JPH0947084A - 空気調和機の制御方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 空気調和機の制御装置において、入力交流電
流波形を制御して高調波電流を抑え、コンバータの出力
直流電圧の異常上昇をなくし、装置の破損を防止する。 【解決手段】 交流電源１をコンバータ部１０で直流電
圧に変換し、この変換直流電圧をインバータ回路３で交
流電圧に変換して圧縮機を駆動するモータ４に印加する
空気調和機の制御方法およびその装置であって、コンバ
ータ部１０のＩＧＢＴ１０ｃを制御し、入力交流電流波
形を正弦波とする際、圧縮機の停止中はＩＧＢＴ１０ｃ
の制御を停止し、また圧縮機の起動から所定時間までの
間もそのＩＧＢＴ１０ｃの制御を停止する。このＩＧＢ
Ｔ１０ｃの制御停止により、コンバータ部１０の出力直
流電圧の異常上昇がなくなり、装置の破損を防止するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は空気調和機の制御
技術に係り、特に詳しくは圧縮機を駆動するモータの制
御回路の破損を防止し、信頼性の向上を図る空気調和機
の制御方法およびその装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の空気調和機には、入力交流電圧
を直流電圧に変換し、この変換直流電圧をインバータ手
段で三相交流電圧に変換して圧縮機を駆動するモータに
印加するタイプのものがある。この空気調和機には一般
的にコンデンサ入力型のコンバータ手段が備えられてい
る。

【０００３】上記空気調和機の制御装置は、例えば図４
に示す基本構成になっており、交流電源１をコンバータ
部（コンバータ手段）２で直流電圧に変換し、この変換
直流電圧をインバータ回路３で三相交流電圧に変換して
圧縮機を駆動するモータ４に印加する。

【０００４】このとき、マイクロコンピュータ５はイン
バータ回路（インバータ手段）３の複数のトランジスタ
をオン、オフ制御するために駆動信号（ＰＷＭ信号）を
出力し、駆動回路６はその駆動信号によりインバータ回
路３のトランジスタを駆動する。

【０００５】コンバータ部２は、交流電源１を直流に整
流する整流回路２ａと、リアクトル２ｂと、平滑用コン
デンサ２ｃとを備え、例えば入力交流電圧（２００Ｖ）
を直流電圧（約２８０Ｖ）に変換し、この直流電圧をト
ランジスタおよび帰還ダイオードが三相ブリッジ接続さ
れたインバータ回路３に出力する。

【０００６】マイクロコンピュータ５は、インバータ回
路３の各トランジスタを駆動するＰＷＭ信号を出力し、
駆動回路６を介してインバータ回路３を制御する。この
マイクロコンピュータ５の出力ＰＷＭ信号によりインバ
ータ回路３の各トランジスタをスイッチングし、インバ
ータ回路３の入力直流電圧を三相の交流電圧に変換して
モータ４に印加する。

【０００７】この際、マイクロコンピュータ５は、周波
数指令などに応じて出力するＰＷＭ信号を可変し、イン
バータ回路３からの出力電圧、出力周波数を可変して圧
縮機を駆動するモータ４を可変速制御する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記空気調
和機の制御装置においては、図５（ａ）および（ｂ）に
示すように、交流電源１からの入力交流電圧に対して入
力交流電流が歪波になるために高調波電流が発生し、系
統に悪影響を及ぼす場合がある。

【０００９】この発明は上記課題に鑑みなされたもので
あり、その目的は入力交流電流波形を正弦波として高調
波電流を抑制することができ、またコンバータ手段の出
力直流電圧の異常な上昇や大電流を防止し、制御装置の
破損を防止することができ、ひいては信頼性の向上を図
るようにした空気調和機の制御方法およびその装置を提
供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明空気調和機の制御方法は、交流電圧をコン
バータ手段で直流電圧に変換し、該変換直流電圧をイン
バータ手段で交流電圧に変換して圧縮機を駆動するモー
タに印加する際、前記コンバータ手段のスイッチング素
子を制御して入力交流電流波形を制御し、少なくとも前
記圧縮機の停止時には前記スイッチング素子の制御を停
止するようにしたことを特徴としている。

【００１１】この場合、前記圧縮機の起動から所定時間
経過までは前記スイッチング素子の制御を停止すると好
ましい。

【００１２】また、この発明は交流電圧をコンバータ手
段で直流電圧に変換し、該変換直流電圧をインバータ手
段で交流電圧に変換して圧縮機を駆動するモータに印加
し、該圧縮機を制御する空気調和機の制御装置であっ
て、前記コンバータ手段に含まれるスイッチング手段
と、該スイッチング手段を制御して入力交流電流波形を
制御する手段と、少なくとも前記圧縮機の停止中には前
記スイッチング素子の制御を停止する手段とを備えてい
ることを特徴としている。

【００１３】この場合、前記圧縮機の起動から所定時間
経過までは前記スイッチング素子の制御を停止する手段
を備えると好ましい。

【００１４】上記手段としたので、圧縮機の運転中にあ
っては入力交流電流波形が正弦波になるように、スイッ
チング素子が制御され、圧縮機の停止状態にあってはス
イッチング素子の制御が停止される。

【００１５】したがって、入力交流電流が大きく、歪も
大きくなる圧縮機運転中には、スイッチング素子を制御
して入力交流電流波形が正弦波とされ、高調波電流を抑
制することができる一方、圧縮機運転中に比べて入力交
流電流が極めて小さく、歪も小さく、発生する高調波電
流が問題とならない圧縮機が停止しているときには、ス
イッチング素子の制御を停止するため、スイッチング素
子の制御によるコンバータ手段の出力直流電圧の異常上
昇が防止され、結果制御装置の破損が防止される。

【００１６】また、圧縮機の起動から所定時間経過まで
はスイッチング素子の制御が停止されることから、圧縮
機の起動電流により入力交流電流が急変したとき、スイ
ッチング素子制御の応答性の問題等によって制御が異常
になるのが防止され、つまりコンバータ手段の出力直流
電圧の異常上昇が防止され、大電流が流れることによる
制御装置の破損が防止される。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施例を図１な
いし図３を参照して詳しく説明する。なお、図１中、図
４と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略す
る。

【００１８】図１において、この制御装置は、図４に示
すコンバータ部２に代えたコンバータ部（コンバータ手
段）１０と、このコンバータ部１０を制御するコンバー
タ制御回路１１と、図４に示すマイクロコンピュータ５
の機能の他に、圧縮機を駆動するモータ４の運転、停止
に応じた制御信号Ｓｃをコンバータ制御回路１１に出力
するマイクロコンピュータ１２とを備えている。

【００１９】コンバータ部１０は、整流回路１０ａと、
チョークコイル１０ｂと、スイッチング素子のＩＧＢＴ
（絶縁ゲート形トランジスタ）１０ｃおよび逆阻止ダイ
オード（ＦＲＤ）１０ｄ、平滑用コンデンサ１０ｅと、
コンバータ部１０の出力直流電圧を検出するための抵抗
回路１０ｆと、電流検出抵抗１０ｇと、整流回路１０ａ
の出力電圧波形を検出するための抵抗回路１０ｈとを備
えている。

【００２０】コンバータ制御回路１１は、例えば発振回
路、増幅回路、乗算回路、比較回路や出力回路等からな
る制御用ＩＣ等を備えている。また、コンバータ制御回
路１１には抵抗回路１０ｆ，１０ｈの抵抗分圧によって
検出されたコンバータ部１０の出力電圧および整流回路
１０ａの出力電圧の信号が入力し、さらに電流検出抵抗
１０ｇの電圧降下によって検出された電流の信号が入力
している。これらをもとにしてコンバータ制御回路１１
はコンバータ部１０の出力直流電圧を制御する一方、入
力交流電流波形が正弦波になるようにＩＧＢＴ１０ｃを
制御する制御信号（ＰＷＭ信号）を出力する。

【００２１】マイクロコンピュータ１２は図４に示すマ
イクロコンピュータ５の機能の他に、ＩＧＢＴ１０ｃの
制御、制御停止を指令する制御信号Ｓｃをコンバータ制
御回路１１に出力する。したがって、コンバータ制御回
路１１はその制御信号ＳｃにしたがってＩＧＢＴ１０ｃ
の制御、制御停止する。

【００２２】このように、ＩＧＢＴ１０ｃのスイッチン
グ制御により入力交流電流波形を正弦波とすることがで
き、これにより発生する高調波電流を抑えることがで
き、結果系統への悪影響もなくすことができる。

【００２３】ところで、上記構成の制御装置を適用した
空気調和機の場合、能力を可変して冷房、暖房を行うた
めに、入力交流電流の範囲は広く、圧縮機の運転中にあ
っては例えば１Ａから１５Ａ程度まで空調負荷に応じて
変化する。

【００２４】また、空気調和機の運転中にあっては、室
内温度が設定温度に達すると、圧縮機を停止して監視状
態に入ることもあり、このときは入力交流電流が例えば
０．３Ａ程度と圧縮機運転中の最大値より極端に小さい
値になることがある。

【００２５】しかし、コンバータ部１０の電流検出抵抗
１０ｇは最大の電流値を想定して設計しなければなら
ず、そのため圧縮機停止中の小さい電流（例えば０．３
Ａ程度）の検出精度が悪くなってしまう。

【００２６】これにより、ＩＧＢＴ１０ｃの適正な制御
ができなくなり、結果入力交流電流波形が歪み、高調波
電流を発生するだけでなく、コンバータ部１０の出力直
流電圧が異常に上昇する場合がある。このとき、その出
力直流電圧を抵抗回路１０ｆで検出しているが、交流電
圧のリップル成分をカットするため応答性を良くするこ
とができず、そのような電圧の上昇により制御装置が破
損することもある。一方、圧縮機停止中における入力交
流電流は極めて小さく、歪みも小さいため、発生する高
調波は問題にならないレベルであり、つまり系統に悪影
響を及ぼすレベルでない場合が多い。

【００２７】また、圧縮機の起動時において、圧縮機の
駆動モータ４の起動電流の影響により、入力交流電流が
通常運転時と比べて急変するため、入力交流電流波形の
制御が正常に行えない場合がある。このとき、ＩＧＢＴ
１０ｃを制御すると、出力直流電圧が異常に上昇し、大
きな電流が流れることもあり、制御装置が破損する場合
がある。

【００２８】そこで、この発明では、圧縮機運転中にお
いてはＩＧＢＴ１０ｃを制御して入力交流電流波形が正
弦波となるようにし、高調波を抑え、圧縮機停止におい
てはＩＧＢＴ１０ｃの制御をやめる。

【００２９】また、圧縮機の起動から所定時間（例えば
１秒間）までの間は、ＩＧＢＴ１０ｃの制御を行わない
ようにし、入力交流電流波形急変の保護を行う。

【００３０】図２のフローチャート図および図３のタイ
ムチャート図を参照して具体的に説明すると、まず空気
調和機が運転開始されたものとする。

【００３１】すると、マイクロコンピュータ１２は図２
に示すフローチャートを実行し、圧縮機が運転状態にあ
るか否かを判断し（ステップＳＴ１）、圧縮機が運転状
態にあるときにはステップＳＴ３に進み、圧縮機の起動
から所定時間（１秒間）経過しているか否かを判断す
る。なお、圧縮機が運転状態でないときにはステップＳ
Ｔ２に進み、Ｌレベルの制御信号Ｓｃ（図３（ｂ）のＡ
−Ｂ間）をコンバータ制御回路１２に出力する。コンバ
ータ制御回路１２はＬレベルの制御信号ＳｃによりＩＧ
ＢＴ１０ｃの制御信号（ＰＷＭ信号）を出力停止とす
る。すなわち、圧縮機の停止時には入力交流電流が極め
て小さく、歪みも小さいからである（図３（ａ）を参
照）。

【００３２】続いて、例えば圧縮機の起動（図３（ｂ）
のＢ点）から所定時間経過していないときにはステップ
ＳＴ２に進み、上述の処理を実行する。したがって、起
動時に入力交流電流が急変しても（図３（ａ）参照）、
ＩＧＢＴ１０ｃの制御を停止していることから、コンバ
ータ部１０の出力直流電圧が異常に上昇することもな
い。

【００３３】続いて、圧縮機の起動から所定時間経過し
たときには（図３（ｂ）のＣ点）、入力交流電流の急変
が収まっていることから、ステップＳＴ４に進み、Ｈレ
ベルの制御信号Ｓｃ（図３（ｂ）のＣ−Ｄ間）をコンバ
ータ制御回路１２に出力する。コンバータ制御回路１２
はＨレベルの制御信号ＳｃによりＩＧＢＴ１０ｃの制御
信号（ＰＷＭ信号）を出力し、ＩＧＢＴ１０ｃを通常通
りに制御する。これにより、入力交流電流波形が正弦波
となり、高調波が抑制される。

【００３４】しかる後、圧縮機が停止された場合には
（図３（ｂ）のＤ点）、ステップＳＴ１からＳＴ２に進
み、上述した処理を実行する。すなわち、Ｌレベルの制
御信号Ｓｃ（図３（ｂ）のＤ点以降）をコンバータ制御
回路１１に出力するため、コンバータ制御回路１１はＬ
レベルの制御信号ＳｃによりＩＧＢＴ１０ｃの制御信号
（ＰＷＭ信号）を出力停止とし、ＩＧＢＴ１０ｃを制御
しないようにする。

【００３５】このように、入力交流電流波形を正弦波と
し、高調波を抑制するためのＩＧＢＴ１０ｃの制御に当
たって、圧縮機が運転状態にあるときにはＩＧＢＴ１０
ｃを制御し、圧縮機が停止状態にあるときにはＩＧＢＴ
１０ｃを制御しないようにしている。したがって、圧縮
機の停止中におけるコンバータ部１０の出力直流電圧が
異常に上昇することもなくなり、制御装置が破損するこ
ともなくなり、圧縮機運転中にあっては入力交流電流波
形が正弦波となり、高調波が抑制される。

【００３６】また、圧縮機の起動から所定時間までの間
も、ＩＧＢＴ１０ｃを制御しないようにしたので、圧縮
機の起動時における入力交流電流が通常運転時と比べて
急変しても、コンバータ部１０の出力直流電圧が異常に
上昇することもなくなり、制御装置が破損することもな
くなる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の空気調
和機の制御方法およびその装置は、交流電圧をコンバー
タ手段で直流電圧に変換し、この変換直流電圧をインバ
ータ手段で交流電圧に変換して圧縮機を駆動するモータ
に印加する際、コンバータ手段にスイッチング素子を有
し、圧縮機運転中は同スイッチング素子を制御して入力
交流電流波形を制御する一方、圧縮機の停止時にはスイ
ッチング素子の制御を停止するようにしたので、圧縮機
運転中は入力交流電流を正弦波として高調波電流を抑制
することができ、また圧縮機の停止中におけるコンバー
タ手段の出力直流電圧の異常な上昇や大電流を防止し、
制御装置の破損を防止することができ、ひいては信頼性
の向上を図ることができるという有用な効果がある。

【００３８】また、この発明によれば、圧縮機の起動か
ら所定時間まではコンバータ手段のスイッチング素子の
制御を行わないようにしたので、起動時における入力交
流電流が通常運転時と比べて急変しても、コンバータ部
１０の出力直流電圧の異常上昇や大電流を防止し、制御
装置の破損を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す空気調和機の制御装
置の概略的ブロック線図。

【図２】図１に示す制御装置の動作を説明する概略的フ
ローチャート図。

【図３】図１に示す制御装置の動作を説明する概略的タ
イムチャート図。

【図４】従来の空気調和機の制御装置の概略的ブロック
線図。

【図５】図４に示す制御装置の動作を説明する概略的タ
イムチャート図。

【符号の説明】

１ 交流電源 ３ インバータ回路（インバータ手段） ４ モータ（誘導電動機；圧縮機の） １０ コンバータ部（コンバータ手段） １０ａ 整流回路 １０ｂ チョークコイル（リアクタ） １０ｃ ＩＧＢＴ（絶縁ゲート形トランジスタ；スイッ
チング素子） １０ｄ 逆阻止ダイオード（ＦＲＤ） １０ｅ 平滑用コンデンサ １０ｆ，１０ｈ 抵抗回路 １０ｇ 電流検出抵抗 １１ コンバータ制御回路 １２ マイクロコンピュータ Ｓｃ 制御信号

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電圧をコンバータ手段で直流電圧に
   変換し、該変換直流電圧をインバータ手段で交流電圧に
   変換して圧縮機を駆動するモータに印加する際、前記コ
   ンバータ手段のスイッチング素子を制御して入力交流電
   流波形を制御し、少なくとも前記圧縮機の停止時には前
   記スイッチング素子の制御を停止するようにしたことを
   特徴とする空気調和機の制御方法。
2. 【請求項２】 前記圧縮機の起動から所定時間経過まで
   は前記スイッチング素子の制御を停止するようにした請
   求項１記載の空気調和機の制御方法。
3. 【請求項３】 交流電圧をコンバータ手段で直流電圧に
   変換し、該変換直流電圧をインバータ手段で交流に電圧
   に変換して圧縮機を駆動するモータに印加し、該圧縮機
   を制御する空気調和機の制御装置であって、 前記コンバータ手段に含まれるスイッチング手段と、該
   スイッチング手段を制御して入力交流電流波形を制御す
   る手段と、少なくとも前記圧縮機の停止中には前記スイ
   ッチング素子の制御を停止する手段とを備えていること
   を特徴とする空気調和機の制御装置。
4. 【請求項４】 前記圧縮機の起動から所定時間経過まで
   は前記スイッチング素子の制御を停止する手段を備えて
   いる請求項３記載の空気調和機の制御装置。