JP2006280016A - 冷凍装置及びそれに用いられるインバータ装置 - Google Patents
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Abstract
電源瞬時停電で過大な電源電流が流れた場合、あるいは過負荷状態で過大な電源電流が流れた場合でも冷凍装置としての快適性を確保すると共に、信頼性を向上する。
【解決手段】
アクティブコンバータ225と、その出力に接続された平滑コンデンサ270と、インバータ221と、を備えた冷凍装置において、電源電流を検出する電源電流検出回路236と、インバータ221に流れる直流電流を検出する直流電流検出回路233と、アクティブコンバータ225にて生成された直流電圧を検出する直流電圧検出回路238と、アクティブコンバータ225とインバータ221へスイッチング指令を出力して制御するマイクロコンピュータ231と、を備え、電源電流検出回路236で検出された電源電流が過電流となった場合、インバータ221へのスイッチング指令出力を継続し、アクティブコンバータ225へのスイッチング指令出力を停止する。
【選択図】 図2
Description
さらに、上記のものにおいて、前記冷凍サイクルの制御を行う上位制御基板と、該上位制御基板と前記マイクロコンピュータとの通信を行うためのインタ−フェイス用コネクタと、を設け、前記アクティブコンバータへのスイッチング指令出力を停止している間、アクティブコンバータ停止信号を前記上位制御基板に送信することが望ましい。
さらに、上記のものにおいて、前記アクティブコンバータへのスイッチング指令出力を停止してから所定時間経過後に前記アクティブコンバータへのスイッチング指令出力を再開することが望ましい。
さらに、上記のものにおいて、前記冷凍サイクルの制御を行う上位制御基板と前記マイクロコンピュータとの通信を行うためのインタ−フェイス用コネクタを設け、前記アクティブコンバータへのスイッチング指令出力を停止している間、アクティブコンバータ停止信号を前記上位制御基板に送信することが望ましい。
冷凍サイクルは、圧縮機101の回転数以外に冷媒流量を調整する室内膨脹弁104、あるいは室外膨脹弁(図示せず)の開度、室内送風機用電動機103及び室外送風機用電動機106の回転数、冷房/暖房の運転モードを切り換える四方弁(図示せず)などが制御され、そのための情報として運転モード、温度設定などを行うリモコンによる操作指令信号、各部の温度(圧縮機の吐出ガス温度、外気温度、熱交換器温度、蒸発温度、吸込温度、吹出温度、凍結温度、ガス管温度など)及び圧力(圧縮機の吸入圧力、吐出圧力)を検出した信号などがサイクル制御基板250へ入力される。
また、インタ−フェイス用コネクタ240を介してサイクル制御基板250から出力されたインバ−タ要求周波数が入力されると共に、インバ−タ装置210からサイクル制御基板250へ運転周波数及び電動機運転電流を出力する。
電動機111に供給される電流は、インバータ用シャント抵抗224にてインバ−タパワ−半導体に流れる直流電流を検出し、電流検出回路233にて電流を増幅してマイクロコンピュータ231に取り込まれ、マイクロコンピュータ231にて電動機に出力している正弦波交流電流を再現して監視される。
また、単相交流電源251からの入力される電流は、アクティブコンバータ用シャント抵抗228にて直流電流を検出し、アクティブコンバータ用電流検出回路236にて電流を増幅してマイクロコンピュータ231に取り込まれ、マイクロコンピュータ231にて監視される。
更に、単相交流電源251からの入力される電流は、アクティブコンバータ用シャント抵抗228にて直流電流として検出され、アクティブコンバータ用過電流検出回路237にて過電流の判定を行い、マイコン231にて監視される。
アクティブコンバータ225で生成された直流の一部は、電源回路234で高電圧から5Vまたは15V等の制御電源に調整されて、マイコン231及びインバータ用電流検出回路233、アクティブコンバータ用電流検出回路236、インバータ用ドライバ回路232、アクティブコンバータ用ドライバ回路235、アクティブコンバータ用過電流検出回路237、電圧検出回路238、通信回路241に供給される。
電源瞬時停電が発生(図中、A点からD点まで)した際は、直流電圧が降下するが、電動機に供給する電力を確保するために電源電流は上昇する傾向がある。ただし、電動機電流はインバータ221にて制御されることで直流電圧の低下に依存せず電流は変化しない。
そして、直流電圧の低下に伴い、マイコン231が制御目標電圧まで電圧を引き上げようと判断した時点(B点)より、アクティブコンバータ225への出力を可変し、電圧を上昇しようとする。一方、電源電流は直流電圧を引き上げるために上昇してしまう。
マイコン231が認識している瞬時電源電流がマイクロコンピュータ231に設けられた過電流設定値1となった時点、あるいは超えた時点(C点)で、アクティブコンバータ225の駆動出力を停止する。なお、電動機は運転を継続すべくインバータ221の駆動信号は継続して出力する。アクティブコンバータ225を停止すると、直流電圧は低下し、電源電流も低下する。
アクティブコンバータ225が駆動する条件(マイコン231が認識している平均電源電流が設定電流を超えた場合)であるとマイクロコンピュータ231が判断した時点(E点)で、アクティブコンバータ225の駆動出力を行い再駆動することで、F点で電源瞬時停電前の直流電圧(制御目標電圧)に戻る。
なお、アクティブコンバータ225が停止している間は、本来、駆動している場合に対して電源電流が上昇するため、ファーストリカバリーダイオード227の信頼性が懸念されるが、本現象の間はアクティブコンバータ225の駆動条件を常時満足しておれば良く、
アクティブコンバータ225が停止しても短時間(マイクロコンピュータ231の処理タイミングによる時間、及びアクティブコンバータ225のソフト駆動(アクティブコンバータ駆動時に電源電流が跳ね上がらないように徐々に直流電圧を上昇する駆動方式)に伴う時間)で再駆動することより実使用上支障はなく、信頼性を維持することができる。
さらに、アクティブコンバータ225の駆動再開にあたって、駆動条件を満足する判断の代わりに、所定時間後に駆動再開することで制御を簡略することができる。
過負荷状態が発生(a点)すると、電動機111の電流が上昇し、それに伴い電源電流が上昇する。
マイコン231が認識している平均電源電流がマイクロコンピュータ231に設けられた過電流設定値2(過電流設定値1より小さい)を超えた時点(b点)から所定時間経過した(c点)まで過大な電源電流が流れ続けた場合、マイコン231にてインバータ運転周波数を所定の周波数まで下降する(d点)ことにより、電源電流を低減する。そして、電動機111の運転を継続する。したがって、空気調和機、冷凍機などの冷凍装置の快適性を維持することができる。
パワー素子搭載基板220には、アクティブコンバータ機能部品のスイッチング素子226とファーストリカバリーダイオード227、整流素子229、シャント抵抗、インバータ機能部品であるスイッチング素子222、フライホイール素子223、シャント抵抗、を備える。
インバータ制御基板230には、マイクロコンピュータ231、インバータ用ドライバ回路232、インバータ用電流検出回路233、電圧検出回路234、アクティブコンバータ用ドライバ回路235、アクティブコンバータ用電流検出回路236、アクティブ用過電流検出回路237、電源回路238、インタ−フェイス用コネクタ240、フォトカプラ241を備える。
なお、パワー素子搭載基板220とインバータ制御基板230はリ−ドピン264で接続され、ケース262の上面にはケ−スフタ263を取り付けるものとする。つまり、インバータ制御基板230はケ−スフタ263の上に構成され、インバータ制御基板230の外形がケ−ス262外形よりも小さくされる。よって、本インバータ装置を例えば空気調和機の室外機に実装するうえでも無駄なスペースを無くすことができる。
さらに、電磁ノイズの影響の大きい、例えば大電流が必要とされる圧縮機101からの影響が大きい比較的微弱な通信信号においては、フォトカプラ243を介して光信号によりマイクロコンピュータ231へ伝達されるので、ノイズの混入による誤動作を無くして冷凍サイクルの信頼性を向上できる。
Claims (11)
- 圧縮機を備えた冷凍サイクルを有し、前記圧縮機は運転周波数を可変制御される電動機により駆動され、能動素子を用いて交流電圧から直流を生成するアクティブコンバータと、該アクティブコンバータの出力に接続された平滑コンデンサと、生成された直流を交流に変換して前記電動機の運転周波数を可変して駆動するインバータと、を備えた冷凍装置において、
前記アクティブコンバータに流れる電源電流を検出する電源電流検出回路と、前記インバータに流れる直流電流を検出する直流電流検出回路と、前記アクティブコンバータにて生成された直流電圧を検出する直流電圧検出回路と、前記アクティブコンバータと前記インバータへスイッチング指令を出力して制御するマイクロコンピュータと、を備え、
前記電源電流検出回路で検出された電源電流が過電流設定値1となった場合、前記インバータへのスイッチング指令出力を継続し、前記アクティブコンバータへのスイッチング指令出力を停止することを特徴とする冷凍装置。 - 請求項1に記載のものにおいて、前記電源電流検出回路で検出された平均電源電流が前記過電流設定値1より小さい過電流設定値2となり所定時間継続した場合、前記インバータの周波数を低減することを特徴とする冷凍装置。
- 請求項1に記載のものにおいて、前記アクティブコンバータへのスイッチング指令出力を停止してから所定時間経過後に前記アクティブコンバータへのスイッチング指令出力を再開することを特徴とする冷凍装置。
- 請求項1に記載のものにおいて、前記アクティブコンバータへのスイッチング指令出力を停止している間、前記インバータの運転周波数を低減することを特徴とする冷凍装置。
- 請求項1に記載のものにおいて、前記冷凍サイクルの制御を行う上位制御基板と、該上位制御基板と前記マイクロコンピュータとの通信を行うためのインタ−フェイス用コネクタと、を設け、前記アクティブコンバータへのスイッチング指令出力を停止している間、アクティブコンバータ停止信号を前記上位制御基板に送信することを特徴とする冷凍装置。
- 冷凍サイクルの圧縮機を駆動する電動機の運転周波数を可変制御し、能動素子を用いて交流電圧から直流を生成するアクティブコンバータと、該アクティブコンバータの出力に接続された平滑コンデンサと、生成された直流を交流に変換して前記電動機の運転周波数を可変して駆動するインバータと、インバータ装置において、
前記アクティブコンバータに流れる電源電流を検出する電源電流検出回路と、前記インバータに流れる直流電流を検出する直流電流検出回路と、前記アクティブコンバータにて生成された直流電圧を検出する直流電圧検出回路と、前記アクティブコンバータと前記インバータへスイッチング指令を出力して制御するマイクロコンピュータと、を備え、
前記電源電流検出回路で検出された電源電流が過電流設定値1となった場合、前記インバータへのスイッチング指令出力を継続し、前記アクティブコンバータへのスイッチング指令出力を停止することを特徴とするインバータ装置。 - 請求項6に記載のものにおいて、前記電源電流検出回路で検出された平均電源電流が前記過電流設定値1より小さい過電流設定値2となり所定時間継続した場合、前記インバータの周波数を低減することを特徴とするインバータ装置。
- 請求項6に記載のものにおいて、前記アクティブコンバータへのスイッチング指令出力を停止してから所定時間経過後に前記アクティブコンバータへのスイッチング指令出力を再開することを特徴とするインバータ装置。
- 請求項6に記載のものにおいて、前記アクティブコンバータへのスイッチング指令出力を停止している間、前記インバータの運転周波数を低減することを特徴とするインバータ装置。
- 請求項6に記載のものにおいて、前記冷凍サイクルの制御を行う上位制御基板と前記マイクロコンピュータとの通信を行うためのインタ−フェイス用コネクタを設け、前記アクティブコンバータへのスイッチング指令出力を停止している間、アクティブコンバータ停止信号を前記上位制御基板に送信することを特徴とするインバータ装置。
- 請求項6に記載のものにおいて、前記アクティブコンバータと前記インバータとを構成するパワー半導体と、前記直流電流検出回路に用いられるシャント抵抗と、前記電源電流検出回路に用いられるシャント抵抗と、が同一の基板に設けられたことを特徴とするインバータ装置。
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