JP5793645B2 - Air conditioner - Google Patents
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Description
本発明は、突入電流抑制回路を有する空気調和機に関するものである。 The present invention relates to an air conditioner having an inrush current suppression circuit.
従来の空気調和機において、交流電源の電圧を直流電圧に整流するコンバータ装置では、起動時の平滑用コンデンサの初期充電時の大きな突入電流により、整流用ダイオード等の整流回路が破損することを防止するために、充電回路に限流抵抗と短絡／開放の切り替えが可能な充電用リレーとを並列接続し、起動時は充電用リレーを開放することで限流抵抗を介して平滑用コンデンサを充電して整流回路が破損することを防止し、平滑用コンデンサに十分なＤＣ電圧が充電されて突入電流による整流回路破損の恐れがなくなったら充電用リレーを短絡し、通常の運転を行うようにしていた。 In a conventional air conditioner, a converter device that rectifies the voltage of an AC power supply into a DC voltage prevents the rectifier circuit such as a rectifier diode from being damaged due to a large inrush current during the initial charging of the smoothing capacitor at startup. For this purpose, a current limiting resistor and a charging relay capable of switching between short circuit / opening are connected in parallel to the charging circuit, and the capacitor for smoothing is charged via the current limiting resistor by opening the charging relay at startup. The rectifier circuit is prevented from being damaged, and when the smoothing capacitor is charged with a sufficient DC voltage and there is no risk of rectifier circuit damage due to inrush current, the charging relay is short-circuited to perform normal operation. It was.
図５は、従来のコンバータ装置の構成図である。図５に示すように、従来のコンバータ装置は、交流電源１０１、限流抵抗１０２、充電用リレー１０３、整流用ダイオード４〜７、平滑用コンデンサ１０８、圧縮機等の負荷１０９で構成されている。 FIG. 5 is a configuration diagram of a conventional converter device. As shown in FIG. 5, the conventional converter device includes an AC power source 101, a current limiting resistor 102, a charging relay 103, rectifying diodes 4 to 7, a smoothing capacitor 108, and a load 109 such as a compressor. .
また、電源の瞬時停電や瞬時低電圧（以下、瞬停）が発生した場合は、ＤＣ電圧が平滑用コンデンサ１０８と、平滑用コンデンサ１０８に充電されたＤＣ電圧をインバータ制御により駆動する圧縮機やファンモータ等の負荷１０９による時定数で放電することから、ＤＣ電圧を検出し、ＤＣ電圧が所定の値まで下がると、充電用リレーを開放することで、瞬停復帰時に限流抵抗を介さずに大きな突入電流が流れることを防止していた。 Further, when an instantaneous power failure or instantaneous low voltage (hereinafter referred to as an instantaneous power failure) occurs, the smoothing capacitor 108 and a compressor that drives the DC voltage charged in the smoothing capacitor 108 by inverter control, Since the discharge is performed with a time constant by the load 109 such as a fan motor, the DC voltage is detected, and when the DC voltage drops to a predetermined value, the charging relay is opened, so that the current limiting resistance is not passed when the instantaneous power failure is restored. It was prevented that a large inrush current flowed into the.
また、ＤＣ電圧の絶対値ではなく、設定された差分値を検出することにより、差分値が大きい場合に充電用リレーを開放することで、大きな突入電流が流れることを防止していた（例えば、特許文献１参照）。 Also, by detecting the set differential value instead of the absolute value of the DC voltage, a large inrush current is prevented from flowing by opening the charging relay when the differential value is large (for example, Patent Document 1).
しかしながら、ＤＣ電圧を用いて圧縮機やファンモータ等の負荷を駆動するインバータを搭載した空気調和機において、負荷が駆動している状態で充電用リレーを開放し、電源電圧が瞬停復帰した場合に、負荷の消費電力を賄うために限流抵抗に大電流が流れることとなり、ＤＣ電圧の充電不足による空気調和機の停止や、限流抵抗の焼損が発生してしまうという課題を有していた。 However, in an air conditioner equipped with an inverter that drives a load such as a compressor or a fan motor using a DC voltage, when the load relay is opened and the charging relay is opened, and the power supply voltage returns to an instantaneous stop In addition, a large current flows through the current limiting resistor in order to cover the power consumption of the load, and there is a problem that the air conditioner stops due to insufficient charging of the DC voltage or the current limiting resistor burns out. It was.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、突入電流抑制回路を有する空気調和機において、ＤＣ電圧の充電不足による空気調和機の停止や、限流抵抗の焼損を防止する空気調和機を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and in an air conditioner having an inrush current suppression circuit, an air conditioner that prevents the air conditioner from being stopped due to insufficient charging of a DC voltage and the current limiting resistance from burning out. The purpose is to provide.
前記従来の課題を解決するために、本発明の空気調和機は、交流電源の電圧を直流電圧に整流する整流用ダイオードと、平滑用コンデンサと、平滑用コンデンサの初期充電時の突入電流を限流する限流抵抗と、限流抵抗に並列接続して短絡と開放の切り替えが可能な充電用リレーと、充電用リレーの短絡と開放の切り替えを制御する制御部と、直流電圧を
インバータ制御により駆動する負荷と、平滑用コンデンサによって平滑された直流電圧を検知する電圧検知手段とを備え、電圧検知手段で検知する電圧が設定値まで降下した場合には、負荷が駆動中かどうかを判定し、負荷が駆動中であると判定された場合には、負荷を停止させ、負荷が停止した後、充電用リレーを開放することにより、充電用リレー開放時における限流抵抗を焼損させることなく、または限流抵抗を介して平滑コンデンサに充電することにより生じる充電不足による運転停止を発生させることなく、瞬停復帰時の突入電流を抑制し、さらに再起動時における冷凍サイクルの不均衡も防止することで、安定した空気調和機の起動を可能とする。
In order to solve the above-described conventional problems, the air conditioner of the present invention limits the inrush current at the initial charging of the rectifier diode, the smoothing capacitor, and the smoothing capacitor that rectifies the voltage of the AC power source to the DC voltage. A current limiting resistor that flows in parallel, a charging relay that is connected in parallel to the current limiting resistor and that can be switched between a short circuit and an open circuit, a control unit that controls switching between a short circuit and an open circuit of the charging relay, and a DC voltage by inverter control It is equipped with a driving load and voltage detection means for detecting a DC voltage smoothed by a smoothing capacitor. When the voltage detected by the voltage detection means falls to a set value, it is determined whether or not the load is being driven. , when the load is determined to be being driven, the load is stopped, after the load has stopped, by opening the charging relays, to burn the current limiting resistance during charging relay opening Inrush current at the time of instantaneous power failure is suppressed without causing an outage due to insufficient charging without charging a smoothing capacitor through a current limiting resistor, and further, an imbalance in the refrigeration cycle at restart This also makes it possible to start a stable air conditioner.
本発明は、突入電流抑制回路を有する空気調和機において、ＤＣ電圧の充電不足による空気調和機の停止や、限流抵抗の焼損を防止する空気調和機を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can provide an air conditioner that has an inrush current suppression circuit and that prevents the air conditioner from being stopped due to insufficient charging of a DC voltage and the current limiting resistance from being burned out.
第１の発明の空気調和機は、交流電源の電圧を直流電圧に整流する整流用ダイオードと、平滑用コンデンサと、平滑用コンデンサの初期充電時の突入電流を限流する限流抵抗と、限流抵抗に並列接続して短絡と開放の切り替えが可能な充電用リレーと、充電用リレーの短絡と開放の切り替えを制御する制御部と、直流電圧をインバータ制御により駆動する負荷と、平滑用コンデンサによって平滑された直流電圧を検知する電圧検知手段とを備え、電圧検知手段で検知する電圧が設定値まで降下した場合には、負荷が駆動中かどうかを判定し、負荷が駆動中であると判定された場合には、負荷を停止させ、負荷が停止した後、充電用リレーを開放することにより、充電用リレー開放時における限流抵抗を焼損させることなく、または限流抵抗を介して平滑コンデンサに充電することにより生じる充電不足による運転停止を発生させることなく、瞬停復帰時の突入電流を抑制し、さらに再起動時における冷凍サイクルの不均衡も防止することで、安定した空気調和機の起動を可能とする。 An air conditioner according to a first aspect of the present invention includes a rectifying diode that rectifies an AC power supply voltage into a DC voltage, a smoothing capacitor, a current limiting resistor that limits an inrush current during initial charging of the smoothing capacitor, and a limiter. A charging relay that can be switched between short circuit and open circuit in parallel with a current resistor, a control unit that controls switching between short circuit and open circuit of the charging relay, a load that drives a DC voltage by inverter control, and a smoothing capacitor Voltage detecting means for detecting the DC voltage smoothed by the voltage detecting means, and when the voltage detected by the voltage detecting means falls to a set value, it is determined whether or not the load is being driven, and the load is being driven. If it is determined, the load is stopped, after the load has stopped, by opening the charging relays, without burning the current limiting resistance during charging relay opening or the current limiting resistor Stable by preventing inrush current at the time of instantaneous power failure recovery and preventing imbalance of the refrigeration cycle at restart without causing operation stop due to insufficient charging caused by charging the smoothing capacitor. The air conditioner can be activated.
第２の発明の空気調和機は、特に第１の発明において、電圧検知手段で検知する電圧が設定値まで降下した場合に、負荷を停止させ、その後、充電用リレーを開放するとともに、電圧検知手段で検知する電圧が設定値以上まで上昇した場合には、充電用リレーを短絡し、その後、負荷の動作を開始することにより、充電用リレー開放時における限流抵抗を焼損させることなく、または限流抵抗を介して平滑コンデンサに充電することにより生じる充電不足による運転停止を発生させることなく、瞬停復帰時の突入電流を抑制することが可能となる。 In the air conditioner of the second invention, particularly in the first invention, when the voltage detected by the voltage detection means drops to the set value, the load is stopped, and then the charging relay is opened and the voltage detection is performed. When the voltage detected by the means rises to the set value or more, short-circuit the charging relay and then start the operation of the load without burning out the current limiting resistance when the charging relay is opened, or It is possible to suppress an inrush current at the time of instantaneous power failure recovery without causing an operation stop due to insufficient charging caused by charging the smoothing capacitor via the current limiting resistor.
第３の発明の空気調和機は、特に第１の発明において、電圧検知手段で検知する電圧が設定値まで降下した場合に、負荷を停止させ、その後、充電用リレーを開放するとともに、負荷を停止してから所定時間が経過し、かつ、電圧検知手段で検知する電圧が設定値以上まで上昇した場合には、充電用リレーを短絡し、その後、負荷の動作を開始することにより、充電用リレー開放時における限流抵抗を焼損させることなく、または限流抵抗を介して平滑コンデンサに充電することにより生じる充電不足による運転停止を発生させることなく、瞬停復帰時の突入電流を抑制し、さらに再起動時における冷凍サイクルの不均衡も防止することで、安定した空気調和機の起動を可能とする。 In the air conditioner of the third invention, particularly in the first invention, when the voltage detected by the voltage detecting means drops to a set value, the load is stopped, and then the charging relay is opened and the load is turned off. When the predetermined time has elapsed since the stop and the voltage detected by the voltage detection means has risen to the set value or more, the charging relay is short-circuited, and then the load operation is started. Suppress the inrush current at the time of instantaneous power failure recovery without burning out the current limiting resistance when the relay is open, or without causing operation stop due to insufficient charging caused by charging the smoothing capacitor via the current limiting resistance, Furthermore, the imbalance of the refrigerating cycle at the time of restart is also prevented, thereby enabling a stable start of the air conditioner.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の
形態によって本発明が限定されるものではない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における空気調和機の電源回路の構成図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a configuration diagram of a power supply circuit of an air conditioner according to Embodiment 1 of the present invention.
図１において、交流電源１の電圧を整流用ダイオード４〜７によって直流電圧に整流し、平滑用コンデンサ８によって前記直流電圧を平滑する。 In FIG. 1, the voltage of the AC power source 1 is rectified to a DC voltage by the rectifying diodes 4 to 7, and the DC voltage is smoothed by the smoothing capacitor 8.
そして、平滑された直流電圧（以下、ＤＣ電圧）をインバータ制御することにより、圧縮機やファンモータ等の負荷９を駆動する。 Then, a load 9 such as a compressor or a fan motor is driven by inverter-controlling a smoothed DC voltage (hereinafter referred to as DC voltage).
また、平滑用コンデンサ８の初期充電時の突入電流を限流するために、限流抵抗２と、限流抵抗２に並列接続する短絡および開放の切り替えが可能な充電用リレー３を充電回路に接続し、起動時は充電用リレー３を開放することで限流抵抗２を介して平滑用コンデンサ８を充電して整流回路が破損することを防止する。 Further, in order to limit the inrush current during the initial charging of the smoothing capacitor 8, a current limiting resistor 2 and a charging relay 3 connected in parallel to the current limiting resistor 2 and capable of switching between short circuit and open circuit are provided in the charging circuit. By connecting and opening the charging relay 3 at startup, the smoothing capacitor 8 is charged via the current limiting resistor 2 to prevent the rectifier circuit from being damaged.
また、平滑用コンデンサ８に十分なＤＣ電圧が充電されて、突入電流による整流回路破損の恐れがなくなったら、充電用リレー３を短絡し、通常の運転を行う。 When a sufficient DC voltage is charged in the smoothing capacitor 8 and there is no risk of damage to the rectifier circuit due to inrush current, the charging relay 3 is short-circuited and normal operation is performed.
そしてＤＣ電圧が設定値まで降下した場合に、圧縮機やファンモータ等の負荷９を停止し、負荷が停止した後で充電用のリレーを開放する構成としている。また、様々な制御を行う制御部１０を有する。 When the DC voltage drops to a set value, the load 9 such as a compressor or a fan motor is stopped, and the charging relay is opened after the load stops. Moreover, it has the control part 10 which performs various controls.
図２は本発明の実施の形態１における瞬停時の突入電流を抑制する制御のフロー図である。 FIG. 2 is a flowchart of control for suppressing the inrush current at the momentary power failure in Embodiment 1 of the present invention.
まず、ＤＣ電圧の電圧検知手段（Ｓ２１）により検知されたＤＣ電圧が、設定値以下かどうか判定（Ｓ２２）し、ＤＣ電圧が設定値以下ではないと判定された場合には、圧縮機やファンモータなどの負荷の動作を継続する。なお、本実施の形態における電圧検知手段は、制御部１０がその機能を兼ねている。 First, it is determined whether the DC voltage detected by the DC voltage detection means (S21) is equal to or lower than the set value (S22), and if it is determined that the DC voltage is not lower than the set value, the compressor or fan Continue to operate loads such as motors. In addition, the voltage detection means in this Embodiment has the control part 10 also having the function.
そして、ＤＣ電圧が設定値以下であると判定された場合には、圧縮機やファンモータ等の負荷が駆動中かどうかを判定（Ｓ２３）し、駆動中でないと判定された場合には、制御部１０が充電用リレーを開放（Ｓ２５）する。 When it is determined that the DC voltage is equal to or lower than the set value, it is determined whether or not a load such as a compressor or a fan motor is being driven (S23). The part 10 opens the charging relay (S25).
そして、負荷が駆動中であると判定された場合には、圧縮機やファンモータ等の負荷を停止（Ｓ２４）させ、さらに負荷９が停止した後で、制御部１０が充電用リレーを開放（Ｓ２５）する。 When it is determined that the load is being driven, the load such as the compressor or the fan motor is stopped (S24), and after the load 9 is further stopped, the control unit 10 opens the charging relay ( S25).
これにより、瞬停発生時に負荷９が駆動している状態で、平滑用コンデンサ８への充電電流抑制のため充電用リレー３を開放し、交流電源１が瞬停復帰した場合には、負荷９が消費する電力を賄うための大電流が、限流抵抗２に流れることを防ぎ、限流抵抗２を焼損させることを防止することが可能となる。 As a result, when the load 9 is driven when an instantaneous power failure occurs, the charging relay 3 is opened to suppress the charging current to the smoothing capacitor 8, and when the AC power supply 1 returns to the instantaneous power failure, the load 9 It is possible to prevent a large current for supplying power consumed by the current limiting resistor 2 from flowing to the current limiting resistor 2 and to prevent the current limiting resistor 2 from being burned out.
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２における瞬停時の突入電流を抑制する制御のフロー図である。なお、本実施の形態２における電源回路の構成および制御フローの一部は、実施の形態１と同じであるので、実施の形態１と同じ符号を付して、その説明を省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a flowchart of control for suppressing the inrush current at the momentary power failure according to the second embodiment of the present invention. Since the configuration of the power supply circuit and a part of the control flow in the second embodiment are the same as those in the first embodiment, the same reference numerals as those in the first embodiment are given and the description thereof is omitted.
まず、図３において、負荷９が停止した後で、充電用リレーを開放（Ｓ２５）した後、
ＤＣ電圧を検知する電圧検知手段（Ｓ２６）により検知されたＤＣ電圧が、設定値以上かどうか判定（Ｓ２７）し、設定値以上でないと判定された場合には充電用リレーを開放した状態を継続する。
First, in FIG. 3, after the load 9 is stopped, the charging relay is opened (S25),
It is determined whether the DC voltage detected by the voltage detection means (S26) for detecting the DC voltage is equal to or higher than the set value (S27). If it is determined that the DC voltage is not equal to or higher than the set value, the charging relay is kept open. To do.
また、ＤＣ電圧が設定値以上であると判定された場合には、まず充電用リレー３を短絡（Ｓ２８）し、その後で、瞬停発生前の圧縮機やファンモータ等の負荷９が駆動中かどうかを判定（Ｓ２３）時に、駆動中であると判定された場合には、負荷９を駆動する（Ｓ２９）構成としている。 If it is determined that the DC voltage is equal to or higher than the set value, the charging relay 3 is first short-circuited (S28), and then the load 9 such as a compressor or a fan motor before the instantaneous power failure is being driven. If it is determined at the time of determination (S23) that it is being driven, the load 9 is driven (S29).
このことにより、瞬停復帰後に充電用リレー３が開放の状態で負荷９が復帰し駆動することで、負荷９が消費する電力を賄うための大電流が限流抵抗２に流れることを防ぎ、限流抵抗２を焼損させることを防止することが可能となる。 As a result, the load 9 is restored and driven while the charging relay 3 is open after the momentary power failure recovery, thereby preventing a large current for supplying power consumed by the load 9 from flowing to the current limiting resistor 2. It is possible to prevent the current limiting resistor 2 from being burned out.
（実施の形態３）
図４は、本発明の実施の形態３における瞬停時の突入電流を抑制する制御のフロー図である。なお、本実施の形態３における電源回路の構成および制御フローの一部は、実施の形態１および２と同じであるので、実施の形態１および２と同じ符号を付して、その説明を省略する。
(Embodiment 3)
FIG. 4 is a flowchart of control for suppressing the inrush current at the momentary power failure according to the third embodiment of the present invention. Since the configuration of the power supply circuit and a part of the control flow in the third embodiment are the same as those in the first and second embodiments, the same reference numerals as those in the first and second embodiments are attached and the description thereof is omitted. To do.
図４において、負荷９が停止した後で充電用リレーを開放（Ｓ２５）し、ＤＣ電圧を検知する電圧検知手段（Ｓ２６）により検知されたＤＣ電圧が、設定値以上であり、かつ負荷９が停止してから設定値以上の時間が経過しているかどうかを判定（Ｓ３７）する。 In FIG. 4, after the load 9 is stopped, the charging relay is opened (S25), the DC voltage detected by the voltage detection means (S26) for detecting the DC voltage is equal to or higher than a set value, and the load 9 is It is determined whether a time longer than the set value has elapsed since the stop (S37).
そして、ＤＣ電圧が設定値以上でないと判定された場合、またはＤＣ電圧が設定値以上であるが負荷停止から設定値以上の時間が経過していないと判定された場合には、充電用リレー３を開放した状態を継続する。 When it is determined that the DC voltage is not equal to or higher than the set value, or when it is determined that the DC voltage is equal to or higher than the set value but the time equal to or greater than the set value has not elapsed since the load is stopped, the charging relay 3 Continue to open.
また、ＤＣ電圧が設定値以上であり、かつ負荷９が停止してから所定時間が経過していると判定された場合には、まず充電用リレー３を短絡（Ｓ２８）し、その後で、瞬停発生前の圧縮機やファンモータ等の負荷９が駆動中かどうかを判定（Ｓ２３）時に、負荷９が駆動中であると判定された場合には、負荷９を駆動する（Ｓ２９）構成としている。 When it is determined that the DC voltage is equal to or higher than the set value and the predetermined time has elapsed since the load 9 is stopped, the charging relay 3 is first short-circuited (S28), and thereafter When it is determined whether or not the load 9 such as the compressor or fan motor before the stoppage is being driven (S23), if it is determined that the load 9 is being driven, the load 9 is driven (S29). Yes.
このことにより、瞬停復帰後に充電用リレー３が開放の状態で負荷９が復帰し駆動することで、負荷９が消費する電力を賄うための大電流が限流抵抗２に流れることを防ぎ、限流抵抗２を焼損させることを防止することが可能となるとともに、圧縮機や室外ファンモータといった負荷９が停止することによる再起動時の冷凍サイクルの不均衡も防ぎ、安定した空気調和機の起動を可能とする。 As a result, the load 9 is restored and driven while the charging relay 3 is open after the momentary power failure recovery, thereby preventing a large current for supplying power consumed by the load 9 from flowing to the current limiting resistor 2. It is possible to prevent the current limiting resistor 2 from being burned out, and also to prevent imbalance of the refrigeration cycle at the time of restart due to the load 9 such as the compressor and the outdoor fan motor being stopped. Enable startup.
本発明は、突入電流抑制回路を有する全ての空気調和機に適用できる。 The present invention can be applied to all air conditioners having an inrush current suppression circuit.
１ 交流電源
２ 限流抵抗
３ 充電用リレー
４ 整流用ダイオード
５ 整流用ダイオード
６ 整流用ダイオード
７ 整流用ダイオード
８ 平滑用コンデンサ
９ 負荷
１０ 制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 AC power supply 2 Current limiting resistance 3 Charging relay 4 Rectifier diode 5 Rectifier diode 6 Rectifier diode 7 Rectifier diode 8 Smoothing capacitor 9 Load 10 Control part
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