逆变器装置以及使用该逆变器装置的电气设备制造方法及图纸

本发明专利技术是一种具备上臂开关电路、下臂开关电路以及驱动它们的控制部的逆变器装置，还具备构成上臂开关电路的多个电压驱动型的开关元件、构成下臂开关电路的多个电流驱动型的开关元件以及向上臂开关电路和下臂开关电路的开关元件施加驱动电压的自举电路，由此降低电路损耗来提高效率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种由多个开关元件构成并进行马达等负载的驱动的逆变器装置以及使用该逆变器装置的电气设备，特别涉及一种用于风扇马达的驱动装置的吸尘器。
技术介绍
逆变器装置将来自电源的输入电力转换为期望的输出频率的交流电，用于驱动马达等。并且，逆变器装置一般由具有多个串联电路的开关电路构成，该串联电路中按照电源电压的施加方向将上游侧和下游侧的两个开关元件串联连接。此外，在后文中，将构成上游侧的开关电路称为“上臂开关电路”、构成下游侧的开关电路称为“下臂开关电路”。并且，使用电压驱动型的IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor :绝缘栅极双极型晶体管)、M0SFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor :金属-氧化层-半导体-场效晶体管)等作为开关元件。 以往，在一般的逆变器装置中，上臂开关电路和下臂开关电路的全部的开关元件由相同的元件构成。另一方面，公开了上臂开关电路中使用IGBT而下臂开关电路中使用MO SFET的逆变器装置(例如，参照专利文献I)。其利用了如下特性IGBT导通(ON)时的两端间电压为固定值所引起的高电压、高电流输出时的损耗小的特性、由MO SFET的导通、截止速度快所引起的高频开关特性以及低电压、低电流输出时的损耗小的特性。由此，能够提高逆变器装置的效率。但是，上述逆变器装置中，以不同的种类(IGBT和M0SFET)的电压驱动型的开关元件构成上臂开关电路和下臂开关电路，因此，考虑不同的开关元件的导通损耗和开关损耗两者来使逆变器装置的效率最大化是很困难的。另外，公开了一种具备逆变器电路的动力产生装置，该逆变器电路具有自举电路，该自举电路中使用蓄积在电容器中的电荷作为上臂开关电路和下臂开关电路的开关元件的驱动电源(例如，参照专利文献2)。此时，使用电压驱动型的相同的元件(IGBT)作为上臂开关电路和下臂开关电路的开关元件。并且，为了防止自举电路的电容器的电压下降，以规定值以下的占空比的PWM信号驱动上臂开关电路。由此，简化电路结构，能够实现小型、轻量化且廉价的逆变器电路。但是，在上述逆变器电路中，难以利用上臂开关电路和下臂开关电路的电压驱动型的开关元件来实现导通损耗、开关损耗等电路损耗的降低、高速驱动。因此，当在上臂开关电路和下臂开关电路中使用电路损耗小且能够进行高速驱动的电流驱动型的开关元件时，需要大的驱动电力。因此，需要自举电路以外的新的驱动电源、或需要由大容量的电容器来构成自举电路。其结果，无法实现高效率的、小型、轻量化的且廉价的逆变器电路。专利文献I:日本特开2007-129848号公报专利文献2:日本特开平11-252970号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题本专利技术是一种逆变器装置，具备上臂开关电路、下臂开关电路以及驱动它们的控制部，该逆变器装置还具备上臂开关电路的电压驱动型的开关元件、下臂开关电路的电流驱动型的开关元件、向各开关元件施加驱动电压的自举电路。由此，能够降低电路成本并且能够通过最佳地控制开关元件的驱动来实现低电路损耗且高效率的逆变器装置。另外，本专利技术的电气设备具有将上述逆变器装置用于马达的驱动装置的结构。由此，能够实现廉价且驱动效率优良的电气设备。附图说明 图I是表示本专利技术的实施方式I所涉及的逆变器装置的结构的结构图。图2是说明本专利技术的实施方式I所涉及的逆变器装置的相对于载波频率的电路损耗的示意图。图3是说明在本专利技术的实施方式I所涉及的逆变器装置中只对下臂开关电路进行PWM驱动时的驱动方法的图。图4是说明在本专利技术的实施方式I所涉及的逆变器装置中只对上臂开关电路进行PWM驱动时的驱动方法的图。图5是说明本专利技术的实施方式I所涉及的逆变器装置对PWM驱动进行切换的输出频率的图。图6是说明本专利技术的实施方式2所涉及的逆变器装置的驱动方法的图。图7是说明本专利技术的实施方式2的其它例子所涉及的逆变器装置的驱动方法的图。图8是说明切换本专利技术的实施方式2所涉及的逆变器装置的驱动方法的输出频率的图。图9是表示本专利技术的实施方式3所涉及的吸尘器的概要的剖视立体图。具体实施例方式以下，参照附图说明本专利技术的实施方式。此外，本专利技术并未被本实施方式所限定。(实施方式I)图I是表示本专利技术的实施方式I所涉及的逆变器装置的结构的结构图。如图I所示，关于从交流电源I输入的交流电力，构成为通过整流电路4、平滑电容器5暂时向逆变器装置2提供直流化的电源电压，通过控制部28施加从逆变器装置2输出的三相(U相、V相、W相)信号来驱动马达3。这里，逆变器装置2包括由开关元件22、23、24构成的上臂开关电路、由开关元件25、26、27构成的下臂开关电路、由自举电路构成的驱动电路21以及控制它们的控制部28。并且，上臂开关电路和下臂开关电路的对应的各组开关元件(22、25)、(23、26)、(24、27)分别串联连接，构成三相的串联电路。此外，在图I中只图示驱动开关元件22、25的自举电路，省略了驱动开关元件23、26以及驱动开关元件24、27的自举电路。此时，上臂开关电路的开关元件22、23、24使用例如IGBT半导体器件等电压驱动型的开关元件，各开关元件并联连接有续流二极管22a、23a、24a。另外，下臂开关电路的开关元件25、26、27使用能够进行比上臂开关电路的开关元件22、23、24高速的开关动作且高效率的例如电流驱动型的氮化镓(GaN)半导体器件。此外，电压驱动型的开关元件通过切换施加在栅极端子的电压来进行通流的切换，电流驱动型的开关元件通过切换施加在栅极端子的电流来进行通流的切换。并且，从各串联电路中的上臂开关电路和下臂开关电路的三个连接点Cl、C2、C3连接到作为负载的马达3，来以规定输出频率向马达3提供三相的交流电力。另外，控制部28控制各开关元件TT 使得逆变器装置2输出使马达3以期望的转数进行旋转的例如三相的交流电力。此时，一般使用脉宽调制(Pulse WidthModulation，以下称为“PWM”)驱动作为开关元件的控制方法，PWM驱动中根据以载波频率产生的驱动脉冲时间宽度来控制输出电压。 由此，在上臂开关电路和下臂开关电路中使用电压驱动型和电流驱动型的不同特性的开关元件，并考虑以下说明的开关元件的特性来以最优的驱动方法进行驱动，由此能够以廉价的结构实现具有高效率的逆变器装置。另外，驱动电路21由自举电路构成，该自举电路具备上臂驱动电路32、下臂驱动电路33、驱动电源29、低电压侧连接到上臂开关电路与下臂开关电路的连接点Cl的电容器31、以及使驱动电源29与电容器31之间连接的二极管30。并且，驱动电路21驱动构成各相的上臂开关电路和下臂开关电路的各组开关元件。此时，上臂驱动电路32驱动上臂开关电路的开关元件22、23、24，下臂驱动电路33驱动下臂开关电路的开关元件25、26、27。另外，从驱动电源29经由下臂驱动电路33向下臂开关电路的开关元件提供以控制部28的载波频率调制所得到的驱动电压。并且，从电容器31经由上臂驱动电路32向上臂开关电路的开关元件提供以控制部28的载波频率调制所得到的驱动电压。以下说明对经由上臂驱动电路32向上臂开关电路的开关元件提供驱动电压的电容器3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.03.25 JP 2010-0696511.一种逆变器装置，具备上臂开关电路和下臂开关电路以及驱动该上臂开关电路和该下臂开关电路的控制部，该逆变器装置的特征在于，具有 多个电压驱动型的开关元件，其构成上述上臂开关电路； 多个电流驱动型的开关元件，其构成上述下臂开关电路；以及 自举电路，其向上述上臂开关电路和上述下臂开关电路的上述开关元件施加驱动电压。2.根据权利要求I所述的逆变器装置，其特征在干， 上述自举电路具有 驱动电源，其通过下臂驱动电路向上述下臂开关电路施加上述驱动电压； 电容器，其通过上臂驱动电路向上述上臂开关电路施加上述驱动电压，该电容器的低电压侧连接于上述上臂开关电路的上述开关元件与上述下臂开关电路的上述开关元件的连接点；以及 ニ极管，其使上述驱动电源与上述电容器之间连接。3.根据权利要求I所述的逆变器装置，其特征在干， 在载波频率为规定载波频率以上的情况下，以脉宽调制即PWM方式驱动构成上述下臂开关电路的上述开关元件和构成上述上臂开关电路的上述开关元件中的电路损耗小的开关元件。4.根据权利要求I所述的逆变器装置，其特征在干， 在载波频率为规定载波频率以下的情况下，以脉宽调制即PWM方式驱动构成上述下臂开关电路的上述开关元件和构成上述上臂开关电路的上述开关元件中的电路损耗大的开关元件。5.根据权利要求3或4所述的逆变器装置，其特征在干， 用于对上述上臂开关电路和上述下臂开关电路的驱动方法进行切換的上述规定载波频率是使以脉宽调制即PWM方式驱动上述下臂开关电路时的电路损耗与以脉宽调制即PWM方式驱动上述上臂开关电路时的电路损耗相等的载波频率。6.根据权利要求I所述的逆变器装置，其特征在干， 在输出频率为规定输出频率以下的情况下，以脉宽调制即...

【专利技术属性】
技术研发人员：松井敬三，今井慎，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：
国别省市：