JP2004201379A

JP2004201379A - Power conversion apparatus, control method therefor and air conditioning apparatus

Info

Publication number: JP2004201379A
Application number: JP2002364964A
Authority: JP
Inventors: Terukazu Higuchi; 輝一樋口; Tetsuo Miyamoto; 哲雄宮本; Yuji Shiratori; 裕次白鳥
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Electric Air Conditioning Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Electric Air Conditioning Co Ltd
Priority date: 2002-12-17
Filing date: 2002-12-17
Publication date: 2004-07-15
Anticipated expiration: 2022-12-17
Also published as: JP3953416B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power conversion apparatus which improves the accuracy of phase interruption discrimination without need for detecting the rotational speed of a rotating type driving motor, and also to provide an air conditioning apparatus equipped with the power conversion apparatus, and a control method for the power conversion apparatus. <P>SOLUTION: This power conversion apparatus is equipped with a first AC-DC converter part 41 for converting AC voltage of a generator 38 driven by the rotating type driving motor into DC voltage. Further, the apparatus comprises: a DC voltage measuring instrument 54 for measuring output-side DC voltage of the first AC-DC converter 41 within a prescribed period set so as to be included in a constant-speed control period of the rotating type driving motor, where constant speed control is implemented so as to operate at a prescribed rotational speed; and a CPU56 for discriminating the presence of phase interruption on the basis of the measured results of the DC voltage measuring instrument 54. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、欠相の判別を行う電力変換装置、電力変換装置を備えた空気調和装置、および電力変換装置の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、整流器と、この整流器の出力端に接続される平滑コンデンサとを備え、三相交流電力を直流電力に変換する電力変換装置が知られている。そして、整流器の入力端には、三相交流電源としての商用電源が接続されているのが一般的である。
【０００３】
従来、この種の電力変換装置では、商用電源の三相交流のうち、一相が、例えば電線の切断等の故障により電流が流れなくなる欠如状態、いわゆる欠相が生じると、例えば整流後の直流電圧のリップル成分が大きくなることなどにより、電力変換装置やこの電力変換装置に接続される負荷等の動作が不安定になってしまう恐れがあるため、電力変換装置において欠相を判別するのが一般的となっている。
【０００４】
例えば、欠相を判別する手段として、三相の各相の電流を検出し、電流検出結果に基づいて、欠相を判別するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
また、従来、回転型原動機としてエンジンにより駆動される圧縮機と、熱交換器等とを備えた空気調和装置が知られている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−６８３２７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記の電力変換装置では、欠相の判別に各相の電流を検出するようにしていることから、各相ごとに電流検出要素（例えば、電流センサ等）が必要となるので、部品数が多くなってしまうという問題がある。
【０００８】
この問題を解決すべく部品数を削減してコストダウンを図るために、交流電圧を変換した直流電圧を測定し、この電圧測定結果に基づいて欠相を判別するようにした電力変換装置がある。ところが、商用電源を用いる替わりに、例えば、圧縮機を駆動する回転型原動機（例えば、エンジン）を動力源とする発電機を電源として用いる場合、空調負荷や圧縮機の状態に応じてエンジンの回転数を制御しているときは、エンジンの回転数が変動することから、このエンジンの回転数の変動に応じて変動している直流電圧に基づいて欠相を判別することとなるので、欠相判別の正確性が低くなってしまうという新たな問題が生じてしまう。
【０００９】
この問題を解決すべく、エンジンの回転数に対応する通常時の直流電圧を予め記憶しておき、エンジンの回転数を検出して、検出したエンジンの回転数に対応する通常時の直流電圧と、測定した直流電圧とを比較し、この比較結果に基づいて、欠相であるか否かを判別する電力変換装置がある。この場合、欠相判別の正確性は向上するが、電力変換装置においてエンジンの回転数を検出する手段を設ける必要があり、コストアップが避けられない。
【００１０】
本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、回転型原動機の回転数を検出することなく欠相判別の正確性の向上を図る電力変換装置、その電力変換装置を備えた空気調和装置および電力変換装置の制御方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、回転型原動機により駆動される発電機の交流電力を直流電力に変換する変換手段を備えた電力変換装置において、所定回転数で運転するように定速制御が行われる前記回転型原動機の定速制御期間中の所定期間内に、前記変換手段の出力側の直流電圧を測定する電圧測定手段と、この電圧測定手段の測定結果に基づいて、欠相であるか否かを判別する判別手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
また、回転型原動機により駆動される発電機の交流電力を直流電力に変換する変換手段を備えた電力変換装置において、前記回転型原動機が所定回転数で運転するように定速制御が行われる定速制御期間内に設定された所定期間を記憶する記憶手段と、前記所定期間内に、前記変換手段の出力側の直流電圧を測定する電圧測定手段と、この電圧測定手段の測定結果に基づいて、欠相であるか否かを判別する判別手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１３】
この場合において、前記定速制御期間は、前記回転型原動機の起動時に設けられるようにしてもよい。
【００１４】
また、前記判別手段は、前記電圧測定手段により測定された直流電圧の最大値及び最小値のうち、少なくともいずれか一方に基づいて、欠相であるか否かを判別するようにしてもよい。
【００１５】
さらに、前記判別手段は、前記電圧測定手段により測定された直流電圧の最大値と最小値との加算結果に基づいて、欠相であるか否かを判別するようにしてもよい。
【００１６】
さらにまた、前記判別手段は、前記電圧測定手段により前記直流電圧を複数回測定し、当該複数回の測定結果に基づいて、欠相であるか否かを判別するようにしてもよい。
【００１７】
また、空気調和装置において、前記電力変換装置と、前記回転型原動機により駆動される圧縮機とを備えたことを特徴とするものである。
【００１８】
また、回転型原動機により駆動される発電機の交流電力を直流電力に変換する変換手段を備えた電力変換装置の制御方法において、所定回転数で運転するように定速制御が行われる前記回転型原動機の定速制御期間中の所定期間内に、前記変換手段の出力側の直流電圧を測定する電圧測定過程と、この電圧測定過程の測定結果に基づいて、欠相であるか否かを判別する判別過程とを備えたことを特徴とするものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を、図面に基づき説明する。
【００２０】
図１は、本発明に係る空気調和装置の一例としてのガスエンジン駆動型のヒートポンプ式の空気調和装置の一実施の形態における冷媒回路等を示す回路図である。
【００２１】
この図１に示すように、ヒートポンプ式の空気調和装置１０は、室外機１１、室内機１２及び電力変換装置１３を有してなる。この電力変換装置１３は、例えば、室外機１１に設置される。室外機１１の室外冷媒配管２７と室内機１２の室内冷媒配管２８とが連結配管２９で連結されている。
【００２２】
室外機１１は室外に設置される。室外機１１の構成を説明すると、室外機１１の室外冷媒配管２７には圧縮機１６が配設されるとともに、この圧縮機１６の吸込側にアキュムレータ１５が配設され、圧縮機１６の吐出側に油分離器１７、逆止弁１８及び四方弁１９が順次配設され、この四方弁１９側に室外熱交換器２０、室外膨張弁２１が順次配設されて構成される。室外熱交換器２０には、負圧を利用してこの室外熱交換器２０へ外気（空気）を送風する室外ファン２２が隣接して配置されている。この室外ファン２２は、室外ファンモータ２３によって駆動される。室外ファン２２は、例えば、軸流ファン（例えば、プロペラファン）である。圧縮機１６は、フレキシブルカップリング（ベルト・プーリー）２４等を介して回転型原動機としてのエンジン、例えばガスエンジン２５に連結され、このガスエンジン２５により駆動される。
【００２３】
室内機１２は室内に設置され、室内冷媒配管２８に室内熱交換器３０が配設されるとともに、室内冷媒配管２８において室内熱交換器３０の近傍に室内膨張弁３１が配設されて構成される。上記室内熱交換器３０には、これらの室内熱交換器３０から室内へ送風する室内ファン３２が隣接して配置されている。この室内ファン３２は、室内ファンモータ３３によって駆動される。室内ファン３２は、例えば、クロスフローファンである。
【００２４】
室外機１１は、空調制御装置３４により運転制御される。具体的に、空調制御装置３４により室外機１１におけるガスエンジン２５（即ち圧縮機１６）の回転数、四方弁１９の切り換え、室外ファン２２の回転数及び室外膨張弁２１の開度等がそれぞれ制御される。
【００２５】
ガスエンジン２５（即ち圧縮機１６）は、空調制御装置３４により回転数が制御される。
【００２６】
具体的に、室外機１１の起動時、即ちガスエンジン２５（圧縮機１６）の起動時は、空調制御装置３４によって空気調和装置１０の空調動作が安定するまでガスエンジン２５を所定回転数Ｒ（例えば、１３００［ｒｐｍ］）となるように定速制御が行われる。この定速制御は、所定の期間（以下、「定速制御期間」という。）に亘って行われる。
【００２７】
この定速制御期間経過後は、ガスエンジン２５を空調負荷や圧縮機１６の状態に応じて回転数を制御する通常制御が行われる。つまり、空調負荷が低負荷状態であればガスエンジン２５（即ち圧縮機１６）の回転数を低下させる制御が行われ、空調負荷が高負荷状態であればガスエンジン２５（即ち圧縮機１６）の回転数を増加させる制御が行われる。
【００２８】
また、空調制御装置３４の制御の下、四方弁１９が切り換えられることにより、空気調和装置１０が冷房運転又は暖房運転に設定される。つまり、四方弁１９を冷房側に切り換えたときには、冷媒が実線矢印の如く流れ、室外熱交換器２０が凝縮器に、室内熱交換器２７が蒸発器になって冷房運転状態となり、室内熱交換器２７が室内を冷房する。また、四方弁１９を暖房側に切り換えたときには、冷媒が破線矢印の如く流れ、室内熱交換器２７が凝縮器に、室外熱交換器２０が蒸発器になって暖房運転状態となり、室内熱交換器２７が室内を暖房する。
【００２９】
圧縮機１６を駆動するガスエンジン２５には、商用電源３９以外の電源としての発電機３８が接続されている。つまり、発電機３８は、フレキシブルカップリング（ベルト・プーリー）２６等を介してガスエンジン２５に連結され、このガスエンジン２５を動力源として発電するものである。例えば、この発電機３８は、ガスエンジン２５の駆動により、三相交流電圧を発生するものである。
【００３０】
電力変換装置１３は、三相交流電源の商用電源３９及び発電機３８のうち、発電機３８の発電量が十分であれば、発電機３８側から空気調和装置１０の負荷である室外ファンモータ２３に電力供給し、発電機３８の発電量が不足すれば、商用電源３９側から空気調和装置１０の負荷である室外ファンモータ２３に電力供給するようにしている。この電力変換装置１３によって、空気調和装置１０における省エネルギー化が図られている。
【００３１】
空調制御装置３４は、例えば、１枚のメイン基板によって構成されている。そして、電力変換装置１３の制御装置３５は、この空調制御装置３４とは別の基板で構成されている。
【００３２】
図２は、電力変換装置１３の電気回路図である。
【００３３】
電力変換装置１３は、発電機３８の三相交流電力を直流電力に変換する変換手段としての第１ＡＣ−ＤＣコンバータ部４１と、この第１ＡＣ−ＤＣコンバータ部４１により変換された直流電圧を昇圧又は降圧して所定の直流電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータ部４２と、商用電源３９の三相交流電力を直流電力に変換する第２ＡＣ−ＤＣコンバータ部４３と、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ部４２又は第２ＡＣ−ＤＣコンバータ部４３のうち、いずれか高いほうの直流電圧が印加され、負荷である室外ファンモータ２３に適した所定周波数及び所定交流電圧に変換して室外ファンモータ２３に電力供給するインバータ部４４と、上述した電力変換装置１３全体の制御を行う制御装置３５とを備えて構成される。
【００３４】
第１ＡＣ−ＤＣコンバータ部４１は、発電機３８により印加される三相交流電圧ＶＲ、ＶＳ、ＶＴを直流電圧になるように整流（全波整流）する第１整流器４５と、この第１整流器４５の整流作用による直流電圧を平滑する第１平滑コンデンサ４６とを備えている。この第１ＡＣ−ＤＣコンバータ部４１の出力側の直流電圧をＶ０とする。この第１整流器４５は、６つの整流ダイオードを有し、これら整流ダイオードを三相ブリッジ接続してなる。ここで、各交流電圧ＶＲ、ＶＳ、ＶＴは、それぞれ発電機３８のＲ相、Ｓ相、Ｔ相の電圧に対応している。
【００３５】
第２ＡＣ−ＤＣコンバータ部４３は、漏電遮断器４７を介して印加される商用電源３９の三相交流電圧ＶＲ’、ＶＴ’、ＶＳ’（例えば、交流電圧２００［Ｖ］）を直流電圧となるように整流（全波整流）する第２整流器４８と、整流後の直流電圧を平滑する第２平滑コンデンサ４９とを備え、第２整流器４８のハイレベル側の出力端の一端４８Ａと第２平滑コンデンサ４９のハイレベル側の一端４９Ａとの間には、並列接続した充電抵抗５０及びサイリスタ５１と、リアクトル５２とが設けられている。この第２ＡＣ−ＤＣコンバータ部４３の出力側の直流電圧をＶ１（例えば、直流電圧約２８３［Ｖ］）とする。第２整流器４８は、６つの整流ダイオードを有し、これら整流ダイオードを三相ブリッジ接続してなる。ここで、各交流電圧ＶＲ’、ＶＴ’、ＶＳ’は、それぞれ商用電源３９のＲ’相、Ｓ’相、Ｔ’相の電圧に対応している。
【００３６】
ＤＣ−ＤＣコンバータ部４２は、変換された直流電圧Ｖ１よりも高い目標直流電圧Ｖｔ（例えば、３２０［Ｖ］）にすべく、直流電圧Ｖ２に昇圧又は降圧を行う。
【００３７】
この変換された直流電圧Ｖ２が直流電圧Ｖ１よりも大きい場合は、直流電圧Ｖ２がインバータ部４４に印加されることとなる。このとき、図示は省略するが、第２ＡＣ−ＤＣコンバータ部４３の出力側は、直流電圧Ｖ２と同電位となる。
【００３８】
これによって、発電機３８の発電量が十分であれば、常に発電機３８側から負荷に電力供給することが可能となる。そして、第２整流器４８の整流ダイオードにより、商用電源３９側への電流の逆流が防止される。
【００３９】
また、発電機３８の発電量が減少してＤＣ−ＤＣコンバータ部４２にて目標直流電圧Ｖｔに昇圧できない場合は、直流電圧Ｖ２が直流電圧Ｖ１よりも小さくなり、直流電圧Ｖ１がインバータ部４４に印加されることとなる。このとき、図示は省略するが、ＤＣ−ＤＣコンバータ部４２の出力側は、直流電圧Ｖ１と同電位となる。そして、このＤＣ−ＤＣコンバータ部４２に備えられた図示を省略した逆流防止ダイオードによって電流の逆流が防止される。
【００４０】
制御装置３５は、第１ＡＣ−ＤＣコンバータ部４１の出力側の直流電圧Ｖ０を測定するための直流電圧測定器５４と、実質的に電力変換装置１３全体を制御するマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」という。）５５とを備えて構成される。具体的に、マイコン５５は、欠相の判別や、ＤＣ−ＤＣコンバータ部４２およびインバータ部４４に駆動信号（例えば、ＰＷＭ信号）を出力する制御を行っている。
【００４１】
直流電圧測定器５４は、マイコン５５の制御の下、直流電圧Ｖ０を所定のサンプリング周期でＡ／Ｄ変換して直流電圧Ｖ０の値を示すデータをマイコン５５に出力する。
【００４２】
マイコン５５は、ＣＰＵ５６、不揮発性メモリとしてのＥＥＰＲＯＭ５７、及びＲＡＭ５８を備えている。ＣＰＵ５６は、ＥＥＰＲＯＭ５７内の制御プログラム５７Ａに従って、マイコン５５全体の制御を行う。ＥＥＰＲＯＭ５７は、制御プログラム５７Ａを含む制御用データをあらかじめ記憶している。ＥＥＰＲＯＭ５７の制御プログラム５７Ａは、容易に書き換えることが可能である。ＲＡＭ５８は、各種データを一時的に記憶する。
【００４３】
このマイコン５５は、直流電圧測定器５４により出力された直流電圧Ｖ０の値を示すデータを取り込む。具体的には、マイコン５５において、ＣＰＵ５６の制御の下、ＲＡＭ５８にデータを記憶する。
【００４４】
発電機３８のＲ、Ｓ、Ｔ相の三相のうち、一相が欠相すると、例えば整流後の直流電圧Ｖ０のリップル成分が大きくなることなどにより、電力変換装置１３やこの電力変換装置１３に接続される負荷（室外ファンモータ２３）等の動作が不安定になってしまうおそれがあるため、電力変換装置１３の制御装置３５において欠相を判別するようにしている。
【００４５】
ここで、発電機３８の発電電圧、即ち第１ＡＣ−ＤＣコンバータ部４１により変換された直流電圧Ｖ０は、図３に示すように、ガスエンジン２５の回転数に比例する。
【００４６】
この図３において、直線Ｘは、欠相のない通常時におけるガスエンジン２５の回転数に対応する直流電圧Ｖ０である。また、直線Ｙは、発電機３８のＲ相、Ｓ相、Ｔ相のうち、いずれか一相が欠相している欠相時におけるガスエンジン２５の回転数に対応する直流電圧Ｖ０である。この図３にも示すように、欠相時は、発電機３８の発電電圧、即ち第１ＡＣ−ＤＣコンバータ部４１により変換された直流電圧Ｖ０が、通常時よりも低くなる。例えば、所定回転数Ｒでガスエンジン２５を運転している場合、欠相時の直流電圧Ｖ０は通常時の直流電圧Ｖ０よりも電位差ΔＶだけ低くなる。
【００４７】
ところで、図示は省略するが、商用電源の欠相を判別する場合、商用電源は、ほとんど電圧の変動がないので、商用電源の三相交流電圧を変換した後の直流電圧を測定し、この測定結果に基づいて欠相であるか否かを判別する電力変換装置がある。
【００４８】
しかし、回転型原動機を動力源とする発電機により発電された電力を負荷に供給する電力変換装置において発電機の欠相を判別する場合、商用電源側の欠相を判別する場合と同様に、単に発電機の三相交流電圧を変換した後の直流電圧を測定し、この測定結果に基づいて欠相であるか否かを判別すると、空調負荷に応じてガスエンジンの回転数を制御する通常制御を行っている場合は、直流電圧は変動している可能性があるので、正確に欠相を判別することができない。
【００４９】
このため、ガスエンジンの回転数に対応する通常時の直流電圧を予め記憶しておき、ガスエンジンの回転数を検出して、検出したガスエンジンの回転数に対応して記憶されている直流電圧と、検出した直流電圧とを比較し、この比較結果に基づいて、欠相であるか否かを判別するようにした電力変換装置がある。
【００５０】
しかし、空気調和装置の空調制御装置と、電力変換装置の制御装置とは、通常、別基板で構成されている。したがって、ガスエンジンの回転数を検出している空調制御装置のデータを制御装置で取り込むには、空調制御装置と制御装置とを同一基板に組み込むか、或いは空調制御装置に制御装置と通信するためのオプション基板を設け、このオプション基板と制御装置とを通信線で接続する必要がある。
【００５１】
空調制御装置と制御装置とを同一基板に組み込む場合、基板を設計変更しなければならないため、コストがかかってしまう。さらに、発電機や電力変換装置等を空気調和装置に後付する場合には、すでに取り付けられている空調制御装置を取り替えなければならなくなり、さらにコストがかかってしまう。
【００５２】
また、空調制御装置にオプション基板を設け、このオプション基板と電力変換装置の制御装置とを通信線で接続する場合、オプション基板を増設する必要があり、コストがかかってしまう。
【００５３】
本実施の形態において、空調制御装置３４と制御装置３５とは、別基板で構成され、電力変換装置１３の制御装置３５においてガスエンジン２５の回転数のデータを取得するための通信線やオプション基板は設けていない。
【００５４】
そこで、制御装置３５は、予め決められた所定回転数Ｒ（例えば、１３００［ｒｐｍ］）で運転するように定速制御が行われるガスエンジン２５の定速制御期間に含まれるように設定された所定期間内に、第１ＡＣ−ＤＣコンバータ部４１の出力である直流電圧Ｖ０を測定し、この測定結果に基づいて、欠相であるか否かを判別するようにしている。
【００５５】
この定速制御は、上述したように、室外機１１、即ちガスエンジン２５（圧縮機１６）の起動時に行われる。つまり、定速制御期間は、ガスエンジン２５の起動時に定速制御が開始されるように設けられている。
【００５６】
空調制御装置３４と制御装置３５とは、通信接続されていないため、制御装置３５は、ガスエンジン２５の回転数を検出することができない状態である。しかしながら、ガスエンジン２５の定速制御中の回転数及び定速制御期間は、空調制御装置３４の制御において予め決まっており、制御装置３５のマイコン５５のＥＥＰＲＯＭ５７に記憶させる制御プログラム５７Ａにおいて、電圧を測定する期間である所定期間を定速制御期間に含まれるように設定しておくことで、ガスエンジン２５が所定回転数Ｒで運転しているときに直流電圧Ｖ０を測定することが可能となる。
【００５７】
このように、電圧を測定する期間である所定期間を定速制御期間に含まれるように設定しておくことで、制御装置３５のＥＥＰＲＯＭ５７に記憶させる制御プログラム５７Ａの変更のみで済むので、空調制御装置３４と制御装置３５とを１枚の基板に組み込む設計変更を行う必要がない。また、空調制御装置３４にオプション基板を設けて、通信線で接続する必要もないため、コストアップを避けることができる。
【００５８】
以下、制御装置３５の動作、即ちマイコン５５（具体的にはＣＰＵ５６）の制御プログラム５７Ａに基づく動作について、図４および図５に示すフローチャート、並びに図６に示す直流電圧Ｖ０の波形を参照しながら詳細に説明する。
【００５９】
まず、図４に示すＣＰＵ５６の制御による電圧測定の動作を説明する。
【００６０】
ＣＰＵ５６は、ガスエンジン２５の定速制御の開始と略同一のタイミングｔ０（図６）でマスク期間Δｔ０の計時を開始する（ステップＳ１；第１計時手段）。つまり、ガスエンジン２５の起動と略同一のタイミングｔ０（図６）でマスク期間Δｔ０の計時を開始する。
【００６１】
ここで、図６中、Δｔは、空調制御装置３４において定速制御が行われる定速制御期間である。マスク期間Δｔ０とは、定速制御が行われていても電圧の測定を行わない期間である。このマスク期間Δｔ０は、定速制御期間Δｔ内において直流電圧Ｖ０の立ち上がりに要する期間に設定するのが好ましい。つまり、マスク期間Δｔ０の開始のタイミングｔ０は、定速制御期間Δｔ０の開始のタイミングと略同一であるのが好ましい。つまり、ガスエンジン２５において定速制御が行われていても、ガスエンジン２５は、回転停止状態から徐々に所定回転数Ｒに近づけられていく立ち上がり状態であり、直流電圧Ｖ０も立ち上がり状態であるため、電圧を測定しないようにしている。
【００６２】
また、図６中Ｖ０ｘは、欠相のない通常時の直流電圧Ｖ０であり、Ｖ０ｙは、欠相時の直流電圧Ｖ０である。第１ＡＣ−ＤＣコンバータ部４１の出力である欠相時の直流電圧Ｖ０ｙは、通常時の直流電圧Ｖ０ｘよりも低い値となる。
【００６３】
次に、図４において、ＣＰＵ５６はマスク期間Δｔ０が経過したか否かを判別する（ステップＳ２）。言い換えれば、ＣＰＵ５６はマスク期間Δｔ０の計時を終了したか否かを判別する。
【００６４】
マスク期間Δｔ０が経過していない場合（ステップＳ２；Ｎｏ）、ＣＰＵ５６はマスク期間Δｔ０が経過するまでステップＳ２を繰り返す。マスク期間Δｔ０が経過した場合（ステップＳ２；Ｙｅｓ）、ＣＰＵ５６は所定期間Δｔ１の計時を開始する（ステップＳ３；第２計時手段）。言い換えれば、マスク期間Δｔ０の計時の終了のタイミングｔ１（図６）で所定期間Δｔ１の計時を開始する。
【００６５】
この所定期間Δｔ１は、定速制御期間Δｔに含まれるように設定される。つまり、図６においては、所定期間Δｔ１の終了のタイミングｔ２が、空調制御装置３４による定速制御期間Δｔの終了のタイミングと略同一に設定されている。ここで、所定期間Δｔ１の終了のタイミングｔ２が、空調制御装置３４による定速制御期間Δｔの終了のタイミングと略同一に設定されるとしたが、これに限らず、所定期間Δｔ０は、マスク期間Δ０経過後であって定速制御期間Δｔ内であればよい。
【００６６】
次に、ＣＰＵ５６は、所定のサンプリング間隔（例えば、１［ｓｅｃ］）で直流電圧Ｖ０を測定するように制御する（ステップＳ４）。つまり、マイコン５５は、測定した直流電圧Ｖ０の値を所定のサンプリング間隔で取り込む。具体的に、マイコン５５は、直流電圧測定器５４に直流電圧Ｖ０を所定のサンプリング間隔でＡ／Ｄ変換するように制御し、このＡ／Ｄ変換した結果を取り込むようにしている。この直流電圧測定器５４の動作で直流電圧Ｖ０の測定が行われ、この測定結果がマイコン５５に取り込まれる。ここで、サンプリング間隔は、任意に設定することが可能である。
【００６７】
この所定のサンプリング間隔で測定された直流電圧Ｖ０の値は、ＲＡＭ５８に一時的に記憶される。
【００６８】
次に、ＣＰＵ５６は所定期間Δｔ１が経過したか否かを判別する（ステップＳ５）。言い換えれば、ＣＰＵ５６は所定期間Δｔ１の計時を終了したか否かを判別する。
【００６９】
所定期間Δｔ１が経過していない場合（ステップＳ５；Ｎｏ）、ＣＰＵ５６はステップＳ４の処理に戻り、電圧測定が継続される。所定期間Δｔ１が経過した場合（ステップＳ５；Ｙｅｓ）、電圧測定の処理動作が終了する。
【００７０】
つまり、定速制御期間Δｔ内のマスク期間Δｔ０の経過後に設定された所定期間Δｔ１内に直流電圧Ｖ０が測定されることとなる。
【００７１】
これらマスク期間Δｔ０や、マスク期間Δｔ０の計時開始のタイミングｔ０、所定期間Δｔ１、所定期間Δｔ１の計時開始のタイミングｔ１は、制御プログラム５７Ａに設定されており、この制御プログラム５７ＡがＥＥＰＲＯＭ５７に記憶されていることから、これらマスク期間Δｔ０や、マスク期間Δｔ０の計時開始のタイミングｔ０、所定期間Δｔ１、所定期間Δｔ１の計時開始のタイミングｔ１は、ＥＥＰＲＯＭ５７に記憶されていることとなる（記憶手段）。
【００７２】
次に、図５に示すＣＰＵ５６による欠相判別処理の動作について説明する。
【００７３】
ＣＰＵ５６は、所定期間Δｔ１内に所定のサンプリング間隔で測定された直流電圧Ｖ０のうち、電圧の最大値Ｖｍａｘ及び最小値Ｖｍｉｎを抽出し、
Ｖ＝Ｖｍａｘ＋Ｖｍｉｎ
を演算する（ステップＳ１１）。
【００７４】
つまり、図６に示すように、直流電圧Ｖ０は、電圧の立ち上がり後に電圧の最大値Ｖｍａｘとなり、徐々に降圧して最小値Ｖｍｉｎとなる。そして、略一定の直流電圧に近づいていく。具体的に、ガスエンジン２５の定速制御において、立ち上がり後すぐに回転数が一定（例えば、１３００［ｒｐｍ］）になるものではなく、所定回転数Ｒ（例えば、１３００［ｒｐｍ］）よりも高くなったり低くなったりする振動を繰り返しながら、所定回転数Ｒに近づけられる。
【００７５】
次に、ＣＰＵ５６は、電圧値Ｖが所定電圧Ｖｓ以上であるか否かを判別する（ステップＳ１２）。
【００７６】
この所定電圧Ｖｓは、ガスエンジン２５が所定回転数Ｒで運転している場合の欠相時の電圧値Ｖよりも高く、通常時の電圧値Ｖよりも低い値に設定されている。
【００７７】
つまり、ＥＥＰＲＯＭ５７は、所定回転数Ｒと、所定回転数Ｒに対応する所定電圧Ｖｓとを記憶している（電圧記憶手段）。
【００７８】
ステップＳ１２において、電圧値Ｖが所定電圧Ｖｓ以上である場合（ステップＳ１２；Ｙｅｓ）、ＣＰＵ５６は欠相していないと判別し（ステップＳ１３）、欠相判別処理の動作を終了する。
【００７９】
ステップＳ１２において、電圧値Ｖが所定電圧Ｖｓ以上でない場合（ステップＳ１２；Ｎｏ）、即ち電圧値Ｖが所定電圧Ｖｓよりも低い場合、欠相していると判別する（ステップＳ１４）。
【００８０】
つまり、電圧値Ｖが所定電圧Ｖｓ以上であるか否かの判別のみで欠相であるか否かの判別が行われるので、より欠相判別の正確性を向上させることができる。
【００８１】
次に、ＣＰＵ５６は、ＤＣ−ＤＣコンバータ部４２の動作を停止する制御を行い（ステップＳ１５）、欠相判別処理の動作を終了する。
【００８２】
具体的には、ＤＣ−ＤＣコンバータ部４２の動作を停止する制御を行った場合、発電機３８側から室外ファンモータ２３（負荷）への電力供給が停止されるとともに、商用電源３９側から室外ファンモータ２３（負荷）へ電力供給が行われることとなる。これによって、空気調和装置１０に電力変換装置１３を設けた場合、空調制御装置３４と制御装置３５との間で通信を行わなくても、発電機３８の欠相判別の正確性を向上させることができるので、空気調和装置１０の負荷（例えば室外ファンモータ２３）に安定して電力供給することができる。
【００８３】
以上、本実施の形態によれば、電圧を測定する期間である所定期間Δｔ１を、空調制御装置３４により定速制御される定速制御期間Δｔに含まれるように設定したことから、制御装置３５のＥＥＰＲＯＭ５７に記憶させる制御プログラム５７Ａの変更のみで済むので、空調制御装置３４と制御装置３５とを１枚の基板に組み込む設計変更を行う必要がなく、また、空調制御装置３４にオプション基板を設けて、通信線で接続する必要もないため、コストアップを避けることができる。
【００８４】
また、本実施の形態によれば、制御装置３５が、予め決められた所定回転数Ｒで運転するように定速制御が行われるガスエンジン２５の定速制御期間Δｔに含まれるように設定された所定期間Δｔ１内に、第１ＡＣ−ＤＣコンバータ部４１の出力である直流電圧Ｖ０を測定し、この測定結果に基づいて、欠相であるか否かを判別するようにしたことから、ガスエンジン２５の回転数を検出することなく、欠相判別の正確性を向上させることができる。
【００８５】
以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００８６】
本実施の形態では、電力変換装置を空気調和装置に適用した場合について説明したが、これに限るものではなく、回転型原動機を動力源とする発電機を有するシステムに電力変換装置を適用する場合であってもよい。
【００８７】
また、本実施の形態では、負荷が、空気調和装置の室外ファンモータである場合について説明したが、これに限るものではなく、電力供給を必要とする負荷であれば、いかなる負荷であってもよい。例えば、エンジン等を冷却するファンのファンモータであってもよい。
【００８８】
また、本実施の形態では、発電機の動力源である回転型原動機としてエンジン（例えば、ガスエンジン）の場合について説明したが、これに限るものではなく、発電機の動力源である回転型原動機として、例えば、蒸気タービン、ガスタービン、水力タービン等の場合であってもよい。
【００８９】
また、本実施の形態では、測定された直流電圧Ｖ０の最大値Ｖｍａｘ及び最小値Ｖｍｉｎに基づいて欠相であるか否かを判別する場合として、測定された直流電圧Ｖ０の最大値Ｖｍａｘと最小値Ｖｍｉｎとの加算結果に基づいて欠相であるか否かを判別する場合について説明したが、最大値Ｖｍａｘと最小値Ｖｍｉｎとの平均値に基づいて欠相であるか否かを判別する場合であってもよい。例えば、図５中ステップＳ１１では、電圧値Ｖは、最大値Ｖｍａｘと最小値Ｖｍｉｎとの平均値とすればよい。
【００９０】
また、本実施の形態では、測定された直流電圧Ｖ０の最大値Ｖｍａｘ及び最小値Ｖｍｉｎに基づいて欠相であるか否かを判別する場合について説明したが、最大値Ｖｍａｘと最小値Ｖｍｉｎのいずれか一方に基づいて欠相であるか否かを判別する場合であってもよい。例えば、図５中ステップＳ１１では、電圧値Ｖは、最大値Ｖｍａｘ、又は最小値Ｖｍｉｎの値とすればよい。
【００９１】
また、本実施の形態では、測定された直流電圧Ｖ０の最大値Ｖｍａｘ及び最小値Ｖｍｉｎに基づいて欠相であるか否かを判別する場合について説明したが、所定のサンプリング間隔で複数回測定された直流電圧Ｖ０のサンプリング値の合計値に基づいて、欠相であるか否かを判別する場合であってもよい。例えば、図５中ステップＳ１１では、電圧値Ｖは、所定のサンプリング間隔で測定された直流電圧Ｖ０のサンプリング値の合計値とすればよい。
【００９２】
また、本実施の形態では、測定された直流電圧Ｖ０の最大値Ｖｍａｘ及び最小値Ｖｍｉｎに基づいて欠相であるか否かを判別する場合について説明したが、所定のサンプリング間隔で複数回測定された直流電圧Ｖ０のサンプリング値の平均値に基づいて、欠相であるか否かを判別する場合であってもよい。例えば、図５中ステップＳ１１では、電圧値Ｖは、所定のサンプリング間隔で測定された直流電圧Ｖ０のサンプリング値の平均値とすればよい。
【００９３】
また、本実施の形態では、室外機１１（ガスエンジン２５）の起動時に所定回転数Ｒで運転される定速制御期間Δｔに含まれる所定期間Δｔ１内に直流電圧Ｖ０が測定される場合について説明したが、起動時に限るものではなく、空調制御装置３４において起動時以外でもガスエンジン２５が所定回転数で運転される定速制御期間が設定されているのであれば、この定速制御期間に電圧を測定する所定期間を制御プログラム５７Ａに設定しておいてもよい。このとき、図４中ステップＳ１におけるマスク時間Δｔ０の計時開始のタイミングは、定速制御が行われるタイミングと略同一のタイミングに設定しておき、図５中ステップＳ１２における所定回転数に対応する所定電圧Ｖｓは、定速制御されるときの所定回転数に基づいて設定しておけばよい。
【００９４】
また、マイコン５６においてＥＥＰＲＯＭ５７を用いる場合について説明したが、これに限るものではなく、いかなる不揮発性メモリであってもよい。例えば、フラッシュメモリ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ等であってもよい。
【００９５】
【発明の効果】
本発明によれば、回転型原動機の回転数を検出することなく欠相判別の正確性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る空気調和装置の一実施の形態における冷媒回路等を示す回路図である。
【図２】電力変換装置を示す電気回路図である。
【図３】通常時及び欠相時におけるガスエンジンの回転数に対応する発電機の交流電圧を変換した直流電圧を示す図である。
【図４】電力変換装置の制御装置における電圧側定時の処理動作を示すフローチャートである。
【図５】電力変換装置の制御装置における欠相判別時の処理動作を示すフローチャートである。
【図６】通常時及び欠相時の定速制御期間における発電機の交流電圧を変換した直流電圧の波形を示す図である。
【符号の説明】
１０空気調和装置
１３電力変換装置
１６圧縮機
２５ガスエンジン（回転型原動機）
３４空調制御装置
３５制御装置（記憶手段、電圧測定手段、判別手段）
５４直流電圧測定器（電圧測定手段）
５６ＣＰＵ（判別手段）
５７ＥＥＰＲＯＭ（記憶手段）
３８発電機
３９商用電源
４１第１ＡＣ−ＤＣコンバータ部（変換手段）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a power conversion device that determines open phase, an air conditioner including the power conversion device, and a control method for the power conversion device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Generally, there is known a power converter that includes a rectifier and a smoothing capacitor connected to an output terminal of the rectifier, and converts three-phase AC power into DC power. In general, a commercial power supply as a three-phase AC power supply is connected to an input terminal of the rectifier.
[0003]
Conventionally, in this type of power converter, when one phase of the three-phase alternating current of the commercial power supply is in a state where current does not flow due to a failure such as a cut of an electric wire, so-called open phase occurs, for example, rectified DC Since the operation of the power conversion device and the load connected to the power conversion device may become unstable due to an increase in the ripple component of the voltage, it is necessary to determine the open phase in the power conversion device. It has become common.
[0004]
For example, as a means for determining a missing phase, a method is known in which the current of each of the three phases is detected and the missing phase is determined based on the current detection result (for example, see Patent Document 1). ).
[0005]
Conventionally, there is known an air conditioner including a compressor driven by an engine as a rotary prime mover, a heat exchanger, and the like.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-5-68327
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described power converter, since the current of each phase is detected for the determination of the open phase, a current detection element (for example, a current sensor or the like) is required for each phase. There is a problem that it becomes.
[0008]
In order to solve this problem, in order to reduce the number of components and reduce costs, there is a power conversion device that measures a DC voltage obtained by converting an AC voltage and determines an open phase based on the voltage measurement result. . However, instead of using a commercial power supply, for example, when using a generator driven by a rotary prime mover (eg, an engine) that drives a compressor as a power source, the rotation of the engine depends on the air conditioning load and the state of the compressor. When the engine speed is controlled, since the engine speed fluctuates, the phase loss is determined based on the DC voltage that fluctuates according to the fluctuation in the engine speed. A new problem arises in that the accuracy of the determination is reduced.
[0009]
To solve this problem, the normal DC voltage corresponding to the engine speed is stored in advance, the engine speed is detected, and the normal DC voltage corresponding to the detected engine speed is stored. There is a power converter that compares a measured DC voltage with a measured DC voltage and determines whether or not the phase is open based on the comparison result. In this case, although the accuracy of the phase loss determination is improved, it is necessary to provide a means for detecting the number of revolutions of the engine in the power conversion device, which inevitably increases the cost.
[0010]
An object of the present invention has been made in view of the above circumstances, and includes a power converter that improves the accuracy of open-phase determination without detecting the rotation speed of a rotary motor, and a power converter that includes the power converter. To provide an air conditioner and a power converter control method.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, in a power converter including a conversion unit that converts AC power of a generator driven by a rotary prime mover into DC power, constant speed control is performed so as to operate at a predetermined rotation speed. Voltage measurement means for measuring the DC voltage on the output side of the conversion means within a predetermined period during the constant speed control period of the rotary motor, and based on the measurement result of the voltage measurement means, determines whether or not the phase is missing. And determining means for determining whether
[0012]
Further, in a power conversion device provided with a conversion means for converting AC power of a generator driven by the rotary prime mover into DC power, constant speed control is performed so that the rotary prime mover operates at a predetermined rotation speed. Storage means for storing a predetermined period set in the speed control period; voltage measurement means for measuring a DC voltage on the output side of the conversion means within the predetermined period; and And a determining means for determining whether or not the phase is missing.
[0013]
In this case, the constant speed control period may be provided when the rotary prime mover is started.
[0014]
Further, the determining means may determine whether or not the phase is missing based on at least one of a maximum value and a minimum value of the DC voltage measured by the voltage measuring means.
[0015]
Further, the determination means may determine whether or not the phase is missing based on the result of adding the maximum value and the minimum value of the DC voltage measured by the voltage measurement means.
[0016]
Furthermore, the determining means may measure the DC voltage a plurality of times by the voltage measuring means, and determine whether or not the phase is missing based on the results of the plurality of measurements.
[0017]
Further, the air conditioner includes the power conversion device and a compressor driven by the rotary prime mover.
[0018]
Further, in the control method of the power conversion device provided with a conversion means for converting AC power of a generator driven by the rotary type prime mover into DC power, the constant speed control is performed so as to operate at a predetermined rotation speed. Within a predetermined period during the constant speed control period of the prime mover, a voltage measuring step of measuring the DC voltage on the output side of the conversion means, and determining whether or not the phase is missing based on the measurement result of the voltage measuring step. And a discriminating step of performing the determination.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0020]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a refrigerant circuit and the like in an embodiment of a heat pump type air conditioner driven by a gas engine as an example of the air conditioner according to the present invention.
[0021]
As shown in FIG. 1, a heat pump type air conditioner 10 includes an outdoor unit 11, an indoor unit 12, and a power conversion device 13. The power converter 13 is installed in, for example, the outdoor unit 11. An outdoor refrigerant pipe 27 of the outdoor unit 11 and an indoor refrigerant pipe 28 of the indoor unit 12 are connected by a connection pipe 29.
[0022]
The outdoor unit 11 is installed outdoors. The configuration of the outdoor unit 11 will be described. A compressor 16 is disposed in an outdoor refrigerant pipe 27 of the outdoor unit 11, and an accumulator 15 is disposed on a suction side of the compressor 16, and a discharge side of the compressor 16 is disposed. An oil separator 17, a check valve 18 and a four-way valve 19 are sequentially arranged, and an outdoor heat exchanger 20 and an outdoor expansion valve 21 are sequentially arranged on the four-way valve 19 side. An outdoor fan 22 that blows outside air (air) to the outdoor heat exchanger 20 using negative pressure is disposed adjacent to the outdoor heat exchanger 20. The outdoor fan 22 is driven by an outdoor fan motor 23. The outdoor fan 22 is, for example, an axial fan (for example, a propeller fan). The compressor 16 is connected to an engine as a rotary prime mover, for example, a gas engine 25 via a flexible coupling (belt / pulley) 24 and the like, and is driven by the gas engine 25.
[0023]
The indoor unit 12 is installed indoors, and the indoor heat exchanger 30 is disposed in the indoor refrigerant pipe 28, and the indoor expansion valve 31 is disposed in the vicinity of the indoor heat exchanger 30 in the indoor refrigerant pipe 28. You. An indoor fan 32 that blows air from these indoor heat exchangers 30 into the room is disposed adjacent to the indoor heat exchanger 30. The indoor fan 32 is driven by an indoor fan motor 33. The indoor fan 32 is, for example, a cross flow fan.
[0024]
The operation of the outdoor unit 11 is controlled by the air conditioning controller 34. Specifically, the air-conditioning control device 34 controls the rotation speed of the gas engine 25 (that is, the compressor 16), the switching of the four-way valve 19, the rotation speed of the outdoor fan 22, the opening degree of the outdoor expansion valve 21, and the like in the outdoor unit 11. Is done.
[0025]
The rotation speed of the gas engine 25 (that is, the compressor 16) is controlled by the air conditioning control device 34.
[0026]
Specifically, when the outdoor unit 11 is started, that is, when the gas engine 25 (compressor 16) is started, the gas engine 25 is rotated by the predetermined rotation speed R (until the air conditioning operation of the air conditioner 10 is stabilized by the air conditioning controller 34). For example, constant speed control is performed so as to be 1300 [rpm]. This constant speed control is performed over a predetermined period (hereinafter, referred to as “constant speed control period”).
[0027]
After the elapse of the constant speed control period, normal control for controlling the number of revolutions of the gas engine 25 according to the air conditioning load and the state of the compressor 16 is performed. That is, if the air-conditioning load is in a low load state, control is performed to reduce the rotation speed of the gas engine 25 (that is, the compressor 16). Control for increasing the rotation speed is performed.
[0028]
Further, under the control of the air conditioning control device 34, the four-way valve 19 is switched, whereby the air conditioner 10 is set to the cooling operation or the heating operation. That is, when the four-way valve 19 is switched to the cooling side, the refrigerant flows as indicated by the solid line arrow, the outdoor heat exchanger 20 becomes a condenser, and the indoor heat exchanger 27 becomes an evaporator, and enters a cooling operation state. The vessel 27 cools the room. When the four-way valve 19 is switched to the heating side, the refrigerant flows as indicated by the dashed arrow, the indoor heat exchanger 27 functions as a condenser, the outdoor heat exchanger 20 functions as an evaporator, and enters a heating operation state. The vessel 27 heats the room.
[0029]
A generator 38 as a power source other than the commercial power source 39 is connected to the gas engine 25 that drives the compressor 16. That is, the power generator 38 is connected to the gas engine 25 via the flexible coupling (belt / pulley) 26 and the like, and generates power using the gas engine 25 as a power source. For example, the generator 38 generates a three-phase AC voltage by driving the gas engine 25.
[0030]
The power conversion device 13 includes an outdoor fan motor 23 which is a load of the air conditioner 10 from the generator 38 side, when the power generation amount of the generator 38 out of the commercial power supply 39 and the generator 38 of the three-phase AC power supply is sufficient. When the amount of power generated by the generator 38 is insufficient, the power is supplied from the commercial power supply 39 to the outdoor fan motor 23 that is the load of the air conditioner 10. The power converter 13 saves energy in the air conditioner 10.
[0031]
The air-conditioning control device 34 is configured by, for example, one main board. The control device 35 of the power conversion device 13 is formed on a board different from the air conditioning control device 34.
[0032]
FIG. 2 is an electric circuit diagram of the power converter 13.
[0033]
The power conversion device 13 includes a first AC-DC converter 41 as a conversion unit that converts the three-phase AC power of the generator 38 into DC power, and boosts or reduces the DC voltage converted by the first AC-DC converter 41. A DC-DC converter unit 42 that converts the voltage into a predetermined DC voltage, a second AC-DC converter unit 43 that converts the three-phase AC power of the commercial power supply 39 into DC power, and a first DC-DC converter unit 42 or Inverter unit to which the higher DC voltage of the 2AC-DC converter unit 43 is applied, converts the DC voltage into a predetermined frequency and a predetermined AC voltage suitable for the outdoor fan motor 23 as a load, and supplies power to the outdoor fan motor 23 44, and a control device 35 for controlling the entire power conversion device 13 described above.
[0034]
The first AC-DC converter section 41 includes a first rectifier 45 for rectifying (full-wave rectifying) the three-phase AC voltages VR, VS, and VT applied by the generator 38 to a DC voltage, and the first rectifier 45. And a first smoothing capacitor 46 for smoothing the DC voltage due to the rectifying action of The DC voltage on the output side of the first AC-DC converter 41 is set to V0. The first rectifier 45 has six rectifier diodes, and these rectifier diodes are connected in a three-phase bridge. Here, each of the AC voltages VR, VS, and VT corresponds to the R-phase, S-phase, and T-phase voltages of the generator 38, respectively.
[0035]
The second AC-DC converter 43 converts the three-phase AC voltages VR ′, VT ′, VS ′ (for example, AC voltage 200 [V]) of the commercial power supply 39 applied via the earth leakage breaker 47 into a DC voltage. Rectifier 48 for performing rectification (full-wave rectification), and a second smoothing capacitor 49 for smoothing the rectified DC voltage. One end 48A of the high-level output terminal of the second rectifier 48 and the second smoothing A charging resistor 50 and a thyristor 51 and a reactor 52 connected in parallel are provided between the capacitor 49 and one end 49A on the high level side. The DC voltage on the output side of the second AC-DC converter unit 43 is set to V1 (for example, a DC voltage of about 283 [V]). The second rectifier 48 has six rectifier diodes, and these rectifier diodes are connected in a three-phase bridge. Here, each of the AC voltages VR ', VT', VS 'corresponds to the voltage of the R', S ', and T' phases of the commercial power supply 39, respectively.
[0036]
The DC-DC converter unit 42 raises or lowers the DC voltage V2 so that the target DC voltage Vt (for example, 320 [V]) is higher than the converted DC voltage V1.
[0037]
When the converted DC voltage V2 is higher than the DC voltage V1, the DC voltage V2 is applied to the inverter unit 44. At this time, although not shown, the output side of the second AC-DC converter 43 has the same potential as the DC voltage V2.
[0038]
Thus, if the power generation amount of the generator 38 is sufficient, it is possible to always supply power to the load from the generator 38 side. The rectifier diode of the second rectifier 48 prevents the current from flowing back to the commercial power supply 39.
[0039]
When the amount of power generated by the generator 38 decreases and the DC-DC converter 42 cannot increase the voltage to the target DC voltage Vt, the DC voltage V2 becomes smaller than the DC voltage V1, and the DC voltage V1 is supplied to the inverter 44. Will be applied. At this time, although not shown, the output side of the DC-DC converter section 42 has the same potential as the DC voltage V1. The backflow prevention diode (not shown) provided in the DC-DC converter unit 42 prevents the backflow of the current.
[0040]
The control device 35 includes a DC voltage measuring device 54 for measuring the DC voltage V0 on the output side of the first AC-DC converter unit 41, and a microcomputer (hereinafter, “microcomputer”) that substantially controls the entire power conversion device 13. 55). Specifically, the microcomputer 55 performs determination of an open phase and control of outputting a drive signal (for example, a PWM signal) to the DC-DC converter unit 42 and the inverter unit 44.
[0041]
Under the control of the microcomputer 55, the DC voltage measuring device 54 A / D converts the DC voltage V0 at a predetermined sampling cycle and outputs data indicating the value of the DC voltage V0 to the microcomputer 55.
[0042]
The microcomputer 55 includes a CPU 56, an EEPROM 57 as a nonvolatile memory, and a RAM 58. The CPU 56 controls the entire microcomputer 55 according to a control program 57A in the EEPROM 57. The EEPROM 57 stores control data including the control program 57A in advance. The control program 57A of the EEPROM 57 can be easily rewritten. The RAM 58 temporarily stores various data.
[0043]
The microcomputer 55 takes in data indicating the value of the DC voltage V0 output by the DC voltage measuring device 54. Specifically, the microcomputer 55 stores data in the RAM 58 under the control of the CPU 56.
[0044]
When one of the three phases of the R, S, and T phases of the generator 38 is out of phase, the ripple component of the rectified DC voltage V0 increases, for example, and the power converter 13 and the power converter 13 Since the operation of the load (outdoor fan motor 23) and the like connected to the power conversion device may become unstable, the controller 35 of the power conversion device 13 determines the open phase.
[0045]
Here, the generated voltage of the generator 38, that is, the DC voltage V0 converted by the first AC-DC converter unit 41 is proportional to the rotation speed of the gas engine 25, as shown in FIG.
[0046]
In FIG. 3, a straight line X is a DC voltage V0 corresponding to the rotation speed of the gas engine 25 in a normal state without phase loss. The straight line Y is a DC voltage V0 corresponding to the rotation speed of the gas engine 25 when any one of the R, S, and T phases of the generator 38 is missing. As shown in FIG. 3, at the time of phase loss, the generated voltage of the generator 38, that is, the DC voltage V0 converted by the first AC-DC converter 41 becomes lower than usual. For example, when the gas engine 25 is operating at the predetermined rotation speed R, the DC voltage V0 during the phase loss is lower than the normal DC voltage V0 by the potential difference ΔV.
[0047]
By the way, although illustration is omitted, when determining the open phase of the commercial power supply, since the commercial power supply hardly varies in voltage, the DC voltage after converting the three-phase AC voltage of the commercial power supply is measured, and this measurement is performed. There is a power converter that determines whether or not a phase is missing based on the result.
[0048]
However, when determining the phase loss of the generator in the power converter that supplies the power generated by the generator using the rotary prime mover as a power source to the load, similar to the case of determining the phase loss on the commercial power supply side, Normally, the DC voltage after converting the three-phase AC voltage of the generator is measured, and if it is determined whether or not the phase is missing based on the measurement result, the rotation speed of the gas engine is controlled according to the air conditioning load. When the control is being performed, the DC voltage may fluctuate, so that the open phase cannot be accurately determined.
[0049]
For this reason, the normal DC voltage corresponding to the rotation speed of the gas engine is stored in advance, the rotation speed of the gas engine is detected, and the DC voltage stored corresponding to the detected rotation speed of the gas engine is stored. And a detected DC voltage, and based on the result of the comparison, determines whether or not the phase is open.
[0050]
However, the air-conditioning control device of the air conditioner and the control device of the power conversion device are usually formed on separate boards. Therefore, in order for the control device to capture the data of the air conditioning control device that detects the number of revolutions of the gas engine, the air conditioning control device and the control device must be incorporated on the same substrate or the air conditioning control device communicates with the control device. It is necessary to provide an optional board and connect the optional board to the control device by a communication line.
[0051]
In the case where the air conditioning control device and the control device are incorporated on the same substrate, the design must be changed for the substrate, which increases costs. Furthermore, when a generator, a power converter, and the like are retrofitted to an air conditioner, the already installed air conditioning controller must be replaced, which further increases costs.
[0052]
Further, when an optional board is provided in the air conditioning control device and the optional board and the control device of the power converter are connected by a communication line, it is necessary to increase the number of optional boards, which increases costs.
[0053]
In the present embodiment, the air-conditioning control device 34 and the control device 35 are formed on separate boards, and a communication line or an optional board for acquiring data on the number of revolutions of the gas engine 25 in the control device 35 of the power converter 13. Is not provided.
[0054]
Therefore, the control device 35 is set to be included in the constant speed control period of the gas engine 25 in which the constant speed control is performed so as to operate at a predetermined rotation speed R (for example, 1300 [rpm]). The DC voltage V0 output from the first AC-DC converter section 41 is measured within a predetermined period, and it is determined whether or not the phase is missing based on the measurement result.
[0055]
This constant speed control is performed when the outdoor unit 11, that is, the gas engine 25 (compressor 16) is started, as described above. That is, the constant speed control period is provided so that the constant speed control is started when the gas engine 25 is started.
[0056]
Since the air conditioning control device 34 and the control device 35 are not connected for communication, the control device 35 is in a state where it cannot detect the rotation speed of the gas engine 25. However, the rotation speed and the constant speed control period during the constant speed control of the gas engine 25 are determined in advance under the control of the air conditioning control device 34, and the control program 57 </ b> A stored in the EEPROM 57 of the microcomputer 55 of the control device 35 controls the voltage. By setting the predetermined period, which is the period for measurement, to be included in the constant speed control period, the DC voltage V0 can be measured when the gas engine 25 is operating at the predetermined rotation speed R. .
[0057]
By setting the predetermined period, which is the period for measuring the voltage, to be included in the constant speed control period, only the control program 57A stored in the EEPROM 57 of the control device 35 needs to be changed. It is not necessary to make a design change in which the device 34 and the control device 35 are incorporated into one board. Further, it is not necessary to provide an optional board in the air-conditioning control device 34 and connect it with a communication line.
[0058]
Hereinafter, the operation of the control device 35, that is, the operation based on the control program 57A of the microcomputer 55 (specifically, the CPU 56) will be described with reference to the flowcharts shown in FIGS. 4 and 5 and the waveform of the DC voltage V0 shown in FIG. This will be described in detail.
[0059]
First, the operation of voltage measurement under the control of the CPU 56 shown in FIG. 4 will be described.
[0060]
The CPU 56 starts timing of the mask period Δt0 at substantially the same timing t0 (FIG. 6) as the start of the constant speed control of the gas engine 25 (step S1: first timing means). That is, the timing of the mask period Δt0 is started at substantially the same timing t0 (FIG. 6) as the activation of the gas engine 25.
[0061]
Here, in FIG. 6, Δt is a constant speed control period during which the constant speed control is performed in the air conditioning control device 34. The mask period Δt0 is a period during which voltage measurement is not performed even when constant speed control is performed. The mask period Δt0 is preferably set to a period required for the rise of the DC voltage V0 within the constant speed control period Δt. That is, it is preferable that the start timing t0 of the mask period Δt0 is substantially the same as the start timing of the constant speed control period Δt0. That is, even if the constant speed control is performed in the gas engine 25, the gas engine 25 is in a rising state gradually approaching the predetermined rotation speed R from the rotation stop state, and the DC voltage V0 is also in a rising state. Try not to measure the voltage.
[0062]
In FIG. 6, V0x is a normal DC voltage V0 without phase loss, and V0y is a DC voltage V0 at phase loss. The open-phase DC voltage V0y, which is the output of the first AC-DC converter 41, has a lower value than the normal DC voltage V0x.
[0063]
Next, in FIG. 4, the CPU 56 determines whether or not the mask period Δt0 has elapsed (step S2). In other words, the CPU 56 determines whether or not the counting of the mask period Δt0 has been completed.
[0064]
If the mask period Δt0 has not elapsed (Step S2; No), the CPU 56 repeats Step S2 until the mask period Δt0 has elapsed. When the mask period Δt0 has elapsed (Step S2; Yes), the CPU 56 starts measuring a predetermined period Δt1 (Step S3; second timing means). In other words, the timing of the predetermined period Δt1 is started at the timing t1 (FIG. 6) of the end of the timing of the mask period Δt0.
[0065]
The predetermined period Δt1 is set so as to be included in the constant speed control period Δt. That is, in FIG. 6, the end timing t2 of the predetermined period Δt1 is set to be substantially the same as the end timing of the constant speed control period Δt by the air-conditioning control device 34. Here, the end timing t2 of the predetermined period Δt1 is set to be substantially the same as the end timing of the constant speed control period Δt by the air-conditioning control device 34. However, the present invention is not limited to this. Any time after Δ0 has elapsed and within the constant speed control period Δt may be used.
[0066]
Next, the CPU 56 controls to measure the DC voltage V0 at a predetermined sampling interval (for example, 1 [sec]) (step S4). That is, the microcomputer 55 takes in the measured value of the DC voltage V0 at a predetermined sampling interval. Specifically, the microcomputer 55 controls the DC voltage measuring device 54 to A / D convert the DC voltage V0 at a predetermined sampling interval, and takes in the result of the A / D conversion. The operation of the DC voltage measuring device 54 measures the DC voltage V0, and the measurement result is taken into the microcomputer 55. Here, the sampling interval can be set arbitrarily.
[0067]
The value of the DC voltage V0 measured at the predetermined sampling interval is temporarily stored in the RAM 58.
[0068]
Next, the CPU 56 determines whether or not a predetermined period Δt1 has elapsed (step S5). In other words, the CPU 56 determines whether or not the clocking of the predetermined period Δt1 has been completed.
[0069]
If the predetermined period Δt1 has not elapsed (Step S5; No), the CPU 56 returns to the process of Step S4, and voltage measurement is continued. When the predetermined period Δt1 has elapsed (Step S5; Yes), the voltage measurement processing operation ends.
[0070]
That is, the DC voltage V0 is measured within the predetermined period Δt1 set after the mask period Δt0 within the constant speed control period Δt has elapsed.
[0071]
The mask period Δt0, the timing t0 for starting the timing of the mask period Δt0, the predetermined period Δt1, and the timing t1 for starting the timing of the predetermined period Δt1 are set in the control program 57A. Therefore, the mask period Δt0, the timing t0 for starting the timing of the mask period Δt0, the predetermined period Δt1, and the timing t1 for starting the timing of the predetermined period Δt1 are stored in the EEPROM 57 (storage means).
[0072]
Next, the operation of the phase loss determination processing by the CPU 56 shown in FIG. 5 will be described.
[0073]
The CPU 56 extracts the maximum value Vmax and the minimum value Vmin of the voltage from the DC voltage V0 measured at a predetermined sampling interval within the predetermined period Δt1,
V = Vmax + Vmin
Is calculated (step S11).
[0074]
That is, as shown in FIG. 6, the DC voltage V0 becomes the maximum value Vmax of the voltage after the rise of the voltage, and gradually decreases to the minimum value Vmin. Then, the voltage approaches a substantially constant DC voltage. Specifically, in the constant speed control of the gas engine 25, the rotation speed does not become constant (for example, 1300 [rpm]) immediately after startup, but is higher than a predetermined rotation speed R (for example, 1300 [rpm]). The rotation speed can be approached to the predetermined rotation speed R while repeating the vibration of falling and falling.
[0075]
Next, the CPU 56 determines whether or not the voltage value V is equal to or higher than the predetermined voltage Vs (Step S12).
[0076]
The predetermined voltage Vs is set to be higher than the voltage value V at the time of phase loss when the gas engine 25 is operating at the predetermined rotation speed R, and lower than the voltage value V at the normal time.
[0077]
That is, the EEPROM 57 stores the predetermined rotation speed R and the predetermined voltage Vs corresponding to the predetermined rotation speed R (voltage storage means).
[0078]
In step S12, when the voltage value V is equal to or higher than the predetermined voltage Vs (step S12; Yes), the CPU 56 determines that there is no phase loss (step S13), and ends the operation of the phase loss determination process.
[0079]
In step S12, if the voltage value V is not equal to or higher than the predetermined voltage Vs (step S12; No), that is, if the voltage value V is lower than the predetermined voltage Vs, it is determined that the phase is missing (step S14).
[0080]
That is, since the determination whether or not the phase is missing is performed only by determining whether or not the voltage value V is equal to or higher than the predetermined voltage Vs, the accuracy of the phase missing determination can be further improved.
[0081]
Next, the CPU 56 performs control to stop the operation of the DC-DC converter section 42 (step S15), and ends the operation of the phase loss determination processing.
[0082]
Specifically, when the control for stopping the operation of the DC-DC converter section 42 is performed, the power supply from the generator 38 to the outdoor fan motor 23 (load) is stopped, and the outdoor power supply from the commercial power supply 39 is stopped. Power is supplied to the fan motor 23 (load). Thereby, when the power converter 13 is provided in the air conditioner 10, the accuracy of the open-phase determination of the generator 38 can be improved without performing communication between the air-conditioning controller 34 and the controller 35. Therefore, power can be stably supplied to the load of the air conditioner 10 (for example, the outdoor fan motor 23).
[0083]
As described above, according to the present embodiment, the predetermined period Δt1 during which the voltage is measured is set so as to be included in the constant speed control period Δt in which the air conditioning control device 34 performs constant speed control. Since only the change of the control program 57A stored in the EEPROM 57 is required, there is no need to make a design change in which the air conditioning control device 34 and the control device 35 are integrated into one board, and an optional board is provided in the air conditioning control device 34. Since there is no need to connect via a communication line, an increase in cost can be avoided.
[0084]
Further, according to the present embodiment, the control device 35 is set so as to be included in the constant speed control period Δt of the gas engine 25 in which the constant speed control is performed so as to operate at the predetermined rotation number R. The DC voltage V0 output from the first AC-DC converter section 41 is measured within the predetermined period Δt1, and it is determined whether or not the phase is open based on the measurement result. Without detecting the number of rotations of 25, the accuracy of the open phase determination can be improved.
[0085]
As described above, the present invention has been described based on the above embodiment, but the present invention is not limited to this.
[0086]
In the present embodiment, the case where the power converter is applied to an air conditioner has been described.However, the present invention is not limited to this, and the case where the power converter is applied to a system having a generator with a rotary prime mover as a power source is described. It may be.
[0087]
Further, in the present embodiment, the case where the load is the outdoor fan motor of the air conditioner has been described, but the present invention is not limited to this, and any load that requires power supply may be used. Good. For example, a fan motor of a fan for cooling an engine or the like may be used.
[0088]
Further, in the present embodiment, the case where an engine (for example, a gas engine) is used as a rotary prime mover serving as a power source of a generator has been described. However, the present invention is not limited to this, and a rotary prime mover serving as a power source of a generator is provided. For example, a case of a steam turbine, a gas turbine, a hydraulic turbine, or the like may be used.
[0089]
Further, in the present embodiment, as a case where it is determined whether or not the phase is open based on the measured maximum value Vmax and the minimum value Vmin of the DC voltage V0, the maximum value Vmax and the minimum value Vmax of the measured DC voltage V0 are determined. The case where it is determined whether or not the phase is missing based on the result of adding the value Vmin has been described. However, the case where it is determined whether or not the phase is missing based on the average value of the maximum value Vmax and the minimum value Vmin. It may be. For example, in step S11 in FIG. 5, the voltage value V may be an average value of the maximum value Vmax and the minimum value Vmin.
[0090]
Further, in the present embodiment, a case has been described in which it is determined whether or not there is an open phase based on the measured maximum value Vmax and minimum value Vmin of the DC voltage V0, but either of the maximum value Vmax or the minimum value Vmin is determined. It may be the case that it is determined whether or not the phase is missing based on one of the states. For example, in step S11 in FIG. 5, the voltage value V may be a maximum value Vmax or a minimum value Vmin.
[0091]
Further, in the present embodiment, a case has been described in which it is determined whether or not the phase is open based on the maximum value Vmax and the minimum value Vmin of the measured DC voltage V0, but measurement is performed a plurality of times at a predetermined sampling interval. It may be a case where it is determined whether or not the phase is missing based on the total value of the sampling values of the DC voltage V0. For example, in step S11 in FIG. 5, the voltage value V may be the sum of the sampling values of the DC voltage V0 measured at a predetermined sampling interval.
[0092]
Further, in the present embodiment, a case has been described in which it is determined whether or not the phase is open based on the maximum value Vmax and the minimum value Vmin of the measured DC voltage V0, but measurement is performed a plurality of times at a predetermined sampling interval. It may be the case where it is determined whether or not the phase is missing based on the average value of the sampling values of the DC voltage V0. For example, in step S11 in FIG. 5, the voltage value V may be an average value of the sampling values of the DC voltage V0 measured at a predetermined sampling interval.
[0093]
Further, in the present embodiment, a case where DC voltage V0 is measured within a predetermined period Δt1 included in constant speed control period Δt operated at predetermined rotation speed R when outdoor unit 11 (gas engine 25) is started up will be described. However, the present invention is not limited to the start-up. If the air-conditioning controller 34 sets a constant-speed control period in which the gas engine 25 is operated at the predetermined rotation speed even at a time other than the start-up, the voltage is set to the constant-speed control period. May be set in the control program 57A. At this time, the timing for starting the measurement of the mask time Δt0 in step S1 in FIG. 4 is set to be substantially the same as the timing for performing the constant speed control, and the predetermined time corresponding to the predetermined rotation speed in step S12 in FIG. The voltage Vs may be set based on a predetermined rotation speed at the time of constant speed control.
[0094]
Further, the case where the EEPROM 57 is used in the microcomputer 56 has been described. However, the present invention is not limited to this, and any nonvolatile memory may be used. For example, a flash memory, a ROM, a PROM, an EPROM, or the like may be used.
[0095]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the accuracy of phase loss determination can be improved without detecting the rotation speed of a rotary prime mover.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a refrigerant circuit and the like in an embodiment of an air conditioner according to the present invention.
FIG. 2 is an electric circuit diagram showing a power converter.
FIG. 3 is a diagram showing a DC voltage obtained by converting an AC voltage of a generator corresponding to a rotation speed of a gas engine in a normal state and in a phase loss state.
FIG. 4 is a flowchart illustrating a processing operation of the control device of the power conversion device at a fixed time on the voltage side.
FIG. 5 is a flowchart showing a processing operation at the time of phase loss determination in the control device of the power converter.
FIG. 6 is a diagram illustrating a waveform of a DC voltage obtained by converting an AC voltage of the generator during a constant speed control period in a normal state and during a phase loss.
[Explanation of symbols]
10 Air conditioner
13 Power converter
16 Compressor
25 Gas engine (rotary prime mover)
34 Air conditioning controller
35 control device (storage means, voltage measurement means, determination means)
54 DC voltage measuring device (voltage measuring means)
56 CPU (determination means)
57 EEPROM (storage means)
38 generator
39 Commercial power supply
41 1st AC-DC converter (conversion means)

Claims

In a power conversion device including a conversion unit that converts AC power of a generator driven by a rotary prime mover into DC power,
Voltage measurement means for measuring a DC voltage on the output side of the conversion means, within a predetermined period during the constant speed control period of the rotary type prime mover in which constant speed control is performed so as to operate at a predetermined rotation speed,
A power converter comprising: a determination unit configured to determine whether or not a phase is missing based on a measurement result of the voltage measurement unit.

In a power conversion device including a conversion unit that converts AC power of a generator driven by a rotary prime mover into DC power,
Storage means for storing a predetermined period set within a constant speed control period in which constant speed control is performed so that the rotary type motor operates at a predetermined rotation speed,
Within the predetermined period, a voltage measuring means for measuring a DC voltage on the output side of the conversion means,
A power converter comprising: a determination unit configured to determine whether or not a phase is missing based on a measurement result of the voltage measurement unit.

The power converter according to claim 1 or 2,
The power conversion device according to claim 1, wherein the constant speed control period is provided when the rotary prime mover is started.

The power converter according to any one of claims 1 to 3,
The power conversion device, wherein the determination unit determines whether or not there is an open phase based on at least one of a maximum value and a minimum value of the DC voltage measured by the voltage measurement unit. .

The power converter according to any one of claims 1 to 3,
The power conversion device according to claim 1, wherein the determination unit determines whether or not the phase is open based on a result of adding the maximum value and the minimum value of the DC voltage measured by the voltage measurement unit.

The power converter according to any one of claims 1 to 3,
The power conversion device, wherein the determination unit measures the DC voltage a plurality of times by the voltage measurement unit, and determines whether or not the phase is open based on a result of the plurality of measurements.

An air conditioner comprising: the power converter according to any one of claims 1 to 6; and a compressor driven by the rotary prime mover.

In a control method of a power conversion device including a conversion unit that converts AC power of a generator driven by a rotary motor into DC power,
A voltage measuring step of measuring a DC voltage on an output side of the conversion means during a predetermined period during a constant speed control period of the rotary type motor in which constant speed control is performed so as to operate at a predetermined rotation speed.
A determination step of determining whether or not there is an open phase based on a measurement result of the voltage measurement step.