特許 7588768 電力変換装置、冷凍サイクル装置、およびモータシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-14

(45)【発行日】2024-11-22

(54)【発明の名称】電力変換装置、冷凍サイクル装置、およびモータシステム

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20241115BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 E

【請求項の数】 19

(21)【出願番号】P 2024552679

(86)(22)【出願日】2023-12-11

(86)【国際出願番号】 JP2023044143

【審査請求日】2024-09-04

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100116964

【弁理士】

【氏名又は名称】山形 洋一

(74)【代理人】

【識別番号】100120477

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 賢改

(74)【代理人】

【識別番号】100135921

【弁理士】

【氏名又は名称】篠原 昌彦

(74)【代理人】

【識別番号】100203677

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 力

(72)【発明者】

【氏名】寺田 陽

(72)【発明者】

【氏名】古庄 泰章

(72)【発明者】

【氏名】坂廼邉 和憲

(72)【発明者】

【氏名】湯淺 健太

(72)【発明者】

【氏名】田中 大貴

【審査官】安食 泰秀

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－０９９２２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平９－０３３１１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－１５９４６７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｍ ７／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

冷媒を圧縮する圧縮機を駆動する三相モータに電力を供給する電力変換装置であって、
前記三相モータに電気的に接続された少なくとも６個の半導体スイッチを有する三相インバータと、
前記少なくとも６個の半導体スイッチを制御するインバータ制御部と、
を備え、
前記三相インバータは、
直流電源の正極側に接続される前記少なくとも６個の半導体スイッチのうちの正極側半導体スイッチである正極側Ｕ相スイッチと、前記正極側Ｕ相スイッチに直列に接続されるとともに前記直流電源の負極側に接続される前記少なくとも６個の半導体スイッチのうちの負極側半導体スイッチである負極側Ｕ相スイッチとを有し、前記三相モータのＵ相に対応するＵ相レグと、
前記直流電源の前記正極側に接続される前記少なくとも６個の半導体スイッチのうちの正極側半導体スイッチである正極側Ｖ相スイッチと、前記正極側Ｖ相スイッチに直列に接続されるとともに前記直流電源の前記負極側に接続される前記少なくとも６個の半導体スイッチのうちの負極側半導体スイッチである負極側Ｖ相スイッチとを有し、前記三相モータのＶ相に対応するＶ相レグと、
前記直流電源の前記正極側に接続される前記少なくとも６個の半導体スイッチのうちの正極側半導体スイッチである正極側Ｗ相スイッチと、前記正極側Ｗ相スイッチに直列に接続されるとともに前記直流電源の前記負極側に接続される前記少なくとも６個の半導体スイッチのうちの負極側半導体スイッチである負極側Ｗ相スイッチとを有し、前記三相モータのＷ相に対応するＷ相レグと、
を有し、
前記冷媒を予熱する場合、前記インバータ制御部は、前記Ｕ相レグ、前記Ｖ相レグ、および前記Ｗ相レグのうちの２つのレグを選択し、前記選択された２つのレグのうちの第１のレグの前記正極側半導体スイッチと前記選択された２つのレグのうちの第２のレグの前記負極側半導体スイッチとを同じタイミングでオンオフ制御し、前記第１のレグの前記負極側半導体スイッチと前記第２のレグの前記正極側半導体スイッチとを同じタイミングでオンオフ制御し、前記選択された２つのレグ以外の第３のレグの前記正極側半導体スイッチおよび前記負極側半導体スイッチをオフに維持する、
ことを特徴とする電力変換装置。

【請求項2】

前記半導体スイッチのオン時間は、前記冷媒の液化が抑制されるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。

【請求項3】

前記三相インバータから出力される電流の波形は、不連続な三角形であることを特徴とする請求項１または２に記載の電力変換装置。

【請求項4】

前記三相インバータから出力される電流の波形は、連続的な三角形であることを特徴とする請求項１または２に記載の電力変換装置。

【請求項5】

前記三相インバータから出力される交流電流に直流成分が重畳されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電力変換装置。

【請求項6】

前記三相インバータから出力される交流電流に交流成分が重畳されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電力変換装置。

【請求項7】

前記三相インバータから出力される電流の１周期において前記半導体スイッチが全てオフとなる時間は、冷媒圧縮動作時のデッドタイム以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の電力変換装置。

【請求項8】

前記三相インバータから出力される電流の１周期において前記半導体スイッチが全てオフとなる時間は、冷媒圧縮動作時のデッドタイムよりも長いことを特徴とする請求項１または２に記載の電力変換装置。

【請求項9】

前記第１のレグの前記正極側半導体スイッチおよび前記第２のレグの前記負極側半導体スイッチのオン時間と、前記第１のレグの前記負極側半導体スイッチと前記第２のレグの前記正極側半導体スイッチのオン時間とを互いに異ならせて、フィードバック制御またはオープンループ制御によって前記三相インバータから出力される前記交流電流に前記直流成分が重畳されていることを特徴とする請求項５に記載の電力変換装置。

【請求項10】

前記第１のレグの前記正極側半導体スイッチおよび前記第２のレグの前記負極側半導体スイッチのオン時間と、前記第１のレグの前記負極側半導体スイッチと前記第２のレグの前記正極側半導体スイッチのオン時間とを時間変化させて、フィードバック制御またはオープンループ制御によって前記三相インバータから出力される前記交流電流に前記交流成分が重畳されていることを特徴とする請求項６に記載の電力変換装置。

【請求項11】

前記選択される前記２つのレグは、前記インバータ制御部によって順次切り替えられることを特徴とする請求項１または２に記載の電力変換装置。

【請求項12】

前記選択された２つのレグの各半導体スイッチのスイッチング動作時間と非スイッチング動作時間との和は、前記三相インバータから出力される電流の出力電圧が正と負を繰り返す１制御周期の時間よりも長いことを特徴とする請求項１または２に記載の電力変換装置。

【請求項13】

前記正極側Ｕ相スイッチ、前記負極側Ｕ相スイッチ、前記正極側Ｖ相スイッチ、および前記負極側Ｖ相スイッチの各スイッチング周波数は、９ｋＨｚ以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の電力変換装置。

【請求項14】

前記三相インバータから出力される電力は、５０Ｗ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の電力変換装置。

【請求項15】

前記冷媒の液化の量に相関した検出量に基づいて、前記予熱を開始または前記予熱を終了することを特徴とする請求項１または２に記載の電力変換装置。

【請求項16】

前記検出量は、温度センサーによって検出される前記冷媒の温度、または前記選択された２つのレグの前記オンオフ制御の停止時間および動作時間であること特徴とする請求項１５に記載の電力変換装置。

【請求項17】

前記インバータ制御部は、前記正極側Ｕ相スイッチ、前記負極側Ｕ相スイッチ、前記正極側Ｖ相スイッチ、および前記負極側Ｖ相スイッチの各スイッチング周波数を、前記三相インバータの動作中に変化させることを特徴とする請求項１または２に記載の電力変換装置。

【請求項18】

請求項１または２に記載の前記電力変換装置と、
圧縮機と
を備えることを特徴とする冷凍サイクル装置。

【請求項19】

請求項１または２に記載の前記電力変換装置と、
前記三相モータと
を備えることを特徴とするモータシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電力変換装置、冷凍サイクル装置、およびモータシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

冷凍サイクル装置の長寿命化等に向けて圧縮機内部の冷媒の液化を抑制するためには、冷媒を予熱することが必要である。このため、外付けのヒータを圧縮機に巻き付けて冷媒を予熱する手法があるが、システムの高コスト化と大型化を招いてしまう。一方で、通常運転時に使用する三相インバータのスイッチング動作で直流または交流電流を圧縮機内の三相モータの巻き線に流すことで、巻線銅損またはコア鉄損による予熱を冷媒に加える手法がある。これにより、システムの低コスト化と小型化が実現される（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０００－２９７９６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、従来の技術では、コモンモードノイズが大きいという課題がある。

【0005】

本開示の目的は、コモンモードノイズを低減することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様に係る電力変換装置は、
冷媒を圧縮する圧縮機を駆動する三相モータに電力を供給する電力変換装置であって、
前記三相モータに電気的に接続された少なくとも６個の半導体スイッチを有する三相インバータと、
前記少なくとも６個の半導体スイッチを制御するインバータ制御部と、
を備え、
前記三相インバータは、
直流電源の正極側に接続される前記少なくとも６個の半導体スイッチのうちの正極側半導体スイッチである正極側Ｕ相スイッチと、前記正極側Ｕ相スイッチに直列に接続されるとともに前記直流電源の負極側に接続される前記少なくとも６個の半導体スイッチのうちの負極側半導体スイッチである負極側Ｕ相スイッチとを有し、前記三相モータのＵ相に対応するＵ相レグと、
前記直流電源の前記正極側に接続される前記少なくとも６個の半導体スイッチのうちの正極側半導体スイッチである正極側Ｖ相スイッチと、前記正極側Ｖ相スイッチに直列に接続されるとともに前記直流電源の前記負極側に接続される前記少なくとも６個の半導体スイッチのうちの負極側半導体スイッチである負極側Ｖ相スイッチとを有し、前記三相モータのＶ相に対応するＶ相レグと、
前記直流電源の前記正極側に接続される前記少なくとも６個の半導体スイッチのうちの正極側半導体スイッチである正極側Ｗ相スイッチと、前記正極側Ｗ相スイッチに直列に接続されるとともに前記直流電源の前記負極側に接続される前記少なくとも６個の半導体スイッチのうちの負極側半導体スイッチである負極側Ｗ相スイッチとを有し、前記三相モータのＷ相に対応するＷ相レグと、
を有し、
前記冷媒を予熱する場合、前記インバータ制御部は、前記Ｕ相レグ、前記Ｖ相レグ、および前記Ｗ相レグのうちの２つのレグを選択し、前記選択された２つのレグのうちの第１のレグの前記正極側半導体スイッチと前記選択された２つのレグのうちの第２のレグの前記負極側半導体スイッチとを同じタイミングでオンオフ制御し、前記第１のレグの前記負極側半導体スイッチと前記第２のレグの前記正極側半導体スイッチとを同じタイミングでオンオフ制御し、前記選択された２つのレグ以外の第３のレグの前記正極側半導体スイッチおよび前記負極側半導体スイッチをオフに維持する。
本開示の一態様に係る冷凍サイクル装置は、
前記電力変換装置と、
圧縮機と
を備える。
本開示の一態様に係るモータシステムは、
前記電力変換装置と、
前記三相モータと
を備える。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、コモンモードノイズを低減することが可能な電力変換装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施の形態１に係る電力変換装置を有する冷凍サイクル装置１の一例を示す図である。

【図2】電源部および三相インバータの一例を示す図である。

【図3】冷媒圧縮動作時のインバータ制御部の一例を示す図である。

【図4】冷媒予熱制御時のインバータ制御部の動作の一例を示す図である。

【図5】冷媒予熱制御時のインバータ制御部の一例を示す図である。

【図6】三相モータの三相のうちのＵ相およびＶ相に通電する場合における各構成要素の動作（波形）の一例を示す図である。

【図7】実施の形態２における各構成要素の動作（波形）の一例を示す図である。

【図8】実施の形態３における各構成要素の動作（波形）の一例を示す図である。

【図9】実施の形態４における各構成要素の動作（波形）の一例を示す図である。

【図10】三角形交流電流に交流成分を重畳する場合における電流波形の一例を示す図である。

【図11】インバータ制御部によって選択される２つのレグの切り替えの一例を示す図である。

【図12】バースト加熱を行う場合における通電パターンの一例を示す図である。

【図13】バースト加熱時の電流波形の一例を示す図である。

【図14】実施の形態８に係る電力変換器における予熱制御のインバータ制御部の動作の一例を示すフローチャートである。

【図15】スイッチング周波数の可変制御におけるスイッチング周波数の変化の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本開示の実施の形態の形態について図を参照して説明する。なお、各図中、同一符号は、同一または相当する部分を示すものとする。
＜実施の形態１＞
以下、実施の形態１に係る電力変換装置１００について、図を参照して説明する。
図１は、実施の形態１に係る電力変換装置１００を有する冷凍サイクル装置１の一例を示す図である。
冷凍サイクル装置１は、電力変換装置１００と、圧縮機１０とを有する。冷凍サイクル装置１は、例えば、空気調和機（Ａｉｒ Ｔｏ Ａｉｒ：ＡＴＡ）、冷凍冷蔵装置、または冷房・暖房・給湯装置（Ａｉｒ Ｔｏ Ｗａｔｅｒ：ＡＴＷ）である。

【0010】

図１における電力変換装置１００は、電源部１０１と三相インバータ１０２とを有する。電力変換装置１００は、圧縮機１０に電気的に接続されている。図１に示される例では、三相インバータ１０２は、圧縮機１０に電気的に接続されている。電力変換装置１００は、圧縮機１０の内部に備えられた三相モータ１１に電力を供給する。

【0011】

電力変換装置１００（具体的には、三相インバータ１０２）は、三相モータ１１に電気的に接続されている。図１に示されるモータシステム２は、電力変換装置１００と三相モータ１１とを有する。

【0012】

圧縮機１０は、三相モータ１１と圧縮機構１２とを有する。圧縮機１０は、ヒートポンプサイクル内で使用する冷媒を圧縮する。圧縮機１０に内包される三相モータ１１は、冷媒圧縮動作に際し、圧縮機１０の圧縮機構１２を駆動する。三相インバータ１０２は、三相モータ１１に所望の周波数や振幅の電圧を印加する。

【0013】

電源部１０１と三相インバータ１０２は、電力線ＰＬ１、三相インバータ１０２と三相モータ１１は電力線ＰＬ２で接続されている。電源部１０１の一端は、電源接地線ＰＧＬで接地線ＧＬに接続されている。三相インバータ１０２と接地線ＧＬ、三相モータ１１と接地線ＧＬの間には、対地寄生容量ＳＣが存在している。

【0014】

図２は、電源部１０１および三相インバータ１０２の一例を示す図である。
電源部１０１は、ダイオード整流器１０１ａと平滑コンデンサ１０１ｂとを有する。電源部１０１は、三相交流系統電源１０３に電気的に接続されている。図２に示される例では、ダイオード整流器１０１ａは、三相交流系統電源１０３に電気的に接続されている。

【0015】

三相交流系統電源１０３の交流電圧はダイオード整流器で整流して直流電圧に変換される。平滑コンデンサ１０１ｂは、直流電圧のリプル成分を低減する。電源部１０１が出力する直流電圧は、電力線ＰＬ１を介して三相インバータ１０２に供給される。三相交流系統電源１０３は、例えば直流（蓄電池等）、交流（発電機、変換器等）、単相（二線式または三線式）、三相（三線式または四線式）であってもよい。電源部１０１は、例えば、半導体スイッチを用いた力率改善回路、昇圧チョッパ回路、降圧チョッパ回路、アクティブフィルタ回路を含んでいてもよい。または、これらの複数回路の組み合わせであってもよい。電源部１０１が出力する直流電圧は、大きく脈動していてもよい。

【0016】

三相インバータ１０２は、少なくとも６個の半導体スイッチと、インバータ制御部１０２ａとを備えている。図２に示される例では、三相インバータ１０２は、半導体スイッチＵＰ、ＶＰ、ＷＰ、ＵＮ、ＶＮ、ＷＮを有する。半導体スイッチＵＰ、ＶＰ、ＷＰ、ＵＮ、ＶＮ、ＷＮの各々は、逆並列ダイオードを有する。半導体スイッチＵＰ、ＶＰ、ＷＰ、ＵＮ、ＶＮ、ＷＮは、三相モータ１１に電気的に接続されている。

【0017】

半導体スイッチＵＰ、ＶＰ、ＷＰ、ＵＮ、ＶＮ、ＷＮは、Ｕ相レグ１０２Ｕと、Ｖ相レグ１０２Ｖと、Ｗ相レグ１０２Ｗとを有する。Ｕ相レグ１０２Ｕは、三相モータ１１のＵ相に対応する。Ｖ相レグ１０２Ｖは、三相モータ１１のＶ相に対応する。Ｗ相レグ１０２Ｗは、三相モータ１１のＷ相に対応する。Ｕ相を「第１相」と称してもよく、Ｖ相を「第２相」と称してもよく、Ｗ相を「第３相」と称してもよい。Ｕ相レグ１０２Ｕを「第１のレグ」と称してもよく、Ｖ相レグ１０２Ｖを「第２のレグ」と称してもよく、Ｗ相レグ１０２Ｗを「第３のレグ」と称してもよい。

【0018】

＜Ｕ相レグ１０２Ｕ＞
Ｕ相レグ１０２Ｕは、直流電源（例えば、電源部１０１）の正極側に接続される正極側半導体スイッチである半導体スイッチＵＰと、直流電源（例えば、電源部１０１）の負極側に接続される負極側半導体スイッチである半導体スイッチＵＮとを有する。半導体スイッチＵＮは、半導体スイッチＵＰに直列に接続されている。半導体スイッチＵＰを「正極側Ｕ相スイッチＵＰ」とも称する。半導体スイッチＵＮを「負極側Ｕ相スイッチＵＮ」とも称する。正極側半導体スイッチを「正極側スイッチ」とも称し、負極側半導体スイッチを「負極側半導体スイッチ」とも称する。

【0019】

＜Ｖ相レグ１０２Ｖ＞
Ｖ相レグ１０２Ｖは、直流電源（例えば、電源部１０１）の正極側に接続される正極側半導体スイッチである半導体スイッチＶＰと、直流電源（例えば、電源部１０１）の負極側に接続される負極側半導体スイッチである半導体スイッチＶＮとを有する。半導体スイッチＶＮは、半導体スイッチＶＰに直列に接続されている。半導体スイッチＶＰを「正極側Ｖ相スイッチＶＰ」とも称する。半導体スイッチＶＮを「負極側Ｖ相スイッチＶＮ」とも称する。正極側半導体スイッチを「正極側スイッチ」とも称し、負極側半導体スイッチを「負極側半導体スイッチ」とも称する。

【0020】

＜Ｗ相レグ１０２Ｗ＞
Ｗ相レグ１０２Ｗは、直流電源（例えば、電源部１０１）の正極側に接続される正極側半導体スイッチである半導体スイッチＷＰと、直流電源（例えば、電源部１０１）の負極側に接続される負極側半導体スイッチである半導体スイッチＷＮとを有する。半導体スイッチＷＮは、半導体スイッチＷＰに直列に接続されている。半導体スイッチＷＰを「正極側Ｗ相スイッチＷＰ」とも称する。半導体スイッチＷＮを「負極側Ｗ相スイッチＷＮ」とも称する。正極側半導体スイッチを「正極側スイッチ」とも称し、負極側半導体スイッチを「負極側半導体スイッチ」とも称する。

【0021】

３つのレグ（すなわち、Ｕ相レグ１０２Ｕ、Ｖ相レグ１０２Ｖ、およびＷ相レグ１０２Ｗ）は、並列に接続されている。各レグはＵ相、Ｖ相、Ｗ相にそれぞれ対応する出力端子Ｕ、Ｖ、Ｗに接続され、出力端子Ｕ、Ｖ、Ｗを介して電力線ＰＬ２に接続される。

【0022】

半導体スイッチＵＰ、ＶＰ、ＷＰ、ＵＮ、ＶＮ、ＷＮは、例えばＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の自己消弧形の半導体素子を用いている。また半導体スイッチＵＰ、ＶＰ、ＷＰ、ＵＮ、ＶＮ、ＷＮは、複数の半導体スイッチを並列または直列に接続して構成してもよい。

【0023】

インバータ制御部１０２ａは、半導体スイッチＵＰ、ＶＰ、ＷＰ、ＵＮ、ＶＮ、ＷＮにそれぞれ接続されている。インバータ制御部１０２ａは、半導体スイッチＵＰ、ＶＰ、ＷＰ、ＵＮ、ＶＮ、ＷＮを制御する。三相インバータ１０２は、インバータ制御部１０２ａが出力する制御信号を基に、半導体スイッチＵＰ、ＶＰ、ＷＰ、ＵＮ、ＶＮ、ＷＮをオンとオフのスイッチング動作させることで所望の電圧を三相インバータ１０２に印加する。

【0024】

三相インバータ１０２は、少なくとも２つの動作モードを有する。動作モードは、通常動作である冷媒圧縮動作と、冷媒を予熱する動作である冷媒予熱制御とを含む。冷媒予熱制御を、予熱制御ともいう。インバータ制御部１０２ａは、予め定められた条件に従って、三相インバータ１０２の動作モードを切り替えることができる。

【0025】

三相インバータ１０２は、冷媒圧縮動作に伴う三相モータ１１の回転駆動制御とは別に、圧縮機１０の内部の冷媒の液化を抑制のために三相モータ１１の巻線に直流または交流の電流を通電させて巻線銅損やコア鉄損で冷媒を予熱する制御もできる。冷媒予熱制御を行うことで、圧縮機１０に従来は外付けしていたヒータを削減することができる。

【0026】

図３は、冷媒圧縮動作時のインバータ制御部１０２ａの一例を示す図である。
インバータ制御部１０２ａは、例えば、各相の電圧指令Ｖｕ＿ｒｅｆ，Ｖｖ＿ｒｅｆ，Ｖｗ＿ｒｅｆ、キャリア１０２ｂ（圧縮動作用）、大小判定する比較器１０２ｃ、ＡＮＤ回路１０２ｄ、ＮＯＲ回路１０２ｅ、Ｔｄ遅延器１０２ｆを有する。比較器１０２ｃ、ＡＮＤ回路１０２ｄ、ＮＯＲ回路１０２ｅ、およびＴｄ遅延器１０２ｆは、各レグの正極側半導体スイッチと負極側半導体スイッチとの間でレグ短絡が生じないように、各レグの正極側半導体スイッチおよび負極側半導体スイッチが共にオフとなる時間であるデッドタイムを設けるための回路を構成する。Ｔｄ遅延器１０２ｆは、挿入する任意のデッドタイムの時間Ｔｄ分を遅延させる。

【0027】

冷媒圧縮動作では、例えば、各相１２０度位相シフトした正弦波状の電圧指令Ｖｕ＿ｒｅｆ，Ｖｖ＿ｒｅｆ，Ｖｗ＿ｒｅｆと三角形状のキャリア波形とを比較器で比較し、半導体スイッチのオンおよびオフの信号のベース電流を作成する。そして、その電流をＡＮＤ回路１０２ｄ、ＮＯＲ回路１０２ｅ、Ｔｄ遅延器１０２ｆに通すことで、デッドタイムを挿入し、最終的な半導体スイッチのオンとオフの信号を作成する。これにより、三相モータ１１に所望の三相交流電圧を印加し、三相モータ１１を回転動作させて冷媒を圧縮する。

【0028】

なお、デッドタイムは、レグ短絡が生じない必要最小時間以上であれば任意に設定可能である。また、出力電圧または電流の歪みを小さくするためには、デッドタイムを短く設定することが望ましい。

【0029】

冷媒予熱制御では、冷媒圧縮動作制御と比較して、加熱性能または騒音などの観点から半導体スイッチＵＰ、ＶＰ、ＷＰ、ＵＮ、ＶＮ、ＷＮのスイッチング周波数を高く設定する場合が多く、特にコモンモードノイズが問題となりうる。そのため本願では電力変換装置１００の予熱制御において、コモンモードノイズを低減する制御手法を開示する。コモンモードノイズとは、半導体スイッチのスイッチング動作に伴い接地線ＧＬに流れる電流を指すこととして定義される。

【0030】

＜冷媒予熱制御＞
三相インバータ１０２の冷媒予熱制御を以下に具体的に説明する。
図４は、冷媒予熱制御時のインバータ制御部１０２ａの動作の一例を示す図である。
三相モータ１１は、例えば、Ｙ結線モータであり、各相のモータ巻き線インピーダンスをＺｕ、Ｚｖ、Ｚｗとする。ただし、三相モータ１１は、デルタ巻線モータでもよく、複数の巻線は、直列接続または並列接続した構成でもよく、二重三相モータを採用しもよい。極数はいくつでもよい。

【0031】

予熱制御では、三相のうち二相を選択し、その選択された二相を一定時間通電する方式としている。図４では、Ｕ相とＶ相を選択した例を示している。この場合、冷媒を予熱するための電流Ｉｏｕｔは、電力変換装置１００のＵ相電圧ＶｕとＶ相電圧Ｖｖとの差の線間出力電圧ＶｏｕｔによってＵ相とＶ相のみ流れ、Ｗ相は理想的には流れない。また、電力変換装置１００の半導体スイッチは、Ｕ相とＶ相の半導体スイッチＵＰ、ＵＮ、ＶＰ、ＶＮのみオンとオフのスイッチング動作をさせる。Ｗ相の半導体スイッチＷＰ，ＷＮは、ともにオフである。図４では、各相電圧を直流電圧の負極側ラインから各相出力端子をみた電圧を正と定義する。また、出力電流はＵ相出力端子から、Ｕ相Ｖ相のインピーダンスを経由してＶ相出力端子に流れ込む向きを正と定義する。直流電源部の電圧をＶｄｃとする。

【0032】

予熱制御では、二相のうちの第１の相の正極側半導体スイッチと第２の相の負極側半導体スイッチ、第１の相の負極側半導体スイッチと第２の相の正極側半導体スイッチを対角のペアのスイッチとし、選択された二相の対角のペアの半導体スイッチのオンとオフを同じパターンとする。図３に示すＵ相Ｖ相巻線通電時では、半導体スイッチＵＰと半導体スイッチＶＮとが対角ペアのスイッチであり、半導体スイッチＵＮと半導体スイッチＶＰとが対角ペアのスイッチであり、半導体スイッチＵＰと半導体スイッチＶＮとを同じスイッチングパターンとし、半導体スイッチＵＮと半導体スイッチＶＰとを同じスイッチングパターンとする。

【0033】

すなわち、冷媒を予熱する場合、インバータ制御部１０２ａは、Ｕ相レグ１０２Ｕ、Ｖ相レグ１０２Ｖ、およびＷ相レグ１０２Ｗのうちの２つのレグを選択し、選択された２つのレグのスイッチングを制御するとともに、選択された２つのレグ以外の１つのレグの正極側半導体スイッチおよび負極側半導体スイッチをオフとする。

【0034】

具体的には、冷媒を予熱する場合、インバータ制御部１０２ａは、Ｕ相レグ１０２Ｕ、Ｖ相レグ１０２Ｖ、およびＷ相レグ１０２Ｗのうちの２つのレグを選択し、選択された２つのレグのうちの第１のレグの正極側半導体スイッチと選択された２つのレグのうちの第２のレグの負極側半導体スイッチとを同じタイミングでオンオフ制御し、第１のレグの負極側半導体スイッチと第２のレグの正極側半導体スイッチとを同じタイミングでオンオフ制御し、選択された２つのレグ以外の第３のレグの正極側半導体スイッチおよび負極側半導体スイッチをオフに維持する。

【0035】

本実施の形態では、インバータ制御部１０２ａは、例えば、Ｕ相レグ１０２Ｕ、Ｖ相レグ１０２Ｖ、およびＷ相レグ１０２ＷのうちＵ相レグ１０２ＵおよびＶ相レグ１０２Ｖを選択し、選択されたＵ相レグ１０２ＵおよびＶ相レグ１０２Ｖのスイッチングを制御する。具体的には、インバータ制御部１０２ａは、正極側Ｕ相スイッチＵＰおよび負極側Ｖ相スイッチＶＮを同じタイミングでオンオフ制御し、負極側Ｕ相スイッチＵＮおよび正極側Ｖ相スイッチＶＰを同じタイミングでオンオフ制御し、Ｗ相レグ１０２Ｗの正極側Ｗ相スイッチＷＰおよび負極側Ｗ相スイッチＷＮをオフに維持する。

【0036】

インバータ制御部１０２ａによって選択された二相の半導体スイッチのスイッチング周波数は、例えば、９ｋＨｚ以上である。本実施の形態では、Ｕ相レグ１０２ＵおよびＶ相レグ１０２Ｖの各半導体スイッチのスイッチング周波数は、９ｋＨｚ以上である。すなわち、正極側Ｕ相スイッチＵＰ、負極側Ｕ相スイッチＵＮ、正極側Ｖ相スイッチＶＰ、および負極側Ｖ相スイッチＶＮの各スイッチング周波数は、９ｋＨｚ以上である。この場合、鉄損増加による加熱効率が向上し、加熱時間の短時間化が可能となる。

【0037】

図５は、冷媒予熱制御時のインバータ制御部１０２ａの一例を示す図である。
各半導体スイッチのスイッチパターン生成に使用するキャリア１０２ｂは、１８０度反転した２つを一例として示している。一方で、キャリア１０２ｂは例えば１つであってもよい。この場合も図４と同様のスイッチングパターンを生成する信号論理または回路であればよい。本願の趣旨の範囲内で、スイッチングパターン生成にはキャリア１０２ｂを１つまたは複数使ってもよいし、スイッチの信号論理をスイッチごとに適切に切り替えてもよい。

【0038】

ＤＵＴＹとは、後述する図６でのインバータ出力電流Ｉｏｕｔが正と負を繰り返す１制御周期（例えばｔ１からｔ７）に対する各半導体スイッチのオン時間割合である。本実施の形態では、正極側Ｕ相スイッチＵＰおよび負極側Ｖ相スイッチＶＮにおけるＤＵＴＹを、「ＤＵＴＹ１」として示し、正極側Ｖ相スイッチＶＰ及び負極側Ｕ相スイッチＵＮにおけるＤＵＴＹを、「ＤＵＴＹ２」として示す。各半導体スイッチにおいて、ＤＵＴＹを１つまたは３以上に設定してもよい。または、複数のＤＵＴＹを切り替える機構であってもよい。

【0039】

図６は、三相モータ１１の三相のうちのＵ相およびＶ相に通電する場合における各構成要素の動作（波形）の一例を示す図である。
図６において、インバータ制御部１０２ａが出力する各半導体スイッチの駆動信号について、「１」の場合に半導体スイッチはオンであり、「０」の場合に半導体スイッチはオフである。図６では、正極側Ｕ相スイッチＵＰと負極側Ｖ相スイッチＶＮ、負極側Ｕ相スイッチＵＮと正極側Ｖ相スイッチＶＰのオンとオフのスイッチングパターンが同じとなっている。正極側Ｗ相スイッチＷＰと負極側Ｗ相スイッチＷＮは、ともにオフであるため図６では省略している。

【0040】

例えば、半導体スイッチのオン時間は、冷媒の液化が抑制されるように設定されている。これにより、様々な負荷のインピーダンスに応じて、所望の加熱量を得ることができる。

【0041】

本実施の形態では、三相インバータ１０２から出力される電流（すなわち、インバータ出力電流Ｉｏｕｔ）の波形は、不連続な三角形である。これにより、所望の加熱量を得ることができる。

【0042】

図６では、三角形で不連続な交流電流を出力するＤＵＴＹ１＝ＤＵＴＹ２＝０．１５の場合を一例で示している。ＤＵＴＹの定義や指定できるＤＵＴＹは、これに限らない。実際の電流波形は、三相モータ巻き線のインピーダンスがインダクタンスと抵抗、コンデンサ成分の複合であるため完全な三角形ではない。

【0043】

図６に示される出力電流Ｉｏｕｔの動作を以下に説明する。
時刻ｔ１から時刻ｔ２の間では、正極側Ｕ相スイッチＵＰと負極側Ｖ相スイッチＶＮのみオンする。これにより、Ｖ相からみたＵ相出力端子間である出力電圧Ｖｏｕｔが正となる。よって、出力電流Ｉｏｕｔは増加する。

【0044】

時刻ｔ２から時刻ｔ３の間では、全半導体スイッチがオフとなる。このときモータ巻き線のインダクタンス成分によって出力電流Ｉｏｕｔが流れ続けようとする。これにより、ＶＰとＵＮの逆並列ダイオードが導通する。よって、出力電圧Ｖｏｕｔが負となり、出力電流Ｉｏｕｔは減少する。

【0045】

時刻ｔ３から時刻ｔ４の間では、引き続き全半導体スイッチがオフである。時刻ｔ３で出力電流Ｉｏｕｔが０電流に到達すると、逆並列ダイオードが非導通となって０電流が継続される。

【0046】

これら時刻ｔ１から時刻ｔ４の動作により、正の電流が出力される。一方で負の電流については、負極側Ｕ相スイッチＵＮと正極側Ｖ相スイッチＶＰをスイッチング動作させる。電流の動作については、正の電流と同様である。

【0047】

時刻ｔ４から時刻ｔ５の間では、負極側Ｕ相スイッチＵＮと正極側Ｖ相スイッチＶＰのみオンする。これにより、Ｖ相からみたＵ相出力端子間である出力電圧Ｖｏｕｔが負となる。よって、出力電流Ｉｏｕｔは減少する。

【0048】

時刻ｔ５から時刻ｔ６の間では、全半導体スイッチがオフとなる。このときモータ巻き線のインダクタンス成分によって出力電流Ｉｏｕｔが流れ続けようとする。これにより、負極側Ｖ相スイッチＶＮと正極側Ｕ相スイッチＵＰの逆並列ダイオードが導通する。よって、出力電圧Ｖｏｕｔが正となり、出力電流Ｉｏｕｔは増加する。

【0049】

時刻ｔ６から時刻ｔ７の間では、引き続き全半導体スイッチがオフである。時刻ｔ６で出力電流Ｉｏｕｔが０電流に到達すると、逆並列ダイオードが非導通となって０電流が継続される。

【0050】

指定するＤＵＴＹは、それぞれのモータの巻線インピーダンスに応じて、所望の加熱電力を達成するように決定される。つまり、半導体スイッチのオン時間で電力を制御する。

【0051】

特にモータの巻き線インピーダンスが低い場合には、加熱電力が過剰となる傾向がある。この場合、図４に示す１制御周期内で全半導体スイッチをオフにし、０電流区間を設けて加熱電力を調整する方式が効果的である。この全半導体スイッチをオフとする時間は、予熱制御ではなく冷媒圧縮動作時のデッドタイムよりも大きくした所定の時間とする。すなわち、三相インバータ１０２から出力される出力電流Ｉｏｕｔの１周期において半導体スイッチが全てオフとなる時間は、冷媒圧縮動作時のデッドタイムよりも長い。これにより冷媒の液化を抑制のための適切な電力とすることで、加熱時間の短時間化または省エネ化が可能となる。

【0052】

一方で、所望の電力から決定される半導体スイッチのオフ時間を通常の冷媒圧縮動作時のデッドタイムにしてもよい。したがって、三相インバータ１０２から出力される出力電流Ｉｏｕｔの１周期において半導体スイッチが全てオフとなる時間は、冷媒圧縮動作時のデッドタイム以上でもよい。この場合でも、冷媒の液化を抑制のための適切な電力とすることで、加熱時間の短時間化または省エネ化が可能となる。

【0053】

上述の一連の制御動作により、電力変換装置１００から三相モータ１１の巻線に電流を流して冷媒を予熱する。

【0054】

所望の加熱電力は、例えば冷媒の液化を抑制するために必要な電力量と加熱時間から決定される。その他には、モータを焼損しない最大の電力や、日本国内で高周波利用設備申請が不要となる５０Ｗ以下などがある。本実施の形態では、三相インバータ１０２から出力される電力は、５０Ｗ以下である。この場合、高周波利用設備が不要となるという利点がある。

【0055】

電力変換装置１００の予熱制御によってコモンモードノイズが低減するメカニズムを以下に説明する。

【0056】

電力変換装置１００の予熱制御では、図６に示すように対角ペアを構成する２つの半導体スイッチを同じスイッチングパターンとする。そして、対角ペアの２つの半導体スイッチを同じＤＵＴＹとし、１８０度位相差を持つ２つのキャリアとそれぞれ比較することで、各相出力電圧が互いに反転となる。そのため、図６に示される波形の例では、Ｕ相とＶ相の出力電圧Ｖｕ，Ｖｖが反転されている。これにより、Ｕ相とＶ相との間の線間電圧ＶｏｕｔによってＵ相Ｖ相巻線に予熱電流Ｉｏｕｔが流れる。一方で、各相の出力電圧Ｖｕ，Ｖｖが反転されていることで、各相の対地容量にもそれぞれ反転された対地電流が流れる。これにより、接地線ＧＬに流れる電流が打ち消される。

【0057】

実施の形態１によれば、電力変換装置１００の予熱制御で発生するコモンモードノイズを低減することができる。三相インバータ１０２の制御は、本質的には冷媒予熱制御のみに限定されない。例えば、誘導加熱装置、太陽光発電、電動車や蓄電池システムなどの三相インバータまたはコンバータの制御に適用可能である。この場合においても、コモンモードノイズを低減することができる。

【0058】

＜実施の形態２＞
以下、実施の形態２に係る電力変換装置１００について、図を用いて説明する。
図７は、実施の形態２における各構成要素の動作（波形）の一例を示す図である。
本実施の形態では、三相インバータ１０２から出力される電流（すなわち、インバータ出力電流Ｉｏｕｔ）の波形は、連続的な三角形である。実施の形態２では、ＤＵＴＹ１＝ＤＵＴＹ２＝０．２５としている点で実施の形態１と異なる。出力電流波形Ｉｏｕｔは、０電流が継続する区間がなく、連続的な三角形交流電流となっている。三角形交流電流を三角波形信号ともいう。

【0059】

三相モータのインピーダンスが高い場合には、所望の加熱量を達成するためにＤＵＴＹ１，ＤＵＴＹ２を大きくし、電流値を増やす必要がある。ＤＵＴＹ１＝ＤＵＴＹ２＝０．２５未満では不連続、ＤＵＴＹ１＝ＤＵＴＹ２＝０．２５以上では連続的な三角形電流となる。ＤＵＴＹ１＝ＤＵＴＹ２＝０．２５では、ＤＵＴＹ１＝ＤＵＴＹ２＝０．２５未満の場合と比較して、逆並列ダイオードが非導通となるタイミングと同時に、逆極性の電圧を出力する対角ペアのスイッチをオンするという制御上の特徴がある。

【0060】

実施の形態２によれば、三角形で連続的な交流電流を出力することで、実施の形態１の三角形で不連続な交流電流波形と比較して、加熱電力を増強することができる。

【0061】

＜実施の形態３＞
以下、実施の形態３に係る電力変換装置１００について、図を用いて説明する。
図８は、実施の形態３における各構成要素の動作（波形）の一例を示す図である。
図８に示される例では、実施の形態２とは異なる三角形で連続な交流電流を出力する各構成要素の波形の一例が示されている。実施の形態１、２の図６，７において、ＤＵＴＹ１＝ＤＵＴＹ２＝０．５とした場合である。ＤＵＴＹ１＝ＤＵＴＹ２＝０．５とした場合には、正極半導体スイッチと負極半導体スイッチの上下アーム短絡を防ぐために全半導体スイッチをオフとするデッドタイムを挿入する必要がある。よって実施上では、ＤＵＴＹ１＝ＤＵＴＹ２＝０．５の時間からデッドタイムを差し引いた時間が、各半導体スイッチの実際のオン時間となる。

【0062】

図７のＤＵＴＹ１＝ＤＵＴＹ２＝０．２５と同様に、出力電流波形Ｉｏｕｔは０電流となる区間がなく、連続的な三角形交流電流となっている。よって、図７のＤＵＴＹ１＝ＤＵＴＹ２＝０．２５と図８の０．５で、加熱電力はおよそ変わらない。これらの差異は、半導体スイッチのオン時の電流状態である。ＤＵＴＹ１＝ＤＵＴＹ２＝０．２５以下では、半導体スイッチのオン時に出力電流が０である。一方で、ＤＵＴＹ１＝ＤＵＴＹ２＝０．５では０ではない。また、半導体スイッチにＭＯＳＦＥＴを使用した場合には、半導体スイッチをオンするタイミングにおいて自身の逆並列ダイオードを導通しており、オンによって通常は逆並列ダイオードからチャネルに逆導通経路が切り替わる。半導体にＩＧＢＴを使用した場合には、半導体スイッチをオンしてもチャネルは逆導通不可のため、自身の逆並列ダイオードを導通している。出力電流の極性が切り替わるタイミングで、オンしていた自身の半導体スイッチが順方向導通する特徴がある。

【0063】

ＤＵＴＹは、０．２５より大きく０．５未満の範囲も選択することができる。このＤＵＴＹの範囲内では、同様に連続的な三角形交流電流となっており、前述のＤＵＴＹ＝０．５と同様の動作をする。

【0064】

実施の形態３によれば、三角形で連続的な交流電流を出力することで、実施の形態１の三角形で不連続な交流電流波形に対して、加熱電力を増強することができる。

【0065】

＜実施の形態４＞
以下、実施の形態４に係る電力変換装置１００について、図を用いて説明する。
図９は、実施の形態４における各構成要素の動作（波形）の一例を示す図である。
図９に示される例では、三角形交流電流に対して直流電流を重畳させる場合の過渡状態を含めた各部波形の一例が示されている。実施の形態４に係る電力変換装置１００では、三相インバータ１０２から出力される交流電流に直流成分が重畳されている。

【0066】

具体的には、正の出力電圧に相当する正極側Ｕ相スイッチＵＰと負極側Ｖ相スイッチＶＮのＤＵＴＹ１、および、負の出力電圧に相当する負極側Ｕ相スイッチＵＮと正極側Ｖ相スイッチＶＰのＤＵＴＹ２について、正電圧ＤＵＴＹ１を負電圧ＤＵＴＹ２よりも大きくすることで、正の直流電流を重畳させる。

【0067】

図９に示されるように、定常状態ではＤＵＴＹ１とＤＵＴＹ２が０．５となっている。実際にはモータ巻き線の抵抗成分によって、ＤＵＴＹ１は０．５よりわずかに大きく、ＤＵＴＹ２は０．５よりわずかに小さい。

【0068】

直流電流を重畳させる制御手段としては、出力電流Ｉｏｕｔをセンシングして所定の直流電流成分とするフィードバック制御がある。また、出力電流Ｉｏｕｔをセンシングせずに、固定のＤＵＴＹ１とＤＵＴＹ２として、所定の直流電流成分とするオープンループ制御がある。上述の所定の直流成分は、実施の形態１と同様に、所定の加熱電力から決定される。

【0069】

例えば、Ｕ相レグ１０２Ｕ、Ｖ相レグ１０２Ｖ、およびＷ相レグ１０２Ｗの中から選択された２つのレグのうちの第１のレグの正極側半導体スイッチおよび第２のレグの負極側半導体スイッチのオン時間と、第１のレグの負極側半導体スイッチと第２のレグの正極側半導体スイッチのオン時間とを互いに異ならせて、フィードバック制御またはオープンループ制御によって三相インバータ１０２から出力される交流電流に直流成分が重畳される。

【0070】

図９では、デッドタイムを省略しているが、実際にはデッドタイムを挿入する必要がある。図９では省略したが、正電圧ＤＵＴＹ１よりも負電圧ＤＵＴＹ２を大きくすることで、負の直流電流を重畳させることができ、同様の効果が得られる。

【0071】

実施の形態４によれば、実施の形態１から３の三角形交流電流の加熱電力分に対して、直流電流による加熱電力分を追加することができる。これは、モータの巻線インピーダンスが高い場合に、加熱電力を増強する手段として有効である。すなわち、実施の形態４では、加熱電力を増強することができる。

【0072】

＜実施の形態５＞
以下、実施の形態５に係る電力変換装置１００について、図を用いて説明する。
図１０は、三角形交流電流に交流成分を重畳する場合における電流波形の一例を示す図である。
実施の形態５に係る電力変換装置１００では、三相インバータ１０２から出力される交流電流に交流成分が重畳されている。また、実施の形態５では、実施の形態４（例えば、図９）と同様に、デッドタイムを挿入する。

【0073】

具体的には、実施の形態４の正電圧ＤＵＴＹ１と負電圧ＤＵＴＹ２の割合を時間変化させ、三角形交流電流に対して交流成分を重畳させる。重畳させる交流の周波数は、低周波から高周波まで幅広く選択可能である。例えば可聴周波数の下限値である２０Ｈｚ以下の低周波でもよいし、スイッチング周波数に近い１０ｋＨｚ以上の高周波でもよい。選択可能な周波数は、上述の例に限らない。

【0074】

交流電流成分を重畳させる手段としては、出力電流Ｉｏｕｔをセンシングして所定の交流電流成分とするフィードバック制御がある。また、出力電流Ｉｏｕｔをセンシングせずに、固定のＤＵＴＹ１とＤＵＴＹ２として、所定の交流電流成分とするオープンループ制御がある。この所定の交流電流成分は、実施の形態１と同様に、所定の加熱電力から決定される。

【0075】

例えば、Ｕ相レグ１０２Ｕ、Ｖ相レグ１０２Ｖ、およびＷ相レグ１０２Ｗの中から選択された２つのレグのうちの第１のレグの正極側半導体スイッチおよび第２のレグの負極側半導体スイッチのオン時間と、第１のレグの負極側半導体スイッチと第２のレグの正極側半導体スイッチのオン時間とを時間変化させて、フィードバック制御またはオープンループ制御によって三相インバータ１０２から出力される交流電流に交流成分が重畳される。

【0076】

実施の形態５によれば、交流電流に交流成分を重畳することによって加熱電力を増強することができる。

【0077】

＜実施の形態６＞
以下、実施の形態６に係る電力変換装置について、図を用いて説明する。
図１１は、インバータ制御部１０２ａによって選択される２つのレグの切り替えの一例を示す図である。
実施の形態６では、通電する二相を順次切り替える。すなわち、実施の形態６では、冷媒を予熱する場合、インバータ制御部１０２ａによって選択される２つのレグは、インバータ制御部１０２ａによって順次切り替えられる。

【0078】

図１１に示される例では、「ＵＶ」は、Ｕ相レグ１０２ＵおよびＶ相レグ１０２Ｖ（すなわち、Ｕ相およびＶ相）を示し、「ＶＷ」は、Ｖ相レグ１０２ＶおよびＷ相レグ１０２Ｗ（すなわち、Ｖ相およびＷ相）を示し、「ＷＵ」は、Ｗ相レグ１０２ＷおよびＵ相レグ１０２Ｕ（すなわち、Ｗ相およびＵ相）を示す。すなわち、図１１に示される例では、インバータ制御部１０２ａによって選択される２つのレグは、Ｕ相レグ１０２ＵおよびＶ相レグ１０２Ｖの組（第１グループともいう）、Ｖ相レグ１０２ＶおよびＷ相レグ１０２Ｗの組（第２グループともいう）、Ｗ相レグ１０２ＷおよびＵ相レグ１０２Ｕの組（第３グループともいう）の順に切り替えられる。

【0079】

相の順番は全て選択可能であり、例えばＷＵ相、ＶＷ相、ＵＶ相の順でもよい。またＵＶ相、ＶＷ相、ＷＵ相の全相を加熱しなくてもよく、例えばＵＶ，ＶＷ相のみの２つの組み合わせだけでもよい。予熱動作の開始時や終了時の通電相も、全て選択可能である。また各相の切り替えは連続的でなくてもよく、全相休止時間があってもよい。各相の通電時間は、１制御周期の極短時間でもよいし、数ミリ秒、数秒、数分、数時間単位でもよい。

【0080】

実施の形態６によれば、各相の加熱ムラを低減することができる。

【0081】

＜実施の形態７＞
以下、実施の形態７に係る電力変換装置について、図を用いて説明する。
図１２は、バースト加熱を行う場合における通電パターンの一例を示す図である。
実施の形態７では、選択する二相について、一定時間の通電時間と非通電時間を設ける。例えば、インバータ制御部１０２ａによって選択された２つのレグの各半導体スイッチのスイッチング動作時間と非スイッチング動作時間との和は、三相インバータ１０２から出力される電流の出力電圧が正と負を繰り返す１制御周期の時間よりも長い。
図１２は、ＵＶ相を選択した場合を一例として示している。通電時間と非通電時間は、１制御周期の極短時間でもよいし、数ミリ秒、数秒、数分、数１０分単位でもよい。

【0082】

図１３は、バースト加熱時の電流波形の一例を示す図である。
図１３では、連続的な三角形交流電流を流した場合を示している。電流波形については、不連続な三角形電流や直流重畳、低周波または交流重畳であってよい。または、これらの電流波形を組み合わせた場合など、多様な形態がある。通電時間と非通電時間は、同一でなくてもよい。

【0083】

実施の形態７によれば、通電時間と非通電時間を設けることで、時間平均した場合に所望の加熱量を実現することができる。また、バースト方式とすることで０電流からの電流立ち上がるまたは立ち下がるタイミングの頻度が下がり、高周波帯域のノイズを低減することができる。

【0084】

＜実施の形態８＞
以下、実施の形態８に係る電力変換装置１００について、図を用いて説明する。
図１４は、実施の形態８に係る電力変換装置１００における予熱制御時のインバータ制御部１０２ａの動作の一例を示すフローチャートである。
実施の形態８では、冷媒の液化の量に相関した検出量に基づいて、予熱を開始または終了する。

【0085】

まず、インバータ制御部１０２ａは、冷媒の液化の量に相関した検出量を取得する（ステップＳ１）。この検出量は、例えば、温度センサーによって検出される冷媒の温度、または選択された２つのレグのオンオフ制御の停止時間および動作時間である。

【0086】

インバータ制御部１０２ａは、検出量が予熱制御開始の判定基準を満たしているかどうかを判定する（ステップＳ２）。検出量が予熱制御開始の判定基準を満たしている場合には、インバータ制御部１０２ａは、予熱制御を開始する（ステップＳ３）。検出量が予熱制御開始の判定基準を満たしていない場合には、インバータ制御部１０２ａは、検出量を再度取得する。インバータ制御部１０２ａは、予熱制御開始の判定基準を満たすまで検出量を取得し続けて待機する。

【0087】

予熱制御を実施した場合には、ステップＳ１と同様に検出量を取得する（ステップＳ４）。ステップＳ１と同様にこの検出量は例えば温度センサー、予熱制御の停止時間と動作時間である。

【0088】

インバータ制御部１０２ａは、検出量が予熱制御終了の判定基準を満たしているかどうかを判定する（ステップＳ５）。検出量が予熱制御終了の判定基準を満たしている場合には、インバータ制御部１０２ａは、予熱制御を終了する。検出量が予熱制御終了の判定基準を満たしていない場合には、インバータ制御部１０２ａは、予熱制御を再度実施し、検出量を取得する。インバータ制御部１０２ａは、予熱制御終了の判定基準を満たすまで検出量を取得し続けて予熱を継続する。

【0089】

実施の形態８によれば、所定の加熱量を実現することができる。また、冷媒液化状態の必要なタイミングのみ予熱制御することで、省エネ化が可能となる。

【0090】

＜実施の形態９＞
以下、実施の形態９に係る電力変換装置１００について、図を用いて説明する。
図１５は、スイッチング周波数の可変制御におけるスイッチング周波数の変化の一例を示す図である。
実施の形態１から８では、スイッチング周波数を固定とした一例を示したが、実施の形態９ではスイッチング周波数を動的に変化させる。すなわち、インバータ制御部１０２ａは、インバータ制御部１０２ａによって選択された二相のレグの各半導体スイッチのスイッチング周波数を、三相インバータ１０２の動作中に変化させる。例えば、インバータ制御部１０２ａは、正極側Ｕ相スイッチＵＰ、負極側Ｕ相スイッチＵＮ、正極側Ｖ相スイッチＶＰ、および負極側Ｖ相スイッチＶＮの各スイッチング周波数を、三相インバータ１０２の動作中に変化させる。

【0091】

図１５では、三角形状にスイッチング周波数を変化させた場合を一例として示している。この他には、正弦波状やステップ変化させる四角形状などがある。また、スイッチング周波数の上限値や下限値、中央値も動的に変化させる。

【0092】

実施の形態９によれば、スイッチング周波数を変化させることでノイズスペクトラムを拡散し、準尖頭値または平均値のノイズを低減することができる。

【0093】

以上に説明した各実施の形態における特徴は、互いに組み合わせることができる。

【0094】

以下、本開示の諸態様を付記としてまとめて記載する。
（付記１）
冷媒を圧縮する圧縮機を駆動する三相モータに電力を供給する電力変換装置であって、
前記三相モータに電気的に接続された少なくとも６個の半導体スイッチを有する三相インバータと、
前記少なくとも６個の半導体スイッチを制御するインバータ制御部と、
を備え、
前記三相インバータは、
直流電源の正極側に接続される前記少なくとも６個の半導体スイッチのうちの正極側半導体スイッチである正極側Ｕ相スイッチと、前記正極側Ｕ相スイッチに直列に接続されるとともに前記直流電源の負極側に接続される前記少なくとも６個の半導体スイッチのうちの負極側半導体スイッチである負極側Ｕ相スイッチとを有し、前記三相モータのＵ相に対応するＵ相レグと、
前記直流電源の前記正極側に接続される前記少なくとも６個の半導体スイッチのうちの正極側半導体スイッチである正極側Ｖ相スイッチと、前記正極側Ｖ相スイッチに直列に接続されるとともに前記直流電源の前記負極側に接続される前記少なくとも６個の半導体スイッチのうちの負極側半導体スイッチである負極側Ｖ相スイッチとを有し、前記三相モータのＶ相に対応するＶ相レグと、
前記直流電源の前記正極側に接続される前記少なくとも６個の半導体スイッチのうちの正極側半導体スイッチである正極側Ｗ相スイッチと、前記正極側Ｗ相スイッチに直列に接続されるとともに前記直流電源の前記負極側に接続される前記少なくとも６個の半導体スイッチのうちの負極側半導体スイッチである負極側Ｗ相スイッチとを有し、前記三相モータのＷ相に対応するＷ相レグと、
を有し、
前記冷媒を予熱する場合、前記インバータ制御部は、前記Ｕ相レグ、前記Ｖ相レグ、および前記Ｗ相レグのうちの２つのレグを選択し、前記選択された２つのレグのうちの第１のレグの前記正極側半導体スイッチと前記選択された２つのレグのうちの第２のレグの前記負極側半導体スイッチとを同じタイミングでオンオフ制御し、前記第１のレグの前記負極側半導体スイッチと前記第２のレグの前記正極側半導体スイッチとを同じタイミングでオンオフ制御し、前記選択された２つのレグ以外の第３のレグの前記正極側半導体スイッチおよび前記負極側半導体スイッチをオフに維持する、
ことを特徴とする電力変換装置。
（付記２）
前記半導体スイッチのオン時間は、前記冷媒の液化が抑制されるように設定されていることを特徴とする付記１に記載の電力変換装置。
（付記３）
前記三相インバータから出力される電流の波形は、不連続な三角形であることを特徴とする付記１または２に記載の電力変換装置。
（付記４）
前記三相インバータから出力される電流の波形は、連続的な三角形であることを特徴とする付記１または２に記載の電力変換装置。
（付記５）
前記三相インバータから出力される交流電流に直流成分が重畳されていることを特徴とする付記１または２に記載の電力変換装置。
（付記６）
前記三相インバータから出力される交流電流に交流成分が重畳されていることを特徴とする付記１または２に記載の電力変換装置。
（付記７）
前記三相インバータから出力される電流の１周期において前記半導体スイッチが全てオフとなる時間は、冷媒圧縮動作時のデッドタイム以上であることを特徴とする付記１または２に記載の電力変換装置。
（付記８）
前記三相インバータから出力される電流の１周期において前記半導体スイッチが全てオフとなる時間は、冷媒圧縮動作時のデッドタイムよりも長いことを特徴とする付記１または２に記載の電力変換装置。
（付記９）
前記第１のレグの前記正極側半導体スイッチおよび前記第２のレグの前記負極側半導体スイッチのオン時間と、前記第１のレグの前記負極側半導体スイッチと前記第２のレグの前記正極側半導体スイッチのオン時間とを互いに異ならせて、フィードバック制御またはオープンループ制御によって前記三相インバータから出力される前記交流電流に前記直流成分が重畳されていることを特徴とする付記５に記載の電力変換装置。
（付記１０）
前記第１のレグの前記正極側半導体スイッチおよび前記第２のレグの前記負極側半導体スイッチのオン時間と、前記第１のレグの前記負極側半導体スイッチと前記第２のレグの前記正極側半導体スイッチのオン時間とを時間変化させて、フィードバック制御またはオープンループ制御によって前記三相インバータから出力される前記交流電流に前記交流成分が重畳されていることを特徴とする付記６に記載の電力変換装置。
（付記１１）
前記選択される前記２つのレグは、前記インバータ制御部によって順次切り替えられることを特徴とする付記１または２に記載の電力変換装置。
（付記１２）
前記選択された２つのレグの各半導体スイッチのスイッチング動作時間と非スイッチング動作時間との和は、前記三相インバータから出力される電流の出力電圧が正と負を繰り返す１制御周期の時間よりも長いことを特徴とする付記１または２に記載の電力変換装置。
（付記１３）
前記正極側Ｕ相スイッチ、前記負極側Ｕ相スイッチ、前記正極側Ｖ相スイッチ、および前記負極側Ｖ相スイッチの各スイッチング周波数は、９ｋＨｚ以上であることを特徴とする付記１または２に記載の電力変換装置。
（付記１４）
前記三相インバータから出力される電力は、５０Ｗ以下であることを特徴とする付記１または２に記載の電力変換装置。
（付記１５）
前記冷媒の液化の量に相関した検出量に基づいて、前記予熱を開始または前記予熱を終了することを特徴とする付記１または２に記載の電力変換装置。
（付記１６）
前記検出量は、温度センサーによって検出される前記冷媒の温度、または前記選択された２つのレグの前記オンオフ制御の停止時間および動作時間であること特徴とする付記１５に記載の電力変換装置。
（付記１７）
前記インバータ制御部は、前記正極側Ｕ相スイッチ、前記負極側Ｕ相スイッチ、前記正極側Ｖ相スイッチ、および前記負極側Ｖ相スイッチの各スイッチング周波数を、前記三相インバータの動作中に変化させることを特徴とする付記１または２に記載の電力変換装置。
（付記１８）
付記１または２に記載の前記電力変換装置と、
圧縮機と
を備えることを特徴とする冷凍サイクル装置。
（付記１９）
付記１または２に記載の前記電力変換装置と、
前記三相モータと
を備えることを特徴とするモータシステム。

【符号の説明】

【0095】

１ 冷凍サイクル装置、 ２ モータシステム、 １０ 圧縮機、 １１ 三相モータ、 １００ 電力変換装置、 １０１ 電源部、 １０２ 三相インバータ、 １０２ａ インバータ制御部、 １０２Ｕ Ｕ相レグ、 １０２Ｖ Ｖ相レグ、 １０２Ｗ Ｗ相レグ、 ＵＰ，ＶＰ，ＷＰ，ＵＮ，ＶＮ，ＷＮ 半導体スイッチ。

【要約】

電力変換装置（１００）は、冷媒を圧縮する圧縮機（１０）を駆動する三相モータ（１１）に電力を供給する。電力変換装置（１００）は、少なくとも６個の半導体スイッチを有する三相インバータ（１０２）と、インバータ制御部（１０２ａ）とを有する。三相インバータ（１０２）は、Ｕ相レグ（１０２Ｕ）と、Ｖ相レグ（１０２Ｖ）と、Ｗ相レグ（１０２Ｗ）とを有する。冷媒を予熱する場合、インバータ制御部（１０２ａ）は、Ｕ相レグ（１０２Ｕ）、Ｖ相レグ（１０２Ｖ）、およびＷ相レグ（１０２Ｗ）のうちの２つのレグを選択する。インバータ制御部（１０２ａ）は、第１のレグの正極側半導体スイッチと第２のレグの負極側半導体スイッチとを同じタイミングでオンオフ制御し、第１のレグの負極側半導体スイッチと第２のレグの正極側半導体スイッチとを同じタイミングでオンオフ制御し、第３のレグの正極側半導体スイッチおよび負極側半導体スイッチをオフに維持する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】