JPH04288432A - 空気調和機の電流制御装置及び制御方法 - Google Patents

空気調和機の電流制御装置及び制御方法

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JPH04288432A
JPH04288432A JP3331497A JP33149791A JPH04288432A JP H04288432 A JPH04288432 A JP H04288432A JP 3331497 A JP3331497 A JP 3331497A JP 33149791 A JP33149791 A JP 33149791A JP H04288432 A JPH04288432 A JP H04288432A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は空気調和機の電流制御装
置及び制御方法に係わり、特に、冷房及び暖房時の全体
制限電流を異なるべく設置し、インバータに流れる電流
を検出して過電流よりインバータ回路を保護することが
できる空気調和機の電流制御装置及びその制御方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】一般的に室内の空気負荷に
対する空調機の能力は、室外機に配置された圧縮機の運
転周波数により決定され、圧縮機の運転周波数はインバ
ータ構成素子のスイッチング動作を制御することにより
可変とすることができる。
【０００３】また、インバータを使用する場合、インバ
ータ回路に印加される交流の全体電流を正確に検出し、
検出電流が所定の制限電流を超過するようになれば、圧
縮機の運転を停止させ、インバータ構成素子の定格電流
を超過しないようになされる。
【０００４】このようなインバータ回路を構成する時、
スイッチング素子をパワートランジスターのような半導
体素子で使用したが、半導体は自体の物理的特性が周辺
温度の変化に従って、敏感に変化するという性質がある
。
【０００５】特に、夏の冷房運転時と冬の暖房運転時の
外気温度は顕著な差異があるので、半導体素子を使用す
る冷暖房兼用の空調機においては、外部温度に従って圧
縮機に印加される電流量に変化が生じ、正常的な回路作
動を行うことができないという問題があった。
【０００６】すなわち、半導体素子の定格を冷房運転に
適合するように設定するとなれば、室外機に設置された
半導体素子の定格は夏を基準として設定されるので、冬
に暖房運転時室外温度は低いので、夏を基準として設定
された半導体素子により圧縮機に印加される電流量が少
なくなり、圧縮機の回転速度が低下され、暖房運転に合
うべく素子の定格を選択すれば、前記に述べたところと
は反対に冷房運転時、過度な電流が流れるようになるの
で、半導体素子が破壊されるという問題が生じる。従来
技術の代表的な例が日本特許公開昭５８−１７９９７に
発表されている。
【０００７】ここでは、交流を直流に交換するコンバー
タ回路と、該直流から矩形波交流を作る半導体スイッチ
回路と、該スイッチ回路をオン、オフ制御する制御信号
回路と、該制御信号回路の駆動源にてなる周波数信号を
作る電圧、周波数変換回路を設けて、前記矩形波交流に
より運転されるインバータモーターにおいて、前記スイ
ッチ回路に流れる過電流を電圧値で検出する過電流検出
部と、該検出電圧が基準電圧以上になるとき、前記制御
信号回路で停止及び運転指令を一定周期で入力し、前記
電圧、周波数変換回路の出力周波数を、一定の周波数で
固定させる限時回路と、前記検出電圧が前記基準電圧よ
り低くなった時、前記電圧、周波数変換回路の出力周波
数の固定を解除するゲート回路を設けた構成としている
。
【０００８】これは過電流を検出して過電流がインバー
タ部に流れる時、周期的に運転を停止させると同時に、
回転周波数を固定させることにより、インバータモータ
ーが外力により、逆回転する中に運転を開始していても
、インバータの運転を停止させることなく、正規回転に
よって修正可能とし、インバータに過電流が流れること
を防止してインバータを保護する。
【０００９】しかし、前記特許も冷房時と暖房時に発生
する温度差により、電流変化の為に発生される半導体素
子の破壊を防ぐものではない。また、他の問題点として
、インバータ回路に流れる尖頭電流が過多なる場合には
、素子の破壊を惹起し、正常作動を妨害するので、従来
には電流トランスを使用するか、ショント抵抗を使用し
て、尖頭電流を検出した。
【００１０】しかし、電流トランスを使用する方式はト
ランスの特性上微細な電流を検出することが難しかった
し、ショント抵抗を使用する方式も単に抵抗にて電流を
分流させて測定するので、電流量を正確に検出すること
ができないために、尖頭電流発生時、適切に対応するこ
とができないという問題があった。
【００１１】
【発明の目的】したがって、本発明の目的は、インバー
タを印加される交流の全体電流及び尖頭電流による過電
流からインバータを保護することができるようにする空
気調和機の電流制御装置及び制御方法を提供することに
ある。本発明の他の目的は、制限電流レベルを冷房運転
と暖房運転の２段階、または圧縮機の運転指令周波数に
従って、多段階で設定し、過電流による異常状態をもっ
と精密に防止することができるようにする空気調和機の
電流制御方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、インバータモーターに流れる最大電流を検出する全
体電流検出素子を商用交流電源導入部に配置し、尖頭電
流を検出する尖頭電流検出装置を変換部とインバータ部
間に配置して、最大電流及び尖頭電流を検出して、その
検出値等に対し夫々最大値と尖頭値を設定して、その限
界値を超過する際、インバータモーターを停止させる。
【００１３】
【実施例】以下、添付された図面を参照して本発明を詳
細に説明すれば次の通りである。図１は、本発明を適用
させた空気調和機の制御回路を示したブロック図であり
、図２は図１の詳細な回路を図示したものである。本発
明による装置は、商用交流電源１に連結され、交流を直
流に変換する変換部２と、前記変換部２において印加さ
れる直流を３相交流に作り圧縮機４に印加する、インバ
ータ部３と前記インバータ部３を構成する、トランジス
ターＴＲ１−ＴＲ６のベースに制御信号を送るベース駆
動部５と、室外温度データ及び電流データ等を入力を受
けて処理し、前記ベース駆動部５の駆動信号を出力する
、マイクロプロセッサー６と、前記商用交流電源１と変
換部２間に配置された電流トランスＣＴにより電流を検
知し、その値を前記マイクロプロセッサー６に出力する
全体電流検出部７と、前記変換部２とインバータ部３間
に配置されたショント抵抗Ｒ１に流れる電流を検出して
、その値をマイクロプロセッサー６に出力する尖頭電流
検出部８と、室内及び室外温度、室内外配管温度、圧縮
機吐出ガス温度等を感知し、そのデータを前記マイクロ
プロセッサー６に出力する温度感知部９と、前記マイク
ロプロセッサー６が室内機のマイクロプロセッサー１３
と送受信できるように配置されたインタフェース部１２
で構成される。
【００１４】ここで、マイクロプロセッサー６は、入力
された外部データに従って圧縮機運転周波数を決定し、
ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ　　Ｗｉｄｔｈ　　Ｍｏｄｕｌａｔ
ｉｏｎ）波形合成部１１で制御データを出力するインバ
ータ制御部１０と、インバータ制御部１０の運転指令周
波数に従って、ベース駆動部５を動作させるための出力
信号のパルス幅を変化させる、ＰＷＭ波型合成部１１を
その内部に設けている。その作用を説明すれば次の通り
である。
【００１５】商用子流電源１において印加された交流は
、変換部２において整流され、インバータ部３に印加さ
れる。この際、インバータ制御部１０はＰＷＭ波型合成
部１１に制御信号を送って、ＰＷＭ波型を作るようにす
る。該ＰＷＭ波はベース駆動部５に印加され、インバー
タ部３のトランジスター等ＴＲ１−ＴＲ６は、そのＰＷ
Ｍ波によりオン、オフされ、前記インバータ部３の３出
力端子より１２０゜の位相差を有する３相交流が出力さ
れる。該３相交流の供給を受け誘導モーターが駆動され
る。ここで、変換部２において出力された直流は、イン
バータ部３に印加され、ショント抵抗Ｒ１を通じて変換
部２に帰還され、ループを形成する。ショント抵抗Ｒ１
を流れる電流は尖頭電流検出部８より検出され、その結
果値がマイクロプロセッサー６に入力される。
【００１６】前記入力された検出電流が予め設定された
値より大きい場合に、マイクロプロセッサー６はベース
駆動部５に停止信号を送ってインバータ部３のトランジ
スター等ＴＲ１−ＴＲ６がオフされ、誘導モーター４が
停止する。さらに、前記入力された検出電流が予め設定
された値より小さい場合には、全体電流検出部７より検
知される電流値が所定値より小さいかを判断し、小さい
場合には、正常状態に誘導モーター４が動作し、全体電
流検出部７より検知される電流値が所定値より大きい場
合には所定時間後に、誘導モーター４を停止させる。こ
こで、前記所定電流値は、温度感知部９で感知した室外
環境により冷房時と暖房時にて区分して設定される。
【００１７】図３は、本発明におい使用された尖頭電流
検出部８の構成を示した詳細な回路図である。ここに図
示されたように、本発明の尖頭電流検出部８は変換部２
とインバータ部３間に接続されたショント抵抗Ｒ１の両
端にジェンナータイオードＺＤと抵抗Ｒ２を接続し、ジ
ェンナータイオードＺＤと抵抗Ｒ２の接続点は抵抗Ｒ３
、コンデンサーＣ２，Ｃ３、タイオードＤ１１を通じて
、ポートカプラ１２の発光素子ＰＤに接続され、ポート
カプラ１２の受光素子ＰＴは抵抗Ｒ４を通じて直流電源
Ｖｃｃに接続すると同時に、マイクロプロセッサー６に
接続して構成されている。
【００１８】その作用効果につき説明すると、ショント
抵抗Ｒ１を通じて一定電流が流れれば、ショント抵抗Ｒ
１の両端には所定の電圧差が発生するようになり、この
発生電圧がジェンナータイオードＺＤのジェンナー電圧
以下である場合には、ジェンナータイオードＺＤがオフ
されるので、ポートカプラ１２の発光素子ＰＤは動作し
なくなり、マイクロプロセッサー６には高電位信号が印
加され、正常状態であることを認識する。
【００１９】ショント抵抗Ｒ１を通じて過電流が流れれ
ば、過電流が流れて発生する電圧がジェンナータイオー
ドＺＤの導通電圧以上になるので、ジェンナータイオー
ドＺＤは導通され、これに因り抵抗Ｒ３を通じて電圧が
流れるので、ポートカプラ１２の発光素子ＰＤが発行す
るようになり、光りを感知した受光素子ＰＴが導通され
るので、マイクロプロセッサー６には低電位信号が印加
され過電流による異常状態であることを認識する。
【００２０】一方、図４は、本発明の電流制御方法を示
したフローチャートにて全体電流及び尖頭電流の検知に
よる空気調和機の制御方法を示したものである。先ず、
電源が印加され初期化を行った後、段階１０１において
、使用者が入力した運転モードが冷房運転であるか、暖
房運転であるかを判別し、冷房運転である場合には、段
階１０２において、室内マイコムや温度感知部９より、
周辺の空調負荷に該当するデータ等の入力を受ける。
【００２１】この際、空調負荷に該当する入力変数は室
内において電送される室温及び室内配管温度、室外機よ
り入力を受ける室外温度、室外配管温度及び圧縮機吐出
ガス温度等である。運転指令が冷房運転である場合、周
辺データを受入れ段階１０３において適切な運転周波数
を内部のロム（ＲＯＭ）テーブルにおいて読み、インバ
ータ部３の運転周波数を決定し、段階１０４において、
全体制御電流、即ち全体電流制限値ＩＡを冷房運転時に
合うように設定した値Ｉ１にてセッティングする。
【００２２】一方、運転指令が暖房運転である場合には
、段階１０５において、冷房時と同一に周辺の空調負荷
に該当するデータ等の入力を受けた後、段階１０６にお
いて、受け入れた入力データに基ずいてインバータ部３
の運転周波数を決定し、段階１０７において、全体電流
制限値ＩＡを暖房運転時に合うように設定した値Ｉ３に
てセッティングする。この際、半導体素子の温度特性を
勘定し、Ｉ１＜Ｉ２になるようにする。
【００２３】また、前記においては、全体電流制限値Ｉ
Ａを冷房及び暖房時を区分して二つに設定したが、冷暖
房時を区分する外に夫々の運転周波数毎に全体電流制限
値と尖頭電流制限値を異なるように設定し、決定された
運転周波数に該当する全体電流制限値ＩＡで設定するこ
ともできる。
【００２４】段階１０８において、全体電流検出部７と
尖頭電流検出部８より検出データ、即ち、尖頭電流値Ｉ
Ｄを読み込む。段階１０９において、検出された尖頭電
流値ＩＤが尖頭電流制限値ＩＢより大きい場合には、運
転停止ルーチンを遂行し、圧縮機４モーターの駆動を停
止させる。検出された尖頭電流値ＩＤが尖頭電流制限値
ＩＢを超過しなければ、段階１１０において、タイマー
バッファーを”０”にクリアさせ、段階１１１において
、検出された全体電流値ＩＳと設定されている全体電流
制限値ＩＡを比較して全体電流値ＩＳが全体電流制限値
ＩＡを超過しないようになれば、正常的な運転ルーチン
を遂行し、全体電流値ＩＳが全体電流制限値ＩＡを超過
すれば、段階１１２において、タイマーバッファーのカ
ウントを一つずつ増加させる。
【００２５】段階１１３において、タイマーバッファー
値が設定値例えば、２以上であるかを判別し、設定値以
下である場合には、瞬間的な電流増加現象にて認識しそ
のまま運転ルーチンを遂行して、タイマーバッファー値
が設定値を超過すれば、運転停止ルーチンを遂行して圧
縮機４モーターの駆動を停止する。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明はインバー
タ回路に印加される全体電流及び尖頭電流を正確に検出
し、過電流によるインバータの破壊を防止し、全体電流
制限値を冷房運転及び暖房運転に従って、或いは運転指
令周波数に従い異なるべく設定し、圧縮機駆動を制御す
ることにより、回路構成素子を保護するのは勿論、空調
機の運転を安全に制御することができるという効果が得
られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用させた空気調和機の電流制御回路
を示したブロック図である。
【図２】図１の詳細な回路図である。
【図３】本発明の尖頭電流検出部を示す詳細回路図であ
る。
【図４】本発明の電流制御方法を示したフローチャート
である。
【符号の説明】
３　　インバータ部 ４　　圧縮機 ６　　マイクロプロセッサー ７　　全体電流検出部 ８　　尖頭電流検出部 １２　　ポートカプラ ＺＤ　　ジェンナータイオードＺＤ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　室内機と室外機で分離された冷暖房兼
    用空気調和機のインバータモーターに流れる電流を制御
    する装置にておいて、商用交流電源より交流電源を受け
    て直流に変換する変換手段と、前記変換手段より直流電
    源を受け３相交流を作るインバータ手段と、前記インバ
    ータ手段より３相パルスを受けて動作するモーター手段
    と、前記インバータ手段に駆動信号を送るベース駆動手
    段と、前記商用交流電源と変換手段間に配置された電流
    トランスに流れる電流を検出する全体電流検出手段と、
    前記変換手段とインバータ手段間に配置された、ション
    ト抵抗に流れる電流を検出する尖頭電流検出手段と、前
    記全体電流検出手段及び尖頭電流検出手段より検出結果
    を受け、その制御値と比較しその結果に従って、前記ベ
    ース駆動手段に所定の制御信号を出力する制御手段にて
    構成されることを特徴とする空気調和機の電流制御装置
    。
  2. 【請求項２】　　前記尖頭電流検出部は、前記変換部と
    インバータ部間に連結されたショント抵抗に印加される
    尖頭電圧により導通される過電圧導通手段と、前記過電
    圧導通手段を通じて印加される電圧をパルス化するパル
    ス手段と、前記パルス手段よりパルスを受けて動作する
    スイッチング手段にて構成されることを特徴とする請求
    項１記載の空気調和機の電流制御装置。
  3. 【請求項３】　　空気調和機の電流制御装置の制御方法
    において、電源が印加され初期化した後、冷房モードで
    あるか、暖房モードであるかを判断し、そのモードに従
    って、電流制限値を設定する段階と、前記各モードより
    前記モーターに印加される全体電流と尖頭電流を検出す
    る段階と、前記検出された値が所定値以上においては、
    前記モーターを停止させ、所定値以下においては、モー
    ターを駆動させる段階で構成されたことを特徴とする空
    気調和機の電流制御装置の制御方法。
  4. 【請求項４】　　空気調和機の電流制御装置の制御方法
    において、電源が印加され初期化した後、冷房運転であ
    るか、暖房運転であるかを判断する段階と、暖房運転で
    ある場合、温度感知部より周辺温度を感知して、運転周
    波数を決定し、予め設定された電流制限値を暖房運転に
    合う所定値にてセッティングする段階と、冷房運転であ
    る場合、温度感知部より周辺温度を感知して、運転周波
    数を決定し、予め設定された電流制限値を冷房運転に合
    う所定値にてセッティングする段階と、前記予め設定さ
    れた電流制限値がセッティングされた後、全体電流トラ
    ンジスター尖頭電流を検出する段階と、前記検出された
    尖頭値が設定値より大きいかを判断し、大きい場合イン
    バータモーターを停止させ、大きくない場合タイマーバ
    ッファーを”０”にクリアする段階と、前記段階におい
    て、検出された全体電流値が前記段階において、設定さ
    れた所定値より大きいかを判断し、大きい場合、運転ル
    ーチンを遂行し、大きくない場合、タイマーバッファー
    を”１”増加させる段階と、前記タイマーバッファー値
    が設定値より大きいかを判断して、大きい場合、運転停
    止ルーチンを遂行し、大きくない場合、運転ルーチンを
    遂行する段階と、前記運転ルーチンを遂行した後、前記
    暖房運転であるか、冷房運転であるかを判断する段階か
    ら繰り返し遂行する段階にて構成されたことを特徴とす
    る空気調和機の電流制御装置の制御方法。
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