JP5274579B2 - 交流直流変換装置、電動機駆動装置 - Google Patents
交流直流変換装置、電動機駆動装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5274579B2 JP5274579B2 JP2010541148A JP2010541148A JP5274579B2 JP 5274579 B2 JP5274579 B2 JP 5274579B2 JP 2010541148 A JP2010541148 A JP 2010541148A JP 2010541148 A JP2010541148 A JP 2010541148A JP 5274579 B2 JP5274579 B2 JP 5274579B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- rectifier
- current
- control means
- switch
- 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.)
- Active
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 82
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 30
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 11
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 claims description 9
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 4
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 claims description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 31
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 16
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 11
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 4
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 4
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 3
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 3
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000002068 genetic effect Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS 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
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
- H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal 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
- H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal 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
- H02M7/2176—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal 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 comprising a passive stage to generate a rectified sinusoidal voltage and a controlled switching element in series between such stage and the output
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS 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
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/42—Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
- H02M1/4208—Arrangements for improving power factor of AC input
- H02M1/4225—Arrangements for improving power factor of AC input using a non-isolated boost converter
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
- Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Rectifiers (AREA)
Description
また、高速な制御処理を行うために、処理性能の高いマイコンや専用IC(Integrated Circuit)を用いてアナログ制御を行うので、周辺回路構成が複雑となり、回路コストが増加する。
したがって、機種数の多い製品への適用するには、開発期間が長くかかり、また各パラメータを記憶するための容量も多く必要である。
これにより、リアクタに流れる電流を正弦波状に制御することができるので、力率を改善し、リアクタを小型化することができる。
図1は、本発明の実施の形態1に係る交流直流変換装置100の回路図である。
図1の回路は、交流電源1、整流器2、第1スイッチング手段3、第2スイッチング手段4、リアクタ5、第1コンデンサ6、第2コンデンサ7、直流負荷8、第1ダイオード10、第2ダイオード11、第1抵抗12、第2抵抗13、制御手段20、電圧検出器21、電流検出器22、電源ゼロクロス検出器23を備える。
整流器2は、交流電源1の交流電力を直流に整流する。
第1スイッチング手段3は、一端が整流器2の一方の入力端子に接続され、もう一端が第1コンデンサ6と第2コンデンサ7の接続点に接続されている。
第2スイッチング手段4は、一端が整流器2の他方の入力端子に接続され、もう一端が第1コンデンサ6と第2コンデンサ7の接続点に接続されている。
第1コンデンサ6は、整流器2の一方の出力端子に接続されている。
第2コンデンサ7は、整流器2の他方の出力端子に接続されている。
直流負荷8は、整流器2の出力に接続されている。
第1ダイオード10は第1コンデンサ6と並列に、第2ダイオード11は第2コンデンサ7と並列に接続されている。
第1抵抗12は第1コンデンサ6と並列に、第2抵抗13は第2コンデンサ7と並列に接続されている。
第1ダイオード10および第2ダイオード11は、第1コンデンサ6および第2コンデンサ7と極性が逆になっており、いわゆる逆並列状態で接続されている。
第2スイッチング手段4は、同様にIGBT4aとダイオード整流器4bから構成される双方向スイッチング手段である。
制御手段20は、その機能を実現する回路デバイスのようなハードウェアで構成することもできるし、マイコンやCPU(Central Processing Unit)のような演算装置とその動作を規定するソフトウェアで構成することもできる。
電流検出器22は、交流電源1から交流直流変換装置100に入力する入力電流の瞬時値Isを検出し、検出結果を制御手段20に出力する。
電源ゼロクロス検出器23は、電源位相θを検出し、検出結果を制御手段20に出力する。
次に、本実施の形態1に係る交流直流変換装置100の動作を説明する。
交流直流変換装置100の動作は、図2の仮想交流電源9がリアクタ5に直列接続されているものとして等価的に取り扱うことができる。即ち、第1スイッチング手段3と第2スイッチング手段4は、交流直流変換装置100が仮想交流電源9と等価となるように動作する。
上記(式5)から、以下のことが言える。
また、入力電流と交流電源1の位相差がゼロとなると、電源力率は100%となる。
したがって、仮想交流電源の電圧振幅V2と位相差φを適切に制御して正弦波状の電圧Vcを出力することにより、入力電流の高調波を抑制するとともに、力率を向上することができるのである。
以下、電圧Vcを略正弦波状とするための第1スイッチング手段3と第2スイッチング手段4の動作について説明する。
電圧Vcは、第1スイッチング手段3と第2スイッチング手段4の動作により、図3に示す電圧0、Vdc/2、Vdcの3レベルの出力状態をとる。逆極性も同様である。なお、Vdcは直流負荷8に印加される出力直流電圧である。
この3レベルの出力状態をとる際の第1スイッチング手段3と第2スイッチング手段4の動作について、次の図4で説明する。
図4(a)の状態では、第1スイッチング手段3と第2スイッチング手段4が同時にONされている。この状態では、整流器2の入力端子間が短絡されたことになり、電圧Vc=0となる。図3(1)の区間がこれに相当する。
図4(b)の状態では、第1スイッチング手段3はON、第2スイッチング手段4はOFFとなっている。この状態では、整流器2の入力端子間電圧Vcは第2コンデンサ7の両端電圧と等しい。
したがって、電圧Vcは出力直流電圧Vdcの半分となり、Vc=Vdc/2となる。図3(2)の区間がこれに相当する。
図4(c)の状態では、第1スイッチング手段3はOFF、第2スイッチング手段4はONとなっている。この状態では、整流器2の入力端子間電圧Vcは第1コンデンサ6の両端電圧と等しい。
したがって、電圧Vcは出力直流電圧Vdcの半分となり、Vc=Vdc/2となる。図3(2)の区間がこれに相当する。
図4(d)の状態では、第1スイッチング手段3と第2スイッチング手段4が同時にOFFされている。この状態では、整流器2は全波整流状態となる。
したがって、整流器2の入力端子間電圧Vcは第1コンデンサ6と第2コンデンサ7の両端電圧と等しくなり、電圧Vc=Vdcとなる。図3(3)の区間がこれに相当する。
この3レベルの電圧状態のタイミングを適切に制御することにより、図3の区間(1)〜(3)のような電圧波形を生成し、Vcを略正弦波状で出力することができる。
以上説明したように、本実施の形態1では、従来技術よりも出力電圧レベルを多段化(0、Vdc/2、Vdcの3レベル化)することにより、スイッチング周波数を下げるとともに、高調波電流を抑制してリアクタ5を小型化することを図っている。
なお、説明の都合上、制御手段20の詳細動作については、実施の形態2で説明する。
これにより、スイッチング周波数を低周波にしつつ、従来技術のように電源半周期に対して1回または数回スイッチング手段を動作させる手法と比較して、リアクタ5を小型化することができる。
これにより、高周波PWM制御を行うときのようなノイズ対策のためのコスト上昇を抑えることができる。
これは、コンバータ電圧Vcを正弦波状に出力するのみで、入力電流の制御を実行することなく入力電流を略正弦波状に制御可能であることに起因する。即ち、入力電流制御を行わないので、高周波な制御動作が不要となるからである。
実施の形態1では、コンバータ電圧Vcを略正弦波状に出力することにより、入力電流を略正弦波状として高調波を抑えることを説明した。
本発明の実施の形態2では、制御手段20の制御ブロックについて詳細を説明する。回路構成などは、実施の形態1で説明したものと同様である。
一般的にPQ変換は、三相電流などを二軸電流に変換する際に用いられるが、本実施の形態2では、これを単相電流であるIsに用いる。
三相電流をPQ軸電流に変換した場合、有効成分および無効成分を瞬時値として取り出すことができる。しかし、PQ変換を単相電流に適用した場合、変換結果が交流電源1の周波数の2倍で脈動することが知られている(例えば、特開平1−174274号公報)。
したがって、PQ軸電流の瞬時値は、そのままでは単相電流制御には用いることができない。
LPF32a、32bの出力は、単相電流であるIsの有効電力成分電流Ipと無効電力成分電流Iqとなる。
そこで、PI制御器30の出力がIp*そのものになるように、有効電力成分電流Ipとの差分をPI制御器33に入力して制御演算を実行する。同様に、無効電力成分電流Iqも0になるはずなので、Iqと0との差分をPI制御器34に入力して制御演算を実行する。
この結果、電源力率が100%、換言すると電流の無効電力成分が0、および、あらかじめ設定された直流電圧となる仮想交流電源9の両端電圧の指令値Vc*が得られる。
決定したコンバータ電圧の指令値Vc*に基づき第1スイッチング手段3および第2スイッチング手段4のON/OFFタイミングを定める手法としては、例えば一般的なユニポーラ変調を用いることができる。
負極側の絶対値をとれば正極側と一致するので、同図の変調信号はユニポーラ変調方式であるといえる。
図6(c)は、第1スイッチング手段3のON/OFFタイミングである。Hi側がON、Lo側がOFFである。
図6(c)と同様にして、第2スイッチング手段4のON/OFFタイミングである図6(d)の波形が得られる。
すると、図6(e)のチョッピングされたコンバータ電圧指令値Vc*が得られる。
チョッピング電圧の電圧レベルは3段階となっているため、2段階のチョッピング波形より電圧分解能が上昇している。そのため、電圧分解能が同一であれば、PWMのキャリア周波数をより低減することができる。
即ち、電源力率が100%のときはPI制御器30の出力がIp*となる想定の下、正弦波状の入力電流指令値と瞬時値Isを比較するのではなく、PI制御器30を介して直流電圧Vdcと間接的に比較する。
したがって、変動する瞬時値Isと指令値を常に比較しながら制御を実行するわけではないため、高速演算処理を必要とせず、低速の演算処理で電流制御を実現することができる。
これにより、一般的に15〜20kHz以上の高周波PWMが必要な電流制御を、例えば1kHz〜5kHz程度の低周波PWM制御で実現することが可能となる。
したがって、高周波PWM制御によって生じるノイズ対策のためのコストアップがなくなり、安価に実用化することができる。
この点、上記非特許文献1では、スイッチング手段の動作タイミングをあらかじめ演算により求めておいて制御を行う技術が記載されている。
スイッチング手段のON/OFFタイミングは位相角に応じて無限に設定することが可能であるため、演算により求める解の候補は無限に存在する。その前提の下で出力直流電圧Vdcを所望値にするためのON/OFFタイミングを求めることは、事実上非常に困難であった。
しかし、高調波を抑制することに加えて、出力直流電圧Vdcを所望値にすることのできるON/OFFタイミングを探索する手法までは見出されていない。
さらには、動作する負荷条件が変化する製品や、機種数が多い製品では、このように無限に存在するON/OFFタイミングから最適な解を探索する手法は、実用化しにくい。
図8は、本発明の実施の形態3に係る交流直流変換装置100の回路図である。
図8の回路では、スイッチング手段の構成を、図1の回路構成から変更した。その他の構成は図1と同様である。
したがって、図8の回路構成においても、実施の形態1〜2で説明したものと同様の制御動作を行うことができる。
これにより、交流直流変換装置100の変換効率を向上させることができる。
次に、第1ダイオード10と第2ダイオード11について説明する。
このとき、直流負荷8は直列に接続された第1コンデンサ6と第2コンデンサ7から一様に電荷を消費する。もし第1コンデンサ6と第2コンデンサ7の容量にバラツキがあると、一方のコンデンサの電荷が消費されても、もう一方のコンデンサに電荷が残っているので、出力直流電圧Vdcは0にならない。
そこで、第1ダイオード10と第2ダイオード11を各コンデンサと逆並列に接続することにより、負電圧の印加量がダイオードの順方向電圧降下分を超えることを抑制する。
これにより、コンデンサの故障を防ぎ、信頼性を向上させることができる。この効果は実施の形態1〜2でも同様であることを付言しておく。
本発明の実施の形態4では、突入電流の抑制と、そのための交流直流変換装置100の動作開始方法について説明する。
このとき、第1スイッチング手段3と第2スイッチング手段4をONさせると、第1コンデンサ6と第2コンデンサ7に充電電流が流れる。この充電電流は、交流直流変換装置100の起動時に大きな突入電流となる。
この大きな電流は、第1スイッチング手段3または第2スイッチング手段4のいずれか片方がONし、全波整流状態から倍電圧整流状態に整流状態が変化することで発生する突入電流であると考えられる。
交流電源1と仮想電圧源9との差電圧により、交流電源1からの入力電流Iが決まる。したがって、各スイッチング手段の動作を開始するとき、交流電源1の電圧よりも仮想電圧源9の電圧が高ければ、突入電流が流れないことは明らかである。
制御手段20は、積分器の初期値として、電圧指令Vc*が交流電源1の電圧よりも高く、交流電源1と同位相となるような値を設定する。
これにより、各スイッチング手段の動作開始時に突入電流が流れることがなく、ソフト起動が実現できる。
次に、出力直流電圧の急激な上昇を抑制する手法について説明する。
出力直流電圧Vdcを上昇させるためには、位相差φを遅らせるとよいので、交流直流変換装置100の起動後は位相差φを遅らせるように制御を行うことになる。このとき、出力直流電圧が急激に上昇し、制御系がハンチングする場合がある。
これにより、直流負荷8が軽負荷・重負荷のいずれであっても、起動後の急激な出力直流電圧の上昇を抑制してソフトな起動を実現することができる。
図9は、本発明の実施の形態5に係る交流直流変換装置100の回路図である。
図9の回路は、実施の形態1の図1で説明した回路図における直流負荷8を、インバータ16と永久磁石モータ15に置き換えたものである。また、交流直流変換装置100の出力端に電圧クランプ部17を設けた。さらに、インバータ16の動作を制御するインバータ制御手段24を設けた。
以下では、両者をCPU25に一体化するものとして説明する。この場合、インバータ制御手段24は、交流直流変換装置100の一部と一体化することになる。
インバータ制御手段24と制御手段20を一体的に構成する手法については後述する。
まずは、図9の回路を電動機駆動装置として用いることにより、電動機の設計自由度を増すことができることについて説明する。その後に、瞬間的な異常電圧上昇を抑制する構成について説明し、続いてインバータ制御手段24を制御手段20と一体的に構成するための手法について説明する。
電動機は、同一トルクを出力するために必要な電流が少ないほど、銅損(抵抗×電流の二乗)が少なくなる。
例えば、永久磁石同期電動機の場合、電動機の起電圧定数を高くすることで永久磁石によるトルクが増加するので、電流を少なくしても、同一トルクを出力することができる。
さらには、電流を少なくすると、電動機を駆動するインバータの通流損失およびスイッチング損失を低減させる効果も発揮する。
したがって、電動機の起電圧定数を高くして電流を少なくすることは、高効率化の手段として最も効果的であるといえる。
急速冷房時や急速暖房時のように電動機が高速回転となる場合において、起電圧定数が高くなると、同一回転数で必要となる電圧が高くなるので、インバータが電動機を駆動するために必要な直流電圧も上昇する。
従来は、この最大回転数と直流電圧の関係を考慮して電動機の仕様を設計しなければならない制約があった。
換言すると、交流直流変換装置100の力率が大幅に低下し、高調波電流も増加してしまう。
このことは、本発明の交流直流変換装置100の直流負荷8として、永久磁石モータ15を駆動するインバータ16が接続されたとき、省エネ効果を有効に発揮できることを意味する。
したがって、急速冷房時や急速暖房時などの過負荷運転時でも空気調和機の性能を落とすことなく、低速運転時、換言すると通常使用時の効率を向上させることができる。
したがって、本発明の交流直流変換装置100で起電圧定数の高い電動機を駆動する電動機駆動装置を提供することにより、電動機駆動装置全体と考えた場合の動作効率を向上させ、省エネ性の高い製品を提供できる。
永久磁石モータ15またはインバータ16の異常、ノイズなどにより、永久磁石モータ15が停止することがある。
この場合、永久磁石モータ15が停止しているときのエネルギーによって、永久磁石モータ15の起電圧定数によっては第1コンデンサ6と第2コンデンサ7の耐圧を超えた電圧が各コンデンサに印加される可能性がある。
この電圧クランプ部17は、サージクランパやサージアブソーバ、もしくは抵抗とIGBTの直列回路などで構成することができる。瞬間的な電圧上昇を抑制することのできるその他の構成を用いてもよい。
制御手段20とインバータ制御手段24は、制御対象がそれぞれ異なるので、異なるキャリア周波数でPWM制御を行う場合がある。また、各検出器などが検出する検出値を互いの制御に用いる可能性がある。
例えば、電圧検出器21が検出した直流電圧Vdcは、インバータ制御手段24にも制御手段20にも使用される。
即ち、制御手段20とインバータ制御手段24が異なるキャリア周波数でPWM制御を行う場合は、それぞれの周波数に合わせて2種類のサンプリングタイミングで検出値を取得することが望ましい、ということになる。
そこで、本実施の形態5では、CPU25を以下のように構成する。
CPU25は、インバータ制御手段24がPWM制御を行うタイミングで電圧検出手段21の検出値をサンプリングしてインバータ制御手段24に検出値を引き渡す。
制御手段20は、自己がPWM制御を行うタイミングで、インバータ制御手段24から検出値を取得する。
上記手法より、同じ検出値を取得するための端子は1つでよくなるので、端子を重畳的に持つことによるコストアップを抑制できる。
インバータ16は、直流電圧の印加を受けて永久磁石モータ15を駆動する。即ち、インバータ制御手段24にとっては、電圧検出手段21の検出値は入力電圧の検出値としての意味を持つ。
これに対し、交流直流変換装置100にとっての電圧検出手段21の検出値は、自己がその値を一定制御した結果値としての意味を持つ。
したがって、制御因子の時系列として、まずインバータ制御手段24に検出値を提供することが必要となるのである。
したがって、CPU25は、電流検出器22の検出値を、制御手段20がPWM制御を行うタイミングで取得する。インバータ制御手段24は、制御手段20から検出値を取得する。
これにより、コストアップなしで制御手段20とインバータ制御手段24をCPU25などの単一の半導体集積回路に一体化構成することができ、さらにコスト低減効果を発揮することができる。
実施の形態1〜5で説明した交流直流変換装置100は、直流で電力を消費する負荷向けの電源装置に利用することができる。
例えば、空気調和機、冷凍機、洗濯乾燥機、冷蔵庫、除湿器、ヒートポンプ式給湯機、ショーケース、掃除機など家電製品全般に適用することができる。その他、ファンモータや換気扇、手乾燥機などへ適用することもできる。
Claims (12)
- 交流電源にリアクタを介して接続される整流器と、
前記整流器の出力端子間に直列接続された2つのコンデンサと、
前記整流器の一方の入力端子と前記コンデンサの接続点との間に接続された第1スイッチと、
前記整流器の他方の入力端子と前記コンデンサの接続点との間に接続された第2スイッチと、
前記コンデンサと逆並列に接続されたダイオードと、
前記コンデンサの両端電圧を検出する電圧検出器と、
前記交流電源から入力する電流を検出する電流検出器と、
前記第1スイッチと前記第2スイッチを駆動制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
前記電流検出器の検出結果を有効電力成分と無効電力成分に変換したものと、
前記電圧検出器の検出結果と、
を用いて、
前記コンデンサの両端電圧を一定にし、電源力率を改善するように前記第1スイッチおよび前記第2スイッチを駆動制御する
ことを特徴とする交流直流変換装置。 - 交流電源にリアクタを介して接続される第1整流器と、
前記第1整流器と並列に接続された第2整流器と、
前記第1整流器の出力端子間に直列接続された2つのコンデンサと、
前記第2整流器の出力端子間に直列接続された2つのスイッチと、
前記コンデンサと逆並列に接続されたダイオードと、
前記コンデンサの両端電圧を検出する電圧検出器と、
前記交流電源から入力する電流を検出する電流検出器と、
2つの前記スイッチを駆動制御する制御手段と、
を備え、
前記コンデンサの接続点と前記スイッチの接続点は接続されており、
前記制御手段は、
前記電流検出器の検出結果を有効電力成分と無効電力成分に変換したものと、
前記電圧検出器の検出結果と、
を用いて、
前記コンデンサの両端電圧を一定にし、電源力率を改善するように前記第1スイッチおよび前記第2スイッチを駆動制御する
ことを特徴とする交流直流変換装置。 - 前記制御手段は、
前記交流電源の半周期中に、前記整流器が、
全波整流状態、第1倍圧整流状態、第2倍圧整流状態、電源短絡状態の4つの整流状態となるように、前記スイッチを駆動制御する
ことを特徴とする請求項1または請求項2記載の交流直流変換装置。 - 前記制御手段は、
前記電流検出器の検出結果を有効電力成分電流と無効電力成分電流に変換し、
前記有効電力成分電流を用いて前記コンデンサの両端電圧を一定に制御する
ことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の交流直流変換装置。 - 前記制御手段は、前記無効電力成分電流を用いて電源力率を制御する
ことを特徴とする請求項4記載の交流直流変換装置。 - 前記制御手段は、
前記有効電力成分電流と前記無効電力成分電流に含まれる、前記交流電源の2倍の周波数の脈動成分を除去する手段を備え、
前記脈動を除去した後の前記有効電力成分と前記無効電力成分に基づき、
前記第1スイッチおよび前記第2スイッチを駆動制御する
ことを特徴とする請求項4または請求項5記載の交流直流変換装置。 - 前記制御手段は、
前記有効電力成分電流を用いて、前記整流器の入力端子間電圧の有効電力成分電圧の指令値を算出し、
前記無効電力成分電流を用いて、前記整流器の入力端子間電圧の無効電力成分電圧の指令値を算出し、
これらの値を用いて前記整流器の入力端子間電圧の指令値を算出し、
前記整流器の入力端子間電圧をその指令値に近づけるように前記第1双方向スイッチおよび前記第2スイッチを駆動制御する
ことを特徴とする請求項4ないし請求項6のいずれかに記載の交流直流変換装置。 - 前記制御手段は、
前記スイッチの駆動制御を開始するときには、前記整流器の入力端子間電圧の有効電力成分電圧指令値を前記交流電源の電圧以上とする
ことを特徴とする請求項4ないし請求項7のいずれかに記載の交流直流変換装置。 - 前記制御手段は、
前記スイッチの駆動制御を開始するときには、前記整流器の入力端子間電圧の無効電力成分電圧指令値を0とする
ことを特徴とする請求項4ないし請求項8のいずれかに記載の交流直流変換装置。 - 前記制御手段は、
前記スイッチの駆動制御を開始するときには、
入力電流の無効電力成分が0以下となるように、
前記整流器の入力端子間電圧の電圧指令値を出力する
ことを特徴とする請求項4ないし請求項9のいずれかに記載の交流直流変換装置。 - 請求項1ないし請求項10のいずれかに記載の交流直流変換装置と、
前記交流直流変換装置が出力する直流電力を交流電力に変換して永久磁石電動機を駆動するインバータと、
前記インバータの動作を制御するインバータ制御手段と、
を備え、
前記制御手段と前記インバータ制御手段を単一の半導体集積回路上に実装した
ことを特徴とする電動機駆動装置。 - 前記半導体集積回路は、
前記電圧検出器の検出結果を、前記インバータ制御手段が実行するPWM制御タイミングと同期して取得し、
前記電流検出器の検出結果を、前記制御手段が実行するPWM制御タイミングと同期して取得する
ことを特徴とする請求項11記載の電動機駆動装置。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2008/071762 WO2010064284A1 (ja) | 2008-12-01 | 2008-12-01 | 交流直流変換装置、電動機駆動装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2010064284A1 JPWO2010064284A1 (ja) | 2012-04-26 |
JP5274579B2 true JP5274579B2 (ja) | 2013-08-28 |
Family
ID=42232949
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010541148A Active JP5274579B2 (ja) | 2008-12-01 | 2008-12-01 | 交流直流変換装置、電動機駆動装置 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8823303B2 (ja) |
EP (1) | EP2355329B1 (ja) |
JP (1) | JP5274579B2 (ja) |
CN (1) | CN102232265B (ja) |
AU (1) | AU2008364881B2 (ja) |
ES (1) | ES2694273T3 (ja) |
WO (1) | WO2010064284A1 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9628003B2 (en) | 2013-10-18 | 2017-04-18 | Mitsubishi Electric Corporation | Direct current power supply device, motor driving device, air conditioner, and refrigerator |
US9692289B2 (en) | 2013-06-25 | 2017-06-27 | Mitsubishi Electric Corporation | DC power-supply device and refrigeration-cycle application device including the same |
US9816737B2 (en) | 2013-10-29 | 2017-11-14 | Mitsubishi Electric Corporation | DC power-supply device and refrigeration cycle device |
US9960703B2 (en) | 2013-09-06 | 2018-05-01 | Mitsubishi Electric Corporation | DC power-supply device and refrigeration-cycle application device including the same |
Families Citing this family (31)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011072142A (ja) * | 2009-09-28 | 2011-04-07 | Daikin Industries Ltd | 電力変換装置 |
JP4678699B2 (ja) * | 2009-09-29 | 2011-04-27 | シャープ株式会社 | モータ制御装置 |
JP5678344B2 (ja) * | 2010-07-13 | 2015-03-04 | ミネベア株式会社 | スイッチング電源装置の制御方法 |
JP2012191761A (ja) * | 2011-03-10 | 2012-10-04 | Fuji Electric Co Ltd | 交流−直流変換回路 |
JP6032393B2 (ja) * | 2012-04-06 | 2016-11-30 | 富士電機株式会社 | 整流回路 |
US9407133B1 (en) * | 2013-02-15 | 2016-08-02 | Ideal Power, Inc. | Active power conditioner |
US8942013B2 (en) | 2013-02-21 | 2015-01-27 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Over voltage protection for electric machines |
KR101561341B1 (ko) * | 2013-09-02 | 2015-10-16 | 엘에스산전 주식회사 | 역률 보상 회로 |
WO2015056341A1 (ja) * | 2013-10-18 | 2015-04-23 | 三菱電機株式会社 | 直流電源装置、電動機駆動装置、空気調和機および冷蔵庫 |
US10135367B2 (en) * | 2013-12-16 | 2018-11-20 | Woodward, Inc. | Integrated soft start and safety shutdown |
CN105099241B (zh) * | 2014-04-18 | 2019-03-19 | 通用电气公司 | 控制器、电能变换系统和方法 |
JP6269355B2 (ja) * | 2014-07-04 | 2018-01-31 | 株式会社安川電機 | マトリクスコンバータ、発電システムおよび力率制御方法 |
JP6400103B2 (ja) * | 2014-08-05 | 2018-10-03 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置 |
KR101965081B1 (ko) * | 2014-09-30 | 2019-04-02 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | 전력 변환 장치 |
EP3358732B1 (en) * | 2015-10-01 | 2020-02-12 | Mitsubishi Electric Corporation | Power conversion device and air-conditioning device using same |
WO2017077579A1 (ja) * | 2015-11-02 | 2017-05-11 | 三菱電機株式会社 | モータ駆動装置、電気掃除機およびハンドドライヤー |
CN105356443B (zh) * | 2015-12-02 | 2019-04-23 | 浙江绿动电机科技有限公司 | 电动工具及其断电保护系统 |
EP3488520B1 (de) * | 2016-07-20 | 2020-04-08 | SEW-Eurodrive GmbH & Co | Umrichtersystem und verfahren zum betreiben eines umrichtersystems |
US11101728B2 (en) * | 2017-06-26 | 2021-08-24 | Mitsubishi Electric Corporation | Power converting apparatus, motor drive control apparatus, blower, compressor, and air conditioner |
WO2019088678A1 (en) * | 2017-11-02 | 2019-05-09 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Air conditioner and rectifier |
JP7034670B2 (ja) * | 2017-11-02 | 2022-03-14 | 三星電子株式会社 | 整流装置、電源装置、電動機装置及び空調装置 |
CN112154598B (zh) * | 2018-05-21 | 2024-04-16 | 三菱电机株式会社 | 功率转换装置 |
CN112771775B (zh) * | 2018-09-28 | 2023-12-01 | 三菱电机株式会社 | 电力变换装置、马达驱动装置以及空气调节机 |
DE102019107039B4 (de) | 2019-03-19 | 2023-11-23 | Ledvance Gmbh | LED-Treiber mit gesteuertem Spannungsvervielfacher |
US12015362B2 (en) * | 2019-05-28 | 2024-06-18 | Mitsubishi Electric Corporation | Heat pump apparatus, air conditioner, and refrigerator |
JP7107442B2 (ja) * | 2019-07-22 | 2022-07-27 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 電力変換システム |
US12027988B2 (en) * | 2020-03-19 | 2024-07-02 | Mitsubishi Electric Corporation | Power conversion apparatus, refrigeration cycle apparatus, and air conditioner |
JP7499594B2 (ja) * | 2020-04-03 | 2024-06-14 | 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 | 制御装置、モータ駆動システム、制御装置による制御方法及びプログラム |
CN114094803B (zh) | 2020-06-29 | 2024-03-12 | 中兴通讯股份有限公司 | 纹波电流控制方法和装置、电子设备、计算机可读存储介质 |
US11711022B2 (en) * | 2021-04-13 | 2023-07-25 | Advanced Energy Industries, Inc. | Series stack switch circuit with voltage clamping and power recovery |
US11705822B2 (en) * | 2021-04-13 | 2023-07-18 | Advanced Energy Industries, Inc. | Voltage clamp and current clamp systems with power recovery |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001211651A (ja) * | 2000-01-26 | 2001-08-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | インバータエアコン |
JP2004129357A (ja) * | 2002-10-01 | 2004-04-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | インバ−タエアコン |
JP2008099512A (ja) * | 2006-10-16 | 2008-04-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電源装置 |
JP2008172999A (ja) * | 2006-12-13 | 2008-07-24 | Canon Inc | スイッチング電源装置 |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4054818A (en) * | 1975-10-20 | 1977-10-18 | Risberg Robert L | Solid state current source polyphase inverter induction motor drive |
JPH01174274A (ja) | 1987-12-28 | 1989-07-10 | Toshiba Corp | 電力変換装置とその制御方法 |
JP2763479B2 (ja) | 1992-08-06 | 1998-06-11 | 三菱電機株式会社 | 直流電源装置 |
JP3485047B2 (ja) | 1999-11-24 | 2004-01-13 | 三菱電機株式会社 | 空気調和機 |
CN1159837C (zh) * | 2002-05-24 | 2004-07-28 | 清华大学 | 三相异步电动机绕组双端供电变频调速驱动装置 |
US6556462B1 (en) * | 2002-06-28 | 2003-04-29 | General Electric Company | High power factor converter with a boost circuit having continuous/discontinuous modes |
JP4596866B2 (ja) * | 2003-09-09 | 2010-12-15 | パナソニック株式会社 | モータ駆動装置 |
JP2008022625A (ja) | 2006-07-12 | 2008-01-31 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 交流−直流変換装置 |
JP4179363B2 (ja) * | 2006-08-28 | 2008-11-12 | ダイキン工業株式会社 | 電流制御形コンバータ |
ES2722176T3 (es) | 2007-08-29 | 2019-08-07 | Mitsubishi Electric Corp | Transformador CA/CC y unidad de accionamiento del compresor y acondicionador de aire que lo utiliza |
WO2010013344A1 (ja) | 2008-08-01 | 2010-02-04 | 三菱電機株式会社 | 交流直流変換装置、交流直流変換装置の制御方法、電動機駆動装置、圧縮機駆動装置、空気調和機、ヒートポンプ式給湯機 |
JP2012044824A (ja) * | 2010-08-23 | 2012-03-01 | Fuji Electric Co Ltd | 電力変換装置 |
JP7089743B2 (ja) | 2018-05-21 | 2022-06-23 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 硬質材料およびその製造方法 |
-
2008
- 2008-12-01 US US13/130,447 patent/US8823303B2/en active Active
- 2008-12-01 CN CN200880132191.XA patent/CN102232265B/zh active Active
- 2008-12-01 ES ES08878546.4T patent/ES2694273T3/es active Active
- 2008-12-01 AU AU2008364881A patent/AU2008364881B2/en active Active
- 2008-12-01 WO PCT/JP2008/071762 patent/WO2010064284A1/ja active Application Filing
- 2008-12-01 JP JP2010541148A patent/JP5274579B2/ja active Active
- 2008-12-01 EP EP08878546.4A patent/EP2355329B1/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001211651A (ja) * | 2000-01-26 | 2001-08-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | インバータエアコン |
JP2004129357A (ja) * | 2002-10-01 | 2004-04-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | インバ−タエアコン |
JP2008099512A (ja) * | 2006-10-16 | 2008-04-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電源装置 |
JP2008172999A (ja) * | 2006-12-13 | 2008-07-24 | Canon Inc | スイッチング電源装置 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9692289B2 (en) | 2013-06-25 | 2017-06-27 | Mitsubishi Electric Corporation | DC power-supply device and refrigeration-cycle application device including the same |
US9960703B2 (en) | 2013-09-06 | 2018-05-01 | Mitsubishi Electric Corporation | DC power-supply device and refrigeration-cycle application device including the same |
US9628003B2 (en) | 2013-10-18 | 2017-04-18 | Mitsubishi Electric Corporation | Direct current power supply device, motor driving device, air conditioner, and refrigerator |
US9816737B2 (en) | 2013-10-29 | 2017-11-14 | Mitsubishi Electric Corporation | DC power-supply device and refrigeration cycle device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2010064284A1 (ja) | 2010-06-10 |
AU2008364881A1 (en) | 2010-06-10 |
EP2355329A1 (en) | 2011-08-10 |
CN102232265B (zh) | 2015-07-01 |
EP2355329B1 (en) | 2018-10-03 |
CN102232265A (zh) | 2011-11-02 |
AU2008364881B2 (en) | 2013-02-21 |
EP2355329A4 (en) | 2013-05-01 |
ES2694273T3 (es) | 2018-12-19 |
US8823303B2 (en) | 2014-09-02 |
JPWO2010064284A1 (ja) | 2012-04-26 |
US20110227522A1 (en) | 2011-09-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5274579B2 (ja) | 交流直流変換装置、電動機駆動装置 | |
JP5355570B2 (ja) | 交流直流変換装置 | |
JP5769764B2 (ja) | 交流直流変換装置、電動機駆動装置、圧縮機駆動装置、空気調和機、ヒートポンプ式給湯機 | |
US8098035B2 (en) | Motor control unit | |
JP5047021B2 (ja) | 電動機駆動装置および空気調和機 | |
JP6075067B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP6596323B2 (ja) | コンバータ装置、駆動制御装置、モータ、およびコンプレッサ | |
US9859824B2 (en) | Drive circuit for a brushless motor having an AC/AC boost converter | |
KR20140109165A (ko) | 전력변환장치 및 이를 포함하는 공기조화기 | |
JP2013046539A (ja) | モータ駆動用インバータ制御回路およびそれを用いた電気掃除機 | |
JP2011061901A (ja) | 直流電源装置 | |
JP2009100558A (ja) | モータ駆動用インバータ制御装置 | |
JP6462821B2 (ja) | モータ駆動装置 | |
JP5045020B2 (ja) | モータ駆動用インバータ制御装置 | |
JP2008228511A (ja) | 電源装置 | |
JP5040160B2 (ja) | モータ駆動用インバータ制御装置 | |
JP2012151967A (ja) | 電力変換装置 | |
JP5359229B2 (ja) | モータ制御装置 | |
CN116724487A (zh) | 电力转换装置、马达驱动装置和制冷循环应用设备 | |
JP2010124584A (ja) | モータ制御装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130416 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130514 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5274579 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |