KR101961575B1 - 전동기 구동 장치 및 공기 조화기 - Google Patents

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Abstract

직류 전류를 3상 교류 전류로 변환하여 3상 모터인 모터(8)를 구동하는 전동기 구동 장치(100)로서, 모터(8)의 상수와 동수의 인버터 모듈(5, 6, 7)과, 인버터 모듈(5, 6, 7)을 PWM 구동하기 위한 PWM 신호를 생성하는 제어부(9)를 구비하고, 인버터 모듈(5, 6, 7)은, 2개의 스위칭 소자가 직렬로 접속된 스위칭 소자쌍을 복수 구비하고, 상기 복수의 스위칭 소자쌍은 병렬로 접속되는 것을 특징으로 한다.

Description

전동기 구동 장치 및 공기 조화기{MOTOR DRIVE DEVICE AND AIR CONDITIONER}
본 발명은, 스위칭 소자를 구비하는 전동기 구동 장치 및 공기 조화기에 관한 것이다.
스위칭 소자를 사용하여 PWM(Pulse Width Modulation) 제어에 의해 전동기를 구동하는 기술이 알려져 있다. 특허 문헌 1에는, PWM 제어의 한 예가 개시되어 있다.
스위칭 소자를 칩으로서 실장하는 경우, 칩 면적을 크게 하면 수율이 악화한다. 칩 면적을 작게 하면, 웨이퍼로부터 취출할 때의 수율을 향상시킬 수 있기 때문에, 저가격화를 실현할 수 있다.
특허 문헌 1 : 일본국 특허 제4675902호 공보
종래의 기술에 의하면, 스위칭 소자가 칩으로서 실장되는 경우, 칩 면적을 작게 하면, 저가격화를 실현할 수 있다. 그렇지만, 칩 면적을 작게 하면 전류 용량이 저하된다. 이 때문에, 스위칭 소자를 사용한 전동기 구동 장치에서, 저가격화와 대전류화를 양립시키기가 어렵다는 문제가 있다.
본 발명은, 상기를 감안하여 이루어진 것으로, 저가격화와 대전류화를 양립시킬 수 있는 전동기 구동 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하고, 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 전동기를 구동하는 전동기 구동 장치로서, 전동기의 상수(相數)와 동수(同數)의 인버터 모듈과, 상기 인버터 모듈을 PWM 구동하기 위한 PWM 신호를 생성하는 제어부를 구비하고, 상기 인버터 모듈은, 2개의 스위칭 소자가 직렬로 접속된 스위칭 소자쌍(素子對)을 복수 구비하고, 복수의 상기 스위칭 소자쌍은 병렬로 접속된다.
본 발명에 관한 전동기 구동 장치는, 저가격화와 대전류화를 양립시킬 수 있다는 효과를 이룬다.
도 1은 실시의 형태 1에 관한 전동기 구동 장치의 구성례를 도시하는 도면.
도 2는 실시의 형태 1의 펄스폭을 증감한 후의 스위칭 소자를 구동하기 위한 PWM 신호의 한 예를 도시하는 도면.
도 3은 실시의 형태 1의 3개의 스위칭 소자의 펄스폭을 조정하는 경우에, 펄스폭을 증감한 후의 스위칭 소자를 구동하기 위한 PWM 신호의 한 예를 도시하는 도면.
도 4는 실시의 형태 2의 전류 계측부의 배치례를 도시하는 도면.
도 5는 실시의 형태 3의 전류 계측부의 배치례를 도시하는 도면.
도 6은 실시의 형태 4의 방열부의 배치례를 도시하는 도면.
도 7은 실시의 형태 5의 공기 조화기의 구성례를 도시하는 도면.
이하에, 본 발명의 실시의 형태에 관한 전동기 구동 장치 및 공기 조화기를 도면에 의거하여 상세히 설명한다. 또한, 이 실시의 형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
실시의 형태 1.
도 1은, 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 전동기 구동 장치의 구성례를 도시하는 도면이다. 도 1에 도시하는 바와 같이 본 실시의 형태의 전동기 구동 장치(100)는, 교류 전원(1)으로부터 입력되는 교류 전류를 직류 전류로 정류하는 정류기(2)와, 리액터(3)와, 콘덴서(4)와, 콘덴서(4)의 양단 전압을 검출하는 전압 검출부(11)와, 직류 전류를 3상 교류 전류로 변환하여 3상 모터인 모터(8) 즉 전동기를 구동하는 인버터부(101)와, 인버터부(101)를 제어하기 위한 PWM 신호를 생성하는 제어부(9)와, 전류 계측부(21∼38)와, 구동 제어부(39)를 구비한다. 인버터부(101)와 모터(8)의 사이에는, 모터 전류를 계측하는 전류 계측부(10a, 10b)가 마련되어 있다.
본 실시의 형태의 전동기 구동 장치(100)는, 공기 조화기, 냉동기, 세탁 건조기, 냉장고, 제습기, 히트 펌프식 급탕기, 쇼우케이스, 청소기, 팬 모터, 환기팬, 손 건조기, 유도가열 전자조리기라는 기기에 있어서, 모터를 구동하는 장치로서 이용할 수 있다.
인버터부(101)는, U상에 대응하는 인버터 모듈(5)과, V상에 대응하는 인버터 모듈(6)과, W상에 대응하는 인버터 모듈(7)을 구비한다. 인버터 모듈(5, 6, 7)은, 각각이 스위칭 소자(5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f)를 구비한다. 스위칭 소자(5a, 5c, 5e)는 상(上)암을 구성하고, 스위칭 소자(5b, 5d, 5f)는 하(下)암을 구성한다. 본 실시의 형태에서는, 스위칭 소자(5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f)의 개개의 전류 용량이 작은 경우에도, 도 1과 같이, 상(相)마다 스위칭 소자를 병렬화함에 의해 대전류 용량을 실현할 수 있다. 인버터 모듈(6, 7)의 구성은, 인버터 모듈(5)과 마찬가지이다. 또한, 간략화를 위해, 도 1에서는, 인버터 모듈(6, 7) 내의 부호를 생략하고 있다.
전류 계측부(21, 22, 23)는, 인버터 모듈(5)의 하암의 스위칭 소자(5b, 5d, 5f)를 흐르는 전류를 계측하고, 전류 계측부(24, 25, 26)는, 인버터 모듈(6)의 하암의 스위칭 소자(5b, 5d, 5f)를 흐르는 전류를 계측하고, 전류 계측부(27, 28, 29)는, 인버터 모듈(7)의 하암의 스위칭 소자(5b, 5d, 5f)를 흐르는 전류를 계측한다. 전류 계측부(30, 31, 32)는, 인버터 모듈(5)의 상암의 스위칭 소자(5a, 5c, 5e)를 흐르는 전류를 계측하고, 전류 계측부(33, 34, 35)는, 인버터 모듈(6)의 상암의 스위칭 소자(5a, 5c, 5e)를 흐르는 전류를 계측하고, 전류 계측부(36, 37, 38)는, 인버터 모듈(7)의 상암의 스위칭 소자(5a, 5c, 5e)를 흐르는 전류를 계측한다.
제어부(9)는, 전압 검출부(11)에 의해 검출된 전압과 전류 계측부(10a, 10b)에 의해 계측된 모터 전류에 의거하여 인버터부(101)를 제어한다. 구체적으로는, 상 및 암마다의 스위칭 소자의 온 오프 상태를 제어하기 위한 PWM 신호(Up, Vp, Wp, Un, Vn, Wn)를 생성하여 인버터부(101)에 출력한다. Up, Vp, Wp는, U, V, W상의 상암의 스위칭 소자의 온 오프 상태를 제어하기 위한 PWM 신호이고, Un, Vn, Wn는, U, V, W상의 하암의 스위칭 소자의 온 오프 상태를 제어하기 위한 PWM 신호이다. PWM 신호는, 온 즉 폐(閉)를 나타내는 High와, 오프 즉 개(開)를 나타내는 Low의 어느 하나의 값을 취하는 펄스상(狀)의 신호이다. 펄스 즉 온이 연속하는 기간의 폭을 펄스폭(幅)이라고 부른다. 제어부(9)는, 동일 상(相)의 동일 암이 3개의 스위칭 소자로 구성되기 때문에, 3개의 스위칭 소자가 온이 되었을 때에 흐르는 전류에 의거하여 펄스폭을 결정한다. 즉 3개의 스위칭 소자를 큰 전류 용량의 하나의 스위칭 소자라고 간주하여 PWM 신호를 생성한다.
구동 제어부(39)는, 상마다 즉 인버터 모듈(5, 6, 7)마다, 제어부(9)에 의해 생성된 PWM 신호에 의거하여 스위칭 소자(5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f)를 PWM 구동하기 위한 PWM 신호를 생성한다. 구체적으로는, 구동 제어부(39)는, Up, Un을 각각 3개로 복제(複製)하고, 복제한 신호를 U상에 대응하는 인버터 모듈(5)에 출력한다. 또한, 구동 제어부(39)는, Vp, Vn을 각각 3개로 복제하고, 복제한 신호를 V상에 대응하는 인버터 모듈(6)에 출력한다. 구동 제어부(39)는, Wp, Wn을 각각 3개로 복제하고, 복제한 신호를 W상에 대응하는 인버터 모듈(7)에 출력한다. 또한, 구동 제어부(39)는, 인버터 모듈(5, 6, 7) 내의 전류 언밸런스를 억제하는 경우에는, 복제한 신호에 대해 후술하는 펄스폭의 조정을 행하여, 펄스폭의 조정 후의 신호를 인버터 모듈(5, 6, 7)에 출력한다.
스위칭 소자로서는, 어떠한 소자를 사용하여도 좋지만, GaN(질화갈륨), SiC(실리콘카바이드 : 탄화규소), 다이아몬드 등의 와이드 밴드 갭 반도체를 이용할 수 있다. 와이드 밴드 갭 반도체를 이용함으로써 내전압성이 높고, 허용 전류 밀도도 높아지기 때문에, 모듈의 소형화가 가능해진다. 와이드 밴드 갭 반도체는, 내열성도 높기 때문에, 방열부의 방열 핀의 소형화도 가능해진다.
여기서, 비교례로서 3상 모터를 구동하는 일반적인 인버터에 관해 설명한다. 일반적으로, 인버터를 이용하여 3상 모터를 구동하는 경우, 인버터는, 상마다, 직렬로 접속된 상암의 하나의 스위칭 소자와 하암의 하나의 스위칭 소자로 구성되는 스위칭 소자쌍을 구비한다. 따라서 비교례의 인버터는, 3상분으로서는 합계 3쌍 즉 6개의 스위칭 소자를 구비한다. 한편, 스위칭 소자를 칩으로서 실장하는 경우, 칩 면적을 크게 하면 수율이 악화한다. 칩 면적을 작게 하면, 웨이퍼로부터 취출할 때의 수율을 향상시킬 수 있다. 특히, 스위칭 소자로서 SiC를 이용하는 경우에는, 웨이퍼가 고가이기 때문에, 저가격화를 위해서는 칩 면적을 작게 하는 것이 바람직하다. 가정용의 공기 조화기에 사용되는 경우와 같이, 전류 용량이 작아도 좋은 경우에는, 칩 면적이 작은 6개의 스위칭 소자로 3상을 제어하는 인버터 모듈을 이용함으로써 저가격화를 실현할 수 있다.
그렇지만, 칩 면적을 작게 하면 전류 용량이 작아진다. 이 때문에, 비교례의 인버터 모듈, 즉 6개의 스위칭 소자로 3상 모터를 구동하는 인버터 모듈에서는, 저가격화와 대전류화의 양립이 어렵다. 이에 대해, 본 실시의 형태에서는, 전류 용량이 작은 스위칭 소자를 병렬로 이용함에 의해, 저가격화와 대전류화의 양쪽을 실현할 수 있다. 또한, 도 1에 도시하는 바와 같이, 비교례에서 나타낸 6개의 스위칭 소자로 구성되는 3상용의 하나의 인버터 모듈과, 본 실시의 형태의 6개의 스위칭 소자로 구성되는 인버터 모듈(5, 6, 7)에서 기본적인 부분을 공통화할 수 있다. 이 때문에, 인버터 모듈(5, 6, 7)로서, 6개의 스위칭 소자로 구성되는 3상용의 하나의 인버터 모듈을 그대로, 또는 간이한 변경에 의해 이용할 수 있다. 환언하면, 3상용의 하나의 인버터 모듈과 도 1에 도시하는 인버터 모듈(5, 6, 7)을 동일 또는 유사한 모듈로서 제조할 수 있다. 따라서 대전류 용량용의 인버터 모듈(5, 6, 7)을 염가로 제조할 수 있다. 한 예를 들면, 가정용의 공기 조화기에는 6개의 스위칭 소자로 구성되는 3상용의 하나의 모듈을 이용하고, 업무용의 공기 조화기에는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 3개의 모듈을 구비하는 인버터부(101)를 이용할 수 있다. 이하, 본 실시의 형태의 인버터부(101)와 구별하기 위해, 비교례와 같이 상당(相當) 1쌍의 스위칭 소자를 사용하는 인버터를 단일쌍(單一對) 인버터라고 부르고, 3상분의 스위칭 소자 즉 3쌍의 스위칭 소자를 하나의 모듈로서 실장한 모듈을 단일(單一) 인버터 모듈이라고 부른다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 인버터 모듈(5)은, 3쌍의 스위칭 소자를 구비한다. 단일쌍 인버터에서는, 동일상의 상암의 스위칭 소자는 하나이고, 동일상의 하암의 스위칭 소자는 하나이다. 이에 대해, 본 실시의 형태에서는, 동일상의 상암의 스위칭 소자는 3개이고, 동일상의 하암의 스위칭 소자는 3개이다. 따라서 실장된 스위칭 소자의 전류 용량을 Am라고 하면, 3개의 스위칭 소자가 병렬로 접속되는 인버터 모듈의 전류 용량은 이상적으로는 3×Am이 된다.
또한, 도 1에서는, 제어부(9)에 의해 생성된 PWM 신호에 의거하여 스위칭 소자(5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f)를 PWM 구동하기 위한 개별의 PWM 신호를 생성하는 기능을 구동 제어부(39)가 갖는 예를 나타냈지만, 제어부(9)가 개별의 PWM 신호를 생성하는 기능을 갖고 있어도 좋다. 또한, 인버터 모듈(5, 6, 7)의 내부에 개별의 PWM 신호를 생성하는 기능을 갖는 구동 제어부를 마련하여도 좋다. 또한, 인버터 모듈(5, 6, 7)의 내부에 개별의 PWM 신호를 생성하는 기능을 갖는 구동 제어부를 마련하여 전류 언밸런스를 억제하는 펄스폭의 조정을 행하는 경우는, 전류 계측부(21∼38)에 의해 계측한 전류치를 대응하는 인버터 모듈(5, 6, 7)에 입력하거나, 또는 전류 계측부(21∼38)를 대응하는 인버터 모듈(5, 6, 7)의 내부에 구비한다. 인버터 모듈(5, 6, 7)의 내부에 구동 제어부를 구비하면, 기판 면적을 삭감할 수 있다.
본 실시의 형태에서는, 동일상의 동일 암의 3개의 스위칭 소자가, 단일 인버터 모듈의 하나의 스위칭 소자와 같은 동작을 실시한다. 즉, 동일상의 동일 암의 3개의 스위칭 소자는, 동일한 동작을 실시한다. 따라서 동일상의 동일 암의 3개의 스위칭 소자에 흐르는 전류는, 개략 같다. 그렇지만, 실제로는 온도 등의 조건의 차에 의해, 동일상의 동일 암의 3개의 스위칭 소자가 같은 동작을 행하고 있다고 하여도, 3개의 스위칭 소자에 흐르는 전류에는 차이가 생긴다. 즉, 동일상의 동일 암의 3개의 스위칭 소자에 전류 언밸런스가 생긴다.
특히, SiC에 의해 형성된 스위칭 소자와 같이, 전류가 흘러서 온도가 상승하면 온 저항이 저하되어 더욱 전류가 흐르기 쉬워지는 특성 즉 온도 부특성(負特性)을 갖는 스위칭 소자를 사용하는 경우, 전류 언밸런스가 생기면, 전류가 많이 흐르고 있는 소자의 온도가 상승하여 다시 보다 많은 전류가 흐르게 되어 버린다. SiC에 의해 형성된 스위칭 소자 이외에도, Si로 형성된 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)라는 온도 부특성을 갖는 스위칭 소자를 사용하는 경우도 마찬가지이다. 전류 언밸런스가 생긴 경우에도 각 스위칭 소자가 전류 용량을 초과하지 않도록 하기 위해서는, 인버터 모듈 전체의 전류 용량을, 상술한 이상적(理想的)인 3×Am로부터 마진을 줄인(減じた) 값으로서 설정하여 둘 필요가 있다. 그렇지만, 인버터 모듈의 전류 용량을 크게 하기 위해서는, 상기한 마진의 값은 작은 쪽이 바람직하다. 이 때문에, 본 실시의 형태에서는, 전류 언밸런스를 억제하기 위해, 스위칭 소자의 전류를 계측하고, 전류에 의거하여 펄스폭을 제어한다. 또한, 온도 부특성을 갖지 않는 스위칭 소자를 사용하는 경우에, 본 실시의 형태의 스위칭 소자의 전류에 의거한 펄스폭의 제어를 행하여도 좋다.
다음에, 펄스폭의 조정의 예로서, U상의 하암의 스위칭 소자(5b, 5d, 5f)의 펄스폭의 조정에 관해 설명한다. 구동 제어부(39)는, 스위칭 소자(5b, 5d, 5f)를 흐르는 전류치 즉 전류 계측부(21, 22, 23)의 검출 결과에 의거하여, 전류치가 큰 스위칭 소자의 PWM 신호의 펄스폭을 좁게 하고 전류치가 작은 스위칭 소자의 PWM 신호의 펄스폭을 넓게 한다. 펄스폭의 구체적인 조정 방법은, 전류치가 큰 스위칭 소자의 PWM 신호의 펄스폭을 좁게 하고 전류치가 작은 스위칭 소자의 PWM 신호의 펄스폭을 넓게 하는 방법이라면 어떠한 순서로 행하여도 좋지만, 이하에 2예를 든다.
1예째는, 전류 계측부(21, 22, 23)의 검출 결과 즉 스위칭 소자(5b, 5d, 5f)를 흐르는 전류치 중, 가장 큰 것과 가장 작은 것의 펄스폭을 조정하는 방법이다. 구동 제어부(39)는, 전류 계측부(21, 22, 23)의 검출 결과 중 가장 큰 것과 가장 작은 것의 전류차(電流差)(ΔI)를 구한다. 또한, 전류차(ΔI)는 전류치의 차의 절대치로 한다. 그리고, 구동 제어부(39)는, 구한 전류차(ΔI)의 1/2에 상당하는 펄스폭의 증감량(增減量)(pα)을 구한다. 구동 제어부(39)는, 펄스폭과 전류의 관계를 미리 유지하여 두고, 이 관계를 이용하여 전류차(ΔI)의 1/2에 상당하는 펄스폭의 증감량(pα)을 구하여도 좋고, ΔI와 펄스폭의 증감량을 테이블로서 유지하여 두고, 테이블을 참조하여 펄스폭의 증감량을 구하여도 좋다. 구동 제어부(39)는, 제어부(9)로부터 출력된 PWM 신호(Un)를 복제하여 3개의 PWM 신호를 생성하고, 3개의 PWM 신호의 펄스폭을 펄스폭의 증감량(pα)을 이용하여 증감시킨다.
도 2는, 펄스폭을 증감한 후의 스위칭 소자(5b, 5d, 5f)를 구동하기 위한 PWM 신호의 한 예를 도시하는 도면이다. 펄스폭의 증감 전의 스위칭 소자(5b, 5d, 5f)를 구동하기 위한 PWM 신호, 즉 제어부(9)로부터 출력된 PWM 신호의 펄스폭을 p0라고 한다. 도 2의 예에서는, 스위칭 소자(5b, 5d, 5f) 중, 스위칭 소자(5b)가 가장 전류치가 크고, 스위칭 소자(5d)가 다음으로 전류치가 크고, 스위칭 소자(5f)가 가장 전류치가 작았다고 한다. 즉, 전류 계측부(21, 22, 23)의 검출 결과 중, 전류 계측부(21)의 검출 결과가 가장 크고, 전류 계측부(22)의 검출 결과가 다음으로 크고, 전류 계측부(23)의 검출 결과가 가장 작았다고 한다. 구동 제어부(39)는, 전류 계측부(21)의 검출 결과와 전류 계측부(23)의 검출 결과와의 전류차(ΔI)를 구한다. 그리고, 구동 제어부(39)는, 전류차(ΔI)에 대응하는 펄스폭의 증감량(pα)을 구하고, 스위칭 소자(5f)의 펄스폭을 증감량(pα)만큼 넓히고, 스위칭 소자(5b)의 펄스폭을 증감량(pα)만큼 좁게 한다.
2예째는, 스위칭 소자(5b, 5d, 5f)의 전류 중, 전류치가 가장 큰 스위칭 소자의 PWM 신호의 펄스폭을 좁히고, 나머지 2개의 스위칭 소자의 PWM 신호의 펄스폭을 넓히는 방법이다. 즉, 3개의 스위칭 소자의 펄스폭을 조정하는 방법이다. 우선, 1예째와 마찬가지로, 구동 제어부(39)는, 전류 계측부(21, 22, 23)의 검출 결과중 가장 큰 것과 가장 작은 것의 전류차(ΔI)를 구한다. 그리고, 구동 제어부(39)는, 전류차(ΔI)에 대응하는 펄스폭의 증감량(pα)을 구한다. 구동 제어부(39)는, 전류치가 가장 높은 스위칭 소자의 PWM 신호의 펄스폭을 pα만큼 좁게 한다. 그리고, 구동 제어부(39)는, 전류치가 가장 큰 스위칭 소자 이외의 2개의 스위칭 소자에 관해서는, PWM 신호의 펄스폭을 넓힌다. 이 때, 구동 제어부(39)는, 2번째로 전류치가 큰 스위칭 소자의 펄스폭을 넓히는 양을 pβ1로 하고, 가장 전류치가 작은 스위칭 소자의 펄스폭을 넓히는 양을 pβ2로 하면, pα=pβ1+pβ2로 되도록, pβ1 및 pβ2를 결정한다. pβ1과 pβ2의 비율은, 어떻게 결정하여도 좋지만, 한 예로서, 전류치가 가장 큰 스위칭 소자와의 전류치의 차의 비(比)에 의거하여 결정할 수 있다.
도 3은, 3개의 스위칭 소자의 펄스폭을 조정하는 경우에, 펄스폭을 증감한 후의 스위칭 소자(5b, 5d, 5f)를 구동하기 위한 PWM 신호의 한 예를 도시하는 도면이다. 도 3에서는, 도 2의 예와 마찬가지로, 스위칭 소자(5b, 5d, 5f) 중, 스위칭 소자(5b)가 가장 전류치가 크고, 스위칭 소자(5d)가 다음으로 전류치가 크고, 스위칭 소자(5f)가 가장 전류치가 작았던 예를 나타내고 있다. 구동 제어부(39)는, 전류 계측부(21, 22, 23)의 검출 결과 중 가장 큰 것과 가장 작은 것의 전류차(ΔI)를 구하고, 전류차(ΔI)에 대응하는 펄스폭의 증감량(pα)을 구한다. 또한, pα=pβ1+pβ2가 되도록, pβ1 및 pβ2를 결정한다. 여기서는, pβ1과 pβ2의 비를 전류치의 차의 비로 결정하는 것이라고 하면, 스위칭 소자(5d)와 스위칭 소자(5b)의 전류치의 차의 절대치를 ΔI1으로 하고, 스위칭 소자(5f)와 스위칭 소자(5d)의 전류치의 차의 절대치를 ΔI2로 하였을 때, 이하의 식(1), (2)로부터 pβ1, pβ2를 결정할 수 있다.
pβ1 : pβ2=ΔI1 : ΔI2 즉 pβ1=pα×ΔI1/ΔI …(1)
pα=pβ1+pβ2 …(2)
구동 제어부(39)는, 스위칭 소자(5b)의 펄스폭을 증감량(pα)만큼 좁히고, 스위칭 소자(5d)의 펄스폭을 증감량(pβ1)만큼 넓히고, 스위칭 소자(5f)의 펄스폭을 증감량(pβ2)만큼 넓힌다.
이상 기술한 펄스폭의 증감 방법은 예이고, 상기한 예 이외에도, 전류치의 차가 아니라 스위칭 소자를 흐르는 전류치 자체를 이용하여, 스위칭 소자를 흐르는 전류치가 임계치 이상이 된 경우에, 그 스위칭 소자의 펄스폭을 일정치만큼 감소시키고, 다른 스위칭 소자의 펄스폭을 일정치만큼 증가시키는 방법 등을 이용하여도 좋다.
구동 제어부(39)는, 이상 기술한 펄스폭의 조정을, 일정 시간마다 실시한다. 이 일정 시간은, 캐리어 주기라도 좋고 캐리어 주기보다 길어도 좋다. 예를 들면, 1분마다 펄스폭의 조정을 10초간 행하고, 나머지 50초간은 펄스폭의 조정을 하지 않는 즉 제어부(9)로부터 출력된 PWM 신호인 채로 한다라는 제어를 실시하여도 좋다. 또한, 처리를 단순화하기 위해, ΔI가 임계치 미만인 경우에는 조정을 행하지 않고, ΔI가 임계치를 초과한 때에, 가장 전류가 많은 스위칭 소자의 펄스폭을 고정치만큼 좁히고, 가장 전류가 적은 스위칭 소자의 펄스폭을 고정치만큼 넓히는 조정을 행하여도 좋다.
또한, 도 1의 예에서는, 인버터 모듈(5) 밖의 구동 제어부(39)가 펄스폭의 조정 즉 펄스폭의 증감을 행하도록 하였지만, 인버터 모듈(5)의 내부에서 펄스폭의 조정을 행하여도 좋다. 이 경우, 인버터 모듈(5)에 전류 계측부(21, 22, 23)의 검출 결과를 나타내는 신호를 입력한다. 이 경우, 전류 계측부(21, 22, 23)의 검출 결과 자체를 입력하는 대신에, 전류 계측부(21, 22, 23)의 검출 결과에 의거하여, 스위칭 소자(5b, 5d, 5f) 중 가장 전류치가 큰 스위칭 소자를 나타내는 신호, 또는 가장 전류치가 큰 스위칭 소자 및 전류치의 차(ΔI)를 나타내는 신호를 외부에 출력하여도 좋다. 한 예로서, 가장 전류치가 큰 스위칭 소자를 나타내는 신호의 값을, 가장 전류치가 큰 스위칭 소자가 스위칭 소자(5b)일 때는 4.5V로 하고, 가장 전류치가 큰 스위칭 소자가 스위칭 소자(5d)일 때는 2.5V로 하고, 가장 전류치가 큰 스위칭 소자가 스위칭 소자(5f)일 때는 0.5V로 하는 구성으로 하여도 좋다. 또한, 이 신호에 의해, 다시 전류치의 차를 나타내는 경우, 0.5V와 2.5V의 사이, 2.5V와 4.5V의 사이, 4.5V 이상을 복수단계로 나누어, 0.5V, 2.5V, 4.5V와의 전압차에 의해 전류치의 차이를 나타내도록 하여도 좋다.
이상, 상암의 스위칭 소자(5a, 5c, 5e)의 펄스폭의 조정 방법도, 하암의 스위칭 소자(5b, 5d, 5f)의 펄스폭의 조정 방법과 마찬가지이다. 또한, V상, W상의 펄스폭의 조정 방법은, U상의 펄스폭의 조정 방법과 마찬가지이다.
또한, 도 1의 예에서는 구동 제어부(39)가 PWM 신호의 복제와 펄스폭의 조정을 행하도록 하였지만, 제어부(9)가, PWM 신호(Up, Vp, Wp, Un, Vn, Wn)의 각각을 3개의 PWM 신호로 복제하고, PWM 신호의 펄스폭을 조정하여도 좋다. 또한, 도 1의 예에서는 구동 제어부(39)가 3상분의 PWM 신호의 복제와 펄스폭의 조정을 행하도록 하였지만, 상마다 구동 제어부를 구비하고, 각 구동 제어부가, 각각 대응하는 상의 PWM 신호의 복제 및 펄스폭의 조정을 행하여도 좋다.
또한, 전류 계측부(21∼38)에 의해 검출된 전류 중 적어도 하나가 허용치를 초과한 경우에, 전동기 구동 장치의 동작을 정지하도록 하여도 좋다. 응답 속도가 빠른 전류 검출에 의거하여 동작을 정지시킬 수 있기 때문에, 이상시(異常時)에 신속하게 정지할 수 있고, 소자의 파괴를 방지할 수 있다. 또한 이에 수반하는 발연(發煙) 및 발화를 방지할 수 있다. 또한, 전류 계측부(21∼38)에 의해 검출된 전류 중 적어도 하나가 허용치를 초과한 경우에, 대응하는 상의 인버터 모듈만의 동작을 정지시키고, 나머지 상에 의해 운전을 계속시켜도 좋다. 이에 의해, 기기로서의 동작을 정지하지 않고, 유저에게 불편을 느끼게 하는 일 없이, 기기의 안전성을 확보할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시의 형태의 전동기 구동 장치는, 상하암 각각 하나의 스위칭 소자로 구성되는 쌍을, 복수 병렬로 접속한 인버터 모듈을 상마다 구비하도록 하였다. 이 때문에, 가격을 억제하여 대전류화를 실현할 수 있다. 또한, 스위칭 소자를 흐르는 전류를 계측하여 전류의 언밸런스를 억제하도록 하였다. 이에 의해, 인버터 모듈로서의 전류 용량을 결정할 때에, 전류 언밸런스의 분(分)을 고려하지 않아도 좋고, 각 스위칭 소자의 전류 용량을 유효하게 활용할 수 있다.
또한, 도 1의 예에서는, 1상분의 인버터 모듈이 3쌍의 스위칭 소자로 구성되는 예를 나타냈지만, 도 1의 예로 한정되지 않고, 복수쌍의 스위칭 소자로 1상분의 인버터 모듈을 구성하면 좋다. 한 예로서, 2쌍의 4개의 스위칭 소자로 구성되는 하나의 인버터 모듈을 1상분의 인버터 모듈로서 이용하여도 좋다. 이 경우, 인버터 모듈을, 2상용의 4개의 스위칭 소자로 구성되는 저전류 용량의 인버터 모듈과 공용할 수 있다. 또한, 도 1의 구성례에서는, 모터(8)가 3상 모터인 예를 나타냈지만, 3상 모터로 한정되지 않고, 상의 수만큼의 인버터 모듈을 이용함으로써 도 1의 예와 마찬가지로 저가격화와 대전류화를 실현할 수 있다.
또한, 도 1의 구성례에서는, 1상당 하나의 인버터 모듈을 이용하는 예를 나타냈지만, 1상당 복수의 인버터 모듈을 구비하여도 좋다. 한 예로서, 1상당 2개의 인버터 모듈을 병렬로 접속하여 이용하여, 상수×2개의 인버터 모듈을 이용하여도 좋다. 또한, 도 1에서는, 교류 전원(1)으로부터의 교류 전류를 정류기(2)에 의해 정류하는 구성례를 나타내고 있지만, 도 1의 구성례로 한정되지 않고, 인버터 모듈(5, 6, 7)에 직류 전류가 입력되면 좋고, 직류 전원으로부터 인버터 모듈(5, 6, 7)에 직류 전류가 입력되는 구성으로 하여도 좋다.
실시의 형태 2.
다음에, 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 전동기 구동 장치에 관해 설명한다. 실시의 형태 1에서는, 스위칭 소자마다 전류를 계측하는 전류 계측부를 구비하는 예를 설명하였지만, 본 실시의 형태에서는, 암마다 전류 계측부를 구비하는 예에 관해 설명한다.
도 4는, 본 실시의 형태의 전류 계측부(40)의 배치례를 도시하는 도면이다. 전류 계측부(40)는, U상에 대응하는 인버터 모듈(5)의 하암의 스위칭 소자(5b, 5d, 5f)의 접속선의 합류점에서 전류를 계측한다. 도시는 생략하고 있지만, 인버터 모듈(5)의 상암측에도, 상암의 스위칭 소자(5a, 5c, 5e)의 접속선의 합류점에서 전류를 계측하는 전류 계측부를 구비한다. 인버터 모듈(6, 7)에 대해서도, 인버터 모듈(5)과 마찬가지로, 하암의 스위칭 소자(5b, 5d, 5f)의 접속선의 합류점에서 전류를 계측하는 전류 계측부와, 상암의 스위칭 소자(5a, 5c, 5e)의 접속선의 합류점에서 전류를 계측하는 전류 계측부를 구비한다. 즉, 각 상에 관해 암마다 전류 계측부를 구비한다.
본 실시의 형태의 전동기 구동 장치는, 실시의 형태 1의 전동기 구동 장치의 전류 계측부(21∼38) 대신에 암마다의 전류 계측부를 구비하고, 구동 제어부(39) 대신에 구동 제어부(39a)를 구비하는 이외는, 실시의 형태 1의 전동기 구동 장치와 마찬가지이다.
도 4에 도시한 전류 계측부(40)는, 스위칭 소자(5b, 5d, 5f)의 전부가, 전류가 흐르는 상태 즉 온으로 되어 있는 경우에는, 스위칭 소자(5b, 5d, 5f)를 흐르는 전류의 합을 검출할 수 있다. 한편, 스위칭 소자(5b, 5d, 5f)의 전부가 전류가 흐르는 상태에서는, 전류 계측부(40)는, 스위칭 소자(5b, 5d, 5f)의 각각을 흐르는 전류를 개별적으로 검출할 수는 없다.
이 때문에, 본 실시의 형태에서는, 모터(8)를 통상 운전시키지 않는 기간에서, 스위칭 소자(5b, 5d, 5f)의 개폐의 조합을 변경하여 전류를 흘림에 의해, 스위칭 소자(5b, 5d, 5f)의 소자 특성 즉 온 저항의 편차를 구한다. 구체적으로는, 구동 제어부(39a)는, 스위칭 소자(5b)를 온으로 하면서 스위칭 소자(5d, 5f)를 오프로 하도록 제어한다. 이 상태에서, 구동 제어부(39a)는, 전류 계측부(40)에 의해 검출된 전류치, 즉 스위칭 소자(5b)에 흐르는 전류치를 취득하여 기억한다. 또한, 구동 제어부(39a)는, 마찬가지로, 스위칭 소자(5d)를 온으로 하면서 스위칭 소자(5b, 5f)를 오프로 하고, 스위칭 소자(5d)에 흐르는 전류치를 취득하여 유지하고, 스위칭 소자(5f)를 온으로 하면서 스위칭 소자(5b, 5d)를 오프로 하고, 스위칭 소자(5f)에 흐르는 전류치를 취득하여 유지한다. 구동 제어부(39a)는, 이들의 전류의 검출에 의해, 스위칭 소자(5b, 5d, 5f)의 온 저항의 비율 즉 스위칭 소자(5b, 5d, 5f)의 특성의 편차를 구할 수 있다. 구동 제어부(39a)는, 스위칭 소자(5b, 5d, 5f)의 온 저항의 비율(R5b : R5d : R5f)을 산출하여 유지한다.
마찬가지로, 구동 제어부(39a)는, 상암의 스위칭 소자(5a, 5c, 5e)에 대해서도, 스위칭 소자(5a, 5c, 5e)의 개폐의 조합을 변경하여 전류를 흘림에 의해, 스위칭 소자(5a, 5c, 5e)의 온 저항의 비율(R5a : R5c : R5e)을 산출하여 유지한다. 인버터 모듈(6, 7)에 대해서도, 마찬가지로, 암마다 스위칭 소자의 온 저항의 비율을 구할 수 있다.
그리고, 모터(8)를 통상 운전시키는 기간에서는, 인버터 모듈(5)의 구동 제어부(39a)는, 상암의 전류 계측부에 의해 검출된 전류와, 유지하고 있는 온 저항의 비율(R5a : R5c : R5e)에 의거하여, 스위칭 소자(5a, 5c, 5e)의 각각에 흐르는 전류 즉 분류를 산출한다. 그리고, 인버터 모듈(5)의 구동 제어부(39a)는, 제어부(9)로부터 입력되는 PWM 신호(Up)를 3개로 복제하고, 산출한 스위칭 소자(5a, 5c, 5e)를 흐르는 전류에 의거하여, 3개의 신호의 펄스폭을 조정하고, 펄스폭 조정 후의 PWM 신호를 대응하는 스위칭 소자에 출력한다. 스위칭 소자(5a, 5c, 5e)의 각각에 흐르는 전류에 의거한 펄스폭의 조정 방법은, 실시의 형태 1과 마찬가지이다.
인버터 모듈(5)의 구동 제어부(39a)는, 마찬가지로, 하암의 전류 계측부(40)에 의해 검출된 전류와, 유지하고 있는 온 저항의 비율(R5b : R5d : R5f)에 의거하여, 스위칭 소자(5b, 5d, 5f)의 각각에 흐르는 전류 즉 분류(分流)를 산출한다. 그리고, 인버터 모듈(5)의 구동 제어부(39a)는, 제어부(9)로부터 입력되는 PWM 신호(Un)를 3개로 복제하고, 산출한 스위칭 소자(5b, 5d, 5f)를 흐르는 전류에 의거하여, 3개의 신호의 펄스폭을 조정하고, 펄스폭 조정 후의 PWM 신호를 대응하는 스위칭 소자에 출력한다. 스위칭 소자(5b, 5d, 5f)의 각각에 흐르는 전류에 의거한 펄스폭의 조정 방법은, 실시의 형태 1과 마찬가지이다.
인버터 모듈(6, 7)은, 인버터 모듈(5)과 마찬가지로, V상, W상에 관해 암마다, 제어부(9)로부터 입력되는 PWM 신호의 복제, 및 전류에 응한 펄스폭의 조정을 실시한다.
또한, 상기한 예에서는, 모터(8)를 통상 운전시키지 않는 기간에서, 스위칭 소자의 개폐의 조합을 변경하여 전류를 흘림에 의해, 온 저항의 비율을 산출하였지만, 이것으로 한하지 않고, 미리 온 저항의 비율을 측정하여 두고, 온 저항의 비율을 테이블로서 유지하여도 좋다.
또한, 인버터 모듈 내 또는 인버터 모듈 밖에서 각 스위칭 소자의 온도와 등가 이름 온도를 계측하고, 스위칭 소자마다의 온 저항의 비율을 온도의 계측 결과에 의거하여 구하여도 좋다.
또한, 상기한 예에서는, 상암과 하암의 양쪽을, 암마다 전류 계측부를 구비하도록 하였지만, 상암은 암마다 전류 계측부를 구비하고, 하암은 실시의 형태 1에서 기술한 바와 같이 스위칭 소자마다 전류 계측부를 구비하는, 또는, 하암은 암마다 전류 계측부를 구비하고, 상암은 실시의 형태 1에서 기술한 바와 같이 스위칭 소자마다 전류 계측부를 구비한다는 바와 같이, 실시의 형태 1과 본 실시의 형태를 조합시켜도 좋다.
또한, 실시의 형태 1에서 기술한 바와 같이, 구동 제어부(39a)를 상마다의 기능으로 분할하여, 인버터 모듈 내에 구비하도록 하여도 좋고, 구동 제어부(39a)를 제어부(9)와 일체화시켜도 좋다.
또한, 본 실시의 형태에서는 온 저항 비율을 산출하는 예를 들었지만, 그 밖에 전류 언밸런스가 생기는 요인이 되는 스위칭 타이밍 차이에 응하여 펄스를 조정하여도 좋다. 예를 들면 소자의 임계치 전압이 흐트러져 있는 경우, 스위칭 타이밍에 차이가 생기기 때문에, 턴 온 시에는 임계치 전압이 낮고 먼저 온 하는 소자에, 또한 턴 오프 시에는 임계치 전압이 높고 최후에 오프 하는 소자에 전류가 집중한다. 구동 신호의 상승부터 소정 시간 경과 후의 전류치를 계측함으로써 스위칭 타이밍의 차이를 판단할 수 있고, 이것을 기초로 펄스를 조정함으로써 온 저항 비율을 산출하는 예와 같은 효과를 얻을 수 있다.
이상과 같이, 본 실시의 형태에서는, 각 인버터 모듈의 암마다 전류 계측부를 구비하고, 암마다 계측한 전류와, 동일 암 내의 스위칭 소자 사이의 온 저항의 비율에 의거하여, 스위칭 소자에 출력하는 PWM 신호의 펄스폭을 조정하도록 하였다. 이 때문에, 실시의 형태 1과 마찬가지로 전류의 언밸런스를 억제할 수 있고, 실시의 형태 1에 비하여 전류 계측부의 수를 저감시킬 수 있고, 저비용과 소형화를 실현할 수 있다.
실시의 형태 3.
다음에, 본 발명의 실시의 형태 3에 관한 전동기 구동 장치에 관해 설명한다. 실시의 형태 2에서는, 암마다 전류를 계측하는 전류 계측부를 구비하는 예를 설명하였지만, 본 실시의 형태에서는, 전동기 구동 장치가 하나의 전류 계측부를 구비하는 예에 관해 설명한다.
도 5는, 본 실시의 형태의 전류 계측부(41)의 배치례를 도시하는 도면이다. 전류 계측부(41)는, 부측의 직류 모선의 전류를 계측한다. 도 5에서는, 부측의 직류 모선에 전류 계측부(41)를 마련하고 있지만, 이 대신에 정측의 직류 모선에 전류 계측부를 마련하여도 좋다.
본 실시의 형태의 전동기 구동 장치는, 실시의 형태 2의 전동기 구동 장치의 암마다의 전류 계측부 대신에 전류 계측부(41)를 구비하고, 구동 제어부(39a) 대신에 구동 제어부(39b)를 구비하는 이외는, 실시의 형태 2의 전동기 구동 장치와 마찬가지이다. 또한, 구동 제어부(39b)를 제어부(9)와 일체화시켜도 좋다.
본 실시의 형태에서는, 모터(8)를 통상 운전시키지 않는 기간에서, 인버터 모듈(5, 6, 7)의 스위칭 소자의 개폐의 조합을 변경하여 전류를 흘림에 의해, 인버터 모듈(5, 6, 7)마다 각 스위칭 소자의 소자 특성 즉 온 저항의 편차를 구한다. 구체적으로는, U상 즉 인버터 모듈(5)의 상암의 스위칭 소자마다의 온 저항의 편차를 계측하는 경우에는, 구동 제어부(39b)가, 인버터 모듈(6, 7)의 스위칭 소자를 오프로 하고, 인버터 모듈(5) 내에서 하암의 스위칭 소자를 오프로 하도록 제어한다. 이 상태에서, 인버터 모듈(5)의 상암의 스위칭 소자의 개폐의 조합을 바꿈에 의해, 실시의 형태 2와 마찬가지로, 인버터 모듈(5)의 상암의 스위칭 소자의 온 저항의 비율을 구할 수 있다. 마찬가지로 인버터 모듈(5)의 하암의 스위칭 소자의 온 저항의 비율을 구할 수 있다. 마찬가지로, 인버터 모듈(6, 7)에 대해서도 상암 및 하암의 스위칭 소자의 온 저항의 비율을 구할 수 있다. 구동 제어부(39b)는, 실시의 형태 2와 마찬가지로, 온 저항의 비율을 유지한다.
그리고, 모터(8)를 통상 운전시키는 기간에서는, 구동 제어부(39b)는, 전류 계측부(41)에 의해 검출된 전류와, 유지하고 있는 온 저항의 비율에 의거하여, 스위칭 소자(5a, 5c, 5e)의 각각에 흐르는 전류 즉 분류를 산출한다. 구동 제어부(39b)는, 제어부(9)로부터 입력되는 PWM 신호를 복제하고, 복제한 PWM 신호의 펄스폭을 조정하고, 조정 후의 PWM 신호를 스위칭 소자에 출력한다. 또한, 모터(8)의 통상 운전 중은, 하나의 상의 하나의 암의 스위칭 소자가 온이 되는 기간이 있기 때문에, 구동 제어부(39b)는, 상 및 암마다 온이 되는 기간의 전류를 계측함에 의해, 암마다의 전류를 계측할 수 있다. 따라서 구동 제어부(39b)는, 전류 계측부(41)에 의해 검출된 암마다의 전류에 의거하여, 실시의 형태 2와 마찬가지로 펄스폭을 조정할 수 있다.
또한, 상기한 예에서는, 모터(8)를 통상 운전시키지 않는 기간에서, 스위칭 소자의 개폐의 조합을 변경하여 전류를 흘림에 의해, 온 저항의 비율을 산출하였지만, 이것으로 한하지 않고, 미리 온 저항의 비율을 측정하여 두고, 온 저항의 비율을 테이블로서 유지하여도 좋다.
이상과 같이, 본 실시의 형태에서는, 전동기 구동 장치에 하나의 전류 계측부를 구비하고, 전류 계측부에 의해 계측한 전류와, 동일 암의 스위칭 소자 사이의 온 저항의 비율에 의거하여, 스위칭 소자에 출력하는 PWM 신호의 펄스폭을 조정하도록 하였다. 이 때문에, 실시의 형태 1과 마찬가지로 전류의 언밸런스를 억제할 수 있고, 실시의 형태 1에 비하여 전류 계측부의 수를 저감시킬 수 있고, 저비용과 소형화를 실현할 수 있다.
실시의 형태 4.
다음에, 본 발명의 실시의 형태 4에 관한 전동기 구동 장치에 관해 설명한다. 본 실시의 형태의 전동기 구동 장치는, 실시의 형태 1, 2 또는 3에서 기술한 인버터 모듈(5, 6, 7)을 3개 구비한다.
본 실시의 형태에서는, 실시의 형태 1, 2 또는 3에서 기술한 인버터 모듈(5, 6, 7)을 구비하는 경우의 모듈의 배치례 및 방열(放熱) 방법에 관해 기술한다. 단일 인버터 모듈에서는 3상분을 하나의 모듈로 할 수 있지만, 실시의 형태 1 또는 실시의 형태 2에서는, 인버터 모듈의 수가 3개가 되기 때문에 1개의 모듈을 이용하는 경우에 비하여 방열 핀 수가 증가한다.
도 6은, 방열 핀을 갖는 방열부(60)의 배치례를 도시하는 도면이다. 도 6은, 인버터 모듈(5, 6, 7)이 기판(61)에 실장된 상태를 도시하고 있다. 또한, 도 6은, 스루홀에 의해 실장되는 예를 나타내고 있지만, 면실장(面實裝)이라도 좋다. 방열부(60)를 3개의 인버터 모듈에 걸쳐서 설치할 때에, 인버터 모듈마다의 높이에 차가 있으면, 방열부(60) 사이에 간극이 생겨, 방열 효율이 저하된다. 이 때문에, 도 6에 도시하는 바와 같이, 높이의 차를 흡수할 수 있도록 돌기부(62, 63, 64)를 마련하여 둔다. 또는, 인버터 모듈(5, 6, 7)과 기판(61) 사이에 높이 맞춤용의 보조부재를 마련함으로써, 3개의 인버터 모듈의 높이를 정돈하도록 하여도 좋다. 보조부재를 마련하는 경우, 1모듈당 1개라도 좋지만, 보조부재 3개를 염주형상(數珠狀)으로 연결되도록 구성해도 전혀 문제는 없다. 단, 기판(61)에 실장되는 다른 부품에 간섭하지 않도록, 방열 핀의 높이보다 조금 낮은 높이로 인버터 모듈(5, 6, 7)과 방열부(60)가 접속하는 편이 바람직하다. 또한, 높이 맞춤의 방법은, 상기한 예로 한정되지 않고, 가압부를 마련하여 높이를 정돈하는 방법으로 하여도 좋다.
또한, 도 6에 도시하는 바와 같이, 방열 핀의 긴변 방향이, 인버터 모듈이 나열하는 방향에 대해 직교하고, 또한 공기, 물 등의 냉각 매체의 유로의 방향이 인버터 모듈이 나열하는 방향에 대해 직교하도록 배치되는 것이 바람직하다. 이에 의해, 온도 얼룩이 저감되고, 펄스폭을 증감시키는 양을 저감시킬 수 있고, 인버터 모듈에 흘릴 수 있는 전류량을 더욱 한계 부근까지 실현할 수 있다. 또한, 인버터 모듈 사이의 온도차를 저감할 수 있다. 또한, 공기, 물 등의 냉각 매체의 유로의 방향이 인버터 모듈이 나열하는 방향과 평행하게 되는 경우에는, 방열 핀의 피치를, 유로의 불어오는측(上手側)에서 넓게 하고 유로의 불어나가는쪽(下手側)에서 좁게 함으로써, 온도 얼룩을 저감하도록 하여도 좋다.
또한, 실시의 형태 1, 2 또는 3에서 기술한 바와 같이, 상마다 하나의 인버터 모듈을 이용하면, 병렬 구성은 모듈 내부에서 실시할 수 있고, 병렬화 하여도 배선의 인덕턴스가 커지지 않고, 노이즈를 억제할 수 있고, 전압 서지를 억제할 수 있다.
또한, 도 6에서는, 기판(61)상에서, 인버터 모듈(5, 6, 7)의 단자가 나열하는 방향과 직교하는 방향으로, 인버터 모듈(5, 6, 7)을 나열하는 예를 나타냈지만, 인버터 모듈(5, 6, 7) 방향을 도 6의 예와 90도 회전시켜서, 3개의 인버터 모듈(5, 6, 7)의 단자가 일렬로 나열하도록 실장하여도 좋다.
실시의 형태 5.
도 7은, 본 발명의 실시의 형태 5의 공기 조화기의 구성례를 도시하는 도면이다. 본 실시의 형태의 공기 조화기는, 실시의 형태 1, 2 또는 3에서 기술한 전동기 구동 장치를 구비한다. 도 7에서는, 실시의 형태 1의 전동기 구동 장치(100)를 구비하는 예를 나타내고 있지만, 실시의 형태 1의 전동기 구동 장치(100) 대신에 실시의 형태 2, 3 또는 4의 전동기 구동 장치를 구비하여도 좋다. 본 실시의 형태의 공기 조화기는, 실시의 형태 1의 모터(8)를 내장한 압축기(81), 4방 밸브(82), 실외 열교환기(83), 팽창 밸브(84), 실내 열교환기(85)가 냉매 배관(86)을 통하여 장착된 냉동 사이클을 갖고서, 세퍼레이트형 공기 조화기를 구성하고 있다.
압축기(81) 내부에는 냉매를 압축하는 압축 기구(87)와 이것을 동작시키는 모터(8)가 마련되고, 압축기(81)로부터 실외 열교환기(83)와 실내 열교환기(85) 사이를 냉매가 순환함으로써 냉난방 등을 행하는 냉동 사이클이 구성되어 있다. 또한, 도 7에 도시한 구성은, 공기 조화기뿐만 아니라, 냉장고, 냉동고 등의 냉동 사이클을 구비하는 기기에 적용 가능하다.
본 실시의 형태의 공기 조화기에서는, 실시의 형태 1∼4에서 기술한 전동기 구동 장치를 구비하고 있기 때문에, 저가격으로 대전류화를 실현할 수 있다.
또한, 각 상에 관해 스위칭 소자를 복수쌍 갖고 있기 때문에, 스위칭 소자가 고장나도 다른 스위칭 소자를 사용하여 운전의 계속이 가능하다. 스위칭 소자가 고장나 있는 경우에는, 통상보다 낮은 능력으로 운전을 계속하여 유저에게 알람을 내는 등의 동작이 가능해진다.
이상의 실시의 형태에 나타낸 구성은, 본 발명의 내용의 한 예를 나타내는 것이고, 다른 공지의 기술과 조합시키는 것도 가능하고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 구성의 일부를 생략, 변경하는 것도 가능하다.
1 : 교류 전원
2 : 정류기
3 : 리액터
4 : 콘덴서
5, 6, 7 : 인버터 모듈
5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f : 스위칭 소자
8 : 모터
9 : 제어부
10a, 10b : 전류 계측부
11 : 전압 검출부
21∼38 : 전류 계측부
39, 39a, 39b : 구동 제어부
60 : 방열부
61 : 기판
62∼64 : 돌기부
81 : 압축기
82 : 4방 밸브
83 : 실외 열교환기
84 : 팽창 밸브
85 : 실내 열교환기
86 : 냉매 배관
87 : 압축 기구
100 : 전동기 구동 장치
101 : 인버터부

Claims (14)

  1. 전동기를 구동하는 전동기 구동 장치로서,
    전동기의 상수와 동수의 인버터 모듈과,
    상기 인버터 모듈을 PWM 구동하기 위한 PWM 신호를 생성하는 제어부와,
    구동 제어부와,
    전류 계측부를 구비하고,
    상기 인버터 모듈은, 복수의 스위칭 소자 쌍를 구비하고 있고, 상기 복수의 스위칭 소자 쌍은, 병렬로 접속되어 있고, 각 스위칭 소자 쌍은, 직렬로 접속된 2개의 스위칭 소자를 구비하고 있고, 각 스위칭 소자 쌍은, 상암과 하암으로 구성되어 있고, 상기 상암은, 상기 2개의 스위칭 소자의 일방의 스위칭 소자로 구성되어 있고, 상기 하암은, 상기 2개의 스위칭 소자의 타방의 스위칭 소자로 구성되어 있고,
    상기 구동 제어부는, 상기 제어부에 의해 생성된 PWM 신호에 의거하여, 상기 인버터 모듈의 각 스위칭 소자 쌍의 개별 PWM 신호를 생성하고,
    상기 전류 계측부는, 각 인버터 모듈의 각 암에 마련되어 있고,
    상기 구동 제어부는, 상기 전동기가 운전하지 않는 동안, 각 인버터 모듈의 각 암의 스위칭 소자를 하나씩 온으로 하도록 제어하여, 상기 온이 된 스위칭 소자를 흐르는 전류를 상기 전류 계측부가 검출하고, 상기 구동 제어부는, 상기 검출된 전류에 의거하여, 각 암의 스위칭 소자의 온 저항의 비율을 취득하고,
    상기 구동 제어부는, 상기 전동기가 운전하고 있는 동안, 상기 전류 계측부에 의해 검출된 각 암의 스위칭 소자를 흐르는 전류의 합과 상기 온 저항의 비율에 의거하여, 각 암의 각 스위칭 소자를 흐르는 전류를 산출하고,
    상기 구동 제어부는, 각 암의 스위칭 소자를 흐르는 전류의 값의 차이에 의거하여, 상기 개별 PWM 신호의 펄스 폭을 조정하는 것을 특징으로 하는 전동기 구동 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    방열 핀을 갖는 방열부를 구비하고,
    상기 방열부는, 상기 전동기의 상수와 동수의 상기 인버터 모듈과 접속하기 위한 돌기부를 갖는 것을 특징으로 하는 전동기 구동 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    방열 핀을 갖는 방열부와,
    상기 방열부와, 상기 전동기의 상수와 동수의 상기 인버터 모듈을 동일한 높이로 접속하기 위한 보조 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 전동기 구동 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 방열 핀에 의해 방열을 행하기 위한 냉각 매체의 유로는, 상기 인버터 모듈이 나열하는 방향과 직교하는 것을 특징으로 하는 전동기 구동 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 방열 핀에 의해 방열을 행하기 위한 냉각 매체의 유로는, 상기 인버터 모듈이 나열하는 방향과 직교하는 것을 특징으로 하는 전동기 구동 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 소자는, 와이드 밴드 갭 반도체에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전동기 구동 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 와이드 밴드 갭 반도체는, 탄화규소인 것을 특징으로 하는 전동기 구동 장치.
  8. 제1항에 기재된 전동기 구동 장치와,
    상기 전동기 구동 장치에 의해 구동된 전동기를 갖는 압축기를 구비하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
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