升压电路、马达驱动模块以及制冷设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及将交流变换为直流的整流装置、升压电路、马达驱动模块以及制冷设备。
【背景技术】
[0002]由将交流电源变换为直流的整流装置、和将直流变换为交流的逆变器电路构成的马达驱动系统在家电产品、工业设备领域中广泛普及。在空调等制冷设备中，为了提高全年能量消耗效率(APF)，期望提高运转时间多的中低速运转区域的效率。因此，近年来，存在将马达感应电压(反电动势)设计得较大的倾向。
[0003]但是，马达感应电压(反电动势)与马达转速成比例，所以在高速运转时，逆变器的输出电压被限制为直流电压，比马达的感应电压更低，有时无法正常地驱动。以往，作为对策，有弱磁场控制等方法，但如图10所示，伴随马达的无效电流的增加，马达损耗和逆变器损耗增加，系统综合效率降低。取而代之，在逆变器输出电压不足的情况下，使直流电压升压来提高逆变器输出电压是有效的方法。
[0004]从以前开始就进行了将交流电压变换为直流并进一步升压的电路结构的开发，提出了许多方式。例如，能够使用由6个半导体功率元件构成的三相PWM转换器，进行输入电流的高次谐波降低和输出直流电压的升压控制，但需要大量的半导体功率元件和复杂的控制单元，所以装置的成本大幅增加。关于空调、通用逆变器等民用、工业用装置，重视产品成本，所以期望廉价的升压单元。
[0005]另外，作为单纯的升压单元，例如如〔专利文献1〕和〔专利文献2〕所记载那样，记载了在二极管整流器的输出中由电抗器、半导体开关元件和二极管构成的升压斩波器电路。
[0006]专利文献1:日本专利第4937281号公报
[0007]专利文献2:日本特开2010-233439号
【发明内容】
[0008]在〔专利文献1〕中记载的升压电路虽然能够通过一个升压斩波器来调整直流电压，但一般由于三相受电装置的容量大，所以无法避免构成升压斩波器的部件(功率元件和电抗器)的大型化、成本上升。
[0009]另外，如〔专利文献2〕所记载那样，有使多个升压斩波器成为并联而进行交织动作的方式。虽然升压斩波器的部件件数变多，但各部件的容量变小，所以能够使用廉价的通用部件。但是，为了控制各升压斩波器，需要各自的电流检测单元和控制电路，装置变得复杂。
[0010]因此，本发明提供一种通过使用一个电流检测单元来检测各功率元件电流并调整各功率元件的接通(0N)宽度从而使各功率元件电流成为大致均等的升压电路、马达驱动用模块以及制冷设备。
[0011]为了解决所述课题，本发明优选为具备:与交流电源连接的整流电路；多个电抗器，与所述整流电路的正电位侧并联地连接；多个功率元件，与该多个电抗器分别串联地连接，进行电流的接通/断开；单一的电阻，连接在所述多个功率元件与所述整流电路的负电位侧之间；以及控制部，以使在所述多个功率元件中流过的电流成为大致均等的方式，交替地控制所述多个功率元件。
[0012]根据本发明，使用一个电流检测单元检测各功率元件电流，并调整各功率元件的接通宽度，从而能够使各功率元件电流成为大致均等。因此，简化电流检测电路以及控制，所以能够提供低成本高效率的升压电路、马达驱动模块以及制冷设备。在以下所示的实施例中说明本发明的其他结构、作用、效果。
【附图说明】
[0013]图1是作为本发明的一个实施方式的升压电路的结构图。
[0014]图2是作为本发明的一个实施方式的升压电路的控制部的功能块结构图。
[0015]图3是作为本发明的一个实施方式的升压电路的控制部的脉动补偿控制器的结构图。
[0016]图4是作为本发明的一个实施方式的升压电路的控制部的A/D&电流分离器的结构图。
[0017]图5是作为本发明的一个实施方式的升压电路的控制部的调制系数调整器的结构图。
[0018]图6是作为本发明的一个实施方式的升压电路的电流检测方法的说明图。
[0019]图7是作为本发明的一个实施方式的升压电路的电流均等控制效果的说明图。
[0020]图8是作为本发明的一个实施方式的升压电路的电流均等控制效果的说明图。
[0021]图9是作为本发明的一个实施方式的马达驱动模块的电路结构图。
[0022]图10是作为本发明的一个实施方式的马达驱动模块的升压效果的说明图。
[0023]图11是作为本发明的一个实施方式的马达驱动模块的外观图。
[0024]图12是作为本发明的一个实施方式的制冷设备的结构图。
[0025](符号说明)
[0026]1:交流电源；2: 二极管整流器；3:直流电抗器；4:电容器；5a、5b:电抗器；6a、6b:功率元件;7a、7b:快速恢复二极管;8:二极管;9:电流检测单元；10:分压电阻;11:平滑电容器;12、12a:控制器；13:负载;14:电阻;15:放大器；16:逆变器；17:马达;18:直流电压图形；19:马达电流图形；21:直流电压控制器；22:电流控制器；23:调制系数调整器；24a、24b:PWM控制器；25:脉动补偿控制器；26:A/D&电流分离器；27:电流运算器；28:载波产生器;29:计数器;30:开关;31:带通滤波器;32:PI控制器;41:A/D ;42:电流分配器；51:PI控制器；52:乘法器；200:马达驱动模块；201:基板；202:半导体开关元件(功率模块);203:微型机；300:制冷设备；301、302:热交换器；303、304:风扇;305:压缩机；306:配管；307:马达驱动装置；308:压缩机用马达。
【具体实施方式】
[0027]以下，使用附图，说明本发明的实施例。
[0028]【实施例1】
[0029](装置结构)
[0030]图1是本发明的实施例1的升压电路的结构图。该升压电路具备:与交流电源1连接的二极管整流器2 ;以及功率因数改善用电抗器3，设置于二极管整流器2的直流侧，通过与二极管整流器2的输出端子的一端连接而进行功率因数改善。该电抗器3改善来自交流电源的输入功率因数，在二极管整流器2 (整流电路)的正电位侧并联地连接多个。在功率因数改善用电抗器3的另一端与二极管整流器2的输出端子的另一端之间，配置用于抑制由升压斩波器电路产生的高频噪声的高频噪声抑制用电容器4。S卩，构成低通滤波器(LPF)。也可以仅设置交流侧的噪声滤波器简单的共模滤波器。
[0031]另外，在本实施例的升压电路中，在功率因数改善用电抗器3的另一端，将升压用电抗器5a、5b这2个并联地设置。另外，进行流过这些升压用电抗器5a、5b各自的电流的接通/断开(0N/0FF)的功率元件6a、6b (开关元件)与升压用电抗器5a、5b的各个串联地设置。
[0032]在升压用电抗器5a、5b的与功率因数改善用电抗器3相反的一侧，配置用于进行快速恢复的快速恢复二极管(FRD) 7a、7b。在具备升压用电抗器5a、5b和功率元件6a、6b而构成的升压斩波器电路的输入侧与输出侧之间，设置对升压斩波器电路进行旁通的电流旁通用二极管8。
[0033]在升压电路的动作停止时，能够通过通用整流二极管的电流旁通二极管8而使升压用电抗器5a、5b和快速恢复二极管(FRD)7a、7b的电流进行旁通，所以能够降低升压动作停止时的流通损耗。
[0034]在本实施例中，在进行接通/断开的功率元件6a、6b (开关元件)与二极管整流器2的另一端之间，具备一个电流检测单元9。S卩，在各功率元件6a、6b的发射极端子或者源极端子与输入电压的负电位端子之间设置一个电流检测单元9。在电流检测单元9中，为了削减成本，如图1所示采用电流采样电阻和放大电路9a。也可以代替电流采样电阻，而设为由霍尔元件构成的电流传感器等电流检测单元。
[0035]在快速恢复二极管(FRD)7a、7b的输出侧与二极管整流器2的另一端之间具备用于进行电压检测的电压检测用分压电阻10，与电压检测用分压电阻10并联地设置输出电压的平滑电容器11。升压电路的控制器12由模拟电路、微型机(微型计算机)或者DSP (数字信号处理器)等半导体运算元件构成，处理来自分压电阻10的电压检测单元的直流电压信号和升压目标电压。然后，产生各功率元件6a、6b的接通/断开控制信号。此处，为了削减成本，通过廉价的分压电阻10来检测电压信号，但也可以代替分压电阻，而设为直流电压传感器等单元。
[0036]在本实施例中，利用二个升压用电抗器5a、5b将升压斩波器电路并联地连接，但也可以通过利用升压电压、输出电容将二个以上的升压用电抗器并联地配置，从而构成升压斩波器电路。
[0037]这样，在本实施例中，并联地设置了多个升压用电抗器5a、5b，所以虽然部件数增加，但电流均等地分散，所以能够降低在一个升压斩波器电路中流过的电流。因此，能够在功率元件6a、6b和功率因数改善用电抗器3中使用廉价的通用品。特别是，功率因数改善用电抗器3是大的部件，其成本也高，所以能够实现大的成本降低效果。
[0038]另外，通过各升压斩波器的交织动作，全体输入电流的脉动分量的等效频率成为几倍，所以噪声滤波器的设计变得容易。另外，向多个升压斩波