电力转换装置、具有该电力转换装置的电动机驱动控制装置、具有该电动机驱动控制装置...的制作方法_3

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的斜率(Δ ILaoff,Δ ILboff)成为不同的值,各开关元件5a、5b的各导通期间内的母线电流(Idc)的变化量产生不平衡,母线电流(Idc)产生失真,输入电流的谐波分量增加。
[0091]因此,在本实施方式中,在导通占空比校正部23中,根据由各斩波电路部3a、3b的各开关元件5a、5b的导通定时的相位差所引起的整流电压(Vds)的误差、电抗器4a、4b的电感值La、Lb的偏差,将由母线电流指令值控制部21和导通占空比控制部22使用母线电流(Idc)和母线电压(Vo)计算出的基准导通占空比(duty)分别修正为适合于各斩波电路部3a、3b的导通占空比。由此,能够抑制上述的输入电流的谐波分量的增加。
[0092]接着,对具有上面所说明的电力转换装置的电动机驱动控制装置进行说明。图5是表示具有本实施方式涉及的电力转换装置的电动机驱动控制装置的结构示例的图。其表示将负载与上述电力转换装置连接的状态。在图5所示的示例中,电力转换装置30是图1所示的电力转换装置。作为电力转换装置30的负载,示出了连接逆变器31和电动机32的负载,该逆变器31将直流电压转换为交流电压,该电动机32是通过施加作为逆变器31的输出的交流电压来驱动的。
[0093]逆变器31例如采用使IGBT这样的开关元件为3相桥式的结构或2相桥式的结构。控制逆变器31的逆变器控制部33例如使用用于检测从逆变器31流向电动机32的电流的电动机电流检测部34,计算使电动机32以期望的转速旋转的电压指令,生成用于驱动逆变器31内的开关元件的脉冲。
[0094]此外,在图5所示的结构中,逆变器控制部33进行的逆变器控制与开关控制部10同样,例如使用微处理器这样的运算单元来实现即可。
[0095]此外,在电力转换装置30中具有下述特色:在连接图5所示的负载而构成的电动机驱动控制装置中,根据对电力转换装置30的电力负载,所需要的母线电压(Vo)不同。
[0096]通常,电动机32的转速越高,需要使来自逆变器31的输出电压越高,不过来自该逆变器31的输出电压的上限由向逆变器31输入的电压、即作为电力转换装置30的输出的母线电压(Vo)限制。将来自该逆变器31的输出电压超过由母线电压(Vo)限制的上限而饱和的区域称为过调制区域。
[0097]在这样的电动机驱动控制装置中,在电动机32为低转速(未达到过调制区域)的范围内,不需要使母线电压(Vo)上升,在电动机32成为高转速的情况下,通过使母线电压(Vo)上升,能够使过调制区域转移到更高转速一侧。由此,能够将电动机32的运转范围扩大到高转速一侧。
[0098]此外,如果不需要扩大电动机32的运转范围,则能够相应地使电动机32的定子绕组高匝数化。此时,在低转速的区域内,相应于电动机电压升高,电流减少,可知逆变器31的损耗会减少。为了获得电动机32的运转范围扩大和低转速区域的损耗改善这两方面的效果,可以适当地设计电动机32的高匝数化的程度。
[0099]此外,在为了驱动鼓风机和压缩机的电动机中的至少一个而使用应用了上述电力转换装置30的电动机驱动控制装置来构成空调机的情况下,也能够获得同样的效果。图6是表示具有电动机驱动控制装置的空调机的结构示例的图。室外单元40具有图6所示的电动机驱动控制装置41、鼓风机42和压缩机43,与室内单元50 —起构成空调机。电动机驱动控制装置41对于鼓风机42中使用的电动机、以及压缩机43中使用的电动机中的至少一个电动机进行上述的电动机驱动控制。另外,在图6中,由于仅示出概要的概念,虽然没有图示配线等,不过电动机驱动控制装置41是通过配线等与鼓风机42、压缩机43而连接的。
[0100]接着,对在电动机驱动控制装置中应用电力转换装置的情况下所驱动的电动机低速运转的条件下用于实现高效率化的动作进行说明。在图1中,设交流开关12为在励磁状态下导通的a接触式电磁开关,交流电抗器13为使用钢板铁芯的商用电源用频带的低频交流电抗器。此外,这里设电力转换装置的负载为逆变器驱动的可变速式空调机用的压缩机,对应用在空调机中的情况进行说明。
[0101]在空调负载较小且输出为规定输出以下的情况下,具体而言,在逆变器驱动的压缩机的输出为与其年运转率较高的制冷制热的中间运转条件相当的最大输出的1/10以下时,在电力转换装置中,交流开关12处于不使励磁电流流过的、触点断开的状态,电源电流流过交流电抗器13。交流电抗器13为I?15mH,在中间运转条件下不会产生磁饱和,并且能够以开关元件5a、5b不进行开关的被动条件抑制电源谐波电流。由此,在电力转换装置中,因开关元件5a、5b进行开关而产生的、开关元件5a、5b的额定损耗和开关损耗、防逆流元件6a、6b的恢复损耗、电抗器4a、4b的高频铁损变成零,能够减少转换器损耗。特别是,由于能够在年运转率较高的条件下减少损耗,所以对于空调机整体的节能有较大贡献。而且,由于交流开关12采用a接触式电磁开关,所以伴随中间运转条件下的交流开关12 (电磁开关)的励磁而产生的损耗也能够趋零化。
[0102]另一方面,在空调负载较大、逆变器驱动的压缩机为高输出条件的情况下,具体而言,在输出大于最大输出的1/10时,在电力转换装置中,使交流开关12的触点接通,绕过交流电抗器13,通过开关元件5a、5b的开关进行电流控制,抑制电源谐波电流。通过绕过交流电抗器13,来避免由高输出时的高电流引起交流电抗器13饱和从而导致电流控制的不稳定性。此外,通过采用这样的结构,由于交流电抗器13可以是中间运转条件的低频且低电流额定的交流电抗器,所以能够将成本抑制得较低。此外,对于交流开关12,通常能够使用成本低于直流开关的交流开关。通过使用这样的交流电抗器13和交流开关12,能够以最小成本实现搭载有高频开关转换器的空调机在中间运转条件下的效率改善。
[0103]另外,在电力转换装置中,开关控制部10不局限于在交流开关12的触点断开时使开关元件5a、5b的开关停止的控制,也可以进行在使开关元件5a、5b的开关停止时使交流开关12的触点断开的控制。
[0104]而且,在电力转换装置中,在交流开关12(电磁开关)由于老化故障状态而产生触点熔接的情况下,对其进行检测,在中间运转条件下也能够通过基于开关元件5a、5b的开关进行的电流控制来抑制谐波电流。这样,虽然效率下降但可维持空调机功能,由此能够获得寿命较长的电力转换装置和空调机。
[0105]关于触点熔接的检测方法,母线电流检测部8在开关元件5a、5b的开关停止时检测有无电源谐波电流来进行判断。如果交流开关12、开关元件5a、5b、以及空调机用逆变器由I个微处理器控制,则仅通过S/W就能够实现上述运转的持续功能,不需要追加成本。而且,通过用I个微处理器进行控制,还能够仅通过S/W的变更来调整触点断开状态和接通状态下的电流、电动机的控制增益,能够在触点切换时使电动机连续运作。由此,能够得到一种空调机,其能够减少因触点条件切换时的运转、停止而导致的制冷剂回路的损耗,减少温度变化引起的不舒适感。
[0106]而且,在电力转换装置中,通过用交流电抗器13抑制谐波电流,来抑制中间运转条件时的无功电流,因此还能够减少防逆流元件6a、6b的额定损耗、电抗器4a、4b的铜损。
[0107]如上所述,根据本实施方式,在电力转换装置中,在交流电源与整流器之间具有交流开关和与交流开关并联连接的交流电抗器,与作为负载而驱动电动机的逆变器连接而构成电动机驱动控制电路的情况下,根据电动机的驱动状态来控制交流开关的开闭。由此,能够以简单的结构、不依赖于所连接的负载的动作模式而抑制来自交流电源的谐波电流,并且能够在连接电动机时减少低速运作时的各元件的损耗。
[0108]另外,在电力转换装置中,说明了在交流电源与整流器之间的交流区间配置开关和电抗器的情况,不过开关和电抗器的配置不局限于此。开关和电抗器只要位于与斩波电路部相比靠交流电源侧的位置即可。因此,在电力转换装置中,也可以采用例如在整流器与斩波电路部之间的直流区间具有开关和电抗器的结构。在这种情况下,开关和电抗器不采用交流式而是采用直流式。
[0109]实施方式2
[0110]图7是表示本实施方式涉及的电力转换装置的结构示例的图。其在实施方式I的结构(参照图1)中追加了直流开关14。直流开关14与斩波电路部3a、3b并联配置。
[0111]直流开关14是励磁时成为触点断开的状态的b接触式电磁开关。直流开关14在中间运转条件时使触点接通,在比中间运转条件高的输出条件下基于开关元件5a、5b开关动作的电流控制时进行励磁,成为触点断开的状态。其他结构和动作与实施方式I相同。
[0112]由此,在电力转换装置中,在中间运转条件时能够通过旁通来减少防逆流元件6a、6b的额定损耗、电抗器4a、4b的铜损,能够比实施方式I的情况进一步减少损耗。此外,直流开关14为直流继电器,由于仅在电流较小的中间运转条件、并且由交流电抗器13抑制谐波电流的条件下进行使触点接通的动作,所以可以是电流容量较小的部件,能够以低成本减少中间运转条件时的损耗。此外,通过采用如上所述的结构、动作,能够使中间运转条件时因交流开关12、直流开关14自身产生励磁电流而造成的损耗也为零。
[0113]另外,与实施方式I同样,将本实施方式的电力转换装置应用于电动机驱动控制装置,能够构成具有该电动机驱动控制装置的鼓风机、压缩机,并且为了驱动该鼓风机和压缩机的电动机中的至少一个而使用电动机驱动控制装置来构成空调机。
[0114]此外,在电力转换装置中,在采用在整流器与斩波电路部之间的串联区间具有开关和电抗器的结构的情况下,开关和电抗器的配置为不与直流开关14并联的配
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