JP5897170B2 - 直流電源装置、モータ駆動装置、空気調和装置、冷蔵庫およびヒートポンプ給湯装置 - Google Patents
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Description
本発明は、複数のリアクタを備えた直流電源装置、モータ駆動装置、空気調和装置、冷蔵庫およびヒートポンプ給湯装置に関する。
従来の直流電源装置として、例えば特許文献1には、入力電源の交流電圧を直流電圧に変換して負荷に電力を供給する整流回路と、整流回路の入力側または出力側に接続されたリアクタと、リアクタを介して短絡するオン/オフ動作によってリアクタに対するエネルギーの蓄積および放出を制御するスイッチング手段と、リアクタから放出されたエネルギーによって充電を行う平滑手段と、電源交流電圧のゼロクロスを検出する交流電圧ゼロクロス検出手段と、電源交流電圧に比例した入力電流が流れるように、スイッチング手段を高周波スイッチング制御する第1の制御手段と、検出したゼロクロス毎に予め設定された回数だけ、かつ設定された時間、スイッチング手段をスイッチング制御する第2の制御手段と、複数のリアクタと、を備え、複数のリアクタのいずれかを選択可能とし、スイッチング損失が小さく、回路効率の点で優位性のある第2の制御手段で力率改善を十分に対応できる昇圧範囲では第2の制御を実施し、対応できない範囲では第1の制御手段で第1の制御を実施している。具体的には、負荷の大きさによって、第1の制御手段と第2の制御手段のうちどちらかを選択し切り替えている。また、リアクタの切替え、および制御方法の切替えは、リアクタ通電中に実施してもよいし、そうすることで何か問題がある場合には、制御装置は一旦整流回路の通電を止め(その手法も特に問わない)、リアクタに電流が流れていない状態で、切り替えを実施するようにする電源装置が提案されている。
また、特許文献2で提案されている電源装置は、特許文献2の図1に示されているように、整流回路の出力を2つの電流経路に分岐し、一方の電流経路にインダクタ素子L11を、他方の電流経路にインダクタ素子L12を設ける。この電源装置において、L11の電流IL11は、トランジスタQ11のオン/オフによって制御され、L12の電流IL12は、トランジスタQ12のオン/オフによって制御される。また、Q11,Q12がオフの際のL11,L12からの出力電流IL11,IL12は、それぞれ逆流防止ダイオードD11,D12を介して平滑手段に供給される。また、Q11,Q12のゲートをそれぞれ異なる位相で駆動する。これによって、各トランジスタに流れるスイッチング電流を小さくでき、さらに、電流(IL11+IL12)のリプル成分ΔI1を小さくしている。
特許文献1に記載の電源装置は、第1の制御と、第2の制御を、効率が良い方に切り替えているが、リアクタが通電中に制御が切り替わると、リアクタに蓄積されていたエネルギーにより、リアクタ切り替え手段に高電圧がかかり、リアクタ切り替え手段を破損する可能性が高い。これに対して、一度停止させた状態でリアクタを切り替えるようにすると、この電源装置を空気調和装置に適用した場合には空気調和装置の連続運転ができなくなるので、空気調和装置の快適性、省エネ性を損なってしまう問題が発生する。
また、特許文献1に記載の電源装置を空気調和装置に適用した場合には以下のような問題も発生する。すなわち、電源装置は、リアクタをどちらに切り替えても必ず逆流防止ダイオードを通流する構成となっているが、空気調和装置では、スイッチング手段を動作させなくても、電源電流が高調波電流規制値以下となるような低負荷運転をする場合があるので、スイッチング手段を動作させない全波整流動作させた場合、逆流防止ダイオードは不要であるのに、電流は逆流防止ダイオードを流れるので、逆流防止ダイオードで損失が発生してしまうという問題がある。
また、特許文献2に記載の電源装置では、リアクタを並列に接続している構成のため、軽負荷での回路損失が大きいという問題がある。すなわち、スイッチング手段を動作させない場合には、整流回路のインダクタンスが小さくなり、高調波電流が発生しやすいことから、低負荷で昇圧する必要のないときでも高調波電流対策として、スイッチング手段を動作させなければならず、低負荷での回路損失が大きいという問題がある。また、逆流防止ダイオードを複数備えると、スイッチング手段を動作させない全波整流動作させた場合、逆流防止ダイオードは不要であるのに、電流は複数の逆流防止ダイオードを流れることになり、逆流防止ダイオードで損失が発生してしまうという問題がある。
また、スイッチング手段にSiC等のワイドバンドギャップ半導体を採用することで、スイッチング手段のオン/オフの動作周波数を高くし、昇圧手段の高周波リアクタのインダクタンスをさらに小さくすることが可能であるが、インダクタンスの大きい低周波リアクタからインダクタンスの小さい高周波リアクタへリアクタを切り替えた時、平滑手段の両端電圧は低周波リアクタを接続しているときに比べて、低周波リアクタを接続していないときの電圧のほうが高いため、突入電流が流れる。高周波リアクタのインダクタンスが小さい程、突入電流が流れやすく、逆流防止ダイオードの故障につながり、高周波リアクタのインダクタンスを小さくできず、SiC等のワイドバンドギャップ半導体の性能を充分に発揮できないという問題がある。あるいは、高周波リアクタのインダクタンスを小さくすることができても、逆流防止ダイオードの電流容量を大きくする必要があり、高コストとなるという問題がある。
また、特許文献1の電源装置において記載は無いが、例えば、交流電源の交流電圧がAC200Vや230Vの場合、電源投入時の突入電流を防止するために、平滑手段が充電されるまでは突入電流防止用抵抗器に電流が流れるようにし、平滑手段の充電が終わると突入電流防止用抵抗器に電流が流れないように短絡する切り替え手段を備える必要がある。そのため、リアクタ切り替え用の切り替え手段を備えると、計2つの切り替え手段を電流が流れることになり、切り替え手段での損失が発生してしまうという問題がある。特に切り替え手段が機械式リレーであれば、リレーの駆動電力も発生する。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数のリアクタを使用した電源装置においてリアクタの切り替え時に部品耐圧を超える高電圧を発生させることのない電源装置を得ることを目的とする。
また、空気調和装置に適用した場合においても快適性、省エネ性を損なうことのない電源装置を得ることを目的とする。
また、逆流防止ダイオードでの通流損失を無くし、スイッチング手段を動作させない状態で運転している場合の変換損失を小さくすることができる電源装置を得ることを目的とする。さらに、逆流防止ダイオードを複数備えた構成であっても、一つの短絡手段で逆流防止ダイオードでの通流損失を無くすことができる電源装置を得ることを目的とする。
また、昇圧手段を複数備えて、高周波リアクタのインダクタンスを小さくした場合や、スイッチング手段にSiC等のワイドバンドギャップ半導体を用いて、スイッチング手段のオン/オフの動作周波数を高くして、高周波リアクタのインダクタンスをさらに小さくした場合であっても、低周波リアクタと高周波リアクタの切り替え時に突入電流が流れないようにすることができる電源装置を得ることを目的とする。
また、突入電流防止用の抵抗器の切り替え手段やリアクタの切り替え手段における損失を低く抑えることができる電源装置を得ることを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、交流電源の交流電圧を直流電圧に整流する整流手段と、直流電圧を平滑する平滑手段と、前記整流手段の入力側または出力側に接続された第1のリアクタと、前記第1のリアクタに並列に接続された短絡手段と、前記交流電源と前記平滑手段の間に設けられ、少なくとも1組の第2のリアクタとスイッチング手段とを有する昇圧手段と、前記短絡手段と前記スイッチング手段を動作させる制御手段と、交流電源から前記整流手段へ流れる電流を検出する電源電流検出手段と、前記交流電源の電圧を検出する電源電圧検出手段と、を備え、前記制御手段は、前記電源電流検出手段が検出した電流および前記電源電圧検出手段が検出した電圧から電源電力を求め、電源電力が所定の電力値未満の場合、前記短絡手段を開放した後に前記スイッチング手段の動作を停止し、電源電力が所定の電力値以上の場合、前記スイッチング手段を動作させて直流電圧が電源電圧のピーク値以上になった後、前記短絡手段を短絡させることを特徴とする。
本発明によれば、回路損失を低く抑えた直流電源装置を実現できるという効果を奏する。
また、低周波リアクタを使用しているときは、第2の短絡手段を短絡させ、高周波リアクタと逆流防止ダイオードを短絡するようにしているので、逆流防止ダイオードの損失を無くすことができ、低負荷時の損失を小さくすることができるという効果を奏する。
また、高周波リアクタ、スイッチング手段および逆流防止ダイオードからなる昇圧手段を複数備えている場合でも、第2の短絡手段を短絡させることで、複数の高周波リアクタと逆流防止ダイオードを短絡させることができ、複数の逆流防止ダイオードにおける損失を無くすことができ、低負荷時の損失を小さくすることができるという効果を奏する。
また、スイッチング手段をワイドバンドギャップ半導体で構成すると、スイッチング損失が小さくスイッチング手段のオン/オフの動作周波数を上げることができ、高周波リアクタのインダクタンスをさらに小さくしても、リアクタを切り替える際にスイッチング手段を動作させて、平滑手段の両端電圧を電源電圧のピーク値以上にしてから低周波リアクタを短絡手段により短絡させているので、高周波リアクタのインダクタンスが小さくても低周波リアクタを短絡手段により短絡させた瞬間の突入電流が小さい、という効果を奏する。
また、電源投入時の突入電流は、第1のリアクタおよび突入電流防止用抵抗器を流れ、平滑手段が充電されると第3の短絡手段を短絡させるが、短絡手段を短絡させた場合は、第3の短絡手段を開放するようにしているので、電流は短絡手段か第3の短絡手段のどちらか一方を通るだけとなり、リアクタの切り替え用の短絡手段が増えても、短絡手段での損失が増加しないという効果を奏する。さらに、短絡手段が機械式リレーの場合は、リレー駆動電力も増加させないので効果が大きい。
また、低周波リアクタに流れる電流は、直流電源装置が流すことのできる最大電流よりも小さいので、低周波リアクタの電流容量を小さくすることができ、小型化できる。
以下に、本発明にかかる直流電源装置、モータ駆動装置、空気調和装置、冷蔵庫およびヒートポンプ給湯装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態1.
図1は、本発明にかかる直流電源装置の実施の形態1の構成例を示す図である。本実施の形態の直流電源装置は、交流電源1と、低周波リアクタ2と、整流手段3と、平滑手段4と、高周波リアクタ5aおよび5bと、スイッチング手段6aおよび6bと、逆流防止ダイオード7aおよび7bと、昇圧手段8aおよび8bと、短絡手段10と、電源電流検出手段11と、電源電圧検出手段12と、直流電圧検出手段13と、制御手段14と、突入電流防止用抵抗器16と、短絡手段17と、を備えている。直流負荷9は、インバータなどの負荷であり、直流電源装置から電力の供給を受けて動作する。本実施の形態および実施の形態2以降で説明する直流電源装置は、空気調和装置、冷蔵庫、ヒートポンプ給湯装置などを構成するモータ駆動装置の電源装置として使用可能である。
図1は、本発明にかかる直流電源装置の実施の形態1の構成例を示す図である。本実施の形態の直流電源装置は、交流電源1と、低周波リアクタ2と、整流手段3と、平滑手段4と、高周波リアクタ5aおよび5bと、スイッチング手段6aおよび6bと、逆流防止ダイオード7aおよび7bと、昇圧手段8aおよび8bと、短絡手段10と、電源電流検出手段11と、電源電圧検出手段12と、直流電圧検出手段13と、制御手段14と、突入電流防止用抵抗器16と、短絡手段17と、を備えている。直流負荷9は、インバータなどの負荷であり、直流電源装置から電力の供給を受けて動作する。本実施の形態および実施の形態2以降で説明する直流電源装置は、空気調和装置、冷蔵庫、ヒートポンプ給湯装置などを構成するモータ駆動装置の電源装置として使用可能である。
図1に示したように、交流電源1は、低周波リアクタ2を介して整流手段3で全波整流され、昇圧手段8aおよび8bを介して平滑手段4で平滑される。なお、昇圧手段は昇圧手段8a一つでも良いし、昇圧手段8aと昇圧手段8bに並列に、さらに数段接続しても良い。
低周波リアクタ2は、例えば、本実施の形態の電源装置が流すことのできる交流電流の1/4の電流に対して、4mHのインダクタンス特性である。ただし、特にインダクタンス特性に制限を設けるものではなく、高調波電流、効率、重量、体積から適切に選定すれば良い。短絡手段10は、低周波リアクタ2に並列に接続されている。
昇圧手段8aは、高周波リアクタ5a、スイッチング手段6aおよび逆流防止ダイオード7aで構成され、同様に、昇圧手段8bは、高周波リアクタ5b、スイッチング手段6bおよび逆流防止ダイオード7bで構成されている。
高周波リアクタ5aおよび5bは、例えば、本実施の形態の電源装置が流すことができる交流電流の最大電流に対して、200μHのインダクタンス特性である。また、特に高周波鉄損が小さいコアを用いている。ただし、特にインダクタンス特性に制限を設けるものではなく、スイッチング手段6aおよび6bのスイッチング周波数、効率、熱、重量、体積等から適切に選定すれば良い。
スイッチング手段6aは、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)やMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)で構成され、コレクタまたはドレインが高周波リアクタ5aと逆流防止ダイオード7aの間に接続され、エミッタまたはソースが整流手段3の−側出力端子と平滑手段4の−側端子に接続されている。スイッチング手段6bは、コレクタまたはドレインが高周波リアクタ5bと逆流防止ダイオード7bの間に接続され、エミッタまたはソースが整流手段3の−側出力端子と平滑手段4の−側端子に接続されている。
逆流防止ダイオード7aは、アノードが、高周波リアクタ5aとスイッチング手段6aに接続され、カソードが平滑手段4に接続されている。逆流防止ダイオード7bは、アノードが、高周波リアクタ5bとスイッチング手段6bに接続され、カソードが平滑手段4に接続されている。
突入電流防止用抵抗器16は、交流電源1と低周波リアクタ2の間に接続されている。突入電流防止用抵抗器16は、セメント抵抗でも良いし、PTC(Positive Temperature Coefficient)でも良い。さらに短絡手段17が突入電流防止用抵抗器16に並列に接続されている。
インバータなどである直流負荷9は、平滑手段4に並列に接続される。電源電流検出手段11は交流電源1と整流手段3の間に接続され、電源電圧検出手段12は交流電源1の両端に接続されている。また、直流電圧検出手段13は平滑手段4の両端に接続されている。
制御手段14には、電源電流検出手段11、電源電圧検出手段12および直流電圧検出手段13からの入力信号線が接続されるとともに、短絡手段10、短絡手段17、スイッチング手段6aおよびスイッチング手段6bへの出力信号線が接続されている。
つづいて、本実施の形態の直流電源装置の電源投入時の動作について説明する。図1の構成の回路で電源を投入すると平滑手段4にはまったく電荷が無いため、電源投入時に突入電流と呼ばれる電流(平滑手段4の充電電流)が流れ、整流手段3、逆流防止ダイオード7aや逆流防止ダイオード7bを破損する恐れがある。そこで、突入電流防止のための技術を使用して突入電流を抑制する。具体的には、制御手段14は、電源投入時は突入電流防止用抵抗器16に電流が流れるように、初期(電源を投入する時点)は短絡手段17および10を開放しておく。これにより、突入電流は交流電源1→突入電流防止用抵抗器16→低周波リアクタ2→整流手段3→高周波リアクタ5aおよび5b→逆流防止ダイオード7aおよび7b→平滑手段4→整流手段3→交流電源1と流れ、平滑手段4を充電する。平滑手段4の充電が完了すると、以後、突入電流防止用抵抗器16に電流が流れないように、制御手段14は、短絡手段17を短絡させた状態とする。
ただし、言うまでも無く、交流電源1の電圧が小さい、平滑手段4の容量が小さい、低周波リアクタ2のインピーダンスが大きい等の理由から突入電流が小さい場合や、突入電流が流れる経路の部品の電流容量が大きく、突入電流の影響を受けない場合には、突入電流防止用抵抗器16および短絡手段17を備えなくても良い。
つづいて、図2を用いて、直流電源装置の動作を説明する。図2は、制御手段14の動作を示すフローチャートであり、上述した電源投入動作を完了した後の短絡手段10およびスイッチング手段(スイッチング手段6a,6b)の制御動作を示している。なお、既に説明したように、制御手段14は、電源投入動作が完了した後は、短絡手段17を短絡させた状態として突入電流防止用抵抗器16に電流が流れないようにしている(短絡手段17は開放しない)。
初期状態では、制御手段14は短絡手段10を開放しており、スイッチング手段6aおよび6bは停止している。制御手段14は、電源電流検出手段11から電源電流を検出し、電源電圧検出手段12から電源電圧を検出し、電源電力を計算している。また、直流電圧検出手段13から平滑手段4の両端電圧を検出している。
そして、制御手段14は、図2のフローチャートのように、短絡手段10およびスイッチング手段6a,6bを動作させる。なお、フローチャートにおいて、各フラグ、カウンタの初期状態は、負荷状態フラグ=0(低負荷)、短絡手段10状態フラグ=0(開放)、スイッチング手段状態フラグ=0(停止中)、短絡手段10動作時間カウンタ=0(リセット状態)である。
まず、制御手段14は、電源電流検出手段11が検出した電源電流および電源電圧検出手段12が検出した電源電圧に基づいて電源電力を計算し、電源電力としきい値P1を比較する(ステップS1)。
電源電力がP1未満の場合(ステップS1:Yes)、制御手段14は、負荷状態は軽負荷と判断して、負荷状態フラグを0(低負荷モード)にセットする(ステップS2)。一方、電源電力がP1未満以外(P1以上)の場合(ステップS1:No)、制御手段14は、電源電力としきい値P2(ただし、P1<P2とする)を比較する(ステップS3)。
電源電力がP2未満の場合(ステップS3:Yes)、負荷状態フラグを変更することなくステップS5に遷移する。電源電力がP2以上の場合(ステップS3:No)、負荷状態フラグを1(高負荷モード)にセットする(ステップS4)。
なお、ステップS1〜S4の処理では、後述する各ステップを実行して短絡手段10を短絡または開放した場合、スイッチング手段を動作または停止した場合および状態移行処理中に負荷の状態が変わった場合にハンチングを起こさないように、電源電力がP1以上P2未満の場合は、前回の負荷モード(P1未満であれば、低負荷モード、P2以上であれば高負荷モード)の状態維持させる、ヒステリシスを持たせている。
ステップS1〜S4の処理が終了すると、制御手段14は、負荷状態フラグを確認し(ステップS5)、負荷状態フラグ=0(低負荷モード)の場合(ステップS5:Yes)、さらに、短絡手段10状態フラグを確認する(ステップS6)。
短絡手段10状態フラグ=1(短絡)の場合(ステップS6:Yes)、制御手段14は、短絡手段10を開放し(ステップS7)、短絡手段10動作時間カウンタによるカウントを開始する(ステップS8)。その後、短絡手段10動作時間カウンタのカウントが所定値(ここでは、一例として100msとする)に達したかどうかを監視する(ステップS9)。カウント値が100ms未満の場合は監視を継続し(ステップS9:No)、カウント値が100msに達した場合(ステップS9:Yes)、制御手段14は、短絡手段10動作時間カウンタをクリア(リセット)するとともに、短絡手段10状態フラグを0(開放)に設定し(ステップS10,S11)、制御動作終了となる。その後、ステップS1に遷移して動作を継続する。
なお、ステップS8〜S10の処理は、短絡手段10が機械式リレーのように動作を開始してから動作を終了するまでに時間がかかる場合に備えた処理であり、動作時間がかからない場合は、ステップS8〜S10の処理は省略してよい。また、カウント値(100ms)をこれに制限するわけではなく、短絡手段10の動作時間に合わせた値とすれば良い。
一方、短絡手段10状態フラグ=0(開放)の場合(ステップS6:No)、制御手段14は、スイッチング手段状態フラグを確認する(ステップS12)。スイッチング手段状態フラグ=1(動作中)の場合(ステップS12:Yes)、制御手段14は、スイッチング手段6aおよび6bの動作(スイッチング)を停止させるとともに、スイッチング手段状態フラグを0(停止中)に設定し(ステップS13,S14)、制御動作終了となる。スイッチング手段状態フラグ=0(停止中)の場合(ステップS12:No)、ここで制御動作終了となる。その後、ステップS1に遷移して動作を継続する。
このように、制御手段14は、電源電力に基づいて低負荷モードと判断した場合には、ステップS6〜S14に従って短絡手段10およびスイッチング手段6a,6bを制御し、短絡手段10を開放して低周波リアクタ2に電流を流すとともに、スイッチング手段6aおよび6bを停止させる。
これに対して、負荷状態フラグ=1(高負荷モード)の場合(ステップS5:No)、制御手段14は、さらに、スイッチング手段状態フラグを確認する(ステップS15)。
スイッチング手段状態フラグ=0(停止中)の場合(ステップS15:Yes)、制御手段14は、スイッチング手段6aおよび6bの動作(スイッチング)を開始させるとともに、スイッチング手段状態フラグを1(動作中)に設定し(ステップS16,S17)、制御動作終了となる。その後、ステップS1に遷移して動作を継続する。
一方、スイッチング手段状態フラグ=1(動作中)の場合(ステップS15:No)、制御手段14は、短絡手段10状態フラグを確認する(ステップS18)。短絡手段10状態フラグ=0(開放)の場合(ステップS18:Yes)、制御手段14は、直流電圧検出手段13が検出した直流電圧(平滑手段4の両端電圧に相当)と、電源電圧検出手段12が検出した電源電圧のピーク値を比較する(ステップS19)。そして、「直流電圧>電源電圧ピーク値」の場合(ステップS19:Yes)、短絡手段10を短絡するとともに、短絡手段10状態フラグを1(短絡)に設定し(ステップS20,S21)、制御動作終了となる。その後、ステップS1に遷移して動作を継続する。
なお、ステップS21では、短絡手段10の動作時間を考慮していないが、これは短絡手段10の動作時間が多少遅れても影響が小さいためであり、ステップS8〜S10のように短絡手段10の動作時間を考慮した動作としても良い。
短絡手段10状態フラグ=1(短絡)の場合(ステップS18:No)および「直流電圧≦電源電圧ピーク値」の場合(ステップS19:No)、ここで制御動作終了となる。その後、ステップS1に遷移して動作を継続する。
このように、制御手段14は、電源電力に基づいて高負荷モードと判断した場合には、ステップS15〜S21に従って短絡手段10およびスイッチング手段6a,6bを制御し、スイッチング手段6aおよび6bをスイッチングさせるとともに、直流電圧検出手段が検出した直流電圧と電源電圧検出手段12が検出した電源電圧(ピーク値)とに基づいて短絡手段10を短絡する。具体的には、スイッチング手段6aおよび6bのスイッチングを開始させ、直流電圧が電源電圧のピーク値よりも大きくなってから短絡手段10を短絡する。
制御動作の説明は以上であるが、ここで、直流負荷9の負荷が小さく、負荷状態フラグ=0(低負荷)の場合、短絡手段10は開放、スイッチング手段6aおよび6bは停止しており、電流は交流電源1→低周波リアクタ2→整流手段3→昇圧手段8a/昇圧手段8b→平滑手段4→整流手段3→交流電源1のように流れ、電源電流は図3のようになる。なお、平滑手段4の両端電圧は、交流電源1の電圧と、低周波リアクタ3のインダクタンスと、リアクタ5aおよび5bのインダクタンスと、直流負荷9の負荷の大きさとによって定まる電圧になる。スイッチング手段6aおよび6bを動作させないため、電圧は制御できないが、スイッチング手段6aおよび6bでの損失が無いので、交流電圧→直流電圧の変換で発生する変換損失は小さい。
これに対して、直流負荷9が大きく、負荷状態フラグ=1(高負荷)の場合、短絡手段10は短絡、スイッチング手段6aおよび6bは動作しており、制御手段14は、平滑手段4の両端電圧をあらかじめ設定した目標電圧するとともに、電源電流が電源電圧と同位相の正弦波となるように、スイッチング手段6aおよび6bを動作させる。スイッチング手段6aおよび6bの動作方法については、特に規定しない。例えば、上記の「特許文献2」に記載されているような方法としてもよい。また、スイッチング手段6aおよび6bを制御するために必要な電流検出用抵抗器等(図1には記載していない)を加えた構成としても良い。短絡手段10を短絡させ、スイッチング手段6aおよび6bを動作させているときの電源電流は図4のような電流波形となる。スイッチング手段6aおよび6bで損失が発生してしまうため、直流負荷9の負荷が小さいときの変換損失が大きいが、負荷の増加により増大する低周波リアクタ2を電流が流れないので低周波リアクタ2における損失がなくなり、直流負荷9の負荷が大きいときの変換損失が小さい。
また、短絡手段10、スイッチング手段6aおよび6bの動作の順序は、直流負荷9が大きくなって、短絡手段10を短絡してスイッチング手段6aおよび6bを動作させたい場合は、先にスイッチング手段6aおよび6bを動作させ、平滑手段4の両端電圧(直流電圧)を電源電圧のピーク値以上の目標の直流電圧に制御(昇圧)した後、短絡手段10を短絡するという順序、また、直流負荷9が小さくなって、スイッチング手段6aおよび6bを停止させて短絡手段10を開放したい場合は、先に短絡手段10を開放してからスイッチング手段6aおよび6bを停止させる順序となっている。これは、スイッチング手段6aおよび6bを動作させる前は、平滑手段4の両端電圧が、交流電源1の電圧と、低周波リアクタ2のインダクタンスと、昇圧手段の高周波リアクタ5aおよび高周波リアクタ5bのインダクタンスと、直流負荷9の負荷の大きさとによって定まる電圧となっており、少なくとも、電源電圧のピーク値より小さい電圧となる。ここで、インダクタンスが大きい方が平滑手段4の両端電圧は低くなり、インダクタンスが小さい方が、平滑手段4の両端電圧は高くなる点、インダクタンスが大きい方が電源力率が高い(インダクタンスが小さい方が電源力率が低い)点、の2点から、短絡手段10を短絡させて低周波リアクタ2に電流が流れないようにすると、平滑手段4の両端電圧が低い状態から高い状態にならざるを得ず、短絡手段を短絡させたときから、電圧差分の充電電流が平滑手段4へ流れようとする(突入電流)。さらに、インダクタンスが小さいので、電流のピーク値が大きい突入電流となる。そのため、低周波リアクタ2、昇圧手段の高周波リアクタ5aおよび5bのインダクタンス値によっては、短絡耐力の小さい逆流防止ダイオードを破壊させてしまう恐れがある。スイッチング手段5aおよび5bを動作させて、平滑手段4の両端電圧を電源電圧のピーク値以上に制御してから短絡手段10を短絡すれば、突入電流が流れないので、逆流防止ダイオードを保護できる。
以上のように、本実施の形態の直流電源装置の損失は、図5に示した本実施の形態の損失―電源電流特性例のように、電源電力に基づいて(直流負荷9の負荷に応じて)、短絡手段10を開閉することで、広い範囲で損失の小さい直流電源装置を実現することができる。
また、低周波リアクタ2を使用する場合は、短絡手段10を開放させ、低周波リアクタ2を使用しない場合は短絡手段10を短絡させているので、リアクタに電流が流れているときでも、高電圧を発生させずにリアクタの切り替えを実現できる。さらに低周波リアクタ2に流す電流は本実施の形態の直流電源装置で流すことができる最大電流に比べて小さい電流で良いので、低周波リアクタを使用した従来の電源装置よりも低周波リアクタ2を小型化して安価にできる。
また、直流電源装置を停止することなく、短絡手段10を開閉させることができるので、本実施の形態の電源装置を備えた空気調和装置において、省エネ性、快適性を損なうことがない。
また、スイッチング手段6aおよび6bにSiCなどのワイドバンドギャップ半導体を用いた場合、スイッチング損失が減少するので、スイッチング手段6aおよび6bのオン/オフの動作周波数を大きくして、高周波リアクタ5aおよび5bのインダクタンスを小さくできるが、一方で、低周波リアクタ2と高周波リアクタ5aおよび5bのインダクタンスの差が大きくなり、短絡手段10を短絡させて、低周波リアクタ2に電流が流れないようにすると、突入電流が流れやすくなってしまう。しかし、本実施の形態ではスイッチング手段6aおよび6bを動作させて、平滑手段4の両端電圧を電源電圧のピーク値以上にしてから、短絡手段10を短絡するようにしているので、突入電流が流れないようにでき、高周波リアクタの低インダクタンス化、逆流防止ダイオードの小容量化が可能となる。
なお、図6のように低周波リアクタ2と短絡手段10が、整流手段3と昇圧手段の間に接続されている構成であっても、上述の内容と同様の動作で、同様の効果を得ることは言うまでも無い。ただし、この場合、低周波リアクタ2は直流のもの、短絡手段10は、図1の構成に比べて耐圧の高いものを選定する必要がある。
このように、本実施の形態の直流電源装置は、並列接続した低周波リアクタ2および短絡手段10を交流電源1と昇圧手段(昇圧手段8a,8b)の間に備え、低負荷状態では、短絡手段10を開放してインダクタンスの大きい低周波リアクタを使用するとともに、昇圧手段を形成しているスイッチング手段の動作を停止させ、一方、高負荷状態では、昇圧手段を形成しているスイッチング手段を動作させるとともに短絡手段10を短絡して低周波リアクタ2に電流が流れないようにすることとした。これにより、回路損失を低く抑えることができる。また、短絡手段10を短絡する場合には、昇圧後の直流電圧が交流電源1から出力される交流電圧のピーク値よりも高くなったことを確認してから短絡することとしたので、低周波リアクタ2に電流が流れている状態で短絡手段10を短絡させても低周波リアクタ2に高電圧を発生させず短絡手段10等の周辺部品を保護できる。また、低周波リアクタ2に流れる電流は、直流電源装置が流すことのできる最大電流よりも小さいので、その分小型化することができる。
また、スイッチング手段をワイドバンドギャップ半導体で構成すると、スイッチング損失が小さくスイッチング手段のオン/オフの動作周波数を上げることができ、高周波リアクタ5a,5bのインダクタンスをさらに小さくしても、リアクタを切り替える際にはスイッチング手段6a,6bを動作させて、平滑手段4の両端電圧を電源電圧のピーク値以上にしてから低周波リアクタ2を短絡手段10により短絡させているので、高周波リアクタ5a,5bのインダクタンスが小さくても低周波リアクタ2を短絡手段10により短絡させた瞬間の突入電流を小さくできる。
実施の形態2.
実施の形態2では、実施の形態1よりも損失をさらに低減することが可能な直流電源装置について説明する。
実施の形態2では、実施の形態1よりも損失をさらに低減することが可能な直流電源装置について説明する。
図7は、本発明にかかる直流電源装置の実施の形態2の構成例を示す図である。図7においては、実施の形態1で説明した直流電源装置(図1参照)と共通の構成要素に同一の符号を付している。すなわち、本実施の形態の直流電源装置は、図1に示した直流電源装置に対して短絡手段15を追加したものであり、この短絡手段15は昇圧手段8aおよび8bに対して並列に接続されている。具体的には、一方を整流手段3の+側出力端子に、もう一方は逆流防止ダイオード7a,7bのカソードに接続されている。短絡手段15はB接点型の機械式リレーのように、無通電時にオン、通電時にオフするような機構でも良い。本実施の形態の直流電源装置において、制御手段14は、短絡手段15への出力信号線が接続されており、実施の形態1で制御対象としていた短絡手段10,17およびスイッチング手段6a,6bに加えて、短絡手段15を制御する。
図8−1および図8−2を用いて、本実施の形態の直流電源装置の動作を説明する。図8−1および図8−2は、実施の形態2の制御手段14の動作を示すフローチャートであり、実施の形態1の説明で使用した図2のフローチャートに対して、ステップS201〜S209を追加したものである。本実施の形態では、実施の形態1と共通の部分については説明を省略し、異なる部分についてのみ説明を行う。
なお、初期状態では、短絡手段15状態フラグ=1(短絡)、短絡手段15動作時間カウンタ=0(リセット状態)とする。
制御手段14は、ステップS12においてスイッチング手段状態フラグ=0(停止中)の場合(ステップS12:No)、短絡手段15状態フラグを確認する(ステップS201)。短絡手段15状態フラグ=0(開放)の場合(ステップS201:Yes)、短絡手段15を短絡するとともに、短絡手段15状態フラグを1(短絡)に設定し(ステップS202,S203)、制御動作終了となる。その後、ステップS1に遷移して動作を継続する。一方、短絡手段15状態フラグ=1(短絡)の場合(ステップS201:No)、ここで制御動作終了となる。その後、ステップS1に遷移して動作を継続する。
また、制御手段14は、ステップS5において負荷状態フラグ=1(高負荷モード)の場合(ステップS5:No)、短絡手段15状態フラグを確認する(ステップS204)。
短絡手段15状態フラグ=1(短絡)の場合(ステップS204:Yes)、制御手段14は、短絡手段15を開放し(ステップS205)、短絡手段15動作時間カウンタによるカウントを開始する(ステップS206)。その後、短絡手段15動作時間カウンタのカウントが所定値(ここでは、一例として100msとする)に達したかどうかを監視する(ステップS207)。カウント値が100ms未満の場合は監視を継続し(ステップS207:No)、カウント値が100msに達した場合(ステップS207:Yes)、制御手段14は、短絡手段15動作時間カウンタをクリア(リセット)するとともに、短絡手段15状態フラグを0(開放)に設定し(ステップS208,S209)、制御動作終了となる。その後、ステップS1に遷移して動作を継続する。一方、短絡手段15状態フラグ=0(開放)の場合(ステップS204:No)、ステップS15へ遷移する。
なお、ステップS206〜S208の処理は、短絡手段15が機械式リレーのように動作を開始してから動作を終了するまでに時間がかかる場合に備えた処理であり、動作時間がかからない場合は、ステップS206〜S208の処理は省略してよい。また、カウント値(100ms)をこれに制限するわけではなく、短絡手段15の動作時間に合わせた値とすれば良い。一方、ステップS202では、短絡手段15の動作時間を考慮していないが、これは短絡手段15の動作時間が多少遅れても影響が小さいためであり、ステップS206〜S208のように短絡手段15の動作時間を考慮した動作としても良い。
ここで、直流負荷9が小さく、負荷状態フラグ=0(低負荷モード)の場合は、短絡手段10は開放、短絡手段15は短絡、スイッチング手段6aおよび6bは停止しており、電源電流は、低周波リアクタ2→整流手段3→短絡手段15→平滑手段4の経路を流れる。電源電流の波形は、実施の形態1とほぼ同様であるが、逆流防止ダイオード7aおよび7bを電流が流れないので、実施の形態1の直流電源装置と比較して、逆流防止ダイオード7aおよび7bでの損失をさらに低減することができる。
また、直流負荷9が大きく、負荷状態フラグ=1(高負荷モード)の場合は、短絡手段10は短絡、短絡手段15は開放、スイッチング手段6aおよび6bは動作しており、この場合の動作は実施の形態1と同様である。
このように、本実施の形態の直流電源装置は、昇圧手段8aおよび8bと並列に接続された短絡手段15をさらに備え、低負荷状態においては、短絡手段15を短絡することとした。これにより、負荷が小さいときは、逆流防止ダイオード7aおよび7bに電流が流れなくなり、逆流防止ダイオード7aおよび7bでの損失がなくなるので、実施の形態1よりも損失を小さくすることができる。
また、昇圧手段が一つであっても、複数であっても、短絡手段15は整流手段と平滑手段の間に接続されているので、短絡手段15を短絡することで、一つあるいは、複数の逆流防止ダイオードでの損失を低減することができる。
実施の形態3.
実施の形態2では、逆流防止ダイオードを短絡手段15により短絡させて低負荷状態での損失を低減させる直流電源装置について説明したが、本実施の形態では、突入電流防止回路との組み合わせにより損失をさらに低減することが可能な直流電源装置について説明する。
実施の形態2では、逆流防止ダイオードを短絡手段15により短絡させて低負荷状態での損失を低減させる直流電源装置について説明したが、本実施の形態では、突入電流防止回路との組み合わせにより損失をさらに低減することが可能な直流電源装置について説明する。
図9は、本発明にかかる直流電源装置の実施の形態3の構成例を示す図である。本実施の形態の直流電源装置は、実施の形態2で説明した直流電源装置(図7参照)が備えていた短絡手段10の一方の端子の接続先を、低周波リアクタ2では無く、突入電流防止用抵抗器16の低周波リアクタ2と接続されていない一方(交流電源1側)に変更したものである。すなわち、本実施の形態の短絡手段10は、直列接続されている突入電流防止用抵抗器16および低周波リアクタ2に対して並列に接続され、直流電源装置は、短絡手段10を短絡することにより、突入電流防止用抵抗器16および低周波リアクタ2に電流が流れないようにできる構成となっている。
実施の形態1や実施の形態2の直流電源装置では、電源投入動作が完了すると、短絡手段17を短絡させた状態を維持し、直流負荷9が大きい場合には短絡手段10を短絡するので、電流は短絡手段17と短絡手段10を流れることになる。これらの短絡手段17および短絡手段10でもわずかにインピーダンスが存在するため、大電流を流した場合、短絡手段17および短絡手段10でも損失が発生してしまう。そこで、本実施の形態では、短絡手段10の一方を、低周波リアクタ2では無く、突入防止用抵抗器16の低周波リアクタ2と接続されていない一方に接続するようにして、短絡手段17での損失発生を回避するようにしている。
図10−1および図10−2を用いて、本実施の形態の直流電源装置の動作を説明する。図10−1および図10−2は、実施の形態3の制御手段14の動作を示すフローチャートであり、実施の形態2の説明で使用した図8−1および図8−2のフローチャートに対して、ステップS301〜S312を追加したものである。本実施の形態では、実施の形態1,2と共通の部分については説明を省略し、異なる部分についてのみ説明を行う。
なお、初期状態では、短絡手段17状態フラグ=0(開放)、短絡手段17動作時間カウンタ=0(リセット状態)とする。
制御手段14は、ステップS5において負荷状態フラグ=0(低負荷モード)の場合(ステップS5:Yes)、短絡手段17状態フラグを確認する(ステップS301)。
短絡手段17状態フラグ=0(開放)の場合(ステップS301:Yes)、制御手段14は、短絡手段17を短絡し(ステップS302)、短絡手段17動作時間カウンタによるカウントを開始する(ステップS303)。その後、短絡手段17動作時間カウンタのカウントが所定値(ここでは、一例として100msとする)に達したかどうかを監視する(ステップS304)。カウント値が100ms未満の場合は監視を継続し(ステップS304:No)、カウント値が100msに達した場合(ステップS304:Yes)、制御手段14は、短絡手段17動作時間カウンタをクリア(リセット)するとともに、短絡手段17状態フラグを1(短絡)に設定し(ステップS305,S306)、制御動作終了となる。その後、ステップS1に遷移して動作を継続する。一方、短絡手段17状態フラグ=1(短絡)の場合(ステップS301:No)、ステップS6へ遷移する。
なお、ステップS303〜S305の処理は、短絡手段17が機械式リレーのように動作を開始してから動作を終了するまでに時間がかかる場合に備えた処理であり、動作時間がかからない場合は、ステップS303〜S305の処理は省略してよい。また、カウント値(100ms)をこれに制限するわけではなく、短絡手段17の動作時間に合わせた値とすれば良い。
また、制御手段14は、ステップS19において「直流電圧>電源電圧ピーク値」と判断し(ステップS19:Yes)、短絡手段10を短絡すると(ステップS20)、次に、短絡手段10動作時間カウンタによるカウントを開始する(ステップS307)。その後、短絡手段10動作時間カウンタのカウントが所定値(ここでは、一例として100msとする)に達したかどうかを監視する(ステップS308)。カウント値が100ms未満の場合は監視を継続し(ステップS308:No)、カウント値が100msに達した場合(ステップS308:Yes)、短絡手段10動作時間カウンタをクリア(リセット)し、さらに、短絡手段10状態フラグを1(短絡)に設定する(ステップS309,S21)。
なお、ステップS307〜S309の処理は、短絡手段10が機械式リレーのように動作を開始してから動作を終了するまでに時間がかかる場合に備えた処理であり、動作時間がかからない場合は、S307〜S309の処理は省略してよい。また、カウント値(100ms)をこれに制限するわけではなく、短絡手段10の動作時間に合わせた値とすれば良い。また、短絡手段10動作時間カウンタ、短絡手段15動作時間カウンタおよび短絡手段17動作時間カウンタは独立していても良いし、同一のカウンタを使用しても良い。
また、制御手段14は、ステップS18において短絡手段10状態フラグ=1(短絡)の場合(ステップS18:No)、短絡手段17状態フラグを確認する(ステップS310)。短絡手段17状態フラグ=1(短絡)の場合(ステップS310:Yes)、短絡手段17を開放するとともに、短絡手段17状態フラグを0(開放)に設定し(ステップS311,S312)、制御動作終了となる。その後、ステップS1に遷移して動作を継続する。一方、短絡手段17状態フラグ=0(開放)の場合(ステップS310:No)、ここで制御動作終了となる。その後、ステップS1に遷移して動作を継続する。
なお、ステップS312では、短絡手段17の動作時間を考慮していないが、これは短絡手段17の動作時間が多少遅れても影響が小さいためであり、ステップS303〜S305のように短絡手段17の動作時間を考慮した動作としても良い。
このように、本実施の形態の直流電源装置は、短絡手段10の一方の端子の接続先を、低周波リアクタ2では無く、突入電流防止用抵抗器16の低周波リアクタ2と接続されていない一方(交流電源1側)とした。これにより、高負荷時に低周波リアクタ2に電流が流れないように短絡手段10が短絡している間は、短絡手段17を短絡していなくても突入電流防止用抵抗器16に電流が流れないようにすることができるので、短絡手段17を開放することができ、短絡手段17での損失を無くすことができる。
実施の形態4.
実施の形態1〜3では、損失低減を実現する直流電源装置について説明したが、本実施の形態では、昇圧手段に対して並列に接続されている短絡手段15が異常で短絡し、開放できなくなった場合の保護動作について説明する。
実施の形態1〜3では、損失低減を実現する直流電源装置について説明したが、本実施の形態では、昇圧手段に対して並列に接続されている短絡手段15が異常で短絡し、開放できなくなった場合の保護動作について説明する。
図11は、本発明にかかる直流電源装置の実施の形態4の構成例を示す図である。図11においては、実施の形態3で説明した直流電源装置(図9参照)と共通の構成要素に同一の符号を付している。すなわち、本実施の形態の直流電源装置は、図9に示した直流電源装置に対して過電流保護手段18aおよび18bを追加したものである。過電流保護手段18aはスイッチング手段6aと整流手段3の−側端子の間に、過電流保護手段18bはスイッチング手段6bと整流手段3の−側端子の間に、それぞれ接続されている。制御手段14には、過電流保護手段18aおよび18bからの入力信号線が接続されている。
動作について説明する。まず、制御手段14が、短絡手段10を短絡し、短絡手段15を開放し、短絡手段17を開放し、スイッチング手段6aおよび6bを動作させている状態において、ノイズ等の影響を受けて動作異常が発生し、スイッチング手段6aの短絡時間が長くなってしまった場合の動作について説明する。
スイッチング手段6aの短絡時間が長い場合、交流電源1→短絡手段10→整流手段3→高周波リアクタ5a→スイッチング手段6a→整流手段3→交流電源1の経路で電流が流れる。この場合、電源インピーダンスおよび回路のインピーダンスに依存する傾きで電流が増加し、予め設定した保護電流値に達すると、過電流保護手段18aは、制御手段14が出力しているスイッチング手段6aの動作指令に関わらず、スイッチング手段6aの動作を停止させるとともに、異常発生を示す情報(過電流異常情報とする)を制御手段14へ出力する。制御手段14は、過電流保護手段18aから過電流異常情報を受けると、スイッチング手段6aの動作を停止する。
次に、短絡手段15がなんらかの異常で、短絡状態のまま開放できなくなってしまった場合の動作について説明する。
制御手段14は、短絡手段15の開放の指令を出した後は、開放されていると認識するため、なんらかの異常で開放できなくなってしまった場合でも、異常を検出できずにスイッチング手段6aを動作させてしまう。すると、平滑手段4→短絡手段15→高周波リアクタ5a→スイッチング手段6a→平滑手段4の経路で電流が流れる。この場合、上述した短絡手段15が正常(開放状態)である場合に比べて、電流の増加が早いが、予め設定した保護電流値に達すると、過電流保護手段18aは、制御手段14がスイッチング手段6aの動作指令に関わらず、スイッチング手段6aの動作を停止させるとともに、異常発生を示す情報(過電流異常情報)を制御手段14へ出力する。制御手段14は、過電流保護手段18aから過電流異常情報を受けると、スイッチング手段6aの動作を停止する。異常を検出できずにスイッチング手段6bを動作させた場合の動作も同様である。
ところで、実施の形態2〜4で示した直流電源装置では、短絡手段15の一端は、整流手段3と昇圧手段8aおよび昇圧手段8bの間に接続されているが、図12に示すように短絡手段15の一端が逆流防止ダイオード7aのアノードに接続されている場合を考える。図12のように短絡手段15が逆流防止ダイオード7aに並列に接続され、さらに、別の短絡手段15bが逆流防止用ダイオード7bに並列に接続されていても、低負荷時にスイッチング手段6aおよび6bを動作させないときに短絡手段15および短絡手段15bを短絡させることで、各実施の形態と同様の効果を得ることができる。しかし、短絡手段15の異常(開放できない状態)が発生した状態でスイッチング手段6aを動作させた場合、平滑手段4→短絡手段15→スイッチング手段6a→平滑手段4の経路で電流が流れ、高周波リアクタ5aを電流が通過しないので、本実施の形態の直流電源装置(図11)よりもインピーダンスが小さく、短絡電流の傾きが大きくなり、過電流保護手段18aでの短絡電流の検出が遅れ、スイッチング手段6aが破壊に至るなどの問題が発生する。短絡手段15bを開放できない状態となった場合も同様である。
このように、短絡手段15に短絡異常が発生した場合でも、短絡電流が高周波リアクタ5a,5bを通過するので、スイッチング手段6a,6bと整流手段3の−側端子の間に過電流保護手段18a,18bを備えることにより、過電流を早期に検出することができ、スイッチング手段6a,6bの過電流保護を実現できる。
以上のように、本発明は、交流電源から供給された電圧を直流に変換して負荷に供給する直流電源装置として有用である。
1 交流電源、2 低周波リアクタ、3 整流手段、4 平滑手段、5a,5b 高周波リアクタ、6a,6b スイッチング手段、7a,7b 逆流防止ダイオード、8a,8b 昇圧手段、9 直流負荷、10,15,17,15b 短絡手段、11 電源電流検出手段、12 電源電圧検出手段、13 直流電圧検出手段、14 制御手段、16 突入電流防止用抵抗器、18a,18b 過電流保護手段。
Claims (12)
- 交流電源の交流電圧を直流電圧に整流する整流手段と、
直流電圧を平滑する平滑手段と、
前記整流手段の入力側または出力側に接続された第1のリアクタと、
前記第1のリアクタに並列に接続された短絡手段と、
前記交流電源と前記平滑手段の間に設けられ、少なくとも1組の第2のリアクタとスイッチング手段とを有する昇圧手段と、
前記短絡手段と前記スイッチング手段を動作させる制御手段と、
交流電源から前記整流手段へ流れる電流を検出する電源電流検出手段と、
前記交流電源の電圧を検出する電源電圧検出手段と、
を備え、
前記制御手段は、
前記電源電流検出手段が検出した電流および前記電源電圧検出手段が検出した電圧から電源電力を求め、
電源電力が所定の電力値未満の場合、前記短絡手段を開放した後に前記スイッチング手段の動作を停止し、
電源電力が所定の電力値以上の場合、前記スイッチング手段を動作させて直流電圧が電源電圧のピーク値以上になった後、前記短絡手段を短絡させることを特徴とする直流電源装置。 - 前記第1のリアクタは、前記第2のリアクタよりもインダクタンス値が大きくかつ電流容量が小さく、前記第2のリアクタは、高周波鉄損が小さいことを特徴とする請求項1に記載の直流電源装置。
- 前記スイッチング手段は、ワイドバンドギャップ半導体で構成され、
前記制御手段は、Si半導体で構成されたスイッチング手段に比べて、前記スイッチング手段のオン、オフの動作周波数を高くし、前記第2のリアクタのインダクタンス値を小さくしていることを特徴とする請求項1または2に記載の直流電源装置。 - 前記昇圧手段と並列に接続された第2の短絡手段を備えたことを特徴とする請求項1から3のいずれか一つに記載の直流電源装置。
- 前記第2のリアクタと前記平滑手段の間に設けられた逆流防止ダイオードと、
前記第2のリアクタと逆流防止ダイオードとの直列部分と並列に接続された第2の短絡手段と、
を備え、
前記制御手段は、
前記電源電流検出手段が検出した電流および前記電源電圧検出手段が検出した電圧から電源電力を求め、
電源電力が所定の電力値未満の場合、前記短絡手段を開放した後に前記スイッチング手段の動作を停止し、前記スイッチング手段の動作を停止した後に前記第2の短絡手段を短絡し、
電源電力が所定の電力値以上の場合、前記第2の短絡手段を開放した後に前記スイッチング手段を動作させて直流電圧が電源電圧のピーク値以上になった後、前記短絡手段を短絡させることを特徴とする請求項1から4のいずれか一つに記載の直流電源装置。 - 前記第1のリアクタが前記整流手段の入力側に接続され、
交流電源と前記第1のリアクタの間または前記第1のリアクタと前記整流手段の入力側の間に接続された突入電流防止用抵抗器と、
前記突入電流防止用抵抗器と並列に接続された第3の短絡手段と、
を備え、
前記短絡手段が、前記突入電流防止用抵抗器と前記第1のリアクタとの直列部分と並列に接続されていることを特徴とする請求項1から5のいずれか一つに記載の直流電源装置。 - 前記制御手段は、初期状態では、前記短絡手段および前記第3の短絡手段は開放状態で、交流電源と接続後、前記平滑手段が充電されると、前記第3の短絡手段を短絡させ、さらに負荷が大きくなり電源電力が大きくなり前記短絡手段を短絡させた場合には、前記第3の短絡手段を開放させ、負荷が小さくなり電源電力が小さくなり前記短絡手段を開放させる場合には、前記第3の短絡手段を短絡させた後に前記短絡手段を開放することを特徴とする請求項6に記載の直流電源装置。
- 前記スイッチング手段に流れる電流が規定値に達すると前記スイッチング手段の動作を停止させる過電流保護手段、をさらに備えることを特徴とする請求項6または7に記載の直流電源装置。
- 請求項1から8のいずれか一つに記載の直流電源装置を備えることを特徴とするモータ駆動装置。
- 請求項9に記載のモータ駆動装置を備えることを特徴とする空気調和装置。
- 請求項9に記載のモータ駆動装置を備えることを特徴とする冷蔵庫。
- 請求項9に記載のモータ駆動装置を備えることを特徴とするヒートポンプ給湯装置。
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