JP2006262633A - Converter - Google Patents

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Toshihiro Sugimoto
智弘 杉本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a converter that comprises a controller for an inverter for the drive of a motor that is small, light in weight, and capable of removing the noise. <P>SOLUTION: This converter is provided with a rectifying circuit that inputs AC power source 1. The converter comprises a diode bridge 4 and a capacitor 5 of a small capacity, provided on the DC-output side of the diode bridge 4, an inverter circuit 2 that converts DC power into AC power, and a motor 3. A reactor 6 is connected to each input of the R phase and T phase of the rectifying circuit. The reactor 6 is magnetically coupled so as to generate inductance, in both the normal mode and the common mode. Electromagnetic noise can be reduced and miniaturization, weight reduction, and cost reduction of the converter can be achieved. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、インバータによりモータを駆動するモータ駆動用インバータ制御装置を備えたコンバータ装置に関するものである。   The present invention relates to a converter device including a motor driving inverter control device that drives a motor by an inverter.

従来のコンバータ装置は、交流入力をダイオードで整流し、コンデンサで平滑して直流出力を得るものであって、この直流出力が負荷に接続される。このため、平滑コンデンサの電圧、即ち直流出力電圧が、交流入力電圧より低くなった期間に入力電流が流れる。この入力電流は、交流入力電圧より直流出力電圧が低くなった短期間に流れ、また、交流入力電圧より遅れて流れるため、力率の低下を招く。   A conventional converter device rectifies an AC input with a diode and smoothes it with a capacitor to obtain a DC output, and this DC output is connected to a load. For this reason, an input current flows during a period when the voltage of the smoothing capacitor, that is, the DC output voltage is lower than the AC input voltage. This input current flows in a short period of time when the DC output voltage is lower than the AC input voltage, and also flows later than the AC input voltage, leading to a reduction in power factor.

更に、短期間に流れるため、入力電流は交流入力電圧と同じ正弦波とはならず、尖塔化する。尖塔化した入力電流は、基本周波数の正数倍の周波数成分となる電源高調波電流を含む。この電源高調波電流は商用電源を介して他の機器へ様々な障害を誘発する。一方、コンバータ装置の負荷は、電磁ノイズを発生するスイッチング回路を含むものが多い。このため、受電側、即ちコンバータ装置の入力側に電磁ノイズを抑制する新たなノイズフィルタを設ける必要があり、装置全体の大型化とコストアップを招く。   Furthermore, since it flows in a short time, the input current does not become the same sine wave as the AC input voltage, but is spire. The spire-shaped input current includes a power supply harmonic current that is a frequency component that is a positive multiple of the fundamental frequency. This power supply harmonic current induces various troubles to other devices via the commercial power supply. On the other hand, the load of the converter device often includes a switching circuit that generates electromagnetic noise. For this reason, it is necessary to provide a new noise filter for suppressing electromagnetic noise on the power receiving side, that is, the input side of the converter device, resulting in an increase in size and cost of the entire device.

そこで、電源高調波電流を低減し、力率を改善することが可能で、かつ、小型で安価,低電磁ノイズを達成するコンバータ装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この方法を用いたコンバータ装置について説明する。   In view of this, a converter device that can reduce the power harmonic current and improve the power factor, and is small, inexpensive, and achieves low electromagnetic noise has been proposed (see, for example, Patent Document 1). A converter device using this method will be described.

図2は、このコンバータ装置の回路図である。101はスイッチング回路を含む負荷、102は単相入力でコンデンサ平滑型のコンバータ、103はリアクトル、501はノイズフィルタ、104は交流電源である。   FIG. 2 is a circuit diagram of the converter device. Reference numeral 101 denotes a load including a switching circuit, 102 denotes a single-phase input and capacitor smoothing converter, 103 denotes a reactor, 501 is a noise filter, and 104 is an AC power supply.

交流入力104でコンデンサ平滑型の整流回路のR相およびT相のそれぞれの入力にリアクトル103を挿入する。リアクトル103は、R相およびT相が電気的に絶縁され、また、磁気的にも独立されている、または、ノーマルモードのインダクタンスを優先的に生じるように磁気的に結合されている、またあるいは、ノーマルモードおよびコモンモードともインダクタンスを生じるように磁気的に結合されている。そして、リアクトル103の入力または出力の一方または両方にノイズフィルタを挿入する。   Reactor 103 is inserted into each of the R-phase and T-phase inputs of the capacitor smoothing rectifier circuit with AC input 104. Reactor 103 is electrically isolated so that the R and T phases are electrically isolated and magnetically independent, or is magnetically coupled so as to preferentially generate a normal mode inductance, and / or Both the normal mode and the common mode are magnetically coupled so as to generate inductance. Then, a noise filter is inserted into one or both of the input and output of the reactor 103.

上記構成のコンバータ装置で、R相およびT相のそれぞれの入力に挿入されたリアクトルは、入力電流の導通幅を広げ、電源高調波電流の低減と、力率の改善を行う。あわせて、ノーマルモードおよびコモンモードの電磁ノイズをともに抑制する。これにより、電源高調波電圧と電磁ノイズの低減,力率の改善が可能となる。   In the converter device configured as described above, the reactor inserted into each of the R-phase and T-phase inputs widens the conduction width of the input current, reduces the power supply harmonic current, and improves the power factor. In addition, both normal mode and common mode electromagnetic noise are suppressed. This makes it possible to reduce the power supply harmonic voltage and electromagnetic noise and improve the power factor.

ここで、リアクトルはR相またはT相の一方に挿入しても、力率の改善と、R相とT相を往来する電源高調波電流、ノーマルモードノイズの抑制を図ることは可能である。しかし、コモンモードノイズに対しては、一方の相しか効果はなく、もう一方の相のコモンモードノイズの抑制は不可能である。そこで、R相およびT相にリアクトル103を挿入することで、コモンモードノイズの抑制も可能としている。   Here, even if the reactor is inserted into one of the R phase and the T phase, it is possible to improve the power factor and suppress the power supply harmonic current and normal mode noise that travel between the R phase and the T phase. However, only one phase is effective against common mode noise, and it is impossible to suppress the common mode noise of the other phase. Therefore, the common mode noise can be suppressed by inserting the reactor 103 in the R phase and the T phase.

また、ノイズフィルタ501は、リアクトル103によるノイズ抑制効果だけでは不十分な主に高周波のノイズを除去する。従って、ノイズフィルタへのノイズ抑制の依存度が軽減され、これを構成する素子数および定数を削減できる。   Further, the noise filter 501 removes mainly high frequency noise, which is not sufficient only by the noise suppression effect by the reactor 103. Therefore, the dependence of noise suppression on the noise filter is reduced, and the number of elements and constants constituting the noise filter can be reduced.

ノイズフィルタ501の回路構成は種々あるが、減衰量の軽減により、ここでは、コモンモードチョークコイルLc、R相およびT相をシャントするXコンデンサCx、そして、各相およびアース間のYコンデンサCyで構成されている。YコンデンサCyは、洩れ電流の制限の上限値を有効に活用するため、リアクトル103の有無に関係無く設定する。しかし、XコンデンサCxおよびコモンモードチョークコイルLcは、リアクトル103が挿入されない回路構成に対し、それぞれ、約10分の1、2分の1の値で済む。従って、ノイズフィルタ501を小さくすることが可能となる。
特開平10−201221号公報
Although there are various circuit configurations of the noise filter 501, due to the reduction of attenuation, the common mode choke coil Lc, the X capacitor Cx that shunts the R phase and the T phase, and the Y capacitor Cy between each phase and the ground are used here. It is configured. The Y capacitor Cy is set regardless of the presence or absence of the reactor 103 in order to effectively use the upper limit value of the leakage current limit. However, the X capacitor Cx and the common mode choke coil Lc need only have values of about 1/10 and 1/2 of the circuit configuration in which the reactor 103 is not inserted. Therefore, the noise filter 501 can be reduced.
JP-A-10-201221

しかしながら、従来のコンバータ装置では、負荷として、モータを駆動するインバータ制御装置である場合、リアクトル103と、コンバータ102を構成している平滑コンデンサは、電源からモータ駆動用インバータ制御装置に流れ込む電流の歪により力率が劣化するのを回避するために、大容量のものが用いられている。   However, in the conventional converter device, when the inverter control device drives the motor as a load, the reactor 103 and the smoothing capacitor constituting the converter 102 cause distortion of current flowing from the power source into the motor drive inverter control device. In order to avoid deterioration of the power factor due to the above, a large capacity is used.

すなわち、モータ駆動用インバータ制御装置を有するコンバータ装置である場合、平滑コンデンサ及びリアクトルの用量が小さくなると、電源からモータに流れ込む電流の波形の歪みにより力率が劣化し、それに伴って高調波成分が増大し、国際的な高調波規制であるIEC(International Electrotechnical Commission)高調波規制を満足できないものとなってしまう。従って、装置全体が大型化、コストアップするという課題を有している。   That is, in the case of a converter device having an inverter control device for driving a motor, when the dose of the smoothing capacitor and the reactor is reduced, the power factor is deteriorated due to the distortion of the waveform of the current flowing from the power source to the motor, and the harmonic component is accordingly accompanied. Increasingly, the international harmonic regulation, IEC (International Electrotechnical Commission) harmonic regulation, cannot be satisfied. Therefore, there is a problem that the entire apparatus is increased in size and cost.

本発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、小型・軽量であり、且つノイズを除去することができるモータ駆動用インバータ制御装置を有するコンバータ装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a converter device having an inverter control device for driving a motor that is small and lightweight and can eliminate noise. Yes.

前記従来の課題を解決するために、本発明のコンバータ装置は、交流電源を入力し、ダイオードブリッジ、前記ダイオードブリッジの直流出力側に設けられた小容量のコンデンサからなる整流回路と、直流電力から交流電力に変換するインバータ回路と、モータとを備え、前記整流回路のR相およびT相のそれぞれの入力にリアクトルが接続され、前記リアクトルがノーマルモードおよびコモンモードともインダクタンスを生じるように磁気的に結合されていること特徴とするもので、電磁ノイズの低減が可能で、装置の小型・軽量化、低コスト化が可能である。   In order to solve the above-described conventional problems, a converter device according to the present invention includes an AC power source, a rectifier circuit including a diode bridge, a small-capacitance capacitor provided on the DC output side of the diode bridge, and a DC power. An inverter circuit for converting to AC power and a motor are provided, and a reactor is connected to each of the R-phase and T-phase inputs of the rectifier circuit, and the reactor is magnetically generated to generate inductance in both the normal mode and the common mode. It is characterized by being coupled, and electromagnetic noise can be reduced, and the device can be reduced in size, weight, and cost.

本発明によれば、小型・軽量であり、且つノイズを除去することができるモータ駆動用インバータ制御装置を有するコンバータ装置を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the converter apparatus which has a motor drive inverter control apparatus which is small and lightweight, and can remove a noise can be provided.

第1の発明は、交流電源を入力し、ダイオードブリッジ、前記ダイオードブリッジの直流出力側に設けられた小容量のコンデンサからなる整流回路と、直流電力から交流電力に変換するインバータ回路と、モータとを備え、前記整流回路のR相およびT相のそれぞれの入力にリアクトルが接続され、前記リアクトルがノーマルモードおよびコモンモードともインダクタンスを生じるように磁気的に結合されていること特徴とするもので、電磁ノイズの低減が可能で、装置の小型・軽量化、低コスト化が可能である。   According to a first aspect of the present invention, an AC power supply is input, a diode bridge, a rectifier circuit including a small-capacitance capacitor provided on the DC output side of the diode bridge, an inverter circuit for converting DC power into AC power, a motor, A reactor is connected to each of the R-phase and T-phase inputs of the rectifier circuit, and the reactor is magnetically coupled so as to generate inductance in both the normal mode and the common mode, Electromagnetic noise can be reduced, and the device can be reduced in size, weight, and cost.

第2の発明は、第1の発明のコンバータ装置を有する圧縮機であることを特徴とするも
のである。
2nd invention is a compressor which has the converter apparatus of 1st invention, It is characterized by the above-mentioned.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiment.

(実施の形態1)
図1は、本発明の第1の実施の形態であるモータ駆動用インバータ制御装置を有するコンバータ装置の回路図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a circuit diagram of a converter device having a motor drive inverter control device according to a first embodiment of the present invention.

このモータ駆動用インバータ制御装置を有するコンバータ装置は、単相交流電源1を入力とし、交流電源を入力とする整流回路と直流電力から交流電力に変換するインバータ回路2と、モータ3とを含み、整流回路はダイオードブリッジ4と、ダイオードブリッジの直流出力側に接続される0.4μF以上で100μF以下の小容量のコンデンサ5で構成され、整流回路のR相およびT相のそれぞれの入力に2mH以下の小容量のリアクトル6が接続されている。ここで、モータ2は、インダクションモータ、DCブラシレスモータ、リラクタンスモータ等といったもので、その種類は限定されない。   The converter device having this motor drive inverter control device includes a single-phase AC power source 1 as an input, a rectifier circuit that receives the AC power source, an inverter circuit 2 that converts DC power into AC power, and a motor 3. The rectifier circuit is composed of a diode bridge 4 and a capacitor 5 having a small capacity of 0.4 μF or more and 100 μF or less connected to the DC output side of the diode bridge, and 2 mH or less for each of the R-phase and T-phase inputs of the rectifier circuit. The small capacity reactor 6 is connected. Here, the motor 2 is an induction motor, a DC brushless motor, a reluctance motor, or the like, and the type thereof is not limited.

次に、モータ駆動用インバータ制御装置を有するコンバータ装置の動作の説明を行う。単相交流電源1の出力である交流電圧は、整流回路により整流され、整流回路からは、直流電圧がインバータ回路2に出力される。装置の小型・軽量化、低コスト化を実現するために整流回路の直流出力側に接続されているコンデンサ5および整流回路のR相およびT相のそれぞれの入力に接続されているリアクトル6を小容量にすると、インバータ回路2の出力に接続されているモータ3の負荷が大きい場合、インバータ回路2の直流母線間電圧は交流電源の2倍の周期で大きく脈動し、ゼロとなる場合がある。   Next, the operation of the converter device having the motor drive inverter control device will be described. The AC voltage that is the output of the single-phase AC power supply 1 is rectified by a rectifier circuit, and a DC voltage is output to the inverter circuit 2 from the rectifier circuit. In order to reduce the size, weight and cost of the device, the capacitor 5 connected to the DC output side of the rectifier circuit and the reactor 6 connected to the R-phase and T-phase inputs of the rectifier circuit are reduced. In terms of capacity, when the load of the motor 3 connected to the output of the inverter circuit 2 is large, the voltage between the DC buses of the inverter circuit 2 may pulsate greatly with a period twice that of the AC power supply and may become zero.

本発明のモータ駆動用インバータ制御装置を有するコンバータ装置は、インバータ回路2の直流母線間電圧がゼロになる場合があっても、インバータ制御により、モータ駆動を可能としている。また、リアクトル6は整流回路のR相およびT相のそれぞれの入力に接続し、ノーマルモードおよびコモンモードともインダクタンスを生じるように磁気的に結合されている。ノーマルモードおよびコモンモードともインダクタンスが生じているので、従来の力率改善用のリアクトルの効果および電磁ノイズ低減の効果の両方を得ることができる。   The converter device having the motor drive inverter control device of the present invention enables motor drive by inverter control even when the DC bus voltage of the inverter circuit 2 may become zero. Reactor 6 is connected to the R-phase and T-phase inputs of the rectifier circuit, and is magnetically coupled so as to generate inductance in both the normal mode and the common mode. Since inductance occurs in both the normal mode and the common mode, it is possible to obtain both the effect of a conventional power factor improving reactor and the effect of reducing electromagnetic noise.

上記構成とすることで、電磁ノイズの低減が可能となり、リアクトルおよびコンデンサが小容量であることから、装置の小型・軽量化、低コスト化が可能である。   With the above configuration, electromagnetic noise can be reduced, and the reactor and the capacitor have a small capacity. Therefore, the apparatus can be reduced in size, weight, and cost.

また、本発明のモータ駆動用インバータ制御装置を有するコンバータ装置は、インバータ回路を搭載した圧縮機、圧縮機を搭載した空気調和機に適用することができる。   The converter device having the motor drive inverter control device of the present invention can be applied to a compressor equipped with an inverter circuit and an air conditioner equipped with the compressor.

本発明のモータ駆動用インバータ制御装置を含むコンバータ装置は、インバータ回路を使用してモータを駆動するモータ駆動用インバータ制御装置を有するコンバータ装置に適用できる。例えば、インバータ回路を搭載した冷蔵庫、電気洗濯機、電気乾燥機、電気掃除機、送風機、ヒートポンプ給湯器等である。いずれの製品についても、モータ駆動装置を小型化、軽量化することで、製品の設計の自由度が向上し、安価な製品を提供することができる。   The converter device including the motor drive inverter control device of the present invention can be applied to a converter device having a motor drive inverter control device that drives a motor using an inverter circuit. For example, a refrigerator equipped with an inverter circuit, an electric washing machine, an electric dryer, a vacuum cleaner, a blower, a heat pump water heater, and the like. For any product, by reducing the size and weight of the motor drive device, the degree of freedom in product design is improved, and an inexpensive product can be provided.

本発明の実施の形態1におけるコンバータ装置の回路図Circuit diagram of converter device in Embodiment 1 of the present invention 従来のコンバータ装置の回路図Circuit diagram of conventional converter device

符号の説明Explanation of symbols

1 単相交流電源
2 インバータ回路
3 モータ
4 ダイオードブリッジ
5 コンデンサ
6 リアクトル
1 Single-phase AC power supply 2 Inverter circuit 3 Motor 4 Diode bridge 5 Capacitor 6 Reactor

Claims (2)

交流電源を入力し、ダイオードブリッジ、前記ダイオードブリッジの直流出力側に設けられた小容量のコンデンサからなる整流回路と、直流電力から交流電力に変換するインバータ回路と、モータとを備え、前記整流回路のR相およびT相のそれぞれの入力にリアクトルが接続され、前記リアクトルがノーマルモードおよびコモンモードともインダクタンスを生じるように磁気的に結合されていること特徴とするコンバータ装置。 The rectifier circuit comprising: an AC power supply; a rectifier circuit comprising a diode bridge, a small-capacitance capacitor provided on the DC output side of the diode bridge; an inverter circuit for converting DC power to AC power; and a motor. A converter device, wherein a reactor is connected to each of the R-phase and T-phase inputs, and the reactor is magnetically coupled so as to generate inductance in both the normal mode and the common mode. 請求項1に記載のコンバータ装置を搭載した圧縮機。 A compressor equipped with the converter device according to claim 1.
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