JP3870887B2

JP3870887B2 - Air conditioner

Info

Publication number: JP3870887B2
Application number: JP2002286731A
Authority: JP
Inventors: 祐二谷; 恭久二宮; 員宏原田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2007-01-24
Anticipated expiration: 2022-09-30
Also published as: JP2004125208A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術を図３を用いて説明する。
図３に示す様に従来の空気調和機は、商用ＡＣ電源１からの交流電圧を整流、平滑しＤＣ電圧として出力するとともに出力するＤＣ電圧を可変することが可能なコンバータ部２とコンバータ部２の保護の為にコンバータ部２の出力電圧にコンバータ部２の出力電力に応じて上限制限をかけるコンバータ保護部３からなるＡＣ−ＤＣコンバータ部４と、圧縮機用ＤＣモータ５と、前記ＡＣ−ＤＣコンバータ部４から出力されたＤＣ電圧をスイッチング動作させることにより圧縮機用ＤＣモータ５の各巻線に振り分けて印加させるトランジスタアレイ６と、ＡＣ−ＤＣコンバータ部４の入力部にもうけられ商用ＡＣ電源１の電流を検出する電流検出手段７と、圧縮機用ＤＣモータ５を回転制御させるためにトランジスタアレイ６をＰＷＭ制御を加えながらスイッチングしＡＣ−ＤＣコンバータ部４から出力されるＤＣ電圧を圧縮機用ＤＣモータ５の回転数に応じて一定値となるようにＡＣ−ＤＣコンバータ部４を制御しＡＣ電源の容量をまもるためにＡＣ電流検出手段７により検出した電流値が規定値を超えないように圧縮機用ＤＣモータ５の回転数に制限をかける制御部１３から構成されている。
【０００３】
図４に従来の空気調和機の圧縮機用ＤＣモータ５の回転数とＡＣ−ＤＣコンバータ部４から出力されるＤＣ電圧の関係をグラフに示す。
【０００４】
圧縮機用ＤＣモータ５の回転数が０〜Ｆ１の領域ではＤＣ電圧がＶ１、圧縮機用ＤＣモータ５の回転数がＦ１〜Ｆ２の領域ではＤＣ電圧がＶ２、圧縮機用ＤＣモータ５の回転数がＦ２以上の領域ではＤＣ電圧がＶ４となるようにＡＣ−ＤＣコンバータ部４を制御していた（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−１１１０２８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図３において、制御部１３は、圧縮機用ＤＣモータ５の回転数がＦ２以上の高い領域では、商用ＡＣ電源１の容量を守るためにＡＣ電流検出手段７にて検出したＡＣ電流が規定値以上とならないように圧縮機用ＤＣモータ５の回転数に対して圧縮機用ＤＣモータ５の負荷が重い場合はＦａ、圧縮機用ＤＣモータ５の負荷が中間の場合はＦｂと制限をかけるが、圧縮機用ＤＣモータ５の負荷が軽い場合は圧縮機用ＤＣモータ５の回転数の制限は、ＡＣ電流を規定値以下にすることよりもＤＣモータに特有の印加したＤＣ電圧によって回転数の最大値が制限されることにより生じる。
【０００７】
この場合、圧縮機用ＤＣモータ５の回転数の上限はＤＣモータに固有のＤＣ電圧と最大回転数の関係をしめすライン９とＡＣ−ＤＣコンバータ部４から出力されているＤＣ電圧のクロス点Ｆｄとなる。
【０００８】
空気調和機においては、屋外温度が低い場合の暖房運転時では熱交換できる量が少なくなることから、圧縮機用ＤＣモータ５の負荷が軽くなるとともに、少なくなった熱交換の量を補う為に圧縮機用ＤＣモータ５に高い回転数が要求される。
【０００９】
従来の空気調和機ではこのような条件下では圧縮機用ＤＣモータ５に印加するＤＣ電圧Ｖ４によって圧縮機用ＤＣモータ５の回転数がＦｄで頭打ちとなるために商用ＡＣ電源１の容量を最大に引き出せず暖房能力が確保できないという課題を有していた。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ＡＣ−ＤＣコンバータ部が出力する電圧の新しい制御方法により、上記課題を解決するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、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。
【００１２】
（実施の形態１）
本発明に係る空気調和機は図１に示す様に、商用ＡＣ電源１からの交流電圧を整流、平滑しＤＣ電圧として出力するとともに出力するＤＣ電圧を可変することが可能なコンバータ部２とコンバータ部２の保護の為にコンバータ部２の出力電圧にコンバータ部２の出力電力に応じて上限制限をかけるコンバータ保護部３からなるＡＣ−ＤＣコンバータ部４と、圧縮機用ＤＣモータ５と、前記ＡＣ−ＤＣコンバータ部４から出力されたＤＣ電圧をスイッチング動作させることにより圧縮機用ＤＣモータ５の各巻線に振り分けて印加させるトランジスタアレイ６と、ＡＣ−ＤＣコンバータ部４の入力部にもうけられ商用ＡＣ電源１の電流を検出する電流検出手段７と、圧縮機用ＤＣモータ５を回転制御させるためにトランジスタアレイ６をＰＷＭ制御を加えながらスイッチングしＡＣ−ＤＣコンバータ部４から出力されるＤＣ電圧を圧縮機用ＤＣモータ５の回転数に応じて一定値となるようにＡＣ−ＤＣコンバータ部４を制御しＡＣ電源の容量をまもるためにＡＣ電流検出手段７により検出した電流値が規定値を超えないように圧縮機用ＤＣモータ５の回転数に制限をかける制御部８から構成されている。
【００１３】
図２に本空気調和機の圧縮機用ＤＣモータ５の回転数とＡＣ−ＤＣコンバータ部４から出力されるＤＣ電圧の関係をグラフに示す。
【００１４】
制御部８は圧縮機用ＤＣモータ５の回転数が０〜Ｆ１の領域ではＡＣ−ＤＣコンバータ部４から出力されるＤＣ電圧がＶ１となるようにＡＣ−ＤＣコンバータ部４を制御し、圧縮機用ＤＣモータ５の回転数がＦ１〜Ｆ２の領域ではＡＣ−ＤＣコンバータ部４から出力されるＤＣ電圧がＶ２となるようにＡＣ−ＤＣコンバータ部４を制御し、圧縮機用ＤＣモータ５の回転数がＦ２以上の領域ではＡＣ−ＤＣコンバータ部４から出力されるＤＣ電圧がＶ３となるようにＡＣ−ＤＣコンバータ部４を制御する。
【００１５】
Ｖ３電圧は圧縮機用ＤＣモータ５の回転数や圧縮機用ＤＣモータ５にかかる負荷に応じてコンバータ保護部４がコンバータ部２の出力するＤＣ電圧に制限をかけるように設定され、ＡＣ−ＤＣコンバータ部４から出力されるＤＣ電圧は圧縮機用ＤＣモータ５の回転数があがるに従い下降する。
【００１６】
圧縮機用ＤＣモータ５の負荷が重い場合のＤＣ電圧は降下カーブ１０の軌跡を描き、Ｆａは電流検出手段７により検出された商用ＡＣ電源１の電流が規定値を超えないように制御部８により制限された圧縮機用ＤＣモータ５の回転数上限値である。
【００１７】
以下同様に圧縮機用ＤＣモータ５の負荷が中間の場合のＤＣ電圧は降下カーブ１１の軌跡を描き、Ｆｂは圧縮機用ＤＣモータ５の回転数上限値である。
【００１８】
圧縮機用ＤＣモータ５の負荷が軽い場合のＤＣ電圧は降下カーブ１２の軌跡を描き、Ｆｃは圧縮機用ＤＣモータ５の回転数上限値である。
【００１９】
圧縮機用ＤＣモータ５の負荷が軽い場合は圧縮機用ＤＣモータ５の回転数上昇に伴うＤＣ電圧の下降が小さいためにＤＣモータに固有のＤＣ電圧と最大回転数の関係をしめすライン９よりも高いＤＣ電圧を圧縮機用ＤＣモータ５に印加することが可能となり商用ＡＣ電源１の電流容量一杯まで圧縮機用ＤＣモータ５を回転させることが可能となる。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、圧縮機用ＤＣモータ５の回転数が高い領域において、ＡＣ−ＤＣコンバータ部４の出力電圧をコンバータ保護部４がコンバータ部２の出力電圧を制限するように高く設定し、圧縮機用ＤＣモータ５の回転数と負荷に応じてＤＣ電圧が下降するように制御を行うことにより、圧縮機用ＤＣモータ５の負荷が軽い場合においても、圧縮機用ＤＣモータ５の回転数をＤＣ電圧の限界から制限されることなく、商用ＡＣ電源１の容量一杯まで引き上げることが可能となり、屋外温度が低い場合においても、暖房能力を損なわない空気調和機を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の空気調和機の構成を示す図
【図２】本発明における空気調和機の圧縮機用ＤＣモータの回転数とＤＣ電圧の関係を示す図
【図３】従来の空気調和機の構成を示す図
【図４】従来の空気調和機における圧縮機用ＤＣモータの回転数とＤＣ電圧の関係を示す図
【符号の説明】
１商用ＡＣ電源
２コンバータ部
３コンバータ保護部
４ＡＣ−ＤＣコンバータ部
５圧縮機用ＤＣモータ
６トランジスタアレイ
７電流検出手段
８制御部
９ＤＣモータに固有のＤＣ電圧と最大回転数の関係をしめすライン
１０圧縮機用ＤＣモータの負荷が重い場合のＤＣ電圧の降下カーブ
１１圧縮機用ＤＣモータの負荷が中間の場合のＤＣ電圧の降下カーブ
１２圧縮機用ＤＣモータの負荷が軽い場合のＤＣ電圧の降下カーブ
１３従来の空気調和機の制御部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an air conditioner.
[0002]
[Prior art]
A conventional technique will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 3, the conventional air conditioner rectifies and smoothes the AC voltage from the commercial AC power supply 1 and outputs it as a DC voltage. The converter unit 2 and the converter unit 2 can change the output DC voltage. In order to protect the output voltage of the converter unit 2, an AC-DC converter unit 4 including a converter protection unit 3 that limits an upper limit on the output voltage of the converter unit 2 according to the output power of the converter unit 2, a compressor DC motor 5, and the AC- The DC voltage output from the DC converter unit 4 is switched and applied to each winding of the compressor DC motor 5, and the commercial AC power source is provided at the input unit of the AC-DC converter unit 4. PWM control is applied to the transistor array 6 in order to control the rotation of the current detection means 7 for detecting the current 1 and the DC motor 5 for the compressor. In order to protect the capacity of the AC power supply by controlling the AC-DC converter unit 4 so that the DC voltage output from the AC-DC converter unit 4 is constant according to the rotational speed of the DC motor 5 for the compressor. The control unit 13 limits the rotational speed of the DC motor 5 for the compressor so that the current value detected by the AC current detection means 7 does not exceed a specified value.
[0003]
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the rotation speed of the compressor DC motor 5 of the conventional air conditioner and the DC voltage output from the AC-DC converter unit 4.
[0004]
In the region where the rotational speed of the compressor DC motor 5 is 0 to F1, the DC voltage is V1, and in the region where the rotational speed of the compressor DC motor 5 is F1 to F2, the DC voltage is V2, and the compressor DC motor 5 rotates. In the region where the number is F2 or more, the AC-DC converter unit 4 is controlled so that the DC voltage becomes V4 (see, for example, Patent Document 1).
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-10-111028 [0006]
[Problems to be solved by the invention]
In FIG. 3, the control unit 13 determines that the AC current detected by the AC current detection means 7 is a specified value in order to protect the capacity of the commercial AC power supply 1 in a region where the rotation speed of the compressor DC motor 5 is higher than F2. If the load of the compressor DC motor 5 is heavy relative to the number of rotations of the compressor DC motor 5, it is limited to Fa when the load of the compressor DC motor 5 is intermediate, and Fb when the load of the compressor DC motor 5 is intermediate. When the load on the compressor DC motor 5 is light, the rotational speed of the compressor DC motor 5 is limited by the applied DC voltage specific to the DC motor rather than the AC current being less than the specified value. This is caused by limiting the maximum value.
[0007]
In this case, the upper limit of the rotational speed of the DC motor 5 for the compressor is the cross point Fd of the DC voltage output from the line 9 indicating the relationship between the DC voltage inherent to the DC motor and the maximum rotational speed and the AC-DC converter unit 4. It becomes.
[0008]
In the air conditioner, the amount of heat exchange can be reduced during the heating operation when the outdoor temperature is low, so that the load on the DC motor 5 for the compressor is lightened and the amount of heat exchange is reduced. A high rotational speed is required for the DC motor 5 for the compressor.
[0009]
In such a conventional air conditioner, under such conditions, the DC voltage V4 applied to the compressor DC motor 5 reaches the maximum at the capacity of the commercial AC power supply 1 because the rotation speed of the compressor DC motor 5 reaches a peak at Fd. The heating capacity could not be secured without being drawn out.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present invention solves the above problem by a new method for controlling the voltage output from the AC-DC converter.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0012]
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 1, an air conditioner according to the present invention rectifies and smoothes an AC voltage from a commercial AC power supply 1 and outputs it as a DC voltage, as well as a converter unit 2 and a converter capable of varying the output DC voltage. An AC-DC converter unit 4 composed of a converter protection unit 3 for limiting the upper limit of the output voltage of the converter unit 2 in accordance with the output power of the converter unit 2 for protection of the unit 2, the compressor DC motor 5, The DC voltage output from the AC-DC converter unit 4 is switched and applied to the windings of the DC motor 5 for the compressor, and the transistor array 6 is applied to the input unit of the AC-DC converter unit 4 for commercial use. In order to control the rotation of the current detection means 7 for detecting the current of the AC power source 1 and the DC motor 5 for the compressor, the transistor array 6 is PWM controlled. The AC power supply capacity is controlled by controlling the AC-DC converter unit 4 so that the DC voltage output from the AC-DC converter unit 4 is constant according to the rotational speed of the DC motor 5 for the compressor. For this purpose, the control unit 8 is configured to limit the number of rotations of the DC motor 5 for the compressor so that the current value detected by the AC current detection means 7 does not exceed a specified value.
[0013]
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the rotational speed of the compressor DC motor 5 of the present air conditioner and the DC voltage output from the AC-DC converter unit 4.
[0014]
The control unit 8 controls the AC-DC converter unit 4 so that the DC voltage output from the AC-DC converter unit 4 is V1 in the region where the rotation speed of the DC motor 5 for the compressor is 0 to F1, and the compressor The rotation of the compressor DC motor 5 is controlled by controlling the AC-DC converter unit 4 so that the DC voltage output from the AC-DC converter unit 4 becomes V2 in the region where the rotational speed of the DC motor 5 is F1 to F2. In the region where the number is F2 or more, the AC-DC converter unit 4 is controlled so that the DC voltage output from the AC-DC converter unit 4 becomes V3.
[0015]
The V3 voltage is set so that the converter protection unit 4 limits the DC voltage output from the converter unit 2 in accordance with the rotational speed of the compressor DC motor 5 and the load applied to the compressor DC motor 5. The DC voltage output from the converter unit 4 decreases as the rotational speed of the compressor DC motor 5 increases.
[0016]
When the load of the compressor DC motor 5 is heavy, the DC voltage draws a locus of the drop curve 10, and Fa controls the control unit 8 so that the current of the commercial AC power source 1 detected by the current detection means 7 does not exceed the specified value. Is the upper limit of the rotational speed of the DC motor 5 for the compressor limited by
[0017]
Similarly, the DC voltage when the load of the compressor DC motor 5 is in the middle draws a locus of the drop curve 11, and Fb is the rotation speed upper limit value of the compressor DC motor 5.
[0018]
When the load of the compressor DC motor 5 is light, the DC voltage draws a locus of the drop curve 12, and Fc is the rotation speed upper limit value of the compressor DC motor 5.
[0019]
When the load of the DC motor 5 for the compressor is light, the decrease in the DC voltage accompanying the increase in the rotational speed of the DC motor 5 for the compressor is small, and therefore, from the line 9 indicating the relationship between the DC voltage inherent to the DC motor and the maximum rotational speed. High DC voltage can be applied to the compressor DC motor 5, and the compressor DC motor 5 can be rotated to the full capacity of the commercial AC power supply 1.
[0020]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the output voltage of the AC-DC converter unit 4 and the converter protection unit 4 limit the output voltage of the converter unit 2 in the region where the rotational speed of the DC motor 5 for the compressor is high. Even when the load on the compressor DC motor 5 is light, the DC motor for the compressor is controlled by setting the DC motor 5 so that the DC voltage decreases according to the rotational speed and load of the compressor DC motor 5. It is possible to increase the rotational speed of 5 to the full capacity of the commercial AC power supply 1 without being restricted from the limit of the DC voltage, and to realize an air conditioner that does not impair the heating capacity even when the outdoor temperature is low. Can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an air conditioner according to the present invention. FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a rotation speed of a DC motor for a compressor of the air conditioner according to the present invention and a DC voltage. Fig. 4 is a diagram showing the configuration of the compressor. Fig. 4 is a diagram showing the relationship between the rotation speed of a DC motor for a compressor and a DC voltage in a conventional air conditioner.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Commercial AC power supply 2 Converter part 3 Converter protection part 4 AC-DC converter part 5 DC motor 6 for compressors Transistor array 7 Current detection means 8 Control part 9 The line which shows the relationship between DC voltage intrinsic | native to a DC motor, and maximum rotation speed 10 DC voltage drop curve when the compressor DC motor load is heavy 11 DC voltage drop curve when the compressor DC motor load is intermediate 12 DC voltage drop when the compressor DC motor load is light Descent curve 13 Control unit of conventional air conditioner

Claims

A converter unit capable of rectifying and smoothing an AC voltage from a commercial AC power source and outputting the DC voltage as a DC voltage and varying the output DC voltage, and the output voltage of the converter unit for protecting the converter unit By performing a switching operation on the DC voltage output from the AC-DC converter unit, the DC motor for the compressor, and the AC-DC converter unit composed of a converter protection unit that limits the upper limit according to the output power of the converter unit, A transistor array that is distributed and applied to each winding of the DC motor for the compressor, a current detection unit that is provided at an input unit of the AC-DC converter unit and detects a current of the commercial AC power source, and the DC for the compressor In order to control the rotation of the motor, the transistor array is switched while applying PWM control. In order to control the AC-DC converter unit so that the DC voltage output from the AC-DC converter unit becomes a constant value according to the rotational speed of the DC motor for the compressor, and to cover the capacity of the commercial AC power source The control unit is configured to limit the rotation speed of the compressor DC motor so that the current value detected by the AC current detection means does not exceed a specified value, and the rotation speed of the compressor DC motor is In a high region, the output voltage of the AC-DC converter unit is set high so that the converter protection unit limits the output voltage of the converter unit, and the DC voltage is set according to the rotation speed and load of the compressor DC motor. The air conditioner is controlled so as to descend.