JPH0533987A

JPH0533987A - 空気調和機の制御方法

Info

Publication number: JPH0533987A
Application number: JP3213073A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Shinozaki; 弘篠崎; Minoru Kobayashi; 小林　　実; Makoto Ishii; 誠石井
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-07-31
Filing date: 1991-07-31
Publication date: 1993-02-09
Anticipated expiration: 2014-09-20
Also published as: JP2951058B2

Abstract

(57)【要約】【目的】起動時の運転電流のオーバフローやアンダー
フローを抑圧し、立上り特性の改善と最大能力の維持、
運転の安定化を図かる。【構成】室外ユニットからの指令回転数ＮＲと電動機
５の現在回転数Ｎｒを入力し（ステップＰ２，Ｐ３）、
これからファジィ演算によって回転制御のための制御量
ΔＩｎを算出する（ステップＰ４〜Ｐ７）。また、この
現在回転数Ｎｒに応じた制限電流ＩＲ（Ｎｒ）と現在の
運転電流Ｉｒとから、ファジィ演算により、電流制限の
ための制御量ΔＩｉを得る（ステップＰ８〜Ｐ１１，Ｐ
１６，Ｐ１７）。そして、制御量ΔＩｎ，ΔＩｉのうち
の小さい方を選択し（ステップＰ１８）、これを現在の
制御量に加算して（ステップＰ１９，Ｐ２０）電動機５
を制御する（ステップ２１）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空気調和機に係り、特
に、室外機における圧縮機駆動電動機の制御方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】空気調和機は室内ユニットと室外ユニッ
トとからなり、図７に示すように、夫々に制御装置１，
２が設けられている。室内ユニットの制御装置１は、マ
イクロコンピュータを主体とし、室温センサやリモコン
操作からの情報に応じて室内送風機や、冷、暖房の冷媒
切換えを行なう四方弁を駆動制御するとともに、圧縮機
駆動用電動機（以下、単に電動機という）５の回転数を
決める指令回転数信号を室外ユニットの制御装置２に送
る。

【０００３】一方、室外ユニットの制御装置２は、室内
ユニットから供給される商用交流電圧を直流電圧に交換
するコンバータ３と、この直流電圧が印加されて冷凍サ
イクルの圧縮機（図示せず）を駆動する電動機５の３相
駆動電圧を発生するインバータ４と、インバータ４の入
力電流を電動機５の運転電流として検出する運転電流検
出手段６と、マイクロコンピュータを主体とした制御部
７とで構成され、この制御部７は室外ユニットの制御装
置１から送られる指令回転数信号と運転電流検出手段６
の検出値（以下、運転電流Ｉｒという）を取り込み、圧
縮機の回転数毎に定められた制限吐出圧力Ｐｂに対応す
る電動機５の制限電流ＩＲ（Ｎｒ）と運転電流Ｉｒとを
比較し、その比較結果に応じて回転数制御信号を形成し
てインバータ４に送る。インバータ４はこの回転数制御
信号に応じて３相駆動電圧を変化させ、電動機５の回転
数制御を行なう。

【０００４】圧縮機の吐出圧力（ＭＰａ）はその回転数
Ｎ（ｍｉｎ~¹）に応じて異なり、圧縮機の寿命などを考
慮して回転数Ｎに対する制限吐出圧力が決められる。こ
の制限吐出圧力は、図８に示すように、圧縮機の回転数
に対して非線形の関係がある。また、圧縮機の吐出圧力
がこの制限吐出圧力を越えないように、電動機５の運転
電流Ｉｒが制限される。制限吐出圧力に対する電動機５
の制限電流ＩＲ（Ｎｒ）を同じく図８に示す。ここで、
圧縮機の回転数Ｎは電動機５の回転数Ｎｒと１対１に対
応しており、図８は電動機５の回転数Ｎｒに対する関係
を示すものとみることができる。

【０００５】制御部７には電動機５の回転数Ｎｒに対す
る図８に示す制限電流ＩＲ（Ｎｒ）のデータが格納され
ており、制御装置１から指令回転数信号が送られてくる
と、制御部７はこの指令回転数信号で指示される電動機
５の回転数（以下、これを指令回転数ＮＲという）に対
する制限電流ＩＲ（Ｎｒ）と運転電流Ｉｒとを比較し、
この比較結果に応じて電動機５を加、減速する回転数制
御信号をインバータ４に送る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】起動時の圧縮機（従っ
て、電動機５）の回転数と運転電流Ｉｒの変化を示す
と、図×３のようになる。すなわち、制御装置１（図
７）から指令回転数信号が送られて起動すると、制御部
７（図７）の制御により、電動機５の回転数Ｎｒは指令
回転数ＮＲの方へ急速に上昇する。これとともに、運転
電流Ｉｒが上昇していくが、制御部７では、図８の特性
をもとに指令回転数ＮＲに対する制限電流ＩＲ（Ｎｒ）
が設定される。そして、制御部７は運転電流検出手段６
（図７）で検出される運転電流Ｉｒを例えば４秒周期で
サンプリングして取り込み、これが制限電流ＩＲ（Ｎ
ｒ）に達したか否かを監視している。

【０００７】しかしながら、電動機５の回転数上昇とと
もに圧縮機の吐出圧力が上昇し、冷媒の圧力も上昇して
運転電流Ｉｒも上昇していくのであるが、冷媒の圧力変
化に遅れが生ずるため、電動機５の回転数Ｎｒの上昇よ
りも遅れて運転電流Ｉｒが上昇する。そして、運転電流
Ｉｒが制限電流ＩＲ（Ｎｒ）に達すると、制御部７はこ
れを検知して電動機５の回転数Ｎｒを低下させ、運転電
流Ｉｒが制限電流ＩＲ（Ｎｒ）を越えないようにしよう
とするが、上記のように運転電流Ｉｒの変化の遅れによ
り、図９に示すように、電動機５の回転数Ｎｒが低下し
たにもかかわらず、運転電流Ｉｒは制限電流ＩＲ（Ｎ
ｒ）を越えてオーバシュートしてしまう。この制限電流
ＩＲ（Ｎｒ）が、図８に示すように、圧縮機の制限吐出
圧力から決められたものであれば、運転電流Ｉｒのこの
制限電流ＩＲ（Ｎｒ）からのオーバシュートにより、圧
縮機の吐出圧力がその制限吐出圧力を越えてしまい、圧
縮機に害を及ぼすことになる。

【０００８】これを防止するためには、制御部７で用い
られる制限電流ＩＲ（Ｎｒ）を、図８で決まる制限電流
ＩＲ（Ｎｒ）よりも上記のオーバシュート分を見込ん
で、低く抑えればよい。しかし、このようにすると、定
常運転時では運転電流がこの低く抑えられた制限電流近
傍で安定化するので、圧縮機の最大限の吐出圧力を利用
することができず、空気調和機の最大能力を低下させて
しまうことになる。

【０００９】オーバシュートを防止する他の方法として
は、起動時の運転電流Ｉｒの変化を緩やかにすることが
考えられ、これによると、オーバシュートが生じても、
その量は小さく抑えられる。しかし、この方法による
と、電動機５の回転数Ｎｒの変化も緩やかにしなければ
ならず、起動時の立上り特性が低下することになる。

【００１０】また、フィルタの目詰まりや、室内温度が
異常に上昇して室内、外の温度関係が特殊になるなどし
て熱交換が行なわれにくくなる高負荷運転時では、冷凍
サイクルの圧力を益々上昇させようとするために、運転
電流Ｉｒは上昇し続けようとする。これに対し、制御部
７は電動機５の回転数Ｎｒを低下させて運転電流Ｉｒを
低下させようとするが、上記のことから電動機５の回転
数Ｎｒの低下に対して運転電流Ｉｒの低下が遅れてしま
い、高負荷運転時の異常は運転電流は電動機５の回転数
低下に対してなかなか低下しない。しかも、図８から明
らかなように、電動機５の回転数Ｎｒが低下すると、制
限電流ＩＲ（Ｎｒ）も低下していき、運転電流Ｉｒが低
下していってもこれがなかなか制限電流ＩＲ（Ｎｒ）を
下回るようにならない場合もある。このような場合に
は、電動機５は異常な低速回転（アンダシュート）状態
となり、最悪の場合、電動機５、従って圧縮機が停止し
てしまうことになる。

【００１１】特開平１−１３１８４０号公報において
は、電動機に過電流が流れると、インバータのモジュー
ルを保護するために、電動機を停止させていたのを、電
動機に流れる電流を直接検出し、電動機に過電流が流れ
ると、空気調和機の商用交流の入力電流の最大許容電流
値を小さく変更設定し、入力電流がこの変更された最大
許容電流値以下となるように電動機の回転数Ｎｒを段階
的に低下させ、これでもって電動機を停止させることな
く電動機の電流を低下させるようにした技術が開示され
ている。

【００１２】しかし、かかる従来技術のによると、電動
機の回転数Ｎｒの変化に対して電動機の電流の変化が遅
れるため、電動機の回転数Ｎｒを低下させてからある時
間経過後に入力電流が低下することになるから、入力電
流の低下を確認しながら電動機の回転数Ｎｒを１段階ず
つ低下させる。このために、電動機を停止させることな
く入力電流を変更した最大許容電流値以下となし得るも
のではあるが、これに要する時間が非常に長くなり、そ
の間電動機、従ってインバータモジュールに過電流が流
れ続けることになる。

【００１３】本発明の目的は、かかる問題を解消し、空
気調和機の最大能力を発揮できて、なおかつ運転電流の
オーバシュートやアンダーシュートを抑圧し、良好な立
上り特性を得ることができるようにした空気調和機の制
御方法を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、室内ユニットからの指令回転数と圧縮機
駆動用電動機の現在回転数とから、ファジィ演算によ
り、回転数制御のための制御量ΔＩｎを得るとともに、
該現在回転数に対する制限電流と運転電流とから、ファ
ジィ演算により、電流制限のための制御量ΔＩｎを得、
これら制御量ΔＩｎ，ΔＩｉのうちの小さい方で該圧縮
機駆動用電動機の回転数を制御する。

【００１５】

【作用】起動時では、ΔＩｎ＞ΔＩｉであるため、圧縮
機駆動用電動機は電流制限のための制御量ΔＩｉで制御
されるが、起動後、負荷が軽い場合には、制限電流に対
する余裕が大きいためにΔＩｎ＜ΔＩｉとなり、圧縮機
駆動用電動機は回転制御のための制御量ΔＩｎで制御さ
れ、通常の回転制御が行なわれて回転数が急速に立ち上
がる。負荷が重くなって運転電流が上昇すると、ΔＩｎ
＞ΔＩｉとなり、圧縮機駆動用電動機は電流制限のため
の制御量ΔＩｉによって回転数制御され、運転電流が漸
近的に制限電流に近づいていく。このために、運転電流
のオーバフローが抑制され、制限電流を可能な最大なも
のにすることができるので、最大の能力で運転ができ
る。

【００１６】また、圧縮機駆動用電動機の回転数制御が
制御量ΔＩｎ，ΔＩｉで切り換えられるが、この切換え
はΔＩｎ＝ΔＩｉのときに行なわれるから、圧縮機駆動
用電動機の回転数は、この切換えがあっても、滑らかに
連続して変化し、ハンチングなどの異常運転が生じな
い。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面によって説明す
る。図１は本発明による空気調和機の制御方法の一実施
例を示すフローチャートである。図×１に示した構成の
空気調和機に対してもこの実施例が適用可能であって、
この実施例は、指令回転数ＮＲと電動機の現回転数Ｎｒ
とからファジィ演算によって回転数制御のための制御量
を求めるとともに、制限電流ＩＲ（Ｎｒ）と運転電流Ｉ
ｒとからファジィ演算によって電流制限のための制御量
を求め、これら制御量のうちの小さい方の制御量で電動
機の制御を行なうものである。これら制御量が等しいと
きには、これらのいずれによっても電動機は同じ制御が
なされ、また、運転開始時のように、高い指令回転数Ｎ
Ｒに対して現回転数Ｎｒが低い場合、回転数制御のため
の制御量が電流制限のための制御量が大きくなるよう
に、ファジィ演算のメンバシップ関数が設定されてい
る。

【００１８】以下の説明では、この実施例は図×１に示
した空気調和機に適用されているものとする。但し、制
御部７は電動機５の回転数も検出する。

【００１９】ここで、電動機５としてはブラシレスモー
タが使用されるものとする。ブラシレスモータを使用す
ると、その入力電流から圧縮機の圧力を検出することが
でき、モータ巻線電流で負荷トルク、即ち圧縮機の圧力
を自由に制御できる。モータの巻線電流及び巻線電流の
変化量をファジィ制御の前件部（入力）とし、モータの
回転数を後件部（出力）とすることにより、空気調和機
の各種運転要求に対し、圧縮機の圧力と回転数を自由に
制御できる。

【００２０】図１において、まず、起動後の通常の動作
について説明する。この場合には、以下に説明する処理
によって得られた制御量Ｉｃが制御部７から出力され
（ステップＰ２１）、これによって電動機５が制御され
ると、その後０．５秒の経過を待って（ステップＰ
１）、回転数制御のための制御量ΔＩｎを求める処理
（ステップＰ２〜Ｐ７）に入る。この処理では、まず、
指定回転数ＮＲを検出し（ステップＰ２）、電動機５の
現回転数Ｎｒを検出して（ステップＰ３）、これらの偏
差Ｅｎ（＝ＮＲ−Ｎｒ）を求める（ステップＰ４）。そ
して、この今回求めた偏差Ｅｎと同様にして前回求めた
偏差Ｅｎ′との差（＝Ｅｎ−Ｅｎ′）を求めて偏差の変
化量ΔＥｎとし（ステップＰ５）、今回求めた偏差Ｅｎ
を次回の制御量を求めるときの前回の偏差Ｅｎ′として
保持する（ステップＰ６）。このようにして求めた今回
の偏差Ｅｎと偏差の変化量ΔＥｎとでファジィー演算す
ることにより、回転数制御のための制御量ΔＩｎが求め
られる（ステップＰ７）。

【００２１】次に、電流制限のための制御量ΔＩｉを求
めるステップに入るが、回転数制御のための制御量ΔＩ
ｎが０．５秒毎に求められるのに対し、この電流制限の
ための制御量ΔＩｉは、通常、図×３で示す従来と同様
に４秒のサンプリング周期毎に求められる。

【００２２】すなわち、ステップ７で回転数制御のため
の制御量ΔＩｎが求まると、ステップＰ３で検出した現
在回転数Ｎｒに対応した制限電流ＩＲ（Ｎｒ）を図×２
に示した関係から算出し（ステップＰ８）、運転電流検
出手段６で運転電流Ｉｒを検出して（ステップＰ９）、
制限電流ＩＲ（Ｎｒ）との偏差Ｅｉ（＝ＩＲ（Ｎｒ）−
Ｉｒ）を算出する（ステップ１０）。そして、この偏差
Ｅｉと前回求めた偏差Ｅｉ′とから偏差の変化量ΔＥｉ
（＝Ｅｉ−Ｅｉ′）を算出する（ステップＰ１１）。

【００２３】ここで、この偏差の変化量ΔＥｉが予め設
定されている上限値を越えているか否かの予備判定（ス
テップＰ１２）が行なわれるが、これは、運転電流Ｉｒ
の変化が急峻であるか否かを判定するものである。この
上限値を越えていなければ、カウンタを＋１だけインク
リメントする（ステップＰ１３）。そして、このカウン
タのカウント値が８未満のとき（ステップＰ１４）、ス
テップＰ８〜Ｐ１１で偏差の変化量ΔＥｉが求められて
も、電流制限のための制御量ΔＩｉは求められず、先に
求められた電流制限のための制御量ΔＩｉとステップＰ
７で得られた回転数制御のための制御量ΔＩｎとが比較
される（ステップＰ１８）。

【００２４】ここで、ΔＩｎ≦ΔＩｉのときには、現在
の制御量に回転数制御のための制御量ΔＩｎが加算され
て新たな制御量Ｉｃとし（ステップＰ１９）、ΔＩｎ＞
ΔＩｉのときには、現在の制御量に電流制限のための制
御量ΔＩｉを加算して新たな制御量Ｉｃとし（ステップ
Ｐ２０）、この現在の制御量の代りに上記のように、か
かる新たな制御量Ｉｃを出力して電動機５を制御する
（ステップＰ２１）。回転制御のための制御量ΔＩｎが
選択されたときには、電動機５はその回転数Ｎｒが指令
回転数ＮＲに近づくように制御され、電流制限のための
制御量ΔＩｉが選択されたときには、負荷電流Ｉｒがそ
のときの回転数Ｎｒに対する制限電流ＮＲ（Ｎｒ）に近
づくように、電動機５が制御される。しかる後、ステッ
プＰ１に戻って再び同様の処理を行なう。

【００２５】以上の処理が繰り返えしてステップ１９ま
たは２０で得られた制御量Ｉｃで電動機５を制御し、そ
の繰り返し毎にカウンタは＋１ずつインクリメントする
が、カウンタのカウント値が８となるまでの４秒の期間
（＝０．５秒×８）、回転数制御のための制御量ΔＩｎ
は０．５秒毎に更新されるが、電流制限のための制御量
ΔＩｉは更新されない。

【００２６】そのうちにカウンタのカウント値が８とな
って４秒経過すると（ステップＰ１４）、このカウンタ
が零にクリアされる（ステップＰ１５）。そして、その
直前ステップＰ１０で算出された偏差Ｅｉを次回の電流
制限のための制御量ΔＩｉを求めるときにステップＰ１
１で用いる前回の偏差Ｅｉ′として保持し（ステップＰ
１６）、ステップ１０，１１で求めた偏差Ｅｉ、偏差の
変化量ΔＥｉとをファジィー演算して電流制限のための
制御量ΔＩｉを算出する（ステップＰ１７）。

【００２７】今回では、この電流制限のための制御量Δ
ＩｉとステップＰ７で求められた回転数制御のための制
御量ΔＩｎとを比較し（ステップＰ１８）、そのうちの
小さい方を現在の制御量に加算して電動機５を制御する
（ステップ１９〜２１）。

【００２８】以上のように、回転数制御のための制御量
ΔＩｎは０．５秒毎に更新され、電流制限のための制御
量ΔＩｉは４秒毎に更新されて、０．５秒毎にこれら制
御量ΔＩｎ，ΔＩｉが比較されてその小さい方で電動機
５の制御が変えられていく。これら制御量ΔＩｎ，ΔＩ
ｉは、インバータ４（図×１）を介し、電動機５の巻線
電流を変化させ、その回転数を制御する。これら制御量
ΔＩｎ，ΔＩｉの値が等しいときには、電動機５の巻線
電流の変化量は等しい。

【００２９】起動時においては、スタートから処理が開
始するが、カウンタが値７にプリセットされる。この場
合、現在回転数Ｎｒ、前回偏差Ｅｎ′、運転電流Ｉｒ、
前回偏差Ｅｉ′は零であり、ステップＰ２〜Ｐ７によっ
て指令回転数ＮＲから回転数制御のための制御量ΔＩｎ
が求められ、また、ステップＰ１３，Ｐ１４によってカ
ウンタのカウント値が８になるから、ステップＰ８〜Ｐ
１１，Ｐ１６，Ｐ１７によって零の回転数Ｎｒに対応し
た制限電流ＩＲ（Ｎｒ）から電流制限のための制御量Δ
Ｉｉが求められる。そして、これらのうちの小さい方が
初期の制御量Ｉｃとして電動機５を起動させる。

【００３０】ここで、ステップＰ７，Ｐ１７で行なわれ
るファジィー演算のメンバシップ関数は、次のように制
御量ΔＩｎ，ΔＩｉが得られるように、設定される。（１）運転開始時のように指令回転数ＮＲが高いにも
かかわらず電動機の回転数Ｎｒが低い場合には、回転数
制御のための制御量ΔＩｎは電流制限のための制御量Δ
Ｉｉよりも大きく、ステップ１８では、電流制限のため
の制御量ΔＩｉが選択される。

【００３１】（２）運転電流Ｉｒが制限電流に近ずく
に従って電流制限のための制御量ΔＩｉは小さくなり、
電動機５の回転数上昇の傾きが緩くなる制御がなされ
る。

【００３２】（３）運転開始後の電動機の負荷が軽い
場合には、運転電流Ｉｒは小さく制電流ＩＲ（Ｎｒ）と
の差が大きいため、電流制限のための制御量ΔＩｉは回
転数制御のための制御量ΔＩｎよりも大きい。従って、
回転数制御のための制御量ΔＩｎが選択され、電動機５
の通常の回転数制御が行なわれる。

【００３３】（４）電動機５の負荷が重くなった場合
には、運転電流Ｉｒが増加して制限電流ＩＲ（Ｎｒ）に
近づくから、電流制限のための制御量ΔＩｉは小さくな
る。

【００３４】（５）電流制限のための制御量ΔＩｉと
回転数制御のための制御量ΔＩｎとが同じ値のときは、
いずれで制御されても、電動機５の制御状態は変わらな
い。このため、これら制御量ΔＩｉ，ΔＩｎの大小関係
が反転すると、選択される。

【００３５】運転電流Ｉｒをより短かい周期で検出して
これから電流制限のための制御量ΔＩｉを求めるように
すれば、電動機５のより細かい制御が可能である。しか
し、運転電流の変化は通常緩やかであるため、あまり短
かい周期で運転電流Ｉｒを検知しても、その変化量はわ
ずかなものであり、電流制限のための制御量ΔＩｉが更
新されても、これによる電動機５の制御の変化はほとん
どない。このために、この実施例では、図１でステップ
Ｐ１３，Ｐ１４を設け、従来と同様に運転電流Ｉｒの有
効とする検出結果を４秒間隔とし、４秒周期で電流制限
のための制御量ΔＩｉを４秒周期で更新するようにして
いる。

【００３６】しかし、運転電流Ｉｒが急激に変化し出し
た場合、このことを４秒後に検知したときには、運転電
流Ｉｒはかなり変化してしまっており、図×２に示した
ように、制限電流ＩＲ（Ｎｒ）が回転数Ｎｒに応じたも
のであるから、運転電流Ｉｒが制限電流ＩＲ（Ｎｒ）を
越えたオーバフロー状態となる可能性もある。

【００３７】このために、この実施例は、図１におい
て、ステップＰ１２を設けて上記の予備判定を行ない、
運転電流Ｉｒの変化状態（すなわち、偏差の変化量ΔＥ
ｉ）を４秒よりも短かい０．５秒間隔で監視し、運転電
流Ｉｒが急激に変化し出したことを検知すると、直ちに
ステップＰ１６，Ｐ１７の処理を行なって電流制限のた
めの制御量ΔＩｉの更新を行なうようにする。この更新
された制御量ΔＩｉは、前よりも運転電流Ｉｒが制限電
流ＩＲ（Ｎｉ）に近づいているので、更新前の制御量Δ
Ｉｉよりも小さくなり、この更新された制御量ΔＩｉに
よって電動機５は緩く制御されるようになって運転電流
Ｉｒの急激な変化が抑えられる。

【００３８】次に、図１におけるステップＰ７，Ｐ１７
でのファジィ演算について、図２により説明する。同図
において、すま、偏差Ｅｎ，Ｅｉを偏差Ｅとすると、ま
ず、偏差Ｅに対するメンバシップ関数（ＭＡ１，ＵＡ
１），（ＭＡ２，ＵＡ２）を導出する（ステップＳ
１）。図３（ａ）は回転数偏差Ｅｎに対するメンバシッ
プ関数の一例を示すものであり、図４（ａ）は電流偏差
に対するメンバシップ関数を示すものである。上記のＭ
Ａ１，ＭＡ２は図３（ａ）、図４（ａ）のメンバシップ
関数でのファジィ変数Ａ０，Ａ１，Ａ２，……であり、
ＵＡ１，ＵＡ２は同じく度合（グレード）である。たと
えば、Ｅｉ＝＋０．２（Ａ）とすると、この場合の電流
偏差Ｅｉに対するメンバシップ関数は、図４（ａ）によ
り、（Ａ３，０．５），（Ａ４，０．５）である。

【００３９】次に、偏差の変化量（偏差の１階差分）Δ
Ｅｎ，ΔＥｉを偏差の変化量ΔＥとすると、偏差の変化
量ΔＥに対するメンバシップ関数（ＭＢ１，ＵＢ１），
（ＭＢ２，ＵＢ２）を算出する（ステップＳ２）。図３
（ｂ）は回転数偏差の変化量ΔＥｎに対するメンバシッ
プ関数の一例を、また、図４（ｂ）は電流偏差の変化量
ΔＥｉに対するメンバシップ関数の一例を夫々示してお
り、ＭＢ１，ＭＢ２はメンバシップ関数のファジィ変数
Ｂ０，Ｂ１，Ｂ２，……であって、ＵＢ１，ＵＢ２は同
じく度合（グレード）である。例えば、ΔＥｉ＝０．３
（Ａ）とすると、メンバシップ関数は（Ｂ３，０．
５），（Ｂ４，０．５）である。以上により、電動機５
の回転数変位量を推量するための制御ルールの前件部が
導出される。

【００４０】次に、偏差Ｅ、偏差の変化量ΔＥのメンバ
シップ関数のファジィ変数を組み合わせて４通りの変数
（ＭＡ１，ＭＢ１），（ＭＡ１，ＭＢ２），（ＭＡ２，
ＭＡ１），（ＭＡ２，ＭＢ２）を得、夫々毎の制御定数
Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４を制御定数テーブルから検索す
る（ステップＳ３）。図３（ｃ）は回転数に対する制御
定数テーブルの一例を、図４（ｃ）は電流に対する制御
定数テーブルの一例を夫々示している。上記のメンバシ
ップ関数の場合、４通りの変数は（Ａ３，Ｂ３），（Ａ
３，Ｂ４），（Ａ４，Ｂ３），（Ａ４，Ｂ４）となる
が、夫々の制御定数は、図４（ｃ）により、Ｗ１＝０，
Ｗ２＝＋２，Ｗ３＝＋１，Ｗ４＝＋２となる。

【００４１】次に、先に導出したメンバシップ関数の度
合からｈ１＝ＵＡ１・ＵＢ１ｈ２＝ＵＡ１・ＵＢ２ｈ３＝ＵＡ２・ＵＢ１ｈ４＝ＵＡ２・ＵＢ２を求める。そして、回転数制御のための制御量ΔＩｎ、
電流制限のための制御量ΔＩｉを制御量Ｗ０とすると、Ｗ０＝（Ｗ１・ｈ１＋Ｗ２・ｈ２＋Ｗ３・ｈ３＋Ｗ４・ｈ４）／（ｈ１＋ｈ２＋ｈ３＋ｈ４）からこの制御量Ｗ０を求める（ステップＳ４）。上記の
場合、ＵＡ１＝ＵＡ２＝ＵＢ１＝ＵＢ２＝０．５である
から、ｈ１＝ｈ２＝ｈ３＝ｈ４＝０．２５であり、Ｗ＝
＋１．２５となる。この演算では、制御ルールの後件部
に制御定数テーブルを使用する簡易化法を採用してお
り、計算時間の短縮とメモリの節約とを図かっている。

【００４２】図５は上記実施例による運転電流と圧縮機
の回転数との変化の一例を示すものである。これは、外
気温度が低い状態で空気調和機の暖房運転を開始する場
合などで生じやすく、運転開始後運転電流の上昇が遅く
て圧縮機の回転数Ｎｒが指令回転数ＮＲに達して後に運
転電流Ｉｒが制限電流Ｉｒ（Ｎｒ）に達する。勿論、運
転開始時では圧縮機や冷凍サイクルの温度は外気温度に
略等しく低い。

【００４３】この場合、運転開示時では、上記（１）の
ようにファジィ演算のメンバシップ関数が設定されてい
るため、回転数制御のための制御量ΔＩｎ＞電流制限の
ための制御量ΔＩｉであるから、電動機５は制御量ΔＩ
ｉで回転数制御されるが、回転数が上昇するにつれて制
限電流ＩＲ（Ｎｒ）が上昇するのに対し（図×２）、運
転電流Ｉｒの上昇が遅いため、ΔＩｎ＜ΔＩｉとなると
きがあり、このときに電動機５の回転数制御が制御量Δ
Ｉｉから制御量ΔＩｎに切り換わる。この切り換わりで
は、ΔＩｎ＝ΔＩｉであり、制御量ΔＩｉで制御されて
いた状態から制御量ΔＩｎで制御される状態に移るので
あるから、ΔＩｉからΔＩｎへの制御量の変化は滑めら
かであり、この切換え時点で電動機５の回転数が急変す
るような特異点は生じない。回転数Ｎｒが指令回転数Ｎ
Ｒの近傍となると、この回転数Ｎｒは指令回転数ＮＲに
漸近的に近づいていくが、これとともに制限電流ＩＲ
（Ｎｒ）が一定となるのに対し（図×２）、運転電流Ｉ
ｒが上昇して制限電流ＩＲ（Ｎｒ）に近ずいていく。そ
して、ΔＩｎ＞ΔＩｉになると、電動機５は制御量ΔＩ
ｉで制御され、運転電流Ｉｒが制限電流ＩＲ（Ｎｒ）に
近づくとともに制御量ΔＩｉが順次小さくなっていき、
運転電流Ｉｒは漸近的に制限電流ＩＲ（Ｎｒ）に近づい
ていくことになる。この切換り時点でも、電動機５の回
転数は急変することはない。そして、運転電流Ｉｒがわ
ずかでも制限電流ＩＲ（Ｎｒ）を越えると、制御量ΔＩ
ｉは負となり、電動機５は減速させられる。このように
して、図５に示すように、ほとんどオーバフローは生じ
ない。

【００４４】図６は上記実施例による運転電流と圧縮機
の回転数との変化の他の例を示すものである。これは、
外気温度が高いなどして圧縮機や冷凍サイクルが高温に
ある状態から暖房運転が開始されるときなどに生ずるも
のであって、運転開始後の運転電流の上昇が速く、圧縮
機の回転数Ｎｒが指令回転数ＮＲに達しないで運転電流
Ｉｒが制限電流ＩＲ（Ｎｒ）に達するものである。

【００４５】この場合には、ほとんど常に運転電流Ｉｒ
が制限電流ＩＲ（Ｎｒ）に近いため、電動機５が回転数
制御のための制御量ΔＩｎで回転数制御されるのは、あ
ったとしても、わずかな期間であり、ほとんどの期間電
流制限のための制御量ΔＩｉで回転数制御がなされる。

【００４６】以上のようにしてオーバシュートを抑制で
きるが、また、電動機５の回転数Ｎｒが低下する場合に
おいても、これに運転電流Ｉｒが追従できないため、Δ
Ｉｎ＞ΔＩｉとなり、電動機５は電流制御のための制御
量ΔＩｉで回転数制御されることになり、このために、
電動機５の回転数Ｎｒが異常に低下して停止するなどの
アンダーシュートも防止できる。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
圧縮機駆動用電動機の回転数と運転電流を監視しなが
ら、ファジィ演算によって得られた回転数制御のための
制御量と電流制限のための制御量の小さい方で該圧縮機
駆動用電動機の回転数を制御するものであるから、起動
時の負荷が軽いとき、ファジィ演算による回転数制御の
ための制御量で圧縮機駆動用電動機の回転数が制御さ
れ、通常の回転数制御と同様に回転数が急速に立上がる
し、また、負荷が大きくなるとともに、圧縮機駆動用電
動機の回転数がファジィ演算による電流制限のための制
御量で制御され、負荷電流が制限電流に漸近的に近づく
ように変化することになり、立上り特性が大幅に改善さ
れるし、この結果、制限電流も可能な最大のものとする
ことができて、高負荷運転時の能力を最大に維持でき
る。

【００４８】また、圧縮機駆動用電動機の回転数を制御
する回転数制御のための制御量と電流制限のための制御
量との選択切換えはこれらが等しいとき行なわれるた
め、この切換えによる回転数の変化は滑らかに連続であ
り、したがって、この切換えによって圧縮機駆動用電動
機の回転状態がハンチングなどの異常なものとなること
もない。

【００４９】さらに、アンダーフローに対しても同様で
あって、圧縮機駆動用電動機が停止などの異常な回転数
低下状態になることも防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による空気調和機の駆動方法の一実施例
を示すフローチャートである。

【図２】図１におけるファジィ論理演算の実行手順を示
すフローチャートである。

【図３】図２に示した演算を回転数に対して用いたとき
の回転数偏差に対するファジィ変数のメンバシップ関数
の一例を示す図である。

【図４】図２に示した演算を負荷電流に対して用いたと
きの電流偏差に対するファジィ変数のメンバシップ関数
の一例を示す図である。

【図５】図１に示した実施例による運転電流と圧縮機の
回転数との立上り特性の一例を示す図である。

【図６】図１に示した実施例による運転電流と圧縮機の
回転数との立上り特性の他の例を示す図である。

【図７】空気調和機の一例を示す構成図である。

【図８】圧縮機の回転数に対する制限吐出圧力、制限電
流の関係を示す特性図である。

【図９】従来の制御方法による運転電流と圧縮機の回転
数との立上り特性を示す図である。

【符号の説明】

１室内ユニットの制御装置２室外ユニットの制御装置４インバータ５圧縮機駆動用電動機６運転電流検出手段７制御部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】空内ユニットからの空調負荷に応じた指
令回転数に応じて、空外ユニットの圧縮機駆動用電動機
の回転数と無段階に制御するようにした空気調和機の制
御方法において、該圧縮機駆動用電動機の回転数を検出して、検出された
該回転数に対し該指令回転数を目標とするファジィ演算
を行なって回転数制御のための制御量を得るとともに、該圧縮機駆動用電動機の負荷電流を検出して、検出され
た該負荷電流に対し検出された該回転数に対応した該圧
縮機駆動用電動機の制限電流を目標とするファジィ演算
を行なって電流制限のための制御量を得、該回転数制御のための制御量と該電流制限のための制御
量のうちの小さい方で該圧縮機駆動用電動機を制御する
ことを特徴とする空気調和機の制御方法。
【請求項２】請求項１において、前記検出された負荷電流に対するファジィ演算に先立っ
て前記負荷電流の変化量の大きさを予備チェックし、該変化量の大きさが予め設定された制限値を越えたと
き、前記検出された負荷電流に対するファジィ演算のた
めの前記負荷電流のサンプリング周期を小さくすること
を特徴とする空気調和機の制御方法。