JPH09247943A - 直流電源装置 - Google Patents
直流電源装置Info
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- JPH09247943A JPH09247943A JP4858196A JP4858196A JPH09247943A JP H09247943 A JPH09247943 A JP H09247943A JP 4858196 A JP4858196 A JP 4858196A JP 4858196 A JP4858196 A JP 4858196A JP H09247943 A JPH09247943 A JP H09247943A
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Abstract
スイッチング回数にすることによって制御での処理の速
度を低下させ、力率を改善し、高調波を低減し、低コス
ト化を図る。 【解決手段】 平滑コンデンサに並列接続される負荷の
負荷量に応じて予め設定されたスイッチ手段の開閉時間
を格納している記憶手段9と、平滑コンデンサに並列接
続された負荷の負荷量を検出する負荷量検出手段10
と、負荷量検出手段で検出した負荷の負荷量に応じたス
イッチ手段の開閉時間を記憶手段から選択する選択手段
11と、交流電源の電圧から作成した電源同期信号に基
づき電源半周期に少なくとも2回、選択手段が選択した
開閉時間でスイッチ手段を開閉制御する制御手段8とを
備える。
Description
用される直流電源装置、特に力率を改善するとともに、
高調波を抑制して高調波規制の限度値以下の発生量にす
る直流電源装置に関するものである。
7号公報に示された従来の直流電源装置の構成を示すブ
ロック図である。図において、1は交流電源、2は交流
電源1の電圧を全波整流する整流回路、7は負荷、33
は整流回路2の出力側に平滑コンデンサC1を介して設
けられたトランス、34はトランス33の一次コイルL
1に印加される電圧を制御する電界効果トランジスタ
(以下、FETと称する)、35は負荷7にかかる電圧
と基準電圧Vrefを比較する第1の比較器、36は三
角波を発生して出力する三角波発生器、37は第1の比
較器35の結果と三角波発生器36から出力された三角
波とを比較する第2の比較器、38はFET24を第2
の比較器37からの出力に基づいてFET34のゲート
にドライブパルスを出力するドライバ、39は交流電源
1より供給される電圧にのっているノイズを除去し、整
流回路2に出力するラインフィルタである。
説明する。第1の比較器35は負荷7に流れる電流に対
応する電圧を検出し、基準電圧Vrefと比較し、比較
した差を第2の比較器37に出力する。第2の比較器3
7は第1の比較器35から出力された差と三角波発生器
36の三角波を比較し、検出した電圧に応じて決定され
たパルス幅のドライブパルスでFET34をスイッチン
グすることにより、平滑され安定した直流電圧が負荷7
に供給される。
置は、FET34のスイッチング動作が、一定の周期で
行われると、出力電圧は負荷量によって変化してしまう
ため、負荷7に流れる電流に対応する電圧を検出し、第
1の比較器35で基準電圧と比較してその差を求め、第
2の比較器37で第1の比較器35の差と三角波発生器
36の三角波を比較し、検出した電圧に応じてFET3
4をスイッチングするドライブパルスのパルス幅の割合
を変化させているが、負荷7の負荷量変動幅が大きくな
り過ぎると、出力電圧が大幅に昇圧してしまうため、必
ずフィードバック制御する必要があるという問題があっ
た。ここで、空気調和機のように負荷量が変化し、運転
範囲の広い機種にこの直流電源装置を適用すると、出力
電圧が大きく昇圧してしまい、それだけ耐圧の高い部品
を使用しなければならなかった。また、出力電圧が昇圧
しないようにするためには、フィードバック制御のルー
プ速度として、非常に高速な制御が要求され、高速の制
御を実現しようとすると、高速処理が可能な部品が必要
であり、さらに制御が複雑となるため、コストアップに
つながるものであった。
和機に適用した場合、空気調和機が動作している間中、
FET34が動作し続けているので、FET34でのス
イッチング損失が発生し、効率が低下するという問題も
生じ、さらに、FET34にて高速スイッチングを行う
と、ノイズが発生し、ラインフィルタ29が肥大化する
といった問題点も発生するものであった。
るためになされたもので、常にスイッチング素子にスイ
ッチング動作をさせるのではなく、スイッチングする回
数を減らし必要最小限のスイッチング回数にすることに
よって、制御での処理の速度を低下させ、低コストで高
調波低減可能な直流電源の制御装置を得るものである。
さらに、電力供給装置の制御手段と連動させることによ
って、保護機能を持たせた直流電源の制御装置を得るも
のである。
電源の制御装置は、交流電源の電圧を整流する単相交流
の整流回路と、整流回路の出力側の直流母線間をスイッ
チングするスイッチ手段と、整流回路の正出力側とスイ
ッチ手段の正側との間に設けられた直流リアクトルと、
スイッチ手段に並列接続された平滑コンデンサと、スイ
ッチ手段の正側をアノード側とし平滑コンデンサの正側
をカソード側に接続するよう設けられたダイオードと、
平滑コンデンサに並列接続される負荷の負荷量に応じて
予め設定されたスイッチ手段の開閉時間を格納している
記憶手段と、平滑コンデンサに並列接続された負荷の負
荷量を検出する負荷量検出手段と、負荷量検出手段で検
出した負荷の負荷量に応じたスイッチ手段の開閉時間を
記憶手段から選択する選択手段と、交流電源の電圧から
作成した電源同期信号に基づき電源半周期に少なくとも
2回、選択手段が選択した開閉時間でスイッチ手段を開
閉制御する制御手段とを備えてなるものである。
は、平滑コンデンサにインバータを並列接続し、そのイ
ンバータをインバータ制御部が所望のインバータ周波数
で駆動制御し、負荷量推定手段がインバータ制御部から
の運転モード指令及びインバータ周波数からインバータ
にかかる負荷量を推定し、選択手段が負荷量推定手段で
推定した負荷量に応じたスイッチ手段の開閉時間を記憶
手段から選択し、制御手段が選択手段が選択した開閉時
間のタイミングで電源半周期に少なくとも2回、スイッ
チ手段を開閉制御するようにしたものである。
は、請求項2のものに加え、インバータ制御部は異常時
に異常を検出して発生させた停止信号に基づき制御部自
体を停止させる停止機能部を有し、制御手段は異常時に
異常を検出して発生させた停止信号に基づき制御部自体
を停止させる停止機能部を有し、インバータ制御部の停
止機能部と制御手段の停止機能部とが信号線で接続さ
れ、インバータ制御部はその停止機能部が制御手段の停
止機能部からの停止信号を受けて停止し、制御手段はそ
の停止機能部が前記インバータ制御部からの停止機能部
の停止信号を受けて停止するようにしたものである。
は、請求項2のものに加え、平滑コンデンサ及びスイッ
チ手段から直流母線へ流れる電流を検出し、第1の設定
基準値と第2の設定基準値とをそれぞれ比較し、検出し
た電流が第1の設定基準値より大きいときは制御部停止
信号を出力し、検出した電流が第2の設定基準値より大
きいときは制御手段停止信号を出力する過電流検出手段
を設け、インバータ制御部は過電流検出手段からの制御
部停止信号を受けたときはインバータに停止信号を出力
し、その停止信号を受けたインバータは停止し、且つ所
定時間経過後に制御手段に停止指令信号を出力し、制御
手段は過電流検出手段からの制御手段停止信号を受けた
ときは停止すると共に所定時間経過後にインバータ制御
部に停止指令信号を出力するようにしたものである。
は、請求項1の負荷量検出手段の代わりに、負荷の出力
電流を検出する出力電流検出手段と、出力電流検出手段
が検出した出力電流から負荷の負荷量を演算する負荷量
演算手段とを設けたものである。
は、請求項1の負荷量検出手段の代わりに、負荷の出力
電圧を検出する出力電圧検出手段と、出力電圧検出手段
が検出した出力電圧から負荷の負荷量を演算する負荷量
演算手段とを設けたものである。
は、請求項1の負荷量検出手段の代わりに、スイッチ手
段の温度上昇を検出する温度上昇検出手段と、温度上昇
検出手段が検出した温度上昇値から負荷の出力電流値を
演算し、その出力電流値から負荷の負荷量を演算する負
荷量演算手段とを設けたものである。
は、請求項1のものに加え、負荷量検出手段が検出した
負荷の負荷量と記憶手段に格納されているスイッチ手段
の開閉時間とから1回目以降の記憶手段に格納されてい
ないスイッチ手段の開閉時間を算出し、2回目以降は前
回算出した開閉時間に基づき次回の開閉時間を算出する
算出手段を設け、交流電源の電圧から作成した電源同期
信号に基づき電源半周期における1回目は選択手段が選
択した開閉時間でスイッチ手段を開閉制御し、電源半周
期における2回目以降は算出手段が算出した開閉時間で
スイッチ手段を開閉制御するようにしたものである。
は、平滑コンデンサに電力供給手段を並列接続し、その
電力供給手段を電力供給制御部が駆動制御し、負荷量検
出手段が電力供給手段から負荷量を検出し、選択手段が
負荷量検出手段で検出した負荷量に応じたスイッチ手段
の開閉時間を記憶手段から選択し、制御手段が選択手段
が選択した開閉時間のタイミングで電源半周期に少なく
とも2回、スイッチ手段を開閉制御するようにし、さら
に電力供給制御部は異常時に異常を検出して発生させた
停止信号に基づき制御部自体を停止させる停止機能部を
有し、制御手段は異常時に異常を検出して発生させた停
止信号に基づき制御部自体を停止させる停止機能部を有
し、電力供給制御部はその停止機能部が制御手段の停止
機能部からの停止指令信号を受けて停止し、制御手段は
その停止機能部が電力供給制御部からの停止機能部の停
止信号を受けて停止するようにしたものである。
は、請求項9のものに加え、平滑コンデンサ及びスイッ
チ手段から直流母線へ流れる電流を検出し、第1の設定
基準値と第2の設定基準値とをそれぞれ比較し、検出し
た電流が第1の設定基準値より大きいときは制御部停止
信号を出力し、検出した電流が第2の設定基準値より大
きいときは制御手段停止信号を出力する過電流検出手段
を設け、電力供給制御部は過電流検出手段からの制御部
停止信号を受けたときは電力供給手段に停止信号を出力
し、その停止信号を受けた電力供給手段は停止し、且つ
所定時間経過後に制御手段に停止指令信号を出力し、制
御手段は過電流検出手段からの制御手段停止信号を受け
たときは停止すると共に所定時間経過後に電力供給制御
部に停止指令信号を出力するようにしたものである。
置の構成を示すブロック図である。図1において、1は
交流電源、2は交流電源1の電圧を全波整流する4ヶの
ダイオードで構成した全波整流回路、3は全波整流回路
2の正出力側に一端側が接続されたエネルギーを貯え、
電流を平滑するための直流リアクトル、4は直流リアク
トル3の他端側と全波整流回路2の負出力側との間に設
けられた直流の母線電圧を平滑するための平滑コンデン
サ、5は直流リアクトル3の他端側と平滑コンデンサ4
の正側との間に設けられ、平滑コンデンサ4側から全波
整流器2へ電流が逆流することを阻止する逆流阻止用ダ
イオードである。
回路2の負出力側との間に設けられ、直流母線間をスイ
ッチングするスイッチ手段、7は平滑コンデンサ4に並
列接続された負荷、8は交流電源1の電圧から作成した
電源同期信号に基づき電源半周期に少なくとも2回、後
述の選択手段が選択した開閉時間でスイッチ手段6を開
閉制御する制御手段、9は負荷7の負荷量に応じて予め
設定されたスイッチ手段6の開閉時間のデータを格納し
ておく記憶手段、10は負荷7の負荷量を検出するため
の負荷量検出手段、11は負荷量検出手段10で検出し
た負荷量に応じて記憶手段9に予め格納されているスイ
ッチ開閉時間を適切に選択する選択手段である。
の動作を説明する。その前にまず、図1に示されるスイ
ッチ手段6が全く動作しない場合の入力電圧と入力電流
の関係について説明する。スイッチ手段6が全く動作し
ない場合には、平滑コンデンサ4によって平滑された直
流電圧と交流電源1によって印加される交流の入力電圧
とを比較した場合に、入力電圧のほうが直流電圧よりも
高い時だけ、電流が交流電源1から流れるため、図2に
示されるような入力電流が流れるが、この電流には多量
の高調波成分が含んでおり、またこの電流は入力電圧と
の位相差が大きいために力率も悪い状況になる。
を用い、電源半周期のうち、入力電流の流れない期間中
に数回だけ動作させると、スイッチ手段6の動作中は、
交流電源1から全波整流器2、直流リアクトル3を通
り、スイッチ手段6を経て、全波整流器2を通って、交
流電源1に流れるような電流の経路ができる。スイッチ
手段6がオン動作して閉じたた後であれば、その後にス
イッチ手段6を開いたとしても、入力電流が途絶えるこ
とはない。これは、直流リアクトル3の性質によるもの
で、リアクトルは電流を流し続けようとする性質がある
ため、リアクトルに貯えられたエネルギーが平滑コンデ
ンサ4に充電されることで、入力電流が流れる。従っ
て、直流リアクトル3に貯えられたエネルギーが消費さ
れるまで入力電流は流れ続ける。
から入力電流が流れる期間の間に2回だけ、スイッチ手
段6を動作させた時の入力電流と入力電圧の関係を示し
た波形図である。なお、Tsw1はスイッチ手段6を閉
じるまでの第1の遅延時間、Ton1はスイッチ手段6
を閉じている第1の閉路時間、Tsw2はスイッチ手段
6を閉じるまでの第2の遅延時間、Ton2はスイッチ
手段6を閉じている第2の閉路時間である。ゼロクロス
点通過後、スイッチ手段6を閉じると、前述の通り電流
経路ができ、電流が流れる。スイッチ手段6を開いて
も、直流リアクトル3にはエネルギーが蓄積させてお
り、直流リアクトル3のエネルギー分だけ、電流を流そ
うと直流リアクトル3が働き、電流がゼロになる前にス
イッチ手段6について2回目のスイッチ動作を行う。そ
して、スイッチ手段6が2回目にオフしたあと、直流電
圧より入力電圧のほうが高くなって電流が流れ、図3の
ような入力電流波形になる。このようにして、入力電流
が流れない期間に、スイッチ手段6を動作させて電流を
流すことで、電圧と電流の位相差が小さくなり、力率が
改善される。また、スイッチ手段6の動作タイミングを
制御してやることで、入力電流がピーク付近だけでな
く、ゼロクロス付近にも流れるため、高調波が低減され
ることとなる。
源装置の動作について説明する。交流電源1から電力が
供給されると回路が動作し、負荷7が動作する。ここ
で、負荷7はモータを駆動することで動力を得て仕事を
するものであって、モータを駆動するための駆動部分も
負荷の一部である。また、モータは直流モータでも交流
モータでもよいが、交流モータにて動力を得る負荷の場
合は、直流ー交流変換装置も負荷の一部である。例え
ば、空気調和機に使用されている圧縮機は、圧縮機用モ
ータだけでなく圧縮機全体および圧縮機用モータを駆動
させる駆動部分についても負荷である。
荷量検出手段10にて負荷量を検出する。そして、検出
した負荷量を選択手段11へ伝える。ここで負荷量検出
手段10が検出する負荷量とは、モータの回転数であっ
たり、モータの発生トルクであったりすることになる
が、負荷が空気調和機に使用されている圧縮機である場
合には、負荷量検出手段10はモータの回転数が検出で
きないため、例えば、モータからの誘起電圧や冷媒の流
量等といったものが負荷量となる。次に、選択手段11
において、スイッチ手段6のスイッチを適切に開閉させ
るため、負荷量検出手段10で検出された負荷量に応じ
たスイッチ手段6の開閉時間を記憶手段9から選択し、
制御手段8に伝える。ここで、記憶手段9は、予め負荷
量に応じた開閉時間が格納されており、スイッチ手段6
を負荷に応じた適切な開閉時間にてスイッチ動作させる
ものである。
た開閉時間にてスイッチ手段6が開閉動作するように制
御するものである。ここで、スイッチ手段6のスイッチ
ングタイミングの基準は交流電源1から入力された電源
同期信号を制御手段8に内蔵された電源同期信号生成手
段で生成された信号に基づく。即ち、制御手段8は入力
された交流電源1の電圧がゼロボルト中点を横切るゼロ
クロス点が基準であり、基準点からスイッチ手段6を開
閉させる時間をカウントすることによってスイッチ手段
6を開閉動作させるよう制御する。
けであるが、本発明での制御において、電源同期の誤差
は高調波の抑制効果に影響を及ぼす。その理由は、この
発明での制御は、真のゼロクロス点からのスイッチング
タイミングで制御する構成となっているが、検出された
ゼロクロス点が真のゼロクロス点よりも遅れたものにな
ると、スイッチングのタイミングが基本波のピークに近
ずくことになる。本発明では基本波のピークよりも先に
電流を流してやることで、3次成分を抑制するようにし
ているので、真のゼロクロス点よりも遅れると、3次成
分が制御によって抑制している量よりも多くなってしま
うからである。逆に、真のゼロクロス点より早くスイッ
チングのタイミングの計測が始まると、低減した3次成
分が3次以降の高次に分散して、逆に高次成分が増加し
てしまうため、できる限り電源同期の誤差を少なくする
必要があるからである。ただし、空気調和機でいえば、
現行製品が使用している電源同期信号生成手段における
誤差であれば問題のないレベルであるので、空気調和機
に適用する場合、現状の電源同期信号生成手段の電源同
期のレベルで、スイッチ手段6を動作させても問題とは
ならない。
Hzであった場合、ゼロクロス点は、1周期に2回存在
する。言い換えると、ゼロクロス点は交流電源1の半周
期に1回存在し、電源の周期は20msであるので、1
0ms毎に一回、ゼロクロス点が存在することになる。
さらに、制御手段8が例えば、電源半周期に2回だけス
イッチ手段6をスイッチングをさせるとすると、図3に
示すような入力電流が流れ、力率が改善され、高調波が
低減される。上記のような制御は、10msに数回程
度、スイッチ手段6を動作させるだけであるので、スイ
ッチ手段6を制御することによって生ずる制御系の処理
負荷はほとんど存在しない。そのため、制御が簡単とな
り、制御を実行することによって生ずるコストアップ分
がほとんどない。
チ手段6を開閉させたが、2回でなくともよく、2回か
ら数回程度の開閉であれば、同じ効果があることはいう
までもない。逆に、電源半周期に1回のみのスイッチン
グでは、高調波を抑制するためには、直流リアクトル3
でのインダクタンス値が大きくなり、外形が大きくな
る。これは、入力電流をスイッチ手段6の動作によって
流した後、入力電流がゼロになると、力率が悪化するだ
けでなく、かえって高次成分の高調波量が通常よりも多
くなるためである。また、1回のみのスイッチ回数で
は、入力電流がゼロにならないようにするため、直流リ
アクトル3に大きなエネルギーを貯える必要があるから
である。逆に、スイッチ手段6を閉じている時間を長く
すると、急峻な電流が大きくなりすぎ、スイッチ手段6
が破損する恐れがあり、高調波も抑制できなくなる。ま
た、インダクタンス値が大きくなると直流リアクトル3
での発熱が大きくなる。このため、スイッチ手段6は1
回のみのスイッチングよりも複数回のスイッチングが望
ましい。
定方法について以下に述べる。図4はリアクトル値の設
定方法についてを説明するフローチャートである。ステ
ップ1にて、負荷7の負荷量を設定する。ここで、負荷
7として負荷量が変化する負荷、例えば、空気調和機の
圧縮機ような負荷を用いた場合、電源高調波の規制は、
最大定格運転にて測定すると規定されているので、最大
定格時の負荷量を設定することになる。ステップ2にお
いて、直流リアクトル7のインダクタンス値を設定す
る。ステップ3にて、スイッチ手段6における数回のス
イッチ動作の開閉時間の組み合わせを設定する。ステッ
プ3までの設定データを用いた回路での入力電流波形を
算出するのがステップ4での入力電流算出である。
高速フーリエ展開(FFT)し、高調波成分を算出する
FFT解析計算がステップ5である。ステップ5にて次
数毎に算出された入力電流の高調波量と規制値とを比較
するのがステップ6で、ステップ7では、比較した結果
が規制値以下になっていないとき、ステップ2、3での
設定データを変更する。規制値を満足していれば、ステ
ップ2、3での設定データおよびFFTした入力電流の
解析データをステップ8にて出力する。図4では、ステ
ップ8にて終了しているが、さらに、高調波を抑制して
いる設定を求めるため、ステップ8以後にステップ2に
戻るようなループを作るか、もしくは、ステップ3に戻
り、一定間隔毎の開閉時間の組み合わせのデータを作
り、他の設定データにて入力電流計算およびFFT解析
計算などのステップを実施し、他に高調波を抑制する設
定データを求めるようにしても問題はない。
トル3のリアクトル値とスイッチ手段6の開閉時間に
て、図1のような構成の空気調和機での高調波の発生量
をシミュレーションした結果を図5に示す。図5は、解
析結果と高調波規制値とを比較したグラフであり、棒グ
ラフが高調波の発生量の解析結果、折れ線グラフが高調
波規制値である。図5に示すシミュレーションは、出力
電力が3300W時の空気調和機をモデルとしたもの
で、解析の設定値は、直流リアクトル3のリアクトル値
は3mH、スイッチ手段6を閉じるまでの第1の遅延時
間Tsw1は1.9ms、スイッチ手段6を閉じている
第1の閉路時間Ton1は0.3ms、スイッチ手段6
を閉じるまでの第2の遅延時間Tsw2は0.3ms、
スイッチ手段6を閉じている第2の閉路時間Ton2は
0.1msである。
00W時であったが、2200W時でのシミュレーショ
ンの結果を示したものが図6である。図6と図5での設
定値の違いは、開閉時間のみでリアクトル値は同一の3
mHである。スイッチ手段6の開閉時間については、T
sw1=2.4ms、Ton1=0.1ms、Tsw2
=0.2ms、Ton2=0.2msである。図6よ
り、スイッチ手段6を動作させる開閉時間を変更するこ
とによって、負荷量が変動する空気調和機のような負荷
にも対応できる。また、今回、電源半周期に2回だけス
イッチ手段6を動作させたが、スイッチ手段6を動作さ
せる回数が増加すれば、同等の高調波抑制効果を出すの
に必要なリアクトル値は減少する。ただし、増加させる
スイッチング回数は、数回程度であり、回数を増やしす
ぎると、前述の昇圧の問題がでてくるだけでなく、制御
系の処理負荷増加によるコストアップにもつながる。
1回で、3300W出力の空気調和機のモデルをシミュ
レーションした時、直流リアクトル3のリアクトル値は
4mH、スイッチ手段6の開閉時間については、Tsw
1=2.3ms、Ton1=0.35msにて高調波規
制値を満足する高調波の発生量に抑制できるが、スイッ
チ回数が1回の場合、2回のスイッチ回数よりも直流リ
アクトル3のリアクトル値が大きくなる。スイッチ回数
1回の場合のシミュレーションの結果と規制値との比較
を図7に示す。リアクトル値が大きくなると直流リアク
トル3での発熱が多くなり、直流リアクトル3自体の外
形も大きくなるといった問題があり、1回のスイッチ回
数よりも2回、3回というように、昇圧領域に達しない
数回でのスイッチ回数のほうがよいことは明らかであ
る。ここにいう昇圧領域とは直流母線電圧が上昇してし
まうような電流量を流すスイッチングのオン時間をい
う。
負荷量が変化すると、スイッチ手段6の開閉時間のみの
対応だけでは高調波の規制値を満足することができなく
なるため、空気調和機のような負荷量が変化するものに
は、複数回のスイッチ回数が必要である。このように、
負荷7の負荷量に応じて、スイッチ手段6の開閉時間を
きめ細やかに変化させられるため、高力率を常に維持し
ながらも、入力電流の高調波を低減させることが可能に
なる。また、スイッチ手段6の開閉は電源半周期に数回
であることから、低周波スイッチングを実現し、スイッ
チング損失を低減し高効率となり、さらにノイズ対策の
面で低コスト化を実現可能とする。また、高周波スイッ
チングでは、必要であったフィードバックが低周波スイ
ッチングであることから不必要となり、制御が簡易にな
るので、さらなる低コスト化が実現可能となる。
グでは、高調波を抑制するためには、リアクトルでのイ
ンダクタンス値が大きくなり、また、インダクタンス値
が大きくなるとリアクトルでの発熱が大きくなるので、
電源半周期に数回スイッチングを行うことにより、電源
半周期に1回だけのスイッチングよりリアクトルのイン
ダクタンス値を小さくし、かつ、発熱を低下させること
が可能になる。さらに、インダクタンス値が小さくなる
と、リアクトルの外形も小さくなるので、リアクトルの
小型化が可能となる。
2の直流電源装置を示すブロック図である。図におい
て、本発明の実施の形態1と同様の構成は同一符号を付
して重複した構成の説明を省略する。12は平滑コンデ
ンサ4に並列接続されたインバータ、13はインバータ
12を制御するインバータ制御部、14はインバータ制
御部13から運転モード指令およびインバータ周波数の
情報を受けインバータ12にかかる負荷量を推定する負
荷量推定手段である。インバータ12はモータを駆動す
るための駆動部分であり、インバータ12にはモータが
接続されている。このモータは、例えば空気調和機に使
用されている圧縮機用のモータである。
源装置の動作について説明する。インバータ12を使用
した空気調和機において、運転状態によって必要とする
回転数および回転力を設定している。また、インバータ
12はインバータ周波数によって運転回転数は決定され
るので、運転状態と運転回転数によって、運転に必要で
ある回転力の設定値がわかる。ここで、モータ出力P
は、回転数nと回転力Tの積によって決定され、P=k
×n×Tで表され、kは係数である。インバータ12に
接続されたモータのモータ出力Pは負荷量に応じて出力
するようにインバータ制御部13にて制御されているの
で、モータ出力Pは、負荷量とみなすことができる。そ
のため、運転状態およびインバータ周波数がわかれば、
負荷量を計算にて推定することが可能である。そこで、
インバータ制御部13にて運転モードおよびインバータ
周波数を負荷量推定手段14に伝え、負荷量推定手段1
4にて算出することによって負荷量の推定が可能とな
る。
量に応じてスイッチ手段6を開閉させることによって、
発明の実施の形態1で示した発明と同じ効果を負荷量検
出手段を設けずに、インバータ搭載の空気調和機を動作
させることが可能となる。このことは、インバータ搭載
の空気調和機において、既存の制御部で負荷量検出を行
わずに負荷量の検出を実施できるので、発明の実施の形
態1で示した発明よりも低コスト化が可能である。
3の直流電源装置を示すブロック図である。図におい
て、本発明の実施の形態1と同様の構成は同一符号を付
して重複した構成の説明を省略する。15は負荷7に流
れる出力電流を検出するための出力電流検出手段、16
は出力電流検出手段15が検出した出力電流から負荷7
の負荷量を演算する負荷量演算手段である。
源装置の動作について説明する。負荷7から流れる出力
電流は、負荷7の負荷量に比例して流れる。これは、流
れる電流に応じた回転力Tがモータに発生するからであ
る。そこで、出力電流を検出し、その検出された電流値
から負荷量を算出する。即ち、負荷量は、出力電流×直
流母線電圧×力率で近似され、直流母線電圧および運転
時の力率はほぼ一定となることから、出力電流を検出す
ることによって負荷量を求めることができる。したがっ
て、出力電流検出手段15が負荷7に流れる出力電流を
検出し、負荷量演算手段16が出力電流検出手段15が
検出した出力電流から演算した負荷7の負荷量を選択手
段11に出力する。そうすれば、本発明の実施の形態1
と同様に選択手段11は負荷量に応じた開閉時間を記憶
手段9から選択し、制御手段8に伝え、制御手段8はス
イッチ手段6を負荷7に応じた適切な開閉時間にてスイ
ッチ動作させる。
の形態1の負荷量検出手段10の代わりに出力電流検出
手段15と負荷量演算手段16を設けた構成をとること
により、既存の出力電流検出手段を用い、簡単な演算を
行う負荷量演算手段を用いるだけで負荷量を検出できる
ことから、発明の実施の形態1で示したものより低コス
ト化が可能である。さらに、出力電流超過による回路素
子等も保護することが可能となる。
態4の直流電源装置を示すブロック図である。図におい
て、本発明の実施の形態1と同様の構成は同一符号を付
して重複した構成の説明を省略する。17は負荷7に流
れる出力電圧を検出するための出力電圧検出手段、18
は出力電圧検出手段17が検出した出力電圧から負荷7
の負荷量を演算する負荷量演算手段である。
電源装置の動作について説明する。この実施の形態4も
実施の形態1と同様に、スイッチ手段6を電源半周期に
数回だけ動作させるわけであるが、この動作は昇圧領域
で動作しないように、スイッチ手段6のスイッチのタイ
ミングを設定するので、直流リアクトル3に存在する抵
抗分によって直流母線電圧は電圧降下をおこす。この場
合においては、負荷7の負荷量が増えれば増えるほど大
きな電圧降下につながるものであり、逆にいえば、負荷
7の負荷量がないときには電圧降下は生じないというこ
とになる。
流母線電圧を基準とすると、前記の基準電圧からの電圧
降下分から負荷量を推定することができる。例えば、基
準電圧が282Vであり、負荷量が最大定格の80%で
あったとすると、出力電圧は、約20Vほど電圧降下を
おこすので、出力電圧検出手段17で検出される電圧値
は262Vであると考えられる。言い換えると、出力電
圧手段16での検出電圧値が262Vであったとき、負
荷量は、最大定格の80%程度であると推定することが
できるということである。したがって、出力電圧検出手
段17が負荷7に印加される出力電圧を検出し、負荷量
演算手段18が出力電圧検出手段17が検出した出力電
圧から演算した負荷7の負荷量を選択手段11に出力す
る。そうすれば、本発明の実施の形態1と同様に選択手
段11は負荷量に応じた開閉時間を記憶手段9から選択
し、制御手段8に伝え、制御手段8はスイッチ手段6を
負荷7に応じた適切な開閉時間にてスイッチ動作させ
る。
施の形態1の負荷量検出手段10の代わりに出力電圧検
出手段16と負荷量演算手段17を設けた構成をとるこ
とにより、既存の出力電圧検出手段を用い、簡単な演算
を行う負荷量演算手段を用いるだけで負荷量を検出でき
ることから、発明の実施の形態1で示したものより低コ
スト化が可能である。さらに、既存の過電圧検出手段
は、出力電圧超過のみの対応であったが、出力電圧検出
手段16と負荷量演算手段17によって、低電圧による
過電流、動作不良等も保護することが可能となる。
態5の直流電源装置を示すブロック図である。図におい
て、本発明の実施の形態1と同様の構成は同一符号を付
して重複した構成の説明を省略する。19はスイッチ手
段6の温度上昇を検出するための温度上昇検出手段、2
0は温度上昇検出手段19が検出した温度上昇値から負
荷7の負荷量を演算する負荷量演算手段である。
電源装置の動作について説明する。まず、スイッチ手段
6が動作を開始する前に、温度上昇検出手段19にて周
囲温度を検出する。その後、スイッチ手段6が動作を開
始したならば、スイッチ手段6の温度上昇を検出してい
く。スイッチ手段6の温度が上昇するのは、スイッチ手
段6でのスイッチング損失からである。スイッチング損
失をPc 、スイッチング素子に流れる電流をI、スイッ
チング素子のオン抵抗をRonとすると、スイッチング損
失Pc は、Pc =I2 ×Ronと表すことができる。ま
た、スイッチング素子のケース温度Tc と周囲温度Tn
を用いると、温度上昇値Tαは、Tα=Tc −Tn で近
似することができる。ここで、温度上昇値Tαとスイッ
チング損失Pc との関係であるが、スイッチング損失P
c は、Pc =k×Tα (kは係数)で近似することが
できる。
n )=I2 ×Ronとなるので、Tc 、Tn 、Ron、kが
わかれば、Iを求めることができる。ここで、Ron、k
は使用するスイッチング素子によって決まる値ですの
で、IはTc 、Tn を検出して求められる温度上昇値T
αから求めることが可能になる。なお、周囲温度Tn は
スイッチングを開始する前の充分冷えきったスイッチン
グ素子の温度ほぼ同一である。Iはスイッチ手段がオン
したときの電流値であるが、負荷量によって変化する値
であり、スイッチ手段に流れる電流値が分かれば、上述
したようにその電流値から負荷量を推定することができ
る。このことから、スイッチ手段6での温度上昇値から
スイッチ手段6に流れる電流値が求められ、その電流値
から負荷量を推定し、制御手段8にてスイッチ手段6を
動作させるよう制御する。
ッチ手段6の温度上昇を検出し、負荷量演算手段20が
温度上昇検出手段19が検出した温度上昇値から、まず
電流値を演算し、つぎにその電流値から負荷7の負荷量
を演算し、演算した負荷7の負荷量を選択手段11に出
力する。そうすれば、本発明の実施の形態1と同様に選
択手段11は負荷量に応じた開閉時間を記憶手段9から
選択し、制御手段8に伝え、制御手段8はスイッチ手段
6を負荷7に応じた適切な開閉時間にてスイッチ動作さ
せる。
施の形態1の負荷量検出手段10の代わりに温度上昇検
出手段19と負荷量演算手段20を設けた構成をとるこ
とにより、発明の実施の形態1に述べたのと同様な動作
をさせることが可能となる。また、温度上昇検出手段1
9を設けることによって、スイッチ手段6の温度保護も
可能となり、スイッチ手段6に用いるスイッチ素子の劣
化、破損の防止も可能となる。
態6の直流電源装置を示すブロック図である。図におい
て、本発明の実施の形態1と同様の構成は同一符号を付
して重複した構成の説明を省略する。21は電源半周期
にスイッチ手段6を開閉する回数が設定されており、1
回目以降の残りの回数分について負荷量検出手段10に
て検出した負荷量と記憶手段9にて格納されているスイ
ッチ手段6の開閉時間から格納されていないスイッチ手
段6での開閉時間を算出する算出手段である。
電源装置の動作について説明する。記憶手段9には、交
流電源1のゼロクロス点からスイッチ手段6を閉じるま
での遅延時間Tsw1とスイッチ手段6を閉じている閉
路時間Ton1のデータが負荷量に応じて格納されてい
る。負荷量検出手段10にて負荷量を検出し、選択手段
11では検出した負荷量に応じて適切に記憶手段9から
Tsw1とTon1を選択し、その選択したTsw1と
Ton1を制御手段8と算出手段21に伝える。電源半
周期における1回目のスイッチ手段6の開閉について
は、制御手段8は選択手段11が選択したTsw1とT
on1によってスイッチ手段6の開閉を行わせる。そし
て、電源半周期における1回目以降のスイッチ手段6の
開閉については、算出手段21が算出した開閉時間を選
択手段11を介して制御手段8に出力し、制御手段8は
その算出した開閉時間でスイッチ手段6を開閉させる。
の算出方法について説明する。例えば、国内向けの空気
調和機の直流電源の制御装置の場合では、以下のように
算出する。負荷量をαkW、リアクトルのインダクタン
ス値をL[mH]、スイッチ手段6を閉じるまでの2回
目の遅延時間をTsw2、スイッチ手段6を2回目に閉
じている時間をTon2とすると、Tsw2=(L−T
sw1)/α、Ton2=Ton1/αの2式で表さ
れ、2回目のスイッチ手段6の開閉時間は上記のような
算出方法によって求められる。また、3回以上の開閉を
行う場合には、Tsw3=Tsw2/α、Ton3=T
on2/αの2式により求める。なお、上記2つの式は
実験やシミュレーションなどの経験から作成されたもの
である。
前回のものを元に順次求めることが可能であるので、ス
イッチ手段6での開閉の回数が増えても算出手段21を
用いることで、記憶手段9の記憶の容量を増やさずに、
電源半周期に数回の開閉が可能となる。なお、算出手段
21は2回目以降の次々と求めた開閉時間をそれ自身が
記憶しているものとする。さらに、記憶手段9における
スイッチ手段6の動作回数に応じて必要であった記憶量
が、1回分の記憶量で済むため、開閉の回数が多くなれ
ばなるほど、全体の記憶量の減少度が大きくなり、記憶
用の素子の小型化が可能となる。また、全体の記憶量が
減少するため、同じ記憶量の素子を使用した場合、負荷
量に応じた開閉時間を多く記憶することが可能となり、
きめ細やかに高力率・高調波抑制制御が可能となる。
態7の直流電源装置を示すブロック図である。図におい
て、本発明の実施の形態1と同様の構成は同一符号を付
して重複した構成の説明を省略する。22は平滑コンデ
ンサ4に並列接続された電力供給手段、23は電力供給
手段22を制御する電力供給制御部で、異常時に異常を
検出して発生させた停止信号に基づき制御部自体を停止
させる停止機能部23aを有する。また、この実施の形
態の制御手段8は異常時に異常を検出して発生させた停
止信号に基づき制御部自体を停止させる停止機能部8a
を有する。そして、制御手段8の停止機能部8aと電力
供給制御部23の停止機能部23aは信号線24で接続
されており、電力供給制御部23はその停止機能部23
aが制御手段8の停止機能部8aからの停止信号を受け
て停止し、制御手段8はその停止機能部8aが電力供給
制御部23の停止機能部23aからの停止信号を受けて
停止するよう連動する構成となっている。電力供給手段
22と電力供給制御部23とで電力供給装置が構成さ
れ、電力供給装置としては、例えばインバータ等があ
る。
電源装置の動作について説明する。図13において、電
力供給手段22が停止中にスイッチ手段6が動作してい
ると、スイッチ手段6には急峻なパルス状の電流が流
れ、直流リアクトル3にはエネルギーが貯えられる。し
かしながら、電力供給手段22は停止しているため、平
滑コンデンサ4のエネルギーが電力供給手段22へ伝達
されない。そのため、平滑コンデンサ4は放電できず
に、エネルギーを蓄積したままとなり、平滑コンデンサ
4は放電状態へ移行しない。直流リアクトル3のエネル
ギーの受け皿の平滑コンデンサ4はエネルギーを蓄積し
ているため、直流リアクトル3に貯えられたエネルギー
は、直流リアクトル3から放出されず、蓄積されるだけ
である。そのため、直流リアクトル3での電圧分が直流
母線電圧に加わり、直流母線電圧が上昇する。直流母線
電圧の昇圧は平滑コンデンサ4の劣化を引き起こし、ス
イッチ手段6への急峻なパルス状の電流の流入は、スイ
ッチ手段6の故障・破損等につながる。
に、スイッチ手段6が動作していないと、力率が低下し
た状態での運転動作となる。出力電力=力率×出力電圧
×出力電流で近似されるため、力率が低下した状態での
運転では、同一電力を出力しようとした場合に、出力電
流は増加する。これは直流母線電圧は平滑コンデンサ4
の容量で決まり、ほぼ一定になるからである。そのた
め、電力供給手段22には想定していた電流値よりも大
きな電流が流れることになる。力率の低下により引き起
こされる出力電流の増加は、電力供給手段22だけでな
く、電流径路にある全波整流回路2や直流リアクトル
3、逆流阻止用ダイオード5、平滑コンデンサ4等の故
障の原因となる。従って、スイッチ手段6等からなる直
流電源制御装置と電力供給手段22及び電力供給制御部
23からなる電力供給装置において、片方だけ動作する
ことは、故障の原因となる。この発明の実施の形態7は
このような課題を解決するためになされたものである。
制御部23の停止機能部23aが異常を検出して停止信
号に基づき制御部自体を停止した場合には、直流電源制
御装置の制御手段8はその停止機能部8aが電力供給制
御部23の停止機能部23aからの停止信号を受けて制
御手段自体を停止させる。また、直流電源制御装置の制
御手段8の停止機能部8aが異常を検出して停止信号に
基づき制御手段自体を停止した場合には、電力供給装置
の電力供給制御部23の停止機能部23aが制御手段8
の停止機能部8aからの停止信号を受けて制御部自体を
停止させる。
装置は独立した動作をしながら、電力供給装置の停止時
には必ず直流電源制御装置を停止させ、また直流電源制
御装置の停止時には必ず電力供給装置を停止させること
で、回路を構成している部品の故障を防止する。また、
電力供給装置と直流電源制御装置とは片方のみの動作が
なくなることで、信頼性の高い直流電源装置を提供する
ことができる。さらに、上記実施形態では平滑コンデン
サ4に電力供給手段22が並列接続され、その電力供給
手段22を電力供給制御部23が制御する直流電源装置
について適用される形態であるが、図8に示す実施の形
態2の直流電源装置についても、インバータ制御部13
が異常時に異常を検出して発生させた停止信号に基づき
制御部自体を停止させる停止機能部を有し、制御手段8
が異常時に異常を検出して発生させた停止信号に基づき
制御手段自体を停止させる停止機能部を有し、インバー
タ制御部13の停止機能部と制御手段8の停止機能部と
が信号線で接続されることによって本発明の実施の形態
7と同様の作用効果を有することはいうまでもない。
態8の直流電源装置を示すブロック図である。図におい
て、本発明の実施の形態7と同様の構成は同一符号を付
して重複した構成の説明を省略する。25は平滑コンデ
ンサ4およびスイッチ手段6から直流の母線へ流れる電
流を検出して、電流がある設定した設定値を超えたとき
は、電力供給制御部20に対し電力供給手段の動作を停
止するように指令を出し、検出した電流がピーク値に近
く設定したある設定値を超えたとき、制御手段8に対し
スイッチ手段6を停止するように指令を出す過電流検出
手段である。
電源装置の動作について説明する。図14において、不
具合により、母線上に正常な電流よりもかなり大きな電
流が流れた場合、製品を保護する意味において、直流電
源制御装置のスイッチ手段6および電力供給装置の電力
供給手段19は運転を停止させる必要がある。スイッチ
手段6および電力供給手段22のいずれにも過電流検出
手段を設けるか、もしくはいずれかに過電流検出手段を
設け、過電流検出手段を設けたほうから動作を停止する
ような指令を、過電流検出手段を設けていない方にする
ような構成にする必要がある。前者では、過電流検出手
段は2ヶ必要であり、後者では、どちらが過電流発生の
原因かが判明しない。
段6および電力供給手段19の過電流からの保護を一つ
の過電流検出手段にて実現し、かつ過電流発生源の特定
を実施しようとするものである。図14において、スイ
ッチ手段6の不具合から過電流が流れると、過電流検出
手段24には、急峻な電流がスイッチ手段6から全波整
流回路2の負極側へ流れることになる。また、逆に、電
力供給手段22から電力を供給されている負荷7が過負
荷状態になると、負荷7は通常状態で流れる電流値より
大きな電流を消費するため、回路全体に流れる電流値は
増加する。さらに、電力供給手段22が、短絡故障をお
こしたときも、ピーク電流が流れることになるが、流れ
る方向は直流電源制御装置のスイッチ手段6の不都合に
起因するピーク電流とは逆向きで、電力供給手段22か
ら全波整流回路2の負極側を経て平滑コンデンサ4を通
り全波整流回路2の正極側へ流れ、ダイオード5により
逆流が阻止されるので、電力供給手段19へ回生するよ
うに流れる。
イッチ手段6もしくは電力供給手段22の不具合から流
れる過電流があることが検出でき、過電流の原因となっ
た装置の特定が可能である。また、過負荷による過電流
についても認識できるので、直流電源および電力供給装
置の故障を防止するとともに、直流電源制御装置及び電
力供給装置の故障でないことを特定することが可能とな
る。
8及び電力供給制御部20の動作について説明する。ま
ず、ピーク値に近い急峻な電流が流れた場合、過電流検
出手段25はその急峻な電流が第2の設定基準値より大
きいときに制御手段8に対しスイッチ手段6を停止する
ように制御手段8に制御手段停止信号を出し、その制御
手段停止信号を受けた制御手段8はスイッチ手段6を停
止する。これは、直流電源制御装置が故障していると、
直流電源以降の部品全てが破損する恐れがあるためであ
る。そして、急峻な過電流が流れた方向が、全波整流器
2の負極側から平滑コンデンサ4の負極側であれば電力
供給装置の故障であり、平滑コンデンサ4の負極側から
全波整流回路2の負極側へ流れていたならば直流電源制
御装置の故障であったことが判明する。そして、故障で
ある状態にて動作させることは好ましくないので、制御
手段8は所定時間経過後に電力供給手段22を停止する
ように電力供給制御部23に停止指令信号を出し、その
停止指令信号を受けた電力供給制御部23は電力供給手
段22を停止させ、電力供給装置の動作が停止し、他の
部品の故障を防ぐものである。
なく、過電流の原因が過負荷にあって電流がある程度上
昇して働いた場合、過電流検出手段25はその上昇した
電流が第1の設定基準値より大きいときに電力供給制御
部23に対し電力供給手段22を停止するように制御部
停止信号を出し、その制御部停止信号を受けた電力供給
制御部23は電力供給手段22を停止する。この電力供
給手段22の動作を停止することにより、電極供給手段
22から電力を供給されている負荷の破損を防ぐととも
に、電力供給装置の破損をも防ぐ。そして、電力供給制
御部23は所定時間経過後にスイッチ手段6を停止する
よう制御手段8に停止指令信号を出し、その停止指令信
号を受けた制御手段8はスイッチ手段6を停止させ、他
の部品の故障を防ぐものである。このように、直流電源
制御装置と電力供給装置の両方停止させ、一定時間経過
後、再び動作を開始して過電流が発生しなければ、一時
的な過負荷状態である、もしくは、入力の変動による一
時的な過電流であるので、動作を再開させても全く問題
はない。
形態でも述べたとおり、故障・劣化等の原因となる。そ
のため、急峻な過電流もしくは、過電流の上昇を検出し
た場合、直流電源装置と電力供給装置の動作を同時に停
止しても問題はない。なお、過電流検出後に、両方とも
一度に停止させてしまうと、どちらに原因があるのかわ
からず、また入力・出力変動による一時的な過電流での
停止なのか、故障による過電流での停止なのかの判別も
着かなくなる恐れがある。そこで、片側のみ停止させ、
過電流の発生原因の特定が済み次第、もう片方の装置も
停止し、過電流による劣化、故障等から防ぐものであ
る。
検出することで、直流電源制御装置もしくは電力供給装
置のいずれかが過電流の発生源なのかを特定でき、ま
た、電流の上昇を検出することで、過負荷状態の負荷の
保護も可能にし、かつ、1つの過電流検出手段24にて
2つの装置の保護および負荷の保護も可能となり、回路
構成の小型化、低コスト化に寄与するものである。な
お、上記実施形態では過電流検出手段25は平滑コンデ
ンサ4およびスイッチ手段6から直流の母線へ流れる電
流を検出して、電流がある設定した第1の設定基準値を
超えたときは、電力供給制御部23に対し電力供給手段
22の動作を停止するように指令を出すようにしている
が、積分器或いは一定の時定数回路を内蔵させて検出し
た電流の平均値が第1の設定基準値を超えたときに、電
力供給制御部23に対し電力供給手段22の動作を停止
するように指令を出すようにしてもよい。この場合に
は、一過性の電流上昇による誤動作を防止することがで
きる。
4に電力供給手段22が並列接続され、その電力供給手
段22を電力供給制御部23が制御する直流電源装置に
ついて適用される形態であるが、図8に示す実施の形態
2の直流電源装置についても、インバータ制御部13が
異常時に異常を検出して発生させた停止信号に基づき制
御部自体を停止させる停止機能部を有し、制御手段8が
異常時に異常を検出して発生させた停止信号に基づき制
御手段自体を停止させる停止機能部を有し、インバータ
制御部13の停止機能部と制御手段8の停止機能部とが
信号線で接続され、平滑コンデンサ4およびスイッチ手
段6から直流の母線へ流れる電流を検出して、電流があ
る設定した設定値を超えたときは、電力供給制御部20
に対し電力供給手段の動作を停止するように指令を出
し、検出した電流がピーク値に近く設定したある設定値
を超えたとき、制御手段8に対しスイッチ手段6を停止
するように指令を出す過電流検出手段を有することによ
って本発明の実施の形態8と同様の作用効果を有するこ
とはいうまでもない。
は、直流電圧の母線間に配置したスイッチング手段を電
源半周期に数回のみ動作させ、その動作のタイミング
は、負荷量検出手段が負荷の負荷量を検出し、選択手段
が検出した負荷の負荷量に応じたスイッチ手段の開閉時
間を記憶手段から選択し、制御手段が選択手段が選択し
た開閉時間のタイミングでスイッチ手段を開閉制御する
ようにしたので、各運転状態において、最適な制御が可
能となり、全運転範囲において入力電流の力率を改善
し、高調波を低減することができるという効果を有す
る。また、スイッチング手段のスイッチングは電源半周
期に数回程度の低速のスイッチングであるので、制御の
処理負荷を減らし、制御を簡単にすることができ、高速
な制御、制御の複雑さを解消し、制御の低速化及びノイ
ズ対策の面で低コスト化を実現して、スイッチング損失
を低減できると共に電源半周期に1回だけのスイッチン
グより直流リアクトルのインダクタンス値を小さくし、
かつ、発熱を低下させることができるために、直流リア
クトルの外形も小さくなってリアクトルの小型化が図れ
るという効果も有するものである。
は、平滑コンデンサにインバータを並列接続し、そのイ
ンバータをインバータ制御部が所望のインバータ周波数
で駆動制御し、負荷量推定手段がインバータ制御部から
の運転モード指令及びインバータ周波数からインバータ
にかかる負荷量を推定し、選択手段が負荷量推定手段で
推定した負荷量に応じたスイッチ手段の開閉時間を記憶
手段から選択し、制御手段が選択手段が選択した開閉時
間のタイミングで電源半周期に少なくとも2回、スイッ
チ手段を開閉制御するようにしたので、発明の実施の形
態1で示した発明と同じ効果を負荷量検出手段を設けず
に、インバータ搭載の空気調和機を動作させることが可
能となり、インバータ搭載の空気調和機において、既存
の制御部で負荷量検出を行わずに負荷量の検出を実施で
きるため、発明の実施の形態1で示した発明よりも低コ
スト化が図れるという効果を有する。
は、請求項2のものに加え、さらにインバータ制御部は
異常時に異常を検出して発生させた停止信号に基づき制
御部自体を停止させる停止機能部を有し、制御手段は異
常時に異常を検出して発生させた停止信号に基づき制御
部自体を停止させる停止機能部を有し、インバータ制御
部はその停止機能部が制御手段の停止機能部からの停止
信号を受けて停止し、制御手段はその停止機能部がイン
バータ制御部からの停止機能部の停止信号を受けて停止
するようにしたので、インバータ電力供給装置のインバ
ータ制御部と直流電源装置の制御手段とが連動し、イン
バータ電力供給装置の停止時には必ず直流電源装置を停
止させ、また、直流電源制御装置が停止時には必ずイン
バータ電力供給装置を停止させることで、回路を構成し
ている部品の故障を防止でき、またインバータ電力供給
装置と直流電源装置とが片方のみの動作がなくなること
で、信頼性の高い直流電源装置を提供することができる
という効果を有する。
は、請求項2のものに加え、平滑コンデンサ及びスイッ
チ手段から直流母線へ流れる電流を検出し、第1の設定
基準値と第2の設定基準値とをそれぞれ比較し、検出し
た電流が第1の設定基準値より大きいときは制御部停止
信号を出力し、検出した電流が第2の設定基準値より大
きいときは制御手段停止信号を出力する過電流検出手段
を設け、インバータ制御部は過電流検出手段からの制御
部停止信号を受けたときはインバータに停止信号を出力
し、その停止信号を受けたインバータは停止し、且つ所
定時間経過後に制御手段に停止指令信号を出力し、制御
手段は過電流検出手段からの制御手段停止信号を受けた
ときは停止すると共に所定時間経過後にインバータ制御
部に停止指令信号を出力するようにしたので、直流電源
装置もしくはインバータ電力供給装置のいずれかが過電
流の発生源なのかを特定でき、また、電流値の上昇を検
出することで、過負荷状態の負荷の保護も可能にし、か
つ、1つの過電流検出手段にて2つの装置の保護および
負荷の保護も可能となり、回路構成の小型化、低コスト
化が図れるという効果を有する。
は、請求項1の負荷量検出手段の代わりに、負荷の出力
電流を検出する出力電流検出手段と、出力電流検出手段
が検出した出力電流から負荷の負荷量を演算する負荷量
演算手段とを設けたので、出力電流から負荷量を検出す
ることでき、さらに結果的に出力電流が一定に制御され
るために出力電流超過による回路素子等の保護も可能と
なり、既存の電流検出手段と簡単な演算を行う負荷量演
算手段を用いるだけで実施できるので、コストアップを
最小量に押さえることができるという効果を有する。
は、請求項1の負荷量検出手段の代わりに、負荷の出力
電圧を検出する出力電圧検出手段と、出力電圧検出手段
が検出した出力電圧から負荷の負荷量を演算する負荷量
演算手段とを設けたので、出力電圧から負荷量を検出す
ることでき、さらに既存の電圧検出手段は出力電圧超過
のみの対応であったが、結果的に出力電流が一定に制御
されるために低電圧による過電流、動作不良等も保護す
ることができるという効果を有する。
は、請求項1の負荷量検出手段の代わりに、スイッチ手
段の温度上昇を検出する温度上昇検出手段と、温度上昇
検出手段が検出した温度上昇値から負荷の出力電流値を
演算し、その出力電流値から負荷の負荷量を演算する負
荷量演算手段とを設けたので、スイッチ手段の温度上昇
から負荷量を検出することでき、さらに結果的に温度上
昇が抑制されるために温度上昇によるスイッチ手段に用
いるスイッチ素子の劣化、破損等の保護もできるという
効果を有する。
は、請求項1のものに加え、負荷量検出手段が検出した
負荷の負荷量と記憶手段に格納されているスイッチ手段
の開閉時間とから1回目以降の記憶手段に格納されてい
ないスイッチ手段の開閉時間を算出し、2回目以降は前
回算出した開閉時間に基づき次回の開閉時間を算出する
算出手段を設け、交流電源の電圧から作成した電源同期
信号に基づき電源半周期における1回目は選択手段が選
択した開閉時間でスイッチ手段を開閉制御し、電源半周
期における2回目以降は算出手段が算出した開閉時間で
スイッチ手段を開閉制御するようにしたので、スイッチ
手段での開閉の回数が増えても、記憶手段の記憶の容量
を増やさずに、電源半周期に数回の開閉が可能となり、
さらにスイッチ手段の動作回数に応じて必要であった記
憶量が、1回分の記憶量で済むため、開閉の回数が多く
なればなるほど、全体の記憶量の減少度が大きくなり、
記憶用の素子の小型化が図れるという効果を有する。ま
た、全体の記憶量が減少するため、同じ記憶量の素子を
使用した場合、負荷量に応じた開閉時間を多く記憶する
ことが可能となり、きめ細やかに高力率・高調波の抑制
制御が可能となるという効果も有する。
は、平滑コンデンサに電力供給手段を並列接続し、その
電力供給手段を電力供給制御部が駆動制御し、負荷量検
出手段が電力供給手段から負荷量を検出し、選択手段が
負荷量検出手段で検出した負荷量に応じたスイッチ手段
の開閉時間を記憶手段から選択し、制御手段が選択手段
が選択した開閉時間のタイミングで電源半周期に少なく
とも2回、スイッチ手段を開閉制御するようにし、さら
に電力供給制御部は異常時に異常を検出して発生させた
停止信号に基づき制御部自体を停止させる停止機能部を
有し、制御手段は異常時に異常を検出して発生させた停
止信号に基づき制御部自体を停止させる停止機能部を有
し、電力供給制御部はその停止機能部が制御手段の停止
機能部からの停止信号を受けて停止し、制御手段はその
停止機能部が電力供給制御部からの停止機能部の停止信
号を受けて停止するようにしたので、電力供給装置の電
力供給制御部と直流電源装置の制御手段とが連動し、電
力供給装置の停止時には必ず直流電源装置を停止させ、
また、直流電源制御装置が停止時には必ず電力供給装置
を停止させることで、回路を構成している部品の故障を
防止でき、また電力供給装置と直流電源装置とが片方の
みの動作がなくなることで、信頼性の高い直流電源装置
を提供することができるという効果を有する。
は、請求項9のものに加え、平滑コンデンサ及びスイッ
チ手段から直流母線へ流れる電流を検出し、第1の設定
基準値と第2の設定基準値とをそれぞれ比較し、検出し
た電流が第1の設定基準値より大きいときは制御部停止
信号を出力し、検出した電流が第2の設定基準値より大
きいときは制御手段停止信号を出力する過電流検出手段
を設け、電力供給制御部は過電流検出手段からの制御部
停止信号を受けたときは電力供給手段に停止信号を出力
し、その停止信号を受けた電力供給手段は停止し、且つ
所定時間経過後に前記制御手段に停止指令信号を出力
し、制御手段は過電流検出手段からの制御手段停止信号
を受けたときは停止すると共に所定時間経過後に電力供
給制御部に停止指令信号を出力するようにしたので、直
流電源装置もしくは電力供給装置のいずれかが過電流の
発生源なのかを特定でき、また、電流値の上昇を検出す
ることで、過負荷状態の負荷の保護も可能にし、かつ、
1つの過電流検出手段にて2つの装置の保護および負荷
の保護も可能となり、回路構成の小型化、低コスト化が
図れるという効果を有する。
示すブロック図である。
ない場合の動作入力電流波形図である。
る場合の動作入力電流波形図である。
したフローチャートである。
ンしたときの高調波発生量と規制値との比較を示したグ
ラフである。
ミュレーションしたときの高調波発生量と規制値との比
較を示したグラフである。
半周期に1回動作させ、シミュレーションしたときの高
調波発生量と規制値との比較を示したグラフである。
示すブロック図である。
示すブロック図である。
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
図である。
5 逆流阻止用ダイオード、6 スイッチ手段、7 負
荷、8 制御手段、9 記憶手段、10 負荷量検出手
段、11 選択手段。
Claims (10)
- 【請求項1】 交流電源の電圧を整流する単相交流の整
流回路と、整流回路の出力側の直流母線間をスイッチン
グするスイッチ手段と、整流回路の正出力側とスイッチ
手段の正側との間に設けられた直流リアクトルと、スイ
ッチ手段に並列接続された平滑コンデンサと、スイッチ
手段の正側をアノード側とし平滑コンデンサの正側をカ
ソード側に接続するよう設けられたダイオードと、平滑
コンデンサに並列接続される負荷の負荷量に応じて予め
設定されたスイッチ手段の開閉時間を格納している記憶
手段と、平滑コンデンサに並列接続された負荷の負荷量
を検出する負荷量検出手段と、負荷量検出手段で検出し
た負荷の負荷量に応じたスイッチ手段の開閉時間を記憶
手段から選択する選択手段と、交流電源の電圧から作成
した電源同期信号に基づき電源半周期に少なくとも2
回、選択手段が選択した開閉時間でスイッチ手段を開閉
制御する制御手段とを備えたことを特徴とする直流電源
装置。 - 【請求項2】 交流電源の電圧を整流する単相交流の整
流回路と、整流回路の出力側の直流母線間をスイッチン
グするスイッチ手段と、整流回路の正出力側とスイッチ
手段の正側との間に設けられた直流リアクトルと、スイ
ッチ手段に並列接続された平滑コンデンサと、スイッチ
手段の正側をアノード側とし平滑コンデンサの正側をカ
ソード側に接続するよう設けられたダイオードと、平滑
コンデンサに並列接続されるインバータにかかる負荷量
に応じて予め設定されたスイッチ手段の開閉時間を格納
している記憶手段と、平滑コンデンサに並列接続された
インバータを所望のインバータ周波数で駆動制御するイ
ンバータ制御部と、インバータ制御部からの運転モード
指令及びインバータ周波数からインバータにかかる負荷
量を推定する負荷量推定手段と、負荷量推定手段で推定
した負荷量に応じたスイッチ手段の開閉時間を記憶手段
から選択する選択手段と、交流電源の電圧から作成した
電源同期信号に基づき電源半周期に少なくとも2回、選
択手段が選択した開閉時間でスイッチ手段を開閉制御す
る制御手段とを備えたことを特徴とする直流電源装置。 - 【請求項3】 前記インバータ制御部は異常時に異常を
検出して発生させた停止信号に基づき制御部自体を停止
させる停止機能部を有し、前記制御手段は異常時に異常
を検出して発生させた停止信号に基づき制御部自体を停
止させる停止機能部を有し、 前記インバータ制御部の停止機能部と前記制御手段の停
止機能部とが信号線で接続され、前記インバータ制御部
はその停止機能部が前記制御手段の停止機能部からの停
止信号を受けて停止し、前記制御手段はその停止機能部
が前記インバータ制御部からの停止機能部の停止信号を
受けて停止することを特徴とする請求項2記載の直流電
源装置。 - 【請求項4】 前記平滑コンデンサ及び前記スイッチ手
段から直流母線へ流れる電流を検出し、第1の設定基準
値と第2の設定基準値とをそれぞれ比較し、検出した電
流が第1の設定基準値より大きいときは制御部停止信号
を出力し、検出した電流が第2の設定基準値より大きい
ときは制御手段停止信号を出力する過電流検出手段を備
え、 前記インバータ制御部は過電流検出手段からの制御部停
止信号を受けたときは前記インバータに停止信号を出力
し、その停止信号を受けたインバータは停止し、且つ所
定時間経過後に前記制御手段に停止指令信号を出力し、
前記制御手段は過電流検出手段からの制御手段停止信号
を受けたときは停止すると共に所定時間経過後に前記イ
ンバータ制御部に停止指令信号を出力するようにしたこ
とを特徴とする請求項2記載の直流電源装置。 - 【請求項5】 交流電源の電圧を整流する単相交流の整
流回路と、整流回路の出力側の直流母線間をスイッチン
グするスイッチ手段と、整流回路の正出力側とスイッチ
手段の正側との間に設けられた直流リアクトルと、スイ
ッチ手段に並列接続された平滑コンデンサと、スイッチ
手段の正側をアノード側とし平滑コンデンサの正側をカ
ソード側に接続するよう設けられたダイオードと、平滑
コンデンサに並列接続される負荷の負荷量に応じて予め
設定されたスイッチ手段の開閉時間を格納している記憶
手段と、平滑コンデンサに並列接続された負荷の出力電
流を検出する出力電流検出手段と、出力電流検出手段が
検出した出力電流から負荷の負荷量を演算する負荷量演
算手段と、負荷量演算手段が演算した負荷の負荷量に応
じたスイッチ手段の開閉時間を記憶手段から選択する選
択手段と、交流電源の電圧から作成した電源同期信号に
基づき電源半周期に少なくとも2回、選択手段が選択し
た開閉時間でスイッチ手段を開閉制御する制御手段とを
備えたことを特徴とする直流電源装置。 - 【請求項6】 交流電源の電圧を整流する単相交流の整
流回路と、整流回路の出力側の直流母線間をスイッチン
グするスイッチ手段と、整流回路の正出力側とスイッチ
手段の正側との間に設けられた直流リアクトルと、スイ
ッチ手段に並列接続された平滑コンデンサと、スイッチ
手段の正側をアノード側とし平滑コンデンサの正側をカ
ソード側に接続するよう設けられたダイオードと、平滑
コンデンサに並列接続される負荷の負荷量に応じて予め
設定されたスイッチ手段の開閉時間を格納している記憶
手段と、平滑コンデンサに並列接続された負荷の出力電
流を検出する出力電圧検出手段と、出力電流検出手段が
検出した出力電圧から負荷の負荷量を演算する負荷量演
算手段と、負荷量演算手段が演算した負荷の負荷量に応
じたスイッチ手段の開閉時間を記憶手段から選択する選
択手段と、交流電源の電圧から作成した電源同期信号に
基づき電源半周期に少なくとも2回、選択手段が選択し
た開閉時間でスイッチ手段を開閉制御する制御手段とを
備えたことを特徴とする直流電源装置。 - 【請求項7】 交流電源の電圧を整流する単相交流の整
流回路と、整流回路の出力側の直流母線間をスイッチン
グするスイッチ手段と、整流回路の正出力側とスイッチ
手段の正側との間に設けられた直流リアクトルと、スイ
ッチ手段に並列接続された平滑コンデンサと、スイッチ
手段の正側をアノード側とし平滑コンデンサの正側をカ
ソード側に接続するよう設けられたダイオードと、平滑
コンデンサに並列接続される負荷の負荷量に応じて予め
設定されたスイッチ手段の開閉時間を格納している記憶
手段と、スイッチ手段の温度上昇を検出する温度上昇検
出手段と、温度上昇検出手段が検出した温度上昇値から
負荷の出力電流値を演算し、その出力電流値から負荷の
負荷量を演算する負荷量演算手段と、負荷量演算手段が
演算した負荷の負荷量に応じたスイッチ手段の開閉時間
を記憶手段から選択する選択手段と、交流電源の電圧か
ら作成した電源同期信号に基づき電源半周期に少なくと
も2回、選択手段が選択した開閉時間でスイッチ手段を
開閉制御する制御手段とを備えたことを特徴とする直流
電源装置。 - 【請求項8】 交流電源の電圧を整流する単相交流の整
流回路と、整流回路の出力側の直流母線間をスイッチン
グするスイッチ手段と、整流回路の正出力側とスイッチ
手段の正側との間に設けられた直流リアクトルと、スイ
ッチ手段に並列接続された平滑コンデンサと、スイッチ
手段の正側をアノード側とし平滑コンデンサの正側をカ
ソード側に接続するよう設けられたダイオードと、平滑
コンデンサに並列接続される負荷の負荷量に応じて予め
設定されたスイッチ手段の開閉時間を格納している記憶
手段と、平滑コンデンサに並列接続された負荷の負荷量
を検出する負荷量検出手段と、負荷量検出手段で検出し
た負荷の負荷量に応じたスイッチ手段の開閉時間を記憶
手段から選択する選択手段と、負荷量検出手段が検出し
た負荷の負荷量と記憶手段に格納されているスイッチ手
段の開閉時間とから1回目以降の記憶手段に格納されて
いないスイッチ手段の開閉時間を算出し、2回目以降は
前回算出した開閉時間に基づき次回の開閉時間を算出す
る算出手段と、交流電源の電圧から作成した電源同期信
号に基づき電源半周期における1回目は選択手段が選択
した開閉時間でスイッチ手段を開閉制御し、電源半周期
における2回目以降は算出手段が算出した開閉時間でス
イッチ手段を開閉制御する制御手段とを備えたことを特
徴とする直流電源装置。 - 【請求項9】 交流電源の電圧を整流する単相交流の整
流回路と、整流回路の出力側の直流母線間をスイッチン
グするスイッチ手段と、整流回路の正出力側とスイッチ
手段の正側との間に設けられた直流リアクトルと、スイ
ッチ手段に並列接続された平滑コンデンサと、スイッチ
手段の正側をアノード側とし平滑コンデンサの正側をカ
ソード側に接続するよう設けられたダイオードと、平滑
コンデンサに並列接続される電力供給手段にかかる負荷
量に応じて予め設定されたスイッチ手段の開閉時間を格
納している記憶手段と、平滑コンデンサに並列接続され
た電力供給手段を駆動制御し、異常時に異常を検出して
発生させた停止信号に基づき制御部自体を停止させる停
止機能部を有する電力供給制御部と、電力供給手段から
負荷量を検出する負荷量検出手段と、負荷量検出手段で
検出した負荷量に応じたスイッチ手段の開閉時間を記憶
手段から選択する選択手段と、交流電源の電圧から作成
した電源同期信号に基づき電源半周期に少なくとも2
回、選択手段が選択した開閉時間でスイッチ手段を開閉
制御し、異常時に異常を検出して発生させた停止信号に
基づき制御部自体を停止させる停止機能部を有する制御
手段とを備え、 前記電力供給制御部はその停止機能部が前記制御手段の
停止機能部からの停止信号を受けて停止し、前記制御手
段はその停止機能部が前記電力供給制御部からの停止機
能部の停止信号を受けて停止することを特徴とする直流
電源装置。 - 【請求項10】 前記平滑コンデンサ及び前記スイッチ
手段から直流母線へ流れる電流を検出し、第1の設定基
準値と第2の設定基準値とをそれぞれ比較し、検出した
電流が第1の設定基準値より大きいときは制御部停止信
号を出力し、検出した電流が第2の設定基準値より大き
いときは制御手段停止信号を出力する過電流検出手段を
備え、 前記電力供給制御部は過電流検出手段からの制御部停止
信号を受けたときは前記電力供給手段に停止信号を出力
し、その停止信号を受けた電力供給手段は停止し、且つ
所定時間経過後に前記制御手段に停止指令信号を出力
し、 前記制御手段は過電流検出手段からの制御手段停止信号
を受けたときは停止すると共に所定時間経過後に前記電
力供給制御部に停止指令信号を出力するようにしたこと
を特徴とする請求項9記載の直流電源装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04858196A JP3493538B2 (ja) | 1996-03-06 | 1996-03-06 | 直流電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04858196A JP3493538B2 (ja) | 1996-03-06 | 1996-03-06 | 直流電源装置 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33271899A Division JP3485047B2 (ja) | 1999-11-24 | 1999-11-24 | 空気調和機 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09247943A true JPH09247943A (ja) | 1997-09-19 |
JP3493538B2 JP3493538B2 (ja) | 2004-02-03 |
Family
ID=12807372
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP04858196A Expired - Lifetime JP3493538B2 (ja) | 1996-03-06 | 1996-03-06 | 直流電源装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3493538B2 (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005253284A (ja) * | 2004-01-08 | 2005-09-15 | Fujitsu General Ltd | 電源装置 |
JP2008502299A (ja) * | 2004-06-07 | 2008-01-24 | インターナショナル レクティファイアー コーポレイション | 低スイッチング周波数力率補正回路 |
WO2008096491A1 (ja) * | 2007-02-06 | 2008-08-14 | Sharp Kabushiki Kaisha | 電源装置 |
AU2005315114B2 (en) * | 2004-12-15 | 2009-01-22 | Fujitsu General Limited | Power supply apparatus |
US7723964B2 (en) | 2004-12-15 | 2010-05-25 | Fujitsu General Limited | Power supply device |
JP2011155767A (ja) * | 2010-01-27 | 2011-08-11 | Fujitsu General Ltd | 電源装置 |
JP2014027728A (ja) * | 2012-07-25 | 2014-02-06 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | 電力変換装置 |
-
1996
- 1996-03-06 JP JP04858196A patent/JP3493538B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2005253284A (ja) * | 2004-01-08 | 2005-09-15 | Fujitsu General Ltd | 電源装置 |
JP2008502299A (ja) * | 2004-06-07 | 2008-01-24 | インターナショナル レクティファイアー コーポレイション | 低スイッチング周波数力率補正回路 |
AU2005315114B2 (en) * | 2004-12-15 | 2009-01-22 | Fujitsu General Limited | Power supply apparatus |
US7723964B2 (en) | 2004-12-15 | 2010-05-25 | Fujitsu General Limited | Power supply device |
WO2008096491A1 (ja) * | 2007-02-06 | 2008-08-14 | Sharp Kabushiki Kaisha | 電源装置 |
JP2011155767A (ja) * | 2010-01-27 | 2011-08-11 | Fujitsu General Ltd | 電源装置 |
JP2014027728A (ja) * | 2012-07-25 | 2014-02-06 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | 電力変換装置 |
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---|---|
JP3493538B2 (ja) | 2004-02-03 |
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