KR20160054011A - 직류 전원 장치 및 냉동 사이클 기기 - Google Patents

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Abstract

과대한 돌입 전류를 억제하고, 소자의 파괴 및 회로의 소손을 방지 가능한, 3상 교류 전원(1)으로부터의 교류를 직류로 변환하여 부하(11)에 공급하는 직류 전원 장치(10)로서, 입력측 또는 출력측에 리액터(3)가 접속되고, 3상 교류 전원(1)으로부터의 교류를 정류하는 정류 회로(2)와, 부하(11)로의 출력 단자 사이에 직렬 접속된 제1의 콘덴서(6a) 및 제2의 콘덴서(6b)와, 제1의 콘덴서(6a) 및 제2의 콘덴서(6b)의 일방, 또는 쌍방을 선택적으로 충전하는 충전 수단(충전부(7))과, 충전부(7)를 제어하는 제어부(8)를 구비하고, 제어부(8)가, 제1의 콘덴서(6a) 및 제2의 콘덴서(6b)에의 충전 시작시에, 제1의 콘덴서(6a) 및 상기 제2의 콘덴서(6b)에의 충전 피크 전류를 충전부(7) 또는 정류 회로(2)의 허용치 이하로 억제하도록 온 듀티를 작게 하고, 그 후 정상시의 온 듀티에 달할 때까지에 미리 설정된 시간을 경과하여 서서히 온 듀티를 크게 한다.

Description

직류 전원 장치 및 냉동 사이클 기기{DC POWER SUPPLY DEVICE AND REFRIGERATION CYCLE DEVICE}
본 발명은, 직류 전원 장치 및 그 직류 전원 장치를 구비하는 냉동 사이클 기기에 관한 것이다.
종래, 공기 조화기, 히트 펌프 급탕기, 냉장고 및 냉동기에 이용되는 압축기 모터를 구동하는 인버터를 부하로 하고, 그 부하에 접속되고, 교류를 직류로 변환하는 직류 전원 장치가 알려져 있다. 예를 들면, 특허 문헌 1에는, 단상 교류를 직류로 변환하고, 간이한 구성으로 출력 전압을 승압하는 것이 가능한 직류 전원 장치가 시작되어 있다.
특허 문헌 1 : 일본국 특개2000-278955호 공보
그러나, 상기 종래의 기술에 의하면, 스위칭 동작 시작시에 콘덴서에의 과대한 돌입 전류가 발생하여도 이것을 방지할 수가 없다. 그 때문에, 전원 장치 내의 소자가 파괴되고, 회로가 소손(燒損)되는 일이 있다는 문제가 있다.
본 발명은, 상기를 감안하여 이루어진 것으로, 스위칭 동작 시작시에 발생하는 과대한 돌입 전류를 억제할 수 있고, 소자의 파괴 및 회로의 소손을 방지 가능한 직류 전원 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하고, 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 3상 교류 전원으로부터의 교류를 직류로 변환하여 부하에 공급하는 직류 전원 장치로서, 입력측 또는 출력측에 리액터가 접속되고, 상기 3상 교류 전원으로부터의 교류를 정류하는 정류 회로와, 상기 부하로의 출력 단자 사이에 직렬 접속된 제1의 콘덴서 및 제2의 콘덴서와, 상기 제1의 콘덴서 및 상기 제2의 콘덴서의 일방, 또는 쌍방을 선택적으로 충전하는 충전 수단과, 상기 충전 수단을 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 제어부가, 상기 제1의 콘덴서 및 상기 제2의 콘덴서에의 충전 시작시에, 상기 제1의 콘덴서 및 상기 제2의 콘덴서에의 충전 피크 전류를 상기 충전 수단 또는 상기 정류 회로의 허용치 이하로 억제하도록 온 듀티를 작게 하여 충전 전류를 억제하고, 그 후 정상시의 온 듀티에 달할 때까지에 미리 설정된 시간을 경과하여 서서히 온 듀티가 커지도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 스위칭 동작 시작시에 발생하는 과대한 돌입 전류를 억제할 수 있고, 소자의 파괴 및 회로의 소손을 방지 가능한 직류 전원 장치를 얻을 수 있다라는 효과를 이룬다.
도 1은, 실시의 형태 1에 관한 직류 전원 장치의 한 구성례를 도시하는 도면.
도 2는, 실시의 형태 1에 관한 직류 전원 장치에서, 제1의 스위칭 소자 및 제2의 스위칭 소자의 스위칭 제어와 충전되는 콘덴서의 대응 관계를 도시하는 도면.
도 3은, 실시의 형태 1에 관한 직류 전원 장치의 동작 모드를 도시하는 도면.
도 4는, 실시의 형태 1에 관한 직류 전원 장치에서의 스위칭 패턴과, 컨버터 출력 직류 전압과, 3상 교류의 각 상 전류의 시뮬레이션 파형의 한 예를 도시하는 실시례의 도면.
도 5는, 종래의 직류 전원 장치에서의 스위칭 패턴과, 컨버터 출력 직류 전압과, 3상 교류의 각 상 전류의 시뮬레이션 파형의 한 예를 도시하는 비교례의 도면.
도 6은, 실시의 형태 1에 관한 직류 전원 장치의 제어부가 생성하는 충전 동작 시작시와 정상시의 스위칭 신호를 도시하는 도면.
도 7은, 실시의 형태 1에 관한 직류 전원 장치의 제어부가 행하는 스위칭 신호 생성 방법의 한 예를 도시하는 도면.
도 8은, 실시의 형태 2에 관한 직류 전원 장치의 제어부가 행하는 한 제어례를 도시하는 도면.
도 9는, 실시의 형태 3에 관한 직류 전원 장치의 한 구성례를 도시하는 도면.
도 10은, 실시의 형태 4에 관한 냉동 사이클 기기의 한 구성례를 도시하는 도면.
이하에, 본 발명에 관한 직류 전원 장치 및 그 직류 전원 장치를 구비하는 냉동 사이클 기기의 실시의 형태를 도면에 의거하여 상세히 설명한다. 또한, 이 실시의 형태에 의해 본원 발명이 한정되는 것은 아니다.
실시의 형태 1.
도 1은, 본 발명에 관한 직류 전원 장치의 실시의 형태 1의 한 구성례를 도시하는 도면이다. 도 1에 도시하는 직류 전원 장치(10)는, 3상 교류 전원(1)으로부터 공급되는 3상 교류를 직류로 변환하여 부하(11)에 공급한다. 또한, 부하(11)로서는, 냉동 사이클 기기에 이용되는 압축기 모터를 구동하는 인버터 부하를 예시할 수 있다.
직류 전원 장치(10)는, 3상 교류를 정류하는 정류 회로(2)와, 정류 회로(2)의 출력측에 접속된 리액터(3)와, 부하(11)로의 출력 단자 사이에 직렬 접속된 제1의 콘덴서(6a) 및 제2의 콘덴서(6b)와, 제1의 콘덴서(6a) 및 제2의 콘덴서(6b)를 선택적으로 충전하는 충전부(7)와, 충전부(7)를 제어하는 제어부(8)와, 3상 교류의 전압을 검출하는 전원 전압 검출부(9)를 구비한다. 또한, 전원 전압 검출부(9)는, 3상 교류 전원(1)으로부터 공급되는 3상 교류 중의 2상(r상, s상)의 선 사이 전압을 검출하고 있다. 또한, 도 1에는, 설명의 편의상, 단자(12a∼12d)를 나타낸다.
정류 회로(2)는, 6개의 정류 다이오드가 풀 브리지 접속된 3상 전파 정류 회로이다.
도 1에서는, 리액터(3)는 직류 리액터이지만, 리액터(3)가 정류 회로(2)의 입력측에 배치된 교류 리액터라도 좋다.
충전부(7)는, 제1의 스위칭 소자(4a)와, 제2의 스위칭 소자(4b)와, 제1의 역류 방지 소자(5a)와, 제2의 역류 방지 소자(5b)를 구비한다.
제1의 스위칭 소자(4a)는, 제2의 콘덴서(6b)의 충전을 제어한다. 제2의 스위칭 소자(4b)는, 제1의 콘덴서(6a)의 충전을 제어한다. 제1의 스위칭 소자(4a)와 제2의 스위칭 소자(4b)로서는, 파워 트랜지스터, 파워 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Emission Transistor) 및 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)를 예시할 수 있다.
제1의 역류 방지 소자(5a)는, 제1의 스위칭 소자(4a)의 컬렉터로부터 제1의 콘덴서(6a)와 부하(11)의 접속점을 향하여 순방향으로 접속되어 있고, 제1의 콘덴서(6a)에 충전된 전하의 제1의 스위칭 소자(4a)로의 역류를 방지한다. 제2의 역류 방지 소자(5b)는, 제2의 콘덴서(6b)와 부하(11)의 접속점에서 제2의 스위칭 소자(4b)의 이미터를 향하여 순방향으로 접속되어 있고, 제2의 콘덴서(6b)에 충전된 전하의 제2의 스위칭 소자(4b)로의 역류를 방지한다.
제1의 콘덴서(6a)와 제2의 콘덴서(6b)는 용량을 동등하게 하고, 직렬 접속된 제1의 콘덴서(6a)와 제2의 콘덴서(6b)의 사이는, 직렬 접속된 제1의 스위칭 소자(4a)와 제2의 스위칭 소자(4b)의 사이에 접속되어 있다.
제어부(8)는, 제1의 스위칭 소자(4a) 및 제2의 스위칭 소자(4b)의 온 오프를 제어함으로써, 부하(11)에 공급하는 직류 전압을 제어한다. 제어부(8)가 행하는 스위칭 제어에 관해, 도 2를 참조하여 이하에 설명한다.
도 2는, 본 실시의 형태의 직류 전원 장치에서, 제1의 스위칭 소자(4a) 및 제2의 스위칭 소자(4b)의 스위칭 제어와 충전되는 콘덴서(상태)의 대응 관계를 도시하는 도면이다.
제1의 스위칭 소자(4a) 및 제2의 스위칭 소자(4b)의 쌍방이 오프 하면, 제1의 콘덴서(6a) 및 제2의 콘덴서(6b)의 쌍방이 충전된다(도 2(A)).
제1의 스위칭 소자(4a)를 온 하고, 제2의 스위칭 소자(4b)를 오프 하면, 제2의 콘덴서(6b)만이 충전된다(도 2(B)).
제1의 스위칭 소자(4a)를 오프 하고, 제2의 스위칭 소자(4b)를 온 하면, 제1의 콘덴서(6a)만이 충전된다(도 2(C)).
제1의 스위칭 소자(4a) 및 제2의 스위칭 소자(4b)의 쌍방이 온 하면, 제1의 스위칭 소자(4a) 및 제2의 스위칭 소자(4b)가 단락하기 때문에, 제1의 콘덴서(6a) 및 제2의 콘덴서(6b)의 어느 것도 충전되지 않는다(도 2(D)).
즉, 제1의 스위칭 소자(4a)가 온 하고 있으면, 제2의 콘덴서(6b)가 충전되고, 제2의 스위칭 소자(4b)가 온 하고 있으면, 제1의 콘덴서(6a)가 충전된다. 이와 같이, 제1의 스위칭 소자(4a) 및 제2의 스위칭 소자(4b)의 온 오프를 전환함에 의해, 충전되는 콘덴서를 선택할 수 있다. 또한, 이하에 설명하는 바와 같이, 부하(11)에 공급하는 직류 전압을 제어할 수 있다.
도 3은, 본 실시의 형태에 관한 직류 전원 장치(10)의 동작 모드를 도시하는 도면이다. 직류 전원 장치(10)의 동작 모드로서는, 제1의 스위칭 소자(4a) 및 제2의 스위칭 소자(4b)를 항상 오프 하는 전파 정류 모드(도 3(A))와, 제1의 스위칭 소자(4a) 및 제2의 스위칭 소자(4b)를 교대로 온 하는 승압 모드(도 3(B-a)∼(B-c))를 들 수 있다.
그리고, 승압 모드로서는, 도 3(B-a)에 도시하는 제1의 스위칭 소자(4a) 및 제2의 스위칭 소자(4b)의 온 듀티가 50%의 승압 모드(a)(배전압 모드)와, 도 3(B-b)에 도시하는 제1의 스위칭 소자(4a) 및 제2의 스위칭 소자(4b)의 온 듀티가 50% 미만의 승압 모드(b)와, 도 3(B-c)에 도시하는 제1의 스위칭 소자(4a) 및 제2의 스위칭 소자(4b)의 온 듀티가 50%보다도 큰 승압 모드(c)를 들 수 있다.
도 3(A)에 도시하는 전파 정류 모드에서는, 제1의 스위칭 소자(4a) 및 제2의 스위칭 소자(4b)의 쌍방을 항상 오프 하여, 정류 회로(2)에 의해 전파 정류된 전압이 출력 전압이 된다. 이 출력 전압을 V0로 한다.
도 3(B-a)에 도시하는 승압 모드(a)(배전압 모드)에서는, 제1의 스위칭 소자(4a)가 온 하는 타이밍과 제2의 스위칭 소자(4b)가 오프 하는 타이밍은 이상적으로는 동시(同時)이고, 제1의 스위칭 소자(4a)가 오프 하는 타이밍과 제2의 스위칭 소자(4b)가 온 하는 타이밍은 이상적으로는 동시이고, 도 2(B)의 상태와 도 2(C)의 상태가 반복되게 된다. 이 때의 출력 전압은, 도 3(A)에 도시하는 전파 정류 모드에서의 출력 전압의 2배가 된다. 즉, 이 때의 출력 전압은 2V0이다. 또한, 제1의 스위칭 소자(4a)와 제2의 스위칭 소자(4b)의 동시 단락을 방지하는 단락 방지 시간(일반적으로는 데드 타임이라고 칭한다)를 마련하여도 좋고, 상기한 바와 같이, 데드 타임의 유무에 관계 없이 본 실시의 형태에서는 이상적으로는 동시의 타이밍이라고 한다.
도 3(B-b)에 도시하는 승압 모드(b)에서는, 제1의 스위칭 소자(4a) 및 제2의 스위칭 소자(4b)의 쌍방이 동시에 오프 하는 「동시 오프 기간」이 존재한다. 도 3(B-b)에 도시하는 승압 모드(b)에서의 동작을 도 2의 부호로 나타내면, (B)부터 (A)로, (A)부터 (C)로, (C)부터 (A)로, (A)부터 (B)로의 천이를 주기적으로 반복하게 된다. 이 때의 출력 전압은, 도 3(A)에 도시하는 전파 정류 모드에서의 출력 전압(V0)과, 도 3(B-a)에 도시하는 승압 모드(a)(배전압 모드)에서의 출력 전압(2V0) 사이의 전압치가 된다.
도 3(B-c)에 도시하는 승압 모드(c)에서는, 제1의 스위칭 소자(4a) 및 제2의 스위칭 소자(4b)의 쌍방이 동시에 온 하는 「동시 온 기간」이 존재한다. 도 3(B-c)에 도시하는 승압 모드(c)에서의 동작을 도 2의 부호로 나타내면, (B)부터 (D)로, (D)부터 (C)로, (C)부터 (D)로, (D)부터 (B)로의 천이를 주기적으로 반복하게 된다. (D)의 상태, 즉, 「동시 온 기간」에는, 리액터(3)에 에너지가 축적된다. 이 때의 출력 전압은, 도 3(B-a)에 도시하는 승압 모드(a)(배전압 모드)에서의 출력 전압(2V0)보다 크다.
이와 같이 제1의 스위칭 소자(4a) 및 제2의 스위칭 소자(4b)의 온 듀티를 변화시킴으로써, 부하(11)로의 출력 전압(직류 전압)를 제어할 수 있다.
다음에, 직류 전원 장치(10)의 초기 충전 모드에서의 제1의 콘덴서(6a) 및 제2의 콘덴서(6b)의 충전 주파수에 관해, 도 4∼7을 참조하여 설명한다. 또한, 「충전 주파수」는, 충전 주기의 역수의 「스위칭 주파수」이고, 「충전 주기」는, 제1의 콘덴서(6a) 및 제2의 콘덴서(6b)의 1조(組)의 충전 기간과 비충전 기간을 조합시킨 기간, 즉, 제1의 스위칭 소자(4a)와 제2의 스위칭 소자(4b)의 1조의 온 기간과 오프 기간을 조합시킨 기간을 1주기라고 한다.
또한, 이하의 설명에서, 제1의 콘덴서(6a) 또는 제2의 콘덴서(6b)를 주체로 하는 경우에는 「충전 주파수」를 이용하고, 제1의 스위칭 소자(4a)와 제2의 스위칭 소자(4b)를 주체로 하는 경우에는 「스위칭 주파수」를 이용한다.
우선, 도 5는, 종래의 직류 전원 장치(충전 동작 시작시에 있어서, 정상시와 마찬가지의 듀티비 50%로 직류 전원 장치(10)의 구동을 시작하는 직류 전원 장치)에서의 스위칭 패턴과, 컨버터 출력 직류 전압(이하, 모선(母線) 전압이라고 부른다.)의 시뮬레이션 파형의 한 예와, 3상 교류의 각 상 전류의 시뮬레이션 파형의 한 예를 도시하는 비교례의 도면이다. 도 5(a)는 컨버터 회로의 출력 전압의 시뮬레이션 파형을 도시하고, 도 5(b)는 3상 교류의 r상, s상, t상의 전류 파형의 시뮬레이션 파형을 도시한다. 도 5(c)는 제1의 스위칭 소자(4a)의 스위칭 패턴을 도시하고, 도 5(d)는 제2의 스위칭 소자(4b)의 스위칭 패턴을 도시한다.
또한, 도 5(b)에서, r상의 전류 파형은 태선으로 도시하고, s상의 전류 파형은 점선으로 도시하고, t상의 전류 파형은 가는 실선으로 도시한다.
이와 같이 듀티비 50%로 제1의 스위칭 소자(4a) 및 제2의 스위칭 소자(4b)를 스위칭하면, 스위칭 동작 시작시(Time=2.0초)에, 과대한 돌입 전류가 각 상의 전류 파형에 나타난다. 이 현상은, 듀티비 50%의 경우에만 생기는 것이 아니고, 온(on) 시간이 긴 경우에는 생기는 것이다. 또한, 과대한 돌입 전류란, 예를 들면 정상시의 상 전류의 2배를 초과하는 것이다.
상기 비교례와 대비하는 본 발명의 실시례를 도 4에 도시한다. 도 4는, 본 발명을 적용하여 직류 전원 장치(10)에서의 스위칭 패턴과, 컨버터 출력 직류 전압의 시뮬레이션 파형의 한 예와, 3상 교류의 각 상 전류의 시뮬레이션 파형의 한 예를 도시하는 실시례의 도면이다. 도 4(a)는 모선 전압의 시뮬레이션 파형의 한 예를 도시하고, 도 4(b)는 3상 교류의 각 상(r상, s상, t상)의 전류의 시뮬레이션 파형의 한 예를 도시하고, 도 4(c)는 제1의 스위칭 소자(4a)의 스위칭 패턴을 도시하고, 도 4(d)는 제2의 스위칭 소자(4b)의 스위칭 패턴을 도시하다. 또한, 도 4(a)와 도 5(a), 도 4(b)와 도 5(b)에서는 종축의 스케일이 다른 것을 주기(注記)한다.
여기서, 도 4에서는, 충전 동작 시작시에, 초기 과도 충전 전류(돌입 전류)의 변화가 작아지도록, 온 듀티를 충분히 작은 값으로 설정한다. 즉, 온 듀티는, 콘덴서 용량으로부터 계산하여 돌입 전류를 억제 가능한 변화량이 되도록 충분히 작은 값이라고 한다. 온 듀티를 충분히 작은 값으로 설정하고, 온 듀티의 변화를 작게 함으로써, 도 4(b)에 도시하는 바와 같이, 각 상 전류의 전류 파형이 왜곡되지 않고, 또한 과대한 전류가 발생하지 않도록 제어할 수 있다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 종래는, 단상 교류 또는 3상 교류를 입력으로 하고, 정류 회로를 4개의 정류 다이오드가 풀 브리지 접속된 단상 또는 3상 전파 정류 회로로 하는 경우에는, 제1의 콘덴서(6a)와 제2의 콘덴서(6b)의 불평형이나 역률 개선, 및 모선 전압의 승압 효과로부터, 정상시에서는 듀티비 50%로 스위칭 제어를 하고 있고, 충전 시작시에 특별한 제어를 행하지 않았다.
이에 대해, 본 실시의 형태에서는, 제1의 콘덴서(6a) 및 제2의 콘덴서(6b)의 충전 시작시에, 제어부(8)가 온 듀티를 작게 하도록 제어하여 스위칭 동작을 행하고 있다.
여기서, 본 실시의 형태에서의 충전 동작 시작시와 정상시의 스위칭 신호를 나타내고, 양자의 온 듀티의 차이에 관해 설명한다.
도 6은, 제어부(8)가 생성하는 충전 동작 시작시와 정상시의 스위칭 신호를 도시하는 도면이다. 도 6에서, 충전 동작 시작시에는 온 듀티가 작고, 또한 그 후의 온 듀티의 변화를 서서히 커지도록 제어하고, 그 후 정상시에서는 온 듀티 50%가 될 때까지, 또는 소망하는 모선 전압을 출력 가능해질 때까지 상승시키고 있다. 이와 같이, 온 듀티의 변화를 서서히 커지도록 제어함으로써, 충전 동작 시작 후에 생기는 돌입 전류를 억제할 수 있다. 또한, 제1의 스위칭 소자(4a)와 제2의 스위칭 소자(4b)의 스위칭 동작 정지 전에 온 듀티를 서서히 작게 하여 온 듀티를 0%가 되도록 온 듀티를 변화시키도록 구성하여도 좋다.
또한, 도 3의 승압 모드(a∼c)의 어느 승압 모드라도, 충전 동작 시작시에, 온 듀티를 작게 하고, 그 후의 온 듀티의 변화를 서서히 커지도록 제어함으로써 과대한 돌입 전류를 억제 가능해진다.
상기 설명한 바와 같이, 충전 동작 시작시에서는, 제1의 콘덴서(6a)와 제2의 콘덴서(6b)의 충전 시간, 즉, 제1의 스위칭 소자(4a)와 제2의 스위칭 소자(4b)의 온 듀티는 작은 값으로 설정되고, 그 후의 온 듀티의 변화를 서서히 커지도록 제어된다.
또한, 상기의 설명은 승압 모드(a)(B-a)에 관한 것이지만, 승압 모드(b)(도 3(B-b)) 및 승압 모드(c)(도 3(B-c))에서도 마찬가지로, 충전 동작 시작시에 온 듀티를 작게 설정하고, 또한 그 후의 온 듀티의 변화가 작아지도록 제어함으로써, 과대한 돌입 전류를 억제할 수 있다. 과대한 돌입 전류를 억제하면, 역률의 개선 및 고조파 전류의 억제가 가능해진다.
또한, 도 1에 도시하는 직류 전원 장치(10)는, 3상 교류의 전압을 검출하는 전원 전압 검출부(9)를 구비한다. 그 때문에, 제어부(8)는, 전원 전압 검출부(9)의 검출 결과로부터 얻은 3상 교류의 검출 전압치를 참조하여 이에 응하여, 승압 모드에서의 제1의 스위칭 소자(4a) 및 제2의 스위칭 소자(4b)의 온 듀티를 변화시키도록 제어하는 것이 가능하다.
또한, 도 1에서는, 3상 교류의 r-s상 사이의 선 사이 전압을 검출하는 구성으로 하고 있지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않고, s-t상 사이 또는 t-r상 사이의 선 사이 전압을 검출하는 구성으로 하여도 좋고, 3상 모든 전압을 검출하는 구성이라도 좋고, 선 사이 전압이 아니라 상 전압을 검출하도록 구성하여도 좋음은 말할 것도 없다.
그런데, 도 6에 도시하는 바와 같이 충전 동작 시작시부터 정상시까지, 온(on) 시간을 서서히 크게 하고, 정상시의 온 듀티에 달하도록 제어되어 있다. 이와 같이, 예를 들면, 전파 정류 모드와 승압 모드의 전환시에는 온 듀티를 작게 하고, 그 후 온(on) 시간을 서서히 변화시켜서, 상기 승압 모드로 이행하도록 제어한다. 이와 같은 신호를 생성하는 방법의 한 예에 관해 이하에 설명한다.
도 7은, 제어부(8)가 행하는 스위칭 신호 생성 방법의 한 예를 도시하는 도면이다. 도 7에서, 횡축은 시간을 나타내고, 종축은 전압을 나타낸다.
도 7에 도시되는 스위칭 신호 생성 수법은, PWM(Pulse Width Modulation) 방식이다. 구체적으로는, 전압 지령 신호의 신호파(Vup*, Vun*)와, 모선 전압의 반치(Vdc/2)로 하는 소정 주파수의 캐리어 신호(반송파)를 비교하여, 이들의 대소 관계에 의해 스위칭 신호(Up, Un)를 생성한다.
도 7에서는, 캐리어 신호와 전압 지령 신호(Vup*)의 전압치를 비교하여, 캐리어 신호의 전압치가 전압 지령 신호(Vup*)의 전압치보다도 큰 때에는 스위칭 신호(Up)에 의해, 제1의 스위칭 소자(4a)는 온 한다. 또한, 캐리어 신호와 전압 지령 신호(Vun*)의 전압치를 비교하여, 캐리어 신호의 전압치가 전압 지령 신호(Vun*)의 전압치보다도 작은 때에는 스위칭 신호(Un)에 의해, 제2의 스위칭 소자(4b)는 온 한다.
그리고, 도 7에 도시하는 바와 같이, 캐리어 신호의 주파수가 일정하고, 또한 전압 지령 신호(Vup*, Vun*)의 전압치가 시간에 비례하여 감소하여 가면, 온 듀티는 일정한 비율로 증가하여 간다. 이와 같이 하여, 듀티비 50%가 될 때까지 이 전압 지령 신호의 신호파(Vup*, Vun*)를 서서히 변화시켜서 온 듀티의 변화를 작게 함으로써, 과대한 돌입 전류를 억제할 수 있다.
또한, 전압 지령 신호(Vup*, Vun*)의 전압치를 서서히 변화시켜서 충전 시작 후의 온 듀티의 변화를 서서히 커지도록 제어하기 위해서는, 전압 지령 신호의 신호파(Vup*, Vun*)의 전압치의 감소의 정도, 즉, 도 7에 도시하는 전압 지령 신호의 신호파(Vup*, Vun*)의 경사의 절대치를 작게 하여야 한다. 예를 들면, 도 7은, 온 듀티의 변화를 작게 한 형태의 한 예이고, 반송파와 전압 지령 신호의 신호파에 의해 형성되는 삼각형에 의하면, 스위칭 소자(4a)의 최초의 온(on) 시간을 t라고 하면, 2회째의 온(on) 시간은 3t이고, 3회째의 온(on) 시간은 5t이고, 4회째의 온(on) 시간은 7t이다. 마찬가지로, 스위칭 소자(4b)의 최초의 온(on) 시간을 T라고 하면, 2회째의 온(on) 시간은 2T이고, 3회째의 온(on) 시간은 3T이고, 4회째의 온(on) 시간은 4T이다.
이와 같이 하여 각 상 전류의 불평형을 발생시키지 않음으로써, 각 상 전류의 왜곡 비율을 극소치로 하여, 역률의 개선이나 고조파 전류의 억제가 가능해진다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시의 형태의 직류 전원 장치(10)는, 3상 교류 전원(1)으로부터의 교류를 직류로 변환하여 부하(11)에 공급하는 직류 전원 장치(10)로서, 입력측 또는 출력측에 리액터(3)가 접속되고, 상기 3상 교류 전원(1)으로부터의 교류를 정류하는 정류 회로(2)와, 상기 부하(11)로의 출력 단자 사이에 직렬 접속된 제1의 콘덴서(6a) 및 제2의 콘덴서(6b)와, 상기 제1의 콘덴서(6a) 및 상기 제2의 콘덴서(6b)의 일방, 또는 쌍방을 선택적으로 충전하는 충전 수단(충전부(7))과, 상기 충전 수단(충전부(7))를 제어하는 제어부(8)를 구비하고, 제어부(8)는, 제1의 콘덴서(6a) 및 제2의 콘덴서(6b)에의 충전 시작시에 충전 전류를 억제하도록 충전부(7)를 제어한다. 구체적으로는, 제어부(8)는, 제1의 콘덴서(6a) 및 제2의 콘덴서(6b)에의 충전 시작시에, 제1의 콘덴서(6a) 및 상기 제2의 콘덴서(6b)에의 충전 피크 전류를 상기 충전 수단 또는 상기 정류 회로의 허용치 이하로 억제하도록 제1의 콘덴서(6a) 및 제2의 콘덴서(6b)의 1회의 충전 기간과 1회의 비충전 기간으로 이루어지는 2주기 내의 온(on) 시간을 짧게(온 듀티를 작게)하여 충전 전류를 억제하고, 그 후 정상시의 온 듀티에 달할 때까지에 미리 설정된 시간을 경과하여 서서히 온(on) 시간이 길게(온 듀티를 크게) 되도록 제어한다. 그 때문에, 3상 교류의 각 상 전류에 과대한 돌입 전류가 발생하지 않는다. 이와 같이 하여, 소자의 파손 및 회로의 소손을 방지할 수 있고, 각 상 전류에 불평형이 생기지 않고, 각 상 전류의 왜곡 비율을 극소치로 하여, 역률을 개선하고, 고조파 전류를 억제할 수 있다.
충전부(7)는, 구체적으로는, 제1의 콘덴서(6a)의 충전을 제어하는 제2의 스위칭 소자(4b)와, 제1의 콘덴서(6a)의 충전을 제어하는 제2의 스위칭 소자(4b)와, 제1의 콘덴서(6a)의 충전 전하의 제1의 스위칭 소자(4a)로의 역류를 방지하는 제1의 역류 방지 소자(5a)와, 제2의 콘덴서(6b)의 충전 전하의 제2의 스위칭 소자(4b)로의 역류를 방지하는 제2의 역류 방지 소자(5b)를 구비한다. 제1의 스위칭 소자(4a)와 제2의 스위칭 소자(4b)는 교대로 온 된다.
또한, 제어부(8)는 직류 전원 장치(10)의 동작 모드를 제어하고, 이 동작 모드는, 제1의 스위칭 소자(4a) 및 제2의 스위칭 소자(4b)를 항상 오프로 하는 전파 정류 모드와, 제1의 스위칭 소자(4a) 및 제2의 스위칭 소자(4b)를 충전 주파수로 교대로 온 하는 승압 모드를 가지며, 승압 모드에서는, 전원 전압 검출부(9)의 검출 결과로부터 얻은 3상 교류의 검출 전압치에 응하여 제1의 스위칭 소자(4a) 및 제2의 스위칭 소자(4b)의 온 듀티를 변화시킴으로써 소망하는 출력 전압을 출력하는 것이 가능해지도록 제어한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시의 형태에 의하면, 스위칭 동작 시작시에 발생하는 과대한 전류를 검지하여 과대한 돌입 전류를 억제할 수 있고, 소자의 파괴 및 회로의 소손을 방지 가능한 직류 전원 장치를 얻을 수 있다.
실시의 형태 2.
도 8은, 본 발명에 관한 직류 전원 장치의 제어부가 행하는 실시의 형태 2의 한 제어례를 도시하는 도면이다. 또한, 실시의 형태 1과 동일 또는 동등한 구성부에는 동일한 부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 생략한다.
본 실시의 형태에서는, 제1의 콘덴서(6a)와 제2의 콘덴서(6b)에 유입하는 과대한 돌입 전류를 억제하는 것을 목적으로, 예비 충전 동작으로서 도 2(A)의 상태와 도 2(D)의 상태를 교대로 반복함으로써 리액터(3)에 에너지를 축적한다. 이것을 예비 충전 동작이라고 부른다. 이와 같이 예비 충전 동작을 반복하면, 도 8에 도시하는 바와 같이, 리액터(3)에 축적되었던 에너지에 의해 출력 전압이 상승한다. 그리고, 출력 전압이 임계치 이상이 된 후에 승압 모드로 이행한다.
제1의 콘덴서(6a) 및 제2의 콘덴서(6b)의 양단 전압(전위의 총합)는 전파 정류 모드시에는 V0이고, 환언하면, 제1의 콘덴서(6a)의 양단 전압이 V0/2이고, 제2의 콘덴서(6b)의 양단 전압이 V0/2이다. 여기서, 전파 정류 모드로부터 배전압 모드(승압 모드)로의 전환시에, 제1의 콘덴서(6a)와 제2의 콘덴서(6b)의 양단 전압은 서로 V0/2보다 상승하게 된다. 따라서, 전파 정류 모드로부터 배전압 모드(승압 모드)로의 전환시에 발생하는 돌입 전류는, 배전압 모드(승압 모드)시에 목표로 하는 출력 전압과 제1의 콘덴서(6a) 및 제2의 콘덴서(6b)의 양단 전압과의 사이에 전위차가 생기고 있는 것이 원인으로 발생한다. 그 때문에, 도 8에 도시하는 바와 같이, 도 2(D)의 전원 단락 상태를 이용하여, 전원으로부터 단락 전류를 인출하여 충전 전류보다 작은 피크 전류로 억제하여 제1의 콘덴서(6a)와 제2의 콘덴서(6b)를 충전하는 예비 충전 동작을 행하고, 전위차를 해소함으로써 정상 상태로 이행한 후의 돌입 전류를 억제한다.
실시의 형태 3.
도 9는, 본 발명에 관한 직류 전원 장치의 실시의 형태 3의 한 구성례를 도시하는 도면이다. 또한, 실시의 형태 1, 2와 동일 또는 동등한 구성에는 동일한 부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 생략한다.
도 9에 도시하는 직류 전원 장치(10a)는, 도 1의 직류 전원 장치(10)에, 부하(11)의 상태를 검출하는 부하 상태 검출부(20)와, 리액터(3)에 유입하는 전류를 검출하는 전류 센서(14)와, 제1의 스위칭 소자(4a)에 흐르는 전류를 검출하는 전류 센서(15a)와, 제2의 스위칭 소자(4b)에 흐르는 전류를 검출하는 전류 센서(15b)와, 제1의 스위칭 소자(4a)와 제2의 스위칭 소자(4b)와의 접속점에서 제1의 콘덴서(6a)와 제2의 콘덴서(6b)와의 접속점의 사이에 삽입된 보호 릴레이(18)(개폐 수단)와, 부하 상태 검출부(20)를 가한 구성이다.
부하 상태 검출부(20)는, 부하(11)로의 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부(21)와, 부하(11)로의 출력 전압을 검출하는 출력 전압 검출부(22)와, 제2의 콘덴서(6b)의 전압을 검출하는 콘덴서 전압 검출부(23)를 구비한다.
또한, 직류 전원 장치(10a)의 제어부(8a)에는, 출력 전압 검출부(22)가 검출하여 출력하는 부하(11)로의 출력 전압치 및 콘덴서 전압 검출부(23)가 검출하여 출력하는 제2의 콘덴서(6b)의 전압치가 입력된다. 제1의 콘덴서(6a)의 전압치는, 출력 전압 검출부(22)의 검출치로부터 콘덴서 전압 검출부(23)의 검출치의 차분을 취득함으로써 산출하는 것이 가능하다. 그 때문에, 이와 같은 구성에 의해 제1의 콘덴서(6a)에 대한 전압치 검출부를 마련하지 않아도 좋고, 부하 상태 검출부(20)의 면적을 작게 할 수 있다. 또한, 제1의 콘덴서(6a)의 전압 검출을 다른 방법으로 하여도, 본 효과를 이룸은 말할 것도 없다.
제어부(8a)는, 출력 전압 검출부(22)의 출력치 또는 콘덴서 전압 검출부(23)의 출력치에 응하여, 제1의 스위칭 소자(4a)와 제2의 스위칭 소자(4b)로의 출력 신호를 정지하고, 보호 릴레이(18)를 개방 상태로 한다.
제어부(8a)는, 예를 들면, 출력 전압 검출부(22) 및 콘덴서 전압 검출부(23)로부터의 출력 전압의 기준 전압치를 임계치로서 유지하고, 이 임계치를 초과하여, 또는 하회할 때에는 제1의 스위칭 소자(4a) 및 제2의 스위칭 소자(4b)에의 출력 신호를 정지하고, 보호 릴레이(18)를 개방하도록 제어한다. 또한, 출력 전압의 기준 전압치인 임계치는, 예를 들면 스위칭 소자의 파괴 내력 또는 콘덴서의 내전압에 의해 결정된다.
이와 같은 구성으로 하고, 보호 릴레이를 개방하도록 하면, 직류 전원 장치(10a)의 동작 이상 또는 불안정 동작, 또는 제1의 스위칭 소자 또는 제2의 스위칭 소자의 적어도 일방의 오동작에 의해 과대한 전압이 발생한 경우에도, 전파 정류 모드라면 직류 전원 장치로서는 동작할 수 있고, 예를 들면, 부하(11)가, 공기 조화기, 히트 펌프 급탕기, 냉장고 또는 냉동기에 이용되는 압축기 모터를 구동하는 인버터 부하라면 압축기 모터를 구동할 수 있고, 일시적인 응급 운전이 가능해진다.
또한, 도 9에 도시하는 직류 전원 장치(10a)의 제어부(8a)에는, 전류 센서(14, 15a, 15b)가 검출하여 출력하는 전류치가 입력되고, 제1의 스위칭 소자(4a) 및 제2의 스위칭 소자(4b)의 출력 신호를 정지하고, 보호 릴레이(18)를 개방한다. 예를 들면, 전류 센서(14, 15a, 15b)의 검출 전류의 기준 전류치를 임계치로서 유지하여 두고, 이 임계치를 초과한 때에는 제1의 스위칭 소자(4a) 및 제2의 스위칭 소자(4b)의 출력 신호를 정지하고, 보호 릴레이(18)를 개방하도록 제어한다. 또한, 출력 전류의 기준 전류치인 임계치는, 예를 들면 스위칭 소자의 파괴 내력에 의해 결정된다.
이와 같은 구성으로 함으로써, 직류 전원 장치(10a)의 동작 이상 또는 불안정 동작, 또는 제1의 스위칭 소자 또는 제2의 스위칭 소자의 적어도 일방의 오동작에 의해 과대한 전류가 발생한 경우에도, 전파 정류 모드라면 직류 전원 장치로서는 동작할 수 있고, 예를 들면, 부하(11)가, 공기 조화기, 히트 펌프 급탕기, 냉장고 또는 냉동기에 이용되는 압축기 모터를 구동하는 인버터 부하라면 압축기 모터를 구동할 수 있고, 일시적인 응급 운전이 가능해진다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시의 형태의 직류 전원 장치에 의하면, 부하(11)의 상태를 검출하는 부하 상태 검출부(20)로서, 부하(11)로의 출력 전압을 검출하는 출력 전압 검출부(22)를 구비하고, 출력 전압 검출부(22)의 검출 결과인 부하(11)로의 출력 전압치가 임계치를 초과하고, 또는 하회할 때에 제1의 스위칭 소자(4a) 및 제2의 스위칭 소자(4b)에의 출력 신호를 정지하고, 보호 릴레이(18)를 개방 상태로 한다. 이에 의해, 전파 정류 모드라면 직류 전원 장치로서는 동작할 수 있고, 예를 들면, 부하(11)가 압축기 모터를 구동하는 인버터 부하인 경우에 압축기 모터의 응급 운전이 가능해진다.
또한, 각 스위칭 소자에 유입하는 전류를 검출하는 부(部)(전류 센서(15a), 15b)) 또는 리액터(3)에 유입하는 전류를 검출하는 전류 센서(14)를 구비하고, 각 스위칭 소자에 유입하는 전류치가 임계치를 초과할 때에 제1의 스위칭 소자(4a) 및 제2의 스위칭 소자(4b)에의 출력 신호를 정지하고, 보호 릴레이(18)를 개방 상태로 한다. 이에 의해, 전파 정류 모드라면 직류 전원 장치로서는 동작할 수 있고, 예를 들면, 부하(11)가 압축기 모터를 구동하는 인버터 부하인 경우에 압축기 모터의 응급 운전이 가능해진다.
실시의 형태 4.
실시의 형태 1∼3에서 설명한 직류 전원 장치는, 예를 들면 냉동 사이클 기기에 적용할 수 있다. 본 실시의 형태에서는, 실시의 형태 1∼3의 직류 전원 장치를 적용한 냉동 사이클 기기의 구체적인 구성에 관해, 도 10을 참조하여 설명한다.
도 10은, 본 발명에 관한 냉동 사이클 기기의 실시의 형태 4의 한 구성례를 도시하는 도면이다. 또한, 도 10에서는, 직류 전원 장치로서 도 9의 직류 전원 장치(10a)를 적용하고, 직류 전원 장치(10a)에는 부하(11)로서 인버터부(30)가 접속되어 있다. 인버터부(30)에는 냉동 사이클부(31)가 접속되어 있다.
도 10에 도시하는 냉동 사이클 기기(40)로서는, 공기 조화기, 히트 펌프 급탕기, 냉장고 및 냉동기를 예시할 수 있다.
냉동 사이클부(31)는, 4방밸브(32)와, 내부 열교환기(33)와, 팽창기구(34)와, 열교환기(35)를 냉매 배관(37)에 의해 접속함으로써 형성되어 있다. 압축기(36)의 내부에는, 냉매를 압축하는 압축 기구(38)와, 이 압축 기구(38)를 동작시키는 압축기 모터(39)가 마련되어 있다.
압축기 모터(39)는, U상, V상, W상의 3상의 코일을 갖는 3상 모터이고, 직류 전원 장치(10a)의 부하로서 접속된 인버터부(30)에 의해 구동 제어된다.
도 10에 도시하는 냉동 사이클 기기(40)에서는, 실시의 형태 1∼3에서 설명한 직류 전원 장치에 의해 얻을 수 있는 효과를 향수한다.
즉, 각 스위칭 소자에 유입하는 전류를 검출하는 부(전류 센서(15a), 15b) 또는 리액터(3)에 유입하는 전류를 검출하는 전류 센서(14)의 검출 결과로부터 얻은 전류 정보에 의해, 과대한 전류를 검지한 경우에, 제1의 스위칭 소자(4a) 및 제2의 스위칭 소자(4b)를 오프 제어하고, 보호 릴레이(18)를 개방함으로써, 직류 전원 장치를 전파 정류 모드로 하여, 안정적인 동작이 가능해진다. 단, 출력 전압은 반감한다.
또한, 부하 상태 검출부(20)의 검출 결과로부터 얻은 전압 정보에 의해, 제1의 콘덴서(6a) 및 제2의 콘덴서(6b)의 양단의 전위에 언밸런스가 발생하여도, 제1의 스위칭 소자(4a) 및 제2의 스위칭 소자(4b)를 오프 제어하고, 보호 릴레이(18)를 개방함으로써, 직류 전원 장치를 전파 정류 모드로 하여, 안정적인 동작이 가능해진다. 단, 출력 전압은 반감한다.
또한, 전파 정류 모드로부터 배전압 모드로의 이행에 관해서 도, 제1의 콘덴서(6a) 및 제2의 콘덴서(6b)의 충전 동작 시작시에 온 듀티를 0%∼50%로 변화시킴으로써, 과대한 전류가 인버터부(30)에 유입하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시의 형태의 직류 전원 장치는 전파 정류로의 전압(V0)부터 배전압으로의 전압(2V0) 또는 그 이상의 전압을 제공할 수 있고, 다양한 냉동 사이클 기기에 이용할 수 있기 때문에, 범용성이 높은 냉동 사이클 기기를 얻을 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시의 형태의 냉동 사이클 기기에는, 실시의 형태 1∼3에서 설명한 직류 전원 장치를 적용할 수 있고, 실시의 형태 1∼3에서 설명한 직류 전원 장치에 의해 얻을 수 있는 효과를 향수한다.
또한, 실시의 형태 1∼3에서의 제1의 스위칭 소자(4a) 및 제2의 스위칭 소자(4b)에는, 선로(線路) 임피던스에 기인하는 환류 전류의 경로를 확보하기 위해, 역병렬로 환류 다이오드를 구비하고 있어도 좋다. 환류 다이오드를 구비함에 의해, 발생한 환류 전류를 소비하는 경로를 확보할 수 있다.
또한, 실시의 형태 1∼3에서의 충전부(7)를 구성하는 스위칭 소자 및 역류 방지 소자로서는, 실리콘을 재료로 하는 Si계 반도체를 이용하여도 좋지만, 예를 들면 탄화규소(SiC), 질화갈륨(GaN)계 재료 또는 다이아몬드로 대표되는 와이드 밴드 갭 반도체를 이용하여도 좋다. 와이드 밴드 갭 반도체에 의해 스위칭 소자 및 역류 방지 소자를 형성하면, 내전압성 및 허용 전류 밀도를 높일 수 있다. 그 때문에, 스위칭 소자 및 역류 방지 소자의 소형화가 가능하고, 이들의 소자를 이용함으로써 직류 전원 장치 자체의 소형화도 가능하다.
또한, 와이드 밴드 갭 반도체에 의해 스위칭 소자 및 역류 방지 소자를 형성하면, 내열성도 높일 수 있다. 그 때문에, 히트 싱크의 방열 핀의 소형화 및 수냉부의 공냉화가 가능하고, 이에 의해 직류 전원 장치 자체의 더한층의 소형화가 가능하다. 또한, 와이드 밴드 갭 반도체에 의해 스위칭 소자 및 역류 방지 소자를 형성하면, 전력 손실을 저감할 수 있다. 그 때문에, 스위칭 소자 및 역류 방지 소자의 고효율화가 가능하고, 이에 의해 직류 전원 장치 자체의 고효율화도 가능하게 된다.
또한, 스위칭 소자 및 역류 방지 소자는, 이 중의 하나만이 와이드 밴드 갭 반도체에 의해 형성되어 있어도 좋고, 상기한 효과를 갖는다. 특히, 스위칭 소자 및 역류 방지 소자의 전부를 와이드 밴드 갭 반도체에 의해 형성하면, 상기한 효과를 현저하게 갖게 된다.
또한, 스위칭 소자로서는, 파워 트랜지스터, 파워 MOSFET, IGBT, 고효율의 스위칭 소자로서 알려져 있는 슈퍼 정크 구조의 MOSFET, 절연 게이트형 반도체 소자, 바이폴러 트랜지스터의 어느 것을 이용하여도 좋고, 같은 효과를 얻을 수 있다.
또한, 제어부(8a)는, CPU(Central Processing Unit)나 DSP(Digital Signal Processor), 마이크로 컴퓨터(마이콘)의 이산(離散) 시스템으로 구성하는 것이 가능하지만, 이들로 한정되지 않고, 아날로그 회로나 디지털 회로(전기 회로 소자)에 의해 구성하여도 좋다.
1 : 3상 교류 전원
2 : 정류 회로
3 : 리액터
4a : 제1의 스위칭 소자
4b : 제2의 스위칭 소자
5a : 제1의 역류 방지 소자
5b : 제2의 역류 방지 소자
6a : 제1의 콘덴서
6b : 제2의 콘덴서
7 : 충전부
8, 8a : 제어부
9 : 전원 전압 검출부
10, 10a : 직류 전원 장치
11 : 부하
12a∼12d : 단자
14, 15a, 15b : 전류 센서
21 : 출력 전류 검출부
18 : 보호 릴레이
20 : 부하 상태 검출부
22 : 출력 전압 검출부
23 : 콘덴서 전압 검출부
30 : 인버터부
31 : 냉동 사이클부
32 : 4방밸브
33 : 내부 열교환기
34 : 팽창기구
35 : 열교환기
36 : 압축기
37 : 냉매 배관
38 : 압축 기구
39 : 압축기 모터
40 : 냉동 사이클 기기

Claims (14)

  1. 3상 교류 전원으로부터의 교류를 직류로 변환하여 부하에 공급하는 직류 전원 장치로서,
    입력측 또는 출력측에 리액터가 접속되고, 상기 3상 교류 전원으로부터의 교류를 정류하는 정류 회로와,
    상기 부하로의 출력 단자 사이에 직렬 접속된 제1의 콘덴서 및 제2의 콘덴서와,
    상기 제1의 콘덴서 및 상기 제2의 콘덴서의 일방, 또는 쌍방을 선택적으로 충전하는 충전 수단과,
    상기 충전 수단을 제어하는 제어부를 구비하고,
    상기 제어부가, 상기 제1의 콘덴서 및 상기 제2의 콘덴서에의 충전 시작시에, 상기 제1의 콘덴서 및 상기 제2의 콘덴서에의 충전 피크 전류를 상기 충전 수단 또는 상기 정류 회로의 허용치 이하로 억제하도록 온 듀티를 작게 하여 충전 전류를 억제하고, 그 후 정상시의 온 듀티에 달할 때까지에 미리 설정된 시간을 경과하여 서서히 온 듀티가 커지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 직류 전원 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 충전 수단은,
    직렬 접속된 제1의 스위칭 소자 및 제2의 스위칭 소자와,
    상기 제1의 콘덴서의 충전 전하의 상기 제1의 스위칭 소자로의 역류를 방지하는 제1의 역류 방지 소자와,
    상기 제2의 콘덴서의 충전 전하의 상기 제2의 스위칭 소자로의 역류를 방지하는 제2의 역류 방지 소자를 구비하고, 상기 직렬 접속된 스위칭 소자와 콘덴서와의 중점 사이를 접속한 것을 특징으로 하는 직류 전원 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1의 스위칭 소자, 상기 제2의 스위칭 소자, 상기 제1의 역류 방지 소자 및 상기 제2의 역류 방지 소자의 적어도 하나가 와이드 밴드 갭 반도체에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 직류 전원 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 와이드 밴드 갭 반도체는, 탄화규소, 질화갈륨계 재료 또는 다이아몬드인 것을 특징으로 하는 직류 전원 장치.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1의 스위칭 소자와 상기 제2의 스위칭 소자의 중점 사이와, 상기 제1의 콘덴서와 상기 제2의 콘덴서의 중점 사이에 삽입된 개폐 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 직류 전원 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    전원 전압 검출 수단을 또한 구비하고,
    상기 제어부는 동작 모드를 제어하고,
    상기 동작 모드는,
    상기 제1의 스위칭 소자 및 상기 제2의 스위칭 소자를 항상 오프로 하는 전파 정류 모드와,
    상기 제1의 스위칭 소자 및 상기 제2의 스위칭 소자를 충전 주파수로 교대로 온 하는 승압 모드를 가지며,
    상기 승압 모드에서는, 상기 제1의 스위칭 소자 및 상기 제2의 스위칭 소자의 온 듀티를 변화시킴으로써 출력 전압을 제어하는 것을 특징으로 하는 직류 전원 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 전파 정류 모드와 상기 승압 모드의 전환시에는 온 듀티를 작게 하고,
    그 후 상기 제1의 스위칭 소자 및 상기 제2의 스위칭 소자의 온 시간을 서서히 변화시켜서, 상기 승압 모드로 이행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 직류 전원 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 전파 정류 모드와, 상기 제1의 스위칭 소자 및 상기 제2의 스위칭 소자의 쌍방이 동시에 온 하고 있는 기간을 갖는 동작 모드를 반복함으로써 상기 리액터에 에너지를 축적하고 출력 전압을 상승시켜서,
    상기 출력 전압이 임계치 이상이 된 후에 상기 승압 모드로 이행하는 것을 특징으로 하는 직류 전원 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제1의 스위칭 소자 및 제2의 스위칭 소자가 역병렬의 환류 다이오드를 구비하는 것을 특징으로 하는 직류 전원 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1의 스위칭 소자 및 상기 제2의 스위칭 소자에 유입하는 전류 또는 상기 리액터에 유입하는 전류가 설정 임계치를 초과하면, 상기 제1의 스위칭 소자 및 상기 제2의 스위칭 소자에의 스위칭 신호의 출력을 정지하고, 상기 보호 릴레이를 개방하는 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 직류 전원 장치.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 부하의 상태를 검출하는 부하 상태 검출 수단을 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 부하 상태 검출 수단에서 검출하여 출력한 신호의 검출치가 설정 임계치를 초과하면, 상기 제1의 스위칭 소자 및 상기 제2의 스위칭 소자에의 스위칭 신호 출력을 정지하고, 상기 보호 릴레이를 개방하는 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 직류 전원 장치.
  12. 제6항에 있어서,
    직렬 접속된 상기 제1의 콘덴서 및 상기 제2의 콘덴서의 전압과 동등한 상기 부하에의 출력 전압을 검출하는 출력 전압 검출 수단과,
    상기 제1의 콘덴서 및 상기 제2의 콘덴서의 일방의 전압을 검출하는 콘덴서 전압 검출 수단을 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 출력 전압 검출 수단의 검출치와 상기 콘덴서 전압 검출 수단의 검출치의 차분으로부터 상기 제1의 콘덴서 및 상기 제2의 콘덴서의 타방의 전압을 산출하는 것을 특징으로 하는 직류 전원 장치.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 직류 전원 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 냉동 사이클 기기.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 부하가 압축기 모터를 구동하는 인버터부를 구비하는 것을 특징으로 하는 냉동 사이클 기기.
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