CN111656678B - 变频控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明的变频控制装置(100)具备：转换器部(31)，其将作为从交流电源供给的交流电流的第一交流电流转换为直流电流；第一电流检测部(11)，其检测作为第一交流电流的电流值的第一电流值；逆变器部(32)，其将直流电流转换为第二交流电流，并将第二交流电流外加于压缩制冷剂的压缩机；第二电流检测部(33)，其检测作为第二交流电流的电流值的第二电流值；以及控制部(35)，其控制逆变器部(32)。控制部(35)使用第一电流值、第二电流值、压缩机的运转频率以及表示压缩机为运转中或者停止中的压缩机运转信息，进行判定在第一电流值的检测过程中是否发生有异常的异常判定处理。

Description

变频控制装置

技术领域

本发明涉及使空调机的压缩机驱动的变频控制装置。

背景技术

空调机的变频控制装置使用从交流电源供给的三相的交流电来使压缩机驱动。对于变频控制装置而言，当在从交流电源供给的交流电存在缺相的情况下，由于未正确地算出交流电而未正确地进行压缩机的升压，从而发生压缩机的失调和过电流断路停止等，因此判定为异常并需要使压缩机停止。专利文献1公开了检测从三相交流电源输入的交流电的缺相的变频控制装置。

专利文献1：日本特开2008-101860号公报

然而，在现有的变频控制装置中，如果在一次电流的检测过程中发生异常，则存在未正确地检测一次电流的情况。如果在一次电流的检测过程为异常的状态下，控制部继续进行压缩机的控制，则压缩机有可能发生失调和过电流断路停止等。因此，优选变频控制装置能够检测一次电流的检测过程中的异常。

发明内容

本发明是鉴于上述问题所做出的，目的在于获得一种能够检测一次电流的检测过程中的异常的变频控制装置。

为了解决上述课题并达成目的，本发明的变频控制装置具备：转换器部，其将作为从交流电源供给的交流电流的第一交流电流转换为直流电流；第一电流检测部，其检测作为第一交流电流的电流值的第一电流值；逆变器部，其将直流电流转换为第二交流电流，并将第二交流电流外加于压缩制冷剂的压缩机；第二电流检测部，其检测作为第二交流电流的电流值的第二电流值；以及控制部，其控制逆变器部。控制部使用第一电流值、第二电流值、压缩机的运转频率、以及表示压缩机是运转中或者停止中的压缩机运转信息，进行异常判定处理，即、在第一电流值为第一电流阈值以下，并且第二电流值为压缩机电流阈值以上，并且压缩机的运转频率为运转频率阈值以上，并且压缩机为运转中的情况下，判定为在第一电流值的检测过程中发生有异常。

本发明的变频控制装置起到能够获得可以检测一次电流的检测过程中的异常的变频控制装置的效果。

附图说明

图1是表示实施方式中的变频控制装置的图。

图2是表示实施方式中的控制部的功能模块的图。

图3是表示实施方式的控制电路的结构例的图。

图4是表示关于实施方式中的控制处理的状态的转变的图。

图5是简略表示实施方式中的控制处理的流程的流程图。

图6是表示实施方式中的正常状态时的计时动作的图。

图7是表示实施方式中的异常确定状态时和异常犹豫状态时的计时动作的图。

图8是详细地表示实施方式中的控制处理的流程的流程图。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的实施方式的变频控制装置进行详细地说明。另外并不根据该实施方式限定本发明。

实施方式

图1是表示本发明的实施方式中的变频控制装置的图。变频控制装置100具备噪声过滤器基板10、电抗器20、变频控制基板30以及连接线50。噪声过滤器基板10也称为第一基板。变频控制基板30也称为第二基板。

噪声过滤器基板10为了每1张的基板尺寸的缩小化和电磁兼顾性的强化，而与变频控制基板30分离配置。另外，噪声过滤器基板10去除从交流电源1供给的交流电流的噪声。也将从交流电源1供给的交流电流称为第一交流电流。在噪声过滤器基板10上具备变流器11和第一连接器12。变流器11检测作为从交流电源1供给的交流电的一次电流的电流值的一次电流信息。在本实施方式中，变流器11检测一次电流信息，但如果能够检测一次电流信息，则并不限定于变流器11。检测一次电流的电流值的功能部也称为第一电流检测部。一次电流的电流值也称为第一电流值。第一连接器12通过连接线50与变频控制基板30上所具备的第二连接器34连接，将变流器11检测出的一次电流信息向控制部35传递。

电抗器20配置于噪声过滤器基板10与变频控制基板30之间，抑制瞬间的大电流从噪声过滤器基板10向变频控制基板30流动。

变频控制基板30是用于进行压缩机40的控制的基板。在变频控制基板30上具备有转换器部31、逆变器部32、电流检测部33、第二连接器34以及控制部35。转换器部31将从噪声过滤器基板10供给的交流电流转换为直流电流。逆变器部32将转换器部31转换后的直流电流转换为用于使压缩机40驱动的三相交流电流，并外加给压缩机40。用于使压缩机40驱动的三相交流电流也称为第二交流电流。逆变器部32输出的用于使压缩机40驱动的三相交流电流的电流值也称为第二电流值。电流检测部33检测从逆变器部32向压缩机40流动的三相电流中的两相的电流的电流值。电流检测部33也称为第二电流检测部。另外，电流检测部33也可以分别检测压缩机40的三相的电流。或者电流检测部33也可以使用对合成了压缩机40的三相的电流的直流电流进行检测的方式，并不限定于电流检测方法。第二连接器34通过连接线50与第一连接器12连接，并将从第一连接器12取得的一次电流信息向控制部35输出。控制部35控制从转换器部31外加于逆变器部32的电压。控制部35基于一次电流信息，生成对构成逆变器部32的开关元件的接通或者断开进行控制的PWM(Pulse WidthModulation-脉冲宽度调制)信号，并向逆变器部32外加PWM信号，由此控制逆变器部32。另外为了防止压缩机40的失调、过电流断路停止等，在从一次电流信息获得的一次电流的电流值增加至阈值以上时，控制部35控制逆变器部32，实施保护控制，使得不失调和过电流断路。压缩机40压缩制冷剂，通过未图示的热交换器使压缩的制冷剂进行热交换。

图2是表示实施方式中的控制部35的功能模块的图。控制部35具备判定处理部351、存储部352以及信号控制部353。判定处理部351使用一次电流信息、压缩机电流信息、压缩机运转频率、压缩机运转信息、以及存储部352所存储的异常判定数据来进行控制处理。控制处理是因传递路径的障碍或者变流器11的故障等而控制部35判定是否在取得的一次电流的检测过程中发生了异常，并根据判定的结果控制变频控制装置100的处理。传递路径是指第一连接器12、第二连接器34以及连接第一连接器12与第二连接器34的连接线50形成的、从变流器11向控制部35传递一次电流信息的路径。压缩机电流信息是电流检测部33检测到的、从逆变器部32向压缩机40流动的电流的电流值的信息。压缩机运转频率是逆变器部32输出的、从使压缩机40驱动的驱动指令值获得的信息。压缩机运转信息是压缩机40的运转状态的信息，并且是表示压缩机40运转或者停止的信息。

存储部352保持作为异常判定数据的一次电流阈值、压缩机电流阈值、频率阈值、第一时间阈值、第二时间阈值以及判定犹豫次数。一次电流阈值、压缩机电流阈值、频率阈值、第一时间阈值、第二时间阈值以及判定犹豫次数用于判定一次电流的检测过程的异常状态。另外，存储部352将判定为一次电流的检测过程是异常状态并移至异常确定状态的次数作为异常发生次数保持。

对于存储部352所保持的频率阈值、压缩机电流阈值、一次电流阈值、第一时间阈值、第二时间阈值以及判定犹豫次数而言，在运转变频控制装置100和压缩机40并确认了运转时的性能的基础上，分别设定与变频控制装置100中的取得信息对应的阈值。

存储部352具备异常判定计数。异常判定计数是在向控制部35写入的控制程序中用于控制处理的数据。另外，存储部352具备作为对用于控制处理的经过时间进行计数的计时的异常状态计时和正常状态计时。异常状态计时是用于判定一次电流的检测过程是否是异常状态的计时。正常状态计时是用于判定一次电流的检测过程是否是正常状态的计时。异常状态计时和正常状态计时设定有用于判定异常状态或正常状态的时间的阈值，通过使用该阈值，从而判定一次电流的检测过程是异常状态或者正常状态。

信号控制部353通过基于判定处理部351的异常判定控制是否输出PWM信号，从而在检查到异常状态时控制逆变器部32。

对实施方式所涉及的判定处理部351、存储部352以及信号控制部353的硬件结构进行说明。判定处理部351和信号控制部353通过作为进行各处理的电子电路的处理电路而实现。

本处理电路可以是专用的硬件，也可以是具备存储器、和执行在存储器存储的程序的CPU(Central Processing Unit，中央运算装置)的控制电路。这里存储器例如是指RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、闪存等非易失性或者易失性的半导体存储器、磁盘、光盘等。在本处理电路是具备CPU的控制电路的情况下，该控制电路例如是图3所示的结构的控制电路200。

如图3所示，控制电路200具备作为CPU的处理器200a和存储器200b。在通过图3所示的控制电路200实现的情况下，通过处理器200a读出并执行在存储器200b存储的、与各处理对应的程序来实现。另外，存储器200b也用作处理器200a实施的各处理中的临时存储器。

在本处理电路是专用的硬件的情况下，处理电路例如是ASIC(ApplicationSpecific Integrated Circuit-专用集成电路)、FPGA(Field Programmable Gate Array-现场可编程门阵列)、或者将这些组合而成的硬件。

存储部352是ROM、闪存等非易失性的存储器。

对实施方式的变频控制装置100的控制的流程图进行说明。

图4是表示关于实施方式的控制处理的状态的转变的图。变频控制装置100能够在正常状态、异常犹豫状态、异常确定状态这三个控制状态之间转变。正常状态是指在一次电流的检测过程中未发生异常的状态。异常犹豫状态是确认了一次电流的检测过程异常，但未确定为在一次电流的检测过程中发生了异常的状态。异常确定状态是指确定为在一次电流的检测过程中发生了异常的状态。另外，关于状态转变的处理的详细内容详见后述。

在变频控制装置100的运转开始时，作为初始状态设定为正常状态。变频控制装置100如果通过控制处理将一次电流的检测过程判定为异常状态，则向异常犹豫状态转变。在异常犹豫状态中，变频控制装置100能够向正常状态转变。另外，当在变频控制装置100为异常犹豫状态时满足了使异常状态确定的设定条件的情况下，变频控制装置100向异常确定状态转变。变频控制装置100若一旦向异常确定状态转变，则只要不满足解除异常确定状态的条件，就不能恢复压缩机40的运转。该异常确定状态的解除条件为电源切断后的电力再接通或者是来自室内机的异常解除信号的接收时。

通过在控制处理中设置异常犹豫状态，即使在判定处理部351瞬间地或者偶发地检查到一次电流的检测过程的异常时，由于在其后判定为是正常状态，因此也能够使压缩机40的运转继续。因此引起产品使用时的舒适性提高。另外，当即使在设置有异常犹豫状态的状况下也判定为确定了异常状态的情况下，通过控制为使压缩机40的运转停止和不使运转重新开始，从而引起变频控制装置100的产品寿命和安全性的提高。

图5是简略表示实施方式的控制处理的流程的流程图。控制处理由异常判定处理、状态转变处理、异常确定处理、异常犹豫处理以及正常处理构成。另外，在异常判定处理、异常确定处理、异常犹豫处理以及正常处理中，为了根据时间经过判定一次电流的检测过程的异常状态而实施计时处理。

判定处理部351基于取得信息实施异常判定处理(步骤S1)。取得信息是指一次电流信息、压缩机电流信息、压缩机运转频率、压缩机运转信息、一次电流阈值、压缩机电流阈值、频率阈值。异常判定处理是指判定是否在一次电流的检测过程中发生了异常的处理。

判定处理部351在异常判定处理后进行状态转变处理(步骤S2)。状态转变处理使用存储于存储部352的第一时间阈值、第二时间阈值、异常判定计数以及判定犹豫次数。判定处理部351基于通过状态转变处理转变的状态，进行正常处理(步骤S3)、异常犹豫处理(步骤S4)、或者异常确定处理(步骤S5)的各处理。正常处理是在变频控制装置100是正常状态时实施的处理。异常犹豫处理是在变频控制装置100是异常犹豫状态时实施的处理。异常确定处理是在变频控制装置100是异常确定状态时实施的处理。

接下来，对实施方式所涉及的计时处理的动作进行说明。计时处理在异常判定处理、正常处理、异常犹豫处理以及异常确定处理中执行，使用异常状态计时、正常状态计时、第一时间阈值以及第二时间阈值，判定一次电流的检测过程是异常状态还是正常状态。在计时处理中存在第一计时处理、第二计时处理、第三计时处理、第四计时处理、第五计时处理以及第六计时处理。在各计时处理中进行异常状态计时和正常状态计时的增加或者计时的清除。如果异常状态计时变为第一时间阈值以上，则判定为一次电流的检测过程是异常状态。如果正常状态计时变为第二时间阈值以上，则判定为一次电流的检测过程是正常状态。

图6是表示实施方式中的正常状态时的计时动作的图。对于第一计时处理而言，异常状态计时和正常状态计时都停止值的增加。对于第二计时处理而言，使正常状态计时的值增加，并停止异常状态计时的值的增加。对于第四计时处理而言，异常状态计时和正常状态计时都将计时的值清除为0，并使值的增加停止。

图7是表示实施方式中的异常确定状态时和异常犹豫状态时的计时动作的图。对于第三计时处理而言，将正常状态计时的值清除为0，使正常状态计时的值的增加停止，并开始异常状态计时的值的增加。对于第五计时处理而言，在将异常状态计时的值清除为0后，伴随压缩机40的运转开始使异常状态的计时的值增加。另外，将正常状态计时的值清除为0。对于第六计时处理而言，异常状态计时和正常状态计时都将计时的值清除为0，并使值的增加停止。

图8是详细表示实施方式中的控制处理的流程的流程图。另外，各步骤所标注的数字与图5对应，例如，步骤S1-1是图5的步骤S1的异常判定处理所包含的处理。

判定处理部351取得取得信息，根据压缩机运转信息来判定压缩机40是运转中还是停止中(步骤S1-1)。在压缩机40是停止状态的情况下(步骤S1-1，否)，判定处理部351执行第一计时处理(步骤S1-5)。其后，控制处理移至步骤S2-1。在压缩机40是运转中的情况下(步骤S1-1，是)，判定处理部351比较压缩机运转频率与频率阈值(步骤S1-2)。在步骤S1-1中，判定处理部351确认压缩机40的运转的有无是因为即使在压缩机40未运转的情况下是异常状态，也不影响产品舒适性、产品寿命和安全性。

在压缩机运转频率小于频率阈值的情况下(步骤S1-2，否)，判定处理部351实施第二计时处理(步骤S1-6)，其后，控制处理移至步骤S2-1。在压缩机运转频率是频率阈值以上的情况下(步骤S1-2，是)，判定处理部351比较从压缩机电流信息获得的压缩机电流值与压缩机电流阈值(步骤S1-3)。

在压缩机电流值小于压缩机电流阈值的情况下(步骤S1-3，否)，判定处理部351执行第二计时处理(步骤S1-6)，之后，控制处理移至步骤S2-1。在压缩机电流值是压缩机电流阈值以上的情况下(步骤S1-3，是)，判定处理部351比较从一次电流信息获得的一次电流值与一次电流阈值(步骤S1-4)。在此，比较一次电流值与一次电流阈值是因为在一次电流值为一次电流阈值以下的情况下在一次电流的检测过程中发生了异常的可能性较高。因此在本实施方式中，将一次电流值是否为一次电流阈值以下用于在一次电流的检测过程中是否发生了异常的判定。然而，在压缩机40的运转负荷较轻的情况下，一次电流自身变小，因此即使一次电流的检测过程实际是正常的，也有可能判定为异常。因此，为了抑制在一次电流为一次电流阈值以下的情况下的误判定，使用压缩机运转频率和压缩机电流值来进行在一次电流的检测过程中是否发生了异常的判定。

在一次电流值比一次电流阈值大的情况下(步骤S1-4，否)，判定处理部351执行第二计时处理(步骤S1-6)，其后，控制处理移至步骤S2-1。在一次电流值为一次电流阈值以下的情况下(步骤S1-4，是)，执行第三计时处理(步骤S1-7)，此后，控制处理移至步骤S2-1。

在异常判定处理后，控制处理移至图5所记载的状态转变处理(步骤S2)。在异常判定处理中，是瞬间的一次电流的检测过程的异常状态的判定，但在状态转变处理中，判定一次电流的检测过程的异常状态是否继续。

判定处理部351比较异常状态计时与第一时间阈值(步骤S2-1)。在异常状态计时为第一时间阈值以上的情况下(步骤S2-1，是)，判定处理部351更新异常判定计数(步骤S2-2)。在异常状态计时小于第一时间阈值的情况下(步骤S2-1，否)，判定处理部351比较正常状态计时与第二时间阈值(步骤S2-4)。

异常判定计数的更新作为异常判定的次数向异常判定计数加1。之后，判定处理部351比较更新后的异常判定计数与判定犹豫次数(步骤S2-3)。在异常判定计数为判定犹豫次数以上的情况下(步骤S2-3，是)，控制处理移至异常确定处理转移(步骤S5-1)。在异常判定计数小于判定犹豫次数的情况下(步骤S2-3，否)，控制处理移至异常犹豫处理(步骤S4-1)。此外，在步骤2-3中，由于在判定为是异常状态后，因此在控制处理中，没有移至正常处理的方法。

在正常状态计时小于第二时间阈值的情况下(步骤S2-4，否)，由于判定处理部351不能确定一次电流的检测过程是异常状态或者正常状态的哪一个，因此控制处理移至异常判定处理(步骤S1)，并再次实施异常判定处理。在正常状态计时为第二时间阈值以上的情况下(步骤S2-4，是)，判定处理部351判定为一次电流的检测过程是正常状态，并且控制处理移至正常处理(步骤S3-1)。

在移至正常处理的情况下，判定处理部351判定为确定了正常状态，并实施第四计时处理(步骤S3-2)。之后，判定处理部351将异常判定计数清除(步骤S3-3)。

在步骤S2-3的处理中，在异常判定计数小于判定犹豫次数的情况下(步骤S2-3，否)，本处理移至异常犹豫处理(步骤S4-1)。判定处理部351在步骤S2-1中判定为异常状态，但由于异常判定计数不是判定犹豫次数以上，因此实施第五计时处理(步骤S4-2)。其后，判定处理部351使压缩机40的运转暂时停止并重新启动(步骤S4-3)。其后，控制处理移至异常判定处理(步骤S1)，并再次实施异常判定处理。当在再次的异常判定处理和状态转变处理中异常状态继续并且异常判定计数增加，由此满足步骤S2-3的条件即异常判定计数为判定犹豫次数以上的情况下(步骤S2-3，是)，控制处理移至异常确定处理(步骤S5)。如果在再次的异常判定处理和状态转变处理中判定为正常状态，则本处理移至正常处理。如果在再次的异常判定处理和状态转变处理中判定为异常犹豫状态，则更新异常判定计数，并再次移至异常判定处理。

在移至异常确定处理的情况下(步骤S2-3，是)，判定处理部351判定为确定了一次电流的检测过程的异常状态，并实施第六计时处理(步骤S5-2)。其后，判定处理部351使压缩机40停止。另外，判定处理部351限制为不使压缩机40重新启动(步骤S5-3)。判定处理部351将异常判定计数清除(步骤S5-4)。判定处理部351进行异常发生次数更新，并作为异常履历将异常发生次数加1(步骤S5-5)。另外，判定处理部351为了使也能够从室内机判断异常状态而向室内机实施异常通报(步骤S5-6)，其后，结束控制处理。

如以上说明的那样，根据本发明，能够判定一次电流的检测过程的异常状态，在一次电流的检测过程是异常状态的情况下，控制部35能够使压缩机40的运转停止。由此，由于引起压缩机40的运转保护和防止断路器切断，并且引起变频控制基板30上的电容器的保护，因此具有防止产品寿命的缩短、并且能够提高产品安全性的效果。

另外，根据本发明，在控制部35中，通过进行基于多个阈值的异常判定处理、和能够设置异常判定的犹豫期间的状态转变处理，从而防止由一次电流的检测过程的异常状态的误检查引起的压缩机40的运转停止。另外，在确定了一次电流的检测过程的异常状态的情况下，作为异常履历进行记录，由此能够掌握变频控制装置100的不良情况时的原因。另外，对于控制部35而言，由于用于异常判定的数据不使用数据库等，因此能够将设定值的数量抑制为较少的数量，从而能够减少数据容量。因此，能够确保用于控制软件的数据容量。

此外，本发明为噪声过滤器基板10和变频控制基板30的两张基板结构，如果存在变频控制基板30，则其它的基板也可以不是噪声过滤器基板10，并不限定基板的种类。另外，如果变流器11等一次电流的检测设备与控制部35之间通过连接器和连接线50、或者基板上的图案这样的传递路径连接，则在多张基板结构或一张基板结构中也能够实施本发明。

以上的实施方式所示的结构是表示本发明的内容的一个例子，也能够与其它的公知的技术组合，在不脱离本发明的主旨的范围内，也能够省略、变更结构的一部分。

附图标记说明

1…交流电源；10…噪声过滤器基板；11…变流器；12…第一连接器；20…电抗器；30…变频控制基板；31…转换器部；32…逆变器部；33…电流检测部；34…第二连接器；35…控制部；40…压缩机；50…连接线；100…变频控制装置；200…控制电路；200a…处理器；200b…存储器；351…判定处理部；352…存储部；353…信号控制部。

Claims (5)

1.一种变频控制装置，其特征在于，具备：

转换器部，其将作为从交流电源供给的交流电流的第一交流电流转换为直流电流；

第一电流检测部，其检测作为所述第一交流电流的电流值的第一电流值；

逆变器部，其将所述直流电流转换为第二交流电流，并将所述第二交流电流外加于压缩制冷剂的压缩机；

第二电流检测部，其检测作为所述第二交流电流的电流值的第二电流值；以及

控制部，其控制所述逆变器部，

所述控制部使用所述第一电流值、所述第二电流值、所述压缩机的运转频率、以及表示所述压缩机为运转中或者停止中的压缩机运转信息，进行异常判定处理，即、在所述第一电流值为第一电流阈值以下，并且所述第二电流值为压缩机电流阈值以上，并且所述压缩机的运转频率为运转频率阈值以上，并且所述压缩机为运转中的情况下，判定为在所述第一电流值的检测过程中发生有异常。

2.根据权利要求1所述的变频控制装置，其特征在于，

所述控制部在所述异常判定处理后，进行状态转变处理，

所述状态转变处理是向作为在所述第一电流值的检测过程中未发生异常的状态的正常状态、确定为在所述第一电流值的检测过程中发生有异常的异常确定状态、以及不确定为在所述第一电流值的检测过程中发生有异常的异常犹豫状态中的任一状态转变的处理。

3.根据权利要求2所述的变频控制装置，其特征在于，

所述控制部在所述状态转变处理后，

在所述正常状态下，实施再次使所述异常判定处理实施的正常处理，

在所述异常确定状态下，实施使所述压缩机停止并且不使所述压缩机重新启动的异常确定处理，

在所述异常犹豫状态下，实施使所述压缩机停止、使所述压缩机重新启动、并且再次使所述异常判定处理实施的异常犹豫处理。

4.根据权利要求3所述的变频控制装置，其特征在于，

在所述异常判定处理、所述正常处理、所述异常犹豫处理以及异常确定处理中，所述控制部实施使用计时来判定在所述第一电流值的检测过程中是否发生有异常的计时处理。

5.根据权利要求1～4中的任一项所述的变频控制装置，其特征在于，具备：

第一连接器，其传递所述第一电流值；

第二连接器，其从所述第一连接器取得所述第一电流值，并将所述第一电流值向所述控制部传递；以及

连接线，其将所述第一连接器与所述第二连接器连接，

在第一基板具备所述第一电流检测部和所述第一连接器，

在第二基板具备所述逆变器部、所述控制部以及所述第二连接器。

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