JP6143566B2 - 電力変換装置及びこれを用いた空気調和装置 - Google Patents
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Description
以下、図面を参照しながら本発明の電力変換装置及びこれを用いた空気調和装置の実施形態について説明する。図1は本発明の電力変換装置及びこれを用いた空気調和装置の好ましい実施形態を示す回路図であり、図1を参照して電力変換装置1及び空気調和装置100について説明する。電力変換装置1は、三相交流電源6から供給される電力を変換し、空気調和装置100における圧縮機2のモータ(負荷)を回転駆動させるものである。また、空気調和装置100は、圧縮機2、凝縮器3、絞り手段4、蒸発器5を冷媒配管で接続した冷媒回路を構成している。
図5は、本発明の実施形態2における電力変換装置の構成を示すブロック図、図6は図5の電力変換装置における変圧制御手段の一例を示すブロック図であり、図5及び図6を参照して電力変換装置101について説明する。なお、図5及び図6の電力変換装置101において図1及び図2の電力変換装置1と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図5及び図6の電力変換装置101が図2の電力変換装置1と異なる点は、よりリアクトルの異常(磁気飽和)を精度良く検知するためにリアクトル温度TLを検出するリアクトル温度検出部54を備え、検出したリアクトル温度TLにより電流しきい値ILrefを変化させる点である。
図8は、本発明の実施形態3における電力変換装置の構成を示すブロック図であり、図8を参照して電力変換装置について説明する。なお、図8において図6と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図8の電力変換装置が図6の電力変換装置と異なる点は、異常判定手段73によりリアクトル21の磁気飽和を事前に検知した場合において、インバータ制御手段60(図1)のインバータ回路40を駆動する駆動信号のインバータ周波数(運転周波数)を低下させるインバータ周波数抑制手段271が設けられている点である。これにより、入力電力が低下し、結果としてリアクトル21に流れる電流を抑制することができ、磁気飽和のリスクを低減することが可能となる。
図10は、本発明の実施形態4における空気調和装置及び電力変換装置の構成を示すブロック図であり、図10を参照して空気調和装置及び電力変換装置について説明する。なお、図10において図5及び図6の空気調和装置と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図10の空気調和装置が図5及び図6の空気調和装置と異なる点は、異常判定手段73によりリアクトル21の磁気飽和を検知した場合に、リアクトル電流ILを低下させるために、圧縮機2の運転能力(高圧圧力)を調整して入力電力を抑制する高圧抑制手段371を有している点である。
図11は本発明の実施形態5における空気調和装置及び電力変換装置の構成を示すブロック図であり、図11を参照して空気調和装置及び電力変換装置について説明する。なお、図11の空気調和装置において図5及び図6の空気調和装置と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図11に示すように、本実施形態5における空気調和装置は、上記実施形態2の構成(図5及び図6)に加え、凝縮器もしくは蒸発器となる室外機側の熱交換器に送風するとともにリアクトル21に送風する送風機3aと、異常判定手段73においてリアクトル21に異常が生じる可能性があると判定された場合、リアクトル21を冷却するように送風機3aの回転数を調整するファン制御手段471とを有している。
Claims (10)
- 交流電源から供給された交流電圧を整流する整流器と、
リアクトルとスイッチング素子と逆流防止素子とを有し、前記整流器からの出力電圧を変圧する変圧回路と、
前記変圧回路からの出力を平滑する平滑コンデンサと、
前記平滑コンデンサにより平滑化された直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路と、
前記変圧回路の前記リアクトルに流れるリアクトル電流を検出するリアクトル電流検出部と、
前記リアクトル電流検出部により検出された前記リアクトル電流に基づいて、前記変圧回路の前記スイッチング素子を駆動するためのスイッチング信号のオン期間を制御し、前記変圧回路の動作を制御する変圧制御手段と
を備え、
前記変圧制御手段は、
前記リアクトル電流の所定期間における電流変化量から前記リアクトルのインダクタンス成分を推定するインダクタンス推定手段と、
前記インダクタンス推定手段において推定されたインダクタンス成分がしきい値以下であり、前記リアクトル電流が予め設定された電流しきい値より大きい場合、前記リアクトルに異常が生じる可能性があると判定する異常判定手段と、
前記異常判定手段において前記リアクトルに異常が生じる可能性があると判定した場合、前記リアクトル電流が抑制されるようにスイッチング信号のオン期間を調整するスイッチング信号制御手段と
を有することを特徴とする電力変換装置。 - 前記スイッチング信号制御手段は、制御周期毎にスイッチング信号のオン期間を記憶する機能を有しており、前記異常判定手段において前記リアクトルに異常が生じる可能性があると判定した場合、記憶した複数のオン期間のうち最も短いオン期間からなるスイッチング信号を出力して前記リアクトル電流を抑制するものであることを特徴とする請求項1記載の電力変換装置。
- 前記リアクトルの温度をリアクトル温度として検出するリアクトル温度検出部をさらに備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の電力変換装置。
- 前記異常判定手段は、前記リアクトル温度毎に前記電流しきい値が設定されたしきい値テーブルを有するものであり、前記リアクトル温度検出部により検出された前記リアクトル温度と前記しきい値テーブルとを用いて前記電流しきい値を設定するものであることを特徴とする請求項3に記載の電力変換装置。
- 前記異常判定手段において前記リアクトルに異常が生じる可能性があると判定された場合、前記インバータ回路の駆動周波数を抑制するインバータ周波数抑制手段をさらに備えたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の電力変換装置。
- 前記スイッチング素子および/または前記逆流防止素子は、ワイドバンドギャップ半導体によって形成されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の電力変換装置。
- 前記ワイドバンドギャップ半導体は、炭化珪素、窒化ガリウム系材料またはダイヤモンドであることを特徴とする請求項6に記載の電力変換装置。
- 圧縮機、凝縮器、絞り手段及び蒸発器を有し、冷媒を循環させる冷媒回路を備えた空気調和装置であって、
前記圧縮機は、請求項1〜7のいずれか1項に記載の電力変換装置により回転駆動されるモータを有することを特徴とする空気調和装置。 - 前記異常判定手段において前記リアクトルに異常が生じる可能性があると判定された場合、前記圧縮機の運転能力を抑制する高圧抑制手段をさらに備えたことを特徴とする請求項8に記載の空気調和装置。
- 前記凝縮器もしくは前記蒸発器となる熱交換器に送風するとともに前記リアクトルに送風する送風機と、
前記異常判定手段において前記リアクトルに異常が生じる可能性があると判定された場合、前記リアクトルが冷却されるように前記送風機の回転数を調整するファン制御手段と
をさらに備えたことを特徴とする請求項8または9に記載の空気調和装置。
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