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JP2016220376A - Power supply device and air conditioner using the same - Google Patents

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JP2016220376A JP2015101971A JP2015101971A JP2016220376A JP 2016220376 A JP2016220376 A JP 2016220376A JP 2015101971 A JP2015101971 A JP 2015101971A JP 2015101971 A JP2015101971 A JP 2015101971A JP 2016220376 A JP2016220376 A JP 2016220376A
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繁 岸
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power supply device that has a high efficiency and high reliability to in-rush current.SOLUTION: A power supply device 10 includes a rectification circuit unit having a first series connection circuit of rectifying diodes 11a and 11b, a second series connection circuit of switching elements 13a and 13b, and a smoothing capacitor 16. AC power is input via a reactor 14 in between a first series connection point of the first series connection circuit and a second series connection point of the second series connection circuit. The switching elements 13a and 13b convert AC power to DC power. The rectification circuit unit includes a third series connection circuit of rectifying diodes 12a and 12b connected in parallel to the second series connection circuit, and a coil 15 connected between the third series connection point of the third series connection circuit and the second series connection point of the second series connection circuit. An AC power source is connected between the first series connection point and the third series connection point via the reactor 14.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、電源装置、並びにそれを用いる空気調和機に関する。   The present invention relates to a power supply device and an air conditioner using the same.

空気調和機などに用いられる電源装置は、交流電源から受電する交流電圧(電力)を直流電圧(電力)に整流して平滑する機能を備える。併せて、電源装置に対しては、力率改善の機能や、電源装置の電源投入時に発生する過大な突入電流に対処する機能などが求められる。   A power supply device used for an air conditioner or the like has a function of rectifying and smoothing an AC voltage (power) received from an AC power supply into a DC voltage (power). In addition, the power supply device is required to have a power factor improvement function and a function to cope with an excessive inrush current generated when the power supply is turned on.

交流電圧(電力)を直流電圧(電力)に整流平滑する基本的な回路としては、ダイオードブリッジと平滑コンデンサとを備えた所謂コンデンサインプット整流平滑回路が知られている。   As a basic circuit for rectifying and smoothing an alternating voltage (power) into a direct voltage (power), a so-called capacitor input rectifying and smoothing circuit including a diode bridge and a smoothing capacitor is known.

また、ダイオードブリッジにおける整流ダイオードの一部をスイッチング素子に置き換え、スイッチング素子と交流電源との間にリアクタを設けて、昇圧チョッパ動作により力率改善および損失低減を行う整流平滑回路が知られている。さらに、この整流平滑回路において、電源投入時に発生する過大な突入電流がスイッチング素子に流れて素子が故障することを防止する従来技術として、突入電流をバイパスさせる整流ダイオードを設けた整流平滑回路が知られている(例えば、特許文献1参照)。   Also, there is known a rectifying / smoothing circuit in which a part of the rectifier diode in the diode bridge is replaced with a switching element, a reactor is provided between the switching element and the AC power supply, and power factor improvement and loss reduction are performed by a boost chopper operation. . Furthermore, in this rectifying / smoothing circuit, a rectifying / smoothing circuit provided with a rectifying diode that bypasses the inrush current is known as a conventional technique for preventing an excessive inrush current generated when the power is turned on from flowing into the switching element and causing the element to fail. (For example, refer to Patent Document 1).

特開2004−72846号公報(図3)Japanese Patent Laying-Open No. 2004-72846 (FIG. 3)

しかしながら、上記従来技術においては、突入電流によるスイッチング素子の故障は防止できるが、突入電流バイパス用の整流ダイオードを設けることにより、損失低減および力率改善に対して昇圧チョッパ回路が有効に機能することが難しくなる。これにより、電源装置やその応用機器の効率が低下するという問題がある。そして、この問題は、特に、入力電圧(電力)が小さな場合に顕著である。   However, in the above prior art, it is possible to prevent a failure of the switching element due to inrush current, but by providing a rectifier diode for inrush current bypass, the boost chopper circuit functions effectively for loss reduction and power factor improvement. Becomes difficult. As a result, there is a problem in that the efficiency of the power supply device and its application equipment is reduced. This problem is particularly noticeable when the input voltage (power) is small.

そこで、本発明は、突入電流に対する信頼性が高く、かつ高効率な電源装置、並びに空気調和機を提供する。   Therefore, the present invention provides a highly reliable power supply apparatus and an air conditioner that have high reliability against inrush current.

上記課題を解決するために、本発明による電源装置は、第1の整流ダイオードおよび第2の整流ダイオードが直列に接続される第1の直列接続回路と、逆導通機能を有する第1のスイッチング素子および第2のスイッチング素子が直列に接続される第2の直列接続回路とが、正極および負極間に接続されると共に、並列に接続される回路部と、正極および負極間に接続される平滑コンデンサと、を備え、回路部は、第3の整流ダイオードおよび第4の整流ダイオードが直列に接続されると共に、第2の直列接続回路に並列に接続される第3の直列接続回路と、インダクタンス素子と、を有し、交流電源が第1の直列接続回路における第1の直列接続点に接続され、且つ、第3の直列接続回路における第3の直列接続点にリアクタを介して接続され、第3の直列接続点はインダクタンス素子を介して第2の直列接続回路における第2の直列接続点に接続される。   In order to solve the above problems, a power supply device according to the present invention includes a first series connection circuit in which a first rectifier diode and a second rectifier diode are connected in series, and a first switching element having a reverse conduction function. And a second series connection circuit in which the second switching elements are connected in series are connected between the positive electrode and the negative electrode, a circuit unit connected in parallel, and a smoothing capacitor connected between the positive electrode and the negative electrode And the circuit unit includes a third series connection circuit in which the third rectification diode and the fourth rectification diode are connected in series and connected in parallel to the second series connection circuit, and an inductance element. And the AC power supply is connected to the first series connection point in the first series connection circuit and connected to the third series connection point in the third series connection circuit via the reactor. Is a third series connection point is connected to a second series connection point in the second series circuit via an inductance element.

また、上記課題を解決するために、本発明による空気調和機は、交流電動機によって圧縮機が駆動される電動圧縮機と、電動圧縮機に電力を供給する電源装置と、を備え、電動圧縮機によって圧縮される冷媒が冷暖房サイクルにおいて循環するものであって、電源装置が、上記本発明による電源装置の正極および負極間に接続されるインバータを備え、インバータの出力する電力が電動圧縮機に供給される。   In order to solve the above-described problem, an air conditioner according to the present invention includes an electric compressor in which a compressor is driven by an AC electric motor, and a power supply device that supplies electric power to the electric compressor. The refrigerant compressed by the refrigerant circulates in the cooling / heating cycle, and the power supply device includes an inverter connected between the positive electrode and the negative electrode of the power supply device according to the present invention, and the electric power output from the inverter is supplied to the electric compressor. Is done.

本発明によれば、効率を低下させずに、スイッチング素子に流れる突入電流を抑制することができる。このため、電源装置および空気調和機の信頼性および効率が共に向上する。   According to the present invention, an inrush current flowing through the switching element can be suppressed without reducing the efficiency. For this reason, both the reliability and efficiency of the power supply device and the air conditioner are improved.

上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。   Problems, configurations, and effects other than those described above will become apparent from the following description of embodiments.

本発明の実施例1である電源装置を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the power supply device which is Example 1 of this invention. 本発明の実施例2である電動圧縮機駆動用の電源装置を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the power supply device for an electric compressor drive which is Example 2 of this invention. 比較例1であるコンデンサインプット整流平滑回路を示す。The capacitor input rectification smoothing circuit which is the comparative example 1 is shown. 比較例2である、昇圧チョッパ回路を備える整流平滑回路を示す。The rectification smoothing circuit provided with the step-up chopper circuit which is the comparative example 2 is shown. コンデンサインプット整流平滑回路の入力側の電圧波形と電流波形を示す。The voltage waveform and current waveform on the input side of the capacitor input rectifying and smoothing circuit are shown. 昇圧チョッパ回路を備える整流平滑回路の入力側の電圧波形と電流波形を示す。The voltage waveform and current waveform of the input side of a rectification smoothing circuit provided with a step-up chopper circuit are shown. 比較例3である、突入電流バイパス用ダイオードを備える整流平滑回路を示す。The rectification smoothing circuit provided with the diode for inrush current bypass which is the comparative example 3 is shown. 比較例4である、昇圧チョッパ回路を備える整流平滑回路を示す。The rectification smoothing circuit provided with the step-up chopper circuit which is the comparative example 4 is shown. 本発明の実施例4である電源装置を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the power supply device which is Example 4 of this invention. 実施例4の空気調和機のサイクル構成図である。It is a cycle block diagram of the air conditioner of Example 4. 実施例4の空気調和機の室外機の外観図である。It is an external view of the outdoor unit of the air conditioner of Example 4.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。各図において、参照番号が同一のものは同一の構成要件あるいは類似の機能を備えた構成要件を示している。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each figure, the same reference numerals indicate the same constituent elements or constituent elements having similar functions.

図1は、本発明の実施例1である電源装置を示す回路図である。   FIG. 1 is a circuit diagram showing a power supply device according to Embodiment 1 of the present invention.

図1において、電源装置10は、それぞれ第1〜4の整流ダイオードである整流ダイオード11a,11b,12a,12b、コイル15、それぞれ第1〜2のスイッチング素子であるスイッチング素子13a,13bを含む整流回路部と、リアクタ14と、平滑コンデンサ16とを備えている。なお、スイッチング素子13a,13bとしては、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)が適用されている。MOSFETは、素子に内蔵される寄生ダイオードによる逆導通機能を有している。このため、MOSFETは突入電流の経路となり得るが、本実施例によれば、後述するように、MOSFETに流れる突入電流が抑制される。   In FIG. 1, a power supply device 10 includes rectifier diodes 11a, 11b, 12a, and 12b that are first to fourth rectifier diodes, a coil 15, and switching elements 13a and 13b that are first and second switching elements, respectively. A circuit unit, a reactor 14, and a smoothing capacitor 16 are provided. Note that MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors) are applied as the switching elements 13a and 13b. The MOSFET has a reverse conduction function by a parasitic diode built in the element. For this reason, the MOSFET can be a path of inrush current, but according to the present embodiment, as will be described later, the inrush current flowing through the MOSFET is suppressed.

図1に示すように、整流ダイオード11aのアノードと整流ダイオード11bのカソードとが接続されて、整流ダイオード11a,11bは直列接続される。整流ダイオード11aのカソードは、直流の正極側配線101に接続され、整流ダイオード11bのアノードは、直流の負極側配線102に接続される。さらに、整流ダイオード12aのアノードと整流ダイオード12bのカソードとが接続されて、整流ダイオード12a,12bは直列接続される。整流ダイオード12aのカソードは、直流の正極側配線101に接続され、整流ダイオード12bのアノードは、直流の負極側配線102に接続される。   As shown in FIG. 1, the anode of the rectifier diode 11a and the cathode of the rectifier diode 11b are connected, and the rectifier diodes 11a and 11b are connected in series. The cathode of the rectifier diode 11 a is connected to the direct current positive electrode side wiring 101, and the anode of the rectifier diode 11 b is connected to the direct current negative electrode side wiring 102. Further, the anode of the rectifier diode 12a and the cathode of the rectifier diode 12b are connected, and the rectifier diodes 12a and 12b are connected in series. The cathode of the rectifier diode 12 a is connected to the direct current positive electrode side wiring 101, and the anode of the rectifier diode 12 b is connected to the direct current negative electrode side wiring 102.

単相の交流電源201の第1の出力端子(図1中上側)は、リアクタ14を介して、整流ダイオード12aと整流ダイオード12bとの直列接続点P3に接続され、単相交流電源201の第2の出力端子(図1中下側)は直接、整流ダイオード11aと整流ダイオード11bとの直列接続点P1に接続される。従って、整流ダイオード11a,11b,12a,12bおよび平滑コンデンサ16は、いわゆるコンデンサインプット整流平滑回路を構成している。このため、本実施例は、スイッチング素子13a,13bを含む昇圧チョッパ回路による同期整流動作を行わなくても、平滑化された直流電圧(電力)を出力することができる。すなわち、本実施例においては、単相交流電源201から入力される交流電圧(電力)が、整流ダイオード11a,11b,12a,12bからなるダイオードブリッジ回路によって整流され、正極側配線101と負極側配線102に、整流された直流分を主体とする電圧(電力)が供給される。正極側配線101と負極側配線102に供給される直流分を主体とする電圧(電力)は、平滑コンデンサ16の作用により平滑化された直流電圧に変換され、平滑化された直流電圧(電力)が負荷202に供給される。   The first output terminal (upper side in FIG. 1) of the single-phase AC power supply 201 is connected to the series connection point P3 of the rectifier diode 12a and the rectifier diode 12b via the reactor 14, and the first output terminal of the single-phase AC power supply 201 is connected. The two output terminals (lower side in FIG. 1) are directly connected to a series connection point P1 between the rectifier diode 11a and the rectifier diode 11b. Therefore, the rectifier diodes 11a, 11b, 12a, 12b and the smoothing capacitor 16 constitute a so-called capacitor input rectification smoothing circuit. For this reason, this embodiment can output a smoothed DC voltage (power) without performing the synchronous rectification operation by the step-up chopper circuit including the switching elements 13a and 13b. That is, in the present embodiment, the AC voltage (power) input from the single-phase AC power source 201 is rectified by the diode bridge circuit including the rectifier diodes 11a, 11b, 12a, and 12b, and the positive-side wiring 101 and the negative-side wiring A voltage (power) mainly including the rectified direct current component is supplied to 102. A voltage (power) mainly composed of a direct current component supplied to the positive electrode side wiring 101 and the negative electrode side wiring 102 is converted into a DC voltage smoothed by the action of the smoothing capacitor 16, and the smoothed DC voltage (power) is obtained. Is supplied to the load 202.

ただし、入力される交流電圧が小さい領域では、電流が流れない区間が存在する。これは、整流ダイオードが、PN接合において拡散電位を有するために、順方向であっても電圧が小さいと(概ね0.7〜0.8V以下)、電流が流れないためである。このように電流が流れない区間があると、電流波形は正弦波形との差異が大きくなるので力率が低下する。   However, there is a section in which no current flows in a region where the input AC voltage is small. This is because, since the rectifier diode has a diffusion potential at the PN junction, no current flows when the voltage is small (approximately 0.7 to 0.8 V or less) even in the forward direction. If there is a section where current does not flow in this way, the difference between the current waveform and the sine waveform increases, and the power factor decreases.

これに対し、本実施例では、リアクタ14により、次のように力率が改善される。リアクタ14には、電気エネルギーを蓄積・放出する作用がある。また、リアクタ14には、電流が流れると逆起電力を発生する作用がある。これらリアクタ14の作用により、電流の急峻な変化が抑制されると共に、入力電圧が減少する場合にも蓄積されていたエネルギーを放出することにより、入力電流の傾きおよび最大値が低減される。これにより、整流回路部に流れる電流の波形が比較的正弦波に近くなり、力率が改善される。なお、リアクタ14による力率改善効果は、スイッチング素子13a,13bが、スイッチングされず、力率改善動作を行わない場合でも有効である。   On the other hand, in this embodiment, the power factor is improved by the reactor 14 as follows. The reactor 14 has an action of accumulating and releasing electric energy. Further, the reactor 14 has an action of generating a counter electromotive force when a current flows. The action of these reactors 14 suppresses a steep change in current and releases the stored energy even when the input voltage decreases, thereby reducing the slope and maximum value of the input current. As a result, the waveform of the current flowing through the rectifier circuit section is relatively close to a sine wave, and the power factor is improved. The power factor improvement effect by the reactor 14 is effective even when the switching elements 13a and 13b are not switched and do not perform the power factor correction operation.

本実施例では、さらに、スイッチング素子13a,13bと、リアクタ14と、コイル15と、整流ダイオード11a,11bが、昇圧チョッパ回路を構成する。より具体的には、スイッチング素子13aのソースとスイッチング素子13bのドレインとが接続されて、スイッチング素子13a,13bは直列接続される。スイッチング素子13aのドレインは正極側配線101に接続され、スイッチング素子13bのソースは負極側配線102に接続される。コイル15は、スイッチング素子13a,13bの直列接続点P2と、整流ダイオード12a,12bの直列接続点P3との間に接続される。従って、スイッチング素子13a,13bの直列接続点P2は、コイル15およびリアクタ14を介して、交流電源201の第1の出力端子(図1中上側)に接続される。また、整流回路における整流ダイオード11a,11bの直列接続点P1は、上述したように、交流電源201の第2の交流出力端子(図1中下側)に接続される。   In the present embodiment, the switching elements 13a and 13b, the reactor 14, the coil 15, and the rectifier diodes 11a and 11b further constitute a boost chopper circuit. More specifically, the source of the switching element 13a and the drain of the switching element 13b are connected, and the switching elements 13a and 13b are connected in series. The drain of the switching element 13 a is connected to the positive electrode side wiring 101, and the source of the switching element 13 b is connected to the negative electrode side wiring 102. The coil 15 is connected between the series connection point P2 of the switching elements 13a and 13b and the series connection point P3 of the rectifier diodes 12a and 12b. Therefore, the series connection point P2 of the switching elements 13a and 13b is connected to the first output terminal (upper side in FIG. 1) of the AC power supply 201 through the coil 15 and the reactor 14. Further, the series connection point P1 of the rectifier diodes 11a and 11b in the rectifier circuit is connected to the second AC output terminal (lower side in FIG. 1) of the AC power supply 201 as described above.

従って、本実施例においては、ダイオード11a,11bの直列接続点P1と、スイッチング素子13a,13bの直列接続点P2間において交流電源201から交流電力がリアクタ14を介して昇圧チョッパ回路の整流回路部に入力される。このとき、交流電源201は、リアクタ14を介して、ダイオード11a,11bの直列接続点P1とダイオード12a,12bの直列接続点P3間に接続され、さらにコイル15を経由してスイッチング素子13a,13bの直列接続点P2に接続される。すなわち、本実施例では、リアクタ14およびコイル15を介して昇圧チョッパ回路の整流回路部に交流電力が入力される。   Therefore, in this embodiment, the AC power from the AC power source 201 passes through the reactor 14 between the series connection point P1 of the diodes 11a and 11b and the series connection point P2 of the switching elements 13a and 13b. Is input. At this time, the AC power supply 201 is connected between the series connection point P1 of the diodes 11a and 11b and the series connection point P3 of the diodes 12a and 12b via the reactor 14, and further through the coil 15 to the switching elements 13a and 13b. Connected to the series connection point P2. That is, in this embodiment, AC power is input to the rectifier circuit portion of the boost chopper circuit via the reactor 14 and the coil 15.

ここで、リアクタ14とコイル15が昇圧チョッパ回路におけるインダクタンス素子であるが、本実施例において、コイル15のインダクタンスの値はリアクタ14のインダクタンスの値よりも小さな値に設定される。例えば、コイル15のインダクタンスおよびリアクタ14のインダクタンスは、それぞれ、数10μHおよび数mHに設定される。このため、リアクタ14とコイル15の内、実質、リアクタ14のみが昇圧チョッパ回路における昇圧用インダクタンス素子として機能する。また、昇圧チョッパ回路において、コイル15は、リアクタ14をスイッチング素子13a,13bの直列接続点P2に接続するためのいわば導体として機能する。なお、本実施例の電源装置におけるコイル15の他の機能については、後述する。   Here, the reactor 14 and the coil 15 are inductance elements in the step-up chopper circuit. In this embodiment, the inductance value of the coil 15 is set to a value smaller than the inductance value of the reactor 14. For example, the inductance of the coil 15 and the inductance of the reactor 14 are set to several tens of μH and several mH, respectively. For this reason, only the reactor 14 of the reactor 14 and the coil 15 substantially functions as a boosting inductance element in the boosting chopper circuit. In the step-up chopper circuit, the coil 15 functions as a conductor for connecting the reactor 14 to the series connection point P2 of the switching elements 13a and 13b. Other functions of the coil 15 in the power supply device of this embodiment will be described later.

本実施例1における昇圧チョッパ回路は、次に説明するように、昇圧機能と、同期整流機能と、力率を改善する機能とを併せ持っている。   The boosting chopper circuit according to the first embodiment has a boosting function, a synchronous rectification function, and a function for improving the power factor, as will be described below.

本実施例においては、昇圧動作、同期整流動作、および力率改善動作する場合、スイッチング素子13a,13bは、相補的に、短絡開放すなわちオン・オフを繰り返す(これを相補対称動作という)。このオン・オフの繰り返しにより、リアクタ14において電気エネルギーが蓄積開放される。   In this embodiment, when the boosting operation, the synchronous rectification operation, and the power factor correction operation are performed, the switching elements 13a and 13b are repeatedly short-circuited, that is, turned on / off repeatedly (this is referred to as complementary symmetric operation). By repeating this on / off, electric energy is accumulated and released in the reactor 14.

単相交流電源201の正の半サイクルにおいて、スイッチング素子13bがオンすると、単相交流電源201の第1の出力端子(図1中上側)、リアクタ14、スイッチング素子13b、ダイオード11b、単相交流電源201の第2の出力端子(図1中下側)の経路で電流が流れ、リアクタ14に電気エネルギーが蓄積される。このとき、リアクタ14には、リアクタ14のインダクタンスと単相交流電源201の電圧による電流が流れる。この電流は、経路に平滑コンデンサ16が含まれないので、交流電源201の電圧が平滑コンデンサ16の電圧より低い区間においても流れる。このため、電流波形が略正弦波状になるため、力率が改善される。   When the switching element 13b is turned on in the positive half cycle of the single-phase AC power supply 201, the first output terminal (upper side in FIG. 1) of the single-phase AC power supply 201, the reactor 14, the switching element 13b, the diode 11b, and the single-phase AC A current flows through the path of the second output terminal (lower side in FIG. 1) of the power supply 201, and electric energy is accumulated in the reactor 14. At this time, a current due to the inductance of the reactor 14 and the voltage of the single-phase AC power source 201 flows through the reactor 14. Since the smoothing capacitor 16 is not included in the path, this current flows even in a section where the voltage of the AC power supply 201 is lower than the voltage of the smoothing capacitor 16. For this reason, since a current waveform becomes a substantially sine wave shape, a power factor is improved.

次に、スイッチング素子13bがオフして、スイッチング素子13aがオンすると、リアクタ14に蓄積された電気エネルギーが、リアクタ14、コイル15、スイッチング素子13a、平滑コンデンサ16、整流ダイオード11bの経路で開放され、この経路に電流が流れる。これにより、平滑コンデンサ16は、電源電圧よりも高い電圧に充電される。すなわち、本実施例1の電源装置において、昇圧動作が行われる。ここで、整流ダイオード12aを含む電流経路も考えられるが、スイッチング素子13aのオン抵抗は整流ダイオード12aよりも小さく、かつ上述したように、コイル15のインダクタンスがリアクタ14よりも小さいため、整流ダイオード12aには電流が流れ難い。すなわち、整流ダイオード12aは整流回路においてあまり機能せず、その代わりにスイッチング素子13aがいわゆる同期整流動作を行う。このため、整流回路部の電力損失を低減することができる。特に、入力される交流電圧(電力)が小さく、出力する直流電圧(電力)が小さな場合には、同期整流動作による電力損失低減効果が大きい。   Next, when the switching element 13b is turned off and the switching element 13a is turned on, the electrical energy accumulated in the reactor 14 is released through the path of the reactor 14, the coil 15, the switching element 13a, the smoothing capacitor 16, and the rectifier diode 11b. A current flows through this path. As a result, the smoothing capacitor 16 is charged to a voltage higher than the power supply voltage. That is, the boosting operation is performed in the power supply device of the first embodiment. Here, a current path including the rectifier diode 12a is also conceivable. However, since the on-resistance of the switching element 13a is smaller than that of the rectifier diode 12a and the inductance of the coil 15 is smaller than that of the reactor 14 as described above, the rectifier diode 12a. It is difficult for current to flow through. That is, the rectifier diode 12a does not function so much in the rectifier circuit, and instead the switching element 13a performs a so-called synchronous rectification operation. For this reason, the power loss of a rectifier circuit part can be reduced. In particular, when the input AC voltage (power) is small and the output DC voltage (power) is small, the power loss reduction effect by the synchronous rectification operation is large.

また、単相交流電源201の負の半サイクルにおいて、スイッチング素子13aがオンすると、単相交流電源201の第2の出力端子、ダイオード11a、スイッチング素子13a、リアクタ14、単相交流電源201第1の出力端子の経路で電流が流れ、リアクタ14に電気エネルギーが蓄積される。このとき、単相交流電源201の正の半サイクルと同様に、電流波形が略正弦波状になるため、力率が改善される。   Further, when the switching element 13a is turned on in the negative half cycle of the single-phase AC power supply 201, the second output terminal of the single-phase AC power supply 201, the diode 11a, the switching element 13a, the reactor 14, the single-phase AC power supply 201 first. A current flows through the path of the output terminal, and electric energy is accumulated in the reactor 14. At this time, similarly to the positive half cycle of the single-phase AC power supply 201, the current waveform becomes a substantially sinusoidal shape, so that the power factor is improved.

次に、スイッチング素子13aがオフして、スイッチング素子13bがオンすると、リアクタ14に蓄積された電気エネルギーが、整流ダイオード11a、平滑コンデンサ16、スイッチング素子13b、リアクタ14の経路で開放され、この経路に電流が流れる。これにより、単相交流電源201の正の半サイクルと同様に、昇圧動作が行われる。また、スイッチング素子13bのオン抵抗は整流ダイオード12aよりも小さく、コイル15のインダクタンスがリアクタ14よりも小さいため、整流ダイオード12bには電流が流れ難い。すなわち、整流ダイオード12bは整流回路においてあまり機能せず、その代わりにスイッチング素子13bがいわゆる同期整流動作を行う。このため、整流回路部の電力損失を低減することができる。   Next, when the switching element 13a is turned off and the switching element 13b is turned on, the electrical energy accumulated in the reactor 14 is released through the path of the rectifier diode 11a, the smoothing capacitor 16, the switching element 13b, and the reactor 14, and this path Current flows through Thereby, the boosting operation is performed as in the positive half cycle of the single-phase AC power supply 201. Further, since the ON resistance of the switching element 13b is smaller than that of the rectifier diode 12a and the inductance of the coil 15 is smaller than that of the reactor 14, it is difficult for current to flow through the rectifier diode 12b. That is, the rectifier diode 12b does not function so much in the rectifier circuit, and instead, the switching element 13b performs a so-called synchronous rectification operation. For this reason, the power loss of a rectifier circuit part can be reduced.

なお、本実施例においては、スイッチング素子13a,13bとして、MOSFETを用いているが、MOSFETがオンしている時、MOSFETの素子内におけるチャネルを含む電流経路には、ダイオードのようなPN接合は含まれないので、ダイオード12a,12bよりもオン抵抗を十分低くできる。このため、同期整流動作において、ダイオード12a,12bに電流を流さず、全電流をスイッチング素子13a,13bに流すことができ、整流動作における電力損失を低減することができる。   In this embodiment, MOSFETs are used as the switching elements 13a and 13b. However, when the MOSFET is on, a PN junction such as a diode is not present in the current path including the channel in the MOSFET element. Since it is not included, the on-resistance can be sufficiently lower than the diodes 12a and 12b. For this reason, in the synchronous rectification operation, no current flows through the diodes 12a and 12b, and the entire current can flow through the switching elements 13a and 13b, so that power loss in the rectification operation can be reduced.

また、MOSFETとして、よりオン抵抗が低いスーパージャンクションMOSFETを適用することにより、電源装置の電力損失を低減することができる。   Moreover, the power loss of the power supply device can be reduced by applying a super junction MOSFET having a lower on-resistance as the MOSFET.

なお、図1において、スイッチング素子13a,13bには逆並列にダイオードが接続されているが、これはMOSFET内部に形成される寄生ダイオードである。MOSFETのオン状態においては、電流は、抵抗が低いチャネルを含む領域に流れ、ダイオード12a,12bと同様に寄生ダイオードにおいても電流はほとんど流れない。   In FIG. 1, a diode is connected in antiparallel to the switching elements 13a and 13b. This is a parasitic diode formed inside the MOSFET. In the ON state of the MOSFET, current flows in a region including a channel having a low resistance, and almost no current flows in the parasitic diode as in the diodes 12a and 12b.

また、同期整流動作が十分機能するためには、本実施例のように、コイル15のインダクタンスは、リアクタ14のインダクタンスよりも小さくすることが好ましい。例えば、リアクタ14のインダクタンスは1mH以上かつ10mH未満、コイル15のインダクタンスは、10μH以上かつ100μH未満に設定することが好ましい。これにより、通常運転時、すなわち昇圧チョッパ回路が通常動作を行う場合、整流ダイオード12aのインピーダンスがスイッチング素子13aとコイル15の直列インピーダンスよりも大きくなり、また、整流ダイオード12bのインピーダンスがスイッチング素子13bとコイル15の直列インピーダンスよりも大きくなる。すなわち、通常運転時の同じ電流に対して、整流ダイオード12aの電圧降下がスイッチング素子13aとコイル15の直列接続の電圧降下よりも大きくなり、また、整流ダイオード12bの電圧降下がスイッチング素子13bとコイル15の直列接続の電圧降下よりも大きくなる。このため、通常運転時において、確実に、スイッチング素子13a,13bに電流を流すことができる。   In order for the synchronous rectification operation to function sufficiently, the inductance of the coil 15 is preferably smaller than the inductance of the reactor 14 as in this embodiment. For example, the inductance of the reactor 14 is preferably set to 1 mH or more and less than 10 mH, and the inductance of the coil 15 is preferably set to 10 μH or more and less than 100 μH. Thus, during normal operation, that is, when the boost chopper circuit performs normal operation, the impedance of the rectifier diode 12a is larger than the series impedance of the switching element 13a and the coil 15, and the impedance of the rectifier diode 12b is the same as that of the switching element 13b. It becomes larger than the series impedance of the coil 15. That is, for the same current during normal operation, the voltage drop of the rectifier diode 12a is larger than the voltage drop of the series connection of the switching element 13a and the coil 15, and the voltage drop of the rectifier diode 12b is It becomes larger than the voltage drop of 15 series connection. For this reason, during normal operation, a current can be reliably passed through the switching elements 13a and 13b.

本実施例では、特に、コイル15の逆起電力が小さな低電流領域において、同期整流動作による電力損失低減効果が高い。電流が大きくなり、コイル15の逆起電力が大きくなると、同期整流動作が十分ではなくなる可能性が生じる。これに対し、本実施例では、昇圧チョッパ回路の整流回路部における整流ダイオード11a,11bと同期整流動作には寄与しない整流ダイオード12a,12bとを含むダイオードブリッジ回路からなる整流回路によって、整流動作が確保される。この時、スイッチング素子の電圧降下が電流に比例して大きくなるのに対し、整流ダイオードにおける電流・電圧特性の非線形性により、整流ダイオードの電圧降下の増大が抑えられるので、高電流領域における電力損失の増大が抑えられる。   In this embodiment, particularly in the low current region where the back electromotive force of the coil 15 is small, the power loss reduction effect by the synchronous rectification operation is high. When the current increases and the back electromotive force of the coil 15 increases, there is a possibility that the synchronous rectification operation is not sufficient. On the other hand, in this embodiment, the rectification operation is performed by the rectification circuit including the diode bridge circuit including the rectification diodes 11a and 11b in the rectification circuit unit of the boost chopper circuit and the rectification diodes 12a and 12b that do not contribute to the synchronous rectification operation. Secured. At this time, the voltage drop of the switching element increases in proportion to the current, but the increase in the voltage drop of the rectifier diode is suppressed by the non-linearity of the current / voltage characteristics of the rectifier diode. Increase is suppressed.

上述のように、本実施例1における昇圧チョッパ回路は、スイッチング素子13a,13bの相補的なオン・オフ制御により、昇圧機能に加え、同期整流機能と力率改善機能を備える。スイッチング素子13a,13bは、図1には図示されない制御回路によってスイッチング素子の制御端子(ゲート端子)に制御信号を与えることによって、オン・オフ制御される。制御回路は、例えば、パルス幅変調(PWM)方式によって制御信号を作成する。この場合、本実施例1は、制御信号のパルスの幅およびタイミングに応じて、昇圧動作、同期整流動作および力率改善動作を行う。なお、昇圧チョッパ回路においては、パルスのオン期間とオフ期間を調整することにより、出力される直流電圧の大きさを変えることができる。   As described above, the boost chopper circuit according to the first embodiment includes a synchronous rectification function and a power factor correction function in addition to the boost function by complementary on / off control of the switching elements 13a and 13b. The switching elements 13a and 13b are ON / OFF controlled by giving a control signal to the control terminal (gate terminal) of the switching element by a control circuit not shown in FIG. The control circuit creates a control signal by, for example, a pulse width modulation (PWM) method. In this case, the first embodiment performs the boosting operation, the synchronous rectification operation, and the power factor correction operation according to the pulse width and timing of the control signal. In the boost chopper circuit, the magnitude of the output DC voltage can be changed by adjusting the ON period and OFF period of the pulse.

次に、コイル15の突入電流抑制機能について説明する。なお、リアクタ14およびコイル15は共にインダクタンス素子であるが、両者はインダクタンス値および主たる機能(リアクタ14は昇圧および力率改善、コイル15は突入電流抑制)に差異があるので、そのような差異があることを明示するために、便宜上、別の名称を用いている。   Next, the inrush current suppression function of the coil 15 will be described. Although both the reactor 14 and the coil 15 are inductance elements, both have different inductance values and main functions (the reactor 14 boosts and improves the power factor, and the coil 15 suppresses inrush current). For the sake of clarity, another name is used for convenience.

図1の回路においては、電源投入時において、交流電源201から整流ダイオード11a,11b,12a,12bを介して、平滑コンデンサ16に突入電流が流れる。例えば、正の半サイクルの電圧が投入されると、リアクタ14、整流ダイオード12a、平滑コンデンサ16、整流ダイオード11bからなる経路に突入電流が流れる。ここで、スイッチング素子13a,13bの内蔵ダイオードの順方向が突入電流の流れる方向であるため、スイッチング素子13a,13bがオフ状態であっても、スイッチング素子13a,13bにも突入電流が流れる可能性が有る。   In the circuit of FIG. 1, an inrush current flows from the AC power source 201 to the smoothing capacitor 16 through the rectifier diodes 11a, 11b, 12a, and 12b when the power is turned on. For example, when a positive half-cycle voltage is input, an inrush current flows through a path including the reactor 14, the rectifier diode 12a, the smoothing capacitor 16, and the rectifier diode 11b. Here, since the forward direction of the built-in diodes of the switching elements 13a and 13b is the direction in which the inrush current flows, the inrush current may also flow through the switching elements 13a and 13b even when the switching elements 13a and 13b are in the off state. There is.

そこで、本実施例では、コイル15すなわちインダクタンス素子が、スイッチング素子13aまたは13bを介する突入電流経路に挿入される。コイル15のインダクタンスにより突入電流の急峻な変化に対して逆起電力が発生するので、スイッチング素子13a,13bに流れる突入電流が抑制される。   Therefore, in this embodiment, the coil 15, that is, the inductance element is inserted into the inrush current path via the switching element 13a or 13b. Since the back electromotive force is generated in response to the steep change of the inrush current due to the inductance of the coil 15, the inrush current flowing through the switching elements 13a and 13b is suppressed.

さらに、突入電流の経路において、スイッチング素子13a,13bは、コイル15を介して、それぞれ、整流ダイオード12a,12bと並列に接続されているので、突入電流は、スイッチング素子と、ダイオード12a,12bからなる整流回路とに分流される。すなわち、突入電流は、ダイオード12a,12bによってバイパスされる。これにより、スイッチング素子13a,13bおよび整流回路に過大な突入電流が流れることが抑制される。   Further, in the inrush current path, the switching elements 13a and 13b are connected in parallel with the rectifier diodes 12a and 12b via the coil 15, respectively. Therefore, the inrush current is generated from the switching element and the diodes 12a and 12b. Is shunted to the rectifier circuit. That is, the inrush current is bypassed by the diodes 12a and 12b. Thereby, it is suppressed that an excessive inrush current flows into switching element 13a, 13b and a rectifier circuit.

このように、コイル15によるスイッチング素子13a,13bに流れる突入電流の抑制、並びにスイッチング素子と整流回路による突入電流の分流によって、スイッチング素子13a,13b、並びに整流回路に流れる突入電流が抑制されるので、スイッチング素子および整流ダイオードの故障を防止することができる。   In this way, the inrush current flowing through the switching elements 13a and 13b and the rectifier circuit is suppressed by the suppression of the inrush current flowing through the switching elements 13a and 13b by the coil 15 and the shunting of the inrush current by the switching element and the rectifier circuit. Failure of the switching element and the rectifier diode can be prevented.

なお、コイル15のインダクタンスは、10μH以上かつ100μH未満に設定することが好ましい。これにより、突入電流に対して、整流ダイオード12aのインピーダンスがスイッチング素子13aとコイル15の直列インピーダンスよりも小さくなり、また、整流ダイオード12bのインピーダンスがスイッチング素子13bとコイル15の直列インピーダンスよりも小さくなる。すなわち、同じ突入電流に対して、整流ダイオード12aの電圧降下がスイッチング素子13aとコイル15の直列接続の電圧降下よりも小さくなり、また、整流ダイオード12bの電圧降下がスイッチング素子13bとコイル15の直列接続の電圧降下よりも小さくなる。このため、確実に、突入電流を整流ダイオード12a,12bにバイパスすることができる。   The inductance of the coil 15 is preferably set to 10 μH or more and less than 100 μH. Thereby, with respect to the inrush current, the impedance of the rectifier diode 12a is smaller than the series impedance of the switching element 13a and the coil 15, and the impedance of the rectifier diode 12b is smaller than the series impedance of the switching element 13b and the coil 15. . That is, for the same inrush current, the voltage drop of the rectifier diode 12a is smaller than the voltage drop of the series connection of the switching element 13a and the coil 15, and the voltage drop of the rectifier diode 12b is series of the switching element 13b and the coil 15. Less than the voltage drop of the connection. For this reason, inrush current can be reliably bypassed to the rectifier diodes 12a and 12b.

上述のように、本実施例1によれば、突入電流のバイパスとなる整流ダイオード12a,12bを設けると共に、整流ダイオード12a,12bの接続点P3とスイッチング素子13a,13bの接続点P2との間にインダクタンスの小さなコイル15を接続することにより、スイッチング素子13a,13bに流れる突入電流が抑制される。これにより、突入電流によるスイッチング素子13a,13bの故障が防止できる。さらに、通常運転時は、スイッチング素子13a,13bを含む電流経路で電流が流れる。これにより、整流ダイオード12a,12bを設けても、昇圧チョッパ動作におけるスイッチング素子13a,13bのオン・オフ動作に伴う同期整流動作や力率改善動作が、整流ダイオード12a,12bによって阻害されることなく有効となる。従って、電源装置は、突入電流に対して故障しにくくなって信頼性が向上するとともに、損失が低減されて効率が向上する。   As described above, according to the first embodiment, the rectifier diodes 12a and 12b serving as a bypass for the inrush current are provided, and between the connection point P3 of the rectifier diodes 12a and 12b and the connection point P2 of the switching elements 13a and 13b. By connecting the coil 15 having a small inductance to the rush current, the inrush current flowing through the switching elements 13a and 13b is suppressed. Thereby, failure of the switching elements 13a and 13b due to inrush current can be prevented. Further, during normal operation, current flows through a current path including the switching elements 13a and 13b. Thereby, even if the rectifier diodes 12a and 12b are provided, the synchronous rectification operation and the power factor correction operation accompanying the on / off operation of the switching elements 13a and 13b in the step-up chopper operation are not hindered by the rectifier diodes 12a and 12b. It becomes effective. Therefore, the power supply device is less likely to fail with respect to the inrush current, and the reliability is improved, and the loss is reduced and the efficiency is improved.

以下、上述した本発明の実施例1の効果をより明確にするため、比較例およびその課題について説明する。なお、以下に説明する課題は、上述したように、本実施例1により解決されるものである。   Hereinafter, in order to clarify the effect of the first embodiment of the present invention described above, a comparative example and problems thereof will be described. The problems described below are solved by the first embodiment as described above.

図3は、比較例1として、交流電源を受電して直流電圧(電力)を生成するコンデンサインプット整流平滑回路を示す。また、図5は、図3に示すコンデンサインプット整流平滑回路の入力側の電圧波形と電流波形を示す。   FIG. 3 shows a capacitor input rectifying and smoothing circuit that receives an AC power supply and generates a DC voltage (power) as Comparative Example 1. FIG. 5 shows voltage waveforms and current waveforms on the input side of the capacitor input rectifying and smoothing circuit shown in FIG.

図3に示すように、本比較例1においては、整流ダイオード11a,11b,12a,12bを備えるダイオードブリッジから整流回路が構成される。交流電源201は、整流回路の一対の交流入力端子へ交流電圧(電力)を供給する。整流回路(整流ダイオード11a,11b,12a,12b)は、交流電圧を整流して直流分を主体とする電圧(電力)を正極側配線101と負極側配線102を介して平滑コンデンサ16に供給する。平滑コンデンサ16で平滑化された電圧(電力)は、負荷202に供給される。   As shown in FIG. 3, in the first comparative example, a rectifier circuit is configured from a diode bridge including rectifier diodes 11a, 11b, 12a, and 12b. The AC power supply 201 supplies AC voltage (electric power) to a pair of AC input terminals of the rectifier circuit. The rectifier circuit (rectifier diodes 11a, 11b, 12a, 12b) rectifies an AC voltage and supplies a voltage (power) mainly composed of a DC component to the smoothing capacitor 16 via the positive electrode side wiring 101 and the negative electrode side wiring 102. . The voltage (power) smoothed by the smoothing capacitor 16 is supplied to the load 202.

本比較例1については、図5に示すように、一対の交流入力端子に印加される電圧1001が平滑コンデンサ16の電圧より低い区間では電流1002が流れない。このため、電流波形は正弦波との差異が大きくなり、力率が低下する。   In the first comparative example, as illustrated in FIG. 5, the current 1002 does not flow in a section where the voltage 1001 applied to the pair of AC input terminals is lower than the voltage of the smoothing capacitor 16. For this reason, the difference between the current waveform and the sine wave increases, and the power factor decreases.

図4は、比較例2として、昇圧チョッパ回路を備える整流平滑回路を示す。また、図6は、本比較例2の整流平滑回路の入力側の電圧波形と電流波形を示す。   FIG. 4 shows a rectifying / smoothing circuit including a step-up chopper circuit as a second comparative example. FIG. 6 shows a voltage waveform and a current waveform on the input side of the rectifying / smoothing circuit of the second comparative example.

図4に示すように、本比較例2においては、比較例1(図3)における整流回路の一部すなわち整流ダイオード12a,12bをスイッチング素子13a,13bに置き換え、スイッチング素子13a,13bと交流電源201との間にリアクタ14が設けられる。これにより、本比較例2は、昇圧チョッパ動作を行うと共に、昇圧チョッパ動作に伴って力率改善動作も行う。   As shown in FIG. 4, in this comparative example 2, a part of the rectifier circuit in comparative example 1 (FIG. 3), that is, the rectifier diodes 12a and 12b are replaced with switching elements 13a and 13b, and the switching elements 13a and 13b and the AC power supply are replaced. The reactor 14 is provided between the two. As a result, the second comparative example performs the boost chopper operation and also performs the power factor correction operation along with the boost chopper operation.

リアクタ14においては、インダクタンスと入力される電源電圧による電流が流れる。この電流は、昇圧チョッパ動作に伴い、平滑コンデンサ16の電圧の大きさにかかわらず流れる。これにより、図6に示すように、交流電源201の電圧1001が平滑コンデンサ16の電圧より低い区間においても電流1003を流すことができる。すなわち、リアクタ14における電気エネルギーを蓄積開放することにより、交流電源201の入力電圧が小さい区間においても電流が流れる。このため、電流1003の波形を正弦波状にすることができるので、力率が改善される。   In the reactor 14, a current due to the inductance and the input power supply voltage flows. This current flows regardless of the magnitude of the voltage of the smoothing capacitor 16 along with the step-up chopper operation. As a result, as shown in FIG. 6, the current 1003 can flow even when the voltage 1001 of the AC power supply 201 is lower than the voltage of the smoothing capacitor 16. That is, by storing and releasing the electrical energy in the reactor 14, a current flows even in a section where the input voltage of the AC power supply 201 is small. For this reason, since the waveform of the current 1003 can be made sinusoidal, the power factor is improved.

比較例2では、電源投入時において、平滑コンデンサ16が充電されていないため、電源投入時に突入電流が流れる。そこで、整流ダイオード11a,11bとして、この突入電流に耐えられる非繰り返しサージ耐量を有するダイオードが用いられる。しかしながら、スイッチング素子13a,13bは、整流ダイオードよりもサージ耐量が低いため、過大な突入電流が流れると故障する怖れがある。   In Comparative Example 2, since the smoothing capacitor 16 is not charged when the power is turned on, an inrush current flows when the power is turned on. Therefore, as the rectifier diodes 11a and 11b, diodes having a non-repetitive surge withstand capability that can withstand this inrush current are used. However, since the switching elements 13a and 13b have a surge resistance lower than that of the rectifier diode, there is a possibility that the switching elements 13a and 13b may break down when an excessive inrush current flows.

図7は、比較例3として、突入電流バイパス用ダイオードを備える整流平滑回路を示す。   FIG. 7 shows a rectifying / smoothing circuit including an inrush current bypass diode as a third comparative example.

図7に示すように、本比較例3においては、スイッチング素子13a,13bに流れる突入電流を抑制するために、突入電流のバイパスとなる整流ダイオード11c,11dが設けられる。   As shown in FIG. 7, in this comparative example 3, rectifier diodes 11c and 11d serving as a bypass of the inrush current are provided in order to suppress the inrush current flowing through the switching elements 13a and 13b.

しかし、本比較例3では、リアクタ14に発生する逆起電力のために、通常動作においても、電源電流が、整流ダイオード11c,11dに流れる。このため、スイッチング素子13a,13bを用いても、十分に電源装置の電力損失を低減することが難しい。   However, in Comparative Example 3, due to the counter electromotive force generated in the reactor 14, the power supply current flows through the rectifier diodes 11c and 11d even in the normal operation. For this reason, even if the switching elements 13a and 13b are used, it is difficult to sufficiently reduce the power loss of the power supply device.

図8は、比較例4として、昇圧チョッパ回路を備える整流平滑回路を示す。   FIG. 8 shows a rectifying / smoothing circuit including a step-up chopper circuit as a fourth comparative example.

本比較例4においては、図8に示すように、整流ダイオード11a〜11dからなる整流回路は、交流電圧を整流して、直流分を主体とする電圧を正極側配線111および負極側配線102に出力する。整流回路の後段に設けられる、リアクタ24、スイッチング素子26、逆阻止ダイオード25からなる昇圧チョッパ回路は、昇圧動作により平滑コンデンサ16に直流電圧(電力)を出力するとともに、力率改善動作を行う。そして平滑コンデンサ16の両端の正極側配線121と負極側配線102とから負荷202に電圧(電力)が供給される。   In the present comparative example 4, as shown in FIG. 8, the rectifier circuit composed of the rectifier diodes 11a to 11d rectifies an AC voltage, and a voltage mainly composed of a DC component is applied to the positive side wiring 111 and the negative side wiring 102. Output. A step-up chopper circuit including a reactor 24, a switching element 26, and a reverse blocking diode 25 provided at the subsequent stage of the rectifier circuit outputs a DC voltage (power) to the smoothing capacitor 16 by a step-up operation and performs a power factor improvement operation. Then, voltage (electric power) is supplied to the load 202 from the positive electrode side wiring 121 and the negative electrode side wiring 102 at both ends of the smoothing capacitor 16.

ここで、昇圧チョッパ回路および逆阻止ダイオード5の動作について説明する。   Here, operations of the step-up chopper circuit and the reverse blocking diode 5 will be described.

図8に示すように、全波整流電圧を出力する整流回路の出力端子間を、スイッチング素子26を介してリアクタ24で短絡すると、電圧とリアクタ24のインダクタンスに依る電流が流れる。この電流は、リアクタ24とスイッチング素子26との接続点と、平滑コンデンサ16の高電位側との間に接続される逆阻止ダイオード25により、平滑コンデンサ16の電圧に係わらず流れる。このため、交流電源201の電圧が平滑コンデンサ16の電圧より低い期間においても電流を流すことができ、図6に示すような電流波形とすることが可能となる。   As shown in FIG. 8, when the output terminal of the rectifier circuit that outputs the full-wave rectified voltage is short-circuited by the reactor 24 via the switching element 26, a current depending on the voltage and the inductance of the reactor 24 flows. This current flows regardless of the voltage of the smoothing capacitor 16 by the reverse blocking diode 25 connected between the connection point of the reactor 24 and the switching element 26 and the high potential side of the smoothing capacitor 16. For this reason, even when the voltage of the AC power supply 201 is lower than the voltage of the smoothing capacitor 16, a current can flow, and a current waveform as shown in FIG. 6 can be obtained.

スイッチング素子26をオフすると、スイッチング素子26に電流は流れなくなるが、リアクタ24の電流は、インダクタンスの作用により急峻には変化(この場合は減少)することできない。そのため、リアクタ24は、電流を流れ続けさせるために逆起電力を発生させて、逆阻止ダイオード25を介して平滑コンデンサ16を充電する電流を流す。この動作を繰り返すことにより電流波形を正弦波状にすることできる。   When the switching element 26 is turned off, no current flows through the switching element 26, but the current in the reactor 24 cannot be changed steeply (in this case, decreased) due to the action of the inductance. Therefore, the reactor 24 generates a counter electromotive force in order to keep the current flowing, and flows a current for charging the smoothing capacitor 16 via the reverse blocking diode 25. By repeating this operation, the current waveform can be made sinusoidal.

本比較例4は、スイッチング素子への突入電流抑制について考慮すべき回路構成ではないが、交流電源電圧が整流ダイオードのみによって整流され、また、逆阻止ダイオード25が必要なため、電力損失を大幅に低減することが難しい。   Although this comparative example 4 is not a circuit configuration that should be considered for suppressing the inrush current to the switching element, the AC power supply voltage is rectified only by the rectifier diode, and the reverse blocking diode 25 is required. It is difficult to reduce.

図2は、本発明の実施例2である電動圧縮機駆動用の電源装置を示す回路図である。以下、主に、実施例1と異なる点について説明し、実施例1と同様の構成部分については説明を省略する。   FIG. 2 is a circuit diagram showing a power supply device for driving an electric compressor according to a second embodiment of the present invention. Hereinafter, differences from the first embodiment will be mainly described, and the description of the same components as those of the first embodiment will be omitted.

図2における電源装置20においては、図1に示した実施例1の電源装置10の直流出力に、インバータ17の直流入力側が接続される。これにより、平滑コンデンサ16の両端に出力される直流電圧(電力)が、インバータ17によって、周波数および電圧が可変の交流電圧(電力)に変換される。すなわち、実施例1の電源装置10(図1)は、交流電源から交流電圧(電力)を入力して、直流電圧(電力)を出力する電源装置であるのに対し、実施例2の電源装置20は、商用交流電源などから交流電圧(電力)を入力して、交流電圧(電力)を出力する電源装置である。   In the power supply device 20 in FIG. 2, the DC input side of the inverter 17 is connected to the DC output of the power supply device 10 of the first embodiment shown in FIG. Thereby, the DC voltage (power) output to both ends of the smoothing capacitor 16 is converted by the inverter 17 into an AC voltage (power) having a variable frequency and voltage. That is, the power supply device 10 (FIG. 1) according to the first embodiment is a power supply device that receives an AC voltage (power) from an AC power supply and outputs a DC voltage (power), whereas the power supply device according to the second embodiment. Reference numeral 20 denotes a power supply device that receives an AC voltage (power) from a commercial AC power source or the like and outputs an AC voltage (power).

図2において、インバータ17は、MOSFETからなるスイッチング素子18a,18b,18c,18d,18e,18fを備えて構成されている。上アームとなるスイッチング素子18aと、下アームとなるスイッチング素子18bとによって、U相のスイッチングレッグが構成されている。また、上アームとなるスイッチング素子18cと、下アームとなるスイッチング素子18dとによって、V相のスイッチングレッグが構成されている。さらに、上アームとなるスイッチング素子18eと、下アームとなるスイッチング素子18fとによって、W相のスイッチングレッグが構成されている。   In FIG. 2, the inverter 17 includes switching elements 18a, 18b, 18c, 18d, 18e, and 18f made of MOSFET. The switching element 18a as the upper arm and the switching element 18b as the lower arm constitute a U-phase switching leg. The switching element 18c as the upper arm and the switching element 18d as the lower arm constitute a V-phase switching leg. Further, the switching element 18e serving as the upper arm and the switching element 18f serving as the lower arm constitute a W-phase switching leg.

これらU相、V相およびW相のスイッチングレッグの高電位側および低電位側は、それぞれ、平滑コンデンサ16が接続される正極側配線101および負極側配線102と接続される。これにより、インバータ17には、実施例1の電源装置10(図1)を直流電源として、直流電圧(電力)が供給される。   The high-potential side and the low-potential side of the U-phase, V-phase, and W-phase switching legs are connected to the positive-side wiring 101 and the negative-side wiring 102 to which the smoothing capacitor 16 is connected, respectively. As a result, the inverter 17 is supplied with a DC voltage (electric power) using the power supply device 10 (FIG. 1) of the first embodiment as a DC power source.

スイッチング素子18a,18b,18c,18d,18e,18fは、図示していない制御回路から、これらスイッチング素子18a,18b,18c,18d,18e,18fの制御端子(ゲート端子)に所定の制御信号を与えることにより、オン・オフ制御される。これにより、U相、V相およびW相のスイッチングレッグから、それぞれ出力されるU相交流出力103U、V相交流出力103VおよびW相交流出力103Wによって、三相交流電圧(電力)が出力される。   The switching elements 18a, 18b, 18c, 18d, 18e, and 18f send predetermined control signals to control terminals (gate terminals) of the switching elements 18a, 18b, 18c, 18d, 18e, and 18f from a control circuit (not shown). By giving, on / off control is performed. Thus, a three-phase AC voltage (power) is output from the U-phase, V-phase, and W-phase switching legs by the U-phase AC output 103U, the V-phase AC output 103V, and the W-phase AC output 103W, respectively. .

なお、インバータ17から出力される三相交流電圧(電力)は、制御回路によってスイッチング素子18a,18b,18c,18d,18e,18fのオン・オフ制御のタイミングなどを変えることにより、可変周波数となる。また、昇圧チョッパ回路のスイッチング素子13a,13bのオン・オフ制御のタイミングなどを変えることにより、平滑コンデンサ16の両端の直流電圧の大きさが可変となる。これにより、インバータ17から出力される三相交流電圧(電力)の電圧振幅が可変となる。   The three-phase AC voltage (power) output from the inverter 17 becomes a variable frequency by changing the timing of on / off control of the switching elements 18a, 18b, 18c, 18d, 18e, and 18f by the control circuit. . Further, the magnitude of the DC voltage across the smoothing capacitor 16 can be varied by changing the timing of on / off control of the switching elements 13a and 13b of the boost chopper circuit. As a result, the voltage amplitude of the three-phase AC voltage (power) output from the inverter 17 becomes variable.

インバータ17から出力される三相交流電圧(電圧)は、圧縮機が三相交流電動機によって駆動される電動圧縮機203に供給される。三相交流電動機としては、例えば、永久磁石同期電動機が適用される。   The three-phase AC voltage (voltage) output from the inverter 17 is supplied to the electric compressor 203 in which the compressor is driven by the three-phase AC motor. As the three-phase AC motor, for example, a permanent magnet synchronous motor is applied.

インバータ17の制御回路としては、例えば、PWM方式の制御回路が適用される。また、インバータ17の制御回路と、直流電源側のスイッチング素子13a,13bのスイッチングを制御する制御回路とは、一体化した制御回路であることが好ましい。これにより、電源装置20の制御回路全体として、制御回路を小型化できたり、制御精度が向上したりする。   As a control circuit of the inverter 17, for example, a PWM control circuit is applied. The control circuit for the inverter 17 and the control circuit for controlling the switching of the switching elements 13a and 13b on the DC power supply side are preferably integrated control circuits. Thereby, as a whole control circuit of the power supply device 20, the control circuit can be reduced in size, or the control accuracy can be improved.

上述のように、本実施例2によれば、インバータ17の直流電源を実施例1による電源装置によって構成するので、可変電圧かつ可変周波数の三相交流を出力する電源装置が、突入電流に対して故障しにくくなって信頼性が向上するとともに、損失が低減されて効率が向上する。   As described above, according to the second embodiment, the DC power supply of the inverter 17 is configured by the power supply device according to the first embodiment. Therefore, the power supply device that outputs a three-phase AC with a variable voltage and a variable frequency This makes it difficult to break down and improves reliability, while reducing loss and improving efficiency.

なお、インバータ17を構成するスイッチング素子は、MOSFETに限らず、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)やスーパージャンクションMOSFETなどでもよい。   The switching element constituting the inverter 17 is not limited to a MOSFET but may be an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) or a super junction MOSFET.

図9は、本発明による実施例3である電源装置の回路図を示す。以下、主に、実施例1と異なる点について説明し、実施例1と同様の構成部分については説明を省略する。   FIG. 9 shows a circuit diagram of a power supply device according to Embodiment 3 of the present invention. Hereinafter, differences from the first embodiment will be mainly described, and the description of the same components as those of the first embodiment will be omitted.

本実施例3の電源装置は、実施例1(図1)と異なり、交流電源が三相交流電源301である。このため、電源装置10は、二個の整流ダイオード(図1では11a,11b)、二個のスイッチング素子(図1では13a,13b)と、突入電流のバイパス用である二個の整流ダイオード(図1では12a,12b)と、スイッチング素子に流れる突入電流を抑制するコイル(図1では15)とからなる整流回路部を、交流電源の相数に応じて3個備えている。これら3個の整流回路部には、3個のリアクタ14a,14b,14cを介して、三相交流電源301から三相交流電圧(電力)が入力される。   Unlike the first embodiment (FIG. 1), the AC power source of the third embodiment is a three-phase AC power source 301. For this reason, the power supply device 10 includes two rectifier diodes (11a and 11b in FIG. 1), two switching elements (13a and 13b in FIG. 1), and two rectifier diodes (for inrush current bypass) ( In FIG. 1, there are provided three rectifier circuit sections each including 12 a and 12 b) and a coil (15 in FIG. 1) for suppressing an inrush current flowing in the switching element according to the number of phases of the AC power source. A three-phase AC voltage (power) is input from the three-phase AC power supply 301 to the three rectifier circuit units via the three reactors 14a, 14b, and 14c.

すなわち、本実施例3は、図9に示すように、整流ダイオード11a,11bと、スイッチング素子13a,13bと、突入電流のバイパス用である整流ダイオード12a,12bと、スイッチング素子13a,13bに流れる突入電流を抑制するコイル15aとからなる第1の整流回路部と、整流ダイオード11c,11dと、スイッチング素子13c,13dと、突入電流のバイパス用である整流ダイオード12c,12dと、スイッチング素子13c,13dに流れる突入電流を抑制するコイル15bとからなる第2の整流回路部と、整流ダイオード11e,11fと、スイッチング素子13e,13fと、突入電流のバイパス用である整流ダイオード12e,12fと、スイッチング素子13e,13fに流れる突入電流を抑制するコイル15cとからなる第3の整流回路部と、を備えている。   That is, in the third embodiment, as shown in FIG. 9, the rectification diodes 11a and 11b, the switching elements 13a and 13b, the rectification diodes 12a and 12b for bypassing the inrush current, and the switching elements 13a and 13b flow. A first rectifier circuit portion including a coil 15a for suppressing an inrush current, rectifier diodes 11c and 11d, switching elements 13c and 13d, rectifier diodes 12c and 12d for bypassing the inrush current, and a switching element 13c, A second rectifier circuit portion including a coil 15b for suppressing an inrush current flowing in 13d, rectifier diodes 11e and 11f, switching elements 13e and 13f, rectifier diodes 12e and 12f for bypassing the inrush current, and switching Suppresses inrush current flowing through the elements 13e and 13f It includes a third rectifier circuit consisting of a yl 15c, a.

第1、第2および第3の整流回路部が、それぞれ、三相交流電源301のU相端子にリアクタ14aを介して、V相端子にリアクタ14bを介して、W相端子にリアクタ14cを介して接続され、三相交流電圧(電力)が入力される。そして、各整流回路部が実施例1と同様に動作することにより、本実施例3の電源装置10は、三相交流電源から入力した三相交流電圧(電力)を直流電圧(電力)に変換して出力する。出力された直流電圧(電力)が負荷202に供給される。   The first, second, and third rectifier circuit units are respectively connected to the U-phase terminal of the three-phase AC power supply 301 via the reactor 14a, the V-phase terminal via the reactor 14b, and the W-phase terminal via the reactor 14c. And three-phase AC voltage (electric power) is input. Each rectifier circuit unit operates in the same manner as in the first embodiment, so that the power supply device 10 in the third embodiment converts the three-phase AC voltage (power) input from the three-phase AC power source into a DC voltage (power). And output. The output DC voltage (electric power) is supplied to the load 202.

なお、本実施例3については、三相交流電源301のU相端子とV相端子間の線間電圧、V相端子とW相端子間の線間電圧、およびW相端子およびU相端子間の線間電圧が、電源装置10内において、それぞれ、第1の整流回路部、第2の整流回路部、および第3の整流回路部に入力される。   In addition, about Example 3, the line voltage between the U-phase terminal and the V-phase terminal of the three-phase AC power supply 301, the line voltage between the V-phase terminal and the W-phase terminal, and between the W-phase terminal and the U-phase terminal Are respectively input to the first rectifier circuit unit, the second rectifier circuit unit, and the third rectifier circuit unit in the power supply device 10.

本実施例3の電源装置によれば、実施例1と同様に、突入電流のバイパスとなる整流ダイオード12a〜12fを設けると共に、インダクタンスの小さなコイル15a〜15cにより、スイッチング素子13a〜13fに流れる突入電流が抑制される。これにより、突入電流によるスイッチング素子13a〜13fの故障が防止できる。また、通常動作時は、スイッチング素子13a〜13fを含む電流経路で電流が流れる。これにより、昇圧チョッパ動作におけるスイッチング素子13a〜13fのオン・オフ動作に伴う同期整流動作や力率改善動作が、突入電流バイパス用の整流ダイオード12a〜12fによって阻害されることなく有効となる。従って、交流電源を三相交流電源として直流電圧(電力)を出力する電源装置は、突入電流に対する信頼性が向上するとともに、損失が低減されて効率が向上する。   According to the power supply device of the third embodiment, as in the first embodiment, the rectifier diodes 12a to 12f are provided to bypass the rush current, and the rush current that flows to the switching elements 13a to 13f by the coils 15a to 15c having a small inductance is provided. Current is suppressed. Thereby, failure of switching elements 13a-13f by inrush current can be prevented. Further, during normal operation, a current flows through a current path including the switching elements 13a to 13f. Thereby, the synchronous rectification operation and the power factor correction operation associated with the on / off operation of the switching elements 13a to 13f in the step-up chopper operation are effective without being hindered by the rush current bypass rectifier diodes 12a to 12f. Therefore, a power supply device that outputs a DC voltage (electric power) using an AC power supply as a three-phase AC power supply has improved reliability with respect to inrush current, reduced loss, and improved efficiency.

次に、本発明の実施例4である空気調和機について説明する。   Next, an air conditioner that is Embodiment 4 of the present invention will be described.

本実施例4の空気調和機は、圧縮機が三相交流電動機によって駆動される電動圧縮機、およびこの電動圧縮機に三相交流電圧(電力)を供給する電源装置として、図2に示す実施例2の電源装置20を備えている。なお、本実施例4の空気調和機が備える電動圧縮機は、図2における電動圧縮機203に相当する。   The air conditioner of the fourth embodiment is shown in FIG. 2 as an electric compressor in which the compressor is driven by a three-phase AC motor and a power supply device that supplies a three-phase AC voltage (electric power) to the electric compressor. The power supply device 20 of Example 2 is provided. Note that the electric compressor included in the air conditioner of the fourth embodiment corresponds to the electric compressor 203 in FIG.

以下、本実施例4の空気調和機について、図10および図11を用いて、さらに説明する。   Hereinafter, the air conditioner of the fourth embodiment will be further described with reference to FIGS. 10 and 11.

図10は本実施例4の空気調和機の冷暖房サイクル構成図である。空気調和機は、室内熱交換器51、室外熱交換器52、圧縮機53、膨張弁54、四方弁55、室内送風ファン56および室外送風ファン57を備えている。圧縮機53と室外熱交換器52と室外送風ファン(プロペラファン)57と膨張弁54は室外機(図11参照)に配置され、室内熱交換器51と室内送風ファン56は室内機(図示せず)に配置されている。   FIG. 10 is a configuration diagram of the cooling and heating cycle of the air conditioner according to the fourth embodiment. The air conditioner includes an indoor heat exchanger 51, an outdoor heat exchanger 52, a compressor 53, an expansion valve 54, a four-way valve 55, an indoor blower fan 56, and an outdoor blower fan 57. The compressor 53, the outdoor heat exchanger 52, the outdoor blower fan (propeller fan) 57, and the expansion valve 54 are disposed in the outdoor unit (see FIG. 11), and the indoor heat exchanger 51 and the indoor blower fan 56 are indoor units (not shown). )).

冷房運転時、圧縮機53より吐出された高温且つ高圧の冷媒は、四方弁55を介して室外熱交換器52に流入する。室外熱交換器52に流入した冷媒は、室外送風ファン57によって送られる室外の空気と熱交換することで、凝縮されて液冷媒となる。液冷媒は、膨張弁54を通過することで低温低圧の二相冷媒になり、室内熱交換器51に流入する。室内熱交換器51に流入した低温低圧の二相冷媒は、室内送風ファン56によって送られる室内の空気と熱交換する。このとき、室内熱交換器51に送られた室内の空気は、室内熱交換器51に流入した低温低圧の二相冷媒によって冷却され、吹出口(図示せず)から室内に吐出される。吹出口(図示せず)から室内に吐出される空気は、吸込口(図示せず)における空気の温度よりも低いため、室内の温度を下げることができる。室内熱交換器51で熱交換された冷媒は四方弁55を介して再び圧縮機53に戻る。   During the cooling operation, the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 53 flows into the outdoor heat exchanger 52 through the four-way valve 55. The refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger 52 is condensed and becomes liquid refrigerant by exchanging heat with outdoor air sent by the outdoor blower fan 57. The liquid refrigerant passes through the expansion valve 54 to become a low-temperature and low-pressure two-phase refrigerant and flows into the indoor heat exchanger 51. The low-temperature and low-pressure two-phase refrigerant that has flowed into the indoor heat exchanger 51 exchanges heat with the indoor air sent by the indoor blower fan 56. At this time, the indoor air sent to the indoor heat exchanger 51 is cooled by the low-temperature and low-pressure two-phase refrigerant that has flowed into the indoor heat exchanger 51, and is discharged into the room from a blower outlet (not shown). Since the air discharged into the room from the air outlet (not shown) is lower than the temperature of the air at the air inlet (not shown), the room temperature can be lowered. The refrigerant heat-exchanged by the indoor heat exchanger 51 returns to the compressor 53 again via the four-way valve 55.

暖房運転時、圧縮機53より吐出された高温且つ高圧の冷媒は、四方弁55を介して室内熱交換器51に流入する。そして、四方弁55、室外熱交換器52を通過して、四方弁55を介して圧縮機53に戻る。   During the heating operation, the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 53 flows into the indoor heat exchanger 51 through the four-way valve 55. Then, it passes through the four-way valve 55 and the outdoor heat exchanger 52 and returns to the compressor 53 via the four-way valve 55.

図11は本実施例4の空気調和機の室外機の外観図である。室外機内の空間は、仕切り板70を挟んで、圧縮機53が設置される圧縮機室Aと、室外送風ファン57が設置される送風機室Bに分割されている。圧縮機53を駆動する電源装置などの電装品79は、電装箱内に収納された状態で、圧縮機53と上蓋80の間であって、圧縮機室Aと送風機室Bとに跨る位置に設置されている。また、電装品79は、仕切り板70の上方に位置し、仕切り板70によって支持されている。   FIG. 11 is an external view of an outdoor unit of an air conditioner according to the fourth embodiment. The space in the outdoor unit is divided into a compressor chamber A in which the compressor 53 is installed and a blower chamber B in which the outdoor blower fan 57 is installed, with the partition plate 70 interposed therebetween. An electrical component 79 such as a power supply device that drives the compressor 53 is accommodated in the electrical box and is located between the compressor 53 and the upper lid 80 and across the compressor chamber A and the blower chamber B. is set up. Further, the electrical component 79 is located above the partition plate 70 and is supported by the partition plate 70.

室外の空気は、室外送風ファン57によって、室外機の背面側から吸い込まれ、室外熱交換器52を通過した後、室外機の前面側(前面パネル81)から吹き出される。   The outdoor air is sucked from the rear side of the outdoor unit by the outdoor blower fan 57, passes through the outdoor heat exchanger 52, and then blown out from the front side (front panel 81) of the outdoor unit.

圧縮機53すなわち電動圧縮機が備える三相交流電動機に、実施例2の電源装置20によって可変電圧、可変周波数の三相交流電圧(電力)が供給され、三相交流電動機が回転すると、三相交流電動機によって圧縮機53が駆動される。これにより、空気調和機は、上述したように冷房および暖房動作を行う。   When a three-phase AC voltage (power) having a variable voltage and a variable frequency is supplied to the compressor 53, that is, a three-phase AC motor included in the electric compressor, by the power supply device 20 of the second embodiment, the three-phase AC motor rotates. The compressor 53 is driven by the AC motor. Thereby, the air conditioner performs cooling and heating operations as described above.

本実施例4の空気調和機によれば、圧縮機の電源装置に突入電流が発生しても故障しにくくなり、信頼性が向上する。また、損失が低減されて効率が向上するので、空気調和機の省エネルギー化が可能になる。   According to the air conditioner of the fourth embodiment, even if an inrush current occurs in the power supply device of the compressor, it becomes difficult to break down and the reliability is improved. Moreover, since loss is reduced and efficiency is improved, energy saving of the air conditioner can be achieved.

なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前述した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置き換えをすることが可能である。   In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, Various modifications are included. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.

例えば、実施例2における直流電源部を、実施例3の電源装置に置き換えても良い。また、実施例2の電源装置は、電動圧縮機駆動用に限らず、電動機によって駆動される種々の機器に適用することができる。また、実施例1および実施例3の電源装置は、インバータに限らず、直流電力を用いる種々の機器に対して直流電圧(電力)を供給することができる。さらに、実施例1および実施例3の電源装置は、空気調和機に限らず、種々の機器の直流電源部として適用することができる。また、昇圧チョッパ回路のスイッチング素子13a,13bは、MOSFETに限らず、逆導通機能を有するIGBTなどでも良い。   For example, the DC power supply unit in the second embodiment may be replaced with the power supply device in the third embodiment. In addition, the power supply device according to the second embodiment is not limited to driving an electric compressor, but can be applied to various devices driven by an electric motor. Moreover, the power supply apparatus of Example 1 and Example 3 can supply direct-current voltage (electric power) with respect to the various apparatus which uses not only an inverter but direct-current power. Furthermore, the power supply apparatus of Example 1 and Example 3 can be applied not only to an air conditioner but also as a DC power supply unit for various devices. Further, the switching elements 13a and 13b of the step-up chopper circuit are not limited to MOSFETs but may be IGBTs having a reverse conduction function.

10,20 電源装置
11a,11b,11c,11d,11e,11f 整流ダイオード
12a,12b,12c,12d,12e,12f 整流ダイオード
13a,13b,13c,13d,13e,13f スイッチング素子
14,14a,14b,14c リアクタ
15,15a,15b,15c コイル
16 平滑コンデンサ
17 インバータ
18a,18b,18c,18d,18e,18f スイッチング素子
51 室内熱交換器
52 室外熱交換器
53 圧縮機
54 膨張弁
55 四方弁
56 室内送風ファン
57 室外送風ファン
70 仕切り板
79 電装品
80 上蓋
81 前面パネル
101 正極側配線
102 負極側配線
201 交流電源
202 負荷
203 電動圧縮機
301 三相交流電源
10, 20 Power supply devices 11a, 11b, 11c, 11d, 11e, 11f Rectifier diodes 12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 12f Rectifier diodes 13a, 13b, 13c, 13d, 13e, 13f Switching elements 14, 14a, 14b, 14c Reactor 15, 15a, 15b, 15c Coil 16 Smoothing capacitor 17 Inverter 18a, 18b, 18c, 18d, 18e, 18f Switching element 51 Indoor heat exchanger 52 Outdoor heat exchanger 53 Compressor 54 Expansion valve 55 Four-way valve 56 Indoor ventilation Fan 57 Outdoor fan 70 Partition plate 79 Electrical component 80 Upper lid 81 Front panel 101 Positive side wiring 102 Negative side wiring 201 AC power source 202 Load 203 Electric compressor 301 Three-phase AC power source

Claims (10)

第1の整流ダイオードおよび第2の整流ダイオードが直列に接続される第1の直列接続回路と、逆導通機能を有する第1のスイッチング素子および第2のスイッチング素子が直列に接続される第2の直列接続回路とが、正極および負極間に接続されると共に、並列に接続される回路部と、
前記正極および負極間に接続される平滑コンデンサと、
を備え、
前記回路部は、
第3の整流ダイオードおよび第4の整流ダイオードが直列に接続されると共に、前記第2の直列接続回路に並列に接続される第3の直列接続回路と、
インダクタンス素子と、
を有し、
交流電源が前記第1の直列接続回路における第1の直列接続点に接続され、且つ、前記第3の直列接続回路における第3の直列接続点にリアクタを介して接続され、
前記第3の直列接続点は前記インダクタンス素子を介して前記第2の直列接続回路における第2の直列接続点に接続されることを特徴とする電源装置。
A first series connection circuit in which a first rectifier diode and a second rectifier diode are connected in series; a first switching element having a reverse conduction function; and a second switching element in which a second switching element is connected in series. A series connection circuit is connected between the positive electrode and the negative electrode, and a circuit unit connected in parallel;
A smoothing capacitor connected between the positive electrode and the negative electrode;
With
The circuit section is
A third series connection circuit in which a third rectification diode and a fourth rectification diode are connected in series and connected in parallel to the second series connection circuit;
An inductance element;
Have
An alternating current power source is connected to the first series connection point in the first series connection circuit, and is connected to the third series connection point in the third series connection circuit via a reactor,
The power supply apparatus, wherein the third series connection point is connected to a second series connection point in the second series connection circuit via the inductance element.
請求項1に記載される電源装置において、
前記インダクタンス素子のインダクタンスの値が前記リアクタのインダクタンスの値よりも小さいことを特徴とする電源装置。
The power supply device according to claim 1,
The power supply apparatus according to claim 1, wherein an inductance value of the inductance element is smaller than an inductance value of the reactor.
請求項2に記載される電源装置において、
前記インダクタンス素子のインダクタンスの値は10μH以上かつ100μH未満であり、前記リアクタのインダクタンスの値は1mH以上かつ10mH未満であることを特徴とする電源装置。
In the power supply device according to claim 2,
An inductance value of the inductance element is 10 μH or more and less than 100 μH, and an inductance value of the reactor is 1 mH or more and less than 10 mH.
請求項1に記載される電源装置において、
同じ突入電流に対して、前記第3の整流ダイオードの電圧降下が、前記第1のスイッチング素子および前記インダクタンス素子による電圧降下よりも小さく、
かつ、通常運転時の同じ電流に対して、前記第3の整流ダイオードの電圧降下が、前記第1のスイッチング素子および前記インダクタンス素子による電圧降下よりも大きいことを特徴とする電源装置。
The power supply device according to claim 1,
For the same inrush current, the voltage drop of the third rectifier diode is smaller than the voltage drop due to the first switching element and the inductance element,
And the power supply device characterized by the voltage drop of said 3rd rectifier diode being larger than the voltage drop by said 1st switching element and said inductance element with respect to the same electric current at the time of normal operation.
請求項1に記載される電源装置において、前記第1のスイッチング素子および前記第2のスイッチング素子は相補的にオン・オフされるようにスイッチング制御されることを特徴とする電源装置。   2. The power supply device according to claim 1, wherein the first switching element and the second switching element are controlled to be turned on and off in a complementary manner. 請求項1に記載される電源装置において、
前記交流電力が単相であり、前記回路部を一個のみ備えることを特徴とする電源装置。
The power supply device according to claim 1,
The AC power is single-phase and includes only one circuit unit.
請求項1に記載される電源装置において、
前記回路部を、前記交流電力の相数に等しい複数個備えることを特徴とする電源装置。
The power supply device according to claim 1,
A power supply apparatus comprising a plurality of the circuit units equal to the number of phases of the AC power.
請求項1に記載される電源装置において、
さらに、前記正極および負極間に接続されるインバータを備えることを特徴とする電源装置。
The power supply device according to claim 1,
The power supply device further comprises an inverter connected between the positive electrode and the negative electrode.
請求項1において、前記第1のスイッチング素子および前記第2のスイッチング素子がMOSFETであることを特徴とする電源装置。   2. The power supply device according to claim 1, wherein the first switching element and the second switching element are MOSFETs. 交流電動機によって圧縮機が駆動される電動圧縮機と、
電動圧縮機に電力を供給する電源装置と、
を備え、
前記電動圧縮機によって圧縮される冷媒が冷暖房サイクルにおいて循環する空気調和機において、
前記電源装置が、
第1の整流ダイオードおよび第2の整流ダイオードが直列に接続される第1の直列接続回路と、逆導通機能を有する第1のスイッチング素子および第2のスイッチング素子が直列に接続される第2の直列接続回路とが、正極および負極間に接続されると共に、並列に接続される回路部と、
前記正極および負極間に接続される平滑コンデンサと、
を備え、
前記回路部は、
第3の整流ダイオードおよび第4の整流ダイオードが直列に接続されると共に、前記第2の直列接続回路に並列に接続される第3の直列接続回路と、
インダクタンス素子と、
を有し、
交流電源が前記第1の直列接続回路における第1の直列接続点に接続され、且つ、前記第3の直列接続回路における第3の直列接続点にリアクタを介して接続され、
前記第3の直列接続点は前記インダクタンス素子を介して前記第2の直列接続回路における第2の直列接続点に接続され、
さらに、前記正極および負極間に接続されるインバータを備え、
前記インバータの出力する電力が前記電動圧縮機に供給される
ことを特徴とする空気調和機。
An electric compressor whose compressor is driven by an AC motor;
A power supply for supplying power to the electric compressor;
With
In the air conditioner in which the refrigerant compressed by the electric compressor circulates in an air conditioning cycle,
The power supply is
A first series connection circuit in which a first rectifier diode and a second rectifier diode are connected in series; a first switching element having a reverse conduction function; and a second switching element in which a second switching element is connected in series. A series connection circuit is connected between the positive electrode and the negative electrode, and a circuit unit connected in parallel;
A smoothing capacitor connected between the positive electrode and the negative electrode;
With
The circuit section is
A third series connection circuit in which a third rectification diode and a fourth rectification diode are connected in series and connected in parallel to the second series connection circuit;
An inductance element;
Have
An alternating current power source is connected to the first series connection point in the first series connection circuit, and is connected to the third series connection point in the third series connection circuit via a reactor,
The third series connection point is connected to the second series connection point in the second series connection circuit via the inductance element,
Furthermore, an inverter connected between the positive electrode and the negative electrode,
The air conditioner characterized in that the electric power output from the inverter is supplied to the electric compressor.
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