JPH04364397A - 空気調和機の制御方法 - Google Patents

空気調和機の制御方法

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JPH04364397A
JPH04364397A JP3181527A JP18152791A JPH04364397A JP H04364397 A JPH04364397 A JP H04364397A JP 3181527 A JP3181527 A JP 3181527A JP 18152791 A JP18152791 A JP 18152791A JP H04364397 A JPH04364397 A JP H04364397A
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JP
Japan
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air conditioner
input
input current
switching
switching element
Prior art date
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Pending
Application number
JP3181527A
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English (en)
Inventor
Yoshiaki Ogawa
善朗 小川
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Fujitsu General Ltd
Original Assignee
Fujitsu General Ltd
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Publication date
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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に係わり、更
に詳しくは、入力電流を制御し、力率の向上および高調
波の低減を図る空気調和機の制御方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の空気調和機においては、
交流電源を直流に変換し、この直流をインバータ部に供
給するとともに、マイクロコンピュータにて圧縮機をイ
ンバータ制御するためのPWM波形を生成し、このPW
M波形に応じて上記インバータ部を制御するようになっ
ている。ところで、交流電源を直流に変換する電源回路
は一般的にコンデンサ入力形になっているが、このよう
な電源回路は入力電流が歪波となるため入力力率が悪く
、また、高調波電流を発生する。そこで、この入力力率
を改善し、高調波を低減するために、例えば図5に示す
ように交流/直流変換回路21、つまり交流電源22と
インバータ部23の間には電源と閉回路を構成するリア
クタ24およびスイッチング素子25による入力電流制
御回路が設けられており、そのスイッチング素子25を
高速でオン、オフ制御し、入力電流波形が略正弦波とな
るようにしている。しかし、スイッチング素子のオンに
より、そのスイッチング素子には電流が流れるため損失
が生じ上記交流/直流変換回路21の交換効率が悪化す
る。この損失をできるだけ少なくするため、入力電流を
検出する直流電流センサ26と、この検出電流の瞬時値
を得る瞬時値変換回路27と、この瞬時値電流の平均値
を得る平均値変換回路28と、この平均値と瞬時値とを
比較する比較器29等を備え、その入力電流の瞬時値が
平均値を超えているときには上記スイッチング素子25
のオン,オフを停止制御するようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記空
気調和機の制御方法においては、スイッチング素子25
を制御するのに図5に示されるような直流電流センサ2
6、瞬時値変換回路27、平均値変換回路28、比較器
29、出力電流センサ30、平均値変換回路31、スイ
ッチング電流センサ32、比較器33、および発振回路
34が必要であり、部品点数が多くて組立工数も増加し
、コストが上昇するとともに、信頼性が低下するという
問題点があった。したがって、本発明においては上記の
課題を解決し、低コストにより、入力力率を改善し、高
調波を低減し、交流/直流変換の変換効率の悪化を少な
く抑えることができる空気調和機の制御方法を提供する
ことを目的としている。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するためになされたものであり、交流電源を交流/直
流変換手段により直流に変換し、圧縮機をインバータ制
御するためのインバータ部に供給するようにしてなる空
気調和機において、上記交流/直流変換手段に、上記交
流電源と閉回路を構成する少なくともリアクタおよびス
イッチング素子を設け、同スイッチング素子を入力交流
のゼロクロス点から入力交流の所定周期分、入力電流に
応じたスイッチングパターンでスイッチング制御すると
ともに、このスイッチングパターンは入力交流のゼロク
ロス点から所定時間毎にオン時間を変えたものとした。
【0005】
【作用】上記の構成であれば、交流/直流変換手段のス
イッチング素子を入力交流のゼロクロス点から入力交流
の例えば半周期(180度)分、空気調和機の入力電流
に応じたスイッチングパターンでスイッチング制御する
とともに、そのスイッチングのオン時間を入力交流のゼ
ロクロス点から所定時間(例えば、1ms)毎に変えて
スイッチング制御するようにしているので、空気調和機
の入力電流が大きくなれば、つまり、負荷が大きくなっ
たときにはスイッチング素子により多くの電流が流れ、
負荷に多くの電流を供給できる。また、入力電流が小さ
くなると、つまり、負荷が小さくなったときにはスイッ
チング素子に流れる電流が少なくされる。したがって、
負荷の変動に対して、交流/直流変換手段の出力電圧の
安定化を図ることができ、また、入力力率をより高める
ことができる。しかも、交流入力電流の検出やゼロクロ
ス点の検出は空気調和機既存の過電流保護手段の入力電
流センサや、入力周波数の判別や割込み処理のための入
力交流のゼロクロス検出手段を共用して検出することが
できる。
【0006】
【実施例】以下、本発明の実施例を図1〜図4に基づい
て説明する。空気調和機には、図1に示されるように、
交流電源1を直流に変換する交流/直流変換回路2と、
この交流/直流変換回路2からの直流が供給されるイン
バータ部3と、入力力率を改善し、高調波を低減するた
めに、交流/直流変換回路2に設けた電源と閉回路を構
成するリアクタ(チョークコイル)4およびスイッチン
グ素子(IGBT)5とからなる入力電流制御回路と、
逆阻止ダイオード6と、上記インバータ部3で駆動され
る圧縮機用モータ7と、入力電流を検出する入力電流セ
ンサ(CT)8と、この検出入力電流を得る入力電流変
換回路9と、その交流のゼロクロスを検出するゼロクロ
ス検出回路10と、上記入力電流制御回路を構成するス
イッチング素子5を駆動するドライバ回路11と、上記
インバータ部3を駆動するドライバ回路12と、上記検
出入力電流に応じて予め決定している例えば交流半周期
分の上記スイッチング素子5のオン,オフ制御のスイッ
チングパターンを得、このスイッチングパターンにより
上記スイッチング素子5のオン,オフを動作および停止
制御する制御装置(マイクロコンピュータ)13とが備
えられている。
【0007】なお、上記交流/直流変換回路2には、上
記リアクタ4およびスイッチング素子5の他に、交流を
直流に整流する整流回路2aおよびこの直流を平滑する
コンデンサ2bが備えられている。また、制御装置13
は圧縮機用モータ7の所望の回転数に応じたPWM波形
を生成し、このPWM波形により圧縮機用モータ7をイ
ンバータ制御し、上記入力電流センサ8による検出入力
電流に基づいて過電流保護機能を作動し、例えば過電流
になったときには圧縮機用モータ7の回転数を低下させ
るように、インバータ部3を制御するようになっている
【0008】空気調和機には、このように入力電流を検
出する入力電流センサ8や、入力周波数の判別と割込み
処理のために入力交流のゼロクロス点を検出するゼロク
ロス検出回路10が有り、また、制御装置13のマイク
ロコンピュータにはタイマーが内蔵されているので、本
発明ではこれらを利用し、図2の下部に示されるような
スイッチングパターンに基づいてスイッチング素子5を
オン,オフ制御するようにしている。このようなスイッ
チングパターンは予め入力電流センサ8による検出入力
電流の大きさに応じて決定され、ゼロクロス検出回路1
0によって入力交流のゼロクロス点が検出されると、検
出入力電流に応じたスイッチングパターンがセットされ
る。 このスイッチングパターンの特徴は上記マイクロコンピ
ュータのタイマーを利用し、所定時間毎、例えば図2に
示すように1msec毎にオンデューティを変えていく
ことにある。図2の上部に示す波形はこのような制御が
なされた場合の入力電流波形で、略正弦波となっている
【0009】このような制御を行う場合、本来ならば、
スイッチング1サイクル毎にオンデューティを変化させ
れば一番良いのであるが、スイッチング素子5は高速で
、例えば20キロヘルツ〜 100キロヘルツでオン,
オフ制御が行われるために高速処理が必要となる。しか
しながら、既存の空気調和機のマイクロコンピュータは
上記スイッチング素子5の制御の他に例えばインバータ
の制御等を同時に処理しなければならない。しかし、現
在の空気調和機のマイクロコンピュータでは性能的に不
十分で、いくつもの制御を同時に行うにはマイクロコン
ピュータを高性能化するか、ハード回路を追加しなけれ
ばならない。しかしながら、マイクロコンピュータの高
性能化やハード回路の追加はコスト上昇につながる。そ
こで、スイッチング1周期より大きい所定時間、例えば
1msec毎ならば既存のマイクロコンピュータで十分
対応でき、入力電流波形も略正弦波となり、性能上も問
題ないというわけである。
【0010】図3は本発明の制御方法を説明するための
フローチャートである。まずステップST1で入力交流
のゼロクロス点が検出されるとステップST2に進行し
、検出入力電流に応じた入力交流半周期分のスイッチン
グパターンがセットされる。このスイッチングパターン
は図2に示されるように入力交流半周期分が1msec
単位で10分割され、その1msec毎にオンデューテ
ィを変化させたものになっており、ステップST3では
その10分割された最初のオンデューティ、つまり、1
回目であるかどうかが判定され、1回目であればステッ
プST4に進めてオンデューティ80%をセットし、ス
テップST10に進行させる。このステップST10で
はオンデューティをステップST4でセットされたオン
デューティ80%に変更した後、ステップST11に進
める。すると、このステップST11ではステップST
10で変更された新たなオンデューティ80%に基づい
て所定時間(1msec)が経過するまでスイッチング
素子5をオン,オフ制御した後、ステップST3に戻す
【0011】すると、ステップST3は再び1回目であ
るかどうかを判定し、1回目ではないと判定されるとス
テップST5に進める。このステップST5では2回目
であることが判定されるとステップST6に進行させ、
オンデューティ60%をセットする。ステップST6で
このオンデューティ60%がセットされると先に説明し
た1回目の場合と同じようにステップST10に進め、
オンデューティを1回目の80%から2回目の60%に
変更する。次のステップST11ではこのオンデューテ
ィ60%に基づいて所定時間(1msec)が経過する
までスイッチング素子5をオン,オフ制御した後に再び
ステップST3に戻す。
【0012】このような制御が順次繰り返し実行される
が、図2の例では5回目から7回目まではオンデューテ
ィが0%、つまり、スイッチング素子5のオン,オフ制
御が停止された状態になっているので図3のステップS
T10においても当然のことながらオンデューティが0
%となり、この間、ステップST11でのオン,オフ制
御は停止されている。このようにしてステップST7,
ST8,ST10,ST11の一連の処理が終了し、ス
テップST7で10回目であることが確認されるとステ
ップST9に進められ、ここでオンデューティ80%が
セットされ、次のステップST10ではオンデューティ
が9回目の60%から80%に変更される。そしてステ
ップST11に進められオンデューティ80%でのスイ
ッチング素子5のオン,オフ制御が1msecの間、実
行され、半周期分の制御が終了する。
【0013】ところで、上記スイッチングパターンにお
いてオンデューティが0%の区間、つまりスイッチング
素子5のオン,オフ制御が停止されてから開始されるま
での区間は検出入力電流が大きくなれば拡大され、逆に
小さくなれば縮小された形のスイッチングパターンがセ
ットされるようになっている。このようなスイッチング
パターンによる制御であれば電流波形がより正弦波に近
づき、力率の向上および高調波の低減に効果があるから
である。
【0014】図4は上記実施例の変形例を説明する空気
調和機の要部回路ブロック図である。すなわち、上記実
施例の場合、交流電源1にAC200V(50/60H
z)が用いられているが、この変形実施例の場合、交流
電源1にAC100V(50/60Hz)が用いられて
いる。なお、図中、図1と同一部分およびそれらに相当
する部分は同一符号を付し重複説明を省略する。図にお
いて、2cは交流電源1の100Vを直流に倍電圧整流
する整流回路であり、5a,5bは上記実施例のスイッ
チング素子5と同じ働きをするスイッチング素子(IG
BT)である。したがって、上記実施例と同様の効果を
得ることができる。
【0015】なお、第1の実施例ではスイッチングパタ
ーンを入力交流の半周期毎に設定するようにしているが
、これに限定するものではなく、マイクロコンピュータ
のタイマーを利用して入力交流のゼロクロス(0度)か
ら一周期後のゼロクロス(360度)までの時間を計測
し、一周期分一度に制御してもよい。また、オンデュー
ティを変える所定時間をこの例では1msecとしたが
、これに限るものではなく、0.5msecや0.2m
secでもよい。
【0016】
【発明の効果】以上説明したような空気調和機の制御方
法であるならば、空気調和機の既存の部品とその回路を
利用することで部品点数が大幅に減少し、これに伴って
組立工数が減少し、コストダウンが図れるとともに、信
頼性を大幅に向上させながら入力力率の改善および高調
波の低減が行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す空気調和機の要部
回路ブロック図である。
【図2】本発明の空気調和機の制御方法を説明するため
の概略波形図である。
【図3】本発明の制御方法の一例を示すフローチャート
である。
【図4】本発明の第2の実施例を示す空気調和機の要部
回路ブロック図である。
【図5】従来例を示す空気調和機の要部回路ブロック図
である。
【符号の説明】
1  交流電源 2  交流/直流変換回路 2a  整流回路 2b  コンデンサ 2c  整流回路 3  インバータ部 4  リアクタ(チョークコイル) 5  スイッチング素子(IGBT) 5a  スイッチング素子(IGBT)5b  スイッ
チング素子(IGBT)6  逆阻止ダイオード 7  圧縮機用モータ 8  入力電流センサ(CT) 9  入力電流変換回路 10  ゼロクロス検出回路

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  交流電源を交流/直流変換手段により
    直流に変換し、圧縮機をインバータ制御するためのイン
    バータ部に供給するようにしてなる空気調和機において
    、上記交流/直流変換手段に、上記交流電源と閉回路を
    構成する少なくともリアクタおよびスイッチング素子を
    設け、同スイッチング素子を入力交流のゼロクロス点か
    ら入力交流の所定周期分、入力電流に応じたスイッチン
    グパターンでスイッチング制御するとともに、このスイ
    ッチングパターンは入力交流のゼロクロス点から所定時
    間毎にオン時間を変えたものであることを特徴とする空
    気調和機の制御方法。
  2. 【請求項2】  上記所定時間はスイッチング素子のス
    イッチング周期より大きい請求項1記載の空気調和機の
    制御方法。
  3. 【請求項3】  上記スイッチングパターンによるスイ
    ッチング素子のスイッチングは上記空気調和機の制御用
    マイクロコンピュータの内部タイマを使用して行う請求
    項1記載の空気調和機の制御方法。
  4. 【請求項4】  上記入力交流のゼロクロス点の検出は
    上記空気調和機の電源割込み用ゼロクロス検出手段を共
    用してなる請求項1記載の空気調和機の制御方法。
  5. 【請求項5】  上記入力電流の検出は上記空気調和機
    の過電流保護のための入力電流検出手段を共用してなる
    請求項1記載の空気調和機の制御方法。
JP3181527A 1991-06-07 1991-06-07 空気調和機の制御方法 Pending JPH04364397A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013110785A (ja) * 2011-11-17 2013-06-06 Toshiba Carrier Corp 三相整流装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63224671A (ja) * 1987-03-10 1988-09-19 Daikin Ind Ltd 力率改善回路

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