JPWO2013157303A1 - 電力変換装置、その電力変換装置を備えたモータ駆動制御装置、そのモータ駆動制御装置を備えた送風機および圧縮機、ならびに、その送風機あるいは圧縮機を備えた空気調和機 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、実施の形態1にかかる電力変換装置の一構成例を示す図である。図1に示すように、実施の形態1にかかる電力変換装置は、単相交流電源(以下、単に「交流電源」という)1の交流電圧を整流する単相整流器(以下、単に「整流器」という)2、チョッパ回路部3a,3b、チョッパ回路部3a,3bの出力を平滑する平滑コンデンサ7、母線電流検出手段8、母線電圧検出手段9、およびスイッチング制御手段10を備えている。整流器2は、4個の整流ダイオード2a〜2dをブリッジ接続して構成される。チョッパ回路部3aは、リアクタ4aとスイッチング素子5aと逆流防止素子6aとからなり、チョッパ回路部3bは、リアクタ4bとスイッチング素子5bと逆流防止素子6bとからなり、これらチョッパ回路部3aとチョッパ回路部3bとが並列接続されている。各スイッチング素子5a,5bは、例えばIGBT(Insulated GATE Bipolar Transistor)により構成され、各逆流防止素子6a,6bは、例えばファストリカバリダイオードにより構成される。
=Vds/La+(Vds−Vo)/Lb ・・・(7)
=(Vds−Vo)/La+Vds/Lb ・・・(8)
=(ΔIdc(aonboff)*Vds+ΔIdc(aoffbon)
*(Vo−Vds))
/(ΔIdc(aoffbon)*Vds+ΔIdc(aonboff)
*(Vo−Vds))
・・・(9)
−ΔILaon*Daon*Tsw/2
+ΔILboff*(1−Daon)*Tsw/2
・・・(10)
−ΔILbon*Dbon*Tsw/2
+ΔILaoff*(1−Dbon)*Tsw/2
・・・(11)
本実施の形態にかかる電力変換装置における母線電流(Idc)の傾き(ΔIdc(aonboff),ΔIdc(aoffbon))、つまり、各駆動パルスの各オン期間における母線電流(Idc)の単位時間当たりの各変化率の算出手法について、図11を参照して説明する。図11は、実施の形態2にかかる電力変換装置のキャリア信号、駆動パルス、および母線電流の各波形図である。実施の形態2にかかる電力変換装置の構成は、実施の形態1にかかる電力変換装置と同一であるので、ここでは説明を省略する。
Claims (17)
- リアクタ、スイッチング素子、および逆流防止素子を有して構成され、交流電源を整流する整流器の出力をチョッピングして昇圧するチョッパ回路部を複数並列に接続して構成される電力変換装置であって、
複数の前記スイッチング素子を制御するスイッチング制御手段と、
複数の前記チョッパ回路部の出力を平滑する平滑コンデンサと、
前記整流器から出力される整流電圧を検出する整流電圧検出手段と、
前記平滑コンデンサが平滑した母線電圧を検出する母線電圧検出手段と、
複数の前記リアクタに流れるリアクタ電流が加算された母線電流を検出する母線電流検出手段と、
を備え、
前記スイッチング制御手段は、
前記母線電圧と前記母線電流とに基づいて、複数の前記スイッチング素子に対する各駆動パルスの基準オンデューティを算出するオンデューティ算出手段と、
前記母線電流に基づいて、前記母線電流の変化量が略同等となるように、前記基準オンデューティを補正して前記各駆動パルスのオンデューティをそれぞれ出力するオンデューティ補正手段と、
前記各オンデューティに基づいて、前記各駆動パルスを生成する駆動パルス生成手段と、
を備える
ことを特徴とする電力変換装置。 - 前記オンデューティ補正手段は、前記整流電圧と前記母線電圧と前記母線電流の単位時間当たりの各変化率とに基づいて算出した前記各リアクタのインダクタンス値の比率を前記各オンデューティの比率とすることを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。
- 前記オンデューティ補正手段は、前記交流電源の1周期中における前記各スイッチング素子のスイッチングのうち、少なくとも1回ずつ前記各オンデューティの補正を実施し、前記オンデューティの補正を実施しない場合には、前記基準オンデューティを前記各オンデューティに適用することを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。
- 前記オンデューティ補正手段は、前記各駆動パルスの1周期中において前記各リアクタ電流がゼロとなる期間が存在しない動作状態である連続モードにおいて、前記オンデューティの補正を実施し、前記各駆動パルスの1周期中において前記各リアクタ電流がゼロとなる期間が存在する動作状態である不連続モード、および、各スイッチング素子のオフ期間中において各リアクタ電流がゼロになった瞬間に各スイッチング素子がオンする動作状態である臨界モードにおいて、前記基準オンデューティを前記各オンデューティに適用することを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。
- 前記オンデューティ補正手段は、前記連続モードにおける前記各スイッチング素子のスイッチングのうち、少なくとも1回ずつ前記各オンデューティの補正を実施し、前記オンデューティの補正を実施しない場合には、前記基準オンデューティを前記各オンデューティに適用することを特徴とする請求項4に記載の電力変換装置。
- 前記オンデューティ補正手段は、前記各駆動パルスのそれぞれのオン期間において、所定の時間差分離れた少なくとも2つの異なる時刻間における前記母線電流の差分を求め、前記母線電流の単位時間当たりの各変化率を算出することを特徴とする請求項2に記載の電力変換装置。
- 前記オンデューティ補正手段は、前記各駆動パルスを生成するキャリア信号の谷あるいは山に同期したタイミングにおける前記母線電流と前記駆動パルスがオンからオフに切り替わるタイミングにおける前記母線電流との差分を求め、前記母線電流の単位時間当たりの各変化率を算出することを特徴とする請求項2に記載の電力変換装置。
- 前記オンデューティ補正手段は、前記各駆動パルスのそれぞれのオン期間における前記母線電流を微分して、前記母線電流の単位時間当たりの各変化率を算出することを特徴とする請求項2に記載の電力変換装置。
- 前記オンデューティ補正手段は、前記各駆動パルスが唯一オンとなり、且つ、当該駆動パルスによりオンとなるスイッチング素子に接続されたリアクタに流れるリアクタ電流と前記母線電流とが等価となる期間において、前記母線電流の単位時間当たりの各変化率を算出することを特徴とする請求項6〜8のいずれか一項に記載の電力変換装置。
- 前記所定の時間差分は、前記各駆動パルスが唯一オンとなり、且つ、当該駆動パルスによりオンとなるスイッチング素子に接続されたリアクタに流れるリアクタ電流と前記母線電流とが等価となる期間よりも短いこと特徴とする請求項8に記載の電力変換装置。
- 前記オンデューティ補正手段は、当該電力変換装置の稼動前に、前記各スイッチング素子を唯一オンさせて、前記母線電流の単位時間当たりの各変化率を算出し、当該電力変換装置の稼動時に該各変化率を適用して前記オンデューティの補正を実施することを特徴とする請求項6〜8のいずれか一項に記載の電力変換装置。
- 前記各スイッチング素子は、ワイドバンドギャップ半導体により形成されたMOS−FETであることを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。
- 前記ワイドバンドギャップ半導体は、炭化珪素、窒化ガリウム系材料、またはダイヤモンドであることを特徴とする請求項12に記載の電力変換装置。
- 請求項1〜13のいずれか一項に記載の電力変換装置と、
前記電力変換装置の出力である直流電圧を交流電圧に変換するインバータと、
前記交流電圧により駆動されるモータと、
を備えることを特徴とするモータ駆動制御装置。 - 請求項14に記載のモータ駆動制御装置を備えることを特徴とする送風機。
- 請求項14に記載のモータ駆動制御装置を備えることを特徴とする圧縮機。
- 請求項15に記載の送風機、あるいは、請求項16に記載の圧縮機のうち、少なくとも一方を備えることを特徴とする空気調和機。
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