JP2006038432A - Compressor control method and refrigerant compression unit, and air conditioner and control method thereof - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique for enhancing loss that contributes to the heating of a refrigerant. <P>SOLUTION: A converter 2 receives a three-phase power from a three-phase power supply 1, and rectifies it and gives it to both the ends of a smoothing capacitor 3. A three-phase motor 5 is driven by allowing the inverter 4 to perform biphase modulation operation. The refrigerant 6 is compressed by a compressor 7 by the drive of the three-phase motor 5. By performing the biphase modulation operation, the iron loss of the motor 5 is increased while reducing the switching loss of the inverter without increasing current, thus the percentage loss of the motor 5 contributing to the heating of the refrigerant of all the loss is enhanced. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は冷媒を圧縮する技術に関し、特に多相モータを用いて冷媒を圧縮する技術に関する。   The present invention relates to a technology for compressing a refrigerant, and particularly to a technology for compressing a refrigerant using a multiphase motor.

空気調和機を暖房動作させる場合、その起動時には冷媒温度や潤滑油の温度が低いため、圧縮機の負荷が大きい。この状態で高い運転能力で圧縮機を運転すると、圧縮機内に貯留された潤滑油が吐出冷媒と共に外部へ吐出される。これはいわゆる油上がりと呼ばれる現象であり、潤滑不良を招来する。   When the air conditioner is operated for heating, since the refrigerant temperature and the temperature of the lubricating oil are low at the start-up, the load on the compressor is large. When the compressor is operated with a high operating capacity in this state, the lubricating oil stored in the compressor is discharged to the outside together with the discharged refrigerant. This is a so-called phenomenon of oil rising and causes poor lubrication.

この油上がりを回避するために冷媒温度や潤滑油の温度を上昇させる技術が提案されている。例えば特許文献1では圧縮機を低い運転能力で運転し、モータの巻線の発熱によって潤滑油の温度を上昇させる。また特許文献2ではモータ電流の位相をずらせ、モータの逆起電力によってインバータの直流電圧で圧縮機の回転数が制限されることを回避している。そしてモータ電流を増加させてコイルを発熱させ、これを冷媒に吸収させる。   In order to avoid this oil rise, a technique for increasing the refrigerant temperature and the temperature of the lubricating oil has been proposed. For example, in Patent Document 1, the compressor is operated with a low operating capacity, and the temperature of the lubricating oil is raised by the heat generated by the motor windings. Further, in Patent Document 2, the phase of the motor current is shifted to prevent the rotation speed of the compressor from being limited by the DC voltage of the inverter due to the back electromotive force of the motor. Then, the motor current is increased to cause the coil to generate heat, which is absorbed by the refrigerant.

なお、本件に関連して二相変調を行う技術が特許文献3に例示されている。   A technique for performing two-phase modulation in relation to this case is exemplified in Patent Document 3.

特開昭61−38365号公報JP 61-38365 A 特許第3021947号公報Japanese Patent No. 3021947 特開昭56−115183号公報JP-A-56-115183

しかし、モータのコイルに流れる電流を増加させて発熱させると、モータの動作を制御するインバータでの損失も大きくなってしまう。インバータの損失は冷媒や潤滑油の加熱に寄与しないため、全システムの効率が悪化してしまう。   However, if the current flowing in the motor coil is increased to generate heat, the loss in the inverter that controls the motor operation also increases. Since the loss of the inverter does not contribute to the heating of the refrigerant and the lubricating oil, the efficiency of the entire system is deteriorated.

本発明はかかる課題を解決するためになされたもので、冷媒を加熱するのに寄与する損失を高める技術を提供することを目的としている。   The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a technique for increasing a loss that contributes to heating a refrigerant.

この発明にかかる圧縮機制御方法の第1の態様は、インバータ(4)によって多相電源が供給される多相モータ(5)を有し、前記多相モータの駆動によって冷媒(6)を圧縮する圧縮機(7)を制御する方法である。そして前記インバータは前記多相モータを二相変調運転することを特徴とする。   A first aspect of the compressor control method according to the present invention includes a multiphase motor (5) to which multiphase power is supplied by an inverter (4), and compresses the refrigerant (6) by driving the multiphase motor. This is a method for controlling the compressor (7). The inverter performs two-phase modulation operation on the multiphase motor.

この発明にかかる圧縮機制御方法の第2の態様は、第1の態様にかかる圧縮機制御方法であって、前記インバータ(4)には、コンバータ(22)によって他の多相電源(1)を二相変調で整流した直流電源が供給される。   A second aspect of the compressor control method according to the present invention is the compressor control method according to the first aspect, wherein the inverter (4) is connected to another multi-phase power source (1) by a converter (22). Is supplied with DC power that is rectified by two-phase modulation.

この発明にかかる圧縮機制御方法の第3の態様は、第1の態様又は第2の態様にかかる圧縮機制御方法であって、前記コンバータ(22)は昇圧動作を行う。   A third aspect of the compressor control method according to the present invention is the compressor control method according to the first aspect or the second aspect, wherein the converter (22) performs a boosting operation.

この発明にかかる圧縮機制御方法の第4の態様は、第1の態様にかかる圧縮機制御方法であって、前記インバータ(4)には、ダイオードブリッジ(21)によって他の多相電源(1)を整流した直流電源が供給される。   A fourth aspect of the compressor control method according to the present invention is the compressor control method according to the first aspect, wherein the inverter (4) is connected to another multi-phase power source (1) by a diode bridge (21). ) Is rectified.

この発明にかかる圧縮機制御方法の第5の態様は、第1の態様乃至第4の態様にかかる圧縮機制御方法であって、前記インバータ(4)は、前記多相モータ(5)に与える電流の位相をずらせて前記電流を増加させる。   According to a fifth aspect of the compressor control method of the present invention, there is provided the compressor control method according to the first to fourth aspects, wherein the inverter (4) supplies the multiphase motor (5). The current is increased by shifting the phase of the current.

この発明にかかる冷媒圧縮装置の第1の態様は、インバータ(4)と、前記インバータによって多相電源が供給される多相モータ(5)と、前記多相モータの駆動によって冷媒(6)を圧縮する圧縮機(7)とを備える。そして前記インバータは前記多相モータを二相変調運転することを特徴とする。   A first aspect of the refrigerant compressor according to the present invention includes an inverter (4), a multiphase motor (5) to which multiphase power is supplied by the inverter, and a refrigerant (6) driven by the multiphase motor. And a compressor (7) for compression. The inverter performs two-phase modulation operation on the multiphase motor.

この発明にかかる冷媒圧縮装置の第2の態様は、第1の態様にかかる冷媒圧縮装置であって、前記インバータ(4)に対し、他の多相電源(1)を二相変調で整流した直流電源を供給するコンバータ(22)を更に備える。   A second aspect of the refrigerant compression device according to the present invention is the refrigerant compression device according to the first aspect, wherein the other multiphase power source (1) is rectified by two-phase modulation with respect to the inverter (4). A converter (22) for supplying DC power is further provided.

この発明にかかる冷媒圧縮装置の第3の態様は、第1の態様又は第2の態様にかかる冷媒圧縮装置であって、前記コンバータ(22)は昇圧動作を行う。   A third aspect of the refrigerant compression apparatus according to the present invention is the refrigerant compression apparatus according to the first aspect or the second aspect, wherein the converter (22) performs a boosting operation.

この発明にかかる冷媒圧縮装置の第4の態様は、第1の態様にかかる冷媒圧縮装置であって、前記インバータ(4)には、ダイオードブリッジ(21)によって他の多相電源(1)を整流した直流電源が供給される。   A refrigerant compressor according to a fourth aspect of the present invention is the refrigerant compressor according to the first aspect, wherein the inverter (4) is connected to another multiphase power source (1) by means of a diode bridge (21). Rectified DC power is supplied.

この発明にかかる冷媒圧縮装置の第5の態様は、第1の態様乃至第4の態様にかかる冷媒圧縮装置であって、前記インバータ(4)は、前記多相モータ(5)に与える電流の位相をずらせて前記電流を増加させる。   A fifth aspect of the refrigerant compression apparatus according to the present invention is the refrigerant compression apparatus according to the first to fourth aspects, wherein the inverter (4) has a current supplied to the multiphase motor (5). The current is increased by shifting the phase.

この発明にかかる空気調和機の制御方法は、第1乃至第5の態様にかかる圧縮機制御方法を用いて、前記圧縮機を用いた空気調和機を制御する。   The control method of the air conditioner concerning this invention controls the air conditioner using the said compressor using the compressor control method concerning the 1st thru | or 5th aspect.

この発明にかかる空気調和機は、第1乃至第5の態様にかかる冷媒圧縮装置を用いる。   The air conditioner according to the present invention uses the refrigerant compressor according to the first to fifth aspects.

この発明にかかる圧縮機制御方法及び冷媒圧縮装置のそれぞれの第1の態様によれば、通常の多相運転を行う場合と比較して、モータの銅損を高めずに鉄損を増加させ、かつインバータでの損失も小さくできる。よって冷媒を加熱するのに寄与する損失を高めることができる。またインバータのコストを下げることができる。またインバータの損失が同じであれば、多相モータの出力を大きくし、暖房運転時の最大能力を増大させることができる。これは暖房立ち上げの高速化に資する。またインバータの損失が同じであれば、スイッチング周波数を高めることができ、可聴域の騒音を低減することができる。   According to the first aspect of each of the compressor control method and the refrigerant compressor according to the present invention, compared with the case of performing normal multiphase operation, the iron loss is increased without increasing the copper loss of the motor, In addition, the loss in the inverter can be reduced. Therefore, the loss contributing to heating the refrigerant can be increased. In addition, the cost of the inverter can be reduced. If the inverter loss is the same, the output of the multiphase motor can be increased to increase the maximum capacity during heating operation. This contributes to faster heating start-up. If the inverter loss is the same, the switching frequency can be increased, and the noise in the audible range can be reduced.

この発明にかかる圧縮機制御方法及び冷媒圧縮装置のそれぞれの第2の態様によれば、コンバータの損失を下げることができ、ひいてはコンバータのコストを下げることができる。   According to the second aspect of each of the compressor control method and the refrigerant compressor according to the present invention, the loss of the converter can be reduced, and the cost of the converter can be reduced.

この発明にかかる圧縮機制御方法及び冷媒圧縮装置のそれぞれの第3の態様によれば、請求項1の効果をより高めることができる。   According to the third aspect of the compressor control method and the refrigerant compressor according to the present invention, the effect of claim 1 can be further enhanced.

この発明にかかる圧縮機制御方法及び冷媒圧縮装置のそれぞれの第4の態様によれば、コンバータの損失を下げ、ひいては全損失を下げることができる。   According to the fourth aspect of each of the compressor control method and the refrigerant compressor according to the present invention, it is possible to reduce the loss of the converter and thus to reduce the total loss.

この発明にかかる圧縮機制御方法及び冷媒圧縮装置のそれぞれの第5の態様によれば、銅損をも高めることにより、冷媒を加熱する効果を高めることができる。   According to the fifth aspect of each of the compressor control method and the refrigerant compressor according to the present invention, the effect of heating the refrigerant can be enhanced by increasing the copper loss.

この発明にかかる空気調和機の制御方法は、第1乃至第5の態様にかかる圧縮機制御方法の効果を享受できる。   The air conditioner control method according to the present invention can enjoy the effects of the compressor control methods according to the first to fifth aspects.

この発明にかかる空気調和機は、第1乃至第5の態様にかかる冷媒圧縮装置の効果を享受できる。   The air conditioner according to the present invention can enjoy the effects of the refrigerant compression device according to the first to fifth aspects.

図1は、本発明にかかる圧縮機制御方法を適用可能な冷媒圧縮装置の構成を示すブロック図である。三相電源1は三相交流電圧をコンバータ2に印加する。コンバータ2は三相交流電圧を整流して得られた直流電圧を平滑コンデンサ3の両端に印加する。インバータ4は、平滑コンデンサ3の両端電圧を三相交流電圧へと変換し、三相モータ5に印加する。   FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a refrigerant compression apparatus to which a compressor control method according to the present invention can be applied. The three-phase power source 1 applies a three-phase AC voltage to the converter 2. The converter 2 applies a DC voltage obtained by rectifying the three-phase AC voltage to both ends of the smoothing capacitor 3. The inverter 4 converts the voltage across the smoothing capacitor 3 into a three-phase AC voltage and applies it to the three-phase motor 5.

圧縮機7は三相モータ5を有しており、これが駆動することによって冷媒6が圧縮される。このような圧縮機7は、空気調和機において採用される。   The compressor 7 has a three-phase motor 5 that is driven to compress the refrigerant 6. Such a compressor 7 is employed in an air conditioner.

本実施の形態では多相電源や多相モータとして三相を例に取って説明するが、これ以上の相数において適用することもできる。   In the present embodiment, a description will be given by taking three phases as an example of a multiphase power source or a multiphase motor, but the present invention can also be applied in a larger number of phases.

図2は本発明においてコンバータ2として適用可能な、ダイオードブリッジ21の構造を例示する回路図である。ダイオードブリッジ21は、三相電源の各相に対応してそれぞれ直列に接続される、ダイオード201,202、ダイオード203,204、ダイオード205,206を有している。ダイオード201,203,205のカソードは平滑コンデンサ4の正極側に共通に接続され、ダイオード202,204,206のアノードは平滑コンデンサ4の負極側に共通に接続される。ダイオード201のアノードとダイオード202のカソードとは共通に接続され、三相電源1の第1相電圧が供給される。ダイオード203のアノードとダイオード204のカソードとは共通に接続され、三相電源1の第2相電圧が供給される。ダイオード205のアノードとダイオード206のカソードとは共通に接続され、三相電源1の第3相電圧が供給される。   FIG. 2 is a circuit diagram illustrating the structure of the diode bridge 21 applicable as the converter 2 in the present invention. The diode bridge 21 includes diodes 201 and 202, diodes 203 and 204, and diodes 205 and 206 that are connected in series corresponding to each phase of the three-phase power source. The cathodes of the diodes 201, 203, 205 are commonly connected to the positive side of the smoothing capacitor 4, and the anodes of the diodes 202, 204, 206 are commonly connected to the negative side of the smoothing capacitor 4. The anode of the diode 201 and the cathode of the diode 202 are connected in common, and the first phase voltage of the three-phase power source 1 is supplied. The anode of the diode 203 and the cathode of the diode 204 are connected in common, and the second phase voltage of the three-phase power source 1 is supplied. The anode of the diode 205 and the cathode of the diode 206 are connected in common, and the third phase voltage of the three-phase power source 1 is supplied.

図3は本発明においてコンバータ2として適用可能な、PWMコンバータ22の構造を例示する回路図である。PWMコンバータ22は、ダイオードブリッジ21に対してスイッチング素子たる絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(以下「IGBT」と称す)を6個と、リアクタ群210とを追加した構成を有している。IGBT211〜216はそれぞれダイオード201〜206と逆並列に接続されている。ここで逆並列とは、順方向が相互に反対となるようにダイオードとIGBTとが並列接続されていることを示す。かかる接続により、ダイオード201〜206はIGBT211〜216のスイッチング動作において、フリーホイールダイオードとして機能する。   FIG. 3 is a circuit diagram illustrating the structure of the PWM converter 22 applicable as the converter 2 in the present invention. The PWM converter 22 has a configuration in which six insulated gate bipolar transistors (hereinafter referred to as “IGBT”) as switching elements and a reactor group 210 are added to the diode bridge 21. The IGBTs 211 to 216 are connected in antiparallel with the diodes 201 to 206, respectively. Here, the reverse parallel indicates that the diode and the IGBT are connected in parallel so that the forward directions are opposite to each other. With this connection, the diodes 201 to 206 function as freewheeling diodes in the switching operation of the IGBTs 211 to 216.

リアクタ群210は三相電源1の各相と、PWMコンバータ22の各相入力(各相に対応して直列に接続された一対のダイオードの接続点)との間に介挿されて設けられる。   Reactor group 210 is provided between each phase of three-phase power supply 1 and each phase input of PWM converter 22 (a connection point of a pair of diodes connected in series corresponding to each phase).

ダイオードブリッジ21はPWMコンバータ22と比較して構成が容易であり、IGBT201〜206のスイッチング損失や、リアクタ群210における損失が発生しないので、コンバータ2での損失を小さくすることができる点で望ましい。但し、PWMコンバータ22は平滑コンデンサ3の両端電圧を三相電源1の相間電圧よりも高める、昇圧動作が可能である。後述するように両端電圧を高める程、インバータ4での損失やコンバータ2での損失に対する、三相モータ5の鉄損の比が高まるという点で望ましい。   The diode bridge 21 is easy to configure as compared with the PWM converter 22 and is desirable in that the loss in the converter 2 can be reduced because the switching loss of the IGBTs 201 to 206 and the loss in the reactor group 210 do not occur. However, the PWM converter 22 can perform a boosting operation in which the voltage across the smoothing capacitor 3 is higher than the interphase voltage of the three-phase power supply 1. As will be described later, the higher the both-end voltage, the higher the ratio of the iron loss of the three-phase motor 5 to the loss in the inverter 4 and the loss in the converter 2 is desirable.

なお、インバータ4はPWMコンバータ22からリアクタ群210を除いた構成を有している。三個のダイオード(図3のダイオード201,203,205に相当)のカソードと、三個のダイオード(図3のダイオード202,204,206に相当)との間に両端電圧が入力され、各相に対応して直列に接続された一対のダイオードの接続点から交流が出力される。   The inverter 4 has a configuration in which the reactor group 210 is removed from the PWM converter 22. Both-end voltages are input between the cathodes of three diodes (corresponding to the diodes 201, 203, and 205 in FIG. 3) and the three diodes (corresponding to the diodes 202, 204, and 206 in FIG. 3). AC is output from the connection point of a pair of diodes connected in series corresponding to.

第1の実施の形態.
本実施の形態では、インバータ4における損失を減少させつつも三相モータ5の損失を増加させる技術を提供する。これにより、三相モータ5の損失が冷媒6を加熱する際に寄与する割合を高めることができる。
First embodiment.
In the present embodiment, a technique for increasing the loss of the three-phase motor 5 while reducing the loss in the inverter 4 is provided. Thereby, the ratio which the loss of the three-phase motor 5 contributes when heating the refrigerant 6 can be increased.

上述のように鉄損の比を増加させるには、インバータ4がモータ5を二相制御運転すればよいことが確認された。これをデータを用いて説明する。   As described above, it was confirmed that in order to increase the ratio of the iron loss, the inverter 4 may perform the two-phase control operation of the motor 5. This will be described using data.

図4は三相電源1の相電圧の波高値がほぼ500Vである場合の各部の損失を、通常の三相制御運転の場合と、二相制御運転の場合について比較して示す図である。同図(a)はインバータ4における損失を、同図(b)はモータ5における損失を、それぞれ示す。これらの数値には共通の単位が採用される。   FIG. 4 is a diagram showing the loss of each part when the peak value of the phase voltage of the three-phase power source 1 is approximately 500 V, in the case of the normal three-phase control operation and the case of the two-phase control operation. FIG. 4A shows the loss in the inverter 4, and FIG. 4B shows the loss in the motor 5. A common unit is adopted for these numerical values.

平滑コンデンサ3の両端電圧は498Vの場合の他、PWMコンバータ22の昇圧動作により、650V、730Vに昇圧された場合が記されている。但し、ここでは三相モータ5の出力を等しい値に設定し、インバータ4やPWMコンバータ22のスイッチング周波数(キャリア周波数)はそれぞれ個別の固定値を採用した。   In addition to the case where the voltage across the smoothing capacitor 3 is 498 V, the case where the voltage is boosted to 650 V and 730 V by the boosting operation of the PWM converter 22 is described. However, here, the output of the three-phase motor 5 is set to an equal value, and the switching frequency (carrier frequency) of the inverter 4 and the PWM converter 22 is individually fixed.

同図(a)からインバータ4での損失は、二相制御運転では両端電圧にほぼ依存しない一方、三相制御運転では両端電圧の上昇に伴って増加することが判る。また二相制御運転の方が、三相制御運転よりもインバータ4での損失が小さい。これは二相制御運転の方が三相制御運転よりも(キャリア周波数は等しいものの)周期当たりにおけるIGBT211〜216のスイッチング回数が小さいからであると考えられる。   From FIG. 5A, it can be seen that the loss in the inverter 4 does not substantially depend on the voltage at both ends in the two-phase control operation, but increases as the voltage at both ends increases in the three-phase control operation. Further, the loss in the inverter 4 is smaller in the two-phase control operation than in the three-phase control operation. This is probably because the number of switching times of the IGBTs 211 to 216 per cycle is smaller in the two-phase control operation than in the three-phase control operation (although the carrier frequency is equal).

よってインバータ4の損失を小さくする観点では、二相制御運転の方が三相制御運転よりも好ましく、しかもその効果は両端電圧が昇圧される程、顕著といえる(52/69>53/74>53/75)。よってインバータ4のコストを下げることができるし、逆にインバータ4の損失に余裕を持たせることになり、三相モータ5の出力を大きくできる余地があることにもなる。   Therefore, from the viewpoint of reducing the loss of the inverter 4, the two-phase control operation is preferable to the three-phase control operation, and the effect is more remarkable as the voltage at both ends is increased (52/69> 53/74> 53/75). Therefore, the cost of the inverter 4 can be reduced, and conversely, the loss of the inverter 4 is given a margin, and there is room for increasing the output of the three-phase motor 5.

同図(b)からモータ5の銅損は、三相制御運転の場合も二相制御運転の場合も等しく、両端電圧の上昇に伴って減少する(124>95>85)。しかし、モータ5の鉄損は、三相制御運転に対して二相制御運転の方が大きく、その比も両端電圧の上昇に伴って増加する(218/210<330/308<417/360)。よってモータ5の損失を大きくして発熱させる観点では、二相制御運転の方が三相制御運転よりも好ましく、しかもその効果は両端電圧が昇圧される程、顕著であるといえる。これは圧縮機7の潤滑油(図示せず)に与える熱量についても同様である。よって油上がりなどの不都合を効果的に回避することができる。   From FIG. 5B, the copper loss of the motor 5 is the same in both the three-phase control operation and the two-phase control operation, and decreases as the voltage at both ends increases (124> 95> 85). However, the iron loss of the motor 5 is larger in the two-phase control operation than in the three-phase control operation, and the ratio increases as the voltage at both ends increases (218/210 <330/308 <417/360). . Therefore, from the viewpoint of increasing the loss of the motor 5 and generating heat, the two-phase control operation is preferable to the three-phase control operation, and the effect is more remarkable as the voltage across the both ends is increased. The same applies to the amount of heat given to the lubricating oil (not shown) of the compressor 7. Therefore, inconveniences such as oil rising can be effectively avoided.

またインバータ4の損失が同じであれば、三相モータ5の出力を大きくし、圧縮機7を採用した空気調和機の暖房運転時の最大能力を増大させることができる。これは暖房立ち上げの高速化に資する。またインバータ4の損失が同じであれば、そのスイッチング周波数を高めることができ、可聴域の騒音を低減することができる。   Further, if the loss of the inverter 4 is the same, the output of the three-phase motor 5 can be increased, and the maximum capacity during the heating operation of the air conditioner employing the compressor 7 can be increased. This contributes to faster heating start-up. Further, if the loss of the inverter 4 is the same, the switching frequency can be increased, and the noise in the audible range can be reduced.

第2の実施の形態.
本実施の形態では、コンバータ2における損失を低減させる技術を提供する。これにより、コンバータ2のコストを低下できる。またコンバータ2の損失に余裕を持たせることになり、三相モータ5の出力を大きくできる余地があることになる。PWMコンバータ22も、リアクタ群210があることを除いてインバータ4と同様の構成を有しているので、インバータ4と同様に二相運転することができる。よって本実施の形態ではコンバータ2としてPWMコンバータ22を採用する。
Second embodiment.
In the present embodiment, a technique for reducing loss in converter 2 is provided. Thereby, the cost of the converter 2 can be reduced. Further, the loss of the converter 2 is given a margin, and there is room for increasing the output of the three-phase motor 5. Since the PWM converter 22 has the same configuration as that of the inverter 4 except that the reactor group 210 is provided, the PWM converter 22 can be operated in two phases similarly to the inverter 4. Therefore, in this embodiment, the PWM converter 22 is employed as the converter 2.

図5は三相電源1の相電圧の波高値がほぼ500Vである場合の各部の損失を、通常の三相制御運転の場合と、二相制御運転の場合について比較して示す図である。同図(a)はリアクタ群210における損失を、同図(b)はリアクタ群210を除いたPWMコンバータ22における損失を、同図(c)はPWMコンバータ22全体における損失を、それぞれ示す。これらのデータは、図4のデータが依拠する三相モータ5の出力、インバータ4やPWMコンバータ22のスイッチング周波数(キャリア周波数)に依拠し、数値には図4と共通の単位が採用される。   FIG. 5 is a diagram showing the loss of each part when the peak value of the phase voltage of the three-phase power supply 1 is approximately 500 V, in the case of the normal three-phase control operation and the case of the two-phase control operation. 2A shows the loss in the reactor group 210, FIG. 2B shows the loss in the PWM converter 22 excluding the reactor group 210, and FIG. 2C shows the loss in the entire PWM converter 22. FIG. These data depend on the output of the three-phase motor 5 on which the data of FIG. 4 depends and the switching frequency (carrier frequency) of the inverter 4 and the PWM converter 22, and the units common to those in FIG. 4 are adopted for the numerical values.

同図(a)によれば、モータ5の銅損と同様、リアクタ群210の銅損も三相制御運転の場合も二相制御運転の場合も等しい。しかし両端電圧には依存しないで値27を採る。他方、モータ5の鉄損と同様、リアクタ群210の鉄損は三相制御運転よりも二相制御運転の方が大きく、かつその傾向は両端電圧が昇圧される程、顕著となる。よってPWMコンバータ22における損失は、リアクタ群210に限ってみれば、三相制御運転よりも二相制御運転の方が大きくなって不利である。   According to FIG. 5A, like the copper loss of the motor 5, the copper loss of the reactor group 210 is the same in the three-phase control operation and the two-phase control operation. However, the value 27 is taken without depending on the voltage between both ends. On the other hand, similarly to the iron loss of the motor 5, the iron loss of the reactor group 210 is larger in the two-phase control operation than in the three-phase control operation, and the tendency becomes more prominent as the voltage at both ends is increased. Therefore, the loss in the PWM converter 22 is disadvantageous because it is larger in the two-phase control operation than in the three-phase control operation when limited to the reactor group 210.

しかしながら同図(b)によれば、リアクタ群210を除いたPWMコンバータ22における損失は、三相制御運転よりも二相制御運転の方が小さい。そして同図(c)に見られるように、PWMコンバータ22全体における損失は、三相制御運転よりも二相制御運転の方が小さい。   However, according to FIG. 5B, the loss in the PWM converter 22 excluding the reactor group 210 is smaller in the two-phase control operation than in the three-phase control operation. As shown in FIG. 5C, the loss in the entire PWM converter 22 is smaller in the two-phase control operation than in the three-phase control operation.

以上のように、インバータ4のみならずPWMコンバータ22も二相制御運転し、整流動作によって両端電圧を得ることより、コンバータ2の損失に余裕を持たせることができる。これは三相モータ5の出力を大きくできる余地を高めることになる。   As described above, not only the inverter 4 but also the PWM converter 22 is subjected to two-phase control operation, and a voltage at both ends is obtained by a rectifying operation, so that a loss in the converter 2 can be given a margin. This increases the room for increasing the output of the three-phase motor 5.

第3の実施の形態.
コンバータ2としてダイオードブリッジ21を採用すれば、リアクタ群210や、IFBT211〜216のスイッチング損失がない。よってコンバータ2の損失を小さくし、全体の損失を低下させる点で望ましい。
Third embodiment.
If the diode bridge 21 is employed as the converter 2, there is no switching loss of the reactor group 210 and IFBTs 211 to 216. Therefore, it is desirable in terms of reducing the loss of the converter 2 and reducing the overall loss.

第4の実施の形態.
特許文献2の様に電流位相をずらせる手法を、本発明に適用することもできる。図6は三相電源1の相電圧の波高値がほぼ500Vである場合の各部の損失を、通常の三相制御運転の場合と、三相制御運転であって電流の位相制御をも行う場合と、二相制御運転の場合と、二相制御運転であって電流の位相制御をも行う場合と、について比較して示す図である。同図(a),(b)はそれぞれ両端電圧が498V,650Vの場合を示す。
Fourth embodiment.
A method of shifting the current phase as in Patent Document 2 can also be applied to the present invention. FIG. 6 shows the loss of each part when the peak value of the phase voltage of the three-phase power supply 1 is approximately 500 V, in the case of normal three-phase control operation and in the case of performing phase control of current in three-phase control operation. FIG. 6 is a diagram showing a comparison between a case of two-phase control operation and a case of two-phase control operation and also performing phase control of current. FIGS. 9A and 9B show the case where the both-end voltages are 498V and 650V, respectively.

なお、図6に示された二相制御運転は、インバータ4のみならずPWMコンバータ22も二相制御運転した場合を示している。従って「二相」と記された列の数値は、インバータ4,モータ5の損失については図4のデータが、リアクタ群210、PWMコンバータ22(リアクタ群210を除く)の損失については、図5のデータが、それぞれ転記されている。   The two-phase control operation shown in FIG. 6 shows a case where not only the inverter 4 but also the PWM converter 22 is operated in a two-phase control operation. Therefore, the numerical values in the column labeled “two-phase” are the data of FIG. 4 for the loss of the inverter 4 and the motor 5, and the values of the loss of the reactor group 210 and the PWM converter 22 (excluding the reactor group 210) are as shown in FIG. Each of these data has been posted.

これらのデータは、図4、図5のデータが依拠する三相モータ5の出力、インバータ4やPWMコンバータ22のスイッチング周波数(キャリア周波数)に依拠し、数値には図4と共通の単位が採用される。   These data depend on the output of the three-phase motor 5 on which the data of FIGS. 4 and 5 depend, and on the switching frequency (carrier frequency) of the inverter 4 and the PWM converter 22, and the numerical values are the same as those in FIG. Is done.

三相制御運転であっても二相制御運転であっても、電流の位相制御を行えば、電流を増加させることができ、モータの銅損を稼ぎ、冷媒の加熱に資することができる。しかし電流の増加によって半導体素子損失(PWMコンバータ22(リアクタ群210を除く)の損失とインバータ4の損失の和)も増加する。   Regardless of the three-phase control operation or the two-phase control operation, if the current phase control is performed, the current can be increased, the copper loss of the motor can be increased, and the refrigerant can be heated. However, the increase in current also increases the semiconductor element loss (the sum of the loss of the PWM converter 22 (excluding the reactor group 210) and the loss of the inverter 4).

従って、昇圧させた場合、三相制御運転に電流の位相制御を行う場合と比較すると、二相制御運転は全損失に対するモータ5の損失の比を高めることができる。例えば両端電圧が498Vの場合(同図(a))では当該比は、三相制御運転に電流の位相制御を行う場合において355/661=0.537であるのに対し、第2の実施の形態においては342/653=0.524であって小さくなる。しかし両端電圧が650Vの場合(同図(b))では当該比はそれぞれ419/894=0.469、425/760=0.559となり、二相制御運転の方が有利である。   Therefore, when boosted, the two-phase control operation can increase the ratio of the loss of the motor 5 to the total loss as compared with the case where the current phase control is performed in the three-phase control operation. For example, when the voltage at both ends is 498 V ((a) in the figure), the ratio is 355/661 = 0.537 in the case of performing phase control of current in the three-phase control operation, whereas the second embodiment At 342/653 = 0.524, it becomes smaller. However, when the voltage between both ends is 650 V ((b) in the figure), the ratios are 419/894 = 0.469 and 425/760 = 0.559, respectively, and the two-phase control operation is more advantageous.

また電流の位相制御を行う場合でも、三相制御運転を行う場合よりも二相制御運転を行う場合の方が、半導体素子損失を小さくできる(両端電圧498Vでは286>216、両端電圧650Vでは373>267)。よってインバータ4やPWMコンバータ22のコストを下げることができる。逆に半導体素子損失が等しいならば、三相モータ5の出力を大きくし、圧縮機7を採用した空気調和機の暖房運転時の最大能力を増大させることができる。   Even in the case of current phase control, the semiconductor element loss can be reduced in the case of performing the two-phase control operation than in the case of performing the three-phase control operation (286> 216 at both ends voltage 498V, 373 at both ends voltage 650V). > 267). Therefore, the cost of the inverter 4 and the PWM converter 22 can be reduced. Conversely, if the semiconductor element losses are equal, the output of the three-phase motor 5 can be increased, and the maximum capacity during the heating operation of the air conditioner employing the compressor 7 can be increased.

本発明にかかる圧縮機制御方法を適用可能な冷媒圧縮装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the refrigerant compressor which can apply the compressor control method concerning this invention. ダイオードブリッジ21の構造を例示する回路図である。3 is a circuit diagram illustrating the structure of a diode bridge 21. FIG. PWMコンバータ22の構造を例示する回路図である。3 is a circuit diagram illustrating the structure of a PWM converter 22. FIG. 本発明の第1の実施の形態の効果を示す図である。It is a figure which shows the effect of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態の効果を示す図である。It is a figure which shows the effect of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態の効果を示す図である。It is a figure which shows the effect of the 3rd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 三相電源
2 コンバータ
21 ダイオードブリッジ
22 PWMコンバータ
3 平滑コンデンサ
4 インバータ
5 モータ
6 冷媒
7 圧縮機
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Three-phase power supply 2 Converter 21 Diode bridge 22 PWM converter 3 Smoothing capacitor 4 Inverter 5 Motor 6 Refrigerant 7 Compressor

Claims (12)

インバータ(4)によって多相電源が供給される多相モータ(5)を有し、前記多相モータの駆動によって冷媒(6)を圧縮する圧縮機(7)を制御する方法であって、
前記インバータは前記多相モータを二相変調運転することを特徴とする圧縮機制御方法。
A method for controlling a compressor (7) having a multiphase motor (5) to which multiphase power is supplied by an inverter (4), and compressing the refrigerant (6) by driving the multiphase motor,
The compressor control method, wherein the inverter performs a two-phase modulation operation on the multiphase motor.
前記インバータ(4)には、コンバータ(22)によって他の多相電源(1)を二相変調で整流した直流電源が供給される、請求項1記載の圧縮機制御方法。   The compressor control method according to claim 1, wherein the inverter (4) is supplied with a DC power source obtained by rectifying another multi-phase power source (1) by two-phase modulation by a converter (22). 前記コンバータ(22)は昇圧動作を行う、請求項1及び請求項2のいずれか一つに記載の圧縮機制御方法。   The compressor control method according to any one of claims 1 and 2, wherein the converter (22) performs a boosting operation. 前記インバータ(4)には、ダイオードブリッジ(21)によって他の多相電源(1)を整流した直流電源が供給される、請求項1記載の圧縮機制御方法。   The compressor control method according to claim 1, wherein the inverter (4) is supplied with a DC power source obtained by rectifying another multiphase power source (1) by a diode bridge (21). 前記インバータ(4)は、前記多相モータ(5)に与える電流の位相をずらせて前記電流を増加させる、請求項1乃至請求項4のいずれか一つに記載の圧縮機制御方法。   The compressor control method according to any one of claims 1 to 4, wherein the inverter (4) increases the current by shifting a phase of a current applied to the multiphase motor (5). インバータ(4)と、
前記インバータによって多相電源が供給される多相モータ(5)と、
前記多相モータの駆動によって冷媒(6)を圧縮する圧縮機(7)と
を備え、
前記インバータは前記多相モータを二相変調運転することを特徴とする冷媒圧縮装置。
An inverter (4);
A multiphase motor (5) to which multiphase power is supplied by the inverter;
A compressor (7) that compresses the refrigerant (6) by driving the multiphase motor;
The inverter performs a two-phase modulation operation of the multiphase motor.
前記インバータ(4)に対し、他の多相電源(1)を二相変調で整流した直流電源を供給するコンバータ(22)
を更に備える、請求項6記載の冷媒圧縮装置。
Converter (22) for supplying a DC power source obtained by rectifying another multi-phase power source (1) by two-phase modulation to the inverter (4)
The refrigerant compressor according to claim 6, further comprising:
前記コンバータ(22)は昇圧動作を行う、請求項6及び請求項7のいずれか一つに記載の冷媒圧縮装置。   The refrigerant compressor according to any one of claims 6 and 7, wherein the converter (22) performs a boosting operation. 前記インバータ(4)には、ダイオードブリッジ(21)によって他の多相電源(1)を整流した直流電源が供給される、請求項6記載の冷媒圧縮装置。   The refrigerant compression apparatus according to claim 6, wherein the inverter (4) is supplied with a DC power source obtained by rectifying another multiphase power source (1) by a diode bridge (21). 前記インバータ(4)は、前記多相モータ(5)に与える電流の位相をずらせて前記電流を増加させる、請求項6乃至請求項9のいずれか一つに記載の冷媒圧縮装置。   The refrigerant compressor according to any one of claims 6 to 9, wherein the inverter (4) increases the current by shifting a phase of a current applied to the multiphase motor (5). 請求項1乃至請求項5のいずれか一つに記載の圧縮機制御方法を用いて、前記圧縮機を用いた空気調和機を制御する、空気調和機の制御方法。   An air conditioner control method for controlling an air conditioner using the compressor using the compressor control method according to any one of claims 1 to 5. 請求項6乃至請求項10のいずれか一つに記載の冷媒圧縮装置を用いた空気調和機。   An air conditioner using the refrigerant compressor according to any one of claims 6 to 10.
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