CN104145418B

CN104145418B - 空调机

Info

Publication number: CN104145418B
Application number: CN201280071151.5A
Authority: CN
Inventors: 畠山和德; 山川崇; 楠部真作; 津村晃弘
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-03-07
Filing date: 2012-03-07
Publication date: 2017-07-21
Anticipated expiration: 2032-03-07
Also published as: CN104145418A; EP2824828B1; JP5893127B2; EP2824828A4; EP2824828A1; US20150028780A1; US9385642B2; JPWO2013132620A1; WO2013132620A1

Abstract

本发明的空调机包括：室外风扇（10），其设置于室外机（3）；永久磁铁同步电动机（7），其驱动室外风扇（10）；逆变器（14），其以直流电源（5）作为电源对永久磁铁同步电动机（7）施加电压；逆变器控制单元（19），其控制逆变器（14）的输出电压；以及分流电阻（15），其连接于直流电源（5）与逆变器（14）之间。逆变器控制单元（19）在逆变器（14）的停止期间室外风扇（10）因外力而旋转的情况下，通过对室外风扇（10）的旋转进行制动的制动序列（22）使逆变器（14）动作之后，通过对室外风扇（10）进行动力运行驱动的驱动序列（23）使逆变器（14）动作。

Description

空调机

技术领域

本发明涉及空调机。

背景技术

在驱动电动机的控制方法中存在下述技术：在紧急停止时，以预先设定的比例使驱动电动机的功率晶体管的上侧晶体管同时打开或下侧晶体管同时打开，来停止或维持电动机(例如参照专利文献1)。

此外，还存在下述技术：基于在永久磁铁同步电动机强制性地被旋转的情况下所产生的再生电压值，使逆变器与永久磁铁同步电动机的线间短路，由此防止因再生电压而导致的逆变器的损坏(例如参照专利文献2)。

专利文献1：日本特开2007-37382号公报

专利文献2：日本特开2009-284747号公报

发明内容

在上述专利文献1所示的技术中，虽然通过使功率晶体管的上侧晶体管或下侧晶体管同时打开而使电动机线间短路来获得制动力，但是如果转速非常高或者转速非常低则制动力会下降，例如对于由于外力施加了一定的转矩而旋转的电动机，无法使其完全停止。此外，在以规定的比率使其打开的情况下，存在逆变器的直流电压因反复打开、关闭而升压以至于电路损坏的可能性。进而，在使打开比率为100％的情况下，会因打开而产生瞬变电流，在使用永久磁铁同步电动机的情况下，就存在因产生不可逆退磁而引起电动机的效率下降的可能性。

此外，在上述专利文献2所示的技术中，通过使逆变器的下臂导通(ON)和断开(OFF)，来反复进行开路、短路，并且通过逐渐增大短路的比率，来使永久磁铁同步电动机的线间短路，进行保护以避免来自再生电压的危害。然而，如果逆变器的上臂发生短路故障，则在短路的比率较小的情况下，由于下臂的导通时间短，所以即使流过短路电流，保护电路也无法反应，而存在逆变器损坏的可能性。此外，在该专利文献2所示的技术中，虽然为了避免来自再生电压的危害而使永久磁铁同步电动机的线间短路，不过在产生使逆变器损坏的再生电压的情况下，由于永久磁铁同步电动机进行高速旋转，电感分量增加并且功率因数变差，因此在使线间短路时无法获得较大的制动力。也就是说，即使使永久磁铁同步电动机的线间短路，也无法使永久磁铁同步电动机停止，由于长时间维持短路状态而流过短路电流。因此，除了逆变器元件因发热而损坏、永久磁铁同步电动机因发热而产生绝缘不良、不可逆退磁以外，还有可能因短路时的制动力而引起转子破损等。

本发明鉴于上述情况而完成，其目的在于提供一种空调机，在空调机的室外风扇因外力而旋转的情况下，能够安全且可靠地对永久磁铁同步电动机进行制动，并且能够可靠地转换成动力运行驱动。

为了解决上述课题而实现发明目的，本发明涉及的空调机是室内机和室外机分离的空调机，其包括：室外风扇，其设置于室外机；永久磁铁同步电动机，其驱动上述室外风扇；逆变器，其以直流电源作为电源对上述永久磁铁同步电动机施加电压；逆变器控制单元，其控制上述逆变器的输出电压；电流检测单元，其连接于上述直流电源与上述逆变器之间；以及保护电路，其检测上述电流检测单元中流过的电流来进行保护，其中，上述逆变器控制单元具有对上述室外风扇的旋转进行制动的制动序列，上述制动序列将制动开始时的占空比即开始时占空比的值设定为所述保护电路能够检测到上述电流检测单元中流过的电流的值。

根据本发明涉及的空调机，由于在室外风扇因外力而旋转的情况下通过制动动作使旋转减少后转换成动力运行驱动，所以能够起到可靠且迅速地转换成动力运行驱动的效果。

附图说明

图1是表示实施方式中的空调机的图。

图2是表示逆变器控制单元的结构的图。

图3是表示位置速度检测单元的动作的图。

图4是表示PWM输出单元的结构的图。

图5是表示PWM输出单元的动作的图。

图6是表示永久磁铁同步电动机的线间短路时的转矩和电流的转速特性的图。

图7是表示永久磁铁同步电动机的线间短路时的电流特性的图。

图8是表示永久磁铁同步电动机的线间短路时的dq轴电流特性的图。

图9是表示用于抑制永久磁铁同步电动机的线间短路时的瞬变电流的动作的图。

图10是表示抑制永久磁铁同步电动机的线间短路时的瞬变电流的另一动作的图。

图11是表示抑制了永久磁铁同步电动机的线间短路时的瞬变电流的情况下的电流特性的图。

图12是表示抑制了永久磁铁同步电动机的线间短路时的瞬变电流的情况下的dq轴电流特性的图。

图13是制动序列的流程图。

图14是表示无负荷时的电角频率ω与最佳提前角θf的关系的图。

图15是表示强风时的电角频率ω与最佳提前角θf的关系的图。

符号说明

1 空调机

2 室内机

3 室外机

4 制冷剂管道

5 直流电源

6 驱动电路

7 永久磁铁同步电机

8 定子

9 转子

10 室外风扇

11 制冷循环系统

12a～12f 开关元件

13a～13f 续流二极管

14 逆变器

15 分流电阻

16 磁极位置检测单元

17 直流电压检测单元

18 保护电路

19 逆变器控制单元

20 位置速度检测单元

21 PWM输出单元

22 制动序列

23 驱动序列

24、26 加减法计算器

25 电压控制单元

27 三相电压指令生成单元

28 三角波生成单元

29 比较器

30 反相器

31 PWM输出许可单元

具体实施方式

下面，参照附图，对本发明的实施方式涉及的空调机进行说明。此外，本发明不限于以下所示的实施方式。

实施方式

图1是表示本发明的实施方式中的空调机1的结构的图。如图1所示，本实施方式中的空调机1构成为，室内机2和室外机3由制冷剂管道4连接，室外机3通过以直流电源5的直流电压Vdc为电源的驱动电路6，对永久磁铁同步电动机7的定子8施加电压来产生旋转磁场使转子9旋转驱动，由此使与转子9连接的室外风扇10旋转而产生风，并且将风送到制冷循环系统11的未图示的热交换器进行热交换，由此进行制冷和制热运转。

驱动电路6包括：逆变器14，其由开关元件12a～12f和续流二极管13a～13f构成；分流电阻15，其设置在直流电源5与逆变器14之间；磁极位置检测单元16，其检测永久磁铁同步电动机7的转子9的磁极位置；直流电压检测单元17，其检测直流电源5的电压；保护电路18，其基于分流电阻15的电压检测流过逆变器14的电流来进行保护；以及逆变器控制单元19，其通过基于各检测值输出用于驱动逆变器14的开关元件12a～12f的PWM(PulseWidth Modulation,脉宽调制)信号，来控制施加于永久磁铁同步电动机7的电压。

如图2所示，逆变器控制单元19具有位置速度检测单元20、PWM输出单元21、制动序列22和驱动序列23。位置速度检测单元20基于磁极位置信号Hu、Hv、Hw输出磁极位置θ和电角频率ω，制动序列22基于电角频率ω输出使永久磁铁同步电动机7的线间开路或短路的PWM模式，并且输出反复开路和短路的时间的比率(DUTY，占空比)。驱动序列23基于电角频率ω输出电角频率指令ω﹡、提前角θf和用于驱动电动机的PWM模式。PWM输出单元21基于保护信号、直流电压Vdc、磁极位置θ、电角频率ω、电角频率指令ω﹡、提前角θf、PWM模式和DUTY，输出PWM信号(UP、VP、WP、UN、VN、WN)。

接着，使用图3对位置速度检测单元20的动作进行说明。例如在使用霍尔传感器作为磁极位置检测单元16的情况下，从磁极位置检测单元16输出信号，该信号与永久磁铁同步电动机7的转子9的磁极位置相应地每隔大约180[deg]重复HIGH(＝1)和LOW(＝0)，并且在UVW相之间，相位彼此相差120度。U相的从上升沿开始到上升沿为止的期间为1电周期，其间每隔作为微机等的离散时间的控制周期Ts进行计数。这里，如果计数为发生了n次，则1电周期可表示为n×Ts，取其倒数就能够求出电频率，进而通过乘以2π能够得到永久磁铁同步电动机7的电角频率ω。此外，通过用永久磁铁同步电动机7的极对数除该电角频率ω，还能够求出机械角频率。

接着，说明在将U相的霍尔传感器输出Hu的上升沿设定为0度的情况下求取磁极位置θ的方法。在将U相的霍尔传感器输出Hu的上升沿设定为0度的情况下，设(Hu、Hv、Hw)＝(1,0,1)的情况为0[deg]，设(1,0,0)为60[deg]，……，设(0,0,1)为300[deg]来检测θh。由于θh呈阶梯状，所以通过基于如上所述求出的电角频率ω求取每隔控制周期Ts相加的角度并与θh相加，能够如图3所示那样，得到从0[deg]到360[deg]为止线性变化的磁极位置θ。

接着，说明PWM输出单元21。图4是表示PWM输出单元21的结构的图，具有加减法计算器24、电压控制单元25、加减法计算器26、三相电压指令生成单元27、三角波生成单元28、比较器29、反相器30、以及PWM输出许可单元31。

在加减法计算器24中，求取电角频率指令ω﹡与电角频率ω之差，在电压控制单元25中，例如用以比例积分控制为代表的控制方法求取电压指令V﹡。此外，在加减法计算器26中，将提前角θf与磁极位置θ相加，求取作为逆变器14的通电相位的电压相位θv。

三相电压指令生成单元27基于电压指令V﹡、直流电压Vdc和电压相位θv，利用下式(1)～(3)，求取三相电压指令Vu﹡、Vv﹡、Vw﹡。

这里，如果将也能在上述式中看到的提前角θf设定为最佳，则能够以最佳的通电相位施加电压，能够有助于提高永久磁铁同步电动机7的运转效率。

此外，在上述说明中，作为最基本的电压指令生成方法，使用式(1)～(3)进行了说明，但是使用包含三次谐波叠加调制、空间矢量调制、三相调制或两相调制等的任意电压指令生成方法，显然也没有任何问题。

接着，对PWM输出单元21的动作进行说明。如图4和图5所示，PWM输出单元21基于通过式(1)～(3)得到的三相电压指令值Vu﹡、Vv﹡、Vw﹡与三角波生成单元28输出的三角载波的大小关系，由比较器29输出“高(High)”和“低(Low)”的信号，并通过反相器30使分成两路的信号中的一方反转，将总计6个信号传送到PWM输出许可单元31。这里，在PWM输出许可单元31中，基于从制动序列22和驱动序列23传送来的PWM模式，选择要输出的PWM输出，作为PWM信号(UP、VP、WP、UN、VN、WN)输出。通过该PWM信号，能够对逆变器14的开关元件12a～12f进行开关控制，以对永久磁铁同步电动机7施加基于电压指令值的电压。

此外，在保护信号被输入到PWM输出单元21的情况下，PWM输出单元21的PWM输出许可单元31限制PWM信号的输出，以使逆变器14不输出电压。通过该控制，能够保护逆变器14。此外，在图5中，PWM模式是驱动序列时的模式，在制动序列的情况下进行下述动作：输出UN、VN、WN、停止输出UP、VP、WP的动作，或者进行与此相反的动作，由此使得永久磁铁同步电动机7的线间短路或开路。

接着，说明制动序列22。首先，由于空调机1的室外机3暴露在屋外，所以如果台风等强风吹进室外风扇10，则室外风扇10旋转。因此，在转移到驱动序列23之前，通过制动序列22进行减少室外风扇10的转速的控制。通过减少室外风扇10的转速，使室外风扇10成为接近于停止的状态，从而能够可靠地驱动室外风扇10。

接着，说明针对永久磁铁同步电动机7的制动方法。首先，永久磁铁同步电动机7在稳定状态下的旋转坐标系(dq轴上)中的电压方程式由下式(4)表示。

在上述式(4)中，V_d是d轴电压，V_q是q轴电压，I_d是d轴电流，I_q是q轴电流，ω是电角频率，R是绕组电阻，L_d是d轴电感，L_q是q轴电感，φ_f是感应电压常数。

这里，在使永久磁铁同步电动机7的线间短路的情况下，由于V_d＝V_q＝0，所以I_d和I_q由下式和其次式表示。

此外，此时永久磁铁同步电动机7产生的转矩τ_m由下式(7)表示。

τ_m＝P_m{φ_fI_q+{L_d-L_q)I_dI_q}···(7)

此外，该式(7)中的P_m是永久磁铁同步电动机7的极对数。此外，电动机常数(R、L_d、L_q、φ_f)一般是固定值。因此，可知由于流过上述式(5)、(6)所示的与ω对应的I_d、I_q，所以能够得到式(7)所示的转矩τ_m。此外，短路时流过的峰电流I_p为下式(8)。

图6是表示基于上述式(7)和式(8)的一般的永久磁铁同步电动机7在短路时的转矩和电流的转速特性的图。此时的转矩如图6所示那样向反方向起作用，伴随转速的增加阻碍旋转，在某一转速迎来峰值而后下降。与此相对，电流伴随转速的增加而增大，达到规定的电流值饱和。也就是说，虽然通过使线间短路而流过电流，但是由于产生阻碍转速的反方向的转矩，所以能够对永久磁铁同步电动机7进行制动。虽然转矩在规定的转速迎来峰值，但是例如在用于空调机1的永久磁铁同步电动机7的情况下，一般设计成峰值在1000rpm以下。此外，在通常时，吹进室外风扇10的风的平均风速大多为10m/s以下，在这种情况下室外风扇10的转速为1000rpm以下，在进行制动方面没有问题。

但是，式(8)所示的峰电流是稳定状态的电流，实际上如图7所示那样在短路的瞬间产生约1～2倍左右的瞬变电流。图8示出将图7的电流分离成作为励磁电流的d轴电流I_d和作为转矩电流的q轴电流I_q的图。可知虽然在开始短路后涡旋状地收敛至稳态电流，但是在该过程中d轴电流I_d较大地流向负方向。如果d轴电流I_d流向负方向，则导致永久磁铁同步电动机7的永久磁铁发生不可逆退磁，存在性能因磁力不会复原而下降的担心。

因此，如图9所示，将DUTY作为与三角波比较的电压指令(Vu﹡、Vv﹡、Vw﹡)，经过PWM_TIME(从“DUTY_START”到“DUTY_END”为止的时间，也称为“制动控制时间”)，从DUTY_START(是制动开始时的占空比，也称为“开始时占空比”)逐渐增加到DUTY_END(是制动结束时的占空比，也称为“结束时占空比”)，其中，DUTY表示在使永久磁铁同步电动机7的线间短路时的占空比。这里，以PWM信号中的UP、VP、WP不进行动作的方式设定PWM模式，并传送到PWM输出许可单元31。此外，以在DUTY_END时短路的比率为100％(常时短路)的方式进行设定，由此能够得到图6所示的用于进行制动的转矩。

通过如上所述那样动作，能够如图11所示那样抑制瞬变电流增加，并且减少永久磁铁同步电动机7的转速，使其接近于停止状态。此外，能够如图12所示(参照实线部分的波形)那样在抑制了流向退磁方向的d轴电流的状态下转换成稳态电流。其结果，能够防止因不可逆退磁而导致的永久磁铁同步电动机7的性能恶化，始终能够进行效率得到提高的运转。

此外，如果将PWM_TIME设定得较大则能够提高瞬变电流的抑制效果，但是由于反复开路和短路，由永久磁铁同步电动机7的转子9的旋转所产生的再生电压向直流电源5输回，使得直流电压升压，存在因过大的电压而导致回路损坏的可能性。由于瞬变电流的抑制效果和直流电压的升压量为无法兼顾的关系，所以需要在考虑不可逆退磁的容许量和直流电压的容许值的基础上选择PWM_TIME。

此外，基于短路形成的制动实际上是在DUTY大致超过50％的时候才产生，所以如图10所示那样通过在制动初始时大幅增加DUTY并且在制动结束时减少DUTY的变化量，能够减少PWM_TIME。此外，通过这样的控制，即使在减少PWM_TIME的状态下，也能够获得充分的瞬变电流抑制效果，而且还能够抑制直流电压的升压。

但是，如果在短路期间风变强而使室外风扇10接受了大量的风，则在转子9与室外风扇10之间产生较大的转矩，因此转速增加，如果超过图6所示的转矩成为峰值的转速，则不仅无法进行制动，而且有可能陷入式(8)所示的电流持续流动的状态，存在不仅永久磁铁同步电动机7还有逆变器14发热成为高温状态的可能性。此外，关于永久磁铁同步电动机7，在使用稀土类磁铁的情况下，存在变成高温就容易发生不可逆退磁的担心。然而，由于实际上风并不总是向同一方向吹，所以在即使进行短路动作转速也不下降的情况下，使短路动作暂时停止，经过规定时间后再次进行短路动作即可。只要进行这样的控制，就能够防止不仅永久磁铁同步电动机7还有逆变器14发热，并且能够对室外风扇10进行制动。

此外，还可能存在在制动序列22的动作前就已经超过转矩峰值的转速的情况，在这种情况下，存在难以进行制动的可能性。在这种情况下，基于从位置速度检测单元20输出的电角频率ω进行制动控制即可。具体地进行说明，在转速高的情况下，判断为即使不使室外风扇10转动，制冷循环系统11也能充分地进行热交换，因此不通过短路动作进行制动，而在风变弱后，转速下降至热交换量不足而可以进行制动的转速的情况下使其动作。通过这种控制，能够抑制因不需要的短路动作而引起的永久磁铁同步电动机7和逆变器14的发热，并且能够对室外风扇10进行可靠的制动。此外，由于在热交换得以充分进行的情况下，不需要强制地驱动室外风扇10，所以不会消耗无用的电力，能够有助于防止地球温暖化。

此外，在制动开始时短路时间较短的情况下，存在通过保护电路18不能检测出电流的可能性。因此，在电流检测速度较慢的情况下(如果是本实施方式的结构，则在保护电路18的能力较低的情况下)，优选设定使短路的时间变长的开始时占空比。因此，优选与保护电路18的能力相应地设定开始时占空比，更详细而言，保护电路18的能力越低，将开始时占空比设定得越长。

接着，考察构成逆变器14的开关元件和对开关元件的控制时间。

首先，在逆变器14的开关元件12a发生了短路故障的情况下，从直流电源5经由开关元件12a、12d、分流电阻15的路径流过过大的电流。通常，由保护电路18通过检测流过分流电阻15的电流来进行保护，但是如果将DUTY_START设定为0％，则由于在制动开始时短路的时间很短，所以存在保护电路18无法检测出电流的可能性，从而有逆变器14陷入高温状态的危险。因此，优选DUTY_START设定为例如30％左右，以能够确保保护电路18能够可靠地进行保护的短路时间。

此外，还考虑构成逆变器14的开关元件12a～12f中的开关元件12a～12c由常断型开关元件构成，开关元件12d～12f由常通型开关元件构成。该结构是即使在空调机1停止的状态下永久磁铁同步电动机7的线间也总是为短路状态的结构，也就是说，是即使不输出PWM信号也能够持续对室外风扇10的旋转进行制动的结构。根据该结构，由于是从风吹动使室外风扇10旋转之前将线间短路，所以电动机电流如图6所示那样成为相对于电角频率ω的增加而逐渐增加的特性，也不再产生瞬变电流，而且还可以省去边使DUTY变化边进行制动等的复杂控制，能够使用于控制的微处理器低成本化，并且削减部件数量。

此外，作为构成逆变器14的开关元件12a～12f、以及与其并联连接的续流二极管13a～13f，当前一般主流使用以硅(Si)为材料的半导体。然而，也可以使用以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、金刚石为材料的宽禁带半导体来取代之。

由这样的宽禁带半导体形成的开关元件和二极管元件的耐电压性高，且容许电流密度也高。因此，能够实现开关元件和二极管元件的小型化，通过使用这些小型化的开关元件和二极管元件，能够使组装了这些元件的半导体模块小型化。

此外，由这样的宽禁带半导体形成的开关元件和二极管元件的耐热性也高。因此，能够使散热器的散热片小型化，能够将水冷部换成气冷部，所以能够使半导体模块进一步小型化。

进而，由这样的宽禁带半导体形成的开关元件和二极管元件的电力损耗低。因此，能够实现开关元件和二极管元件的高效率化，进而能够实现半导体模块的高效率化。

此外，由于在短路动作时流过过大的电流，所以例如在通过使开关元件12d～12f导通而使永久磁铁同步电动机7的线间短路的情况下，电流流过开关元件12d～12f和续流二极管13a～13f。因此，只需仅在电流流过的路径中使用宽禁带半导体，就能够将因采用宽禁带半导体而引起的成本上升抑制到最小限度，并且可以降低对冷却器的性能要求，从而能够削减冷却器的成本和尺寸。

这样，只要使用由宽禁带半导体形成的开关元件作为上述的常通型开关元件，即使永久磁铁同步电动机7的线间成为短路状态并且短路电流持续流过开关元件，也能够减少损失。此外，由于能够减少损失，所以发热量减少，并且耐高温性也优异，因此缓和了成为常时短路状态的开关元件对于发热量和动作温度的要求。

通过以上的由制动序列22进行的控制，在室外风扇10因风等外力而旋转的情况下，能够使转速下降至大致停止的状态，能够接近于没风的停止状态。由此，通过在确认转速下降到规定的转速以下之后转移到驱动序列23，能够直接利用现有的从停止状态开始的驱动控制，而不需要构筑复杂的驱动控制。由此，也能够使用廉价的控制微处理器等。

图13是表示此前已说明的实施方式的制动序列的动作的流程图的一个示例，具体而言能够通过以下所示的步骤S1～S5的处理来实现。

(S1：转速测量步骤)

位置速度检测单元20基于磁极位置检测单元16的输出Hu、Hv、Hw，对永久磁铁同步电动机7的转子9的磁极位置θ和电角频率ω进行测量。

(S2：上限转速判断步骤)

基于步骤S1中测量出的电角频率ω，在超过预先设定的制动许可转速的上限转速的情况下(步骤S2：“否”)，判断为不能制动并返回步骤S1。另一方面，在小于上限转速的情况下(步骤S2：“是”)，判断为能够进行制动，然后转移至步骤S3。

(S3：PWM模式变更步骤)

在通过短路进行制动时，由于是通过使逆变器14的开关元件12a～12c或12d～12f同时为导通状态来进行的，因此将其中一方的开关元件总是设定为断开状态。此外，在图13中，UP＝VP＝WP＝OFF(断开)并且UN＝VN＝WN＝ON(导通)，但是也可以是相反的关系、即UP＝VP＝WP＝ON(导通)并且UN＝VN＝WN＝OFF(断开)。

(S4：制动步骤)

在步骤S4中，如图9所示那样，使与三角波进行比较的DUTY(＝Vu﹡＝Vv﹡＝Vw﹡)经过PWM_TIME的时间从DUTY_START逐渐增加到DUTY_END，而且设定DUTY_END使短路的比率为100％(常时短路)，以进行抑制瞬变电流增加并且减少永久磁铁同步电动机7的转速的控制。

(S5：起动转速判断步骤)

在执行步骤S4的制动动作的情况下，电角频率ω逐渐变小。在步骤S5中，对测量出的电角频率ω的测量值与规定的起动转速进行比较。在电角频率ω的测量值没有降到起动转速以下的情况下(步骤S5：“否”)，返回步骤S1的处理。也就是说，在没有将电角频率ω制动到起动转速以下的情况下，使制动动作停止，经过规定时间后再次重新开始制动动作。另一方面，在电角频率ω的测量值降到起动转速以下的情况(步骤S5：“是”)、即将电角频率ω制动到起动转速以下的情况下，转移到驱动序列。此外，在转移到驱动序列的情况下，发出用于转移到驱动序列的信号，开始永久磁铁同步电动机7的驱动动作。由此，永久磁铁同步电动机7能够在接近于停止状态的条件下进行起动，能够可靠且迅速地使永久磁铁同步电动机7进行动力运行驱动。

接着，说明驱动序列23。在驱动序列23中，根据从制动序列22发出的转移信号(参照图2)开始驱动动作。驱动序列23以电角频率ω为输入，向PWM输出单元输出电角频率指令ω﹡、提前角θf、PWM模式，并且如上述那样通过输出PWM信号(UP、VP、WP、UN、VN、WN)来驱动永久磁铁同步电动机7。这里，电角频率指令ω﹡根据制冷循环系统11的运转状况而随时变更，以跟随电角频率指令ω﹡的方式生成电压指令V﹡。

这里，一般而言室外风扇10的叶片是螺旋桨形状，因此负荷与电角频率ω相应地增大。另一方面，相对于变动的各负荷，用于在最大效率点进行驱动的提前角θf具有如图14所示那样的特性。也就是说，需要使用于在最大效率点进行驱动的提前角θf相对于电角频率ω如图14所示那样增加。因此，在驱动序列中，只要将提前角θf相对于电角频率ω的信息预先存储为表数据或算式，就能够进行最佳的驱动。

此外还设想，如果室外风扇10受到风吹，则根据风的方向，阻碍动力运行运转的转矩起作用，会导致实质的负荷增大。此外，如果陷入这样的状态，则实现最佳驱动的提前角θf的特性变成例如如图15所示那样的特性，如果使用图14所示的提前角θf则偏离最佳点，存在因电流增加或永久磁铁同步电动机7的输出转矩不足而引起转速下降的可能性。因此，优选把握好负荷增大的情况下的提前角θf的变动特性，或者预先选出几个负荷增大的情况下的提前角θf的候选值，以免在负荷增大的情况下出现问题。

此外，在刚刚转移到驱动序列23之后，由于将输出电压设定得较低，所以在由风产生的负荷增大的状态下，也担心输出电压不足引起起动失败、起动时间的增加等。因此，在制动序列22中，由于能够测量在没有使逆变器14进行动作的状态下的室外风扇10的转速，所以优选基于测量出的转速来推测发生了何种程度的风，并且预先选出几个有关转移到驱动序列23时的电压指令V﹡和提前角θf的、与负荷对应的候选值。在转移到驱动序列23时，通过使用适当的电压指令V﹡和提前角θf来可靠地进行起动，以起动结束后的提前角θf逐渐收敛于上述表数据等中所示的值的方式进行动作，由此能够尽可能减小对稳态动作造成影响的可能性。

如上所述，根据本实施方式涉及的空调机，在逆变器14的停止期间室外风扇10因外力而旋转的情况下，通过对室外风扇10的旋转进行制动的制动序列22使逆变器14动作之后，通过对室外风扇10进行动力运行驱动的驱动序列23使逆变器14动作，因此即使在室外机3的室外风扇10暴露在强风中的状态下，只要能够进行制动就能够可靠地驱动永久磁铁同步电动机7，对制冷循环系统11进行送风。

此外，在暴露于无法对空调机进行制动的强风的情况下，就判断为即使不使室外风扇10转动，热交换也得以充分地进行，而不进行基于短路动作的制动，在风变弱且下降至热交换量不足而可以进行制动的转速的情况下进行制动控制，因此能够一直维持制冷循环系统11充分进行热交换的状态，而能够消除使用者对于因起动失败等而引起的制冷、制热不足(热交换不足)的不满。

此外，以上实施方式所示的结构是本发明的结构的一个示例，显然也能够与其它的公知技术组合，也能够在不脱离本发明的要旨的范围内进行省略一部分等变更而构成。

进而，在实施方式中，以具有制冷循环系统的空调机为对象对发明的内容进行了说明，但是其应用领域不限于此，显然也能够应用于具有制冷循环系统的热泵热水器、制冷装置、换气送风装置等。

如上所述，本发明作为能够安全且可靠地对永久磁铁同步电动机进行制动、并且能够可靠地转换成动力运行驱动的空调机是有用的。

Claims

1.一种空调机，其是室内机和室外机分离的空调机，其特征在于，包括：

室外风扇，其设置于室外机；

永久磁铁同步电动机，其驱动所述室外风扇；

逆变器，其以直流电源作为电源对所述永久磁铁同步电动机施加电压；

逆变器控制单元，其控制所述逆变器的输出电压；

电流检测单元，其连接于所述直流电源与所述逆变器之间；以及

保护电路，其检测所述电流检测单元中流过的电流并进行保护，其中，

所述逆变器控制单元具有对所述室外风扇的旋转进行制动的制动序列，

在所述制动序列中，基于在从制动开始时的占空比即开始时占空比到制动结束时的占空比即结束时占空比的期间以随着制动控制的经过而短路时间变长的方式设定的占空比的信息，进行使所述永久磁铁同步电动机的线间开路和短路的控制，

在构成所述逆变器的开关元件发生短路故障时，所述制动序列将所述开始时占空比设定为所述保护电路能够检测到所述电流检测单元中流过的电流的值，

在所述制动序列中，根据保护电路的电流检测速度设定所述开始时占空比，在所述电流检测速度慢的情况下，以使短路的时间变长的方式设定所述开始时占空比。

2.根据权利要求1所述的空调机，其特征在于：从所述开始时占空比到所述结束时占空比为止的占空比的变化量，在制动初始时大幅增加，越靠近所述制动结束时增加变小。

3.根据权利要求1所述的空调机，其特征在于：以在所述制动序列结束时一直为短路动作的方式设定所述结束时占空比。

4.根据权利要求1所述的空调机，其特征在于：所述制动序列，在制动动作中测量所述永久磁铁同步电动机的转子的电角频率，对测量出的电角频率的测量值与规定的起动转速进行比较，在所述电角频率的测量值没有被制动到所述规定的起动转速以下的情况下停止制动，经过规定时间后再次进行制动。

5.根据权利要求1所述的空调机，其特征在于：所述制动序列，在所述室外风扇的转速为制动许可转速以上的情况下，判断为所述室外机能够充分地进行热交换而转换成待机动作，在所述室外风扇的转速成为低于所述制动许可转速的情况下进行制动动作。

6.根据权利要求1所述的空调机，其特征在于：构成所述逆变器的半导体开关元件中的、与所述直流电源的正侧或负侧连接的一方由常通型开关元件构成，所述制动序列将所述逆变器维持在停止状态。

7.根据权利要求1所述的空调机，其特征在于：

所述逆变器控制单元具有在通过所述制动序列使所述逆变器动作后对所述室外风扇进行动力运行驱动的驱动序列，

所述制动序列，在所述室外风扇的转速被制动到起动转速以下而完成制动的情况下，结束所述制动序列，转移到所述驱动序列。

8.根据权利要求1所述的空调机，其特征在于：

所述驱动序列基于所述制动序列动作期间的所述室外风扇的转速信息，使所述逆变器的输出电压和通电相位变化。

9.根据权利要求8所述的空调机，其特征在于：

所述驱动序列，在所述制动序列动作期间的所述室外风扇的转速高的情况下，使起动时的施加电压和通电相位增加。

10.根据权利要求1所述的空调机，其特征在于：构成所述逆变器的半导体开关元件由宽禁带半导体形成。

11.根据权利要求1所述的空调机，其特征在于：在所述逆变器中，仅在所述短路动作时电流流过的路径中使用宽禁带半导体。

12.根据权利要求10或11所述的空调机，其特征在于：所述宽禁带半导体是碳化硅、氮化镓或金刚石。