专利名称：反向恢复电流防止装置及电动机驱动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及反向恢复电流防止装置。此外，本发明涉及包括该反向恢复电流防止装置的、用于驱动电动机的电动机驱动装置。
背景技术：
一直以来，经常把电动机用作风扇、换气扇等各种各样的设备的驱动源。一般而言，电动机由电动机驱动装置进行驱动，该电动机驱动装置具有将来自交流电源的交流电压进行全波整流的全波整流部；以及使用整流后的电压来生成电动机驱动用的驱动电压的逆变器部等。但是，在电动机驱动装置中，会因流入全波整流部的来自交流电源的输入电流产生失真而导致功率因素下降这样的问题。
针对该问题，作为改善功率因素的技木，已知有专利文献1(日本专利特开2007 —274818号公报)中公开的整流装置501 (參照图I)。整流装置501主要包括全波整流部505 ;两个整流ニ极管D502、D503 ;以及例如由晶体管构成的一个开关元件504。整流ニ极管D502、D503的各自的阳极端子与全波整流部505的各相的交流输入端子相连接，各阴极端子与开关元件504的正电极相连接。开关元件504的负电极与全波整流部505的负侧输出端子相连接。在这样的整流装置501中，通过微型计算机(未图示)使开关元件504进行导通及断开，以使流入全波整流部505的输入电流成为正弦波，且使电压相位与电流相位一致。现有技术文献专利文献专利文献I :日本专利特开2007-274818号公报
发明内容
然而，在上述专利文献I的整流装置501中，当电流如图I (a)的箭头所示地进行流动的状态时，具体而言，当来自交流电源506的输入电流流入全波整流部505、且开关元件504断开时，有时上述微型计算机(未图示)会失控。于是，本应断开的开关元件504会误导通，例如，如图I (b)的箭头所示，进ー步形成包含开关元件504的电流路径，在整流装置501内流过所谓的反向恢复电流。尤其是，在开关元件504导通的瞬间，由于较大的反向恢复电流瞬间流过开关元件504，因此，存在开关元件504因该电流而受到破坏的可能性。为此，本发明的目的在于提供能防止开关元件因反向恢复电流而受到破坏的反向恢复电流防止装置、以及包括该反向恢复电流防止装置的电动机驱动装置。发明I所涉及的反向恢复电流防止装置包括全波整流部、第I ニ极管、第2 ニ极管、开关部、及开关控制部。全波整流部由多个ニ极管所构成。全波整流部对输入第一输入端子及第ニ输入端子的、来自交流电源的电源电压进行整流。第I ニ极管的阳极端子与全波整流部的第一输入端子相连接。第2 ニ极管的阳极端子与全波整流部的第二输入端子相连接。开关部连接在第Iニ极管及第2 ニ极管的各自的阴极端子与全波整流部的负侧输出端子之间。开关部将各阴极端子与负侧输出端子之间进行电开路或电短路。在各阴极端子和负侧输出端子之间的电压为阈值以上吋，开关控制部禁止开关部将阴极端子与负侧输出端子之间进行电短路。利用该反向恢复电流防止装置，可以设想在第I及第2 ニ极管的各自的阴极端子与全波整流部的负侧电压端子之间的电压、即开关部的两端电压较高且在阈值以上的情况下，在电路结构上，输入电流从交流电源流向全波整流部。为此，在此情况下，开关控制部禁止开关部将第I及第2 ニ极管的各自的阴极端子与全波整流部的负侧电压端子之间进行电短路。由此，在输入电流流向全波整流部的期间，第I及第2 ニ极管的各自的阴极端子与全波整流部的负侧电压端子之间成为电开路的状态，没有形成反向恢复电流的电流路径，因此，开关部上没有反向恢复电流流过。因此，能防止开关部受到破坏。
发明2所涉及的反向恢复电流防止装置是发明I所涉及的反向恢复电流防止装置，还包括电压检测部。电压检测部对各自的阴极端子和负侧输出端子之间的电压进行检测。开关控制部将由电压检测部所检测到的第一检测结果与阈值进行比较。由此，开关控制部能获得第I及第2 ニ极管的各自的阴极端子和全波整流部的负侧输出端子之间的电压、即开关部的两端电压，通过比较该电压与阈值，能控制开关部的状态。发明3所涉及的反向恢复电流防止装置是发明2所涉及的反向恢复电流防止装置，还包括过零检测部。过零检测部检测电源电压的过零。开关控制部还根据由过零检测部所检测到的第二检测结果，禁止开关部将各阴极端子与负侧输出端子之间进行电短路。该反向恢复电流防止装置的开关控制部不仅根据第I及第2 ニ极管的各自的阴极端子与全波整流部的负侧电压端子之间的电压、即作为开关部的两端电压的第一检测结果，还根据过零检测部的检测结果即第二检测结果来禁止短路，因此，能更可靠地防止开关部受到破坏。发明4所涉及的反向恢复电流防止装置是发明3所涉及的反向恢复电流防止装置，开关部由开关元件所构成。开关控制部具有信号输出部和“与门”电路。信号输出部根据由过零检测部所检测到的第二检测结果，来输出与阈值相关的信号即第二脉冲信号。“与门”电路计算出表示由电压检测部所检测到的第一检测结果的第一脉冲信号、与第二脉冲信号的“与”，并将其输出到开关元件。该反向恢复电流防止装置所涉及的开关控制部能简单地由信号输出部和“与门”电路所构成。此处，所谓的第一脉冲信号是表示第I及第2 ニ极管的各自的阴极端子与全波整流部的负侧电压端子之间的电压的信号，即是表示开关部的两端电压的信号。所谓的第二脉冲信号是基于过零检测部的检测结果所生成的信号，例如，是表示交流电压是否为阈值以上的信号发明5所涉及的反向恢复电流防止装置是发明I至4的任一项所涉及的反向恢复电流防止装置，在电源电压的过零附近、且电流从交流电源流出到全波整流部的定时，开关控制部利用开关部使各阴极端子与负侧输出端子之间电短路。对于阈值，将其设定得比开关部将各阴极端子与负侧输出端子之间电短路时的电源电压要高。能够利用该反向恢复电流防止装置将阈值设为适合进行强制禁止开关元件导通的控制的值。
发明6所涉及的反向恢复电流防止装置是发明I至5的任一项所涉及的反向恢复电流防止装置，还包括滤波部。滤波部对由全波整流部进行了整流的电源电压进行滤波。所述阈值设定得比因所述直流电压低于所述电源电压而导致电流从交流电源流出到全波整流部时的电源电压要低。在直流电压比电源电压要低、电流从交流电源流向全波整流部的情况下，可以认为可能会有反向恢复电流流过开关部。但是，利用该反向恢复电流防止装置，对于开始强制禁止开关部导通的控制中所使用的阈值，由于直流电压比电源电压要低，因此，将其设定为比电流从交流电源流出到全波整流部时的电源电压要低。因此，能在到达一直保持的电源电压比直流电压要低这ー关系发生反转而成为电源电压比直流电压要高，从而不得不考虑反向恢复电流的状态之前，強制禁止开关部导通。因此，能更可靠地防止开关部受到破坏。发明7所涉及的电动机驱动装置是用于驱动电动机的装置。电动机驱动装置包括所述发明I至6的任一项所涉及的反向恢复电流防止装置和逆变器部。逆变器部包含彼此之间串联连接的多个开关元件，将用于驱动电动机的驱动电压输出到电动机。反向恢复电流防止装置设置在逆变器部的前级部分。反向恢复电流中的、尤其是在开关部导通的瞬间流过开关部的过渡电流会成为噪声源，因此，可以认为也会对电动机驱动装置的逆变器驱动控制用的微型计算机等带来不良影响。但是，本发明所涉及的电动机驱动装置将所述发明I至6的任一项所涉及的反向恢复电流防止装置装载在电动机驱动装置上，因此，没有反向恢复电流流过开关部。因此，电动机驱动装置不会受到反向恢复电流的影响，能毫无问题地驱动电动机。根据发明I所涉及的反向恢复电流防止装置，在输入电流流向全波整流部的期间，第I及第2 ニ极管的各自的阴极端子与全波整流部的负侧电压端子之间成为电开路的状态，没有形成反向恢复电流的电流路径，因此，开关部上没有反向恢复电流流过。因此，能防止开关部受到破坏。根据发明2所涉及的反向恢复电流防止装置，开关控制部能获得第I及第2 ニ极管的各自的阴极端子和全波整流部的负侧输出端子之间的电压，通过比较该电压与阈值，能控制开关部的状态。根据发明3所涉及的反向恢复电流防止装置，能更可靠地防止开关部受到破坏。发明4所涉及的反向恢复电流防止装置所涉及的开关控制部能简单地由信号输出部和“与门”电路所构成。根据发明5所涉及的反向恢复电流防止装置，能将阈值设为适合进行强制禁止开关元件导通的控制的值。发明6所涉及的反向 恢复电流防止装置能预先强制禁止开关部导通，因此，能更可靠地防止开关部受到破坏。发明7所涉及的电动机驱动装置不会受到反向恢复电流的影响，能毫无问题地驱动电动机。
图I (a)是表示在专利文献I所涉及的整流装置的电路图中，当开关元件断开时流过整流装置内的电流的路径的图。图I (b)是表示在专利文献I所涉及的整流装置的电路图中，在图I (a)的状态下，因开关元件误导通而引起的流过整流装置内的反向恢复电流的路径的图。图2是表示本实施方式所涉及的反向恢复电流防止装置、包括该反向恢复电流防止装置的电动机驱动装置、以及包括该电动机驱动装置和电动机的电动机驱动系统的结构的图。图3是表示电动机驱动装置所具有的逆变器部的内部结构的图。图4是表示电源电压、直流电压、输入电流、开关元件的两端电压、栅极电压、及第ニ脉冲信号的历时变化的曲线图。图5是表示在图4的区间in2及区间in3中，分别流过反向恢复电流防止装置内的电流的路径的图。 图6 (a)是表示在输入电流流过全波整流部的期间中强制禁止开关元件导通的本实施方式的情况下的、流过开关元件的电流的曲线图。图6 (b)是表示在输入电流流过全波整流部的期间中使开关元件导通的现有示例中的、流过开关元件的电流的曲线图。附图标记I电动机驱动装置2反向恢复电流防止装置5逆变器部10交流电源11电动机12室外风扇21全波整流部D22 第 I 极管D23 第 2 极管24开关元件25电压检测部R26a、R26b 电阻27电压检测电路28过零检测部C29滤波电容器30开关元件控制部31运算部32“与门”电路100电动机驱动系统Pl印刷基板
具体实施例方式以下，使用附图对本发明所涉及的反向恢复电流防止装置及电动机驱动装置进行详细说明。
( I)整体结构图2是本发明的ー实施方式所涉及的电动机驱动装置I、反向恢复电流防止装置2、以及电动机驱动系统100的结构图。电动机驱动系统100包括电动机11 ;以及用于驱动该电动机11的电动机驱动装置I。此处，对电动机11进行说明。电动机11是空调装置的室外机所涉及的室外风扇12的驱动源，例如，可以是三相的无刷DC电动机。虽然未图示，但电动机11具有由多个驱动线圈所构成的定子、由永磁体所构成的转子、以及用于检测转子相对于定子的位置的霍尔兀件等。电动机驱动装置I主要包括本实施方式所涉及的反向恢复电流防止装置2和逆变器部5。此外，虽然未图示，但电动机驱动装置I也具有对逆变器部5进行控制的微型计算机。反向恢复电流防止装置2是用于防止所谓的反向恢复电流的装置，将其设置在逆变器部5的前级部分，即，设置在比逆变器部5要更靠近作为エ业电源的交流电源10 —侧，而不是设置在比逆变器部5要更靠近电动机11 ー侧。在后面对反向恢复电流防止装置2的详细情况进行叙述。如图3所示，逆变器部5包含多个晶体管Q51a、Q51b、Q52a、Q52b、Q53a、Q53b及多个回流用ニ极管 D51a、D51b、D52a、D52b、D53a、D53b。晶体管 Q51a 与 Q51b、Q52a 与 Q52b、Q53a与Q53b分别相互串联连接，各ニ极管D51a D53b与各晶体管Q51a Q53b并联连接。逆变器部5通过使各晶体管Q51a Q53b在规定的定时进行导通及断开，从而生成用于驱动电动机11的驱动电压，并将该电压输出到电动机11。另外，由未图示的微型计算机控制各晶体管Q51a Q53b的导通和断开动作。此外，本实施方式中，如图2所示，对于与交流电源10相连接的电子元器件，除了构成电动机驱动装置I的反向恢复电流防止装置2和逆变器部5以外，还有电抗器LI，该电抗器L I安装在印刷基板Pl上，该基板Pl经由三个接ロ IF1、IF2、IF3与电动机11相连接。从基板Pl向电动机11输出上述的驱动电压，从而驱动电动机11进行旋转。(2)反向恢复电流防止装置的结构接下来，对本实施方式所涉及的反向恢复电流防止装置2的结构进行具体说明。如图2所示，反向恢复电流防止装置2主要包括全波整流部21 ;第I ニ极管D22 ；第2 ニ极管D23 ;开关元件24 (相当于开关部)；电压检测部25 ;过零检测部28 ;滤波电容器C29 (相当于滤波部)；以及开关元件控制部30 (相当于开关控制部)。〔全波整流部〕全波整流部21由多个ニ极管D2a、D2b、D2c、D2d构成为桥接状。具体而言，ニ极管D2a与D2b相互串联连接，D2c与D2d相互串联连接。ニ极管D2a、D2c的各自的阴极端子都连接到第一布线OLl上，起到全波整流部21的正侧输出端子的作用。ニ极管D2b、D2d的各自的阳极端子都连接到第二布线0L2上，起到全波整流部21的负侧输出端子的作用。作为ニ极管D2a、D2b彼此之间的连接点的第一输入端子s2经由电抗器LI与交流电源10的正侧输出端子Si相连接，作为ニ极管D2c、D2d彼此之间的连接点的第二输入端子t2直接与交流电源10的负侧输出端子tl相连接。另外，交流电源10将交流电压作为印刷基板Pl的电源电压Vac进行输出。
具有上述结构的全波整流部21能对从第一输入端子s2及第ニ输入端子t2输入的、来自交流电源10的电源电压Vac进行整流，并将其输出到第一布线OLl及第ニ布线0L2。〔第Iニ极管、第2 ニ极管〕第I ニ极管D22的阳极端子与全波整流部21的第一输入端子s2相连接，第2 ニ极管D23的阳极端子与全波整流部21的第二输入端子t2相连接。对于第I ニ极管D22及第2 ニ极管D23，在施加于第一输入端子s2及第ニ输入端子t2的电源电压Vac与阴极端子s3、t3侧的电压之差为规定值以上的情况下，电流从阳极侧流向阴极侧。〔开关元件〕开关元件24由ー个N型绝缘栅双极晶体管所构成。开关元件24的集电极端子与第I ニ极管D22的阴极端子s3及第2 ニ极管D23的阴极端子t3相连接，发射极端子经由第二布线0L2与全波整流部21的负侧输出端子相连接。开关元件24的栅极端子与后述的开关元件控制部30相连接。即，可以说开关元件24连接在第I及第2 ニ极管D22、D23的各自的阴极端子s3、t3与全波整流部21的负侧输出端子之间。具有上述结构的开关元件24根据施加于栅极端子的栅极电压，对第I ニ极管D22及第2 ニ极管D23的各自的阴极端子s3、t3与第二布线0L2 (具体而言，全波整流部21的负侧输出端子)之间进行电开路或电短路。本实施方式中，由于开关元件24是Nch晶体管，因此，若对开关元件24的栅极端子施加有比规定值要高的栅极电压，则开关元件24导通，将各阴极端子s3、t3与负侧输出端子之间短路。相反，若对开关元件24的栅极端子施加有比规定值要低的栅极电压，则开关元件24断开，将各阴极端子s3、t3与负侧输出端子之间开路。〔电压检测部〕电压检测部25用于检测第I ニ极管D22及第2 ニ极管D23的各自的阴极端子s3、t3与全波整流部21的负侧输出端子之间的电压、即开关元件24的两端电压Vigbt (相当于第一检测結果)。电压检测部25主要由两个电阻R26a、R26b和电压检测电路27所构成。两个电阻R26a、R26b相互串联地连接在第I ニ极管D22及第2 ニ极管D23的各自的阴极端子s3、t3与第二布线0L2之间。S卩，两个电阻R26a、R26b与开关元件24并联连接。虽然未图示，但电压检测电路27例如由运算放大器、AD转换器、采样保持电路等所构成。电压检测电路27上连接有电阻R26a和R26b彼此之间的连接点，并且还连接有开关元件控制部30。电压检测电路27将电阻R26a和R26b彼此之间的连接点处的电压值放大规定増益倍，将该放大后的电压进行AD转换并保持一定时间，然后将其作为表示开关元件24的两端电压Vigbt的第一脉冲信号输出到开关元件控制部30。此处，对于开关元件24的两端电压Vigbt，在开关元件24导通、即各阴极端子S3、t3与第二布线0L2之间短路的情况下，电流流过开关元件24。在此情况下，各阴极端子S3、t3与第二布线0L2为相同电位，开关元件24的两端电压Vigbt为“0V”(图4所涉及的开 关元件24的两端电压Vigbt的区间in2)。另ー方面，在开关元件24断开、即各阴极端子s3、t3与第二布线0L2之间开路的情况下，没有电流流过开关元件24。在此情况下，各阴极端子s3、t3与第二布线0L2不是相同电位，而是比第二布线0L2上的电压值要高，开关元件24的两端电压Vigbt为OV以上(图4所涉及的开关元件24的两端电压Vigbt的区间ini、in3)。具体而言，在图4的区间ini中，开关元件24断开，且输入电流为“0A”，因此，两端电压Vigbt成为电源电压Vac。在区间in3中，开关元件24断开，且输入电流不是“0A”，因此，两端电压Vigbt成为直流电压Vdc另外，交流电源Vac是交流电压，但为了方便，本实施方式所涉及的开关元件24的两端电压Vigbt是用绝对值来表示的值(參照图4)。〔过零检测部〕过零检测部28与交流电源10的正侧输出端子Si及负侧输出端子tl相连接，且与后述的开关元件控制部30相连接。若过零检测部28检测到来自交流电源10的电源电压Vac (交流电压)的过零，则将该检测结果输出到开关元件控制部30。〔滤波电容器〕滤波电容器C29的一端与第一布线OLl相连接，另一端与第二布线0L2相连接。滤波电容器C29将经由全波整流部21进行了整流的电源电压Vac进行滤波，从而生成直流电压Vdc。直流电压Vdc成为波动较低的电压，并被施加到逆变器部5。另外，以下为了便于说明，将滤波电容器C29的端部中的、与第一布线OLl相连接的端部称为高电压侧端子s4，将与第二布线0L2相连接的端部称为低电压侧端子t4。〔开关元件控制部〕开关元件控制部30控制开关元件24的导通和断开。尤其是，本实施方式所涉及的开关元件控制部30将利用电压检测部25所检测到的开关元件24的两端电压Vigbt与阈值进行比较，在该比较结果为阈值以上吋，则禁止因开关元件24导通而使得第I及第2ニ极管D22、D23的各自的阴极端子s3、t3与第二布线0L2之间电短路。具体而言，如图4所示，在开关元件24的两端电压Vigbt为阈值以上的区间in3中，強制禁止开关元件24因微型计算机(未图示)的失控而误导通的情況。此处，对上述阈值所能采用的范围进行说明。根据图2所示的反向恢复电流防止装置2的电路结构，在由滤波电容器C29所生成的直流电压Vdc比交流电源10的电源电压Vac要低时(Vdc < Vac)，滤波电容器C29的高电压侧端子s4的电压值例如比第一输入端子s2的电压值要低。在此情况下，开关元件24通常处于断开状态，如在图I (a)中已经图示说明的那样，输入电流从交流电源10流入全波整流部21。但是，在该状态下，若开关元件24误导通,则如图I (b)所示,会有反向恢复电流流过开关元件24。为此,本实施方式中，对于在进行强制禁止开关元件24导通的控制时所使用的阈值，由于直流电压Vdc比电源电压Vac要低(Vdc < Vac)，则将其设定得比输入电流从交流电源10流出到全波整流部21时的电源电压Vac (图4的tpl)要低。即，可以说将阈值设定为能在到达区间in3’之前，预先強制禁止开关元件24的导通的值，上述区间in3’是一直保持的电源电压Vac比直流电压Vdc要低这ー关系(Vac < Vdc)发生反转，成为电源电压Vac比直流电压Vdc要高(Vac> Vdc)，从而不得不考虑反向恢复电流的区间。此外，对于阈值，将其设定得比开关元件24将第I及第2 ニ极管D22、D23的各自的阴极端子s3、t3与第二布线0L2之间电短路时的电源电压Vac (图4的tp2)要高。如图4的区间in2所示，在电源电压Vac的过零附近，且输入电流从交流电源10流出到全波整流部21的定时，开关元件24导通。这是由于，若电源电压Vac在过零附近，则输入电流不从交流电源10流向全波整流部21的状态会持续(区间inl)，因此，即使在输入电流流出的定时使开关元件24导通，也不会有过渡的反向恢复电流流过开关元件24。另外，对于阈值的具体数值，基于反向恢复电流防止装置2的电路结构，由桌上计算、仿真、实验等适当地決定。作为阈值的具体数值的ー个示例，例如，在将图4的tpl处的电源电压Vac设为“300V”，将tp2处的电源电压Vac设为“ 一 50V”的情况下，能将阈值设定为 “150V”。而且，本实施方式所涉及的开关元件控制部30不仅根据上述的两端电压Vigbt与阈值的比较结果，还根据由过零检测部28所检测到的电源电压Vac的过零(相当于第二检测结果)，来对开关元件24进行控制，以强制禁止其导通。如图2所示，进行上述动作的本实施方式的开关元件控制部30具有运算部31(相 当于信号输出部)和“与门”电路32。运算部31由包括存储器和CPU的微型计算机所构成，运算部31的输入端子与过零检测部28的输出端子相连接。运算部31根据由过零检测部28检测到的检测结果(具体而言，电源电压Vac是否过零)生成与阈值相关的信号即第二脉冲信号，并输出到“与门电路”32。具体而言，运算部31将以交流电压Vac的过零点作为起点、上升规定时间宽度的第ニ脉冲信号输出到“与门”电路32。例如，能根据由过零检测部28所检测到的过零的检测结果，来掌握电源电压Vac的周期。为此，运算部31根据过零检测部28的检测结果，首先计算出电源电压Vac的周期，再由该计算结果推测出电源电压Vac的值。然后，从电源电压Vac的过零起例如2ms之后(规定期间后)，即使是第一脉冲信号是使开关元件24导通的值，运算部31也能生成具有用于将开关元件24強制断开的值的第二脉冲信号。另外，规定时间宽度例如为2msec 4msec,例如,根据阈值、交流电压Vac的频率，通过桌上计算、仿真等适当地決定。即，可以说第二脉冲信号是表示从交流电压Vac经过过零点起规定时间以内的信号。此外，图4中，图示了第二脉冲信号的ー个示例。在图4的第二脉冲信号中，将从交流电压Vac的值经过过零点起规定时间内的情况表示为“H”，将从经过过零点起、经过规定时间以上的情况表示为“じ’。“与门”电路32是具有两个输入端子和ー个输出端子的所谓的AND电路。“与门”电路32的各输入端子与运算部31的输出、以及电压检测电路27的输出相连接。“与门”电路32的输出端子与开关元件24的栅极端子相连接。“与门”电路32对表示由电压检测部25检测到的开关元件24的两端电压Vigbt的第一脉冲信号、与第二脉冲信号的“与”进行计算，并将其输出到开关元件24。例如，在图4的区间inl、in3中，由于第二脉冲信号为“L”，因此，“与门”电路32将栅极电压“L”输出到开关元件24。在图4的区间in2中，由于第二脉冲信号为“H”，因此，“与门”电路32基于第一脉冲信号将栅极电压“H”输出到开关元件24。另外，虽然图4的区间in2中的、开关元件24的两端电压Vigbt约为“0V”，但在区间in2期间，基于即将到达区间in2时(也就是区间inl期间)的两端电压Vigbt的值，将第一脉冲信号“ H”输入“与门”电路23。(3)动作(3 一 I)反向恢复电流防止装置的动作和电流的流动
根据图4 图5，对本实施方式所涉及的反向恢复电流防止装置2的动作流程、流过反向恢复电流防止装置2内的电流进行说明。作为ー个示例，图5图示了将正电压的电源电压Vac施加于第一输入端子Si的情况下流过反向恢复电流防止装置2内的电流的流动情況。在开关元件24断开的状态下，电源电压Vac刚到达过零点之后，立即开始将正电压的电源电压Vac施加于第一输入端子si或将负电压的电源电压Vac施加于第二输入端子tl (区间inl)。于是，输入电流从交流电源10流出到全波整流部21，将栅极电压“H”以规定时间施加于开关元件24 (区间in2)。由此，开关元件24导通。然后，此时，由于电源电压Vac比直流电压Vdc要低(Vac < Vdc)，因此，如图5的(in2)所示，输入电流从交流电源10经由第I ニ极管D22(或第2 ニ极管D23)、开关元件24、及全波整流部21的负侧输 出端子流向交流电源10。此时，开关元件24的两端电压Vigbt成为“0V”。开关元件控制部30在规定时间的期间将栅极电压“H”施加于开关元件24，之后，开关元件控制部30将栅极电压“L”施加于开关元件24 (区间in3)。由此，开关元件24成为断开的状态，开关元件24的两端电压Vigbt成为直流电压Vdc (Vigbt = Vdc)。在开关元件24断开时，输入电流暂时不流动，但之后当电源电压Vac变得比直流电压Vdc要高时(Vac > Vdc)，输入电流流出到全波整流部21。因此，若开关元件24的两端电压Vigbt超过阈值，则开关元件控制部30強制禁止开关元件24导通，以避免其因微型计算机(未图示)的失控而误导通。由此，如图5的(in3)所示，输入电流从交流电源10经由全波整流部21的正侧输出端子、滤波电容器C29、以及全波整流部21的负侧输出端子流向交流电压10，但输入电流不会流向开关元件24。此外，在该区间中，不会有反向恢复电流在反向恢复电流防止装置2内流动，因此，也不会有反向恢复电流流过开关元件24。迎来峰值的电源电压Vac会在峰值之后慢慢降低，最終变为直流电压Vdc以下。于是，输入电流不再流动，不久变为“0A”。另外，由于开关元件24此时也保持着断开的状态，因此，开关元件24的两端电压Vigbt成为电源电压Vac (区间inl, Vigbt = Vac)。(3 一 2)流过开关元件的电流值的比较结果图6 (a)是表示在输入电流流过全波整流部21的期间中强制禁止开关元件24导通的本实施方式的情况下的、流过开关元件24的电流值的曲线图。图6 (b)是表示在输入电流流过全波整流部的期间中使开关元件导通的现有示例中的、流过开关元件的电流值的曲线图。在图6 (b)中，随着开关元件导通，瞬间流过约70A的电流。但是，在图6 (a)中，从电源电压Vac的过零附近起使开关元件24导通规定时间的期间，虽然有约5A的电流流过开关元件24，但在输入电流实际上较多地流过全波整流部21的期间，由于开关元件24处于强制断开的状态，因此，能防止图6 (b)所示的过渡电流流过开关元件24的情況。(4)效果(A)根据本实施方式所涉及的反向恢复电流防止装置2，可以设想在第I及第2 ニ极管D22、D23的各自的阴极端子s3、t3与第二布线0L2 (具体而言，全波整流部21的负侧电压端子)之间的电压，即开关元件24的两端电压较高且为阈值以上的情况下，在图2的电路结构上，输入电流从交流电源10流向全波整流部21。因此，在此情况下，开关元件控制部30禁止开关元件24将第I及第2 ニ极管D22、D23的各自的阴极端子s3、t3与第二布线0L2之间电短路。由此，在输入电流流向全波整流部21的期间，第I及第2 ニ极管D22、D23的各自的阴极端子s3、t3与全波整流部21的负侧电压端子之间成为电开路的状态，没有形成反向恢复电流的电流路径，因此，开关元件24上没有反向恢复电流流过。因此，能防止开关元件24受到破坏。(B)此外，本实施方式的开关元件控制部30将由电压检测部25所检测到的开关元件24的两端电压与阈值进行比较。由此，开关元件控制部30能获得开关元件24的两端电压，通过比较该电压与阈值，能控制开关元件24的状态。(C)此外，本实施方式所涉及的反向恢复电流防止装置2的开关元件控制部30不仅根据开关元件24的两端电压，还根据由过零检测部28所检测到的电源电压Vac的过零来禁
(D)此外，根据本实施方式所涉及的反向恢复电流防止装置2，开关元件控制部30能简单地由运算部31和“与门”电路32所构成。(E)此外，本实施方式所涉及的反向恢复电流防止装置2所涉及的开关元件控制部30在电源电压Vac的过零附近、且输入电流从交流电源10流出到全波整流部21的定时，利用开关元件24使各阴极端子s3、t3与负侧输出端子之间电短路。对于阈值，将其设定得比开关元件24将各阴极端子s3、t3与第二布线0L2之间电短路时的电源电压Vac要高。由此，能将阈值设为适合进行强制禁止开关元件24导通的控制的值。(F)在直流电压Vdc比电源电压Vac要低、输入电流从交流电源10流向全波整流部21的情况下，可以认为存在所谓的反向恢复电流流过开关元件24的可能性。但是，根据本实施方式所涉及的反向恢复电流防止装置2，直流电压Vdc比电源电压Vac要低，因此，对于开始强制禁止开关元件24导通的控制中所使用的阈值，将其设定为比电流从交流电源10流出到全波整流部21时的电源电压Vac (图4的tpl)要低。因此，能在到达一直保持的直流电压Vdc比电源电压Vac要低这ー关系发生反转，成为直流电压Vdc比电源电压Vac要高(Vac >Vdc)，从而不得不考虑反向恢复电流的状态之前，強制禁止开关元件24导通。因此，能更可靠地防止开关元件24受到破坏。(G)然而，反向恢复电流中的、尤其是开关元件24导通的瞬间流过开关元件24的过渡电流会成为设置在电动机驱动装置I周围的各种设备的噪声源，例如，可以认为也会对电动机驱动装置I的逆变器驱动控制用的微型计算机(未图示)等带来不良影响。但是，本实施方式所涉及的电动机驱动装置I将上述反向恢复电流防止装置2装载在电动机驱动装置I上，因此，开关元件24上没有反向恢复电流流过。因此，电动机驱动装置I不会受到反向恢复电流的影响，能毫无问题地驱动电动机11。<其他实施方式>
在上述实施方式中，对开关元件24由绝缘栅双极晶体管所构成的情况进行了说明。但是，只要开关元件24能使第I ニ极管D22及第2 ニ极管D23的各自的阴极端子s3、t3与第二布线0L2之间短路或开路，开关元件24可以是任意的结构。作为开关元件24的其他结构，能列举出双极型晶体管、MOS晶体管、晶闸管、以及三端双向可控硅等。エ业中的应用本发明的反向恢复电流防止装置具有能防止开关部受到 破坏这样的效果。该反向恢复电流防止装置能在空调装置的室外机中的室外风扇等的电动机驱动装置内作为装置进行使用。
权利要求
1.一种反向恢复电流防止装置(2)，其特征在于，包括 全波整流部(21)，该全波整流部(21)由多个二极管(D2a D2d)所构成，并对输入第一输入端子(s2)及第二输入端子(t2)的、来自交流电源(10)的电源电压进行整流； 第I极管(D22)，该第I极管(D22)的阳极端子与所述全波整流部(21)的所述第一输入端子(s2)相连接； 第2 二极管(D23)，该第2极管(D23)的阳极端子与所述全波整流部(21)的所述第二输入端子(t2)相连接； 开关部(24)，该开关部(24)连接在所述第I 二极管(D22)及所述第2 二极管(D23)的各自的阴极端子与所述全波整流部(21)的负侧输出端子之间，将各所述阴极端子与所述负侧输出端子之间进行电开路或电短路；以及 开关控制部(30)，该开关控制部(30)在各所述阴极端子和所述负侧输出端子之间的电压为阈值以上时，禁止所述开关部(24)将各所述阴极端子与所述负侧输出端子之间进行电短路。
2.如权利要求I所述的反向恢复电流防止装置(2)，其特征在于，还包括对各所述阴极端子和所述负侧输出端子之间的电压进行检测的电压检测部(25)， 所述开关控制部(30)将由所述电压检测部(25)所检测到的第一检测结果与所述阈值进行比较。
3.如权利要求2所述的反向恢复电流防止装置(2)，其特征在于，还包括检测所述电源电压的过零的过零检测部(28)， 所述开关控制部(30)还根据由所述过零检测部(28)所检测到的第二检测结果，禁止所述开关部(24)将各所述阴极端子与所述负侧输出端子之间进行电短路。
4.如权利要求3所述的反向恢复电流防止装置(2)，其特征在于，所述开关部(24)由开关元件所构成， 所述开关控制部(30)具有 信号输出部(31)，该信号输出部(31)根据由所述过零检测部(28)所检测到的所述第二检测结果，输出与所述阈值相关的信号即第二脉冲信号；以及 “与门”电路(32)，该“与门”电路(32)计算出表示由所述电压检测部(25)所检测到的所述第一检测结果的第一脉冲信号、与所述第二脉冲信号的“与”，并将其输出到所述开关元件(24)。
5.如权利要求I至4的任一项所述的反向恢复电流防止装置(2)，其特征在于，在所述电源电压的过零附近、且电流从所述交流电源(10)流出到所述全波整流部(21)的定时，所述开关控制部(30)利用所述开关部(24)将各所述阴极端子与所述负侧输出端子之间进行电短路， 将所述阈值设定得比所述开关部(24)将各所述阴极端子与所述负侧输出端子之间进行电短路时的所述电源电压要高。
6.如权利要求I至5的任一项所述的反向恢复电流防止装置(2)，其特征在于，还包括对由所述全波整流部(21)进行了整流的所述电源电压进行滤波而生成直流电压的滤波部(C29)， 所述阈值设定得比因所述直流电压低于所述电源电压而导致电流从所述交流电源(10 )流出到所述全波整流部(21)时的所述电源电压要低。
7.一种电动机驱动装置(100)，所述电动机驱动装置(I)用于驱动电动机(11)，其特征在于，包括 权利要求I至6的任一项所述的反向恢复电流防止装置(2);以及逆变器部(5 )，该逆变器部(5 )包含彼此之间串联连接的多个开关元件，并将用于驱动所述电动机(11)的驱动电压输出到所述电动机(11)， 所述反向恢复电流防止装置(2)设置在所述逆变器部(5)的前级部分。
全文摘要
本发明能防止开关元件因反向恢复电流而受到破坏。反向恢复电流防止装置(2)包括全波整流部(21)；第1及第2二极管(D22、D23)；开关元件(24)；以及开关元件控制部(30)。全波整流部(21)对输入第一及第二输入端子(s2、t2)的来自交流电源(10)的电源电压(Vac)进行整流。第1及第2二极管(D22、D23)的各阳极端子分别与全波整流部(21)的第一及第二输入端子(s2、t3)相连接。开关元件(24)将第1及第2二极管(D22、D23)的各自的阴极端子(s3、t3)与全波整流部(21)的负侧输出端子之间进行电开路或电短路。在各阴极端子(s3、t3)和负侧输出端子之间的电压为阈值以上时，开关元件控制部(30)禁止开关元件(24)将各阴极端子(s3、t3)与负侧输出端子之间进行短路。
文档编号H02M7/12GK102652391SQ201080056599
公开日2012年8月29日 申请日期2010年12月2日 优先权日2009年12月24日
发明者八木达, 池田基伸, 键村纪雄 申请人:大金工业株式会社