JP5660916B2 - Power converter and air conditioner - Google Patents
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Description
本発明は、電源変換装置および空気調和機に関する。 The present invention relates to a power converter and an air conditioner.
従来の三相の交流電源用の電源変換装置は、力率改善と高調波電流の規格対応のため、交流電源側にリアクトルを3つ接続する構成としている(例えば、下記特許文献1参照。)。 A conventional power converter for a three-phase AC power supply is configured to connect three reactors on the AC power supply side in order to improve the power factor and comply with the harmonic current standard (see, for example, Patent Document 1 below). .
しかしながら、上記従来の三相の交流電源用の電源変換装置は、低周波用のリアクトルを3つ接続する構成としている。そのため、出力の負荷が大きいときには、電流容量確保のためリアクトルのサイズも大きくする必要があり、電気品サイズが非常に大きくなってしまうという問題点があった。また、リアクトルのサイズが増大するため、トータル発熱量も大きく、基板や電子部品の実装制約が大きくなり、電気品コストが大幅に高くなってしまうという問題があった。 However, the conventional power converter for a three-phase AC power supply is configured to connect three low-frequency reactors. Therefore, when the output load is large, it is necessary to increase the size of the reactor in order to secure the current capacity, and there is a problem that the size of the electric product becomes very large. Further, since the size of the reactor is increased, there is a problem that the total heat generation amount is large, the mounting restrictions on the substrate and the electronic components are increased, and the cost of the electrical product is significantly increased.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、出力の負荷が大きいときにも、高調波電流の規格に対応しながら交流電源側のリアクトルのサイズの増大を抑えることができる電源変換装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and a power conversion device capable of suppressing an increase in the size of a reactor on the AC power supply side while complying with the harmonic current standard even when the output load is large The purpose is to obtain.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換する電源変換装置であって、前記交流電力を直流電力に整流する整流回路と、前記直流電力を平滑化する平滑コンデンサと、前記交流電源の各相に接続された交流側リアクトルと、前記整流回路の直流側に接続された直流側リアクトルと、前記平滑コンデンサと接続された共振コンデンサと、前記交流側リアクトルと前記整流回路との間の接続点と、前記共振コンデンサと、の間に設けられたスイッチを有するスイッチング部と、前記交流電力の電流を検出する電流検出部と、前記交流電力の電圧を検出する電圧検出部と、前記交流側リアクトルを短絡するか否かを切り替える交流側短絡切替部と、前記直流側リアクトルを短絡するか否かを切り替える直流側短絡切替部と、前記電圧に基づいて所定の演算処理により生成したパターンでスイッチング動作を行うよう前記スイッチの開閉を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記電流が所定の閾値以下である場合には前記交流側リアクトルを短絡せず前記直流側リアクトルを短絡するよう制御し、前記電流が所定の閾値を上回った場合には前記交流側リアクトルを短絡し前記直流側リアクトルを短絡しないよう制御するとともに前記スイッチング動作を停止させるよう制御する、ことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides a power converter that converts AC power supplied from an AC power source into DC power, and a rectifier circuit that rectifies the AC power into DC power. And a smoothing capacitor for smoothing the DC power, an AC side reactor connected to each phase of the AC power supply, a DC side reactor connected to the DC side of the rectifier circuit, and the smoothing capacitor. A resonance capacitor, a connection point between the AC side reactor and the rectifier circuit, a switching unit having a switch provided between the resonance capacitor, and a current detection unit for detecting a current of the AC power; A voltage detection unit for detecting the voltage of the AC power, an AC side short circuit switching unit for switching whether or not the AC side reactor is short-circuited, and a short circuit for the DC side reactor Whether a DC short-circuit switching portion that switches whether, and a control unit for controlling the opening and closing of the switch to perform a switching operation in a pattern generated by a predetermined calculation processing based on the voltage, wherein, When the current is less than or equal to a predetermined threshold value, the AC side reactor is controlled to be short-circuited without short-circuiting the AC-side reactor, and when the current exceeds a predetermined threshold value, the AC-side reactor is short-circuited. The direct current side reactor is controlled not to be short-circuited, and the switching operation is controlled to be stopped .
本発明によれば、出力の負荷が大きいときにも、高調波電流の規格に対応しながら交流電源側のリアクトルのサイズの増大を抑えることができる、という効果を奏する。 According to the present invention, even when the output load is large, an increase in the size of the reactor on the AC power supply side can be suppressed while complying with the harmonic current standard.
以下に、本発明にかかる電源変換装置および空気調和機の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of a power conversion device and an air conditioner according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
実施の形態1.
図1は、本発明にかかる電源変換装置の実施の形態1の構成例を示す図である。図1に示すように、本実施の電源変換装置は、交流電源1、リアクトル(交流側リアクトル)2−1〜2−3、整流用ダイオードブリッジ(整流回路)3、リアクトル(直流側リアクトル)4、平滑コンデンサ(平滑回路)5−1,5−2、インバータ(逆変換部)6、共振コンデンサ8、電圧検出部10、電流検出部11、制御部12、インバータ制御部13、第1のスイッチ群(交流側短絡切替部)14、第2のスイッチ群(スイッチング部)15および第3のスイッチ群(直流側短絡切替部)16を備え、モータ7を制御する。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a first embodiment of a power conversion device according to the present invention. As shown in FIG. 1, the power converter of this embodiment includes an AC power source 1, reactors (AC side reactors) 2-1 to 2-3, a rectifier diode bridge (rectifier circuit) 3, and a reactor (DC side reactor) 4. , Smoothing capacitors (smoothing circuits) 5-1, 5-2, inverter (inverse conversion unit) 6, resonant capacitor 8,
交流電源1は三相交流電源であり、リアクトル2−1〜2−3は交流電源1の各相にそれぞれ接続されている。整流用ダイオードブリッジ3はダイオード17−1〜17−6を備える。整流用ダイオードブリッジ3は、入力側にはリアクトル2−1〜2−3が接続され、出力の正側はリアクトル4を介して平滑コンデンサ5−1の正側に接続されている。平滑コンデンサ5−1,5−2は直列に接続されており、整流用ダイオードブリッジ3の出力の負側は平滑コンデンサ5−2の負側に接続されている。なお、ここでは整流回路として整流用ダイオードブリッジ3を用いる例を説明するが、整流回路の構成に制約はなく、整流用ダイオードブリッジ3として示した構成例に限定されない。
The AC power source 1 is a three-phase AC power source, and the reactors 2-1 to 2-3 are connected to the respective phases of the AC power source 1. The rectifying
平滑コンデンサ5−1,5−2には、インバータ6が並列に接続されている。インバータ6はモータ7に接続されており、モータ7を駆動/停止する。また、インバータ6は、モータ7から得た直流電力を交流電力に変換する。第1のスイッチ群14は、双方向スイッチ18−1〜18−3を内蔵しており、双方向スイッチ18−1〜18−3はリアクトル2−1〜2−3にそれぞれ並列に接続される。すなわち、第1のスイッチ群14は、リアクトル2−1〜2−3について短絡した状態と短絡しない状態とを切り替える回路であり、双方向スイッチ18−1〜18−3がONとなった場合にリアクトル2−1〜2−3を短絡する。
An inverter 6 is connected in parallel to the smoothing capacitors 5-1 and 5-2. The inverter 6 is connected to the motor 7 and drives / stops the motor 7. The inverter 6 converts the DC power obtained from the motor 7 into AC power. The
第2のスイッチ群15は双方向スイッチ18−4〜18−6を内蔵しており、双方向スイッチ18−4〜18−6はリアクトル2−1〜2−3の後段の各交流線に接続されるとともに共振コンデンサ8を介して平滑コンデンサ5−1と平滑コンデンサ5−2の中間点に接続される。
The
第3のスイッチ群16は、1つ以上のスイッチ18−7を内蔵しており、リアクトル4に並列に接続される。すなわち、第3のスイッチ群16は、リアクトル4について短絡した状態と短絡しない状態とを切り替える回路であり、スイッチ18−7がONとなった場合にリアクトル4を短絡する。
The
電圧検出部10は交流電源1と接続されており、交流電源1の交流電源電圧と電源同期タイミングとを検出し、検出結果を制御部12へ出力する。電流検出部11は、3相の交流電源1のうち1相の電流を検出し、検出結果を制御部12へ出力する。
The
制御部12は、電圧検出部10が検出した電圧と電流検出部11が検出した電流とに基づいて第1のスイッチ群14、第2のスイッチ群15および第3のスイッチ群16を制御する。インバータ制御部13はインバータ6を制御する。また、制御部12とインバータ制御部13はお互いに制御情報等をやりとりする。
The
次に動作について説明する。制御部12は、電流検出部11が検出した電流に基づいて、電源変換装置に流れる入力電流が小さいか否かを判断する(例えば、電流検出部11の検出した電流が所定の閾値以下であるか否かに基づいて電源変換装置が流れる入力電流が小さか否かを判断する)。そして、制御部12は、電源変換装置に流れる入力電流が小さいと判断した場合、第1のスイッチ群14中の双方向スイッチ18−1〜18−3は常時OFFとするよう制御するとともに、第2のスイッチ群15中の双方向スイッチ18−4〜18−6を電圧検出部10によって検出された電圧値および電源同期タイミングに応じて演算したパターンによってスイッチング動作を行うよう制御し、第3のスイッチ郡16のスイッチ18−7は常時ONとするよう制御する。なお、具体的には、制御部12は、スイッチング動作として、例えば、各相に接続された双方向スイッチ18−4〜18−6を、各々電源半周期に1回または数回開閉するよう制御する。
Next, the operation will be described. The
このような動作によって、高調波電流を抑制することができ、電源変換装置に流れる入力電流は高調波電流の規格(例えばIEC(International Electrotechnical Commission)61000−3−2)を満足できる。 By such an operation, the harmonic current can be suppressed, and the input current flowing through the power converter can satisfy the harmonic current standard (for example, IEC (International Electrotechnical Commission) 61000-3-2).
一方、制御部12は、電流検出部11が検出した電流に基づいて、電源変換装置に流れる入力電流が大きいときには、第1のスイッチ群14中の双方向スイッチ18−1〜18−3を常時ONとし、第2のスイッチ群15中の双方向スイッチ18−4〜18−6はスイッチング動作をストップさせ、第3のスイッチ郡16のスイッチ18−7は常時OFFとするよう制御する。
On the other hand, the
電源変換装置に流れる入力電流が大きい場合(16A以上)の場合、上記のIEC61000−3−2より緩和された高調波電流の規格(例えばIEC61000−3−12)が適用される。従って、第2のスイッチ群15中の双方向スイッチ18−4〜18−6のスイッチング動作をストップさせ、リアクトル4を用いることにより、電源変換装置に流れる入力電流は高調波電流の規格(例えばIEC61000−3−12)を満足できる。
When the input current flowing through the power converter is large (16 A or more), the harmonic current standard (for example, IEC61000-3-12) relaxed from IEC61000-3-2 is applied. Therefore, the switching operation of the bidirectional switches 18-4 to 18-6 in the
第1のスイッチ群14の双方向スイッチ18−1〜18−3としては、例えば、パワーリレーのような機械式接点を有するスイッチを用いることができる。また、第1のスイッチ群14の各双方向スイッチ18−1〜18−3として半導体の回路で構成された電子式接点を有するスイッチを用いてもよい。図2および図3は、半導体の回路で構成されたスイッチ(半導体スイッチ)の回路構成例を示す図である。図2の構成例では、半導体スイッチは、4つのダイオード20とトランジスタ21で構成され、図3の構成例では、半導体スイッチは、2つのダイオード20と2つのトランジスタ21とで構成されている。双方向スイッチ18−1〜18−3として、例えば図2および図3で示した半導体スイッチを用いることができる。なお、半導体スイッチの回路構成は図2および図3の例に限定されない。
As the bidirectional switches 18-1 to 18-3 of the
第3のスイッチ群16のスイッチ18−7としては、例えば、パワーリレーのような機械式接点を有するスイッチを用いることができる。また、第3のスイッチ群16のスイッチ18−7として半導体の回路で構成された一方向の電子式接点を有するスイッチを用いてもよい。図4および図5は、半導体の回路で構成された一方向の電子式接点を有するスイッチ(半導体スイッチ)の回路構成例を示す図である。図4、図5の構成例では、半導体スイッチは、P型MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)22またはN型MOSFET23で構成されている。スイッチ18−7として、例えば図4および図5で示した半導体スイッチを用いることができる。なお、スイッチ18−7として用いる半導体スイッチの回路構成は図4および図5の例に限定されない。
As the switch 18-7 of the
第2のスイッチ群15の双方向スイッチ18−4〜18−6としては、半導体の回路で構成された電子式接点を用いる。例えば、図2,図3で示した回路構成の半導体スイッチを用いることができる。半導体スイッチを用いる場合は、Si半導体等を用いてもよいが、ワイドギャップ半導体を用いてもよい。ワイドバンドギャップ半導体としては、例えば、炭化珪素、窒化ガリウム系材料又はダイヤモンドがある。
As the bidirectional switches 18-4 to 18-6 of the
このようなワイドバンドギャップ半導体によって形成されたスイッチング素子は、耐電圧性が高く、許容電流密度も高いため、スイッチング素子の小型化が可能であり、これら小型化されたスイッチング素子を用いることにより、これらの素子を組み込んだ半導体モジュールの小型化が可能となる。 Since the switching element formed of such a wide band gap semiconductor has high voltage resistance and high allowable current density, the switching element can be reduced in size. By using these reduced switching elements, A semiconductor module incorporating these elements can be miniaturized.
またワイドバンドギャップ半導体は、耐熱性も高いため、ヒートシンクの放熱フィンの小型化や、水冷部の空冷化が可能であるので、半導体モジュールの一層の小型化が可能になる。 In addition, since the wide band gap semiconductor has high heat resistance, it is possible to reduce the size of the heat dissipating fins of the heat sink and the air cooling of the water cooling portion, thereby further reducing the size of the semiconductor module.
更にワイドバンドギャップ半導体は、電力損失が低いため、スイッチング素子の高効率化が可能であり、延いては半導体モジュールの高効率化が可能になる。 Furthermore, since the wide band gap semiconductor has low power loss, it is possible to increase the efficiency of the switching element, and further increase the efficiency of the semiconductor module.
また、整流用ダイオードブリッジ3はダイオード17−1〜17−6についても、上述のワイドバンドギャップ半導体を用いてもよい。
The rectifying
なお、本実施の形態では、リアクトル4およびリアクトル4を短絡する第3のスイッチ群16が平滑コンデンサ5−1の正側に接続される構成について説明したが、リアクトル4およびリアクトル4を短絡する第3のスイッチ群16は、リアクトル4が平滑コンデンサ5−2の負側に接続される構成としてもよい。
In the present embodiment, the configuration in which the reactor 4 and the
以上のように、本実施の形態では、制御部12と、リアクトル2−1〜2−3を短絡するための第1のスイッチ群14と、リアクトル4を短絡するための第3のスイッチ群16と、を備え、制御部12が、電源変換装置に流れる入力電流が小さいと判断した場合、リアクトル2−1〜2−3を短絡させずリアクトル4を短絡させるよう第1のスイッチ群14および第3のスイッチ群16を制御するとともに交流電源1の電圧値に応じスイッチング動作を行うよう制御する。また、制御部12は、電源変換装置に流れる入力電流が大きいときには、リアクトル2−1〜2−3を短絡させリアクトル4を短絡させないよう第1のスイッチ群14および第3のスイッチ群16を制御するとともにスイッチング動作を停止するようにした。そのため、出力の負荷が大きいときにも、高調波電流の規格に対応しながら交流電源側のリアクトルのサイズの増大を抑えることができる。
As described above, in the present embodiment, the
実施の形態2.
次に、本発明にかかる電源変換装置の実施の形態2について説明する。実施の形態1では、電源変換装置に流れる入力電流が小さい場合または大きい場合についてそれぞれ高調波電流を抑制する方法を示した。本実施の形態では、電源変換装置に流れる入力電流が変化した場合にインバータ6を停止することなく、回路の切り替え(短絡させるリアクトル(リアクトル4またはリアクトル2−1〜2−3)の切り替え、およびスイッチング動作の実施/停止の切り替え)を行うことができる電源変換装置について説明する。
Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment of the power conversion device according to the present invention will be described. In the first embodiment, the method of suppressing the harmonic current in the case where the input current flowing through the power converter is small or large is described. In the present embodiment, the circuit switching (reactor (reactor 4 or reactors 2-1 to 2-3) to be short-circuited) is switched without stopping the inverter 6 when the input current flowing through the power converter changes, and A power conversion device capable of performing switching / execution of switching operation) will be described.
本実施の形態の電源変換装置の構成は実施の形態1と同様である。実施の形態1と同様の機能を有する構成要素は実施の形態1と同一の符号を付して重複する説明を省略する。本実施の形態では、第1のスイッチ群14の双方向スイッチ18−1〜1−3と第3のスイッチ群16のスイッチ18−7として、ワイドギャップ半導体を適用する。ワイドバンドギャップ半導体としては、例えば、炭化珪素、窒化ガリウム系材料又はダイヤモンドがある。これにより、第1のスイッチ群14および第3のスイッチ群16の高速の切り替え動作が可能となる。
The configuration of the power conversion device of the present embodiment is the same as that of the first embodiment. Components having the same functions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment, and redundant description is omitted. In the present embodiment, wide gap semiconductors are applied as the bidirectional switches 18-1 to 1-3 of the
停止状態からインバータ6の運転を開始するときには、制御部12は、第1のスイッチ群14をOFFし、第3のスイッチ群16をONし、インバータ制御部13へインバータ6の運転開始を指示するとともに第2のスイッチ群15のスイッチング動作を開始する。
When starting the operation of the inverter 6 from the stopped state, the
インバータ6の負荷が大きくなり、電源変換装置に流れる入力電流(電流検出部11が検出した電流)がある設定された閾値を超えた場合、制御部12は、まず第2のスイッチ群15のスイッチング動作を停止する。次に、制御部12は第1のスイッチ群14をOFF状態からONにする。最後に、制御部12は第3のスイッチ群16をON状態からOFFにする。以上の3つの切り替え動作を、短時間の間で行うことにより、平滑コンデンサ5の両端の電圧の変動を小さくし、インバータ6の運転を停止することなく回路を切り替えことができる。例えば、0.2秒以下の時間で以上の3つの切り替え動作を行うことにより、平滑コンデンサ5の両端の電圧の変動を小さくし、インバータ6の運転を停止することなく回路を切り替えることができる。
When the load of the inverter 6 increases and the input current (current detected by the current detection unit 11) flowing through the power converter exceeds a set threshold, the
その後、インバータ6の負荷が小さくなり、電源変換装置に流れる入力電流がある設定された閾値を下回った場合は、3つの切り替え動作と逆の動作を逆の順序で行う。すなわち、制御部12は、まず第3のスイッチ群16をOFF状態からONにする。次に、制御部12は、第1のスイッチ群14をON状態からOFFにする。最後に、制御部12は第2のスイッチ群15のスイッチング動作を開始する。これらの3つの切り替え動作を0.2秒以下の時間で行うことにより、短時間の間で行うことにより、平滑コンデンサ5の両端の電圧の変動を小さくし、インバータ6の運転を停止することなく回路を切り替えることができる。例えば、0.2秒以下の時間で以上の3つの切り替え動作を行うことにより、平滑コンデンサ5の両端の電圧の変動を小さくし、インバータ6の運転を停止することなく回路を切り替えることができる。
Thereafter, when the load on the inverter 6 is reduced and the input current flowing through the power converter falls below a set threshold value, the operations opposite to the three switching operations are performed in the reverse order. That is, the
このように、第1のスイッチ群14の双方向スイッチ18−1〜1−3と第3のスイッチ群16のスイッチ18−7として、ワイドギャップ半導体を用いることにより、切り替え動作を高速に実施することができる。
As described above, by using wide gap semiconductors as the bidirectional switches 18-1 to 1-3 of the
また、このようなワイドバンドギャップ半導体によって形成されたスイッチング素子は、耐電圧性が高く、許容電流密度も高いため、スイッチング素子の小型化が可能であり、これら小型化されたスイッチング素子を用いることにより、これらの素子を組み込んだ半導体モジュールの小型化が可能となる。 In addition, since the switching element formed of such a wide band gap semiconductor has high voltage resistance and high allowable current density, the switching element can be miniaturized, and these miniaturized switching elements should be used. Thus, it is possible to reduce the size of a semiconductor module incorporating these elements.
またワイドバンドギャップ半導体は、耐熱性も高いため、ヒートシンクの放熱フィンの小型化や、水冷部の空冷化が可能であるので、半導体モジュールの一層の小型化が可能になる。 In addition, since the wide band gap semiconductor has high heat resistance, it is possible to reduce the size of the heat dissipating fins of the heat sink and the air cooling of the water cooling portion, thereby further reducing the size of the semiconductor module.
更にワイドバンドギャップ半導体は、電力損失が低いため、スイッチング素子の高効率化が可能であり、延いては半導体モジュールの高効率化が可能になる。 Furthermore, since the wide band gap semiconductor has low power loss, it is possible to increase the efficiency of the switching element, and further increase the efficiency of the semiconductor module.
また、制御部12がヒステリシス機能を有するようにし、設定された閾値付近(たとえば、設定された閾値との差が所定の範囲内)で入力電流の変動があった場合に上述の回路の切り替え(短絡させるリアクトルの切り替え、およびスイッチング動作の実施/停止の切り替え)を実施しないようにすれば、電源変換装置に流れる入力電流が閾値付近で変動しても、安定した動作をすることができる。
Further, the
実施の形態3.
次に、本発明にかかる電源変換装置の実施の形態3について説明する。本実施の形態の電源変換装置の構成は実施の形態1と同様である。本実施の形態では、実施の形態1および実施の形態2で述べた電源変換装置に流れる入力電流に対する設定された閾値(動作の切り替えを判定する閾値)を16A付近に設定する。
Next, a third embodiment of the power converter according to the present invention will be described. The configuration of the power conversion device of the present embodiment is the same as that of the first embodiment. In the present embodiment, a set threshold value (threshold value for determining operation switching) for the input current flowing in the power converter described in the first embodiment and the second embodiment is set in the vicinity of 16A.
これにより高調波電流の国際規格IEC61000−3−2とIEC61000−3−12の両方に対応しながら、かつ電源変換装置に流れる入力電流が16Aより大きいときに、3つの交流電源に接続されたリアクトル2−1〜2−3に電流を流すことを回避することができ、リアクトル2−1〜2−3のサイズを小さくすることができる。 Thus, the reactor connected to the three AC power supplies is compatible with both the international standards IEC61000-3-2 and IEC61000-3-12 of the harmonic current and the input current flowing through the power converter is larger than 16A. It is possible to avoid flowing current through 2-1 to 2-3, and to reduce the size of reactors 2-1 to 2-3.
実施の形態4.
図6は、本発明にかかる電源変換装置の実施の形態4の構成例を示す図である。実施の形態1では、共振コンデンサ8の片端を、2つの直列に接続された平滑コンデンサ5−1と平滑コンデンサ5−2の中間点に接続しているが、本実施の形態では図6のように共振コンデンサ8の片端を2つの直列に接続された平滑コンデンサ5−1,5−2のマイナス側に接続している。これ以外の本実施の形態の電源変換装置の構成は実施の形態1と同様である。本実施の形態では、共振コンデンサ8の片側を平滑コンデンサ5−1,5−2のマイナス側に接続することにより、共振コンデンサ8の片側の電位がインバータの基準電位と同電位になるため、共振コンデンサ8に極性のあるコンデンサを採用することができる。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of a power conversion device according to a fourth embodiment of the present invention. In the first embodiment, one end of the resonant capacitor 8 is connected to an intermediate point between two series-connected smoothing capacitors 5-1 and 5-2. In the present embodiment, as shown in FIG. Further, one end of the resonant capacitor 8 is connected to the negative side of two smoothing capacitors 5-1 and 5-2 connected in series. Other configurations of the power conversion device of the present embodiment are the same as those of the first embodiment. In the present embodiment, by connecting one side of the resonant capacitor 8 to the negative side of the smoothing capacitors 5-1 and 5-2, the potential on one side of the resonant capacitor 8 becomes the same as the reference potential of the inverter. A capacitor having polarity can be used as the capacitor 8.
また、本実施の形態の動作は実施の形態1、2または3と同様である。このように、2つの直列に接続された平滑コンデンサ5−1,5−2のマイナス側に共振コンデンサ8の片端を接続した構成でも、実施の形態1、2または3と同様の切り替え動作を適用できる。 The operation of the present embodiment is the same as that of the first, second, or third embodiment. As described above, the switching operation similar to that of the first, second or third embodiment is applied to the configuration in which one end of the resonant capacitor 8 is connected to the negative side of the two smoothing capacitors 5-1 and 5-2 connected in series. it can.
実施の形態5.
図7は、本発明にかかる電源変換装置を備える空気調和機の室外ユニット30の実施の形態5の構成例を示す図である。図7に示すように、室外ユニット30は、ファン31、電源変換装置32と、冷媒を圧縮する圧縮機33と、を備え、図示しない室内ユニット等とともに空気調和機を構成する。
Embodiment 5 FIG.
FIG. 7: is a figure which shows the structural example of Embodiment 5 of the
電源変換装置32は、実施の形態1〜実施の形態4で説明した電源変換装置であり、室外ユニット30内の上部に取り付けられ、圧縮機33や圧縮機33内のモータ、また室内ユニットの送風用ファン等を制御する。なお、図7では、概観の概念を示しているため、配線等を図示していないが、電源変換装置32は、圧縮機33や送風ファン等と配線等により接続されている。電源変換装置32の構成および動作は、実施の形態1〜実施の形態4で説明した電源変換装置と同様である。
The
したがって、本実施の形態によれば、実施の形態1〜実施の形態4の電源変換装置を空気調和機に適用することができ、高調波電流の規格を満足した空気調和機を提供することができる。満足したことができる。 Therefore, according to this Embodiment, the power converter device of Embodiment 1- Embodiment 4 can be applied to an air conditioner, and the air conditioner which satisfy | filled the specification of the harmonic current can be provided. it can. Can be satisfied.
1 交流電源
2−1〜2−3,4 リアクトル
3 整流用ダイオードブリッジ
5−1,5−2 平滑コンデンサ
6 インバータ
7 モータ
8 共振コンデンサ
10 電圧検出部
11 電流検出部
12 制御部
13 インバータ制御部
14 第1のスイッチ群
15 第2のスイッチ群
16 第3のスイッチ群
17−1〜17−6,20 ダイオード
18−1〜18−6 双方向スイッチ
18−7 スイッチ
21 トランジスタ
22,23 MOSFET
30 室外ユニット
31 ファン
32 電源変換装置
33 圧縮機
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 AC power source 2-1 to 2-3, 4
30
Claims (10)
前記交流電力を直流電力に整流する整流回路と、
前記直流電力を平滑化する平滑コンデンサと、
前記交流電源の各相に接続された交流側リアクトルと、
前記整流回路の直流側に接続された直流側リアクトルと、
前記平滑コンデンサと接続された共振コンデンサと、
前記交流側リアクトルと前記整流回路との間の接続点と、前記共振コンデンサと、の間に設けられたスイッチを有するスイッチング部と、
前記交流電力の電流を検出する電流検出部と、
前記交流電力の電圧を検出する電圧検出部と、
前記交流側リアクトルを短絡するか否かを切り替える交流側短絡切替部と、
前記直流側リアクトルを短絡するか否かを切り替える直流側短絡切替部と、
前記電圧に基づいて所定の演算処理により生成したパターンでスイッチング動作を行うよう前記スイッチの開閉を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記電流が所定の閾値以下である場合には前記交流側リアクトルを短絡せず前記直流側リアクトルを短絡するよう制御し、前記電流が所定の閾値を上回った場合には前記交流側リアクトルを短絡し前記直流側リアクトルを短絡しないよう制御するとともに前記スイッチング動作を停止させるよう制御する、ことを特徴とする電源変換装置。 A power conversion device that converts AC power supplied from an AC power source into DC power,
A rectifier circuit for rectifying the AC power into DC power;
A smoothing capacitor for smoothing the DC power;
An AC reactor connected to each phase of the AC power supply;
A DC reactor connected to the DC side of the rectifier circuit;
A resonant capacitor connected to the smoothing capacitor;
A switching unit having a switch provided between a connection point between the AC side reactor and the rectifier circuit, and the resonant capacitor;
A current detector for detecting the current of the AC power;
A voltage detector for detecting the voltage of the AC power;
An AC-side short-circuit switching unit that switches whether to short-circuit the AC-side reactor; and
A DC-side short-circuit switching unit that switches whether to short-circuit the DC-side reactor;
A control unit that controls opening and closing of the switch so as to perform a switching operation in a pattern generated by a predetermined arithmetic processing based on the voltage;
With
The control unit performs control so that the AC side reactor is not short-circuited without short-circuiting the AC-side reactor when the current is less than or equal to a predetermined threshold, and when the current exceeds a predetermined threshold, the AC A power conversion device, characterized in that control is performed such that the side reactor is short-circuited and the DC-side reactor is not short-circuited, and the switching operation is stopped .
前記共振コンデンサは、2つの前記平滑コンデンサの間に接続される、ことを特徴とする請求項1または2に記載の電源変換装置。 Two smoothing capacitors connected in series,
The resonant capacitor, the two said connected between the smoothing capacitor, that the power conversion device according to 2 claim 1 or characterized.
前記共振コンデンサは、2つの前記平滑コンデンサのうち負側に接続された前記平滑コンデンザの負側に接続される、ことを特徴とする請求項1または2に記載の電源変換装置。 Two smoothing capacitors connected in series,
The resonant capacitor is connected to the negative side of the smoothing Kondenza connected to the negative side of the two of the smoothing capacitor, that the power conversion device according to claim 1 or 2, characterized in.
をさらに備え、
前記交流側短絡切替部および前記直流側短絡切替部の切り替えを前記逆変換部の動作を停止させずに実施する、
ことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1つに記載の電源変換装置。 An inverse converter connected in parallel to the smoothing capacitor and converting DC power to AC power;
Further comprising
The switching of the AC side short circuit switching unit and the DC side short circuit switching unit is performed without stopping the operation of the inverse conversion unit,
Power conversion apparatus according to any one of claims 1-8, characterized in that.
を備えることを特徴とする空気調和機。
The power conversion device according to any one of claims 1 to 9 ,
An air conditioner comprising:
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