DE112019006992T5 - DC power supply device, power conversion device, and refrigeration cycle device - Google Patents

DC power supply device, power conversion device, and refrigeration cycle device Download PDF

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Abstract

Eine Gleichstromversorgungsvorrichtung 50 umfasst: eine Gleichrichtschaltung (3), die eine Mehrzahl von MOSFETs umfasst, die im Inneren jeweils eine parasitäre Diode aufweisen, wobei die MOSFETs zu einer Brücke verbunden sind, wobei die Gleichrichtschaltung (3) über eine Drossel (2) mit einer Wechselstromversorgung (1) verbunden ist; einen Kondensator (4), der zwischen den Ausgangsanschlüssen der Gleichrichtschaltung (3) angeschlossen ist; eine Versorgungsspannungsnulldurchgangsdetektionsschaltung (7), die eine Polarität der Versorgungsspannung detektiert, die eine Ausgangsspannung der Wechselstromversorgung (1) ist; und eine Gleichstromdetektionsschaltung (9), die einen ersten Strom detektiert, der durch die Gleichrichtschaltung (3) fließt. Eine Steuereinheit (11) weist auf: einen ersten Betriebsmodus, in dem synchrone Gleichrichtung durchgeführt wird, um einen oder mehrere der MOSFETs zu einem Zeitpunkt anzuschalten, zu dem ein Strom in die gleiche Richtung fließt wie in der parasitären Diode; und einen zweiten Betriebsmodus, in dem einer oder mehrere der MOSFETs PWM-gesteuert werden, um eine Spannung an dem Kondensator (4) zu steigern, und wobei die Steuereinheit (11) den ersten Betriebsmodus während niedrigen Leistungsverbrauchs aktiviert und den zweiten Betriebsmodus während hohen Leistungsverbrauchs aktiviert.A DC power supply device 50 comprises: a rectifying circuit (3) comprising a plurality of MOSFETs each having a parasitic diode inside, the MOSFETs being connected to form a bridge, the rectifying circuit (3) being connected to a AC power supply (1) is connected; a capacitor (4) connected between the output terminals of the rectifying circuit (3); a supply voltage zero crossing detection circuit (7) that detects a polarity of the supply voltage that is an output voltage of the AC power supply (1); and a direct current detection circuit (9) that detects a first current flowing through the rectifying circuit (3). A control unit (11) has: a first operating mode in which synchronous rectification is performed in order to turn on one or more of the MOSFETs at a point in time at which a current flows in the same direction as in the parasitic diode; and a second operating mode in which one or more of the MOSFETs are PWM-controlled in order to increase a voltage on the capacitor (4), and wherein the control unit (11) activates the first operating mode during low power consumption and the second operating mode during high power consumption activated.

Description

Bereicharea

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gleichstromversorgungsvorrichtung, die Wechselstrom (AC) in Gleichstrom (DC) umwandelt und Gleichstrom ausgibt, eine Leistungswandlungsvorrichtung, die die Gleichstromversorgungsvorrichtung umfasst, und eine Kühlkreislaufvorrichtung, die die Leistungswandlungsvorrichtung umfasst.The present invention relates to a direct current power supply device that converts alternating current (AC) to direct current (DC) and outputs direct current, a power conversion device including the DC power supply device, and a refrigeration cycle device including the power conversion device.

Hintergrundbackground

Die unten angegebene Patentliteratur 1 offenbart eine Gleichstromversorgungsvorrichtung, die eine synchrone Gleichrichtung genannte Technik verwendet, um Verluste zu reduzieren.Patent Literature 1 given below discloses a DC power supply device using a technique called synchronous rectification to reduce loss.

ZitierungslisteList of citations

PatentliteraturPatent literature

Patentliteratur 1: offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2015-208109 Patent Literature 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-208109

Überblickoverview

Technisches ProblemTechnical problem

Die Patentliteratur 1 zielt jedoch darauf ab, einen Umschaltverlust aufgrund eines in einer Diode erzeugten Reverse-Recovery-Stroms zu reduzieren, und eine Anwendung auf ein Produkt mit einem breiteren Bereich an Leistungsverbrauch wurde nicht beachtet. Die in Patentliteratur 1 offenbarte Technik ist deshalb ungenügend im Hinblick auf die Verbesserung der Effizienz des Leistungsverbrauchs, was sich als problematisch herausgestellt hat.However, Patent Literature 1 aims to reduce a switching loss due to a reverse recovery current generated in a diode, and its application to a product having a wider range of power consumption has not been considered. The technique disclosed in Patent Literature 1 is therefore insufficient in terms of improving the power consumption efficiency, which has been found to be problematic.

Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der obigen Umstände getätigt, und es ist ein Ziel derselben, eine Gleichstromversorgungsvorrichtung bereitzustellen, die für ein Produkt mit einem breiteren Bereich an Leistungsverbrauch verwendbar ist und die Effizienz im Hinblick auf den Leistungsverbrauch zu verbessern.The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a DC power supply apparatus which is applicable to a product having a wider range of power consumption and to improve efficiency in terms of power consumption.

Lösung des Problemsthe solution of the problem

Um das oben genannte Problem zu lösen und das Ziel zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung eine Gleichstromversorgung bereit, welche umfasst: einen Gleichrichter, welcher eine Mehrzahl von Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren umfasst, welche in ihrem Inneren eine parasitäre Diode haben, wobei die Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren als Brücke miteinander verbunden sind, wobei die Gleichrichtschaltung über eine Drossel mit einer Wechselstromversorgung verbunden ist; einen Kondensator, der zwischen Ausgangsanschlüssen der Gleichrichtschaltung angeschlossen ist; einen ersten Detektor, um eine Polarität oder Phase einer Versorgungsspannung zu detektieren, die eine Ausgangsspannung der Wechselstromversorgung ist; einen ersten Stromdetektor, um einen ersten Strom zu detektieren, der durch die Gleichrichtschaltung fließt; und eine Steuerungseinheit, welche aufweist: einen ersten Betriebsmodus, in dem synchrone Gleichrichtung durchgeführt wird, um einen oder mehrere der Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren zu einem Zeitpunkt umzuschalten, zu dem ein Strom in die gleiche Richtung fließt wie in der parasitären Diode; und einen zweiten Betriebsmodus, in dem einer oder mehrere der Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren pulsweitenmoduliert werden, um eine Spannung an dem Kondensator zu steigern (zu „boosten“), wobei die Steuerungseinheit dazu konfiguriert ist, den ersten Betriebsmodus während geringen Leistungsverbrauchs zu aktivieren und den zweiten Betriebsmodus während hohen Leistungsverbrauchs zu aktivieren.In order to solve the above problem and achieve the object, the present invention provides a DC power supply comprising: a rectifier comprising a plurality of metal-oxide-semiconductor field effect transistors having a parasitic diode inside them, wherein the metal-oxide-semiconductor field effect transistors are connected to one another as a bridge, the rectifying circuit being connected to an AC power supply via a choke; a capacitor connected between output terminals of the rectifying circuit; a first detector for detecting a polarity or phase of a supply voltage which is an output voltage of the AC power supply; a first current detector to detect a first current flowing through the rectifying circuit; and a control unit comprising: a first operation mode in which synchronous rectification is performed to switch one or more of the metal-oxide-semiconductor field effect transistors at a time when a current flows in the same direction as that in the parasitic diode; and a second operating mode in which one or more of the metal-oxide-semiconductor field effect transistors are pulse-width modulated in order to increase (“boost”) a voltage across the capacitor, the control unit being configured to activate the first operating mode during low power consumption activate and activate the second operating mode during high power consumption.

Vorteilhafte Wirkungen der ErfindungAdvantageous Effects of the Invention

Die Gleichstromversorgungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine vorteilhafte Wirkung dahingehend erreichen, dass sie für ein Produkt verwendbar ist, welches einen weiten Bereich an Leistungsverbrauch aufweist und in der Lage ist, die Effizienz in Abhängigkeit von dem Leistungsverbrauch zu verbessern.The DC power supply device according to the present invention can achieve an advantageous effect in that it is applicable to a product which has a wide range of power consumption and is capable of improving the efficiency depending on the power consumption.

FigurenlisteFigure list

  • 1 ist ein Diagramm, welches eine Konfiguration einer Motortreibervorrichtung zeigt, die eine Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform umfasst. 1 Fig. 13 is a diagram showing a configuration of a motor driving device including a power conversion device according to the first embodiment.
  • 2 ist ein erstes Diagramm, welches verwendet wird, um den Betrieb eines Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistors (MOSFET) in einer Gleichstromversorgungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zu erläutern. 2 Fig. 13 is a first diagram used to explain the operation of a metal-oxide-semiconductor field effect transistor (MOSFET) in a DC power supply device according to the first embodiment.
  • 3 ist ein zweites Diagramm, um den Betrieb eines MOSFETs in der Gleichstromversorgungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zu erläutern. 3 Fig. 13 is a second diagram for explaining the operation of a MOSFET in the DC power supply device according to the first embodiment.
  • 4 ist ein Blockdiagramm, welches ein Beispiel einer Hardwarekonfiguration zeigt, durch die die Funktion der Steuerungseinheit in 1 implementiert ist. 4th FIG. 13 is a block diagram showing an example of a hardware configuration by which the function of the control unit in FIG 1 is implemented.
  • 5 ist ein Blockdiagramm, welches andere Beispiele einer Hardwarekonfiguration zeigt, durch die die Funktion der Steuerungseinheit in 1 implementiert ist. 5 FIG. 13 is a block diagram showing other examples of hardware configuration by which the function of the control unit in FIG 1 is implemented.
  • 6 ist ein Diagramm, welches erste Betriebskurvenformen zeigt, die an den Schaltelementen einer Gleichrichtschaltung in der ersten Ausführungsform auftreten. 6th FIG. 13 is a diagram showing first operating waveforms obtained from Switching elements of a rectifying circuit occur in the first embodiment.
  • 7 ist ein Diagramm, welches zweite Betriebskurvenformen zeigt, die an den Schaltelementen der Gleichrichtschaltung in der ersten Ausführungsform auftreten. 7th Fig. 13 is a diagram showing second operating waveforms appearing on the switching elements of the rectifying circuit in the first embodiment.
  • 8 ist ein Diagramm, welches dritte Betriebskurvenformen zeigt, die an den Schaltelementen der Gleichrichtschaltung in der ersten Ausführungsform auftreten. 8th Fig. 13 is a diagram showing third operating waveforms appearing on the switching elements of the rectifying circuit in the first embodiment.
  • 9 ist ein Diagramm, welches vierte Betriebskurvenformen zeigt, die an den Schaltelementen der Gleichrichtschaltung in der ersten Ausführungsform auftreten. 9 Fig. 13 is a diagram showing fourth operating waveforms appearing on the switching elements of the rectifying circuit in the first embodiment.
  • 10 ist ein Diagramm, welches verwendet wird, um Betriebsmoden in der Steuerungseinheit gemäß der ersten Ausführungsform zu erläutern. 10 Fig. 13 is a diagram used to explain modes of operation in the control unit according to the first embodiment.
  • 11 ist ein Schaltungsdiagramm, welches eine Schaltungskonfiguration von Treiberschaltungen in einer Gleichrichtschaltung gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt. 11th Fig. 13 is a circuit diagram showing a circuit configuration of driver circuits in a rectifying circuit according to a second embodiment.
  • 12 ist ein Diagramm, welches Betriebskurvenformen in einem Lademodus in der zweiten Ausführungsform zeigt. 12th Fig. 13 is a diagram showing operation waveforms in a charging mode in the second embodiment.
  • 13 ist ein Diagramm, welches Betriebskurvenformen zeigt, die in Bezug zu einer Gleichrichtschaltung in einer dritten Ausführungsform stehen. 13th Fig. 13 is a diagram showing operation waveforms related to a rectifying circuit in a third embodiment.
  • 14 ist ein Diagramm, welches Betriebskurvenformen zeigt, die in Bezug zu einer Gleichrichtschaltung in einer vierten Ausführungsform stehen. 14th Fig. 13 is a diagram showing operation waveforms related to a rectifying circuit in a fourth embodiment.
  • 15 ist ein Diagramm, welches verwendet wird, um einen Zeitablauf zu erläutern, wenn in der vierten Ausführungsform Gleichstrom detektiert wird. 15th Fig. 13 is a diagram used to explain timing when direct current is detected in the fourth embodiment.
  • 16 ist ein Diagramm, welches erste Betriebskurvenformen zeigt, die an Schaltelementen der Gleichrichtschaltung in der vierten Ausführungsform auftreten. 16 Fig. 13 is a diagram showing first operating waveforms appearing on switching elements of the rectifying circuit in the fourth embodiment.
  • 17 ist ein Diagramm, welches zweite Betriebskurvenformen zeigt, die an Schaltelementen der Gleichrichtschaltung in der vierten Ausführungsform auftreten. 17th Fig. 13 is a diagram showing second operating waveforms appearing on switching elements of the rectifying circuit in the fourth embodiment.
  • 18 ist ein Diagramm, welches eine Konfiguration einer Motortreibervorrichtung mit einer Leistungswandlungsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform zeigt. 18th Fig. 13 is a diagram showing a configuration of a motor drive device having a power conversion device according to a fifth embodiment.
  • 19 ist ein Diagramm, welches eine Konfiguration einer Motortreibervorrichtung mit einer Leistungswandlungsvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform zeigt. 19th Fig. 13 is a diagram showing a configuration of a motor driving device having a power conversion device according to a sixth embodiment.
  • 20 ist ein Diagramm, welches eine Konfiguration einer Motortreibervorrichtung mit einer Leistungswandlungsvorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform zeigt. 20th FIG. 13 is a diagram showing a configuration of a motor drive device having a power conversion device according to a seventh embodiment.
  • 21 ist ein Diagramm, welches eine beispielhafte Konfiguration einer Kühlkreislaufvorrichtung gemäß einer achten Ausführungsform zeigt. 21 FIG. 13 is a diagram showing an exemplary configuration of a refrigeration cycle device according to an eighth embodiment.

Beschreibung von AusführungsformenDescription of embodiments

Eine Gleichstromversorgungsvorrichtung, eine Leistungswandlungsvorrichtung und eine Kühlkreislaufvorrichtung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen nun im Detail beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht notwendigerweise durch die folgenden Ausführungsformen beschränkt.A DC power supply device, a power conversion device, and a refrigeration cycle device according to embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is not necessarily limited by the following embodiments.

Erste Ausführungsform.First embodiment.

1 ist ein Diagramm, welches eine Konfiguration einer Motortreibervorrichtung zeigt, die eine Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform umfasst. Die Motortreibervorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform in 1 umfasst eine Drossel 2, eine Gleichrichtschaltung 3, einen Kondensator 4, eine Wechselrichterschaltung 5, eine Versorgungsspannungsnulldurchgangsdetektionsschaltung 7, eine Gleichspannungsdetektionsschaltung 8, Gleichstromdetektionsschaltungen 9 und 10 und eine Steuereinheit 11. Unter diesen Komponenten bilden die Drossel 2, die Gleichrichtschaltung 3, der Kondensator 4, die Versorgungsspannungsnulldurchgangsdetektionsschaltung 7, die Gleichspannungsdetektionsschaltung 8 und die Steuereinheit 11 eine Gleichspannungsversorgungsvorrichtung 50 gemäß der ersten Ausführungsform. Zudem bilden die Gleichspannungsversorgungsvorrichtung 50, die Wechselrichterschaltung 5, die Gleichstromdetektionsschaltung 10 und die Steuereinheit 11 eine Leistungswandlungsvorrichtung 70 gemäß der ersten Ausführungsform. In 1 ist die Steuereinheit 11 als eine gemeinsame Steuereinheit konfiguriert, die sowohl die Gleichrichtschaltung 3 als auch die Wechselrichterschaltung 5 steuert, sie kann aber auch als zwei Steuereinheiten konfiguriert sein, die die Gleichrichtschaltung 3 und die Wechselrichterschaltung 5 separat steuern. Die Drossel 2 kann aus Sicht der Gleichstromversorgungsvorrichtung 50 eine externe Komponente sein. Obwohl der Kondensator 4 in diesem Beispiel eine Komponente der Gleichstromversorgungsvorrichtung 50 ist, kann der Kondensator 4 eine Komponente der Wechselrichterschaltung 5 sein. 1 Fig. 13 is a diagram showing a configuration of a motor driving device including a power conversion device according to the first embodiment. The motor driver device 100 according to the first embodiment in 1 includes a throttle 2 , a rectifying circuit 3 , a capacitor 4th , an inverter circuit 5 , a supply voltage zero crossing detection circuit 7th , a DC voltage detection circuit 8th , DC detection circuits 9 and 10 and a control unit 11th . Among these components make up the throttle 2 who have favourited the rectification circuit 3 , the capacitor 4th , the supply voltage zero crossing detection circuit 7th , the DC voltage detection circuit 8th and the control unit 11th a DC power supply device 50 according to the first embodiment. In addition, form the DC voltage supply device 50 , the inverter circuit 5 , the DC detection circuit 10 and the control unit 11th a power conversion device 70 according to the first embodiment. In 1 is the control unit 11th configured as a common control unit that includes both the rectification circuit 3 as well as the inverter circuit 5 controls, but it can also be configured as two control units that control the rectification circuit 3 and the inverter circuit 5 control separately. The thrush 2 can from the point of view of the DC power supply device 50 be an external component. Although the capacitor 4th in this example a component of the DC power supply device 50 is, the capacitor can 4th a component of the inverter circuit 5 be.

Die Gleichrichtschaltung 3 umfasst Schaltelemente SW3-1 bis SW3-4, welche MOSFETs sind, und sie ist über die Drossel 2 an die Wechselstromversorgung 1 angeschlossen. Die vier Schaltelemente SW3-1 bis SW3-4 sind in Brückenschaltung verbunden, und die Schaltelemente SW3-1 bis SW3-4 haben parasitäre Dioden D3-1 bis D3-4 innerhalb derselben. Von den Schaltelementen SW3-1 bis SW3-4 können die Schaltelemente SW3-1 und SW3-2 als „Schaltelemente des oberen Arms“ oder einfach als der „obere Arm“ bezeichnet werden. Ähnlich können die Schaltelemente SW3-3 und SW3-4 als „Schaltelemente des oberen Arms“ oder einfach „oberer Arm“ bezeichnet werden. Ein Satz von Schaltelementen SW3-1 und SW3-3 und ein weiterer Satz von Schaltelementen SW3-2 und SW3-4 können jeweils als „obere und untere Arme“ bezeichnet werden.The rectification circuit 3 includes switching elements SW3-1 to SW3-4 which MOSFETs are and she's about the throttle 2 to the AC power supply 1 connected. The four switching elements SW3-1 to SW3-4 are connected in a bridge circuit, and the switching elements SW3-1 to SW3-4 have parasitic diodes D3-1 until D3-4 within the same. From the switching elements SW3-1 to SW3-4 can the switching elements SW3-1 and SW3-2 may be referred to as the "switching elements of the upper arm" or simply the "upper arm". The switching elements SW3-3 and SW3-4 referred to as "switching elements of the upper arm" or simply "upper arm". A set of switching elements SW3-1 and SW3-3 and another set of switching elements SW3-2 and SW3-4 can be referred to as "upper and lower arms" respectively.

Die Gleichrichtschaltung 3 umfasst ferner Treiberschaltungen 3a bis 3d, die dazu konfiguriert sind, die Schaltelemente SW3-1 bis SW3-4 jeweils zu schalten. Die Gleichrichtschaltung 3 wandelt die Wechselstromleistung der Wechselstromversorgung 1, die über die Drossel 2 zugeführt wird, in Gleichstromleistung um.The rectification circuit 3 further includes driver circuits 3a to 3d that are configured to use the switching elements SW3-1 to SW3-4 to switch each time. The rectification circuit 3 converts the AC power of the AC power supply 1 that about the throttle 2 is fed into DC power.

Die Drossel 2 ist zwischen die Wechselstromversorgung 1 und die Gleichrichtschaltung 3 geschaltet und glättet einen Zuführungsstrom Is, der der Gleichrichtschaltung 3 von der Wechselstromversorgung 1 zugeführt wird. Der Kondensator 4 ist ein Glättungskondensator. Der Kondensator 4 weist einen positiven Elektrodenanschluss und einen negativen Elektrodenanschlüsse auf. Der Kondensator 4 ist zwischen die Ausgangsanschlüsse der Gleichrichtschaltung 3 angeschlossen und glättet die Ausgangsspannung der Gleichrichtschaltung 3.The thrush 2 is between the AC power supply 1 and the rectification circuit 3 switched and smoothes a supply current Is that of the rectifying circuit 3 from the AC power supply 1 is fed. The condenser 4th is a smoothing capacitor. The condenser 4th has a positive electrode terminal and a negative electrode terminal. The condenser 4th is between the output terminals of the rectification circuit 3 connected and smoothes the output voltage of the rectifier circuit 3 .

Die Wechselrichterschaltung 5 umfasst sechs Schaltelemente SW5-1 bis SW5-6, welche zu einer Brückenschaltung verbunden sind, und sie ist mit der Ausgabeseite der Gleichrichtschaltung 3 verbunden. Die Gleichrichtschaltung 3 und die Wechselrichterschaltung 5 sind durch eine plus-seitige Gleichstrombusleitung 16a und eine minus-seitige Gleichstrombusleitung 16b verbunden, welche ein Paar von Gleichstrombusleitungen sind. In 1 ist ein Verbindungspunkt auf der Plus-Seite des Kondensators 4 auf der plus-seitigen Gleichstrombusleitung 16a durch P bezeichnet, und ein Verbindungspunkt auf der Minus-Seite des Kondensators 4 auf der minus-seitigen Gleichstrombusleitung 16b ist durch M bezeichnet.The inverter circuit 5 includes six switching elements SW5-1 until SW5-6 which are connected to a bridge circuit, and it is connected to the output side of the rectifying circuit 3 tied together. The rectification circuit 3 and the inverter circuit 5 are through a plus-side DC bus line 16a and a minus-side DC bus line 16b which are a pair of DC bus lines. In 1 is a connection point on the plus side of the capacitor 4th on the plus-side DC bus line 16a denoted by P, and a connection point on the minus side of the capacitor 4th on the minus-side DC bus line 16b is denoted by M.

Die Wechselrichterschaltung 5 wandelt die von der Gleichrichtschaltung 3 ausgegebene Gleichstromleistung in dreiphasige Wechselstromleistung um und führt die dreiphasige Wechselstromleistung einem Motor 6 zu, der ein dreiphasiger Motor ist. Dies bedeutet, dass der Motor 6 durch die dreiphasige Leistung angetrieben wird, die von der Wechselrichterschaltung 5 ausgegeben wird. Ein Beispiel für die Schaltelemente SW5-1 bis SW5-6 ist ein MOSFET, wie in der Figur gezeigt, es kann hierfür jedoch auch ein bipolarer Transistor mit isoliertem Gate (IGBT) verwendet werden. Die Schaltelemente SW5-1 bis SW5-6 weisen Dioden D5-1 bis D5-6 auf, die jeweils antiparallel zu diesen geschaltet sind. Der Begriff „antiparallele Schaltung“ bedeutet, dass das Drain eines MOSFETs und eine Katode der Diode miteinander verbunden sind und eine Source des MOSFET und eine Anode der Diode miteinander verbunden sind. In der Motortreibervorrichtung 100 bestimmt die Versorgungsspannungsnulldurchgangsdetektionsschaltung 7 die Polarität der Versorgungsspannung Vs, welche die Ausgangsspannung der Wechselstromversorgung 1 ist, und zwar basierend auf der Versorgungsspannung Vs. Die Gleichspannungsdetektionsschaltung 8 detektiert die Spannung an dem Kondensator 4. Die Gleichstromdetektionsschaltung 9 detektiert einen elektrischen Strom, der durch die Gleichrichtschaltung 3 fließt. Die Gleichstromdetektionsschaltung 10 detektiert einen elektrischen Strom, der durch die Wechselrichterschaltung 5 fließt. Alle Detektionssignale von der Versorgungsspannungsnulldurchgangsdetektionsschaltung 7, der Gleichspannungsdetektionsschaltung 8, der Gleichstromdetektionsschaltung 9 und der Gleichstromdetektionsschaltung 10 werden der Steuereinheit 11 zugeführt. In der nachfolgenden Beschreibung kann die Versorgungsspannungsnulldurchgangsdetektionsschaltung 7 als ein „erster Detektor“ bezeichnet werden, und die Gleichspannungsdetektionsschaltung 8 kann als ein „zweiter Detektor“ bezeichnet werden. Zudem kann ein durch die Gleichrichtschaltung 3 fließender Strom als ein „erster Strom“ bezeichnet werden, und die Gleichstromdetektionsschaltung 9, die den ersten Strom detektiert, kann als ein „erster Stromdetektor“ bezeichnet werden. Ähnlich kann ein durch die Wechselrichterschaltung 5 fließender Strom als ein „zweiter Strom“ bezeichnet werden, und die Gleichstromdetektionsschaltung 10, die den zweiten Strom detektiert, kann als ein „zweiter Stromdetektor“ bezeichnet werden.The inverter circuit 5 converts the from the rectifier circuit 3 converts output DC power into three-phase AC power, and supplies the three-phase AC power to a motor 6th too, which is a three phase motor. This means that the engine 6th is driven by the three phase power provided by the inverter circuit 5 is issued. An example of the switching elements SW5-1 to SW5-6 is a MOSFET as shown in the figure, but an insulated gate bipolar transistor (IGBT) can also be used for this. The switching elements SW5-1 to SW5-6 have diodes D5-1 to D5-6 which are each connected anti-parallel to these. The term “anti-parallel circuit” means that the drain of a MOSFET and a cathode of the diode are connected to one another, and a source of the MOSFET and an anode of the diode are connected to one another. In the motor driver device 100 determines the supply voltage zero crossing detection circuit 7th the polarity of the supply voltage Vs, which is the output voltage of the AC power supply 1 based on the supply voltage Vs. The DC voltage detection circuit 8th detects the voltage on the capacitor 4th . The DC detection circuit 9 detects an electric current flowing through the rectifying circuit 3 flows. The DC detection circuit 10 detects an electric current flowing through the inverter circuit 5 flows. All detection signals from the supply voltage zero crossing detection circuit 7th , the DC voltage detection circuit 8th , the DC detection circuit 9 and the DC detection circuit 10 become the control unit 11th fed. In the following description, the supply voltage zero crossing detection circuit 7th may be referred to as a "first detector", and the DC voltage detection circuit 8th can be referred to as a "second detector". In addition, a through the rectifier circuit 3 flowing current may be referred to as a "first current", and the direct current detection circuit 9 that detects the first current can be referred to as a "first current detector". Similarly, a can through the inverter circuit 5 flowing current can be referred to as a "second current", and the direct current detection circuit 10 that detects the second current can be referred to as a "second current detector".

Die Gleichstromdetektionsschaltung 9 verstärkt unter Verwendung eines Verstärkers 9b einen Spannungsabfall an einem Shunt-Widerstand 9a, der durch einen Gleichstrom verursacht wird, der durch den Shunt-Widerstand 9a fließt, und sie stellt den verstärkten Spannungsabfall der Steuereinheit 11 bereit. Ähnlich verstärkt die Gleichstromdetektionsschaltung 10 unter Verwendung eines Verstärker 10b einen Spannungsabfall an einem Shunt-Widerstand 10a. der durch einen Gleichstrom verursacht wird, der durch den Shunt-Widerstand 10a fließt, und sie stellt den verstärkten Spannungsabfall der Steuereinheit 11 bereit. Die Verstärker 9b und 10b können unter Verwendung eines Operationsverstärkers konfiguriert sein. Obwohl die Gleichstromdetektionsschaltungen 9 und 10 gemäß der ersten Ausführungsform dazu konfiguriert sind, einen Gleichstrom durch Verstärken eines Spannungsabfalls an dem Shunt-Widerstand 9a oder dem Shunt-Widerstand 10a zu detektieren, kann für die Konfiguration ein Stromtransformator (CT) verwendet werden, der in der Lage ist, einen Gleichstrom zu detektieren. Obwohl 1 zeigt, dass ein Widerstand als der Shunt-Widerstand 9a oder der Shunt-Widerstand 10a verwendet wird, können zwei Widerstände oder drei oder mehr Widerstände gleichzeitig verwendet werden.The DC detection circuit 9 amplified using an amplifier 9b a voltage drop across a shunt resistor 9a caused by a direct current flowing through the shunt resistor 9a flows, and it represents the increased voltage drop of the control unit 11th ready. Similarly, the DC detection circuit amplifies 10 using an amplifier 10b a voltage drop across a shunt resistor 10a . caused by a direct current flowing through the shunt resistor 10a flows, and it represents the increased voltage drop of the control unit 11th ready. The amplifiers 9b and 10b can be configured using an operational amplifier. Although the DC detection circuits 9 and 10 according to the first embodiment are configured to pass a direct current Amplifying a voltage drop across the shunt resistor 9a or the shunt resistor 10a To detect, a current transformer (CT) can be used for the configuration, which is able to detect a direct current. Even though 1 shows that a resistance as the shunt resistance 9a or the shunt resistance 10a is used, two resistors or three or more resistors can be used at the same time.

Die Steuereinheit 11 umfasst Analog-Digital-Wandlereinheiten 12 bis 14. Ein Detektionssignal von der Gleichspannungsdetektionsschaltung 8 ist ein analoges Signal, welches durch die Analog-Digital-Wandlereinheit 12 in ein digitales Signal umgewandelt wird, dass einen detektierten Wert angibt. Die Detektionssignale von den Gleichstromdetektionsschaltungen 9 und 10 sind ebenfalls Analogsignale, welche durch die Analog-Digital-Wandlereinheiten 13 bzw. 14 in digitale Signale umgewandelt werden, die detektierte Werte angeben.The control unit 11th includes analog-to-digital converter units 12 to 14 . A detection signal from the DC voltage detection circuit 8th is an analog signal which is converted by the analog-digital converter unit 12 into a digital signal that indicates a detected value. The detection signals from the DC detection circuits 9 and 10 are also analog signals which are converted by the analog-to-digital converter units 13 or 14 into digital signals which indicate detected values.

Die Steuereinheit 11 erzeugt Steuersignale Sa bis Sd zum An- und Ausschalten der Schaltelemente SW3-1 bis SW3-4 der Gleichrichtschaltung 3 basierend auf einem Polaritätsunterscheidungssignal zc von der Versorgungsspannungsnulldurchgangsdetektionsschaltung 7 und dem detektierten Wert von der Gleichstromdetektionsschaltung 9. Die Steuersignale Sa bis Sd werden an die jeweiligen Treiberschaltungen 3a bis 3d ausgegeben. Die Treiberschaltungen 3a bis 3d treiben die jeweiligen Schaltelemente SW3-1 bis SW3-4 basierend auf den Steuersignalen Sa bis Sd.The control unit 11th generates control signals Sa to Sd for switching the switching elements on and off SW3-1 to SW3-4 the rectifier circuit 3 based on a polarity discrimination signal zc from the supply voltage zero crossing detection circuit 7th and the detected value from the direct current detection circuit 9 . The control signals Sa to Sd are sent to the respective driver circuits 3a to 3d issued. The driver circuits 3a to 3d drive the respective switching elements SW3-1 to SW3-4 based on the control signals Sa to Sd.

Zudem erzeugt die Steuereinheit 11 Steuersignale UP, VP, WP, UN, VN und WN zum An- und Abschalten der Schaltelemente SW5-1 bis SW5-6 der Wechselrichterschaltung 5 basierend auf den detektierten Werten von der Gleichspannungsdetektionsschaltung 8 und der Gleichstromdetektionsschaltung 10. Die Steuersignale UP, VP, WP, UN, VN und WN werden an die jeweiligen Treiberschaltungen 5a bis 5f ausgegeben. Die Treiberschaltungen 5a bis 5f treiben die jeweiligen Schaltelemente SW5-1 bis SW5-6 basierend auf den Steuersignalen UP, VP, WP, UN, VN bzw. WN.In addition, the control unit generates 11th Control signals UP, VP, WP, UN, VN and WN for switching the switching elements on and off SW5-1 to SW5-6 the inverter circuit 5 based on the detected values from the DC voltage detection circuit 8th and the DC detection circuit 10 . The control signals UP, VP, WP, UN, VN and WN are sent to the respective driver circuits 5a to 5f issued. The driver circuits 5a to 5f drive the respective switching elements SW5-1 to SW5-6 based on the control signals UP, VP, WP, UN, VN or WN.

Bei der wie vorangehend beschrieben konfigurierten Motortreibervorrichtung 100 ist der Motor 6 an die Ausgabeseite der Wechselrichterschaltung 5 angeschlossen. Die Wechselrichterschaltung 5 treibt den Motor 6 durch Zuführen von Wechselstromleistung zu dem Motor 6. Ein Beispiel für den Motor 6 ist ein Permanentmagnet-Elektromotor.In the motor drive device configured as described above 100 is the engine 6th to the output side of the inverter circuit 5 connected. The inverter circuit 5 drives the engine 6th by supplying AC power to the motor 6th . An example of the engine 6th is a permanent magnet electric motor.

Der Motor 6 umfasst einen Stator 6a und einen Permanentmagnet-Rotor 6b. Der Stator 6a weist eine dreiphasige Sternverbindung auf, in der die dreiphasigen Wicklungen aus einer U-Phasenwicklung, einer V-Phasenwicklung und einer W-Phasenwicklung bestehen, die in Sterngestalt verbunden sind. Enden der U-Phasenwicklung, der V-Phasenwicklung und der W-Phasenwicklung sind miteinander verbunden, und die anderen Enden der Wicklungen bilden einen U-Anschluss, einen V-Anschluss bzw. einen W-Anschluss. In der ersten Ausführungsform ist der Stator 6a des Motors 6 als ein Stator mit dreiphasiger Sternschaltung dargestellt, er kann jedoch auch als ein Stator mit einer dreiphasigen Dreiecksschaltung konfiguriert sein. Es ist klar, dass die Phasenstrominformation, die aus einem Gleichstrom detektiert werden kann, bei der dreiphasigen Sternschaltung und der dreiphasigen Dreiecksschaltung verschieden ist.The motor 6th includes a stator 6a and a permanent magnet rotor 6b . The stator 6a has a three-phase star connection in which the three-phase windings are composed of a U-phase winding, a V-phase winding and a W-phase winding connected in a star shape. Ends of the U-phase winding, the V-phase winding and the W-phase winding are connected to each other, and the other ends of the windings form a U terminal, a V terminal and a W terminal, respectively. In the first embodiment, the stator is 6a of the motor 6th shown as a three-phase star connection stator, but it can also be configured as a three-phase delta connection stator. It is clear that the phase current information that can be detected from a direct current is different in the three-phase star connection and the three-phase delta connection.

Bei der Wechselrichterschaltung 5 ist ein Verbindungspunkt zwischen dem Schaltelement SW5-1 und dem Schaltelement SW5-4 mit dem Anschluss U des Motors 6 verbunden, ein Verbindungspunkt zwischen dem Schaltelement SW5-2 und dem Schaltelement SW5-5 ist mit einem Anschluss V verbunden, und ein Verbindungspunkt zwischen dem Schaltelement SW5-3 und dem Schaltelement SW5-6 ist mit einem Anschluss W verbunden. In der ersten Ausführungsform wird ein elektrischer Strom, der durch die U-Phasenwicklung fließt, als ein U-Phasenstrom bezeichnet und durch „Iu“ dargestellt. Ähnlich werden nachfolgend Ströme, die durch die V-Phasenwicklung und die W-Phasenwicklung fließen als ein V-Phasenstrom bzw. W-Phasenstrom bezeichnet und durch „Iv“ bzw. „Ib“ dargestellt.With the inverter circuit 5 is a connection point between the switching element SW5-1 and the switching element SW5-4 with connection U of the motor 6th connected, a connection point between the switching element SW5-2 and the switching element SW5-5 is connected to a terminal V, and a connection point between the switching element SW5-3 and the switching element SW5-6 is connected to a port W. In the first embodiment, an electric current flowing through the U-phase winding is referred to as a U-phase current and is represented by “Iu”. Similarly, in the following, currents flowing through the V-phase winding and the W-phase winding will be referred to as a V-phase current and W-phase current and represented by “Iv” and “Ib”, respectively.

2 ist ein erstes Diagramm, das dazu verwendet wird, den Betrieb eines MOSFETs in der Gleichstromzuführungsvorrichtung 50 gemäß der ersten Ausführungsform zu erläutern. 3 ist ein zweites Diagramm, das verwendet wird, den Betrieb eines MOSFETs in der Gleichstromversorgungsvorrichtung 50 gemäß der ersten Ausführungsform zu erläutern. 2 zeigt den Fluss eines Stroms während Gate-Aus. Gate-Aus ist ein Zustand, in dem ein elektrischer Strom durch die parasitäre Diode fließt, die innerhalb des MOSFET gebildet ist. 3 zeigt den Fluss eines Stroms während Gate-An. Gate-An ist ein Zustand, in dem etwas Spannung zwischen einem Gate und einer Source des MOSFET angelegt ist und ein elektrischer Strom zu dem FET-Körper innerhalb des MOSFET fließt. Der Grund, warum während des Gate-An ein Strom zur Seite des FET-Körpers fließt, liegt darin, dass eine Impedanz des FET-Körpers niedriger ist als die der parasitären Diode. 2 Fig. 13 is a first diagram used to explain the operation of a MOSFET in the DC power supply device 50 to explain according to the first embodiment. 3 Fig. 13 is a second diagram used to explain the operation of a MOSFET in the DC power supply device 50 to explain according to the first embodiment. 2 shows the flow of a current during gate-off. Gate-off is a state in which an electric current flows through the parasitic diode formed inside the MOSFET. 3 shows the flow of a current during gate-on. Gate-on is a state in which some voltage is applied between a gate and a source of the MOSFET and an electric current flows to the FET body inside the MOSFET. The reason why a current flows to the side of the FET body during gate-on is because an impedance of the FET body is lower than that of the parasitic diode.

Das oben erläuterte Phänomen wird im Allgemeinen als synchrone Gleichrichtung bezeichnet. Synchrone Gleichrichtung ist ein Steuerverfahren, bei dem der MOSFET zu einem Zeitpunkt angeschaltet wird, zu dem ein Strom in die gleiche Richtung fließt wie in der parasitären Diode, und der Strom fließt zu dem FET-Körper.The phenomenon explained above is commonly referred to as synchronous rectification. Synchronous rectification is a control method in which the MOSFET is turned on at a timing when a current flows in the same direction as that in the parasitic diode, and the current flows to the FET body.

Insbesondere wenn ein MOSFET aus einem Halbleiter mit großer Bandlücke (WBG) gebildet ist, tritt in der parasitären Diode ein Vorwärtsspannungsabfall (der Vf genannt wird) von etwa 3 V auf. Aus diesem Grund hat die Seite der parasitären Diode eine schlechtere Spannungscharakteristik und einen größeren Verlust als die Seite des FET-Körpers. Zudem ist in dem Fall, in dem ein MOSFET aus einem WBG-Halbleiter gebildet ist, ein AN-Widerstand des FET-Körpers ebenfalls klein. Deshalb kann die aktive Verwendung der synchronen Gleichrichtung zu einer weiteren Reduzierung der Verluste führen. Es sei angemerkt, dass der Typ des Elements nicht auf dem vorangehend beschriebenen MOSFET beschränkt ist, der aus einem WBG-Halbleiter gebildet ist. Jegliches Element, das synchrone Gleichrichtung verwenden kann, kann verwendet werden.In particular, when a MOSFET is formed from a wide band gap semiconductor (WBG), a forward voltage drop (called Vf) of about 3 V occurs in the parasitic diode. For this reason, the parasitic diode side has inferior voltage characteristics and greater loss than the FET body side. In addition, in the case where a MOSFET is formed from a WBG semiconductor, an ON resistance of the FET body is also small. Therefore, the active use of synchronous rectification can lead to a further reduction in losses. It should be noted that the type of the element is not limited to the above-described MOSFET made of a WBG semiconductor. Any element that can use synchronous rectification can be used.

4 ist ein Blockdiagramm, welches ein Beispiel einer Hardwarekonfiguration zeigt, durch welche die Funktionen der Steuerungseinheit 11 in 1 implementiert ist. 5 ist ein Blockdiagramm, welches ein weiteres Beispiel einer Hardwarekonfiguration zeigt, durch welches die Funktion der Steuereinheit 11 in 1 implementiert ist. 4th Fig. 13 is a block diagram showing an example of a hardware configuration by which the functions of the control unit 11th in 1 is implemented. 5 Fig. 13 is a block diagram showing another example of a hardware configuration by which the function of the control unit 11th in 1 is implemented.

Die Steuerungsfunktion der nachfolgend beschriebenen Steuereinheit 11 kann mit einer Konfiguration implementiert sein, die einen Prozessor 300, einen Speicher 302 und eine Schnittstelle 304 umfasst, wie dies in 4 gezeigt ist. Der Prozessor 300 führt Berechnungen durch. Programme, die durch den Prozessor 300 zu lesen sind, werden in dem Speicher 302 gespeichert. Die Schnittstelle 304 liest Signale ein und gibt Signale aus.The control function of the control unit described below 11th can be implemented with a configuration that includes a processor 300 , a memory 302 and an interface 304 includes, as shown in 4th is shown. The processor 300 performs calculations. Programs run by the processor 300 to be read are in the memory 302 saved. the interface 304 reads in signals and outputs signals.

Der Prozessor 300 kann ein Berechnungsmittel, wie etwa eine Berechnungsvorrichtung, ein Mikroprozessor, ein Mikrocomputer, eine zentrale Prozessierungseinheit (CPU) oder ein digitaler Signalprozessor (DSP) sein. Beispiele für den Speicher 302 können nichtflüchtige oder flüchtige Halbleiterspeicher, wie etwa einen Wahlzugriffsspeicher (RAM), einen Nur-Lese-Speicher (ROM), einen Flash-Speicher, ein löschbares programmierbares ROM (EPROM) und ein elektrisches EPROM (EEPROM) (registrierte Handelsmarke) umfassen.The processor 300 may be a computing means such as a computing device, a microprocessor, a microcomputer, a central processing unit (CPU) or a digital signal processor (DSP). Examples of the memory 302 may include non-volatile or volatile semiconductor memories such as random access memory (RAM), read only memory (ROM), flash memory, erasable programmable ROM (EPROM), and electrical EPROM (EEPROM) (registered trademark).

Insbesondere wird ein Programm zum Ausführen der Steuerungsfunktion der Steuereinheit 11 in dem Speicher 302 gespeichert. Während er notwendige Informationen über die Schnittstelle 304 sendet und empfängt, führt der Prozessor 300 das in dem Speicher 302 gespeicherte Programm aus, und der Prozessor 300 nimmt auf eine Tabelle Bezug, die in dem Speicher 302 gespeichert ist, wodurch es möglich wird, die nachfolgend beschriebene Motorsteuerung auszuführen. Das durch den Prozessor 300 erhaltene Berechnungsergebnis kann in dem Speicher 302 gespeichert werden.In particular, a program for executing the control function of the control unit 11th in the memory 302 saved. While he needed information about the interface 304 sends and receives, the processor performs 300 that in the store 302 saved program, and the processor 300 refers to a table that is in memory 302 is stored, making it possible to perform the engine control described below. That by the processor 300 obtained calculation result can be stored in the memory 302 get saved.

Der Prozessor 300 und der Speicher 302, die in 4 gezeigt sind, können durch eine wie in 5 gezeigte Prozessierungsschaltung 305 ersetzt werden. Die Prozessierungsschaltung 305 entspricht einer einzigen Schaltung, einer zusammengesetzten Schaltung, einer applikationsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC), einem feldprogrammierbaren Gatterfeld (FPGA) oder einer Kombination derselben. Informationen, die in die Prozessierungsschaltung 305 einzugeben sind, oder Informationen, die von der Prozessierungsschaltung 305 auszugeben sind, können die Schnittstelle 304 durchlaufen.The processor 300 and the memory 302 , in the 4th shown in 5 Processing circuit shown 305 be replaced. The processing circuit 305 corresponds to a single circuit, a composite circuit, an application-specific integrated circuit (ASIC), a field-programmable gate array (FPGA) or a combination thereof. Information going into the processing circuit 305 are to be entered, or information provided by the processing circuit 305 are to be output, the interface 304 run through.

6 ist ein Diagramm, welches erste Betriebskurvenformen zeigt, die an den Schaltelementen SW3-1 bis SW3-4 der Gleichrichtschaltung 3 in der ersten Ausführungsform auftreten. 6(a) zeigt eine Kurvenform der Versorgungsspannung Vs, die eine Ausgangsspannung der Wechselstromversorgung 1 ist, und 6(b) zeigt ein Polaritätsunterscheidungssignal zc, das von der Versorgungsspannungsnulldurchgangsdetektionsschaltung 7 ausgegeben wird. In Bezug auf die Polarität des Polaritätsunterscheidungssignals zc ist die Richtung des Pfeils der in 1 gezeigten Versorgungsspannung Vs als positiv definiert. Mit dieser Definition ist die Polarität des Polaritätsunterscheidungssignals zc so, wie es in (b) der 6 gezeigt ist und wenn die Polarität der Versorgungsspannung Vs positiv ist, wo das Polaritätsunterscheidungssignal zc „H“ ist, was den hohen Pegel bezeichnet. Wenn die Polarität der Versorgungsspannung Vs negativ ist, ist das Polaritätsunterscheidungssignal „zc“ „L“, was den niedrigen Pegel bezeichnet. 6th Fig. 13 is a diagram showing first operating waveforms applied to the switching elements SW3-1 to SW3-4 the rectifier circuit 3 occur in the first embodiment. 6 (a) Fig. 13 shows a waveform of the power supply voltage Vs which is an output voltage of the AC power supply 1 is and 6 (b) Fig. 13 shows a polarity discrimination signal zc obtained from the supply voltage zero crossing detection circuit 7th is issued. With respect to the polarity of the polarity discrimination signal zc, the direction of the arrow is that of FIG 1 supply voltage Vs shown is defined as positive. With this definition, the polarity of the polarity discrimination signal zc is as in (b) of FIG 6th and when the polarity of the supply voltage Vs is positive, where the polarity discrimination signal zc is "H", which indicates the high level. When the polarity of the supply voltage Vs is negative, the polarity discrimination signal “zc” is “L” which indicates the low level.

(c) von 6 zeigt eine Kurvenform eines Gleichstroms Idc1. In Bezug auf die Polarität des Gleichstroms Idc1 ist die in 1 gezeigte Richtung von dessen Pfeil als positiv definiert. Bei dieser Definition wird der Strom in die Richtung des Pfeiles detektiert, und zwar so wie wenn er negative Polarität in dem Shunt-Widerstand 9a in Bezug auf die in 1 gezeigte Masseposition (GMD) aufweist, eine Polaritätsumkehr kann jedoch bei Bearbeitungen durch die Steuereinheit 11 frei durchgeführt werden. In (c) der 6 ist die Kurvenform des Gleichstroms Idc1 der Klarheit halber mit positiver Polarität dargestellt.(c) from 6th Fig. 13 shows a waveform of a direct current Idc1. Regarding the polarity of the direct current Idc1, that in 1 The direction shown is defined by its arrow as positive. With this definition, the current is detected in the direction of the arrow, as if it had negative polarity in the shunt resistor 9a in relation to the in 1 Has shown ground position (GMD), however, a polarity reversal can occur during processing by the control unit 11th can be carried out freely. In (c) the 6th the waveform of the direct current Idc1 is shown with positive polarity for the sake of clarity.

In Bezug auf die obige Beschreibung der Polarität des Gleichstroms Idc1 kann der Grund für einen Überstrom nur durch die Polarität des Gleichstroms Idc1 bestimmt werden. Es sei beispielsweise angenommen, dass die Polarität negativ ist, wenn der Gleichstrom Idc1 in die Richtung des in 1 gezeigten Pfeils fließt. Wenn dann ein Überstrom mit einer positiven Polarität detektiert wird, kann bestimmt werden, dass der Überstrom eine Art von Überstrom ist, der zum Zeitpunkt eines Kurzschlusses zwischen dem unteren Arm und dem oberen Arm verursacht wird. Dies liegt daran, dass der Gleichstrom Idc1 mit einer positiven Polarität zum Zeitpunkt eines solchen Kurzschlusses fließt. Wenn hingegen ein Überstrom mit einer negativen Polarität detektiert wird, kann bestimmt werden, dass der Überstrom eine Art von Überstrom ist, die zu dem Zeitpunkt einer Überlast erzeugt wird. Dies liegt daran, dass der Gleichstrom Idc1 mit einer negativen Polarität zum Zeitpunkt einer solchen Überlast fließt. Auf diese Weise ist es durch Bestimmen der Polarität in der Gleichstromdetektionsschaltung 9 möglich, sofort zwischen einer Überstromsituation, die durch einen Kurzschluss zwischen dem unteren Arm und dem oberen Arm erzeugt wird, und einer Kurzschlusssituation zu unterscheiden, die der Überlast zugeordnet ist. Hierdurch kann ein Schutz gegenüber Kurzschluss für den unteren Arm und den oberen Arm, welcher das Abschalten mit hoher Geschwindigkeit benötigt, schneller und zuverlässig durchgeführt werden. Da der Schutz gegenüber Kurzschluss nur die Unterscheidung der Polarität benötigt, kann ferner ein Hochgeschwindigkeitsabschalten auch in dem Fall ausgeführt werden, in dem die Steuereinheit 11 durch Softwareverarbeitung durchgeführt wird, wie in 4 gezeigt. Als Folge davon kann die Leistungswandlungsvorrichtung 70, die eine hohe Zuverlässigkeit und niedrige Ausfallwahrscheinlichkeit aufweist, mit geringer Größe und günstig bereitgestellt werden.With reference to the above description of the polarity of the direct current Idc1, the cause of an overcurrent can only be determined by the polarity of the direct current Idc1. For example, assume that the polarity is negative when the direct current Idc1 is in the direction of in 1 arrow shown flows. Then, when an overcurrent having a positive polarity is detected, it can be determined that the overcurrent is a kind of overcurrent caused at the time of a short circuit between the lower arm and the upper arm. This is because the direct current Idc1 with a positive polarity at the time of such a short circuit flows. On the other hand, when an overcurrent having a negative polarity is detected, it can be determined that the overcurrent is a kind of overcurrent generated at the time of an overload. This is because the direct current Idc1 flows with a negative polarity at the time of such an overload. In this way it is by determining the polarity in the DC detection circuit 9 possible to immediately differentiate between an overcurrent situation, which is generated by a short circuit between the lower arm and the upper arm, and a short circuit situation which is assigned to the overload. As a result, protection against short-circuits for the lower arm and the upper arm, which requires switching off at high speed, can be carried out more quickly and reliably. Furthermore, since the protection against short-circuit only needs to distinguish the polarity, high-speed shutdown can be carried out even in the case where the control unit 11th is performed by software processing as in 4th shown. As a result, the power conversion device 70 which has high reliability and low probability of failure, can be provided in a small size and inexpensively.

In der in 1 gezeigten Konfiguration ist die Gleichstromdetektionsschaltung 9 zwischen dem gemeinsamen GND-Anschluss und dem Verbindungspunkt auf der Seite des Source-Anschlusses zwischen den Schaltelementen SW3-3 und SW3-4 angeschlossen, welche MOSFETs sind. Dies ermöglicht es der in 1 gezeigten Leistungswandlungsvorrichtung 70, als eine Leistungswandlungsvorrichtung vom nichtisolierten Typ basierend auf der gemeinsamen GND konfiguriert zu sein. Entsprechend kann die Vorrichtung ohne die Verwendung einer Isolationsschaltung, wie etwa eines Isolationsverstärkers oder eines Fotokopplers, konfiguriert sein, sodass das Senden und Empfangen von Signalen beschleunigt werden kann. Zudem kann eine schnell reagierende Leistungswandlungsvorrichtung günstig bereitgestellt werden.In the in 1 The configuration shown is the DC detection circuit 9 between the common GND connection and the connection point on the side of the source connection between the switching elements SW3-3 and SW3-4 connected which MOSFETs are. This enables the in 1 power conversion device shown 70 to be configured as a non-isolated type power conversion device based on the common GND. Accordingly, the apparatus can be configured without using an isolation circuit such as an isolation amplifier or a photocoupler, so that the transmission and reception of signals can be speeded up. In addition, a quick response power conversion device can be provided cheaply.

Nun wird der Betrieb des Hauptteils der Gleichrichtschaltung 3 der ersten Ausführungsform beschrieben. Wie vorangehend beschrieben, werden die Schaltelemente SW3-1 bis SW3-4 basierend auf dem Polaritätsunterscheidungssignal zc von der Versorgungsspannungsnulldurchgangsdetektionsschaltung 7 und dem detektierten Wert von der Gleichstromdetektionsschaltung 9 gesteuert.Now the operation of the main part of the rectification circuit becomes 3 of the first embodiment. As previously described, the switching elements SW3-1 to SW3-4 based on the polarity discrimination signal zc from the supply voltage zero crossing detection circuit 7th and the detected value from the direct current detection circuit 9 controlled.

Die Steuereinheit 11 schaltet die nachfolgend beschriebenen Schaltelemente an, wenn der detektierte Wert des Gleichstroms Idc1 größer oder kleiner ist als ein vorbestimmter Schwellenwert, und sie schaltet die nachfolgend beschriebenen Schaltelemente aus, wenn der detektierte Wert auf den Schwellenwert oder darunter abfällt. Dieser Schwellenwert ist in (6) von 6 mit „Idc_on“ bezeichnet. Obwohl 6 zeigt, dass eine Schwellenwert für AN und ein Schwellenwert für AUS ein und denselben Wert aufweisen, ist die vorliegende Erfindung nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Zwischen dem Schwellenwert für AN und dem Schwellenwert für AUS kann eine Hysterese bestehen, sodass der Schwellenwert für AN und der Schwellenwert für AUS jeweils verschiedene Werte haben können. Es ist klar, dass die oben genannten Kriterien „größer oder gleich einem vorbestimmten Schwellenwert“ und „auf den Schwellenwert oder darunter abfällt“ durch „einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt“ und „unter den Schwellenwert abfällt“ ersetzt werden können.The control unit 11th turns on the switching elements described below when the detected value of the direct current Idc1 is greater or smaller than a predetermined threshold value, and it turns off the switching elements described below when the detected value falls to the threshold value or below. This threshold is in (6) of 6th labeled "Idc_on". Even though 6th shows that a threshold value for ON and a threshold value for OFF have the same value, the present invention is not limited to this example. There may be a hysteresis between the ON threshold and the OFF threshold so that the ON threshold and the OFF threshold can each have different values. It is clear that the above criteria “greater than or equal to a predetermined threshold” and “falls to or below the threshold” can be replaced by “exceeds a predetermined threshold” and “falls below the threshold”.

Die Schaltelemente, die angeschaltet werden, wenn der detektierte Wert des Gleichstroms Idc1 größer oder gleich dem vorbestimmten Schwellenwert wird, sind zwei aus SW3-1 bis SW3-4. Diese zwei werden basierend auf der Polarität der durch die Versorgungsspannungsnulldurchgangsdetektionsschaltung 7 detektierten Polarität der Gleichstromversorgung 1 bestimmt, d. h. basierend auf dem Polaritätsunterscheidungssignal zc. Wenn die Versorgungsspannungsnulldurchgangsdetektionsschaltung 7 „H“ detektiert, werden die Schaltelemente SW3-1 und SW3-4 angesteuert, um an zu sein, wie (d) und (g) von 6 gezeigt. Wenn die Versorgungsspannungsnulldurchgangsdetektionsschaltung 7 „L“ detektiert, werden die Schaltelemente SW3-2 und SW3-3 angesteuert, um an zu sein, wie in (e) und (f) von 6 gezeigt. Wenn dann der detektierte Wert des Gleichstroms Idc1 unter den Schwellenwert abfällt, und zwar ausgehend von einer Situation, in der er gleich dem Schwellenwert oder größer ist, werden die Schaltelemente, die unter den Schaltelementen SW3-1 bis SW3-4 an sind, so angesteuert, dass sie aus sind. (d) bis (g) von 6 zeigen deren Übergänge während eines Zyklus der Versorgungsspannung Vs.The switching elements that are turned on when the detected value of the direct current Idc1 becomes greater than or equal to the predetermined threshold value are two off SW3-1 to SW3-4 . These two are determined based on the polarity of the voltage detected by the supply voltage zero crossing 7th detected polarity of the DC power supply 1 determined, ie based on the polarity discrimination signal zc. When the supply voltage zero crossing detection circuit 7th "H" is detected, the switching elements are SW3-1 and SW3-4 driven to be on, like (d) and (g) of 6th shown. When the supply voltage zero crossing detection circuit 7th "L" is detected, the switching elements are SW3-2 and SW3-3 driven to be on, as in (e) and (f) of 6th shown. Then, when the detected value of the direct current Idc1 falls below the threshold value from a situation in which it is equal to the threshold value or more, the switching elements that are among the switching elements SW3-1 to SW3-4 are on, controlled in such a way that they are off. (d) to (g) of 6th show their transitions during a cycle of the supply voltage Vs.

Da die Gleichrichtschaltung 3, wie vorangehend beschrieben, aus MOSFETs zusammengesetzt ist, erhalten die MOSFETs gewisse parasitäre Dioden, wie dies in 1 gezeigt ist. Ohne Zuführung eines An-Signals an das Gate des MOSFET wird deshalb die parasitäre Diode angeschaltet und ein Kondensatoreingabe genannter Strom fließt von der Wechselstromversorgung 1 zu dieser. Indem der MOSFET zu dem Zeitpunkt angeschaltet wird, zu dem dieser Strom fließt, wie in 2 gezeigt, wird synchrone Gleichrichtung durchgeführt, bei der der Strom zur Seite des FET-Körpers fließt, welche einen geringeren Widerstand aufweist, wodurch der Verlust der Gleichrichtschaltung 3 reduziert werden kann.As the rectification circuit 3 , as described above, is composed of MOSFETs, the MOSFETs contain certain parasitic diodes, as shown in FIG 1 is shown. Without supplying an on signal to the gate of the MOSFET, the parasitic diode is therefore switched on and a current called a capacitor input flows from the AC power supply 1 to this. By turning on the MOSFET at the time this current is flowing, as in FIG 2 as shown, synchronous rectification is performed in which the current flows to the side of the FET body which has a lower resistance, thereby eliminating the loss of the rectifying circuit 3 can be reduced.

Nun wird ein Betrieb beschrieben, der von dem in 6 verschieden ist. 7 ist ein Diagramm, welches zweite Betriebskurvenformen zeigt, die bei den Schaltelementen SW3-1 bis SW3-4 der Gleichrichtschaltung 3 in der ersten Ausführungsform auftreten. Man beachte, dass die Aufstellung der Signalkurvenformen in 7 die gleiche ist wie in 6.An operation different from that shown in FIG 6th is different. 7th Fig. 13 is a diagram showing second operating waveforms produced in the switching elements SW3-1 to SW3-4 the rectifier circuit 3 occur in the first embodiment. Note that the listing of the waveforms in 7th is the same as in 6th .

Die Betriebskurvenformen in 7 sind von denen der 6 dahingehend verschieden, dass die Schaltelemente SW3-1 und SW3-3 durch die Steuereinheit 11 unter Pulsweitenmodulation (PWM) gesteuert werden. PWM-Steuerung ermöglicht eine Kurvenformerzeugung, bei der der Strom, der von der Wechselstromversorgung 1 zu der Gleichrichtschaltung 3 fließt, eine Sinusform erhält. Zudem wird auch Spannungssteigerungssteuerung ermöglicht, bei der die Spannung zwischen den Verbindungspunkten P und N, d. h. die Spannung an dem Kondensator 4, auf das √2-fache oder mehr des effektiven Werts der Versorgungsspannung Vs erhöht wird. Es ist klar, dass, da die Kurvenformerzeugung für den Eingangsstrom in Sinusform realisiert werden kann, ein Leistungsfaktor der Leistungsversorgung so gesteuert werden kann, dass er im Wesentlichen 1 ist, und Ströme mit harmonischen Frequenzen so gesteuert werden können, dass sie im Wesentlichen 0 sind.The operating waveforms in 7th are of those who 6th different in that the switching elements SW3-1 and SW3-3 through the control unit 11th controlled under pulse width modulation (PWM). PWM control enables waveform generation using the current drawn from the AC power supply 1 to the rectification circuit 3 flows, is given a sinusoidal shape. In addition, voltage increase control is also enabled in which the voltage between the connection points P and N, that is, the voltage across the capacitor 4th , is increased to √2 times or more the effective value of the supply voltage Vs. It is clear that since the waveform generation for the input current can be realized in a sinusoidal shape, a power factor of the power supply can be controlled to be substantially 1 and currents with harmonic frequencies can be controlled to be substantially zero.

Da, wie vorangehend beschrieben, die Spannung an dem Kondensator 4 durch die PWM-Steuerung der Schaltelemente SW3-1 und SW3-3 gesteigert werden kann, kann ein Betriebsbereich mit hohem Leistungsverbrauch erfüllt werden, indem die Steigerungsspannung erhöht wird. Die Wechselrichterschaltung 5 und der Motor 6 haben entsprechend bestimmte Stromtragfähigkeiten, und die Stromtragfähigkeiten der Schaltelemente SW5-1 und SW5-6 in der Wechselrichterschaltung 5 sind in Übereinstimmung mit der Stromtragfähigkeit des Motors ausgewählt. Wenn beispielsweise Schaltelemente mit einer großen Stromtragfähigkeit für die Inverterschaltung 5 verwendet werden, sind die Leitungsverluste und die Schaltverluste, die beim Anschalten der Schaltelemente SW5-1 bis SW5-6 auftreten, tendenziell größer als in dem Fall, in dem Schaltelemente mit einer kleinen Stromtragfähigkeit verwendet werden. Wenn Schaltelemente mit einer großen Stromtragfähigkeit und einem kleinen Verlust verwendet werden, kann die Wechselrichterschaltung 5 sehr teuer werden. Um ein Produkt mit einem breiten Bereich des Leistungsverbrauchs für einen Benutzer zu einem geeigneten Verkaufspreis bereitstellen zu können, ist es notwendig, Schaltelemente mit einer kleinen Stromtragfähigkeit auszuwählen.Since, as previously described, the voltage across the capacitor 4th through the PWM control of the switching elements SW3-1 and SW3-3 can be increased, a high power consumption operating range can be satisfied by increasing the step-up voltage. The inverter circuit 5 and the engine 6th have certain current carrying capacities and the current carrying capacities of the switching elements SW5-1 and SW5-6 in the inverter circuit 5 are selected in accordance with the current carrying capacity of the motor. If, for example, switching elements with a large current-carrying capacity for the inverter circuit 5 are used are the conduction losses and the switching losses that occur when the switching elements are switched on SW5-1 to SW5-6 occur, tends to be greater than in the case in which switching elements with a small current-carrying capacity are used. If switching elements with a large current carrying capacity and a small loss are used, the inverter circuit can 5 become very expensive. In order to be able to provide a product with a wide range of power consumption for a user at a suitable retail price, it is necessary to select switching elements with a small current carrying capacity.

Um das oben genannte Erfordernis zu erfüllen, wird die Technik der ersten Ausführungsform angewendet. Insbesondere werden in dem Betriebsbereich mit hohem Leistungsverbrauch die Schaltelemente SW3-1 und SW3-3, die die Gleichrichtschaltung 3 bilden, PWM-gesteuert. Die PWM-Steuerung erhöht die Ausgangsspannung der Gleichrichtschaltung 3. Da die Ausgangsspannung der Gleichrichterschaltung 3 erhöht ist, ist es möglich, den Leistungsverbrauch durch die erhöhte Spannung zu erhöhen, ohne die Stromtragfähigkeiten der Wechselrichterschaltung 5 und des Motors 6 zu erhöhen. Als Folge davon ist es möglich, eine Leistungswandlungsvorrichtung zu erhalten, die für hocheffiziente Produkte verwendet werden kann.In order to meet the above requirement, the technique of the first embodiment is applied. In particular, in the high power consumption operating region, the switching elements SW3-1 and SW3-3 who have favourited the rectification circuit 3 form, PWM-controlled. The PWM control increases the output voltage of the rectifier circuit 3 . As the output voltage of the rectifier circuit 3 is increased, it is possible to increase the power consumption due to the increased voltage without affecting the current carrying capacity of the inverter circuit 5 and the engine 6th to increase. As a result, it is possible to obtain a power conversion device that can be used for high-efficiency products.

Durch Anwenden der Technik der ersten Ausführungsform ist es ferner möglich, Schaltelemente zu verwenden, die eine kleine Stromtragfähigkeit aufweisen. Als Folge davon können die Verluste der Wechselrichterschaltung 5 in dem Betriebsbereich mit kleinem Leistungsverbrauch reduziert werden. Zudem ist es möglich, eine Leistungswandlungsvorrichtung mit niedrigen Verlusten unter allen Bedingungen bereitzustellen, die von einer Bedingung mit einem engen Bereich an Leistungsverbrauch bis zu einer Bedingung mit einem breiten Bereich an Leistungsverbrauch reichen. Ferner kann die maximale Last erhöht werden, indem die Ausgangsspannung der Gleichrichtschaltung 3 gesteigert wird. Somit kann die Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform sowohl die Energiespareigenschaften erreichen, die durch die Verbesserung der Effizienz unter Last erreicht werden, als auch die Hochleistungseigenschaften erreichen, bei denen die maximale Last erhöht ist.By applying the technique of the first embodiment, it is also possible to use switching elements that have a small current-carrying capacity. As a result, the inverter circuit losses 5 can be reduced in the operation area with small power consumption. In addition, it is possible to provide a low-loss power conversion device under all conditions ranging from a condition with a narrow range of power consumption to a condition with a wide range of power consumption. Furthermore, the maximum load can be increased by increasing the output voltage of the rectifying circuit 3 is increased. Thus, the power conversion device according to the first embodiment can achieve both the energy-saving properties achieved by improving the efficiency under load and the high-performance properties in which the maximum load is increased.

8 ist ein Diagramm, welches dritte Betriebskurvenformen zeigt, die beim Betrieb der Schaltelemente SW3-1 bis SW3-4 der Gleichrichtschaltung 3 gemäß der ersten Ausführungsform auftreten. 8 zeigt Kurvenformen, die von denen der 6 und 7 verschieden sind. Aus den in den 6 und 7 gezeigten Kurvenformen sind die Kurvenformen (a), (b) und (d) bis (g) ohne (c) in 8 für 1,5 Zyklen dargestellt. Die Kurvenform des Versorgungsstroms Is ist zwischen (b) und (d) eingefügt. 8th Fig. 13 is a diagram showing third operational waveforms produced in the operation of the switching elements SW3-1 to SW3-4 the rectifier circuit 3 occur according to the first embodiment. 8th shows waveforms different from those of the 6th and 7th are different. From the in the 6th and 7th The waveforms shown are the waveforms (a), (b) and (d) to (g) without (c) in 8th shown for 1.5 cycles. The waveform of the supply current Is is inserted between (b) and (d).

In 8 wird ein Schaltelement, welches nicht mit der Polarität der Gleichstromversorgung 1 angeschaltet wird, wie in 6 gezeigt, nur für einen Puls in einem halben Zyklus der Versorgungsspannung Vs angeschaltet. Insbesondere ist in dem ersten halben Zyklus der Versorgungsspannung Vs das Steuersignal Sa „H“, um das Schaltelement SW3-1 anzuschalten, aber unmittelbar zuvor ist das Steuersignal Sc „H“, um das Schaltelement SW3-3 anzuschalten. Zudem ist in dem nächsten halben Zyklus der Versorgungsspannung Vs das Steuersignal Sc „H“, um das Schaltelement SW3-3 anzuschalten, aber unmittelbar zuvor ist das Steuersignal Sa „H“, um das Schaltelement SW3-1 anzuschalten. Diese Vorgänge sind jeweils das, was „Versorgungskurzschluss“ genannt wird, wo der Ausgang der Wechselstromversorgung 1 kurzgeschlossen wird. Diese Operationen können den Leistungsfaktor bzw. Phasenwinkel verbessern. Es sei angemerkt, dass eine solche Verbesserung des Leistungsfaktors die vorteilhaften Wirkungen der vorangehend beschriebenen ersten Ausführungsform nicht einschränken, und deren gemeinsame Verwendung stellt kein Problem dar. Die den Leistungsfaktor verbessernde Operation gemäß 8 kann zwischen die in den 6 und 7 gezeigten Operationen eingefügt werden. Dies kann die den Leistungsfaktor verbessernde Wirkung zusätzlich zu den vorangehend beschriebenen Wirkungen ermöglichen.In 8th becomes a switching element which does not match the polarity of the DC power supply 1 turned on, as in 6th is only turned on for one pulse in half a cycle of the supply voltage Vs. In particular, in the first half cycle of the supply voltage Vs, the control signal Sa is “H” to the switching element SW3-1 to be switched on, but immediately beforehand the control signal Sc is "H" to activate the switching element SW3-3 to turn on. In addition, in the next half cycle of the supply voltage Vs, the control signal Sc is “H” to the switching element SW3-3 to be switched on, but immediately beforehand the control signal Sa is "H" to activate the switching element SW3-1 to turn on. These operations are each what is called a "supply short circuit" where the output of the AC power supply is 1 is short-circuited. These Operations can improve the power factor or phase angle. It should be noted that such an improvement in the power factor does not limit the advantageous effects of the above-described first embodiment, and using them together poses no problem. The power factor improving operation according to FIG 8th can between those in the 6th and 7th operations shown. This can enable the power factor improving effect in addition to the effects described above.

In 8 wird eine Kurzschlussoperation für nur einen Puls in einem halben Zyklus der Leistungsversorgung durchgeführt, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Die Kurzschlussoperation kann auch für zwei oder mehr Pulse in einem Leistungsversorgungshalbzyklus durchgeführt werden, und auch bei dieser Abwandlung kann die vorliegende Erfindung implementiert werden, ohne von ihrem Ziel abzuweichen.In 8th a short circuit operation is performed for only one pulse in half cycle of the power supply, however, the present invention is not limited to this example. The short-circuiting operation can also be performed for two or more pulses in one power supply half cycle, and even in this modification, the present invention can be implemented without departing from the object thereof.

Der Schwellenwert Idc_on in 8 wird höher eingestellt als der in 6. Wenn in 8 die Versorgungsspannung Vs eine positive Polarität aufweist und wenn „H“ von dem Polaritätsunterscheidungssignal Zc ausgegeben wird, wird das Schaltelement SW3-3 zuerst angeschaltet, um einen Kurzschlusszustand herbeizuführen, und zwar nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit. Dann werden die Schaltelemente SW3-1 und SW3-4, die bei einer positiven Polarität zu betätigen sind, in Bezug auf den Schwellenwert Idc_on angeschaltet. Wenn die Schaltelemente SW3-1 und SW3-4 in Bezug auf den Schwellenwert Idc_on angeschaltet werden, endet bei dieser Operation der synchrone Gleichrichtzustand früher, was dazu führt, dass der Strom durch die parasitären Dioden länger fließt. Deshalb wird in 6 ein Zeitpunkt zur Beendigung der synchronen Gleichrichtung, d. h. ein Zeitpunkt des Ausschaltens der Schaltelemente SW3-1 und SW3-4, in Bezug auf den Schwellenwert Idc_off eingestellt. Dies ermöglicht es, dass der synchrone Gleichrichtzustand, in dem der Strom durch den FET-Körper fließt, über eine lange Zeit aufrechterhalten werden kann, und zwar im Vergleich zu dem Fall, in dem die Schaltelemente SW3-1 und SW3-4 in Bezug auf den Schwellenwert Idc_on ausgeschaltet werden.The Idc_on threshold in 8th is set higher than that in 6th . If in 8th the supply voltage Vs has a positive polarity, and when “H” is output from the polarity discrimination signal Zc, the switching element becomes SW3-3 first turned on to bring about a short circuit condition after a predetermined time. Then the switching elements SW3-1 and SW3-4 , which are to be actuated with a positive polarity, are switched on with respect to the threshold value Idc_on. When the switching elements SW3-1 and SW3-4 are switched on in relation to the threshold value Idc_on, the synchronous rectification state ends earlier in this operation, which means that the current through the parasitic diodes flows longer. That is why in 6th a point in time at which the synchronous rectification is terminated, ie a point in time when the switching elements are switched off SW3-1 and SW3-4 , set with respect to the Idc_off threshold. This enables the synchronous rectification state in which the current flows through the FET body to be maintained for a long time as compared with the case in which the switching elements are used SW3-1 and SW3-4 be switched off with respect to the threshold value Idc_on.

9 ist ein Diagramm, welches vierte Betriebskurvenformen zeigt, die an den Schaltelementen SW3-1 bis SW3-4 der Gleichrichtschaltung 3 in der ersten Ausführungsform auftreten können. 9 zeigt Betriebskurvenformen, die von denen der 6 bis 8 verschieden sind. Es sei angemerkt, dass die Aufstellung der Signalkurvenformen in 9 der der 6 gleich ist. Der Wert des Schwellenwerts Idc_on in 9 ist der gleiche wie der in 6. 9 Fig. 13 is a diagram showing fourth operating waveforms applied to the switching elements SW3-1 to SW3-4 the rectifier circuit 3 can occur in the first embodiment. 9 shows operating waveforms different from those of the 6th until 8th are different. It should be noted that the list of the signal waveforms in 9 the the 6th is equal to. The value of the Idc_on threshold in 9 is the same as the one in 6th .

Nachdem die Schaltelemente SW3-1 und SW3-4 angesteuert werden, um an zu sein, wird in 9 das Schaltelement SW3-1 angesteuert, um aus zu sein, nur wenn das Schaltelement SW3-3 angesteuert wird, an zu sein. In diesem Fall bereitet die Steuereinheit 11 einen Schwellenwert vor, der von dem Schwellenwert Idc_on verschieden ist, und sie steuert die Schaltelemente SW3-1 und SW3-3 so, dass die An-Operation von dem Schaltelement SW3-1 zu dem Schaltelement SW3-3 geschaltet wird. Obwohl diese Operation in 9 nicht gezeigt ist, kann sie ohne Beschränkung durch jegliches Verfahren implementiert werden.After the switching elements SW3-1 and SW3-4 being driven to be on is in 9 the switching element SW3-1 driven to be off only when the switching element SW3-3 is controlled to be on. In this case the control unit prepares 11th a threshold value which is different from the threshold value Idc_on, and it controls the switching elements SW3-1 and SW3-3 so that the on operation of the switching element SW3-1 to the switching element SW3-3 is switched. Although this operation is in 9 not shown, it can be implemented by any method without limitation.

In der ersten Ausführungsform werden die Steuerung der 6 und die Steuerung der 7 wahlweise durch die Steuerungseinheit 11 ausgeführt. Insbesondere führt die Steuereinheit 11 die in 6 gezeigte Steuerung aus, wenn die von der Gleichstromversorgung 1 zugeführte Leistung niedriger ist als ein vorbestimmter Wert, der vorab eingestellt wurde, und sie führt die in 7 gezeigte Steuerung aus, wenn die von der Wechselstromversorgung 1 zugeführte Leistung größer ist als der voreingestellte Wert. Der Fall, wo die von der Wechselstromversorgung 1 zugeführte Leistung niedriger ist als der voreingestellte Wert bedeutet einen Fall, in dem der Leistungsverbrauch der Last (nicht dargestellt), die an dem Motor 6 angeschlossen ist, im Wesentlichen niedrig ist. Ein solcher Zustand wird als ein Zustand mit „niedrigem Leistungsverbrauch“ bezeichnet. Der Fall, in dem die von der Wechselstromversorgung 1 zugeführte Leistung größer ist als der voreingestellte Wert, bedeutet, dass der Leistungsverbrauch der Last im Wesentlichen hoch ist. Ein solcher Zustand ist der Zustand, der als ein Zustand mit „hohem Leistungsverbrauch“ bezeichnet wird. Zudem wird ein Zustand zwischen dem Zustand mit niedrigem Leistungsverbrauch und dem Zustand mit hohem Leistungsverbrauch als ein Zustand mit „mittlerem Leistungsverbrauch“ bezeichnet. Es sei angemerkt, dass dann, wenn der Leistungsverbrauch der Last höher ist, auch die Leistung höher ist, die der Wechselrichterschaltung 5 von der Gleichrichtschaltung 3 zugeführt wird. Deshalb können die Zustände, die verschiedenen Werten der Leistung entsprechen, die der Wechselrichterschaltung 5 von der Gleichrichtschaltung 3 zugeführt wird, als „niedriger Leistungsverbrauch“, „mittlerer Leistungsverbrauch“ und „hoher Leistungsverbrauch“ bezeichnet werden.In the first embodiment, the controls of the 6th and controlling the 7th optionally through the control unit 11th executed. In particular, the control unit performs 11th in the 6th control shown off when powered by the DC power supply 1 supplied power is lower than a predetermined value that has been set in advance, and it performs the in 7th control shown off when connected to AC power 1 supplied power is greater than the preset value. The case where that from the AC power supply 1 input power is lower than the preset value means a case where the power consumption of the load (not shown) applied to the engine 6th connected is essentially low. Such a condition is referred to as a "low power consumption" condition. The case where the from the AC power supply 1 input power is greater than the preset value, means that the power consumption of the load is essentially high. One such condition is what is known as a "high power consumption" condition. In addition, a state between the low power consumption state and the high power consumption state is referred to as a “medium power consumption” state. It should be noted that when the power consumption of the load is higher, the power that the inverter circuit is also higher is 5 from the rectification circuit 3 is fed. Therefore, the states corresponding to different values of the power can be obtained from the inverter circuit 5 from the rectification circuit 3 are referred to as "low power consumption", "medium power consumption" and "high power consumption".

10 ist ein Diagramm, welches verwendet wird, um Betriebsmoden der Steuereinheit 11 gemäß der ersten Ausführungsform zu erläutern. Wie in 10 gezeigt, weist die Steuereinheit 11 wenigstens drei Betriebsmoden auf: einen ersten Betriebsmodus, einen zweiten Betriebsmodus und einen dritten Betriebsmodus. Der erste Betriebsmodus ist ein Betriebsmodus, bei dem jedes Schaltelement der Gleichrichtschaltung 3 der in 6 gezeigten synchronen Gleichrichtung unterworfen wird. Der zweite Betriebszustand ist ein Betriebszustand, in dem jedes Schaltelement der Gleichrichtschaltung 3 der in 7 gezeigten PWM-Steuerung unterworfen wird. Der dritte Betriebsmodus ist ein Betriebsmodus, in dem jedes Schaltelement der Gleichrichtschaltung 3 der in 8 gezeigten Steuerung unterworfen wird. Die Steuereinheit 11 steuert jedes Schaltelement der Gleichrichtschaltung 3 durch Aktivieren eines dieser drei Betriebsmoden in Übereinstimmung mit dem Leistungsverbrauch der Last. 10 Fig. 13 is a diagram used to illustrate modes of operation of the control unit 11th to explain according to the first embodiment. As in 10 shown, the control unit 11th at least three operating modes: a first operating mode, a second operating mode and a third operating mode. The first operating mode is an operating mode in which each switching element of the rectifying circuit 3 the in 6th is subjected to synchronous rectification shown. The second operating state is an operating state in which each switching element of the rectifying circuit 3 the in 7th is subjected to PWM control. The third operating mode is an operating mode in which each switching element of the rectifying circuit 3 the in 8th is subjected to control shown. The control unit 11th controls each switching element of the rectification circuit 3 by activating one of these three modes of operation in accordance with the power consumption of the load.

Die horizontale Achse in 10 repräsentiert den Leistungsverbrauch Ps der Last, und der Leistungsverbrauch nimmt nach rechts zu. In 10 ist „Ps_PS“ ein Schwellenwert, der für den Übergang von dem ersten Betriebsmodus zu dem dritten Betriebsmodus verwendet wird. Ähnlich ist „Ps_SP“ ein Schwellenwert, der für den Übergang von dem dritten Betriebsmodus in den ersten Betriebsmodus verwendet wird, „Ps_SF“ ist ein Schwellenwert, der für den Übergang von dem dritten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus verwendet wird, und „Ps_FS“ ist ein Schwellenwert, der für den Übergang von dem zweiten Betriebsmodus in den dritten Betriebsmodus verwendet wird. Der erste Betriebsmodus ist ein Betriebsmodus, der während des niedrigen Leistungsverbrauchs ausgeführt werden soll, der zweite Betriebsmodus ist ein Betriebsmodus, der während des hohen und niedrigen Leistungsverbrauchs ausgeführt werden soll, und der dritte Betriebsmodus ist ein Betriebsmodus, der während des mittleren Leistungsverbrauchs ausgeführt werden soll. Die Schwellenwerte „Ps_PS“ und „Ps_SP“ weisen eine Hysteresecharakteristik auf, um die Steuerung zu stabilisieren. Das gleiche gilt für die Schwellenwerte „Ps_SF“ und „Ps_FS“.The horizontal axis in 10 represents the power consumption Ps of the load, and the power consumption increases to the right. In 10 “Ps_PS” is a threshold value that is used for the transition from the first operating mode to the third operating mode. Similarly, “Ps_SP” is a threshold value that is used for the transition from the third operating mode to the first operating mode, “Ps_SF” is a threshold value that is used for the transition from the third operating mode to the second operating mode, and “Ps_FS” is a threshold value that is used for the transition from the second operating mode to the third operating mode. The first operation mode is an operation mode to be carried out during the low power consumption, the second operation mode is an operation mode to be carried out during the high and low power consumption, and the third operation mode is an operation mode to be carried out during the medium power consumption . The threshold values "Ps_PS" and "Ps_SP" have a hysteresis characteristic in order to stabilize the control. The same applies to the threshold values "Ps_SF" and "Ps_FS".

Obwohl das Beispiel der 10 zeigt, dass in dem dritten Betriebsmodus die in 8 gezeigte Steuerung durchgeführt wird, kann die in 9 gezeigte Steuerung anstatt der der 8 durchgeführt werden.Although the example of the 10 shows that in the third operating mode the in 8th is performed, the control shown in 9 control shown instead of the 8th be performed.

In der obigen Beschreibung wird die von der Wechselstromversorgung 1 zugeführte Leistung verwendet, um zu bestimmen, ob der Leistungsverbrauch Ps der Last dem niedrigen Leistungsverbrauch, dem mittleren Leistungsverbrauch oder dem hohen Leistungsverbrauch entspricht. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Beispielsweise kann die Leistung verwendet werden, die durch Berechnung aus den durch die Gleichstromdetektionsschaltung 9 und die Gleichstromdetektionsschaltung 8 detektierten Werten erhalten wurden. Alternativ kann die Detektion auf einem in einer Leistungsdetektionsschaltung (nicht gezeigt) detektierten Wert basieren, wobei die Leistungsdetektionsschaltung die Leistung detektiert, die von der Wechselstromversorgung 1 zugeführt wird.In the above description it is used by the AC power supply 1 input power is used to determine whether the power consumption Ps of the load corresponds to the low power consumption, the medium power consumption or the high power consumption. However, the present invention is not limited to this example. For example, the power obtained by calculation from the power generated by the direct current detection circuit can be used 9 and the DC detection circuit 8th detected values were obtained. Alternatively, the detection may be based on a value detected in a power detection circuit (not shown), the power detection circuit detecting the power drawn from the AC power supply 1 is fed.

Anstatt auf dem Leistungsverbrauch Ps der Last kann das Umschalten basierend auf der Drehgeschwindigkeit des Motors 6 oder eines elektrischen Stroms basieren, der durch den Motor 6 fließt. Zudem können jeglicher detektierter Wert oder jegliche detektierte Werte für das Schalten verwendet werden, solange sie nicht von dem Ziel der vorliegenden Erfindung abweichen.Instead of the power consumption Ps of the load, switching can be based on the speed of rotation of the motor 6th or an electric current flowing through the motor 6th flows. In addition, any detected value or values can be used for switching as long as they do not deviate from the object of the present invention.

Wie vorangehend beschrieben, weist die Gleichstromversorgungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform den ersten Betriebsmodus auf, in dem synchrone Gleichrichtung durchgeführt wird, um einen MOSFET zu einem Zeitpunkt anzuschalten, wenn ein Strom in die gleiche Richtung fließt wie in der parasitären Diode, und sie weist den zweiten Betriebsmodus auf, in dem der MOSFET pulsweitenmoduliert wird, um eine Spannung an dem Kondensator zu steigern. Dann aktiviert die Steuerungseinheit, die in der Gleichstromversorgungsvorrichtung vorgesehen ist, den ersten Betriebsmodus während des niedrigen Leistungsverbrauchs, und sie aktiviert den zweiten Betriebsmodus während des hohen Leistungsverbrauchs. Auf diese Weise ist die Gleichstromversorgungsvorrichtung für ein Produkt verwendbar, welches einen breiten Bereich an Leistungsverbrauch aufweist und in der Lage ist, die Effizienz in Übereinstimmung mit dem Leistungsverbrauch zu verbessern.As described above, the DC power supply device according to the first embodiment has the first operation mode in which synchronous rectification is performed to turn on a MOSFET at a time when a current flows in the same direction as in the parasitic diode, and it has the second Operating mode in which the MOSFET is pulse-width modulated in order to increase a voltage on the capacitor. Then, the control unit provided in the DC power supply device activates the first operation mode during the low power consumption, and activates the second operation mode during the high power consumption. In this way, the DC power supply apparatus is applicable to a product which has a wide range of power consumption and is able to improve the efficiency in accordance with the power consumption.

Während des niedrigen Leistungsverbrauchs kann die Gleichstromversorgung gemäß der zweiten Ausführungsform die Anzahl der Umschaltungen so weit wie möglich reduzieren, um einen die Verluste erniedrigenden Effekt basierend auf der synchronen Gleichrichtung der MOSFETs zu erreichen. Während des hohen Leistungsverbrauchs kann die Gleichstromversorgungsvorrichtung die Gleichspannung durch die PWM-Steuerung der MOSFETs steigern, um den Strom zu reduzieren, der durch die Wechselrichterschaltung und den Motor fließt. Dies ermöglicht es, für die Vorrichtung einen MOSFET zu verwenden, der günstig ist und niedrige Verluste aufweist. Als Folge davon ist es möglich, eine Leistungswandlungsvorrichtung mit geringen Verlusten bereitzustellen.During the low power consumption, the DC power supply according to the second embodiment can reduce the number of switchings as much as possible in order to achieve a loss-lowering effect based on the synchronous rectification of the MOSFETs. During the high power consumption, the DC power supply device can boost the DC voltage by PWM control of the MOSFETs to reduce the current flowing through the inverter circuit and the motor. This makes it possible to use a MOSFET for the device, which is inexpensive and has low losses. As a result, it is possible to provide a power conversion device with low loss.

Zweite Ausführungsform.Second embodiment.

11 ist ein Schaltungsdiagramm, welches eine Schaltungskonfiguration der Treiberschaltungen 3a bis 3d in der Gleichrichtschaltung 3 gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt. In 11 ist die Treiberschaltung 3a eine Treiberschaltung, die dazu konfiguriert ist, das Schaltelement SW3-1 zu schalten, indem ein Source-Anschluss des MOSFET über die Drossel 2 mit der Wechselstromversorgung 1 elektrisch verbunden ist. Die Treiberschaltung 3b ist eine Treiberschaltung, die dazu konfiguriert ist, das Schaltelement SW3-2 zu schalten, bei dem ein Source-Anschluss des MOSFET über die Drossel 2 mit der Wechselstromversorgung 1 elektrisch verbunden ist. Es sei angemerkt, dass Komponenten, die denen der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform gleich oder äquivalent sind, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und redundante Beschreibungen für diese weggelassen werden. 11th Fig. 13 is a circuit diagram showing a circuit configuration of the driver circuits 3a to 3d in the rectification circuit 3 according to the second embodiment shows. In 11th is the driver circuit 3a a driver circuit configured to operate the switching element SW3-1 to turn on by a Source connection of the MOSFET via the choke 2 with the AC power supply 1 is electrically connected. The driver circuit 3b is a driver circuit configured to operate the switching element SW3-2 to switch with a source connection of the MOSFET via the choke 2 with the AC power supply 1 is electrically connected. It should be noted that components similar to those in 1 The first embodiment shown are the same or equivalent are denoted by the same reference numerals, and redundant descriptions for them are omitted.

Bei den Schaltelementen SW3-3 und SW3-4 sind die Source-Anschlüsse der MOSFETs über die Gleichstromdetektionsschaltung 9 mit der gemeinsamen GND elektrisch verbunden. In dieser Situation können die Treiberschaltungen 3c und 3d eine Versorgung mit Treiberleistung für die MOSFETs direkt von einer Steuerungsversorgung 22 erhalten, die mit der gemeinsamen GND verbunden ist. Auf der anderen Seite können die Schaltelemente SW3-1 und SW3-2, bei denen die Source-Anschlüsse der MOSFETs mit der Wechselstromversorgung 1 elektrisch verbunden sind, eine Versorgung mit Treiberleistung direkt von der Steuerungsversorgung 22 nicht erhalten.With the switching elements SW3-3 and SW3-4 are the source terminals of the MOSFETs via the direct current detection circuit 9 electrically connected to the common GND. In this situation, the driver circuits 3c and 3d a supply of driver power for the MOSFETs directly from a control supply 22nd which is connected to the common GND. On the other hand, the switching elements SW3-1 and SW3-2 where the source terminals of the MOSFETs connect to the AC power supply 1 are electrically connected, a supply of driver power directly from the control supply 22nd not received.

Deshalb ist die Treiberschaltung 3a mit der Steuerungsversorgung 22 über eine Reihenschaltung einer Diode 20a und eines Widerstands 21a verbunden. Als Folge davon wird dann, wenn SW3-3 an ist, die Diode 20a angeschaltet, um die Steuerungsversorgung 22 und die Treiberschaltung 3a miteinander zu verbinden, sodass die Treiberschaltung 3a die Versorgung mit Treiberleistung erhalten kann, um das Gate des MOSFET zu treiben. Mit der zu diesem Zeitpunkt zugeführten Leistung wird ein Kondensator 23a geladen. Selbst wenn die Diode 20a aus ist und keine Treiberleistung bereitgestellt ist, kann deshalb die Treiberleistung dem Schaltelement SW3-1 zugeführt werden. Die Treiberschaltung 3b ist ebenfalls mit der Steuerungsversorgung 22 über eine Reihenschaltung aus einer Diode 20b und einem Widerstand 21b verbunden. Dies passiert auf einer herkömmlichen Technik, die „Bootstrap“ genannt wird. Deshalb wird eine weitere Erläuterung des Betriebs weggelassen.Therefore the driver circuit 3a with the control supply 22nd via a series connection of a diode 20a and a resistance 21a tied together. As a result, if SW3-3 is on, the diode 20a switched on to the control supply 22nd and the driver circuit 3a connect together so that the driver circuit 3a receive the supply of drive power to drive the gate of the MOSFET. With the power supplied at this point, it becomes a capacitor 23a loaded. Even if the diode 20a is off and no drive power is provided, therefore, the drive power can be supplied to the switching element SW3-1 are fed. The driver circuit 3b is also with the control supply 22nd via a series connection of a diode 20b and a resistor 21b tied together. It does this using a traditional technique called "bootstrap". Therefore, further explanation of the operation is omitted.

Für dieses Bootstrap sind die Dioden 20a und 20b und die Kondensatoren 23a und 23b wichtige Schlüsselkomponenten. In der nachfolgenden Beschreibung werden die Dioden 20a und 20b als „Boot-Dioden 20a und 20b“ bezeichnet, und die Kondensatoren 23a und 23b werden als „Boot-Kondensatoren 23a und 23b“ bezeichnet. Die nachfolgende Beschreibung des Betriebs konzentriert sich auf die Boot-Diode 20a und den Boot-Kondensator 23a.For this bootstrap are the diodes 20a and 20b and the capacitors 23a and 23b important key components. In the description below, the diodes 20a and 20b as “boot diodes 20a and 20b “And the capacitors 23a and 23b are called "boot capacitors." 23a and 23b " designated. The following description of operation focuses on the boot diode 20a and the boot capacitor 23a .

Der negative Elektrodenanschluss des Boot-Kondensators 23a ist mit dem Source-Anschluss des Schaltelements SW3-1, welches ein MOSFET ist, verbunden, und der positive Elektrodenanschluss des Boot-Kondensators 23a ist mit der Steuerungsversorgung 22 über die Reihenschaltung der Diode 20a und des Widerstands 21a verbunden.The negative electrode connection of the boot capacitor 23a is to the source connection of the switching element SW3-1 , which is a MOSFET, and the positive electrode terminal of the boot capacitor 23a is with the control supply 22nd via the series connection of the diode 20a and resistance 21a tied together.

Wenn das Schaltelement SW3-3, das mit der Seite negativer Polarität des Boot-Kondensators 23a verbunden ist, angeschaltet wird, wird der Boot-Kondensator 23a mit elektrischer Ladung geladen, sodass die Treiberleistung sichergestellt ist. In der Gleichrichtschaltung 3 der ersten Ausführungsform muss der MOSFET des Schaltelements SW3-3 nicht notwendigerweise angeschaltet sein, um das Laden des Boot-Kondensators 23a zu implementieren, da die parasitäre Diode D3-3 in Antwort auf einen Ladestrom eingeschaltet wird, der von der Wechselstromversorgung 1 zu dem Kondensator 4 fließt. Das Laden des Boot-Kondensators 23b ist durch die ähnliche Operation ebenfalls implementiert.When the switching element SW3-3 that is with the negative polarity side of the boot capacitor 23a connected, is turned on, becomes the boot capacitor 23a charged with electric charge so that driver performance is ensured. In the rectification circuit 3 the first embodiment must be the MOSFET of the switching element SW3-3 does not necessarily have to be switched on in order to charge the boot capacitor 23a to implement as the parasitic diode D3-3 is turned on in response to a charge current drawn from the AC power supply 1 to the capacitor 4th flows. Loading the boot capacitor 23b is also implemented by the similar operation.

In dem Fall eines MOSFET, der beispielsweise aus einem Halbleiter mit großer Bandlücke gebildet ist, ist andererseits die Spannungscharakteristik der parasitären Diode schlecht, sodass der Spannungseffekt in der parasitären Diode groß ist. Deshalb benötigt die Ladespannung des Boot-Kondensators ein hohes elektrisches Potenzial, das Vf der parasitären Diode entspricht. Dieses Vf kann das Treiben des MOSFET instabil machen. Der Begriff „instabil“ wie er hier verwendet wird, bedeutet, dass beispielsweise eine Balance bei den Schalteigenschaften, wie etwa dv/dt zwischen dem Schaltelement des oberen Arms und dem Schaltelement des unteren Arms, welche in Reihe geschaltet sind, verloren geht. Die außer Balance stehenden Schalteigenschaften können das Verhalten der Gleichrichtschaltung 3 in einigen Fällen instabil machen.On the other hand, in the case of a MOSFET made of, for example, a wide band gap semiconductor, the voltage characteristic of the parasitic diode is poor, so that the voltage effect in the parasitic diode is great. Therefore, the charging voltage of the boot capacitor requires a high electrical potential, which corresponds to Vf of the parasitic diode. This Vf can make the driving of the MOSFET unstable. The term “unstable” as used here means that, for example, a balance in the switching properties, such as dv / dt between the switching element of the upper arm and the switching element of the lower arm, which are connected in series, is lost. The switching properties that are out of balance can affect the behavior of the rectifier circuit 3 make unstable in some cases.

Deshalb stellt die zweite Ausführungsform einen neuen Betriebsmodus zum Steuern der Ladung der Boot-Kondensatoren 23a und 23b bereit. In dieser Teilbeschreibung wird der neue Betriebsmodus als „Lademodus“ bezeichnet. Dieser Lademodus kann auch als „vierter Betriebsmodus“ bezeichnet werden. 12 ist ein Diagramm, welches Betriebskurvenformen in einem Lademodus der zweiten Ausführungsform zeigt. Es sei angemerkt, dass die Aufstellung der Signalkurvenformen in 12 die gleiche ist wie in 6.Therefore, the second embodiment provides a new mode of operation for controlling the charging of the boot capacitors 23a and 23b ready. In this part of the description, the new operating mode is referred to as "charging mode". This charging mode can also be referred to as the “fourth operating mode”. 12th Fig. 13 is a diagram showing operation waveforms in a charging mode of the second embodiment. It should be noted that the list of the signal waveforms in 12th is the same as in 6th .

Unter Bezugnahme auf die Betriebskurvenformen der 12 fließt in dem ersten Halbzyklus, in dem die Polarität der Versorgungsspannung Vs positiv ist, ein Ladestrom zum Laden des Kondensators 4 während einer Zeitdauer um den Spitzenwert der Versorgungsspannung Vs. Deshalb wird in dem Lademodus der zweiten Ausführungsform das Schaltelement SW3-4 so gesteuert, dass es in einem Halbzyklus an ist, in dem die Polarität der Versorgungsspannung Vs positiv ist. Zu diesem Zeitpunkt ist der negative Elektrodenanschluss des Boot-Kondensators 23b über die Seite des FET-Körpers des MOSFET mit dem GND-Potenzial verbunden und nicht über die parasitäre Diode. Als Folge davon wird die Differenz zwischen dem Potenzial der in dem Boot-Kondensator 23b gespeicherten Antriebsleistung und dem Potenzial der Steuerungsversorgung 22 durch Vf erniedrigt, sodass ein stabiler Betrieb des MOSFET erreicht werden kann.Referring to the operating waveforms of the 12th In the first half cycle in which the polarity of the supply voltage Vs is positive, a charging current for charging the capacitor flows 4th during a period around the peak value of the supply voltage Vs. Therefore, in the charging mode of the second embodiment, the switching element SW3-4 controlled so that it is on in a half cycle in which the polarity of the supply voltage Vs. At this point, the negative electrode terminal is the boot capacitor 23b across the side of the FET body of the MOSFET connected to the GND potential and not via the parasitic diode. As a result, the difference between the potential of that in the boot capacitor 23b stored drive power and the potential of the control supply 22nd is decreased by Vf, so that stable operation of the MOSFET can be achieved.

In einem Halbzyklus, in dem die Polarität der Versorgungsspannung Vs negativ ist, wird das Schaltelement SW3-3 so gesteuert, dass es an ist, und die Ladeoperation des Boot-Kondensators 23a wird verbessert. Die nachfolgenden Operationen für den Boot-Kondensator 23b sind die gleichen, und redundante Beschreibungen für diese werden weggelassen.In a half cycle in which the polarity of the supply voltage Vs is negative, the switching element becomes SW3-3 controlled so that it is on and the boot capacitor charging operation 23a will be improved. The following operations for the boot capacitor 23b are the same, and redundant descriptions for them are omitted.

Wie vorangehend beschrieben, ermöglicht es die Gleichstromversorgungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform, dass die Schaltelemente SW3-1 und SW3-2 durch Laden der Boot-Kondensatoren mit elektrischen Ladungen getrieben werden. Da zudem die Schaltelemente SW3-1 und SW3-2 betrieben werden können, ohne eine Steuerungsleistung nur für die Treiberschaltungen 3a und 3b bereitzustellen, können die Gleichstromversorgungsvorrichtung und die Leistungswandlungsvorrichtung in der Größe reduziert werden.As described above, the DC power supply device according to the second embodiment enables the switching elements SW3-1 and SW3-2 be driven by charging the boot capacitors with electrical charges. As also the switching elements SW3-1 and SW3-2 can be operated without a control power only for the driver circuits 3a and 3b to provide, the DC power supply device and the power conversion device can be reduced in size.

Dritte Ausführungsform.Third embodiment.

13 ist ein Diagramm, welches Betriebskurvenformen in Bezug auf die Gleichrichtschaltung 3 gemäß der dritten Ausführungsform zeigt. Das Betriebskurvenformdiagramm, das der 13 entspricht, ist 7. 13th Fig. 13 is a diagram showing operating waveforms relating to the rectifying circuit 3 according to the third embodiment. The operating waveform diagram that the 13th corresponds to is 7th .

Die Betriebskurvenformen in 13 unterscheiden sich von denen der 7 dahingehend, dass die Schaltelemente, die PWM-Betrieb durchführen, mit jedem Leistungsversorgungszyklus, der ein Zyklus der Wechselstromversorgung 1 ist, geändert werden. Unter Bezugnahme auf 13 arbeiten zuerst insbesondere das Schaltelement SW3-1 und das Schaltelement SW3-4 als ein Satz, und das Schaltelement SW3-2 und das Schaltelement SW3-3 arbeiten als ein anderer Satz. Während das Schaltelement SW3-1 in einem PWM-Betrieb ist, setzt das Schaltelement SW3-4 seinen An-Betrieb unabhängig von der PWM fort, um synchrone Gleichrichtung zu erreichen. Nach dem PWM-Betrieb des Schaltelements SW3-1 beginnt das Schaltelement SW3-4 PWM-Betrieb, und das Schaltelement SW3-1 geht über zu dem fortgesetzten An-Betrieb, der unabhängig von der PWM ist. Diese Vorgänge sind entsprechend für einen Satz des Schaltelements SW3-2 und des Schaltelements SW3-3.The operating waveforms in 13th differ from those of the 7th in that the switching elements that perform PWM operation with each power supply cycle that is one cycle of the AC power supply 1 is to be changed. With reference to 13th work first in particular the switching element SW3-1 and the switching element SW3-4 as a sentence, and the switching element SW3-2 and the switching element SW3-3 work as a different set. While the switching element SW3-1 is in PWM mode, the switching element is activated SW3-4 continues to operate independently of the PWM in order to achieve synchronous rectification. After the PWM operation of the switching element SW3-1 the switching element begins SW3-4 PWM operation, and the switching element SW3-1 goes over to the continued on-operation, which is independent of the PWM. These processes are the same for one set of the switching element SW3-2 and the switching element SW3-3 .

Infolge des abwechselnden PWM-Betriebs tritt ein Umschaltverlust dezentral auf, und die Wärmeerzeugung in diesen vier Schaltelementen wird vergleichmäßigt. Dies ermöglicht es, dass die vier Schaltelemente unter Verwendung von Teilen mit gleichen Eigenschaften ausgelegt werden können, wodurch es möglich wird, aufgrund der Standardisierung von Teilen günstige Produkte bei reduzierten Kosten zu realisieren.As a result of the alternating PWM operation, switching loss occurs in a decentralized manner, and the heat generation in these four switching elements is evened out. This enables the four switching elements to be designed using parts with the same properties, which makes it possible to realize inexpensive products at reduced costs due to the standardization of parts.

Da zudem die Menge der Wärmeerzeugung verteilt wird, ist es nicht notwendig, für die Schaltelemente Wärmeabführungsmaßnahmen zu treffen, und die Schaltelemente können auf die gleiche Weise ausgelegt werden.In addition, since the amount of heat generation is distributed, it is not necessary to take heat dissipation measures for the switching elements, and the switching elements can be designed in the same way.

Es sei angemerkt, dass eine Implementierung ohne abwechselnden PWM-Betrieb, wie in 7 gezeigt, auch in anderer Hinsicht effektiv ist. Das Zentralisieren einer großen Wärmeerzeugung in zwei Schaltelementen macht es beispielsweise möglich, die Wärmedissipationsauslegung in den zwei Schaltelementen zu integrieren. In diesem Zustand ist es möglich, die Zuverlässigkeit der gesamten Vorrichtung zu erhöhen, indem die Zuverlässigkeit der zwei Schaltelemente erhöht wird. Dies bedeutet, dass im Hinblick auf die Produktqualität entweder der in 7 gezeigte Betrieb oder der in 13 gezeigte Betrieb effektiv ist und beide Betriebe durchgeführt werden können.It should be noted that an implementation without alternating PWM operation, as in 7th shown to be effective in other ways as well. Centralizing a large amount of heat generation in two switching elements makes it possible, for example, to integrate the heat dissipation design in the two switching elements. In this state, it is possible to increase the reliability of the entire device by increasing the reliability of the two switching elements. This means that in terms of product quality, either the in 7th operation shown or the in 13th operation shown is effective and both operations can be carried out.

In 13 wird ein Satz von zwei Schaltelementen mit dem anderen vertauscht, und zwar bei jedem Zyklus der Wechselstromversorgung 1. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Beispiel begrenzt. In Bezug auf den Zyklus des Wechsels können die Sätze alle zwei Zyklen gewechselt werden, oder sie können alle drei oder mehr Zyklen gewechselt werden.In 13th one set of two switching elements is interchanged with the other every cycle of the AC power supply 1 . However, the present invention is not limited to this example. With respect to the cycle of change, the sets can be changed every two cycles, or they can be changed every three or more cycles.

Es ist auch daran gedacht, dass die Variation der vier Schaltelemente ein Ungleichgewicht bei dem aus der Wechselstromversorgung 1 fließenden Eingangsstrom führen kann, bei dem die positiven und negativen Kurvenformen des Eingangsstroms eine asymmetrische Gestalt aufweisen. Die vorangehend erläuterte Steuerung zum Ändern des PWM-Betriebs vergleichförmigt diese Variation zwischen den Elementen. Als Folge davon wird ein Ungleichgewicht in den Kurvenformen des Eingangsstroms unterdrückt.It is also thought that the variation of the four switching elements could create an imbalance in that from the AC power supply 1 flowing input current, in which the positive and negative waveforms of the input current have an asymmetrical shape. The control explained above for changing the PWM operation smooths this variation between the elements. As a result, an imbalance in the waveforms of the input current is suppressed.

Wenn ein Ungleichgewicht in der Kurvenform selbst bei der vorangehend beschriebenen Steuerung auftritt, kann der Zeitpunkt des Anschaltens der Schaltelemente im PWM-Betrieb so eingestellt werden, dass das relative Ungleichgewicht in Bezug auf jedes der vier Schaltelemente unterdrückt werden kann. Eine solche Steuerung kann sogar das Ungleichgewicht der Kurvenformen des Eingabestroms unterdrücken. Als Folge davon ist es möglich, die Erzeugung von harmonischen Strömen zu unterdrücken, die unter normalen Umständen nicht auftreten, wie etwa gerade Harmonische der Wechselstromversorgung 1. Da harmonische Ströme reduziert oder verringert werden können, ist es zudem möglich, eine Leistungswandlungsvorrichtung bereitzustellen, die keine Barriere für die Wechselstromversorgung 1 bildet.When an imbalance occurs in the waveform even with the above-described control, the timing of turning on the switching elements in the PWM mode can be adjusted so that the relative imbalance with respect to each of the four switching elements can be suppressed. Such control can even suppress the imbalance in the waveforms of the input current. As a result, it is possible to suppress the generation of harmonic currents that do not occur under normal circumstances, such as straight harmonics of the AC power supply 1 . In addition, since harmonic currents can be reduced or decreased, it is possible to provide a power conversion device that does not have a barrier to the AC power supply 1 forms.

Wenn das Ungleichgewicht selbst dann, wenn eine Korrektur in Bezug auf einen bestimmten Schwellenwert gemacht wird, nicht unterdrückt wird, wird ferner bestimmt, dass eines der Schaltelemente einen Öffnungsfehler aufweist. Der Öffnungsfehler kann bei einer normalen Steuerung nicht detektiert werden, da ein Pfad, durch den der elektrische Strom fließt, geöffnet ist. Das Wechseln des PWM-Betriebs verursacht jedoch eine Änderung im Erscheinungsmuster des Ungleichgewichts. Aufgrund dieser Änderung ist es möglich, zu bestimmen, welches Schaltelement einen Öffnungsfehler hat.Further, if the imbalance is not suppressed even if a correction is made with respect to a certain threshold value, it is determined that one of the switching elements has an opening error. The opening failure cannot be detected in normal control because a path through which the electric current flows is opened. However, changing the PWM operation causes a change in the imbalance appearance pattern. Due to this change, it is possible to determine which switching element has an opening fault.

Ohne eine Korrektur in Bezug auf einen bestimmten Schwellenwert durchzuführen, kann alternativ bestimmt werden, ob eines der Schaltelemente einen Öffnungsfehler aufweist, und zwar basierend auf dem Auftreten des Ungleichgewichts. Ferner kann zur Detektion des Ungleichgewichts ein Betriebsmodus, in dem keine Korrektur durchgeführt wird, beabsichtigt oder erzwungen werden. Es sind auch einige andere Anwendungen möglich, und jegliches Verfahren kann verwendet werden, solange es nicht von dem Ziel der vorliegenden Erfindung abweicht.Without performing a correction with respect to a specific threshold value, it can alternatively be determined whether one of the switching elements has an opening error, to be precise based on the occurrence of the imbalance. Furthermore, in order to detect the imbalance, an operating mode in which no correction is carried out can be intended or forced. Some other applications are also possible and any method can be used as long as it does not depart from the aim of the present invention.

Vierte Ausführungsform.Fourth embodiment.

14 ist ein Diagramm, welches Betriebskurvenformen in Bezug auf die Gleichrichtschaltung 3 in der vierten Ausführungsform zeigt. 14 zeigt die Treiberkurvenformen der Schaltelemente SW3-1 und SW3-3 in dem Fall der Durchführung des in 7 oder 13 gezeigten PWM-Betriebs, und die Kurvenform eines Trägers, der verwendet wird, um die PWM-Signale zu erzeugen. 14th Fig. 13 is a diagram showing operating waveforms relating to the rectifying circuit 3 in the fourth embodiment shows. 14th shows the driver waveforms of the switching elements SW3-1 and SW3-3 in the event that the in 7th or 13th PWM operation shown, and the waveform of a carrier used to generate the PWM signals.

In 14 ist „Sa“ ein Steuersignal zum Steuern des Schaltelements SW3-1, und „Sc“ ist ein Steuersignal zum Steuern des Schaltelements SW3-3. In einem Prozessor, der eine typische PWM-Steuerung implementiert, wird ein Verfahren verwendet, welches komplementäres PWM genannt wird. In dem komplementären PWM-Verfahren werden Steuersignale mit einer exklusiven Beziehung so erzeugt, dass die Schaltelemente des oberen Arms und des unteren Arms nicht gleichzeitig an sind.In 14th "Sa" is a control signal for controlling the switching element SW3-1 , and “Sc” is a control signal for controlling the switching element SW3-3 . In a processor implementing typical PWM control, a method called complementary PWM is used. In the complementary PWM method, control signals with an exclusive relationship are generated so that the switching elements of the upper arm and the lower arm are not on at the same time.

Bei dem komplementären PWM-Verfahren werden ein oberer Teil und/oder ein unterer Teil einer Dreieckskurve, die eine Referenz für den PWM-Zyklus ist, als eine Referenzzeit zur Steuerung eingestellt. Insbesondere basiert der Zeitpunkt, zu dem ein Steueralgorithmus eine Operation startet, auf dem oberen Teil oder dem unteren Teil. Zudem wird in den Analog-Digital-Wandlereinheiten 12 bis 14, die AD-Wandlung der Detektionssignale durchführen, der obere Teil oder der untere Teil als eine Referenz für den Zeitpunkt zum Halten der Detektionssignale, für den Zeitpunkt des Beginns der AD-Wandlung und dergleichen verwendet.In the complementary PWM method, an upper part and / or a lower part of a triangular curve, which is a reference for the PWM cycle, are set as a reference time for control. In particular, the point in time at which a control algorithm starts an operation is based on the upper part or the lower part. In addition, in the analog-to-digital converter units 12 to 14 that perform AD conversion of the detection signals, the upper part or the lower part is used as a reference for the timing for holding the detection signals, the timing for starting the AD conversion, and the like.

Wie in dem Beispiel der 14 gezeigt, ist hierbei daran gedacht, dass ein Modulationskurvensignal mit jedem Trägerzyklus geändert wird. In diesem Beispiel wird der Tastfaktor des Modulationskurvensignals in Bezug auf einen oberen Teil des dreieckigen Trägers eingestellt. In diesem Fall hat das Steuersignal Sa, das zur Steuerung des Schaltelements SW3-1 verwendet wird, eine symmetrische Kurvengestalt in Bezug auf eine gestrichelte Linie in Bezug auf die Oberseite in der Figur. Andererseits kann das Steuersignal Sc, das zur Steuerung des Schaltelements SW3-3 verwendet wird, eine asymmetrische Kurvenform um eine gestrichelte Linie in Bezug auf den unteren Teil der Figur aufweisen. Zudem können das Zentrum des Steuersignals Sc und der Trägerzyklus fehlausgerichtet sein.As in the example of the 14th shown, it is intended here that a modulation curve signal is changed with each carrier cycle. In this example, the duty factor of the modulation curve signal is adjusted with respect to an upper part of the triangular carrier. In this case the control signal Sa is used to control the switching element SW3-1 is used, a symmetrical curve shape with respect to a dashed line with respect to the top in the figure. On the other hand, the control signal Sc, which is used to control the switching element SW3-3 is used to have an asymmetrical curve shape around a dashed line with respect to the lower part of the figure. In addition, the center of the control signal Sc and the carrier cycle can be misaligned.

Wenn der Gleichstrom weiterhin an entweder dem oberen Teil oder dem unteren Teil des Trägerzyklus detektiert wird, ist deshalb der detektierte Strom unabhängig von der Übereinstimmung mit dem Zentrum der Zeitpunkte der An-Periode des Schaltelements, was zu einem Detektionsfehler führen kann. Dieser Detektionsfehler führt zu einem Ungleichgewicht in dem Eingangsstrom und kann auch dazu führen, dass der Steuerungsalgorithmus versagt.Therefore, if the direct current is further detected at either the upper part or the lower part of the carrier cycle, the detected current is independent of the correspondence with the center of the timing of the on-period of the switching element, which may lead to a detection error. This detection error leads to an imbalance in the input current and can also cause the control algorithm to fail.

Im Hinblick auf die oben erläuterten Punkte ist bei der vierten Ausführungsform die Steuerungseinheit 11 dazu konfiguriert, ein Zeitgebersignal zum Durchführen einer Abtastung in kürzeren Zeiträumen als einem Halbzyklus des Trägers durchzuführen, sodass beispielsweise für die Schaltelemente SW3-1 und SW3-3 der in Reihe geschalteten oberen und unteren Arme der Gleichstrom immer in der Mitte jeder der Perioden detektiert wird, während denen die Steuersignale Sa bzw. Sc an sind. Dies ermöglicht es, einen unbeabsichtigten Detektionsfehler zu vermeiden und die Betriebsstabilität der Gleichrichtschaltung 3 zu verbessern.In view of the above, in the fourth embodiment is the control unit 11th configured to carry out a timer signal for carrying out a scan in periods shorter than one half cycle of the carrier, so that for example for the switching elements SW3-1 and SW3-3 of the upper and lower arms connected in series, the direct current is always detected in the middle of each of the periods during which the control signals Sa and Sc are on, respectively. This makes it possible to avoid an unintentional detection error and the operational stability of the rectifying circuit 3 to improve.

Der Mittelzeitpunkt der Dauer, während der das Steuersignal Sa oder Sc an ist, ist jedoch keine Notwendigkeit. Beispielsweise kann auch ein Startteil oder ein Endteil eines An-Pulses in den Steuersignalen Sa und Sc verwendet werden, solange ein Zeitverhältnis zwischen der ersten Zeitdauer zwischen der Zeit, zu der der An-Puls steigt und der Zeit, zu der der Gleichstrom detektiert wird, zu der Zeitdauer zwischen der Breite des An-Pulses zwischen den Steuersignalen Sa und Sc gleich ist. Mit Ausnahme von Fällen, bei denen der zentrale Teil verwendet wird, haben das Schaltelement SW3-1 und das Schaltelement SW3-3 in den meisten Fällen jedoch nicht das gleiche Tastverhältnis und die Breiten der An-Pulse der beiden sind verschieden. Deshalb ist es kompliziert, die Zeitpunkte so zu berechnen, dass die oben genannten Verhältnisse der Zeitdauern gleichgemacht werden. Deshalb ist das Verfahren der Detektion des zentralen Teils des Pulses im Hinblick auf die Einfachheit bevorzugt.However, the midpoint of the duration during which the control signal Sa or Sc is on is not necessary. For example, a start part or an end part of an on-pulse can also be used in the control signals Sa and Sc, as long as a time ratio between the first time period between the time at which the on-pulse rises and the time at which the direct current is detected, to the time duration between the width of the on pulse between the control signals Sa and Sc is equal. With Except in cases where the central part is used, have the switching element SW3-1 and the switching element SW3-3 in most cases, however, not the same duty cycle and the widths of the on-pulses of the two are different. Therefore, it is complicated to calculate the time points so that the above-mentioned ratios of the time periods are made the same. Therefore, the method of detecting the central part of the pulse is preferred from the viewpoint of simplicity.

15 ist ein Diagramm, das verwendet wird, um Zeitabläufe zu erläutern, wenn der Gleichstrom Idc1 in der vierten Ausführungsform detektiert wird. 15 zeigt die Kurvenform des Gleichstroms Idc1, und schwarze Kreise repräsentieren jeweils Zeitpunkte, zu denen der Gleichstrom Idc1 detektiert wird, und sie sind auf der Kurvenform gezeichnet. In 15 ist der gezeichnete Abstand zwischen benachbarten schwarzen Kreisen die Hälfte des Trägerzyklus. 15th Fig. 13 is a diagram used to explain timings when the direct current Idc1 is detected in the fourth embodiment. 15th Fig. 13 shows the waveform of the direct current Idc1, and black circles respectively represent time points at which the direct current Idc1 is detected, and they are drawn on the waveform. In 15th the distance drawn between adjacent black circles is half of the carrier cycle.

Der Fall der 15 entspricht einem Beispiel, bei dem die Stromdetektionsabtastung relativ grob ist. In 15 sind Prozessierungsstartzeitpunkte in dem Prozessor durch nach unten gerichtete Pfeile angegeben. In 15 ist der Abstand zwischen zwei benachbarten Pfeilen gleich zwei Prozessorzyklen. Die zwei Prozessorzyklen sind ein Zyklus, der für den Steuerungsalgorithmus verwendet wird, bei dem Dezimierungssteuerung durchgeführt wird, um einige der basierend auf dem Halbzyklus des Trägers detektierten Ströme zu dezimieren.The case of the 15th corresponds to an example where the current detection sample is relatively coarse. In 15th Processing start times in the processor are indicated by arrows pointing downwards. In 15th the distance between two adjacent arrows is equal to two processor cycles. The two processor cycles are a cycle used for the control algorithm in which decimation control is performed to decimate some of the currents detected based on the half cycle of the carrier.

In der vierten Ausführungsform wird die Stromdetektionssteuerung unter der Annahme durchgeführt, dass der Abtastzyklus der Stromdetektion nicht verkürzt werden kann. Insbesondere wird der momentan detektierte Strom aus den zurückliegend detektierten Strömen abgeschätzt. In Antwort auf die Vorhersage, dass der Schwellenwert während einer Periode zwischen der letzten Abtastzeit und der momentanen Abtastzeit überschritten werden wird, wird dann das Abtastintervall so kontrolliert, dass die Zeit, zu der der Schwellenwert gemäß Vorhersage überschritten wird, als eine Abtastzeit verwendet wird, und die Steuerung wird so durchgeführt, dass ein Strom zu dieser Abtastzeit erzwungenermaßen detektiert wird. Alternativ können die Schaltelemente entsprechend zu dieser Zeit gezwungenermaßen an- und ausgeschaltet werden. Selbst bei der Dezimierungssteuerung, wie sie in 15 gezeigt ist, ist es bei dieser Steuerung möglich, die Stromabtastung zu notwendigen Zeitpunkten durchzuführen und die notwendigen Ströme mit einer relativ hohen Genauigkeit zu detektieren. Als Folge davon ist es möglich, eine Leistungswandlungsvorrichtung unter Verwendung eines günstigen Prozessors bereitzustellen, die eine stärkere Boost-Funktion hat.In the fourth embodiment, the current detection control is performed on the assumption that the sampling cycle of the current detection cannot be shortened. In particular, the currently detected current is estimated from the previously detected currents. In response to the prediction that the threshold will be exceeded during a period between the last sampling time and the current sampling time, the sampling interval is then controlled so that the time at which the predicted threshold is exceeded is used as a sampling time, and the control is performed so that a current is forcibly detected at this sampling time. Alternatively, the switching elements can be forcibly switched on and off accordingly at this time. Even with the decimation control as described in 15th is shown, it is possible with this control to carry out the current sampling at necessary times and to detect the necessary currents with a relatively high accuracy. As a result, it is possible to provide a power conversion device using an inexpensive processor which has a stronger boost function.

16 ist ein Diagramm, welches erste Betriebskurvenformen zeigt, die die Schaltelemente der Gleichrichtschaltung 3 in der vierten Ausführungsform betätigen. Das der 16 entsprechende Betriebskurvenformdiagramm ist 6 oder 12. Zusätzlich zu den Betriebskurvenformen, die in 6 oder 12 gezeigt sind, ist in 16 die Kurvenform einer Phase θs der Versorgungsspannung Vs gezeigt. Dies bedeutet, dass die Gleichrichtschaltung 3 gemäß der vierten Ausführungsform, die die Steuerung der 16 durchführt, zusätzlich mit einer Funktion versehen ist, um die Phase θs der Versorgungsspannung Vs zu detektieren oder zu berechnen. 16 Fig. 13 is a diagram showing first operating waveforms representing the switching elements of the rectifying circuit 3 in the fourth embodiment. That the 16 is corresponding operating waveform diagram 6th or 12th . In addition to the operating waveforms shown in 6th or 12th shown is in 16 the waveform of a phase θs of the supply voltage Vs is shown. This means the rectification circuit 3 according to the fourth embodiment, which is the control of the 16 is additionally provided with a function to detect or calculate the phase θs of the supply voltage Vs.

In 16 wird das Steuersignal Sa für die An-Steuerung oder AusSteuerung des Schaltelements SW3-1 basierend auf der Phase θs der Versorgungsspannung Vs gesteuert. Im Ergebnis ist es möglich, eine Reduzierung eines Bereichs der synchronen Gleichrichtung zu vermeiden, die durch Detektionsverzögerungen oder dergleichen verursacht ist, und um eine hocheffiziente Leistungswandlungsvorrichtung bereitzustellen, indem synchrone Gleichrichtung in einem breiteren Bereich implementiert wird.In 16 becomes the control signal Sa for the on-control or off-control of the switching element SW3-1 is controlled based on the phase θs of the supply voltage Vs. As a result, it is possible to avoid reducing a range of synchronous rectification caused by detection delays or the like, and to provide a highly efficient power conversion device by implementing synchronous rectification in a wider range.

Das Beispiel der 16 zeigt, dass ein Phasenwinkel zum Verhindern von gleichzeitigem An (+/- 5° in der Figur) eingestellt wird, um zu verhindern, dass die Schaltelemente zum Zeitpunkt der Polaritätsumkehr gleichzeitig angeschaltet werden. Dies stellt sicher, dass die oberen und unteren Arme nicht kurzgeschlossen werden.The example of 16 shows that a phase angle for preventing simultaneous on (+/- 5 ° in the figure) is set in order to prevent the switching elements from being switched on at the same time at the time of polarity reversal. This ensures that the upper and lower arms are not shorted out.

17 ist ein Diagramm, welches zweite Betriebskurvenformen zeigt, die die Schaltelemente der Gleichrichtschaltung 3 in der vierten Ausführungsform betätigen. Basierend auf der Phase θs der Versorgungsspannung Vs wird das Steuersignal Sa, das das Schaltelement SW3-1 steuert, wie in 16 gesteuert, während das Steuersignal Sd, das das Schaltelement SW3-4 steuert, wie in 17 gesteuert wird. Hierbei ist es möglich, synchrone Gleichrichtung in einem Zustand zu starten, wo die parasitäre Diode des MOSFET auf der Seite des oberen Arms ihre Reverse-Recovery-Eigenschaft beibehält. Dies macht es möglich, die Leistungswandlungsvorrichtung stabiler zu betreiben. 17th Fig. 13 is a diagram showing second operating waveforms representing the switching elements of the rectifying circuit 3 in the fourth embodiment. Based on the phase θs of the supply voltage Vs, the control signal Sa that the switching element SW3-1 controls, as in 16 controlled, while the control signal Sd that the switching element SW3-4 controls, as in 17th is controlled. Here, it is possible to start synchronous rectification in a state where the parasitic diode of the MOSFET on the side of the upper arm maintains its reverse recovery property. This makes it possible to operate the power conversion device more stably.

Fünfte Ausführungsform.Fifth embodiment.

18 ist ein Diagramm, welches eine Konfiguration einer Motortreibervorrichtung mit einer Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform zeigt. Die Konfiguration der Motortreibervorrichtung 100A in 18 gemäß der fünften Ausführungsform unterscheidet sich von der Motortreibervorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform, die in 1 gezeigt ist, dahingehend, dass die Gleichstromversorgungsvorrichtung 50 durch eine Gleichstromversorgungsvorrichtung 50a ersetzt ist und die Leistungswandlungsvorrichtung 70 durch eine Leistungswandlungsvorrichtung 70A ersetzt ist. Die Gleichstromversorgungsvorrichtung 50A ist zusätzlich mit einem Relais 15 versehen, das parallel zu der Drossel 2 geschaltet ist, und mit einer weiteren Drossel 2a versehen, die in Reihe mit der Drossel 2 geschaltet ist. Es sei angemerkt, dass die Drossel 2a in einigen Fällen als die „zweite Drossel“ bezeichnet werden kann. Die anderen Teile der Konfiguration sind denen der Konfiguration der ersten Ausführungsform gleich oder äquivalent. Die gleichen oder äquivalenten Komponenten werden durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und redundante Beschreibungen derselben werden weggelassen. 18th Fig. 13 is a diagram showing a configuration of a motor driving device having a power conversion device according to the fifth embodiment. The configuration of the motor driver device 100A in 18th according to the fifth embodiment is different from the motor driving device 100 according to the first embodiment shown in 1 is shown to the effect that the DC power supply device 50 by a DC power supply device 50a is replaced and the power conversion device 70 by a power conversion device 70A is replaced. The DC power supply device 50A is also equipped with a relay 15th provided that is parallel to the throttle 2 is switched, and with another throttle 2a provided in series with the throttle 2 is switched. It should be noted that the throttle 2a in some cases can be referred to as the "second throttle". The other parts of the configuration are the same or equivalent to those of the configuration of the first embodiment. The same or equivalent components are denoted by the same reference numerals, and redundant descriptions thereof are omitted.

In der Konfiguration der 18 ist die Beziehung zwischen einem Induktivitätswert L0 der Drossel 2 und einem Induktivitätswert La der zweiten Drossel, d. h. der Drossel 2a, so eingestellt, dass L0>La gilt. Das Öffnen und Schließen des Relais 15 wird durch die Steuerungseinheit 11 in Übereinstimmung mit dem Betriebsmodus der Schaltelemente SW3-1 bis SW3-4 gesteuert.In the configuration of the 18th is the relationship between an inductance value L0 of the reactor 2 and an inductance value La of the second reactor, that is, the reactor 2a , set so that L0> La applies. The opening and closing of the relay 15th is controlled by the control unit 11th in accordance with the operating mode of the switching elements SW3-1 to SW3-4 controlled.

Insbesondere wird in dem in 6 gezeigten ersten Betriebsmodus das Relais 15 so angesteuert, dass es geöffnet ist. Zu diesem Zeitpunkt ist der Induktivitätswert der Schaltung gleich L0+La. Dies ermöglicht es, einen Drosselinduktivitätswert einzustellen, der für den ersten Betriebsmodus geeignet ist.In particular, the in 6th the first operating mode shown is the relay 15th controlled so that it is open. At this point, the inductance value of the circuit is L0 + La. This makes it possible to set a choke inductance value that is suitable for the first operating mode.

Zudem wird in dem in 7 gezeigten zweiten Betriebsmodus das Relais 15 so angesteuert, dass es geschlossen ist. Dann ist der Induktivitätswert der Schaltung La, welches ein minimal benötigter Induktivitätswert ist. Dies ermöglicht es, einen für den zweiten Betriebsmodus geeigneten Drosselinduktivitätsmodus einzustellen.In addition, the in 7th the relay shown in the second operating mode 15th controlled so that it is closed. Then the inductance value of the circuit is La, which is a minimum required inductance value. This makes it possible to set a choke inductance mode that is suitable for the second operating mode.

Wie vorangehend beschrieben, ist der zweite Betriebsmodus ein Betriebsmodus, bei dem eine PWM-Steuerung durchgeführt wird. Wenn bei der PWM-Steuerung eine Drossel mit einem Induktivitätswert verwendet wird, der größer als notwendig ist, kann eine Spannung an der Drossel zu groß werden und zu Isolationsproblemen führen. Wenn deshalb in dem ersten Betriebsmodus und dem zweiten Betriebsmodus eine gemeinsame Drossel verwendet wird, wird hierfür ein teureres Teil benötigt. Auf der anderen Seite ermöglicht es das Relais 15 in der fünften Ausführungsform, einen geeigneten Drosselinduktivitätswert in Abhängigkeit von dem Betriebsmodus auszuwählen. Als Folge davon kann die Gleichrichtschaltung 3 mit einer höheren Effizienz und einem höheren Leistungsfaktor betrieben werden. Zudem kann die Gleichrichtschaltung 3 mit einer geringeren Erzeugung von harmonischen Strömen betrieben werden. Zudem kann eine Leistungswandlungsvorrichtung mit günstigen kleinen Teilen realisiert werden.As described above, the second operating mode is an operating mode in which PWM control is carried out. If a choke with an inductance value that is greater than necessary is used in PWM control, a voltage across the choke can become too high and lead to insulation problems. Therefore, if a common throttle is used in the first operating mode and the second operating mode, a more expensive part is required for this. On the other hand, the relay makes it possible 15th in the fifth embodiment, to select an appropriate choke inductance value depending on the operation mode. As a result, the rectifying circuit 3 operated with a higher efficiency and a higher power factor. In addition, the rectifier circuit 3 operated with a lower generation of harmonic currents. In addition, a power conversion device can be realized with inexpensive small parts.

Die Erfindung ist ferner nicht auf die Konfiguration der 18 beschränkt, in der das Relais 15 verwendet wird, um den Induktivitätswert der Drossel umzuschalten. Es können jegliche Mittel verwendet werden, die als Schalter dienen, der in der Lage ist, die Enden der Drossel 2 kurzzuschließen.The invention is also not limited to the configuration of the 18th limited in which the relay 15th is used to switch the inductance value of the choke. Any means which act as a switch capable of opening the ends of the choke can be used 2 short-circuit.

Sechste Ausführungsform.Sixth embodiment.

19 ist ein Diagramm, welches eine Konfiguration einer Motortreibervorrichtung zeigt, die eine Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform umfasst. Die Konfiguration der Motortreibervorrichtung 100B in 19 gemäß der sechsten Ausführungsform ist von der Motortreibervorrichtung 100A gemäß der fünften Ausführungsform, die in 18 gezeigt ist, dahingehend verschieden, dass die Gleichstromversorgungsvorrichtung 50A durch eine Gleichstromversorgungsvorrichtung 50B ersetzt ist und die Leistungswandlungsvorrichtung 70A durch eine Leistungswandlungsvorrichtung 70B ersetzt ist. Die Gleichstromversorgungsvorrichtung 50B umfasst eine Gleichrichtschaltung 3A anstatt der Gleichrichtschaltung 3, und sie ist zusätzlich mit einer Drossel 2a' versehen, die parallel zu der Drossel 2 geschaltet ist. Die Drossel 2a' kann in einigen Fällen als „dritte Drossel“ bezeichnet werden. 19th FIG. 13 is a diagram showing a configuration of a motor drive device including a power conversion device according to the sixth embodiment. The configuration of the motor driver device 100B in 19th according to the sixth embodiment is from the motor drive device 100A according to the fifth embodiment shown in FIG 18th is different in that the DC power supply device 50A by a DC power supply device 50B is replaced and the power conversion device 70A by a power conversion device 70B is replaced. The DC power supply device 50B includes a rectifying circuit 3A instead of the rectifier circuit 3 , and it is also equipped with a throttle 2a ' provided that are parallel to the throttle 2 is switched. The thrush 2a ' can in some cases be referred to as a “third throttle”.

Die Gleichrichtschaltung 3A ist aus sechs Schaltelementen gebildet. Die Gleichrichtschaltung 3a umfasst zusätzlich ein Schaltelement SW3-1', welches innen eine parasitäre Diode D3-1' aufweist, und ein Schaltelement SW3-3', die innen eine parasitäre Diode D3-3' aufweist. Zudem umfasst die Gleichrichtschaltung 3A zusätzlich Treiberschaltungen 3a' und 3c', die die Schaltelemente SW3-1' bzw. SW3-3' treiben. Die Steuereinheit 11 gibt Steuersignale Sa' und Sc' zum Steuern der Schaltelemente SW3-1' bzw. SW3-3' aus. Die anderen Teile der Konfiguration sind denen der fünften Ausführungsform gleich oder äquivalent. Die gleichen oder äquivalenten Komponenten sind durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und redundante Beschreibungen derselben werden weggelassen.The rectification circuit 3A is made up of six switching elements. The rectification circuit 3a additionally includes a switching element SW3-1 ' which has a parasitic diode inside D3-1 ' has, and a switching element SW3-3 ' who have a parasitic diode inside D3-3 ' having. In addition, the rectifier circuit includes 3A additional driver circuits 3a ' and 3c ' who have favourited the switching elements SW3-1 ' respectively. SW3-3 ' to drive. The control unit 11th gives control signals Sa 'and Sc' for controlling the switching elements SW3-1 ' respectively. SW3-3 ' the end. The other parts of the configuration are the same or equivalent to those of the fifth embodiment. The same or equivalent components are denoted by the same reference numerals, and redundant descriptions thereof are omitted.

In 19 ist die Drossel 2a mit einem Verbindungspunkt der Schaltelemente SW3-1 und SW3-3 verbunden, welche ein Paar von in Reihe geschalteten Elementen sind, und die Drossel 2a' ist mit einem Verbindungspunkt der Schaltelemente SW3-1' und SW3-3' verbunden, welche ein Paar von in Reihe geschalteten Elementen sind. Ein Satz der Schaltelemente SW3-1 und SW3-3 kann als ein „erstes Paar von Elementen“ bezeichnet werden, und ein Satz der Schaltelemente SW3-1' und SW3-3' kann als ein „zweites Paar von Elementen“ bezeichnet werden.In 19th is the throttle 2a with a connection point of the switching elements SW3-1 and SW3-3 which are a pair of series-connected elements, and the reactor 2a ' is with a connection point of the switching elements SW3-1 ' and SW3-3 ' connected, which are a pair of elements connected in series. A set of the switching elements SW3-1 and SW3-3 can be referred to as a "first pair of elements" and a set of the switching elements SW3-1 ' and SW3-3 ' can be referred to as a "second pair of elements".

Die Drossel 2a' hat den gleichen Induktivitätswert wie die Drossel 2a. Wenn die Nenninduktivitätswerte gleich sind, können ihre Induktivitätswerte als gleich betrachtet werden, und deshalb können die Induktivitätswerte unabhängig von einem Messfehler, einem Fehler aufgrund von Alterung, einem Fehler aufgrund von Verschlechterung und dergleichen als gleich behandelt werden. Zudem arbeitet das Schaltelement SW3-1 mit einem Phasenunterschied von 180° in Bezug auf das Schaltelement SW3-1; das gleiche gilt für die Beziehung zwischen den Schaltelementen SW3-3 und SW3-3'. Eine Steuerung zur Ansteuerung von zwei Schaltelementen so, dass sie mit einem Phasenunterschied von 180° arbeiten, nutzt ein herkömmliches Steuerverfahren, wie etwa Interleaving, welches hier nicht beschrieben wird.The thrush 2a ' has the same inductance value as the choke 2a . When the nominal inductance values are the same, their inductance values can be regarded as the same, and therefore the inductance values can be treated as the same regardless of a measurement error, an error due to aging, an error due to deterioration, and the like. In addition, the switching element works SW3-1 with a phase difference of 180 ° with respect to the switching element SW3-1 ; the same applies to the relationship between the switching elements SW3-3 and SW3-3 ' . A control for controlling two switching elements so that they work with a phase difference of 180 ° uses a conventional control method, such as interleaving, which is not described here.

Gemäß der sechsten Ausführungsform weist die Gleichstromversorgungsvorrichtung eine verschränkte Konfiguration („interleaved configuration“) auf, sodass Drosseln mit kleinerem Induktivitätswert für die Konfiguration verwendet werden können. Obwohl die Anzahl von Leitern zunimmt, können günstige Drosseln für die Konfiguration verwendet werden, wodurch es möglich wird, harmonische Ströme zu unterdrücken während die Zunahme an Kosten verhindert wird.According to the sixth embodiment, the DC power supply device has an interleaved configuration, so that reactors having a smaller inductance value can be used for the configuration. Although the number of conductors increases, inexpensive reactors can be used for the configuration, thereby making it possible to suppress harmonic currents while preventing the increase in cost.

Gemäß der sechsten Ausführungsform kann zudem ein typisches Sechs-Element-Modul für einen Wandler für die Gleichrichtschaltung 3A verwendet werden. Als Folge davon kann der flexible Einsatz und die Verfügbarkeit von Teilen verbessert werden, und die Gleichstromversorgungsvorrichtung kann bei niedrigen Kosten hergestellt werden.According to the sixth embodiment, a typical six-element module can also be used for a converter for the rectification circuit 3A be used. As a result, the flexibility and availability of parts can be improved, and the DC power supply device can be manufactured at a low cost.

Da die Gleichstromversorgungsvorrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform eine verschränkte Konfiguration aufweist, kann die Welligkeit während des PWM-Betriebs fast halbiert werden und Störungen können reduziert werden. Da ferner die Verteilung der Wärmeerzeugung es ermöglicht, die thermische Lebensdauer einer Komponente zu vergleichmäßigen, kann die Lebensdauer der Gleichstromversorgungsvorrichtung bei niedrigen Kosten verlängert werden.Since the DC power supply device according to the sixth embodiment has an entangled configuration, the ripple during the PWM operation can be almost halved and noise can be reduced. Further, since the distribution of heat generation makes it possible to make the thermal life of a component uniform, the life of the DC power supply device can be extended at a low cost.

Siebte Ausführungsform.Seventh embodiment.

20 ist ein Diagramm, welches eine Konfiguration einer Motortreibervorrichtung zeigt, die eine Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der siebten Ausführungsform umfasst. Die Konfiguration der Motortreibervorrichtung 100C in 20 gemäß der siebten Ausführungsform unterscheidet sich von der der Motortreibervorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform, die in 1 gezeigt ist, dahingehend, dass die Gleichstromversorgungsvorrichtung 50 durch eine Gleichstromversorgungsvorrichtung 50C ersetzt ist und die Leistungswandlungsvorrichtung 70 durch eine Leistungswandlungsvorrichtung 70C ersetzt ist. Die Gleichstromversorgungsvorrichtung 50C ist zusätzlich mit einem Thermistor 16, der in Reihe mit der Drossel 2 geschaltet ist und einem Relais 15 versehen, dass parallel zu dem Thermistor 16 geschaltet ist. Die anderen Teile der Konfiguration sind denen der Konfiguration in der ersten Ausführungsform gleich oder äquivalent. Die gleichen oder äquivalenten Komponenten sind durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und redundante Beschreibungen derselben werden weggelassen. 20th FIG. 13 is a diagram showing a configuration of a motor drive device including a power conversion device according to the seventh embodiment. The configuration of the motor driver device 100C in 20th according to the seventh embodiment is different from that of the motor driving device 100 according to the first embodiment shown in 1 is shown to the effect that the DC power supply device 50 by a DC power supply device 50C is replaced and the power conversion device 70 by a power conversion device 70C is replaced. The DC power supply device 50C is additionally equipped with a thermistor 16 who is in series with the throttle 2 is switched and a relay 15th provided that in parallel with the thermistor 16 is switched. The other parts of the configuration are the same or equivalent to those of the configuration in the first embodiment. The same or equivalent components are denoted by the same reference numerals, and redundant descriptions thereof are omitted.

Der Thermistor 16 ist ein Thermistor mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC), der einen positiven Temperaturkoeffizienten aufweist.The thermistor 16 is a positive temperature coefficient (PTC) thermistor that has a positive temperature coefficient.

Unter der Annahme, dass in 20 wenigstens eines der Schaltelemente SW3-1 bis SW3-4 einen Kurzschlussfehler aufweist, tritt ein Leistungsversorgungskurzschluss über die parasitäre Diode (n) des anderen Schaltelements oder der anderen Schaltelemente auf, welche keinen Kurzschlussfehler aufweisen, und ein großer Strom fließt in die Gleichrichtschaltung 3. Da der Thermistor 16 in Reihe mit der Drossel 2 eingefügt ist, erhöht sich der Widerstand des Thermistors 16 aufgrund der Wärmeerzeugung des Thermistors 16, wodurch der durch den Kurzschlussfehler erzeugte Überstrom unterdrückt wird. Als Folge davon werden weitere Schäden aufgrund des Kurzschlussfehlers in den Schaltelementen SW3-1 bis SW3-4 unterdrückt, sodass verhindert werden kann, dass sich der Kurzschlussfehler in den Schaltelementen SW3-1 bis SW3-4 über die gesamte Leistungswandlungsvorrichtung 70C ausbreiten kann.Assuming that in 20th at least one of the switching elements SW3-1 to SW3-4 has a short-circuit failure, a power supply short-circuit occurs across the parasitic diode (s) of the other switching element or the other switching elements not having a short-circuit failure, and a large current flows into the rectifying circuit 3 . Because the thermistor 16 in series with the throttle 2 is inserted, the resistance of the thermistor increases 16 due to the heat generation of the thermistor 16 , which suppresses the overcurrent generated by the short circuit fault. As a result, there is further damage due to the short-circuit fault in the switching elements SW3-1 to SW3-4 suppressed, so that the short-circuit fault can be prevented from being in the switching elements SW3-1 to SW3-4 over the entire power conversion device 70C can spread.

Achte Ausführungsform.Eighth embodiment.

21 ist ein Diagramm, welches eine beispielhafte Konfiguration einer Kühlkreislaufvorrichtung gemäß der achten Ausführungsform zeigt. Die in 21 gezeigte Kühlkreislaufvorrichtung ist ein Beispiel der Verwendung der Motortreibervorrichtung gemäß einer der Ausführungsformen 1 bis 7. Obwohl 21 eine Klimaanlage vom getrennten Typ zeigt, ist dieses Beispiel der Anwendung nicht auf den getrennten Typ beschränkt. Obwohl die achte Ausführungsform auf die Beschreibung für ein Beispiel gerichtet ist, in dem die Kühlkreislaufvorrichtung 120 eine Klimaanlage bildet, kann die Kühlkreislaufvorrichtung 120 nicht nur auf eine Klimaanlage, sondern auch auf Geräte angewendet werden, die einen Kühlkreislauf aufweisen, wie etwa ein Kühlschrank oder Gefrierschrank. In 21 wird die Motortreibervorrichtung 100 gemäß einer der Ausführungsformen 1 bis 4 für die Kühlkreislaufvorrichtung 120 verwendet, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Anstatt der Motortreibervorrichtung 100 gemäß einer der Ausführungsformen 1 bis 4 kann eine der Motortreibervorrichtungen 100A bis 100C gemäß der Ausführungsformen 5 bis 7 für die Kühlkreislaufvorrichtung 120 verwendet werden. 21 FIG. 13 is a diagram showing an exemplary configuration of a refrigeration cycle device according to the eighth embodiment. In the 21 The refrigeration cycle device shown is an example of using the motor drive device according to any one of Embodiments 1 to 7. Although 21 shows an air conditioner of the separated type, this example of application is not limited to the separated type. Although the eighth embodiment is directed to the description of an example in which the refrigeration cycle device 120 forms an air conditioner, the refrigeration cycle device 120 can be applied not only to an air conditioner but also to appliances having a refrigeration cycle such as a refrigerator or a freezer. In 21 becomes the motor driving device 100 according to one of the embodiments 1 to 4 for the cooling cycle device 120 is used, however, the present invention is not limited to this example. Instead of the motor driver device 100 According to any one of Embodiments 1 to 4, one of the motor driving devices 100A until 100C according to Embodiments 5 to 7 for the cooling cycle device 120 be used.

Wie in 1 gezeigt, umfasst die Kühlkreislaufvorrichtung 120 gemäß der achten Ausführungsform einen Kompressor 101, ein Vierwegeventil 102, einen Außenwärmetauscher 103, ein Expansionsventil 104, einen Innenwärmetauscher 105, eine Kühlmittelleitung 106 und die Motortreibervorrichtung 100. Bei der Kühlkreislaufvorrichtung 120 sind der Kompressor 101, das Vierwegeventil 102, der Außenwärmetauscher 103, das Expansionsventil 104 und der Innenwärmetauscher 105 über das Kühlmittelrohr 106 zu einem Kühlkreislauf verbunden. Innerhalb des Kompressors 101 der Kühlkreislaufvorrichtung 120 gibt es einen Kompressionsmechanismus 107, der dazu konfiguriert ist, das Kühlmittel zu komprimieren, und den Motor 6, der dazu konfiguriert ist, den Kompressionsmechanismus 107 zu betätigen. Der Motor 6 des Kompressors 101 ist elektrisch mit der Motortreibervorrichtung 100 verbunden. Die Motortreibervorrichtung 100 wird verwendet, um den Motor 6 zu treiben, der in dem Kompressor 101 verwendet wird, der das Kühlmittel komprimiert.As in 1 shown comprises the refrigeration cycle device 120 according to the eighth embodiment, a compressor 101 , a four-way valve 102 , an outdoor heat exchanger 103 , an expansion valve 104 , an indoor heat exchanger 105 , a coolant line 106 and the motor drive device 100 . At the cooling cycle device 120 are the compressor 101 , the four-way valve 102 , the outdoor heat exchanger 103 , the expansion valve 104 and the indoor heat exchanger 105 via the coolant pipe 106 connected to a cooling circuit. Inside the compressor 101 the refrigeration cycle device 120 there is a compression mechanism 107 configured to compress the coolant and the engine 6th configured to use the compression mechanism 107 to operate. The motor 6th of the compressor 101 is electrical with the motor driver device 100 tied together. The motor driver device 100 is used to power the engine 6th to drive that in the compressor 101 is used, which compresses the coolant.

Es sei angemerkt, dass die in den obigen Ausführungsformen beschriebenen Konfigurationen Beispiele der Inhalte der vorliegenden Erfindung darstellen und dass diese mit anderen bekannten Techniken kombiniert werden können und teilweise weggelassen und/oder abgewandelt werden können, ohne von dem Bereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.It should be noted that the configurations described in the above embodiments are examples of the contents of the present invention, and they can be combined with other known techniques, and partially omitted and / or modified without departing from the scope of the present invention.

In jeder der vorangehend beschriebenen Ausführungsformen ist beispielsweise die Wechselstromversorgung 1 als eine einphasige Leistungsversorgung beschrieben, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Beispiel begrenzt. Solange die Wirkungen der oben beschriebenen Ausführungsformen erhalten werden können, kann eine dreiphasige Leistungsversorgung oder eine mehrphasige Leistungsversorgung anstatt der einphasigen Leistungsversorgung verwendet werden. Diese Art der Abwandlung kann flexibel gestaltet werden.In each of the above-described embodiments, the AC power supply is, for example 1 as a single-phase power supply, however, the present invention is not limited to this example. As long as the effects of the above-described embodiments can be obtained, a three-phase power supply or a multi-phase power supply can be used in place of the single-phase power supply. This type of modification can be designed flexibly.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
Wechselstromversorgung;AC power supply;
2, 2a, 2a'2, 2a, 2a '
Drossel;Throttle;
3, 3A3, 3A
Gleichrichtschaltung;Rectifying circuit;
3a bis 3d, 3a', 3c', 5a bis 5f3a to 3d, 3a ', 3c', 5a to 5f
Treiberschaltung;Driver circuit;
44th
Kondensator;Capacitor;
55
Wechselrichterschaltung;Inverter circuit;
66th
Motor;Engine;
6a6a
Stator;Stator;
6b6b
Permanentmagnetrotor;Permanent magnet rotor;
77th
Versorgungsspannungsnulldurchgangsdetektionsschaltung;Supply voltage zero crossing detection circuit;
88th
Gleichspannungsdetektionsschaltung;DC voltage detection circuit;
9, 109, 10
Gleichstromdetektionsschaltung;DC detection circuit;
9a, 10a9a, 10a
Shunt-Widerstand;Shunt resistance;
9b, 10b9b, 10b
Verstärker;Amplifier;
1111th
Steuereinheit;Control unit;
12 bis 1412 to 14
Analog-Digital-Wandlereinheit;Analog-to-digital converter unit;
1515th
Relais;Relay;
1616
Thermistor;Thermistor;
16a16a
Gleichstrombusleitung auf der positiven Seite;DC bus line on the positive side;
17b17b
Gleichstrombusleitung auf der negativen Seite;DC bus line on the negative side;
20a, 20b20a, 20b
Diode (Boot-Diode);Diode (Boot Diode);
21a, 21b21a, 21b
Widerstand;Resistance;
2222nd
Steuerungsleistungsversorgung;Control power supply;
23a, 23b23a, 23b
Kondensator (Boot-Kondensator);Capacitor (boat capacitor);
50, 50A, 50B, 50C50, 50A, 50B, 50C
Gleichstromversorgungsvorrichtung;DC power supply device;
70, 70A, 70B, 70C70, 70A, 70B, 70C
Leistungswandlungsvorrichtung;Power conversion device;
100, 100A, 100B, 100C100, 100A, 100B, 100C
Motortreibervorrichtung;Motor driving device;
101101
Kompressor;Compressor;
102102
Vierwegeventil;Four-way valve;
103103
Außenwärmetauscher;Outdoor heat exchanger;
104104
Expansionsventil;Expansion valve;
105105
Innenwärmetauscher;Indoor heat exchanger;
106106
Kühlmittelrohr;Coolant pipe;
107107
Kompressionsmechanismus;Compression mechanism;
120120
Kühlkreislaufvorrichtung;Cooling cycle device;
300300
Prozessor;Processor;
302302
Speicher;Storage;
304304
Schnittstelle;Interface;
305305
Prozessierungsschaltung;Processing circuit;
D3-1 bis D3-4, D3-1', D3-3'D3-1 to D3-4, D3-1 ', D3-3'
parasitäre Diode;parasitic diode;
D5-1 bis D5-6D5-1 to D5-6
Diode;Diode;
SW3-1 bis SW3-4, SW3-1', SW3-3', SW5-1 bis SW5-6SW3-1 to SW3-4, SW3-1 ', SW3-3', SW5-1 to SW5-6
Schaltelement.Switching element.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

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Claims (15)

Gleichstromversorgungsvorrichtung, umfassend: eine Gleichrichtschaltung, die eine Mehrzahl von Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren umfasst, von denen jeder im Inneren eine parasitäre Diode aufweist, wobei die Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren in einer Brückenschaltung miteinander verbunden sind, wobei die Gleichrichtschaltung über eine Drossel mit einer Wechselstromversorgung verbunden ist; einen Kondensator, der an Ausgangsanschlüsse der Gleichrichtschaltung angeschlossen ist; einen ersten Detektor, um eine Polarität oder Phase einer Versorgungsspannung zu detektieren, die eine Ausgangsspannung der Wechselstromversorgung ist; einen ersten Stromdetektor, um einen ersten Strom zu detektieren, der durch die Gleichrichtschaltung fließt; und eine Steuereinheit, welche aufweist: einen ersten Betriebsmodus, in dem synchrone Gleichrichtung durchgeführt wird, um einen oder mehrere der Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren zu einem Zeitpunkt anzuschalten, zu dem ein Strom in die gleiche Richtung wie in der parasitären Diode fließt; und einen zweiten Betriebsmodus, in dem einer oder mehrere der Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren pulsweitenmoduliert werden, um eine Spannung an dem Kondensator zu steigern, wobei die Steuereinheit dazu konfiguriert ist, den ersten Betriebsmodus während niedrigen Leistungsverbrauchs zu aktivieren und den zweiten Betriebsmodus während hohen Leistungsverbrauchs zu aktivieren. A DC power supply device comprising: a rectifying circuit comprising a plurality of metal-oxide-semiconductor field effect transistors, each of which has a parasitic diode inside, the metal-oxide-semiconductor field effect transistors being connected to one another in a bridge circuit, the rectifying circuit having a choke with a AC power supply is connected; a capacitor connected to output terminals of the rectifying circuit; a first detector for detecting a polarity or phase of a supply voltage which is an output voltage of the AC power supply; a first current detector to detect a first current flowing through the rectifying circuit; and a control unit which has: a first mode of operation in which synchronous rectification is performed in order to turn on one or more of the metal-oxide-semiconductor field effect transistors at a point in time at which a current flows in the same direction as in the parasitic diode; and a second operating mode in which one or more of the metal-oxide-semiconductor field effect transistors are pulse-width modulated in order to increase a voltage on the capacitor, wherein the control unit is configured to activate the first operating mode during low power consumption and to activate the second operating mode during high power consumption. Gleichstromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit einen dritten Betriebsmodus aufweist, in dem ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor, der von dem Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor verschieden ist, der in dem ersten Betriebsmodus betrieben wird, dazu veranlasst wird, einen Leistungsversorgungskurzschlussbetrieb durchzuführen, und wobei die Steuereinheit die Gleichrichtschaltung in dem dritten Betriebsmodus steuert, und zwar während mittleren Leistungsverbrauchs, der zwischen dem niedrigen Leistungsverbrauch in dem ersten Betriebsmodus und dem hohen Leistungsverbrauch in dem zweiten Betriebsmodus liegt.DC power supply device according to Claim 1 , wherein the control unit has a third operating mode in which a metal-oxide-semiconductor field effect transistor, which is different from the metal-oxide-semiconductor field effect transistor operated in the first operating mode, is caused to perform a power supply short-circuit operation, and wherein the control unit controls the rectifying circuit in the third operating mode, specifically during medium power consumption which lies between the low power consumption in the first operating mode and the high power consumption in the second operating mode. Gleichstromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuereinheit den ersten Strom mit negativer Polarität detektiert und einen Kurzschlussstrom in oberen und unteren Armen in der Gleichrichtschaltung mit positiver Polarität detektiert.DC power supply device according to Claim 1 or 2 wherein the control unit detects the first current with negative polarity and detects a short-circuit current in upper and lower arms in the rectifying circuit with positive polarity. Gleichstromversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren, die veranlasst werden, in dem zweiten Betriebsmodus Pulsweitenmodulationsbetrieb durchzuführen, wiederkehrend nach jedem Zyklus oder mehreren Zyklen der Wechselstromversorgung gewechselt werden.DC power supply device according to one of the Claims 1 until 3 , wherein the metal-oxide-semiconductor field effect transistors which are caused to carry out pulse width modulation operation in the second operating mode are repeatedly changed after each cycle or several cycles of the AC power supply. Gleichstromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei in dem zweiten Betriebsmodus in Antwort auf ein Ungleichgewicht, das in einem von der Wechselstromversorgung ausgegebenen Strom auftritt, das Ungleichgewicht durch Einstellen einer An-Zeit des Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistors unterdrückt wird.DC power supply device according to Claim 4 wherein, in the second operation mode, in response to an imbalance occurring in a current output from the AC power supply, the imbalance is suppressed by setting an on-time of the metal-oxide-semiconductor field effect transistor. Gleichstromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei, wenn das Ungleichgewicht nicht unterdrückt wird, bestimmt wird, dass der Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor defekt ist.DC power supply device according to Claim 5 , wherein, if the imbalance is not suppressed, it is determined that the metal-oxide-semiconductor field effect transistor is defective. Gleichstromversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der erste Stromdetektor den ersten Strom an der zeitlichen Mitte einer Periode detektiert, in der zwei der Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren, die in Reihe geschaltet sind, an sind.DC power supply device according to one of the Claims 1 until 6th wherein the first current detector detects the first current at the middle of a period in which two of the metal-oxide-semiconductor field effect transistors connected in series are on. Gleichstromversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Steuereinheit eine Zeit vorhersagt, zu der der erste Strom einen Schwellenwert übersteigt, und ein Abtastintervall so steuert, dass die Zeit, zu der der erste Strom gemäß Vorhersage den Schwellenwert übersteigt, einer Abtastzeit entspricht.DC power supply device according to one of the Claims 1 until 7th wherein the control unit predicts a time when the first current will exceed a threshold and controls a sampling interval such that the time when the first current is predicted to exceed the threshold corresponds to a sampling time. Gleichstromversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend: einen Schalter, der parallel zu der Drossel geschaltet ist; und eine zweite Drossel, die in Reihe mit der Drossel geschaltet ist und einen kleineren Induktivitätswert aufweist als die Drossel.DC power supply device according to one of the Claims 1 until 8th comprising: a switch connected in parallel with the reactor; and a second reactor connected in series with the reactor and having a smaller inductance value than the reactor. Gleichstromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 9, umfassend eine dritte Drossel, die den gleichen Induktivitätswert aufweist wie die zweite Drossel, wobei die zweite Drossel mit einem Verbindungspunkt eines ersten Paares von Elementen verbunden ist, an dem zwei der Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren in Reihe geschaltet sind, wobei die dritte Drossel mit einem Verbindungspunkt eines zweiten Paares von Elementen verbunden ist, an dem zwei der Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren in Reihe geschaltet sind, und wobei die zweite Drossel und die dritte Drossel mit um 180° verschiedener Phase arbeiten.DC power supply device according to Claim 9 , comprising a third choke having the same inductance value as the second choke, the second choke being connected to a connection point of a first pair of elements at which two of the metal-oxide-semiconductor field effect transistors are connected in series, the third Choke is connected to a connection point of a second pair of elements at which two of the metal-oxide-semiconductor field effect transistors are connected in series, and wherein the second choke and the third choke operate with 180 ° different phase. Gleichstromversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, umfassend einen Thermistor, der in Reihe mit der Drossel geschaltet ist, wobei der Thermistor einen positiven Temperaturkoeffizienten aufweist.DC power supply device according to one of the Claims 1 until 10 comprising a thermistor connected in series with the reactor, the thermistor having a positive temperature coefficient. Gleichstromversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Gleichrichtschaltung einen Boot-Kondensator aufweist, der mit einem Source-Anschluss von einem der Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren verbunden ist, die mit einem positiven Elektrodenanschluss des Kondensators verbunden sind, und wobei die Steuereinheit einen vierten Betriebsmodus aufweist, in dem der Boot-Kondensator geladen wird.DC power supply device according to one of the Claims 1 until 11th , wherein the rectifying circuit has a boot capacitor which is connected to a source terminal of one of the metal-oxide-semiconductor field effect transistors which are connected to a positive electrode terminal of the capacitor, and wherein the control unit has a fourth operating mode in which the boot capacitor is charged. Leistungswandlungsvorrichtung, umfassend: eine Gleichstromversorgungsvorrichtung gemäß Anspruch 12; und eine Wechselrichterschaltung, um einen Motor durch Umwandeln von Gleichstromleistung, die von der Gleichstromversorgungsvorrichtung zugeführt wird, in Wechselstromleistung und durch Zuführen der Wechselstromleistung zu dem Motor, zu betreiben, wobei ein Leistungsverbrauch durch die Wechselrichterschaltung geändert wird.A power conversion apparatus comprising: a DC power supply apparatus according to FIG Claim 12 ; and an inverter circuit for operating a motor by converting DC power supplied from the DC power supply device into AC power and supplying the AC power to the motor, whereby power consumption by the inverter circuit is changed. Leistungswandlungsvorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Steuereinheit die Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren basierend auf elektrischen Ladungen treibt, die in dem Boot-Kondensator gespeichert sind, um hierdurch in einer nicht isolierten Weise konfiguriert zu sein.Power conversion device according to Claim 13 wherein the control unit drives the metal-oxide-semiconductor field effect transistors based on electric charges stored in the boot capacitor to thereby be configured in a non-isolated manner. Kühlkreislaufvorrichtung, umfassend die Leistungswandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 13 oder 14, wobei der Motor ein in einen Kompressor eingebauter Motor ist.A cooling cycle device, comprising the power conversion device according to FIG Claim 13 or 14th , wherein the engine is a built-in engine in a compressor.
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