直流電源裝置及具備其的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置和具備其的制冷循環(huán)應(yīng)用設(shè)備的制造方法
【專利摘要】在對(duì)交流電進(jìn)行整流的整流電路（2）的輸入側(cè)（交流電源（1）一側(cè)）設(shè)置有第一電抗器（3），在輸出側(cè)（負(fù)載（11）一側(cè)）設(shè)置有串聯(lián)連接的第一電容器和第二電容器（6a、6b）以及第一開(kāi)關(guān)元件和第二開(kāi)關(guān)元件（4a、4b），第一開(kāi)關(guān)元件和第二開(kāi)關(guān)元件（4a、4b）用于切換對(duì)第一電容器和第二電容器（6a、6b）的充電和非充電，在上述結(jié)構(gòu)中，第二電容器組（9）與第一開(kāi)關(guān)元件和第二開(kāi)關(guān)元件（4a、4b）的中點(diǎn)連接，并將與第一開(kāi)關(guān)元件和第二開(kāi)關(guān)元件（4a、4b）對(duì)應(yīng)的各個(gè)導(dǎo)通占空比控制為相同，同時(shí)使對(duì)負(fù)載（11）輸出的輸出電壓升壓，上述第二電容器組（9）具備與第一電抗器（3）中的整流電路兩側(cè)的各相端子連接的三個(gè)電容器，并進(jìn)行Y形連接。
【專利說(shuō)明】
直流電源裝置及具備其的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置和具備其的制冷循 環(huán)應(yīng)用設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及直流電源裝置及具備其的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置和具備其的制冷循環(huán)應(yīng)用 設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] W往，通過(guò)將整流二極管進(jìn)行全橋連接而成的整流電路來(lái)對(duì)單相交流或者=相交 流等商用電源進(jìn)行整流，通過(guò)串聯(lián)連接的開(kāi)關(guān)元件組來(lái)對(duì)整流電路的輸出進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作， 從而將能量蓄積在設(shè)置于整流電路的前級(jí)或者后級(jí)的電抗器中，使用該能量來(lái)對(duì)與開(kāi)關(guān)元 件組并聯(lián)連接的電容器充電，并將由此升壓得到的直流電壓提供給負(fù)載。在運(yùn)樣的直流電 源裝置中，通常的結(jié)構(gòu)是通過(guò)改變開(kāi)關(guān)動(dòng)作使在電抗器中蓄積的能量發(fā)生變化，來(lái)改變升 壓比，但是在提高開(kāi)關(guān)頻率的情況下存在著開(kāi)關(guān)損耗變大的問(wèn)題。
[0003] 針對(duì)運(yùn)樣的問(wèn)題，例如下述專利文獻(xiàn)1中公開(kāi)了如下技術(shù):在減小升壓比時(shí)，使第 一開(kāi)關(guān)元件和第二開(kāi)關(guān)元件同時(shí)導(dǎo)通/斷開(kāi)，在增大升壓比時(shí)，反復(fù)進(jìn)行同時(shí)導(dǎo)通、僅一個(gè) 導(dǎo)通、同時(shí)導(dǎo)通、僅另一個(gè)導(dǎo)通運(yùn)樣的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，由此不改變開(kāi)關(guān)頻率地改變升壓比。
[0004] 另外，下述專利文獻(xiàn)2、3公開(kāi)了將輸入電流控制成正弦波狀的技術(shù)的文獻(xiàn)，在實(shí)施 方式的說(shuō)明時(shí)設(shè)及運(yùn)些文獻(xiàn)。
[0005] 專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2009-50109號(hào)公報(bào)
[0006] 專利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)平11-168885號(hào)公報(bào)
[0007] 專利文獻(xiàn)3:日本特開(kāi)2009-112172號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】
[000引在上述專利文獻(xiàn)1的技術(shù)中，盡管能夠不提高開(kāi)關(guān)頻率地得到高升壓比，但是在升 壓比較小的情況和較大的情況下需要改變開(kāi)關(guān)控制方法，存在著控制變得復(fù)雜化的問(wèn)題。
[0009] 本發(fā)明鑒于上述問(wèn)題而完成，其目的在于提供一種能夠W更簡(jiǎn)單的控制高效地實(shí) 現(xiàn)高升壓比的直流電源裝置及具備其的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置和具備其的制冷循環(huán)應(yīng)用設(shè)備。
[0010] 為了解決上述問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)目的，本發(fā)明設(shè)及的直流電源裝置將從交流電源提供的 交流轉(zhuǎn)換成直流并提供給負(fù)載，其包括:整流電路，其對(duì)上述交流進(jìn)行整流;第一電抗器，其 在各相分別插入到上述交流電源和上述整流電路之間；第一電容器組，其具備串聯(lián)連接的 第一電容器和第二電容器，連接于至上述負(fù)載的輸出端子之間;開(kāi)關(guān)元件組，其具備串聯(lián)連 接的第一開(kāi)關(guān)元件和第二開(kāi)關(guān)元件，與上述整流電路和上述第一電容器組之間并聯(lián)連接； 阻止逆流單元，其阻止通過(guò)上述開(kāi)關(guān)元件組的動(dòng)作而對(duì)上述第一電容器組充電的電荷向上 述開(kāi)關(guān)元件組逆流；W及第二電容器組，其具備=個(gè)電容器，該=個(gè)電容器為一端與上述開(kāi) 關(guān)元件組的中點(diǎn)電連接，另一端與上述第一電抗器中的上述整流電路一側(cè)的各相端子連 接，將與上述第一開(kāi)關(guān)元件和上述第二開(kāi)關(guān)元件對(duì)應(yīng)的各個(gè)導(dǎo)通占空比控制為相同，同時(shí) 使對(duì)上述負(fù)載輸出的輸出電壓升壓。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明，具有能夠W更簡(jiǎn)單的控制高效地實(shí)現(xiàn)高升壓比的效果。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1是表示實(shí)施方式1設(shè)及的直流電源裝置的一個(gè)結(jié)構(gòu)示例的圖。
[0013] 圖2是表示實(shí)施方式1設(shè)及的直流電源裝置中的開(kāi)關(guān)控制狀態(tài)的圖。
[0014] 圖3是表示實(shí)施方式1設(shè)及的直流電源裝置中的各動(dòng)作模式的圖。
[0015] 圖4是表示在實(shí)施方式1設(shè)及的直流電源裝置中進(jìn)行高頻開(kāi)關(guān)控制時(shí)的各部波形 的圖。
[0016] 圖5是表示實(shí)施方式2設(shè)及的直流電源裝置的一個(gè)結(jié)構(gòu)示例的圖。
[0017] 圖6是表示實(shí)施方式3設(shè)及的直流電源裝置的一個(gè)結(jié)構(gòu)示例的圖。
[0018] 圖7是表示連接用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的逆變器作為直流電源裝置的負(fù)載的、實(shí)施方式4 設(shè)及的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的一個(gè)結(jié)構(gòu)示例的圖。
[0019] 圖8是表示連接用于驅(qū)動(dòng)構(gòu)成制冷循環(huán)裝置的壓縮機(jī)的電動(dòng)機(jī)的逆變器作為直流 電源裝置的負(fù)載的、實(shí)施方式4設(shè)及的制冷循環(huán)應(yīng)用設(shè)備的一個(gè)結(jié)構(gòu)示例的圖。
[0020] 圖9是表示實(shí)施方式4設(shè)及的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置中的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和直流電壓之間 的關(guān)系的圖。
[0021] 符號(hào)說(shuō)明
[0022] 1:交流電源
[0023] 2:整流電路
[0024] 3:第一電抗器
[00巧]4a:第一開(kāi)關(guān)元件 [00%] 4b:第二開(kāi)關(guān)元件
[0027] 5a:第一防逆流元件
[00巧]5b:第二防逆流元件 [00巧]6a:第一電容器
[0030] 6b:第二電容器
[0031] 7:充電單元
[0032] 8:第二電抗器
[0033] 9:電容器組
[0034] 11:負(fù)載
[0035] 12:控制部
[0036] 13:電源電壓檢測(cè)單元
[0037] 14:直流電壓檢測(cè)單元
[0038] 20:通斷單元
[0039] 30:逆變器
[0040] 31:電動(dòng)機(jī)
[0041 ] 32a、32b:電流檢測(cè)單元
[0042] 33:控制元件
[00創(chuàng) 41:壓縮機(jī)
[0044] 42:四通閥
[0045] 43:室外熱交換器
[0046] 44:膨脹閥
[0047] 45:室內(nèi)熱交換器
[004引 46:制冷劑配管 [0049] 47:壓縮機(jī)構(gòu)
[0化0] 50、51、52:電抗器
[0化1] 100、100a、100b:直流電源裝置
[0化2] 200、200a:電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置
[0化3] 300:制冷循環(huán)應(yīng)用設(shè)備
[0化4] 400:制冷循環(huán)裝置
【具體實(shí)施方式】
[0055] W下參照附圖，說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式設(shè)及的直流電源裝置及具備其的電動(dòng)機(jī)驅(qū) 動(dòng)裝置和具備其的制冷循環(huán)應(yīng)用設(shè)備。另外，本發(fā)明并不限于W下所示的實(shí)施方式。
[0化6]實(shí)施方式1
[0057] 圖1是表示實(shí)施方式1設(shè)及的直流電源裝置的一個(gè)結(jié)構(gòu)示例的圖。如圖1所示，實(shí)施 方式1設(shè)及的直流電源裝置100的結(jié)構(gòu)是:根據(jù)負(fù)載11的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，將從交流電源1提供的= 相交流轉(zhuǎn)換成直流，并提供給負(fù)載11。此外，在本實(shí)施方式中，作為負(fù)載11，設(shè)想了例如驅(qū)動(dòng) 制冷循環(huán)裝置所使用的壓縮機(jī)的電動(dòng)機(jī)的逆變器負(fù)載等，但是顯然并不限于此。
[0058] 直流電源裝置100具備:整流電路2,其對(duì)=相交流進(jìn)行整流;交流電源1 一側(cè)的第 一電抗器3和整流電路2-側(cè)的第二電抗器8,其設(shè)置在整流電路2的前級(jí)，并在=相交流的 各相分別插入到交流電源1和整流電路2之間；第一電容器6a和第二電容器6b，其串聯(lián)連接 于至負(fù)載11的輸出端子之間;作為第一開(kāi)關(guān)單元的第一開(kāi)關(guān)元件4a和作為第二開(kāi)關(guān)單元的 第二開(kāi)關(guān)元件4b，其與整流電路2的輸出端子之間串聯(lián)連接，第一開(kāi)關(guān)元件4a用于切換對(duì)第 一電容器6a的充電和非充電，第二開(kāi)關(guān)元件4b用于切換對(duì)第二電容器6b的充電和非充電； 作為第一阻止逆流單元的第一防逆流元件5曰，其阻止第一電容器6a的充電電荷向第一開(kāi)關(guān) 元件4a逆流;作為第二阻止逆流單元的第二防逆流元件加，其阻止第二電容器化的充電電 荷向第二開(kāi)關(guān)元件4b逆流;電容器組9,其W-端與各相連接而另一端與第一開(kāi)關(guān)元件4a及 第二開(kāi)關(guān)元件4b的中點(diǎn)和第一電抗器3及第二電抗器8的各相中點(diǎn)之間連接的方式進(jìn)行星 型接線(Y形連接）；電源電壓檢測(cè)單元13,其對(duì)=相交流的電壓進(jìn)行檢測(cè);直流電壓檢測(cè)單 元14,其對(duì)提供給負(fù)載11的直流電壓進(jìn)行檢測(cè)；W及控制部12,其控制第一開(kāi)關(guān)元件4a和第 二開(kāi)關(guān)元件4b。另外，在圖1所示的示例中，整流電路2構(gòu)成為六個(gè)整流二極管被全橋連接而 成的=相全波整流電路。此外，在圖1所示的示例中，表示了電源電壓檢測(cè)單元13對(duì)從交流 電源1提供的=相交流中的二相(運(yùn)里為r相和S相)的線間電壓進(jìn)行檢測(cè)的示例。
[0059] 第一開(kāi)關(guān)元件4a和第二開(kāi)關(guān)元件4b構(gòu)成開(kāi)關(guān)元件組，第一防逆流元件5a和第二防 逆流元件加構(gòu)成阻止逆流單元。此外，第一開(kāi)關(guān)元件4a、第二開(kāi)關(guān)元件4b、第一防逆流元件 5aW及第二防逆流元件加構(gòu)成對(duì)第一電容器6a和第二電容器化進(jìn)行充電的充電單元7。并 且，第一電容器6a和第二電容器6b構(gòu)成第一電容器組，電容器組9構(gòu)成第二電容器組。另外， 電容器組9的Y形連接的端子也可W是無(wú)需與開(kāi)關(guān)元件組的中點(diǎn)直接連接而與開(kāi)關(guān)元件組 的中點(diǎn)電連接的結(jié)構(gòu)。
[0060]第一電容器6a和第二電容器化分別使用電容相同的電容器。此外，作為第一開(kāi)關(guān) 元件4a和第二開(kāi)關(guān)元件4b，例如可W使用功率晶體管、功率MOSFET、IGBT等半導(dǎo)體元件。 [0061 ]控制部12根據(jù)負(fù)載11的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，輸出各P麗信號(hào)SWl、SW2，控制第一開(kāi)關(guān)元件4a 和第二開(kāi)關(guān)元件4b的導(dǎo)通/斷開(kāi)，由此來(lái)控制提供給負(fù)載11的直流電壓。在此，在例如負(fù)載 11為電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)該電動(dòng)機(jī)的逆變器的情況下，負(fù)載11的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是由電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、應(yīng) 該向驅(qū)動(dòng)該電動(dòng)機(jī)的逆變器輸出的輸出電壓表示的參數(shù)。另外，對(duì)于該負(fù)載11的控制，可W 是由控制部12所進(jìn)行的結(jié)構(gòu)，也可W是由與控制部12不同的其它控制單元(未圖示)所控制 的結(jié)構(gòu)。在是通過(guò)控制部12來(lái)對(duì)負(fù)載11進(jìn)行控制的結(jié)構(gòu)的情況下，控制部12能夠掌握負(fù)載 11的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，此外，在是由與控制部12不同的其它控制單元(未圖示)控制的結(jié)構(gòu)的情況 下，只要從該控制單元對(duì)控制部12通知負(fù)載11的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，控制部12就能夠掌握負(fù)載11的 運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。另外，本發(fā)明并不限于由控制部12掌握負(fù)載11的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的方法。
[0062] 接著，參照?qǐng)D1至圖3,說(shuō)明控制部12對(duì)第一開(kāi)關(guān)元件4a和第二開(kāi)關(guān)元件4b的開(kāi)關(guān) 控制。圖2是表示實(shí)施方式1設(shè)及的直流電源裝置中的開(kāi)關(guān)控制狀態(tài)的圖。另外，在圖2所示 的示例中，省略各結(jié)構(gòu)要素的符號(hào)。此外，圖3是表示實(shí)施方式1設(shè)及的直流電源裝置中的各 動(dòng)作模式的圖。
[0063] 首先，使用圖2,說(shuō)明第一開(kāi)關(guān)元件4a和第二開(kāi)關(guān)元件4b的開(kāi)關(guān)控制狀態(tài)。
[0064] 狀態(tài)A表示第一開(kāi)關(guān)元件4a和第二開(kāi)關(guān)元件4b雙方都被控制成斷開(kāi)的狀態(tài)。在該 狀態(tài)下，對(duì)第一電容器6a和第二電容器化進(jìn)行充電。
[0065] 狀態(tài)B表示僅第一開(kāi)關(guān)元件4a被控制成導(dǎo)通的狀態(tài)。在該狀態(tài)下，對(duì)第二電容器6b 進(jìn)行充電。
[0066] 狀態(tài)C表示僅第二開(kāi)關(guān)元件4b被控制成導(dǎo)通的狀態(tài)。在該狀態(tài)下，對(duì)第一電容器6a 進(jìn)行充電。
[0067] 狀態(tài)D表示兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件4a、4b雙方都被控制成導(dǎo)通的短路狀態(tài)。在該狀態(tài)下，基 本上不對(duì)第一電容器6a和第二電容器化雙方進(jìn)行充電。
[0068] 控制部12根據(jù)負(fù)載11的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，通過(guò)適當(dāng)?shù)厍袚Q圖2所示的各個(gè)狀態(tài)，來(lái)控制對(duì) 負(fù)載11提供的直流電壓。
[0069] 接著，使用圖3,說(shuō)明實(shí)施方式1設(shè)及的直流電源裝置100中的動(dòng)作模式。
[0070] 如圖3所示，作為實(shí)施方式1設(shè)及的直流電源裝置100中的動(dòng)作模式，具有:全波整 流模式，使第一開(kāi)關(guān)元件4a和第二開(kāi)關(guān)元件4b-直處于斷開(kāi)控制狀態(tài)；W及=個(gè)升壓模式， 對(duì)第一開(kāi)關(guān)元件4a和第二開(kāi)關(guān)元件4b交替地進(jìn)行導(dǎo)通控制。
[0071] 作為升壓模式，包括:升壓模式a(倍壓模式），第一開(kāi)關(guān)元件4a和第二開(kāi)關(guān)元件4b 的導(dǎo)通占空比（各開(kāi)關(guān)元件導(dǎo)通的時(shí)間相對(duì)于開(kāi)關(guān)周期的比率，也稱為"時(shí)間比"）為50%; 升壓模式b，第一開(kāi)關(guān)元件4a和第二開(kāi)關(guān)元件4b的導(dǎo)通占空比小于50%; W及升壓模式C，第 一開(kāi)關(guān)元件4a和第二開(kāi)關(guān)元件4b的導(dǎo)通占空比大于50%。
[0072] 在全波整流模式下，通過(guò)使第一開(kāi)關(guān)元件4a和第二開(kāi)關(guān)元件4b-直處于斷開(kāi)控制 狀態(tài)，經(jīng)過(guò)整流電路2全波整流后的電壓成為輸出電壓。
[0073] 在升壓模式a(倍壓模式)下，第一開(kāi)關(guān)元件4a的導(dǎo)通定時(shí)和第二開(kāi)關(guān)元件4b的斷 開(kāi)定時(shí)幾乎同時(shí)，第一開(kāi)關(guān)元件4a的斷開(kāi)定時(shí)和第二開(kāi)關(guān)元件4b的導(dǎo)通定時(shí)幾乎同時(shí)，圖2 所示的狀態(tài)B和狀態(tài)C輪流出現(xiàn)。此時(shí)的輸出電壓為全波整流模式下的輸出電壓的大致2倍。 另外，實(shí)際上，由于第一開(kāi)關(guān)元件4a和第二開(kāi)關(guān)元件4b同時(shí)導(dǎo)通時(shí)會(huì)有短路電流流過(guò)，所W 優(yōu)選設(shè)置數(shù)ys程度的死區(qū)時(shí)間。
[0074] 在升壓模式b下，設(shè)置有第一開(kāi)關(guān)元件4a和第二開(kāi)關(guān)元件4b都為斷開(kāi)的同時(shí)斷開(kāi) 期間。此時(shí)，周期性地反復(fù)進(jìn)行如圖2所示的狀態(tài)狀態(tài)狀態(tài)狀態(tài)A的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，此 時(shí)的輸出電壓為全波整流模式下的輸出電壓和升壓模式a(倍壓模式)下的輸出電壓的中間 電壓。
[0075] 在升壓模式C下，設(shè)置有第一開(kāi)關(guān)元件4a和第二開(kāi)關(guān)元件4b都為導(dǎo)通的同時(shí)導(dǎo)通 期間。此時(shí)，周期性地反復(fù)進(jìn)行如圖2所示的狀態(tài)狀態(tài)狀態(tài)狀態(tài)B的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，在 該同時(shí)導(dǎo)通期間(運(yùn)里為狀態(tài)D的期間），能量蓄積在第一電抗器3和第二電抗器8中。此時(shí)的 輸出電壓為升壓模式a(倍壓模式)下的輸出電壓W上的電壓。
[0076] 因此，各模式下的輸出電壓的大小關(guān)系為全波整流模式<升壓模式6<升壓模式a (倍壓模式）< 升壓模式C。
[0077] 運(yùn)樣，在本實(shí)施方式中，通過(guò)改變第一開(kāi)關(guān)元件4a和第二開(kāi)關(guān)元件4b的導(dǎo)通占空 比，能夠控制對(duì)負(fù)載11提供的直流電壓，控制部12根據(jù)負(fù)載11的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，通過(guò)改變第一開(kāi) 關(guān)元件4a和第二開(kāi)關(guān)元件4b的導(dǎo)通占空比，來(lái)轉(zhuǎn)換成全波整流模式、升壓模式b、升壓模式a (倍壓模式）、升壓模式C，從而對(duì)負(fù)載11輸出所期望的輸出電壓。
[0078] 此外，在本實(shí)施方式中，如圖3所示，控制部12在各升壓模式a、b、c下，進(jìn)行使第一 開(kāi)關(guān)元件4a的導(dǎo)通占空比dl和第二開(kāi)關(guān)元件4b的導(dǎo)通占空比d2相同的控制（dl=d2)。由 此，能夠減輕控制部12的處理，能夠W普通的、價(jià)格低廉的微處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)控制部12。此外， 還能夠容易地形成在對(duì)負(fù)載11進(jìn)行控制的未圖示的控制單元中組裝控制部12的功能的結(jié) 構(gòu)。
[0079] 也就是說(shuō)，在本實(shí)施方式設(shè)及的直流電源裝置100中，通過(guò)使第一開(kāi)關(guān)元件4a和第 二開(kāi)關(guān)元件4b的導(dǎo)通占空比相同，并且改變?cè)搶?dǎo)通占空比，能夠W價(jià)格低廉的結(jié)構(gòu)容易地 得到電源電壓的2倍W上的高直流電壓。
[0080] 下面，參照?qǐng)D1至圖4,說(shuō)明實(shí)施方式1設(shè)及的直流電源裝置100在各升壓模式下的 動(dòng)作。
[0081] 在本實(shí)施方式中，如圖1所示，構(gòu)成為具備：電源電壓檢測(cè)單元13,其用于檢測(cè)=相 交流的電壓;和直流電壓檢測(cè)單元14,其用于檢測(cè)提供給負(fù)載11的直流電壓。另外，在圖1所 示的示例中，構(gòu)成為對(duì)S相交流的r-s相之間的線間電壓進(jìn)行檢測(cè)，但是可W構(gòu)成為對(duì)s-t 相之間或t-r相之間的線間電壓進(jìn)行檢測(cè)，也可W構(gòu)成為對(duì)各相電壓進(jìn)行檢測(cè)，本發(fā)明并非 由該電源電壓檢測(cè)單元13的結(jié)構(gòu)所限定。
[0082] 控制部12根據(jù)從電源電壓檢測(cè)單元13的檢測(cè)結(jié)果得到的=相交流的檢測(cè)電壓值， 來(lái)改變各升壓模式下的第一開(kāi)關(guān)元件4a和第二開(kāi)關(guān)元件4b的導(dǎo)通占空比。
[0083] 控制部12預(yù)先將=相交流的基準(zhǔn)電壓值保持為闊值，在該基準(zhǔn)電壓值時(shí)，例如預(yù) 先設(shè)為W圖3所示的第一開(kāi)關(guān)元件4a和第二開(kāi)關(guān)元件4b的導(dǎo)通占空比為50%的升壓模式a (倍壓模式)進(jìn)行動(dòng)作。而且，在檢測(cè)電壓值相對(duì)于基準(zhǔn)電壓值較小的情況下，W第一開(kāi)關(guān)元 件4a和第二開(kāi)關(guān)元件4b的導(dǎo)通占空比為50% W上的升壓模式C進(jìn)行動(dòng)作，而在檢測(cè)電壓值 相對(duì)于基準(zhǔn)電壓值較大的情況下，W第一開(kāi)關(guān)元件4a和第二開(kāi)關(guān)元件4b的導(dǎo)通占空比為小 于50 %的升壓模式b進(jìn)行動(dòng)作。
[0084] 或者，例如也可W預(yù)先將相對(duì)于=相交流的檢測(cè)電壓值使輸出電壓變?yōu)楹愣ǖ牡?一開(kāi)關(guān)元件4a和第二開(kāi)關(guān)元件4b的導(dǎo)通占空比用表來(lái)進(jìn)行保存，就可W應(yīng)用與S相交流的 檢測(cè)電壓值對(duì)應(yīng)的第一開(kāi)關(guān)元件4a和第二開(kāi)關(guān)元件4b的導(dǎo)通占空比。
[0085] 運(yùn)樣，就能夠吸收=相交流的電壓的波動(dòng)量，能夠使對(duì)負(fù)載11輸出的輸出電壓穩(wěn) 定化。
[0086] 此外，在本實(shí)施方式中，進(jìn)行W比交流電源1的電源頻率高的開(kāi)關(guān)頻率來(lái)進(jìn)行控制 第一開(kāi)關(guān)元件4a和第二開(kāi)關(guān)元件4b導(dǎo)通/斷開(kāi)的高頻開(kāi)關(guān)控制。圖4是表示在實(shí)施方式1設(shè) 及的直流電源裝置中進(jìn)行高頻開(kāi)關(guān)控制時(shí)的各部波形的圖。圖4的（a)表示從交流電源1輸 入的輸入電壓波形，圖4的（b)表示輸入電流波形。此外，圖4的（C)表示W(wǎng)從電容器組9向由 第一開(kāi)關(guān)元件4a和第二開(kāi)關(guān)元件4b組成的串聯(lián)電路的中點(diǎn)流動(dòng)的方向?yàn)檎闹行跃€電流i 的波形，圖4的(d)表示流過(guò)r相的第二電抗器8的電流的波形。
[0087] 當(dāng)?shù)诙_(kāi)關(guān)元件4b被控制成導(dǎo)通時(shí)，正的中性線電流i經(jīng)由電容器組9-第二開(kāi)關(guān) 元件4b-整流電路2-第二電抗器8流動(dòng)。在此，在輸入電壓為正極性的相中，由于中性線電 流i從交流電源1 一側(cè)提供并流入電容器組9,流過(guò)第一電抗器3的電流(輸入電流)增加。相 反地，在輸入電壓為負(fù)極性的相中，中性線電流i從第二電抗器8流入電容器組9,因此不向 交流電源1 一側(cè)流出而輸入電流減少。
[0088] 此外，在第一開(kāi)關(guān)元件4a被控制成導(dǎo)通時(shí)，負(fù)的中性線電流i經(jīng)由第二電抗器8- 整流電路2-第一開(kāi)關(guān)元件4a-電容器組9流動(dòng)。在此，在輸入電壓為正極性的相中，由于中 性線電流i從電容器組9流入第二電抗器8，流過(guò)第一電抗器3的電流(輸入電流)減少。相反 地，在輸入電壓為負(fù)極性的相中，中性線電流i從電容器組9向交流電源1流出，因此輸入電 流增加。
[0089] 總結(jié)W上的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，結(jié)果如下表所示。
[0090] 表 1
[0091]
[0092] 運(yùn)樣，通過(guò)對(duì)第一開(kāi)關(guān)元件4a和第二開(kāi)關(guān)元件4b交替地進(jìn)行導(dǎo)通/斷開(kāi)控制，能夠 控制各相輸入電流的增減，而流過(guò)與各相輸入電壓對(duì)應(yīng)的輸入電流。在交流電源1為=相交 流電源的情況下，使各相流過(guò)的輸入電流達(dá)到均衡，而能夠穩(wěn)定地進(jìn)行動(dòng)作。另外，上述的 "交替"的含義不一定是指在對(duì)一個(gè)開(kāi)關(guān)元件(例如第一開(kāi)關(guān)元件4a)進(jìn)行導(dǎo)通控制時(shí)，另一 個(gè)開(kāi)關(guān)元件(例如第二開(kāi)關(guān)元件4b)就必須斷開(kāi)，也可W存在使它們同時(shí)導(dǎo)通的期間。例如， 在W相同（包含實(shí)質(zhì)相同）的導(dǎo)通占空比來(lái)控制第一開(kāi)關(guān)元件4a和第二開(kāi)關(guān)元件4b的基礎(chǔ) 上，如圖3所示的升壓模式C下的期間B、C那樣，存在當(dāng)將一個(gè)開(kāi)關(guān)元件控制成導(dǎo)通時(shí)、將另 一個(gè)開(kāi)關(guān)元件控制成斷開(kāi)的時(shí)段即可。W后的說(shuō)明中也相同。
[0093] 下面，說(shuō)明輸入電流能夠被控制成正弦波形狀的理由。本申請(qǐng)的直流電源裝置100 具有第一電抗器3和第二電抗器8,電容器組9與它們的連接點(diǎn)連接。在此，若將第二電抗器8 的電感值化8)設(shè)定為小于第一電抗器3的電感值化3)的值（目化3>L8)，則能夠使流過(guò)第二 電抗器8的電流處于不連續(xù)模式。另外，只要L3>L8即可，所W在即使是L8 = 0,即不具有第 二電抗器的情況下，盡管輸入電流會(huì)多少產(chǎn)生失真，但是作為能進(jìn)行升壓的直流電源裝置 也成立。運(yùn)就意味著不具有第二電抗器的方式也屬于本實(shí)施方式的發(fā)明范圍。但是實(shí)際上 當(dāng)然會(huì)存在由于布線等而產(chǎn)生的寄生電感分量。
[0094] 在電流處于不連續(xù)模式的情況下，電流峰值大，交流電源1處釋放出大量的噪聲， 但是因?yàn)樵谂c交流電源1的連接點(diǎn)之前存在第一電抗器3,因此能夠增加此處的阻抗。如果 在不連續(xù)模式下進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作，則能夠成為與交流電源1相同的形狀地將波形改善成正弦 波狀。此外，因?yàn)樵谂c交流電源1的連接點(diǎn)之前具備第一電抗器3,因此通過(guò)第一電抗器3的 電流整流效應(yīng)而能流過(guò)連續(xù)的正弦波上的輸入電流。圖4是解析結(jié)果的波形圖，從圖4也能 夠看出，第二電抗器8處的不連續(xù)模式電流(d)在輸入電流(b)下，波形被改善成形狀連續(xù)的 正弦波。
[00M]根據(jù)上述內(nèi)容，僅僅通過(guò)使第一開(kāi)關(guān)元件4a和第二開(kāi)關(guān)元件4b交替地導(dǎo)通/斷開(kāi)， 就能夠?qū)?相中的全部相的輸入電流波形改善成正弦波狀，能夠?qū)崿F(xiàn)功率因數(shù)的改善和諧 波電流的抑制。并且，由于能夠?qū)⑤斎腚娏鞯牟ㄐ胃纳瞥烧也?，因此能夠大幅降低諧波 電流，并且將其抑制到極其接近零的狀態(tài)，電源功率因數(shù)也能夠提高到約100%。
[0096] 若第一開(kāi)關(guān)元件4a和第二開(kāi)關(guān)元件4b被控制成交替地導(dǎo)通/斷開(kāi)，則流過(guò)第二電 抗器8的電流會(huì)變?yōu)椴贿B續(xù)模式，從整流電路2輸出各相中的第二電抗器8的合成電流。該電 流不僅通過(guò)第一開(kāi)關(guān)元件4a或者第二開(kāi)關(guān)元件4b成為中性線電流，還通過(guò)防逆流元件5a和 防逆流元件化被充電到電容器6a和電容器化中。
[0097] 第一電容器6a和第二電容器6b的中點(diǎn)處與第一開(kāi)關(guān)元件4a和第二開(kāi)關(guān)元件4b的 中點(diǎn)處的電位相同，并且該電位也與電容器組9的連接點(diǎn)處的電位相同，因此會(huì)具有載波周 期的脈動(dòng)而產(chǎn)生電壓變化。由于該電壓變化，會(huì)對(duì)第一電容器6a和第二電容器6b充電，因此 在每個(gè)載波周期都對(duì)第一電容器6a和第二電容器6b補(bǔ)充電荷。因此，W倍壓整流成為基礎(chǔ)， 對(duì)應(yīng)于不連續(xù)模式下的高頻開(kāi)關(guān)的量，對(duì)電容器的充電增加了，能夠?qū)崿F(xiàn)直流電壓的升壓。
[009引普通的高頻開(kāi)關(guān)的直流電源裝置會(huì)升壓到電源電壓的有效值X、按X 1.3至1.4倍， 但是本申請(qǐng)的直流電源裝置僅僅通過(guò)兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通/斷開(kāi)，W倍壓整流為基礎(chǔ)，就能 夠?qū)崿F(xiàn)普通技術(shù)的2倍，即電源電壓的有效值x2x、\獲X].3至1.4倍的升壓。
[0099] 根據(jù)上述內(nèi)容，在開(kāi)關(guān)損耗相同的狀況下能夠使升壓提高2倍，在升壓到相同電壓 時(shí)，與W-般的高頻開(kāi)關(guān)交替地進(jìn)行導(dǎo)通/斷開(kāi)的現(xiàn)有技術(shù)(例如，專利文獻(xiàn)2和專利文獻(xiàn)3) 相比，能夠損耗更低地進(jìn)行升壓。
[0100] 顯然，通過(guò)調(diào)整交替地導(dǎo)通/斷開(kāi)的占空比就能夠調(diào)整升壓的電壓，甚至可W說(shuō)， 因?yàn)閃倍壓為基礎(chǔ)，所W能夠大幅地控制升壓后的電壓的調(diào)整幅度。此外，因?yàn)閃高頻交替 地導(dǎo)通/斷開(kāi)，所W W高頻實(shí)施對(duì)第一電容器6a和第二電容器6b的充電，從而能夠降低電容 器容量，并W小型電容器來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0101] 如W上說(shuō)明的那樣，根據(jù)實(shí)施方式1的直流電源裝置，在對(duì)交流電進(jìn)行整流的整流 電路的輸入側(cè)（電源側(cè))設(shè)置有第一電抗器，在輸出側(cè)(負(fù)載側(cè))設(shè)置有串聯(lián)連接的第一電容 器和第二電容器、W及用于切換對(duì)第一電容器和第二電容器的充電和非充電的第一開(kāi)關(guān)元 件和第二開(kāi)關(guān)元件，在上述結(jié)構(gòu)中，第二電容器組與第一開(kāi)關(guān)元件和第二開(kāi)關(guān)元件的中點(diǎn) 連接，并將與第一開(kāi)關(guān)元件和第二開(kāi)關(guān)元件對(duì)應(yīng)的各個(gè)導(dǎo)通占空比控制為相同，同時(shí)使對(duì) 負(fù)載輸出的輸出電壓升壓，該第二電容器組具備與第一電抗器中的整流電路一側(cè)的各相端 子連接的=個(gè)電容器并進(jìn)行Y形連接，因此即使在要得到電源電壓的2倍W上的高直流電壓 的情況下，也能夠通過(guò)價(jià)格低廉的結(jié)構(gòu)得到，并且容易地使各相的輸入電流波形成為正弦 波狀，并能夠提高電源功率因數(shù)和降低諧波電流。
[0102] 此外，通過(guò)不使開(kāi)關(guān)的控制變得復(fù)雜化地簡(jiǎn)單的導(dǎo)通占空比控制來(lái)W更高的升壓 比進(jìn)行動(dòng)作，而且即使在W高升壓比進(jìn)行動(dòng)作的情況下，也能夠抑制開(kāi)關(guān)損耗，因此能夠?qū)?現(xiàn)高效化。
[0103] 此外，通過(guò)改變第一開(kāi)關(guān)單元和第二開(kāi)關(guān)單元的導(dǎo)通占空比，能夠擴(kuò)大輸出電壓 調(diào)整范圍，并且通過(guò)進(jìn)行高頻開(kāi)關(guān)控制，還能夠?qū)崿F(xiàn)第一電容器和第二電容器的小容量化。
[0104] 實(shí)施方式2
[0105] 圖5是表示實(shí)施方式2設(shè)及的直流電源裝置的一個(gè)結(jié)構(gòu)示例的圖。另外，對(duì)與實(shí)施 方式1相同或者等同的結(jié)構(gòu)部標(biāo)注相同符號(hào)，并省略其詳細(xì)說(shuō)明。
[0106] 圖5所示的本實(shí)施方式設(shè)及的直流電源裝置IOOa通過(guò)在各相分別設(shè)置的電抗器 50、51、52而構(gòu)成，其中，電抗器50、51、52是使實(shí)施方式1中說(shuō)明的圖1所示的結(jié)構(gòu)中的第一 電抗器3和第二電抗器8磁性禪合而成的磁性禪合電抗器。
[0107] 通過(guò)采用運(yùn)樣的結(jié)構(gòu)，在構(gòu)成直流電源裝置IOOa時(shí)，能夠減小電抗器所占的空間 容積。特別地，如果是設(shè)置從各電抗器50、51、52連接到電容器組9的中間抽頭的形狀，則在 構(gòu)造上能夠作為一個(gè)部件構(gòu)成，能夠有效地使用空間容積。此外，由于=相都使用相同的磁 性禪合電抗器，而能夠預(yù)見(jiàn)到在制造裝置時(shí)因使用數(shù)量的增加而帶來(lái)的成本降低。
[0108] 此外，如在實(shí)施方式1中說(shuō)明了的那樣，需要使第二電抗器8的電感值為比第一電 抗器3的電感值小的值。具體地，在進(jìn)行高頻開(kāi)關(guān)時(shí)，第二電抗器8需要流過(guò)諧波分量即流過(guò) 包含較多噪聲分量的不連續(xù)模式電流，第一電抗器3為了對(duì)噪聲分量進(jìn)行濾波來(lái)使輸入電 流的波形成為連續(xù)的正弦波狀，電感容量的電流依賴性成為必需。因此，優(yōu)選頻率特性高的 忍材作為第二電抗器8的忍材，優(yōu)選磁通密度高的忍材作為第一電抗器3的忍材。
[0109] 運(yùn)樣，通過(guò)使用不同的忍材構(gòu)成第一電抗器3和第二電抗器8,并將它們磁性禪合， 能夠抵消流過(guò)電抗器彼此的電流的直流分量，并能夠消除直流勵(lì)磁從而抑制電流飽和。由 此，與使鐵忍通用化的單純磁性禪合電抗器相比，能夠更高效地使用空間容積。
[0110] 如W上說(shuō)明了的那樣，根據(jù)實(shí)施方式2的直流電源裝置，通過(guò)將各相的第一電抗器 和第二電抗器用一個(gè)磁性禪合電抗器構(gòu)成，能夠減小構(gòu)成直流電源裝置時(shí)的空間容積，此 夕h通過(guò)在=相都使用相同的磁性禪合電抗器，能夠預(yù)見(jiàn)到在裝置制造時(shí)因使用數(shù)量的增 加而帶來(lái)的成本降低。
[0111] 此外，通過(guò)使用不同的忍材構(gòu)成第一電抗器和第二電抗器，并將它們磁性禪合，能 夠抵消流過(guò)電抗器彼此的電流的直流分量，并能夠消除直流勵(lì)磁從而抑制電流飽和，所W 與使鐵忍通用化的單純磁性禪合電抗器相比，能夠更高效地使用空間容積。
[0112] 實(shí)施方式3
[0113] 圖6是表示實(shí)施方式3設(shè)及的直流電源裝置的一個(gè)結(jié)構(gòu)示例的圖。另外，對(duì)與實(shí)施 方式1相同或者等同的結(jié)構(gòu)部標(biāo)注同一符號(hào)，并省略其詳細(xì)說(shuō)明。
[0114] 如圖6所示，在實(shí)施方式3設(shè)及的直流電源裝置10化中，除了在實(shí)施方式1中說(shuō)明了 的圖1所示的結(jié)構(gòu)之外，由第一開(kāi)關(guān)元件4a和第二開(kāi)關(guān)元件4b形成的串聯(lián)電路的中點(diǎn)與由 第一電容器6a和第二電容器化形成的串聯(lián)電路的中點(diǎn)通過(guò)作為中性線斷開(kāi)單元的通斷單 元20連接。
[0115] 在不具有通斷單元20的實(shí)施方式1、2的結(jié)構(gòu)中，若第一防逆流元件5a、第二防逆流 元件化、第一開(kāi)關(guān)元件4a和第二開(kāi)關(guān)元件4b中的任一個(gè)在發(fā)生故障的狀態(tài)下持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，貝U 會(huì)產(chǎn)生第一電容器6a和第二電容器化的電壓不均衡，有可能超過(guò)第一電容器6a和第二電容 器6b的耐壓而導(dǎo)致二次故障。此外，為了防止運(yùn)樣的二次故障，需要停止作為負(fù)載11連接的 設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0116] 在本實(shí)施方式中，通過(guò)具備通斷單元20,在第一防逆流元件5a、第二防逆流元件 5b、第一開(kāi)關(guān)元件4a和第二開(kāi)關(guān)元件4b中的任一個(gè)發(fā)生短路故障的情況下，對(duì)通斷單元20 進(jìn)行斷開(kāi)控制，并且W全波整流模式進(jìn)行動(dòng)作，從而能夠穩(wěn)定地對(duì)負(fù)載11提供電力，而不產(chǎn) 生第一電容器6a和第二電容器化的電壓不均衡，此外能夠使作為負(fù)載11與直流電源裝置 1〇化連接的設(shè)備持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0117] 另外，在圖6所示的示例中，表示在實(shí)施方式1中說(shuō)明的圖1的結(jié)構(gòu)中添加了通斷單 元20的結(jié)構(gòu)，但是顯然，也可W采用在實(shí)施方式2中說(shuō)明的圖5的結(jié)構(gòu)中添加通斷單元20的 結(jié)構(gòu)。
[0118] 如上述說(shuō)明了的那樣，根據(jù)實(shí)施方式3的直流電源裝置，采用通過(guò)通斷單元連接由 第一開(kāi)關(guān)元件和第二開(kāi)關(guān)元件構(gòu)成的串聯(lián)電路的中點(diǎn)與由第一電容器和第二電容器構(gòu)成 的串聯(lián)電路的中點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，因此在第一防逆流元件、第二防逆流元件、第一開(kāi)關(guān)元件和第二 開(kāi)關(guān)元件中的任一個(gè)發(fā)生短路故障的情況下，對(duì)通斷單元進(jìn)行斷開(kāi)控制，并且W全波整流 模式進(jìn)行動(dòng)作，由此能夠不產(chǎn)生第一電容器和第二電容器的電壓不均衡，并且能夠不導(dǎo)致 作為負(fù)載與直流電源裝置連接的設(shè)備的停止地持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，能夠得到可靠性高的直流電源裝 置。
[0119] 實(shí)施方式4
[0120] 在本實(shí)施方式中，說(shuō)明與在實(shí)施方式1、3中說(shuō)明了的直流電源裝置連接的負(fù)載。
[0121] 圖7是表示連接用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的逆變器作為直流電源裝置的負(fù)載的、實(shí)施方式4 設(shè)及的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的一個(gè)結(jié)構(gòu)示例的圖。另外，圖7所示的直流電源裝置100的結(jié)構(gòu)與 實(shí)施方式1相同，所W在此省略說(shuō)明。
[0122] 在圖7所示的示例中，電動(dòng)機(jī)31是具有U相、V相、W相運(yùn)=相的定子繞組，并且轉(zhuǎn)子 使用永久磁鐵的=相電動(dòng)機(jī)，除了在實(shí)施方式1中用圖1說(shuō)明了的直流電源裝置100的結(jié)構(gòu) 之外，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置200還具備:逆變器30，其將從直流電源裝置100輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換 成立相交流電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)31;電流檢測(cè)單元32a、32b，其對(duì)流過(guò)電動(dòng)機(jī)31的電流進(jìn)行檢 巧W及控制單元33,其基于直流電壓檢測(cè)單元14的檢測(cè)結(jié)果和電流檢測(cè)單元32a、32b的檢 測(cè)結(jié)果來(lái)控制逆變器30。另外，在圖7所示的示例中，采用各個(gè)電流檢測(cè)單元32a、32b分別檢 測(cè)流向電動(dòng)機(jī)31的U相電流和W相電流，并且控制單元33根據(jù)由各個(gè)電流檢測(cè)單元32曰、32b 檢測(cè)到的U相電流和W相電流來(lái)得到V相電流的結(jié)構(gòu)，但是顯然，求取各相電流的方法并不限 于此。
[0123] 電動(dòng)機(jī)31會(huì)由于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)使得永久磁鐵的磁通與定子繞組交鏈進(jìn)而產(chǎn)生感應(yīng) 電壓，根據(jù)該感應(yīng)電壓和從逆變器30輸出的電壓的電位差來(lái)輸出與流過(guò)定子繞組的電流成 比例的轉(zhuǎn)矩。該電動(dòng)機(jī)31的輸出轉(zhuǎn)矩與流過(guò)定子繞組的電流和定子繞組的應(yīng)數(shù)的乘積值成 比例，因此通過(guò)增加逆變器30輸出的各相電流，能夠增加電動(dòng)機(jī)31的輸出轉(zhuǎn)矩，但是該情況 下，電動(dòng)機(jī)31的銅損、逆變器30的導(dǎo)通損耗會(huì)增加而成為阻礙高效化的原因。
[0124] 另一方面，通過(guò)增加定子繞組的應(yīng)數(shù)也能夠增加電動(dòng)機(jī)31的輸出轉(zhuǎn)矩，但是該情 況下，為了使流過(guò)定子繞組的電流等同，需要使從逆變器30輸出的電壓上升。
[0125] 在本實(shí)施方式設(shè)及的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置中，使用在實(shí)施方式1中說(shuō)明了的直流電源 裝置100,通過(guò)轉(zhuǎn)換到全波整流模式、升壓模式b、升壓模式a(倍壓模式)和升壓模式C，能夠 大幅地調(diào)整向逆變器30輸出的輸出電壓。即，通過(guò)使向逆變器30輸出的輸出電壓上升，能夠 使從逆變器30輸出的電壓上升，因此通過(guò)增加電動(dòng)機(jī)31的定子繞組的應(yīng)數(shù)，能夠不增加逆 變器30輸出的各相電流地，即能夠不增加電動(dòng)機(jī)31的銅損、逆變器30的導(dǎo)通損耗地，使電動(dòng) 機(jī)31的輸出轉(zhuǎn)矩上升，能夠有助于高效化。
[0126] 另外，在不增加電動(dòng)機(jī)31的定子繞組的應(yīng)數(shù)的情況下，通過(guò)使向逆變器30輸出的 輸出電壓上升，并使從逆變器30輸出的各相電壓上升，能夠增加逆變器30輸出的各相電流， 在該情況下，不需使電動(dòng)機(jī)31大型化，就能夠增大電動(dòng)機(jī)31的輸出轉(zhuǎn)矩，能夠有助于電動(dòng)機(jī) 的小型化。
[0127] 此外，通過(guò)使用在實(shí)施方式1中說(shuō)明了的直流電源裝置100,能夠得到與實(shí)施方式1 同樣的效果，即，能夠?qū)崿F(xiàn)電源功率因數(shù)的提高、諧波電流的降低、高效化W及第一電容器 6a和第二電容器化的小容量化。
[01%]其中，作為用于電動(dòng)機(jī)31的永久磁鐵，可使用欽(Nd)、鋪(Dy)等稀±類磁鐵、鐵氧 體磁鐵等。稀±類磁鐵與鐵氧體磁鐵相比磁力強(qiáng)，使用了運(yùn)種稀±類磁鐵的電動(dòng)機(jī)能夠W 較小電流產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，因此對(duì)于實(shí)現(xiàn)節(jié)能化是有利的，但因?yàn)槠涫潜环Q為稀±的稀有金屬，所 W是難W獲取到的，而且與鐵氧體磁鐵相比價(jià)格高昂。因此，近年來(lái)，期望使用鐵氧體磁鐵 運(yùn)種容易獲取到的磁鐵的電動(dòng)機(jī)。使用鐵氧體磁鐵的電動(dòng)機(jī)與使用稀±類磁鐵的電動(dòng)機(jī)相 比存在轉(zhuǎn)矩小、效率低、耐退磁性低的問(wèn)題，但是通過(guò)使用在實(shí)施方式1中說(shuō)明了的直流電 源裝置100來(lái)使對(duì)逆變器30輸出的輸出電壓上升，并增加電動(dòng)機(jī)31的定子繞組的應(yīng)數(shù)，能夠 使電動(dòng)機(jī)31的輸出轉(zhuǎn)矩上升，并能夠提高效率、耐退磁性，因此與使用稀±類磁鐵相比，使 用易于獲取到且價(jià)格低廉的鐵氧體磁鐵變得更加容易。
[0129] 圖8是表示連接用于驅(qū)動(dòng)構(gòu)成制冷循環(huán)裝置的壓縮機(jī)的電動(dòng)機(jī)的逆變器作為直流 電源裝置的負(fù)載的、實(shí)施方式4設(shè)及的制冷循環(huán)應(yīng)用設(shè)備的一個(gè)結(jié)構(gòu)示例的圖。另外，圖8所 示的直流電源裝置l(K)b的結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式3相同，所W在此省略說(shuō)明。此外，在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng) 裝置200a中，對(duì)與圖7所示的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置200相同或者等同的結(jié)構(gòu)部標(biāo)注相同符號(hào)，并 省略其詳細(xì)說(shuō)明。
[0130] 在圖8所示的示例中，作為制冷循環(huán)應(yīng)用設(shè)備300,例如設(shè)想了空調(diào)機(jī)、熱累熱水 器、冰箱W及冷凍機(jī)等，包括通過(guò)制冷劑配管46安裝有壓縮機(jī)41、四通閥42、室外熱交換器 43、膨脹閥44W及室內(nèi)熱交換器45的制冷循環(huán)裝置400。此外，在壓縮機(jī)41的內(nèi)部，設(shè)置有對(duì) 制冷劑進(jìn)行壓縮的壓縮機(jī)構(gòu)47和使壓縮機(jī)構(gòu)47動(dòng)作的電動(dòng)機(jī)31，使制冷劑從壓縮機(jī)41開(kāi)始 在室外熱交換器43與室內(nèi)熱交換器45之間循環(huán)來(lái)進(jìn)行制冷制熱或冷凍等。
[0131] 在制冷循環(huán)應(yīng)用設(shè)備300為空調(diào)機(jī)的情況下，若室內(nèi)溫度接近使用者所設(shè)定的設(shè) 定溫度就會(huì)變成穩(wěn)定狀態(tài)，控制單元33W使搭載于壓縮機(jī)41的電動(dòng)機(jī)31W低速旋轉(zhuǎn)的方 式，來(lái)控制逆變器30。即，在運(yùn)種空調(diào)機(jī)中，低速旋轉(zhuǎn)持續(xù)最長(zhǎng)時(shí)間，因此低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的效率 改善也最有助于節(jié)能。因此，優(yōu)選使用增加定子繞組并相對(duì)地減小了所流過(guò)的電流量的電 動(dòng)機(jī)31。
[0132] 圖9是表示實(shí)施方式4設(shè)及的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置中的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和直流電壓之間 的關(guān)系的圖。一般而言，在如空調(diào)機(jī)運(yùn)樣的制冷循環(huán)應(yīng)用設(shè)備300中，在與目標(biāo)溫度之間的 差較大的情況下提高制冷能力，W迅速接近目標(biāo)溫度的方式進(jìn)行動(dòng)作。此時(shí)，逆變器30通過(guò) 增加電動(dòng)機(jī)31的轉(zhuǎn)速并增加由壓縮機(jī)41壓縮的制冷劑流量，來(lái)提高制冷能力。驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī) 31所需的電壓值如圖9所示那樣與電動(dòng)機(jī)31的轉(zhuǎn)速成比例地增加，在為定子繞組的應(yīng)數(shù)少 而感應(yīng)電壓低的電動(dòng)機(jī)的情況下呈Vml(圖9中所示的虛線）的特性，在為定子繞組的應(yīng)數(shù)多 而感應(yīng)電壓高的電動(dòng)機(jī)的情況下呈Vm2(圖9中所示的單點(diǎn)劃線）的特性。在使用感應(yīng)電壓高 的電動(dòng)機(jī)的情況下，能夠與從逆變器30提供的電壓的增加量相對(duì)應(yīng)地W較小的電流來(lái)進(jìn)行 驅(qū)動(dòng)，因此逆變器30的損耗減小，能夠高效運(yùn)轉(zhuǎn)。但是，在全波整流模式下進(jìn)行動(dòng)作的情況 下，因?yàn)橹绷麟妷旱?，因此能夠高效運(yùn)轉(zhuǎn)的最大轉(zhuǎn)速的上限值是Nl，在更大的轉(zhuǎn)速下，能夠 通過(guò)弱磁控制來(lái)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，但是因電流會(huì)增加而導(dǎo)致效率變差。
[0133] 在圖8所示的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置200a中，與電動(dòng)機(jī)31的轉(zhuǎn)速上升相應(yīng)地，使直流電源 裝置10化在達(dá)到轉(zhuǎn)速Nl的區(qū)域切換成全波整流模式，在從轉(zhuǎn)速Nl到轉(zhuǎn)速N2的區(qū)域切換成升 壓模式b或者升壓模式a(倍壓模式），在轉(zhuǎn)速N2處切換成升壓模式a(倍壓模式），在轉(zhuǎn)速N2W 上的區(qū)域切換成升壓模式C或者升壓模式a(倍壓模式），由此能夠使向逆變器30輸出的直流 電壓升壓，因此能夠高效且高速地驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)31。此外，在轉(zhuǎn)速Nl W上的區(qū)域，WVM2>Vdc 使其進(jìn)行動(dòng)作，由此能夠使逆變器30W調(diào)制率高的狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)作，基于PWM的開(kāi)關(guān)脈沖數(shù)量 減少，能夠?qū)崿F(xiàn)由于逆變器30的開(kāi)關(guān)損耗的降低、電動(dòng)機(jī)31的高頻鐵損的降低而帶來(lái)的高 效化。此外，通過(guò)使直流電源裝置IOObW升壓模式C進(jìn)行動(dòng)作，與升壓模式a(倍壓模式）相 比，能夠?qū)⒏叩碾妷狠敵鼋o逆變器30,因此通過(guò)增加電動(dòng)機(jī)31的定子的繞組，能夠增加感 應(yīng)電壓，從而實(shí)現(xiàn)高效化。
[0134] 并且，在圖8中，構(gòu)成為制冷劑從壓縮機(jī)41開(kāi)始在熱交換器43與熱交換器45之間循 環(huán)來(lái)進(jìn)行制冷制熱或冷凍等的制冷循環(huán)裝置400。在該制冷循環(huán)裝置400中所使用的制冷劑 存在多種，根據(jù)其組成不同而稱為HCFC制冷劑、HFC制冷劑，在世界上正在推行從臭氧層破 壞系數(shù)高的HCFC制冷劑向HFC制冷劑的切換。
[013引另一方面，對(duì)于HFC制冷劑，因?yàn)槠淙蜃兣瘽撃苤担℅WP:Global Warming 化t en t i a I)較高，所W制定了削減GWP高的制冷劑的使用量的規(guī)定，即所謂的歐州F-gu S規(guī) 定，其是作為地球溫室化對(duì)策的一環(huán)而制定的規(guī)定，在今后會(huì)施行從HFC制冷劑向HFO制冷 劑等轉(zhuǎn)換運(yùn)樣的規(guī)定。
[0136]低GWP的WO制冷劑的開(kāi)發(fā)已開(kāi)始，并且處于實(shí)用化的研究階段。作為制冷劑，例如 有作為HFC制冷劑的R32、作為HTO制冷劑的R1234YF、R1123等，其中，特別是R1234YF、R1123 等HFO制冷劑是WGWP的值非常低并在IOOW下為特征的制冷劑。HFO制冷劑由于在大氣中會(huì) 自行分解，因此GWP較低，但另一方面，因?yàn)樵诖髿庵袝?huì)自行分解，所W即使在封入在制冷循 環(huán)裝置400內(nèi)的情況下也易于引起化學(xué)反應(yīng)，也正因?yàn)楸幻芊夥馊?，所W在壓縮機(jī)41的內(nèi)部 壓力容易上升、溫度容易上升，最壞的情況是壓縮機(jī)41有可能發(fā)生破裂。特別是，運(yùn)種低GWP 的制冷劑具有微燃性、可燃性等特性，從而在處理上和產(chǎn)品化方面都存在問(wèn)題。此外，在通 過(guò)逆變器30來(lái)使采用該低GWP的制冷劑的制冷循環(huán)裝置400動(dòng)作的情況下，不僅需要對(duì)逆變 器30進(jìn)行與低GWP的制冷劑對(duì)應(yīng)的控制，對(duì)逆變器30的產(chǎn)品保護(hù)還需要與使用W往的HCFC 制冷劑等的產(chǎn)品不同的保護(hù)。
[0137] 并且，盡管微燃性、可燃性的制冷劑的點(diǎn)火需要點(diǎn)火源，但是作為對(duì)封入在制冷循 環(huán)裝置400中的制冷劑進(jìn)行點(diǎn)火的點(diǎn)火源是內(nèi)置于壓縮機(jī)41的電動(dòng)機(jī)31，而對(duì)電動(dòng)機(jī)31提 供能量的是逆變器30。因此，通過(guò)阻斷從逆變器30提供給電動(dòng)機(jī)31的能量供應(yīng)，能夠抑制制 冷劑的壓力上升、溫度上升，通過(guò)抑制點(diǎn)火源能夠提高低GWP的制冷劑的安全性。
[0138] 在此，說(shuō)明在制冷循環(huán)裝置400內(nèi)封入有低GWP的制冷劑的情況下的逆變器30的動(dòng) 作。
[0139] 首先，如上述那樣，作為低GWP的制冷劑發(fā)生化學(xué)分解的原因，認(rèn)為有壓力上升、溫 度上升等。制冷劑的壓力能夠根據(jù)電動(dòng)機(jī)31的輸出轉(zhuǎn)矩來(lái)推測(cè)。此外，制冷劑的溫度能夠近 似成電動(dòng)機(jī)31的轉(zhuǎn)子內(nèi)部的磁鐵溫度，因此通過(guò)推定磁鐵溫度就能夠推測(cè)制冷劑的溫度。
[0140] 接著，說(shuō)明制冷劑溫度的推測(cè)方法。在使用永久磁鐵電動(dòng)機(jī)作為電動(dòng)機(jī)31的結(jié)構(gòu) 中，轉(zhuǎn)子與制冷劑相接觸，制冷劑溫度與轉(zhuǎn)子溫度幾乎相同。此外，永久磁鐵具有溫度依賴 性，根據(jù)溫度不同磁通量會(huì)發(fā)生變化。利用該磁鐵特性，就能夠推測(cè)出制冷劑溫度。具體而 言，永久磁鐵電動(dòng)機(jī)的磁通量可由下述的式(1)表示。
[0141]
、、俄
[0142] 在式（1)中，9是表示永久磁鐵的磁通量的值，化表示q軸電壓，id表示d軸電流，iq 表示q軸電流，《表示轉(zhuǎn)速，R表示電阻，Ld表示d軸電感，Lq表示q軸電感。此外，P是微分算 子。
[0143] 如果旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定，則微分分量為0,因此永久磁鐵的磁通量9能夠根據(jù)q軸電壓化、d軸 電流id、q軸電流iq、轉(zhuǎn)速O、電阻R、d軸電感Ld、q軸電感Lq算出。作為求取該永久磁鐵的磁 通量(P的方法，可W根據(jù)觀測(cè)器(Observer)等推定，可W直接運(yùn)算，也可W根據(jù)其它任何方 法來(lái)推定。
[0144] 通過(guò)比較如上述那樣推定出的啤值和在規(guī)定溫度例如設(shè)想為常溫的25°C或設(shè)想為 高溫的125°C下預(yù)先測(cè)定出的磁通量，能夠推定溫度。該溫度的推定可W根據(jù)預(yù)先測(cè)定出的 磁通量來(lái)生成近似公式，也可W預(yù)先表格化數(shù)據(jù)，該溫度的推定方法可W是任意的。
[0145] 運(yùn)樣，通過(guò)根據(jù)磁鐵的磁通量來(lái)推定磁鐵溫度，能夠推測(cè)幾乎近似于磁鐵溫度的 制冷劑溫度。
[0146] 在制冷循環(huán)裝置400中，對(duì)于伴隨著壓縮機(jī)41內(nèi)部的壓力上升的溫度上升，能夠確 定出理論上的范圍，所W在變成比理論上的范圍溫度高的情況下，低GWP的制冷劑有可能引 起化學(xué)反應(yīng)。因此，在推定出的制冷劑溫度變?yōu)轭A(yù)先確定的溫度W上的情況下，由于有可能 引起化學(xué)反應(yīng)，因此W降低電動(dòng)機(jī)31的轉(zhuǎn)速的方式來(lái)使逆變器30進(jìn)行動(dòng)作，抑制壓縮機(jī)41 中的工作量，抑制溫度上升，由此能夠抑制使用低GWP的制冷劑時(shí)成為問(wèn)題的化學(xué)反應(yīng)。
[0147] 接著，說(shuō)明制冷劑壓力的推測(cè)方法。對(duì)于制冷劑的壓力上升也同樣地，利用壓力與 電動(dòng)機(jī)31的輸出轉(zhuǎn)矩成比例的特性，就能夠推測(cè)出制冷劑壓力。電動(dòng)機(jī)31的輸出轉(zhuǎn)矩可由 下述的式(2)來(lái)表示。
[014引 化二化?（ 4 ? id+(Ld-Lq) ? id ? iq)...(2)
[0149]在式(2)中，Tm是表示電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩的值，Pm表示電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)。除此之外 的各個(gè)參數(shù)與式(1)相同。
[0150]如式（2)所示，輸出轉(zhuǎn)矩Tm與流過(guò)電動(dòng)機(jī)31的電流(巧由電流id，q軸電流i q)成比 例。因此，能夠根據(jù)流過(guò)電動(dòng)機(jī)31的電流來(lái)推定輸出轉(zhuǎn)矩Tm。關(guān)于在壓縮機(jī)41進(jìn)行動(dòng)作的使 用條件下的輸出轉(zhuǎn)矩Tm與壓力的關(guān)系，存在著在壓縮機(jī)41的設(shè)計(jì)階段已掌握的關(guān)系，如果 輸出轉(zhuǎn)矩化唯一地確定，就能夠推定出制冷循環(huán)裝置400內(nèi)的制冷劑壓力。
[0151] 引起低GWP的制冷劑的化學(xué)反應(yīng)的壓力條件為比使用時(shí)的壓力條件高的條件，因 此在推定輸出轉(zhuǎn)矩且推定出的輸出轉(zhuǎn)矩在預(yù)先決定的規(guī)定輸出轉(zhuǎn)矩W上的狀態(tài)下，W降低 電動(dòng)機(jī)31的轉(zhuǎn)速的方式來(lái)使逆變器30動(dòng)作。由此，能夠降低壓縮機(jī)41的工作量，而能夠抑制 壓力上升。此外，在產(chǎn)生異常壓力上升的情況下，流過(guò)電動(dòng)機(jī)31的電流會(huì)急劇上升，所W測(cè) 算電流的時(shí)間變化率di/dt，在為規(guī)定值W上的di/dt的情況下，降低轉(zhuǎn)速或者停止逆變器 30的電力供應(yīng)(動(dòng)作停止）。通過(guò)進(jìn)行運(yùn)樣的控制，能夠抑制使用低GWP的制冷劑時(shí)成為問(wèn)題 的化學(xué)反應(yīng)。
[0152] 如W上那樣，使逆變器30動(dòng)作W抑制超過(guò)低GWP的制冷劑的使用條件的溫度上升、 壓力上升，能夠安全地使用低GWP的制冷劑，能夠應(yīng)對(duì)地球溫室化對(duì)策。
[0153] 此外，在本實(shí)施方式中，盡管記載了抑制低GWP的制冷劑的化學(xué)反應(yīng)的方法，但是 并不限于上述那樣的方法，可W使用能夠推定制冷劑壓力、制冷劑溫度的任何方法，顯然通 過(guò)使用推定出的制冷劑壓力、制冷劑溫度來(lái)進(jìn)行如上述那樣的控制，也能夠得到同樣的效 果。
[0154] 此外，使用低GWP的制冷劑時(shí)，與HCFC制冷劑相比，例如與R41OA等相比，壓縮機(jī)41 所輸出的排出壓力較高。因此，當(dāng)電動(dòng)機(jī)31起動(dòng)時(shí)，需要較高的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。在本實(shí)施方式中， 如圖8所示，在逆變器30的前級(jí)設(shè)置有直流電源裝置10化，因此在起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不足的情況下， 能夠使直流電壓升壓來(lái)補(bǔ)充轉(zhuǎn)矩，因此能夠W較少的損耗抑制起動(dòng)不良的發(fā)生，能夠提高 產(chǎn)品的可靠性。
[0155] 運(yùn)樣，在本實(shí)施方式中，在逆變器30、直流電源裝置IOOb中不需要使用特別的結(jié) 構(gòu)，僅通過(guò)在控制單元中設(shè)置用于推定導(dǎo)致低GWP的制冷劑的化學(xué)反應(yīng)的現(xiàn)象的功能，就能 夠簡(jiǎn)單地得到應(yīng)對(duì)低GWP的制冷劑的制冷循環(huán)應(yīng)用設(shè)備300。
[0156] 此外，如在實(shí)施方式3中說(shuō)明了的那樣，在第一防逆流元件5曰、第二防逆流元件化、 第一開(kāi)關(guān)元件4aW及第二開(kāi)關(guān)元件4b中的任一個(gè)發(fā)生短路故障的情況下，對(duì)通斷單元20進(jìn) 行斷開(kāi)控制，并且W全波整流模式進(jìn)行動(dòng)作，由此即使是第一防逆流元件5a、第二防逆流元 件化、第一開(kāi)關(guān)元件4aW及第二開(kāi)關(guān)元件4b中的任一個(gè)發(fā)生短路故障的情況，也不會(huì)造成 第一電容器6a和第二電容器6b的電壓不均衡，能夠穩(wěn)定地對(duì)逆變器30進(jìn)行電力供應(yīng)，并且 能夠不導(dǎo)致逆變器30、由逆變器30驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)31停止地持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0157] 另外，在直流電源裝置10化發(fā)生故障，而對(duì)通斷單元20進(jìn)行斷開(kāi)控制來(lái)W全波整 流模式進(jìn)行動(dòng)作的情況下，雖然在電動(dòng)機(jī)31的轉(zhuǎn)速較高的情況下通過(guò)使用弱磁控制就能夠 運(yùn)轉(zhuǎn)，但是由于電流增加會(huì)導(dǎo)致效率變差。另一方面，在通過(guò)制冷循環(huán)裝置400來(lái)進(jìn)行制冷 制熱的空調(diào)機(jī)中，例如在盛夏發(fā)生故障而運(yùn)轉(zhuǎn)停止時(shí)，有可能導(dǎo)致中暑等，對(duì)人體造成的影 響也較大。此外，如果需要可靠性高的制冷循環(huán)應(yīng)用設(shè)備300,例如服務(wù)器機(jī)房的空調(diào)由于 故障而停止運(yùn)轉(zhuǎn)，則有可能導(dǎo)致設(shè)置于服務(wù)器機(jī)房的設(shè)備發(fā)生故障。此外，如果食品的冷凍 室由于故障而停止運(yùn)轉(zhuǎn)，則有可能導(dǎo)致保存于冷凍室的食品發(fā)生腐爛。在本實(shí)施方式中，即 使是在直流電源裝置1〇化發(fā)生故障的情況下，盡管效率降低，但是通過(guò)全波整流模式下的 動(dòng)作能夠持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，所W能夠防止對(duì)人體的影響、設(shè)備的故障或者食品的腐爛等，因此能夠 得到可靠性高的制冷循環(huán)應(yīng)用設(shè)備300。此外，在需要運(yùn)樣的可靠性高的制冷循環(huán)應(yīng)用設(shè)備 300中，優(yōu)選在直流電源裝置10化發(fā)生故障的情況下，對(duì)通斷單元20進(jìn)行斷開(kāi)控制而W全波 整流模式進(jìn)行動(dòng)作，來(lái)進(jìn)行應(yīng)急運(yùn)轉(zhuǎn)，并且通過(guò)警報(bào)等將其通知給使用者。運(yùn)樣，能夠迅速 地應(yīng)對(duì)故障，能夠縮短到恢復(fù)為止的時(shí)間。
[015引此外，作為直流電源裝置100的電源亦即交流電源1的電源電壓，存在200V/400V等 各種各樣電源電壓。因此，如果根據(jù)每個(gè)銷售地的各電源情形來(lái)設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)31，則電動(dòng)機(jī)規(guī) 格會(huì)有多種，電動(dòng)機(jī)31的評(píng)估負(fù)擔(dān)和開(kāi)發(fā)負(fù)擔(dān)增大。在實(shí)施方式1中所說(shuō)明的直流電源裝置 100中，例如在交流電源1的電源電壓為200V的情況下W升壓模式a(倍壓模式)進(jìn)行動(dòng)作，在 交流電源1的電源電壓為400V的情況下W全波整流模式進(jìn)行動(dòng)作，由此在交流電源1的電源 電壓為200V的情況下和在交流電源1的電源電壓為400V的情況下，直流電壓都為相同值，能 夠W相同的電動(dòng)機(jī)規(guī)格進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。并且，在交流電源1的電源電壓為400V的情況下，在W全 波整流模式進(jìn)行動(dòng)作的情況下，在電源電壓變動(dòng)時(shí)直流電壓變動(dòng)，例如W全波整流模式進(jìn) 行動(dòng)作時(shí)直流電壓低于假定值的情況下，通過(guò)使用升壓模式b來(lái)使直流電壓升壓，由此能夠 降低因電源電壓的變動(dòng)帶來(lái)的影響，能夠使逆變器30W固定電壓進(jìn)行動(dòng)作。
[0159] 另外，在圖7、圖8所示的示例中，表示了使用在實(shí)施方式1和3中說(shuō)明了的圖1、圖6 的直流電源裝置1〇〇、1〇化的結(jié)構(gòu)，但是顯然，也可W采用使用在實(shí)施方式2中說(shuō)明了的圖5 的直流電源裝置IOOa的結(jié)構(gòu)。
[0160] 如W上所說(shuō)明的那樣，根據(jù)實(shí)施方式4的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置和制冷循環(huán)應(yīng)用設(shè)備，通 過(guò)使用從上述實(shí)施方式1至3所記載的直流電源裝置來(lái)構(gòu)成，能夠具有通過(guò)實(shí)施方式1至3中 說(shuō)明了的直流電源裝置得到的效果。
[0161] 此外，與電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速的上升相對(duì)應(yīng)地切換成全波整流模式、升壓模式b、升壓模 式a(倍壓模式）、升壓模式C，由此能夠使對(duì)逆變器輸出的輸出電壓上升，進(jìn)而使對(duì)電動(dòng)機(jī)輸 出的輸出電壓上升，通過(guò)增加電動(dòng)機(jī)的定子繞組的應(yīng)數(shù)，能夠不增加逆變器所輸出的各相 電流即不增加電動(dòng)機(jī)的銅損、逆變器的導(dǎo)通損耗，而使電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩上升，能夠有助于 高效化。
[0162] 此外，在不增加電動(dòng)機(jī)的定子繞組的應(yīng)數(shù)的情況下，通過(guò)使向逆變器輸出的輸出 電壓上升，進(jìn)而使向電動(dòng)機(jī)輸出的輸出電壓上升，能夠增加逆變器所輸出的各相電流，在該 情況下，不需要使電動(dòng)機(jī)大型化，就能夠增大電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，并且能夠有助于電動(dòng)機(jī)的 小型化。
[0163] 此外，通過(guò)使對(duì)電動(dòng)機(jī)輸出的輸出電壓上升，并增加電動(dòng)機(jī)的定子繞組的應(yīng)數(shù)，能 夠增大電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，能夠提高效率、耐退磁性，因此與采用稀上類磁鐵相比，使用采 用了易于獲取到且價(jià)格低廉的鐵氧體磁鐵的電動(dòng)機(jī)變得更加容易。
[0164] 此外，能夠不改變電動(dòng)機(jī)規(guī)格地應(yīng)對(duì)不同的電源電壓，因此能夠減輕電動(dòng)機(jī)的評(píng) 估負(fù)擔(dān)和開(kāi)發(fā)負(fù)擔(dān)。
[0165] 另外，在上述實(shí)施方式中，說(shuō)明了應(yīng)用于從交流電源提供=相交流的結(jié)構(gòu)的應(yīng)用 例，但是也能夠應(yīng)用于提供單相交流、兩相交流或者四相W上的多相交流的結(jié)構(gòu)，顯然能夠 得到與上述實(shí)施方式相同的效果。
[0166] 此外，在上述實(shí)施方式中，作為第一開(kāi)關(guān)元件和第二開(kāi)關(guān)元件、第一防逆流元件和 第二防逆流元件，通常使用W娃(Si:娃)為材料的Si類半導(dǎo)體是主流，但是顯然也可W使用 碳化娃(SiC)、氮化稼(GaN)、金剛石為材料的寬帶禁(WBG)半導(dǎo)體。
[0167] 由運(yùn)種WBG半導(dǎo)體形成的開(kāi)關(guān)元件和防逆流元件，其耐電壓性高且允許電流密度 也高。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)開(kāi)關(guān)元件和防逆流元件的小型化，通過(guò)使用運(yùn)些小型化后的開(kāi)關(guān)元件 和防逆流元件，能夠使使用運(yùn)些元件構(gòu)成的直流電源裝置和電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置小型化。
[0168] 此外，由運(yùn)種WBG半導(dǎo)體形成的開(kāi)關(guān)元件和防逆流元件的耐熱性也高。因此，能夠 實(shí)現(xiàn)散熱器的散熱片小型化、將水冷部換成氣冷，因此能夠使直流電源裝置進(jìn)一步小型化。
[0169] 并且，由運(yùn)種WBG半導(dǎo)體形成的開(kāi)關(guān)元件和防逆流元件的電力損耗低。因此，能夠 使開(kāi)關(guān)元件和防逆流元件高效化，進(jìn)而能夠使直流電源裝置和電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置高效化。
[0170] 另外，優(yōu)選開(kāi)關(guān)元件和防逆流元件中的任意元件由WBG半導(dǎo)體形成，但是也可W是 其中任一個(gè)元件由WBG半導(dǎo)體形成，運(yùn)樣也能夠得到上述效果。
[0171] 并且，顯然也可W使構(gòu)成逆變器的各通斷單元由WBG半導(dǎo)體來(lái)構(gòu)成，由此能夠?qū)崿F(xiàn) 直流電源裝置、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的更高效化。
[0172] 此外，在上述實(shí)施方式中，作為開(kāi)關(guān)元件，例如列舉了功率晶體管、功率M0SFET、 IGBT為示例，但是對(duì)于與通常的MOSFET相比具有較深的P層，通過(guò)較深的P層與n層大范圍地 相接來(lái)實(shí)現(xiàn)低導(dǎo)通電阻卻具有高耐電壓性，并作為高效率的開(kāi)關(guān)元件已知的超級(jí)結(jié)構(gòu)造的 MOS陽(yáng)T(Me1:a；L-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor:金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效 應(yīng)晶體管）、絕緣柵半導(dǎo)體裝置、雙極晶體管等，通過(guò)使用它們也能夠得到同樣的效果，能夠 實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的低損耗，能夠提供高效率的直流電源裝置和電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置。
[0173] 此外，作為直流電源裝置的控制部和逆變器的控制單元，能夠使用CPlKCentral Processing Unit:中央處理單元）、DSP(Digi1:al Si即al Processor:數(shù)字信號(hào)處理器），微 型計(jì)算機(jī)(microcomputer:微處理器）的離散系統(tǒng)來(lái)構(gòu)成，但是除此之外，還能夠通過(guò)模擬 電路、數(shù)字電路等電氣電路元件等來(lái)構(gòu)成。并且，可W在同一個(gè)封裝體上構(gòu)成直流電源裝置 的控制部和逆變器的控制單元，顯然本發(fā)明并不限于運(yùn)些控制部、控制單元的結(jié)構(gòu)。
[0174] 另外，W上實(shí)施方式所示的結(jié)構(gòu)是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例，顯然也能夠與其它 公知技術(shù)相組合，并且也可W在不脫離本發(fā)明要旨的范圍內(nèi)省略一部分等進(jìn)行變更而構(gòu) 成。
[0175] 如W上那樣，本發(fā)明作為能夠?qū)崿F(xiàn)將從交流電源提供的交流轉(zhuǎn)換成直流并提供給 負(fù)載的直流電源裝置的高效化、電源功率因數(shù)的提高W及諧波電流的降低的技術(shù)是有用 的，特別地，在具有制冷循環(huán)裝置的空調(diào)機(jī)、冷凍機(jī)、洗涂烘干機(jī)、冷藏柜、除濕器、熱累式熱 水器、冷凍陳列柜等制冷循環(huán)應(yīng)用設(shè)備中，除了應(yīng)用于通過(guò)逆變器將直流電源裝置的輸出 電壓轉(zhuǎn)換成交流電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)構(gòu)成制冷循環(huán)的壓縮機(jī)的電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)之外，還能夠應(yīng)用于風(fēng) 扇電動(dòng)機(jī)、換氣扇、烘手機(jī)、電磁感應(yīng)加熱烹調(diào)器等。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種直流電源裝置，將從交流電源提供的交流轉(zhuǎn)換成直流并提供給負(fù)載，其特征在 于，包括： 整流電路，其對(duì)所述交流進(jìn)行整流； 第一電抗器，其在各相分別插入到所述交流電源和所述整流電路之間； 第一電容器組，其具備串聯(lián)連接的第一電容器和第二電容器，連接于至所述負(fù)載的輸 出端子之間； 開(kāi)關(guān)元件組，其具備串聯(lián)連接的第一開(kāi)關(guān)元件和第二開(kāi)關(guān)元件，與所述整流電路和所 述第一電容器組之間并聯(lián)連接； 阻止逆流單元，其阻止通過(guò)所述開(kāi)關(guān)元件組的動(dòng)作而對(duì)所述第一電容器組充電的電荷 向所述開(kāi)關(guān)元件組逆流；以及 第二電容器組，其具備三個(gè)電容器，該三個(gè)電容器為一端與所述開(kāi)關(guān)元件組的中點(diǎn)電 連接，另一端與所述第一電抗器中的所述整流電路一側(cè)的各相端子連接， 將與所述第一開(kāi)關(guān)元件和所述第二開(kāi)關(guān)元件對(duì)應(yīng)的各個(gè)導(dǎo)通占空比控制為相同，同時(shí) 使對(duì)所述負(fù)載輸出的輸出電壓升壓。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電源裝置，其特征在于，還包括： 第二電抗器，其一端與所述第一電抗器和所述第二電容器組的連接點(diǎn)連接，另一端與 所述整流電路連接， 所述第二電抗器的電感值小于所述第一電抗器的電感值。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電源裝置，其特征在于，具有： 全波整流模式，使所述第一開(kāi)關(guān)元件和所述第二開(kāi)關(guān)元件處于斷開(kāi)控制狀態(tài)；以及 升壓模式，對(duì)所述第一開(kāi)關(guān)元件和所述第二開(kāi)關(guān)元件交替地進(jìn)行導(dǎo)通控制。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的直流電源裝置，其特征在于： 在所述升壓模式下，在從所述交流電源提供的交流電壓為閾值以上時(shí)，使所述導(dǎo)通占 空比小于50%，并設(shè)置所述第一開(kāi)關(guān)元件和所述第二開(kāi)關(guān)元件同時(shí)斷開(kāi)的區(qū)間。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的直流電源裝置，其特征在于： 在所述升壓模式下，在從所述交流電源提供的交流電壓小于閾值時(shí)，使所述導(dǎo)通占空 比為50%以上，并設(shè)置所述第一開(kāi)關(guān)元件和所述第二開(kāi)關(guān)元件同時(shí)導(dǎo)通的區(qū)間。6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的直流電源裝置，其特征在于，還包括： 通斷單元，其連接在所述開(kāi)關(guān)元件組的中點(diǎn)和所述第一電容器組的中點(diǎn)之間。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的直流電源裝置，其特征在于： 在所述阻止逆流單元、所述第一開(kāi)關(guān)元件和所述第二開(kāi)關(guān)元件中的任一個(gè)發(fā)生短路故 障的情況下，對(duì)所述通斷單元進(jìn)行斷開(kāi)控制，并以所述全波整流模式進(jìn)行動(dòng)作。8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的直流電源裝置，其特征在于： 所述第一電抗器和所述第二電抗器被構(gòu)成為使不同芯材磁性親合而成的一個(gè)磁性親 合電抗器。9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的直流電源裝置，其特征在于： 構(gòu)成所述第一開(kāi)關(guān)元件、所述第二開(kāi)關(guān)元件、所述阻止逆流單元的半導(dǎo)體元件中的至 少一個(gè)元件是由寬帶禁半導(dǎo)體形成的。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的直流電源裝置，其特征在于： 所述寬帶禁半導(dǎo)體是碳化硅、氮化鎵類材料或金剛石。11. 一種電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，包括： 權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的直流電源裝置， 并且包括驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的逆變器來(lái)作為所述負(fù)載。12. -種制冷循環(huán)應(yīng)用設(shè)備，通過(guò)用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置來(lái)進(jìn)行熱交換，其 中，所述電動(dòng)機(jī)內(nèi)置于對(duì)制冷循環(huán)裝置內(nèi)的制冷劑進(jìn)行壓縮的壓縮機(jī)，其特征在于： 所述制冷劑與HFC制冷劑相比全球變暖潛能值較低， 所述電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置推測(cè)所述制冷劑的壓力上升或者所述制冷劑的溫度上升，并以抑 制該制冷劑的壓力上升或者溫度上升的方式進(jìn)行動(dòng)作。13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的制冷循環(huán)應(yīng)用設(shè)備，其特征在于： 所述電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置包括權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的直流電源裝置，并且包括驅(qū) 動(dòng)所述電動(dòng)機(jī)的逆變器來(lái)作為所述負(fù)載。
【文檔編號(hào)】H02M7/12GK105981277SQ201480075339
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2014年2月19日
【發(fā)明人】筱本洋介, 畠山和德, 神谷莊太, 植村啟介
【申請(qǐng)人】三菱電機(jī)株式會(huì)社