JP2015080314A - Power conversion device and air conditioner - Google Patents
Power conversion device and air conditioner Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015080314A JP2015080314A JP2013215234A JP2013215234A JP2015080314A JP 2015080314 A JP2015080314 A JP 2015080314A JP 2013215234 A JP2013215234 A JP 2013215234A JP 2013215234 A JP2013215234 A JP 2013215234A JP 2015080314 A JP2015080314 A JP 2015080314A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- unit
- power
- power factor
- factor improvement
- stop
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/42—Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
- H02M1/4208—Arrangements for improving power factor of AC input
- H02M1/4225—Arrangements for improving power factor of AC input using a non-isolated boost converter
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B13/00—Compression machines, plants or systems, with reversible cycle
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2600/00—Control issues
- F25B2600/02—Compressor control
- F25B2600/021—Inverters therefor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
- F25B2700/19—Pressures
- F25B2700/193—Pressures of the compressor
- F25B2700/1931—Discharge pressures
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/36—Means for starting or stopping converters
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
- H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
- H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
- H02M3/1584—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load with a plurality of power processing stages connected in parallel
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
- H02M5/40—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc
- H02M5/42—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters
- H02M5/44—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac
- H02M5/453—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M5/458—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P2201/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the converter used
- H02P2201/15—Power factor Correction [PFC] circuit generating the DC link voltage for motor driving inverter
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
- Y02B30/70—Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
- Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Rectifiers (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
Description
本発明は、力率改善部を有する電力変換装置及び空気調和装置に関し、特に、電力変換装置によって駆動される装置の運転を停止させるときの制御に関する。 The present invention relates to a power converter and an air conditioner having a power factor improving unit, and more particularly to control when stopping the operation of a device driven by the power converter.
一般に、空気調和装置における圧縮機はモータを駆動源としている。モータには、電力変換装置から交流電力が供給される。 Generally, a compressor in an air conditioner uses a motor as a drive source. AC power is supplied to the motor from the power converter.
電力変換装置としては、特許文献1に示されるように、主として、整流部、昇圧型の力率改善部及びインバータ式の電力変換部によって構成されているものが一般的に知られている。先ず、商用電源から出力された交流の商用電圧は、整流部によって整流される。整流後の電圧は、力率改善部によって所望の電圧に昇圧され平滑されることで、力率改善される。力率改善後の電圧は、電力変換部に供給される。電力変換部は、力率改善後の電圧を用いてモータ駆動用の交流電力を生成する。
As a power conversion device, as disclosed in
力率改善部は、その出力電圧が設定値に維持されるように、スイッチング動作を行う。しかし、電力変換部が停止すると、負荷が急激に減少するので、力率改善部の制御が追従できず、力率改善部の出力電圧が急に上昇してしまうことがある。すると、力率改善部のスイッチング素子や、平滑用コンデンサに、通常より高い電圧が与えられる。 The power factor improving unit performs a switching operation so that the output voltage is maintained at a set value. However, when the power conversion unit stops, the load decreases rapidly, so that the control of the power factor improvement unit cannot follow, and the output voltage of the power factor improvement unit may suddenly increase. Then, a higher voltage than usual is applied to the switching element of the power factor correction unit and the smoothing capacitor.
過電圧に耐えられるようなスイッチング素子や平滑用コンデンサを採用すれば、過電圧による故障を避けることができる。しかし、そのようにすると、素子が大型化してしまい、コストの上昇も招いてしまう。 If a switching element or a smoothing capacitor that can withstand overvoltage is used, failure due to overvoltage can be avoided. However, if it does so, an element will enlarge and cost will also rise.
本発明は、力率改善部の素子の耐圧性を抑えながら、これらの素子が故障する可能性を抑えることを目的とする。 An object of the present invention is to suppress the possibility of failure of these elements while suppressing the pressure resistance of the elements of the power factor improvement unit.
第1の発明の電力変換装置は、交流電源(91)からの入力交流を整流する整流部(22)と、上記整流部(22)から出力される入力電圧(V1)に対して力率改善動作を行う力率改善部(25)と、上記力率改善部(25)の出力に接続されて、出力交流電力を生成する電力変換部(28)と、上記力率改善部(25)の力率改善動作を制御する制御部(31)とを有する。上記制御部(31)は、上記電力変換部(28)によって駆動される装置の運転を停止させるときには、上記力率改善部(25)に力率改善動作を停止させる指示をしてから上記電力変換部(28)に動作を停止させる指示をする。 A power conversion device according to a first aspect of the present invention includes a rectifying unit (22) for rectifying an input AC from an AC power source (91), and a power factor improvement for an input voltage (V1) output from the rectifying unit (22). A power factor improvement unit (25) that performs an operation, a power conversion unit (28) that is connected to an output of the power factor improvement unit (25) and generates output AC power, and a power factor improvement unit (25) And a control unit (31) for controlling the power factor correction operation. When stopping the operation of the device driven by the power conversion unit (28), the control unit (31) instructs the power factor improvement unit (25) to stop the power factor improvement operation, and then The conversion unit (28) is instructed to stop the operation.
これによると、力率改善部(25)に力率改善動作を停止させる指示をしてから、電力変換部(28)に動作を停止させる指示をするので、力率改善部(25)の出力電圧の上昇を抑えることができる。力率改善部のスイッチング素子や、平滑用コンデンサに掛かる電圧を抑えることができ、これらの素子の耐圧性を抑えながら、これらの素子が故障する可能性を抑えることができる。 According to this, since the power factor improvement unit (25) is instructed to stop the power factor improvement operation and then the power conversion unit (28) is instructed to stop the operation, the output of the power factor improvement unit (25) An increase in voltage can be suppressed. The voltage applied to the switching elements of the power factor improving unit and the smoothing capacitor can be suppressed, and the possibility of failure of these elements can be suppressed while suppressing the withstand voltage of these elements.
第2の発明の電力変換装置では、第1の発明において、上記制御部(31)は、上記力率改善部(25)に力率改善動作を停止させる指示をしてから所定時間経過後に上記電力変換部(28)に動作を停止させる指示をする。 In the power converter of the second invention, in the first invention, the controller (31) instructs the power factor improving unit (25) to stop the power factor improving operation after a predetermined time has elapsed. Instructs the power converter (28) to stop the operation.
これによると、力率改善部(25)に力率改善動作を停止させる指示をしてから所定時間経過後に電力変換部(28)に動作を停止させる指示をするので、電力変換部(28)よりも力率改善部(25)の方が、停止させる指示を受信してから停止するまでの時間が長い場合であっても、力率改善部(25)の出力電圧の上昇を抑えることができる。 According to this, since a power factor improvement unit (25) is instructed to stop the power factor improvement operation, a power conversion unit (28) is instructed to stop the operation after a predetermined time has elapsed, so that the power conversion unit (28) The power factor improvement unit (25) can suppress the increase in the output voltage of the power factor improvement unit (25) even if it takes longer time to stop after receiving the instruction to stop. it can.
第3の発明の電力変換装置では、第2の発明において、上記力率改善部(25)は、リアクタ(L25a,L25b,L25c)と、上記リアクタ(L25a,L25b,L25c)に直列に接続されたスイッチング素子(Q25a,Q25b,Q25c)とを有する。上記所定時間は、少なくとも、上記制御部(31)が上記力率改善部(25)に力率改善動作を停止させる指示をしてから上記スイッチング素子(Q25a,Q25b,Q25c)がスイッチング動作を停止するまでの時間である。 In the power converter of the third invention, in the second invention, the power factor improving section (25) is connected in series to the reactor (L25a, L25b, L25c) and the reactor (L25a, L25b, L25c). Switching elements (Q25a, Q25b, Q25c). The switching element (Q25a, Q25b, Q25c) stops the switching operation at least after the control unit (31) instructs the power factor improvement unit (25) to stop the power factor improvement operation for the predetermined time. It is time to do.
これによると、力率改善部(25)に力率改善動作を停止させる指示をしてから、少なくとも、スイッチング素子(Q25a,Q25b,Q25c)がスイッチング動作を停止するまでの時間が経過した後に、電力変換部(28)に動作を停止させる指示をする。このため、力率改善部(25)に力率改善動作を停止させてから電力変換部(28)に動作を停止させることが、より確実に行える。 According to this, after instructing the power factor improvement unit (25) to stop the power factor improvement operation, at least after the time until the switching element (Q25a, Q25b, Q25c) stops the switching operation has elapsed, Instructs the power converter (28) to stop the operation. For this reason, it is possible to more reliably perform the operation of the power conversion unit (28) after the power factor improvement unit (25) stops the power factor improvement operation.
第4の発明の電力変換装置では、第1の発明において、上記制御部(31)は、上記力率改善部(25)の出力電圧の低下によって上記力率改善部(25)の力率改善動作の停止を検知した後に、上記電力変換部(28)に動作を停止させる指示をする。 In the power converter of the fourth invention, in the first invention, the control unit (31) improves the power factor of the power factor improvement unit (25) by lowering the output voltage of the power factor improvement unit (25). After detecting the stop of the operation, the power converter (28) is instructed to stop the operation.
これによると、制御部(31)が、力率改善部(25)の出力電圧の低下によって力率改善部(25)の力率改善動作の停止を検知するので、力率改善部(25)に力率改善動作を停止させてから電力変換部(28)に動作を停止させることが、より確実に行える。 According to this, since the control unit (31) detects the stop of the power factor improvement operation of the power factor improvement unit (25) by the decrease in the output voltage of the power factor improvement unit (25), the power factor improvement unit (25) It is possible to more reliably perform the power converter (28) to stop the operation after stopping the power factor correction operation.
第5の発明の電力変換装置では、第1の発明において、上記制御部(31)は、上記電力変換部(28)に過電流が流れた場合、又は上記電力変換部(28)によって駆動される装置としての圧縮機(72)の吐出圧力が閾値を超えた場合には、上記力率改善部(25)に力率改善動作を停止させる指示をする以前に、上記電力変換部(28)に動作を停止させる指示をする。 In the power converter of the fifth invention, in the first invention, the control unit (31) is driven when an overcurrent flows through the power converter (28) or is driven by the power converter (28). If the discharge pressure of the compressor (72) as a device exceeds a threshold, the power conversion unit (28) is instructed before the power factor improvement unit (25) is instructed to stop the power factor improvement operation. To stop the operation.
電力変換部(28)に過電流が流れた場合や、圧縮機(72)の吐出圧力が閾値を超えた場合には、電力変換部(28)によって駆動されるモータを緊急に停止させる必要がある。第5の発明によると、このような場合に、制御部(31)は、素早く電力変換部(28)の動作を停止させることができる。 When an overcurrent flows through the power converter (28) or when the discharge pressure of the compressor (72) exceeds a threshold value, it is necessary to urgently stop the motor driven by the power converter (28). is there. According to the fifth aspect, in such a case, the control unit (31) can quickly stop the operation of the power conversion unit (28).
第6の発明の電力変換装置では、第1の発明において、上記整流部(22)と上記力率改善部(25)との間、又は上記交流電源(91)と上記整流部(22)との間の導通を制御するスイッチ(23)を更に有する。上記電力変換部(28)に過電流が流れた場合、又は上記電力変換部(28)によって駆動される装置としての圧縮機(72)の吐出圧力が閾値を超えた場合には、上記スイッチ(23)がオフになる。 In the power converter of 6th invention, in 1st invention, between the said rectification | straightening part (22) and the said power factor improvement part (25), or the said alternating current power supply (91) and the said rectification | straightening part (22) It further has a switch (23) for controlling conduction between the two. When an overcurrent flows through the power converter (28), or when the discharge pressure of the compressor (72) as a device driven by the power converter (28) exceeds a threshold value, the switch ( 23) turns off.
電力変換部(28)に過電流が流れた場合や、圧縮機(72)の吐出圧力が閾値を超えた場合には、電力変換部(28)によって駆動されるモータを緊急に停止させる必要がある。第6の発明によると、このような場合に、スイッチ(23)をオフにすることにより、素早く電力変換部(28)の動作を停止させることができる。 When an overcurrent flows through the power converter (28) or when the discharge pressure of the compressor (72) exceeds a threshold value, it is necessary to urgently stop the motor driven by the power converter (28). is there. According to the sixth invention, in such a case, the operation of the power converter (28) can be quickly stopped by turning off the switch (23).
第7の発明の空気調和装置は、第1から第6の発明のいずれか1つの電力変換装置を有する。 An air conditioner according to a seventh aspect includes any one of the power converters according to the first to sixth aspects.
これによると、空気調和装置において、力率改善部(25)の出力電圧の上昇を抑えることができる。力率改善部のスイッチング素子や、平滑用コンデンサに掛かる電圧を抑えることができ、これらの素子の耐圧性を抑えながら、これらの素子が故障する可能性を抑えることができる。 According to this, in the air conditioner, an increase in the output voltage of the power factor improvement unit (25) can be suppressed. The voltage applied to the switching elements of the power factor improving unit and the smoothing capacitor can be suppressed, and the possibility of failure of these elements can be suppressed while suppressing the withstand voltage of these elements.
第1〜第7の発明によれば、力率改善部の素子の耐圧性を抑えながら、これらの素子が故障する可能性を抑えることができる。素子の耐圧性をあまり高くする必要がないので、素子の小型化やコストの低減を図ることができる。 According to the first to seventh inventions, it is possible to suppress the possibility of failure of these elements while suppressing the pressure resistance of the elements of the power factor improvement unit. Since it is not necessary to increase the pressure resistance of the element, it is possible to reduce the size and cost of the element.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図面において同じ参照番号で示された構成要素は、同一の又は類似の構成要素である。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Components shown with the same reference numbers in the drawings are identical or similar components. The following embodiments are essentially preferable examples, and are not intended to limit the scope of the present invention, its application, or its use.
<概要>
図1は、本発明の実施形態に係る電力変換装置(20)を備えたモータ駆動システム(100)の構成図である。図1のモータ駆動システム(100)は、モータ(11)と、電力変換装置(20)とで構成されている。
<Overview>
FIG. 1 is a configuration diagram of a motor drive system (100) including a power conversion device (20) according to an embodiment of the present invention. The motor drive system (100) in FIG. 1 includes a motor (11) and a power converter (20).
モータ(11)は、3相のブラシレスDCモータであって、図示はしていないが、ステータ、ロータ及びホール素子等を有している。ステータは、複数の駆動コイルを有している。ロータは、永久磁石を有している。ホール素子は、ステータに対するロータの位置を検出するための素子である。 The motor (11) is a three-phase brushless DC motor, and has a stator, a rotor, a hall element and the like, although not shown. The stator has a plurality of drive coils. The rotor has a permanent magnet. The hall element is an element for detecting the position of the rotor with respect to the stator.
なお、モータ(11)は、例えば、空気調和装置に含まれる圧縮機の駆動源である。従って、モータ駆動システム(100)は、空気調和装置に搭載されていてもよい。 The motor (11) is, for example, a drive source for a compressor included in the air conditioner. Therefore, the motor drive system (100) may be mounted on the air conditioner.
図2は、空気調和装置(70)の構成の概略図である。図1のモータ(11)は、例えば、図2の空気調和装置(70)に含まれる圧縮機(72)の駆動源である。図2に示すように、室外ユニット(71)には、冷媒を圧縮する圧縮機(72)及びモータ(11)の他、冷媒の流れを切り換える四方切換弁(73)、外気と冷媒との間で熱交換を行う室外熱交換器(74)、冷媒を減圧する膨張弁(75)、室外熱交換器(74)へ外気を供給する室外ファン(76)、ファンモータ(77)、及び圧力センサ(79)が含まれている。室内ユニット(80)には、室内の空気と冷媒との間で熱交換を行う室内熱交換器(81)、熱交換後の空気を室内に吹き出す室内ファン(82)及びファンモータ(83)が含まれている。 FIG. 2 is a schematic diagram of the configuration of the air conditioner (70). The motor (11) in FIG. 1 is, for example, a drive source for a compressor (72) included in the air conditioner (70) in FIG. As shown in FIG. 2, the outdoor unit (71) includes a compressor (72) and a motor (11) for compressing the refrigerant, a four-way switching valve (73) for switching the flow of the refrigerant, and between the outside air and the refrigerant. Outdoor heat exchanger (74) for exchanging heat in the room, expansion valve (75) for decompressing the refrigerant, outdoor fan (76) for supplying outside air to the outdoor heat exchanger (74), fan motor (77), and pressure sensor (79) is included. The indoor unit (80) includes an indoor heat exchanger (81) for exchanging heat between indoor air and refrigerant, an indoor fan (82) and a fan motor (83) for blowing the air after heat exchange into the room. include.
電力変換装置(20)は、商用電源(91)及びモータ(11)と、複数本のハーネスを介して接続されている。電力変換装置(20)は、交流電源である商用電源(91)からの入力交流を出力交流電力(SU,SV,SW)に変換してモータ(11)に供給する。これにより、モータ(11)は駆動され得る。 The power converter (20) is connected to the commercial power supply (91) and the motor (11) via a plurality of harnesses. The power converter (20) converts input AC from a commercial power source (91), which is AC power, into output AC power (SU, SV, SW) and supplies it to the motor (11). Thereby, the motor (11) can be driven.
なお、本実施形態では、商用電源(91)が単相電源である場合を例に採る。 In the present embodiment, a case where the commercial power source (91) is a single-phase power source is taken as an example.
<電力変換装置の構成>
電力変換装置(20)は、フィルタ(21)、整流部(22)、主電源リレー(23)、入力電圧検出部(24)、力率改善部(25)、出力電圧検出部(27)、電力変換部(28)、電流検出部(29)、及びコントローラ(制御部)(31)を有する。
<Configuration of power converter>
The power converter (20) includes a filter (21), a rectifier (22), a main power relay (23), an input voltage detector (24), a power factor corrector (25), an output voltage detector (27), It has a power converter (28), a current detector (29), and a controller (controller) (31).
−フィルタ−
フィルタ(21)は、商用電源(91)と整流部(22)との間に位置している。フィルタ(21)は、コイル(21a)とコンデンサ(21b)とで構成されたローパスフィルタであって、力率改善部(25)及び電力変換部(28)にて発生した高周波ノイズの、商用電源(91)側への回り込みを防止する。
-Filter-
The filter (21) is located between the commercial power supply (91) and the rectifying unit (22). The filter (21) is a low-pass filter composed of a coil (21a) and a capacitor (21b), and is a commercial power source for high-frequency noise generated in the power factor improvement unit (25) and the power conversion unit (28). (91) Prevents wraparound.
−整流部−
整流部(22)は、フィルタ(21)の後段に接続されている。整流部(22)は、4つのダイオード(22a,22b,22c,22d)で構成されている。
-Rectifier-
The rectifying unit (22) is connected to the subsequent stage of the filter (21). The rectification unit (22) includes four diodes (22a, 22b, 22c, 22d).
具体的には、ダイオード(22a,22c)の各カソード端子は、互いに電源配線(41)に接続されている。ダイオード(22b,22d)の各アノード端子は、互いにGND配線(42)に接続されている。ダイオード(22a)のアノード端子とダイオード(22b)のカソード端子との接続点、及び、ダイオード(22c)のアノード端子とダイオード(22d)のカソード端子との接続点は、それぞれ商用電源(91)の出力に接続されている。 Specifically, the cathode terminals of the diodes (22a, 22c) are connected to the power supply wiring (41). The anode terminals of the diodes (22b, 22d) are connected to the GND wiring (42). The connection point between the anode terminal of the diode (22a) and the cathode terminal of the diode (22b), and the connection point between the anode terminal of the diode (22c) and the cathode terminal of the diode (22d) are respectively the commercial power supply (91). Connected to the output.
整流部(22)は、商用電源(91)からの入力交流を、図3に示すように全波整流して出力する。図3は、整流された電圧(以下、入力電圧)(V1)、入力電圧(V1)の波高値(V11)、後述する入力側検出周期、及び入力電圧検出部(24)の検出結果(Vac_peak)の経時的変化を表している。 The rectification unit (22) performs full-wave rectification on the alternating current input from the commercial power supply (91) as shown in FIG. FIG. 3 shows a rectified voltage (hereinafter referred to as input voltage) (V1), a peak value (V11) of the input voltage (V1), an input side detection cycle described later, and a detection result (Vac_peak) of the input voltage detection unit (24). ) Over time.
以下では、説明の便宜上、入力交流の電圧を「商用電圧(V0)」と呼称する。 Hereinafter, for convenience of explanation, the input AC voltage is referred to as “commercial voltage (V0)”.
−主電源リレー−
主電源リレー(23)は、整流部(22)と力率改善部(25)との間にて、電源配線(41)上に直列に接続されている。主電源リレー(23)は常閉接点である。主電源リレー(23)は、例えばモータ(11)の駆動を緊急停止しなければならない場合に開放されることで、商用電源(91)からモータ(11)側への電力供給を遮断する。
−Main power relay−
The main power supply relay (23) is connected in series on the power supply wiring (41) between the rectification unit (22) and the power factor improvement unit (25). The main power relay (23) is a normally closed contact. The main power supply relay (23) is opened when, for example, the drive of the motor (11) must be stopped urgently, thereby cutting off the power supply from the commercial power supply (91) to the motor (11) side.
モータ(11)の駆動を緊急停止しなければならない場合としては、圧縮機(72)にて高圧異常が生じた場合、及び、モータ(11)に過大な電流が流れた場合等が挙げられる。 Examples of cases where the drive of the motor (11) must be urgently stopped include a case where a high voltage abnormality has occurred in the compressor (72) and a case where an excessive current flows through the motor (11).
なお、主電源リレー(23)の位置は、整流部(22)の後段に代えて前段であってもよい。 Note that the position of the main power supply relay (23) may be the front stage instead of the rear stage of the rectification unit (22).
−入力電圧検出部−
入力電圧検出部(24)は、整流部(22)から出力された電圧(V1)を、力率改善部(25)の入力電圧として検出する。
−Input voltage detector−
The input voltage detector (24) detects the voltage (V1) output from the rectifier (22) as the input voltage of the power factor corrector (25).
具体的に、入力電圧検出部(24)は、図1及び図4に示すように、主として、互いに直列に接続された2つの抵抗(24a,24b)、ピークホールド回路(24c)、入力電圧サンプリング部(31a)として機能するコントローラ(31)等によって構成されている。互いに直列に接続された2つの抵抗(24a,24b)は、主電源リレー(23)と力率改善部(25)との間において、整流部(22)の出力の両端に接続されている。抵抗(24a,24b)同士の接続点における電圧値は、ピークホールド回路(24c)に入力される。ピークホールド回路(24c)では、図3に示すように、入力電圧(V1)の最大値である波高値(V11)が、一定時間の間維持される。この波高値(V11)は、コントローラ(31)に入力され、入力電圧サンプリング部(31a)により、図3に示すように入力側検出周期でサンプリング且つAD変換され、検出結果(Vac_peak)として認識される。 Specifically, as shown in FIGS. 1 and 4, the input voltage detector (24) mainly includes two resistors (24a, 24b) connected in series, a peak hold circuit (24c), and input voltage sampling. It is comprised by the controller (31) etc. which function as a part (31a). Two resistors (24a, 24b) connected in series with each other are connected to both ends of the output of the rectifying unit (22) between the main power relay (23) and the power factor improving unit (25). The voltage value at the connection point between the resistors (24a, 24b) is input to the peak hold circuit (24c). In the peak hold circuit (24c), as shown in FIG. 3, the peak value (V11) which is the maximum value of the input voltage (V1) is maintained for a fixed time. This peak value (V11) is input to the controller (31), and is sampled and AD-converted by the input voltage sampling unit (31a) at the input side detection period as shown in FIG. 3, and is recognized as a detection result (Vac_peak). The
ここで、図4は、図1のコントローラ(31)の機能部を模式的に表した図である。 Here, FIG. 4 is a diagram schematically showing a functional unit of the controller (31) of FIG.
また、図3では、入力電圧検出部(24)の検出周期である入力側検出周期が、入力電圧(V1)が最大値を採る周期(電源周波数)よりも長い場合を表している。 FIG. 3 shows a case where the input-side detection cycle, which is the detection cycle of the input voltage detector (24), is longer than the cycle (power supply frequency) at which the input voltage (V1) takes the maximum value.
−力率改善部−
図1に示すように、力率改善部(25)は、主電源リレー(23)を介して整流部(22)の出力に接続されている。力率改善部(25)は、昇圧型の力率改善回路であって、入力電圧(V1)を昇圧及び平滑することで、力率改善動作を行う。
-Power factor improvement section-
As shown in FIG. 1, the power factor improvement part (25) is connected to the output of the rectification part (22) via the main power supply relay (23). The power factor improvement unit (25) is a boost type power factor improvement circuit, and performs a power factor improvement operation by boosting and smoothing the input voltage (V1).
具体的に、図1の力率改善部(25)は、力率改善駆動部(30)と、3相のインターリーブ方式の動作が可能なように構成された3相の昇圧チョッパ回路と、1つの平滑コンデンサ(26)とを有する。具体的に、力率改善部(25)は、3つのリアクタ(L25a,L25b,L25c)、3つのスイッチング素子(Q25a,Q25b,Q25c)、3つの抵抗(R25a,R25b,R25c)、3つのダイオード(D25a,D25b,D25c)、及び1つの平滑コンデンサ(26)を有する。 Specifically, the power factor improvement unit (25) in FIG. 1 includes a power factor improvement drive unit (30), a three-phase boost chopper circuit configured to be able to perform a three-phase interleaved operation, And two smoothing capacitors (26). Specifically, the power factor improvement unit (25) includes three reactors (L25a, L25b, L25c), three switching elements (Q25a, Q25b, Q25c), three resistors (R25a, R25b, R25c), and three diodes. (D25a, D25b, D25c) and one smoothing capacitor (26).
リアクタ(L25a)は、その一端が主電源リレー(23)に接続され、入力電圧(V1)を電気エネルギーとし、これを磁束エネルギーに変化させて蓄える役割を担う。リアクタ(L25a)のインダクタンス値は、電源配線(41)上を流れる電流値やスイッチング素子(Q25a)のスイッチング周波数等に応じて、適宜決定される。 One end of the reactor (L25a) is connected to the main power relay (23), and the input voltage (V1) is used as electric energy, and this is changed into magnetic flux energy and stored. The inductance value of the reactor (L25a) is appropriately determined according to the value of the current flowing on the power supply wiring (41), the switching frequency of the switching element (Q25a), and the like.
スイッチング素子(Q25a)は、Nchの絶縁ゲートバイポーラトランジスタで構成されており、リアクタ(L25a)の他端に接続されている。スイッチング素子(Q25a)は、入力電圧(V1)に基づくエネルギーの、リアクタ(L25a)への蓄積と放電とを切り換える役割を担う。スイッチング素子(Q25a)は、力率改善駆動部(30)によってスイッチング素子(Q25a)のオン及びオフが制御される。 The switching element (Q25a) is composed of an Nch insulated gate bipolar transistor, and is connected to the other end of the reactor (L25a). The switching element (Q25a) plays a role of switching between accumulation and discharge of energy based on the input voltage (V1) in the reactor (L25a). The switching element (Q25a) is controlled to be turned on and off by the power factor correction drive unit (30).
抵抗(R25a)は、スイッチング素子(Q25a)に流れる力率改善(PFC:power factor correction)電流(Ipfc)の検出用のシャント抵抗であって、スイッチング素子(Q25a)とGND配線(42)との間に接続されている。抵抗(R25a)の電圧(Vd1)は、AD変換後、PFC電流算出部(31b)として機能するコントローラ(31)に入力され(図4参照)、PFC電流(Ipfc)の算出に用いられる。PFC電流(Ipfc)は、力率改善部(25)の駆動制御に利用される。出力電圧(V2)がある程度上下したとしても、安定したエネルギーが力率改善部(25)の後段へと供給されるようにするためである。抵抗(R25a)の抵抗値は、力率改善部(25)による電圧の昇圧動作を妨げることのない適切な値に、決定されている。 The resistor (R25a) is a shunt resistor for detecting a power factor correction (PFC) current (Ipfc) flowing in the switching element (Q25a), and is a resistance between the switching element (Q25a) and the GND wiring (42). Connected between. The voltage (Vd1) of the resistor (R25a) is input to the controller (31) functioning as the PFC current calculation unit (31b) after AD conversion (see FIG. 4), and is used to calculate the PFC current (Ipfc). The PFC current (Ipfc) is used for drive control of the power factor improvement unit (25). This is because even if the output voltage (V2) fluctuates to some extent, stable energy is supplied to the subsequent stage of the power factor improvement unit (25). The resistance value of the resistor (R25a) is determined to be an appropriate value that does not hinder the voltage boosting operation by the power factor correction section (25).
なお、図1では、抵抗(R25c)の電圧(Vd1)のみがコントローラ(31)に入力されているが、抵抗(R25a,R25b)の電圧(Vd1)もコントローラ(31)に入力される。 In FIG. 1, only the voltage (Vd1) of the resistor (R25c) is input to the controller (31), but the voltage (Vd1) of the resistors (R25a, R25b) is also input to the controller (31).
ダイオード(D25a)は、リアクタ(L25a)の出力側において、電源配線(41)上に直列に接続されている。特に、ダイオード(D25a)のアノード端子は、リアクタ(L25a)とスイッチング素子(Q25a)との接続点よりも電流の流れ方向下流側に接続されている。ダイオード(D25a)は、リアクタ(L25a)側から電力変換部(28)側への電流の流れのみを許容する。 The diode (D25a) is connected in series on the power supply wiring (41) on the output side of the reactor (L25a). In particular, the anode terminal of the diode (D25a) is connected downstream of the connection point between the reactor (L25a) and the switching element (Q25a) in the current flow direction. The diode (D25a) allows only a current flow from the reactor (L25a) side to the power conversion unit (28) side.
平滑コンデンサ(26)は、例えば電解コンデンサによって構成されており、各相の昇圧チョッパ回路に共通して1つ設けられている。平滑コンデンサ(26)は、各リアクタ(L25a,L25b,L25c)の出力側において、各スイッチング素子(Q25a,Q25b,Q25c)に並列に接続されている。平滑コンデンサ(26)は、各リアクタ(L25a,L25b,L25c)から放出されたエネルギーを充放電することで、比較的リプル成分の低い直流電圧を生成する。 The smoothing capacitor (26) is composed of, for example, an electrolytic capacitor, and one smoothing capacitor (26) is provided in common for the boost chopper circuit of each phase. The smoothing capacitor (26) is connected in parallel to each switching element (Q25a, Q25b, Q25c) on the output side of each reactor (L25a, L25b, L25c). The smoothing capacitor (26) charges and discharges energy released from each reactor (L25a, L25b, L25c), thereby generating a DC voltage with a relatively low ripple component.
力率改善駆動部(30)は、各スイッチング素子(Q25a,Q25b,Q25c)のゲート端子及びコントローラ(31)と接続されている。力率改善駆動部(30)は、例えば集積回路によって構成されている。力率改善駆動部(30)は、コントローラ(31)からのPFC駆動指令信号(Cpfc)に基づいて、各スイッチング素子(Q25a,Q25b,Q25c)へのゲート電圧の印加制御を行うことで、力率改善部(25)の力率改善動作を制御する。 The power factor correction drive unit (30) is connected to the gate terminal of each switching element (Q25a, Q25b, Q25c) and the controller (31). The power factor correction drive unit (30) is configured by, for example, an integrated circuit. Based on the PFC drive command signal (Cpfc) from the controller (31), the power factor correction drive unit (30) controls the application of the gate voltage to each switching element (Q25a, Q25b, Q25c). Controls the power factor improving operation of the rate improving unit (25).
具体的に、力率改善駆動部(30)は、力率改善部(25)に力率改善動作を行わせる場合には、各スイッチング素子(Q25a,Q25b,Q25c)のオン及びオフを短い周期で繰り返させるためのゲート制御信号(G1,G2,G3)を、各スイッチング素子(Q25a,Q25b,Q25c)に出力する。逆に、力率改善駆動部(30)は、力率改善部(25)に力率改善動作を行わせない場合には、全てのスイッチング素子(Q25a,Q25b,Q25c)をオフの状態に保つためのゲート制御信号(G1,G2,G3)を、各スイッチング素子(Q25a,Q25b,Q25c)に出力する。 Specifically, the power factor improvement drive unit (30) turns on and off each switching element (Q25a, Q25b, Q25c) in a short period when the power factor improvement unit (25) performs the power factor improvement operation. The gate control signals (G1, G2, G3) to be repeated in the above are output to the switching elements (Q25a, Q25b, Q25c). Conversely, the power factor improvement drive unit (30) keeps all the switching elements (Q25a, Q25b, Q25c) in the off state when the power factor improvement unit (25) does not perform the power factor improvement operation. Gate control signals (G1, G2, G3) are output to the switching elements (Q25a, Q25b, Q25c).
このような力率改善部(25)の昇圧動作(即ち、力率改善動作)について、1相分の昇圧チョッパ回路を例に説明する。先ず、スイッチング素子(Q25a)がオンすると、電源配線(41)からリアクタ(L25a)、スイッチング素子(Q25a)、抵抗(R25a)を経てGND配線(42)への電流経路が形成され、PFC電流(Ipfc)がこの順に流れる。すると、リアクタ(L25a)にPFC電流(Ipfc)が流れることにより、リアクタ(L25a)にはエネルギーが蓄積される。次いで、スイッチング素子(Q25a)がオフすると、上記電流経路がスイッチング素子(Q25a)によって絶たれる。リアクタ(L25a)に蓄積されたエネルギー分の電流が、ダイオード(D25a)を経て平滑コンデンサ(26)へと流れ込み、平滑コンデンサ(26)の電圧は高くなる。 The boosting operation (that is, the power factor improving operation) of the power factor improving unit (25) will be described taking a boosting chopper circuit for one phase as an example. First, when the switching element (Q25a) is turned on, a current path is formed from the power supply wiring (41) to the GND wiring (42) through the reactor (L25a), the switching element (Q25a), and the resistor (R25a), and the PFC current ( Ipfc) flows in this order. Then, the PFC current (Ipfc) flows through the reactor (L25a), so that energy is accumulated in the reactor (L25a). Next, when the switching element (Q25a) is turned off, the current path is cut off by the switching element (Q25a). The current corresponding to the energy accumulated in the reactor (L25a) flows into the smoothing capacitor (26) through the diode (D25a), and the voltage of the smoothing capacitor (26) increases.
なお、他の2相分の昇圧チョッパ回路は、上述した1相分の昇圧チョッパ回路と並列に接続されており、その動作は上記と同様である。 The other two-phase boost chopper circuits are connected in parallel with the above-described one-phase boost chopper circuit, and the operation is the same as described above.
なお、上記力率改善部(25)の各構成要素(リアクタ(L25a,L25b,L25c)等)の数は、一例であって、上記に限定されることはない。また、抵抗(R25a,R25b,R25c)に代えてカレントセンサ(図示せず)が、PFC電流(Ipfc)の検出を行っても良い。 The number of components (reactors (L25a, L25b, L25c), etc.) of the power factor improvement unit (25) is an example, and is not limited to the above. Further, instead of the resistors (R25a, R25b, R25c), a current sensor (not shown) may detect the PFC current (Ipfc).
−出力電圧検出部−
出力電圧検出部(27)は、出力電圧(V2)を検出する。
−Output voltage detector−
The output voltage detector (27) detects the output voltage (V2).
出力電圧検出部(27)は、図1及び図4に示すように、主として、互いに直列に接続された2つの抵抗(27a,27b)、出力電圧サンプリング部(31c)として機能するコントローラ(31)によって構成されている。互いに直列に接続された2つの抵抗(27a,27b)は、力率改善部(25)と電力変換部(28)との間において、平滑コンデンサ(26)の両端に接続されている。抵抗(27a,27b)同士の接続点における電圧(V21)は、コントローラ(31)に入力され、出力電圧サンプリング部(31c)によって出力側検出周期でサンプリング且つAD変換され、出力電圧(V2)の検出結果(Vdc)として認識される。 As shown in FIGS. 1 and 4, the output voltage detection unit (27) mainly includes two resistors (27a, 27b) connected in series with each other, and a controller (31) that functions as an output voltage sampling unit (31c). It is constituted by. The two resistors (27a, 27b) connected in series with each other are connected to both ends of the smoothing capacitor (26) between the power factor improvement unit (25) and the power conversion unit (28). The voltage (V21) at the connection point between the resistors (27a, 27b) is input to the controller (31), sampled and AD-converted by the output voltage sampling unit (31c) at the output side detection period, and the output voltage (V2) Recognized as a detection result (Vdc).
出力側検出周期は、入力電圧検出部(24)の検出周期である入力側検出周期よりも短くてもよい。一例としては、入力側検出周期が約1secである場合、出力側検出周期は、約10msecであり得る。 The output-side detection cycle may be shorter than the input-side detection cycle that is the detection cycle of the input voltage detector (24). As an example, when the input side detection period is about 1 sec, the output side detection period may be about 10 msec.
−電力変換部−
電力変換部(28)は、力率改善部(25)の出力側にて、リアクタ(L25a,L25b,L25c)に対し並列に接続されている。電力変換部(28)は、力率改善部(25)から出力電圧(V2)を供給されると、出力交流電力(SU,SV,SW)を生成する。
-Power converter-
The power conversion unit (28) is connected in parallel to the reactor (L25a, L25b, L25c) on the output side of the power factor improvement unit (25). When the output voltage (V2) is supplied from the power factor improvement unit (25), the power conversion unit (28) generates output AC power (SU, SV, SW).
電力変換部(28)は、図示はしていないが、インバータ回路及びインバータ駆動部とで構成されている。インバータ回路は、例えば絶縁ゲート型バイポーラトランジスタで構成されたパワー素子と、パワー素子に逆並列に接続された還流用ダイオードとを、それぞれ複数有する構成となっている。インバータ駆動部は、例えば集積回路によって構成されており、各パワー素子のゲート端子に接続されている。インバータ駆動部は、コントローラ(31)から出力されるモータ制御信号(Pwm)に基づいて、各パワー素子へのゲート電圧の印加制御を行うことで各パワー素子をオン及びオフさせて、インバータ回路に出力交流電力(SU,SV,SW)を生成させる。 Although not shown, the power conversion unit (28) includes an inverter circuit and an inverter drive unit. The inverter circuit is configured to have a plurality of power elements each composed of, for example, an insulated gate bipolar transistor, and a plurality of freewheeling diodes connected in antiparallel to the power elements. The inverter drive part is comprised, for example by the integrated circuit, and is connected to the gate terminal of each power element. Based on the motor control signal (Pwm) output from the controller (31), the inverter drive unit turns on and off each power element by controlling the application of the gate voltage to each power element, and the inverter circuit Output AC power (SU, SV, SW) is generated.
−電流検出部−
電流検出部(29)は、電力変換部(28)への入力電流(Im)の値を検出する。入力電流(Im)とは、商用電源(91)から電源配線(41)、電力変換部(28)、モータ(11)へと流れ、再び電力変換部(28)、GND配線(42)を経て、力率改善部(25)に流れ込む電流である。
-Current detector-
The current detection unit (29) detects the value of the input current (Im) to the power conversion unit (28). The input current (Im) flows from the commercial power supply (91) to the power supply wiring (41), the power conversion unit (28), and the motor (11), and again passes through the power conversion unit (28) and the GND wiring (42). The current that flows into the power factor correction section (25).
電流検出部(29)は、図1及び図4に示すように、主として、GND配線(42)上に直列に接続されたシャント抵抗(29a)、入力電流算出部(31d)として機能するコントローラ(31)等によって構成されている。シャント抵抗(29a)の電圧(Vd2)は、コントローラ(31)に入力され、入力電流算出部(31d)によって所定のサンプリング周期にてサンプリング且つAD変換され、入力電流(Im)の算出に利用される。 As shown in FIGS. 1 and 4, the current detection unit (29) is mainly a controller that functions as a shunt resistor (29a) and an input current calculation unit (31d) connected in series on the GND wiring (42). 31) etc. The voltage (Vd2) of the shunt resistor (29a) is input to the controller (31), sampled and AD converted at a predetermined sampling period by the input current calculation unit (31d), and used to calculate the input current (Im). The
−コントローラ−
コントローラ(31)は、メモリ及びCPUによって構成されている。コントローラ(31)は、メモリに格納された各種プログラムに応じて、図4に示すように、上述した入力電圧サンプリング部(31a)、PFC電流算出部(31b)、出力電圧サンプリング部(31c)、入力電流算出部(31d)の他、モータ駆動制御部(31e)及び力率改善制御部(31f)として機能する。
-Controller-
The controller (31) includes a memory and a CPU. As shown in FIG. 4, the controller (31), according to various programs stored in the memory, has the input voltage sampling unit (31a), the PFC current calculation unit (31b), the output voltage sampling unit (31c), In addition to the input current calculator (31d), it functions as a motor drive controller (31e) and a power factor correction controller (31f).
モータ駆動制御部(31e)は、モータ(11)におけるロータ位置情報に基づいてモータ制御信号(Pwm)を決定し、これを電力変換部(28)のインバータ駆動部に出力する。ロータ位置情報としては、モータ(11)におけるホール素子の検出結果、電流検出部(29)の検出結果である入力電流(Im)等が挙げられる。また、モータ駆動制御部(31e)は、モータ(11)が駆動している間、ロータ位置情報及びその時々の各検出部(24,27)の検出結果(Vac_peak,Vdc)等を用いて、モータ(11)の駆動に対してフィードバック制御を行う。 A motor drive control part (31e) determines a motor control signal (Pwm) based on the rotor position information in a motor (11), and outputs this to the inverter drive part of a power converter (28). The rotor position information includes the detection result of the Hall element in the motor (11), the input current (Im) that is the detection result of the current detection unit (29), and the like. Further, the motor drive control unit (31e) uses the rotor position information and the detection results (Vac_peak, Vdc) of the respective detection units (24, 27) at times while the motor (11) is driven, Feedback control is performed for driving the motor (11).
更に、力率改善制御部(31f)は、力率改善部(25)に関する制御を行う。当該制御としては、モータ(11)の通常回転時の力率改善部(25)の力率改善動作のオン及びオフ制御、力率改善部(25)が出力するべき出力電圧(Vdc)の目標値である出力目標値(Vdc_ref)の可変制御、及び、瞬時電圧低下または瞬時停電の発生に伴う力率改善部(25)の力率改善動作のオン及びオフ制御が挙げられる。 Further, the power factor improvement control unit (31f) performs control related to the power factor improvement unit (25). The control includes on / off control of the power factor improvement operation of the power factor improvement unit (25) during normal rotation of the motor (11), and the target of the output voltage (Vdc) that the power factor improvement unit (25) should output. Examples include variable control of the output target value (Vdc_ref), which is a value, and on / off control of the power factor improvement operation of the power factor improvement unit (25) accompanying the occurrence of an instantaneous voltage drop or an instantaneous power failure.
モータ(11)の通常回転時の力率改善部(25)の力率改善動作のオン及びオフ制御とは、瞬時電圧低下または瞬時停電が発生していない場合の、入力電流(Im)等に基づく力率改善動作の制御である。当該制御では、例えば、入力電流(Im)が第1閾値を超過した場合、力率改善部(25)は力率改善動作を行い、入力電流(Im)が第1閾値よりも小さい第2閾値を下回った場合、力率改善部(25)は力率改善動作を行わない。その他、当該制御では、入力電流(Im)による制御方法に代えて、力率改善部(25)の出力電力の大小による制御方法や、モータ(11)を起動させると共に力率改善部(25)に力率改善動作を行わせる制御方法が採用されても良い。 On / off control of the power factor correction operation of the power factor improvement unit (25) during normal rotation of the motor (11) refers to the input current (Im), etc. when there is no instantaneous voltage drop or instantaneous power failure Based on the control of the power factor improvement operation. In the control, for example, when the input current (Im) exceeds the first threshold value, the power factor improvement unit (25) performs the power factor improvement operation, and the second threshold value where the input current (Im) is smaller than the first threshold value. If it falls below, the power factor improvement unit (25) does not perform the power factor improvement operation. In addition, in the said control, it replaces with the control method by input current (Im), the control method by the magnitude of the output power of a power factor improvement part (25), and a motor (11) is started, and a power factor improvement part (25) A control method that causes the power factor correction operation to be performed may be employed.
以下では、電力変換部(28)によって駆動される装置の運転を停止させるときの電力変換装置(20)における制御について、詳述する。 Below, the control in a power converter device (20) when stopping the driving | operation of the apparatus driven by a power converter part (28) is explained in full detail.
<駆動される装置の運転を停止させるときの電力変換装置における制御>
図5は、図1の電力変換装置(20)における信号の波形等の例を示すグラフである。時刻(T11)において、コントローラ(31)は、主電源リレー(23)を制御する主電源制御信号(Cs)、及び、電力変換部(28)の動作を制御するモータ制御信号(Pwm)をアサートする。すると、主電源リレー(23)がオンになり、電力変換部(28)がスイッチング動作を開始し、モータ(11)の運転が開始される。その後、電力変換部(28)への入力電流(Im)が増加して、時刻(T12)において閾値に達する。すると、コントローラ(31)は、PFC駆動指令信号(Cpfc)をアサートし、力率改善部(25)は力率改善動作を開始する。
<Control in power conversion device when stopping operation of driven device>
FIG. 5 is a graph showing an example of a signal waveform and the like in the power conversion device (20) of FIG. At time (T11), the controller (31) asserts the main power control signal (Cs) that controls the main power relay (23) and the motor control signal (Pwm) that controls the operation of the power converter (28). To do. Then, the main power supply relay (23) is turned on, the power converter (28) starts the switching operation, and the operation of the motor (11) is started. Thereafter, the input current (Im) to the power converter (28) increases and reaches a threshold value at time (T12). Then, the controller (31) asserts the PFC drive command signal (Cpfc), and the power factor improvement unit (25) starts the power factor improvement operation.
次に、コントローラ(31)は、電力変換部(28)によって駆動される装置としてのモータ(11)の運転を停止させる。このとき、コントローラ(31)は、力率改善部(25)に力率改善動作を停止させる指示をしてから電力変換部(28)に動作を停止させる指示をする。具体的には、コントローラ(31)は、先ず、時刻(T13)においてPFC駆動指令信号(Cpfc)をネゲートし、それから所定の遅延時間(TD)経過後の時刻(T14)においてモータ制御信号(Pwm)をネゲートする。モータ制御信号(Pwm)がネゲートされたことにより、モータ(11)は停止する。 Next, the controller (31) stops the operation of the motor (11) as a device driven by the power converter (28). At this time, the controller (31) instructs the power conversion unit (25) to stop the operation after instructing the power factor improvement unit (25) to stop the power factor improvement operation. Specifically, the controller (31) first negates the PFC drive command signal (Cpfc) at time (T13), and then the motor control signal (Pwm) at time (T14) after a predetermined delay time (TD) has elapsed. ). When the motor control signal (Pwm) is negated, the motor (11) stops.
その後、電力変換装置(20)は、時刻(T15)〜時刻(T18)等において同様の動作を繰り返す。時刻(T28)において、コントローラ(31)は、主電源制御信号(Cs)をネゲートする。すると、主電源リレー(23)がオフになり、電力変換装置(20)の全体の動作が停止される。なお、主電源制御信号(Cs)がネゲートされるのは、コントローラ(31)がモータ停止指令を受けたから、又は、電力変換部(28)に過電流が流れたこと等により緊急にモータを停止させる必要があるからであって、モータ(11)の運転及び停止を繰り返したからではない。 Thereafter, the power conversion device (20) repeats the same operation from time (T15) to time (T18). At time (T28), the controller (31) negates the main power control signal (Cs). Then, the main power supply relay (23) is turned off, and the entire operation of the power converter (20) is stopped. Note that the main power control signal (Cs) is negated because the controller (31) receives a motor stop command, or the motor is stopped urgently due to an overcurrent flowing through the power converter (28), etc. This is not because the operation and stop of the motor (11) are repeated.
図6は、図5のような制御が行われる場合における、電力変換部(28)及び力率改善部(25)の状態の例を示すグラフである。時刻(T31)において、力率改善部(25)は、PFC駆動指令信号(Cpfc)に従って動作を開始する。すると、力率改善部(25)の力率改善動作により、力率改善部(25)の出力電圧(V2)が、その目標値(Vdc_ref)に達する。 FIG. 6 is a graph showing an example of states of the power conversion unit (28) and the power factor improvement unit (25) when the control as shown in FIG. 5 is performed. At time (T31), the power factor improvement unit (25) starts to operate according to the PFC drive command signal (Cpfc). Then, the output voltage (V2) of the power factor improvement unit (25) reaches its target value (Vdc_ref) by the power factor improvement operation of the power factor improvement unit (25).
その後、コントローラ(31)は、力率改善部(25)に力率改善動作を停止させる指示をする。時刻(T32)において、力率改善部(25)は動作を停止する。このとき、電力変換部(28)は動作しているので、出力電圧(V2)は低下し始める。その後、コントローラ(31)は、電力変換部(28)に動作を停止させる指示をし、電力変換部(28)は動作を停止する。 Thereafter, the controller (31) instructs the power factor improvement unit (25) to stop the power factor improvement operation. At time (T32), the power factor correction unit (25) stops operating. At this time, since the power converter (28) is operating, the output voltage (V2) starts to decrease. Thereafter, the controller (31) instructs the power conversion unit (28) to stop the operation, and the power conversion unit (28) stops the operation.
ここで、力率改善部(25)が動作を停止してから、電力変換部(28)が動作を停止する必要がある。また、コントローラ(31)がPFC駆動指令信号(Cpfc)によって力率改善部(25)に指示をしてから、実際にスイッチング素子(Q25a,Q25b,Q25c)がスイッチング動作を停止するまでには、ある程度の時間を要する。 Here, after the power factor improvement unit (25) stops operating, the power conversion unit (28) needs to stop operating. Also, after the controller (31) gives an instruction to the power factor correction unit (25) by the PFC drive command signal (Cpfc), until the switching element (Q25a, Q25b, Q25c) actually stops the switching operation, It takes a certain amount of time.
したがって、図5の遅延時間(TD)は、少なくとも、コントローラ(31)が力率改善部(25)に力率改善動作を停止させる指示をしてからスイッチング素子(Q25a,Q25b,Q25c)がスイッチング動作を停止するまでの時間である。具体的には、遅延時間(TD)は、力率改善駆動部(30)がネゲートされたPFC駆動指令信号(Cpfc)を受信してから、この信号に従って、スイッチング素子(Q25a,Q25b,Q25c)を停止させるようなゲート制御信号(G1,G2,G3)を出力するまでの遅延時間と、スイッチング素子(Q25a,Q25b,Q25c)がゲート制御信号(G1,G2,G3)を受信してからスイッチング動作を停止するまでの遅延時間との和である。 Therefore, the delay time (TD) in FIG. 5 is at least switched by the switching elements (Q25a, Q25b, Q25c) after the controller (31) instructs the power factor improvement unit (25) to stop the power factor improvement operation. This is the time until the operation stops. Specifically, the delay time (TD) is determined by the switching elements (Q25a, Q25b, Q25c) according to this signal after receiving the PFC drive command signal (Cpfc) negated by the power factor correction drive unit (30). Delay time until the gate control signal (G1, G2, G3) is output, and switching after the switching element (Q25a, Q25b, Q25c) receives the gate control signal (G1, G2, G3) This is the sum of the delay time until the operation is stopped.
比較のために、他の場合の例を説明する。図7は、図5の遅延時間(TD)を零にした場合における、電力変換部(28)及び力率改善部(25)の状態の例を示すグラフである。言い換えると、図7は、力率改善部(25)及び電力変換部(28)に動作を停止させる指示が同時行われる場合のグラフである。 For comparison, an example in another case will be described. FIG. 7 is a graph showing an example of states of the power conversion unit (28) and the power factor improvement unit (25) when the delay time (TD) in FIG. 5 is zero. In other words, FIG. 7 is a graph in a case where instructions to stop the operation are simultaneously given to the power factor improvement unit (25) and the power conversion unit (28).
時刻(T41)において、力率改善部(25)は、PFC駆動指令信号(Cpfc)に従って動作を開始する。すると、力率改善部(25)の力率改善動作により、力率改善部(25)の出力電圧(V2)が、その目標値(Vdc_ref)に達する。 At time (T41), the power factor improvement unit (25) starts to operate according to the PFC drive command signal (Cpfc). Then, the output voltage (V2) of the power factor improvement unit (25) reaches its target value (Vdc_ref) by the power factor improvement operation of the power factor improvement unit (25).
その後、コントローラ(31)は、力率改善部(25)及び電力変換部(28)に動作を停止させる指示を同時にする。力率改善部(25)は、力率改善駆動部(30)を有しているので、停止させる指示をする信号を受信してから実際に停止するまでの時間が、電力変換部(28)より長い。このため、時刻(T42)において、先ず、電力変換部(28)が動作を停止する。 Thereafter, the controller (31) simultaneously instructs the power factor improvement unit (25) and the power conversion unit (28) to stop the operation. Since the power factor improvement unit (25) has the power factor improvement drive unit (30), the time from when the signal for instructing to stop to when it actually stops is the power conversion unit (28) Longer. For this reason, at time (T42), first, the power conversion unit (28) stops its operation.
このとき、力率改善部(25)は、まだ力率改善動作を行っている。しかし、負荷がなくなっているので、力率改善部(25)は負荷の急変に追従できず、力率改善部(25)の出力電圧(V2)は、その目標値(Vdc_ref)よりも過渡的に上昇してしまう。その後、力率改善部(25)は動作を停止し、出力電圧(V2)は低下する。力率改善部(25)の出力電圧(V2)が目標値(Vdc_ref)より高い電圧になるので、力率改善部(25)のスイッチング素子(Q25a,Q25b,Q25c)や、平滑コンデンサ(26)に、通常より高い電圧が与えられてしまい、過電圧によってこれらの素子が故障する可能性が高くなってしまう。 At this time, the power factor improving unit (25) is still performing the power factor improving operation. However, because the load is gone, the power factor improvement unit (25) cannot follow the sudden change in load, and the output voltage (V2) of the power factor improvement unit (25) is more transient than its target value (Vdc_ref). Will rise. Thereafter, the power factor correction unit (25) stops operating, and the output voltage (V2) decreases. Since the output voltage (V2) of the power factor improvement unit (25) is higher than the target value (Vdc_ref), the switching elements (Q25a, Q25b, Q25c) and smoothing capacitors (26) of the power factor improvement unit (25) In addition, a higher voltage than usual is applied, and the possibility of failure of these elements due to overvoltage increases.
本実施形態では、図5のように、コントローラ(31)は、力率改善部(25)に力率改善動作を停止させる指示をしてから電力変換部(28)に動作を停止させる指示をする。これにより、出力電圧(V2)が図7に示されているように上昇し過ぎてしまうことを、避けることができる。このため、力率改善部(25)のスイッチング素子(Q25a,Q25b,Q25c)や平滑コンデンサ(26)に掛かる電圧が高くなり過ぎないようにすることができる。 In this embodiment, as shown in FIG. 5, the controller (31) instructs the power factor improvement unit (25) to stop the power factor improvement operation, and then instructs the power conversion unit (28) to stop the operation. To do. Thereby, it is possible to avoid the output voltage (V2) from rising too much as shown in FIG. For this reason, it is possible to prevent the voltage applied to the switching elements (Q25a, Q25b, Q25c) and the smoothing capacitor (26) of the power factor improving section (25) from becoming too high.
遅延時間(TD)を設定することによって、力率改善部(25)が動作を停止してから電力変換部(28)が動作を停止する場合について説明した。しかし、これに限らず、コントローラ(31)は、力率改善部(25)の出力電圧(V2)(又はこれが分圧された電圧(V21))に基づいて力率改善部(25)の力率改善動作の停止を検知した後に、電力変換部(28)に動作を停止させる指示をしてもよい。具体的には、コントローラ(31)は、例えば、力率改善部(25)が動作を停止して出力電圧(V2)が所定の電圧だけ低下したことによって、力率改善部(25)の力率改善動作の停止を検知してもよい。 The case where the power conversion unit (28) stops operating after the power factor improving unit (25) stops operating by setting the delay time (TD) has been described. However, the controller (31) is not limited to this, and the controller (31) determines the power of the power factor improvement unit (25) based on the output voltage (V2) of the power factor improvement unit (25) (or a voltage obtained by dividing the output voltage (V21)). After detecting the stop of the rate improvement operation, the power conversion unit (28) may be instructed to stop the operation. Specifically, the controller (31) detects the power of the power factor improvement unit (25) when, for example, the power factor improvement unit (25) stops operating and the output voltage (V2) decreases by a predetermined voltage. The stop of the rate improvement operation may be detected.
なお、緊急の場合には、モータ(11)をできるだけ早く停止させる必要がある。そこで、コントローラ(31)は、緊急の場合には、力率改善部(25)に力率改善動作を停止させる指示をする以前に、電力変換部(28)に動作を停止させる指示をしてもよい。緊急の場合とは、例えば、電力変換部(28)に過電流が流れた場合、又は電力変換部(28)によって駆動される装置としての圧縮機(72)の吐出圧力が閾値を超えた場合である。また、緊急の場合には、図1の整流部(22)と力率改善部(25)との間の導通を制御するスイッチとしての主電源リレー(23)が、オフになってもよい。電力変換装置(20)は、図1の主電源リレー(23)に代えて、交流電源(91)と整流部(22)との間の導通を制御するスイッチとして、主電源リレー(23)を有していてもよい。この主電源リレー(23)も、緊急の場合にはオフになってもよい。 In an emergency, it is necessary to stop the motor (11) as soon as possible. Therefore, in an emergency, the controller (31) instructs the power conversion unit (28) to stop the operation before instructing the power factor improvement unit (25) to stop the power factor improvement operation. Also good. The case of emergency is, for example, when an overcurrent flows through the power converter (28) or when the discharge pressure of the compressor (72) as a device driven by the power converter (28) exceeds a threshold value It is. In an emergency, the main power relay (23) as a switch for controlling conduction between the rectifying unit (22) and the power factor improving unit (25) in FIG. 1 may be turned off. The power converter (20) replaces the main power supply relay (23) of FIG. 1 with the main power supply relay (23) as a switch for controlling conduction between the AC power supply (91) and the rectifying unit (22). You may have. The main power relay (23) may also be turned off in an emergency.
コントローラ(31)は、シャント抵抗(29a)の電圧(Vd2)によって、電力変換部(28)への入力電流(Im)を測定するので、電力変換部(28)に過電流が流れたことを検出することができる。電力変換部(28)に過電流が流れたことを検出すると、コントローラ(31)は、力率改善部(25)に力率改善動作を停止させる指示をする以前に、電力変換部(28)に動作を停止させる指示してもよいし、主電源リレー(23)をオフにしてもよい。 The controller (31) measures the input current (Im) to the power converter (28) by the voltage (Vd2) of the shunt resistor (29a), so that an overcurrent has flowed through the power converter (28). Can be detected. When the controller (31) detects that an overcurrent has flowed into the power conversion unit (28), the controller (31) before instructing the power factor improvement unit (25) to stop the power factor improvement operation, the power conversion unit (28) May be instructed to stop the operation, or the main power relay (23) may be turned off.
電力変換装置(20)が、入力電流(Im)を測定する電流測定部を更に有していてもよい。電流測定部は、電力変換部(28)に過電流が流れたことを検出すると、このことを、例えば割り込みによってコントローラ(31)に通知する。 The power converter (20) may further include a current measuring unit that measures the input current (Im). When the current measurement unit detects that an overcurrent has flowed to the power conversion unit (28), the current measurement unit notifies the controller (31) of this by an interrupt, for example.
圧力センサ(79)は、圧縮機(72)の吐出側の配管に接続されており、圧縮機(72)の吐出圧力を測定する。圧力センサ(79)は、吐出圧力が閾値を超えた場合には、高圧信号(Cp)によって主電源リレー(23)をオフにする。主電源リレー(23)は、吐出圧力が閾値を超えたことを、例えば割り込みによってコントローラ(31)に通知する。通知を受信すると、コントローラ(31)は、力率改善部(25)に力率改善動作を停止させる指示をする以前に、電力変換部(28)に動作を停止させる指示してもよい。 The pressure sensor (79) is connected to piping on the discharge side of the compressor (72), and measures the discharge pressure of the compressor (72). The pressure sensor (79) turns off the main power supply relay (23) by a high voltage signal (Cp) when the discharge pressure exceeds the threshold value. The main power supply relay (23) notifies the controller (31), for example, by interruption that the discharge pressure has exceeded the threshold value. Upon receiving the notification, the controller (31) may instruct the power conversion unit (28) to stop the operation before instructing the power factor improvement unit (25) to stop the power factor improvement operation.
<実施形態の効果>
以上のように、力率改善部(25)に力率改善動作を停止させる指示をしてから、電力変換部(28)に動作を停止させる指示をするので、力率改善部(25)の出力電圧の上昇を抑えることができる。力率改善部(25)のスイッチング素子(Q25a,Q25b,Q25c)や、平滑コンデンサ(26)に掛かる電圧を抑えることができるので、これらの素子の耐圧性を抑えながら、これらの素子が故障する可能性を抑えることができる。
<Effect of embodiment>
As described above, since the power factor improvement unit (25) is instructed to stop the power factor improvement operation and then the power conversion unit (28) is instructed to stop the operation, the power factor improvement unit (25) An increase in output voltage can be suppressed. Since the voltage applied to the switching elements (Q25a, Q25b, Q25c) of the power factor improvement unit (25) and the smoothing capacitor (26) can be suppressed, these elements fail while suppressing the pressure resistance of these elements. The possibility can be suppressed.
以上説明したように、本発明は、昇圧型の力率改善部を有する電力変換装置、及びこれを有する空気調和装置等について有用である。 As described above, the present invention is useful for a power conversion device having a boost type power factor correction unit, an air conditioner having the same, and the like.
20 電力変換装置
22 整流部
23 主電源リレー(スイッチ)
25 力率改善部
28 電力変換部
31 制御部(コントローラ)
70 空気調和装置
72 圧縮機
L25a,L25b,L25c リアクタ
Q25a,Q25b,Q25c スイッチング素子
V1 入力電圧
V2 出力電圧
20 Power converter
22 Rectifier
23 Main power relay (switch)
25 Power factor improvement department
28 Power converter
31 Controller (Controller)
70 Air conditioner
72 Compressor
L25a, L25b, L25c reactor
Q25a, Q25b, Q25c Switching element
V1 input voltage
V2 output voltage
本発明は、力率改善部を有する電力変換装置及び空気調和装置に関し、特に、電力変換装置によって駆動される装置の運転を停止させるときの制御に関する。 The present invention relates to a power converter and an air conditioner having a power factor improving unit, and more particularly to control when stopping the operation of a device driven by the power converter.
一般に、空気調和装置における圧縮機はモータを駆動源としている。モータには、電力変換装置から交流電力が供給される。 Generally, a compressor in an air conditioner uses a motor as a drive source. AC power is supplied to the motor from the power converter.
電力変換装置としては、特許文献1に示されるように、主として、整流部、昇圧型の力率改善部及びインバータ式の電力変換部によって構成されているものが一般的に知られている。先ず、商用電源から出力された交流の商用電圧は、整流部によって整流される。整流後の電圧は、力率改善部によって所望の電圧に昇圧され平滑されることで、力率改善される。力率改善後の電圧は、電力変換部に供給される。電力変換部は、力率改善後の電圧を用いてモータ駆動用の交流電力を生成する。
As a power conversion device, as disclosed in
力率改善部は、その出力電圧が設定値に維持されるように、スイッチング動作を行う。しかし、電力変換部が停止すると、負荷が急激に減少するので、力率改善部の制御が追従できず、力率改善部の出力電圧が急に上昇してしまうことがある。すると、力率改善部のスイッチング素子や、平滑用コンデンサに、通常より高い電圧が与えられる。 The power factor improving unit performs a switching operation so that the output voltage is maintained at a set value. However, when the power conversion unit stops, the load decreases rapidly, so that the control of the power factor improvement unit cannot follow, and the output voltage of the power factor improvement unit may suddenly increase. Then, a higher voltage than usual is applied to the switching element of the power factor correction unit and the smoothing capacitor.
過電圧に耐えられるようなスイッチング素子や平滑用コンデンサを採用すれば、過電圧による故障を避けることができる。しかし、そのようにすると、素子が大型化してしまい、コストの上昇も招いてしまう。 If a switching element or a smoothing capacitor that can withstand overvoltage is used, failure due to overvoltage can be avoided. However, if it does so, an element will enlarge and cost will also rise.
本発明は、力率改善部の素子の耐圧性を抑えながら、これらの素子が故障する可能性を抑えることを目的とする。 An object of the present invention is to suppress the possibility of failure of these elements while suppressing the pressure resistance of the elements of the power factor improvement unit.
第1の発明の電力変換装置は、交流電源(91)からの入力交流を整流する整流部(22)と、上記整流部(22)から出力される入力電圧(V1)に対して力率改善動作を行う力率改善部(25)と、上記力率改善部(25)の出力に接続されて、出力交流電力を生成する電力変換部(28)と、上記力率改善部(25)の力率改善動作を制御する制御部(31)とを有する。上記力率改善部(25)は、リアクタ(L25a,L25b,L25c)と、上記リアクタ(L25a,L25b,L25c)に直列に接続されたスイッチング素子(Q25a,Q25b,Q25c)とを有する。上記制御部(31)は、上記電力変換部(28)によって駆動される装置の運転を停止させるときには、上記力率改善部(25)に力率改善動作を停止させる指示をしてから所定時間経過後に、上記電力変換部(28)に動作を停止させる指示をする。上記所定時間は、少なくとも、上記制御部(31)が上記力率改善部(25)に力率改善動作を停止させる指示をしてから上記スイッチング素子(Q25a,Q25b,Q25c)がスイッチング動作を停止するまでの時間である。 A power conversion device according to a first aspect of the present invention includes a rectifying unit (22) for rectifying an input AC from an AC power source (91), and a power factor improvement for an input voltage (V1) output from the rectifying unit (22). A power factor improvement unit (25) that performs an operation, a power conversion unit (28) that is connected to an output of the power factor improvement unit (25) and generates output AC power, and a power factor improvement unit (25) And a control unit (31) for controlling the power factor correction operation. The power factor improving unit (25) includes a reactor (L25a, L25b, L25c) and a switching element (Q25a, Q25b, Q25c) connected in series to the reactor (L25a, L25b, L25c). When the control unit (31) stops the operation of the device driven by the power conversion unit (28), the control unit (31) instructs the power factor improvement unit (25) to stop the power factor improvement operation for a predetermined time. After the elapse, the power converter (28) is instructed to stop the operation. The switching element (Q25a, Q25b, Q25c) stops the switching operation at least after the control unit (31) instructs the power factor improvement unit (25) to stop the power factor improvement operation for the predetermined time. It is time to do.
これによると、力率改善部(25)に力率改善動作を停止させる指示をしてから、電力変換部(28)に動作を停止させる指示をするので、力率改善部(25)の出力電圧の上昇を抑えることができる。力率改善部のスイッチング素子や、平滑用コンデンサに掛かる電圧を抑えることができ、これらの素子の耐圧性を抑えながら、これらの素子が故障する可能性を抑えることができる。 According to this, since the power factor improvement unit (25) is instructed to stop the power factor improvement operation and then the power conversion unit (28) is instructed to stop the operation, the output of the power factor improvement unit (25) An increase in voltage can be suppressed. The voltage applied to the switching elements of the power factor improving unit and the smoothing capacitor can be suppressed, and the possibility of failure of these elements can be suppressed while suppressing the withstand voltage of these elements.
力率改善部(25)に力率改善動作を停止させる指示をしてから所定時間経過後に電力変換部(28)に動作を停止させる指示をするので、電力変換部(28)よりも力率改善部(25)の方が、停止させる指示を受信してから停止するまでの時間が長い場合であっても、力率改善部(25)の出力電圧の上昇を抑えることができる。 Since the power factor improvement unit (25) is instructed to stop the power factor correction operation, the power conversion unit (28) is instructed to stop the operation after a predetermined time has elapsed, so the power factor is higher than the power conversion unit (28). Even when the improvement unit (25) has a longer time from receiving the instruction to stop until it stops, it is possible to suppress an increase in the output voltage of the power factor improvement unit (25).
力率改善部(25)に力率改善動作を停止させる指示をしてから、少なくとも、スイッチング素子(Q25a,Q25b,Q25c)がスイッチング動作を停止するまでの時間が経過した後に、電力変換部(28)に動作を停止させる指示をする。このため、力率改善部(25)に力率改善動作を停止させてから電力変換部(28)に動作を停止させることが、より確実に行える。 After instructing the power factor correction unit (25) to stop the power factor correction operation, at least after the time until the switching elements (Q25a, Q25b, Q25c) stop switching operation, the power conversion unit ( Instruct 28) to stop operation. For this reason, it is possible to more reliably perform the operation of the power conversion unit (28) after the power factor improvement unit (25) stops the power factor improvement operation.
第2の発明の電力変換装置は、交流電源(91)からの入力交流を整流する整流部(22)と、上記整流部(22)から出力される入力電圧(V1)に対して力率改善動作を行う力率改善部(25)と、上記力率改善部(25)の出力に接続されて、出力交流電力を生成する電力変換部(28)と、上記力率改善部(25)の力率改善動作を制御する制御部(31)とを有する。上記制御部(31)は、上記電力変換部(28)によって駆動される装置の運転を停止させるときには、上記力率改善部(25)に力率改善動作を停止させる指示をし、上記力率改善部(25)の出力電圧の低下によって上記力率改善部(25)の力率改善動作の停止を検知した後に、上記電力変換部(28)に動作を停止させる指示をする。 The power conversion device of the second invention is a power factor improvement for a rectifying unit (22) for rectifying an input AC from an AC power source (91) and an input voltage (V1) output from the rectifying unit (22). A power factor improvement unit (25) that performs an operation, a power conversion unit (28) that is connected to an output of the power factor improvement unit (25) and generates output AC power, and a power factor improvement unit (25) And a control unit (31) for controlling the power factor correction operation. When stopping the operation of the device driven by the power conversion unit (28) , the control unit (31) instructs the power factor improvement unit (25) to stop the power factor improvement operation, and the power factor After detecting the stop of the power factor improvement operation of the power factor improvement unit (25) due to the decrease of the output voltage of the improvement unit (25), the power conversion unit (28) is instructed to stop the operation.
これによると、制御部(31)が、力率改善部(25)の出力電圧の低下によって力率改善部(25)の力率改善動作の停止を検知するので、力率改善部(25)に力率改善動作を停止させてから電力変換部(28)に動作を停止させることが、より確実に行える。 According to this, since the control unit (31) detects the stop of the power factor improvement operation of the power factor improvement unit (25) by the decrease in the output voltage of the power factor improvement unit (25), the power factor improvement unit (25) It is possible to more reliably perform the power converter (28) to stop the operation after stopping the power factor correction operation.
第3の発明の電力変換装置では、第1又は第2の発明において、上記制御部(31)は、上記電力変換部(28)に過電流が流れた場合、又は上記電力変換部(28)によって駆動される装置としての圧縮機(72)の吐出圧力が閾値を超えた場合には、上記力率改善部(25)に力率改善動作を停止させる指示をする以前に、上記電力変換部(28)に動作を停止させる指示をする。 In the power conversion device according to the third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the invention, the control unit (31) causes the overcurrent to flow through the power conversion unit (28) or the power conversion unit (28). When the discharge pressure of the compressor (72) as a device driven by the power exceeds the threshold, before instructing the power factor improvement unit (25) to stop the power factor improvement operation, the power conversion unit Instruct (28) to stop the operation.
電力変換部(28)に過電流が流れた場合や、圧縮機(72)の吐出圧力が閾値を超えた場合には、電力変換部(28)によって駆動されるモータを緊急に停止させる必要がある。第5の発明によると、このような場合に、制御部(31)は、素早く電力変換部(28)の動作を停止させることができる。 When an overcurrent flows through the power converter (28) or when the discharge pressure of the compressor (72) exceeds a threshold value, it is necessary to urgently stop the motor driven by the power converter (28). is there. According to the fifth aspect, in such a case, the control unit (31) can quickly stop the operation of the power conversion unit (28).
第4の発明の電力変換装置では、第1又は第2の発明において、上記整流部(22)と上記力率改善部(25)との間、又は上記交流電源(91)と上記整流部(22)との間の導通を制御するスイッチ(23)を更に有する。上記電力変換部(28)に過電流が流れた場合、又は上記電力変換部(28)によって駆動される装置としての圧縮機(72)の吐出圧力が閾値を超えた場合には、上記スイッチ(23)がオフになる。 In the power conversion device of the fourth invention, in the first or second invention, between the rectifying unit (22) and the power factor improving unit (25), or the AC power source (91) and the rectifying unit ( The switch (23) which controls conduction | electrical_connection between 22) is further provided. When an overcurrent flows through the power converter (28), or when the discharge pressure of the compressor (72) as a device driven by the power converter (28) exceeds a threshold value, the switch ( 23) turns off.
電力変換部(28)に過電流が流れた場合や、圧縮機(72)の吐出圧力が閾値を超えた場合には、電力変換部(28)によって駆動されるモータを緊急に停止させる必要がある。第6の発明によると、このような場合に、スイッチ(23)をオフにすることにより、素早く電力変換部(28)の動作を停止させることができる。 When an overcurrent flows through the power converter (28) or when the discharge pressure of the compressor (72) exceeds a threshold value, it is necessary to urgently stop the motor driven by the power converter (28). is there. According to the sixth invention, in such a case, the operation of the power converter (28) can be quickly stopped by turning off the switch (23).
第5の発明の空気調和装置は、第1から第4の発明のいずれか1つの電力変換装置を有する。 An air conditioner of a fifth invention has any one of the power conversion devices of the first to fourth inventions.
これによると、空気調和装置において、力率改善部(25)の出力電圧の上昇を抑えることができる。力率改善部のスイッチング素子や、平滑用コンデンサに掛かる電圧を抑えることができ、これらの素子の耐圧性を抑えながら、これらの素子が故障する可能性を抑えることができる。 According to this, in the air conditioner, an increase in the output voltage of the power factor improvement unit (25) can be suppressed. The voltage applied to the switching elements of the power factor improving unit and the smoothing capacitor can be suppressed, and the possibility of failure of these elements can be suppressed while suppressing the withstand voltage of these elements.
第1〜第5の発明によれば、力率改善部の素子の耐圧性を抑えながら、これらの素子が故障する可能性を抑えることができる。素子の耐圧性をあまり高くする必要がないので、素子の小型化やコストの低減を図ることができる。 According to the first to fifth inventions, it is possible to suppress the possibility of failure of these elements while suppressing the pressure resistance of the elements of the power factor improvement unit. Since it is not necessary to increase the pressure resistance of the element, it is possible to reduce the size and cost of the element.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図面において同じ参照番号で示された構成要素は、同一の又は類似の構成要素である。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Components shown with the same reference numbers in the drawings are identical or similar components. The following embodiments are essentially preferable examples, and are not intended to limit the scope of the present invention, its application, or its use.
<概要>
図1は、本発明の実施形態に係る電力変換装置(20)を備えたモータ駆動システム(100)の構成図である。図1のモータ駆動システム(100)は、モータ(11)と、電力変換装置(20)とで構成されている。
<Overview>
FIG. 1 is a configuration diagram of a motor drive system (100) including a power conversion device (20) according to an embodiment of the present invention. The motor drive system (100) in FIG. 1 includes a motor (11) and a power converter (20).
モータ(11)は、3相のブラシレスDCモータであって、図示はしていないが、ステータ、ロータ及びホール素子等を有している。ステータは、複数の駆動コイルを有している。ロータは、永久磁石を有している。ホール素子は、ステータに対するロータの位置を検出するための素子である。 The motor (11) is a three-phase brushless DC motor, and has a stator, a rotor, a hall element and the like, although not shown. The stator has a plurality of drive coils. The rotor has a permanent magnet. The hall element is an element for detecting the position of the rotor with respect to the stator.
なお、モータ(11)は、例えば、空気調和装置に含まれる圧縮機の駆動源である。従って、モータ駆動システム(100)は、空気調和装置に搭載されていてもよい。 The motor (11) is, for example, a drive source for a compressor included in the air conditioner. Therefore, the motor drive system (100) may be mounted on the air conditioner.
図2は、空気調和装置(70)の構成の概略図である。図1のモータ(11)は、例えば、図2の空気調和装置(70)に含まれる圧縮機(72)の駆動源である。図2に示すように、室外ユニット(71)には、冷媒を圧縮する圧縮機(72)及びモータ(11)の他、冷媒の流れを切り換える四方切換弁(73)、外気と冷媒との間で熱交換を行う室外熱交換器(74)、冷媒を減圧する膨張弁(75)、室外熱交換器(74)へ外気を供給する室外ファン(76)、ファンモータ(77)、及び圧力センサ(79)が含まれている。室内ユニット(80)には、室内の空気と冷媒との間で熱交換を行う室内熱交換器(81)、熱交換後の空気を室内に吹き出す室内ファン(82)及びファンモータ(83)が含まれている。 FIG. 2 is a schematic diagram of the configuration of the air conditioner (70). The motor (11) in FIG. 1 is, for example, a drive source for a compressor (72) included in the air conditioner (70) in FIG. As shown in FIG. 2, the outdoor unit (71) includes a compressor (72) and a motor (11) for compressing the refrigerant, a four-way switching valve (73) for switching the flow of the refrigerant, and between the outside air and the refrigerant. Outdoor heat exchanger (74) for exchanging heat in the room, expansion valve (75) for decompressing the refrigerant, outdoor fan (76) for supplying outside air to the outdoor heat exchanger (74), fan motor (77), and pressure sensor (79) is included. The indoor unit (80) includes an indoor heat exchanger (81) for exchanging heat between indoor air and refrigerant, an indoor fan (82) and a fan motor (83) for blowing the air after heat exchange into the room. include.
電力変換装置(20)は、商用電源(91)及びモータ(11)と、複数本のハーネスを介して接続されている。電力変換装置(20)は、交流電源である商用電源(91)からの入力交流を出力交流電力(SU,SV,SW)に変換してモータ(11)に供給する。これにより、モータ(11)は駆動され得る。 The power converter (20) is connected to the commercial power supply (91) and the motor (11) via a plurality of harnesses. The power converter (20) converts input AC from a commercial power source (91), which is AC power, into output AC power (SU, SV, SW) and supplies it to the motor (11). Thereby, the motor (11) can be driven.
なお、本実施形態では、商用電源(91)が単相電源である場合を例に採る。 In the present embodiment, a case where the commercial power source (91) is a single-phase power source is taken as an example.
<電力変換装置の構成>
電力変換装置(20)は、フィルタ(21)、整流部(22)、主電源リレー(23)、入力電圧検出部(24)、力率改善部(25)、出力電圧検出部(27)、電力変換部(28)、電流検出部(29)、及びコントローラ(制御部)(31)を有する。
<Configuration of power converter>
The power converter (20) includes a filter (21), a rectifier (22), a main power relay (23), an input voltage detector (24), a power factor corrector (25), an output voltage detector (27), It has a power converter (28), a current detector (29), and a controller (controller) (31).
−フィルタ−
フィルタ(21)は、商用電源(91)と整流部(22)との間に位置している。フィルタ(21)は、コイル(21a)とコンデンサ(21b)とで構成されたローパスフィルタであって、力率改善部(25)及び電力変換部(28)にて発生した高周波ノイズの、商用電源(91)側への回り込みを防止する。
-Filter-
The filter (21) is located between the commercial power supply (91) and the rectifying unit (22). The filter (21) is a low-pass filter composed of a coil (21a) and a capacitor (21b), and is a commercial power source for high-frequency noise generated in the power factor improvement unit (25) and the power conversion unit (28). (91) Prevents wraparound.
−整流部−
整流部(22)は、フィルタ(21)の後段に接続されている。整流部(22)は、4つのダイオード(22a,22b,22c,22d)で構成されている。
-Rectifier-
The rectifying unit (22) is connected to the subsequent stage of the filter (21). The rectification unit (22) includes four diodes (22a, 22b, 22c, 22d).
具体的には、ダイオード(22a,22c)の各カソード端子は、互いに電源配線(41)に接続されている。ダイオード(22b,22d)の各アノード端子は、互いにGND配線(42)に接続されている。ダイオード(22a)のアノード端子とダイオード(22b)のカソード端子との接続点、及び、ダイオード(22c)のアノード端子とダイオード(22d)のカソード端子との接続点は、それぞれ商用電源(91)の出力に接続されている。 Specifically, the cathode terminals of the diodes (22a, 22c) are connected to the power supply wiring (41). The anode terminals of the diodes (22b, 22d) are connected to the GND wiring (42). The connection point between the anode terminal of the diode (22a) and the cathode terminal of the diode (22b), and the connection point between the anode terminal of the diode (22c) and the cathode terminal of the diode (22d) are respectively the commercial power supply (91). Connected to the output.
整流部(22)は、商用電源(91)からの入力交流を、図3に示すように全波整流して出力する。図3は、整流された電圧(以下、入力電圧)(V1)、入力電圧(V1)の波高値(V11)、後述する入力側検出周期、及び入力電圧検出部(24)の検出結果(Vac_peak)の経時的変化を表している。 The rectification unit (22) performs full-wave rectification on the alternating current input from the commercial power supply (91) as shown in FIG. FIG. 3 shows a rectified voltage (hereinafter referred to as input voltage) (V1), a peak value (V11) of the input voltage (V1), an input side detection cycle described later, and a detection result (Vac_peak) of the input voltage detection unit (24). ) Over time.
以下では、説明の便宜上、入力交流の電圧を「商用電圧(V0)」と呼称する。 Hereinafter, for convenience of explanation, the input AC voltage is referred to as “commercial voltage (V0)”.
−主電源リレー−
主電源リレー(23)は、整流部(22)と力率改善部(25)との間にて、電源配線(41)上に直列に接続されている。主電源リレー(23)は常閉接点である。主電源リレー(23)は、例えばモータ(11)の駆動を緊急停止しなければならない場合に開放されることで、商用電源(91)からモータ(11)側への電力供給を遮断する。
−Main power relay−
The main power supply relay (23) is connected in series on the power supply wiring (41) between the rectification unit (22) and the power factor improvement unit (25). The main power relay (23) is a normally closed contact. The main power supply relay (23) is opened when, for example, the drive of the motor (11) must be stopped urgently, thereby cutting off the power supply from the commercial power supply (91) to the motor (11) side.
モータ(11)の駆動を緊急停止しなければならない場合としては、圧縮機(72)にて高圧異常が生じた場合、及び、モータ(11)に過大な電流が流れた場合等が挙げられる。 Examples of cases where the drive of the motor (11) must be urgently stopped include a case where a high voltage abnormality has occurred in the compressor (72) and a case where an excessive current flows through the motor (11).
なお、主電源リレー(23)の位置は、整流部(22)の後段に代えて前段であってもよい。 Note that the position of the main power supply relay (23) may be the front stage instead of the rear stage of the rectification unit (22).
−入力電圧検出部−
入力電圧検出部(24)は、整流部(22)から出力された電圧(V1)を、力率改善部(25)の入力電圧として検出する。
−Input voltage detector−
The input voltage detector (24) detects the voltage (V1) output from the rectifier (22) as the input voltage of the power factor corrector (25).
具体的に、入力電圧検出部(24)は、図1及び図4に示すように、主として、互いに直列に接続された2つの抵抗(24a,24b)、ピークホールド回路(24c)、入力電圧サンプリング部(31a)として機能するコントローラ(31)等によって構成されている。互いに直列に接続された2つの抵抗(24a,24b)は、主電源リレー(23)と力率改善部(25)との間において、整流部(22)の出力の両端に接続されている。抵抗(24a,24b)同士の接続点における電圧値は、ピークホールド回路(24c)に入力される。ピークホールド回路(24c)では、図3に示すように、入力電圧(V1)の最大値である波高値(V11)が、一定時間の間維持される。この波高値(V11)は、コントローラ(31)に入力され、入力電圧サンプリング部(31a)により、図3に示すように入力側検出周期でサンプリング且つAD変換され、検出結果(Vac_peak)として認識される。 Specifically, as shown in FIGS. 1 and 4, the input voltage detector (24) mainly includes two resistors (24a, 24b) connected in series, a peak hold circuit (24c), and input voltage sampling. It is comprised by the controller (31) etc. which function as a part (31a). Two resistors (24a, 24b) connected in series with each other are connected to both ends of the output of the rectifying unit (22) between the main power relay (23) and the power factor improving unit (25). The voltage value at the connection point between the resistors (24a, 24b) is input to the peak hold circuit (24c). In the peak hold circuit (24c), as shown in FIG. 3, the peak value (V11) which is the maximum value of the input voltage (V1) is maintained for a fixed time. This peak value (V11) is input to the controller (31), and is sampled and AD-converted by the input voltage sampling unit (31a) at the input side detection period as shown in FIG. 3, and is recognized as a detection result (Vac_peak). The
ここで、図4は、図1のコントローラ(31)の機能部を模式的に表した図である。 Here, FIG. 4 is a diagram schematically showing a functional unit of the controller (31) of FIG.
また、図3では、入力電圧検出部(24)の検出周期である入力側検出周期が、入力電圧(V1)が最大値を採る周期(電源周波数)よりも長い場合を表している。 FIG. 3 shows a case where the input-side detection cycle, which is the detection cycle of the input voltage detector (24), is longer than the cycle (power supply frequency) at which the input voltage (V1) takes the maximum value.
−力率改善部−
図1に示すように、力率改善部(25)は、主電源リレー(23)を介して整流部(22)の出力に接続されている。力率改善部(25)は、昇圧型の力率改善回路であって、入力電圧(V1)を昇圧及び平滑することで、力率改善動作を行う。
-Power factor improvement section-
As shown in FIG. 1, the power factor improvement part (25) is connected to the output of the rectification part (22) via the main power supply relay (23). The power factor improvement unit (25) is a boost type power factor improvement circuit, and performs a power factor improvement operation by boosting and smoothing the input voltage (V1).
具体的に、図1の力率改善部(25)は、力率改善駆動部(30)と、3相のインターリーブ方式の動作が可能なように構成された3相の昇圧チョッパ回路と、1つの平滑コンデンサ(26)とを有する。具体的に、力率改善部(25)は、3つのリアクタ(L25a,L25b,L25c)、3つのスイッチング素子(Q25a,Q25b,Q25c)、3つの抵抗(R25a,R25b,R25c)、3つのダイオード(D25a,D25b,D25c)、及び1つの平滑コンデンサ(26)を有する。 Specifically, the power factor improvement unit (25) in FIG. 1 includes a power factor improvement drive unit (30), a three-phase boost chopper circuit configured to be able to perform a three-phase interleaved operation, And two smoothing capacitors (26). Specifically, the power factor improvement unit (25) includes three reactors (L25a, L25b, L25c), three switching elements (Q25a, Q25b, Q25c), three resistors (R25a, R25b, R25c), and three diodes. (D25a, D25b, D25c) and one smoothing capacitor (26).
リアクタ(L25a)は、その一端が主電源リレー(23)に接続され、入力電圧(V1)を電気エネルギーとし、これを磁束エネルギーに変化させて蓄える役割を担う。リアクタ(L25a)のインダクタンス値は、電源配線(41)上を流れる電流値やスイッチング素子(Q25a)のスイッチング周波数等に応じて、適宜決定される。 One end of the reactor (L25a) is connected to the main power relay (23), and the input voltage (V1) is used as electric energy, and this is changed into magnetic flux energy and stored. The inductance value of the reactor (L25a) is appropriately determined according to the value of the current flowing on the power supply wiring (41), the switching frequency of the switching element (Q25a), and the like.
スイッチング素子(Q25a)は、Nchの絶縁ゲートバイポーラトランジスタで構成されており、リアクタ(L25a)の他端に接続されている。スイッチング素子(Q25a)は、入力電圧(V1)に基づくエネルギーの、リアクタ(L25a)への蓄積と放電とを切り換える役割を担う。スイッチング素子(Q25a)は、力率改善駆動部(30)によってスイッチング素子(Q25a)のオン及びオフが制御される。 The switching element (Q25a) is composed of an Nch insulated gate bipolar transistor, and is connected to the other end of the reactor (L25a). The switching element (Q25a) plays a role of switching between accumulation and discharge of energy based on the input voltage (V1) in the reactor (L25a). The switching element (Q25a) is controlled to be turned on and off by the power factor correction drive unit (30).
抵抗(R25a)は、スイッチング素子(Q25a)に流れる力率改善(PFC:power factor correction)電流(Ipfc)の検出用のシャント抵抗であって、スイッチング素子(Q25a)とGND配線(42)との間に接続されている。抵抗(R25a)の電圧(Vd1)は、AD変換後、PFC電流算出部(31b)として機能するコントローラ(31)に入力され(図4参照)、PFC電流(Ipfc)の算出に用いられる。PFC電流(Ipfc)は、力率改善部(25)の駆動制御に利用される。出力電圧(V2)がある程度上下したとしても、安定したエネルギーが力率改善部(25)の後段へと供給されるようにするためである。抵抗(R25a)の抵抗値は、力率改善部(25)による電圧の昇圧動作を妨げることのない適切な値に、決定されている。 The resistor (R25a) is a shunt resistor for detecting a power factor correction (PFC) current (Ipfc) flowing in the switching element (Q25a), and is a resistance between the switching element (Q25a) and the GND wiring (42). Connected between. The voltage (Vd1) of the resistor (R25a) is input to the controller (31) functioning as the PFC current calculation unit (31b) after AD conversion (see FIG. 4), and is used to calculate the PFC current (Ipfc). The PFC current (Ipfc) is used for drive control of the power factor improvement unit (25). This is because even if the output voltage (V2) fluctuates to some extent, stable energy is supplied to the subsequent stage of the power factor improvement unit (25). The resistance value of the resistor (R25a) is determined to be an appropriate value that does not hinder the voltage boosting operation by the power factor correction section (25).
なお、図1では、抵抗(R25c)の電圧(Vd1)のみがコントローラ(31)に入力されているが、抵抗(R25a,R25b)の電圧(Vd1)もコントローラ(31)に入力される。 In FIG. 1, only the voltage (Vd1) of the resistor (R25c) is input to the controller (31), but the voltage (Vd1) of the resistors (R25a, R25b) is also input to the controller (31).
ダイオード(D25a)は、リアクタ(L25a)の出力側において、電源配線(41)上に直列に接続されている。特に、ダイオード(D25a)のアノード端子は、リアクタ(L25a)とスイッチング素子(Q25a)との接続点よりも電流の流れ方向下流側に接続されている。ダイオード(D25a)は、リアクタ(L25a)側から電力変換部(28)側への電流の流れのみを許容する。 The diode (D25a) is connected in series on the power supply wiring (41) on the output side of the reactor (L25a). In particular, the anode terminal of the diode (D25a) is connected downstream of the connection point between the reactor (L25a) and the switching element (Q25a) in the current flow direction. The diode (D25a) allows only a current flow from the reactor (L25a) side to the power conversion unit (28) side.
平滑コンデンサ(26)は、例えば電解コンデンサによって構成されており、各相の昇圧チョッパ回路に共通して1つ設けられている。平滑コンデンサ(26)は、各リアクタ(L25a,L25b,L25c)の出力側において、各スイッチング素子(Q25a,Q25b,Q25c)に並列に接続されている。平滑コンデンサ(26)は、各リアクタ(L25a,L25b,L25c)から放出されたエネルギーを充放電することで、比較的リプル成分の低い直流電圧を生成する。 The smoothing capacitor (26) is composed of, for example, an electrolytic capacitor, and one smoothing capacitor (26) is provided in common for the boost chopper circuit of each phase. The smoothing capacitor (26) is connected in parallel to each switching element (Q25a, Q25b, Q25c) on the output side of each reactor (L25a, L25b, L25c). The smoothing capacitor (26) charges and discharges energy released from each reactor (L25a, L25b, L25c), thereby generating a DC voltage with a relatively low ripple component.
力率改善駆動部(30)は、各スイッチング素子(Q25a,Q25b,Q25c)のゲート端子及びコントローラ(31)と接続されている。力率改善駆動部(30)は、例えば集積回路によって構成されている。力率改善駆動部(30)は、コントローラ(31)からのPFC駆動指令信号(Cpfc)に基づいて、各スイッチング素子(Q25a,Q25b,Q25c)へのゲート電圧の印加制御を行うことで、力率改善部(25)の力率改善動作を制御する。 The power factor correction drive unit (30) is connected to the gate terminal of each switching element (Q25a, Q25b, Q25c) and the controller (31). The power factor correction drive unit (30) is configured by, for example, an integrated circuit. Based on the PFC drive command signal (Cpfc) from the controller (31), the power factor correction drive unit (30) controls the application of the gate voltage to each switching element (Q25a, Q25b, Q25c). Controls the power factor improving operation of the rate improving unit (25).
具体的に、力率改善駆動部(30)は、力率改善部(25)に力率改善動作を行わせる場合には、各スイッチング素子(Q25a,Q25b,Q25c)のオン及びオフを短い周期で繰り返させるためのゲート制御信号(G1,G2,G3)を、各スイッチング素子(Q25a,Q25b,Q25c)に出力する。逆に、力率改善駆動部(30)は、力率改善部(25)に力率改善動作を行わせない場合には、全てのスイッチング素子(Q25a,Q25b,Q25c)をオフの状態に保つためのゲート制御信号(G1,G2,G3)を、各スイッチング素子(Q25a,Q25b,Q25c)に出力する。 Specifically, the power factor improvement drive unit (30) turns on and off each switching element (Q25a, Q25b, Q25c) in a short period when the power factor improvement unit (25) performs the power factor improvement operation. The gate control signals (G1, G2, G3) to be repeated in the above are output to the switching elements (Q25a, Q25b, Q25c). Conversely, the power factor improvement drive unit (30) keeps all the switching elements (Q25a, Q25b, Q25c) in the off state when the power factor improvement unit (25) does not perform the power factor improvement operation. Gate control signals (G1, G2, G3) are output to the switching elements (Q25a, Q25b, Q25c).
このような力率改善部(25)の昇圧動作(即ち、力率改善動作)について、1相分の昇圧チョッパ回路を例に説明する。先ず、スイッチング素子(Q25a)がオンすると、電源配線(41)からリアクタ(L25a)、スイッチング素子(Q25a)、抵抗(R25a)を経てGND配線(42)への電流経路が形成され、PFC電流(Ipfc)がこの順に流れる。すると、リアクタ(L25a)にPFC電流(Ipfc)が流れることにより、リアクタ(L25a)にはエネルギーが蓄積される。次いで、スイッチング素子(Q25a)がオフすると、上記電流経路がスイッチング素子(Q25a)によって絶たれる。リアクタ(L25a)に蓄積されたエネルギー分の電流が、ダイオード(D25a)を経て平滑コンデンサ(26)へと流れ込み、平滑コンデンサ(26)の電圧は高くなる。 The boosting operation (that is, the power factor improving operation) of the power factor improving unit (25) will be described taking a boosting chopper circuit for one phase as an example. First, when the switching element (Q25a) is turned on, a current path is formed from the power supply wiring (41) to the GND wiring (42) through the reactor (L25a), the switching element (Q25a), and the resistor (R25a), and the PFC current ( Ipfc) flows in this order. Then, the PFC current (Ipfc) flows through the reactor (L25a), so that energy is accumulated in the reactor (L25a). Next, when the switching element (Q25a) is turned off, the current path is cut off by the switching element (Q25a). The current corresponding to the energy accumulated in the reactor (L25a) flows into the smoothing capacitor (26) through the diode (D25a), and the voltage of the smoothing capacitor (26) increases.
なお、他の2相分の昇圧チョッパ回路は、上述した1相分の昇圧チョッパ回路と並列に接続されており、その動作は上記と同様である。 The other two-phase boost chopper circuits are connected in parallel with the above-described one-phase boost chopper circuit, and the operation is the same as described above.
なお、上記力率改善部(25)の各構成要素(リアクタ(L25a,L25b,L25c)等)の数は、一例であって、上記に限定されることはない。また、抵抗(R25a,R25b,R25c)に代えてカレントセンサ(図示せず)が、PFC電流(Ipfc)の検出を行っても良い。 The number of components (reactors (L25a, L25b, L25c), etc.) of the power factor improvement unit (25) is an example, and is not limited to the above. Further, instead of the resistors (R25a, R25b, R25c), a current sensor (not shown) may detect the PFC current (Ipfc).
−出力電圧検出部−
出力電圧検出部(27)は、出力電圧(V2)を検出する。
−Output voltage detector−
The output voltage detector (27) detects the output voltage (V2).
出力電圧検出部(27)は、図1及び図4に示すように、主として、互いに直列に接続された2つの抵抗(27a,27b)、出力電圧サンプリング部(31c)として機能するコントローラ(31)によって構成されている。互いに直列に接続された2つの抵抗(27a,27b)は、力率改善部(25)と電力変換部(28)との間において、平滑コンデンサ(26)の両端に接続されている。抵抗(27a,27b)同士の接続点における電圧(V21)は、コントローラ(31)に入力され、出力電圧サンプリング部(31c)によって出力側検出周期でサンプリング且つAD変換され、出力電圧(V2)の検出結果(Vdc)として認識される。 As shown in FIGS. 1 and 4, the output voltage detection unit (27) mainly includes two resistors (27a, 27b) connected in series with each other, and a controller (31) that functions as an output voltage sampling unit (31c). It is constituted by. The two resistors (27a, 27b) connected in series with each other are connected to both ends of the smoothing capacitor (26) between the power factor improvement unit (25) and the power conversion unit (28). The voltage (V21) at the connection point between the resistors (27a, 27b) is input to the controller (31), sampled and AD-converted by the output voltage sampling unit (31c) at the output side detection period, and the output voltage (V2) Recognized as a detection result (Vdc).
出力側検出周期は、入力電圧検出部(24)の検出周期である入力側検出周期よりも短くてもよい。一例としては、入力側検出周期が約1secである場合、出力側検出周期は、約10msecであり得る。 The output-side detection cycle may be shorter than the input-side detection cycle that is the detection cycle of the input voltage detector (24). As an example, when the input side detection period is about 1 sec, the output side detection period may be about 10 msec.
−電力変換部−
電力変換部(28)は、力率改善部(25)の出力側にて、リアクタ(L25a,L25b,L25c)に対し並列に接続されている。電力変換部(28)は、力率改善部(25)から出力電圧(V2)を供給されると、出力交流電力(SU,SV,SW)を生成する。
-Power converter-
The power conversion unit (28) is connected in parallel to the reactor (L25a, L25b, L25c) on the output side of the power factor improvement unit (25). When the output voltage (V2) is supplied from the power factor improvement unit (25), the power conversion unit (28) generates output AC power (SU, SV, SW).
電力変換部(28)は、図示はしていないが、インバータ回路及びインバータ駆動部とで構成されている。インバータ回路は、例えば絶縁ゲート型バイポーラトランジスタで構成されたパワー素子と、パワー素子に逆並列に接続された還流用ダイオードとを、それぞれ複数有する構成となっている。インバータ駆動部は、例えば集積回路によって構成されており、各パワー素子のゲート端子に接続されている。インバータ駆動部は、コントローラ(31)から出力されるモータ制御信号(Pwm)に基づいて、各パワー素子へのゲート電圧の印加制御を行うことで各パワー素子をオン及びオフさせて、インバータ回路に出力交流電力(SU,SV,SW)を生成させる。 Although not shown, the power conversion unit (28) includes an inverter circuit and an inverter drive unit. The inverter circuit is configured to have a plurality of power elements each composed of, for example, an insulated gate bipolar transistor, and a plurality of freewheeling diodes connected in antiparallel to the power elements. The inverter drive part is comprised, for example by the integrated circuit, and is connected to the gate terminal of each power element. Based on the motor control signal (Pwm) output from the controller (31), the inverter drive unit turns on and off each power element by controlling the application of the gate voltage to each power element, and the inverter circuit Output AC power (SU, SV, SW) is generated.
−電流検出部−
電流検出部(29)は、電力変換部(28)への入力電流(Im)の値を検出する。入力電流(Im)とは、商用電源(91)から電源配線(41)、電力変換部(28)、モータ(11)へと流れ、再び電力変換部(28)、GND配線(42)を経て、力率改善部(25)に流れ込む電流である。
-Current detector-
The current detection unit (29) detects the value of the input current (Im) to the power conversion unit (28). The input current (Im) flows from the commercial power supply (91) to the power supply wiring (41), the power conversion unit (28), and the motor (11), and again passes through the power conversion unit (28) and the GND wiring (42). The current that flows into the power factor correction section (25).
電流検出部(29)は、図1及び図4に示すように、主として、GND配線(42)上に直列に接続されたシャント抵抗(29a)、入力電流算出部(31d)として機能するコントローラ(31)等によって構成されている。シャント抵抗(29a)の電圧(Vd2)は、コントローラ(31)に入力され、入力電流算出部(31d)によって所定のサンプリング周期にてサンプリング且つAD変換され、入力電流(Im)の算出に利用される。 As shown in FIGS. 1 and 4, the current detection unit (29) is mainly a controller that functions as a shunt resistor (29a) and an input current calculation unit (31d) connected in series on the GND wiring (42). 31) etc. The voltage (Vd2) of the shunt resistor (29a) is input to the controller (31), sampled and AD converted at a predetermined sampling period by the input current calculation unit (31d), and used to calculate the input current (Im). The
−コントローラ−
コントローラ(31)は、メモリ及びCPUによって構成されている。コントローラ(31)は、メモリに格納された各種プログラムに応じて、図4に示すように、上述した入力電圧サンプリング部(31a)、PFC電流算出部(31b)、出力電圧サンプリング部(31c)、入力電流算出部(31d)の他、モータ駆動制御部(31e)及び力率改善制御部(31f)として機能する。
-Controller-
The controller (31) includes a memory and a CPU. As shown in FIG. 4, the controller (31), according to various programs stored in the memory, has the input voltage sampling unit (31a), the PFC current calculation unit (31b), the output voltage sampling unit (31c), In addition to the input current calculator (31d), it functions as a motor drive controller (31e) and a power factor correction controller (31f).
モータ駆動制御部(31e)は、モータ(11)におけるロータ位置情報に基づいてモータ制御信号(Pwm)を決定し、これを電力変換部(28)のインバータ駆動部に出力する。ロータ位置情報としては、モータ(11)におけるホール素子の検出結果、電流検出部(29)の検出結果である入力電流(Im)等が挙げられる。また、モータ駆動制御部(31e)は、モータ(11)が駆動している間、ロータ位置情報及びその時々の各検出部(24,27)の検出結果(Vac_peak,Vdc)等を用いて、モータ(11)の駆動に対してフィードバック制御を行う。 A motor drive control part (31e) determines a motor control signal (Pwm) based on the rotor position information in a motor (11), and outputs this to the inverter drive part of a power converter (28). The rotor position information includes the detection result of the Hall element in the motor (11), the input current (Im) that is the detection result of the current detection unit (29), and the like. Further, the motor drive control unit (31e) uses the rotor position information and the detection results (Vac_peak, Vdc) of the respective detection units (24, 27) at times while the motor (11) is driven, Feedback control is performed for driving the motor (11).
更に、力率改善制御部(31f)は、力率改善部(25)に関する制御を行う。当該制御としては、モータ(11)の通常回転時の力率改善部(25)の力率改善動作のオン及びオフ制御、力率改善部(25)が出力するべき出力電圧(Vdc)の目標値である出力目標値(Vdc_ref)の可変制御、及び、瞬時電圧低下または瞬時停電の発生に伴う力率改善部(25)の力率改善動作のオン及びオフ制御が挙げられる。 Further, the power factor improvement control unit (31f) performs control related to the power factor improvement unit (25). The control includes on / off control of the power factor improvement operation of the power factor improvement unit (25) during normal rotation of the motor (11), and the target of the output voltage (Vdc) that the power factor improvement unit (25) should output. Examples include variable control of the output target value (Vdc_ref), which is a value, and on / off control of the power factor improvement operation of the power factor improvement unit (25) accompanying the occurrence of an instantaneous voltage drop or an instantaneous power failure.
モータ(11)の通常回転時の力率改善部(25)の力率改善動作のオン及びオフ制御とは、瞬時電圧低下または瞬時停電が発生していない場合の、入力電流(Im)等に基づく力率改善動作の制御である。当該制御では、例えば、入力電流(Im)が第1閾値を超過した場合、力率改善部(25)は力率改善動作を行い、入力電流(Im)が第1閾値よりも小さい第2閾値を下回った場合、力率改善部(25)は力率改善動作を行わない。その他、当該制御では、入力電流(Im)による制御方法に代えて、力率改善部(25)の出力電力の大小による制御方法や、モータ(11)を起動させると共に力率改善部(25)に力率改善動作を行わせる制御方法が採用されても良い。 On / off control of the power factor correction operation of the power factor improvement unit (25) during normal rotation of the motor (11) refers to the input current (Im), etc. when there is no instantaneous voltage drop or instantaneous power failure Based on the control of the power factor improvement operation. In the control, for example, when the input current (Im) exceeds the first threshold value, the power factor improvement unit (25) performs the power factor improvement operation, and the second threshold value where the input current (Im) is smaller than the first threshold value. If it falls below, the power factor improvement unit (25) does not perform the power factor improvement operation. In addition, in the said control, it replaces with the control method by input current (Im), the control method by the magnitude of the output power of a power factor improvement part (25), and a motor (11) is started, and a power factor improvement part (25) A control method that causes the power factor correction operation to be performed may be employed.
以下では、電力変換部(28)によって駆動される装置の運転を停止させるときの電力変換装置(20)における制御について、詳述する。 Below, the control in a power converter device (20) when stopping the driving | operation of the apparatus driven by a power converter part (28) is explained in full detail.
<駆動される装置の運転を停止させるときの電力変換装置における制御>
図5は、図1の電力変換装置(20)における信号の波形等の例を示すグラフである。時刻(T11)において、コントローラ(31)は、主電源リレー(23)を制御する主電源制御信号(Cs)、及び、電力変換部(28)の動作を制御するモータ制御信号(Pwm)をアサートする。すると、主電源リレー(23)がオンになり、電力変換部(28)がスイッチング動作を開始し、モータ(11)の運転が開始される。その後、電力変換部(28)への入力電流(Im)が増加して、時刻(T12)において閾値に達する。すると、コントローラ(31)は、PFC駆動指令信号(Cpfc)をアサートし、力率改善部(25)は力率改善動作を開始する。
<Control in power conversion device when stopping operation of driven device>
FIG. 5 is a graph showing an example of a signal waveform and the like in the power conversion device (20) of FIG. At time (T11), the controller (31) asserts the main power control signal (Cs) that controls the main power relay (23) and the motor control signal (Pwm) that controls the operation of the power converter (28). To do. Then, the main power supply relay (23) is turned on, the power converter (28) starts the switching operation, and the operation of the motor (11) is started. Thereafter, the input current (Im) to the power converter (28) increases and reaches a threshold value at time (T12). Then, the controller (31) asserts the PFC drive command signal (Cpfc), and the power factor improvement unit (25) starts the power factor improvement operation.
次に、コントローラ(31)は、電力変換部(28)によって駆動される装置としてのモータ(11)の運転を停止させる。このとき、コントローラ(31)は、力率改善部(25)に力率改善動作を停止させる指示をしてから電力変換部(28)に動作を停止させる指示をする。具体的には、コントローラ(31)は、先ず、時刻(T13)においてPFC駆動指令信号(Cpfc)をネゲートし、それから所定の遅延時間(TD)経過後の時刻(T14)においてモータ制御信号(Pwm)をネゲートする。モータ制御信号(Pwm)がネゲートされたことにより、モータ(11)は停止する。 Next, the controller (31) stops the operation of the motor (11) as a device driven by the power converter (28). At this time, the controller (31) instructs the power conversion unit (25) to stop the operation after instructing the power factor improvement unit (25) to stop the power factor improvement operation. Specifically, the controller (31) first negates the PFC drive command signal (Cpfc) at time (T13), and then the motor control signal (Pwm) at time (T14) after a predetermined delay time (TD) has elapsed. ). When the motor control signal (Pwm) is negated, the motor (11) stops.
その後、電力変換装置(20)は、時刻(T15)〜時刻(T18)等において同様の動作を繰り返す。時刻(T28)において、コントローラ(31)は、主電源制御信号(Cs)をネゲートする。すると、主電源リレー(23)がオフになり、電力変換装置(20)の全体の動作が停止される。なお、主電源制御信号(Cs)がネゲートされるのは、コントローラ(31)がモータ停止指令を受けたから、又は、電力変換部(28)に過電流が流れたこと等により緊急にモータを停止させる必要があるからであって、モータ(11)の運転及び停止を繰り返したからではない。 Thereafter, the power conversion device (20) repeats the same operation from time (T15) to time (T18). At time (T28), the controller (31) negates the main power control signal (Cs). Then, the main power supply relay (23) is turned off, and the entire operation of the power converter (20) is stopped. Note that the main power control signal (Cs) is negated because the controller (31) receives a motor stop command, or the motor is stopped urgently due to an overcurrent flowing through the power converter (28), etc. This is not because the operation and stop of the motor (11) are repeated.
図6は、図5のような制御が行われる場合における、電力変換部(28)及び力率改善部(25)の状態の例を示すグラフである。時刻(T31)において、力率改善部(25)は、PFC駆動指令信号(Cpfc)に従って動作を開始する。すると、力率改善部(25)の力率改善動作により、力率改善部(25)の出力電圧(V2)が、その目標値(Vdc_ref)に達する。 FIG. 6 is a graph showing an example of states of the power conversion unit (28) and the power factor improvement unit (25) when the control as shown in FIG. 5 is performed. At time (T31), the power factor improvement unit (25) starts to operate according to the PFC drive command signal (Cpfc). Then, the output voltage (V2) of the power factor improvement unit (25) reaches its target value (Vdc_ref) by the power factor improvement operation of the power factor improvement unit (25).
その後、コントローラ(31)は、力率改善部(25)に力率改善動作を停止させる指示をする。時刻(T32)において、力率改善部(25)は動作を停止する。このとき、電力変換部(28)は動作しているので、出力電圧(V2)は低下し始める。その後、コントローラ(31)は、電力変換部(28)に動作を停止させる指示をし、電力変換部(28)は動作を停止する。 Thereafter, the controller (31) instructs the power factor improvement unit (25) to stop the power factor improvement operation. At time (T32), the power factor correction unit (25) stops operating. At this time, since the power converter (28) is operating, the output voltage (V2) starts to decrease. Thereafter, the controller (31) instructs the power conversion unit (28) to stop the operation, and the power conversion unit (28) stops the operation.
ここで、力率改善部(25)が動作を停止してから、電力変換部(28)が動作を停止する必要がある。また、コントローラ(31)がPFC駆動指令信号(Cpfc)によって力率改善部(25)に指示をしてから、実際にスイッチング素子(Q25a,Q25b,Q25c)がスイッチング動作を停止するまでには、ある程度の時間を要する。 Here, after the power factor improvement unit (25) stops operating, the power conversion unit (28) needs to stop operating. Also, after the controller (31) gives an instruction to the power factor correction unit (25) by the PFC drive command signal (Cpfc), until the switching element (Q25a, Q25b, Q25c) actually stops the switching operation, It takes a certain amount of time.
したがって、図5の遅延時間(TD)は、少なくとも、コントローラ(31)が力率改善部(25)に力率改善動作を停止させる指示をしてからスイッチング素子(Q25a,Q25b,Q25c)がスイッチング動作を停止するまでの時間である。具体的には、遅延時間(TD)は、力率改善駆動部(30)がネゲートされたPFC駆動指令信号(Cpfc)を受信してから、この信号に従って、スイッチング素子(Q25a,Q25b,Q25c)を停止させるようなゲート制御信号(G1,G2,G3)を出力するまでの遅延時間と、スイッチング素子(Q25a,Q25b,Q25c)がゲート制御信号(G1,G2,G3)を受信してからスイッチング動作を停止するまでの遅延時間との和である。 Therefore, the delay time (TD) in FIG. 5 is at least switched by the switching elements (Q25a, Q25b, Q25c) after the controller (31) instructs the power factor improvement unit (25) to stop the power factor improvement operation. This is the time until the operation stops. Specifically, the delay time (TD) is determined by the switching elements (Q25a, Q25b, Q25c) according to this signal after receiving the PFC drive command signal (Cpfc) negated by the power factor correction drive unit (30). Delay time until the gate control signal (G1, G2, G3) is output, and switching after the switching element (Q25a, Q25b, Q25c) receives the gate control signal (G1, G2, G3) This is the sum of the delay time until the operation is stopped.
比較のために、他の場合の例を説明する。図7は、図5の遅延時間(TD)を零にした場合における、電力変換部(28)及び力率改善部(25)の状態の例を示すグラフである。言い換えると、図7は、力率改善部(25)及び電力変換部(28)に動作を停止させる指示が同時行われる場合のグラフである。 For comparison, an example in another case will be described. FIG. 7 is a graph showing an example of states of the power conversion unit (28) and the power factor improvement unit (25) when the delay time (TD) in FIG. 5 is zero. In other words, FIG. 7 is a graph in a case where instructions to stop the operation are simultaneously given to the power factor improvement unit (25) and the power conversion unit (28).
時刻(T41)において、力率改善部(25)は、PFC駆動指令信号(Cpfc)に従って動作を開始する。すると、力率改善部(25)の力率改善動作により、力率改善部(25)の出力電圧(V2)が、その目標値(Vdc_ref)に達する。 At time (T41), the power factor improvement unit (25) starts to operate according to the PFC drive command signal (Cpfc). Then, the output voltage (V2) of the power factor improvement unit (25) reaches its target value (Vdc_ref) by the power factor improvement operation of the power factor improvement unit (25).
その後、コントローラ(31)は、力率改善部(25)及び電力変換部(28)に動作を停止させる指示を同時にする。力率改善部(25)は、力率改善駆動部(30)を有しているので、停止させる指示をする信号を受信してから実際に停止するまでの時間が、電力変換部(28)より長い。このため、時刻(T42)において、先ず、電力変換部(28)が動作を停止する。 Thereafter, the controller (31) simultaneously instructs the power factor improvement unit (25) and the power conversion unit (28) to stop the operation. Since the power factor improvement unit (25) has the power factor improvement drive unit (30), the time from when the signal for instructing to stop to when it actually stops is the power conversion unit (28) Longer. For this reason, at time (T42), first, the power conversion unit (28) stops its operation.
このとき、力率改善部(25)は、まだ力率改善動作を行っている。しかし、負荷がなくなっているので、力率改善部(25)は負荷の急変に追従できず、力率改善部(25)の出力電圧(V2)は、その目標値(Vdc_ref)よりも過渡的に上昇してしまう。その後、力率改善部(25)は動作を停止し、出力電圧(V2)は低下する。力率改善部(25)の出力電圧(V2)が目標値(Vdc_ref)より高い電圧になるので、力率改善部(25)のスイッチング素子(Q25a,Q25b,Q25c)や、平滑コンデンサ(26)に、通常より高い電圧が与えられてしまい、過電圧によってこれらの素子が故障する可能性が高くなってしまう。 At this time, the power factor improving unit (25) is still performing the power factor improving operation. However, because the load is gone, the power factor improvement unit (25) cannot follow the sudden change in load, and the output voltage (V2) of the power factor improvement unit (25) is more transient than its target value (Vdc_ref). Will rise. Thereafter, the power factor correction unit (25) stops operating, and the output voltage (V2) decreases. Since the output voltage (V2) of the power factor improvement unit (25) is higher than the target value (Vdc_ref), the switching elements (Q25a, Q25b, Q25c) and smoothing capacitors (26) of the power factor improvement unit (25) In addition, a higher voltage than usual is applied, and the possibility of failure of these elements due to overvoltage increases.
本実施形態では、図5のように、コントローラ(31)は、力率改善部(25)に力率改善動作を停止させる指示をしてから電力変換部(28)に動作を停止させる指示をする。これにより、出力電圧(V2)が図7に示されているように上昇し過ぎてしまうことを、避けることができる。このため、力率改善部(25)のスイッチング素子(Q25a,Q25b,Q25c)や平滑コンデンサ(26)に掛かる電圧が高くなり過ぎないようにすることができる。 In this embodiment, as shown in FIG. 5, the controller (31) instructs the power factor improvement unit (25) to stop the power factor improvement operation, and then instructs the power conversion unit (28) to stop the operation. To do. Thereby, it is possible to avoid the output voltage (V2) from rising too much as shown in FIG. For this reason, it is possible to prevent the voltage applied to the switching elements (Q25a, Q25b, Q25c) and the smoothing capacitor (26) of the power factor improving section (25) from becoming too high.
遅延時間(TD)を設定することによって、力率改善部(25)が動作を停止してから電力変換部(28)が動作を停止する場合について説明した。しかし、これに限らず、コントローラ(31)は、力率改善部(25)の出力電圧(V2)(又はこれが分圧された電圧(V21))に基づいて力率改善部(25)の力率改善動作の停止を検知した後に、電力変換部(28)に動作を停止させる指示をしてもよい。具体的には、コントローラ(31)は、例えば、力率改善部(25)が動作を停止して出力電圧(V2)が所定の電圧だけ低下したことによって、力率改善部(25)の力率改善動作の停止を検知してもよい。 The case where the power conversion unit (28) stops operating after the power factor improving unit (25) stops operating by setting the delay time (TD) has been described. However, the controller (31) is not limited to this, and the controller (31) determines the power of the power factor improvement unit (25) based on the output voltage (V2) of the power factor improvement unit (25) (or a voltage obtained by dividing the output voltage (V21)). After detecting the stop of the rate improvement operation, the power conversion unit (28) may be instructed to stop the operation. Specifically, the controller (31) detects the power of the power factor improvement unit (25) when, for example, the power factor improvement unit (25) stops operating and the output voltage (V2) decreases by a predetermined voltage. The stop of the rate improvement operation may be detected.
なお、緊急の場合には、モータ(11)をできるだけ早く停止させる必要がある。そこで、コントローラ(31)は、緊急の場合には、力率改善部(25)に力率改善動作を停止させる指示をする以前に、電力変換部(28)に動作を停止させる指示をしてもよい。緊急の場合とは、例えば、電力変換部(28)に過電流が流れた場合、又は電力変換部(28)によって駆動される装置としての圧縮機(72)の吐出圧力が閾値を超えた場合である。また、緊急の場合には、図1の整流部(22)と力率改善部(25)との間の導通を制御するスイッチとしての主電源リレー(23)が、オフになってもよい。電力変換装置(20)は、図1の主電源リレー(23)に代えて、交流電源(91)と整流部(22)との間の導通を制御するスイッチとして、主電源リレー(23)を有していてもよい。この主電源リレー(23)も、緊急の場合にはオフになってもよい。 In an emergency, it is necessary to stop the motor (11) as soon as possible. Therefore, in an emergency, the controller (31) instructs the power conversion unit (28) to stop the operation before instructing the power factor improvement unit (25) to stop the power factor improvement operation. Also good. The case of emergency is, for example, when an overcurrent flows through the power converter (28) or when the discharge pressure of the compressor (72) as a device driven by the power converter (28) exceeds a threshold value It is. In an emergency, the main power relay (23) as a switch for controlling conduction between the rectifying unit (22) and the power factor improving unit (25) in FIG. 1 may be turned off. The power converter (20) replaces the main power supply relay (23) of FIG. 1 with the main power supply relay (23) as a switch for controlling conduction between the AC power supply (91) and the rectifying unit (22). You may have. The main power relay (23) may also be turned off in an emergency.
コントローラ(31)は、シャント抵抗(29a)の電圧(Vd2)によって、電力変換部(28)への入力電流(Im)を測定するので、電力変換部(28)に過電流が流れたことを検出することができる。電力変換部(28)に過電流が流れたことを検出すると、コントローラ(31)は、力率改善部(25)に力率改善動作を停止させる指示をする以前に、電力変換部(28)に動作を停止させる指示してもよいし、主電源リレー(23)をオフにしてもよい。 The controller (31) measures the input current (Im) to the power converter (28) by the voltage (Vd2) of the shunt resistor (29a), so that an overcurrent has flowed through the power converter (28). Can be detected. When the controller (31) detects that an overcurrent has flowed into the power conversion unit (28), the controller (31) before instructing the power factor improvement unit (25) to stop the power factor improvement operation, the power conversion unit (28) May be instructed to stop the operation, or the main power relay (23) may be turned off.
電力変換装置(20)が、入力電流(Im)を測定する電流測定部を更に有していてもよい。電流測定部は、電力変換部(28)に過電流が流れたことを検出すると、このことを、例えば割り込みによってコントローラ(31)に通知する。 The power converter (20) may further include a current measuring unit that measures the input current (Im). When the current measurement unit detects that an overcurrent has flowed to the power conversion unit (28), the current measurement unit notifies the controller (31) of this by an interrupt, for example.
圧力センサ(79)は、圧縮機(72)の吐出側の配管に接続されており、圧縮機(72)の吐出圧力を測定する。圧力センサ(79)は、吐出圧力が閾値を超えた場合には、高圧信号(Cp)によって主電源リレー(23)をオフにする。主電源リレー(23)は、吐出圧力が閾値を超えたことを、例えば割り込みによってコントローラ(31)に通知する。通知を受信すると、コントローラ(31)は、力率改善部(25)に力率改善動作を停止させる指示をする以前に、電力変換部(28)に動作を停止させる指示してもよい。 The pressure sensor (79) is connected to piping on the discharge side of the compressor (72), and measures the discharge pressure of the compressor (72). The pressure sensor (79) turns off the main power supply relay (23) by a high voltage signal (Cp) when the discharge pressure exceeds the threshold value. The main power supply relay (23) notifies the controller (31), for example, by interruption that the discharge pressure has exceeded the threshold value. Upon receiving the notification, the controller (31) may instruct the power conversion unit (28) to stop the operation before instructing the power factor improvement unit (25) to stop the power factor improvement operation.
<実施形態の効果>
以上のように、力率改善部(25)に力率改善動作を停止させる指示をしてから、電力変換部(28)に動作を停止させる指示をするので、力率改善部(25)の出力電圧の上昇を抑えることができる。力率改善部(25)のスイッチング素子(Q25a,Q25b,Q25c)や、平滑コンデンサ(26)に掛かる電圧を抑えることができるので、これらの素子の耐圧性を抑えながら、これらの素子が故障する可能性を抑えることができる。
<Effect of embodiment>
As described above, since the power factor improvement unit (25) is instructed to stop the power factor improvement operation and then the power conversion unit (28) is instructed to stop the operation, the power factor improvement unit (25) An increase in output voltage can be suppressed. Since the voltage applied to the switching elements (Q25a, Q25b, Q25c) of the power factor improvement unit (25) and the smoothing capacitor (26) can be suppressed, these elements fail while suppressing the pressure resistance of these elements. The possibility can be suppressed.
以上説明したように、本発明は、昇圧型の力率改善部を有する電力変換装置、及びこれを有する空気調和装置等について有用である。 As described above, the present invention is useful for a power conversion device having a boost type power factor correction unit, an air conditioner having the same, and the like.
20 電力変換装置
22 整流部
23 主電源リレー(スイッチ)
25 力率改善部
28 電力変換部
31 制御部(コントローラ)
70 空気調和装置
72 圧縮機
L25a,L25b,L25c リアクタ
Q25a,Q25b,Q25c スイッチング素子
V1 入力電圧
V2 出力電圧
20 Power converter
22 Rectifier
23 Main power relay (switch)
25 Power factor improvement department
28 Power converter
31 Controller (Controller)
70 Air conditioner
72 Compressor
L25a, L25b, L25c reactor
Q25a, Q25b, Q25c Switching element
V1 input voltage
V2 output voltage
Claims (7)
上記整流部(22)から出力される入力電圧(V1)に対して力率改善動作を行う力率改善部(25)と、
上記力率改善部(25)の出力に接続されて、出力交流電力を生成する電力変換部(28)と、
上記力率改善部(25)の力率改善動作を制御する制御部(31)とを備え、
上記制御部(31)は、上記電力変換部(28)によって駆動される装置の運転を停止させるときには、上記力率改善部(25)に力率改善動作を停止させる指示をしてから上記電力変換部(28)に動作を停止させる指示をする
ことを特徴とする電力変換装置。 A rectifying unit (22) for rectifying the input AC from the AC power source (91);
A power factor correction unit (25) that performs power factor correction operation on the input voltage (V1) output from the rectification unit (22);
A power conversion unit (28) connected to the output of the power factor improvement unit (25) to generate output AC power;
A control unit (31) for controlling the power factor improvement operation of the power factor improvement unit (25),
When stopping the operation of the device driven by the power conversion unit (28), the control unit (31) instructs the power factor improvement unit (25) to stop the power factor improvement operation, and then An electric power converter characterized by instructing the converter (28) to stop the operation.
上記制御部(31)は、上記力率改善部(25)に力率改善動作を停止させる指示をしてから所定時間経過後に上記電力変換部(28)に動作を停止させる指示をする
ことを特徴とする電力変換装置。 In claim 1,
The control unit (31) instructs the power conversion unit (28) to stop the operation after a lapse of a predetermined time after instructing the power factor improvement unit (25) to stop the power factor improvement operation. A power conversion device.
上記力率改善部(25)は、
リアクタ(L25a,L25b,L25c)と、
上記リアクタ(L25a,L25b,L25c)に直列に接続されたスイッチング素子(Q25a,Q25b,Q25c)とを有し、
上記所定時間は、少なくとも、上記制御部(31)が上記力率改善部(25)に力率改善動作を停止させる指示をしてから上記スイッチング素子(Q25a,Q25b,Q25c)がスイッチング動作を停止するまでの時間である
ことを特徴とする電力変換装置。 In claim 2,
The power factor improvement section (25)
Reactors (L25a, L25b, L25c),
A switching element (Q25a, Q25b, Q25c) connected in series to the reactor (L25a, L25b, L25c),
The switching element (Q25a, Q25b, Q25c) stops the switching operation at least after the control unit (31) instructs the power factor improvement unit (25) to stop the power factor improvement operation for the predetermined time. A power converter characterized by the time until
上記制御部(31)は、上記力率改善部(25)の出力電圧の低下によって上記力率改善部(25)の力率改善動作の停止を検知した後に、上記電力変換部(28)に動作を停止させる指示をする
ことを特徴とする電力変換装置。 In claim 1,
The control unit (31) detects the stop of the power factor improvement operation of the power factor improvement unit (25) due to a decrease in the output voltage of the power factor improvement unit (25), and then causes the power conversion unit (28) to An electric power converter characterized by giving an instruction to stop the operation.
上記制御部(31)は、上記電力変換部(28)に過電流が流れた場合、又は上記電力変換部(28)によって駆動される装置としての圧縮機(72)の吐出圧力が閾値を超えた場合には、上記力率改善部(25)に力率改善動作を停止させる指示をする以前に、上記電力変換部(28)に動作を停止させる指示をする
ことを特徴とする電力変換装置。 In claim 1,
The controller (31) has a discharge pressure of a compressor (72) as a device driven by the power converter (28) when an overcurrent flows through the power converter (28) or exceeds a threshold value. The power conversion unit (25) is instructed to stop the operation before the power factor improvement unit (25) is instructed to stop the power factor improvement operation. .
上記整流部(22)と上記力率改善部(25)との間、又は上記交流電源(91)と上記整流部(22)との間の導通を制御するスイッチ(23)を更に備え、
上記電力変換部(28)に過電流が流れた場合、又は上記電力変換部(28)によって駆動される装置としての圧縮機(72)の吐出圧力が閾値を超えた場合には、上記スイッチ(23)がオフになる
ことを特徴とする電力変換装置。 In claim 1,
A switch (23) for controlling conduction between the rectifying unit (22) and the power factor improving unit (25) or between the AC power source (91) and the rectifying unit (22);
When an overcurrent flows through the power converter (28), or when the discharge pressure of the compressor (72) as a device driven by the power converter (28) exceeds a threshold value, the switch ( 23) A power converter characterized by being turned off.
ことを特徴とする空気調和装置。 An air conditioner comprising the power converter according to any one of claims 1 to 6.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013215234A JP2015080314A (en) | 2013-10-16 | 2013-10-16 | Power conversion device and air conditioner |
PCT/JP2014/004788 WO2015056403A1 (en) | 2013-10-16 | 2014-09-17 | Power converter and air conditioner |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013215234A JP2015080314A (en) | 2013-10-16 | 2013-10-16 | Power conversion device and air conditioner |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015080314A true JP2015080314A (en) | 2015-04-23 |
Family
ID=52827864
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013215234A Pending JP2015080314A (en) | 2013-10-16 | 2013-10-16 | Power conversion device and air conditioner |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2015080314A (en) |
WO (1) | WO2015056403A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11070142B2 (en) | 2017-11-15 | 2021-07-20 | Mitsubishi Electric Corporation | Power conversion device with control of switching element based on current detection |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6515762B2 (en) | 2015-09-25 | 2019-05-22 | 住友電気工業株式会社 | Power supply |
CN106288192B (en) * | 2016-08-17 | 2019-05-31 | 青岛海尔空调器有限总公司 | Air-conditioning pfc circuit control method and air-conditioning |
US10551106B2 (en) * | 2017-06-28 | 2020-02-04 | Heatcraft Refrigeration Products Llc | Refrigeration system using emergency electric power |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05103496A (en) * | 1991-10-04 | 1993-04-23 | Mitsubishi Electric Corp | Protecting device for air conditioner |
JPH10127083A (en) * | 1996-10-18 | 1998-05-15 | Hitachi Ltd | Pwm/pam control motor driver and air-conditioner employing it |
JPH11275869A (en) * | 1998-03-19 | 1999-10-08 | Mitsubishi Electric Corp | Motor driving device and compressor using the same |
JP2005249293A (en) * | 2004-03-04 | 2005-09-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Control device for heat pump type water heater |
-
2013
- 2013-10-16 JP JP2013215234A patent/JP2015080314A/en active Pending
-
2014
- 2014-09-17 WO PCT/JP2014/004788 patent/WO2015056403A1/en active Application Filing
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05103496A (en) * | 1991-10-04 | 1993-04-23 | Mitsubishi Electric Corp | Protecting device for air conditioner |
JPH10127083A (en) * | 1996-10-18 | 1998-05-15 | Hitachi Ltd | Pwm/pam control motor driver and air-conditioner employing it |
JPH11275869A (en) * | 1998-03-19 | 1999-10-08 | Mitsubishi Electric Corp | Motor driving device and compressor using the same |
JP2005249293A (en) * | 2004-03-04 | 2005-09-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Control device for heat pump type water heater |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11070142B2 (en) | 2017-11-15 | 2021-07-20 | Mitsubishi Electric Corporation | Power conversion device with control of switching element based on current detection |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2015056403A1 (en) | 2015-04-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5997677B2 (en) | Power converter and air conditioner | |
JP5804019B2 (en) | Power converter | |
JP5825319B2 (en) | Power converter and air conditioner | |
EP2696487B1 (en) | Power conversion apparatus, motor drive apparatus, and refrigeration air-conditioning apparatus | |
JP5780074B2 (en) | Switching power supply circuit control device and heat pump unit | |
WO2015056403A1 (en) | Power converter and air conditioner | |
WO2015056400A1 (en) | Power converter and air conditioner | |
JP5345716B2 (en) | Air conditioner | |
JP2020096527A (en) | Dc power supply unit and air conditioner | |
JP7049770B2 (en) | Power converter and motor drive system | |
WO2024089760A1 (en) | Motor drive device and refrigeration cycle instrument | |
JP2015180129A (en) | Power supply device | |
JP6156100B2 (en) | Power supply device and air conditioner equipped with the same | |
JP2021145517A (en) | Power supply and motor drive |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150127 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20150804 |