JP6485520B1 - 電力変換装置及び空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化を実現し得る電力変換装置を提供する。
【解決手段】電力変換装置１０５は、リアクトル１２１のインダクタンスＬ（［Ｈ］）及びコンデンサ１２２の容量Ｃ（［Ｆ］）が、下式（１）の条件を満たす。また、電力変換装置１０５は、交流電源１０２とコンデンサ１２２との間の限流回路を不要とするものである。ここで、αｍ（［Ａ・ｓ］）はダイオードの最大定格出力電流に対する最大定格電流二乗時間積の比の値、Ｐｍａｘ（［Ｗ］）はモータの最大消費電力、Ｖａｃ（［Ｖ］）は三相交流電圧の電圧値を示し、定数ａの値は４．３である。

Description

本開示は、電力変換装置及び空気調和装置に関する。

近年、電力変換装置における平滑用コンデンサの構成について検討されている。例えば、特許文献１（特開昭５６−４９６９３号公報）参照）には、直流電圧を平滑にするためのフィルタを有する周波数変換装置（電力変換装置）が開示されている。

しかしながら、特許文献１では、フィルタを構成するコンデンサの容量についての具体的な検討がされていない。ここで、電力変換装置に容量の大きい平滑用コンデンサを採用すると、電力変換装置の大型化を招くことになる。

本開示は、小型化を実現し得る電力変換装置に関する。

本開示の第１観点の電力変換装置は、整流回路と、逆変換回路と、リアクトルと、コンデンサと、を備える。整流回路は、最大定格出力電流に対する最大定格電流二乗時間積の比の値がαｍ（［Ａ・ｓ］）のダイオードにより構成され、三相交流電源の交流電力を整流する。逆変換回路は、整流回路で整流された電圧を所定の周波数の交流電圧に逆変換して、最大消費電力がＰｍａｘ（［Ｗ］）であるモータに印加する。リアクトルは、整流回路と逆変換回路との間に設けられ、整流回路及び逆変換回路と直列に接続される。リアクトルはインダクタンスＬ（［Ｈ］）を有する。コンデンサは、整流回路と逆変換回路との間に設けられ、整流回路及び逆変換回路と並列に接続される。コンデンサは容量Ｃ（［Ｆ］）を有する。そして、電力変換装置は、リアクトルのインダクタンスＬ及びコンデンサの容量が、下式（１）の条件を満たすものを採用することができる。ここで、Ｖａｃ（［Ｖ］）は三相交流電圧の電圧値を示し、定数ａの値が４．３である。また、電力変換装置は、三相交流電源とコンデンサとの間の限流回路を不要とするものである。このような構成により、信頼性を維持した上で小型化を実現し得る電力変換装置を提供できる。

また、本開示の第１観点の電力変換装置は、逆変換回路で用いられるキャリア周波数がｆｃ（［Ｈｚ］）であり、定数Ｋの値が１／４であるときに、リアクトル及びコンデンサが、下式（２）の条件を満たすものを採用できる。これにより、逆変換回路で生じるスイッチングノイズをこれらのリアクトル及びコンデンサで吸収することができる。

本開示の第２観点の電力変換装置は、整流回路と、逆変換回路と、コンデンサと、制御回路と、を備える。整流回路は、三相交流電源の交流電力を整流する。逆変換回路は、制御信号の入力に基づいて、整流回路で整流された電圧を所定の周波数の交流電圧に逆変換し、圧縮機のモータに印加する。コンデンサは、整流回路と逆変換回路との間に設けられる。制御回路は、圧縮機の吐出圧力の異常を示す異常信号を受信した場合、逆変換回路への制御信号の入力を停止する。また、この電力変換装置では、整流回路とコンデンサとの間にリレーを存在させていない。このような構成により、信頼性を維持した上で小型化を実現し得る電力変換装置を提供できる。

本開示の第１観点及び第２観点の電力変換装置は、式（１），（２）の条件のみならず、コンデンサがさらに下式（３）の条件を満たす容量Ｃ（［Ｆ］）を有するものでもよい。このような構成により、第５次、第７次高調を低減することができる。

また、本開示の第１観点及び第２観点の電力変換装置は、式（１）〜（３）の条件のみならず、コンデンサがさらに下式（４）の条件を満たす容量Ｃ（［Ｆ］）を有するものでもよい。これにより、全体としてコストバランスに優れた電力変換装置を提供することができる。

また、本開示の第１観点及び第２観点の電力変換装置は、モータの最大消費電力Ｐｍａｘが２ｋＷ以上であるものに使用することができる。この電力変換装置は、高出力モータが必要な製品に適している。

また、本開示の第１観点及び第２観点の電力変換装置は、三相交流電源と整流回路との間にヒューズが設けられていてもよい。これにより、電力変換装置の構成部品に過電流が流れることを阻止できる。

また、本開示の第１観点及び第２観点の空気調和装置は、上記のいずれかの電力変換装置が搭載されたものである。したがって、信頼性が高く、小型化、軽量化、低コスト化を実現し得る空気調和装置を提供できる。

本開示の第１実施形態に係る空気調和装置１の構成を示す模式図である。 本開示の第１実施形態に係る電力変換装置１０５の構成を示す模式図である。 従来の電力変換装置１０５Ａの構成を示す模式図である。 比較のための空気調和装置１Ａの構成を示す模式図である。 変形例１Ｃに係る電力変換装置１０５の構成を示す模式図である。 変形例１Ｄに係る電力変換装置１０５の構成を示す模式図である。 本開示の第２実施形態に係る電力変換装置１０５の構成を示す模式図である。 第２実施形態に係る電力変換装置１０５Ｓの動作を説明するためのフローチャートである。

以下、図面に基づいて、本開示に係る電力変換装置及び空気調和装置の実施形態について説明する。

＜第１実施形態＞
（１）空気調和装置
（１−１）空気調和装置の構成
図１は本開示の第１実施形態にかかる空気調和装置１の概略構成図である。空気調和装置１は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって、ビル等の室内の空気調和に使用される装置である。空気調和装置１は、１台の熱源ユニットとしての室外ユニット２と、それに並列に接続された複数台（本実施形態では、２台）の利用ユニットである室内ユニット４，５と、室外ユニット２及び室内ユニット４，５を接続する冷媒連絡配管としての液冷媒連絡配管６及びガス冷媒連絡配管７とを備えている。

ここでは、空気調和装置１は、冷房運転専用に構成されており、暖房運転機能を有していない。そのため、室外ユニット２が四路切換弁及びアキュムレータを有していない。また、室外ユニット側の膨張機構を有していない。

なお、室内ユニット４と室内ユニット５とは同様の構成である。以下の説明において、室内ユニット５の各部の構成については、室内ユニット４の各部を示す４０番台の符号の代わりに５０番台の符号を付して説明を省略する。

室外ユニット２は、ビル等の室外に設置されており、液冷媒連絡配管６及びガス冷媒連絡配管７を介して室内ユニット４，５に接続されている。室外ユニット２は、主として、圧縮機２１と、熱源側熱交換器としての室外熱交換器２３と、液側閉鎖弁２６と、ガス側閉鎖弁２７と、室外ファン２８と、室外側制御部３７と、を有している。

圧縮機２１は、運転容量を可変することが可能な圧縮機である。ここでは、圧縮機２１は、後述するモータ駆動装置（電力変換装置１０５）により回転数Ｒｍが制御されるモータ１０３によって駆動される。また、室外ユニット２は、吸入圧力センサ２９、吐出圧力センサ３０、吸入温度センサ３１、吐出温度センサ３２、熱交温度センサ３３、液側温度センサ３４、室外温度センサ３６等の各種センサを有している。吐出圧力センサ３０は、圧縮機２１の吐出圧力を検出するものである。

室外側制御部３７は、マイクロコンピュータ、メモリにより構成され、モータ１０３を制御するモータ駆動装置が組み込まれている。

室内ユニット４は、膨張機構としての室内膨張弁４１と、利用側熱交換器としての室内熱交換器４２と、室内ファン４３と、室内側制御部４７とを有している。また、室内ユニット４は、冷媒の温度を検出する温度センサ４４，４５、室内温度センサ４６等の各種センサを有している。室内側制御部４７は、マイクロコンピュータやメモリ等により構成され、室内ユニット４を個別に操作可能なものである。また、室内ユニット４は、リモコン（図示せず）との間で制御信号等を通信したり、室外ユニット２との間で伝送線９を介して制御信号等を通信したりする。ここでは、室外側制御部３７と室内側制御部４７とが伝送線９を介して接続されており、全体として空気調和装置１の運転制御を行う制御部８を構成する。

（１−２）空気調和装置の動作（冷房運転）
次に、本実施形態の空気調和装置１の動作について説明する。本実施形態の空気調和装置１は冷房専用装置であり、冷房運転を行う。

冷房運転では、各室内熱交換器４２が蒸発器として機能することで、室内の空気の温度を低下させる。詳しくは、冷房運転時は、圧縮機２１の吐出側が室外熱交換器２３のガス側に接続され、かつ、圧縮機２１の吸入側がガス側閉鎖弁２７及びガス冷媒連絡配管７を介して室内熱交換器４２のガス側に接続される。また、冷房運転時は、液側閉鎖弁２６及びガス側閉鎖弁２７が開状態をとるように制御される。各室内膨張弁４１は、室内熱交換器４２の出口（すなわち、室内熱交換器４２のガス側）における冷媒の過熱度が過熱度目標値で一定になるように開度調節される。

冷媒回路がこのような状態で、圧縮機２１、室外ファン２８及び室内ファン４３を起動すると、低圧のガス冷媒が圧縮機２１に吸入され、圧縮されて高圧のガス冷媒となる。高圧のガス冷媒は、室外熱交換器２３に送られて、室外ファン２８によって供給される室外空気と熱交換を行って凝縮し、高圧の液冷媒となる。

高圧の液冷媒は、液側閉鎖弁２６及び液冷媒連絡配管６を経由して、室内ユニット４に送られる。室内ユニット４に送られた高圧の液冷媒は、室内膨張弁４１によって圧縮機２１の吸入圧力近くまで減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となって室内熱交換器４２に送られる。気液二相状態の冷媒は、室内熱交換器４２において室内空気と熱交換を行って蒸発して低圧のガス冷媒となる。この際、室内空気の温度が低下する。そして、低圧のガス冷媒は、ガス冷媒連絡配管７を経由して室外ユニット２に送られ、再び、圧縮機２１に吸入される。

（２）モータ駆動装置
本実施形態に係るモータ駆動装置は、電力変換装置１０５を含み、上述した空気調和装置１の圧縮機２１に搭載されるモータ１０３を駆動する。

電力変換装置１０５は、図２に示すように、整流回路１１０と、直流リンク部１２０と、逆変換回路１３０と、制御回路１５０とを備える。電力変換装置１０５は、交流電源１０２から供給される電力を所定の周波数に変換してからモータ１０３に印加する。ここでは、モータ１０３は、三相交流モータであり、最大消費電力Ｐｍａｘ（［Ｗ］）が２ｋＷ以上のものである。このようなモータ１０３は、一例として、空気調和装置１の冷媒回路に設けられた圧縮機２１を駆動するために用いられる。

また、電力変換装置１０５は、交流電源１０２とコンデンサ１２２との間の限流回路を不要とするものである。これについての詳細は後述する。また、電力変換装置１０５は、プリント基板上に実装できるものである。プリント基板は、ハーネスを介して交流電源１０２に接続される。

交流電源１０２は、電力変換装置１０５及びモータ１０３にハーネス等を介して電力を供給するものである。具体的には、交流電源１０２は、いわゆる商用の三相交流電源であり、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ等の周波数を有する交流電圧Ｖａ（［Ｖ］）を供給する。

整流回路１１０は、交流電源１０２に接続されており、交流電源１０２が出力した交流電圧Ｖａｃ（［Ｖ］）を全波整流して直流電圧Ｖｄｃ（［Ｖ］）に変換するものである。詳しくは、整流回路１１０は、６つのダイオードＤ１〜Ｄ６がブリッジ状に結線されたダイオードブリッジ回路により構成される。ダイオードＤ１及びＤ２と、ダイオードＤ３及びＤ４と、ダイオードＤ５及びＤ６とは、それぞれ直列に接続される。ダイオードＤ１及びＤ２の接続点は、交流電源１０２のＲ相の出力に接続される。また、ダイオードＤ３及びＤ４の接続点は、交流電源１０２のＳ相の出力に接続される。また、ダイオードＤ５及びＤ６の接続点は、交流電源１０２のＴ相の出力に接続される。整流回路１１０は、交流電源１０２から出力された交流電圧Ｖａｃを整流し、これを直流リンク部１２０に出力する。なお、ここでは、整流回路１１０のダイオードＤ１〜Ｄ６の最大定格出力電流に対する最大定格電流二乗時間積の比の値はαｍ（［Ａ・ｓ］）である。

直流リンク部１２０は、整流回路１１０と逆変換回路１３０との間に設けられ、少なくともコンデンサ１２２を用いて構成される。ここでは、直流リンク部１２０は、リアクトル１２１及びコンデンサ１２２により構成される。

リアクトル１２１は、整流回路１１０と逆変換回路１３０との間に設けられ、整流回路１１０及び逆変換回路１３０と直列に接続される。リアクトル１２１はインダクタンスＬ（［Ｈ］）を有するものである。

コンデンサ１２２は、整流回路１１０と逆変換回路１３０との間に設けられ、整流回路１１０及び逆変換回路１３０と並列に接続される。すなわち、コンデンサ１２２は、一端がリアクトル１２１を介して整流回路１１０の正側出力端子に接続され、他端が整流回路１１０の負側出力端子に接続される。そして、コンデンサ１２２の両端に生じた直流電圧（以下、直流リンク電圧Ｖｄｃ（［Ｖ］）ともいう）が、逆変換回路１３０の入力ノードに接続される。

ここでは、コンデンサ１２２として、整流回路１１０によって整流された電圧（交流電圧Ｖａｃ（［Ｖ］）に起因する電圧変動）の波形の脈動を平滑する機能を有さないものを採用する。一方、コンデンサ１２２には、逆変換回路１３０からスイッチングノイズを平滑する機能を有するものを採用する。これにより、コンデンサ１２２の容量を抑えた上で、逆変換回路のスイッチング制御により力率の改善等を実現することができる。なお、ここでいう「整流回路１１０によって整流された電圧の波形の脈動を平滑する機能を有さない」とは、モータを定格出力で駆動しているときに、交流電圧を整流した波形に含まれる脈動成分がコンデンサの両端において８０％以上残存していることを意味する。

上述したように、コンデンサ１２２は整流回路１１０により整流された電圧の波形の脈動を平滑する機能を有していないので、コンデンサ１２２として小容量のものを採用できる。ただし、コンデンサ１２２の容量Ｃ（［Ｆ］）が小さいので、直流リンク部１２０が出力する直流リンク電圧Ｖｄｃ（［Ｖ］）は脈動することになる。例えば、交流電源１０２が三相交流電源のときには、直流リンク電圧Ｖｄｃ（［Ｖ］）は、電源周波数の６倍の周波数で脈動する。このようなコンデンサ１２２は、電解コンデンサ以外のコンデンサ、例えばフィルムコンデンサによって実現される。

さらに、本発明者らはコンデンサ１２２の容量Ｃ（［Ｆ］）の最適化を検討し、整流回路１１０に過電流が流れないようにするためには、リアクトル１２１のインダクタンスＬ（［Ｈ］）とコンデンサ１２２の容量Ｃ（［Ｆ］）の値が、下式（１）を満たすことが好ましいという知見を得た。ここで、定数ａの値は４．３である。

なお、逆変換回路１３０にスイッチングノイズを吸収するためには、リアクトル１２１のインダクタンスＬ（［Ｈ］）とコンデンサ１２２の容量Ｃ（［Ｆ］）の値が、下式（２）を満たすことが好ましいという知見を得た。ここで、ｆｃ（［Ｈｚ］）は後述するキャリア周波数であり、定数Ｋの値は１／４である。

逆変換回路１３０は、ゲート制御信号の入力に基づいて、整流回路１１０で整流された電圧Ｖｄｃを所定の周波数の交流電圧に逆変換してモータ１０３に印加するものである。ここでは、逆変換回路１３０は、入力ノードが直流リンク部１２０のコンデンサ１２２に並列に接続される。また、逆変換回路１３０は、直流リンク部１２０の出力をスイッチングして三相交流に変換する。

逆変換回路１３０は、三相交流をモータ１０３に出力するために、６個のスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６を備えている。詳しくは、逆変換回路１３０は、２つのスイッチング素子を互いに直列接続してなる３つのスイッチングレグを備え、各スイッチングレグにおいて上アームのスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５と下アームのスイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６との接続点が、それぞれモータ１０３の各相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）のコイルに接続される。また、各スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６には、還流ダイオードＲＤ１〜ＲＤ６が逆並列に接続される。そして、逆変換回路１３０は、これらのスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６のオンオフ動作によって、直流リンク部１２０から入力された直流リンク電圧Ｖｄｃをスイッチングし、三相交流電圧に変換してモータ１０３へ供給する。なお、このオンオフ動作の制御は、制御回路１５０により実行される。また、各スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６は、例えば、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）により実現される。

制御回路１５０は、電力変換装置１０５における各種制御を実行するものである。具体的には、制御回路１５０は、逆変換回路１３０の各スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６のオンオフ動作を制御して、モータ１０３を駆動する。この際、制御回路１５０は、モータ１０３に流れる各相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の電流が直流リンク電圧Ｖｄｃの脈動に同期して脈動するように、逆変換回路１３０のスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６をオンオフ動作させるゲート制御信号を出力する。なお、制御回路１５０は、キャリア周波数ｆｃ（［Ｈｚ］）のキャリアを用いてゲート制御信号を生成する。

（３）特徴
（３−１）
以上説明したように、本実施形態に係る電力変換装置１０５は、リアクトル１２１のインダクタンスＬ（［Ｈ］）及びコンデンサ１２２の容量Ｃ（［Ｆ］）が、式（１）の条件を満たすものを採用する。これにより、整流回路１１０に過電流が流れないようにすることができる。また、電力変換装置１０５は、交流電源１０２とコンデンサ１２２との間の限流回路を不要とするものである。

補足すると、従来の電力変換装置１０５Ａには、図３に示すような限流回路１４０Ａが設けられている。限流回路１４０Ａは、例えば、整流回路１１０及び平滑用コンデンサ１２２Ａの間に設けられる。また、平滑用コンデンサ１２２Ａには電解コンデンサが用いられる。この場合、平滑用コンデンサ１２２Ａの容量が大きいため、電力変換装置１０５Ａの電源をオンしたときに、電力変換装置１０５Ａに突入電流が生じることがある。限流回路１４０Ａはこのような突入電流を回避するために設けられている。具体的には、限流回路１４０Ａは、電源がオンされるときに、主リレー１４１Ａをオフにし、限流リレー１４２Ａをオンにするように制御回路１５０Ａにより制御される。これにより、電流が抵抗１４３Ａを流れ、突入電流を抑えつつ平滑用コンデンサ１２２Ａが充電される。そして、限流回路１４０Ａは、平滑用コンデンサ１２２Ａに電荷が溜まってから限流リレー１４２Ａをオフにし、主リレー１４１Ａをオンにするように制御回路１５０Ａにより制御される。このようにして、電力変換装置１０５Ａに突入電流が生じるのを回避できる。

本実施形態に係る電力変換装置１０５ではコンデンサ１２２が、電解コンデンサではなく、式（１）の条件を満たすものであり、電解コンデンサ以外のコンデンサ、例えばフィルムコンデンサによって実現される。そのため、突入電流の発生を回避することができ、上述したような限流回路を不要とするものである。結果として、電力変換装置１０５は、長寿命化、高信頼化を実現したものとなっている。

なお、電力変換装置１０５に容量の大きい平滑用コンデンサ１２２Ａを採用すると、電源電流中の高周波成分の増大、力率の悪化、実行値電流及びピーク電流の上昇等をもたらすことがある。これに対し、本実施形態に係る電力変換装置１０５では、電解コンデンサ以外のコンデンサ、例えばフィルムコンデンサを用いるので、信頼性を損なわずにモータ１０３の制御を可能にするものである。

（３−２）
また、本実施形態に係る電力変換装置１０５は、リアクトル１２１及びコンデンサ１２２が、式（２）の条件を満たすものである。したがって、逆変換回路１３０で生じるスイッチングノイズをこれらのリアクトル及びコンデンサで吸収することができる。

（３−３）
また、本実施形態に係る電力変換装置１０５は、モータ１０３の最大消費電力Ｐｍａｘ（［Ｗ］）が２ｋＷ以上であるものに使用することができる。したがって、この電力変換装置１０５は、高出力モータが必要な製品に適したものとなっている。また、ビル用の空気調和装置１への使用も可能である。

（３−４）
また、本実施形態に係る空気調和装置１は、上記いずれかの特徴を有する電力変換装置１０５が搭載されたものである。したがって、空気調和装置１の信頼性を高め、小型化、軽量化、低コスト化を実現することができる。

また、本実施形態に係る空気調和装置１は、冷房運転専用に構成されている。そのため、コンパクトな空気調和装置を提供することができる。

補足すると、空気調和装置が冷房運転に加え、暖房運転等を実行する場合には図４に示すような冷媒回路を構成する必要がある。すなわち、このような空気調和装置１Ａでは、図４に示すように、四路切換弁２２Ａ、アキュムレータ２４Ａ、膨張弁３８Ａ等をさらに備える必要がある。四路切換弁２２Ａは冷媒の流れる向きを変えるために用いられる。アキュムレータ２４Ａは、冷房運転時と暖房運転時とで用いられる冷媒量の差分を吸収するために用いられる。膨張弁３８Ａは、室外ユニット２において、暖房運転時の流量調整を行うために用いられる。

このような空気調和装置１Ａに比して、本実施形態に係る空気調和装置１は、これらの部品を搭載せずにコンパクトに構成することができる。

（４）変形例
（４−１）変形例１Ａ
上記実施形態において、最大消費電力Ｐｍａｘが２ｋＷ以上の三相交流モータに対して、コンデンサ１２２の容量Ｃ（［Ｆ］）の値が、さらに下式（３）の条件を満たすものを採用してもよい。本発明者らの検討により、この条件を満たす場合には、整流回路１１０からの第５次高調波、第７次高調波を低減できるという知見が得られた。

（４−２）変形例１Ｂ
また、上記実施形態において、コンデンサ１２２の容量Ｃ（［Ｆ］）の値が、さらに下式（４）の条件を満たすものを採用してもよい。本発明者らの検討により、この条件を満たす場合には、コンデンサ１２２の容量Ｃ（［Ｆ］）を小さくしても、逆変換回路１３０からスイッチングノイズを平滑する機能を維持し得るという知見が得られた。また、このようなコンデンサ１２２であれば、リアクトル１２１の容量を抑えることができるという知見が得られた。したがって、全体としてコストバランスに優れた電力変換装置１０５を提供することができる。

（４−３）変形例１Ｃ
本実施形態に係る電力変換装置１０５は、図５に示すように、ヒューズ１０４をさらに備えるものでもよい。これにより、電力変換装置１０５の構成部品に過電流が流れることを阻止できる。

補足すると、本実施形態では、交流電源１０２とモータ１０３との間のリレー（例えば、上記主リレー１４１Ａ）の設置を不要とするものである。そのため、ヒューズ１０４を設けていない場合には、交流電源１０２からモータ１０３の電源系統を切り離すことができない。変形例１Ｃに係る電力変換装置１０５は、このような場合でもヒューズ１０４を有しているので、異常時に、交流電源１０２からモータ１０３の電源系統を切り離すことができ、安全性を高めることができる。換言すると、変形例１Ｃに係る電力変換装置１０５は、主リレー１４１Ａを不要としたとしても、安全性を維持しつつ、電力変換装置１０５の小型化を実現することができる。

（４−４）変形例１Ｄ
本実施形態に係る電力変換装置１０５は、図６に示すように、サージ電圧クランプ回路１０７をさらに備えるものでもよい。サージ電圧クランプ回路１０７は、モータ１０３の回生電力を吸収するものである。また、サージ電圧クランプ回路１０７がスイッチングノイズを吸収するので、コンデンサ１２２の容量Ｃをさらに低下させることができる。結果として、電力変換装置１０５の安全性を維持しつつ小型化を実現することが可能となる。

（４−５）変形例１Ｅ
上記実施形態では、一例として、空気調和装置１が冷房運転のみを実施するものを説明したが、本実施形態に係る空気調和装置１はこれに限るものではない。すなわち、空気調和装置は冷房運転に加え、暖房運転等を実行するものでもよい。この場合、空気調和装置は、図４に示すように、四路切換弁２２Ａ、アキュムレータ２４Ａ、膨張弁３８Ａ等をさらに備える。また、冷房運転及び暖房運転の切り換えは、室外側制御部３７Ａ及び室内側制御部４７Ａから構成される制御部８Ａが実行する。

＜第２実施形態＞
（５）モータ駆動装置
（５−１）
本開示の第２実施形態に係るモータ駆動装置は、電力変換装置１０５Ｓを含むものである。以下、既に説明した部分と同一の部分には略同一の符号を付し、重複した説明を省略する。なお、他の実施形態と区別するために、本実施形態では添え字Ｓを付すことがある。

本実施形態では、室外ユニット２の室外側制御部３７Ｓが、吐出圧力異常検知部３７Ｌをさらに有する。吐出圧力異常検知部３７Ｌは、圧縮機２１の吐出圧力が閾値以上になったときに「異常信号」を電力変換装置１０５Ｓに出力する。

また、本実施形態に係る電力変換装置１０５Ｓは、図７に示すように、整流回路１１０と、逆変換回路１３０と、コンデンサ１２２と、制御回路１５０Ｓと、を備える。そして、制御回路１５０Ｓが、第１実施形態の制御回路１５０の構成及び機能に加え、異常停止部１５０Ｌを有する。異常停止部１５０Ｌは、交流電源１０２とコンデンサ１２２との間のリレーの有無にかかわらず、圧縮機２１の吐出圧力の異常を示す異常信号を受信した場合、逆変換回路１３０へのゲート制御信号の入力を停止する。

（５−２）
図８は本実施形態に係る電力変換装置１０５Ｓの動作を説明するためのフローチャートである。

吐出圧力センサ３０により、圧縮機２１の吐出圧力が随時検出される（Ｓ１）。これらの吐出圧力の情報は室外側制御部３７Ｓに随時送出される。

室外側制御部３７Ｓ（吐出圧力異常検知部３７Ｌ）では、圧縮機２１の吐出圧力が閾値以上であるか否かを随時判定する。そして、室外側制御部３７（吐出圧力異常検知部３７Ｌ）は、吐出圧力が閾値以上になったと判定した場合（Ｓ２−Ｙｅｓ）、電力変換装置１０５Ｓに異常信号を出力する（Ｓ３）。

電力変換装置１０５Ｓでは、吐出圧力異常検知部３７Ｌから異常信号を受信すると、制御回路１５０（異常停止部１５０Ｌ）が逆変換回路１３０へのゲート制御信号の入力を停止する（Ｓ４）。

これにより、逆変換回路１３０のスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６が停止され、モータ１０３が停止する（Ｓ５）。

（６）特徴
（６−１）
以上説明したように、本実施形態に係る電力変換装置１０５Ｓは、制御回路１５０Ｓが、交流電源１０２とコンデンサ１２２との間のリレーの有無にかかわらず、圧縮機２１の吐出圧力の異常を示す異常信号を受信した場合、逆変換回路１３０への制御信号の入力を停止する。このような構成により、信頼性を維持した上で小型化を実現し得る電力変換装置１０５Ｓを提供できる。

補足すると、交流電源１０２とコンデンサ１２２との間のリレーが無い場合、交流電源１０２からモータ１０３の電源系統を切り離すことができない。そのため、圧縮機２１の吐出圧力が異常値を示した場合に、リレーを使った緊急停止等を実行することができないことがある。このような場合でも、本実施形態に係る電力変換装置１０５Ｓは、異常時に、逆変換回路１３０への制御信号の入力を停止するので、安全性を高めることができる。換言すると、本実施形態に係る電力変換装置１０５Ｓは、安全性を維持しつつ、リレーを不要として小型化を実現することができる。

（６−２）
また、本実施形態に係る電力変換装置１０５Ｓは、リアクトル１２１のインダクタンスＬ（［Ｈ］）及びコンデンサ１２２の容量Ｃ（［Ｆ］）が、式（１）の条件を満たすものを採用する。これにより、整流回路１１０に過電流が流れないようにすることができる。

（６−３）
また、本実施形態に係る電力変換装置１０５Ｓは、リアクトル１２１のインダクタンスＬ（［Ｈ］）とコンデンサ１２２が式（２）の条件を満たす容量Ｃ（［Ｆ］）を有するものを採用する。これにより、逆変換回路１３０で生じるスイッチングノイズをこれらのリアクトル１２１及びコンデンサ１２２で吸収することができる。

（６−４）
また、本実施形態に係る電力変換装置１０５Ｓは、モータ１０３の最大消費電力Ｐｍａｘ（［Ｗ］）が２ｋＷ以上であるものに使用することができる。したがって、この電力変換装置１０５Ｓは、高出力モータが必要な製品に適したものとなっている。例えば、ビル全体の空気調和を実現し得るような空気調和装置への使用に適している。

（６−５）
また、本実施形態に係る空気調和装置１は、上記いずれかの特徴を有する電力変換装置１０５Ｓが搭載されたものである。したがって、空気調和装置１の信頼性を高め、小型化、軽量化、低コスト化を実現することができる。

また、本実施形態に係る空気調和装置１は、冷房運転専用に構成されている。そのため、コンパクトな空気調和装置を提供することができる。詳細は特徴（３−４）と同様である。

（７）変形例
（７−１）変形例２Ａ
上記実施形態において、最大消費電力Ｐｍａｘが２ｋＷ以上の三相交流モータに対して、コンデンサ１２２の容量Ｃ（［Ｆ］）の値が、さらに式（３）の条件を満たすものを採用してもよい。詳細は変形例１Ａと同様である。

（７−２）変形例２Ｂ
また、上記実施形態において、コンデンサ１２２の容量Ｃ（［Ｆ］）の値が、さらに式（４）の条件を満たすものを採用してもよい。詳細は変形例１Ｂと同様である。

（７−３）変形例２Ｃ
本実施形態に係る電力変換装置１０５Ｓは、ヒューズをさらに備えるものでもよい。これにより、電力変換装置１０５Ｓの構成部品に過電流が流れることを阻止できる。詳細は変形例１Ｃと同様である。

（７−４）変形例２Ｄ
本実施形態に係る電力変換装置１０５Ｓは、サージ電圧クランプ回路１０７をさらに備えるものでもよい。詳細は変形例１Ｄと同様である。

（７−５）変形例２Ｅ
上記実施形態では、一例として、空気調和装置１が冷房運転のみを実施するものを説明したが、本実施形態に係る空気調和装置１はこれに限るものではない。すなわち、空気調和装置１は冷房運転に加え、暖房運転等を実行するものでもよい。詳細は変形例１Ｅと同様である。

＜他の実施形態＞
以上、実施形態を説明したが、特許請求の範囲の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。

すなわち、本開示は、上記各実施形態そのままに限定されるものではない。本開示は、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できるものである。また、本開示は、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の開示を形成できるものである。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素は削除してもよいものである。さらに、異なる実施形態に構成要素を適宜組み合わせてもよいものである。

１ 空気調和装置
８ 制御部
２１ 圧縮機
２２Ａ 四路切換弁
２４Ａ アキュムレータ
３７ 室外側制御部
３７Ａ 室外側制御部
３８Ａ 膨張弁
４７ 室内側制御部
４７Ａ 室内側制御部
１０２ 交流電源（三相交流電源）
１０３ モータ
１０４ ヒューズ
１０５ 電力変換装置
１０５Ａ 電力変換装置
１０５Ｓ 電力変換装置
１０７ サージ電圧クランプ回路
１１０ 整流回路
１２０ 直流リンク部
１２１ リアクトル
１２２ コンデンサ
１３０ 逆変換回路
１４０Ａ 限流回路
１４１Ａ 主リレー
１４２Ａ 限流リレー
１４３Ａ 抵抗
１５０ 制御回路
１５０Ａ 制御回路
１５０Ｓ 制御回路
１５０Ｌ 異常停止部
Ｄ１ ダイオード
Ｄ２ ダイオード
Ｄ３ ダイオード
Ｄ４ ダイオード
Ｄ５ ダイオード
Ｄ６ ダイオード
ＳＷ１ スイッチング素子
ＳＷ２ スイッチング素子
ＳＷ３ スイッチング素子
ＳＷ４ スイッチング素子
ＳＷ５ スイッチング素子
ＳＷ６ スイッチング素子

特開昭５６−４９６９３号公報

Claims (8)

1. 最大定格出力電流に対する最大定格電流二乗時間積の比の値がαｍ（［Ａ・ｓ］）のダイオード（Ｄ１〜Ｄ６）により構成され、三相交流電源（１０２）の交流電力を整流する整流回路（１１０）と、
   前記整流回路で整流された電圧を所定の周波数の交流電圧に逆変換して、最大消費電力がＰｍａｘ（［Ｗ］）であるモータ（１０３）に印加する逆変換回路（１３０）と、
   前記整流回路と前記逆変換回路との間に設けられ、前記整流回路及び前記逆変換回路と直列に接続されるインダクタンスＬ（［Ｈ］）を有するリアクトル（１２１）と、
   前記整流回路と前記逆変換回路との間に設けられ、前記整流回路及び前記逆変換回路と並列に接続される容量Ｃ（［Ｆ］）を有するコンデンサ（１２２）と、
   を備え、
   前記三相交流電圧の電圧値がＶａｃ（［Ｖ］）であり、定数ａの値が４．３であるときに、前記リアクトルのインダクタンスＬ（［Ｈ］）及び前記コンデンサの容量Ｃ（［Ｆ］）が、下式（１）の条件を満たし、
   前記三相交流電源と前記コンデンサとの間の限流回路を不要とする、
   電力変換装置（１０５，１０５Ｓ）。
   

   
2. 前記逆変換回路で用いられるキャリア周波数がｆｃ（［Ｈｚ］）であり、定数Ｋの値が１／４であるときに、前記リアクトル及び前記コンデンサが、下式（２）の条件を満たす、
   請求項１に記載の電力変換装置。
   

   
3. 前記モータは圧縮機に用いられるものであり、
   前記圧縮機の吐出圧力の異常を示す異常信号を受信した場合、前記逆変換回路への前記制御信号の入力を停止する制御回路（１５０Ｓ）をさらに備え、
   前記整流回路と前記コンデンサとの間にリレーを存在させていない、
   請求項１又は２に記載の電力変換装置。
4. 前記コンデンサは、下式（３）の条件を満たす容量Ｃ（［Ｆ］）を有する、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
   

   
5. 前記コンデンサは、下式（４）の条件を満たす容量Ｃ（［Ｆ］）を有する、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
   

   
6. 前記モータの最大消費電力Ｐｍａｘが２ｋＷ以上である、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の電力変換装置。
7. 前記三相交流電源と前記整流回路との間にヒューズ（１０４）が設けられている、
   請求項１から６のいずれか１項に記載の電力変換装置。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の電力変換装置、が搭載された空気調和装置（１，１Ａ）。

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