JP2013121306A - Air conditioning apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、専用部品を追加せずに精度良く電力量を検出できる空気調和機に関する。 The present invention relates to an air conditioner that can accurately detect the amount of power without adding dedicated components.
交流電源から直流電源に変換する整流回路と共に、モータ負荷を駆動するインバータを有する空気調和機であって、電源電圧と入力電流との積に力率を乗じて算出する際、入力電流のみのデータに基づいて力率を決定する空気調和機は考案されている(例えば特許文献1参照)。 An air conditioner that has an inverter that drives a motor load together with a rectifier circuit that converts AC power to DC power, and when calculating the product of the power supply voltage and the input current by multiplying the power factor, only the input current data Has been devised (see, for example, Patent Document 1).
図3は、従来の空気調和機を示すブロック図である。従来の空気調和機は、図3に示すように、交流電源15から直流電源に変換する整流回路3と共に、モータ5を駆動するインバータ4を有する空気調和機であって、前記整流回路3と、チョッピング素子7と昇圧用整流回路6からなる昇圧回路2と、交流電源15の電流値を測定する電流センサ1と前記電流センサ1の測定値を検知する電流検出手段8と、力率テーブル記憶手段20と、あらかじめ設定された電圧値を出力する電圧値記憶手段12と、前記電圧値記憶手段12から出力された電圧値と前記力率テーブル記憶手段20から出力された力率テーブル値とにより電力量を算出する電力量算出手段11を備えている。 FIG. 3 is a block diagram showing a conventional air conditioner. As shown in FIG. 3, the conventional air conditioner is an air conditioner having an inverter 4 that drives a motor 5 together with a rectifier circuit 3 that converts an AC power source 15 into a DC power source. A step-up circuit 2 comprising a chopping element 7 and a step-up rectifier circuit 6, a current sensor 1 for measuring the current value of the AC power source 15, a current detection means 8 for detecting the measured value of the current sensor 1, and a power factor table storage means 20, the voltage value storage unit 12 for outputting a preset voltage value, the voltage value output from the voltage value storage unit 12 and the power factor table value output from the power factor table storage unit 20. A power amount calculating means 11 for calculating the amount is provided.
しかしながら、前記従来の構成では、電力量の測定は可能であるが、昇圧回路のチョッピング回数により電流波形が変動するため、入力負荷電流が同値でも力率値が変動するので、電流と電圧と力率の積で求められる電力量の測定精度を向上させることが出来ないという課題を有していた。 However, in the conventional configuration, it is possible to measure the electric energy, but since the current waveform varies depending on the number of choppings of the booster circuit, the power factor value varies even if the input load current is the same value. It had the subject that the measurement precision of the electric energy calculated | required by the product of a rate cannot be improved.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、昇圧回路の動作状態に係わらず電力量を正確に測定できる空気調和機を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide an air conditioner that can accurately measure the amount of power regardless of the operating state of a booster circuit.
前記従来の課題を解決するために、本発明の空気調和機は、交流電源から直流電源に変換する整流回路と、モータ負荷を駆動するインバータと、チョッピング素子と昇圧用整流回路からなる昇圧回路と、交流電流の電流値を測定する電流センサと、前記電流センサの測定値を検知する電流検出手段と、前記昇圧回路のチョッピング素子の半周期に対するチョッピング回数をカウントするチョッピング回数検出手段と、前記電流検出手段からの電流値と前記チョッピング回数から力率を選択し出力する回数別力率テーブル記憶手段と、前記電流検出手段からリアクタのL値バラツキを検出するL値バラツキ検出手段と、前記L値バラツキ検出手段から補正係数を算出する補正係数算出手段とを備え、選択された前記力率に前記補正係数による補正を加えた力率を用いて電力量を算出するものである。 In order to solve the above-described conventional problems, an air conditioner of the present invention includes a rectifier circuit that converts an AC power source into a DC power source, an inverter that drives a motor load, a booster circuit that includes a chopping element and a booster rectifier circuit. A current sensor for measuring the current value of the alternating current, a current detection means for detecting the measurement value of the current sensor, a chopping frequency detection means for counting the number of choppings for a half cycle of the chopping element of the booster circuit, and the current Power factor table storage means for selecting and outputting the power factor from the current value from the detection means and the number of choppings, L value variation detection means for detecting L value variation of the reactor from the current detection means, and the L value Correction coefficient calculating means for calculating a correction coefficient from the variation detecting means, and correcting the selected power factor with the correction coefficient. With the added power factor and calculates the amount of power.
これによって、電流波形が変動することによる入力負荷電流が同値で力率値が変動した場合でも、昇圧回路のチョッピング回数により、予め規定されたチョッピング回数範囲毎の力率テーブルを記憶することにより、最適な力率の値を出力し、精度の高い電力量を算出することができる。また、リアクタのL値のバラツキによる補正を力率テーブルに加え
ることで、より最適な力率の値で電力量を算出することができる。
Thereby, even when the input load current due to the fluctuation of the current waveform is the same value and the power factor value fluctuates, by storing the power factor table for each predetermined chopping frequency range by the chopping frequency of the booster circuit, An optimal power factor value can be output, and a highly accurate power amount can be calculated. Further, by adding correction due to variations in the L value of the reactor to the power factor table, the amount of power can be calculated with a more optimal power factor value.
本発明は、高価な力率計測用の部品を実装せず、精度の高い電力量を算出できる空気調和機を提供することができる。 The present invention can provide an air conditioner capable of calculating a highly accurate power amount without mounting expensive power factor measurement components.
第1の発明の空気調和機は、交流電源から直流電源に変換する整流回路と、モータ負荷を駆動するインバータと、チョッピング素子と昇圧用整流回路からなる昇圧回路と、交流電流の電流値を測定する電流センサと、前記電流センサの測定値を検知する電流検出手段と、前記昇圧回路のチョッピング素子の半周期に対するチョッピング回数をカウントするチョッピング回数検出手段と、前記電流検出手段からの電流値と前記チョッピング回数から力率を選択し出力する回数別力率テーブル記憶手段と、前記電流検出手段からリアクタのL値バラツキを検出するL値バラツキ検出手段と、前記L値バラツキ検出手段から補正係数を算出する補正係数算出手段とを備え、選択された前記力率に前記補正係数による補正を加えた力率を用いて電力量を算出することにより、電流波形が変動することによる入力負荷電流が同値で力率値が変動した場合でも、昇圧回路のチョッピング回数により、予め規定されたチョッピング回数範囲毎の力率テーブルを記憶することにより、最適な力率の値を出力し、精度の高い電力量を算出することができる。また、リアクタのL値のバラツキによる補正を力率テーブルに加えることで、より最適な力率の値で電力量を算出することができる。 An air conditioner according to a first aspect of the invention measures a current value of an alternating current, a rectifier circuit that converts an AC power source into a DC power source, an inverter that drives a motor load, a booster circuit that includes a chopping element and a booster rectifier circuit. A current sensor for detecting the measured value of the current sensor, a chopping number detecting means for counting the number of choppings for a half cycle of the chopping element of the booster circuit, the current value from the current detecting means, and the Power factor table storage means for selecting and outputting the power factor from the number of chopping times, L value variation detecting means for detecting L value variation of the reactor from the current detecting means, and a correction coefficient is calculated from the L value variation detecting means. A correction coefficient calculation means for performing power consumption using a power factor obtained by adding the correction by the correction coefficient to the selected power factor By calculating, even when the input load current due to the fluctuation of the current waveform is the same value and the power factor value fluctuates, the power factor table for each chopping frequency range specified in advance is stored by the chopping frequency of the booster circuit Thus, it is possible to output an optimum power factor value and calculate a highly accurate electric energy. Further, by adding correction due to variations in the L value of the reactor to the power factor table, the amount of power can be calculated with a more optimal power factor value.
第2の発明の空気調和機は、特に第1の発明において、回数別力率テーブル記憶手段は、複数のテーブルを有し、チョッピング回数に応じて、複数のテーブルから最適なテーブルを選択することにより、より正確な電力量を算出することができる。 In the air conditioner of the second invention, particularly in the first invention, the power factor table storage means for each number of times has a plurality of tables, and selects an optimum table from the plurality of tables according to the number of times of chopping. Thus, a more accurate amount of power can be calculated.
第3の発明の空気調和機は、特に第1の発明において、チョッピング回数に応じて算出される回数対応係数記憶手段を備え、回数別力率テーブル記憶手段は、標準のテーブルを一つで構成され、標準のテーブルによって算出された力率に、回数対応係数記憶手段で算出される係数を掛けて力率を補正することにより、複数のテーブルを持たずに正確な力率を算出することができるので、データ量を増やすことなく正確な電力量を得ることができる。 The air conditioner according to a third aspect of the invention includes the number-of-times corresponding coefficient storage means calculated according to the number of times of chopping, particularly in the first aspect of the invention, and the number-specific power factor table storage means comprises a single standard table. By correcting the power factor by multiplying the power factor calculated by the standard table by the coefficient calculated by the number corresponding coefficient storage means, it is possible to calculate an accurate power factor without having a plurality of tables. As a result, an accurate amount of power can be obtained without increasing the amount of data.
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、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における空気調和機のブロック図を示すものである。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram of an air conditioner according to Embodiment 1 of the present invention.
図1に示すように、交流電源15から直流電源に変換する整流回路3と、モータ5を駆動するインバータ4と、チョッピング素子7と昇圧用整流回路6からなる昇圧回路2と、交流電流の電流値を測定する電流センサ1と、電流センサ1の測定値を検知する電流検出手段8と、昇圧回路2のチョッピング素子7の半周期に対するチョッピング回数をカウントするチョッピング回数検出手段10と、電流検出手段8からの電流値とチョッピング回数検出手段10からのチョッピング回数から回数別力率テーブルを選択し、力率を出力す
る回数別力率テーブル記憶手段13と、あらかじめ設定された電圧値を出力する電圧値記憶手段12と、前記電流検出手段8からリアクタ19のL値バラツキを検出するL値バラツキ検出手段17と、前記L値バラツキから補正係数を算出する補正係数算出手段18と、前記補正係数により力率テーブルに補正を加え求めた力率値と前記電圧値とにより電力量を算出する電力量算出手段11で構成されている。
As shown in FIG. 1, a rectifier circuit 3 that converts an AC power source 15 into a DC power source, an inverter 4 that drives a motor 5, a booster circuit 2 that includes a chopping element 7 and a booster rectifier circuit 6, and an AC current Current sensor 1 for measuring the value, current detection means 8 for detecting the measurement value of the current sensor 1, chopping frequency detection means 10 for counting the number of choppings for a half cycle of the chopping element 7 of the booster circuit 2, and current detection means A power factor table for each number of times, which selects a power factor table for each number of times from the current value from 8 and the number of choppings from the chopping number detection means 10 and outputs a power factor, and a voltage for outputting a preset voltage value Value storage means 12, L value variation detection means 17 for detecting L value variation of the reactor 19 from the current detection means 8, and the L value A correction coefficient calculation means 18 for calculating a correction coefficient from the variation, and a power amount calculation means 11 for calculating a power amount from the power factor value obtained by correcting the power factor table by the correction coefficient and the voltage value. Yes.
以上のように構成された空気調和機について、以下、その動作、作用を説明する。 About the air conditioner comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.
まず、モータ5を駆動するインバータ4を要する空気調和機は、能力を改善するために整流電圧を昇圧させる。そのため、MOSFET等で代表されるチョッピング素子7をONOFFさせているが、そのONOFFの回数により電流波形が変動し、同じ負荷電流においても力率が変動する。 First, an air conditioner that requires the inverter 4 that drives the motor 5 boosts the rectified voltage in order to improve performance. For this reason, the chopping element 7 represented by a MOSFET or the like is turned ON / OFF. However, the current waveform changes depending on the number of ON / OFF times, and the power factor also changes at the same load current.
基本となる50Hzもしくは60Hzで標準環境での力率データだけでは、負荷電流に対する正確な力率の値が算出できない。そのため、あらかじめ規定されたチョッピング回数(例えば、1、〜5、〜30、〜200、〜1000回)から最適な力率の値を出力する回数別力率テーブル記憶手段13を用いて、昇圧させるためのチョッピング回数をカウントするチョッピング回数検出手段10でカウントされた回数から、最適な力率の値を出力する。これにより、負荷電流に係わらず、最適な力率の値で電力量を算出することができる。 An accurate power factor value for the load current cannot be calculated only with power factor data in a standard environment at 50 Hz or 60 Hz. For this reason, the power factor table storage means 13 for outputting the optimum power factor value from a predetermined number of chopping times (for example, 1, to 5, to 30, 200 to 1000 times) is used for boosting. The optimum power factor value is output from the number counted by the chopping number detection means 10 for counting the number of chopping operations. As a result, the amount of power can be calculated with an optimum power factor value regardless of the load current.
また、リアクタ19の初期偏差のバラツキにより特性値が変動し、力率に影響を与えるため、結果にバラツキが発生する。このバラツキを補正するため、チョッピング時の一定の電流に到達する時間(di/dt)を測定し、L値バラツキ検出手段17が予め記憶しているTYP品のdi/dt値との差を補正係数算出手段18より補正係数として算出し、前記力率テーブルに補正係数を積算することで、より最適な力率の値で電力量を算出することができる。 Further, the characteristic value fluctuates due to variations in the initial deviation of the reactor 19 and affects the power factor, resulting in variations in the results. In order to correct this variation, the time (di / dt) required to reach a constant current during chopping is measured, and the difference from the di / dt value of the TYP product stored in advance by the L value variation detection means 17 is corrected. By calculating the correction coefficient from the coefficient calculation means 18 and integrating the correction coefficient in the power factor table, the electric energy can be calculated with a more optimal power factor value.
(実施の形態2)
図2は、本発明の実施の形態2における空気調和機のブロック図を示すものである。
(Embodiment 2)
FIG. 2 shows a block diagram of an air conditioner according to Embodiment 2 of the present invention.
図2において、回数別力率テーブル記憶手段13は、一つの標準的な力率テーブルを出力する標準力率テーブル記憶手段16で構成され、さらに、チョッピング回数に応じてチョッピング回数別係数を算出する回数別係数記憶手段14を備えている。 In FIG. 2, the power factor table storage unit 13 for each number of times includes a standard power factor table storage unit 16 that outputs one standard power factor table, and further calculates a coefficient for each chopping frequency according to the number of chopping operations. A coefficient storage means 14 for each number of times is provided.
以上のように構成された空気調和機について、以下その動作、作用を説明する。 About the air conditioner comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.
まず、実施の形態1のように回数別力率テーブル記憶手段13では、チョッピング回数別に複数のテーブルが必要になるためROMデータ量が膨大になるデメリットがあるが、実施の形態2においては標準的な力率テーブルのみを有する構成となっている。 First, as in the first embodiment, the power factor table for each number of times 13 has a demerit that the ROM data amount is enormous because a plurality of tables are required for each number of chopping operations. Only a simple power factor table is provided.
よって、チョッピング回数に基づいて、回数別係数記憶手段14から予め記憶されているチョッピング回数別係数を算出する。このチョッピング回数別係数は、例えば、チョッピング回数が1であれば0.85、チョッピング回数が5までであれば0.88、以降、チョッピング回数が30までであれば0.93、チョッピング回数が200までであれば0.95、チョッピング回数が1000までであれば0.99というように、チョッピング回数に応じて係数を持っている。 Therefore, the coefficient for each chopping frequency stored in advance from the coefficient storage means 14 for each frequency is calculated based on the number of chopping operations. The coefficient for each chopping frequency is, for example, 0.85 when the chopping frequency is 1, 0.88 when the chopping frequency is up to 5, and 0.93 when the chopping frequency is up to 30, and the chopping frequency is 200. It has a coefficient according to the number of chopping, such as 0.95 if it is up to 0.99 and 0.99 if the number of chopping is up to 1000.
そして、標準力率テーブル記憶手段によって算出される力率に、回数別係数記憶手段14によって算出されるチョッピング回数別係数を掛け合わせて、最適な力率の値を出力す
ることができる。
Then, the power factor calculated by the standard power factor table storage means can be multiplied by the chopping frequency coefficient calculated by the frequency coefficient storage means 14 to output an optimum power factor value.
これによって、負荷電流に関わらず、最適な力率の値を算出することができるので、正確な電力量を得ることができる。 As a result, an optimum power factor value can be calculated regardless of the load current, and an accurate amount of power can be obtained.
以上のように、本発明にかかる空気調和機は、安価で精度の高い電力量を算出することが出来るため、電気代の積算等の用途に応用できる。 As described above, since the air conditioner according to the present invention can calculate a power amount with low cost and high accuracy, it can be applied to uses such as integration of electricity costs.
1 電流センサ
2 昇圧回路
3 整流回路
4 インバータ
5 モータ
6 昇圧用整流回路
7 チョッピング素子
8 電流検出手段
10 チョッピング回数検出手段
11 電力量算出手段
12 電圧値記憶手段
13 回数別力率テーブル記憶手段
14 回数別係数記憶手段
15 交流電源
16 標準力率テーブル記憶手段
17 L値バラツキ検出手段
18 補正係数算出手段
19 リアクタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Current sensor 2 Booster circuit 3 Rectifier circuit 4 Inverter 5 Motor 6 Booster rectifier circuit 7 Chopping element 8 Current detection means 10 Chopping frequency detection means 11 Electric energy calculation means 12 Voltage value storage means 13 Power factor table storage means 14 times Separate coefficient storage means 15 AC power supply 16 Standard power factor table storage means 17 L value variation detection means 18 Correction coefficient calculation means 19 Reactor
Claims (3)
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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