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CN119422318A - 电力转换装置、马达驱动装置以及制冷循环应用设备 - Google Patents

电力转换装置、马达驱动装置以及制冷循环应用设备 Download PDF

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CN119422318A
CN119422318A CN202280096676.8A CN202280096676A CN119422318A CN 119422318 A CN119422318 A CN 119422318A CN 202280096676 A CN202280096676 A CN 202280096676A CN 119422318 A CN119422318 A CN 119422318A
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CN
China
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power conversion
waveform shape
conversion device
switching
unit
Prior art date
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Pending
Application number
CN202280096676.8A
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English (en)
Inventor
高原贵昭
松尾遥
沓木知宏
有泽浩一
小林亮祐
古庄泰章
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/42—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

进行电力转换的电力转换装置(1)具备：1个以上的开关元件，其包含在进行电力转换的1个以上的电力转换器中的至少1个电力转换器中；波形形状变更部，其能够变更开关元件的开关波形的波形形状；状态量检测部(501～505)，其检测表示电力转换装置(1)的动作状态的状态量；以及波形形状控制信号输出部(420)，其根据状态量，输出通过波形形状变更部变更开关元件的开关波形时的控制信号。

Description

电力转换装置、马达驱动装置以及制冷循环应用设备
技术领域
本公开涉及进行电力转换的电力转换装置、马达驱动装置以及制冷循环应用设备。
背景技术
以往，通过切换栅电阻值不同的栅电阻而与开关元件连接，使开关元件的开关速度变化。例如，在专利文献1中公开了如下的技术：在具备具有多个开关元件的逆变器主电路的逆变器控制装置中，在对开关元件的栅极驱动波形进行变更时，针对与开关元件连接的栅电阻，使用开关来切换为栅电阻值不同的栅电阻。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-200042号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，根据上述的现有技术，使用开关来切换与开关元件连接的栅电阻。因此，当增加栅极驱动波形的种类时，需要使用很多栅电阻和开关，存在电路规模增大这样的问题。
本公开是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，得到一种能够抑制电路规模的增大并变更开关元件的开关速度的电力转换装置。
用于解决问题的手段
为了解决上述问题并实现目的，本公开是进行电力转换的电力转换装置。电力转换装置具备：1个以上的开关元件，其包含在进行电力转换的1个以上的电力转换器中的至少1个电力转换器中；波形形状变更部，其能够变更开关元件的开关波形的波形形状；状态量检测部，其检测表示电力转换装置的动作状态的状态量；以及波形形状控制信号输出部，其根据状态量，输出通过波形形状变更部变更开关元件的开关波形时的控制信号。
发明的效果
本公开的电力转换装置起到能够抑制电路规模的增大并变更开关元件的开关速度这样的效果。
附图说明
图1是示出实施方式1的电力转换装置的结构例的图。
图2是示出在实施方式1的电力转换装置中使逆变器的开关元件的开关速度变慢时的导通焦耳损耗、导通电流以及导通电压的例子的图。
图3是示出在实施方式1的电力转换装置中使逆变器的开关元件的开关速度变快时的导通焦耳损耗、导通电流以及导通电压的例子的图。
图4是示出由通常的开关元件产生的噪声与损耗的关系的例子的图。
图5是示出在实施方式1的电力转换装置中通过变更逆变器的开关元件的开关速度而得到的效果的第1图。
图6是示出在实施方式1的电力转换装置中通过变更逆变器的开关元件的开关速度而得到的效果的第2图。
图7是示出实施方式1的电力转换装置的波形形状变更部的结构例的图。
图8是示出在实施方式1的电力转换装置中由波形形状变更部输出的栅电流与表示开关元件的上升速度的栅电压的关系的第1图。
图9是示出在实施方式1的电力转换装置中由波形形状变更部输出的栅电流与表示开关元件的上升速度的栅电压的关系的第2图。
图10是示出在实施方式1的电力转换装置中由波形形状变更部输出的栅电流与表示开关元件的上升速度的栅电压的关系的第3图。
图11是示出在实施方式1的电力转换装置中由基本脉冲生成部输出的基本脉冲与由波形形状变更部输出的栅电流的关系的例子的图。
图12是示出在实施方式1的电力转换装置中对开关元件的开关波形的波形形状进行变更的动作的流程图。
图13是示出实现实施方式1的电力转换装置所具备的控制部的硬件结构的一例的图。
图14是示出实施方式2的电力转换装置的结构例的图。
图15是示出实施方式2的电力转换装置所具备的换流器的整流部分的第1图。
图16是示出实施方式2的电力转换装置所具备的换流器的整流部分的第2图。
图17是示出实施方式2的电力转换装置所具备的换流器的整流部分的第3图。
图18是示出实施方式3的电力转换装置的结构例的图。
图19是示出实施方式4的电力转换装置的结构例的图。
图20是示出实施方式4的电力转换装置所具备的速度估计装置的结构例的图。
图21是示出实施方式5的电力转换装置的结构例的图。
图22是作为比较例而示出通过电容器将从整流部输出的电流平滑化而使流向逆变器的电流成为恒定的情况下的各电流和电容器的电容器电压的例子的图。
图23是示出实施方式5的电力转换装置的控制部对逆变器的动作进行控制而降低了流过电容器的电流时的各电流和电容器的电容器电压的例子的图。
图24是示出实施方式6的电力转换装置的结构例的图。
图25是示出实施方式7的制冷循环应用设备的结构例的图。
具体实施方式
以下，基于附图对本公开的实施方式的电力转换装置、马达驱动装置以及制冷循环应用设备详细进行说明。
实施方式1.
图1是示出实施方式1的电力转换装置1的结构例的图。电力转换装置1与商用电源110及马达314连接。电力转换装置1将从商用电源110供给的电源电压Vs的第1交流电力向具有所希望的振幅和相位的第2交流电力进行电力转换，并供给到马达314。商用电源110在图1的例子中是单相交流电源，但也可以是三相交流电源。电力转换装置1具备状态量检测部501、换流器130、电容器210、状态量检测部502、逆变器310、状态量检测部503、状态量检测部504、状态量检测部505以及控制部400。另外，由电力转换装置1和马达314构成马达驱动装置2。
状态量检测部501检测表示电力转换装置1的动作状态的状态量。状态量检测部501例如检测从商用电源110向换流器130供给的电源电压Vs的交流电力的电压值、从商用电源110向换流器130供给的电源电压Vs的交流电力的电流值等。
换流器130是将从商用电源110供给的电源电压Vs的交流电力转换成直流电力的电力转换器。换流器130具备整流元件131～134、电抗器135、开关元件136、续流二极管137、二极管138以及驱动电路150。换流器130具有由整流元件131～134构成的桥电路，对从商用电源110供给的电源电压Vs的第1交流电力进行整流，将整流后的直流电力升压而输出。驱动电路150基于由后述的控制部400的基本脉冲生成部410生成的基本脉冲，生成用于实际驱动开关元件136的驱动信号。开关元件136例如是IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor：绝缘栅双极晶体管)、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)、双极晶体管等，但不限于此。另外，换流器130的结构不限于图1的例子。换流器130也可以通过开关元件来构成整流元件131～134中的1个以上的整流元件。此外，在图1所示的实施方式1的电力转换装置1中，换流器130也可以仅具有整流功能，而不具有升压功能。此外，换流器130在商用电源110为三相交流电源的情况下成为具备6个整流元件的结构。
电容器210与换流器130的输出端连接，将由换流器130转换后的直流电力平滑化。电容器210例如是电解电容器、薄膜电容器等。
状态量检测部502检测表示电力转换装置1的动作状态的状态量。状态量检测部502例如检测从电容器210向逆变器310供给的直流电力的电压值等。
逆变器310是与电容器210的两端连接的电力转换器。逆变器310具有开关元件311a～311f和续流二极管312a～312f。逆变器310通过控制部400的控制将开关元件311a～311f接通断开，将从换流器130和电容器210输出的电力转换成具有所希望的振幅和相位的第2交流电力，即生成第2交流电力，向马达314输出。开关元件311a～311f例如是IGBT、MOSFET、双极晶体管等，但不限于此。逆变器310的电路结构是全桥电路、单相桥电路、半桥电路等，不受特别限制。此外，在本实施方式中，逆变器310具备能够变更开关元件311a～311f的开关波形的波形形状的波形形状变更部340。波形形状变更部340能够输出2个以上的波形形状作为开关元件311a～311f的开关波形的波形形状。在图1的例子中，波形形状变更部340为能够变更开关元件311a～311f的开关波形的波形形状的结构，但设为能够变更开关元件311a～311f中的至少1个开关元件的开关波形的波形形状。此外，逆变器310也可以是按照每个开关元件311a～311f而具备波形形状变更部340的结构。之后叙述波形形状变更部340的详细动作。
状态量检测部503检测表示电力转换装置1的动作状态的状态量。状态量检测部503例如检测从逆变器310向作为负载的马达314供给的第2交流电力的电压值、从逆变器310向作为负载的马达314供给的第2交流电力的电流值等。状态量检测部504检测表示电力转换装置1的动作状态的状态量。状态量检测部504例如检测从电容器210向逆变器310供给的直流电力的电流值等。状态量检测部505检测表示电力转换装置1的动作状态的状态量。状态量检测部505例如检测流向开关元件311b、311d、311f的电流等。
控制部400从状态量检测部501～505取得由状态量检测部501～505检测到的状态量，基于取得的状态量，对换流器130和逆变器310的动作进行控制，具体而言，控制换流器130的开关元件136的接通断开，并控制逆变器310的开关元件311a～311f的接通断开。控制部400具备基本脉冲生成部410和波形形状控制信号输出部420。
基本脉冲生成部410生成具有与由状态量检测部501～505检测到的状态量相应的占空比并用于控制换流器130的开关元件136的动作的基本脉冲。此外，基本脉冲生成部410生成具有与由状态量检测部501～505检测到的状态量相应的占空比并用于控制逆变器310的开关元件311a～311f的动作的基本脉冲。基本脉冲例如是具有与由状态量检测部501～505检测到的状态量相应的占空比的PWM(Pulse Width Modulation：脉冲宽度调制)信号。基本脉冲生成部410将用于控制换流器130的开关元件136的动作的基本脉冲输出到换流器130，将用于控制逆变器310的开关元件311a～311f的动作的基本脉冲输出到波形形状控制信号输出部420。
波形形状控制信号输出部420根据由状态量检测部501～505检测到的状态量，来设定通过逆变器310的波形形状变更部340变更开关元件311a～311f的开关波形时的开关元件311a～311f的开关波形的波形形状，输出表示所设定的波形形状的控制信号。具体而言，波形形状控制信号输出部420在基于由基本脉冲生成部410生成的用于控制逆变器310的开关元件311a～311f的动作的基本脉冲而将开关元件311a～311f接通断开时，控制逆变器310的波形形状变更部340为了实际对开关元件311a～311f进行驱动而向开关元件311a～311f输出的驱动信号的大小和输出驱动信号的定时。波形形状控制信号输出部420将用于控制波形形状变更部340的动作的控制信号输出到波形形状变更部340。也可以是，在逆变器310按照每个开关元件311a～311f而具备波形形状变更部340即具备6个波形形状变更部340的情况下，控制部400构成为按照每个波形形状变更部340而具备波形形状控制信号输出部420即具备6个波形形状控制信号输出部420。
另外，在图1的例子中，控制部400从状态量检测部501～505取得由状态量检测部501～505检测到的状态量，基于取得的状态量，对换流器130和逆变器310的动作进行了控制，但不限于此。控制部400能够基于从状态量检测部501～505中的至少1个状态量检测部取得的状态量，来控制换流器130和逆变器310的动作。在电力转换装置1中，在上述的例子中，状态量检测部501～505检测了向电力转换装置1的各结构输入的电压或电流、从电力转换装置1的各结构输出的电压或电流等作为状态量，但检测对象不限于此。此外，状态量检测部501～505的设置位置不限于图1的例子。电力转换装置1无需按照图1那样配置全部状态量检测部501～505。只要能够检测状态量即可，电力转换装置1也可以在图示以外的位置中的任意位置具备状态量检测部。电力转换装置1也可以将由电力转换装置1、马达314等产生的噪声、由电力转换装置1、马达314等产生的损耗、电力转换装置1、马达314等具备的各结构的温度等作为状态量，在能够检测这些状态量的位置具备状态量检测部。
此外，控制部400的基本脉冲生成部410和波形形状控制信号输出部420均基于从状态量检测部501～505取得的状态量进行动作，因此，也可以将基本脉冲生成部410和波形形状控制信号输出部420的功能汇总为1个结构。
马达314是与电力转换装置1连接的负载。马达314例如是压缩机驱动用的压缩机马达。马达314根据从逆变器310供给的第2交流电力的振幅和相位进行旋转，进行压缩动作。例如，在压缩机是密闭型压缩机的情况下，对压缩机进行驱动的马达314的负载转矩大多被视为恒转矩负载。在马达314中，关于未图示的马达绕组，可以是Y接线，也可以是Δ接线，还可以是能够切换Y接线与Δ接线的规格。此外，与电力转换装置1即逆变器310连接的负载不限于压缩机驱动用的马达314，也可以是风扇马达等。此外，与电力转换装置1连接的负载不限于马达314，也可以是马达314以外的负载。
在本实施方式中，电力转换装置1能够通过波形形状控制信号输出部420和波形形状变更部340，来变更逆变器310的开关元件311a～311f的开关波形的波形形状。具体而言，电力转换装置1能够变更逆变器310的开关元件311a～311f的开关速度、延迟时间等。
图2是示出在实施方式1的电力转换装置1中使逆变器310的开关元件311a～311f的开关速度变慢时的导通焦耳损耗、导通电流以及导通电压的例子的图。图3是示出在实施方式1的电力转换装置1中使逆变器310的开关元件311a～311f的开关速度变快时的导通焦耳损耗、导通电流以及导通电压的例子的图。在图2和图3中，A表示导通焦耳损耗，B表示导通电流，C表示导通电压。在图2和图3中，横轴表示时间。例如，导通电流是流向开关元件311a的电流，导通电压是向开关元件311a的两端施加的电压，导通焦耳损耗是将导通电流与导通电压相乘而得到的，但测定对象不限于开关元件311a，也可以是其他的开关元件311b～311f。另外，图2和图3示出由逆变器310的开关元件311a～311f的开关速度引起的各特性的差异，开关速度的“慢”和“快”的具体数值没有特别限制。如图2和图3所示，通过使开关速度变慢，B的导通电流的峰值所示的噪声变小，但A的导通焦耳损耗的面积所示的损耗变大。此外，如图2和图3所示，通过使开关速度变快，B的导通电流的峰值所示的噪声变大，但A的导通焦耳损耗的面积所示的损耗变小。即，在开关元件311a～311f中，所产生的噪声和损耗处于折衷的关系。
在电力转换装置1中，由数字栅极驱动器构成波形形状变更部340。或者，在电力转换装置1中，由数字栅极驱动器模块构成逆变器310的开关元件311a～311f和波形形状变更部340。由此，电力转换装置1通过不变更硬件而变更软件的指令值，能够变更逆变器310的开关元件311a～311f的开关速度，能够将由开关元件311a～311f产生的噪声和损耗控制为所希望的状态。
图4是示出由通常的开关元件产生的噪声与损耗的关系的例子的图。如上所述，由开关元件产生的噪声和损耗处于折衷的关系。因此，如图4所示，通常的开关元件通过使开关速度变快，噪声变大但损耗变小，通过使开关速度变慢，噪声变小但损耗变大。
图5是示出在实施方式1的电力转换装置1中通过变更逆变器310的开关元件311a～311f的开关速度而得到的效果的第1图。电力转换装置1即便在搭载电力转换装置1的产品所规定的噪声的范围内进行运转，当马达314的负载状态从轻负载变化为重负载时，如图5所示，表示由开关元件311a～311f产生的噪声和损耗的特性的曲线也向右上方推移，结果是，噪声增加。即，在电力转换装置1中，负载越重则噪声越增加。因此，电力转换装置1通过使开关元件311a～311f的开关速度变慢，能够减小由开关元件311a～311f产生的噪声。同样，电力转换装置1即便在搭载电力转换装置1的产品所规定的损耗的范围内进行运转，当马达314的负载状态从轻负载变化为重负载时，如图5所示，表示由开关元件311a～311f产生的噪声和损耗的特性的曲线也向右上方推移，结果是，损耗增加。即，在电力转换装置1中，负载越重则损耗越增加。因此，电力转换装置1通过使开关元件311a～311f的开关速度变快，能够减小由开关元件311a～311f产生的损耗。
在马达314的负载状态从轻负载变化为重负载的情况下，波形形状控制信号输出部420对开关元件311a～311f的开关波形的波形形状进行变更，使得由开关元件311a～311f产生的噪声满足规定的要件，并降低由开关元件311a～311f产生的损耗。或者，在马达314的负载状态从轻负载变化为重负载的情况下，波形形状控制信号输出部420对开关元件311a～311f的开关波形的波形形状进行变更，使得由开关元件311a～311f产生的损耗满足规定的要件，并降低由开关元件311a～311f产生的噪声。
图6是示出在实施方式1的电力转换装置1中通过变更逆变器310的开关元件311a～311f的开关速度而得到的效果的第2图。电力转换装置1具体而言波形形状变更部340在开关元件311a～311f的1次开关动作中，例如，将导通期间或截止期间分割为2个以上的期间，在分割后的各期间内，将针对开关元件311a～311f的栅电流或栅电压的振幅变更为不同的大小。电力转换装置1通过如图6所示那样优化开关元件311a～311f的开关波形，能够得到通过图4所示的通常的开关元件无法得到的由开关元件311a～311f产生的噪声和损耗的特性。
这里，对波形形状变更部340的结构进行说明。这里，作为一例，为了使说明变得简单，针对波形形状变更部340能够变更1个开关元件311a的开关波形的波形形状的情况进行说明。图7是示出实施方式1的电力转换装置1的波形形状变更部340的结构例的图。图7也是示出由波形形状变更部340和开关元件311a构成的1个数字栅极驱动器模块的结构例的图。如图1所示，波形形状变更部340包含在逆变器310中，该逆变器310是包含开关元件311a的电力转换器。波形形状变更部340具备导通用的n个P沟道型的MOSFET即PMOS(P-channelMetal Oxide Semiconductor：P沟道金属氧化物半导体)、用于使n个PMOS进行动作的n个PreDriver、截止用的n个N沟道型的MOSFET即NMOS(N-channel Metal OxideSemiconductor：N沟道金属氧化物半导体)、以及用于使n个NMOS进行动作的n个PreDriver。
波形形状变更部340与控制电源Vdd及接地GND连接。波形形状变更部340通过基于来自波形形状控制信号输出部420的控制信号来变更进行动作的PMOS或NMOS的数量，能够在导通期间和截止期间的各期间内，将作为向开关元件311a输出的驱动信号的栅电流IG的振幅值变更为n种，来调整开关元件311a的开关速度。波形形状变更部340越增加进行动作的PMOS或NMOS的数量，则越能够增大向开关元件311a输出的栅电流IG的绝对值，越能够使开关元件311a的开关速度变快。此外，对于波形形状变更部340，在内部具备的PMOS和NMOS的数量越多，则越能够进行更加精细的开关元件311a的开关速度的调整，栅电流IG的增减的响应越快，则在1次开关期间内越能够进行精细的栅电流IG的调整。关于来自波形形状控制信号输出部420的控制信号，只要能够通过波形形状变更部340来变更进行动作的PMOS或NMOS的数量即可，因此，可以是模拟信号，也可以是数字信号。此外，在图7的例子中，示出从波形形状控制信号输出部420到波形形状变更部340的控制信号并联地具有m个的情况，但这是一例，控制信号的数量不限于m个。控制信号的数量也可以是能够表示各PMOS和各NMOS可否动作的数量，如果是通过模拟信号示出电压等的控制信号，则也能够为1个。
图8是示出在实施方式1的电力转换装置1中由波形形状变更部340输出的栅电流IG与表示开关元件311a的上升速度的栅电压VG的关系的第1图。图9是示出在实施方式1的电力转换装置1中由波形形状变更部340输出的栅电流IG与表示开关元件311a的上升速度的栅电压VG的关系的第2图。如图8和图9所示，波形形状变更部340越增大所输出的栅电流IG，则越能够加快栅电压VG的上升，即越能够使开关元件311a的开关速度变快。此外，如图8和图9所示，波形形状变更部340越减小所输出的栅电流IG，则越能够减慢栅电压VG的上升，即越能够使开关元件311a的开关速度变慢。由此，如图5所示，电力转换装置1在想要减小由开关元件311a产生的噪声时，能够减小所输出的栅电流IG而使开关速度变慢，在想要减小由开关元件311a产生的损耗时，能够增大所输出的栅电流IG而使开关速度变快。另外，图8和图9所示的栅电流IG和栅电压VG的波形是理想的例子，如图2和图3所示，实际上在栅电流IG成为恒定的电流值之前需要时间。
图10是示出在实施方式1的电力转换装置1中由波形形状变更部340输出的栅电流IG与表示开关元件311a的上升速度的栅电压VG的关系的第3图。如图10所示，波形形状变更部340能够对导通期间进行分割，在各期间内变更栅电流IG的大小。即，波形形状变更部340能够在1次导通期间内，精细地调整栅电流IG的大小。由此，电力转换装置1与在导通期间内输出相同的栅电流IG的情况相比，能够如图6所示那样进行减小由开关元件311a产生的噪声并减小由开关元件311a产生的损耗这样的控制。
使用图8至图10，以开关元件311a的导通期间为例进行了说明，但开关元件311a的截止期间也是同样的。图11是示出在实施方式1的电力转换装置1中由基本脉冲生成部410输出的基本脉冲与由波形形状变更部340输出的栅电流IG的关系的例子的图。在图11中，设为|Ig2|＞|Ig1|。波形形状变更部340在开关元件311a的导通期间内对输出栅电流IG的期间进行分割，可以在最开始输出振幅大的电流Ig2的栅电流IG之后接着输出振幅小的电流Ig1的栅电流IG，也可以在最开始输出振幅小的电流Ig1的栅电流IG之后接着输出振幅大的电流Ig2的栅电流IG。同样，波形形状变更部340在开关元件311a的截止期间内对输出栅电流IG的期间进行分割，可以在最开始输出振幅大的电流-Ig2的栅电流IG之后接着输出振幅小的电流-Ig1的栅电流IG，也可以在最开始输出振幅小的电流-Ig1的栅电流IG之后接着输出振幅大的电流-Ig2的栅电流IG。
这样，波形形状变更部340能够基于从波形形状控制信号输出部420输出的控制信号，针对开关元件311a的开关波形的波形形状，将开关元件311a的导通期间和截止期间中的至少1个期间分割为2个以上，在分割后的各期间内，将针对开关元件311a的栅电流IG的振幅变更为不同的大小。此外，波形形状变更部340具备多个晶体管，基于从波形形状控制信号输出部420输出的控制信号来变更进行动作的晶体管的数量，由此，能够变更栅电流IG的振幅。
此外，波形形状变更部340能够按照开关元件311a的每个开关周期来变更栅电流IG的输出样式(pattern)。波形形状变更部340在电力转换装置1的动作中，能够按照开关元件311a的每个开关周期而变更为不同的波形形状的开关波形。在该情况下，波形形状控制信号输出部420能够按照与开关元件311a的开关周期相同的周期来变更开关元件311a的开关波形的波形形状。波形形状控制信号输出部420也可以按照开关元件311a的开关周期的正整数倍的周期来变更开关元件311a的开关波形的波形形状。
另外，关于波形形状变更部340的结构，图7所示的波形形状变更部340的结构是一例，不限于此。这样，波形形状变更部340通过基于多个MOS(Metal Oxide Semiconductor：金属氧化物半导体)的数字控制，与专利文献1所记载的物理地切换栅电阻的模拟控制的情况相比，能够更加精细地调整开关元件311a的开关速度。此外，对于在内部使用的晶体管，波形形状变更部340也可以使用MOS以外的晶体管。
此外，波形形状变更部340在上述的例子中根据取得的控制信号来变更进行动作的PMOS或NMOS的数量，将与进行动作的PMOS或NMOS的数量相应的栅电流IG输出到开关元件311a，但不限于此。波形形状变更部340也可以预先存储与控制信号相应的栅电流IG的输出样式即波形形状，按照与取得的控制信号相应的输出样式即波形形状来输出栅电流IG。此外，波形形状变更部340也可以预先存储过去取得的控制信号和过去取得的控制信号时的栅电流IG的输出样式即波形形状，在取得了相同的控制信号时按照存储的输出样式即波形形状来输出栅电流IG。波形形状变更部340通过预先存储与控制信号相应的栅电流IG的输出样式即波形形状，能够降低输出栅电流IG时的处理负荷。
此外，在图7的例子中，波形形状变更部340通过变更栅电流IG作为向开关元件311a输出的驱动信号，来调整开关元件311a的开关速度，变更开关元件311a的开关波形的波形形状，但不限于此。波形形状变更部340能够将向开关元件311a输出的驱动信号设为栅电压VG，通过变更栅电压VG，同样地调整开关元件311a的开关速度，变更开关元件311a的开关波形的波形形状。
这样，波形形状变更部340能够基于从波形形状控制信号输出部420输出的控制信号，针对开关元件311a的开关波形的波形形状，将开关元件311a的导通期间和截止期间中的至少1个期间分割为2个以上，在分割后的各期间内，将针对开关元件311a的栅电压VG的振幅变更为不同的大小。此外，波形形状变更部340具备多个晶体管，基于从波形形状控制信号输出部420输出的控制信号来变更进行动作的晶体管的数量，由此，能够变更栅电压VG的振幅。
图12是示出在实施方式1的电力转换装置1中对开关元件311a～311f的开关波形的波形形状进行变更的动作的流程图。在电力转换装置1中，基本脉冲生成部410基于从状态量检测部501～505取得的状态量，生成用于驱动逆变器310的开关元件311a～311f的基本脉冲(步骤S1)。这样，在控制部400中，基本脉冲生成部410基于从状态量检测部501～505取得的状态量，生成基本脉冲，决定将开关元件311a～311f导通的定时和将开关元件311a～311f截止的定时。基本脉冲生成部410将生成的基本脉冲输出到波形形状控制信号输出部420。
波形形状控制信号输出部420基于从基本脉冲生成部410取得的基本脉冲和从状态量检测部501～505取得的状态量，设定用于对逆变器310的开关元件311a～311f的开关波形的波形形状进行变更的波形形状。这样，在控制部400中，波形形状控制信号输出部420基于从状态量检测部501～505取得的状态量，设定由基本脉冲生成部410决定的将开关元件311a～311f导通的定时和将开关元件311a～311f截止的定时的开关波形的波形形状。波形形状控制信号输出部420向波形形状变更部340输出能够根据设定的波形形状来变更驱动信号的大小和输出定时的控制信号(步骤S2)。
波形形状变更部340基于从波形形状控制信号输出部420取得的控制信号来变更向逆变器310的开关元件311a～311f输出的栅电流IG的波形形状，即开关元件311a～311f的开关波形的波形形状(步骤S3)。波形形状变更部340将波形形状变更后的栅电流IG输出到逆变器310的开关元件311a～311f。
接着，对电力转换装置1具备的控制部400的硬件结构进行说明。图13是示出实现实施方式1的电力转换装置1所具备的控制部400的硬件结构的一例的图。控制部400由处理器91和存储器92实现。
处理器91是CPU(也称为Central Processing Unit、中央处理装置、处理装置、运算装置、微处理器、微型计算机、处理器、DSP(Digital Signal Processor：数字信号处理器))、或者系统LSI(Large Scale Integration：大规模集成)。存储器92能够例示RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)、ROM(Read Only Memory：只读存储器)、闪存、EPROM(Erasable Programmable ROM：可擦可编程只读存储器)、EEPROM(注册商标)(Electrically EPROM：电可擦可编程只读存储器)这样的非易失性或易失性的半导体存储器。另外，存储器92不限于此，也可以是磁盘、光盘、高密度盘、迷你盘、或者DVD(DigitalVersatile Disc：数字多功能光盘)。
如以上说明的那样，根据本实施方式，在电力转换装置1中，控制部400的波形形状控制信号输出部420根据由状态量检测部501～505检测到的状态量，输出通过逆变器310的波形形状变更部340变更开关元件311a～311f的开关波形时的控制信号。逆变器310的波形形状变更部340基于从波形形状控制信号输出部420输出的控制信号，来变更向开关元件311a～311f输出的栅电流IG或栅电压VG，由此，变更开关元件311a～311f的开关波形的波形形状。由此，电力转换装置1能够抑制电路规模的增大并变更开关元件311a～311f的开关速度。电力转换装置1通过在1次开关期间内精细地调整向开关元件311a～311f输出的栅电流IG或栅电压VG，能够实现在专利文献1等的方式中无法实现的开关元件311a～311f的开关波形的波形形状。
实施方式2.
在实施方式1中，针对在电力转换装置1中变更逆变器310的开关元件311a～311f的开关波形的波形形状的情况进行了说明。在实施方式2中，针对在电力转换装置1中变更换流器130的开关元件136的开关波形的波形形状的情况进行说明。
图14是示出实施方式2的电力转换装置1的结构例的图。电力转换装置1与商用电源110及马达314连接。电力转换装置1将从商用电源110供给的电源电压Vs的第1交流电力转换成具有所希望的振幅和相位的第2交流电力，供给到马达314。电力转换装置1具备状态量检测部501、换流器130、电容器210、状态量检测部502、逆变器310、状态量检测部503、状态量检测部504、状态量检测部505、以及控制部400。另外，由电力转换装置1和马达314构成马达驱动装置2。
图14所示的实施方式2的电力转换装置1相对于图1所示的实施方式1的电力转换装置1，从逆变器310删除了波形形状变更部340并追加了驱动电路350，从换流器130删除了驱动电路150并追加了波形形状变更部140。此外，图14所示的实施方式2的电力转换装置1相对于图1所示的实施方式1的电力转换装置1，变更了基本脉冲生成部410和波形形状控制信号输出部420的输出目的地。具体而言，基本脉冲生成部410将用于控制换流器130的开关元件136的动作的基本脉冲输出到波形形状控制信号输出部420，将用于控制逆变器310的开关元件311a～311f的动作的基本脉冲输出到逆变器310。此外，波形形状控制信号输出部420将用于控制波形形状变更部140的动作的控制信号输出到波形形状变更部140。
在逆变器310中，驱动电路350基于由控制部400的基本脉冲生成部410生成的基本脉冲，生成实际用于驱动开关元件311a～311f的驱动信号。
在本实施方式中，波形形状控制信号输出部420根据由状态量检测部501～505检测到的状态量，设定通过换流器130的波形形状变更部140变更开关元件136的开关波形时的开关元件136的开关波形的波形形状，输出表示所设定的波形形状的控制信号。具体而言，波形形状控制信号输出部420在基于由基本脉冲生成部410生成的用于控制换流器130的开关元件136的动作的基本脉冲将开关元件136接通断开时，控制换流器130的波形形状变更部140为了实际驱动开关元件136而向开关元件136输出的驱动信号的大小以及输出驱动信号的定时。波形形状控制信号输出部420将用于控制波形形状变更部140的动作的控制信号输出到波形形状变更部140。
波形形状变更部140能够变更开关元件136的开关波形的波形形状。波形形状变更部140能够输出2个以上的波形形状作为开关元件136的开关波形的波形形状。此外，如图14所示，波形形状变更部140包含在换流器130中，该换流器130是包含开关元件136的电力转换器。波形形状变更部140的结构与图7所示的实施方式1的波形形状变更部340的结构相同。即，波形形状变更部140和开关元件136由1个数字栅极驱动器模块构成。此外，波形形状变更部140与波形形状变更部340同样，也可以调整向开关元件136输出的栅电压VG而非向开关元件136输出的栅电流IG来作为驱动信号。
这样，波形形状变更部140能够基于从波形形状控制信号输出部420输出的控制信号，针对开关元件136的开关波形的波形形状，将开关元件136的导通期间和截止期间中的至少1个期间分割为2个以上，在分割后的各期间内将针对开关元件136的栅电流IG或栅电压VG的振幅变更为不同的大小。此外，波形形状变更部140具备多个晶体管，基于从波形形状控制信号输出部420输出的控制信号来变更进行动作的晶体管的数量，由此能够变更栅电流IG或栅电压VG的振幅。由此，电力转换装置1通过进行与实施方式1同样的动作，能够利用波形形状控制信号输出部420和波形形状变更部140来变更换流器130的开关元件136的开关波形的波形形状。
如以上说明的那样，根据本实施方式，在电力转换装置1中，控制部400的波形形状控制信号输出部420根据由状态量检测部501～505检测到的状态量，输出通过换流器130的波形形状变更部140变更开关元件136的开关波形时的控制信号。换流器130的波形形状变更部140基于从波形形状控制信号输出部420输出的控制信号，来变更向开关元件136输出的栅电流IG或栅电压VG，由此，变更开关元件136的开关波形的波形形状。波形形状变更部140能够与实施方式1的波形形状变更部340变更开关元件311a的开关波形的波形形状相同地变更开关元件136的开关波形的波形形状。由此，电力转换装置1能够抑制电路规模的增大并变更开关元件136的开关速度。电力转换装置1通过在1次开关期间内精细地调整向开关元件136输出的栅电流IG或栅电压VG，能够实现在专利文献1等的方式中无法实现的开关元件136的开关波形的波形形状。
另外，在本实施方式中，成为变更开关元件的波形形状的对象的换流器130的结构不限于图14的例子。图15是示出实施方式2的电力转换装置1具备的换流器130的整流部分的第1图。图16是示出实施方式2的电力转换装置1具备的换流器130的整流部分的第2图。图17是示出实施方式2的电力转换装置1具备的换流器130的整流部分的第3图。在图15至图17中，仅示出与图14的差异，省略波形形状变更部140的记载。如图15所示，在换流器130具备电抗器135、开关元件136a～136d以及续流二极管137a～137d的结构中，波形形状变更部140也可以变更开关元件136a～136d的开关波形的波形形状。此外，如图16所示，在换流器130具备电抗器135、整流元件131～134、开关元件136、续流二极管137以及整流元件131a～134a的结构中，波形形状变更部140也可以变更开关元件136的开关波形的波形形状。此外，如图17所示，在连接的商用电源是三相交流电源的商用电源110a且换流器130具备电抗器135a～135c、整流元件131a～131c、开关元件136a～136c以及续流二极管137a～137c的结构中，波形形状变更部140也可以变更开关元件136a～136c的开关波形的波形形状。
实施方式3.
在实施方式1中，针对在电力转换装置1中变更逆变器310的开关元件311a～311f的开关波形的波形形状的情况进行了说明。在实施方式2中，针对在电力转换装置1中变更换流器130的开关元件136的开关波形的波形形状的情况进行了说明。在实施方式3中，针对在电力转换装置1中变更逆变器310的开关元件311a～311f的开关波形的波形形状并变更换流器130的开关元件136的开关波形的波形形状的情况进行说明。
图18是示出实施方式3的电力转换装置1的结构例的图。电力转换装置1与商用电源110及马达314连接。电力转换装置1将从商用电源110供给的电源电压Vs的第1交流电力转换成具有所希望的振幅和相位的第2交流电力，供给到马达314。电力转换装置1具备状态量检测部501、换流器130、电容器210、状态量检测部502、逆变器310、状态量检测部503、状态量检测部504、状态量检测部505以及控制部400。另外，由电力转换装置1和马达314构成马达驱动装置2。
图18所示的实施方式3的电力转换装置1相对于图1所示的实施方式1的电力转换装置1，从换流器130删除了驱动电路150并追加了波形形状变更部140。此外，图18所示的实施方式3的电力转换装置1相对于图1所示的实施方式1的电力转换装置1，变更了基本脉冲生成部410和波形形状控制信号输出部420的输出目的地。具体而言，基本脉冲生成部410将用于控制逆变器310的开关元件311a～311f的动作的基本脉冲输出到波形形状控制信号输出部420，将用于控制换流器130的开关元件136的动作的基本脉冲输出到波形形状控制信号输出部420。此外，波形形状控制信号输出部420将用于控制波形形状变更部340的动作的控制信号输出到波形形状变更部340，将用于控制波形形状变更部140的动作的控制信号输出到波形形状变更部140。
在本实施方式中，波形形状控制信号输出部420与实施方式1中说明的动作一起进行实施方式2中说明的动作。此外，在本实施方式中，波形形状变更部340进行与实施方式1中说明的动作同样的动作，波形形状变更部140进行与实施方式2中说明的动作同样的动作。由此，电力转换装置1通过进行与实施方式1同样的动作，能够利用波形形状控制信号输出部420和波形形状变更部340来变更逆变器310的开关元件311a～311f的开关波形的波形形状。此外，电力转换装置1通过进行与实施方式2同样的动作，能够利用波形形状控制信号输出部420和波形形状变更部140来变更换流器130的开关元件136的开关波形的波形形状。
另外，在本实施方式中，电力转换装置1也能够进行如下控制：在某个定时，波形形状变更部140、340中的一方变更开关元件的开关波形的波形形状，另一方不变更开关元件的开关波形的波形形状。在本实施方式中，作为电力转换装置1的波形形状变更部140、340变更开关元件的开关波形的对象的开关元件是在电力转换装置1中进行电力转换的1个以上的电力转换器中的至少1个电力转换器所包含的1个以上的开关元件。
如以上说明的那样，根据本实施方式，在电力转换装置1中，控制部400的波形形状控制信号输出部420根据由状态量检测部501～505检测到的状态量，输出通过逆变器310的波形形状变更部340变更开关元件311a～311f的开关波形时的控制信号，并输出通过换流器130的波形形状变更部140变更开关元件136的开关波形时的控制信号。逆变器310的波形形状变更部340基于从波形形状控制信号输出部420输出的控制信号，来变更向开关元件311a～311f输出的栅电流IG或栅电压VG，由此，变更开关元件311a～311f的开关波形的波形形状。此外，换流器130的波形形状变更部140基于从波形形状控制信号输出部420输出的控制信号，来变更向开关元件136输出的栅电流IG或栅电压VG，由此，变更开关元件136的开关波形的波形形状。由此，电力转换装置1能够抑制电路规模的增大并变更开关元件311a～311f和开关元件136的开关速度。电力转换装置1通过在1次开关期间内精细地调整向开关元件311a～311f和开关元件136输出的栅电流IG或栅电压VG，能够实现在专利文献1等的方式中无法实现的开关元件311a～311f和开关元件136的开关波形的波形形状。
实施方式4.
针对在实施方式1至实施方式3的电力转换装置1中作为马达314的无传感器控制而应用自适应观测器的情况进行说明。具体而言，以实施方式1的电力转换装置1为例进行说明。
图19是示出实施方式4的电力转换装置1的结构例的图。图19所示的实施方式4的电力转换装置1相对于图1所示的实施方式1的电力转换装置1，追加了速度估计装置101。图20是示出实施方式4的电力转换装置1具备的速度估计装置101的结构例的图。速度估计装置101通过自适应观测器的方法，使用向马达314施加的电压向量和电流向量，对马达314的旋转速度进行估计，作为估计角速度ω＾r而输出。
速度估计装置101具备：模型偏差运算部11，其基于电压向量、电流向量以及估计角速度ω＾r，来运算模型偏差ε；以及第1角速度估计部21，其基于模型偏差ε，来运算实际角速度的包含直流成分在内的低频成分作为第1估计角速度ω＾r1。此外，速度估计装置101具备：第2角速度估计部22，其基于包含在模型偏差ε中的特定的高频成分，来运算实际角速度的高频成分作为第2估计角速度ω＾r2；以及加法器23，其通过将第2估计角速度ω＾r2与第1估计角速度ω＾r1相加，来运算估计角速度ω＾r。速度估计装置101在具备第2角速度估计部22这一点具有特征。速度估计装置101将第1估计角速度ω＾r1与第2估计角速度ω＾r2的相加值作为估计角速度ω＾r反馈到模型偏差运算部11。
模型偏差运算部11具备：电流估计器12，其基于马达314的电压向量、电流向量以及估计角速度ω＾r，运算并输出估计磁通向量和估计电流向量；减法器13，其从估计电流向量减去电流向量，运算并输出电流偏差向量；以及偏差运算器14，其将电流偏差向量作为输入，提取估计磁通向量的正交成分作为标量，输出该值作为模型偏差ε。作为提取估计磁通向量的正交成分作为标量的方法，公知有将电流偏差向量在两个旋转轴上进行坐标转换的方法、以及运算电流偏差向量与估计磁通向量的外积值的大小的方法。
电流估计器12根据马达314的状态方程式来估计电流和磁通。这里，假定为马达314是通常的嵌入磁铁型同步交流电动机，但即便是嵌入磁铁型同步交流电动机以外的马达314，只要状态方程式能够成立，则电流估计器12也能够通过同样的方法进行电流估计。嵌入磁铁型同步交流电动机以外的马达314能够例示表面磁铁型同步电动机、感应电动机等。此外，在本实施方式中，关于旋转型马达进行说明，但直动型马达也能够应用同样的技术。这是因为，能够解释为“直动型马达是转子半径无限大的旋转型马达”。
这样，电力转换装置1能够应用自适应观测器作为马达314的无传感器控制。
实施方式5.
针对在实施方式1至实施方式3的电力转换装置1中进行能够抑制平滑用的电容器210的劣化并抑制装置大型化的控制的情况进行说明。具体而言，以实施方式1的电力转换装置1为例进行说明。
图21是示出实施方式5的电力转换装置1的结构例的图。图21所示的实施方式5的电力转换装置1的结构是与图1所示的实施方式1的电力转换装置1同样的结构。换流器130是具有由整流元件131～134构成的桥电路、并对从商用电源110供给的电源电压Vs的第1交流电力进行整流而输出的整流部。
在本实施方式中，控制部400对逆变器310的动作进行控制，使得将第2交流电力从逆变器310输出到作为负载的马达314，该第2交流电力包含与从作为整流部的换流器130向电容器210流入的电力的脉动相应的脉动。与向电容器210流入的电力的脉动相应的脉动例如是根据向电容器210流入的电力的脉动的频率等而变动的脉动。由此，控制部400抑制流向电容器210的电流。另外，控制部400也可以不使用从各检测部取得的全部的检测值，也可以使用一部分检测值进行控制。
对电力转换装置1具备的控制部400的动作进行说明。在本实施方式中，在电力转换装置1中，由逆变器310和马达314产生的负载能够视为恒定的负载，在通过从电容器210输出的电流观察的情况下，设为在电容器210连接有恒流负载，进行以后的说明。这里，如图21所示，设从换流器130流动的电流为电流I1，设流向逆变器310的电流为电流I2，设从电容器210流动的电流为电流I3。电流I2成为将电流I1与电流I3合并的电流。电流I3能够表示为电流I2与电流I1的差分，即电流I2-电流I1。对于电流I3，设电容器210的放电方向为正方向，设电容器210的充电方向为负方向。即，有时电流向电容器210流入，有时电流从电容器210流出。
图22是作为比较例而示出通过电容器210将从换流器130输出的电流平滑化而使流向逆变器310的电流I2成为恒定的情况下的各电流I1～I3和电容器210的电容器电压Vdc的例子的图。从上依次示出电流I1、电流I2、电流I3、以及对应于电流I3而产生的电容器210的电容器电压Vdc。电流I1、I2、I3的纵轴表示电流值，电容器电压Vdc的纵轴表示电压值。横轴全部表示时间t。另外，在电流I2、I3中，实际上叠加有逆变器310的载波成分，但这里省略。以后也相同。如图22所示，在电力转换装置1中，假设在从换流器130流动的电流I1通过电容器210被充分地平滑化的情况下，流向逆变器310的电流I2成为恒定的电流值。但是，在电容器210中流动较大的电流I3，成为劣化的主要原因。因此，在本实施方式中，在电力转换装置1中，控制部400控制流向逆变器310的电流I2，即控制逆变器310的动作，使得降低流向电容器210的电流I3。
图23是示出实施方式5的电力转换装置1的控制部400对逆变器310的动作进行控制而降低了流向电容器210的电流I3时的各电流I1～I3和电容器210的电容器电压Vdc的例子的图。从上依次表示电流I1、电流I2、电流I3、以及根据电流I3而产生的电容器210的电容器电压Vdc。电流I1、I2、I3的纵轴表示电流值，电容器电压Vdc的纵轴表示电压值。横轴全部表示时间t。电力转换装置1的控制部400对逆变器310的动作进行控制，使得图23所示的电流I2流向逆变器310，由此，与图22的例子相比，能够降低从换流器130向电容器210流入的电流的频率成分，降低流向电容器210的电流I3。具体而言，控制部400对逆变器310的动作进行控制，使得包含以电流I1的频率成分为主成分的脉动电流的电流I2流向逆变器310。
这样，在电力转换装置1中，控制部400对作为电力转换器的逆变器310的动作进行控制，使得与状态量检测部501、502、503检测到的状态量相应的脉动从逆变器310叠加到与逆变器310连接的马达314的驱动样式，从而抑制电容器210的充放电电流。由此，电力转换装置1能够抑制平滑用的电容器210的劣化。
实施方式6.
说明在实施方式1至实施方式3的电力转换装置1中进行如下控制的情况：即便在使将作为交流电源的商用电源110短接的短接部的开关次数与负载条件对应地变化的情况下，也能够抑制直流电压的变动。具体而言，以实施方式1的电力转换装置1为例进行说明。
图24是示出实施方式6的电力转换装置1的结构例的图。图24所示的实施方式6的电力转换装置1相对于图1所示的实施方式1的电力转换装置1，删除了换流器130和电容器210，追加了电抗器135、整流部170以及短接部30。整流部170包括由4个整流元件131～134构成的整流电路、以及连接在整流电路的输出端之间且将从整流电路输出的全波整流波形的电压平滑化的电容器210。整流部170对从商用电源110供给的第1交流电力进行整流而输出。
短接部30经由电抗器135将商用电源110短接。短接部30包括经由电抗器135而与商用电源110并联连接的二极管桥31、以及与二极管桥31的两个输出端连接的短接元件32。在短接元件32是金属氧化膜半导体场效应晶体管的情况下为如下结构：短接元件32的栅极与控制部400连接，短接元件32根据来自控制部400的驱动信号而接通断开。当短接元件32被接通时，商用电源110经由电抗器135和二极管桥31而短接。
控制部400对短接部30的短接动作进行控制。控制部400通过短接动作模式的电流开环控制，对短接元件32的接通断开进行控制，使得短接部30在电源半周期内至少短接2次以上。控制部400基于负载条件，使短接部30在商用电源110的半周期内至少短接2次以上。由此，即便在使将商用电源110短接的短接部30的开关次数与负载条件对应地变化的情况下，电力转换装置1也能够抑制直流电压的变动。
实施方式7.
图25是示出实施方式7的制冷循环应用设备900的结构例的图。实施方式7的制冷循环应用设备900具备实施方式1中说明的电力转换装置1。实施方式7的制冷循环应用设备900也能够具备实施方式2至实施方式6中说明的电力转换装置1。实施方式7的制冷循环应用设备900能够应用于空调机、冰箱、冷冻库、热泵热水器这样的具备制冷循环的产品。另外，在图25中，针对具有与实施方式1同样的功能的结构要素标注有与实施方式1相同的标号。
在制冷循环应用设备900中，经由制冷剂配管912安装有实施方式1中的内置有马达314的压缩机315、四通阀902、室内热交换器906、膨胀阀908以及室外热交换器910。
在压缩机315的内部，设置有对制冷剂进行压缩的压缩机构904、以及使压缩机构904进行动作的马达314。
制冷循环应用设备900能够通过四通阀902的切换动作进行制热运转或制冷运转。压缩机构904由被进行可变速控制的马达314驱动。
在制热运转时，如实线箭头所示，制冷剂被压缩机构904加压后送出，通过四通阀902、室内热交换器906、膨胀阀908、室外热交换器910及四通阀902返回到压缩机构904。
在制冷运转时，如虚线箭头所示，制冷剂被压缩机构904加压后送出，通过四通阀902、室外热交换器910、膨胀阀908、室内热交换器906及四通阀902返回到压缩机构904。
在制热运转时，室内热交换器906作为冷凝器发挥作用进行热释放，室外热交换器910作为蒸发器发挥作用进行热吸收。在制冷运转时，室外热交换器910作为冷凝器发挥作用进行热释放，室内热交换器906作为蒸发器发挥作用进行热吸收。膨胀阀908将制冷剂减压而使其膨胀。
另外，关于制冷循环应用设备900，即便在规定的噪声的范围内运转，当马达314的负载状态从轻负载变化为重负载时，如图5所示，表示由开关元件311a～311f等产生的噪声和损耗的特性的曲线也向右上方推移，结果是，噪声增加。因此，制冷循环应用设备900通过使开关元件311a～311f等的开关速度变慢，能够减小由开关元件311a～311f等产生的噪声。同样，关于制冷循环应用设备900，即便在规定的损耗的范围内运转，当马达314的负载状态从轻负载变化为重负载时，如图5所示，表示由开关元件311a～311f等产生的噪声和损耗的特性的曲线也向右上方推移，结果是，损耗增加。因此，制冷循环应用设备900通过使开关元件311a～311f等的开关速度变快，能够减小由开关元件311a～311f等产生的损耗。
这里，在制冷循环应用设备900具备的电力转换装置1中，由包含在逆变器310中的波形形状变更部340和开关元件311a～311f构成的数字栅极驱动器模块在开关速度较快时，浪涌电压变大，产生较多的电磁噪声。制冷循环应用设备900在使用具有燃烧性的制冷剂的情况下，当制冷剂泄漏时，可能由于电磁噪声导致的放电而燃烧。因此，制冷循环应用设备900根据制冷循环应用设备900所使用的制冷剂的燃烧性，来设定电力转换装置1具备的数字栅极驱动器模块的开关速度。例如，制冷循环应用设备900所使用的制冷剂的燃烧性越高，则制冷循环应用设备900使电力转换装置1具备的数字栅极驱动器模块的开关速度越慢。制冷循环应用设备900能够通过使数字栅极驱动器模块的开关速度变慢来减小浪涌电压，抑制电磁噪声导致的放电的产生，由此，假设即便在从制冷循环应用设备900泄漏了制冷剂的情况下，也能够防止燃烧。
制冷循环应用设备900中使用的制冷剂例如是R1234yf、R1234ze(E)、R1243zf、HFO1123、HFO1132(E)、R1132a、CF3I、R290、R463A、R466A、R454A、R454B、R454C等。
以上的实施方式所示的结构表示一例，能够与其他的公知技术组合，也能够将实施方式彼此组合，还能够在不脱离主旨的范围内省略、变更一部分结构。
附图标记说明
1电力转换装置，2马达驱动装置，11模型偏差运算部，12电流估计器，13减法器，14偏差运算器，21第1角速度估计部，22第2角速度估计部，23加法器，30短接部，31二极管桥，32短接元件，101速度估计装置，110、110a商用电源，130换流器，131～134、131a～134a、131b、131c整流元件，135、135a～135c电抗器，136、136a～136d、311a～311f开关元件，137、137a～137d、312a～312f续流二极管，138二极管，140、340波形形状变更部，150、350驱动电路，170整流部，210电容器，310逆变器，314马达，315压缩机，400控制部，410基本脉冲生成部，420波形形状控制信号输出部，501～505状态量检测部，900制冷循环应用设备，902四通阀，904压缩机构，906室内热交换器，908膨胀阀，910室外热交换器，912制冷剂配管。

Claims (14)

1.一种电力转换装置，其进行电力转换，其中，
所述电力转换装置具备：
1个以上的开关元件，其包含在进行电力转换的1个以上的电力转换器中的至少1个所述电力转换器中；
波形形状变更部，其能够变更所述开关元件的开关波形的波形形状；
状态量检测部，其检测表示所述电力转换装置的动作状态的状态量；以及
波形形状控制信号输出部，其根据所述状态量，输出通过所述波形形状变更部变更所述开关元件的所述开关波形时的控制信号。
2.根据权利要求1所述的电力转换装置，其中，
所述波形形状变更部能够基于从所述波形形状控制信号输出部输出的所述控制信号，针对所述开关元件的所述开关波形的波形形状，将所述开关元件的导通期间和截止期间中的至少1个期间分割为2个以上，在分割后的各期间内将针对所述开关元件的栅电流或栅电压的振幅变更为不同的大小。
3.根据权利要求2所述的电力转换装置，其中，
所述波形形状变更部具备多个晶体管，基于从所述波形形状控制信号输出部输出的所述控制信号来变更进行动作的所述晶体管的数量，变更所述栅电流或所述栅电压的振幅。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的电力转换装置，其中，
所述波形形状变更部能够在所述电力转换装置的动作中，按照所述开关元件的每个开关周期变更为不同的波形形状的开关波形。
5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的电力转换装置，其中，
所述波形形状控制信号输出部按照与所述开关元件的开关周期相同的周期或者所述开关元件的开关周期的正整数倍的周期，变更所述开关元件的所述开关波形的波形形状。
6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的电力转换装置，其中，
所述波形形状控制信号输出部对所述开关元件的所述开关波形的波形形状进行变更，使得在由所述开关元件产生的噪声满足规定的要件的同时，降低由所述开关元件产生的损耗，或者，所述波形形状控制信号输出部对所述开关元件的所述开关波形的波形形状进行变更，使得在由所述开关元件产生的损耗满足规定的要件的同时，降低由所述开关元件产生的噪声。
7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的电力转换装置，其中，
包含所述开关元件的所述电力转换器还包含所述波形形状变更部，
所述电力转换器是逆变器、或者换流器、或者逆变器和换流器。
8.根据权利要求1至7中的任意一项所述的电力转换装置，其中，
所述电力转换装置具备速度估计装置，
该速度估计装置具备：
模型偏差运算部，其基于交流电动机的电压、电流以及估计角速度，来运算模型偏差；
第1角速度估计部，其基于所述模型偏差，来运算实际角速度的包含直流成分在内的低频成分作为第1估计角速度；
第2角速度估计部，其基于包含在所述模型偏差中的特定的高频成分，来运算实际角速度的高频成分作为第2估计角速度；以及
加法器，其将所述第1估计角速度与所述第2估计角速度相加，
将所述第1估计角速度与所述第2估计角速度的相加值作为所述估计角速度而反馈到所述模型偏差运算部。
9.根据权利要求1至7中的任意一项所述的电力转换装置，其中，
所述电力转换装置具备：
整流部，其对从商用电源供给的交流电力进行整流；
电容器，其与所述整流部的输出端连接；以及
控制部，其包含所述波形形状控制信号输出部，对作为所述电力转换器的逆变器的动作进行控制，使得与所述状态量检测部检测到的所述状态量相应的脉动从所述逆变器叠加到与所述逆变器连接的马达的驱动样式，抑制所述电容器的充放电电流。
10.根据权利要求1至7中的任意一项所述的电力转换装置，其中，
所述电力转换装置具备：
整流部，其对从商用电源供给的交流电力进行整流；
短接部，其经由电抗器将所述商用电源短接；以及
控制部，其包含所述波形形状控制信号输出部，对所述短接部的短接动作进行控制，
所述控制部基于负载条件，使所述短接部在所述商用电源的半周期内至少短接2次以上。
11.一种马达驱动装置，其中，
所述马达驱动装置具备权利要求1至10中的任意一项所述的电力转换装置。
12.一种制冷循环应用设备，其中，
所述制冷循环应用设备具备权利要求1至10中的任意一项所述的电力转换装置。
13.根据权利要求12所述的制冷循环应用设备，其中，
所使用的制冷剂是R1234yf、R1234ze(E)、R1243zf、HFO1123、HFO1132(E)、R1132a、CF3I、R290、R463A、R466A、R454A、R454B、R454C中的任意制冷剂。
14.根据权利要求13所述的制冷循环应用设备，其中，
根据所述制冷剂的燃烧性来设定所述电力转换装置具备的数字栅极驱动器模块的开关速度。
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