WO2024062592A1 - 電力変換装置および空気調和装置 - Google Patents
電力変換装置および空気調和装置 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2024062592A1 WO2024062592A1 PCT/JP2022/035362 JP2022035362W WO2024062592A1 WO 2024062592 A1 WO2024062592 A1 WO 2024062592A1 JP 2022035362 W JP2022035362 W JP 2022035362W WO 2024062592 A1 WO2024062592 A1 WO 2024062592A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- inverter
- drive signal
- voltage detection
- signal generation
- generation section
- Prior art date
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 70
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 title description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 132
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 claims abstract description 87
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 claims abstract description 37
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 23
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 5
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 4
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 4
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000004044 response Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 3
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 3
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000009993 protective function Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS 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
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion 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
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS 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
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion 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
- H02M7/493—Conversion 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 the static converters being arranged for operation in parallel
Definitions
- the present disclosure relates to a power conversion device and an air conditioner.
- a conventional power conversion device is equipped with multiple power conversion circuits that convert power supplied from a common power source into desired AC power, and each power conversion circuit generates the power required for each of the multiple connected devices.
- Patent Document 1 two inverters, a first inverter and a second inverter, are connected to a rectifier circuit that rectifies the AC voltage of an AC power source, and each inverter generates a drive voltage that drives a fan motor and a compressor motor.
- a power conversion device (motor drive circuit) for generating power is disclosed.
- the present disclosure has been made in view of the above, and an object of the present disclosure is to obtain a power conversion device that can realize highly reliable operation by suppressing the influence of the difference in wiring impedance between a converter and two inverters. With the goal.
- a power conversion device includes a converter that rectifies AC power supplied from an AC power supply, and a main circuit capacitor that smoothes DC power output by the converter. a first inverter and a second inverter connected to both ends of the inverter, and a first voltage detection circuit that detects the input voltage to the first inverter, filters the detected value, and outputs it as the first detected voltage value.
- a second voltage detection circuit that detects the input voltage to the second inverter, filters the detected value and outputs it as a second voltage detection value;
- a first drive signal generation section that executes an inverter drive signal generation operation and a first inverter protection operation when an abnormality occurs, and a second inverter drive signal generation unit based on a second voltage detection value. and a second drive signal generation unit that performs a protection operation of the second inverter when an abnormality occurs, and performs filtering in each of the first voltage detection circuit and the second voltage detection circuit.
- At least one of the time constant of the circuit and the threshold value used in abnormality detection processing in each of the first drive signal generation section and the second drive signal generation section is different from that of the converter, the first inverter, and the second inverter, respectively. It is set based on the wiring impedance between.
- the power conversion device has the effect of suppressing the influence of the difference in wiring impedance between the converter and each of the two inverters and realizing highly reliable operation.
- FIG. 1 is a diagram showing an example of a configuration of a first voltage detection circuit and a second voltage detection circuit constituting a power conversion device according to a first embodiment; Flowchart illustrating an example of the operation of the first drive signal generation section configuring the power conversion device according to the first embodiment A diagram showing a configuration example of a power conversion device according to a second embodiment A diagram showing a configuration example of an air conditioner according to Embodiment 3
- FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a power conversion device 100 according to a first embodiment.
- the power conversion device 100 includes a converter 2, a reactor 3, a main circuit capacitor 4, a first inverter 5a, a second inverter 5b, a first drive signal generation section 7a, a second drive signal generation section 7b, and a first drive signal generation section 7b. It includes a voltage detection circuit 8a and a second voltage detection circuit 8b.
- the converter 2 is connected to the AC power supply 1, rectifies and outputs three-phase AC power supplied from the AC power supply 1.
- Converter 2 may be a passive converter using a diode bridge, or may be a boost converter capable of boosting the output voltage.
- One end of the reactor 3 is connected to the positive output end of the converter 2, and the other end is connected to one end of the main circuit capacitor 4.
- the other end of main circuit capacitor 4 is connected to the negative output end of converter 2 . That is, main circuit capacitor 4 is connected between the other end of reactor 3 and the negative output end of converter 2 .
- a first inverter 5a and a second inverter 5b are connected to both ends of the main circuit capacitor 4.
- a first motor 6a is connected to the output end of the first inverter 5a
- a second motor 6b is connected to the output end of the second inverter 5b.
- the Reactor 3 and main circuit capacitor 4 suppress harmonics and smooth the DC power output by converter 2 .
- the first inverter 5a converts the DC power input from the converter 2 via the reactor 3 and the main circuit capacitor 4 into AC power, and supplies the AC power to the first motor 6a.
- the first inverter 5a performs a power conversion operation from direct current to alternating current according to a drive signal input from a first drive signal generation section 7a, which will be described later.
- the second inverter 5b converts the DC power input from the converter 2 via the reactor 3 and the main circuit capacitor 4 into AC power, and supplies the AC power to the second motor 6b.
- the second inverter 5b performs a power conversion operation from direct current to alternating current according to a drive signal input from a second drive signal generation section 7b, which will be described later.
- the first drive signal generating unit 7a generates a drive signal for controlling the power conversion operation by the first inverter 5a based on the input voltage Vdc1 to the first inverter 5a detected by the first voltage detection circuit 8a and a voltage command (not shown) input from the outside, and outputs the drive signal to the first inverter 5a.
- the second drive signal generating unit 7b generates a drive signal for controlling the power conversion operation by the second inverter 5b based on the input voltage Vdc2 to the second inverter 5b detected by the second voltage detection circuit 8b and a voltage command (not shown) input from the outside, and outputs the drive signal to the second inverter 5b.
- the drive signals are generated by the first drive signal generating unit 7a and the second drive signal generating unit 7b using a known general drive signal generating method.
- the first drive signal generating unit 7a and the second drive signal generating unit 7b are realized, for example, by a microcontroller.
- the first drive signal generating unit 7a and the second drive signal generating unit 7b may be realized by one microcontroller, or each may be realized by an individual microcontroller.
- the first voltage detection circuit 8a detects the voltage at the input section of the first inverter 5a, and sends a signal corresponding to the detected input voltage V dc1 to the first inverter 5a to the first drive signal generation section 7a.
- the second voltage detection circuit 8b detects the voltage at the input section of the second inverter 5b, and sends a signal corresponding to the detected input voltage V dc2 to the second inverter 5b to the second drive signal generation section 7b. Send.
- the first drive signal generation section 7a and the second drive signal generation section 7b are configured to operate the first inverter 5a and the second It has a function of stopping the power conversion operation by the inverter 5b.
- the first drive signal generation unit 7a detects that an excessive voltage is applied to the first inverter 5a. It is determined that there is an overvoltage abnormality, and the power conversion operation by the first inverter 5a is stopped.
- the second drive signal generation section 7b detects that an excessive voltage is applied to the second inverter 5b. It is determined that there is an overvoltage abnormality, and the power conversion operation by the second inverter 5b is stopped.
- FIG. 2 is a diagram schematically showing the wiring impedance of the power conversion device 100 according to the first embodiment.
- the wiring impedance from the main circuit capacitor 4 to the positive input end of the first inverter 5a is Z1
- the wiring impedance from the main circuit capacitor 4 to the negative input end of the first inverter 5a is Z2.
- the wiring impedance from the main circuit capacitor 4 to the positive input end of the second inverter 5b is represented by Z3
- the wiring impedance from the main circuit capacitor 4 to the negative input end of the second inverter 5b is represented by Z4. .
- the wiring impedances Z1 to Z4 are composed of minute resistance components and reactance components existing on the wiring.
- the wiring impedances Z1 to Z4 cause a potential difference to occur between V dc0 and V dc1 , a potential difference to occur between V dc0 and V dc2 , and a cause to cause voltage fluctuations during transients.
- the description of the first voltage detection circuit 8a, the second voltage detection circuit 8b, the first drive signal generation section 7a, and the second drive signal generation section 7b is omitted.
- the first voltage detection circuit 8a and the second voltage detection circuit 8b are provided with a filter circuit, and each The time constants of the filter circuits (hereinafter referred to as filter time constants) are individually set. That is, by setting the filter time constant of each filter circuit to a different value, the difference between the wiring impedance between the converter 2 and the first inverter 5a and the wiring impedance between the converter 2 and the second inverter 5b is reduced. reduce the impact of
- FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of the first voltage detection circuit 8a and the second voltage detection circuit 8b that constitute the power conversion device 100 according to the first embodiment.
- the first voltage detection circuit 8a and the second voltage detection circuit 8b are composed of a resistance voltage divider circuit 81 for detecting the input voltage to the inverters (first inverter 5a, second inverter 5b) and a filter circuit.
- a certain RC circuit 82 is provided.
- the RC circuit 82 is connected in parallel with a resistor having a resistance value of R2 among the two resistors forming the resistive voltage divider circuit 81.
- the filter time constant of the RC circuit 82 constituting the first voltage detection circuit 8a and the filter time constant of the RC circuit 82 constituting the second voltage detection circuit 8b are determined by the wiring impedances Z1, Z2, Z3, and Z4 shown in FIG.
- the difference in response time until each of the first drive signal generation section 7a and the second drive signal generation section 7b detects an abnormality is set to a value that reduces the difference in response time when an abnormality occurs.
- the time constant T [sec] of the RC circuit 82 is determined by the product of the resistance value R [ ⁇ ] that makes up the circuit and the capacitance value C [F] of the capacitor that makes up the circuit.
- the detection responsiveness of overvoltage abnormality on the side with larger wiring impedance is prevented from decreasing. , to prevent malfunctions by making it difficult to determine that an overvoltage abnormality occurs when voltage fluctuations occur due to noise on the side where the wiring impedance is small.
- first voltage detection circuit 8a and the second voltage detection circuit 8b may have a configuration in which the resistive voltage divider circuit 81 shown in FIG. 3 is replaced with a well-known voltage sensor, and a voltage sensor and an RC circuit 82 are combined. .
- the first drive signal generation section 7a and the second drive signal generation section 7b determine whether there is a failure based on both the input voltage V dc1 to the first inverter 5a and the input voltage V dc2 to the second inverter 5b. It may further include a function to determine.
- the first drive signal generation section 7a and the second drive signal generation section 7b detect a failure based on both the input voltage V dc1 to the first inverter 5a and the input voltage V dc2 to the second inverter 5b. Now, the operation of stopping the power conversion operation by the first inverter 5a and the second inverter 5b will be explained. Since the operations of the first drive signal generation section 7a and the second drive signal generation section 7b are similar, the operation of the first drive signal generation section 7a will be described here.
- FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of the operation of the first drive signal generation unit 7a that constitutes the power conversion device 100 according to the first embodiment, and specifically, detects a failure of the power conversion device 100, An example of an operation for stopping the power conversion operation by the first inverter 5a is shown.
- the first drive signal generation unit 7a starts generating a drive signal for the first inverter 5a (step S11), and outputs the generated drive signal to the first inverter 5a.
- the first drive signal generation unit 7a first obtains the first voltage detection value V dc1 from the first voltage detection circuit 8a (step 12). Further, the first drive signal generation section 7a outputs the first voltage detection value V dc1 acquired in step S12 to the second drive signal generation section 7b (step S13). Note that the first voltage detection value V dc1 acquired in step S12 is also used in the drive signal generation process for the first inverter 5a.
- the first drive signal generation section 7a acquires the second voltage detection value V dc2 detected by the second voltage detection circuit 8b from the second drive signal generation section 7b (step S14). Note that the order of the processing in step S13 and the processing in step S14 may be reversed.
- the first drive signal generation unit 7a determines whether the absolute value of the difference between the first voltage detection value V dc1 and the second voltage detection value V dc2 is larger than a predetermined threshold value V lim . That is, it is checked whether "V lim ⁇
- the threshold value V lim is a threshold value for determining the occurrence of a failure in the power conversion device 100.
- step S15 the presence or absence of a failure is determined by comparing the absolute value of the difference between the first voltage detection value V dc1 and the second voltage detection value V dc2 with the threshold value V lim .
- Step S15 If the absolute value of the difference between the first voltage detection value V dc1 and the second voltage detection value V dc2 is less than or equal to the threshold value V lim (Step S15: No), the first drive signal generation unit 7a proceeds to Step S12. Return and repeat the processing from step S12 to step S15. Furthermore, the operation of generating the drive signal for the first inverter 5a is continued.
- the first drive signal generation unit 7a if the absolute value of the difference between the first voltage detection value V dc1 and the second voltage detection value V dc2 is larger than the threshold value V lim (step S15: Yes), The generation of the drive signal for the first inverter 5a is stopped (step S16), and the power conversion operation by the first inverter 5a is stopped. At this time, the first drive signal generation section 7a controls all the switching elements constituting the first inverter 5a to be in the off state.
- step S14 of the example shown in FIG. 4 the first drive signal generation section 7a acquires the second voltage detection value V dc2 from the second drive signal generation section 7b;
- a configuration may be adopted in which the voltage detection value V dc2 is directly acquired from the second voltage detection circuit 8b.
- the second drive signal generation section 7b performs the same operation as the first drive signal generation section 7a to detect a failure and stop the power conversion operation by the second inverter 5b.
- failure detection may be performed only by the first drive signal generation section 7a or the second drive signal generation section 7b. For example, when only the first drive signal generation unit 7a detects a failure, step S13 shown in FIG.
- Step S15 when the first drive signal generation unit 7a detects a failure in step S15, If it is determined that the absolute value of the difference between the first voltage detection value V dc1 and the second voltage detection value V dc2 is larger than the threshold value V lim , the second drive signal generation unit 7b is notified of the detection of a failure, and Step S16 is executed.
- the second drive signal generation unit 7b receives a notification from the first drive signal generation unit 7a that a failure has been detected, the second drive signal generation unit 7b stops generating the drive signal for the second inverter 5b, and reduces the power output by the second inverter 5b. Stop the conversion operation.
- the power conversion device 100 includes a converter 2 that rectifies AC power, and converts DC power output from the converter 2 into AC power for driving a connected load.
- a second voltage detection circuit 8b that obtains a second voltage detection value V dc2 that is the voltage value at the input section of the inverter 5b, and a drive signal for the second inverter 5b based on the second voltage detection value V dc2.
- the first voltage detection circuit 8a determines that the voltage is abnormal when the first voltage detection value V dc1 is larger than a predetermined threshold
- the second voltage detection circuit 8b determines that the voltage is abnormal when the first voltage detection value V dc1 is larger than a predetermined threshold value. is larger than a predetermined threshold value, it is determined that the voltage is abnormal.
- the first voltage detection circuit 8a and the second voltage detection circuit 8b include a filter circuit that filters the voltage detection value, and each filter circuit has a different time constant.
- the time constant of the filter circuit included in the first voltage detection circuit 8a and the time constant of the filter circuit included in the second voltage detection circuit 8b are determined by the wiring impedance between the converter 2 and the first inverter 5a, and the time constant of the filter circuit included in the first voltage detection circuit 8a and the filter circuit included in the second voltage detection circuit 8b. and the second inverter 5b based on the wiring impedance.
- the power conversion device 100 sets the time constants of the filter circuits of the first voltage detection circuit 8a and the second voltage detection circuit 8b to different values. It is possible to suppress the influence of the difference in wiring impedance between the inverter 5a and the second inverter 5b, and achieve highly reliable operation.
- the AC power supply 1 to which the power conversion device 100 is connected is a three-phase AC power supply, but it may be a single-phase AC power supply.
- a reactor 3 DC reactor
- an AC reactor may be provided on the power supply wiring connecting the AC power supply 1 and the converter 2.
- the main circuit capacitor 4 may be formed of a film capacitor.
- Embodiment 2. 5 is a diagram showing a configuration example of a power conversion device 100a according to embodiment 2.
- the power conversion device 100a includes a converter 2, a reactor 3, a main circuit capacitor 4, a first inverter 5a, a second inverter 5b, a first drive signal generating unit 7a, a second drive signal generating unit 7b, a first voltage detection circuit 8a, and a second voltage detection circuit 8b, and converts three-phase AC power output by an AC power source 1 to generate three-phase AC power for driving each of a first motor 6a and a second motor 6b.
- a power conversion device 100a includes a first power conversion circuit including a first inverter 5a, a first drive signal generation section 7a, and a first voltage detection circuit 8a mounted on a first substrate 10a. Then, a second power conversion circuit including a second inverter 5b, a second drive signal generation section 7b, and a second voltage detection circuit 8b is mounted on a second substrate 10b separate from the first substrate 10a. This point differs from the power conversion device 100 according to the first embodiment.
- Embodiment 3 a device to which each power conversion device described in Embodiments 1 and 2 is applied will be described.
- an air conditioner realized by applying the power conversion device 100 described in Embodiment 1 will be described.
- FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of an air conditioner 200 according to the third embodiment.
- Air conditioner 200 according to Embodiment 3 includes power converter 100 described in Embodiment 1.
- Power conversion device 100 is connected to AC power supply 1 . Note that the power conversion device 100 may be replaced with the power conversion device 100a described in the second embodiment.
- the air conditioner 200 also includes a compressor motor 6c and a compression element 61 that constitute the compressor 60, a fan motor 6d that rotates the fan 62, a four-way valve 121 that constitutes the refrigeration cycle 110 together with the compression element 61, and a heat source side. It includes a heat exchanger 122, an expansion device 131, and a load side heat exchanger 132.
- the power conversion device 100, the compressor 60, the fan motor 6d, the fan 62, the four-way valve 121, and the heat source side heat exchanger 122 are provided in the outdoor unit 120 of the air conditioner 200.
- the expansion device 131 and the load-side heat exchanger 132 are provided in the indoor unit 130 of the air conditioner 200.
- the compressor motor 6c corresponds to the first motor 6a shown in FIG. 1
- the fan motor 6d corresponds to the second motor 6b shown in FIG.
- the configuration of the refrigeration cycle 110 is not limited to that shown in FIG. 6.
- FIG. 6 shows a well-known configuration example.
- the time constant of the filter included in the voltage detection circuit that detects the input voltage of the inverter on the side to which the fan motor 6d is connected is the same as that on the side to which the compressor motor 6c is connected.
- the time constant is set to be larger than the time constant of the filter included in the voltage detection circuit that detects the input voltage of the inverter.
- the first drive signal generation section 7a and the second drive signal generation section 7b detect overvoltage abnormality using the same threshold value.
- the air conditioner 200 if the amount of transient change in the input voltage of each inverter is the same when the power converters 100 and 100a are abnormal, compression with a small filter time constant can be used.
- the operation of the first inverter 5a on the machine 60 side is stopped first. Therefore, even if the overvoltage abnormality protection operation is executed and the operation of the first inverter 5a that drives the compressor motor 6c is stopped, the operation of the second inverter 5b that drives the fan motor 6d continues. 6d continues to rotate, even if the compressor 60 stops, the power conversion devices 100, 100a can be continued to be cooled by the wind generated by the fan 62, and electronic components such as switching elements that constitute the first inverter 5a can continue to be cooled. can be protected.
- the air conditioner 200 according to the present embodiment can reduce the risk that the air conditioning operation of the air conditioner 200 will abnormally stop due to a malfunction of the protective operation in the power conversion device 100 or 100a, and the user can improve comfort.
- Embodiment 4 In power conversion devices 100 and 100a of air conditioner 200 according to the third embodiment, the influence of the difference in wiring impedance between converter 2 and first inverter 5a and second inverter 5b is Although the detection circuit 8a and the second voltage detection circuit 8b each have a filter circuit with different time constants set to different values to absorb the voltage, other methods may be used to absorb the voltage.
- the first drive signal generation section 7a and the second drive signal generation section 7b may each have different threshold values for determining overvoltage abnormality, thereby absorbing the influence of the difference in wiring impedance.
- the time constant of the filter circuit included in the first voltage detection circuit 8a and the time constant of the filter circuit included in the second voltage detection circuit 8b may be set to be the same or different. That is, the influence of the difference in wiring impedance between the converter 2 and the first inverter 5a and the second inverter 5b is determined by the time constant of the filter circuit included in each voltage detection circuit and the determination of an overvoltage abnormality by each drive signal generation section. It may be possible to absorb this by setting at least one of the threshold values used for the two different values.
- the threshold value used to determine whether an overvoltage abnormality has occurred in the drive signal generating unit that generates the drive signal for the inverter to which the fan motor 6d is connected is set to be greater than the threshold value used to determine whether an overvoltage abnormality has occurred in the drive signal generating unit that generates the drive signal for the inverter to which the compressor motor 6c is connected.
- each drive signal generating unit (first drive signal generating unit 7a, second drive signal generating unit 7b) to determine an overvoltage abnormality is determined based on the wiring impedance between the converter 2 and the first inverter 5a and second inverter 5b.
- Embodiments 1 and 2 assumes that the power converters 100 and 100a described in Embodiments 1 and 2 are applied to an air conditioner, and describes the time constant of the filter circuit included in each voltage detection circuit and each drive signal generation unit.
- the present invention is not limited to this.
- the time constant of the filter circuit of each voltage detection circuit and each drive signal generation section are used to determine overvoltage abnormality.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
電力変換装置(100)は、交流電力を整流するコンバータ(2)と、第1のインバータ(5a)および第2のインバータ(5b)と、第1のインバータへの入力電圧の検出値をフィルタリングして第1の電圧検出値として出力する第1の電圧検出回路(8a)と、第2のインバータへの入力電圧の検出値をフィルタリングして第2の電圧検出値として出力する第2の電圧検出回路(8b)と、第1の電圧検出値に基づいて、第1のインバータの駆動信号生成動作および保護動作を実行する第1の駆動信号生成部(7a)と、第2の電圧検出値に基づいて、第2のインバータの駆動信号生成動作および保護動作を実行する第2の駆動信号生成部(7b)と、を備え、フィルタリングを行うフィルタ回路の時定数および異常検出処理で用いる閾値の少なくとも一方が、コンバータと第1のインバータおよび第2のインバータのそれぞれとの間の配線インピーダンスに基づいて設定される。
Description
本開示は、電力変換装置および空気調和装置に関する。
従来の電力変換装置として、共通の電源から供給される電力を所望の交流電力に変換する電力変換回路を複数備え、接続される複数の機器のそれぞれに必要な電力を各電力変換回路で生成して供給する構成の電力変換装置が存在する。
例えば、特許文献1には、交流電源の交流電圧を整流する整流回路に第1インバータおよび第2インバータの2つのインバータが接続され、それぞれのインバータがファンモータおよび圧縮機モータを駆動する駆動電圧を生成する電力変換装置(モータ駆動回路)が開示されている。
特許文献1で開示されている回路構成とする場合、2つのインバータが共通母線に接続されているため、理想的には2つのインバータそれぞれの入力側の電圧は同じになる。しかし、入力母線と各インバータとの距離に差がある場合、各インバータまでの配線インピーダンスにも差が生じ、特に、装置内配置の制約でコンバータ(整流回路)からインバータまでの母線の距離が長くなる場合、より配線インピーダンスが大きくなる。また、一方のインバータまでの距離が他方のインバータまでの距離よりも長くなる場合、配線インピーダンスの差が大きくなる。例えば、特許文献1に記載のように電力変換装置であるモータ駆動回路を空気調和装置に適用する場合、室外機に設けられた圧縮機のモータに電力を供給する電路の配線インピーダンスと、室内機に設けられたファンのモータに電力を供給する電路の配線インピーダンスとの差が大きくなることが考えられる。
ここで、配線インピーダンスが大きくなると、電源電圧の急変、片側のモータ負荷急変に伴う電流急変に起因した過渡的なサージなどの母線電圧変動が発生する。配線インピーダンスが大きい程、過渡的な電圧変動が大きくなり、過電圧になるリスクが高くなるため、インバータの保護目的で、過電圧の検出応答性が高いことが求められる。すなわち、過電圧発生時にはこれを早期に検出し、保護回路による保護動作(保護機能)を迅速に働かせることが求められる。これに対し、配線インピーダンスが小さい場合は、配線インピーダンスに起因する母線電圧変動の影響よりも、周辺から受けるノイズの影響が大きくなり、ノイズによる電圧誤検出によって、モータ制御への影響や、過電圧異常を誤検出する懸念がある。このため、コンバータから各インバータまでの配線インピーダンスの差が大きい場合に、配線インピーダンスの差を考慮することなく過電圧の検出応答性を高めようとすると、配線インピーダンスが小さい側においてノイズによる誤動作、例えば、保護機能が働き動作停止が発生するリスクが高まる。また、配線インピーダンスの差を考慮することなくノイズによる誤動作の発生を抑制しようとすると、過電圧の検出応答性が低下し、過電圧に対する保護が重要となる配線インピーダンスが大きい側において、保護機能が働くのが遅れて装置が故障するリスクが高まる。
このような、装置内配置の制約によって生じるコンバータから各々のインバータまでの距離の差による配線インピーダンスの差の影響を小さくすることが求められる。
本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、コンバータと2つのインバータそれぞれとの間の配線インピーダンスの差の影響を抑制して信頼性の高い動作を実現可能な電力変換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、本開示にかかる電力変換装置は、交流電源から供給される交流電力を整流するコンバータと、コンバータが出力する直流電力を平滑化する主回路コンデンサの両端に接続される第1のインバータおよび第2のインバータと、第1のインバータへの入力電圧を検出し、検出値をフィルタリングして第1の電圧検出値として出力する第1の電圧検出回路と、第2のインバータへの入力電圧を検出し、検出値をフィルタリングして第2の電圧検出値として出力する第2の電圧検出回路と、第1の電圧検出値に基づいて、第1のインバータの駆動信号生成動作、および、異常発生時の第1のインバータの保護動作を実行する第1の駆動信号生成部と、第2の電圧検出値に基づいて、第2のインバータの駆動信号生成動作、および、異常発生時の第2のインバータの保護動作を実行する第2の駆動信号生成部と、を備え、第1の電圧検出回路および第2の電圧検出回路のそれぞれにおいてフィルタリングを行うフィルタ回路の時定数、および、第1の駆動信号生成部および第2の駆動信号生成部のそれぞれにおける異常検出処理で用いる閾値の少なくとも一方が、コンバータと第1のインバータおよび第2のインバータのそれぞれとの間の配線インピーダンスに基づいて設定される。
本開示にかかる電力変換装置は、コンバータと2つのインバータそれぞれとの間の配線インピーダンスの差の影響を抑制して信頼性の高い動作を実現できる、という効果を奏する。
以下に、本開示の実施の形態にかかる電力変換装置および空気調和装置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にかかる電力変換装置100の構成例を示す図である。電力変換装置100は、コンバータ2、リアクトル3、主回路コンデンサ4、第1のインバータ5a、第2のインバータ5b、第1の駆動信号生成部7a、第2の駆動信号生成部7b、第1の電圧検出回路8a、および、第2の電圧検出回路8bを備える。
図1は、実施の形態1にかかる電力変換装置100の構成例を示す図である。電力変換装置100は、コンバータ2、リアクトル3、主回路コンデンサ4、第1のインバータ5a、第2のインバータ5b、第1の駆動信号生成部7a、第2の駆動信号生成部7b、第1の電圧検出回路8a、および、第2の電圧検出回路8bを備える。
コンバータ2は、交流電源1に接続され、交流電源1から供給される三相交流電力を整流して出力する。コンバータ2は、ダイオードブリッジを用いたパッシブのコンバータであってもよいし、出力電圧を昇圧できる昇圧コンバータであってもよい。リアクトル3は、コンバータ2の正極側出力端に一端が接続され、他端が主回路コンデンサ4の一端に接続される。主回路コンデンサ4の他端はコンバータ2の負極側出力端に接続される。すなわち、主回路コンデンサ4は、リアクトル3の他端とコンバータ2の負極側出力端との間に接続される。また、主回路コンデンサ4の両端に第1のインバータ5aおよび第2のインバータ5bが接続される。第1のインバータ5aの出力端には第1のモータ6aが接続され、第2のインバータ5bの出力端には第2のモータ6bが接続される。
リアクトル3および主回路コンデンサ4は、コンバータ2が出力する直流電力の高調波抑制および平滑化を行う。主回路コンデンサ4の両端の電圧をVdc0とする。第1のインバータ5aは、リアクトル3および主回路コンデンサ4を介してコンバータ2から入力される直流電力を交流電力に変換して第1のモータ6aに供給する。第1のインバータ5aは、後述する第1の駆動信号生成部7aから入力される駆動信号に従い、直流から交流への電力変換動作を行う。第2のインバータ5bは、リアクトル3および主回路コンデンサ4を介してコンバータ2から入力される直流電力を交流電力に変換して第2のモータ6bに供給する。第2のインバータ5bは、後述する第2の駆動信号生成部7bから入力される駆動信号に従い、直流から交流への電力変換動作を行う。
第1の駆動信号生成部7aは、第1の電圧検出回路8aが検出する第1のインバータ5aへの入力電圧Vdc1と、外部から入力される図示を省略した電圧指令とに基づいて、第1のインバータ5aによる電力変換動作を制御するための駆動信号を生成し、第1のインバータ5aに出力する。第2の駆動信号生成部7bは、第2の電圧検出回路8bが検出する第2のインバータ5bへの入力電圧Vdc2と、外部から入力される図示を省略した電圧指令とに基づいて、第2のインバータ5bによる電力変換動作を制御するための駆動信号を生成し、第2のインバータ5bに出力する。なお、第1の駆動信号生成部7aおよび第2の駆動信号生成部7bによる駆動信号の生成は、公知の一般的な駆動信号の生成方法を用いて行う。第1の駆動信号生成部7aおよび第2の駆動信号生成部7bは、例えばマイクロコントローラにより実現される。第1の駆動信号生成部7aおよび第2の駆動信号生成部7bを1つのマイクロコントローラで実現してもよいし、それぞれを個別のマイクロコントローラで実現してもよい。
第1の電圧検出回路8aは、第1のインバータ5aの入力部の電圧を検出し、検出した第1のインバータ5aへの入力電圧Vdc1に応じた信号を第1の駆動信号生成部7aへ送信する。第2の電圧検出回路8bは、第2のインバータ5bの入力部の電圧を検出し、検出した第2のインバータ5bへの入力電圧Vdc2に応じた信号を第2の駆動信号生成部7bへ送信する。
また、第1の駆動信号生成部7aおよび第2の駆動信号生成部7bは、電力変換装置100が故障した場合または故障の発生が懸念される状態の場合に、第1のインバータ5aおよび第2のインバータ5bによる電力変換動作を停止させる機能を有する。例えば、第1の駆動信号生成部7aは、第1の電圧検出回路8aで検出された入力電圧Vdc1が予め定められた閾値よりも大きい場合、第1のインバータ5aに過大な電圧が印加されている過電圧異常と判定し、第1のインバータ5aによる電力変換動作を停止させる。同様に、第2の駆動信号生成部7bは、第2の電圧検出回路8bで検出された入力電圧Vdc2が予め定められた閾値よりも大きい場合、第2のインバータ5bに過大な電圧が印加されている過電圧異常と判定し、第2のインバータ5bによる電力変換動作を停止させる。
ここで、電力変換装置100のコンバータ2と第1のインバータ5aとの間、および、コンバータ2と第2のインバータ5bとの間には、図2に示すような配線インピーダンスが存在する。図2は、実施の形態1にかかる電力変換装置100が有する配線インピーダンスを模式的に示す図である。図2では、主回路コンデンサ4から第1のインバータ5aの正側の入力端までの配線インピーダンスをZ1、主回路コンデンサ4から第1のインバータ5aの負側の入力端までの配線インピーダンスをZ2、主回路コンデンサ4から第2のインバータ5bの正側の入力端までの配線インピーダンスをZ3、主回路コンデンサ4から第2のインバータ5bの負側の入力端までの配線インピーダンスをZ4で表現している。配線インピーダンスZ1~Z4は、配線上に存在する微小な抵抗成分およびリアクタンス成分から成る。配線インピーダンスZ1~Z4は、Vdc0とVdc1との間に電位差が生じる原因、Vdc0とVdc2との間に電位差が生じる原因、過渡時の電圧変動が生じる原因となる。なお、図2では、第1の電圧検出回路8a、第2の電圧検出回路8b、第1の駆動信号生成部7aおよび第2の駆動信号生成部7bの記載を省略している。
コンバータ2と第1のインバータ5aとの間の配線インピーダンス(Z1,Z2)と、コンバータ2と第2のインバータ5bとの間の配線インピーダンス(Z3,Z4)との差が大きくなると、過電圧発生時にインバータ(第1のインバータ5a,第2のインバータ5b)による電力変換動作を停止させる保護動作を開始するまでの応答時間に差が生じ、一方のインバータ側の保護が遅れて素子が破壊されてしまう可能性が高まる。また、ノイズの影響による電圧変動量の差が大きくなり、過電圧異常を誤検出して不要な動作停止が発生する可能性が高まる。
このような、配線インピーダンスの差の影響を抑制するため、本実施の形態にかかる電力変換装置100においては、第1の電圧検出回路8aおよび第2の電圧検出回路8bがフィルタ回路を備え、それぞれのフィルタ回路の時定数(以下、フィルタ時定数と称する)を個別に設定する。すなわち、各フィルタ回路のフィルタ時定数を異なる値とすることで、コンバータ2と第1のインバータ5aとの間の配線インピーダンスと、コンバータ2と第2のインバータ5bとの間の配線インピーダンスとの差の影響を低減する。
図3は、実施の形態1にかかる電力変換装置100を構成する第1の電圧検出回路8aおよび第2の電圧検出回路8bの構成例を示す図である。
第1の電圧検出回路8aおよび第2の電圧検出回路8bは、インバータ(第1のインバータ5a,第2のインバータ5b)への入力電圧を検出するための抵抗分圧回路81と、フィルタ回路であるRC回路82とを備える。RC回路82は、抵抗分圧回路81を構成する2つの抵抗のうち、抵抗値がR2の抵抗と並列に接続される。第1の電圧検出回路8aを構成するRC回路82のフィルタ時定数および第2の電圧検出回路8bを構成するRC回路82のフィルタ時定数は、図2に示す配線インピーダンスZ1、Z2、Z3およびZ4に基づき、異常発生時に第1の駆動信号生成部7aおよび第2の駆動信号生成部7bのそれぞれが異常を検出するまでの応答時間の差が小さくなる値に設定する。RC回路82の時定数T[sec]は、回路を構成する抵抗の値R[Ω]と回路を構成するコンデンサの静電容量の値C[F]との積で決まるため、第1の電圧検出回路8aおよび第2の電圧検出回路8bそれぞれの時定数Tの値を異にすることで、配線インピーダンスの差の影響を抑制する。具体的には、配線インピーダンスが大きい側よりも、配線インピーダンスが小さい側の時定数Tを大きな値とすることで、配線インピーダンスが大きい側の過電圧異常の検出応答性が低下するのを防止しつつ、配線インピーダンスが小さい側でノイズによる電圧変動発生時に過電圧異常と判定し難くして、誤動作を防止する。
なお、第1の電圧検出回路8aおよび第2の電圧検出回路8bは、図3に示す抵抗分圧回路81を周知の電圧センサに置き換え、電圧センサとRC回路82とを組み合わせた構成としてもよい。
第1の駆動信号生成部7aおよび第2の駆動信号生成部7bは、第1のインバータ5aへの入力電圧Vdc1および第2のインバータ5bへの入力電圧Vdc2の双方に基づいて故障の有無を判定する機能をさらに備えてもよい。
第1の駆動信号生成部7aおよび第2の駆動信号生成部7bが第1のインバータ5aへの入力電圧Vdc1および第2のインバータ5bへの入力電圧Vdc2の双方に基づいて故障を検出して第1のインバータ5aおよび第2のインバータ5bによる電力変換動作を停止させる動作を説明する。第1の駆動信号生成部7aおよび第2の駆動信号生成部7bの動作は同様であるため、ここでは第1の駆動信号生成部7aの動作について説明する。
図4は、実施の形態1にかかる電力変換装置100を構成する第1の駆動信号生成部7aの動作の一例を示すフローチャートであり、具体的には、電力変換装置100の故障を検出し、第1のインバータ5aによる電力変換動作を停止させる動作の一例を示す。
第1の駆動信号生成部7aは、第1のインバータ5aの駆動信号生成を開始し(ステップS11)、生成した駆動信号を第1のインバータ5aへ出力する。第1の駆動信号生成部7aは、駆動信号の生成を開始後、まず、第1の電圧検出回路8aから第1の電圧検出値Vdc1を取得する(ステップ12)。また、第1の駆動信号生成部7aは、ステップS12で取得した第1の電圧検出値Vdc1を第2の駆動信号生成部7bに出力する(ステップS13)。なお、ステップS12で取得した第1の電圧検出値Vdc1は第1のインバータ5aの駆動信号生成処理でも使用される。
次に、第1の駆動信号生成部7aは、第2の駆動信号生成部7bから、第2の電圧検出回路8bで検出された第2の電圧検出値Vdc2を取得する(ステップS14)。なお、ステップS13の処理とステップS14の処理とは順番が入れ替わってもよい。
次に、第1の駆動信号生成部7aは、第1の電圧検出値Vdc1と第2の電圧検出値Vdc2との差分の絶対値が定められた閾値Vlimよりも大きいか否か、すなわち、「Vlim<|Vdc1-Vdc2|」が成り立つか否かを確認する(ステップS15)。閾値Vlimは電力変換装置100の故障発生を判定するための閾値である。第1のインバータ5aおよび第2のインバータ5bの双方が正常動作中の場合、第1の電圧検出値Vdc1と第2の電圧検出値Vdc2との間に大きな差は生じない。しかし、第1のインバータ5aおよび第2のインバータ5bの一方が故障した場合、異常発生側のインバータへの入力電圧が急変し、第1の電圧検出値Vdc1と第2の電圧検出値Vdc2との間に大きな差が生じる。このため、ステップS15では、第1の電圧検出値Vdc1と第2の電圧検出値Vdc2との差分の絶対値を閾値Vlimと比較することで、故障の有無を判定する。
第1の駆動信号生成部7aは、第1の電圧検出値Vdc1と第2の電圧検出値Vdc2との差分の絶対値が閾値Vlim以下の場合(ステップS15:No)、ステップS12に戻り、ステップS12~ステップS15の処理を繰り返す。また、第1のインバータ5aの駆動信号の生成動作を継続する。
また、第1の駆動信号生成部7aは、第1の電圧検出値Vdc1と第2の電圧検出値Vdc2との差分の絶対値が閾値Vlimよりも大きい場合(ステップS15:Yes)、第1のインバータ5aの駆動信号生成を停止し(ステップS16)、第1のインバータ5aによる電力変換動作を停止させる。このとき、第1の駆動信号生成部7aは、第1のインバータ5aを構成する全てのスイッチング素子がオフ状態となるように制御する。
なお、図4に示す例のステップS14において、第1の駆動信号生成部7aは、第2の駆動信号生成部7bから第2の電圧検出値Vdc2を取得することとしたが、第2の電圧検出値Vdc2を第2の電圧検出回路8bから直接取得する構成としてもよい。
また、上述したように、第2の駆動信号生成部7bは、第1の駆動信号生成部7aと同様の動作を実行して故障を検出し、第2のインバータ5bによる電力変換動作を停止させるとしたが、故障の検出は第1の駆動信号生成部7aまたは第2の駆動信号生成部7bのみが行うようにしてもよい。例えば、第1の駆動信号生成部7aのみが故障の検出を行う場合、図4に示すステップS13を省略し、第1の駆動信号生成部7aは、ステップS15で故障を検出すると、すなわち、第1の電圧検出値Vdc1と第2の電圧検出値Vdc2との差分の絶対値が閾値Vlimよりも大きいと判定すると、故障の検出を第2の駆動信号生成部7bに通知するとともに、ステップS16を実行する。第2の駆動信号生成部7bは、第1の駆動信号生成部7aから故障を検出した旨の通知を受けると、第2のインバータ5bの駆動信号生成を停止し、第2のインバータ5bによる電力変換動作を停止させる。
以上説明したように、本実施の形態にかかる電力変換装置100は、交流電力を整流するコンバータ2と、コンバータ2から出力される直流電力を接続される負荷を駆動するための交流電力に変換する第1のインバータ5aおよび第2のインバータ5bと、第1のインバータ5aの入力部の電圧値である第1の電圧検出値Vdc1を取得する第1の電圧検出回路8aと、第1の電圧検出値Vdc1に基づいて、第1のインバータ5aに対する駆動信号を生成し、電圧異常を検出した場合には第1のインバータ5aの動作を停止させる第1の駆動信号生成部7aと、第2のインバータ5bの入力部の電圧値である第2の電圧検出値Vdc2を取得する第2の電圧検出回路8bと、第2の電圧検出値Vdc2に基づいて第2のインバータ5bに対する駆動信号を生成し、電圧異常を検出した場合には第2のインバータ5bの動作を停止させる第2の駆動信号生成部7bと、を備える。第1の電圧検出回路8aは、第1の電圧検出値Vdc1が定められた閾値よりも大きい場合に電圧異常と判定し、第2の電圧検出回路8bは、第2の電圧検出値Vdc2が定められた閾値よりも大きい場合に電圧異常と判定する。また、第1の電圧検出回路8aおよび第2の電圧検出回路8bは、電圧検出値をフィルタリングするフィルタ回路を含み、それぞれのフィルタ回路は時定数が異なる。第1の電圧検出回路8aが有するフィルタ回路の時定数および第2の電圧検出回路8bが有するフィルタ回路の時定数は、コンバータ2と第1のインバータ5aとの間の配線インピーダンス、および、コンバータ2と第2のインバータ5bとの間の配線インピーダンスに基づいて決定される。
本実施の形態にかかる電力変換装置100は、第1の電圧検出回路8aおよび第2の電圧検出回路8bのそれぞれが有するフィルタ回路の時定数を異なる値に設定することで、コンバータ2と第1のインバータ5aおよび第2のインバータ5bそれぞれとの間の配線インピーダンスの差の影響を抑制して信頼性の高い動作を実現することができる。
なお、図1に示す例では、電力変換装置100が接続される交流電源1を三相交流電源としたが、単相交流電源としてもよい。また、コンバータ2と主回路コンデンサ4とを接続する直流母線上にリアクトル3(直流リアクトル)を設ける構成を示したが、交流電源1とコンバータ2とを接続する電源配線上に交流リアクトルを設けてもよい。また、主回路コンデンサ4を電解コンデンサとする例を記載したが、フィルムコンデンサで主回路コンデンサ4を構成してもよい。
実施の形態2.
図5は、実施の形態2にかかる電力変換装置100aの構成例を示す図である。電力変換装置100aは、実施の形態1にかかる電力変換装置100と同様に、コンバータ2、リアクトル3、主回路コンデンサ4、第1のインバータ5a、第2のインバータ5b、第1の駆動信号生成部7a、第2の駆動信号生成部7b、第1の電圧検出回路8a、および、第2の電圧検出回路8bを備え、交流電源1が出力する三相交流電力を変換して第1のモータ6aおよび第2のモータ6bのそれぞれを駆動するための三相交流電力を生成する。
図5は、実施の形態2にかかる電力変換装置100aの構成例を示す図である。電力変換装置100aは、実施の形態1にかかる電力変換装置100と同様に、コンバータ2、リアクトル3、主回路コンデンサ4、第1のインバータ5a、第2のインバータ5b、第1の駆動信号生成部7a、第2の駆動信号生成部7b、第1の電圧検出回路8a、および、第2の電圧検出回路8bを備え、交流電源1が出力する三相交流電力を変換して第1のモータ6aおよび第2のモータ6bのそれぞれを駆動するための三相交流電力を生成する。
実施の形態2にかかる電力変換装置100aは、第1のインバータ5a、第1の駆動信号生成部7aおよび第1の電圧検出回路8aを含む第1の電力変換回路を第1の基板10aに実装し、第2のインバータ5b、第2の駆動信号生成部7bおよび第2の電圧検出回路8bを含む第2の電力変換回路を第1の基板10aとは別個の第2の基板10bに実装する点が、実施の形態1にかかる電力変換装置100と異なる。
このように、インバータと関連する周辺の回路とで構成される2系統の電力変換回路をそれぞれ別の基板に実装することにより、実施の形態1にかかる電力変換装置100と同様の効果が得られ、さらに、それぞれの電力変換回路上の信号同士が干渉することが無くなるので、各基板に実装された電力変換回路の誤動作を防止して動作の信頼性をさらに向上させることができる。
実施の形態3.
本実施の形態では、実施の形態1および2で説明した各電力変換装置が適用される装置について説明する。一例として、実施の形態1で説明した電力変換装置100を適用して実現される空気調和装置について説明する。
本実施の形態では、実施の形態1および2で説明した各電力変換装置が適用される装置について説明する。一例として、実施の形態1で説明した電力変換装置100を適用して実現される空気調和装置について説明する。
図6は、実施の形態3にかかる空気調和装置200の構成例を示す図である。実施の形態3にかかる空気調和装置200は、実施の形態1で説明した電力変換装置100を備える。電力変換装置100は交流電源1に接続される。なお、電力変換装置100を実施の形態2で説明した電力変換装置100aに置き換えてもよい。
また、空気調和装置200は、圧縮機60を構成する圧縮機モータ6cおよび圧縮要素61と、ファン62を回転させるファンモータ6dと、圧縮要素61とともに冷凍サイクル110を構成する四方弁121、熱源側熱交換器122、膨張装置131および負荷側熱交換器132と、を備える。電力変換装置100、圧縮機60、ファンモータ6d、ファン62、四方弁121および熱源側熱交換器122は、空気調和装置200の室外機120に設けられる。膨張装置131および負荷側熱交換器132は空気調和装置200の室内機130に設けられる。例えば、圧縮機モータ6cが図1に示す第1のモータ6aに相当し、ファンモータ6dが図1に示す第2のモータ6bに相当する。なお、冷凍サイクル110の構成は、図6に示したものに限定されない。図6では、周知の構成例を示している。
空気調和装置200に適用される電力変換装置100において、ファンモータ6dが接続される側のインバータの入力電圧を検出する電圧検出回路が備えるフィルタの時定数は、圧縮機モータ6cが接続される側のインバータの入力電圧を検出する電圧検出回路が備えるフィルタの時定数よりも大きくなるように設定される。また、第1の駆動信号生成部7aおよび第2の駆動信号生成部7bは同じ閾値を用いて過電圧異常を検出する。
このような構成とすることで、空気調和装置200においては、電力変換装置100,100aの異常時における各インバータの入力電圧の過渡的な変化量が同じであった場合、フィルタ時定数の小さい圧縮機60側の第1のインバータ5aの動作が先に停止する。このため、過電圧異常の保護動作を実行し、圧縮機モータ6cを駆動させる第1のインバータ5aの動作が停止してもファンモータ6dを駆動させる第2のインバータ5bの動作は継続し、ファンモータ6dの回転動作も継続するので、圧縮機60が停止してもファン62が発生させる風によって電力変換装置100,100aの冷却を継続でき、第1のインバータ5aを構成するスイッチング素子などの電子部品を保護できる。
また、本実施の形態にかかる空気調和装置200は、電力変換装置100または100aにおいて保護動作が誤作動することで空気調和装置200による空気調和動作が異常停止するリスクを低減することができ、ユーザーの快適性を向上させることができる。
実施の形態4.
実施の形態3にかかる空気調和装置200の電力変換装置100および100aにおいては、コンバータ2と第1のインバータ5aおよび第2のインバータ5bとの間の配線インピーダンスの差の影響を、第1の電圧検出回路8aおよび第2の電圧検出回路8bのそれぞれが備えるフィルタ回路の時定数を異なる値に設定することで吸収することとしたが、他の方法を用いて吸収するようにしてもよい。
実施の形態3にかかる空気調和装置200の電力変換装置100および100aにおいては、コンバータ2と第1のインバータ5aおよび第2のインバータ5bとの間の配線インピーダンスの差の影響を、第1の電圧検出回路8aおよび第2の電圧検出回路8bのそれぞれが備えるフィルタ回路の時定数を異なる値に設定することで吸収することとしたが、他の方法を用いて吸収するようにしてもよい。
例えば、第1の駆動信号生成部7aおよび第2の駆動信号生成部7bのそれぞれが過電圧異常の判定に用いる閾値を異なる設定とすることで配線インピーダンスの差の影響を吸収するようにしてもよい。この場合、第1の電圧検出回路8aが備えるフィルタ回路の時定数と第2の電圧検出回路8bが備えるフィルタ回路の時定数とを同じ設定としてもよいし、異なる設定としてもよい。すなわち、コンバータ2と第1のインバータ5aおよび第2のインバータ5bとの間の配線インピーダンスの差の影響を、各電圧検出回路が備えるフィルタ回路の時定数および各駆動信号生成部が過電圧異常の判定に用いる閾値の少なくとも一方を異なる設定とすることで吸収するようにしてもよい。
第1の駆動信号生成部7aおよび第2の駆動信号生成部7bのそれぞれが過電圧異常の判定に用いる閾値を異なる設定とすることでコンバータ2と第1のインバータ5aおよび第2のインバータ5bとの間の配線インピーダンスの差の影響を吸収する場合、ファンモータ6dが接続されるインバータの駆動信号を生成する駆動信号生成部での過電圧異常の判定に用いる閾値が、圧縮機モータ6cが接続されるインバータの駆動信号を生成する駆動信号生成部での過電圧異常の判定に用いる閾値よりも大きくなるように設定する。
各駆動信号生成部(第1の駆動信号生成部7a、第2の駆動信号生成部7b)が過電圧異常の判定に用いる閾値は、コンバータ2と第1のインバータ5aおよび第2のインバータ5bとの間の配線インピーダンスに基づいて決定する。
本実施の形態では、実施の形態1および2で説明した電力変換装置100および100aを空気調和機に適用する場合を前提とし、各電圧検出回路が有するフィルタ回路の時定数および各駆動信号生成部が過電圧異常の判定に用いる閾値の少なくとも一方を調整することで、コンバータ2から各インバータの入力部までの各配線インピーダンスによる動作特性への影響を低減することについて説明したがこれに限定されない。他の装置(空気調和装置以外の装置)に電力変換装置100および100aを適用する場合も同様に、各電圧検出回路が有するフィルタ回路の時定数および各駆動信号生成部が過電圧異常の判定に用いる閾値の少なくとも一方を調整することで、配線インピーダンスによる動作特性への影響を低減することが可能である。
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、変更することも可能である。
1 交流電源、2 コンバータ、3 リアクトル、4 主回路コンデンサ、5a 第1のインバータ、5b 第2のインバータ、6a 第1のモータ、6b 第2のモータ、6c 圧縮機モータ、6d ファンモータ、7a 第1の駆動信号生成部、7b 第2の駆動信号生成部、8a 第1の電圧検出回路、8b 第2の電圧検出回路、10a 第1の基板、10b 第2の基板、60 圧縮機、61 圧縮要素、62 ファン、81 抵抗分圧回路、82 RC回路、100,100a 電力変換装置、110 冷凍サイクル、120 室外機、121 四方弁、122 熱源側熱交換器、130 室内機、131 膨張装置、132 負荷側熱交換器、200 空気調和装置。
Claims (7)
- 交流電源から供給される交流電力を整流するコンバータと、
前記コンバータが出力する直流電力を平滑化する主回路コンデンサの両端に接続される第1のインバータおよび第2のインバータと、
前記第1のインバータへの入力電圧を検出し、検出値をフィルタリングして第1の電圧検出値として出力する第1の電圧検出回路と、
前記第2のインバータへの入力電圧を検出し、検出値をフィルタリングして第2の電圧検出値として出力する第2の電圧検出回路と、
前記第1の電圧検出値に基づいて、前記第1のインバータの駆動信号生成動作、および、異常発生時の前記第1のインバータの保護動作を実行する第1の駆動信号生成部と、
前記第2の電圧検出値に基づいて、前記第2のインバータの駆動信号生成動作、および、異常発生時の前記第2のインバータの保護動作を実行する第2の駆動信号生成部と、
を備え、
前記第1の電圧検出回路および前記第2の電圧検出回路のそれぞれにおいて前記フィルタリングを行うフィルタ回路の時定数、および、第1の駆動信号生成部および前記第2の駆動信号生成部のそれぞれにおける異常検出処理で用いる閾値の少なくとも一方が、前記コンバータと前記第1のインバータおよび前記第2のインバータのそれぞれとの間の配線インピーダンスに基づいて設定される電力変換装置。 - 前記第1の駆動信号生成部および前記第2の駆動信号生成部は、前記第1の電圧検出値と前記第2の電圧検出値との差分に基づいて、前記第1のインバータおよび前記第2のインバータの異常を検出する機能をさらに有し、前記差分に基づいて異常を検出した場合、前記第1のインバータおよび前記第2のインバータの動作を停止させる、
請求項1に記載の電力変換装置。 - 前記第1の電圧検出回路、前記第1の駆動信号生成部および前記第1のインバータを第1の基板に実装し、前記第2の電圧検出回路、前記第2の駆動信号生成部および前記第2のインバータを前記第1の基板とは異なる第2の基板に実装する、
請求項1または2に記載の電力変換装置。 - 前記第1の電圧検出回路および前記第2の電圧検出回路のそれぞれが有する前記フィルタ回路の時定数を前記配線インピーダンスに基づいて設定する場合、
前記コンバータと前記第1のインバータとの間の配線インピーダンスが前記コンバータと前記第2のインバータとの間の配線インピーダンスよりも大きい場合に、前記第1の電圧検出回路が有するフィルタ回路の時定数が前記第2の電圧検出回路が有するフィルタ回路の時定数よりも小さくなるように設定し、前記コンバータと前記第1のインバータとの間の配線インピーダンスが前記コンバータと前記第2のインバータとの間の配線インピーダンスよりも小さい場合には、前記第1の電圧検出回路が有するフィルタ回路の時定数が前記第2の電圧検出回路が有するフィルタ回路の時定数よりも大きくなるように設定する、
請求項1から3のいずれか一つに記載の電力変換装置。 - 第1の駆動信号生成部および前記第2の駆動信号生成部のそれぞれにおける異常検出処理で用いる閾値を前記配線インピーダンスに基づいて設定する場合、
前記コンバータと前記第1のインバータとの間の配線インピーダンスが前記コンバータと前記第2のインバータとの間の配線インピーダンスよりも大きい場合に、前記第1の駆動信号生成部における異常検出処理で用いる閾値が、前記第2の駆動信号生成部における異常検出処理で用いる閾値よりも小さくなるように設定し、前記コンバータと前記第1のインバータとの間の配線インピーダンスが前記コンバータと前記第2のインバータとの間の配線インピーダンスよりも小さい場合には、前記第1の駆動信号生成部における異常検出処理で用いる閾値が、前記第2の駆動信号生成部における異常検出処理で用いる閾値よりも大きくなるように設定する、
請求項1から4のいずれか一つに記載の電力変換装置。 - 請求項1から3のいずれか一つに記載の電力変換装置を備える空気調和装置であって、
前記第1のインバータが圧縮機に設けられた圧縮機モータを駆動し、前記第2のインバータがファンを回転されるファンモータを駆動し、前記第2の電圧検出回路が有するフィルタ回路の時定数が前記第1の電圧検出回路が有するフィルタ回路の時定数よりも大きくなるように設定する空気調和装置。 - 請求項1から3のいずれか一つに記載の電力変換装置を備える空気調和装置であって、
前記第1のインバータが圧縮機に設けられた圧縮機モータを駆動し、前記第2のインバータがファンを回転されるファンモータを駆動し、前記第2の駆動信号生成部における異常検出処理で用いる閾値が前記第1の駆動信号生成部における異常検出処理で用いる閾値よりも大きくなるように設定する空気調和装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2022/035362 WO2024062592A1 (ja) | 2022-09-22 | 2022-09-22 | 電力変換装置および空気調和装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2022/035362 WO2024062592A1 (ja) | 2022-09-22 | 2022-09-22 | 電力変換装置および空気調和装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2024062592A1 true WO2024062592A1 (ja) | 2024-03-28 |
Family
ID=90454014
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2022/035362 WO2024062592A1 (ja) | 2022-09-22 | 2022-09-22 | 電力変換装置および空気調和装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
WO (1) | WO2024062592A1 (ja) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05328732A (ja) * | 1992-05-25 | 1993-12-10 | Toshiba Corp | 電力変換装置の配列方法 |
JPH1094260A (ja) * | 1996-09-12 | 1998-04-10 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | インバータ装置の並列接続装置 |
JP2008005673A (ja) * | 2006-06-26 | 2008-01-10 | Nippon Reliance Kk | インバータの並列運転を行う電力変換装置及び電力変換方法 |
WO2017022084A1 (ja) * | 2015-08-04 | 2017-02-09 | 三菱電機株式会社 | インバータ制御装置および空気調和機 |
-
2022
- 2022-09-22 WO PCT/JP2022/035362 patent/WO2024062592A1/ja unknown
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05328732A (ja) * | 1992-05-25 | 1993-12-10 | Toshiba Corp | 電力変換装置の配列方法 |
JPH1094260A (ja) * | 1996-09-12 | 1998-04-10 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | インバータ装置の並列接続装置 |
JP2008005673A (ja) * | 2006-06-26 | 2008-01-10 | Nippon Reliance Kk | インバータの並列運転を行う電力変換装置及び電力変換方法 |
WO2017022084A1 (ja) * | 2015-08-04 | 2017-02-09 | 三菱電機株式会社 | インバータ制御装置および空気調和機 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5482840B2 (ja) | 電源装置 | |
AU2013219020B2 (en) | Power supply control device | |
JP4057260B2 (ja) | 電源回路、電源システム、および電子装置 | |
AU2019245978B2 (en) | Power source quality management system and air conditioning apparatus | |
JP6930336B2 (ja) | 電源回路および音響機器 | |
JP3424539B2 (ja) | 電源高調波抑制装置 | |
KR102374725B1 (ko) | 인버터 회로 및 이를 이용한 공기조화기 및 냉장고 | |
JP4869284B2 (ja) | 交流直流変換装置、並びにこの交流直流変換装置を用いた圧縮機駆動装置、圧縮機及び空気調和機 | |
WO2024062592A1 (ja) | 電力変換装置および空気調和装置 | |
JP2014171370A (ja) | モータ駆動制御装置、空気調和機、換気扇およびヒートポンプ式給湯器 | |
JP2017009212A (ja) | 空気調和機 | |
JP2006292324A (ja) | 空気調和装置 | |
US20150354579A1 (en) | Hermetic compressor driving device | |
JP6106981B2 (ja) | 電子回路装置 | |
JP2006109670A (ja) | 三相欠相検出回路 | |
JP2019007709A (ja) | 電子機器 | |
KR20180088174A (ko) | 전원 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기 | |
KR102679487B1 (ko) | 부하공유 병렬구조의 ac-dc 컨버터 | |
WO2012114626A1 (ja) | 電源回路およびヒートポンプユニット | |
JP7044984B2 (ja) | 電源品質管理システムならびに空気調和装置 | |
WO2017047123A1 (ja) | 空気調和機および空気調和機の制御方法 | |
WO2024084679A1 (ja) | 電動機駆動装置および空気調和機 | |
CN215498271U (zh) | 一种直流供电电源的控制装置和空调 | |
JP2014027798A (ja) | 電力変換装置 | |
JP7095555B2 (ja) | 空気調和機 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 22959556 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |