JP7292491B2 - 電力変換装置 - Google Patents

Description

本開示は、負荷装置に電力を供給する電力変換装置に関するものである。

一般に電力変換装置は電気的なノイズを発生しており、対策が不十分な装置は、様々な問題を引き起こす要因となる。特に、交流電源で動作する電力変換装置の場合、共通の電源ラインを通して複数の装置が接続されることが多い。そのため、複数の装置のうち、一部の装置で発生したノイズもしくは誤動作、または電力変換装置で発生したノイズによって、他の装置が誤動作してしまうことがある。

ノイズの主な発生源としては、インバータ等に搭載される半導体素子による電気的スイッチングに伴う中性点電圧変動による充放電の現象がある。ノイズ対策として、ノイズの発生源での発生エネルギーを弱くすること、およびノイズの伝搬経路においてノイズが伝達されないようにすることが行われている。

ノイズの伝搬は、ノイズの伝わり方によって２つの種類に分けられる。２種類のノイズの１つ目は、信号ライン間または電源ライン間に発生するノーマルモードノイズである。ノーマルモードノイズは、電源線路間で発生し、電源の電流または信号と同じ方向に流れるノイズ成分である。ノーマルモードノイズは、電源線路間を伝搬することから、伝搬経路が明確であるため、ノイズ対策を比較的行いやすい。ノーマルモードノイズの対策として、例えば、信号ラインまたは電源ラインにノーマルモードコイルおよび線間コンデンサからなるフィルタを設ける対策がある。

２種類のノイズの２つ目は、信号ラインまたは電源ラインとグラウンドとの間に発生するコモンモードノイズである。コモンモードノイズによる電流は、零相電流と称される。コモンモードノイズは、信号ラインまたは電源ラインに沿ってグラウンドの方向に流れ、金属筐体を通り、浮遊容量などを通ってノイズ発生源に戻るものである。コモンモードノイズは伝搬経路が不明確なため、ノイズ対策が難しい。コモンモードノイズの対策も、ノーマルモードノイズと同様に、信号ラインまたは電源ラインに、コモンモードコイルおよび対地コンデンサからなるフィルタを設ける対策がある。

直流から交流、または交流から直流に電力を変換する電力変換装置におけるコモンモードノイズの主な伝搬経路は、負荷となるモータの巻線とコアとの間の浮遊容量を経由してグラウンドに流れる経路がある。また、空気調和機におけるコモンモードノイズの主な伝搬経路は、空気調和機に用いられる圧縮機用のモータの巻線とコアとの間の浮遊容量を経由してグラウンドに流れる経路がある。特に、空気調和機の場合、室外機の停止中に圧縮機の内部に液化した冷媒が滞留している場合、液化した冷媒の滞留によって圧縮機用のモータの巻線とコアとの間の浮遊容量が増加し、伝搬するコモンモードノイズが増えてしまうことが知られている。

従来、冷媒の滞留に起因するコモンモードノイズ増加の対策として、外気温度等の環境信号を用いて、インバータに対して予熱通電処理をするか否かを判定する電動機予熱装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１－１５９４６７号公報

しかし、特許文献１に開示された電動機予熱装置は、環境信号が圧縮機内の冷媒の状態を反映していない場合が考えられる。この場合、圧縮機内の冷媒を加熱し過ぎたり、圧縮機の冷媒の加熱が不足したりしてしまい、圧縮機内の冷媒に対する加熱量に過不足が生じてしまう。

本開示は、上記のような課題を解決するためになされたもので、圧縮機内の冷媒に対する加熱量に過不足が生じることを抑制する電力変換装置を提供するものである。

本開示に係る電力変換装置は、系統電源から供給される電力を圧縮機に設けられたモータに対し供給する電力変換装置であって、前記系統電源および前記モータに接続されるインバータと、前記系統電源から前記インバータに電力が供給される電力線に接続されたインダクタと、前記インダクタと磁気結合する補助巻線と、前記補助巻線と接続され、前記インダクタに流れる電流を検出する電流検出部と、前記電流検出部と配線を介して接続され、前記インバータを制御する制御装置と、を有し、前記制御装置は、前記電流検出部によって検出される電流値と予め決められた閾値とを比較する判定手段と、前記判定手段によって前記電流値が前記閾値より大きいと判定された場合、前記インバータを制御して、前記モータを駆動せずに前記モータの巻線に通電させる拘束通電手段と、を有するものである。

本開示によれば、圧縮機における冷媒の滞留量に比例して増加するコモンモードノイズの検出値である電流値を用いて、圧縮機の内部を加熱すべきか否かが判定される。そのため、圧縮機内に滞留する冷媒に対する加熱量に過不足が生じることを抑制できる。

実施の形態１に係る電力変換装置の一構成例を示す回路図である。 図１に示した電力変換装置を有する空気調和機の一構成例を示す図である。 図１に示したインバータの一構成例を示す回路図である。 図１に示した制御装置の一構成例を示す機能ブロック図である。 図１に示した電流検出部によって検出される電流値と閾値とを比較するグラフの一例を示す図である。 図１に示した電流検出部によって検出される電流値と閾値とを比較するグラフの別の例を示す図である。 図４に示した制御装置の一構成例を示すハードウェア構成図である。 図４に示した制御装置の別の構成例を示すハードウェア構成図である。 実施の形態２に係る電力変換装置の動作手順を示すフローチャートである。 実施の形態２に係る電力変換装置の一構成例を示す回路図である。 実施の形態２に係る電力変換装置の動作手順を示すフローチャートである。

実施の形態１．
本実施の形態１の電力変換装置を説明する。図１は、実施の形態１に係る電力変換装置の一構成例を示す回路図である。図１に示すように、電力変換装置１０は、インダクタ１と、インダクタ１に流れる零相電流を検出する電流検出部２と、整流回路６と、系統電源８および負荷装置５と接続されるインバータ７と、インバータ７を制御する制御装置３とを有する。本実施の形態１において、負荷装置５はモータであり、系統電源８は交流電源である。

インバータ７と負荷装置５とを接続する３相の配線のうち、２相の配線の一方の配線に電流センサ４１が設けられ、他方の配線に電流センサ４２が設けられている。電流センサ４１および４２は制御装置３と信号線を介して接続されている。インダクタ１は、系統電源８からインバータ７に電力が供給される電力線に接続されている。図１に示す構成例においては、インダクタ１は、系統電源８と整流回路６との間の電力線に接続されている。インダクタ１には、インダクタ１と磁気結合する補助巻線９が設けられている。

電流検出部２は、補助巻線９と接続されている。また、電流検出部２は、配線４を介して制御装置３と接続されている。電流検出部２は、補助巻線９を介して検出する電流値Ｉｃを制御装置３に出力する。電流検出部２は、例えば、電流センサである。電流検出部２は、図に示さないシャント回路および能動回路を含む電流検出回路であってもよい。

整流回路６は、系統電源８から入力される交流を直流に変換してインバータ７に供給する。整流回路６は、整流器６１と、リアクトル６２と、ダイオード６３と、スイッチング素子６４と、平滑コンデンサ６５とを有する。インバータ７は、制御装置３による制御にしたがって、整流回路６から入力される直流を交流に変換して負荷装置５に通電する。

図２は、図１に示した電力変換装置を有する空気調和機の一構成例を示す図である。図２に示すように、空気調和機１００は、熱源を生成する室外機１０２と、生成される熱源を利用する側に設置される室内機１０３とを有する。

室外機１０２は、圧縮機２１、四方弁２２、熱源側熱交換器２３および電力変換装置１０を有する。圧縮機２１のモータ（不図示）が図１に示した負荷装置５に相当する。室内機１０３は、膨張弁２４、負荷側熱交換器２５および制御装置２０を有する。圧縮機２１、熱源側熱交換器２３、膨張弁２４および負荷側熱交換器２５が冷媒配管２６で接続され、冷媒が循環する冷媒回路２７が構成される。

圧縮機２１は、吸入する冷媒を圧縮して吐出する。圧縮機２１は、容量を変更することができるインバータ式圧縮機である。四方弁２２は、室内機１０３の運転モードに対応して、冷媒回路２７を流通する冷媒の流通方向を変更する。膨張弁２４は、冷媒を減圧して膨張させる。膨張弁２４は、例えば、電子膨張弁である。制御装置２０は、図に示さない信号線を介して、四方弁２２、電力変換装置１０および膨張弁２４のそれぞれと接続される。制御装置２０は、冷媒回路２７を循環する冷媒の冷凍サイクルを制御する。制御装置２０は、例えば、マイクロコンピュータである。

図２に示す構成例においては、制御装置２０が室内機１０３に設けられている場合を示しているが、制御装置２０は、室外機１０２に設けられていてもよく、室外機１０２および室内機１０３以外の場所に設けられていてもよい。

図３は、図１に示したインバータの一構成例を示す回路図である。インバータ７は、６個のスイッチング素子７１と、６個のスイッチング素子７１のそれぞれに並列に接続される還流ダイオード７２とを有する。スイッチング素子７１は、例えば、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のパワー半導体素子である。スイッチング素子７１は、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）またはサイリスタであってもよい。６個のスイッチング素子７１は、圧縮機２１のモータに対して、Ｕ相の巻線に接続される２個のスイッチング素子７１と、Ｖ相の巻線に接続される２個のスイッチング素子７１と、Ｗ相の巻線に接続される２個のスイッチング素子７１とに分類される。

次に、図１に示した制御装置３の構成を説明する。図４は、図１に示した制御装置の一構成例を示す機能ブロック図である。制御装置３は、インバータ制御手段３１と、電流値Ｉｃに基づいて圧縮機２１内の冷媒滞留の有無を判定する判定手段３２と、圧縮機２１内に冷媒が滞留している場合、インバータ７を制御して圧縮機２１のモータに熱を発生させる拘束通電手段３３とを有する。制御装置３は、マイクロコンピュータなどの演算装置がソフトウェアを実行することにより各種機能が実現される。また、制御装置３は、各種機能を実現する回路デバイスなどのハードウェアで構成されてもよい。

インバータ制御手段３１は、図に示さない配線を介して平滑コンデンサ６５の両端と接続され、平滑コンデンサ６５の両端に現れる直流母線電圧を監視する。インバータ制御手段３１は、上位の装置から入力される回転数指令値にしたがって、圧縮機２１のモータの回転数を制御する。本実施の形態１においては、上位の装置は制御装置２０である。インバータ制御手段３１は、電流センサ４１および４２の検出値と、回転数指令値とに基づいて、６つのスイッチング素子７１のオンおよびオフを制御することで、インバータ７が出力するパルス電圧のパルス幅を変調する。変調制御は、例えば、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御である。

判定手段３２は、電流検出部２によって検出される電流値Ｉｃと予め決められた閾値Ｉｔｈとを比較する。判定手段３２は、電流値Ｉｃが閾値Ｉｔｈより大きい場合、電流値Ｉｃが閾値Ｉｔｈより大きい旨の情報を拘束通電手段３３に出力する。

図５は、図１に示した電流検出部によって検出される電流値と閾値とを比較するグラフの一例を示す図である。図５の縦軸は電流値Ｉｃであり、横軸は測定時間である。ここでは、測定時間は２０ｍｓである。図５に示すグラフは、圧縮機２１が通常運転を行っている場合の電流値Ｉｃを示す。図５に示すグラフにおいては、電流値Ｉｃは２２．６ｍＡｒｍｓであり、電流値Ｉｃが閾値Ｉｔｈよりも小さい場合を示す。

図６は、図１に示した電流検出部によって検出される電流値と閾値とを比較するグラフの別の例を示す図である。図６の縦軸および横軸は図５と同じである。図６に示すグラフは、圧縮機２１内に冷媒が滞留している場合の電流値Ｉｃを示す。図６に示すグラフにおいては、電流値Ｉｃは６９．３ｍＡｒｍｓであり、電流値Ｉｃが閾値Ｉｔｈよりも大きい場合を示す。

拘束通電手段３３は、判定手段３２によって電流値Ｉｃが閾値Ｉｔｈより大きいと判定された場合、インバータ７に対して加熱制御を行う。加熱制御は、圧縮機２１の内部に液化した冷媒が滞留する場合に、圧縮機２１内のモータを加熱して、圧縮機２１の内部に滞留した冷媒をガス化させるための制御である。拘束通電手段３３が、インバータ７に対して加熱制御を行うことで、圧縮機２１のモータを駆動せずにモータの巻線に通電させ、モータに熱を発生させる。加熱制御の一例が特許文献１に開示されているため、本実施の形態１においては、その詳細な説明を省略する。拘束通電手段３３は、加熱制御を行う際、予め決められた一定時間だけ行う。過剰に加熱してしまうことを防ぐためである。

ここで、図４に示した制御装置３のハードウェアの一例を説明する。図７は、図４に示した制御装置の一構成例を示すハードウェア構成図である。制御装置３の各種機能がハードウェアで実行される場合、図４に示した制御装置３は、図７に示すように、処理回路８０で構成される。図４に示した、インバータ制御手段３１、判定手段３２および拘束通電手段３３の各機能は、処理回路８０により実現される。

各機能がハードウェアで実行される場合、処理回路８０は、例えば、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、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、または、これらを組み合わせたものに該当する。インバータ制御手段３１、判定手段３２および拘束通電手段３３の各手段の機能のそれぞれを処理回路８０で実現してもよい。また、インバータ制御手段３１、判定手段３２および拘束通電手段３３の各手段の機能を１つの処理回路８０で実現してもよい。

また、図４に示した制御装置３の別のハードウェアの一例を説明する。図８は、図４に示した制御装置の別の構成例を示すハードウェア構成図である。制御装置３の各種機能がソフトウェアで実行される場合、図４に示した制御装置３は、図８に示すように、プロセッサ８１およびメモリ８２で構成される。インバータ制御手段３１、判定手段３２および拘束通電手段３３の各機能は、プロセッサ８１およびメモリ８２により実現される。図８は、プロセッサ８１およびメモリ８２が互いに通信可能に接続されることを示している。

各機能がソフトウェアで実行される場合、インバータ制御手段３１、判定手段３２および拘束通電手段３３の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、また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。ソフトウェアおよびファームウェアは、プログラムとして記述され、メモリ８２に格納される。プロセッサ８１は、メモリ８２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各手段の機能を実現する。メモリ８２が閾値Ｉｔｈを記憶している。

メモリ８２として、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ ａｎｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）およびＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ ａｎｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）等の不揮発性の半導体メモリが用いられる。また、メモリ８２として、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）の揮発性の半導体メモリが用いられてもよい。さらに、メモリ８２として、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）、ＭＤ（Ｍｉｎｉ Ｄｉｓｃ）およびＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）等の着脱可能な記録媒体が用いられてもよい。

次に、本実施の形態１の電力変換装置１０の動作を説明する。図９は、実施の形態１に係る電力変換装置の動作手順を示すフローチャートである。制御装置３は、一定の周期で図９に示すフローにしたがって処理を実行する。

電流検出部２は、インダクタ１に流れる電流を検出し、検出した電流値Ｉｃを制御装置３に出力する。制御装置３に電流値Ｉｃが入力されると（ステップＳ１０１）、判定手段３２は、電流値Ｉｃと閾値Ｉｔｈとを比較する（ステップＳ１０２）。判定の結果、電流値Ｉｃが閾値Ｉｔｈより大きい場合、判定手段３２は、電流値Ｉｃが閾値Ｉｔｈより大きいことを示す情報を拘束通電手段３３に出力する。

拘束通電手段３３は、判定手段３２によって電流値Ｉｃが閾値Ｉｔｈより大きいと判定された場合、インバータ７に対して加熱制御を行う（ステップＳ１０３）。このとき、圧縮機２１のモータは駆動しないが、インバータ７が動作することで、インバータ７に含まれるスイッチング素子７１等の半導体素子に電力が供給され、圧縮機２１内のモータに損失熱が発生する。この損失熱によってモータの内部に滞留した冷媒が加熱される。

ステップＳ１０３において拘束通電手段３３がインバータ７に対して加熱制御を行った後、判定手段３２は、ステップＳ１０１に戻る。そして、判定手段３２は、加熱制御が実行されたことで、圧縮機２１の内部の冷媒に対して加熱し過ぎか、加熱不足かを確認するために、電流検出部２から入力される電流値Ｉｃと閾値Ｉｔｈとを比較する（ステップＳ１０２）。判定の結果、判定手段３２は、電流値Ｉｃが閾値Ｉｔｈ以下である場合、処理を終了する。

なお、本実施の形態１において、系統電源８が交流電源の場合で説明したが、系統電源８が直流電源であってもよい。この場合、図１に示した構成例において、整流回路６が設けられていなくてもよい。また、図１は系統電源８の交流が３相３線の場合を示しているが、系統電源８の交流は単相であってもよく、３相４線であってもよい。

また、実施の形態１において、インダクタ１が系統電源８と整流回路６との間の電力線に接続される場合で説明したが、系統電源８と負荷装置５との間の電力線において、インダクタ１が接続される位置は限定されない。例えば、インダクタ１は整流回路６とインバータ７との間に接続されてもよく、インバータ７と負荷装置５との間に接続されてもよい。さらに、制御装置２０が制御装置３の機能を備えていてもよい。

本実施の形態１の電力変換装置１０は、インダクタ１と、インダクタ１と磁気結合する補助巻線９と、電流検出部２と、系統電源８およびモータに接続されるインバータ７と、インバータ７を制御する制御装置３とを有する。インダクタ１は、系統電源８からインバータ７に電力が供給される電力線に接続されている。電流検出部２は、補助巻線９を介して検出する電流値Ｉｃを、配線４を介して制御装置３に出力する。制御装置３は、判定手段３２および拘束通電手段３３を有する。判定手段３２は、電流検出部２によって検出される電流値Ｉｃと閾値Ｉｔｈとを比較する。拘束通電手段３３は、判定手段３２によって電流値Ｉｃが閾値Ｉｔｈより大きいと判定された場合、インバータ７に対して、モータを駆動せずにモータの巻線に通電させる加熱制御を行う。

本実施の形態１によれば、圧縮機２１における冷媒の滞留量に比例して増加するコモンモードノイズの検出値である電流値Ｉｃを用いて、圧縮機２１の内部を加熱すべきか否かが判定される。そのため、圧縮機２１内に滞留する冷媒に対する加熱量に過不足が生じることを抑制できる。

実施の形態２．
本実施の形態２の空気調和機は、図１に示した負荷装置５の台数に対応して、インダクタ１、電流検出部２およびインバータ７の組み合わせを複数有するものである。本実施の形態２においては、実施の形態１で説明した構成に同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、本実施の形態２においては、実施の形態１で説明した構成と異なる点を詳しく説明し、同様な構成について説明を省略する。

本実施の形態２の空気調和機に設けられる電力変換装置の構成を説明する。図１０は、実施の形態２に係る電力変換装置の一構成例を示す回路図である。

本実施の形態２の空気調和機１００は、図２に示した構成において、圧縮機２１を２台有し、２台の圧縮機２１に対応して、図１に示すように電力変換装置１０ａおよび１０ｂを有する。２台の圧縮機２１のうち、一方の圧縮機２１のモータが負荷装置５ａに相当し、他方の圧縮機２１のモータが負荷装置５ｂに相当する。電力変換装置１０ａおよび１０ｂのそれぞれは、実施の形態１で説明した電力変換装置１０と同様な構成であるため、その詳細な説明を省略する。

図１０に示すように、制御装置３ａおよび３ｂは、信号線１９を介して接続されている。本実施の形態２において、図１０に示す制御装置３ａおよび３ｂのうち、少なくとも一方の制御装置が図４に示した判定手段３２を有していればよく、他方の制御装置は図４に示した判定手段３２を有していなくてもよい。以下では、制御装置３ａが判定手段３２を有し、制御装置３ｂが判定手段３２を有していない場合で説明する。

電流検出部２ａは、インダクタ１ａに流れる電流を検出し、検出した電流値Ｉｃ１を、配線４ａを介して制御装置３ａに出力する。電流検出部２ｂは、インダクタ１ｂに流れる電流を検出し、検出した電流値Ｉｃ２を、配線４ｂを介して制御装置３ｂに出力する。制御装置３ｂは電流検出部２ｂから入力された電流値Ｉｃ２を制御装置３ａに送信する。制御装置３ａの判定手段３２は、電流値Ｉｃ１およびＩｃ２のそれぞれと、閾値Ｉｔｈとを比較する。電流値Ｉｃ２が閾値Ｉｔｈより大きい場合、判定手段３２は、電流値Ｉｃ２が閾値Ｉｔｈより大きい旨の情報を制御装置３ｂに送信する。制御装置３ｂの拘束通電手段３３は、電流値Ｉｃ２が閾値Ｉｔｈより大きい旨の情報を制御装置３ａから受信すると、インバータ７ｂに対して加熱制御を行う。

ここで、電流値Ｉｃ１およびＩｃ２が閾値Ｉｔｈより大きく、電流値Ｉｃ１と電流値Ｉｃ２との大きさが異なる場合の制御の一例を説明する。制御装置３ａの拘束通電手段３３は、インバータ７ａに対して加熱制御を行う際、電流値Ｉｃ１に比例した電力をインバータ７ａに出力させる。制御装置３ｂの拘束通電手段３３は、インバータ７ｂに対して加熱制御を行う際、電流値Ｉｃ２に比例した電力をインバータ７ｂに出力させる。この制御は、インバータ７ａおよび７ｂに対する加熱制御に使用できる電力に制限がある場合に有効である。つまり、電力について予め決められた制限値を超えないように、制御装置３ａの拘束通電手段３３はインバータ７ａの加熱制御を行い、制御装置３ｂの拘束通電手段３３はインバータ７ｂの加熱制御を行う。

また、電流値Ｉｃ１およびＩｃ２が閾値Ｉｔｈより大きい場合の制御の別の例を説明する。制御装置３ａの拘束通電手段３３と制御装置３ｂの拘束通電手段３３とが互いに通信を行って、インバータ７ａおよび７ｂが同時に加熱制御されないようにする。例えば、制御装置３ａの拘束通電手段３３がインバータ７ａに対する加熱制御を行った後、制御装置３ｂの拘束通電手段３３がインバータ７ｂに対する加熱制御を行う。この場合、空気調和機１００の電力が一時的に大きくなってしまうことを抑制することができる。

次に、本実施の形態２の電力変換装置１０ａおよび１０ｂの動作を説明する。図１１は、実施の形態２に係る電力変換装置の動作手順を示すフローチャートである。制御装置３ａおよび３ｂは、一定の周期で図１１に示すフローにしたがって処理を実行する。

制御装置３ａに電流値Ｉｃ１が電流検出部２ａから入力されると（ステップＳ２０１）、判定手段３２は、電流値Ｉｃ１と閾値Ｉｔｈとを比較する（ステップＳ２０２）。判定の結果、電流値Ｉｃ１が閾値Ｉｔｈ以下で有る場合、判定手段３２に制御装置３ｂから電流値Ｉｃ２が入力される（ステップＳ２０３）。判定手段３２は、電流値Ｉｃ２と閾値Ｉｔｈとを比較する（ステップＳ２０４）。判定の結果、電流値Ｉｃ２が閾値Ｉｔｈより大きい場合、電流値Ｉｃ２が閾値Ｉｔｈより大きい旨の情報を、判定手段３２は、制御装置３ｂに送信する。制御装置３ｂの拘束通電手段３３は、電流値Ｉｃ２が閾値Ｉｔｈより大きい旨の情報を制御装置３ａから受信すると、インバータ７ｂに対して加熱制御を行う（ステップＳ２０５）。

このとき、インバータ７ｂと接続されるモータは駆動しないが、インバータ７ｂが動作することで、インバータ７ｂに含まれるスイッチング素子７１等の半導体素子に電力が供給され、圧縮機２１内のモータに損失熱が発生する。この損失熱によってモータの内部に滞留した冷媒が加熱される。なお、ステップＳ２０４の判定の結果、電流値Ｉｃ２が閾値Ｉｔｈ以下である場合、判定手段３２は、処理を終了する。

一方、ステップＳ２０２の判定の結果、電流値Ｉｃ１が閾値Ｉｔｈより大きい場合、判定手段３２に制御装置３ｂから電流値Ｉｃ２が入力される（ステップＳ２０６）。判定手段３２は、電流値Ｉｃ２と閾値Ｉｔｈとを比較する（ステップＳ２０７）。判定の結果、電流値Ｉｃ２が閾値Ｉｔｈ以下である場合、判定手段３２は、電流値Ｉｃ１が閾値Ｉｔｈより大きいことを示す情報を制御装置３ａの拘束通電手段３３に出力する。

拘束通電手段３３は、電流値Ｉｃ１が閾値Ｉｔｈより大きい旨の情報が判定手段３２から入力されると、インバータ７ａに対して加熱制御を行う（ステップＳ２０８）。このとき、インバータ７ａと接続されるモータは駆動しないが、インバータ７ａが動作することで、インバータ７ａに含まれるスイッチング素子７１等の半導体素子に電力が供給され、圧縮機２１内のモータに損失熱が発生する。この損失熱によってモータの内部に滞留した冷媒が加熱される。

ステップＳ２０７の判定の結果、電流値Ｉｃ２が閾値Ｉｔｈより大きい場合、判定手段３２は、電流値Ｉｃ１と電流値Ｉｃ２とを比較する（ステップＳ２０９）。電流値Ｉｃ１と電流値Ｉｃ２との大きさが異なる場合、制御装置３ａの拘束通電手段３３は、電流値Ｉｃ１に比例した電力をインバータ７ａに出力させる加熱制御を行う。また、判定手段３２は、電流値Ｉｃ２の情報および電流値Ｉｃ２が閾値Ｉｔｈより大きい旨の情報を制御装置３ｂに送信する。制御装置３ｂの拘束通電手段３３は、電流値Ｉｃ２の情報および電流値Ｉｃ２が閾値Ｉｔｈより大きい旨の情報を制御装置３ａから受信すると、電流値Ｉｃ２に比例した電力をインバータ７ｂに出力させる加熱制御を行う。このようにして、インバータ７ａおよび７ｂに対して加熱制御が行われる（ステップＳ２１０）。

図１１に示したステップＳ２１０において、冷媒の滞留量に比例して増加するコモンモードノイズの検出値である電流値Ｉｃに比例して圧縮機２１毎に冷媒が加熱される。そのため、圧縮機２１毎に滞留する冷媒に対する加熱量に過不足が生じることを抑制できる。ステップＳ２０５、Ｓ２０８およびＳ２１０の後、判定手段３２は、ステップＳ２０１に戻る。

なお、実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、系統電源８は交流電源に限らず、直流電源であってもよい。また、系統電源８の交流は、３相３線の場合に限らず、単相または３相４線であってもよい。さらに、インダクタ１ａが接続される位置は、系統電源８と負荷装置５ａとの間の電力線において図１０に示す位置に限定されず、インダクタ１ｂが接続される位置も、系統電源８と負荷装置５ｂとの間の電力線において図１０に示す位置に限定されない。

また、本実施の形態２において、制御装置３ａおよび３ｂのうち、いずれか一方の制御装置がインバータ７ａおよび７ｂの両方を制御するようにしてもよい。また、図２に示した制御装置２０が制御装置３ａおよび３ｂの機能を備えていてもよい。

また、本実施の形態２においては、負荷装置５が負荷装置５ａおよび５ｂの２台の場合で説明したが、負荷装置の台数は２台に限定されず、３台以上であってもよい。本実施の形態２の空気調和機１００は、負荷装置５の台数に応じて、図１に示したインダクタ１、電流検出部２およびインバータ７の組み合わせを複数有していればよい。この場合、判定手段３２は、複数の電流検出部２から受け取る電流値Ｉｃのうち、閾値Ｉｔｈより大きい電流値Ｉｃを検出した電流検出部２が２つ以上あるか否かを判定する。閾値Ｉｔｈより大きい電流値Ｉｃを検出した電流検出部２が２つ以上ある場合、拘束通電手段３３は、２つ以上の電流検出部２と同じ組み合わせの２台以上のインバータ７に対して加熱制御を行う。

その際、拘束通電手段３３は、２つ以上の電流検出部２毎に検出された電流値Ｉｃに比例した電力を、電流検出部２と同じ組み合わせのインバータ７に出力させてもよい。この場合、電力について予め決められた制限値を超えないように、２台以上の圧縮機２１を加熱することができる。また、拘束通電手段３３は、２台以上のインバータ７に対して加熱制御を行う際、２台以上のインバータ７を１台ずつ、加熱制御を順次行ってもよい。この場合、空気調和機１００の電力が一時的に大きくなってしまうことを抑制することができる。

本実施の形態２の電力変換装置１０ａおよび１０ｂにおいて、インダクタ１、電流検出部２およびインバータ７の組み合わせが複数設けられている。判定手段３２は、複数の電流検出部２から受け取る電流値のうち、閾値Ｉｔｈより大きい電流値Ｉｃを検出した電流検出部２が２つ以上あるか否かを判定する。閾値Ｉｔｈより大きい電流値Ｉｃを検出した電流検出部２が２つ以上ある場合、拘束通電手段３３は、２つ以上の電流検出部２と同じ組み合わせの２台以上のインバータ７に対して加熱制御を行う。

本実施の形態２によれば、圧縮機２１が複数であっても、圧縮機２１毎に、冷媒の滞留量に比例して増加するコモンモードノイズの検出値である電流値Ｉｃを用いて、圧縮機２１の内部を加熱すべきか否かが判定される。そのため、複数の圧縮機２１の各圧縮機２１内に滞留する冷媒に対する加熱量に過不足が生じることを抑制できる。

また、本実施の形態２においては、複数のインバータ７を有する空気調和機１００において、加熱制御に使用できる電力が制限されている場合、各インバータ７に接続される圧縮機２１内の冷媒の滞留状況に応じて電力が各インバータ７に分配される。そのため、冷媒の滞留に起因する圧縮機２１の損傷を圧縮機２１毎に防ぐことができる。

１、１ａ、１ｂ インダクタ、２、２ａ、２ｂ 電流検出部、３、３ａ、３ｂ 制御装置、４、４ａ、４ｂ 配線、５、５ａ、５ｂ 負荷装置、６、６ａ、６ｂ 整流回路、
７、７ａ、７ｂ インバータ、８ 系統電源、９、９ａ、９ｂ 補助巻線、１０、１０ａ、１０ｂ 電力変換装置、１９ 信号線、２０ 制御装置、２１ 圧縮機、２２ 四方弁、２３ 熱源側熱交換器、２４ 膨張弁、２５ 負荷側熱交換器、２６ 冷媒配管、２７ 冷媒回路、３１ インバータ制御手段、３２ 判定手段、３３ 拘束通電手段、４１、４１ａ、４１ｂ 電流センサ、４２、４２ａ、４２ｂ 電流センサ、６１、６１ａ、６１ｂ 整流器、６２、６２ａ、６２ｂ リアクトル、６３、６３ａ、６３ｂ ダイオード、６４、６４ａ、６４ｂ スイッチング素子、６５、６５ａ、６５ｂ 平滑コンデンサ、７１ スイッチング素子、７２ 還流ダイオード、８０ 処理回路、８１ プロセッサ、８２ メモリ、１００ 空気調和機、１０２ 室外機、１０３ 室内機。

Claims (5)

1. 系統電源から供給される電力を圧縮機に設けられたモータに対し供給する電力変換装置であって、
   前記系統電源および前記モータに接続されるインバータと、
   前記系統電源から前記インバータに電力が供給される電力線に接続されたインダクタと、
   前記インダクタと磁気結合する補助巻線と、
   前記補助巻線と接続され、前記インダクタに流れる電流を検出する電流検出部と、
   前記電流検出部と配線を介して接続され、前記インバータを制御する制御装置と、
   を有し、
   前記制御装置は、
   前記電流検出部によって検出される電流値と予め決められた閾値とを比較する判定手段と、
   前記判定手段によって前記電流値が前記閾値より大きいと判定された場合、前記インバータを制御して、前記モータを駆動せずに前記モータの巻線に通電させる拘束通電手段と、を有する、
   電力変換装置。
2. 前記インダクタ、前記電流検出部および前記インバータの組み合わせを複数有し、
   前記判定手段は、
   複数の前記電流検出部から受け取る前記電流値のうち、前記閾値より大きい電流値を検出した前記電流検出部が２つ以上あるか否かを判定し、
   前記拘束通電手段は、
   前記判定手段によって、前記閾値より大きい電流値を検出した前記電流検出部が２つ以上あると判定された場合、前記２つ以上の電流検出部と同じ組み合わせの２台以上の前記インバータを制御して、前記モータを駆動せずに前記モータの巻線に通電させる、
   請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記拘束通電手段は、
   前記２台以上のインバータを制御して前記モータを駆動せずに前記モータの巻線に通電させる際、前記２つ以上の電流検出部毎に検出された前記電流値に比例した電力を、前記電流検出部と同じ組み合わせの前記インバータに出力させる、
   請求項２に記載の電力変換装置。
4. 前記拘束通電手段は、
   前記２台以上のインバータを制御して前記モータを駆動せずに前記モータの巻線に通電させる際、前記２台以上のインバータを１台ずつ順次、制御して、前記モータを駆動せずに前記モータの巻線に通電させる、
   請求項２に記載の電力変換装置。
5. 前記系統電源が交流電源である場合、前記系統電源から入力される交流を直流に変換して前記インバータに供給する整流回路をさらに有し、
   前記インダクタは、前記系統電源と前記整流回路との間の前記電力線に接続される、
   請求項１～４のいずれか１項に記載の電力変換装置。

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