WO2007116707A1

WO2007116707A1 - 制御装置

Info

Publication number: WO2007116707A1
Application number: PCT/JP2007/056300
Authority: WO
Inventors: Nobuhiro Nakamura
Original assignee: Daikin Industries, Ltd.
Priority date: 2006-03-29
Filing date: 2007-03-27
Publication date: 2007-10-18
Also published as: EP2001096A9; KR20080102307A; JP2007267545A; EP2001096B1; AU2007236906B2; EP2001096A4; EP2001096A2; CN101411032B; AU2007236906A1; JP4155307B2; CN101411032A; US20090103336A1; KR100983932B1; US8004808B2

Abstract

　電解コンデンサの端子間短絡、及び電解コンデンサに並列に接続される負荷の短絡を早い段階で検出し、周辺部品へ悪影響を与える前に適切に処理する制御装置を提供する。制御装置（４）では、マイコン（５，６）が、第２リレー（８４）をオン動作させ、限流抵抗（８５）を介して電解コンデンサ（８３）を徐々に充電し、さらに第２リレー（８４）をオン動作させてから第１設定時間が経過したときの電解コンデンサ（８３）の端子間電圧を検出する第１電圧検出制御と、第２リレー（８４）をオン動作させてから第１設定時間よりも長い第２設定時間が経過したときの電解コンデンサ（８３）の端子間電圧を検出する第２電圧検出制御とを行う。

Description

明細書

制御装置

技術分野

[0001] 本発明は、交流出力を直流に変換するコンバータを備えた制御装置に関する。

背景技術

[0002] 従来、多くの制御装置にコンバータと呼ばれる回路が使用されている。このコンパータは、限流抵抗から成る限流回路と、ダイオードから成る整流回路と、リアクタンスと電解コンデンサ力成る平滑回路とで構成されており、交流出力を直流に変換する機能を有している。コンバータ内に配置されている電解コンデンサは、インバータに安定した直流電圧を供給するための重要な部品であり、仮に電解コンデンサ、及び電解コンデンサに並列に接続される負荷の短絡故障が発生した場合、二次故障として、限流抵抗やインバータのパワートランジスタを破壊する可能性が高い。そのような故障を防止するために、電解コンデンサの端子間電圧を検出して故障診断を行う制御装置が広く採用されている (例えば、特許文献 1参照)。

特許文献 1 :特開平 3— 22821号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0003] し力しながら、従来の制御装置では、電解コンデンサの端子間電圧の異常力周辺部品に悪影響を及ぼす致命的な異常であっても、それを優先的に診断しょうとする配慮がなされておらず、電解コンデンサの端子間短絡のような早期検出が必要な異常に対しては、診断が完了するまでに周辺部品へ熱的悪影響を与えてしまう可能性かあつた。

本発明の課題は、上記問題に鑑み、電解コンデンサの端子間短絡及び電解コンデンサに並列に接続される負荷の短絡を早い段階で検出し、周辺部品へ悪影響を与える前に適切に処理する制御装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0004] 第 1発明に係る制御装置は、コンバータと、限流回路と、電圧検出手段と、マイコンとを備える。コンバータは、交流電源の出力を直流に変換する。限流回路は、コンパータの整流回路の前に配置されており、リレーと限流抵抗力も成る。電圧検出手段は、コンバータ内の平滑回路に配置されている電解コンデンサの端子間電圧を検出する。マイコンは、予め設定されている充電時間が終了するまでの間、リレーをオン動作させ、限流抵抗を介して電解コンデンサを徐々に充電する。充電時間が終了したときに、電解コンデンサの端子間電圧を検出する第 2電圧検出制御を行う。さらに、マイコンは、第 1電圧検出制御を行う。第 1電圧検出制御とは、リレーをオン動作させて力充電時間よりも短い第 1時間が経過したときの電解コンデンサの端子間電圧を検出する制御である。

この制御装置では、電解コンデンサの端子間短絡が発生すれば、第 1時間経過時の電解コンデンサの端子間電圧が基準値に達しない。このため、電解コンデンサの端子間短絡が早い段階で検出され、周辺部品へ悪影響を与える前に適切な処置が施される。

[0005] 第 2発明に係る制御装置は、第 1発明に係る制御装置であって、第 1電圧検出制御において検出される電解コンデンサの端子間電圧が、予め設定されている基準値を満足していない場合は、充電時間の終了を待たずにリレーをオフ動作させる。

ここでは、電解コンデンサの端子間短絡があった場合には充電が中止されるので、限流抵抗に過電圧が印加される時間が短くなる。このため、過電圧による限流抵抗の異常発熱が回避される。

[0006] 第 3発明に係る制御装置は、第 2発明に係る制御装置であって、第 1電圧検出制御によって検出される電解コンデンサの端子間電圧が、予め設定されている基準値を満足しない場合は、異常と判定されて、もう一度第 1電圧検出制御を行うための再試行制御が実行される。

ここでは、第 1電圧検出制御の再試行によって、先の異常判定が偶発力否かが確認される。このため、異常判定の確度が高くなる。

[0007] 第 4発明に係る制御装置は、第 3発明に係る制御装置であって、第 1電圧検出制御において、電解コンデンサの端子間電圧が異常と判定された場合は、異常判定の計数が開始される。異常判定の回数が、予め設定した数値に達した場合は、電解コンデンサの端子間電圧の異常を引き起こす故障があると判定される。

ここでは、ノイズによる誤判定が回避されるので、異常を確定する信頼性が高くなる

[0008] 第 5発明に係る制御装置は、第 4発明に係る制御装置であって、電解コンデンサの端子間電圧の異常を引き起こす故障があると判定された場合は、再試行制御が実行されない。

ここでは、不必要な再試行の反復が無ぐ限流抵抗への無駄な通電が抑制される。このため、限流抵抗の温度上昇による周辺部品への熱的影響が緩和される。

[0009] 第 6発明に係る制御装置は、第 4発明に係る制御装置であって、遠隔操作装置をさらに備えている。電解コンデンサの端子間電圧の異常を引き起こす故障があると判定された場合は、異常表示が行なわれる。遠隔操作装置によって操作されるまで再試行制御が実行されない。

ここでは、電解コンデンサの端子間電圧の異常原因が解消されるまで、運転されないので、安全性が高まる。

[0010] 第 7発明に係る制御装置は、第 1発明に係る制御装置であって、第 1電圧検出制御において検出される前記電解コンデンサの端子間電圧が、予め設定されている基準値を満足している場合は、充電時間が終了したときに電解コンデンサの端子間電圧を検出する第 2電圧検出制御を行う。

ここでは、第 1電圧検出制御で検出されない電解コンデンサの端子間異常が、第 2 電圧検出制御で検出される。このため、電解コンデンサの端子間異常を検出する動作の信頼性が向上する。

発明の効果

[0011] 第 1発明に係る制御装置では、電解コンデンサの端子間短絡が早期に検出されるので、周辺部品へ悪影響を与える前に適当な処置が施される。

第 2発明に係る制御装置では、限流抵抗に過電圧が印加される時間が短くなり、過電圧による限流抵抗の異常発熱が回避される。

第 3発明に係る制御装置では、第 1電圧検出制御の再試行によって、先の異常判定が偶発力否かが確認されるので、異常判定の確度が高くなる。第 4発明に係る制御装置では、ノイズによる誤判定が回避されるので、異常を確定する信頼性が高くなる。

第 5発明に係る制御装置では、不必要な再試行の反復が無ぐ限流抵抗への無駄な通電が抑制される。このため、限流抵抗の温度上昇による周辺部品への熱的影響が緩和される。

[0012] 第 6発明に係る制御装置では、電解コンデンサの端子間電圧の異常原因が解消されるまで、運転されないので、安全性が高まる。

第 7発明に係る制御装置では、第 1電圧検出制御で検出されない電解コンデンサの端子間異常が、第 2電圧検出制御で検出されるので、電解コンデンサの端子間異常を検出する動作の信頼性が向上する。

図面の簡単な説明

[0013] [図 1]空気調和装置の構成図

[図 2]本発明の一実施形態に係る制御装置のブロック図

[図 3]同制御装置の電気回路図

[図 4]限流抵抗の温度上昇抑制制御のフローチャート

[図 5]電解コンデンサの不足電圧検出制御のフローチャート

符号の説明

[0014] 1 空気調和装置

4 制御装置

4a 遠隔操作装置

5 制御マイコン

6 INV制御マイコン

7 交流電源

8 コンノータ

8a 整流回路

8b 平滑回路

8c 限流回路

42 電圧検出装置 83 電解コンデンサ

84 リレー（第 2リレー）

85 限流抵抗

発明を実施するための最良の形態

[0015] <空気調和装置の構成 >

空気調和装置の構成図を、図 1に示す。空気調和装置 1は、ビル用のマルチタイプの空気調和装置であって、 1つ又は複数の室外ユニット 2に対して複数の室内ュ-ット 3が並列に接続され、冷媒が流通できるように、冷媒回路 10が形成されている。制御装置 4は、空気調和装置 1が効率よく運転されるように、圧縮機 11など各種構成機器を制御する。遠隔操作装置 4aは、手動操作によって制御装置 4との間で信号の送受信を行い、圧縮機 11の起動、停止を行う。

なお、圧縮機 11は、インバータによる回転数制御を行う容量可変のインバータ圧縮機と、オンオフ制御がなされる定容量の定容量圧縮機とが組み合わされて用いられるものが多い。

[0016] <空気調和装置の制御装置 >

図 2は、本発明の一実施形態に係る制御装置のブロック図であり、図 3は、同制御装置の電気回路図である。図 2において、制御装置 4は、制御マイコン 5と、インバータ制御マイコン（以下、 INV制御マイコンと呼ぶ） 6を含んでいる。制御マイコン 5は、後述の第 1リレー 52 (図 3参照)及び第 2リレー 84 (図 3参照）を操作し、コンバータ 8 の電解コンデンサ 83 (図 3参照）を保護する。 INV制御マイコン 6は、ドライブ回路 41 を介してインバータ 9を制御する。

図 3において、制御装置 4では、電源を交流力も直流に変換するため、交流電源 7 の R相、 S相、及び T相が、コンバータ 8に接続されている。なお、 R相と T相は、第 1リレー 52を介してコンバータ 8に接続されている。また、第 2リレー 84と限流抵抗 85から成る限流回路 8cが、 T相の第 1リレー 52と並列に接続されている。

[0017] コンバータ 8は、 6個のダイオード 81から成る整流回路 8aと、リアクタンス 82と電解コンデンサ 83から成る平滑回路 8bとで構成されている。インバータ 9は、コンバータ 8から出力される直流を、任意の周波数の交流に変換し、圧縮機 11のモータに供給する。なお、インバータ 9は、ドライブ回路 41によって駆動され、ドライブ回路 41は、 INV 制御マイコン 6によって制御されている。また、 INV制御マイコン 6は、電圧検出手段 42を介して、電解コンデンサ 83の端子間電圧 Vpnを検出する。

<限流抵抗の温度上昇抑制制御 >

電源が投入されると、第 1リレー 52に先立ち、第 2リレー 84がオン動作され、電解コンデンサ 83は、限流抵抗 85によって徐々に充電される。仮に、電解コンデンサ 83が空充電或いは充電不足の状態で第 1リレー 52がオン動作されると、電解コンデンサ 8 3に突入電圧が印加され、電解コンデンサ 83が損傷する可能性がある。このため、第 1リレー 52は、電解コンデンサ 83が適度に充電されてからオン動作される。充電時間は、空気調和装置 1の機種によって異なるが、本実施形態では 4秒間充電される。

[0018] 図 3において、仮に PN間が短絡、即ち電解コンデンサ 83の端子間が短絡した場合、充電の際に、限流抵抗 85の両端には電源電圧の 200Vが印加され、限流抵抗 8 5が異常発熱し、周辺の部品を損傷させる可能性がある。制御装置 4には、早い段階で PN間（電解コンデンサ 83の端子間）の短絡を見極め、限流抵抗 85の異常発熱を未然に防止するための、温度上昇抑制ロジックが設定されている。以下図面を参照しながら、限流抵抗 85の温度上昇抑制制御ロジックについて説明する。

<限流抵抗の温度上昇抑制制御ロジック >

図 4は、限流抵抗 85の温度上昇抑制制御のフローチャートである。図 4において、電源が投入されると、制御マイコン 5は、第 2リレー 84をオン動作させ (Sl)、 Vpn検出指令フラグを INV制御マイコン 6へ送信する（S2)。 INV制御マイコン 6は、 Vpn検出フラグを受信し (S21)、タイマーを動作させて、第 2リレー 84がオン動作して力も経過した時間 tlを計時する（S22)。次に、 INV制御マイコン 6は、 tlが 0. 3秒に達したか否かを判定し（S23)、 Yesならば、 Vpnが 10V以下であるか否かを判定する（S24 ) o S24で Yesならば、電解コンデンサ 83の端子間が短絡している可能性が高いので、制御マイコン 5へ異常フラグと待機要求フラグを送信する（S25)。なお、 S24で N 。ならば、 Aへ進む。 S21から S25までの流れを第 1電圧検出制御と呼ぶ。

[0019] 制御マイコン 5は、 INV制御マイコン 6から送信された異常フラグと待機要求フラグを受信し (S3)、第 2リレー 84をオフ動作させる（S4)。そして、異常フラグの受信回数 Nlの計数を開始する（S5)。そして、 N1が 2未満であるか否かを判定し (S6)、 Yes ならば、タイマーを動作させ t2を計時する（S7)。そして、 t2が 600秒に達した力否かを判定し（S8)、 Yesならば、 SIへ戻る。なお、 S6で判定が Noならば、制御マイコン 5は、電解コンデンサ 83の端子間電圧の異常を引き起こす故障があると判定し、異常表示を行う。 S3から S8までの流れを再試行制御と呼ぶ。

以上のように、制御装置 4のマイコン 5, 6は、第 2リレー 84をオン動作させて力も 0. 3秒後の Vpn力 10V以下であるならば、 600秒後に再度第 2リレー 84をオン動作させて、 0. 3秒後の Vpnを検出する。 2回目に検出された Vpnも 10V以下ならば、 PN 間 (電解コンデンサ 83の端子間）の短絡であると判定され、運転が停止されて、異常表示が行なわれる。異常表示が行われた場合は、遠隔操作装置 4aによって手動復帰（リモコン復帰）させなければ、再試行制御は再開されない。このようにして、限流抵抗 85の温度上昇が抑制されるのである。

[0020] <不足電圧検出制御 >

制御装置 4は、 PN間に異常がないと判定されると、電解コンデンサ 83への充電を継続する。電解コンデンサ 83への充電が正常に行われた場合、制御装置 4は、第 1 リレー 52をオンさせて、圧縮機 11のモータを起動させることができる。しかし、電解コンデンサ 83への充電が正常に行われていない場合は、第 1リレー 52をオンした際に、電解コンデンサ 83に突入電圧が印加され、この突入電圧が繰返し印加されると電解コンデンサ 83が破壊される可能性がある。このため、制御装置 4は、第 1リレー 52 をオンさせる前に、電解コンデンサ 83の端子間電圧 Vpnを検出し、電圧値が不足している力否かを判定する必要がある。制御装置 4には、電解コンデンサ 83の不足電圧検出制御ロジックが設定されている。

[0021] <不足電圧検出制御ロジック >

図 5は、電解コンデンサ 83の不足電圧検出制御のフローチャートである。限流抵抗 85の温度上昇抑制制御の S24で、「Vpnが 10Vを超えている」と判定されると、マイコン 5は、第 2リレー 84がオン動作して力も経過した時間 tlの計時をマイコン 6から引継いで継続し、 tlが 4秒に達したか否かの判定を行う（S 11)。 S11で Yesならば、第 2リレー 84をオフ動作させ (S 12)、 Vpn検出指令フラグを INV制御マイコン 6へ送信する（S13)。 INV制御マイコン 6は、 Vpn検出指令フラグを受信し（S31)、 Vpnが 16 OV以下であるか否かを判定する（S32)。 S32で Yesならば、制御マイコン 5へ、異常フラグと待機要求フラグを送信する（S33)。 S32で Noならば、正常と判断し、圧縮機 11を起動させるため、第 1リレー 52をオンする。ここで、 S11力 S13及び S31力 S 33の一連の流れを第 2電圧検出制御と呼ぶ。

[0022] 制御マイコン 5は、 INV制御マイコン 6から送信された異常フラグと待機要求フラグを受信し (S14)、異常フラグの受信回数 N2の計数を開始する（S15)。 N2が 4未満であるか否かを判定し (S 16)、 Yesならば、タイマーを動作させ t3を計時する（S 17) 。そして、 t3が 180秒以上か否かを判定し（S18)、 Yesならば、 SIへ戻る。なお、 S1 8で 180秒の待機時間を設けたのは、電解コンデンサ 83内の電荷を十分に放電させるためである。上述の S16で判定が Noならば、異常表示を行う。 S13から S18までの流れを再試行制御と呼ぶ。

以上のように、制御装置 4のマイコン 5, 6は、第 2リレー 84をオンさせて力も 4秒後に、第 2リレー 84をオフ動作させ、 Vpnを検出する。その Vpnが 160V以下ならば、異常と判定されて 180秒後に再度第 2リレー 84がオン動作される。 4回連続して異常と判定された場合は、電解コンデンサ 83の故障であると判定され、運転は停止され、異常表示が行なわれる。異常表示が行われた場合は、遠隔操作装置 4aによって手動復帰（リモコン復帰）させなければ、再試行制御は再開されない。このようにして、電解コンデンサ 83の故障を判断し、適切な処置が為される。

[0023] く特徴〉

(1)

この制御装置 4では、制御マイコン 5が、予め設定されている充電時間（4秒）が終了するまでの間、第 2リレー 84をオン動作させ、限流抵抗 85を介して電解コンデンサ 83を徐々に充電する。そして、充電時間が終了したときに、電解コンデンサ 83の端子間電圧を検出する第 2電圧検出制御を行う。さらに、制御マイコン 5と INV制御マイコン 6とが、第 1電圧検出制御を行う。第 1電圧検出制御とは、第 2リレー 84をオン動作させてから充電時間よりも短い第 1時間（0. 3秒）が経過したときの電解コンデンサ 83の端子間電圧を検出する制御である。電解コンデンサ 83の端子間短絡が発生すれば、第 1時間経過時の電解コンデンサ 83の端子間電圧が基準値に達しないので、第 1電圧検出制御によって電解コンデンサ 83の端子間短絡が早い段階で検出される。このため周辺部品へ悪影響を与える前に適切な処置が施される。また、第 1電圧検出制御において検出される電解コンデンサ 83の端子間電圧が、予め設定されて、る基準値を満足して、な、場合は、充電時間の終了を待たずに第 2リレー 84がオフ動作されるので、限流抵抗 85に過電圧が印加される時間が短くなり、過電圧による限流抵抗 85の異常発熱が回避される。また、第 1電圧検出制御において検出される前記電解コンデンサの端子間電圧が、予め設定されている基準値を満足している場合は、充電時間が終了したときに電解コンデンサ (83)の端子間電圧を検出する第 2電圧検出制御が行われる。このため、第 1電圧検出制御で検出されない電解コンデンサの端子間異常が、第 2電圧検出制御で検出され、電解コンデンサの端子間異常を検出する動作の信頼性が向上する。

[0024] (2)

この制御装置 4は、第 1電圧検出制御によって検出される電解コンデンサ 83の端子間電圧が、予め設定されている基準値（10Vを超える）を満足しない場合は、異常と判定して、もう一度第 1電圧検出制御を行うための再試行制御を実行する。第 1電圧検出制御によって検出された電解コンデンサ 83の端子間電圧が、正常でなければ第 2電圧検出制御は実行されない。このため、限流抵抗 85への無駄な通電が抑制され、限流抵抗 85の温度上昇による周辺部品への熱的影響が緩和される。また、第 1 電圧検出制御において異常と判定された場合は、異常判定の計数を開始し、異常判定の回数が予め設定した数値に達した場合は、電解コンデンサ 83の端子間電圧の異常を引き起こす故障があると判定される。このため、ノイズによる誤判定を回避することができるので、異常を確定する信頼性が高くなる。さらに、電解コンデンサ 83の端子間が異常であると確定された場合、再試行制御は実行されない。このため、不必要な再試行が繰り返されることは無ぐ限流抵抗 85への無駄な通電が抑制され、限流抵抗 85の温度上昇による周辺部品への熱的影響が緩和される。

[0025] (3)

この制御装置 4は、遠隔操作装置 4aをさらに備えており、電解コンデンサ 83の端子間が異常であると確定された場合は、異常表示が行われる。そして、遠隔操作装置 4 aによって異常表示が解除されるまで再試行制御が実行されない。このため、電解コンデンサ 83の端子間の異常原因が解消されるまで、運転されないので、安全性が高まる。

<変形例>

以上、本発明について説明したが、具体的な構成は、上記の実施形態に限られるものではなぐ本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

例えば、上記実施形態では、三相交流電源用のコンバータ回路を対象としている力、単相交流電源用のコンバータ回路に対しても有効である。

[0026] また、上記実施形態では、制御マイコン 5と INV制御マイコン 6とを分けて取り扱つて、る力制御マイコン 5と INV制御マイコン 6を共通の 1つの制御マイコンへ統一してもよい。

また、上記実施形態では、コンバータ 8の平滑回路 8b内にリアクタンス 82を配置しているが、無くてもよい。

さらに、上記実施形態では、コンバータ 8に接続される機器をインバータ 9と圧縮機 11としている力他の機器でもよい。

産業上の利用可能性

[0027] 以上のように本発明によれば、コンバータ内の電解コンデンサの端子間短絡等の異常を早期に検出できるので、制御装置に有用である。

Claims

請求の範囲

[1] 交流電源 (7)の出力を直流に変換するコンバータ (8)と、

前記コンバータ（8)内の整流回路 (8a)の前に配置される、リレー（84)と限流抵抗 ( 85)とから成る限流回路 (8c)と、

前記コンバータ（8)内の平滑回路 (8b)に配置されてヽる電解コンデンサ（83)の端子間電圧を検出する電圧検出手段 (42)と、

前記電圧検出手段 (42)によって検出される前記電解コンデンサ（83)の端子間電圧に基づいて、前記リレー（84)のオンオフ制御を行うマイコン（5、 6)と、

を備え、

前記マイコン（5, 6)は、予め設定されている充電時間が終了するまでの間、前記リレー（84)をオン動作させ、前記限流抵抗 (85)を介して前記電解コンデンサ（83)を徐々に充電し、

さらに、前記マイコン（5, 6)は、前記リレー（84)をオン動作させて力前記充電時間よりも短い第 1時間が経過したときの前記電解コンデンサ（83)の端子間電圧を検出する第 1電圧検出制御を行う、

の制御装置 (4)。

[2] 前記第 1電圧検出制御において検出される前記電解コンデンサ（83)の端子間電圧が、予め設定されている基準値を満足していない場合は、前記充電時間の終了を待たずに前記リレー（84)をオフ動作させる、

請求項 1に記載の制御装置 (4)。

[3] 前記第 1電圧検出制御によって検出される前記電解コンデンサ（83)の端子間電圧が、予め設定されている基準値を満足しない場合は、異常と判定されて、もう一度前記第 1電圧検出制御を行うための再試行制御が実行される、

請求項 2に記載の制御装置 (4)。

[4] 前記第 1電圧検出制御において、前記電解コンデンサ（83)の端子間電圧が異常と判定された場合は、異常判定の計数が開始され、前記異常判定の回数が、予め設定した数値に達した場合は、前記電解コンデンサ（83)の端子間電圧の異常を引き起こす故障があると判定される、請求項 3に記載の制御装置 (4)。

[5] 前記電解コンデンサ (83)の端子間電圧の異常を引き起こす故障があると判定された場合は、前記再試行制御が実行されない、

請求項 4に記載の制御装置 (4)。

[6] 前記空気調和装置（1)は、遠隔操作装置 (4a)をさらに備え、

前記電解コンデンサ (83)の端子間電圧の異常を引き起こす故障があると判定された場合は、異常表示が行われ、前記遠隔操作装置 (4a)によって操作されるまで前記再試行制御が実行されなヽ、

請求項 4に記載の制御装置 (4)。

[7] 前記第 1電圧検出制御において検出される前記電解コンデンサ（83)の端子間電圧が、予め設定されている基準値を満足している場合は、前記充電時間が終了したときに前記電解コンデンサ (83)の端子間電圧を検出する第 2電圧検出制御を行う、請求項 1に記載の制御装置 (4)。