CN101411032B - 控制装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种控制装置，其在早期阶段检测电解电容器的端子间短路和与电解电容器并联连接的负载的短路，在给周边部件造成不良影响之前进行适当处理。在控制装置(4)中，微型计算机(5、6)使第2继电器(84)进行接通动作，通过限流电阻(85)慢慢给电解电容器(83)充电，并且进行第1电压检测控制和第2电压检测控制，在该第1电压检测控制中，检测使第2继电器(84)进行接通动作后经过第1设定时间时的电解电容器(83)的端子间电压，在该第2电压检测控制中，检测使第2继电器(84)进行接通动作后经过比第1设定时间长的第2设定时间时的电解电容器(83)的端子间电压。

Description

控制装置
技术领域
本发明涉及具有把交流输出转换为直流的转换器的控制装置。
背景技术
以往，许多控制装置采用被称为转换器(converter)的电路。该转换器由包括限流电阻的限流电路、包括二极管的整流电路、包括电抗器和电解电容器的平滑电路构成，具有把交流输出转换为直流的功能。在转换器内部配置的电解电容器是用于向逆变器提供稳定的直流电压的重要部件，假设电解电容器和与电解电容器并联连接的负载发生短路故障时，作为二次故障很可能损坏限流电阻和逆变器的功率晶体管。为了防止这种故障，检测电解电容器的端子间电压并进行故障诊断的控制装置被广泛采用(例如参照专利文献1)。
专利文献1日本特开平3-22821号公报
但是，在以往的控制装置中，即使电解电容器的端子间电压的异常是给周边部件带来不良影响的致命性异常，也并没有考虑到要优先诊断该异常，像电解电容器的端子间短路这种需要早期检测的异常，有可能在诊断结束之前就已经对周边部件造成了受热的不良影响。
发明内容
本发明就是鉴于上述问题而提出的，其课题是提供一种在早期阶段检测电解电容器的端子间短路和与电解电容器并联连接的负载的短路，从而在给周边部件造成不良影响之前进行适当处理的控制装置。
第一发明的控制装置具有转换器、限流电路、电压检测单元和微型计算机。转换器把交流电源的输出转换为直流。限流电路配置在转换器的整流电路之前，由继电器和限流电阻构成。电压检测单元检测配置在转换器内的平滑电路中的电解电容器的端子间电压。微型计算机在直到预先设定的充电时间结束为止的期间中，使继电器进行接通动作，通过限流电阻慢慢给电解电容器充电。在充电时间结束时，进行检测电解电容器的端子间电压的第2电压检测控制。另外，微型计算机进行第1电压检测控制。所说第1电压检测控制，是指检测在使继电器进行接通动作后经过比充电时间短的第1时间时的电解电容器的端子间电压的控制。另外在第1电压检测控制中所检测的电解电容器的端子间电压不满足预先设定的基准值时，不等待充电时间结束就使继电器进行断开动作。在第1电压检测控制中所检测的电解电容器的端子间电压满足预先设定的基准值时，微型计算机使充电继续，在充电时间结束时，进行检测电解电容器的端子间电压的第2电压检测控制，在第2电压检测控制中，在端子间电压不满足预先设定的第2基准值时，发送异常标志。
在该控制装置中，如果产生电解电容器的端子间短路，则经过第1时间时的电解电容器的端子间电压不会达到基准值。因此，电解电容器的端子间短路在早期阶段被检测，在对周边部件造成不良影响之前采取适当的处理。
另外，在出现电解电容器的端子间短路时充电被停止，所以对限流电阻施加过电压的时间缩短。因此，可以避免因过电压造成的限流电阻的异常发热。
同时，在第1电压检测控制中未被检测到的电解电容器的端子间电压异常，可以在第2电压检测控制中被检测。因此，检测电解电容器的端子间电压异常的动作的可靠性提高。
第二发明的控制装置在第一发明的控制装置中，在通过第1电压检测控制所检测的电解电容器的端子间电压不满足预先设定的基准值时，微型计算机判定为异常，开始异常判定的计数，执行再一次进行第1电压检测控制的再试行控制。在异常判定的次数达到预先设定的数值时，判定为存在引发电解电容器的端子间电压异常的故障，而不执行再试行控制。
在此，通过第1电压检测控制的再试行，确认之前的异常判定是否属于偶然发生。因此，异常判定的概率提高。并且，通过对异常判定次数的判定可以避免因噪声造成的错误判定，所以确定异常的可靠性提高。
并且，在判定为存在引发电解电容器的端子间电压异常的故障时，不会重复不必要的再试行，可以抑制对限流电阻的无用通电。因此，可以缓和由于限流电阻的温升对周边部件造成的受热影响。
第三发明的控制装置在第二发明的控制装置中，还具有远程操作装置。在判定为存在引发电解电容器的端子间电压异常的故障时，进行异常显示。不执行再试行控制，直到利用远程操作装置进行了操作。
在此，在电解电容器的端子间电压的异常原因消除之前不运转，所以安全性提高。
在第一发明的控制装置中，在早期阶段检测电解电容器的端子间短路，所以能够在对周边部件造成不良影响之前采取适当的处理。并且，对限流电阻施加过电压的时间缩短，可以避免因过电压造成的限流电阻的异常发热。同时，在第1电压检测控制中未被检测到的电解电容器的端子间电压异常，可以在第2电压检测控制中被检测到，所以检测电解电容器的端子间电压异常的动作的可靠性提高。
在第二发明的控制装置中，通过第1电压检测控制的再试行，确认之前的异常判定是否属于偶然发生，所以异常判定的概率提高。并且，可以避免因噪声造成的错误判定，所以确定异常的可靠性提高。同时，在判定为存在引发电解电容器的端子间电压异常的故障时，不会重复不必要的再试行，可以抑制对限流电阻的无用通电。因此，可以缓和由于限流电阻的温升对周边部件造成的受热影响。
在第三发明的控制装置中，在电解电容器的端子间电压的异常原因消除之前不运转，所以安全性提高。
附图说明
图1是空调装置的结构图。
图2是本发明的一个实施方式的控制装置的方框图。
图3是该控制装置的电路图。
图4是限流电阻的温升抑制控制的流程图。
图5是电解电容器的不足电压检测控制的流程图。
标号说明
1空调装置；4控制装置；4a远程操作装置；5控制微型计算机；6INV控制微型计算机；7交流电源；8转换器；8a整流电路；8b平滑电路；8c限流电路；42电压检测装置；83电解电容器；84继电器(第2继电器)；85限流电阻。
具体实施方式
<空调装置的结构>
图1示出空调装置的结构图。空调装置1是大厦用的多联式的空调装置，针对一个或多个室外机2并联连接多个室内机3，还形成有制冷剂可以流通的制冷剂回路10。控制装置4控制压缩机11等各种构成设备，以使空调装置1高效运转。远程操作装置4a通过手动操作与控制装置4之间进行信号的发送和接收，使压缩机11起动、停止。
另外，压缩机11在大多数情况下组合使用通过逆变器进行转速控制的容量可变的逆变器压缩机、和进行开关控制的容量固定的固定容量压缩机。
<空调装置的控制装置>
图2是本发明的一个实施方式的控制装置的方框图，图3是该控制装置的电路图。在图2中，控制装置4包括控制微型计算机5和逆变器控制微型计算机(以下称为INV控制微型计算机)6。控制微型计算机5操作后面叙述的第1继电器52(参照图3)和第2继电器84(参照图3)，保护转换器8的电解电容器83(参照图3)。INV控制微型计算机6通过驱动电路41控制逆变器9。
在图3中，在控制装置4中，把电源从交流转换为直流，所以交流电源7的R相、S相和T相与转换器8连接。另外，R相和T相通过第1继电器52与转换器8连接。并且，由第2继电器84和限流电阻85构成的限流电路8c与T相的第1继电器52并联连接。
转换器8由包括6个二极管81的整流电路8a、和包括电抗器82及电解电容器83的平滑电路8b构成。逆变器9把从转换器8输出的直流转换为任意频率的交流，并提供给压缩机11的电动机。另外，逆变器9由驱动电路41驱动，驱动电路41由INV控制微型计算机6控制。并且，INV控制微型计算机6通过电压检测单元42检测电解电容器83的端子间电压Vpn。
<限流电阻的温升抑制控制>
在接通电源后，第2继电器84先于第1继电器52进行接通动作，电解电容器83通过限流电阻85被慢慢充电。假设第1继电器52在电解电容器83处于无电时充电状态或充电不足的状态下进行接通动作时，电解电容器83将被施加冲击电压，有可能造成电解电容器83损坏。因此，第1继电器52在电解电容器83被适度充电后进行接通动作。充电时间根据空调装置1的机型而不同，在本实施方式中设为充电4秒钟。
在图3中，假设PN间短路、即电解电容器83的端子间短路，在充电时，限流电阻85的两端被施加200V电源电压，限流电阻85异常发热，有可能损坏周边部件。对控制装置4设定了温升抑制逻辑，用于在早期阶段确定PN间(电解电容器83的端子间)的短路，将限流电阻85的异常发热防患于未然。以下，参照附图说明限流电阻85的温升抑制控制逻辑。
<限流电阻的温升抑制控制逻辑>
图4是限流电阻85的温升抑制控制的流程图。在图4中，在接通电源后，控制微型计算机5使第2继电器84进行接通动作(S1)，向INV控制微型计算机6发送Vpn检测指令标志(S2)。INV控制微型计算机6接收Vpn检测标志(S21)，使定时器动作，对第2继电器84进行接通动作起经过的时间t1进行计时(S22)。然后，INV控制微型计算机6判定t1是否达到0.3秒(S23)，如果为“是”，则判定Vpn是否在10V以下(S24)。如果S24为“是”，则电解电容器83的端子间短路的可能性比较大，所以向控制微型计算机5发送异常标志和待机请求标志(S25)。另外，如果S24为“否”，则转入A。把S21～S25的流程称为第1电压检测控制。
控制微型计算机5接收从INV控制微型计算机6发送的异常标志和待机请求标志(S3)，使第2继电器84进行断开动作(S4)。并且，开始对异常标志的接收次数N1进行计数(S5)。判定N1是否小于2(S6)，如果是，则使定时器动作并计时t2(S7)。并且，判定t2是否达到600秒(S8)，如果为“是”，则返回S1。另外，如果在S6判定为“否”，则控制微型计算机5判定为存在引发电解电容器83的端子间电压异常的故障，进行异常显示。把S3～S8的流程称为再试行控制。
如上所述，如果第2继电器84进行接通动作起0.3秒后的Vpn在10V以下，则控制装置4的微型计算机5、6在600秒后再次使第2继电器84进行接通动作，检测0.3秒后的Vpn。如果第2次检测出的Vpn也在10V以下，则判定PN间(电解电容器83的端子间)短路，使运转停止，并进行异常显示。在进行了异常显示时，只要没有利用远程操作装置4a进行手动恢复(遥控恢复)，就不再次开始再试行控制。如此抑制限流电阻85的温升。
<不足电压检测控制>
控制装置4在判定为PN间没有异常时，继续向电解电容器83充电。在正常进行了向电解电容器83的充电时，控制装置4使第1继电器52接通，可以起动压缩机11的电动机。但是，在向电解电容器83的充电未能正常进行时，在使第1继电器52接通时，将会给电解电容器83施加冲击电压，如果重复施加该冲击电压，则有可能导致电解电容器83损坏。因此，控制装置4在使第1继电器52接通之前，需要检测电解电容器83的端子间电压Vpn，并判定电压值是否不足。对控制装置4设定了电解电容器83的不足电压检测控制逻辑。
<不足电压检测控制逻辑>
图5是电解电容器83的不足电压检测控制的流程图。在S24的限流电阻85的温升抑制控制中，在判定为“Vpn超过10V”时，微型计算机5承接微型计算机6继续对第2继电器84进行接通动作后经过的时间t1进行计时，并进行t1是否达到4秒的判定(S11)。如果S11为“是”，则使第2继电器84进行断开动作(S12)，向INV控制微型计算机6发送Vpn检测指令标志(S13)。INV控制微型计算机6接收Vpn检测指令标志(S31)，判定Vpn是否在160V以下(S32)。如果S32为“是”，则向控制微型计算机5发送异常标志和待机请求标志(S33)。如果S32为“否”，则判定为正常，使第1继电器52接通，以便起动压缩机11。在此，把S11～S13以及S31～S33的一系列流程称为第2电压检测控制。
控制微型计算机5接收从INV控制微型计算机6发送的异常标志和待机请求标志(S14)，开始对异常标志的接收次数N2计数(S15)。判定N2是否小于4(S16)，如果为“是”，则使定时器动作并计时t3(S17)。并且，判定t3是否在180秒以上(S18)，如果为“是”，则返回S1。另外，在S18设置了180秒的待机时间是为了使电解电容器83内的电荷充分放电。如果在上述S16判定为“否”，则进行异常显示。把S13～S18的流程称为再试行控制。
如上所述，控制装置4的微型计算机5、6在使第2继电器84接通后的4秒后，使第2继电器84进行断开动作，并检测Vpn。如果该Vpn在160V以下，则判定为异常，并在180秒后再次使第2继电器84进行接通动作。在连续4次判定为异常时，判定为是电解电容器83故障，使运转停止，并进行异常显示。在进行了异常显示时，只要没有利用远程操作装置4a进行手动恢复(遥控恢复)，就不再次开始再试行控制。这样，判定为电解电容器83故障，并进行适当的处理。
<特征>
(1)在该控制装置4中，控制微型计算机5在预先设定的充电时间(4秒)结束之前的期间，使第2继电器84进行接通动作，通过限流电阻85慢慢给电解电容器83充电。并且，在充电时间结束时，进行检测电解电容器83的端子间电压的第2电压检测控制。另外，控制微型计算机5和INV控制微型计算机6进行第1电压检测控制。所谓第1电压检测控制，是指检测在第2继电器84进行接通动作后经过比充电时间短的第1时间(0.3秒)时的电解电容器83的端子间电压的控制。如果产生电解电容器83的端子间短路，则经过第1时间时的电解电容器83的端子间电压不会达到基准值，所以电解电容器83的端子间短路通过第1电压检测控制在早期阶段被检测。因此，能够在对周边部件造成不良影响之前采取适当的处理。并且，在第1电压检测控制中检测出的电解电容器83的端子间电压不满足预先设定的基准值时，不等待充电时间结束就使第2继电器84进行断开动作，所以对限流电阻85施加过电压的时间缩短，可以避免因过电压造成的限流电阻85的异常发热。并且，在第1电压检测控制中检测出的所述电解电容器的端子间电压满足预先设定的基准值时，在充电时间结束时，进行检测电解电容器83的端子间电压的第2电压检测控制。因此，在第1电压检测控制中未检测到的电解电容器的端子间异常，可以在第2电压检测控制中检测到，检测电解电容器的端子间异常的动作的可靠性提高。
(2)该控制装置4在通过第1电压检测控制检测出的电解电容器83的端子间电压不满足预先设定的基准值(超过10V)时，判定为异常，执行再一次进行第1电压检测控制的再试行控制。如果通过第1电压检测控制检测出的电解电容器83的端子间电压不正常，则不执行第2电压检测控制。因此，可以抑制对限流电阻85的无用通电，可以缓和由于限流电阻85的温升对周边部件造成的受热影响。并且，在第1电压检测控制中判定为异常时，开始异常判定的计数，在异常判定的次数达到预先设定的数值时，判定为存在引发电解电容器83的端子间电压异常的故障。因此，可以避免因噪声造成的错误判定，所以确定异常的可靠性提高。另外，在确定为电解电容器83的端子间异常时，不执行再试行控制。因此，不会重复不必要的再试行，可以抑制对限流电阻85的无用通电，可以缓和由于限流电阻85的温升对周边部件造成的受热影响。
(3)该控制装置4还具有远程操作装置4a，在确定为电解电容器83的端子间异常时，进行异常显示。并且，不执行再试行控制，直到利用远程操作装置4a解除异常显示。因此，在电解电容器83的端子间的异常原因消除之前不运转，所以安全性提高。
<变形例>
以上说明了本发明，但是具体结构不限于上述实施方式，可以在不脱离本发明宗旨的范围内变更。
例如，在上述实施方式中，把三相交流电源用的转换器电路作为对象，但对于单相交流电源用的转换器电路也有效。
并且，在上述实施方式中，分开使用控制微型计算机5和INV控制微型计算机6，但也可以把控制微型计算机5和INV控制微型计算机6统一为一个共同的控制微型计算机。
并且，在上述实施方式中，在转换器8的平滑电路8b内配置了电抗器82，但也可以不配置。
另外，在上述实施方式中，把与转换器8连接的设备设为逆变器9和压缩机11，但也可以是其他设备。
产业上的可利用性
根据以上所述的本发明，可以在早期阶段检测转换器内的电解电容器的端子间短路等异常，所以对控制装置比较有用。

Claims (3)

1.一种空调装置的控制装置(4)，其具有：
转换器(8)，其把交流电源(7)的输出转换为直流；
限流电路(8c)，其由继电器(84)和限流电阻(85)构成，且配置在所述转换器(8)内的整流电路(8a)之前；
电压检测单元(42)，其检测配置在所述转换器(8)内的平滑电路(8b)中的电解电容器(83)的端子间电压；以及
微型计算机(5、6)，其根据由所述电压检测单元(42)所检测的所述电解电容器(83)的端子间电压，进行所述继电器(84)的接通断开控制，
所述微型计算机(5、6)在直到预先设定的充电时间结束为止的期间中，使所述继电器(84)进行接通动作，通过所述限流电阻(85)慢慢给所述电解电容器(83)充电，
并且，所述微型计算机(5、6)进行第1电压检测控制，在该第1电压检测控制中，检测在使所述继电器(84)进行接通动作后经过比所述充电时间短的第1时间时的所述电解电容器(83)的端子间电压，
在所述第1电压检测控制中所检测的所述电解电容器(83)的端子间电压不满足预先设定的基准值时，所述微型计算机(5、6)不等待所述充电时间结束就使所述继电器(84)进行断开动作，
在第1电压检测控制中所检测的所述电解电容器(83)的端子间电压满足预先设定的基准值时，所述微型计算机(5、6)使所述充电继续，在所述充电时间结束时，进行检测所述电解电容器(83)的端子间电压的第2电压检测控制，在所述第2电压检测控制中，在所述端子间电压不满足预先设定的第2基准值时，发送异常标志。
2.根据权利要求1所述的空调装置的控制装置(4)，在通过所述第1电压检测控制所检测的所述电解电容器(83)的端子间电压不满足预先设定的基准值时，所述微型计算机(5、6)判定为异常，开始异常判定的计数，执行再一次进行所述第1电压检测控制的再试行控制，
在所述异常判定的次数达到预先设定的数值时，判定为存在引发所述电解电容器(83)的端子间电压异常的故障，而不执行所述再试行控制。
3.根据权利要求2所述的空调装置的控制装置(4)，
空调装置(1)还具有远程操作装置(4a)，
在判定为存在引发所述电解电容器(83)的端子间电压异常的故障时，进行异常显示，不执行所述再试行控制，直到利用所述远程操作装置(4a)进行了操作。
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