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公開番号2025150643
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-09
出願番号2024051640
出願日2024-03-27
発明の名称電力変換装置及びそれを有するヒートポンプシステム
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 20070101AFI20251002BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】三相交流電源からの入力電流に重畳する高調波を抑制する。
【解決手段】三相交流電源(2)から出力される交流を直流に整流する整流回路(110)と、複数の第1スイッチング素子(121～126)のスイッチング動作により、整流回路(110)により出力された直流を交流に変換してモータ(201)に供給するインバータ回路(120)と、インバータ回路(120)の入力ノード間に接続されたコンデンサ(130)と、第2スイッチング素子(142)を有し、コンデンサ(130)と並列に接続された過電圧保護回路(140)と、整流回路(110)及びインバータ回路(120)と直列に接続されたリアクトル(150)とを備えた電力変換装置(100)において、第2スイッチング素子(142)に、コンデンサ素子を直列に接続せず、コンデンサ(130)の容量を50μF以下とする。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
三相交流電源（2）から出力される交流を直流に整流する整流回路（110）と、
複数の第１スイッチング素子（121～126）を有し、当該複数の第１スイッチング素子（121～126）のスイッチング動作により、上記整流回路（110）により出力された直流を交流に変換してモータ（201）に供給するインバータ回路（120）と、
上記インバータ回路（120）の入力ノード間に接続されたコンデンサ（130）と、
第２スイッチング素子（142）を有し、上記コンデンサ（130）と並列に接続された過電圧保護回路（140）と、
上記整流回路（110）及び上記インバータ回路（120）と直列に接続されたリアクトル（150）とを備えた電力変換装置であって、
上記第２スイッチング素子（142）には、コンデンサ素子が直列に接続されておらず、
上記コンデンサ（130）の容量は、５０μＦ以下であることを特徴とする電力変換装置。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
請求項１に記載の電力変換装置において、
上記第２スイッチング素子（142）は、ワイドバンドギャップ半導体を主材料とした素子であることを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電力変換装置において、
上記コンデンサ（130）の容量をＣ[Ｆ]、上記第１スイッチング素子（121～126）のスイッチング周波数をｆｃ[Ｈｚ]、上記リアクトル（150）のインダクタンスをＬ［Ｈ］とした場合に、
ｆｃ＞２０＊１０
３
であるときに、下式が成立することを特徴とする電力変換装置。
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2025150643000013.tif
21
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【請求項４】
請求項１又は２に記載の電力変換装置において、
上記モータ（201）の定格出力は、４ｋＷ以上３０ｋＷ以下である
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
三相交流電源（2）から出力される交流を直流に整流する整流回路（110）と、
複数の第１スイッチング素子（121～126）を有し、当該複数の第１スイッチング素子（121～126）のスイッチング動作により、上記整流回路（110）により出力された直流を交流に変換してモータ（201）に供給するインバータ回路（120）と、
上記インバータ回路（120）の入力ノード間に接続されたコンデンサ（130）と、
第２スイッチング素子（142）を有し、上記コンデンサ（130）と並列に接続された過電圧保護回路（140）と、
上記整流回路（110）及び上記インバータ回路（120）と直列に接続されたリアクトル（150）とを備えた電力変換装置（100）を有するヒートポンプシステムであって、
上記第２スイッチング素子（142）には、コンデンサ素子が直列に接続されておらず、
上記コンデンサ（130）の容量をＣ[Ｆ]、上記三相交流電源（2）から出力される交流の電圧をＶａｃ［Ｖ］、冷房定格条件での運転時の消費電力と、暖房定格条件での運転時の消費電力とのうちのいずれか大きい方の消費電力を１．７５倍した電力をＰ[Ｗ] とした場合に、下式が成立することを特徴とするヒートポンプシステム。
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2025150643000014.tif
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【請求項６】
三相交流電源（2）から出力される交流を直流に整流する整流回路（110）と、
複数の第１スイッチング素子（121～126）を有し、当該複数の第１スイッチング素子（121～126）のスイッチング動作により、上記整流回路（110）により出力された直流を交流に変換してモータ（201）に供給するインバータ回路（120）と、
上記インバータ回路（120）の入力ノード間に接続されたコンデンサ（130）と、
第２スイッチング素子（142）を有し、上記コンデンサ（130）と並列に接続された過電圧保護回路（140）と、
上記整流回路（110）及び上記インバータ回路（120）と直列に接続されたリアクトル（150）とを備えた電力変換装置であって、
上記第２スイッチング素子（142）には、コンデンサ素子が直列に接続されておらず、
上記コンデンサ（130）の容量をＣ[Ｆ]、上記三相交流電源（2）から出力される交流の電圧をＶａｃ［Ｖ］、上記モータ（201）の定格出力電力をＰ [Ｗ]とした場合に、
下式が成立することを特徴とする電力変換装置。
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発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、過電圧保護回路を備えた電力変換装置及びそれを有するヒートポンプシステムに関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示された電力変換装置は、三相交流電源から出力される交流を直流に整流する整流回路と、複数のスイッチング素子を有し、当該複数のスイッチング素子のスイッチング動作により、上記整流回路により出力された直流を交流に変換してモータに供給するインバータ回路と、上記インバータ回路の入力ノード間に接続されたコンデンサと、互いに直列に接続されたダイオード、抵抗、及び第２コンデンサを有し、上記コンデンサと並列に接続された過電圧保護回路と、上記整流回路及び上記インバータ回路と直列に接続されたリアクトルとを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第４３９１７６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、本願発明者らは、特許文献１のように過電圧保護回路にコンデンサを設けると、設けない場合に比べ、三相交流電源からの入力電流に重畳する高調波が大きくなることを発見した。
【０００５】
本開示の目的は、三相交流電源からの入力電流に重畳する高調波を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の第１の態様は、三相交流電源（2）から出力される交流を直流に整流する整流回路（110）と、複数の第１スイッチング素子（121～126）を有し、当該複数の第１スイッチング素子（121～126）のスイッチング動作により、上記整流回路（110）により出力された直流を交流に変換してモータ（201）に供給するインバータ回路（120）と、上記インバータ回路（120）の入力ノード間に接続されたコンデンサ（130）と、第２スイッチング素子（142）を有し、上記コンデンサ（130）と並列に接続された過電圧保護回路（140）と、上記整流回路（110）及び上記インバータ回路（120）と直列に接続されたリアクトル（150）とを備えた電力変換装置であって、上記第２スイッチング素子（142）には、コンデンサ素子が直列に接続されておらず、上記コンデンサ（130）の容量は、５０μＦ以下であることを特徴とする。
【０００７】
第１の態様では、過電圧保護回路（140）の第２スイッチング素子（142）にコンデンサ素子を直列に接続しないので、コンデンサ素子を直列に接続する場合に比べ、三相交流電源（2）からの入力電流に重畳する高調波を抑制できる。
【０００８】
さらに、コンデンサ（130）の容量を５０μＦ以下としたので、５０μＦよりも大きくした場合に比べ、三相交流電源（2）からの入力電流に重畳する高調波を抑制できる。
【０００９】
本開示の第２の態様は、第１の態様において、上記第２スイッチング素子（142）は、ワイドバンドギャップ半導体を主材料とした素子であることを特徴とする。
【００１０】
第２の態様では、過電圧保護回路（140）を安定して動作させることが可能な温度を高くできるので、過電圧保護回路（140）を冷却するための冷却器を小型化できる。
（【００１１】以降は省略されています）

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