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WO2017138130A1 - 電力変換装置及び空気調和装置 - Google Patents

電力変換装置及び空気調和装置 Download PDF

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WO2017138130A1
WO2017138130A1 PCT/JP2016/054035 JP2016054035W WO2017138130A1 WO 2017138130 A1 WO2017138130 A1 WO 2017138130A1 JP 2016054035 W JP2016054035 W JP 2016054035W WO 2017138130 A1 WO2017138130 A1 WO 2017138130A1
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WO
WIPO (PCT)
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unit
boost
converter unit
condensation
boost converter
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Ceased
Application number
PCT/JP2016/054035
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English (en)
French (fr)
Inventor
恵和 塚野
真作 楠部
貴彦 小林
喜浩 谷口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Priority to US16/060,986 priority patent/US10211753B2/en
Priority to PCT/JP2016/054035 priority patent/WO2017138130A1/ja
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    • H02M1/327—Means for protecting converters other than automatic disconnection against abnormal temperatures

Definitions

  • the present invention relates to a power converter and an air conditioner that eliminate condensation that may occur due to a cooling operation of a cooler.
  • an air conditioner including a cooler that cools a power element used in a power conversion device that drives a compressor or the like by a refrigerant flowing in a refrigerant circuit.
  • the temperature around the cooler tends to decrease. For this reason, moisture in the air may condense around the cooler and condensation may occur.
  • dew condensation occurs around the cooler, dew condensation water adheres to electric and electronic parts such as power elements, other capacitors and reactors, and the electric and electronic parts may break down.
  • Patent Document 1 discloses a refrigeration apparatus that intentionally generates heat in a cooling target component of a cooler.
  • Patent Document 1 controls the operation of an inverter circuit directly connected to a load such as a compressor motor.
  • Patent Document 1 causes the power element to generate heat by increasing the switching frequency, switching loss, or conduction loss of the switching element that constitutes the power element of the inverter circuit. Note that the switching loss is increased by increasing the base resistance of the switching element or the capacitor capacity of the base circuit. Further, the conduction loss is increased by increasing the current flowing through the inverter circuit.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a power conversion device and an air conditioner that eliminates the dew condensation generated by the cooler while reducing the influence on the load characteristics. It is.
  • a power conversion device includes a boost converter unit having a reactor to which a DC voltage is input, a switching element connected in parallel to the reactor, and a backflow prevention element connected in series to the reactor, and a boost converter unit Condensation for detecting a dew condensation state caused by a smoothing capacitor for smoothing the output voltage of the inverter, an inverter unit for converting the output voltage smoothed by the smoothing capacitor into an AC voltage, and a step-up converter unit and a cooler for cooling the inverter unit
  • a control unit that controls the operation of the boost converter unit, the control unit based on a determination unit that determines a dew condensation state detected by the dew condensation state detection unit, and a determination result of the determination unit Boosting control means for controlling the boosting operation of the boosting converter section.
  • the boost control means controls the boost operation of the boost converter section.
  • a loss occurs in the reactor, and the boost converter unit generates heat.
  • the boost converter unit is connected to a load via a smoothing capacitor and an inverter unit. For this reason, even if the boosting operation is performed in the boosting converter unit, the voltage output to the load is further controlled by the smoothing capacitor and the inverter unit. Therefore, even if the boosting operation of the boosting converter unit is controlled, the influence on the load characteristics is small.
  • the power conversion device can eliminate the dew condensation generated by the cooler while reducing the influence on the characteristics of the load.
  • FIG. 1 is a circuit diagram showing an air-conditioning apparatus 100 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the air conditioner 100 will be described with reference to FIG.
  • the air conditioning apparatus 100 includes a refrigerant circuit 100 a and a power conversion device 1.
  • the compressor 2, the condenser 3, the expansion unit 4, the cooler 6, and the evaporator 5 are connected by piping, and the refrigerant flows.
  • the compressor 2 compresses the refrigerant.
  • the condenser 3 condenses the refrigerant by exchanging heat between the refrigerant and the heat medium.
  • the expansion part 4 expands and depressurizes the refrigerant.
  • the cooler 6 is attached to the power conversion device 1 and cools the power conversion device 1 with a refrigerant.
  • the evaporator 5 evaporates the refrigerant by exchanging heat between the refrigerant and the heat medium.
  • the power conversion device 1 is connected to a three-phase AC power source 7 and a motor (not shown) of the compressor 2 that is a load, and converts the power supplied from the AC power source 7 into predetermined power. It supplies to the load.
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing the power conversion device 1 according to the first embodiment of the present invention.
  • the power conversion device 1 includes a rectifier 10, a boost converter unit 20, a smoothing capacitor 30, an inverter unit 40, a dew condensation state detection unit 8, and a control unit 50.
  • the rectifier 10 rectifies the AC voltage supplied from the AC power source 7.
  • the rectifier 10 converts an AC voltage supplied from, for example, a three-phase AC power source 7 into a DC voltage, and is, for example, a three-phase full-wave rectifier in which six diodes are bridge-connected.
  • the AC voltage supplied from the AC power supply 7 is, for example, 200V or 400V.
  • FIG. 3 is a circuit diagram showing boost converter unit 20 according to the first embodiment of the present invention.
  • the boost converter unit 20 boosts the input voltage rectified by the rectifier 10, and includes a reactor 21, a switching element 22, a backflow prevention element 23, and a secondary backflow prevention element 24. is doing.
  • the reactor 21 is connected to the output terminal of the rectifier 10 and receives a DC voltage.
  • the switching element 22 is connected to the reactor 21 in parallel, and is a semiconductor element such as an IGBT. Note that the switching element 22 may be a MOSFET.
  • the switching element 22 may be a silicon (Si) element, such as a silicon carbide (SiC) element, a gallium nitride (GaN) element, or a diamond (C) element having a larger band gap than the silicon (Si) element.
  • Si silicon
  • SiC silicon carbide
  • GaN gallium nitride
  • C diamond
  • a wide band gap semiconductor may be used.
  • the backflow prevention element 23 is connected in series to the reactor 21 and prevents current from flowing from the smoothing capacitor 30 side to the reactor 21 side.
  • the backflow prevention element 23 may be an element such as a photorecovery diode.
  • the auxiliary backflow prevention element 24 connects the collector terminal and the emitter terminal of the switching element 22 and prevents current from flowing from the collector terminal side to the emitter terminal side.
  • the boost converter unit 20 boosts the DC bus voltage from the rectifier 10 to a target voltage by changing the on-duty ratio of the switching element 22 to adjust the boost amount, and supplies the DC bus voltage to the inverter unit 40.
  • the on-duty ratio is a ratio of the time during which the switching element 22 is energized. The higher the on-duty ratio, the higher the boost amount.
  • the boost converter unit 20 the number of times of switching varies depending on the carrier frequency of the switching element 22.
  • the motor of the compressor 2 that is a load is connected to the output terminal of the inverter unit 40, and the required voltage changes according to the rotational speed of the motor.
  • the step-up converter unit 20 improves the performance of the motor by boosting to a voltage required by the motor.
  • the cooler 6 cools the boost converter unit 20.
  • the reactor 21 is provided below the cooler 6.
  • the boost converter unit 20 may be a power module that is modularized by combining a plurality of switching elements 22 and backflow prevention elements 23.
  • the step-up converter unit 20 is not limited to the step-up chopper as described above, and may be another type of step-up circuit such as a multi-level converter.
  • the smoothing capacitor 30 is connected in parallel to the boost converter unit 20, and smoothes the output voltage of the boost converter unit 20.
  • the inverter unit 40 converts the output voltage smoothed by the smoothing capacitor 30 into an AC voltage.
  • the motor of the compressor 2 is connected to the output end of the inverter unit 40, and the AC voltage converted to a predetermined frequency by the inverter unit 40 is supplied to the motor. Thereby, the motor is driven to rotate at an arbitrary frequency.
  • the cooler 6 cools the inverter unit 40.
  • the inverter unit 40 may be a modularized power module.
  • the dew condensation state detection unit 8 detects the dew condensation state generated by the cooler 6.
  • the boost converter unit 20 and the inverter unit 40 are cooled by the cooler 6, the temperature around the cooler 6 is likely to decrease. For this reason, moisture in the air may condense around the cooler 6 to cause condensation.
  • dew condensation refers to water droplets that are generated when the amount of water vapor that exceeds the amount of saturated water vapor is present relative to the amount of water vapor that can be contained in the air.
  • the saturated water vapor amount depends on the temperature. The higher the temperature, the larger the saturated water vapor amount.
  • the dew condensation state detector 8 is an outside air temperature sensor 8a and a module temperature sensor 8b.
  • the outside air temperature sensor 8a detects the temperature of outside air.
  • the module temperature sensor 8b detects the temperatures of the boost converter unit 20 and the inverter unit 40.
  • module temperature sensor 8b is provided in the power module.
  • the dew condensation state detection unit 8 may be a dew condensation sensor that directly detects the amount of dew condensation.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the control unit 50 of the power conversion device 1 according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 4, the control unit 50 controls the operation of the boost converter unit 20, and includes a determination unit 51 and a boost control unit 52.
  • the determination means 51 determines the state of condensation detected by the condensation state detection unit 8. In the first embodiment, the determination unit 51 determines whether or not the difference obtained by subtracting the temperature detected by the module temperature sensor 8b from the temperature detected by the outside air temperature sensor 8a is equal to or less than the difference threshold value. is there. If the difference is less than or equal to the difference threshold, it is determined that condensation may occur.
  • the difference threshold may be zero degrees Celsius or a temperature higher than zero degrees Celsius.
  • the determination unit 51 may determine whether the time change rate of the difference is equal to or less than a change rate threshold value. In this case, if the time change rate of the difference is equal to or less than the change rate threshold, it is determined that condensation may occur. Further, the determination unit 51 may determine whether or not the dew amount detected by the dew condensation sensor is equal to or greater than the dew amount threshold value.
  • the determination means 51 may determine whether or not the dew point difference obtained by subtracting the temperature detected by the module temperature sensor 8b from the dew point temperature is equal to or less than the dew point difference threshold value.
  • the dew point temperature is calculated by the control unit 50 from the temperature detected by the outside air temperature sensor 8a and the relative humidity.
  • the relative humidity is an index indicating the actual water vapor ratio. If the dew point difference is less than or equal to the dew point difference threshold, it is determined that condensation may occur.
  • the dew point difference threshold may be zero degrees Celsius or a temperature higher than zero degrees Celsius.
  • the determination means 51 may determine whether the time change rate of a dew point difference is below a change rate threshold value. In this case, when the time change rate of the dew point difference is equal to or less than the change rate threshold, it is determined that condensation may occur.
  • the boost control means 52 controls the boost operation of the boost converter section 20 based on the determination result of the determination means 51. If dew condensation occurs around the cooler 6, dew condensation water adheres to the boost converter unit 20 and the inverter unit 40, and the boost converter unit 20 and the inverter unit 40 may break down. Therefore, when there is a possibility that condensation occurs, it is necessary to suppress the occurrence of condensation.
  • the boost control unit 52 determines that the difference obtained by subtracting the temperature detected by the module temperature sensor 8b from the temperature detected by the determination unit 51 from the outside air temperature sensor 8a is greater than or equal to the difference threshold value.
  • the boosting operation of the boosting converter unit 20 is controlled.
  • the boost control means 52 increases the on-duty ratio of the switching element 22. Thereby, the pressure increase amount increases and the heat loss in the reactor 21 increases. In this way, dew condensation is eliminated by intentionally heating the boost converter unit 20.
  • the boost amount is set as appropriate based on a test or the like according to the drive condition of the boost converter unit 20.
  • the pressure increase amount is set to a value that deviates from a state where condensation can occur. The amount of pressure increase is gradually increased until the state where condensation can occur is removed.
  • the boost amount may be stored in the control unit 50, which is a microcomputer, as a table in advance by grasping the temperature rise value with respect to the boost amount or the increase amount of the boost amount through a test or the like. As a result, the amount of pressure increase can be calculated based on the temperature rise value necessary to escape from a state where condensation can occur.
  • the power conversion device 1 monitors the temperatures of the reactor 21, the switching element 22, and the like, and suppresses the temperature destruction of the reactor 21, the switching element 22, and the like. Further, the amount of pressure increase that does not affect the drive performance of the compressor 2 as a load is grasped by a test or the like, and the amount of pressure increase is controlled within a range that does not affect the drive performance of the compressor 2. Further, the boost control unit 52 stops the boost operation when it is determined that the possibility of condensation is low while the boost operation is being performed. Thereby, the loss of the power converter device 1 whole can be reduced.
  • the boost control means 52 may increase the carrier frequency of the boost converter unit 20. Thereby, the switching frequency of the switching element 22 increases and the heat loss in the reactor 21 increases. Further, the switching loss of the switching element 22 increases. In this way, dew condensation is eliminated by intentionally heating the boost converter unit 20.
  • the carrier frequency may be stored in the control unit 50, which is a microcomputer, as a table by previously grasping the carrier frequency or the temperature rise value with respect to the increase amount of the carrier frequency by a test or the like. As a result, the carrier frequency can be calculated based on the temperature increase value necessary to escape from a state where condensation can occur. Further, the carrier frequency that does not affect the driving performance of the compressor 2 as a load is grasped by a test or the like, and the carrier frequency is controlled within a range that does not affect the driving performance of the compressor 2.
  • the boost control means 52 may start the boost operation of the boost converter unit 20 when the boost operation of the boost converter unit 20 is stopped. Thereby, the heat loss in the reactor 21 increases.
  • the refrigerant sucked into the compressor 2 is compressed by the compressor 2 and discharged in a high-temperature and high-pressure gas state.
  • the high-temperature and high-pressure gaseous refrigerant discharged from the compressor 2 flows into the condenser 3, and heat-exchanges with the heat medium in the condenser 3 to be condensed and liquefied.
  • the condensed refrigerant in the liquid state flows into the expansion unit 4 and is expanded and depressurized in the expansion unit 4 to be in a gas-liquid two-phase state. Then, the refrigerant in the gas-liquid two-phase state flows into the cooler 6.
  • the refrigerant cools the boost converter unit 20 and the inverter unit 40 attached to the cooler 6 via the cooler 6.
  • the refrigerant heated in the cooler 6 through heat exchange with the boost converter unit 20 and the inverter unit 40 flows into the evaporator 5.
  • the refrigerant exchanges heat with the heat medium and evaporates.
  • the evaporated refrigerant in the gas state is sucked into the compressor 2.
  • FIG. 5 is a flowchart for explaining step ST1 in FIG. 5 in detail
  • FIG. 7 is a flowchart for explaining step ST2 in FIG. 5 in detail.
  • the determination means 51 determines the dew condensation state detected by the dew condensation state detector 8 (step ST1).
  • the temperature detected by the outside air temperature sensor 8a and the temperature detected by the module temperature sensor 8b are acquired (step ST11).
  • the determination means 51 determines whether or not the difference obtained by subtracting the temperature detected by the module temperature sensor 8b from the temperature detected by the outside air temperature sensor 8a is equal to or less than the difference threshold value (step ST12). When it is determined that the difference is larger than the difference threshold (No in step ST12), the process returns to step ST11. On the other hand, when it is determined that the difference is equal to or less than the difference threshold value (Yes in step ST12), the process proceeds to step ST2 in FIG.
  • step ST2 it is first determined whether or not the boosting operation of the boosting converter unit 20 is being performed (step ST21).
  • the boosting operation of the boosting converter unit 20 is performed (Yes in step ST21)
  • the on-duty ratio of the switching element 22 is increased by the boosting control unit 52 (step ST22).
  • the boost amount of the boost converter unit 20 is increased, and the heat loss of the reactor 21 is increased. In this way, dew condensation is eliminated by intentionally heating the boost converter unit 20. And it returns to step ST1 of FIG.
  • step ST21 when the boosting operation of the boosting converter unit 20 is stopped (No in step ST21), the boosting control unit 52 starts the boosting operation of the boosting converter unit 20 (step ST23). Thereby, the heat loss in the reactor 21 increases. In this manner, dew condensation can be eliminated by intentionally heating the boost converter unit 20.
  • step ST24 it is determined whether or not condensation has been eliminated (step ST24). When the condensation has been eliminated (Yes in step ST24), the process returns to step ST1 in FIG. If the condensation has not been eliminated (No in step ST24), the process proceeds to step ST22, and the on-duty ratio of the switching element 22 is increased. As a result, the boost amount of the boost converter unit 20 is further increased, and the heat loss of the reactor 21 is further increased. In this way, dew condensation is eliminated by intentionally heating the boost converter unit 20.
  • the boost control means 52 controls the boost operation of the boost converter unit 20.
  • a loss occurs in the reactor 21 and the boost converter unit 20 generates heat.
  • the power conversion device 1 eliminates condensation by causing the boost converter unit 20 to generate heat intentionally.
  • the boost converter unit 20 is connected to a load via the smoothing capacitor 30 and the inverter unit 40. For this reason, even if the boosting operation is performed in the boosting converter unit 20, the voltage output to the load is further controlled by the smoothing capacitor 30 and the inverter unit 40. Therefore, even if the boosting operation of the boosting converter unit 20 is controlled, the influence on the load characteristics is small.
  • the power converter device 1 can eliminate the dew condensation generated by the cooler 6 while reducing the influence on the load characteristics.
  • an air conditioner that controls a refrigerant flow rate adjusting unit such as an electronic expansion valve to adjust the amount of refrigerant flowing through a cooler to eliminate condensation is known.
  • an air conditioner that attempts to eliminate dew condensation by maintaining a state in which equipment is stopped and energizing a power element of an inverter unit to generate heat.
  • condensation may occur during heating operation, try to eliminate condensation by increasing the frequency of the inverter unit so that the rotation speed of the compressor increases stepwise and generating power in the inverter unit.
  • An air conditioning apparatus is known.
  • the conventional air conditioner and the like change the switching speed of the switching element and increase the electric power input to the motor of the compressor, so that the operating characteristics of the compressor, the performance of the inverter unit, the conversion efficiency, etc. It will have an effect.
  • the energy consumption efficiency COP during the rated cooling / heating operation and the year-round energy consumption efficiency APF throughout the year are affected.
  • the boost control unit 52 controls the boost operation of the boost converter unit 20. For this reason, the power converter device 1 can eliminate the dew condensation generated by the cooler 6 while reducing the influence on the characteristics of the load.
  • the reactor 21 is provided below the cooler 6.
  • the air warmed by the heat generated by the reactor 21 rises because the density is lower than that of the surrounding air.
  • the cooler 6 since the cooler 6 is provided above the reactor 21, heat is easily transmitted to the cooler 6, and the heat diffuses over a wide range as it rises.
  • the iron loss of the reactor 21 can be further increased.
  • the calorific value of the reactor 21 is further increased, the temperature of the air around the cooler 6 is prevented from being lowered, and condensation can be further suppressed. This effect becomes more prominent as the boost amount or carrier frequency of the boost converter unit 20 is larger.
  • the boost control means 52 increases the on-duty ratio of the switching element 22. As a result, the boost amount of the boost converter unit 20 is increased, and the heat loss of the reactor 21 is increased. Further, the boost control means 52 may increase the carrier frequency of the boost converter unit 20. In this case, the switching frequency of the switching element 22 increases, and the heat loss in the reactor 21 increases. Further, the boost control unit 52 starts the boost operation of the boost converter unit 20 when the boost operation of the boost converter unit 20 is stopped. Thereby, the heat loss in the reactor 21 increases.
  • the dew condensation state detection unit 8 includes an outside air temperature sensor 8a that detects the temperature of the outside air, and a module temperature sensor 8b that detects the temperatures of the boost converter unit 20 and the inverter unit 40.
  • the determination unit 51 includes the outside air temperature sensor. Whether the difference obtained by subtracting the temperature detected by the module temperature sensor 8b from the temperature detected by the module 8a is equal to or less than the difference threshold value is determined. When it is determined that the voltage is equal to or lower than the threshold value, the boosting operation of the boosting converter unit 20 is controlled. Thereby, it can be estimated whether condensation occurs.
  • a power module in which at least one of the boost converter unit 20 and the inverter unit 40 is modularized may be further provided, and the module temperature sensor 8b may be provided in the power module.
  • the module temperature sensor 8b can be incorporated in the manufacturing process to protect the power module. Therefore, power module protection and dew condensation determination can be covered by the shared module temperature sensor 8b. This eliminates the need for a new module temperature sensor 8b, thereby reducing costs.
  • the rectifier 10, the inverter unit 40, and the module temperature sensor 8b may be modularized, and the boost converter unit 20 and the module temperature sensor 8b may be modularized.
  • the rectifier 10, the boost converter unit 20, and the inverter unit All of 40 and the module temperature sensor 8b may be modularized. Thereby, since the new module temperature sensor 8b is unnecessary, the power converter device 1 can be reduced in size.
  • the dew condensation state detection unit 8 is a dew condensation sensor that detects the dew condensation amount, and the determination unit 51 determines whether or not the dew condensation amount detected by the dew condensation sensor is equal to or greater than the dew condensation amount threshold.
  • the control unit 52 may control the boosting operation of the boost converter unit 20 when the determination unit 51 determines that the condensation amount is greater than or equal to the condensation amount threshold value. In this case, since condensation can be detected directly, the accuracy of detecting condensation is high.
  • the compressor 2, the condenser 3, the expansion part 4, the said cooler 6, and the evaporator 5 are connected by piping, and the refrigerant circuit 100a through which a refrigerant
  • the boost converter part 20 and the inverter part 40 of the power converter device 1 can be cooled by the cooler 6.

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Abstract

電力変換装置は、直流電圧が入力されるリアクタと、リアクタに並列に接続されたスイッチング素子と、リアクタに直列に接続された逆流防止素子とを有する昇圧コンバータ部と、昇圧コンバータ部の出力電圧を平滑化する平滑コンデンサと、平滑コンデンサにおいて平滑化された出力電圧を交流電圧に変換するインバータ部と、昇圧コンバータ部及びインバータ部を冷却する冷却器によって生じる結露の状態を検出する結露状態検出部と、昇圧コンバータ部の動作を制御する制御部と、を備え、制御部は、結露状態検出部によって検出された結露の状態を判定する判定手段と、判定手段の判定結果に基づいて、昇圧コンバータ部の昇圧動作を制御する昇圧制御手段と、を有する。

Description

電力変換装置及び空気調和装置
　本発明は、冷却器の冷却動作によって発生し得る結露を解消する電力変換装置及び空気調和装置に関する。
　従来、圧縮機等を駆動する電力変換装置に使用されるパワー素子を、冷媒回路に流れる冷媒によって冷却する冷却器等を備える空気調和装置が知られている。ここで、冷却器を用いてパワー素子が冷却されると、冷却器の周囲の温度が低下し易くなる。このため、冷却器の周囲において、空気中の水分が凝縮して結露が発生する場合がある。冷却器の周囲に結露が発生すると、パワー素子、そのほかのコンデンサ及びリアクタ等といった電気電子部品に結露水が付着して、電気電子部品が故障する虞がある。
　特許文献１には、冷却器の冷却対象部品を故意に発熱させる冷凍装置が開示されている。特許文献１は、圧縮機のモータ等の負荷に直接接続されたインバータ回路の動作を制御する。特許文献１は、インバータ回路のパワー素子を構成するスイッチング素子のスイッチング周波数、スイッチング損失又は導通損失を増加させて、パワー素子を発熱させる。なお、スイッチング損失は、スイッチング素子のベース抵抗又はベース回路のコンデンサ容量等を大きくすることによって、増加されている。また、導通損失は、インバータ回路に流れる電流を大きくすることによって、増加されている。
特許第５５１６６０２号公報
　しかしながら、特許文献１に開示された冷凍装置は、負荷に直接接続されたインバータ回路の動作を制御しているため、負荷の特性が変化してしまう。
　本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、負荷の特性に与える影響を低減しつつ、冷却器によって発生した結露を解消する電力変換装置及び空気調和装置を提供するものである。
　本発明に係る電力変換装置は、直流電圧が入力されるリアクタと、リアクタに並列に接続されたスイッチング素子と、リアクタに直列に接続された逆流防止素子とを有する昇圧コンバータ部と、昇圧コンバータ部の出力電圧を平滑化する平滑コンデンサと、平滑コンデンサにおいて平滑化された出力電圧を交流電圧に変換するインバータ部と、昇圧コンバータ部及びインバータ部を冷却する冷却器によって生じる結露の状態を検出する結露状態検出部と、昇圧コンバータ部の動作を制御する制御部と、を備え、制御部は、結露状態検出部によって検出された結露の状態を判定する判定手段と、判定手段の判定結果に基づいて、昇圧コンバータ部の昇圧動作を制御する昇圧制御手段と、を有する。
　本発明によれば、昇圧制御手段が昇圧コンバータ部の昇圧動作を制御している。これにより、リアクタに損失が発生し、昇圧コンバータ部が発熱する。ここで、昇圧コンバータ部は、平滑コンデンサ及びインバータ部を介して負荷に接続されるものである。このため、昇圧コンバータ部において昇圧動作が行われても、平滑コンデンサ及びインバータ部によって、負荷に出力される電圧が更に制御される。従って、昇圧コンバータ部の昇圧動作が制御されても、負荷の特性に与える影響は少ない。このように、電力変換装置は、負荷の特性に与える影響を低減しつつ、冷却器によって発生した結露を解消することができる。
本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００を示す回路図である。 本発明の実施の形態１に係る電力変換装置１を示す回路図である。 本発明の実施の形態１における昇圧コンバータ部２０を示す回路図である。 本発明の実施の形態１に係る電力変換装置１の制御部５０を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１に係る電力変換装置１の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係る電力変換装置１の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係る電力変換装置１の動作を示すフローチャートである。
実施の形態１．
　以下、本発明に係る電力変換装置及び空気調和装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００を示す回路図である。この図１に基づいて、空気調和装置１００について説明する。図１に示すように、空気調和装置１００は、冷媒回路１００ａと電力変換装置１とを備えている。冷媒回路１００ａは、圧縮機２、凝縮器３、膨張部４、冷却器６及び蒸発器５が配管により接続され、冷媒が流れるものである。
　圧縮機２は、冷媒を圧縮するものである。凝縮器３は、冷媒と熱媒体とを熱交換して冷媒を凝縮するものである。膨張部４は、冷媒を膨張及び減圧するものである。冷却器６は、電力変換装置１に取り付けられ、冷媒によって電力変換装置１を冷却するものである。蒸発器５は、冷媒と熱媒体とを熱交換して冷媒を蒸発するものである。電力変換装置１は、三相の交流電源７と、負荷である圧縮機２のモータ（図示せず）とに接続されており、交流電源７から供給された電力を所定の電力に変換して負荷に供給するものである。
　図２は、本発明の実施の形態１に係る電力変換装置１を示す回路図である。図２に示すように、電力変換装置１は、整流器１０と、昇圧コンバータ部２０と、平滑コンデンサ３０と、インバータ部４０と、結露状態検出部８と、制御部５０とを備えている。整流器１０は、交流電源７から供給された交流電圧を整流するものである。整流器１０は、例えば三相の交流電源７から供給された交流電圧を直流電圧に変換するものであり、例えば６個のダイオードがブリッジ接続された３相全波整流器である。ここで、交流電源７から供給される交流電圧は、例えば２００Ｖ又は４００Ｖである。
　図３は、本発明の実施の形態１における昇圧コンバータ部２０を示す回路図である。図３に示すように、昇圧コンバータ部２０は、整流器１０が整流した入力電圧を昇圧するものであり、リアクタ２１と、スイッチング素子２２と、逆流防止素子２３と、副逆流防止素子２４とを有している。リアクタ２１は、整流器１０の出力端に接続されており、直流電圧が入力されるものである。スイッチング素子２２は、リアクタ２１に並列に接続されており、例えばＩＧＢＴ等の半導体素子である。なお、スイッチング素子２２は、ＭＯＳＦＥＴとしてもよい。また、スイッチング素子２２は、シリコン（Ｓｉ）素子を用いてもよく、シリコン（Ｓｉ）素子よりもバンドギャップが大きい炭化ケイ素（ＳｉＣ）素子、窒化ガリウム（ＧａＮ）素子、ダイヤモンド（Ｃ）素子等のワイドバンドギャップ半導体を用いてもよい。
　逆流防止素子２３は、リアクタ２１に直列に接続されるものであり、平滑コンデンサ３０側からリアクタ２１側に電流が流れることを防止するものである。逆流防止素子２３は、例えばフォトリカバリダイオードといった素子としてもよい。副逆流防止素子２４は、スイッチング素子２２のコレクタ端子とエミッタ端子とを接続するものであり、コレクタ端子側からエミッタ端子側に電流が流れることを防止するものである。
　昇圧コンバータ部２０は、整流器１０からの直流母線電圧を、スイッチング素子２２のオンデューティ比を変化させて昇圧量を調整することによって目標電圧まで昇圧し、インバータ部４０に直流母線電圧を供給する。ここで、オンデューティ比とは、スイッチング素子２２に通電する時間の割合であり、オンデューティ比が高いほど、昇圧量が増加する。なお、昇圧コンバータ部２０において、スイッチング素子２２のキャリア周波数によって、スイッチング回数が変化する。
　インバータ部４０の出力端には、負荷である圧縮機２のモータが接続されており、モータの回転速度に応じて、必要となる電圧が変化する。昇圧コンバータ部２０は、モータが必要とする電圧に昇圧することによって、モータの性能を改善する。冷却器６は、昇圧コンバータ部２０を冷却する。特に、リアクタ２１は、冷却器６の下方に設けられている。なお、昇圧コンバータ部２０は、スイッチング素子２２及び逆流防止素子２３を複数組み合わせてモジュール化されたパワーモジュールとされてもよい。なお、昇圧コンバータ部２０は、上記のような昇圧チョッパに限らず、マルチレベルコンバータといった別の方式の昇圧回路としてもよい。
　図２に示すように、平滑コンデンサ３０は、昇圧コンバータ部２０に並列に接続され、昇圧コンバータ部２０の出力電圧を平滑化するものである。インバータ部４０は、平滑コンデンサ３０において平滑化された出力電圧を交流電圧に変換するものである。インバータ部４０の出力端には、圧縮機２のモータが接続されており、インバータ部４０によって所定の周波数に変換された交流電圧が、モータに供給される。これにより、モータは、任意の周波数で回転駆動する。冷却器６は、インバータ部４０を冷却する。なお、インバータ部４０は、モジュール化されたパワーモジュールとされてもよい。
　結露状態検出部８は、冷却器６によって生じる結露の状態を検出するものである。昇圧コンバータ部２０及びインバータ部４０が冷却器６によって冷却されると、冷却器６の周囲の温度が低下し易くなる。このため、冷却器６の周囲において、空気中の水分が凝縮して結露が発生する場合がある。ここで、結露とは、空気中に含有可能の飽和水蒸気量に対し、飽和水蒸気量を超える水蒸気が存在した場合、発生する水滴のことをいう。飽和水蒸気量は、温度に依存するものであり、温度が高いほど飽和水蒸気量が大きくなる。
　本実施の形態１では、結露状態検出部８は、外気温度センサ８ａ及びモジュール温度センサ８ｂである。外気温度センサ８ａは、外気の温度を検出するものである。モジュール温度センサ８ｂは、昇圧コンバータ部２０及びインバータ部４０の温度を検出するものである。なお、昇圧コンバータ部２０及びインバータ部４０のうち少なくとも１つがモジュール化されたパワーモジュールである場合、モジュール温度センサ８ｂは、パワーモジュールに設けられる。また、結露状態検出部８は、結露量を直接検出する結露センサでもよい。
　図４は、本発明の実施の形態１に係る電力変換装置１の制御部５０を示すブロック図である。図４に示すように、制御部５０は、昇圧コンバータ部２０の動作を制御するものであり、判定手段５１と昇圧制御手段５２とを有している。
　判定手段５１は、結露状態検出部８によって検出された結露の状態を判定するものである。本実施の形態１では、判定手段５１は、外気温度センサ８ａによって検出された温度からモジュール温度センサ８ｂによって検出された温度を減算した差分が、差分閾値以下であるか否かを判定するものである。差分が差分閾値以下の場合、結露が発生する可能性があると判断される。差分閾値は、零℃でもよく、零℃より高い温度でもよい。
　なお、判定手段５１は、差分の時間変化率が変化率閾値以下であるか否かを判定してもよい。この場合、差分の時間変化率が変化率閾値以下の場合、結露が発生する可能性があると判断される。また、判定手段５１は、結露センサによって検出された結露量が結露量閾値以上であるか否かを判定してもよい。
　更に、判定手段５１は、露点温度からモジュール温度センサ８ｂによって検出された温度を減算した露点差分が、露点差分閾値以下であるか否かを判定してもよい。ここで、露点温度は、外気温度センサ８ａによって検出された温度と相対湿度とから、制御部５０によって算出される。相対湿度は、実際の水蒸気量の割合を示す指標である。露点差分が露点差分閾値以下の場合、結露が発生する可能性があると判断される。露点差分閾値は、零℃でもよく、零℃より高い温度でもよい。なお、判定手段５１は、露点差分の時間変化率が変化率閾値以下であるか否かを判定してもよい。この場合、露点差分の時間変化率が変化率閾値以下の場合、結露が発生する可能性があると判断される。
　昇圧制御手段５２は、判定手段５１の判定結果に基づいて、昇圧コンバータ部２０の昇圧動作を制御するものである。冷却器６の周囲に結露が発生すると、昇圧コンバータ部２０及びインバータ部４０に結露水が付着して、昇圧コンバータ部２０及びインバータ部４０が故障する虞がある。そこで、結露が発生する可能性がある場合、結露の発生を抑制する必要がある。
　本実施の形態１では、昇圧制御手段５２は、判定手段５１によって外気温度センサ８ａによって検出された温度からモジュール温度センサ８ｂによって検出された温度を減算した差分が差分閾値以上と判定された場合、昇圧コンバータ部２０の昇圧動作を制御するものである。ここで、昇圧制御手段５２は、スイッチング素子２２のオンデューティ比を高めるものである。これにより、昇圧量が増加し、リアクタ２１における熱損失が増加する。このように、昇圧コンバータ部２０を故意に発熱させることによって、結露が解消される。
　また、昇圧コンバータ部２０の昇圧動作によって、モジュール損失が生じる。このときに発生する熱によっても、結露が解消される。なお、昇圧量は、昇圧コンバータ部２０の駆動条件に応じた試験等に基づいて、適宜設定される。ここで、昇圧量は、結露が発生し得る状態から脱する値に設定される。昇圧量は、結露が発生し得る状態から脱するまで、徐々に増加される。なお、昇圧量は、昇圧量又は昇圧量の増加量に対する温度上昇値を予め試験等で把握しておき、テーブルとして、マイコンである制御部５０等に記憶されてもよい。これにより、結露が発生し得る状態から脱するために必要な温度上昇値に基づいて、昇圧量を演算することができる。
　ここで、電力変換装置１は、リアクタ２１及びスイッチング素子２２等の温度を監視して、リアクタ２１及びスイッチング素子２２等が温度破壊することを抑制している。また、試験等によって、負荷である圧縮機２の駆動性能に影響を及ぼさない昇圧量を把握し、圧縮機２の駆動性能に影響を及ぼさない範囲で昇圧量が制御される。更に、昇圧制御手段５２は、昇圧動作が行われている状態で、結露が発生する可能性が低いと判断された場合、昇圧動作を停止する。これにより、電力変換装置１全体の損失を低減することができる。
　なお、昇圧制御手段５２は、昇圧コンバータ部２０のキャリア周波数を増加させるものであってもよい。これにより、スイッチング素子２２のスイッチング回数が増加して、リアクタ２１における熱損失が増加する。また、スイッチング素子２２のスイッチング損失が増加する。このように、昇圧コンバータ部２０を故意に発熱させることによって、結露が解消される。
　なお、キャリア周波数は、キャリア周波数又はキャリア周波数の増加量に対する温度上昇値を予め試験等で把握しておき、テーブルとして、マイコンである制御部５０等に記憶されてもよい。これにより、結露が発生し得る状態から脱するために必要な温度上昇値に基づいて、キャリア周波数を演算することができる。また、試験等によって、負荷である圧縮機２の駆動性能に影響を及ぼさないキャリア周波数を把握し、圧縮機２の駆動性能に影響を及ぼさない範囲でキャリア周波数が制御される。
　また、昇圧制御手段５２は、昇圧コンバータ部２０の昇圧動作が停止している場合、昇圧コンバータ部２０の昇圧動作を開始するものであってもよい。これにより、リアクタ２１における熱損失が増加する。
　次に、空気調和装置１００の動作について説明する。圧縮機２に吸入された冷媒は、圧縮機２によって圧縮されて高温高圧のガス状態で吐出する。圧縮機２から吐出された高温高圧のガス状態の冷媒は、凝縮器３に流入し、凝縮器３において、熱媒体と熱交換されて凝縮液化する。凝縮された液状態の冷媒は、膨張部４に流入し、膨張部４において膨張及び減圧されて気液二相状態となる。そして、気液二相状態の冷媒は、冷却器６に流入する。ここで、冷媒は、冷却器６に取り付けられた昇圧コンバータ部２０及びインバータ部４０を、冷却器６を介して冷却する。そして、冷却器６において昇圧コンバータ部２０及びインバータ部４０と熱交換されて加熱された冷媒は、蒸発器５に流入する。冷媒は、蒸発器５において、熱媒体と熱交換されて蒸発ガス化する。蒸発したガス状態の冷媒は、圧縮機２に吸入される。
　図５、図６及び図７は、本発明の実施の形態１に係る電力変換装置１の動作を示すフローチャートである。図６は、図５のステップＳＴ１を詳細に説明するフローチャートであり、図７は、図５のステップＳＴ２を詳細に説明するフローチャートである。次に、制御部５０の動作について説明する。図５に示すように、冷却器６が動作している際、判定手段５１によって、結露状態検出部８において検出された結露の状態が判定される（ステップＳＴ１）。図６に示すように、先ず、外気温度センサ８ａによって検出された温度及びモジュール温度センサ８ｂによって検出された温度が取得される（ステップＳＴ１１）。
　次に、判定手段５１によって、外気温度センサ８ａにおいて検出された温度からモジュール温度センサ８ｂにおいて検出された温度を減算した差分が、差分閾値以下であるか否かが判定される（ステップＳＴ１２）。差分が差分閾値より大きいと判定された場合（ステップＳＴ１２のＮｏ）、ステップＳＴ１１に戻る。一方、差分が差分閾値以下と判定された場合（ステップＳＴ１２のＹｅｓ）、図５のステップＳＴ２に進む。
　ステップＳＴ２において、図７に示すように、先ず、昇圧コンバータ部２０の昇圧動作が実施されているか否かが判断される（ステップＳＴ２１）。昇圧コンバータ部２０の昇圧動作が実施されている場合（ステップＳＴ２１のＹｅｓ）、昇圧制御手段５２によって、スイッチング素子２２のオンデューティ比が高められる（ステップＳＴ２２）。これにより、昇圧コンバータ部２０の昇圧量が増加して、リアクタ２１の熱損失が増加する。このように、昇圧コンバータ部２０を故意に発熱させることによって、結露が解消される。そして、図５のステップＳＴ１に戻る。
　一方、昇圧コンバータ部２０の昇圧動作が停止している場合（ステップＳＴ２１のＮｏ）、昇圧制御手段５２によって、昇圧コンバータ部２０の昇圧動作が開始される（ステップＳＴ２３）。これにより、リアクタ２１における熱損失が増加する。このように、昇圧コンバータ部２０を故意に発熱させることによって、結露が解消され得る。次に、結露が解消されたか否かが判断される（ステップＳＴ２４）。結露が解消されている場合（ステップＳＴ２４のＹｅｓ）、図５のステップＳＴ１に戻る。結露が解消されていない場合（ステップＳＴ２４のＮｏ）、ステップＳＴ２２に進み、スイッチング素子２２のオンデューティ比が高められる。これにより、昇圧コンバータ部２０の昇圧量が更に増加して、リアクタ２１の熱損失が更に増加する。このように、昇圧コンバータ部２０を故意に発熱させることによって、結露が解消される。
　本実施の形態１によれば、昇圧制御手段５２が昇圧コンバータ部２０の昇圧動作を制御している。これにより、リアクタ２１に損失が発生し、昇圧コンバータ部２０が発熱する。このように、電力変換装置１は、昇圧コンバータ部２０を故意に発熱させることによって、結露を解消している。ここで、昇圧コンバータ部２０は、平滑コンデンサ３０及びインバータ部４０を介して負荷に接続されるものである。このため、昇圧コンバータ部２０において昇圧動作が行われても、平滑コンデンサ３０及びインバータ部４０によって、負荷に出力される電圧が更に制御される。従って、昇圧コンバータ部２０の昇圧動作が制御されても、負荷の特性に与える影響は少ない。このように、電力変換装置１は、負荷の特性に与える影響を低減しつつ、冷却器６によって発生した結露を解消することができる。
　従来、電子膨張弁等の冷媒流量調整部を制御して、冷却器に流れる冷媒の量を調節し、結露を解消しようとする空気調和装置が知られている。また、機器を停止した状態を維持して、インバータ部のパワー素子に通電してパワー素子を発熱させることによって結露を解消しようとする空気調和装置が知られている。更に、暖房運転において結露が発生する可能性がある場合、圧縮機の回転数が段階的に上昇するようにインバータ部の周波数を増加させてインバータ部のパワー素子を発熱させることによって結露を解消しようとする空気調和装置が知られている。
　しかし、従来の空気調和装置等は、スイッチング素子のスイッチング速度が変化し、また、圧縮機のモータに入力される電力が大きくなるため、圧縮機の運転特性、インバータ部の性能及び変換効率等に影響を与えてしまう。これにより、冷凍サイクルにおいて、定格冷房暖房運転時のエネルギ消費効率ＣＯＰ、一年を通した通年エネルギ消費効率ＡＰＦに影響を与えてしまう。これに対し、本実施の形態１は、昇圧制御手段５２が昇圧コンバータ部２０の昇圧動作を制御している。このため、電力変換装置１は、負荷の特性に与える影響を低減しつつ、冷却器６によって発生した結露を解消することができる。
　ここで、リアクタ２１は、冷却器６の下方に設けられている。リアクタ２１の発熱によって温められた空気は、周囲の空気よりも密度が小さくなるため、上昇する。本実施の形態１では、冷却器６がリアクタ２１の上方に設けられているため、冷却器６に熱が伝わり易く、熱は、上昇に伴って広範囲に拡散する。このように、リアクタ２１が冷却器６の下方に設けられていることによって、リアクタ２１の鉄損を更に増加させることができる。このため、リアクタ２１の発熱量が更に増加し、冷却器６の周囲の空気の温度が低下することを抑制し、結露を更に抑制することができる。なお、この効果は、昇圧コンバータ部２０の昇圧量又はキャリア周波数が大きいほど、顕著である。
　昇圧制御手段５２は、スイッチング素子２２のオンデューティ比を高めるものである。これにより、昇圧コンバータ部２０の昇圧量が増加して、リアクタ２１の熱損失が増加する。また、昇圧制御手段５２は、昇圧コンバータ部２０のキャリア周波数を増加させてもよい。この場合、スイッチング素子２２のスイッチング回数が増加して、リアクタ２１における熱損失が増加する。更に、昇圧制御手段５２は、昇圧コンバータ部２０の昇圧動作が停止している場合、昇圧コンバータ部２０の昇圧動作を開始するものである。これにより、リアクタ２１における熱損失が増加する。
　そして、結露状態検出部８は、外気の温度を検出する外気温度センサ８ａと、昇圧コンバータ部２０及びインバータ部４０の温度を検出するモジュール温度センサ８ｂとであり、判定手段５１は、外気温度センサ８ａによって検出された温度からモジュール温度センサ８ｂによって検出された温度を減算した差分が、差分閾値以下であるか否かを判定するものであり、昇圧制御手段５２は、判定手段５１によって差分が差分閾値以下と判定された場合、昇圧コンバータ部２０の昇圧動作を制御するものである。これにより、結露が発生するか否かを推測することができる。
　また、昇圧コンバータ部２０及びインバータ部４０のうち少なくとも１つがモジュール化されたパワーモジュールを更に備え、モジュール温度センサ８ｂは、パワーモジュールに設けられていてもよい。この場合、モジュール温度センサ８ｂは、パワーモジュールを保護するために製造過程において組み込まれたものとすることができる。従って、パワーモジュール保護と結露判断とを、共用のモジュール温度センサ８ｂで賄うことができる。これにより、新たなモジュール温度センサ８ｂが不要であり、コストが削減される。
　なお、整流器１０とインバータ部４０とモジュール温度センサ８ｂとをモジュール化してもよく、更に、昇圧コンバータ部２０とモジュール温度センサ８ｂとをモジュール化してもよく、整流器１０、昇圧コンバータ部２０、インバータ部４０及びモジュール温度センサ８ｂの全てをモジュール化してもよい。これにより、新たなモジュール温度センサ８ｂが不要であるため、電力変換装置１を小型化することができる。
　なお、結露状態検出部８は、結露量を検出する結露センサであり、判定手段５１は、結露センサによって検出された結露量が結露量閾値以上であるか否かを判定するものであり、昇圧制御手段５２は、判定手段５１によって結露量が結露量閾値以上と判定された場合、昇圧コンバータ部２０の昇圧動作を制御するものであってもよい。この場合、結露を直接検出することができるため、結露を検出する精度が高い。
　本実施の形態１では、圧縮機２、凝縮器３、膨張部４、前記冷却器６及び蒸発器５が配管により接続され、冷媒が流れる冷媒回路１００ａと、電力変換装置１と、を備える。これにより、電力変換装置１の昇圧コンバータ部２０及びインバータ部４０を冷却器６によって冷却することができる。
　１　電力変換装置、２　圧縮機、３　凝縮器、４　膨張部、５　蒸発器、６　冷却器、７　交流電源、８　結露状態検出部、８ａ　外気温度センサ、８ｂ　モジュール温度センサ、１０　整流器、２０　昇圧コンバータ部、２１　リアクタ、２２　スイッチング素子、２３　逆流防止素子、２４　副逆流防止素子、３０　平滑コンデンサ、４０　インバータ部、５０　制御部、５１　判定手段、５２　昇圧制御手段、１００　空気調和装置、１００ａ　冷媒回路。

Claims (9)

  1. 　直流電圧が入力されるリアクタと、前記リアクタに並列に接続されたスイッチング素子と、前記リアクタに直列に接続された逆流防止素子とを有する昇圧コンバータ部と、
    　前記昇圧コンバータ部の出力電圧を平滑化する平滑コンデンサと、
    　前記平滑コンデンサにおいて平滑化された出力電圧を交流電圧に変換するインバータ部と、
    　前記昇圧コンバータ部及び前記インバータ部を冷却する冷却器によって生じる結露の状態を検出する結露状態検出部と、
    　前記昇圧コンバータ部の動作を制御する制御部と、を備え、
    　前記制御部は、
    　前記結露状態検出部によって検出された結露の状態を判定する判定手段と、
    　前記判定手段の判定結果に基づいて、前記昇圧コンバータ部の昇圧動作を制御する昇圧制御手段と、を有する
    　電力変換装置。
  2. 　前記リアクタは、
    　前記冷却器の下方に設けられている
    　請求項１記載の電力変換装置。
  3. 　前記昇圧制御手段は、
    　前記スイッチング素子のオンデューティ比を高めるものである
    　請求項１又は２記載の電力変換装置。
  4. 　前記昇圧制御手段は、
    　前記昇圧コンバータ部のキャリア周波数を増加させるものである
    　請求項１～３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
  5. 　前記昇圧制御手段は、
    　前記昇圧コンバータ部の昇圧動作が停止している場合、前記昇圧コンバータ部の昇圧動作を開始するものである
    　請求項１～４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
  6. 　前記結露状態検出部は、
    　結露量を検出する結露センサであり、
    　前記判定手段は、
    　前記結露センサによって検出された結露量が結露量閾値以上であるか否かを判定するものであり、
    　前記昇圧制御手段は、
    　前記判定手段によって結露量が結露量閾値以上と判定された場合、前記昇圧コンバータ部の昇圧動作を制御するものである
    　請求項１～５のいずれか１項に記載の電力変換装置。
  7. 　前記結露状態検出部は、
    　外気の温度を検出する外気温度センサと、前記昇圧コンバータ部及び前記インバータ部の温度を検出するモジュール温度センサとであり、
    　前記判定手段は、
    　前記外気温度センサによって検出された温度から前記モジュール温度センサによって検出された温度を減算した差分が、差分閾値以下であるか否かを判定するものであり、
    　前記昇圧制御手段は、
    　前記判定手段によって差分が差分閾値以下と判定された場合、前記昇圧コンバータ部の昇圧動作を制御するものである
    　請求項１～６のいずれか１項に記載の電力変換装置。
  8. 　前記昇圧コンバータ部及び前記インバータ部のうち少なくとも１つがモジュール化されたパワーモジュールを更に備え、
    　前記モジュール温度センサは、
    　前記パワーモジュールに設けられている
    　請求項７記載の電力変換装置。
  9. 　圧縮機、凝縮器、膨張部、前記冷却器及び蒸発器が配管により接続され、冷媒が流れる冷媒回路と、
    　請求項１～８のいずれか１項に記載の電力変換装置と、
    　を備える空気調和装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110573861A (zh) * 2017-08-31 2019-12-13 株式会社电装 灰尘浓度检测装置
WO2021103370A1 (zh) * 2019-11-26 2021-06-03 广东美的制冷设备有限公司 散热组件、空调系统及其散热控制方法
JP2022503981A (ja) * 2018-10-11 2022-01-12 ジール・アベッグ エスエー 電気モーターの上または内で結露が形成されそうであること、または、結露が既に形成されていることを検出する方法、および、電気モーターの上または内の結露の形成を防止し、かつ／または、結露を除去する方法

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3353374A4 (en) * 2015-09-22 2019-05-22 Services Petroliers Schlumberger HOLE GENERATOR SYSTEM
US10823439B2 (en) * 2016-12-14 2020-11-03 Dell Products L.P. Systems and methods for reliability control of information handling system
JP6828516B2 (ja) * 2017-03-02 2021-02-10 ダイキン工業株式会社 電力変換装置
US11211875B2 (en) * 2017-09-08 2021-12-28 Mitsubishi Electric Corporation Power converter, compressor, air-sending device, and air-conditioning apparatus
DE102018219370B3 (de) * 2018-11-13 2019-10-24 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Erkennung eines Wassereintritts in einem Gehäuse, elektronische Schaltung zur Durchführung des Verfahrens, Gehäuse mit der elektronischen Schaltung und Fahrzeug mit dem Gehäuse
CN112013523A (zh) * 2019-05-28 2020-12-01 麦克维尔空调制冷(武汉)有限公司 对制冷设备的变频器温度进行控制的方法、装置和空调系统
CN112503728B (zh) * 2020-11-02 2021-11-30 珠海格力电器股份有限公司 一种自适应散热方法、装置、设备及系统
CN112923511A (zh) * 2021-02-05 2021-06-08 宁波奥克斯电气股份有限公司 散热器防凝露控制方法、装置及空调器

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010172183A (ja) * 2008-12-26 2010-08-05 Daikin Ind Ltd 電力変換装置
WO2010146689A1 (ja) * 2009-06-18 2010-12-23 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP5516602B2 (ja) * 2009-12-22 2014-06-11 ダイキン工業株式会社 冷凍装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0695024B1 (en) * 1994-07-01 2003-02-26 Sharp Kabushiki Kaisha Air conditioning device
US7723964B2 (en) * 2004-12-15 2010-05-25 Fujitsu General Limited Power supply device
US8179705B2 (en) * 2008-05-27 2012-05-15 Power-One, Inc. Apparatus and method of optimizing power system efficiency using a power loss model

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010172183A (ja) * 2008-12-26 2010-08-05 Daikin Ind Ltd 電力変換装置
WO2010146689A1 (ja) * 2009-06-18 2010-12-23 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP5516602B2 (ja) * 2009-12-22 2014-06-11 ダイキン工業株式会社 冷凍装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110573861A (zh) * 2017-08-31 2019-12-13 株式会社电装 灰尘浓度检测装置
CN110573861B (zh) * 2017-08-31 2022-11-22 株式会社电装 灰尘浓度检测装置
JP2022503981A (ja) * 2018-10-11 2022-01-12 ジール・アベッグ エスエー 電気モーターの上または内で結露が形成されそうであること、または、結露が既に形成されていることを検出する方法、および、電気モーターの上または内の結露の形成を防止し、かつ／または、結露を除去する方法
WO2021103370A1 (zh) * 2019-11-26 2021-06-03 广东美的制冷设备有限公司 散热组件、空调系统及其散热控制方法

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