JP7209893B2 - Converter circuit and motor drive circuit - Google Patents

Converter circuit and motor drive circuit Download PDF

Info

Publication number
JP7209893B2
JP7209893B2 JP2022502788A JP2022502788A JP7209893B2 JP 7209893 B2 JP7209893 B2 JP 7209893B2 JP 2022502788 A JP2022502788 A JP 2022502788A JP 2022502788 A JP2022502788 A JP 2022502788A JP 7209893 B2 JP7209893 B2 JP 7209893B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circuit
voltage
power supply
positive
switching element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2022502788A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPWO2021171570A1 (en
Inventor
夏雲 吉武
正城 村松
圭一朗 志津
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Publication of JPWO2021171570A1 publication Critical patent/JPWO2021171570A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7209893B2 publication Critical patent/JP7209893B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode

Description

本開示は、交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ回路及びこのコンバータ回路を備えたモータ駆動回路に関する。 The present disclosure relates to a converter circuit that converts AC voltage to DC voltage and a motor drive circuit that includes this converter circuit.

従来の空気調和機のモータ駆動回路は、整流回路であるダイオードブリッジを備えたコンバータ回路で交流の電源電圧を整流して直流電圧に変換し、直流電圧をインバータ回路で交流電圧に変換してモータに供給している。 Conventional air conditioner motor drive circuits rectify AC power supply voltage in a converter circuit equipped with a diode bridge, which is a rectifier circuit, and convert it to DC voltage. are supplying to

特許文献1には、ダイオードブリッジで整流した直流電圧をインバータ回路に供給するとともに、室外機を制御する室外制御部にも供給するモータ駆動回路が開示されている。 Patent Literature 1 discloses a motor drive circuit that supplies a DC voltage rectified by a diode bridge to an inverter circuit and also to an outdoor control unit that controls an outdoor unit.

特開2012-117704号公報JP 2012-117704 A

特許文献1に開示されるモータ駆動回路は、インバータ回路以外の直流電圧の供給対象である室外制御部において生じたノイズが電源側に伝わり、雑音端子電圧が増大してしまうという問題があった。 The motor drive circuit disclosed in Patent Document 1 has a problem that noise generated in the outdoor control unit to which the DC voltage is supplied other than the inverter circuit is transmitted to the power supply side, increasing the noise terminal voltage.

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、整流回路にて交流電圧を整流した直流電圧をインバータ回路と、インバータ回路以外の供給対象とに供給し、インバータ回路以外の供給対象で生じたノイズが電源側に伝わることを抑制したコンバータ回路を得ることを目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above, and supplies a DC voltage obtained by rectifying an AC voltage in a rectifier circuit to an inverter circuit and a supply target other than the inverter circuit, and generates in the supply target other than the inverter circuit. It is an object of the present invention to obtain a converter circuit that suppresses the transmission of noise to the power supply side.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係るコンバータ回路は、交流電源から供給される交流電圧を整流して直流電圧を出力する整流回路と、整流回路から出力される直流電圧を昇圧する倍電圧回路とを有する。また、本開示に係るコンバータ回路は、整流回路と倍電圧回路との間に接続された直流リアクトルと、直流リアクトルを迂回して電流を流すための第1のリレーとを備えたノイズ低減回路と、整流回路と倍電圧回路との間に接続された突入防止抵抗と、突入防止抵抗を迂回して電流を流すための第2のリレーとを備えた突入防止用回路とを有する。また、本開示に係るコンバータ回路は、ノイズ低減回路と倍電圧回路との間に接続され、整流回路から出力される直流電圧を出力する電源供給回路と、ノイズ低減回路、突入防止用回路及び倍電圧回路における電流経路の切り替えを制御する制御部とを備える。倍電圧回路は、正出力線にアノードが接続された正極側ダイオードと、負出力線にカソードが接続された負極側ダイオードと、正極側ダイオードのカソード側と負極側ダイオードのアノード側の間に直列接続された正極側コンデンサと負極側コンデンサと、正極側ダイオードのアノード側と負極側ダイオードのカソード側の間に直列接続された正極側スイッチング素子と負極側スイッチング素子とを備える。正極側コンデンサと負極側コンデンサとの間の部分と、正極側スイッチング素子と負極側スイッチング素子との間の部分とが接続されている。倍電圧回路の昇圧動作中、正極側スイッチング素子及び負極側スイッチング素子の両方をオフするデッドタイムを挟んで、正極側スイッチング素子と負極側スイッチング素子とを交互にオンする。デッドタイム中には、第1のリレーをオンするととともに、第2のリレーをオフする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a converter circuit according to the present disclosure includes a rectifier circuit that rectifies an AC voltage supplied from an AC power supply and outputs a DC voltage, and a DC voltage that is output from the rectifier circuit. and a voltage doubler circuit for stepping up the voltage. Further, the converter circuit according to the present disclosure includes a DC reactor connected between the rectifier circuit and the voltage doubler circuit, and a noise reduction circuit including a first relay for passing current by bypassing the DC reactor. , an inrush prevention circuit including an inrush prevention resistor connected between the rectifier circuit and the voltage doubler circuit, and a second relay for bypassing the inrush prevention resistor and allowing current to flow. Further, the converter circuit according to the present disclosure includes a power supply circuit that is connected between a noise reduction circuit and a voltage doubler circuit and outputs a DC voltage output from a rectifier circuit, a noise reduction circuit, an inrush prevention circuit, and a voltage doubler circuit. and a control unit that controls switching of current paths in the voltage circuit. The voltage doubler circuit includes a positive diode whose anode is connected to the positive output line, a negative diode whose cathode is connected to the negative output line, and series connections between the cathode of the positive diode and the anode of the negative diode. A positive side capacitor and a negative side capacitor are connected, and a positive side switching element and a negative side switching element are connected in series between the anode side of the positive side diode and the cathode side of the negative side diode. A portion between the positive electrode side capacitor and the negative electrode side capacitor and a portion between the positive electrode side switching element and the negative electrode side switching element are connected. During the boosting operation of the voltage doubler circuit, the positive side switching element and the negative side switching element are alternately turned on with a dead time during which both the positive side switching element and the negative side switching element are turned off. During the dead time, the first relay is turned on and the second relay is turned off.

本開示に係るコンバータ回路は、整流回路にて交流電圧を整流した直流電圧をインバータ回路と、インバータ回路以外の供給対象とに供給し、インバータ回路以外の供給対象で生じたノイズが電源側に伝わることを抑制できるという効果を奏する。 A converter circuit according to the present disclosure supplies a DC voltage obtained by rectifying an AC voltage in a rectifier circuit to an inverter circuit and a supply target other than the inverter circuit, and noise generated in the supply target other than the inverter circuit is transmitted to the power supply side. There is an effect that it can be suppressed.

実施の形態1に係るモータ駆動回路の構成を示す図1 shows a configuration of a motor drive circuit according to Embodiment 1; FIG. 実施の形態1に係るモータ駆動回路の変形例を示す図FIG. 4 shows a modification of the motor drive circuit according to the first embodiment; 実施の形態1に係るモータ駆動回路の倍電圧回路の出力電圧、正極側スイッチング素子及び負極側スイッチング素子のゲート信号、並びに第1のリレー及び第2のリレーの駆動信号のタイミングチャートTiming chart of the output voltage of the voltage doubler circuit of the motor drive circuit according to Embodiment 1, the gate signals of the positive side switching element and the negative side switching element, and the drive signal of the first relay and the second relay 実施の形態1に係るモータ駆動回路の倍電圧回路のスイッチング素子、第1のリレー及び第2のリレーのタイミングチャートTiming chart of switching element, first relay, and second relay of voltage doubler circuit of motor drive circuit according to Embodiment 1 実施の形態1に係るモータ駆動回路の第2の状態での倍電圧回路の状態を示す図FIG. 4 shows the state of the voltage doubler circuit in the second state of the motor drive circuit according to the first embodiment; 実施の形態1に係るモータ駆動回路の第3の状態での正極側コンデンサの充電時の電流経路を示す図FIG. 5 is a diagram showing current paths during charging of the positive electrode side capacitor in the third state of the motor drive circuit according to the first embodiment; 実施の形態1に係るモータ駆動回路の第3の状態での負極側コンデンサの充電時の電流経路を示す図FIG. 5 is a diagram showing current paths during charging of the negative electrode side capacitor in the third state of the motor drive circuit according to the first embodiment; 実施の形態1に係るモータ駆動回路の第3の状態でのデッドタイム中の電流経路を示す図FIG. 5 is a diagram showing current paths during dead time in the third state of the motor drive circuit according to the first embodiment; 実施の形態1に係るモータ駆動回路の第4の状態での倍電圧回路の状態を示す図FIG. 10 is a diagram showing the state of the voltage doubler circuit in the fourth state of the motor drive circuit according to the first embodiment; 実施の形態1に係るモータ駆動回路のコントローラの機能をハードウェアで実現した構成を示す図FIG. 4 is a diagram showing a configuration in which functions of a controller of the motor drive circuit according to Embodiment 1 are realized by hardware; 実施の形態1に係るモータ駆動回路のコントローラの機能をソフトウェアで実現した構成を示す図FIG. 4 is a diagram showing a configuration in which functions of a controller of the motor drive circuit according to Embodiment 1 are realized by software;

以下に、実施の形態に係るコンバータ回路及びモータ駆動回路を図面に基づいて詳細に説明する。 A converter circuit and a motor drive circuit according to embodiments will be described in detail below with reference to the drawings.

実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係るモータ駆動回路の構成を示す図である。モータ駆動回路100は、コンバータ回路10及びインバータ回路8を有する。コンバータ回路10は、ダイオードブリッジ1、突入防止用回路2、ノイズ低減回路3、電源供給回路4及び倍電圧回路5を備える。コンバータ回路10には、各部を制御するコントローラ6が接続されている。なお、コンバータ回路10の各部とコントローラ6とを接続する線の図示は省略している。
Embodiment 1.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a motor drive circuit according to Embodiment 1. FIG. The motor drive circuit 100 has a converter circuit 10 and an inverter circuit 8 . The converter circuit 10 includes a diode bridge 1 , an inrush prevention circuit 2 , a noise reduction circuit 3 , a power supply circuit 4 and a voltage doubler circuit 5 . A controller 6 that controls each part is connected to the converter circuit 10 . The illustration of lines connecting each part of the converter circuit 10 and the controller 6 is omitted.

整流回路であるダイオードブリッジ1は、ブリッジ状に配置された四つのダイオードを有する。ダイオードブリッジ1は、交流電源90から供給される単相交流電圧を、順方向電圧印加時のみ通電するダイオードの性質を利用して全波整流し、直流電圧を出力する。図2は、実施の形態1に係るモータ駆動回路の変形例を示す図である。交流電源90は、三相交流電圧を供給してもよい。三相交流を整流するダイオードブリッジ1は、六つのダイオードがブリッジ状に配置された回路構成となる。なお、交流電源90から供給される交流電圧を半波整流する整流回路を用いてもよい。 A diode bridge 1, which is a rectifier circuit, has four diodes arranged in a bridge shape. The diode bridge 1 performs full-wave rectification of the single-phase AC voltage supplied from the AC power supply 90 by utilizing the property of diodes that are energized only when a forward voltage is applied, and outputs a DC voltage. FIG. 2 is a diagram showing a modification of the motor drive circuit according to Embodiment 1. FIG. The AC power supply 90 may supply a three-phase AC voltage. A diode bridge 1 for rectifying three-phase alternating current has a circuit configuration in which six diodes are arranged in a bridge shape. A rectifier circuit that half-wave rectifies the AC voltage supplied from the AC power supply 90 may be used.

インバータ回路8は、直流電圧を三相交流電圧に変換する。電源電圧は、一般的に50Hz又は60Hzの交流電圧であるため、モータ駆動回路100は、ダイオードブリッジ1で電源電圧を直流電圧に変換し、インバータ回路8で直流電圧から交流電圧に変換することで、任意の周波数の交流電圧をモータ9へ出力し、モータ9の回転速度を制御できる。 The inverter circuit 8 converts the DC voltage into a three-phase AC voltage. Since the power supply voltage is generally an AC voltage of 50 Hz or 60 Hz, the motor drive circuit 100 converts the power supply voltage into a DC voltage with the diode bridge 1 and converts the DC voltage into an AC voltage with the inverter circuit 8. , an AC voltage of any frequency can be output to the motor 9 to control the rotation speed of the motor 9 .

突入防止用回路2及びノイズ低減回路3は、ダイオードブリッジ1と倍電圧回路5との間に接続されている。ノイズ低減回路3は、ダイオードブリッジ1の正出力線11に設置された直流リアクトル31と、直流リアクトル31に並列接続された第1のリレー32とを有する。第1のリレー32がオンされると、直流リアクトル31を迂回して第1のリレー32を通って電流が流れる。第1のリレー32がオフされると、直流リアクトル31を通って電流が流れる。突入防止用回路2は、ダイオードブリッジ1の正出力線11上に設置された突入防止抵抗21と、突入防止抵抗21に並列接続された第2のリレー22とを有する。第2のリレー22がオンされると、突入防止抵抗21を迂回して第2のリレー22を通って電流が流れる。第2のリレー22がオフされると、突入防止抵抗21を通って電流が流れる。 The rush prevention circuit 2 and the noise reduction circuit 3 are connected between the diode bridge 1 and the voltage doubler circuit 5 . The noise reduction circuit 3 has a DC reactor 31 installed on the positive output line 11 of the diode bridge 1 and a first relay 32 connected in parallel with the DC reactor 31 . When the first relay 32 is turned on, current flows through the first relay 32 bypassing the DC reactor 31 . When the first relay 32 is turned off, current flows through the DC reactor 31 . The rush prevention circuit 2 has a rush prevention resistor 21 installed on the positive output line 11 of the diode bridge 1 and a second relay 22 connected in parallel to the rush prevention resistor 21 . When the second relay 22 is turned on, current flows through the second relay 22 bypassing the inrush prevention resistor 21 . When the second relay 22 is turned off, current flows through the inrush prevention resistor 21 .

電源供給回路4は、ノイズ低減回路3と倍電圧回路5との間に接続されている。電源供給回路4は、ダイオードブリッジ1の正出力線11にアノードが接続された電源供給用ダイオード41と、電源供給用ダイオード41のカソード側とダイオードブリッジ1の負出力線12との間に接続された電源供給コンデンサ42とを有する。電源供給コンデンサ42の両端は、モータ駆動回路100には含まれない別システム7に接続されている。したがって、別システム7用の直流電圧Vcは、電源供給コンデンサ42にかかる電圧である。電源供給回路4は、ダイオードブリッジ1から出力される直流電圧を降圧して出力する。 The power supply circuit 4 is connected between the noise reduction circuit 3 and the voltage doubler circuit 5 . The power supply circuit 4 is connected between a power supply diode 41 whose anode is connected to the positive output line 11 of the diode bridge 1 and between the cathode side of the power supply diode 41 and the negative output line 12 of the diode bridge 1 . and a power supply capacitor 42 . Both ends of the power supply capacitor 42 are connected to another system 7 not included in the motor drive circuit 100 . Therefore, the DC voltage Vc for the separate system 7 is the voltage across the power supply capacitor 42 . A power supply circuit 4 steps down the DC voltage output from the diode bridge 1 and outputs it.

モータ駆動回路100が空気調和機の圧縮機のモータ9の駆動に用いられる場合、コントローラ6との相互通信によってモータ9の駆動状態を確認し制御を行う空調機室内基板を別システム7に例示できるが、これに限定はされない。 When the motor drive circuit 100 is used to drive the motor 9 of the compressor of the air conditioner, another system 7 can be exemplified as an air conditioner indoor board that checks the driving state of the motor 9 through mutual communication with the controller 6 and controls the motor 9 . However, it is not limited to this.

倍電圧回路5は、ダイオードブリッジ1の正出力線11にアノードが接続された正極側ダイオード51と、ダイオードブリッジ1の負出力線12にカソードが接続された負極側ダイオード52と、正極側ダイオード51のカソード側と負極側ダイオード52のアノード側との間に直列接続された正極側コンデンサ53及び負極側コンデンサ54と、正極側ダイオード51のアノード側と負極側ダイオード52のカソード側の間に直列接続された正極側スイッチング素子55及び負極側スイッチング素子56とを有する。正極側コンデンサ53と負極側コンデンサ54との間の部分及びと正極側スイッチング素子55と負極側スイッチング素子56との間の部分は、接続されている。倍電圧回路5は、ダイオードブリッジ1で整流された直流電圧の電流経路を、正極側コンデンサ53及び負極側コンデンサ54の一方を通る経路と、両方を通る経路とで切り替えることにより、正極側コンデンサ53及び負極側コンデンサ54のそれぞれを、電源電圧Vsと同じ大きさの直流電圧で充電する。 The voltage doubler circuit 5 includes a positive diode 51 whose anode is connected to the positive output line 11 of the diode bridge 1, a negative diode 52 whose cathode is connected to the negative output line 12 of the diode bridge 1, and a positive diode 51. A positive capacitor 53 and a negative capacitor 54 connected in series between the cathode side of the positive diode 51 and the anode side of the negative diode 52, and a positive capacitor 53 and a negative capacitor 54 connected in series between the anode side of the positive diode 51 and the cathode side of the negative diode 52. A positive electrode side switching element 55 and a negative electrode side switching element 56 are provided. A portion between the positive electrode side capacitor 53 and the negative electrode side capacitor 54 and a portion between the positive electrode side switching element 55 and the negative electrode side switching element 56 are connected. The voltage doubler circuit 5 switches the current path of the DC voltage rectified by the diode bridge 1 between a path passing through one of the positive electrode side capacitor 53 and the negative electrode side capacitor 54 and a path passing through both of them. and the negative electrode side capacitor 54 are each charged with a DC voltage having the same magnitude as the power supply voltage Vs.

正極側スイッチング素子55及び負極側スイッチング素子56のスイッチングと、第1のリレー32及び第2のリレー22のオンオフとは、ノイズ低減回路3、突入防止用回路2及び倍電圧回路5における電流経路の切り替えを制御する制御部であるコントローラ6によって制御される。コントローラ6は、インバータ回路8におけるパルス幅変調の制御も行う。なお、正極側スイッチング素子55、負極側スイッチング素子56、第1のリレー32、第2のリレー22及びインバータ回路8とコントローラ6との接続線の図示は省略している。 The switching of the positive electrode side switching element 55 and the negative electrode side switching element 56 and the ON/OFF of the first relay 32 and the second relay 22 are the current paths in the noise reduction circuit 3 , the rush prevention circuit 2 and the voltage doubler circuit 5 . It is controlled by a controller 6, which is a control unit that controls switching. Controller 6 also controls pulse width modulation in inverter circuit 8 . The illustration of the positive electrode side switching element 55, the negative electrode side switching element 56, the first relay 32, the second relay 22, and the connection lines between the inverter circuit 8 and the controller 6 is omitted.

図3は、実施の形態1に係るモータ駆動回路の倍電圧回路の出力電圧、正極側スイッチング素子及び負極側スイッチング素子のゲート信号、並びに第1のリレー及び第2のリレーの駆動信号のタイミングチャートである。モータ駆動回路100は、四つの状態があり、状態ごとに各素子のオンオフを切り替える。 FIG. 3 is a timing chart of the output voltage of the voltage doubler circuit of the motor drive circuit according to Embodiment 1, the gate signals of the positive side switching element and the negative side switching element, and the drive signals of the first relay and the second relay. is. The motor drive circuit 100 has four states, and switches ON/OFF of each element for each state.

第1の状態は、モータ駆動回路100の起動後、母線電圧Vdcが電源電圧Vsに達するまでの状態である。モータ駆動回路100の起動時には、正極側コンデンサ53及び負極側コンデンサ54を充電するために回路に大電流が流れるため、各素子が破壊されるおそれがある。このため、第1の状態では、突入防止用回路2の第2のリレー22をオフし、突入防止抵抗21に電流を通す。突入防止抵抗21に電流を通すことにより、起動時の突入電流を抑制することができる。また、ノイズ低減回路3の第1のリレー32をオフし、直流リアクトル31に電流を通す。直流リアクトル31に電流を通すことにより、コモンモードノイズを低減することができる。 The first state is the state after the motor drive circuit 100 is started until the bus voltage Vdc reaches the power supply voltage Vs. When the motor drive circuit 100 is started, a large current flows through the circuit to charge the positive electrode capacitor 53 and the negative electrode capacitor 54, and each element may be destroyed. Therefore, in the first state, the second relay 22 of the rush prevention circuit 2 is turned off, and current flows through the rush prevention resistor 21 . By passing current through the inrush prevention resistor 21, the inrush current at startup can be suppressed. Also, the first relay 32 of the noise reduction circuit 3 is turned off, and current is passed through the DC reactor 31 . Common mode noise can be reduced by passing current through the DC reactor 31 .

第2の状態は、母線電圧Vdcが電源電圧Vsに達するまで正極側コンデンサ53及び負極側コンデンサ54が充電され、倍電圧回路5が動作していない状態である。電源電圧Vsがダイオードブリッジ1によって全波整流され、母線電圧Vdcは電源電圧Vsの最大値と同じ大きさの直流電圧となっている。母線電圧Vdcが定常状態になると、突入電流は流れなくなるため、第1の状態ではオフにしていた突入防止用回路2の第2のリレー22をオンにして、突入防止抵抗21を迂回させて電流を流すことで、モータ駆動回路100の消費電力を低減させる。 In the second state, the positive side capacitor 53 and the negative side capacitor 54 are charged until the bus voltage Vdc reaches the power supply voltage Vs, and the voltage doubler circuit 5 does not operate. The power supply voltage Vs is full-wave rectified by the diode bridge 1, and the bus voltage Vdc is a DC voltage having the same magnitude as the maximum value of the power supply voltage Vs. When the bus voltage Vdc reaches a steady state, the inrush current does not flow. Therefore, the second relay 22 of the inrush prevention circuit 2, which was turned off in the first state, is turned on to bypass the inrush prevention resistor 21 and cause the current to flow. , the power consumption of the motor drive circuit 100 is reduced.

第3の状態は、母線電圧Vdcの昇圧開始から完了までの状態である。昇圧時には、倍電圧回路5の正極側スイッチング素子55及び負極側スイッチング素子56のスイッチングと、第1のリレー32及び第2のリレー22のスイッチングとを行う。昇圧時の正極側スイッチング素子55、負極側スイッチング素子56、第1のリレー32及び第2のリレー22のスイッチングについては後述する。 The third state is the state from the start to completion of boosting the bus voltage Vdc. During boosting, switching of the positive side switching element 55 and the negative side switching element 56 of the voltage doubler circuit 5 and switching of the first relay 32 and the second relay 22 are performed. Switching of the positive electrode side switching element 55, the negative electrode side switching element 56, the first relay 32, and the second relay 22 during boosting will be described later.

図4は、実施の形態1に係るモータ駆動回路の倍電圧回路のスイッチング素子、第1のリレー及び第2のリレーのタイミングチャートである。倍電圧回路5の正極側スイッチング素子55及び負極側スイッチング素子56を制御する際、正極側スイッチング素子55及び負極側スイッチング素子56を同時にオンすると、電源とグラウンドとの間が短絡するため、大電流が流れ、素子が破損するおそれがある。このため、正極側スイッチング素子55及び負極側スイッチング素子56のオンオフを切り替える際は、素子の応答速度を考慮した上で、両素子をオフする期間を設ける必要がある。正極側スイッチング素子55及び負極側スイッチング素子56両方をオフする期間は、デッドタイムと称される。 4 is a timing chart of the switching element, first relay, and second relay of the voltage doubler circuit of the motor drive circuit according to Embodiment 1. FIG. When controlling the positive switching element 55 and the negative switching element 56 of the voltage doubler circuit 5, if the positive switching element 55 and the negative switching element 56 are turned on at the same time, the power supply and the ground are short-circuited, resulting in a large current. may flow and damage the element. Therefore, when switching on/off the positive electrode side switching element 55 and the negative electrode side switching element 56, it is necessary to provide a period during which both elements are turned off in consideration of the response speed of the elements. A period during which both the positive side switching element 55 and the negative side switching element 56 are turned off is called a dead time.

図5は、実施の形態1に係るモータ駆動回路の第2の状態での倍電圧回路の状態を示す図である。昇圧開始前には、正極側コンデンサ53及び負極側コンデンサ54にはそれぞれ0.5Vsの電圧が印加され、母線電圧Vdcの出力はVsと同じ大きさの直流電圧となっている。母線電圧Vdcの出力が電源電圧Vsの倍になるまで昇圧するには、正極側コンデンサ53及び負極側コンデンサ54の各々にさらに0.5Vs分の電荷を溜める必要がある。 FIG. 5 is a diagram showing the state of the voltage doubler circuit in the second state of the motor drive circuit according to the first embodiment. Before the start of boosting, a voltage of 0.5 Vs is applied to the positive capacitor 53 and the negative capacitor 54, respectively, and the output of the bus voltage Vdc is a DC voltage of the same magnitude as Vs. In order to boost the output of the bus voltage Vdc to double the power supply voltage Vs, it is necessary to store an additional charge of 0.5 Vs in each of the positive electrode side capacitor 53 and the negative electrode side capacitor 54 .

昇圧時の正極側スイッチング素子55、負極側スイッチング素子56、第1のリレー32及び第2のリレー22のスイッチングについて説明する。図6は、実施の形態1に係るモータ駆動回路の第3の状態での正極側コンデンサの充電時の電流経路を示す図である。図7は、実施の形態1に係るモータ駆動回路の第3の状態での負極側コンデンサの充電時の電流経路を示す図である。図8は、実施の形態1に係るモータ駆動回路の第3の状態でのデッドタイム中の電流経路を示す図である。正極側コンデンサ53を充電する際は、負極側スイッチング素子56をオンする。一方、負極側コンデンサ54を充電する際は、正極側スイッチング素子55をオンする。昇圧動作時の正極側コンデンサ53及び負極側コンデンサ54の充電電流は、定常状態と比べて大きく、さらに、正極側コンデンサ53及び負極側コンデンサ54に係る電圧の和は、電源供給コンデンサ42にかかる電圧よりも大きいため、スイッチング期間からデッドタイムに移行すると、正極側コンデンサ53及び負極側コンデンサ54を充電するための電流の一部が直流リアクトル31によって保持され、電源供給回路4に流入する。正極側コンデンサ53及び負極側コンデンサ54を充電するための電流の一部が電源供給回路4に流入すると、直流電圧Vcが瞬時的に増加する。 Switching of the positive electrode side switching element 55, the negative electrode side switching element 56, the first relay 32, and the second relay 22 at the time of boosting will be described. FIG. 6 is a diagram showing current paths during charging of the positive electrode side capacitor in the third state of the motor drive circuit according to the first embodiment. FIG. 7 is a diagram showing current paths during charging of the negative electrode side capacitor in the third state of the motor drive circuit according to the first embodiment. FIG. 8 is a diagram showing current paths during dead time in the third state of the motor drive circuit according to the first embodiment. When charging the positive electrode side capacitor 53, the negative electrode side switching element 56 is turned on. On the other hand, when charging the negative electrode side capacitor 54, the positive electrode side switching element 55 is turned on. The charging currents of the positive capacitor 53 and the negative capacitor 54 during the boosting operation are larger than those in the steady state. , part of the current for charging the positive capacitor 53 and the negative capacitor 54 is held by the DC reactor 31 and flows into the power supply circuit 4 when the switching period shifts to the dead time. When part of the current for charging the positive capacitor 53 and the negative capacitor 54 flows into the power supply circuit 4, the DC voltage Vc instantaneously increases.

したがって、第3の状態では、デッドタイム中は第1のリレー32をオンして直流リアクトル31を迂回させて電流を流すことにより、直流リアクトル31が直流電圧Vcを昇圧することを防止する。さらに、第1のリレー32をオンする際に突入電流が流れるため、第2のリレー22をオフして突入防止抵抗21に電流を通して、突入電流を抑制する。 Therefore, in the third state, the DC reactor 31 is prevented from stepping up the DC voltage Vc by turning on the first relay 32 during the dead time to bypass the DC reactor 31 and flow the current. Furthermore, since a rush current flows when the first relay 32 is turned on, the second relay 22 is turned off to pass current through the rush prevention resistor 21 to suppress the rush current.

図9は、実施の形態1に係るモータ駆動回路の第4の状態での倍電圧回路の状態を示す図である。第4の状態は、昇圧が完了して定常状態になった状態である。母線電圧Vdcは、電源電圧Vsの2倍の大きさの直流電圧となっている。第4の状態では、倍電圧出力を維持するために、正極側スイッチング素子55及び負極側スイッチング素子56のスイッチングを行うが、昇圧動作中と比べると正極側コンデンサ53及び負極側コンデンサ54の電荷量の変化が小さいため、直流リアクトル31を通して電流が流れるか否かに関わらず、直流電圧Vcの大きさは変動しない。このため、第1のリレー32はオフとし、第2のリレー22はオンとする。 FIG. 9 is a diagram showing the state of the voltage doubler circuit in the fourth state of the motor drive circuit according to the first embodiment. The fourth state is a steady state after the completion of boosting. The bus voltage Vdc is a DC voltage twice as large as the power supply voltage Vs. In the fourth state, switching of the positive electrode side switching element 55 and the negative electrode side switching element 56 is performed in order to maintain the doubled voltage output. is small, the magnitude of the DC voltage Vc does not fluctuate regardless of whether current flows through the DC reactor 31 or not. Therefore, the first relay 32 is turned off and the second relay 22 is turned on.

以上のように、実施の形態1に係るモータ駆動回路100は、ダイオードブリッジ1にて交流電圧を整流した直流電圧と、整流した直流電圧を倍電圧回路5で昇圧した直流電圧とを異なる対象に供給し、整流した直流電圧の供給対象である別システム7で生じたノイズが交流電源90側に伝わることをノイズ低減回路3によって抑制できる。また、倍電圧回路5の昇圧時のデッドタイム中に第1のリレー32をオンして直流リアクトル31を短絡させることにより、別システム7に供給する直流電圧Vcの瞬時的な昇圧を抑制することができる。 As described above, the motor drive circuit 100 according to the first embodiment treats the DC voltage obtained by rectifying the AC voltage by the diode bridge 1 and the DC voltage obtained by boosting the rectified DC voltage by the voltage doubler circuit 5 as different targets. The noise reduction circuit 3 can suppress the transmission of noise generated in the separate system 7 to which the rectified DC voltage is supplied to the AC power supply 90 side. Also, by turning on the first relay 32 to short-circuit the DC reactor 31 during the dead time when the voltage doubler circuit 5 boosts, the instantaneous boosting of the DC voltage Vc supplied to the separate system 7 is suppressed. can be done.

上記の実施の形態1に係るモータ駆動回路100のコントローラ6の機能は、処理回路により実現される。処理回路は、専用のハードウェアであっても、記憶装置に格納されるプログラムを実行する処理装置であってもよい。 The functions of the controller 6 of the motor drive circuit 100 according to the first embodiment are implemented by a processing circuit. The processing circuit may be dedicated hardware or a processing device that executes a program stored in a storage device.

処理回路が専用のハードウェアである場合、処理回路は、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、特定用途向け集積回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ、又はこれらを組み合わせたものが該当する。図10は、実施の形態1に係るモータ駆動回路のコントローラの機能をハードウェアで実現した構成を示す図である。処理回路29には、コントローラ6の機能を実現する論理回路29aが組み込まれている。 If the processing circuit is dedicated hardware, it may be a single circuit, multiple circuits, a programmed processor, a parallel programmed processor, an application specific integrated circuit, a field programmable gate array, or a combination thereof. is applicable. FIG. 10 is a diagram showing a configuration in which the functions of the controller of the motor drive circuit according to the first embodiment are realized by hardware. The processing circuit 29 incorporates a logic circuit 29 a that implements the functions of the controller 6 .

処理回路29が処理装置の場合、コントローラ6の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。 When the processing circuit 29 is a processing device, the functions of the controller 6 are implemented by software, firmware, or a combination of software and firmware.

図11は、実施の形態1に係るモータ駆動回路のコントローラの機能をソフトウェアで実現した構成を示す図である。処理回路29は、プログラム29bを実行するプロセッサ291と、プロセッサ291がワークエリアに用いるランダムアクセスメモリ292と、プログラム29bを記憶する記憶装置293を有する。記憶装置293に記憶されているプログラム29bをプロセッサ291がランダムアクセスメモリ292上に展開し、実行することにより、コントローラ6の機能が実現される。ソフトウェア又はファームウェアはプログラム言語で記述され、記憶装置293に格納される。プロセッサ291は、中央処理装置を例示できるがこれに限定はされない。記憶装置293は、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)、又はEEPROM(登録商標)(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)といった半導体メモリを適用できる。半導体メモリは、不揮発性メモリでもよいし揮発性メモリでもよい。また記憶装置293は、半導体メモリ以外にも、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、ミニディスク又はDVD(Digital Versatile Disc)を適用できる。なお、プロセッサ291は、演算結果といったデータを記憶装置293に出力して記憶させてもよいし、ランダムアクセスメモリ292を介して不図示の補助記憶装置に当該データを記憶させてもよい。 FIG. 11 is a diagram showing a configuration in which functions of the controller of the motor drive circuit according to the first embodiment are implemented by software. The processing circuit 29 has a processor 291 that executes the program 29b, a random access memory 292 that the processor 291 uses as a work area, and a storage device 293 that stores the program 29b. The functions of the controller 6 are realized by the processor 291 developing the program 29b stored in the storage device 293 on the random access memory 292 and executing it. Software or firmware is written in a programming language and stored in the storage device 293 . Processor 291 can be exemplified by, but not limited to, a central processing unit. The storage device 293 is a semiconductor memory such as RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), flash memory, EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory), or EEPROM (registered trademark) (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory). can. The semiconductor memory may be either non-volatile memory or volatile memory. In addition to the semiconductor memory, the storage device 293 may be a magnetic disk, flexible disk, optical disk, compact disk, mini disk, or DVD (Digital Versatile Disk). Note that the processor 291 may output data such as calculation results to the storage device 293 for storage, or may store the data in an auxiliary storage device (not shown) via the random access memory 292 .

処理回路29は、記憶装置293に記憶されたプログラム29bを読み出して実行することにより、コントローラ6の機能を実現する。プログラム29bは、コントローラ6の機能を実現する手順及び方法をコンピュータに実行させるものであるとも言える。 The processing circuit 29 implements the functions of the controller 6 by reading and executing the program 29b stored in the storage device 293 . It can also be said that the program 29b causes a computer to execute procedures and methods for realizing the functions of the controller 6. FIG.

なお、処理回路29は、コントローラ6の機能の一部を専用のハードウェアで実現し、コントローラ6の機能の一部をソフトウェア又はファームウェアで実現するようにしてもよい。 The processing circuit 29 may implement part of the functions of the controller 6 with dedicated hardware and part of the functions of the controller 6 with software or firmware.

このように、処理回路29は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。 Thus, the processing circuit 29 can implement each function described above by means of hardware, software, firmware, or a combination thereof.

以上の実施の形態に示した構成は、内容の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。 The configuration shown in the above embodiment shows an example of the contents, and it is possible to combine it with another known technique, and part of the configuration is omitted or changed without departing from the scope. is also possible.

1 ダイオードブリッジ、2 突入防止用回路、3 ノイズ低減回路、4 電源供給回路、5 倍電圧回路、6 コントローラ、7 別システム、8 インバータ回路、9 モータ、10 コンバータ回路、11 正出力線、12 負出力線、21 突入防止抵抗、22 第2のリレー、29 処理回路、29a 論理回路、29b プログラム、31 直流リアクトル、32 第1のリレー、41 電源供給用ダイオード、42 電源供給コンデンサ、51 正極側ダイオード、52 負極側ダイオード、53 正極側コンデンサ、54 負極側コンデンサ、55 正極側スイッチング素子、56 負極側スイッチング素子、90 交流電源、100 モータ駆動回路、291 プロセッサ、292 ランダムアクセスメモリ、293 記憶装置。 1 diode bridge, 2 inrush prevention circuit, 3 noise reduction circuit, 4 power supply circuit, 5 voltage doubler circuit, 6 controller, 7 separate system, 8 inverter circuit, 9 motor, 10 converter circuit, 11 positive output line, 12 negative Output line, 21 inrush prevention resistor, 22 second relay, 29 processing circuit, 29a logic circuit, 29b program, 31 DC reactor, 32 first relay, 41 power supply diode, 42 power supply capacitor, 51 positive diode , 52 negative diode, 53 positive capacitor, 54 negative capacitor, 55 positive switching element, 56 negative switching element, 90 AC power supply, 100 motor drive circuit, 291 processor, 292 random access memory, 293 storage device.

Claims (5)

交流電源から供給される交流電圧を整流して直流電圧を出力する整流回路と、
前記整流回路から出力される直流電圧を昇圧する倍電圧回路と、
前記整流回路と前記倍電圧回路との間に接続された直流リアクトルと、前記直流リアクトルを迂回して電流を流すための第1のリレーとを備えたノイズ低減回路と、
前記整流回路と前記倍電圧回路との間に接続された突入防止抵抗と、前記突入防止抵抗を迂回して電流を流すための第2のリレーとを備えた突入防止用回路と、
前記ノイズ低減回路と前記倍電圧回路との間に接続され、前記整流回路から出力される直流電圧を出力する電源供給回路と、
前記ノイズ低減回路、前記突入防止用回路及び前記倍電圧回路における電流経路の切り替えを制御する制御部とを備え、
前記倍電圧回路は、
前記整流回路の正出力線にアノードが接続された正極側ダイオードと、
前記整流回路の負出力線にカソードが接続された負極側ダイオードと、
前記正極側ダイオードのカソード側と前記負極側ダイオードのアノード側の間に直列接続された正極側コンデンサと負極側コンデンサと、
前記正極側ダイオードのアノード側と前記負極側ダイオードのカソード側の間に直列接続された正極側スイッチング素子と負極側スイッチング素子とを備え、
前記正極側コンデンサと前記負極側コンデンサとの間の部分と、前記正極側スイッチング素子と前記負極側スイッチング素子との間の部分とが接続されており、
前記倍電圧回路の昇圧動作中、前記正極側スイッチング素子及び前記負極側スイッチング素子の両方をオフするデッドタイムを挟んで、前記正極側スイッチング素子と前記負極側スイッチング素子とを交互にオンし、
前記デッドタイム中には、前記第1のリレーをオンするととともに、前記第2のリレーをオフするコンバータ回路。
a rectifier circuit that rectifies an AC voltage supplied from an AC power supply and outputs a DC voltage;
a voltage doubler circuit that boosts the DC voltage output from the rectifier circuit;
A noise reduction circuit including a DC reactor connected between the rectifier circuit and the voltage doubler circuit, and a first relay for passing current by bypassing the DC reactor;
an inrush prevention circuit including an inrush prevention resistor connected between the rectifier circuit and the voltage doubler circuit, and a second relay for bypassing the inrush prevention resistor to flow current;
a power supply circuit connected between the noise reduction circuit and the voltage doubler circuit for outputting a DC voltage output from the rectifier circuit;
A control unit that controls switching of current paths in the noise reduction circuit, the rush prevention circuit, and the voltage doubler circuit,
The voltage doubler circuit
a positive diode whose anode is connected to the positive output line of the rectifier circuit ;
a negative diode whose cathode is connected to the negative output line of the rectifier circuit ;
a positive side capacitor and a negative side capacitor connected in series between the cathode side of the positive side diode and the anode side of the negative side diode;
A positive side switching element and a negative side switching element connected in series between the anode side of the positive side diode and the cathode side of the negative side diode,
a portion between the positive electrode side capacitor and the negative electrode side capacitor and a portion between the positive electrode side switching element and the negative electrode side switching element are connected,
During the boosting operation of the voltage doubler circuit, the positive side switching element and the negative side switching element are alternately turned on with a dead time during which both the positive side switching element and the negative side switching element are turned off,
A converter circuit that turns on the first relay and turns off the second relay during the dead time.
前記整流回路は、前記交流電源から供給される交流電圧を全波整流する請求項1に記載のコンバータ回路。 2. The converter circuit according to claim 1, wherein the rectifier circuit performs full-wave rectification of the AC voltage supplied from the AC power supply. 前記電源供給回路は、
前記整流回路の正出力線にアノードが接続された電源供給用ダイオードと、
前記電源供給用ダイオードのカソード側と前記整流回路の負側出力線間に接続された電源供給コンデンサとを備え、
前記電源供給コンデンサの両端から前記直流電圧を出力する請求項1又は2に記載のコンバータ回路。
The power supply circuit is
a power supply diode having an anode connected to the positive output line of the rectifier circuit;
A power supply capacitor connected between the cathode side of the power supply diode and the negative output line of the rectifier circuit,
3. The converter circuit according to claim 1, wherein the DC voltage is output from both ends of the power supply capacitor.
前記直流リアクトルが、前記整流回路と前記電源供給回路との間に接続された請求項1から3のいずれか1項に記載のコンバータ回路。 4. The converter circuit according to claim 1, wherein said DC reactor is connected between said rectifier circuit and said power supply circuit. 請求項1から4のいずれか1項に記載のコンバータ回路と、前記倍電圧回路が出力する直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路とを有し、
前記インバータ回路が出力する交流電圧によってモータを駆動するモータ駆動回路。
A converter circuit according to any one of claims 1 to 4, and an inverter circuit that converts the DC voltage output by the voltage doubler circuit into an AC voltage,
A motor drive circuit for driving a motor by the AC voltage output by the inverter circuit.
JP2022502788A 2020-02-28 2020-02-28 Converter circuit and motor drive circuit Active JP7209893B2 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2020/008369 WO2021171570A1 (en) 2020-02-28 2020-02-28 Converter circuit and motor drive circuit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2021171570A1 JPWO2021171570A1 (en) 2021-09-02
JP7209893B2 true JP7209893B2 (en) 2023-01-20

Family

ID=77491213

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022502788A Active JP7209893B2 (en) 2020-02-28 2020-02-28 Converter circuit and motor drive circuit

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP7209893B2 (en)
WO (1) WO2021171570A1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007166782A (en) 2005-12-14 2007-06-28 Hitachi Ltd Refrigerator and inverter device used therefor
WO2015063869A1 (en) 2013-10-29 2015-05-07 三菱電機株式会社 Dc power supply device and refrigeration cycle device
WO2017042889A1 (en) 2015-09-08 2017-03-16 三菱電機株式会社 Power conversion device and air conditioning device provided with power conversion device
JP2019122061A (en) 2017-12-28 2019-07-22 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 Three-phase voltage doubler rectifier unit, inverter device, air conditioning device, and control method and program of three-phase voltage doubler rectifier unit

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007166782A (en) 2005-12-14 2007-06-28 Hitachi Ltd Refrigerator and inverter device used therefor
WO2015063869A1 (en) 2013-10-29 2015-05-07 三菱電機株式会社 Dc power supply device and refrigeration cycle device
WO2017042889A1 (en) 2015-09-08 2017-03-16 三菱電機株式会社 Power conversion device and air conditioning device provided with power conversion device
JP2019122061A (en) 2017-12-28 2019-07-22 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 Three-phase voltage doubler rectifier unit, inverter device, air conditioning device, and control method and program of three-phase voltage doubler rectifier unit

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2021171570A1 (en) 2021-09-02
WO2021171570A1 (en) 2021-09-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5822792B2 (en) Power supply circuit and air conditioner having the same
JP3773512B2 (en) Motor power supply device
KR100430794B1 (en) Power supply apparatus and air conditioner using the same
CN116587869A (en) Vehicle battery charging system using motor driving system
JP6528002B2 (en) Power supply
JP7209893B2 (en) Converter circuit and motor drive circuit
JP3516601B2 (en) Converter circuit
JP4095865B2 (en) Electric motor drive device and electric motor application device
CN110089018B (en) Converter device, motor drive device, refrigerator, air conditioner, and heat pump hot water supply device
JPH08251947A (en) Regenerative controller for power converter
WO2020054202A1 (en) Power device and motor control apparatus provided with said power device
JP7063615B2 (en) Control method and program of three-phase voltage doubler rectifier unit, inverter device, air conditioner, three-phase voltage doubler rectifier unit
JPWO2020144796A1 (en) Power converter
US11522485B2 (en) Three-phase motor driving circuit and three-phase motor driving method
JPH114596A (en) Motor drive equipment and air conditioner using this equipment
JP2982064B2 (en) Combustion control device
JP3986282B2 (en) Air conditioner
JP5345716B2 (en) Air conditioner
JP6518506B2 (en) POWER SUPPLY DEVICE AND AIR CONDITIONER USING SAME
JP2000262060A (en) Power-factor improving power supply and method for controlling it on occurrence of abnormality
JPH10309078A (en) Switching dc power unit
US20230038757A1 (en) Power converting apparatus and refrigeration cycle apparatus
WO2021230177A1 (en) Control circuit for power converter
CN109546862B (en) DC-to-DC converter providing variable DC link voltage
JP2728159B2 (en) DC power supply circuit

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220125

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20221108

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20221201

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20221213

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230110

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7209893

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150