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公開番号2025022607
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-14
出願番号2023127330
出願日2023-08-03
発明の名称インバータ装置及びそれを備えた電動圧縮機
出願人サンデン株式会社
代理人個人
主分類H02M 7/48 20070101AFI20250206BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】二相変調方式で、格別な制御装置などを使用すること無く、運転範囲を確保しながら、コモンモードノイズの低減を図ることができるインバータ装置を提供する。
【解決手段】制御装置21は、三相変調電圧指令値を演算する相電圧指令演算部33と、インバータ回路28の一相のスイッチング素子のON/OFF状態を固定させると共に、他の二相のスイッチング素子のON/OFF状態を変調させる二相変調電圧指令値を演算する線間変調演算部34と、インバータ回路をPWM制御するPWM信号生成部36を有し、連続する2キャリア周期の一方のキャリア周期でON/OFF状態を変調させる二相のスイッチング素子のスイッチングタイミングを同期させ、モータ8に印加される相電圧の変化を、他の相電圧の変化で打ち消し、他方のキャリア周期では同期させない。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
上アーム電源ライン及び下アーム電源ライン間に、各相毎に上アームスイッチング素子と下アームスイッチング素子を直列接続し、これら各相の上下アームスイッチング素子の接続点における相電圧を三相交流出力としてモータに印加するインバータ回路と、
該インバータ回路の前記各相の上下アームスイッチング素子のスイッチングを制御する制御装置を備えたインバータ装置において、
前記制御装置は、
前記モータの各相に印加する電圧を生成するための三相変調電圧指令値を演算し、出力する相電圧指令演算部と、
前記三相変調電圧指令値に基づき、前記インバータ回路の一相の前記上下アームスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ状態を固定させると共に、他の二相の前記上下アームスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ状態を変調させる二相変調電圧指令値を演算する線間変調演算部と、
前記二相変調電圧指令値に基づき、前記インバータ回路をＰＷＭ制御するＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部を有し、
連続する２キャリア周期のうち、一方の前記キャリア周期において、ＯＮ／ＯＦＦ状態を変調させる前記二相の上下アームスイッチング素子のスイッチングタイミングを同期させ、前記モータに印加される相電圧の変化を、他の相電圧の変化で打ち消すと共に、
他方の前記キャリア周期においては、ＯＮ／ＯＦＦ状態を変調させる前記二相の上下アームスイッチング素子のスイッチングタイミングを同期させない、
ことを特徴とするインバータ装置。
続きを表示（約 980 文字）【請求項２】
前記制御装置は、ＯＮ／ＯＦＦ状態を変調させる前記二相のうちの一方の相電圧の立ち下がりと他方の相電圧の立ち上がりのタイミング、及び、前記一方の相電圧の立ち上がりと前記他方の相電圧の立ち下がりのタイミング、のうちの何れかのタイミングのみを同期させることを特徴とする請求項１に記載のインバータ装置。
【請求項３】
前記制御装置は、ＯＮ／ＯＦＦ状態を変調させる前記二相の上アームスイッチング素子がＯＮし、若しくは、前記二相の下アームスイッチング素子がＯＮした状態からスイッチングの規定区間を開始することを特徴とする請求項２に記載のインバータ装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記一相の下アームスイッチング素子をＯＮ状態に固定させると共に、その状態で前記二相の上下アームスイッチング素子のスイッチングタイミングを同期させることができない場合、前記一相とは異なる一相の上アームスイッチング素子をＯＮ状態に固定させることを特徴とする請求項１に記載のインバータ装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記一方のキャリア周期においてＯＮ／ＯＦＦ状態を変調させる前記二相をＰＷＭ制御するパルス幅を加算し、合計パルス幅を生成することを特徴とする請求項１に記載のインバータ装置。
【請求項６】
前記制御装置は、前記合計パルス幅が１キャリア周期内で出力可能な規定パルス幅より大きい場合、前記一方のキャリア周期においてＯＮ／ＯＦＦ状態を変調させる前記二相のパルス幅を縮小し、他方のキャリア周期においてＯＮ／ＯＦＦ状態を変調させる前記二相のパルス幅を拡大する補正を行うことで、連続する前記２キャリア周期全体での線間電圧が変化しないようにすることを特徴とする請求項５に記載のインバータ装置。
【請求項７】
前記制御装置は、前記２キャリア周期分の前記パルス幅を生成すると共に、生成したパルス幅を記憶するＰＷＭ信号バッファを有することを特徴とする請求項６に記載のインバータ装置。
【請求項８】
ハウジング内に、請求項１乃至請求項７のうちの何れかに記載のインバータ装置と、前記モータと、該モータにより駆動されて冷媒を圧縮する圧縮機構を備えたことを特徴とする電動圧縮機。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータ回路により三相交流出力をモータに印加して駆動するインバータ装置、及び、それを備えた電動圧縮機に関するものである。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
従来よりモータを駆動するためのインバータ装置は、複数のスイッチング素子により三相インバータ回路を構成すると共に、ＵＶＷ各相のスイッチング素子をＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御し、正弦波に近い電圧波形をモータに印加して駆動するものであるが、モータのコモンモード電圧（中性点電位）の変動により発生するコモンモードノイズが問題となっていた。
【０００３】
このコモンモードノイズは、例えば電動圧縮機を構成するモータの場合、電動圧縮機のハウジングと接地間の浮遊容量を通して漏洩するコモンモード電流によって発生するものであるが、従来ではノイズフィルタを設置して規制を満足させていた。しかしながら、係るノイズフィルタの設置は装置の大型化を招き、コストも高騰する問題がある。
【０００４】
それに対して、三相変調電圧指令値を補正して各相の上下アームスイッチング素子のスイッチングタイミングを合わせることで、コモンモード電圧の変動によるコモンモードノイズの発生をキャンセルする方式も提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００５】
しかしながら、上記方式の如く各相の上下アームスイッチング素子のスイッチングタイミングを合わせる場合、変調幅が狭くなり、高い変調率にすることができなくなって、モータが駆動できる領域が非常に狭くなり、広い運転範囲を要求される電動圧縮機用モータのインバータに適用することは困難であった。
【０００６】
一方、近年ではスイッチング素子の損失と発熱を低減する目的で、二相変調と称される方式を適用したインバータ装置も提案されている。この二相変調方式のインバータ装置は、ＵＶＷの各相のうち何れか一相のＯＮ／ＯＦＦ状態を固定し、他の二相のみＯＮ／ＯＦＦ状態を変調させながら制御することにより、三相変調方式よりもスイッチング素子のスイッチング回数を減少させ、スイッチング損失と発熱量を減少させつつ、ＰＷＭ制御するものである。また、スイッチング回数が減少することで、当然にコモンモード電圧が変動する回数も少なくなるので、確実にコモンモードノイズを２／３に低減できる。
【０００７】
そして、この二相変調方式において各相の上下アームスイッチング素子のスイッチングタイミングを合わせることで、コモンモード電圧の変動によるコモンモードノイズの発生を更に抑制する方式も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特許第７００５７４６号公報
特開２０２１－６４９８９号公報
特開２０２２－３３４７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献３の如き方式では相反転が必要であった。即ち、例えばＷ相のＯＮ／ＯＦＦ状態を固定し、Ｕ相とＶ相のみＯＮ／ＯＦＦ状態を変調させ、且つ、Ｕ相電圧の立ち下がりをＶ相電圧の立ち上がりで打ち消すには、Ｕ相の上アームスイッチング素子がＯＮし、Ｖ相の下アームスイッチング素子がＯＮした状態からスイッチングの規定区間（キャリア周期）を開始しなければならない。
【００１０】
そのため、相反転機能を有する格別な制御装置（マイクロコンピュータ）を使用するか、配線を変更するなどの作業が必要となり、コストが高騰すると共に、汎用性に欠ける問題も生じていた。
（【００１１】以降は省略されています）

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