JP6138270B2 - 直流電源装置及び冷凍サイクル機器 - Google Patents
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Description
図1は、本発明にかかる直流電源装置の実施の形態1の一構成例を示す図である。図1に示す直流電源装置10は、三相交流電源1から供給される三相交流を直流に変換して負荷11に供給する。なお、負荷11としては、冷凍サイクル機器に用いられる圧縮機モータを駆動するインバータ負荷を例示することができる。
図8は、本発明にかかる直流電源装置の制御部が行う実施の形態2の一制御例を示す図である。なお、実施の形態1と同一または同等の構成部には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図9は、本発明にかかる直流電源装置の実施の形態3の一構成例を示す図である。なお、実施の形態1,2と同一または同等の構成には同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
実施の形態1〜3にて説明した直流電源装置は、例えば冷凍サイクル機器に適用することができる。本実施の形態では、実施の形態1〜3の直流電源装置を適用した冷凍サイクル機器の具体的な構成について、図10を参照して説明する。
Claims (13)
- 三相交流電源からの交流を直流に変換して負荷に供給する直流電源装置であって、
入力側または出力側にリアクトルが接続され、前記三相交流電源からの交流を整流する整流回路と、
前記負荷への出力端子間に直列接続された第1のコンデンサ及び第2のコンデンサと、
前記第1のコンデンサ及び前記第2のコンデンサの一方または双方を選択的に充電する充電手段と、
前記充電手段を制御する制御部と、を備え、
前記充電手段は、
直列接続され、前記三相交流電源のn(nは自然数)倍の周波数でスイッチングされる第1のスイッチング素子及び第2のスイッチング素子と、
前記第1のコンデンサの充電電荷の前記第1のスイッチング素子への逆流を防止する第1の逆流防止素子と、
前記第2のコンデンサの充電電荷の前記第2のスイッチング素子への逆流を防止する第2の逆流防止素子と、を備え、
前記第1のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子の間と、前記第1のコンデンサと前記第2のコンデンサの間とを接続し、
電源電圧検出手段をさらに備え、
前記制御部は動作モードを制御し、
前記動作モードは、
前記第1のスイッチング素子及び前記第2のスイッチング素子を常時オフとする全波整流モードと、
前記第1のスイッチング素子及び前記第2のスイッチング素子を充電周波数で交互にオンする昇圧モードと、を有し、
前記昇圧モードでは、前記第1のスイッチング素子及び前記第2のスイッチング素子のオンデューティを変化させることで出力電圧を制御する直流電源装置。 - 三相交流電源からの交流を直流に変換して負荷に供給する直流電源装置であって、
入力側または出力側にリアクトルが接続され、前記三相交流電源からの交流を整流する整流回路と、
前記負荷への出力端子間に直列接続された第1のコンデンサ及び第2のコンデンサと、
前記第1のコンデンサ及び前記第2のコンデンサの一方または双方を選択的に充電する充電手段と、
前記充電手段を制御する制御部と、を備え、
前記充電手段は、
直列接続され、前記三相交流電源のn(nは自然数)倍の周波数でスイッチングされる第1のスイッチング素子及び第2のスイッチング素子と、
前記第1のコンデンサの充電電荷の前記第1のスイッチング素子への逆流を防止する第1の逆流防止素子と、
前記第2のコンデンサの充電電荷の前記第2のスイッチング素子への逆流を防止する第2の逆流防止素子と、を備え、
前記第1のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子の間と、前記第1のコンデンサと前記第2のコンデンサの間とを接続し、
前記第1のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子の間と、前記第1のコンデンサと前記第2のコンデンサの間とに挿入された保護リレーを備える直流電源装置。 - 前記第1のコンデンサ及び前記第2のコンデンサへの充電開始時に、前記第1のスイッチング素子及び前記第2のスイッチング素子のオンデューティを小さくして前記第1のコンデンサ及び前記第2のコンデンサへの充電ピーク電流を前記充電手段または前記整流回路の許容値以下とすることで充電電流を抑制し、その後定常時のオンデューティに達するまでに予め設定された時間を経過して徐々に前記第1のスイッチング素子及び前記第2のスイッチング素子のオンデューティを大きくする請求項1又は請求項2に記載の直流電源装置。
- 前記第1のスイッチング素子、前記第2のスイッチング素子、前記第1の逆流防止素子及び前記第2の逆流防止素子の少なくとも1つがワイドバンドギャップ半導体により形成されている請求項3に記載の直流電源装置。
- 前記ワイドバンドギャップ半導体は、炭化珪素、窒化ガリウム系材料またはダイヤモンドである請求項4に記載の直流電源装置。
- 前記制御部は、
前記全波整流モードと前記昇圧モードの切り替え時にはオンデューティを小さくし、
その後前記第1のスイッチング素子及び前記第2のスイッチング素子のオン時間を徐々に変化させて、前記昇圧モードへの移行を制御する請求項1に記載の直流電源装置。 - 前記全波整流モードと、前記第1のスイッチング素子及び前記第2のスイッチング素子の双方が同時にオンしている期間を有する動作モードと、を繰り返すことで前記リアクトルにエネルギーを蓄積して出力電圧を上昇させ、
前記出力電圧がしきい値以上となった後に前記昇圧モードに移行する請求項1に記載の直流電源装置。 - 前記第1のスイッチング素子及び前記第2のスイッチング素子が逆並列の還流ダイオードを備える請求項1に記載の直流電源装置。
- 直列接続された前記第1のコンデンサ及び前記第2のコンデンサの電圧と等しい前記負荷への出力電圧を検出する出力電圧検出手段と、
前記第1のコンデンサ及び前記第2のコンデンサの一方の電圧を検出するコンデンサ電圧検出手段と、を備え、
前記制御部は、前記出力電圧検出手段の検出値と前記コンデンサ電圧検出手段の検出値の差分から前記第1のコンデンサ及び前記第2のコンデンサの他方の電圧を算出する請求項1に記載の直流電源装置。 - 前記制御部は、前記第1のスイッチング素子及び前記第2のスイッチング素子に流入する電流または前記リアクトルに流入する電流が設定しきい値を超えると、前記第1のスイッチング素子及び前記第2のスイッチング素子へのスイッチング信号の出力を停止し、前記保護リレーを開放する信号を出力する請求項2に記載の直流電源装置。
- 前記負荷の状態を検出する負荷状態検出手段を備え、
前記制御部は、前記負荷状態検出手段にて検出して出力した信号の検出値が設定しきい値を超えると、前記第1のスイッチング素子及び前記第2のスイッチング素子へのスイッチング信号出力を停止し、前記保護リレーを開放する信号を出力する請求項2に記載の直流電源装置。 - 請求項1から請求項11のいずれか一項に記載の直流電源装置を備える冷凍サイクル機器。
- 前記負荷が圧縮機モータを駆動するインバータ部を備える請求項12に記載の冷凍サイクル機器。
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