JP7183472B2 - 電動機駆動装置、空気調和機及び冷蔵庫 - Google Patents

電動機駆動装置、空気調和機及び冷蔵庫 Download PDF

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Description

本開示は、交流電力を直流電力に変換して電動機に供給する直流電源装置、直流電源装置から供給される直流電力により電動機を駆動する電動機駆動装置、電動機駆動装置を備えた空気調和機及び冷蔵庫に関する。
下記特許文献１には、２個の直列接続されたスイッチング素子を用いて全波整流状態と昇圧状態とを制御する直流電源装置において、一方のスイッチング素子の短絡故障を検出する技術が記載されている。
具体的に、特許文献１では、２つのコンデンサの両端電圧をそれぞれ検出し、両端電圧間の電圧差を検出することで、故障したスイッチング素子を検出している。そして、昇圧回路の故障検出時には、昇圧動作を停止し、全波整流動作に移行するようにしている。
特許第６１２９３３１号公報
昇圧回路が故障している場合、負荷状態によっては、駆動を継続できる場合と、停止しなければならない場合とがある。しかしながら、特許文献１では、インバータ回路の故障及び負荷状態を検出していない。従って、特許文献１の技術を用いた直流電源装置の場合、安全方向に動作させる事を想定すると、電動機を停止せざるを得ない。即ち、特許文献１の技術では、電動機駆動を継続できる場合があるにも関わらず、電動機駆動を停止してしまうという課題がある。このため、負荷状態に応じて電動機駆動の継続及び停止の切り分けを可能とする機能が望まれている。
本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、負荷状態に応じて、電動機駆動の継続及び停止の切り分けを可能とする直流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、本開示は、交流電源から供給される交流を直流に変換して電動機を含む負荷に供給する直流電源装置である。直流電源装置は、交流電源が出力する交流電圧を直流電圧に整流する整流回路を備える。また、直流電源装置は、リアクタを有し、このリアクタを介して、若しくはリアクタを介さずに整流回路から出力される直流電圧を昇圧した昇圧電圧を発生させて負荷に印加する昇圧回路を備える。更に、直流電源装置は、昇圧回路の動作を制御する制御部と、昇圧回路と負荷との間に流れる第１電流を検出する第１の電流検出部と、を備える。昇圧回路は、直列接続された第１及び第２のコンデンサを有する電荷蓄積部と、直列接続された第１及び第２のスイッチング素子と、を備える。また、昇圧回路は、電荷蓄積部からの電荷の逆流を防止する向きに接続される逆流防止素子を有する切替部と、整流回路と切替部との間に流れる第２電流を検出する第２の電流検出部と、を備える。制御部は、第１及び第２の電流検出部の各検出値に基づいて電動機の駆動の継続の可否を判定する。
本開示に係る直流電源装置によれば、負荷状態に応じて、電動機駆動の継続及び停止の切り分けが可能になるという効果を奏する。
実施の形態１に係る直流電源装置を含む電動機駆動装置の構成例を示す図 実施の形態１における制御手順の一例を示すフローチャート 実施の形態１における制御部及び駆動制御部の各機能を実現するハードウェア構成の一例を示すブロック図 実施の形態１における制御部及び駆動制御部の各機能を実現するハードウェア構成の他の例を示すブロック図 実施の形態２に係る空気調和機の構成例を示す図
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る直流電源装置を含む電動機駆動装置の構成例を示す図である。実施の形態１に係る電動機駆動装置１５０は、直流電源装置１００と、インバータ回路１０と、駆動制御部１１と、電流検出部１２，１３，１４と、を備える。
直流電源装置１００は、交流を直流に変換する電力変換装置である。直流電源装置１００は、電源１から供給される三相交流を直流に変換してインバータ回路１０に供給する。インバータ回路１０は、直流を三相交流に変換する電力変換装置である。インバータ回路１０は、直流電源装置１００から供給される直流電流を用いて電動機１５を駆動する。
直流電源装置１００から見て、インバータ回路１０及び電動機１５は、直流で電力消費を行う負荷に相当する。即ち、直流電源装置１００は、電動機１５を含む負荷に直流電力を供給する電源装置である。
一般的に、インバータ回路を含む負荷はインバータ負荷と呼ばれる。インバータ負荷の一例は、冷凍サイクル適用機器である。冷凍サイクル適用機器としては、空気調和機、冷凍機、洗濯乾燥機、冷蔵庫、除湿器、ヒートポンプ式給湯機、ショーケースなどが例示される。なお、インバータ負荷は、冷凍サイクル適用機器に限らず、掃除機、ファンモータ、換気扇、手乾燥機、誘導加熱電磁調理器などであってもよい。
電流検出部１２は、インバータ回路１０に流出入する電流、即ち昇圧回路７とインバータ回路１０との間に流れる電流を検出する。なお、以下の記載において、インバータ回路１０に流出入する電流を「第１電流」と呼び、電流検出部１２を「第１の電流検出部」と呼ぶ場合がある。
電流検出部１３，１４は、電動機１５に流れる電流を検出する。駆動制御部１１は、電流検出部１２により検出された第１電流と、電流検出部１３，１４により検出された電流とに基づいてインバータ回路１０の動作を制御する。
なお、電流検出部１２，１３，１４における検出方式は、シャント抵抗を用いる方式でもよいし、カレントトランスを用いる方式でもよい。また、これら以外の他の方式を用いてもよい。
直流電源装置１００は、整流回路２と、昇圧回路７と、制御部８とを備える。なお、図１において、電流検出部１２は、直流電源装置１００外の構成部として図示されているが、直流電源装置１００内の構成部として構成されていてもよい。
整流回路２は、入力側は電源１に接続され、出力側は昇圧回路７に接続される。電源１は、三相交流を出力する交流電源である。整流回路２は、電源１が出力する交流電圧を直流電圧に整流する。
昇圧回路７は、リアクタ３と、電流検出部９と、切替部２０と、電荷蓄積部２２とを備える。
昇圧回路７は、リアクタ３を介して整流回路２から出力される直流電圧を昇圧した昇圧電圧を発生させてインバータ回路１０に印加する。
電流検出部９は、昇圧回路７に流出入する電流、即ち整流回路２と昇圧回路７との間に流れる電流を検出する。なお、以下の記載において、昇圧回路７に流出入する電流を「第２電流」と呼び、電流検出部９を「第２の電流検出部」と呼ぶ場合がある。
制御部８は、電流検出部９により検出された第２電流の検出値に基づいて昇圧回路７の動作を制御する。
なお、電流検出部９における検出方式は、シャント抵抗を用いる方式でもよいし、カレントトランスを用いる方式でもよい。また、これら以外の他の方式を用いてもよい。
電荷蓄積部２２は、インバータ回路１０への出力端子間に直列接続された第１のコンデンサ６ａ及び第２のコンデンサ６ｂを有する。切替部２０は、直列接続された第１のスイッチング素子４ａ及び第２のスイッチング素子４ｂと、電荷蓄積部２２からの電荷の逆流を防止する向きに接続される逆流防止素子５ａ，５ｂを有する。切替部２０は、第１のコンデンサ６ａ及び第２のコンデンサ６ｂの一方、或いは両方を選択的に充電する。この制御は、制御部８によって実施される。
なお、図１では、リアクタ３を整流回路２の出力側に接続した例を示したが、これに限定されない。リアクタ３は、整流回路２の入力側に接続される構成であってもよい。この構成の場合、昇圧回路７は、リアクタ３を介さずに、整流回路２から出力される直流電圧を昇圧した昇圧電圧を発生させる。
整流回路２の一例は、６つの整流素子がフルブリッジ接続された三相全波整流回路である。なお、図１は、電源１が三相交流を出力する交流電源の場合の例である。電源１が単相交流を出力する交流電源の場合、４つの整流素子がブリッジ接続された全波整流回路を用いればよい。
切替部２０は、中点３０及び接続点３１，３２を有する。中点３０は、第１のスイッチング素子４ａと第２のスイッチング素子４ｂとの接続点である。接続点３１は、第１のスイッチング素子４ａにおける高電位側の接続点である。接続点３１には、第１のスイッチング素子４ａのコレクタが接続される。接続点３２は、第２のスイッチング素子４ｂにおける低電位側の接続点である。接続点３２には、第２のスイッチング素子４ｂのエミッタが接続される。
電荷蓄積部２２は、中点３４及び接続点３５，３６を有する。中点３４は、第１のコンデンサ６ａと第２のコンデンサ６ｂとの接続点である。接続点３５は、第１のコンデンサ６ａにおける高電位側の接続点である。接続点３６は、第２のコンデンサ６ｂにおける低電位側の接続点である。
逆流防止素子５ａのアノードは接続点３１に接続され、逆流防止素子５ａのカソードは接続点３５に接続される。即ち、逆流防止素子５ａは、接続点３１と接続点３５との間において、接続点３５に向かう方向が順方向となるように接続される。逆流防止素子５ｂのアノードは接続点３６に接続され、逆流防止素子５ｂのカソードは接続点３２に接続される。即ち、逆流防止素子５ｂは、接続点３６と接続点３２との間において、接続点３２に向かう方向が順方向となるように接続される。
第１のコンデンサ６ａ及び第２のコンデンサ６ｂの容量は、同一である。第１のスイッチング素子４ａ及び第２のスイッチング素子４ｂとしては、例えば、パワートランジスタ、パワーＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等の半導体素子が用いられる。
また、第１のスイッチング素子４ａ及び第２のスイッチング素子４ｂ、逆流防止素子５ａ，５ｂ、整流回路２を構成する整流素子、並びにインバータ回路１０を構成するスイッチング素子は、シリコン系材料により形成された半導体素子を用いて形成するのが一般的であるが、これに限定されない。これらの半導体素子のうち、第１のスイッチング素子４ａ及び第２のスイッチング素子４ｂのうちの少なくとも１つ、逆流防止素子５ａ，５ｂのうちの少なくとも１つ、整流回路２を構成する整流素子、又はインバータ回路１０を構成するスイッチング素子は、炭化珪素、窒化ガリウム、酸化ガリウム又はダイヤモンドといったワイドバンドギャップ（Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ Ｇａｐ：ＷＢＧ）半導体により形成されたスイッチング素子でもよい。
一般的にＷＢＧ半導体は、シリコン半導体に比べて低損失である。このため、これらの半導体素子をＷＢＧ半導体を用いて形成することにより、低損失な装置を構成することができる。また、ＷＢＧ半導体は、シリコン半導体に比べて耐電圧が高い。このため、半導体素子の耐電圧性及び許容電流密度が高くなり、半導体スイッチング素子を組み込んだ半導体モジュールを小型化できる。更に、ＷＢＧ半導体は、耐熱性も高いため、半導体モジュールで発生した熱を放熱するための放熱部の小型化が可能であり、また半導体モジュールで発生した熱を放熱する放熱構造の簡素化が可能である。
次に、直流電源装置１００が行う昇圧制御について説明する。制御部８は、第１のスイッチング素子４ａ及び第２のスイッチング素子４ｂをスイッチング制御する。スイッチング制御の詳細は、上記特許文献１に記載されており、ここでの詳細な説明は割愛する。制御部８が行うスイッチング制御により、昇圧回路７によって昇圧された昇圧電圧がインバータ回路１０に印加される。
電流検出部９は、昇圧回路７に流出入する第２電流を検出し、制御部８にフィードバックする。制御部８は、第２電流の検出値と予め設定した判定値とを比較する。第２電流の検出値が判定値を超えた場合、制御部８は、昇圧回路７に過電流が流れたと判定して、昇圧回路７のステータスを故障とする。以下、この故障を適宜「過電流故障」と呼ぶ。制御部８は、昇圧回路７の過電流故障を検出した場合、切替部２０における第１のスイッチング素子４ａ及び第２のスイッチング素子４ｂに対するスイッチング制御を停止する。
前述したように、駆動制御部１１は、電流検出部１２により検出された第１電流と、電流検出部１３，１４により検出された電流とに基づいてインバータ回路１０の動作を制御して電動機１５を駆動する。
駆動制御部１１は、電流検出部１３，１４により検出された電流の電流値に基づいて電動機１５の負荷状態を判定する。検出された電流の電流値が閾値よりも大きければ、高負荷で駆動されていると判定することができる。また、検出された電流の電流値が閾値よりも小さければ、低負荷で駆動されていると判定することができる。ここでは、１つの閾値で高負荷状態又は低負荷状態を判定するとしたが、２つ以上の閾値を用いて負荷状態を多段階に判定してもよい。また、閾値は固定ではなく、電動機１５の動作状態に応じて可変するようにしてもよい。
また、駆動制御部１１は、電動機１５の負荷状態に基づいてインバータ回路１０に印加する直流電流の電圧値を決定してもよい。駆動制御部１１は、決定した電圧値の情報を制御部８に送信する。制御部８は、駆動制御部１１から送信された電圧値の情報に基づいて、第１のスイッチング素子４ａ及び第２のスイッチング素子４ｂのオン時間を制御し、インバータ回路１０に印加する直流電流の電圧値を制御する。
更に、駆動制御部１１は、インバータ回路１０に流出入する第１電流を検出し、第１電流の検出値と予め設定した判定値とを比較する。第１電流の検出値が判定値を超えた場合、駆動制御部１１は、インバータ回路１０に過電流が流れたと判定して、インバータ回路１０のステータスを故障とする。この故障も、昇圧回路７と同様に、適宜「過電流故障」と呼ぶ。駆動制御部１１は、インバータ回路１０の過電流故障を検出した場合、インバータ回路１０のスイッチング素子に対するスイッチング制御を停止する。
なお、昇圧回路７が過電流故障した場合であっても、インバータ回路１０が正常である場合、電動機１５の特性を考慮することで電動機１５の駆動を継続することが可能である。
一般的に、電動機１５の駆動動作範囲は、インバータ回路１０に入力される直流電圧によって変化する。例えば、電動機１５が回転子に永久磁石を用いた電動機である場合、この直流電圧は、回転子に使用される永久磁石の磁石特性に影響を及ぼす。
永久磁石の材料として、例えば、磁力の強い希土類磁石を用いる永久磁石電動機が知られている。希土類磁石は磁力が強いために少ない電流でトルクが発生する。このため、希土類磁石は、省エネルギーが求められる機器で用いられる電動機に適用されることが多い。しかしながら、希土類磁石はレアアースと呼ばれる稀少金属であるため、入手が困難である。希土類磁石を使用せず、希土類磁石より磁力の弱いフェライトなどの磁石を使用した永久磁石電動機では、同じ電流であれば希土類磁石を用いる場合に比べ出力トルクが小さくなる。このため、磁力の弱いフェライトなどの磁石を使用した永久磁石電動機では、磁石磁力の低下分だけ電流を増加させてトルクを補う必要がある。或いは、出力トルクは、電流×巻線の巻数に比例するため、巻数を増加して電流を増加させずに出力トルクを補う必要がある。電流を増加させると、電動機１５における銅損、インバータ回路１０における導通損失が増加する。
電動機１５の損失が増加することを避けるため、電流を増加させずに、固定子巻線の巻数を増加させた場合、電動機１５の回転数に応じて、電動機１５の誘起電圧が増加する。電動機１５を駆動する場合、インバータ回路１０は、誘起電圧よりも高い直流電圧を電動機１５に印加する必要がある。従って、固定子巻線の巻数を増加させた場合、電動機１５に印加する直流電圧を上昇させる必要がある。
電動機１５を高負荷運転させる場合には、高い回転数が必要となる。一方、低負荷運転の場合には、高い回転数は必要とされず、電動機１５を低い回転数で駆動することができる。つまり、低負荷運転であれば、電動機１５に印加する直流電圧を上昇させずに、電動機１５を駆動することができる場合がある。
以上の説明から理解できるように、実施の形態１に係る直流電源装置１００及び電動機駆動装置１５０は、希土類元素以外で構成される永久磁石を有する電動機を駆動する場合に好適である。
なお、上記では、制御部８が昇圧回路７の過電流故障を判定し、駆動制御部１１がインバータ回路１０の過電流故障を判定すると説明したが、これに限定されない。制御部８を上位の制御部とし、制御部８が昇圧回路７及びインバータ回路１０の過電流故障を判定するように構成してもよい。制御部８による判定に必要な情報は、駆動制御部１１を介して受領するように構成することで実現可能である。
次に、電動機駆動の継続及び停止の切り分けを行う実施の形態１における制御手順について、図１及び図２を参照して説明する。図２は、実施の形態１における制御手順の一例を示すフローチャートである。なお、図２の各処理は、制御部８の制御下において実施されるものとして説明する。
まず、制御部８は、昇圧回路７における過電流故障の有無を判定する（ステップＳ０１）。昇圧回路７の過電流故障が検出された場合（ステップＳ０１，Ｙｅｓ）、昇圧回路７の昇圧動作を停止して（ステップＳ０２）、ステップＳ０３に進む。制御部８は、インバータ回路１０における過電流故障の有無を判定し（ステップＳ０３）、インバータ回路１０の過電流故障が検出されれば（ステップＳ０３，Ｙｅｓ）、インバータ回路１０の出力を停止して（ステップＳ０６）、図２のフローを終了する。
また、ステップＳ０３において、インバータ回路１０の過電流故障が検出されなければ（ステップＳ０３，Ｎｏ）、電動機１５の負荷状態を判定し（ステップＳ０４）、電動機１５の負荷状態が低負荷状態でなければ（ステップＳ０４，Ｎｏ）、インバータ回路１０の出力を停止して（ステップＳ０８）、図２のフローを終了する。一方、電動機１５の負荷状態が低負荷状態であれば（ステップＳ０４，Ｙｅｓ）、昇圧されていない昇圧回路７の出力、即ち昇圧回路７から出力される非昇圧電圧で電動機１５の駆動を継続することを選択して（ステップＳ０７）、図２のフローを終了する。なお、ステップＳ０４における電動機１５の負荷状態は、電流検出部１３，１４により検出された電流の電流値に基づいて判定することができる。
ステップＳ０１に戻り、昇圧回路７の過電流故障が検出されない場合（ステップＳ０１，Ｎｏ）、ステップＳ０５に進む。制御部８は、インバータ回路１０における過電流故障の有無を判定し（ステップＳ０５）、インバータ回路１０の過電流故障が検出されれば（ステップＳ０５，Ｙｅｓ）、インバータ回路１０の出力を停止して（ステップＳ０８）、図２のフローを終了する。インバータ回路１０の過電流故障が検出されなければ（ステップＳ０５，Ｎｏ）、昇圧された昇圧回路７の出力で電動機１５の駆動を継続することを選択して（ステップＳ０９）、図２のフローを終了する。
図２の処理手順を実施することにより、電動機駆動の継続及び停止の切り分けが可能となる。これにより、電動機駆動を継続できる場合があるにも関わらず、電動機駆動を停止してしまうという課題を解決することができる。また、実施の形態１に係る直流電源装置１００及び電動機駆動装置１５０が、例えば空気調和機及び冷蔵庫に適用される場合、より快適性の高い製品として構成することが可能となる。
以上説明したように、実施の形態１によれば、第１の電流検出部は、昇圧回路と負荷との間に流れる第１電流を検出し、第２の電流検出部は、整流回路と切替部との間に流れる第２電流を検出する。制御部は、第１及び第２の電流検出部の各検出値に基づいて電動機の駆動の継続の可否を判定するので、電動機駆動の継続及び停止の切り分けが可能になる。これにより、電動機駆動を継続できる場合があるにも関わらず、電動機駆動を停止してしまうという課題を解決することができる。
次に、実施の形態１における制御部８及び駆動制御部１１の各機能を実現するためのハードウェア構成について、図３及び図４の図面を参照して説明する。図３は、実施の形態１における制御部８及び駆動制御部１１の各機能を実現するハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図４は、実施の形態１における制御部８及び駆動制御部１１の各機能を実現するハードウェア構成の他の例を示すブロック図である。
実施の形態１における制御部８及び駆動制御部１１の各機能の一部又は全部を実現する場合には、図３に示されるように、演算を行うプロセッサ３００、プロセッサ３００によって読みとられるプログラムが保存されるメモリ３０２、及び信号の入出力を行うインタフェース３０４を含む構成とすることができる。
プロセッサ３００は、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、又はＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）といった演算手段であってもよい。また、メモリ３０２には、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ ＥＰＲＯＭ）といった不揮発性又は揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）を例示することができる。
メモリ３０２には、実施の形態１における制御部８及び駆動制御部１１の各機能を実行するプログラムが格納されている。プロセッサ３００は、インタフェース３０４を介して必要な情報を授受し、メモリ３０２に格納されたプログラムをプロセッサ３００が実行し、メモリ３０２に格納されたテーブルをプロセッサ３００が参照することにより、上述した処理を行うことができる。プロセッサ３００による演算結果は、メモリ３０２に記憶することができる。
また、実施の形態１における制御部８及び駆動制御部１１の各機能の一部を実現する場合には、図４に示す処理回路３０５を用いることもできる。処理回路３０５は、単一回路、複合回路、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、又は、これらを組み合わせたものが該当する。処理回路３０５に入力する情報、及び処理回路３０５から出力する情報は、インタフェース３０４を介して入手することができる。
なお、制御部８及び駆動制御部１１における一部の処理を処理回路３０５で実施し、処理回路３０５で実施しない処理をプロセッサ３００及びメモリ３０２で実施してもよい。
実施の形態２．
図５は、実施の形態２に係る空気調和機の構成例を示す図である。図５に示す実施の形態２に係る空気調和機２００は、実施の形態１で説明した電動機駆動装置１５０を備える。具体的に、空気調和機２００は、図１に示す電動機１５を内蔵した圧縮機４１、四方弁４２、室外熱交換器４３、膨張弁４４、室内熱交換器４５が冷媒配管４６を介して取り付けられた冷凍サイクルを有して、セパレート形空気調和機を構成している。
圧縮機４１の内部には、冷媒を圧縮する圧縮機構４７と、これを動作させる電動機１５とが設けられている。これにより、圧縮機４１から室外熱交換器４３と室内熱交換器４５との間を冷媒が循環することで冷暖房などを行う冷凍サイクルが構成される。なお、図５に示す冷凍サイクルは、空気調和機だけなく、冷蔵庫、冷凍庫等の冷凍サイクルを備える機器に適用可能である。
冷房及び暖房を行う空気調和機２００は、冷凍サイクルにより、使用者が設定した設定温度まで室内温度が近づくと安定状態となる。このとき、圧縮機４１に搭載された電動機１５が低速で回転するようにインバータ回路１０が動作する。従って、空気調和機２００では、低速回転が長時間継続されるため、低速運転時の効率改善が省エネルギーに大きく寄与する。このため、電動機１５として、電流が少なくなるよう希土類磁石もしくは巻数を増加させた磁力の弱い永久磁石を用いた電動機を用いれば、省エネルギーに寄与することが可能となる。
また、実施の形態２では、実施の形態１で説明した通り、昇圧回路７が過電流故障した場合であっても、インバータ回路１０が正常である場合、冷凍サイクルの駆動を継続する制御を行う。これにより、実施の形態２に係る冷凍サイクルを、例えば空気調和機に適用した場合、冷房運転又は暖房運転を継続することができ、快適性を維持しつつ、故障の修理又は製品の買い替えまでの時間を稼ぐことができる。また、実施の形態２に係る冷凍サイクルを、例えば冷蔵庫に適用した場合、食品が傷むまでの時間を稼ぐことができ、故障による損害を未然に抑制することができる。
以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
１ 電源、２ 整流回路、３ リアクタ、４ａ 第１のスイッチング素子、４ｂ 第２のスイッチング素子、５ａ，５ｂ 逆流防止素子、６ａ 第１のコンデンサ、６ｂ 第２のコンデンサ、７ 昇圧回路、８ 制御部、９，１２，１３，１４ 電流検出部、１０ インバータ回路、１１ 駆動制御部、１５ 電動機、２０ 切替部、２２ 電荷蓄積部、３０，３４ 中点、３１，３２，３５，３６ 接続点、４１ 圧縮機、４２ 四方弁、４３ 室外熱交換器、４４ 膨張弁、４５ 室内熱交換器、４６ 冷媒配管、４７ 圧縮機構、１００ 直流電源装置、１５０ 電動機駆動装置、２００ 空気調和機、３００ プロセッサ、３０２ メモリ、３０４ インタフェース、３０５ 処理回路。

Claims (9)

  1. 交流電源から供給される交流を直流に変換する直流電源装置と、前記直流電源装置から供給される直流電流を用いて電動機を駆動するインバータ回路と、前記直流電源装置と前記インバータ回路との間に流れる第１電流及び前記電動機に流れる電流に基づいて前記インバータ回路の動作を制御する駆動制御部と、を備え、
    前記直流電源装置は、
    前記交流電源が出力する交流電圧を直流電圧に整流する整流回路と、
    リアクタを有し、前記リアクタを介して、若しくは前記リアクタを介さずに前記整流回路から出力される直流電圧を昇圧した昇圧電圧を発生させて前記インバータ回路に印加する昇圧回路と、
    前記昇圧回路の動作を制御する制御部と、
    前記第１電流を検出する第１の電流検出部と、を備え、
    前記昇圧回路は、
    直列接続された第１及び第２のコンデンサを有する電荷蓄積部と、
    直列接続された第１及び第２のスイッチング素子と、前記電荷蓄積部からの電荷の逆流を防止する向きに接続される逆流防止素子を有する切替部と、
    前記整流回路と前記切替部との間に流れる第２電流を検出する第２の電流検出部と、を備え、
    前記駆動制御部は、前記電動機に流れる電流に基づいて前記電動機の負荷状態を判定し、前記電動機の負荷状態に基づいて前記インバータ回路に印加する直流電流の電圧値を決定し、
    前記制御部は、前記駆動制御部から送信された前記電圧値の情報に基づいて前記インバータ回路に印加する直流電流の電圧値を制御し、
    前記制御部は、前記第１の電流検出部の検出値に基づいて前記インバータ回路の過電流故障の有無を検出すると共に、前記第２の電流検出部の検出値に基づいて前記昇圧回路の過電流故障の有無を検出し、
    前記昇圧回路の過電流故障が検出された場合には、前記昇圧回路の昇圧動作を停止し、
    前記昇圧回路の過電流故障が検出された場合であっても、前記インバータ回路の過電流故障が検出されない場合には、
    前記昇圧回路の過電流故障が検出され、且つ、前記インバータ回路の過電流故障が検出されず、且つ、前記電動機の負荷状態が低負荷状態の場合には、前記昇圧回路から出力される非昇圧電圧で前記電動機の駆動を継続する
    電動機駆動装置。
  2. 前記制御部は、前記昇圧回路の過電流故障が検出された場合において、前記インバータ回路の過電流故障が検出された場合には、前記インバータ回路の出力を停止する
    請求項１に記載の電動機駆動装置。
  3. 前記制御部は、前記昇圧回路の過電流故障が検出され、且つ、前記インバータ回路の過電流故障が検出されない場合であっても、前記電動機の負荷状態が低負荷状態ではない場合には、前記インバータ回路の出力を停止する
    請求項１に記載の電動機駆動装置。
  4. 前記第１及び第２のスイッチング素子のうちの少なくとも１つ、前記逆流防止素子のうちの少なくとも１つ、又は前記整流回路を構成する整流素子は、ワイドバンドギャップ半導体によって形成されている
    請求項１から３の何れか１項に記載の電動機駆動装置。
  5. 前記インバータ回路を構成するスイッチング素子は、ワイドバンドギャップ半導体によって形成されている
    請求項１から４の何れか１項に記載の電動機駆動装置。
  6. 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、酸化ガリウム又はダイヤモンドである
    請求項４又は５に記載の電動機駆動装置。
  7. 前記電動機は、希土類元素以外で構成される永久磁石を有する電動機である
    請求項１から６の何れか１項に記載の電動機駆動装置。
  8. 請求項１から７の何れか１項に記載の電動機駆動装置と、
    前記電動機駆動装置により駆動される電動機を有する圧縮機と、
    を備える空気調和機。
  9. 請求項１から７の何れか１項に記載の電動機駆動装置と、
    前記電動機駆動装置により駆動される電動機を有する圧縮機と、
    を備える冷蔵庫。
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