JP2019088179A - Power converter and air conditioner - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、電力変換装置及び空気調和装置に関する。 The present disclosure relates to a power converter and an air conditioner.
近年、電力変換装置における平滑用コンデンサの構成について検討されている。例えば、特許文献1(特開昭56−49693号公報)参照)には、直流電圧を平滑にするためのフィルタを有する周波数変換装置(電力変換装置)が開示されている。 In recent years, the configuration of a smoothing capacitor in a power converter has been studied. For example, Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-49693) discloses a frequency converter (power converter) having a filter for smoothing a DC voltage.
しかしながら、特許文献1では、フィルタを構成するコンデンサの容量についての具体的な検討がされていない。ここで、電力変換装置に容量の大きい平滑用コンデンサを採用すると、電力変換装置の大型化を招くことになる。
However,
本開示は、小型化を実現し得る電力変換装置に関する。 The present disclosure relates to a power converter that can realize miniaturization.
本開示の第1観点の電力変換装置は、整流回路と、逆変換回路と、リアクトルと、コンデンサと、を備える。整流回路は、最大定格出力電流に対する最大定格電流二乗時間積の比の値がαm([A・s])のダイオードにより構成され、三相交流電源の交流電力を整流する。逆変換回路は、整流回路で整流された電圧を所定の周波数の交流電圧に逆変換して、最大消費電力がPmax([W])であるモータに印加する。リアクトルは、整流回路と逆変換回路との間に設けられ、整流回路及び逆変換回路と直列に接続される。リアクトルはインダクタンスL([H])を有する。コンデンサは、整流回路と逆変換回路との間に設けられ、整流回路及び逆変換回路と並列に接続される。コンデンサは容量C([F])を有する。そして、電力変換装置は、リアクトルのインダクタンスL及びコンデンサの容量が、下式(1)の条件を満たすものを採用することができる。ここで、Vac([V])は三相交流電圧の電圧値を示し、定数aの値が4.3である。また、電力変換装置は、三相交流電源とコンデンサとの間の限流回路を不要とするものである。このような構成により、信頼性を維持した上で小型化を実現し得る電力変換装置を提供できる。 A power converter according to a first aspect of the present disclosure includes a rectifier circuit, an inverse conversion circuit, a reactor, and a capacitor. The rectifier circuit is constituted by a diode whose value of the ratio of the maximum rated current squared time product to the maximum rated output current is αm ([A · s]), and rectifies the AC power of the three-phase AC power supply. The inverse conversion circuit inversely converts the voltage rectified by the rectification circuit into an alternating voltage of a predetermined frequency, and applies it to a motor whose maximum power consumption is Pmax ([W]). The reactor is provided between the rectifier circuit and the inverse conversion circuit, and connected in series with the rectifier circuit and the inverse conversion circuit. The reactor has an inductance L ([H]). The capacitor is provided between the rectification circuit and the inverse conversion circuit, and is connected in parallel to the rectification circuit and the inverse conversion circuit. The capacitor has a capacitance C ([F]). The power conversion device can adopt one in which the inductance L of the reactor and the capacitance of the capacitor satisfy the condition of the following expression (1). Here, Vac ([V]) indicates the voltage value of the three-phase AC voltage, and the value of the constant a is 4.3. In addition, the power conversion device eliminates the need for a current limiting circuit between the three-phase AC power supply and the capacitor. With such a configuration, it is possible to provide a power converter that can realize miniaturization while maintaining reliability.
また、本開示の第1観点の電力変換装置は、逆変換回路で用いられるキャリア周波数がfc([Hz])であり、定数Kの値が1/4であるときに、リアクトル及びコンデンサが、下式(2)の条件を満たすものを採用できる。これにより、逆変換回路で生じるスイッチングノイズをこれらのリアクトル及びコンデンサで吸収することができる。 Further, in the power conversion device according to the first aspect of the present disclosure, when the carrier frequency used in the inverse conversion circuit is fc ([Hz]) and the value of constant K is 1⁄4, the reactor and the capacitor are The thing which satisfy | fills the condition of the following Formula (2) is employable. Thus, switching noise generated in the reverse conversion circuit can be absorbed by these reactors and capacitors.
本開示の第2観点の電力変換装置は、整流回路と、逆変換回路と、コンデンサと、制御回路と、を備える。整流回路は、三相交流電源の交流電力を整流する。逆変換回路は、制御信号の入力に基づいて、整流回路で整流された電圧を所定の周波数の交流電圧に逆変換し、圧縮機のモータに印加する。コンデンサは、整流回路と逆変換回路との間に設けられる。制御回路は、圧縮機の吐出圧力の異常を示す異常信号を受信した場合、逆変換回路への制御信号の入力を停止する。また、この電力変換装置では、整流回路とコンデンサとの間にリレーを存在させていない。このような構成により、信頼性を維持した上で小型化を実現し得る電力変換装置を提供できる。 A power converter according to a second aspect of the present disclosure includes a rectifier circuit, an inverse converter circuit, a capacitor, and a control circuit. The rectifier circuit rectifies AC power of the three-phase AC power supply. The reverse conversion circuit reversely converts the voltage rectified by the rectification circuit into an AC voltage of a predetermined frequency based on the input of the control signal, and applies it to the motor of the compressor. The capacitor is provided between the rectifier circuit and the inverse conversion circuit. The control circuit stops the input of the control signal to the inverse conversion circuit when receiving an abnormality signal indicating an abnormality in the discharge pressure of the compressor. Also, in this power converter, no relay is present between the rectifier circuit and the capacitor. With such a configuration, it is possible to provide a power converter that can realize miniaturization while maintaining reliability.
本開示の第1観点及び第2観点の電力変換装置は、式(1),(2)の条件のみならず、コンデンサがさらに下式(3)の条件を満たす容量C([F])を有するものでもよい。このような構成により、第5次、第7次高調を低減することができる。 The power converter of the first aspect and the second aspect of the present disclosure has the capacity C ([F]) which satisfies the condition of the following equation (3) as well as the condition of the equations (1) and (2). You may have. Such a configuration can reduce the fifth and seventh harmonics.
また、本開示の第1観点及び第2観点の電力変換装置は、式(1)〜(3)の条件のみならず、コンデンサがさらに下式(4)の条件を満たす容量C([F])を有するものでもよい。これにより、全体としてコストバランスに優れた電力変換装置を提供することができる。 In addition, the power conversion device according to the first and second aspects of the present disclosure has a capacitor C ([F] that further satisfies the condition of the following equation (4) as well as the conditions of equations (1) to (3)). ) May be included. Thereby, it is possible to provide a power converter excellent in cost balance as a whole.
また、本開示の第1観点及び第2観点の電力変換装置は、モータの最大消費電力Pmaxが2kW以上であるものに使用することができる。この電力変換装置は、高出力モータが必要な製品に適している。 In addition, the power conversion devices according to the first and second aspects of the present disclosure can be used for those in which the maximum power consumption Pmax of the motor is 2 kW or more. This power converter is suitable for products that require a high output motor.
また、本開示の第1観点及び第2観点の電力変換装置は、三相交流電源と整流回路との間にヒューズが設けられていてもよい。これにより、電力変換装置の構成部品に過電流が流れることを阻止できる。 Further, in the power conversion device according to the first and second aspects of the present disclosure, a fuse may be provided between the three-phase AC power supply and the rectifier circuit. This makes it possible to prevent an overcurrent from flowing in the components of the power converter.
また、本開示の第1観点及び第2観点の空気調和装置は、上記のいずれかの電力変換装置が搭載されたものである。したがって、信頼性が高く、小型化、軽量化、低コスト化を実現し得る空気調和装置を提供できる。 Moreover, the air conditioning apparatus of the 1st viewpoint of this indication, and a 2nd viewpoint is a thing in which the power converter device in any one of the above is mounted. Therefore, it is possible to provide an air conditioner that can realize high reliability, downsizing, weight reduction, and cost reduction.
以下、図面に基づいて、本開示に係る電力変換装置及び空気調和装置の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of a power conversion device and an air conditioner according to the present disclosure will be described based on the drawings.
<第1実施形態>
(1)空気調和装置
(1−1)空気調和装置の構成
図1は本開示の第1実施形態にかかる空気調和装置1の概略構成図である。空気調和装置1は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって、ビル等の室内の空気調和に使用される装置である。空気調和装置1は、1台の熱源ユニットとしての室外ユニット2と、それに並列に接続された複数台(本実施形態では、2台)の利用ユニットである室内ユニット4,5と、室外ユニット2及び室内ユニット4,5を接続する冷媒連絡配管としての液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管7とを備えている。
First Embodiment
(1) Air Conditioner (1-1) Configuration of Air Conditioner FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an
ここでは、空気調和装置1は、冷房運転専用に構成されており、暖房運転機能を有していない。そのため、室外ユニット2が四路切換弁及びアキュムレータを有していない。また、室外ユニット側の膨張機構を有していない。
Here, the
なお、室内ユニット4と室内ユニット5とは同様の構成である。以下の説明において、室内ユニット5の各部の構成については、室内ユニット4の各部を示す40番台の符号の代わりに50番台の符号を付して説明を省略する。
The
室外ユニット2は、ビル等の室外に設置されており、液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管7を介して室内ユニット4,5に接続されている。室外ユニット2は、主として、圧縮機21と、熱源側熱交換器としての室外熱交換器23と、液側閉鎖弁26と、ガス側閉鎖弁27と、室外ファン28と、室外側制御部37と、を有している。
The outdoor unit 2 is installed outside a building or the like, and is connected to the
圧縮機21は、運転容量を可変することが可能な圧縮機である。ここでは、圧縮機21は、後述するモータ駆動装置(電力変換装置105)により回転数Rmが制御されるモータ103によって駆動される。また、室外ユニット2は、吸入圧力センサ29、吐出圧力センサ30、吸入温度センサ31、吐出温度センサ32、熱交温度センサ33、液側温度センサ34、室外温度センサ36等の各種センサを有している。吐出圧力センサ30は、圧縮機21の吐出圧力を検出するものである。
The
室外側制御部37は、マイクロコンピュータ、メモリにより構成され、モータ103を制御するモータ駆動装置が組み込まれている。
The outdoor
室内ユニット4は、膨張機構としての室内膨張弁41と、利用側熱交換器としての室内熱交換器42と、室内ファン43と、室内側制御部47とを有している。また、室内ユニット4は、冷媒の温度を検出する温度センサ44,45、室内温度センサ46等の各種センサを有している。室内側制御部47は、マイクロコンピュータやメモリ等により構成され、室内ユニット4を個別に操作可能なものである。また、室内ユニット4は、リモコン(図示せず)との間で制御信号等を通信したり、室外ユニット2との間で伝送線9を介して制御信号等を通信したりする。ここでは、室外側制御部37と室内側制御部47とが伝送線9を介して接続されており、全体として空気調和装置1の運転制御を行う制御部8を構成する。
The
(1−2)空気調和装置の動作(冷房運転)
次に、本実施形態の空気調和装置1の動作について説明する。本実施形態の空気調和装置1は冷房専用装置であり、冷房運転を行う。
(1-2) Operation of the air conditioner (cooling operation)
Next, the operation of the
冷房運転では、各室内熱交換器42が蒸発器として機能することで、室内の空気の温度を低下させる。詳しくは、冷房運転時は、圧縮機21の吐出側が室外熱交換器23のガス側に接続され、かつ、圧縮機21の吸入側がガス側閉鎖弁27及びガス冷媒連絡配管7を介して室内熱交換器42のガス側に接続される。また、冷房運転時は、液側閉鎖弁26及びガス側閉鎖弁27が開状態をとるように制御される。各室内膨張弁41は、室内熱交換器42の出口(すなわち、室内熱交換器42のガス側)における冷媒の過熱度が過熱度目標値で一定になるように開度調節される。
In the cooling operation, each
冷媒回路がこのような状態で、圧縮機21、室外ファン28及び室内ファン43を起動すると、低圧のガス冷媒が圧縮機21に吸入され、圧縮されて高圧のガス冷媒となる。高圧のガス冷媒は、室外熱交換器23に送られて、室外ファン28によって供給される室外空気と熱交換を行って凝縮し、高圧の液冷媒となる。
When the
高圧の液冷媒は、液側閉鎖弁26及び液冷媒連絡配管6を経由して、室内ユニット4に送られる。室内ユニット4に送られた高圧の液冷媒は、室内膨張弁41によって圧縮機21の吸入圧力近くまで減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となって室内熱交換器42に送られる。気液二相状態の冷媒は、室内熱交換器42において室内空気と熱交換を行って蒸発して低圧のガス冷媒となる。この際、室内空気の温度が低下する。そして、低圧のガス冷媒は、ガス冷媒連絡配管7を経由して室外ユニット2に送られ、再び、圧縮機21に吸入される。
The high pressure liquid refrigerant is sent to the
(2)モータ駆動装置
本実施形態に係るモータ駆動装置は、電力変換装置105を含み、上述した空気調和装置1の圧縮機21に搭載されるモータ103を駆動する。
(2) Motor Drive Device The motor drive device according to the present embodiment includes the
電力変換装置105は、図2に示すように、整流回路110と、直流リンク部120と、逆変換回路130と、制御回路150とを備える。電力変換装置105は、交流電源102から供給される電力を所定の周波数に変換してからモータ103に印加する。ここでは、モータ103は、三相交流モータであり、最大消費電力Pmax([W])が2kW以上のものである。このようなモータ103は、一例として、空気調和装置1の冷媒回路に設けられた圧縮機21を駆動するために用いられる。
As shown in FIG. 2, the
また、電力変換装置105は、交流電源102とコンデンサ122との間の限流回路を不要とするものである。これについての詳細は後述する。また、電力変換装置105は、プリント基板上に実装できるものである。プリント基板は、ハーネスを介して交流電源102に接続される。
In addition, the
交流電源102は、電力変換装置105及びモータ103にハーネス等を介して電力を供給するものである。具体的には、交流電源102は、いわゆる商用の三相交流電源であり、50Hz又は60Hz等の周波数を有する交流電圧Va([V])を供給する。
The
整流回路110は、交流電源102に接続されており、交流電源102が出力した交流電圧Vac([V])を全波整流して直流電圧Vdc([V])に変換するものである。詳しくは、整流回路110は、6つのダイオードD1〜D6がブリッジ状に結線されたダイオードブリッジ回路により構成される。ダイオードD1及びD2と、ダイオードD3及びD4と、ダイオードD5及びD6とは、それぞれ直列に接続される。ダイオードD1及びD2の接続点は、交流電源102のR相の出力に接続される。また、ダイオードD3及びD4の接続点は、交流電源102のS相の出力に接続される。また、ダイオードD5及びD6の接続点は、交流電源102のT相の出力に接続される。整流回路110は、交流電源102から出力された交流電圧Vacを整流し、これを直流リンク部120に出力する。なお、ここでは、整流回路110のダイオードD1〜D6の最大定格出力電流に対する最大定格電流二乗時間積の比の値はαm([A・s])である。
The
直流リンク部120は、整流回路110と逆変換回路130との間に設けられ、少なくともコンデンサ122を用いて構成される。ここでは、直流リンク部120は、リアクトル121及びコンデンサ122により構成される。
The
リアクトル121は、整流回路110と逆変換回路130との間に設けられ、整流回路110及び逆変換回路130と直列に接続される。リアクトル121はインダクタンスL([H])を有するものである。
The
コンデンサ122は、整流回路110と逆変換回路130との間に設けられ、整流回路110及び逆変換回路130と並列に接続される。すなわち、コンデンサ122は、一端がリアクトル121を介して整流回路110の正側出力端子に接続され、他端が整流回路110の負側出力端子に接続される。そして、コンデンサ122の両端に生じた直流電圧(以下、直流リンク電圧Vdc([V])ともいう)が、逆変換回路130の入力ノードに接続される。
The
ここでは、コンデンサ122として、整流回路110によって整流された電圧(交流電圧Vac([V])に起因する電圧変動)の波形の脈動を平滑する機能を有さないものを採用する。一方、コンデンサ122には、逆変換回路130からスイッチングノイズを平滑する機能を有するものを採用する。これにより、コンデンサ122の容量を抑えた上で、逆変換回路のスイッチング制御により力率の改善等を実現することができる。なお、ここでいう「整流回路110によって整流された電圧の波形の脈動を平滑する機能を有さない」とは、モータを定格出力で駆動しているときに、交流電圧を整流した波形に含まれる脈動成分がコンデンサの両端において80%以上残存していることを意味する。
Here, as the
上述したように、コンデンサ122は整流回路110により整流された電圧の波形の脈動を平滑する機能を有していないので、コンデンサ122として小容量のものを採用できる。ただし、コンデンサ122の容量C([F])が小さいので、直流リンク部120が出力する直流リンク電圧Vdc([V])は脈動することになる。例えば、交流電源102が三相交流電源のときには、直流リンク電圧Vdc([V])は、電源周波数の6倍の周波数で脈動する。このようなコンデンサ122は、電解コンデンサ以外のコンデンサ、例えばフィルムコンデンサによって実現される。
As described above, since the
さらに、本発明者らはコンデンサ122の容量C([F])の最適化を検討し、整流回路110に過電流が流れないようにするためには、リアクトル121のインダクタンスL([H])とコンデンサ122の容量C([F])の値が、下式(1)を満たすことが好ましいという知見を得た。ここで、定数aの値は4.3である。
Furthermore, in order to consider optimization of the capacitance C ([F]) of the
なお、逆変換回路130にスイッチングノイズを吸収するためには、リアクトル121のインダクタンスL([H])とコンデンサ122の容量C([F])の値が、下式(2)を満たすことが好ましいという知見を得た。ここで、fc([Hz])は後述するキャリア周波数であり、定数Kの値は1/4である。
Note that in order to absorb switching noise in the
逆変換回路130は、ゲート制御信号の入力に基づいて、整流回路110で整流された電圧Vdcを所定の周波数の交流電圧に逆変換してモータ103に印加するものである。ここでは、逆変換回路130は、入力ノードが直流リンク部120のコンデンサ122に並列に接続される。また、逆変換回路130は、直流リンク部120の出力をスイッチングして三相交流に変換する。
The
逆変換回路130は、三相交流をモータ103に出力するために、6個のスイッチング素子SW1〜SW6を備えている。詳しくは、逆変換回路130は、2つのスイッチング素子を互いに直列接続してなる3つのスイッチングレグを備え、各スイッチングレグにおいて上アームのスイッチング素子SW1,SW3,SW5と下アームのスイッチング素子SW2,SW4,SW6との接続点が、それぞれモータ103の各相(U相,V相,W相)のコイルに接続される。また、各スイッチング素子SW1〜SW6には、還流ダイオードRD1〜RD6が逆並列に接続される。そして、逆変換回路130は、これらのスイッチング素子SW1〜SW6のオンオフ動作によって、直流リンク部120から入力された直流リンク電圧Vdcをスイッチングし、三相交流電圧に変換してモータ103へ供給する。なお、このオンオフ動作の制御は、制御回路150により実行される。また、各スイッチング素子SW1〜SW6は、例えば、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGBT)により実現される。
The
制御回路150は、電力変換装置105における各種制御を実行するものである。具体的には、制御回路150は、逆変換回路130の各スイッチング素子SW1〜SW6のオンオフ動作を制御して、モータ103を駆動する。この際、制御回路150は、モータ103に流れる各相(U相,V相,W相)の電流が直流リンク電圧Vdcの脈動に同期して脈動するように、逆変換回路130のスイッチング素子SW1〜SW6をオンオフ動作させるゲート制御信号を出力する。なお、制御回路150は、キャリア周波数fc([Hz])のキャリアを用いてゲート制御信号を生成する。
The
(3)特徴
(3−1)
以上説明したように、本実施形態に係る電力変換装置105は、リアクトル121のインダクタンスL([H])及びコンデンサ122の容量C([F])が、式(1)の条件を満たすものを採用する。これにより、整流回路110に過電流が流れないようにすることができる。また、電力変換装置105は、交流電源102とコンデンサ122との間の限流回路を不要とするものである。
(3) Characteristics (3-1)
As described above, in the
補足すると、従来の電力変換装置105Aには、図3に示すような限流回路140Aが設けられている。限流回路140Aは、例えば、整流回路110及び平滑用コンデンサ122Aの間に設けられる。また、平滑用コンデンサ122Aには電解コンデンサが用いられる。この場合、平滑用コンデンサ122Aの容量が大きいため、電力変換装置105Aの電源をオンしたときに、電力変換装置105Aに突入電流が生じることがある。限流回路140Aはこのような突入電流を回避するために設けられている。具体的には、限流回路140Aは、電源がオンされるときに、主リレー141Aをオフにし、限流リレー142Aをオンにするように制御回路150Aにより制御される。これにより、電流が抵抗143Aを流れ、突入電流を抑えつつ平滑用コンデンサ122Aが充電される。そして、限流回路140Aは、平滑用コンデンサ122Aに電荷が溜まってから限流リレー142Aをオフにし、主リレー141Aをオンにするように制御回路150Aにより制御される。このようにして、電力変換装置105Aに突入電流が生じるのを回避できる。
Supplementally, the conventional
本実施形態に係る電力変換装置105ではコンデンサ122が、電解コンデンサではなく、式(1)の条件を満たすものであり、電解コンデンサ以外のコンデンサ、例えばフィルムコンデンサによって実現される。そのため、突入電流の発生を回避することができ、上述したような限流回路を不要とするものである。結果として、電力変換装置105は、長寿命化、高信頼化を実現したものとなっている。
In the
なお、電力変換装置105に容量の大きい平滑用コンデンサ122Aを採用すると、電源電流中の高周波成分の増大、力率の悪化、実行値電流及びピーク電流の上昇等をもたらすことがある。これに対し、本実施形態に係る電力変換装置105では、電解コンデンサ以外のコンデンサ、例えばフィルムコンデンサを用いるので、信頼性を損なわずにモータ103の制御を可能にするものである。
When the smoothing
(3−2)
また、本実施形態に係る電力変換装置105は、リアクトル121及びコンデンサ122が、式(2)の条件を満たすものである。したがって、逆変換回路130で生じるスイッチングノイズをこれらのリアクトル及びコンデンサで吸収することができる。
(3-2)
In addition, in the
(3−3)
また、本実施形態に係る電力変換装置105は、モータ103の最大消費電力Pmax([W])が2kW以上であるものに使用することができる。したがって、この電力変換装置105は、高出力モータが必要な製品に適したものとなっている。また、ビル用の空気調和装置1への使用も可能である。
(3-3)
In addition, the
(3−4)
また、本実施形態に係る空気調和装置1は、上記いずれかの特徴を有する電力変換装置105が搭載されたものである。したがって、空気調和装置1の信頼性を高め、小型化、軽量化、低コスト化を実現することができる。
(3-4)
Moreover, the
また、本実施形態に係る空気調和装置1は、冷房運転専用に構成されている。そのため、コンパクトな空気調和装置を提供することができる。
Moreover, the
補足すると、空気調和装置が冷房運転に加え、暖房運転等を実行する場合には図4に示すような冷媒回路を構成する必要がある。すなわち、このような空気調和装置1Aでは、図4に示すように、四路切換弁22A、アキュムレータ24A、膨張弁38A等をさらに備える必要がある。四路切換弁22Aは冷媒の流れる向きを変えるために用いられる。アキュムレータ24Aは、冷房運転時と暖房運転時とで用いられる冷媒量の差分を吸収するために用いられる。膨張弁38Aは、室外ユニット2において、暖房運転時の流量調整を行うために用いられる。
Supplementally, when the air conditioning apparatus performs the heating operation and the like in addition to the cooling operation, it is necessary to configure a refrigerant circuit as shown in FIG. That is, in such an
このような空気調和装置1Aに比して、本実施形態に係る空気調和装置1は、これらの部品を搭載せずにコンパクトに構成することができる。
Compared with such an
(4)変形例
(4−1)変形例1A
上記実施形態において、最大消費電力Pmaxが2kW以上の三相交流モータに対して、コンデンサ122の容量C([F])の値が、さらに下式(3)の条件を満たすものを採用してもよい。本発明者らの検討により、この条件を満たす場合には、整流回路110からの第5次高調波、第7次高調波を低減できるという知見が得られた。
(4) Modifications (4-1)
In the above embodiment, for a three-phase AC motor having a maximum power consumption Pmax of 2 kW or more, a value of the capacity C ([F]) of the
(4−2)変形例1B
また、上記実施形態において、コンデンサ122の容量C([F])の値が、さらに下式(4)の条件を満たすものを採用してもよい。本発明者らの検討により、この条件を満たす場合には、コンデンサ122の容量C([F])を小さくしても、逆変換回路130からスイッチングノイズを平滑する機能を維持し得るという知見が得られた。また、このようなコンデンサ122であれば、リアクトル121の容量を抑えることができるという知見が得られた。したがって、全体としてコストバランスに優れた電力変換装置105を提供することができる。
(4-2) Modified Example 1B
Further, in the above embodiment, one may be employed in which the value of the capacitance C ([F]) of the
(4−3)変形例1C
本実施形態に係る電力変換装置105は、図5に示すように、ヒューズ104をさらに備えるものでもよい。これにより、電力変換装置105の構成部品に過電流が流れることを阻止できる。
(4-3) Modification 1C
The
補足すると、本実施形態では、交流電源102とモータ103との間のリレー(例えば、上記主リレー141A)の設置を不要とするものである。そのため、ヒューズ104を設けていない場合には、交流電源102からモータ103の電源系統を切り離すことができない。変形例1Cに係る電力変換装置105は、このような場合でもヒューズ104を有しているので、異常時に、交流電源102からモータ103の電源系統を切り離すことができ、安全性を高めることができる。換言すると、変形例1Cに係る電力変換装置105は、主リレー141Aを不要としたとしても、安全性を維持しつつ、電力変換装置105の小型化を実現することができる。
Supplementally, in the present embodiment, installation of a relay (for example, the
(4−4)変形例1D
本実施形態に係る電力変換装置105は、図6に示すように、サージ電圧クランプ回路107をさらに備えるものでもよい。サージ電圧クランプ回路107は、モータ103の回生電力を吸収するものである。また、サージ電圧クランプ回路107がスイッチングノイズを吸収するので、コンデンサ122の容量Cをさらに低下させることができる。結果として、電力変換装置105の安全性を維持しつつ小型化を実現することが可能となる。
(4-4) Modification 1D
The
(4−5)変形例1E
上記実施形態では、一例として、空気調和装置1が冷房運転のみを実施するものを説明したが、本実施形態に係る空気調和装置1はこれに限るものではない。すなわち、空気調和装置は冷房運転に加え、暖房運転等を実行するものでもよい。この場合、空気調和装置は、図4に示すように、四路切換弁22A、アキュムレータ24A、膨張弁38A等をさらに備える。また、冷房運転及び暖房運転の切り換えは、室外側制御部37A及び室内側制御部47Aから構成される制御部8Aが実行する。
(4-5) Modification 1E
Although the said embodiment demonstrated what what the
<第2実施形態>
(5)モータ駆動装置
(5−1)
本開示の第2実施形態に係るモータ駆動装置は、電力変換装置105Sを含むものである。以下、既に説明した部分と同一の部分には略同一の符号を付し、重複した説明を省略する。なお、他の実施形態と区別するために、本実施形態では添え字Sを付すことがある。
Second Embodiment
(5) Motor drive unit (5-1)
The motor drive device according to the second embodiment of the present disclosure includes a
本実施形態では、室外ユニット2の室外側制御部37Sが、吐出圧力異常検知部37Lをさらに有する。吐出圧力異常検知部37Lは、圧縮機21の吐出圧力が閾値以上になったときに「異常信号」を電力変換装置105Sに出力する。
In the present embodiment, the
また、本実施形態に係る電力変換装置105Sは、図7に示すように、整流回路110と、逆変換回路130と、コンデンサ122と、制御回路150Sと、を備える。そして、制御回路150Sが、第1実施形態の制御回路150の構成及び機能に加え、異常停止部150Lを有する。異常停止部150Lは、交流電源102とコンデンサ122との間のリレーの有無にかかわらず、圧縮機21の吐出圧力の異常を示す異常信号を受信した場合、逆変換回路130へのゲート制御信号の入力を停止する。
Further, as shown in FIG. 7, the
(5−2)
図8は本実施形態に係る電力変換装置105Sの動作を説明するためのフローチャートである。
(5-2)
FIG. 8 is a flow chart for explaining the operation of the
吐出圧力センサ30により、圧縮機21の吐出圧力が随時検出される(S1)。これらの吐出圧力の情報は室外側制御部37Sに随時送出される。
The discharge pressure of the
室外側制御部37S(吐出圧力異常検知部37L)では、圧縮機21の吐出圧力が閾値以上であるか否かを随時判定する。そして、室外側制御部37(吐出圧力異常検知部37L)は、吐出圧力が閾値以上になったと判定した場合(S2−Yes)、電力変換装置105Sに異常信号を出力する(S3)。
In the outdoor
電力変換装置105Sでは、吐出圧力異常検知部37Lから異常信号を受信すると、制御回路150(異常停止部150L)が逆変換回路130へのゲート制御信号の入力を停止する(S4)。
In the
これにより、逆変換回路130のスイッチング素子SW1〜SW6が停止され、モータ103が停止する(S5)。
Thereby, the switching elements SW1 to SW6 of the
(6)特徴
(6−1)
以上説明したように、本実施形態に係る電力変換装置105Sは、制御回路150Sが、交流電源102とコンデンサ122との間のリレーの有無にかかわらず、圧縮機21の吐出圧力の異常を示す異常信号を受信した場合、逆変換回路130への制御信号の入力を停止する。このような構成により、信頼性を維持した上で小型化を実現し得る電力変換装置105Sを提供できる。
(6) Characteristics (6-1)
As described above, in the
補足すると、交流電源102とコンデンサ122との間のリレーが無い場合、交流電源102からモータ103の電源系統を切り離すことができない。そのため、圧縮機21の吐出圧力が異常値を示した場合に、リレーを使った緊急停止等を実行することができないことがある。このような場合でも、本実施形態に係る電力変換装置105Sは、異常時に、逆変換回路130への制御信号の入力を停止するので、安全性を高めることができる。換言すると、本実施形態に係る電力変換装置105Sは、安全性を維持しつつ、リレーを不要として小型化を実現することができる。
Supplementally, when there is no relay between the
(6−2)
また、本実施形態に係る電力変換装置105Sは、リアクトル121のインダクタンスL([H])及びコンデンサ122の容量C([F])が、式(1)の条件を満たすものを採用する。これにより、整流回路110に過電流が流れないようにすることができる。
(6-2)
Further, in the
(6−3)
また、本実施形態に係る電力変換装置105Sは、リアクトル121のインダクタンスL([H])とコンデンサ122が式(2)の条件を満たす容量C([F])を有するものを採用する。これにより、逆変換回路130で生じるスイッチングノイズをこれらのリアクトル121及びコンデンサ122で吸収することができる。
(6-3)
In addition, the
(6−4)
また、本実施形態に係る電力変換装置105Sは、モータ103の最大消費電力Pmax([W])が2kW以上であるものに使用することができる。したがって、この電力変換装置105Sは、高出力モータが必要な製品に適したものとなっている。例えば、ビル全体の空気調和を実現し得るような空気調和装置への使用に適している。
(6-4)
In addition, the
(6−5)
また、本実施形態に係る空気調和装置1は、上記いずれかの特徴を有する電力変換装置105Sが搭載されたものである。したがって、空気調和装置1の信頼性を高め、小型化、軽量化、低コスト化を実現することができる。
(6-5)
The
また、本実施形態に係る空気調和装置1は、冷房運転専用に構成されている。そのため、コンパクトな空気調和装置を提供することができる。詳細は特徴(3−4)と同様である。
Moreover, the
(7)変形例
(7−1)変形例2A
上記実施形態において、最大消費電力Pmaxが2kW以上の三相交流モータに対して、コンデンサ122の容量C([F])の値が、さらに式(3)の条件を満たすものを採用してもよい。詳細は変形例1Aと同様である。
(7) Modifications (7-1) Modification 2A
In the above embodiment, even for a three-phase AC motor having a maximum power consumption Pmax of 2 kW or more, the value of the capacitance C ([F]) of the
(7−2)変形例2B
また、上記実施形態において、コンデンサ122の容量C([F])の値が、さらに式(4)の条件を満たすものを採用してもよい。詳細は変形例1Bと同様である。
(7-2) Modification 2B
Further, in the above embodiment, one may be employed in which the value of the capacitance C ([F]) of the
(7−3)変形例2C
本実施形態に係る電力変換装置105Sは、ヒューズをさらに備えるものでもよい。これにより、電力変換装置105Sの構成部品に過電流が流れることを阻止できる。詳細は変形例1Cと同様である。
(7-3) Modification 2C
The
(7−4)変形例2D
本実施形態に係る電力変換装置105Sは、サージ電圧クランプ回路107をさらに備えるものでもよい。詳細は変形例1Dと同様である。
(7-4) Modification 2D
The
(7−5)変形例2E
上記実施形態では、一例として、空気調和装置1が冷房運転のみを実施するものを説明したが、本実施形態に係る空気調和装置1はこれに限るものではない。すなわち、空気調和装置1は冷房運転に加え、暖房運転等を実行するものでもよい。詳細は変形例1Eと同様である。
(7-5) Modification 2E
Although the said embodiment demonstrated what what the
<他の実施形態>
以上、実施形態を説明したが、特許請求の範囲の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
Other Embodiments
While the embodiments have been described above, it will be appreciated that various changes in form and detail may be made without departing from the spirit and scope of the claims.
すなわち、本開示は、上記各実施形態そのままに限定されるものではない。本開示は、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できるものである。また、本開示は、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の開示を形成できるものである。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素は削除してもよいものである。さらに、異なる実施形態に構成要素を適宜組み合わせてもよいものである。 That is, the present disclosure is not limited to the above embodiments. In the implementation phase, the present disclosure can be embodied by modifying components without departing from the scope of the present disclosure. In addition, the present disclosure can form various disclosures by appropriate combinations of a plurality of components disclosed in the above-described embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, the components may be combined as appropriate in different embodiments.
1 空気調和装置
8 制御部
21 圧縮機
22A 四路切換弁
24A アキュムレータ
37 室外側制御部
37A 室外側制御部
38A 膨張弁
47 室内側制御部
47A 室内側制御部
102 交流電源(三相交流電源)
103 モータ
104 ヒューズ
105 電力変換装置
105A 電力変換装置
105S 電力変換装置
107 サージ電圧クランプ回路
110 整流回路
120 直流リンク部
121 リアクトル
122 コンデンサ
130 逆変換回路
140A 限流回路
141A 主リレー
142A 限流リレー
143A 抵抗
150 制御回路
150A 制御回路
150S 制御回路
150L 異常停止部
D1 ダイオード
D2 ダイオード
D3 ダイオード
D4 ダイオード
D5 ダイオード
D6 ダイオード
SW1 スイッチング素子
SW2 スイッチング素子
SW3 スイッチング素子
SW4 スイッチング素子
SW5 スイッチング素子
SW6 スイッチング素子
103
Claims (8)
制御信号の入力に基づいて、前記整流回路で整流された電圧を所定の周波数の交流電圧に逆変換し、圧縮機(21)のモータ(103)に印加する逆変換回路(130)と、
前記整流回路と前記逆変換回路との間に設けられるコンデンサ(122)と、
前記圧縮機の吐出圧力の異常を示す異常信号を受信した場合、前記逆変換回路への前記制御信号の入力を停止する制御回路(150S)と、
を備え、
前記整流回路と前記コンデンサとの間にリレーを存在させていない、電力変換装置(105S)。 A rectifier circuit (110) for rectifying AC power of a three-phase AC power source;
An inverse conversion circuit (130) which reversely converts the voltage rectified by the rectification circuit into an AC voltage of a predetermined frequency based on an input of a control signal, and applies it to a motor (103) of a compressor (21);
A capacitor (122) provided between the rectifier circuit and the reverse conversion circuit;
A control circuit (150S) for stopping input of the control signal to the inverse conversion circuit when receiving an abnormality signal indicating abnormality in discharge pressure of the compressor;
Equipped with
Power converter (105S), wherein a relay is not present between the rectifier circuit and the capacitor.
前記モータは、最大消費電力がPmax([W])であり、
前記コンデンサは、前記整流回路及び前記逆変換回路と並列に接続される容量C([F])を有するものであり、
前記整流回路と前記逆変換回路との間に設けられ、前記整流回路及び前記逆変換回路と直列に接続されるインダクタンスL([H])を有するリアクトル(121)をさらに備え、
前記三相交流電圧の電圧値がVac([V])であり、定数aの値が4.3であるときに、前記リアクトルのインダクタンスL([H])及び前記コンデンサの容量C([F])が、下式(1)の条件を満たし、
前記三相交流電源と前記コンデンサとの間の限流回路を不要とする、
請求項1に記載の電力変換装置。
The rectifier circuit is constituted by diodes (D1 to D6) whose ratio of the maximum rated current squared time product to the maximum rated output current is αm ([A · s]),
The motor has a maximum power consumption Pmax ([W]),
The capacitor has a capacitance C ([F]) connected in parallel to the rectifier circuit and the inverse conversion circuit,
The reactor further includes a reactor (121) provided between the rectifier circuit and the inverse conversion circuit and having an inductance L ([H]) connected in series with the rectifier circuit and the inverse conversion circuit.
When the voltage value of the three-phase AC voltage is Vac ([V]) and the value of the constant a is 4.3, the inductance L ([H]) of the reactor and the capacitance C ([F ] Satisfies the condition of the following equation (1),
Eliminates the need for a current limiting circuit between the three-phase AC power supply and the capacitor,
The power converter device according to claim 1.
請求項1または2に記載の電力変換装置。
When the carrier frequency used in the inverse conversion circuit is fc ([Hz]) and the value of the constant K is 1⁄4, the reactor and the capacitor satisfy the condition of the following equation (2):
The power converter device according to claim 1 or 2.
請求項1から3のいずれか1項に記載の電力変換装置。
The capacitor has a capacitance C ([F]) satisfying the condition of the following expression (3):
The power converter device according to any one of claims 1 to 3.
請求項1から4のいずれか1項に記載の電力変換装置。
The capacitor has a capacitance C ([F]) that satisfies the following equation (4):
The power converter device according to any one of claims 1 to 4.
請求項1から5のいずれか1項に記載の電力変換装置。 The maximum power consumption Pmax of the motor is 2 kW or more,
The power converter device according to any one of claims 1 to 5.
請求項1から6のいずれか1項に記載の電力変換装置。 A fuse (104) is provided between the three-phase alternating current power supply and the rectification circuit,
The power converter device according to any one of claims 1 to 6.
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Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0543800U (en) * | 1991-11-18 | 1993-06-11 | 株式会社東芝 | Inverter device |
JP2002247859A (en) * | 2001-02-16 | 2002-08-30 | Sanken Electric Co Ltd | Inverter unit |
JP2007202378A (en) * | 2005-12-28 | 2007-08-09 | Toshiba Schneider Inverter Corp | Inverter device |
JP2010188498A (en) * | 2009-02-20 | 2010-09-02 | Denso Wave Inc | Controller for robot |
JP2012235632A (en) * | 2011-05-02 | 2012-11-29 | Daikin Ind Ltd | Power converter circuit and air conditioner |
JP2013247784A (en) * | 2012-05-25 | 2013-12-09 | Daikin Ind Ltd | Power converter |
JP2015154693A (en) * | 2014-02-19 | 2015-08-24 | ダイキン工業株式会社 | Control method of power conversion device |
JP2016208575A (en) * | 2015-04-16 | 2016-12-08 | ダイキン工業株式会社 | Air conditioner inverter drive device |
-
2018
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Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0543800U (en) * | 1991-11-18 | 1993-06-11 | 株式会社東芝 | Inverter device |
JP2002247859A (en) * | 2001-02-16 | 2002-08-30 | Sanken Electric Co Ltd | Inverter unit |
JP2007202378A (en) * | 2005-12-28 | 2007-08-09 | Toshiba Schneider Inverter Corp | Inverter device |
JP2010188498A (en) * | 2009-02-20 | 2010-09-02 | Denso Wave Inc | Controller for robot |
JP2012235632A (en) * | 2011-05-02 | 2012-11-29 | Daikin Ind Ltd | Power converter circuit and air conditioner |
JP2013247784A (en) * | 2012-05-25 | 2013-12-09 | Daikin Ind Ltd | Power converter |
JP2015154693A (en) * | 2014-02-19 | 2015-08-24 | ダイキン工業株式会社 | Control method of power conversion device |
JP2016208575A (en) * | 2015-04-16 | 2016-12-08 | ダイキン工業株式会社 | Air conditioner inverter drive device |
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