JP7374226B2 - 力率改善回路及び空気調和機 - Google Patents

Description

本願は、２０１９年５月１７日に中国特許庁に提出された、出願番号が２０１９１０４１３４３９．Ｘであり、発明の名称が「力率改善回路及び空気調和機」である中国特許出願、及び２０１９年５月１７日に中国特許庁に提出された、出願番号が２０１９２０７１３０８７．５であり、発明の名称が「力率改善回路及び空気調和機」である中国特許出願の優先権を主張し、その内容の全てを援用することにより本願に取り入れる。

本願は、空調技術分野に関し、具体的には、力率改善回路及び空気調和機に関する。

関連技術において、力率改善回路（Ｐｏｗｅｒ Ｆａｃｔｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ、すなわちＰＦＣ回路）は、ＩＧＢＴデバイスの代わりに大電力ＭＯＳスイッチング技術を主電力デバイスとして用い、ＩＧＢＴのオン電圧降下が一定している特性の代わりにＭＯＳの低オン抵抗の特性を利用して中小電力での消費電力の低減を実現して、空気調和機の消費電力の低減を実現する。

４つのスイッチングトランジスタで力率改善モジュールを構成し、かつ２つのハーフブリッジ駆動チップを用いて駆動し、そのうちの１つの駆動チップは保護機能を有し、サンプリング抵抗に合わせて過電流検出を行い、大電流を検出すると、４つのスイッチに対する駆動出力のオフをトリガして、過電流保護を行い、この解決手段には以下の欠陥が存在する。

図１に示すように、従来の保護手段は上下のＱ１とＱ３に異常が発生したか、又は上下のＱ２とＱ４に異常が発生した時の検出しか実現できず、実際に利用する際に、スイッチング駆動モジュール自体にインターロック保護回路が内蔵可能であるため、上下の２つのスイッチングトランジスタにおいて上下のブリッジアームのシュートスルーが発生しにくい。従って、この保護手段に対応する故障が発生する確率が低く、実用性が比較的に低い。

本願は、従来技術又は関連技術に存在する技術的問題の少なくとも１つを解決することを目的とする。

そのため、本願の１つの目的は、力率改善回路を提供する。

本願のもう１つの目的は、空気調和機を提供する。

上記の目的を達成するために、本願の第１の態様の実施例によれば、給電信号を受信する力率改善モジュールであって、前記給電信号を制御して負荷に給電するように構成されるスイッチングトランジスタを含む力率改善モジュールと、前記スイッチングトランジスタの駆動入力端に接続され、前記スイッチングトランジスタにスイッチング信号を出力するために用いられる駆動モジュールと、前記駆動モジュールに接続され、前記スイッチング信号の出力をオンにし又は前記スイッチング信号の出力をオフにするように前記駆動モジュールを制御するために用いられる制御モジュールと、前記力率改善モジュールの入力側に設けられて、サンプリング信号を収集する変流器と、前記変流器及び前記制御モジュールに接続され、前記サンプリング信号が第１の安全閾値以上であることを検出すると、前記制御モジュールに保護信号を出力するために用いられる駆動保護モジュールであって、前記保護信号は前記駆動モジュールの出力をオフにするように前記制御モジュールをトリガするために用いられる駆動保護モジュールと、を含む力率改善回路を提供する。

当該技術的手段において、力率改善モジュールの交流入力端に変流器が設置され、変流器は設置された位置に基づいて、力率改善モジュールの入力電流を収集し、又は電流を出力し、電流を電圧信号に変換して駆動保護モジュールに出力して、駆動保護モジュールにより、過電流現象が発生したか否かを検出し、過電流現象の発生を検出した場合、力率改善モジュールへのスイッチング信号の出力を停止するように制御し、変流器は被検出回路と電気的に接触しないため、被検出電源の電力を消費せず、そのためインバータ装置の高効率で低消費電力の制御に影響を与えない一方で、変流器は力率改善モジュールの入力端電流を直接収集するため、力率改善モジュールが異なる機能操作を実行する時に対応する異なる電流流路は、いずれも変流器により回路異常検出を行うことができ、したがって、整流器に異常が発生したか否かをより直接的に検出することができ、また、異常の発生を確認した場合、異なる動作状態に対応する異常部品を特定することができ、従来技術における、保護機能を有する駆動チップを用いてサンプリング抵抗に合わせて過電流検出を行うという解決手段に比べて、制限性がより小さく、さらに指向性及び実用性を有する。

第１の安全閾値は、力率改善モジュールの入力側を検出する安全電圧であり、好ましくは、安全電圧の上限値である。

ここで、当業者であれば、変流器は電磁誘導原理に基づいて一次側大電流を二次側小電流に変換して測定する器具であり、変流器は商用電源周波数大電流の測定場合に適用されて、変流と電気分離の機能を実現し、電磁誘導原理に基づいて、出力電圧は交流側電流の変化率に正比例するため、交流側に過電流現象が発生したか否かを正確に検出でき、変流器によりリアクトルを通過する電流信号を収集し、対応する電圧信号に変換して駆動保護モジュールに送信して、変流器により収集された電圧信号に基づいて、過電流現象が発生したか否かを判断することを理解することができる。

上記の技術的手段において、前記力率改善モジュールの負極出力端に設けられ、かつ前記駆動保護モジュールに接続されるサンプリングをさらに含み、前記駆動保護モジュールは前記サンプリング抵抗の電圧降下が第２の安全閾値を超えることを検出すると、前記制御モジュールに前記保護信号を出力する。

さらに、交流側の電流を検出するために、力率改善モジュールの交流側に１つの変流器を直列接続し、そしてこのセンサから出力された電圧信号を駆動保護モジュールの入力信号とし、力率改善モジュールの負極出力端に直列接続されたサンプリング抵抗と結合し、このサンプリング抵抗で検出された電圧も駆動保護モジュールに入力し、この２つの入力電圧のいずれかが電流検出及び駆動保護モジュールの所定電圧を超えると、電流検出及び駆動保護モジュールの保護をトリガしかつ力率改善モジュールをオフにすることにより、入出力側のいずれにも過電流現象に対する検出機能を実現することができる。

第２の安全閾値は、力率改善モジュールの入力側を検出する安全電圧であり、好ましくは、安全電圧の上限値である。

上記いずれかの技術的手段において、交流電源のライブラインに設けられた第１のリアクトル、及び前記交流電源のニュートラルラインに設けられた第２のリアクトルと、前記交流電源のライブライン端とニュートラルライン端との間に設けられ、かつ前記制御モジュールに接続され、前記ライブライン端と前記ニュートラルライン端との間のゼロクロス検出信号を収集するために用いられるゼロクロス検出モジュールと、をさらに含み、前記制御モジュールはさらに、前記ゼロクロス検出モジュールから出力されたゼロクロス検出信号に基づいて前記交流電源の位相状態を特定して、前記位相状態に基づいて対応するスイッチング制御信号を前記駆動モジュールに出力するために用いられ、前記交流電源は前記給電信号を出力するために用いられ、前記変流器は前記交流電源のライブライン端と前記第１のリアクトルとの間に設けられ、又は前記交流電源のニュートラルライン端と前記第２のリアクトルとの間に設けられる。

当該技術的手段において、単相リアクトル回路に比べて、第１のリアクトル及び第２のリアクトルを設置することにより、２つのリアクトルの相加効果を実現することができる一方で、取り付けにくい大寸法のリアクトルの代わりに、力率改善回路に取り付けることで、取り付け難易度を低減することができる。

さらに、力率改善モジュールの交流入力端と交流電源との間に並列接続された第１のリアクトルと第２のリアクトルを設けることにより、交流電源が交流出力を行う場合に、並列接続された第１のリアクトルと第２のリアクトルは交流電源から供給された電気エネルギーを磁気エネルギーに変換してエネルギーとして蓄積することができ、また、このエネルギーを放出することでＰＦＣ回路の昇圧及び力率の改善を実現することができる。

また、ライブラインとニュートラルラインとの間にゼロクロス検出モジュールを設けて、ゼロクロス検出モジュールにより交流電源のリアルタイム位相を判断することにより、異なる位相状態に基づいて、スイッチング操作を実行するように力率改善モジュールにおける異なるスイッチングデバイスを駆動して、それぞれ整流機能又は力率改善（ＰＦＣ）機能を実現し、それにより、整流機能に基づいて負荷端の直流給電を実現し、又はＰＦＣ制御により、交流側電圧と交流側電流を位相で一致させる。

また、過電流現象の発生には、例えば回路が干渉されて制御モジュールのフリーズとリセットを引き起こし、又は並列接続された第１のリアクトルと第２のリアクトルに短絡異常が発生するなど、様々な原因がある。

上記いずれかの技術的手段において、前記変流器は、前記交流電源のライブライン端と前記第１のリアクトルとの間に設けられ、又は前記変流器は、前記交流電源のニュートラルライン端と前記第２のリアクトルとの間に設けられ、前記駆動保護モジュールはさらに、前記電圧信号が第１の安全閾値より大きいことを検出すると、前記制御モジュールに前記保護信号を出力して、前記駆動モジュールの出力をオフにするために用いられる。

上記いずれかの技術的手段において、前記力率改善モジュールは、第１のスイッチングトランジスタ、第２のスイッチングトランジスタ、第３のスイッチングトランジスタ及び第４のスイッチングトランジスタで構成され、前記第１のスイッチングトランジスタ、前記第２のスイッチングトランジスタ、前記第３のスイッチングトランジスタ及び前記第４のスイッチングトランジスタにはいずれもフリーホイールダイオードが装備され、前記第１のスイッチングトランジスタのドレインと前記第２のスイッチングトランジスタのドレインは直列接続され、接続点が前記力率改善モジュールの正極出力端とされ、前記第３のスイッチングトランジスタのソースと第４のスイッチングトランジスタのソースは直列接続され、接続点が前記サンプリング抵抗に直列接続された後に接地され、前記第１のスイッチングトランジスタのソースと前記第３のスイッチングトランジスタのドレインは直列接続され、接続点が前記ライブライン端に接続され、前記第２のスイッチングトランジスタのソースと前記第４のスイッチングトランジスタのドレインは直列接続され、接続点が前記ニュートラルライン端に接続される。

前記力率改善モジュールは、第１のスイッチングトランジスタ、第２のスイッチングトランジスタ、第３のスイッチングトランジスタ及び第４のスイッチングトランジスタで構成され、第１のスイッチングトランジスタ及び第２のスイッチングトランジスタは力率改善モジュールの上部に設けられ、第３のスイッチングトランジスタ及び第４のスイッチングトランジスタは力率改善モジュールの下部に設けられ、第１のスイッチングトランジスタ及び第３のスイッチングトランジスタは力率改善モジュールの左部に設けられ、第２のスイッチングトランジスタ及び第４のスイッチングトランジスタは力率改善モジュールの右部に設けられ、前記第１のスイッチングトランジスタ、前記第２のスイッチングトランジスタ、前記第３のスイッチングトランジスタ及び前記第４のスイッチングトランジスタにはいずれもフリーホイールダイオードが装備され、前記第１のスイッチングトランジスタのドレインと前記第２のスイッチングトランジスタのドレインは直列接続され、接続点が前記力率改善モジュールの正極出力端とされ、前記第３のスイッチングトランジスタのソースと第４のスイッチングトランジスタのソースは直列接続され、接続点が前記サンプリング抵抗に直列接続された後に接地され、前記第１のスイッチングトランジスタのソースと前記第３のスイッチングトランジスタのドレインは直列接続され、接続点が前記ライブライン端に接続され、前記第２のスイッチングトランジスタのソースと前記第４のスイッチングトランジスタのドレインは直列接続され、接続点が前記ニュートラルライン端に接続される。

具体的には、第１のスイッチングトランジスタ、第２のスイッチングトランジスタ、第３のスイッチングトランジスタ及び第４のスイッチングトランジスタはいずれもＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ－Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ－Ｅｆｆｅｃｔ ＴｒａｎｓＩｓｔｏｒ、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ、すなわちＭＯＳトランジスタ）、例えばスーパージャンクションＭＯＳＦＥＴ、又はＳｉＣ－ＭＯＳＦＥＴであってもよい。

ＭＯＳトランジスタの動作方式として、ゲートによってソースとドレインとの間のオン／オフを制御してスイッチングを実現し、オンにする時にゲート側電源をソース側電源より大きくする必要がある。

当該技術的手段において、４つのスイッチングトランジスタで構成された力率改善モジュールを設け、制御モジュールから出力された制御命令に合わせることにより、それぞれ整流操作又は力率改善操作を実行するように回路を制御し、モータ駆動システムの構成部分とする時、「力率改善動作」及び「同期整流動作」を交替で行うことにより昇圧させて、モータ回転数の許容限界を高めるという目的を達成し、また、動作中に、回路に変流器を増設することにより、運転電流を検出し、電流異常の発生を検出した場合、動作を停止するように力率改善モジュールを制御し、異常を排除した後に再運転させ、それにより、モータ駆動過程の安全性を保証する。

当該技術的手段において、力率改善モジュールの交流入力端に変流器を設けることにより、整流操作を実行するか、力率改善操作を実行するかにもかかわらず、電流は変流器を流れ、それにより、電流が変流器を流れることを検出した時、このデバイスは対応する電圧を出力し、力率改善モジュールの４つのスイッチングトランジスタが耐えられる電流値に基づいて、駆動保護モジュール又は変流器に内蔵された過電流検出ユニットにおいて保護が必要な電圧値を設定し、第１のスイッチングトランジスタと第２のスイッチングトランジスタをライブラインとニュートラルラインとの間に直列接続し、第３のスイッチングトランジスタと第４のスイッチングトランジスタをライブラインとニュートラルラインとの間に直列接続し、第１のスイッチングトランジスタ－第２のスイッチングトランジスタ又は第３のスイッチングトランジスタ－第４のスイッチングトランジスタに異常な過電流が発生した場合、この電流は変流器により対応する電圧を出力するとともに駆動保護モジュールをトリガし、さらに駆動モジュールのスイッチング信号をオフにし、それにより、スイッチングトランジスタに対する過電流保護を実現し、過電流信号が解除されると、駆動保護モジュールは過電流駆動モジュールに対する制御を解除して、正常動作に復帰し、それにより、整流操作過程、又は力率改善過程において、いずれも確率が比較的高い故障に対するタイムリーで効果的な検出を実現して、ＰＦＣ回路全体の安全性を向上させるという目的を達成することができる。

具体的には、第３のスイッチングトランジスタのソースと第４のスイッチングトランジスタのソースを相互に接続した後、接続点をサンプリング抵抗の一端に接続し、サンプリング抵抗の他端を接地し、サンプリング抵抗の両端の電圧信号を収集し、この電圧信号を駆動保護モジュールに伝送することにより、サンプリング抵抗の両端の電圧降下が第２の安全閾値を超えることを検出した後、前記駆動モジュールの出力をオフにするように制御モジュールをトリガする。

変流器及びサンプリング抵抗が設置された力率改善回路については、異なる電流流路においていずれも変流器及び／又はサンプリング抵抗に基づいて電圧をサンプリングし、サンプリング電圧の検出結果に基づいて短絡現象が存在するか否かを確認することができ、そのため、力率改善モジュールにおける第１のスイッチングトランジスタ、第２のスイッチングトランジスタ、第３のスイッチングトランジスタ及び第４のスイッチングトランジスタによる異なる結合流路の検出要求を満たすことができる。

上記いずれかの技術的手段において、前記駆動モジュールは、前記第１のスイッチングトランジスタ及び前記第３のスイッチングトランジスタを駆動するための第１の駆動モジュールと、前記第２のスイッチングトランジスタ及び前記第４のスイッチングトランジスタを駆動するための第２の駆動モジュールとを含み、前記駆動保護モジュールは前記サンプリング信号が第１の安全閾値より大きいこと及び／又は前記電圧降下が第２の安全閾値より大きいことを検出すると、前記第１の駆動モジュール及び前記第２の駆動モジュールの駆動出力をオフにするように前記制御モジュールをトリガする。

当該技術的手段において、駆動モジュールは第１の駆動モジュールと第２の駆動モジュールを含んで、Ｈブリッジ整流器のハーフブリッジ駆動を実現する。

具体的には、第１の駆動モジュールにより第１のスイッチングトランジスタ及び第３のスイッチングトランジスタを駆動し、第２の駆動モジュールにより第２のスイッチングトランジスタ及び第４のスイッチングトランジスタを駆動し、変流器から出力された電圧信号及びサンプリング抵抗の電圧サンプリング信号をいずれも駆動保護モジュールに接続し、駆動保護モジュールは変流器から出力された電圧信号及びサンプリング抵抗の電圧サンプリング信号が所定値を超えることを検出すると、第１の駆動モジュール及び第２の駆動モジュールを強制的にオフにすることより、４つのスイッチングトランジスタを保護する。

変流器は主に、電流が第１のスイッチングトランジスタと第２のスイッチングトランジスタを順次通過し、又は電流が第３のスイッチングトランジスタと第４のスイッチングトランジスタを順次通過する時に短絡異常が発生する場合の検出に用いられ、サンプリング抵抗は主に、電流が第１のスイッチングトランジスタと第３のスイッチングトランジスタを順次通過し、又は電流が第２のスイッチングトランジスタと第４のスイッチングトランジスタを順次通過する時に短絡異常が発生する場合の検出に用いられる。

当業者であれば、変流器に基づいてトリガして生成された保護信号とサンプリング抵抗に基づいてトリガして生成された保護信号とは優先度が同じであり、いずれか１つに異常が発生すると、いずれも駆動保護モジュールをトリガし、過電流の原因は回路が電磁干渉又はサージ干渉を受けて制御モジュールのフリーズとリセットを引き起こし、又はリアクトルに短絡異常が発生するなどのことであることを理解することができる。

上記いずれかの技術的手段において、一端が前記正極出力端に接続され、他端が接地される母線コンデンサをさらに含み、駆動モジュールは前記スイッチング信号を出力したとき、前記交流電源により前記母線コンデンサを充電するか、又は前記母線コンデンサを放電させ、駆動モジュールは前記スイッチング信号を出力しないとき、前記母線コンデンサを放電させる。

上記いずれかの技術的手段において、前記制御モジュールはさらに、前記交流電源の入力電圧が正の半周期にある場合、前記第１のスイッチングトランジスタ及び前記第４のスイッチングトランジスタを導通させるためのスイッチング信号を出力するとともに、対応するフリーホイールダイオードをバイパスするように前記駆動モジュールを制御するために用いられ、前記制御モジュールはさらに、前記交流電源の入力電圧が負の半周期にある場合、前記第２のスイッチングトランジスタ及び前記第３のスイッチングトランジスタを導通させるためのスイッチング信号を出力するとともに、対応するフリーホイールダイオードをバイパスするように前記駆動モジュールを制御するために用いられて、同期整流を実現する。

第１のスイッチングトランジスタの内部にはフライホイールダイオードを有し、フライホイールダイオードは第１のスイッチングトランジスタのソースとドレインとの間に存在するＰＮ接合の部分であり、第１のスイッチングトランジスタの飽和電圧（オン状態でのドレイン・ソース間電圧）はフライホイールダイオードの順方向の電圧降下より低い。これにより、第１のスイッチングトランジスタのソース・ドレインを流れる電流は、寄生ダイオードを流れる電流に比べて、電圧降下が小さくなり、さらに導通損失を低減することができる。理解しやすく言えば、オン状態となる第１のスイッチングトランジスタを流れる電流は、オフ状態となる第１のスイッチングトランジスタにおけるフライホイールダイオードを流れる電流に比べて、導通損失を小さくさせ、また、他の第２のスイッチングトランジスタ、第３のスイッチングトランジスタ及び第４のスイッチングトランジスタにも適用される。

当該技術的手段において、ＭＯＳトランジスタの低オン電圧降下の原理を利用することにより、交流電力の位相状態に基づいて対応するＭＯＳトランジスタをオンにすれば低消費電力の同期整流を実現することができる。

具体的には、制御モジュールはゼロクロス検出モジュールにより検出された現在の交流電力の位相に基づいて対応する制御信号を出力し、対応するスイッチングトランジスタの動作を駆動する。

関連技術において、同期整流を行う場合、交流電源の正の半周期間に、電流は変流器及びリアクトルを経て、続いて第１のスイッチングトランジスタ及び第４のスイッチングトランジスタのフリーホイールダイオードにより整流してシステムに給電し、この時、フリーホイールダイオードの電圧降下が大きいため、エネルギーの浪費を引き起こす。

当該技術的手段において、この場合、制御モジュールはゼロクロス検出モジュールにより交流電源の正の半周期の開始時に、電流が変流器及びリアクトルを経過すると判断し、スイッチング信号を出力して第１のスイッチングトランジスタ及び第４のスイッチングトランジスタの導通を駆動し、第１のスイッチングトランジスタ、サンプリング抵抗及び第４のスイッチングトランジスタにおけるフリーホイールダイオードを流れる電流をＭＯＳトランジスタに流れさせ、ＭＯＳトランジスタの低オン特性を利用し、フリーホイールダイオードをバイパスし、それにより、導通損失を低減する。同様に、交流電源の負の半周期間に、制御モジュールは第２のスイッチングトランジスタ及び第３のスイッチングトランジスタのオンを制御し、４つのＭＯＳトランジスタに同期整流機能を実現させ、同期整流過程において、変流器及びサンプリング抵抗を経過する電流を検出することにより、過電流現象が発生したか否かを検出する。

上記いずれかの技術的手段において、前記制御モジュール３０はさらに、前記交流電源の入力電圧が正の半周期にある場合、前記ゼロクロス検出信号及び前記スイッチング信号に基づいて前記第３のスイッチングトランジスタＱ３及び前記第４のスイッチングトランジスタＱ４のオン／オフを制御し、前記第３のスイッチングトランジスタＱ３及び前記第４のスイッチングトランジスタＱ４を導通させたとき、前記リアクトルＬ１を充電し、前記第３のスイッチングトランジスタＱ３及び前記第４のスイッチングトランジスタＱ４をオフにしたとき、前記第１のスイッチングトランジスタＱ１を導通させて、前記リアクトルが負荷に給電するために用いられ、前記制御モジュール３０はさらに、前記交流電源の入力電圧が負の半周期にある場合、前記ゼロクロス検出信号及び前記スイッチング信号に基づいて前記第３のスイッチングトランジスタＱ３及び前記第４のスイッチングトランジスタＱ４のオン／オフを制御し、前記第３のスイッチングトランジスタＱ３及び前記第４のスイッチングトランジスタＱ４を導通させたとき、前記リアクトルＬ１を充電し、前記第３のスイッチングトランジスタＱ３及び前記第４のスイッチングトランジスタＱ４をオフにしたとき、前記第２のスイッチングトランジスタＱ２の導通を駆動して、前記リアクトルＬ１が負荷に給電するために用いられて、力率改善を実現する。

当該技術的手段において、回路がＰＦＣ操作を行うために用いられる場合、入力が交流電源の正の半周期にある場合、制御モジュールはゼロクロス検出信号に基づいて、第３のスイッチングトランジスタ及び第４のスイッチングトランジスタの導通を駆動して、リアクトルを充電し、充電過程において、変流器の電流を検出することにより短絡現象が発生したか否かを確認し、第３のスイッチングトランジスタ及び第４のスイッチングトランジスタをオフにすると、制御モジュールは第１のスイッチングトランジスタのオンを駆動し、第１のスイッチングトランジスタを介してリアクトルに蓄積された電気エネルギーを後段回路に放出し、母線コンデンサ及び負荷（例えばモータ）に給電し、入力が交流電源の負の半周期にある場合、制御モジュールはゼロクロス検出信号に基づいて、第３のスイッチングトランジスタ及び第４のスイッチングトランジスタの導通を駆動して、リアクトルを充電し、第３のスイッチングトランジスタ及び第４のスイッチングトランジスタをオフにすると、制御モジュールは第２のスイッチングトランジスタのオンを駆動し、第２のスイッチングトランジスタを介してリアクトルに蓄積された電気エネルギーを後段回路に放出し、母線コンデンサ及び負荷（例えばモータ）に給電し、母線コンデンサにリアクトルに蓄積されたエネルギーを放出することにより、母線コンデンサの直流電圧を昇圧し、それにより、短絡電流により、電流波形の歪みを低減し、電流波形を正弦波に近づけることができ、さらに、ＰＦＣ回路の力率を改善することができ、さらに、負荷の母線電圧に基づいて第３のスイッチングトランジスタ又は第１のスイッチングトランジスタのパルス幅を計算することにより、ＰＦＣ回路における短絡電流の持続時間を合理的に調整することができ、パルス変化回数に基づいて各スイッチングトランジスタのオン／オフの回数を合理的に制御し、スイッチングユニットの導通損失を低減し、スイッチング損失を低減し、効率を向上させることができる。

上記いずれかの技術的手段において、前記正極出力端と前記負極出力端との間に設けられ、前記力率改善モジュールの直流出力を受信して、負荷に給電するために用いられる負荷駆動モジュールと、前記力率改善モジュールの直流出力端に接続されるとともに、前記負荷駆動モジュールと並列に設置され、直流母線電圧を検出するために用いられる直流母線電圧検出モジュールと、をさらに含む。

当該技術的手段において、負荷がモータである応用シーンにおいて、負荷駆動モジュールは、モータへの給電を実現するように、定電圧直流を三相交流に逆変換して出力するために用いられ、直流母線電圧検出モジュールの設置に合わせて、力率改善モジュールの直流出力の母線電圧の検出、及び前記入力電圧の検出により、力率改善モジュールにおける各スイッチングトランジスタ素子のスイッチ状態及び各スイッチングトランジスタの導通時のパルス幅を制御する。

上記いずれかの技術的手段において、前記制御モジュールは負荷駆動モジュールにさらに接続されて、前記負荷駆動モジュールに逆変換制御信号を出力するために用いられる。

本願の第２の態様の実施例によれば、本願の第１の態様の技術的手段に記載の力率改善回路を含む空気調和機を提供する。

具体的には、力率改善回路は圧縮機のモータ駆動システムに適用され、回路に過電流現象が発生したか否かを検出することにより、過電流時にモータの回転速度が速すぎて、圧縮機に脱磁現象が発生することを防止する。

本願のさらなる態様及び利点は、以下の説明部分で記載され、一部が以下の説明から明らかになり、又は本願の実施により了解される。

本願の上記及び／又はさらなる態様及び利点は、以下の図面と結び付ける実施例についての説明から明らかかつ理解しやすくなる。

関連技術における力率改善回路の概略図である。 本願の一実施例に係る力率改善回路の概略図である。

以下、本願の上記目的、特徴及び利点をより明確に理解するために、図面及び具体的な実施形態に合わせて本願についてさらに詳細に説明する。なお、矛盾しない場合、本願における実施例及び実施例における特徴は互いに組み合わせることができる。

本願を十分に理解するために、以下の説明において多くの具体的な詳細を説明したが、本願はここで説明されたものと異なる他の形態で実施することもでき、したがって、本願の保護範囲は以下に開示された具体的な実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
図２に示すように、本願の一実施例に係る力率改善回路は、空気調和機に適用されるものであり、給電信号を受信する力率改善モジュール１０であって、前記給電信号を制御して負荷に給電するように構成されるスイッチングトランジスタを含む力率改善モジュール１０と、前記スイッチングトランジスタの駆動入力端に接続され、前記スイッチングトランジスタにスイッチング信号を出力するために用いられる駆動モジュールと、前記駆動モジュールに接続され、前記スイッチング信号の出力をオンにし又は前記スイッチング信号の出力をオフにするように前記駆動モジュールを制御するために用いられる制御モジュール３０と、前記力率改善モジュールの入力側に設けられて、サンプリング信号を収集する変流器４０と、前記変流器及び前記制御モジュールに接続され、前記サンプリング信号が第１の安全閾値以上であることを検出すると、前記制御モジュールに保護信号を出力するために用いられる駆動保護モジュール５０であって、前記保護信号は前記駆動モジュールの出力をオフにするように前記制御モジュールをトリガするために用いられる駆動保護モジュール５０と、を含む。

当該実施例において、力率改善モジュール１０の交流入力端に変流器４０が設置され、変流器４０は設置された位置に基づいて、力率改善モジュール１０の入力電流を収集し、又は電流を出力し、電流を電圧信号に変換して駆動保護モジュール５０に出力して、駆動保護モジュール５０により、過電流現象が発生したか否かを検出し、過電流現象の発生を検出した場合、力率改善モジュール１０へのスイッチング信号の出力を停止するように制御し、変流器４０は被検出回路と電気的に接触しないため、被検出電源の電力を消費せず、そのためインバータ装置の高効率で低消費電力の制御に影響を与えない一方で、変流器４０は力率改善モジュール１０の入力端電流を直接収集し、入力端が交流電源のライブラインとニュートラルライン端Ｎに接続されるため、整流器に異常が発生したか否かをより直接的に検出することができ、また、異常の発生を確認した場合、異なる動作状態に対応する異常部品を特定することができ、従来技術における、保護機能を有する駆動チップを用いてサンプリング抵抗Ｒｓに合わせて過電流検出を行うという解決手段に比べて、制限性がより小さく、さらに指向性及び実用性を有する。

ここで、当業者であれば、変流器４０は電磁誘導原理に基づいて一次側大電流を二次側小電流に変換して測定する器具であり、変流器４０は商用電源周波数大電流の測定場合に適用されて、変流と電気分離の機能を実現し、電磁誘導原理に基づいて、出力電圧は交流側電流の変化率に正比例するため、交流側に過電流現象が発生したか否かを正確に検出でき、変流器４０によりリアクトルを通過する電流信号を収集し、対応する電圧信号に変換して駆動保護モジュール５０に送信して、変流器４０により収集された電圧信号に基づいて、過電流現象が発生したか否かを判断することを理解することができる。

（実施例２）
図２に示すように、上記実施例において、前記力率改善モジュール１０の負極出力端に設けられ、かつ前記駆動保護モジュール５０に接続されるサンプリング抵抗Ｒｓであって、前記駆動保護モジュール５０は前記サンプリング抵抗Ｒｓの電圧降下が第２の安全閾値を超えることを検出すると、前記制御モジュール３０に前記保護信号を出力するサンプリング抵抗Ｒｓをさらに含む。

当該実施例において、交流側の電流を検出するために、力率改善モジュール１０の交流側に１つの変流器４０を直列接続し、続いてこのセンサから出力された電圧信号を駆動保護モジュール５０の入力信号として、力率改善モジュール１０の負極出力端に直列接続されたサンプリング抵抗Ｒｓと結合し、このサンプリング抵抗Ｒｓで検出された電圧も駆動保護モジュール５０に入力し、この２つの入力電圧のいずれかが電流検出及び駆動保護モジュール５０の所定電圧を超えると、電流検出及び駆動保護モジュール５０の保護をトリガしかつ力率改善モジュール１０をオフにする。

図２に示すように、上記いずれかの実施例において、前記交流電源のライブラインに設けられた第１のリアクトルＬ１、及び前記交流電源のニュートラルラインに設けられた第２のリアクトルＬ２と、前記交流電源のライブライン端Ｌとニュートラルライン端Ｎとの間に設けられ、かつ前記制御モジュール３０に接続され、前記ライブライン端Ｌと前記ニュートラルライン端Ｎとの間のゼロクロス検出信号を収集するために用いられるゼロクロス検出モジュール６０と、をさらに含み、前記制御モジュール３０はさらに、前記ゼロクロス検出モジュール６０から出力されたゼロクロス検出信号に基づいて前記交流電源の位相状態を特定して、前記位相状態に基づいて対応するスイッチング制御信号を前記駆動モジュールに出力するために用いられ、前記変流器４０は前記交流電源のライブライン端Ｌと前記第１のリアクトルＬ１との間に設けられ、又は前記交流電源のニュートラルライン端Ｎと前記第２のリアクトルＬ２との間に設けられる。

当該実施例において、単相リアクトル回路に比べて、２つの並列接続された第１のリアクトルＬ１及び第２のリアクトルＬ２を設置することにより、２つのリアクトルの相加効果を実現することができる一方で、取り付けにくい大寸法のリアクトルの代わりに、力率改善回路に取り付けることで、取り付け難易度を低減することができる。

さらに、力率改善モジュール１０の交流入力端と交流電源との間に並列接続された第１のリアクトルＬ１と第２のリアクトルＬ２を設けることにより、交流電源が交流出力を行う場合に、並列接続された第１のリアクトルＬ１と第２のリアクトルＬ２は交流電源から供給された電気エネルギーを磁気エネルギーに変換してエネルギーとして蓄積することができ、また、このエネルギーを放出することでＰＦＣ回路の昇圧及び力率の改善を実現することができる。

また、ライブラインとニュートラルラインとの間にゼロクロス検出モジュール６０を設けて、ゼロクロス検出モジュール６０により交流電源のリアルタイム位相を判断することにより、異なる位相状態に基づいて、スイッチング操作を実行するように力率改善モジュール１０における異なるスイッチングデバイスを駆動して、それぞれ整流機能又は力率改善（ＰＦＣ）機能を実現し、それにより、整流機能に基づいて負荷端の直流給電を実現し、又はＰＦＣ制御により、交流側電圧と交流側電流を位相で一致させる。

また、過電流現象の発生には、例えば回路が干渉されて制御モジュール３０のフリーズとリセットを引き起こし、又は第１のリアクトルＬ１と第２のリアクトルＬ２に短絡異常が発生するなど、様々な原因がある。

（実施例３）
図２に示すように、上記いずれかの実施例において、前記力率改善モジュール１０は、第１のスイッチングトランジスタＱ１、第２のスイッチングトランジスタＱ２、第３のスイッチングトランジスタＱ３及び第４のスイッチングトランジスタＱ４で構成され、第１のスイッチングトランジスタＱ１及び第２のスイッチングトランジスタＱ２は力率改善モジュール１０の上部に設けられ、第３のスイッチングトランジスタＱ３及び第４のスイッチングトランジスタＱ４は力率改善モジュール１０の下部に設けられ、第１のスイッチングトランジスタＱ１及び第３のスイッチングトランジスタＱ３は力率改善モジュール１０の左部に設けられ、第２のスイッチングトランジスタＱ２及び第４のスイッチングトランジスタＱ４は力率改善モジュール１０の右部に設けられ、前記第１のスイッチングトランジスタＱ１、前記第２のスイッチングトランジスタＱ２、前記第３のスイッチングトランジスタＱ３及び前記第４のスイッチングトランジスタＱ４にはいずれもフリーホイールダイオードが装備され、前記第１のスイッチングトランジスタＱ１のドレインと前記第２のスイッチングトランジスタＱ２のドレインは直列接続され、接続点が前記力率改善モジュール１０の正極出力端とされ、前記第３のスイッチングトランジスタＱ３のソースと第４のスイッチングトランジスタＱ４のソースは直列接続され、接続点が前記前記サンプリング抵抗Ｒｓに直列接続された後に接地され、前記第１のスイッチングトランジスタＱ１のソースと前記第３のスイッチングトランジスタＱ３のドレインは直列接続され、接続点が前記ライブライン端Ｌに接続され、前記第２のスイッチングトランジスタＱ２のソースと前記第４のスイッチングトランジスタＱ４のドレインは直列接続され、接続点が前記ニュートラルライン端Ｎに接続される。

具体的には、第１のスイッチングトランジスタＱ１、第２のスイッチングトランジスタＱ２、第３のスイッチングトランジスタＱ３及び第４のスイッチングトランジスタＱ４はいずれもＭＯＳＦＴ（Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ－Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ－Ｅｆｆｅｃｔ ＴｒａｎｓＩｓｔｏｒ、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ、すなわちＭＯＳトランジスタ）、例えばスーパージャンクションＭＯＳＦＴ、又はＳｉＣ－ＭＯＳＦＴであってもよい。

ＭＯＳトランジスタの動作方式として、ゲートによってソースとドレインとの間のオン／オフを制御してスイッチングを実現し、オンにする時にゲート側電源をソース側電源より大きくする必要がある。

当該実施例において、４つのスイッチングトランジスタで構成された力率改善モジュール１０を設け、制御モジュール３０から出力された制御命令に合わせることにより、それぞれ整流操作又は力率改善操作を実行するように回路を制御し、モータ駆動システムの構成部分とする時、「力率改善動作」及び「同期整流動作」を交替で行うことにより昇圧させて、モータ回転数の許容限界を高めるという目的を達成し、また、動作中に、回路に変流器４０を増設することにより、運転電流を検出し、電流異常の発生を検出した場合、動作を停止するように力率改善モジュール１０を制御し、異常を排除した後に再運転させ、それにより、モータ駆動過程の安全性を保証する。

上記いずれかの実施例において、前記駆動モジュールは、前記第１のスイッチングトランジスタＱ１及び前記第３のスイッチングトランジスタＱ３を駆動するための第１の駆動モジュール２０２と、前記第２のスイッチングトランジスタＱ２及び前記第４のスイッチングトランジスタＱ４を駆動するための第２の駆動モジュール２０４とを含み、前記駆動保護モジュール５０は前記電圧信号が第１の安全閾値より大きいこと及び／又は前記電圧降下が第２の安全閾値より大きいことを検出すると、前記第１の駆動モジュール２０２及び前記第２の駆動モジュール２０４の駆動出力をオフにするように前記制御モジュール３０をトリガする。

当該実施例において、駆動モジュールは第１の駆動モジュール２０２と第２の駆動モジュール２０４を含んで、Ｈブリッジ整流器のハーフブリッジ駆動を実現する。

具体的には、第１の駆動モジュール２０２により第１のスイッチングトランジスタＱ１及び第３のスイッチングトランジスタＱ３を駆動し、第２の駆動モジュール２０４により第２のスイッチングトランジスタＱ２及び第４のスイッチングトランジスタＱ４を駆動し、変流器４０から出力された電圧信号及びサンプリング抵抗Ｒｓの電圧サンプリング信号をいずれも駆動保護モジュール５０に接続し、駆動保護モジュール５０は変流器４０から出力された電圧信号及びサンプリング抵抗Ｒｓの電圧サンプリング信号が所定値を超えることを検出すると、第１の駆動モジュール２０２及び第２の駆動モジュール２０４を強制的にオフにすることより、４つのスイッチングトランジスタを保護する。

上記いずれかの実施例において、一端が前記正極出力端に接続され、他端が接地される母線コンデンサＥをさらに含み、駆動モジュールは前記スイッチング信号を出力したとき、前記交流電源により前記母線コンデンサを充電するか、又は前記母線コンデンサを放電させ、駆動モジュールは前記スイッチング信号を出力しないとき、前記母線コンデンサを放電させる。

（実施例４）
図２に示すように、上記いずれかの実施例において、前記変流器４０は、前記交流電源のライブライン端Ｌと前記第１のリアクトルＬ１との間に設けられ、又は前記変流器４０は、前記交流電源のニュートラルライン端Ｎと前記第２のリアクトルＬ２との間に設けられる。

当該実施例において、力率改善モジュール１０の交流入力端に変流器４０を設けることにより、整流操作を実行するか、力率改善操作を実行するかにもかかわらず、電流は変流器４０を流れ、それにより、電流が変流器４０を流れることを検出した時、このデバイスは対応する電圧を出力し、力率改善モジュール１０の４つのスイッチングトランジスタが耐えられる電流値に基づいて、駆動保護モジュール５０又は変流器４０に内蔵された過電流検出ユニットにおいて保護が必要な電圧値を設定し、第１のスイッチングトランジスタＱ１と第２のスイッチングトランジスタＱ２をライブラインとニュートラルラインとの間に直列接続し、第３のスイッチングトランジスタＱ３と第４のスイッチングトランジスタＱ４をライブラインとニュートラルラインとの間に直列接続し、第１のスイッチングトランジスタＱ１－第２のスイッチングトランジスタＱ２又は第３のスイッチングトランジスタＱ３－第４のスイッチングトランジスタＱ４に異常な過電流が発生した場合、この電流は変流器４０により対応する電圧を出力するとともに駆動保護モジュール５０をトリガし、さらに駆動モジュールのスイッチング信号をオフにし、それにより、スイッチングトランジスタに対する過電流保護を実現し、過電流信号が解除されると、駆動保護モジュール５０は過電流駆動モジュールに対する制御を解除して、正常動作に復帰し、それにより、整流操作過程、又は力率改善過程において、いずれも確率が比較的高い故障に対するタイムリーで効果的な検出を実現して、ＰＦＣ回路全体の安全性を向上させるという目的を達成することができる。

図２に示すように、第３のスイッチングトランジスタＱ３のソースと第４のスイッチングトランジスタＱ４のソースを相互に接続した後、接続点をサンプリング抵抗Ｒｓの一端に接続し、サンプリング抵抗Ｒｓの他端を接地し、サンプリング抵抗Ｒｓの両端の電圧信号を収集し、この電圧信号を駆動保護モジュール５０に伝送することにより、サンプリング抵抗Ｒｓの両端の電圧降下が第２の安全閾値を超えることを検出した後、前記駆動モジュールの出力をオフにするように制御モジュール３０をトリガする。

変流器４０及びサンプリング抵抗Ｒｓが設置された力率改善回路に対し、異なる電流流路においていずれも変流器４０及び／又はサンプリング抵抗Ｒｓに基づいて電圧をサンプリングし、サンプリング電圧の検出結果に基づいて短絡現象が存在するか否かを確認することができ、そのため、力率改善モジュール１０における第１のスイッチングトランジスタＱ１、第２のスイッチングトランジスタＱ２、第３のスイッチングトランジスタＱ３及び第４のスイッチングトランジスタＱ４による異なる結合流路の検出要求を満たすことができる。

第１の駆動モジュール２０２により第１のスイッチングトランジスタＱ１及び第３のスイッチングトランジスタＱ３を駆動し、第２の駆動モジュール２０４により第２のスイッチングトランジスタＱ２及び第４のスイッチングトランジスタＱ４を駆動し、変流器４０から出力された電圧信号及びサンプリング抵抗Ｒｓの電圧サンプリング信号をいずれも駆動保護モジュール５０に接続し、駆動保護モジュール５０は変流器４０から出力された電圧信号及びサンプリング抵抗Ｒｓの電圧サンプリング信号が所定値を超えることを検出すると、第１の駆動モジュール２０２及び第２の駆動モジュール２０４を強制的にオフにすることより、４つのスイッチングトランジスタを保護する。

変流器４０は主に、電流が第１のスイッチングトランジスタＱ１と第２のスイッチングトランジスタＱ２を順次通過し、又は電流が第３のスイッチングトランジスタＱ３と第４のスイッチングトランジスタＱ４を順次通過する時に短絡異常が発生する場合の検出に用いられ、サンプリング抵抗Ｒｓは主に、電流が第１のスイッチングトランジスタＱ１と第３のスイッチングトランジスタＱ３を順次通過し、又は電流が第２のスイッチングトランジスタＱ２と第４のスイッチングトランジスタＱ４を順次通過する時に短絡異常が発生する場合の検出に用いられる。

当業者であれば、変流器４０に基づいてトリガして生成された保護信号とサンプリング抵抗Ｒｓに基づいてトリガして生成された保護信号とは優先度が同じであり、いずれか１つに異常が発生すると、いずれも駆動保護モジュール５０をトリガし、過電流の原因は回路が電磁干渉又はサージ干渉を受けて制御モジュール３０のフリーズとリセットを引き起こし、又はリアクトルに短絡異常が発生するなどのことであることを理解することができる。

（実施例５）
上記いずれかの実施例において、前記制御モジュール３０はさらに、前記交流電源の入力電圧が正の半周期にある場合、前記第１のスイッチングトランジスタＱ１及び前記第４のスイッチングトランジスタＱ４を導通させるためのスイッチング信号を出力するとともに、対応するフリーホイールダイオードをバイパスするように前記駆動モジュールを制御するために用いられ、前記制御モジュール３０はさらに、前記交流電源の入力電圧が負の半周期にある場合、前記第２のスイッチングトランジスタＱ２及び前記第３のスイッチングトランジスタＱ３を導通させるためのスイッチング信号を出力するとともに、対応するフリーホイールダイオードをバイパスするように前記駆動モジュールを制御するために用いられて、同期整流を実現する。

第１のスイッチングトランジスタＱ１の内部にはフライホイールダイオードを有し、フライホイールダイオードは第１のスイッチングトランジスタＱ１のソース電極とドレイン電極との間に存在するＰ接合の部分であり、第１のスイッチングトランジスタＱ１の飽和電圧（オン状態でのドレイン・ソース間電圧）はフライホイールダイオードの順方向の電圧降下より低い。これにより、第１のスイッチングトランジスタＱ１のソース・ドレインを流れる電流は、寄生ダイオードを流れる電流に比べて、電圧降下が小さくなり、さらに導通損失を低減することができる。理解しやすく言えば、オン状態となる第１のスイッチングトランジスタＱ１を流れる電流は、オフ状態となる第１のスイッチングトランジスタＱ１におけるフライホイールダイオードを流れる電流に比べて、導通損失を小さくさせ、また、他の第２のスイッチングトランジスタＱ２、第３のスイッチングトランジスタＱ３及び第４のスイッチングトランジスタＱ４にも適用される。

当該実施例において、ＭＯＳトランジスタの低オン電圧降下の原理を利用することにより、交流電力の位相状態に基づいて対応するＭＯＳトランジスタをオンにすれば低消費電力の同期整流を実現することができる。

具体的には、制御モジュール３０はゼロクロス検出モジュール６０により検出された現在の交流電力の位相に基づいて対応する制御信号を出力し、対応するスイッチングトランジスタの動作を駆動する。

関連技術において、同期整流を行う場合、交流電源の正の半周期間に、電流は変流器４０及びリアクトルを経て、続いて第１のスイッチングトランジスタＱ１及び第４のスイッチングトランジスタＱ４のフリーホイールダイオードにより整流してシステムに給電し、この時、フリーホイールダイオードの電圧降下が大きいため、エネルギーの浪費を引き起こす。

当該実施例において、この場合、制御モジュール３０はゼロクロス検出モジュール６０により交流電源の正の半周期の開始時に、電流が変流器４０及びリアクトルを経過すると判断し、スイッチング信号を出力して第１のスイッチングトランジスタＱ１及び第４のスイッチングトランジスタＱ４の導通を駆動し、第１のスイッチングトランジスタＱ１、サンプリング抵抗Ｒｓ及び第４のスイッチングトランジスタＱ４におけるフリーホイールダイオードを流れる電流をＭＯＳトランジスタに流れさせ、ＭＯＳトランジスタの低オン特性を利用し、フリーホイールダイオードをバイパスし、それにより、導通損失を低減する。同様に、交流電源の負の半周期間に、制御モジュール３０は第２のスイッチングトランジスタＱ２及び第３のスイッチングトランジスタＱ３のオンを制御し、４つのＭＯＳトランジスタに同期整流機能を実現させ、同期整流過程において、変流器４０及びサンプリング抵抗Ｒｓを経過する電流を検出することにより、過電流現象が発生したか否かを検出する。

（実施例６）
上記いずれかの実施例において、前記制御モジュール３０はさらに、前記交流電源の入力電圧が正の半周期にある場合、前記ゼロクロス検出信号に基づいて前記第３のスイッチングトランジスタＱ３及び前記第４のスイッチングトランジスタＱ４の導通を駆動して、前記リアクトルを充電し、前記第３のスイッチングトランジスタＱ３及び前記第４のスイッチングトランジスタＱ４をオフにし、前記第１のスイッチングトランジスタＱ１のオンを駆動すると、第１のスイッチングトランジスタＱ１を介して前記リアクトルに蓄積された電気エネルギーを放出して負荷に給電するために用いられ、前記制御モジュール３０はさらに、前記交流電源の入力電圧が負の半周期にある場合、前記ゼロクロス検出信号に基づいて前記第３のスイッチングトランジスタＱ３及び前記第４のスイッチングトランジスタＱ４の導通を駆動して、前記リアクトルを充電し、前記第３のスイッチングトランジスタＱ３及び前記第４のスイッチングトランジスタＱ４をオフにし、前記第１のスイッチングトランジスタＱ１のオンを駆動すると、第１のスイッチングトランジスタＱ１を介して前記リアクトルに蓄積された電気エネルギーを放出して負荷に給電するために用いられて、力率改善を実現する。

当該実施例において、回路がＰＦＣ操作を行うために用いられる場合、入力が交流電源の正の半周期にある場合、制御モジュール３０はゼロクロス検出信号に基づいて、第３のスイッチングトランジスタＱ３及び第４のスイッチングトランジスタＱ４の導通を駆動して、リアクトルを充電し、第３のスイッチングトランジスタＱ３及び第４のスイッチングトランジスタＱ４をオフにすると、制御モジュール３０は第１のスイッチングトランジスタＱ１のオンを駆動し、第１のスイッチングトランジスタＱ１を介してリアクトルに蓄積された電気エネルギーを後段回路に放出し、母線コンデンサＥ及び負荷（例えばモータ）に給電し、入力が交流電源の負の半周期にある場合、制御モジュール３０はゼロクロス検出信号に基づいて、第３のスイッチングトランジスタＱ３及び第４のスイッチングトランジスタＱ４の導通を駆動して、リアクトルを充電し、第３のスイッチングトランジスタＱ３及び第４のスイッチングトランジスタＱ４をオフにすると、制御モジュール３０は第２のスイッチングトランジスタＱ２のオンを駆動し、第２のスイッチングトランジスタＱ２を介してリアクトルに蓄積された電気エネルギーを後段回路に放出し、母線コンデンサＥ及び負荷（例えばモータ）に給電し、母線コンデンサＥにリアクトルに蓄積されたエネルギーを放出することにより、母線コンデンサＥの直流電圧を昇圧し、それにより、短絡電流により、電流波形の歪みを低減し、電流波形を正弦波に近づけることができ、さらに、ＰＦＣ回路の力率を改善することができ、さらに、負荷の母線電圧に基づいて第３のスイッチングトランジスタＱ３又は第１のスイッチングトランジスタＱ１のパルス幅を計算することにより、ＰＦＣ回路における短絡電流の持続時間を合理的に調整することができ、パルス変化回数に基づいて各スイッチングトランジスタのオン／オフの回数を合理的に制御し、スイッチングユニットの導通損失を低減し、スイッチング損失を低減し、効率を向上させることができる。

図２に示すように、上記いずれかの実施例において、前記正極出力端と前記負極出力端との間に設けられ、前記力率改善モジュール１０の直流出力を受信して、負荷に給電するために用いられる負荷駆動モジュール７０と、前記力率改善モジュール１０の直流出力端に接続されるとともに、前記負荷駆動モジュール７０と並列に設置され、直流母線電圧を検出するために用いられる直流母線電圧検出モジュール（図示せず）と、をさらに含む。

当該実施例において、負荷がモータである応用シーンにおいて、負荷駆動モジュール７０は、モータへの給電を実現するように、定電圧直流を三相交流に逆変換して出力するために用いられ、直流母線電圧検出モジュールの設置に合わせて、力率改善モジュール１０の直流出力の母線電圧の検出、及び前記入力電圧の検出により、力率改善モジュール１０における各スイッチングトランジスタ素子のスイッチ状態及び各スイッチングトランジスタの導通時のパルス幅を制御する。

上記いずれかの実施例において、前記制御モジュール３０は負荷駆動モジュール７０にさらに接続されて、前記負荷駆動モジュール７０に逆変換制御信号を出力するために用いられる。

本願の実施例に係る空気調和機は、上記いずれかの実施例に記載の力率改善回路を含む。

具体的には、力率改善回路は圧縮機のモータ駆動システムに適用され、回路に過電流現象が発生したか否かを検出することにより、過電流時にモータの回転速度が速すぎて、圧縮機に脱磁現象が発生することを防止する。

従来技術に比べ、本願の技術的手段にて開示された実施例は少なくとも以下の有益な効果を有する。

（１）変流器は力率改善モジュールの入力端電流を直接収集するため、力率改善モジュールが異なる機能操作を実行する時に対応する異なる電流流路は、いずれも変流器により回路異常検出を行うことができ、したがって、整流器に異常が発生したか否かをより直接的に検出することができ、また、異常が発生すると確認する場合、異なる動作状態に対応する異常部品を特定することができ、従来技術における、保護機能を有する駆動チップを用いてサンプリング抵抗に合わせて過電流検出を行うという解決手段に対して、制限性がより小さく、さらに指向性及び実用性を有する。

（２）交流側の電流を検出するために、力率改善モジュールの交流側に１つの変流器を直列接続し、続いてこのセンサから出力された電圧信号を駆動保護モジュールの入力信号として、力率改善モジュールの負極出力端に直列接続されたサンプリング抵抗と結合し、このサンプリング抵抗で検出された電圧も駆動保護モジュールに入力し、この２つの入力電圧のいずれかが電流検出及び駆動保護モジュールの所定電圧を超えると、電流検出及び駆動保護モジュールの保護をトリガしかつ力率改善モジュールをオフにすることにより、入出力側のいずれにも過電流現象に対する検出機能を実現することができる。

（３）変流器及びサンプリング抵抗が設置された力率改善回路に対し、異なる電流流路においていずれも変流器及び／又はサンプリング抵抗に基づいて電圧をサンプリングし、サンプリング電圧の検出結果に基づいて短絡現象が存在するか否かを確認することができ、そのため、力率改善モジュールにおける第１のスイッチングトランジスタ、第２のスイッチングトランジスタ、第３のスイッチングトランジスタ及び第４のスイッチングトランジスタによる異なる結合流路の検出要求を満たすことができる。

以上は図面に合わせて本願の技術的手段を詳細に説明し、交流側の電流を検出するために、力率改善モジュールの交流側に１つの変流器を直列接続し、続いてこのセンサから出力された電圧信号を駆動保護モジュールの入力信号として、力率改善モジュールの負極出力端に直列接続されたサンプリング抵抗と結合し、このサンプリング抵抗で検出された電圧も駆動保護モジュールに入力し、この２つの入力電圧のいずれかが電流検出及び駆動保護モジュールの所定電圧を超えると、電流検出及び駆動保護モジュールの保護をトリガしかつ力率改善モジュールをオフにする。

当業者であれば、本願の実施例は方法、システム、又はコンピュータプログラム製品として提供されてもよいことを理解されたい。したがって、本願は完全なハードウェアの実施例、完全なソフトウェアの実施例、又はソフトウェアとハードウェアを組み合わせる態様の実施例の形態を用いることができる。また、本願は、コンピュータの使用可能なプログラムコードを含むコンピュータの使用可能な１つ以上の記憶媒体（磁気ディスクメモリ、ＣＤ－ＲＯＭ、光学メモリなどを含むがこれらに限定されない）で実施されるコンピュータプログラム製品の形態を用いることができる。

本願は、本願の実施例に係る方法、装置（システム）及びコンピュータプログラム製品のフローチャート及び／又はブロック図を参照しながら説明される。コンピュータプログラム命令によりフローチャート及び／又はブロック図における各フロー及び／又はブロック、及びフローチャート及び／又はブロック図におけるフロー及び／又はブロックの結合を実現してもよいことを理解されたい。これらのコンピュータプログラム命令は、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、組み込み処理機器又は他のプログラマブルデータ処理装置のプロセッサへ提供されて、これらの命令がコンピュータ又は他のプログラマブルデータ処理装置のプロセッサによって実行されるときフローチャートの１つ以上のフロー及び／又はブロック図の１つ以上のブロックにおいて指定された機能を実現するように、装置を製造してもよい。

これらのコンピュータプログラム命令は、コンピュータ又は他のプログラマブルデータ処理装置を特定の方式で動作させるコンピュータ読み取り可能なメモリに記憶することで、このコンピュータ読み取り可能なメモリに記憶される命令により、フローチャートの１つ以上のフロー及び／又はブロック図の１つ以上のブロックにおいて指定された機能を実現する命令装置を含む製品を製造するようにしてもよい。

これらのコンピュータプログラム命令は、コンピュータ、又は他のプログラマブル装置に一連の動作ステップを実行させて、コンピュータにより実施可能な処理を生成するように、コンピュータ、又は他のプログラマブルデータ処理装置にロードしてもよく、それにより、コンピュータ、又は他のプログラマブル装置において実行される命令は、フローチャートの１つ以上のフロー及び／又はブロック図の１つ以上のブロックにおいて指定された機能を実現するためのステップを提供する。

特許請求の範囲において、括弧にあるあらゆる参照符号は、特許請求の範囲を限定するものとすべきではないことに留意されたい。単語の「含む」は、特許請求の範囲においてに列挙されていない部品又はステップの存在を排除しない。部品の前にある単語の「一」又は「１つ」は、そのような部品が複数存在することを排除しない。本願は、複数の異なる部品を含むハードウェアにより、また、適切にプログラムされたコンピュータにより実施され得る。複数の装置を列挙するモジュールの請求項において、これらの装置のうちの複数は同一のハードウェア項目によって具現され得る。単語の第１、第２、及び第３などの使用はいかなる順序も示さない。これらの単語を名称として解釈してもよい。

本願の好ましい実施例を説明したが、当業者は基本的な創造性概念を知ると、これらの実施例に対して他の変更及び修正を行うことができる。したがって、添付の特許請求の範囲は好ましい実施例及び本願の範囲に属する全ての変更及び修正を含むものとして解釈されたい。

明らかに、当業者は、本願の特許請求の範囲及びその同等の技術の範囲から逸脱せず、本願に対して様々な変更及び変形を行うことができ、本願はこれらの変更及び変形を含むことも意図している。

Claims (6)

1. 給電信号を受信する力率改善モジュールであって、前記給電信号を制御して負荷に給電するように構成されるスイッチングトランジスタを含む力率改善モジュールと、
   前記スイッチングトランジスタの駆動入力端に接続され、前記スイッチングトランジスタにスイッチング信号を出力するために用いられる駆動モジュールと、
   前記駆動モジュールに接続され、前記スイッチング信号の出力をオンにし又は前記スイッチング信号の出力をオフにするように前記駆動モジュールを制御するために用いられる制御モジュールと、
   前記力率改善モジュールの入力側に設けられて、サンプリング信号を収集する変流器と、
   前記変流器及び前記制御モジュールに接続され、前記サンプリング信号が第１の安全閾値以上であることを検出すると、前記制御モジュールに保護信号を出力するために用いられる駆動保護モジュールであって、前記保護信号は、前記駆動モジュールの出力をオフにするように前記制御モジュールをトリガするために用いられる駆動保護モジュールと、
   前記力率改善モジュールの負極出力端に設けられ、かつ前記駆動保護モジュールに接続されるサンプリング抵抗と、
   交流電源のライブラインに設置された第１のリアクトル、及び前記交流電源のニュートラルラインに設けられた第２のリアクトルと、
   前記交流電源のライブライン端とニュートラルライン端との間に設けられるとともに、前記制御モジュールに接続され、前記ライブライン端と前記ニュートラルライン端との間のゼロクロス検出信号を収集するために用いられるゼロクロス検出モジュールと、を含み、
   前記駆動保護モジュールは前記サンプリング抵抗の電圧降下が第２の安全閾値を超えたことを検出すると、前記制御モジュールに前記保護信号を出力し、
   前記制御モジュールはさらに、前記ゼロクロス検出モジュールから出力されたゼロクロス検出信号に基づいて前記交流電源の位相状態を特定して、前記位相状態に基づいて対応するスイッチング制御信号を前記駆動モジュールに出力するために用いられ、
   前記交流電源は前記給電信号を出力するために用いられ、前記変流器は、前記交流電源のライブライン端と前記第１のリアクトルとの間に設けられ、又は前記交流電源のニュートラルライン端と前記第２のリアクトルとの間に設けられ、
   前記力率改善モジュールは、第１のスイッチングトランジスタ、第２のスイッチングトランジスタ、第３のスイッチングトランジスタ及び第４のスイッチングトランジスタで構成され、前記第１のスイッチングトランジスタ、前記第２のスイッチングトランジスタ、前記第３のスイッチングトランジスタ及び前記第４のスイッチングトランジスタにはいずれもフリーホイールダイオードが装備され、前記第１のスイッチングトランジスタのドレインと前記第２のスイッチングトランジスタのドレインは直列接続され、接続点が前記力率改善モジュールの正極出力端とされ、前記第３のスイッチングトランジスタのソースと前記第４のスイッチングトランジスタのソースは直列接続され、接続点が前記サンプリング抵抗に直列接続された後に接地され、前記第１のスイッチングトランジスタのソースと前記第３のスイッチングトランジスタのドレインは直列接続され、接続点が前記ライブライン端に接続され、前記第２のスイッチングトランジスタのソースと前記第４のスイッチングトランジスタのドレインは直列接続され、接続点が前記ニュートラルライン端に接続され、
   前記制御モジュールはさらに、前記交流電源の入力電圧が正の半周期にある場合、前記ゼロクロス検出信号及び前記スイッチング信号に基づいて前記第３のスイッチングトランジスタ及び前記第４のスイッチングトランジスタのオン／オフを制御し、前記第３のスイッチングトランジスタ及び前記第４のスイッチングトランジスタを導通させたとき、前記第１のリアクトルを充電し、前記第３のスイッチングトランジスタ及び前記第４のスイッチングトランジスタをオフにしたとき、前記第１のスイッチングトランジスタを導通させて、前記第１のリアクトルが負荷に給電するために用いられ、
   前記制御モジュールはさらに、前記交流電源の入力電圧が負の半周期にある場合、前記ゼロクロス検出信号及び前記スイッチング信号に基づいて前記第３のスイッチングトランジスタ及び前記第４のスイッチングトランジスタのオン／オフを制御し、前記第３のスイッチングトランジスタ及び前記第４のスイッチングトランジスタを導通させたとき、前記第１のリアクトルを充電し、前記第３のスイッチングトランジスタ及び前記第４のスイッチングトランジスタをオフにしたとき、前記第２のスイッチングトランジスタの導通を駆動して、前記第１のリアクトルが負荷に給電するために用いられて、力率改善を実現する、力率改善回路。
2. 前記駆動モジュールは、前記第１のスイッチングトランジスタ及び前記第３のスイッチングトランジスタを駆動するための第１の駆動モジュールと、前記第２のスイッチングトランジスタ及び前記第４のスイッチングトランジスタを駆動するための第２の駆動モジュールとを含み、
   前記駆動保護モジュールは前記サンプリング信号が第１の安全閾値より大きいこと及び／又は前記電圧降下が第２の安全閾値より大きいことを検出すると、前記第１の駆動モジュール及び前記第２の駆動モジュールの駆動出力をオフにするように前記制御モジュールをトリガする、請求項１に記載の力率改善回路。
3. 前記制御モジュールはさらに、前記交流電源の入力電圧が正の半周期にある場合、前記第１のスイッチングトランジスタ及び前記第４のスイッチングトランジスタを導通させるためのスイッチング信号を出力するとともに、対応するフリーホイールダイオードをバイパスするように前記駆動モジュールを制御するために用いられ、
   前記制御モジュールはさらに、前記交流電源の入力電圧が負の半周期にある場合、前記第２のスイッチングトランジスタ及び前記第３のスイッチングトランジスタを導通させるためのスイッチング信号を出力するとともに、対応するフリーホイールダイオードをバイパスするように前記駆動モジュールを制御するために用いられて、同期整流を実現する、請求項１に記載の力率改善回路。
4. 一端が前記正極出力端に接続され、他端が接地される母線コンデンサをさらに含み、駆動モジュールは前記スイッチング信号を出力したとき、前記交流電源により前記母線コンデンサを充電するか、又は前記母線コンデンサを放電させ、駆動モジュールは前記スイッチング信号を出力しないとき、前記母線コンデンサを放電させる、請求項１～３のいずれか一項に記載の力率改善回路。
5. 前記正極出力端と前記負極出力端との間に設けられ、前記力率改善モジュールの直流出力を受信して、負荷に給電するために用いられる負荷駆動モジュールをさらに含み、
   前記制御モジュールは負荷駆動モジュールにさらに接続されて、前記負荷駆動モジュールに逆変換制御信号を出力するために用いられる、請求項１～３のいずれか一項に記載の力率改善回路。
6. 請求項１～５のいずれか一項に記載の力率改善回路を含む空気調和機。