（電力轉(zhuǎn)換裝置、除濕機(jī)、空調(diào)裝置以及制冷裝置的制作方法）
本發(fā)明涉及一種電力轉(zhuǎn)換裝置、除濕機(jī)、空調(diào)裝置以及制冷裝置。
背景技術(shù)：
以往，空調(diào)機(jī)普遍以逆變器驅(qū)動(dòng)。這里，在逆變器以及與逆變器連接的電動(dòng)機(jī)中，由于載波頻率的影響，產(chǎn)生因開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)所引起的噪聲即載波噪聲。載波噪聲根據(jù)載波頻率，噪聲等級(jí)不同。在降低載波噪聲的對(duì)策中，有為了使載波頻率附近的聲音降低而使用吸音材料或者隔音材料的方法。此外，在下述專利文獻(xiàn)1中，公開(kāi)了一種通過(guò)將載波頻率設(shè)定成人類的可聽(tīng)頻帶外的高頻而實(shí)現(xiàn)靜音化的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的技術(shù)。
專利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)平7－號(hào)公報(bào)
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
然而，根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)，由于將載波頻率設(shè)定的較高，因此在逆變器內(nèi)的開(kāi)關(guān)元件中，有可能因損耗增加以及逆變器的高輸出時(shí)的導(dǎo)通電阻損耗而導(dǎo)致部件溫度上升并產(chǎn)生故障。因此，存在因使用電流容量較大的開(kāi)關(guān)元件、或者在搭載逆變器的裝置側(cè)追加散熱對(duì)策而導(dǎo)致成本上升的問(wèn)題。此外，存在由于電路的大型化而導(dǎo)致裝置大型化的問(wèn)題。
本發(fā)明鑒于上述內(nèi)容而完成，目的在于獲得一種能夠抑制噪聲的增大、并且能夠?qū)崿F(xiàn)小型輕量化以及低成本化的電力轉(zhuǎn)換裝置。
為了解決上述課題，并實(shí)現(xiàn)目的，本發(fā)明提供一種電力轉(zhuǎn)換裝置，上述電力轉(zhuǎn)換裝置輸出交流電來(lái)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，其包括：開(kāi)關(guān)電路，其通過(guò)開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)，將輸入的直流電轉(zhuǎn)換成交流電并輸出；以及驅(qū)動(dòng)控制單元，其控制載波頻率而能夠控制上述開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)，其中，上述驅(qū)動(dòng)控制單元基于將以上述載波頻率驅(qū)動(dòng)上述開(kāi)關(guān)元件所引起的、在上述電動(dòng)機(jī)及上述電力轉(zhuǎn)換裝置中產(chǎn)生的噪聲合成得出的載波噪聲的噪聲等級(jí)、以及包含于上述電力轉(zhuǎn)換裝置及上述電動(dòng)機(jī)的同一殼體內(nèi)不取決于上述載波頻率而產(chǎn)生的來(lái)自多個(gè)噪聲產(chǎn)生源的驅(qū)動(dòng)噪聲的噪聲等級(jí)，對(duì)上述載波頻率進(jìn)行控制。
本發(fā)明涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置起到能夠抑制噪聲的增大、并且能夠?qū)崿F(xiàn)小型輕量化以及低成本化的效果。
附圖說(shuō)明
圖1是表示實(shí)施方式1的電力轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)示例的圖。
圖2是表示實(shí)施方式1涉及的PWM信號(hào)的生成處理的一個(gè)示例的流程圖。
圖3是表示實(shí)施方式1涉及的PWM信號(hào)的邏輯的一個(gè)示例的圖。
圖4是表示實(shí)施方式1涉及的壓縮機(jī)以及鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與噪聲的特性的圖。
圖5是表示U相調(diào)制信號(hào)與載波頻率較低時(shí)的U相上橋臂驅(qū)動(dòng)信號(hào)的圖。
圖6是表示U相調(diào)制信號(hào)與載波頻率較高時(shí)的U相上橋臂驅(qū)動(dòng)信號(hào)的圖。
圖7是表示實(shí)施方式2的除濕機(jī)的側(cè)剖面圖。
符號(hào)說(shuō)明
1交流電源，2電抗器，3整流器，3a、3b、3c、3d整流元件，4平滑電容器，5逆變器，6電動(dòng)機(jī)，10電力轉(zhuǎn)換裝置，11電壓檢測(cè)部，12開(kāi)關(guān)電路，13u、13v、13w、14u、14v、14wMOS－FET，15電流檢測(cè)部，15a、15b電流檢測(cè)元件，16驅(qū)動(dòng)控制部，17控制部，18驅(qū)動(dòng)部，20除濕機(jī)，200蒸發(fā)器，201吸入口，202風(fēng)路，203冷凝器，204送風(fēng)風(fēng)道，205鼓風(fēng)機(jī)，206吹出風(fēng)道，207風(fēng)向可變?nèi)~片，208吹出口，209排水口，210箱，211底板，212壓縮機(jī)，213電力轉(zhuǎn)換裝置，214吸入空氣，215排水盤，216除濕機(jī)主體。
具體實(shí)施方式
以下，根據(jù)附圖詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置的實(shí)施方式。另外，本發(fā)明并非由下述實(shí)施方式所限定。
實(shí)施方式1
圖1是表示實(shí)施方式1的電力轉(zhuǎn)換裝置10的結(jié)構(gòu)示例的圖。電力轉(zhuǎn)換裝置10包括：電抗器2，其與輸出交流電的交流電源1連接；整流器3，其包括將交流電整流成直流電的整流元件3a、3b、3c、3d；作為平滑電路的平滑電容器4，其使整流后的直流電壓平滑化；以及逆變器5，其與平滑電容器4并聯(lián)連接，將直流電轉(zhuǎn)換成交流電并輸出，來(lái)對(duì)電動(dòng)機(jī)6進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
逆變器5包括電壓檢測(cè)部11、開(kāi)關(guān)電路12、電流檢測(cè)部15、以及驅(qū)動(dòng)控制部16。
電壓檢測(cè)部11例如使用包含電阻及電容器的分壓電路、AD(AnalogDigital)轉(zhuǎn)換器、以及放大器而構(gòu)成，并對(duì)直流電壓Vdc進(jìn)行檢測(cè)。電壓檢測(cè)部11將檢測(cè)出的直流電壓Vdc輸出到驅(qū)動(dòng)控制部16。在驅(qū)動(dòng)控制部16中，使用內(nèi)置的AD轉(zhuǎn)換器以及其它設(shè)備，將直流電壓Vdc的值轉(zhuǎn)換成表示直流電壓Vdc的信息的數(shù)據(jù)。另外，利用電壓檢測(cè)部11檢測(cè)直流電壓Vdc的方法只是一個(gè)示例，并非限定于此。也可以使用其它方法來(lái)檢測(cè)直流電壓Vdc。
開(kāi)關(guān)電路12包括由沿直流電壓Vdc的施加方向在上游側(cè)為高電壓側(cè)的各相上側(cè)橋臂、以及與各相上側(cè)橋臂對(duì)應(yīng)并沿直流電壓Vdc的施加方向在下游側(cè)成為低電壓側(cè)的各相下側(cè)橋臂構(gòu)成的三相的橋臂。具體地說(shuō)，開(kāi)關(guān)電路12是開(kāi)關(guān)元件，包括作為各相上側(cè)橋臂的MOS－FET13u、13v、13w和作為各相下側(cè)橋臂的MOS－FET14u、14v、14w。開(kāi)關(guān)電路12根據(jù)來(lái)自驅(qū)動(dòng)控制部16的各PWM(PulseWidthModulation，脈沖寬度調(diào)制)信號(hào)Up、Un、Vp、Vn、Wp、Wn來(lái)驅(qū)動(dòng)各MOS－FET13u、13v、13w、14u、14v、14w，將直流電轉(zhuǎn)換成交流電并輸出。
電流檢測(cè)部15包括檢測(cè)電動(dòng)機(jī)6的u相電流Iu的電流檢測(cè)元件15a、以及檢測(cè)w相電流Iw的電流檢測(cè)元件15b。在本實(shí)施方式中，電流檢測(cè)部15檢測(cè)電流檢測(cè)元件15a、15b的兩端電壓并輸出到驅(qū)動(dòng)控制部16。在驅(qū)動(dòng)控制部16中，使用內(nèi)置的AD轉(zhuǎn)換器以及其它設(shè)備，轉(zhuǎn)換成表示電壓值的數(shù)值的數(shù)據(jù)，并換算成表示流過(guò)電動(dòng)機(jī)6的u相電流Iu以及w相電流Iw的信息的數(shù)據(jù)。此外，在驅(qū)動(dòng)控制部16中，利用三相電流的總和為“0”這一三相平衡逆變器的特征，求取表示v相電流Iv的信息的數(shù)據(jù)。另外，利用電流檢測(cè)部15導(dǎo)出流過(guò)電動(dòng)機(jī)6的各相電流的方法只是一個(gè)示例，并不限定于此。也可以使用其它方法而導(dǎo)出各相電流。此外，電流檢測(cè)部15也能夠采用包括三相的電流檢測(cè)元件的結(jié)構(gòu)。
驅(qū)動(dòng)控制部16包括控制部17和驅(qū)動(dòng)部18。
控制部17根據(jù)來(lái)自電壓檢測(cè)部11的信息檢測(cè)開(kāi)關(guān)電路12的輸入電壓值，根據(jù)來(lái)自電流檢測(cè)部15的信息檢測(cè)向電動(dòng)機(jī)6輸出的輸出電流值，并基于輸入電壓值以及輸出電流值輸出用于控制開(kāi)關(guān)電路12的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
控制部17進(jìn)行使用了PWM的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制。在本實(shí)施方式中，沒(méi)有設(shè)置磁極位置傳感器，控制部17基于各相電流Iu、Iv、Iw以及直流電壓Vdc，生成作為驅(qū)動(dòng)各MOS－FET13u、13v、13w、14u、14v、14w的各PWM信號(hào)Up、Un、Vp、Vn、Wp、Wn的基礎(chǔ)的各PWM原信號(hào)Tup、Tun、Tvp、Tvn、Twp、Twn?？刂撇?7將各PWM原信號(hào)Tup、Tun、Tvp、Tvn、Twp、Twn輸出到驅(qū)動(dòng)部18，從而控制開(kāi)關(guān)電路12的驅(qū)動(dòng)。
驅(qū)動(dòng)部18例如使用緩沖器、邏輯IC、以及電平轉(zhuǎn)換電路而構(gòu)成，基于來(lái)自控制部17的各PWM原信號(hào)Tup、Tun、Tvp、Tvn、Twp、Twn，生成各PWM信號(hào)Up、Un、Vp、Vn、Wp、Wn。驅(qū)動(dòng)部18將各PWM信號(hào)Up、Un、Vp、Vn、Wp、Wn輸出到開(kāi)關(guān)電路12，對(duì)開(kāi)關(guān)電路12的各MOS－FET13u、13v、13w、14u、14v、14w進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
在圖1中，驅(qū)動(dòng)控制部16包括控制部17以及驅(qū)動(dòng)部18這兩個(gè)結(jié)構(gòu)，但是只是一個(gè)示例，也可以在控制部17內(nèi)內(nèi)置驅(qū)動(dòng)部18的功能。在該情況下，控制部17通過(guò)生成各PWM信號(hào)Up、Un、Vp、Vn、Wp、Wn并輸出到開(kāi)關(guān)電路12，直接驅(qū)動(dòng)控制開(kāi)關(guān)電路12的各MOS－FET13u、13v、13w、14u、14v、14w。
另外，在圖1中，雖然未圖示，但作為包含電動(dòng)機(jī)6的負(fù)載有壓縮機(jī)。此外，包含電力轉(zhuǎn)換裝置10以及負(fù)載的壓縮機(jī)的同一殼體的單元、例如除濕機(jī)與鼓風(fēng)機(jī)連接。驅(qū)動(dòng)控制部16控制壓縮機(jī)的動(dòng)作的同時(shí)也控制鼓風(fēng)機(jī)的動(dòng)作。在本實(shí)施方式中，驅(qū)動(dòng)控制部16基于由壓縮機(jī)以及鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的噪聲的噪聲等級(jí)，進(jìn)行控制來(lái)對(duì)驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)電路12時(shí)的載波頻率進(jìn)行切換。另外，鼓風(fēng)機(jī)與壓縮機(jī)同樣，也能夠作為包含電動(dòng)機(jī)6的負(fù)載。在圖1中，電力轉(zhuǎn)換裝置10連接有一個(gè)電動(dòng)機(jī)6，但只是一個(gè)示例，也能夠連接2個(gè)以上的電動(dòng)機(jī)6。在電力轉(zhuǎn)換裝置10連接有2個(gè)以上的電動(dòng)機(jī)6的情況下，驅(qū)動(dòng)控制部16對(duì)于包含各電動(dòng)機(jī)6的各負(fù)載獨(dú)立地進(jìn)行控制。
接著，說(shuō)明在驅(qū)動(dòng)控制部16中基于各相電流Iu、Iv、Iw以及直流電壓Vdc而生成向開(kāi)關(guān)電路12輸出的各PWM信號(hào)Up、Un、Vp、Vn、Wp、Wn的處理。圖2是表示實(shí)施方式1涉及的PWM信號(hào)的生成處理的一個(gè)示例的流程圖。
在驅(qū)動(dòng)控制部16中，控制部17首先基于由電流檢測(cè)部15檢測(cè)出的檢測(cè)值，計(jì)算各相電流Iu、Iv、Iw(步驟S1)。
接著，控制部17對(duì)各相電流進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，計(jì)算表示γ軸電流的勵(lì)磁電流Iγ和表示δ軸電流的轉(zhuǎn)矩電流Iδ。具體地說(shuō)，控制部17將下式(1)所示的變換矩陣[C1]與各相電流Iu、Iv、Iw相乘，由此計(jì)算勵(lì)磁電流Iγ與轉(zhuǎn)矩電流Iδ(步驟S2)。另外，式(1)中的θ表示逆變器旋轉(zhuǎn)角，并且示出旋轉(zhuǎn)方向?yàn)轫槙r(shí)針的情況。
另外，在使用以脈沖編碼器為代表的、檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置的傳感器的情況下，由于轉(zhuǎn)子的電氣角頻率與逆變器裝置的旋轉(zhuǎn)頻率大致一致，因此通常將轉(zhuǎn)子的電氣角頻率與逆變器裝置以相同的頻率旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)系稱作dq坐標(biāo)系。另一方面，在如本實(shí)施方式那樣不使用檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置的傳感器的情況下，不能準(zhǔn)確地捕捉到dq軸坐標(biāo)，實(shí)際上，使開(kāi)關(guān)電路12以相對(duì)于dq坐標(biāo)系偏離相位差Δθ地運(yùn)轉(zhuǎn)?？紤]到這種情況，通常將以與逆變器裝置的輸出電壓相同的頻率旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)系稱作γδ坐標(biāo)系，來(lái)與旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系區(qū)別處理。在本實(shí)施方式中，示出了不使用檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置的傳感器的情況下的示例，因此沿用上述的慣例而以γ以及δ為下標(biāo)。
回到圖2，控制部17根據(jù)勵(lì)磁電流Iγ、轉(zhuǎn)矩電流Iδ以及來(lái)自外部的頻率指令f*進(jìn)行包含速度控制的各種矢量控制，例如使用下式(2)來(lái)計(jì)算下一次的γ軸電壓指令Vγ*以及δ軸電壓指令Vδ*(步驟S3)。
其中，
R：電動(dòng)機(jī)繞組電阻
ωl：一次角頻率
一次磁通γ軸分量指令
Kγ、Kδ：反饋增益
磁通誤差
K：速度控制比例增益
ωspi：積分增益
p：比例預(yù)算符
感應(yīng)電壓常數(shù)
Ld：d軸電感
Lq：q軸電感
接著，控制部17使用作為式(1)的逆矩陣[C1]-1的下式(3)，計(jì)算各相電壓指令Vu*、Vv*、Vw*(步驟S4)。
接著，控制部17基于開(kāi)關(guān)電路12的各相電壓指令Vu*、Vv*、Vw*與由電壓檢測(cè)部11檢測(cè)出的直流電壓Vdc的比例、即各相電壓指令Vu*、Vv*、Vw*相對(duì)于直流電壓Vdc的比例，對(duì)一個(gè)載波周期中的各MOS－FET13u、13v、13w、14u、14v、14w的ON(導(dǎo)通)時(shí)間或者OFF(斷開(kāi))時(shí)間進(jìn)行運(yùn)算，生成各PWM原信號(hào)Tup、Tun、Tvp、Tvn、Twp、Twn(步驟S5)。
然后，驅(qū)動(dòng)部18基于從控制部17輸出的各PWM原信號(hào)Tup、Tun、Tvp、Tvn、Twp、Twn，生成各PWM信號(hào)Up、Un、Vp、Vn、Wp、Wn(步驟S6)。以下，在驅(qū)動(dòng)控制部16中，重復(fù)進(jìn)行步驟S1至步驟S6，由此適時(shí)地輸出各PWM信號(hào)Up、Un、Vp、Vn、Wp、Wn，驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)電路12的各MOS－FET13u、13v、13w、14u、14v、14w，并驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)6。
圖3是表示實(shí)施方式1涉及的PWM信號(hào)的邏輯的一個(gè)示例的圖。如圖3所示，為了不使在作為各相的上側(cè)橋臂的MOS－FET13u、13v、13w的導(dǎo)通期間與作為下側(cè)橋臂的MOS－FET14u、14v、14w的導(dǎo)通期間同時(shí)產(chǎn)生而形成短路回路，在各相的上側(cè)橋臂或下側(cè)橋臂的轉(zhuǎn)向斷開(kāi)與各相的下側(cè)橋臂或上側(cè)橋臂的轉(zhuǎn)向?qū)ㄖg設(shè)有死區(qū)時(shí)間Td。
另外，在本實(shí)施方式中，不使用檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置的傳感器，抑制了成本的上升，但是通過(guò)使用檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置的傳感器，由于轉(zhuǎn)子的電氣角頻率與開(kāi)關(guān)電路12側(cè)的旋轉(zhuǎn)頻率大致一致，因此能夠進(jìn)行高精度的PWM控制。
接著，說(shuō)明在上述的PWM信號(hào)的生成處理中切換載波頻率的處理。
圖4是表示實(shí)施方式1涉及的壓縮機(jī)以及鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與噪聲的特性的圖。橫軸表示轉(zhuǎn)速，縱軸表示噪聲。首先，在驅(qū)動(dòng)控制部16中，由控制部17設(shè)定載波頻率13kHz時(shí)的載波噪聲的噪聲等級(jí)為閾值#1。逆變器5的負(fù)載電流為估計(jì)的最大值。然后，控制部17基于圖4所示的壓縮機(jī)以及鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與噪聲的特性，將壓縮機(jī)以及鼓風(fēng)機(jī)中產(chǎn)生的噪聲的噪聲等級(jí)為載波頻率13kHz時(shí)的載波噪聲的噪聲等級(jí)即閾值#1以上的壓縮機(jī)以及鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速即閾值#1a以及閾值#1b設(shè)定為載波頻率進(jìn)行切換的判斷條件。
這里，載波頻率13kHz時(shí)的載波噪聲指的是在開(kāi)關(guān)電路12、壓縮機(jī)、以及鼓風(fēng)機(jī)中使用載波頻率13kHz來(lái)驅(qū)動(dòng)作為開(kāi)關(guān)元件的各MOS－FET13u、13v、13w、14u、14v、14w、即進(jìn)行開(kāi)關(guān)所引發(fā)的噪聲。載波噪聲是噪聲等級(jí)因載波頻率而不同的噪聲。在存在多個(gè)噪聲產(chǎn)生源的情況下，載波噪聲也可以是合成來(lái)自各噪聲產(chǎn)生源的噪聲。另一方面，圖4所示的壓縮機(jī)以及鼓風(fēng)機(jī)的噪聲等級(jí)表示例如像動(dòng)作音那樣與載波頻率無(wú)關(guān)而產(chǎn)生的噪聲的等級(jí)。將與載波頻率無(wú)關(guān)而產(chǎn)生的噪聲設(shè)為驅(qū)動(dòng)噪聲。
另外，控制部17能夠根據(jù)由電流檢測(cè)部15檢測(cè)出的流向電動(dòng)機(jī)6的電流值來(lái)掌握電動(dòng)機(jī)6的轉(zhuǎn)速。在連接有多個(gè)電動(dòng)機(jī)6、且在電力轉(zhuǎn)換裝置10連接有包含電動(dòng)機(jī)6的壓縮機(jī)以及包含電動(dòng)機(jī)6的壓縮機(jī)的情況下，控制部17能夠根據(jù)由電流檢測(cè)部15檢測(cè)出的流向電動(dòng)機(jī)6的電流值來(lái)掌握壓縮機(jī)以及鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。
接著，控制部17與載波頻率13kHz的情況相同地設(shè)定載波頻率10.7kHz時(shí)的載波噪聲的噪聲等級(jí)為閾值#2。同樣，逆變器5的負(fù)載電流為估計(jì)的最大值。然后，控制部17基于圖4所示的壓縮機(jī)以及鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與噪聲的特性，將壓縮機(jī)以及鼓風(fēng)機(jī)中產(chǎn)生的噪聲的噪聲等級(jí)為載波頻率10.7kHz時(shí)的載波噪聲的噪聲等級(jí)即閾值#2以上的壓縮機(jī)以及鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速即閾值#2a以及閾值#2b設(shè)定為載波頻率進(jìn)行切換的判斷條件。
根據(jù)各載波頻率下的載波噪聲的噪聲等級(jí)的特性與壓縮機(jī)以及鼓風(fēng)機(jī)的各轉(zhuǎn)速下的噪聲等級(jí)的特性的關(guān)系，在載波噪聲以及驅(qū)動(dòng)噪聲的噪聲等級(jí)都較小的低噪聲區(qū)域內(nèi)以載波頻率16kHz運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，在壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速增加而超過(guò)閾值#1a的情況下、或者鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速增加而超過(guò)閾值#1b的情況下，控制部17進(jìn)行使載波頻率從16kHz降低至13kHz的控制。同樣，在以載波頻率13kHz運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，在壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速增加而超過(guò)閾值#2a的情況下、或者鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速增加而超過(guò)閾值#2b的情況下，控制部17進(jìn)行使載波頻率從13kHz降低至10.7kHz的控制。另外，根據(jù)JISC1509中確定的噪聲的A特性的圖表，上述的載波頻率10.7kHz是在人類的聽(tīng)覺(jué)的頻率特性上、在高頻區(qū)域側(cè)噪聲A特性約為－3dB時(shí)的頻率。
圖5是表示U相調(diào)制信號(hào)與載波頻率較低時(shí)的U相上橋臂驅(qū)動(dòng)信號(hào)的圖。此外，圖6是表示U相調(diào)制信號(hào)與載波頻率較高時(shí)的U相上橋臂驅(qū)動(dòng)信號(hào)的圖。在圖5以及圖6中，U相調(diào)制信號(hào)是相同的波形。圖5所示的U相上橋臂驅(qū)動(dòng)信號(hào)、即PWM信號(hào)的波形表示壓縮機(jī)或者鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速比圖6所示的情況高的狀態(tài)，圖6所示的U相上橋臂驅(qū)動(dòng)信號(hào)、即PWM信號(hào)的波形表示壓縮機(jī)或者鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速比圖5所示的情況低的狀態(tài)。
根據(jù)圖4至圖6，控制部17進(jìn)行壓縮機(jī)或者鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速越高則越降低載波頻率的控制。這是因?yàn)?，在例如電力轉(zhuǎn)換裝置10、壓縮機(jī)、以及鼓風(fēng)機(jī)設(shè)置于同一殼體內(nèi)的單元中，當(dāng)壓縮機(jī)或者鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速較低時(shí)，壓縮機(jī)或者鼓風(fēng)機(jī)中的不取決于載波頻率而產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)噪聲較小，因此控制部17為了降低載波頻率所引起的載波噪聲而提高載波頻率。另一方面，若壓縮機(jī)或者鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變高則壓縮機(jī)或者鼓風(fēng)機(jī)中的不取決于載波頻率而產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)噪聲變大。因此，即使降低載波頻率而使載波頻率所引起的載波噪聲變大，只要載波噪聲比驅(qū)動(dòng)噪聲小，則在同一殼體的單元中，載波噪聲因壓縮機(jī)或者鼓風(fēng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)噪聲而不明顯。這樣，控制部17在使載波噪聲的噪聲等級(jí)成為比壓縮機(jī)或者鼓風(fēng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)噪聲的噪聲等級(jí)小的范圍內(nèi)控制載波頻率。
由于控制部17進(jìn)行壓縮機(jī)或者鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速越高則越降低載波頻率的控制，因此能夠抑制開(kāi)關(guān)電路12中的高負(fù)載時(shí)的溫度上升。
另外，雖然說(shuō)明了控制部17控制載波頻率的情況，但并不限定于此，也可以在驅(qū)動(dòng)部18中控制載波頻率。
如以上說(shuō)明那樣，根據(jù)本實(shí)施方式，在電力轉(zhuǎn)換裝置10中，進(jìn)行切換載波頻率的控制，在電力轉(zhuǎn)換裝置10和作為包含電動(dòng)機(jī)6的負(fù)載的壓縮機(jī)或鼓風(fēng)機(jī)、或者壓縮機(jī)以及鼓風(fēng)機(jī)設(shè)置于同一殼體內(nèi)的單元中，使將作為開(kāi)關(guān)元件的各MOS－FET13u、13v、13w、14u、14v、14w以載波頻率驅(qū)動(dòng)而引起的在負(fù)載以及電力轉(zhuǎn)換裝置10中產(chǎn)生的噪聲合成得出的載波噪聲的噪聲等級(jí)，小于同一殼體內(nèi)不取決于載波頻率而產(chǎn)生的來(lái)自多個(gè)噪聲產(chǎn)生源的驅(qū)動(dòng)噪聲的噪聲等級(jí)。由此，能夠抑制單元整體的噪聲等級(jí)的增大，此外，能夠降低高負(fù)載時(shí)的開(kāi)關(guān)損耗，因此能夠通過(guò)抑制溫度上升而實(shí)現(xiàn)單元的小型化以及輕量化，并能夠?qū)崿F(xiàn)高性能化。此外，由于在電力轉(zhuǎn)換裝置10中不需要散熱對(duì)策，因此能夠?qū)崿F(xiàn)低成本化。
另外，雖然說(shuō)明了存在多個(gè)噪聲產(chǎn)生源的情況，但并不限定于此。也能夠應(yīng)用于噪聲產(chǎn)生源為一個(gè)的情況。此外，關(guān)于噪聲產(chǎn)生源，并不限定于通過(guò)電動(dòng)機(jī)6的動(dòng)作來(lái)驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)或者鼓風(fēng)機(jī)的負(fù)載，也可以以電動(dòng)機(jī)6作為對(duì)象。
此外，關(guān)于圖4所示的壓縮機(jī)的噪聲，噪聲等級(jí)不僅因轉(zhuǎn)速而變化，也因轉(zhuǎn)矩、或者動(dòng)作的變動(dòng)而變化。因此，在控制部17中，對(duì)于壓縮機(jī)，通過(guò)考慮多個(gè)要素來(lái)設(shè)定閾值，則能夠適當(dāng)?shù)厍袚Q載波頻率，能夠獲得抑制噪聲等級(jí)的增大、并降低開(kāi)關(guān)損耗的效果。
同樣，關(guān)于圖4所示的鼓風(fēng)機(jī)的噪聲，噪聲等級(jí)不僅因轉(zhuǎn)速而變化，也因轉(zhuǎn)矩、或者設(shè)置環(huán)境的濕度以及風(fēng)路而變化。因此，在控制部17中，對(duì)于鼓風(fēng)機(jī)，通過(guò)考慮多個(gè)要素來(lái)設(shè)定閾值，則能夠適當(dāng)?shù)厍袚Q載波頻率，能夠獲得抑制噪聲等級(jí)的增大、并降低開(kāi)關(guān)損耗的效果。
此外，在本實(shí)施方式中，將壓縮機(jī)以及鼓風(fēng)機(jī)作為在同一殼體內(nèi)不取決于載波頻率而產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)噪聲的多個(gè)噪聲產(chǎn)生源的對(duì)象進(jìn)行了說(shuō)明，但也可以將位于同一殼體內(nèi)且不取決于載波頻率而產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)噪聲的其它結(jié)構(gòu)、例如轉(zhuǎn)換器作為對(duì)象。在電力轉(zhuǎn)換裝置10中，存在因電流流過(guò)連接于交流電源1的電抗器2而產(chǎn)生的電磁噪聲。特別是，在為了改善電源功率因數(shù)以及抑制諧波、或者平滑電容器4的電壓控制而使用了開(kāi)關(guān)單元的有源轉(zhuǎn)換器(activeconverter)的情況下，因開(kāi)關(guān)所引發(fā)的電流變動(dòng)而產(chǎn)生較大的噪聲。另外，在電抗器2的空隙部中插入非磁性體的墊片(spacer)也能夠抑制噪聲等級(jí)。壓縮機(jī)以及鼓風(fēng)機(jī)例如使用于除濕機(jī)、空調(diào)裝置、制冷裝置，特別是，壓縮機(jī)使用于構(gòu)成制冷循環(huán)的裝置。
此外，對(duì)于處于同一殼體內(nèi)的壓縮機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、以及電抗器2，通過(guò)錯(cuò)開(kāi)各諧振頻率，能夠抑制驅(qū)動(dòng)噪聲的重疊。此外，通過(guò)使載波頻率為與各諧振頻率不同的頻率，能夠抑制驅(qū)動(dòng)噪聲的重疊。另外，關(guān)于錯(cuò)開(kāi)各諧振頻率、或者使載波頻率為與各諧振頻率不同的頻率，其對(duì)象并不限定于壓縮機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、以及電抗器2，也可以是處于同一殼體內(nèi)且不取決于載波頻率而產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)噪聲的其它結(jié)構(gòu)。
此外，在本實(shí)施方式中，對(duì)于壓縮機(jī)與鼓風(fēng)機(jī)，分別設(shè)定閾值來(lái)作為載波頻率的對(duì)象，但并不限定于此。也能夠使用由壓縮機(jī)與鼓風(fēng)機(jī)的各驅(qū)動(dòng)噪聲的噪聲等級(jí)合成的噪聲的噪聲等級(jí)，作為載波頻率進(jìn)行切換的判斷的對(duì)象。在電力轉(zhuǎn)換裝置10中，控制部17進(jìn)行使載波噪聲的噪聲等級(jí)小于將多個(gè)驅(qū)動(dòng)噪聲合成得出的噪聲的噪聲等級(jí)的控制。
此外，在本實(shí)施方式中，包含電動(dòng)機(jī)6的負(fù)載為壓縮機(jī)或者鼓風(fēng)機(jī)，但只是一個(gè)示例，關(guān)于包含電動(dòng)機(jī)6的負(fù)載，也能夠使用其它結(jié)構(gòu)。
此外，在本實(shí)施方式中，將在切換載波頻率時(shí)使用的頻率設(shè)為16kHz、13kHz以及10.7kHz，但這只是一個(gè)示例，也可以使用其它值。例如，也可以在10.7kHz至20.0kHz的頻率范圍內(nèi)選擇幾個(gè)載波頻率。在切換載波頻率時(shí)使用的頻率并不限定于3個(gè)，只要是2個(gè)以上即可。
此外，在設(shè)定載波頻率的載波噪聲的噪聲等級(jí)時(shí)，逆變器5的負(fù)載電流為估計(jì)的最大值，但并不限定于此，也可以使用負(fù)載電流以外的條件。
此外，在設(shè)定載波頻率的載波噪聲的噪聲等級(jí)時(shí)，基于使用者的聽(tīng)覺(jué)靈敏度，驅(qū)動(dòng)噪聲通過(guò)頻率來(lái)校正，由此能夠更適當(dāng)?shù)卦O(shè)定噪聲等級(jí)。此外，關(guān)于驅(qū)動(dòng)噪聲的噪聲等級(jí)，也可以是整體總值。
此外，在本實(shí)施方式中，基于各載波頻率下的載波噪聲的噪聲等級(jí)的特性與壓縮機(jī)以及鼓風(fēng)機(jī)的各轉(zhuǎn)速下的噪聲等級(jí)的特性的關(guān)系將轉(zhuǎn)速作為指標(biāo)來(lái)切換載波頻率，但使用于切換載波頻率的指標(biāo)并不限定于此。例如，也可以在殼體內(nèi)設(shè)置多個(gè)噪聲計(jì)，并基于利用噪聲計(jì)測(cè)量出的載波噪聲的噪聲等級(jí)的測(cè)量值、以及利用噪聲計(jì)測(cè)量出的驅(qū)動(dòng)噪聲的噪聲等級(jí)的測(cè)量值，進(jìn)行切換載波頻率的控制。
另外，雖然在整流器3的整流元件3a～3d、以及開(kāi)關(guān)電路12的開(kāi)關(guān)元件即MOS－FET13u、13v、13w、14u、14v、14w的各半導(dǎo)體元件中，通常使用以硅(Si：silicon)作為材料的Si類半導(dǎo)體是主流，但也可以使用以碳化硅(SiC)或者氮化鎵(GaN)或者金剛石作為材料的寬禁帶半導(dǎo)體(以下，稱為WBG半導(dǎo)體)。
由WBG半導(dǎo)體形成的半導(dǎo)體元件的耐電壓性較高，允許電流密度也較高。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)半導(dǎo)體元件的小型化，通過(guò)使用小型化了的半導(dǎo)體元件，能夠?qū)崿F(xiàn)整流器3以及開(kāi)關(guān)電路12的小型化。此外，通過(guò)使用小型化了的整流器3以及開(kāi)關(guān)電路12，能夠?qū)崿F(xiàn)電力轉(zhuǎn)換裝置10的小型化以及輕量化。
此外，由WBG半導(dǎo)體形成的半導(dǎo)體元件的耐熱性也較高。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)散熱器的散熱片的小型化、或者能夠進(jìn)行水冷部的氣冷化，所以能夠?qū)崿F(xiàn)電力轉(zhuǎn)換裝置10的進(jìn)一步的小型化。
而且，由WBG半導(dǎo)體形成的半導(dǎo)體元件的電力損耗較低。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)半導(dǎo)體元件的高效率化，其結(jié)果，能夠?qū)崿F(xiàn)電力轉(zhuǎn)換裝置10的高效率化。
此外，雖然期望的是利用WBG半導(dǎo)體形成各半導(dǎo)體元件，但也可以利用WBG半導(dǎo)體形成各半導(dǎo)體元件中的一個(gè)，即使在使用于部分半導(dǎo)體元件的情況下，也能夠獲得上述效果。
此外，通過(guò)使用WBG半導(dǎo)體，越是高載波頻率進(jìn)行開(kāi)關(guān)，越能夠獲得較高的損耗降低效果。因此，在本實(shí)施方式中以10kHz以上的高頻進(jìn)行開(kāi)關(guān)時(shí)，當(dāng)然能夠獲得較高的損耗降低效果。
此外，在電力轉(zhuǎn)換裝置10中，對(duì)于平滑電容器4也可以不使用電解電容器，而是使用薄膜電容器或者陶瓷電容器而無(wú)電解電容逆變器(chemicalcapacitorlessinverter)化。在電力轉(zhuǎn)換裝置10中，能夠通過(guò)電容器的小型化實(shí)現(xiàn)控制基板的小型化，而且能夠抑制電源諧波，并能夠?qū)崿F(xiàn)電抗器2的小型化。
實(shí)施方式2
在實(shí)施方式2中，將實(shí)施方式1的電力轉(zhuǎn)換裝置10的控制對(duì)象設(shè)為除濕機(jī)。圖7是表示實(shí)施方式2的除濕機(jī)20的側(cè)剖面圖。除濕機(jī)20是將實(shí)施方式1的圖1所示的電力轉(zhuǎn)換裝置10以及使用了電動(dòng)機(jī)6的負(fù)載安裝于同一殼體內(nèi)的單元。在圖7中，蒸發(fā)器200設(shè)于吸入口201的下游側(cè)的風(fēng)路202。而且，在風(fēng)路202的下游設(shè)有冷凝器203、送風(fēng)風(fēng)道204、鼓風(fēng)機(jī)205、吹出風(fēng)道206。此外，經(jīng)由吹出風(fēng)道206而設(shè)有具有風(fēng)向可變?nèi)~片207的吹出口208。此外，在設(shè)于蒸發(fā)器200的下方的排水口209的斜下方設(shè)置有箱210，排水口209與箱210通過(guò)管而連接。
此外，蒸發(fā)器200與冷凝器203利用制冷劑配管連結(jié)于安裝在底板211上并安裝有直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)212，構(gòu)成制冷循環(huán)。電力轉(zhuǎn)換裝置213將安裝于壓縮機(jī)212的直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度可變地驅(qū)動(dòng)。除濕機(jī)20通過(guò)在除濕機(jī)主體216中收納各結(jié)構(gòu)，構(gòu)成為能夠搬運(yùn)。這里，電力轉(zhuǎn)換裝置213是實(shí)施方式1的電力轉(zhuǎn)換裝置10。
接著，對(duì)除濕機(jī)20的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。若壓縮機(jī)212開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，則壓縮后的高溫高壓的制冷劑氣體流入冷凝器203，冷凝器203被保持為高溫。此外，冷凝器203的制冷劑氣體通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)205的動(dòng)作被來(lái)自吸入口201的吸入空氣214冷卻進(jìn)而冷凝，成為高溫高壓的氣液混合狀態(tài)，從冷凝器203流出，進(jìn)而經(jīng)過(guò)未圖示的節(jié)流裝置、例如毛細(xì)管或者膨脹閥而被減壓，成為低溫低壓的制冷劑液體，流入到蒸發(fā)器200。蒸發(fā)器200的制冷劑液體被吸入空氣214加熱而蒸發(fā)，成為低壓的制冷劑氣體，被壓縮機(jī)212吸入。
吸入空氣214因在蒸發(fā)器200中冷卻，使得空氣溫度降低，所含有的比飽和水蒸氣多的水分結(jié)露。結(jié)露出的水分被排水盤215承接，通過(guò)排水口209而存儲(chǔ)于箱210內(nèi)。這樣，吸入空氣214經(jīng)過(guò)蒸發(fā)器200而被冷卻，其絕對(duì)濕度降低。之后，降低了絕對(duì)濕度的吸入空氣214經(jīng)過(guò)冷凝器203而被加熱，成為常溫的除濕空氣，經(jīng)過(guò)送風(fēng)風(fēng)道204而在鼓風(fēng)機(jī)205的作用下經(jīng)過(guò)吹出風(fēng)道206后從吹出口208排出。因此，在除濕機(jī)20中，能夠不使所設(shè)置的室內(nèi)的溫度降低地進(jìn)行除濕，并使用排出風(fēng)來(lái)進(jìn)行洗滌物的干燥。
在本實(shí)施方式中，由單一的單元構(gòu)成的除濕機(jī)20通常在屋內(nèi)使用。因此，除濕機(jī)20在人生活附近的場(chǎng)所運(yùn)轉(zhuǎn)的可能性較高，需要將包含有電力轉(zhuǎn)換裝置213的開(kāi)關(guān)電路12的開(kāi)關(guān)所產(chǎn)生的載波噪聲的、來(lái)自除濕機(jī)20的噪聲抑制得較低。
因此，與在實(shí)施方式1中說(shuō)明的電力轉(zhuǎn)換裝置10相同，電力轉(zhuǎn)換裝置213基于載波噪聲的噪聲等級(jí)與壓縮機(jī)以及鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)噪聲的噪聲等級(jí)的關(guān)系，進(jìn)行切換載波頻率的控制，由此能夠抑制因多個(gè)噪聲的重疊所引起的惡化，并且能夠抑制開(kāi)關(guān)損耗。
在本實(shí)施方式中，使用了與在實(shí)施方式1中說(shuō)明的電力轉(zhuǎn)換裝置10相同的電力轉(zhuǎn)換裝置213的除濕機(jī)20能夠抑制高負(fù)載時(shí)的開(kāi)關(guān)損耗，因此能夠?qū)崿F(xiàn)電力轉(zhuǎn)換裝置213的小型化，并實(shí)現(xiàn)低成本，此外，能夠提高搬運(yùn)性能。
此外，通過(guò)使電力轉(zhuǎn)換裝置213無(wú)電解電容逆變器化，能夠通過(guò)電容器的小型化實(shí)現(xiàn)控制基板的小型化，而且能夠抑制電源諧波，并且能夠?qū)崿F(xiàn)電抗器2的小型化。其結(jié)果，能夠?qū)崿F(xiàn)除濕機(jī)20的小型以及輕量化。此外，在除濕機(jī)20中，由于能夠抑制上部的重部件，因此改善了重心的平衡，能夠提高穩(wěn)定性。
此外，在如除濕機(jī)20那樣搬運(yùn)使用的單元的情況下，電源插口的插入、拔出的頻度較高，由于要防止電源接通時(shí)的過(guò)大的浪涌電流導(dǎo)致的部件的故障或者惡化，會(huì)產(chǎn)生因使用保護(hù)電路的對(duì)策所帶來(lái)的大型化以及成本增加。然而，通過(guò)在電力轉(zhuǎn)換裝置213不使用電場(chǎng)電容器而進(jìn)行無(wú)電解電容逆變器化，能夠抑制浪涌電流的產(chǎn)生，因此能夠?qū)崿F(xiàn)除濕機(jī)20的小型以及輕量化、還有低成本。
另外，在本實(shí)施方式中，說(shuō)明了包括在實(shí)施方式1中具體說(shuō)明了的電力轉(zhuǎn)換裝置10、且包含使用了圖1所示的電動(dòng)機(jī)6的負(fù)載在內(nèi)而全部設(shè)置于同一殼體內(nèi)的除濕機(jī)20，但只是一個(gè)示例，并不限定于此。關(guān)于電力轉(zhuǎn)換裝置10，例如也能夠應(yīng)用于空調(diào)裝置以及制冷裝置。
如以上那樣，本發(fā)明涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置在電力轉(zhuǎn)換中是有用的，特別是，適合與電動(dòng)機(jī)連接的情況。
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