JP6066839B2 - Control device and air conditioner provided with the control device - Google Patents
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Description
本発明は、コンバータ回路及びインバータ回路を備えた制御装置、及び、この制御装置を備えた空気調和装置に関する。 The present invention relates to a control device including a converter circuit and an inverter circuit, and an air conditioner including the control device.
例えば三相の交流電源をコンバータ回路で直流電圧（母線電圧）に変換し、該母線電圧をインバータ回路で任意の周波数の交流電圧に変換して、電圧印加対象に出力する制御装置が知られている。 For example, there is a known control device that converts a three-phase AC power source into a DC voltage (bus voltage) by a converter circuit, converts the bus voltage to an AC voltage of an arbitrary frequency by an inverter circuit, and outputs it to a voltage application target. Yes.
近年、空気調和装置においては、圧縮機やファン等のモーターをインバータ駆動する方式が一般的となっている。このため、例えば空気調和装置においても、上記のような制御装置が用いられる。つまり、近年の空気調和装置は、制御装置のインバータ回路から任意の周波数の交流電圧を圧縮機やファン等のモーターに印加し、これらのモーターを駆動する方式となっている。
また、このような制御装置を備えた従来の空気調和装置には、モーターを更に高効率で駆動するために、コンバータ回路で変換した直流電圧（母線電圧）を目標電圧に昇圧するものも提案されている（例えば、特許文献１参照）。
In recent years, in an air conditioner, a system in which a motor such as a compressor or a fan is driven by an inverter has become common. For this reason, for example, the control device as described above is also used in an air conditioner. That is, a recent air conditioner is a system in which an AC voltage of an arbitrary frequency is applied to a motor such as a compressor or a fan from an inverter circuit of a control device to drive these motors.
Also, a conventional air conditioner equipped with such a control device has been proposed in which a DC voltage (bus voltage) converted by a converter circuit is boosted to a target voltage in order to drive the motor with higher efficiency. (For example, refer to Patent Document 1).
上述のような直流電圧（母線電圧）を目標電圧に昇圧する制御装置においては、昇圧後の母線電圧の電圧値を検出する母線電圧検出回路と、該母線電圧検出回路の検出値が目標電圧となるように昇圧回路（母線電圧を昇圧する回路）を制御する制御手段と、を備えることとなる。しかしながら、母線電圧検出回路に用いられる回路素子の性能のバラツキ、母線電圧検出回路及び制御手段の電源電圧のバラツキ、及び、母線電圧検出回路内や制御手段内で行われるＡＤ変換誤差等により、昇圧後の実際の母線電圧は目標電圧に対してバラツキが生じてしまう。 In the control device that boosts the DC voltage (bus voltage) to the target voltage as described above, the bus voltage detection circuit that detects the voltage value of the boosted bus voltage, and the detection value of the bus voltage detection circuit is the target voltage. And a control means for controlling the booster circuit (circuit for boosting the bus voltage). However, boosting is caused by variations in the performance of circuit elements used in the bus voltage detection circuit, variations in the power supply voltage of the bus voltage detection circuit and the control means, and AD conversion errors performed in the bus voltage detection circuit and the control means. The actual bus voltage later varies with respect to the target voltage.
このため、昇圧後の実際の母線電圧が設定した目標電圧を下回ると、インバータ回路からの最大出力電圧が低下してしまう。したがって、このような制御装置を空気調和装置の圧縮機に用いた場合、冷媒の圧力条件に対して定トルク負荷となる圧縮機駆動を行う空気調和装置においては、圧縮機電流（圧縮機のモーターに流れる電流、インバータ回路からの出力電流）が増加してしまうという課題があった。つまり、電流検出回路を備えた保護回路により出力電流（圧縮機電流）に制限がかかると、圧縮機を所望の回転数で運転することができず、空気調和装置の能力が不足してしまうという課題があった。 For this reason, when the actual bus voltage after boosting falls below the set target voltage, the maximum output voltage from the inverter circuit is lowered. Therefore, when such a control device is used in a compressor of an air conditioner, in an air conditioner that drives a compressor having a constant torque load with respect to a refrigerant pressure condition, a compressor current (compressor motor) is used. Current flowing through the inverter circuit and output current from the inverter circuit) increase. That is, if the output current (compressor current) is limited by the protection circuit including the current detection circuit, the compressor cannot be operated at a desired number of revolutions, and the capacity of the air conditioner is insufficient. There was a problem.
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、昇圧した母線電圧が目標電圧より低くなる場合、昇圧後の母線電圧を上昇させるように補正することができる制御装置、及びこの制御装置を備えた空気調和装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems. When the boosted bus voltage becomes lower than the target voltage, a control device that can correct the boosted bus voltage to increase, and It aims at obtaining the air conditioning apparatus provided with this control apparatus.
本発明に係る制御装置は、交流電圧を直流電圧である母線電圧に変換するコンバータ回路と、前記母線電圧を昇圧する昇圧回路と、昇圧後の前記母線電圧の電圧値を検出する第１の母線電圧検出回路と、昇圧後の前記母線電圧を所定周波数の交流電圧に変換して出力する第１のインバータ回路と、前記第１の母線電圧検出回路の検出値が目標電圧となるように前記昇圧回路を制御する制御手段と、を備えた制御装置であって、昇圧後の前記母線電圧の電圧値を検出する第２の母線電圧検出回路を少なくとも１つ有し、前記制御手段は、前記第１の母線電圧検出回路の検出値Ｖ１と前記第２の母線電圧検出回路の検出値Ｖ２との関係がＶ１＞Ｖ２となる場合、（Ｖ１−Ｖ２）の値に基づいて、前記目標電圧を補正するものである。 A control device according to the present invention includes a converter circuit that converts an AC voltage into a bus voltage that is a DC voltage, a booster circuit that boosts the bus voltage, and a first bus that detects a voltage value of the bus voltage after boosting. A voltage detection circuit; a first inverter circuit that converts the boosted bus voltage into an alternating voltage of a predetermined frequency and outputs the voltage; and the boosted voltage so that a detection value of the first bus voltage detection circuit becomes a target voltage. Control means for controlling the circuit, and has at least one second bus voltage detection circuit for detecting a voltage value of the boosted bus voltage, and the control means When the relationship between the detection value V1 of the first bus voltage detection circuit and the detection value V2 of the second bus voltage detection circuit is V1> V2, the target voltage is corrected based on the value of (V1-V2). To do.
また、本発明に係る空気調和装置は、圧縮機、室内熱交換器、膨張機構及び少なくとも１つの室外熱交換器を配管接続した冷凍サイクル回路と、本発明に係る制御装置と、を備え、前記第１のインバータ回路から出力された交流電圧を前記圧縮機のモーターに印加するものである。 An air conditioner according to the present invention includes a refrigeration cycle circuit in which a compressor, an indoor heat exchanger, an expansion mechanism, and at least one outdoor heat exchanger are connected by piping, and the control device according to the present invention, The AC voltage output from the first inverter circuit is applied to the motor of the compressor.
本発明に係る制御装置は、第１の母線電圧検出回路の検出値Ｖ１と第２の母線電圧検出回路の検出値Ｖ２との関係がＶ１＞Ｖ２となる場合、（Ｖ１−Ｖ２）の値に基づいて目標電圧を補正する。このため、本発明に係る制御装置は、インバータ回路からの最大出力電圧が低下し、インバータ回路からの出力電流が増加してしまうことを従来よりも抑制することができる。
また、本発明に係る空気調和装置は、インバータ回路からの最大出力電圧が低下し、圧縮機電流が増加してしまうことを従来よりも抑制できるので、空気調和装置の能力が不足してしまうことを従来よりも抑制することができる。
When the relationship between the detection value V1 of the first bus voltage detection circuit and the detection value V2 of the second bus voltage detection circuit is V1> V2, the control device according to the present invention sets the value of (V1-V2). Based on this, the target voltage is corrected. For this reason, the control device according to the present invention can suppress the reduction in the maximum output voltage from the inverter circuit and the increase in the output current from the inverter circuit as compared with the related art.
In addition, the air conditioner according to the present invention can suppress the reduction in the maximum output voltage from the inverter circuit and increase in the compressor current as compared with the conventional air conditioner. Can be suppressed more than before.
以下、本発明に係る制御装置の一例を各実施の形態において説明する。なお、以下の各実施の形態では、本発明に係る制御装置を空気調和装置に用いた例について説明する。 Hereinafter, an example of a control device according to the present invention will be described in each embodiment. In the following embodiments, examples in which the control device according to the present invention is used in an air conditioner will be described.
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の一例を示す冷媒回路図である。
本実施の形態１に係る空気調和装置５０は、圧縮機３１（詳しくは、圧縮機３１の圧縮機構部）、室外熱交換器３２、膨張弁等の膨張機構３３及び室内熱交換器３４を配管接続した冷凍サイクル回路３０を備えている。そして、室外熱交換器３２の近傍には、室外熱交換器３２に外気を供給する（送風する）室外ファン３５が設けられており、室内熱交換器３４の近傍には室内熱交換器３４に室内の空気を供給する（送風する）室内ファン３６が設けられている。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram illustrating an example of an air-conditioning apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
The
また、空気調和装置５０は、圧縮機３１の圧縮機モーター５及び室外ファン３５のファンモーター６の回転数を制御する制御装置として、制御装置２０を備えている。つまり、空気調和装置５０は、室外機用の制御装置として、制御装置２０を備えている。この制御装置２０は、以下のように構成されている。
なお、室内ファン３６のファンモーターの回転数は、図示せぬ室内機用の制御装置によって制御される。
The
The rotational speed of the fan motor of the
図２は、本発明の実施の形態１に係る制御装置を示す構成図である。図３は、この制御装置のインバータ基板を示す回路ブロック図である。また、図４は、この制御装置のファンインバータ基板を示す回路ブロック図である。
図２に示すように、本実施の形態１に係る制御装置２０は、本発明の制御手段に相当する制御基板２、圧縮機３１の圧縮機モーター５に所定の周波数の交流電圧を印加する（出力する）インバータ基板３、及び、室外ファン３５のファンモーター６に所定の周波数の交流電圧を印加する（出力する）ファンインバータ基板４を備えている。
FIG. 2 is a configuration diagram illustrating the control device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a circuit block diagram showing an inverter board of the control device. FIG. 4 is a circuit block diagram showing a fan inverter board of this control device.
As shown in FIG. 2, the
詳しくは、インバータ基板３は、図３に示すように、コンバータ回路７、母線電圧昇圧回路８、本発明の第１のインバータ回路に相当するインバータ回路９、本発明の第１の母線電圧検出回路に相当する母線電圧検出回路１０及び保護回路１５を備えている。
コンバータ回路７は、例えば三相の交流電源１から供給された交流電圧を直流電圧（母線電圧）に変換するものである。母線電圧昇圧回路８は、母線電圧を目標電圧まで昇圧するものである。インバータ回路９は、昇圧後の母線電圧を所定周波数の交流電圧に変換して、圧縮機モーター５に出力（印加）するものである。母線電圧検出回路１０は、昇圧後の母線電圧の値を検出するものである。また、保護回路１５は、インバータ回路９から出力される電流の値を検出し、当該電流値が所定の電流値よりも増加した場合、インバータ回路９から出力される電流値が所定の電流値よりも低下するように、インバータ回路９から出力される交流電圧の電圧値を低下させるものである。
Specifically, as shown in FIG. 3, the
The
なお、上記の目標電圧は、圧縮機３１に要求される能力に基づいて、制御基板２により決定される。そして、制御基板２は、母線電圧検出回路１０の検出値が目標電圧になるように、母線電圧昇圧回路８を制御する。また、制御基板２は、母線電圧検出回路１０の検出値に基づいて、圧縮機３１が要求される能力となるように、インバータ回路９から出力される交流電圧の周波数を制御する。
The target voltage is determined by the
また、ファンインバータ基板４は、図４に示すように、本発明の第２の母線電圧検出回路に相当する母線電圧検出回路１１、本発明の第２のインバータ回路に相当するインバータ回路１２及び保護回路１６を備えている。
母線電圧検出回路１１は、インバータ基板３からファンインバータ基板４に供給された昇圧後の母線電圧の値を検出するものである。インバータ回路１２は、ファンインバータ基板４に供給された昇圧後の母線電圧を所定周波数の交流電圧に変換して、ファンモーター６に出力（印加）するものである。また、保護回路１６は、インバータ回路１２から出力される電流の値を検出し、当該電流値が所定の電流値よりも増加した場合、インバータ回路１２から出力される電流値が所定の電流値よりも低下するように、インバータ回路１２から出力される交流電圧の電圧値を低下させるものである。
なお、制御基板２は、母線電圧検出回路１１の検出値に基づいて、室外ファン３５が要求される能力となるように、インバータ回路１２から出力される交流電圧の周波数を制御する。
As shown in FIG. 4, the
The bus voltage detection circuit 11 detects the value of the boosted bus voltage supplied from the
The
ここで、インバータ基板３の母線電圧検出回路１０及びファンインバータ基板４の母線電圧検出回路１１に用いられる回路素子には性能のバラツキがあるため、母線電圧検出回路１０及び母線電圧検出回路１１の検出値は、実際の昇圧後の母線電圧の値に対してバラツキが生じてしまう。つまり、実際の昇圧後の母線電圧の値は、インバータ基板３の母線電圧検出回路１０の検出値と同一値となる目標電圧に対してバラツキが生じてしまう。
Here, since the circuit elements used for the bus
このため、昇圧後の実際の母線電圧が設定した目標電圧を下回る場合、インバータ回路９からの最大出力電圧が低下してしまう。したがって、冷媒の圧力条件に対して定トルク負荷となるように圧縮機３１を駆動する場合、圧縮機モーター５に流れる電流、つまり、インバータ回路からの出力電流が増加してしまい、保護回路１５により出力電流に制限がかかってしまうことが懸念される。つまり、圧縮機モーター５を所望の回転数で運転することができず（圧縮機３１を所望の能力で駆動できず）、空気調和装置５０の能力が不足してしまうことが懸念される。
For this reason, when the actual bus voltage after boosting is lower than the set target voltage, the maximum output voltage from the inverter circuit 9 is lowered. Therefore, when the
そこで、本実施の形態１に係る制御装置２０は、母線電圧検出回路１０の検出値及び母線電圧検出回路１１の検出値を用いて目標電圧を補正することにより、インバータ回路９からの最大出力電圧が低下し、インバータ回路９からの出力電流が増加してしまうこと、つまり、保護回路１５の作動によって圧縮機モーター５を所望の回転数で運転することができずに空気調和装置５０の能力が不足してしまうことを抑制している。
Therefore, the
図５〜図７は、本発明の実施の形態１に係る制御装置における、実際の昇圧後の母線電圧、インバータ基板の母線電圧検出回路の検出値、及び、ファンインバータ基板の母線電圧回路の検出値の関係を示す図である。
なお、図中の「Ｖ１」は、インバータ基板３の母線電圧検出回路１０で昇圧後の母線電圧を検出した検出値である。「Ｖ２」は、ファンインバータ基板４の母線電圧検出回路１１で昇圧後の母線電圧を検出した検出値である。また、「ＶＳ」は目標電圧であり、「ＶＤＤ」は実際の昇圧後の母線電圧である。
5 to 7 show the actual boosted bus voltage, the detected value of the bus voltage detection circuit of the inverter board, and the detection of the bus voltage circuit of the fan inverter board, in the control device according to the first embodiment of the present invention. It is a figure which shows the relationship of a value.
In addition, “V1” in the figure is a detection value obtained by detecting the boosted bus voltage by the bus
上述のように、インバータ基板３の母線電圧検出回路１０に用いられる回路素子には、性能のバラツキがある。このため、用いられる回路素子によっては、母線電圧検出回路１０は、図５に示すように検出値Ｖ１（つまり、目標電圧ＶＳ）と実際の昇圧後の母線電圧ＶＤＤとが同一の値になるものに構成される場合もあれば、図６に示すように検出値Ｖ１（つまり、目標電圧ＶＳ）が実際の昇圧後の母線電圧ＶＤＤよりも低くなるものに構成される場合もあれば、図７に示すように検出値Ｖ１（つまり、目標電圧ＶＳ）が実際の昇圧後の母線電圧ＶＤＤよりも高くなるものに構成される場合もある。
また、同様に、ファンインバータ基板４の母線電圧検出回路１１も、用いられる回路素子により、検出値Ｖ２が実際の昇圧後の母線電圧ＶＤＤに対して図５〜図７の「ｍａｘ」から「ｍｉｎ」の間を示すものとして構成される。
As described above, the circuit elements used in the bus
Similarly, the bus voltage detection circuit 11 of the
ここで、図７に着目すると、この状態は、インバータ基板３の母線電圧検出回路１０の検出値Ｖ１（つまり、目標電圧ＶＳ）が実際の昇圧後の母線電圧ＶＤＤよりも高くなっている状態である。つまり、インバータ回路９からの最大出力電圧が低下してインバータ回路９からの出力電流が増加してしまうこと、すなわち、保護回路１５の作動によって圧縮機モーター５を所望の回転数で運転することができずに空気調和装置５０の能力が不足してしまうことが懸念される状態である。
Here, paying attention to FIG. 7, this state is a state in which the detected value V1 (that is, the target voltage VS) of the bus
また、この図７の状態は、インバータ基板３の母線電圧検出回路１０の検出値Ｖ１が、ファンインバータ基板４の母線電圧検出回路１１の検出値Ｖ２のバラツキ範囲の「ｍａｘ」側となる状態である。このため、インバータ基板３の母線電圧検出回路１０の検出値Ｖ１が、ファンインバータ基板４の母線電圧検出回路１１の検出値Ｖ２よりも大きくなる確率が高い。したがって、本実施の形態１では、制御基板２は、Ｖ１＞Ｖ２の場合、検出値の差分（Ｖ１−Ｖ２）を補正値として目標電圧ＶＳに加算し、目標電圧ＶＳを補正する。
7 is a state in which the detection value V1 of the bus
このように目標電圧ＶＳを補正することで、不足している実際の母線電圧を上昇方向に補正することができる。このため、インバータ回路９からの最大出力電圧が低下してインバータ回路９からの出力電流が増加してしまうこと、すなわち、保護回路１５の作動によって圧縮機モーター５を所望の回転数で運転することができずに空気調和装置５０の能力が不足してしまうことを抑制できる。
なお、Ｖ１＜Ｖ２の場合及びＶ１＝Ｖ２の場合には、目標電圧ＶＳの補正は行わない。
By correcting the target voltage VS in this way, the actual bus voltage that is insufficient can be corrected in the upward direction. For this reason, the maximum output voltage from the inverter circuit 9 decreases and the output current from the inverter circuit 9 increases, that is, the
When V1 <V2 and when V1 = V2, the target voltage VS is not corrected.
ここで、上記のように検出値の差分（Ｖ１−Ｖ２）を補正値として目標電圧ＶＳを補正する理由は、以下の理由による。
図７において、例えば、母線電圧検出回路１０の検出値Ｖ１における実際の昇圧後の母線電圧ＶＤＤからのバラツキをｘとし、母線電圧検出回路１１の検出値Ｖ２における実際の昇圧後の母線電圧ＶＤＤからのバラツキをｙとする。
上記のように定義すると、補正後の目標電圧ＶＳ’は、
ＶＳ’＝ＶＳ＋（Ｖ１−Ｖ２）＝ＶＳ＋｛（ＶＤＤ＋ｘ）−（ＶＤＤ−ｙ）｝＝ＶＳ＋（ｘ＋ｙ）
となる。
Here, the reason why the target voltage VS is corrected using the difference (V1−V2) of the detection values as a correction value as described above is as follows.
In FIG. 7, for example, the variation from the actual boosted bus voltage VDD in the detection value V1 of the bus
If defined as above, the corrected target voltage VS ′ is
VS '= VS + (V1-V2) = VS + {(VDD + x)-(VDD-y)} = VS + (x + y)
It becomes.
この時、目標電圧を変更した後における実際の昇圧後の母線電圧をＶＤＤ’とした場合、目標電圧を変更する前における実際の昇圧後の母線電圧ＶＤＤは、ＶＤＤ＝ＶＳ−ｘとして表せるため、
ＶＤＤ’＝ＶＤＤ＋（ｘ＋ｙ）＝（ＶＳ−ｘ）＋（ｘ＋ｙ）＝ＶＳ＋ｙ
となる。
At this time, if the bus voltage after actual boosting after changing the target voltage is VDD ′, the bus voltage VDD after actual boosting before changing the target voltage can be expressed as VDD = VS−x.
VDD ′ = VDD + (x + y) = (VS−x) + (x + y) = VS + y
It becomes.
つまり、検出値の差分（Ｖ１−Ｖ２）で目標電圧ＶＳを補正することは、母線電圧検出回路１１の検出値Ｖ２における実際の昇圧後の母線電圧ＶＤＤからのバラツキ分を補正することになる。したがって、補正後における実際の昇圧後の母線電圧ＶＤＤ’が当該バラツキの最大値を超えることはないので、補正後の目標電圧ＶＳ’を過度に上げすぎることはなく問題はない。 That is, correcting the target voltage VS with the difference (V1−V2) in the detected value corrects the variation from the actual boosted bus voltage VDD in the detected value V2 of the bus voltage detection circuit 11. Accordingly, since the bus voltage VDD ′ after actual boosting after correction does not exceed the maximum value of the variation, the corrected target voltage VS ′ is not excessively raised and there is no problem.
なお、実際の昇圧後の母線電圧ＶＤＤはわからないので、図５に示すようにインバータ基板３の母線電圧検出回路１０の検出値Ｖ１（つまり、目標電圧ＶＳ）と実際の昇圧後の母線電圧ＶＤＤとが同一の値になっている場合、及び、図６に示すように母線電圧検出回路１０の検出値Ｖ１（つまり、目標電圧ＶＳ）が実際の昇圧後の母線電圧ＶＤＤよりも低くなっている場合においても、Ｖ１＞Ｖ２になっていれば、制御基板２は、検出値の差分（Ｖ１−Ｖ２）を補正値として目標電圧ＶＳに加算し、目標電圧ＶＳを補正することとなる。つまり、インバータ基板３の母線電圧検出回路１０の検出値Ｖ１と実際の昇圧後の母線電圧ＶＤＤとの関係が図５及び図６に示した状態になっていたとしても、実際の母線電圧を上昇方向に補正することとなる。
Since the actual boosted bus voltage VDD is not known, the detected value V1 (that is, the target voltage VS) of the bus
しかしながら、上述したように、検出値の差分（Ｖ１−Ｖ２）で目標電圧ＶＳを補正することは、母線電圧検出回路１１の検出値Ｖ２における実際の昇圧後の母線電圧ＶＤＤからのバラツキ分を補正することになる。このため、インバータ基板３の母線電圧検出回路１０の検出値Ｖ１と実際の昇圧後の母線電圧ＶＤＤとの関係が図５及び図６に示した状態において、目標電圧ＶＳを上記のように補正しても、補正後の目標電圧ＶＳ’を過度に上げすぎることはなく問題はない。
However, as described above, correcting the target voltage VS with the difference (V1−V2) of the detection values corrects the variation from the actual boosted bus voltage VDD in the detection value V2 of the bus voltage detection circuit 11. Will do. Therefore, in the state shown in FIGS. 5 and 6, the target voltage VS is corrected as described above when the relationship between the detected value V1 of the bus
以上、本実施の形態１のように構成された制御装置２０においては、Ｖ１＞Ｖ２の場合、制御基板２が検出値の差分（Ｖ１−Ｖ２）を補正値として目標電圧ＶＳに加算し、目標電圧ＶＳを補正するので、インバータ回路９からの最大出力電圧が低下し、インバータ回路９からの出力電流が増加してしまうことを従来よりも抑制できる。
As described above, in the
また、本実施の形態１のように構成された空気調和装置５０においては、インバータ回路９からの最大出力電圧が低下し、インバータ回路９からの出力電流が増加してしまうことを従来よりも抑制できるので、保護回路１５の作動によって圧縮機モーター５を所望の回転数で運転することができずに空気調和装置５０の能力が不足してしまうことを抑制できる。
Further, in the
なお、本実施の形態１では、室外ファン３５のファンモーター６を制御するためのファンインバータ基板４に設けられた母線電圧検出回路１１を、本発明の第２の母線電圧検出回路（目標電圧の補正条件を確認し、目標電圧の補正値の算出に用いる母線電圧検出回路）としても兼用した。これに限らず、インバータ基板３に、本発明の第２の母線電圧検出回路に相当する母線電圧検出回路を、ファンインバータ基板４の母線電圧検出回路１１とは別に設けてもよい。
In the first embodiment, the bus voltage detection circuit 11 provided on the
実施の形態２．
実施の形態１では、室外ファンが１つの空気調和装置を例に、本発明を説明した。換言すると、実施の形態１では、室外ファンのファンモーターを制御するためのファンインバータ基板が１つの場合を例に、本発明を説明した。つまり、実施の形態１では、本発明の第２の母線電圧検出回路が１つの場合を例に、本発明を実施した。これに限らず、例えば以下のように、制御装置２０に本発明の第２の母線電圧検出回路を複数備えていても勿論よい。なお、本実施の形態２において、特に記述しない項目については実施の形態１と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
In the first embodiment, the present invention has been described by taking an air conditioner with one outdoor fan as an example. In other words, in the first embodiment, the present invention has been described by taking as an example the case where there is one fan inverter board for controlling the fan motor of the outdoor fan. That is, in the first embodiment, the present invention is implemented by taking the case where there is one second bus voltage detection circuit of the present invention as an example. Of course, the
図８は、本発明の実施の形態２に係る空気調和装置の一例を示す冷媒回路図である。また、図９は、本発明の実施の形態２に係る制御装置を示す構成図である。
本実施の形態２に係る空気調和装置５０は、実施の形態１で示した空気調和装置５０の構成に加えて、室外熱交換器３７、膨張弁等の膨張機構３８、及び、室外熱交換器３７に外気を供給する（送風する）室外ファン３９を更に備えている。より詳しくは、室外熱交換器３７及び膨張機構３８は、室外熱交換器３２及び膨張機構３３と並列に、圧縮機３１と室内熱交換器３４との間に配置されている。このように空気調和装置５０の冷凍サイクル回路３０を構成することにより、空気調和装置５０に要求される能力に応じて使用する室外熱交換器の数を変更することができる。
FIG. 8 is a refrigerant circuit diagram illustrating an example of an air-conditioning apparatus according to
In addition to the configuration of the
また、上記のように本実施の形態２に係る空気調和装置５０は室外ファン３９が新たに追加されているため、本実施の形態２に係る制御装置２０は、実施の形態１で示した構成に加えて、室外ファン３９のファンモーター１４の回転数を制御するためのファンインバータ基板１３を更に備えている。そして、このファンインバータ基板１３には、ファンインバータ基板４と同様に、インバータ基板３の母線電圧昇圧回路８で昇圧された母線電圧（直流電圧）が供給される。
なお、ファンインバータ基板１３の構成は、ファンインバータ基板４と同じ構成となっている。
Further, as described above, since the
The configuration of the fan inverter board 13 is the same as that of the
このように制御装置２０が構成されている場合、つまり、制御装置２０が第２の母線電圧検出回路となる母線電圧検出回路１１を２つ備えている場合、以下のように目標電圧ＶＳを補正するとよい。
つまり、ファンインバータ基板４の母線電圧検出回路１１の検出値をＶ２１、ファンインバータ基板１３の母線電圧検出回路１１の検出値をＶ２２とした場合、これらＶ２１及びＶ２２のうちで低い値のものを、実施の形態１で示した「Ｖ２」として用いればよい。
When the
That is, when the detection value of the bus voltage detection circuit 11 of the
このように目標電圧ＶＳを補正することで、Ｖ１＞Ｖ２となる確率が高くなるので、目標電圧ＶＳの補正機会が増加する。このため、このように目標電圧ＶＳを補正することにより、実施の形態１と比べ、インバータ回路９からの最大出力電圧が低下してインバータ回路９からの出力電流が増加してしまうこと、すなわち、保護回路１５の作動によって圧縮機モーター５を所望の回転数で運転することができずに空気調和装置５０の能力が不足してしまうことを更に抑制できる。
By correcting the target voltage VS in this way, the probability that V1> V2 is increased, so that the opportunity for correcting the target voltage VS increases. Therefore, by correcting the target voltage VS in this way, the maximum output voltage from the inverter circuit 9 decreases and the output current from the inverter circuit 9 increases as compared with the first embodiment. The operation of the
なお、本実施の形態２では、ファンインバータ基板を２つ設けた例について説明したが、ファンインバータ基板を３つ以上設けても勿論よい。この場合、各ファンインバータ基板の母線電圧検出回路１１の検出値のうち、最も低い値の検出値を実施の形態１で示した「Ｖ２」として用いればよい。 In the second embodiment, an example in which two fan inverter boards are provided has been described, but it is needless to say that three or more fan inverter boards may be provided. In this case, among the detection values of the bus voltage detection circuit 11 of each fan inverter board, the lowest detection value may be used as “V2” shown in the first embodiment.
実施の形態３．
実施の形態１及び実施の形態２では、目標電圧ＶＳの補正値は検出値の差分（Ｖ１−Ｖ２）となっていた。これに限らず、目標電圧ＶＳの補正値は、検出値の差分（Ｖ１−Ｖ２）に基づいていれば、例えば以下のようにしてもよい。なお、本実施の形態３において、特に記述しない項目については実施の形態１又は実施の形態２と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
In the first embodiment and the second embodiment, the correction value of the target voltage VS is the difference between the detection values (V1−V2). For example, the correction value of the target voltage VS may be as follows as long as it is based on the difference (V1−V2) in the detection value. In
本実施の形態３に係る制御基板２は、検出値の差分（Ｖ１−Ｖ２）の値に応じて設定された係数αを（Ｖ１−Ｖ２）に乗算して補正値を求め、該補正値を目標電圧ＶＳに加えた値を補正後の目標電圧ＶＳ’としている。つまり、補正後の目標電圧ＶＳ’を、
ＶＳ’＝ＶＳ＋（Ｖ１−Ｖ２）×α
という式で求めている。
The
VS ′ = VS + (V1−V2) × α
It is calculated by the formula.
また、本実施の形態３に係る制御基板２は、係数αを例えば以下のように決定する。
例えば、母線電圧検出回路１０，１１に用いられる回路素子の性能のバラツキにより考えられる（Ｖ１−Ｖ２）の最大値をｋとする。このとき、例えば、
（１）（Ｖ１−Ｖ２）＞０．８×ｋの場合には、α＝１とする。
（２）０．８×ｋ≧（Ｖ１−Ｖ２）＞０．５×ｋの場合には、α＝０．８とする。
（３）０．５×ｋ≧（Ｖ１−Ｖ２）の場合には、α＝０．５とする。
In addition, the
For example, the maximum value of (V1−V2) that can be considered due to variations in the performance of circuit elements used in the bus
(1) When (V1−V2)> 0.8 × k, α = 1.
(2) When 0.8 × k ≧ (V1−V2)> 0.5 × k, α = 0.8.
(3) When 0.5 × k ≧ (V1−V2), α = 0.5.
このように、（Ｖ１−Ｖ２）の値に応じて補正量を決定することにより、目標電圧ＶＳを補正して、実際の昇圧後の母線電圧を上昇させる際、実際の昇圧後の母線電圧を過度に上げすぎることをより防止できる。 Thus, by determining the correction amount according to the value of (V1-V2), when correcting the target voltage VS and increasing the actual boosted bus voltage, the actual boosted bus voltage is It can prevent more than raising too much.
なお上記の補正係数値は一例であり、上記に限るものではない。 The above correction coefficient value is an example, and is not limited to the above.
実施の形態４．
実施の形態１〜実施の形態３では、目標電圧ＶＳを補正するタイミングについて特に言及しなかった。目標電圧ＶＳの補正は、インバータ基板３の母線電圧検出回路１０の検出値Ｖ１が実際の昇圧後の母線電圧ＶＤＤよりも高くなっている現象を検知したときに行えばよく、例えば以下のタイミングで行えばよい。なお、本実施の形態４において、特に記述しない項目については実施の形態１〜実施の形態３のいずれかと同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
In the first to third embodiments, the timing for correcting the target voltage VS is not particularly mentioned. The correction of the target voltage VS may be performed when the phenomenon that the detection value V1 of the bus
インバータ基板３の母線電圧検出回路１０の検出値Ｖ１が実際の昇圧後の母線電圧ＶＤＤよりも高くなっている場合、インバータ基板３のインバータ回路９からの最大出力電圧が低下してしまう。このため、インバータ回路９から圧縮機モーター５への出力電流が所定の電流値よりも増加し、保護回路１５により電流制限が働く場合がある。このため、保護回路１５により電流制限が働いた場合に、目標電圧ＶＳを補正するとよい。なお、保護回路１５により電流制限が働く電流値よりも低い値の閾値（所定の電流値）を設定し、インバータ回路９から圧縮機モーター５への出力電流が当該閾値を超えた場合に、目標電圧ＶＳを補正してもよい。つまり、保護回路１５により電流制限が働く前に、目標電圧ＶＳを補正してもよい。
When the detected value V1 of the bus
インバータ基板３の母線電圧検出回路１０の検出値Ｖ１が実際の昇圧後の母線電圧ＶＤＤよりも高くなっている場合、ファンインバータ基板４，１３のインバータ回路１２からの最大出力電圧が低下してしまう。このため、インバータ回路１２からファンモーター６，１４への出力電流が所定の電流値よりも増加し、保護回路１６により電流制限が働く場合がある。このため、保護回路１６により電流制限が働いた場合に、目標電圧ＶＳを補正するとよい。なお、保護回路１６により電流制限が働く電流値よりも低い値の閾値（所定の電流値）を設定し、インバータ回路１２からファンモーター６，１４への出力電流が当該閾値を超えた場合に、目標電圧ＶＳを補正してもよい。つまり、保護回路１６により電流制限が働く前に、目標電圧ＶＳを補正してもよい。
When the detected value V1 of the bus
以上のようなタイミングで目標電圧ＶＳを補正することにより、目標電圧ＶＳの補正が必要な状態でのみ目標電圧ＶＳを補正することとなるため、母線電圧昇圧回路８の低損失化につながる。また、目標電圧ＶＳの補正により、インバータ回路９，１２からの出力電流が低減するため、インバータ回路９，１２でのインバータ損失が低減し、コンバータ回路７とインバータ回路９，１２を含めたトータル損失としての改善効果も見込める。
By correcting the target voltage VS at the timing as described above, the target voltage VS is corrected only in a state where the target voltage VS needs to be corrected, leading to a reduction in the loss of the bus
実施の形態５．
目標電圧ＶＳを補正するタイミングは、実施の形態４で示したタイミングに限らず、例えば以下のタイミングで行ってもよい。なお、本実施の形態５において、特に記述しない項目については実施の形態１〜実施の形態４のいずれかと同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
The timing for correcting the target voltage VS is not limited to the timing shown in the fourth embodiment, and may be performed, for example, at the following timing. In the fifth embodiment, items not particularly described are the same as those in any of the first to fourth embodiments, and the same functions and configurations are described using the same reference numerals.
インバータ基板３の母線電圧検出回路１０の検出値Ｖ１が実際の昇圧後の母線電圧ＶＤＤよりも高くなっている場合、インバータ回路９，１２から出力される交流電圧の周波数を上げた際、ある周波数以上になると当該出力電圧が所望の電圧値（所定の電圧値）まで上昇せず、インバータ回路９，１２から出力される電流が増加することがある。このため、本実施の形態５に係る制御基板２は、このタイミングで目標電圧ＶＳを補正する。
When the detection value V1 of the bus
このようなタイミングで目標電圧ＶＳを補正しても、目標電圧ＶＳの補正が必要な状態でのみ目標電圧ＶＳを補正することとなるため、母線電圧昇圧回路８の低損失化につながる。また、目標電圧ＶＳの補正により、インバータ回路９，１２からの出力電流が低減するため、インバータ回路９，１２でのインバータ損失が低減し、コンバータ回路７とインバータ回路９，１２を含めたトータル損失としての改善効果も見込める。
Even if the target voltage VS is corrected at such timing, the target voltage VS is corrected only in a state where the target voltage VS needs to be corrected, which leads to a reduction in the loss of the bus
以上、上記の実施の形態１〜実施の形態５では、本発明に係る制御装置を空気調和装置の圧縮機モーター及びファンモーターを制御するために用いた例を説明した。これに限らず、本発明に係る制御装置を高調波抑制機器（アクティブフィルター）の制御に用いることも可能である。 As described above, in the first to fifth embodiments, the example in which the control device according to the present invention is used to control the compressor motor and the fan motor of the air conditioner has been described. However, the present invention is not limited to this, and the control device according to the present invention can be used for controlling harmonic suppression devices (active filters).
１ 交流電源、２ 制御基板、３ インバータ基板、４ ファンインバータ基板、５ 圧縮機モーター、６ ファンモーター、７ コンバータ回路、８ 母線電圧昇圧回路、９ インバータ回路、１０ 母線電圧検出回路、１１ 母線電圧検出回路、１２ インバータ回路、１３ ファンインバータ基板、１４ ファンモーター、１５ 保護回路、１６ 保護回路、２０ 制御装置、３０ 冷凍サイクル回路、３１ 圧縮機、３２ 室外熱交換器、３３ 膨張機構、３４ 室内熱交換器、３５ 室外ファン、３６ 室内ファン、３７ 室外熱交換器、３８ 膨張機構、３９ 室外ファン、５０ 空気調和装置。
1 AC power supply, 2 control board, 3 inverter board, 4 fan inverter board, 5 compressor motor, 6 fan motor, 7 converter circuit, 8 bus voltage booster circuit, 9 inverter circuit, 10 bus voltage detection circuit, 11 bus voltage detection Circuit, 12 inverter circuit, 13 fan inverter board, 14 fan motor, 15 protection circuit, 16 protection circuit, 20 controller, 30 refrigeration cycle circuit, 31 compressor, 32 outdoor heat exchanger, 33 expansion mechanism, 34
Claims (10)
前記母線電圧を昇圧する昇圧回路と、
昇圧後の前記母線電圧の電圧値を検出する第１の母線電圧検出回路と、
昇圧後の前記母線電圧を所定周波数の交流電圧に変換して出力する第１のインバータ回路と、
前記第１の母線電圧検出回路の検出値が目標電圧となるように前記昇圧回路を制御する制御手段と、
を備えた制御装置であって、
昇圧後の前記母線電圧の電圧値を検出する第２の母線電圧検出回路を少なくとも１つ有し、
前記制御手段は、
前記第１の母線電圧検出回路の検出値Ｖ１と前記第２の母線電圧検出回路の検出値Ｖ２との関係がＶ１＞Ｖ２となる場合、（Ｖ１−Ｖ２）の値に基づいて、前記目標電圧を補正することを特徴とする制御装置。 A converter circuit for converting an AC voltage into a bus voltage that is a DC voltage;
A booster circuit for boosting the bus voltage;
A first bus voltage detection circuit for detecting a voltage value of the bus voltage after boosting;
A first inverter circuit that converts the bus voltage after boosting into an alternating voltage of a predetermined frequency and outputs the AC voltage;
Control means for controlling the booster circuit so that a detection value of the first bus voltage detection circuit becomes a target voltage;
A control device comprising:
Having at least one second bus voltage detection circuit for detecting a voltage value of the bus voltage after boosting;
The control means includes
When the relationship between the detection value V1 of the first bus voltage detection circuit and the detection value V2 of the second bus voltage detection circuit is V1> V2, the target voltage is determined based on the value of (V1-V2). The control device characterized by correcting.
前記第１のインバータ回路から出力する交流電圧の周波数を上げた際、当該交流電圧の電圧値が所定の電圧値まで上昇せずに前記第１のインバータ回路からの出力電流が上昇した場合、
前記目標電圧を補正することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の制御装置。 The control means includes
When the frequency of the alternating voltage output from the first inverter circuit is increased, when the output current from the first inverter circuit rises without the voltage value of the alternating voltage rising to a predetermined voltage value,
The control device according to any one of claims 1 to 4, wherein the target voltage is corrected.
前記制御手段は、前記第２のインバータ回路からの出力電流が所定の電流値よりも増加した場合、前記目標電圧を補正することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の制御装置。 A second inverter circuit that converts the bus voltage after the voltage value is detected by the second bus voltage detection circuit into an alternating voltage of a predetermined frequency and outputs the AC voltage;
The said control means correct | amends the said target voltage, when the output current from a said 2nd inverter circuit increases more than predetermined current value, The said target voltage is any one of Claims 1-5 characterized by the above-mentioned. The control device described.
前記第２のインバータ回路から出力する交流電圧の周波数を上げた際、当該交流電圧の電圧値が所定の電圧値まで上昇せずに前記第２のインバータ回路からの出力電流が上昇した場合、
前記目標電圧を補正することを特徴とする請求項６に記載の制御装置。 The control means includes
When increasing the frequency of the AC voltage output from the second inverter circuit, when the output current from the second inverter circuit rises without the voltage value of the AC voltage rising to a predetermined voltage value,
The control device according to claim 6, wherein the target voltage is corrected.
これらの前記第２の母線電圧検出回路の検出値のうち、最も低い値の検出値を前記Ｖ２として用いることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の制御装置。 A plurality of second bus voltage detection circuits;
The control device according to any one of claims 1 to 7, wherein a detection value having the lowest value among the detection values of the second bus voltage detection circuit is used as the V2.
請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の制御装置と、
を備え、
前記第１のインバータ回路から出力された交流電圧を前記圧縮機のモーターに印加することを特徴とする空気調和装置。 A refrigeration cycle circuit in which a compressor, an indoor heat exchanger, an expansion mechanism, and at least one outdoor heat exchanger are connected by piping;
A control device according to any one of claims 1 to 8,
With
An air conditioner that applies an AC voltage output from the first inverter circuit to a motor of the compressor.
前記室外熱交換器に送風する少なくとも１つの室外ファンと、
請求項６、請求項７、請求項６に従属する請求項８、又は、請求項７に従属する請求項８に記載の制御装置と、
を備え、
前記第１のインバータ回路から出力された交流電圧を前記圧縮機のモーターに印加し、
前記第２のインバータ回路から出力された交流電圧を前記室外ファンのファンモーターに印加することを特徴とする空気調和装置。 A refrigeration cycle circuit in which a compressor, an indoor heat exchanger, an expansion mechanism, and at least one outdoor heat exchanger are connected by piping;
At least one outdoor fan for blowing air to the outdoor heat exchanger;
A control device according to claim 6, claim 7, claim 8 subordinate to claim 6, or claim 8 subordinate to claim 7,
With
Applying the AC voltage output from the first inverter circuit to the motor of the compressor;
An air conditioner that applies an AC voltage output from the second inverter circuit to a fan motor of the outdoor fan.
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