JP6967448B2 - Control method and program of three-phase boost rectification unit, inverter device, air conditioner, three-phase boost rectification unit - Google Patents
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Description
本発明は、三相昇圧整流ユニット、インバータ装置、空気調和機、三相昇圧整流ユニットの制御方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to a control method and program for a three-phase boost rectification unit, an inverter device, an air conditioner, and a three-phase boost rectification unit.
空気調和機（空調機）には、主として、圧縮機のモータを自在に駆動するための負荷（モータ）駆動用交流電力を生成するインバータ装置が搭載されている。良く知られているインバータ装置は、商用電源（例えば、ＡＣ２００Ｖ三相交流電源）から入力された三相の交流電圧を、一旦、整流回路（コンバータ）を通じて直流電圧に変換し、当該直流電力を所望するモータ駆動用交流電力に変換する。 The air conditioner (air conditioner) is mainly equipped with an inverter device that generates AC power for driving a load (motor) for freely driving the motor of the compressor. A well-known inverter device once converts a three-phase AC voltage input from a commercial power supply (for example, an AC200V three-phase AC power supply) into a DC voltage through a rectifier circuit (converter), and obtains the DC power. Converts to AC power for driving the motor.
例えば、特許文献１には、昇圧モードで動作可能な昇圧回路を有する空気調和機の三相電力変換装置が開示されている。
For example,
特許文献１に開示されている三相電力変換装置は、長寿命化を図るため、２つのコンデンサの電圧アンバランスを抑制するようにスイッチング素子を制御している。
しかし、特許文献１に開示されている三相電力変換装置は、２つのコンデンサの各出力電圧を検出することによって制御しているため、制御が複雑になる。
In the three-phase power conversion device disclosed in
However, since the three-phase power conversion device disclosed in
本発明の目的は、簡単な制御で三相昇圧整流ユニットの長寿命化が可能である三相昇圧整流ユニット、インバータ装置、空気調和機、三相昇圧整流ユニットの制御方法及びプログラムを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a control method and a program for a three-phase boost rectifier unit, an inverter device, an air conditioner, and a three-phase boost rectifier unit, which can extend the life of the three-phase boost rectifier unit with simple control. It is in.
第１の態様の三相昇圧整流ユニットは、三相交流電源から供給される三相の交流電圧を整流して、整流電圧を正極出力線と負極出力線との間に出力する整流回路と、前記正極出力線にアノードが接続された正極側主ダイオードと、前記負極出力線にカソードが接続された負極側主ダイオードと、接続点と前記正極出力線との間に接続された正極側スイッチング素子と、前記接続点と前記負極出力線との間に接続された負極側スイッチング素子と、を有し、追加電圧を前記三相の交流電圧の振幅の１倍相当の直流電圧である一倍圧直流電圧に加えた中間電圧を出力可能な昇圧回路と、前記正極側主ダイオードのカソードと前記接続点との間に接続された正極側コンデンサと、前記接続点と前記負極側主ダイオードのアノードとの間に接続された負極側コンデンサと、前記追加電圧を前記負極側コンデンサに充電可能な第一スイッチング制御信号を前記正極側スイッチング素子に送り、前記一倍圧直流電圧を前記正極側コンデンサに充電可能な第二スイッチング制御信号を前記負極側スイッチング素子に送る第一モードと、前記第二スイッチング制御信号を前記正極側スイッチング素子に送り、前記第一スイッチング制御信号を前記負極側スイッチング素子に送る第二モードと、を交互に切り替える昇圧回路制御部と、を備える。 The three-phase boost rectification unit of the first aspect has a rectifying circuit that rectifies the three-phase AC voltage supplied from the three-phase AC power supply and outputs the rectified voltage between the positive and negative output lines. A positive voltage side main diode having an anode connected to the positive voltage output line, a negative voltage side main diode having a cathode connected to the negative voltage output line, and a positive voltage side switching element connected between a connection point and the positive voltage output line. And a negative voltage side switching element connected between the connection point and the negative electrode output line, and the additional voltage is a single voltage which is a DC voltage equivalent to 1 times the amplitude of the AC voltage of the three phases. A booster circuit capable of outputting an intermediate voltage applied to a DC voltage, a positive capacitor connected between the cathode of the positive main diode and the connection point, and the connection point and the anode of the negative main diode. A negative voltage side capacitor connected between the two, and a first switching control signal capable of charging the negative voltage side capacitor to the negative side capacitor are sent to the positive side switching element, and the single voltage DC voltage is charged to the positive side capacitor. A first mode in which a possible second switching control signal is sent to the negative voltage side switching element, and a first mode in which the second switching control signal is sent to the positive voltage side switching element and the first switching control signal is sent to the negative voltage side switching element. It is provided with a booster circuit control unit that alternately switches between two modes.
また、第２の態様の三相昇圧整流ユニットは、前記昇圧回路制御部が、前記第一モードと前記第二モードとを起動する度に切り替える第１の態様の三相昇圧整流ユニットである。 Further, the three-phase boost rectification unit of the second aspect is the three-phase boost rectification unit of the first aspect in which the booster circuit control unit switches between the first mode and the second mode each time.
また、第３の態様の三相昇圧整流ユニットは、前記昇圧回路制御部が、前記第一スイッチング制御信号を前記正極側スイッチング素子に送るか、前記負極側スイッチング素子に送るかを切り替えると共に、前記第二スイッチング制御信号を前記負極側スイッチング素子に送るか、前記正極側スイッチング素子に送るかを切り替える切替部をさらに備える第１又は第２の態様の三相昇圧整流ユニットである。 Further, in the three-phase boost rectification unit of the third aspect, the booster circuit control unit switches whether the first switching control signal is sent to the positive side switching element or the negative side switching element, and at the same time, the first switching control signal is sent to the negative side switching element. The three-phase boost rectification unit of the first or second aspect further includes a switching unit for switching whether to send a second switching control signal to the negative side switching element or the positive side switching element.
また、第４の態様のインバータ装置は、第１から第３の何れかの態様の三相昇圧整流ユニットと、前記三相昇圧整流ユニットから出力される直流電圧を、負荷を所望に駆動させるための負荷駆動用交流電圧に変換するインバータ回路と、を備える。 Further, the inverter device of the fourth aspect is for driving the load desired by the three-phase boost rectification unit of any one of the first to third aspects and the DC voltage output from the three-phase boost rectification unit. It is equipped with an inverter circuit that converts AC voltage for load drive.
また、第５の態様の空気調和機は、第４の態様に記載のインバータ装置と、前記負荷として、前記インバータ回路から出力される負荷駆動用交流電圧に基づいて回転駆動するモータと、を備える。 Further, the air conditioner of the fifth aspect includes the inverter device according to the fourth aspect, and a motor that is rotationally driven based on the load driving AC voltage output from the inverter circuit as the load. ..
また、第６の態様の三相昇圧整流ユニットの制御方法は、三相交流電源から供給される三相の交流電圧を整流して、整流電圧を正極出力線と負極出力線との間に出力する整流回路と、前記正極出力線にアノードが接続された正極側主ダイオードと、前記負極出力線にカソードが接続された負極側主ダイオードと、接続点と前記正極出力線との間に接続された正極側スイッチング素子と、前記接続点と前記負極出力線との間に接続された負極側スイッチング素子と、を有し、追加電圧を前記三相の交流電圧の振幅の１倍相当の直流電圧である一倍圧直流電圧に加えた中間電圧を出力可能な昇圧回路と、前記正極側主ダイオードのカソードと前記接続点との間に接続された正極側コンデンサと、前記接続点と前記負極側主ダイオードのアノードとの間に接続された負極側コンデンサと、を備える三相昇圧整流ユニットの制御方法であって、前記追加電圧を前記負極側コンデンサに充電可能な第一スイッチング制御信号を前記正極側スイッチング素子に送り、前記一倍圧直流電圧を前記正極側コンデンサに充電可能な第二スイッチング制御信号を前記負極側スイッチング素子に送る第一モードを実施するステップと、前記第二スイッチング制御信号を前記正極側スイッチング素子に送り、前記第一スイッチング制御信号を前記負極側スイッチング素子に送る第二モードを実施するステップと、を交互に実施する。 Further, in the control method of the three-phase boost rectification unit according to the sixth aspect, the three-phase AC voltage supplied from the three-phase AC power supply is rectified, and the rectified voltage is output between the positive and negative output lines. The rectifying circuit, the positive voltage side main diode whose anode is connected to the positive voltage output line, the negative voltage side main diode whose cathode is connected to the negative voltage output line, and the connection point and the positive voltage output line are connected to each other. It has a positive voltage side switching element and a negative voltage side switching element connected between the connection point and the negative electrode output line, and an additional voltage is a DC voltage equivalent to 1 times the amplitude of the three-phase AC voltage. A booster circuit capable of outputting an intermediate voltage applied to the 1x voltage DC voltage, a positive electrode side capacitor connected between the cathode of the positive electrode side main diode and the connection point, and the connection point and the negative electrode side. It is a control method of a three-phase boost rectification unit including a negative side capacitor connected between the anode of the main diode and the negative side capacitor, and a first switching control signal capable of charging the negative side capacitor with the additional voltage is applied to the positive side. The step of carrying out the first mode of sending to the side switching element and sending the second switching control signal capable of charging the positive voltage to the positive side capacitor to the negative side switching element, and the second switching control signal. The step of carrying out the second mode of sending the first switching control signal to the positive voltage side switching element and sending the first switching control signal to the negative voltage side switching element is alternately performed.
また、第７の態様のプログラムは、三相交流電源から供給される三相の交流電圧を整流して、整流電圧を正極出力線と負極出力線との間に出力する整流回路と、前記正極出力線にアノードが接続された正極側主ダイオードと、前記負極出力線にカソードが接続された負極側主ダイオードと、接続点と前記正極出力線との間に接続された正極側スイッチング素子と、追加電圧を前記接続点と前記負極出力線との間に接続された負極側スイッチング素子と、を有し、前記三相の交流電圧の振幅の１倍相当の直流電圧である一倍圧直流電圧に加えた中間電圧を出力可能な昇圧回路と、前記正極側主ダイオードのカソードと前記接続点との間に接続された正極側コンデンサと、前記接続点と前記負極側主ダイオードのアノードとの間に接続された負極側コンデンサと、を備える三相昇圧整流ユニットのコンピュータを、前記追加電圧を前記負極側コンデンサに充電可能な第一スイッチング制御信号を前記正極側スイッチング素子に送り、前記一倍圧直流電圧を前記正極側コンデンサに充電可能な第二スイッチング制御信号を前記負極側スイッチング素子に送る第一モードと、前記第二スイッチング制御信号を前記正極側スイッチング素子に送り、前記第一スイッチング制御信号を前記負極側スイッチング素子に送る第二モードと、を交互に切り替える昇圧回路制御部として機能させる。 Further, the program of the seventh aspect includes a rectifying circuit that rectifies the three-phase AC voltage supplied from the three-phase AC power supply and outputs the rectified voltage between the positive and negative output lines, and the positive positive. A positive voltage main diode with an anode connected to the output line, a negative voltage main diode with a cathode connected to the negative voltage output line, and a positive voltage switching element connected between the connection point and the positive voltage output line. A single voltage DC voltage that has a negative voltage side switching element in which an additional voltage is connected between the connection point and the negative voltage output line, and is a DC voltage equivalent to 1 times the amplitude of the three-phase AC voltage. A booster circuit capable of outputting the intermediate voltage applied to the positive voltage, a positive voltage capacitor connected between the cathode of the positive voltage main diode and the connection point, and between the connection point and the anode of the negative voltage main diode. A computer of a three-phase boost rectification unit including a negative voltage side capacitor connected to is sent a first switching control signal capable of charging the negative voltage side capacitor to the negative voltage side capacitor to the positive side switching element, and the voltage is multiplied. A first mode in which a second switching control signal capable of charging a DC voltage to the positive side capacitor is sent to the negative side switching element, and a first mode in which the second switching control signal is sent to the positive side switching element and the first switching control signal is sent. Is made to function as a booster circuit control unit that alternately switches between a second mode in which the voltage is sent to the negative voltage switching element.
本発明の一態様によれば、簡単な制御で三相昇圧整流ユニットの長寿命化が可能である。 According to one aspect of the present invention, the life of the three-phase step-up rectifying unit can be extended by simple control.
＜実施形態＞
以下、本発明に係る実施形態の三相昇圧整流ユニット、及び、当該三相昇圧整流ユニットを備えるインバータ装置について、図１〜図６を参照しながら詳細に説明する。
<Embodiment>
Hereinafter, the three-phase boost rectification unit of the embodiment according to the present invention and the inverter device including the three-phase boost rectification unit will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 6.
（インバータ装置の回路構成）
インバータ装置１は、空気調和機（空調機）９０の室外機に搭載される。インバータ装置１は、上記室外機の圧縮機を駆動するための三相交流モータ（モータ４）に対し、別途入力された回転数指令に応じた負荷駆動用交流電圧（三相交流電圧）を出力する。インバータ装置１は、この負荷駆動用交流電圧に基づいて、負荷である三相交流モータ（モータ４）を所望の回転数で回転駆動させる。
なお、インバータ装置１は、商用電源である三相交流電源３から供給される三相交流電圧を、上記負荷駆動用交流電圧に変換して出力する。ここで、三相交流電源３は、例えば、ＡＣ２００Ｖ（実効値２００Ｖ）で周波数が５０Ｈｚ（若しくは６０Ｈｚ）の交流電圧であって、位相が互いに１２０°異なるＲ相、Ｓ相、Ｔ相からなる三相の交流電圧を出力する。以下、三相交流電源３が出力する各相の交流電圧を、それぞれ、「Ｒ相交流電圧」、「Ｓ相交流電圧」、「Ｔ相交流電圧」とも記載する。
(Circuit configuration of inverter device)
The
The
図１に示すように、インバータ装置１は、三相昇圧整流ユニット１Ａと、インバータ回路２０と、インバータ回路制御部２１と、を備える。
As shown in FIG. 1, the
三相昇圧整流ユニット１Ａは、三相交流電源３から供給される三相の交流電圧を整流して、「直流電圧Ｖｄｃ」を出力する。三相昇圧整流ユニット１Ａの出力電圧である直流電圧Ｖｄｃは、図１に示す正極側出力端子Ｑａと負極側出力端子Ｑｂとの間に出力される。
本実施形態に係る三相昇圧整流ユニット１Ａは、入力される三相の交流電圧の最大値より大きい電圧を出力する昇圧整流回路としての機能を有する。
The three-phase
The three-phase
インバータ回路２０は、三相昇圧整流ユニット１Ａから出力された直流電圧Ｖｄｃを、モータ４を回転駆動させるための負荷駆動用交流電圧に変換する。インバータ回路２０は、正極側出力端子Ｑａと負極側出力端子Ｑｂとの間に直列に接続された２つのスイッチング素子の対を３対有する。ここで、スイッチング素子とは、例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＩＧＢＴ）等のパワートランジスタである。上記直列接続されたスイッチング素子の各対は、三相交流モータ（モータ４）を回転駆動させるための３つの相のそれぞれに対応して設けられる。
インバータ回路２０は、モータ電流検出部２２をさらに備える。
モータ電流検出部２２は、三相昇圧整流ユニット１Ａへ戻る電流（モータ電流）を検出する。モータ電流検出部２２は、検出したモータ電流の検出結果を、検出信号として、インバータ回路制御部２１へ出力する。
The
The
The motor current detection unit 22 detects the current (motor current) returning to the three-phase
インバータ回路制御部２１は、インバータ回路２０を構成する各スイッチング素子のオン／オフを制御する制御用ＩＣ（いわゆるマイコン等）である。
インバータ回路制御部２１には、上位装置から回転数指令が入力される。インバータ回路制御部２１は、モータ電流検出部２２からモータ電流の検出信号を受け付ける。
インバータ回路制御部２１は、上記モータ電流を監視しながら、モータ４の回転数が、当該回転数指令に示される回転数となるようにインバータ回路２０を駆動させる。ここで、インバータ回路制御部２１は、一般に良く知られているＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御に基づいてインバータ回路２０を制御する。
The inverter
A rotation speed command is input to the inverter
The inverter
（三相昇圧整流ユニットの構成）
図１に示すように、三相昇圧整流ユニット１Ａは、整流回路１０と、昇圧回路１１と、昇圧回路制御部１２と、を備える。三相昇圧整流ユニット１Ａは、リアクタＬと、２つのコンデンサ（正極側コンデンサＣａ及び負極側コンデンサＣｂ）と、をさらに備える。
(Configuration of three-phase step-up rectification unit)
As shown in FIG. 1, the three-phase
整流回路１０は、三相交流電源３から供給される三相の交流電圧を整流し、整流電圧Ｖａｃとして出力する。
昇圧回路１１は、昇圧回路制御部１２の制御によって、三相交流電源３から入力される三相の交流電圧の最大値より大きい電圧を、直流電圧Ｖｄｃとして出力することができる。
整流回路１０及び昇圧回路１１は、互いに正極側同士がリアクタＬを介して正極出力線αで接続されている。整流回路１０及び昇圧回路１１は、互いに負極側同士が負極出力線βでさらに接続されている。
The
The
The
リアクタＬは、正極出力線αに流れる電流を平滑化する。
以下の説明において、正極出力線αは、リアクタＬを介して、第一正極出力線α１と、第二正極出力線α２とが直列接続された線である。
したがって、整流回路１０は、整流電圧Ｖａｃを、第一正極出力線α１と負極出力線βとの間に出力する。
The reactor L smoothes the current flowing through the positive electrode output line α.
In the following description, the positive electrode output line α is a line in which the first positive electrode output line α1 and the second positive electrode output line α2 are connected in series via the reactor L.
Therefore, the
昇圧回路１１は、正極側主ダイオードＤａと、負極側主ダイオードＤｂと、正極側スイッチング素子１１ａと、負極側スイッチング素子１１ｂと、を備える。
The
２つのコンデンサ（正極側コンデンサＣａ及び負極側コンデンサＣｂ）は、昇圧回路１１の出力の間において直列に接続されている。
具体的には、正極側コンデンサＣａは、正極側主ダイオードＤａのカソードと接続点Ｎとの間に接続されている。負極側コンデンサＣｂは、負極側主ダイオードＤｂのアノードと接続点Ｎとの間に接続されている。
なお、本実施形態では、説明を簡単にするため、正極側コンデンサＣａ及び負極側コンデンサＣｂは同じ容量値としているが、異なる容量値であってもよい。
The two capacitors (positive electrode side capacitor Ca and negative electrode side capacitor Cb) are connected in series between the outputs of the
Specifically, the positive electrode side capacitor Ca is connected between the cathode of the positive electrode side main diode Da and the connection point N. The negative electrode side capacitor Cb is connected between the anode of the negative electrode side main diode Db and the connection point N.
In the present embodiment, for the sake of simplicity, the positive electrode side capacitor Ca and the negative electrode side capacitor Cb have the same capacitance value, but may have different capacitance values.
（整流回路）
整流回路１０について詳しく説明する。
整流回路１０は、三相交流電源３から供給される三相の交流電圧（Ｒ相交流電圧、Ｓ相交流電圧及びＴ相交流電圧）を、各相に対応する３つの入力端子（Ｒ相入力端子ＱＲ、Ｓ相入力端子ＱＳ及びＴ相入力端子ＱＴ）の各々から入力して整流する。
(Rectifier circuit)
The
The rectifying
Ｒ相交流電圧、Ｓ相交流電圧及びＴ相交流電圧の各々は、互いに１２０°の位相でずれながらそれぞれ周期Ｔｃで振動している。
整流回路１０は、６つの整流ダイオード（正極側Ｒ相整流ダイオード１０Ｒａ、負極側Ｒ相整流ダイオード１０Ｒｂ、正極側Ｓ相整流ダイオード１０Ｓａ、負極側Ｓ相整流ダイオード１０Ｓｂ、正極側Ｔ相整流ダイオード１０Ｔａ及び負極側Ｔ相整流ダイオード１０Ｔｂ）で構成される。
Each of the R-phase AC voltage, the S-phase AC voltage, and the T-phase AC voltage vibrates with a period Tc while being out of phase with each other by 120 °.
The
整流回路１０の正極側Ｒ相整流ダイオード１０Ｒａ及び負極側Ｒ相整流ダイオード１０Ｒｂは、三相交流電源３からＲ相入力端子ＱＲを通じて入力されたＲ相交流電圧を整流する。具体的には、正極側Ｒ相整流ダイオード１０Ｒａは、Ｒ相入力端子ＱＲから第一正極出力線α１にかけて順方向接続されている。また、負極側Ｒ相整流ダイオード１０Ｒｂは、負極出力線βからＲ相入力端子ＱＲにかけて順方向接続されている。
The positive-side R-phase rectifier diode 10Ra and the negative-side R-phase rectifier diode 10Rb of the
整流回路１０の正極側Ｓ相整流ダイオード１０Ｓａ及び負極側Ｓ相整流ダイオード１０Ｓｂは、三相交流電源３からＳ相入力端子ＱＳを通じて入力されたＳ相交流電圧を整流する。具体的には、正極側Ｓ相整流ダイオード１０Ｓａは、Ｓ相入力端子ＱＳから第一正極出力線α１にかけて順方向接続されている。また、負極側Ｓ相整流ダイオード１０Ｓｂは、負極出力線βからＳ相入力端子ＱＳにかけて順方向接続されている。
The positive side S-phase rectifier diode 10Sa and the negative side S-phase rectifier diode 10Sb of the
整流回路１０の正極側Ｔ相整流ダイオード１０Ｔａ及び負極側Ｔ相整流ダイオード１０Ｔｂは、三相交流電源３からＴ相入力端子ＱＴを通じて入力されたＴ相交流電圧を整流する。具体的には、正極側Ｔ相整流ダイオード１０Ｔａは、Ｔ相入力端子ＱＴから第一正極出力線α１にかけて順方向接続されている。また、負極側Ｔ相整流ダイオード１０Ｔｂは、負極出力線βからＴ相入力端子ＱＴにかけて順方向接続されている。
The positive side T-phase rectifier diode 10Ta and the negative side T-phase rectifier diode 10Tb of the
（昇圧回路）
昇圧回路１１について詳しく説明する。
本実施形態において、昇圧回路１１は、「昇圧モード」で動作することができる。「昇圧モード」とは、昇圧回路１１が、三相昇圧整流ユニット１Ａの出力電圧である直流電圧Ｖｄｃとして、三相交流電源３から入力される三相の交流電圧の振幅の１倍相当の直流電圧より大きく、三相の交流電圧の振幅の２倍相当の直流電圧より小さい電圧を出力する動作のことをいう。
ここで、以下の説明において、三相の交流電圧の振幅相当の直流電圧Ｖｄｃを「一倍圧直流電圧Ｖｄｃ１」と記載し、三相の交流電圧の振幅の１倍相当の直流電圧より大きく、三相の交流電圧の振幅の２倍相当の直流電圧より小さい直流電圧Ｖｄｃを「中間電圧Ｖｍ」と記載して区別する（Ｖｄｃ１＜Ｖｍ＜２・Ｖｄｃ１）。例えば、三相交流電源３がＡＣ２００Ｖの交流電圧を出力する場合、一倍圧直流電圧Ｖｄｃ１は、２００√２Ｖとなり、中間電圧Ｖｍは、２００√２Ｖより大きく４００√２Ｖより小さくなる。
(Boost circuit)
The
In this embodiment, the
Here, in the following description, the DC voltage Vdc corresponding to the amplitude of the three-phase AC voltage is described as "single voltage DC voltage Vdc1", which is larger than the DC voltage equivalent to one times the amplitude of the three-phase AC voltage. A DC voltage Vdc smaller than a DC voltage equivalent to twice the amplitude of the three-phase AC voltage is described as "intermediate voltage Vm" to distinguish it (Vdc1 <Vm <2 · Vdc1). For example, when the three-phase
したがって、昇圧モードで動作することによって、昇圧回路１１は、一倍圧直流電圧Ｖｄｃ１に追加電圧Ｖａｄを加えた中間電圧Ｖｍを出力することができる。本実施形態では、追加電圧Ｖａｄは、一倍圧直流電圧Ｖｄｃ１より小さい。
Therefore, by operating in the boost mode, the
正極側主ダイオードＤａは、整流回路１０の正極出力線αから正極側コンデンサＣａにかけて順方向に接続される。具体的には、正極側主ダイオードＤａのアノードが、第二正極出力線α２に接続され、正極側主ダイオードＤａのカソードが、正極側コンデンサＣａに接続されている。
負極側主ダイオードＤｂは、負極側コンデンサＣｂから整流回路１０の負極出力線βにかけて順方向に接続される。具体的には、負極側主ダイオードＤｂのアノードが、負極側コンデンサＣｂに接続されて、負極側主ダイオードＤｂのカソードが、負極出力線βに接続されている。
The positive electrode side main diode Da is connected in the forward direction from the positive electrode output line α of the
The negative electrode side main diode Db is connected in the forward direction from the negative electrode side capacitor Cb to the negative electrode output line β of the
正極側スイッチング素子１１ａ及び負極側スイッチング素子１１ｂは、それぞれパワートランジスタである。
正極側スイッチング素子１１ａは、正極出力線α（第二正極出力線α２）と接続点Ｎとの間に接続されている。負極側スイッチング素子１１ｂは、負極出力線βと接続点Ｎとの間に接続されている。
正極側スイッチング素子１１ａ及び負極側スイッチング素子１１ｂは、昇圧回路制御部１２から出力されるスイッチング制御信号により、それぞれオン／オフ制御される。
The positive electrode
The positive electrode
The positive electrode
本実施形態の場合、正極側スイッチング素子１１ａ及び負極側スイッチング素子１１ｂは、それぞれＩＧＢＴである。
この場合、正極側スイッチング素子１１ａのコレクタが、第二正極出力線α２に接続され、正極側スイッチング素子１１ａのエミッタが、接続点Ｎに接続されている。さらに、負極側スイッチング素子１１ｂのエミッタが、負極出力線βに接続され、負極側スイッチング素子１１ｂのコレクタが、接続点Ｎに接続されている。
昇圧回路制御部１２から正極側スイッチング素子１１ａのゲートに、スイッチング制御信号が印加されることによって、正極側スイッチング素子１１ａはオン／オフ制御される。
同様に昇圧回路制御部１２から負極側スイッチング素子１１ｂのゲートに、スイッチング制御信号が印加されることによって、負極側スイッチング素子１１ｂはオン／オフ制御される。
In the case of this embodiment, the positive electrode
In this case, the collector of the positive electrode
By applying a switching control signal from the booster
Similarly, the negative electrode
（昇圧回路制御部）
昇圧回路制御部１２について詳しく説明する。
昇圧回路制御部１２は、昇圧回路１１を制御する制御用ＩＣ（いわゆるマイコン等）である。
図２及び図３に示すように、昇圧回路制御部１２は、第一スイッチング信号発生部１２ａと、第二スイッチング信号発生部１２ｂと、切替部１２ｃと、を機能的に備える。
昇圧回路制御部１２は、第一モード又は第二モードで動作することが可能である。
昇圧回路制御部１２が、第一モードで動作するか、第二モードで動作するかは、昇圧回路制御部１２内部の指令によって設定されてもよいし、昇圧回路制御部１２外部からの指令によって設定されてもよい。
第一スイッチング信号発生部１２ａは、正極側コンデンサＣａ又は負極側コンデンサＣｂに、追加電圧Ｖａｄを充電可能な第一スイッチング制御信号ＳＧａを発生する。
第二スイッチング信号発生部１２ｂは、正極側コンデンサＣａ又は負極側コンデンサＣｂに、一倍圧直流電圧Ｖｄｃ１を充電可能な第二スイッチング制御信号ＳＧｂを発生する。
(Boost circuit control unit)
The booster
The booster
As shown in FIGS. 2 and 3, the booster
The booster
Whether the booster
The first switching
The second switching
第一モードにおいて、昇圧回路制御部１２は、第一スイッチング制御信号ＳＧａを正極側スイッチング素子１１ａに送り、負極側コンデンサＣｂに追加電圧Ｖａｄを充電させる。
さらに、第一モードにおいて、昇圧回路制御部１２は、第二スイッチング制御信号ＳＧｂを負極側スイッチング素子１１ｂに送り、正極側コンデンサＣａに一倍圧直流電圧Ｖｄｃ１を充電させる。
In the first mode, the booster
Further, in the first mode, the booster
第二モードにおいて、昇圧回路制御部１２は、第二スイッチング制御信号ＳＧｂを正極側スイッチング素子１１ａに送り、負極側コンデンサＣｂに一倍圧直流電圧Ｖｄｃ１を充電させる。
さらに、第二モードにおいて、昇圧回路制御部１２は、第一スイッチング制御信号ＳＧａを負極側スイッチング素子１１ｂに送り、正極側コンデンサＣａに追加電圧Ｖａｄを充電させる。
In the second mode, the booster
Further, in the second mode, the booster
昇圧回路制御部１２は、第一モードと第二モードとを交互に切り替える。切り替えるタイミングは、昇圧回路制御部１２内部で設定されてもよいし、昇圧回路制御部１２外部から設定されてもよい。本実施形態では、昇圧回路制御部１２を起動する度に、昇圧回路制御部１２は、第一モードと第二モードとを切り替えるように構成されている。
The booster
本実施形態では、昇圧回路制御部１２は、正極側スイッチング素子１１ａと負極側スイッチング素子１１ｂとが交互にオンするように、第一スイッチング信号発生部１２ａから第一スイッチング制御信号ＳＧａを発生させ、第二スイッチング信号発生部１２ｂから第二スイッチング制御信号ＳＧｂを発生させる。昇圧回路制御部１２は、昇圧モードで動作させる指令として、発生した第一スイッチング制御信号ＳＧａ及び第二スイッチング制御信号ＳＧｂを昇圧回路１１に送る。
第一スイッチング制御信号ＳＧａ及び第二スイッチング制御信号ＳＧｂは、正極側スイッチング素子１１ａ及び負極側スイッチング素子１１ｂのオン／オフを制御する信号であって、具体的には、正極側スイッチング素子１１ａ、負極側スイッチング素子１１ｂの各ゲート端子に入力される信号である。
これにより、昇圧回路制御部１２は、正極側スイッチング素子１１ａと負極側スイッチング素子１１ｂとを交互にオンさせることで、三相昇圧整流ユニット１Ａを昇圧整流回路として機能させる。
この場合、三相昇圧整流ユニット１Ａは、直流電圧Ｖｄｃとして、中間電圧Ｖｍを出力する。
In the present embodiment, the booster
The first switching control signal SGa and the second switching control signal SGb are signals for controlling the on / off of the positive electrode
As a result, the booster
In this case, the three-phase
第一モードでは、昇圧回路制御部１２が、負極側コンデンサＣｂに追加電圧Ｖａｄを充電し、正極側コンデンサＣａに一倍圧直流電圧Ｖｄｃ１を充電させることによって、三相昇圧整流ユニット１Ａは中間電圧Ｖｍを出力する。
他方、第二モードでは、昇圧回路制御部１２が、負極側コンデンサＣｂに一倍圧直流電圧Ｖｄｃ１を充電し、正極側コンデンサＣａに追加電圧Ｖａｄを充電させることによって、三相昇圧整流ユニット１Ａは中間電圧Ｖｍを出力する。
In the first mode, the booster
On the other hand, in the second mode, the booster
切替部１２ｃは、第一スイッチ１２ｃａと第２スイッチｃｂと、を機能的に備える。
第一スイッチ１２ｃａには、第一スイッチング信号発生部１２ａから発生された第一スイッチング制御信号ＳＧａが入力される。
第二スイッチ１２ｃｂには、第二スイッチング信号発生部１２ｂから発生された第二スイッチング制御信号ＳＧｂが入力される。
The
The first switching control signal SGa generated from the first switching
The second switching control signal SGb generated from the second switching
第一モードでは、図２に示すように、切替部１２ｃは、第一スイッチ１２ｃａの出力を正極側スイッチング素子１１ａ側に切り替え、正極側スイッチング素子１１ａに第一スイッチング制御信号ＳＧａを出力する。さらに第一モードでは、切替部１２ｃは、第二スイッチ１２ｃｂの出力を負極側スイッチング素子１１ｂ側に切り替え、負極側スイッチング素子１１ｂに第二スイッチング制御信号ＳＧｂを出力する。
In the first mode, as shown in FIG. 2, the
第二モードでは、図３に示すように、切替部１２ｃは、第一スイッチ１２ｃａの出力を負極側スイッチング素子１１ｂ側に切り替え、負極側スイッチング素子１１ｂに第一スイッチング制御信号ＳＧａを出力する。さらに第二モードでは、切替部１２ｃは、第二スイッチ１２ｃｂの出力を正極側スイッチング素子１１ａ側に切り替え、正極側スイッチング素子１１ａに第二スイッチング制御信号ＳＧｂを出力する。
In the second mode, as shown in FIG. 3, the
（三相昇圧整流ユニットの動作）
三相昇圧整流ユニット１Ａの全体の動作について説明する。
上記のとおり昇圧回路制御部１２は、第一スイッチング制御信号ＳＧａ及び第二スイッチング制御信号ＳＧｂを出力し、正極側スイッチング素子１１ａと負極側スイッチング素子１１ｂとを交互にオンする。
(Operation of three-phase step-up rectification unit)
The overall operation of the three-phase step-up
As described above, the booster
図４に、第一スイッチング制御信号ＳＧａと第二スイッチング制御信号ＳＧｂとの関係を示す。横軸は時間、縦軸は電圧を示す。
本実施形態において、第一スイッチング制御信号ＳＧａ及び第二スイッチング制御信号ＳＧｂはそれぞれ、５Ｖの振幅をもつ矩形波を有する。
FIG. 4 shows the relationship between the first switching control signal SGa and the second switching control signal SGb. The horizontal axis shows time and the vertical axis shows voltage.
In the present embodiment, the first switching control signal SGa and the second switching control signal SGb each have a rectangular wave having an amplitude of 5 V.
図４に示される第一スイッチング制御信号ＳＧａ（上のグラフ）は、第一スイッチング信号発生部１２ａが、正極側スイッチング素子１１ａ及び負極側スイッチング素子１１ｂのうちの一方に向けて出力する信号である。
図４に示される第二スイッチング制御信号ＳＧｂ（下のグラフ）は、第二スイッチング信号発生部１２ｂが、正極側スイッチング素子１１ａ及び負極側スイッチング素子１１ｂのうちの他方に向けて出力する信号である。
The first switching control signal SGa (upper graph) shown in FIG. 4 is a signal output by the first switching
The second switching control signal SGb (graph below) shown in FIG. 4 is a signal output by the second switching
本実施形態では、第一スイッチング信号発生部１２ａ及び第二スイッチング信号発生部１２ｂは、周期Ｔｃ（位相３６０°）を６分割した期間（位相６０°）を各期間としている。第一スイッチング信号発生部１２ａ及び第二スイッチング信号発生部１２ｂはそれぞれ、期間Ｔ１〜Ｔ６の各期間で、正極側スイッチング素子１１ａと負極側スイッチング素子１１ｂとを交互にオンしている。各期間は、周期Ｔｃを６分割した期間に限らず、周期Ｔｃを任意の数で分割した期間であれば、どのような期間であってもよい。
In the present embodiment, each of the first switching
第一スイッチング制御信号ＳＧａは、オン信号とオフ信号と交互に有する。
第二スイッチング制御信号ＳＧｂは、オン信号とオフ信号と交互に有する。
各オン信号は、正極側スイッチング素子１１ａ、負極側スイッチング素子１１ｂの各ゲートに印加され、正極側スイッチング素子１１ａ、負極側スイッチング素子１１ｂの各素子を、オンする。
各オフ信号は、正極側スイッチング素子１１ａ、負極側スイッチング素子１１ｂの各ゲートに印加され、正極側スイッチング素子１１ａ、負極側スイッチング素子１１ｂの各素子を、オフする。
The first switching control signal SGa has an on signal and an off signal alternately.
The second switching control signal SGb has an on signal and an off signal alternately.
Each on signal is applied to each gate of the positive electrode
Each off signal is applied to each gate of the positive electrode
第一スイッチング制御信号ＳＧａは、期間Ｔ１のうち、一部の期間でオン信号、残りの期間でオフ信号となっている。本実施形態では、期間Ｔ１のうち、前半５０％の期間でオン信号、後半５０％の期間でオフ信号となっている。
第一スイッチング制御信号ＳＧａは、期間Ｔ２全体にわたってオフ信号となっている。
さらに、第一スイッチング制御信号ＳＧａは、期間Ｔ３、期間Ｔ５でそれぞれ期間Ｔ１と同様な信号を有し、期間Ｔ４、期間Ｔ６でそれぞれ期間Ｔ２と同様な信号を有する。
The first switching control signal SGa is an on signal in a part of the period T1 and an off signal in the rest of the period. In the present embodiment, in the period T1, the on signal is on in the first half 50% of the period, and the off signal is in the second half 50% of the period.
The first switching control signal SGa is an off signal throughout the period T2.
Further, the first switching control signal SGa has a signal similar to the period T1 in the period T3 and the period T5, respectively, and has a signal similar to the period T2 in the period T4 and the period T6, respectively.
第二スイッチング制御信号ＳＧｂは、期間Ｔ１全体にわたってオフ信号となっている。
第二スイッチング制御信号ＳＧｂは、期間Ｔ２全体にわたってオン信号となっている。
さらに、第一スイッチング制御信号ＳＧａは、期間Ｔ３、期間Ｔ５でそれぞれ期間Ｔ１と同様の信号、期間Ｔ４、期間Ｔ６でそれぞれ期間Ｔ２と同様な信号を有する。
The second switching control signal SGb is an off signal throughout the period T1.
The second switching control signal SGb is an on signal throughout the period T2.
Further, the first switching control signal SGa has a signal similar to the period T1 in the period T3 and the period T5, and a signal similar to the period T2 in the period T4 and the period T6, respectively.
（第一モード）
第一モードにおける三相昇圧整流ユニット１Ａの動作を説明する。
図５は、第一モードでの昇圧回路１１における電流の流れを示す。
まず、期間Ｔ１において、昇圧回路制御部１２は、第一スイッチング制御信号ＳＧａにより正極側スイッチング素子１１ａをオンすると共に、第二スイッチング制御信号ＳＧｂにより負極側スイッチング素子１１ｂをオフする。すると、図５に示すように、整流回路１０から電流Ｉ１が昇圧回路１１に流れる。電流Ｉ１は、リアクタＬ、正極側スイッチング素子１１ａ、負極側コンデンサＣｂ、負極側主ダイオードＤｂを順に流れることによって、負極側コンデンサＣｂを充電する。
このとき、負極側コンデンサＣｂは、図４に示される第一スイッチング制御信号ＳＧａのパターンのオン区間において、追加電圧Ｖａｄまで充電される。
(First mode)
The operation of the three-phase step-up
FIG. 5 shows the current flow in the
First, in the period T1, the booster
At this time, the negative electrode side capacitor Cb is charged to the additional voltage Vad in the on section of the pattern of the first switching control signal SGa shown in FIG.
期間Ｔ１における負極側コンデンサＣｂの充電が終了した後、期間Ｔ２において、昇圧回路制御部１２は、第一スイッチング制御信号ＳＧａにより正極側スイッチング素子１１ａをオフすると共に、第二スイッチング制御信号ＳＧｂにより負極側スイッチング素子１１ｂをオンする。すると、図５に示すように、整流回路１０から電流Ｉ２が昇圧回路１１に流れる。電流Ｉ２は、リアクタＬ、正極側主ダイオードＤａ、正極側コンデンサＣａ、負極側スイッチング素子１１ｂを順に流れることによって、正極側コンデンサＣａを充電する。
このとき、正極側コンデンサＣａは、図４に示される第二スイッチング制御信号ＳＧｂのパターンのオン区間において、一倍圧直流電圧Ｖｄｃ１まで充電される。
他方、負極側コンデンサＣｂは、負極側主ダイオードＤｂでブロックされているので、負極側スイッチング素子１１ｂがオンとなっても、負極側コンデンサＣｂにおいて、期間Ｔ１で充電された電荷が維持される。このため、負極側コンデンサＣｂは、追加電圧Ｖａｄを維持している。
After the charging of the negative electrode side capacitor Cb in the period T1 is completed, in the period T2, the booster
At this time, the positive electrode side capacitor Ca is charged to the 1x DC voltage Vdc1 in the on section of the pattern of the second switching control signal SGb shown in FIG.
On the other hand, since the negative electrode side capacitor Cb is blocked by the negative electrode side main diode Db, even if the negative electrode
期間Ｔ２における正極側コンデンサＣａの充電が終了した後、期間Ｔ３において、昇圧回路制御部１２は、再び第一スイッチング制御信号ＳＧａにより正極側スイッチング素子１１ａをオンすると共に、第二スイッチング制御信号ＳＧｂにより負極側スイッチング素子１１ｂをオフする。これにより、負極側コンデンサＣｂに再び追加電圧Ｖａｄが充電される。
他方、正極側コンデンサＣａは正極側主ダイオードＤａでブロックされているので、正極側スイッチング素子１１ａがオンとなっても、正極側コンデンサＣaにおいて、期間Ｔ２で充電された電荷が維持される。このため、正極側コンデンサＣａは、一倍圧直流電圧Ｖｄｃ１を維持している。
その後、続く期間Ｔ４、期間Ｔ５、期間Ｔ６、期間Ｔ１、期間Ｔ２・・・の各期間において、同様な動作が繰り返される。
After the charging of the positive electrode side capacitor Ca in the period T2 is completed, in the period T3, the booster
On the other hand, since the positive electrode side capacitor Ca is blocked by the positive electrode side main diode Da, even if the positive electrode
After that, the same operation is repeated in each of the following periods T4, period T5, period T6, period T1, period T2, and so on.
したがって、第一モードでは、正極側コンデンサＣａに一倍圧直流電圧Ｖｄｃ１、負極側コンデンサＣｂに追加電圧Ｖａｄ、がそれぞれ充電される。これにより、三相昇圧整流ユニット１Ａは、直流電圧Ｖｄｃとして、中間電圧Ｖｍを出力する。
本実施形態では、第一スイッチング制御信号ＳＧａが、期間Ｔ１、期間Ｔ３、期間Ｔ５の各期間のうち、前半５０％の期間でオン、後半５０％の期間でオフ信号となっている。このため、追加電圧Ｖａｄは、一倍圧直流電圧Ｖｄｃ１の５０％相当の電圧となり、中間電圧Ｖｍは、一倍圧直流電圧Ｖｄｃ１の１．５倍相当の電圧となる。
Therefore, in the first mode, the positive electrode side capacitor Ca is charged with the single voltage DC voltage Vdc1 and the negative electrode side capacitor Cb is charged with the additional voltage Vad. As a result, the three-phase
In the present embodiment, the first switching control signal SGa is an on signal in the first half 50% of each period of the period T1, the period T3, and the period T5, and is an off signal in the latter half 50% of the period. Therefore, the additional voltage Vad is a voltage equivalent to 50% of the single voltage DC voltage Vdc1, and the intermediate voltage Vm is a voltage equivalent to 1.5 times the single voltage DC voltage Vdc1.
（第二モード）
次に、第二モードにおける三相昇圧整流ユニット１Ａの動作を説明する。
図６は、第二モードでの昇圧回路１１における電流の流れを示す。
まず、期間Ｔ２において、昇圧回路制御部１２は、第二スイッチング制御信号ＳＧｂにより正極側スイッチング素子１１ａがオンすると共に、第一スイッチング制御信号ＳＧａにより負極側スイッチング素子１１ｂをオフする。すると、図６に示すように、整流回路１０から電流Ｉ３が昇圧回路１１に流れる。電流Ｉ３は、リアクタＬ、正極側スイッチング素子１１ａ、負極側コンデンサＣｂ、負極側主ダイオードＤｂを順に流れることによって、負極側コンデンサＣｂを充電する。
このとき、負極側コンデンサＣｂは、図４に示される第二スイッチング制御信号ＳＧｂのパターンのオン区間において、一倍圧直流電圧Ｖｄｃ１まで充電される。
(Second mode)
Next, the operation of the three-phase
FIG. 6 shows the current flow in the
First, in the period T2, the booster
At this time, the negative electrode side capacitor Cb is charged to the 1x DC voltage Vdc1 in the on section of the pattern of the second switching control signal SGb shown in FIG.
期間Ｔ２における負極側コンデンサＣｂの充電が終了した後、期間Ｔ３において、昇圧回路制御部１２は、第二スイッチング制御信号ＳＧｂにより正極側スイッチング素子１１ａをオフすると共に、第一スイッチング制御信号ＳＧａにより負極側スイッチング素子１１ｂをオンする。すると、図６に示すように、整流回路１０から電流Ｉ４が昇圧回路１１に流れる。電流Ｉ４は、リアクタＬ、正極側主ダイオードＤａ、正極側コンデンサＣａ、負極側スイッチング素子１１ｂを順に流れることによって、正極側コンデンサＣａを充電する。
このとき、正極側コンデンサＣａは、図４に示される第一スイッチング制御信号ＳＧａのパターンのオン区間において、追加電圧Ｖａｄまで充電される。
他方、負極側コンデンサＣｂは負極側主ダイオードＤｂでブロックされているので、負極側スイッチング素子１１ｂがオンとなっても、負極側コンデンサＣｂにおいて、期間Ｔ２で充電された電荷が維持される。このため、負極側コンデンサＣｂは、一倍圧直流電圧Ｖｄｃ１を維持している。
After charging of the negative electrode side capacitor Cb in the period T2 is completed, in the period T3, the booster
At this time, the positive electrode side capacitor Ca is charged to the additional voltage Vad in the on section of the pattern of the first switching control signal SGa shown in FIG.
On the other hand, since the negative electrode side capacitor Cb is blocked by the negative electrode side main diode Db, even if the negative electrode
期間Ｔ３における正極側コンデンサＣａの充電が終了した後、期間Ｔ４において、昇圧回路制御部１２は、再び第二スイッチング制御信号ＳＧｂにより正極側スイッチング素子１１ａをオンすると共に、第一スイッチング制御信号ＳＧａにより負極側スイッチング素子１１ｂをオフする。これにより、負極側コンデンサＣｂに再び一倍圧直流電圧Ｖｄｃ１が充電される。
他方、正極側コンデンサＣａは正極側主ダイオードＤａでブロックされているので、正極側スイッチング素子１１ａがオンとなっても、正極側コンデンサＣaにおいて、期間Ｔ３で充電された電荷が維持される。このため、正極側コンデンサＣａは、追加電圧Ｖａｄを維持している。
その後、続く期間Ｔ５、期間Ｔ６、期間Ｔ１、期間Ｔ２、期間Ｔ３・・・の各期間において、同様な動作が繰り返される。
After the charging of the positive electrode side capacitor Ca in the period T3 is completed, in the period T4, the booster
On the other hand, since the positive electrode side capacitor Ca is blocked by the positive electrode side main diode Da, even if the positive electrode
After that, the same operation is repeated in each of the following periods T5, period T6, period T1, period T2, period T3, and so on.
したがって、第二モードでは、正極側コンデンサＣａに追加電圧Ｖａｄ、負極側コンデンサＣｂに一倍圧直流電圧Ｖｄｃ１がそれぞれ充電される。これにより、三相昇圧整流ユニット１Ａは、直流電圧Ｖｄｃとして、中間電圧Ｖｍを出力する。
この場合も第一モードと同様に、第一スイッチング制御信号ＳＧａが、期間Ｔ１、期間Ｔ３、期間Ｔ５の各期間のうち、前半５０％の期間でオン、後半５０％の期間でオフ信号となっているため、中間電圧Ｖｍは、一倍圧直流電圧Ｖｄｃ１の１．５倍相当の電圧となる。
Therefore, in the second mode, the positive electrode side capacitor Ca is charged with the additional voltage Vad, and the negative electrode side capacitor Cb is charged with the single voltage DC voltage Vdc1. As a result, the three-phase
In this case as well, as in the first mode, the first switching control signal SGa is turned on in the first half 50% of each period of the period T1, period T3, and period T5, and turned off in the latter half 50% of the period. Therefore, the intermediate voltage Vm is a voltage equivalent to 1.5 times the single voltage DC voltage Vdc1.
（本実施形態の作用及び効果）
本実施形態の三相昇圧整流ユニット１Ａは、第一モードにおいて、正極側スイッチング素子１１ａ及び負極側スイッチング素子１１ｂをスイッチングさせて、正極側コンデンサＣａに一倍圧直流電圧Ｖｄｃ１、負極側コンデンサＣｂに追加電圧Ｖａｄをそれぞれ充電し、中間電圧Ｖｍを出力する。
また、本実施形態の三相昇圧整流ユニット１Ａは、第二モードにおいて、正極側スイッチング素子１１ａ及び負極側スイッチング素子１１ｂをスイッチングさせて、正極側コンデンサＣａに追加電圧Ｖａｄ、負極側コンデンサＣｂに一倍圧直流電圧Ｖｄｃ１をそれぞれ充電し、中間電圧Ｖｍを出力する。
さらに、本実施形態の三相昇圧整流ユニット１Ａは、第一モードと第二モードとを交互に切り替え、中間電圧Ｖｍを出力する。
(Action and effect of this embodiment)
In the three-phase
Further, in the three-phase
Further, the three-phase
通常、半導体素子やコンデンサの寿命は、流す電流が大きいほど短くなる。
もし、第一モードと第二モードとを切り替えないで、三相昇圧整流ユニット１Ａが第一モード及び第二モードのうち、一方のモードだけで中間電圧Ｖｍを出力し続けると、正極側の各素子に流れる電流と、負極側の各素子に流れる電流とがバランスされなくなる。その場合、三相昇圧整流ユニット１Ａのうちの各素子のうち、他極側に比べて電流が多く流れる側の各素子の寿命が短くなってしまう。
Normally, the life of a semiconductor element or a capacitor becomes shorter as the flowing current increases.
If the three-phase
これに対し、本実施形態の三相昇圧整流ユニット１Ａは、第一モードと第二モードとを交互に切り替えるだけで、中間電圧Ｖｍを出力し続けても、正極側の各素子に流れる電流と、負極側の各素子に流れる電流とがバランスされる。
したがって、簡単な制御で三相昇圧整流ユニット１Ａの長寿命化が可能である。
On the other hand, the three-phase
Therefore, it is possible to extend the life of the three-phase step-up
さらに本実施形態では、三相昇圧整流ユニット１Ａは、昇圧回路制御部１２を起動する度に第一モードと第二モードとを切り替えている。すなわち、三相昇圧整流ユニット１Ａは、昇圧回路制御部１２の起動をトリガに、第一モードと第二モードとを切り替えている。
したがって、新たに切り替えのためのトリガ信号を発生させる必要がなく、より簡単な制御で三相昇圧整流ユニット１Ａの長寿命化が可能である。
Further, in the present embodiment, the three-phase
Therefore, it is not necessary to newly generate a trigger signal for switching, and the life of the three-phase
さらに本実施形態では、切替部１２ｃが、正極側スイッチング素子１１ａへの出力と、負極側スイッチング素子１１ｂへの出力とを切り替えることによって、第一モードと第二モードとを切り替えている。このため、昇圧回路制御部１２は、第一スイッチング信号発生部１２ａから発生するスイッチング制御信号を第一スイッチング制御信号ＳＧａに固定し、第二スイッチング信号発生部１２ｂから発生するスイッチング制御信号を第二スイッチング制御信号ＳＧｂに固定することができる。このため、第一スイッチング信号発生部１２ａ及び第二スイッチング信号発生部１２ｂの制御を簡単である。
したがって、より簡単な制御で三相昇圧整流ユニット１Ａの長寿命化が可能である。
Further, in the present embodiment, the
Therefore, it is possible to extend the life of the three-phase
＜三相昇圧整流ユニットの制御方法＞
上記実施形態の三相昇圧整流ユニット１Ａの制御方法について、図７を参照して説明する。
<Control method of three-phase step-up rectification unit>
The control method of the three-phase
まず、三相昇圧整流ユニット１Ａは、昇圧回路制御部１２を起動する（ステップＳＴ１０）。このとき昇圧回路制御部１２は、内部の制御により各スイッチング制御信号の出力を待機している。
First, the three-phase
ＳＴ１０に続いて、昇圧回路制御部１２は、昇圧回路１１への出力態勢を第一モードに設定する（ステップＳＴ２０）。三相昇圧整流ユニット１Ａの場合、切替部１２ｃは、第一スイッチ１２ｃａの出力を正極側スイッチング素子１１ａ側に切り替え、第二スイッチ１２ｃｂの出力を負極側スイッチング素子１１ｂ側に切り替える。
Following ST10, the booster
ＳＴ２０に続いて、第一モードを実施する（ステップＳＴ３０）。三相昇圧整流ユニット１Ａの場合、第一モードに設定された状態で、第一スイッチング制御信号ＳＧａ及び第二スイッチング制御信号ＳＧｂを昇圧回路１１に出力する。これにより、昇圧回路制御部１２は、第一スイッチング制御信号ＳＧａを正極側スイッチング素子１１ａに送り、負極側コンデンサＣｂに追加電圧Ｖａｄを充電する。さらに、昇圧回路制御部１２は、第二スイッチング制御信号ＳＧｂを負極側スイッチング素子１１ｂに送り、正極側コンデンサＣａに一倍圧直流電圧Ｖｄｃ１を充電する。したがって、三相昇圧整流ユニット１Ａは、中間電圧Ｖｍに昇圧して出力する。
Following ST20, the first mode is carried out (step ST30). In the case of the three-phase
ＳＴ３０に続いて、昇圧回路制御部１２は、内部の制御により各スイッチング制御信号の出力を停止する（ステップＳＴ４０）。このとき、三相交流電源３からの三相の交流電圧の入力が停止され、三相昇圧整流ユニット１Ａからの出力が停止してもよい。
Following ST30, the booster
ＳＴ４０に続いて、再び三相昇圧整流ユニット１Ａは、昇圧回路制御部１２を起動する（ステップＳＴ５０）。このとき昇圧回路制御部１２は、内部の制御により各スイッチング制御信号の出力を待機している。
Following ST40, the three-phase
ＳＴ５０に続いて、昇圧回路制御部１２は、昇圧回路１１への出力態勢を第二モードに設定する（ステップＳＴ６０）。三相昇圧整流ユニット１Ａの場合、切替部１２ｃは、第一スイッチ１２ｃａの出力を負極側スイッチング素子１１ｂ側に切り替え、第二スイッチ１２ｃｂの出力を正極側スイッチング素子１１ａ側に切り替える。
Following ST50, the booster
ＳＴ６０に続いて、第二モードを実施する（ステップＳＴ７０）。三相昇圧整流ユニット１Ａの場合、第二モードに設定された状態で、第一スイッチング制御信号ＳＧａ及び第二スイッチング制御信号ＳＧｂを昇圧回路１１に出力する。これにより、昇圧回路制御部１２は、第二スイッチング制御信号ＳＧｂを正極側スイッチング素子１１ａに送り、負極側コンデンサＣｂに一倍圧直流電圧Ｖｄｃ１を充電する。さらに、昇圧回路制御部１２は、第一スイッチング制御信号ＳＧａを負極側スイッチング素子１１ｂに送り、正極側コンデンサＣａに追加電圧Ｖａｄを充電する。したがって、三相昇圧整流ユニット１Ａは、中間電圧Ｖｍに昇圧して出力する。
Following ST60, the second mode is carried out (step ST70). In the case of the three-phase
ＳＴ７０に続いて、昇圧回路制御部１２は、内部の制御により各スイッチング制御信号の出力を停止する（ステップＳＴ８０）。このとき、三相交流電源３からの三相の交流電圧の入力を停止し、三相昇圧整流ユニット１Ａからの出力が停止してもよい。
Following ST70, the booster
ＳＴ８０に続いて、ＳＴ１０に戻って、ＳＴ１０が実施され、ＳＴ１０に続くステップが繰り返される。 Following ST80, back to ST10, ST10 is performed, and the steps following ST10 are repeated.
＜変形例＞
上記実施形態では、切替部１２ｃが、正極側スイッチング素子１１ａへの出力と、負極側スイッチング素子１１ｂへの出力とを切り替えることによって、第一モードと第二モードとを切り替えている。変形例として、第一スイッチング信号発生部１２ａ及び第二スイッチング信号発生部１２ｂが、それぞれ第一スイッチング制御信号ＳＧａと第二スイッチング制御信号ＳＧｂとを切り替えて出力してもよい。
<Modification example>
In the above embodiment, the
上記実施形態では、各オン信号は、５Ｖの矩形波であるが、正極側スイッチング素子１１ａ、負極側スイッチング素子１１ｂの各素子を、オンできれば、どのような信号であってもよい。
In the above embodiment, each on signal is a 5V rectangular wave, but any signal may be used as long as each element of the positive electrode
上記実施形態では、期間Ｔ１、Ｔ３、Ｔ５の各期間において、第一スイッチング制御信号ＳＧａは、前半５０％の期間でオン信号、後半５０％の期間でオフ信号となっているが、各期間内のうち、一部の期間がオン信号、残りの期間がオフ信号であれば、オン信号の期間とオフ信号の期間との配分は、どのような配分であってもよい。
変形例として、期間Ｔ１、Ｔ３、Ｔ５の各期間において、第一スイッチング制御信号ＳＧａは、各期間内の前半５０％未満（又は前半５０％以上）の期間でオン信号、残りの期間でオフ信号となっていてもよい。
他の変形例として、期間Ｔ１、Ｔ３、Ｔ５の各期間において、第一スイッチング制御信号ＳＧａは、各期間内の中央（又は後半）の期間でオン信号、残りの期間でオフ信号となっていてもよい。
In the above embodiment, in each of the periods T1, T3, and T5, the first switching control signal SGa is an on signal in the first half 50% period and an off signal in the second half 50% period, but within each period. Of these, if a part of the period is an on signal and the remaining period is an off signal, the distribution between the on signal period and the off signal period may be any distribution.
As a modification, in each period of the periods T1, T3, and T5, the first switching control signal SGa is an on signal in the first half less than 50% (or the first half 50% or more) of each period, and an off signal in the remaining period. It may be.
As another modification, in each period of the periods T1, T3, and T5, the first switching control signal SGa is an on signal in the central (or the latter half) period of each period and an off signal in the remaining period. May be good.
本実施形態では、追加電圧Ｖａｄは、一倍圧直流電圧Ｖｄｃ１より小さいが、変形例として、追加電圧Ｖａｄは、一倍圧直流電圧Ｖｄｃ１より大きくてもよい。他の変形例として、正極側の各素子に流れる電流と、負極側の各素子に流れる電流とが異なるのであれば、追加電圧Ｖａｄは、一倍圧直流電圧Ｖｄｃ１と同じ電圧であってもよい。 In the present embodiment, the additional voltage Vad is smaller than the single voltage DC voltage Vdc1, but as a modification, the additional voltage Vad may be larger than the single voltage DC voltage Vdc1. As another modification, if the current flowing through each element on the positive electrode side and the current flowing through each element on the negative electrode side are different, the additional voltage Vad may be the same voltage as the single voltage DC voltage Vdc1. ..
上記実施形態では、昇圧回路制御部１２の起動（ＳＴ１０、ＳＴ５０）に続いて、昇圧回路制御部１２は、各モードに設定している。変形例として、昇圧回路制御部１２の停止（ＳＴ４０、ＳＴ８０）時に、昇圧回路制御部１２は、各モードに設定してもよい。
In the above embodiment, following the activation of the booster circuit control unit 12 (ST10, ST50), the booster
上記実施形態では、ＳＴ１０、ＳＴ４０、ＳＴ５０及びＳＴ８０を、三相昇圧整流ユニット１Ａが実施しているが、変形例として、いずれかのステップを操作者が実施してもよいし、三相昇圧整流ユニット１Ａ外部の装置が実施してもよい。
In the above embodiment, ST10, ST40, ST50 and ST80 are carried out by the three-phase
上記実施形態では、切替部１２ｃを昇圧回路制御部１２内に設けているが、変形例として、昇圧回路制御部１２と昇圧回路１１との間の配線に別のユニットとして、切替部が設けられてもよい。
さらにこの場合、他の装置が切替部１２ｃを制御してもよいし、操作者が切替部１２ｃを制御してもよい。すなわち、三相昇圧整流ユニット１Ａの制御方法において、ＳＴ２０及びＳＴ６０を、他の装置が実施してもよいし、操作者が実施してもよい。
In the above embodiment, the
Further, in this case, another device may control the
上記実施形態では、スイッチング素子としてＩＧＢＴを用いているが、変形例として、バイポーラトランジスタ、パワーＭＯＳＦＥＴ等を用いてもよい。さらには、ＳｉＣやＧａＮ等を用いたスイッチング素子を用いてもよい。 In the above embodiment, the IGBT is used as the switching element, but a bipolar transistor, a power MOSFET, or the like may be used as a modification. Further, a switching element using SiC, GaN or the like may be used.
上述の実施形態においては、昇圧回路制御部の各種機能を実現するためのプログラムを、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各種処理を行うものとしてもよい。ここで、コンピュータシステムのＣＰＵの各種処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって上記各種処理が行われる。また、コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。 In the above-described embodiment, a program for realizing various functions of the booster circuit control unit is recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium is read and executed by the computer system. By doing so, various processes may be performed. Here, the processes of various processes of the CPU of the computer system are stored in a computer-readable recording medium in the form of a program, and the various processes are performed by the computer reading and executing this program. The computer-readable recording medium refers to a magnetic disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a DVD-ROM, a semiconductor memory, or the like. Further, this computer program may be distributed to a computer via a communication line, and the computer receiving the distribution may execute the program.
以上、本発明に係る実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものとする。 Although the embodiment according to the present invention has been described above, this embodiment is presented as an example and is not intended to limit the scope of the invention. This embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. This embodiment and its modifications are included in the scope and gist of the invention as well as in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
１：インバータ装置
１Ａ：三相昇圧整流ユニット
３：三相交流電源
４：モータ
１０：整流回路
１０Ｒａ：正極側Ｒ相整流ダイオード
１０Ｒｂ：負極側Ｒ相整流ダイオード
１０Ｓａ：正極側Ｓ相整流ダイオード
１０Ｓｂ：負極側Ｓ相整流ダイオード
１０Ｔａ：正極側Ｔ相整流ダイオード
１０Ｔｂ：負極側Ｔ相整流ダイオード
１１：昇圧回路
１１ａ：正極側スイッチング素子
１１ｂ：負極側スイッチング素子
１２：昇圧回路制御部
１２ａ：第一スイッチング信号発生部
１２ｂ：第二スイッチング信号発生部
１２ｃ：切替部
１２ｃａ：第一スイッチ
１２ｃｂ：第二スイッチ
２０：インバータ回路
２１：インバータ回路制御部
２２：モータ電流検出部
９０：空気調和機（空調機）
Ｃａ：正極側コンデンサ
Ｃｂ：負極側コンデンサ
Ｄａ：正極側主ダイオード
Ｄｂ：負極側主ダイオード
Ｌ：リアクタ
Ｎ：接続点
Ｑａ：正極側出力端子
Ｑｂ：負極側出力端子
ＱＲ：Ｒ相入力端子
ＱＳ：Ｓ相入力端子
ＱＴ：Ｔ相入力端子
α：正極出力線
α１：第一正極出力線
α２：第二正極出力線
β：負極出力線
1:
Ca: Positive electrode side capacitor Cb: Negative electrode side capacitor Da: Positive electrode side main diode Db: Negative electrode side main diode L: Reactor N: Connection point Qa: Positive electrode side output terminal Qb: Negative electrode side output terminal QR: R phase input terminal QS: S Phase input terminal QT: T phase input terminal α: Positive electrode output line α1: First positive electrode output line α2: Second positive electrode output line β: Negative electrode output line
Claims (7)
前記正極出力線にアノードが接続された正極側主ダイオードと、前記負極出力線にカソードが接続された負極側主ダイオードと、接続点と前記正極出力線との間に接続された正極側スイッチング素子と、前記接続点と前記負極出力線との間に接続された負極側スイッチング素子と、を有し、追加電圧を前記三相の交流電圧の振幅の１倍相当の直流電圧である一倍圧直流電圧に加えた中間電圧を出力可能な昇圧回路と、
前記正極側主ダイオードのカソードと前記接続点との間に接続された正極側コンデンサと、
前記接続点と前記負極側主ダイオードのアノードとの間に接続された負極側コンデンサと、
前記追加電圧を前記負極側コンデンサに充電可能な第一スイッチング制御信号を前記正極側スイッチング素子に送り、前記一倍圧直流電圧を前記正極側コンデンサに充電可能な第二スイッチング制御信号を前記負極側スイッチング素子に送る第一モードと、前記第二スイッチング制御信号を前記正極側スイッチング素子に送り、前記第一スイッチング制御信号を前記負極側スイッチング素子に送る第二モードと、を交互に切り替える昇圧回路制御部と、
を備える三相昇圧整流ユニット。 A rectifier circuit that rectifies the three-phase AC voltage supplied from the three-phase AC power supply and outputs the rectified voltage between the positive and negative output lines.
A positive voltage side main diode having an anode connected to the positive voltage output line, a negative voltage side main diode having a cathode connected to the negative voltage output line, and a positive voltage side switching element connected between a connection point and the positive voltage output line. And a negative voltage side switching element connected between the connection point and the negative electrode output line, and the additional voltage is a single voltage which is a DC voltage equivalent to one times the amplitude of the three-phase AC voltage. A booster circuit that can output an intermediate voltage applied to a DC voltage,
A positive electrode side capacitor connected between the cathode of the positive electrode side main diode and the connection point,
A negative electrode side capacitor connected between the connection point and the anode of the negative electrode side main diode,
The first switching control signal that can charge the negative side capacitor with the additional voltage is sent to the positive side switching element, and the second switching control signal that can charge the positive voltage DC voltage to the positive side capacitor is sent to the negative side. Booster circuit control that alternately switches between the first mode sent to the switching element and the second mode in which the second switching control signal is sent to the positive side switching element and the first switching control signal is sent to the negative side switching element. Department and
A three-phase boost rectification unit equipped with.
前記三相昇圧整流ユニットから出力される直流電圧を、負荷を所望に駆動させるための負荷駆動用交流電圧に変換するインバータ回路と、
を備えるインバータ装置。 The three-phase boost rectification unit according to any one of claims 1 to 3.
An inverter circuit that converts the DC voltage output from the three-phase boost rectifier unit into a load-driving AC voltage for driving the load as desired.
Inverter device equipped with.
前記負荷として、前記インバータ回路から出力される負荷駆動用交流電圧に基づいて回転駆動するモータと、
を備える空気調和機。 The inverter device according to claim 4 and
As the load, a motor that is rotationally driven based on the load drive AC voltage output from the inverter circuit, and
Air conditioner equipped with.
前記追加電圧を前記負極側コンデンサに充電可能な第一スイッチング制御信号を前記正極側スイッチング素子に送り、前記一倍圧直流電圧を前記正極側コンデンサに充電可能な第二スイッチング制御信号を前記負極側スイッチング素子に送る第一モードを実施するステップと、
前記第二スイッチング制御信号を前記正極側スイッチング素子に送り、前記第一スイッチング制御信号を前記負極側スイッチング素子に送る第二モードを実施するステップと、
を交互に実施する三相昇圧整流ユニットの制御方法。 A rectifier circuit that rectifies the three-phase AC voltage supplied from the three-phase AC power supply and outputs the rectified voltage between the positive and negative output lines, and the positive side where the anode is connected to the positive output line. The main diode, the negative voltage side main diode in which the cathode is connected to the negative voltage output line, the positive voltage side switching element connected between the connection point and the positive voltage output line, and the connection point and the negative voltage output line. It has a negative voltage side switching element connected between them, and boosts the voltage by adding an additional voltage to the single voltage DC voltage, which is a DC voltage equivalent to 1 times the amplitude of the three-phase AC voltage. The circuit, a positive voltage side capacitor connected between the cathode of the positive voltage side main diode and the connection point, and a negative voltage side capacitor connected between the connection point and the anode of the negative voltage side main diode. It is a control method of the three-phase boost rectification unit provided.
A first switching control signal capable of charging the negative electrode side capacitor with the additional voltage is sent to the positive electrode side switching element, and a second switching control signal capable of charging the positive voltage DC voltage to the positive electrode side capacitor is sent to the negative electrode side. The step of implementing the first mode to send to the switching element,
A step of performing a second mode in which the second switching control signal is sent to the positive electrode side switching element and the first switching control signal is sent to the negative electrode side switching element.
A control method for a three-phase boost rectification unit that alternately performs.
前記追加電圧を前記負極側コンデンサに充電可能な第一スイッチング制御信号を前記正極側スイッチング素子に送り、前記一倍圧直流電圧を前記正極側コンデンサに充電可能な第二スイッチング制御信号を前記負極側スイッチング素子に送る第一モードと、前記第二スイッチング制御信号を前記正極側スイッチング素子に送り、前記第一スイッチング制御信号を前記負極側スイッチング素子に送る第二モードと、を交互に切り替える昇圧回路制御部として機能させるプログラム。 A rectifier circuit that rectifies the three-phase AC voltage supplied from the three-phase AC power supply and outputs the rectified voltage between the positive and negative output lines, and the positive side where the anode is connected to the positive output line. The main diode, the negative voltage side main diode in which the cathode is connected to the negative voltage output line, the positive voltage side switching element connected between the connection point and the positive voltage output line, and the connection point and the negative voltage output line. It has a negative voltage side switching element connected between them, and boosts the voltage by adding an additional voltage to the single voltage DC voltage, which is a DC voltage equivalent to 1 times the amplitude of the three-phase AC voltage. The circuit, a positive voltage side capacitor connected between the cathode of the positive voltage side main diode and the connection point, and a negative voltage side capacitor connected between the connection point and the anode of the negative voltage side main diode. A computer with a three-phase boost rectification unit
The first switching control signal that can charge the negative side capacitor with the additional voltage is sent to the positive side switching element, and the second switching control signal that can charge the positive voltage DC voltage to the positive side capacitor is sent to the negative side. Booster circuit control that alternately switches between the first mode sent to the switching element and the second mode in which the second switching control signal is sent to the positive side switching element and the first switching control signal is sent to the negative side switching element. A program that functions as a department.
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