TWI643444B

TWI643444B - Air conditioner

Info

Publication number: TWI643444B
Application number: TW106146220A
Authority: TW
Inventors: 小倉洋寿; 田村建司; 磯田貴宏; 田村正博
Original assignee: 日商日立江森自控空調有限公司
Priority date: 2017-10-17
Filing date: 2017-12-28
Publication date: 2018-12-01
Also published as: CN110326210A; WO2019077689A1; JPWO2019077689A1; JP6364573B1; TW201918013A; CN110326210B

Abstract

空氣調和機係具備有：電動機（1）；及電力轉換裝置（1），其係使用向量控制方式，進行電力轉換。電力轉換裝置（1）係具備有：脈衝控制部（7），其係輸出脈衝訊號；電力轉換電路（41），其係使用脈衝訊號，將直流電力轉換成交流電力；電流檢測部（6），其係檢測電力轉換電路（41）的電流；向量控制部（8），其係生成對脈衝控制部（7）的指令電壓；及脈衝停止控制部（9），其係生成在以電流相位為基準所設定的區間中使脈衝訊號停止的脈衝停止控制訊號，而輸出至脈衝控制部（7）。向量控制部（8）係電動機（1）的馬達電流若相對現在的旋轉速度的無負荷時的馬達電流，為預定範圍內，即使脈衝停止控制部（9）的動作開始。

Description

空氣調和機

[0001] 本發明係關於空氣調和機。

[0002] 在空氣調和機的馬達驅動裝置中，實現高效率與高輸出化的技術已有各種被開發。已揭示一種例如將由馬達驅動裝置流至馬達的電流以正弦波狀切換PWM（Pulse Width Modulation，脈衝寬度調變）控制的「180度通電」的技術。此外，已揭示以因馬達進行驅動所發生的感應電壓的相位為基準而流至馬達的電流呈間歇的方式切換PWM控制的「120度通電」的技術。　　[0003] 例如在專利文獻1中記載：以向量控制180度通電方式，以馬達驅動中的馬達電流相位為基準而停止某一定期間的PWM輸出，藉此一邊滿足閘極・驅動器的規格，一邊使PWM控制時的切換損失減低，可提供高效率的電力轉換裝置。先前技術文獻專利文獻　　[0004] 　　專利文獻1：日本特開2013-115955號公報

（發明所欲解決之課題）　　[0005] 專利文獻1所記載的發明係以馬達驅動中的馬達電流相位為基準而停止某一定期間的PWM輸出，藉此使PWM控制時的切換損失減低。但是，專利文獻1所記載的發明並未形成為被限定於某特定條件（旋轉速度以下/馬達平均電流以下）而在大範圍中達成高效率化的技術。此外，若以DC風扇控制停止PWM輸出，必須考慮與壓縮機等不同之風等外在干擾的影響。若無關於運轉狀態而停止PWM輸出，有造成振動惡化或停止之虞。　　[0006] 因此，本發明之課題在提供可一邊回避馬達振動的惡化或馬達停止，一邊達成伴隨馬達驅動的切換損失的減低與馬達銅損的減低的空氣調和機。（解決課題之手段）　　[0007] 為解決前述課題，本發明之空氣調和機係具備有：電動機；及電力轉換裝置，其係使用向量控制方式，進行用以藉由PWM控制來驅動前述電動機的電力轉換。前述電力轉換裝置係具備有：脈衝控制部，其係輸出用以進行前述PWM控制的脈衝訊號；電力轉換電路，其係具備有三相構成的開關元件而構成，使用由前述脈衝控制部被輸出的前述脈衝訊號，將直流電力轉換成交流電力；電流檢測部，其係檢測流至前述電力轉換電路的電流；向量控制部，其係根據在前述電流檢測部被檢測到的電流，進行向量控制，生成對前述脈衝控制部的指令電壓；及脈衝停止控制部，其係為了停止前述電力轉換電路的預定相的正側及負側的開關元件，生成在以前述電力轉換電路的電流相位為基準所設定的區間中使前述脈衝訊號停止的脈衝停止控制訊號，對前述脈衝控制部輸出該脈衝停止控制訊號。前述向量控制部係前述電動機的馬達電流若相對現在的旋轉速度的無負荷時的馬達電流，為預定範圍內，即使前述脈衝停止控制部的動作開始。　　[0008] 關於其他手段，在用以實施發明之形態之中進行說明。（發明之效果）　　[0009] 　　藉由本發明，可一邊回避馬達振動的惡化或馬達停止，一邊達成伴隨馬達驅動的切換損失的減低與馬達銅損的減低。

[0011] 以下參照各圖，詳加說明用以實施本發明的形態。　　[0012] 《概要》　　本實施形態之電力轉換裝置係具備有：使用PWM控制的脈衝訊號，將直流電力轉換成交流電力的電力轉換電路（變流器（inverter））；及檢測流至電力轉換電路的電流而將該電力轉換電路進行向量控制的向量控制部。　　[0013] 電力轉換裝置係另外設有：使以流至電力轉換電路的電流相位的零交叉點為基準所設定的區間的脈衝訊號停止，使同相的上下臂的開關元件停止的開放相區間。藉此電力轉換裝置係可使PWM控制時的切換次數減低而使切換損失降低。此外，電力轉換裝置係藉由設置開放相區間，藉由電流相位的零交叉點，可取得電動機的磁石位置的正確位置資訊。結果，可進行安定的向量控制，使電力轉換電路（變流器）及電動機的效率提升。　　[0014] 以下，一邊參照圖示，一邊詳加說明本發明之電力轉換裝置的實施形態。其中，在用以說明各實施形態的所有圖示中，相同構成要素原則上標註相同符號，且省略其反覆說明。　　[0015] 圖1係顯示本實施形態之PWM控制方式的電力轉換裝置1的電路構成。　　在本實施形態之電力轉換裝置1中，如圖1所示，說明若以由以PWM控制進行驅動的三相變流器所構成的電力轉換電路4，以向量控制驅動作為永久磁石同步電動機的交流電動機3時，在電力轉換電路4的脈衝訊號設置相脈衝停止區間（亦即開放相區間）時的控制方法。　　[0016] 《電力轉換裝置的電路構成》　　如圖1所示，電力轉換裝置1係構成為具備有：電力轉換電路4、相電流檢測部6、及控制裝置5。電力轉換電路4係構成為包含：將直流電力轉換成交流電力的3相變流器。相電流檢測部6係檢測流至與電力轉換電路4相連接的交流電動機（電動機）3的電動機電流。控制裝置5係根據在相電流檢測部6被檢測到的相電流資訊（電流）α，使用進行PWM控制的脈衝訊號，進行向量控制。在該電力轉換電路4係藉由電源2而被施加直流電壓Vd。　　[0017] 此外，電力轉換電路4係構成為具備有：電力轉換主電路41、及閘極驅動器42。閘極驅動器42係根據來自脈衝控制部7的脈衝訊號γ，發生被供給至電力轉換主電路41的IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣閘極雙極性電晶體）的閘極訊號。電力轉換主電路41係由IGBT與二極體以相反方向作並聯連接的三相構成的切換元件Q1～Q6所構成。該電力轉換主電路41係具有U相、V相、W相的切換接腳，使用由脈衝控制部7被輸出的脈衝訊號γ，將直流電力轉換成交流電力。　　[0018] U相的切換接腳係在正極與負極之間串聯連接切換元件Q1、Q2而構成。切換元件Q1的集極係連接於正極，切換元件Q2的射極係連接於切換元件Q2的集極。切換元件Q2的射極係連接於負極。切換元件Q1的射極與切換元件Q2的集極的連接節點係連接於交流電動機3的U相線圈。其中，在本實施形態中，將切換元件Q1的射極與切換元件Q2的集極之連接節點的電壓形成為電壓Vu。將流至交流電動機3的U相線圈的電設為U相交流電流Iu。　　[0019] 在切換元件Q1的閘極係被施加閘極驅動器42所輸出的脈衝訊號GPU+。在切換元件Q2的閘極係被施加閘極驅動器42所輸出的脈衝訊號GPU-。　　[0020] V相的切換接腳係在正極與負極之間串聯連接切換元件Q3、Q4而構成。切換元件Q3的集極係連接於正極，切換元件Q3的射極係連接於切換元件Q4的集極。切換元件Q4的射極係連接於負極。切換元件Q3的射極與切換元件Q4的集極的連接節點係連接於交流電動機3的V相線圈。　　[0021] 在切換元件Q3、Q4的閘極係分別被施加閘極驅動器42所輸出的脈衝訊號。　　[0022] W相的切換接腳係在正極與負極之間串聯連接切換元件Q5、Q6而構成。切換元件Q5的集極係連接於正極，切換元件Q5的射極係連接於切換元件Q6的集極。切換元件Q6的射極係連接於負極。切換元件Q5的射極與切換元件Q6的集極的連接節點係連接於交流電動機3的W相線圈。　　[0023] 在切換元件Q5、Q6的閘極係分別被施加閘極驅動器42所輸出的脈衝訊號。　　[0024] 此外，控制裝置5係構成為包含：脈衝控制部7、向量控制部8、及脈衝停止控制部9。脈衝控制部7係將根據施加電壓指令（指令電壓）V ^*所被控制的脈衝訊號γ供給至閘極驅動器42而使其進行PWM控制。向量控制部8係使用在相電流檢測部6被檢測到的相電流資訊α，進行向量控制，且算出施加電壓指令V ^*。脈衝停止控制部9係對脈衝控制部7輸出根據藉由向量控制所算出的電流的相位資訊（電流相位）而在電流零交叉附近使相脈衝停止區間（開放相區間）δ的脈衝訊號γ停止的相脈衝停止控制訊號（脈衝停止控制訊號）β。該相脈衝停止控制訊號（脈衝停止控制訊號）β係使該電力轉換電路4的預定相的正側及負側的切換元件停止。　　[0025] 在此，向量控制部8係例如非專利文獻1（坂本等，「適合家電機器之無位置感測器永久磁石同步馬達的簡易向量控制」電學論D、Vol.124卷11號（2004年）pp.1133-1140）或非專利文獻2（戶張等，「高速用永久磁石同步馬達的新向量控制方式的檢討」電學論D、Vol.129卷1號（2009年）pp.36-45）之記載，可藉由使用檢測變流器輸出電流來進行3相-2相轉換（dq轉換；direct-quadrature轉換），反饋至控制系，再次進行2相-3相轉換來驅動變流器的一般的向量控制來實現，關於控制方式，並非為特定者。因此，向量控制部8的動作由於為周知技術，故省略詳細說明。　　[0026] 圖2係本實施形態中之空氣調和機A的室內機100、室外機200、及遙控器Re的正面圖。　　[0027] 如圖2所示，空氣調和機A係被稱為所謂房間空調機（room air conditioner）。空氣調和機A係具備有：室內機100、室外機200、遙控器Re、及圖1所示之電力轉換裝置1（圖2中未圖示）。室內機100與室外機200係以冷媒配管300相連接，藉由周知的冷媒循環，將設置有室內機100的室內進行空調。此外，室內機100與室外機200係透過通訊電纜（未圖示）而彼此接收傳送資訊。此外，在室外機200係以配線（未圖示）相連而透過室內機100來供給交流電壓。電力轉換裝置1（參照圖1）係被配備在室外機200，將由室內機100側被供給的交流電力轉換成直流電力。　　[0028] 遙控器Re係藉由使用者予以操作，且對室內機100的遙控器收送訊部Q發送紅外線訊號。該紅外線訊號的內容係運轉要求、設定溫度的變更、計時器、運轉模式的變更、停止要求等指令。空氣調和機A係根據該等紅外線訊號的指令，進行冷房模式、暖房模式、除濕模式等空調運轉。此外，室內機100係由遙控器收送訊部Q對遙控器Re發送室溫資訊、濕度資訊、電費資訊等資料。　　[0029] 以下說明被裝載在空氣調和機A的電力轉換裝置1的動作。電力轉換裝置1係將由電源2被供給的直流電壓Vd再次轉換成交流，來驅動交流電動機3（圖2中未圖示）者。未圖示的交流電動機3係DC風扇馬達，惟亦可適用在壓縮機馬達。　　[0030] 《平常動作時的波形》　　在此，為使藉由電力轉換裝置1所為之間歇通電動作時的PWM控制明確化，使用圖3，說明平常動作時的PWM控制。圖3係顯示比較例中之流至交流電動機3的交流電壓、交流電流及脈衝訊號的關係的波形圖，在橫軸顯示電壓相位，在縱軸顯示電壓、電流及脈衝訊號的各位準。　　[0031] 控制裝置5係在脈衝控制部7中，如圖3的第1圖表所示，將PWM載波訊號與施加電壓指令V ^*進行比較而生成PWM脈衝訊號（脈衝訊號γ）。此外，該施加電壓指令V ^*的指令值係根據在相電流檢測部6被檢測到的相電流資訊α而在向量控制部8進行運算所得者。在此，藉由相電流檢測部6所為之相電流資訊α的取得亦可例如日本特開2004-48886號公報的圖1之揭示，藉由CT（Current Transformer）來直接檢測交流輸出電流，亦可如同公報的圖12之揭示，藉由分路電阻，取得直流母線的電流資訊，根據該電流資訊而使相電流重現的方式。　　[0032] 接著，使用圖3，詳加說明在平常動作時由電力轉換裝置1被供給至交流電動機3的交流電壓及交流電流與脈衝訊號的關係。圖3的第1圖表係表示PWM載波訊號與施加電壓指令V ^*，顯示U相施加電壓指令Vu ^*作為代表。在此，θv係表示以U相為基準的電壓相位。　　[0033] 在PWM控制方式中，脈衝控制部7係如圖3的第1圖表所示，根據U相施加電壓指令Vu ^*與三角波載波訊號（PWM載波訊號），生成圖3的第3圖表所示之脈衝訊號GPU+、GPU-，將該等脈衝訊號GPU+、GPU-，輸出至閘極驅動器42，俾以驅動電力轉換主電路41。脈衝訊號GPU+係以閘極驅動器42予以電壓轉換，而被施加至U相上側的切換元件Q1的閘極。脈衝訊號GPU-係以閘極驅動器42予以電壓轉換，被施加至U相下側的切換元件Q2的閘極。亦即，脈衝訊號GPU+與GPU-係形成為正負（1，0）為相反的訊號。　　[0034] 藉由該脈衝訊號GPU+、GPU-，電力轉換主電路41進行PWM控制，藉此在交流電動機3係流通如圖3的第2圖表所示之U相交流電流Iu。在此，φ係表示電壓與電流的相位差。　　[0035] 此外，在向量控制部8中，係根據包含U相交流電流Iu的相電流資訊α，進行向量控制，藉此進行電壓的振幅及電壓與電流的相位差φ的控制。　　[0036] 如圖3所示，在平常動作時的PWM控制中，電壓・電流的一周期的期間係經常進行切換動作來進行180度通電，比存在切換動作停止的期間的120度通電方式或150度通電方式為切換次數更多，因此，在180度通電中，因此而起的切換損失增多。　　[0037] 《間歇通電動作時的波形》　　在以下說明中，使用圖1與圖4，說明使進行PWM控制的脈衝訊號的切換動作暫時停止的脈衝停止控制部9（參照圖1）的動作。　　[0038] 圖4係顯示本實施形態中之流至交流電動機3的交流電壓、交流電流及脈衝訊號、與相脈衝停止控制訊號的關係的波形圖，在橫軸顯示電壓相位、在縱軸顯示電壓、電流、脈衝訊號及開放相控制訊號（相脈衝停止控制訊號）的各位準。亦即，圖4係與圖3的平常動作時的波形圖作對比所示之間歇通電動作時的波形圖。　　[0039] 脈衝停止控制部9係如圖4的第4圖表所示，以藉由向量控制所控制的電流相位的零交叉點φ為基準，在相位φ與相位φ+π中，如下列式（1）所示，在相脈衝停止區間（開放相區間）δ之間，對脈衝控制部7輸出連同脈衝訊號GPU+、GPU-一起停止切換的相脈衝停止控制訊號（開放相控制訊號）β。該相脈衝停止控制訊號β係若連同脈衝訊號GPU+、GPU-一起停止切換，係輸出“0”，若未使切換停止而進行PWM控制方式的切換，則輸出“1”。　　[0040] [0041] 亦即，由式（1）可知，當將φ設為電壓與電流的相位差、δ設為相脈衝停止區間（開放相區間）時，以U相為基準的電壓相位θv為φ-δ/2＜θv＜φ+δ/2之時及φ+π-δ/2＜θv＜φ+π+δ/2之時，係停止藉由脈衝訊號GPU+及GPU-所為之切換。接著，除此之外之時，係進行藉由脈衝訊號GPU+及GPU-所為之切換。　　[0042] 因此，來自脈衝控制部7的輸出狀態在相脈衝停止控制訊號β的相脈衝停止區間δ，係脈衝訊號GPU+、GPU-均成為OFF。因此，由脈衝控制部7係如圖4的第3圖表所示，被輸出在相脈衝停止區間δ呈休止的脈衝訊號的訊號列。換言之，在電壓及電流的一周期之間經由2次設定相脈衝停止區間（開放相區間）δ。其中，若為本實施形態的構成，成為對象的PWM控制的調變方式並非僅為正弦波PWM控制方式，即使為二相調變型PWM控制方式或三次諧波加算型PWM控制方式，亦可設置同樣的相脈衝停止區間δ。　　[0043] 如上所示，設有藉由脈衝停止控制部9來停止切換動作的期間的脈衝訊號GPU+、GPU-，在切換停止區間與切換動作區間，成為未以施加電壓相位及交流電動機3的感應電壓相位為基準而設置的形狀。亦即，脈衝訊號GPU+、GPU-的切換停止區間與切換動作區間係以電流相位的零交叉點為基準來作設定。　　[0044] 換言之，平常動作時，由於為以感應電壓的電壓相位為基準的脈衝訊號，因此如圖3的第3圖表所示，脈衝訊號列在電壓的零交叉點的前後，形成為ON/OFF工作（duty）成為對稱的形狀。但是，在間歇通電動作時，以電流相位為基準而設有相脈衝停止區間δ（亦即，並非為以電壓相位為基準的脈衝訊號），因此如圖4的第3圖表所示，在電壓的零交叉點的前後，脈衝訊號列的ON/OFF工作並未形成為對稱。亦即，在本實施形態中，在電流的零交叉點的前後，脈衝訊號列的ON/OFF工作係成為非對稱。　　[0045] 如上所示，在間歇通電動作時，由於在包含電流之零交叉點的區間設有相脈衝停止區間δ，因此如圖4的第3圖表所示，以相脈衝停止區間δ為中心之前後的脈衝訊號列A及B形成為非對稱形狀。由此，若在包含電流之零交叉點的區間設有相脈衝停止區間δ，藉由觀測相脈衝停止區間δ的前後的脈衝訊號是否為非對稱，可輕易判別是否適用本實施形態之間歇通電動作。　　[0046] 《藉由實機所得之驅動時的波形》　　圖5係顯示驅動具備本實施形態之電力轉換裝置1的實機時之U相電壓、U相電流、及脈衝訊號的關係的波形圖，橫軸顯示電壓相位、縱軸顯示電壓、電流、及脈衝訊號的各位準。亦即，圖5係顯示以藉由本實施形態之間歇通電動作所致之在包含電流之零交叉點的近傍設有相脈衝停止區間的手法，在二相調變型PWM控制方式中設定相脈衝停止區間而驅動實機時的電壓、電流及脈衝訊號。　　[0047] 圖5的第1圖表係顯示電力轉換主電路41的U相端子電壓Vun，同圖的第2圖表係顯示流至交流電動機3的U相交流電流Iu，在同圖的第3圖表顯示脈衝訊號GPU+、GPU-。　　[0048] 如圖5的第3圖表所示，在以一點鏈線所夾的區間（以δ顯示），脈衝訊號GPU+、GPU-的切換訊號均成為OFF，可確認設定有相脈衝停止區間δ。此外，由於設定有相脈衝停止區間δ，因此在以一點鏈線所夾的區間，亦可一併確認U相交流電流Iu成為零。　　[0049] 《間歇通電動作的效果》　　圖6係顯示藉由本實施形態之電力轉換裝置1所致之對相脈衝停止區間（開放相區間）δ的電力轉換電路損失、電動機損失及將該等合計後的綜合損失的關係的特性圖，在橫軸顯示相脈衝停止區間（開放相區間）δ，在縱軸顯示損失。亦即，圖6係顯示在脈衝停止控制部9所設定的相脈衝停止區間δ與電力轉換電路4的損失、交流電動機3的損失及將該等二個損失合計的綜合損失的特性。　　[0050] 如圖6所示，本實施形態之電力轉換電路4的損失（電力轉換電路損失）係隨著加大相脈衝停止區間δ，切換次數即減低，因此而起而減低。此外，交流電動機3的損失（電動機損失）係藉由設置相脈衝停止區間δ，電流的高諧波成分增加，因此而起而增大。此外，由於相脈衝停止區間δ變大，電流的高諧波成分的增加變得顯著，因此而起的交流電動機3的損失（電動機損失）的增加亦變得顯著。因此，如圖6所示，存在將該等二個損失（電力轉換電路損失與電動機損失）加算後的綜合損失成為最少的相脈衝停止區間δ _opt。藉由將相脈衝停止區間δ設定在該相脈衝停止區間δ _opt，可使電力轉換裝置1的全體損失減低。　　[0051] 如以上說明所示，藉由使用脈衝停止控制部9，可使進行PWM控制的脈衝訊號的切換次數減低。換言之，若以軟體構成以微電腦控制所進行的脈衝停止控制部9，比較例的電力轉換電路4的構成並未改變，無須追加新穎硬體而可達成電力轉換裝置1的高效率化。此外，由於在交流電動機3的電流的零交叉附近使切換動作停止，因此可對150度通電方式抑制轉矩脈動增加。　　[0052] 但是，本實施形態之向量控制方式係無位置感測器簡易向量控制，以習知之向量控制為基礎而簡化者。該無位置感測器簡易向量控制若將速度或負荷轉矩發生變動的過渡狀態除外，可發出與理想的向量控制同等的性能。換言之，無位置感測器簡易向量控制在速度或負荷轉矩發生變動的過渡狀態中，無法預期如理想的向量控制般的性能。在如上所示之過渡狀態中，若藉由間歇通電動作停止PWM輸出，有造成振動惡化或停止之虞。　　[0053] 本發明係僅在判斷出馬達呈安定驅動時執行間歇通電動作，藉此回避馬達振動的惡化或馬達的停止者。　　[0054] 圖7係顯示適用於DC風扇時的間歇通電動作的執行區域與磁滯區域的圖表。　　圖表的橫軸係顯示每1分鐘的旋轉數，亦即旋轉速度。圖表的縱軸係顯示流至交流電動機3的電流。I _m基準值係在無負荷時成為高域旋轉數的電流值。馬達電流I _m係可以下式（2）算出。　　[0055] [0056] 實線圖表係顯示無負荷時的實際旋轉數N與馬達電流I _m的關係。　　中程度的虛線圖表係顯示若預定的正的負荷施加於交流電動機3時的實際旋轉數N與馬達電流I _m的關係，相對實線圖表為高出電流I _r2的值。細虛線圖表係顯示更大的正的負荷施加於交流電動機3時的實際旋轉數N與馬達電流I _m的關係，相對中程度的虛線圖表為高出電流I _h2的值。例如若對DC風扇吹逆風，正的負荷施加於交流電動機3，以中程度的虛線圖表或細虛線圖表的方向偏動。　　[0057] 一點鏈線的圖表係顯示預定的負的負荷施加於交流電動機3時的實際旋轉數N與馬達電流I _m的關係，相對實線圖表為低出電流I _r1的值。粗虛線圖表係顯示若更大的負的負荷施加於交流電動機3時的實際旋轉數N與馬達電流I _m的關係，相對中程度的虛線圖表為低出電流I _h1的值。例如若對DC風扇吹順風，負的負荷施加於交流電動機3，以一點鏈線圖表或粗虛線圖表的方向偏動。　　[0058] 執行區域Z ₁係表示深色影線的區域，開始執行間歇通電動作的區域。該執行區域Z ₁係中程度的虛線圖表與一點鏈線圖表之間的區域。亦即，為對馬達施加預定範圍內的負荷的狀態。此時，控制裝置5係開始間歇通電動作。其中，圖7係適用於DC風扇的情形，因此被認為施加於交流電動機3的負荷係正負均大致相同。因此，電流I _r1與電流I _r2被設定為相等。　　[0059] 執行區域Z ₁係形成為另外在I _m下限值限制器加上電流I _h1的值以上的區域。本實施形態之相電流檢測部6係藉由未圖示的分路電阻，檢測電流。因此，存在可檢測的I _m下限值。因此，在執行區域Z ₁亦設有下限。　　[0060] 磁滯區域Z ₂係淺色影線的區域，顯示若執行間歇通電動作，繼續該執行的區域。磁滯區域Z ₂係細虛線圖表與粗虛線圖表之間的區域。控制裝置5係若相對執行區域Z ₁偏移磁滯以上，即停止間歇通電動作。藉由設置磁滯，可防止執行區域Z ₁的交界中的顫振。　　[0061] 其中，圖7係適用於DC風扇的情形，因此被認為施加於交流電動機3的負荷係正負均大致相同。因此，電流I _h1與電流I _h2係被設定為相等。　　磁滯區域Z ₂係形成為I _m下限值限制器以上的區域。　　[0062] 執行區域Z ₁與磁滯區域Z ₂係另外設為高域旋轉數以下的區域。　　[0063] 圖8係顯示適用於壓縮機時的間歇通電動作的執行區域與磁滯區域的圖表。　　實線係顯示無負荷時的實際旋轉數N與馬達電流I _m的關係。　　[0064] 中程度的虛線係顯示預定的正的負荷施加於交流電動機3時的實際旋轉數N與馬達電流I _m的關係，相對實線為高出電流I _r4的值。細虛線係顯示更大的正的負荷施加於交流電動機3時的實際旋轉數N與馬達電流I _m的關係，相對中程度的虛線為高出電流I _h4的值。若使無負荷狀態的壓縮機旋轉，大多數的情形下，正的負荷會施加於交流電動機3，因此以中程度的虛線或細虛線的方向偏動。　　[0065] 一點鏈線係顯示預定的負的負荷施加於交流電動機3時的實際旋轉數N與馬達電流I _m的關係，相對實線為低出電流I _r3的值。粗虛線係顯示更大的負的負荷施加於交流電動機3時的實際旋轉數N與馬達電流I _m的關係，相對中程度的虛線為低出電流I _h3的值。使壓縮機旋轉時，幾乎不會有負的負荷施加於交流電動機3的情形，因此電流I _r3係設定為小於電流I _r4，電流I _h3係設定為小於電流I _h4。　　[0066] 執行區域Z ₃係深色影線的區域，顯示開始執行間歇通電動作的區域。該執行區域Z ₃係中程度的虛線與一點鏈線之間的區域。亦即，為對馬達施加預定範圍內的負荷的狀態。此時，控制裝置5係開始間歇通電動作。其中，圖8係適用於壓縮機的情形，因此被認為施加於交流電動機3的負荷大部分為正的情形。因此，電流I _r2係被設定為大於電流I _r1。　　[0067] 執行區域Z ₃係形成為另外在I _m下限值限制器加上電流I _h3的值以上的區域。本實施形態之相電流檢測部6係藉由未圖示的分路電阻來檢測電流。因此，存在可檢測的I _m下限值。因此，在執行區域Z ₃亦設有下限。　　[0068] 磁滯區域Z ₄係淺色影線的區域，顯示若執行間歇通電動作，繼續該執行的區域。磁滯區域Z ₄係細虛線與粗虛線之間的區域。控制裝置5係若對執行區域Z ₃偏移磁滯以上，即停止間歇通電動作。其中，圖8係適用於壓縮機的情形，因此被認為大部分為施加於交流電動機3的正的情形。因此，電流I _h4係設定為大於電流I _h3。　　[0069] 磁滯區域Z ₂係形成為I _m下限值限制器以上的區域。　　執行區域Z ₁與磁滯區域Z ₂係另外形成為高域旋轉數以下的區域。　　[0070] 圖9係顯示以調變率所定義的間歇通電動作的執行區域與磁滯區域的圖。　　當調變率超過M ₁時，間歇通電動作開始。在調變率超過M ₁之後，若小於（M ₁-M _h），間歇通電動作即停止。　　[0071] 在間歇通電動作中，當調變率超出M ₂時，間歇通電動作即停止。在調變率超過M ₂之後，當小於（M ₂-M _h）時，間歇通電動作即開始。如上所示，若調變率為中域，即執行間歇通電動作，而且超過預定的磁滯而不在中域時，即停止間歇通電動作。藉此，可更正確判定馬達呈安定驅動。　　[0072] 圖10係顯示以旋轉速度所定義的間歇通電動作的執行區域與磁滯區域的圖。　　當旋轉速度超過R ₁時，間歇通電動作開始。在旋轉速度超過R ₁之後，若小於（R ₁-R _h），間歇通電動作即停止。　　[0073] 間歇通電動作中，當旋轉速度超過M ₂時，間歇通電動作即停止。在旋轉速度超過R ₂之後，當小於（R ₂-R _h）時，間歇通電動作即開始。如上所示，若旋轉速度為中域，執行間歇通電動作，而且超過預定的磁滯而不在中域時，即停止間歇通電動作。藉此，可更正確判定馬達呈安定驅動。　　[0074] 圖11係顯示以外部氣溫所定義的間歇通電動作的執行區域與磁滯區域的圖。　　當外部氣溫超過T ₁時，間歇通電動作開始。在外部氣溫超過T ₁之後，當小於（T ₁-T _h）時，間歇通電動作即停止。　　[0075] 在間歇通電動作中，當外部氣溫超過T ₂時，間歇通電動作即停止。　　在外部氣溫超過T ₂之後，當小於（T ₂-T _h）時，間歇通電動作即開始。如上所示，若外部氣溫為中域，執行間歇通電動作，而且超過預定的磁滯而不在中域時，即停止間歇通電動作。藉此，可更正確判定馬達呈安定驅動。　　[0076] 圖12係顯示將間歇通電停止時與許可時的相位調整方法的圖表。　　在時刻t0以前，間歇通電動作係被許可。此時，控制裝置5係以間歇相位θ使電力轉換電路4進行間歇通電動作。　　[0077] 在時刻t0，控制裝置5係判定間歇通電動作停止。自此之後，至時刻t1之間，控制裝置5係逐漸使間歇相位減少，且在時刻t1使間歇通電動作停止。　　在時刻t2，控制裝置5係判定間歇通電動作開始。自此之後，至時刻t3之間，控制裝置5係逐漸使間歇相位增加，且在時刻t3以間歇相位θ進行間歇通電動作。如上所示，由於使間歇相位逐漸改變，因此可緩和伴隨間歇通電動作的開始或停止的切換震波。　　[0078] （變形例）　　本發明係包含各種變形例，而非為限定於上述實施形態者。例如上述實施形態係為易於理解本發明來進行說明而詳細說明者，並非為必定限定於具備所說明的全部構成者。可將某實施形態的構成的一部分置換成其他實施形態的構成，亦可在某實施形態的構成加上其他實施形態的構成。此外，關於各實施形態的構成的一部分，亦可進行其他構成的追加/刪除/置換。　　[0079] 上述各構成、功能、處理部、處理手段等亦可以例如積體電路等硬體來實現該等的一部分或全部。上述各構成、功能等亦可解釋處理器實現各個功能的程式來執行，藉此以軟體來實現。實現各功能的程式、表格、檔案等資訊係可置放在記憶體、硬碟、SSD（Solid State Drive，固體狀態驅動機）等記錄裝置、或快閃記憶卡、DVD（Digital Versatile Disk，數位多功能光碟）等記錄媒體。　　[0080] 在各實施形態中，控制線或資訊線係顯示在說明上中被認為是必須者，並非必定為在製品上為全部控制線或資訊線。實際上亦可認為幾乎所有構成為相互連接。　　以本發明之變形例而言，有例如以下（a）～（e）所示者。　　[0081] （a）亦可適用於任意馬達，而非限定於DC風扇或壓縮機的馬達。　　（b）執行區域亦可未形成為高域旋轉數以下。　　（c）判定安定驅動的亦可為以轉矩與每1分鐘的旋轉數所示之區域，而非限定於以馬達電流I _m與每1分鐘的旋轉數所示之區域。　　其中，轉矩值係如式（3）所示，藉由轉矩理論式算出值與偏移值的和而算出。 [0082] 此外，轉矩理論式算出值係藉由式（4）來算出。 [0083] 亦即，轉矩係藉由馬達電流I _m而被單義算出，因此可使用轉矩取代馬達電流I _m，判定是否安定驅動。　　（d）判定安定驅動的亦可為以調變率與每1分鐘的旋轉數所示之區域，而非限定於以馬達電流I _m與每1分鐘的旋轉數所示之區域。其中，若施加電壓為一定，調變率係可由馬達電流I _m單義算出。　　（e）除了檢測流至交流電動機（電動機）的馬達電流之外，亦可檢測流至電力轉換電路的電流，而將此形成為馬達電流。

[0084]

1‧‧‧電力轉換裝置

2‧‧‧電源

3‧‧‧交流電動機（電動機）

4‧‧‧電力轉換電路

41‧‧‧電力轉換主電路

42‧‧‧閘極驅動器

5‧‧‧控制裝置

6‧‧‧相電流檢測部

7‧‧‧脈衝控制部

8‧‧‧向量控制部

9‧‧‧脈衝停止控制部

Q1～Q6‧‧‧切換元件

Vd‧‧‧直流電壓

A‧‧‧空氣調和機

100‧‧‧室內機

200‧‧‧室外機

Re‧‧‧遙控器

Q‧‧‧遙控器收送訊部

300‧‧‧冷媒配管

α‧‧‧相電流資訊（電流）

β‧‧‧相脈衝停止控制訊號（脈衝停止控制訊號）

γ‧‧‧脈衝訊號（PWM脈衝訊號）

ζ‧‧‧相位資訊

δ‧‧‧相脈衝停止區間（開放相區間）

GPU+‧‧‧脈衝訊號

GPU-‧‧‧脈衝訊號

Iu‧‧‧U相交流電流

φ‧‧‧相位差

Vu‧‧‧電壓

V^*‧‧‧施加電壓指令

[0010] 　　圖1係顯示本實施形態中之PWM控制方式的電力轉換裝置的電路構成的區塊圖。　　圖2係本實施形態中之空氣調和機的室內機、室外機、及遙控器的正面圖。　　圖3係顯示在平常動作時流至電動機的交流電壓、交流電流及脈衝訊號的關係的波形圖。　　圖4係顯示在間歇通電動作時流至電動機的交流電壓、交流電流及脈衝訊號、與相脈衝停止控制訊號的關係的波形圖。　　圖5係顯示驅動具備電力轉換裝置的實機時的U相電壓、U相電流及脈衝訊號的關係的波形圖。　　圖6係顯示藉由本實施形態之電力轉換裝置所致之對相脈衝停止區間（開放相區間）的電力轉換電路損失、電動機損失及將該等合計後的綜合損失的關係的特性圖。　　圖7係顯示適用於DC風扇時的間歇通電動作的執行區域與磁滯區域的圖表。　　圖8係顯示適用於壓縮機時的間歇通電動作的執行區域與磁滯區域的圖表。　　圖9係顯示以調變率所定義的間歇通電動作的執行區域與磁滯區域的圖。　　圖10係顯示以旋轉速度所定義的間歇通電動作的執行區域與磁滯區域的圖。　　圖11係顯示以外部氣溫所定義的間歇通電動作的執行區域與磁滯區域的圖。　　圖12係顯示將間歇通電停止時與許可時的相位調整方法的圖表。

Claims

一種空氣調和機，其特徵為：　　具備有：　　電動機；及　　電力轉換裝置，其係使用向量控制方式，進行用以藉由PWM控制來驅動前述電動機的電力轉換，　　前述電力轉換裝置係具備有：　　脈衝控制部，其係輸出用以進行前述PWM控制的脈衝訊號；　　電力轉換電路，其係具備有三相構成的開關元件而構成，使用由前述脈衝控制部被輸出的前述脈衝訊號，將直流電力轉換成交流電力；　　電流檢測部，其係檢測流至前述電力轉換電路的電流；　　向量控制部，其係根據在前述電流檢測部被檢測到的電流，進行向量控制，生成對前述脈衝控制部的指令電壓；及　　脈衝停止控制部，其係為了停止前述電力轉換電路的預定相的正側及負側的開關元件，生成在以前述電力轉換電路的電流相位為基準所設定的區間中使前述脈衝訊號停止的脈衝停止控制訊號，對前述脈衝控制部輸出該脈衝停止控制訊號，　　前述向量控制部係前述電動機的馬達電流若對現在的旋轉速度的無負荷時的馬達電流，為預定範圍內，即使前述脈衝停止控制部的動作開始。
如申請專利範圍第1項之空氣調和機，其中，前述向量控制部係若使前述脈衝停止控制部的動作開始，使生成前述脈衝停止控制訊號的區間，由零逐漸增加至成為前述設定的區間。
如申請專利範圍第1項之空氣調和機，其中，前述向量控制部係若使前述脈衝停止控制部進行動作，前述電動機的馬達電流若相對前述預定範圍為超過預定磁滯量而不在範圍內，即使前述脈衝停止控制部的動作停止。
如申請專利範圍第3項之空氣調和機，其中，前述向量控制部係若使前述脈衝停止控制部的動作停止，使生成前述脈衝停止控制訊號的區間，由前述設定的區間逐漸減少至成為零。
一種空氣調和機，其特徵為：　　具備有：　　電動機；及　　電力轉換裝置，其係使用向量控制方式，進行用以藉由PWM控制來驅動前述電動機的電力轉換，　　前述電力轉換裝置係具備有：　　脈衝控制部，其係輸出用以進行前述PWM控制的脈衝訊號；　　電力轉換電路，其係具備有三相構成的開關元件而構成，使用由前述脈衝控制部被輸出的前述脈衝訊號，將直流電力轉換成交流電力；　　電流檢測部，其係檢測前述電力轉換電路的電流；　　向量控制部，其係根據在前述電流檢測部被檢測到的電流，進行向量控制，生成對前述脈衝控制部的指令電壓；及　　脈衝停止控制部，其係為了停止前述電力轉換電路的預定相的正側及負側的開關元件，生成在以前述電力轉換電路的電流相位為基準所設定的區間中使前述脈衝訊號停止的脈衝停止控制訊號，對前述脈衝控制部輸出該脈衝停止控制訊號，　　前述向量控制部係若前述電動機的轉矩相對現在的旋轉速度的無負荷時的轉矩為預定範圍內，即使前述脈衝停止控制部的動作開始。
如申請專利範圍第5項之空氣調和機，其中，前述向量控制部若使前述脈衝停止控制部進行動作，前述電動機的轉矩相對前述預定範圍為超過預定磁滯量而不在範圍內，即使前述脈衝停止控制部的動作停止。
一種空氣調和機，其特徵為：　　具備有：　　電動機；及　　電力轉換裝置，其係使用向量控制方式，進行用以藉由PWM控制來驅動前述電動機的電力轉換，　　前述電力轉換裝置係具備有：　　脈衝控制部，其係輸出用以進行前述PWM控制的脈衝訊號；　　電力轉換電路，其係具備有三相構成的開關元件而構成，使用由前述脈衝控制部被輸出的前述脈衝訊號，將直流電力轉換成交流電力；　　電流檢測部，其係檢測前述電力轉換電路的電流；　　向量控制部，其係根據在前述電流檢測部被檢測到的電流，進行向量控制，生成對前述脈衝控制部的指令電壓；及　　脈衝停止控制部，其係為了停止前述電力轉換電路的預定相的正側及負側的開關元件，生成在以前述電力轉換電路的電流相位為基準所設定的區間中使前述脈衝訊號停止的脈衝停止控制訊號，對前述脈衝控制部輸出該脈衝停止控制訊號，　　前述向量控制部係若前述電動機的調變率相對現在的旋轉速度的無負荷時的調變率為預定範圍內，即使前述脈衝停止控制部的動作開始。
如申請專利範圍第7項之空氣調和機，其中，前述向量控制部若使前述脈衝停止控制部進行動作，前述電動機的調變率相對前述預定範圍為超過預定磁滯量而不在範圍內，即使前述脈衝停止控制部的動作停止。