JP5211006B2 - Refrigeration cycle equipment - Google Patents
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Description
本発明は、交流電源から電力の供給を受けて駆動される圧縮機を備え、該圧縮機の周波数を制御することにより冷凍能力が可変に構成される冷凍サイクル装置に関する。 The present invention relates to a refrigeration cycle apparatus that includes a compressor that is driven by being supplied with electric power from an AC power supply, and that has a refrigeration capacity that is variable by controlling the frequency of the compressor.
従来の冷凍サイクルを構成する圧縮機を制御するインバータ制御装置としては、例えば負荷に応じてモータの周波数を可変制御するインバータ制御装置において、モータの運転回転数を検出する回転数検出手段と、回転数検出手段にて検出された運転回転数に応じた出力デューティと、モータの目標回転数に応じた基準デューティとの比較に基づいて運転周波数を制御するコントローラを具備し、コントローラは、運転回転数が目標回転数より小さい時、目標回転数に応じた規制デューティを取得し、出力デューティが規制デューティ以上になるときには、モータの過負荷低減処理を実施する技術が開示されている。 As an inverter control device that controls a compressor that constitutes a conventional refrigeration cycle, for example, in an inverter control device that variably controls the frequency of a motor according to a load, a rotational speed detection means that detects the rotational speed of the motor, A controller for controlling the operating frequency based on a comparison between an output duty corresponding to the operating rotational speed detected by the number detecting means and a reference duty corresponding to the target rotational speed of the motor. Discloses a technique for obtaining a regulation duty corresponding to the target rotational speed when the engine speed is smaller than the target rotational speed, and executing a motor overload reduction process when the output duty is equal to or greater than the regulation duty.
ところで、このような冷凍サイクル装置では、過負荷保護動作を行った後に指令周波数を生成する場合、過負荷保護動作のために生成した保護周波数に基づいて新たな指令周波数を生成するため、生成された新たな指令周波数は比較的小さな値となってしまい、要求される冷凍能力に必要な周波数まで回復するのに時間がかかるといった問題がある。 By the way, in such a refrigeration cycle apparatus, when generating a command frequency after performing an overload protection operation, a new command frequency is generated based on the protection frequency generated for the overload protection operation. The new command frequency becomes a relatively small value, and there is a problem that it takes time to recover the frequency required for the required refrigeration capacity.
そこで、本発明は、過負荷を検出した場合に圧縮機の減速を行った際の冷凍サイクルの温度変動を最小限に抑えることができる冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a refrigeration cycle apparatus capable of minimizing temperature fluctuations of the refrigeration cycle when the compressor is decelerated when an overload is detected.
本発明は、交流電源から電力の供給を受けて駆動される圧縮機を備え、該圧縮機の周波数を制御することにより冷凍能力が可変に構成される冷凍サイクル装置において、要求される冷凍能力に基づいて前記圧縮機の必要周波数を生成する必要周波数生成部と、圧縮機の負荷が所定値より大きい場合に、過負荷保護動作を行うべく周波数に関する指令を出力する過負荷保護制御部と、該過負荷保護制御部からの出力と前記必要周波数生成部において生成された必要周波数とに基づいて最終目標指令周波数を決定し、且つ、前記圧縮機の周波数を該最終目標指令周波数まで段階的に変化させるべく中間目標指令周波数を段階的に複数生成し、該中間目標指令周波数を必要周波数生成部に出力する周波数制御実行部とを備え、前記目標周波数生成部は、現在の必要周波数と前記周波数制御実行部から入力される中間目標指令周波数との大小関係を判断し、且つ、要求される冷凍能力と現在の冷凍能力とに基づいて必要周波数の変化方向を判断し、前記現在の必要周波数が周波数制御実行部から入力される前記中間目標指令周波数と同じかもしくはより大きい又はより大きい場合であって、前記必要周波数の変化方向が増加方向である場合に、前記過負荷保護動作の有無に基づいて必要周波数を増加させるか否かを決定することを特徴とする。 The present invention includes a compressor that is driven by power supplied from an AC power source, and a refrigeration cycle apparatus configured to variably have a refrigeration capacity by controlling the frequency of the compressor. A required frequency generating unit that generates a required frequency of the compressor based on the above, an overload protection control unit that outputs a frequency-related command to perform an overload protection operation when the load of the compressor is greater than a predetermined value, A final target command frequency is determined based on the output from the overload protection control unit and the necessary frequency generated by the necessary frequency generation unit, and the frequency of the compressor is gradually changed to the final target command frequency. A plurality of intermediate target command frequencies to be generated step by step, and a frequency control execution unit that outputs the intermediate target command frequencies to a necessary frequency generation unit, the target frequency generation unit Determining the magnitude relationship between the current required frequency and the intermediate target command frequency input from the frequency control execution unit, and determining the change direction of the required frequency based on the required refrigeration capacity and the current refrigeration capacity When the current required frequency is the same as, greater than or greater than the intermediate target command frequency input from the frequency control execution unit, and the change direction of the necessary frequency is an increasing direction, Whether to increase the required frequency based on the presence or absence of an overload protection operation is determined.
本発明によれば、過負荷を検出した場合に圧縮機の減速を行った際の冷凍サイクルの温度変動を最小限に抑えることができる。 According to the present invention, the temperature fluctuation of the refrigeration cycle when the compressor is decelerated when an overload is detected can be minimized.
以下図面により本発明の一実施形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の冷凍サイクル装置の制御装置を概略的に示すブロック図である。この制御装置は、例えば、図示しないヒートポンプ式給湯機等の冷凍サイクル装置に備えられる。 FIG. 1 is a block diagram schematically showing a control device for a refrigeration cycle apparatus according to the present invention. For example, this control device is provided in a refrigeration cycle device such as a heat pump type water heater (not shown).
この冷凍サイクル装置は、交流電源から電力の供給を受けて駆動される圧縮機を備え、該圧縮機の周波数を制御することにより冷凍能力が可変に構成される。また、前記冷凍サイクル装置は、要求される冷凍能力に基づいて前記圧縮機の必要周波数を生成する必要周波数生成部20と、圧縮機の負荷が所定値より大きい場合に、過負荷保護動作を行うべく周波数に関する指令を出力する過負荷保護制御部21と、該過負荷保護制御部21からの出力と前記必要周波数生成部20において生成された必要周波数とに基づいて最終目標指令周波数を決定し、且つ、前記圧縮機の周波数を該最終目標指令周波数まで段階的に変化させるべく中間目標指令周波数を段階的に複数生成し、該中間目標指令周波数を必要周波数生成部20に出力する周波数制御実行部13とを備える。
This refrigeration cycle apparatus includes a compressor that is driven by receiving power from an AC power supply, and the refrigeration capacity is variably configured by controlling the frequency of the compressor. In addition, the refrigeration cycle apparatus performs an overload protection operation when the required
具体的には、前記冷凍サイクル装置は、商用電源1の交流電源を直流に変換するコンバータ2,コンバータ2から出力した直流を交流に変換して図示しない圧縮機に内蔵されるモータ4を任意の周波数で回転制御するインバータ3,冷凍サイクルを所望の温度状態になるように圧縮機の必要周波数を演算する冷凍サイクル温度制御手段19,冷凍サイクル温度制御手段19で算出された圧縮機の必要周波数を入力するとともに、圧縮機の負荷状態を検出、演算して圧縮機の過負荷保護を鑑みて圧縮機の最終目標指令周波数を生成する周波数制御手段14,商用電源1から供給される交流の電流を検出する入力電流検出手段6,コンバータ2からインバータ3へ供給される直流の電流を検出する直流電流検出手段5を備えて構成される。
Specifically, the refrigeration cycle apparatus includes a
冷凍サイクル温度制御手段19は、図示しない冷凍サイクルが所望の温度状態となるための必要温度を生成する必要温度生成手段16,冷凍サイクルの制御対象の温度状態を検出する制御対象温度検出手段15,必要温度生成手段16にて生成された必要温度と、制御対象温度検出手段15にて検出された制御対象の温度を入力して圧縮機の周波数の増加量・減少量の操作量を演算する周波数操作量演算手段17,周波数操作量演算手段17で演算された圧縮機の周波数操作量が入力されるとともに、現在の必要周波数もしくは周波数制御手段14から入力する中間目標指令周波数をもとに圧縮機の新たな必要周波数を演算する必要周波数演算手段18を備える。 The refrigeration cycle temperature control means 19 includes a necessary temperature generation means 16 that generates a necessary temperature for a refrigeration cycle (not shown) to be in a desired temperature state, a control target temperature detection means 15 that detects a temperature state of a control target of the refrigeration cycle, The frequency at which the required temperature generated by the required temperature generating means 16 and the temperature of the controlled object detected by the controlled object temperature detecting means 15 are input and the manipulated variable for increasing or decreasing the frequency of the compressor is calculated. A compressor frequency operation amount calculated by the operation amount calculation means 17 and the frequency operation amount calculation means 17 is input, and the compressor is based on the current required frequency or the intermediate target command frequency input from the frequency control means 14. The required frequency calculating means 18 for calculating the new required frequency is provided.
上記冷凍サイクル温度制御手段19は、要求される冷凍能力に基づいて前記圧縮機の必要周波数を生成するために温度を利用するものである。ただし、これに限定されるものではなく、例えば圧力を利用するものであっても良い。 The refrigeration cycle temperature control means 19 uses temperature to generate the necessary frequency of the compressor based on the required refrigeration capacity. However, it is not limited to this, For example, you may utilize a pressure.
周波数制御手段14は、前記過負荷保護制御部21と、前記周波数制御実行部13とを備えて構成される。
The
周波数制御手段14の前記過負荷保護制御部21は、商用電源1から供給される交流の電流を検出する入力電流検出手段6にて検出された交流電流から入力電流を演算する入力電流演算手段7,コンバータ2からインバータ3へ供給する直流の電流を検出する直流電流検出手段5にて検出された直流電流からモータ4に流れている電流を演算するモータ電流演算手段11,モータ電流演算手段11で演算されたモータ電流とインバータ3がモータ4を通電制御する諸情報からモータ4にかかる負荷トルクを演算する負荷トルク演算手段9,入力電流演算手段7にて演算された入力電流と予め設定した入力電流の制限値とを比較演算して入力電流に対する保護を制御する入力電流保護制御手段8,負荷トルク演算手段9にて演算された負荷トルクと予め設定した負荷トルクの制限値とを比較演算して負荷トルクに対する保護を制御する負荷トルク保護制御手段10,モータ電流演算手段11にて演算されたモータ電流と予め設定したモータ電流の制限値とを比較演算してモータ電流に対する保護を制御するモータ電流保護制御手段12とを備える。
The overload
周波数制御手段14の前記周波数制御実行部13は、前記過負荷保護制御部21からの出力と、必要周波数演算手段18から入力される必要周波数とに基づいて最終目標指令周波数を決定し、且つ、前記圧縮機の周波数を該最終目標指令周波数まで段階的に変化させるべく中間目標指令周波数を段階的に複数生成し、該中間目標指令周波数を必要周波数生成部20に出力する。具体的には、前記周波数制御実行部13は、1秒に比べて極小さい微小時間の周期で所望の周波数を実現するための位相情報をインバータ3へ順次出力し、且つ、中間目標指令周波数の値を必要周波数演算手段18にフィードバック出力する。
The frequency
このように、周波数制御実行部13は、入力電流保護制御手段8にて検出された入力電流保護状態と、負荷トルク保護制御手段10にて検出された負荷トルク保護状態と、モータ電流保護制御手段12にて検出されたモータ電流保護状態から、最終的な指令周波数を生成してインバータ3および必要周波数演算手段18に出力する。
As described above, the frequency
上記周波数制御手段14は、前記過負荷保護制御部21と、前記周波数制御実行部13とが一体的に設けられるものである。ただし、これに限定されるものではなく、前記過負荷保護制御部21と前記周波数制御実行部13とが独立して設けられるものであっても良い。また、過負荷保護制御部21及び前記周波数制御実行部13だけでなく、必要周波数生成部20も一体的に設けられるものであっても良い。
The frequency control means 14 is one in which the overload
次に、周波数制御実行部13の内容について詳しく説明する。
Next, the contents of the frequency
まず、周波数制御実行部13は、通常、前述した入力電流保護制御手段8,負荷トルク保護制御手段10,モータ電流保護制御手段12の各負荷に対する保護制御が作動しない場合には、必要周波数演算手段18にて演算された必要周波数(厳密には、周波数に相当する位相情報)をそのままインバータ3に出力する。これにより冷凍サイクル制御装置は、冷凍サイクルが所望の温度状態となるよう圧縮機の周波数制御を行う。
First, the frequency
一方、過負荷に対する保護制御手段が動作した場合は次のようになる。例えば、入力電流演算手段7にて演算された入力電流が所定の制限値に達した場合、入力電流保護制御手段8では所定の周波数減少量を減少させるように周波数制御実行部13に出力する。周波数制御実行部13は必要周波数演算手段18より入力した必要周波数から周波数減少量分を減算して最終目標指令周波数を生成し、且つ、中間目標指令周波数を段階的に複数生成する。そして、周波数制御実行部13は、この中間目標指令周波数(厳密には、周波数に相当する位相情報)をインバータ3に順次出力することで圧縮機の周波数を低下して圧縮機にかかる負荷を小さくし、ここでは入力電流が所定の制限値以内に収まるように運転を行う。また同時に周波数制御実行部13は、生成した中間目標指令周波数の値を必要周波数演算手段18にフィードバック出力する。
On the other hand, when the protection control means against overload operates, the following occurs. For example, when the input current calculated by the input current calculation means 7 reaches a predetermined limit value, the input current protection control means 8 outputs to the frequency
ここで、上記では説明上入力電流の制限値を所定値としているが、入力電流の制限値は例えば圧縮機の周波数に応じた複数の所定値としても良く、また、入力電流が制限値に達した場合の周波数減少量は、例えば、制限値と入力電流の偏差に応じて算出する連続値や複数の減速量値としても良いことは言うまでもない。 Here, for the sake of explanation, the limit value of the input current is set to a predetermined value. However, the limit value of the input current may be a plurality of predetermined values according to the frequency of the compressor, for example, and the input current reaches the limit value. Needless to say, the frequency reduction amount in this case may be, for example, a continuous value or a plurality of deceleration amount values calculated according to the deviation between the limit value and the input current.
次に、負荷トルク演算手段9にて演算された負荷トルクが所定の制限値に達した場合、負荷トルク保護制御手段10では所定の周波数減少量を減速するように周波数制御実行部13に出力し、周波数制御実行部13は必要周波数演算手段18より入力した必要周波数から周波数減速量分を減算して最終目標指令周波数を生成し、且つ、中間目標指令周波数を段階的に複数生成する。そして、周波数制御実行部13は、この中間目標指令周波数(厳密には、周波数に相当する位相情報)をインバータ3に順次出力することで圧縮機の周波数を減少させて圧縮機にかかる負荷を小さくし、ここでは演算された負荷トルクが所定の制限値以内に収まるように運転を行う。また同時に周波数制御実行部13は、生成した中間目標指令周波数の値を必要周波数演算手段18にフィードバック出力する。
Next, when the load torque calculated by the load torque calculation means 9 reaches a predetermined limit value, the load torque protection control means 10 outputs the predetermined frequency decrease amount to the frequency
ここで、上記では説明上負荷トルクの制限値を所定値としているが、負荷トルクの制限値は例えば圧縮機の周波数に応じた複数の所定値としても良く、また、負荷トルクが制限値に達した場合の周波数減速量は、例えば、制限値と負荷トルクの偏差に応じて算出する連続値や複数の減速量値としても良いことは言うまでもない。 Here, for the sake of explanation, the limit value of the load torque is set to a predetermined value, but the limit value of the load torque may be a plurality of predetermined values according to the frequency of the compressor, for example, and the load torque reaches the limit value. Needless to say, the frequency deceleration amount in this case may be, for example, a continuous value or a plurality of deceleration amount values calculated according to the deviation between the limit value and the load torque.
次に、モータ電流演算手段11にて演算されたモータ電流が所定の制限値に達した場合、モータ電流保護制御手段12では所定の周波数減少量を減速するように周波数制御実行部13に出力し、周波数制御実行部13は必要周波数演算手段18より入力した必要周波数から周波数減速量分を減速して最終目標指令周波数を生成し、且つ、中間目標指令周波数を段階的に複数生成する。そして、周波数制御実行部13は、この中間目標指令周波数(厳密には、周波数に相当する位相情報)をインバータ3に順次出力することで圧縮機の周波数を減少させて圧縮機にかかる負荷を小さくし、ここではモータ電流が所定の制限値以内に収まるように運転を行う。また同時に周波数制御実行部13は、生成した中間目標指令周波数の値を必要周波数演算手段18にフィードバック出力する。
Next, when the motor current calculated by the motor
ここで、上記では説明上モータ電流の制限値を所定値としているが、モータ電流の制限値は例えば圧縮機の周波数に応じた複数の所定値としても良く、また、モータ電流が制限値に達した場合の周波数減速量は、例えば、制限値とモータ電流の偏差に応じて算出する連続値や複数の減速量値としても良いことは言うまでもない。 Here, for the sake of explanation, the limit value of the motor current is set to a predetermined value. However, the limit value of the motor current may be a plurality of predetermined values according to the frequency of the compressor, for example, and the motor current reaches the limit value. Needless to say, the frequency deceleration amount in this case may be, for example, a continuous value calculated according to the deviation between the limit value and the motor current or a plurality of deceleration amount values.
なお、図1ではコンバータ2からインバータ3へ供給する直流の電流を直流電流検出手段5にて検出し、モータ電流演算手段11にてモータ電流を演算する構成としているが、例えばインバータ3からモータ4へ駆動電力を出力する線上に電流検出手段を設けてモータ電流を検出しても良い。
In FIG. 1, the DC current supplied from the
また、上記では、前記過負荷保護制御部21として、入力電流保護制御手段8,圧縮機負荷トルク保護制御手段10,モータ電流保護制御手段12を備えるものである。ただし、これに限定されるものではなく、これらのうち少なくともいずれか一つを備えるものであっても良い。
In the above description, the overload
また、上記では、過負荷保護動作を行うべく出力される周波数に関する指令として、過負荷の際に周波数の減少量を出力している。ただし、これに限定されるものではなく、減少後の周波数の値を出力するものであっても良い。 In the above description, the frequency reduction amount is output in the event of an overload as a command related to the frequency output to perform the overload protection operation. However, the present invention is not limited to this, and a frequency value after reduction may be output.
図2は本発明の冷凍サイクル制御装置の冷凍サイクル温度制御手段19の動作の一例を示した制御フロー図である。冷凍サイクル温度制御手段19の動作について図1および図2を用いて一実施例を説明する。このような必要周波数生成処理処理は、数十秒といった比較的長い時間間隔で定期的に実行される。 FIG. 2 is a control flow diagram showing an example of the operation of the refrigeration cycle temperature control means 19 of the refrigeration cycle control device of the present invention. An embodiment of the operation of the refrigeration cycle temperature control means 19 will be described with reference to FIGS. Such necessary frequency generation processing is periodically executed at relatively long time intervals such as several tens of seconds.
まずステップS1では、制御対象温度検出手段15にて検出した制御対象温度と必要温度生成手段16で設定された冷凍サイクル目標温度を周波数操作量演算手段17に入力し、周波数操作量演算手段17は検出された制御対象温度と目標温度の大小関係や温度偏差をもとに圧縮機の周波数の増加量(加速量)もしくは減少量(減速量)を演算する。また、ステップS1では、必要周波数の変化方向を判断する。 First, in step S1, the control target temperature detected by the control target temperature detection means 15 and the refrigeration cycle target temperature set by the necessary temperature generation means 16 are input to the frequency manipulated variable calculation means 17, and the frequency manipulated variable calculation means 17 The amount of increase (acceleration amount) or the amount of decrease (deceleration amount) of the compressor frequency is calculated based on the detected magnitude relationship between the control target temperature and the target temperature and the temperature deviation. In step S1, the change direction of the necessary frequency is determined.
増加量や減少量の演算方法の詳細は省略するが、目標温度と制御対象温度の大小関係から単純に所定量の増速/減速量を算出する方法,目標温度と制御対象温度の偏差を算出してこの偏差に応じた操作量を複数もしくは連続値として増速/減速量を算出する方法,目標温度と制御対象温度の偏差と前回の増速/減速量演算時の偏差との差分を偏差差分として、偏差と偏差差分からPI制御やPID制御もしくはファジー制御にて増速/減速量を算出する方法等がある。以降、周波数操作量演算手段17にて演算した増速/減速量を温度制御操作量とする。 Although the details of the method of calculating the increase or decrease are omitted, a method of simply calculating a predetermined amount of acceleration / deceleration from the magnitude relationship between the target temperature and the control target temperature, and calculating the deviation between the target temperature and the control target temperature This method calculates the acceleration / deceleration amount with multiple or continuous manipulated variables according to this deviation, and the difference between the deviation between the target temperature and control target temperature and the previous acceleration / deceleration amount calculation As the difference, there is a method of calculating the acceleration / deceleration amount by PI control, PID control, or fuzzy control from the deviation and the deviation difference. Hereinafter, the acceleration / deceleration amount calculated by the frequency operation amount calculation means 17 is set as the temperature control operation amount.
ステップS2では、必要周波数演算手段18において、現在出力している必要周波数と周波数制御実行部13より入力した中間目標指令周波数とを比較し、必要周波数の値が中間目標指令周波数の値と同じかもしくはより小さい場合(即ち、「以下」;「≦」の場合)、ステップS9に進む。
In step S2, the required frequency calculation means 18 compares the currently output required frequency with the intermediate target command frequency input from the frequency
ステップS9では、必要周波数演算手段18において、ステップS1にて決定した周波数操作量の加減速操作方向を判定し、減速方向もしくは操作なし(操作量が0)の場合はステップS6に進む。 In step S9, the required frequency calculation means 18 determines the acceleration / deceleration operation direction of the frequency operation amount determined in step S1, and proceeds to step S6 in the case of the deceleration direction or no operation (operation amount is 0).
ステップS6では、現在の必要周波数からステップS1にて決定した操作量(減速量もしくは0)を減算し、この結果を新しい必要周波数として周波数制御実行部13に出力して処理を終える。一方、ステップS1にて決定した周波数操作量が増速方向の場合はステップS5に進む。
In step S6, the operation amount (deceleration amount or 0) determined in step S1 is subtracted from the current necessary frequency, and the result is output to the frequency
ステップS5では、必要周波数演算手段18は現在の必要周波数の値にステップS1にて決定した周波数操作量を加算し、この結果を新しい必要周波数として周波数制御実行部13に出力して処理を終える。
In step S5, the required frequency calculation means 18 adds the frequency operation amount determined in step S1 to the current required frequency value, and outputs this result as a new required frequency to the frequency
一方、ステップS2において、現在出力している必要周波数が中間目標指令周波数の値より大きい場合(即ち、「>」の場合)はステップS3に進む。 On the other hand, in step S2, if the currently output necessary frequency is larger than the value of the intermediate target command frequency (ie, “>”), the process proceeds to step S3.
ステップS3では、必要周波数演算手段18において、ステップS1にて決定した周波数操作量の加減速操作方向を判定し、減速方向もしくは操作なし(操作量が0)の場合はステップS6に進む。 In step S3, the necessary frequency calculation means 18 determines the acceleration / deceleration operation direction of the frequency operation amount determined in step S1, and proceeds to step S6 when the deceleration direction or no operation (operation amount is 0).
ステップS6では、現在の必要周波数からステップS1にて決定した操作量(減速量もしくは0)を減算し、この結果を新しい必要周波数として周波数制御実行部13に出力して処理を終える。
In step S6, the operation amount (deceleration amount or 0) determined in step S1 is subtracted from the current necessary frequency, and the result is output to the frequency
一方、ステップS3において、ステップS1にて決定した周波数操作量が増速方向の場合はステップS4に進む。 On the other hand, in step S3, if the frequency operation amount determined in step S1 is in the speed increasing direction, the process proceeds to step S4.
ステップS4では、必要周波数演算手段18において、現在の必要周波数から周波数制御実行部13より入力した中間目標指令周波数を減算して偏差を算出し、この偏差が所定値と同じかもしくはより小さい場合(即ち、「以下」;「≦」の場合)はステップS7に進む。
In step S4, the required frequency calculation means 18 calculates a deviation by subtracting the intermediate target command frequency input from the frequency
ステップS7では、現在の必要周波数にステップS1にて決定した周波数操作量(増速量)を加算し、この結果を新しい必要周波数として周波数制御実行部13に出力して処理を終える。
In step S7, the frequency operation amount (speed increase amount) determined in step S1 is added to the current required frequency, and this result is output to the frequency
一方、ステップS4において、現在の必要周波数と中間目標指令周波数との偏差がより大きい場合(即ち、「>」の場合)、つまり周波数制御手段14においていずれかもしくは複数の保護制御手段にて所定値と同じかもしくはより大きい(即ち、「以上」;「≧」)の周波数の減少処理が実施された場合は、ステップS8に進む。 On the other hand, in step S4, when the deviation between the current required frequency and the intermediate target command frequency is larger (that is, in the case of “>”), that is, in the frequency control means 14, one or a plurality of protection control means sets a predetermined value. If a frequency reduction process equal to or greater than (ie, “more than”; “≧”) is performed, the process proceeds to step S8.
ステップS8では、必要周波数演算手段18は現在の必要周波数を維持してそのまま現在の必要周波数を周波数制御実行部13に出力する。またここで、図示しない冷凍サイクルを構成する電子膨張弁の弁開度を冷凍サイクル内の冷媒循環量が大きくなる方向に所定量操作を行うなど冷凍サイクルの負荷を下げる操作を行う。
In step S8, the required frequency calculation means 18 maintains the current required frequency and outputs the current required frequency to the frequency
なお、上記ステップS2及びステップS4では、比較される一方の値が他方の値よりも大きい場合(即ち、「>」の場合)にYESとし、以下である場合にNOと判断しているが、これに限定されるものではなく、比較される一方の値が他方の値と同じかもしくはより大きい場合(即ち、「以上」;「≧」の場合)にYESとし、より小さい場合にNOと判断するものであってもよい。 In step S2 and step S4, when one value to be compared is larger than the other value (that is, when “>”), it is determined as YES, and when it is as follows, it is determined as NO. However, the present invention is not limited to this, and when one value to be compared is equal to or larger than the other value (that is, “more than”; “≧”), YES is determined, and when it is smaller, NO is determined. You may do.
以上のように、本実施形態では必要周波数演算手段18は、冷凍サイクルの制御対象温度と必要温度に基づいて温度制御を行うと同時に、周波数制御手段14にて圧縮機保護制御による圧縮機の減速処理が行われた場合には中間目標指令周波数のフィードバック入力により負荷保護動作を検出することができるため、必要周波数演算手段18は、温度制御による周波数の操作方向と現在の必要周波数と中間目標指令周波数から各状態に応じた必要周波数を決定することができる。 As described above, in the present embodiment, the required frequency calculation means 18 performs temperature control based on the control target temperature and the required temperature of the refrigeration cycle, and at the same time, the frequency control means 14 decelerates the compressor by compressor protection control. Since the load protection operation can be detected by the feedback input of the intermediate target command frequency when the processing is performed, the necessary frequency calculation means 18 has the frequency operation direction by the temperature control, the current necessary frequency, and the intermediate target command. A necessary frequency corresponding to each state can be determined from the frequency.
これにより、冷凍サイクルの負荷が制限に達していない場合には冷凍サイクルの温度制御を良好に行うことができ、また冷凍サイクルの負荷が上昇して圧縮機の負荷保護制御を行った際にも圧縮機の周波数の操作を負荷状況に応じて行うことができるため、冷凍サイクルの温度制御への影響を最小限に抑えることができる冷凍サイクル制御が可能となる。 As a result, when the load of the refrigeration cycle has not reached the limit, the temperature control of the refrigeration cycle can be performed satisfactorily, and also when the load of the refrigeration cycle rises and load protection control of the compressor is performed. Since the operation of the frequency of the compressor can be performed according to the load state, the refrigeration cycle control capable of minimizing the influence on the temperature control of the refrigeration cycle is possible.
また、本実施形態の冷凍サイクル装置においては、前記過負荷保護制御部21として、入力電流保護制御手段8,圧縮機負荷トルク保護制御手段10,モータ電流保護制御手段12を備えるものである。ここで、入力電流、負荷トルク,モータ電流は、それぞれ異なる特性を有するものであるため、このように異なる要因に基づいて圧縮機の過負荷状態を別個に判断することにより、効果的に過負荷保護を図ることができる。
In the refrigeration cycle apparatus of the present embodiment, the overload
即ち、例えば上記従来技術では、モータに電圧を印加する出力デューティによって負荷を検出するため、例えば、商用交流電源を直流電圧に変換するコンバータ部が直流電圧をコントロールする方式ではない場合、商用電源により供給される交流電圧が変動した際にはコンバータ部から出力される直流電圧も変動し、直流電圧が変動することにより圧縮機にかかる負荷とデューティの関係も一定ではなくなる。従来技術では、直流電圧の変動に関する基準や規制デューティの調整等の記載がないため、このようなケースでは、例えば電圧が高い方に変動した際には、同じデューティで負荷を監視すると想定以上の負荷をかけてしまうことにより冷凍サイクルの異常を誘発する恐れがあり、また電圧が低い方に変動した場合には、負荷に余裕があるにも関わらず過負荷と判断してしまい、所望の冷凍能力、もしくは温度を出力できない恐れがある。 That is, for example, in the above prior art, since the load is detected by the output duty for applying the voltage to the motor, for example, when the converter unit for converting the commercial AC power source to the DC voltage is not a method for controlling the DC voltage, When the supplied AC voltage fluctuates, the DC voltage output from the converter unit also fluctuates. As a result of fluctuation of the DC voltage, the relationship between the load on the compressor and the duty is not constant. In the prior art, there is no description of the standard regarding the fluctuation of the DC voltage, adjustment of the regulation duty, etc., so in this case, for example, when the voltage fluctuates higher, the load is monitored with the same duty than expected. There is a risk of causing an abnormality in the refrigeration cycle by applying a load, and when the voltage fluctuates to the lower side, it is determined that the load is overloaded, but the desired refrigeration There is a possibility that the capacity or temperature cannot be output.
また一方、近年普及しているコンバータ部の出力電圧によるモータの周波数制御(いわゆるPAM制御)や、インバータ部のモータへの界磁制御としてベクトル制御方式を使用して界磁位相を制御する弱め界磁制御を行う場合、出力されるデューティは、モータをある所定の回転数以上の周波数でコントロールする際はほぼ一定になる特性となることが一般的には知られているが、上記従来技術ではこの場合に負荷の検出ができなくなってしまうおそれがある。 On the other hand, motor frequency control (so-called PAM control) using the output voltage of the converter unit, which has been widespread in recent years, and field-weakening control that controls the field phase using a vector control method as field control for the inverter unit motor is performed. In this case, it is generally known that the output duty becomes a characteristic that becomes almost constant when the motor is controlled at a frequency equal to or higher than a predetermined rotation speed. May not be detected.
この点、本実施形態の冷凍サイクル装置によれば、商用電源の交流電圧が変動した際やインバータ制御の方式などによらず精度よく圧縮機の過負荷を検出することができる。 In this respect, according to the refrigeration cycle apparatus of the present embodiment, it is possible to accurately detect the overload of the compressor regardless of the change in the AC voltage of the commercial power supply or the inverter control method.
なお、本実施形態の冷凍サイクル制御をヒートポンプ式給湯機に適用した場合、冷凍サイクルを有する温水生成部において、かかる負荷を適正に制御するとともに負荷保護制御を行った際にも生成された温水の温度変動を最小限に抑えることができる。 In addition, when the refrigeration cycle control of the present embodiment is applied to a heat pump type hot water heater, in the hot water generation unit having a refrigeration cycle, the hot water generated when the load is properly controlled and the load protection control is performed. Temperature fluctuation can be minimized.
また、本実施形態の冷凍サイクル制御は、ヒートポンプ式給湯機のほかにも、例えば空気調和機や冷凍冷蔵庫等の冷凍サイクル装置に適用しても同様の効果が得られる。 Further, the refrigeration cycle control of the present embodiment can achieve the same effect when applied to a refrigeration cycle apparatus such as an air conditioner or a refrigerator-refrigerator other than a heat pump type hot water heater.
なお、本実施形態の冷凍サイクル装置においては、圧縮機としてスクロール圧縮機が用いられる。ただし、これに限定されるものではなく、ロータリー圧縮機やレシプロ圧縮機を備える冷凍サイクル装置に上記冷凍サイクル制御を適用しても同様の効果が得られる。 In the refrigeration cycle apparatus of the present embodiment, a scroll compressor is used as the compressor. However, the present invention is not limited to this, and the same effect can be obtained by applying the refrigeration cycle control to a refrigeration cycle apparatus including a rotary compressor or a reciprocating compressor.
1 商用電源
2 コンバータ
3 インバータ
4 モータ
5 直流電流検出手段
6 入力電流検出手段
7 入力電流演算手段
8 入力電流保護制御手段
9 負荷トルク演算手段
10 負荷トルク保護制御手段
11 モータ電流演算手段
12 モータ電流保護制御手段
13 周波数制御実行部
14 周波数制御手段
15 制御対象温度検出手段
16 必要温度生成手段
17 周波数操作量演算手段
18 必要周波数演算手段
19 冷凍サイクル温度制御手段
20 必要周波数生成部
21 過負荷保護制御部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
要求される冷凍能力に基づいて前記圧縮機の必要周波数を生成する必要周波数生成部と、
圧縮機の負荷が所定値より大きい場合に、過負荷保護動作を行うべく周波数に関する指令を出力する過負荷保護制御部と、
該過負荷保護制御部からの出力と前記必要周波数生成部において生成された必要周波数とに基づいて最終目標指令周波数を決定し、且つ、前記圧縮機の周波数を該最終目標指令周波数まで段階的に変化させるべく中間目標指令周波数を段階的に複数生成し、該中間目標指令周波数を必要周波数生成部に出力する周波数制御実行部とを備え、
前記目標周波数生成部は、現在の必要周波数と前記周波数制御実行部から入力される中間目標指令周波数との大小関係を判断し、且つ、要求される冷凍能力と現在の冷凍能力とに基づいて必要周波数の変化方向を判断し、
前記現在の必要周波数が周波数制御実行部から入力される前記中間目標指令周波数と同じかもしくはより大きい又はより大きい場合であって、前記必要周波数の変化方向が増加方向である場合に、前記過負荷保護動作の有無に基づいて必要周波数を増加させるか否かを決定することを特徴とする冷凍サイクル装置。 In a refrigeration cycle apparatus comprising a compressor that is driven by receiving power supply from an AC power source, and wherein the refrigeration capacity is variably configured by controlling the frequency of the compressor,
A required frequency generating unit that generates the required frequency of the compressor based on the required refrigeration capacity;
An overload protection control unit that outputs a frequency-related command to perform an overload protection operation when the load of the compressor is greater than a predetermined value;
A final target command frequency is determined based on the output from the overload protection control unit and the necessary frequency generated in the necessary frequency generation unit, and the frequency of the compressor is gradually increased to the final target command frequency. A plurality of intermediate target command frequencies to be changed in stages, and a frequency control execution unit that outputs the intermediate target command frequencies to a necessary frequency generation unit,
The target frequency generator determines the magnitude relationship between the current required frequency and the intermediate target command frequency input from the frequency control execution unit, and is necessary based on the required refrigeration capacity and the current refrigeration capacity Determine the direction of frequency change,
The overload when the current required frequency is equal to, greater than or greater than the intermediate target command frequency input from the frequency control execution unit, and the change direction of the required frequency is an increasing direction. A refrigeration cycle apparatus that determines whether or not to increase a required frequency based on the presence or absence of a protective operation.
前記必要周波数の変化方向が増加方向であって前記過負荷保護動作が行われる場合には、前記必要周波数生成部は現在の必要周波数を維持し、且つ、
冷凍サイクルを構成する冷媒の循環流量を調整する電子膨張弁の開度を冷媒の循環流量が大きくなる方向に所定量操作することを特徴とする冷凍サイクル装置。 The refrigeration cycle apparatus according to claim 1,
When the change direction of the required frequency is an increase direction and the overload protection operation is performed, the required frequency generation unit maintains the current required frequency, and
A refrigeration cycle apparatus, wherein an opening degree of an electronic expansion valve that adjusts a circulation flow rate of a refrigerant constituting a refrigeration cycle is operated by a predetermined amount in a direction in which the circulation flow rate of the refrigerant increases.
前記必要周波数の変化方向が増加方向であって前記過負荷保護動作が行われない場合には、前記必要周波数生成部は必要周波数を増加させることを特徴とする冷凍サイクル装置。 The refrigeration cycle apparatus according to claim 1,
The refrigeration cycle apparatus according to claim 1, wherein when the change direction of the necessary frequency is an increase direction and the overload protection operation is not performed, the necessary frequency generation unit increases the necessary frequency.
前記周波数制御実行部は、前記圧縮機の負荷が所定値より大きい場合には、前記必要周波数生成部によって生成された必要周波数から圧縮機の負荷に応じた所定の周波数を減算して最終目標指令周波数を生成することを特徴とする冷凍サイクル装置。 The refrigeration cycle apparatus according to claim 1,
The frequency control execution unit subtracts a predetermined frequency corresponding to the compressor load from the necessary frequency generated by the necessary frequency generation unit when the load of the compressor is larger than a predetermined value, A refrigeration cycle apparatus that generates a frequency.
前記過負荷保護制御部は、前記圧縮機のモータに流れるモータ電流を検出したモータ電流もしくはインバータに流れる直流電流より演算したモータ電流と予め決定したモータ電流制限値とを比較し、負荷の状態を検出して圧縮機を保護するモータ電流保護制御手段,前記モータ電流もしくはインバータの直流電流から圧縮機の負荷トルクを演算する負荷トルク演算手段にて演算された負荷トルクと予め決定した負荷トルク制限値とを比較し、負荷の状態を検出して圧縮機を保護する負荷トルク保護制御手段,前記交流電源の交流電流を検出して入力電流を演算する入力電流演算手段にて演算された入力電流と予め決定した入力電流制限値とを比較し、負荷の状態を検出して保護する入力電流保護手段のうちの少なくともいずれか一つを備えることを特徴とする冷凍サイクル装置。 In the refrigerating cycle device according to any one of claims 1 to 4,
The overload protection control unit compares the motor current calculated from the motor current detected in the motor of the compressor or the DC current flowing in the inverter with a predetermined motor current limit value, and determines the load state. The load torque calculated by the motor current protection control means for detecting and protecting the compressor, the load torque calculating means for calculating the load torque of the compressor from the motor current or the DC current of the inverter, and a predetermined load torque limit value And the load current protection control means for detecting the load state to protect the compressor, the input current calculated by the input current calculation means for detecting the AC current of the AC power supply and calculating the input current It comprises at least one of input current protection means for comparing the input current limit value determined in advance and detecting and protecting the load state Refrigeration cycle apparatus according to claim and.
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