WO2023095292A1 - 電動機駆動装置及び空気調和機 - Google Patents

電動機駆動装置及び空気調和機 Download PDF

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smoothing capacitor
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inverter switching
capacitor
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彰典 石原
慎一郎 浦
智 一木
岳秋 飯田
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三菱電機株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode

Definitions

  • the present disclosure relates to an air conditioner and an electric motor drive device having an inverter switching circuit, a snubber circuit, and a current detector.
  • a motor drive device having a snubber circuit connected in parallel to a switching section of an inverter circuit.
  • an inverter device that has a circuit that rectifies and smoothes AC power and that has a snubber circuit arranged between a smoothing capacitor and a switching element (see, for example, Patent Document 1).
  • the present disclosure has been made in view of the above, and an object thereof is to obtain an electric motor drive device in which a current detector connected to a smoothing capacitor accurately detects a current flowing through a portion connected to the smoothing capacitor.
  • the electric motor drive device includes a smoothing capacitor for smoothing a DC voltage, a positive electrode side connected to the positive electrode side of the smoothing capacitor, and a negative electrode side connected to the negative electrode of the smoothing capacitor. a first wiring that connects the positive electrode side of the smoothing capacitor and the positive electrode side of the inverter switching circuit; and a second wiring that connects the negative electrode side of the smoothing capacitor and the negative electrode side of the inverter switching circuit. and wiring.
  • the electric motor drive device includes a first snubber circuit connected to the first wiring and the second wiring, and the first wiring or the second wiring connected to the positive electrode side or the negative electrode side of the smoothing capacitor.
  • a current detector that detects the current flowing through the part where the smoothing capacitor is connected, and whichever of the positive and negative sides of the smoothing capacitor is connected to the current detector and which of the positive and negative sides of the inverter switching circuit is selected. It further has a capacitor or a second snubber circuit connected to the side to which the current detector is connected.
  • the electric motor drive device has the effect that the current detector connected to the smoothing capacitor can accurately detect the current flowing through the portion connected to the smoothing capacitor.
  • FIG. 1 shows a configuration of an electric motor drive device according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 2 shows a configuration of an electric motor drive device according to a modification of the first embodiment;
  • FIG. 2 shows a configuration of an electric motor drive device according to Embodiment 2;
  • FIG. 11 is a diagram showing the configuration of an electric motor drive device according to Embodiment 3;
  • FIG. 11 shows a configuration of an electric motor drive device according to a modification of the third embodiment;
  • FIG. 10 is a diagram showing a configuration of an electric motor drive device according to Embodiment 4;
  • FIG. 5 is a diagram showing the configuration of a second snubber circuit in which the capacitor included in the electric motor drive device according to Embodiments 1 to 4 is replaced;
  • FIG. 10 is a diagram showing a processor when an inverter control unit included in the electric motor drive device according to Embodiment 2 is realized by the processor;
  • FIG. 10 is a diagram showing a processing circuit when an inverter control unit included in the electric motor drive device according to Embodiment 2 is realized by the processing circuit;
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an electric motor drive device 1 according to Embodiment 1.
  • the electric motor drive device 1 is supplied with AC power from an AC power supply 50 and supplies the AC power to a load 60 , and has a rectifier circuit 2 that rectifies the AC power supplied from the AC power supply 50 .
  • AC power supply 50 and load 60 are also shown in FIG. 1 .
  • the motor drive device 1 further has a smoothing capacitor 3 for smoothing the DC voltage obtained by the rectifier circuit 2 and an inverter switching circuit 4 .
  • the smoothing capacitor 3 supplies the smoothed DC power to the inverter switching circuit 4 .
  • the inverter switching circuit 4 is configured by, for example, an intelligent power module.
  • the positive side of the inverter switching circuit 4 is connected to the positive side of the smoothing capacitor 3
  • the negative side of the inverter switching circuit 4 is connected to the negative side of the smoothing capacitor 3 .
  • the inverter switching circuit 4 converts the DC power supplied from the smoothing capacitor 3 into AC power, and supplies the AC power obtained by the conversion to the load 60 .
  • the motor driving device 1 includes a first wiring 5 connecting the positive electrode side of the smoothing capacitor 3 and the positive electrode side of the inverter switching circuit 4 and a second wiring 5 connecting the negative electrode side of the smoothing capacitor 3 and the negative electrode side of the inverter switching circuit 4 . and wiring 6 .
  • the first wiring 5 may be described as "P line 5"
  • the second wiring 6 may be described as "N line 6".
  • the motor drive device 1 further comprises a first snubber circuit 7 connected to the first wiring 5 and the second wiring 6 .
  • Each of the inverter switching circuit 4 and the first snubber circuit 7 is connected to the P line 5 and the N line 6 . That is, the first snubber circuit 7 is arranged in parallel with the inverter switching circuit 4 .
  • the motor drive device 1 further has a current detector 8 that detects the current flowing through the portion 3b included in the second wiring 6 connected to the negative electrode side of the smoothing capacitor 3.
  • a current detector 8 detects the current flowing through the N line 6 .
  • the motor drive device 1 further includes a capacitor 9 connected to the negative side of the smoothing capacitor 3 and to the negative side of the inverter switching circuit 4 .
  • Capacitor 9 is connected to portion 3b and portion 4b included in N-line 6.
  • FIG. Capacitor 9 is, for example, a ceramic capacitor.
  • the electric motor drive device 1 bypasses the high-frequency components caused by the surge caused by the switching of the inverter switching circuit 4 by the capacitor 9, so that the high-frequency components are not supplied to the current detector 8. Inflow can be suppressed. More specifically, the motor drive device 1 suppresses high frequency components caused by surges and the like caused by switching of the inverter switching circuit 4 by the first snubber circuit 7, but the high frequency components that cannot be suppressed are bypassed by the capacitor 9. , thereby suppressing the inflow of high-frequency components to the current detector 8 . Therefore, in the motor drive device 1, the current detector 8 connected to the smoothing capacitor 3 can accurately detect the current flowing through the portion 3b connected to the smoothing capacitor 3. FIG.
  • FIG. 2 is a diagram showing the configuration of an electric motor drive device 1A according to a modification of the first embodiment.
  • the electric motor drive device 1A has all the components that the electric motor drive device 1 has.
  • the electric motor driving device 1A and the electric motor driving device 1 are different in the places where the current detector 8 and the capacitor 9 are arranged.
  • the current detector 8 detects the current flowing through the portion 3a included in the first wiring 5 connected to the positive electrode side of the smoothing capacitor 3.
  • a current detector 8 detects the current flowing through the P line 5 .
  • the capacitor 9 is connected to the positive side of the smoothing capacitor 3 and the positive side of the inverter switching circuit 4 .
  • Capacitor 9 is connected to portion 3a and portion 4a included in P line 5 .
  • FIG. 3 is a diagram showing the configuration of an electric motor drive device 1B according to Embodiment 2.
  • a motor driving device 1B includes a rectifying circuit 2, a smoothing capacitor 3, an inverter switching circuit 4, a first wiring 5, a second wiring 6, a first snubber circuit 7, and a current detector included in the motor driving device 1 according to the first embodiment. 8.
  • differences from Embodiment 1 will be mainly described.
  • the electric motor drive device 1B includes an inverter control unit 10 connected to the ground for controlling the inverter switching circuit 4, an inverter control power supply 11 serving as the power supply for the inverter control unit 10, a negative electrode side of the inverter switching circuit 4 and the ground. and a capacitor 12 connected thereto.
  • Capacitor 12 is connected to portion 4b included in N line 6 and portion 11b of inverter controlled power supply 11 on the ground side.
  • Capacitor 12 is, for example, a ceramic capacitor.
  • the electric motor drive device 1B since the current detector 8 and the inverter switching circuit 4 are relatively separated, the distance between the current detector 8 and the inverter switching circuit 4 and between the current detector 8 and the inverter switching circuit 4 is relatively large.
  • a wiring inductance 13 is generated between the current detector 8 and the controller 10 due to restrictions on the installation location of the current detector 8 .
  • the capacitor 12 absorbs high-frequency components caused by surges caused by switching of the inverter switching circuit 4, and the influence of the wiring inductance 13 can be suppressed.
  • the electric motor drive device 1B can suppress the inflow of high frequency components to the current detector 8 . Therefore, in the motor drive device 1B, the current detector 8 connected to the smoothing capacitor 3 can accurately detect the current flowing through the portion 3b connected to the smoothing capacitor 3.
  • FIG. 4 is a diagram showing the configuration of an electric motor drive device 1C according to Embodiment 3. As shown in FIG.
  • the electric motor drive device 1C has the rectifier circuit 2, the smoothing capacitor 3, the first wiring 5, the second wiring 6, the first snubber circuit 7, and the current detector 8 which are included in the electric motor drive device 1 according to the first embodiment.
  • the rectifier circuit 2 the smoothing capacitor 3
  • the first wiring 5 the second wiring 6
  • the first snubber circuit 7 the current detector 8 which are included in the electric motor drive device 1 according to the first embodiment.
  • Embodiment 3 differences from Embodiment 1 will be mainly described.
  • the motor drive device 1C has a first inverter switching circuit 41, a second inverter switching circuit 42, and a third inverter switching circuit 43 instead of the inverter switching circuit 4 of the motor drive device 1.
  • Each of the first inverter switching circuit 41 , the second inverter switching circuit 42 , and the third inverter switching circuit 43 is an inverter switching circuit whose positive electrode side is connected to the positive electrode side of the smoothing capacitor 3 .
  • the first inverter switching circuit 41, the second inverter switching circuit 42, and the third inverter switching circuit 43 are examples of a plurality of inverter switching circuits.
  • the first wiring 5 of Embodiment 3 connects the positive electrode side of the smoothing capacitor 3 and the positive electrode sides of each of the first inverter switching circuit 41, the second inverter switching circuit 42, and the third inverter switching circuit 43.
  • the second wiring 6 of Embodiment 3 connects the negative electrode side of the smoothing capacitor 3 and the negative electrode sides of each of the first inverter switching circuit 41, the second inverter switching circuit 42, and the third inverter switching circuit 43. .
  • the motor drive device 1C has a first capacitor 91, a second capacitor 92 and a third capacitor 93 instead of the capacitor 9 that the motor drive device 1 has.
  • the first capacitor 91, the second capacitor 92 and the third capacitor 93 are examples of multiple capacitors.
  • Each of the first capacitor 91, the second capacitor 92 and the third capacitor 93 is, for example, a ceramic capacitor.
  • Each of the first capacitor 91, the second capacitor 92 and the third capacitor 93 is connected to the negative side of the smoothing capacitor 3 and the negative side of each of the first inverter switching circuit 41, the second inverter switching circuit 42 and the third inverter switching circuit 43. and connected to.
  • the first capacitor 91 is connected to the portion 3b1 included in the wiring 3b0 connected to the portion 3b included in the N line 6 and the portion 41b included in the N line 6.
  • the negative side of the first inverter switching circuit 41 is connected to the portion 41b.
  • the second capacitor 92 is connected to the portion 3b2 included in the wiring 3b0 and the portion 42b included in the N line 6.
  • the negative side of the second inverter switching circuit 42 is connected to the portion 42b.
  • the third capacitor 93 is connected to the portion 3b3 included in the wiring 3b0 and the portion 43b included in the N line 6.
  • FIG. The negative side of the third inverter switching circuit 43 is connected to the portion 43b.
  • the first inverter switching circuit 41 is connected to the U phase of the load 60
  • the second inverter switching circuit 42 is connected to the V phase of the load 60
  • the third inverter switching circuit 43 is connected to the W phase of the load 60.
  • the electric motor drive device 1C according to the third embodiment suppresses high frequency components caused by surges and the like caused by switching of each of the first inverter switching circuit 41, the second inverter switching circuit 42, and the third inverter switching circuit 43.
  • the inflow of high frequency components to the current detector 8 can be suppressed.
  • the motor drive device 1C suppresses high-frequency components caused by surges caused by switching of the first inverter switching circuit 41, the second inverter switching circuit 42, and the third inverter switching circuit 43 by the first snubber circuit 7.
  • the high frequency components that could not be suppressed can be bypassed by the first capacitor 91 , the second capacitor 92 and the third capacitor 93 , thereby suppressing the inflow of the high frequency components to the current detector 8 . Therefore, in the motor drive device 1C, the current detector 8 connected to the smoothing capacitor 3 can accurately detect the current flowing through the portion 3b connected to the smoothing capacitor 3.
  • FIG. 5 is a diagram showing the configuration of an electric motor drive device 1D according to a modification of the third embodiment.
  • Electric motor drive device 1D has components other than wiring 3b0 among all the components of electric motor drive device 1C.
  • the locations where the current detector 8, the first capacitor 91, the second capacitor 92 and the third capacitor 93 are arranged are different between the electric motor drive device 1D and the electric motor drive device 1C.
  • the current detector 8 detects the current flowing through the portion 3a included in the first wiring 5 connected to the positive electrode side of the smoothing capacitor 3.
  • a current detector 8 detects the current flowing through the P line 5 .
  • First capacitor 91 is connected to portion 3 a 1 included in wiring 3 a 0 connected to portion 3 a included in P line 5 and to portion 41 a included in P line 5 .
  • the positive electrode side of the first inverter switching circuit 41 is connected to the portion 41a.
  • Second capacitor 92 is connected to portion 3 a 2 included in wiring 3 a 0 and portion 42 a included in P line 5 .
  • the positive electrode side of the second inverter switching circuit 42 is connected to the portion 42a.
  • the third capacitor 93 is connected to the portion 3a3 included in the wiring 3a0 and the portion 43a included in the P line 5.
  • FIG. The positive electrode side of the third inverter switching circuit 43 is connected to the portion 43a.
  • FIG. 6 is a diagram showing the configuration of an electric motor drive device 1E according to the fourth embodiment.
  • the motor driving device 1E includes the rectifying circuit 2, the smoothing capacitor 3, the first inverter switching circuit 41, the second inverter switching circuit 42, the third inverter switching circuit 43, the first wiring, and the 5, a second wire 6, a first snubber circuit 7 and a current detector 8;
  • Embodiment 4 differences from Embodiment 3 will be mainly described.
  • the electric motor drive device 1E includes an inverter control section 10E connected to the ground and controlling the first inverter switching circuit 41, the second inverter switching circuit 42 and the third inverter switching circuit 43, and an inverter as a power supply for the inverter control section 10E. It further has a control power supply 11 .
  • the motor drive device 1E includes a fourth capacitor 121 connected between the negative electrode side of the first inverter switching circuit 41 and the ground, and a fifth capacitor 122 connected between the negative electrode side of the second inverter switching circuit 42 and the ground. and a sixth capacitor 123 connected to the negative electrode side of the third inverter switching circuit 43 and ground.
  • the fourth capacitor 121, the fifth capacitor 122 and the sixth capacitor 123 are examples of multiple capacitors.
  • Each of the fourth capacitor 121, the fifth capacitor 122 and the sixth capacitor 123 is, for example, a ceramic capacitor.
  • the fourth capacitor 121 is connected to the part 41b included in the N line 6 and the part 11b on the ground side of the inverter controlled power supply 11 .
  • the fifth capacitor 122 is connected to the portion 42b included in the N line 6 and the portion 11b on the ground side of the inverter controlled power supply 11 .
  • the sixth capacitor 123 is connected to the portion 43b included in the N line 6 and the portion 11b on the ground side of the inverter controlled power supply 11 .
  • the first inverter switching circuit 41 is connected to the U phase of the load 60
  • the second inverter switching circuit 42 is connected to the V phase of the load 60
  • the third inverter switching circuit 43 is connected to the W phase of the load 60.
  • the electric motor drive device 1E according to the fourth embodiment is sensitive to high-frequency components caused by surges caused by switching of the first inverter switching circuit 41, the second inverter switching circuit 42, and the third inverter switching circuit 43.
  • the influence of the wiring inductance 13 is absorbed by the fourth capacitor 121, fifth capacitor 122 and sixth capacitor 123 connected to the U-phase, V-phase and W-phase of the load 60, respectively.
  • the electric motor drive device 1E can suppress the inflow of high frequency components to the current detector 8 . Therefore, in the motor drive device 1E, the current detector 8 connected to the smoothing capacitor 3 can accurately detect the current flowing through the portion 3b connected to the smoothing capacitor 3.
  • FIG. 1E
  • FIG. 7 shows capacitors 9, 12, 1st capacitor 91, 2nd capacitor 92, and 3rd capacitor 9, 12, 1st capacitor 91, 2nd capacitor 92, and 3rd capacitor 1, 1A, 1B, 1C, 1D, and 1E of the electric motor drive devices 1, 1A, 1B, 1C, 1D, and 1E according to the first to fourth embodiments.
  • FIG. 4 is a diagram showing the configuration of a second snubber circuit 70 in which each of a capacitor 93, a fourth capacitor 121, a fifth capacitor 122 and a sixth capacitor 123 is replaced;
  • FIG. 8 is a diagram showing the processor 81 when the inverter control unit 10 included in the electric motor drive device 1B according to the second embodiment is implemented by the processor 81.
  • the function of inverter control unit 10 may be realized by processor 81 executing a program stored in memory 82 .
  • the processor 81 is a CPU (Central Processing Unit), processing device, arithmetic device, microprocessor, or DSP (Digital Signal Processor).
  • Memory 82 is also shown in FIG.
  • the function of the inverter control unit 10 is realized by the processor 81
  • the function is realized by the processor 81 and software, firmware, or a combination of software and firmware.
  • Software or firmware is written as a program and stored in memory 82 .
  • Processor 81 implements the functions of inverter control unit 10 by reading and executing programs stored in memory 82 .
  • electric motor drive device 1B When the function of inverter control unit 10 is realized by processor 81, electric motor drive device 1B has memory 82 for storing a program that results in the execution of steps executed by inverter control unit 10. . It can be said that the program stored in the memory 82 causes the computer to execute the functions of the inverter control section 10 .
  • the memory 82 is non-volatile such as RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), flash memory, EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory), EEPROM (registered trademark) (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory). Or a volatile semiconductor memory, a magnetic disk, a flexible disk, an optical disk, a compact disk, a mini disk, a DVD (Digital Versatile Disk), or the like.
  • FIG. 9 is a diagram showing the processing circuit 83 when the inverter control section 10 of the electric motor drive device 1B according to Embodiment 2 is realized by the processing circuit 83.
  • the inverter control unit 10 may be implemented by the processing circuit 83 .
  • the processing circuit 83 is dedicated hardware.
  • the processing circuit 83 is, for example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), an FPGA (Field-Programmable Gate Array), or a combination thereof. is.
  • part of the plurality of functions may be implemented by software or firmware, and the rest of the plurality of functions may be implemented by dedicated hardware. In this way, multiple functions of inverter control unit 10 can be realized by hardware, software, firmware, or a combination thereof.
  • the inverter control unit 10E included in the electric motor drive device 1E according to Embodiment 4 may be realized by a processor that executes a program stored in a memory.
  • the memory is a memory similar to memory 82 .
  • the processor is a processor similar to processor 81 .
  • the inverter control unit 10E may be realized by a processing circuit.
  • the processing circuit is a processing circuit similar to the processing circuit 83 .
  • Embodiment 5. 10 is a diagram showing a configuration of an air conditioner according to Embodiment 5.
  • the air conditioner includes electric motor drive device 1 according to Embodiment 1, AC power supply 50, compressor 201, four-way valve 301, outdoor unit heat exchanger 401, refrigerant pipe 501, expansion valve 601, and , and an indoor unit heat exchanger 701 .
  • the electric motor driving device 1 includes an electric motor driving device 1A according to the modification of the first embodiment, an electric motor driving device 1B according to the second embodiment, an electric motor driving device 1C according to the third embodiment, and a modification of the third embodiment. It may be replaced with the electric motor driving device 1D or the electric motor driving device 1E according to the fourth embodiment.

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Abstract

電動機駆動装置(1)は、直流電圧を平滑する平滑コンデンサ(3)と、正極側が平滑コンデンサ(3)の正極側に接続されていて負極側が平滑コンデンサ(3)の負極側に接続されているインバータスイッチング回路(4)と、平滑コンデンサ(3)の正極側とインバータスイッチング回路(4)の正極側とを接続する第1配線(5)と、平滑コンデンサ(3)の負極側とインバータスイッチング回路(4)の負極側とを接続する第2配線(6)と、第1配線(5)と第2配線(6)とに接続されている第1スナバ回路(7)と、平滑コンデンサ(3)の負極側に接続されている第2配線(6)に含まれている部位(3b)を流れる電流を検出する電流検出器(8)と、平滑コンデンサ(3)の負極側とインバータスイッチング回路(4)の負極側とに接続されているコンデンサ(9)とを有する。

Description

電動機駆動装置及び空気調和機
 本開示は、インバータスイッチング回路、スナバ回路及び電流検出器を有する電動機駆動装置と空気調和機とに関する。
 従来、インバータ回路のスイッチング部に並列に接続されたスナバ回路を有する電動機駆動装置が知られている。例えば、交流電源を整流して平滑する回路を有すると共に、平滑コンデンサとスイッチング素子との間に配置されたスナバ回路を有するインバータ装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開平3-253265号公報
 しかしながら、従来のスナバ回路では、スイッチング素子が吸収しきれないスイッチングノイズが電流検出器に流入してしまい、ノイズ成分が重畳し、電流検出器が高精度な電流検知を行うことができないという課題がある。
 本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、平滑コンデンサに接続されている電流検出器が平滑コンデンサに接続されている部位を流れる電流を精度よく検出する電動機駆動装置を得ることを目的とする。
 上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る電動機駆動装置は、直流電圧を平滑する平滑コンデンサと、正極側が平滑コンデンサの正極側に接続されていて負極側が平滑コンデンサの負極側に接続されているインバータスイッチング回路と、平滑コンデンサの正極側とインバータスイッチング回路の正極側とを接続する第1配線と、平滑コンデンサの負極側とインバータスイッチング回路の負極側とを接続する第2配線とを有する。本開示に係る電動機駆動装置は、第1配線と第2配線とに接続されている第1スナバ回路と、平滑コンデンサの正極側又は負極側に接続されている第1配線又は第2配線に含まれている部位を流れる電流を検出する電流検出器と、平滑コンデンサの正極側と負極側とのうちの電流検出器が接続されている側とインバータスイッチング回路の正極側と負極側とのうちの電流検出器が接続されている側とに接続されているコンデンサ又は第2スナバ回路とを更に有する。
 本開示に係る電動機駆動装置は、平滑コンデンサに接続されている電流検出器が平滑コンデンサに接続されている部位を流れる電流を精度よく検出することができるという効果を奏する。
実施の形態1に係る電動機駆動装置の構成を示す図 実施の形態1の変形例に係る電動機駆動装置の構成を示す図 実施の形態2に係る電動機駆動装置の構成を示す図 実施の形態3に係る電動機駆動装置の構成を示す図 実施の形態3の変形例に係る電動機駆動装置の構成を示す図 実施の形態4に係る電動機駆動装置の構成を示す図 実施の形態1から実施の形態4までに係る電動機駆動装置が有するコンデンサが置き換えられる第2スナバ回路の構成を示す図 実施の形態2に係る電動機駆動装置が有するインバータ制御部がプロセッサによって実現される場合のプロセッサを示す図 実施の形態2に係る電動機駆動装置が有するインバータ制御部が処理回路によって実現される場合の処理回路を示す図 実施の形態5に係る空気調和機の構成を示す図
 以下に、実施の形態に係る電動機駆動装置及び空気調和機を図面に基づいて詳細に説明する。
実施の形態1.
 図1は、実施の形態1に係る電動機駆動装置1の構成を示す図である。電動機駆動装置1は、交流電源50から交流電力が供給され、交流電力を負荷60に供給する装置であって、交流電源50から供給される交流電力を整流する整流回路2を有する。図1には、交流電源50及び負荷60も示されている。
 電動機駆動装置1は、整流回路2によって得られる直流電圧を平滑する平滑コンデンサ3と、インバータスイッチング回路4とを更に有する。平滑コンデンサ3は、平滑後の直流の電力をインバータスイッチング回路4に供給する。インバータスイッチング回路4は、例えばインテリジェントパワーモジュールによって構成される。インバータスイッチング回路4の正極側は平滑コンデンサ3の正極側に接続されており、インバータスイッチング回路4の負極側は平滑コンデンサ3の負極側に接続されている。インバータスイッチング回路4は、平滑コンデンサ3から供給される直流の電力を交流の電力に変換し、変換によって得られる交流電力を負荷60に供給する。
 電動機駆動装置1は、平滑コンデンサ3の正極側とインバータスイッチング回路4の正極側とを接続する第1配線5と、平滑コンデンサ3の負極側とインバータスイッチング回路4の負極側とを接続する第2配線6とを更に有する。第1配線5は「Pライン5」と記載される場合があり、第2配線6は「Nライン6」と記載される場合がある。電動機駆動装置1は、第1配線5と第2配線6とに接続されている第1スナバ回路7を更に有する。インバータスイッチング回路4及び第1スナバ回路7の各々は、Pライン5とNライン6とに接続されている。つまり、第1スナバ回路7は、インバータスイッチング回路4と並列に配置されている。
 電動機駆動装置1は、平滑コンデンサ3の負極側に接続されている第2配線6に含まれている部位3bを流れる電流を検出する電流検出器8を更に有する。電流検出器8は、Nライン6を流れる電流を検出する。電動機駆動装置1は、平滑コンデンサ3の負極側とインバータスイッチング回路4の負極側とに接続されているコンデンサ9を更に有する。コンデンサ9は、Nライン6に含まれている部位3bと部位4bとに接続されている。コンデンサ9は、例えばセラミックコンデンサである。
 上述の構成により、実施の形態1に係る電動機駆動装置1は、インバータスイッチング回路4のスイッチングなどで生じるサージなどに起因する高周波成分をコンデンサ9でバイパスさせることによって電流検出器8への高周波成分の流入を抑制することができる。更に言うと、電動機駆動装置1は、インバータスイッチング回路4のスイッチングなどで生じるサージなどに起因する高周波成分を第1スナバ回路7により抑制するが、抑制しきれなかった高周波成分をコンデンサ9によってバイパスさせ、それにより電流検出器8への高周波成分の流入を抑制することができる。したがって、電動機駆動装置1において、平滑コンデンサ3に接続されている電流検出器8は、平滑コンデンサ3に接続されている部位3bを流れる電流を精度よく検出することができる。
 実施の形態1に係る電動機駆動装置1では、比較的小型のコンデンサ9を使用することができるため、コンデンサ9の設置場所の制約が少なく、コンデンサ9で高周波成分を抑制することができるため、第1スナバ回路7を小型化することができる。
 図2は、実施の形態1の変形例に係る電動機駆動装置1Aの構成を示す図である。電動機駆動装置1Aは、電動機駆動装置1が有するすべての構成要素を有する。電動機駆動装置1Aと電動機駆動装置1とでは、電流検出器8及びコンデンサ9が配置されている場所が異なる。
 電動機駆動装置1Aでは、電流検出器8は、平滑コンデンサ3の正極側に接続されている第1配線5に含まれている部位3aを流れる電流を検出する。電流検出器8は、Pライン5を流れる電流を検出する。コンデンサ9は、平滑コンデンサ3の正極側とインバータスイッチング回路4の正極側とに接続されている。コンデンサ9は、Pライン5に含まれている部位3aと部位4aとに接続されている。
実施の形態2.
 図3は、実施の形態2に係る電動機駆動装置1Bの構成を示す図である。電動機駆動装置1Bは、実施の形態1に係る電動機駆動装置1が有する整流回路2、平滑コンデンサ3、インバータスイッチング回路4、第1配線5、第2配線6、第1スナバ回路7及び電流検出器8を有する。実施の形態2では、実施の形態1との相違点を主に説明する。
 電動機駆動装置1Bは、グランドに接続されていてインバータスイッチング回路4を制御するインバータ制御部10と、インバータ制御部10の電源であるインバータ制御電源11と、インバータスイッチング回路4の負極側とグランドとに接続されているコンデンサ12とを更に有する。コンデンサ12は、Nライン6に含まれている部位4bとインバータ制御電源11のグランド側の部位11bとに接続されている。コンデンサ12は、例えばセラミックコンデンサである。
 実施の形態2に係る電動機駆動装置1Bでは、電流検出器8とインバータスイッチング回路4とが比較的離れているため、電流検出器8とインバータスイッチング回路4との間と、電流検出器8とインバータ制御部10との間とに、電流検出器8の設置場所の制約に起因する配線インダクタンス13が発生する。しかしながら、電動機駆動装置1Bの構成により、インバータスイッチング回路4のスイッチングなどで生じるサージなどに起因する高周波成分をコンデンサ12で吸収し、配線インダクタンス13による影響を抑制することができる。その結果、電動機駆動装置1Bは、電流検出器8への高周波成分の流入を抑制することができる。したがって、電動機駆動装置1Bにおいて、平滑コンデンサ3に接続されている電流検出器8は、平滑コンデンサ3に接続されている部位3bを流れる電流を精度よく検出することができる。
実施の形態3.
 図4は、実施の形態3に係る電動機駆動装置1Cの構成を示す図である。電動機駆動装置1Cは、実施の形態1に係る電動機駆動装置1が有する整流回路2、平滑コンデンサ3、第1配線5、第2配線6、第1スナバ回路7及び電流検出器8を有する。実施の形態3では、実施の形態1との相違点を主に説明する。
 電動機駆動装置1Cは、電動機駆動装置1が有するインバータスイッチング回路4の代わりに、第1インバータスイッチング回路41、第2インバータスイッチング回路42及び第3インバータスイッチング回路43を有する。第1インバータスイッチング回路41、第2インバータスイッチング回路42及び第3インバータスイッチング回路43の各々は、正極側が平滑コンデンサ3の正極側に接続されているインバータスイッチング回路である。第1インバータスイッチング回路41、第2インバータスイッチング回路42及び第3インバータスイッチング回路43は、複数のインバータスイッチング回路の例である。
 実施の形態3の第1配線5は、平滑コンデンサ3の正極側と、第1インバータスイッチング回路41、第2インバータスイッチング回路42及び第3インバータスイッチング回路43の各々の正極側とを接続している。実施の形態3の第2配線6は、平滑コンデンサ3の負極側と、第1インバータスイッチング回路41、第2インバータスイッチング回路42及び第3インバータスイッチング回路43の各々の負極側とを接続している。
 電動機駆動装置1Cは、電動機駆動装置1が有するコンデンサ9の代わりに、第1コンデンサ91、第2コンデンサ92及び第3コンデンサ93を有する。第1コンデンサ91、第2コンデンサ92及び第3コンデンサ93は、複数のコンデンサの例である。第1コンデンサ91、第2コンデンサ92及び第3コンデンサ93の各々は、例えばセラミックコンデンサである。第1コンデンサ91、第2コンデンサ92及び第3コンデンサ93の各々は、平滑コンデンサ3の負極側と第1インバータスイッチング回路41、第2インバータスイッチング回路42及び第3インバータスイッチング回路43の各々の負極側とに接続されている。
 第1コンデンサ91は、Nライン6に含まれている部位3bに接続されている配線3b0に含まれている部位3b1と、Nライン6に含まれている部位41bとに接続されている。第1インバータスイッチング回路41の負極側は、部位41bに接続されている。第2コンデンサ92は、配線3b0に含まれている部位3b2と、Nライン6に含まれている部位42bとに接続されている。第2インバータスイッチング回路42の負極側は、部位42bに接続されている。第3コンデンサ93は、配線3b0に含まれている部位3b3と、Nライン6に含まれている部位43bとに接続されている。第3インバータスイッチング回路43の負極側は、部位43bに接続されている。
 第1インバータスイッチング回路41が負荷60のU相に接続され、第2インバータスイッチング回路42が負荷60のV相に接続され、第3インバータスイッチング回路43が負荷60のW相に接続された場合を想定する。この場合、実施の形態3に係る電動機駆動装置1Cは、第1インバータスイッチング回路41、第2インバータスイッチング回路42及び第3インバータスイッチング回路43の各々のスイッチングなどで生じるサージなどに起因する高周波成分を各相に接続された第1コンデンサ91、第2コンデンサ92及び第3コンデンサ93でバイパスさせることによって、電流検出器8への高周波成分の流入を抑制することができる。
 更に言うと、電動機駆動装置1Cは、第1インバータスイッチング回路41、第2インバータスイッチング回路42及び第3インバータスイッチング回路43のスイッチングなどで生じるサージなどに起因する高周波成分を第1スナバ回路7により抑制するが、抑制しきれなかった高周波成分を第1コンデンサ91、第2コンデンサ92及び第3コンデンサ93によってバイパスさせ、それにより電流検出器8への高周波成分の流入を抑制することができる。したがって、電動機駆動装置1Cにおいて、平滑コンデンサ3に接続されている電流検出器8は、平滑コンデンサ3に接続されている部位3bを流れる電流を精度よく検出することができる。
 図5は、実施の形態3の変形例に係る電動機駆動装置1Dの構成を示す図である。電動機駆動装置1Dは、電動機駆動装置1Cが有するすべての構成要素のうちの配線3b0以外の構成要素を有する。電動機駆動装置1Dと電動機駆動装置1Cとでは、電流検出器8、第1コンデンサ91、第2コンデンサ92及び第3コンデンサ93が配置されている場所が異なる。
 電動機駆動装置1Dでは、電流検出器8は、平滑コンデンサ3の正極側に接続されている第1配線5に含まれている部位3aを流れる電流を検出する。電流検出器8は、Pライン5を流れる電流を検出する。第1コンデンサ91は、Pライン5に含まれている部位3aに接続されている配線3a0に含まれている部位3a1と、Pライン5に含まれている部位41aとに接続されている。第1インバータスイッチング回路41の正極側は、部位41aに接続されている。第2コンデンサ92は、配線3a0に含まれている部位3a2と、Pライン5に含まれている部位42aとに接続されている。第2インバータスイッチング回路42の正極側は、部位42aに接続されている。第3コンデンサ93は、配線3a0に含まれている部位3a3と、Pライン5に含まれている部位43aとに接続されている。第3インバータスイッチング回路43の正極側は、部位43aに接続されている。
実施の形態4.
 図6は、実施の形態4に係る電動機駆動装置1Eの構成を示す図である。電動機駆動装置1Eは、実施の形態3に係る電動機駆動装置1Cが有する整流回路2、平滑コンデンサ3、第1インバータスイッチング回路41、第2インバータスイッチング回路42、第3インバータスイッチング回路43、第1配線5、第2配線6、第1スナバ回路7及び電流検出器8を有する。実施の形態4では、実施の形態3との相違点を主に説明する。
 電動機駆動装置1Eは、グランドに接続されていて第1インバータスイッチング回路41、第2インバータスイッチング回路42及び第3インバータスイッチング回路43を制御するインバータ制御部10Eと、インバータ制御部10Eの電源であるインバータ制御電源11とを更に有する。
 電動機駆動装置1Eは、第1インバータスイッチング回路41の負極側とグランドとに接続されている第4コンデンサ121と、第2インバータスイッチング回路42の負極側とグランドとに接続されている第5コンデンサ122と、第3インバータスイッチング回路43の負極側とグランドとに接続されている第6コンデンサ123とを更に有する。第4コンデンサ121、第5コンデンサ122及び第6コンデンサ123は、複数のコンデンサの例である。第4コンデンサ121、第5コンデンサ122及び第6コンデンサ123の各々は、例えばセラミックコンデンサである。
 第4コンデンサ121は、Nライン6に含まれている部位41bとインバータ制御電源11のグランド側の部位11bとに接続されている。第5コンデンサ122は、Nライン6に含まれている部位42bとインバータ制御電源11のグランド側の部位11bとに接続されている。第6コンデンサ123は、Nライン6に含まれている部位43bとインバータ制御電源11のグランド側の部位11bとに接続されている。
 第1インバータスイッチング回路41が負荷60のU相に接続され、第2インバータスイッチング回路42が負荷60のV相に接続され、第3インバータスイッチング回路43が負荷60のW相に接続された場合を想定する。この場合、実施の形態4に係る電動機駆動装置1Eは、第1インバータスイッチング回路41、第2インバータスイッチング回路42及び第3インバータスイッチング回路43の各々のスイッチングなどで生じるサージなどに起因する高周波成分に対して、配線インダクタンス13による影響を負荷60のU相、V相及びW相の各々に接続された第4コンデンサ121、第5コンデンサ122及び第6コンデンサ123で吸収する。その結果、電動機駆動装置1Eは、電流検出器8への高周波成分の流入を抑制することができる。したがって、電動機駆動装置1Eにおいて、平滑コンデンサ3に接続されている電流検出器8は、平滑コンデンサ3に接続されている部位3bを流れる電流を精度よく検出することができる。
 なお、実施の形態1から実施の形態4までの電動機駆動装置1,1A,1B,1C,1D,1Eが有するコンデンサ9、コンデンサ12、第1コンデンサ91、第2コンデンサ92、第3コンデンサ93、第4コンデンサ121、第5コンデンサ122及び第6コンデンサ123の各々は、図7に示される第2スナバ回路70に置き換えられてもよい。図7は、実施の形態1から実施の形態4までに係る電動機駆動装置1,1A,1B,1C,1D,1Eが有するコンデンサ9、コンデンサ12、第1コンデンサ91、第2コンデンサ92、第3コンデンサ93、第4コンデンサ121、第5コンデンサ122及び第6コンデンサ123の各々が置き換えられる第2スナバ回路70の構成を示す図である。
 図8は、実施の形態2に係る電動機駆動装置1Bが有するインバータ制御部10がプロセッサ81によって実現される場合のプロセッサ81を示す図である。つまり、インバータ制御部10の機能は、メモリ82に格納されるプログラムを実行するプロセッサ81によって実現されてもよい。プロセッサ81は、CPU(Central Processing Unit)、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、又はDSP(Digital Signal Processor)である。図8には、メモリ82も示されている。
 インバータ制御部10の機能がプロセッサ81によって実現される場合、当該機能は、プロセッサ81と、ソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせとによって実現される。ソフトウェア又はファームウェアは、プログラムとして記述され、メモリ82に格納される。プロセッサ81は、メモリ82に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、インバータ制御部10の機能を実現する。
 インバータ制御部10の機能がプロセッサ81によって実現される場合、電動機駆動装置1Bは、インバータ制御部10によって実行されるステップが結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ82を有する。メモリ82に格納されるプログラムは、インバータ制御部10の機能をコンピュータに実行させるものであるともいえる。
 メモリ82は、例えば、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)、EEPROM(登録商標)(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)等の不揮発性若しくは揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク又はDVD(Digital Versatile Disk)等である。
 図9は、実施の形態2に係る電動機駆動装置1Bが有するインバータ制御部10が処理回路83によって実現される場合の処理回路83を示す図である。つまり、インバータ制御部10は、処理回路83によって実現されてもよい。処理回路83は、専用のハードウェアである。処理回路83は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化されたプロセッサ、並列プログラム化されたプロセッサ、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、又はこれらを組み合わせたものである。
 インバータ制御部10の複数の機能について、当該複数の機能の一部がソフトウェア又はファームウェアで実現され、当該複数の機能の残部が専用のハードウェアで実現されてもよい。このように、インバータ制御部10の複数の機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせによって実現することができる。
 実施の形態4に係る電動機駆動装置1Eが有するインバータ制御部10Eは、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサによって実現されてもよい。当該メモリは、メモリ82と同様のメモリである。当該プロセッサは、プロセッサ81と同様のプロセッサである。インバータ制御部10Eは、処理回路によって実現されてもよい。当該処理回路は、処理回路83と同様の処理回路である。
実施の形態5.
 図10は、実施の形態5に係る空気調和機の構成を示す図である。当該空気調和機は、実施の形態1に係る電動機駆動装置1と、交流電源50と、圧縮機201と、四方弁301と、室外機熱交換器401と、冷媒配管501と、膨張弁601と、室内機熱交換器701とを有する。電動機駆動装置1は、実施の形態1の変形例に係る電動機駆動装置1A、実施の形態2に係る電動機駆動装置1B、実施の形態3に係る電動機駆動装置1C、実施の形態3の変形例に係る電動機駆動装置1D、又は実施の形態4に係る電動機駆動装置1Eに置き換えられてもよい。
 以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略又は変更することも可能である。
 1,1A,1B,1C,1D,1E 電動機駆動装置、2 整流回路、3 平滑コンデンサ、3a0,3b0 配線、4 インバータスイッチング回路、5 第1配線、6 第2配線、7 第1スナバ回路、8 電流検出器、9,12 コンデンサ、10,10E インバータ制御部、11 インバータ制御電源、13 配線インダクタンス、41 第1インバータスイッチング回路、42 第2インバータスイッチング回路、43 第3インバータスイッチング回路、50 交流電源、60 負荷、70 第2スナバ回路、81 プロセッサ、82 メモリ、83 処理回路、91 第1コンデンサ、92 第2コンデンサ、93 第3コンデンサ、121 第4コンデンサ、122 第5コンデンサ、123 第6コンデンサ、201 圧縮機、301 四方弁、401 室外機熱交換器、501 冷媒配管、601 膨張弁、701 室内機熱交換器。

Claims (5)

  1.  直流電圧を平滑する平滑コンデンサと、
     正極側が前記平滑コンデンサの正極側に接続されていて負極側が前記平滑コンデンサの負極側に接続されているインバータスイッチング回路と、
     前記平滑コンデンサの正極側と前記インバータスイッチング回路の正極側とを接続する第1配線と、
     前記平滑コンデンサの負極側と前記インバータスイッチング回路の負極側とを接続する第2配線と、
     前記第1配線と前記第2配線とに接続されている第1スナバ回路と、
     前記平滑コンデンサの正極側又は負極側に接続されている前記第1配線又は前記第2配線に含まれている部位を流れる電流を検出する電流検出器と、
     前記平滑コンデンサの正極側と負極側とのうちの前記電流検出器が接続されている側と前記インバータスイッチング回路の正極側と負極側とのうちの前記電流検出器が接続されている側とに接続されているコンデンサ又は第2スナバ回路と
     を備える電動機駆動装置。
  2.  直流電圧を平滑する平滑コンデンサと、
     正極側が前記平滑コンデンサの正極側に接続されていて負極側が前記平滑コンデンサの負極側に接続されているインバータスイッチング回路と、
     前記平滑コンデンサの正極側と前記インバータスイッチング回路の正極側とを接続する第1配線と、
     前記平滑コンデンサの負極側と前記インバータスイッチング回路の負極側とを接続する第2配線と、
     前記第1配線と前記第2配線とに接続されている第1スナバ回路と、
     前記平滑コンデンサの負極側に接続されている前記第2配線に含まれている部位を流れる電流を検出する電流検出器と、
     グランドに接続されていて前記インバータスイッチング回路を制御するインバータ制御部と、
     前記インバータスイッチング回路の負極側と前記グランドとに接続されているコンデンサ又は第2スナバ回路と
     を備える電動機駆動装置。
  3.  直流電圧を平滑する平滑コンデンサと、
     正極側が前記平滑コンデンサの正極側に接続されていて負極側が前記平滑コンデンサの負極側に接続されている複数のインバータスイッチング回路と、
     前記平滑コンデンサの正極側と前記複数のインバータスイッチング回路の各々の正極側とを接続する第1配線と、
     前記平滑コンデンサの負極側と前記複数のインバータスイッチング回路の各々の負極側とを接続する第2配線と、
     前記第1配線と前記第2配線とに接続されている第1スナバ回路と、
     前記平滑コンデンサの正極側又は負極側に接続されている前記第1配線又は前記第2配線に含まれている部位を流れる電流を検出する電流検出器と、
     前記平滑コンデンサの正極側と負極側とのうちの前記電流検出器が接続されている側と前記複数のインバータスイッチング回路の各々の正極側と負極側とのうちの前記電流検出器が接続されている側とに接続されている複数のコンデンサ又は複数の第2スナバ回路と
     を備える電動機駆動装置。
  4.  直流電圧を平滑する平滑コンデンサと、
     正極側が前記平滑コンデンサの正極側に接続されていて負極側が前記平滑コンデンサの負極側に接続されている複数のインバータスイッチング回路と、
     前記平滑コンデンサの正極側と前記複数のインバータスイッチング回路の各々の正極側とを接続する第1配線と、
     前記平滑コンデンサの負極側と前記複数のインバータスイッチング回路の各々の負極側とを接続する第2配線と、
     前記第1配線と前記第2配線とに接続されている第1スナバ回路と、
     前記平滑コンデンサの負極側に接続されている前記第2配線に含まれている部位を流れる電流を検出する電流検出器と、
     グランドに接続されていて前記複数のインバータスイッチング回路を制御するインバータ制御部と、
     前記複数のインバータスイッチング回路の各々の負極側と前記グランドとに接続されている複数のコンデンサ又は複数の第2スナバ回路と
     を備える電動機駆動装置。
  5.  請求項1から4のいずれか1項に記載の電動機駆動装置と、
     圧縮機と、
     四方弁と、
     室外機熱交換器と、
     冷媒配管と、
     膨張弁と、
     室内機熱交換器と
     を備える空気調和機。
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WO2017187542A1 (ja) * 2016-04-27 2017-11-02 三菱電機株式会社 電動機駆動装置および空気調和機

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