JP6195307B2 - 整流装置及びモータ駆動装置 - Google Patents
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Description
力率改善回路として、例えば、インダクタと、該インダクタに対する短絡路形成用のスイッチング素子とからなり、スイッチング素子のスイッチングにより、入力電流波形を正弦波に追従させるアクティブフィルタが知られている。
上記「入力電源電圧が所定の閾値以上」とは、極性の正負を問わない。例えば、図6に示すように、入力電源電圧が正の閾値(+α)以上である期間、入力電源電圧が負の閾値(−α)以下である期間の両方の意味を含むものとする。また、入力電源電圧が正の閾値以上であるときの期間のみを検出することとしてもよいし、入力電源電圧が負の閾値以下であるときの期間のみを検出することとしてもよいし、あるいは、両方の期間をそれぞれ検出することとしてもよい。
このように、ゼロクロス検出回路と回路の一部を併用することにより、装置の小型化及び低コスト化を図ることが可能となる。
上記モータ駆動装置は、前記停止手段によって前記力率改善回路の動作が停止された後に当該モータ駆動装置が運転停止した場合であって、当該モータ駆動装置の起動指令が入力された場合には、前記検出手段によって検出された検出時間が前記正常範囲内であるか否かを判定し、正常範囲内である場合に、前記力率改善回路の動作を再開させることとしてもよい。あるいは、上記モータ駆動装置は、前記停止手段によって前記力率改善回路の動作が停止された場合において、該動作停止から所定の時間が経過した後に、前記判定手段が、前記検出手段によって検出された検出時間が前記正常範囲内であるか否かを判定し、正常範囲内である場合に、前記力率改善回路の動作を再開させることとしてもよい。
このように、入力電圧が安定していることが確認できた場合には、力率改善回路の動作を再開させるので、高調波成分の少ない高効率の電力をモータに供給することが可能となる。
本発明の第4態様は、インダクタと、該インダクタに対応して設けられたスイッチング素子とを備える力率改善回路を備える整流装置の制御方法であって、入力電源電圧の絶対値が予め設定された閾値以上である期間を検出するステップと、検出した検出時間が予め設定されている正常範囲内であるか否かを判定するステップと、前記検出時間が前記正常範囲を外れている場合に、前記力率改善回路の動作を停止させるステップとを備え、前記検出するステップは、前記入力電源電圧の絶対値が予め設定されている閾値以上である場合にフォトカプラを作動させ、前記フォトカプラの出力がハイの状態においてスイッチング素子が導通状態となり、前記スイッチング素子が導通状態においてローの信号が入力され、前記スイッチング素子が遮断状態においてハイの信号が入力され、前記ローの信号が継続的に入力されている期間を計時する整流装置の制御方法である。
図1は、本実施形態に係るモータ駆動装置の一構成例を示した図である。図1に示すように、モータ駆動装置1は、交流電源2からの交流電圧を直流電圧に変換する整流装置3と、整流装置3から出力された直流電圧を三相交流電圧に変換するインバータ装置4とを備えている。インバータ装置4から出力された三相交流電圧は、空気調和装置の圧縮機モータ5に供給される。
また、交流電源2と全波整流回路13との間には、図示しない入力電流検出部が設けられており、この入力電流検出部によって検出された入力電流信号が制御装置15に出力される。
力率改善制御部21は、入力電流波形を正弦波に近づけるようにスイッチング素子11bを駆動するためのスイッチング駆動信号を生成する。例えば、力率改善制御部21は、ゼロクロス検出回路16によって検出されたゼロクロス点の付近において、スイッチング素子11bを導通させ、電流を増幅させる。図3に力率改善回路11を動作させない場合の入力電流波形のシミュレーション結果を、図4に力率改善回路11を動作させた場合の入力電流波形のシミュレーション結果を示す。ここで、図4には、入力電圧のゼロクロス点を基準点として、半周期に所定のパルスを印加した場合、ここでは具体例として、4回スイッチング素子11bを導通させた場合の入力電流波形が示されている。また、この例では、1パルスから3パルスまでがゼロクロス点から90°の位相角までに印加され、4パルス目は180°の位相角付近で印加されている。このように、力率改善回路11を作動させることにより、入力電流のひずみを低減させることが可能となる。
検出部31は、入力電源電圧が所定の閾値以上の期間を検出する。ここで、検出部31は、上述したように、その機能の一部をゼロクロス検出回路16に担わせている。図5に、ゼロクロス検出回路16のハードウェア構成の一例を示す。なお、図5において、P1、P2は、図1におけるP1、P2に対応している。図5に示すように、ゼロクロス検出回路16は、入力電源電圧の絶対値が所定値以上である場合に作動するフォトカプラ41と、フォトカプラ41の出力がハイの状態において導通状態となるトランジスタ(スイッチング素子)42とを備えている。トランジスタ42が導通している場合には、制御装置(MPU)15の入力ポートIN_1にはローの信号が入力され、トランジスタ42が遮断されている場合には、制御装置15の入力ポートIN_1にはハイの信号が入力される。検出部31は、入力ポートIN_1にローの信号が継続的に入力されている期間を計時し(計時部)、その結果を判定部32に出力する。
停止部33は、判定部32によって検出時間が正常範囲を外れていると判定された場合に、力率改善制御部21に対して動作停止指令を出力する。これにより、力率改善制御部21による力率改善制御が停止され、スイッチング素子11bがオフ状態で維持される。
モータ駆動装置1において、交流電源2から供給される交流電圧は、全波整流回路13により直流電圧に変換され、インバータ装置4に供給される。このとき、ゼロクロス検出回路16によって検出される信号等に基づいて、制御装置15の力率改善制御部21がスイッチング駆動信号を生成することにより、力率改善回路11のスイッチング素子11bのスイッチングが制御される。これにより、正弦波に近い入力電流がインバータ装置4に供給されることとなる。インバータ装置4では、整流装置3からの直流電圧が三相交流電圧に変換され、圧縮機モータ5に供給される。
なお、以降においても、入力電源監視部22による入力電圧の監視は継続的に行われ、検出時間が正常範囲を逸脱した場合に、力率改善制御が停止される。
また、上記例では、入力電圧が不安定になることにより、力率改善制御が一旦停止された後においては、モータ駆動装置1が再起動されるまで、力率改善制御は再開されなかったが、これに代えて、力率改善制御を停止させてから所定時間経過後において検出部31による検出時間の検出を行い、この検出時間が正常範囲内であった場合には、力率改善制御を再開させるようにしてもよい。
2 交流電源
3 整流装置
4 インバータ装置
5 圧縮機モータ
11 力率改善回路
11a インダクタ
11b スイッチング素子
13 全波整流回路
14 平滑コンデンサ
15 制御装置
16 ゼロクロス検出回路
21 力率改善制御部
22 入力電源監視部
31 検出部
32 判定部
33 停止部
41 フォトカプラ
42 トランジスタ
Claims (7)
- インダクタと、該インダクタに対応して設けられたスイッチング素子とを備える力率改善回路を備える整流装置であって、
入力電源電圧が所定の閾値以上の期間を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された検出時間が予め設定されている正常範囲内であるか否かを判定する判定手段と、
前記検出時間が前記正常範囲を外れている場合に、前記力率改善回路の動作を停止させる停止手段と
を具備し、
前記検出手段は、
前記入力電源電圧の絶対値が所定値以上である場合に作動するフォトカプラと、
前記フォトカプラの出力がハイの状態において導通状態となるスイッチング素子と、
前記スイッチング素子が導通状態においてローの信号が入力され、該スイッチング素子が遮断状態においてハイの信号が入力される入力部と、
前記入力部においてローの信号が継続的に入力されている期間を計時する計時部と
を具備する整流装置。 - 前記検出手段の前記フォトカプラ及び前記スイッチング素子は、ゼロクロス点を検出するゼロクロス検出回路と併用される請求項1に記載の整流装置。
- 請求項1または請求項2に記載の整流装置を備えるモータ駆動装置。
- 前記停止手段によって前記力率改善回路の動作が停止された後に当該モータ駆動装置が運転停止した場合であって、当該モータ駆動装置の起動指令が入力された場合には、前記検出手段によって検出された検出時間が前記正常範囲内であるか否かを判定し、正常範囲内である場合に、前記力率改善回路の動作を再開させる請求項3に記載のモータ駆動装置。
- 前記停止手段によって前記力率改善回路の動作が停止された場合において、該動作停止から所定の時間が経過した後に、前記判定手段が、前記検出手段によって検出された検出時間が前記正常範囲内であるか否かを判定し、正常範囲内である場合に、前記力率改善回路の動作を再開させる請求項3に記載のモータ駆動装置。
- 請求項3から請求項5のいずれかに記載のモータ駆動装置を備える空気調和装置。
- インダクタと、該インダクタに対応して設けられたスイッチング素子とを備える力率改善回路を備える整流装置の制御方法であって、
入力電源電圧の絶対値が予め設定された閾値以上である期間を検出するステップと、
検出した検出時間が予め設定されている正常範囲内であるか否かを判定するステップと、
前記検出時間が前記正常範囲を外れている場合に、前記力率改善回路の動作を停止させるステップとを備え、
前記検出するステップは、
前記入力電源電圧の絶対値が予め設定されている閾値以上である場合にフォトカプラを作動させ、
前記フォトカプラの出力がハイの状態においてスイッチング素子が導通状態となり、
前記スイッチング素子が導通状態においてローの信号が入力され、前記スイッチング素子が遮断状態においてハイの信号が入力され、
前記ローの信号が継続的に入力されている期間を計時する整流装置の制御方法。
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