功率变换装置及包括它的空调机的制作方法

1.本发明涉及功率变换装置及包括它的空调机，更具体地，涉及向应用了磁性轴承的马达稳定地供给电源的功率变换装置及包括它的空调机。


背景技术：

2.在一般情况下，空调机的压缩机将马达用作驱动源。马达通常具备位于定子的内部的旋转轴被物理性地接触的轴承支承的结构。近年来，根据高速旋转的马达的研发必要性，研发出了通过磁性轴承而在没有物理性的接触的情况下也能够支承旋转轴的高速旋转用马达。这样，通过功率变换装置而对应用了磁性轴承的马达也供电。
3.众所周知，这样的功率变换装置主要由整流部、功率因数控制部及逆变器方式的功率变换部构成。具体地，从商用电源输出的交流的商用电压通过整流部而被整流。在这样的整流部中整流的电压被供给到逆变器这样的功率变换部。此时，功率变换部利用由整流部输出的电压而生成用于驱动马达的交流电。另外，根据情况，在整流部与逆变器之间具备用于改善功率因数的直流-直流转换器(dc-dc converter)。
4.另一方面，这样的功率变换装置和空调机在停电时也需要用于保持磁性轴承的作用的电源供给。在一般情况下，在停电时为了保持磁性轴承的作用而对功率变换装置使用不停电电源供给装置(ups，uninterruptible power supply)。
5.不停电电源供给装置(ups)是指，在因停电等无法供给电源时，瞬间供给代替电源的装置。这样的不停电电源供给装置(ups)价格昂贵，并且因为内置有电池，因此需要维护。另外，存在使用温度受限的缺点。
6.另外，这样的功率变换装置和空调机的情况下，在磁性轴承发生故障及控制不稳定时，需要用于保护磁性轴承线圈的备用轴承。备用轴承设计为能够承受瞬间的过渡状态的摩擦和速度。这样的备用轴承在高速旋转时及停电时或发生故障的情况下会受损或减少寿命，在严重的情况下还会引起产品破损。在一般情况下，备用轴承的寿命小于约10～100次。在备用轴承发生异常的情况下，如果产品的动作被中断，则因更换而发生较多的维护费用。
7.另一方面，在现有专利文献us7,116,066(以下，记为专利文献1)中公开了在发生停电时执行迟滞电压控制，从而实现再生发电电压。
8.但是，根据专利文献1，在转换器执行正常动作的过程中发生故障的情况下，无法执行再生发电电压控制。即，在停电时无法进行应对。另外，在再生发电控制时，存在难以进行正确的电压控制的问题。
9.在另外的现有专利文献us6,617,734(以下，记为专利文献2)中公开了在停电时使用另设的再生发电电路而向逆变器和磁性轴承控制器供给电源。但是，在专利文献2的情况下，也是在正常运行中转换器发生故障的情况下难以进行应对，在再生发电控制时，同样存在难以进行正确的电压控制的问题。另外，为了解决这样的问题，需要实现停电及速度检测电路、再生发电电路等另设的追加电路。
10.图1例示了以往的使用ups装置70的功率变换装置。
11.参照图1，对以往的动作说明如下：在正常动作时输入到mccb 10的ac输入电压通过降压变压器60并经过ups装置70的静态旁路(static bypass)而输出到amb控制器80和逆变器控制器90。之后，向应用了磁性轴承的2相马达50供给电源。另一方面，在停电时使用充电到内置于ups装置70的电池中的dc电压并通过ac/dc整流器和dc/ac逆变器变换成ac之后向amb控制器80供给电源。
12.由此，除了上述说明的因材料费上升导致的产品价格上升的问题之外，还存在由电池寿命导致的维修费用。另外，使用温度受限，存在难以应用于室外的问题。


技术实现要素：

13.发明要解决的课题
14.对此，发明的目的在于提供一种在停电时也能够稳定地供给电源，且不会发生因追加电池导致的维修费用的功率变换装置及包括它的空调机。
15.另外，本发明的又一个目的在于提供一种在停电时也能够向磁性轴承控制器稳定地供给电源，没有使用温度的限制而可设置于室外，由此可应用于空冷式空调机产品的功率变换装置及包括它的空调机。
16.用于解决课题的手段
17.为了解决上述的课题，本发明的一个实施例的功率变换装置向应用了磁性轴承的马达供给电源，并包括逆变器部及转换器部，在初始驱动时，转换器部接收交流电压作为第一电源，辅助电路部使用第一电源而执行初始充电。并且，辅助电路部将整流后的第二电源供给到与转换器部连接的逆变器控制部及磁性轴承控制部。由此，逆变器控制部使用第二电源而向逆变器输出驱动信号，从而执行初始充电动作。之后，控制逆变器，以从逆变器将整流后的直流电压提供给转换器部。初始充电之后，在正常动作时，转换器部切断由辅助电路部供给的第二电源，将根据逆变器部的驱动而供给的直流电压供给到逆变器控制部及磁性轴承控制部。另一方面，在停电时，通过转换器无法供给电源，因此将辅助电路部的第二电源重新供给到逆变器控制部及磁性轴承控制部，以稳定地执行磁性轴承的间隙控制。
18.实施例中，功率变换装置还包括降压变压器，该降压变压器对三相输入电压进行降压而提供给上述转换器部及上述辅助电路部。
19.实施例中，上述降压变压器通过分支成单独的抽头(tap)的电源线而分别与上述转换器部及上述辅助电路部连接。
20.实施例中，上述降压变压器在上述初始驱动时通过第一分支线而向上述转换器部供给降压后的交流电压，通过第二分支线而向上述辅助电路部供给降压后的交流电压。
21.实施例中，上述降压变压器包括输出电压比380v:220v至少满足1:2的电路结构。
22.实施例中，功率变换装置还包括继电器部，该继电器部位于上述转换器部与上述辅助电路部之间，由上述转换器部控制上述继电器部的接通/断开状态。
23.实施例中，在上述正常动作时，上述转换器部为了切断上述第二电源的供给而将上述继电器部断开(off)，在上述停电时，上述转换器部输出将上述继电器部接通(on)的控制信号，以重新供给上述第二电源。
24.实施例中，上述转换器部检测出上述停电，向上述逆变器部控制部和上述磁性控
制部提供停电检测信号。
25.实施例中，当接收到上述停电检测信号时，上述逆变器控制部切断与上述逆变器连接的整流部的晶闸管(scr)。
26.实施例中，当接收到上述停电检测信号之后开始进行上述马达的反向旋转时，上述逆变器控制部转换控制模式，以使上述逆变器从速度控制模式变更为电压控制模式。
27.实施例中，在上述正常动作时，上述整流部控制上述逆变器部的初始充电和交流输入电压的功率因数。
28.实施例中，在上述停电时，响应于由上述逆变器控制部阻断晶闸管(scr)的情况，上述整流部以防止再生反向电压的方式进行动作。
29.实施例中，在上述停电时，上述磁性轴承控制部从上述辅助电路部接收上述第二电源而向应用于上述马达的磁性轴承施加电流，从而执行磁性轴承间隙控制。
30.实施例中，在上述正常动作时，上述磁性轴承控制部使用从上述转换器接收的上述整流的直流电压而执行上述磁性轴承间隙控制。
31.实施例中，在检测到转换器故障信号的情况下，上述转换器部将上述转换器部的输出变更为断开(off)状态，上述逆变器部和上述磁性轴承控制部从上述辅助电路部接收上述第二电源而生成控制电源。
32.另外，上述实施例分别可同样应用于包括这样的功率变换装置的空调机。
33.发明效果
34.对本发明的功率变换装置及包括它的空调机的效果进行如下说明。
35.根据本发明的至少一个实施例，在停电时应用再生发电升压及dc/dc转换器，从而在包括应用了磁性轴承的马达的功率变换装置及包括它的空调机中能够在不追加ups装置的情况下有效地应对停电。
36.另外，本发明具有如下优点：在不追加ups装置的情况下也无需实现用于进行再生控制的另设的停电检测电路或用于再生发电的追加电路。进而，在无需设置用于再生发电的追加电路的情况下，也能够执行正确的再生发电恒定电压控制。
37.另外，本发明具有如下优点：可改善磁性轴承ac控制电源的功率因数下降导致的无功功率。具体地，通过dc/dc转换器而以dc形态供给电源，从而仅供给有功功率。
38.另外，本发明具有如下优点：在包括应用了磁性轴承的马达的功率变换装置及包括它的空调机中去除ups装置，从而不会发生电池更换费用，且在室外也能够使用。
39.可从下面的详细的说明能够清楚地了解可应用本发明的追加的范围。但是，本领域技术人员可明确理解，在本发明的思想及范围内可进行各种变更及修改，因此详细的说明及本发明的优选的实施例这样的特定实施例仅为例示。
附图说明
40.图1是以往的使用ups装置且应用了磁性轴承的功率变换装置的例示电路图。
41.图2是根据本发明而在没有ups装置的情况下应用了磁性轴承的功率变换装置的代表电路图。
42.图3是对根据本发明而在没有ups装置的情况下应用了磁性轴承的功率变换装置中的停电应对动作进行说明的流程图。
43.图4是对根据本发明而在功率变换装置中发生转换器的故障及/或发生停电时的应对动作进行说明的流程图。
44.图5是对根据本发明的功率变换装置中用于初始驱动的降压变压器的输出结构进行说明的电路图。
45.图6是本发明的功率变换装置中的辅助电路的初始充电及切换电路结构的例示电路图。
46.图7a至图7d是本发明的功率变换装置中的dc/dc转换器的输出结构的各种例示电路图。
47.图8是示出本发明的功率变换装置的整体的磁性轴承系统动作的例示电路图。
具体实施方式
48.下面，参照附图，对本说明书中公开的实施例进行详细说明，与附图序号无关地，对于相同或类似的构成要件，赋予相同的符号并省略对此的重复说明。下面的说明中使用的关于构成要件的接尾词“模块”及“部”是仅为了便于撰写说明书而赋予或混用的，其本身并不具有彼此区别的意思或作用。另外，在对本说明书中公开的实施例进行说明时，在判断为对相关的公知技术的具体说明导致本说明书中公开的实施例的要旨不清楚的情况下，省略其详细的说明。另外，所附的图仅用于帮助理解本说明书中公开的实施例，本说明书中公开的技术思想不限于此，而是包括属于本发明的思想及技术范围的所有变更、均等物乃至替代物。
49.图2是根据本发明而在没有ups装置的情况下应用了磁性轴承的功率变换装置的代表电路图。
50.本发明的功率变换装置100包括三相整流部30、直流支撑电容器(dc-link cap acitor)35、三相逆变器40、降压变压器102、辅助电路部103、dc/dc转换器部106、磁性轴承控制部80、逆变器控制部90，与提供ac电压的mccb 10及应用了磁性轴承的三相马达50连接。
51.在初始动作时，本发明的功率变换装置100将输入到mccb 10的三相交流电压经过降压变压器102而供给到dc/dc转换器部105。
52.本发明中降压变压器102实现为380v:220v采取1:2结构的形态。具体地，降压变压器102将三相电源的线电压(r，t相)降压到220v，从而起到供给用于与上位控制器(循环控制)进行逆变器/磁性轴承控制的ac电压的作用。
53.上述降压变压器102为了初始驱动而将另设的抽头(tap)分离而向dc/dc转换器部105供给控制电源。这与以往的功率变换装置的降压变压器60(图1)相对于ups装置70而以单一输出结构(500va～3000va程度)连接的结构区别。
54.上述降压变压器102这样采用另设的分离抽头(tap)结构，从而用于dc/dc转换器部105的初始控制电源，并需要非常小的输出比(例如1:9)。
55.因此，在dc/dc转换器部105的初始控制时，使用从降压变压器102接收的ac电源220v，当完成三相逆变器部40的初始充电动作时，根据dc/dc转换器部105和三相逆变器部40中的各个电压的电位差，变更为逆变器侧的直流电容器35的dc电压。
56.另一方面，虽然未图示，在另一例中可以采用降压变压器102除了图1的降压变压
器60之外追加一个另设的降压用外置变压器的结构形态。
57.三相整流部30接收经过电抗器20的三相交流电源而变换成直流电源来供给到三相逆变器40。
58.上述三相整流部30采用在上端包括晶闸管(scr，硅控制整流元件)的半波相位控制整流器的结构。
59.在正常动作时，上述三相整流部30起到控制三相逆变器部40的初始充电和ac输入功率因数的作用。另外，在停电时，为了防止再生反向电压，起到从马达再生电压控制分离三相ac输入的断路器作用。
60.三相逆变器部40包括6个功率用开关元件(igbt)和用于驱动它们的栅极驱动电路而构成。
61.igbt作为具备功率mosfet(metal oxide semi-conductor fiel defect transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)和双极晶体管(bipolar transitor)的结构的开关(switching)元件，是驱动功率小，可实现高开关速度、高耐压化、高电流密度化的元件。
62.在正常动作时，上述三相逆变器部40作为电压型逆变器，能够将直流电压改变为交流电压而旋转压缩机的三相马达50。另外，在停电时，为了使根据压缩机的压力差而反向旋转的三相马达50的发电电压升压，作为三相pwm升压转换器而进行动作。此时，通过三相逆变器部40控制的电压应大于三相马达50的反电动势电压。
63.在正常动作时，dc/dc转换器部105通过电源线108而向逆变器控制部90和磁性轴承控制部80供给dc电源。
64.dc/dc转换器部105执行停电检测功能。在检测到停电时，上述dc/dc转换器部105通过通信线107而向逆变器控制部90和磁性轴承控制器80提供停电检测信号。
65.另外，dc/dc转换器部105将输出dc电压与输入dc电压之比(ratio)控制为恒定。dc/dc转换器部105可包括转换器控制器(未图示)。
66.辅助电路部103在初始的时候执行ac/dc整流而向磁性轴承控制部80和逆变器控制部90供给电源。
67.在初始充电之后正常动作时输出电压上升，上述辅助电路部103响应于dc继电器部106断开(off)的情况而切断电源供给。
68.在检测到dc/dc转换器部105的故障时，上述辅助电路部103响应于dc继电器部106变更为接通(on)的情况而向磁性轴承控制部80和逆变器控制部90供给电源。即，在dc/dc转换器部105发生故障时能够转换模式。
69.通过dc/dc转换器部105的转换器控制器而执行dc继电器部106的接通/断开控制。
70.上述辅助电路部103为了限制(或去除)在上述初始充电和上述模式转换时通过输出电压差而产生的涌入电流，可包括ntc或固定电阻器。由此，向磁性轴承控制部80和逆变器控制部90无过渡状态地供给稳定的电源。对此，将参照图6而进行更具体的说明。
71.磁性轴承控制部80起到向应用于三相马达50的磁性轴承施加电流而使三相马达50的轴(shaft)浮起的作用。
72.另外，虽然未仔细图示，但是磁性轴承(amb)控制部80可包括控制板、电流放大器及电源供给装置(smps)。
73.在正常动作时，逆变器控制部90输出用于驱动三相整流部30的晶闸管(scr，硅控整流元件)和逆变器部40的igbt的pwm。由此，执行将三相马达50改变为所希望的速度的速度控制。
74.另外，逆变器控制部90执行用于对三相马达50进行初始充电的初始充电电路101的控制。另外，在停电时，逆变器控制部90响应于从dc/dc转换器部105输入停电检测信号的情况，控制逆变器部40作为升压转换器进行动作。
75.以下，图3是用于对根据本发明而在没有ups装置的情况下应用了磁性轴承的功率变换装置中的停电应对动作进行说明的流程图。
76.参照图2及图3，本发明的功率变换装置的动作方法从基于初始驱动信号而供给控制电源的动作开始(s10)。
77.具体地，参照图2，输入到mccb 10的三相交流电压经过降压变压器102而供给到dc/dc转换器部105。并且，根据ac继电器的接通(on)信号，输入到辅助电路部103的三相交流电压被实施ac/dc整流而向磁性轴承控制部80和逆变器控制部90供给电源。
78.当向逆变器控制部90供给电源时，通过接收到三相电源的三相逆变器而执行初始充电动作(s20)。
79.具体地，在图2中通过逆变器控制部90而执行用于进行三相电源的初始充电的继电器驱动。逆变器控制部90向三相整流部30的晶闸管(scr)输出触发信号。由此，三相整流部30向直流支撑电容器35供给直流电源。之后，将充电到直流支撑电容器35中的电源作为输入电源和控制电源而供给到dc/dc转换器部105(正常动作)。
80.然后，在正常动作的过程中感测停电检测信号的检测(s30)。停电检测信号的检测是在没有另设的感测电路的情况下，通过dc/dc转换器部105(更具体为转换器控制器(未图示))而执行。
81.在检测到停电检测信号的情况下，dc/dc转换器部105向磁性轴承控制部80和逆变器控制部90传递停电检测信号，并控制为断开逆变器控制部90的继电器(s40)。另外，逆变器控制部90切断三相整流部30的晶闸管(scr)。
82.之后，当压缩机停止并开始马达的反向旋转时，将逆变器从速度控制模式变更为电压控制模式而执行动作(s50)。
83.具体地，当压缩机停止时，压力的方向被变更而马达进行反向旋转，在马达进行反向旋转的时点，变更三相逆变器部40的控制模式。具体地，三相逆变器部40从速度控制模式变更为电压控制模式。
84.当变更为电压控制模式时，利用三相逆变器部40的igbt和逆变器控制部90的无传感器算法的位置估计信息而执行再生升压恒定电压控制。
85.具体地，三相逆变器部40对于在发生停电之后根据压缩机的压力差而产生的马达50的反向旋转，使用通过三相逆变器部40的无传感器控制逻辑而获得的相位角信息来执行再生升压恒定电压控制。
86.在控制这样的再生恒定电压时，在磁性轴承控制部80和逆变器控制部90中相对于大容量逆变器而使用相对非常小的功率。因此，在再生恒定电压控制时，能够在没有另设的辅助电路的情况下，使用马达50的相电感、逆变器部40的igbt和位于三相整流部30和逆变器部40的之间的直流支撑电容器35而执行升压动作。
87.在控制这样的再生恒定电压时，利用比马达50的反电动势更大的电压来执行升压动作。即，马达50在15～20hz之间的范围稳定地执行升压控制，并供给磁性轴承控制部80的电源。在此，上述15～20hz的范围是指用于保护备用轴承的最小限度的速度水平。
88.这样，通过由转换器部105进行的停电检测和逆变器控制部90的动作及再生恒定电压控制，在停电时也能够进行适合dc/dc转换器部105的输入规格的稳定的电源供给。
89.另一方面，在根据步骤s30中的判断而未检测到停电检测信号的期间，即在正常动作过程中通过dc/dc转换器部105(更具体地，转换器控制器)而向磁性轴承控制部80和逆变器控制部90供给输入电源(s60)。
90.图4是用于对本发明的功率变换装置中在发生转换器的故障及/或发生停电时的应对动作进行说明的流程图。
91.本发明的功率变换装置的动作可以大体包括四个动作。具体地，包括1)初始动作、2)正常地供给电源的正常动作、3)发生dc/dc转换器的故障时的应对动作(步骤s407～s409)、及4)发生dc/dc转换器的停电时的应对动作(步骤s410～s414)。
92.首先，1)初始动作过程(步骤s401～s402)如下。
93.开始驱动ac继电器，以向应用了磁性轴承的马达供给控制电源(s401)。
94.具体地，在图2中利用通过降压变压器102的第一分支线(从降压变压器102连接到辅助电路部103的两个电源线)而传递到辅助电路部103的ac电压来执行辅助电路部103的初始充电。由此，向dc/dc转换器部105供给控制用电源。另外，通过降压变压器102的第二分支线(从降压变压器102连接到dc/dc转换器部105的两个电源线)而向dc/dc转换器部105供给电源。
95.然后，通过逆变器控制部90而驱动继电器，以进行三相初始充电(s402)。具体地，通过逆变器控制部90而驱动初始充电电路101内的继电器，执行用于将直流电压充电到逆变器部40侧的直流支撑电容器40中的初始充电。另外，通过逆变器控制部90而向三相整流部30的晶闸管输出触发信号(导通(on)信号)。
96.2)正常动作过程(步骤s404～s416、s415)如下。
97.在步骤(s403)中进行判断的结果，在dc/dc转换器部105中未检测到转换器故障发生(故障信号)的情况下，即在正常动作期间，将转换器部50的输出设为接通(on)状态(s404)，将继电器106设为断开(off)状态而切断基于辅助电路部103的输出。即，通过dc/dc转换器部50而向磁性轴承控制部80和逆变器控制部80供给电源。磁性轴承控制部80执行磁性轴承间隙控制(s406)。
98.3)发生转换器故障时的应对动作过程(步骤s407～s409)如下。
99.在步骤(s403)中进行判断的结果，在dc/dc转换器部105中检测到转换器故障发生(故障信号)的情况下，转换器控制器将转换器部50的输出变更为断开(off)状态(s407)。
100.并且，转换器控制器将继电器106从断开(off)状态变更为接通(on)状态，由此通过辅助电路部103而供给电源(s408)。即，代替dc/dc转换器部105而通过辅助电路部103来供给电源。
101.此时，在辅助电路部103中，使用功率用晶闸管开关元件而切换为ac/dc电路，通过ntc电路而抑制涌入电流。对此，将参照图6而进行更具体的说明。
102.转换器控制器向磁性轴承控制部80输入异常状态(fault)信号(s409)而告知dc/
dc转换器部105的故障。通过辅助电路部103而继续供给电源，因此此时磁性轴承控制部80执行磁性轴承间隙控制(s406)。
103.4)发生转换器停电时的应对动作过程(步骤s410～s414)如下。
104.在步骤(s410)中进行判断的结果，在dc/dc转换器部105中检测到发生转换器停电的情况下，dc/dc转换器部105向磁性轴承控制部80和逆变器控制部90输出停电检测信号(s411)。
105.并且，逆变器控制部90为了关闭(off)逆变器部40的控制而输出切断三相整流部30的晶闸管(scr)的控制信号(s412)。
106.然后，逆变器控制部90执行再生恒定电压控制模式(s413)。具体地，随着关闭(off)逆变器控制，当停止压缩机时，随着压力方向的转换，马达开始进行反向旋转。
107.在马达进行反向旋转的时点，将逆变器部40的控制从速度控制切换为电压控制。利用逆变器部40电路的6个开关元件(igbt)和逆变器控制部90的无传感器算法位置估计信息，执行再生升压恒定电压控制。由此，在停电时也能够实现符合dc/dc转换器部105的输入规格的稳定的电源供给。
108.这样，在本发明中在应用了磁性轴承的功率变换装置中，在转换器发生故障或停电时，在没有ups装置的情况下也能够通过再生发电升压控制及转换器的控制而进行稳定的电源供给。
109.图5是示出在本发明的功率变换装置中用于进行初始驱动的降压变压器102的输出结构的电路图。
110.如图5所示，降压变压器102的一端与在mccb 10与电抗器20之间分支的线连接，另一端重新分支成两个抽头而连接。具体采用如下结构：在上述另一端中第一连接线与dc/dc转换器部105连接，上述另一端中第二连接线与辅助电路部103连接。
111.在本发明中，降压变压器102将三相电源的线电压(r，t相)降压到220v，由此供给用于进行逆变器和磁性轴承控制的ac电压。上述ac电压作为dc/dc转换器部105的初始控制电源用电压(1:9)而具备非常小的输出比。
112.在初始的时候，从降压变压器102接收的ac电源被用作dc/dc转换器部105的控制电源。其约为220v。dc/dc转换器部105的初始控制电源通过第3连接线104而供给到辅助电路部103，执行辅助电路部103的初始充电。为此，dc/dc转换器部105可实现为绝缘型结构。
113.之后，当完成380v的三相逆变器部40的初始充电动作时，根据两个电压(220v、380v)的电位差，将dc/dc转换器部105的控制电源变更为三相逆变器部40的直流支撑电容器35的电压dc。
114.图6例示了本发明的功率变换装置中与降压变压器102连接的辅助电路部103的初始充电及切换电路结构。
115.本发明为了进行逆变器部40的初始启动及dc/dc转换器部105故障时的应对动作而包括辅助电路部(ac/dc电路)103。
116.辅助电路部103使用通过第3连接线104(图5)而施加的dc/dc转换器部105的控制电源而执行初始充电动作。
117.当辅助电路部103进行了初始充电时向逆变器控制部90供给电源，由此使逆变器控制部90供给用于驱动逆变器的控制电源(smps)。这样，逆变器部40通过逆变器控制部90
而接收三相电源来执行初始充电动作，由此将电压充电到直流支撑电容器35中，执行用于驱动马达50的准备动作。
118.另外，在dc/dc转换器部105发生故障时，辅助电路部103执行向磁性轴承控制部80稳定地供给电源的功能。
119.具体地，当检测到转换器故障信号时，转换器控制器断开(off)dc/dc转换器部105的输出，控制辅助电路部103的切换开关(scr或继电器)。由此，向磁性轴承控制部80持续地供给稳定的dc电源。
120.本发明的辅助电路部103的特征在于，在因转换器发生故障而切换代替动作时，为了抑制根据ac输入电压与dc输出电压之差所发生的涌入电流而具备ntc(或电阻)或scr结构。
121.如图6所示，辅助电路部103可以大体分为串联结构(a)和并联结构(b，c)。
122.作为一例，辅助电路部103可以代替晶闸管(scr)而应用继电器(dc relay)。另外，在实现为并联结构(b，c)的情况下，可以代替ntc而应用固定电阻器。
123.如图6的(a)所示，在将辅助电路部103实现为串联结构时，为了限制(去除)初始充电及动作模式切换时的涌入电流，可将ntc共用。晶闸管(scr)也被共用为用于进行初始充电及动作模式切换的开关。
124.在辅助电路部103为图6的(b)所示的并联结构的情况下，为了限制(去除)初始充电及动作模式切换时的涌入电流，可将ntc共用。另外，可将ac继电器601共用为用于进行初始充电及动作模式切换的开关。将晶闸管(scr)可以用作变更电流路径的用途，以消除ntc损耗的发生。
125.在辅助电路部103为如图6的(c)所示的并联结构的情况下，在初始充电时，在输入端可以应用初始充电电阻602、初始充电继电器601及ac动力继电器(power relay)603。在该结构中ntc在进行动作模式切换时仅用于限制涌入电流，scr用作变更电流路径的用途，以防止ntc损耗的发生。
126.应用于图6的电路的ntc难以应用于工作温度高的系统。因为，根据温度的电阻变更值较大，涌入电流抑制性能大幅减少。因此，ntc的电阻值应选定为不限制最大负荷电流的适当的固定电阻值。
127.图7a至图7d示出在本发明的功率变换装置中的dc/dc转换器部105的输出结构的各种例示电路。
128.在本发明中，dc/dc转换器部105具备绝缘型结构。在正常动作时，dc/dc转换器部105以在线(on-line)方式向逆变器控制部及磁性轴承控制部80、90供给电源。dc/dc转换器部105在停电时用于供给再生电压。
129.停电的检测是在没有另设的追加电路的情况下通过dc/dc转换器部105执行的。具体地，以输入到转换器部105的dc电压和由辅助电路部103感应的输入电压为基准，感测停电信号的发生。
130.图7a是dc/dc转换器部105为单一输出结构的情况，图7b及图7c是dc/dc转换器部105为多重输出结构的情况，图7d是dc/dc转换器部105为拓扑形态的情况。
131.首先，图7a的dc/dc转换器部105通过两个连接线701、702而向磁性轴承控制部80和逆变器控制部90并行地供给相同的dc电压(约300v)。例如，dc/dc转换器部105包括一个
全桥电路710和一个frd(fast recovery diode：快恢复二极管)电路720而成。
132.dc/dc转换器部105为了生成对于各个磁性轴承控制部80和逆变器控制部90的控制电源而追加构成多个另设的smps(ac/dc，dc/dc兼用)。通过具备绝缘型结构的多个smps，对于磁性轴承控制部80和逆变器控制部90的控制电源通过并联地分支的电源线而供给。
133.图7b的dc/dc转换器部105包括一个全桥电路710和两个frd(fast recovery diode)电路720a、720b而构成，frd电路720a、720b彼此并联连接。第一frd电路720a与磁性轴承控制部80连接，第二frd电路720b与逆变器控制部90连接。
134.图7b的dc/dc转换器部105向磁性轴承控制部80供给高(high)dc电压(约300v)，在逆变器控制部90中供给追加绝缘的低(low)dc电压(+24v)。此时，磁性轴承控制部80需要用于生成控制电源的smps，逆变器控制部90已具备绝缘结构，因此仅以调节器电路生成控制电源。
135.图7c的dc/dc转换器部105是如下结构：在图7b的电路结构中，第二frd电路720b通过第二frd电路720b的追加电源线703、704而与磁性轴承控制部80和逆变器控制部90同时连接的结构。此外的结构与图7b的dc/dc转换器部105的电路结构相同。
136.图7c的dc/dc转换器部105仅向磁性轴承控制部80的“动力(power)电路”供给高(high)dc电压(约300v)。并且，向磁性轴承控制部80及逆变器控制部90的控制电源生成电路供给追加绝缘的低(low)dc电压(+24v)。
137.图7c的dc/dc转换器部105比图7a及图7b的电路结构复杂，但可实现将控制电源与动力电源分离的绝缘电源结构设计，在没有多个smps的情况下，仅通过调节器电路设计，能够生成控制电源。
138.图7d的dc/dc转换器部105、(a)及(b)结构的拓扑在没有ups装置的磁性轴承系统中，为了灵活地应对大容量逆变器的输入电压变动和再生电压控制，由可进行广范围(wide range)输入应对的绝缘型拓扑构成。作为一例，(a)为llc共振型全桥dc/dc转换器，(b)示出相移全桥(psfb，phase-shift full-bridge)dc/dc转换器。
139.下面，参照图8对本发明的功率变换装置的整体的磁性轴承系统的动作重新进行说明。
140.图8中第一控制流程820对应于初始驱动和转换器故障时的应对动作的控制流程。
141.初始驱动中，三相交流电压经过降压变压器102而向dc/dc转换器部105供给控制电源，供给到dc/dc转换器部105的初始控制电源供给到辅助电路部103。并且，通过辅助电路部103而向磁性轴承控制部80和逆变器控制部90供给电源。当向逆变器控制部90供给电源时开始进行逆变器初始充电动作。
142.另外，在转换器发生故障时，根据第一控制流程820，代替dc/dc转换器部105而通过辅助电路部103向磁性轴承控制部80和逆变器控制部90供给电源。为此，dc继电器106从断开状态重新变更为接通状态。
143.图8中第二控制流程810示出正常动作时的控制流程。
144.在正常动作的期间，根据dc/dc转换器部105的电压(约220v)与逆变器部40的电压(约380v)之间的电压差，充电到逆变器侧的直流支撑电容器中的直流电压通过dc/dc转换器部105而供给到磁性轴承控制部80和逆变器控制部90。
145.图8中第3控制流程830示出停电时的应对动作的控制流程。在dc/dc转换器部105
中检测到停电信号时，dc/dc转换器部105向磁性轴承控制部80和逆变器控制部90传递停电检测信号，控制为使逆变器控制部90的继电器断开(s40)。
146.另外，逆变器控制部90阻断三相整流部30的晶闸管(scr)。随着切断对逆变器的电源输出，压缩机停止，马达开始反向旋转时，将逆变器从速度控制模式变更为电压控制模式而执行动作(s50)。
147.在马达进行反向旋转的时点，变更三相逆变器部40的控制模式。当逆变器变更电压控制模式时，执行再生恒定电压控制而可供给适合dc/dc转换器部105的输入规格的稳定的电源供给。
148.这样，根据本发明的至少一个实施例，应用再生发电升压及dc/dc转换器，从而在包括应用了磁性轴承的马达的功率变换装置及包括它的空调机中能够在未追加ups装置的情况下进行有效的停电应对。
149.另外，本发明具有如下优点：在未追加ups装置的情况下也无需实现用于进行再生控制的另设的停电检测电路或用于进行再生发电的追加电路。进而，在没有用于进行再生发电的追加电路的情况下，也能够执行正确的再生发电恒定电压控制。
150.另外，本发明通过磁性轴承ac控制电源的功率因数下降而可改善无功功率。具体地，具有如下优点：通过dc/dc转换器而以dc形态供给电源，从而仅供给有功功率。
151.另外，本发明具有如下优点：在包括应用了磁性轴承的马达的功率变换装置及包括它的空调机中去除ups装置，从而不会发生电池更换费用且可在室外使用。
152.可从下面的详细的说明清楚地理解本发明的追加性应用范围。但本领域技术人员可在本发明的思想及范围内进行各种变更及修改，因此详细的说明及本发明的优选的实施例这样的特定实施例仅为例示。
153.以上实施例中说明的特征、结构、效果等包括在本发明的至少一个实施例，并非必须仅限于一个实施例。进而，各个实施例中例示的特征、结构、效果等通过实施例所属的领域的技术人员在另一个实施例中进行组合或变形而实施。因此与这样的组合和变形相关的内容包括在本发明的范围。
154.另外，以上，以实施例为中心进行了说明，但这仅为例示，本发明不限于此，本领域的技术人员在不脱离本实施例的本质特性的范围内可进行以上未例示的各种变形和应用。例如，对于实施例中具体地示出的各个构成要件可变形实施。并且，与这样的变形和应用相关的区别均包括在所附的权利要求书中规定的本发明的范围。