JP2001309692A - 冷凍システムの制御装置 - Google Patents
冷凍システムの制御装置Info
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- JP2001309692A JP2001309692A JP2000120795A JP2000120795A JP2001309692A JP 2001309692 A JP2001309692 A JP 2001309692A JP 2000120795 A JP2000120795 A JP 2000120795A JP 2000120795 A JP2000120795 A JP 2000120795A JP 2001309692 A JP2001309692 A JP 2001309692A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 冷凍システムの制御装置において、小型で安
価に圧縮機の能力制御を行い、省エネルギーが可能な制
御装置を提供する。 【解決手段】 主巻線と補助巻線の2相の固定子巻線を
持つインダクションモータ7を倍電圧整流回路2と、4
つのスイッチング素子をブリッジ結線したインバータ3
とにより、任意の周波数で運転できるようにすることに
より、小型で安価なインバータを提供し、冷凍システム
の省エネルギーを図る。
価に圧縮機の能力制御を行い、省エネルギーが可能な制
御装置を提供する。 【解決手段】 主巻線と補助巻線の2相の固定子巻線を
持つインダクションモータ7を倍電圧整流回路2と、4
つのスイッチング素子をブリッジ結線したインバータ3
とにより、任意の周波数で運転できるようにすることに
より、小型で安価なインバータを提供し、冷凍システム
の省エネルギーを図る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷蔵庫などの冷凍
システムの制御装置に関するものであり、特に圧縮機の
回転数をインバータを用いて変化させて冷凍システムの
冷凍能力を変化させることができるものに関する。
システムの制御装置に関するものであり、特に圧縮機の
回転数をインバータを用いて変化させて冷凍システムの
冷凍能力を変化させることができるものに関する。
【0002】
【従来の技術】冷蔵庫などの冷凍システムにおいて、そ
の冷凍システムの心臓部である圧縮機は従来からインダ
クションモータが広く使われていた。インダクションモ
ータは一般的にはその効率を上げるためにランニングコ
ンデンサ式の主巻線/補助巻線の2相巻線を持ったイン
ダクションモータが使用されている。
の冷凍システムの心臓部である圧縮機は従来からインダ
クションモータが広く使われていた。インダクションモ
ータは一般的にはその効率を上げるためにランニングコ
ンデンサ式の主巻線/補助巻線の2相巻線を持ったイン
ダクションモータが使用されている。
【0003】しかしながら、この方法ではモータの回転
数が常に一定であるため、冷凍負荷が少ない時に大きな
冷凍能力を出しているために非常に無駄が多かった。
数が常に一定であるため、冷凍負荷が少ない時に大きな
冷凍能力を出しているために非常に無駄が多かった。
【0004】そこで近年、パワーエレクトロニクスの進
歩に伴い、冷蔵庫などの冷凍システムの分野において省
エネルギー等の目的でその圧縮機をインバータで制御
し、可変速運転することにより冷凍能力を負荷状態に合
わせて変化させることにより、機器の省エネルギーに大
きく貢献している。
歩に伴い、冷蔵庫などの冷凍システムの分野において省
エネルギー等の目的でその圧縮機をインバータで制御
し、可変速運転することにより冷凍能力を負荷状態に合
わせて変化させることにより、機器の省エネルギーに大
きく貢献している。
【0005】特にブラシレスモータは、回転子に永久磁
石を用いているため、高効率であるという特徴が有り、
特に省エネルギーのために近年盛んに使用されるように
なってきた。
石を用いているため、高効率であるという特徴が有り、
特に省エネルギーのために近年盛んに使用されるように
なってきた。
【0006】このような従来の冷凍システムの制御装置
としては、例えば特開平9−152200号公報に示さ
れているとおりである。
としては、例えば特開平9−152200号公報に示さ
れているとおりである。
【0007】以下、従来の冷凍システムの制御装置を図
7を用いて説明する。図7は従来の冷凍システムの制御
装置のブロック図を示す。
7を用いて説明する。図7は従来の冷凍システムの制御
装置のブロック図を示す。
【0008】図7において、100は商用電源であり、
日本の場合、100V50Hzまたは100V60Hz
の単相の交流電源が使用されている。101はコンバー
タであり、商用電源100の交流電圧を直流電圧に変換
する。具体的には例えば図8に示している様な倍電圧整
流回路等を用いる。
日本の場合、100V50Hzまたは100V60Hz
の単相の交流電源が使用されている。101はコンバー
タであり、商用電源100の交流電圧を直流電圧に変換
する。具体的には例えば図8に示している様な倍電圧整
流回路等を用いる。
【0009】102はインバータであり、6個のスイッ
チング素子を3相ブリッジ接続することにより、コンバ
ータ102の直流電圧出力から3相交流電圧に変換す
る。103は圧縮機に内蔵されているブラシレスモータ
であり、ブラシレスモータ103は3相巻線104を有
するステータと、永久磁石を配置したロータ105とか
らなる。
チング素子を3相ブリッジ接続することにより、コンバ
ータ102の直流電圧出力から3相交流電圧に変換す
る。103は圧縮機に内蔵されているブラシレスモータ
であり、ブラシレスモータ103は3相巻線104を有
するステータと、永久磁石を配置したロータ105とか
らなる。
【0010】106はインバータ制御手段であり、イン
バータ102の6個のスイッチング素子を制御すること
により、ブラシレスモータ103の回転数制御を行う。
また、107は冷凍システム制御手段であり、庫内の温
度や外気温度などを検出して、最適な回転数をインバー
タ制御手段106に指示する。
バータ102の6個のスイッチング素子を制御すること
により、ブラシレスモータ103の回転数制御を行う。
また、107は冷凍システム制御手段であり、庫内の温
度や外気温度などを検出して、最適な回転数をインバー
タ制御手段106に指示する。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成では、スイッチング素子が6個必要なため回
路が大型化すると共に工数が増加し、コストも高くなる
という課題を有していた。また、モータにもブラシレス
モータというロータに永久磁石を必要とするモータが必
要であり、その圧縮機自体の新規開発が必要であるた
め、特に小ロットの商品には搭載できないという課題を
有していた。
ような構成では、スイッチング素子が6個必要なため回
路が大型化すると共に工数が増加し、コストも高くなる
という課題を有していた。また、モータにもブラシレス
モータというロータに永久磁石を必要とするモータが必
要であり、その圧縮機自体の新規開発が必要であるた
め、特に小ロットの商品には搭載できないという課題を
有していた。
【0012】本発明は、一般的に広く使用されているコ
ンデンサラン方式の2相インダクションモータをインバ
ータで使用できるようにし、回路が小型で低コストで実
現でき、一般的な圧縮機が使用できることにより、圧縮
機のコストを上げることなく小ロットの商品でも簡単に
省エネルギーが可能になる冷凍システムの制御装置を提
供することを目的とする。
ンデンサラン方式の2相インダクションモータをインバ
ータで使用できるようにし、回路が小型で低コストで実
現でき、一般的な圧縮機が使用できることにより、圧縮
機のコストを上げることなく小ロットの商品でも簡単に
省エネルギーが可能になる冷凍システムの制御装置を提
供することを目的とする。
【0013】また、省エネルギーの効果を最大限に活か
すためにあらゆる周波数で最大の省エネ効果が得られる
ようになる冷凍システムの制御装置を提供することを目
的とする。
すためにあらゆる周波数で最大の省エネ効果が得られる
ようになる冷凍システムの制御装置を提供することを目
的とする。
【0014】また、省エネルギーの効果を最大限に活か
すためにあらゆる運転状態で最大の省エネ効果が得られ
るようになる冷凍システムの制御装置を提供することを
目的とする。
すためにあらゆる運転状態で最大の省エネ効果が得られ
るようになる冷凍システムの制御装置を提供することを
目的とする。
【0015】
【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、2相インダクションモータを駆動できるイ
ンバータをスイッチング素子を減らして駆動できるよう
に構成したものである。
に本発明は、2相インダクションモータを駆動できるイ
ンバータをスイッチング素子を減らして駆動できるよう
に構成したものである。
【0016】これにより、回路のスイッチング素子が従
来より少なくなり、小型で低コストで実現できる。ま
た、一般的な2相インダクションモータを用いた圧縮機
が使用できるので、圧縮機のコストを上げることなく、
冷凍負荷に合わせた冷凍能力で運転することが可能とな
るため、冷凍システムの省エネルギーが可能となる。
来より少なくなり、小型で低コストで実現できる。ま
た、一般的な2相インダクションモータを用いた圧縮機
が使用できるので、圧縮機のコストを上げることなく、
冷凍負荷に合わせた冷凍能力で運転することが可能とな
るため、冷凍システムの省エネルギーが可能となる。
【0017】また、運転する周波数に応じて最大の効果
が得られるように予め決められた電圧パターンを選択
し、インバータを運転するようにしたものである。
が得られるように予め決められた電圧パターンを選択
し、インバータを運転するようにしたものである。
【0018】これにより、あらゆる運転周波数の範囲で
効率が最も高くなる電圧パターンを選択できるので、常
に最大効率で運転することができる。
効率が最も高くなる電圧パターンを選択できるので、常
に最大効率で運転することができる。
【0019】また、インバータの運転状態を検出し、そ
の状態に合うようにパラメータ設定を変えることができ
るようにしたものである。
の状態に合うようにパラメータ設定を変えることができ
るようにしたものである。
【0020】これにより、冷凍負荷が変わりモータの発
生するトルクが変化しても、パラメータを変更すること
により、常に最大効率で運転することができる。
生するトルクが変化しても、パラメータを変更すること
により、常に最大効率で運転することができる。
【0021】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、圧縮要素を動かす主巻線と補助巻線の2相の固定子
巻線を持つインダクションモータと、倍電圧整流回路
と、4つのスイッチング素子をブリッジ結線したインバ
ータと、前記インダクションモータの各相の固定子巻線
を前記インバータの出力に接続し、前記インダクション
モータの固定子巻線の共通端子を前記倍電圧整流回路の
中点に接続し、冷凍システムの状態により周波数を変化
させる周波数設定手段と、前記周波数設定手段で設定さ
れた周波数で前記インバータを駆動するようにした波形
発生手段とからなる冷凍システムの制御装置としたもの
であり、モータを変えることなく一般的に広く用いられ
ている2相インダクションモータを用い4個のスイッチ
ング素子のみで回転数を変化させるインバータ運転がで
きるという作用を有する。
は、圧縮要素を動かす主巻線と補助巻線の2相の固定子
巻線を持つインダクションモータと、倍電圧整流回路
と、4つのスイッチング素子をブリッジ結線したインバ
ータと、前記インダクションモータの各相の固定子巻線
を前記インバータの出力に接続し、前記インダクション
モータの固定子巻線の共通端子を前記倍電圧整流回路の
中点に接続し、冷凍システムの状態により周波数を変化
させる周波数設定手段と、前記周波数設定手段で設定さ
れた周波数で前記インバータを駆動するようにした波形
発生手段とからなる冷凍システムの制御装置としたもの
であり、モータを変えることなく一般的に広く用いられ
ている2相インダクションモータを用い4個のスイッチ
ング素子のみで回転数を変化させるインバータ運転がで
きるという作用を有する。
【0022】請求項4に記載の発明は、前記圧縮要素を
動かす主巻線と補助巻線の2相の固定子巻線を持つイン
ダクションモータと、倍電圧整流回路と、4つのスイッ
チング素子をブリッジ結線したインバータと、前記イン
ダクションモータの各相の固定子巻線を前記インバータ
の出力に接続し、前記インダクションモータの固定子巻
線の共通端子を前記倍電圧整流回路の中点に接続し、冷
凍システムの状態により周波数を変化させる周波数設定
手段と、前記周波数設定手段で設定された周波数により
最適な出力電圧のパターンを選択する電圧パターン選択
手段と、前記周波数設定手段で設定された周波数と前記
電圧パターン選択手段で選択された電圧パターンで前記
インバータを駆動するようにした波形発生手段とからな
る冷凍システムの制御装置としたものであり、あらゆる
周波数において最適な電圧パターンを選択し、その所定
の周波数,電圧で運転することができるという作用を有
する。
動かす主巻線と補助巻線の2相の固定子巻線を持つイン
ダクションモータと、倍電圧整流回路と、4つのスイッ
チング素子をブリッジ結線したインバータと、前記イン
ダクションモータの各相の固定子巻線を前記インバータ
の出力に接続し、前記インダクションモータの固定子巻
線の共通端子を前記倍電圧整流回路の中点に接続し、冷
凍システムの状態により周波数を変化させる周波数設定
手段と、前記周波数設定手段で設定された周波数により
最適な出力電圧のパターンを選択する電圧パターン選択
手段と、前記周波数設定手段で設定された周波数と前記
電圧パターン選択手段で選択された電圧パターンで前記
インバータを駆動するようにした波形発生手段とからな
る冷凍システムの制御装置としたものであり、あらゆる
周波数において最適な電圧パターンを選択し、その所定
の周波数,電圧で運転することができるという作用を有
する。
【0023】請求項6に記載の発明は、前記圧縮要素を
動かす主巻線と補助巻線の2相の固定子巻線を持つイン
ダクションモータと、倍電圧整流回路と、4つのスイッ
チング素子をブリッジ結線したインバータと、前記イン
ダクションモータの各相の固定子巻線を前記インバータ
の出力に接続し、前記インダクションモータの固定子巻
線の共通端子を前記倍電圧整流回路の中点に接続し、冷
凍システムの状態により周波数を変化させる周波数設定
手段と、インバータの状態を検出する状態検出手段と、
前記状態検出手段で検出された状態により主巻線電圧ま
たは補助巻線電圧または位相のいずれかを補正する補正
手段と、前記補正手段の補正により前記インバータを駆
動するようにした波形発生手段とからなる冷凍システム
の制御装置としたものであり、あらゆる周波数において
最適な電圧パターンを選択し、その所定の周波数,電圧
で運転することができるという作用を有する。
動かす主巻線と補助巻線の2相の固定子巻線を持つイン
ダクションモータと、倍電圧整流回路と、4つのスイッ
チング素子をブリッジ結線したインバータと、前記イン
ダクションモータの各相の固定子巻線を前記インバータ
の出力に接続し、前記インダクションモータの固定子巻
線の共通端子を前記倍電圧整流回路の中点に接続し、冷
凍システムの状態により周波数を変化させる周波数設定
手段と、インバータの状態を検出する状態検出手段と、
前記状態検出手段で検出された状態により主巻線電圧ま
たは補助巻線電圧または位相のいずれかを補正する補正
手段と、前記補正手段の補正により前記インバータを駆
動するようにした波形発生手段とからなる冷凍システム
の制御装置としたものであり、あらゆる周波数において
最適な電圧パターンを選択し、その所定の周波数,電圧
で運転することができるという作用を有する。
【0024】以下、本発明の実施の形態について、図1
から図7を用いて説明する。
から図7を用いて説明する。
【0025】(実施の形態1)図1は本発明の実施の形
態1の冷凍システムの制御装置のブロック図である。
態1の冷凍システムの制御装置のブロック図である。
【0026】図1において、1は商用電源であり、日本
の一般家庭の場合、100V50Hzまたは60Hzの
単相交流が一般的に使用されている。
の一般家庭の場合、100V50Hzまたは60Hzの
単相交流が一般的に使用されている。
【0027】2はコンバータであり、商用電源1の交流
電圧を直流電圧に変換する。コンバータ2は倍電圧整流
回路となっており、AC100VからDC280Vを得
る。
電圧を直流電圧に変換する。コンバータ2は倍電圧整流
回路となっており、AC100VからDC280Vを得
る。
【0028】コンバータ2は4個の整流ダイオード2a
〜21dをブリッジ接続している。また電解コンデンサ
2eの正端子はブリッジ接続された整流ダイオード2a
と整流ダイオード2cとの接続点に接続し、電解コンデ
ンサ2fの負端子はブリッジ接続された整流ダイオード
2bと整流ダイオード2dとの接続点に接続している。
〜21dをブリッジ接続している。また電解コンデンサ
2eの正端子はブリッジ接続された整流ダイオード2a
と整流ダイオード2cとの接続点に接続し、電解コンデ
ンサ2fの負端子はブリッジ接続された整流ダイオード
2bと整流ダイオード2dとの接続点に接続している。
【0029】また、電解コンデンサ2eの負端子と電解
コンデンサ2fの正端子とを直接接続すると共に、整流
ダイオード2cと整流ダイオード2dとの接続点と接続
している。このように接続することにより商用電源1の
交流入力のうち正の半サイクルでは電解コンデンサ2e
に充電され、負の半サイクルでは電解コンデンサ2fに
充電される。このように整流することにより電解コンデ
ンサ2fの負端子と電解コンデンサの正端子間に倍電圧
で整流されたDC280Vが発生することになる。
コンデンサ2fの正端子とを直接接続すると共に、整流
ダイオード2cと整流ダイオード2dとの接続点と接続
している。このように接続することにより商用電源1の
交流入力のうち正の半サイクルでは電解コンデンサ2e
に充電され、負の半サイクルでは電解コンデンサ2fに
充電される。このように整流することにより電解コンデ
ンサ2fの負端子と電解コンデンサの正端子間に倍電圧
で整流されたDC280Vが発生することになる。
【0030】3はインバータであり、コンバータ2で整
流された直流電圧出力を入力として任意周波数,任意電
圧の2相交流に変換する。
流された直流電圧出力を入力として任意周波数,任意電
圧の2相交流に変換する。
【0031】インバータ3はスイッチング素子3a〜3
dを各々ブリッジ接続している。本実施の形態ではスイ
ッチング素子としてFETを使用している。また各々の
スイッチング素子3a〜3dには並列に逆電流方向に高
速ダイオードが内蔵されている。この内蔵されている高
速ダイオードはスイッチング素子3a〜3dがオフした
ときの環流電流を流す働きをする。
dを各々ブリッジ接続している。本実施の形態ではスイ
ッチング素子としてFETを使用している。また各々の
スイッチング素子3a〜3dには並列に逆電流方向に高
速ダイオードが内蔵されている。この内蔵されている高
速ダイオードはスイッチング素子3a〜3dがオフした
ときの環流電流を流す働きをする。
【0032】4は圧縮機であり、冷凍システム内の冷媒
を循環させる。圧縮機4は密閉された密閉容器5内に圧
縮要素6と2相インダクションモータ7とを有してい
る。2相インダクションモータ7の発生する回転運動は
クランクを持つシャフト8を介して圧縮要素に往復運動
として伝えられ、シリンダ(図示せず)内をピストン
(図示せず)が往復することにより圧縮仕事に変換して
いる。
を循環させる。圧縮機4は密閉された密閉容器5内に圧
縮要素6と2相インダクションモータ7とを有してい
る。2相インダクションモータ7の発生する回転運動は
クランクを持つシャフト8を介して圧縮要素に往復運動
として伝えられ、シリンダ(図示せず)内をピストン
(図示せず)が往復することにより圧縮仕事に変換して
いる。
【0033】インダクションモータ7は主巻線と補助巻
線とを持ち、一方の端子が共通端子となる2相巻線9を
有している固定子(図示せず)とかご型の回転子10か
らなる。
線とを持ち、一方の端子が共通端子となる2相巻線9を
有している固定子(図示せず)とかご型の回転子10か
らなる。
【0034】圧縮要素6の出入り口には圧縮された冷媒
ガスを吐出する吐出口11と、圧縮される冷媒ガスを吸
入する吸入口12とが設けられている。圧縮要素6の吐
出口11から凝縮要素13,減圧要素14,蒸発要素1
5に接続され、吸入口12から再度圧縮要素6に戻るよ
うに配管されている。
ガスを吐出する吐出口11と、圧縮される冷媒ガスを吸
入する吸入口12とが設けられている。圧縮要素6の吐
出口11から凝縮要素13,減圧要素14,蒸発要素1
5に接続され、吸入口12から再度圧縮要素6に戻るよ
うに配管されている。
【0035】圧縮要素6で圧縮された高温高圧の冷媒ガ
スは凝縮要素13で放熱され液化する。この時凝縮用フ
ァン16で送風することにより放熱を促進する。凝縮要
素13で液化した冷媒は減圧要素14で減圧される。一
般的にはこの減圧要素14としてはキャピラリチューブ
や膨張弁が使用される。
スは凝縮要素13で放熱され液化する。この時凝縮用フ
ァン16で送風することにより放熱を促進する。凝縮要
素13で液化した冷媒は減圧要素14で減圧される。一
般的にはこの減圧要素14としてはキャピラリチューブ
や膨張弁が使用される。
【0036】減圧要素14で減圧された冷媒は蒸発器1
5で蒸発(気化)すると共に周囲にある熱を吸熱する。
この時凝縮要素13と同様に蒸発用ファン17で送風す
ることにより吸熱(冷却)を促進する。蒸発した冷媒ガ
スは再度吸入口12を介して圧縮要素6に戻り、サイク
ルが繰り返されて、冷却動作を継続させる。
5で蒸発(気化)すると共に周囲にある熱を吸熱する。
この時凝縮要素13と同様に蒸発用ファン17で送風す
ることにより吸熱(冷却)を促進する。蒸発した冷媒ガ
スは再度吸入口12を介して圧縮要素6に戻り、サイク
ルが繰り返されて、冷却動作を継続させる。
【0037】18は冷凍システム制御手段であり、前述
の冷凍システム全体を制御する。19は温度検出手段で
あり、冷凍システムにおける各部の温度(例えば、庫内
温度,外気温度,凝縮温度,蒸発温度など)を検出す
る。
の冷凍システム全体を制御する。19は温度検出手段で
あり、冷凍システムにおける各部の温度(例えば、庫内
温度,外気温度,凝縮温度,蒸発温度など)を検出す
る。
【0038】20は手動設定手段であり、マニュアルで
冷凍システムの冷却能力を変えることが可能であり、例
えば急速に冷却したい時などに操作(例えば押しボタン
スイッチオンなど)すれば、高回転数で圧縮機4を一定
時間連続動作をさせることができ急速冷却ができるよう
になる。
冷凍システムの冷却能力を変えることが可能であり、例
えば急速に冷却したい時などに操作(例えば押しボタン
スイッチオンなど)すれば、高回転数で圧縮機4を一定
時間連続動作をさせることができ急速冷却ができるよう
になる。
【0039】冷凍システム制御手段18は温度検出手段
19,手動設定手段20からの出力を入力して、周波数
設定手段で圧縮機4に加える周波数を周波数設定手段2
1で決定すると共に、負荷駆動手段22で凝縮用ファン
16や蒸発用ファン17などの負荷を駆動する。
19,手動設定手段20からの出力を入力して、周波数
設定手段で圧縮機4に加える周波数を周波数設定手段2
1で決定すると共に、負荷駆動手段22で凝縮用ファン
16や蒸発用ファン17などの負荷を駆動する。
【0040】23は電圧パターン選択手段であり、周波
数設定手段21で設定された設定周波数に応じて予め設
定された最適な電圧パターンを選択する。この選択され
た電圧パターンに従って、主巻線電圧設定手段24で主
巻線に印加する電圧を設定し、補助巻線電圧設定手段2
5で補助巻線に印加する電圧を設定し、位相設定手段2
6で主巻線電圧(または電流)と補助巻線電圧(または
電流)との位相差を設定する。
数設定手段21で設定された設定周波数に応じて予め設
定された最適な電圧パターンを選択する。この選択され
た電圧パターンに従って、主巻線電圧設定手段24で主
巻線に印加する電圧を設定し、補助巻線電圧設定手段2
5で補助巻線に印加する電圧を設定し、位相設定手段2
6で主巻線電圧(または電流)と補助巻線電圧(または
電流)との位相差を設定する。
【0041】27は波形発生手段であり、周波数設定手
段21,主巻線電圧設定手段24,補助巻線電圧設定手
段25,位相設定手段26で設定された各パラメータを
入力とし、それに対応したインバータ3のスイッチング
素子3a〜3dのオン/オフ信号をつくり出す。ここで
はPWM(パルス幅変調)制御により所望の出力波形を
得る様に信号を発生させる。
段21,主巻線電圧設定手段24,補助巻線電圧設定手
段25,位相設定手段26で設定された各パラメータを
入力とし、それに対応したインバータ3のスイッチング
素子3a〜3dのオン/オフ信号をつくり出す。ここで
はPWM(パルス幅変調)制御により所望の出力波形を
得る様に信号を発生させる。
【0042】28はドライブ手段であり、波形発生手段
27から発生したオン/オフ信号に従って、インバータ
3のスイッチング素子3a〜3dをオン/オフさせるも
のである。
27から発生したオン/オフ信号に従って、インバータ
3のスイッチング素子3a〜3dをオン/オフさせるも
のである。
【0043】29は電流センサであり、インダクション
モータ7の2相巻線9の共通端子と倍電圧整流回路2の
中点との間に流れる電流(即ちモータ電流)を検出する
ものであり、一般的にはカレントトランスや直流電流セ
ンサなどを使用する。
モータ7の2相巻線9の共通端子と倍電圧整流回路2の
中点との間に流れる電流(即ちモータ電流)を検出する
ものであり、一般的にはカレントトランスや直流電流セ
ンサなどを使用する。
【0044】30は状態検出手段であり、電流センサ2
9の出力や倍電圧整流回路2の出力電圧(直流電圧)な
どを入力とし、圧縮機4の動作状態(負荷の状態)や商
用電源1の入力電圧の状態などを検出する。
9の出力や倍電圧整流回路2の出力電圧(直流電圧)な
どを入力とし、圧縮機4の動作状態(負荷の状態)や商
用電源1の入力電圧の状態などを検出する。
【0045】31は補正手段であり、状態検出手段30
で検出された状態によって、主巻線電圧、補助巻線電圧
や位相を補正し、各々主巻線電圧設定手段24,補助巻
線電圧設定手段25,位相設定手段26などに信号を送
出し最適な状態になるようにパラメータを変化させる。
で検出された状態によって、主巻線電圧、補助巻線電圧
や位相を補正し、各々主巻線電圧設定手段24,補助巻
線電圧設定手段25,位相設定手段26などに信号を送
出し最適な状態になるようにパラメータを変化させる。
【0046】ここで、モータ電流や直流電圧は状態を検
出するものとしているが、もちろん保護にしても良い。
例えば、モータ電流が大きくなった場合は過負荷状態で
あるし、入力電圧の低下,上昇は直流電圧で検出でき
る。しかしながらこれらの検出のみではインバータの上
下アーム短絡は検出できないので別途シャント抵抗など
を使用して直流母線電流を検出する必要はある。
出するものとしているが、もちろん保護にしても良い。
例えば、モータ電流が大きくなった場合は過負荷状態で
あるし、入力電圧の低下,上昇は直流電圧で検出でき
る。しかしながらこれらの検出のみではインバータの上
下アーム短絡は検出できないので別途シャント抵抗など
を使用して直流母線電流を検出する必要はある。
【0047】図1のように構成された冷凍システムの制
御装置についてその基本動作を図2を用いて説明する。
図2は本発明の実施の形態1の冷凍システムの制御装置
のタイミング図である。図2において、上の4つのタイ
ミング図はインバータ3のスイッチング素子3a〜3d
のオン/オフのタイミングを示す。
御装置についてその基本動作を図2を用いて説明する。
図2は本発明の実施の形態1の冷凍システムの制御装置
のタイミング図である。図2において、上の4つのタイ
ミング図はインバータ3のスイッチング素子3a〜3d
のオン/オフのタイミングを示す。
【0048】但し、ここでスイッチング素子3a,3b
に接続されている巻線が主巻線、スイッチング素子3
c,3dに接続されている巻線が補助巻線であるとす
る。図2における下2つのタイミング図は各々主巻線電
流Imと補助巻線電流Iaとする。また、横軸は出力波
形の1周期を360度とした位相を示す。
に接続されている巻線が主巻線、スイッチング素子3
c,3dに接続されている巻線が補助巻線であるとす
る。図2における下2つのタイミング図は各々主巻線電
流Imと補助巻線電流Iaとする。また、横軸は出力波
形の1周期を360度とした位相を示す。
【0049】スイッチング素子3aは位相90度から2
70度の間でチョッピングしており、PWM制御のパル
ス幅(すなわち面積)が正弦波に近付けるようにパルス
幅を制御している。90度,270度付近ではパルス幅
は細く、180度付近で最大となるようにオン/オフし
ている。このパルス幅を調整することにより出力電圧が
制御できる。スイッチング素子3bはスイッチング素子
3aが休止している区間、すなわち270度から90度
の間でPWM制御を行っている。
70度の間でチョッピングしており、PWM制御のパル
ス幅(すなわち面積)が正弦波に近付けるようにパルス
幅を制御している。90度,270度付近ではパルス幅
は細く、180度付近で最大となるようにオン/オフし
ている。このパルス幅を調整することにより出力電圧が
制御できる。スイッチング素子3bはスイッチング素子
3aが休止している区間、すなわち270度から90度
の間でPWM制御を行っている。
【0050】また、スイッチング素子3cはスイッチン
グ素子3aから位相差φ(図2では90度)だけ進んだ
スイッチングを行っており、0度から180度の区間で
PWM制御を行う。また、スイッチング素子3dはスイ
ッチング素子3cが休止している区間、すなわち180
度から360度の間でPWM制御を行っている。
グ素子3aから位相差φ(図2では90度)だけ進んだ
スイッチングを行っており、0度から180度の区間で
PWM制御を行う。また、スイッチング素子3dはスイ
ッチング素子3cが休止している区間、すなわち180
度から360度の間でPWM制御を行っている。
【0051】インダクションモータ7の主巻線の電流I
mは90度と270度でゼロクロスする正弦波波形とな
るが、実際にはPWM制御のキャリア周波数成分の高調
波を含む波形となる。一方補助巻線の電流Iaは主巻線
の電流Imから位相がφ(本実施例の場合は90度)進
んだ波形となる。
mは90度と270度でゼロクロスする正弦波波形とな
るが、実際にはPWM制御のキャリア周波数成分の高調
波を含む波形となる。一方補助巻線の電流Iaは主巻線
の電流Imから位相がφ(本実施例の場合は90度)進
んだ波形となる。
【0052】次にインバータ3からの出力について説明
を行う。図3は本発明の実施の形態1の周波数と電圧の
関係を示す特性図である。
を行う。図3は本発明の実施の形態1の周波数と電圧の
関係を示す特性図である。
【0053】理想的にはインバータは電圧と周波数の比
を一定に保つと同一のトルクが得られる。しかしながら
実際には低周波数でのトルクを維持させるためにトルク
ブーストと呼ばれる低周波数で電圧を若干持ち上げた特
性カーブを使用する。これを一般的にはV/F特性と呼
ばれる。
を一定に保つと同一のトルクが得られる。しかしながら
実際には低周波数でのトルクを維持させるためにトルク
ブーストと呼ばれる低周波数で電圧を若干持ち上げた特
性カーブを使用する。これを一般的にはV/F特性と呼
ばれる。
【0054】しかし、冷凍システムの運転においては低
周波数で駆動する場合は庫内の温度も安定しており、冷
凍負荷が非常に小さい時であるので、必要なトルクは非
常に小さい。従って前記の様な考え方のV/F特性では
低周波におけるトルク発生に大きな無駄が生じる。
周波数で駆動する場合は庫内の温度も安定しており、冷
凍負荷が非常に小さい時であるので、必要なトルクは非
常に小さい。従って前記の様な考え方のV/F特性では
低周波におけるトルク発生に大きな無駄が生じる。
【0055】そこで図3に示すように異なるV/F特性
を持つ3本の電圧パターン40,41,42を用意す
る。ここで示した電圧は主巻線電圧とする。電圧パター
ン40は十分なトルクが得られる電圧パターンであり、
電圧パターン41は通常のトルクが得られる電圧パター
ンであり、電圧パターン42は小さなトルクを得るため
の電圧パターンである。
を持つ3本の電圧パターン40,41,42を用意す
る。ここで示した電圧は主巻線電圧とする。電圧パター
ン40は十分なトルクが得られる電圧パターンであり、
電圧パターン41は通常のトルクが得られる電圧パター
ンであり、電圧パターン42は小さなトルクを得るため
の電圧パターンである。
【0056】この電圧パターンを設定周波数により電圧
パターン選択手段23で選択する。周波数がFminか
らF1においては電圧パターン42を選択し、周波数が
F1からF2においては電圧パターン41を選択し、周
波数がF2からFmaxにおいては電圧パターン40を
選択する。
パターン選択手段23で選択する。周波数がFminか
らF1においては電圧パターン42を選択し、周波数が
F1からF2においては電圧パターン41を選択し、周
波数がF2からFmaxにおいては電圧パターン40を
選択する。
【0057】この電圧パターンを選択することにより、
低周波数駆動から高周波数駆動まで広い運転範囲でモー
タの発生トルクを最適に制御し、効率的な運転ができる
ことになる。
低周波数駆動から高周波数駆動まで広い運転範囲でモー
タの発生トルクを最適に制御し、効率的な運転ができる
ことになる。
【0058】ここで通常のコンデンサランしている時に
60Hz100Vで設計されているインダクションモー
タに対してインバータでは100V以下を出力している
理由について更に説明を行う。
60Hz100Vで設計されているインダクションモー
タに対してインバータでは100V以下を出力している
理由について更に説明を行う。
【0059】商用電源は100Vに対してその状態によ
り電圧変動が加わる。一般的に電気製品は△10%の電
圧変動、すなわち90Vが入力されても正常に機能する
ように設計されている。
り電圧変動が加わる。一般的に電気製品は△10%の電
圧変動、すなわち90Vが入力されても正常に機能する
ように設計されている。
【0060】インバータは安定化電源の一種なので入力
が下がった時、PWM制御のパターンを若干変えてやる
だけで出力電圧を一定にすることができる。このことに
より電圧変動を加味した分のトルクを発生できるだけの
電圧を出力してやれば良いことになる。
が下がった時、PWM制御のパターンを若干変えてやる
だけで出力電圧を一定にすることができる。このことに
より電圧変動を加味した分のトルクを発生できるだけの
電圧を出力してやれば良いことになる。
【0061】また、コンデンサランはその位相が必ずし
も最適な位相とはなっていないが、インバータは位相を
変えることもできるので通常より高トルクを発生するこ
とができる。
も最適な位相とはなっていないが、インバータは位相を
変えることもできるので通常より高トルクを発生するこ
とができる。
【0062】このような考え方から商用電源の60Hz
100Vのモータでもインバータを使うと60Hz時の
出力電圧を低くすることが可能であり、言い換えると周
波数F3までは商用電源で駆動した時の最大トルクを出
す運転が可能となる。
100Vのモータでもインバータを使うと60Hz時の
出力電圧を低くすることが可能であり、言い換えると周
波数F3までは商用電源で駆動した時の最大トルクを出
す運転が可能となる。
【0063】次にこの周波数による最適な効率が得られ
る電圧について更に詳しく説明を行う。図4は本発明の
実施の形態1の電圧とモータ効率の関係を示す特性図で
ある。
る電圧について更に詳しく説明を行う。図4は本発明の
実施の形態1の電圧とモータ効率の関係を示す特性図で
ある。
【0064】図4において特性50は周波数F4,負荷
トルクT4における電圧を変化させた時のモータ効率を
示すものである。電圧が高いと磁束飽和をおこすために
鉄損が増加して効率が低くなり、逆に電圧が低いと電流
が増加するために銅損が増加して効率が低くなるため
に、最適な電圧値V4が存在する。
トルクT4における電圧を変化させた時のモータ効率を
示すものである。電圧が高いと磁束飽和をおこすために
鉄損が増加して効率が低くなり、逆に電圧が低いと電流
が増加するために銅損が増加して効率が低くなるため
に、最適な電圧値V4が存在する。
【0065】また、特性51は周波数F5,負荷トルク
T5における電圧を変化させた時のモータ効率を示すも
のである。特性50と同様に最適な電圧値V5が存在す
る。ここで、周波数F4<周波数F5とすると前述した
通り負荷トルクT4<負荷トルクT5として最適な電圧
を求めることとなる。図3で説明した電圧パターンはこ
のようにして求めることとなる。
T5における電圧を変化させた時のモータ効率を示すも
のである。特性50と同様に最適な電圧値V5が存在す
る。ここで、周波数F4<周波数F5とすると前述した
通り負荷トルクT4<負荷トルクT5として最適な電圧
を求めることとなる。図3で説明した電圧パターンはこ
のようにして求めることとなる。
【0066】この設定周波数で電圧パターンを決めるこ
とで、冷凍システムの運転の大部分である安定運転状態
でかなりの効率アップを図ることができる。しかしなが
ら、急激な温度変化などの負荷変動が発生していた場合
はこれらの最適なパラメータがずれて効率のダウンが発
生する。
とで、冷凍システムの運転の大部分である安定運転状態
でかなりの効率アップを図ることができる。しかしなが
ら、急激な温度変化などの負荷変動が発生していた場合
はこれらの最適なパラメータがずれて効率のダウンが発
生する。
【0067】この効率のダウンを防止する方法につい
て、次に図1,図5を用いて説明する。図5は本発明の
実施の形態1の圧縮機の制御装置のデューティ補正の流
れ図である。
て、次に図1,図5を用いて説明する。図5は本発明の
実施の形態1の圧縮機の制御装置のデューティ補正の流
れ図である。
【0068】図5において、S1で周波数設定を行う。
温度検出手段19や手動設定手段20などの状態によ
り、周波数設定手段21にてインバータ3の出力する周
波数を設定する。
温度検出手段19や手動設定手段20などの状態によ
り、周波数設定手段21にてインバータ3の出力する周
波数を設定する。
【0069】S2で電圧パターン選択を行う。S1で設
定された周波数に応じて電圧パターン選択手段23で最
適な電圧パターンを選択する。この電圧パターンの選択
は前述した通りである。
定された周波数に応じて電圧パターン選択手段23で最
適な電圧パターンを選択する。この電圧パターンの選択
は前述した通りである。
【0070】次にS3で運転状態の検出を行う。倍電圧
整流回路2の出力電圧や電流センサ29で検出したモー
タ電流などをもとに状態検出手段30で冷却システムの
運転状態を検出する。
整流回路2の出力電圧や電流センサ29で検出したモー
タ電流などをもとに状態検出手段30で冷却システムの
運転状態を検出する。
【0071】S3で検出した運転状態に基づき、S4で
最適V/F特性の演算及び補正を行い、S5で主巻線電
圧と補助巻線電圧との最適電圧比の演算及び補正を行
い、S6で主巻線電圧と補助巻線電圧との最適位相の演
算及び補正を行う。これらの演算及び補正は補正手段3
1で行い、その結果を主巻線電圧設定手段24,補助巻
線電圧設定手段25,位相設定手段26にその結果を送
り設定を変化させる。
最適V/F特性の演算及び補正を行い、S5で主巻線電
圧と補助巻線電圧との最適電圧比の演算及び補正を行
い、S6で主巻線電圧と補助巻線電圧との最適位相の演
算及び補正を行う。これらの演算及び補正は補正手段3
1で行い、その結果を主巻線電圧設定手段24,補助巻
線電圧設定手段25,位相設定手段26にその結果を送
り設定を変化させる。
【0072】次にS7で所定波形の出力を行う。主巻線
電圧設定手段24,補助巻線電圧設定手段25,位相設
定手段26で設定された各パラメータと周波数設定手段
21で設定された周波数と共に波形発生手段27に送ら
れる。この指定された波形を波形発生手段27で発生
し、ドライブ手段28を介してインバータ3を動作させ
る。その後、S1から繰り返す。
電圧設定手段24,補助巻線電圧設定手段25,位相設
定手段26で設定された各パラメータと周波数設定手段
21で設定された周波数と共に波形発生手段27に送ら
れる。この指定された波形を波形発生手段27で発生
し、ドライブ手段28を介してインバータ3を動作させ
る。その後、S1から繰り返す。
【0073】次に負荷の状態が変わった時の各パラメー
タの変化について図6を用いて説明する。図6は本発明
の実施の形態1の各パラメータとモータ効率の関係を示
す特性図である。
タの変化について図6を用いて説明する。図6は本発明
の実施の形態1の各パラメータとモータ効率の関係を示
す特性図である。
【0074】図6は出力周波数は一定とした時の(A)
はパラメータが主巻線に印加する電圧、(B)はパラメ
ータが主巻線電圧と補助巻線電圧との比(Va/V
m)、(C)はパラメータが主巻線電圧と補助巻線電圧
との位相差である時のモータ効率の特性を示す。
はパラメータが主巻線に印加する電圧、(B)はパラメ
ータが主巻線電圧と補助巻線電圧との比(Va/V
m)、(C)はパラメータが主巻線電圧と補助巻線電圧
との位相差である時のモータ効率の特性を示す。
【0075】また、実線で示す特性60,62,64は
通常の負荷状態でのモータ効率の特性を示し、点線で示
す特性61,63,65は過負荷の負荷状態(トルクが
高い状態)でのモータ効率の特性を示す。
通常の負荷状態でのモータ効率の特性を示し、点線で示
す特性61,63,65は過負荷の負荷状態(トルクが
高い状態)でのモータ効率の特性を示す。
【0076】負荷が大きくなる、即ちトルクが高くなる
と、モータ効率が高くなる電圧はV6からV7と変化す
る。また、電圧比(Va/Vm)もN6からN7に変化
する。また、位相についてもφ6からφ7に変化する。
このように負荷に状態が変化した時には各パラメータを
変更することにより、常に最大効率が得られるような最
適な波形を出力することができる。
と、モータ効率が高くなる電圧はV6からV7と変化す
る。また、電圧比(Va/Vm)もN6からN7に変化
する。また、位相についてもφ6からφ7に変化する。
このように負荷に状態が変化した時には各パラメータを
変更することにより、常に最大効率が得られるような最
適な波形を出力することができる。
【0077】以上説明した通り、本発明の実施の形態1
の冷凍システムの制御装置はつぎのような効果がある。
の冷凍システムの制御装置はつぎのような効果がある。
【0078】主巻線と補助巻線の2相の固定子巻線9を
持つインダクションモータ7と、倍電圧整流回路2と、
4つのスイッチング素子をブリッジ結線したインバータ
3と、インダクションモータ7の各相の固定子巻線9を
インバータ3の出力に接続し、インダクションモータ7
の固定子巻線9の共通端子を倍電圧整流回路2の中点に
接続し、冷凍システムの状態により周波数を変化させる
周波数設定手段21と、周波数設定手段21で設定され
た周波数でインバータ3を駆動するようにした波形発生
手段27とからなる冷凍システムの制御装置とすること
により、モータを変えることなく一般的に広く用いられ
ている2相インダクションモータを用い4個のスイッチ
ング素子のみで回転数を変化させるインバータ運転がで
きるので、回路のスイッチング素子が従来より少なくな
り、小型で低コストで実現できる。また、一般的な2相
インダクションモータを用いた圧縮機が使用できるの
で、圧縮機のコストを上げることなく、冷凍負荷に合わ
せた冷凍能力で運転することが可能となるため、冷凍シ
ステムの省エネルギーができる。
持つインダクションモータ7と、倍電圧整流回路2と、
4つのスイッチング素子をブリッジ結線したインバータ
3と、インダクションモータ7の各相の固定子巻線9を
インバータ3の出力に接続し、インダクションモータ7
の固定子巻線9の共通端子を倍電圧整流回路2の中点に
接続し、冷凍システムの状態により周波数を変化させる
周波数設定手段21と、周波数設定手段21で設定され
た周波数でインバータ3を駆動するようにした波形発生
手段27とからなる冷凍システムの制御装置とすること
により、モータを変えることなく一般的に広く用いられ
ている2相インダクションモータを用い4個のスイッチ
ング素子のみで回転数を変化させるインバータ運転がで
きるので、回路のスイッチング素子が従来より少なくな
り、小型で低コストで実現できる。また、一般的な2相
インダクションモータを用いた圧縮機が使用できるの
で、圧縮機のコストを上げることなく、冷凍負荷に合わ
せた冷凍能力で運転することが可能となるため、冷凍シ
ステムの省エネルギーができる。
【0079】また、周波数設定手段21で設定された周
波数により最適な出力電圧のパターンを選択する電圧パ
ターン選択手段23と、周波数設定手段21で設定され
た周波数と電圧パターン選択手段23で選択された電圧
パターンでインバータ3を駆動するようにした波形発生
手段27とからなる冷凍システムの制御装置とすること
により、運転する周波数に応じて最大の効果が得られる
ように予め決められた電圧パターンを選択し、インバー
タを運転するようにできるので、あらゆる運転周波数の
範囲で効率が最も高くなる電圧パターンを選択でき、常
に最大効率で運転することができる。
波数により最適な出力電圧のパターンを選択する電圧パ
ターン選択手段23と、周波数設定手段21で設定され
た周波数と電圧パターン選択手段23で選択された電圧
パターンでインバータ3を駆動するようにした波形発生
手段27とからなる冷凍システムの制御装置とすること
により、運転する周波数に応じて最大の効果が得られる
ように予め決められた電圧パターンを選択し、インバー
タを運転するようにできるので、あらゆる運転周波数の
範囲で効率が最も高くなる電圧パターンを選択でき、常
に最大効率で運転することができる。
【0080】また、インバータ3の状態を検出する状態
検出手段30と、状態検出手段30で検出された状態に
より主巻線電圧または補助巻線電圧または位相のいずれ
かを補正する補正手段31と、補正手段31の補正によ
りインバータ3を駆動するようにした波形発生手段27
とからなる冷凍システムの制御装置とすることにより、
インバータの運転状態を検出し、その状態に合うように
パラメータ設定を変えることができるようになるので、
冷凍負荷が変わりモータの発生するトルクが変化して
も、パラメータを変更することにより、常に最大効率で
運転することができる。
検出手段30と、状態検出手段30で検出された状態に
より主巻線電圧または補助巻線電圧または位相のいずれ
かを補正する補正手段31と、補正手段31の補正によ
りインバータ3を駆動するようにした波形発生手段27
とからなる冷凍システムの制御装置とすることにより、
インバータの運転状態を検出し、その状態に合うように
パラメータ設定を変えることができるようになるので、
冷凍負荷が変わりモータの発生するトルクが変化して
も、パラメータを変更することにより、常に最大効率で
運転することができる。
【0081】実施の形態1における説明において、圧縮
要素6は往復動式(レシプロ式)としたが、回転式(ロ
ータリ式)や渦巻式(スクロール式)など圧縮方式はど
のような方式でも構わない。
要素6は往復動式(レシプロ式)としたが、回転式(ロ
ータリ式)や渦巻式(スクロール式)など圧縮方式はど
のような方式でも構わない。
【0082】また、起動時などは指令周波数をそのまま
出すのではなく、徐々に周波数を上昇させる方法(ソフ
トスタート)を行うと起動時の電流低減,騒音低減に効
果があることはいうまでもない。
出すのではなく、徐々に周波数を上昇させる方法(ソフ
トスタート)を行うと起動時の電流低減,騒音低減に効
果があることはいうまでもない。
【0083】また、インバータ3の上下アームのスイッ
チング素子は片側のみをスイッチングしている間は他方
はオフする方法としたが、通常の3相インダクションモ
ータで使用されるように上下アームのスイッチング素子
を交互にチョッピングしても全く支障はないのは明らか
である。
チング素子は片側のみをスイッチングしている間は他方
はオフする方法としたが、通常の3相インダクションモ
ータで使用されるように上下アームのスイッチング素子
を交互にチョッピングしても全く支障はないのは明らか
である。
【0084】また、電圧パターン選択手段23で選択す
るパターンは3種類として説明したがもちろん2種類以
上であれば何種類あってもよいことはいうまでもない。
るパターンは3種類として説明したがもちろん2種類以
上であれば何種類あってもよいことはいうまでもない。
【0085】また、状態検出手段3は直流電圧とモータ
電流を入力としたが、負荷トルクの状態が分かるもので
あれば他の方法(例えば、外気温度や庫内温度など)で
もよいことは明らかである。
電流を入力としたが、負荷トルクの状態が分かるもので
あれば他の方法(例えば、外気温度や庫内温度など)で
もよいことは明らかである。
【0086】
【発明の効果】以上の様に、本発明の圧縮機の制御装置
は、主巻線と補助巻線の2相の固定子巻線を持つインダ
クションモータと、倍電圧整流回路と、4つのスイッチ
ング素子をブリッジ結線したインバータと、前記インダ
クションモータの各相の固定子巻線を前記インバータの
出力に接続し、前記インダクションモータの固定子巻線
の共通端子を前記倍電圧整流回路の中点に接続し、冷凍
システムの状態により周波数を変化させる周波数設定手
段と、前記周波数設定手段で設定された周波数で前記イ
ンバータを駆動するようにした波形発生手段とからなる
冷凍システムの制御装置とすることにより、モータを変
えることなく一般的に広く用いられている2相インダク
ションモータを用い4個のスイッチング素子のみで回転
数を変化させるインバータ運転ができるので、回路のス
イッチング素子が従来より少なくなり、小型で低コスト
で実現できる。また、一般的な2相インダクションモー
タを用いた圧縮機が使用できるので、圧縮機のコストを
上げることなく、冷凍負荷に合わせた冷凍能力で運転す
ることが可能となるため、冷凍システムの省エネルギー
ができる。
は、主巻線と補助巻線の2相の固定子巻線を持つインダ
クションモータと、倍電圧整流回路と、4つのスイッチ
ング素子をブリッジ結線したインバータと、前記インダ
クションモータの各相の固定子巻線を前記インバータの
出力に接続し、前記インダクションモータの固定子巻線
の共通端子を前記倍電圧整流回路の中点に接続し、冷凍
システムの状態により周波数を変化させる周波数設定手
段と、前記周波数設定手段で設定された周波数で前記イ
ンバータを駆動するようにした波形発生手段とからなる
冷凍システムの制御装置とすることにより、モータを変
えることなく一般的に広く用いられている2相インダク
ションモータを用い4個のスイッチング素子のみで回転
数を変化させるインバータ運転ができるので、回路のス
イッチング素子が従来より少なくなり、小型で低コスト
で実現できる。また、一般的な2相インダクションモー
タを用いた圧縮機が使用できるので、圧縮機のコストを
上げることなく、冷凍負荷に合わせた冷凍能力で運転す
ることが可能となるため、冷凍システムの省エネルギー
ができる。
【0087】また、周波数設定手段で設定された周波数
により最適な出力電圧のパターンを選択する電圧パター
ン選択手段と、前記周波数設定手段で設定された周波数
と前記電圧パターン選択手段で選択された電圧パターン
でインバータを駆動するようにした波形発生手段とから
なる冷凍システムの制御装置とすることにより、運転す
る周波数に応じて最大の効果が得られるように予め決め
られた電圧パターンを選択し、インバータを運転するよ
うにできるので、あらゆる運転周波数の範囲で効率が最
も高くなる電圧パターンを選択でき、常に最大効率で運
転することができる。
により最適な出力電圧のパターンを選択する電圧パター
ン選択手段と、前記周波数設定手段で設定された周波数
と前記電圧パターン選択手段で選択された電圧パターン
でインバータを駆動するようにした波形発生手段とから
なる冷凍システムの制御装置とすることにより、運転す
る周波数に応じて最大の効果が得られるように予め決め
られた電圧パターンを選択し、インバータを運転するよ
うにできるので、あらゆる運転周波数の範囲で効率が最
も高くなる電圧パターンを選択でき、常に最大効率で運
転することができる。
【0088】また、インバータの状態を検出する状態検
出手段と、前記状態検出手段で検出された状態により主
巻線電圧または補助巻線電圧または位相のいずれかを補
正する補正手段と、前記補正手段の補正により前記イン
バータを駆動するようにした波形発生手段とからなる冷
凍システムの制御装置とすることにより、インバータの
運転状態を検出し、その状態に合うようにパラメータ設
定を変えることができるようになるので、冷凍負荷が変
わりモータの発生するトルクが変化しても、パラメータ
を変更することにより、常に最大効率で運転することが
できる。
出手段と、前記状態検出手段で検出された状態により主
巻線電圧または補助巻線電圧または位相のいずれかを補
正する補正手段と、前記補正手段の補正により前記イン
バータを駆動するようにした波形発生手段とからなる冷
凍システムの制御装置とすることにより、インバータの
運転状態を検出し、その状態に合うようにパラメータ設
定を変えることができるようになるので、冷凍負荷が変
わりモータの発生するトルクが変化しても、パラメータ
を変更することにより、常に最大効率で運転することが
できる。
【図1】本発明の実施の形態1の冷凍システムの制御装
置のブロック図
置のブロック図
【図2】本発明の実施の形態1の冷凍システムの制御装
置のタイミング図
置のタイミング図
【図3】本発明の実施の形態1の周波数と電圧の関係を
示す特性図
示す特性図
【図4】本発明の実施の形態1の電圧とモータ効率の関
係を示す特性図
係を示す特性図
【図5】本発明の実施の形態1の冷凍システムの制御装
置の流れ図
置の流れ図
【図6】本発明の実施の形態1の各パラメータとモータ
効率の関係を示す特性図
効率の関係を示す特性図
【図7】従来の冷凍システムの制御装置のブロック図
2 倍電圧整流回路 3 インバータ 6 圧縮要素 7 インダクションモータ 13 凝縮要素 14 減圧要素 15 蒸発要素
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中野 智紀 大阪府東大阪市高井田本通4丁目2番5号 松下冷機株式会社内 Fターム(参考) 3H045 AA03 AA09 AA12 AA27 BA19 BA32 CA23 CA29 DA07 EA38 5H007 BB06 CA02 CB05 CC01 DA01 DA03 DA06 DB01 DC02 DC08 EA05 5H576 AA10 BB02 CC05 DD01 DD04 EE07 EE11 EE18 GG04 GG05 HA03 HB01 JJ25 LL22 LL24 LL43 LL52 MM04
Claims (6)
- 【請求項1】 圧縮要素と、凝縮要素と、減圧要素と、
蒸発要素とからなる冷凍システムにおいて、前記圧縮要
素を動かす主巻線と補助巻線の2相の固定子巻線を持つ
インダクションモータと、倍電圧整流回路と、4つのス
イッチング素子をブリッジ結線したインバータと、前記
インダクションモータの各相の固定子巻線を前記インバ
ータの出力に接続し、前記インダクションモータの固定
子巻線の共通端子を前記倍電圧整流回路の中点に接続
し、冷凍システムの状態により周波数を変化させる周波
数設定手段と、前記周波数設定手段で設定された周波数
で前記インバータを駆動するようにした波形発生手段と
からなる冷凍システムの制御装置。 - 【請求項2】 波形発生手段は、周波数設定手段の設定
周波数に応じて主巻線に加える電圧と補助巻線に加える
電圧を別々に設定できるようにした請求項1記載の冷凍
システムの制御装置。 - 【請求項3】 波形発生手段は、周波数設定手段の設定
周波数に応じて主巻線に加える電圧と補助巻線に加える
電圧の位相差を設定できるようにした請求項1記載の冷
凍システムの制御装置。 - 【請求項4】 圧縮要素と、凝縮要素と、減圧要素と、
蒸発要素とからなる冷凍システムにおいて、前記圧縮要
素を動かす主巻線と補助巻線の2相の固定子巻線を持つ
インダクションモータと、倍電圧整流回路と、4つのス
イッチング素子をブリッジ結線したインバータと、前記
インダクションモータの各相の固定子巻線を前記インバ
ータの出力に接続し、前記インダクションモータの固定
子巻線の共通端子を前記倍電圧整流回路の中点に接続
し、冷凍システムの状態により周波数を変化させる周波
数設定手段と、前記周波数設定手段で設定された周波数
により最適な出力電圧のパターンを選択する電圧パター
ン選択手段と、前記周波数設定手段で設定された周波数
と前記電圧パターン選択手段で選択された電圧パターン
で前記インバータを駆動するようにした波形発生手段と
からなる冷凍システムの制御装置。 - 【請求項5】 電圧パターン選択手段は、周波数が低い
ほど電圧が低くなる電圧パターンを選択するようにした
請求項4記載の冷凍システムの制御装置。 - 【請求項6】 圧縮要素と、凝縮要素と、減圧要素と、
蒸発要素とからなる冷凍システムにおいて、前記圧縮要
素を動かす主巻線と補助巻線の2相の固定子巻線を持つ
インダクションモータと、倍電圧整流回路と、4つのス
イッチング素子をブリッジ結線したインバータと、前記
インダクションモータの各相の固定子巻線を前記インバ
ータの出力に接続し、前記インダクションモータの固定
子巻線の共通端子を前記倍電圧整流回路の中点に接続
し、冷凍システムの状態により周波数を変化させる周波
数設定手段と、インバータの状態を検出する状態検出手
段と、前記状態検出手段で検出された状態により主巻線
電圧または補助巻線電圧または位相のいずれかを補正す
る補正手段と、前記補正手段の補正により前記インバー
タを駆動するようにした波形発生手段とからなる冷凍シ
ステムの制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000120795A JP2001309692A (ja) | 2000-04-21 | 2000-04-21 | 冷凍システムの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000120795A JP2001309692A (ja) | 2000-04-21 | 2000-04-21 | 冷凍システムの制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001309692A true JP2001309692A (ja) | 2001-11-02 |
Family
ID=18631549
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000120795A Pending JP2001309692A (ja) | 2000-04-21 | 2000-04-21 | 冷凍システムの制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001309692A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002112588A (ja) * | 2000-10-02 | 2002-04-12 | Matsushita Refrig Co Ltd | 冷凍システムの制御装置 |
JP2012233658A (ja) * | 2011-05-09 | 2012-11-29 | Panasonic Corp | 冷蔵庫 |
JP2012233659A (ja) * | 2011-05-09 | 2012-11-29 | Panasonic Corp | 冷蔵庫 |
JP2016001939A (ja) * | 2014-06-11 | 2016-01-07 | シャープ株式会社 | インバータ制御装置 |
EP3610544B1 (en) * | 2017-04-10 | 2023-11-15 | Carel Industries S.p.A. | Refrigerating machine and operating device for an asynchronous electric motor |
WO2024062598A1 (ja) * | 2022-09-22 | 2024-03-28 | 三菱電機株式会社 | 冷凍装置 |
-
2000
- 2000-04-21 JP JP2000120795A patent/JP2001309692A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002112588A (ja) * | 2000-10-02 | 2002-04-12 | Matsushita Refrig Co Ltd | 冷凍システムの制御装置 |
JP2012233658A (ja) * | 2011-05-09 | 2012-11-29 | Panasonic Corp | 冷蔵庫 |
JP2012233659A (ja) * | 2011-05-09 | 2012-11-29 | Panasonic Corp | 冷蔵庫 |
JP2016001939A (ja) * | 2014-06-11 | 2016-01-07 | シャープ株式会社 | インバータ制御装置 |
EP3610544B1 (en) * | 2017-04-10 | 2023-11-15 | Carel Industries S.p.A. | Refrigerating machine and operating device for an asynchronous electric motor |
WO2024062598A1 (ja) * | 2022-09-22 | 2024-03-28 | 三菱電機株式会社 | 冷凍装置 |
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