DE112020007878T5

DE112020007878T5 - Leistungsumwandlungsvorrichtung und Klimagerät

Info

Publication number: DE112020007878T5
Application number: DE112020007878.7T
Authority: DE
Inventors: Kenji IWAZAKI; Mamoru KAMIKURA; Kazunori Sakanobe; Koji RIKUKAWA
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2020-12-24
Filing date: 2020-12-24
Publication date: 2023-10-19
Also published as: JPWO2022137456A1; US20230412065A1; WO2022137456A1; JP7483055B2

Abstract

Eine Leistungsumwandlungsvorrichtung (100) versorgt eine Last (2) mit einer Leistung. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung (100) umfasst eine Leistungsumwandlungseinheit (110), eine Steuereinheit (102), eine Rauschunterdrückungseinheit (130) und eine Fehlererfassungseinheit (101). Die Leistungsumwandlungseinheit (110) nimmt eine Leistung von einer ersten Leistungsquelle (1) auf. Die Steuereinheit (102) steuert die Leistungsumwandlungseinheit (110). Die Rauschunterdrückungseinheit (130) ist zwischen der ersten Leistungsquelle (1) und der Leistungsumwandlungseinheit (110) verbunden und gibt ein Rauschunterdrückungssignal zum Unterdrücken eines Rauschens aus, das von der Leistungsumwandlungseinheit (110) erzeugt wird. Wenn sich eine Fehlerbedingung einstellt, erfasst die Fehlererfassungseinheit (101) einen Fehler. Die Fehlerbedingung gibt an, dass der Fehler in der Leistungsumwandlungsvorrichtung (100) oder in der Last (2) aufgetreten ist. Die Fehlerbedingung umfasst eine Bedingung, dass ein Betrag eines Rauschens, das von der Leistungsumwandlungseinheit (110) erzeugt wird, größer als ein Referenzwert ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Leistungsumwandlungsvorrichtung und ein Klimagerät, das die Leistungsumwandlungsvorrichtung aufweist.
TECHNOLOGISCHER HINTERGRUND
Eine herkömmlich bekannte Vorrichtung unterdrückt ein Rauschen, das von einer Leistungsumwandlungsvorrichtung erzeugt wird. Die offengelegte japanische Patentanmeldung mit der Nr. 2003-182943 (PTL 1) offenbart zum Beispiel eine Rauschkompensationsvorrichtung, die einen Rauschstrom erfasst, der von einer Wechselrichter-Antriebsvorrichtung erzeugt wird, die einen elektrischen Motor mit einer elektrischen Leistung versorgt. Die Rauschkompensationsvorrichtung verstärkt den erfassten Rauschstrom durch eine Verstärkerschaltung, um einen Rauschkompensationsstrom mit einer entgegengesetzten Phase zu erzeugen, und versorgt eine Erdleitung des elektrischen Motors mit dem Rauschkompensationsstrom, um den Rauschstrom auszulöschen. In der in der PTL 1 offenbarten Konfiguration wird, wenn ein Fehler in der Rauschkompensationsvorrichtung selbst auftritt, der Fehler erfasst und ein Alarm wird ausgegeben und ein Betrieb wird beschränkt, um einen Betrag eines Rauschens zu verringern, das nach außen dringt.
ZITATSLISTE
PATENTLITERATUR
PTL 1: Offengelegtes japanisches Patent mit Nr. 2003-182943
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHES PROBLEM
In der in der PTL 1 offenbarten Konfiguration wird, wenn ein Fehler in der Rauschkompensationsvorrichtung auftritt, der Fehler angezeigt, indem eine Erhöhung eines Betrags eines Rauschens, das zu einer Leistungsquelle und einer Erdleitung nach hinausströmt, (oder der nach außen strömende Betrag eines Rauschens) erfasst wird. Jedoch gibt es Faktoren, die sich von dem Fehler der Rauschkompensationsvorrichtung unterscheiden und die den Betrag des Rauschens erhöhen, das zu einer Leistungsversorgungsleitung nach außen strömt. Beispiele derartiger Faktoren umfassen einen Fehler eines Wandlers oder eines Wechselrichters, der in der Wechselrichter-Antriebsvorrichtung umfasst ist, und einen Zustand einer Last, die eine Leistung von dem Wechselrichter aufnimmt. Gemäß der in der PTL 1 offenbarten Konfiguration kann es schwierig sein, einen Fehler zu erfassen, der sich von einem Fehler der Rauschkompensationsvorrichtung unterscheidet.
Die vorliegende Offenbarung wurde getätigt, um das oben beschriebene Problem zu lösen, und eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, eine Genauigkeit einer Erfassung eines Fehlers zu verbessern, der in einer Leistungsumwandlungsvorrichtung, die eine Last mit einer Leistung versorgt, und in der Last auftritt.
LÖSUNG DES PROBLEMS
Eine Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung versorgt eine Last mit einer Leistung. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung weist eine Leistungsumwandlungseinheit, eine Steuereinheit, eine Rauschunterdrückungseinheit und eine Fehlererfassungseinheit auf. Die Leistungsumwandlungseinheit wird von einer ersten Leistungsquelle mit einer Leistung versorgt. Die Steuereinheit steuert die Leistungsumwandlungseinheit. Die Rauschunterdrückungseinheit ist zwischen der ersten Leistungsquelle und der Leistungsumwandlungseinheit verbunden und gibt ein Rauschunterdrückungssignal aus, das ein Rauschen unterdrückt, das von der Leistungsumwandlungseinheit erzeugt wird. Wenn sich eine Fehlerbedingung einstellt, erfasst die Fehlererfassungseinheit einen Fehler. Die Fehlerbedingung gibt an, dass der Fehler in der Leistungsumwandlungsvorrichtung oder in der Last aufgetreten ist. Die Fehlerbedingung umfasst eine Bedingung, dass ein Betrag eines Rauschens, das von der Leistungsumwandlungseinheit erzeugt wird, größer als ein Referenzwert ist.
VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Gemäß der Leistungsumwandlungsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung erfasst eine Fehlererfassungseinheit, wenn sich eine Fehlerbedingung einstellt, die eine Bedingung umfasst, dass ein Betrag eines Rauschens, das von einer Leistungsumwandlungseinheit erzeugt wird, größer als ein Referenzwert ist, einen Fehler der Leistungsumwandlungsvorrichtung oder einen Fehler einer Last, und eine Genauigkeit einer Erfassung des Fehlers, der in der Leistungsumwandlungsvorrichtung und der Last verursacht wird, kann verbessert werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 stellt ein funktionales Blockdiagramm dar, das eine Konfiguration eines Klimageräts gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
2 stellt ein funktionales Blockdiagramm dar, das eine Konfiguration einer in 1 gezeigten Leistungsumwandlungsvorrichtung zeigt.
3 stellt ein funktionales Blockdiagramm dar, das eine Konfiguration einer in 2 gezeigten Steuereinheit zeigt.
4 stellt ein Flussdiagramm dar, das einen Ablauf eines Fehlerbestimmungsvorgang zeigt, der durch eine in 2 gezeigte Fehlererfassungseinheit durchgeführt wird.
5 stellt ein Flussdiagramm dar, das einen Ablauf eines Vorgangs zeigt, der durch die in 2 gezeigte Steuereinheit in Reaktion darauf durchgeführt wird, dass die Steuereinheit ein Fehlersignal von der Fehlererfassungseinheit empfängt.
6 stellt ein Diagramm dar, das eine Konfiguration einer Leistungsumwandlungsvorrichtung 200 gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung detailliert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden. Die vorliegende Offenbarung ist auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt. In der nachfolgenden Beschreibung wird eine elektrische Verbindung einfach als eine „Verbindung“ bezeichnet. In den Figuren werden identische oder entsprechende Komponenten identisch bezeichnet und grundsätzlich nicht redundant beschrieben werden.
Erste Ausführungsform
1 stellt ein funktionales Blockdiagramm dar, das eine Konfiguration eines Klimageräts 900 gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt. Wie in 1 gezeigt, weist das Klimagerät 900 eine Außeneinheit 10 und eine Inneneinheit 20 auf. Die Außeneinheit 10 umfasst einen Kompressor 2, einen Wärmetauscher 12, ein Vierwegeventil 13 und eine Leistungsumwandlungsvorrichtung 100. Die Inneneinheit 20 umfasst ein Expansionsventil 21 und einen Wärmetauscher 22. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 versorgt einen Kompressor 2 mit einer Leistung. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 könnte in den Kompressor 2 integriert sein.
Als seine Betriebsmodi umfasst das Klimagerät 900 einen Heizmodus, einen Kühlmodus und einen Abtaumodus. Im Heizmodus ermöglicht das Vierwegeventil 13 es einem Auslassanschluss des Kompressors 2 mit dem Wärmetauscher 22 in Verbindung zu stehen und ermöglicht es auch dem Wärmetauscher 12 mit einem Sauganschluss des Kompressors 2 in Verbindung zu stehen. Im Heizmodus zirkuliert ein Kühlmittel in der Reihenfolge von dem Kompressor 2, zum Vierwegeventil 13, zum Wärmetauscher 22, zum Expansionsventil 21, zum Wärmetauscher 12 und zum Vierwegeventil 13. Im Kühlmodus und im Abtaumodus darf der Auslassanschluss des Kompressors 2 mit dem Wärmetauscher 12 in Verbindung sein, und der Wärmetauscher 22 darf mit dem Sauganschluss des Kompressors 2 in Verbindung sein. Im Kühlmodus und im Abtaumodus zirkuliert das Kühlmittel in der Reihenfolge von dem Kompressor 2, zum Vierwegeventil 13, zum Wärmetauscher 12, zum Expansionsventil 21, zum Wärmetauscher 22 und zum Vierwegeventil 13.
2 ist ein funktionales Blockdiagramm, das eine Konfiguration der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 zeigt, die in 1 gezeigt ist. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 umfasst eine Fehlererfassungseinheit 101, eine Steuereinheit 102, eine Leistungsumwandlungseinheit 110 und eine Rauschunterdrückungseinheit 130. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 110 nimmt eine Leistung von einer Systemleistungsquelle 1 (einer ersten Leistungsquelle) auf. Die Steuereinheit 102 steuert die Leistungsumwandlungseinheit 110. Die Leistungsumwandlungseinheit 110 umfasst einen Wandler 111 und einen Wechselrichter 112. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 nimmt eine dreiphasige Wechselstrom-(AC-)Leistung von der Systemleistungsquelle 1 (der ersten Leistungsquelle) durch drei Stromleitungen („Stromleitungen“) auf, wandelt die aufgenommene dreiphasige AC-Leistung und gibt eine AC-Leistung an den Kompressor 2 aus. Dies bedeutet, dass die Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 eine dreiphasige Leistungsumwandlungsvorrichtung mit drei Leitungen ist.
Der Wandler 111 nimmt eine dreiphasige AC-Leistung auf, die von der Systemleistungsquelle 1 ausgegeben wird, wandelt die aufgenommene dreiphasige AC-Leistung in eine Gleichstrom-(DC-)Leistung und gibt die DC-Leistung an den Wechselrichter 112 aus. Der Wandler 111 könnte ein passiver Wandler sein, der eine AC/DC-Umwandlung unter Verwendung eines passiven Elements, wie zum Beispiel einer Diode, durchführt, oder könnte ein aktiver Wandler sein, der ein Schaltelement umfasst, wie zum Beispiel einen IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), einen MOSFET (Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) oder einen HEMT (Transistor mit hoher Elektronenbeweglichkeit). Jedes dieser Systeme weist eine Gleichrichteeinheit mit Elementen auf, die in Form einer Brücke kombiniert sind. Ferner können das passive Element und das Schaltelement in Kombination verwendet werden. Die Beschreibung der Ausführungsform schränkt nicht ein, wie viele Phasen angewendet werden und wie jedes Element mit den anderen verbunden ist.
Der Wechselrichter 112 nimmt eine DC-Leistung auf, die von dem Wandler 111 ausgegeben wird, wandelt die aufgenommene DC-Leistung in eine AC-Leistung und gibt die AC-Leistung an einen Motor M1 des Kompressors 2 (oder einer Last) aus. Der Wechselrichter 112 umfasst eine Vielzahl von Halbleiterschaltern. Jeder der Vielzahl von Halbleiterschaltern ist zum Beispiel ein Schaltelement, wie zum Beispiel ein IGBT, ein MOSFET oder ein HEMT. Der Wandler 112 weist die Schaltelemente auf, die gesteuert werden, um wahlweise eingeschaltet/ausgeschaltet zu werden, um einen Weg eines Stroms zu steuern, der zum Kompressor 2 fließt, um den Kompressor 2 anzusteuern.
Die Rauschunterdrückungseinheit 130 ist zwischen dem Wandler 111 und der Systemleistungsquelle 1 verbunden. Die Rauschunterdrückungseinheit 130 nimmt eine Leistung von einer gesteuerten Leistungsquelle VS (einer zweiten Leistungsquelle) auf. Die Rauschunterdrückungseinheit 130 umfasst eine Rauschunterdrückungssignal-Erzeugungseinheit 131, eine Eingangssignal-Erfassungseinheit 132, eine Leistungsquellen-Erfassungseinheit 133, eine Eingangseinheit 135 und eine Ausgangseinheit 136. Die Rauschunterdrückungseinheit 130 nimmt eine AC-Leistung von der Systemleistungsquelle 1 bei der Eingangseinheit 135 auf und gibt die AC-Leistung bei der Ausgangseinheit 136 an den Wandler 111 aus. Eine Leistungsversorgungsleitung (oder einen Bus), die mit der Systemleistungsquelle 1 verbunden ist, umfasst einen Rauschstrom von der Leistungsumwandlungseinheit 110. Der Rauschstrom wird in die Rauschunterdrückungssignal-Erzeugungseinheit 131 eingegeben. Die Rauschunterdrückungssignal-Erzeugungseinheit 131 gibt ein Rauschunterdrückungssignal an die Leistungsversorgungsleitung zum Unterdrücken des Rauschstroms aus. Das Rauschunterdrückungssignal verringert den Rauschstrom, der durch die Leistungsversorgungsleitung fließt. Im Ergebnis verringert sich ein Betrag eines Rauschens, das aus der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 dringt. Während in 1 ein Erfassen eines Rauschstroms und ein Ausgeben eines Rauschunterdrückungssignals über einen Transformator erledigt wird, ist diese Tätigkeit nicht auf ein Erledigen über einen Transformator begrenzt, und der Transformator könnte durch einen Kondensator oder dergleichen ersetzt werden.
Die Eingangssignal-Erfassungseinheit 132 überwacht eine Spannung und/oder einen Strom, die bzw. der in die Eingangseinheit 135 der Rauschunterdrückungseinheit 130 eingegeben wird, und gibt den Spannungswert und/oder den Stromwert an die Fehlererfassungseinheit 101 aus.
Die Leistungsquellen-Erfassungseinheit 133 überwacht eine Spannung und/oder einen Strom der gesteuerten Leistungsquelle VS für die Rauschunterdrückungssignal-Erzeugungseinheit 131 und gibt den Spannungswert und/oder den Stromwert an die Fehlererfassungseinheit 101 aus.
Die Fehlererfassungseinheit 101 bestimmt, ob die Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 und der Kompressor 2 normal oder nicht normal sind, indem ein Signal von der Eingangssignal-Erfassungseinheit 132 und/oder ein Signal von der Leistungsquellen-Erfassungseinheit 133 verwendet wird. Wenn die Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 oder der Kompressor 2 nicht normal ist, überträgt die Fehlererfassungseinheit 101 ein Signal, das den Fehler angibt (ein Fehlersignal), an die Steuereinheit 102.
In Reaktion auf das von der Fehlererfassungseinheit 101 empfangene Fehlersignal ändert die Steuereinheit 102 einen Betriebsmodus der Wechselrichters 112 und der Wandlers 111 und signalisiert der Steuereinrichtung 3, die extern zur Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 ist, dass ein Fehler in der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 oder in dem Kompressor 2 aufgetreten ist.
Die Steuereinheit 102 führt einen Betrieb eines Heizkompressors 2 (IH (Induktionserwärmung) Zwangserregung) durch, so dass kein Drehmoment erzeugt wird, wenn der Kompressor 2 stoppt. Wenn die Steuereinheit 102 ein Fehlersignal während einer IH-Zwangserregung empfängt, ändert die Steuereinheit 102 einen Modus einer IH-Zwangserregung. Ein Betrieb, wenn der Modus einer IH-Zwangserregung geändert wird, könnte zum Beispiel irgendeiner sein aus: einem Ändern einer Trägerfrequenz, einer Zerlegung einer Trägerfrequenz hinsichtlich einer Bandbreite und einem Anhalten einer Ausgabe einer IH-Zwangserregung. Diese Betriebsmodi können in der Steuereinheit 102 vorab als ein Befehlssignal gespeichert werden, und ein Betriebsmodus könnte abhängig von der Situation unter Verwendung des Fehlersignals ausgewählt werden.
Der Wandler 111 arbeitet in Modi einschließlich eines Boost-Modus, eines Nicht-Boost-Modus (für eine reine Gleichrichtung) und eines Stoppmodus. Wenn die Steuereinheit 102 ein Fehlersignal empfängt, während der Wandler 111 im Boost-Modus arbeitet, steuert die Steuereinheit 102 den Wandler 111 zum Verringern eines Betrags ΔVdc, durch den der Wandler 111 die Spannung erhöht. Ein Betrag ΔVdc, durch den die Spannung erhöht wird, wird als eine Differenz zwischen einer Busspannung Vdc zurzeit ohne Boost und einer Busspannung Vdc_h zurzeit des Boosts durch die folgende Gleichung (1) repräsentiert:
$Δ Vdc = Vdc_h - Vdc$
Die Steuereinheit 102 fährt damit fort, eine Busspannung Vdc_h zu verringern, bis das Fehlersignal deaktiviert ist. Wenn ein Betrag ΔVdc, um den die Spannung erhöht wird, genullt wird oder wenn in den Nicht-Boost-Modus eingetreten wird und das Fehlersignal noch aktiv ist, ändert eine Steuereinheit 102 einen Betriebsmodus des Wechselrichters 112.
Der Wechselrichter 112 wird in Modi betrieben, die einen Normalmodus und einen Ausgabeunterdrückungsmodus umfassen. Wenn die Steuereinheit 102 ein Fehlersignal empfängt, während der Wechselrichter 112 im normalen Betriebsmodus arbeitet, ändert die Steuereinheit 102 den Betriebsmodus des Wechselrichters 112 in den Ausgabeunterdrückungsmodus und fährt damit fort, eine Ausgabe des Wechselrichters 112 zu verringern, bis das Fehlersignal durch die Fehlererfassungseinheit 101 deaktiviert ist. Wenn der Wechselrichter 112 im Ausgabeunterdrückungsmodus arbeitet, benachrichtigt die Steuereinheit 102 die Steuereinrichtung 3 darüber, dass der Wechselrichter 112 im Ausgabeunterdrückungsmodus arbeitet.
Wenn das Fehlersignal nicht durch die Fehlererfassungseinheit 101 deaktiviert wird und die Ausgabe des Wechselrichters 112 damit fortfährt, zu verringern, und somit genullt wird, stoppt die Steuereinheit 102 die Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 und gibt ein Abbruchsignal an die Steuereinrichtung 3 aus. Die Steuereinrichtung 3 könnte eine zentralisierte Steuereinrichtung sein, die das Klimagerät 900, einen Computer mit einer Funktion zum Steuern des Klimageräts 900 oder eine Cloud-Vorrichtung, die in einem Netzwerk vorgesehen ist, zentral steuert.
Die Fehlererfassungseinheit 101 berechnet ein Rauschsignal, das von der Eingangssignal-Erfassungseinheit 132 empfangen wird, hinsichtlich einer Größe oder eine spezifische Frequenzkomponente, die in dem Rauschsignal umfasst ist. Wenn ein Betrag eines Rauschens der Leistungsumwandlungseinheit 110 größer als ein Referenzwert ist (das heißt, wenn das Rauschsignal den Referenzwert hinsichtlich einer Größe übersteigt, oder wenn die spezifische Frequenzkomponente größer oder gleich einem Referenzwert ist), bestimmt die Fehlererfassungseinheit 101, dass ein Fehler in der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 oder im Kompressor 2 aufgetreten ist, und die Fehlererfassungseinheit 101 gibt ein Fehlersignal an die Steuereinheit 102 aus.
Wenn ein Spannungswert der Leistungsquellen-Erfassungseinheit 133 nahe 0 ist (das heißt, wenn der Spannungswert kleiner oder gleich einem unteren Grenzwert ist) oder wenn ein Stromwert davon größer oder gleich einem oberen Grenzwert ist, bestimmt die Fehlererfassungseinheit 101, dass die Rauschunterdrückungssignal-Erzeugungseinheit 131 kurzgeschlossen ist und somit ausfällt, und die Fehlererfassungseinheit 101 gibt ein Fehlersignal an die Steuereinheit 102 aus. Wenn der Spannungswert größer als eine normal angelegte Spannung ist (das heißt, wenn der Spannungswert größer oder gleich einem oberen Grenzwert ist) oder wenn der Stromwert nahe 0 ist (das heißt, wenn der Stromwert kleiner oder gleich einem unteren Grenzwert ist, der für den Strom eingestellt ist), bestimmt die Fehlererfassungseinheit 101 ferner, dass die Rauschunterdrückungssignal-Erzeugungseinheit 131 einen offenen Stromkreis hat und somit ausfällt, und die Fehlererfassungseinheit 101 gibt ein Fehlersignal an die Steuereinheit 102 aus.
Die Fehlererfassungseinheit 101 könnte einen Zustand der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 und des Kompressors 2 durch Maschinenlernen unter Verwendung eines erfassten Werts eines Eingangssignals der Rauschunterdrückungseinheit 130 und/oder eines erfassten Werts eines Ausgangssignals der Rauschunterdrückungseinheit 130 als Trainingsdaten lernen. In diesem Fall schließt die Fehlererfassungseinheit 101 auf einen Fehler, oder dessen Symptom, der Leistungsumwandlungseinheit 110 und des Kompressors 2 aus dem erfassten Wert des Eingangssignals und/oder dem erfassten Wert des Ausgangssignals (oder gibt ihn bzw. es aus). Maschinelles Lernen kann zum Beispiel überwachtes Lernen, unüberwachtes Lernen, Verstärkungslernen oder Ähnliches sein.
3 stellt ein funktionales Blockdiagramm dar, das eine Konfiguration der Steuereinheit 102 zeigt, die in 2 gezeigt ist. Wie in 2 gezeigt, umfasst eine Steuereinheit 102 eine Schaltung 91, einen Speicher 92 und eine Eingangs/AusgangsEinheit 93. Die Schaltung 91 könnte eine zweckgebundene Hardware oder eine CPU (zentrale Verarbeitungseinheit) sein, die ein in dem Speicher 92 gespeichertes Programm ausführt. Wenn die Schaltung 91 eine zweckgebundene Hardware ist, entspricht die Schaltung 91 zum Beispiel einer Einzelschaltung, einer Verbundschaltung, einem programmierten Prozessor, einem parallel-programmierten Prozessor, einer anwendungsspezifisch integrierten Schaltung (ASIC), einem kundenspezifisch programmierbarem Gate-Array (FPGA) oder einer Kombination davon. Wenn die Schaltung 91 eine CPU ist, weist die Steuereinheit 102 eine Funktionalität auf, die durch Software, Firmware oder eine Kombination aus Software und Firmware implementiert ist. Die Software oder Firmware ist als ein Programm beschrieben und wird in dem Speicher 92 gespeichert. Die Schaltung 91 liest und führt ein im Speicher 92 gespeichertes Programm aus. Der Speicher 92 umfasst einen nicht flüchtigen oder flüchtigen Halbleiterspeicher (z.B. einen Direktzugriffsspeicher (RAM), einen Festwertspeicher (ROM), einen Flash-Speicher, einen löschbaren programmierbaren Festwertspeicher (EPROM) oder einen elektrisch löschbaren programmierbaren Festwertspeicher (EEPROM)), und eine Magnetplatte, eine flexible Platte, eine optische Platte, eine Compactdisc, eine Minidisk oder eine Digital-Versatile-Disc (DVD). Es ist festzustellen, dass die CPU auch als eine zentrale Verarbeitungseinheit, eine Verarbeitungseinheit, eine arithmetische Einheit, ein Microprozessor, ein Microcomputer, ein Prozessor oder ein DSP (Digital Signal Prozessor) bezeichnet wird.
Die Eingangs/Ausgangs-Einheit 93 empfängt eine Operation von einem Nutzer und gibt ein Verarbeitungsergebnis an den Nutzer aus. Die Eingangs/Ausgangs-Einheit 93 umfasst zum Beispiel eine Maus, eine Tastatur, ein Touch-Panel, ein Display und einen Lautsprecher.
4 stellt ein Flussdiagramm dar, das einen Ablauf eines Fehlerbestimmungsvorgangs zeigt, der durch die Fehlererfassungseinheit 101 durchgeführt wird, die in 2 gezeigt ist. Der Vorgang der 4 wird in festen Zeitabständen durchgeführt. Nachfolgend wird ein Schritt einfach als S bezeichnet.
Wie in 4 gezeigt, bestimmt die Fehlererfassungseinheit 101 in S101, ob sich eine Fehlerbedingung eingestellt hat, die angibt, dass ein Fehler in der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 oder im Kompressor 2 aufgetreten ist. Wenn sich die Fehlerbedingung eingestellt (JA in S101), überträgt die Fehlererfassungseinheit 101 ein Fehlersignal an die Steuereinheit 102 und beendet den Vorgang. Wenn sich die Fehlerbedingung nicht einstellt (NEIN in S101), beendet die Fehlererfassungseinheit 101 den Vorgang.
Die Fehlerbedingung in S101 umfasst eine Bedingung, dass ein Betrag eines Rauschens der Leistungsumwandlungseinheit 110 größer als ein Referenzwert ist (das heißt, eine Bedingung, die eine verringerte Rauschunterdrückungsleistung einer Rauschunterdrückungseinheit 130 angibt). Das Rauschen der Leistungsumwandlungseinheit 110 ist auf einen Fehler des Wandlers 111, einen Fehler des Wechselrichters 112 oder einen Fehler des Kompressors 2, der Leistung von dem Wechselrichter 112 aufnimmt, zurückzuführen und, wenn sich die Fehlerbedingung einstellt, ein Fehler, der in der Leistungsumwandlungsvorrichtung und in der Last verursacht wird, kann mit einer hohen Genauigkeit erkannt werden.
Ferner kann die Fehlerbedingung in S101 zum Beispiel eine Bedingung umfassen, dass eine Rauschsignaleingabe von einer Eingangssignal-Erfassungseinheit 132 eine Größe aufweist, die einen Referenzwert übersteigt, oder eine Bedingung umfasst, dass das Rauschsignal eine spezifische Frequenzkomponente umfasst, die eine Größe aufweist, die größer oder gleich einem Referenzwert ist. Ferner könnte die Fehlerbedingung eine Bedingung, dass eine Spannungswerteingabe von einer Leistungsquellen-Erfassungseinheit 133 nicht in einen vorbestimmten Bereich fällt, und/oder eine Bedingung umfassen, dass ein Stromwert, der von der Leistungsquellen-Erfassungseinheit 133 eingegeben wird, nicht in einen vorbestimmten Bereich fällt.
5 stellt ein Flussdiagramm dar, das einen Ablauf eines Vorgangs zeigt, der durch die Steuereinheit 102 der 2 in Reaktion darauf durchgeführt wird, dass eine Steuereinheit 102 ein Fehlersignal von der Fehlererfassungseinheit 101 empfängt. Wie in 5 gezeigt, bestimmt die Steuereinheit 102 in S201, ob eine IH-Zwangserregung für den Kompressor 2 durchgeführt wird. Wenn die Steuereinheit 102 eine IH-Zwangserregung durchführt (JA in S201), ändert die Steuereinheit 102 einen Modus einer IH-Zwangserregung in S202 und beendet den Vorgang.
Wenn die Steuereinheit 102 keine IH-Zwangserregung durchführt (NEIN in S201), bestimmt die Steuereinheit 102 in S203, ob der Wandler 111 eine Spannung um einen Betrag größer als 0 in die Höhe treibt. Wenn der Betrag größer als 0 ist (JA in S203), schreitet die Steuereinheit 102 zu S204 fort, um den Betrag zu verringern, und beendet den Vorgang. Wenn der Betrag 0 ist (NEIN in S203), schreitet die Steuereinheit 102 zu S205 fort, um einen Betriebsmodus des Wechselrichters 112 in einen Ausgabeunterdrückungsmodus zu ändern, und beendet den Vorgang.
Die Leistungsumwandlungsvorrichtung der ersten Ausführungsform kann somit eine Genauigkeit einer Erfassung eines Fehlers verbessern, der in der Leistungsumwandlungsvorrichtung und in einer Last hervorgerufen wird.
Zweite Ausführungsform
6 stellt ein Diagramm dar, das eine Konfiguration einer Leistungsumwandlungsvorrichtung 200 gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt. Die Konfiguration der Leistungsumwandlungsvorrichtung 200 gemäß der zweiten Ausführungsform ist eine Konfiguration, bei der die Fehlererfassungseinheit 101 und die Rauschunterdrückungssignal-Erzeugungseinheit 131 der 2 durch eine Fehlererfassungseinheit 101A bzw. eine Rauschunterdrückungssignal-Erzeugungseinheit 131A ersetzt sind. Die Rauschunterdrückungssignal-Erzeugungseinheit 131A weist eine Konfiguration entsprechend jener der Rauschunterdrückungssignal-Erzeugungseinheit 131 der 2 plus eine Ausgangssignal-Erfassungseinheit 134 auf. Der Rest ist identisch und dementsprechend wird er nicht wiederholt beschrieben werden.
Wie in 6 gezeigt, überwacht die Ausgangssignal-Erfassungseinheit 134 eine Spannung und/oder einen Strom einer Ausgangseinheit 136 und gibt den Spannungswert und/oder den Stromwert an die Fehlererfassungseinheit 101A aus. Die Fehlererfassungseinheit 101A bestimmt, ob die Leistungsumwandlungsvorrichtung 200 und der Kompressor 2 normal sind oder nicht, indem ein Signal von der Rauschunterdrückungssignal-Erzeugungseinheit 131, ein Signal von der Eingangssignal-Erfassungseinheit 132 und/oder ein Signal von der Leistungsquellen-Erfassungseinheit 133 verwendet wird. Wenn die Leistungsumwandlungsvorrichtung 200 oder der Kompressor 2 nicht normal ist, überträgt die Fehlererfassungseinheit 101A ein Fehlersignal an die Steuereinheit 102.
Wenn der Spannungswert der Ausgangseinheit 136 nahe 0 ist (das heißt, wenn der Spannungswert kleiner als ein unterer Grenzwert ist) oder wenn der Stromwert der Ausgangseinheit 136 größer als ein Referenzstrom ist (das heißt, wenn der Stromwert größer als ein oberer Grenzwert ist), bestimmt die Fehlererfassungseinheit 101A, dass die Rauschunterdrückungssignal-Erzeugungseinheit 131 kurzgeschlossen ist und somit ausfällt oder dass die Rauschunterdrückungseinheit 130 oszilliert, und die Fehlererfassungseinheit 101A gibt ein Fehlersignal an die Steuereinheit 102 aus.
Die Fehlererfassungseinheit 101A berechnet eine Größe einer Rauschsignaleingabe der Ausgangssignal-Erfassungseinheit 134 oder eine spezifische Frequenzkomponente, die in dem Rauschsignal umfasst ist. Wenn das Rauschsignal eine Größe aufweist, die den Referenzwert übersteigt, oder wenn die spezifische Frequenzkomponente größer oder gleich einem Referenzwert ist, bestimmt die Fehlererfassungseinheit 101A, dass die Leistungsumwandlungseinheit 110 oder der Kompressor 2 nicht normal ist, und die Fehlererfassungseinheit 101A gibt ein Fehlersignal an die Steuereinheit 102 aus.
Wenn die Ausgangseinheit 136 einen Spannungswert aufweist, der größer als eine normal angelegte Spannung ist (das heißt, wenn der Spannungswert größer als ein oberer Grenzwert ist) oder wenn die Ausgangseinheit 136 einen Stromwert nahe 0 aufweist (das heißt, wenn der Stromwert kleiner als ein unterer Grenzwert ist), bestimmt die Fehlererfassungseinheit 101A, dass die Rauschunterdrückungssignal-Erzeugungseinheit 131 einen offenen Stromkreis aufweist und somit ausfällt oder dass die Rauschunterdrückungseinheit 130 oszilliert, und die Fehlererfassungseinheit 101A gibt ein Fehlersignal an die Steuereinheit 102 aus.
Die Fehlererfassungseinheit 101 vergleicht ein Signal von der Eingangssignal-Erfassungseinheit 132 (oder ein Eingangssignal der Rauschunterdrückungseinheit 130) mit einem Signal von der Ausgangssignal-Erfassungseinheit 134 (oder mit einem Ausgangssignal der Rauschunterdrückungseinheit 130). Wenn das Ausgangssignal kleiner als das Eingangssignal ist, bestimmt die Fehlererfassungseinheit 101A, das eine Rauschunterdrückungssignal-Erzeugungseinheit 131 ausfällt, und eine Fehlererfassungseinheit 101A gibt ein Fehlersignal an die Steuereinheit 102 aus.
Eine Fehlerbedingung, die durch die Fehlererfassungseinheit 101A dafür bestimmt wird, ob sich die Fehlerbedingung eingestellt oder nicht, umfasst zum Beispiel die bei der ersten Ausführungsform beschriebene Fehlerbedingung, eine Bedingung, dass die Ausgangseinheit 136 einen Spannungswert kleinen als eine Referenzspannung aufweist, eine Bedingung, dass die Ausgangseinheit 136 keinen Stromwert aufweist, der in einen vorbestimmten Bereich fällt, und/oder eine Bedingung, dass die Ausgangseinheit 136 keinen Spannungswert aufweist, der in einen vorbestimmten Bereich fällt.
Die Leistungsumwandlungsvorrichtung der zweiten Ausführungsform kann somit eine Genauigkeit einer Erfassung eines Fehlers verbessern, der in der Leistungsumwandlungsvorrichtung und in der Last verursacht wird.
Während die Systemleistungsquelle 1 eine AC-Leistungsquelle bei den ersten und zweiten Ausführungsformen ist, könnte eine Systemleistungsquelle 1 eine DC-Leistungsquelle sein. Wenn eine Systemleistungsquelle 1 eine DC-Leistungsquelle ist, könnten die Leistungsumwandlungsvorrichtungen 100 und 200, die in 1 bzw. 6 gezeigt sind, keinen Wandler 111 umfassen. Während in den Leistungsumwandlungsvorrichtungen 100 und 200 die dreiphasige AC-Leistungsausgabe von einer Systemleistungsquelle 1 an drei Stromleitungen ausgegeben wird, könnte die Systemleistungsquelle 1 ferner eine AC-Leistung mit einer einzelnen Phase ausgeben oder die dreiphasige AC-Leistungsausgabe der Systemleistungsquelle 1 könnte an vier Stromleitungen ausgegeben werden.
Die hier offenbarten Ausführungsformen sind auch dafür gedacht, innerhalb eines konsistenten Umfangs kombiniert zu werden, wie es geeignet ist, und somit implementiert zu werden. Es ist zu verstehen, dass die hier offenbarten Ausführungsformen lediglich zum Zwecke einer Veranschaulichung beschrieben wurden und in keiner Hinsicht auf irgendeine Weise beschränkend sind. Der Umfang der vorliegenden Offenbarung ist durch die Begriffe der Ansprüche anstatt durch die obige Beschreibung definiert, und es ist beabsichtigt, jegliche Modifikationen innerhalb der Bedeutung und des Umfangs äquivalent zu den Begriffen der Ansprüche zu umfassen.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Systemleistungsquelle, 2 Kompressor, 3 Steuereinrichtung, 10 Außeneinheit, 12, 22 Wärmetauscher, 13 Vierwegeventil, 20 Inneneinheit, 21 Expansionsventil, 91 Schaltung, 92 Speicher, 93 Eingangs/Ausgangs-Einheit, 100, 200 Leistungsumwandlungsvorrichtung, 101, 101A Fehlererfassungseinheit, 102 Steuereinheit, 110 Leistungsumwandlungseinheit, 111 Wandler, 112 Wechselrichter, 130 Rauschunterdrückungseinheit, 131, 131A Rauschunterdrückungssignal-Erzeugungseinheit, 132 Eingangssignal-Erfassungseinheit, 133 Leistungserfassungseinheit, 134 Ausgangssignal-Erfassungseinheit, 135 Eingangseinheit, 136 Ausgangseinheit, 900 Klimagerät.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2003182943 [0002, 0003]

Claims

Leistungsumwandlungsvorrichtung zum Versorgen einer Last mit einer Leistung, aufweisend: eine Leistungsumwandlungseinheit zum Aufnehmen einer Leistung von einer ersten Leistungsquelle; eine Steuereinheit zum Steuern der Leistungsumwandlungseinheit; eine Rauschunterdrückungseinheit, die zwischen der ersten Leistungsquelle und der Leistungsumwandlungseinheit verbunden ist, wobei die Rauschunterdrückungseinheit ein Rauschunterdrückungssignal ausgibt, um ein Rauschen zu unterdrücken, das von der Leistungsumwandlungseinheit erzeugt wird; und eine Fehlererfassungseinheit zum Erfassen eines Fehlers, wenn sich eine Fehlerbedingung einstellt, wobei die Fehlerbedingung angibt, dass der Fehler in der Leistungsumwandlungsvorrichtung oder in der Last aufgetreten ist, wobei die Fehlerbedingung eine Bedingung umfasst, dass das Rauschen betragsmäßig größer als ein Referenzwert ist.
Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Rauschunterdrückungseinheit eine Leistungsquellen-Erfassungseinheit zum Erfassen einer Spannung und/oder eines Stroms einer zweiten Leistungsquelle, die eine Leistung an die Rauschunterdrückungseinheit liefert, und zum Ausgeben eines erfassten Werts der zweiten Leistungsquelle an die Fehlererfassungseinheit umfasst, und die Fehlerbedingung eine zweite Bedingung umfasst, dass der erfasste Wert der zweiten Leistungsquelle nicht in einen vorbestimmten Bereich fällt.
Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Rauschunterdrückungseinheit eine Eingangssignal-Erfassungseinheit zum Erfassen einer Spannung und/oder eines Stroms eines Eingangssignals der Rauschunterdrückungseinheit und zum Ausgeben eines erfassten Werts des Eingangssignals an die Fehlererfassungseinheit umfasst, und die Fehlerbedingung eine Bedingung umfasst, dass der erfasste Wert des Eingangssignals nicht in einen vorbestimmten Bereich fällt.
Leistungsumwandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Rauschunterdrückungseinheit eine Ausgangssignal-Erfassungseinheit zum Erfassen einer Spannung und/oder eines Stroms eines Ausgangssignals der Rauschunterdrückungseinheit und zum Ausgeben eines erfassten Werts des Ausgangssignals an die Fehlererfassungseinheit umfasst, und die Fehlerbedingung eine Bedingung umfasst, dass der erfasste Wert des Ausgangssignals nicht in einen vorbestimmten Bereich fällt.
Leistungsumwandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Fehlererfassungseinheit eine spezifische Frequenzkomponente berechnet, die in einer Rauschsignaleingabe von der Rauschunterdrückungseinheit umfasst ist, und die Fehlerbedingung eine Bedingung umfasst, dass die spezifische Frequenzkomponente eine Größe aufweist, die größer als ein Referenzwert ist.
Leistungsumwandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei, wenn sich die Fehlerbedingung einstellt, die Fehlererfassungseinheit an die Steuereinheit ein Fehlersignal ausgibt, das angibt, dass ein Fehler in der Leistungsumwandlungsvorrichtung oder in der Last aufgetreten ist.
Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Steuereinheit einen Betriebsmodus der Leistungsumwandlungseinheit in Reaktion auf das Fehlersignal umschaltet, das von der Fehlererfassungseinheit empfangen wird.
Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Steuereinheit in Reaktion darauf, dass das Fehlersignal von der Fehlererfassungseinheit empfangen wird, an eine zur Leistungsumwandlungsvorrichtung externe Vorrichtung ausgibt, dass ein Fehler in der Leistungsumwandlungsvorrichtung oder in der Last aufgetreten ist.
Leistungsumwandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Fehlererfassungseinheit einen Zustand der Leistungsumwandlungsvorrichtung durch Maschinenlernen unter Verwendung eines erfassten Werts eines Eingangssignals der Rauschunterdrückungseinheit und/oder eines erfassten Werts eines Ausgangssignals der Rauschunterdrückungseinheit als Trainingsdaten lernt, und einen Fehler, oder dessen Symptom, der Leistungsumwandlungseinheit oder der Last aus dem erfassten Wert des Eingangssignals und dem erfassten Wert des Ausgangssignals erfasst.
Klimagerät, das aufweist: die Leistungsumwandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9; und einen Kompressor zum Aufnehmen einer Leistung von der Leistungsumwandlungsvorrichtung.