JP5493875B2 - インバータ制御装置、駆動装置、空気調和機、コンデンサ放電制御プログラム、およびコンデンサ放電制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、平滑コンデンサの残留電荷を放電するコンデンサ放電の技術に関する。

インバータ回路には、整流後の直流電力を平滑化するための平滑コンデンサと、当該インバータ回路に電力を供給する電源との接続を開閉するためのメインリレーと、が設けられる。前記インバータ回路や当該インバータ回路に接続される負荷である例えばモータ等の保守、点検、修理等の作業時や、前記負荷の停止時には、前記負荷への電力供給を停止するために前記メインリレーを開放する。前記メインリレーを開放しても、平滑コンデンサには残留電荷が帯電しているので、当該残留電荷を放電させる（コンデンサ放電）必要がある。

例えば特許文献１には、モータを駆動するインバータの入力側に接続される平滑コンデンサと、直流電圧を出力する二次電池と、前記二次電池と前記コンデンサとの間で電圧を変換し、その変換した電圧を前記平滑コンデンサまたは前記二次電池に供給する昇圧コンバータと、を備えるモータ駆動装置において、前記二次電池の出力電圧値と前記平滑コンデンサの残留電荷の電圧値との電圧差が所定値α以上の場合には、当該残留電荷を前記二次電池にチャージバックし、所定値α未満の場合には当該残留電荷をモータに放電する技術が開示されている。

特開２００４−４８９８３

前記インバータ回路を構成するスイッチング機構に過電流が流れると、当該スイッチング機構に過剰なストレスが加わる。そのため、コンデンサ放電時に予め定められたデューティ比で当該スイッチング機構を開閉することで、当該スイッチング機構に前記過電流が流れることを防止する。なお、デューティ比とは、前記スイッチング機構の開閉動作のキャリア周期Ｔ_０における、閉時間Ｔｏｆｆに対する開時間Ｔｏｎの比である（図５参照）。

特許文献１に開示されているモータ駆動装置では、前記デューティ比を固定値ではなく可変に制御することで、前記チャージバック時に昇圧コンバータを構成するトランジスタへ過電流が流れることをより確実に防止している。すなわち、前記電圧差が基準値Ｖ１以下のときは、前記デューティ比を一定とし、基準値Ｖ１を超える場合には前記デューティ比を、前記電圧差に比例的に減少させている。

ところで、前記モータ駆動装置における電源は二次電池であるが、前記電源が商用交流電源である場合、前記インバータ回路に供給される商用電源からの電力の実効電圧値は、標準電圧値（例えば２００Ｖ電源の場合の２００Ｖ）を挟んで上下に変動するため、前記残留電荷の電圧値も変動することになる。そのため、前記電源に商用交流電源を用いる場合、前記残留電荷の電圧値の上限値に合わせて前記デューティ比を設定する必要がある。この場合、前記標準電圧値で電力が供給される場合の前記残留電荷の電圧値に合わせてデューティ比を設定する場合と比較して、デューティ比を小さくする設定することになり、コンデンサ放電の時間が長くなってしまう。特許文献１に開示されている技術のように、前記デューティ比を前記電圧差（前記残留電荷の電圧値とした場合にも同様である）に比例的に減少させる場合には、一層コンデンサ放電の時間が長くなってしまう。

しかしながら、保守、点検、修理等の作業時の安全性および作業性を向上させるためには、コンデンサ放電の時間は短い方が好ましい。そのため従来、コンデンサ放電の時間を短縮するためには、大電流用の前記スイッチング機構を用いる必要があり、コストアップを招いていた。

本発明は、このような従来の問題点を解決するためになされたものであり、インバータ回路を構成するスイッチング機構をコンデンサ放電時に過電流から保護することと、コンデンサ放電の時間を短縮することとの両立を、コストアップを招くことなく可能とすることを目的とする。

本発明の請求項１に係るインバータ制御装置は、電源側に接続された整流回路と、前記整流回路と前記電源との間に設けられた第１のスイッチング機構と、前記整流回路に接続された平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサと負荷との間に接続されたインバータ回路と、前記インバータ回路に設けられた第２のスイッチング機構と、前記第１のスイッチング機構が開放された場合に、前記第２のスイッチング機構を開閉して前記平滑コンデンサに帯電した電荷を前記インバータ回路に放電させるコンデンサ放電制御部と、前記放電時に、前記インバータ回路に放電された放電電圧値を検出する電圧検出部と、予め定められた基準電圧値と、当該基準電圧値に対応する予め定められた基準デューティ比と、を記憶する記憶部と、を備え、前記基準電圧値は、前記電源の供給電力が所定の標準電圧値を持つ場合に、前記平滑コンデンサの放電開始時に前記平滑コンデンサから放電される残留電荷の電圧値を持ち、前記基準デューティ比は、前記平滑コンデンサから放電される残留電荷が、前記基準電圧値であるときに前記第２のスイッチング機構に流れる電流値が前記第２のスイッチング機構の定格電流値を超えないように予め定められた値を持ち、前記コンデンサ放電制御部は、前記放電電圧値と前記基準電圧値とに基づいて、前記基準デューティ比を補正した修正デューティ比を算出し、前記第２のスイッチング機構の開閉時間を変更して前記修正デューティ比で前記平滑コンデンサに帯電した電荷を前記インバータ回路へ放電させ、前記コンデンサ放電制御部は、前記基準電圧値を前記放電電圧値で除した値を前記基準デューティ比に乗じて前記修正デューティ比を算出する。

本発明の請求項５に係るコンデンサ放電制御プログラムは、電源側に接続された整流回路と、前記整流回路と前記電源との間に設けられた第１のスイッチング機構と、整流回路に接続された平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサと負荷との間に接続されたインバータ回路と、前記インバータ回路に設けられた第２のスイッチング機構と、を有する回路をコンピュータに制御させるために、前記第１のスイッチング機構を開放する第１のステップと、前記平滑コンデンサに帯電した電荷を、予め定められた基準電圧値に対応する予め定められた基準デューティ比で前記インバータ回路に放電させる第２のステップと、前記第２のステップで前記インバータ回路に放電された放電電圧値を検出する第３のステップと、前記放電電圧値と前記基準電圧値とに基づいて、前記基準デューティ比を補正した修正デューティ比を算出する第４のステップと、前記第２のスイッチング機構の開閉時間を変更して前記修正デューティ比で前記平滑コンデンサに帯電した電荷を前記インバータ回路に放電させる第５のステップと、を前記コンピュータに実行させ、前記基準電圧値は、前記電源の供給電力が所定の標準電圧値を持つ場合に、前記平滑コンデンサの放電開始時に前記平滑コンデンサから放電される残留電荷の電圧値を持ち、前記基準デューティ比は、前記平滑コンデンサから放電される残留電荷が、前記基準電圧値であるときに前記第２のスイッチング機構に流れる電流値が前記第２のスイッチング機構の定格電流値を超えないように予め定められた値を持ち、前記第４のステップは、前記基準電圧値を前記放電電圧値で除した値を前記基準デューティ比に乗じて前記修正デューティ比を算出する。

本発明の請求項６に係るコンデンサ放電制御方法は、電源側に接続される整流回路と、前記整流回路と前記電源との間に設けられた第１のスイッチング機構と、整流回路に接続された平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサと負荷との間に接続されるインバータ回路と、前記インバータ回路に設けられた第２のスイッチング機構と、を有する回路に対して、前記平滑コンデンサに帯電した電荷を放電させるコンデンサ放電制御方法であって、前記第１のスイッチング機構を開放する第１のステップと、前記平滑コンデンサに帯電した電荷を、予め定められた基準電圧値に対応する予め定められた基準デューティ比で前記インバータ回路に放電させる第２のステップと、前記第２のステップで前記インバータ回路に放電された放電電圧値を検出する第３のステップと、前記放電電圧値と前記基準電圧値とに基づいて、前記基準デューティ比を補正した修正デューティ比を算出する第４のステップと、前記第２のスイッチング機構の開閉時間を変更して前記修正デューティ比で前記平滑コンデンサに帯電した電荷を前記インバータ回路に放電させる第５のステップと、を備え、前記基準電圧値は、前記電源の供給電力が所定の標準電圧値を持つ場合に、前記平滑コンデンサの放電開始時に前記平滑コンデンサから放電される残留電荷の電圧値を持ち、前記基準デューティ比は、前記平滑コンデンサ（Ｃ）から放電される残留電荷が、前記基準電圧値であるときに前記第２のスイッチング機構に流れる電流値が前記第２のスイッチング機構の定格電流値を超えないように予め定められた値を持ち、前記第４のステップは、前記基準電圧値を前記放電電圧値で除した値を前記基準デューティ比に乗じて前記修正デューティ比を算出する。

請求項１、５、６のいずれかに係る発明によれば、前記平滑コンデンサに帯電した前記電荷は、前記修正デューティ比で前記インバータ回路に放電されるので、コンデンサ放電時に前記インバータ回路を構成する前記第２のスイッチング機構に流れる電流値は、前記平滑コンデンサに帯電していた電荷の電圧値が前記基準電圧値である場合に当該第２のスイッチング機構に流れる電流値に近い値とすることが可能となる。そのため、前記電源からの供給電圧値が変動して増加した場合であっても、前記デューティ比を小さくしすぎることなく、前記第２のスイッチング機構に過電流が流れることを防止できる。したがって、前記供給電圧値の前記変動における上限電圧値に対応する前記第２のスイッチング機構を用いる必要がなくなるので、コストアップを招くことなく、インバータ回路を構成する第２のスイッチング機構の保護とコンデンサ放電の所要時間の短縮とを両立させることができる。

また、請求項１、５、６のいずれかに係る発明によれば、前記コンデンサ放電制御部は、前記基準電圧値を前記放電電圧値で除した値を前記基準デューティ比に乗じて前記修正デューティ比を算出するので、コンデンサ放電時に前記インバータ回路を構成する前記第２のスイッチング機構に流れる電流値は、前記平滑コンデンサに帯電していた電荷の電圧値が前記基準電圧値である場合に前記第２のスイッチング機構に流れる電流値と等しくなる。したがって、インバータ回路を構成する前記第２のスイッチング機構の保護とコンデンサ放電の所要時間の短縮とを両立させるのにより好適である。

本発明の請求項２に係るインバータ制御装置は、請求項１に係るインバータ制御装置において、前記電圧検出部は、予め定められた一定周期毎に前記放電電圧値を検出し、前記コンデンサ放電制御部は、前記の一定周期毎に前記修正デューティ比を算出する。

請求項２に係る発明によれば、時間の経過とともに放電電圧が低下するコンデンサ放電において、前記電圧検出部は、予め定められた一定周期毎に前記放電電圧値を検出し、前記コンデンサ放電制御部は、当該一定周期毎に前記修正デューティ比を算出するので、当該一定周期毎に最適な修正デューティ比が算出される。したがって、コンデンサ放電の所要時間を、さらに短縮することができる。

本発明の請求項３に係る駆動装置は、請求項１又は２に記載のインバータ制御装置と、モータと、を備える。

請求項３に係る発明によれば、モータを備える駆動装置において、請求項１又は２に係る発明の効果を得ることができる。

本発明の請求項４に係る空気調和機は、請求項１又は２に記載のインバータ制御装置と、モータと、を備える。

請求項４に係る発明によれば、モータを備える空気調和機において、請求項１又は２に係る発明の効果を得ることができる。

本発明によれば、電源からの供給電圧値が変動する場合であっても、当該供給電圧値の上限値ではなく、標準電圧値において前記平滑コンデンサから放電される電流値に近い電流値を定格電流値とする前記第２のスイッチング機構を用いることが可能となる。したがって、前記第２のスイッチング機構を大電流対応にすることによるコストアップを招くことなく、インバータ回路を構成する第２のスイッチング機構の保護とコンデンサ放電の所要時間の短縮とを両立させることができる。

本発明の一実施形態に係る空気調和機が備える駆動装置の概略構成を示すブロック図である。 コンデンサ放電時における修正デューティ比の算出を説明するためのタイムチャートである。 （Ａ）は、コンデンサ放電における平滑コンデンサの放電電圧値の経時変化を示す図であり、（Ｂ）は、コンデンサ放電時にインバータ回路のスイッチング素子に流れる電流値の経時変化を示す図である。 （Ａ）は交流電源の電圧変動を例示する図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示す交流電源の出力を整流して得られる直流電力の実効値を示す図である。 デューティ比について説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る空気調和機が備える駆動装置１の概略構成を示すブロック図である。駆動装置１は、インバータ制御装置２とモータＭ（負荷）とを備え、インバータ制御装置２が制御するモータＭによって前記空気調和機が備える圧縮機を駆動する。

モータＭは、例えば３相のブラシレスＤＣモータであり、インバータ制御装置２によってＵ、Ｖ、Ｗの各相の巻線電流（それぞれ電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗが流れる）の方向が切換えられることで回転駆動する。

インバータ制御装置２は、メインリレー１０（第１のスイッチング機構）と、コイルＬと、整流回路ＲＣと、平滑コンデンサＣと、分圧抵抗Ｒ１およびＲ２と、インバータ回路３０と、コントローラ１００とを備えて構成されている。

メインリレー１０は、例えば商用交流２００Ｖ電源である外部電源Ｅと整流回路ＲＣとの間の電流経路上に設けられ、当該電流経路を開閉する。すなわち、前記空気調和機の運転時にメインリレー１０は通電されて開状態となり、停止時に非通電とされて閉状態となる。

整流回路ＲＣは、例えばダイオードブリッジ回路からなり、メインリレー１０およびコイルＬを介して外部電源Ｅに接続され、外部電源Ｅから出力される交流電力を整流する。コイルＬは、インバータ回路３０の力率改善のために設けられたリアクトルであり、メインリレー１０およびコイルＬは、整流回路ＲＣの上流に直列に接続されている。

平滑コンデンサＣは、例えば電解コンデンサであり、整流回路ＲＣの下流に接続され、整流回路ＲＣが出力する電力を一時的に貯蔵した後に放出することで、整流回路ＲＣが出力する電力を平滑化する。

分圧抵抗Ｒ１およびＲ２は、平滑コンデンサＣの両極間に直列に接続される。分圧抵抗Ｒ１と分圧抵抗Ｒ２との接続点における電圧値を、平滑コンデンサＣの放電電圧値として電圧検出部１２０は検出する。

インバータ回路３０は、平滑コンデンサＣとモータＭとの間に接続され、例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ（ＩＧＢＴ）、第２のスイッチング機構）であるスイッチング素子Ｔｒ１〜６やダイオード等から構成されている。インバータ回路３０が、平滑コンデンサＣから出力された直流電力を予め定められた周波数を有する交流電力に変換し、スイッチング素子Ｔｒ１〜６のオンオフを一定の順序で繰り返してモータＭの各相の巻線電流の方向を変化させることで、モータＭが駆動される。

コントローラ１００は、圧縮機を駆動するモータＭおよびファンモータの駆動や空気調和機が備える複数の電動弁の開度を制御することで当該空気調和機の運転を制御する。コントローラ１００は、コンデンサ放電制御部１１０、電圧検出部１２０、および記憶部１３０を備える。

コンデンサ放電制御部１１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等で構成され、記憶部１３０に予め格納されているコンデンサ放電制御プログラムを実行することで、メインリレー１０が開放された場合に、スイッチング素子Ｔｒ１〜６を開閉して平滑コンデンサＣに帯電している残留電荷をインバータ回路３０へと放電させる（コンデンサ放電）。インバータ回路３０へ放電された前記残留電荷は、インバータ回路３０に接続されたモータＭへと流れ、モータＭの巻線で熱エネルギーに変換されて消費される。

電圧検出部１２０は、平滑コンデンサＣの両極間の電圧値、すなわち平滑コンデンサＣからインバータ回路３０へと放電される電荷の放電電圧値を検出する。すなわち、分圧抵抗Ｒ１と分圧抵抗Ｒ２との接続点における電圧値を、電圧検出部１２０は、前記放電電圧値として検出する。

記憶部１３０は、例えばＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等で構成され、空気調和機を動作させるための制御プログラム、前記コンデンサ放電制御プログラム、ならびに後述の基準電圧値および基準デューティ比等を記憶する。

前記空気調和機の保守、点検、修理等の作業時には、感電等を防止し当該作業の安全性を確保するために、平滑コンデンサＣの残留電荷を放電させるコンデンサ放電が必須である。コンデンサ放電時には、スイッチング素子Ｔｒ１〜６に大電流が流れる。スイッチング素子Ｔｒ１〜６に、その定格電流値を超える電流（過電流）が流れると、スイッチング素子Ｔｒ１〜６に過剰なストレスが加わり、最悪の場合にはスイッチング素子Ｔｒ１〜６が破損するおそれがある。そのため、コンデンサ放電時に、コンデンサ放電制御部１１０は、予め定められたデューティ比でスイッチング素子Ｔｒ１〜６を開閉させる。

図５は、デューティ比について説明するための図である。コンデンサ放電時に、コンデンサ放電制御部１１０は、一定周期毎にスイッチング素子Ｔｒ１〜６にオンオフ、すなわち開閉を繰り返させる。これにより、スイッチング素子Ｔｒ１〜６に過電流が流れることを防止できる。この一定周期をキャリア周期（図５にＴ_０で示す）といい、キャリア周期Ｔ_０における、スイッチング素子Ｔｒ１〜６の閉時間（図５にＴｏｆｆで示す）に対する開時間（図５にＴｏｎで示す）の比をデューティ比という。

図４（Ａ）は、外部電源Ｅが出力する交流電力の経時的な電圧変動を例示する図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）に示す外部電源Ｅの出力を整流して得られる直流電力の実効値を示す図である。商用交流電源である外部電源Ｅが出力する交流電力を整流して直流電力とする場合、整流後の直流電力の電圧値は、整流前の交流電力の電圧値の最大値Ｖｍとほぼ等しい値となる。例えば外部電源Ｅが２００Ｖ電源（供給電力の標準電圧値が実効値で２００Ｖ）である場合、Ｖｍは２８０Ｖ程度となる。したがって、外部電源Ｅに駆動装置１を接続して使用する場合に、外部電源Ｅの供給電力に変動がなければ、電圧値Ｖｍ（外部電源Ｅが２００Ｖ電源であれば、約２８０Ｖ）の直流電力が平滑コンデンサＣに印加される。

しかしながら商用交流電源の場合、供給電力の電圧値は、前記標準電圧値に対して±１０％程度変動する。このとき前記最大値はＶｍｌを下限としＶｍｈを上限とする値となる。したがって、コンデンサ放電の制御においては、電圧値Ｖｍｈの直流電力が平滑コンデンサＣに印加されていた場合にコンデンサ放電を行っても、スイッチング素子Ｔｒ１〜６に過電流が流れないようにする必要がある。

コンデンサ放電時にインバータ制御装置２が行う制御の詳細について、図２と図３（Ａ）および図３（Ｂ）とに基づいて説明する。図２は、コンデンサ放電時における修正デューティ比Ｄ’の算出を説明するためのタイムチャートである。図３（Ａ）は、コンデンサ放電における平滑コンデンサＣの放電電圧値の経時変化を示す図であり、図３（Ｂ）は、コンデンサ放電時にインバータ回路のスイッチング素子Ｔｒ１〜６に流れる電流値の経時変化を示す図である。

記憶部１３０には、基準電圧値Ｖｓと基準デューティ比Ｄとが予め記憶されている。基準電圧値Ｖｓは、外部電源Ｅの供給電力が標準電圧値であって、平滑コンデンサＣに電圧値Ｖｍの直流電力が印加される場合に、コンデンサ放電時に平滑コンデンサＣから放電される残留電荷の電圧値である。基準デューティ比Ｄは、基準電圧値Ｖｓに対応するデューティ比である。すなわち基準デューティ比Ｄは、平滑コンデンサＣから放電される残留電荷が、基準電圧値Ｖｓであるときにスイッチング素子Ｔｒ１〜６に流れる電流値がスイッチング素子Ｔｒ１〜６の定格電流値を超えないように予め定められた値である。

コンデンサ放電制御部１１０は、コンデンサ放電時に、平滑コンデンサＣの放電電圧値Ｖと基準電圧値Ｖｓとに基づいて、キャリア周期Ｔ_０毎に基準デューティ比Ｄを補正して修正デューティ比Ｄ’を算出し、スイッチング素子Ｔｒ１〜６を修正デューティ比Ｄ’で開閉させる。電圧検出部１２０は、キャリア周期Ｔ_０毎に放電電圧値Ｖを検出することになる。修正デューティ比Ｄ’は、次の式によって算出される。
Ｄ’＝Ｄ×Ｖｓ／Ｖ

図２に基づいて、コンデンサ放電時のスイッチング素子Ｔｒ１〜６の開時間Ｔｏｎと閉時間Ｔｏｆｆの経時変化について説明する。図２は、コンデンサ放電の継続時間が、キャリア周期Ｔ_０のＮ回に相当する場合を図示している。ｉ（ｉは１以上Ｎ以下の自然数）回目のキャリア周期Ｔ_０における前記開時間をＴｏｎｉ、前記閉時間をＴｏｆｆｉで示す。

コンデンサ放電時には、平滑コンデンサＣの残留電荷は経時的に減少するので、放電電圧値Ｖも経時的に減少する。そのため修正デューティ比Ｄ’は、キャリア周期Ｔ_０が繰り返されるごとに大きくなる。すなわち、コンデンサ放電時のスイッチング素子Ｔｒ１〜６の開時間Ｔｏｎは経時的に増加し（Ｔｏｎ１＜Ｔｏｎ２＜…＜ＴｏｎＫ−１、Ｋは２以上Ｎ未満の自然数）、閉時間Ｔｏｆｆは経時的に減少する（Ｔｏｆｆ１＞Ｔｏｆｆ２＞…＞ＴｏｆｆＫ−１）。なお図２においては、コンデンサ放電開始からの経過時間Ｔｋで開始されるＫ回目のキャリア周期Ｔ_０でキャリア周期Ｔ_０の全期間が開時間となる場合、すなわち、Ｔｋにおいて放電電圧値Ｖが十分に低下し、平滑コンデンサＣが放電する電荷の電流値がスイッチング素子Ｔｒ１〜６の定格電流値未満となる場合を示している。

ここで、本実施形態とは異なり、デューティ比が固定されている場合を想定する。この場合、コンデンサ放電開始時の平滑コンデンサＣの放電電圧値Ｖが基準電圧値Ｖｓであれば、図３（Ｂ）に破線で示すように、コンデンサ放電時にインバータ回路のスイッチング素子Ｔｒ１〜６に流れる電流値はＣ_Ｒから０まで経時的に減少し、コンデンサ放電の所要時間はＴｃ２となる。なお、この場合のコンデンサ放電における放電容量を図３（Ｂ）にＳ２で示し、平滑コンデンサＣの放電電圧値Ｖの経時変化を、図３（Ａ）に破線で示す。

一方、本実施形態の場合、コンデンサ放電開始時の平滑コンデンサＣの放電電圧値Ｖが基準電圧値Ｖｓであれば、図３（Ｂ）に実線で示すように、コンデンサ放電時にインバータ回路のスイッチング素子Ｔｒ１〜６に流れる電流値は、ＴｋまではＣ_Ｒで一定であり、その後Ｃ_Ｒから０まで経時的に減少する。このときのコンデンサ放電における放電容量Ｓ１は、デューティ比が固定されている場合の放電容量Ｓ２と等しい。そのため、デューティ比が固定されている場合と比較して、コンデンサ放電の所要時間はＴｃ２からＴｃ１へと短縮される。なお、この場合のコンデンサ放電における平滑コンデンサＣの放電電圧値Ｖの経時変化を、図３（Ａ）に実線で示す。

次に、コンデンサ放電開始時の外部電源Ｅの供給電力の電圧値が標準電圧値よりも上昇し、コンデンサ放電開始時の平滑コンデンサＣの放電電圧値がＶｄ（Ｖｄ＞Ｖｓ）である場合を想定する。このときの経時変化を、図３（Ａ）および（Ｂ）に一点鎖線および二点鎖線で示す。一点鎖線はデューティ比を補正する本実施形態の場合の経時変化、二点鎖線はデューティ比が固定されている場合の経時変化をそれぞれ示す。

デューティ比が固定されている場合、図３（Ｂ）に二点鎖線で示すように、コンデンサ放電開始時にインバータ回路のスイッチング素子Ｔｒ１〜６に流れる電流値は、コンデンサ放電開始時の平滑コンデンサＣの放電電圧値Ｖが基準電圧値Ｖｓである場合のＣ_ＲからＣ２へと増加する。したがって、スイッチング素子Ｔｒ１〜６の定格電流値は、Ｃ２以上とする必要がある。このとき、コンデンサ放電の所要時間はＴｃ２からＴｃ２’へと増加する。

一方、本実施形態の場合は、図３（Ｂ）に一点鎖線で示すように、コンデンサ放電開始時にインバータ回路のスイッチング素子Ｔｒ１〜６に流れる電流値は、コンデンサ放電開始時の平滑コンデンサＣの放電電圧値Ｖが基準電圧値Ｖｓである場合と同じくＣ_Ｒであり、Ｃ_Ｒが一定である時間がＴｋからＴｋ’に延びる。このとき、コンデンサ放電の所要時間はＴｃ１からＴｃ１’へと増加する。ただし、デューティ比が固定されている場合と比較してコンデンサ放電の所要時間が短縮されることに変わりはない。このように、本実施形態の場合は、スイッチング素子Ｔｒ１〜６の定格電流値は、外部電源Ｅの供給電力の上限値ではなく標準電圧値に対応するＣ_Ｒで足りる。

以上説明した上記実施形態に係る駆動装置１によれば、外部電源Ｅからの供給電圧値が変動して増加した場合であっても、スイッチング素子Ｔｒ１〜６にその定格電流値を超える過電流が流れることを防止でき、しかも、修正デューティ比Ｄ’は当該定格電流値に対応する値となる。したがって、前記供給電圧値の前記変動における上限電圧値Ｖｍｈに対応する大電流用のスイッチング素子を用いる必要がなくなるので、コストアップを招くことなく、インバータ回路を構成するスイッチング素子の保護とコンデンサ放電の所要時間の短縮とを両立させることができる。

さらに、上記実施形態に係る駆動装置１によれば、時間の経過とともに放電電圧値Ｖが低下するコンデンサ放電において、電圧検出部１２０は、キャリア周期Ｔ_０毎に放電電圧値Ｖを検出し、コンデンサ放電制御部１１０は、キャリア周期Ｔ_０毎に修正デューティ比Ｄ’を算出するので、キャリア周期Ｔ_０毎に最適な修正デューティ比Ｄ’が算出される。したがって、修正デューティ比Ｄ’をコンデンサ放電の開始時のみに算出する場合と比較して、コンデンサ放電の所要時間を短縮することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、メインリレー１０を、整流回路ＲＣと平滑コンデンサＣとの間の電流経路上に設け、当該電流経路を開閉するようにしてもよい。

Ｃ 平滑コンデンサ
Ｅ 外部電源
Ｍ モータ（負荷）
ＲＣ 整流回路
Ｔｒ１〜６ スイッチング素子（第２のスイッチング機構）
１ 駆動装置
２ インバータ制御装置
１０ メインリレー（第１のスイッチング機構）
３０ インバータ回路
１００ コントローラ
１１０ コンデンサ放電制御部
１２０ 電圧検出部
１３０ 記憶部

Claims (6)

1. 電源（Ｅ）側に接続された整流回路（ＲＣ）と、
   前記整流回路（ＲＣ）と前記電源（Ｅ）との間に設けられた第１のスイッチング機構（１０）と、
   前記整流回路（ＲＣ）に接続された平滑コンデンサ（Ｃ）と、
   前記平滑コンデンサ（Ｃ）と負荷（Ｍ）との間に接続されたインバータ回路（３０）と、
   前記インバータ回路（３０）に設けられた第２のスイッチング機構（Ｔｒ１〜６）と、
   前記第１のスイッチング機構（１０）が開放された場合に、前記第２のスイッチング機構（Ｔｒ１〜６）を開閉して前記平滑コンデンサ（Ｃ）に帯電した電荷を前記インバータ回路（３０）に放電させるコンデンサ放電制御部（１１０）と、
   前記放電時に、前記インバータ回路（３０）に放電された放電電圧値を検出する電圧検出部（１２０）と、
   予め定められた基準電圧値（Ｖｓ）と、当該基準電圧値（Ｖｓ）に対応する予め定められた基準デューティ比（Ｄ）と、を記憶する記憶部（１３０）と、を備え、
   前記基準電圧値（Ｖｓ）は、前記電源（Ｅ）の供給電力が所定の標準電圧値を持つ場合に、前記平滑コンデンサ（Ｃ）の放電開始時に前記平滑コンデンサ（Ｃ）から放電される残留電荷の電圧値を持ち、
   前記基準デューティ比は、前記平滑コンデンサ（Ｃ）から放電される残留電荷が、前記基準電圧値（Ｖｓ）であるときに前記第２のスイッチング機構（Ｔｒ１〜６）に流れる電流値が前記第２のスイッチング機構（Ｔｒ１〜６）の定格電流値を超えないように予め定められた値を持ち、
   前記コンデンサ放電制御部（１１０）は、
   前記放電電圧値と前記基準電圧値（Ｖｓ）とに基づいて、前記基準デューティ比（Ｄ）を補正した修正デューティ比（Ｄ’）を算出し、
   前記第２のスイッチング機構（Ｔｒ１〜６）の開閉時間を変更して前記修正デューティ比（Ｄ’）で前記平滑コンデンサ（Ｃ）に帯電した電荷を前記インバータ回路（３０）へ放電させ、
   前記コンデンサ放電制御部（１１０）は、前記基準電圧値（Ｖｓ）を前記放電電圧値で除した値を前記基準デューティ比（Ｄ）に乗じて前記修正デューティ比（Ｄ’）を算出するインバータ制御装置。
2. 前記電圧検出部（１２０）は、予め定められた一定周期（Ｔ_０）毎に前記放電電圧値を検出し、
   前記コンデンサ放電制御部（１１０）は、前記の一定周期（Ｔ_０）毎に前記修正デューティ比（Ｄ’）を算出する請求項１に記載のインバータ制御装置。
3. 請求項１又は２に記載のインバータ制御装置（２）と、
   モータ（Ｍ）と、を備える駆動装置。
4. 請求項１又は２に記載のインバータ制御装置（２）と、
   モータ（Ｍ）と、を備える空気調和機。
5. 電源（Ｅ）側に接続された整流回路（ＲＣ）と、前記整流回路（ＲＣ）と前記電源（Ｅ）との間に設けられた第１のスイッチング機構（１０）と、整流回路（ＲＣ）に接続された平滑コンデンサ（Ｃ）と、前記平滑コンデンサ（Ｃ）と負荷（Ｍ）との間に接続されたインバータ回路（３０）と、前記インバータ回路（３０）に設けられた第２のスイッチング機構（Ｔｒ１〜６）と、を有する回路をコンピュータに制御させるために、
   前記第１のスイッチング機構（１０）を開放する第１のステップと、
   前記平滑コンデンサ（Ｃ）に帯電した電荷を、予め定められた基準電圧値（Ｖｓ）に対応する予め定められた基準デューティ比（Ｄ）で前記インバータ回路（３０）に放電させる第２のステップと、
   前記第２のステップで前記インバータ回路（３０）に放電された放電電圧値を検出する第３のステップと、
   前記放電電圧値と前記基準電圧値（Ｖｓ）とに基づいて、前記基準デューティ比（Ｄ）を補正した修正デューティ比（Ｄ’）を算出する第４のステップと、
   前記第２のスイッチング機構（Ｔｒ１〜６）の開閉時間を変更して前記修正デューティ比（Ｄ’）で前記平滑コンデンサ（Ｃ）に帯電した電荷を前記インバータ回路（３０）に放電させる第５のステップと、を前記コンピュータに実行させ、
   前記基準電圧値（Ｖｓ）は、前記電源（Ｅ）の供給電力が所定の標準電圧値を持つ場合に、前記平滑コンデンサ（Ｃ）の放電開始時に前記平滑コンデンサ（Ｃ）から放電される残留電荷の電圧値を持ち、
   前記基準デューティ比は、前記平滑コンデンサ（Ｃ）から放電される残留電荷が、前記基準電圧値（Ｖｓ）であるときに前記第２のスイッチング機構（Ｔｒ１〜６）に流れる電流値が前記第２のスイッチング機構（Ｔｒ１〜６）の定格電流値を超えないように予め定められた値を持ち、
   前記第４のステップは、前記基準電圧値（Ｖｓ）を前記放電電圧値で除した値を前記基準デューティ比（Ｄ）に乗じて前記修正デューティ比（Ｄ’）を算出するコンデンサ放電制御プログラム。
6. 電源（Ｅ）側に接続される整流回路（ＲＣ）と、前記整流回路（ＲＣ）と前記電源（Ｅ）との間に設けられた第１のスイッチング機構（１０）と、整流回路（ＲＣ）に接続された平滑コンデンサ（Ｃ）と、前記平滑コンデンサ（Ｃ）と負荷（Ｍ）との間に接続されるインバータ回路（３０）と、前記インバータ回路（３０）に設けられた第２のスイッチング機構（Ｔｒ１〜６）と、を有する回路に対して、前記平滑コンデンサ（Ｃ）に帯電した電荷を放電させるコンデンサ放電制御方法であって、
   前記第１のスイッチング機構（１０）を開放する第１のステップと、
   前記平滑コンデンサ（Ｃ）に帯電した電荷を、予め定められた基準電圧値（Ｖｓ）に対応する予め定められた基準デューティ比（Ｄ）で前記インバータ回路（３０）に放電させる第２のステップと、
   前記第２のステップで前記インバータ回路（３０）に放電された放電電圧値を検出する第３のステップと、
   前記放電電圧値と前記基準電圧値（Ｖｓ）とに基づいて、前記基準デューティ比（Ｄ）を補正した修正デューティ比（Ｄ’）を算出する第４のステップと、
   前記第２のスイッチング機構（Ｔｒ１〜６）の開閉時間を変更して前記修正デューティ比（Ｄ’）で前記平滑コンデンサ（Ｃ）に帯電した電荷を前記インバータ回路（３０）に放電させる第５のステップと、を備え、
   前記基準電圧値（Ｖｓ）は、前記電源（Ｅ）の供給電力が所定の標準電圧値を持つ場合に、前記平滑コンデンサ（Ｃ）の放電開始時に前記平滑コンデンサ（Ｃ）から放電される残留電荷の電圧値を持ち、
   前記基準デューティ比は、前記平滑コンデンサ（Ｃ）から放電される残留電荷が、前記基準電圧値（Ｖｓ）であるときに前記第２のスイッチング機構（Ｔｒ１〜６）に流れる電流値が前記第２のスイッチング機構（Ｔｒ１〜６）の定格電流値を超えないように予め定められた値を持ち、
   前記第４のステップは、前記基準電圧値（Ｖｓ）を前記放電電圧値で除した値を前記基準デューティ比（Ｄ）に乗じて前記修正デューティ比（Ｄ’）を算出するコンデンサ放電制御方法。
   

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