專利名稱：逆變器裝置以及具備逆變器裝置的空氣調(diào)節(jié)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種逆變器裝置以及具備逆變器裝置的空氣調(diào)節(jié)器。
背景技術(shù)：
以往,作為構(gòu)成逆變器裝置的開關(guān)電路(switching circuit),公開了如下技術(shù):通過構(gòu)成將Si晶體管與由SiC或者GaN類半導(dǎo)體構(gòu)成的非Si晶體管進(jìn)行并聯(lián)連接而成的并聯(lián)電路，從而實(shí)現(xiàn)開關(guān)電路整體的通電損耗的降低，并且通過使Si晶體管的柵極電壓與非Si晶體管的柵極電壓同時(shí)上升,從而實(shí)現(xiàn)開關(guān)損耗(switching loss)的降低(例如,專利文獻(xiàn)I)。另外，公開了如下技術(shù):將由導(dǎo)通損耗小的電流驅(qū)動(dòng)型半導(dǎo)體開關(guān)元件構(gòu)成的主晶體管和由開關(guān)速度比電流驅(qū)動(dòng)型半導(dǎo)體開關(guān)元件快的電壓驅(qū)動(dòng)型半導(dǎo)體元件構(gòu)成的輔助晶體管并聯(lián)地進(jìn)行連接而構(gòu)成主開關(guān)，通過使輔助晶體管比主晶體管更早地導(dǎo)通、更晚地截止，從而降低導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗(例如，專利文獻(xiàn)2)。專利文獻(xiàn)1:國際公開第2000-072433號(hào)專利文獻(xiàn)2:國際公開第2001-020757號(hào)

發(fā)明內(nèi)容
然而，在專利文獻(xiàn)I記載的技術(shù)中，在導(dǎo)通時(shí)通過由開關(guān)速度快的SiC、GaN類半導(dǎo)體元件構(gòu)成的非Si晶體管而使開關(guān)電路接通，因此需要使用電流容量大的非Si晶體管，存在比Si類半導(dǎo)體元件更昂貴的非Si晶體管的價(jià)格變得更高這樣的問題。另外，在專利文獻(xiàn)2記載的技術(shù)中，分別獨(dú)立地提供用于驅(qū)動(dòng)主晶體管以及輔助晶體管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，因此在構(gòu)成逆變器裝置時(shí)，需要通常的倍數(shù)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，無法使用一般的通用器件來構(gòu)成驅(qū)動(dòng)控制電路，存在驅(qū)動(dòng)控制電路的價(jià)格變高這樣的問題。本發(fā)明是鑒于上述而作出的，其目的在于提供一種能夠享有損耗降低效果、且實(shí)現(xiàn)更進(jìn)一步的成本降低的逆變器裝置以及具備逆變器裝置的空氣調(diào)節(jié)器。為了解決上述的課題而達(dá)成目的，本發(fā)明的逆變器裝置具備:整流電路，將從交流電源輸出的交流電壓整流為直流電壓；平滑電容器，使通過所述整流電路進(jìn)行了整流的直流電壓平滑；變換電路，將通過所述平滑電容器進(jìn)行了平滑的直流電壓變換為所期望的交流電壓；以及控制部，控制所述變換電路，該逆變器裝置的特征在于，所述變換電路由多個(gè)開關(guān)電路構(gòu)成，該多個(gè)開關(guān)電路具備:第I開關(guān)元件；以及第2開關(guān)元件，與所述第I開關(guān)元件并聯(lián)連接，并與所述第I開關(guān)元件相比導(dǎo)通損耗小且開關(guān)速度快，所述控制部具備:驅(qū)動(dòng)部，生成用于對(duì)各所述開關(guān)電路分別進(jìn)行通斷驅(qū)動(dòng)的多個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)；以及柵極電路，針對(duì)各所述開關(guān)電路的每一個(gè)，根據(jù)各所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使所述第2開關(guān)元件晚于所述第I開關(guān)元件進(jìn)行接通動(dòng)作，使所述第I開關(guān)元件晚于所述第2開關(guān)元件進(jìn)行斷開動(dòng)作。根據(jù)本發(fā)明，起到能夠享有損耗降低效果、且實(shí)現(xiàn)更進(jìn)一步的成本降低這樣的效果O


圖1是表示與實(shí)施方式I有關(guān)的逆變器裝置的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的圖。圖2是表示與實(shí)施方式I有關(guān)的逆變器裝置中的柵極電路的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的圖。圖3是表示與實(shí)施方式2有關(guān)的逆變器裝置中的柵極電路的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的圖。圖4是與實(shí)施方式3有關(guān)的空氣調(diào)節(jié)器的室外單元的結(jié)構(gòu)概要圖。
具體實(shí)施例方式下面參照附圖來說明與本發(fā)明的實(shí)施方式有關(guān)的逆變器裝置以及具備逆變器裝置的空氣調(diào)節(jié)器。此外，本發(fā)明不被下面所示的實(shí)施方式所限定。實(shí)施方式1.
圖1是表示與實(shí)施方式I有關(guān)的逆變器裝置的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的圖。如圖1所示，與實(shí)施方式I有關(guān)的逆變器裝置100具備:電抗器2，用于改善功率因數(shù)；二極管橋(整流電路)3，對(duì)從交流電源I經(jīng)由電抗器2輸出的交流電壓進(jìn)行整流；平滑電容器6，使通過二極管橋3進(jìn)行了整流的直流電壓平滑；變換電路4，將通過平滑電容器6進(jìn)行了平滑的直流電壓變換為所期望的交流電壓；電流檢測(cè)部13，通過檢測(cè)流過電阻11的電流來檢測(cè)流過變換電路4的電路電流；電壓檢測(cè)部14，通過檢測(cè)平滑電容器6的兩端電壓來檢測(cè)施加于變換電路4的直流電壓；以及控制部200，控制變換電路4。二極管橋3由二極管3a、3b、3c、3d構(gòu)成。此外，在圖1所示的例子中示出了如下例子:在平滑電容器6中構(gòu)成為平滑電容器6a、6b被串聯(lián)連接，能夠根據(jù)連接在交流電源I的一端與平滑電容器6a、6b的中位點(diǎn)之間的開關(guān)7的開閉狀態(tài)來切換全波整流和半波整流。另外，在圖1所示的例子中，交流電源I設(shè)為單相交流電源，但是不限于此，交流電源I也可以是三相交流電源。在這種情況下，二極管橋3也只要設(shè)為對(duì)三相交流電壓進(jìn)行整流的結(jié)構(gòu)即可。

另外，在圖1所示的例子中示出了作為變換電路4的負(fù)載而驅(qū)動(dòng)三相馬達(dá)12的例子。在這種情況下，針對(duì)各相的每一個(gè)在平滑電容器6的正極側(cè)與負(fù)極側(cè)之間經(jīng)由電阻11串聯(lián)地連接兩個(gè)開關(guān)電路5而構(gòu)成變換電路4。此外，變換電路4的結(jié)構(gòu)不限于此，還能夠構(gòu)成為驅(qū)動(dòng)單相馬達(dá)。變換電路4由第I開關(guān)元件8、第2開關(guān)元件9以及續(xù)流二極管10并聯(lián)連接而成的多個(gè)開關(guān)電路5構(gòu)成。在本實(shí)施方式中，例如使用由Si (娃)類半導(dǎo)體構(gòu)成的IGBT、MOSFET等的電壓驅(qū)動(dòng)型半導(dǎo)體元件作為第I開關(guān)元件8，例如使用由SiC (碳化硅)、GaN (氮化鎵)類材料、或者金剛石等的寬能帶隙(下面稱為“WBG”)半導(dǎo)體構(gòu)成的IGBT、M0SFET等的電壓驅(qū)動(dòng)型半導(dǎo)體元件作為第2開關(guān)元件9。由WBG半導(dǎo)體構(gòu)成的第2開關(guān)元件9具有與由Si類半導(dǎo)體構(gòu)成的第I開關(guān)元件8相比接通電阻小、且開關(guān)速度快的特性?？刂撇?00具備PWM信號(hào)生成部15、驅(qū)動(dòng)部16以及柵極電路17。PWM信號(hào)生成部15進(jìn)行使用了 PWM (Pulse WidthModulation:脈寬調(diào)制)的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制。在本實(shí)施方式中，根據(jù)由電流檢測(cè)部13檢測(cè)出的流過變換電路4的電路電流和由電壓檢測(cè)部14檢測(cè)出的施加于變換電路4的直流電壓，而生成成為對(duì)各開關(guān)電路5進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的各驅(qū)動(dòng)信號(hào)的基礎(chǔ)的各PWM信號(hào)。驅(qū)動(dòng)部16根據(jù)各PWM信號(hào)來生成對(duì)各開關(guān)電路5進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的各驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并輸出給柵極電路17。此外，PWM信號(hào)生成部15以及驅(qū)動(dòng)部16既可以是各不相同的器件，也可以由一個(gè)器件構(gòu)成。柵極電路17根據(jù)各驅(qū)動(dòng)信號(hào)來進(jìn)行各開關(guān)電路5內(nèi)的第I開關(guān)元件8以及第2開關(guān)元件9的通斷動(dòng)作。圖2是表示與實(shí)施方式I有關(guān)的逆變器裝置中的柵極電路的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的圖。如圖2所示，柵極電路17針對(duì)各開關(guān)電路5分別具備:在電流從驅(qū)動(dòng)部16向第I開關(guān)元件8的柵極端子(控制端子)流動(dòng)的方向上串聯(lián)連接的第I 二極管61以及第I電阻51、在電流從第I開關(guān)元件8的柵極端子向驅(qū)動(dòng)部16流動(dòng)的方向上串聯(lián)連接的第2 二極管62以及第2電阻52、在電流從驅(qū)動(dòng)部16向第2開關(guān)元件9的柵極端子流動(dòng)的方向上串聯(lián)連接的第3 二極管63以及第3電阻53、和在電流從第2開關(guān)元件9的柵極端子向驅(qū)動(dòng)部16流動(dòng)的方向上串聯(lián)連接的第4 二極管64以及第4電阻54。在本實(shí)施方式中，第I電阻51的電阻值設(shè)為比第3電阻53的電阻值小的值，第2電阻52的電阻值設(shè)為比第4電阻54的電阻值大的值。接著，說明與實(shí)施方式I有關(guān)的逆變器裝置100中的各開關(guān)電路5的動(dòng)作。在本實(shí)施方式中，在柵極電路17中對(duì)將第I開關(guān)元件8以及第2開關(guān)元件9并聯(lián)地連接而成的各開關(guān)電路5輸入一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)。即，不需要對(duì)各開關(guān)電路5的第I開關(guān)元件8以及第2開關(guān)元件9的每一個(gè)獨(dú)立地提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)，因此能夠使用廉價(jià)的通用器件來構(gòu)成PWM信號(hào)生成部15、驅(qū)動(dòng)部16。第I開關(guān)元件8以及第2開關(guān)元件9在柵極端子與集電極端子(輸入端子:在MOSFET的情況下是漏極端子)之間具有寄生電容，因此當(dāng)輸入到柵極電路17的驅(qū)動(dòng)信號(hào)上升時(shí)，構(gòu)成第I電阻51與第I開關(guān)元件8的柵極-集電極間寄生電容的時(shí)間常數(shù)電路、以及第3電阻53與第2開關(guān)元件9的柵極-集電極間寄生電容的時(shí)間常數(shù)電路。在本實(shí)施方式中，將第I電阻51的電阻值設(shè)為比第3電阻53的電阻值小的值，因此，此時(shí)第I開關(guān)元件8先進(jìn)行接通動(dòng)作，第2開關(guān)元件9后進(jìn)行接通動(dòng)作。另一方面，當(dāng)輸入到柵極電路17的驅(qū)動(dòng)信號(hào)下降時(shí)，構(gòu)成第2電阻52與第I開關(guān)元件8的柵極-集電極間寄生電容的時(shí)間常數(shù)電路、以及第4電阻54與第2開關(guān)元件9的柵極-集電極間寄生電容的時(shí)間常數(shù)電路。在本實(shí)施方式中，將第2電阻52的電阻值設(shè)為比第4電阻54的電阻值大的值，因此，此時(shí)第I開關(guān)元件8比第2開關(guān)元件9更晚地進(jìn)行斷開動(dòng)作。S卩，開關(guān)電路5通過第I開關(guān)元件8進(jìn)行通斷動(dòng)作，第2開關(guān)元件9在第I開關(guān)元件8斷開的狀態(tài)下進(jìn)行通斷動(dòng)作。因此，第2開關(guān)元件9的開關(guān)損耗變得極小。因而，在利用更昂貴的WBG半導(dǎo)體構(gòu)成了第2開關(guān)元件9的情況下，也能夠使用電流容量小的器件，所以與只使用由WBG半導(dǎo)體構(gòu)成的開關(guān)元件來構(gòu)成了變換電路的情況相比，能夠降低成本。另外，開關(guān)電路5通過由Si類半導(dǎo)體構(gòu)成的第I開關(guān)元件8進(jìn)行通斷動(dòng)作，因此與只使用由WBG半導(dǎo)體構(gòu)成的開關(guān)元件來構(gòu)成了變換電路的情況相比開關(guān)損耗變大，與只使用由Si類半導(dǎo)體構(gòu)成的開關(guān)元件來構(gòu)成了變換電路的情況相比開關(guān)損耗相等，但是在由WBG半導(dǎo)體構(gòu)成的第2開關(guān)元件9接通的期間，流過開關(guān)電路5的電流的一大半流過第2開關(guān)元件9，因此與只使用由Si類半導(dǎo)體構(gòu)成的開關(guān)元件來構(gòu)成了變換電路的情況相比，能夠減小導(dǎo)通損耗。
如以上所說明那樣，根據(jù)實(shí)施方式I的逆變器裝置，將第I開關(guān)元件、以及與第I開關(guān)元件相比接通電阻小且開關(guān)速度快的第2開關(guān)元件并聯(lián)地連接而構(gòu)成開關(guān)電路，使第2開關(guān)元件晚于第I開關(guān)元件而進(jìn)行接通動(dòng)作，并使第I開關(guān)元件晚于第2開關(guān)元件而進(jìn)行斷開動(dòng)作，因此第2開關(guān)元件在第I開關(guān)元件斷開的狀態(tài)下進(jìn)行通斷動(dòng)作，所以第2開關(guān)元件的開關(guān)損耗變得極小。因而，在利用更昂貴的WBG半導(dǎo)體構(gòu)成了第2開關(guān)元件的情況下，也能夠使用電流容量小的器件，所以與只使用由WBG半導(dǎo)體構(gòu)成的開關(guān)元件來構(gòu)成了變換電路的情況相比，能夠降低成本。另外，一般如果使用開關(guān)速度快的開關(guān)元件，則在其接通以及斷開時(shí)所產(chǎn)生的開關(guān)噪聲變大，但是在本實(shí)施方式中，利用開關(guān)速度比由WBG半導(dǎo)體構(gòu)成的第2開關(guān)元件慢的由Si類半導(dǎo)體構(gòu)成的第I開關(guān)元件，來實(shí)施開關(guān)電路的接通以及斷開，因此與只使用由WBG半導(dǎo)體構(gòu)成的開關(guān)元件來構(gòu)成了變換電路的情況相比，能夠抑制開關(guān)噪聲。另外，通過一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)來驅(qū)動(dòng)將第I開關(guān)元件以及第2開關(guān)元件并聯(lián)連接而成的各開關(guān)電路，因此不需要對(duì)各開關(guān)電路的第I開關(guān)元件以及第2開關(guān)元件的每一個(gè)獨(dú)立地提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所以能夠使用廉價(jià)的通用器件來構(gòu)成PWM信號(hào)生成部、驅(qū)動(dòng)部。另外，利用由Si類半導(dǎo)體構(gòu)成的第I開關(guān)元件來進(jìn)行通斷動(dòng)作，因此與只使用由WBG半導(dǎo)體構(gòu)成的開關(guān)元件來構(gòu)成了變換電路的情況相比開關(guān)損耗變大，與只使用由Si類半導(dǎo)體構(gòu)成的開關(guān)元件來構(gòu)成了變換電路的情況相比開關(guān)損耗相等，但是在由WBG半導(dǎo)體構(gòu)成的第2開關(guān)元件接通的期間，流過開關(guān)電路的電流的一大半流過第2開關(guān)元件，因此與只使用由Si類半導(dǎo)體構(gòu)成的開關(guān)元件來構(gòu)成了變換電路的情況相比，能夠減小導(dǎo)通損耗。實(shí)施方式2.
在本實(shí)施方式中，說明在低負(fù)載狀態(tài)下僅使由WBG半導(dǎo)體構(gòu)成的第2開關(guān)元件進(jìn)行通斷動(dòng)作的例子。這里，低負(fù)載狀態(tài)指例如如下狀態(tài):以不會(huì)使作為變換電路的負(fù)載而連接了的壓縮機(jī)馬達(dá)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的方式對(duì)馬達(dá)繞組進(jìn)行約束通電來加熱，由此在對(duì)于停止中的壓縮機(jī)馬達(dá)內(nèi)的制冷劑休眠(冷媒寢込々(dormant refrigerant))進(jìn)行防止的情況等，以與壓縮機(jī)馬達(dá)的通常運(yùn)行時(shí)不同的低負(fù)載進(jìn)行動(dòng)作。圖3是表示與實(shí)施方式2有關(guān)的逆變器裝置中的柵極電路的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的圖。此外，與實(shí)施方式2有關(guān)的逆變器裝置100的整體結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式I的逆變器裝置相同，因此對(duì)于與實(shí)施方式I相同或者相等的結(jié)構(gòu)部附加相同的標(biāo)記，省略其詳細(xì)的說明。如圖3所示，與實(shí)施方式2有關(guān)的逆變器裝置100的控制部200a代替在實(shí)施方式I中說明的柵極電路17而具備柵極電路17a，該柵極電路17a還具備使第I開關(guān)元件8的柵極端子和發(fā)射極端子(輸出端子:在MOSFET的情況下是源極端子)短路的晶體管18。接著，說明在實(shí)施方式2的逆變器裝置100中連接于變換電路4的負(fù)載是與通常時(shí)不同的低負(fù)載狀態(tài)的情況下的動(dòng)作。這里，作為連接于變換電路4的負(fù)載是與通常時(shí)不同的低負(fù)載狀態(tài)的情況的一個(gè)例子，說明實(shí)施壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)用的三相馬達(dá)12的約束通電的例子。當(dāng)輸入了來自外部的約束通電運(yùn)行指令時(shí)，控制部200a將柵極電路17a內(nèi)的晶體管18控制為導(dǎo)通，使第I開關(guān)元件8的柵極端子和發(fā)射極端子短路。由此，停止第I開關(guān)元件8的通斷動(dòng)作，只使第2開關(guān)元件9進(jìn)行通斷動(dòng)作。
在實(shí)施三相馬達(dá)12的約束通電的情況等、連接于變換電路4的負(fù)載是與通常時(shí)不同的低負(fù)載狀態(tài)的情況下，流過各開關(guān)電路5的電流比通常時(shí)小，因此通過僅使導(dǎo)通電阻小且開關(guān)速度快的第2開關(guān)元件9進(jìn)行通斷動(dòng)作，能夠進(jìn)一步減小開關(guān)電路5的開關(guān)損耗以及導(dǎo)通損耗。另外，由于開關(guān)損耗變小，因此能夠?qū)WM控制中的載波頻率設(shè)定得比通常時(shí)高。因而，停止第I開關(guān)元件8的通斷動(dòng)作，并且將PWM信號(hào)的載波頻率設(shè)定得比通常運(yùn)行時(shí)高(例如，20kHz以上)，從而能夠?qū)⒓s束通電中從馬達(dá)產(chǎn)生的噪音設(shè)為可聽?zhēng)捦狻Ａ硗?，通過將載波頻率設(shè)定得高，能夠增強(qiáng)馬達(dá)繞組中產(chǎn)生的磁通，因此不僅能夠加熱馬達(dá)繞組，而且還能夠通過馬達(dá)繞組中產(chǎn)生的磁通來加熱馬達(dá)的芯(core)。如以上所說明那樣，根據(jù)實(shí)施方式2的逆變器裝置，在連接于變換電路的負(fù)載是與通常時(shí)不同的低負(fù)載狀態(tài)的情況下，停止第I開關(guān)元件的通斷動(dòng)作，僅使與第I開關(guān)元件相比接通電阻小且開關(guān)速度快的第2開關(guān)元件進(jìn)行通斷動(dòng)作，因此能夠進(jìn)一步減小低負(fù)載狀態(tài)下的開關(guān)電路的開關(guān)損耗以及導(dǎo)通損耗。另外，由于開關(guān)電路的開關(guān)損耗變小，由此能夠?qū)WM控制中的載波頻率設(shè)定得比通常時(shí)高。例如，在使用于壓縮機(jī)馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作的情況下，在實(shí)施壓縮機(jī)馬達(dá)的約束通電時(shí)，通過將PWM信號(hào)的載波頻率設(shè)定得比通常運(yùn)行時(shí)高(例如，20kHz以上)，從而能夠?qū)⒓s束通電中從馬達(dá)產(chǎn)生的噪音設(shè)為可聽?zhēng)捦?。另外，通過將載波頻率設(shè)定得高，能夠增強(qiáng)馬達(dá)繞組中產(chǎn)生的磁通，因此不僅能夠加熱馬達(dá)繞組，而且還能夠通過馬達(dá)繞組中產(chǎn)生的磁通來加熱馬達(dá)的芯。實(shí)施方式3.
在本實(shí)施方式中，說明將在實(shí)施方式I以及2中說明的逆變器裝置應(yīng)用于空氣調(diào)節(jié)器的例子。圖4是與實(shí)施 方式3有關(guān)的空氣調(diào)節(jié)器的室外單元的結(jié)構(gòu)概要圖。如圖4所示，與實(shí)施方式3有關(guān)的空氣調(diào)節(jié)器的室外單元30具備:風(fēng)扇31，用于促進(jìn)室外熱交換器(未圖示)與戶外空氣的熱交換；壓縮機(jī)32，使壓縮了的制冷劑在空氣調(diào)節(jié)器內(nèi)的制冷劑回路(未圖示)中循環(huán)；以及實(shí)施方式I或者2的逆變器裝置100。在圖4所示的例子中，逆變器裝置100設(shè)置于室外單元30內(nèi)的上部，對(duì)壓縮機(jī)32內(nèi)所具備的壓縮機(jī)馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作進(jìn)行控制。此外，逆變器裝置100不限于使用于壓縮機(jī)32內(nèi)所具備的壓縮機(jī)馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作的控制，例如也可以控制對(duì)風(fēng)扇31、室內(nèi)單元(未圖示)中的送風(fēng)用風(fēng)扇(未圖示)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作。如以上所說明那樣，根據(jù)實(shí)施方式3的空氣調(diào)節(jié)器，通過應(yīng)用實(shí)施方式I中說明的逆變器裝置，將第I開關(guān)元件、以及與第I開關(guān)元件相比接通電阻小且開關(guān)速度快的第2開關(guān)元件并聯(lián)地連接來構(gòu)成開關(guān)電路，使第2開關(guān)元件晚于第I開關(guān)元件進(jìn)行接通動(dòng)作，使第I開關(guān)元件晚于第2開關(guān)元件進(jìn)行斷開動(dòng)作，因此在利用更昂貴的WBG半導(dǎo)體構(gòu)成了第2開關(guān)元件的情況下，也能夠使用電流容量小的器件，與使用了僅利用由WBG半導(dǎo)體構(gòu)成的開關(guān)元件的逆變器裝置的情況相比，能夠降低成本。另外，利用一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)來驅(qū)動(dòng)將第I開關(guān)元件以及第2開關(guān)元件并聯(lián)地連接而成的各開關(guān)電路，因此能夠使用廉價(jià)的通用器件來構(gòu)成控制部或者驅(qū)動(dòng)部，與使用了將兩個(gè)開關(guān)元件并聯(lián)地連接而成的同樣的結(jié)構(gòu)的逆變器裝置的情況相比，能夠降低成本。另外，通過由Si類半導(dǎo)體構(gòu)成的第I開關(guān)元件來進(jìn)行通斷動(dòng)作，因此與使用了僅利用由Si類半導(dǎo)體構(gòu)成的開關(guān)元件來構(gòu)成變換電路的逆變器裝置的情況相比開關(guān)損耗相等，但是在由WBG半導(dǎo)體構(gòu)成的第2開關(guān)元件接通的期間，流過開關(guān)電路的電流的一大半流過第2開關(guān)元件，因此與使用了僅利用由Si類半導(dǎo)體構(gòu)成的開關(guān)元件來構(gòu)成變換電路的逆變器裝置的情況相比，能夠減小導(dǎo)通損耗。另外，通過應(yīng)用實(shí)施方式2中說明的逆變器裝置，在連接于變換電路的負(fù)載是與通常時(shí)不同的低負(fù)載狀態(tài)的情況下，停止第I開關(guān)元件的通斷動(dòng)作，僅使與第I開關(guān)元件相比導(dǎo)通電阻小且開關(guān)速度快的第2開關(guān)元件進(jìn)行通斷動(dòng)作，因此與使用了將兩個(gè)開關(guān)元件并聯(lián)地連接而成的同樣的結(jié)構(gòu)的逆變器裝置的情況相比，能夠進(jìn)一步減小低負(fù)載狀態(tài)下的損耗。另外，例如在壓縮機(jī)馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作中應(yīng)用了實(shí)施方式2中說明的逆變器裝置的情況下，能夠?qū)WM控制中的載波頻率設(shè)定得比通常時(shí)高，因此在實(shí)施壓縮機(jī)馬達(dá)的約束通電時(shí)，通過將PWM信號(hào)的載波頻率設(shè)定得比通常運(yùn)行時(shí)高(例如，20kHz以上)，從而能夠?qū)⒓s束通電中從馬達(dá)產(chǎn)生的噪音設(shè)為可聽?zhēng)捦狻Ａ硗?，通過將載波頻率設(shè)定得高，能夠增強(qiáng)馬達(dá)繞組中產(chǎn)生的磁通，因此不僅能夠加熱馬達(dá)繞組，而且還能夠通過馬達(dá)繞組中產(chǎn)生的磁通來加熱馬達(dá)的芯，能夠有效地防止停止中的壓縮機(jī)馬達(dá)內(nèi)的制冷劑休眠。此外，使用上述的實(shí)施方式中說明的由WBG半導(dǎo)體構(gòu)成的開關(guān)元件得到的效果不限于各實(shí)施方式中記載的效果。例如，由WBG半導(dǎo)體構(gòu)成的開關(guān)元件的耐電壓性高且容許電流密度也高，因此能夠?qū)崿F(xiàn)開關(guān)元件的小型化，通過使用這些小型化了的開關(guān)元件，能夠?qū)崿F(xiàn)安裝了這些元件的逆變器電路的小型化。另外，由WBG半導(dǎo)體構(gòu)成的開關(guān)元件的耐熱性也高，因此能夠?qū)崿F(xiàn)散熱器的散熱風(fēng)扇的小型化，所以能夠?qū)崿F(xiàn)逆變器電路的進(jìn)一步的小型化。
權(quán)利要求
1.一種逆變器裝置，具備:整流電路，將從交流電源輸出的交流電壓整流為直流電壓；平滑電容器，使通過所述整流電路進(jìn)行了整流的直流電壓平滑；變換電路，將通過所述平滑電容器進(jìn)行了平滑的直流電壓變換為所期望的交流電壓；以及控制部，控制所述變換電路，該逆變器裝置的特征在于， 所述變換電路由多個(gè)開關(guān)電路構(gòu)成，該多個(gè)開關(guān)電路具備: 第I開關(guān)元件；以及 第2開關(guān)元件，與所述第I開關(guān)元件并聯(lián)連接，并與所述第I開關(guān)元件相比導(dǎo)通損耗小且開關(guān)速度快， 所述控制部具備: 驅(qū)動(dòng)部，生成用于對(duì)各所述開關(guān)電路分別進(jìn)行通斷驅(qū)動(dòng)的多個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)；以及柵極電路，針對(duì)各所述開關(guān)電路的每一個(gè)，根據(jù)各所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使所述第2開關(guān)元件晚于所述第I開關(guān)元件進(jìn)行接通動(dòng)作，使所述第I開關(guān)元件晚于所述第2開關(guān)元件進(jìn)行斷開動(dòng)作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的逆變器裝置，其特征在于， 所述柵極電路針對(duì)各所述開關(guān)電路分別具備: 在電流從所述驅(qū)動(dòng)部向所述第I開關(guān)元件的控制端子流動(dòng)的方向上串聯(lián)連接的第I二極管以及第I電阻； 在電流從所述第I開關(guān)元件的控制端子向所述驅(qū)動(dòng)部流動(dòng)的方向上串聯(lián)連接的第2二極管以及第2電阻； 在電流從所述驅(qū)動(dòng)部向所述第2開關(guān)元件的控制端子流動(dòng)的方向上串聯(lián)連接的第3 二極管以及第3電阻；以及 在電流從所述第2開關(guān)元件的控制端子向所述驅(qū)動(dòng)部流動(dòng)的方向上串聯(lián)連接的第4二極管以及第4電阻， 其中，所述第I電阻的電阻值比所述第3電阻的電阻值小，所述第2電阻的電阻值比所述第4電阻的電阻值大。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的逆變器裝置，其特征在于， 在所述變換電路的負(fù)載是與通常時(shí)不同的低負(fù)載狀態(tài)的情況下，所述控制部使所述第I開關(guān)元件的通斷動(dòng)作停止。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的逆變器裝置，其特征在于， 所述柵極電路針對(duì)各所述開關(guān)電路的每一個(gè)，還具備使所述第I開關(guān)元件的控制端子與輸出端子短路的多個(gè)晶體管， 在所述變換電路的負(fù)載是與通常時(shí)不同的低負(fù)載狀態(tài)的情況下，所述控制部將所述晶體管控制為導(dǎo)通。
5.根據(jù)權(quán)利要求廣4中的任一項(xiàng)所述的逆變器裝置，其特征在于， 所述第2開關(guān)元件由寬能帶隙半導(dǎo)體形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的逆變器裝置，其特征在于， 所述寬能帶隙半導(dǎo)體是碳化硅、氮化鎵類材料或者金剛石。
7.一種空氣調(diào)節(jié)器，其特征在于，具備: 權(quán)利要求廣4以及6中的任一項(xiàng)所述的一個(gè)或者多個(gè)逆變器裝置；室內(nèi)單元，具有將冷卻或者加熱的空氣送到室內(nèi)的送風(fēng)用風(fēng)扇；以及室外單元，具有對(duì)制冷劑進(jìn)行壓縮的壓縮機(jī)、實(shí)施所述制冷劑與戶外空氣的熱交換的熱交換器以及向該熱交換器送入戶外空氣的風(fēng)扇， 其中，對(duì)所述送風(fēng)用風(fēng)扇、所述壓縮機(jī)或者所述風(fēng)扇進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的馬達(dá)中的一個(gè)或者多個(gè)通過與各自對(duì)應(yīng)的所述逆變器裝置而被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種逆變器裝置以及具備逆變器裝置的空氣調(diào)節(jié)器。逆變器裝置具備多個(gè)開關(guān)電路(5)，并聯(lián)連接了由Si類半導(dǎo)體構(gòu)成的第1開關(guān)元件(8)以及與第1開關(guān)元件(8)相比接通電阻小且開關(guān)速度快的由WGB半導(dǎo)體構(gòu)成的第2開關(guān)元件(9)；變換電路(4)，將直流電壓變換為所期望的交流電壓；驅(qū)動(dòng)部(16)，生成用于對(duì)各開關(guān)電路(5)分別進(jìn)行通斷驅(qū)動(dòng)的多個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)；以及柵極電路(17)，針對(duì)各開關(guān)電路(5)的每個(gè)，根據(jù)各驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使第2開關(guān)元件(9)晚于第1開關(guān)元件(8)進(jìn)行接通動(dòng)作，使第1開關(guān)元件(8)晚于第2開關(guān)元件(9)進(jìn)行斷開動(dòng)作。
文檔編號(hào)H02M5/458GK103138596SQ201210475309
公開日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2012年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月25日
發(fā)明者伊藤典和 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社