逆变器装置、压缩机驱动装置以及空调机制造方法及图纸

逆变器装置具备：逆变器主电路(3)，其使用将配置在构成直流母线的正侧直流母线(P)与负侧直流母线(N)之间的上臂开关元件和下臂开关元件串联连接而成的多个半导体开关元件(SW1～SW6)，将直流电转换为三相交流电；直流电流检测电路(5)，其检测流动至直流母线的电流；逆变器控制部(7)，其基于由直流电流检测电路(5)检测到的直流电流而输出控制逆变器主电路(3)的PWM驱动信号。半导体开关元件(SW1～SW6)使用宽带隙半导体元件，将宽带隙半导体元件的寄生二极管作为续流二极管使用。在将上臂开关元件和下臂开关元件的防短路时间设为td时，设定寄生二极管的反向恢复时间(trr)成为(td/100)≤trr≤(td/10)的特性的半导体开关元件。

Inverter, compressor driver and air conditioner

Inverter device has: Inverter main circuit (3), which uses a number of semiconductor switching elements (SW1-SW6) connected in series between upper arm switching elements and lower arm switching elements arranged between the positive DC bus (P) and the negative DC bus (N) to convert DC current to three-phase AC; DC current detection circuit (5), which detects the flow to DC bus. Current; Inverter control unit (7), which outputs PWM driving signal to control the main circuit (3) of the inverter based on the DC current detected by the DC current detection circuit (5). Semiconductor switching elements (SW1-SW6) use broadband gap semiconductor elements, and parasitic diodes of broadband gap semiconductor elements are used as continuous current diodes. When the anti-short-circuit time of upper arm switch element and lower arm switch element is set to td, the reverse recovery time (trr) of parasitic diode is set to be a semiconductor switch element with the characteristics of (td/100) = TRR < (td/10).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】逆变器装置、压缩机驱动装置以及空调机
本专利技术涉及具备逆变器主电路的逆变器装置、压缩机驱动装置以及空调机，所述逆变器主电路使用多个半导体开关元件将从直流母线供给的直流电转换为三相交流电。
技术介绍
下述专利文献1所示的逆变器装置具备：逆变器主电路，其具备拥有反并联连接的续流二极管的多个半导体开关元件，使该半导体开关元件的开关状态分别变化来将直流转换为交流；分流电阻，其输出与该逆变器主电路中的输出交流的相电流对应的电压的电压脉冲；以及检测部，其基于该电压脉冲检测相电流。在专利文献1所示的逆变器装置中，构成为在将分流电阻输出的电压脉冲的脉冲宽度设为P、将续流二极管的恢复时间设为R时，续流二极管的特性满足0＜R≤(1/10)P的关系。通过这样构成，能够降低逆变器主电路的输出电压所包含的误差电压，提高逆变器主电路的控制性。另外，上述“恢复时间”也称为“反向恢复时间”。在以下的说明中，使用“反向恢复时间”这一用语。专利文献1：日本特开2013-247695号公报如上所述，现有的逆变器装置为了降低逆变器主电路的输出电压所包含的误差电压，而使续流二极管的反向恢复时间R成为分流电阻输出的电压脉冲的脉冲宽度P的1/10以下。以逆变器控制的观点来看，意味着电压脉冲的脉冲宽度P无法设定成续流二极管的反向恢复时间R的10倍以下。即，在现有技术的逆变器控制中，有时必须限制分流电阻输出的电压脉冲的脉冲宽度，存在因由该限制产生的马达输出电压的误差电压而导致对能够稳定运转的最低转速产生制约的课题。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述情况所做出的，目的在于获得一种无论分流电阻输出的电压脉冲的脉冲宽度如何，由于具备适当的反向恢复时间的续流二极管，从而能够通过上述限制来选择每个控制周期的输出电压所包含的误差电压为零或者视为零的控制方式，提高逆变器主电路的控制性的逆变器装置。为了解决上述课题、实现目的，本专利技术的逆变器装置具备：逆变器主电路，其使用将配置于构成直流母线的正侧直流母线与负侧直流母线之间的上臂开关元件和下臂开关元件串联连接而成的多个半导体开关元件，将直流电转换为三相交流电；直流电流检测电路，其检测流动至直流母线的电流；以及逆变器控制部，其基于由直流电流检测电路检测到的直流电流而输出PWM驱动信号，该PWM驱动信号对逆变器主电路进行控制。半导体开关元件使用宽带隙半导体元件，将宽带隙半导体元件的寄生二极管作为续流二极管使用。而且，在将上臂开关元件和下臂开关元件的防短路时间设为td时，设定寄生二极管的反向恢复时间trr成为(td/100)≤trr≤(td/10)的特性的半导体开关元件。根据本专利技术，能够起到如下效果：无论分流电阻输出的电压脉冲的脉冲宽度如何，均由于具备适当的反向恢复时间的续流二极管，从而能够选择每个控制周期的输出电压所包含的误差电压为零或者视为零的控制方式，来提高逆变器主电路的控制性。附图说明图1是表示包括实施方式1中的逆变器装置的马达驱动系统的构成的框图。图2是表示用于实现包括图1所示的PWM驱动信号修正部在内的PWM驱动信号生成部的功能的硬件构成的一个例子的框图。图3是表示输入至图1所示的PWM驱动信号修正部的修正前的PWM驱动信号UP～WN与直流电流的关系的时序图。图4是表示8个基本电压向量V0～V7、PWM驱动信号以及从直流电流Idc获得的相电流信息的关系的图。图5是表示图3的区间B-C中的U相开关元件SW1、SW4的动作的图。图6是表示图3的时机C之后的U相开关元件SW1、SW4的动作的图。图7是表示图3的时机D之前的V相开关元件SW2、SW5的动作的图。图8是表示图3的时机D之后的V相开关元件SW2、SW5的动作的图。图9是表示图3的区间I-J的W相开关元件SW3、SW6的动作的图。图10是表示图3的时机J之后的W相开关元件SW3、SW6的动作的图。图11是表示与图3不同的相电流状态下的输入至PWM驱动信号修正部的修正前的PWM驱动信号UP～WN与直流电流的关系的时序图。图12是表示在PWM驱动信号的修正前的状态为图3的情况下能够在载波下降区间的半载波周期从直流电流检测到两相的相电流信息时的一个例子的时序图。图13是表示PWM驱动信号修正部的修正前后的PWM驱动信号产生误差的情况下的PWM驱动信号的一个例子的时序图。图14是表示马达铁损Wmi、逆变器损耗Winv、以及马达铁损Wmi与逆变器损耗Winv之和相对于反向恢复时间trr的关系的图。图15是表示使用修正前的PWM驱动信号驱动了三相马达的情况下三相马达中的电枢绕组磁通交链数向量轨迹的一部分的图。图16是利用修正前的PWM驱动信号进行驱动的情况下的输出电压向量较小时的1个载波周期的电枢绕组磁通交链数向量轨迹的局部放大图。图17是使用修正后的PWM驱动信号进行驱动的情况下的与图16对应的电枢绕组磁通交链数向量轨迹的局部放大图。图18是表示本实施方式的逆变器装置中的马达铁损Wmi与逆变器损耗Winv之和相对于载波频率的特性的图。图19是表示基于各相电流的极性设定了图3的状态的直流电流的检测时机的情况下的一个例子的时序图。图20是表示基于各相电流的极性设定了图11的状态的直流电流的检测时机的情况下的一个例子的时序图。具体实施方式以下，基于附图对本专利技术的实施方式的逆变器装置、压缩机驱动装置以及空调机进行详细地说明。在本实施方式中记载了将逆变器装置应用于空调机的压缩机驱动的情况。另外本专利技术不被以下实施方式限定。实施方式1.图1是表示包括实施方式1的逆变器装置50在内的马达驱动系统100的构成的框图。如图1所示，实施方式1的马达驱动系统100具备：转换器电路2，其将交流电源1的交流电转换为直流电；逆变器主电路3，其将转换器电路2输出的直流电转换为三相交流电；以及直流电流检测电路5，其对流动至将转换器电路2与逆变器主电路3电连接的一对直流母线亦即正侧直流母线P以及负侧直流母线N中的负侧直流母线N的直流电流进行检测。另外，马达驱动系统100具备：直流电压检测电路6，其为了检测转换器电路2的输出电压而对正侧直流母线P与负侧直流母线N之间的直流电压进行检测；和逆变器控制部7，其输出作为脉宽调制信号的PWM(PulseWidthModulation：脉宽调制)驱动信号，该PWM驱动信号用于基于直流电流检测电路5的输出和直流电压检测电路6的输出、以及从外部赋予的频率指令值f＊来控制逆变器主电路3。逆变器主电路3输出的三相交流电向空调机110所具备的压缩机20供给。空调机110构成为除了具有压缩机20之外，还具有四通阀31、室外热交换器32-1、室内热交换器32-2以及膨胀阀33。在空调机110中，压缩机20、四通阀31、室外热交换器32-1、室内热交换器32-2以及膨胀阀33经由制冷剂配管30安装，构成供制冷剂循环的制冷剂回路。空调机110利用制冷剂蒸发或冷凝时相对于成为热交换对象的空气进行吸热或散热，而一边使通过管内的制冷剂的压力变化、一边进行空调运转。因未图示的送风风扇旋转而产生的风流通至室外热交换器32-1。由此在室外热交换器32-1中进行制冷剂与空气的热交换。同样，因未图示的送风风扇旋转而产生的风向室内热交换器32-2流通。由此在室内热交换器32-2中进行制冷剂与空气的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种逆变器装置，将从直流母线供给的直流电转换为交流电并驱动三相马达，其特征在于，所述逆变器装置具备：逆变器主电路，其使用多个由上臂开关元件与下臂开关元件串联连接而成的一对半导体开关元件，将所述直流电转换为三相交流电，所述上臂开关元件和所述下臂开关元件配置在构成所述直流母线的正侧直流母线与负侧直流母线之间，直流电流检测电路，其检测流动至所述直流母线的电流；以及逆变器控制部，其基于由所述直流电流检测电路检测到的直流电流而输出控制所述逆变器主电路的PWM驱动信号，多个所述半导体开关元件分别使用宽带隙半导体元件，将多个所述宽带隙半导体元件中的各个寄生二极管作为续流二极管使用，在将所述上臂开关元件和所述下臂开关元件的防短路时间设为td时，所述寄生二极管的反向恢复时间trr设定成为(td/100)≤trr≤(td/10)的特性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种逆变器装置，将从直流母线供给的直流电转换为交流电并驱动三相马达，其特征在于，所述逆变器装置具备：逆变器主电路，其使用多个由上臂开关元件与下臂开关元件串联连接而成的一对半导体开关元件，将所述直流电转换为三相交流电，所述上臂开关元件和所述下臂开关元件配置在构成所述直流母线的正侧直流母线与负侧直流母线之间，直流电流检测电路，其检测流动至所述直流母线的电流；以及逆变器控制部，其基于由所述直流电流检测电路检测到的直流电流而输出控制所述逆变器主电路的PWM驱动信号，多个所述半导体开关元件分别使用宽带隙半导体元件，将多个所述宽带隙半导体元件中的各个寄生二极管作为续流二极管使用，在将所述上臂开关元件和所述下臂开关元件的防短路时间设为td时，所述寄生二极管的反向恢复时间trr设定成为(td/100)≤trr≤(td/10)的特性。2.根据权利要求1所述的逆变器装置，其特征在于，所述逆变器控制部具备信号修正部，该信号修正部为了在1个控制周期中从所述直流电流检测两相的相电流信息而对所述PWM驱动信号施加修正，所述信号修正部将修正前后的每1个控制周期中的输出电压向量控制成为相同。3.根据权利要求2所述的逆变器装置，其特征在于，所述信号修正部对检测所述直流电流的时机的PWM驱动信号的上升沿或下降沿的相关间隔进行修正以便确保检测所需时间，将该检测所需时间设定为：将所述短路时间、所述半导体开关元件的开关引起的瞬变时间以及用于检测所述直流电流的取样保持时间相加后的时间以上的时间。4.根据权利要求3所述的逆变器装置，其特征在于，所述逆变器控制部在载波的1个控...

【专利技术属性】
技术研发人员：鹿嵨美津夫，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP