JP5656655B2 - Air conditioner - Google Patents

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Description

本発明は、室外ファン電動機の回転数を制御する空気調和機に関する。   The present invention relates to an air conditioner that controls the rotation speed of an outdoor fan motor.

従来の空気調和機では、直流電圧をインバータでスイッチングしてファンの電動機に印加し、電動機を目標回転数に制御している。例えば、下記特許文献1では、インバータの入力電流のピークホールド値および実効値に応じて、目標回転数を所定値だけ可変する技術が開示されている。電流検出回路の後段に設けたピークホールド回路または平均値回路において、電動機の電流の瞬時値の変動を排除する。これにより、安定した電動機の制御を可能にしている。   In a conventional air conditioner, a DC voltage is switched by an inverter and applied to a fan motor to control the motor to a target rotational speed. For example, Patent Document 1 below discloses a technique for changing the target rotational speed by a predetermined value in accordance with the peak hold value and effective value of the input current of the inverter. In the peak hold circuit or the average value circuit provided in the subsequent stage of the current detection circuit, fluctuations in the instantaneous value of the electric current of the motor are eliminated. Thereby, stable control of the electric motor is enabled.

特開2001−286179号公報(第1頁、第1図)JP 2001-286179 A (first page, FIG. 1)

しかしながら、上記従来の技術によれば、電動機の6倍の周波数で発生する電動機電流の脈動成分や、プロペラにかかる外乱から来る負荷変動による電流の脈動に対しては効果が無く、瞬時値の変動を排除できない。そのため、電動機の周波数の振れに起因する騒音を発生するおそれがある、という問題があった。   However, according to the above-described conventional technique, there is no effect on the pulsation component of the motor current generated at a frequency six times that of the motor or the pulsation of the current due to the load fluctuation caused by the disturbance on the propeller, and the fluctuation of the instantaneous value Cannot be excluded. For this reason, there is a problem in that there is a risk of generating noise due to the frequency fluctuation of the electric motor.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、暖房運転中の室外熱交換器の着霜や外風による影響に対して、室外ファン電動機を最適かつ安定的に駆動して暖房能力を向上させる空気調和機を得ることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and the outdoor fan electric motor is optimally and stably driven against the influence of the frost formation and the outside wind of the outdoor heat exchanger during the heating operation. It aims at obtaining the air conditioner which improves.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、室外熱交換器に送風する送風ファンを駆動する電動機と、直流電源を電源として前記電動機に電圧を印加するインバータと、前記直流電源と前記インバータ間に接続されたシャント抵抗と、前記シャント抵抗の両端電圧に基づいて充電する充電手段と、前記充電手段と並列に接続し、前記充電手段に充電された電圧を所定の時定数で放電する放電手段と、前記インバータの出力する電圧を制御するインバータ制御手段と、を備え、前記インバータ制御手段は、前記放電手段から放電された電圧に基づいてシャント抵抗に流れる電流値を検出し、検出した電流値が規定の値を超過した場合、前記インバータから前記電動機へ出力する電圧の周波数を低下させ、検出した電流値が前記規定の値を下回った場合、前記インバータから前記電動機へ出力する電圧の周波数を増加させ、一定の電流が流れるように制御する、ことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention includes an electric motor that drives a blower fan that blows air to an outdoor heat exchanger, an inverter that applies a voltage to the electric motor using a DC power supply, and the DC A shunt resistor connected between a power source and the inverter, a charging unit for charging based on a voltage across the shunt resistor, a voltage connected to the charging unit in parallel, and a voltage charged in the charging unit being a predetermined time constant Discharge means for discharging at a voltage, and inverter control means for controlling a voltage output from the inverter, wherein the inverter control means detects a current value flowing through the shunt resistor based on the voltage discharged from the discharge means. When the detected current value exceeds a specified value, the frequency of the voltage output from the inverter to the motor is reduced, and the detected current value is When the lower value, increasing the frequency of the voltage output from the inverter to the motor is controlled such that a constant current flows, characterized in that.

本発明によれば、室外ファンを駆動する電動機の電流を検出し、電流値に応じて電動機を最適な回転数にて制御することで、外風や室外熱交換器の着霜による負荷変動に対して運転が継続可能な強固な制御性を確保でき、また、モータの回転数を制御した結果起こりうる回転数のハンチングに起因するモータのうなり音を抑制することができる、という効果を奏する。   According to the present invention, by detecting the current of the electric motor that drives the outdoor fan and controlling the electric motor at an optimum rotational speed according to the current value, it is possible to reduce the load fluctuation due to the outdoor wind or frost formation of the outdoor heat exchanger. On the other hand, it is possible to secure strong controllability that allows the operation to be continued, and to suppress the beat sound of the motor due to the hunting of the rotational speed that can occur as a result of controlling the rotational speed of the motor.

図1は、空気調和機の構成例を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of an air conditioner. 図2は、電圧保持部の構成例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the voltage holding unit. 図3は、電圧保持部の動作を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating the operation of the voltage holding unit. 図4は、インバータ制御部の構成例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of the inverter control unit. 図5は、位置速度推定部の動作を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating the operation of the position / speed estimation unit. 図6は、電流検出部の構成例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of the current detection unit. 図7は、回転数指令演算部の構成例を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of the rotation speed command calculation unit. 図8は、電圧制御部の構成例を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration example of the voltage control unit. 図9は、電圧制御部の動作を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating the operation of the voltage control unit. 図10は、インバータ制御部の制御処理を示すフローチャートである。FIG. 10 is a flowchart showing the control process of the inverter control unit. 図11は、空気調和機の動作を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating the operation of the air conditioner.

以下に、本発明にかかる空気調和機の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。   Embodiments of an air conditioner according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

実施の形態.
図1は、本実施の形態における空気調和機の構成例を示す図である。ここでは、一例として、セパレート型の空気調和機について説明する。空気調和機は、冷媒を圧縮する圧縮機1と、圧縮機1から出た冷媒の流れを切り替える四方弁2と、室外において熱交換を行う室外熱交換器3と、冷媒の圧力を下げる膨張弁4と、空調対象の室内において熱交換を行う室内熱交換器5と、圧縮機1、四方弁2、室外熱交換器3、膨張弁4、および室内熱交換器5と接続して冷媒の経路となる冷媒配管6と、室外熱交換器3に送風して熱交換を行う送風ファン7と、送風ファン7を動作させる電動機8と、電動機8に電圧を与えて駆動させるインバータ9と、電源の供給元である直流電源10と、インバータ9の制御入力端と接続してインバータ9を制御するインバータ制御部11と、直流電源10による直流電圧Vdcを検出する直流電圧検出部12と、電動機8の磁極位置を検出する磁極位置検出部13と、インバータ9と直流電源10の間に設けられたシャント抵抗14と、シャント抵抗14の端子電圧Vshを保持する電圧保持部15と、を備える。
Embodiment.
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of an air conditioner according to the present embodiment. Here, a separate type air conditioner will be described as an example. The air conditioner includes a compressor 1 that compresses refrigerant, a four-way valve 2 that switches the flow of refrigerant that has exited from the compressor 1, an outdoor heat exchanger 3 that performs heat exchange outdoors, and an expansion valve that reduces the pressure of the refrigerant. 4, the indoor heat exchanger 5 that performs heat exchange in the air-conditioned room, the compressor 1, the four-way valve 2, the outdoor heat exchanger 3, the expansion valve 4, and the indoor heat exchanger 5, and the refrigerant path A refrigerant pipe 6, a blower fan 7 that blows heat to the outdoor heat exchanger 3, an electric motor 8 that operates the blower fan 7, an inverter 9 that drives the electric motor 8 by applying a voltage, and a power source A DC power source 10 that is a supply source, an inverter control unit 11 that controls the inverter 9 by connecting to a control input terminal of the inverter 9, a DC voltage detection unit 12 that detects a DC voltage Vdc by the DC power source 10, Magnetic pole to detect magnetic pole position Includes a 置検 out portion 13, a shunt resistor 14 provided between the inverter 9 and the DC power source 10, a voltage holding section 15 for holding the terminal voltage Vsh of the shunt resistor 14, a.

つぎに、電圧保持部15について説明する。図2は、電圧保持部15の構成例を示す図である。電圧保持部15は、電流の逆流を防止する逆流防止部16と、シャント抵抗14の端子電圧Vshにより充電する充電部17と、充電部17に充電されたピーク電圧Vcを放電する放電部18と、を備える。電圧保持部15は、端子電圧Vshを入力して、ピーク値電圧Vcを出力する。   Next, the voltage holding unit 15 will be described. FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the voltage holding unit 15. The voltage holding unit 15 includes a backflow prevention unit 16 that prevents backflow of current, a charging unit 17 that is charged by the terminal voltage Vsh of the shunt resistor 14, and a discharging unit 18 that discharges the peak voltage Vc charged in the charging unit 17. . The voltage holding unit 15 receives the terminal voltage Vsh and outputs a peak value voltage Vc.

シャント抵抗14の端子電圧Vshは、インバータ9のスイッチングのタイミングと電動機8に流れる電流に応じて間欠的に発生する。そのため、実際の空気調和機において、実装されたマイコン(図1の機能ブロックにおいてはインバータ制御部11を含む)で検出する場合、スイッチングのタイミングに同期して検出する必要があるため、検出方法が複雑となり、処理速度の高い高価なマイコンが必要となる。   The terminal voltage Vsh of the shunt resistor 14 is generated intermittently according to the switching timing of the inverter 9 and the current flowing through the motor 8. Therefore, in an actual air conditioner, when the detection is performed by a mounted microcomputer (including the inverter control unit 11 in the functional block of FIG. 1), it is necessary to detect in synchronization with the switching timing. It becomes complicated and requires an expensive microcomputer with high processing speed.

電圧保持部15は、シャント抵抗14の端子電圧Vshを逆流防止部16を介して充電部17に充電し、併せて充電部17に並列に放電部18を設けることにより、間欠的に変化する端子電圧Vshのピーク値電圧Vcを次のピーク電流によるピーク電圧が発生するまでの間保持する。なお、放電部18としては、一例として放電抵抗があり、放電部18が放電するときの時定数は、インバータ9の出力する電圧の周期の1/6倍以上とする。また、充電部17に充電する方法としては、例えば、図示しないコンデンサに充電する方法がある。これにより、マイコンはどのタイミングで検出しても問題無く、安価なマイコンが使用できる。なお、図1に示す機能ブロックにおいてインバータ制御部11はマイコンに含まれるが、図1に示す他の機能ブロックを同一のマイコンに含めてもよい。   The voltage holding unit 15 charges the charging unit 17 with the terminal voltage Vsh of the shunt resistor 14 via the backflow prevention unit 16, and also provides a discharging unit 18 in parallel with the charging unit 17, thereby changing the terminal intermittently. The peak value voltage Vc of the voltage Vsh is held until a peak voltage due to the next peak current is generated. The discharge unit 18 has a discharge resistance as an example, and the time constant when the discharge unit 18 discharges is set to be 1/6 times the period of the voltage output from the inverter 9 or more. As a method for charging the charging unit 17, for example, there is a method for charging a capacitor (not shown). Thereby, there is no problem even if the microcomputer detects at any timing, and an inexpensive microcomputer can be used. In addition, although the inverter control part 11 is contained in a microcomputer in the functional block shown in FIG. 1, you may include the other functional block shown in FIG. 1 in the same microcomputer.

図3は、電圧保持部15の動作を示す図である。シャント抵抗14における電流(Iu、Iv、Iwの合計)、電圧、および電圧保持部15が出力する電圧の関係を示すものである。シャント抵抗14に図3の上段に示す電流が流れた場合、シャント抵抗14の両端には図3の下段に示す端子電圧Vshが発生する。電圧保持部15は、この端子電圧Vshを入力として、上記各構成の動作によりピーク値電圧Vcを出力する。   FIG. 3 is a diagram illustrating the operation of the voltage holding unit 15. The relationship between the current (total of Iu, Iv, and Iw), the voltage, and the voltage output from the voltage holding unit 15 in the shunt resistor 14 is shown. When the current shown in the upper part of FIG. 3 flows through the shunt resistor 14, the terminal voltage Vsh shown in the lower part of FIG. 3 is generated at both ends of the shunt resistor 14. The voltage holding unit 15 receives the terminal voltage Vsh and outputs the peak value voltage Vc by the operation of each of the above-described configurations.

つぎに、インバータ制御部11について説明する。インバータ制御部11は、直流電圧検出部12、磁極位置検出部13、および電圧保持部15の出力に基づいて、PWM(Pulse Width Modulation)信号UP、VP、WP、UN、VN、WNを生成し、インバータ9内でブリッジ結線されたスイッチング素子91〜96を駆動して、電動機8に印加する電圧を制御する。   Next, the inverter control unit 11 will be described. The inverter control unit 11 generates PWM (Pulse Width Modulation) signals UP, VP, WP, UN, VN, and WN based on outputs of the DC voltage detection unit 12, the magnetic pole position detection unit 13, and the voltage holding unit 15. The switching elements 91 to 96 that are bridge-connected in the inverter 9 are driven to control the voltage applied to the electric motor 8.

図4は、インバータ制御部11の構成例を示す図である。インバータ制御部11は、位置速度推定部19と、電流検出部20と、回転数指令演算部21と、電圧制御部22と、を備える。   FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of the inverter control unit 11. The inverter control unit 11 includes a position / speed estimation unit 19, a current detection unit 20, a rotation speed command calculation unit 21, and a voltage control unit 22.

位置速度推定部19は、磁極位置検出部13からの出力信号(Hu、Hv、Hw)に基づいて、電動機8の回転子の回転子位置θおよび回転子速度ωを推定し、推定した回転子位置θおよび回転子速度ωを電圧制御部22へ出力する。図5は、位置速度推定部19の動作を示す図である。磁極位置検出部13からの出力信号と回転子位置θの関係を示すものである。電気1周期ごとに、回転子位置θは0〜360°で位置を移動する。このように、位置速度推定部19では、各制御タイミングにおいて、出力信号(Hu、Hv、Hw)の組み合わせにより、回転子位置θを求めることができる。   The position speed estimation unit 19 estimates the rotor position θ and the rotor speed ω of the rotor of the electric motor 8 based on the output signals (Hu, Hv, Hw) from the magnetic pole position detection unit 13, and the estimated rotor The position θ and the rotor speed ω are output to the voltage controller 22. FIG. 5 is a diagram illustrating the operation of the position / speed estimation unit 19. The relationship between the output signal from the magnetic pole position detector 13 and the rotor position θ is shown. For each electrical cycle, the rotor position θ moves from 0 to 360 °. As described above, the position / speed estimation unit 19 can obtain the rotor position θ by the combination of the output signals (Hu, Hv, Hw) at each control timing.

図6は、電流検出部20の構成例を示す図である。電流検出部20は、入力したピーク値電圧Vcを電流値に変換する電圧電流変換部23と、変換後の電流値に基づいて母線電流Iを出力する制限部24と、を備える。電流検出部20は、ピーク値電圧Vcを入力として、電圧保持部15の放電部18から放電された電圧(ピーク値電圧Vc)とシャント抵抗14の抵抗値に基づいて、母線電流Iを求めて回転数指令演算部21へ出力する。   FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of the current detection unit 20. The current detection unit 20 includes a voltage / current conversion unit 23 that converts the input peak value voltage Vc into a current value, and a limiting unit 24 that outputs the bus current I based on the converted current value. The current detection unit 20 receives the peak value voltage Vc and obtains the bus current I based on the voltage (peak value voltage Vc) discharged from the discharge unit 18 of the voltage holding unit 15 and the resistance value of the shunt resistor 14. Output to the rotation speed command calculation unit 21.

また、電流検出部20では、検出した母線電流値を図示しない記憶部(具体的には、実装されたマイコン等)に記憶し、次に検出した母線電流値との比較を行って値の大きい方の値を保持する動作を一定期間繰り返し、その期間内の最も高い母線電流値を電動機8に流れる電流とする。このとき、保持する期間は、電動機8の減速処理を行った時に回転数制御の最低制御単位の回転数だけ変動するために必要な時間とする。   The current detection unit 20 stores the detected bus current value in a storage unit (not shown) (specifically, a mounted microcomputer or the like), and then compares the detected bus current value with the detected bus current value. The operation of holding one value is repeated for a certain period, and the highest bus current value in that period is set as the current flowing through the motor 8. At this time, the holding period is set to a time required for changing by the rotation speed of the lowest control unit of the rotation speed control when the deceleration process of the electric motor 8 is performed.

図7は、回転数指令演算部21の構成例を示す図である。回転数指令演算部21は、母線電流Iと現在の制御状態に応じた電流指令値I*に基づいて回転数を演算する定電流回転数演算部25と、前記回転数に基づいて速度指令値ω*を出力する回転数指令制限部26と、を備える。回転数指令演算部21は、母線電流Iを入力として、速度指令値ω*を求めて電圧制御部22へ出力する。   FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of the rotation speed command calculation unit 21. The rotation speed command calculation unit 21 includes a constant current rotation number calculation unit 25 that calculates the rotation speed based on the bus current I and a current command value I * corresponding to the current control state, and a speed command value based on the rotation speed. a rotation speed command limiting unit 26 that outputs ω *. The rotational speed command calculation unit 21 receives the bus current I as an input, obtains a speed command value ω *, and outputs it to the voltage control unit 22.

図8は、電圧制御部22の構成例を示す図である。電圧制御部22は、速度指令値ω*および回転子速度ωから電動機8を駆動するための電圧指令値V*を求める電圧指令振幅演算部27と、電圧指令値V*、直流電源10の直流電圧Vdc、および回転子位置θの情報に基づいて、電送機8を駆動するための三相状態での電圧指令値Vu*、Vv*、Vw*を求める三相電圧指令演算部28と、電圧指令値Vu*、Vv*、Vw*から、インバータ9のスイッチング素子91〜96のON/OFFを制御するためのPWM信号UP、VP、WP、UN、VN、WNを求めるPWM生成部29と、を備える。電圧制御部22は、直流電圧検出部12からの直流電圧Vdc、位置速度推定部19からの回転子位置θおよび回転子速度ω、回転数指令演算部21からの速度指令値ω*を入力とし、PWM信号UP、VP、WP、UN、VN、WNを出力する。   FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration example of the voltage control unit 22. The voltage control unit 22 includes a voltage command amplitude calculation unit 27 for obtaining a voltage command value V * for driving the electric motor 8 from the speed command value ω * and the rotor speed ω, a voltage command value V *, and a direct current of the DC power source 10. A three-phase voltage command calculator 28 for obtaining voltage command values Vu *, Vv *, Vw * in a three-phase state for driving the electric transmitter 8 based on the information of the voltage Vdc and the rotor position θ; A PWM generator 29 for obtaining PWM signals UP, VP, WP, UN, VN, WN for controlling ON / OFF of the switching elements 91 to 96 of the inverter 9 from the command values Vu *, Vv *, Vw *; Is provided. The voltage controller 22 receives the DC voltage Vdc from the DC voltage detector 12, the rotor position θ and the rotor speed ω from the position / speed estimator 19, and the speed command value ω * from the rotational speed command calculator 21. PWM signals UP, VP, WP, UN, VN, WN are output.

図9は、電圧制御部22の動作を示す図である。中段に示すキャリアと電圧指令値Vu*、Vv*、Vw*の関係から下段に示すPWM信号UP、VP、WP、UN、VN、WNを求める方式は従来からの既存の方法で行うことが可能である。図9の上段は回転子位置θを示しており、図9の上段と中段は、三相電圧指令演算部28における関係を示すものである。なお、電圧制御部22では、電流検出部20において母線電流値の最大値を保持する期間を満了後、次の電流検出開始から一定の期間は電動機8の加速を禁止する制御を行う。例えば、加速を禁止する期間の長さを電動機8の回転周期の1/6以上にする。   FIG. 9 is a diagram illustrating the operation of the voltage control unit 22. The method for obtaining the PWM signals UP, VP, WP, UN, VN, and WN shown in the lower stage from the relationship between the carrier shown in the middle stage and the voltage command values Vu *, Vv *, and Vw * can be performed by a conventional method. It is. The upper part of FIG. 9 shows the rotor position θ, and the upper part and the middle part of FIG. 9 show the relationship in the three-phase voltage command calculation unit 28. The voltage control unit 22 performs control to prohibit acceleration of the electric motor 8 for a certain period after the start of the next current detection after the period in which the current detection unit 20 holds the maximum value of the bus current value expires. For example, the length of the period during which acceleration is prohibited is set to 1/6 or more of the rotation cycle of the electric motor 8.

つづいて、電圧保持部15で検出されたピーク値電圧Vcに対して、インバータ制御部11が行う処理について説明する。図10は、インバータ制御部11における制御処理を示すフローチャートである。   Next, a process performed by the inverter control unit 11 with respect to the peak value voltage Vc detected by the voltage holding unit 15 will be described. FIG. 10 is a flowchart showing a control process in the inverter control unit 11.

まず、インバータ制御部11では、送風ファン7駆動用の電動機8が運転しているかどうかを判断する(ステップS1)。運転しているかどうかは、電流検出部20へのピーク値電圧Vcの入力によって行うことができる。電動機8が運転している場合(ステップS1:Yes)、インバータ制御部11は、電流ピーク値保持タイマー(time_hold)がカウント中であるかを判断する(ステップS2)。電流ピーク値保持タイマー(time_hold)は、電流検出部20が備えてもよく、図4において図示しない他の構成が備えてもよい。   First, the inverter control unit 11 determines whether or not the motor 8 for driving the blower fan 7 is operating (step S1). Whether or not the vehicle is operating can be determined by inputting the peak value voltage Vc to the current detector 20. When the electric motor 8 is operating (step S1: Yes), the inverter control unit 11 determines whether the current peak value holding timer (time_hold) is being counted (step S2). The current peak value holding timer (time_hold) may be provided in the current detection unit 20, or may be provided in another configuration not shown in FIG.

電流ピーク値保持タイマー(time_hold)がカウント中の場合(ステップS2:Yes)、インバータ制御部11は、time_holdのカウント値が電流ピーク値保持時間(time refresh)以上かどうかを判断する(ステップS3)。電流ピーク値保持時間以上の場合(ステップS3:Yes)、インバータ制御部11は、time_holdをリセットし、0からカウントを再開すると共に、電動機8の加速禁止タイマーのカウントを開始する(ステップS4)。加速禁止タイマーは、電圧制御部22が備えてもよく、図4において図示しない他の構成が備えてもよい。なお、電流ピーク値保持時間未満の場合(ステップS3:No)、ステップS4を省略する。   When the current peak value holding timer (time_hold) is counting (step S2: Yes), the inverter control unit 11 determines whether or not the count value of time_hold is equal to or greater than the current peak value holding time (time refresh) (step S3). . When the current peak value retention time is exceeded (step S3: Yes), the inverter control unit 11 resets time_hold, restarts counting from 0, and starts counting the acceleration prohibition timer of the electric motor 8 (step S4). The acceleration prohibition timer may be provided in the voltage control unit 22 or may be provided in another configuration not shown in FIG. In addition, when it is less than the current peak value holding time (step S3: No), step S4 is omitted.

つぎに、インバータ制御部11は、現在保持している電動機8の電流ピーク値と、最新の検出されたVcに基づく電流値とを比較する(ステップS5)。最新のVcに基づく電流値の方が大きい場合(ステップS5:Yes)、インバータ制御部11は、保持する電流値を更新し、最新のVcに基づく電流値を保持する(ステップS6)。なお、初回は保持している値がゼロなので、無条件に検出したVcに基づく電流値を保持する。また、最新のVcに基づく電流値の方が小さい場合(ステップS5:No)、ステップS6を省略する。   Next, the inverter control unit 11 compares the current peak value of the electric motor 8 currently held with the current value based on the latest detected Vc (step S5). When the current value based on the latest Vc is larger (step S5: Yes), the inverter control unit 11 updates the current value to be held and holds the current value based on the latest Vc (step S6). Since the value held for the first time is zero, the current value based on the unconditionally detected Vc is held. If the current value based on the latest Vc is smaller (step S5: No), step S6 is omitted.

つぎに、インバータ制御部11は、保持している最新の電動機8の電流ピーク値と、減速の閾値とを比較する(ステップS7)。保持している電流ピーク値が減速閾値以上であり、かつ、減速が完了している場合(ステップS7:Yes)、回転数指令を減速にするため、電動機8に印加しているインバータ電圧の周波数を下げる処理を行う(ステップS8)。具体的には、電圧制御部22で処理を行う。   Next, the inverter control unit 11 compares the latest current peak value of the electric motor 8 held with the threshold value for deceleration (step S7). If the current peak value being held is equal to or greater than the deceleration threshold value and deceleration has been completed (step S7: Yes), the frequency of the inverter voltage applied to the motor 8 to decelerate the rotational speed command Is performed (step S8). Specifically, the voltage control unit 22 performs processing.

なお、ステップS1において、運転していない場合(ステップS1:No)、インバータ制御部11は、電動機8制御に使用する関連タイマーを停止させて本処理を終了する(ステップS9)。   In step S1, when not operating (step S1: No), the inverter control unit 11 stops the related timer used for controlling the electric motor 8 and ends this process (step S9).

また、ステップS2において、カウントしていない場合(ステップS2:No)、インバータ制御部11は、該当タイマーのカウントをスタートさせる(ステップS10)。その後、ステップS5へ進む。   Moreover, when not counting in step S2 (step S2: No), the inverter control part 11 starts the count of a corresponding timer (step S10). Then, it progresses to step S5.

また、ステップS7において、保持している電流ピーク値が減速閾値未満の場合(ステップS7:No)、インバータ制御部11は、保持している電流ピーク値が加速許可閾値未満であるか判断する(ステップS11)。保持している電流ピーク値が加速許可閾値以上の場合(ステップS11:No)、そのまま本処理を終了する。保持している電流ピーク値が加速許可閾値未満の場合(ステップS11:Yes)、インバータ制御部11は、ステップS4でカウントを開始させた加速禁止タイマーが禁止時間を経過しているかどうかを判断する(ステップS12)。タイマーカウント値が禁止時間以下の場合(ステップS12:No)、そのまま本処理を終了する。タイマーカウント値が禁止時間を超えていた場合(ステップS12:Yes)、インバータ制御部11は、回転数指令を加速にするため、電動機8に印加するインバータ電圧の周波数を上昇する処理を行う(ステップS13)。このとき、加速禁止タイマーをクリアする。   In step S7, when the current peak value held is less than the deceleration threshold (step S7: No), the inverter control unit 11 determines whether the current peak value held is less than the acceleration permission threshold ( Step S11). If the current peak value being held is equal to or greater than the acceleration permission threshold value (step S11: No), this process is terminated as it is. When the held current peak value is less than the acceleration permission threshold (step S11: Yes), the inverter control unit 11 determines whether or not the acceleration prohibition timer that has started counting in step S4 has passed the prohibition time. (Step S12). If the timer count value is equal to or shorter than the prohibited time (step S12: No), the process is terminated as it is. When the timer count value exceeds the prohibition time (step S12: Yes), the inverter control unit 11 performs a process of increasing the frequency of the inverter voltage applied to the motor 8 in order to accelerate the rotation speed command (step S12). S13). At this time, the acceleration prohibit timer is cleared.

具体的に、インバータ制御部11は、電動機8が失速したことにより電動機8に流れる電流が低下し、電流が所定のレベルを下回った場合、また、電動機8の回転周波数を固定させ、予め設定してある周波数上昇許可判定用の電流値レベルまで前述の電流ピーク値が低下した場合、電動機8に印加する電圧の周波数を上昇させる制御を行う。これにより、電動機8の回転数が不安定になることを回避することができる。なお、一度周波数を低下させた場合、最低でも電動機8の回転周波数の1/6の間は、回転数の上昇を禁止させる。これにより、より安定性の高い制御を行うことができる。   Specifically, the inverter control unit 11 fixes and presets the rotational frequency of the electric motor 8 when the electric current flowing through the electric motor 8 decreases due to the stall of the electric motor 8 and the current falls below a predetermined level. When the above-described current peak value is reduced to a certain current value level for frequency increase permission determination, control for increasing the frequency of the voltage applied to the electric motor 8 is performed. Thereby, it can avoid that the rotation speed of the electric motor 8 becomes unstable. In addition, when the frequency is once reduced, the increase in the number of rotations is prohibited for at least 1/6 of the rotation frequency of the electric motor 8. Thereby, control with higher stability can be performed.

空気調和機を暖房運転する場合、一般的に室外機の周囲温度は低く、空気密度が高い為、送風ファン7の運転に必要な電動機8の出力トルクが大きくなり、流れる電流が高くなる。加えて、室外熱交換器3に霜が発生し、熱交換器をふさぐため送風ファン7を駆動するのに必要なトルクが運転の時間経過と共に増加する。   When the air conditioner is operated for heating, generally the ambient temperature of the outdoor unit is low and the air density is high. Therefore, the output torque of the electric motor 8 necessary for the operation of the blower fan 7 increases, and the flowing current increases. In addition, frost is generated in the outdoor heat exchanger 3, and the torque necessary to drive the blower fan 7 to block the heat exchanger increases with the passage of time of operation.

図11は、空気調和機の動作を示す図である。従来の制御では、インバータ制御部11は、回転数一定で電動機8を制御するように動作するため、図11(左側)に示すように時間の経過と共に進行する着霜量に応じて電流値がI0からI1に増加する(電流増加可能範囲)。そのため着霜が生じても、過電流遮断値に達しないよう電動機8の回転数N0に設定する必要があり、回転数増加による暖房能力向上が図れなかった。   FIG. 11 is a diagram illustrating the operation of the air conditioner. In the conventional control, the inverter control unit 11 operates so as to control the electric motor 8 at a constant rotation speed, and therefore, as shown in FIG. 11 (left side), the current value according to the frost formation amount that progresses with time. Increases from I0 to I1 (current increase possible range). Therefore, even if frosting occurs, it is necessary to set the rotational speed N0 of the electric motor 8 so as not to reach the overcurrent cutoff value, and the heating capacity cannot be improved by increasing the rotational speed.

そこで、本実施の形態における制御では、図11(右側)に示すように、インバータ制御部11は、着霜が進んでいない軽負荷時にI1まで電流を使用する制御(電流一定制御)を行い、その分回転数を増加させて暖房能力を向上させる。これにより、過電流遮断値に到達しない範囲で電流値一定(例えばI1一定)となるよう制御を行うことで、着霜が進行していない軽負荷時の回転数をN0から最大N1まで増加させることが可能となり、室外熱交換器3において効率よく熱交換が可能となり、暖房能力を向上させることが可能な空気調和機を得ることができる。   Therefore, in the control in the present embodiment, as shown in FIG. 11 (right side), the inverter control unit 11 performs control (current constant control) that uses current up to I1 at the time of a light load where frost formation does not progress. The number of revolutions is increased accordingly and the heating capacity is improved. As a result, by performing control so that the current value is constant (for example, constant I1) within a range where the overcurrent cutoff value is not reached, the number of revolutions at the time of light load where frosting is not progressing is increased from N0 to the maximum N1. Therefore, the outdoor heat exchanger 3 can efficiently exchange heat, and an air conditioner capable of improving the heating capacity can be obtained.

また、送風ファン7に送風方向と逆方向の風が吹いた場合、電動機8の負荷が増大し、電流値が増大することがある。従来の制御では、電流値を制御することが困難であるため、電流値増大により電動機8が過電流遮断により停止し、効率よく熱交換ができなくなるため、暖房能力が低下する。本実施の形態では、インバータ制御部11は、電流値を一定に制御しているため、風が発生した場合においても回転数を低下させて、風が止まった場合には回転数を増加させて暖房運転を継続させることが可能となり、信頼性が高く、暖房能力向上が可能な空気調和機を得ることができる。   Moreover, when the wind of the reverse direction to a ventilation direction blows on the ventilation fan 7, the load of the electric motor 8 increases and an electric current value may increase. In the conventional control, since it is difficult to control the current value, the electric motor 8 stops due to overcurrent interruption due to the increase in the current value, and heat exchange cannot be performed efficiently, so that the heating capacity is reduced. In the present embodiment, since the inverter control unit 11 controls the current value to be constant, it reduces the rotational speed even when wind is generated, and increases the rotational speed when the wind stops. It becomes possible to continue the heating operation, and it is possible to obtain an air conditioner that is highly reliable and capable of improving the heating capacity.

更に、室外機熱交換器3は経年劣化や埃などの体積により塞ぎ状態となり、送風ファン7を駆動するために必要なトルクが増大する場合においても、電流値一定となる最適な回転数で運転可能であるため、信頼性が高く暖房能力向上が可能な空気調和機を得ることができる。   Furthermore, even when the outdoor unit heat exchanger 3 becomes blocked due to aging or the volume of dust and the like, and the torque required to drive the blower fan 7 increases, the outdoor unit heat exchanger 3 operates at an optimum rotational speed at which the current value is constant. Therefore, it is possible to obtain an air conditioner that is highly reliable and capable of improving the heating capacity.

また、モータの回転数を制御した結果起こりうる回転数のハンチングに起因するモータのうなり音を抑制することができる。   In addition, it is possible to suppress the roaring sound of the motor caused by the hunting of the rotational speed that can occur as a result of controlling the rotational speed of the motor.

以上説明したように、本実施の形態では、空気調和機において、送風ファン7の電動機8を駆動するインバータ9を制御するインバータ制御部11が、電動機8の電流を検知し、電流値が一定になるように電動機8を駆動するインバータ9を制御することとした。これにより、送風ファン7の着霜等により負荷が生じた場合において、従来と比較して暖房能力を向上させることができる。また、送風ファン7に送風方向と逆方向の風が吹いた場合においても、風が止まった場合には回転数を増加させて暖房運転を継続させることができ、従来と比較して、信頼性が高く、暖房能力を向上させることができる。   As described above, in the present embodiment, in the air conditioner, the inverter control unit 11 that controls the inverter 9 that drives the motor 8 of the blower fan 7 detects the current of the motor 8, and the current value is constant. Thus, the inverter 9 that drives the electric motor 8 is controlled. Thereby, when load arises by the frosting etc. of the ventilation fan 7, a heating capability can be improved compared with the past. Further, even when wind blown in the direction opposite to the blowing direction blows to the blower fan 7, the heating operation can be continued by increasing the number of rotations when the wind stops. The heating capacity can be improved.

1 圧縮機
2 四方弁
3 室外熱交換器
4 膨張弁
5 室内熱交換器
6 冷媒配管
7 送風ファン
8 電動機
9 インバータ
10 直流電源
11 インバータ制御部
12 直流電圧検出部
13 磁極位置検出部
14 シャント抵抗
15 電圧保持部
16 逆流防止部
17 充電部
18 放電部
19 位置速度推定部
20 電流検出部
21 回転数指令演算部
22 電圧制御部
23 電圧電流変換部
24 制限部
25 定電流回転数演算部
26 回転数指令制限部
27 電圧指令振幅演算部
28 三相電圧指令演算部
29 PWM生成部
91、92、93、94、95、96 スイッチング素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Compressor 2 Four-way valve 3 Outdoor heat exchanger 4 Expansion valve 5 Indoor heat exchanger 6 Refrigerant piping 7 Blower fan 8 Electric motor 9 Inverter 10 DC power supply 11 Inverter control part 12 DC voltage detection part 13 Magnetic pole position detection part 14 Shunt resistance 15 Voltage holding unit 16 Backflow prevention unit 17 Charging unit 18 Discharging unit 19 Position speed estimation unit 20 Current detection unit 21 Rotation speed command calculation unit 22 Voltage control unit 23 Voltage current conversion unit 24 Limiting unit 25 Constant current rotation number calculation unit 26 Rotation number Command restriction unit 27 Voltage command amplitude calculation unit 28 Three-phase voltage command calculation unit 29 PWM generation unit 91, 92, 93, 94, 95, 96 Switching element

Claims (8)

室外熱交換器に送風する送風ファンを駆動する電動機と、
直流電源を電源として前記電動機に電圧を印加するインバータと、
前記直流電源と前記インバータ間に接続されたシャント抵抗と、
前記シャント抵抗の両端電圧に基づいて充電する充電手段と、
前記充電手段と並列に接続し、前記充電手段に充電された電圧を所定の時定数で放電する放電手段と、
前記インバータの出力する電圧を制御するインバータ制御手段と、
を備え、
前記インバータ制御手段は、前記放電手段から放電された電圧に基づいてシャント抵抗に流れる電流値を検出し、検出した電流値が規定の値を超過した場合、前記インバータから前記電動機へ出力する電圧の周波数を低下させ、一方、検出した電流値が前記規定の値を下回った場合、前記インバータから前記電動機へ出力する電圧の周波数を増加させ、一定の電流が流れるように制御
前記一定の電流の値を、過電流遮断値より小さい値であって、前記送風ファンの回転数を一定の回転数で制御する場合における通常運転時の電流値より大きい値とする、
ことを特徴とする空気調和機。
An electric motor that drives a blower fan that blows air to the outdoor heat exchanger;
An inverter that applies a voltage to the motor using a DC power source as a power source;
A shunt resistor connected between the DC power source and the inverter;
Charging means for charging based on the voltage across the shunt resistor;
Discharging means connected in parallel with the charging means, and discharging the voltage charged in the charging means with a predetermined time constant;
Inverter control means for controlling the voltage output from the inverter;
With
The inverter control means detects the current value flowing through the shunt resistor based on the voltage discharged from the discharge means, and when the detected current value exceeds a specified value, the voltage of the voltage output from the inverter to the motor lowering the frequency, whereas, if the detected current value falls below the value of the defined, increases the frequency of the voltage output from the inverter to the motor, and controls such that a constant current flows,
The value of the constant current is a value smaller than an overcurrent cutoff value, and a value larger than a current value during normal operation when the rotational speed of the blower fan is controlled at a constant rotational speed,
An air conditioner characterized by that.
前記充電手段は、コンデンサを備え、ダイオードを介して当該コンデンサに充電する、
ことを特徴とする請求項1に記載の空気調和機。
The charging means includes a capacitor and charges the capacitor through a diode.
The air conditioner according to claim 1.
前記所定の時定数を、前記インバータの出力する電圧の周期の1/6倍以上とする、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の空気調和機。
The predetermined time constant is set to 1/6 times or more of the period of the voltage output from the inverter,
The air conditioner according to claim 1 or 2, characterized in that.
前記インバータ制御手段は、前記放電手段から放電された電圧と前記シャント抵抗の抵抗値に基づいて電流値を検出する、
ことを特徴とする請求項1、2または3に記載の空気調和機。
The inverter control means detects a current value based on a voltage discharged from the discharge means and a resistance value of the shunt resistor;
The air conditioner according to claim 1, 2, or 3.
前記インバータ制御手段は、検出された電流値を記憶し、次に検出した電流値との比較を行って値の大きい方の電流値を保持する動作を一定期間繰り返し、その期間内の最も高い電流値を電動機に流れる電流とする、
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の空気調和機。
The inverter control means stores the detected current value, repeats the operation of holding the current value having the larger value by comparing with the detected current value for a certain period, and the highest current in the period. Let the value be the current flowing through the motor,
The air conditioner as described in any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned.
前記電流値の最大値を保持する期間を、前記電動機の減速処理に必要な時間とする、
ことを特徴とする請求項5に記載の空気調和機。
How long to keep the maximum value of the current value, the time required for deceleration processing of the electric motor,
The air conditioner according to claim 5.
前記インバータ制御手段は、前記電流値の最大値を保持する期間を満了後、次の電流検出開始から一定の期間は、前記電動機の加速を禁止する、
ことを特徴とする請求項5または6に記載の空気調和機。
The inverter control means prohibits acceleration of the electric motor for a certain period from the start of the next current detection after the period for holding the maximum value of the current value has expired.
The air conditioner according to claim 5 or 6, characterized by the above.
前記電動機の加速を禁止する期間の長さを、当該電動機の回転周期の1/6以上にする、
ことを特徴とする請求項7に記載の空気調和機。
The length of the period during which acceleration of the motor is prohibited is set to 1/6 or more of the rotation period of the motor.
The air conditioner according to claim 7.
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