JP2002106922A - 空気調和機の制御方法およびその装置 - Google Patents

空気調和機の制御方法およびその装置

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JP2002106922A
JP2002106922A JP2000295500A JP2000295500A JP2002106922A JP 2002106922 A JP2002106922 A JP 2002106922A JP 2000295500 A JP2000295500 A JP 2000295500A JP 2000295500 A JP2000295500 A JP 2000295500A JP 2002106922 A JP2002106922 A JP 2002106922A
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淳 前野
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 空気調和機の軽負荷時において、アクティブ
フィルタを適切に制御し、振動、騒音発生を抑えること
を目的とする。 【解決手段】 空気調和機において、交流電源を直流電
圧に変換してアクティブフィルタに供給し、このアクテ
ィブフィルタで所定直流電圧としてインバータの電源電
圧とし、この電源電圧を任意の交流電圧としてコンプレ
ッサのモータに印加して同モータを所定運転周波数で運
転する一方、アクティブフィルタの入力電圧および電流
を検出して入力交流電流波形が正弦波状になるように、
同アクティブフィルタのスイッチング手段を所定に駆動
する。このとき、当該空気調和機の制御回路は入力交流
電流が所定値以下である場合、入力交流電流Inを所定
時間毎に検出する(ST2,3,4)。前回検出の入力
交流電流In−1と今回検出の入力交流電流Inとの差
の絶対値IAを算出し(ST5,6)、この算出絶対値
IAが所定値以上であるときにはモータの現運転周波数
を所定値だけ高くし(ST8,ST9)、アクティブフ
ィルタにおける電流を上げる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は空気調和機に用いる
コンプレッサモータ(ブラシレスDCモータ)をインバ
ータ制御する制御技術に係り、特に詳しくは、力率改善
電源回路(アクティブフィルタ)の制御による振動、騒
音の発生を抑える空気調和機の制御方法およびその装置
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】この空気調和機のコップレッサモータを
インバータ制御する場合、交流電源を直流電源に変換
し、この変換された直流電圧をインバータ手段で任意の
交流電圧に変換してモータに印加する。
【0003】そのための制御装置は、例えば図4に示す
ように、交流電源1を全波整流して直流電圧に変換する
整流部2と、この直流電圧を所定電圧に昇圧するととも
に、入力交流電流波形を正弦波状に制御するためのアク
ティブフィルタ部3と、このアクティブフィルタ部3の
出力直流電圧を三相の交流電圧に変換してコンプレッサ
のモータ4に印加するインバータ部5と、アクティブフ
ィルタ部3を制御する制御用IC6と、この制御用IC
6の制御信号(起動、出力電圧設定値)およびインバー
タ部5のスイッチング素子の制御信号(PWM波形を含
む)を出力する制御回路(マイクロコンピュータ)7
と、その制御信号によりインバータ部5のスイッチング
素子を駆動するドライバ部8とを備えている。
【0004】上記アクティブフィルタ部3は、整流部2
の正端子側に直列に接続した昇圧チョークコイル3a
と、この昇圧チョークコイル3aに直列に接続した逆阻
止ダイオード3bと、この昇圧チョークコイル3aと逆
阻止ダイオード3bの間で整流部2の負端子側に接続し
たスイッチング素子(IGBT;絶縁ゲート形トランジ
スタ)3cと、当該出力電圧を平滑化する平滑コンデン
サ3dと、当該入力電圧を検出する入力電圧検出回路3
eと、当該電流を検出する電流検出回路(シャント抵
抗)3fと、当該出力電圧を検出する出力電圧検出回路
3gとを備えている。
【0005】上記制御装置によると、モータ4を当該空
気調和機の室温コントロールに必要な回転速度(コンプ
レッサの目標運転周波数)とするため、アクティブフィ
ルタ部3を制御するとともに、インバータ部5のスイッ
チング素子をオン、オフ駆動する。
【0006】例えば、低回転速度領域では、アクティブ
フィルタ部3の出力直流電圧を一定とし、PWM制御に
よりモータ4の回転速度を指令(目標運転周波数)し、
高回転速度領域では、PWMが100%に達すると、ア
クティブフィルタ部3のスイッチング素子3cをスイッ
チングして出力直流電圧を昇圧し、このPAM制御によ
りモータ4の回転速度を指令(目標運転周波数)する。
【0007】この場合、制御回路7がコンプレッサの現
運転周波数を目標運転周波数とするため、制御用IC6
に必要な制御信号を出力するとともに、コンプレッサの
モータ4をPWM制御する。
【0008】制御用IC6は、アクティブフィルタ部3
における検出入力電圧、電流および出力電圧を入力し、
その制御信号にしたがって出力直流電圧を一定とし、あ
るいは出力直流電圧を昇圧する一方、入力交流電流波形
が正弦波状になるように、スイッチング素子3cを所定
にスイッチングする。なお、アクティブフィルタ部3の
動作については既に公知であることから、その説明を省
略する。
【0009】このように、入力交流電流波形を正弦波状
とすることによって入力交流電流波形の歪波が小さくな
るため、高調波電流を低減することができ、力率の向上
を図ることができる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記空気調
和機の制御方法においては、空気調和機の負荷が軽く、
入力交流電流が低い場合、アクティブフィルタ部3の電
流検出回路3fによる検出電流が低くなるが、この電流
が小さいと、制御用IC6によるアクティブフィルタ部
3の制御が適切でなくなる。つまり、円滑な制御が行わ
れず、例えば入力交流電流が間欠動作し(間欠的に変動
し)、これが空気調和機の過大な振動、騒音の発生要因
ともなる。
【0011】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
あり、その目的は、軽負荷時にアクティブフィルタ部を
適切に制御し、入力交流電流の間欠動作を無くし、振
動、騒音を防止することができるようにした空気調和機
の制御方法およびその装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、交流電源を整流手段で直流電圧に変換
し、この直流電圧をアクティブフィルタで所定直流電圧
としてインバータ手段に供給するとともに、このインバ
ータ手段によって任意の交流電圧としてコンプレッサの
モータに印加し、このモータを所定運転周波数で運転す
る際、少なくとも上記アクティブフィルタの入力電圧お
よび電流を検出し、この入力電圧および電流をもとにし
て入力交流電流波形が正弦波状になるように、同アクテ
ィブフィルタのスイッチング手段を所定に駆動する空気
調和機の制御方法において、当該入力交流電流が所定値
以下である場合、当該入力交流電流を所定時間毎に検出
するとともに、前回検出の入力交流電流と今回検出の入
力交流電流との差の絶対値を算出し、この算出絶対値が
所定値以上であるときには上記コンプレッサの現運転周
波数を所定値だけ高くするようにしたことを特徴として
いる。
【0013】上記入力交流電流の検出は、同入力交流電
流のゼロクロス点から同入力交流電流の1サイクルの1
/4時間毎に行うようにし、上記コンプレッサの現運転
周波数を所定値だけ高くしたときには、所定時間上記処
理を停止するとよい。これにより、入力交流電流を適切
に検出することができ、コンプレッサの運転周波数を高
くして、その運転が安定した後、当該処理を開始するこ
とができることから、当該処理による制御を安定して行
うことができる。
【0014】交流電源を整流手段で直流電圧に変換し、
この直流電圧をアクティブフィルタで所定直流電圧とし
てインバータ手段に供給するとともに、このインバータ
手段によって任意の交流電圧としてコンプレッサのモー
タに印加し、このモータを所定運転周波数で運転する
際、少なくとも上記アクティブフィルタの入力電圧およ
び電流を検出し、この入力電圧および電流をもとにして
入力交流電流波形が正弦波状になるように、同アクティ
ブフィルタのスイッチング手段を所定に駆動する空気調
和機の制御装置において、当該入力交流電流を検出する
とともに、該入力交流電流のゼロクロス点で極性反転し
た信号を割込信号として出力する電流検出センサおよび
入力交流電流検出手段と、当該入力交流電流が所定値以
下である場合には、上記割込信号毎に所定時間経過時点
で入力交流電流を検出するとともに、前回検出の入力交
流電流と今回検出の入力交流電流との差の絶対値を算出
し、この算出絶対値が所定値以上であるときには、上記
コンプレッサの現運転周波数を所定値だけ高くする制御
手段とを備えてなることを特徴とする空気調和機の制御
装置。
【0015】上記制御手段は、少なくとも上記モータを
制御するマイクロコンピュータであり、上記割込信号毎
に入力交流電流を検出するタイミングは、同入力交流電
流の1サイクルの1/4時間毎に行うようにし、上記モ
ータの現運転周波数を所定値だけ高くしたときには、所
定時間上記処理を停止するとよい。これにより、入力交
流電流を適切に検出することができ、コンプレッサの運
転周波数を高くしてから、その運転が安定した後、当該
処理を開始することができ、つまり当該処理による制御
を安定して行うことができる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図1
ないし図3を参照して詳しく説明する。なお、図2中、
図4と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略す
る。
【0017】図2において、この空気調和機の制御方法
が適用される制御装置は、入力交流電流を検出するとと
もに、この交流電流に同期して割り込みを発生するため
の電流検出センサ(CT)10および入力交流電流検出
回路11と、入力交流電流が所定値以下であるときに、
その割り込みから所定時間経過時点において入力交流電
流を検出する一方、前回検出の入力交流電流In−1と
今回検出の入力交流電流Inとの差が大きいときにはモ
ータ(コンプレッサモータ)4の現運転周波数を所定値
(例えば最大運転周波数が120Hz程度である場合5
Hz)だけ高くする制御回路(マイクロコンピュータ)
12とを備えている。なお、制御回路12は、図4に示
す制御回路7の機能も備えている。
【0018】次に、上記構成の制御装置の動作を図1の
フローチャート図および図3のタイムチャート図を参照
して説明する。まず制御回路12は従来例で説明したよ
うに、空気調和機のコンプレッサのモータ4を目標運転
周波数で運転しているものとする。
【0019】このとき、制御回路12は、後述する所定
時間ta,tbを計時するためのリロードタイマ(内部
タイマ)をスタートし(ステップST)、入力交流電流
検出回路11からの割込信号が入力されているか否かを
判断する(ステップST2)。この割込信号は、入力交
流電流のゼロクロス点で極性反転した信号である(図3
(a)および(b)参照)。
【0020】割り込みが発生すると、この割り込み発生
時点から所定時間taが経過した否かの判断し(ステッ
プST3)、この所定時間taの経過時点で入力交流電
流Inを検出する(ステップST4)。なお、所定時間
taは、入力交流電流の1サイクルの1/4時間にする
とよい。
【0021】続いて、内部メモリから前回検出の入力交
流電流In−1を読み出し(ステップST5)、この前
回検出の入力交流電流In−1と今回検出の入力交流電
流Inとの差の絶対値IAを算出し(ステップST
6)、今回検出の入力交流電流InをIn−1として内
部メモリに記憶する(ステップST7)。
【0022】続いて、その絶対値IAが所定値(数A)
以上であるか否かを判断する(ステップST8)。例え
ば、図3(c)のタイミングA2においては、タイミン
グA1における前回検出の入力交流電流が2Aであり、
今回検出の入力交流電流が2Aである。つまり、入力交
流電流が間欠動作となっていないことから、ステップS
T2に戻って上述したステップを繰り返す。
【0023】図3(c)のタイミングA3においては、
タイミングA2における前回検出の入力交流電流が2A
であるの対し、今回検出の入力交流電流が8Aと大き
く、入力交流電流が間欠動作となっていることから、ス
テップST8からST9に進み、コンプレッサのモータ
4の現運転周波数を所定値(例えば5Hz)だけ高くす
る。
【0024】従来例で説明したように、例えば空気調和
機の負荷が軽く、入力交流電流が低い場合、アクティブ
フィルタ部3において検出される電流が低く、制御用I
C6によるアクティブフィルタ部3の制御が適切に行わ
れない。したがって、入力交流電流が間欠動作となった
とみなされ、モータ4の運転周波数を高くして入力交流
電流を上げ、制御用IC6による制御が適切に行われる
ようにする。
【0025】続いて、所定時間(例えば入力交流電流の
3サイクル半程度に相当する時間)tbが経過したか否
かを判断し(ステップST10)、この所定時間tbが
経過した時点でステップST2に戻って上述したステッ
プを繰り返す。すなわち、モータ4の運転周波数を所定
値だけ高くしてから、当該処理による制御の安定化を図
るためである。
【0026】このように、入力交流電流が所定値(例え
ば2A)と低いときには、所定時間毎に入力交流電流を
検出し、その入力交流電流が大きく変動した場合には、
入力交流電流が間欠動作となっていることから、モータ
4の現運転周波数を所定値だけ高くし、入力交流電流を
上昇させる。したがって、制御用IC6によるアクティ
ブフィルタ部3の制御が適切に行われるようになり、そ
の入力交流電流の間欠動作が無くなり、当該空気調和機
の振動、騒音を抑えることができる。
【0027】
【発明の効果】以上説明した本発明によれば、以下に述
べる効果を奏する。本発明は、アクティブフィルタを有
し、アクティブフィルタの入力電圧および電流を検出
し、この入力電圧および電流をもとにして入力交流電流
波形が正弦波状になるように同アクティブフィルタのス
イッチング手段を所定に駆動する一方、アクティブフィ
ルタで得た所定直流電圧をインバータ制御するコンプレ
ッサのモータを駆動電源としている空気調和機の制御方
法において、当該入力交流電流が所定値以下である場合
には、当該入力交流電流を所定時間毎に検出するととも
に、前回検出の入力交流電流と今回検出の入力交流電流
との差の絶対値を算出し、この算出絶対値が所定値以上
であるときには、コンプレッサの現運転周波数を所定値
だけ高くしていることから、例えば、軽負荷時でアクテ
ィブフィルタにおける検出電流が小さい場合では、運転
周波数を高くしてその電流を上昇させるため、アクティ
ブフィルタの制御が適切に行われるようになり、入力交
流電流の間欠動作を無くして振動、騒音を防止すること
ができるという効果がある。
【0028】本発明は、アクティブフィルタを有し、ア
クティブフィルタの入力電圧および電流を検出し、この
入力電圧および電流をもとにして入力交流電流波形が正
弦波状になるように同アクティブフィルタのスイッチン
グ手段を所定に駆動する一方、アクティブフィルタで得
た所定直流電圧をインバータ制御するコンプレッサのモ
ータを駆動電源としている空気調和機の制御装置におい
て、当該入力交流電流を検出するとともに、その交流電
流に同期して割込信号を出力する電流検出センサおよび
入力交流電流検出回路と、当該入力交流電流が所定値以
下である場合には、その割込信号毎に所定時間経過時点
で入力交流電流を検出し、前回検出の入力交流電流と今
回検出の入力交流電流との差の絶対値を算出するととも
に、この算出絶対値が所定値以上であるときには、コン
プレッサの現運転周波数を所定値だけ高くする制御手段
とを備えていることから、上記制御方法と同様の効果を
奏する。しかも、上記制御手段として、当該空気調和機
の制御手段であるマイクロコンピュータで実現すること
ができ、また、電流検出センサおよび入力交流電流検出
回路を既に備えた空気調和機であれば、ソフトウエアを
追加するだけでよく、低コストで実現することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態を示し、空気調和機の制
御方法を説明するための概略的フローチャート図。
【図2】図1に示す空気調和機の制御方法が適用される
制御装置の概略的ブロック線図。
【図3】図2に示す制御装置の動作を説明するための概
略的タイムチャート図。
【図4】従来のモータの制御装置の概略的ブロック線
図。
【符号の説明】
1 交流電源 2 整流部 3 アクティブフィルタ部 3c スイッチング素子 4 モータ(コンプレッサモータ) 5 インバータ部 6 制御用IC 7,12 制御回路(マイクロコンピュータ) 10 電流検出センサ(CT) 11 入力交流電流検出回路

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 交流電源を整流手段で直流電圧に変換
    し、該直流電圧をアクティブフィルタで所定直流電圧と
    してインバータ手段に供給するとともに、該インバータ
    手段によって任意の交流電圧としてコンプレッサのモー
    タに印加し、該モータを所定運転周波数で運転する際、
    少なくとも前記アクティブフィルタの入力電圧および電
    流を検出し、該入力電圧および電流をもとにして入力交
    流電流波形が正弦波状になるように、同アクティブフィ
    ルタのスイッチング手段を所定に駆動する空気調和機の
    制御方法において、当該入力交流電流が所定値以下であ
    る場合、当該入力交流電流を所定時間毎に検出するとと
    もに、前回検出の入力交流電流と今回検出の入力交流電
    流との差の絶対値を算出し、該算出絶対値が所定値以上
    であるときには前記コンプレッサの現運転周波数を所定
    値だけ高くするようにしたことを特徴とする空気調和機
    の制御方法。
  2. 【請求項2】 前記入力交流電流の検出は、同入力交流
    電流のゼロクロス点から同入力交流電流の1サイクルの
    1/4時間毎に行うようにし、前記コンプレッサの現運
    転周波数を所定値だけ高くしたときには、所定時間前記
    処理を停止するようにした請求項1に記載の空気調和機
    の制御方法。
  3. 【請求項3】 交流電源を整流手段で直流電圧に変換
    し、該直流電圧をアクティブフィルタで所定直流電圧と
    してインバータ手段に供給するとともに、該インバータ
    手段によって任意の交流電圧としてコンプレッサのモー
    タに印加し、該モータを所定運転周波数で運転する際、
    少なくとも前記アクティブフィルタの入力電圧および電
    流を検出し、該入力電圧および電流をもとにして入力交
    流電流波形が正弦波状になるように、同アクティブフィ
    ルタのスイッチング手段を所定に駆動する空気調和機の
    制御装置において、当該入力交流電流を検出するととも
    に、該入力交流電流のゼロクロス点で極性反転した信号
    を割込信号として出力する電流検出センサおよび入力交
    流電流検出手段と、当該入力交流電流が所定値以下であ
    る場合には、前記割込信号毎に所定時間経過時点で入力
    交流電流を検出するとともに、前回検出の入力交流電流
    と今回検出の入力交流電流との差の絶対値を算出し、該
    算出絶対値が所定値以上であるときには、前記コンプレ
    ッサの現運転周波数を所定値だけ高くする制御手段とを
    備えてなることを特徴とする空気調和機の制御装置。
  4. 【請求項4】 前記制御手段は、少なくとも前記モータ
    を制御するマイクロコンピュータであり、前記割込信号
    毎に入力交流電流を検出するタイミングは、同入力交流
    電流の1サイクルの1/4時間毎に行うようにし、前記
    モータの現運転周波数を所定値だけ高くしたときには、
    所定時間前記処理を停止するようにした請求項3に記載
    の空気調和機の制御装置。
JP2000295500A 2000-09-28 2000-09-28 空気調和機の制御方法およびその装置 Withdrawn JP2002106922A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011188737A (ja) * 2010-03-09 2011-09-22 Richard Landry Gray 力率補償方法
CN107303665A (zh) * 2016-04-18 2017-10-31 株式会社牧田 电动作业机

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