(57)【要約】【課題】整流回路の出力間に接続されたコンデンサを小容量化したモータ駆動制御装置において、入力電圧の倍電圧を発生することができる占有体積の小さい昇圧回路を用いたコンパクトなモータ駆動制御装置を提供すること。【解決手段】交流電源を入力とする整流回路２を備え、前記整流回路２に並列に直列接続された第１のコンデンサ３１と第２のコンデンサ３２は略同一のコンデンサ容量で、前記整流回路２に並列に接続された第３のコンデンサ３３の容量は、前記第１、２のコンデンサ容量の略半分とするモータ駆動制御装置２０１で、大容量のコンデンサやリアクタを用いることなく、入力電圧の倍電圧を発生することができる占有体積の小さい昇圧回路、及びこれを用いたコンパクトなモータ駆動制御装置を提供することができる。【選択図】図１
2006304476.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源を入力とする整流回路と、前記整流回路の正出力と負出力間に並列に直列接続された第１のコンデンサ、第２のコンデンサと、前記交流電源を入力とし、前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとの接続部に接続された第１のスイッチ回路、第２のスイッチ回路と、前記交流電源の出力電圧が、前記交流電源の周期より短い周期で前記第１のスイッチ回路、前記第２のスイッチ回路に印加されるように、前記第１のスイッチ回路と前記第２のスイッチ回路とを動作させる昇圧回路と、前記整流回路の正出力と負出力間に並列に直列接続された第３のコンデンサと、前記整流回路の正出力と負出力間に接続されたモータを駆動するインバータ回路とを備え、前記第１のコンデンサ、前記第２のコンデンサは、略同一のコンデンサ容量であるとともに、前記第３のコンデンサの容量は、前記第１のコンデンサ、前記第２のコンデンサの容量の略半分であることを特徴とするモータ駆動制御装置。
【請求項２】
交流電源と整流回路及び昇圧回路の間に、小容量のリアクトルを設けた請求項１記載のモータ駆動制御装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のモータ駆動制御装置により駆動する圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ駆動制御装置に関し、特に、整流回路に接続されるコンデンサを小容量化してモータを駆動する駆動制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータを駆動する回路には、大容量平滑コンデンサが使用されていた。図３は、従来のモータ駆動制御装置である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
交流電源１を入力とする整流回路２と、交流電源１と整流回路２との間に直列に接続された力率改善用リアクタ８と、整流回路２の正出力と負出力間に直列に接続された２つの電解コンデンサ９及び１０と、電解コンデンサ９及び１０に並列に接続された電解コンデンサ１１と、５は整流回路２の正出力と負出力間に接続されたモータ６を駆動するインバータ回路である。さらに、電解コンデンサ９と１０との接続された点１０ｇは、整流回路２の入力端子１０bに接続され、全波倍電圧整流回路が構成されている。
【特許文献１】特開昭６３−２３４８６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のモータ駆動制御装置では、これらの回路を構成するコンデンサやリアクタの容量を一定以上減少させることができないため、全波倍電圧整流回路の回路自体を小さくすることができず、また、このような回路を用いるモータ駆動制御装置の小型化は困難であるという課題があった。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するもので、大容量のコンデンサやリアクタを用いることなく、入力電圧の倍電圧を発生することができる占有体積の小さい昇圧回路、及びこれを用いたコンパクトなモータ駆動制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明のモータ駆動制御装置は、交流電源を入力とする整流回路と、前記整流回路の正出力と負出力間に並列に直列接続された第１のコンデンサ、第２のコンデンサと、前記交流電源を入力とし、前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとの接続部に接続された第１のスイッチ回路、第２のスイッチ回路と、前記交流電源の出力電圧が、前記交流電源の周期より短い周期で前記第１のスイッチ回路、前記第２のスイッチ回路に印加されるように、前記第１のスイッチ回路と前記第２のスイッチ回路とを動作させる昇圧回路と、前記整流回路の正出力と負出力間に並列に直列接続された第３のコンデンサと、前記整流回路の正出力と負出力間に接続されたモータを駆動するインバータ回路とを備え、前記第１のコンデンサ、前記第２のコンデンサは、略同一のコンデンサ容量であるとともに、前記第３のコンデンサの容量は、前記第１のコンデンサ、前記第２のコンデンサの容量の略半分であることを特徴とするもので、大容量のコンデンサやリアクタを用いることなく、入力電圧の倍電圧を発生することができる占有体積の小さい昇圧回路、及びこれを用いたコンパクトなモータ駆動制御装置を提供することができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、大容量のコンデンサやリアクタを用いることなく、入力電圧の倍電圧を発生することができる占有体積の小さい昇圧回路、及びこれを用いたコンパクトなモータ駆動制御装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
第１の発明は、交流電源を入力とする整流回路と、前記整流回路の正出力と負出力間に並列に直列接続された第１のコンデンサ、第２のコンデンサと、前記交流電源を入力とし、前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとの接続部に接続された第１のスイッチ回路、第２のスイッチ回路と、前記交流電源の出力電圧が、前記交流電源の周期より短い周期で前記第１のスイッチ回路、前記第２のスイッチ回路に印加されるように、前記第１のスイッチ回路と前記第２のスイッチ回路とを動作させる昇圧回路と、前記整流回路の正出力と負出力間に並列に直列接続された第３のコンデンサと、前記整流回路の正出力と負出力間に接続されたモータを駆動するインバータ回路とを備え、前記第１のコンデンサ、前記第２のコンデンサは、略同一のコンデンサ容量であるとともに、前記第３のコンデンサの容量は、前記第１のコンデンサ、前記第２のコンデンサの容量の略半分であることを特徴とするもので、大容量のコンデンサやリアクタを用いることなく、入力電圧の倍電圧を発生することができる占有体積の小さい昇圧回路、及びこれを用いたコンパクトなモータ駆動制御装置を提供することができる。
【０００９】
第２の発明は、交流電源と整流回路及び昇圧回路の間に、小容量のリアクトルを設けたもので、リアクタを付加しているので、さらに制御性を増した上で、大容量のコンデンサやリアクタを用いることなく、入力電圧の倍電圧を発生することができる占有体積の小さい昇圧回路、及びこれを用いたコンパクトなモータ駆動制御装置を得ることができる。
【００１０】
第３の発明は、請求項１または２記載のモータ駆動制御装置により駆動する圧縮機で、コンパクトな圧縮機を提供することができる。
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１であるモータ駆動制御装置を示す図である。この実施の形態１のモータ駆動制御装置１０１は、交流電源１を入力とする整流回路２と、整流回路２の正出力と負出力間に直列に接続された第１のコンデンサ３１と第２のコンデンサ３２と、交流電源１を入力とし、第１のコンデンサ３１と第２のコンデンサ３２の接続された点に第１のスイッチ回路４５と、第２のスイッチ回路４６とを備え、第１のコンデンサ３１と第２のコンデンサ３２の各々に、交流電源１の出力電圧が、該交流電源の周期より短い周期で印加されるよう、第１のスイッチ回路４５と第２のスイッチ回路４６を動作さす昇圧回路４と、整流回路２の正出力と負出力間に直列に接続された第３のコンデンサ３３と、整流回路２の正出力と負出力間に接続されたモータ６を駆動するインバータ回路５を備え、第１のコンデンサ３１と第２のコンデンサ３２とは、略同一のコンデンサ容量とし、第３のコンデンサ容量３３は、第１、２のコンデンサ容量３１、３２の略半分で構成している。
【００１３】
次に動作について説明する。整流回路２の入力端ａ１及びａ２に交流電源１の出力電圧が入力されると、交流電源１の出力電圧はコンバータ回路１０１の整流回路２で整流され、該整流回路２の出力によりコンデンサ回路３のコンデンサ３１及び３２が、出力端ｂ１側電位が、出力端ｂ２側電位より高くなるよう充電される。
【００１４】
つまり、入力端ａ１の電位が、入力端ａ２の電位より高い場合、コンバータ回路１０１では、交流電源１の出力電圧により、入力端ａ１からダイオード２１、コンデンサ回路３、及びダイオード２４を経て入力端ａ２へ至る経路で電流が流れ、一方、入力端ａ１の電位が、入力端ａ２の電位より低い場合、コンバータ回路１０１では、交流電源１の出力電圧により、入力端ａ２からダイオード２３、コンデンサ回路３、及びダイオード２２を経
て入力端ａ１へ至る経路で電流が流れる。これにより、コンデンサ回路３の２つのコンデンサ３１及び３２が充電される。
【００１５】
このとき、スイッチ制御信号（図示せず）により、昇圧回路４の第１及び第２のスイッチング素子４５及び４６のオンオフが、一方がオンのときは他方がオフとなるよう相補的に行われると、コンデンサ回路３の第１及び第２のコンデンサ３１及び３２が、交流電源１の出力電圧により交互に充電される。ここで、スイッチング素子４５及び４６のオンオフは、交流電源の周波数（例えば６０Ｈｚ）に対応する周期（１／６０（秒））より短い周期（例えば、１／１０００（秒））で行われる。つまり、第１及び第２のスイッチング素子４５及び４６のオンオフにより、第１及び第２のコンデンサ３１及び３２の各々には、上記交流電源１の出力電圧が、該交流電源１の周期より短い周期で印加されることとなる。
【００１６】
以下、交流電源の出力電圧の極性が異なる２つの場合について、昇圧回路４及びコンデンサ回路３内での電流の流れを説明する。まず、コンバータ回路１０１の一方の入力端ａ１の電位が、その他方の入力端ａ２の電位より高い場合について説明する。
【００１７】
スイッチング素子４５がオンし、スイッチング素子４６がオフすると、入力端ａ１からダイオード４１、スイッチング素子４５、第２のコンデンサ３２、ダイオード２４を経て入力端ａ２へ至る経路で、電流が流れ、第２のコンデンサ３２が、交流電源の出力電圧により、接続点１０ｆ側電位が、出力端ｂ２側電位より高くなるよう充電される。
【００１８】
一方、スイッチング素子４５がオフし、スイッチング素子４６がオンすると、入力端ａ１から、ダイオード２１、第１のコンデンサ３１、スイッチング素子４６、ダイオード４４を経て、入力端ａ２へ至る経路で電流が流れ、第１のコンデンサ３１が、交流電源の出力電圧により、出力端ｂ１側電位が、接続点１０ｆ側電位より高くなるよう充電される。これにより、コンバータ回路１０１の出力端ｂ１及びｂ２の間には、第１のコンデンサ３１の端子電圧と第２のコンデンサ３２の端子電圧の和電圧が発生し、この和電圧の最大値は、入力電圧の２倍となる。
【００１９】
次に、コンバータ回路１０１の一方の入力端ａ１の電位が、その他方の入力端ａ２の電位より低い場合について説明する。スイッチング素子４５がオンし、スイッチング素子４６がオフすると、入力端ａ２から、ダイオード４３、スイッチング素子４５、第２のコンデンサ３２、ダイオード２２を経て、入力端ａ１へ至る経路で電流が流れ、第２のコンデンサ３２が、交流電源の出力電圧により、接続点１０ｆ側電位が、出力端ｂ２側電位より高くなるよう充電される。
【００２０】
一方、スイッチング素子４５がオフし、スイッチング素子４６がオンすると、入力端ａ２から、ダイオード２３、第１のコンデンサ３１、スイッチング素子４６、ダイオード４２を経て、入力端ａ１へ至る経路で電流が流れ、第１のコンデンサ３１が、交流電源の出力電圧により、出力端ｂ１側電位が、接続点１０ｆ側電位より高くなるよう充電される。これにより、コンバータ回路１０１の出力端ｂ１及びｂ２の間には、第１のコンデンサ３１の端子電圧と第２のコンデンサ３２の端子電圧の和電圧が発生し、この和電圧の最大値は入力電圧の２倍となる。その結果、交流電源１の出力電圧の極性に拘わらず、コンバータ回路１０１の出力端ｂ１及びｂ２からは、入力端ａ１及びａ２に入力された交流電源の出力電圧より高い、整流された電圧が出力される。
【００２１】
このように本実施の形態１のコンバータ回路１０１では、交流電源１の出力電圧を整流する整流回路２と、該整流回路２の出力を平滑する直列接続の第１及び第２のコンデンサ３１及び３２と、該第１及び第２のコンデンサ３１及び３２に、交流電源１の出力電圧が
該交流電源の周期より短い周期で繰り返し印加されるよう、上記両コンデンサ３１及び３２と交流電源との接続を切り替える昇圧回路４とを備えたので、上記直列接続のコンデンサ３１及び３２の時間当たりの充電回数が交流電源の周波数より多くなり、交流電源１の極性反転毎に上記両コンデンサを交互に充電する場合に比べて、入力電圧の倍電圧の発生に必要な両コンデンサ３１及び３２の容量を小さくすることができる。
【００２２】
また、この実施の形態１では、交流電源１の出力電圧を第１及び第２のコンデンサ３１及び３２に交互に印加するので、常に２つのコンデンサのいずれかが充電されることとなる。このため、入力電圧の倍電圧を発生するコンデンサの充電を効率よく行うことができ、倍電圧の発生に必要なコンデンサ容量をより小さく抑えることが可能となる。
【００２３】
さらに、この実施の形態１では、直列接続の第１及び第２のコンデンサ（３１、３２）の端子電圧の和電圧を、コンバータ回路１０１の出力電圧としているので、個々のコンデンサ３１及び３２の耐圧を、コンバータ回路１０１の最大出力電圧の半分程度と低く抑えることができる。
【００２４】
なお、実施の形態１では、第１のコンデンサ３１と第２のコンデンサ３２とは、略同一のコンデンサ容量とし、第３のコンデンサ容量３３は第１、２のコンデンサ容量３１、３２の略半分で構成している。回路構成上は、第１のコンデンサ３１と第２のコンデンサ３２だけでモータ駆動制御装置２０１を構成できるが、第３のコンデンサを追加することにより、使用するコンデンサの総容量を削減している。
【００２５】
例えば、第１のコンデンサ３１と第２のコンデンサ３２だけで構成した場合、モータ制御装置２０１に必要なコンデンサ容量が仮に２００μＦの場合、第１のコンデンサ３１と第２のコンデンサ３２のコンデンサ容量は各々４００μＦとなり、コンデンサの必要総容量は８００μＦである。第３のコンデンサを追加した場合は、第１のコンデンサ３１と第２のコンデンサ３２のコンデンサ容量は各々２００μＦ、第３のコンデンサ容量は１００μＦとなり、コンデンサの必要総容量は５００μＦとなり、６２．５％のコンデンサ容量で実現できることになる。
【００２６】
また、上記実施の形態１では、昇圧回路４を構成するスイッチング素子４５及び４６には、ＩＧＢＴを用いているが、スイッチング素子４５及び４６はＩＧＢＴに限らず、電流路を遮断する回路部品であればどのようなものでもよく、電気的に電流路を遮断するＦＥＴ、トランジスタ、双方向スイッチ、フォトカプラ等の他のスイッチング素子であっても、物理的に電流路を遮断するリレー等でもあってもよい。また、上記実施の形態１では、第１のコンデンサと第２のコンデンサは、電解コンデンサまたはフィルムコンデンサで等でもあってもよい。
【００２７】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２であるモータ駆動制御装置を示す図である。上記実施の形態１と同一部品には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００２８】
この実施の形態２のモータ駆動制御装置１０２は、交流電源１を入力とする整流回路２と、整流回路２の正出力と負出力間に直列に接続された第１のコンデンサ３１と第２のコンデンサ３２と、交流電源１を入力とし、第１のコンデンサ３１と第２のコンデンサ３２の接続された点に第１のスイッチ回路４５と、第２のスイッチ回路４６とを備え、第１のコンデンサ３１と第２のコンデンサ３２の各々に、交流電源１の出力電圧が、該交流電源の周期より短い周期で印加されるよう、第１のスイッチ回路４５と第２のスイッチ回路４６を動作さす昇圧回路４と、交流電源１と整流回路２及び昇圧回路４の間に小容量（２ｍＨ以下）のリアクトル７と、整流回路２の正出力と負出力間に直列に接続された第３のコ
ンデンサ３３と、整流回路２の正出力と負出力間に接続されたモータ６を駆動するインバータ回路５を備え、第１のコンデンサ３１と第２のコンデンサ３２とは略同一のコンデンサ容量とし、第３のコンデンサ容量３３は、第１、２のコンデンサ（３１、３２）の容量の略半分で構成している。
【００２９】
次に動作について説明する。基本動作は、上記実施の形態１と同じであり、リアクトル７がコンバータ回路１０２の入力に追加されているため、モータ駆動制御装置２０２の制御性が増した物である。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、大容量のコンデンサやリアクタを用いることなく、整流回路の出力間に接続されたコンデンサを小容量化したモータ駆動制御装置において、入力電圧の倍電圧を発生することができる占有体積の小さい昇圧回路を用いたコンパクトなモータ駆動制御装置を得ることができる極めて有用なものである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態１によるモータ駆動制御装置の電気回路図
【図２】本発明の実施の形態２によるモータ駆動制御装置の電気回路図
【図３】従来のモータ駆動制御装置の電気回路図
【符号の説明】
【００３２】
１  交流電源
２  整流回路
３  コンデンサ回路
４  昇圧回路
５  インバータ回路
６  モータ
７  リアクタ
３１、３２、３３  コンデンサ
４１〜４４  ダイオード
４５、４６  スイッチング素子
【図１】
2006304476.tif 000003
【図２】
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【図３】
2006304476.tif 000005