[發明專利]功率變換裝置及包括它的空調機

在審

• 申請號: 202210311807.1
• 申請日: 2022-03-28
• 公開（公告）號: CN115333383A
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 金庚敃;徐輔桓;李昇柱;鄭志然
• 申請（專利權）人: LG電子株式會社
• 主分類號: H02M5/458
• 分類號: H02M5/458;H02M3/155;F24F1/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 李銀花;鄧毅

功率變換裝置及包括它的空調機。本發明涉及向應用了磁性軸承的馬達穩定地供給電源的功率變換裝置及包括它的空調機。本發明的向應用了磁性軸承的馬達供給電源的功率變換裝置進行如下控制：在初始驅動時，使用輔助電路部而執行初始充電，在正常動作時切斷通過輔助電路部而進行的電源供給，在停電時通過輔助電路部而向逆變器控制部和磁性軸承控制部供給電源。本發明具有如下優點：在不追加UPS裝置的情況下也無需實現用于進行再生控制的另設的停電檢測電路或用于進行再生發電的追加電路。

技術領域

本發明涉及功率變換裝置及包括它的空調機，更具體地，涉及向應用了磁性軸承的馬達穩定地供給電源的功率變換裝置及包括它的空調機。

背景技術

在一般情況下，空調機的壓縮機將馬達用作驅動源。馬達通常具備位于定子的內部的旋轉軸被物理性地接觸的軸承支承的結構。近年來，根據高速旋轉的馬達的研發必要性，研發出了通過磁性軸承而在沒有物理性的接觸的情況下也能夠支承旋轉軸的高速旋轉用馬達。這樣，通過功率變換裝置而對應用了磁性軸承的馬達也供電。

眾所周知，這樣的功率變換裝置主要由整流部、功率因數控制部及逆變器方式的功率變換部構成。具體地，從商用電源輸出的交流的商用電壓通過整流部而被整流。在這樣的整流部中整流的電壓被供給到逆變器這樣的功率變換部。此時，功率變換部利用由整流部輸出的電壓而生成用于驅動馬達的交流電。另外，根據情況，在整流部與逆變器之間具備用于改善功率因數的直流-直流轉換器(DC-DC converter)。

另一方面，這樣的功率變換裝置和空調機在停電時也需要用于保持磁性軸承的作用的電源供給。在一般情況下，在停電時為了保持磁性軸承的作用而對功率變換裝置使用不停電電源供給裝置(UPS，Uninterruptible power supply)。

不停電電源供給裝置(UPS)是指，在因停電等無法供給電源時，瞬間供給代替電源的裝置。這樣的不停電電源供給裝置(UPS)價格昂貴，并且因為內置有電池，因此需要維護。另外，存在使用溫度受限的缺點。

另外，這樣的功率變換裝置和空調機的情況下，在磁性軸承發生故障及控制不穩定時，需要用于保護磁性軸承線圈的備用軸承。備用軸承設計為能夠承受瞬間的過渡狀態的摩擦和速度。這樣的備用軸承在高速旋轉時及停電時或發生故障的情況下會受損或減少壽命，在嚴重的情況下還會引起產品破損。在一般情況下，備用軸承的壽命小于約10～100次。在備用軸承發生異常的情況下，如果產品的動作被中斷，則因更換而發生較多的維護費用。

另一方面，在現有專利文獻US7,116,066(以下，記為專利文獻1)中公開了在發生停電時執行遲滯電壓控制，從而實現再生發電電壓。

但是，根據專利文獻1，在轉換器執行正常動作的過程中發生故障的情況下，無法執行再生發電電壓控制。即，在停電時無法進行應對。另外，在再生發電控制時，存在難以進行正確的電壓控制的問題。

在另外的現有專利文獻US6,617,734(以下，記為專利文獻2)中公開了在停電時使用另設的再生發電電路而向逆變器和磁性軸承控制器供給電源。但是，在專利文獻2的情況下，也是在正常運行中轉換器發生故障的情況下難以進行應對，在再生發電控制時，同樣存在難以進行正確的電壓控制的問題。另外，為了解決這樣的問題，需要實現停電及速度檢測電路、再生發電電路等另設的追加電路。

圖1例示了以往的使用UPS裝置70的功率變換裝置。

參照圖1，對以往的動作說明如下：在正常動作時輸入到MCCB 10的AC輸入電壓通過降壓變壓器60并經過UPS裝置70的靜態旁路(static bypass)而輸出到AMB控制器80和逆變器控制器90。之后，向應用了磁性軸承的2相馬達50供給電源。另一方面，在停電時使用充電到內置于UPS裝置70的電池中的DC電壓并通過AC/DC整流器和DC/AC逆變器變換成AC之后向AMB控制器80供給電源。