CN101197532B - 冷冻装置及用于冷冻装置的逆变装置 - Google Patents

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Abstract

使逆变器停止的逆变装置的保护功能对于过电流或控制电源电压的降低等异常状态进行工作，但有时会因为过电流检测电路的误检测，保护功能进行工作，该过电流检测电路的误检测是由逆变器或电源电路等的开关噪声与过电流检测信号重叠等引起的。当保护功能工作，逆变装置停止时，即便由于过电流的误检测保护功能进行工作，但难以判断是否因为IPM或驱动电路等的故障而停止，很难判断保护功能启动的原因。本发明的逆变装置具备：检测流过逆变器的直流电流的电流检测电路；以及在检测到的直流电流为设定值以上时，可以检测过电流的过电流检测电路，并具有在检测的直流电流成为大于所述设定值而设定的第二设定值以上时，停止逆变器的保护单元。

Description

冷冻装置及用于冷冻装置的逆变装置
技术领域
本发明涉及冷冻装置及用于冷冻装置的逆变装置。
背景技术
目前，在具有电动机的控制装置的空气调和机中，使用IPM(智能功率模块)和驱动该IPM的驱动电路构成逆变器，来驱动电动机。对于在逆变器中流过过电流、控制电源电压的降低等异常状态，具有使逆变器停止的逆变装置的保护功能。
[专利文献1]特开2004-53050号公报
在上述现有技术中，尽管使逆变器停止的逆变装置的保护功能对于过电流或控制电源电压的降低等异常状态进行作动，但有时还存在因为过电流检测电路的误检测保护功能工作的情况，该过电流检测电路的误检测是由逆变器或电源电路等的开关噪声与过电流检测信号重叠等而引起的。当保护功能工作时使逆变装置停止，尽管由于过电流的误检测保护功能进行工作，但很难判断是否由于IPM或驱动电路等的故障而停止，判断保护功能进行工作的原因很困难，为了进行上述判断需要时间和劳力。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术的问题，在用于空气调和机、冷冻机等冷冻装置的逆变装置中，在保护功能进行工作逆变器停止时，容易地判断该停止的原因。
为了达成上述目的，本发明在包括：将交流转换成直流的整流器、将生成的直流转换成交流，改变电动机的运转频率进行驱动的逆变器、检测流过所述整流器或逆变器的直流电流的电流检测电路、以及控制所述整流器或逆变器的控制电路的逆变装置中，具备过电流检测电路，其在所述电流检测电路检测的直流电流为设定值以上时，可以进行过电流的检测；所述控制电路具有第一保护单元，其在所述电流检测电路检测的直流电流成为大于所述设定值而设定的第二设定值以上时，停止所述整流器或逆变器。
此外，在上述记载的逆变装置中，希望所述控制电路还包括第二保护单元，在所述控制电路的电源电压成为预先设定的设定值以下时，停止所述整流器或逆变器。
而且，在上述记载的逆变装置中，希望在所述过电流检测电路无法进行过电流检测的状态下，所述第一保护单元或所述第二保护单元进行了作动时，所述控制电路发送保护单元进行了误作动的情况。
而且，在上述记载的逆变装置中，希望在所述保护单元进行了工作时，所述控制电路进行所述逆变器的重试，在设定时间内进行了预先设定的次数的重试时，判断为所述整流器或逆变器的故障。
此外，在本发明的其他形态中，冷冻装置具备：将交流转换成直流的整流器；将生成的直流转换成交流，改变电动机的运转频率进行驱动的逆变器；检测流过所述整流器或逆变器的直流电流的电流检测电路；以及控制所述整流器或逆变器的控制电路，并且还具备冷冻循环，该冷冻循环具备由所述电动机驱动的压缩机，该冷冻装置具备过电流检测电路，其在所述电流检测电路检测的直流电流为设定值以上时，可以进行过电流的检测，所述控制电路具有：第一保护单元，在所述电流检测电路检测的直流电流成为大于所述设定值而设定的第二设定值以上时，停止所述整流器或逆变器；以及第二保护单元，在所述控制电路的电源电压成为预先设定的设定值以下时，停止所述整流器或逆变器，所述冷冻循环由循环控制基板控制，在所述过电流检测电路无法进行过电流检测的状态下，所述第一或第二保护单元进行了作动时，所述控制电路将保护单元进行了误作动的情况发送给循环控制基板。
此外，在上述记载的冷冻装置中，在所述保护单元进行了工作时，所述循环控制基板进行所述逆变器的重试，在设定时间内进行了预先设定的次数的重试时，判断为所述整流器或逆变器的故障。
根据本发明，在用于空气调和机、冷冻机等冷冻装置的逆变装置中，在逆变器停止时，可以容易地判断其停止的原因。
附图说明
图1为本发明实施例1的空气调和机的冷冻循环图。
图2是对本发明实施例1进行说明的逆变装置的方框图；
图3是本发明实施例1的保护功能的工作原因判别的流程图。
符号说明
101...压缩机、102...室内热交换器、103...室内送风机用电动机、104...室内膨胀阀、105...室外热交换器、106...室外送风机用电动机、107...蓄能器、108...室外机、109...室内机、110...空气调和机、111...压缩机用电动机、210...逆变装置、220...功率元件安装基板、221...逆变器、222...逆变器用开关元件、223...惯性(fly wheel)元件、224...逆变器用分流电阻、225...整流器、226...整流器用开关元件、227...快恢复二极管、228...整流器用分流电阻、229...整流元件、230...逆变器控制基板、231...微型计算机(微型机)、232...逆变器用驱动电路、233...逆变器用电流检测电路、234...电压检测电路、235...整流器用驱动电路、236...整流器用电流检测电路、237...激活(active)用过电流检测电路、238...电源电路、239...通信电路、240...接口用连接器、241...光耦合器、250...循环控制基板、251...单相交流电源、252...电抗线圈、253...电磁接触器、254...限流电阻、255...循环控制基板、260...电源输入端子台、261...电动机输出端子台、262...外壳、263...外壳盖子、264引针、265散热片
具体实施方式
以下，根据图1～图3说明本发明的具体实施例。
根据图1～图3，对本发明的逆变装置的实施例1进行说明。
图1是一实施方式的冷冻装置的冷冻循环系统图，依次连接压缩机101、室内热交换器102、室内膨胀阀104、室外热交换器105、蓄能器107，使冷媒循环形成了冷冻循环。并且，在使室内变凉时，在由压缩机101压缩的冷媒在室外热交换器105凝结液化后，在室内膨胀阀104减压，在室内热交换器102蒸发后回到压缩机101。室内送风机用电动机103促进室内机109的热交换，室外送风机用电动机106促进室外机108的热交换。
压缩机101由与冷冻循环所需要的能力相关联运转频率可变控制的电动机111进行驱动，运转频率由逆变装置210控制。
在冷冻循环中，除了压缩机101的转速之外，控制对冷媒流量进行调整的室内膨胀阀104或室外膨胀阀(未图示)的开度、室内送风机用电动机103以及室外送风机用电动机106的转速、以及对冷气/暖气的运转模式进行切换的四通阀(未图示)等，作为用于这些控制的信息，向循环控制基板250输入进行运转模式、温度设定等的遥控器的操作指令信号以及对各部分的温度(压缩机的排出气体温度、外部气体温度、热交换器温度、蒸发温度、吸入温度、吹出温度、冻结温度、气管温度等)以及压力(压缩机的吸入压力、排出压力)进行检测后的信号等。
此外，输入经由接口用连接器240从循环控制基板250输出的逆变器要求频率，并且从逆变装置210向循环控制基板250输出运转频率以及电动机运转电流。
向循环控制基板250输入的检测信号以及指令信号经由接口用连接器240输入给微型计算机(微型机)231，由此，通过逆变装置210进行冷冻循环控制，控制各种控制机构(室外膨胀阀、室外送风机用电动机106、对冷气/暖气的运转模式进行切换的四通阀)。
图2表示逆变装置的方框图，具有：使用能动元件，将来自单相交流电源251的交流电压转换成直流的整流器255；将生成的直流转换成交流，驱动电动机111的逆变器221；具有对整流器225中流过的电源电流进行检测的分流电阻228的电源电流检测电路236；具有对逆变器221中流过的直流电流进行检测的分流电阻224的直流电流检测电路233；检测由整流器225生成的直流电压的直流电压检测电路238；控制整流器225与逆变器221的微型机231；使逆变器功率半导体进行开关动作的逆变器用驱动电路232；使整流器功率半导体进行开关动作的整流器用驱动电路235；检测整流器225中流过的过大的电源电流的过电流检测电路237；与循环控制基板250进行通信的通信电路239；以及安装了向微型机231、逆变器用电流检测电路233、整流器用电流检测电路236、逆变器用驱动电路232、整流器用驱动电路235、整流器用过电流检测电路236、通信电路239提供控制电源的电源电路234的逆变器控制基板230。
来自单相交流电源251的交流电压通过整流器225(由桥连接了多个整流元件229的电路和设有开关元件226和快恢复二极管227的升压断继开关电路构成，具有改善电源功率因数抑制高次谐波的功能)变成直流，作为直流/交流转换器的逆变器221(三相桥连接了开关元件222的电力转换单元)由微型机231控制为交流频率，驱动电动机111。
在整流器225中，交流电压由多个整流元件229进行整流，经由使压缩机101中内置的电动机111运转或停止的电磁接触器253、功率因数改善用电抗线圈252、开关元件226、快恢复二极管227，达到平滑电容器270。
此外，为了在接通电源等时闭合的电磁接触器253不会因为平滑电容器270中流过的过大的冲击电流而熔敷，与电磁接触器253并列地设置了冲击电流限流电阻254。在逆变器221中，为了再生开关元件222进行开关时产生的反电动势，与开关元件222并列设置了惯性(fly wheel)元件223。
提供给电动机111的电流通过逆变器用分流电阻224检测在逆变器功率半导体中流过的直流电流，由电流检测电路233对电流进行放大然后输入到微型机231中，在微型计算机231中再现并监视对电动机输出的正弦交流电流。
此外，从单相交流电源251输入的电流由整流器用分流电阻228检测直流电流，将整流器用电流检测电路236检测到的电流输入到微型计算机231中，由微型计算机231进行监视。并且，从单相交流电源251输入的电流由整流器用分流电阻228检测为直流电流，由整流器用过电流检测电路237进行过电流的判定，由微型机231进行监视。
在微型机231与开关元件222之间设有将来自微型机231的微弱的信号放大到可以驱动开关元件222的电平的逆变器用驱动电路232。而且，在微型机231与激活(active)用开关元件226之间设有将来自微型机231的微弱的信号放大到可以驱动开关元件226的电平的整流器用驱动电路235。
通信电路239由输入来自循环控制基板250的信号的接口用连接器240以及将输入的信号通过光信号传递给微型机231的光耦合器241构成，在电隔离的状态下进行收发。
在整流器225中生成的直流的一部分在电源电路234中从高电压被调整为5V或15V等控制电源，提供给微型机231、逆变器用电流检测电路233、整流器用电流检测电路236、逆变器用驱动电路232、整流器用驱动电路235、整流器用过电流检测电路237、电压检测电路238、以及通信电路241。
IPM(智能功率模块)将输入的直流转换成交流，变速驱动电动机的运转频率。此外，逆变装置210具有针对过电流的保护功能和针对控制电源电压的降低，停止逆变器221的保护功能。在各个保护功能工作时，向微型机输出异常信号，使逆变器221停止。逆变器由驱动电路232进行控制，停止从驱动电路232向逆变器221的脉冲信号，由此逆变器221停止。
电流检测电路236检测在整流器用分流电阻228中流过的直流电流，该电流值始终输入给微型机。此外，微型机在由电流检测电路236检测到的电流达到了预先设定的过电流允许值时，向过电流检测电路237发送可以进行过电流检测的过电流检测许可信号。并且，过电流检测装置在电流检测电路236中流过的电流达到了设定为比过电流允许值更大的过电流设定值时，判断为流过了过电流，并且向微型机发送过电流信号。当发送了过电流信号时，微型机使过电流保护功能进行工作，停止逆变器221。
此外，在此，对整流器中流过的电流进行监视来查看是否没有流过过电流，同样，还可以对逆变器中流过的电流进行监视来查看是否没有流过过电流。即，可以监视分流电阻224中流过的电流，来确认是否没有流过过电流。监视分流电阻224中流过的电流，在成为预先设定的电流值以上时，向未图示的过电流检测电路发送使过电流检测有效的信号。并且，在过电流检测有效的状态下分流电阻224中流过了所述设定的设定值以上的电流值时，可以确认为流过了过电流。
或者，还可以将电流检测电路或过电流检测电路内置在整流器225或IPM221中，来进行过电流检测。此时，在检测到过电流时，对微型机发送异常信号，微型机使保护功能工作，停止逆变器221。
并且，向微型机发送逆变装置停止的异常信号，微型机向循环控制基板发送表示接收到异常信号的信号。循环控制基板为了进行逆变装置是否发生了故障的判断，进行数次的重试，如果进行了规定次数的重试，但保护功能仍然工作，则判断为故障。
此外，在微型机没有输出过电流检测许可信号，过电流检测为无效时保护功能进行工作，逆变器停止时，可以判断为对于由电源电路234的电源电压降低引起的电源电压的降低，保护功能工作，致使逆变器停止。或者，在整流器225或IPM内置了电流检测电路或过电流检测电流时，在IPM或驱动电路向微型机输出了异常信号时，同样可以判断为对于由电源电路234的电源电压降低引起的电源电压的降低，保护功能工作，致使逆变器停止。
控制电源电压的降低是在控制电源电路发生不良，或控制电源负荷集中，或者控制电源用电解电容的容量由于寿命的原因而降低的情况下产生。
此外，在微型机输出了过电流检测许可电流，过电流检测为有效时，在由电流检测电路236检测到的电流没有达到过电流设定值，但保护功能进行工作，逆变器221被停止时，可以判断是过电流检测的误检测，保护功能的误工作。
或者同样地，在整流器225或IPM内置了电流检测电路或过电流检测电流的情况下，在从IPM输出了异常信号保护功能进行工作时，可以判断为过电流检测的误检测，保护功能的误工作。微型机判断保护功能进行工作，逆变器停止的原因，并向循环控制基板发送表示该原因的信号。
循环控制基板接收表示逆变器停止原因的信号，并对逆变装置进行重试。可以根据进行重试时在规定的时间内产生几次异常信号来判断IPM等功率模块是否发生故障。例如，在30分钟进行了8次重试，输出了第8次的异常信号时，判断为逆变装置的IPM等的故障。
保护功能的误工作或由于电源电压的不足保护功能进行工作的情况，或者对微型机发送异常信号的情况，在进行重试时很难连续发生多次。保护功能的误工作是在噪声或打雷等瞬间发生的，一般情况下只发生一次。此外，电源电压的降低一般是电源电路的电源电压由于其他阀门或风扇等执行元件的负载集中，而暂时降低。根据本发明，即使是目前由于保护功能的误工作或电源电压的不足而输出的异常信号，也可降低判断为逆变装置的IPM等的故障这样的误判断。
此外，在由于过电流电流保护功能工作时，循环控制基板具有通过降低逆变器的频率，从而降低过电流的保护功能。
关于保护功能进行工作，逆变器221停止的原因的判定，使用图3的流程图进行说明。在通常运转(101)中，过电流检测电路的过电流检测为无效的状态。在通常运转中，电流检测电路始终向微型机输入直流电流，微型机将输入的电流值与预先设定的过电流允许值进行比较(102)。在此，在输入的电流值低于过电流允许值时，如果IPM没有输出异常信号，则返回到通常运转。
在(105)中IPM输出了异常信号时，是未流过过电流的状态，由于电源电压的降低保护功能进行工作，并输出了异常信号，由微型机识别为由于电源电压的降低导致的电压不足(109)。此外，向循环控制基板发送表示由于电源电压的降低，保护功能工作逆变器已停止的信号(110)。
在(102)中，微型机在输入的直流电流为所述过电流允许值以上时，向过电流检测电路发送使过电流检测电路的检测有效的信号(103)，过电流检测电路进行过电流的检测，微型机监视是否从IPM输出异常信号(104)。在(104)中输出了异常信号时，将直流电流检测电路检测到的直流电流值与所述过电流设定值进行比较(106)，如果直流电流值为过电流设定值以上，则使用过电流检测电路和直流电流检测电路两个电路检测过电流，微型机识别为由于过电流保护功能进行工作，并且向循环控制基板发送表示逆变器停止的原因的信号(110)。
在(106)中如果直流电流的检测值为过电流设定值以下，则过电流检测电路或IPM进行误动作，并输出了异常信号，微型机识别为保护功能的误工作(107)。此外，向循环控制基板发送逆变器的停止理由(110)。在向循环控制基板发送了各停止理由之后，循环控制基板进行逆变装置的重试，根据在规定的时间内输出几次异常信号来判断是否为IPM等的故障。
此外，在此设为内置了针对过电流的保护功能或针对控制电源电压降低的保护功能的IPM，但也可以不在IPM中安装上述保护功能，在驱动IPM的驱动电路中内置上述保护功能。
而且，在本发明中设为由直流检测电路检测直流电流的情况，但在不检测直流电流而是检测电动机电流时也有效，通过未图示的电动机电流检测电路检测由电流传感器检测到的电动机电流，由微型机与过电流设定值进行比较，由此可以判定是否流过了过电流。
如上所述，根据本发明，在向过电流检测电路发送了过电流检测许可信号时进行过电流的检测，所以可以判别逆变器的保护功能的工作原因。此外，关于针对压缩机的故障、不良或逆变装置的功率元件的故障而产生的过电流，需要进行逆变装置的保护，在产生过电流时判断为异常，在服务时可以确认故障或不良的部位。
此外，关于作为其他保护功能的控制电源降低或误动作这样的发生的可能性低的状况，由于控制电源一时的负载集中或执行元件、逆变器进行动作时产生的噪音偶尔发生，通过进行重试或重新启动，可以减少目前即使没有产生过电流，也作为逆变器电路的保护工作更换基板的情况。
本来，制品不能有电源降低或误动作，在开发以及试验时，在逆变器电路的保护进行工作时，如果不准备测量仪器等设备测定基于怎样的条件发生电源降低或误动作，是否流过了过电流等则很难进行判断，根据本发明，通过从开发及试验阶段导入上述判断，可以容易地进行逆变器电路的保护动作的分析。

Claims (4)

1.一种逆变装置，该装置包括：将交流转换成直流的整流器、将生成的直流转换成交流，改变电动机的运转频率进行驱动的逆变器、检测流过所述整流器或逆变器的直流电流的电流检测电路、控制所述整流器或逆变器的控制电路，其特征在于，
具备过电流检测电路，在所述电流检测电路检测的直流电流超过了设定值时，可以进行过电流的检测；
所述控制电路具有第一保护单元，其在所述电流检测电路检测的直流电流成为大于所述设定值而设定的第二设定值以上时，停止所述整流器或逆变器，
所述控制电路具有第二保护单元，其在所述控制电路的电源电压为预先设定的设定值以下时，停止所述整流器或逆变器，
在所述过电流检测电路无法进行过电流检测的状态下，所述第一保护单元或所述第二保护单元进行了作动时，所述控制电路发送保护单元进行了误作动的情况。
2.如权利要求1所述的逆变装置，其特征在于，
在所述保护单元进行了作动时，所述控制电路进行所述逆变器的重试，在设定时间内进行了预先设定的次数的重试时，判断为所述整流器或逆变器的故障。
3.一种冷冻装置，其具有将交流转换成直流的整流器；将生成的直流转换成交流，改变电动机的运转频率进行驱动的逆变器；检测流过所述整流器或逆变器的直流电流的电流检测电路；控制所述整流器或逆变器的控制电路，并且还具备冷冻循环，该冷冻循环具备由所述电动机驱动的压缩机，其特征在于，
具备过电流检测电路，其在所述电流检测电路检测的直流电流为设定值以上时，可以进行过电流的检测，
所述控制电路具有：第一保护单元，在所述电流检测电路检测的直流电流成为大于所述设定值而设定的第二设定值以上时，停止所述整流器或逆变器；以及
第二保护单元，在所述控制电路的电源电压成为预先设定的设定值以下时，停止所述整流器或逆变器，
所述冷冻循环由循环控制基板控制，
在所述过电流检测电路无法进行过电流检测的状态下，所述第一或第二保护单元进行了作动时，所述控制电路将保护单元进行了误作动的情况发送给循环控制基板。
4.如权利要求3所述的冷冻装置，其特征在于，
在所述保护单元进行了作动时，所述循环控制基板进行所述逆变器的重试，在设定时间内进行了预先设定的次数的重试时，判断为所述整流器或逆变器的故障。
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