[发明专利]功率变换装置及包括它的空调机

说明书

功率变换装置及包括它的空调机。本发明涉及向应用了磁性轴承的马达稳定地供给电源的功率变换装置及包括它的空调机。本发明的向应用了磁性轴承的马达供给电源的功率变换装置进行如下控制：在初始驱动时，使用辅助电路部而执行初始充电，在正常动作时切断通过辅助电路部而进行的电源供给，在停电时通过辅助电路部而向逆变器控制部和磁性轴承控制部供给电源。本发明具有如下优点：在不追加UPS装置的情况下也无需实现用于进行再生控制的另设的停电检测电路或用于进行再生发电的追加电路。

技术领域

本发明涉及功率变换装置及包括它的空调机，更具体地，涉及向应用了磁性轴承的马达稳定地供给电源的功率变换装置及包括它的空调机。

背景技术

在一般情况下，空调机的压缩机将马达用作驱动源。马达通常具备位于定子的内部的旋转轴被物理性地接触的轴承支承的结构。近年来，根据高速旋转的马达的研发必要性，研发出了通过磁性轴承而在没有物理性的接触的情况下也能够支承旋转轴的高速旋转用马达。这样，通过功率变换装置而对应用了磁性轴承的马达也供电。

众所周知，这样的功率变换装置主要由整流部、功率因数控制部及逆变器方式的功率变换部构成。具体地，从商用电源输出的交流的商用电压通过整流部而被整流。在这样的整流部中整流的电压被供给到逆变器这样的功率变换部。此时，功率变换部利用由整流部输出的电压而生成用于驱动马达的交流电。另外，根据情况，在整流部与逆变器之间具备用于改善功率因数的直流-直流转换器(DC-DC converter)。

另一方面，这样的功率变换装置和空调机在停电时也需要用于保持磁性轴承的作用的电源供给。在一般情况下，在停电时为了保持磁性轴承的作用而对功率变换装置使用不停电电源供给装置(UPS，Uninterruptible power supply)。

不停电电源供给装置(UPS)是指，在因停电等无法供给电源时，瞬间供给代替电源的装置。这样的不停电电源供给装置(UPS)价格昂贵，并且因为内置有电池，因此需要维护。另外，存在使用温度受限的缺点。

另外，这样的功率变换装置和空调机的情况下，在磁性轴承发生故障及控制不稳定时，需要用于保护磁性轴承线圈的备用轴承。备用轴承设计为能够承受瞬间的过渡状态的摩擦和速度。这样的备用轴承在高速旋转时及停电时或发生故障的情况下会受损或减少寿命，在严重的情况下还会引起产品破损。在一般情况下，备用轴承的寿命小于约10～100次。在备用轴承发生异常的情况下，如果产品的动作被中断，则因更换而发生较多的维护费用。

另一方面，在现有专利文献US7,116,066(以下，记为专利文献1)中公开了在发生停电时执行迟滞电压控制，从而实现再生发电电压。

但是，根据专利文献1，在转换器执行正常动作的过程中发生故障的情况下，无法执行再生发电电压控制。即，在停电时无法进行应对。另外，在再生发电控制时，存在难以进行正确的电压控制的问题。

在另外的现有专利文献US6,617,734(以下，记为专利文献2)中公开了在停电时使用另设的再生发电电路而向逆变器和磁性轴承控制器供给电源。但是，在专利文献2的情况下，也是在正常运行中转换器发生故障的情况下难以进行应对，在再生发电控制时，同样存在难以进行正确的电压控制的问题。另外，为了解决这样的问题，需要实现停电及速度检测电路、再生发电电路等另设的追加电路。

图1例示了以往的使用UPS装置70的功率变换装置。

参照图1，对以往的动作说明如下：在正常动作时输入到MCCB 10的AC输入电压通过降压变压器60并经过UPS装置70的静态旁路(static bypass)而输出到AMB控制器80和逆变器控制器90。之后，向应用了磁性轴承的2相马达50供给电源。另一方面，在停电时使用充电到内置于UPS装置70的电池中的DC电压并通过AC/DC整流器和DC/AC逆变器变换成AC之后向AMB控制器80供给电源。