JP2000097482A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 モータの動作に遅れることなく、整流回路の
出力電圧を俊敏に変化させて安定な運転を行う。 【解決手段】 三相交流を直流に変換する三相一括形整
流器３と、直流を任意の交流に変換する電力変換器９
と、これにより制御される圧縮機１０と、圧縮機１０の
吐出圧力を検出する吐出圧力検出器１２と、吐出圧力か
ら圧縮機１０の回転数を検出する圧縮機駆動周波数分析
部１９と、圧縮機駆動周波数と出力指令周波数からすべ
りを求めるすべり演算部２０と、指令周波数に応じ基準
すべりを演算する基準すべり演算部２１と、基準すべり
と実際のすべりを比較し電圧変更量を決める直流電圧変
更部２２と、算出した直流電圧指令値により三相一括形
整流器３を駆動するパルス生成部２３により構成する事
により、モータの変化に機敏に対応し、安定な運転がで
きる空気調和装置を提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、三相一括形整流器
を搭載した空気調和装置における、三相一括形整流器の
制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、インバータを中心とするコンデン
サインプット形の構造を持つ電源の急速な普及により、
電源系統に発生する高調波電流成分が大きな社会問題と
なってきている。これは、省エネに対する市場の要求に
答えるためインバータを搭載している空気調和装置に対
しても同様の問題となっている。

【０００３】図６は、電源系統に発生する高調波電流抑
制対策として一般的な、直流部にチョッパを構成した三
相一括方式の高力率整流回路の回路図である。同図にお
いて、６個のダイオードＤ１〜Ｄ６がブリッジ接続され
ており、これらが整流部を構成している。

【０００４】この整流部の交流側端子、すなわち、直列
接続されたダイオードＤ１，Ｄ２の相互接合点、ダイオ
ードＤ３，Ｄ４の相互接合点及びダイオードＤ５，Ｄ６
の相互接合点がそれぞれ、リアクトルＬ１，Ｌ２，Ｌ３
を介して、三相の交流電源ＰＳに接続されている。

【０００５】一方、ダイオードＤ１，Ｄ２の直列回路，
ダイオードＤ３，Ｄ４の直列回路，ダイオードＤ５，Ｄ
６の直列回路を互いに並列接続した両端、すなわち、整
流部の直流側端子間に、ＩＧＢＴを用いたトランジスタ
ＴＸ１とダイオードＤ７でなるチョッパ回路が接続され
ている。

【０００６】また、整流部の直流側端子間に、平滑コン
デンサＣ１と、負荷抵抗ＲＬとが接続されており、この
直流部の電圧と基準電圧Ｖｒｅｆを比較し、同じ値にな
るようにＩＧＢＴを駆動するパルスのデューティーを変
化する波形発生部により構成されている。

【０００７】この高力率整流回路の動作原理は公知であ
るので、その詳しい説明を省略するが、トランジスタＴ
Ｘ１のゲートに、電源周波数よりもはるかに高い周波数
のオン，オフ信号を加えて、トランジスタＴＸ１をオ
ン，オフさせたとき、リアクトルＬ１，Ｌ２，Ｌ３の電
源側における相電流、すなわち、入力電流を歪分の少な
い正弦波に近付けることができるものである。

【０００８】そして、この高力率整流回路は、コンデン
サ入力形整流回路に、若干の素子を加えるだけで済み、
その制御も電流値等の検出やＰＷＭ制御（パルス幅変調
制御）のような複雑な制御を必要としないため、簡易な
構成で入力電流の波形及び力率を改善できる特徴を有し
ている。

【０００９】モータ制御において、誘導電動機のモータ
力率を検出して基準値と比較し、その結果に基づいて出
力電圧を制御するようにした例は、特開昭５６−１０７
７９３号，特開昭６４−５０７９２号および特開平２−
１７５９５号公報に示されている。

【００１０】また、誘導電動機のすべりを検出して基準
値と比較し、その結果に基づいて出力電圧を制御するよ
うにして例は、特開昭５５−１７２１０号，特開昭５６
−１６６７８８号及び特開昭５８−１７５９８９号公報
に示されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来の三相一括方式を
とる高力率整流回路では、出力電圧を制御する検出部と
して、インバータに印加される前の電圧をフィードバッ
クするために、整流回路がモータの俊敏な変化に追従で
きず、モータに印加する電圧・電流の過不足が生じるな
どの課題があった。また、すべり周波数の検出に関して
は、空気調和装置を対象にした場合、回転数検出装置の
取り付けが不可能であるため、実施することができな
い。

【００１２】この発明は上記問題点を解消するためにな
されたもので、モータの動作に遅れることなく、整流回
路の出力電圧を俊敏に変化させて、モータに印加する電
圧・電流の過不足を未然に防ぎ、安定な運転ができる空
気調和装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、三相交流電源を決められた直流出力に変換
する三相一括形整流器と、三相一括形整流器で作られた
直流を任意の交流に変換する電力変換器と、電力変換器
により回転数制御される圧縮機と、圧縮機の吐出圧力あ
るいは吸入圧力を検出する圧力検出器と、圧力検出器の
出力信号から圧縮機の実際の回転数を検出する圧縮機駆
動周波数分析部と、圧縮機駆動周波数分析部の出力信号
と電力変換器への指令周波数からすべりを求めるすべり
演算部と、電力変換器の指令周波数から指令周波数に応
じた基準すべりを演算する基準すべり演算部と、基準す
べり演算部の出力信号とすべり演算部の出力信号を比較
しその量に応じた電圧変更量を演算する直流電圧変更部
と、直流電圧変更部の出力信号から三相一括形整流器を
駆動するパルスを生成するパルス生成部により構成され
ている。

【００１４】本発明によれば、従来の様に出力電圧を制
御する検出部として、インバータに印加される前の電圧
をフィードバックせず、空気調和装置の場合の特有の情
報である圧力から周波数分析によりすべりを検出し、そ
のときの負荷量と位置づけ、これにより三相一括形整流
器の出力電圧を増減することにより、モータの動作に遅
れることなく、整流回路の出力電圧を俊敏に変化させる
ことができるため、モータに印加する電圧・電流の過不
足を未然に防ぎ、安定な運転ができる空気調和装置を提
供することが可能となる。

【００１５】また、他の本発明は、三相交流電源を決め
られた直流出力に変換する三相一括形整流器と、三相一
括形整流器で作られた直流を任意の交流に変換する電力
変換器と、電力変換器により回転数制御される圧縮機
と、圧縮機の吐出圧力を検出する吐出圧力検出器と、圧
縮機の吸入圧力を検出する吸入圧力検出器と、吐出圧力
検出器と吸入圧力検出器の出力信号から圧縮機の差圧を
検出する圧縮機差圧検出部と、電力変換器への指令周波
数から基準差圧を演算する基準差圧演算部と、圧縮機差
圧検出部の出力信号と基準差圧演算部の出力信号を比較
しその量に応じた電圧変更量を演算する直流電圧変更部
と、直流電圧変更部の出力信号から三相一括形整流器を
駆動するパルスを生成するパルス生成部により構成され
ている。

【００１６】この本発明によれば、従来の様に出力電圧
を制御する検出部として、インバータに印加される前の
電圧をフィードバックせず、空気調和装置の場合の特有
の情報である圧縮機の差圧をそのときの負荷量と位置づ
け、これにより三相一括形整流器の出力電圧を増減する
ことにより、周波数分析を行うことができるほどマイク
ロコンピュータに能力がない場合においても、モータの
動作に遅れることなく、整流回路の出力電圧を俊敏に変
化させることができるため、モータに印加する電圧・電
流の過不足を未然に防ぎ、安定な運転ができる空気調和
装置を提供することが可能となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、三相交流電源を決められた直流出力に変換する三相
一括形整流器と、前記三相一括形整流器で作られた直流
を任意の交流に変換する電力変換器と、前記電力変換器
により回転数制御される圧縮機と、前記圧縮機の吐出圧
力あるいは吸入圧力を検出する圧力検出器と、前記圧力
検出器の出力信号から圧縮機の実際の回転数を検出する
圧縮機駆動周波数分析部と、前記圧縮機駆動周波数分析
部の出力信号と前記電力変換器への指令周波数からすべ
りを求めるすべり演算部と、前記電力変換器の指令周波
数から指令周波数に応じた基準すべりを演算する基準す
べり演算部と、前記基準すべり演算部の出力信号と前記
すべり演算部の出力信号を比較しその量に応じた電圧変
更量を演算する直流電圧変更部と、前記直流電圧変更部
の出力信号から前記三相一括形整流器を駆動するパルス
を生成するパルス生成部により構成されている。

【００１８】このような構成をとることにより、従来の
様に出力電圧を制御する検出部として、インバータに印
加される前の電圧をフィードバックせず、空気調和装置
の場合の特有の情報である圧力から周波数分析によりす
べりを検出し、そのときの負荷量と位置づけ、これによ
り三相一括形整流器の出力電圧を増減することにより、
モータの動作に遅れることなく、整流回路の出力電圧を
俊敏に変化させることができるため、モータに印加する
電圧・電流の過不足を未然に防ぎ、安定な運転ができる
空気調和装置の提供が可能となる。

【００１９】また、本発明の請求項２に記載の発明は、
三相交流電源を決められた直流出力に変換する三相一括
形整流器と、前記三相一括形整流器で作られた直流を任
意の交流に変換する電力変換器と、前記電力変換器によ
り回転数制御される圧縮機と、前記圧縮機の吐出圧力を
検出する吐出圧力検出器と、前記圧縮機の吸入圧力を検
出する吸入圧力検出器と、前記吐出圧力検出器と前記吸
入圧力検出器の出力信号から圧縮機の差圧を検出する圧
縮機差圧検出部と、前記電力変換器への指令周波数から
基準差圧を演算する基準差圧演算部と、前記圧縮機差圧
検出部の出力信号と前記基準差圧演算部の出力信号を比
較しその量に応じた電圧変更量を演算する直流電圧変更
部と、前記直流電圧変更部の出力信号から前記三相一括
形整流器を駆動するパルスを生成するパルス生成部によ
り構成されている。

【００２０】このような構成をとることにより、従来の
様に出力電圧を制御する検出部として、インバータに印
加される前の電圧をフィードバックせず、空気調和装置
の場合の特有の情報である圧縮機の差圧をそのときの負
荷量と位置づけ、これにより三相一括形整流器の出力電
圧を増減することにより、周波数分析を行うことができ
るほどマイクロコンピュータに能力がない場合において
も、モータの動作に遅れることなく、整流回路の出力電
圧を俊敏に変化させることができるため、モータに印加
する電圧・電流の過不足を未然に防ぎ、安定な運転がで
きる空気調和装置の提供が可能となる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例について図１から図５
を用いて説明する。

【００２２】（実施例１）図１は本発明の実施例１の三
相一括形整流器を持つ空気調和装置の概略構成図、図２
は同実施例の三相一括形整流器３の詳細構成図、図３は
基準すべり演算部２１の指令周波数Ｆｉｎｖと基準すべ
りＳｒｅｆの関係を示す特性図である。

【００２３】図１において、１０は圧縮機，１２は圧縮
機１０の吐出圧力を検出する圧力検出器，１３は四方
弁，１７は室内熱交換器，１６は減圧装置，１４は室外
熱交換器であり、これらを環状に連結して冷凍回路を構
成している。

【００２４】２は室内ファン，１５は室外ファンであ
る。１８は三相一括整流器の制御を行う整流器制御装置
であり、１は三相交流電源である。すなわち３０は室内
機，３１は室外機の構成となっている。

【００２５】図２は三相一括整流器３の構成図である。
リアクトル４ａ，４ｂ，４ｃの一方は三相交流電源１に
接続され、他方は一般的な三相整流を行うダイオードブ
リッジ５に接続されている。ダイオードブリッジ５で整
流された直流を任意の直流電圧に昇圧するために、ダイ
オードブリッジ５の直流側端子間に、ＩＧＢＴを用いた
トランジスタ６と整流ダイオード７でなるチョッパ回路
が接続され、その出力側端子間に接続された電解コンデ
ンサ８に電荷が蓄積される。

【００２６】以下整流器制御装置１８について図１から
図３を用いて説明する。図１において、圧縮機１０に接
続された圧力検出器１２の出力信号には圧縮機１０の実
際の回転数情報が含まれている。この圧力検出器１２の
出力信号に対し周波数分析をかけ、圧縮機１０の実際の
駆動周波数を検出するのが圧縮機駆動周波数分析部１９
である。この圧縮機駆動周波数分析部１９は、例えばソ
フトウエアで構成されたデジタルフィルタで実現され
る。

【００２７】すべり演算部２０では、圧縮機駆動周波数
分析部１９から出力された圧縮機１０の実際の駆動周波
数ｆｃｏｍｐと、電力変換器９を制御する指令周波数ｆ
ｉｎｖから次式に従いすべりＳを求める。

【００２８】Ｓ＝ｆｉｎｖ−ｆｃｏｍｐ 基準すべり演算部２１では、電力変換器９への指令周波
数ｆｉｎｖに応じた基準すべりＳｒｅｆを図３に示す指
令周波数Ｆｉｎｖと基準すべりＳｒｅｆの関係に従い求
め、直流電圧変更部２２に出力する。直流電圧変更部２
２では、すべり演算部２０が出力するすべりＳと基準す
べり演算部２１が出力する基準すべりＳｒｅｆから次式
に従い直流電圧指令値Ｖｄｃを求め、パルス生成部２３
に出力する。

【００２９】 Ｖｄｃ＝Ｖｒｅｆ＋Ｋ０×（Ｓ−Ｓｒｅｆ） ここで、Ｖｒｅｆは、基本となる直流出力電圧であり、
Ｋ０は、比例係数である。

【００３０】パルス生成部２３では、直流電圧変更部２
２の出力である直流電圧指令値Ｖｄｃに応じたパルスを
生成し、三相一括形整流器３のトランジスタ６を駆動す
る。

【００３１】以上のように本実施例の空気調和装置は、
三相交流電源１を決められた直流出力に変換する三相一
括形整流器３と、三相一括形整流器３で作られた直流を
任意の交流に変換する電力変換器９と、電力変換器９に
より回転数制御される圧縮機１０と、圧縮機１０の吐出
圧力を検出する吐出圧力検出器１２と、吐出圧力検出器
１２の出力信号から圧縮機１０の実際の回転数を検出す
る圧縮機駆動周波数分析部１９と、圧縮機駆動周波数分
析部１９の出力信号と電力変換器９への指令周波数から
すべりを求めるすべり演算部２０と、電力変換器９の指
令周波数から指令周波数に応じた基準すべりを演算する
基準すべり演算部２１と、基準すべり演算部２１の出力
信号とすべり演算部２０の出力信号を比較しその量に応
じた電圧変更量を演算する直流電圧変更部２２と、直流
電圧変更部２２の出力信号から三相一括形整流器３を駆
動するパルスを生成するパルス生成部２３により構成さ
れている。

【００３２】そして、このような構成をとることによ
り、従来の様に出力電圧を制御する検出部として、イン
バータに印加される前の電圧をフィードバックせず、空
気調和装置の場合の特有の情報である圧力から周波数分
析によりすべりを検出し、そのときの負荷量と位置づ
け、これにより三相一括形整流器３の出力電圧を増減す
ることにより、圧縮機モータの動作に遅れることなく、
整流回路の出力電圧を俊敏に変化させることができるた
め、圧縮機モータに印加する電圧・電流の過不足を未然
に防ぎ、安定な運転ができる空気調和装置の提供が可能
となる。

【００３３】（実施例２）図４は本発明の実施例２の三
相一括形整流器を持つ空気調和装置の概略構成図、図５
は基準差圧演算部２６の指令周波数Ｆｉｎｖと基準差圧
Ｐｒｅｆの関係を示す特性図である。

【００３４】図４に関して冷凍回路に関する説明は実施
例１と重複するため省略するが、実施例１と異なる点は
圧縮機１０の吸入側および吐出側に圧力検出器１１，１
２を備えている点である、吸入側に追加された圧力検出
器を吸入圧力検出器１１とする。

【００３５】以下、整流器制御装置２４について、図４
および図５を用いて説明する。圧縮機１０の吐出側およ
び吸入側の圧力をそれぞれ吐出圧力検出器１２および吸
入圧力検出器１１により検出する。圧縮機差圧検出部２
５では、吐出圧力検出器１２の出力Ｐａおよび吸入圧力
検出器１１の出力Ｐｂより圧縮機の差圧Ｐを以下の式に
従い演算する。

【００３６】Ｐ＝｜Ｐａ−Ｐｂ｜ 基準差圧演算部２６では、図５に示す指令周波数Ｆｉｎ
ｖと基準差圧Ｐｒｅｆの関係に従い電力変換器への指令
周波数ｆｉｎｖに応じた基準差圧Ｐｒｅｆを直流電圧変
更部２７に出力する。

【００３７】直流電圧変更部２７では、次式に従い基準
差圧演算部２６の出力である基準差圧Ｐｒｅｆと圧縮機
差圧検出部２５の出力である圧縮機の差圧Ｐを用い、直
流電圧指令値Ｖｄｃを求め、パルス生成部２３に出力す
る。

【００３８】 Ｖｄｃ＝Ｖｒｅｆ＋ｋ１×（Ｐ−Ｐｒｅｆ） ここで、Ｖｒｅｆは、基本となる直流出力電圧であり、
Ｋ１は、比例係数である。

【００３９】パルス生成部２３では、直流電圧変更部２
２の出力である直流電圧指令値Ｖｄｃに応じたパルスを
生成し、三相一括形整流器３のトランジスタ６を駆動す
る。

【００４０】以上のように本実施例の空気調和装置は、
三相交流電源１を決められた直流出力に変換する三相一
括形整流器３と、三相一括形整流器３で作られた直流を
任意の交流に変換する電力変換器９と、電力変換器９に
より回転数制御される圧縮機１０と、圧縮機１０の吐出
圧力を検出する吐出圧力検出器１２と、圧縮機１０の吸
入圧力を検出する吸入圧力検出器１１と、吐出圧力検出
器１２と吸入圧力検出器１１の出力信号から圧縮機１０
の差圧を検出する圧縮機差圧検出部２５と、電力変換器
９への指令周波数から基準差圧を演算する基準差圧演算
部２６と、圧縮機差圧検出部２５の出力信号と基準差圧
演算部２６の出力信号を比較しその量に応じた電圧変更
量を演算する直流電圧変更部２７と、直流電圧変更部２
７の出力信号から三相一括形整流器３を駆動するパルス
を生成するパルス生成部２３により構成されている。

【００４１】そして、このような構成をとることによ
り、従来の様に出力電圧を制御する検出部として、イン
バータに印加される前の電圧をフィードバックせず、空
気調和装置の場合の特有の情報である圧縮機１０の差圧
をそのときの負荷量と位置づけ、これにより三相一括形
整流器３の出力電圧を増減することにより、周波数分析
を行うことができるほどマイクロコンピュータに能力が
ない場合においても、圧縮機モータの動作に遅れること
なく、整流回路の出力電圧を俊敏に変化させることがで
きるため、圧縮機モータに印加する電圧・電流の過不足
を未然に防ぎ、安定な運転ができる空気調和装置を提供
することが可能となる。

【００４２】

【発明の効果】以上のように請求項１に示す本発明によ
れば、従来の様に出力電圧を制御する検出部として、イ
ンバータに印加される前の電圧をフィードバックせず、
空気調和装置の場合の特有の情報である圧力から周波数
分析によりすべりを検出し、そのときの負荷量と位置づ
け、これにより三相一括形整流器の出力電圧を増減する
ことにより、モータの動作に遅れることなく、整流回路
の出力電圧を俊敏に変化させることができるため、モー
タに印加する電圧・電流の過不足を未然に防ぎ、安定な
運転ができる空気調和装置の提供が可能となる。

【００４３】また、請求項２に示す本発明によれば、従
来の様に出力電圧を制御する検出部として、インバータ
に印加される前の電圧をフィードバックせず、空気調和
装置の場合の特有の情報である圧縮機の差圧をそのとき
の負荷量と位置づけ、これにより三相一括形整流器の出
力電圧を増減することにより、周波数分析を行うことが
できるほどマイクロコンピュータに能力がない場合にお
いても、モータの動作に遅れることなく、整流回路の出
力電圧を俊敏に変化させることができるため、モータに
印加する電圧・電流の過不足を未然に防ぎ、安定な運転
ができる空気調和装置の提供が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の三相一括形整流器を持つ空
気調和装置の概略構成図

【図２】同実施例における三相一括形整流器の構成図

【図３】同実施例における基準すべり演算部での電力変
換器への指令周波数ｆｉｎｖと基準すべりＳｒｅｆの関
係を示す特性図

【図４】本発明の実施例２の三相一括形整流器を持つ空
気調和装置の概略構成図

【図５】同実施例における基準差圧演算部での電力変換
器への指令周波数ｆｉｎｖと差圧Ｐの関係を示す特性図

【図６】従来の三相一括方式をとる高力率整流回路の構
成図

【符号の説明】

１ 三相交流電源 ３ 三相一括形整流器 ９ 電力変換器 １０ 圧縮機 １１ 吸入圧力検出器 １２ 吐出圧力検出器 １９ 圧縮機駆動周波数分析部 ２０ すべり演算部 ２１ 基準すべり演算部 ２２，２７ 直流電圧変更部 ２３ パルス生成部 ２５ 圧縮機差圧検出部 ２６ 基準差圧演算部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 三相交流電源を決められた直流出力に変
   換する三相一括形整流器と、前記三相一括形整流器で作
   られた直流を任意の交流に変換する電力変換器と、前記
   電力変換器により回転数制御される圧縮機と、前記圧縮
   機の吐出圧力あるいは吸入圧力を検出する圧力検出器
   と、前記圧力検出器の出力信号から圧縮機の実際の回転
   数を検出する圧縮機駆動周波数分析部と、前記圧縮機駆
   動周波数分析部の出力信号と前記電力変換器への指令周
   波数からすべりを求めるすべり演算部と、前記電力変換
   器の指令周波数から指令周波数に応じた基準すべりを演
   算する基準すべり演算部と、前記基準すべり演算部の出
   力信号と前記すべり演算部の出力信号を比較しその量に
   応じた電圧変更量を演算する直流電圧変更部と、前記直
   流電圧変更部の出力信号から前記三相一括形整流器を駆
   動するパルスを生成するパルス生成部により構成されて
   いることを特徴とする空気調和装置。
2. 【請求項２】 三相交流電源を決められた直流出力に変
   換する三相一括形整流器と、前記三相一括形整流器で作
   られた直流を任意の交流に変換する電力変換器と、前記
   電力変換器により回転数制御される圧縮機と、前記圧縮
   機の吐出圧力を検出する吐出圧力検出器と、前記圧縮機
   の吸入圧力を検出する吸入圧力検出器と、前記吐出圧力
   検出器と前記吸入圧力検出器の出力信号から圧縮機の差
   圧を検出する圧縮機差圧検出部と、前記電力変換器への
   指令周波数から基準差圧を演算する基準差圧演算部と、
   前記圧縮機差圧検出部の出力信号と前記基準差圧演算部
   の出力信号を比較しその量に応じた電圧変更量を演算す
   る直流電圧変更部と、前記直流電圧変更部の出力信号か
   ら前記三相一括形整流器を駆動するパルスを生成するパ
   ルス生成部により構成されていることを特徴とする空気
   調和装置。