特許ウォッチ

公開番号2024145998
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-15
出願番号2023058652
出願日2023-03-31
発明の名称電力変換装置
出願人ダイキン工業株式会社
代理人弁理士法人前田特許事務所
主分類H02M 7/48 20070101AFI20241004BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】電力変換装置において、モータの電流ピーク値の低減を図る。
【解決手段】制御部(50)が、複数のスイッチング素子(31a,32a,33a,34a,35a,36a)の制御により、コンデンサ(40)の電圧がピーク値となる電圧ピークタイミング付近において、モータ(2)の電気角周波数を基本波周波数(ω)としたときの高次調波を重畳することで、モータ(2)の複数の相電流(iv,iw)の絶対値のうちの最大値である最大相電流のピーク値を低減するようにインバータ回路(30)の出力電圧を制御する。コンデンサ(40)の容量値は、コンデンサ(40)の電圧が、最大値が最小値の2倍以上となるように単相交流電源(1)の半周期で脈動するのを許容するように設定される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
モータ（2）に電力を供給する電力変換装置（10）であって、
単相交流電源（1）から供給される交流電圧を整流するコンバータ回路（20）と、
複数のスイッチング素子（31a,32a,33a,34a,35a,36a）を有し、当該複数のスイッチング素子（31a,32a,33a,34a,35a,36a）の動作によって、上記コンバータ回路（20）により出力された直流を交流に変換して上記モータ（2）に供給するインバータ回路（30）と、
上記インバータ回路（30）の入力ノード間に接続されたコンデンサ（40）と、
上記複数のスイッチング素子（31a,32a,33a,34a,35a,36a）の制御により、上記コンデンサ（40）の電圧がピーク値となる電圧ピークタイミング付近において、上記モータ（2）の電気角周波数を基本波周波数（ω）としたときの高次調波を重畳することで、上記モータ（2）の複数の相電流（iu,iv,iw）の絶対値のうちの最大値である最大相電流（imax）のピーク値を低減するように上記インバータ回路（30）の出力電圧を制御する制御部（50）とを備え、
上記コンデンサ（40）の容量値は、当該コンデンサ（40）の電圧が、最大値が最小値の２倍以上となるように上記単相交流電源（1）の半周期で脈動するのを許容するように設定されていることを特徴とする電力変換装置。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
請求項１に記載の電力変換装置において
上記高次調波は、
上記基本波周波数（ω）に対する奇数次調波であることを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電力変換装置において
上記高次調波は、
上記基本波周波数（ω）に対する（６ｎ＋１）次調波（ｎは自然数）及び（６ｎ－１）次調波（ｎは自然数）のうちの少なくとも１つであることを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項１～３のいずれか１項に記載の電力変換装置において、
上記制御部（50）は、
上記電圧ピークタイミングを除く期間に、上記重畳が行われない期間が含まれるように上記インバータ回路（30）の出力電圧を制御することを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項１～３のいずれか１項に記載の電力変換装置において
上記制御部（50）は、
上記モータ（2）の相電流（iu,iv,iw）から上記高次調波を除去した相電流の波形を重畳前相電流とし、
かつ重畳前最大相電流を、上記モータ（2）の複数の相電流（iu,iv,iw）にそれぞれ対応する複数の上記重畳前相電流の絶対値のうちの最大値としたときに、
上記最大相電流（imax）のピーク値を、上記重畳前最大相電流のピーク値よりも小さくするように上記インバータ回路（30）の出力電圧を制御することを特徴とする電力変換装置。
【請求項６】
請求項５に記載の電力変換装置において、
上記制御部（50）による上記重畳は、少なくとも、上記重畳前最大相電流がピーク値となる電流ピークタイミング付近で行われ、
上記電流ピークタイミングを除く期間に、上記重畳が行われない期間が含まれることを特徴とする電力変換装置。
【請求項７】
請求項５に記載の電力変換装置において、
上記制御部（50）による上記重畳は、上記重畳前最大相電流がピーク値の７５％以上である期間の少なくとも一部に行われることを特徴とする電力変換装置。
【請求項８】
請求項５に記載の電力変換装置において、
上記高次調波は、
上記基本波周波数（ω）に対する奇数次調波のうちの少なくとも１つであり、
上記高次調波の振幅は、上記重畳前相電流の電流ベクトルの振幅(|Ia|)の２０％未満となることを特徴とする電力変換装置。
【請求項９】
請求項１～３のいずれか１項に記載の電力変換装置において
上記制御部（50）は、
上記モータ（2）の複数の相電流（iu,iv,iw）から、上記基本波周波数（ω）の奇数倍の周波数と、上記基本波周波数（ω）の奇数倍±電源周波数の２ｍ倍（ｍは自然数）で得られる周波数とを除く周波数の成分を合成した相電流の波形を除去後相電流とし、
かつ除去後最大相電流を、上記モータ（2）の複数の相電流（iu,iv,iw）にそれぞれ対応する複数の上記除去後相電流の絶対値のうちの最大値としたときに、
上記最大相電流（imax）のピーク値を、上記除去後最大相電流のピーク値よりも小さくするように上記インバータ回路（30）の出力電圧を制御することを特徴とする電力変換装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の電力変換装置において、
上記制御部（50）による上記重畳は、少なくとも、上記除去後最大相電流がピーク値となる電流ピークタイミング付近で行われ、
上記電流ピークタイミングを除く期間に、上記重畳が行われない期間が含まれることを特徴とする電力変換装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、モータに電力を供給する電力変換装置に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
電力変換装置の一形式として、交流電源の電力を任意の交流電力に変換するものがある。この形式の電力変換装置の中には、直流リンク部に比較的小容量のコンデンサを設けて力率の改善を図るものがある（例えば特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００２－５１５８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の電力変換装置によってモータに電力を供給すると、モータの電流ピークが増大傾向にあり、その結果として運転エリアの減少を招いていた。これを対策するには、モータの大型化やインバータ回路を構成するスイッチング素子の大容量化を行うことが考えられるが、それでは装置のサイズアップやコストアップを招いてしまう。すなわち、別の対策が望まれる。
【０００５】
本発明は前記の問題に着目してなされたものであり、電力変換装置において、モータの電流ピーク値の低減を図ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の第１の態様は、モータ（2）に電力を供給する電力変換装置（10）であって、単相交流電源（1）から供給される交流電圧を整流するコンバータ回路（20）と、複数のスイッチング素子（31a,32a,33a,34a,35a,36a）を有し、当該複数のスイッチング素子（31a,32a,33a,34a,35a,36a）の動作によって、上記コンバータ回路（20）により出力された直流を交流に変換して上記モータ（2）に供給するインバータ回路（30）と、上記インバータ回路（30）の入力ノード間に接続されたコンデンサ（40）と、上記複数のスイッチング素子（31a,32a,33a,34a,35a,36a）の制御により、上記コンデンサ（40）の電圧がピーク値となる電圧ピークタイミング付近において、上記モータ（2）の電気角周波数を基本波周波数（ω）としたときの高次調波を重畳することで、上記モータ（2）の複数の相電流（iu,iv,iw）の絶対値のうちの最大値である最大相電流（imax）のピーク値を低減するように上記インバータ回路（30）の出力電圧を制御する制御部（50）とを備え、上記コンデンサ（40）の容量値は、当該コンデンサ（40）の電圧が、最大値が最小値の２倍以上となるように上記単相交流電源（1）の半周期で脈動するのを許容するように設定されていることを特徴とする。
【０００７】
第１の態様では、モータ（2）の相電流（iu,iv,iw）に高次調波を重畳することにより、モータ（2）の複数の相電流（iu,iv,iw）の絶対値のうちの最大値のピーク値を小さくできる。
【０００８】
本開示の第２の態様は、第１の態様において、上記高次調波は、上記基本波周波数（ω）に対する奇数次調波であることを特徴とする。
【０００９】
第２の態様では、上記基本波周波数（ω）に対する偶数次調波を含む高次調波を重畳する場合に比べ、モータ（2）の相電流（iu,iv,iw）の絶対値波形の最大値のピーク値を確実に小さくできる。
【００１０】
本開示の第３の態様は、第２の態様において、上記高次調波は、上記基本波周波数（ω）に対する（６ｎ＋１）次調波（ｎは自然数）及び（６ｎ－１）次調波（ｎは自然数）のうちの少なくとも１つであることを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許