JP7019072B2 - 空気調和機及び空気調和機の制御方法 - Google Patents
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Description
モータを有する空気調和機であって、
交流電源からの交流電流を直流電流に変換し、前記変換された直流電流を出力するコンバータと、
前記変換された直流電流を、3相交流に変換し、前記変換された3相交流を前記モータに供給するインバータと、
前記インバータに、デッドタイムを持つオンオフ信号を出力するゲートドライバと、
前記空気調和機を制御するための空調制御信号を前記空気調和機の外部から受信し、前記空調制御信号に基づく指示信号を前記空気調和機の内部に出力する信号受信部と、
前記指示信号を受信し、前記モータの回転数を変化させずに、前記受信した指示信号に従って前記デッドタイムを制御する制御部と
を備える。
本発明の一態様に係る空気調和機の制御方法は、
モータと、交流電源からの交流電流を直流電流に変換するコンバータと、前記変換された直流電流を3相交流に変換し前記変換された3相交流を前記モータに供給するインバータとを有する空気調和機の制御方法であって、
前記空気調和機を制御するための空調制御信号を前記空気調和機の外部から受信するステップと、
前記空調制御信号に基づく指示信号を前記空気調和機の内部に出力するステップと、
前記指示信号に対応するデッドタイムを選択するステップと、
前記インバータに、前記デッドタイムを持つオンオフ信号を出力するステップと
を備え、
前記モータの回転数を変化させずに、前記指示信号に従って前記デッドタイムを制御する。
図1は、本発明の実施の形態に係る空気調和機100の構成を概略的に示すブロック図である。
空気調和機100は、モータ1と、インバータ2と、コンバータ3と、ゲートドライバ4と、信号受信部5と、制御部6とを有する。
例えば、モータ1は、3相モータである。この場合、モータ1は、例えば、永久磁石埋込型モータ(IPMモータ)又は表面磁石型モータ(SPMモータ)などの永久磁石同期モータである。
インバータ2は、複数のスイッチング素子、具体的には、スイッチング素子u1,u2,v1,v2,w1,及びw2を有する。スイッチング素子u1,u2,v1,v2,w1,及びw2の各スイッチング素子を「半導体スイッチング素子」又は「アーム」ともいう。スイッチング素子u1,u2,v1,v2,w1,及びw2は、上アーム又は下アームに分類される。具体的には、スイッチング素子u1,v1,及びw1の各々を「上アーム」といい、スイッチング素子u2,v2,及びw2の各々を「下アーム」という。
図4(B)は、制御部6のハードウェア構成の他の例を示す図である。
図5は、空気調和機100の動作の一例を示すフローチャートである。本実施の形態では、空気調和機100の制御方法は、以下に説明されるステップを含む。
図7は、静音モードに対応するデッドタイムを持つオンオフ信号の一例を示す図である。
図8は、省エネモードにおけるモータ電流の波形の一例を示す図である。
図9は、静音モードにおけるモータ電流の波形の一例を示す図である。
図10は、省エネモードにおけるモータ1のトルクの変動の一例を示す図である。
図11は、静音モードにおけるモータ1のトルクの変動の一例を示す図である。
一般に、モータのトルクは、モータに供給されるモータ電圧とモータ電流の積に比例するため、モータ電流の高調波成分は、トルクリップルを誘発する。このトルクリップルは、モータの振動及び騒音の要因となるため、低減することが望ましい。
図13は、制御部6の他の例を示すブロック図である。
制御部6は、2以上のマイクロコンピュータ64を含んでもよい。この場合、2以上のマイクロコンピュータ64の各々に、1パターンのデッドタイム、すなわち、複数の運転モードの内の1つに対応するデッドタイムが組み込まれている。
図14は、制御部6のさらに他の例を示すブロック図である。
制御部6は、2以上のマイクロコンピュータ64に加えて、管理部65を含んでもよい。この場合、2以上のマイクロコンピュータ64の各々に、1パターンのデッドタイム、すなわち、複数の運転モードの内の1つに対応するデッドタイムが組み込まれている。管理部65は、2以上のマイクロコンピュータ64の各々を管理する。言い換えると、管理部65は、2以上のマイクロコンピュータ64の各々を制御する。管理部65は、CPU又はマイクロコンピュータでもよい。
以上に説明したように、空気調和機100において、制御部6は、受信した指示信号に従ってデッドタイムを制御する。ゲートドライバ4は、制御部6によって制御されたデッドタイムを持つオンオフ信号をインバータ2に出力する。これにより、モータ1の回転数は変化せず、モータ電流の波形、例えば、高調波成分の振幅及び位相が変化する。すなわち、モータ1の回転数は変化せず、モータ1の効率又は振動(具体的には、トルクリップル)が変化する。その結果、空気調和機100の冷凍能力を維持した状態で省エネモード及び静音モードなどの空気調和機の運転モードを切り替えることができる。
Claims (12)
- モータを有する空気調和機であって、
交流電源からの交流電流を直流電流に変換し、前記変換された直流電流を出力するコンバータと、
前記変換された直流電流を、3相交流に変換し、前記変換された3相交流を前記モータに供給するインバータと、
前記インバータに、デッドタイムを持つオンオフ信号を出力するゲートドライバと、
前記空気調和機を制御するための空調制御信号を前記空気調和機の外部から受信し、前記空調制御信号に基づく指示信号を前記空気調和機の内部に出力する信号受信部と、
前記指示信号を受信し、前記モータの回転数を変化させずに、前記受信した指示信号に従って前記デッドタイムを制御する制御部と
を備えた空気調和機。 - 前記制御部は、2パターン以上のデッドタイムを格納している請求項1に記載の空気調和機。
- 前記制御部が前記指示信号を受信したとき、前記制御部は、前記受信した指示信号に従って前記2パターン以上のデッドタイムの内の1つを選択し、選択したデッドタイムに対応するデッドタイム制御信号を前記ゲートドライバに出力する請求項2に記載の空気調和機。
- 前記ゲートドライバが前記デッドタイム制御信号を受信したとき、前記ゲートドライバは、前記受信したデッドタイム制御信号に従って、前記制御部によって選択された前記デッドタイムを持つ前記オンオフ信号を出力する請求項3に記載の空気調和機。
- 前記制御部は、2以上のマイクロコンピュータを含み、
前記2以上のマイクロコンピュータの各々に、1パターンのデッドタイムが組み込まれている請求項1又は2に記載の空気調和機。 - 前記制御部が前記指示信号を受信したとき、前記2以上のマイクロコンピュータの内の1つが、前記指示信号によって示される前記デッドタイムに対応するデッドタイム制御信号を前記ゲートドライバに出力する請求項5に記載の空気調和機。
- 前記制御部は、前記2以上のマイクロコンピュータを管理する管理部を有し、
前記制御部が指示信号を受信したとき、前記管理部は、前記受信した指示信号に従って、前記2以上のマイクロコンピュータの内の1つを選択し、前記選択されたマイクロコンピュータは、前記指示信号によって示される前記デッドタイムに対応するデッドタイム制御信号を前記ゲートドライバに出力する請求項5に記載の空気調和機。 - 前記ゲートドライバが前記デッドタイム制御信号を受信したとき、前記ゲートドライバは、前記受信したデッドタイム制御信号によって示される前記デッドタイムを持つ前記オンオフ信号を出力する請求項6又は7に記載の空気調和機。
- 前記モータは、永久磁石埋込型モータである請求項1から8のいずれか1項に記載の空気調和機。
- 前記モータは、表面磁石型モータである請求項1から8のいずれか1項に記載の空気調和機。
- 前記空気調和機は複数の運転モードを有し、
前記空調制御信号は、前記空気調和機のユーザーによって選択された、前記複数の運転モードのうちの1つに対応する
請求項1から10のいずれか1項に記載の空気調和機。 - モータと、交流電源からの交流電流を直流電流に変換するコンバータと、前記変換された直流電流を3相交流に変換し前記変換された3相交流を前記モータに供給するインバータとを有する空気調和機の制御方法であって、
前記空気調和機を制御するための空調制御信号を前記空気調和機の外部から受信するステップと、
前記空調制御信号に基づく指示信号を前記空気調和機の内部に出力するステップと、
前記指示信号に対応するデッドタイムを選択するステップと、
前記インバータに、前記デッドタイムを持つオンオフ信号を出力するステップと
を備え、
前記モータの回転数を変化させずに、前記指示信号に従って前記デッドタイムを制御する
空気調和機の制御方法。
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