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特開2024-146814インバータ装置、およびそれを備えたモータ駆動装置並びに冷凍装置
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024146814
(43)【公開日】2024-10-15
(54)【発明の名称】インバータ装置、およびそれを備えたモータ駆動装置並びに冷凍装置
(51)【国際特許分類】
H02M 7/48 20070101AFI20241004BHJP
【ＦＩ】
H02M7/48 A
【審査請求】有
【請求項の数】14
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024041920
(22)【出願日】2024-03-18
(31)【優先権主張番号】P 2023058647
(32)【優先日】2023-03-31
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000002853
【氏名又は名称】ダイキン工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000202
【氏名又は名称】弁理士法人新樹グローバル・アイピー
(72)【発明者】
【氏名】溝田 一貴
【テーマコード（参考）】
5H770
【Ｆターム（参考）】
5H770AA01
5H770BA01
5H770CA02
5H770DA03
5H770DA17
5H770DA41
5H770HA02W
5H770HA03W
5H770HA07Z
(57)【要約】
【課題】本開示が解決しようとする課題は、軽負荷時において共振回路およびインバータ回路を含めたインバータ効率の改善である。
【解決手段】 インバータ回路２６におけるスイッチング損失は共振回路２５の動作によって低減されるが、インバータ回路２６にかかる負荷が所定値以下になると、共振回路における消費エネルギーがインバータ回路２６における消費エネルギーを上回るので逆に効率が悪化する。それゆえ、このインバータ装置１００では、負荷が所定値以下のときに共振回路２５の動作を停止させて、インバータ装置１００全体での効率を向上させる。
【選択図】図９Ａ
【解決手段】 インバータ回路２６におけるスイッチング損失は共振回路２５の動作によって低減されるが、インバータ回路２６にかかる負荷が所定値以下になると、共振回路における消費エネルギーがインバータ回路２６における消費エネルギーを上回るので逆に効率が悪化する。それゆえ、このインバータ装置１００では、負荷が所定値以下のときに共振回路２５の動作を停止させて、インバータ装置１００全体での効率を向上させる。
【選択図】図９Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
共振回路（２５）が接続されたインバータ回路（２６）と、
前記インバータ回路（２６）にかかる負荷を、直接または間接的に検出する検出部と、
前記検出部の検出値が所定値以下のとき前記共振回路（２５）の動作を停止させる制御部（４２）と、
を備える、
インバータ装置（１００）。
前記インバータ回路（２６）にかかる負荷を、直接または間接的に検出する検出部と、
前記検出部の検出値が所定値以下のとき前記共振回路（２５）の動作を停止させる制御部（４２）と、
を備える、
インバータ装置（１００）。
【請求項2】
前記検出部は、前記インバータ回路（２６）の出力電流を検出し、
前記制御部（４２）は、前記出力電流の検出値が第１所定値以下のとき、前記共振回路（２５）の動作を停止させる、
請求項１に記載のインバータ装置（１００）。
前記制御部（４２）は、前記出力電流の検出値が第１所定値以下のとき、前記共振回路（２５）の動作を停止させる、
請求項１に記載のインバータ装置（１００）。
【請求項3】
前記検出部は、前記インバータ回路（２６）の出力電力を検出し、
前記制御部（４２）は、前記出力電力の検出値が第２所定値以下のとき、前記共振回路（２５）の動作を停止させる、
請求項１に記載のインバータ装置（１００）。
前記制御部（４２）は、前記出力電力の検出値が第２所定値以下のとき、前記共振回路（２５）の動作を停止させる、
請求項１に記載のインバータ装置（１００）。
【請求項4】
前記検出部は、前記インバータ回路（２６）のスイッチング素子の温度を検出し、
前記制御部（４２）は、前記温度の検出値が第３所定値以下のとき、前記共振回路（２５）の動作を停止させる、
請求項１に記載のインバータ装置（１００）。
前記制御部（４２）は、前記温度の検出値が第３所定値以下のとき、前記共振回路（２５）の動作を停止させる、
請求項１に記載のインバータ装置（１００）。
【請求項5】
前記インバータ回路（２６）の定格出力電流を１００％とした場合、前記第１所定値は、２５％～８０％の間で設定される、
請求項２に記載のインバータ装置。
請求項２に記載のインバータ装置。
【請求項6】
前記インバータ回路（２６）の定格出力電力を１００％とした場合、前記第２所定値は、２５％から８０％の間で設定される、
請求項３に記載のインバータ装置。
請求項３に記載のインバータ装置。
【請求項7】
前記制御部（４２）は、前記インバータ回路（２６）のキャリア周波数を決定し、
さらに前記制御部（４２）は、前記共振回路（２５）の動作を停止させた後の前記キャリア周波数を、前記共振回路（２５）を動作させているときよりも高く設定する、
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のインバータ装置（１００）。
さらに前記制御部（４２）は、前記共振回路（２５）の動作を停止させた後の前記キャリア周波数を、前記共振回路（２５）を動作させているときよりも高く設定する、
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のインバータ装置（１００）。
【請求項8】
前記インバータ回路（２６）のスイッチング素子は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）または窒化ガリウム（ＧａＮ）のワイドバンドギャップ半導体を含むワイドバンドギャップデバイスである、
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のインバータ装置（１００）。
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のインバータ装置（１００）。
【請求項9】
前記インバータ回路（２６）は、
上アームを構成する第１スイッチング素子（Ｑ１ａ）と、
下アームを構成する第２スイッチング素子（Ｑ１ｂ）と、
が直列に接続されたスイッチングレグ（２６１）を含み、
前記共振回路（２５）は、
第１補助スイッチング素子（Ｓｘａ）に、第１リアクトル（Ｌｘａ）、第１ダイオード（Ｄｘａ）および第１コンデンサ（Ｃｘａ）それぞれが１つ以上組み合わされた回路であり、前記インバータ回路（２６）の前記第１スイッチング素子（Ｑ１ａ）と並列に接続された第１補助回路（２５１ａ）と、
第２補助スイッチング素子（Ｓｘｂ）に、第２リアクトル（Ｌｘｂ）、第２ダイオード（Ｄｘｂ）および第２コンデンサ（Ｃｘｂ）それぞれが１つ以上組み合わされた回路であり、前記インバータ回路（２６）の前記第２スイッチング素子（Ｑ１ｂ）と並列に接続された第２補助回路（２５１ｂ）と、
を含む、
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のインバータ装置（１００）。
上アームを構成する第１スイッチング素子（Ｑ１ａ）と、
下アームを構成する第２スイッチング素子（Ｑ１ｂ）と、
が直列に接続されたスイッチングレグ（２６１）を含み、
前記共振回路（２５）は、
第１補助スイッチング素子（Ｓｘａ）に、第１リアクトル（Ｌｘａ）、第１ダイオード（Ｄｘａ）および第１コンデンサ（Ｃｘａ）それぞれが１つ以上組み合わされた回路であり、前記インバータ回路（２６）の前記第１スイッチング素子（Ｑ１ａ）と並列に接続された第１補助回路（２５１ａ）と、
第２補助スイッチング素子（Ｓｘｂ）に、第２リアクトル（Ｌｘｂ）、第２ダイオード（Ｄｘｂ）および第２コンデンサ（Ｃｘｂ）それぞれが１つ以上組み合わされた回路であり、前記インバータ回路（２６）の前記第２スイッチング素子（Ｑ１ｂ）と並列に接続された第２補助回路（２５１ｂ）と、
を含む、
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のインバータ装置（１００）。
【請求項10】
前記インバータ回路（２６）は、
前記第１スイッチング素子（Ｑ１ａ）と並列に接続される第１還流ダイオード（Ｄ１１ａ）と、
前記第２スイッチング素子（Ｑ１ｂ）と並列に接続される第２還流ダイオード（Ｄ１１ｂ）と、
をさらに含む、
請求項９に記載のインバータ装置（１００）。
前記第１スイッチング素子（Ｑ１ａ）と並列に接続される第１還流ダイオード（Ｄ１１ａ）と、
前記第２スイッチング素子（Ｑ１ｂ）と並列に接続される第２還流ダイオード（Ｄ１１ｂ）と、
をさらに含む、
請求項９に記載のインバータ装置（１００）。
【請求項11】
前記第１スイッチング素子（Ｑ１ａ）および前記第２スイッチング素子（Ｑ１ｂ）は、ＭＯＳＦＥＴであり、
前記第１スイッチング素子（Ｑ１ａ）の寄生ダイオードが、還流ダイオードとして使用され、
前記第２スイッチング素子（Ｑ１ｂ）の寄生ダイオードが、還流ダイオードとして使用される、
請求項９に記載のインバータ装置（１００）。
前記第１スイッチング素子（Ｑ１ａ）の寄生ダイオードが、還流ダイオードとして使用され、
前記第２スイッチング素子（Ｑ１ｂ）の寄生ダイオードが、還流ダイオードとして使用される、
請求項９に記載のインバータ装置（１００）。
【請求項12】
前記第１補助回路（２５１ａ）では、前記第１補助スイッチング素子（Ｓｘａ）と前記第１リアクトル（Ｌｘａ）とが直列接続され、前記第１ダイオード（Ｄｘａ）のアノードに前記第１コンデンサ（Ｃｘａ）の一端が接続された回路が前記第１リアクトル（Ｌｘａ）に並列接続され、
前記第２補助回路（２５１ｂ）では、前記第２補助スイッチング素子（Ｓｘｂ）と前記第２リアクトル（Ｌｘｂ）とが直列接続され、前記第２ダイオード（Ｄｘｂ）のカソードに前記第２コンデンサ（Ｃｘｂ）の一端が接続された回路が前記第２リアクトル（Ｌｘｂ）に並列接続され、
前記制御部（４２）は、前記第１スイッチング素子（Ｑ１ａ）のオフ時に、前記第２補助スイッチング素子（Ｓｘｂ）をオンし、前記第１コンデンサ（Ｃｘａ）を放電させてから前記第２スイッチング素子（Ｑ１ｂ）をオンする、
請求項１０に記載のインバータ装置（１００）。
前記第２補助回路（２５１ｂ）では、前記第２補助スイッチング素子（Ｓｘｂ）と前記第２リアクトル（Ｌｘｂ）とが直列接続され、前記第２ダイオード（Ｄｘｂ）のカソードに前記第２コンデンサ（Ｃｘｂ）の一端が接続された回路が前記第２リアクトル（Ｌｘｂ）に並列接続され、
前記制御部（４２）は、前記第１スイッチング素子（Ｑ１ａ）のオフ時に、前記第２補助スイッチング素子（Ｓｘｂ）をオンし、前記第１コンデンサ（Ｃｘａ）を放電させてから前記第２スイッチング素子（Ｑ１ｂ）をオンする、
請求項１０に記載のインバータ装置（１００）。
【請求項13】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のインバータ装置（１００）と、
前記インバータ装置（１００）により駆動されるモータ（７０）と、
を備えた、
モータ駆動装置。
前記インバータ装置（１００）により駆動されるモータ（７０）と、
を備えた、
モータ駆動装置。
【請求項14】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のインバータ装置（１００）を備えた、
冷凍装置。
冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、インバータ装置に関する。
【背景技術】
【0002】
インバータ回路におけるスイッチング素子のスイッチング損失を低減する手段として、例えば特許文献１（特開平８－１４９８５４号公報）に、部分共振を使用するゼロ電流スイッチングまたはゼロ電圧スイッチングが教示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
しかしながら、インバータ回路におけるスイッチング損失は部分共振によって低減されるが、インバータ回路にかかる負荷が所定値以下の軽負荷になると、共振回路における消費エネルギーがインバータ回路における消費エネルギーを上回るので逆に効率が悪化する。それゆえ、軽負荷時において共振回路およびインバータ回路を含めた全体効率の低減が求められる。
【課題を解決するための手段】
【0004】
第１観点のインバータ装置は、インバータ回路と、検出部と、制御部とを備えている。インバータ回路には、共振回路が接続されている。検出部は、インバータ回路にかかる負荷を、直接または間接的に検出する。制御部は、検出部の検出値が所定値以下のとき共振回路の動作を停止させる。
【0005】
インバータ回路におけるスイッチング損失は共振回路の動作によって低減されるが、インバータ回路にかかる負荷が所定値以下になると、共振回路における消費エネルギーがインバータ回路における消費エネルギーを上回るので逆に効率が悪化する。
【0006】
それゆえ、このインバータ装置では、負荷が所定値以下のときに共振回路の動作を停止させて、インバータ装置全体での効率を向上させる。
【0007】
第２観点のインバータ装置は、第１観点のインバータ装置であって、検出部が、インバータ回路の出力電流を検出する。制御部は、出力電流の検出値が第１所定値以下のとき、共振回路の動作を停止させる。
【0008】
このインバータ装置では、インバータ回路にかかる負荷の増減が、インバータ回路の出力電流の増減となって現れるので、出力電流の検出値が第１所定値以下か否かによって、共振回路の動作を停止させるか否を判断することができる。
【0009】
第３観点のインバータ装置は、第１観点のインバータ装置であって、検出部が、インバータ回路の出力電力を検出する。制御部は、出力電力の検出値が第２所定値以下のとき、共振回路の動作を停止させる。
【0010】
このインバータ装置では、インバータ回路にかかる負荷の増減は、インバータ回路の出力電力の増減となって現れるので、出力電力の検出値が第２所定値以下か否かによって、共振回路の動作を停止させるか否を判断することができる。
【0011】
第４観点のインバータ装置は、第１観点のインバータ装置であって、検出部が、インバータ回路のスイッチング素子の温度を検出する。制御部は、温度の検出値が第３所定値以下のとき、共振回路の動作を停止させる。
【0012】
このインバータ装置では、インバータ回路にかかる負荷の増減は、インバータ回路のスイッチング素子の温度の増減となって現れるので、スイッチング素子の温度の検出値が第３所定値以下か否かによって、共振回路の動作を停止させるか否を判断することができる。
【0013】
第５観点のインバータ装置は、第２観点のインバータ装置であって、インバータ回路の定格出力電流を１００％とした場合、第１所定値は、２５％～８０％の間で設定される。
【0014】
第６観点のインバータ装置は、第３観点のインバータ装置であって、インバータ回路の定格出力電力を１００％とした場合、第２所定値は、２５％～８０％の間で設定される。
【0015】
第７観点のインバータ装置は、第１観点から第６観点のいずれか１つのインバータ装置であって、制御部が、インバータ回路のキャリア周波数を決定する。さらに制御部は、共振回路の動作を停止させた後のキャリア周波数を、共振回路を動作させているときよりも高く設定する。
【0016】
このインバータ装置では、インバータ回路にかかる負荷が所定値以下で、かつ共振回路の動作で達成できない周波数駆動範囲で、インバータが動作することによって、例えばインバータ装置の負荷がモータならば、インバータ装置およびモータの全体での効率が向上する。
【0017】
第８観点のインバータ装置は、第１観点から第６観点のいずれか１つのインバータ装置であって、インバータ回路のスイッチング素子が、炭化ケイ素（ＳｉＣ）または窒化ガリウム（ＧａＮ）のワイドバンドギャップ半導体を含むワイドバンドギャップデバイスである。
【0018】
このインバータ装置では、ワイドバンドギャップデバイスをスイッチング素子に適用することにより、スイッチング素子の損失低減の効果が高まる。
【0019】
第９観点のインバータ装置は、第１観点から第６観点のいずれか１つのインバータ装置であって、インバータ回路が、上アームを構成する第１スイッチング素子と、下アームを構成する第２スイッチング素子とが直列に接続されたスイッチングレグを含む。また、共振回路は、第１補助回路と、第２補助回路とを含む。第１補助回路は、第１補助スイッチング素子に、第１リアクトル、第１ダイオードおよび第１コンデンサそれぞれが１つ以上組み合わされた回路であり、インバータ回路の第１スイッチング素子と並列に接続されている。第２補助回路は、第２補助スイッチング素子に、第２リアクトル、第２ダイオードおよび第２コンデンサそれぞれが１つ以上組み合わされた回路であり、インバータ回路の第２スイッチング素子と並列に接続されている。
【0020】
第１０観点のインバータ装置は、第９観点のインバータ装置であって、インバータ回路が、第１還流ダイオードと第２還流ダイオードとをさらに含んでいる。第１還流ダイオードは、第１スイッチング素子と並列に接続されている。第２還流ダイオードは、第２スイッチング素子と並列に接続されている。
【0021】
第１１観点のインバータ装置は、第９観点のインバータ装置であって、第１スイッチング素子および第２スイッチング素子が、ＭＯＳＦＥＴである。第１スイッチング素子の寄生ダイオードが、還流ダイオードとして使用される。また、第２スイッチング素子の寄生ダイオードが、還流ダイオードとして使用される。
【0022】
第１２観点のインバータ装置は、第１０観点のインバータ装置であって、第１補助回路では、第１補助スイッチング素子と１リアクトルとが直列接続され、第１ダイオードのアノードに第１コンデンサの一端が接続された回路が第１リアクトルに並列接続される。第２補助回路では、第２補助スイッチング素子と第２リアクトルとが直列接続され、第２ダイオードのカソードに第２コンデンサの一端が接続された回路が第２リアクトルに並列接続される。制御部は、第１スイッチング素子のオフ時に、第２補助スイッチング素子をオンし、第１コンデンサを放電させてから第２スイッチング素子をオンする。
【0023】
第１３観点のモータ駆動装置は、第１観点から第６観点のいずれか１つのインバータ装置と、インバータ装置により駆動されるモータとを備えている。
【0024】
第１４観点の冷凍装置は、第１観点から第６観点のいずれか１つのインバータ装置を備えた冷凍装置である。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】本開示の一実施形態に係るインバータ装置を備えた冷凍装置の構成図である。
【図2】インバータ装置の回路ブロック図である。
【図3】インバータ回路に接続される共振回路の回路図である。
【図4】第１スイッチング素子および第２スイッチング素子のターンオンおよびターンオフのタイミングチャートである。
【図6A】インバータ回路の出力電流とインバータ×モータの総合効率との関係を示すグラフである。
【図6B】スイッチング素子の温度上昇値とインバータ×モータの総合効率との関係を示すグラフである。
【図7】約２５％負荷時のキャリア周波数変更による効率の推移を示すグラフである。
【図8C】同出力容量のインバータにおける共振回路損失差によるインバータ回路出力とインバータ×モータ総合効率の関係を示すグラフである。
【図9A】本実施形態における共振回路に対するマイクロコンピュータの制御フローチャート。
【図9B】第１変形例における共振回路に対するマイクロコンピュータの制御フローチャート。
【図9C】第２変形例における共振回路に対するマイクロコンピュータの制御フローチャート。
【図10】スイッチング素子にＩＧＢＴを使用したインバータ回路の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0026】
（１）冷凍装置１の構成
図１は、本開示の一実施形態に係るインバータ装置１００を備えた冷凍装置１の構成図である。図１において、冷凍装置１は、冷媒が充填された冷媒回路１０を有する。冷媒回路１０は、圧縮機１１、放熱器１３、減圧機構１５および蒸発器１７が環状に接続されている。本実施形態では、減圧機構１５は、膨張弁である。冷凍装置１は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う。
図１は、本開示の一実施形態に係るインバータ装置１００を備えた冷凍装置１の構成図である。図１において、冷凍装置１は、冷媒が充填された冷媒回路１０を有する。冷媒回路１０は、圧縮機１１、放熱器１３、減圧機構１５および蒸発器１７が環状に接続されている。本実施形態では、減圧機構１５は、膨張弁である。冷凍装置１は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う。
【0027】
圧縮機１１から吐出された冷媒は、放熱器１３において放熱する。放熱器１３から流出した冷媒は、減圧機構１５において減圧され、蒸発器１７において蒸発する。蒸発器１７から流出した冷媒は、圧縮機１１に吸入される。
【0028】
インバータ装置１００は、圧縮機１１のモータ７０を駆動するための装置である。マイクロコンピュータ４２はインバータ装置１００を介して圧縮機１１のモータ７０を制御する。
【0029】
図２は、インバータ装置１００の回路ブロック図である。図２において、圧縮機１１のモータ７０は、３相のブラシレスＤＣモータであって、固定子７２と、回転子７１とを備えている。固定子７２は、スター結線されたＵ相、Ｖ相およびＷ相の各相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗを含む。各相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗの一方端は、それぞれインバータ回路２６から延びるＵ相、Ｖ相およびＷ相の各配線の各相巻線端子ＴＵ，ＴＶ，ＴＷに接続されている。各相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗの他方端は、互いに端子ＴＮとして接続されている。これら各相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗは、回転子７１が回転することによりその回転速度と回転子７１の位置に応じた誘起電圧を発生させる。
【0030】
回転子７１は、Ｎ極およびＳ極からなる複数極の永久磁石を含み、固定子７２に対し回転軸を中心として回転する。
【0031】
（２）インバータ装置１００の構成
インバータ装置１００は、図１に示すように、冷凍装置１に搭載されている。インバータ装置１００は、図２に示すように、電源回路２０、共振回路２５、インバータ回路２６と、ゲート駆動回路２７と、マイクロコンピュータ４２とで構成されている。電源回路２０は、整流回路２１と、コンデンサ２２とで構成されている。
インバータ装置１００は、図１に示すように、冷凍装置１に搭載されている。インバータ装置１００は、図２に示すように、電源回路２０、共振回路２５、インバータ回路２６と、ゲート駆動回路２７と、マイクロコンピュータ４２とで構成されている。電源回路２０は、整流回路２１と、コンデンサ２２とで構成されている。
【0032】
（２－１）整流回路２１
整流回路２１は、６つのダイオードＤ１ａ，Ｄ１ｂ，Ｄ２ａ，Ｄ２ｂ，Ｄ３ａ，Ｄ３ｂによってブリッジ状に構成されている。具体的には、ダイオードＤ１ａとＤ１ｂ、ダイオードＤ２ａとＤ２ｂ、ダイオードＤ３ａとＤ３ｂは、それぞれ互いに直列に接続されている。
整流回路２１は、６つのダイオードＤ１ａ，Ｄ１ｂ，Ｄ２ａ，Ｄ２ｂ，Ｄ３ａ，Ｄ３ｂによってブリッジ状に構成されている。具体的には、ダイオードＤ１ａとＤ１ｂ、ダイオードＤ２ａとＤ２ｂ、ダイオードＤ３ａとＤ３ｂは、それぞれ互いに直列に接続されている。
【0033】
ダイオードＤ１ａ，Ｄ２ａ，Ｄ３ａの各カソード端子は、共にコンデンサ２２の正極側端子に接続されており、整流回路２１の正極側出力端子として機能する。ダイオードＤ１ｂ，Ｄ２ｂ，Ｄ３ｂの各アノード端子は、共にコンデンサ２２の負極側端子に接続されており、整流回路２１の負極側出力端子として機能する。
【0034】
ダイオードＤ１ａおよびダイオードＤ１ｂの接続点は、交流電源９０のＲ相の出力側に接続されている。ダイオードＤ２ａおよびダイオードＤ２ｂの接続点は、交流電源９０のＳ相の出力側に接続されている。ダイオードＤ３ａおよびダイオードＤ３ｂの接続点は、交流電源９０のＴ相の出力側に接続されている。整流回路２１は、交流電源９０から出力される交流電圧を整流して直流電圧を生成し、これをコンデンサ２２へ供給する。
【0035】
（２－２）コンデンサ２２
コンデンサ２２は、一端が整流回路２１の正極側出力端子に接続され、他端が整流回路２１の負極側出力端子に接続されている。コンデンサ２２は、整流回路２１によって整流された電圧とインバータ回路２６のスイッチングによって生じる電圧変動を平滑するコンデンサである。以下、説明の便宜上、コンデンサ２２の端子間電圧をＤＣバス電圧という。
コンデンサ２２は、一端が整流回路２１の正極側出力端子に接続され、他端が整流回路２１の負極側出力端子に接続されている。コンデンサ２２は、整流回路２１によって整流された電圧とインバータ回路２６のスイッチングによって生じる電圧変動を平滑するコンデンサである。以下、説明の便宜上、コンデンサ２２の端子間電圧をＤＣバス電圧という。
【0036】
ＤＣバス電圧は、コンデンサ２２の出力側に接続されるインバータ回路２６へ印加される。言い換えると、整流回路２１およびコンデンサ２２は、インバータ回路２６に対する電源回路２０を構成している。コンデンサ２２には、電解コンデンサなど、インバータ仕様に適したコンデンサが適宜採用される。
【0037】
（２－３）電圧検出器２３
電圧検出器２３は、コンデンサ２２の出力側に接続されており、コンデンサ２２の両端電圧、即ちＤＣバス電圧の値を検出するためのものである。電圧検出器２３は、例えば、互いに直列に接続された２つの抵抗がコンデンサ２２に並列接続され、ＤＣバス電圧が分圧されるように構成される。それら２つの抵抗同士の接続点の電圧値は、マイクロコンピュータ４２に入力される。
電圧検出器２３は、コンデンサ２２の出力側に接続されており、コンデンサ２２の両端電圧、即ちＤＣバス電圧の値を検出するためのものである。電圧検出器２３は、例えば、互いに直列に接続された２つの抵抗がコンデンサ２２に並列接続され、ＤＣバス電圧が分圧されるように構成される。それら２つの抵抗同士の接続点の電圧値は、マイクロコンピュータ４２に入力される。
【0038】
（２－４）電流検出器２４
電流検出器２４は、コンデンサ２２およびインバータ回路２６の間であって、かつコンデンサ２２の負極側出力端子に接続されている。電流検出器２４は、インバータ回路２６の出力電流を検出する。
電流検出器２４は、コンデンサ２２およびインバータ回路２６の間であって、かつコンデンサ２２の負極側出力端子に接続されている。電流検出器２４は、インバータ回路２６の出力電流を検出する。
【0039】
電流検出器２４は、例えば、シャント抵抗および該抵抗の両端の電圧を増幅させるオペアンプを用いた増幅回路で構成されてもよい。電流検出器２４によって検出された電流値は、マイクロコンピュータ４２に入力される。
【0040】
（２－５）インバータ回路２６
インバータ回路２６は、モータ７０のＵ相、Ｖ相およびＷ相の各相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗそれぞれに対応する３つの上下アームが互いに並列に、且つコンデンサ２２の出力側に接続されている。
インバータ回路２６は、モータ７０のＵ相、Ｖ相およびＷ相の各相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗそれぞれに対応する３つの上下アームが互いに並列に、且つコンデンサ２２の出力側に接続されている。
【0041】
図２において、インバータ回路２６は、複数のＭＯＳＦＥＴ（金属酸化膜半導体電界効果スイッチング素子、以下、単にスイッチング素子という）Ｑ１ａ，Ｑ１ｂ，Ｑ２ａ，Ｑ２ｂ，Ｑ３ａ，Ｑ３ｂを含む。
【0042】
本実施形態では、スイッチング素子Ｑ１ａ～Ｑ３ｂは、炭化ケイ素（ＳｉＣ）または窒化ガリウム（ＧａＮ）のワイドバンドギャップ半導体を含むワイドバンドギャップデバイスである。
【0043】
図２に示すように、スイッチング素子Ｑ１ａ～Ｑ３ｂそれぞれが、逆並列に接続されたダイオードを有している。それらはスイッチング素子Ｑ１ａ～Ｑ３ｂそれぞれの寄生ダイオード（ボディダイオード）であり、本実施形態では、還流ダイオードとして使用されている。
【0044】
スイッチング素子Ｑ１ａとＱ１ｂ、Ｑ２ａとＱ２ｂ、Ｑ３ａとＱ３ｂは、それぞれ互いに直列に接続されることによって各上下アームを構成しており、それによって形成された接続点ＮＵ，ＮＶ，ＮＷそれぞれから対応する相の各相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗに向かって出力線が延びている。
【0045】
インバータ回路２６は、コンデンサ２２からのＤＣバス電圧が印加され、かつゲート駆動回路２７により指示されたタイミングで各スイッチング素子Ｑ１ａ～Ｑ３ｂがオンおよびオフを行うことによって、モータ７０を駆動する駆動電圧ＳＵ，ＳＶ，ＳＷを生成する。この駆動電圧ＳＵ，ＳＶ，ＳＷは、各スイッチング素子Ｑ１ａとＱ１ｂ、Ｑ２ａとＱ２ｂ、Ｑ３ａとＱ３ｂの各接続点ＮＵ，ＮＶ，ＮＷからモータ７０の各相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗに出力される。
【0046】
インバータ回路２６には、共振回路２５が接続されている。共振回路２５の詳細構成については、次節（３）にて説明する。
【0047】
（２－６）ゲート駆動回路２７
ゲート駆動回路２７は、マイクロコンピュータ４２からの指令電圧に基づき、インバータ回路２６の各スイッチング素子Ｑ１ａ～Ｑ３ｂのオンおよびオフの状態を変化させる。具体的には、ゲート駆動回路２７は、マイクロコンピュータ４２によって決定されたデューティを有するパルス状の駆動電圧ＳＵ，ＳＶ，ＳＷがインバータ回路２６からモータ７０に出力されるように、各スイッチング素子Ｑ１ａ～Ｑ３ｂのゲートに印加するゲート制御電圧Ｇｕ，Ｇｘ，Ｇｖ，Ｇｙ，Ｇｗ，Ｇｚを生成する。生成されたゲート制御電圧Ｇｕ，Ｇｘ，Ｇｖ，Ｇｙ，Ｇｗ，Ｇｚは、それぞれのスイッチング素子Ｑ１ａ～Ｑ３ｂのゲート端子に印加される。
ゲート駆動回路２７は、マイクロコンピュータ４２からの指令電圧に基づき、インバータ回路２６の各スイッチング素子Ｑ１ａ～Ｑ３ｂのオンおよびオフの状態を変化させる。具体的には、ゲート駆動回路２７は、マイクロコンピュータ４２によって決定されたデューティを有するパルス状の駆動電圧ＳＵ，ＳＶ，ＳＷがインバータ回路２６からモータ７０に出力されるように、各スイッチング素子Ｑ１ａ～Ｑ３ｂのゲートに印加するゲート制御電圧Ｇｕ，Ｇｘ，Ｇｖ，Ｇｙ，Ｇｗ，Ｇｚを生成する。生成されたゲート制御電圧Ｇｕ，Ｇｘ，Ｇｖ，Ｇｙ，Ｇｗ，Ｇｚは、それぞれのスイッチング素子Ｑ１ａ～Ｑ３ｂのゲート端子に印加される。
【0048】
（２－７）マイクロコンピュータ４２
マイクロコンピュータ４２は、電圧検出器２３、電流検出器２４、およびゲート駆動回路２７と接続されている。本実施形態では、マイクロコンピュータ４２は、モータ７０をロータ位置センサレス方式にて駆動させている。なお、ロータ位置センサレス方式に限定されるものではないので、センサ方式で行なってもよい。
マイクロコンピュータ４２は、電圧検出器２３、電流検出器２４、およびゲート駆動回路２７と接続されている。本実施形態では、マイクロコンピュータ４２は、モータ７０をロータ位置センサレス方式にて駆動させている。なお、ロータ位置センサレス方式に限定されるものではないので、センサ方式で行なってもよい。
【0049】
ロータ位置センサレス方式とは、モータ７０の特性を示す各種パラメータ、モータ７０起動後の電圧検出器２３の検出結果、電流検出器２４の検出結果、およびモータ７０の制御に関する所定の数式モデル等を用いて、ロータ位置および回転数の推定、回転数に対するＰＩ制御、モータ電流に対するＰＩ制御等を行い駆動する方式である。モータ７０の特性を示す各種パラメータとしては、使用されるモータ７０の巻線抵抗、インダクタンス成分、誘起電圧、極数などが挙げられる。なお、ロータ位置センサレス制御については多くの特許文献が存在するので、詳細はそれらを参照されたい（例えば、特開２０１３－１７２８９号公報）。
【0050】
（３）共振回路２５の構成
図３は、インバータ回路２６に接続される共振回路２５の回路図である。図３において、上アームのスイッチング素子Ｑ１ａと下アームのスイッチング素子Ｑ１ｂとが直列に接続された回路をスイッチングレグ２６１とよぶ。
図３は、インバータ回路２６に接続される共振回路２５の回路図である。図３において、上アームのスイッチング素子Ｑ１ａと下アームのスイッチング素子Ｑ１ｂとが直列に接続された回路をスイッチングレグ２６１とよぶ。
【0051】
インバータ回路２６は３つのスイッチングレグがあり、共振回路２５はスイッチングレグごとに設けられている。スイッチング素子Ｑ１ａには主コンデンサＣ１ａが並列に接続され、スイッチング素子Ｑ１ｂには主コンデンサＣ１ｂが並列に接続されている。
【0052】
説明の便宜上、Ｑ１ａを第１スイッチング素子、Ｑ１ｂを第２スイッチング素子、Ｃ１ａを第１主コンデンサ、Ｃ１ｂを第２主コンデンサとよぶ。
【0053】
第１主コンデンサＣ１ａおよび第２主コンデンサＣ１ｂそれぞれが、共振回路２５の主共振回路を構成している。また、共振回路２５は、第１補助回路２５１ａと第２補助回路２５１ｂとを含んでいる。
【0054】
（３－１）第１補助回路２５１ａ
スイッチング素子ＳｘａとリアクトルＬｘａとの直列回路が、第１スイッチング素子Ｑ１ａと並列に接続されている。説明の便宜上、Ｓｘａを第１補助スイッチング素子、Ｌｘａを第１リアクトルとよぶ。
スイッチング素子ＳｘａとリアクトルＬｘａとの直列回路が、第１スイッチング素子Ｑ１ａと並列に接続されている。説明の便宜上、Ｓｘａを第１補助スイッチング素子、Ｌｘａを第１リアクトルとよぶ。
【0055】
また、ダイオードＤｘａとコンデンサＣｘａとの直列回路が、第１リアクトルＬｘａと並列に接続されている。説明の便宜上、Ｄｘａを第１ダイオード、Ｃｘａを第１補助コンデンサとよぶ。
【0056】
さらに、第１ダイオードＤｘａと第１補助コンデンサＣｘａとの接続点と、コンデンサ２２の負極端子との間にダイオードＤｍｂが接続されている。
【0057】
（３－２）第２補助回路２５１ｂ
スイッチング素子ＳｘｂとリアクトルＬｘｂとの直列回路が、第２スイッチング素子Ｑ１ｂに並列に接続されている。説明の便宜上、Ｓｘｂを第２補助スイッチング素子、Ｌｘｂを第２リアクトルとよぶ。
スイッチング素子ＳｘｂとリアクトルＬｘｂとの直列回路が、第２スイッチング素子Ｑ１ｂに並列に接続されている。説明の便宜上、Ｓｘｂを第２補助スイッチング素子、Ｌｘｂを第２リアクトルとよぶ。
【0058】
また、ダイオードＤｘｂとコンデンサＣｘｂとの直列回路が、第２リアクトルＬｘｂと並列に接続されている。説明の便宜上、Ｄｘｂを第２ダイオード、Ｃｘｂを第２補助コンデンサとよぶ。
【0059】
さらに、第２ダイオードＤｘｂと第２補助コンデンサＣｘｂとの接続点と、コンデンサ２２の正極端子との間にダイオードＤｍａが接続されている。
【0060】
（４）共振回路２５の動作
図４は、第１スイッチング素子Ｑ１ａおよび第２スイッチング素子Ｑ１ｂのターンオンおよびターンオフのタイミングチャートである。図４において、ｔ０からｔ２は、第１スイッチング素子Ｑ１ａがターンオフし、第２スイッチング素子Ｑ１ｂがターンオンし、第２スイッチング素子Ｑ１ｂに負荷電流Ｉが流れるまでのタイミングチャートである。
図４は、第１スイッチング素子Ｑ１ａおよび第２スイッチング素子Ｑ１ｂのターンオンおよびターンオフのタイミングチャートである。図４において、ｔ０からｔ２は、第１スイッチング素子Ｑ１ａがターンオフし、第２スイッチング素子Ｑ１ｂがターンオンし、第２スイッチング素子Ｑ１ｂに負荷電流Ｉが流れるまでのタイミングチャートである。
【0061】
また、ｔ３からｔ５は、第２スイッチング素子Ｑ１ｂがターンオフし、第１スイッチング素子Ｑ１ａがターンオンし、第１スイッチング素子Ｑ１ａに負荷電流Ｉが流れるまでのタイミングチャートである。
【0062】
（４－１）ｔ０までの区間（ｔ０を含まず）
図５Ａは、図４のｔ０までの区間（ｔ０を含まず）の共振回路２５およびインバータ回路２６における電流の流れを示した回路図である。図５Ａにおいて、ｔ０まで第１スイッチング素子Ｑ１ａに負荷電流Ｉが流れている。
図５Ａは、図４のｔ０までの区間（ｔ０を含まず）の共振回路２５およびインバータ回路２６における電流の流れを示した回路図である。図５Ａにおいて、ｔ０まで第１スイッチング素子Ｑ１ａに負荷電流Ｉが流れている。
【0063】
（４－２）ｔ０からｔ１までの区間（ｔ１を含まず）
図５Ｂは、図４のｔ０からｔ１までの区間（ｔ１を含まず）の共振回路２５およびインバータ回路２６における電流の流れを示した回路図である。図５Ｂにおいて、ｔ０で第１スイッチング素子Ｑ１ａをターンオフし、同時に第２補助スイッチング素子Ｓｘｂをターンオンする。
図５Ｂは、図４のｔ０からｔ１までの区間（ｔ１を含まず）の共振回路２５およびインバータ回路２６における電流の流れを示した回路図である。図５Ｂにおいて、ｔ０で第１スイッチング素子Ｑ１ａをターンオフし、同時に第２補助スイッチング素子Ｓｘｂをターンオンする。
【0064】
第１スイッチング素子Ｑ１ａのターンオフは第１主コンデンサＣ１ａの電圧がゼロのためゼロ電圧スイッチング（以下、ＺＶＳという。）となる。
【0065】
このとき、第２リアクトルＬｘｂの電流は０から上昇する。第２補助スイッチング素子Ｓｘｂのターンオン時は第２リアクトルＬｘｂの電流がゼロのためゼロ電流スイッチング（以下、ＺＣＳという。）となる。
【0066】
第２リアクトルＬｘｂの電流が負荷電流Ｉに到達し、第１スイッチング素子Ｑ１ａの寄生ダイオードがカットオフすると、第１補助コンデンサＣｘａ、第２リアクトルＬｘｂ、第２補助スイッチング素子ＳｘｂおよびダイオードＤｍｂで構成する回路に第１補助コンデンサＣｘａの電気エネルギーが放出され部分共振電流が流れる。
【0067】
（４－３）ｔ１からｔ２まで区間（ｔ２を含まず）
図５Ｃは、図４のｔ１からｔ２までの区間（ｔ２を含まず）の共振回路２５およびインバータ回路２６における電流の流れを示した回路図である。図５Ｃにおいて、第２リアクトルＬｘｂの電流がピーク値に到達すると第２リアクトルＬｘｂの電圧はゼロとなり、第２スイッチング素子Ｑ１ｂの寄生ダイオードが導通し、第２スイッチング素子Ｑ１ｂの寄生ダイオード、第２リアクトルＬｘｂ、第２補助スイッチング素子Ｓｘｂのループで還流するので、第２リアクトルＬｘｂには、負荷電流Ｉに部分共振電流が重畳して流れる。この状態は第２補助スイッチング素子Ｓｘｂをターンオフするまで続く。この間において、第２スイッチング素子Ｑ１ｂをターンオンする。この時点をｔ１とする。
図５Ｃは、図４のｔ１からｔ２までの区間（ｔ２を含まず）の共振回路２５およびインバータ回路２６における電流の流れを示した回路図である。図５Ｃにおいて、第２リアクトルＬｘｂの電流がピーク値に到達すると第２リアクトルＬｘｂの電圧はゼロとなり、第２スイッチング素子Ｑ１ｂの寄生ダイオードが導通し、第２スイッチング素子Ｑ１ｂの寄生ダイオード、第２リアクトルＬｘｂ、第２補助スイッチング素子Ｓｘｂのループで還流するので、第２リアクトルＬｘｂには、負荷電流Ｉに部分共振電流が重畳して流れる。この状態は第２補助スイッチング素子Ｓｘｂをターンオフするまで続く。この間において、第２スイッチング素子Ｑ１ｂをターンオンする。この時点をｔ１とする。
【0068】
第２スイッチング素子Ｑ１ｂは、負荷電流Ｉに部分共振電流が重畳して流れている間にターンオンするのでＺＶＳによるターンオンとなる。また、第２スイッチング素子Ｑ１ｂの寄生ダイオードがカットオフし、第２スイッチング素子Ｑ１ｂの電流が上昇していくので、第２スイッチング素子Ｑ１ｂのターンオンは、ＺＣＳでもある。その後、第２補助スイッチング素子Ｓｘｂがターンオフする。この時点をｔ２とする。
【0069】
（４－４）ｔ２からｔ３までの区間（ｔ３を含まず）
図５Ｄは、図４のｔ２からｔ３までの区間（ｔ３を含まず）の共振回路２５およびインバータ回路２６における電流の流れを示した回路図である。図５Ｄにおいて、第２補助スイッチング素子Ｓｘｂをターンオフすると、第２リアクトルＬｘｂの電流は、第２リアクトルＬｘｂと第２補助コンデンサＣｘｂとの部分共振電流となり第２補助コンデンサＣｘｂを充電する。
図５Ｄは、図４のｔ２からｔ３までの区間（ｔ３を含まず）の共振回路２５およびインバータ回路２６における電流の流れを示した回路図である。図５Ｄにおいて、第２補助スイッチング素子Ｓｘｂをターンオフすると、第２リアクトルＬｘｂの電流は、第２リアクトルＬｘｂと第２補助コンデンサＣｘｂとの部分共振電流となり第２補助コンデンサＣｘｂを充電する。
【0070】
第２補助コンデンサＣｘｂの電圧はゼロのため、第２補助スイッチング素子ＳｘｂのターンオフはＺＶＳである。
【0071】
第２スイッチング素子Ｑ１ｂの寄生ダイオードは導通しているので、第２リアクトルＬｘｂの電流は減少する。負荷電流Ｉは、第２スイッチング素子Ｑ１ｂに流れ、第２スイッチング素子Ｑ１ｂは動作状態となる。
【0072】
（４－５）ｔ３からｔ４までの区間（ｔ４を含まず）
図５Ｅは、図４のｔ３からｔ４までの区間（ｔ４を含まず）の共振回路２５およびインバータ回路２６における電流の流れを示した回路図である。図５Ｅにおいて、ｔ３で第２スイッチング素子Ｑ１ｂをターンオフし、同時に第１補助スイッチング素子Ｓｘａをターンオンする。
図５Ｅは、図４のｔ３からｔ４までの区間（ｔ４を含まず）の共振回路２５およびインバータ回路２６における電流の流れを示した回路図である。図５Ｅにおいて、ｔ３で第２スイッチング素子Ｑ１ｂをターンオフし、同時に第１補助スイッチング素子Ｓｘａをターンオンする。
【0073】
第２スイッチング素子Ｑ１ｂのターンオフは第２主コンデンサＣ１ｂの電圧がゼロのためＺＶＳとなる。
【0074】
このとき、第１リアクトルＬｘａの電流は０から上昇する。第１補助スイッチング素子Ｓｘａのターンオン時は第１リアクトルＬｘａの電流がゼロのためＺＣＳとなる。
【0075】
第１リアクトルＬｘａの電流がＩに到達し、第２スイッチング素子Ｑ１ｂの寄生ダイオードがカットオフすると、第２補助コンデンサＣｘｂ、第１リアクトルＬｘａ、第１補助スイッチング素子ＳｘａおよびダイオードＤｍａで構成する回路に第２補助コンデンサＣｘｂの電気エネルギーが放出され部分共振電流が流れる。
【0076】
（４－６）ｔ４からｔ５まで区間
図５Ｆは、図４のｔ４からｔ５までの区間の共振回路２５およびインバータ回路２６における電流の流れを示した回路図である。図５Ｆにおいて、第１リアクトルＬｘａの電流がピーク値に到達すると第１リアクトルＬｘａの電圧はゼロとなり、第１スイッチング素子Ｑ１ａの寄生ダイ―ドが導通し、第１スイッチング素子Ｑ１ａの寄生ダイ－ド、第１リアクトルＬｘａ、第１補助スイッチング素子Ｓｘａのループで還流するので、第１リアクトルＬｘａには、負荷電流Ｉに部分共振電流が重畳して流れる。この状態は第１補助スイッチング素子Ｓｘａをターンオフするまで続く。この間において、第１スイッチング素子Ｑ１ａをターンオンする。この時点をｔ４とする。
図５Ｆは、図４のｔ４からｔ５までの区間の共振回路２５およびインバータ回路２６における電流の流れを示した回路図である。図５Ｆにおいて、第１リアクトルＬｘａの電流がピーク値に到達すると第１リアクトルＬｘａの電圧はゼロとなり、第１スイッチング素子Ｑ１ａの寄生ダイ―ドが導通し、第１スイッチング素子Ｑ１ａの寄生ダイ－ド、第１リアクトルＬｘａ、第１補助スイッチング素子Ｓｘａのループで還流するので、第１リアクトルＬｘａには、負荷電流Ｉに部分共振電流が重畳して流れる。この状態は第１補助スイッチング素子Ｓｘａをターンオフするまで続く。この間において、第１スイッチング素子Ｑ１ａをターンオンする。この時点をｔ４とする。
【0077】
第１スイッチング素子Ｑ１ａは、負荷電流Ｉに部分共振電流が重畳して流れている間にターンオンするのでＺＶＳによるターンオンとなる。また、第１スイッチング素子Ｑ１ａの寄生ダイオードがカットオフし、第１スイッチング素子Ｑ１ａの電流が上昇していくので、第２スイッチング素子Ｑ１ｂのターンオンは、ＺＣＳでもある。その後、第１補助スイッチング素子Ｓｘａがターンオフする。この時点をｔ５とする。
【0078】
上記の通り、第１スイッチング素子Ｑ１ａおよび第２スイッチング素子Ｑ１ｂがターンオンおよびターンオフするときに、共振回路２５によって共振現象を発生させてＺＣＳまたはＺＶＳを実現している（以下、「ソフトスイッチング」という）。その結果、スイッチング損失が低減される。
【0079】
（５）ソフトスイッチングのデメリットとその対策
図１に示す冷凍装置１では、インバータ装置１００のスイッチング素子Ｑ１ａ～Ｑ３ｂのスイッチング動作時にソフトスイッチングを適用することによって、インバータ装置１００によって駆動されるモータ７０のピーク効率が改善される。
図１に示す冷凍装置１では、インバータ装置１００のスイッチング素子Ｑ１ａ～Ｑ３ｂのスイッチング動作時にソフトスイッチングを適用することによって、インバータ装置１００によって駆動されるモータ７０のピーク効率が改善される。
【0080】
図６Ａは、インバータ回路２６の出力電流とインバータ×モータの総合効率との関係を示すグラフである。図６Ａでは、インバータ回路２６にかかる負荷をインバータ回路２６の出力電流で代用している。インバータ回路２６の出力電流は、インバータ回路２６の出力電力で代用することもできる。
【0081】
図６Ｂは、スイッチング素子Ｑ１ａ～Ｑ３ｂの温度上昇値とインバータ×モータの総合効率との関係を示すグラフである。図６Ｂでは、インバータ回路２６にかかる負荷をスイッチング素子Ｑ１ａ～Ｑ３ｂの温度上昇値で代用している。
【0082】
（５－１）ソフトスイッチングのデメリット
図６Ａにおいて、インバータ回路２６の出力電流（または出力電力）が、インバータ回路２６の定格出力電流（または定格出力電力）の４２％以下になると、ソフトスイッチングを実施したときの総合効率はソフトスイッチングを停止したときの総合効率よりも低くなっている。
図６Ａにおいて、インバータ回路２６の出力電流（または出力電力）が、インバータ回路２６の定格出力電流（または定格出力電力）の４２％以下になると、ソフトスイッチングを実施したときの総合効率はソフトスイッチングを停止したときの総合効率よりも低くなっている。
【0083】
同様に、図６Ｂにおいて、スイッチング素子の温度上昇値が１７ｄｅｇ以下（負荷換算で４２％以下）になると、ソフトスイッチングを実施したときの総合効率はソフトスイッチングを停止したときの総合効率よりも低くなっている。
【0084】
これは、ソフトスイッチングがベース負荷となるため、インバータ回路２６にかかる負荷が４２％以下になると、共振回路２５における消費エネルギーがインバータ回路２６における消費エネルギーを上回るので逆に効率が悪化する。
【0085】
（５－２）対策１
図６Ａおよび図６Ｂから考察すると、インバータ回路２６の出力電流または出力電力が４２％以下になったとき、或いはスイッチング素子の温度上昇値が１７ｄｅｇ以下（負荷換算で４２％以下）になったときにソフトスイッチングを停止すれば、総合効率が改善される。
図６Ａおよび図６Ｂから考察すると、インバータ回路２６の出力電流または出力電力が４２％以下になったとき、或いはスイッチング素子の温度上昇値が１７ｄｅｇ以下（負荷換算で４２％以下）になったときにソフトスイッチングを停止すれば、総合効率が改善される。
【0086】
本実施形態では、図２に示すように電流検出器２４によってインバータ回路２６の電流が検出され、その検出値がマイクロコンピュータ４２に入力されている。マイクロコンピュータ４２は、インバータ回路２６の出力電流が４２％以下になったと判断したときは、第１補助スイッチング素子Ｓｘａおよび第２補助スイッチング素子Ｓｘｂをオフ状態にして、共振回路２５の動作を停止する。これによって、総合効率が改善される。
【0087】
（５－３）対策２
図７は、約２５％負荷時のキャリア周波数変更による効率の推移を示すグラフである。図７において、キャリア周波数を増加させることによって、モータ効率は徐々に上昇し、インバータ効率は直線的に減少する。モータ効率とインバータ効率とを合わせた総合効率は３０ｋＨｚ～４６ｋＨｚの範囲でピークとなる。
図７は、約２５％負荷時のキャリア周波数変更による効率の推移を示すグラフである。図７において、キャリア周波数を増加させることによって、モータ効率は徐々に上昇し、インバータ効率は直線的に減少する。モータ効率とインバータ効率とを合わせた総合効率は３０ｋＨｚ～４６ｋＨｚの範囲でピークとなる。
【0088】
それゆえ、本実施形態では、マイクロコンピュータ４２は、インバータ回路２６の出力電流が４２％以下になったと判断したときは、対策１（共振回路２５の動作を停止する）だけでなく、キャリア周波数を現状の２５Ｈｚから３８Ｈｚまで引き上げることによって、総合効率を改善している。
【0089】
また、本実施形態では、スイッチング素子Ｑ１ａ～Ｑ３ｂは、炭化ケイ素（ＳｉＣ）または窒化ガリウム（ＧａＮ）のワイドバンドギャップ半導体を含むワイドバンドギャップデバイスである。例えば、スイッチング素子Ｑ１ａ～Ｑ３ｂにＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）を用いると、テール電流の影響でキャリア周波数を上げるのは好ましくないが、ＭＯＳＦＥＴおよびワイドバンドギャップデバイスは、キャリア周波数を増加させることができる上に、ソフトスイッチング実施時のスイッチング損失の低減効果が高い。
【0090】
（５－４）効果の確認
図８Ａは、図６Ａの負荷４２％以下の範囲でキャリア周波数を現状の２５ｋＨｚから３８ｋＨｚまで引き上げたとき総合効率の変化を示すグラフである。同様に、図８Ｂは、図６Ｂのスイッチング素子の温度上昇値が１７ｄｅｇ以下（負荷換算で４２％以下）の範囲でキャリア周波数を現状の２５ｋＨｚから３８ｋＨｚまで引き上げたとき総合効率の変化を示すグラフである。
図８Ａは、図６Ａの負荷４２％以下の範囲でキャリア周波数を現状の２５ｋＨｚから３８ｋＨｚまで引き上げたとき総合効率の変化を示すグラフである。同様に、図８Ｂは、図６Ｂのスイッチング素子の温度上昇値が１７ｄｅｇ以下（負荷換算で４２％以下）の範囲でキャリア周波数を現状の２５ｋＨｚから３８ｋＨｚまで引き上げたとき総合効率の変化を示すグラフである。
【0091】
【0092】
図８Ｃは、同出力容量のインバータにおける共振回路損失差によるインバータ回路出力とインバータ×モータ総合効率の関係を示すグラフである。
【0093】
共振回路２５のスイッチング素子Ｑ１ａ～Ｑ３ｂやリアクトルＬｘの損失は回路設計によって異なり、共振回路２５の損失が増加するとインバータ回路２６に対して共振回路２５の損失割合が増加する。
【0094】
図８Ｃにおいて共振回路の設計値を最適に設計した場合、総合効率の分岐点は２５％付近で切り換えるのが最適であるが、共振回路を最適に比べ損失１５０％で設計した場合、総合効率の分岐点は８０％付近で切り換えるのが最適である。
【0095】
このように共振回路の損失が異なる場合にソフトスイッチング実施時とソフトスイッチング停止時のインバータ×モータ総合効率を比較して効果が逆転する電流または電力の比率が異なる。
【0096】
そのため、インバータ×モータ総合効率を最適するためには、共振回路の設計値によってソフトスイッチングを停止する比率の各所定値を決定する。
【0097】
共振回路２５の設計値は回路部品の選定によって異なるため、総合効率が分岐する定格に対する電流または電力の比率２５％以上８０％以下の範囲で所定値を決定する。
【0098】
また部品精度や温度などの環境要因による回路設計のばらつきを考慮した最適な所定値としてもよい。
【0099】
（５－４－１）共振回路２５の停止制御
それゆえ、本実施形態では、マイクロコンピュータ４２は、共振回路２５の動作と停止とを図９Ａに示すフローチャートに沿って切り換えている。
それゆえ、本実施形態では、マイクロコンピュータ４２は、共振回路２５の動作と停止とを図９Ａに示すフローチャートに沿って切り換えている。
【0100】
（ステップＳ１）
マイクロコンピュータ４２は電流検出器２４を介してインバータ回路２６の電流値Ｉｘを取得する。
マイクロコンピュータ４２は電流検出器２４を介してインバータ回路２６の電流値Ｉｘを取得する。
【0101】
（ステップＳ２）
次に、マイクロコンピュータ４２は、取得した電流値Ｉｘがインバータの定格電流値Ｉａに対して所定値Ｒａ％以下か否を判定する。１００（Ｉｘ／Ｉａ）≦ＲａのときはステップＳ３へ進み、１００（Ｉｘ／Ｉａ）＞ＲａのときはステップＳ１へ戻る。本実施形態では、Ｒａ＝４２である。
次に、マイクロコンピュータ４２は、取得した電流値Ｉｘがインバータの定格電流値Ｉａに対して所定値Ｒａ％以下か否を判定する。１００（Ｉｘ／Ｉａ）≦ＲａのときはステップＳ３へ進み、１００（Ｉｘ／Ｉａ）＞ＲａのときはステップＳ１へ戻る。本実施形態では、Ｒａ＝４２である。
【0102】
（ステップＳ３）
次に、マイクロコンピュータ４２は、共振回路２５の第１補助スイッチング素子Ｓｘａおよび第２補助スイッチング素子Ｓｘｂの双方をオフ状態にし、共振回路２５の動作を停止する。
次に、マイクロコンピュータ４２は、共振回路２５の第１補助スイッチング素子Ｓｘａおよび第２補助スイッチング素子Ｓｘｂの双方をオフ状態にし、共振回路２５の動作を停止する。
【0103】
（ステップＳ４）
マイクロコンピュータ４２は、インバータ回路２６のキャリア周波数を上げる。本実施形態では、キャリア周波数を２５ｋＨｚから３８ｋＨｚへ上げる。
マイクロコンピュータ４２は、インバータ回路２６のキャリア周波数を上げる。本実施形態では、キャリア周波数を２５ｋＨｚから３８ｋＨｚへ上げる。
【0104】
（５－４－２）共振回路２５の停止制御の第１変形例
負荷をインバータ回路２６の出力電力で代用する場合は、共振回路２５の動作と停止とを図９Ｂに示すフローチャートに沿って切り換える。
負荷をインバータ回路２６の出力電力で代用する場合は、共振回路２５の動作と停止とを図９Ｂに示すフローチャートに沿って切り換える。
【0105】
（ステップＳ１１）
マイクロコンピュータ４２は電圧検出器２３および電流検出器２４を介してインバータ回路２６の電圧値および電流値を取得し、電力値Ｗｘを算出する。
マイクロコンピュータ４２は電圧検出器２３および電流検出器２４を介してインバータ回路２６の電圧値および電流値を取得し、電力値Ｗｘを算出する。
【0106】
（ステップＳ１２）
次に、マイクロコンピュータ４２は、算出した電力値Ｗｘが定格負荷時の電力値Ｗａに対して所定値Ｒｂ％以下か否を判定する。１００（Ｗｘ／Ｗａ）≦ＲｂのときはステップＳ１３へ進み、１００（Ｗｘ／Ｗａ）＞ＲｂのときはステップＳ１１へ戻る。本実施形態では、Ｒｂ＝４２である。
次に、マイクロコンピュータ４２は、算出した電力値Ｗｘが定格負荷時の電力値Ｗａに対して所定値Ｒｂ％以下か否を判定する。１００（Ｗｘ／Ｗａ）≦ＲｂのときはステップＳ１３へ進み、１００（Ｗｘ／Ｗａ）＞ＲｂのときはステップＳ１１へ戻る。本実施形態では、Ｒｂ＝４２である。
【0107】
（ステップＳ１３）
次に、マイクロコンピュータ４２は、共振回路２５の第１補助スイッチング素子Ｓｘａおよび第２補助スイッチング素子Ｓｘｂの双方をオフ状態にし、共振回路２５の動作を停止する。
次に、マイクロコンピュータ４２は、共振回路２５の第１補助スイッチング素子Ｓｘａおよび第２補助スイッチング素子Ｓｘｂの双方をオフ状態にし、共振回路２５の動作を停止する。
【0108】
（ステップＳ１４）
マイクロコンピュータ４２は、インバータ回路２６のキャリア周波数を上げる。本実施形態では、キャリア周波数を２５ｋＨｚから３８ｋＨｚへ上げる。
マイクロコンピュータ４２は、インバータ回路２６のキャリア周波数を上げる。本実施形態では、キャリア周波数を２５ｋＨｚから３８ｋＨｚへ上げる。
【0109】
（５－４－３）共振回路２５の停止制御の第２変形例
負荷をインバータ回路２６のスイッチング素子Ｑ１ａ～Ｑ３ｂの温度上昇で代用する場合は、共振回路２５の動作と停止とを図９Ｃに示すフローチャートに沿って切り換える。
負荷をインバータ回路２６のスイッチング素子Ｑ１ａ～Ｑ３ｂの温度上昇で代用する場合は、共振回路２５の動作と停止とを図９Ｃに示すフローチャートに沿って切り換える。
【0110】
（ステップＳ２１）
マイクロコンピュータ４２は温度センサを介してインバータ回路２６のスイッチング素子の温度を測定する。スイッチング素子Ｑ１ａ～Ｑ３ｂの温度は、周囲温度に対するスイッチング素子のパッケージの温度上昇値Ｔｘを算出する。
マイクロコンピュータ４２は温度センサを介してインバータ回路２６のスイッチング素子の温度を測定する。スイッチング素子Ｑ１ａ～Ｑ３ｂの温度は、周囲温度に対するスイッチング素子のパッケージの温度上昇値Ｔｘを算出する。
【0111】
（ステップＳ２２）
次に、マイクロコンピュータ４２は、算出した温度上昇値Ｔｘが所定値Ｔｒ以下か否を判定する。Ｔｘ≦ＴｒのときはステップＳ２３へ進み、Ｔｘ＞ＴｒのときはステップＳ２１へ戻る。本実施形態では、Ｔｒ＝１７（ｄｅｇ）である。
次に、マイクロコンピュータ４２は、算出した温度上昇値Ｔｘが所定値Ｔｒ以下か否を判定する。Ｔｘ≦ＴｒのときはステップＳ２３へ進み、Ｔｘ＞ＴｒのときはステップＳ２１へ戻る。本実施形態では、Ｔｒ＝１７（ｄｅｇ）である。
【0112】
（ステップＳ２３）
次に、マイクロコンピュータ４２は、共振回路２５の第１補助スイッチング素子Ｓｘａおよび第２補助スイッチング素子Ｓｘｂの双方をオフ状態にし、共振回路２５の動作を停止する。
次に、マイクロコンピュータ４２は、共振回路２５の第１補助スイッチング素子Ｓｘａおよび第２補助スイッチング素子Ｓｘｂの双方をオフ状態にし、共振回路２５の動作を停止する。
【0113】
（ステップＳ２４）
マイクロコンピュータ４２は、インバータ回路２６のキャリア周波数を上げる。本実施形態では、キャリア周波数を２５ｋＨｚから３８ｋＨｚへ上げる。
マイクロコンピュータ４２は、インバータ回路２６のキャリア周波数を上げる。本実施形態では、キャリア周波数を２５ｋＨｚから３８ｋＨｚへ上げる。
【0114】
（６）特徴
（６－１）
インバータ回路２６におけるスイッチング損失は共振回路２５の動作によって低減されるが、インバータ回路２６にかかる負荷が所定値以下になると、共振回路２５における消費エネルギーがインバータ回路２６における消費エネルギーを上回るので逆に効率が悪化する。それゆえ、このインバータ装置１００では、負荷が所定値以下のときに共振回路２５の動作を停止させて、インバータ装置１００全体での効率を向上させる。
（６－１）
インバータ回路２６におけるスイッチング損失は共振回路２５の動作によって低減されるが、インバータ回路２６にかかる負荷が所定値以下になると、共振回路２５における消費エネルギーがインバータ回路２６における消費エネルギーを上回るので逆に効率が悪化する。それゆえ、このインバータ装置１００では、負荷が所定値以下のときに共振回路２５の動作を停止させて、インバータ装置１００全体での効率を向上させる。
【0115】
（６－２）
インバータ回路２６にかかる負荷の増減は、インバータ回路２６の出力電流の増減となって現れるので、マイクロコンピュータ４２は、全負荷時の出力電流に対する電流検出器２４の検出値の比率が所定値以下のとき共振回路２５の動作を停止させる。
インバータ回路２６にかかる負荷の増減は、インバータ回路２６の出力電流の増減となって現れるので、マイクロコンピュータ４２は、全負荷時の出力電流に対する電流検出器２４の検出値の比率が所定値以下のとき共振回路２５の動作を停止させる。
【0116】
（６－３）
インバータ回路２６にかかる負荷の増減は、インバータ回路２６の出力電力の増減となって現れるので、マイクロコンピュータ４２は、電圧検出器２３および電流検出器２４の各検出値からインバータ回路２６の出力電力を算出し、定格負荷時の出力電力に対するその算出値の比率が所定値以下のとき共振回路２５の動作を停止させる。
インバータ回路２６にかかる負荷の増減は、インバータ回路２６の出力電力の増減となって現れるので、マイクロコンピュータ４２は、電圧検出器２３および電流検出器２４の各検出値からインバータ回路２６の出力電力を算出し、定格負荷時の出力電力に対するその算出値の比率が所定値以下のとき共振回路２５の動作を停止させる。
【0117】
（６－４）
インバータ回路２６にかかる負荷の増減は、インバータ回路２６のスイッチング素子Ｑ１ａ～Ｑ３ｂの温度の増減となって現れるので、マイクロコンピュータ４２は、スイッチング素子Ｑ１ａ～Ｑ３ｂのパッケージの表面温度を取得し、その表面温度と周囲温度との差を温度上昇値として算出し、その算出値が所定値以下のとき共振回路２５の動作を停止させる。
インバータ回路２６にかかる負荷の増減は、インバータ回路２６のスイッチング素子Ｑ１ａ～Ｑ３ｂの温度の増減となって現れるので、マイクロコンピュータ４２は、スイッチング素子Ｑ１ａ～Ｑ３ｂのパッケージの表面温度を取得し、その表面温度と周囲温度との差を温度上昇値として算出し、その算出値が所定値以下のとき共振回路２５の動作を停止させる。
【0118】
（６－５）
インバータ回路２６の定格出力電流を１００％とした場合、第１所定値は、２５％～８０％の間で設定される。
インバータ回路２６の定格出力電流を１００％とした場合、第１所定値は、２５％～８０％の間で設定される。
【0119】
（６－６）
インバータ回路２６の定格出力電力を１００％とした場合、第２所定値は、２５％～８０％の間で設定される。
インバータ回路２６の定格出力電力を１００％とした場合、第２所定値は、２５％～８０％の間で設定される。
【0120】
（６－７）
マイクロコンピュータ４２は、共振回路２５の動作を停止させた後のキャリア周波数を、共振回路２５を動作させているときよりも高く設定する。インバータ回路２６にかかる負荷が所定値以下で、かつ共振回路２５の動作で達成できない周波数駆動範囲で、インバータ回路２６が動作することによって、インバータ装置１００およびモータ７０の全体での効率が向上する。
マイクロコンピュータ４２は、共振回路２５の動作を停止させた後のキャリア周波数を、共振回路２５を動作させているときよりも高く設定する。インバータ回路２６にかかる負荷が所定値以下で、かつ共振回路２５の動作で達成できない周波数駆動範囲で、インバータ回路２６が動作することによって、インバータ装置１００およびモータ７０の全体での効率が向上する。
【0121】
（６－８）
インバータ回路２６のスイッチング素子Ｑ１ａ～Ｑ３ｂが、炭化ケイ素（ＳｉＣ）または窒化ガリウム（ＧａＮ）のワイドバンドギャップ半導体を含むワイドバンドギャップデバイスである。それゆえ、スイッチング素子Ｑ１ａ～Ｑ３ｂの損失低減の効果が高まる。
インバータ回路２６のスイッチング素子Ｑ１ａ～Ｑ３ｂが、炭化ケイ素（ＳｉＣ）または窒化ガリウム（ＧａＮ）のワイドバンドギャップ半導体を含むワイドバンドギャップデバイスである。それゆえ、スイッチング素子Ｑ１ａ～Ｑ３ｂの損失低減の効果が高まる。
【0122】
（６－９）
インバータ回路２６が、上アームを構成する第１スイッチング素子Ｑ１ａと、下アームを構成する第２スイッチング素子Ｑ１ｂとが直列に接続されたスイッチングレグ２６１を含む。また、共振回路２５は、第１補助回路２５１ａと、第２補助回路２５１ｂとを含む。第１補助回路２５１ａは、第１補助スイッチング素子Ｓｘａに、第１リアクトルＬｘａ、第１ダイオードＤｘａおよび第１補助コンデンサＣｘａそれぞれが１つ以上組み合わされた回路であり、インバータ回路２６の第１スイッチング素子Ｑ１ａと並列に接続されている。
インバータ回路２６が、上アームを構成する第１スイッチング素子Ｑ１ａと、下アームを構成する第２スイッチング素子Ｑ１ｂとが直列に接続されたスイッチングレグ２６１を含む。また、共振回路２５は、第１補助回路２５１ａと、第２補助回路２５１ｂとを含む。第１補助回路２５１ａは、第１補助スイッチング素子Ｓｘａに、第１リアクトルＬｘａ、第１ダイオードＤｘａおよび第１補助コンデンサＣｘａそれぞれが１つ以上組み合わされた回路であり、インバータ回路２６の第１スイッチング素子Ｑ１ａと並列に接続されている。
【0123】
第２補助回路２５１ｂは、第２補助スイッチング素子Ｓｘｂに、第２リアクトルＬｘｂ、第２ダイオードＤｘｂおよび第２補助コンデンサＣｘｂそれぞれが１つ以上組み合わされた回路であり、インバータ回路２６の第２スイッチング素子Ｑ１ｂと並列に接続されている。
【0124】
（６－１０）
第１スイッチング素子Ｑ１ａおよび第２スイッチング素子Ｑ１ｂが、ＭＯＳＦＥＴである。第１スイッチング素子Ｑ１ａの寄生ダイオードが、還流ダイオードとして使用される。また、第２スイッチング素子Ｑ１ｂの寄生ダイオードが、還流ダイオードとして使用される。
第１スイッチング素子Ｑ１ａおよび第２スイッチング素子Ｑ１ｂが、ＭＯＳＦＥＴである。第１スイッチング素子Ｑ１ａの寄生ダイオードが、還流ダイオードとして使用される。また、第２スイッチング素子Ｑ１ｂの寄生ダイオードが、還流ダイオードとして使用される。
【0125】
（６－１１）
第１補助回路２５１ａでは、第１補助スイッチング素子Ｓｘａと第１リアクトルＬｘａとが直列接続され、第１ダイオードＤｘａのアノードに第１補助コンデンサＣｘａの一端が接続された回路が第１リアクトルＬｘａに並列接続されている。
第１補助回路２５１ａでは、第１補助スイッチング素子Ｓｘａと第１リアクトルＬｘａとが直列接続され、第１ダイオードＤｘａのアノードに第１補助コンデンサＣｘａの一端が接続された回路が第１リアクトルＬｘａに並列接続されている。
【0126】
第２補助回路２５１ｂでは、第２補助スイッチング素子Ｓｘｂと第２リアクトルＬｘｂとが直列接続され、第２ダイオードＤｘｂのカソードに第２補助コンデンサＣｘｂの一端が接続された回路が第２リアクトルＬｘｂに並列接続されている。マイクロコンピュータ４２は、第１スイッチング素子Ｑ１ａのオフ時に、第２補助スイッチング素子Ｓｘｂをオンし、第１補助コンデンサＣｘａを放電させてから第２スイッチング素子Ｑ１ｂをオンする。
【0127】
（６－１２）
冷凍装置１は、インバータ装置１００と、インバータ装置１００により駆動されるモータとを備えたモータ駆動装置を搭載している。
冷凍装置１は、インバータ装置１００と、インバータ装置１００により駆動されるモータとを備えたモータ駆動装置を搭載している。
【0128】
（７）その他
本実施形態では、スイッチング素子Ｑ１ａ～Ｑ３ｂは、ＭＯＳＦＥＴ、またはワイドバンドギャップデバイスであるが、キャリア周波数を本実施形態ほどに上げないならばＩＧＢＴを使用することができる。
本実施形態では、スイッチング素子Ｑ１ａ～Ｑ３ｂは、ＭＯＳＦＥＴ、またはワイドバンドギャップデバイスであるが、キャリア周波数を本実施形態ほどに上げないならばＩＧＢＴを使用することができる。
【0129】
但し、ＩＧＢＴを使用する場合、図１０に示すように、第１スイッチング素子Ｑ１ａに第１還流ダイオードＤ１１ａが逆並列に接続され、第２スイッチング素子Ｑ１ｂに第２還流ダイオードＤ１１ｂが逆並列に接続される。
【0130】
以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
【符号の説明】
【0131】
１ 冷凍装置
２５ 共振回路
２６ インバータ回路
４２ マイクロコンピュータ（制御部）
７０ モータ
１００ インバータ装置
２５１ａ 第１補助回路
２５１ｂ 第２補助回路
２６１ スイッチングレグ
Ｃｘａ 第１補助コンデンサ（第１コンデンサ）
Ｃｘｂ 第２補助コンデンサ（第２コンデンサ）
Ｄ１１ａ 第１還流ダイオード
Ｄ１１ｂ 第２還流ダイオード
Ｄｘａ 第１ダイオード
Ｄｘｂ 第２ダイオード
Ｌｘａ 第１リアクトル
Ｌｘｂ 第２リアクトル
Ｑ１ａ 第１スイッチング素子
Ｑ１ｂ 第２スイッチング素子
Ｓｘａ 第１補助スイッチング素子
Ｓｘｂ 第２補助スイッチング素子
２５ 共振回路
２６ インバータ回路
４２ マイクロコンピュータ（制御部）
７０ モータ
１００ インバータ装置
２５１ａ 第１補助回路
２５１ｂ 第２補助回路
２６１ スイッチングレグ
Ｃｘａ 第１補助コンデンサ（第１コンデンサ）
Ｃｘｂ 第２補助コンデンサ（第２コンデンサ）
Ｄ１１ａ 第１還流ダイオード
Ｄ１１ｂ 第２還流ダイオード
Ｄｘａ 第１ダイオード
Ｄｘｂ 第２ダイオード
Ｌｘａ 第１リアクトル
Ｌｘｂ 第２リアクトル
Ｑ１ａ 第１スイッチング素子
Ｑ１ｂ 第２スイッチング素子
Ｓｘａ 第１補助スイッチング素子
Ｓｘｂ 第２補助スイッチング素子
【先行技術文献】
【特許文献】
【0132】
【特許文献1】特開平８－１４９８５４号公報
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図5E】
【図5F】
【図6A】
【図6B】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図9A】
【図9B】
【図9C】
【図10】
【手続補正書】
【提出日】2024-08-08
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
共振回路（２５）が接続されたインバータ回路（２６）と、
前記インバータ回路（２６）にかかる負荷を、直接または間接的に検出する検出部と、
前記検出部の検出値が所定値以下のとき前記共振回路（２５）の動作を停止させる制御部（４２）と、
を備え、
前記インバータ回路（２６）は、
上アームを構成する第１スイッチング素子（Ｑ１ａ）と、
下アームを構成する第２スイッチング素子（Ｑ１ｂ）と、
が直列に接続されたスイッチングレグ（２６１）を含み、
前記共振回路（２５）は、
前記インバータ回路（２６）の前記第１スイッチング素子（Ｑ１ａ）と並列に接続された第１補助回路（２５１ａ）と、
前記インバータ回路（２６）の前記第２スイッチング素子（Ｑ１ｂ）と並列に接続された第２補助回路（２５１ｂ）と、
を含む、
インバータ装置（１００）。
前記インバータ回路（２６）にかかる負荷を、直接または間接的に検出する検出部と、
前記検出部の検出値が所定値以下のとき前記共振回路（２５）の動作を停止させる制御部（４２）と、
を備え、
前記インバータ回路（２６）は、
上アームを構成する第１スイッチング素子（Ｑ１ａ）と、
下アームを構成する第２スイッチング素子（Ｑ１ｂ）と、
が直列に接続されたスイッチングレグ（２６１）を含み、
前記共振回路（２５）は、
前記インバータ回路（２６）の前記第１スイッチング素子（Ｑ１ａ）と並列に接続された第１補助回路（２５１ａ）と、
前記インバータ回路（２６）の前記第２スイッチング素子（Ｑ１ｂ）と並列に接続された第２補助回路（２５１ｂ）と、
を含む、
インバータ装置（１００）。
【請求項2】
前記検出部は、前記インバータ回路（２６）の出力電流を検出し、
前記制御部（４２）は、前記出力電流の検出値が第１所定値以下のとき、前記共振回路（２５）の動作を停止させる、
請求項１に記載のインバータ装置（１００）。
前記制御部（４２）は、前記出力電流の検出値が第１所定値以下のとき、前記共振回路（２５）の動作を停止させる、
請求項１に記載のインバータ装置（１００）。
【請求項3】
前記検出部は、前記インバータ回路（２６）の出力電力を検出し、
前記制御部（４２）は、前記出力電力の検出値が第２所定値以下のとき、前記共振回路（２５）の動作を停止させる、
請求項１に記載のインバータ装置（１００）。
前記制御部（４２）は、前記出力電力の検出値が第２所定値以下のとき、前記共振回路（２５）の動作を停止させる、
請求項１に記載のインバータ装置（１００）。
【請求項4】
前記検出部は、前記インバータ回路（２６）のスイッチング素子の温度を検出し、
前記制御部（４２）は、前記温度の検出値が第３所定値以下のとき、前記共振回路（２５）の動作を停止させる、
請求項１に記載のインバータ装置（１００）。
前記制御部（４２）は、前記温度の検出値が第３所定値以下のとき、前記共振回路（２５）の動作を停止させる、
請求項１に記載のインバータ装置（１００）。
【請求項5】
前記インバータ回路（２６）の定格出力電流を１００％とした場合、前記第１所定値は、２５％～８０％の間で設定される、
請求項２に記載のインバータ装置。
請求項２に記載のインバータ装置。
【請求項6】
前記インバータ回路（２６）の定格出力電力を１００％とした場合、前記第２所定値は、２５％から８０％の間で設定される、
請求項３に記載のインバータ装置。
請求項３に記載のインバータ装置。
【請求項7】
前記制御部（４２）は、前記インバータ回路（２６）のキャリア周波数を決定し、
さらに前記制御部（４２）は、前記共振回路（２５）の動作を停止させた後の前記キャリア周波数を、前記共振回路（２５）を動作させているときよりも高く設定する、
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のインバータ装置（１００）。
さらに前記制御部（４２）は、前記共振回路（２５）の動作を停止させた後の前記キャリア周波数を、前記共振回路（２５）を動作させているときよりも高く設定する、
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のインバータ装置（１００）。
【請求項8】
前記インバータ回路（２６）のスイッチング素子は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）または窒化ガリウム（ＧａＮ）のワイドバンドギャップ半導体を含むワイドバンドギャップデバイスである、
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のインバータ装置（１００）。
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のインバータ装置（１００）。
【請求項9】
前記第１補助回路（２５１ａ）は、第１補助スイッチング素子（Ｓｘａ）に、第１リアクトル（Ｌｘａ）、第１ダイオード（Ｄｘａ）および第１コンデンサ（Ｃｘａ）それぞれが１つ以上組み合わされた回路であり、
前記第２補助回路（２５１ｂ）は、第２補助スイッチング素子（Ｓｘｂ）に、第２リアクトル（Ｌｘｂ）、第２ダイオード（Ｄｘｂ）および第２コンデンサ（Ｃｘｂ）それぞれが１つ以上組み合わされた回路である、
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のインバータ装置（１００）。
前記第２補助回路（２５１ｂ）は、第２補助スイッチング素子（Ｓｘｂ）に、第２リアクトル（Ｌｘｂ）、第２ダイオード（Ｄｘｂ）および第２コンデンサ（Ｃｘｂ）それぞれが１つ以上組み合わされた回路である、
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のインバータ装置（１００）。
【請求項10】
前記インバータ回路（２６）は、
前記第１スイッチング素子（Ｑ１ａ）と並列に接続される第１還流ダイオード（Ｄ１１ａ）と、
前記第２スイッチング素子（Ｑ１ｂ）と並列に接続される第２還流ダイオード（Ｄ１１ｂ）と、
をさらに含む、
請求項９に記載のインバータ装置（１００）。
前記第１スイッチング素子（Ｑ１ａ）と並列に接続される第１還流ダイオード（Ｄ１１ａ）と、
前記第２スイッチング素子（Ｑ１ｂ）と並列に接続される第２還流ダイオード（Ｄ１１ｂ）と、
をさらに含む、
請求項９に記載のインバータ装置（１００）。
【請求項11】
前記第１スイッチング素子（Ｑ１ａ）および前記第２スイッチング素子（Ｑ１ｂ）は、ＭＯＳＦＥＴであり、
前記第１スイッチング素子（Ｑ１ａ）の寄生ダイオードが、還流ダイオードとして使用され、
前記第２スイッチング素子（Ｑ１ｂ）の寄生ダイオードが、還流ダイオードとして使用される、
請求項９に記載のインバータ装置（１００）。
前記第１スイッチング素子（Ｑ１ａ）の寄生ダイオードが、還流ダイオードとして使用され、
前記第２スイッチング素子（Ｑ１ｂ）の寄生ダイオードが、還流ダイオードとして使用される、
請求項９に記載のインバータ装置（１００）。
【請求項12】
前記第１補助回路（２５１ａ）では、前記第１補助スイッチング素子（Ｓｘａ）と前記第１リアクトル（Ｌｘａ）とが直列接続され、前記第１ダイオード（Ｄｘａ）のアノードに前記第１コンデンサ（Ｃｘａ）の一端が接続された回路が前記第１リアクトル（Ｌｘａ）に並列接続され、
前記第２補助回路（２５１ｂ）では、前記第２補助スイッチング素子（Ｓｘｂ）と前記第２リアクトル（Ｌｘｂ）とが直列接続され、前記第２ダイオード（Ｄｘｂ）のカソードに前記第２コンデンサ（Ｃｘｂ）の一端が接続された回路が前記第２リアクトル（Ｌｘｂ）に並列接続され、
前記制御部（４２）は、前記第１スイッチング素子（Ｑ１ａ）のオフ時に、前記第２補助スイッチング素子（Ｓｘｂ）をオンし、前記第１コンデンサ（Ｃｘａ）を放電させてから前記第２スイッチング素子（Ｑ１ｂ）をオンする、
請求項１０に記載のインバータ装置（１００）。
前記第２補助回路（２５１ｂ）では、前記第２補助スイッチング素子（Ｓｘｂ）と前記第２リアクトル（Ｌｘｂ）とが直列接続され、前記第２ダイオード（Ｄｘｂ）のカソードに前記第２コンデンサ（Ｃｘｂ）の一端が接続された回路が前記第２リアクトル（Ｌｘｂ）に並列接続され、
前記制御部（４２）は、前記第１スイッチング素子（Ｑ１ａ）のオフ時に、前記第２補助スイッチング素子（Ｓｘｂ）をオンし、前記第１コンデンサ（Ｃｘａ）を放電させてから前記第２スイッチング素子（Ｑ１ｂ）をオンする、
請求項１０に記載のインバータ装置（１００）。
【請求項13】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のインバータ装置（１００）と、
前記インバータ装置（１００）により駆動されるモータ（７０）と、
を備えた、
モータ駆動装置。
前記インバータ装置（１００）により駆動されるモータ（７０）と、
を備えた、
モータ駆動装置。
【請求項14】
共振回路（２５）が接続されたインバータ回路（２６）と、
前記インバータ回路（２６）にかかる負荷を、直接または間接的に検出する検出部と、
前記検出部の検出値が所定値以下のとき前記共振回路（２５）の動作を停止させる制御部（４２）と、
を含むインバータ装置（１００）を備えた、
冷凍装置。
前記インバータ回路（２６）にかかる負荷を、直接または間接的に検出する検出部と、
前記検出部の検出値が所定値以下のとき前記共振回路（２５）の動作を停止させる制御部（４２）と、
を含むインバータ装置（１００）を備えた、
冷凍装置。