JPS63287396A - 空気調和機のインバ−タ制御装置 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は、周波数変更による回転数制御で容量制御可能
とした圧縮機をもつ空気調和機のインバータ制御装置に
関する。

（従来の技術） この種の所謂インバータタイプの空気調和機は、圧縮機
モータの回転数の無段階制御により、室内熱負荷に応じ
たきめ細かな温度調節が行える点で広く活用されるとこ
ろであり、又その回転数を変えるには、５０Ｈｚあるい
は６０Ｈｚといった規格化された周波数をもつ商用電源
から任意の周波数を得る必要があるため、商用電源を一
旦直流に変換した後、モータ各相へ至る通電線路に介装
するトランジスタ等のスイッチング素子を開閉操作して
前記モータ各相への通電をチョッピングするという所謂
不等パルス幅変調方式（以下単にＰＷＭ制御と云う）が
一般に採用されるところである。

しかして、インバータ制御装置では、直交変換の必要性
からスイッチング素子の前段に整流及び平滑回路を備え
、比較的大容量の平滑コンデンサが介装されることとな
るのであり、運転停止に伴い、運転中に蓄わえられた前
記コンデンサの充電電荷を放電させて、サービスマン等
に対する感電保護を図るべくすることが必要となるので
ある。

これに対し、平滑コンデンサと並列に放電用の抵抗を接
続することが一般的に行われているが、前記抵抗が直流
側電源ラインの両端を短絡するかたちで介装されること
となるから比較的大きな抵抗値をもち、かつ、前記平滑
コンデンサも大容量のため、前記抵抗を介しての放電経
路は自ずとその時定数が大きくなって、平滑コンデンサ
の蓄積電荷を直ちに消失させることはできないこととな
り、放電対策としては得策であるとはいいがたい。

従来、平滑コンデンサの放電対策に正面から挑んだもの
に、特開昭５９−５６０３７号公報記載のものがあり、
この公報記載のものでは、圧縮機の運転停止に伴い、商
用電源から整流回路への給電を断った後も一定の時間、
スイッチング素子への開閉指令を継続的に与えてＰＷＭ
制御を疑似的に続行し、平滑コンデンサの充電電荷を放
電するようにしている。

（発明が解決しようとする問題点） 所が、上記公報記載の対策では、運転停止に伴い整流回
路への電源供給が断たれた後も、あくまで圧縮機モータ
への通電線路に対しては通常のＰＷＭ制御が続行される
のであって、たとえＰＷＭ制御が一定時間でかつ疑似的
であるとはいえ、平滑コンデンサに蓄積される充電電荷
の容量によっては、前記モータが不用意に回り続けてし
まう恐れがあった。

圧縮機の停止には、室温が適温に達した場合に行われる
通常の所謂サーモオフの他に、例えば高圧圧力の異常上
昇等による装置保護の面からの非常停止等もあるのだが
、上記従来のものでは、結局サーモスタットや保護装置
の作動と実際の運転停止の間にずれが生じることとなり
、制御の追従性並びに異常時に対する対処の面から難点
があった。

本発明の目的は、圧縮機の運転停止に伴ってメインの電
源が断たれた後に、該圧縮機のモータが回転してしまう
ことなく、平滑コンデンサの充電電荷を迅速に放電する
ことのできる空気調和機のインバータ制御装置を提供す
る点にある。

（問題点を解決するための手段） そこで本発明は、冷媒圧縮機（１）及び該圧縮機（１）
を駆動する多相モータ（４）を備え、該モータ（４）の
各電源ライン（Ｕ、Ｖ、Ｗ）を、整流回路（２）及び平
滑コンデンサ（Ｃ）を介した直流ライン（Ａ、Ｂ）に対
し可逆的に開閉するスイッチング素子（Ｓ１、Ｓ２．Ｓ
３）を介装して、コントローラ（５）からの指令で前記
スイッチング素子の開閉制御を行い、前記モータ（４）
への供給電源周波数を可変と成した空気調和機のインバ
ータ制御装置において、前記コントローラ（５）に、前
記圧縮機（１）の運転停止時、前記スイッチング素子（
ＳＬ、Ｓ２．Ｓ３）の一つ（例えばＳ３）に常時開成指
令を与えて一相の電源ライン（Ｗ）を欠相し、かつ、他
の電源ライン（Ｕ、Ｖ）に対するスイッチング素子（Ｓ
１、８２）への開閉指令を継続して与えて、前記モータ
（４）を欠相運転する欠相運転制御手段を設けて、この
欠相運転時、欠相される電源ライン（Ｗ）以外の電源ラ
イン（Ｕ、Ｖ）間に、前記平滑コンデンサ（Ｃ）に蓄積
された電荷を放電させる放電回路を形成したことを特徴
とするものである。

（作用） 例えばスイッチング素子（Ｓ３）が常時開成される場合
、電源ラインの一相（Ｗ）は、直流ライン（Ａ、Ｂ）に
対し常時オフ状態とされるのであり、他の電源ライン（
Ｕ、Ｖ）は、スイッチング素子（Ｓｔ、Ｓ２）に継続し
て与えられる開閉指令により、直流ライン（Ａ、Ｂ）と
接続されることとなる。

この時、平滑コンデンサ（Ｃ）の充電電荷は、欠相され
ない電源ライン（Ｕ、Ｖ）を介してモータ（４）に印加
されるが、該モータ（４）への通電は、第４図に示すよ
うに、その電源ライン（Ｕ、Ｖ）間ニオイテ、（Ｕ−Ｖ
）　と（Ｕ−Ｗ−■）とを介して単相交流が交番するだ
けで、モータ（４）には回転磁界は発生しないのであり
、その回転は確実に阻止されるのである。

一方、平滑コンデンサ（Ｃ）の充電電荷は、欠相されな
い電源ライン（Ｕ、Ｖ）間に形成される経路（Ｕ−Ｖ）
（Ｕ−Ｖ−Ｗ）を放電回路として、その時間経過に伴い
、主として前記モータ（４）の巻線においてジュール熱
となって消失することとなるのである。

（実施例） 第１図に示すものは、冷媒圧縮機（１）の回転数制御を
行うためのインバータ制御装置であって、商用型ｒＡ（
Ｅ）への接続側から、４つのダイオード（ＤＩ−０２）
を備えたブリッジ形の整流回路（２）、平滑コンデンサ
（Ｃ）、６つのパワートランジスタ（Ｔｒｉ〜Ｔｒｙ）
で構成するＰＷＭ制御部（３）を接続し、前記圧縮機（
１）を駆動する三相モータ（４）への供給周波数を可変
と成したものである。

前記ＰＷＭ制御部（３）における６つのトランジスタは
、２個を一対として直列接続し、かつ、その３対を互い
に並列接続すると共に、６対の接続部間と、前記モータ
（４）における３相の電源ライン（Ｕ、Ｖ、Ｗ）とをそ
れぞれ接続し、該各電源ライン（Ｕ、Ｖ、Ｗ）を、前記
整流回路（２）及び平滑コンデンサ（Ｃ）を介した直流
ライン（Ａ）（Ｂ）に対し可逆的に開閉するスイッチン
グ素子（８１−８３）を構成するようになっている。

そして、マイクロコンピュータ等で構成するコントロー
ラ（５）から出力される開閉指令信号（Ｇｌ〜Ｇ６）に
よるＰＷＭ制御により、周知の通り、前記各電源ライン
（Ｕ、Ｖ、Ｗ）に、任意の周波数であって互いに１２０
度の位相差をもつ３相交流が出力できるようになってい
る。

尚、前記圧縮機（１）は、室外側熱交換器（６）、膨張
機構（７）、及び室内機（８）に内装される室内側熱交
換器（９）と共に冷凍回路を構成し、室内空調を行うよ
うにしている。

又、前記コントローラ（５）は、室内機（８）のコント
ローラ（５０）と、シリアル伝送ライン（ｌＯ）を介し
て接続され、該伝送ライン（１０）を介して送られる室
内設定温度とその検出温度にバづいて、前記開閉指令信
号（Ｇｌ〜Ｇ６）のタイミングを制御して前記モータ（
４）への供給周波数を制御する共に、前記整流回路（２
）の前段に介装するメインリレー（ＭＲ）の開閉により
運転の発停制御を行うようにしている。

更に、前記コントローラ（５）の入力側には、外気サー
モ（１１）及び高圧圧力検出器（１２）が接続され、室
外条件によっても周波数制御並びに前記メインリレー（
ＲＭ）の開閉による発停制御を可能にしている。尚、高
圧圧力の異常上昇時には運転を非常停止して、装置保護
も図るようにしている。

しかして、以上構成するインバータ制御装置において、
前記コントローラ（５）に、前記リレー（ＭＲ）が開か
れて前記圧縮機（１）が運転を停止する時、前記コント
ローラ（５）に接続されるクロック（１３）による所定
の期間内にわたり、前記スイッチング素子（ＳＬ、Ｓ２
．Ｓ３）の一つ（例えばＳ３）に常時開成指令つまりオ
フ信号を与えて一相の電源ライン（Ｗ）を欠相し、かつ
、他の電源ライン（Ｕ、Ｖ）に対するスイッチング素子
（Ｓ１、Ｇ２）への開閉指令つまり所定のタイミングで
出力される通常のＰＷＭ制御に基づくオン／オフ信号を
継続的に与えて、前記モータ（４）を欠相運転する欠相
運転制御手段を設けるのである。

前記欠相運転制御手段は、前記コントローラ（５）内に
プログラム処理により構築するものであって、第２図に
示す処理手順に従って前記各開閉指令信号（Ｇｌ〜ＧＯ
）の出力制御を行うものである。以下、その処理手順を
、第３図に示す時間経過を追いながら説明する。

まず第３図中■に示すように圧縮機（１）の運転停止に
伴いメインリレー（ＭＲ）がオフした場合には、第２図
のフローにおいて、直前まで前記リレー（ＭＲ）がオン
状態で今回該リレー（ＭＲ）がオフ状態となったことが
判定されるのであり、前記クロック（１３）を入力とす
る欠相運転時間の計時用タイマをスタートするのである
。

そして、プログラムの最初にリターンし、前記タイマの
計時が行われていることが判定さ些て、前記タイマによ
る所定の計時期間にわたり欠相運転を行うのである（第
２．３図中■）。

即ち、前記コントローラ（５）からの各開閉操作信号の
内、スイッチング素子（Ｇ３）つまりはトランジスタ（
Ｔ　ｒ　４．５）に対応する信号（Ｇ４．Ｇ５）を常時
ローレベルにクランプしてオフ指令を出力させ、他の開
閉指令信号（Ｇｌ〜Ｇ４）には、通常のＰＷＭ制御に従
った所定タイミングで出力されるオン／オフ信号を継続
して与えるのである。

この時、開閉操作信号ＣＧｌ〜Ｇ４）に基づいてスイッ
チング素子（Ｓ１、　Ｇ２）即ちトランジスタ（Ｔｒｉ
〜４）はオン／オフ制御されて、２つの電源ライン（Ｕ
）（Ｖ）間には通電経路が形成されるのであるが、−相
（Ｗ）を欠相しているために、モータ（４）への通電は
、第４図に示すように、２つの電源ライン（Ｕ）（Ｖ）
間において、図中実線矢印又は点線矢印のように、Ｕ−
ＶとＵ−Ｗ−Ｖとの２つの経路を介して並列的に、平滑
コンデンサ（Ｃ）の充電電荷を電源とする単相交流が流
れるだけであって、モータ（４）の３相巻線にはその相
順に従う位相差の交番電流は流れることはなく、結局、
モータ（４）での回転磁界の発生をなくし得て、該モー
タ（４）の回転は確実に阻止されるのである。

一方、平滑コンデンサ（Ｃ）の充電電荷は、前記２つの
電源ライン（Ｕ）（Ｖ）間における並列線路（Ｕ−Ｖ）
及び（Ｕ−Ｖ−Ｗ）を放電回路として、その時間経過に
伴い、主として前記モータ（４）の巻線においてジュー
ル熱となって消失することとなるのである。

そして、前記タイマによる計時期間が経過すると、欠相
運転の停止処理に移行するのである（第２．３図中■）
。

この場合、欠相運転時に継続的に出力されていた開閉指
令信号（Ｇｌ〜Ｇ４）をオフにして全てのじｎ閉指令信
号（Ｇｌ〜Ｇ８）をオフにし、トランジスタ（Ｔｒｉ〜
６）を全てオフ状態にして、直流ライン（Ａ、Ｂ）と、
モータ（４）の各電源ライン（Ｕ、Ｖ、Ｗ）とを開くの
である。かくして前記平滑コンデンサ（Ｃ）の放電処理
は完了するのである。

尚、圧縮機（１）が運転状態にある時は、第２図のフロ
ーにおいて、メインリレー（ＭＲ）のオン／オフ状態を
時間を相前後して判定する判別処理により、リレー（Ｍ
Ｒ）の継続的なオン４［が判別されるので、欠相運転へ
の移行は行われずに、通常のＰＷＭ制御が継続されるの
は云うまでもない（第２．３図中■）。

以上のように、欠相運転時にあっては、平滑コンデンサ
（Ｃ）の充電電荷が、モータ（４）の巻線間に形成され
る放電経路によって消失できるのであり、しかも、モー
タ（４）が不用意に回転してまうｉｌｃ　！ｒＪも確実
になくし得るのであって、メインリレー（ＭＲ）のオフ
時に圧縮機（１）の停止を即応して行えながら、しかも
迅速かつ確実な放電を行うことができるのである。

尚、上記実施例では、モータ（４）としてデルタ巻線の
ものを示したが、スター巻線のものであってもよく、又
、三相以上の多相モータであっても、欠相運転時に一相
を欠相することにより、回転磁界の発生をなくすること
ができるので、全く同様に適用できるのである。

（発明の効果） 以上のように本発明は、圧縮機（１）が運転を停止する
時、スイッチング素子（８１、Ｓ２゜Ｓ３）の一つに常
時開成指令を与えて一相の電源ラインを欠相し、かつ、
他の電源ラインに対するスイッチング素子への開閉指令
を継続して与えて、前記モータ（４）を欠相運転するよ
うにしたから、平滑コンデンサ（Ｃ）の充電電荷は、欠
相されない電源ライン間に形成される放電回路を介して
消失できるのであり、しかも、モータ（４）での回転磁
界の発生もなくし得て該モータ（４）が不用意に回転し
てまう事態も確実になくし得るのであって、圧縮機（１
）の停止に即応した平滑コンデンサ（Ｃ）の迅速かつ確
実な放電が行えるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る制御装置の回路図、第２図は制御
手順を示すフローチャート、第３図は時間経過に伴う動
作説明図、第４図は欠相運転時における制御ｇ置の概略
等価回路図である。 （１）・・・・圧縮機 （２）・・・・整流回路 （４）・・・・モータ （５）・・・・コントローラ （Ｃ）・・・・平滑コンデンサ （Ａ、Ｂ）・・・・直流ライン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）冷媒圧縮機（１）及び該圧縮機（１）を駆動する
   多相モータ（４）を備え、該モータ（４）の各電源ライ
   ン（Ｕ、Ｖ、Ｗ）を、整流回路（２）及び平滑コンデン
   サ（Ｃ）を介した直流ライン（Ａ、Ｂ）に対し可逆的に
   開閉するスイッチング素子（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）を介装
   して、コントローラ（５）からの指令で前記スイッチン
   グ素子の開閉制御を行い、前記モータ（４）への供給電
   源周波数を可変と成した空気調和機のインバータ制御装
   置において、前記コントローラ（５）に、前記圧縮機（
   １）の運転停止時、前記スイッチング素子（Ｓ１、Ｓ２
   、Ｓ３）の一つに常時開成指令を与えて一相の電源ライ
   ンを欠相し、かつ、他の電源ラインに対するスイッチン
   グ素子への開閉指令を継続して与えて、前記モータ（４
   ）を欠相運転する欠相運転制御手段を設けて、この欠相
   運転時、欠相される電源ライン以外の電源ライン間に、
   前記平滑コンデンサ（Ｃ）に蓄積された電荷を放電させ
   る放電回路を形成したことを特徴とする空気調和機のイ
   ンバータ制御装置。