JP2003079152A

JP2003079152A - 直流電源装置、直流電源負荷装置

Info

Publication number: JP2003079152A
Application number: JP2001266623A
Authority: JP
Inventors: Tomoo Yamada; 倫雄山田; Mamoru Kawakubo; 守川久保; Kazunori Sakanobe; 和憲坂廼辺; Yosuke Sasamoto; 洋介篠本; Masaaki Yabe; 正明矢部; Shinya Nishida; 信也西田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-09-04
Filing date: 2001-09-04
Publication date: 2003-03-14
Anticipated expiration: 2021-09-04
Also published as: JP4639557B2

Abstract

(57)【要約】【課題】安価で変換効率が高く、小型で、軽量で、低
騒音で、電磁ノイズの小さな直流電源装置を得る。【解決手段】交流電源の電圧を全波整流する全波整流
回路、全波整流回路の正出力側に一端側が接続され、エ
ネルギーを貯え、電流を平滑にするための直流リアクト
ル、直流リアクトルの他端側と全波整流回路の負出力側
との間に設けられた直流の母線電圧を平滑するための平
滑コンデンサ、直流リアクトルの他端側と平滑コンデン
サの正側との間に設けられ、平滑コンデンサ側から全波
整流器へ電流が逆流する事を阻止する逆流阻止用ダイオ
ード、直流リアクトルの他端側と全波整流回路の負出力
側との間に設けられ、直流母線間をスイッチングするス
イッチ手段、を設け逆流阻止用ダイオードに炭化珪素半
導体を使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は直流電源装置及びこ
れを使用する装置、特に冷熱空調機器等に使用され力率
を改善するもの、交流電源側の高調波を抑制して高調波
規制の限度値以下の発生量にするもの、電源側及び負荷
側の変動が大きなものに関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は特開平9-247943号公報に示される
従来の直流電源装置の構成を示すブロック図である。こ
の図６において１は交流電源、２は交流電源１の電圧を
全波整流する４個のダイオードで構成した全波整流回
路、３は全波整流回路２の正出力側に一端側が接続さ
れ、エネルギーを貯え、電流を平滑にするための直流リ
アクトル、４は直流リアクトル３の他端側と全波整流回
路２の負出力側との間に設けられた直流の母線電圧を平
滑するための平滑コンデンサ、５は直流リアクトル３の
他端側と平滑コンデンサ４の正側との間に設けられ、平
滑コンデンサ４側から全波整流器２へ電流が逆流する事
を阻止する逆流阻止用ダイオードである。

【０００３】６は直流リアクトル３の他端側と全波整流
回路２の負出力側との間に設けられ、直流母線間をスイ
ッチングするスイッチ手段、７は平滑コンデンサ４に並
列接続された負荷、８は交流電源１の電圧から作成した
電源同期信号に基づき電源半周期に少なくとも２回、後
述の選択手段が選択した開閉時間でスイッチ手段６を開
閉制御する制御手段、９は負荷７の負荷量に応じて予め
設定されたスイッチ手段６の開閉時間のデータを格納し
ておく記憶手段、１０は負荷７の負荷量を検出するため
の負荷量検出手段、１１は負荷量検出手段１０で検出し
た負荷量に応じて記憶手段９に予め格納されているスイ
ッチ開閉時間を適切に選択する選択手段である。

【０００４】次に、動作を説明する。図６に示すような
スイッチ手段６を用い、電源半周期のうち、入力電流の
流れない期間中に数回だけ動作させると、スイッチ手段
６の動作中は、交流電源１から全波整流器２、直流リア
クトル３を通り、スイッチ手段６を経て、全波整流器２
を通って、交流電源１に流れるような電流の経路ができ
る。スイッチ手段６がオン動作して閉じた後であれば、
その後にスイッチ手段６を開いたとしても、入力電流が
途絶えることはない。これは、直流リアクトル３の性質
によるもので、リアクトルは電流を流し続けようとする
性質があるため、リアクトルに貯えられたエネルギーが
平滑コンデンサ４に充電されることで、入力電流が流れ
る。従って、直流リアクトル３に貯えられたエネルギー
が消費されるまで入力電流は流れ続ける。

【０００５】図７はゼロクロス点の直後から入力電流が
流れる期間の間に２回だけ、スイッチ手段６を動作させ
た時の入力電流と入力電圧の関係を示した波形図であ
る。なお、Ｔｓｗ１はスイッチ手段６を閉じるまでの第
１の遅延時間、Ｔｏｎ１はスイッチ手段６を閉じている
第１の閉路時間、Ｔｓｗ２はスイッチ手段６を閉じるま
での第２の遅延時間、Ｔｏｎ２はスイッチ手段６を閉じ
ている第２の閉路時間である。ゼロクロス点通過後、ス
イッチ手段６を閉じると、前述の通り電流経路ができ、
電流が流れる。スイッチ手段６を開いても、直流リアク
トル３にはエネルギーが蓄積させており、直流リアクト
ル３のエネルギー分だけ、電流を流そうと直流リアクト
ル３が働き、電流がゼロになる前にスイッチ手段６につ
いて２回目のスイッチ動作を行う。そして、スイッチ手
段６が２回目にオフしたあと、直流電圧より入力電圧の
ほうが高くなって電流が流れ、図７のような入力電流波
形になる。このようにして、入力電流が流れない期間
に、スイッチ手段６を動作させて電流を流すことで、電
圧と電流の位相差が小さくなり、力率が改善される。ま
た、スイッチ手段６の動作タイミングを制御してやるこ
とで、入力電流がピーク付近だけでなく、ゼロクロス付
近にも流れるため、高調波が低減されることとなる。

【０００６】また図８に特公平7-8974３号公報に示され
る直流電源装置を示す。図８で交流電源１はリアクトル
２０およびブリッジ構成の整流回路２を介して整流さ
れ、負荷７に直流電力を供給する。４は平滑用コンデン
サである。また１９はリアクトルとコンデンサで構成さ
れる電源側フィルター、６はスイッチ手段であるパワト
ランジスタ、５は逆流阻止用ダイオードである。電圧設
定器１４で設定された電圧基準E0は直流負荷電圧Ｅと比
較され、その差△Ｅが電圧制御増幅器１５で増幅され、
掛算器１６で交流電圧信号v1と掛算されて電源位相と同
期した誤差信号△ｖに変換される。誤差信号△ｖは比較
器１７で電流検出器４０で検出された負荷交流電流信号
i1と比較され、△ｖ＞i1のときは比較器１７の論理出力
が“１"となつてパワートランジスタ６のベースドライ
ブ回路１８を介してパワトランジスタ１１をオンとし、
△ｖ＜i1のときは比較器１７の論理出力が“０"となつ
てパワトランジスタ６をオフにする。パワトランジスタ
６がオンになると負荷側が短絡されて電流i1は増加す
る。パワトランジスタ６がオフになると電流i1は負荷側
すなわち逆流阻止用ダイオード５、平滑コンデンサ４お
よび負荷７に流れ込んで減少し、△ｖ＞i1となつてパワ
トランジスタ６を再びオンとし、これによつてパワトラ
ンジスタ６のオン，オフが比較器１７で形成される電流
制御の遅れ要素で決まる数kHzのスイツチング周波数で
繰返される。従つて電流i1は図９に示すように上記スイ
ツチング周波数で脈動してほぼ電源電圧ｖと同期し、こ
れによつて力率が１に保たれると共に第３次，第５次、
などの高調波がほとんど無くなる。またリアクトルとコ
ンデンサによる電源側フィルタ１９が追加されているの
で、リアクトル２０のみを用いた場合の整流器の重なり
角による電源電圧の落ち込みがなくなり、同期信号とし
てあたえる電圧信号v1の波形歪みが除去できる。

【０００７】以上の従来の技術に示される電源装置とそ
の負荷である圧縮機や送風機の電動機を可変速運転する
ためのインバータ装置はルームエアコンの場合は室外機
に収納され、リアクトルおよび電気回路で構成される電
源装置およびインバータ装置は、圧縮機や送風機を駆動
する事で冷媒を用いた冷熱空調装置として動作する。

【０００８】変換器回路においてスイッチングを行うと
きに発生する転流スパイク電圧を吸収するスイッチング
手段のスナバダイオードや、スイッチングにより発生す
る回路の突然の変化を平滑化するフライホイーリングダ
イオードに対し炭化シリコンダイオードを使用すること
は特表平１１−５１００００号公報で知られている。更
に電源制御回路で逆流防止用ダイオードのショートによ
る消費電力の改善については、特開平１１−３３２１１
３号公報などで知られている。一方冷凍サイクルを冷媒
を循環させて空調や冷凍を行う冷熱空調機器などに使用
される室外機内の構造として送風機による風路に熱交換
器が配置され、熱交換が行われる。熱交換器および送風
機の風路を妨げない様に、その側面に圧縮機が配置さ
れ、圧縮機の上面にリアクトルが配置される。騒音が大
きく高温になる圧縮機およびリアクトルは板金により遮
蔽されさらに防音材のカイノールで周囲を覆われる。さ
らに全体の上面に電気回路部品が配置され、この中には
先に述べた直流電源装置のスイッチ手段、逆流防止ダイ
オードおよびインバータ装置のスイッチ手段が実装され
る。さらにスイッチ手段および逆流防止ダイオードの放
熱フィンも実装される。また電源線への電磁ノイズ対策
のためノイズ対策部品のチョークコイル等も実装されて
いる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前項で示される従来の
技術では回路のスイッチ手段ならびに、コンデンサから
の逆流を防止するためのダイオードに通常のシリコンを
用いた素子を用いているため多くの課題を抱えている。
まず逆流防止ダイオードが通常のシリコンを用いた素子
であるため電圧降下による電力損失が大きく、スイッチ
手段のスイッチの如何にかかわらず、電源装置の効率を
低下させる。効率性能が基本性能である冷熱空調機器に
適用した場合おいて特に大きな課題である。またこれら
の逆流防止ダイオードの損失による温度上昇と、逆流防
止ダイオードがシリコンを用いた素子である事から使用
温度限界が低い事から、素子に大きな放熱部品をつける
必要があり、冷熱空調機器に適用した場合冷熱空調機器
が大きくなる。また前記の放熱部品を風路に配置しなけ
ればならないため電源装置の配置場所のに制約が出てく
る。そのため装置が大きくなったり、さらに直流電源装
置への配線線路が長くなり電源装置で発生した電磁ノイ
ズの発生量が大きくなり対策部品等のサイズ、コストも
大きな課題である。

【００１０】またスイッチ手段がスイッチした場合にも
多くの課題を抱えている。まず逆流防止ダイオードが順
方向に電流を流している時、スイッチ手段がオンした場
合逆流防止ダイオードは逆バイアスされるが、その時シ
リコンダイオードのPN接合領域の逆回復電荷が微少時間
において非常に大きな逆回復電流を発生し、スイッチ手
段を流れ、スイッチ手段のスイッチ損失を非常に大きく
している。現在一般的にパワー用に用いられている定格
逆耐圧600V、定格順電流6AのシリコンPN接合ダイオード
で逆回復電荷は150〜1500ncもあり、動作温度は125℃ま
でしか保証されていない。そのため電源装置に大きな損
失を発生する。先に述べたの損失は効率性能が非常に重
視される冷熱空調機器では特に大きな課題で、直流電源
装置のスイッチ手段のスイッチ回数を交流電源周期に数
回に減らす事で回避されたり、力率改善効果を重視する
場合はやむおえず数ｋHzとする事で変換効率を犠牲にし
たりしていた。さらにいずれにしても、スイッチ時に電
力を蓄積するためのリアクトルに人間の可聴音域である
電源周期の数倍もしくは数kHzの電流リップルを発生
し、リアクトルから非常に大きな騒音を発生していた。
リアクトルの騒音対策のため防音防音対策部品の搭載、
防音構造が必要なための設計制約、コストアップが著し
い。そのため静音性が要求される、冷熱空調機器とりわ
け住環境で使用されるエアコン、冷蔵庫、除湿機等では
これらの電源装置の使用に制約が多かった。

【００１１】またスイッチ回数が少ない場合、力率改善
ならびに高調波の発生量を抑制しようとした場合、一回
あたりリアクトルに蓄積できるエネルギー量を大きくし
なくてはならないため、非常に大きく重いリアクトルが
必要で、サイズも重量も大きく、コストも高い電源装置
となる。元々の持ち運びを前提とした除湿機等では非常
に大きな問題である。場合によっては、主機能を発生す
るモータより、高調波抑制のためのリアクトルの方が大
きく重くなる場合もある。またリアクトルの値を大きく
する事は、リアクトルの巻き線抵抗値を大きくする事に
なり、リアクトルの損失が大きくなり、さらに電源装置
の効率を低下させる。また先に述べた逆回復電流は電流
の時間変化が極めて大きく、大量の高周波ノイズをスイ
ッチ時に発生する。そのため電磁ノイズの対策のためノ
イズ対策部品が必要で、通常この対策部品にはチョーク
コイルが用いられ、重量、サイズ、コストを押し上げる
事になる。またチョークコイルの抵抗分による電力損失
も大きい。さらに冷熱空調機では電源装置の配置にもま
すます制約が出る。また直流電源装置として電源電圧の
変動の大きな太陽電池等の場合や、負荷側から逆流が大
きな車両用等の直流電源装置でも同様な問題を抱えてい
る。

【００１２】本発明は以上のような課題を解決する為に
なされたもので、電源や負荷の種類に制限されずに高効
率で小型軽量な電源装置を得るものである。本発明は効
率が良く低騒音の電源装置を得るものである。本発明は
性能が良く安価な装置を得るものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の直流電源装置
は、交流電源からの交流を整流する整流回路または直流
電源より供給される直流母線間の直流電圧を平滑する平
滑コンデンサと、平滑コンデンサより電源側に配置され
たスイッチ手段と、スイッチ手段より電源側に配置され
電流エネルギーを蓄積できるリアクトルと、平滑コンデ
ンサとスイッチ手段の間に配置されて平滑コンデンサか
ら電源側への逆流を防止しスイッチ手段オフ時に順方向
及び逆方向電圧が印加される炭化珪素半導体のようなワ
イドギャップエネルギー帯を有する逆流防止ダイオード
と、を備えたものである。

【００１４】本発明の直流電源装置は、平滑コンデンサ
に並列に接続された負荷が軽い状態のときはスイッチ手
段を動作させない。

【００１５】本発明の直流電源装置は、逆流防止ダイオ
ードをショットキー接合ダイオードとしたものである。

【００１６】本発明の直流電源装置は、平滑コンデンサ
に並列に接続された負荷を直流ブラシレスモータとし、
ブラシレスモータの速度制御を直流電圧を可変する事で
行う。

【００１７】本発明の直流電源装置は、スイッチ手段の
スイッチ周波数を非可聴周波数とする。

【００１８】本発明の直流電源装置は、スイッチ手段は
一定時間内に時間設定変更可能なオンとオフを有するサ
イクルを繰り返すと共にこのサイクル周波数を非可聴周
波数とする。

【００１９】本発明の直流電源装置は、直流電源に太陽
電池、蓄電池のように電圧変動の大きな電源を用いたも
のである。

【００２０】本発明の直流電源装置は、使用する逆流防
止ダイオード以外の半導体部品をシリコン半導体とした
ものである。

【００２１】本発明の直流電源負荷装置は、平滑コンデ
ンサに並列に接続された負荷は、負荷に流れる電流が変
動する圧縮機用モータ、人や物の移動手段に用いる機器
の駆動モータ、送風機用モーター、または系統連系イン
バータである。

【００２２】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は実施の形態
１の直流電源装置の構成を示すブロック図である。図１
において１は交流電源、２は交流電源１の電圧を全波整
流する４個のシリコンダイオードで構成した全波整流回
路、３は全波整流回路２の正出力側に一端側が接続さ
れ、エネルギーを貯え、電流を平滑にするための直流リ
アクトル、４は直流リアクトル３の他端側と全波整流回
路２の負出力側との間に設けられた直流の母線電圧を平
滑するための平滑コンデンサ、５は直流リアクトル３の
他端側と平滑コンデンサ４の正側との間に設けられ、平
滑コンデンサ４側から全波整流器2へ電流が逆流する事
を阻止する逆流阻止用ダイオードである。

【００２３】逆流防止ダイオード５は、半導体と金属を
接触させてダイオード作用を行うショットキーバリアダ
イオードを使用する。これは熱的安定性が大きく熱伝導
も良い事から高温動作が可能で、また逆回復電荷が非常
に少なく逆回復時間が短くそのためスイッチング損失が
少なく、合わせて順方向の電圧降下の少ない炭化シリコ
ンを用いたショットキーバリアダイオードを用いる。例
えばパワー用に用いられる定格逆耐圧６００V、定格順
電流６Aの炭化シリコンショットキーバリアダイオード
では逆回復電荷は２０nc程度とシリコンダイオードPN接
合ダイオードに比べ著しく小さい。

【００２４】６は直流リアクトル３の他端側と全波整流
回路２の負出力側との間に設けられ、直流母線間をスイ
ッチングするスイッチ手段、７は平滑コンデンサ４に並
列接続されたインバータおよび直流ブラシレスモータ
（以後DCBLM）を搭載した空調用圧縮機負荷、８は交流
電源１の電圧から作成した電源同期信号、交流電源１の
電流信号、後述の回転数検出手段１３から得られる現在
の負荷の回転数、後述の電圧検出手段１２から得られる
現在の母線電圧および目標回転数から、スイッチ手段６
を開閉制御する制御手段、１２は母線電圧の電圧値を検
出し低圧電圧信号で制御手段８に伝える電圧検出手段、
１３は負荷７のモータの回転数を検出し低圧の電気信号
で制御手段８に伝える回転数検出手段である。

【００２５】図２は図１で示される直流電源装置の負荷
の回路並びに構成を示す図で、直流電源装置とあわせて
冷熱サイクルの冷媒の圧縮を行う空調装置を構成する。
図２で２１〜２６は図1の直流電源装置で選られた直流
電圧をスイッチングし交流電圧発生するためのインバー
タのスイッチでシリコンを用いたIGBTである。図２で３
１〜３６は前記IGBTがoff時に順バイアスされ後述のDCB
LM圧縮機２７の回生および還流電流を流すシリコンPN接
合ダイオードである。図２で２９は前記IGBTスイッチン
グ時、直流電源装置と負荷間のインダクタンスによる直
流母線PN間の急峻な電圧変動を吸収するスナバコンデン
サである。図２で２７は定常運転時IGBT２１−２６、ダ
イオード３１−３６、スナバコンデンサ２９から構成さ
れる電圧型インバータの主回路からの交流電圧に同期し
て回転する三相DCBLMを搭載した冷熱サイクルの冷媒を
圧縮するDCBLM圧縮機である。図２で２８は、圧縮機27
の定常運転時DVBLM圧縮機の相電圧を検出し、２１〜２
６のIGBTをon/offさせDCBLMを回転させるDCBLMの制御手
段である。

【００２６】図３は図２の負荷のIGBT２１〜２６のスイ
ッチ動作およびDCBLM圧縮機２７のモータの相電圧を示
すタイミング図である。図３で詳細は後述するがA〜Lは
圧縮機２７のDCBLMの電気回転周期一周期中にIGBT２１
〜２６が通電を切り替えるタイミング間の各通電区間を
示す。

【００２７】次に動作を説明する。まず、図1でスイッ
チ手段６がまったく動作しない場合は、２の全波整流回
路で整流された電流が３のリアクトルおよび５の逆流防
止ダイオードを通過し、４のコンデンサに蓄積されパッ
シブな全波整流による直流電源装置となる。図１に記載
の様に整流回路２の出力端子電圧をＶｉ１、スイッチ手
段６の直流正母線端子電圧をＶｉ２、平滑コンデンサ４
の直流正母線端子電圧をＶｏとする。スイッチ手段６が
まったく動作しない場合は、２の全波整流回路で整流さ
れた直流がＶｉ２＞Ｖｏ状態では逆流素子用ダイオード
に対し順方向のバイアスが掛かりこのダイオードを通し
て順方向に電流が流れる。なお電圧Ｖｉ２＝Ｖｉ１＋Ｖ
Ｌであって、この電圧ＶＬは直流リアクトル３に蓄積さ
れた電流エネルギーによる増加分である。しかしながら
本発明の直流電源装置およぞその負荷では、電源側電圧
Ｖｉ２が負荷側電圧Ｖｏより高いとは限らない。電源電
圧であるＶｉ１が低下する状態が存在する。更に直流リ
アクトルの蓄積エネルギーによる電圧増加分は負荷側に
放出して低下する。一方負荷側電圧Ｖｏは平滑コンデン
サに蓄積されたエネルギーにより電圧が上昇し、負荷７
に電力を放出して低下する。更に負荷側モーターが自動
車や電車駆動用のモーターなどの場合、移動手段の動い
ている慣性が大きい状態では、モーターが発電作用を起
す場合も存在する。また太陽電池のように負荷として系
統に連携するインバータでは負荷側、すなわち系統側の
電圧が高い場合が多く存在する。このような多くの場合
Ｖｉ２＜Ｖｏの状態が存在し、このときスイッチ手段６
が動作しない状態では、全波整流回路２で整流された直
流である電源側の電圧が小さく逆流素子用ダイオードに
対し負荷側から逆方向のバイアスが掛かりこのダイオー
ドにより順方向に電流が流れない状態となる。

【００２８】負荷７の消費電力が小さく、交流電源1か
らの高調波電流および力率が問題にならないレベルの時
はスイッチ手段を動作させず、負荷７の側でインバータ
をパルス幅幅変調（PWM）を用い電圧を可変しモータの
回転数を目標の回転数に制御する。この場合直流電源装
置はスイッチングしないので、スイッチ手段による損失
は発生せず、また逆流阻止用ダイオード5炭化珪素半導
体のようにシリコンよりエネルギーギャップの大きなワ
イドギャップエネルギー帯を有するダイオードを使用す
るので順方向電圧が低く、運転率の高い軽負荷で直流電
源装置を高効率で運転できる。ワイドギャップエネルギ
ー帯を有する半導体として炭化珪素以外にガリウム砒素
の半導体やチッカガリウムといわれるガリウムとイトラ
イドの半導体などが知られている。またこのようなワイ
ドギャップエネルギー帯を有するダイオードを使用する
ので逆方向電圧が印可され長い時間加わり逆電流が流れ
ても素子の熱的安定性が大きく熱伝導度が大きいので、
電圧低下の大きな電源を使用しても、あるいは負荷側か
ら大きな電力が供給される場合でも信頼性の高い直流電
源装置とすることが出来る。

【００２９】このように負荷が小さい場合はスイッチ手
段６を動作させないが、負荷の大小はモーターの入力電
流や回転数を計測し、あるいは圧縮機の冷媒圧力の差を
開閉弁の開度で推測したり、あるいは圧縮機から冷凍サ
イクルに接続される熱交換器の温度など計測可能なデー
タや推測可能な現象を捉えあらかじめ設定した負荷以下
かどうかを判断してスイッチ手段６の動作をさせなけれ
ば良い。あるいは電磁ノイズ量が制限値を超えるときだ
け、すなわち高周波が規制値を超えた場合、スイッチ手
段を動作させるなどの特定条件だけ動作させても良い
し、場合によってはほとんどの運転時にスイッチを動作
させても良いことは当然である。

【００３０】次に負荷７の消費電力が大きな場合、すな
わち圧縮機の回転数が高く、圧縮機２７から冷凍サイク
ルに吐出される高温高圧冷媒と空調機などの熱交換器を
循環し低温低圧冷媒のこの入出力の冷媒圧力差が大きな
場合の直流電源装置の動作について述べる。この場合ス
イッチ手段６は５０μsec中に一回on/offを行う。制御
手段は常に５０μsecの間隔で繰り返し制御をしてお
り、この５０μsec中のonとoffの時間比率を運転状態を
検出して制御手段８で逐次制御するパルス幅変調（PW
M）とする。図1で、スイッチ手段６のonの間は、交流電
源１から全波整流器２、直流リアクトル３を通り、スイ
ッチ手段６を経て、全波整流器２を通って、交流電源１
に流れるような電流の経路ができる。スイッチ手段６が
オン動作した後であれば、その後にスイッチ手段６をof
fしたとしても、しばらくは入力電流が途絶えることは
ない。これは、直流リアクトル３の性質によるもので、
リアクトルは電流を流し続けようとする性質があるた
め、リアクトルに貯えられたエネルギーが逆流阻止用ダ
イオード５を通り平滑コンデンサ４に充電されること
で、入力電流が流れる。従って、直流リアクトル３に貯
えられたエネルギーが消費されるまで入力電流は流れ続
ける。なおこの現象は直流リアクトル３が無くとも、図
８の交流リアクトル２０が存在する場合でも同様であ
る。リアクトルに蓄積されたエネルギーがスイッチ手段
の回路を通して電源側に循環することになる。

【００３１】直流リアクトル３のインダクタンス値がof
f後に次のonまでに充分電流を流し続けられる値なら
ば、交流電源１からの電流を連続的に流しつづける事が
できる。そのためスイッチ手段のon時間を連続的に変調
すれば、交流電源１からの電流を連続的に発生させる事
ができる。

【００３２】直流リアクトル３の値と、スイッチ時間の
選び方で通常、直流リアクトル３に電流が流れ続けてい
る間にスイッチ手段がonする事があるが、その場合も逆
流阻止ダイオード５は逆回復電荷が少ない炭化シリコン
ダイオードなので、スイッチ手段６がonしてもダイオー
ドからスイッチ手段に流れる逆回復電流は小さくダイオ
ード５およびスイッチ手段６のスイッチ損失は小さく、
スイッチ周期を５０μsecとしても損失の小さい直流電
源装置を得られる。また損失が小さいのでスイッチ手段
および逆流阻止ダイオードの放熱部品も小さくできる。

【００３３】この場合特に最大５０μ間の電流維持しか
必要がないので、直流リアクトルも小さく済み小型化で
きる。リアクトルが小さい事で、リアクトルの抵抗性分
が小さくなり、リアクトルでの損失も下がり小型化でき
るだけでなく、さらなる高効率化もできる。このサイク
ル時間を長く取るとリアクトルのチャージ量が大きくな
り人の聞こえる周波数帯域に近づくのみならず単位当た
りの電圧増加率や電流増加率が増えて直流電源装置に使
用する素子など全体に影響することになる。なおスイッ
チの周期が５０μで、スイッチによる入力電流のリップ
ルは２０kHzとなる。そのためリアクトル３から発生す
る電流リップルに起因する騒音は人には聞こえない。

【００３４】先に述べたスイッチ手段６のon時間の決め
方であるが、高調波電流を含まない目標電流値と、交流
電源1の電流信号からの実際の電流の差を基に制御手段8
で決定される。また前記の、目標電流値は実効値が目標
回転数と回転数検出手段13から得られる実際の回転数と
現在の母線電圧から得られる電流実効値を持つ正弦波状
の電流とする。このようにする事で交流電源1からほぼ
力率が1に近く高調波電流の少ない状態で電力を取り出
し、高効率で直流電圧で駆動される負荷に電力を供給で
きる小型で軽量な直流電源装置を得る事ができる。スイ
ッチを動作させない条件を設けずにつねにスイッチの周
期が５０μで動作させるとすると入力電圧と同相のほぼ
正弦波状の電流を得ることが出来る。このように制御手
段８にてスイッチ周期毎に正弦波状の電源電圧に同期し
た正弦波状の目標電流と電流を計測し伝達される計測値
との差からスイッチ手段であるＩＧＢＴのＯＮ時間を決
定して制御する。目標値より計測値が少ない場合はＯＮ
時間を大きく、計測値の方が大きい場合はＯＮ時間を短
くする。

【００３５】なお正弦波状の目標電流の振幅の決め方は
母線電圧の目標値に対し母線電圧の計測値との差から決
めれば良い。目標に対し実際の母線電圧が低い場合は電
流を多くして電圧を増加させる方向とする。また目標に
対して母線電圧の計測値が高い場合は電流を絞って母線
電圧を低下させる。なおこの目標母線電圧は直流電源装
置の供給する負荷に応じて制御しても良い。例えば圧縮
機の回転数を制御するため目標回転数と計測値との差に
対し制御を加える。ところで図２で負荷のDCBLM圧縮機
２７はIGBT２１〜２６をスイッチして得られる交流電圧
に同期して回転する。図３でU相に着目すると、DCBLMの
相電圧ゼロクロス近傍の通電区間FG,LAの６０度を区間U
相のIGBT２１、２２の両方をoffにする事で誘起電圧を
相に発生させてそのゼロクロスタイミングを検出し、図
２の制御手段２８で同期をとる。誘起電圧の絶対値が高
い１２０度区間BCDE、HIJKにIGBT２１もしくは２２をon
モータのU相に電圧を印加して回転を維持する。他の相
についても同様の動作をする。この通電方式では電気周
期一周期に各IGBTは一回しかスイッチされない。

【００３６】前記の通電方式ではモータの回転数が一定
であれば、モータに印加される電圧の実効値はPN間の母
線電圧により一意的に決まる。そのためDCBLMの回転数
は、母線電圧を可変する事で印加電圧を可変でき制御で
きる。母線電圧は先に述べた様に図２の制御手段２８、
もしくは図1の回転数検出手段１３から図２の制御手段
８に伝達され、先に述べた目標電流実効値が可変され最
終的に母線電圧が増減し目標のモータ回転数を得て、空
調制御を行う。すなわち直流電源装置に回転数制御の機
能を持たせている。スイッチ手段６がＯＮするとリアク
トルにチャージされその後スイッチがＯＦＦするとリア
クトルに貯えられた電圧増分ＶＬが増大して負荷側へ加
わることになる。この増大した電圧が平滑コンデンサに
貯えられて再びスイッチがＯＮすると、より高い電圧と
して逆流阻止用ダイオードに加わるが炭化シリコンのよ
うなワイドギャップエネルギー帯を有する半導体を使用
するため信頼性が高く損失も小さく出来る。図１でスイ
ッチ６がＯＮされているときはＶｉ２がほぼゼロとなり
Ｖｏが加わるため逆流阻止用ダイオード５には常時逆バ
イアスが加わることになる。

【００３７】このような構成と動作で、負荷側では各IG
BTおよびダイオードはスイッチ損失が大きく、動作温度
の低いシリコンで構成されているが電気周期一周期に1
回しかon/offしないので、損失も小さく、放熱構造も簡
単で、小型で軽く、スイッチにより発生する電磁ノイズ
の発生も押さえられる。さらにスイッチしない事でモー
タに流れる電流リップルが無くなり、モータからのスイ
ッチ音が無く、モータの高周波鉄損も著しく少なく負荷
の効率もアップする。

【００３８】本実施の形態では直流電源装置の高効率化
とあわせ負荷側も効率化できるので、冷熱空調機自体を
高効率化できる。また直流電源装置側の放熱構造および
リアクトルの小型化とあわせ負荷側の放熱構造の小型化
で、冷熱空調機自体、例えば室外機の小型化ができる。

【００３９】また直流電源装置側のリアクトルの低騒音
化とあわせ負荷側のモータの低騒音化で、冷熱空調機自
体が低騒音化できる。さらにリアクトルや、モータの防
音に用いている強め等の機械部品、ウレタンなどの吸音
材や防音構造をなくしたり、簡易化できるためさらに冷
熱空調機を小型、軽量化できる。また低騒音であるた
め、室内で用いる冷熱空調機器等では著しく効果が高
い。

【００４０】また直流電源装置側の低電磁ノイズ化とあ
わせ負荷側の低電磁ノイズ化で、冷熱空調機自体が低ノ
イズ化できる。さらに現在ノイズ対策に用いている、電
源側ラインフィルタを小さくできたり、電磁シールドが
不要となるので空調機を小型、軽量化できる。さらにラ
インフィルタの小型化は往復線を巻くコモンチョークモ
ードコイルの損失も小さくなり発熱を減らせて構造の簡
素化が更に出来、冷熱空調機器等を高効率化できる。

【００４１】このような小型化や構造の簡素化で、さら
に防音、ノイズ対策部品の低減で冷熱空調機等負荷側装
置のコストを下げる事になる。また本実施の形態ではシ
リコンダイオードに比べコストの高い炭化シリコンダイ
オードを一つだけ用いる事で前記の効果を得られるの
で、コスト対効果が非常に高い直流電源装置並びに冷熱
空調機等の装置が得られる。

【００４２】図４は別の例の直流電源装置の構成を示す
ブロック図である。図４において４０は太陽電池の直並
列接続による直流電源、３は４０の直流電源の正出力側
に一端側が接続され、エネルギーを貯え、電流を平滑に
するための直流リアクトル、４は直流リアクトル３の他
端側と直流電源４０の負出力側との間に設けられた直流
の母線電圧を平滑するための平滑コンデンサ、５は直流
リアクトル３の他端側と平滑コンデンサ４の正側との間
に設けられ、平滑コンデンサ４側から直流電源４０へ電
流が逆流する事を阻止する逆流阻止用ダイオードであ
る。

【００４３】逆流防止ダイオードは、熱的安定性が大き
く熱伝導も良い事から高温動作が可能で、また逆回復電
荷が非常に少なく逆回復時間が短くそのためスイッチン
グ損失が少なく、合わせて順方向の電圧降下の少ない炭
化シリコンを用いたショットキーバリアダイオードを用
いる。現在パワー用に用いられる定格逆耐圧600V、定格
順電流6Aの炭化シリコンショットキーバリアダイオード
では逆回復電荷は20nc程度とシリコンダイオードPN接合
ダイオードに比べ著しく小さい。

【００４４】６は直流リアクトル３の他端側と全波整流
回路２の負出力側との間に設けられ、直流母線間をスイ
ッチングするスイッチ手段、７は平滑コンデンサ４に並
列接続された直流電圧を交流電圧に変換し系統に連系す
る三相系統連系インバータ、８は交流電源１の電圧から
作成した電源同期信号、交流電源1の電流信号、後述の
電圧検出手段１２から得られる現在の母線電圧から、ス
イッチ手段６を開閉制御する制御手段、１２は母線電圧
の電圧値を検出し低圧電圧信号で制御手段8に伝える電
圧検出手段である。４１は直流電源の電圧を制御手段８
に伝える電圧検出手段である。

【００４５】次に動作について述べる。スイッチ手段６
は５０μsec内で一回のon/offが繰り返されるスイッチ
動作を行う。図４で、スイッチ手段６のonの間は、直流
電源４０から直流リアクトル３を通り、スイッチ手段６
を経て、全波整流器２を通って、交流電源１に流れるよ
うな電流の経路ができる。スイッチ手段６がonの後であ
れば、その後にスイッチ手段６をoffしたとしても、し
ばらくは入力電流が途絶えることはない。これは、直流
リアクトル３の性質によるもので、リアクトルは電流を
流し続けようとする性質があるため、リアクトルに貯え
られたエネルギーが逆流阻止用ダイオード５を通り平滑
コンデンサ４に充電されることで、入力電流が流れる。
従って、直流リアクトル３に貯えられたエネルギーが消
費されるまで入力電流は流れ続け直流電源のエネルギー
が電解コンデンサ４に伝達される。制御手段８は電圧検
出手段１２の電圧が一定電圧となるように２５μsecのo
n時間とoff時間を決定する。負荷量が大きく電圧検出手
段１２の検出電圧が目標電圧より低い時はスイッチ手段
６のon時間が長くなり、逆に目標電圧より低い時はon時
間が短くなる。

【００４６】負荷量すなわち系統に回生する電力量は電
圧検出手段４１で検出される直流電源４０すなわち太陽
電池の電圧を基に制御手段８で太陽電池の最大発電量を
類推し負荷７の負荷量を決定し系統に発電電力を送る。
太陽電池は一定の日射量に対し出力できる最大の電力を
得られる電圧電流ポイントがあるが、本実施の形態では
最大電力が得られる負荷量を日射の状況に応じ常に追随
する再大電力点追従制御を行う。この追随制御は出力側
電力を若干大小させ電圧と電流の積が光の強度が変化す
るその時その時最大となる点を探して出力を設定するや
り方である。

【００４７】直流リアクトル３の値と、スイッチ時間の
選び方で通常、直流リアクトル３に電流が流れ続けてい
る間にスイッチ手段がonするが、その場合も逆流阻止ダ
イオード5は逆回復電荷が少ない炭化シリコンダイオー
ドなので、スイッチ６がonしてもダイオードからスイッ
チ手段に流れる逆回復電流は小さくダイオード５および
スイッチ手段６のスイッチ損失は小さく、スイッチ周期
を２５μsecとしても損失の小さい直流電源装置を得ら
れる。また損失が小さいのでスイッチ手段６および逆流
阻止ダイオード５の放熱も小さくできる。

【００４８】また最大２５μ間の電流維持しか必要がな
いので、直流電源装置で最大サイズで最大重量の直流リ
アクトルが非常に小さく軽くできる。軽くなる事で、取
り付け制約も無くなり、施工時の作業者の人数も少なく
て済む。またリアクトルが小さい事で、リアクトルの抵
抗性分が小さくなり、リアクトルでの損失や発熱も下が
り小型化できるだけでなく、さらなる高効率化もでき
る。またスイッチの周期が２５μで、スイッチによる入
力電流のリップルは４０kHzとなる。そのためリアクト
ル３から発生する電流リップルに起因する騒音はまった
く聞こえない。そのため騒音の少ない直流電源装置が得
られる。室内に設置される住宅用の系統連系インバータ
では最も騒音の大きな直流リアクトルの騒音を非可聴周
波数とする事ができ特に効果が高い。さらに騒音対策で
強度アップのためにさらにアップしていたリアクトルの
重量がさがり装置全体の重量を下げるという相乗効果も
ある。

【００４９】また逆流防止ダイオード５に逆回復電流が
少ない炭化シリコンを用いた事で、スイッチングの周期
を２５μsecと短くしても電磁ノイズの発生量は著しく
小さくできる。そのため電磁ノイズ対策のため直流電源
とリアクトルの間に大きなノイズフィルタを必要とする
業務用系統連系インバータで特に効果が高い。本発明で
逆流につながる条件は、交流電源の場合交流電源を整流
したとき平滑次第でリップルが発生し電源周期に対応し
た逆バイアスが掛かる。直流電源の場合負荷は一定など
であるが直流電源の電圧が急激に低下する、太陽電池で
は日射の低下、蓄電池では電池残量の低下などで逆流が
起こる。また負荷側が回生モードとなるインバータ＋モ
ーターの場合は負荷側の回生の発生により母線電圧が急
に増加すると逆流が起こる。逆流防止ダイオードの損失
は、逆流防止ダイオードが順方向にバイアスされ電流が
流れる場合通常のダイオードの両端には順方向電圧が発
生し、この電圧と順方向電流の積がダイオードの損失と
なる。

【００５０】図５は先に説明した電源装置とその負荷に
ルームエアコン室外機の圧縮機と送風機およびその電動
機を可変速運転するためのインバータ装置としたときの
ルームエアコン室外機構造の三面図である。図５で５１
は室外機の正面図、５２は室外機の上面図、５３は室外
機の側面図である。また５４は冷媒を圧縮する圧縮機、
５５は送風機、５６は熱交換器、５７は直流電源装置の
リアクトル、電源装置およびインバータ装置を含む回路
である。

【００５１】直流電源装置のリアクトル、電源装置およ
びインバータ装置を含む回路５７で、圧縮機５４および
送風機５５を駆動する事で冷媒を用いた冷熱空調装置と
して動作する。

【００５２】送風機５５による風路に熱交換器５６が配
置され、熱交換が行われる。リアクトルが小型化軽量化
したのでリアクトルを回路基板上に実装できる。さらに
回路およびリアクトルをおよび圧縮機を、熱交換器５６
および送風機５５の風路を妨げない様に、その下面に配
置できる。回路５７には先に述べた直流電源装置のスイ
ッチ手段、逆流防止ダイオードおよびインバータ装置の
スイッチ手段が実装される。さらに前記スイッチ手段お
よび逆流防止ダイオードの放熱フィンも実装される。ま
た回路には電源線への電磁ノイズ対策のためノイズ対策
部品のチョークコイル等も実装されている。

【００５３】先に説明したように直流電源回路およびイ
ンバータを用い、室外機の各部品の配置を回路とリアク
トルを共通化でき熱交換器５６および送風機５５の風路
を簡素化できる図５の配置とした事で、室外機の幅を小
さく軽くする事ができる。そのためベランダ等の狭いス
ペースにも設置可能な小型で、軽いルームエアコン室外
機が得られる。また重量の大きな圧縮機、リアクトルお
よび回路を底面に配置できるので、軽い事に加え、重心
が低く、持ち上げる時のバランスも良く、施工者が従来
に比べ著しく軽く感じるルームエアコンが得られる。更
に熱交換器の配置の自由度が増してファンの側面を熱交
換器ですべて覆ったり、上部からも空気を取り入れて熱
交換器を通過させるなどより熱効率の良い配置を自由に
選択できる。

【００５４】以上の説明では三相モータを負荷としたが
他の相数もモータを負荷としても同様の効果が得られ
る。またDCBLMを負荷としたが誘導電動機、リラクタン
スモータ等の他のモータでも同様の効果が得られる。ま
た直流電源に太陽電池を用いたが、鉛畜電池等の電池を
用いても同様の効果が得られる。また負荷に系統連系イ
ンバータを用いたが、重量が燃料もしくは電気費用に影
響することに加え騒音が乗車者の快適性に影響する電
車、乗用車および商用車等の車軸もしくはステアリング
の駆動用モータを用いても同様に高い効果が得られる。

【００５５】本発明により安価で変換効率が高く、小型
で、軽量で、低騒音で、電磁ノイズの小さな直流電源装
置並びに負荷が得られる。

【００５６】またこの発明によれば逆流防止ダイオード
にon損失、スイッチ損失、リカバリー電流の小さなワイ
ドギャップ半導体ダイオードを用いたので、高効率で、
小型で、軽量で、低騒音で、電磁ノイズの小さな直流電
源装置が得られる。

【００５７】またこの発明によれば逆流防止ダイオード
にon損失、スイッチ損失、リカバリー電流の小さく原料
が安価な炭化シリコン半導体ダイオードを用いたので、
安価で、高効率で、小型で、軽量で、低騒音で、電磁ノ
イズの小さな直流電源装置が得られる。

【００５８】またこの発明によれば逆流防止ダイオード
にon損失、スイッチ損失、リカバリー電流の小さく構造
が簡単で安価なショットキーダイオードを用いたので、
安価で、高効率で、小型で、軽量で、低騒音で、電磁ノ
イズの小さな直流電源装置が得られる。

【００５９】またこの発明によれば負荷にモータを用い
た事でモータを安価で、高効率で、小型で、軽量で、低
騒音で駆動できる直流電源装置が得られる。負荷に圧縮
機モータを用いた事で圧縮機を安価で、高効率で、小型
で、軽量で、低騒音で駆動できる直流電源装置が得られ
る。負荷に送風機モータを用いた事で送風機を安価で、
高効率で、小型で、軽量で、低騒音で駆動できる直流電
源装置が得られる。負荷に直流ブラシレスモータを用い
た事でブラシレスモータを安価で、高効率で、小型で、
軽量で、低騒音で駆動できる直流電源装置が得られる。

【００６０】またこの発明によればスイッチ周波数を非
可聴周波数とすることで安価で、高効率で、小型で、軽
量で、低騒音な直流電源装置およびその負荷が得られ
る。また安価で、高効率で、小型で、軽量で、低騒音な
直流電源装置が得られる。

【００６１】またこの発明によれば直流電源に太陽電池
を用い前記の直流電源装置と組み合わせたことで、安価
で、高効率で、小型で、軽量で、低騒音で、電磁ノイズ
の小さな直流電源装置および太陽光発電システムが得ら
れる。直流電源に畜電池を用い前記の直流電源装置と組
み合わせたことで、安価で、高効率で、小型で、軽量
で、低騒音で、電磁ノイズの小さな直流電源装置および
蓄電システムが得られる。

【００６２】またこの発明によれば負荷に系統連系イン
バータを用い直流電源装置と組み合わせたことで、安価
で、高効率で、小型で、軽量で、低騒音で、電磁ノイズ
の小さな直流電源装置および系統連系システムが得られ
る。またこの発明によれば負荷に人や物の移動手段に用
いる機器の駆動モータを用い直流電源装置と組み合わせ
たことで、安価で、高効率で、小型で、軽量で、低騒音
で、電磁ノイズの小さな直流電源装置および移動機器が
得られる。

【００６３】

【発明の効果】本発明の請求項１の直流電源装置は、交
流電源からの交流を整流する整流回路または直流電源よ
り供給される直流母線間の直流電圧を平滑する平滑コン
デンサと、平滑コンデンサより電源側に配置されたスイ
ッチ手段と、スイッチ手段より電源側に配置され電流エ
ネルギーを蓄積できるリアクトルと、平滑コンデンサと
スイッチ手段の間に配置されて平滑コンデンサから電源
側への逆流を防止しスイッチ手段オフ時に順方向及び逆
方向電圧が印加される炭化珪素半導体のようなワイドギ
ャップエネルギー帯を有する逆流防止ダイオードと、を
備えたので、小型で性能の良い装置が得られる。

【００６４】本発明の請求項２の直流電源装置は、平滑
コンデンサに並列に接続された負荷が軽い状態のときは
スイッチ手段を動作させないので、損失が少ない装置が
得られる。

【００６５】本発明の請求項３の直流電源装置は、逆流
防止ダイオードをショットキー接合ダイオードとしたの
で、構造が簡単で安価な装置が得られる。

【００６６】本発明の請求項４の直流電源装置は、平滑
コンデンサに並列に接続された負荷を直流ブラシレスモ
ータとし、ブラシレスモータの速度制御を直流電圧を可
変する事で行うので、効率良くモーターを駆動できる。

【００６７】本発明の請求項５の直流電源装置は、スイ
ッチ手段のスイッチ周波数を非可聴周波数とするので、
低騒音の装置が得られる。

【００６８】本発明の請求項６の直流電源装置は、スイ
ッチ手段は一定時間内に時間設定変更可能なオンとオフ
を有するサイクルを繰り返すと共にこのサイクル周波数
を非可聴周波数とするので、音が静かで効率の良い装置
が得られる。

【００６９】本発明の請求項７の直流電源装置は、直流
電源に太陽電池、蓄電池のように電圧変動の大きな電源
を用いたので、運転状態により電源電圧が変化しても信
頼性が高く効率の良い装置が得られる。

【００７０】本発明の請求項８の直流電源装置は、使用
する逆流防止ダイオード以外の半導体部品をシリコン半
導体としたので、安価な装置が得られる。

【００７１】本発明の請求項９の直流電源負荷装置は、
平滑コンデンサに並列に接続された負荷は、負荷に流れ
る電流が変動する圧縮機用モータ、人や物の移動手段に
用いる機器の駆動モータ、送風機用モーター、または系
統連系インバータであり、負荷側から電源側への逆流が
あっても信頼性が高く効率の良い装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の直流電源装置の構成を示すブロッ
ク図。

【図２】この発明の直流電源装置の負荷の回路および
構成図。

【図３】この発明の直流電源装置の負荷の回路動作お
よびDCBLM圧縮機のモータの相電圧を示すタイミング説
明図。

【図４】この発明の直流電源装置の構成を示すブロッ
ク図。

【図５】この発明の電源装置とその負荷にルームエ
アコン室外機の圧縮機と送風機およびその電動機を可変
速運転するためのインバータ装置としたときのルームエ
アコン室外機構造の三面図。

【図６】従来の直流電源装置の構成を示すブロック
図。

【図７】従来の直流電源装置の入力電流と入力電圧の
関係を示した波形図。

【図８】従来の直流電源装置の回路および制御ブロッ
ク図。

【図９】従来の直流電源装置の入力電流と入力電圧の
関係を示した波形図。

【符号の説明】

１交流電源、２全波整流回路、３直流リアク
トル、４コンデンサ、５逆流防止ダイオード、
６スイッチ手段、７負荷、８制御手段、
９記憶手段、１０負荷量検出手段、１１選択
手段、１２電圧検出手段、１３回転数検出手段、
１４電圧設定器、１５電圧制御増幅器、１６
掛算器、１７比較器、１８ベースドライブ回
路、１９電源側フィルタ、２０交流リアクトル、
２１〜２６ IGBT、２７DCBLM圧縮機、２８制
御手段、２９スナバコンデンサ、３１〜３６ダイ
オード、４０直流電源、４１電圧検出手段、
５１ルームエアコン室外機の正面図、５２ルーム
エアコン室外機の上面図、５３ルームエアコン室外
機の側面図、５４圧縮機、５５送風機、５６
熱交換器、５７リアクトルおよび回路。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０２Ｍ 7/48 Ｈ０２Ｍ 7/48 Ｒ (72)発明者坂廼辺和憲東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者篠本洋介東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者矢部正明東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者西田信也東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内Ｆターム(参考） 5H006 AA01 AA02 BB05 CA01 CA07 CB01 CB03 CB08 CC02 DA02 DB01 DC02 DC05 5H007 AA01 AA02 AA08 BB06 BB07 CA01 CB02 CB05 CC03 CC12 CC23 DA01 DC02 DC05 5H730 AA02 AA18 AS04 BB14 BB57 CC01 DD03 EE59 FD01 FD41 FG01 FG02 FG22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交流電源からの交流を整流する整流回路
または直流電源より供給される直流母線間の直流電圧を
平滑する平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサより電
源側に配置されたスイッチ手段と、前記スイッチ手段よ
り前記電源側に配置され電流エネルギーを蓄積できるリ
アクトルと、前記平滑コンデンサと前記スイッチ手段の
間に配置されて前記平滑コンデンサから電源側への逆流
を防止し前記スイッチ手段オフ時に順方向及び逆方向電
圧が印加される炭化珪素半導体のようなワイドギャップ
エネルギー帯を有する逆流防止ダイオードと、を備えた
ことを特徴とする直流電源装置。
【請求項２】前記平滑コンデンサに並列に接続された
負荷が軽い状態のときは前記スイッチ手段を動作させな
いことを特徴とする請求項１記載の直流電源装置。
【請求項３】前記逆流防止ダイオードをショットキー
接合ダイオードとしたことを特徴とする請求項１または
２記載の直流電源装置。
【請求項４】前記平滑コンデンサに並列に接続された
負荷を直流ブラシレスモータとし、前記ブラシレスモー
タの速度制御を前記直流電圧を可変する事で行うことを
特徴とする前記１乃至３のいずれかに記載の直流電源装
置。
【請求項５】前記スイッチ手段のスイッチ周波数を非
可聴周波数とすることを特徴とする前記１乃至４のいず
れかに記載の直流電源装置。
【請求項６】前記スイッチ手段は一定時間内に時間設
定変更可能なオンとオフを有するサイクルを繰り返すと
共にこのサイクル周波数を非可聴周波数とすることを特
徴とする前記５に記載の直流電源装置。
【請求項７】前記直流電源に太陽電池、蓄電池のよう
に電圧変動を有する電源を用いたことを特徴とする前記
１乃至６のいずれかに記載の直流電源装置。
【請求項８】前記逆流防止ダイオード以外の半導体部
品をシリコン半導体としたことを特徴とする請求項１か
ら７のいずれかに記載の直流電源装置。
【請求項９】前記１乃至８のいずれかに記載の直流電
源装置から電力を供給され、前記平滑コンデンサに並列
に接続される負荷は、前記負荷に流れる電流が変動する
圧縮機用モータ、人や物の移動手段に用いる機器の駆動
モータ、送風機用モーター、または系統連系インバータ
であることを特徴とする直流電源負荷装置。