JP3676737B2

JP3676737B2 - Motor drive device, blower, compressor and refrigeration air conditioner

Info

Publication number: JP3676737B2
Application number: JP2002014878A
Authority: JP
Inventors: 倫雄山田; 守川久保
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-01-23
Filing date: 2002-01-23
Publication date: 2005-07-27
Anticipated expiration: 2022-01-23
Also published as: JP2003219687A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高圧の直流電源から駆動される直流ブラシレスモータの駆動装置、それを用いた送風機と圧縮機、これらの送風機と圧縮機を用いた冷凍空調装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、例えば特表平１１−５１００００号公報に示された従来の低損失、低ノイズの電力変換回路における一相分の回路図である。図において、１０１は直流電源で、１０２は直流電源１０１のプラス電極、１０３は直流電源１０１のマイナス電極、１０４は変換回路に接続される負荷、１０５及び１０６はスイッチ動作をする絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を用いたスイッチである。１０７及び１０８はスイッチ１０５、１０６がオフの時に負荷１０４の端子電圧が跳ね上がるのを防止するフリーホイルダイオード（ＦＲＤ）で、炭化シリコン（ＳｉＣ）ダイオードが用いられている。
【０００３】
次に、動作を説明する。図７でスイッチ１０５、１０６を用いることで負荷１０４の一端を直流電圧の正負の電圧とすることができる。スイッチ１０５、１０６の開閉時間を変化させることで負荷１０４に印加する電圧を可変し、交流電圧を発生し負荷１０４を駆動する。負荷１０４への交流電圧の印加は、通常スイッチ１０５、１０６を一定のキャリア周期内に一回スイッチのオン／オフを行うパルス幅変調（ＰＷＭ）を行う事で実現される。
【０００４】
負荷１０４が誘導性負荷の場合、負荷１０４に電流が流れているタイミングでスイッチ１０５、１０６の双方がオフとなった場合、ダイオード１０７、１０８がオンし負荷１０４に電流が流れ続けることにより、負荷１０４の端子電圧の跳ね上がりにより端子電圧が電源電圧以上となりスイッチ素子に過電圧が印加され破壊しないようになっている。
【０００５】
しかしながらスイッチ１０５、１０６がオフになっており、ダイオード１０７、１０８に電流が流れている状態からまたスイッチ１０５、１０６がオンした時、ダイオード１０７、１０８が順バイアスから急に逆バイアスされる動作が発生する。この従来の電力変換回路では、ダイオード１０７、１０８に炭化シリコンダイオードを用いているので、その時ダイオード１０７、１０８に蓄積された電荷が抜けることで発生するリカバリー電流をシリコンＦＲＤより少なくすることができる。そのためスイッチ素子のオン動作中にスイッチ素子に流れるリカバリー電流が少なく損失を少くでき、低損失の電力変換回路が得られる。また非常に時間当たりの電流変化の大きなリカバリー電流による電磁ノイズもシリコンＦＲＤを用いた場合に比べ小さくなるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電力変換回路は以上のように構成され、シリコンＦＲＤに比べ非常に高価な炭化シリコンＦＲＤを上下段双方に用いている。さらに高速で低スイッチ損失ではあるが、接合トランジスタに比べ高価なＩＧＢＴを上下段双方に用いている。また上側のＩＧＢＴは電圧駆動型の素子で下側ＩＧＢＴのエミッタに対し高電位となるため、駆動の為に上下別の電源を設ける必要があり駆動のための電源回路が必要となる。電源回路を備えるためには、回路スペース及びコストをアップさせる。そのため低損失、低ノイズではあるが、全体の回路のコストが著しく高価となり、低コストを求められる低容量のインバータ回路や、モータが誘導電動機に比べ高価でその分、駆動回路に低コスト化が求められるＤＣＢＬＭ（直流ブラシレスモータ）の駆動回路には適していないという問題点があった。上下スイッチ駆動のため別電源が必要なため実装面積が必要で、電力変換回路が大きくなるという問題点もあった。
【０００７】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、安価で変換効率が高く、小型で、低騒音で、電磁ノイズの小さなモータ駆動装置及びそのモータ駆動装置を用いた送風機及び圧縮機及びそれらを用いた冷凍空調装置を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るモータ駆動装置は、スイッチ素子を直列に接続した上下アームを直流電源に対して複数個並列に接続し、前記スイッチ素子の直列接続点から交流電力を出力するインバータ回路を用いたモータ駆動装置において、上側スイッチ素子にＰＮＰ形の接合トランジスタを用い、接合トランジスタのエミッタを直流電源の正極側に接続し、接合トランジスタのコレクタに接合トランジスタがオフ時に逆バイアスされるダイオードを介して炭化シリコンを原料とするＳｉＣ−ＳＢＤのアノードを接続し、接合トランジスタのエミッタにＳｉＣ−ＳＢＤのカソードを接続し、下側スイッチ素子のみをパルス幅変調駆動し、下側スイッチ素子にＭＯＳＦＥＴを用いたことを特徴とする。
【００１１】
また、この発明に係るモータ駆動装置は、スイッチ素子を直列に接続した上下アームを直流電源に対して複数個並列に接続し、前記スイッチ素子の直列接続点から交流電力を出力するインバータ回路を用いたモータ駆動装置において、上側スイッチ素子にＰＮＰ形の接合トランジスタを用い、接合トランジスタのエミッタを直流電源の正極側に接続し、接合トランジスタのコレクタに接合トランジスタがオフ時に逆バイアスされるダイオードを介して炭化シリコンを原料とするＳｉＣ−ＳＢＤのアノードを接続し、接合トランジスタのエミッタにＳｉＣ−ＳＢＤのカソードを接続し、下側スイッチ素子のみをパルス幅変調駆動し、下側スイッチ素子にＩＧＢＴを用い、下側フライホールダイオードにシリコンダイオード用いたことを特徴とする。
【００１２】
また、この発明に係るモータ駆動装置は、ＰＷＭのキャリア周波数を非可聴周波数とすることを特徴とする。
【００１３】
また、この発明に係るモータ駆動装置は、主回路のスイッチ素子の駆動を一つの低圧直流電源で行うことを特徴とする。
【００１４】
また、この発明に係るモータ駆動装置は、同期電動機を駆動することを特徴とする。
【００１５】
この発明に係る送風機は、請求項１乃至７の何れかに記載のモータ駆動装置によりモータが駆動されることを特徴とする。
【００１６】
この発明に係る圧縮機は、請求項１乃至７の何れかに記載のモータ駆動装置によりモータが駆動されることを特徴とする。
【００１７】
この発明に係る冷凍空調装置は、請求項８に記載の送風機、又は請求項９記載の圧縮機を用いたことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１〜５は実施の形態１を示す図で、図１はモータ駆動装置の主回路一相分の回路図、図２はモータ駆動装置の負荷の回路並びに全体構成を示す図、図３はモータ駆動装置の接合トランジスタ及びＭＯＳＦＥＴのスイッチ動作及び送風機モータ相電圧を示すタイミング図、図４は送風機及びその駆動装置を用いた空気調和機の室外機の構造を示す図、図５は制御手段の詳細及び主回路一相分を示す回路図である。
【００１９】
図１において、４は直流電源、５は同期モータ等の誘導性負荷、２１は上側スイッチ素子であるシリコンを用いた接合トランジスタで、１１は接合トランジスタ２１のベースエミッタ間に接続された抵抗、２２は下側スイッチ素子であるシリコンを用いたＭＯＳＦＥＴ、３３は炭化シリコンを用いた炭化シリコンショットキーバリアダイオード（ＳｉＣ−ＳＢＤ）である。
【００２０】
図１において、直流電源４の正極は接合トランジスタ２１のエミッタ及びＳｉＣ−ＳＢＤ３３のカソード側に接続される。また接合トランジスタ２１のコレクタ及びＳｉＣ−ＳＢＤ３３ののアノードは誘導性負荷５及びＭＯＳＦＥＴ２２のドレインに接続される。ＭＯＳＦＥＴ２２は同じシリコンチップ内に並列に寄生ダイオードを持っている。またＭＯＳＦＥＴ２２のソースは直流電源４の負極側に接続される。
【００２１】
図２はモータ駆動装置の負荷の回路並びに全体構成を示す図であり、誘導性負荷として、冷媒回路を用いた空気調和機の送風機駆動用の同期電動機が接続されている。図２において、２１〜２６は直流電圧をスイッチングして交流電圧発生するためのインバータのスイッチで、２１、２３、２５はシリコンを用いた接合トランジスタ、２２、２４、２６はＭＯＳＦＥＴである。
【００２２】
３６〜３８は接合トランジスタ２１、２３、２５のベースエミッタ間に接続された抵抗である。３３〜３５は負荷から直流電源側に電流が流れている状態で、ＭＯＳＦＥＴ２２、２４、２６がオフした時に、順バイアスされ後述の送風機用同期電動機２７の回生及び還流電流を流すＳｉＣ−ＳＢＤである。
【００２３】
３０〜３２は接合トランジスタ２１、２３、２５のオフ時に逆バイアスされ、コレクタベース間が順バイアスされ、コレクタからベース、ベースからベースエミッタ間の抵抗３６〜３８を抜ける電流を阻止するダイオードである。
【００２４】
２９は接合トランジスタ２１、２３、２５及びＭＯＳＦＥＴ２２、２４、２６のスイッチング時、直流電源装置と負荷間のインダクタンスによる直流母線ＰＮ間の急峻な電圧変動を吸収するスナバコンデンサである。
【００２５】
２７は定常運転時、上述の各電子部品から構成される電圧型インバータの主回路で発生する交流電圧に同期して回転する三相同期モータで、通常ＤＣＢＬＭが使用される送風機用同期電動機である。送風機用同期電動機２７にはファンが機械的に接続され、冷凍サイクルの放熱を行う送風機を構成する。
【００２６】
２８は送風機用同期電動機２７の定常運転にモータの相電圧を検出し、接合トランジスタ２１、２３、２５及びＭＯＳＦＥＴ２２、２４、２６をオン／オフさせＤＣＢＬＭを回転させるモータの制御手段である。
【００２７】
図３はモータ駆動装置の接合トランジスタ及びＭＯＳＦＥＴのスイッチ動作及び送風機モータ相電圧を示すタイミング図である。詳細は後述するが、図３でＡ〜Ｌは送風機用同期電動機２７のＤＣＢＬＭの電気回転周期一周期中に接合トランジスタ２１、２３、２５及びＭＯＳＦＥＴ２２、２４、２６が通電を切り替えるタイミング間の各通電区間を示す。
【００２８】
図４は送風機及びその駆動装置を用いた空気調和機の室外機の構造を示すであり、図４（ａ）は室外機の正面図、図４（ｂ）は室外機の上面図、図４（ｃ）は室外機の側面図である。図において、５４は冷媒を圧縮する圧縮機、５５は送風機、５６は熱交換器、５７は電源装置及びインバータ装置を含む回路である。
【００２９】
電源装置及びインバータ装置を含む回路５７で、圧縮機５４及び送風機５５を駆動することで冷媒を用いた空気調和機として動作する。
【００３０】
送風機５５による風路に熱交換器５６が配置され、熱交換が行われる。電源装置及びインバータ装置を含む回路５７には先に述べた送風機駆動回路も実装される。また電源装置及びインバータ装置を含む回路５７にはスイッチ素子の放熱フィン及び電源線への電磁ノイズ対策のためノイズ対策部品のチョークコイル等も実装されている。
【００３１】
図５は制御手段の詳細及び主回路一相分を示す回路図である。図５において、符号４、５、１１、２１、２２、３０、３３は図２と同じ部品を示す。６は接合トランジスタ２１のベースと接続され、バイアス電流を流すベース抵抗である。７は接合トランジスタ２１のベース電流を制御するシリコンを用いたＮＰＮトランジスタで、コレクタはベース抵抗６に接続され、エミッタは高圧の直流電源４の負極側に接続される。
【００３２】
８はＮＰＮトランジスタ７のベースと接続されバイアス電流を流すベース抵抗である。９は低圧電源で動作し低圧シリコンプロセスで作られたワンチップシリコン制御ＩＣである。１０は制御ＩＣ９、ＮＰＮトランジスタ７及びＭＯＳＦＥＴ２２を駆動するための５Ｖの低圧直流源である。
【００３３】
次に本実施の形態の動作を説明する。まず、図２における各スイッチの動作オン／オフの状態を、図３を用いて説明する。図３のＡの通電区間では、接合トランジスタ２５は常時オンで、ＭＯＳＦＥＴ２４がＰＷＭを行う。このスイッチ動作によりＡの通電区間では送風機用同期電動機２７のＷ相からＶ相に電圧が印加される。通電区間ＡでＶ相の下側のＭＯＳＦＥＴ２４のＰＷＭ時、ＭＯＳＦＥＴ２４はスイッチ周波数が非可聴周波数２０ｋＨｚとなる一定のキャリア周期５０μｓｅｃ内に一回オン／オフを繰り返し、オン時間とオフ時間の比率により印加電圧を制御する。
【００３４】
ＭＯＳＦＥＴ２４のオン／オフ時の動作を細かく見る。ＭＯＳＦＥＴ２４がオン時は直流電源４の正極、接合トランジスタ２５、ダイオード３２、送風機用同期電動機２７のＷ相、同Ｖ相からＭＯＳＦＥＴ２４を通り直流電源４の負極側に流れる。
【００３５】
その後ＭＯＳＦＥＴ２４がオフするとダイオード３４が順バイアスされオンとなり、電流はダイオード３４を通り接合トランジスタ２５、ダイオード３２を通過しモータ内を還流し維持される。またそのときダイオード３１は逆バイアスされ接合トランジスタ２３のコレクタ、ベース及び抵抗３７を通過する電流は発生せず、接合トランジスタ２３に電荷が蓄積されることはない。
【００３６】
その後またＭＯＳＦＥＴ２４がオンすると、ダイオード３４に順バイアス中に蓄積されていた電荷及び流れ続けていたモータ電流はＭＯＳＦＥＴ２４を通して流れる。
【００３７】
またダイオード３１があるためＭＯＳＦＥＴ２４がオフ中に先に述べたように、接合トランジスタ２３に電荷が蓄積されていないためＭＯＳＦＥＴ２４のオン動作時に、蓄積電荷による接合トランジスタ２３のオン動作が発生しないので、上段に接合トランジスタを用いても、接合トランジスタの蓄積電荷による上下短絡動作は発生しない。
【００３８】
通電区間Ａで上記に述べた以外の接合トランジスタ及びＭＯＳＦＥＴは全てオフで、送風機用同期電動機２７のＵ相は非通電状態となり、Ｕ相にはロータの位置に対応した誘起電圧が現れる。この相の誘起電圧はロータの位置に同期して発生するので、誘起電圧から次の通電区間Ｂに移行するタイミングを決定し同期運転を行う。
【００３９】
通電区間Ｂでは通電区間Ａに対し接合トランジスタ２５をオフにし接合トランジスタ２１をオンとする。これによりＷ相からＶ相に印加していた電圧を、Ｕ相からＶ相への印加に切り替え送風機用同期電動機２７に発生する磁界を回転させる。この時ＭＯＳＦＥＴ２４は区間Ａと同様ＰＷＭを行い線間に印加する電圧を制御する。通電区間Ｂでは送風機用同期電動機２７のＷ相が非通電状態となり、Ｗ相にロータの位置に対応した誘起電圧が現れる。この相の誘起電圧の情報を基にロータの位置に同期して次の通電区間Ｃに移行するタイミングを決定する。
【００４０】
通電区間Ｄでは通電区間Ｂに対しＭＯＳＦＥＴ２４をオフにし、ＭＯＳＦＥＴ２６をＰＷＭする。これによりＵ相からＶ相に印加していた電圧を、Ｕ相からＷ相への印加に切り替え送風機用同期電動機２７に発生する磁界を回転させる。
【００４１】
同様の動作を繰り返し、モータに同期して印加電圧を切り替え、回転磁界を発生させモータの運転を行う。
【００４２】
次にＭＯＳＦＥＴ及び接合トランジスタの駆動回路及びその動作を、図５を用いて説明する。下側のＭＯＳＦＥＴ２２は、ソースが制御ＩＣ９の接地電位と同電位であり、また電圧駆動のため５Ｖ動作の制御ＩＣ９を用いて直接駆動する。
【００４３】
また接合トランジスタ２１はＰＮＰトランジスタであるので、高耐圧のＮＰＮトランジスタ７でベースを駆動することでオン／オフを行う。この時ＮＰＮトランジスタ７のエミッタは、制御ＩＣ９の基準電位と同電位で、制御ＩＣ９で直接ベース駆動される。このようにひとつの低圧直流電源１０で主素子の接合トランジスタ及びＭＯＳＦＥＴを駆動することができる。
【００４４】
このような動作でモータを駆動するので、上側の各接合トランジスタはモータの電気周期１回転中１回しかスイッチせずスイッチ損失がほとんど発生しない。モータの電気周期は空調用送風機では、せいぜい数十から数百Ｈｚである。また下側のＭＯＳＦＥＴは非可聴周波数２０ｋＨｚでＰＷＭ動作をするので頻繁にオン／オフするが、上側のＦＲＤがシリコンダイオードに比べ著しく蓄積電荷の少ない炭化シリコンショットキーダイオードなので、蓄積電荷に起因するＭＯＳＦＥＴのオン損失が著しく小さく、ほとんど損失を発生せずモータを駆動する事ができる。また蓄積電荷がＭＯＳＦＥＴに急峻に流れる時に発生する電磁ノイズもほとんど発生しない。
【００４５】
また主回路の構成で上側トランジスタを安価な接合トランジスタとし、下側をもともとＦＲＤを寄生で持つＭＯＳＦＥＴとしたことで、性能は高いが高価な炭化シリコンＦＲＤを一相あたりわずか１個しか用いずに、先に述べたような低損失及び低ノイズの駆動を実現できるので著しく低コストのモータ駆動装置が得られる。
【００４６】
また主回路のスイッチ素子の駆動に低圧直流電源１０の単電源で駆動できるので低コスト、省スペースで駆動装置を実現できる。
【００４７】
前記の効果は元々低損失、低ノイズが求められる上に電力容量が小さく、低コスト、小型化が求められる空気調和機用の送風機用ＤＣＢＬＭの駆動装置に非常に適している。
【００４８】
また駆動回路をモータ内の限られたスペースに組み込む、駆動回路組込み型のＤＣＢＬＭの駆動装置に特に適している。
【００４９】
実施の形態２．
図６は実施の形態２を示す図で、ＤＣＢＬＭ駆動装置の主回路一相分の回路図である。図において、２１は上側スイッチ素子であるシリコンを用いた接合トランジスタで、１１は接合トランジスタ２１のベースエミッタ間に接続された抵抗、６０は下側スイッチ素子であるシリコン絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、６１はシリコンを用いたダイオード、３３は炭化シリコンを用いたＳｉＣ−ＳＢＤ、４は直流電源、５は同期モータ等の誘導性負荷の同期モータである。
【００５０】
図６で直流電源４の正極は、接合トランジスタ２１のエミッタ及びＳｉＣ−ＳＢＤ３３のカソード側に接続される。また接合トランジスタ２１のコレクタ及びＳｉＣ−ＳＢＤ３３のアノードは誘導性負荷５及びＩＧＢＴ６０のドレインに接続される。ＩＧＢＴ６０とダイオード６１は並列に接続される。またＩＧＢＴ６０のエミッタは直流電源４の負極側に接続される。
【００５１】
本実施の形態は、上記実施の形態１の下側スイッチ素子及びＦＲＤをＩＧＢＴと別チップのシリコンダイオードとしたものであるがチップ数はひとつ増えるが実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００５２】
上記実施の形態１で示した図５の制御手段は、本実施の形態の形態にも適用できる。
【００５３】
実施の形態３．
上記実施の形態１では、三相同期電動機を例にとって説明したが、単相もしくは４相以上のモータを用いても同様の効果が得られる。また相数が多いモータを用いた時ほど効果は高い。
【００５４】
上述の実施の形態では、モータとして同期電動機を例として説明したが、同期電動機に限定されない。誘導電動機でもよい。
【００５５】
上述の実施の形態では、下側スイッチ素子のみをＰＷＭ駆動するものを示したが、上下のスイッチ素子をＰＷＭ駆動するようにしてもよい。この場合でも、それなりに低損失及び低ノイズの駆動を実現できる。
【００５６】
本発明のモータ駆動装置を送風機に搭載することにより、高効率で、小型で、電磁ノイズの小さなモータ駆動装置と高効率のモータを組み合わせにより、小型で安価な、電磁ノイズの小さい送風機が得られる。
【００５７】
本発明のモータ駆動装置を圧縮機に搭載することにより、高効率で、小型で、電磁ノイズの小さなモータ駆動装置と高効率のモータを組み合わせにより、高効率で、小型で安価な、電磁ノイズの小さい圧縮機が得られる。
【００５８】
本発明のモータ駆動装置を搭載した送風機や圧縮機を冷凍空調装置に用いることにより、高効率で、小型で安価な、電磁ノイズの小さい冷凍空調装置が得られる。
【００５９】
【発明の効果】
この発明に係るモータ駆動装置は、上側スイッチ素子にＰＮＰ形の接合トランジスタを用い、接合トランジスタのエミッタを直流電源の正極側に接続し、接合トランジスタのコレクタに接合トランジスタがオフ時に逆バイアスされるダイオードを介して炭化シリコンを原料とするＳｉＣ−ＳＢＤのアノードを接続し、接合トランジスタのエミッタにＳｉＣ−ＳＢＤのカソードを接続し、下側スイッチ素子のみをパルス幅変調駆動し、下側スイッチ素子にＭＯＳＦＥＴを用いたことにより、極めて高効率で、小型で安価な、電磁ノイズの小さいモータ駆動装置が得られる。また、上側スイッチ素子に接合トランジスタを用いても、接合トランジスタがオフ時に逆バイアスされるダイオードを備えるので接合トランジスタの蓄積電荷による上下短絡動作は発生しない。
【００６２】
また、この発明に係るモータ駆動装置は、スイッチ素子を直列に接続した上下アームを直流電源に対して複数個並列に接続し、前記スイッチ素子の直列接続点から交流電力を出力するインバータ回路を用いたモータ駆動装置において、上側スイッチ素子にＰＮＰ形の接合トランジスタを用い、接合トランジスタのエミッタを直流電源の正極側に接続し、接合トランジスタのコレクタに接合トランジスタがオフ時に逆バイアスされるダイオードを介して炭化シリコンを原料とするＳｉＣ−ＳＢＤのアノードを接続し、接合トランジスタのエミッタにＳｉＣ−ＳＢＤのカソードを接続し、下側スイッチ素子のみをパルス幅変調駆動し、下側スイッチ素子にＩＧＢＴを用い、下側フライホールダイオードにシリコンダイオード用いたことにより、高効率で、小型で安価な、電磁ノイズの小さなモータ駆動装置が得られる。また、上側スイッチ素子に接合トランジスタを用いても、接合トランジスタがオフ時に逆バイアスされるダイオードを備えるので接合トランジスタの蓄積電荷による上下短絡動作は発生しない。
【００６３】
また、この発明に係るモータ駆動装置は、ＰＷＭのキャリア周波数を非可聴周波数とすることにより、モータ駆動装置の低騒音化が図れる。
【００６４】
また、この発明に係るモータ駆動装置は、主回路のスイッチ素子の駆動を一つの低圧直流電源で行うことにより、モータ駆動装置の低コスト、省スペース化が図れる。
【００６５】
また、この発明に係るモータ駆動装置は、同期電動機を駆動することにより、損失の小さい同期電動機と組み合わせることで、さらに高効率の向上が図れる。
【００６６】
この発明に係る送風機は、請求項１乃至７の何れかに記載のモータ駆動装置によりモータが駆動されることにより、高効率で、小型で安価な、電磁ノイズの小さい送風機が得られる。
【００６７】
この発明に係る圧縮機は、請求項１乃至７の何れかに記載のモータ駆動装置によりモータが駆動されることにより、高効率で、小型で安価な、電磁ノイズの小さい圧縮機が得られる。
【００６８】
この発明に係る冷凍空調装置は、請求項８に記載の送風機、又は請求項９記載の圧縮機を用いたことにより、高効率で、小型で安価な、電磁ノイズの小さい冷凍空調装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１を示す図で、モータ駆動装置の主回路一相分の回路図である。
【図２】実施の形態１を示す図で、モータ駆動装置の負荷の回路並びに全体構成を示す図である。
【図３】実施の形態１を示す図で、モータ駆動装置のトランジスタ及びＭＯＳＦＥＴのスイッチ動作及び送風機モータ相電圧を示すタイミング図である。
【図４】実施の形態１を示す図で、送風機及びその駆動装置を用いた空気調和機の室外機の構造を示す図である。
【図５】実施の形態１を示す図で、制御手段の詳細及び主回路一相分を示す回路図である。
【図６】実施の形態２を示す図で、モータ駆動装置の主回路一相分の回路図である。
【図７】従来の電力変換回路の一相分の回路図である。
【符号の説明】
４直流電源、５誘導性負荷、６ベース抵抗、７ＮＰＮ接合トランジスタ、８抵抗、９制御ＩＣ、１０低圧直流電源、１１抵抗、２１，２３，２５接合トランジスタ、２２，２４，２６ＭＯＳＦＥＴ、２７送風機用同期電動機、２８制御手段、２９コンデンサ、３０，３１，３２ダイオード、３０ダイオード、３３，３４，３５ＳｉＣ−ＳＢＤ、ＳｉＣダイオード、５４圧縮機、５５送風機、５６熱交換器、５７電源装置及びインバータ装置を含む回路、６０ＩＧＢＴ、６１ＦＲＤ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a DC brushless motor driving device driven from a high-voltage DC power supply, a blower and a compressor using the same, and a refrigeration air conditioner using these blowers and a compressor.
[0002]
[Prior art]
FIG. 7 is a circuit diagram for one phase in a conventional low-loss, low-noise power conversion circuit disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. 11-510000. In the figure, 101 is a DC power supply, 102 is a positive electrode of the DC power supply 101, 103 is a negative electrode of the DC power supply 101, 104 is a load connected to a conversion circuit, and 105 and 106 are insulated gate bipolar transistors (105 and 106) that perform a switching operation. This is a switch using IGBT). Reference numerals 107 and 108 denote free wheel diodes (FRD) that prevent the terminal voltage of the load 104 from jumping when the switches 105 and 106 are off, and silicon carbide (SiC) diodes are used.
[0003]
Next, the operation will be described. By using the switches 105 and 106 in FIG. 7, one end of the load 104 can be set to a positive or negative voltage of the DC voltage. By changing the opening / closing time of the switches 105 and 106, the voltage applied to the load 104 is varied, and an AC voltage is generated to drive the load 104. The application of the AC voltage to the load 104 is realized by performing pulse width modulation (PWM) in which the switches 105 and 106 are normally turned on / off once in a fixed carrier cycle.
[0004]
When the load 104 is an inductive load, when both of the switches 105 and 106 are turned off at the timing when the current flows through the load 104, the diodes 107 and 108 are turned on and the current continues to flow through the load 104. As the terminal voltage jumps at 104, the terminal voltage becomes equal to or higher than the power supply voltage, so that an overvoltage is applied to the switch element so as not to be destroyed.
[0005]
However, when the switches 105 and 106 are turned off and the current flows through the diodes 107 and 108 and when the switches 105 and 106 are turned on, the diodes 107 and 108 are suddenly reverse-biased from the forward bias. Occur. In this conventional power conversion circuit, since the silicon carbide diodes are used for the diodes 107 and 108, the recovery current generated when the charges accumulated in the diodes 107 and 108 are released at that time can be made smaller than that of the silicon FRD. As a result, the recovery current flowing through the switch element during the ON operation of the switch element is small and the loss can be reduced, and a low-loss power conversion circuit can be obtained. In addition, electromagnetic noise due to a recovery current having a very large current change per time is also reduced as compared with the case where silicon FRD is used.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional power conversion circuit is configured as described above, and uses silicon carbide FRD, which is very expensive compared to silicon FRD, in both the upper and lower stages. Furthermore, although it is high speed and low switch loss, expensive IGBT compared with a junction transistor is used for both upper and lower stages. Since the upper IGBT is a voltage-driven element and has a higher potential than the emitter of the lower IGBT, it is necessary to provide separate upper and lower power supplies for driving, and a power supply circuit for driving is required. In order to provide a power supply circuit, circuit space and cost are increased. Therefore, although the loss and noise are low, the cost of the entire circuit is remarkably high, and the low-capacity inverter circuit and the motor that are required to be low are more expensive than the induction motor. There has been a problem that it is not suitable for the required drive circuit of DCBLM (direct current brushless motor). Since a separate power source is required for driving the upper and lower switches, a mounting area is required, and there is a problem that the power conversion circuit becomes large.
[0007]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and is a low-cost, high-conversion efficiency, small-sized, low-noise motor drive device with low electromagnetic noise, and a blower using the motor drive device. And it aims at obtaining the compressor and the refrigerating air-conditioner using them.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
A motor driving apparatus according to the present invention includes a motor using an inverter circuit in which a plurality of upper and lower arms having switch elements connected in series are connected in parallel to a DC power source, and AC power is output from a series connection point of the switch elements. In the driving device, a PNP-type junction transistor is used as the upper switch element, the emitter of the junction transistor is connected to the positive side of the DC power supply, and silicon carbide is connected to the collector of the junction transistor via a diode that is reverse-biased when the junction transistor is off. The SiC-SBD anode, which is made from the raw material, is connected, the SiC-SBD cathode is connected to the emitter of the junction transistor, only the lower switch element is driven by pulse width modulation, and the MOSFET is used as the lower switch element. Features.
[0011]
Further, the motor drive device according to the present invention uses an inverter circuit in which a plurality of upper and lower arms having switch elements connected in series are connected in parallel to a DC power source, and AC power is output from a series connection point of the switch elements. In the conventional motor drive device, a PNP-type junction transistor is used as the upper switch element, the emitter of the junction transistor is connected to the positive side of the DC power supply, and the collector of the junction transistor is connected via a diode that is reverse-biased when the junction transistor is off. The SiC-SBD anode made of silicon carbide is connected, the SiC-SBD cathode is connected to the emitter of the junction transistor, only the lower switch element is driven by pulse width modulation, and the lower switch element is IGBT. A silicon diode is used for the lower flyhole diode. .
[0012]
The motor driving apparatus according to the present invention is characterized in that the PWM carrier frequency is set to an inaudible frequency.
[0013]
The motor driving apparatus according to the present invention is characterized in that the switch element of the main circuit is driven by one low-voltage DC power source.
[0014]
The motor drive device according to the present invention is characterized by driving a synchronous motor.
[0015]
The blower according to the present invention is characterized in that the motor is driven by the motor driving device according to any one of claims 1 to 7.
[0016]
The compressor according to the present invention is characterized in that the motor is driven by the motor driving device according to any one of claims 1 to 7.
[0017]
The refrigerating and air-conditioning apparatus according to the present invention uses the blower according to claim 8 or the compressor according to claim 9.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Embodiment 1 FIG.
1 to 5 are diagrams showing Embodiment 1, FIG. 1 is a circuit diagram for one phase of a main circuit of a motor drive device, FIG. 2 is a diagram showing a load circuit of the motor drive device and an overall configuration, and FIG. FIG. 4 is a diagram showing the structure of an air conditioner outdoor unit using the blower and its driving device, and FIG. 5 is a diagram of the control means. FIG. 3 is a circuit diagram showing details and one phase of a main circuit.
[0019]
In FIG. 1, 4 is a DC power source, 5 is an inductive load such as a synchronous motor, 21 is a junction transistor using silicon as an upper switch element, 11 is a resistor connected between the base emitters of the junction transistor 21, 22 Is a MOSFET using silicon as a lower switch element, and 33 is a silicon carbide Schottky barrier diode (SiC-SBD) using silicon carbide.
[0020]
In FIG. 1, the positive electrode of the DC power supply 4 is connected to the emitter of the junction transistor 21 and the cathode side of the SiC-SBD 33. The collector of the junction transistor 21 and the anode of the SiC-SBD 33 are connected to the inductive load 5 and the drain of the MOSFET 22. The MOSFET 22 has a parasitic diode in parallel in the same silicon chip. The source of the MOSFET 22 is connected to the negative electrode side of the DC power supply 4.
[0021]
FIG. 2 is a diagram showing a load circuit and an overall configuration of a motor drive device, and a synchronous motor for driving a blower of an air conditioner using a refrigerant circuit is connected as an inductive load. In FIG. 2, reference numerals 21 to 26 denote inverter switches for generating an alternating voltage by switching a direct current voltage, reference numerals 21, 23 and 25 are junction transistors using silicon, and reference numerals 22, 24 and 26 are MOSFETs.
[0022]
Reference numerals 36 to 38 denote resistors connected between the base emitters of the junction transistors 21, 23 and 25. Reference numerals 33 to 35 denote SiC-SBDs in which a current flows from the load to the DC power source side, and when the MOSFETs 22, 24, and 26 are turned off, forward-biased and a regenerative current of a synchronous motor 27 for a blower described later and a reflux current flow. .
[0023]
Reference numerals 30 to 32 denote diodes that are reverse-biased when the junction transistors 21, 23, and 25 are turned off, forward-biased between the collector and the base, and prevent current from flowing through the resistors 36 to 38 between the collector and the base and between the base and the base-emitter.
[0024]
Reference numeral 29 denotes a snubber capacitor that absorbs steep voltage fluctuations between the DC bus PN due to the inductance between the DC power supply device and the load when the junction transistors 21, 23, 25 and MOSFETs 22, 24, 26 are switched.
[0025]
Reference numeral 27 denotes a three-phase synchronous motor that rotates in synchronization with an AC voltage generated in the main circuit of the voltage-type inverter composed of the above-described electronic components during steady operation, and is a synchronous motor for a blower that normally uses DCBLM. . A fan is mechanically connected to the blower synchronous motor 27 to constitute a blower that radiates heat in the refrigeration cycle.
[0026]
Reference numeral 28 denotes motor control means for detecting the phase voltage of the motor during steady operation of the blower synchronous motor 27 and turning on / off the junction transistors 21, 23, 25 and MOSFETs 22, 24, 26 to rotate the DCBLM.
[0027]
FIG. 3 is a timing chart showing the switching operation of the junction transistor and MOSFET of the motor driving device and the blower motor phase voltage. Although details will be described later, in FIGS. 3A to 3L, energizations between timings at which the junction transistors 21, 23, 25 and the MOSFETs 22, 24, 26 switch energization during one cycle of the electric rotation period of the DCBLM of the synchronous motor 27 for blower are shown. Indicates the section.
[0028]
FIG. 4 shows the structure of an outdoor unit of an air conditioner using a blower and its driving device, FIG. 4 (a) is a front view of the outdoor unit, FIG. 4 (b) is a top view of the outdoor unit, and FIG. (C) is a side view of an outdoor unit. In the figure, 54 is a compressor for compressing refrigerant, 55 is a blower, 56 is a heat exchanger, and 57 is a circuit including a power supply device and an inverter device.
[0029]
The circuit 57 including the power supply device and the inverter device operates as an air conditioner using a refrigerant by driving the compressor 54 and the blower 55.
[0030]
A heat exchanger 56 is arranged in the air path by the blower 55 to perform heat exchange. The circuit 57 including the power supply device and the inverter device is also mounted with the blower driving circuit described above. Further, the circuit 57 including the power supply device and the inverter device is mounted with a heat dissipation fin of the switch element and a choke coil as a noise countermeasure component for the electromagnetic noise countermeasure to the power supply line.
[0031]
FIG. 5 is a circuit diagram showing details of the control means and one phase of the main circuit. 5, reference numerals 4, 5, 11, 21, 22, 30, and 33 denote the same components as in FIG. Reference numeral 6 denotes a base resistor that is connected to the base of the junction transistor 21 and flows a bias current. Reference numeral 7 denotes an NPN transistor using silicon for controlling the base current of the junction transistor 21. The collector is connected to the base resistor 6, and the emitter is connected to the negative electrode side of the high-voltage DC power supply 4.
[0032]
A base resistor 8 is connected to the base of the NPN transistor 7 and allows a bias current to flow. Reference numeral 9 denotes a one-chip silicon control IC that operates with a low-voltage power source and is manufactured by a low-voltage silicon process. Reference numeral 10 denotes a 5V low-voltage DC source for driving the control IC 9, the NPN transistor 7 and the MOSFET 22.
[0033]
Next, the operation of the present embodiment will be described. First, the operation on / off state of each switch in FIG. 2 will be described with reference to FIG. In the energization section of FIG. 3A, the junction transistor 25 is always on and the MOSFET 24 performs PWM. By this switch operation, a voltage is applied from the W phase to the V phase of the blower synchronous motor 27 in the energizing section A. During PWM of the MOSFET 24 on the lower side of the V phase in the energizing section A, the MOSFET 24 is repeatedly turned on / off once within a fixed carrier cycle of 50 μsec at which the switching frequency becomes an inaudible frequency of 20 kHz, and is applied according to the ratio of the on time to the off time Control the voltage.
[0034]
The operation when the MOSFET 24 is turned on / off will be described in detail. When the MOSFET 24 is turned on, it flows from the positive electrode of the DC power source 4, the junction transistor 25, the diode 32, the W phase and the V phase of the blower synchronous motor 27 to the negative electrode side of the DC power source 4 through the MOSFET 24.
[0035]
Thereafter, when the MOSFET 24 is turned off, the diode 34 is forward-biased and turned on, and the current passes through the diode 34, passes through the junction transistor 25 and the diode 32, and flows back through the motor to be maintained. At that time, the diode 31 is reverse-biased and no current passing through the collector and base of the junction transistor 23 and the resistor 37 is generated, and no charge is accumulated in the junction transistor 23.
[0036]
Thereafter, when the MOSFET 24 is turned on again, the electric charge accumulated in the forward bias in the diode 34 and the motor current that has continued to flow flow through the MOSFET 24.
[0037]
Since the diode 31 is present and the MOSFET 24 is turned off as described above, no charge is accumulated in the junction transistor 23. Therefore, when the MOSFET 24 is turned on, the junction transistor 23 is not turned on by the accumulated charge. Even if a junction transistor is used, the vertical short-circuit operation due to the accumulated charge of the junction transistor does not occur.
[0038]
In the energization section A, all junction transistors and MOSFETs other than those described above are off, the U phase of the synchronous motor 27 for blower is in a non-energized state, and an induced voltage corresponding to the rotor position appears in the U phase. Since the induced voltage of this phase is generated in synchronization with the position of the rotor, the timing for shifting from the induced voltage to the next energization section B is determined and the synchronous operation is performed.
[0039]
In the energizing section B, the junction transistor 25 is turned off and the junction transistor 21 is turned on with respect to the energizing section A. Thereby, the voltage applied from the W phase to the V phase is switched from the U phase to the V phase, and the magnetic field generated in the blower synchronous motor 27 is rotated. At this time, the MOSFET 24 performs PWM like the section A and controls the voltage applied between the lines. In the energizing section B, the W phase of the blower synchronous motor 27 is in a non-energized state, and an induced voltage corresponding to the position of the rotor appears in the W phase. Based on the information on the induced voltage of this phase, the timing for shifting to the next energizing section C is determined in synchronization with the position of the rotor.
[0040]
In the energizing section D , the MOSFET 24 is turned off for the energizing section B, and the MOSFET 26 is PWMed. Thereby, the voltage applied from the U phase to the V phase is switched from the U phase to the W phase, and the magnetic field generated in the blower synchronous motor 27 is rotated.
[0041]
The same operation is repeated, the applied voltage is switched in synchronization with the motor, a rotating magnetic field is generated, and the motor is operated.
[0042]
Next, the driving circuit and the operation of the MOSFET and the junction transistor will be described with reference to FIG. The source of the lower MOSFET 22 has the same potential as the ground potential of the control IC 9 and is directly driven using the control IC 9 operating at 5 V for voltage driving.
[0043]
Further, since the junction transistor 21 is a PNP transistor, it is turned on / off by driving the base with the high breakdown voltage NPN transistor 7. At this time, the emitter of the NPN transistor 7 has the same potential as the reference potential of the control IC 9 and is directly base driven by the control IC 9. Thus, the junction transistor and MOSFET of the main element can be driven by one low-voltage DC power supply 10.
[0044]
Since the motor is driven by such an operation, each upper junction transistor switches only once during one rotation of the electric cycle of the motor, and almost no switch loss occurs. The electric cycle of the motor is at most several tens to several hundreds Hz in an air conditioning blower. Also, the lower MOSFET frequently turns on / off because it performs PWM operation at an inaudible frequency of 20 kHz. However, since the upper FRD is a silicon carbide Schottky diode that has significantly less accumulated charge than a silicon diode, the MOSFET caused by accumulated charge. The on-loss of the motor is remarkably small, and the motor can be driven with almost no loss. Further, there is almost no electromagnetic noise generated when the stored charge flows steeply in the MOSFET.
[0045]
Moreover, the upper transistor is an inexpensive junction transistor in the configuration of the main circuit, and the lower side is originally a MOSFET having a FRD as a parasitic, so that only one high-performance but expensive silicon carbide FRD is used per phase. Since the low loss and low noise driving as described above can be realized, a motor driving device with extremely low cost can be obtained.
[0046]
Further, since the switch element of the main circuit can be driven by a single power source of the low-voltage DC power source 10, a driving device can be realized at low cost and in a small space.
[0047]
The above effect is very suitable for a DCBLM driving device for an air conditioner that requires low loss and low noise and low power capacity, low cost, and downsizing.
[0048]
Further, the present invention is particularly suitable for a DCBLM driving device incorporating a driving circuit in which the driving circuit is incorporated in a limited space in the motor.
[0049]
Embodiment 2. FIG.
FIG. 6 is a diagram showing the second embodiment, and is a circuit diagram for one phase of the main circuit of the DCBLM driving device. In the figure, 21 is a junction transistor using silicon as an upper switch element, 11 is a resistor connected between the base emitters of the junction transistor 21, 60 is a silicon insulated gate bipolar transistor (IGBT) as a lower switch element, 61 is a diode using silicon, 33 is a SiC-SBD using silicon carbide, 4 is a DC power supply, and 5 is a synchronous motor of an inductive load such as a synchronous motor.
[0050]
In FIG. 6, the positive electrode of the DC power supply 4 is connected to the emitter of the junction transistor 21 and the cathode side of the SiC-SBD 33. The collector of the junction transistor 21 and the anode of the SiC-SBD 33 are connected to the inductive load 5 and the drain of the IGBT 60. The IGBT 60 and the diode 61 are connected in parallel. The emitter of the IGBT 60 is connected to the negative electrode side of the DC power supply 4.
[0051]
In the present embodiment, the lower switch element and FRD of the first embodiment are formed as silicon diodes separate from the IGBT, but the same effect as in the first embodiment can be obtained although the number of chips is increased by one.
[0052]
The control means of FIG. 5 shown in the first embodiment can also be applied to the present embodiment.
[0053]
Embodiment 3 FIG.
In the first embodiment, a three-phase synchronous motor has been described as an example, but the same effect can be obtained even when a single-phase or four-phase or more motor is used. In addition, the effect is higher as the motor with a larger number of phases is used.
[0054]
In the above-described embodiment, the synchronous motor is described as an example of the motor, but the motor is not limited to the synchronous motor. An induction motor may be used.
[0055]
In the above-described embodiment, only the lower switch element is PWM driven. However, the upper and lower switch elements may be PWM driven. Even in this case, low loss and low noise driving can be realized.
[0056]
By mounting the motor drive device of the present invention on a blower, a small and inexpensive blower with low electromagnetic noise can be obtained by combining a motor drive device with high efficiency, small size and low electromagnetic noise, and a high efficiency motor. .
[0057]
By mounting the motor drive device of the present invention on a compressor, a high-efficiency, small-size, low-noise motor drive device combined with a high-efficiency motor can be combined with a high-efficiency, small-size, low-cost electromagnetic noise A small compressor is obtained.
[0058]
By using a blower or a compressor equipped with the motor drive device of the present invention for a refrigeration air conditioner, a highly efficient, small and inexpensive refrigeration air conditioner with low electromagnetic noise can be obtained.
[0059]
【The invention's effect】
The motor driving apparatus according to the present invention uses a PNP-type junction transistor as an upper switch element, connects the emitter of the junction transistor to the positive side of the DC power supply, and is reverse-biased at the collector of the junction transistor when the junction transistor is off the silicon carbide via its anode connected to SiC-SBD as a raw material, to connect the cathode of the SiC-SBD to the emitter of the junction transistor, and a pulse width modulation driving only the lower side switching element, MOSFET to lower switch element As a result, the motor drive device with extremely high efficiency, small size, and low cost and low electromagnetic noise can be obtained. Even if a junction transistor is used as the upper switch element, a diode that is reverse-biased when the junction transistor is turned off is provided, so that a vertical short-circuit operation due to the accumulated charge of the junction transistor does not occur.
[0062]
Further, the motor drive device according to the present invention uses an inverter circuit in which a plurality of upper and lower arms having switch elements connected in series are connected in parallel to a DC power source, and AC power is output from a series connection point of the switch elements. In the conventional motor drive device, a PNP-type junction transistor is used as the upper switch element, the emitter of the junction transistor is connected to the positive side of the DC power supply, and the collector of the junction transistor is connected via a diode that is reverse-biased when the junction transistor is off. The SiC-SBD anode made of silicon carbide is connected, the SiC-SBD cathode is connected to the emitter of the junction transistor, only the lower switch element is driven by pulse width modulation, and the lower switch element is IGBT. By using a silicon diode for the lower flyhole diode, At the rate, compact, inexpensive, small motor drive of the electromagnetic noise can be obtained. Even if a junction transistor is used as the upper switch element, a diode that is reverse-biased when the junction transistor is turned off is provided, so that a vertical short-circuit operation due to the accumulated charge of the junction transistor does not occur.
[0063]
In the motor drive device according to the present invention, the noise of the motor drive device can be reduced by setting the PWM carrier frequency to an inaudible frequency.
[0064]
In addition, the motor drive device according to the present invention can reduce the cost and space of the motor drive device by driving the switch elements of the main circuit with one low-voltage DC power supply.
[0065]
In addition, the motor drive device according to the present invention can be further improved in efficiency by driving the synchronous motor and combining it with the synchronous motor having a small loss.
[0066]
The blower according to the present invention is driven by the motor driving device according to any one of claims 1 to 7, whereby a highly efficient, small and inexpensive blower with low electromagnetic noise is obtained.
[0067]
The compressor according to the present invention is driven by the motor drive device according to any one of claims 1 to 7, whereby a highly efficient, small and inexpensive compressor with low electromagnetic noise can be obtained.
[0068]
The refrigeration air conditioner according to the present invention uses the blower according to claim 8 or the compressor according to claim 9 to obtain a highly efficient, small and inexpensive refrigeration air conditioner with low electromagnetic noise. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a first embodiment and is a circuit diagram for one phase of a main circuit of a motor drive device.
FIG. 2 is a diagram illustrating the first embodiment, and is a diagram illustrating a load circuit and an overall configuration of the motor drive device;
FIG. 3 is a diagram illustrating the first embodiment, and is a timing diagram illustrating a switch operation and a blower motor phase voltage of a transistor and a MOSFET of a motor driving device;
FIG. 4 is a diagram illustrating the first embodiment and is a diagram illustrating a structure of an outdoor unit of an air conditioner using a blower and a driving device thereof.
FIG. 5 is a diagram showing the first embodiment, and is a circuit diagram showing details of control means and one phase of a main circuit.
FIG. 6 is a diagram illustrating the second embodiment, and is a circuit diagram for one phase of a main circuit of a motor drive device.
FIG. 7 is a circuit diagram for one phase of a conventional power conversion circuit.
[Explanation of symbols]
4 DC power supply, 5 inductive load, 6 base resistance, 7 NPN junction transistor, 8 resistance, 9 control IC, 10 low voltage DC power supply, 11 resistance, 21, 23, 25 junction transistor, 22, 24, 26 MOSFET, 27 blower Synchronous motor, 28 control means, 29 capacitor, 30, 31, 32 diode, 30 diode, 33, 34, 35 SiC-SBD, SiC diode, 54 compressor, 55 blower, 56 heat exchanger, 57 power supply and inverter Circuit including device, 60 IGBT, 61 FRD.

Claims

スイッチ素子を直列に接続した上下アームを直流電源に対して複数個並列に接続し、前記スイッチ素子の直列接続点から交流電力を出力するインバータ回路を用いたモータ駆動装置において、
上側スイッチ素子にＰＮＰ形の接合トランジスタを用い、前記接合トランジスタのエミッタを前記直流電源の正極側に接続し、前記接合トランジスタのコレクタに該接合トランジスタがオフ時に逆バイアスされるダイオードを介して炭化シリコンを原料とするショットキーバリアダイオード（以下、ＳｉＣ−ＳＢＤ）のアノードを接続し、前記接合トランジスタのエミッタに前記ＳｉＣ−ＳＢＤのカソードを接続し、下側スイッチ素子のみをパルス幅変調（ＰＷＭ）駆動し、下側スイッチ素子にＭＯＳＦＥＴ（ metal oxide semiconductor field effect transistor ）を用いたことを特徴とするモータ駆動装置。 In a motor drive device using an inverter circuit that connects a plurality of upper and lower arms with switch elements connected in series to a DC power supply in parallel, and outputs AC power from a series connection point of the switch elements,
A PNP-type junction transistor is used for the upper switch element, the emitter of the junction transistor is connected to the positive side of the DC power supply, and silicon carbide is connected to the collector of the junction transistor via a diode that is reverse-biased when the junction transistor is off. Is connected to the anode of a Schottky barrier diode (hereinafter referred to as SiC-SBD), the emitter of the junction transistor is connected to the cathode of the SiC-SBD, and only the lower switch element is driven by pulse width modulation (PWM). And a motor driving device using a MOSFET ( metal oxide semiconductor field effect transistor ) as a lower switch element .

スイッチ素子を直列に接続した上下アームを直流電源に対して複数個並列に接続し、前記スイッチ素子の直列接続点から交流電力を出力するインバータ回路を用いたモータ駆動装置において、
上側スイッチ素子にＰＮＰ形の接合トランジスタを用い、前記接合トランジスタのエミッタを前記直流電源の正極側に接続し、前記接合トランジスタのコレクタに該接合トランジスタがオフ時に逆バイアスされるダイオードを介して炭化シリコンを原料とするＳｉＣ−ＳＢＤのアノードを接続し、前記接合トランジスタのエミッタに前記ＳｉＣ−ＳＢＤのカソードを接続し、下側スイッチ素子のみをパルス幅変調駆動し、下側スイッチ素子にＩＧＢＴを用い、下側フライホールダイオードにシリコンダイオード用いたことを特徴とするモータ駆動装置。 In a motor drive device using an inverter circuit that connects a plurality of upper and lower arms with switch elements connected in series to a DC power supply in parallel, and outputs AC power from a series connection point of the switch elements,
A PNP-type junction transistor is used for the upper switch element, the emitter of the junction transistor is connected to the positive side of the DC power supply, and silicon carbide is connected to the collector of the junction transistor via a diode that is reverse-biased when the junction transistor is off. The SiC-SBD anode is used as the raw material, the SiC-SBD cathode is connected to the emitter of the junction transistor, only the lower switch element is pulse-width modulated, and the lower switch element is IGBT. A motor drive device using a silicon diode as a lower flyhole diode.

ＰＷＭのキャリア周波数を非可聴周波数とすることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のモータ駆動装置。 3. The motor driving apparatus according to claim 1, wherein the PWM carrier frequency is an inaudible frequency.

主回路のスイッチ素子の駆動を一つの低圧直流電源で行うことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のモータ駆動装置。 3. The motor driving apparatus according to claim 1, wherein the switching element of the main circuit is driven by one low-voltage DC power source.

同期電動機を駆動することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のモータ駆動装置。The motor drive device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that to drive the synchronous motor.

請求項１乃至５の何れかに記載のモータ駆動装置によりモータが駆動されることを特徴とする送風機。Blower, characterized in that the motor is driven by a motor driving device according to any one of claims 1 to 5.

請求項１乃至５の何れかに記載のモータ駆動装置によりモータが駆動されることを特徴とする圧縮機。A compressor, wherein the motor is driven by the motor driving device according to any one of claims 1 to 5 .

請求項６に記載の送風機、又は請求項７記載の圧縮機を用いたことを特徴とする冷凍空調装置。A refrigeration air conditioner using the blower according to claim 6 or the compressor according to claim 7 .