CN113678361B - 空调装置 - Google Patents

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Abstract

在空调装置中，功率转换装置(10)的控制部(40)控制开关动作，以使向功率转换装置(10)输入的输入电流(is)具有非导通期间。控制部(40)控制开关动作，以使在所述空调装置的最大条件下，相对于输入电流(is)中所包含的基波的五次谐波的相位在90°以上且270°以下的范围内，并且(五次谐波的振幅)/(基波分量的振幅)的值即振幅比小于空调装置的额定条件下的振幅比。

Description

空调装置
技术领域
本公开涉及一种空调装置。
背景技术
在有些功率转换装置中，在直流链路部设置电容较小的电容器以谋求功率因数的改善(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本公开专利公报特开2002－51589号公报
发明内容
－发明要解决的技术问题－
在专利文献1的例子中，存在如下的倾向：如果利用功率转换装置向电动机供给功率，则电动机电流的有效值增大而电动机的效率降低。
本公开的目的在于：均衡地实现电动机电流的有效值的抑制以及电源电流中所包含的高次谐波电流的抑制。
－用以解决技术问题的技术方案－
本公开的第一方面是一种空调装置，其特征在于：在空调装置中包括：
电动机30；
向所述电动机30供给功率的功率转换装置10；以及
控制所述功率转换装置10的控制部40，
所述功率转换装置10包括：
交直流转换电路11，所述交直流转换电路11对单相的交流电源20的交流电压进行整流；
直流链路部12，所述直流链路部12具有电容器C，且将所述交直流转换电路11的输出作为输入，生成根据所述交流电压的频率脉动的直流电压vdc；以及
直交流转换电路13，所述直交流转换电路13具有多个开关元件Su、Sv、Sw、Sx、Sy、Sz，
所述电容器C的电容值被设定为，在所述空调装置的最大条件下，所述直流电压vdc的最大值为所述直流电压vdc的最小值的两倍以上，
所述直交流转换电路13通过所述开关元件Su、Sv、Sw、Sx、Sy、Sz的开关动作将所述直流电压vdc转换为规定频率的交流电压并输出到所述电动机30，
所述控制部40控制所述开关动作，以使向所述功率转换装置10输入的输入电流is具有非导通期间，
并且，所述控制部40控制所述开关动作，以使在所述空调装置的最大条件下，相对于所述输入电流is中所包含的基波的五次谐波的相位在90°以上且270°以下的范围内，并且(所述五次谐波的振幅)/(基波分量的振幅)的值即振幅比小于所述空调装置的额定条件下的所述振幅比。
在第一方面中，根据功率进行重视空调装置1的效率的运转和重视抑制电源电流is的高次谐波的运转。在本实施方式中，能够均衡地实现电动机电流的有效值的抑制以及电源电流中所包含的高次谐波电流的抑制。
本公开的第二方面的空调装置是，在第一方面的基础上，其特征在于：
所述控制部40控制所述开关动作，以使：对在电源半周期中从所述输入电流is的波形中提取基波、三次谐波以及五次谐波并合成而得的波形乘以所述交流电源20的电压的极性而得到的波形中，在所述额定条件下，包含两个以上的极大点，在所述最大条件下，存在一个极大点。
在第二方面中，在额定条件下，主要进行电动机电流的有效值的抑制，在最大条件下，主要进行高次谐波电流的抑制。
本公开的第三方面的空调装置是，第一方面的基础上，其特征在于：
所述控制部40控制所述开关动作，以使在所述最大条件下，所述振幅比为所述额定条件下的振幅比的50％以上。
在第三方面中，在额定条件下和最大条件下，进行电动机电流的有效值的抑制。
本公开的第四方面的空调装置是，在第一到第三方面中任一方面的基础上，其特征在于：
所述控制部40控制所述开关动作，以使在所述额定条件下，所述振幅比为9％以上。
在第四方面中，在额定条件下可靠地进行电动机电流的有效值的抑制。
本公开的第五方面的空调装置是，在第一到第三方面中任一方面的基础上，其特征在于：
所述控制部40控制所述开关动作，以使在所述最大条件下，所述振幅比为4％以上。
在第五方面中，在最大条件下可靠地进行电动机电流的有效值的抑制。
本公开的第六方面的空调装置是，在第一到第五方面中任一方面的基础上，其特征在于：
所述控制部40根据所述功率转换装置10的输入功率的大小控制所述开关动作，以使所述振幅比减小。
在第六方面中，在额定条件和最大条件以外的动作点进行电动机电流的有效值的抑制。
附图说明
图1是空调装置的管道系统图；
图2是示出功率转换装置的构成的框图；
图3示出电源电压和直流电压的波形之一例；
图4示例性地示出第一波形；
图5示例性地示出第二波形；
图6示例性地示出第一波形和第二波形的合成波形；
图7是示出电动机电流的有效值与THD(后述)之间的关系的图；
图8是示出(n次谐波的振幅)/(基波分量的振幅)的值与THD(后述)之间的关系的图；
图9用波形示出第一表所涉及的dq轴电流参数的值；
图10示出五次谐波的相位与电动机电流的有效值之间的关系；
图11示例出使用了第一表的情况下的电流绝对值波形；
图12用波形示出第二表所涉及的dq轴电流参数的值；
图13示例出使用了第二表的情况下的电流绝对值波形；
图14示例出使用了第一表和第二表的算术平均值的情况下的dq轴电流参数(Pq、Pd)；
图15示例出使用了第一表和第二表的算术平均值的情况下的电流绝对值波形；
图16是示出额定条件下的电动机电流的有效值与振幅比之间的关系的图；
图17是示出最大条件下的电动机电流的有效值与振幅比之间的关系的图；
图18示出比例上限值与振幅比之间的关系。
具体实施方式
(实施方式)
作为实施方式，说明对室内进行制冷和制热的空调装置的例子。图1是空调装置1的管道系统图。如图1所示，空调装置1包括功率转换装置10、控制部40以及制冷剂回路110。
〈制冷剂回路〉
制冷剂回路110是填充有制冷剂的闭合回路。在制冷剂回路110中设置有压缩机120、四通换向阀130、室外热交换器140、膨胀阀150以及室内热交换器160。
压缩机120能够采用各种压缩机。作为压缩机120的一例，能够例举出涡旋式压缩机或旋转式压缩机等。压缩机120包括电动机30。电动机30例如是IPM电动机(InteriorPermanent Magnet Motor：内置式永磁电动机)。从功率转换装置10向电动机30供给三相的交流功率。
室外热交换器140是使室外空气和制冷剂进行热交换的热交换器。室内热交换器160是使室内空气和制冷剂进行热交换的热交换器。膨胀阀150是所谓的电子膨胀阀。
四通换向阀130是具有第一阀口～第四阀口的阀。四通换向阀130能够在第一状态(图1中用实线示出的状态)和第二状态(图1中用虚线示出的状态)之间进行切换。在第一状态下，第一阀口与第三阀口连通，且第二阀口与第四阀口连通。在第二状态下，第一阀口与第四阀口连通，且第二阀口与第三阀口连通。
在制冷剂回路110中，压缩机120的喷出口与四通换向阀130的第一阀口相连，吸入口与四通换向阀130的第二阀口相连。在制冷剂回路110中，从四通换向阀130的第三阀口到第四阀口依次布置有室外热交换器140、膨胀阀150以及室内热交换器160。在空调装置1中，在切换制冷运转和制热运转的情况下，切换四通换向阀130。
〈功率转换装置〉
图2是示出功率转换装置10的构成的框图。如图2所示，功率转换装置10包括交直流转换电路11、直流链路部12、以及直交流转换电路13。功率转换装置10将从单相交流电源20供给过来的电压(以下称为电源电压vin)转换为规定的交流电压。功率转换装置10向电动机30供给经过上述转换得到的交流电压。
交直流转换电路11包括连结成桥状的四个二极管D1、D2、D3、D4。交直流转换电路11通过电抗器L与交流电源20相连。交直流转换电路11对电源电压vin进行全波整流。
直流链路部12具有电容器C。电容器C与交直流转换电路11的输出节点相连。电容器C的电容值是几乎无法使交直流转换电路11的输出平滑化的大小。另一方面，电容器C的电容值设定为能够抑制由直交流转换电路13中的开关动作(后述)引起的波纹电压(与开关频率对应的电压变动)。
具体而言，电容器C是具有一般的功率转换装置中使交直流转换电路的输出平滑化时所使用的平滑电容器(例如电解电容器)的电容值的约0.01倍电容值的小容量电容器。电容器C的电容值例如为数十μF左右。在该例中，电容器C采用薄膜电容器。
如上所述，在直流链路部12中，交直流转换电路11的输出几乎不被平滑化。其结果是，在电容器C的端子间电压(以下称为直流电压vdc)中残留与电源电压vin的频率对应的脉动分量。换言之，直流链路部12生成根据交流电压(电源电压vin)的频率而脉动的直流电压vdc。
图3示出电源电压vin的波形和直流电压vdc的波形之一例。在该例子中，脉动分量具有电源电压vin的频率的两倍的频率。直流电压vdc以其最大值为其最小值的两倍以上的方式脉动。
直交流转换电路13具有六个开关元件Su、Sv、Sw、Sx、Sy、Sz和六个续流二极管Du、Dv、Dw、Dx、Dy、Dz。开关元件Su、Sv、Sw、Sx、Sy、Sz彼此连结成桥状。详细而言，直交流转换电路13包括三个开关臂(switching leg)。
各个开关臂是通过将两个开关元件串联连接而形成的。就三个开关臂的每一个开关臂而言，上臂的开关元件Su、Sv、Sw与下臂的开关元件Sx、Sy、Sz之间的中点分别与电动机30的各相(u相、v相、w相)的线圈(省略图示)相连。各开关元件Su、Sv、Sw、Sx、Sy、Sz分别与一个续流二极管Du、Dv、Dw、Dx、Dy、Dz反向并联连接。
直交流转换电路13的输入节点与直流链路部12的电容器C的两端相连。在直交流转换电路13中，通过开关元件Su、Sv、Sw、Sx、Sy、Sz进行开关动作(接通(ON)、断开(OFF)动作)，由此将直流电压vdc转换为规定的交流电压(三相)。直交流转换电路13向电动机30供给经过上述转换得到的交流电压(三相)。
〈控制部〉
控制部40控制直交流转换电路13中的开关动作，以使电动机30的转速ω收敛于被赋予的指令值(以下称为转速指令值ω*)。换言之，控制部40控制直交流转换电路13的输出电压。
控制部40包括微型计算机、和存储有使其工作的软件的存储设备。通过由所述微型计算机执行所述软件，由此，控制部40作为速度控制部41、电流指令运算部42、坐标转换部43、dq轴电流控制部44、PWM运算部45、补偿量计算部47、dq轴电流参数选择部48、dq轴电流指令运算部49、高次谐波参数选择部50以及加法器51发挥作用(参照图2)。
速度控制部41生成平均电动机转矩Tm的指令值(以下称为平均转矩指令值Tm*)。具体而言，速度控制部41根据电动机30的转速ω与转速指令值ω*的偏差，进行例如PID运算(比例、积分、微分)，来生成平均转矩指令值Tm*。速度控制部41将平均转矩指令值Tm*输出至dq轴电流指令运算部49。
dq轴电流参数选择部48生成用于生成d轴电流指令值id *的参数(以下称为d轴电流参数Pd)、和用于生成q轴电流指令值iq *的参数(以下称为q轴电流参数Pq)。d轴电流指令值id *是指示电动机30的d轴电流id的指令值。q轴电流指令值iq *是指示电动机30的q轴电流iq的指令值。
以下，将d轴电流参数Pd和q轴电流参数Pq统称为dq轴电流参数Pq、Pd。dq轴电流参数选择部48将dq轴电流参数Pq、Pd输出至dq轴电流指令运算部49。
dq轴电流参数选择部48包括两个用于生成dq轴电流参数Pq、Pd的表。在各表中，成对地存储有电源相位θin的值、和该电源相位θin下的dq轴电流参数Pq、Pd的值。各个表构成为将电源相位θin作为参数，输出与该电源相位θin相对应的dq轴电流参数Pq、Pd。
dq轴电流参数选择部48输出从这些表Tb1、Tb2中的任意一者读取到的值、或者根据两个表Tb1、Tb2的值计算出的值。关于这些表Tb1、Tb2的内容、以及使用表Tb1、Tb2来生成dq轴电流参数Pq、Pd的内容将在后面叙述。
dq轴电流指令运算部49将利用dq轴电流参数Pq、Pd调制了平均转矩指令值Tm*的值作为d轴电流指令值id *输出至dq轴电流控制部44。dq轴电流指令运算部49将利用q轴电流参数Pq调制了平均转矩指令值Tm*的值(以下称为指令值基础数据iq **)输出至加法器51。
在功率转换装置10中设有电源电流is非导通的期间。以下，通过以电源电压vin的频率为基准的相位角来表示参数α1、α2。
高次谐波参数选择部50向电流指令运算部42输出非导通期间的长度α1、α2以及高次谐波参数i3。非导通期间的长度α1、α2以及高次谐波参数i3是决定从交流电源20向功率转换装置10输入的电流(以下，称为输入电流或电源电流is)中所包含的高次谐波的大小(振幅)的参数。根据后面详述的理由，这里的高次谐波是相对于电源电压vin的基波的五次谐波。
高次谐波参数选择部50根据从交流电源20向功率转换装置10输入的输入功率(以下，称为电源功率Pin)的大小，设定非导通期间的长度α1、α2以及高次谐波参数i3的大小。关于基于电源功率Pin的非导通期间的长度α1、α2以及高次谐波参数i3的大小设定，将在后面叙述。
电流指令运算部42按照如下的方式生成电源电流is的指令值(以下，称为电源电流指令值|is *|)。
电流指令运算部42生成图4所示的用实线示出的波形(以下，称为第一波形)。具体而言，电流指令运算部42在时间轴方向上压缩频率θ与电源电压vin相等且最大振幅为1的正弦波sinθ，从而生成第一波形。图4中用虚线示出的曲线是频率θ与电源电压vin相等且最大振幅为1的正弦波。
电流指令运算部42在第一波形中进行压缩，使得在电源半周期的紧邻起点之后和即将到达终点之前能够产生非导通期间(参照图4)。如图3所示，“电源半周期”是交流电源20的电压周期的一半的期间(以下相同)。此处，电源半周期的起点处的非导通期间的长度为α1。电源半周期的终点处的非导通期间的长度为α2。α1和α2是高次谐波参数选择部50所输出的参数。图4示例出α1＝α2＝20°的情况下的第一波形。此时，通过具有非导通期间，由此第一波形除了基波分量以外还包含三次谐波、五次谐波。
在非导通期间，能够将直流电压vdc保持为规定的值。详细而言，在电源电压vin的过零(zero cross)的时刻附近，能够将直流电压vdc保持为规定的值(参照图3)。如果将直流电压vdc保持为规定的值，则在过零的时刻附近，能够降低电动机30的弱磁通控制所需的d轴电流。换言之，在空调装置1中，能够降低电动机电流的有效值。
电流指令运算部42生成图5中用实线示出的波形(以下，称为第二波形)。具体而言，电流指令运算部42在时间轴方向上压缩频率为电源电压vin的三倍的频率3θ且最大振幅与高次谐波参数i3相等的正弦波，从而生成第二波形。图5中用虚线示出的曲线是频率为电源电压vin的三倍的频率3θ且最大振幅与高次谐波参数i3相等的正弦波。
电流指令运算部42在第二波形中进行压缩，使得在电源半周期的紧邻起点之后和即将到达终点之前能够产生非导通期间(参照图5)。此处，电源半周期的起点处的非导通期间的长度为α1。电源半周期的终点处的非导通期间的长度为α2。图5示例性地示出α1＝α2＝20°、高次谐波参数i3＝0.3的情况下的第二波形。此时，通过具有非导通期间，由此第二波形除了三次谐波以外还包含五次谐波。
电流指令运算部42将第一波形和第二波形相加，从而生成合成波形。图6示例性地示出合成波形。电流指令运算部42根据合成波形的有效值与电源电流is的有效值is_avg之间的偏差，进行例如PI运算(比例、积分)，求出倍率，生成对合成波形乘以上述倍率后的波形(以下，称为第三波形)。由于第一波形和第二波形包含五次谐波，因此第三波形也包含五次谐波。电流指令运算部42向补偿量计算部47输出与电源电压vin的相位(电源相位θin)对应的第三波形的振幅值。
补偿量计算部47计算对指令值基础数据iq **的补偿量(以下称为补偿量icomp *)，以使电源电流指令值|is *|与电源电流is的绝对值的偏差变小。补偿量计算部47根据电源电流指令值|is *|与电源电流is的绝对值之间的偏差，进行例如PI运算(比例、积分)，以求出补偿量icomp *。补偿量计算部47将补偿量icomp *输出至加法器51。
加法器51将指令值基础数据iq **和补偿量icomp *相加。加法器51将相加结果作为q轴电流指令值iq *，输出至dq轴电流控制部44。
坐标转换部43进行所谓的dq转换，导出电动机30的d轴电流id和q轴电流iq。坐标转换部43在进行dq转换时，使用u相电流iu、w相电流iw以及电动机30的转子(省略图示)的电角度(电动机相位θm)。例如，能够通过设置电流传感器来检测u相电流iu和w相电流iw的值。
dq轴电流控制部44根据d轴电流指令值id *、q轴电流指令值iq *、d轴电流id以及q轴电流iq，导出d轴电压指令值vd *和q轴电压指令值vq *。具体而言，dq轴电流控制部44导出d轴电压指令值vd *和q轴电压指令值vq *，以使d轴电流指令值id *与d轴电流id之间的偏差、以及q轴电流指令值与q轴电流iq之间的偏差分别减小。
PWM运算部45生成控制切换开关元件Su、Sv、Sw、Sx、Sy、Sz的接通和断开的信号(以下，称为控制信号G)。在该例中，PWM运算部45根据电动机相位θm、直流电压vdc、d轴电压指令值vd *、q轴电压指令值vq *、d轴电压vd以及q轴电压vq，设定向开关元件Su、Sv、Sw、Sx、Sy、Sz中的每一个开关元件供给的控制信号G的占空比。
如果输出控制信号G，则各开关元件Su、Sv、Sw、Sx、Sy、Sz以所设定的占空比进行开关动作(接通、断开工作)。PWM运算部45周期性地更新控制信号G。
〈表的内容〉
如果在直流链路部12中使用小容量电容器，则不能吸收直流电压vdc的脉动。如果不能吸收直流电压vdc的脉动，则电源电流is影响直交流转换电路13的输出。换言之，如果电源电流is中包含高次谐波，则电动机电流的有效值改变。在功率转换装置10中，在电源电流is中包含高次谐波，从而降低电动机电流的有效值。
本申请发明人发现，如果使电源电流is包含五次谐波，则能够有效地降低电动机电流的有效值。图7和图8是用于说明采用了五次谐波作为电源电流is中所包含的高次谐波的理由的图。图7的纵轴是电动机电流的有效值。图7的横轴是由以下的式(1)定义的THD。
[数学式1]
Figure BDA0003300885680000091
在式(1)中，h1是电源电流is中所包含的基波分量。hn(n＝2、3、……)是电源电流is中所包含的n次谐波。如图7所示，随着THD的增加，电动机电流的有效值减少。
图8的横轴是THD。图8的纵轴是(电源电流is所包含的n次谐波的振幅)/(电源电流is所包含的基波分量的振幅)的值。在图8中，对于n＝3和n＝5，绘制THD和(电源电流is所包含的n次谐波的振幅)/(电源电流is所包含的基波分量的振幅)的值。如图8所示，电源电流is所包含的五次谐波(n＝5的曲线)的振幅随着THD的增加而单调增加。换言之，随着电源电流is所包含的五次谐波的振幅增加，电动机电流的有效值降低。
如上所述，在dq轴电流参数选择部48所包括的两个表中的一者(以下，称为第一表Tb1)中存储有电源相位θin的值和q轴电流参数Pq的对，以便得到包含五次谐波的电源电流is。图9用波形示出根据第一表Tb1生成的dq轴电流参数Pq、Pd的值。在图9中，横轴为电源相位θin。图9中的纵轴是dq轴电流参数Pq、Pd的值。如图9所示，如果用波形示出根据第一表Tb1生成的q轴电流参数Pq，则成为抑制了正弦波的峰值的波形(大致来说为梯形的波形)。
要降低电动机电流的有效值，设定电源电流is中所包含的五次谐波的相位也是重要的。假设：在电源电流is中所包含的基波的相位为θ1、五次谐波的相位为θ5时，以电源电流is中所包含的基波的相位为基准的五次谐波的相位为θ5－5θ1。图10示出以电源电流is中所包含的基波的相位为基准的五次谐波的相位θ5－5θ1与电动机电流的有效值之间的关系。如图10所示，如果相位在90°以上且270°以下的范围内，则与电源电流is中不包含五次谐波的情况相比，能够降低电动机电流的有效值。本实施方式的第一表Tb1构成为：以电源电流is中所包含的基波的相位为基准的五次谐波的相位在90°以上且270°以下的范围内。
在本实施方式中，以能够得到包含五次谐波的电源电流is的方式，预先制作了第一表Tb1的q轴电流参数Pq。第一表Tb1的d轴电流参数Pd是与电源相位θin的值无关的恒定值(参照图9)。第一表Tb1例如在制造空调装置1时被写入控制部40的存储装置中。
如上所述，第一表Tb1是重视降低电动机电流的有效值的表。换言之，第一表Tb1是重视空调装置1的效率的表。在空调装置1中，如果将第一表Tb1用于控制，则对在电源半周期中从电源电流is的波形中提取基波、相对于基波的三次谐波以及五次谐波并将它们合成而得的波形乘以交流电源20的电压的极性而得到的波形(以下，为了便于说明而称为电流绝对值波形)中包含两个以上的极大点(参照图11)。在空调装置1中，如果将第一表Tb1用于控制，则能够抑制电动机电流的有效值。
图12用波形表示根据另一个表(以下，称为第二表Tb2)生成的dq轴电流参数Pq、Pd。在图12中，横轴也是电源相位θin。图12中的纵轴是dq轴电流参数Pq、Pd的值。第二表Tb2也例如在制造空调装置1时被写入控制部40的存储装置中。
第二表Tb2的d轴电流参数Pd也是与电源相位θin的值无关的恒定值。第二表Tb2的q轴电流参数Pq也以能够得到包含五次谐波的电源电流is的方式预先制作。第二表Tb2也形成为：以电源电流is中所包含的基波的相位为基准的五次谐波的相位θ5－5θ1在90°以上且270°以下的范围内。
电源功率Pin为P2(后述)时的(所述五次谐波的振幅)/(所述基波分量的振幅)的值即振幅比小于电源功率Pin为P1(P1＜P2，详细情况后述)时的(所述五次谐波的振幅)/(所述基波分量的振幅)的值即振幅比。电源功率Pin为P2时的电源电流is的波形比电源功率Pin为P1时的电源电流is的波形更接近正弦波。在空调装置1中，如果使用第二表Tb2，则在电流绝对值波形中包含一个极大点(参照图13)。
在空调装置1中，在仅根据第二表Tb2生成d轴电流指令值id *、q轴电流指令值iq *的情况下，与仅根据第一表Tb1生成q轴电流指令值iq*、d轴电流指令值id *的情况相比，能够更加抑制电源电流is的高次谐波。第二表Tb2是重视抑制电源电流is中所包含的高次谐波的表。
〈dq轴电流参数的生成〉
dq轴电流参数选择部48根据电源功率Pin生成dq轴电流参数Pq、Pd。具体而言，dq轴电流参数选择部48在电源功率Pin比P1(后述)小的情况下，从第一表Tb1读取值，作为dq轴电流参数Pq、Pd输出至dq轴电流指令运算部49。dq轴电流参数选择部48在电源功率Pin比P2(其中P2＞P1，详细情况后述)大的情况下，从第二表Tb2读取值，作为dq轴电流参数Pq、Pd输出至dq轴电流指令运算部49。
在电源功率Pin为P1以上且P2以下的情况下，dq轴电流参数选择部48求出从两个表Tb1、Tb2读取到的各个值的加权平均，生成dq轴电流参数Pq、Pd。dq轴电流参数选择部48将计算出的加权平均值作为dq轴电流参数Pq、Pd输出至dq轴电流指令运算部49。
dq轴电流参数选择部48根据当前的电源功率Pin与功率P1之差(设为a)、与功率P2与功率P1之差(设为b)之比(w＝a/b)，计算求得加权平均时的权重。相对于第一表Tb1的值的权重是(1－w)。相对于第二表Tb2的值的权重是w。
当前的电源功率Pin越接近功率P1，相对于第一表Tb1的值的权重越大。在当前的电源功率Pin是功率P1和功率P2的平均值的情况下，作为dq轴电流参数Pq、Pd，从两个表Tb1、Tb2读取到的各个值的算术平均值成为dq轴电流参数Pq、Pd。图14示例出使用了算术平均值的情况下的dq轴电流参数Pq、Pd。图15示例出使用了算术平均值的情况下的电流绝对值波形。
本实施方式的功率P1是空调装置1的运转状态为额定运转的条件(以下，称为额定条件)下的电源功率Pin。“额定条件”作为制冷或制热能力试验的条件，在ISO标准中规定。具体而言，关于制冷运转的额定条件，规定有标准“ISO5151“Non-ducted airconditioners and heat pumps-Testing and rating for performance””的制冷能力试验的标准额定条件(T1条件)。关于制热运转的额定条件，规定有标准“ISO5151“Non-ductedair conditioners and heat pumps-Testing and rating for performance””的制热能力试验的标准额定条件。
在具有进行制冷和制热两者的功能的空调装置1的情况下，将上述制冷能力试验中规定过的标准额定条件或上述制热能力试验中规定过的标准额定条件定义为空调装置1的“额定条件”。无论采用制冷能力试验中规定过的标准额定条件作为“额定条件”，还是采用上述制热能力试验中规定过的标准额定条件作为“额定条件”，都没有影响。这是因为在任一个试验条件中的“额定条件”下，试验条件下的电源功率Pin都大致相同。另一方面，在空调装置1是制冷专用机的情况下，将所述制冷能力试验的标准额定条件定义为空调装置1的“额定条件”。
本实施方式的功率P2是空调装置1的能力的最大条件下的电源功率Pin。将ISO标准中规定的制冷过载条件及制热低温条件定义为“最大条件”。制冷过载条件中规定了标准“ISO5151“Non-ducted air conditioners and heat pumps-Testing and rating forperformance””的制冷过载试验的T1条件。制热低温条件中规定了标准“ISO5151“Non-ducted air conditioners and heat pumps-Testing and rating for performance””的制热能力试验的H2条件。
在具有进行制冷和制热两者的功能的空调装置1的情况下，将所述制热能力试验的低温条件中所规定的条件定义为空调装置1的“最大条件”。例如，在空调装置1是制冷专用机的情况下，将所述制冷过载试验的条件定义为“最大条件”。无论采用哪一个试验条件中的“最大条件”，试验条件下的电源功率Pin都大致相同。换言之，无论采用哪一个试验条件中的“最大条件”，对控制部40的控制都没有任何影响。
〈高次谐波参数的生成〉
此处，将(电源电流is所包含的五次谐波的振幅)/(电源电流is所包含的基波分量的振幅)的值定义为振幅比。高次谐波参数选择部50根据电源功率Pin的大小调节振幅比。以下，标记振幅比时采用％标记。例如，将振幅比＝0.09标记为9％。
图16是示出额定条件下的、电动机电流的有效值与振幅比之间的关系的图。图17是示出最大条件下的、电动机电流的有效值与振幅比之间的关系的图。在图16和图17中，横轴是振幅比。在图16和图17中，纵轴是电动机电流的有效值。
如上所述，如果在电源电流is上叠加五次谐波，则电动机电流的有效值减少。在图16和图17所示的曲线图中，以某个振幅比为边界，斜率发生较大变化。如果振幅比超过所述边界，则即使增加振幅比，电动机电流的有效值也不怎么降低。
无论采用上述制冷能力试验中所规定的额定条件(以下，称为制冷额定条件)作为图16的曲线图中的“额定条件”，还是采用上述制热能力试验中所规定的额定条件(以下，称为制热额定条件)作为图16的曲线图中的“额定条件”，斜率发生变化的点都大致相同。在这些额定条件下，所述斜率发生变化的点是振幅比＝8.3％(进位后9％)。在空调装置1中，在额定条件(制冷额定条件和制热额定条件中的任一者)下，如果以8.3％以上的振幅比将五次谐波叠加在电源电流is上，则可靠地降低电动机电流有效值。
无论采用上述制冷过载试验的条件(以下，称为制冷最大条件)作为图17的曲线图中的“最大条件”，还是采用空调装置1的条件(以下，称为制热最大条件)作为上述制热能力试验的低温条件中所规定的条件，斜率发生变化的点都大致相同。在这些最大条件下，斜率发生变化的点是振幅比＝3.2％(进位后4％)。在空调装置1中，在最大条件(制冷最大条件和制热最大条件中的任一者)下，如果以3.2％以上的振幅比将五次谐波叠加在电源电流is上，则可靠地降低电动机电流有效值。
如上所述，在控制部40中，在额定条件(可以是制冷额定条件和制热额定条件中的任一者。以下相同)下，将振幅比设为9％以上，在最大条件(可以是制冷最大条件和制热最大条件中的任一者。以下同样)下，将振幅比设为4％以上。振幅比的大小可以通过非导通期间的长度α1、α2以及高次谐波参数i3的大小来调节。例如，可以通过实验或模拟来预先决定高次谐波参数选择部50应输出的非导通期间的长度α1、α2以及高次谐波参数i3的大小。
在功率转换装置10中，在任意的电源半周期中，最大条件下的振幅比被控制为比额定条件下的振幅比小。换言之，控制部40根据电源功率Pin的大小，以振幅比减少的方式控制开关动作。
在空调装置1中，以满足规定的高次谐波标准为前提。作为高次谐波标准，可以示例出国际电工技术委员会(International Electrotechnical Commission：简称IEC)中的高次谐波标准(以下称为IEC标准)。
在本实施方式中，将电源电流is中所包含的高次谐波的大小相对于高次谐波标准的标准值的比例称为比例上限值。例如，使比例上限值在额定条件下和最大条件下不同的情况下，在额定条件和最大条件中的任一条件下，降低电动机电流的有效值的效果变小。另一方面，通过使额定条件下的比例上限值与最大条件下的比例上限值一致，且将振幅比设为更加接近比例上限值，由此，在额定条件下和最大条件下满足高次谐波标准，同时电动机电流的有效值的降低效果变大。
图18示出比例上限值与振幅比之间的关系。图18的横轴是比例上限值。图18的纵轴是用相对于额定条件下的振幅比的比例表示最大条件下的振幅比的值。如图18所示，在比例上限值为40％到100％的范围内，最大条件下的振幅比为额定条件下的振幅比的50％以上。为了以所设定的比例上限值在最大条件和额定条件下充分降低电动机电流有效值，最大条件下的振幅比需要为额定条件下的振幅比的50％以上。对于“额定条件”，无论是采用制冷额定条件还是采用制热额定条件都是相同的结果。相同地，可以采用制冷最大条件作为“最大条件”，也可以采用制热最大条件作为“最大条件”。
如上所述，在本实施方式中，控制部40控制开关动作，以使最大条件下的振幅比达到额定条件下的振幅比的50％以上。振幅比的大小可以通过非导通期间的长度α1、α2以及高次谐波参数i3的大小来调节。例如，可以通过实验或模拟来预先决定高次谐波参数选择部50应输出的非导通期间的长度α1、α2以及高次谐波参数i3的大小。在空调装置1中，能够在满足高次谐波标准的同时降低电动机电流的有效值。
综上所述，在本实施方式涉及一种空调装置，其特征在于：在空调装置1中包括：电动机30；向所述电动机30供给功率的功率转换装置10；以及控制所述功率转换装置10的控制部40，
所述功率转换装置10包括：
交直流转换电路11，所述交直流转换电路11对单相的交流电源20的交流电压进行整流；
直流链路部12，所述直流链路部12具有电容器C，且将所述交直流转换电路11的输出作为输入，生成根据所述交流电压的频率脉动的直流电压vdc；以及
直交流转换电路13，所述直交流转换电路13具有多个开关元件Su、Sv、Sw、Sx、Sy、Sz，
所述电容器C的电容值被设定为，在所述空调装置1的最大条件下，所述直流电压vdc的最大值为所述直流电压vdc的最小值的两倍以上，
所述直交流转换电路13通过所述开关元件Su、Sv、Sw、Sx、Sy、Sz的开关动作将所述直流电压vdc转换为规定频率的交流电压并输出到所述电动机30，
所述控制部40控制所述开关动作，以使向所述功率转换装置10输入的输入电流is具有非导通期间，
并且，所述控制部40控制所述开关动作，以使在所述空调装置1的最大条件下，相对于所述输入电流is中所包含的基波的五次谐波的相位在90°以上且270°以下的范围内，并且(所述五次谐波的振幅)/(基波分量的振幅)的值即振幅比小于所述空调装置1的额定条件下的所述振幅比。
〈本实施方式中的效果〉
如上所述，在本实施方式中，根据电源功率Pin控制振幅比。根据该结构，在本实施方式中，能够均衡地实现电动机电流的有效值的抑制以及电源电流中所包含的高次谐波电流的抑制。
(其他实施方式)
在dq轴电流参数选择部48中，也可以使用程序内安装的函数来代替表。也可以使第一表Tb1和第二表Tb2的d轴电流参数Pd的值根据电源相位θin发生变化。
在电流指令运算部42中，也可以以安装在所述程序内的函数或预先求出的表的形式保持成为第三波形生成的基础的信息。
以上说明了实施方式和变形例，但可知在不脱离权利要求书的主旨以及范围的情况下能够对方案及具体情况进行各种改变。只要不破坏本公开的对象的功能，也可以对以上的实施方式以及变形例进行适当的组合或替换。
－产业实用性－
综上所述，本公开对于空调装置是有用的。
－符号说明－
1 空调装置
10 功率转换装置
11 交直流转换电路
12 直流链路部
13 直交流转换电路
20 交流电源
30 电动机
40 控制部

Claims (6)

1.一种空调装置，其特征在于：在所述空调装置中包括：
电动机(30)；
向所述电动机(30)供给功率的功率转换装置(10)；以及
控制所述功率转换装置(10)的控制部(40)，
所述功率转换装置(10)包括：
交直流转换电路(11)，所述交直流转换电路(11)对单相的交流电源(20)的交流电压进行整流；
直流链路部(12)，所述直流链路部(12)具有电容器(C)，且将所述交直流转换电路(11)的输出作为输入，生成根据所述交流电压的频率脉动的直流电压(vdc)；以及
直交流转换电路(13)，所述直交流转换电路(13)具有多个开关元件(Su、Sv、Sw、Sx、Sy、Sz)，
所述电容器(C)的电容值被设定为，在所述空调装置的最大条件下，所述直流电压(vdc)的最大值为所述直流电压(vdc)的最小值的两倍以上，
所述直交流转换电路(13)通过所述开关元件(Su、Sv、Sw、Sx、Sy、Sz)的开关动作将所述直流电压(vdc)转换为规定频率的交流电压并输出到所述电动机(30)，
所述控制部(40)用于控制所述开关动作，以使向所述功率转换装置(10)输入的输入电流(is)具有非导通期间，
并且，所述控制部(40)用于控制所述开关动作，以使在所述空调装置的最大条件下，相对于所述输入电流(is)中所包含的基波的五次谐波的相位在90°以上且270°以下的范围内，并且(所述五次谐波的振幅)/(基波分量的振幅)的值即振幅比小于所述空调装置的额定条件下的所述振幅比，
所述空调装置的最大条件是成为如下所述的运转状态的条件，所述运转状态是：在所述空调装置的最大条件下从所述交流电源(20)向所述功率转换装置输入的输入功率(Pin)比在所述空调装置的额定条件下从所述交流电源(20)向所述功率转换装置输入的输入功率(Pin)大的运转状态。
2.根据权利要求1所述的空调装置，其特征在于：
所述控制部(40)控制所述开关动作，以使：对在电源半周期中从所述输入电流(is)的波形中提取基波、三次谐波以及五次谐波并合成而得的波形乘以所述交流电源(20)的电压的极性而得到的波形中，在所述额定条件下，包含两个以上的极大点，在所述最大条件下，存在一个极大点。
3.根据权利要求1所述的空调装置，其特征在于：
所述控制部(40)控制所述开关动作，以使在所述最大条件下，所述振幅比为所述额定条件下的振幅比的50％以上。
4.根据权利要求1到3中任一项权利要求所述的空调装置，其特征在于：
所述控制部(40)控制所述开关动作，以使在所述额定条件下，所述振幅比为9％以上。
5.根据权利要求1到3中任一项权利要求所述的空调装置，其特征在于：
所述控制部(40)控制所述开关动作，以使在所述最大条件下，所述振幅比为4％以上。
6.根据权利要求1到5中任一项权利要求所述的空调装置，其特征在于：
所述控制部(40)根据所述功率转换装置(10)的输入功率的大小控制所述开关动作，以使所述振幅比减小。
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