JP7297157B2 - 電力変換装置、モータ駆動装置、送風機、圧縮機及び空気調和機 - Google Patents
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Description
図1は、実施の形態1に係る電力変換装置100の基本回路構成を示す図である。実施の形態1に係る電力変換装置100は、主回路110と、制御器8とを備える。主回路110は、交流電源1から出力される交流電圧による交流電力を直流電圧による直流電力に変換して負荷7に印加する電力変換回路である。負荷7は、直流負荷である。直流負荷は、直流電力の供給を受けて動作する負荷である。負荷7の内部に、直流電力を交流電力に変換するインバータを含むものも、ここで言う直流負荷に含まれる。
図12は、実施の形態2における制御器8Aの内部構成を示すブロック図である。実施の形態2における制御器8Aは、図8に示す実施の形態1における制御器8の構成において、FF_Duty演算器10が高力率制御器17に置き替えられ、ゲート信号生成器13がゲート信号生成器18に置き替えられている。また、キャリア波生成器16が追加されている。なお、その他の構成については、図8に示す構成と同一又は同等であり、同一又は同等の構成部には、同一の符号を付して、重複する説明は割愛する。また、基本回路構成は、図1と同一又は同等である。
図18は、実施の形態3に係る電力変換装置100Aの基本回路構成を示す図である。実施の形態3における電力変換装置100Aは、図1に示す実施の形態1に係る電力変換装置100の構成において、リアクトル2よりも交流電源1側にダイオードブリッジ24が設けられている。この構成により、図18では、主回路110のサブコンバータ3に具備されるスイッチング素子3a,3dが、それぞれダイオード3a’,3d’に置き替えられている。また、図18では、主回路110のメインコンバータ5に具備されるスイッチング素子5dが、ダイオード5d’に置き替えられている。なお、その他の構成については、図1に示す構成と同一又は同等であり、同一又は同等の構成部には、同一の符号を付して、重複する説明は割愛する。
実施の形態4では、実施の形態1で説明した電力変換装置100のモータ駆動装置への適用例について説明する。図19は、実施の形態4に係るモータ駆動装置150の構成例を示す図である。図19に示す実施の形態4に係るモータ駆動装置150では、図1に示す電力変換装置100の構成に、インバータ7a及びモータ7bが追加されている。
Claims (12)
- リアクトルと、スイッチング素子を有するメインコンバータと、前記メインコンバータによって変換された直流電圧を保持する第1のコンデンサと、スイッチング素子を有するサブコンバータと、前記リアクトルと前記第1のコンデンサとの間に設けられ、前記サブコンバータによって変換された直流電圧を保持する第2のコンデンサと、前記第1のコンデンサの電圧である第1のコンデンサ電圧を検出する第1の電圧検出器と、前記第2のコンデンサの電圧である第2のコンデンサ電圧を検出する第2の電圧検出器と、交流電源の交流電圧を検出する第3の電圧検出器と、前記スイッチング素子を前記交流電圧の半周期で1回以上、20回以下のスイッチング回数でスイッチング制御する制御器とを備え、前記リアクトル、前記メインコンバータ、前記サブコンバータ、前記第1のコンデンサ及び前記第2のコンデンサは、前記交流電源と直流負荷との間に設けられ、
前記交流電圧と前記第1のコンデンサ電圧との間で電力変換を行う電力変換装置において、
前記サブコンバータは、前記第2のコンデンサに並列に接続される第1レグと、前記第2のコンデンサ及び前記第1レグに並列に接続される第2レグとを有し、
前記メインコンバータは、前記第1のコンデンサに並列に接続される第3レグと、前記第1のコンデンサ及び前記第3レグに並列に接続される第4レグとを有し、
前記第1レグの中点は、前記リアクトルを介して前記交流電源の一方に接続され、前記第2レグの中点は、前記第3レグの中点に接続され、前記第4レグの中点は、前記交流電源の他方に接続され、
前記第1のコンデンサと前記第2のコンデンサとの接続極性は動作領域に応じて反転可能に構成され、
前記制御器は、前記交流電圧の半周期の期間内で前記第2のコンデンサの充電量と放電量とを制御して、前記第2のコンデンサ電圧を前記第2のコンデンサ電圧の指令値に一致させる制御を行うと共に、前記第1及び第2のコンデンサ電圧の各検出値と、前記交流電圧の検出値との大小関係に応じて、前記動作領域を判定し、前記第1及び第2のコンデンサ電圧の各検出値、並びに前記交流電圧の検出値に基づいて、前記第2のコンデンサを充電する充電時間及び前記第2のコンデンサを放電させる放電時間を変更しながら前記スイッチング制御を行う
電力変換装置。 - 前記制御器は、前記交流電圧の半周期内で前記第2のコンデンサの充電及び放電を各1回以上行い、且つ、前記充電の回数と前記放電の回数とが前記交流電圧の半周期内で等しくなるように前記スイッチング制御を行う
請求項1に記載の電力変換装置。 - リアクトルと、スイッチング素子を有するメインコンバータと、前記メインコンバータによって変換された直流電圧を保持する第1のコンデンサと、スイッチング素子を有するサブコンバータと、前記リアクトルと前記第1のコンデンサとの間に設けられ、前記サブコンバータによって変換された直流電圧を保持する第2のコンデンサと、前記第1のコンデンサの電圧である第1のコンデンサ電圧を検出する第1の電圧検出器と、前記第2のコンデンサの電圧である第2のコンデンサ電圧を検出する第2の電圧検出器と、交流電源の交流電圧を検出する第3の電圧検出器と、前記スイッチング素子を前記交流電圧の半周期で1回以上、20回以下のスイッチング回数でスイッチング制御する制御器とを備え、前記リアクトル、前記メインコンバータ、前記サブコンバータ、前記第1のコンデンサ及び前記第2のコンデンサは、前記交流電源と直流負荷との間に設けられ、
前記交流電圧と前記第1のコンデンサ電圧との間で電力変換を行う電力変換装置において、
前記サブコンバータは、前記第2のコンデンサに並列に接続される第1レグと、前記第2のコンデンサ及び前記第1レグに並列に接続される第2レグとを有し、
前記メインコンバータは、前記第1のコンデンサに並列に接続される第3レグと、前記第1のコンデンサ及び前記第3レグに並列に接続される第4レグとを有し、
前記第1レグの中点は、前記リアクトルを介して前記交流電源の一方に接続され、前記第2レグの中点は、前記第3レグの中点に接続され、前記第4レグの中点は、前記交流電源の他方に接続され、
前記制御器は、
前記交流電圧の半周期の期間内で前記第2のコンデンサの充電量と放電量とを制御して、前記第2のコンデンサの電圧である第2のコンデンサ電圧を前記第2のコンデンサ電圧の指令値に一致させる制御を行うと共に、
前記第1のコンデンサ電圧を制御するための第1のデューティ比と、前記第2のコンデンサ電圧を制御するための第2のデューティ比との和であるデューティ比総和量に対し、前記交流電圧の半周期内における前記デューティ比総和量が一定に保たれるように、前記第2のデューティ比を前記第1のデューティ比に加減算する
電力変換装置。 - リアクトルと、スイッチング素子を有するメインコンバータと、前記メインコンバータによって変換された直流電圧を保持する第1のコンデンサと、スイッチング素子を有するサブコンバータと、前記リアクトルと前記第1のコンデンサとの間に設けられ、前記サブコンバータによって変換された直流電圧を保持する第2のコンデンサと、前記第1のコンデンサの電圧である第1のコンデンサ電圧を検出する第1の電圧検出器と、前記第2のコンデンサの電圧である第2のコンデンサ電圧を検出する第2の電圧検出器と、交流電源の交流電圧を検出する第3の電圧検出器と、前記スイッチング素子を前記交流電圧の半周期で1回以上、20回以下のスイッチング回数でスイッチング制御する制御器とを備え、前記リアクトル、前記メインコンバータ、前記サブコンバータ、前記第1のコンデンサ及び前記第2のコンデンサは、前記交流電源と直流負荷との間に設けられ、
前記交流電圧と前記第1のコンデンサ電圧との間で電力変換を行う電力変換装置において、
前記サブコンバータは、前記第2のコンデンサに並列に接続される第1レグと、前記第2のコンデンサ及び前記第1レグに並列に接続される第2レグとを有し、
前記メインコンバータは、前記第1のコンデンサに並列に接続される第3レグと、前記第1のコンデンサ及び前記第3レグに並列に接続される第4レグとを有し、
前記第1レグの中点は、前記リアクトルを介して前記交流電源の一方に接続され、前記第2レグの中点は、前記第3レグの中点に接続され、前記第4レグの中点は、前記交流電源の他方に接続され、
前記第1のコンデンサと前記第2のコンデンサとの接続極性は動作領域に応じて反転可能に構成され、
前記制御器は、
前記交流電圧の半周期の期間内で前記第2のコンデンサの充電量と放電量とを制御して、前記第2のコンデンサ電圧を前記第2のコンデンサ電圧の指令値に一致させる制御を行うと共に、
前記第1及び第2のコンデンサ電圧の各検出値と、前記交流電圧の検出値との大小関係に応じて、前記動作領域を判定し、前記第1及び第2のコンデンサ電圧の各検出値、並びに前記交流電圧の検出値に基づいて、前記動作領域ごとに、スイッチング周波数を変更しながら前記スイッチング制御を行う
電力変換装置。 - 前記制御器は、同一のスイッチング周波数が維持される期間である第1のスイッチング期間において、前記第2のコンデンサの充電及び放電を各1回以上行い、且つ、前記充電の回数と前記放電の回数とが前記第1のスイッチング期間内で等しくなるように前記スイッチング制御を行う
請求項4に記載の電力変換装置。 - 前記第1のコンデンサ電圧を制御するための第1のデューティ比と、前記第2のコンデンサ電圧を制御するための第2のデューティ比との和であるデューティ比総和量に対し、
前記制御器は、前記第1のスイッチング期間内における前記デューティ比総和量が一定に保たれるように前記第2のデューティ比を前記第1のデューティ比に加減算する
請求項5に記載の電力変換装置。 - 前記制御器は、前記動作領域ごとに前記交流電圧と前記第2のコンデンサ電圧が交差する第1の位相、及び前記交流電圧と前記第1のコンデンサ電圧とが交差する第2の位相から基準スイッチング周波数を演算し、予め定めた前記第2のコンデンサの充電回数及び放電回数と、前記基準スイッチング周波数とに基づいて前記スイッチング周波数を演算する
請求項5又は6に記載の電力変換装置。 - 前記制御器は、前記第1のスイッチング期間内において、前記第2のコンデンサ電圧を制御するフィードバックデューティ比に、前記リアクトルの励磁及びリセットに伴う交流電流の増減量が等しくなるような理論デューティ比を加える
請求項5から7の何れか1項に記載の電力変換装置。 - 請求項1から8の何れか1項に記載の電力変換装置と、
前記電力変換装置から出力される直流電力を交流電力に変換するインバータと、を備える
モータ駆動装置。 - 請求項9に記載のモータ駆動装置を備える
送風機。 - 請求項9に記載のモータ駆動装置を備える
圧縮機。 - 請求項10に記載の送風機及び請求項11に記載の圧縮機の少なくとも一方を備える
空気調和機。
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