JP6584673B2 - 交流直流変換装置、電力変換装置および空気調和装置 - Google Patents
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Description
図1は本発明の実施の形態1に係る交流直流変換装置の構成例を示す図である。実施の形態1に係る交流直流変換装置100−1は、一端が交流電源1の一端に接続されるリアクタ2と、リアクタ2を介して交流電源1に接続され交流電源1から供給される交流電力を直流電力に変換する第1の整流器3と、リアクタ2を介して交流電源1に接続され交流電源1から供給される交流電力を直流電力に変換する第2の整流器4とを備える。図1では交流電源1は単相交流電圧を出力する電源である。
(1)モジュール6は、基準回路モジュール60を構成するダイオード45、ダイオード46、スイッチ51、スイッチ52、スイッチ53およびスイッチ54を備えていない。
(2)モジュール6は、基準回路モジュール60を構成する5つの外部接続端子である入力端子P、入力端子N、出力端子U、出力端子Vおよび出力端子Wに代えて、7つの外部接続端子である入力端子P2、入力端子AC1、入力端子AC2、入力端子N2、出力端子P1、出力端子N1および出力端子C1を備える。なおモジュール6の入力端子AC1は、基準回路モジュール60の出力端子Uに相当する。モジュール6の入力端子AC2は、基準回路モジュール60の出力端子Vに相当する。モジュール6の出力端子C1は、基準回路モジュール60の出力端子Wに相当する。基準回路モジュール60に、図1に示す入力端子P2および入力端子N2を追加することにより、モジュール6を実現できる。
(1)交流直流変換装置100−1Aは、図1に示すスイッチアーム5およびモジュール6に代えてスイッチアーム5Aおよびモジュール6Aを備える。
(2)スイッチアーム5Aは、スイッチ55およびスイッチ56に加えて、スイッチ55の導通方向とは逆方向に導通しスイッチ55に並列接続されるダイオード45と、スイッチ56の導通方向とは逆方向に導通しスイッチ56に並列接続されるダイオード46とを備える。
図4は本発明の実施の形態2に係る交流直流変換装置の構成例を示す図である。実施の形態1に係る交流直流変換装置100−1と実施の形態2に係る交流直流変換装置100−2との相違点は以下の通りである。
(1)交流直流変換装置100−2は、図1に示すモジュール6または図3に示すモジュール6Aに代えて、モジュール6Bを備える。
(2)モジュール6Bは、第2の整流器4に代えて第2の整流器4Aを備える。
(3)第2の整流器4Aは、第2のダイオードアーム4−2に代えて第2のダイオードアーム4−2Aを備える。
(1)交流直流変換装置100−2Aは、モジュール6Bに代えてモジュール6Cを備える。
(2)モジュール6Cは、第2の整流器4Aに代えて第2の整流器4Bを備える。
(3)第2の整流器4Bは、第1のダイオードアーム4−1に代えて第1のダイオードアーム4−1Aを備える。
(4)第1のダイオードアーム4−1Aは、ダイオード41およびダイオード42に加えて、スイッチ51およびスイッチ52を備える。
実施の形態2のモジュール6Bは2つスイッチ53およびスイッチ54を備え、実施の形態2のモジュール6Cはスイッチ51、スイッチ52、スイッチ53およびスイッチ54を備えるが、実施の形態2ではこれらのスイッチの特性が考慮されていない。実施の形態3に係る交流直流変換装置では、スイッチ53およびスイッチ54がMOSFETで構成される。実施の形態3に係る交流直流変換装置は、スイッチ53およびスイッチ54がMOSFETで構成される以外は図4に示す交流直流変換装置100−2と同様に構成されているため、実施の形態3では、図4を用いて実施の形態3に係る交流直流変換装置の構成を説明する。
実施の形態4では実施の形態2の変形例を説明する。図7は本発明の実施の形態2に係る交流直流変換装置が備えるモジュールの第1の変形例を示す図である。図4に示すモジュール6Bと図7に示すモジュール6Dとの相違点は以下の通りである。
(1)モジュール6Dは、第2の整流器4Aに代えて第2の整流器4Cを備える。またモジュール6Dは、スイッチアーム5に代えてスイッチアーム5Bを備える。
(2)第2の整流器4Cは、第2のダイオードアーム4−2Aに代えて第2のダイオードアーム4−2Bを備える。第2のダイオードアーム4−2Bは、ダイオード43、ダイオード44、スイッチ53およびスイッチ54に加えて、スイッチ53を駆動する駆動回路63およびスイッチ54を駆動する駆動回路64を備える。
(3)スイッチアーム5Bは、ダイオード45、ダイオード46、スイッチ55およびスイッチ56に加えて、スイッチ55を駆動する駆動回路65およびスイッチ56を駆動する駆動回路66を備える。
(4)モジュール6Dは、駆動回路63を駆動するための電源である駆動回路電源71をモジュール6Dに接続する正側電源端子T11および負側電源端子T12を備える。モジュール6Dは、駆動回路65を駆動するための電源である駆動回路電源72をモジュール6Dに接続する正側電源端子T21および負側電源端子T22を備える。モジュール6Dは、駆動回路64を駆動するための電源である駆動回路電源73をモジュール6Dに接続する正側電源端子T31および負側電源端子T32を備える。モジュール6Dは、駆動回路66を駆動するための電源である駆動回路電源74をモジュール6Dに接続する正側電源端子T41および負側電源端子T42を備える。
(1)交流直流変換装置100−4は、リアクタ2に代えてリアクタ2Aを備えると共に、モジュール6Bに代えてモジュール6Eを備える。
(2)モジュール6Eは、第2の整流器4Aに代えて第2の整流器4Dを備える。
(3)第2の整流器4Dは、第1のダイオードアーム4−1に代えて第1のダイオードアーム4−1Bを備えると共に、第2のダイオードアーム4−2Aに代えて第2のダイオードアーム4−2Cを備える。
(1)モジュール6Fは、第2の整流器4Cに代えて第2の整流器4Eを備える。
(2)第2の整流器4Eは、第1のダイオードアーム4−1に代えて第1のダイオードアーム4−1Cを備えると共に、第2のダイオードアーム4−2Bに代えて第2のダイオードアーム4−2Dを備える。
(3)第1のダイオードアーム4−1Cは、ダイオード41およびダイオード42に加えて、スイッチ52を駆動する駆動回路62を備える。
(4)第2のダイオードアーム4−2Dでは、図7に示すスイッチ53および駆動回路63が省かれている。
(5)モジュール6Fでは、図7に示す正側電源端子T11および負側電源端子T12が省かれ、正側電源端子T31および負側電源端子T32に駆動回路62および駆動回路64が接続されている。
図10は本発明の実施の形態5に係る空気調和装置の構成図である。図10に示す空気調和装置400は、室外機81、室内機82および冷媒配管83を備え、室外機81および室内機82は冷媒配管83を介して接続されている。室外機81は、実施の形態1から4に示す電力変換装置と圧縮機310とを備える。圧縮機310は、不図示の圧縮機構を備えると共に、当該圧縮機構を駆動する駆動源として図5に示す電動機21を備える。
圧縮機310が圧縮する冷媒の量は、圧縮機310の単位回転数あたりの冷媒排出量と電動機21の回転数との積で求められる。そのため、室外機81と室内機82との間に循環させる冷媒の量を多くするために、室外機81は、電動機21の回転数を高くするように制御する。
Claims (10)
- 交流電源の一端に一端が接続されるリアクタと、
直列に接続された2つのダイオードで構成される第1ダイオードアームおよび第2ダイオードアームを有し、前記交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換する第1整流器と、前記リアクタの他端と前記第1ダイオードアームの2つのダイオードの接続点である第1接続点に接続される第1入力端子と、前記交流電源の他端および前記第2ダイオードアームの2つのダイオードの接続点である第2接続点に接続される第2入力端子と、前記第1ダイオードアームの一方のダイオードの前記第1接続点側の端子と逆の端子および前記第2ダイオードアームの一方のダイオードの前記第2接続点側の端子と逆の端子に接続される第1出力端子と、前記第1ダイオードアームの他方のダイオードの前記第1接続点側の端子と逆の端子および前記第2ダイオードアームの他方のダイオードの前記第2接続点側の端子と逆の端子に接続される第2出力端子と、を備える第1のモジュールと、
直列に接続された2つのダイオードで構成される第3ダイオードアームおよび第4ダイオードアームを有し、前記交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換する第2整流器と、前記第1整流器の出力側に直列に接続された第1スイッチおよび第2スイッチを有するスイッチアームと、前記第1出力端子と前記第1スイッチとを接続する第3入力端子と、前記第2出力端子と前記第2スイッチとを接続する第4入力端子と、前記リアクタの他端と前記第3ダイオードアームの2つのダイオードの接続点である第3接続点とに接続される第5入力端子と、前記交流電源の他端と前記第4ダイオードアームの2つのダイオードの接続点である第4接続点とに接続される第6入力端子と、前記第3ダイオードアームの一方のダイオードの前記第3接続点側の端子と逆の端子および前記第4ダイオードアームの一方のダイオードの前記第4接続点側の端子と逆の端子に接続される第3出力端子と、前記第3ダイオードアームの他方のダイオードの前記第3接続点側の端子と逆の端子および前記第4ダイオードアームの他方のダイオードの前記第4の接続点側の端子と逆の端子に接続される第4出力端子と、前記第1スイッチと前記第2スイッチとの接続点に接続される第5出力端子と、を備える第2のモジュールと、
前記第2整流器の出力側に直列に接続された第1コンデンサおよび第2コンデンサと、
を備え、
前記第5出力端子が前記第1コンデンサと前記第2コンデンサの接続点である第5接続点に接続され、前記第3出力端子が前記第1コンデンサの前記第5接続点側の端子と逆の端子に接続され、前記第4出力端子が前記第2コンデンサの前記第5接続点側の端子と逆の端子に接続されることを特徴とする交流直流変換装置。 - 前記第1スイッチおよび前記第2スイッチのそれぞれには、前記第1スイッチおよび前記第2スイッチのそれぞれの導通方向とは逆方向に導通するダイオードが並列に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の交流直流変換装置。
- 前記第3ダイオードアームの前記2つのダイオードおよび前記第4ダイオードアームの前記2つのダイオードのそれぞれには、前記第3ダイオードアームの前記2つのダイオードおよび前記第4ダイオードアームの前記2つのダイオードのそれぞれの導通方向とは逆方向の導通を制御するスイッチが並列に接続され、
前記並列に接続されたスイッチは、電界効果トランジスタで構成されることを特徴とする請求項1に記載の交流直流変換装置。 - 前記第1スイッチおよび前記第2スイッチにはワイドバンドギャップ半導体が用いられることを特徴とする請求項2に記載の交流直流変換装置。
- 前記第3ダイオードアームの前記2つのダイオードおよび前記第4ダイオードアームの前記2つのダイオードのそれぞれには、前記第3ダイオードアームの前記2つのダイオードおよび前記第4ダイオードアームの前記2つのダイオードのそれぞれの導通方向とは逆方向の導通を制御するスイッチが並列に接続され、
前記第3ダイオードアームの前記2つのダイオードおよび前記第4ダイオードアームの前記2つのダイオードのそれぞれの導通方向とは逆方向の導通を制御するスイッチにはワイドバンドギャップ半導体が用いられ、
前記第1スイッチおよび前記第2スイッチにはシリコン半導体が用いられることを特徴とする請求項1に記載の交流直流変換装置。 - 前記第1スイッチおよび前記第2スイッチを駆動する駆動回路の電源が同一であることを特徴とする請求項1に記載の交流直流変換装置。
- 前記第3ダイオードアームの前記2つのダイオードおよび前記第4ダイオードアームの2つのダイオードの内、一方のダイオードはアノード同士が接続され、
アノード同士が接続されたダイオードには、当該ダイオードの導通方向とは逆方向の導通を制御するスイッチが並列に接続されることを特徴とする請求項1に記載の交流直流変換装置。 - 請求項1から請求項7の何れか一項に記載の交流直流変換装置の出力端に接続されるインバータと、前記インバータの出力で駆動する電動機とを備え、
前記電動機の回転数に応じて、前記第1スイッチおよび前記第2スイッチの制御を行い、または前記第3ダイオードアームの前記2つのダイオードおよび前記第4ダイオードアームの前記2つのダイオードのそれぞれに接続されたスイッチの制御を行うかを選択することを特徴とする電力変換装置。 - 請求項8に記載の電力変換装置と、前記電動機を有する圧縮機とを備え、
前記圧縮機で圧縮されて冷媒配管を介して循環される冷媒の量を調整するために圧縮機の回転数を調整することを特徴とする空気調和装置。 - 請求項8に記載の電力変換装置と、
前記電動機を圧縮機として備える室外機と、
設定された目標温度と検出温度とを記憶する室内機と、
前記室外機と前記室内機との間で冷媒を循環させるための冷媒配管と
を備え、
前記室内機に記憶された温度情報に基づいて前記圧縮機の回転数を調整することを特徴とする空気調和装置。
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