JP4252281B2

JP4252281B2 - Motor drive device

Info

Publication number: JP4252281B2
Application number: JP2002313974A
Authority: JP
Inventors: 俊生矢吹; 誠二福井
Original assignee: Daikin Industries Ltd; Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd; Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-10-29
Filing date: 2002-10-29
Publication date: 2009-04-08
Anticipated expiration: 2022-10-29
Also published as: JP2004153889A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、空気調和機の圧縮機等のモータを駆動するモータ駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、モータ駆動装置としては、図８に示すものがある(例えば、特許文献１参照)。このモータ駆動装置は、図８に示すように、交流電源１からの交流電圧を全波整流するダイオードブリッジＤＢ２と、上記ダイオードブリッジＤＢ２の直流出力端子間に接続された平滑用コンデンサＣ1と、上記ダイオードブリッジＤＢ２からの直流電圧を３相交流電圧に変換するインバータ回路４と、上記交流電源１の一端とダイオードブリッジＤＢ２の正極側端子との間に直列に接続されたインダクタンス素子Ｌと、上記ダイオードブリッジＤＢ２の正極側端子と負極側端子との間に接続されたダイオードブリッジＤＢ１と、上記ダイオードブリッジＤＢ１の正極側直流出力端子にコレクタが接続されたＮＰＮ型のトランジスタＴrと、上記トランジスタＴrを駆動する駆動回路２と、上記駆動回路２用の直流電源Ｅ2と、上記ダイオードブリッジＤＢ２の出力端子間に接続された平滑用コンデンサＣ1と、上記インバータ回路４を駆動する駆動回路３と、上記駆動回路３用の直流電源Ｅ1とを備えている。上記ダイオードブリッジＤＢ１,トランジスタＴr,駆動回路２および直流電源Ｅ2で力率制御回路を構成している。
【０００３】
また、他のモータ駆動装置としては、図９に示すものがある。このモータ駆動装置は、ダイオードブリッジＤＢ２の直流出力端子間に直列に接続された２つの倍電圧用コンデンサＣ2,Ｃ3を備え、ダイオードブリッジＤＢ１の交流入力端子の他方が倍電圧用コンデンサＣ2,Ｃ3の中性点に接続されている。この倍電圧用コンデンサＣ2,Ｃ3とその中性点の接続を除いて、図９に示すモータ駆動装置は、図８に示すモータ駆動装置と同一の構成をしている。
【０００４】
上記図８,図９に示すモータ駆動装置は、駆動回路２によりトランジスタＴrを交流電圧の周期に合わせて半サイクル毎に短期間オンすることにより力率を改善する。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−２０１２４８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記図８,図９に示すモータ駆動装置では、インバータ回路４を駆動する駆動回路３用の直流電源Ｅ1とは別に、力率制御回路のトランジスタＴrを駆動する駆動回路２用の直流電源Ｅ2を設ける必要があるため、回路が複雑で小型化が困難になり、コストが高くなるという問題がある。
【０００７】
そこで、この発明の目的は、力率制御回路用の電源を別に設ける必要がなく、回路を簡略化でき、小型化と低コスト化が図れるモータ駆動装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１のモータ駆動装置は、交流電からの交流電圧を直流電圧に変換する整流回路と、上記整流回路から出力された直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路と、上記整流回路の出力側に接続され、上記インバータ回路を駆動するための駆動回路用の直流電源と、上記交流電と上記整流回路の入力側を接続する交流電圧ラインの一方に直列に接続されたインダクタンス素子と、オン時に上記整流回路の入力側を短絡することにより上記交流電と上記インダクタンス素子を介して閉回路を形成するスイッチ回路と、上記スイッチ回路を駆動する駆動回路と、上記駆動回路用の電源としてのコンデンサとを有する力率制御回路と、上記整流回路の出力側の上記駆動回路用の直流電源の出力端子と上記整流回路の入力側の上記力率制御回路のコンデンサの一端との間に接続され、上記駆動回路用の直流電源からの直流電圧により上記力率制御回路のコンデンサを充電するためのダイオードとを備え、上記力率制御回路の上記スイッチ回路の負極側端子が、上記駆動回路および上記コンデンサの負極側のみに接続されており、上記力率制御回路のスイッチ回路がオン状態からオフ状態になったとき、上記直流電源と上記ダイオードと上記力率制御回路のコンデンサとを含む経路に電流が流れて、上記コンデンサが充電されることを特徴としている。
【０００９】
上記請求項１のモータ駆動装置によれば、交流電源からの交流電圧を整流回路により直流電圧に変換し、変換された直流電圧をインバータ回路により交流電圧に変換して、インバータ回路からの交流電圧により例えば空気調和機の圧縮機モータを駆動する。このとき、上記力率制御回路のスイッチ回路をオン(通常は半サイクル毎に短期間)させて、オン時に交流電源とインダクタンス素子を介して閉回路を形成することによって、例えば、上記スイッチ回路によりインダクタンス素子を介して交流電源からの交流電圧ラインを短絡することによって、力率を制御する。そして、上記駆動回路用の直流電源の出力端子と上記力率制御回路のコンデンサの一端との間に接続されたダイオードを介して、上記整流回路の出力側の駆動回路用の直流電源からの直流電圧により上記整流回路の入力側の力率制御回路のコンデンサを充電する。こうして、上記力率制御回路のスイッチ回路のオンオフを繰り返しつつ、整流回路の出力側のインバータ回路の駆動回路用の直流電源から整流回路の入力側の力率制御回路の駆動回路に電力が供給される。したがって、力率制御回路用の電源を別に設ける必要がなく、回路を簡略化でき、モータ駆動装置の小型化と低コスト化が図れる。なお、上記力率制御回路は、インバータ回路に比べてスイッチング回数が極端に少ないので、力率制御回路の駆動回路の消費電力は、インバータ回路の駆動回路に比べてはるかに少なく、別に電源を設けることなく、コンデンサに充電することで電源としての役割を果たすことができる。
【００１０】
また、請求項２のモータ駆動装置は、請求項１のモータ駆動装置において、上記整流回路は倍電圧整流回路であることを特徴としている。
【００１１】
上記請求項２のモータ駆動装置によれば、上記整流回路が倍電圧整流回路の構成であっても、本発明を適用することによって、力率制御回路用の電源を別に設ける必要がなく、回路を簡略化でき、モータ駆動装置の小型化と低コスト化が図れる。
【００１２】
また、請求項３のモータ駆動装置は、請求項１のモータ駆動装置において、上記整流回路は、ダイオードブリッジと、上記ダイオードブリッジの直流出力端子に接続された倍電圧用コンデンサとを有し、上記スイッチ回路は、上記整流回路の上記倍電圧用コンデンサの接続点と上記インダクタンス素子の上記整流回路側との間を短絡することを特徴としている。
【００１３】
上記請求項３のモータ駆動装置によれば、上記スイッチ回路をオン(通常は半サイクル毎に短期間)させて、上記整流回路の出力端子に接続された倍電圧用コンデンサの接続点と上記インダクタンス素子の他端との間を短絡して、交流電源とインダクタンス素子を介して閉回路を形成することによって、倍電圧整流と力率制御が行われる。このような回路構成においても、力率制御回路用の電源を別に設けることなく、インバータ回路の駆動回路用の直流電源からダイオードを介して充電されるコンデンサが力率制御回路の駆動回路用の電源としての役割を果たすので、回路を簡略化でき、小型化と低コスト化ができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明のモータ駆動装置を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００１５】
（第１実施形態）
図１はこの発明の第１実施形態の空気調和機の圧縮機モータを駆動するモータ駆動装置の回路図である。図１に示すように、交流電源１の一方の出力端子にインダクタンス素子Ｌの一端を接続し、そのインダクタンス素子Ｌの他端にダイオードブリッジＤＢ１の交流入力端子の一方を接続し、ダイオードブリッジＤＢ１の交流入力端子の他方に交流電源１の他方の出力端子を接続している。上記ダイオードブリッジＤＢ１の正極側直流出力端子にＮＰＮ型のトランジスタＴrのコレクタを接続し、ダイオードブリッジＤＢ１の負極側直流出力端子にトランジスタＴrのエミッタを接続している。上記トランジスタＴrのベースに駆動回路２の出力端子を接続し、トランジスタＴrのエミッタに駆動回路２のグランド端子を接続している。そして、上記駆動回路２の電源端子とグランド端子との間に駆動回路用電源としてのコンデンサＣ4を接続している。上記ダイオードブリッジＤＢ１とトランジスタＴrでスイッチ回路を構成し、そのスイッチ回路と駆動回路２およびコンデンサＣ4で力率制御回路を構成している。
【００１６】
また、上記インダクタンス素子Ｌの他端にダイオードブリッジＤＢ２の交流入力端子の一方を接続し、ダイオードブリッジＤＢ２の交流入力端子の他方に交流電源１の他方の出力端子を接続している。上記ダイオードブリッジＤＢ２の正極側直流出力端子と負極側直流出力端子との間に平滑用コンデンサＣ1を接続している。上記ダイオードブリッジＤＢ２と平滑用コンデンサＣ1で整流回路の一例を構成している。
【００１７】
また、上記ダイオードブリッジＤＢ２の正極側直流出力端子をインバータ回路４の正極側入力端子に接続し、ダイオードブリッジＤＢ２の負極側直流出力端子をインバータ回路４の負極側入力端子に接続している。上記インバータ回路４の制御入力端子に駆動回路３の出力端子を接続し、駆動回路３の電源端子とグランド端子との間に駆動回路３用の直流電源Ｅ1を接続している。そして、上記駆動回路３用の直流電源Ｅ1の正極側直流出力端子にダイオードＤ1のアノードを接続し、ダイオードＤ1のカソードを力率制御回路のコンデンサＣ4の正極側端子に接続している。上記ダイオードブリッジＤＢ２の負極側直流出力端子を接地している。
【００１８】
上記構成のモータ駆動装置は、インバータ回路４からの３相電圧出力により圧縮機モータ５を駆動すると共に、力率制御回路のトランジスタＴrを半サイクル毎に短期間オンさせて、インダクタンス素子Ｌを介して交流電源１からの交流電圧ラインをトランジスタＴrにより短絡することにより力率を制御する。このとき、上記駆動回路３用の直流電源Ｅ1の出力端子と力率制御回路のコンデンサＣ4の一端との間に接続されたダイオードＤ1を介して、上記駆動回路３用の直流電源Ｅ1からの直流電圧により力率制御回路のコンデンサＣ4を充電する。
【００１９】
図２,図３は上記モータ駆動装置の力率制御回路の駆動回路２用のコンデンサＣ4への充電を説明するための回路図であり、図２は交流電源１のインダクタンス素子Ｌの一端が接続されている出力端子側の電圧の極性が正のときであり、図３は交流電源１のインダクタンス素子Ｌの一端が接続されている出力端子側の電圧の極性が負のときである。
【００２０】
まず、交流電源１のインダクタンス素子Ｌの一端が接続されている出力端子側の電圧の極性が正のとき、図２に示すように、トランジスタＴrがオン状態からオフ状態になると、直流電源Ｅ1、ダイオードＤ1、コンデンサＣ4、ダイオードブリッジＤＢ１、交流電源１、インダクタンス素子Ｌ、ダイオードブリッジＤＢ２およびインバータ回路４の経路で電流が流れて、コンデンサＣ4を充電する。
【００２１】
一方、交流電源１のインダクタンス素子Ｌの一端が接続されている出力端子側の電圧の極性が負のとき、図３に示すように、トランジスタＴrがオン状態からオフ状態になると、直流電源Ｅ1、ダイオードＤ1、コンデンサＣ4、ダイオードブリッジＤＢ１、インダクタンス素子Ｌ、交流電源１、ダイオードブリッジＤＢ２およびインバータ回路４の経路で電流が流れて、コンデンサＣ4を充電する。
【００２２】
図４はこのときのモータ駆動装置の各部の波形を示しており、図４の上側が交流電源１の電圧波形Ａおよびインダクタンス素子Ｌを流れる電流波形Ｂを示し、図４の下側がダイオードＤ1を流れる充電電流の電流波形Ｃを示している。図４に示すように、交流電圧の半サイクル毎に、トランジスタＴrを所定時間オンして力率制御の役割を果たすと共に、トランジスタＴrがオン状態からオフ状態になると、その半サイクル中にコンデンサＣ4が所定時間充電される。
【００２３】
このように、上記力率制御回路のトランジスタＴrを半サイクル毎に短期間オンさせて、インダクタンス素子Ｌを介して交流電源１からの交流電圧ラインをトランジスタＴrにより短絡することによって力率を制御する一方、トランジスタＴrがオフのときに上記駆動回路３用の直流電源Ｅ1からダイオードＤ1を介して力率制御回路のコンデンサＣ4を充電するので、力率制御回路用の電源を別に設ける必要がなく、回路を簡略化でき、モータ駆動装置の小型化と低コスト化を図ることができる。
【００２４】
（第２実施形態）
図５はこの発明の第２実施形態の空気調和機の圧縮機モータを駆動するモータ駆動装置の回路図である。図５に示すように、交流電源１の一方の出力端子にインダクタンス素子Ｌの一端を接続し、そのインダクタンス素子Ｌの他端にダイオードブリッジＤＢ１の交流入力端子の一方を接続している。上記ダイオードブリッジＤＢ１の正極側直流出力端子にＮＰＮ型のトランジスタＴrのコレクタを接続し、ダイオードブリッジＤＢ１の負極側直流出力端子にトランジスタＴrのエミッタを接続している。上記トランジスタＴrのベースに駆動回路２の出力端子を接続し、トランジスタＴrのエミッタに駆動回路２のグランド端子を接続している。そして、上記駆動回路２の電源端子とグランド端子との間に駆動回路用電源としてのコンデンサＣ4を接続している。上記ダイオードブリッジＤＢ１とトランジスタＴrでスイッチ回路を構成し、そのスイッチ回路と駆動回路２およびコンデンサＣ4で力率制御回路を構成している。
【００２５】
また、上記インダクタンス素子Ｌの他端にダイオードブリッジＤＢ２の交流入力端子の一方を接続し、ダイオードブリッジＤＢ２の交流入力端子の他方に交流電源１の他方の出力端子を接続している。上記ダイオードブリッジＤＢ２の正極側直流出力端子と負極側直流出力端子との間に平滑用コンデンサＣ1を接続している。また、上記ダイオードブリッジＤＢ２の正極側直流出力端子をインバータ回路４の正極側入力端子に接続し、ダイオードブリッジＤＢ２の負極側直流出力端子をインバータ回路４の負極側入力端子に接続している。そして、インバータ回路４の制御入力端子に駆動回路３の出力端子を接続し、駆動回路３の電源端子とグランド端子との間に駆動回路３用の直流電源Ｅ1を接続している。
【００２６】
また、上記ダイオードブリッジＤＢ２の正極側直流出力端子と負極側直流出力端子との間に倍電圧用コンデンサＣ2,Ｃ3を直列に接続している。上記倍電圧用コンデンサＣ2と倍電圧用コンデンサＣ3との間の接続点(中性点)にダイオードブリッジＤＢ１の負極側直流出力端子を接続している。上記ダイオードブリッジＤＢ２と平滑用コンデンサＣ1および倍電圧用コンデンサＣ2,Ｃ3で整流回路を構成している。そして、上記駆動回路３用の直流電源Ｅ1の正極側直流出力端子にダイオードＤ1のアノードを接続し、ダイオードＤ1のカソードを力率制御回路のコンデンサＣ4の正極側端子に接続している。上記ダイオードブリッジＤＢ２の負極側直流出力端子を接地している。なお、倍電圧用コンデンサＣ2,Ｃ3のどちらか一方だけでも倍電圧整流は行われ、その場合も以下と同様の作用,効果を奏する。
【００２７】
上記構成のモータ駆動装置は、インバータ回路４からの３相電圧出力により圧縮機モータ５を駆動すると共に、力率制御回路のトランジスタＴrを半サイクル毎に短期間オンさせて、インダクタンス素子Ｌと倍電圧用コンデンサＣ2と倍電圧用コンデンサＣ3との間の接続点(中性点)をトランジスタＴrにより短絡することによって、交流電源１とインダクタンス素子Ｌを介して閉回路を形成して力率を制御する。このとき、上記駆動回路用の直流電源1の出力端子と力率制御回路のコンデンサＣ4の一端との間に接続されたダイオードＤ1を介して、上記駆動回路３用の直流電源Ｅ1からの直流電圧により力率制御回路のコンデンサＣ4を充電する。
【００２８】
図６は上記モータ駆動装置の力率制御回路の駆動回路２用のコンデンサＣ4への充電を説明するための回路図であり、図６において、交流電源１のインダクタンス素子Ｌの一端が接続されている出力端子側の電圧の極性が負のときに充電が行われる。
【００２９】
まず、交流電源１のインダクタンス素子Ｌの一端が接続されている出力端子側の電圧の極性が正のときは、電流が流れる経路が形成されず、コンデンサＣ4を充電しない。
【００３０】
一方、交流電源１のインダクタンス素子Ｌの一端が接続されている出力端子側の電圧の極性が負のとき、図６に示すように、トランジスタＴrがオン状態からオフ状態になると、直流電源Ｅ1、ダイオードＤ1、コンデンサＣ4、ダイオードブリッジＤＢ１、インダクタンス素子Ｌ、交流電源１、ダイオードブリッジＤＢ２およびインバータ回路４の経路で電流が流れて、コンデンサＣ4を充電する。
【００３１】
図７はこのときのモータ駆動装置の各部の波形を示しており、図７の上側が交流電源１の電圧波形Ａおよびインダクタンス素子Ｌを流れる電流波形Ｂを示し、図７の下側がダイオードＤ1を流れる充電電流の電流波形Ｃを示している。図７に示すように、交流電圧の半サイクル毎に、トランジスタＴrを所定時間オンして力率制御の役割を果たすと共に、トランジスタＴrがオン状態からオフ状態になると、その１サイクル中(図７の下側の半サイクル中)に１回だけコンデンサＣ4が所定時間充電される。
【００３２】
このように、上記力率制御回路のトランジスタＴrを半サイクル毎に短期間オンさせて、交流電源１とインダクタンス素子Ｌを介して閉回路を形成することによって力率を制御する一方、トランジスタＴrがオフのときに上記駆動回路３用の直流電源Ｅ1からダイオードＤ1を介して力率制御回路のコンデンサＣ4を充電するので、力率制御回路用の電源を別に設ける必要がなく、回路を簡略化でき、モータ駆動装置の小型化と低コスト化を図ることができる。
【００３３】
上記第１,第２実施形態では、空気調和機の圧縮機モータを駆動するモータ駆動装置について説明したが、空気調和機に限らず、冷蔵庫や汎用インバータ等にこの発明を適用してもよい。
【００３４】
また、上記第１,第２実施形態では、力率制御回路のトランジスタＴr,駆動回路２を低消費電力化することにより、駆動回路２用のコンデンサＣ4の容量を小さくすることができる。なお、上記第１実施形態では、入力される交流電圧の半サイクル毎に力率制御回路のコンデンサＣ4に充電が行われ、上記第２実施形態では、入力される交流電圧の１サイクル毎に力率制御回路のコンデンサＣ4に充電が行われるので、上記第１実施形態のモータ駆動装置の方がコンデンサ充電能力を大きくでき、力率制御回路の低消費電力化に余裕がある。
【００３５】
また、上記第２実施形態では、図５に示す回路構成の倍電圧整流回路を用いたモータ駆動装置について説明したが、第１実施形態のモータ駆動回路の構成において、ダイオードブリッジＤＢ２の出力間に直列に２つのコンデンサを接続し、そのコンデンサの接続点をダイオードブリッジＤＢ２の一方の交流入力端子に接続した回路構成の倍電圧整流回路としてもよい。この場合も、第１実施形態のモータ駆動回路と同様の作用,効果を有する。
【００３６】
また、上記第１実施形態では、交流電源からの交流電圧ラインをインダクタンス素子Ｌを介してスイッチ回路(ダイオードブリッジＤＢ１,トランジスタＴr)により短絡し、上記第２実施形態では、倍電圧用コンデンサＣ2,Ｃ3の接続点とインダクタンス素子Ｌの他端との間をスイッチ回路(ダイオードブリッジＤＢ１,トランジスタＴr)により短絡することにより、それぞれ力率制御を行ったが、力率制御回路はこれに限らず、交流電源とインダクタンス素子を介してオン時に閉回路を形成するスイッチ回路により力率制御を行うものであればよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上より明らかなように、請求項１の発明のモータ駆動装置は、交流電源からの交流電圧を直流電圧に変換する整流回路と、上記整流回路から出力された直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路と、上記整流回路の出力側に接続され、インバータ回路を駆動するための駆動回路用の直流電源と、上記交流電源と整流回路を接続する交流電圧ラインの一方に直列に接続されたインダクタンス素子と、オン時に整流回路の入力側を短絡することにより交流電源とインダクタンス素子を介してオン時に閉回路を形成するスイッチ回路と、上記スイッチ回路を駆動する駆動回路と、上記駆動回路用の電源としてのコンデンサとを有する力率制御回路と、上記整流回路の出力側の駆動回路用の直流電源の出力端子と整流回路の入力側の力率制御回路のコンデンサの一端との間に接続され、上記駆動回路用の直流電源からの直流電圧により力率制御回路のコンデンサを充電するためのダイオードとを備え、力率制御回路のスイッチ回路がオン状態からオフ状態になったとき、直流電源とダイオードと力率制御回路のコンデンサとを含む経路に電流が流れて、コンデンサが充電されるものである。
【００３８】
したがって、請求項１の発明のモータ駆動装置によれば、上記駆動回路用の直流電源の出力端子と上記力率制御回路のコンデンサの一端との間に接続されたダイオードを介して、上記駆動回路用の直流電源からの直流電圧により上記力率制御回路のコンデンサが充電されるので、力率制御回路用の電源を別に設ける必要がなく、回路を簡略化でき、小型でかつ低コストなモータ駆動装置を実現することができる。
【００３９】
また、請求項２の発明のモータ駆動装置によれば、請求項１のモータ駆動装置において、上記整流回路が倍電圧整流回路の構成においても、力率制御回路用の電源を別に設けることなく、回路を簡略化でき、小型化と低コスト化ができる。
【００４０】
また、請求項３の発明のモータ駆動装置によれば、請求項１のモータ駆動装置において、上記スイッチ回路をオンさせて、上記整流回路のダイオードブリッジの直流出力端子に接続された倍電圧用コンデンサの接続点と上記インダクタンス素子の整流回路側との間を短絡して、交流電源とインダクタンス素子を介して閉回路を形成することによって、倍電圧整流と力率制御を行う回路構成においても、力率制御回路用の電源を別に設けることなく、回路を簡略化でき、小型化と低コスト化ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明の第１実施形態のモータ駆動装置の回路図である。
【図２】図２は上記モータ駆動装置の力率制御回路の駆動回路用コンデンサへの充電を説明するための回路図である。
【図３】図３は上記モータ駆動装置の力率制御回路の駆動回路用コンデンサへの充電を説明するための回路図である。
【図４】図４は上記モータ駆動装置の各部の波形を示す図である。
【図５】図５はこの発明の第２実施形態のモータ駆動装置の回路図である。
【図６】図６は上記モータ駆動装置の力率制御回路の駆動回路用コンデンサへの充電を説明するための回路図である。
【図７】図７は上記モータ駆動装置の各部の波形を示す図である。
【図８】図８は従来のモータ駆動装置の回路図である。
【図９】図９は従来の他のモータ駆動装置の回路図である。
【符号の説明】
１…交流電源、
２…駆動回路、
３…駆動回路、
４…インバータ回路、
５…圧縮機モータ、
Ｌ…インダクタンス素子、
ＤＢ１,ＤＢ２…ダイオードブリッジ、
Ｔr…トランジスタ、
Ｅ1…直流電源、
Ｃ1…平滑用コンデンサ、
Ｃ2,Ｃ3…倍電圧用コンデンサ、
Ｃ4…駆動回路用のコンデンサ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a motor drive device that drives a motor such as a compressor of an air conditioner.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a motor drive device, there is one shown in FIG. 8 (see, for example, Patent Document 1). As shown in FIG. 8, the motor driving apparatus includes a diode bridge DB2 for full-wave rectification of an AC voltage from an AC power supply 1, a smoothing capacitor C1 connected between DC output terminals of the diode bridge DB2, An inverter circuit 4 for converting a DC voltage from the diode bridge DB2 into a three-phase AC voltage; an inductance element L connected in series between one end of the AC power supply 1 and a positive terminal of the diode bridge DB2; and the diode Drives the diode bridge DB1 connected between the positive terminal and the negative terminal of the bridge DB2, the NPN transistor Tr connected to the positive DC output terminal of the diode bridge DB1, and the transistor Tr. Driving circuit 2, a DC power source E2 for the driving circuit 2, and the diode bridge A smoothing capacitor C1 connected between the output terminals of the wedge DB2, a drive circuit 3 for driving the inverter circuit 4, and a DC power source E1 for the drive circuit 3. The diode bridge DB1, transistor Tr, drive circuit 2 and DC power source E2 constitute a power factor control circuit.
[0003]
Another motor driving device is shown in FIG. This motor drive device includes two voltage doubler capacitors C2 and C3 connected in series between the DC output terminals of the diode bridge DB2, and the other of the AC input terminals of the diode bridge DB1 is the voltage doubler capacitors C2 and C3. Connected to neutral point. Except for the connection of the voltage doubler capacitors C2 and C3 and their neutral points, the motor drive device shown in FIG. 9 has the same configuration as the motor drive device shown in FIG.
[0004]
The motor driving apparatus shown in FIGS. 8 and 9 improves the power factor by turning on the transistor Tr for a short period every half cycle in accordance with the period of the AC voltage by the driving circuit 2.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-201248
[Problems to be solved by the invention]
However, in the motor drive apparatus shown in FIGS. 8 and 9, the DC power source for the drive circuit 2 that drives the transistor Tr of the power factor control circuit, in addition to the DC power source E1 for the drive circuit 3 that drives the inverter circuit 4. Since it is necessary to provide E2, there is a problem that the circuit is complicated and miniaturization is difficult, and the cost is increased.
[0007]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a motor drive device that does not require a separate power source for a power factor control circuit, can simplify the circuit, and can be reduced in size and cost.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a motor drive device according to claim 1 includes a rectifier circuit that converts an AC voltage from an AC voltage into a DC voltage, an inverter circuit that converts a DC voltage output from the rectifier circuit into an AC voltage, An inductance connected in series to one of a DC power source for a drive circuit for driving the inverter circuit and an AC voltage line connecting the AC power and the input side of the rectifier circuit, connected to the output side of the rectifier circuit A switch circuit that forms a closed circuit via the AC power and the inductance element by short-circuiting the input side of the rectifier circuit when turned on, a drive circuit that drives the switch circuit, and a power supply for the drive circuit a power factor control circuit having a capacitor as, input output terminal and the upper Symbol rectifier circuit for a DC power supply for the drive circuit of the output side of the rectifier circuit Is connected between one end of the capacitor of the power factor control circuit side, the DC voltage from the DC power supply for the drive circuit and a diode for charging the capacitor of the power factor control circuit, the power factor When the negative terminal of the switch circuit of the control circuit is connected only to the negative side of the drive circuit and the capacitor, and the switch circuit of the power factor control circuit changes from the on state to the off state, the DC power supply And a current flows through a path including the diode and the capacitor of the power factor control circuit, and the capacitor is charged.
[0009]
According to the motor drive device of the first aspect, the AC voltage from the AC power source is converted to a DC voltage by the rectifier circuit, the converted DC voltage is converted to the AC voltage by the inverter circuit, and the AC voltage from the inverter circuit is converted. Thus, for example, the compressor motor of the air conditioner is driven. At this time, by turning on the switch circuit of the power factor control circuit (usually for a short period every half cycle) and forming a closed circuit via an AC power source and an inductance element when turned on, for example, by the switch circuit The power factor is controlled by short-circuiting the AC voltage line from the AC power source via the inductance element. Then, the direct current from the direct current power supply for the drive circuit on the output side of the rectifier circuit is connected via a diode connected between the output terminal of the direct current power supply for the drive circuit and one end of the capacitor of the power factor control circuit. The capacitor of the power factor control circuit on the input side of the rectifier circuit is charged by the voltage. Thus, power is supplied from the DC power source for the drive circuit of the inverter circuit on the output side of the rectifier circuit to the drive circuit of the power factor control circuit on the input side of the rectifier circuit, while repeatedly turning on and off the switch circuit of the power factor control circuit. The Therefore, it is not necessary to provide a separate power source for the power factor control circuit, the circuit can be simplified, and the motor drive device can be reduced in size and cost. In addition, since the power factor control circuit has extremely few switching times compared to the inverter circuit, the power consumption of the drive circuit of the power factor control circuit is much less than that of the drive circuit of the inverter circuit, and a separate power source is provided. Without charging the capacitor, it can serve as a power source.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, there is provided the motor drive device according to the first aspect, wherein the rectifier circuit is a voltage doubler rectifier circuit.
[0011]
According to the motor drive device of the second aspect, even if the rectifier circuit is a voltage doubler rectifier circuit, it is not necessary to separately provide a power source for the power factor control circuit by applying the present invention. The motor drive device can be reduced in size and cost.
[0012]
The motor drive device according to claim 3 is the motor drive device according to claim 1, wherein the rectifier circuit includes a diode bridge and a voltage doubler capacitor connected to a DC output terminal of the diode bridge, The switch circuit is characterized in that a short circuit is made between a connection point of the voltage doubler capacitor of the rectifier circuit and the rectifier circuit side of the inductance element.
[0013]
According to the motor drive device of claim 3, the switching circuit is turned on (usually for a short period every half cycle), and the connection point of the voltage doubler capacitor connected to the output terminal of the rectifier circuit and the inductance Double voltage rectification and power factor control are performed by short-circuiting the other end of the element and forming a closed circuit via an AC power source and an inductance element. Even in such a circuit configuration, the power source for the drive circuit of the power factor control circuit is not provided with a separate power source for the power factor control circuit, but the capacitor charged via the diode from the DC power source for the drive circuit of the inverter circuit. Therefore, the circuit can be simplified, and the size and cost can be reduced.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a motor drive device of the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings.
[0015]
(First embodiment)
FIG. 1 is a circuit diagram of a motor drive device for driving a compressor motor of an air conditioner according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, one end of the inductance element L is connected to one output terminal of the AC power source 1, and one of the AC input terminals of the diode bridge DB1 is connected to the other end of the inductance element L. The other output terminal of the AC power source 1 is connected to the other AC input terminal. The collector of the NPN transistor Tr is connected to the positive DC output terminal of the diode bridge DB1, and the emitter of the transistor Tr is connected to the negative DC output terminal of the diode bridge DB1. The output terminal of the drive circuit 2 is connected to the base of the transistor Tr, and the ground terminal of the drive circuit 2 is connected to the emitter of the transistor Tr. A capacitor C4 as a drive circuit power supply is connected between the power supply terminal of the drive circuit 2 and the ground terminal. The diode bridge DB1 and the transistor Tr constitute a switch circuit, and the switch circuit, the drive circuit 2 and the capacitor C4 constitute a power factor control circuit.
[0016]
One end of the AC input terminal of the diode bridge DB2 is connected to the other end of the inductance element L, and the other output terminal of the AC power supply 1 is connected to the other AC input terminal of the diode bridge DB2. A smoothing capacitor C1 is connected between the positive side DC output terminal and the negative side DC output terminal of the diode bridge DB2. The diode bridge DB2 and the smoothing capacitor C1 constitute an example of a rectifier circuit.
[0017]
Further, the positive side DC output terminal of the diode bridge DB2 is connected to the positive side input terminal of the inverter circuit 4, and the negative side DC output terminal of the diode bridge DB2 is connected to the negative side input terminal of the inverter circuit 4. An output terminal of the drive circuit 3 is connected to the control input terminal of the inverter circuit 4, and a DC power supply E1 for the drive circuit 3 is connected between the power supply terminal of the drive circuit 3 and the ground terminal. The anode of the diode D1 is connected to the positive DC output terminal of the DC power source E1 for the drive circuit 3, and the cathode of the diode D1 is connected to the positive terminal of the capacitor C4 of the power factor control circuit. The negative side DC output terminal of the diode bridge DB2 is grounded.
[0018]
The motor drive device having the above configuration drives the compressor motor 5 by the three-phase voltage output from the inverter circuit 4 and also turns on the transistor Tr of the power factor control circuit for a short period every half cycle, via the inductance element L. The power factor is controlled by short-circuiting the AC voltage line from the AC power source 1 by the transistor Tr. At this time, the direct current from the direct current power supply E1 for the drive circuit 3 is connected via the diode D1 connected between the output terminal of the direct current power supply E1 for the drive circuit 3 and one end of the capacitor C4 of the power factor control circuit. The capacitor C4 of the power factor control circuit is charged by the voltage.
[0019]
2 and 3 are circuit diagrams for explaining the charging of the capacitor C4 for the drive circuit 2 of the power factor control circuit of the motor drive device, and FIG. 2 is connected to one end of the inductance element L of the AC power source 1. 3 is when the polarity of the voltage on the output terminal side is positive, and FIG. 3 is when the polarity of the voltage on the output terminal side to which one end of the inductance element L of the AC power supply 1 is connected is negative.
[0020]
First, when the polarity of the voltage on the output terminal side to which one end of the inductance element L of the AC power source 1 is connected is positive, as shown in FIG. 2, when the transistor Tr changes from the ON state to the OFF state, the DC power source E1, A current flows through the path of the diode D1, the capacitor C4, the diode bridge DB1, the AC power supply 1, the inductance element L, the diode bridge DB2, and the inverter circuit 4, and charges the capacitor C4.
[0021]
On the other hand, when the polarity of the voltage on the output terminal side to which one end of the inductance element L of the AC power supply 1 is connected is negative, as shown in FIG. 3, when the transistor Tr changes from the ON state to the OFF state, the DC power supply E1, A current flows through the path of the diode D1, the capacitor C4, the diode bridge DB1, the inductance element L, the AC power source 1, the diode bridge DB2, and the inverter circuit 4, and charges the capacitor C4.
[0022]
FIG. 4 shows the waveforms of the respective parts of the motor drive apparatus at this time. The upper side of FIG. 4 shows the voltage waveform A of the AC power source 1 and the current waveform B flowing through the inductance element L, and the lower side of FIG. 4 shows the diode D1. A current waveform C of the flowing charging current is shown. As shown in FIG. 4, every half cycle of the AC voltage, the transistor Tr is turned on for a predetermined time to play a role of power factor control, and when the transistor Tr changes from the on state to the off state, the capacitor C4 is turned on during the half cycle. Is charged for a predetermined time.
[0023]
In this way, the power factor is controlled by turning on the transistor Tr of the power factor control circuit for a short period every half cycle and short-circuiting the AC voltage line from the AC power source 1 via the inductance element L by the transistor Tr. On the other hand, since the capacitor C4 of the power factor control circuit is charged from the DC power supply E1 for the drive circuit 3 via the diode D1 when the transistor Tr is off, there is no need to provide a separate power source for the power factor control circuit. The circuit can be simplified, and the motor drive device can be reduced in size and cost.
[0024]
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a circuit diagram of a motor drive device for driving a compressor motor of an air conditioner according to a second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, one end of the inductance element L is connected to one output terminal of the AC power source 1, and one of the AC input terminals of the diode bridge DB <b> 1 is connected to the other end of the inductance element L. The collector of the NPN transistor Tr is connected to the positive DC output terminal of the diode bridge DB1, and the emitter of the transistor Tr is connected to the negative DC output terminal of the diode bridge DB1. The output terminal of the drive circuit 2 is connected to the base of the transistor Tr, and the ground terminal of the drive circuit 2 is connected to the emitter of the transistor Tr. A capacitor C4 as a drive circuit power supply is connected between the power supply terminal of the drive circuit 2 and the ground terminal. The diode bridge DB1 and the transistor Tr constitute a switch circuit, and the switch circuit, the drive circuit 2 and the capacitor C4 constitute a power factor control circuit.
[0025]
One end of the AC input terminal of the diode bridge DB2 is connected to the other end of the inductance element L, and the other output terminal of the AC power supply 1 is connected to the other AC input terminal of the diode bridge DB2. A smoothing capacitor C1 is connected between the positive side DC output terminal and the negative side DC output terminal of the diode bridge DB2. Further, the positive side DC output terminal of the diode bridge DB2 is connected to the positive side input terminal of the inverter circuit 4, and the negative side DC output terminal of the diode bridge DB2 is connected to the negative side input terminal of the inverter circuit 4. The output terminal of the drive circuit 3 is connected to the control input terminal of the inverter circuit 4, and the DC power supply E1 for the drive circuit 3 is connected between the power supply terminal of the drive circuit 3 and the ground terminal.
[0026]
Further, voltage doubler capacitors C2, C3 are connected in series between the positive side DC output terminal and the negative side DC output terminal of the diode bridge DB2. A negative DC output terminal of the diode bridge DB1 is connected to a connection point (neutral point) between the voltage doubler capacitor C2 and the voltage doubler capacitor C3. The diode bridge DB2, the smoothing capacitor C1, and the voltage doubler capacitors C2 and C3 constitute a rectifier circuit. The anode of the diode D1 is connected to the positive DC output terminal of the DC power source E1 for the drive circuit 3, and the cathode of the diode D1 is connected to the positive terminal of the capacitor C4 of the power factor control circuit. The negative side DC output terminal of the diode bridge DB2 is grounded. The voltage doubler rectification is performed with only one of the voltage doubler capacitors C2 and C3, and in this case, the same operation and effect as described below are obtained.
[0027]
The motor drive device having the above configuration drives the compressor motor 5 by the three-phase voltage output from the inverter circuit 4 and also turns on the transistor Tr of the power factor control circuit for a short period every half cycle to double the inductance element L. The connection point (neutral point) between the voltage capacitor C2 and the voltage doubler capacitor C3 is short-circuited by the transistor Tr, thereby forming a closed circuit via the AC power supply 1 and the inductance element L to control the power factor. To do. At this time, the DC voltage from the DC power supply E1 for the drive circuit 3 is connected via a diode D1 connected between the output terminal of the DC power supply 1 for the drive circuit and one end of the capacitor C4 of the power factor control circuit. To charge the capacitor C4 of the power factor control circuit.
[0028]
FIG. 6 is a circuit diagram for explaining charging of the capacitor C4 for the driving circuit 2 of the power factor control circuit of the motor driving device. In FIG. 6, one end of the inductance element L of the AC power source 1 is connected. Charging is performed when the polarity of the voltage on the output terminal side is negative.
[0029]
First, when the polarity of the voltage on the output terminal side to which one end of the inductance element L of the AC power supply 1 is connected is positive, a path through which a current flows is not formed, and the capacitor C4 is not charged.
[0030]
On the other hand, when the polarity of the voltage on the output terminal side to which one end of the inductance element L of the AC power supply 1 is connected is negative, as shown in FIG. 6, when the transistor Tr changes from the ON state to the OFF state, the DC power supply E1, A current flows through the path of the diode D1, the capacitor C4, the diode bridge DB1, the inductance element L, the AC power source 1, the diode bridge DB2, and the inverter circuit 4, and charges the capacitor C4.
[0031]
FIG. 7 shows the waveforms of the respective parts of the motor drive device at this time. The upper side of FIG. 7 shows the voltage waveform A of the AC power supply 1 and the current waveform B flowing through the inductance element L, and the lower side of FIG. 7 shows the diode D1. A current waveform C of the flowing charging current is shown. As shown in FIG. 7, every half cycle of the AC voltage, the transistor Tr is turned on for a predetermined time to play a role of power factor control, and when the transistor Tr changes from the on state to the off state, during one cycle (FIG. 7). The capacitor C4 is charged for a predetermined time only once during the lower half cycle).
[0032]
Thus, the power factor is controlled by turning on the transistor Tr of the power factor control circuit for a short period every half cycle and forming a closed circuit via the AC power supply 1 and the inductance element L, while the transistor Tr Since the capacitor C4 of the power factor control circuit is charged from the DC power source E1 for the drive circuit 3 via the diode D1 when the power is off, it is not necessary to provide a power source for the power factor control circuit, and the circuit can be simplified. Therefore, it is possible to reduce the size and cost of the motor drive device.
[0033]
In the first and second embodiments, the motor drive device that drives the compressor motor of the air conditioner has been described. However, the present invention may be applied not only to the air conditioner but also to a refrigerator, a general-purpose inverter, and the like.
[0034]
In the first and second embodiments, the power consumption of the transistor Tr and the drive circuit 2 of the power factor control circuit can be reduced, whereby the capacitance of the capacitor C4 for the drive circuit 2 can be reduced. In the first embodiment, the capacitor C4 of the power factor control circuit is charged every half cycle of the input AC voltage. In the second embodiment, the power is controlled every cycle of the input AC voltage. Since the capacitor C4 of the rate control circuit is charged, the motor driving device of the first embodiment can increase the capacitor charging capability, and there is a margin in reducing the power consumption of the power factor control circuit.
[0035]
In the second embodiment, the motor drive device using the voltage doubler rectifier circuit having the circuit configuration shown in FIG. 5 has been described. However, in the configuration of the motor drive circuit of the first embodiment, between the outputs of the diode bridge DB2. A double voltage rectifier circuit having a circuit configuration in which two capacitors are connected in series and the connection point of the capacitors is connected to one AC input terminal of the diode bridge DB2 may be used. This case also has the same operation and effect as the motor drive circuit of the first embodiment.
[0036]
In the first embodiment, the AC voltage line from the AC power supply is short-circuited by the switch circuit (diode bridge DB1, transistor Tr) via the inductance element L. In the second embodiment, the voltage doubler capacitor C2, Power factor control was performed by short-circuiting the connection point of C3 and the other end of the inductance element L by a switch circuit (diode bridge DB1, transistor Tr), but the power factor control circuit is not limited to this. What is necessary is just to perform power factor control by the switch circuit which forms a closed circuit at the time of ON via AC power supply and an inductance element.
[0037]
【The invention's effect】
As is apparent from the above, the motor drive device of the invention of claim 1 includes a rectifier circuit that converts an AC voltage from an AC power source into a DC voltage, and an inverter that converts the DC voltage output from the rectifier circuit into an AC voltage. An inductance element connected in series to one of a circuit, a DC power source for a drive circuit for driving an inverter circuit, and an AC voltage line connecting the AC power source and the rectifier circuit, connected to the output side of the rectifier circuit A short circuit on the input side of the rectifier circuit when turned on, a switch circuit that forms a closed circuit when turned on via an AC power supply and an inductance element, a drive circuit that drives the switch circuit, and a power supply for the drive circuit And a power factor control circuit on the output side of the drive circuit on the output side of the rectifier circuit and on the input side of the rectifier circuit. And a diode for charging the capacitor of the power factor control circuit with a DC voltage from the DC power supply for the drive circuit, and the switch circuit of the power factor control circuit is turned on. In the off state, a current flows through a path including the DC power supply, the diode, and the capacitor of the power factor control circuit, and the capacitor is charged.
[0038]
Therefore, according to the motor drive device of the invention of claim 1, the drive circuit is connected via the diode connected between the output terminal of the DC power supply for the drive circuit and one end of the capacitor of the power factor control circuit. Since the capacitor of the power factor control circuit is charged by the DC voltage from the DC power supply for the motor, there is no need to provide a separate power source for the power factor control circuit, the circuit can be simplified, and the motor drive can be reduced in size and cost. An apparatus can be realized.
[0039]
Further, according to the motor drive device of the invention of claim 2, in the motor drive device of claim 1, even if the rectifier circuit is a voltage doubler rectifier circuit, without providing a separate power source for the power factor control circuit, The circuit can be simplified, and the size and cost can be reduced.
[0040]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a motor drive device according to the first aspect, wherein the switch circuit is turned on and the voltage doubler capacitor connected to the DC output terminal of the diode bridge of the rectifier circuit. Even in a circuit configuration that performs voltage doubler rectification and power factor control by forming a closed circuit via an AC power source and an inductance element by short-circuiting between the connection point of the inductance element and the rectifier circuit side of the inductance element, Without providing a separate power supply for the rate control circuit, the circuit can be simplified, and the size and cost can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of a motor drive device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram for explaining charging of a capacitor for a driving circuit of a power factor control circuit of the motor driving device.
FIG. 3 is a circuit diagram for explaining charging of a capacitor for a driving circuit of a power factor control circuit of the motor driving device.
FIG. 4 is a diagram showing waveforms of respective parts of the motor drive device.
FIG. 5 is a circuit diagram of a motor drive device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a circuit diagram for explaining charging of a capacitor for a driving circuit of a power factor control circuit of the motor driving device.
FIG. 7 is a diagram showing waveforms of respective parts of the motor driving device.
FIG. 8 is a circuit diagram of a conventional motor driving device.
FIG. 9 is a circuit diagram of another conventional motor driving device.
[Explanation of symbols]
1 ... AC power supply,
2 ... Drive circuit,
3 ... Drive circuit,
4 ... Inverter circuit,
5 ... Compressor motor,
L: Inductance element,
DB1, DB2 ... diode bridge,
Tr ... Transistor,
E1 ... DC power supply,
C1: smoothing capacitor,
C2, C3: Double voltage capacitor,
C4: Capacitor for driving circuit.

Claims

A rectifier circuit (DB2, C1) for converting an AC voltage from the AC power source (1) into a DC voltage;
An inverter circuit (4) for converting a DC voltage output from the rectifier circuit (DB2, C1) into an AC voltage;
A DC power source (E1) for a drive circuit connected to the output side of the rectifier circuit (DB2, C1) and driving the inverter circuit (4);
An inductance element (L) connected in series to one of the AC voltage lines connecting the AC power source (1) and the input side of the rectifier circuit (DB2, C1);
A switch circuit (DB1, Tr) that forms a closed circuit via the AC power source (1) and the inductance element (L) by short-circuiting the input side of the rectifier circuit (DB2, C1) when turned on, and the switch A power factor control circuit having a drive circuit (2) for driving the circuit (DB1, Tr) and a capacitor (C4) as a power source for the drive circuit;
Capacitor on the input side of the power factor control circuit of the output terminals and the upper Symbol rectifier circuit for a DC power source (E1) (DB2, C1) for the output side of the drive circuit of the rectifier circuit (DB2, C1) of (C4) A diode (D1) connected between one end and charging the capacitor (C4) of the power factor control circuit with a DC voltage from a DC power supply (E1) for the drive circuit;
Negative terminal of the switch circuit of the power factor control circuit (DB1, T r) is connected to only the negative electrode side of the drive circuit (2) and the capacitor (C 4),
When the switch circuit (DB1, Tr) of the power factor control circuit changes from the on state to the off state, the DC power source (E1), the diode (D1), and the capacitor (C4) of the power factor control circuit are included. A motor driving device characterized in that a current flows through the path and the capacitor (C4) is charged.

The motor drive device according to claim 1,
The motor drive device according to claim 1, wherein the rectifier circuit is a voltage doubler rectifier circuit.

The motor drive device according to claim 1,
The rectifier circuit includes a diode bridge (DB2) and a voltage doubler capacitor (C2, C3) connected to a DC output terminal of the diode bridge (DB2).
The switch circuit (DB1, Tr) shorts between a connection point of the voltage doubler capacitors (C2, C3) of the rectifier circuit and the rectifier circuit side of the inductance element (L). Motor drive device.