JP3953416B2 - 電力変換装置、空気調和装置および電力変換装置の制御方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、欠相の判別を行う電力変換装置、電力変換装置を備えた空気調和装置、および電力変換装置の制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、整流器と、この整流器の出力端に接続される平滑コンデンサとを備え、三相交流電力を直流電力に変換する電力変換装置が知られている。そして、整流器の入力端には、三相交流電源としての商用電源が接続されているのが一般的である。
【0003】
従来、この種の電力変換装置では、商用電源の三相交流のうち、一相が、例えば電線の切断等の故障により電流が流れなくなる欠如状態、いわゆる欠相が生じると、例えば整流後の直流電圧のリップル成分が大きくなることなどにより、電力変換装置やこの電力変換装置に接続される負荷等の動作が不安定になってしまう恐れがあるため、電力変換装置において欠相を判別するのが一般的となっている。
【0004】
例えば、欠相を判別する手段として、三相の各相の電流を検出し、電流検出結果に基づいて、欠相を判別するようにしたものが知られている(例えば、特許文献1参照。)。
【0005】
また、従来、回転型原動機としてエンジンにより駆動される圧縮機と、熱交換器等とを備えた空気調和装置が知られている。
【0006】
【特許文献1】
特開平5−68327号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上記の電力変換装置では、欠相の判別に各相の電流を検出するようにしていることから、各相ごとに電流検出要素(例えば、電流センサ等)が必要となるので、部品数が多くなってしまうという問題がある。
【0008】
この問題を解決すべく部品数を削減してコストダウンを図るために、交流電圧を変換した直流電圧を測定し、この電圧測定結果に基づいて欠相を判別するようにした電力変換装置がある。ところが、商用電源を用いる替わりに、例えば、圧縮機を駆動する回転型原動機(例えば、エンジン)を動力源とする発電機を電源として用いる場合、空調負荷や圧縮機の状態に応じてエンジンの回転数を制御しているときは、エンジンの回転数が変動することから、このエンジンの回転数の変動に応じて変動している直流電圧に基づいて欠相を判別することとなるので、欠相判別の正確性が低くなってしまうという新たな問題が生じてしまう。
【0009】
この問題を解決すべく、エンジンの回転数に対応する通常時の直流電圧を予め記憶しておき、エンジンの回転数を検出して、検出したエンジンの回転数に対応する通常時の直流電圧と、測定した直流電圧とを比較し、この比較結果に基づいて、欠相であるか否かを判別する電力変換装置がある。この場合、欠相判別の正確性は向上するが、電力変換装置においてエンジンの回転数を検出する手段を設ける必要があり、コストアップが避けられない。
【0010】
本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、回転型原動機の回転数を検出することなく欠相判別の正確性の向上を図る電力変換装置、その電力変換装置を備えた空気調和装置および電力変換装置の制御方法を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、回転型原動機により駆動される発電機及び商用電源の交流電力を直流電力に変換する電力変換装置において、前記商用電源の交流電力を予め定めた直流電圧V1の直流電力に変換する第2AC−DCコンバータ部と、前記発電機の交流電力を直流電力に変換する第1AC−DCコンバータ部と、前記第1AC−DCコンバータ部により変換された直流電圧を、前記直流電圧V1よりも高い目標電圧にすべく、昇圧又は降圧して直流電圧V2の直流電力に変換する第1DC−DCコンバータ部と、前記第2AC−DCコンバータ部と前記第1DC−DCコンバータ部のうち、いずれか高い方の直流電圧が印加され、所定周波数及び所定交流電圧に変換して電力供給するインバータ部と、
所定回転数で運転するように定速制御が行われる前記回転型原動機の定速制御期間中の所定期間内に、前記第1AC−DCコンバータ部の出力である直流電圧を測定する電圧測定手段と、この電圧測定手段の測定結果に基づいて、欠相であるか否かを判別する判別手段とを備えたことを特徴とするものである。
【0012】
また、回転型原動機により駆動される発電機及び商用電源の交流電力を直流電力に変換する電力変換装置において、前記商用電源の交流電力を予め定めた直流電圧V1の直流電力に変換する第2AC−DCコンバータ部と、前記発電機の交流電力を直流電力に変換する第1AC−DCコンバータ部と、前記第1AC−DCコンバータ部により変換された直流電圧を、前記直流電圧V1よりも高い目標電圧にすべく、昇圧又は降圧して直流電圧V2の直流電力に変換する第1DC−DCコンバータ部と、前記第2AC−DCコンバータ部と前記第1DC−DCコンバータ部のうち、いずれか高い方の直流電圧が印加され、所定周波数及び所定交流電圧に変換して電力供給するインバータ部と、前記回転型原動機が所定回転数で運転するように定速制御が行われる定速制御期間内に設定された所定期間を記憶する記憶手段と、前記所定期間内に、前記第1AC−DCコンバータ部の出力である直流電圧を測定する電圧測定手段と、この電圧測定手段の測定結果に基づいて、欠相であるか否かを判別する判別手段とを備えを備えたことを特徴とするものである。
【0013】
この場合において、前記定速制御期間は、前記回転型原動機の起動時に設けられるようにしてもよい。
【0014】
また、前記判別手段は、前記電圧測定手段により測定された直流電圧の最大値及び最小値のうち、少なくともいずれか一方に基づいて、欠相であるか否かを判別するようにしてもよい。
【0015】
さらに、前記判別手段は、前記電圧測定手段により測定された直流電圧の最大値と最小値との加算結果に基づいて、欠相であるか否かを判別するようにしてもよい。
【0016】
さらにまた、前記判別手段は、前記電圧測定手段により前記直流電圧を複数回測定し、当該複数回の測定結果に基づいて、欠相であるか否かを判別するようにしてもよい。
【0017】
また、空気調和装置において、前記電力変換装置と、前記回転型原動機により駆動される圧縮機とを備えたことを特徴とするものである。
【0018】
また、回転型原動機により駆動される発電機及び商用電源の交流電力を直流電力に変換する電力変換装置であって、前記商用電源の交流電力を予め定めた直流電圧V1の直流電力に変換する第2AC−DCコンバータ部と、前記発電機の交流電力を直流電力に変換する第1AC−DCコンバータ部と、前記第1AC−DCコンバータ部により変換された直流電圧を、前記直流電圧V1よりも高い目標電圧にすべく、昇圧又は降圧して直流電圧V2の直流電力に変換する第1DC−DCコンバータ部と、前記第2AC−DCコンバータ部と前記第1DC−DCコンバータ部のうち、いずれか高い方の直流電圧が印加され、所定周波数及び所定交流電圧に変換して電力供給するインバータ部とを備える電力変換装置の制御方法において、所定回転数で運転するように定速制御が行われる前記回転型原動機の定速制御期間中の所定期間内に、前記第1AC−DCコンバータ部の出力である直流電圧を測定する電圧測定過程と、この電圧測定過程の測定結果に基づいて、欠相であるか否かを判別する判別過程とを備えたことを特徴とするものである。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を、図面に基づき説明する。
【0020】
図1は、本発明に係る空気調和装置の一例としてのガスエンジン駆動型のヒートポンプ式の空気調和装置の一実施の形態における冷媒回路等を示す回路図である。
【0021】
この図1に示すように、ヒートポンプ式の空気調和装置10は、室外機11、室内機12及び電力変換装置13を有してなる。この電力変換装置13は、例えば、室外機11に設置される。室外機11の室外冷媒配管27と室内機12の室内冷媒配管28とが連結配管29で連結されている。
【0022】
室外機11は室外に設置される。室外機11の構成を説明すると、室外機11の室外冷媒配管27には圧縮機16が配設されるとともに、この圧縮機16の吸込側にアキュムレータ15が配設され、圧縮機16の吐出側に油分離器17、逆止弁18及び四方弁19が順次配設され、この四方弁19側に室外熱交換器20、室外膨張弁21が順次配設されて構成される。室外熱交換器20には、負圧を利用してこの室外熱交換器20へ外気(空気)を送風する室外ファン22が隣接して配置されている。この室外ファン22は、室外ファンモータ23によって駆動される。室外ファン22は、例えば、軸流ファン(例えば、プロペラファン)である。圧縮機16は、フレキシブルカップリング(ベルト・プーリー)24等を介して回転型原動機としてのエンジン、例えばガスエンジン25に連結され、このガスエンジン25により駆動される。
【0023】
室内機12は室内に設置され、室内冷媒配管28に室内熱交換器30が配設されるとともに、室内冷媒配管28において室内熱交換器30の近傍に室内膨張弁31が配設されて構成される。上記室内熱交換器30には、これらの室内熱交換器30から室内へ送風する室内ファン32が隣接して配置されている。この室内ファン32は、室内ファンモータ33によって駆動される。室内ファン32は、例えば、クロスフローファンである。
【0024】
室外機11は、空調制御装置34により運転制御される。具体的に、空調制御装置34により室外機11におけるガスエンジン25(即ち圧縮機16)の回転数、四方弁19の切り換え、室外ファン22の回転数及び室外膨張弁21の開度等がそれぞれ制御される。
【0025】
ガスエンジン25(即ち圧縮機16)は、空調制御装置34により回転数が制御される。
【0026】
具体的に、室外機11の起動時、即ちガスエンジン25(圧縮機16)の起動時は、空調制御装置34によって空気調和装置10の空調動作が安定するまでガスエンジン25を所定回転数R(例えば、1300[rpm])となるように定速制御が行われる。この定速制御は、所定の期間(以下、「定速制御期間」という。)に亘って行われる。
【0027】
この定速制御期間経過後は、ガスエンジン25を空調負荷や圧縮機16の状態に応じて回転数を制御する通常制御が行われる。つまり、空調負荷が低負荷状態であればガスエンジン25(即ち圧縮機16)の回転数を低下させる制御が行われ、空調負荷が高負荷状態であればガスエンジン25(即ち圧縮機16)の回転数を増加させる制御が行われる。
【0028】
また、空調制御装置34の制御の下、四方弁19が切り換えられることにより、空気調和装置10が冷房運転又は暖房運転に設定される。つまり、四方弁19を冷房側に切り換えたときには、冷媒が実線矢印の如く流れ、室外熱交換器20が凝縮器に、室内熱交換器27が蒸発器になって冷房運転状態となり、室内熱交換器27が室内を冷房する。また、四方弁19を暖房側に切り換えたときには、冷媒が破線矢印の如く流れ、室内熱交換器27が凝縮器に、室外熱交換器20が蒸発器になって暖房運転状態となり、室内熱交換器27が室内を暖房する。
【0029】
圧縮機16を駆動するガスエンジン25には、商用電源39以外の電源としての発電機38が接続されている。つまり、発電機38は、フレキシブルカップリング(ベルト・プーリー)26等を介してガスエンジン25に連結され、このガスエンジン25を動力源として発電するものである。例えば、この発電機38は、ガスエンジン25の駆動により、三相交流電圧を発生するものである。
【0030】
電力変換装置13は、三相交流電源の商用電源39及び発電機38のうち、発電機38の発電量が十分であれば、発電機38側から空気調和装置10の負荷である室外ファンモータ23に電力供給し、発電機38の発電量が不足すれば、商用電源39側から空気調和装置10の負荷である室外ファンモータ23に電力供給するようにしている。この電力変換装置13によって、空気調和装置10における省エネルギー化が図られている。
【0031】
空調制御装置34は、例えば、1枚のメイン基板によって構成されている。そして、電力変換装置13の制御装置35は、この空調制御装置34とは別の基板で構成されている。
【0032】
図2は、電力変換装置13の電気回路図である。
【0033】
電力変換装置13は、発電機38の三相交流電力を直流電力に変換する変換手段としての第1AC−DCコンバータ部41と、この第1AC−DCコンバータ部41により変換された直流電圧を昇圧又は降圧して所定の直流電圧に変換するDC−DCコンバータ部42と、商用電源39の三相交流電力を直流電力に変換する第2AC−DCコンバータ部43と、第1DC−DCコンバータ部42又は第2AC−DCコンバータ部43のうち、いずれか高いほうの直流電圧が印加され、負荷である室外ファンモータ23に適した所定周波数及び所定交流電圧に変換して室外ファンモータ23に電力供給するインバータ部44と、上述した電力変換装置13全体の制御を行う制御装置35とを備えて構成される。
【0034】
第1AC−DCコンバータ部41は、発電機38により印加される三相交流電圧VR、VS、VTを直流電圧になるように整流(全波整流)する第1整流器45と、この第1整流器45の整流作用による直流電圧を平滑する第1平滑コンデンサ46とを備えている。この第1AC−DCコンバータ部41の出力側の直流電圧をV0とする。この第1整流器45は、6つの整流ダイオードを有し、これら整流ダイオードを三相ブリッジ接続してなる。ここで、各交流電圧VR、VS、VTは、それぞれ発電機38のR相、S相、T相の電圧に対応している。
【0035】
第2AC−DCコンバータ部43は、漏電遮断器47を介して印加される商用電源39の三相交流電圧VR’、VT’、VS’(例えば、交流電圧200[V])を直流電圧となるように整流(全波整流)する第2整流器48と、整流後の直流電圧を平滑する第2平滑コンデンサ49とを備え、第2整流器48のハイレベル側の出力端の一端48Aと第2平滑コンデンサ49のハイレベル側の一端49Aとの間には、並列接続した充電抵抗50及びサイリスタ51と、リアクトル52とが設けられている。この第2AC−DCコンバータ部43の出力側の直流電圧をV1(例えば、直流電圧約283[V])とする。第2整流器48は、6つの整流ダイオードを有し、これら整流ダイオードを三相ブリッジ接続してなる。ここで、各交流電圧VR’、VT’、VS’は、それぞれ商用電源39のR’相、S’相、T’相の電圧に対応している。
【0036】
DC−DCコンバータ部42は、変換された直流電圧V1よりも高い目標直流電圧Vt(例えば、320[V])にすべく、直流電圧V2に昇圧又は降圧を行う。
【0037】
この変換された直流電圧V2が直流電圧V1よりも大きい場合は、直流電圧V2がインバータ部44に印加されることとなる。このとき、図示は省略するが、第2AC−DCコンバータ部43の出力側は、直流電圧V2と同電位となる。
【0038】
これによって、発電機38の発電量が十分であれば、常に発電機38側から負荷に電力供給することが可能となる。そして、第2整流器48の整流ダイオードにより、商用電源39側への電流の逆流が防止される。
【0039】
また、発電機38の発電量が減少してDC−DCコンバータ部42にて目標直流電圧Vtに昇圧できない場合は、直流電圧V2が直流電圧V1よりも小さくなり、直流電圧V1がインバータ部44に印加されることとなる。このとき、図示は省略するが、DC−DCコンバータ部42の出力側は、直流電圧V1と同電位となる。そして、このDC−DCコンバータ部42に備えられた図示を省略した逆流防止ダイオードによって電流の逆流が防止される。
【0040】
制御装置35は、第1AC−DCコンバータ部41の出力側の直流電圧V0を測定するための直流電圧測定器54と、実質的に電力変換装置13全体を制御するマイクロコンピュータ(以下、「マイコン」という。)55とを備えて構成される。具体的に、マイコン55は、欠相の判別や、DC−DCコンバータ部42およびインバータ部44に駆動信号(例えば、PWM信号)を出力する制御を行っている。
【0041】
直流電圧測定器54は、マイコン55の制御の下、直流電圧V0を所定のサンプリング周期でA/D変換して直流電圧V0の値を示すデータをマイコン55に出力する。
【0042】
マイコン55は、CPU56、不揮発性メモリとしてのEEPROM57、及びRAM58を備えている。CPU56は、EEPROM57内の制御プログラム57Aに従って、マイコン55全体の制御を行う。EEPROM57は、制御プログラム57Aを含む制御用データをあらかじめ記憶している。EEPROM57の制御プログラム57Aは、容易に書き換えることが可能である。RAM58は、各種データを一時的に記憶する。
【0043】
このマイコン55は、直流電圧測定器54により出力された直流電圧V0の値を示すデータを取り込む。具体的には、マイコン55において、CPU56の制御の下、RAM58にデータを記憶する。
【0044】
発電機38のR、S、T相の三相のうち、一相が欠相すると、例えば整流後の直流電圧V0のリップル成分が大きくなることなどにより、電力変換装置13やこの電力変換装置13に接続される負荷(室外ファンモータ23)等の動作が不安定になってしまうおそれがあるため、電力変換装置13の制御装置35において欠相を判別するようにしている。
【0045】
ここで、発電機38の発電電圧、即ち第1AC−DCコンバータ部41により変換された直流電圧V0は、図3に示すように、ガスエンジン25の回転数に比例する。
【0046】
この図3において、直線Xは、欠相のない通常時におけるガスエンジン25の回転数に対応する直流電圧V0である。また、直線Yは、発電機38のR相、S相、T相のうち、いずれか一相が欠相している欠相時におけるガスエンジン25の回転数に対応する直流電圧V0である。この図3にも示すように、欠相時は、発電機38の発電電圧、即ち第1AC−DCコンバータ部41により変換された直流電圧V0が、通常時よりも低くなる。例えば、所定回転数Rでガスエンジン25を運転している場合、欠相時の直流電圧V0は通常時の直流電圧V0よりも電位差ΔVだけ低くなる。
【0047】
ところで、図示は省略するが、商用電源の欠相を判別する場合、商用電源は、ほとんど電圧の変動がないので、商用電源の三相交流電圧を変換した後の直流電圧を測定し、この測定結果に基づいて欠相であるか否かを判別する電力変換装置がある。
【0048】
しかし、回転型原動機を動力源とする発電機により発電された電力を負荷に供給する電力変換装置において発電機の欠相を判別する場合、商用電源側の欠相を判別する場合と同様に、単に発電機の三相交流電圧を変換した後の直流電圧を測定し、この測定結果に基づいて欠相であるか否かを判別すると、空調負荷に応じてガスエンジンの回転数を制御する通常制御を行っている場合は、直流電圧は変動している可能性があるので、正確に欠相を判別することができない。
【0049】
このため、ガスエンジンの回転数に対応する通常時の直流電圧を予め記憶しておき、ガスエンジンの回転数を検出して、検出したガスエンジンの回転数に対応して記憶されている直流電圧と、検出した直流電圧とを比較し、この比較結果に基づいて、欠相であるか否かを判別するようにした電力変換装置がある。
【0050】
しかし、空気調和装置の空調制御装置と、電力変換装置の制御装置とは、通常、別基板で構成されている。したがって、ガスエンジンの回転数を検出している空調制御装置のデータを制御装置で取り込むには、空調制御装置と制御装置とを同一基板に組み込むか、或いは空調制御装置に制御装置と通信するためのオプション基板を設け、このオプション基板と制御装置とを通信線で接続する必要がある。
【0051】
空調制御装置と制御装置とを同一基板に組み込む場合、基板を設計変更しなければならないため、コストがかかってしまう。さらに、発電機や電力変換装置等を空気調和装置に後付する場合には、すでに取り付けられている空調制御装置を取り替えなければならなくなり、さらにコストがかかってしまう。
【0052】
また、空調制御装置にオプション基板を設け、このオプション基板と電力変換装置の制御装置とを通信線で接続する場合、オプション基板を増設する必要があり、コストがかかってしまう。
【0053】
本実施の形態において、空調制御装置34と制御装置35とは、別基板で構成され、電力変換装置13の制御装置35においてガスエンジン25の回転数のデータを取得するための通信線やオプション基板は設けていない。
【0054】
そこで、制御装置35は、予め決められた所定回転数R(例えば、1300[rpm])で運転するように定速制御が行われるガスエンジン25の定速制御期間に含まれるように設定された所定期間内に、第1AC−DCコンバータ部41の出力である直流電圧V0を測定し、この測定結果に基づいて、欠相であるか否かを判別するようにしている。
【0055】
この定速制御は、上述したように、室外機11、即ちガスエンジン25(圧縮機16)の起動時に行われる。つまり、定速制御期間は、ガスエンジン25の起動時に定速制御が開始されるように設けられている。
【0056】
空調制御装置34と制御装置35とは、通信接続されていないため、制御装置35は、ガスエンジン25の回転数を検出することができない状態である。しかしながら、ガスエンジン25の定速制御中の回転数及び定速制御期間は、空調制御装置34の制御において予め決まっており、制御装置35のマイコン55のEEPROM57に記憶させる制御プログラム57Aにおいて、電圧を測定する期間である所定期間を定速制御期間に含まれるように設定しておくことで、ガスエンジン25が所定回転数Rで運転しているときに直流電圧V0を測定することが可能となる。
【0057】
このように、電圧を測定する期間である所定期間を定速制御期間に含まれるように設定しておくことで、制御装置35のEEPROM57に記憶させる制御プログラム57Aの変更のみで済むので、空調制御装置34と制御装置35とを1枚の基板に組み込む設計変更を行う必要がない。また、空調制御装置34にオプション基板を設けて、通信線で接続する必要もないため、コストアップを避けることができる。
【0058】
以下、制御装置35の動作、即ちマイコン55(具体的にはCPU56)の制御プログラム57Aに基づく動作について、図4および図5に示すフローチャート、並びに図6に示す直流電圧V0の波形を参照しながら詳細に説明する。
【0059】
まず、図4に示すCPU56の制御による電圧測定の動作を説明する。
【0060】
CPU56は、ガスエンジン25の定速制御の開始と略同一のタイミングt0(図6)でマスク期間Δt0の計時を開始する(ステップS1;第1計時手段)。つまり、ガスエンジン25の起動と略同一のタイミングt0(図6)でマスク期間Δt0の計時を開始する。
【0061】
ここで、図6中、Δtは、空調制御装置34において定速制御が行われる定速制御期間である。マスク期間Δt0とは、定速制御が行われていても電圧の測定を行わない期間である。このマスク期間Δt0は、定速制御期間Δt内において直流電圧V0の立ち上がりに要する期間に設定するのが好ましい。つまり、マスク期間Δt0の開始のタイミングt0は、定速制御期間Δt0の開始のタイミングと略同一であるのが好ましい。つまり、ガスエンジン25において定速制御が行われていても、ガスエンジン25は、回転停止状態から徐々に所定回転数Rに近づけられていく立ち上がり状態であり、直流電圧V0も立ち上がり状態であるため、電圧を測定しないようにしている。
【0062】
また、図6中V0xは、欠相のない通常時の直流電圧V0であり、V0yは、欠相時の直流電圧V0である。第1AC−DCコンバータ部41の出力である欠相時の直流電圧V0yは、通常時の直流電圧V0xよりも低い値となる。
【0063】
次に、図4において、CPU56はマスク期間Δt0が経過したか否かを判別する(ステップS2)。言い換えれば、CPU56はマスク期間Δt0の計時を終了したか否かを判別する。
【0064】
マスク期間Δt0が経過していない場合(ステップS2;No)、CPU56はマスク期間Δt0が経過するまでステップS2を繰り返す。マスク期間Δt0が経過した場合(ステップS2;Yes)、CPU56は所定期間Δt1の計時を開始する(ステップS3;第2計時手段)。言い換えれば、マスク期間Δt0の計時の終了のタイミングt1(図6)で所定期間Δt1の計時を開始する。
【0065】
この所定期間Δt1は、定速制御期間Δtに含まれるように設定される。つまり、図6においては、所定期間Δt1の終了のタイミングt2が、空調制御装置34による定速制御期間Δtの終了のタイミングと略同一に設定されている。ここで、所定期間Δt1の終了のタイミングt2が、空調制御装置34による定速制御期間Δtの終了のタイミングと略同一に設定されるとしたが、これに限らず、所定期間Δt0は、マスク期間Δ0経過後であって定速制御期間Δt内であればよい。
【0066】
次に、CPU56は、所定のサンプリング間隔(例えば、1[sec])で直流電圧V0を測定するように制御する(ステップS4)。つまり、マイコン55は、測定した直流電圧V0の値を所定のサンプリング間隔で取り込む。具体的に、マイコン55は、直流電圧測定器54に直流電圧V0を所定のサンプリング間隔でA/D変換するように制御し、このA/D変換した結果を取り込むようにしている。この直流電圧測定器54の動作で直流電圧V0の測定が行われ、この測定結果がマイコン55に取り込まれる。ここで、サンプリング間隔は、任意に設定することが可能である。
【0067】
この所定のサンプリング間隔で測定された直流電圧V0の値は、RAM58に一時的に記憶される。
【0068】
次に、CPU56は所定期間Δt1が経過したか否かを判別する(ステップS5)。言い換えれば、CPU56は所定期間Δt1の計時を終了したか否かを判別する。
【0069】
所定期間Δt1が経過していない場合(ステップS5;No)、CPU56はステップS4の処理に戻り、電圧測定が継続される。所定期間Δt1が経過した場合(ステップS5;Yes)、電圧測定の処理動作が終了する。
【0070】
つまり、定速制御期間Δt内のマスク期間Δt0の経過後に設定された所定期間Δt1内に直流電圧V0が測定されることとなる。
【0071】
これらマスク期間Δt0や、マスク期間Δt0の計時開始のタイミングt0、所定期間Δt1、所定期間Δt1の計時開始のタイミングt1は、制御プログラム57Aに設定されており、この制御プログラム57AがEEPROM57に記憶されていることから、これらマスク期間Δt0や、マスク期間Δt0の計時開始のタイミングt0、所定期間Δt1、所定期間Δt1の計時開始のタイミングt1は、EEPROM57に記憶されていることとなる(記憶手段)。
【0072】
次に、図5に示すCPU56による欠相判別処理の動作について説明する。
【0073】
CPU56は、所定期間Δt1内に所定のサンプリング間隔で測定された直流電圧V0のうち、電圧の最大値Vmax及び最小値Vminを抽出し、
V=Vmax+Vmin
を演算する(ステップS11)。
【0074】
つまり、図6に示すように、直流電圧V0は、電圧の立ち上がり後に電圧の最大値Vmaxとなり、徐々に降圧して最小値Vminとなる。そして、略一定の直流電圧に近づいていく。具体的に、ガスエンジン25の定速制御において、立ち上がり後すぐに回転数が一定(例えば、1300[rpm])になるものではなく、所定回転数R(例えば、1300[rpm])よりも高くなったり低くなったりする振動を繰り返しながら、所定回転数Rに近づけられる。
【0075】
次に、CPU56は、電圧値Vが所定電圧Vs以上であるか否かを判別する(ステップS12)。
【0076】
この所定電圧Vsは、ガスエンジン25が所定回転数Rで運転している場合の欠相時の電圧値Vよりも高く、通常時の電圧値Vよりも低い値に設定されている。
【0077】
つまり、EEPROM57は、所定回転数Rと、所定回転数Rに対応する所定電圧Vsとを記憶している(電圧記憶手段)。
【0078】
ステップS12において、電圧値Vが所定電圧Vs以上である場合(ステップS12;Yes)、CPU56は欠相していないと判別し(ステップS13)、欠相判別処理の動作を終了する。
【0079】
ステップS12において、電圧値Vが所定電圧Vs以上でない場合(ステップS12;No)、即ち電圧値Vが所定電圧Vsよりも低い場合、欠相していると判別する(ステップS14)。
【0080】
つまり、電圧値Vが所定電圧Vs以上であるか否かの判別のみで欠相であるか否かの判別が行われるので、より欠相判別の正確性を向上させることができる。
【0081】
次に、CPU56は、DC−DCコンバータ部42の動作を停止する制御を行い(ステップS15)、欠相判別処理の動作を終了する。
【0082】
具体的には、DC−DCコンバータ部42の動作を停止する制御を行った場合、発電機38側から室外ファンモータ23(負荷)への電力供給が停止されるとともに、商用電源39側から室外ファンモータ23(負荷)へ電力供給が行われることとなる。これによって、空気調和装置10に電力変換装置13を設けた場合、空調制御装置34と制御装置35との間で通信を行わなくても、発電機38の欠相判別の正確性を向上させることができるので、空気調和装置10の負荷(例えば室外ファンモータ23)に安定して電力供給することができる。
【0083】
以上、本実施の形態によれば、電圧を測定する期間である所定期間Δt1を、空調制御装置34により定速制御される定速制御期間Δtに含まれるように設定したことから、制御装置35のEEPROM57に記憶させる制御プログラム57Aの変更のみで済むので、空調制御装置34と制御装置35とを1枚の基板に組み込む設計変更を行う必要がなく、また、空調制御装置34にオプション基板を設けて、通信線で接続する必要もないため、コストアップを避けることができる。
【0084】
また、本実施の形態によれば、制御装置35が、予め決められた所定回転数Rで運転するように定速制御が行われるガスエンジン25の定速制御期間Δtに含まれるように設定された所定期間Δt1内に、第1AC−DCコンバータ部41の出力である直流電圧V0を測定し、この測定結果に基づいて、欠相であるか否かを判別するようにしたことから、ガスエンジン25の回転数を検出することなく、欠相判別の正確性を向上させることができる。
【0085】
以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0086】
本実施の形態では、電力変換装置を空気調和装置に適用した場合について説明したが、これに限るものではなく、回転型原動機を動力源とする発電機を有するシステムに電力変換装置を適用する場合であってもよい。
【0087】
また、本実施の形態では、負荷が、空気調和装置の室外ファンモータである場合について説明したが、これに限るものではなく、電力供給を必要とする負荷であれば、いかなる負荷であってもよい。例えば、エンジン等を冷却するファンのファンモータであってもよい。
【0088】
また、本実施の形態では、発電機の動力源である回転型原動機としてエンジン(例えば、ガスエンジン)の場合について説明したが、これに限るものではなく、発電機の動力源である回転型原動機として、例えば、蒸気タービン、ガスタービン、水力タービン等の場合であってもよい。
【0089】
また、本実施の形態では、測定された直流電圧V0の最大値Vmax及び最小値Vminに基づいて欠相であるか否かを判別する場合として、測定された直流電圧V0の最大値Vmaxと最小値Vminとの加算結果に基づいて欠相であるか否かを判別する場合について説明したが、最大値Vmaxと最小値Vminとの平均値に基づいて欠相であるか否かを判別する場合であってもよい。例えば、図5中ステップS11では、電圧値Vは、最大値Vmaxと最小値Vminとの平均値とすればよい。
【0090】
また、本実施の形態では、測定された直流電圧V0の最大値Vmax及び最小値Vminに基づいて欠相であるか否かを判別する場合について説明したが、最大値Vmaxと最小値Vminのいずれか一方に基づいて欠相であるか否かを判別する場合であってもよい。例えば、図5中ステップS11では、電圧値Vは、最大値Vmax、又は最小値Vminの値とすればよい。
【0091】
また、本実施の形態では、測定された直流電圧V0の最大値Vmax及び最小値Vminに基づいて欠相であるか否かを判別する場合について説明したが、所定のサンプリング間隔で複数回測定された直流電圧V0のサンプリング値の合計値に基づいて、欠相であるか否かを判別する場合であってもよい。例えば、図5中ステップS11では、電圧値Vは、所定のサンプリング間隔で測定された直流電圧V0のサンプリング値の合計値とすればよい。
【0092】
また、本実施の形態では、測定された直流電圧V0の最大値Vmax及び最小値Vminに基づいて欠相であるか否かを判別する場合について説明したが、所定のサンプリング間隔で複数回測定された直流電圧V0のサンプリング値の平均値に基づいて、欠相であるか否かを判別する場合であってもよい。例えば、図5中ステップS11では、電圧値Vは、所定のサンプリング間隔で測定された直流電圧V0のサンプリング値の平均値とすればよい。
【0093】
また、本実施の形態では、室外機11(ガスエンジン25)の起動時に所定回転数Rで運転される定速制御期間Δtに含まれる所定期間Δt1内に直流電圧V0が測定される場合について説明したが、起動時に限るものではなく、空調制御装置34において起動時以外でもガスエンジン25が所定回転数で運転される定速制御期間が設定されているのであれば、この定速制御期間に電圧を測定する所定期間を制御プログラム57Aに設定しておいてもよい。このとき、図4中ステップS1におけるマスク時間Δt0の計時開始のタイミングは、定速制御が行われるタイミングと略同一のタイミングに設定しておき、図5中ステップS12における所定回転数に対応する所定電圧Vsは、定速制御されるときの所定回転数に基づいて設定しておけばよい。
【0094】
また、マイコン56においてEEPROM57を用いる場合について説明したが、これに限るものではなく、いかなる不揮発性メモリであってもよい。例えば、フラッシュメモリ、ROM、PROM、EPROM等であってもよい。
【0095】
【発明の効果】
本発明によれば、回転型原動機の回転数を検出することなく欠相判別の正確性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る空気調和装置の一実施の形態における冷媒回路等を示す回路図である。
【図2】電力変換装置を示す電気回路図である。
【図3】通常時及び欠相時におけるガスエンジンの回転数に対応する発電機の交流電圧を変換した直流電圧を示す図である。
【図4】電力変換装置の制御装置における電圧側定時の処理動作を示すフローチャートである。
【図5】電力変換装置の制御装置における欠相判別時の処理動作を示すフローチャートである。
【図6】通常時及び欠相時の定速制御期間における発電機の交流電圧を変換した直流電圧の波形を示す図である。
【符号の説明】
10 空気調和装置
13 電力変換装置
16 圧縮機
25 ガスエンジン(回転型原動機)
34 空調制御装置
35 制御装置(記憶手段、電圧測定手段、判別手段)
54 直流電圧測定器(電圧測定手段)
56 CPU(判別手段)
57 EEPROM(記憶手段)
38 発電機
39 商用電源
41 第1AC−DCコンバータ部(変換手段)
Claims (8)
- 回転型原動機により駆動される発電機及び商用電源の交流電力を直流電力に変換する電力変換装置において、
前記商用電源の交流電力を予め定めた直流電圧V1の直流電力に変換する第2AC−DCコンバータ部と、
前記発電機の交流電力を直流電力に変換する第1AC−DCコンバータ部と、
前記第1AC−DCコンバータ部により変換された直流電圧を、前記直流電圧V1よりも高い目標電圧にすべく、昇圧又は降圧して直流電圧V2の直流電力に変換する第1DC−DCコンバータ部と、
前記第2AC−DCコンバータ部と前記第1DC−DCコンバータ部のうち、いずれか高い方の直流電圧が印加され、所定周波数及び所定交流電圧に変換して電力供給するインバータ部と、
所定回転数で運転するように定速制御が行われる前記回転型原動機の定速制御期間中の所定期間内に、前記第1AC−DCコンバータ部の出力である直流電圧を測定する電圧測定手段と、
この電圧測定手段の測定結果に基づいて、欠相であるか否かを判別する判別手段とを備えたことを特徴とする電力変換装置。 - 回転型原動機により駆動される発電機及び商用電源の交流電力を直流電力に変換する電力変換装置において、
前記商用電源の交流電力を予め定めた直流電圧V1の直流電力に変換する第2AC−DCコンバータ部と、
前記発電機の交流電力を直流電力に変換する第1AC−DCコンバータ部と、
前記第1AC−DCコンバータ部により変換された直流電圧を、前記直流電圧V1よりも高い目標電圧にすべく、昇圧又は降圧して直流電圧V2の直流電力に変換する第1DC−DCコンバータ部と、
前記第2AC−DCコンバータ部と前記第1DC−DCコンバータ部のうち、いずれか高い方の直流電圧が印加され、所定周波数及び所定交流電圧に変換して電力供給するインバータ部と、
前記回転型原動機が所定回転数で運転するように定速制御が行われる定速制御期間内に設定された所定期間を記憶する記憶手段と、
前記所定期間内に、前記第1AC−DCコンバータ部の出力である直流電圧を測定する電圧測定手段と、
この電圧測定手段の測定結果に基づいて、欠相であるか否かを判別する判別手段とを備えを備えたことを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1又は2に記載の電力変換装置において、
前記定速制御期間は、前記回転型原動機の起動時に設けられることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1乃至3のいずれか一項に記載の電力変換装置において、
前記判別手段は、前記電圧測定手段により測定された直流電圧の最大値及び最小値のうち、少なくともいずれか一方に基づいて、欠相であるか否かを判別することを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1乃至3のいずれか一項に記載の電力変換装置において、
前記判別手段は、前記電圧測定手段により測定された直流電圧の最大値と最小値との加算結果に基づいて、欠相であるか否かを判別することを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1乃至3のいずれか一項に記載の電力変換装置において、
前記判別手段は、前記電圧測定手段により前記直流電圧を複数回測定し、当該複数回の測定結果に基づいて、欠相であるか否かを判別することを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1乃至6のいずれか一項に記載の電力変換装置と、前記回転型原動機により駆動される圧縮機とを備えたことを特徴とする空気調和装置。
- 回転型原動機により駆動される発電機及び商用電源の交流電力を直流 電力に変換する電力変換装置であって、前記商用電源の交流電力を予め定めた直流電圧V1の直流電力に変換する第2AC−DCコンバータ部と、前記発電機の交流電力を直流電力に変換する第1AC−DCコンバータ部と、前記第1AC−DCコンバータ部により変換された直流電圧を、前記直流電圧V1よりも高い目標電圧にすべく、昇圧又は降圧して直流電圧V2の直流電力に変換する第1DC−DCコンバータ部と、前記第2AC−DCコンバータ部と前記第1DC−DCコンバータ部のうち、いずれか高い方の直流電圧が印加され、所定周波数及び所定交流電圧に変換して電力供給するインバータ部とを備える電力変換装置の制御方法において、
所定回転数で運転するように定速制御が行われる前記回転型原動機の定速制御期間中の所定期間内に、前記第1AC−DCコンバータ部の出力である直流電圧を測定する電圧測定過程と、
この電圧測定過程の測定結果に基づいて、欠相であるか否かを判別する判別過程とを備えたことを特徴とする電力変換装置の制御方法。
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