JP7313231B2 - DC power supply, motor drive and air conditioner - Google Patents

DC power supply, motor drive and air conditioner Download PDF

Info

Publication number
JP7313231B2
JP7313231B2 JP2019152206A JP2019152206A JP7313231B2 JP 7313231 B2 JP7313231 B2 JP 7313231B2 JP 2019152206 A JP2019152206 A JP 2019152206A JP 2019152206 A JP2019152206 A JP 2019152206A JP 7313231 B2 JP7313231 B2 JP 7313231B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power supply
current
load
rectifier circuit
value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019152206A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2021035141A (en
Inventor
啓介 植村
周平 内田
真理子 和田
浩一 有澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2019152206A priority Critical patent/JP7313231B2/en
Publication of JP2021035141A publication Critical patent/JP2021035141A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7313231B2 publication Critical patent/JP7313231B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Rectifiers (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Description

本発明は、交流電力を直流電力に変換する直流電源装置、モータ駆動装置および空気調和機に関する。 The present invention relates to a DC power supply device, a motor drive device, and an air conditioner that convert AC power into DC power.

従来、整流ダイオードの代わりにMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)などの半導体スイッチであるスイッチング素子を用いた整流回路を備え、整流回路より交流電源側に電流検出回路を備える直流電源装置がある。特許文献1には、直流電源装置が、スイッチング素子の寄生ダイオードに電流が流れるタイミングに同期させてスイッチング素子を開閉制御することで、導通損失を低減する技術が開示されている。特許文献1に記載の直流電源装置は、同期整流制御において、電流検出回路で検出された整流回路に流れる直流電流の電流値をスイッチング素子の開閉制御に使用し、電流値の絶対値が電流閾値を超えるタイミングに応じて開閉を切り替える。これにより、特許文献1に記載の直流電源装置は、効率良く同期整流制御を実施する。 Conventionally, there is a DC power supply device that includes a rectifier circuit using a switching element that is a semiconductor switch such as a MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) instead of a rectifier diode, and a current detection circuit on the AC power supply side of the rectifier circuit. Patent Literature 1 discloses a technique in which a DC power supply device controls opening and closing of a switching element in synchronization with the timing at which a current flows through a parasitic diode of the switching element, thereby reducing conduction loss. In the DC power supply device described in Patent Document 1, in synchronous rectification control, the current value of the DC current flowing in the rectifier circuit detected by the current detection circuit is used to control the opening and closing of the switching element, and the absolute value of the current value Switches opening and closing according to the timing when it exceeds the current threshold. As a result, the DC power supply device described in Patent Literature 1 efficiently performs synchronous rectification control.

特開2012-143154号公報JP 2012-143154 A

しかしながら、特許文献1に記載の直流電源装置の回路構成では、電流検出回路と整流回路との間に整流回路と並列に負荷が接続されると、電流検出回路は、整流回路に流れる直流電流の電流値と負荷に流れる直流電流の電流値との合計電流値を検出することになる。この場合、電流検出回路の検出値が整流回路に流れる直流電流の電流値よりも大きくなり、検出値が整流回路に対して設定された電流閾値を超えるタイミングが期待したタイミングとずれ、スイッチング素子の開閉のタイミングが期待したタイミングと異なってしまう。そのため、整流回路の前段に交流電源が接続され、整流回路の後段にコンデンサが接続される一般的な回路構成において、コンデンサの両端電圧が交流電源の電源電圧を上回る場合、コンデンサから交流電源へ不適切な回生電流が流れてしまう可能性がある、という問題があった。 However, in the circuit configuration of the DC power supply device described in Patent Document 1, when a load is connected between the current detection circuit and the rectifier circuit in parallel with the rectifier circuit, the current detection circuit detects the total current value of the DC current value flowing through the rectifier circuit and the DC current value flowing through the load. In this case, the detected value of the current detection circuit becomes larger than the current value of the DC current flowing through the rectifier circuit, the timing at which the detected value exceeds the current threshold set for the rectifier circuit deviates from the expected timing, and the opening/closing timing of the switching element differs from the expected timing. Therefore, in a general circuit configuration in which an AC power supply is connected to the front stage of the rectifier circuit and a capacitor is connected to the rear stage of the rectifier circuit, there is a problem that if the voltage across the capacitor exceeds the power supply voltage of the AC power supply, an inappropriate regenerative current may flow from the capacitor to the AC power supply.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、スイッチング素子を用いた整流回路と並列に負荷が接続された場合において、整流回路を安定して動作させることが可能な直流電源装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and it is an object of the present invention to obtain a DC power supply device that can stably operate a rectifier circuit using a switching element when a load is connected in parallel with the rectifier circuit.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る直流電源装置は、複数のスイッチング素子を用いて、交流電源から出力される交流電力を整流し、整流後の直流電力を第1の負荷に出力する整流回路と、交流電源と整流回路との間において、整流回路と並列に第2の負荷を接続可能な並列負荷接続部と、交流電源と並列負荷接続部との間において、並列負荷接続部に第2の負荷が接続されている場合は整流回路および第2の負荷に流れる電流の電流値を検出し、並列負荷接続部に第2の負荷が接続されていない場合は整流回路に流れる電流の電流値を検出する電流検出部と、並列負荷接続部と第2の負荷とが接続可能な場合は並列負荷接続部と第2の負荷との接続を制御可能であって、電流検出部の検出値に基づいて、スイッチング素子の動作を制御する制御部と、を備える。制御部は、並列負荷接続部に第2の負荷が接続されている場合、第2の負荷の状態に応じてスイッチング素子の動作を制御する。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a DC power supply device according to the present invention includes a rectifier circuit that uses a plurality of switching elements to rectify AC power output from an AC power supply and outputs the rectified DC power to a first load, a parallel load connection between the AC power supply and the rectifier circuit that allows a second load to be connected in parallel with the rectifier circuit, and a current that flows through the rectifier circuit and the second load when the second load is connected to the parallel load connection between the AC power supply and the parallel load connection. and a control unit capable of controlling the connection between the parallel load connection unit and the second load when the parallel load connection unit and the second load are connectable, and controlling the operation of the switching element based on the value detected by the current detection unit. The control unit controls the operation of the switching element according to the state of the second load when the second load is connected to the parallel load connection unit.

本発明に係る直流電源装置は、スイッチング素子を用いた整流回路と並列に負荷が接続された場合においても、整流回路を安定して動作させることができる、という効果を奏する。 ADVANTAGE OF THE INVENTION The DC power supply device which concerns on this invention is effective in the ability to operate|move a rectifier circuit stably even when load is connected in parallel with the rectifier circuit using a switching element.

実施の形態1に係る直流電源装置の構成例を示す図1 is a diagram showing a configuration example of a DC power supply device according to Embodiment 1; FIG. 実施の形態1に係る直流電源装置に流れる各電流の電流波形および各スイッチング素子のオンオフのタイミングを示す図4 is a diagram showing current waveforms of currents flowing in the DC power supply device according to Embodiment 1 and on/off timings of switching elements; FIG. 実施の形態1に係る直流電源装置が同期整流制御に使用する電流閾値を設定する動作を示すフローチャート4 is a flowchart showing an operation of setting a current threshold value used for synchronous rectification control by the DC power supply according to Embodiment 1; 実施の形態1に係る直流電源装置が備える制御部を実現するハードウェア構成の一例を示す図FIG. 2 is a diagram showing an example of a hardware configuration that realizes a control unit included in the DC power supply device according to Embodiment 1; 実施の形態2に係る直流電源装置が同期整流制御に使用する電流閾値を設定する動作を示すフローチャート5 is a flow chart showing an operation of setting a current threshold value used for synchronous rectification control by the DC power supply according to Embodiment 2; 実施の形態3に係る直流電源装置の構成例を示す図FIG. 11 shows a configuration example of a DC power supply device according to Embodiment 3; 実施の形態3に係る直流電源装置に流れる各電流の電流波形および各スイッチング素子のオンオフのタイミングを示す図FIG. 10 is a diagram showing current waveforms of currents flowing in the DC power supply device according to Embodiment 3 and on/off timings of switching elements; 実施の形態4に係る直流電源装置の構成例を示す図FIG. 11 shows a configuration example of a DC power supply device according to Embodiment 4; 実施の形態5に係るモータ駆動装置の構成例を示す図FIG. 11 is a diagram showing a configuration example of a motor drive device according to Embodiment 5; 実施の形態6に係る空気調和機の構成例を示す図The figure which shows the structural example of the air conditioner which concerns on Embodiment 6.

以下に、本発明の実施の形態に係る直流電源装置、モータ駆動装置および空気調和機を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A DC power supply device, a motor drive device, and an air conditioner according to embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment.

実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る直流電源装置100の構成例を示す図である。直流電源装置100は、交流電源1および負荷10に接続される。交流電源1は、直流電源装置100に交流電力を供給する。交流電源1は、一般的な商用電源であるが、これに限定されない。図1に示す交流電源1の電源電圧Vsの矢印の方向を正極とする。負荷10は、例えば、圧縮機、ファンなどを駆動するモータ、またはモータを駆動するインバータなどであるが、これらに限定されない。直流電源装置100は、交流電源1から出力される交流電力を直流電力に変換し、負荷10に出力する。以降の説明において、負荷10を第1の負荷と称することがある。
Embodiment 1.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a DC power supply device 100 according to Embodiment 1 of the present invention. DC power supply 100 is connected to AC power supply 1 and load 10 . The AC power supply 1 supplies AC power to the DC power supply device 100 . The AC power supply 1 is a general commercial power supply, but is not limited to this. Let the direction of the arrow of the power supply voltage Vs of the AC power supply 1 shown in FIG. 1 be the positive pole. The load 10 is, for example, a compressor, a motor that drives a fan, or an inverter that drives a motor, but is not limited to these. The DC power supply 100 converts AC power output from the AC power supply 1 into DC power and outputs the DC power to the load 10 . In the following description, load 10 may be referred to as a first load.

直流電源装置100の構成について説明する。直流電源装置100は、電流検出部2と、リアクタ3と、整流回路4と、コンデンサ9と、制御部11と、並列負荷接続部12と、スイッチ14と、負荷15と、を備える。なお、直流電源装置100は、交流電源1と電流検出部2との間に、電源オンオフ切替用途、および過電流時に強制遮断する用途で、交流電源1の遮断用スイッチ、すなわちブレーカーを備えていてもよい。 A configuration of the DC power supply device 100 will be described. DC power supply 100 includes current detection unit 2 , reactor 3 , rectifier circuit 4 , capacitor 9 , control unit 11 , parallel load connection unit 12 , switch 14 , and load 15 . The DC power supply device 100 may include a switch for shutting off the AC power supply 1, i.e., a breaker, between the AC power supply 1 and the current detection unit 2, for power on/off switching purposes and forcible shutdown during overcurrent.

電流検出部2は、交流電源1と並列負荷接続部12との間に設置されている。電流検出部2は、並列負荷接続部12に負荷15が接続されている場合は整流回路4に流れる電流Irおよび負荷15に流れる電流Ilの合計電流である電流Isの電流値を検出する。電流検出部2は、並列負荷接続部12に負荷15が接続されていない場合は整流回路4に流れる電流Irである電流Isの電流値を検出する。電流Is、電流Ir、および電流Ilについては、図1に示す矢印の方向を正方向とする。なお、電流Isを一次電流と称することがある。電流検出部2は、例えば、カレントトランス、シャント抵抗などの電流検出素子、および電流検出素子で検出された電流Isの検出値を制御部11が取り扱い可能な範囲内の電圧に変換して出力する増幅器によって構成されるが、電流検出部2の構成はこれに限定されない。 The current detection section 2 is installed between the AC power supply 1 and the parallel load connection section 12 . Current detection unit 2 detects a current value of current Is, which is the sum of current Ir flowing through rectifier circuit 4 and current Il flowing through load 15 when load 15 is connected to parallel load connection unit 12 . The current detection unit 2 detects the value of the current Is, which is the current Ir flowing through the rectifier circuit 4 when the load 15 is not connected to the parallel load connection unit 12 . Regarding the current Is, the current Ir, and the current Il, the direction of the arrow shown in FIG. 1 is the positive direction. Note that the current Is is sometimes referred to as a primary current. The current detection unit 2 is composed of, for example, a current detection element such as a current transformer or a shunt resistor, and an amplifier that converts the detection value of the current Is detected by the current detection element into a voltage within a range that can be handled by the control unit 11 and outputs the voltage, but the configuration of the current detection unit 2 is not limited to this.

リアクタ3は、力率改善を行うために挿入しており、リアクタ3を挿入することで交流電源1から出力される電流Isの通流期間を延ばすことで力率改善を行うことが可能となる。また特許文献1の図5に記載のように、リアクタ3を交流電源1に対して短絡するスイッチングを行うことで更なる力率改善、および整流回路4の出力電圧(直流電圧)を昇圧することも可能である。 The reactor 3 is inserted to improve the power factor, and by inserting the reactor 3, it is possible to improve the power factor by extending the conduction period of the current Is output from the AC power supply 1. Further, as described in FIG. 5 of Patent Document 1, by performing switching to short-circuit the reactor 3 to the AC power supply 1, it is possible to further improve the power factor and boost the output voltage (DC voltage) of the rectifier circuit 4.

整流回路4は、スイッチング素子S1~S4を備える。スイッチング素子S1~S4は、例えば、MOSFETなどの半導体スイッチ5~8である。半導体スイッチ5~8には各々ダイオード5a~8aが接続されているが、ダイオード5a~8aは、MOSFETに存在する寄生ダイオードであってもよいし、別途接続されるダイオードであってもよい。スイッチング素子S1~S4のオンオフは、制御部11によって制御される。整流回路4は、スイッチング素子S1~S4を用いて電力変換を行う。具体的には、整流回路4は、交流電源1から出力される交流電力を整流し、整流後の直流電力を、コンデンサ9を介して負荷10に出力する。整流回路4は、スイッチング素子S1~S4が全てオフの状態では、ダイオード5a~8aによってブリッジ整流器の構成となる。整流回路4では、ダイオード5a~8aに電流が流れる場合、ダイオード5a~8aの順方向損失およびリカバリー損失によって変換効率が低下することになる。 The rectifier circuit 4 includes switching elements S1 to S4. The switching elements S1-S4 are, for example, semiconductor switches 5-8 such as MOSFETs. Diodes 5a to 8a are connected to the semiconductor switches 5 to 8, respectively. The diodes 5a to 8a may be parasitic diodes present in the MOSFETs, or may be diodes that are separately connected. The switching elements S1 to S4 are turned on and off by the controller 11 . The rectifier circuit 4 performs power conversion using switching elements S1 to S4. Specifically, the rectifier circuit 4 rectifies the AC power output from the AC power supply 1 and outputs the rectified DC power to the load 10 via the capacitor 9 . The rectifier circuit 4 is configured as a bridge rectifier by the diodes 5a to 8a when the switching elements S1 to S4 are all off. In the rectifier circuit 4, when a current flows through the diodes 5a-8a, the conversion efficiency is lowered due to the forward loss and recovery loss of the diodes 5a-8a.

ここで、スイッチング素子S1~S4には、シリコンを用いた半導体素子を始め、炭化珪素(SiC)、窒化ガリウム(GaN)などを代表としたワイドバンドギャップ半導体を用いたスイッチング素子が用いられる。また、スイッチング素子S1~S4としては、MOSFETの他に、スーパージャンクションMOSFETなどが用いられる。ダイオード5a~8aについても、シリコン、炭化珪素(SiC)などの材料が用いられる。ダイオード5a~8aには、通常の整流ダイオード、リカバリー特性の良いファストリカバリ品、ショットキーバリアダイオードなどが用いられる。 Here, the switching elements S1 to S4 are semiconductor elements using silicon, and switching elements using wide bandgap semiconductors such as silicon carbide (SiC) and gallium nitride (GaN). As the switching elements S1 to S4, superjunction MOSFETs or the like are used in addition to MOSFETs. Materials such as silicon and silicon carbide (SiC) are also used for the diodes 5a to 8a. Diodes 5a to 8a may be ordinary rectifier diodes, fast recovery diodes with good recovery characteristics, Schottky barrier diodes, or the like.

コンデンサ9は、整流回路4による電力変換後の直流電力の電圧を平滑化するためのコンデンサである。コンデンサ9は、例えば、電界コンデンサである。コンデンサ9の両端には、負荷10が接続されている。 The capacitor 9 is a capacitor for smoothing the voltage of the DC power after power conversion by the rectifier circuit 4 . Capacitor 9 is, for example, an electrolytic capacitor. A load 10 is connected across the capacitor 9 .

制御部11は、電流検出部2で検出された電流Isの電流値に基づいて、整流回路4が備えるスイッチング素子S1~S4の動作を制御する。以降の説明において、電流検出部2で検出された電流Isの電流値を検出値と称することがある。本実施の形態では、制御部11は、交流電源1の電源電圧Vsの極性に基づいて整流回路4のスイッチング素子S1,S2のオンオフを制御し、交流電源1の電流Isの電流値、すなわち電流検出部2の検出値に基づいて整流回路4のスイッチング素子S3,S4のオンオフを制御する。また、制御部11は、電流検出部2の検出値に基づいて、負荷10の動作を制御する。また、制御部11は、スイッチ14のオンオフを制御する。すなわち、制御部11は、並列負荷接続部12と負荷15とが接続可能な場合は並列負荷接続部12と負荷15との接続を、スイッチ14をオンオフすることによって制御することができる。なお、図1に示す直流電源装置100では、制御部11が整流回路4および負荷10を直接制御しているが、一例であり、これに限定されない。直流電源装置100は、整流回路4を駆動するための駆動部、および負荷10を駆動するための駆動部を備えていてもよい。この場合、制御部11は、制御信号を生成して各駆動部に出力する。各駆動部は、制御部11から取得した制御信号に基づいて、駆動信号を生成して出力する。 The control unit 11 controls operations of the switching elements S1 to S4 included in the rectifier circuit 4 based on the current value of the current Is detected by the current detection unit 2 . In the following description, the current value of the current Is detected by the current detector 2 may be referred to as a detected value. In the present embodiment, the control unit 11 controls the on/off of the switching elements S1 and S2 of the rectifier circuit 4 based on the polarity of the power supply voltage Vs of the AC power supply 1, and the current value of the current Is of the AC power supply 1, i.e., controls the on/off of the switching elements S3 and S4 of the rectifier circuit 4 based on the value detected by the current detection unit 2. Also, the control unit 11 controls the operation of the load 10 based on the detection value of the current detection unit 2 . Further, the control unit 11 controls on/off of the switch 14 . That is, the control unit 11 can control the connection between the parallel load connection unit 12 and the load 15 by turning on/off the switch 14 when the parallel load connection unit 12 and the load 15 are connectable. In addition, in the DC power supply device 100 shown in FIG. 1, the control unit 11 directly controls the rectifier circuit 4 and the load 10, but this is an example and the present invention is not limited to this. DC power supply device 100 may include a drive section for driving rectifier circuit 4 and a drive section for driving load 10 . In this case, the control section 11 generates a control signal and outputs it to each driving section. Each drive unit generates and outputs a drive signal based on the control signal acquired from the control unit 11 .

並列負荷接続部12は、電流検出部2とリアクタ3との間において、整流回路4と並列に、スイッチ14を介して負荷15を接続可能な接続部である。並列負荷接続部12は、例えば、直流電源装置100が実装される基板において、スイッチ14を介して負荷15と接続可能なように設けられたパターン、コネクタなどである。 The parallel load connection section 12 is a connection section to which a load 15 can be connected via a switch 14 in parallel with the rectifier circuit 4 between the current detection section 2 and the reactor 3 . The parallel load connection unit 12 is, for example, a pattern, a connector, or the like provided so as to be connectable to the load 15 via the switch 14 on the board on which the DC power supply device 100 is mounted.

スイッチ14は、整流回路4に対して並列に負荷15を接続させるか否かを制御するためのブレーカーなどのスイッチである。スイッチ14は、並列負荷接続部12と負荷15との間において、制御部11によってオンオフの切り替えが可能なスイッチである。 The switch 14 is a switch such as a breaker for controlling whether or not to connect the load 15 in parallel with the rectifier circuit 4 . The switch 14 is a switch that can be turned on and off by the control unit 11 between the parallel load connection unit 12 and the load 15 .

負荷15は、インダクタンス成分16および抵抗成分17を備える。負荷15は、例えば、直流電源装置100に対してオプションとして接続可能な部品である。負荷15は、スイッチ14を介して並列負荷接続部12に接続される。直流電源装置100において、スイッチ14および負荷15は、電流検出部2の後段で整流回路4に対して並列に接続される。以降の説明において、負荷15を第2の負荷と称することがある。 Load 15 comprises an inductance component 16 and a resistance component 17 . The load 15 is, for example, a component that can be optionally connected to the DC power supply 100 . A load 15 is connected to the parallel load connection 12 via a switch 14 . In DC power supply device 100 , switch 14 and load 15 are connected in parallel to rectifier circuit 4 after current detection unit 2 . In the following description, load 15 may be referred to as a second load.

つづいて、直流電源装置100の動作について説明する。直流電源装置100において、制御部11は、前述のように電流検出部2の検出値に基づいて、整流回路4のスイッチング素子S3,S4のオンオフを制御する。具体的には、制御部11は、電流検出部2の検出値の絶対値が電流閾値以上になっている期間において、スイッチング素子S3またはスイッチング素子S4の一方をオンする。しかしながら、電流検出部2は、図1に示すように、負荷15が接続されていない場合は整流回路4に流れる電流Irの電流値を電流Isの電流値として検出するが、負荷15が接続されている場合は整流回路4に流れる電流Irおよび負荷15に流れる電流Ilの合計電流である電流Isの電流値を検出する。そのため、電流検出部2は、負荷15が接続されている場合、整流回路4に流れる電流Irの電流値のみを検出できない。この場合、電流Isには電流Irの他に電流Ilが含まれるため、制御部11は、電流Isの検出値と、整流回路4に流れる電流Irに対して設定された電流閾値とを比較しても、電流Irが電流閾値以上になるタイミング、および電流Irが電流閾値未満になるタイミングを正確に判断することができない。 Next, the operation of the DC power supply device 100 will be described. In the DC power supply device 100, the control unit 11 controls on/off of the switching elements S3 and S4 of the rectifier circuit 4 based on the detection value of the current detection unit 2 as described above. Specifically, the control unit 11 turns on either the switching element S3 or the switching element S4 during a period in which the absolute value of the detection value of the current detection unit 2 is equal to or greater than the current threshold. However, as shown in FIG. 1, the current detection unit 2 detects the current value of the current Ir flowing through the rectifier circuit 4 as the current value of the current Is when the load 15 is not connected. Therefore, the current detection unit 2 cannot detect only the current value of the current Ir flowing through the rectifier circuit 4 when the load 15 is connected. In this case, the current Is includes the current Il in addition to the current Ir. Therefore, even if the control unit 11 compares the detected value of the current Is with the current threshold set for the current Ir flowing through the rectifier circuit 4, it is not possible to accurately determine the timing when the current Ir becomes equal to or greater than the current threshold and the timing when the current Ir becomes less than the current threshold.

ここで、直流電源装置100が空気調和機などの電気製品で使用されることを想定した場合、オプションとして接続される負荷15は、予め想定された既知の部品である。直流電源装置100では、制御部11がスイッチ14のオンオフを制御することで、負荷15の接続を操作することができる。そのため、制御部11は、直流電源装置100の内部で負荷15が接続されている場合、負荷15の特性、すなわち負荷15の種類に応じて、電流検出部2で検出される電流Isの検出値と比較するための電流閾値を設定する。制御部11は、予め同期整流制御に使用する初期設定の電流閾値を保持しており、負荷15が接続されている場合、電流検出部2の検出値に対する電流閾値を、初期設定の電流閾値から変更する。制御部11は、並列負荷接続部12にスイッチ14を介して負荷15が接続されている場合、負荷15の状態に応じて整流回路4のスイッチング素子S1~S4の動作を制御する。 Here, when it is assumed that the DC power supply device 100 is used in an electric product such as an air conditioner, the load 15 connected as an option is a previously assumed and known component. In the DC power supply device 100 , the connection of the load 15 can be operated by the control unit 11 controlling the ON/OFF of the switch 14 . Therefore, when the load 15 is connected inside the DC power supply device 100, the control unit 11 sets a current threshold for comparison with the detected value of the current Is detected by the current detection unit 2 according to the characteristics of the load 15, that is, the type of the load 15. The control unit 11 holds in advance a default current threshold value used for synchronous rectification control, and when the load 15 is connected, the current threshold value for the detection value of the current detection unit 2 is changed from the default current threshold value. When the load 15 is connected to the parallel load connection section 12 via the switch 14 , the control section 11 controls the operation of the switching elements S 1 to S 4 of the rectifier circuit 4 according to the state of the load 15 .

図2は、実施の形態1に係る直流電源装置100に流れる各電流の電流波形および各スイッチング素子S1~S4のオンオフのタイミングを示す図である。図2において、1段目は交流電源1の電源電圧Vsを示し、2段目は整流回路4に流れる電流Irを示し、3段目は負荷15に流れる電流Ilを示し、4段目は交流電源1から電流検出部2に流れる電流Isを示す。前述のように、電流Is=電流Ir+電流Ilである。また、図2において、5段目は交流電源1の電源電圧Vsの極性を表わす電源極性信号を示し、6~9段目は制御部11から各スイッチング素子S1~S4への駆動信号を示す。制御部11は、例えば、交流電源1の電源電圧Vsの極性を検知する図示しない検出器から電源極性信号を取得できるが、電源極性信号を取得する方法はこれに限定されない。また、図2において、a~fは電流閾値を示し、A~Nは制御部11の制御に関連するタイミングを示す。なお、電流Irに対する電流閾値aおよび電流Isに対する電流閾値dは同じ値であり、電流Irに対する電流閾値bおよび電流Isに対する電流閾値eは同じ値である。 FIG. 2 is a diagram showing current waveforms of currents flowing in the DC power supply device 100 according to Embodiment 1 and timings of turning on and off the switching elements S1 to S4. In FIG. 2, the first stage shows the power supply voltage Vs of the AC power supply 1, the second stage shows the current Ir flowing through the rectifier circuit 4, the third stage shows the current Il flowing through the load 15, and the fourth stage shows the current Is flowing from the AC power supply 1 to the current detection unit 2. As before, current Is = current Ir + current Il. In FIG. 2, the 5th row shows a power supply polarity signal representing the polarity of the power supply voltage Vs of the AC power supply 1, and the 6th to 9th rows show drive signals from the control section 11 to the switching elements S1 to S4. For example, the control unit 11 can acquire the power polarity signal from a detector (not shown) that detects the polarity of the power supply voltage Vs of the AC power supply 1, but the method of acquiring the power polarity signal is not limited to this. Also, in FIG. 2, a to f indicate current thresholds, and A to N indicate timings related to the control of the control section 11. FIG. The current threshold a for the current Ir and the current threshold d for the current Is are the same value, and the current threshold b for the current Ir and the current threshold e for the current Is are the same value.

制御部11は、制御信号によってスイッチ14をオン状態にして負荷15を整流回路4と並列に接続した場合、図2に示すように、電流Isに対する電流閾値d,eを、電流閾値c,fに変更する。電流閾値cは、電流Irが本来の電流閾値aと重なるタイミングを信号切替のタイミングC,Eとした場合、タイミングC,Eにおける電流Isの絶対値の大きい方である。同様に、電流閾値fは、電流Irが本来の電流閾値bと重なるタイミングを信号切替のタイミングI,Kとした場合、タイミングI,Kにおける電流Isの絶対値の大きい方である。 When the switch 14 is turned on by the control signal and the load 15 is connected in parallel with the rectifier circuit 4, the control unit 11 changes the current thresholds d and e for the current Is to the current thresholds c and f as shown in FIG. The current threshold c is the larger absolute value of the current Is at the timings C and E when the timings at which the current Ir overlaps with the original current threshold a are the signal switching timings C and E. Similarly, the current threshold f is the larger absolute value of the current Is at the timings I and K when the timings at which the current Ir overlaps with the original current threshold b are the signal switching timings I and K.

図2に示すように、負荷15のインダクタンス成分16およびその他のインダクタンス成分の影響によって電流Ilの位相が遅れ、その影響により電流Isの位相も電源電圧Vsの位相に比べて遅れる。また、電流Isは、電流Irと電流Ilとの合計電流のため、電流Irと比較して増加する。このような状況を前提として、交流電源1の電源電圧Vsの極性が正の場合、すなわち半周期のみを抜粋して説明する。整流回路4の出力側から入力側に不要な回生を行われない条件として、電流Irが流れているときはスイッチング素子S4の駆動信号をH信号に、流れていないときはスイッチング素子S4の駆動信号をL信号にする必要がある。上記の条件を満たす方法として、本来のスイッチング素子S4の駆動信号の切替タイミングであるタイミングC,Eにおける電流Isを観測し、絶対値が大きい方を電流閾値として設定する。ただし、電流Irの位相が電源電圧Vsの位相と比較して90度以上遅れないものとする。この結果、電流Irが適切な方向に流れている区間においてスイッチング素子S4はオン状態となり、また、電流Irが流れていない区間においてスイッチング素子S4はオフ状態となる。これにより、直流電源装置100は、不要な回生が行われないため、低損失かつ安定な電力変換を行うことができる。 As shown in FIG. 2, the phase of the current Il is delayed by the influence of the inductance component 16 of the load 15 and other inductance components, and the phase of the current Is is also delayed compared to the phase of the power supply voltage Vs. Also, the current Is increases compared to the current Ir because it is the sum of the currents Ir and Il. On the premise of such a situation, the case where the polarity of the power supply voltage Vs of the AC power supply 1 is positive, that is, only the half cycle will be extracted and explained. As a condition for preventing unnecessary regeneration from the output side of the rectifier circuit 4 to the input side, it is necessary to set the drive signal of the switching element S4 to H signal when the current Ir is flowing, and to set the drive signal of the switching element S4 to L signal when the current Ir is not flowing. As a method of satisfying the above conditions, the current Is is observed at timings C and E, which are the original switching timings of the drive signal for the switching element S4, and the one with the larger absolute value is set as the current threshold. However, it is assumed that the phase of the current Ir does not lag behind the phase of the power supply voltage Vs by 90 degrees or more. As a result, the switching element S4 is turned on during the period when the current Ir is flowing in the appropriate direction, and is turned off during the period when the current Ir is not flowing. As a result, since unnecessary regeneration is not performed, the DC power supply device 100 can perform low-loss and stable power conversion.

図2に示すように、交流電源1の電源投下前において、スイッチング素子S1~S4は、駆動信号としてL信号が入力されているためドレインソース間は高インピーダンス状態である。なお、スイッチング素子S1~S4は、Hアクティブのため、H信号入力時にオン状態でドレインソース間は低インピーダンス状態となり、L信号入力時にオフ状態でドレインソース間は高インピーダンス状態となる。交流電源1の電源が投下され、電源極性が正の場合、デッドタイム経過後のタイミングAで制御部11からスイッチング素子S1に駆動信号としてH信号が入力される。 As shown in FIG. 2, before the AC power supply 1 is turned on, the switching elements S1 to S4 are in a high impedance state between the drain and source because the L signal is input as the drive signal. Since the switching elements S1 to S4 are H-active, when the H signal is input, the impedance between the drain and the source is low when the switching element is ON, and when the L signal is input, the impedance between the drain and the source is high when the switching element is OFF. When the AC power supply 1 is turned on and the polarity of the power supply is positive, an H signal is input from the control section 11 to the switching element S1 as a drive signal at timing A after the dead time has elapsed.

電流Isが正方向に流れ始めると、電流Isが正方向の電流閾値c以上になるまでの区間において、整流回路4では、電流Irがダイオード5a,8aを流れるため、ダイオード5a,8aによる損失が発生する。直流電源装置100では、図2において電流Isが電流閾値c以上になるタイミングBで制御部11からスイッチング素子S4に駆動信号としてH信号が入力される。すなわち、図1において、スイッチング素子S1,S4がオン状態であり、スイッチング素子S2,S3がオフ状態である。整流回路4では、電流Irがスイッチング素子S1,S4の半導体スイッチ5,8のドレインソース間を流れるため、ダイオード5a,8aによる損失は発生しない。直流電源装置100では、図2において電流Isが電流閾値c未満になるタイミングDで制御部11からスイッチング素子S4に駆動信号としてL信号が入力される。すなわち、図1において、スイッチング素子S4がオフ状態となる。整流回路4では、電流Irが0Aになるまでダイオード5a,8aを流れるため、ダイオード5a,8aによる損失が発生する。 When the current Is begins to flow in the positive direction, the current Ir flows through the diodes 5a and 8a in the rectifier circuit 4 until the current Is reaches or exceeds the positive current threshold value c, causing loss due to the diodes 5a and 8a. In the DC power supply 100, an H signal is input from the control section 11 to the switching element S4 as a drive signal at timing B when the current Is becomes equal to or greater than the current threshold value c in FIG. That is, in FIG. 1, the switching elements S1 and S4 are on, and the switching elements S2 and S3 are off. In the rectifier circuit 4, since the current Ir flows between the drain and source of the semiconductor switches 5, 8 of the switching elements S1, S4, no loss occurs due to the diodes 5a, 8a. In the DC power supply device 100, an L signal is input as a drive signal from the control section 11 to the switching element S4 at the timing D when the current Is becomes less than the current threshold value c in FIG. That is, in FIG. 1, the switching element S4 is turned off. In the rectifier circuit 4, since the current Ir flows through the diodes 5a and 8a until it reaches 0 A, a loss occurs due to the diodes 5a and 8a.

直流電源装置100では、交流電源1の電源極性が正から負に変化するときにアーム短絡による部品破壊を防ぐため、デッドタイムが設けられている。タイミングFで制御部11からスイッチング素子S1に駆動信号としてL信号が入力され、スイッチング素子S1がオフ状態となる。デッドタイム経過後のタイミングGで制御部11からスイッチング素子S2に駆動信号としてH信号が入力され、スイッチング素子S2がオン状態となる。これにより、スイッチング素子S1,S2のオンオフが反転する。 In DC power supply 100, a dead time is provided in order to prevent parts from being broken due to arm short-circuiting when the power supply polarity of AC power supply 1 changes from positive to negative. At timing F, an L signal is input from the control section 11 to the switching element S1 as a driving signal, and the switching element S1 is turned off. At timing G after the dead time has elapsed, an H signal is input from the control section 11 to the switching element S2 as a drive signal, and the switching element S2 is turned on. As a result, the on/off states of the switching elements S1 and S2 are reversed.

電流Isが負方向に流れ始めると、電流Isが負方向の電流閾値f以下になるまでの区間において、整流回路4では、電流Irがダイオード6a,7aを流れるため、ダイオード6a,7aによる損失が発生する。直流電源装置100では、図2において電流Isが電流閾値f以下になるタイミングHで制御部11からスイッチング素子S3に駆動信号としてH信号が入力される。すなわち、図1において、スイッチング素子S2,S3がオン状態であり、スイッチング素子S1,S4がオフ状態である。整流回路4では、電流Irがスイッチング素子S2,S3の半導体スイッチ6,7のドレインソース間を流れるため、ダイオード6a,7aによる損失は発生しない。直流電源装置100では、図2において電流Isが電流閾値fを超えるタイミングJで制御部11からスイッチング素子S3に駆動信号としてL信号が入力される。すなわち、図1において、スイッチング素子S3がオフ状態となる。整流回路4では、電流Irが0Aになるまでダイオード6a,7aを流れるため、ダイオード6a,7aによる損失が発生する。 When the current Is begins to flow in the negative direction, the current Ir flows through the diodes 6a and 7a in the rectifier circuit 4 until the current Is drops below the negative current threshold value f. In the DC power supply device 100, an H signal is input as a drive signal from the control section 11 to the switching element S3 at timing H when the current Is becomes equal to or less than the current threshold value f in FIG. That is, in FIG. 1, the switching elements S2 and S3 are on, and the switching elements S1 and S4 are off. In the rectifier circuit 4, since the current Ir flows between the drain and source of the semiconductor switches 6, 7 of the switching elements S2, S3, no loss occurs due to the diodes 6a, 7a. In the DC power supply device 100, an L signal is input as a drive signal from the control section 11 to the switching element S3 at timing J when the current Is exceeds the current threshold value f in FIG. That is, in FIG. 1, the switching element S3 is turned off. In the rectifier circuit 4, since the current Ir flows through the diodes 6a and 7a until it reaches 0 A, a loss occurs due to the diodes 6a and 7a.

直流電源装置100では、交流電源1の電源極性が負から正に変化するときにアーム短絡による部品破壊を防ぐため、デッドタイムが設けられている。タイミングLで制御部11からスイッチング素子S2に駆動信号としてL信号が入力され、スイッチング素子S2がオフ状態となる。 In DC power supply 100, a dead time is provided in order to prevent parts from being destroyed due to arm short-circuiting when the power supply polarity of AC power supply 1 changes from negative to positive. At timing L, an L signal is input from the control section 11 to the switching element S2 as a driving signal, and the switching element S2 is turned off.

直流電源装置100は、負荷10を駆動中、上記の動作を繰り返し実施する。これにより、直流電源装置100は、整流回路4の出力側から入力側への不要な回生動作を回避し、安定かつ高効率に交直の電力変換を行うことが可能となる。 DC power supply 100 repeatedly performs the above operation while driving load 10 . As a result, the DC power supply device 100 can avoid unnecessary regenerative operation from the output side of the rectifier circuit 4 to the input side, and perform AC/DC power conversion stably and with high efficiency.

直流電源装置100において、制御部11は、負荷15の特性、すなわち負荷15の種類に応じた電流閾値を予め保持しておくこととする。電流閾値については、直流電源装置100の設計者などが、想定される負荷15が接続された場合の直流電源装置100の動作に基づいて、負荷15ごとの電流閾値を設定する。具体的には、負荷15が接続されていないときの電流閾値をIth1とし、負荷15が接続されているときの電流閾値をIth2とすると、「Ith2=Ith1+ΔI」となる。なお、負荷15が接続されていないときはΔI=0とし、負荷15が接続されているときはΔI>0としてもよい。直流電源装置100の設計者は、交流電源1からの電源電圧Vsの電圧値および周波数、整流回路4の動作状態、負荷10の動作状態などに応じて、シミュレーションまたは実測によって、負荷15ごとに複数の電流閾値を設定し、制御部11に保持させてもよい。 In DC power supply 100 , control unit 11 prestores a current threshold corresponding to the characteristics of load 15 , that is, the type of load 15 . As for the current threshold, the designer of the DC power supply 100 or the like sets the current threshold for each load 15 based on the operation of the DC power supply 100 when the assumed load 15 is connected. Specifically, if the current threshold when the load 15 is not connected is Ith1 and the current threshold when the load 15 is connected is Ith2, then "Ith2=Ith1+ΔI". Alternatively, ΔI=0 when the load 15 is not connected, and ΔI>0 when the load 15 is connected. The designer of the DC power supply 100 may set a plurality of current thresholds for each load 15 by simulation or actual measurement according to the voltage value and frequency of the power supply voltage Vs from the AC power supply 1, the operating state of the rectifier circuit 4, the operating state of the load 10, etc., and cause the control unit 11 to hold them.

制御部11は、仮に、電流検出部2で検出された電流Isの検出値と、本来の電流Irに対する電流閾値aに対応する電流閾値dとを比較した結果に基づいてスイッチング素子S4を制御する場合、電流Isが電流閾値d以上になるタイミングMでスイッチング素子S4をオンし、電流Isが電流閾値d未満になるタイミングFでスイッチング素子S4をオフすることになる。同様に、制御部11は、仮に、電流検出部2で検出された電流Isの検出値と、本来の電流Irに対する電流閾値bに対応する電流閾値eとを比較した結果に基づいてスイッチング素子S3を制御する場合、電流Isが電流閾値e以下になるタイミングNでスイッチング素子S3をオンし、電流Isが電流閾値eを超えるタイミングLでスイッチング素子S3をオフすることになる。本実施の形態では、制御部11は、前述のように、負荷15の特性、すなわち負荷15の種類に応じて、電流Isと比較するための電流閾値を変更する。これにより、制御部11は、タイミングMからタイミングFの間でスイッチング素子S4をオンさせる事態を回避し、タイミングNからタイミングLの間でスイッチング素子S3をオンさせる事態を回避することができる。 If the control unit 11 controls the switching element S4 based on the result of comparing the current Is detected by the current detection unit 2 with the current threshold d corresponding to the current threshold a for the original current Ir, the control unit 11 turns on the switching element S4 at the timing M when the current Is becomes equal to or greater than the current threshold d, and turns off the switching element S4 at the timing F when the current Is becomes less than the current threshold d. Similarly, if the controller 11 controls the switching element S3 based on the result of comparing the value of the current Is detected by the current detector 2 with the current threshold e corresponding to the current threshold b for the original current Ir, the controller 11 turns on the switching element S3 at the timing N when the current Is becomes equal to or less than the current threshold e, and turns off the switching element S3 at the timing L when the current Is exceeds the current threshold e. In the present embodiment, control unit 11 changes the current threshold for comparison with current Is according to the characteristics of load 15, that is, the type of load 15, as described above. As a result, the control unit 11 can avoid turning on the switching element S4 between the timing M and the timing F, and avoid turning on the switching element S3 between the timing N and the timing L.

直流電源装置100における上記の動作を、フローチャートを用いて説明する。図3は、実施の形態1に係る直流電源装置100が同期整流制御に使用する電流閾値を設定する動作を示すフローチャートである。直流電源装置100において、制御部11は、スイッチ14を介して負荷15が並列負荷接続部12に、すなわち整流回路4の前段に接続されているか否かを判定する(ステップST1)。制御部11は、負荷15が接続されている場合(ステップST1:Yes)、接続されている負荷15の種類に応じた電流閾値に変更する(ステップST2)。制御部11は、負荷15が接続されていない場合(ステップST1:No)、電流閾値を変更せず(ステップST3)、初期設定の電流閾値を使用する。 The above operation of the DC power supply device 100 will be described using a flowchart. FIG. 3 is a flow chart showing the operation of setting the current threshold used for synchronous rectification control by the DC power supply 100 according to the first embodiment. In the DC power supply 100, the control unit 11 determines whether or not the load 15 is connected to the parallel load connection unit 12 via the switch 14, that is, to the preceding stage of the rectifier circuit 4 (step ST1). When the load 15 is connected (step ST1: Yes), the control unit 11 changes the current threshold value according to the type of the connected load 15 (step ST2). When the load 15 is not connected (step ST1: No), the controller 11 does not change the current threshold (step ST3) and uses the default current threshold.

つづいて、直流電源装置100が備える制御部11のハードウェア構成について説明する。図4は、実施の形態1に係る直流電源装置100が備える制御部11を実現するハードウェア構成の一例を示す図である。制御部11は、プロセッサ201およびメモリ202により実現される。 Next, the hardware configuration of the control unit 11 included in the DC power supply device 100 will be described. FIG. 4 is a diagram showing an example of a hardware configuration that implements the control unit 11 included in the DC power supply device 100 according to Embodiment 1. As shown in FIG. Control unit 11 is realized by processor 201 and memory 202 .

プロセッサ201は、CPU(Central Processing Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、DSP(Digital Signal Processor)ともいう)、またはシステムLSI(Large Scale Integration)である。メモリ202は、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリー、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)、EEPROM(登録商標)(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)といった不揮発性または揮発性の半導体メモリを例示できる。また、メモリ202は、これらに限定されず、磁気ディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、またはDVD(Digital Versatile Disc)でもよい。 The processor 201 is a CPU (Central Processing Unit, central processing unit, processor, arithmetic unit, microprocessor, microcomputer, processor, DSP (Digital Signal Processor)), or system LSI (Large Scale Integration). The memory 202 can be non-volatile or volatile semiconductor memory such as RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), flash memory, EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory), EEPROM (Registered Trademark) (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory). Moreover, the memory 202 is not limited to these, and may be a magnetic disk, an optical disk, a compact disk, a mini disk, or a DVD (Digital Versatile Disc).

以上説明したように、本実施の形態によれば、直流電源装置100は、スイッチング素子S1~S4を用いた整流回路4の前段に、整流回路4と並列に負荷15が接続されている場合、整流回路4および負荷15に流れる合計電流を検出する電流検出部2の検出値に対する電流閾値を、負荷15の特性に応じて変更することとした。これにより、直流電源装置100は、整流回路4に流れる電流Irの電流値に対して電流検出部2の検出値が変化する場合でも、整流回路4を安定して動作させることができる。直流電源装置100は、整流回路4に対してコンデンサ9から交流電源1への不用意な回生が行われることで発生する出力電圧の乱れ、リンギングなどを回避でき、安定かつ低損失な交直の電力変換を行うことができる。 As described above, according to the present embodiment, in the DC power supply device 100, when the load 15 is connected in parallel with the rectifier circuit 4 before the rectifier circuit 4 using the switching elements S1 to S4, the current threshold for the detection value of the current detection unit 2 that detects the total current flowing through the rectifier circuit 4 and the load 15 is changed according to the characteristics of the load 15. Thus, the DC power supply device 100 can stably operate the rectifier circuit 4 even when the value detected by the current detection unit 2 changes with respect to the current value of the current Ir flowing through the rectifier circuit 4 . The DC power supply device 100 can avoid disturbance of the output voltage, ringing, etc. caused by inadvertent regeneration of the rectifier circuit 4 from the capacitor 9 to the AC power supply 1, and can perform stable and low-loss AC/DC power conversion.

なお、直流電源装置100は、商用電源である交流電源1から得られる交流電力を直流電力に変換する際に用いる整流回路4だけでなく、その他の整流回路においても適用可能である。以降の実施の形態の直流電源装置についても同様である。 Note that the DC power supply device 100 can be applied not only to the rectifier circuit 4 used when converting AC power obtained from the AC power supply 1, which is a commercial power supply, into DC power, but also to other rectifier circuits. The same applies to the DC power supply devices of the subsequent embodiments.

また、直流電源装置100は、並列負荷接続部12は直流電源装置100が実装される基板においてスイッチ14を介して負荷15と接続可能なように設けられたパターン、コネクタなどであることから、同一の基板を用いて、スイッチ14および負荷15を備えない構成にすることも可能である。これにより、直流電源装置100は、負荷15の有無に係わらず、共通の基板を用いることができる。 In addition, since the parallel load connection part 12 of the DC power supply device 100 is a pattern, a connector, or the like that is provided so as to be connectable to the load 15 via the switch 14 on the substrate on which the DC power supply device 100 is mounted, it is possible to use the same substrate without the switch 14 and the load 15. Thereby, the DC power supply device 100 can use a common substrate regardless of the presence or absence of the load 15 .

また、直流電源装置100は、スイッチ14が実装されるパターンの部分を短絡することで、スイッチ14を備えない構成にすることも可能である。この場合、直流電源装置100において制御部11は、負荷15が接続されている場合は予め負荷15の種類に応じた電流閾値を使用し、負荷15が接続されていない場合は予め初期設定の電流閾値を使用する。 Further, the DC power supply device 100 can be configured without the switch 14 by short-circuiting the pattern portion where the switch 14 is mounted. In this case, the control unit 11 in the DC power supply 100 uses a current threshold in advance according to the type of the load 15 when the load 15 is connected, and uses a preset current threshold in advance when the load 15 is not connected.

実施の形態2.
実施の形態1では、制御部11は、並列負荷接続部12に接続される負荷15の種類に応じた電流閾値を予め保持していた。実施の形態2では、制御部11が、電流閾値を変更するごとに、電流閾値を算出する場合について説明する。
Embodiment 2.
In Embodiment 1, control unit 11 previously holds a current threshold corresponding to the type of load 15 connected to parallel load connection unit 12 . Embodiment 2 describes a case where the control unit 11 calculates the current threshold each time the current threshold is changed.

実施の形態2の直流電源装置100の構成は、実施の形態1のときの構成と同様である。実施の形態2では、制御部11による電流閾値の設定動作が実施の形態1のときの動作と異なる。図5は、実施の形態2に係る直流電源装置100が同期整流制御に使用する電流閾値を設定する動作を示すフローチャートである。直流電源装置100において、制御部11は、スイッチ14を介して負荷15が並列負荷接続部12に、すなわち整流回路4の前段に接続されているか否かを確認する(ステップST11)。制御部11は、負荷15が接続されている場合(ステップST11:Yes)、整流回路4に流れる電流Irの絶対値が本来の電流閾値以上になる第1のタイミングにおける電流検出部2の第1の検出値の絶対値と、整流回路4に流れる電流Irの絶対値が本来の電流閾値未満になる第2のタイミングにおける電流検出部2の第2の検出値の絶対値とを比較する(ステップST12)。図2の例では、タイミングC,Iが第1のタイミングに相当し、タイミングE,Kが第2のタイミングに相当する。第1のタイミングは、並列負荷接続部12にスイッチ14を介して負荷15が接続されていないときにおける、電流検出部2の検出値に応じて制御部11がスイッチング素子をオンするタイミングである。第2のタイミングは、並列負荷接続部12にスイッチ14を介して負荷15が接続されていないときにおける、電流検出部2の検出値に応じて制御部11がスイッチング素子をオフするタイミングである。 The configuration of the DC power supply device 100 of the second embodiment is the same as that of the first embodiment. In the second embodiment, the current threshold value setting operation by the control unit 11 is different from that in the first embodiment. FIG. 5 is a flow chart showing the operation of setting the current threshold used for synchronous rectification control by the DC power supply 100 according to the second embodiment. In DC power supply 100, control unit 11 checks whether load 15 is connected to parallel load connection unit 12 via switch 14, that is, to the preceding stage of rectifier circuit 4 (step ST11). When the load 15 is connected (step ST11: Yes), the control unit 11 compares the absolute value of the first detection value of the current detection unit 2 at the first timing when the absolute value of the current Ir flowing through the rectifier circuit 4 becomes equal to or greater than the original current threshold and the absolute value of the second detection value of the current detection unit 2 at the second timing when the absolute value of the current Ir flowing through the rectification circuit 4 becomes less than the original current threshold (step ST12). In the example of FIG. 2, timings C and I correspond to the first timing, and timings E and K correspond to the second timing. The first timing is the timing at which the control unit 11 turns on the switching element according to the detection value of the current detection unit 2 when the load 15 is not connected to the parallel load connection unit 12 via the switch 14 . The second timing is the timing at which the control unit 11 turns off the switching element according to the detection value of the current detection unit 2 when the load 15 is not connected to the parallel load connection unit 12 via the switch 14 .

制御部11は、第1の検出値の絶対値の方が大きい場合(ステップST12:Yes)、電流閾値を第1の検出値の絶対値に変更する(ステップST13)。制御部11は、第2の検出値の絶対値の方が大きい場合(ステップST12:No)、電流閾値を第2の検出値の絶対値に変更する(ステップST14)。制御部11は、例えば、一時的にスイッチ14をオフ状態にして負荷15が接続されていないときの電流検出部2の電流Isすなわち電流Irの検出値を取得することによって、第1のタイミングおよび第2のタイミングを得ることができる。このように、制御部11は、第1のタイミングにおける検出値の絶対値および第2のタイミングにおける検出値の絶対値のうち大きい方を電流閾値とし、電流閾値に基づいて、スイッチング素子S3,S4の動作を制御する。制御部11は、負荷15が接続されていない場合(ステップST11:No)、電流閾値を変更せず(ステップST15)、初期設定の電流閾値を使用する。 When the absolute value of the first detection value is larger (step ST12: Yes), the control unit 11 changes the current threshold to the absolute value of the first detection value (step ST13). When the absolute value of the second detection value is larger (step ST12: No), the control unit 11 changes the current threshold to the absolute value of the second detection value (step ST14). For example, the control unit 11 can obtain the first timing and the second timing by temporarily turning off the switch 14 and acquiring the current Is of the current detection unit 2 when the load 15 is not connected, that is, the current Ir. In this way, the control unit 11 sets the larger one of the absolute value of the detection value at the first timing and the absolute value of the detection value at the second timing as the current threshold, and controls the operation of the switching elements S3 and S4 based on the current threshold. When the load 15 is not connected (step ST11: No), the controller 11 does not change the current threshold (step ST15) and uses the default current threshold.

実施の形態2における制御部11の電流閾値の求め方は、実施の形態1において直流電源装置100の設計者が予め電流閾値を設定する方法と同じ考え方である。実施の形態1では、負荷15ごとに予め電流閾値を設定していたが、負荷15を構成する部品のばらつきによっては、同じ種類の負荷15であっても実際の電流波形が異なってくる場合がある。実施の形態2では、直流電源装置100が、実際の電流値に基づいて電流閾値を設定することで、より安定かつ高効率に交直の電力変換を行うことが可能となる。 The method of determining the current threshold of the control unit 11 in the second embodiment is the same as the method of setting the current threshold in advance by the designer of the DC power supply device 100 in the first embodiment. In Embodiment 1, the current threshold is set in advance for each load 15, but the actual current waveform may differ even for the same type of load 15 depending on variations in the components that make up the load 15. In the second embodiment, the DC power supply 100 sets the current threshold value based on the actual current value, so that AC/DC power conversion can be performed more stably and efficiently.

以上説明したように、本実施の形態によれば、直流電源装置100は、スイッチング素子S1~S4を用いた整流回路4の前段に、整流回路4と並列に負荷15が接続されている場合、整流回路4および負荷15に流れる合計電流を検出する電流検出部2の検出値に対する電流閾値を算出し、変更することとした。これにより、直流電源装置100は、実施の形態1と比較して、より整流回路4を安定して動作させることができる。直流電源装置100は、実施の形態1と比較して、より安定かつ低損失な交直の電力変換を行うことができる。 As described above, according to the present embodiment, when the load 15 is connected in parallel with the rectifier circuit 4 before the rectifier circuit 4 using the switching elements S1 to S4, the DC power supply device 100 calculates and changes the current threshold for the detection value of the current detection unit 2 that detects the total current flowing through the rectifier circuit 4 and the load 15. As a result, DC power supply 100 can operate rectifier circuit 4 more stably than in the first embodiment. The DC power supply 100 can perform more stable AC/DC power conversion with lower loss than in the first embodiment.

実施の形態3.
実施の形態1,2では、並列負荷接続部12の位置、すなわち負荷15が接続される位置は電流検出部2とリアクタ3との間であった。実施の形態3では、並列負荷接続部12の位置、すなわち負荷15が接続される位置が、リアクタ3と整流回路4との間になる。具体的に、実施の形態1の場合を例にして説明する。
Embodiment 3.
In Embodiments 1 and 2, the position of parallel load connecting portion 12 , that is, the position where load 15 is connected is between current detecting portion 2 and reactor 3 . In Embodiment 3, the position of the parallel load connection portion 12 , that is, the position where the load 15 is connected is between the reactor 3 and the rectifier circuit 4 . Specifically, the case of Embodiment 1 will be described as an example.

図6は、実施の形態3に係る直流電源装置100aの構成例を示す図である。直流電源装置100aは、実施の形態1の直流電源装置100に対して、並列負荷接続部12の位置をリアクタ3の前段から後段に変更したものである。すなわち、直流電源装置100aでは、整流回路4および負荷15はリアクタ3の後段で並列に接続される。直流電源装置100aではリアクタ3の後段で負荷15が接続されるため、電流Ilは、リアクタ3の影響を受けて位相が遅れることが予想される。 FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of a DC power supply device 100a according to the third embodiment. DC power supply 100a differs from DC power supply 100 of Embodiment 1 in that the position of parallel load connecting section 12 is changed from the front stage of reactor 3 to the rear stage. That is, in the DC power supply device 100a, the rectifier circuit 4 and the load 15 are connected in parallel after the reactor 3. FIG. In DC power supply 100a, since load 15 is connected after reactor 3, current Il is expected to be affected by reactor 3 and lag in phase.

図7は、実施の形態3に係る直流電源装置100aに流れる各電流の電流波形および各スイッチング素子S1~S4のオンオフのタイミングを示す図である。直流電源装置100aにおける制御部11の動作は、実施の形態1の直流電源装置100の制御部11の動作と同様である。ただし、図2に示す実施の形態1の電流Ilと図7に示す実施の形態3の電流Ilとを比較すると、図7に示す実施の形態3の電流Ilは、図2に示す実施の形態1の電流Ilよりもピークのタイミングが遅れている。この結果、図2に示す実施の形態1の電流Isと図7に示す実施の形態3の電流Isとを比較すると、同様に、実施の形態3の電流Isは、実施の形態1の電流Isよりもピークのタイミングが遅れている。しかしながら、実施の形態1のときと同様の手法によって、直流電源装置100aの設計者などが、想定される負荷15が接続された場合の直流電源装置100aの動作に基づいて、負荷15ごとの電流閾値を設定することができる。直流電源装置100aは、図3に示す実施の形態1のときの直流電源装置100の動作のフローチャートと同様の手順によって、電流閾値を設定することができる。 FIG. 7 is a diagram showing current waveforms of respective currents flowing in the DC power supply device 100a according to the third embodiment and timings of turning on and off the respective switching elements S1 to S4. The operation of the control unit 11 in the DC power supply 100a is the same as the operation of the control unit 11 in the DC power supply 100 of the first embodiment. However, when the current Il of the first embodiment shown in FIG. 2 and the current Il of the third embodiment shown in FIG. 7 are compared, the current Il of the third embodiment shown in FIG. 7 lags behind the current Il of the first embodiment shown in FIG. 2 in peak timing. As a result, when comparing the current Is of the first embodiment shown in FIG. 2 and the current Is of the third embodiment shown in FIG. 7, similarly, the current Is of the third embodiment lags behind the current Is of the first embodiment in peak timing. However, by the same method as in the first embodiment, the designer of the DC power supply 100a or the like can set the current threshold for each load 15 based on the operation of the DC power supply 100a when the assumed load 15 is connected. The DC power supply 100a can set the current threshold by the same procedure as the flowchart of the operation of the DC power supply 100 in the first embodiment shown in FIG.

以上説明したように、本実施の形態によれば、直流電源装置100aは、スイッチング素子S1~S4を用いた整流回路4の前段かつリアクタ3の後段に、整流回路4と並列に負荷15が接続されている場合においても、実施の形態1,2のときと同様の効果を得ることができる。 As described above, according to the present embodiment, the DC power supply device 100a can obtain the same effect as in the first and second embodiments even when the load 15 is connected in parallel with the rectifier circuit 4 before the rectifier circuit 4 using the switching elements S1 to S4 and after the reactor 3.

実施の形態4.
実施の形態1から実施の形態3では、制御部11は、スイッチ14のオンオフを制御できることから、負荷15が接続されているか否かを判断することができた。実施の形態4では、ユーザが手動でオンオフするスイッチを用いる場合について説明する。
Embodiment 4.
In Embodiments 1 to 3, since the control unit 11 can control the on/off of the switch 14, it was possible to determine whether or not the load 15 was connected. In the fourth embodiment, a case of using a switch that is manually turned on and off by the user will be described.

図8は、実施の形態4に係る直流電源装置100bの構成例を示す図である。直流電源装置100bは、実施の形態1の直流電源装置100に対して、スイッチ14をスイッチ14aに置き換えたものである。図8に示す構成では、制御部11は、スイッチ14aがオンされているのかオフされているのかが判断できない。この場合、直流電源装置100bのユーザがスイッチ14aのオンオフ状態の情報を制御部11に与えることによって、制御部11は、実施の形態1から実施の形態3のときと同様の制御を行うことができる。 FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of a DC power supply device 100b according to the fourth embodiment. DC power supply 100b is obtained by replacing switch 14 with switch 14a in DC power supply 100 of the first embodiment. In the configuration shown in FIG. 8, the controller 11 cannot determine whether the switch 14a is on or off. In this case, the user of the DC power supply device 100b provides the control section 11 with information on the ON/OFF state of the switch 14a, so that the control section 11 can perform the same control as in the first to third embodiments.

以上説明したように、本実施の形態によれば、直流電源装置100bは、スイッチ14の代わりにスイッチ14aを備える場合においても、スイッチ14aのオンオフ状態の情報をユーザから取得することで、実施の形態1から実施の形態3のときと同様の効果を得ることができる。 As described above, according to the present embodiment, even when the DC power supply device 100b includes the switch 14a instead of the switch 14, the same effects as in the first to third embodiments can be obtained by acquiring information on the on/off state of the switch 14a from the user.

実施の形態5.
実施の形態5では、実施の形態1で説明した直流電源装置100を備えるモータ駆動装置について説明する。なお、実施の形態1で説明した直流電源装置100を例にして説明するが、実施の形態2の直流電源装置100、実施の形態3の直流電源装置100a、および実施の形態4の直流電源装置100bについても適用可能である。
Embodiment 5.
Embodiment 5 describes a motor drive device including DC power supply device 100 described in Embodiment 1. FIG. The DC power supply 100 described in Embodiment 1 will be described as an example, but the DC power supply 100 of Embodiment 2, the DC power supply 100a of Embodiment 3, and the DC power supply 100b of Embodiment 4 are also applicable.

図9は、実施の形態5に係るモータ駆動装置101の構成例を示す図である。モータ駆動装置101は、負荷であるモータ42を駆動する。モータ駆動装置101は、実施の形態1の直流電源装置100と、インバータ41と、モータ電流検出部44と、インバータ制御部43とを備える。インバータ41は、直流電源装置100に接続される負荷10に相当する。インバータ41は、直流電源装置100から供給される直流電力を交流電力に変換してモータ42へ出力することにより、モータ42を駆動する。なお、モータ駆動装置101の負荷がモータ42である場合の例を説明しているが、一例であり、インバータ41に接続される機器は、交流電力が入力される機器であればよく、モータ42以外の機器でもよい。 FIG. 9 is a diagram showing a configuration example of the motor driving device 101 according to the fifth embodiment. A motor drive device 101 drives a motor 42 as a load. Motor drive device 101 includes DC power supply device 100 of Embodiment 1, inverter 41 , motor current detector 44 , and inverter controller 43 . Inverter 41 corresponds to load 10 connected to DC power supply 100 . Inverter 41 drives motor 42 by converting DC power supplied from DC power supply 100 into AC power and outputting the AC power to motor 42 . An example in which the load of the motor drive device 101 is the motor 42 is described, but this is only an example, and the device connected to the inverter 41 may be a device to which AC power is input, and may be a device other than the motor 42.

インバータ41は、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)をはじめとするスイッチング素子を、3相ブリッジ構成または2相ブリッジ構成とした回路である。インバータ41に用いられるスイッチング素子は、IGBTに限定されず、ワイドバンドギャップ半導体で構成されたスイッチング素子、IGCT(Integrated Gate Commutated Thyristor)、FET(Field Effect Transistor)またはMOSFETでもよい。 The inverter 41 is a circuit in which switching elements such as IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) are configured in a three-phase bridge configuration or a two-phase bridge configuration. The switching elements used in inverter 41 are not limited to IGBTs, and may be switching elements made of wide bandgap semiconductors, IGCTs (Integrated Gate Commutated Thyristors), FETs (Field Effect Transistors), or MOSFETs.

モータ電流検出部44は、インバータ41とモータ42との間に流れる電流を検出する。インバータ制御部43は、モータ電流検出部44で検出された電流を用いて、モータ42が所望の回転数にて回転するように、インバータ41内のスイッチング素子を駆動するためのPWM(Pulse Width Modulation)信号を生成してインバータ41へ印加する。インバータ制御部43は、制御部11と同様に、プロセッサおよびメモリにより実現される。なおモータ駆動装置101のインバータ制御部43と、直流電源装置100の制御部11は、1つの回路で実現してもよい。 A motor current detector 44 detects a current flowing between the inverter 41 and the motor 42 . The inverter control unit 43 uses the current detected by the motor current detection unit 44 to generate a PWM (Pulse Width Modulation) signal for driving the switching elements in the inverter 41 so that the motor 42 rotates at a desired rotation speed, and applies it to the inverter 41. Inverter control unit 43 is realized by a processor and a memory, similar to control unit 11 . The inverter control unit 43 of the motor drive device 101 and the control unit 11 of the DC power supply device 100 may be realized by one circuit.

直流電源装置100がモータ駆動装置101に用いられる場合、インバータ41の制御に必要な母線電圧Vdcが、モータ42の運転状態に応じて変化する。一般に、モータ42の回転数が高回転になる程、インバータ41の出力電圧を高くする必要がある。このインバータ41の出力電圧の上限は、インバータ41への入力電圧、すなわち直流電源装置100の出力である母線電圧Vdcにより制限される。インバータ41からの出力電圧が、母線電圧Vdcにより制限される上限を超えて飽和する領域を過変調領域と呼ぶ。 When DC power supply device 100 is used in motor drive device 101 , bus voltage Vdc required for controlling inverter 41 changes according to the operating state of motor 42 . In general, the higher the rotation speed of the motor 42, the higher the output voltage of the inverter 41 needs to be. The upper limit of the output voltage of inverter 41 is limited by the input voltage to inverter 41 , that is, bus voltage Vdc, which is the output of DC power supply 100 . A region where the output voltage from the inverter 41 exceeds the upper limit limited by the bus voltage Vdc and saturates is called an overmodulation region.

このようなモータ駆動装置101において、モータ42が低回転の範囲、すなわち過変調領域に到達しない範囲では、母線電圧Vdcを昇圧させる必要はない。一方、モータ42が高回転となった場合には、母線電圧Vdcを昇圧させることで、過変調領域をより高回転側にすることができる。これにより、モータ42の運転範囲を高回転側に拡大できる。 In such a motor driving device 101, it is not necessary to boost the bus voltage Vdc in the low rotation range of the motor 42, that is, in the range in which the overmodulation region is not reached. On the other hand, when the motor 42 rotates at a high speed, the overmodulation region can be shifted to a higher speed side by increasing the bus voltage Vdc. As a result, the operating range of the motor 42 can be expanded to the high rotation side.

また、モータ42の運転範囲を拡大する必要がなければ、その分、モータ42が備える固定子への巻線の巻数を増やすことができる。巻線の巻数を増やすことにより、低回転の領域では、巻線の両端に発生するモータ電圧が高くなり、その分、巻線に流れる電流が低下するため、インバータ41内のスイッチング素子のスイッチング動作で生じる損失を低減できる。モータ42の運転範囲の拡大と、低回転の領域の損失改善との双方の効果を得る場合には、モータ42の巻線の巻数は適切な値に設定される。 Also, if it is not necessary to expand the operating range of the motor 42, the number of windings on the stator of the motor 42 can be increased accordingly. By increasing the number of turns of the windings, the motor voltage generated across the windings increases in the low rotation region, and the current flowing through the windings decreases accordingly, so the loss caused by the switching operation of the switching elements in the inverter 41 can be reduced. The number of turns of the windings of the motor 42 is set to an appropriate value in order to obtain both the effects of expanding the operating range of the motor 42 and improving the loss in the low rotation region.

以上説明したように、本実施の形態によれば、直流電源装置100を用いることによってアーム間の発熱の偏りが低減され、信頼性が高く高出力のモータ駆動装置101を実現できる。 As described above, according to the present embodiment, by using the DC power supply device 100, uneven heat generation between the arms can be reduced, and the motor drive device 101 with high reliability and high output can be realized.

実施の形態6.
実施の形態6では、実施の形態5で説明したモータ駆動装置101の適用例について説明する。
Embodiment 6.
Embodiment 6 describes an application example of the motor drive device 101 described in Embodiment 5. FIG.

図10は、実施の形態6に係る空気調和機700の構成例を示す図である。空気調和機700は、冷凍サイクル装置の一例であり、実施の形態5のモータ駆動装置101およびモータ42を備える。空気調和機700は、圧縮機構87およびモータ42を内蔵した圧縮機81と、四方弁82と、室外熱交換器83と、膨張弁84と、室内熱交換器85と、冷媒配管86と、を備える。空気調和機700は、室外機が室内機から分離されたセパレート型空気調和機に限定されず、圧縮機81、室内熱交換器85および室外熱交換器83が1つの筐体内に設けられた一体型空気調和機でもよい。モータ42は、モータ駆動装置101により駆動される。 FIG. 10 is a diagram showing a configuration example of an air conditioner 700 according to Embodiment 6. As shown in FIG. Air conditioner 700 is an example of a refrigeration cycle device, and includes motor drive device 101 and motor 42 of the fifth embodiment. Air conditioner 700 includes compressor 81 incorporating compression mechanism 87 and motor 42 , four-way valve 82 , outdoor heat exchanger 83 , expansion valve 84 , indoor heat exchanger 85 , and refrigerant pipe 86 . The air conditioner 700 is not limited to a separate type air conditioner in which the outdoor unit is separated from the indoor unit, and may be an integrated air conditioner in which the compressor 81, the indoor heat exchanger 85, and the outdoor heat exchanger 83 are provided in one housing. The motor 42 is driven by a motor drive device 101 .

圧縮機81の内部には、冷媒を圧縮する圧縮機構87と、圧縮機構87を動作させるモータ42と、が設けられる。圧縮機81、四方弁82、室外熱交換器83、膨張弁84、室内熱交換器85および冷媒配管86に冷媒が循環することにより、冷凍サイクル装置が構成される。なお、空気調和機700が備える構成要素は、冷凍サイクル装置を備える冷蔵庫または冷凍庫といった機器にも適用可能である。 A compression mechanism 87 that compresses refrigerant and a motor 42 that operates the compression mechanism 87 are provided inside the compressor 81 . A refrigeration cycle device is configured by circulating the refrigerant through the compressor 81, the four-way valve 82, the outdoor heat exchanger 83, the expansion valve 84, the indoor heat exchanger 85, and the refrigerant pipe 86. Note that the components included in air conditioner 700 can also be applied to equipment such as a refrigerator or freezer that includes a refrigeration cycle device.

実施の形態6では、圧縮機81の駆動源にモータ42が利用され、モータ駆動装置101によりモータ42を駆動する場合について説明した。しかしながら、空気調和機700が備える不図示の室内機送風機および室外機送風機を駆動する駆動源にモータ42を適用し、当該モータ42をモータ駆動装置101で駆動してもよい。また、室内機送風機、室外機送風機および圧縮機81の駆動源にモータ42を適用し、当該モータ42をモータ駆動装置101で駆動してもよい。 In the sixth embodiment, the case where the motor 42 is used as the driving source of the compressor 81 and the motor driving device 101 drives the motor 42 has been described. However, the motor 42 may be applied to the drive source for driving the indoor unit fan and the outdoor unit fan (not shown) provided in the air conditioner 700 and the motor 42 may be driven by the motor drive device 101 . Alternatively, the motor 42 may be applied to the drive source of the indoor blower, the outdoor blower, and the compressor 81 , and the motor 42 may be driven by the motor drive device 101 .

ここで、図10における四方弁82、膨張弁84などは、内蔵されたモータにより駆動されるため、電気的なアクチュエータであり、駆動源となる電源が必要となる。電源の生成方法として、例えば、図10における電源装置91を、交流電源1に対してモータ駆動装置101と並列に接続する手段が取られることがある。このとき、電源装置91、四方弁82、および膨張弁84は、前述の負荷15に該当する。また、室外機における消費電力は、圧縮機81および内蔵されるモータ42での消費電力が支配的であり、その電力源となるモータ駆動装置101は、大きな電力変換を扱うこととなる。そのため、いかに高効率な電力変換回路を搭載したとしても、大きな損失が発生することになり、半導体素子の熱破壊を防ぐためにも冷却が必要となる。そこで、図10のように、例えば、外付けの空冷ファン92などを設置したときにも電源が必要となり、図10のように電源装置91から電力供給する場合も考えられる。空冷ファン92は、前述の負荷15に該当する。 Here, since the four-way valve 82, the expansion valve 84, etc. in FIG. 10 are driven by a built-in motor, they are electric actuators and require a power source as a drive source. As a power generation method, for example, a means of connecting the power supply device 91 in FIG. At this time, the power supply device 91, the four-way valve 82, and the expansion valve 84 correspond to the load 15 described above. Further, the power consumption of the outdoor unit is dominated by the power consumption of the compressor 81 and the built-in motor 42, and the motor driving device 101 serving as the power source handles large power conversion. Therefore, even if a highly efficient power conversion circuit is mounted, a large loss will occur, and cooling will be required to prevent thermal destruction of the semiconductor element. Therefore, as shown in FIG. 10, for example, even when an external cooling fan 92 is installed, a power supply is required, and power may be supplied from a power supply device 91 as shown in FIG. The air cooling fan 92 corresponds to the load 15 described above.

また、暖房も行う空気調和機700において、極低温における暖房時には室内熱交換器85が着霜する場合がある。これを防止するため、例えば、図10に示すような凍結防止用のヒーター93を設置する場合がある。これは、空気調和機700に限らず、例えば、冷蔵庫においても同様であり、特に冷蔵庫では、空気調和機700のような除霜運転が出来ないため、ヒーター93を搭載する割合が比較的高い。このようなヒーター93に電源装置91から電力供給する場合にも、ヒーター93は、前述の負荷15に該当する。 In the air conditioner 700 that also performs heating, the indoor heat exchanger 85 may be frosted during heating at extremely low temperatures. In order to prevent this, for example, an anti-freezing heater 93 as shown in FIG. 10 may be installed. This applies not only to the air conditioner 700, but also to refrigerators, for example. In refrigerators in particular, since the defrosting operation of the air conditioner 700 cannot be performed, the proportion of the heater 93 mounted is relatively high. Even when power is supplied to the heater 93 from the power supply device 91, the heater 93 corresponds to the load 15 described above.

実施の形態1などでは、負荷15の状態に応じてスイッチング素子S1~S4のスイッチング方式を適宜変更することについて説明した。具体的には、実施の形態6において、四方弁82、膨張弁84、空冷ファン92、ヒーター93などの負荷15に相当する前段負荷の状態に応じて、スイッチング素子S1~S4のスイッチング手法を適宜変更する。これにより、直流電源装置100、モータ駆動装置101などを安定的かつ高効率に運転することが可能となる。 In the first embodiment and the like, it has been explained that the switching method of the switching elements S1 to S4 is appropriately changed according to the state of the load 15. FIG. Specifically, in the sixth embodiment, the switching method of the switching elements S1 to S4 is appropriately changed according to the state of the front-stage load corresponding to the load 15 such as the four-way valve 82, the expansion valve 84, the air cooling fan 92, and the heater 93. As a result, the DC power supply device 100, the motor driving device 101, etc. can be operated stably and with high efficiency.

ここで、図10では、電源装置91を介して空冷ファン92、ヒーター93などに電力供給を行う構成としているが、これに限定されるものではない。空気調和機700は、例えば、電源装置91を介さずに交流電源1から直接、空冷ファン92、ヒーター93などに電力供給する構成であってもよい。また、空気調和機700において、四方弁82、膨張弁84、空冷ファン92、ヒーター93などに対するスイッチ、リレーなどの操作手段についての記載を省略したが、適宜挿入しても問題ない。また、負荷15として、四方弁82、膨張弁84、空冷ファン92、ヒーター93などを記載したが、これらは実施の形態6における例であり、これら以外の負荷装置、アクチュエータであっても問題ない。 Here, in FIG. 10, power is supplied to the cooling fan 92, the heater 93, and the like via the power supply device 91, but the present invention is not limited to this. For example, the air conditioner 700 may be configured to supply power directly from the AC power supply 1 to the air cooling fan 92 and the heater 93 without going through the power supply device 91 . In addition, in the air conditioner 700, description of operating means such as switches and relays for the four-way valve 82, the expansion valve 84, the cooling fan 92, the heater 93, etc. is omitted, but they may be inserted as appropriate. Moreover, although the four-way valve 82, the expansion valve 84, the air cooling fan 92, the heater 93, etc. are described as the load 15, these are examples in the sixth embodiment, and other load devices and actuators may be used.

以上説明したように、本実施の形態によれば、空気調和機700は、電源装置91、空冷ファン92、ヒーター93などを備える場合においても、直流電源装置100、モータ駆動装置101などを安定的かつ高効率に運転することが可能となる。 As described above, according to the present embodiment, even when the air conditioner 700 includes the power supply device 91, the air cooling fan 92, the heater 93, etc., the DC power supply device 100, the motor drive device 101, etc. can be stably and highly efficiently operated.

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。 The configuration shown in the above embodiment shows an example of the contents of the present invention, and can be combined with another known technique, and part of the configuration can be omitted or changed without departing from the gist of the present invention.

1 交流電源、2 電流検出部、3 リアクタ、4 整流回路、5~8 半導体スイッチ、5a~8a ダイオード、9 コンデンサ、10,15 負荷、11 制御部、12 並列負荷接続部、14,14a スイッチ、16 インダクタンス成分、17 抵抗成分、41 インバータ、42 モータ、43 インバータ制御部、44 モータ電流検出部、81 圧縮機、82 四方弁、83 室外熱交換器、84 膨張弁、85 室内熱交換器、86 冷媒配管、87 圧縮機構、91 電源装置、92 空冷ファン、93 ヒーター、100,100a,100b 直流電源装置、101 モータ駆動装置、700 空気調和機、S1~S4 スイッチング素子。 1 AC power supply 2 Current detection unit 3 Reactor 4 Rectifier circuit 5 to 8 Semiconductor switch 5a to 8a Diode 9 Capacitor 10, 15 Load 11 Control unit 12 Parallel load connection unit 14, 14a Switch 16 Inductance component 17 Resistance component 41 Inverter 42 Motor 43 Inverter control unit 44 Motor current detection unit 81 Compressor 82 Four-way valve 8 3 outdoor heat exchanger, 84 expansion valve, 85 indoor heat exchanger, 86 refrigerant pipe, 87 compression mechanism, 91 power supply device, 92 air cooling fan, 93 heater, 100, 100a, 100b DC power supply device, 101 motor drive device, 700 air conditioner, S1 to S4 switching elements.

Claims (5)

複数のスイッチング素子を用いて、交流電源から出力される交流電力を整流し、整流後の直流電力を第1の負荷に出力する整流回路と、
前記交流電源と前記整流回路との間において、前記整流回路と並列に第2の負荷を接続可能な並列負荷接続部と、
前記交流電源と前記並列負荷接続部との間において、前記並列負荷接続部に前記第2の負荷が接続されている場合は前記整流回路および前記第2の負荷に流れる電流の電流値を検出し、前記並列負荷接続部に前記第2の負荷が接続されていない場合は前記整流回路に流れる電流の電流値を検出する電流検出部と、
前記並列負荷接続部と前記第2の負荷とが接続可能な場合は前記並列負荷接続部と前記第2の負荷との接続を制御可能であって、前記電流検出部の検出値に基づいて、前記スイッチング素子の動作を制御する制御部と、
を備え
前記制御部は、前記並列負荷接続部に前記第2の負荷が接続されている場合、前記第2の負荷の状態に応じて前記スイッチング素子の動作を制御する、
直流電源装置。
a rectifier circuit that uses a plurality of switching elements to rectify AC power output from an AC power supply and outputs the rectified DC power to a first load;
a parallel load connection unit capable of connecting a second load in parallel with the rectifier circuit between the AC power supply and the rectifier circuit;
a current detection unit for detecting a current value of a current flowing through the rectifier circuit and the second load when the second load is connected to the parallel load connection unit between the AC power supply and the parallel load connection unit, and detecting a current value of a current flowing through the rectification circuit when the second load is not connected to the parallel load connection unit;
a control unit capable of controlling the connection between the parallel load connection unit and the second load when the parallel load connection unit and the second load are connectable, and for controlling the operation of the switching element based on the value detected by the current detection unit;
with
When the second load is connected to the parallel load connection unit, the control unit controls the operation of the switching element according to the state of the second load.
DC power supply.
前記並列負荷接続部に前記第2の負荷が接続されていないときにおける、前記検出値に応じて前記スイッチング素子をオンするタイミングを第1のタイミングとし、前記検出値に応じて前記スイッチング素子をオフするタイミングを第2のタイミングとし、
前記制御部は、前記第1のタイミングにおける前記検出値の絶対値および前記第2のタイミングにおける前記検出値の絶対値のうち大きい方を電流閾値とし、前記電流閾値に基づいて、前記スイッチング素子の動作を制御する、
請求項に記載の直流電源装置。
When the second load is not connected to the parallel load connection portion, the timing for turning on the switching element according to the detected value is defined as a first timing, and the timing for turning off the switching element according to the detected value is defined as second timing,
The control unit uses the larger one of the absolute value of the detection value at the first timing and the absolute value of the detection value at the second timing as a current threshold, and controls the operation of the switching element based on the current threshold.
The DC power supply device according to claim 1 .
前記並列負荷接続部と前記第2の負荷との間において、前記制御部によってオンオフの切り替えが可能なスイッチ、
を備える請求項またはに記載の直流電源装置。
a switch that can be switched on and off by the control unit between the parallel load connection unit and the second load;
The DC power supply device according to claim 1 or 2 , comprising:
モータを駆動するモータ駆動装置であって、
請求項1からの何れか一項に記載の直流電源装置と、
前記直流電源装置から出力される直流電力を交流電力に変換して前記モータへ出力するインバータと、
を備えるモータ駆動装置。
A motor drive device for driving a motor,
A DC power supply device according to any one of claims 1 to 3 ;
an inverter that converts the DC power output from the DC power supply into AC power and outputs the AC power to the motor;
A motor drive device comprising:
モータと、
請求項に記載のモータ駆動装置と、
を備える空気調和機。
a motor;
a motor driving device according to claim 4 ;
air conditioner.
JP2019152206A 2019-08-22 2019-08-22 DC power supply, motor drive and air conditioner Active JP7313231B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019152206A JP7313231B2 (en) 2019-08-22 2019-08-22 DC power supply, motor drive and air conditioner

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019152206A JP7313231B2 (en) 2019-08-22 2019-08-22 DC power supply, motor drive and air conditioner

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021035141A JP2021035141A (en) 2021-03-01
JP7313231B2 true JP7313231B2 (en) 2023-07-24

Family

ID=74678573

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019152206A Active JP7313231B2 (en) 2019-08-22 2019-08-22 DC power supply, motor drive and air conditioner

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7313231B2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009033840A (en) 2007-07-26 2009-02-12 Ntt Facilities Inc Power supply system and control method for power supply system
JP2014090570A (en) 2012-10-30 2014-05-15 Mitsubishi Electric Corp Dc power supply device, refrigeration cycle apparatus, air conditioner, and refrigerator
JP2014204643A (en) 2013-04-10 2014-10-27 コニカミノルタ株式会社 Power supply and image formation device
JP2016226203A (en) 2015-06-02 2016-12-28 株式会社Nttドコモ Power supply system
WO2017159486A1 (en) 2016-03-14 2017-09-21 日立マクセル株式会社 Power factor improvement device, and power storage device provided therewith

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009033840A (en) 2007-07-26 2009-02-12 Ntt Facilities Inc Power supply system and control method for power supply system
JP2014090570A (en) 2012-10-30 2014-05-15 Mitsubishi Electric Corp Dc power supply device, refrigeration cycle apparatus, air conditioner, and refrigerator
JP2014204643A (en) 2013-04-10 2014-10-27 コニカミノルタ株式会社 Power supply and image formation device
JP2016226203A (en) 2015-06-02 2016-12-28 株式会社Nttドコモ Power supply system
WO2017159486A1 (en) 2016-03-14 2017-09-21 日立マクセル株式会社 Power factor improvement device, and power storage device provided therewith

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021035141A (en) 2021-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6731829B2 (en) Power converter and air conditioner
CN107546991B (en) Power conversion device and air conditioner provided with power conversion device
JP4984751B2 (en) Air conditioner converter
JP7104209B2 (en) Power converter and air conditioner equipped with it
TWI664802B (en) Power conversion device and refrigerating and air-conditioning equipment
WO2018073875A1 (en) Power conversion device, motor drive device, and air conditioner
EP2978117B1 (en) Electric power conversion device and refrigerating air-conditioning device
EP3664271B1 (en) Power conversion device, motor drive device, and air conditioner
JP2022118033A (en) air conditioner
JP6935022B2 (en) Power converter, motor drive and air conditioner
KR102507936B1 (en) Power converters, motor drives and air conditioners
JP7296821B2 (en) DC power supply, motor drive and air conditioner
JP7313231B2 (en) DC power supply, motor drive and air conditioner
JP6982254B2 (en) Power converter and air conditioner
EP3018809A1 (en) Power conversion device, and cooling air conditioning device
JP6884254B2 (en) Power converter and air conditioner
JP6518506B2 (en) POWER SUPPLY DEVICE AND AIR CONDITIONER USING SAME
JP7333450B2 (en) Power converter and air conditioner
JP7325516B2 (en) Power conversion device, motor drive device and air conditioner
JP7145965B2 (en) Power conversion circuit and air conditioner

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220729

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230428

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230509

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230531

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230613

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230711

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7313231

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150