JP2018121373A - Heat source device - Google Patents

Heat source device Download PDF

Info

Publication number
JP2018121373A
JP2018121373A JP2015107217A JP2015107217A JP2018121373A JP 2018121373 A JP2018121373 A JP 2018121373A JP 2015107217 A JP2015107217 A JP 2015107217A JP 2015107217 A JP2015107217 A JP 2015107217A JP 2018121373 A JP2018121373 A JP 2018121373A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
switch
booster circuit
switch element
heat source
turning
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
JP2015107217A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
圭一 石田
Keiichi Ishida
圭一 石田
洋平 久保田
Yohei Kubota
洋平 久保田
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.)
Toshiba Carrier Corp
Original Assignee
Toshiba Carrier Corp
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 Toshiba Carrier Corp filed Critical Toshiba Carrier Corp
Priority to JP2015107217A priority Critical patent/JP2018121373A/en
Priority to PCT/JP2016/065427 priority patent/WO2016190345A1/en
Publication of JP2018121373A publication Critical patent/JP2018121373A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F1/00Room units for air-conditioning, e.g. separate or self-contained units or units receiving primary air from a central station
    • F24F1/06Separate outdoor units, e.g. outdoor unit to be linked to a separate room comprising a compressor and a heat exchanger
    • F24F1/20Electric components for separate outdoor units
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat source device capable of reducing power loss of a booster circuit.SOLUTION: A diode for reverse current prevention in a booster circuit is connected in parallel to a second switch. And, a step-up operation and a non-step-up operation are alternatively switched according to an operating state of a motor, and at a step-up operation by turning on/off of a first switch in the booster circuit, the second switch is turned on/off with a phase opposite to turning on/off of the first switch, and at a non-step-up operation by turning off of the first switch, the second switch is turned on.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の実施形態は、昇圧回路を備えた熱源装置に関する。   Embodiments described herein relate generally to a heat source device including a booster circuit.

空気調和機等の熱源装置においては、圧縮機モータをインバータによって可変速駆動して、加熱または冷却能力を可変する。大能力を得るためには圧縮機モータの回転速度を高くする必要がある。そこで、より大きな回転数を得るために昇圧回路を設け、インバータに供給する直流電圧を高めることが行われている。   In a heat source device such as an air conditioner, the compressor motor is driven at a variable speed by an inverter to vary the heating or cooling capacity. In order to obtain a large capacity, it is necessary to increase the rotational speed of the compressor motor. Therefore, in order to obtain a larger rotational speed, a booster circuit is provided to increase the DC voltage supplied to the inverter.

このような昇圧回路としては、入力電圧をスイッチ素子を介してリアクタに印加し、そのスイッチ素子のオン,オフスイッチングにより上記入力電圧を昇圧し、昇圧した電圧を逆流阻止用のダイオードを通して出力する昇圧回路が知られている。   As such a booster circuit, an input voltage is applied to a reactor through a switch element, the input voltage is boosted by switching the switch element on and off, and the boosted voltage is output through a diode for preventing backflow. A circuit is known.

特開2014−212588号公報JP 2014-212588 A

上記昇圧回路に搭載されている逆流阻止用のダイオードは、順方向に流れる電流に対して抵抗値を有する。この抵抗値の存在は、昇圧回路の電力損失につながり、省エネルギー性の面で無視できない。   The backflow prevention diode mounted on the booster circuit has a resistance value with respect to a current flowing in the forward direction. The existence of this resistance value leads to power loss of the booster circuit and cannot be ignored in terms of energy saving.

また、昇圧回路の昇圧動作時は、スイッチ素子が駆動されるため、その分のロスが発生する。   Further, during the boosting operation of the booster circuit, the switch element is driven, and thus a loss corresponding to that occurs.

本発明の実施形態の目的は、昇圧回路を設けた場合の電力損失を低減できる熱源装置を提供することである。   An object of an embodiment of the present invention is to provide a heat source device that can reduce power loss when a booster circuit is provided.

請求項1の熱源装置は、入力電圧を第1スイッチのオン,オフにより昇圧し逆流阻止用のダイオードを通して出力する昇圧回路と、この昇圧回路の出力を交流変換しモータへの駆動電力として出力するインバータとを備えたものであって、前記ダイオードに並列接続された第2スイッチと、前記モータの動作状態に応じて、昇圧回路の昇圧動作と非昇圧動作を切り替えるとともに、前記第1スイッチのオン,オフによる昇圧動作時にその第1スイッチのオン,オフとは反対の位相で前記第2スイッチをオン,オフし、前記第1スイッチのオフによる非昇圧動作時に前記第2スイッチをオンする制御手段と、を備える。   The heat source device according to claim 1 boosts the input voltage by turning on and off the first switch and outputs the boosted voltage through a backflow prevention diode, and converts the output of the booster circuit into alternating current and outputs it as drive power to the motor. An inverter, and a second switch connected in parallel to the diode, and switches between a boosting operation and a non-boosting operation of the booster circuit according to the operating state of the motor, and the first switch is turned on , A control means for turning on and off the second switch at a phase opposite to the on / off of the first switch during the boost operation by turning off, and turning on the second switch at the non-boosting operation by turning off the first switch And comprising.

一実施形態の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of one Embodiment. 一実施形態の制御を示すフローチャート。The flowchart which shows the control of one Embodiment. 一実施形態における昇圧回路の昇圧動作を示すタイムチャート。4 is a time chart showing the boosting operation of the boosting circuit in one embodiment. 一実施形態の変形例の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the modification of one Embodiment.

以下、一実施形態として、空気調和機等の熱源装置に搭載される冷凍サイクル装置を例に説明する。
図1に示すように、交流電源1にダイオードブリッジの全波整流回路2が接続され、その全波整流回路2の出力端に平滑コンデンサ3が接続される。そして、平滑コンデンサ3の両端に昇圧回路10が接続される。
Hereinafter, as an embodiment, a refrigeration cycle apparatus mounted on a heat source apparatus such as an air conditioner will be described as an example.
As shown in FIG. 1, a full-wave rectifier circuit 2 of a diode bridge is connected to an AC power source 1, and a smoothing capacitor 3 is connected to the output terminal of the full-wave rectifier circuit 2. The booster circuit 10 is connected to both ends of the smoothing capacitor 3.

昇圧回路10は、昇圧用のリアクタ11、スイッチ素子(第1スイッチ)SW1、逆流阻止用のダイオード12、および平滑用のコンデンサ(電解コンデンサ)13を含み、スイッチ素子SW1のオン,オフとそのオン,オフに伴うリアクタ11の電荷のチャージ(charge)とディスチャージ(discharge)の繰り返しにより入力電圧(全波整流回路2の出力電圧)を昇圧し、昇圧した電圧をダイオード12を通してコンデンサ13に印加し、そのコンデンサ13に生じる電圧を出力する。また、昇圧回路10は、スイッチ素子SW1の継続的なオフにより、入力電圧をリアクタ11およびダイオード12に通してそのまま昇圧することなくコンデンサ13に印加し、そのコンデンサ13に生じる電圧を出力する。スイッチ素子SW1として、例えばMOSFETを用いる。   The step-up circuit 10 includes a step-up reactor 11, a switch element (first switch) SW1, a backflow prevention diode 12, and a smoothing capacitor (electrolytic capacitor) 13. The switch element SW1 is turned on / off and turned on. The input voltage (the output voltage of the full-wave rectifier circuit 2) is boosted by repeating the charge and discharge of the reactor 11 accompanying the turn-off, and the boosted voltage is applied to the capacitor 13 through the diode 12, The voltage generated in the capacitor 13 is output. Further, the booster circuit 10 applies the input voltage to the capacitor 13 without being boosted as it is through the reactor 11 and the diode 12 by continuously turning off the switch element SW1, and outputs the voltage generated in the capacitor 13. For example, a MOSFET is used as the switch element SW1.

この昇圧回路10のダイオード12に対し、スイッチ素子(第2スイッチ)SW2が並列接続される。スイッチ素子SW2は、オン時にエミッタ・コレクタ間の双方向に電流が流れる双方向性を有し且つオン時の抵抗値がダイオード12の順方向の抵抗値より小さいスイッチ素子たとえばMOSFETである。   A switch element (second switch) SW2 is connected in parallel to the diode 12 of the booster circuit 10. The switch element SW2 is a switch element such as a MOSFET having bidirectionality in which current flows in both directions between the emitter and the collector when turned on and having a resistance value smaller than the forward resistance value of the diode 12 when turned on.

昇圧回路10の出力端に、インバータ20が接続される。インバータ20は、昇圧回路10の出力電圧をスイッチングにより交流変換しモータ40Mへの駆動電力として出力する。モータ40Mは、冷凍装置に搭載される圧縮機40の駆動用モータ(例えばブラシレスDCモータ)である。   An inverter 20 is connected to the output terminal of the booster circuit 10. The inverter 20 performs AC conversion on the output voltage of the booster circuit 10 by switching, and outputs it as drive power to the motor 40M. The motor 40M is a driving motor (for example, a brushless DC motor) for the compressor 40 mounted on the refrigeration apparatus.

圧縮機40は、冷媒を吸込んで圧縮し吐出する。この圧縮機40の冷媒吐出口に四方弁41を介して室外熱交換器42の一端が接続され、その室外熱交換器42の他端が膨張弁43を介して室内熱交換器44の一端に接続される。室内熱交換器44の他端は、四方弁41を介して圧縮機40の冷媒吸込口に接続される。これら圧縮機40、四方弁41、室外熱交換器42、膨張弁43、室内熱交換器44により、空気調和機用の冷凍サイクルが構成される。   The compressor 40 sucks in the refrigerant, compresses it, and discharges it. One end of an outdoor heat exchanger 42 is connected to the refrigerant discharge port of the compressor 40 via a four-way valve 41, and the other end of the outdoor heat exchanger 42 is connected to one end of the indoor heat exchanger 44 via an expansion valve 43. Connected. The other end of the indoor heat exchanger 44 is connected to the refrigerant suction port of the compressor 40 via the four-way valve 41. The compressor 40, the four-way valve 41, the outdoor heat exchanger 42, the expansion valve 43, and the indoor heat exchanger 44 constitute a refrigeration cycle for an air conditioner.

昇圧回路10において、リアクタ11とダイオード12との間の接続ラインに、かつスイッチ素子SW1の接続点よりリアクタ11側の位置に、電流センサ14が配置される。電流センサ14は、リアクタ11に流れる電流を検知する。また、昇圧回路10におけるコンデンサ13の両端に、電圧検出部15が接続される。電圧検出部15は、昇圧回路10の出力電圧(コンデンサ13の電圧)Vdcを検出する。さらに、インバータ20とモータ40Mとの間の接続ラインに、モータ40Mに流れる電流(相巻線電流)を検知する電流センサ16,17,18が配置される。これら電流センサ14、電圧検出部15、電流センサ16〜18が制御部30に接続される。また、運転条件設定用の操作部31が制御部30に接続される。   In the booster circuit 10, the current sensor 14 is disposed on the connection line between the reactor 11 and the diode 12 and at a position closer to the reactor 11 than the connection point of the switch element SW1. The current sensor 14 detects the current flowing through the reactor 11. In addition, the voltage detector 15 is connected to both ends of the capacitor 13 in the booster circuit 10. The voltage detector 15 detects the output voltage (voltage of the capacitor 13) Vdc of the booster circuit 10. Furthermore, current sensors 16, 17, and 18 that detect a current (phase winding current) flowing through the motor 40 </ b> M are arranged on a connection line between the inverter 20 and the motor 40 </ b> M. These current sensor 14, voltage detection unit 15, and current sensors 16 to 18 are connected to the control unit 30. In addition, an operating unit 31 for setting operating conditions is connected to the control unit 30.

制御部30は、昇圧回路10およびインバータ20を制御するもので、主要な機能として、次の(1)〜(5)の手段を有する。
(1)モータ40Mの速度が圧縮機40の負荷(=冷温熱の要求負荷)に応じた目標速度となるように、インバータ20のスイッチングのオン,オフデューティを制御する第1制御手段。
The control unit 30 controls the booster circuit 10 and the inverter 20 and has the following means (1) to (5) as main functions.
(1) First control means for controlling the on / off duty of switching of the inverter 20 so that the speed of the motor 40M becomes a target speed corresponding to the load of the compressor 40 (= the required load of cooling / heating).

(2)上記第1制御手段の制御によるオン,オフデューティが所定値A%以上の場合に昇圧回路10のスイッチ素子SW1をオン,オフして昇圧回路10を昇圧動作させ、上記第1制御手段の制御によるオン,オフデューティが所定値B%(<A%)未満の場合に昇圧回路10のスイッチ素子SW1をオフ(継続的にオフ)して昇圧回路10を非昇圧動作させる第2制御手段。   (2) When the on / off duty controlled by the first control means is greater than or equal to a predetermined value A%, the switch element SW1 of the booster circuit 10 is turned on and off to boost the booster circuit 10, and the first control means The second control means for turning off the switch element SW1 of the booster circuit 10 (continuously off) and causing the booster circuit 10 to perform a non-boosting operation when the on / off duty by the control of is lower than a predetermined value B% (<A%) .

もともと、昇圧は、圧縮機40の回転数を高める場合に必要となり、低回転数で運転する場合には不要である。一方、昇圧回路10を動作させると、スイッチ素子SW1のオン,オフ動作によって、ロスが発生する、そこで、圧縮機40の回転数が低い場合には、昇圧回路10を停止(非昇圧)とすることで、圧縮機40の低回転数時の効率を向上させる。ここでは、モータの動作状態を示すパラメータとして第1制御手段の制御によるオン,オフデューティの値を用いたが、他にモータの動作状態を示すものとしては、モータの回転数、モータの目標回転数、モータ電流等を用いても良い。   Originally, the pressure increase is necessary when the rotational speed of the compressor 40 is increased, and is not necessary when operating at a low rotational speed. On the other hand, when the booster circuit 10 is operated, a loss occurs due to the on / off operation of the switch element SW1. Therefore, when the rotation speed of the compressor 40 is low, the booster circuit 10 is stopped (non-boosted). As a result, the efficiency of the compressor 40 at a low rotation speed is improved. Here, the on / off duty values controlled by the first control means are used as parameters indicating the motor operating state. However, other values indicating the motor operating state include the motor rotation speed and the motor target rotation. Number, motor current, etc. may be used.

(3)昇圧回路10の昇圧動作時、昇圧回路10の出力電圧Vdcが予め定めた目標値となるようにスイッチ素子SW1のオン,オフデューティを制御するとともに、スイッチ素子SW1のオン,オフとは反対の位相でスイッチ素子SW2をオン,オフする第3制御手段。   (3) During the boosting operation of the booster circuit 10, the on / off duty of the switch element SW1 is controlled so that the output voltage Vdc of the booster circuit 10 becomes a predetermined target value, and the on / off of the switch element SW1 Third control means for turning on and off the switch element SW2 in the opposite phase.

(4)昇圧回路10の非昇圧動作時、スイッチ素子SW2をオン(継続的にオン)する第4制御手段。   (4) Fourth control means for turning on (continuously on) the switch element SW2 during the non-boosting operation of the booster circuit 10.

(5)スイッチ素子SW2のオン,オフに際し、スイッチ素子SW1がオフからオンに切換わる前にスイッチ素子SW2をオンからオフに切換え、これによりスイッチ素子SW1がオフからオンに切換わるタイミングとスイッチ素子SW2がオンからオフに切換わるタイミングとの間に両スイッチ素子SW1,SW2が共にオフ状態となるデッドタイムt1を確保するとともに、スイッチ素子SW1がオンからオフに切換わった後でスイッチ素子SW2をオフからオンに切換え、これによりスイッチ素子SW1がオンからオフに切換わるタイミングとスイッチ素子SW2がオフからオンに切換わるタイミングとの間に両スイッチ素子SW1、SW2が共にオフ状態となるデッドタイムt2を確保する第5制御手段。   (5) When the switch element SW2 is turned on / off, the switch element SW2 is switched from on to off before the switch element SW1 is switched from off to on, whereby the switch element SW1 is switched from off to on. A dead time t1 in which both the switch elements SW1 and SW2 are both turned off is ensured between the timing when SW2 is switched from on to off, and the switch element SW2 is switched after the switch element SW1 is switched from on to off. The dead time t2 when both the switch elements SW1 and SW2 are turned off between the timing at which the switch element SW1 is switched from on to off and the timing at which the switch element SW2 is switched from off to on. 5th control means to ensure.

上記全波整流回路2、昇圧回路10、インバータ20、電流センサ14,16〜17、電圧検出部15、および制御部30などにより、本実施形態の熱源装置が構成される。   The full-wave rectifier circuit 2, the booster circuit 10, the inverter 20, the current sensors 14, 16 to 17, the voltage detection unit 15, the control unit 30, and the like constitute the heat source device of the present embodiment.

つぎに、制御部30が実行する制御を図2のフローチャートおよび図3のタイムチャートを参照しながら説明する。図3において、Isw1はスイッチ素子SW1に流れる電流、Idiはダイオード12に流れる電流、Isw2はスイッチ素子SW2に流れる電流を示す。   Next, the control executed by the control unit 30 will be described with reference to the flowchart of FIG. 2 and the time chart of FIG. In FIG. 3, Isw1 is a current flowing through the switch element SW1, Idi is a current flowing through the diode 12, and Isw2 is a current flowing through the switch element SW2.

操作部31で運転開始操作があった場合(ステップS1のYES)、制御部30は、昇圧回路10のスイッチ素子SW1をオフ(継続的にオフ)して昇圧回路10を非昇圧動作させ、この状態でインバータ20の運転を開始して圧縮機40を起動する(ステップS2)。   When there is an operation start operation at the operation unit 31 (YES in step S1), the control unit 30 turns off (continuously turns off) the switch element SW1 of the booster circuit 10 to cause the booster circuit 10 to perform a non-boosting operation. In the state, the operation of the inverter 20 is started and the compressor 40 is started (step S2).

この起動に伴い、制御部30は、電流センサ16〜18の検知電流からモータ40Mの速度を検出し、検出した速度が圧縮機40の負荷(空調負荷)に応じた目標速度となるようにインバータ20のスイッチングのオン,オフデューティ(通電率ともいう)を制御する(ステップS3)。   Along with this activation, the control unit 30 detects the speed of the motor 40M from the detected currents of the current sensors 16 to 18, and the inverter so that the detected speed becomes a target speed corresponding to the load (air conditioning load) of the compressor 40. The on / off duty (also referred to as a current supply rate) of 20 switching is controlled (step S3).

この時点で、制御部30は、昇圧回路10をまだ昇圧動作させていないので(ステップS4のNO)、インバータ20のスイッチングのオン,オフデューティが所定値A%(例えば最大値100%)に達しているか否かを判定する(ステップS5)。インバータ20のスイッチングのオン,オフデューティが所定値A%に達していない場合(ステップS5のNO)、制御部30は、操作部31の運転停止操作を監視する(ステップS9)。運転停止操作がない場合(ステップS9のNO)、制御部30は、ステップS3のインバータ出力制御に戻る。   At this point, the control unit 30 has not yet boosted the booster circuit 10 (NO in step S4), so the on / off duty of switching of the inverter 20 reaches a predetermined value A% (for example, the maximum value 100%). It is determined whether or not (step S5). When the on / off duty of switching of the inverter 20 does not reach the predetermined value A% (NO in step S5), the control unit 30 monitors the operation stop operation of the operation unit 31 (step S9). When there is no operation to stop (NO in step S9), the control unit 30 returns to the inverter output control in step S3.

インバータ20のスイッチングのオン,オフデューティが最大値100%に達する状態というのは、インバータ20の出力電圧をそれ以上高めることができない状態のことであり、インバータ20の出力電圧をさらに高める必要がある場合には昇圧回路10の昇圧動作が必要となる。   The state where the on / off duty of switching of the inverter 20 reaches the maximum value of 100% is a state where the output voltage of the inverter 20 cannot be increased any more, and the output voltage of the inverter 20 needs to be further increased. In this case, the boosting operation of the booster circuit 10 is necessary.

インバータ20のスイッチングのオン,オフデューティが所定値A%に達した場合(ステップS5のYES)、制御部30は、昇圧回路10のスイッチ素子SW1をオン,オフして昇圧回路10を昇圧動作させる(ステップS6)。具体的には、制御部30は、所定周波数のキャリア信号(三角波信号)を電流センサ14の検知電流(リアクタ電流)のレベルに基づいてPWM変調することによりスイッチ素子SW1に対する駆動信号(PWM信号)を生成し、その駆動信号のオン,オフデューティを電圧検出部15の検出電圧(昇圧回路10の出力電圧)Vdcが予め定めた目標値となるように制御する。さらに、制御部30は、スイッチ素子SW1のオン,オフとは反対の位相でスイッチ素子SW2をオン,オフする。   When the ON / OFF duty of switching of the inverter 20 reaches the predetermined value A% (YES in step S5), the control unit 30 turns on and off the switch element SW1 of the booster circuit 10 to boost the booster circuit 10. (Step S6). Specifically, the control unit 30 performs PWM modulation on a carrier signal (triangular wave signal) having a predetermined frequency based on the level of the current detected by the current sensor 14 (reactor current), thereby driving the switching element SW1 (PWM signal). And the ON / OFF duty of the drive signal is controlled so that the detection voltage (output voltage of the booster circuit 10) Vdc of the voltage detection unit 15 becomes a predetermined target value. Further, the control unit 30 turns on / off the switch element SW2 at a phase opposite to that of the switch element SW1.

スイッチ素子SW1のオン時、リアクタ11に対する通電路がスイッチ素子SW1を介して形成され、リアクタ11に電荷(エネルギー)がチャージされる。このとき、スイッチ素子SW2がオフしているので、しかもダイオード12の逆流阻止作用により、コンデンサ13の電圧がスイッチ素子SW1を通して放電することはない。   When the switch element SW1 is turned on, an energization path for the reactor 11 is formed through the switch element SW1, and the reactor 11 is charged with electric charges (energy). At this time, since the switch element SW2 is OFF, the voltage of the capacitor 13 is not discharged through the switch element SW1 due to the backflow prevention action of the diode 12.

続いて、スイッチ素子SW1がオフすると、リアクタ11から電荷がディスチャージされ、スイッチ素子SW1の両端に生じる電圧が上昇方向に変化する。このとき、スイッチ素子SW2がオンしているので、スイッチ素子SW1の両端に生じる電圧がダイオード12よりも抵抗値の小さいスイッチ素子SW2を介してコンデンサ13に印加される。つまり、コンデンサ13に向かう電流はダイオード12よりも抵抗値の小さいスイッチ素子SW2を通る。スイッチ素子SW2に電流が流れることによる電力損失は、ダイオード12に電流が流れる場合の電力損失よりも、小さい。   Subsequently, when the switch element SW1 is turned off, electric charges are discharged from the reactor 11, and the voltage generated at both ends of the switch element SW1 changes in an increasing direction. At this time, since the switch element SW2 is on, the voltage generated at both ends of the switch element SW1 is applied to the capacitor 13 via the switch element SW2 having a resistance value smaller than that of the diode 12. That is, the current directed to the capacitor 13 passes through the switch element SW2 having a smaller resistance value than that of the diode 12. The power loss due to the current flowing through the switch element SW2 is smaller than the power loss when the current flows through the diode 12.

両スイッチ素子SW1,SW2が同時にオンすると、コンデンサ13が短絡されてしまう。これを防止するためにスイッチ素子SW1がオフからオンに切換わるタイミングとスイッチ素子SW2がオンからオフに切換わるタイミングとの間に、両スイッチ素子SW1,SW2が共にオフ状態となるデッドタイムt1が確保される。さらに、スイッチ素子SW1がオンからオフに切換わるタイミングとスイッチ素子SW2がオフからオンに切換わるタイミングとの間に、両スイッチ素子SW1、SW2が共にオフ状態となるデッドタイムt2が確保される。これらデッドタイムt1,t2の確保により、コンデンサ13の電圧がスイッチ素子SW1を通して放電する不具合は生じない。デッドタイムt1,t2は、互いに同じ時間であっても、互いに異なる時間であってもよく、それぞれ最適な時間が設定される。   When both switch elements SW1 and SW2 are turned on simultaneously, the capacitor 13 is short-circuited. In order to prevent this, a dead time t1 in which both the switch elements SW1 and SW2 are turned off is between the timing when the switch element SW1 is switched from OFF to ON and the timing when the switch element SW2 is switched from ON to OFF. Secured. Further, a dead time t2 in which both the switch elements SW1 and SW2 are turned off is secured between the timing when the switch element SW1 is switched from on to off and the timing when the switch element SW2 is switched from off to on. By ensuring the dead times t1 and t2, there is no problem that the voltage of the capacitor 13 is discharged through the switch element SW1. The dead times t1 and t2 may be the same time or different times, and optimum times are set for each.

なお、両スイッチ素子SW1,SW2が共にオフ状態となるデッドタイムt1,t2の期間は、入力電圧がリアクタ11およびダイオード12を介してコンデンサ13に印加されるので、ダイオード12に電流が流れるが、デッドタイムt1,t2は極めて短いので、ダイオード12での電力損失は小さい。   Note that, during the period of dead time t1 and t2 when both switch elements SW1 and SW2 are both turned off, the input voltage is applied to the capacitor 13 via the reactor 11 and the diode 12, so that current flows through the diode 12. Since the dead times t1 and t2 are extremely short, the power loss in the diode 12 is small.

この昇圧動作の開始に伴い、制御部30は、操作部31の運転停止操作を監視する(ステップS9)。運転停止操作がない場合(ステップS9のNO)、制御部30は、ステップS3のインバータ出力制御に戻る。   With the start of this boosting operation, the control unit 30 monitors the operation stop operation of the operation unit 31 (step S9). When there is no operation to stop (NO in step S9), the control unit 30 returns to the inverter output control in step S3.

昇圧動作中(ステップS4のYES)、制御部30は、インバータ20のスイッチングのオン,オフデューティが所定値B%(例えば90%)未満であるか否かを判定する(ステップS7)。インバータ20のスイッチングのオン,オフデューティが所定値B%未満でない場合(ステップS7のNO)、制御部30は、操作部31の運転停止操作を監視する(ステップS9)。運転停止操作がない場合(ステップS9のNO)、制御部30は、ステップS3のインバータ出力制御に戻る。   During the step-up operation (YES in step S4), the control unit 30 determines whether the switching on / off duty of the inverter 20 is less than a predetermined value B% (for example, 90%) (step S7). When the on / off duty of switching of the inverter 20 is not less than the predetermined value B% (NO in step S7), the control unit 30 monitors the operation stop operation of the operation unit 31 (step S9). When there is no operation to stop (NO in step S9), the control unit 30 returns to the inverter output control in step S3.

インバータ20のスイッチングのオン,オフデューティが所定値B%未満に低下した場合(ステップS7のYES)、制御部30は、スイッチ素子SW1をオフ(継続的にオフ)して昇圧回路10を非昇圧動作させる(ステップS8)。この場合、昇圧回路10への入力電圧がリアクタ11およびスイッチ素子SW2を介してそのまま昇圧されることなくコンデンサ13に印加され、そのコンデンサ13に生じる電圧が出力される。   When the on / off duty of switching of the inverter 20 is reduced to less than the predetermined value B% (YES in step S7), the control unit 30 turns off the switch element SW1 (continuously turns off) and does not boost the booster circuit 10 Operate (step S8). In this case, the input voltage to the booster circuit 10 is applied to the capacitor 13 without being boosted as it is through the reactor 11 and the switch element SW2, and the voltage generated in the capacitor 13 is output.

この非昇圧時も、ダイオード12より抵抗値の小さい方のスイッチ素子SW2を通して電流が流れるので、昇圧回路10における電力損失は小さい。   Even during this non-boosting, current flows through the switch element SW2 having a smaller resistance value than the diode 12, so that the power loss in the boosting circuit 10 is small.

非昇圧時、制御部30は、スイッチ素子SW1がオンからオフに切換わった後でスイッチ素子SW2をオフからオンに切換える。これにより、スイッチ素子SW1がオンからオフに切換わるタイミングとスイッチ素子SW2がオフからオンに切換わるタイミングとの間に、両スイッチ素子SW1、SW2が共にオフ状態となるデッドタイムが確保される。よって、コンデンサ13の電圧がスイッチ素子SW1を通して放電することはない。   At the time of non-boosting, the control unit 30 switches the switch element SW2 from off to on after the switch element SW1 is switched from on to off. This ensures a dead time during which both switch elements SW1 and SW2 are turned off between the timing when the switch element SW1 switches from on to off and the timing when the switch element SW2 switches from off to on. Therefore, the voltage of the capacitor 13 is not discharged through the switch element SW1.

そして、制御部30は、操作部31の運転停止操作を監視する(ステップS9)。運転停止操作がない場合(ステップS9のNO)、制御部30は、ステップS3のインバータ出力制御に戻る。運転停止操作があった場合には(ステップS9のYES)、制御部30は、全ての運転を終了する(ステップS10)。   And the control part 30 monitors operation stop operation of the operation part 31 (step S9). When there is no operation to stop (NO in step S9), the control unit 30 returns to the inverter output control in step S3. When there is a driving stop operation (YES in step S9), the control unit 30 ends all the driving (step S10).

以上のように、昇圧回路10における逆流阻止用のダイオード12と並列にスイッチ素子SW2を並列接続し、スイッチ素子SW1をオン,オフする昇圧時はスイッチ素子SW2をスイッチ素子SW1のオン,オフとは反対の位相でオン,オフし、スイッチ素子SW1をオフする非昇圧時はスイッチ素子SW2をオンすることにより、昇圧回路10の電力損失を低減できる。省エネルギー効果の向上が図れる。   As described above, the switch element SW2 is connected in parallel with the backflow prevention diode 12 in the booster circuit 10 and the switch element SW2 is turned on / off. The power loss of the booster circuit 10 can be reduced by turning on the switch element SW2 at the time of non-boosting when the switch element SW1 is turned off and turned on in the opposite phase. The energy saving effect can be improved.

なお、上記実施形態では、1つのダイオード12を有する昇圧回路10を例に説明したが、図4に示すように、複数たとえば3つのダイオード12a,12b,12cを互いに並列接続し、これらダイオード12a,12b,12cごとにスイッチ素子(第2スイッチ素子)SW2a,SW2b,SW2cを並列接続する構成の昇圧回路10を採用してもよい。スイッチ素子SW2a,SW2b,SW2cは、互いに同期する状態でオンし、互いに同期する状態でオフする。   In the above embodiment, the booster circuit 10 having one diode 12 has been described as an example. However, as shown in FIG. 4, a plurality of, for example, three diodes 12a, 12b, and 12c are connected in parallel to each other, The booster circuit 10 having a configuration in which the switch elements (second switch elements) SW2a, SW2b, and SW2c are connected in parallel for each of 12b and 12c may be employed. The switch elements SW2a, SW2b, and SW2c are turned on while being synchronized with each other, and are turned off when being synchronized with each other.

スイッチ素子SW2a,SW2b,SW2cのオン時は、リアクタ11側からコンデンサ13に向かって流れる電流がスイッチ素子SW2a,SW2b,SW2cに分流して流れる。デッドタイムにおいてスイッチ素子SW1とスイッチ素子SW2a,SW2b,SW2cが共にオフするタイミングでは、リアクタ11側からコンデンサ13に向かって流れる電流がダイオード12a,12b,12cに分流して流れる。分流によりダイオード12a,12b,12cの個々の温度上昇およびその温度上昇に伴うダイオード12a,12b,12cの個々の抵抗値増大を抑えることができる。これにより、ダイオード12a,12b,12cに電流が流れる場合の電力損失を極力抑えることができる。   When the switch elements SW2a, SW2b, and SW2c are on, the current that flows from the reactor 11 side toward the capacitor 13 is shunted to the switch elements SW2a, SW2b, and SW2c. At the timing when both the switch element SW1 and the switch elements SW2a, SW2b, and SW2c are turned off in the dead time, the current flowing from the reactor 11 side toward the capacitor 13 is shunted to the diodes 12a, 12b, and 12c. By the diversion, the individual temperature rises of the diodes 12a, 12b, and 12c and the individual resistance values of the diodes 12a, 12b, and 12c accompanying the temperature rise can be suppressed. Thereby, the power loss when a current flows through the diodes 12a, 12b, and 12c can be suppressed as much as possible.

上記実施形態では、スイッチ素子SW2としてMOSFETを用いたが、オン時に双方向に電流が流れる双方向性を有し且つオン時の抵抗値がダイオード12の順方向の抵抗値より小さいスイッチ素子であれば、MOSFET以外のスイッチ素子を用いてもよい。   In the above embodiment, the MOSFET is used as the switch element SW2. However, the switch element SW2 has a bidirectional property in which a current flows bidirectionally when turned on, and the switch element has a resistance value smaller than the forward resistance value of the diode 12 when turned on. For example, a switch element other than a MOSFET may be used.

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

1…交流電源、2…全波整流回路、10…昇圧回路、11…昇圧用のリアクタ、12…逆流阻止用のダイオード、13…コンデンサ、SW1…スイッチ素子(第1スイッチ素子)、SW2…スイッチ素子(第2スイッチ素子)、14…電流センサ、15…電圧検出部、16〜18…電流センサ、20…インバータ、30…制御部、31…操作部、40…圧縮機、40M…モータ、41…四方弁、42…室外熱交換器、43…膨張弁、44…室内熱交換器   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... AC power source, 2 ... Full wave rectifier circuit, 10 ... Booster circuit, 11 ... Boosting reactor, 12 ... Backflow prevention diode, 13 ... Capacitor, SW1 ... Switch element (first switch element), SW2 ... Switch Element (second switch element), 14 ... current sensor, 15 ... voltage detection unit, 16-18 ... current sensor, 20 ... inverter, 30 ... control unit, 31 ... operation unit, 40 ... compressor, 40M ... motor, 41 ... Four-way valve, 42 ... Outdoor heat exchanger, 43 ... Expansion valve, 44 ... Indoor heat exchanger

Claims (6)

入力電圧を第1スイッチのオン,オフにより昇圧し逆流阻止用のダイオードを通して出力する昇圧回路と、
前記昇圧回路の出力を交流変換しモータへの駆動電力として出力するインバータと、
を備えた熱源装置において、
前記ダイオードに並列接続された第2スイッチと、
前記モータの動作状態に応じて、昇圧回路の昇圧動作と非昇圧動作を切り替えるとともに、前記第1スイッチのオン,オフによる昇圧動作時にその第1スイッチのオン,オフとは反対の位相で前記第2スイッチをオン,オフし、前記第1スイッチのオフによる非昇圧動作時に前記第2スイッチをオンする制御手段と、
を備えることを特徴とする熱源装置。
A booster circuit that boosts the input voltage by turning on and off the first switch and outputs the boosted voltage through a diode for preventing backflow;
An inverter that converts the output of the booster circuit into an alternating current and outputs it as drive power to the motor;
In a heat source device comprising:
A second switch connected in parallel to the diode;
According to the operating state of the motor, the boosting operation and non-boosting operation of the booster circuit are switched, and at the time of the boosting operation by turning on / off the first switch, the first switch is in a phase opposite to the on / off of the first switch. Control means for turning on and off two switches and turning on the second switch during non-boosting operation by turning off the first switch;
A heat source device comprising:
前記第2スイッチは、オン時の抵抗値が前記ダイオードの順方向の抵抗値より小さい双方向性のスイッチ素子である
ことを特徴とする請求項1記載の熱源装置。
The heat source device according to claim 1, wherein the second switch is a bidirectional switch element having a resistance value when turned on that is smaller than a forward resistance value of the diode.
前記昇圧回路は、前記ダイオードを経た電圧をコンデンサに印加し、そのコンデンサの電圧を出力する
ことを特徴とする請求項1記載の熱源装置。
The heat source device according to claim 1, wherein the booster circuit applies a voltage passing through the diode to a capacitor and outputs a voltage of the capacitor.
前記制御手段は、前記昇圧回路の出力電圧が目標値となるように前記第1スイッチのオン,オフデューティを制御する
ことを特徴とする請求項1記載の熱源装置。
The heat source apparatus according to claim 1, wherein the control unit controls an on / off duty of the first switch so that an output voltage of the booster circuit becomes a target value.
前記制御手段は、前記第1スイッチがオフからオンに切換わるタイミングと前記第2スイッチがオンからオフに切換わるタイミングとの間に両スイッチが共にオフ状態となるデッドタイムを確保するとともに、前記第1スイッチがオンからオフに切換わるタイミングと前記第2スイッチがオフからオンに切換わるタイミングとの間に両スイッチが共にオフ状態となるデッドタイムを確保する
ことを特徴とする請求項1記載の熱源装置。
The control means ensures a dead time during which both switches are turned off between the timing when the first switch is switched from off to on and the timing when the second switch is switched from on to off. The dead time when both the switches are turned off is ensured between the timing when the first switch switches from on to off and the timing when the second switch switches from off to on. Heat source device.
前記インバータは、前記昇圧回路の出力をスイッチングにより交流変換し前記モータへの駆動電力として出力する、
前記制御手段は、前記モータの速度が目標速度となるように前記インバータのスイッチングのオン,オフデューティを制御し、このオン,オフデューティが所定値以上の場合に前記第1スイッチをオン,オフし、所定値未満の場合に前記第1スイッチを継続的にオフする、
ことを特徴とする請求項1記載の熱源装置。
The inverter converts the output of the booster circuit into AC by switching and outputs it as driving power to the motor.
The control means controls on / off duty of switching of the inverter so that the speed of the motor becomes a target speed, and turns on / off the first switch when the on / off duty is a predetermined value or more. Continuously turning off the first switch when less than a predetermined value;
The heat source device according to claim 1.
JP2015107217A 2015-05-27 2015-05-27 Heat source device Pending JP2018121373A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015107217A JP2018121373A (en) 2015-05-27 2015-05-27 Heat source device
PCT/JP2016/065427 WO2016190345A1 (en) 2015-05-27 2016-05-25 Heat-source device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015107217A JP2018121373A (en) 2015-05-27 2015-05-27 Heat source device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2018121373A true JP2018121373A (en) 2018-08-02

Family

ID=57394194

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015107217A Pending JP2018121373A (en) 2015-05-27 2015-05-27 Heat source device

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2018121373A (en)
WO (1) WO2016190345A1 (en)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001231262A (en) * 2000-02-10 2001-08-24 Sharp Corp Controller for direct current motor
JP5446836B2 (en) * 2009-12-22 2014-03-19 トヨタ自動車株式会社 Power supply device and vehicle
JP5893876B2 (en) * 2011-09-13 2016-03-23 トヨタ自動車株式会社 Motor control system

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016190345A1 (en) 2016-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107210700B (en) Motor driving apparatus, air conditioner including the same, and control method thereof
US9240737B2 (en) Control device for switching power supply circuit, and heat pump unit
CN109937531B (en) Power conversion device and refrigerating and air-conditioning machine
JP4799512B2 (en) Power converter and air conditioner using the same
JP2018068028A (en) Electric power conversion system and air conditioner
JP6431413B2 (en) Power conversion device, air conditioner equipped with the same, and power conversion method
JP5678860B2 (en) AC / DC converter
JP6528002B2 (en) Power supply
US10928112B2 (en) Heat pump device
JP2007135254A (en) Power unit and freezer air-conditioner
JP2017208979A (en) Power supply unit
US11323050B2 (en) Power supply apparatus
JP2012135162A (en) Power factor improvement converter and refrigeration cycle device
WO2017199299A1 (en) Dc power source, refrigeration cycle device and air-conditioner
JP2007295739A (en) Dc power supply
WO2020066028A1 (en) Motor drive device and air conditioner
JP6182462B2 (en) Power converter
JP6926272B2 (en) Power supply
JP2018121373A (en) Heat source device
CA3001773C (en) Power supply apparatus
WO2006120819A1 (en) Heat pump
JP6837311B2 (en) Heat pump device
JP2007174806A (en) Motor driving device and motor driver equipped therewith
JP7130568B2 (en) power supply
JP7198344B2 (en) DC power supplies, motor drives, air conditioners, refrigerators and heat pump water heaters