JP2012057586A - 圧縮機モータの予熱制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】圧縮機モータの巻線抵抗が相毎に異なる場合や圧縮機の内部温度が不均等である場合でも、圧縮機の内部を正確かつ均等に予熱を行う。
【解決手段】本発明の予熱制御装置は、各相の巻線抵抗を算出する巻線抵抗演算手段12と、各相の巻線温度を算出する巻線温度演算手段13と、各相の巻線温度に応じた電流指令を算出する電流指令演算手段14と、電圧指令を演算する電圧指令演算手段15と、それらを制御するシーケンス制御手段とを備える。これにより各相の巻線温度に応じて電流指令を変化させて圧縮機の内部を正確かつ均等に予熱を行う。
【選択図】図2
【解決手段】本発明の予熱制御装置は、各相の巻線抵抗を算出する巻線抵抗演算手段12と、各相の巻線温度を算出する巻線温度演算手段13と、各相の巻線温度に応じた電流指令を算出する電流指令演算手段14と、電圧指令を演算する電圧指令演算手段15と、それらを制御するシーケンス制御手段とを備える。これにより各相の巻線温度に応じて電流指令を変化させて圧縮機の内部を正確かつ均等に予熱を行う。
【選択図】図2
Description
本発明は、圧縮機の内部温度を上昇させる予熱制御装置に関するものである。
従来、この種の技術としては、例えば、圧縮機モータの電流と電圧とから圧縮機モータの巻線抵抗を算出し、巻線抵抗の温度特性から算出された巻線温度を圧縮機の内部温度とし、算出された内部温度に基づいて予熱制御を行う装置があった(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、前記従来の予熱制御装置では、圧縮機モータの各相の巻線抵抗は同じであるとして内部温度を算出し予熱制御を行うことで、各相の巻線抵抗に公差などによるバラつきがある場合には、各相の発熱量が不均等になることで圧縮機の内部温度が不均等となることがあった。
また、圧縮機の内部温度にムラがある場合には、各相の巻線抵抗が不均等になることで正確な内部温度を算出できないこともあった。
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、圧縮機モータの巻線抵抗を相毎に算出し、各相の巻線抵抗から巻線温度を相毎に算出し、各相の巻線温度の比較に基づいて算出した相電流を流すことで、圧縮機モータの巻線抵抗が相毎に異なる場合や圧縮機の内部温度が不均等である場合でも、圧縮機の内部を正確かつ均等に予熱することが可能な予熱制御装置の提供を目的とする。
前記従来の課題を解決するために、本発明の予熱制御装置は、圧縮機モータの相電流と電圧指令とから圧縮機モータの相毎の巻線抵抗を抵抗演算手段により算出し、相毎の巻線抵抗から相毎の巻線温度を巻線温度演算手段により算出し、各相の巻線温度の比較に基づいて電流指令演算手段が電流指令を算出する。
これにより、各相の巻線温度が均等となるように相毎の発熱量を調整する。
本発明の予熱制御装置は、圧縮機モータの各相の巻線温度が均等となるように相毎の発熱量を調整し、圧縮機モータの巻線抵抗が相毎に異なる場合や圧縮機の内部温度が不均等である場合でも、圧縮機の内部を正確かつ均等に予熱することができる。
第1の発明は、3相インバータ圧縮機モータの予熱制御装置において、電圧指令とモータ電流とから圧縮機モータの各相の抵抗値を算出する相抵抗演算手段と、各相の抵抗値から各相の巻線温度を算出する巻線温度演算手段と、各相の抵抗値と巻線温度とから各相の電流指令を算出する電流指令演算手段と、モータ電流と電流指令とから電圧指令を算出する電圧指令演算手段と、相抵抗演算手段と巻線温度演算手段と電流指令演算手段と電圧指令演算手段の動作を制御するシーケンス制御手段とを備え、電流指令演算手段が各相毎の巻線温度から電流指令を算出することで、圧縮機モータの巻線抵抗が相毎に異なる場合や圧縮機の内部温度が不均等である場合でも、圧縮機の内部を正確かつ均等に予熱することができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
(実施の形態1)
図1は、本発明の第1の実施の形態における予熱装置の構成と作用を示すものである。
図1は、本発明の第1の実施の形態における予熱装置の構成と作用を示すものである。
図1において、圧縮機1を駆動する圧縮機モータ2はインバータ回路3に接続され、電流検出回路4によりU相,V相,W相の相電流がIm3として検出される。インバータ回路3は直流電源5に接続され、直流部電圧検出回路6により直流部電圧がVpnとして検出される。圧縮機モータ2の駆動および予熱を制御する制御回路7は、相電流Im3から予熱時相電圧指令Vch3を出力する予熱制御器8と、外部から設定される速度指令ωcと相電流Im3とから駆動時相電圧指令Vcd3を出力する駆動制御器9と、予熱時相電圧指令Vch3と駆動時相電圧指令Vcd3とをモード指令Mcにより選択して相電圧指令Vc3として出力する電圧指令切換器10と、相電圧指令Vc3をパルス幅変調してインバータ回路の駆動信号SW6を生成するPWM信号生成器11とから構成される。駆動制御器9およびPWM信号生成器11については既に様々な方式が実用化されており、既知であるものとして詳細な説明は省略する。
次に図2は予熱制御器8の詳細な構成と作用を示すものである。
図2において、予熱制御器8は、相電流Im3と予熱時相電圧指令Vch3とから圧縮機モータ2の各相の巻線抵抗R3を算出する巻線抵抗演算手段12と、巻線抵抗R3から各相の巻線温度T3を演算する巻線温度演算手段13と、巻線抵抗R3と巻線温度T3から各相の電流指令Ic3演算する電流指令演算手段14と、相電流Im3と電流指令Ic3とから予熱時相電圧指令Vch3を演算する電圧指令演算手段15と、巻線抵抗演算手段12,巻線温度演算手段13,電流指令演算手段14,電圧指令演算手段15の動作を制御するシーケンス信号Sqを出力するシーケンス制御手段16とから構成される。
次に図3は電流指令演算手段14のさらに詳細な構成と作用を示すものである。
図3において、電流指令演算手段14は、巻線抵抗R3を算出するために予め設定された第1の抵抗検出用電流指令IR1c3を出力する第1電流指令出力部17と、第1の抵抗検出用電流指令IR1c3とは異なる第2の抵抗検出用電流指令IR2c3を出力する第2電流指令出力部18と、巻線抵抗R3と巻線温度T3とから各相の予熱用電流指令IHc3を算出する予熱電流指令演算部19と、シーケンス制御手段からのシーケンス信号Sqにより第1の抵抗検出用電流指令IR1c3と第2の抵抗検出用電流指令IR2c3と予熱用電流指令IHc3のいずれかを選択して電流指令Ic3として出力する電流指令切換部20とから構成される。
次に図4はシーケンス制御手段16がシーケンス信号Sqにより制御する予熱制御器8の予熱動作のフローチャートを示すものである。
図4において、モード指令Mcにより予熱制御が開始されると、まずステップS100において、電流指令演算手段14の電流指令切換部20は第1電流指令出力部17で出力される第1の抵抗検出用電流指令IR1c3を選択し、電流指令Ic3として出力する。電流指令Ic3(=第1の抵抗検出用電流指令IR1c3)は以下の様に表される。
(IUc:U相電流指令,IVc:V相電流指令,IWc:W相電流指令)
(Ir:予め設定された非ゼロの抵抗検出用電流値)
次にステップS101において、電圧指令演算手段15は相電流Im3が電流指令Ic3と等しくなるように電圧指令Vch3を算出する。相電流Im3および電圧指令Vch3はそれぞれ以下の様に表される。
(Ir:予め設定された非ゼロの抵抗検出用電流値)
次にステップS101において、電圧指令演算手段15は相電流Im3が電流指令Ic3と等しくなるように電圧指令Vch3を算出する。相電流Im3および電圧指令Vch3はそれぞれ以下の様に表される。
(IUm:U相電流,IVm:V相電流,IWm:W相電流)
(VUc:U相電圧指令,VVc:V相電圧指令,VWc:W相電圧指令)
次にステップS102において、巻線抵抗演算手段12は相電流Im3と電圧指令Vch3とから、まずV相の巻線抵抗を算出する。算出式は以下の様に表される。
次にステップS102において、巻線抵抗演算手段12は相電流Im3と電圧指令Vch3とから、まずV相の巻線抵抗を算出する。算出式は以下の様に表される。
(RV:V相巻線抵抗)
なお、ステップS102のおいてはW相の巻線抵抗も算出できるが、後述のステップS105において算出されるため、ここでは算出しない。
なお、ステップS102のおいてはW相の巻線抵抗も算出できるが、後述のステップS105において算出されるため、ここでは算出しない。
次にステップS103において、電流指令演算手段14の電流指令切換部20は第2電流指令出力部18で出力される第2の抵抗検出用電流指令IR2c3を選択し、電流指令Ic3として出力する。電流指令Ic3(=第2の抵抗検出用電流指令IR2c3)は以下の様に表される。
次にステップS104において、電圧指令演算手段15は相電流Im3が電流指令Ic3と等しくなるように電圧指令Vch3を算出する。相電流Im3および電圧指令Vch3はそれぞれ以下の様に表される。
次にステップS105において、巻線抵抗演算手段12は相電流Im3と電圧指令Vch3とから、U相およびW相の巻線抵抗を算出する。算出式は以下の様に表される。
(RU:U相巻線抵抗,RW:W相巻線抵抗)
次にステップS106において、巻線温度演算手段13は、予め記憶されている基準温度時の抵抗値からの偏差分により、各相の巻線抵抗R3(=(RU,RV,RW))から各相の巻線温度T3(=(TU,TV,TW))を算出する。
次にステップS106において、巻線温度演算手段13は、予め記憶されている基準温度時の抵抗値からの偏差分により、各相の巻線抵抗R3(=(RU,RV,RW))から各相の巻線温度T3(=(TU,TV,TW))を算出する。
次にステップS107において、電流指令演算手段14の電流指令切換部20は予熱電流指令演算部19が巻線抵抗R3と巻線温度T3とから算出した予熱用電流指令IHc3(=(IUHc,IVHc,IWHc))を選択し、電流指令Ic3として出力する。
ここで、予熱用電流指令IHc3の算出方法について説明する。ただし各相の巻線温度が以下の様に表される場合について説明する。その他の条件については、以降で説明する算出方法について、相を適宜入れ替えて説明できるので省略する。
最も温度が低い相が最も大きい発熱量を要することは自明の理であるので、各相の発熱
量は以下の関係であることが必要である。
量は以下の関係であることが必要である。
ここで、最も大きい発熱量が必要なU相の電流指令をIUHc=Ihとする。Ihの算出方法については、予め設定された固定値でも、目標温度に対するフィードバック制御により算出される値でも構わない。しかしながらモータ電流の和は0という制約があるため、残るV相とW相の電流指令については、数式10を満たすために巻線抵抗R3の関係に従って、以下の様にとりうる値の範囲が制限される。
ただし実施を容易とするために数式11から数式14は数式10を満たすための十分条件である。また数式13および数式14においては、巻線抵抗に対しても制約が発生するが、通常のバラつきの範囲では問題なく制約を満たす。
IVHcおよびIWHcはIUHc=Ihとして、数式11から数式14を満たす範囲で任意であるが、巻線温度の温度差に比例した発熱量となるように選ぶことが望ましい。
次にステップS108において、電圧指令演算手段15は相電流Im3が電流指令Ic3と等しくなるように電圧指令Vch3を算出する。
次にステップS109において、モード切替信号が予熱制御モードであればステップS100へ戻って上記の各ステップを繰返し、予熱制御モードでなければ予熱制御を終了する。
上記で説明したように、各相の巻線温度を比較しながら巻線温度の低い相がより大きな発熱量となるように電流を流すことにより、圧縮機内部温度が均等になるように予熱される。
なお本実施例において、電源は直流電源としたが、交流電源を整流器によって直流化した電源でも成立する。
また、抵抗演算のための第1および第2の電流指令を各々1相を0としたが、次の式において抵抗RU,RV,RWの解が一意に算出できる範囲内で、第1および第2の電流指令は任意である。
本発明の予熱制御装置は、冷凍サイクルを有する空気調和機や給湯機などの用途に適用できる。
1 圧縮機
2 圧縮機モータ
3 インバータ回路
4 電流検出回路
5 直流電源
6 直流部電圧検出回路
7 制御回路
8 予熱制御器
9 駆動制御器
10 電圧指令切換器
11 PWM信号生成器
12 巻線抵抗演算手段
13 巻線温度演算手段
14 電流指令演算手段
15 電圧指令演算手段
16 シーケンス制御手段
17 第1電流指令出力部
18 第2電流指令出力部
19 予熱電流指令演算部
20 電流指令切換部
2 圧縮機モータ
3 インバータ回路
4 電流検出回路
5 直流電源
6 直流部電圧検出回路
7 制御回路
8 予熱制御器
9 駆動制御器
10 電圧指令切換器
11 PWM信号生成器
12 巻線抵抗演算手段
13 巻線温度演算手段
14 電流指令演算手段
15 電圧指令演算手段
16 シーケンス制御手段
17 第1電流指令出力部
18 第2電流指令出力部
19 予熱電流指令演算部
20 電流指令切換部
Claims (1)
- 3相インバータ圧縮機モータの予熱制御装置において、電圧指令とモータ電流とから圧縮機モータの各相抵抗を算出する相抵抗演算手段と、各相抵抗から各相の巻線温度を算出する巻線温度演算手段と、各相抵抗と各相の電流指令を算出する電流指令演算手段と、モータ電流と電流指令とから電圧指令を算出する電圧指令演算手段と、相抵抗演算手段と巻線温度演算手段と電流指令演算手段と電圧指令演算手段の動作を制御するシーケンス制御手段とを備え、電流指令演算手段が各相の巻線温度が均一となるように各相の電流指令を算出することを特徴とする圧縮機モータの予熱制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010204152A JP2012057586A (ja) | 2010-09-13 | 2010-09-13 | 圧縮機モータの予熱制御装置 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010204152A JP2012057586A (ja) | 2010-09-13 | 2010-09-13 | 圧縮機モータの予熱制御装置 |
Publications (1)
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ID=46054970
Family Applications (1)
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JP2010204152A Pending JP2012057586A (ja) | 2010-09-13 | 2010-09-13 | 圧縮機モータの予熱制御装置 |
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2010
- 2010-09-13 JP JP2010204152A patent/JP2012057586A/ja active Pending
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