JP2003230286A - 電力変換モジュール - Google Patents
電力変換モジュールInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 信号端子を削減すると共に、ホール素子を用
いた電流センサを不要化し、オン、オフ制御信号に対す
るノイズ対策をも不要化しすることができ、これによっ
て、信頼性が高く、汎用性に優れた電力変換モジュール
を提供する。 【解決手段】 複数のスイッチング素子がブリッジ接続
されてなるブリッジ接続回路（１１Ｕ〜１１Ｚ）の直流
側の端子を直流入力端子（１４Ｐ，１４Ｎ）とし、交流
側の端子をベクトル制御対象の電動機の接続端子（１５
Ｕ，１５Ｖ，１５Ｗ）とするインバータ主回路と、この
インバータ主回路の所定の部位の回路電流を検出する電
流検出手段（５１Ｕ，５１Ｖ，５１Ｗ）と、電流検出手
段の電流検出値に基づいて、電動機（４０）をベクトル
制御するためのスイッチング素子のオン、オフ制御信号
を生成する信号生成回路（３１）とを単一の筐体に一体
的に収容したものである。
いた電流センサを不要化し、オン、オフ制御信号に対す
るノイズ対策をも不要化しすることができ、これによっ
て、信頼性が高く、汎用性に優れた電力変換モジュール
を提供する。 【解決手段】 複数のスイッチング素子がブリッジ接続
されてなるブリッジ接続回路（１１Ｕ〜１１Ｚ）の直流
側の端子を直流入力端子（１４Ｐ，１４Ｎ）とし、交流
側の端子をベクトル制御対象の電動機の接続端子（１５
Ｕ，１５Ｖ，１５Ｗ）とするインバータ主回路と、この
インバータ主回路の所定の部位の回路電流を検出する電
流検出手段（５１Ｕ，５１Ｖ，５１Ｗ）と、電流検出手
段の電流検出値に基づいて、電動機（４０）をベクトル
制御するためのスイッチング素子のオン、オフ制御信号
を生成する信号生成回路（３１）とを単一の筐体に一体
的に収容したものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、永久磁石
電動機や同期電動機をベクトル制御するに好適な電力変
換モジュールに関する。
電動機や同期電動機をベクトル制御するに好適な電力変
換モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】図５はこの種の従来の電力変換モジュー
ルの概略構成を示すブロック回路図である。同図におい
て、電力変換モジュール１０は、スイッチング素子１１
Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗ，１１Ｘ，１１Ｙ，１１Ｚが三相ブ
リッジ接続されてなるインバータ主回路と、スイッチン
グ素子１１Ｕ〜１１Ｚのうち、スイッチング素子１１
Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗをそれぞれ駆動する駆動用ＩＣ１３
Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗと、スイッチング素子１１Ｘ，１１
Ｙ，１１Ｚを一括して駆動する駆動用ＩＣ１３Ｘ〜Ｚ
と、スイッチング素子にそれぞれ逆並列接続されている
環流用ダイオード１２とが単一のケース内に一体的に収
納されている。この電力変換モジュール１０は直流入力
端子１４Ｐ，１４Ｎと、交流出力端子１５Ｕ，１５Ｖ，
１５Ｗと、駆動用ＩＣ１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗ及び１３
Ｘ〜Ｚに対する制御信号を入出力するための合計１５個
の信号端子１６とを備えている。
ルの概略構成を示すブロック回路図である。同図におい
て、電力変換モジュール１０は、スイッチング素子１１
Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗ，１１Ｘ，１１Ｙ，１１Ｚが三相ブ
リッジ接続されてなるインバータ主回路と、スイッチン
グ素子１１Ｕ〜１１Ｚのうち、スイッチング素子１１
Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗをそれぞれ駆動する駆動用ＩＣ１３
Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗと、スイッチング素子１１Ｘ，１１
Ｙ，１１Ｚを一括して駆動する駆動用ＩＣ１３Ｘ〜Ｚ
と、スイッチング素子にそれぞれ逆並列接続されている
環流用ダイオード１２とが単一のケース内に一体的に収
納されている。この電力変換モジュール１０は直流入力
端子１４Ｐ，１４Ｎと、交流出力端子１５Ｕ，１５Ｖ，
１５Ｗと、駆動用ＩＣ１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗ及び１３
Ｘ〜Ｚに対する制御信号を入出力するための合計１５個
の信号端子１６とを備えている。
【０００３】図６はこの電力変換モジュール１０の部品
収納構造を説明するために、一部を破断して示した斜視
図である。ここで、電力変換モジュール１０は、例え
ば、銅板にニッケルメッキを施してなるヒートシンク２
１上に、底面及び頂面が開放されたケース２２が装着さ
れている。このケース２２の内側のヒートシンク２１上
に、絶縁基板２３を介して、スイッチング素子１１Ｕ，
１１Ｖ，１１Ｗ，１１Ｘ，１１Ｙ，１１Ｚ及び環流用ダ
イオード１２が実装されている。また、ケース２２の高
さ方向の中間部に保持された制御基板２４上に駆動用Ｉ
Ｃ１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗ，１３Ｘ〜Ｚが実装されてい
る。さらに、ケース２２の頂部は上ケース２５によって
覆われ、その周縁部に直流入力端子１４Ｐ，１４Ｎ、交
流出力端子１５Ｕ，１５Ｖ，１５Ｗ及び信号端子１６が
それぞれ突出する状態で装着されている。
収納構造を説明するために、一部を破断して示した斜視
図である。ここで、電力変換モジュール１０は、例え
ば、銅板にニッケルメッキを施してなるヒートシンク２
１上に、底面及び頂面が開放されたケース２２が装着さ
れている。このケース２２の内側のヒートシンク２１上
に、絶縁基板２３を介して、スイッチング素子１１Ｕ，
１１Ｖ，１１Ｗ，１１Ｘ，１１Ｙ，１１Ｚ及び環流用ダ
イオード１２が実装されている。また、ケース２２の高
さ方向の中間部に保持された制御基板２４上に駆動用Ｉ
Ｃ１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗ，１３Ｘ〜Ｚが実装されてい
る。さらに、ケース２２の頂部は上ケース２５によって
覆われ、その周縁部に直流入力端子１４Ｐ，１４Ｎ、交
流出力端子１５Ｕ，１５Ｖ，１５Ｗ及び信号端子１６が
それぞれ突出する状態で装着されている。
【０００４】図７は上述した電力変換モジュール１０を
用いて、永久磁石電動機をベクトル制御する装置の全体
構成を示す回路図である。この場合、電力変換モジュー
ル１０は、一点鎖線で示した領域の縁部に直流入力端子
１４Ｐ，１４Ｎ、交流出力端子１５Ｕ，１５Ｖ，１５Ｗ
及び信号端子１６を導出させた状態で示されている。こ
のうち、信号端子１６には信号伝達回路３２が接続さ
れ、直流入力端子１４Ｐ，１４Ｎには三相交流電源３３
の交流を整流する整流回路３４及び平滑コンデンサ３５
が接続され、交流出力端子１５Ｕ，１５Ｖ，１５Ｗには
永久磁石電動機４０が接続されている。また、永久磁石
電動機４０の接続経路にＵ相電流及びＷ相電流を検出す
る変流器４１Ｕ，４１Ｗが設けられている。
用いて、永久磁石電動機をベクトル制御する装置の全体
構成を示す回路図である。この場合、電力変換モジュー
ル１０は、一点鎖線で示した領域の縁部に直流入力端子
１４Ｐ，１４Ｎ、交流出力端子１５Ｕ，１５Ｖ，１５Ｗ
及び信号端子１６を導出させた状態で示されている。こ
のうち、信号端子１６には信号伝達回路３２が接続さ
れ、直流入力端子１４Ｐ，１４Ｎには三相交流電源３３
の交流を整流する整流回路３４及び平滑コンデンサ３５
が接続され、交流出力端子１５Ｕ，１５Ｖ，１５Ｗには
永久磁石電動機４０が接続されている。また、永久磁石
電動機４０の接続経路にＵ相電流及びＷ相電流を検出す
る変流器４１Ｕ，４１Ｗが設けられている。
【０００５】ここで、マイクロコンピュータ３１は、例
えば、回転数指令等の外部指令と、変流器４１Ｕ，４１
Ｗによるモータ電流検出信号とに基づいて、ベクトル制
御演算を実行し、スイッチング素子１１Ｕ〜１１Ｚに対
するオン、オフ制御信号、すなわち、Ｕ，Ｖ，Ｗ相駆動
信号及びＸ，Ｙ，Ｚ相駆動信号を生成する。信号伝達回
路３２は、これらの駆動信号を入力し、電気的絶縁を図
りつつ、増幅して電力変換モジュール１０の信号端子１
６に印加する。なお、信号端子１６の１つが異常信号出
力端子になっており、その異常信号に基づいてマイクロ
コンピュータ３１が駆動信号の遮断等、必要な処理を行
う。
えば、回転数指令等の外部指令と、変流器４１Ｕ，４１
Ｗによるモータ電流検出信号とに基づいて、ベクトル制
御演算を実行し、スイッチング素子１１Ｕ〜１１Ｚに対
するオン、オフ制御信号、すなわち、Ｕ，Ｖ，Ｗ相駆動
信号及びＸ，Ｙ，Ｚ相駆動信号を生成する。信号伝達回
路３２は、これらの駆動信号を入力し、電気的絶縁を図
りつつ、増幅して電力変換モジュール１０の信号端子１
６に印加する。なお、信号端子１６の１つが異常信号出
力端子になっており、その異常信号に基づいてマイクロ
コンピュータ３１が駆動信号の遮断等、必要な処理を行
う。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、電力
変換モジュール１０を用いて永久磁石電動機４０をベク
トル制御する場合、電力変換モジュール１０の制御基板
２４上にはスイッチング素子１１Ｕ〜１１Ｚを駆動する
ための駆動用ＩＣ１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗ，１３Ｘ〜Ｚ
が実装されているだけであり、そのオン、オフ制御信号
は電力変換モジュール１０とは別のマイクロコンピュー
タ３１から供給されていた。このため、信号端子１６の
本数が増えるという問題があった。
変換モジュール１０を用いて永久磁石電動機４０をベク
トル制御する場合、電力変換モジュール１０の制御基板
２４上にはスイッチング素子１１Ｕ〜１１Ｚを駆動する
ための駆動用ＩＣ１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗ，１３Ｘ〜Ｚ
が実装されているだけであり、そのオン、オフ制御信号
は電力変換モジュール１０とは別のマイクロコンピュー
タ３１から供給されていた。このため、信号端子１６の
本数が増えるという問題があった。
【０００７】また、交流出力端子１５Ｕ，１５Ｖ，１５
Ｗに永久磁石電動機４０を接続する経路に変流器４１
Ｕ，４１Ｗを設けたり、あるいは、電流検出精度を高め
るためにホール素子を用いた電流センサを設けたりする
と、これらがコストを増大させると共に、広いスペース
が必要になるという問題もあった。
Ｗに永久磁石電動機４０を接続する経路に変流器４１
Ｕ，４１Ｗを設けたり、あるいは、電流検出精度を高め
るためにホール素子を用いた電流センサを設けたりする
と、これらがコストを増大させると共に、広いスペース
が必要になるという問題もあった。
【０００８】さらに、スイッチング素子１１Ｕ〜１１Ｚ
をオン、オフ制御する制御信号を電力変換モジュール１
０外のマイクロコンピュータ３１で生成しなければなら
ず、これに応じて信号伝達距離が長くなるため、ノイズ
等の対策をも必要とした。
をオン、オフ制御する制御信号を電力変換モジュール１
０外のマイクロコンピュータ３１で生成しなければなら
ず、これに応じて信号伝達距離が長くなるため、ノイズ
等の対策をも必要とした。
【０００９】本発明は上記の事情を考慮してなされたも
ので、信号端子を削減すると共に、インバータ主回路の
出力経路に設けられた電流センサを不要化し、生成され
たオン、オフ制御信号に対するノイズ対策をも不要化し
することができ、これによって、信頼性が高く、汎用性
に優れた電力変換モジュールを提供することを目的とす
る。
ので、信号端子を削減すると共に、インバータ主回路の
出力経路に設けられた電流センサを不要化し、生成され
たオン、オフ制御信号に対するノイズ対策をも不要化し
することができ、これによって、信頼性が高く、汎用性
に優れた電力変換モジュールを提供することを目的とす
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
複数のスイッチング素子がブリッジ接続されてなるブリ
ッジ接続回路の直流側の端子を直流電源の接続端とし、
交流側の端子をベクトル制御対象の電動機の接続端とす
るインバータ主回路と、インバータ主回路の所定の部位
の回路電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段の
電流検出値に基づいて、電動機をベクトル制御するため
のスイッチング素子のオン、オフ制御信号を生成する信
号生成回路とを単一の筐体に一体的に収容した電力変換
モジュール。
複数のスイッチング素子がブリッジ接続されてなるブリ
ッジ接続回路の直流側の端子を直流電源の接続端とし、
交流側の端子をベクトル制御対象の電動機の接続端とす
るインバータ主回路と、インバータ主回路の所定の部位
の回路電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段の
電流検出値に基づいて、電動機をベクトル制御するため
のスイッチング素子のオン、オフ制御信号を生成する信
号生成回路とを単一の筐体に一体的に収容した電力変換
モジュール。
【００１１】請求項２に係る発明は、請求項１に記載の
電力変換モジュールにおいて、電流検出手段は、インバ
ータ主回路の低圧側のアーム電流を検出するものであ
る。
電力変換モジュールにおいて、電流検出手段は、インバ
ータ主回路の低圧側のアーム電流を検出するものであ
る。
【００１２】請求項３に係る発明は、請求項１に記載の
電力変換モジュールにおいて、電流検出手段は、インバ
ータ主回路の直流入力電流を検出するものである。
電力変換モジュールにおいて、電流検出手段は、インバ
ータ主回路の直流入力電流を検出するものである。
【００１３】請求項４に係る発明は、請求項１ないし３
のいずれか１項に記載の電力変換モジュールにおいて、
信号生成回路はマイクロコンピュータを含み、電流検出
手段の電流検出値と、外部から与えられる電動機に対す
る回転数指令とに基づいてスイッチング素子のオン、オ
フ制御信号を生成するものである。
のいずれか１項に記載の電力変換モジュールにおいて、
信号生成回路はマイクロコンピュータを含み、電流検出
手段の電流検出値と、外部から与えられる電動機に対す
る回転数指令とに基づいてスイッチング素子のオン、オ
フ制御信号を生成するものである。
【００１４】請求項５に係る発明は、請求項４に記載の
電力変換モジュールにおいて、筐体の外部よりマイクロ
コンピュータのソフトウェアの書き換えを可能にしたも
のである。
電力変換モジュールにおいて、筐体の外部よりマイクロ
コンピュータのソフトウェアの書き換えを可能にしたも
のである。
【００１５】請求項６に係る発明は、請求項１ないし５
のいずれか１項に記載の電力変換モジュールにおいて、
電流検出手段は、電流経路に接続された抵抗器でなるも
のである。
のいずれか１項に記載の電力変換モジュールにおいて、
電流検出手段は、電流経路に接続された抵抗器でなるも
のである。
【００１６】請求項７に係る発明は、請求項６に記載の
電力変換モジュールにおいて、スイッチング素子及び抵
抗器を第１の基板に実装し、マイクロコンピュータを第
２の基板に実装したものである。
電力変換モジュールにおいて、スイッチング素子及び抵
抗器を第１の基板に実装し、マイクロコンピュータを第
２の基板に実装したものである。
【００１７】請求項８に係る発明は、請求項１ないし７
のいずれか１項に記載の電力変換モジュールにおいて、
筐体の内部の少なくとも一部の構成要素を覆うように、
樹脂を填装したものである。
のいずれか１項に記載の電力変換モジュールにおいて、
筐体の内部の少なくとも一部の構成要素を覆うように、
樹脂を填装したものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す好適な
実施形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係
る電力変換モジュールの一実施形態の構成を、部分的に
ブロックで示した回路図であり、図中、従来装置を示す
図５ないし図７と同一の符号を付したものはそれぞれ同
一の要素を示している。この図１に示した電力変換モジ
ュール５０は、スイッチング素子１１Ｕ、１１Ｘ及び電
流検出用の抵抗器５１Ｕの直列接続回路と、スイッチン
グ素子１１Ｖ、１１Ｙ及び電流検出用の抵抗器５１Ｖの
直列接続回路と、スイッチング素子１１Ｗ、１１Ｙ及び
電流検出用の抵抗器５１Ｗの直列接続回路とが並列接続
され、その並列接続回路の一端が直流入力端子１４Ｐに
接続され、他端が直流入力端子１４Ｎに接続されてい
る。これらのスイッチング素子１１Ｕ〜１１Ｚにはそれ
ぞれ環流用ダイオード１２が逆並列接続されている。ま
た、スイッチング素子１１Ｕと１１Ｘの相互接続点が交
流出力端子１５Ｕに接続され、スイッチング素子１１Ｖ
と１１Ｙの相互接続点が交流出力端子１５Ｖに接続さ
れ、スイッチング素子１１Ｗと１１Ｙの相互接続点が交
流出力端子１５Ｗに接続されている。
実施形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係
る電力変換モジュールの一実施形態の構成を、部分的に
ブロックで示した回路図であり、図中、従来装置を示す
図５ないし図７と同一の符号を付したものはそれぞれ同
一の要素を示している。この図１に示した電力変換モジ
ュール５０は、スイッチング素子１１Ｕ、１１Ｘ及び電
流検出用の抵抗器５１Ｕの直列接続回路と、スイッチン
グ素子１１Ｖ、１１Ｙ及び電流検出用の抵抗器５１Ｖの
直列接続回路と、スイッチング素子１１Ｗ、１１Ｙ及び
電流検出用の抵抗器５１Ｗの直列接続回路とが並列接続
され、その並列接続回路の一端が直流入力端子１４Ｐに
接続され、他端が直流入力端子１４Ｎに接続されてい
る。これらのスイッチング素子１１Ｕ〜１１Ｚにはそれ
ぞれ環流用ダイオード１２が逆並列接続されている。ま
た、スイッチング素子１１Ｕと１１Ｘの相互接続点が交
流出力端子１５Ｕに接続され、スイッチング素子１１Ｖ
と１１Ｙの相互接続点が交流出力端子１５Ｖに接続さ
れ、スイッチング素子１１Ｗと１１Ｙの相互接続点が交
流出力端子１５Ｗに接続されている。
【００１９】また、外部指令として、例えば、回転数指
令を入力したり、ソフトウェアの書き換えを行うための
信号入力端子５３を有し、これにマイクロコンピュータ
３１が接続されている。このマイクロコンピュータ３１
に抵抗器５１Ｕ，５１Ｖ，５１Ｗによる電流検出信号
（電圧）も加えられる。このマイクロコンピュータ３１
は外部指令と抵抗器５１Ｕ，５１Ｖ，５１Ｗによる電流
検出信号とに基づいて、ベクトル制御を行う演算を実行
し、その演算結果に従ってスイッチング素子１１〜１１
Ｚに対するオン、オフ制御信号を生成して制御ＩＣ５２
に供給する。この制御ＩＣ５２は、図５に示す駆動用Ｉ
Ｃ１３Ｕ，１３Ｖ，１３，１３Ｘ〜Ｚ及び図７に示す信
号伝達回路３２の各機能を併せ持つもので、これらを一
体的に形成しても、あるいは、分割してもよい。この制
御ＩＣ５２によってスイッチング素子１１Ｕ〜１１Ｚの
オン、オフ制御が可能になる。
令を入力したり、ソフトウェアの書き換えを行うための
信号入力端子５３を有し、これにマイクロコンピュータ
３１が接続されている。このマイクロコンピュータ３１
に抵抗器５１Ｕ，５１Ｖ，５１Ｗによる電流検出信号
（電圧）も加えられる。このマイクロコンピュータ３１
は外部指令と抵抗器５１Ｕ，５１Ｖ，５１Ｗによる電流
検出信号とに基づいて、ベクトル制御を行う演算を実行
し、その演算結果に従ってスイッチング素子１１〜１１
Ｚに対するオン、オフ制御信号を生成して制御ＩＣ５２
に供給する。この制御ＩＣ５２は、図５に示す駆動用Ｉ
Ｃ１３Ｕ，１３Ｖ，１３，１３Ｘ〜Ｚ及び図７に示す信
号伝達回路３２の各機能を併せ持つもので、これらを一
体的に形成しても、あるいは、分割してもよい。この制
御ＩＣ５２によってスイッチング素子１１Ｕ〜１１Ｚの
オン、オフ制御が可能になる。
【００２０】図２（ａ）は電力変換モジュール５０の組
込完了時の全体形状を示す斜視図であり、同図（ｂ）〜
（ｄ）はこの電力変換モジュール５０の分解斜視図であ
る。ここに示した電力変換モジュール５０は、モールド
ケース６１と、スイッチング素子１１Ｕ〜１１Ｚ及び環
流用ダイオード１２等を実装した、例えば、銅板にニッ
ケルメッキを施した金属基板６２と、板状に形成された
表面部にファストン／，ネジ端子構造の直流入力端子１
４Ｐ，１４Ｎ、交流出力端子１５Ｕ，１５Ｖ，１５Ｗ及
び信号入力端子５３が装着され、その裏面部にマイクロ
コンピュータ３１及び制御ＩＣ５２が実装されたプリン
ト基板６３とでなっている。
込完了時の全体形状を示す斜視図であり、同図（ｂ）〜
（ｄ）はこの電力変換モジュール５０の分解斜視図であ
る。ここに示した電力変換モジュール５０は、モールド
ケース６１と、スイッチング素子１１Ｕ〜１１Ｚ及び環
流用ダイオード１２等を実装した、例えば、銅板にニッ
ケルメッキを施した金属基板６２と、板状に形成された
表面部にファストン／，ネジ端子構造の直流入力端子１
４Ｐ，１４Ｎ、交流出力端子１５Ｕ，１５Ｖ，１５Ｗ及
び信号入力端子５３が装着され、その裏面部にマイクロ
コンピュータ３１及び制御ＩＣ５２が実装されたプリン
ト基板６３とでなっている。
【００２１】そして、図２（ｃ）に示したモールドケー
ス６１の底部に図２（ｄ）に示した金属基板６２が装着
され、その頂部に、図２（ｂ）に示したプリント基板６
３が裏返しにして装着され、モールドケース６１の内部
が２層構造になっている。
ス６１の底部に図２（ｄ）に示した金属基板６２が装着
され、その頂部に、図２（ｂ）に示したプリント基板６
３が裏返しにして装着され、モールドケース６１の内部
が２層構造になっている。
【００２２】この場合、スイッチング素子１１Ｕ〜１１
Ｚ、環流用ダイオード１２及び電流検出用の抵抗器５１
Ｕ，５１Ｖ，５１Ｗは発熱体とみなされ、これらを金属
基板６２に実装して放熱効果を高めている。これに対し
て、マイクロコンピュータ３１及び制御ＩＣ５２は予め
定められた上限温度以下に保持する必要があるため、金
属基板６２から離れたプリント基板６３に実装されてい
る。なお、放熱効果をさらに高めるために、モールドケ
ース６１、金属基板６２及びプリント基板６３で囲まれ
る空間の一部又は全部に樹脂を填装してもよい。
Ｚ、環流用ダイオード１２及び電流検出用の抵抗器５１
Ｕ，５１Ｖ，５１Ｗは発熱体とみなされ、これらを金属
基板６２に実装して放熱効果を高めている。これに対し
て、マイクロコンピュータ３１及び制御ＩＣ５２は予め
定められた上限温度以下に保持する必要があるため、金
属基板６２から離れたプリント基板６３に実装されてい
る。なお、放熱効果をさらに高めるために、モールドケ
ース６１、金属基板６２及びプリント基板６３で囲まれ
る空間の一部又は全部に樹脂を填装してもよい。
【００２３】このようにして、図１に回路図で示した各
構成要素、すなわち、スイッチング素子１１Ｕ〜１１Ｚ
でなるインバータ主回路と、抵抗器５１Ｕ，５１Ｖ，５
１Ｗでなる電流検出手段と、電動機をベクトル制御する
ためのスイッチング素子１１Ｕ〜１１Ｚのオン、オフ制
御信号を生成する信号生成回路としてのマイクロコンピ
ュータ３１とが図２（ａ）の全体形状を示した斜視図の
ように、単一の筐体に一体的に収容した電力変換モジュ
ール５０が構成される。
構成要素、すなわち、スイッチング素子１１Ｕ〜１１Ｚ
でなるインバータ主回路と、抵抗器５１Ｕ，５１Ｖ，５
１Ｗでなる電流検出手段と、電動機をベクトル制御する
ためのスイッチング素子１１Ｕ〜１１Ｚのオン、オフ制
御信号を生成する信号生成回路としてのマイクロコンピ
ュータ３１とが図２（ａ）の全体形状を示した斜視図の
ように、単一の筐体に一体的に収容した電力変換モジュ
ール５０が構成される。
【００２４】かくして、本実施形態によれば、図７に示
した信号端子１６の代わりに信号入力端子５３が導出さ
れるだけであり、これによって信号端子が削減され、抵
抗器５１Ｕ，５１Ｖ，５１Ｗに発生する電圧に基づいて
ベクトル演算を実行してオン、オフ制御信号を生成する
ために、インバータ主回路の出力経路に設けられる電流
センサを不要化することができ、さらに、マイクロコン
ピュータ３１の近傍に制御ＩＣ５２が配置されるため、
オン、オフ制御信号に対するノイズ対策をも不要化する
ことができる。
した信号端子１６の代わりに信号入力端子５３が導出さ
れるだけであり、これによって信号端子が削減され、抵
抗器５１Ｕ，５１Ｖ，５１Ｗに発生する電圧に基づいて
ベクトル演算を実行してオン、オフ制御信号を生成する
ために、インバータ主回路の出力経路に設けられる電流
センサを不要化することができ、さらに、マイクロコン
ピュータ３１の近傍に制御ＩＣ５２が配置されるため、
オン、オフ制御信号に対するノイズ対策をも不要化する
ことができる。
【００２５】なお、上記の実施形態では永久磁石電動機
を制御対象としたが、本発明はこれに適用を限定される
ものではなく、同期モータ、リラクタンスモータの駆動
制御に適用することも可能である。
を制御対象としたが、本発明はこれに適用を限定される
ものではなく、同期モータ、リラクタンスモータの駆動
制御に適用することも可能である。
【００２６】また、上記実施形態では、インバータ主回
路の負極側アームの各相電流を検出したが、この代わり
にインバータ主回路の直流側の電流を検出しても上述し
たと同様な制御が可能である。なお、インバータ主回路
の直流側の電流を検出し、その検出値に基づいて電動機
に供給される各相の電流を検出する方法については、本
願と同一出願人による特願２００１−０８７６５９号明
細書に記載されており、これを参照することによって容
易に実施することができる。
路の負極側アームの各相電流を検出したが、この代わり
にインバータ主回路の直流側の電流を検出しても上述し
たと同様な制御が可能である。なお、インバータ主回路
の直流側の電流を検出し、その検出値に基づいて電動機
に供給される各相の電流を検出する方法については、本
願と同一出願人による特願２００１−０８７６５９号明
細書に記載されており、これを参照することによって容
易に実施することができる。
【００２７】図３は本実施形態に係る電力変換モジュー
ル５０を空気調和装置の制御に適用した制御装置であ
り、図１又は図２に示した電力変換モジュール５０の信
号入力端子５３に空調用制御基板７０を接続したもので
ある。この場合、空調用制御基板７０は、室内温度、設
定温度等に基づいて空調負荷を算出し、その算出結果に
基づいて、圧縮機を駆動する永久磁石電動機４０の回転
数指令を出力し、信号入力端子５３を介して、電力変換
モジュール５０に加えるマイクロコンピュータ７１を備
えている。また、空調用制御基板７０には、室内ファン
７２、四方切換弁７３及び電動膨張弁７４が電気的に接
続されており、リモコン装置により設定された運転モー
ド、空調負荷等によりマイクロコンピュータ７１が図示
を省略した駆動装置を介してこれらを制御する。
ル５０を空気調和装置の制御に適用した制御装置であ
り、図１又は図２に示した電力変換モジュール５０の信
号入力端子５３に空調用制御基板７０を接続したもので
ある。この場合、空調用制御基板７０は、室内温度、設
定温度等に基づいて空調負荷を算出し、その算出結果に
基づいて、圧縮機を駆動する永久磁石電動機４０の回転
数指令を出力し、信号入力端子５３を介して、電力変換
モジュール５０に加えるマイクロコンピュータ７１を備
えている。また、空調用制御基板７０には、室内ファン
７２、四方切換弁７３及び電動膨張弁７４が電気的に接
続されており、リモコン装置により設定された運転モー
ド、空調負荷等によりマイクロコンピュータ７１が図示
を省略した駆動装置を介してこれらを制御する。
【００２８】このように、本実施形態に係る電力変換モ
ジュール５０を用いることによって、制御システムが大
幅に簡易化される。なお、本発明に係る電力変換モジュ
ールは空気調和装置に限らず、多くの種類他の制御シス
テムにも適用することができるため、汎用性を持たせた
ものと言えるところで、ベクトル制御は、電動機の種
類、負荷状態に応じて制御内容を変更する必要が生じる
ため、既設のマイクロコンピュータ３１の制御ソフトを
書き換える必要性もでてくる。上記実施形態に係る電力
変換モジュール５０はこのような制御ソフトの書き換え
を可能にしたものである。すなわち、電力変換モジュー
ル５０を構成するマイクロコンピュータ３１は、図４に
示すように、不揮発性メモリ３６を付帯している。ま
た、信号入力端子５３とマイクロコンピュータ３１との
間に電気的な保護回路としての入出力回路３７を備えて
いる。この電力変換モジュール５０の不揮発性メモリ３
６の書き換えを行うべく、インターフェースボード８２
を介して、データ書き込み装置８１を接続し、例えば、
図２（ｂ）に示すように、例えば自己アドレスや機種毎
データ等を入力する。なお、マイクロコンピュータ３１
としてフラッシュマイクロコンピュータを用いることも
できる。
ジュール５０を用いることによって、制御システムが大
幅に簡易化される。なお、本発明に係る電力変換モジュ
ールは空気調和装置に限らず、多くの種類他の制御シス
テムにも適用することができるため、汎用性を持たせた
ものと言えるところで、ベクトル制御は、電動機の種
類、負荷状態に応じて制御内容を変更する必要が生じる
ため、既設のマイクロコンピュータ３１の制御ソフトを
書き換える必要性もでてくる。上記実施形態に係る電力
変換モジュール５０はこのような制御ソフトの書き換え
を可能にしたものである。すなわち、電力変換モジュー
ル５０を構成するマイクロコンピュータ３１は、図４に
示すように、不揮発性メモリ３６を付帯している。ま
た、信号入力端子５３とマイクロコンピュータ３１との
間に電気的な保護回路としての入出力回路３７を備えて
いる。この電力変換モジュール５０の不揮発性メモリ３
６の書き換えを行うべく、インターフェースボード８２
を介して、データ書き込み装置８１を接続し、例えば、
図２（ｂ）に示すように、例えば自己アドレスや機種毎
データ等を入力する。なお、マイクロコンピュータ３１
としてフラッシュマイクロコンピュータを用いることも
できる。
【００２９】
【発明の効果】以上の説明によって明らかなように、本
発明によれば、信号端子を削減すると共に、インバータ
主回路の出力経路に設けられた電流センサを不要化し、
生成されたオン、オフ制御信号に対するノイズ対策をも
不要化しすることができ、これによって、信頼性が高
く、汎用性に優れた電力変換モジュールを提供すること
ができる。
発明によれば、信号端子を削減すると共に、インバータ
主回路の出力経路に設けられた電流センサを不要化し、
生成されたオン、オフ制御信号に対するノイズ対策をも
不要化しすることができ、これによって、信頼性が高
く、汎用性に優れた電力変換モジュールを提供すること
ができる。
【図１】本発明に係る電力変換モジュールの一実施形態
の構成を、部分的にブロックで示した回路図。
の構成を、部分的にブロックで示した回路図。
【図２】図１に示した実施形態の全体形状を示す斜視図
及びその分解斜視図。
及びその分解斜視図。
【図３】図１に示した実施形態を空気調和装置の制御に
適用した制御装置を部分的にブロックで示した回路図。
適用した制御装置を部分的にブロックで示した回路図。
【図４】図１に示した実施形態を構成するマイクロコン
ピュータの制御ソフトを書き換えを説明するための装置
の接続状態及び信号例を示した図。
ピュータの制御ソフトを書き換えを説明するための装置
の接続状態及び信号例を示した図。
【図５】従来の電力変換モジュールの概略構成を示すブ
ロック回路図。
ロック回路図。
【図６】図５に示した電力変換モジュールの部品収納構
造を説明するために、一部を破断して示した斜視図。
造を説明するために、一部を破断して示した斜視図。
【図７】図５に示した電力変換モジュールを用いて、永
久磁石電動機をベクトル制御する装置の全体構成を示す
回路図。
久磁石電動機をベクトル制御する装置の全体構成を示す
回路図。
１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗ，１１Ｘ，１１Ｙ，１１Ｚ ス
イッチング素子 １４Ｐ，１４Ｎ 直流入力端子 １５Ｕ，１５Ｖ，１５Ｗ 交流出力端子 ３１，７１ マイクロコンピュータ ３６ 不揮発性メモリ ４０ 永久磁石電動機 ５０ 電力変換モジュール ５１Ｕ，５１Ｖ，５１Ｗ 抵抗器 ５２ 制御ＩＣ ５３ 信号入力端子 ６１ モールドケース ６２ 金属基板 ６３ プリント基板 ７０ 空調用制御基板 ８１ データ書き込み装置 ８２ インターフェースボード
イッチング素子 １４Ｐ，１４Ｎ 直流入力端子 １５Ｕ，１５Ｖ，１５Ｗ 交流出力端子 ３１，７１ マイクロコンピュータ ３６ 不揮発性メモリ ４０ 永久磁石電動機 ５０ 電力変換モジュール ５１Ｕ，５１Ｖ，５１Ｗ 抵抗器 ５２ 制御ＩＣ ５３ 信号入力端子 ６１ モールドケース ６２ 金属基板 ６３ プリント基板 ７０ 空調用制御基板 ８１ データ書き込み装置 ８２ インターフェースボード
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 5H007 AA12 BB06 CA01 CB02 CB04
CB05 CC07 CC23 DA06 DB03
DC02 EA02
Claims (8)
- 【請求項１】複数のスイッチング素子がブリッジ接続さ
れてなるブリッジ接続回路の直流側の端子を直流電源の
接続端とし、交流側の端子をベクトル制御対象の電動機
の接続端とするインバータ主回路と、前記インバータ主
回路の所定の部位の回路電流を検出する電流検出手段
と、前記電流検出手段の電流検出値に基づいて、前記電
動機をベクトル制御するための前記スイッチング素子の
オン、オフ制御信号を生成する信号生成回路とを単一の
筐体に一体的に収容した電力変換モジュール。 - 【請求項２】前記電流検出手段は、前記インバータ主回
路の低圧側のアーム電流を検出する請求項１に記載の電
力変換モジュール。 - 【請求項３】前記電流検出手段は、前記インバータ主回
路の直流入力電流を検出する請求項１に記載の電力変換
モジュール。 - 【請求項４】前記信号生成回路はマイクロコンピュータ
を含み、前記電流検出手段の電流検出値と、外部から与
えられる前記電動機に対する回転数指令とに基づいて前
記スイッチング素子のオン、オフ制御信号を生成する請
求項１ないし３のいずれか１項に記載の電力変換モジュ
ール。 - 【請求項５】前記筐体の外部より前記マイクロコンピュ
ータのソフトウェアの書き換えを可能にした請求項４に
記載の電力変換モジュール。 - 【請求項６】前記電流検出手段は、電流経路に接続され
た抵抗器でなる請求項１ないし５のいずれか１項に記載
の電力変換モジュール。 - 【請求項７】前記スイッチング素子及び前記抵抗器を第
１の基板に実装し、前記マイクロコンピュータを第２の
基板に実装した請求項６に記載の電力変換モジュール。 - 【請求項８】前記筐体の内部の少なくとも一部の構成要
素を覆うように、樹脂を填装した請求項１ないし７のい
ずれか１項に記載の電力変換モジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002021690A JP2003230286A (ja) | 2002-01-30 | 2002-01-30 | 電力変換モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002021690A JP2003230286A (ja) | 2002-01-30 | 2002-01-30 | 電力変換モジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003230286A true JP2003230286A (ja) | 2003-08-15 |
Family
ID=27744858
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002021690A Pending JP2003230286A (ja) | 2002-01-30 | 2002-01-30 | 電力変換モジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003230286A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005168149A (ja) * | 2003-12-02 | 2005-06-23 | Hitachi Ltd | 冷凍装置及びインバータ装置 |
| US20090059637A1 (en) * | 2007-09-05 | 2009-03-05 | Keihin Corporation | Inverter device having separated module terminal |
| JP2010074935A (ja) * | 2008-09-18 | 2010-04-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | インバータ装置 |
| WO2014061211A1 (ja) * | 2012-10-15 | 2014-04-24 | 富士電機株式会社 | 半導体装置 |
| JP2018195714A (ja) * | 2017-05-17 | 2018-12-06 | 富士電機株式会社 | パワー半導体モジュールおよびパワー半導体装置 |
| JP6577146B1 (ja) * | 2018-01-26 | 2019-09-18 | 新電元工業株式会社 | 電子モジュール |
| JP2022014345A (ja) * | 2020-07-06 | 2022-01-19 | 日立グローバルライフソリューションズ株式会社 | インバータ回路および電気掃除機 |
-
2002
- 2002-01-30 JP JP2002021690A patent/JP2003230286A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005168149A (ja) * | 2003-12-02 | 2005-06-23 | Hitachi Ltd | 冷凍装置及びインバータ装置 |
| US20090059637A1 (en) * | 2007-09-05 | 2009-03-05 | Keihin Corporation | Inverter device having separated module terminal |
| JP2009065748A (ja) * | 2007-09-05 | 2009-03-26 | Keihin Corp | 分割モジュール端子を有するインバータ装置 |
| US8411456B2 (en) | 2007-09-05 | 2013-04-02 | Keihin Corporation | Inverter device having separated module terminal |
| JP2010074935A (ja) * | 2008-09-18 | 2010-04-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | インバータ装置 |
| WO2014061211A1 (ja) * | 2012-10-15 | 2014-04-24 | 富士電機株式会社 | 半導体装置 |
| US10070528B2 (en) | 2012-10-15 | 2018-09-04 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device wiring pattern and connections |
| JP2018195714A (ja) * | 2017-05-17 | 2018-12-06 | 富士電機株式会社 | パワー半導体モジュールおよびパワー半導体装置 |
| JP6577146B1 (ja) * | 2018-01-26 | 2019-09-18 | 新電元工業株式会社 | 電子モジュール |
| JP2022014345A (ja) * | 2020-07-06 | 2022-01-19 | 日立グローバルライフソリューションズ株式会社 | インバータ回路および電気掃除機 |
| JP7281434B2 (ja) | 2020-07-06 | 2023-05-25 | 日立グローバルライフソリューションズ株式会社 | インバータ回路および電気掃除機 |
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