列回路とすることが考えられる。しかし、2つのコンデンサのそれぞれの静電容量は、平滑コンデンサCsの2倍となり、大型化してしまう。また、三相交流電源PSのR相から、2つのコンデンサのそれぞれに大きな突入電流が流れることになる。
さらに、三相交流電源PSは線間電圧が400Vである場合、N相とR相、S相、T相との間は230Vである。よって、スイッチSw1、Sw2、Sw3には、400Vに対応する高価で大型のリレーではなく、200V系に広く使用されている廉価で小型のリレーが適用できる。よって、インバータ回路100を廉価且つ小型にできる。
また、平滑コンデンサCsを2つのコンデンサの直列回路とする場合に比べ、静電容量が小さいコンデンサC1、C2を用いるので、インバータ回路100を小型にできる。
また、平滑コンデンサCsを2つのコンデンサの直列回路とする場合に比べ、静電容量が小さいコンデンサC1、C2を用いるので、インバータ回路100を小型にできる。
<高調波電流の抑制>
第1の実施の形態が適用されるインバータ回路100は、電源電流における高調波電流が抑制できることを説明した。
本実施の形態が適用されるインバータ回路100でも、電源電流における高調波電流が抑制されることを説明する。インバータ回路100の抑制部6CにおけるコンデンサC1、C2の直列回路は、平滑コンデンサCsと並列に設けられている。よって、コンデンサC1、C2も平滑コンデンサCsと同様に平滑コンデンサとして機能する。
第1の実施の形態が適用されるインバータ回路100は、電源電流における高調波電流が抑制できることを説明した。
本実施の形態が適用されるインバータ回路100でも、電源電流における高調波電流が抑制されることを説明する。インバータ回路100の抑制部6CにおけるコンデンサC1、C2の直列回路は、平滑コンデンサCsと並列に設けられている。よって、コンデンサC1、C2も平滑コンデンサCsと同様に平滑コンデンサとして機能する。
図3は、本実施の形態が適用されるインバータ回路100に対する電源電流を示す図である。図3(a)は、本実施の形態が適用されるインバータ回路100、図3(b)は、本実施の形態が適用されないインバータ回路100に対する電源電流である。
図3(a)の本実施の形態が適用されるインバータ回路100は、図2に示したインバータ回路100である。ここでは、平滑コンデンサCsの静電容量は10μF、コンデンサC1、C2の静電容量はそれぞれ20μFである。つまり、平滑コンデンサCsとコンデンサC1、C2とを合計した静電容量は20μFである。そして、電流制限抵抗R5は25Ωである。
一方、図3(b)の本実施の形態が適用されないインバータ回路100は、図2に示したインバータ回路100から抑制部6Cを除いたものである。そして、平滑コンデンサCsの静電容量は20μFである。
すなわち、DCリンク4における静電容量は、いずれにおいても20μFで同じである。
なお、本実施の形態が適用されるインバータ回路100及び本実施の形態が適用されないインバータ回路100は、整流部1と抑制部6との間にDCリアクタを備える。このDCリアクタのリアクタンスは75μHである。
図3(a)の本実施の形態が適用されるインバータ回路100は、図2に示したインバータ回路100である。ここでは、平滑コンデンサCsの静電容量は10μF、コンデンサC1、C2の静電容量はそれぞれ20μFである。つまり、平滑コンデンサCsとコンデンサC1、C2とを合計した静電容量は20μFである。そして、電流制限抵抗R5は25Ωである。
一方、図3(b)の本実施の形態が適用されないインバータ回路100は、図2に示したインバータ回路100から抑制部6Cを除いたものである。そして、平滑コンデンサCsの静電容量は20μFである。
すなわち、DCリンク4における静電容量は、いずれにおいても20μFで同じである。
なお、本実施の形態が適用されるインバータ回路100及び本実施の形態が適用されないインバータ回路100は、整流部1と抑制部6との間にDCリアクタを備える。このDCリアクタのリアクタンスは75μHである。
図3(a)の電源電流と図3(b)の電源電流とを比較すると、図3(a)の方が、図3(b)に比べ、電源電流の振幅における変動が少ない。
表1は、高調波電流スペクトラム振幅Ihを電源周波数(h=1)における電流スペクトラム振幅Irefで除した値(Ih/Iref)を示す表である。ここでは、本実施の形態が適用されるインバータ回路100と、本実施の形態が適用されないインバータ回路100とを示している。なお、表1には、THC(Total Harmonic Current)及びPWHC(Partial Weighted Harmonic Current)も示している。
なお、電源高調波電流の指標であるTHC及びPWHCを算出した結果を説明する。
THC及びPWHCは、それぞれ式(1)及び式(2)により算出される。
THC及びPWHCは、それぞれ式(1)及び式(2)により算出される。
ここで、Ih:次数hにおける電流スペクトラム振幅、Iref:電源周波数(h=1)における電流スペクトラム振幅、電源周波数:50Hzである。
本実施の形態が適用されるインバータ回路100は、本実施の形態が適用されないインバータ回路100に比べ、I5/Iref、I11/Iref、I13/Irefが改善している。よって、THC及びPWHCが改善している。
すなわち、DCリンク4における静電容量は同じであるが、コンデンサC1、C2の直列回路を平滑コンデンサCsに並列に配置した場合の方が、THCなどが改善する。
すなわち、DCリンク4における静電容量は同じであるが、コンデンサC1、C2の直列回路を平滑コンデンサCsに並列に配置した場合の方が、THCなどが改善する。
<本実施の形態が適用されるインバータ回路100の変形例>
次に、本実施の形態が適用されるインバータ回路100の変形例を説明する。
図2に示したインバータ回路100は、三相4線式の三相交流電源PSに接続されていた。変形例のインバータ回路100は、三相3線式の三相交流電源PSに接続されている。
図4は、本実施の形態が適用されるインバータ回路100の変形例を示す図である。
変形例のインバータ回路100では、三相交流電源PSのS相にスイッチSw1が接続されている。そして、N相を用いていない。
一例として、三相交流電源PSの線間電圧は200V、平滑コンデンサCsの静電容量は40μF、コンデンサC1、C2の静電容量はそれぞれ0.22μFである。そして、電流制限抵抗R5は800Ωである。
次に、本実施の形態が適用されるインバータ回路100の変形例を説明する。
図2に示したインバータ回路100は、三相4線式の三相交流電源PSに接続されていた。変形例のインバータ回路100は、三相3線式の三相交流電源PSに接続されている。
図4は、本実施の形態が適用されるインバータ回路100の変形例を示す図である。
変形例のインバータ回路100では、三相交流電源PSのS相にスイッチSw1が接続されている。そして、N相を用いていない。
一例として、三相交流電源PSの線間電圧は200V、平滑コンデンサCsの静電容量は40μF、コンデンサC1、C2の静電容量はそれぞれ0.22μFである。そして、電流制限抵抗R5は800Ωである。
インバータ回路100に電源を投入する際、スイッチSw1を閉(オン)とし、スイッチSw2、Sw3を開(オフ)とする。そして、三相交流電源PSをオンにする。すると、R相とS相との線間電圧が正の位相のとき、コンデンサC1が充電され、R相とS相との線間電圧が負の位相のとき、コンデンサC2が充電される。その後の動作は、図2に示した三相4線式のインバータ回路100と同様であるので。説明を省略する。
なお、スイッチSw1は、スイッチSw2が設けられたS相又はスイッチSw3が設けられたT相のいずれかに接続されることが必要である。図4から分かるように、スイッチSw1をR相に接続しても、コンデンサC1、C2には電圧が印加されない。
図4に示した本実施の形態が適用されるインバータ回路100の変形例においても、抑制部6は、インバータ回路100に電源を投入した際の過電流を抑制する。これにより、インバータ回路100が故障することが抑制される。また、抑制部6は、電源電流における高調波電流を抑制する。
以上、本実施の形態が適用されるインバータ回路100を説明した。図2に示した本実施の形態が適用されるインバータ回路100の整流部1と抑制部6の間に、DCリアクタを用いてもよい。
本実施の形態において、インバータ回路100の負荷を、モータMとしたが、他の負荷であってもよい。なお、誘導性の負荷(リアクタンスの要素が大きい負荷)の場合に効果が大きい。
さらに、本実施の形態において、三相の場合を説明したが、単相の交流電源と単相のモータなどの負荷とを接続するインバータ回路100に、抑制部6A、6B、6Cを適用しても構わない。
さらに、本実施の形態において、三相の場合を説明したが、単相の交流電源と単相のモータなどの負荷とを接続するインバータ回路100に、抑制部6A、6B、6Cを適用しても構わない。
本実施の形態において、インバータ回路100には、上記したリアクタンス、静電容量、抵抗値の素子が用いられているので、小型に構成することができる。
その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて様々な変形や実施の形態の組み合わせを行っても構わない。
1…整流部、2…平滑化部、3…インバータ部、4…DCリンク、5…共通電位線、6、6A、6C、6D…抑制部、100…インバータ回路、C1、C2…コンデンサ、Cs…平滑コンデンサ、Dc、Dc1〜Dc6…整流ダイオード、Df…帰還ダイオード、M…モータ、PS…三相交流電源、R5…電流制限抵抗、St…スイッチング素子、Sw1、Sw2、Sw3…スイッチ
Claims (3)
- 入力された交流電圧を直流電圧に整流する整流部と、
前記整流部から出力される直流電圧を平滑化する平滑化部と、
負荷に接続され、前記平滑化部により平滑化された直流電圧を交流電圧に変換して当該負荷へ出力するインバータ部と、
前記整流部と前記平滑化部との間に設けられ、前記平滑化部における直流電圧が印加されたDCリンクの過電圧又は過電流を抑制する抑制部と
を備えるインバータ回路。 - 前記抑制部は、前記平滑化部に並列に接続された2つのコンデンサの直列回路と、
前記入力された交流電圧の1相以外の他の相と前記整流部との間に設けられた第1のスイッチと、
前記直列回路における前記2つのコンデンサの接続点と、前記入力された交流電圧の中性点に接続された、電流制限抵抗と第2のスイッチとの直列回路と
を備えることを特徴とする請求項1に記載のインバータ回路。 - 前記抑制部は、前記平滑化部に並列に接続された2つのコンデンサの直列回路と、
前記入力された交流電圧の相のうち、1相を除く他の相と前記整流部との間に設けられた第1のスイッチと、
前記直列回路における前記2つのコンデンサの接続点と、前記第1のスイッチが設けられた交流電圧の1相とに接続された、電流制限抵抗と第2のスイッチとの直列回路と
を備えることを特徴とする請求項1に記載のインバータ回路。
Priority Applications (1)
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JP2014223347A JP2016092929A (ja) | 2014-10-31 | 2014-10-31 | インバータ回路 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2016092929A true JP2016092929A (ja) | 2016-05-23 |
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ID=56018730
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JP2014223347A Pending JP2016092929A (ja) | 2014-10-31 | 2014-10-31 | インバータ回路 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN111295828A (zh) * | 2017-11-06 | 2020-06-16 | 大金工业株式会社 | 电力变换装置和空调装置 |
-
2014
- 2014-10-31 JP JP2014223347A patent/JP2016092929A/ja active Pending
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EP3709496A4 (en) * | 2017-11-06 | 2021-07-28 | Daikin Industries, Ltd. | POWER CONVERTER AND AIR CONDITIONING |
US11611285B2 (en) | 2017-11-06 | 2023-03-21 | Daikin Industries, Ltd. | Power converter and air conditioner |
CN111295828B (zh) * | 2017-11-06 | 2023-09-12 | 大金工业株式会社 | 电力变换装置和空调装置 |
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