JP2003222417A - 空気調和機 - Google Patents

空気調和機

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JP2003222417A
JP2003222417A JP2002021515A JP2002021515A JP2003222417A JP 2003222417 A JP2003222417 A JP 2003222417A JP 2002021515 A JP2002021515 A JP 2002021515A JP 2002021515 A JP2002021515 A JP 2002021515A JP 2003222417 A JP2003222417 A JP 2003222417A
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Koji Ono
宏持 小野
Eiji Goto
英二 後藤
Toshinari Baba
俊成 馬場
Masafumi Nishinomiya
理文 西宮
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00Control issues
    • F25B2600/02Compressor control
    • F25B2600/021Inverters therefor
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/70Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電源電圧が変動しても、圧縮機の駆動をより
確実かつ正確に行なう制御方法を提供するものである。 【解決手段】 商用電源1を整流するダイオードブリッ
ジ2と、整流後の電圧を平滑して直流に変換するコンデ
ンサ3と、直流電圧を制御するインバータ回路4を具備
し、直流電圧を検出するための電圧検出手段6と、検出
した直流電圧の電圧値に基づいて補正デューティを演算
する補正デューティ演算部10を設けたものである。

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、特に
の圧縮機の駆動制御に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の一般的な空気調和機の電気回路
は、図5に示すように商用電源1を整流して直流電圧に
変換するダイオードブリッジ2とコンデンサ3で構成さ
れるコンバータ回路と、直流電圧を制御するインバータ
回路4とモータを内蔵した圧縮機5で構成されている。
【0003】このような構成では、商用電源1の電圧が
変動すれば、ダイオードブリッジ2の出力電圧が変動す
るため、インバータ回路4の出力電圧も変動する。
【0004】その結果、商用電源1の出力電圧が定格電
圧より高いときには、インバータ回路4の出力電圧が高
くなり、圧縮機5のモータ巻線に過電流が流れることに
なる。逆に、商用電源1の出力電圧が定格電圧より低い
ときには、インバータ回路4の出力電圧が低くなり、圧
縮機5の駆動に必要なトルクを得ることができないとい
う課題があった。
【0005】上記課題を解決する手段が、実開平06−
28558号公報、特開平11−218347号公報、
特開2000−193291号公報などがに開示されて
いる。
【0006】実開平06−28558号公報には、商用
電源1の電圧値に基づいて、圧縮機5への印加電圧を可
変制御することが記載されている。
【0007】また、特開2000−193291号公報
や特開平11−218347号公報には、図6に示すよ
うに商用電源1の出力電圧を検出する電圧検出手段6の
出力値に基づいて、高電圧域用、定格電圧域用、低電圧
域用のいずれかに対応した電圧補正値を選択する補正テ
ーブル選択部7とインバータの制御信号を生成するイン
バータ駆動回路により、インバータ回路4の出力電圧を
制御して、圧縮機5を駆動することが記載されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術のうち、実開平06−28558号公報には、
圧縮機5に印加する電圧を制御する具体的な手段が開示
されていない。
【0009】また、特開平11−218347号公報や
特開平2000−193291号公報に記載の3つのテ
ーブルに振り分ける制御方式には次のような課題があ
る。
【0010】第1の課題として、従来のこの種の技術と
しては、特開平11−218347号公報に記載のよう
に電圧検出手段としてウィンドコンパレータとホトカプ
ラで構成された絶縁回路により電圧値に応じてテーブル
に振り分けて検出する方法が一般的であった。本方法で
は、直流電圧値を細かく精度よく検出することができな
い。
【0011】第2の課題として、電源事情が悪い地域な
ど電源電圧の変動幅が予め設定されたテーブルの範囲を
超えた場合、対応した電圧補正値がないために正確な制
御ができなくなる。
【0012】第3の課題として、各テーブルの最小値と
最大値を比較した場合、インバータ回路4の出力電圧に
差があるので、圧縮機5への過電流や、トルク不足とい
う影響が少なからず生じてしまう。
【0013】例えば、商用電源1の変動幅を100V±
10%とした場合、1つのテーブルの電圧差は約7Vと
なる。通常、電圧補正値はテーブルのセンター値に合わ
せて設計するので電圧値がテーブルの最大時には過電流
となり、最小時には圧縮機5がトルク不足になる可能性
がある。
【0014】第4の課題として、この従来方式で圧縮機
5の駆動をより正確に行なうには、テーブルを多数に持
てばよいが、図7に示す特開平11−218347号公
報に記載の制御フローチャートを考慮すると、ステップ
S2で検出した電源電圧をステップS3およびS4で検
出した電源電圧の高さを判断し、ステップS5〜S7に
より、電圧補正値を電圧補正テーブルから選択するが、
ステップS5〜S7にあるように電圧補正値のデータを
テーブル毎に持つ必要があり、これらのデータを保存し
ておくためのメモリ容量が大きくなるという課題があっ
た。
【0015】本発明は、このような従来の課題を解決す
るものであり、電源電圧が変動しても、圧縮機5の駆動
をより確実かつ正確に行なう制御方法を提供することを
目的とするものである。
【0016】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、インバータ回路の出力電圧を制御するため
に、電圧検出手段によって検出した直流電圧の電圧値に
応じて補正する補正デューティ演算部を設けたものであ
る。
【0017】補正デューティ演算部は、検出した直流電
圧と予め設定した基準電圧及び基準デューティから補正
デューティを演算する。
【0018】上記補正デューティを用いて、インバータ
回路がON/OFFする割合を制御し、その出力電圧を
デューティ制御することで、商用電源の電圧が変動して
も常に最適な圧縮機の駆動を行なうことができる。
【0019】
【発明の実施の形態】上記課題を解決するために本発明
は、商用電源を整流し、平滑した直流電圧を検出するた
めの電圧検出手段と、この電圧検出手段が検出した直流
電圧の電圧値に基づいてインバータ回路の出力電圧を補
正するために、補正デューティを演算する補正デューテ
ィ演算部を設けたものである。
【0020】補正デューティ演算部では、基準電圧及び
基準デューティと電圧検出手段から検出した直流電圧の
電圧値に基づいて補正デューティを演算し、得られた補
正デューティからインバータ駆動回路により、インバー
タの制御信号を生成し、インバータ回路の出力電圧のデ
ューティ制御を行い、確実かつ正確な圧縮機の駆動を実
現する。
【0021】以下本発明の実施の形態における空気調和
機について図面を用いて説明する。
【0022】なお、従来例と同様の動作をするものにつ
いては、同じ番符号を付与し、説明を省略する。
【0023】図1に示すように、商用電源1を整流し、
平滑して得られた直流電圧の電圧値を電圧検出手段6に
より検出する。具体的な実施の形態として、図2に示す
ように抵抗9aと抵抗9bで構成された分圧抵抗回路9
を用いて直流電圧の電圧値の検出を行なう。
【0024】次に、検出した直流電圧の電圧値に応じた
最適な補正デューティを補正デューティ演算部10で演
算する。分圧抵抗回路9と補正デューティ演算部10の
基準電位は共通となっており、いわゆる非絶縁回路とい
われる状態になっている。それにより、簡素な回路構成
で、細かく精度良い電圧検出を実現している。
【0025】詳細な制御動作の説明は後述する。
【0026】このようにして得られた補正デューティを
用いてインバータ駆動回路8によりインバータ制御信号
の生成を行い、インバータ回路4を駆動し、出力電圧を
制御して、圧縮機5の起動を確実かつ正確に行なう。
【0027】次に、図3のフローチャートを用い、本発
明の圧縮機5の起動制御動作を説明する。
【0028】まず、ステップ3aのSTARTで処理を
開始し、ステップ3bの起動開始で起動開始するかどう
かの判定を行なう。
【0029】起動開始が許可されなければステップ3g
の圧縮機停止となり、起動開始が許可となった時点で、
電圧検出手段6により、1回だけステップ3cの直流電
圧検出を行なう。
【0030】ステップ3cにより得られた電圧より補正
デューティをステップ3dの演算式により決定する。そ
して、ステップ3eの補正デューティ出力を行ない、ス
テップ3fの圧縮機起動を実行する。次式が補正デュー
ティの演算式である。なお、基準デューティは、基準電
圧時に起動が正確に行なえるデューティである。
【0031】図4の(a)〜(c)に電源電圧変動時の
各部の動作を示す。
【0032】図4の(a)は定格電圧時の動作である。
これを基準として、図4の(b)ように電圧検出手段に
て検出してきた直流電圧の電圧値が基準電圧よりも高い
時は、基準デューティより幅の狭い補正デューティを出
力し、出力電圧を低くする。逆に、図4の(c)のよう
に直流電圧の電圧値が基準電圧よりも低い場合には、基
準デューティより幅の広い補正デューティを出力し、出
力電圧を高くする。
【0033】演算により得た補正デューティに基づい
て、インバータ駆動回路8によりインバータ制御信号の
生成を行い、インバータ回路4の出力電圧をデューティ
制御することにより補正し、圧縮機5の確実かつ正確な
起動を実現している。
【0034】また、本実施の形態は圧縮機の駆動におい
てトルクが大きく変動し、細かい制御が必要とされる起
動時にしぼって説明を行なったが、同様の制御を圧縮機
の通常動作中に行なえば、常に圧縮機の最適な制御が可
能になる。
【0035】
【発明の効果】上記実施の形態の説明から明らかなよう
に、請求項1〜2に記載の発明によれば、インバータ回
路の出力電圧を決定する補正デューティは、予め設定し
ている基準電圧時の基準デューティと電圧検出手段で検
出する直流電圧から演算することで得られる。
【0036】よって、テーブルの数に制限された制御と
は異なり、すなわち、商用電源の出力電圧に応じて、イ
ンバータ回路の出力電圧を制御するための補正デューテ
ィをより細かく、精度よく得ることができるので、円滑
な圧縮機の駆動を行なうことができる。特に静から動に
転じる起動時にはその効果が著しい。
【0037】また、演算によりデューティを決定するた
め、テーブル方式のように予め多数のテーブル毎にデュ
ーティデータを持つ必要がなく、メモリ容量を増やさず
にデューティ制御が可能となっている。
【0038】さらに、常に正確な起動を行なうことによ
り補正テーブル方式の課題の一つである各テーブルの最
大値の場合に生じる過電流を防止するので、省エネルギ
ーになるだけでなく、スイッチング素子の余裕度を低く
できるので、インバータ回路のスイッチング素子の小型
化が実現できる。
【0039】また、補正テーブル方式と違い、電圧の変
動幅が大きい場合にも対応できるため、例えば、自家発
電などのように電源電圧の安定しない場合でも安定した
圧縮機の駆動が可能である。
【0040】請求項3に記載の発明によれば、電圧検出
手段として、従来例のようにウィンドコンパレータとホ
トカプラで構成された絶縁回路を用いずとも、2つ以上
の抵抗からなる分圧抵抗回路といった簡素な非絶縁回路
で直流電圧の電圧値を検出できる。
【0041】さらに、前記従来例の回路では、直流電圧
の電圧値に応じて複数のテーブルに振り分ける事しかで
きないが、本発明のように抵抗分圧回路を用いれば、直
流電圧の電圧値を分圧して、補正デューティ演算部に入
力するため、正確な直流電圧の電圧値の検出が可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態における空気調和機の電気
回路要部ブロック図
【図2】同空気調和機の電気回路要部ブロック図
【図3】同空気調和機の起動制御フローチャート
【図4】同空気調和機の起動制御を示す波形図
【図5】従来の空気調和機の電気回路要部ブロック図
【図6】従来の補正テーブル方式を用いた空気調和機の
電気回路要部示すブロック図
【図7】従来の空気調和機における制御フローチャート
【符号の説明】
1 商用電源 2 ダイオードブリッジ 3 コンデンサ 4 インバータ回路 5 圧縮機 6 電圧検出手段 8 インバータ駆動回路 10 補正デューティ演算部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 馬場 俊成 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 西宮 理文 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 3L060 AA01 AA02 EE02 EE04

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 商用電源と、この商用電源の交流電圧を
    整流するダイオードブリッジと、前記ダイオードブリッ
    ジとコンデンサにより直流電圧に変換するコンバータ回
    路と、前記直流電圧値を検出する電圧検出手段と、前記
    直流電圧を入力とし、デューティ制御することで所定の
    疑似交流波形を出力するインバータ回路と、前記インバ
    ータ回路から出力された出力電圧により駆動される圧縮
    機とを具備し、前記電圧検出手段により検出された電圧
    値と、所定の基準電圧と、その基準電圧で予め設定した
    基準デューティとを用いて補正デューティの演算を行な
    う補正デューティ演算部を設け、前記補正デューティ演
    算部にて得られた補正デューティを用いてインバータ駆
    動回路により前記インバータ回路の出力電圧をデューテ
    ィ制御することを特徴とする空気調和機。
  2. 【請求項2】 商用電源と、この商用電源の交流電圧を
    整流するダイオードブリッジと、前記ダイオードブリッ
    ジとコンデンサにより直流電圧に変換するコンバータ回
    路と、起動直前に前記直流電圧値を検出する電圧検出手
    段と、前記直流電圧を入力とし、デューティ制御するこ
    とで所定の疑似交流波形を出力するインバータ回路と、
    前記インバータ回路から出力された出力電圧により駆動
    される圧縮機とを具備し、前記電圧検出手段により検出
    された電圧値と、所定の基準電圧と、その基準電圧で予
    め設定した基準デューティとを用いて補正デューティの
    演算を行なう補正デューティ演算部を設け、前記圧縮機
    の起動時に前記補正デューティ演算部にて得られた補正
    デューティを用いてインバータ駆動回路により前記イン
    バータ回路の出力電圧をデューティ制御することを特徴
    とする空気調和機。
  3. 【請求項3】 少なくとも2つ以上の抵抗からなる分圧
    抵抗回路を電圧検出手段として備えた請求項1または2
    記載の空気調和機。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2014075414A1 (zh) * 2012-11-16 2014-05-22 中山大洋电机股份有限公司 一种风机电机
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