(57)【要約】【課題】小型・軽量であり、且つノイズを除去することができるモータ駆動用インバータ制御装置を有するコンバータ装置を提供すること。【解決手段】交流電源１を入力し、ダイオードブリッジ４、前記ダイオードブリッジ４の直流出力側に設けられた小容量のコンデンサ５からなる整流回路と、直流電力から交流電力に変換するインバータ回路２と、モータ３とを備え、前記整流回路のＲ相およびＴ相のそれぞれの入力にリアクトル６が接続され、前記リアクトル６がノーマルモードおよびコモンモードともインダクタンスを生じるように磁気的に結合されていること特徴とするもので、電磁ノイズの低減が可能で、装置の小型・軽量化、低コスト化が可能である。【選択図】図１
2006262633.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源を入力し、ダイオードブリッジ、前記ダイオードブリッジの直流出力側に設けられた小容量のコンデンサからなる整流回路と、直流電力から交流電力に変換するインバータ回路と、モータとを備え、前記整流回路のＲ相およびＴ相のそれぞれの入力にリアクトルが接続され、前記リアクトルがノーマルモードおよびコモンモードともインダクタンスを生じるように磁気的に結合されていること特徴とするコンバータ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のコンバータ装置を搭載した圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータによりモータを駆動するモータ駆動用インバータ制御装置を備えたコンバータ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のコンバータ装置は、交流入力をダイオードで整流し、コンデンサで平滑して直流出力を得るものであって、この直流出力が負荷に接続される。このため、平滑コンデンサの電圧、即ち直流出力電圧が、交流入力電圧より低くなった期間に入力電流が流れる。この入力電流は、交流入力電圧より直流出力電圧が低くなった短期間に流れ、また、交流入力電圧より遅れて流れるため、力率の低下を招く。
【０００３】
更に、短期間に流れるため、入力電流は交流入力電圧と同じ正弦波とはならず、尖塔化する。尖塔化した入力電流は、基本周波数の正数倍の周波数成分となる電源高調波電流を含む。この電源高調波電流は商用電源を介して他の機器へ様々な障害を誘発する。一方、コンバータ装置の負荷は、電磁ノイズを発生するスイッチング回路を含むものが多い。このため、受電側、即ちコンバータ装置の入力側に電磁ノイズを抑制する新たなノイズフィルタを設ける必要があり、装置全体の大型化とコストアップを招く。
【０００４】
そこで、電源高調波電流を低減し、力率を改善することが可能で、かつ、小型で安価，低電磁ノイズを達成するコンバータ装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この方法を用いたコンバータ装置について説明する。
【０００５】
図２は、このコンバータ装置の回路図である。１０１はスイッチング回路を含む負荷、１０２は単相入力でコンデンサ平滑型のコンバータ、１０３はリアクトル、５０１はノイズフィルタ、１０４は交流電源である。
【０００６】
交流入力１０４でコンデンサ平滑型の整流回路のＲ相およびＴ相のそれぞれの入力にリアクトル１０３を挿入する。リアクトル１０３は、Ｒ相およびＴ相が電気的に絶縁され、また、磁気的にも独立されている、または、ノーマルモードのインダクタンスを優先的に生じるように磁気的に結合されている、またあるいは、ノーマルモードおよびコモンモードともインダクタンスを生じるように磁気的に結合されている。そして、リアクトル１０３の入力または出力の一方または両方にノイズフィルタを挿入する。
【０００７】
上記構成のコンバータ装置で、Ｒ相およびＴ相のそれぞれの入力に挿入されたリアクトルは、入力電流の導通幅を広げ、電源高調波電流の低減と、力率の改善を行う。あわせて、ノーマルモードおよびコモンモードの電磁ノイズをともに抑制する。これにより、電源高調波電圧と電磁ノイズの低減，力率の改善が可能となる。
【０００８】
ここで、リアクトルはＲ相またはＴ相の一方に挿入しても、力率の改善と、Ｒ相とＴ相を往来する電源高調波電流、ノーマルモードノイズの抑制を図ることは可能である。しかし、コモンモードノイズに対しては、一方の相しか効果はなく、もう一方の相のコモンモードノイズの抑制は不可能である。そこで、Ｒ相およびＴ相にリアクトル１０３を挿入することで、コモンモードノイズの抑制も可能としている。
【０００９】
また、ノイズフィルタ５０１は、リアクトル１０３によるノイズ抑制効果だけでは不十分な主に高周波のノイズを除去する。従って、ノイズフィルタへのノイズ抑制の依存度が軽減され、これを構成する素子数および定数を削減できる。
【００１０】
ノイズフィルタ５０１の回路構成は種々あるが、減衰量の軽減により、ここでは、コモンモードチョークコイルＬｃ、Ｒ相およびＴ相をシャントするＸコンデンサＣｘ、そして、各相およびアース間のＹコンデンサＣｙで構成されている。ＹコンデンサＣｙは、洩れ電流の制限の上限値を有効に活用するため、リアクトル１０３の有無に関係無く設定する。しかし、ＸコンデンサＣｘおよびコモンモードチョークコイルＬｃは、リアクトル１０３が挿入されない回路構成に対し、それぞれ、約１０分の１、２分の１の値で済む。従って、ノイズフィルタ５０１を小さくすることが可能となる。
【特許文献１】特開平１０−２０１２２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、従来のコンバータ装置では、負荷として、モータを駆動するインバータ制御装置である場合、リアクトル１０３と、コンバータ１０２を構成している平滑コンデンサは、電源からモータ駆動用インバータ制御装置に流れ込む電流の歪により力率が劣化するのを回避するために、大容量のものが用いられている。
【００１２】
すなわち、モータ駆動用インバータ制御装置を有するコンバータ装置である場合、平滑コンデンサ及びリアクトルの用量が小さくなると、電源からモータに流れ込む電流の波形の歪みにより力率が劣化し、それに伴って高調波成分が増大し、国際的な高調波規制であるＩＥＣ（International  Electrotechnical  Commission）高調波規制を満足できないものとなってしまう。従って、装置全体が大型化、コストアップするという課題を有している。
【００１３】
本発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、小型・軽量であり、且つノイズを除去することができるモータ駆動用インバータ制御装置を有するコンバータ装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記従来の課題を解決するために、本発明のコンバータ装置は、交流電源を入力し、ダイオードブリッジ、前記ダイオードブリッジの直流出力側に設けられた小容量のコンデンサからなる整流回路と、直流電力から交流電力に変換するインバータ回路と、モータとを備え、前記整流回路のＲ相およびＴ相のそれぞれの入力にリアクトルが接続され、前記リアクトルがノーマルモードおよびコモンモードともインダクタンスを生じるように磁気的に結合されていること特徴とするもので、電磁ノイズの低減が可能で、装置の小型・軽量化、低コスト化が可能である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、小型・軽量であり、且つノイズを除去することができるモータ駆動用インバータ制御装置を有するコンバータ装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
第１の発明は、交流電源を入力し、ダイオードブリッジ、前記ダイオードブリッジの直流出力側に設けられた小容量のコンデンサからなる整流回路と、直流電力から交流電力に変換するインバータ回路と、モータとを備え、前記整流回路のＲ相およびＴ相のそれぞれの入力にリアクトルが接続され、前記リアクトルがノーマルモードおよびコモンモードともインダクタンスを生じるように磁気的に結合されていること特徴とするもので、電磁ノイズの低減が可能で、装置の小型・軽量化、低コスト化が可能である。
【００１７】
第２の発明は、第１の発明のコンバータ装置を有する圧縮機であることを特徴とするも
のである。
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態であるモータ駆動用インバータ制御装置を有するコンバータ装置の回路図である。
【００２０】
このモータ駆動用インバータ制御装置を有するコンバータ装置は、単相交流電源１を入力とし、交流電源を入力とする整流回路と直流電力から交流電力に変換するインバータ回路２と、モータ３とを含み、整流回路はダイオードブリッジ４と、ダイオードブリッジの直流出力側に接続される０．４μＦ以上で１００μＦ以下の小容量のコンデンサ５で構成され、整流回路のＲ相およびＴ相のそれぞれの入力に２ｍＨ以下の小容量のリアクトル６が接続されている。ここで、モータ２は、インダクションモータ、ＤＣブラシレスモータ、リラクタンスモータ等といったもので、その種類は限定されない。
【００２１】
次に、モータ駆動用インバータ制御装置を有するコンバータ装置の動作の説明を行う。単相交流電源１の出力である交流電圧は、整流回路により整流され、整流回路からは、直流電圧がインバータ回路２に出力される。装置の小型・軽量化、低コスト化を実現するために整流回路の直流出力側に接続されているコンデンサ５および整流回路のＲ相およびＴ相のそれぞれの入力に接続されているリアクトル６を小容量にすると、インバータ回路２の出力に接続されているモータ３の負荷が大きい場合、インバータ回路２の直流母線間電圧は交流電源の２倍の周期で大きく脈動し、ゼロとなる場合がある。
【００２２】
本発明のモータ駆動用インバータ制御装置を有するコンバータ装置は、インバータ回路２の直流母線間電圧がゼロになる場合があっても、インバータ制御により、モータ駆動を可能としている。また、リアクトル６は整流回路のＲ相およびＴ相のそれぞれの入力に接続し、ノーマルモードおよびコモンモードともインダクタンスを生じるように磁気的に結合されている。ノーマルモードおよびコモンモードともインダクタンスが生じているので、従来の力率改善用のリアクトルの効果および電磁ノイズ低減の効果の両方を得ることができる。
【００２３】
上記構成とすることで、電磁ノイズの低減が可能となり、リアクトルおよびコンデンサが小容量であることから、装置の小型・軽量化、低コスト化が可能である。
【００２４】
また、本発明のモータ駆動用インバータ制御装置を有するコンバータ装置は、インバータ回路を搭載した圧縮機、圧縮機を搭載した空気調和機に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明のモータ駆動用インバータ制御装置を含むコンバータ装置は、インバータ回路を使用してモータを駆動するモータ駆動用インバータ制御装置を有するコンバータ装置に適用できる。例えば、インバータ回路を搭載した冷蔵庫、電気洗濯機、電気乾燥機、電気掃除機、送風機、ヒートポンプ給湯器等である。いずれの製品についても、モータ駆動装置を小型化、軽量化することで、製品の設計の自由度が向上し、安価な製品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態１におけるコンバータ装置の回路図
【図２】従来のコンバータ装置の回路図
【符号の説明】
【００２７】
１  単相交流電源
２  インバータ回路
３  モータ
４  ダイオードブリッジ
５  コンデンサ
６  リアクトル
【図１】
2006262633.tif 000003
【図２】
2006262633.tif 000004