JP2016144323A - 直流電源装置およびこれを用いた空気調和機 - Google Patents
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Abstract
大幅な力率改善あるいは大幅な高調波低減が可能な直流電源装置およびこれを用いた空気調和機を提供する。
【解決手段】
直流電源装置11Aは、交流電源13からの交流電力を直流電力に変換する整流回路17aと、整流回路17aと交流電源13の間に接続されたリアクタ15と、整流回路17aの直流出力に接続される平滑コンデンサC1と、交流電源13を、リアクタ15を介して短絡するスイッチング回路部17b,19と、スイッチング回路部を短絡および開放させる制御回路部33と、を備え、制御回路部33は、交流電源13の半周期にスイッチング回路部を短絡および開放する周期を交流電源13の電圧位相に応じて変化させる。また、本直流電源装置11Aは、回転速度制御型の圧縮機を搭載する空気調和機において、圧縮機の電動機を駆動するインバータ回路の直流電源装置として適用される。
【選択図】図1
Description
(直流電源装置の全体構成)
はじめに、本発明の第1実施形態に係る直流電源装置(11A)の全体構成について説明する。
次に、第1実施形態に係る直流電源装置11Aの動作について説明する。
ioff’=dis/dt=(vs−Vd)/L ・・・(2)
スイッチング部19を短絡(オン)する時間幅をton、開放(オフ)する時間幅をtoffとした場合、そのデューティDは、式(3)のように表わすことができる。
スイッチング部19を短絡(オン)したときの入力電流の微分ion’と、スイッチング部19を開放(オフ)したときの入力電流の微分ioff’のデューティDを加味した値が、入力電流の微分is’に等しくなると仮定すると、式(4)が成り立つ。この式(4)からデューティDを求めると、式(5)になる。
D=(is’−ioff’)/(ion’−ioff’) ・・・(5)
交流入力電圧vsが与えられれば、式(1)、式(2)を用いて、ion’およびioff’を求めることができる。ここで、交流入力電圧vs(瞬時値)は、周波数算出部41より取得した電源周波数fと、交流電圧実効値Vsとを用いて、式(6)のように表わすことができる。
また、瞬時入力電流isは、交流入力電圧vsと同周波数および同位相であるとすると、入力電流取得部27より取得した入力電流実効値Isを用いて、式(7)のように表わすことができる。その微分をとると式(8)となる。
is’=2・21/2・πf・Is・cos(2πft) ・・・(8)
したがって、式(1)、式(2)、式(8)の解を式(5)に代入することによって、入力電流isを正弦波に近づけるためのデューティDを算出することができる。さらに、上述したようにして設定された短絡・開放周期毎に、対応する位相の値(例えば、該当する周期中における代表値や平均値など)を用いて算出されたデューティDを乗算して短絡(オン)時間幅tonを設定すれば、力率が向上するような入力電流isにすることができる。
以下、本発明の第2実施形態である空気調和機について図5〜7を参照して説明する。なお、本第2実施形態である空気調和機は、前述した第1実施形態の直流電源装置を搭載する。
13 交流電源
15 リアクタ
17a,17b 全波整流回路
19 スイッチング部
21 三相インバータ回路
23 電動機
27 入力電流取得部
27a 入力電流取得部
29 ゼロクロス検出部
31 直流出力電圧取得部
33 制御回路
35 コンバータ制御部
39 短絡・開放周期算出部
41 周波数算出部
43 スイッチング制御部
45 インバータ制御部
47 PWM出力部
49 インバータドライバ
51 空気調和機
53 室内機
55 室外機
57 接続配管
85 圧縮機
90,100 IGBT
C1 平滑コンデンサ
D1〜D4 第1〜第4の整流ダイオード
D5〜D8 第5〜第8の整流ダイオード
D9,D10 ダイオード
Nd1〜Nd4 第1〜第4の接続点
PL 正の直流母線
NL 負の直流母線
Claims (8)
- 交流電源からの交流電力を直流電力に変換する整流回路と、
前記整流回路と前記交流電源の間に接続されたリアクタと、
前記整流回路の直流出力に接続される平滑コンデンサと、
前記交流電源を、前記リアクタを介して短絡するスイッチング回路部と、
前記スイッチング回路部を短絡および開放させる制御回路と、
を備え、
前記制御回路は、前記交流電源の半周期に前記スイッチング回路部を短絡および開放する周期を、前記交流電源の電圧位相に応じて変化させることを特徴とする直流電源装置。 - 請求項1に記載の直流電源装置において、
前記制御回路は、前記周期を、前記交流電源の半周期において、電圧位相0度から90度へ進むにしたがって長くし、電圧位相90度から180度へ進むにしたがって短くすることを特徴とする直流電源装置 - 請求項2に記載の直流電源装置において、
前記周期は、前記交流電源の半周期において、短絡回数で分割される各区分に対して設定されることを特徴とする直流電源装置。 - 請求項3に記載の直流電源装置において、
前記周期は、前記各区分に対して互いに異なる値が設定されることを特徴とする直流電源装置。 - 請求項3に記載の直流電源装置において、
前記短絡回数は4回以上40回以下であることを特徴とする直流電源装置。 - 請求項1に記載の直流電源装置において、
さらに、
前記交流電源からの電流を取得する入力電流取得部と、
前記交流電源の周波数を算出する周波数算出部と、
前記整流回路の直流出力電圧を取得する直流出力電圧取得部と、
を備え、
前記制御回路は、
取得された、前記電流と前記周波数および前記直流電圧並びに前記周期に基づいて、短絡時間幅を設定することを特徴とする直流電源装置。 - 請求項1に記載の直流電源装置において、
前記スイッチング回路部は、前記リアクタを介して前記交流電源に接続される全波整流回路と、前記全波整流回路の直流出力に接続されるスイッチング部とから構成されることを特徴とする直流電源装置。 - 回転速度制御型の圧縮機を搭載した空気調和機において、
前記圧縮機の電動機と、
直流電力を交流電力に変換し、前記交流電力により前記電動機を駆動するインバータ回路と、
前記直流電力を出力する直流電源装置と、
を備え、
前記直流電源装置は、
交流電源からの交流電力を前記直流電力に変換する整流回路と、
前記整流回路と前記交流電源の間に接続されたリアクタと、
前記整流回路の直流出力に接続される平滑コンデンサと、
前記交流電源を、前記リアクタを介して短絡するスイッチング回路部と、
前記スイッチング回路部を短絡および開放させる制御回路と、
を備え、
前記制御回路は、前記交流電源の半周期に前記スイッチング回路部を短絡および開放する周期を、前記交流電源の電圧位相に応じて変化させることを特徴とする空気調和機。
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JP2015019052A JP2016144323A (ja) | 2015-02-03 | 2015-02-03 | 直流電源装置およびこれを用いた空気調和機 |
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JP2022533375A (ja) * | 2019-05-17 | 2022-07-22 | 広東美的制冷設備有限公司 | 力率改善回路及び空気調和機 |
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JP2009100499A (ja) * | 2007-10-15 | 2009-05-07 | Sharp Corp | 直流電源装置 |
JP2011109739A (ja) * | 2009-11-13 | 2011-06-02 | Hitachi Ltd | 電力変換装置 |
JP2013106455A (ja) * | 2011-11-15 | 2013-05-30 | Hitachi Appliances Inc | 直流電源装置およびこれを用いた空気調和機 |
JP2013150530A (ja) * | 2011-12-20 | 2013-08-01 | Sharp Corp | 電力変換装置 |
-
2015
- 2015-02-03 JP JP2015019052A patent/JP2016144323A/ja active Pending
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