JP2008253089A - 冷凍装置の電源供給回路、及び冷凍装置の電源供給回路の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】入力電流が変動しても、高調波電流を効果的に低減できる電源供給回路、及び該電源供給回路の制御方法を提案する。
【解決手段】設定部（6a）には、入力電流、及び入力電流に対応する位相制御量からなるデータが複数組設定される。算出部（6b）は、設定部（6a）に設定された複数組のデータに基づいて、入力電流（IL）に応じた位相制御量Δｔを算出する。位相制御部（6）は、ＰＡＭ波形の位相を位相制御量Δｔだけずらすようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷凍装置の電源供給回路、及び該電源供給回路の制御方法に関し、特に入力電流の高調波電流抑制対策に係るものである。

従来より、交流電力を整流回路によって直流電力に変換する電源供給回路が知られている。この種の電源供給回路では、高調波電流が生じやすく、電源効率が低下するという問題があった。このような高調波電流を抑制するために、いわゆるＰＡＭ（Pulse Amplitude Modulation：パルス振幅変調）制御を行う電源供給回路が知られている。

特許文献１には、この種の電源供給回路が開示されている。この電源供給回路は、空気調和装置等の冷凍装置の圧縮機に適用されている。この電源供給回路は、ダイオードブリッジ回路の整流回路と、平滑回路とを備えている。平滑回路は、直列接続された２つのコンデンサと、該２つのコンデンサに並列に接続された１つのコンデンサとで成り、整流回路との間で倍電圧整流するように構成されている。また、この電源供給回路は、整流回路の出力端子に設けられて、ＯＮされることで整流回路の出力電力を短絡させるスイッチング素子を備えている。更に、電源供給回路は、スイッチング素子をスイッチングせるためのパルス信号を所定の周期で出力するＰＡＭ波形出力部を備えている。

そして、この電源供給回路では、上述のＰＡＭ制御が行われる。具体的に、この電源供給回路では、整流回路の入力電流の波形が入力電圧の波形（正弦波形）に近づくようにＰＡＭ波形出力部からパルス信号が出力される。その結果、整流回路の入力電流の波形が正弦波形に近づき、これにより高調波電流が低減される。
特開２００１−１４５３５８号公報

ところで、特許文献１に開示されているような電源供給回路においては、圧縮機等の電気機器の負荷に応じて整流回路の入力電流が変動する。その結果、整流回路の入力電流の波形も大きく変化する。このため、このような負荷の変動時には、入力電流に対してＰＡＭ波形出力部のパルス信号を最適なタイミングで出力することができなくなり、高調波電流を効果的に低減することができなくなるという問題が生じてしまう。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、入力電流が変動しても、高調波電流を効果的に低減できる電源供給回路、及び該電源供給回路の制御方法を提案することである。

第１の発明は、交流電源（20）に接続されて交流電流を整流する整流回路（12）と、ＯＮされると該整流回路（12）の出力電力を短絡させるスイッチング素子（Ｓ）と、上記整流回路（12）の入力電流の波形が正弦波形になるようにスイッチング素子（Ｓ）をスイッチングさせるためのパルス信号を所定の周期で出力するＰＡＭ波形出力部（5b）と、上記整流回路（12）の入力電流を検出する入力電流検出部（17）と、整流回路（12）の高調波電流を低減させるように、該入力電流検出部（17）で検出した入力電流に応じて上記ＰＡＭ波形出力部（5b）のパルス信号の位相を変化させる位相制御部（6）とを有する冷凍装置の電源供給回路を前提としている。そして、この冷凍装置の電源供給回路の位相制御部（6）は、上記整流回路（12）の入力電流、及び該入力電流に対応する上記位相制御部（6）の位相制御量とからなるデータが、複数組設定される設定部（6a）と、該設定部（6a）に設定された複数組のデータに基づいて、上記入力電流検出部（17）で検出した入力電流に応じた位相制御部（6）の位相制御量を算出する算出部（6b）とを備えていることを特徴とするものである。

第１の発明の電源供給回路では、ＰＡＭ波形出力部（5b）からパルス信号が所定の周期で出力されることで、スイッチング素子（S）のＯＮ−ＯＦＦ状態が切り換えられる。その結果、整流回路（12）の入力電流の波形が正弦波形に近づき、入力電流の高調波成分が低減される。一方、例えば冷凍装置の圧縮機等の電源機器の負荷が変動すると、整流回路（12）の入力電流が変動するため、この入力電流の波形も大きく変化することがある。本発明では、このような整流回路の入力電流の変動に対応するように位相制御部（6）がＰＡＭ波形出力部（5b）のパルス信号の位相を変化させるようにしている。

具体的に、位相制御部（6）の設定部（6a）には、整流回路（12）の任意の入力電流と、この入力電流に対応する位相制御部（6）の最適な位相制御量とからなるデータが、複数組設定される。ここで、このように設定部（6a）に設定される位相制御量は、整流回路（12）の入力電流を所定の電流値とした場合に、この入力電流での整流回路（12）の高調波電流を効果的に低減できるような位相制御量である。そして、算出部（6b）は、上記設定部（6a）に設定された複数組のデータに基づいて、入力電流検出部（17）で検出された入力電流に対応する最適な位相制御量を算出する。位相制御部（6）は、このようにして得られた最適な位相制御量でパルス信号の位相を適宜変化させる。従って、本発明では、入力電流の変動に起因して入力電流の波形が変化しても、この入力電流の波形に対応するようにパルス信号の位相が最適に制御される。その結果、整流回路（12）の入力電流の高調波成分が効果的に低減される。

第２の発明は、第１の発明の冷凍装置の電源供給回路において、上記算出部（6b）は、上記設定部（6a）に設定された複数組の各データ間における上記位相制御部（6）の位相制御量を、直線補間によって算出することを特徴とするものである。

第２の発明では、入力電流検出部（17）で検出された入力電流が、設定部（6a）に設定された各入力電流の間にある場合に、算出部（6b）が、各データを直線補間することによって、入力電流に応じた最適な位相制御量が算出される。

第３の発明は、第１又は第２の発明の冷凍装置の電源供給回路において、上記設定部（6a）は、上記整流回路（12）の入力電流、及び該入力電流に対応する上記位相制御部（6）の位相制御量とからなるデータが更新可能に構成されていることを特徴とするものである。

第３の発明では、設定部（6a）に設定される入力電流及び位相制御量からなる各データが、適宜更新されることで任意に変更可能となる。

第４の発明は、交流電源（20）に接続されて交流電流を整流する整流回路（12）と、ＯＮされると該整流回路（12）の出力電力を短絡させるスイッチング素子（Ｓ）と、上記整流回路（12）の入力電流の波形が正弦波形になるようにスイッチング素子（Ｓ）をスイッチングさせるためのパルス信号を所定の周期で出力するＰＡＭ波形出力部（5b）と、上記整流回路（12）の入力電流を検出する入力電流検出部（17）と、整流回路（12）の高調波電流を低減させるように、該入力電流検出部（17）で検出した入力電流に応じて上記ＰＡＭ波形出力部（5b）のパルス信号の位相を変化させる位相制御部（6）とを有する冷凍装置の電源供給回路の制御方法を前提としている。そして、この冷凍装置の電源供給回路の制御方法は、上記整流回路（12）の入力電流、及び該入力電流に対応する上記位相制御部（6）の位相制御量とからなるデータを、設定部（6a）に複数組設定する設定ステップと、該設定部（6a）に設定された複数組のデータに基づいて、上記入力電流検出部（17）で検出した入力電流に応じた位相制御部（6）の位相制御量を算出する算出ステップとを備えていることを特徴とするものである。

第４の発明では、まず設定ステップにおいて、整流回路（12）の入力電流値と、該入力電流値に対応する位相制御量とからなるデータが、設定部（6a）に任意に複数組設定される。そして、算出ステップでは、設定部（6a）に設定された複数組のデータに基づいて、入力電流に応じた位相制御部（6）の位相制御量が算出される。位相制御部（6）は、このようにして得られた最適な位相制御量でＰＡＭ−ＯＦＦパルスの位相を適宜変化させる。従って、本発明では、入力電流の変動に起因して入力電流の波形が変化しても、この入力電流の波形に対応するようにパルス信号の位相を最適に制御される。その結果、整流回路（12）の入力電流の高調波成分が効果的に低減される。

第５の発明は、第４の発明の冷凍装置の電源供給回路の制御方法において、上記算出ステップでは、上記設定部（6a）に設定された複数組の各データ間における上記位相制御部（6）の位相制御量が、直線補間によって算出されることを特徴とするものである。

第５の発明の算出ステップでは、入力電流検出部（17）で検出された入力電流が、設定部（6a）に設定された各入力電流の間にある場合に、各データを直線補間することによって、入力電流に応じた最適な位相制御量が算出される。

上記第１及び第４の発明では、整流回路（12）の入力電流と、この入力電流に対応する位相制御部（6）の最適な位相制御量とを設定部（6a）に入力し、この設定部（6a）に入力したデータに基づいて、位相制御部（6）の位相制御量を算出している。従って、これらの発明によれば、圧縮機等の電気機器の負荷の変動に応じて入力電流が変動しても、この入力電流に対応するようにＰＡＭ波形出力部（5b）のパルス信号の位相を変化させることができるので、入力電流の高調波成分を効果的に低減できる。

また、第１や第４の発明では、整流回路（12）の入力電流と位相制御部（6）の位相制御量とからなるデータを複数組用いて、実際の位相制御部（6）の位相制御量を算出するようにしている。このため、これらの発明によれば、例えば１組のデータだけを用いて位相制御量を算出する場合と比較して、入力電流の細かい変動に追従して最適な位相制御量を算出することができる。従って、整流回路（12）の入力電流の変動に応じて、ＰＡＭ波形出力部（5b）のパルス信号の位相をより最適な量で制御することができる。

上記第２及び第５の発明では、設定部（6a）に設定された複数組のデータ間の最適な位相制御量を直線補完によって算出している。このため、これらの発明によれば、入力電流の更に細かい変動に追従して最適な位相制御量を算出することができる。また、このように、各データ間の位相制御量を直線補完で算出するようにすると、位相制御量を算出するための演算負荷も比較的小さくて済む。

また、上記第３の発明では、設定部（6a）に設定される複数組のデータが、適宜更新可能となっている。このため、本発明によれば、この電源供給回路を現地の商用電源等に接続した後にも、これらのデータを更新して最適な値に変更することができる。即ち、本発明によれば、実際に接続される商用電源や、冷凍装置の各電源機器の種類、あるいは高周波抑制のための基準／目標レベル等に応じて、設定部（6a）に設定するデータを適宜変更することができるので、これらの使用状況に併せてＰＡＭ波形出力部（5b）のパルス信号の位相を最適に制御することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１に示すように、本実施形態の電源供給回路（10）は、コンバータ回路（11）と、インバータ回路（14）と、マイコン（15）とを備えている。

〈電源供給回路の構成〉
上記電源供給回路（10）は、交流電力をコンバータ回路（11）によって整流し、その直流をインバータ回路（14）によって三相交流に変換して電動機（30）へ供給するものである。この電動機（30）は、空調機の冷媒回路に設けられる圧縮機を駆動するものである。空調機の冷媒回路は、図示しないが、圧縮機と凝縮器と膨張機構と蒸発器が閉回路に接続されている。つまり、この空調機は、冷媒回路で冷媒を循環させて蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷凍装置を構成している。そして、冷房運転では、蒸発器で冷却された空気が室内へ供給され、暖房運転では、凝縮器で加熱された空気が室内へ供給される。

上記コンバータ回路（11）は、交流電源である商用電源（20）に接続され、交流電圧を整流する。このコンバータ回路（11）は、リアクトル（L）を備えると共に、ブリッジ回路（12）および平滑回路（13）を備えている。

上記ブリッジ回路（12）は、商用電源（20）に接続され、４つのダイオード（D1〜D4）がブリッジ結線されたダイオードブリッジ回路である。つまり、このブリッジ回路（12）は、本発明に係る整流回路を構成している。

上記平滑回路（13）は、ブリッジ回路（12）の出力側に設けられている。この平滑回路（13）は、互いに直列に接続された２つのコンデンサ（C1,C2）と、その２つのコンデンサ（C1,C2）に並列に接続された１つのコンデンサ（C3）とで構成されている。この２つのコンデンサ（C1,C2）により出力電圧（Vo）を分圧し、ブリッジ回路（12）の入力電圧（Vi）が低くても入力電流（IL）の電流を流すことができる。並列接続されたコンデンサ（C3）は、２つのコンデンサ（C3）の出力電圧（Vo）を平滑するものである。つまり、平滑回路（13）は、ブリッジ回路（12）との間で倍電圧整流する。

上記リアクトル（L）は、商用電源（20）の一方の電極とブリッジ回路（12）との間に接続されている。

また、上記コンバータ回路（11）には、双方向にＯＮ−ＯＦＦ可能なスイッチング素子（S）が設けられている。このスイッチング素子（S）は、ブリッジ回路（12）における入力側と、直列接続された２つのコンデンサ（C3）の中点との間に接続されている。つまり、本実施形態のコンバータ回路（11）は、スイッチング素子（S）がＯＮされると、倍電圧整流回路に切り換わり、スイッチング素子（S）がＯＦＦされると、全波整流回路に切り換わるように構成されている。

上記インバータ回路（14）は、コンデンサ（C3）の直流電圧を三相交流電圧に変換し、電動機（30）へ供給するように構成されている。なお、このインバータ回路（14）は、図示しないが、例えば６つのスイッチング素子が三相ブリッジ状に結線された一般的な構成となっている。

また、電源供給回路（10）には、ブリッジ回路（12）の入力電圧（Vi）を検出する電圧検出回路（16）と、入力電流（IL）を検出する電流検出回路（17）とが設けられている。電流検出回路（17）は、本発明に係る入力電流検出部を構成している。

〈マイコンの構成〉
上記マイコン（15）は、インバータ回路（14）のスイッチング制御や、コンバータ回路（11）のＰＡＭ（Pulse Amplitude Modulation：パルス振幅変調）制御を行うものである。マイコン（15）は、ゼロクロス検出部（5a）と、ＰＡＭ波形出力部（5b）と、タイマー部（5c）と、位相制御部（6）とを備えている。

上記ゼロクロス検出部（5a）は、図２に示すように、電圧検出回路（16）によって検出された入力電圧（Vi）に応じてゼロクロス信号（ＯＮ−ＯＦＦ信号）を出力するように構成されている。具体的に、ゼロクロス検出部（5a）は、入力電圧（Vi）が所定値より低いとＯＮ信号を出力し、所定値以上になるとＯＦＦになる。つまり、このＯＮ信号の立ち下がり位置（以下、立ち下がり位置という。）をもって、入力電圧（Vi）がゼロクロス点Ｐに向かって所定値以上に上昇したことが検出される。従って、その立ち下がり位置とゼロクロス点Ｐとは、一定の時間差（tzwav）がある。

上記タイマー部（5c）は、図３に示すように、ゼロクロス検出部（5a）の立ち下がり位置が検出されると、カウントがスタートする。そして、タイマー部（5c）は、ゼロクロス検出部（5a）の次の立ち下がり位置が検出されると、カウントがリセットされて再スタートする。このように、タイマー部（5c）は、ゼロクロス検出部（5a）の立ち下がり位置の検出毎に、リセットされてカウントを開始する。

上記ＰＡＭ波形出力部（5b）は、図３に示すように、スイッチング素子（S）をスイッチングするためのパルス信号（ＰＡＭ波形）を出力するものである。そして、ＰＡＭ波形出力部（5b）は、入力電流（IL）の波形が入力電圧（Vi）と同じ正弦波形になる（近似する）ように、パルス信号を出力する。具体的に、ＰＡＭ波形出力部（5b）は、ゼロクロス検出部（5a）の立ち下がり位置の検出毎に、タイマー部（5c）のカウントを用いて、所定のタイミング（出力タイミング）でパルス信号を出力する。つまり、入力電圧のゼロクロス点Ｐ（即ち、ゼロクロス検出部（5a）の立ち下がり位置から最初のゼロクロス点）を基準にして所定のタイミングでパルス信号が出力される。

図３に示すように、上記ＰＡＭ波形出力部（5b）は、ゼロクロス点毎に、５つのパルスから成るパルス群が生成されるようにパルス信号を出力する。このパルス群は、中央のパルス１（ＯＮパルス）が他の４つのパルス２〜５より幅広に形成され、そのパルス１を基準に対称形になっている。そして、このパルス群は、図３に示す寸法ｔｗ１〜ｔｗ５が固定されている。つまり、本実施形態では、パルス幅が固定されている。

また、上記ＰＡＭ波形出力部（5b）は、中央のパルス１が常にゼロクロス点Ｐを跨って生成されるようにパルス信号を出力する。そして、ＰＡＭ波形出力部（5b）は、立ち下がり位置が検出されると、まず最初にＯＦＦパルスを出力し、その後ＯＮパルスおよびＯＦＦパルスを交互に出力するように出力タイミングが設定されている。このように、本実施形態では、入力電圧（Vi）の半周期の間に複数のパルス（ＯＮパルス）が生成される、いわゆるマルチパルス制御が行われる。

上記位相制御部（6）は、ＰＡＭ波形出力部（5b）から出力されるパルス信号の位相を制御するものである。この位相制御部（6）は、電流検出回路（17）で検出される入力電流（IL）に応じて、パルス信号の位相を適宜変化させることで、入力電流に重畳する高調波成分を低減させる。この位相制御部（6）は、設定部（6a）及び算出部（6b）を備えている。

図５に示すように、設定部（6a）には、ブリッジ回路（12）の入力電流（IL）と、位相制御部（6）の位相制御量とが設定可能となっている。具体的に、設定部（6a）は、NO.0〜NO.8までのデータ入力欄を有している。そして、設定部（6a）では、入力電流（IL）と、該入力電流（IL）に対応する最適な位相制御量からなる１組のデータが、各データ入力欄にそれぞれ入力される。また、設定部（6a）では、各データ入力欄に入力されるデータが適宜更新可能となっている。

算出部（6b）は、設定部（6a）に設定された複数組のデータに基づいて、位相制御部（6）の位相制御量を算出するものである。具体的に、算出部（6b）は、設定部（6a）の入力データに基づいて、入力電流と位相制御量との関係式を作成する。そして、算出部（6b）は、このように得られた関係式から、入力電流（IL）に応じたパルス信号の位相制御量を算出する。以上のような位相制御の動作の詳細は後述するものとする。

−ＰＡＭ波形の出力動作−
次に、具体的なＰＡＭ波形の出力動作について、図３及び図４を参照しながら説明する。

図３に示すように、ゼロクロス検出部（5a）によってゼロクロス信号の立ち下がり位置が検出されると、タイマー部（5c）のカウントがスタートする。そうすると、ＰＡＭ波形出力部（5b）によって、パルス信号が所定のタイミングで出力される。具体的には、図４に示すように、先ず、タイマー部（5c）のカウントが「ｔ１」になると、ＯＦＦパルスが出力される。続いて、タイマー部（5c）のカウントが「ｔ２」、「ｔ３」、・・・「ｔ１８」、「ｔ１９」になる毎に、パルス信号が交互に出力される。これにより、入力電圧の１周期の分のＰＡＭ波形が出力されることになる。

そして、次のゼロクロス信号の立ち下がり位置が検出されると、タイマー部（5c）のカウントがリセットされて再スタートする。そうすると、上述したタイミングと同じタイミングでパルス信号が交互に出力される。ここで、ＯＮパルスはゼロクロス点Ｐを跨いで生成されるため、設定通りにＯＦＦパルスから出力することができる。従って、目標とするＰＡＭ波形を確実に生成することができる。以上のようにして、ＰＡＭ波形が出力されると、ブリッジ回路（12）の入力電流の波形が、入力電圧の波形、即ち正弦波形に近づくものとなる。その結果、電源供給回路（10）では、入力電流の高調波成分が低減される。

−位相制御部の制御動作−
ところで、このような電源供給回路（10）では、空調機の負荷（圧縮機の運転周波数等）に応じて入力電流（IL）が変動する。この入力電流の変動に伴い入力電流の波形が変形してしまうと、上述したような一定幅のパルス信号を入力電流に対して最適なタイミングで出力できず、高調波電流を充分抑制できないことがある。そこで、本実施形態では、以下のような手順により、入力電流の変動に併せてＰＡＭ波形の（パルス信号）の位相を適宜変化させるようにしている。

まず、空調機の出荷時においては、設定部（6a）に予めデータを設定する設定ステップが行われる。図５に示すように、設定ステップでは、NO.0〜NO.8までのデータ入力欄毎に、所定の入力電流（以下、設定入力電流と称する）が入力される。この際、NO.0のデータ入力欄には、設定入力電流として０が入力される。また、他のデータ入力欄には、NO.1からNO.8へ順に設定入力電流が大きくなるよう、各入力電流が入力される。同時に、各データ入力欄には、位相制御部（6）の位相制御量（以下、設定位相制御量）が入力される。この際、NO.0のデータ入力欄には、設定位相制御量として０が入力される。また、他のデータ入力欄には、各設定入力電流に対応する最適な位相制御量が入力される。この位相制御量は、図３に示すパルス信号のパルス１の中間位置がゼロクロス点Ｐと一致する状態を基準（位相制御量＝０）とした場合に、この基準からパルス信号の位相をどれだけずらすかを示す制御量である。

また、設定部（6a）に入力される各設定位相制御量は、設定ステップ前に予め実験的に求められるものである。即ち、設定ステップの前には、入力電流（IL）に対応するＰＡＭ波形の最適な位相制御量を求めるために空調機を試運転させる。試運転時には、入力電流（IL）を所定値としながら、ＰＡＭ波形の位相制御量を適宜変化させ、この際のブリッジ回路（12）の高調波電流を測定する。そして、試運転では、所定の入力電流において、測定される高調波電流が最小となる、あるいは所定値以下となるようなＰＡＭ波形の位相制御量が求められる。このような試運転では、入力電流（IL）を適宜変更させながら、高調波電流を低減可能とする位相制御量が順に求められる。設定部（6a）には、以上のようにして得られた位相制御量が、各入力電流に対応するように入力される。例えば試運転において、入力電流が４Ａとなる際の最適な位相制御量が３８０μsecである場合には、図５に示すように、NO.1のデータ入力欄に設定位相制御量として３８０μsecが入力される。

以上のようにして、設定部（6a）の各データ入力欄には、入力電流、及びこの入力電流に対応する位相制御量が設定される。なお、各データ入力欄の各設定入力電流の範囲は、電源供給回路（10）の定格入力電流を含むように設定される。また、各データ入力欄の設定入力電流は、電源供給回路（10）の定格入力電流に比較的近い範囲において、その設定数を多くするのが好ましい。具体的に、図５の例では、電源供給回路（10）の定格入力電流が２５Ａであるのに対し、この２５Ａに近い範囲（２０〜３０Ａの範囲）に設定入力電流を多く入力するようにしている。また、NO.0のデータ入力欄には、入力電流及び位相制御量として必ずしも０を入力しなくても良い。

更に、設定部（6a）では、設定位相制御量に上限値が定められている。この位相制御量の上限値は、図３に示すパルス信号のパルス１（ＯＮ信号）が、ゼロクロス点Ｐから外れてしまうのを制限するものである。つまり、パルス信号の位相制御量が大きくなり過ぎると、ゼロクロス点Ｐが例えばパルス１とパルス３の間のＯＦＦパルスに跨ってしまう虞がある。このような場合、上述したＰＡＭ波形の出力動作では、ゼロクロス信号の立ち下がり位置が検出されてからタイマー部（5c）のカウントがスタートした後に、ＯＮパルス（パルス１）が出力できないという不具合が生じる。そこで、このような不具合を回避すべく、位相制御部（6）の位相制御量には、上限値が設けられている。具体的に、この上限値は、パルス１の幅ｔｗ１の半分（１／２ｔｗ１）より小さい値となっている。従って、設定部（6a）では、仮に１／２ｔｗ１以上の位相制御量が入力されてもこの値は設定されない。つまり、設定部（6a）では、上限値を超える位相制御量の設定が禁止されている。

設定ステップの後には、関係式作成ステップが行われる。関係式作成ステップでは、設定部（6a）に設定された複数組のデータに基づいて、設定入力電流と設定位相制御量との関係式が作成される。具体的には、算出部（6b）は、データ入力欄のナンバーが前後する２組のデータ毎に、設定入力電流と設定位相制御量の関係式（直線式）が作成される。つまり、図６に示すように、算出部（6b）は、設定入力電流が互いに前後する各データについて、その間を直線式で結ぶようにして、入力電流と位相制御量との関係式が作成する。

実際の空調機の運転時には、以上のようにして得られた関係式に基づいて、ＰＡＭ波形の位相制御が行われる。具体的に、上述したＰＡＭ波形の出力動作時において、例えば空調機の負荷が増大すると、電流検出回路（17）で検出される入力電流（IL）も大きくなる。このような場合、算出ステップでは、算出部（6b）が入力電流（IL）に対応する位相制御量Δｔを上記関係式を用いて算出する。具体的に、例えば図６に示す関係式を用いる場合、検出された入力電流（IL）が２０Ａであると、位相制御量Δｔは６６０μsecとなる。また、例えば検出された入力電流（IL）が１８Ａである場合、No.3及びNo.4の間の直線式を用いて位相制御量Δｔが算出される。即ち、算出部（6b）では、検出された入力電流（IL）が設定部（6a）の各データ間にある場合、直線補完によって位相制御量Δｔを算出する。

図７に示すように、位相制御部（6）は、算出ステップで得られた位相制御量Δｔ分だけ、ＰＡＭ波形の位相を右側にずらすようにする。つまり、位相制御部（6）は、ゼロクロス点Ｐからパルス１の中間位置が右側にΔｔずれるように、ＰＡＭ波形の位相を変更する。このような位相制御は、上述したタイマー部（5c）によるパルス信号の出力ｔ１、ｔ２、・・・ｔ１９までのカウントを、ｔ１＋Δｔ、ｔ２＋Δｔ、・・・ｔ１９＋Δｔというように補正することで実現される。

以上のようにして、位相制御部（6）は、入力電流（IL）の変動に応じて位相制御部（6）のＰＡＭ波形を適宜制御する。その結果、入力電流に対して最適なタイミングでＰＡＭ波形が出力されるので、入力電流に重畳する高調波成分が効果的に低減される。

−実施形態の効果−
上記実施形態では、入力電流（IL）と、この入力電流（IL）に対応する位相制御部（6）の最適な位相制御量とを設定部（6a）に予め設定し、この設定部（6a）に設定されたデータに基づいて、位相制御部（6）の位相制御量Δｔを算出している。このため、上記実施形態によれば、空調機の負荷の変動等により入力電流（IL）が変動しても、この入力電流（IL）に対応するようにＰＡＭ波形出力部（5b）のパルス信号の位相を最適に変化させることができる。従って、入力電流の高調波成分を効果的に低減できる。

また、上記実施形態では、図５及び図６に示すように、入力電流と位相制御量とからなるデータを複数組用いて、位相制御部（6）の位相制御量Δｔを算出するようにしている。このため、上記実施形態によれば、例えば１組のデータ（No.0のデータを除く）だけを用いて位相制御量Δｔを算出する場合と比較して、入力電流（IL）の細かい変動に追従して最適な位相制御量を算出できる。従って、入力電流の高調波成分を更に効果的に低減できる。

更に、上記実施形態では、設定部（6a）に設定された複数組のデータ間の位相制御量Δｔを直線補完によって算出している。このため、上記実施形態によれば、入力電流（IL）の更に細かい変動に追従して最適な位相制御量Δｔを算出できる。また、このようにして、各データ間の位相制御量を直線補完で算出する場合には、算出部（6b）の演算負荷も比較的小さくて済む。

また、上記実施形態では、設定部（6a）に設定される複数組のデータが、適宜更新可能となっている。このため、上記実施形態では、例えば空調機を出荷して現地へ据え付けた後に、設定部（6a）の各データを適宜変更することができる。つまり、高調波成分を低減するための最適な位相制御量は、電源供給回路（10）が接続される商用電源や、空調機の機種、あるいは高調波電流抑制のための基準／目標レベル等に応じて異なる。これに対し、本実施形態では、このような状況の変化に併せて、設定部（6a）に設定するデータを適宜変更することができる。従って、入力電流と位相制御量との新たな関係式を再度作成し、使用状況に併せた最適な位相制御を行うことができる。

《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。

上記実施形態では、例えば図６に示すように、設定部（6a）に入力した複数組のデータを直線式で結ぶようにして、入力電流と位相制御量との関係式を得ている。しかしながら、各複数組のデータに基づいて近似式を求め、この近似式を入力電流と位相制御量との関係式として用いても良い。なお、この場合には、線形近似だけでなく、多項数近似、指数近似、累乗近似等によって他の関係式を得るようにしても良い。

また、上記実施形態では、ゼロクロス点毎に生成するパルス群を５つのパルスから構成するようにしたが、これに限らず、７つや９つのパルスによって構成するようにしても良い。また、パルス群は、奇数のパルス数に限らず、偶数のパルス数で構成するようにしても良い。

更に、上記実施形態では、ゼロクロス信号の立ち下がり位置からタイマー部（5c）のカウントをスタートさせるようにしたが、本発明はこれに限るものではない。例えば、ゼロクロス検出部（5a）がゼロクロス点Ｐそのものを検出するように構成され、そのゼロクロス点Ｐからタイマー部（5c）のカウントをスタートさせるようにしても良い。

また、上記実施形態の電源供給回路を、例えば庫内の冷蔵や冷凍を行う冷凍装置の圧縮機等に適用しても良いし、空気を送風するファン等の圧縮機以外の機器に適用しても良い。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

以上説明したように、本発明は、冷凍装置の電源供給回路、及び該電源供給回路の制御方法における高調波電流抑制対策について有用である。

実施形態に係る電源供給回路の全体構成を示す配線系統図である。 入力電圧とゼロクロス信号との関係を示す波形図である。 ＰＡＭ波形の出力状態を示す波形図である。 ＰＡＭ波形の出力タイミングを説明するための波形図である。 設定部に入力される入力電流、及び位相制御量を示す表である。 算出部で作成される関係式をグラフで表したものである。 位相制御された状態のＰＡＭ波形の出力状態を示す波形図である。

符号の説明

6 位相制御部
6a 設定部
6b 算出部
10 電源供給回路
12 ブリッジ回路（整流回路）
17 電流検出回路（入力電流検出部）
S スイッチング素子

Claims (5)

1. 交流電源（20）に接続されて交流電流を整流する整流回路（12）と、ＯＮされると該整流回路（12）の出力電力を短絡させるスイッチング素子（Ｓ）と、上記整流回路（12）の入力電流の波形が正弦波形になるようにスイッチング素子（Ｓ）をスイッチングさせるためのパルス信号を所定の周期で出力するＰＡＭ波形出力部（5b）と、上記整流回路（12）の入力電流を検出する入力電流検出部（17）と、整流回路（12）の高調波電流を低減させるように、該入力電流検出部（17）で検出した入力電流に応じて上記ＰＡＭ波形出力部（5b）のパルス信号の位相を変化させる位相制御部（6）とを有する冷凍装置の電源供給回路であって、
   上記位相制御部（6）は、上記整流回路（12）の入力電流、及び該入力電流に対応する上記位相制御部（6）の位相制御量とからなるデータが複数組設定される設定部（6a）と、上記設定部（6a）に設定された複数組のデータに基づいて、上記入力電流検出部（17）で検出した入力電流に応じた位相制御量を算出する算出部（6b）とを備えていることを特徴とする冷凍装置の電源供給回路。
2. 請求項１において、
   上記算出部（6b）は、上記設定部（6a）に設定された複数組の各データ間における上記位相制御部（6）の位相制御量を、直線補間によって算出することを特徴とする冷凍装置の電源供給回路。
3. 請求項１又は２において、
   上記設定部（6a）は、上記整流回路（12）の入力電流、及び該入力電流に対応する上記位相制御部（6）の位相制御量とからなるデータが更新可能に構成されていることを特徴とする冷凍装置の電源供給回路。
4. 交流電源（20）に接続されて交流電流を整流する整流回路（12）と、ＯＮされると該整流回路（12）の出力電力を短絡させるスイッチング素子（Ｓ）と、上記整流回路（12）の入力電流の波形が正弦波形になるようにスイッチング素子（Ｓ）をスイッチングさせるためのパルス信号を所定の周期で出力するＰＡＭ波形出力部（5b）と、上記整流回路（12）の入力電流を検出する入力電流検出部（17）と、整流回路（12）の高調波電流を低減させるように、該入力電流検出部（17）で検出した入力電流に応じて上記ＰＡＭ波形出力部（5b）のパルス信号の位相を変化させる位相制御部（6）とを有する冷凍装置の電源供給回路の制御方法であって、
   上記整流回路（12）の入力電流、及び該入力電流に対応する上記位相制御部（6）の位相制御量とからなるデータを、設定部（6a）に複数組設定する設定ステップと、
   上記設定部（6a）に設定された複数組のデータに基づいて、上記入力電流検出部（17）で検出した入力電流に応じた位相制御部（6）の位相制御量を算出する算出ステップとを備えていることを特徴とする冷凍装置の電源供給回路の制御方法。
5. 請求項４において、
   上記算出ステップでは、上記設定部（6a）に設定された複数組の各データ間における上記位相制御部（6）の位相制御量が、直線補間によって算出されることを特徴とする冷凍装置の電源供給回路の制御方法。

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