升壓電路、馬達(dá)驅(qū)動模塊以及制冷設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及將交流變換為直流的整流裝置、升壓電路、馬達(dá)驅(qū)動模塊以及制冷設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]由將交流電源變換為直流的整流裝置、和將直流變換為交流的逆變器電路構(gòu)成的馬達(dá)驅(qū)動系統(tǒng)在家電產(chǎn)品、工業(yè)設(shè)備領(lǐng)域中廣泛普及。在空調(diào)等制冷設(shè)備中，為了提高全年能量消耗效率(APF)，期望提高運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間多的中低速運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域的效率。因此，近年來，存在將馬達(dá)感應(yīng)電壓(反電動勢)設(shè)計(jì)得較大的傾向。
[0003]但是，馬達(dá)感應(yīng)電壓(反電動勢)與馬達(dá)轉(zhuǎn)速成比例，所以在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，逆變器的輸出電壓被限制為直流電壓，比馬達(dá)的感應(yīng)電壓更低，有時(shí)無法正常地驅(qū)動。以往，作為對策，有弱磁場控制等方法，但如圖10所示，伴隨馬達(dá)的無效電流的增加，馬達(dá)損耗和逆變器損耗增加，系統(tǒng)綜合效率降低。取而代之，在逆變器輸出電壓不足的情況下，使直流電壓升壓來提高逆變器輸出電壓是有效的方法。
[0004]從以前開始就進(jìn)行了將交流電壓變換為直流并進(jìn)一步升壓的電路結(jié)構(gòu)的開發(fā)，提出了許多方式。例如，能夠使用由6個(gè)半導(dǎo)體功率元件構(gòu)成的三相PWM轉(zhuǎn)換器，進(jìn)行輸入電流的高次諧波降低和輸出直流電壓的升壓控制，但需要大量的半導(dǎo)體功率元件和復(fù)雜的控制單元，所以裝置的成本大幅增加。關(guān)于空調(diào)、通用逆變器等民用、工業(yè)用裝置，重視產(chǎn)品成本，所以期望廉價(jià)的升壓單元。
[0005]另外，作為單純的升壓單元，例如如〔專利文獻(xiàn)1〕和〔專利文獻(xiàn)2〕所記載那樣，記載了在二極管整流器的輸出中由電抗器、半導(dǎo)體開關(guān)元件和二極管構(gòu)成的升壓斬波器電路。
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本專利第4937281號公報(bào)
[0007]專利文獻(xiàn)2:日本特開2010-233439號

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]在〔專利文獻(xiàn)1〕中記載的升壓電路雖然能夠通過一個(gè)升壓斬波器來調(diào)整直流電壓，但一般由于三相受電裝置的容量大，所以無法避免構(gòu)成升壓斬波器的部件(功率元件和電抗器)的大型化、成本上升。
[0009]另外，如〔專利文獻(xiàn)2〕所記載那樣，有使多個(gè)升壓斬波器成為并聯(lián)而進(jìn)行交織動作的方式。雖然升壓斬波器的部件件數(shù)變多，但各部件的容量變小，所以能夠使用廉價(jià)的通用部件。但是，為了控制各升壓斬波器，需要各自的電流檢測單元和控制電路，裝置變得復(fù)雜。
[0010]因此，本發(fā)明提供一種通過使用一個(gè)電流檢測單元來檢測各功率元件電流并調(diào)整各功率元件的接通(0N)寬度從而使各功率元件電流成為大致均等的升壓電路、馬達(dá)驅(qū)動用模塊以及制冷設(shè)備。
[0011]為了解決所述課題，本發(fā)明優(yōu)選為具備:與交流電源連接的整流電路；多個(gè)電抗器，與所述整流電路的正電位側(cè)并聯(lián)地連接；多個(gè)功率元件，與該多個(gè)電抗器分別串聯(lián)地連接，進(jìn)行電流的接通/斷開；單一的電阻，連接在所述多個(gè)功率元件與所述整流電路的負(fù)電位側(cè)之間；以及控制部，以使在所述多個(gè)功率元件中流過的電流成為大致均等的方式，交替地控制所述多個(gè)功率元件。
[0012]根據(jù)本發(fā)明，使用一個(gè)電流檢測單元檢測各功率元件電流，并調(diào)整各功率元件的接通寬度，從而能夠使各功率元件電流成為大致均等。因此，簡化電流檢測電路以及控制，所以能夠提供低成本高效率的升壓電路、馬達(dá)驅(qū)動模塊以及制冷設(shè)備。在以下所示的實(shí)施例中說明本發(fā)明的其他結(jié)構(gòu)、作用、效果。
【附圖說明】
[0013]圖1是作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的升壓電路的結(jié)構(gòu)圖。
[0014]圖2是作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的升壓電路的控制部的功能塊結(jié)構(gòu)圖。
[0015]圖3是作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的升壓電路的控制部的脈動補(bǔ)償控制器的結(jié)構(gòu)圖。
[0016]圖4是作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的升壓電路的控制部的A/D&電流分離器的結(jié)構(gòu)圖。
[0017]圖5是作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的升壓電路的控制部的調(diào)制系數(shù)調(diào)整器的結(jié)構(gòu)圖。
[0018]圖6是作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的升壓電路的電流檢測方法的說明圖。
[0019]圖7是作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的升壓電路的電流均等控制效果的說明圖。
[0020]圖8是作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的升壓電路的電流均等控制效果的說明圖。
[0021]圖9是作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的馬達(dá)驅(qū)動模塊的電路結(jié)構(gòu)圖。
[0022]圖10是作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的馬達(dá)驅(qū)動模塊的升壓效果的說明圖。
[0023]圖11是作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的馬達(dá)驅(qū)動模塊的外觀圖。
[0024]圖12是作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的制冷設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖。
[0025](符號說明)
[0026]1:交流電源；2: 二極管整流器；3:直流電抗器；4:電容器；5a、5b:電抗器；6a、6b:功率元件;7a、7b:快速恢復(fù)二極管;8:二極管;9:電流檢測單元；10:分壓電阻;11:平滑電容器;12、12a:控制器；13:負(fù)載;14:電阻;15:放大器；16:逆變器；17:馬達(dá);18:直流電壓圖形；19:馬達(dá)電流圖形；21:直流電壓控制器；22:電流控制器；23:調(diào)制系數(shù)調(diào)整器；24a、24b:PWM控制器；25:脈動補(bǔ)償控制器；26:A/D&電流分離器；27:電流運(yùn)算器；28:載波產(chǎn)生器;29:計(jì)數(shù)器;30:開關(guān);31:帶通濾波器;32:PI控制器;41:A/D ;42:電流分配器；51:PI控制器；52:乘法器；200:馬達(dá)驅(qū)動模塊；201:基板；202:半導(dǎo)體開關(guān)元件(功率模塊);203:微型機(jī)；300:制冷設(shè)備；301、302:熱交換器；303、304:風(fēng)扇;305:壓縮機(jī)；306:配管；307:馬達(dá)驅(qū)動裝置；308:壓縮機(jī)用馬達(dá)。
【具體實(shí)施方式】
[0027]以下，使用附圖，說明本發(fā)明的實(shí)施例。
[0028]【實(shí)施例1】
[0029](裝置結(jié)構(gòu))
[0030]圖1是本發(fā)明的實(shí)施例1的升壓電路的結(jié)構(gòu)圖。該升壓電路具備:與交流電源1連接的二極管整流器2 ;以及功率因數(shù)改善用電抗器3，設(shè)置于二極管整流器2的直流側(cè)，通過與二極管整流器2的輸出端子的一端連接而進(jìn)行功率因數(shù)改善。該電抗器3改善來自交流電源的輸入功率因數(shù)，在二極管整流器2 (整流電路)的正電位側(cè)并聯(lián)地連接多個(gè)。在功率因數(shù)改善用電抗器3的另一端與二極管整流器2的輸出端子的另一端之間，配置用于抑制由升壓斬波器電路產(chǎn)生的高頻噪聲的高頻噪聲抑制用電容器4。S卩，構(gòu)成低通濾波器(LPF)。也可以僅設(shè)置交流側(cè)的噪聲濾波器簡單的共模濾波器。
[0031]另外，在本實(shí)施例的升壓電路中，在功率因數(shù)改善用電抗器3的另一端，將升壓用電抗器5a、5b這2個(gè)并聯(lián)地設(shè)置。另外，進(jìn)行流過這些升壓用電抗器5a、5b各自的電流的接通/斷開(0N/0FF)的功率元件6a、6b (開關(guān)元件)與升壓用電抗器5a、5b的各個(gè)串聯(lián)地設(shè)置。
[0032]在升壓用電抗器5a、5b的與功率因數(shù)改善用電抗器3相反的一側(cè)，配置用于進(jìn)行快速恢復(fù)的快速恢復(fù)二極管(FRD) 7a、7b。在具備升壓用電抗器5a、5b和功率元件6a、6b而構(gòu)成的升壓斬波器電路的輸入側(cè)與輸出側(cè)之間，設(shè)置對升壓斬波器電路進(jìn)行旁通的電流旁通用二極管8。
[0033]在升壓電路的動作停止時(shí)，能夠通過通用整流二極管的電流旁通二極管8而使升壓用電抗器5a、5b和快速恢復(fù)二極管(FRD)7a、7b的電流進(jìn)行旁通，所以能夠降低升壓動作停止時(shí)的流通損耗。
[0034]在本實(shí)施例中，在進(jìn)行接通/斷開的功率元件6a、6b (開關(guān)元件)與二極管整流器2的另一端之間，具備一個(gè)電流檢測單元9。S卩，在各功率元件6a、6b的發(fā)射極端子或者源極端子與輸入電壓的負(fù)電位端子之間設(shè)置一個(gè)電流檢測單元9。在電流檢測單元9中，為了削減成本，如圖1所示采用電流采樣電阻和放大電路9a。也可以代替電流采樣電阻，而設(shè)為由霍爾元件構(gòu)成的電流傳感器等電流檢測單元。
[0035]在快速恢復(fù)二極管(FRD)7a、7b的輸出側(cè)與二極管整流器2的另一端之間具備用于進(jìn)行電壓檢測的電壓檢測用分壓電阻10，與電壓檢測用分壓電阻10并聯(lián)地設(shè)置輸出電壓的平滑電容器11。升壓電路的控制器12由模擬電路、微型機(jī)(微型計(jì)算機(jī))或者DSP (數(shù)字信號處理器)等半導(dǎo)體運(yùn)算元件構(gòu)成，處理來自分壓電阻10的電壓檢測單元的直流電壓信號和升壓目標(biāo)電壓。然后，產(chǎn)生各功率元件6a、6b的接通/斷開控制信號。此處，為了削減成本，通過廉價(jià)的分壓電阻10來檢測電壓信號，但也可以代替分壓電阻，而設(shè)為直流電壓傳感器等單元。
[0036]在本實(shí)施例中，利用二個(gè)升壓用電抗器5a、5b將升壓斬波器電路并聯(lián)地連接，但也可以通過利用升壓電壓、輸出電容將二個(gè)以上的升壓用電抗器并聯(lián)地配置，從而構(gòu)成升壓斬波器電路。
[0037]這樣，在本實(shí)施例中，并聯(lián)地設(shè)置了多個(gè)升壓用電抗器5a、5b，所以雖然部件數(shù)增加，但電流均等地分散，所以能夠降低在一個(gè)升壓斬波器電路中流過的電流。因此，能夠在功率元件6a、6b和功率因數(shù)改善用電抗器3中使用廉價(jià)的通用品。特別是，功率因數(shù)改善用電抗器3是大的部件，其成本也高，所以能夠?qū)崿F(xiàn)大的成本降低效果。
[0038]另外，通過各升壓斬波器的交織動作，全體輸入電流的脈動分量的等效頻率成為幾倍，所以噪聲濾波器的設(shè)計(jì)變得容易。另外，向多個(gè)升壓斬波