專利名稱：多相電流供給電路、驅(qū)動(dòng)裝置、壓縮機(jī)及空氣調(diào)和機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及逆變器技術(shù)。
背景技術(shù)：
圖14是表示以往的多相電流供給電路的結(jié)構(gòu)的電路圖。電源系統(tǒng)1具有交流電 源13，向二極管橋2提供交流電壓Vin。但是，寄生于電源系統(tǒng)1中的電感被表示為與交流 電源13串聯(lián)連接的電感器12。 二極管橋2對(duì)交流電壓Vin進(jìn)行全波整流。在二極管橋2和逆變器4之間設(shè)置中 間電路3，二極管橋2的輸出提供給中間電路3。中間電路3具有電容器31，二極管橋2的 輸出提供給電容器31的兩端。電容器31的電容值C被設(shè)定得較小，例如20iiF。電容器 31通過(guò)減小該電容值C，可以做到小型化。 在電容器31的兩端得到的整流電壓Vd。輸入逆變器4。在逆變器4中，根據(jù)從控 制電路6得到的開(kāi)閉信號(hào)m，進(jìn)行該開(kāi)關(guān)元件即晶體管的開(kāi)閉。由此，向電機(jī)5提供 三相電流iu、 iv、iw。 控制電路6被提供了交流電壓Vin的相位e ^整流電壓vd。、電流iu、 iv、 iw和電機(jī) 5的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置角、。這些參數(shù)可以使用公知技術(shù)檢測(cè)。并且，控制電路6根據(jù)這些 參數(shù)生成開(kāi)閉信號(hào)TU、TV、TW。 使電容器31的電容值C明顯減小，根據(jù)上述參數(shù)適當(dāng)控制開(kāi)閉信號(hào)m來(lái)進(jìn) 行AC-AC轉(zhuǎn)換的技術(shù)已被公知。此處把這種開(kāi)閉控制稱為無(wú)電容器式逆變器控制。無(wú)電容 器式逆變器控制與將中間電路3替換為平滑電路301、302(分別如圖15、圖16所示)的普 通電路相比，可以使包括電容器和逆變器的電路整體小型化，并且實(shí)現(xiàn)成本降低。雖然在平 滑電路301中采用了平滑用大容量電容器CC和功率因數(shù)改善用電抗器LL，但根據(jù)無(wú)電容 器式逆變器控制，即使不使用這種功率因數(shù)改善用電抗器LL，也能夠抑制電源側(cè)的功率因 數(shù)降低。并且，在平滑電路302中還設(shè)置二極管DD和開(kāi)關(guān)元件即晶體管QQ以構(gòu)成斬波器 (Chopper)電路，但根據(jù)無(wú)電容器式逆變器控制，即使不使用斬波器電路也能夠抑制電源高 次諧波。 無(wú)電容器式逆變器控制例如在非專利文獻(xiàn)1中有所公開(kāi)。在非專利文獻(xiàn)1中，將 以單相交流電源的幾乎2倍的頻率進(jìn)行較大脈動(dòng)的整流電壓施加給逆變器。但是，通過(guò)適 當(dāng)控制該逆變器的開(kāi)閉，輸出三相交流電流。在非專利文獻(xiàn)l中，關(guān)于單相無(wú)電容器式逆變 器控制，公開(kāi)如下，只要電容器的兩端電壓的最大值大于等于最小值的2倍，則功率因數(shù)就 是大于等于97%的良好的值。 并且，作為本發(fā)明的相關(guān)內(nèi)容列舉了專利文獻(xiàn)1。
專利文獻(xiàn)1 :日本特開(kāi)2004-289985號(hào)公報(bào)
非專利文獻(xiàn)1 :高橋勲「高入力力率O夕' < 才一 卜'整流回路企持，PM乇一夕O < 力、'一夕制御法」，平成12年電気學(xué)會(huì)全國(guó)大會(huì)4-149 (平成12年3月)，第1591頁(yè)
如上所述，可以假設(shè)在采用無(wú)電容器式逆變器控制的多相電流供給電路的電源系 統(tǒng)l中疊加了雷涌。因此，期望對(duì)電源系統(tǒng)l采取避雷措施。 圖17是表示在圖14所示的多相電流供給電路中，避雷器7設(shè)在電源系統(tǒng)1和二 極管橋2之間的結(jié)構(gòu)的電路圖。二極管橋2通過(guò)避雷器7接受交流電壓Vin。此處，避雷器 7發(fā)揮抑制疊加在交流電壓Vin上的浪涌電壓的波高值控制單元的作用。
分析電源系統(tǒng)1疊加了雷涌時(shí)逆變器4受到的損傷。圖18是表示交流電壓Vin的 波形101和整流電壓vd。的波形110的曲線圖。此處，仿真交流電源13產(chǎn)生頻率為50Hz、 有效值為270V的正弦波狀電壓，在其峰值附近產(chǎn)生了寬度為50 ii s的數(shù)千伏雷涌的情況。 另外，寄生的電感器12的電感L。實(shí)際上由于各個(gè)地區(qū)的配電情況(電力線的長(zhǎng)度、變壓器 的泄露電感的不同)，有可能存在偏差，但此處采用230iiH進(jìn)行了仿真。并且，電容器31的 電容值C采用20 ii F。而且，假設(shè)交流電壓Vin通過(guò)避雷器7被箝位于800V的情況。
整流電壓vd。的波形110在將要疊加雷涌之前與交流電壓Vin的波形101幾乎一 致，但在疊加后上升得超過(guò)250V，波高值超過(guò)600V。然后，電流流向逆變器4，整流電壓vd。 的波形110降低并再次與交流電壓Vin的波形101 —致。以后，整流電壓vd。不會(huì)降低到交 流電壓Vin左右，而采取幾乎恒定的最小值。無(wú)電容器式逆變器進(jìn)行在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)使整流電壓vd。 的(不考慮浪涌)最大值大于等于最小值的2倍的控制，結(jié)果，實(shí)現(xiàn)高功率因數(shù)運(yùn)轉(zhuǎn)。
另外，在逆變器4的待機(jī)動(dòng)作中施加了雷涌時(shí)，電流不會(huì)從電容器31流向逆變器 4，所以在疊加雷涌后依舊保持超過(guò)600V的波高值。 在逆變器4中使用的晶體管多數(shù)選擇耐壓在600V左右的部件，以便于小型化。因 此，如圖18所示，在交流電壓Vin疊加了雷涌時(shí)，即使通過(guò)避雷器7使其值變小，逆變器4產(chǎn) 生較大損傷的可能性仍然較大。 但是，這種現(xiàn)象在電容器31的電容值C較大的情況下，不會(huì)給逆變器4帶來(lái)較大 損傷。圖19是表示交流電壓Vin的波形101和整流電壓Vd。的波形lll的曲線圖。但是，在 圖19的曲線圖中，與圖18的曲線圖不同，表示電容器31的電容值C采用900yF時(shí)的仿真 結(jié)果。該情況時(shí)，即使交流電壓Vin上升到800V，整流電壓vd。也只能上升到四百幾十伏左 右。另外，由于電容值C非常大，所以整流電壓vd。在產(chǎn)生浪涌時(shí)的附近之外幾乎保持交流 電壓Vin的波高值。 這被認(rèn)為電容值C越小，因雷涌而經(jīng)由二極管橋2流向電容器31的充電電流i。越 使電容器31產(chǎn)生更高的電壓。換言之，為了進(jìn)行具有上述優(yōu)點(diǎn)的無(wú)電容器式逆變器控制， 要求抑制因雷涌造成的電容器31的電壓上升。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于上述問(wèn)題而完成的，其目的在于，提供一種在疊加了雷涌時(shí)也會(huì) 使中間電路中的電容器的電容明顯減小，并且能夠進(jìn)行無(wú)電容器式逆變器控制的技術(shù)。
本發(fā)明的多相電流供給電路的第一方式，該電路包括波高值抑制單元(7)，其連 接輸出交流電壓的交流電源(13)，用于抑制疊加在所述交流電壓上的浪涌電壓；二極管組 (2)，其通過(guò)所述波高值抑制單元從所述交流電源輸入所述交流電壓(Vin)，進(jìn)行所述交流電壓的全波整流；接受所述二極管組的輸出的電容器(31);逆變器(4)，其接受所述電容器的
兩端電壓(vj，輸出多相交流電流G
Lw);以及與所述電容器串聯(lián)連接的電感器(32，
8)。并且，所述兩端電壓的脈動(dòng)最大值是其最小值的2倍以上，所述電感器(32，8)的電感 被設(shè)定為使得寄生于所述交流電源(13)的電感與所述電感器(32，8)的電感之和大于等于 通過(guò)下式求得的Ls，
<formula>formula see original document page 5</formula> 其中，C是所述電容器(31)的電容，AT是雷涌的脈寬，V,是所述電容器(31)兩 端的最大電壓，VM是所述交流電壓(Vin)的最大值，、是箝位后的雷涌電壓。
本發(fā)明的多相電流供給電路的第二方式，該電路包括所述電感器(32，8)和所述 電容器(31)的諧振頻率被設(shè)定為小于等于1681Hz。 本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)一種驅(qū)動(dòng)裝置，該驅(qū)動(dòng)裝置包括本發(fā)明的多相電流供給電路的
第一方式 第二方式中任一方式所述的多相電流供給電路；以及被提供了所述多相的交賴
'右
電流(iu
調(diào)和機(jī)。
、iv、iw)的電機(jī)(5)。
通過(guò)設(shè)置上述驅(qū)動(dòng)裝置，還可以實(shí)現(xiàn)由其驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)。
通過(guò)設(shè)置上述壓縮機(jī)，還可以實(shí)現(xiàn)采用由其壓縮的制冷劑進(jìn)行制冷或制熱的空氣 本發(fā)明的目的、特征、方面和優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)以下具體說(shuō)明及附圖將更加明確。


圖1是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式涉及的驅(qū)動(dòng)裝置的電路圖。
圖2是表示控制電路6的具體結(jié)構(gòu)的方框圖。 圖3是同時(shí)表示避雷器7的結(jié)構(gòu)及電源系統(tǒng)1和二極管橋2的電路圖。
圖4是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的動(dòng)作的曲線圖。 圖5是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的第1變形涉及的驅(qū)動(dòng)裝置的中間電路3aa的 結(jié)構(gòu)的電路圖。 圖6是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的第2變形涉及的驅(qū)動(dòng)裝置的電路圖。 圖7是表示在本發(fā)明的第2實(shí)施方式中采用的中間電路3b的結(jié)構(gòu)的電路圖。 圖8是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式的動(dòng)作的曲線圖。 圖9是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式的第1變形的動(dòng)作的曲線圖。 圖10是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式的第2變形涉及的驅(qū)動(dòng)裝置的中間電路3c的
結(jié)構(gòu)的電路圖。 圖11是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式的第2變形的動(dòng)作的曲線圖。 圖12是表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式涉及的多相電流供給電路的一部分的電路圖。 圖13是表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式涉及的多相電流供給電路的一部分的電路圖。
圖14是表示以往的多相電流供給電路的結(jié)構(gòu)的電路圖。 圖15是表示以往的平滑電路的結(jié)構(gòu)的電路圖。 圖16是表示以往的平滑電路的結(jié)構(gòu)的電路圖。 圖17是表示設(shè)有避雷器7的多相電流供給電路的結(jié)構(gòu)的電路圖。 圖18是表示設(shè)有避雷器7的多相電流供給電路的動(dòng)作的曲線圖。 圖19是表示設(shè)有避雷器7的多相電流供給電路的動(dòng)作的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
第1實(shí)施方式 圖1是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式涉及的驅(qū)動(dòng)裝置的電路圖。該驅(qū)動(dòng)裝置具有作 為驅(qū)動(dòng)部的電機(jī)5、和向電機(jī)5提供多相電流的多相電流供給電路。 多相電流供給電路具有二極管橋2、中間電路3a、逆變器4、控制電路6和避雷器 7。 二極管橋2經(jīng)由避雷器7連接著單相交流的電源系統(tǒng)l，單相交流電壓Vin被全波整流。 但是，如上面所述，在電源系統(tǒng)1中存在寄生電感，所以利用相對(duì)交流電源13串聯(lián)連接的電 感器12表示寄生電感。此處，寄生電感的值L。采用230iiH。 二極管橋2具有進(jìn)行全波整流的功能，對(duì)交流電壓Vin進(jìn)行全波整流并輸入中間電 路3a。中間電路3a具有電容器31和電感器32，利用扼流圈輸入式低通濾波器構(gòu)成。具體 地講，電感器32的一端和電容器31的一端相連接，在電感器32的另一端和電容器31的另 一端之間接受二極管橋2的輸出，把電容器31的兩端電壓即整流電壓Vd。輸出給逆變器4。
電容器31的電容值C被設(shè)定為使整流電壓Vd。以交流電壓Vin的頻率的2倍頻率進(jìn) 行較大脈動(dòng)，使整流電壓vd。的最大值為最小值的2倍以上。例如，電容值C設(shè)定為20 ii F， 電感器32的電感L設(shè)定為300iiH。這些數(shù)值相比在平滑電路301、302(分別參照?qǐng)D15和 圖16)中采用的電容值(例如900iiF)和電感(例如6mH)非常小。 逆變器4向電機(jī)5提供三相電流iu、 iv、 iw。電流iu、 iv、 iw分別對(duì)應(yīng)于U相、V相、 W相。逆變器4包括具有均連接在電容器31的一端上的集電極的3個(gè)晶體管(上臂側(cè)晶 體管)；以及具有均連接在電容器31的另一端上的發(fā)射極的3個(gè)晶體管(下臂側(cè)晶體管)。 上臂側(cè)晶體管分別和各個(gè)下臂側(cè)晶體管按照每個(gè)相形成對(duì)。形成對(duì)的上臂側(cè)晶體管的發(fā)射 極和下臂側(cè)晶體管的集電極共同連接著，從該連接點(diǎn)輸出電流iu、 iv、 iw。上臂側(cè)晶體管和
下臂側(cè)晶體管分別根據(jù)來(lái)自控制電路6的開(kāi)閉信號(hào)Tu、 tv、 i;，控制導(dǎo)通/截止的開(kāi)閉。開(kāi)
閉信號(hào)Tu、 Tv、 Tw分別對(duì)應(yīng)于U相、V相、W相。 另外，為了使來(lái)自電機(jī)5的再生電流流過(guò)，針對(duì)上臂側(cè)晶體管和下臂側(cè)晶體管分
別設(shè)置續(xù)流二極管，該續(xù)流二極管具有連接發(fā)射極的陽(yáng)極和連接集電極的陰極。 控制電路6被提供了交流電壓Vin的相位e p產(chǎn)生于電容器31兩端的整流電壓
vd。、電流iu、 iv、 iw及電機(jī)5的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置角(機(jī)械角)9 m。這些參數(shù)可以使用公知技
術(shù)檢測(cè)。控制電路6也被輸入電機(jī)5的旋轉(zhuǎn)角速度(機(jī)械角的角速度)的指令值"/、電
流相位指令P*。并且控制電路6根據(jù)這些參數(shù)生成開(kāi)閉信號(hào)Tu、Tv、i;。 圖2是表示控制電路6的具體結(jié)構(gòu)的方框圖?？刂齐娐?包括位置/速度運(yùn)算
部61、 d-q坐標(biāo)轉(zhuǎn)換部62、速度控制運(yùn)算部63、指令電流運(yùn)算部64、電流控制運(yùn)算部65、
P麗(Pulse Wide Modulation)運(yùn)算部66和P麗定時(shí)器部67，它們分別具有執(zhí)行以下計(jì)算的功能。 位置/速度運(yùn)算部61根據(jù)電機(jī)5的轉(zhuǎn)子的機(jī)械角9 m，求出電機(jī)5的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn) 角(電角e》和旋轉(zhuǎn)角速度(電角的角速度"e和機(jī)械角的角速度"m)并輸出。d-q坐標(biāo)
轉(zhuǎn)換部62從電賴
'古；
電流
、iw和電機(jī)5的電角^，根據(jù)式(1)求出所謂的d軸電流id和q軸 在電機(jī)5內(nèi)部確立的主磁通方向形成磁通的電流成分即磁通電流是所謂的d軸電 流，與此相對(duì)，相位前進(jìn)90度并直接控制轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩電流是所謂的q軸電流
式(1)
tw 一
—sitige —s i n《0e—2sb^》 一s i n (3e+2眾/3〉
I w
.(1〉
速度控制運(yùn)算部63根據(jù)電機(jī)5的機(jī)械角的角速度的指令值"^和機(jī)械角的角速 度"m，進(jìn)行比例"積分運(yùn)算(PI運(yùn)算)，輸出電機(jī)電流指令i/。另夕卜，指令電流運(yùn)算部64 輸入電機(jī)電流指令i/、電流相位指令|3*和相位e"根據(jù)式(2)輸出d軸電流指令i/和q
軸電流指令
它們以交流電壓Vin的2倍的頻率脈動(dòng)，較大地變動(dòng)。
式(2) i W
i Q
=i m *1 S i
廟
沐
'(2)
電流控制運(yùn)算部65輸入d軸電流
Ld和q軸電流
志
，、d軸電流指令
和q軸電流
指令ij、以及電角的角速度"^根據(jù)式(3)輸出d軸電壓指令v/和q軸電壓指令v/。其
中，在式(3)中，Kd、 Kq分別表示d軸和q軸的比例增益，Ld、 Lq分別表示d軸和q軸的電機(jī)
電感，cK表示電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)常數(shù)。 式(3) -—
一IC d
一K
I d
+
'(3> p麗運(yùn)算部66被輸入轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角(電角)e 令v二根據(jù)式(4)生成各相電壓指令C、v/、v/。
式(4)
和d軸電壓指令vd*及q軸電壓指
糸
Vu
Vw'
.舉
I3
cos (gd"2龍/3》
,s i n沒(méi)e
一s i n (Se—2 r/3) 一s ; n
(4)
Ml —
;9] 另外，P麗運(yùn)算部66也輸入整流電壓vde，使用整流電壓vde和各相電壓指令vu*、 v/，根據(jù)式(5)求出各相的上臂側(cè)晶體管的導(dǎo)通時(shí)間、(j =u、v、w)。其中，在式(5) ,入載波周期T。。并且，在導(dǎo)通時(shí)間t j超過(guò)T。時(shí)，把其值強(qiáng)制設(shè)為T。，在導(dǎo)通時(shí)間Tj小于0時(shí)，把其值強(qiáng)制設(shè)為0。
式(5) v盧+0,5 d、 .,.(5) P麗定時(shí)器部67按照每個(gè)載波周期T。存儲(chǔ)導(dǎo)通時(shí)間tu、 tv、、，把響應(yīng)所存儲(chǔ) 的時(shí)間而使各相晶體管導(dǎo)通/截止的開(kāi)閉信號(hào)Tu、 Tv、 Tw提供給逆變器4。
圖3是同時(shí)表示作為避雷器7可以采用的結(jié)構(gòu)及電源系統(tǒng)1和二極管橋2的電路 圖。在圖3中，二極管橋2的一對(duì)輸入線通過(guò)避雷器7具有的保護(hù)元件70相互連接。作為 保護(hù)元件70，可以采用變阻器。 圖4是表示圖1所示多相電流供給電路中的交流電壓Vin的波形101和整流電壓 V(k的波形102的曲線圖。與圖18所示的仿真相同，仿真交流電源13產(chǎn)生頻率為50Hz、有 效值為270V的正弦波狀電壓，在其峰值附近產(chǎn)生了寬度為50 s的數(shù)千伏雷涌，交流電壓 Vin通過(guò)避雷器7被箝位于800V的情況。 整流電壓vd。的波形102在疊加了雷涌后也沒(méi)有達(dá)到600V。這被認(rèn)為由于從二極 管橋2流向電容器31的充電電流i。經(jīng)過(guò)電感器32，所以充電電流i。的變化變急劇的情況 被電感器32阻礙。 另外，電感器32的電感L的期望值按照下面所述推算。但是，在逆變器4待機(jī)動(dòng) 作中、或者逆變器4雖然處于動(dòng)作狀態(tài)但在輸出各線間電壓0的過(guò)程中(3個(gè)上臂側(cè)晶體管 全部導(dǎo)通、或者3個(gè)下臂側(cè)晶體管全部導(dǎo)通的任一狀態(tài))被施加了雷涌的情況下，電流不會(huì) 從電容器31流向逆變器4。因此，與逆變器4動(dòng)作時(shí)相比，在這些狀態(tài)下推算所述電感L的 期望值，將成為位于更加安全側(cè)的推算。所以，在下面的敘述中假設(shè)電流不流向逆變器4的 情況。 把電感器32的電感L和電感器12的電感L。之和設(shè)為！^，把電源電壓設(shè)為V2時(shí)， 根據(jù)上述假設(shè)，流向電容器31的充電電流i。流過(guò)電感器12和電感器32，所以式(6)的關(guān) 系成立。但是，最終算式導(dǎo)入電荷量q(電流的時(shí)間積分)。并且，電源電壓、通過(guò)二極管 橋2被整流，其絕對(duì)值施加給電容器31。
式(6) V 2= 。dt
d2 1 = L s ct+q …(e) 電源電壓V2的最大值VM在產(chǎn)生雷涌之前已經(jīng)施加給電容器31 ，所以充電電流ic 不會(huì)流過(guò)，電容器31的電壓為VM。 如果把箝位后的雷涌電壓設(shè)為Vs，在式(6)中設(shè)V2 = Vs，而且把i。 = 0禾P q = O VM用作初始值來(lái)求解，則雷涌剛剛結(jié)束后(產(chǎn)生雷涌的AT之后)的電容器31的電壓 Vdc = VD和充電電流ic = icc分別如式(7)、式(8)所示。
式(7)
A了 V d= V s— ( V s —Vm〉 cos
， C
式(8)
i cc=
(V s — V w ) sin
AT
VLsC
'(8) 雷涌的脈寬AT被設(shè)定為與交流電壓Vin的周期相比非常短。因此，在雷涌產(chǎn)生的 前后，電源電壓^如波形101所示，可以近似于采取(不考慮浪涌)最大惶Vm。在式(6) 中，設(shè)為V2 = Vm，并且把i。 = i。。、 q = C VD作為初始值再次求解。根據(jù)電感器的效果，在 充電電流i。流過(guò)的期間，電容器31的電壓持續(xù)上升，所以在充電電流i。為零的時(shí)刻，電容 器31的電壓Vd。為最大。該最大值V,利用式(9)表示。
式(9)壞。
…(9〉
在該最大值VN小于等于逆變器4的耐壓時(shí)，可以進(jìn)行保護(hù)而不受雷涌引起的破
如果把式(7)、式(8)用于式(9)中，則電感器Ls利用式(10)求出。 式(10)
Ls
C
cos-
1
1
Vn—Vm
《10) 現(xiàn)在考慮具體的數(shù)值，如果采用C = 20ii F、VS = 800V、VN = 600V、VM = 2° 5 *270V、 AT = 50ii s，則從式(9)求出電感k約為450 iiH。根據(jù)式(10)，電感Ls越大則VN越小， 所以只要電感Ls大于等于約450 H，就能夠保護(hù)逆變器4不會(huì)受到雷涌引起的破壞。
另夕卜，將式(10)變形，可以求出LC諧振頻率。如果采用Vs = 800V、VN = 600V、VM =2°5 270V、 AT = 50ii s，則諧振頻率為1681Hz，在電源頻率為50Hz時(shí)是電源頻率的34 次，在電源頻率為60Hz時(shí)是電源頻率的28次。換言之，如果選擇低于這些次數(shù)的k，就可 以進(jìn)行保護(hù)而不會(huì)受到雷涌引起的破壞。 在圖4所示的仿真中使用的各個(gè)參數(shù)中，如果把電感器12的電感L。設(shè)為230 H， 把電感器32的電感L設(shè)為300iiH，則大于在式(10)中得到的電感Ls。另外，圖4表示逆 變器4雖然處于動(dòng)作狀態(tài)，但在輸出各線間電壓0的過(guò)程中(3個(gè)上臂側(cè)晶體管全部導(dǎo)通、 或者3個(gè)下臂側(cè)晶體管全部導(dǎo)通的任一狀態(tài))被施加了雷涌時(shí)的仿真結(jié)果。并且，圖8、圖 9、圖11、圖19也表示相同情況時(shí)的仿真結(jié)果。 這樣，在從電源系統(tǒng)1觀看時(shí)，如果電感器相對(duì)電容器31串聯(lián)連接，則可以獲得上 述效果。圖5是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的第1變形涉及的驅(qū)動(dòng)裝置的中間電路的電路 圖。作為中間電路3a可以采用的中間電路3a具有電容器31和兩個(gè)電感器32a、32b。電感 器32a、32b配置在相對(duì)于電容器31彼此相反的一側(cè)，并且在從電源系統(tǒng)1觀看時(shí)串聯(lián)連接 圖6是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的第2變形涉及的驅(qū)動(dòng)裝置的電路圖,
9
中間電路3具有電容器31，但不具有電感器32。在避雷器7和二極管橋2之間設(shè)有電感器8來(lái)取 代電感器32。電感器8相對(duì)電容器31串聯(lián)連接。 流向電容器31的充電電流i。，在第1變形中經(jīng)過(guò)電感器32a、32b，在第2變形中 經(jīng)過(guò)電感器8，所以認(rèn)為充電電流i。的變化變急劇的情況被電感器8阻礙。因此，在這些變 形中也能夠抑制整流電壓vd。的上升。 當(dāng)然，也可以在二極管橋2和避雷器7之間設(shè)置電感器8，在中間電路3a中設(shè)置 電感器32 (或者在中間電路3aa中設(shè)置電感器32a、32b)。因?yàn)檫@兩個(gè)電感器8、32 (或者3 個(gè)電感器8、32a、32b)均相對(duì)電容器31串聯(lián)連接。 這樣，即使將電感器分開(kāi)設(shè)置，也優(yōu)選它們與系統(tǒng)電感器L。之和大于等于在式 (10)中得到的電感L" 如上所述，在疊加了雷涌的情況下，也能夠明顯減小電容器31的電容值C，進(jìn)行無(wú) 電容器式逆變器控制。而且，電感器32的尺寸可以小于在平滑電路301、302中采用的電抗 器LL，不會(huì)明顯妨礙中間電路的小型化。
第2實(shí)施方式 在第1實(shí)施方式中，相對(duì)電容器31串聯(lián)連接電感器，由此抑制從二極管橋2到中 間電路3的充電電流i。的急劇變化。但是，也可以設(shè)置相對(duì)電容器31并聯(lián)的旁路，使過(guò)剩 的電流向該旁路釋放。 圖7是表示具有旁路33的中間電路3b的結(jié)構(gòu)的電路圖。在本實(shí)施方式中也采用 圖1所示的結(jié)構(gòu)，但中間電路3a被替換為圖7所示的中間電路3b。 中間電路3b具有電容器31 ，在其兩端接受二極管橋2的輸出，并把在電容器31的
兩端產(chǎn)生的整流電壓Vd。輸出給逆變器4。中間電路3b還具有相對(duì)電容器31并聯(lián)連接的 旁路33。 在旁路33中串聯(lián)連接著二極管Ds、電阻Rs和電容器Cs，從二極管Ds的陽(yáng)極朝向陰 極的方向與從電容器31的高電位側(cè)朝向低電位側(cè)的方向一致。在圖7中表示以下示例，二 極管Ds的陽(yáng)極連接電容器31的高電位側(cè)一端，二極管Ds的陰極連接電阻Rs的一端，電阻 Rs的另一端連接電容器Cs的一端，電容器Cs的另一端連接電容器31的低電位側(cè)一端。另 外，構(gòu)成串聯(lián)電路的二極管Ds、電阻Rs和電容器Cs的順序可以更換。 圖8是表示交流電壓Vin的波形101、電容器Cs的兩端電壓的波形103和整流電 壓vd。的波形104的曲線圖。除了設(shè)有旁路33之外，仿真條件與獲得圖18所示曲線圖的 仿真條件相同。在旁路33的各個(gè)參數(shù)中，電阻Rs的電阻值為10 Q 、電容器Cs的電容值為 100 iiF。這種旁路33與在獲得圖19所示曲線圖的仿真中采用的具有電容值900iiF的電 容器31相比，可以減小其尺寸。 并且，在將要產(chǎn)生雷涌之前，整流電壓vd。的波形104與交流電壓Vin的波形101幾 乎一致。另一方面，電容器(；的兩端電壓的波形103通過(guò)此前的動(dòng)作被充電為交流電壓Vin 的波高值(2"X270V)。但是，在產(chǎn)生雷涌、并且交流電壓Vin朝向800V急劇上升時(shí)，通過(guò)二 極管Ds，不僅電容器31 ，電容器Cs也被充電。但是，對(duì)電容器Cs充電的電流經(jīng)由電阻Rs流 過(guò)。因此，波形104所示的整流電壓vd。的上升相比波形103所示的電容器(；的兩端電壓 的上升更加急劇。但是，相比中間電路3(圖15)中的充電電流i。，可以使本實(shí)施方式中的 充電電流i。減小流向電容器Cs的充電電流部分。因此，整流電壓vd。不會(huì)達(dá)到600V。
然后，電流流向逆變器4，由此整流電壓Vd。暫且與電容器c;的兩端電壓幾乎一致，
但是再次降低為與交流電壓Vin —致。以后，整流電壓vd。不會(huì)降低到交流電壓Vin附近，而
采取幾乎恒定的最小值。無(wú)電容器式逆變器進(jìn)行在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)使整流電壓Vd。的(不考慮浪涌)
最大值為最小值的2倍以上的控制，其結(jié)果，實(shí)現(xiàn)高功率因數(shù)運(yùn)轉(zhuǎn)。
另一方面，在電容器c;的兩端電壓與整流電壓Vd。一致后，保持該電壓。這是因?yàn)?br> 相比基于整流電壓vd。的二極管Ds的陽(yáng)極側(cè)電位，基于電容器Cs的兩端電壓的二極管Ds的 陰極側(cè)電位較高。 鑒于上述動(dòng)作，二極管Ds不是必須的。但是，在無(wú)電容器式逆變器控制中，如上面 所述，整流電壓vd。進(jìn)行較大脈動(dòng)。因此，如果旁路33不具有二極管Ds，則電容器Cs的兩端
電壓也進(jìn)行較大脈動(dòng)。這在正常動(dòng)作時(shí)將導(dǎo)致電容器c;的充放電，產(chǎn)生電阻Rs的損耗。因
此，為了降低正常動(dòng)作中的電阻Rs的功耗，優(yōu)選旁路33設(shè)有二極管Ds。當(dāng)然，如第1實(shí)施方 式所示，在使用電感器8、32、32a、32b的情況下不會(huì)產(chǎn)生這種功耗，從這一點(diǎn)講，與旁路33 不設(shè)置二極管Ds時(shí)相比有利。 另一方面，如果旁路33不設(shè)置電阻Rs，則對(duì)電容器(；的充電急速進(jìn)行，所以能夠 獲取較多的流向旁路33的電流量。其結(jié)果，可以更加有效地抑制整流電壓Vd。的上升。圖 9是表示作為本發(fā)明的第2實(shí)施方式的第1變形，去除電阻Rs，只利用電容器Cs和二極管Ds 構(gòu)成旁路33時(shí)的動(dòng)作的曲線圖。利用波形107表示電容器(；的兩端電壓，利用波形108表 示整流電壓vd。。
在第i變形中，與設(shè)置電阻Rs時(shí)相比，電容器c;的兩端電壓升高。并且，優(yōu)選旁路
33設(shè)有電阻Rs，以便具有抑制因接通電源時(shí)的過(guò)渡現(xiàn)象造成的電容器C;的兩端電壓乃至整
流電壓Vd。的異常上升的效果。 另外，雖然在仿真中沒(méi)有考慮，但在電容器Cs中產(chǎn)生內(nèi)部損耗。因此，在連接了二 極管Ds時(shí)，在施加雷涌后上升的電容器Cs的兩端電壓，由于電容器Cs的內(nèi)部損耗而以規(guī)定 的時(shí)間常數(shù)降低，很快就與整流電壓Vd。的(不考慮浪涌)最大值一致。在想要減小該時(shí)間 常數(shù)時(shí)，在電容器Cs的兩端連接放電電阻等即可。 如上所述，在產(chǎn)生了雷涌時(shí)，電容器31的電容值看起來(lái)增大，在正常動(dòng)作時(shí)以本 來(lái)的電容值C發(fā)揮作用。因此，在疊加雷涌的情況下，也能夠明顯減小電容器31的電容值 C，進(jìn)行無(wú)電容器式逆變器控制。而且，電容器(；的電容也可以小于以往的圖15和圖16所 示結(jié)構(gòu)中采用的電容器CC的電容(例如900iiF)。電容器Cs使電容器31的充電電流分 支，能夠進(jìn)行抑制電壓上升的動(dòng)作，鑒于此，電容器G的電容雖然在電容器31的電容以上，
但小于電容器cc的電容，具體地講可以減小為例如約iooiiF。因此，電容器c;不會(huì)明顯妨
礙中間電路的小型化。 圖10是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式的第2變形涉及的驅(qū)動(dòng)裝置的中間電路的電 路圖。中間電路3c相對(duì)于中間電路3b，具有還包括電感器32的結(jié)構(gòu)。具體地講，電感器 32相對(duì)于電容器31和旁路33的并聯(lián)連接而串聯(lián)連接著。通過(guò)把中間電路3c用作圖1所 示的中間電路3a，可以一并發(fā)揮第1實(shí)施方式所示的電感器32的作用、及第2實(shí)施方式所 示的旁路33的作用。因此，可以更加有效地抑制產(chǎn)生了雷涌時(shí)的整流電壓Vd。的電壓上升。
圖11是表示采用中間電路3c時(shí)的交流電壓Vin的波形101、電容器(；的兩端電 壓的波形105、整流電壓vd。的波形106的曲線圖。電感器32的電感L和旁路33的各個(gè)參數(shù)采用已經(jīng)示出的值。比較只采用電感器32的波形102(圖4)和只采用旁路33的波形 104(圖8)，判明產(chǎn)生雷涌時(shí)的整流電壓vd。的波高值較小。 當(dāng)然，如在第1實(shí)施方式中說(shuō)明的那樣，還可以在二極管橋2和避雷器7之間設(shè)置 電感器8?；蛘?，也可以采用中間電路3b取代中間電路3c，并在二極管橋2和避雷器7之 間設(shè)置電感器8。
第3實(shí)施方式 圖12和圖13均是表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式涉及的多相電流供給電路的一部分 的電路圖。此處省略二極管橋2、逆變器4和避雷器7，但結(jié)構(gòu)與圖l所示相同。并且，在本 實(shí)施方式中，采用中間電路3d(參照?qǐng)D12)或中間電路3e(參照?qǐng)D13)代替圖1的中間電 路3a。 中間電路3d構(gòu)成為，在第1實(shí)施方式中，在使用圖1說(shuō)明的中間電路3a中，追加 了相對(duì)電容器31并聯(lián)連接的旁路34，中間電路3e構(gòu)成為，在第2實(shí)施方式中，在使用圖7 說(shuō)明的中間電路3b中，追加了相對(duì)電容器31并聯(lián)連接的旁路34。旁路34具有開(kāi)關(guān)元件即 晶體管Q和電阻RB的串聯(lián)連接。 控制電路6根據(jù)整流電壓vd。，向晶體管Q的基極提供偏置電壓CNQ。在整流電壓 vdc超過(guò)第1規(guī)定值時(shí)，晶體管Q導(dǎo)通，在整流電壓vd。低于第2規(guī)定值(其小于第1規(guī)定值) 時(shí)，晶體管Q截止。 這樣，整流電壓~。超過(guò)第1規(guī)定值而上升時(shí)，由于相對(duì)電容器31并聯(lián)連接著電阻 Re，所以能夠降低對(duì)電容器31的充電速度，抑制整流電壓Vd。上升。并且，在低于第2規(guī)定 值時(shí)，相對(duì)電容器31的并聯(lián)連接解除，不會(huì)破壞正常動(dòng)作中的無(wú)電容器式逆變器的動(dòng)作。
當(dāng)然，也可以在圖6所示的作為第l實(shí)施方式的第2變形的中間電路3中，追加相 對(duì)電容器31并聯(lián)連接的旁路34?；蛘撸趫D7和圖10所示的作為第2實(shí)施方式及其第2 變形的中間電路3b、3c中，追加相對(duì)電容器31并聯(lián)連接的旁路34。當(dāng)然，在這些情況下，也 可以實(shí)現(xiàn)不設(shè)置電阻Rs、二極管Ds(去除短路)的變形。 或者，還可以在圖12所示的中間電路3d中不設(shè)置電感器32(去除短路)，而通過(guò) 旁路34箝位整流電壓vd。。 針對(duì)快速變化的雷涌，為了使旁路34有效動(dòng)作，要求晶體管Q快速動(dòng)作。并且，需 要與其匹配的驅(qū)動(dòng)電路和雷涌檢測(cè)電路。只要逆變器4在動(dòng)作待機(jī)中，就要確保該驅(qū)動(dòng)電 路和雷涌檢測(cè)電路的動(dòng)作用電源。因此，從結(jié)構(gòu)復(fù)雜度的觀點(diǎn)考慮，采用旁路33更有利。
應(yīng)用 具有本發(fā)明涉及的多相電流供給電路、被提供了多相交流電流iu、 iv、 iw的電機(jī)5 的驅(qū)動(dòng)裝置，例如可以驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)。該壓縮機(jī)例如設(shè)在空氣調(diào)和機(jī)中?？諝庹{(diào)和機(jī)采用制 冷劑進(jìn)行制冷或制熱，該制冷劑通過(guò)該壓縮機(jī)被壓縮。 以上具體說(shuō)明了本發(fā)明，但上述說(shuō)明僅是所有方面中的示例，本發(fā)明不限于此。沒(méi) 有示例的無(wú)數(shù)變形例可以解釋為能夠在不脫離本發(fā)明范圍的情況下得到。
權(quán)利要求
一種多相電流供給電路，該電路包括波高值抑制單元(7)，其連接輸出交流電壓(Vin)的交流電源(13)，用于抑制疊加在所述交流電壓上的浪涌電壓；二極管組(2)，其通過(guò)所述波高值抑制單元從所述交流電源輸入所述交流電壓(Vin)，進(jìn)行所述交流電壓的全波整流；接受所述二極管組的輸出的電容器(31)；逆變器(4)，其接受所述電容器的兩端電壓(vdc)，輸出多相交流電流(iu，iv，iw)；以及與所述電容器串聯(lián)連接的電感器(32，8)，所述兩端電壓的脈動(dòng)最大值是其最小值的2倍以上，所述電感器(32，8)的電感被設(shè)定為使得寄生于所述交流電源(13)的電感與所述電感器(32，8)的電感之和大于等于通過(guò)下式求得的Ls，其中，C是所述電容器(31)的電容，ΔT是雷涌的脈寬，VN是所述電容器(31)兩端的最大電壓，VM是所述交流電壓(Vin)的最大值，VS是箝位后的雷涌電壓。F2009102587692C00011.tif
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多相電流供給電路，其特征在于所述電感器(32，8)和所述電容器(31)的諧振頻率被設(shè)定為小于等于1681Hz。
3. —種驅(qū)動(dòng)裝置，該驅(qū)動(dòng)裝置包括權(quán)利要求1 2中任一項(xiàng)所述的多相電流供給電路；以及 被提供了所述多相交流電流(iu， iv， iw)的電動(dòng)機(jī)(5)。
4. 一種壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)包括權(quán)利要求3所述的驅(qū)動(dòng)裝置，并由所述驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)。
5. —種空氣調(diào)和機(jī)，其包括權(quán)利要求4所述的壓縮機(jī)，并采用通過(guò)所述壓縮機(jī)壓縮的 制冷劑進(jìn)行制冷或制熱。
全文摘要
本發(fā)明提供一種多相電流供給電路，具有波高值抑制單元，其連接輸出交流電壓的交流電源，用于抑制疊加在交流電壓上的浪涌電壓；二極管組，其通過(guò)波高值抑制單元從交流電源輸入交流電壓，進(jìn)行交流電壓的全波整流；接受二極管組的輸出的電容器；逆變器，其接受電容器的兩端電壓，輸出多相交流電流；以及與電容器串聯(lián)連接的電感器，兩端電壓的脈動(dòng)最大值是其最小值的2倍以上，電感器的電感被設(shè)定為使得寄生于交流電源的電感與電感器的電感之和大于等于通過(guò)下式求得的Ls，其中，C是電容器的電容，ΔT是雷涌的脈寬，VN是電容器兩端的最大電壓，VM是交流電壓的最大值，VS是箝位后的雷涌電壓。
文檔編號(hào)H02P27/04GK101714826SQ200910258769
公開(kāi)日2010年5月26日 申請(qǐng)日期2005年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月9日
發(fā)明者關(guān)本守滿, 山井広之 申請(qǐng)人:大金工業(yè)株式會(huì)社