JP4940104B2 - 圧縮機の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ブラシレスＤＣモータにより駆動するレシプロ式の圧縮機の制御装置に関する。

従来、冷蔵庫などではブラシレスＤＣモータを駆動源とするレシプロ式の圧縮機を用いて冷凍サイクル内に冷媒を吐出するようになっている。

このような圧縮機の制御装置では、圧縮機モータを回転制御しているにもかかわらず、圧縮機モータの回転が確認できないロック状態を検知すると、圧縮機の吐出側と吸込側との圧力差が大きく過負荷状態にあるとして、圧縮機モータを所定時間停止させて、圧縮機の吐出側と吸込側との圧力バランスを図った後に圧縮機モータを再起動させる保護制御が行われている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、上記した圧縮機の制御装置では、圧縮機の吐出側と吸込側との圧力バランスをとるために数分間程度圧縮機モータを停止させることとなるため、例えば、モータ負荷が小さすぎて加速しすぎた場合や、外来ノイズが発生した場合や、多極モータにおける位置決め時のロータ固定位置条件によって、圧縮機モータが起動に失敗してロック状態になると、既に圧縮機の吐出側と吸込側との圧力バランスがとれているにもかかわらず、圧縮機の再起動を長い時間待つ必要があり、冷蔵庫内の温度が上昇するおそれがあり問題がある。
特開平９−８４３８７号

本発明は上記問題を考慮してなされたものであり、圧縮機がロック状態になった場合に、不必要な停止時間を削減し、かつ、圧縮機モータやインバータ回路などを保護することができる圧縮機の制御装置を提供することを目的とする。

本発明の圧縮機の制御装置は、ブラシレスＤＣモータで回転するレシプロ式の圧縮機の制御装置において、前記ブラシレスＤＣモータに駆動電流を供給するインバータ回路と、前記インバータ回路を制御する制御手段と、前記ブラシレスＤＣモータの回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記回転速度検出手段によって前記ブラシレスＤＣモータのロック状態を検出するロック検出手段と、ロック状態以外の前記圧縮機の異常を検出する異常検出手段と、を備え、前記制御手段は、前記ロック検出手段がロック状態を検出すると、前記ブラシレスＤＣモータを第１所定時間停止させた後に再起動させる第１再起動処理を行い、前記異常検出手段が前記圧縮機の異常を検出すると、前記ブラシレスＤＣモータを第１所定時間より長い第２所定時間停止させた後に再起動させる第２再起動処理を行うことを特徴とする。

本発明の圧縮機の制御装置では、不必要な停止時間を削減しつつ圧縮機モータやモータ駆動回路などを適切に保護することができる。

以下、図面に基づき本発明の１実施形態について説明する。図１は本実施形態に係る圧縮機の制御装置１０のブロック回路図、図２は圧縮機の制御装置１０の制御動作を示したフロー図である。

制御装置１０は、三相のブラシレスＤＣモータ（以下、圧縮機モータという）５２により駆動される圧縮機を制御するものであって、例えば、冷蔵庫や空気調和器の冷凍サイクルなどに用いられるものである。

この制御装置１０は、図１に示すように、インバータ回路１２と、整流回路１４と、交流電源１６と、ＰＷＭ形成部１８と、駆動電流検出部２０と、速度検出部２２と、ロック検出部２４と、異常検出部２６と、主制御部２８と、表示部３０と、を備えている。

圧縮機を回転させる圧縮機モータ５２は、上記したように三相のブラシレスＤＣモータであって、ｕ相、ｖ相、ｗ相の各固定子巻線５４ｕ，５４ｖ，５４ｗにインバータ回路１２が三相の駆動電流を流す。

このインバータ回路１２は、６個のパワースイッチング半導体であるトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６より構成されており、各スイッチングトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６に対して並列に逆方向にダイオードが接続されている。また、スイッチングトランジスタＴ１とＴｒ４に直列に駆動電流を検知するための検知抵抗Ｒ１が接続され、スイッチングトランジスタＴｒ２とＴｒ５に直列に検知抵抗Ｒ２が接続され、スイッチングトランジスタＴｒ３とＴｒ６に直列に検知抵抗Ｒ３が接続されている。

整流回路１４は商用電源（例えば、ＡＣ１００Ｖ）である交流電源１６から交流電圧が供給され、これを整流してインバータ回路１２に供給する。

ＰＷＭ形成部１８は、６個のスイッチングトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のゲート端子にＰＷＭ信号を供給することで、所定のタイミングで各スイッチングトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６をＯＮ／ＯＦＦする。

駆動電流検出部２０は、検知抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３における電圧値を検知して、各相の電圧値をアナログ値からデジタル値に変換し、各相の固定子巻線５４ｕ，５４ｖ，５４ｗに流れる駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを出力する。

速度検出部２２は、駆動電流検出部２０から出力された駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを、磁束に対応した電流成分であるｄ軸電流Ｉｄと、圧縮機モータ５２のトルクに対応した電流成分であるｑ軸電流Ｉｑと、に変換し、得られたｑ軸電流Ｉｑとｄ軸電流Ｉｄに基づいて圧縮機モータ５２の回転角θと回転速度ωを検出する。

ロック検出部２４は、速度検出部２２から入力される回転速度ωに基づいて圧縮機モータ５２のロック状態を検出しロック信号を出力する。

異常検出部２６は、ロック状態以外の圧縮機の異常を検出し異常信号を出力するもので、本実施形態では、電源異常検出部２６ａ、脱調検出部２６ｂ、過電流検出部２６ｃから構成されている。

電源異常検出部２６ａは、整流回路１４よりインバータ回路１２に入力される電圧値が所定の範囲にあるか否か判別し、所定の範囲に無い場合は電源異常であるとして異常信号を出力する。

脱調検出部２６ｂは、駆動電流検出部２０から出力された駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗが入力され、圧縮機モータ５２が脱調状態にあるか否か判別し、脱調状態にあれば異常信号を出力する。

過電流検出部２６ｃは、駆動電流検出部２０から出力された駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗが入力され、インバータ回路１２に所定電流値以上の過電流が流れたか否か判別し、過電流状態にあれば異常信号を出力する。

主制御部２８は、外部から入力される速度指令信号Ｓと、速度検出部２２からの回転速度ωと、に基づいてフィードバック制御を行い、速度指令信号Ｓに合わせた回転速度ωｒｅｆで圧縮機モータ５２が回転するようにＰＷＭ形成部１８からＰＷＭ信号をインバータ回路４２に出力させる。

また、主制御部２８は、ロック検出部２４からロック信号や異常検出部２６から異常信号が入力されると、圧縮機モータ５２を停止させた後、再起動処理を実行するとともに、 例えば、圧縮機が配設される冷蔵庫などに設けられた表示部３０に圧縮機の異常が発生した旨を表示させる。

詳細には、図２に示すように、まず、ステップＳ１において、後述する第１再起動処理を実行した回数Ｎ_Ｌと、第２再起動処理を実行した回数Ｎ_Ｅと、回避フラグと、を０にそれぞれリセットしてステップＳ２に進む。

ステップＳ２では、ロック検出部２４から主制御部２８にロック信号が入力されたか否か判断し、入力があれば圧縮機モータ５２がロック状態にあるとしてステップＳ３に進み、入力がなければステップＳ４に進む。

ステップＳ３では、回避フラグが設定されているか否か判断し、設定されていなければステップＳ５に進み、設定されていればステップＳ６に進む。

ステップＳ５では、第１再起動処理を実行した回数Ｎ_Ｌが所定回数（本実施形態では、例えば、２回）以上であるか否か判断し、２回より小さい場合はステップＳ７に進み、２回以上の場合はステップＳ８に進み回避フラグをセットしステップＳ６に進む。

ステップＳ７では圧縮機モータ５２を停止させ、所定時間Ｔ１（例えば、３０秒間）経過後に実行回数Ｎ_Ｌをインクリメントして再起動を行う第１再起動処理を実行し（ステップＳ９，ステップＳ１０，ステップＳ１１）、ステップＳ１２において所定時間Ｔ３（例えば、５秒間）経過後にステップＳ２に戻ってロック信号及び異常信号の入力の有無を判断し、正常に圧縮機モータ５２が起動できたか否か再度判断する。

ステップＳ４では、異常検出部２６から主制御部２８に異常信号が入力されたか否か判断し、入力があれば圧縮機が電源電圧異常、脱調、過電流状態のいずれかの異常状態にあるとしてステップＳ６に進み、入力がなければ圧縮機が正常に運転されているとして再起動処理を行わず終了する。

ステップＳ６では、第２再起動処理を実行した回数Ｎ_Ｅが所定回数（本実施形態では、例えば、５回）以上であるか否か判断し、５回より小さい場合はステップＳ１３に進み、５回以上の場合はステップＳ１６に進み停止フラグをセットして圧縮機モータ５２の起動を禁止するとともに、表示部３０にその旨を表示する。

ステップＳ１３では圧縮機モータ５２を停止させ、所定時間Ｔ１より長い時間に設定された所定時間Ｔ２（例えば、３６０秒間）経過後に実行回数Ｎ_Ｅをインクリメントして再起動を行う第２再起動処理を実行し（ステップＳ１４，ステップＳ１５，ステップＳ１１）、ステップＳ１２において所定時間Ｔ３（例えば、５秒間）経過後にステップＳ２に戻ってロック信号及び異常信号の入力の有無を判断し、正常に圧縮機モータ５２が起動できたか否か再度判断する。

以上のように、本実施形態では、圧縮機モータ５２のロックが検知されると、圧縮機モータ５２を停止させてから短時間で再起動する第１再起動処理を行うため、既に圧縮機の吐出側と吸込側との圧力バランスがとれている場合には、圧縮機モータ５２を直ちに再起動することができ、また、第１再起動処理を所定回数繰り返し実行しても圧縮機モータ５２が起動できない場合には、第１再起動処理より長時間圧縮機モータを停止させてから再起動する第２再起動処理を行い、圧縮機の吐出側と吸込側との圧力バランスをとってから起動させることができる。

また、圧縮機モータ５２のロック以外の異常が発生している場合、短時間で再起動を繰り返す第１再起動処理を行わず第２再起動処理を行うため、短時間で再起動を繰り返してインバータ回路１２等の制御装置１０の破損を防ぐことができる。

しかも、本実施形態では、第１再起動処理を所定回数繰り返し実行しても圧縮機モータ５２が起動できない場合には、回避フラグを設定し圧縮機モータ５２が正常起動されるまで第１再起動処理の実行を禁止するため、過度に再起動されるのを抑えることができ、駆動装置１０を保護することができる。

なお、上記した本実施形態において、第１再起動処理を実行中に異常検出部２６から主制御部２８に異常信号が入力された場合、第１再起動処理を中止して第２再起動処理を行っても良い。

また、上記した本実施形態では、第１再起動処理を所定回数繰り返し実行しても圧縮機モータ５２が起動できない場合に回避フラグを設定し第１再起動処理の実行を禁止したが、例えば、図３に示すように、回避フラグの設定に替えて、第１再起動処理を実行した回数Ｎ_Ｌをゼロにリセットして（ステップＳ８）、第１再起動処理を所定回数繰り返し実行しても圧縮機モータ５２が起動できない場合に第２再起動処理を実行し、第２再起動処理を実行しても圧縮機モータ５２が起動できない場合に、再び第１再起動処理を所定回数実行するように設定しても良い。

本発明の１実施形態に係る圧縮機の制御装置のブロック回路図である。 本発明の１実施形態に係る圧縮機の制御装置の制御動作を示したフロー図である。 本発明の変更例に係る圧縮機の制御装置の制御動作を示したフロー図である。

符号の説明

１０…制御装置 １２…インバータ回路 １４…整流回路
１６…交流電源 １８…ＰＷＭ形成部 ２０…駆動電流検出部
２２…速度検出部 ２４…ロック検出部 ２６…異常検出部
２８…主制御部 ３０…表示部 ５２…圧縮機モータ

Claims (6)

1. ブラシレスＤＣモータで回転するレシプロ式の圧縮機の制御装置において、
   前記ブラシレスＤＣモータに駆動電流を供給するインバータ回路と、前記インバータ回路を制御する制御手段と、前記ブラシレスＤＣモータの回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記回転速度検出手段によって前記ブラシレスＤＣモータのロック状態を検出するロック検出手段と、ロック状態以外の前記圧縮機の異常を検出する異常検出手段と、を備え、
   前記制御手段は、
   前記ロック検出手段がロック状態を検出すると、前記ブラシレスＤＣモータを第１所定時間停止させた後に再起動させる第１再起動処理を行い、
   前記異常検出手段が前記圧縮機の異常を検出すると、前記ブラシレスＤＣモータを第１所定時間より長い第２所定時間停止させた後に再起動させる第２再起動処理を行う
   ことを特徴とする圧縮機の制御装置。
2. 前記第１再起動処理を所定回数行った後に前記ロック検出手段がロック状態を検出すると、前記制御手段は、前記第２再起動処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の圧縮機の制御装置。
3. 前記異常検出手段は、前記ブラシレスＤＣモータの入力電圧異常、脱調、及び過電流の少なくともいずれか一つを前記圧縮機の異常として検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の圧縮機の制御装置。
4. 前記制御手段は、前記第１再起動処理中に前記異常検出手段が前記圧縮機の異常を検出すると、前記第１再起動処理を中止して第２再起動処理を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧縮機の制御装置。
5. 前記制御手段は、前記第１再起動処理を所定回数行った後に前記ロック検出手段がロック状態を検出すると、前記ブラシレスＤＣモータが正常起動されるまで前記第１再起動処理の実行を禁止し、第２再起動処理のみを行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれ１項に記載の圧縮機の制御装置。
6. 前記第２再起動処理を所定回数行った後にロック状態又は前記圧縮機の異常を検出すると、前記制御手段は、前記ブラシレスＤＣモータの起動を禁止し、その旨を表示部に表示することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の圧縮機の制御装置。

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