JP7113971B2 - ヒートポンプ装置、空気調和機および冷凍機 - Google Patents
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Description
図1は、実施の形態1にかかるヒートポンプ装置100の構成例を示す図である。ヒートポンプ装置100は、圧縮機1と、四方弁2と、熱交換器3と、膨張機構4と、熱交換器5と、インバータ9と、インバータ制御部10と、を備える。圧縮機1、四方弁2、熱交換器3、膨張機構4、熱交換器5が、冷媒配管6を介して順次接続された冷凍サイクルを構成する。圧縮機1は、冷媒を圧縮する圧縮機構7と、圧縮機構7を動作させるモータ8とを備える。モータ8は、U相、V相、およびW相の三相の巻き線を有する三相モータである。ヒートポンプ装置100は、空気調和機、冷凍機などに備えられる。
実施の形態1では、高周波の電圧の印加およびキャリア周波数の可変制御による圧縮機1の加熱制御において、キャリア可変とするときの電圧ベクトルがV4,V3である場合について説明した。本実施の形態のヒートポンプ装置100は、図6に示したように、実施形態1におけるV4ベクトルとV3ベクトルを交互に出力する動作から、任意の時間経過と共に任意の角度ずつ電圧ベクトルの向きをずらし、V4,V3の次はV2,V5、次にV1,V6と120°ずつ、正逆交互に出力される電圧ベクトルをずらすことで加熱ムラをなくす制御にしてもよい。また、60°ずつ、ずらす制御としても同等の効果が得られることは言うまでもない。
図10は、実施の形態3にかかる基準位相θfが0°、120°、および240°の時のモータ8のUVWの各相に流れる電流を示す図である。実施の形態2では、モータ8へV4ベクトルとV3ベクトルを交互に印加するときの電圧ベクトルの向きを基準位相である0°とした場合に、電圧ベクトルの向きを120°、240°とずらす制御を行った。電圧ベクトルの向きをずらす場合、図10に示されるようにUVW相に流れる電流が変わる場合がある。この場合、前述のとおり電圧ベクトル印加の向きを120°、240°と任意の時間経過後に切り替えることによって電気的ノイズも変化してしまう。
Lu=Vdc・Δt/ΔIu・・・(1)
Lu・ΔIu=Lv・ΔIv=Lw・ΔIw・・・(2)
電圧算出部23は式(2)を用いることで、電圧ベクトルの各位相時で、電流値が等しくなるような実電圧ベクトルの印加時間、各位相間での印加時間の関係を演算することができる。
Δtv=(Lu/Lv)・Δtu・・・(3)
Δtw=(Lu/Lv)・Δtu・・・(4)
Claims (14)
- 冷媒を圧縮する圧縮機構と、
前記圧縮機構を駆動させるモータと、
前記モータに電圧を印加するインバータと、
キャリア信号に基づいて前記インバータを駆動させる駆動信号を生成するインバータ制御部と、
を備え、
前記インバータ制御部は、
前記冷媒を加熱する加熱運転モードにおいて、前記キャリア信号のキャリア周波数を周期的に変化させ、かつ、前記モータに実ベクトルの電圧が印加される時間が、変化した前記キャリア周波数によらず一定となるように前記駆動信号を生成するヒートポンプ装置。 - 前記インバータ制御部は、
前記キャリア信号の傾きを変えずに、前記キャリア信号の振幅値を変えることで前記キャリア周波数を変化させる請求項1に記載のヒートポンプ装置。 - 前記インバータ制御部は、
前記キャリア信号の傾きを変えることで前記キャリア周波数を変化させる請求項1に記載のヒートポンプ装置。 - 前記インバータ制御部は、
前記モータに印加する電圧を変化させる電圧指令値を前記キャリア信号の山および谷のときに、前記モータに印加する電圧を、基準位相に対して0°の位相差を持った第1の電圧指令値と、基準位相に対して180°の位相差を持った第2の電圧指令値と、に交互に切り替える請求項2に記載のヒートポンプ装置。 - 前記インバータ制御部は、
前記キャリア周波数が変化されるごとに、前記キャリア信号の振幅の中心値を前記キャリア信号の振幅値の変化に追従して変化させ、前記変化された前記キャリア信号の振幅の中心値を前記第1の電圧指令値および前記第2の電圧指令値の基準とし、前記第1の電圧指令値が前記基準から離れる値および前記第2の電圧指令値が前記基準から離れる値を周波数が異なる各キャリア信号間で一定とする請求項4に記載のヒートポンプ装置。 - 前記インバータ制御部は、
任意の時間サイクルごとに、前記基準位相を120°ずつ、切り替えることで前記モータの巻線の内、電流が集中する相を切り替える請求項4または5に記載のヒートポンプ装置。 - 前記インバータの各相の電流を検出する電流検出回路と、
前記電流検出回路にて検出した電流値を保存し、前記電流値を用いて前記電圧指令値を算出する電圧算出部と、
を備え、
前記電圧指令値は、
前記電圧を印加したときの前記インバータの各相の電流の値が任意の一定値となるように算出される請求項4から6のいずれか1つに記載のヒートポンプ装置。 - 前記モータに印加する電圧の印加時間は、
前記インバータの各相の電流の値が一定となるように決定され、前記基準位相に対して0°または180°の位相差を持った電圧を交互に印加する請求項7に記載のヒートポンプ装置。 - 前記インバータを構成するスイッチング素子は、
ワイドバンドギャップ半導体である請求項1から8のいずれか1つに記載のヒートポンプ装置。 - 前記インバータを構成するダイオードは、
ワイドバンドギャップ半導体である請求項1から9のいずれか1つに記載のヒートポンプ装置。 - 前記ワイドバンドギャップ半導体は、
炭化珪素、窒化ガリウム系材料またはダイヤモンドのいずれか1つである請求項9または10に記載のヒートポンプ装置。 - 前記インバータを構成するスイッチング素子は、
スーパージャンクション構造のMetal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistorである請求項1から11のいずれか1つに記載のヒートポンプ装置。 - 請求項1から12のいずれか1つに記載のヒートポンプ装置を備える空気調和機。
- 請求項1から12のいずれか1つに記載のヒートポンプ装置を備える冷凍機。
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