WO2017163451A1 - ヒートポンプ機器 - Google Patents

ヒートポンプ機器 Download PDF

Info

Publication number
WO2017163451A1
WO2017163451A1 PCT/JP2016/075784 JP2016075784W WO2017163451A1 WO 2017163451 A1 WO2017163451 A1 WO 2017163451A1 JP 2016075784 W JP2016075784 W JP 2016075784W WO 2017163451 A1 WO2017163451 A1 WO 2017163451A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
converter
voltage
heat pump
control unit
inverter
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/075784
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
健太 山本
加藤 裕二
正樹 金森
Original Assignee
東芝キヤリア株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 東芝キヤリア株式会社 filed Critical 東芝キヤリア株式会社
Priority to JP2018506752A priority Critical patent/JP6679712B2/ja
Priority to US16/088,044 priority patent/US10928112B2/en
Publication of WO2017163451A1 publication Critical patent/WO2017163451A1/ja
Priority to PH12018502033A priority patent/PH12018502033A1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00Control or safety arrangements
    • F24F11/89Arrangement or mounting of control or safety devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B13/00Compression machines, plants or systems, with reversible cycle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • F25B49/025Motor control arrangements
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/12Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/40Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc
    • H02M5/42Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/44Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac
    • H02M5/453Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M5/458Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/024Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
    • H02P29/026Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load the fault being a power fluctuation
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0025Arrangements for modifying reference values, feedback values or error values in the control loop of a converter
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0067Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H02M1/007Plural converter units in cascade
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • H02M1/4208Arrangements for improving power factor of AC input
    • H02M1/4225Arrangements for improving power factor of AC input using a non-isolated boost converter
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/44Circuits or arrangements for compensating for electromagnetic interference in converters or inverters
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Definitions

  • Embodiment of this invention is related with the heat pump apparatus provided with the refrigerating cycle which used the compressor.
  • a heat pump device in which a DC voltage boosted to a desired voltage is supplied to an inverter from a converter connected to a three-phase AC power source, which is a system power source, and a compressor motor of the heat pump device is driven at a variable speed by this inverter.
  • switching elements provided in the current path are switched (ON / OFF) at a high frequency.
  • the converter performs switching of the switching element, that is, feedback control for adjusting the on / off timing and the period thereof so that the output voltage becomes a desired target voltage.
  • the inverter feedback-controls switching of the switching element so that the rotational speed of the compressor matches the target value.
  • harmonic current is generated by switching of the switching element.
  • Harmonics generated in equipment that is the load of the system power supply may cause resonance on the system power supply side depending on the impedance state of the system power supply. Therefore, there is known a system power supply resonance suppression device that detects the occurrence of resonance of the system power supply and provides a switch on / off signal to a switch that opens and closes the reactive power suppression phase advance capacitor so as to suppress this.
  • This system power supply resonance suppression device captures harmonic voltage and harmonic current, and shifts the resonance frequency with a phase advance capacitor for reactive power suppression.
  • the reactive power suppressing phase advance capacitor includes three types of capacitors having different capacitor capacities.
  • the reactive power suppressing phase advance capacitor combines these three types of capacitors to change the capacitor capacity of the entire phase advance capacitor stepwise. As a result, the conventional system power supply resonance suppression device changes the impedance of the current path and prevents the occurrence of resonance.
  • the above-described system power supply resonance suppression device requires a plurality of capacitors, resulting in an increase in the number of parts, an increase in mounting space, and an increase in cost.
  • the capacitor capacity of the phase advance capacitor when the capacitor capacity of the phase advance capacitor is changed, at least one capacitor is disconnected from the system.
  • the capacitor disconnected from this system is only an extra part unless connection is restored to the system, occupying extra space and extra cost.
  • the embodiment according to the present invention proposes a heat pump device that can suppress the increase in the number of parts, the mounting space, and the cost and avoid the resonance of the power source.
  • the heat pump device includes a compressor that compresses a refrigerant, a converter that converts the voltage of an AC power source into DC that is boosted by switching, and an inverter that converts the DC output of the converter into AC and supplies the compressor to the compressor
  • a voltage detection unit that detects an input voltage of the converter, a stop control unit that stops the operation of the converter and the inverter when resonance occurs in the voltage detected by the voltage detection unit, and the resonance
  • a compressor that compresses the refrigerant including a limit control unit that commands to limit the input current to the converter to avoid, and a manually operable input unit that commands to operate the limit control unit Yes.
  • the input unit of the heat pump device is a remote controller of the heat pump device having a plurality of operation buttons, and the operation command to the restriction control unit is a special operation button of the remote controller.
  • the operation is performed, and the input unit is a changeover switch provided in the controller of the heat pump device, and the operation command to the limit control unit is based on the operation of the changeover switch. There may be.
  • the heat pump device includes an operation prohibiting unit that prohibits re-operation of the converter and the inverter until the operation command is received after the stop control unit stops the operation of the converter and the inverter. May be provided.
  • the heat pump device receives the restriction command from the restriction control unit, controls the output frequency so that the input current of the inverter does not exceed a predetermined value, and prevents the resonance from occurring in the converter.
  • An inverter control unit that limits the input current may be provided.
  • the circuit and control block diagram of the heat pump apparatus which concern on 1st Embodiment of this invention The figure which shows notionally the resonance countermeasure of the heat pump apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention.
  • the wave form diagram which shows the state which resonance produced in the power supply voltage of the heat pump apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention.
  • the heat pump device 101 includes a refrigeration cycle for performing air conditioning or cooling.
  • the refrigeration cycle includes a heat exchanger 102 that absorbs heat, a heat exchanger 103 that dissipates heat, an expansion device 105 provided between the two heat exchangers 102 and 103, and a refrigerant for each of the heat exchangers 102 and 103 and the expansion device.
  • Compressor 3 distributed to 105 is provided.
  • the compressor 3 is driven by a DC brushless motor 6.
  • FIG. 1 is a circuit diagram for driving a compressor of a heat pump device according to the first embodiment of the present invention and its control block diagram.
  • the drive device 1 includes a DC brushless motor 6 (hereinafter referred to as “motor 6” or “DC motor 6”) that rotates a compression mechanism in a compressor 3 of a heat pump device.
  • the driving device 1 converts the voltage of the AC power source 2 into a DC voltage, converts the DC voltage into an AC voltage having a predetermined frequency, and outputs the AC voltage as driving power for the motor 6.
  • AC power supply 2 is a commercial three-phase AC power supply.
  • the AC power source 2 has an impedance 5 (hereinafter referred to as “power source impedance 5”).
  • the power source impedance 5 differs depending on the region, place, connected equipment, and the like.
  • the motor 6 has a stator (armature, not shown) having a plurality of phase windings Lu (not shown), Lv (not shown), and Lw (not shown), and a plurality of, for example, 4-pole permanent magnets embedded therein.
  • a rotor (rotor, not shown) is provided. The rotor rotates by the interaction between the magnetic field generated by the current flowing through the phase windings Lu, Lv, and Lw and the magnetic field generated by each permanent magnet of the stator.
  • the driving device 1 includes a converter 11, a smoothing capacitor 12, an inverter 13, and a controller 15 (MCU: “Micro Control Unit”) as a control unit.
  • MCU Micro Control Unit
  • the converter 11 converts the voltage of the AC power supply 2 into a DC voltage boosted by switching.
  • the converter 11 only needs to perform any one of boosting of the output voltage, power factor improvement, and high frequency reduction.
  • the converter 11 is, for example, a chopper boost converter or a PWM converter.
  • the converter 11 according to the present embodiment is a chopper boost converter.
  • the converter 11 includes an EMI removal filter 21, a rectifier circuit 29 having a diode 22 to a diode 27 connected to the AC power supply 2 through the EMI removal filter 21, and a boost chopper circuit 31 connected to the rectifier circuit 29. I have.
  • the converter 11 performs full-wave rectification on the output voltage of the AC power supply 2 by the rectifier circuit 29, boosts it by the boost chopper circuit 31, and converts it into a DC voltage.
  • the converter 11 can also output a direct current that has been full-wave rectified by the rectifier circuit 29 by stopping the switching of the step-up chopper circuit 31.
  • the rectifier circuit 29 includes a set of diodes 22 and 23 connected in series, a set of diodes 24 and 25 connected in series, and a set of diodes 26 and 27 connected in series. Are connected in parallel.
  • One phase of the three-phase power of the AC power supply 2 is supplied to a connection point of a set of diodes connected in series.
  • the cathode end side of the diode in each series connection is commonly connected to the positive output end of the rectifier circuit 29, and the anode end side in each series connection is commonly connected to the negative output end of the rectifier circuit 29. Yes.
  • the step-up chopper circuit 31 is connected to the output of the rectifier circuit 29, and controls charging / discharging of the current accumulated in the reactor 32 according to the reactor 32 that accumulates current and the pulse width of the pulse signal output by the controller 15 (
  • a switching element 33 that performs PWM control (Pulse Width Modulation), and a reverse current blocking diode 34 (chopper diode) that flows current to the output side and conversely prevents backflow of current from the output side are provided.
  • the switching element 33 is, for example, a MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor).
  • the switching element 33 may be a self-extinguishing semiconductor element, and may be an IGBT (Insulated Gate Gate Bipolar Transistor) or a bipolar transistor.
  • the positive output terminal of the rectifier circuit 29 is connected to one end side of the reactor 32.
  • the other end side of the reactor 32, the drain side of the switching element 33, and the anode side of the backflow prevention diode 34 are connected to each other.
  • the negative output terminal of the rectifier circuit 29 is connected to the source side of the switching element 33.
  • a parasitic diode is connected to the switching element 33 in parallel. When a MOSFET is used as the switching element 33, the parasitic diode functions as a backflow prevention diode.
  • a smoothing capacitor 12 that smoothes the output of the converter 11 is connected between the cathode terminal of the chopper diode 34 of the boost chopper circuit 31 and the negative output terminal of the rectifier circuit 29.
  • the inverter 13 converts the output voltage of the converter 11 into an AC voltage and supplies the AC voltage to the motor 6.
  • the inverter 13 converts the output voltage of the converter 11 (the voltage of the smoothing capacitor 12) into a three-phase AC voltage having a predetermined frequency and outputs it.
  • the output frequency of the inverter 13 is instructed from a controller (not shown) of the heat pump apparatus 101 at the upper level according to the heat load on the refrigeration cycle side.
  • the output terminal of the inverter 13 is connected to the phase windings Lu, Lv, Lw of the motor 6.
  • a current detector 35 In the energization path between the positive output terminal of the rectifier circuit 29 and the reactor 32 of the step-up chopper circuit 31, a current detector 35 is provided.
  • the current detection unit 35 detects the output current of the rectifier circuit 29 and outputs a detection signal corresponding to the output current to the controller 15.
  • the current value (DC current I) detected by the current detector 35 is used for controlling the converter 11 and the inverter 13.
  • the converter 11 is provided with a voltage detector 36 in parallel in any one of the three phases of the rectifier circuit 29.
  • the voltage detection unit 36 detects the voltage (the output voltage of the AC power supply 2 that has passed through the EMI removal filter 21) input to the rectifier circuit 29, and sends a detection signal corresponding to this input voltage to the controller 15. Output.
  • the voltage detection unit 36 attaches two or more resistors 37 and 38 connected in series to the rectifier circuit 29 in parallel, and detects the voltage across one of the resistors with a differential amplifier or an insulation amplifier. The voltage value detected by the voltage detector 36 is used to determine whether resonance has occurred in the power supply voltage.
  • the voltage detection unit 36 may be provided in all or any two phases of the three phases of the rectifier circuit 29. Further, the voltage detection unit 36 may be provided in any part of the driving device 1 to the extent that it can be determined whether or not resonance has occurred in the voltage.
  • Controller 15 controls the operation of converter 11 and inverter 13.
  • the controller 15 operates the converter 11 and the inverter 13 when resonance occurs in the voltage detected by the converter control unit 41 that controls the converter 11, the inverter control unit 42 that controls the inverter 13, and the voltage detection unit 36. And a stop control unit 43 for stopping the operation.
  • the controller 15 stores the current upper limit value Is in advance or receives a command from the controller of the upper heat pump device.
  • the controller 15 controls the converter 11 and the inverter 13 so that the current detected by the current detection unit 35 does not exceed the current upper limit value Is.
  • the operation when the current detected by the current detection unit 35 is substantially the same as the current upper limit value Is is the maximum capacity (maximum load) of the heat pump device.
  • the controller 15 also issues a command for limiting the input current to the converter 11 (limit command RO) so as to avoid resonance of the voltage detected by the voltage detection unit 36, and a command for operating the limit control unit 45. And a manually operable input unit 46 that performs (restriction command RO).
  • the controller 15 receives an on / off instruction for the drive device 1 from the outside as an operation control command.
  • This instruction is generally sent to the controller 15 from a controller of a higher-level device, for example, a controller (not shown) of a heat pump device.
  • the controller 15 is input with a restriction command RO that restricts the input to the heat pump device to the restriction value Ir so as to avoid the resonance of the voltage detected by the voltage detector 36.
  • the restriction command RO is sent from the input unit 46 to the controller 15.
  • the controller 15 can receive from the input unit 46 a restriction command RO that limits the input current to the converter 11 so as to avoid resonance of the voltage detected by the voltage detection unit 36.
  • the controller 15 receives the restriction command RO transmitted from the input unit 46 by the restriction control unit 45.
  • the input unit 46 is a remote controller 51 of a heat pump device having a plurality of operation buttons (not shown), and the restriction command RO is generated by a special operation of the operation buttons of the remote controller 51.
  • the input unit 46 may be a changeover switch 52 provided in a controller housed inside a housing of a heat pump device that cannot be easily operated.
  • the restriction command RO may be generated by operating the changeover switch 52. .
  • the input unit 46 is one or both of these.
  • the special operation of the remote controller 51 is an operation in which a plurality of switches (push buttons) of the remote controller 51 are operated in a predetermined order or continuously operated a plurality of times, unlike an operation normally performed by the user. is there.
  • the restriction command RO is supplied from the remote controller 51 and the changeover switch 52 to the inverter control part 42 via the restriction control part 45.
  • the limit command RO includes a command for a limit value Ir.
  • the limit value Ir means the upper limit value of the output of the heat pump device. Specifically, the limit value Ir is smaller than the maximum capacity (maximum load) of the heat pump device, that is, the maximum number of rotations of the compressor, to the extent that voltage resonance can be avoided, for example, 50% or 75% of the maximum load. It may be set in advance, or may be set arbitrarily from the input unit 46 or by alternative selection.
  • the limit value Ir that limits the upper limit of the input current supplied from the AC power source to the heat pump device corresponds to the maximum load. It may be set to 50% or 75% of the current upper limit value Is, or it may be set to limit the rotation speed of the compressor, that is, the output frequency of the inverter 11 to 50% or 75% of the maximum rotation speed. Also good. In short, there is a relationship of current upper limit value Is> limit value Ir, and limit value Ir is desirably as high as possible within a range of low values that can avoid voltage resonance.
  • the converter control unit 41 performs PWM control of the switching element 33 of the converter 11 so that the output voltage of the converter 11 becomes a target value, and boosts the converter 11.
  • the inverter control unit 42 controls the inverter 13 so that the motor 6 has the same target rotational speed based on the target rotational speed command of the compressor 3 indicated as the required capacity in the operation control command received from the controller of the heat pump device. To do.
  • the inverter control unit 42 when receiving the limit command RO from the input unit 46, changes the current upper limit value Is received from the controller of the heat pump device to the limit value Ir, and detects the current detected by the current detection unit 35.
  • the output frequency of the inverter 13 is controlled so that the value I is equal to or less than the limit value Ir.
  • the stop control unit 43 monitors the detection result of the voltage detection unit 36 and determines whether or not resonance has occurred in the voltage. When resonance occurs in the voltage detected by the voltage detection unit 36, the stop control unit 43 immediately stops the operation of the converter 11 and the inverter 13 and stops the operation of the converter 11 and the inverter 13 by the occurrence of the resonance. This is displayed on the display unit (not shown) of the remote controller 51 and the display unit (not shown) of the controller of the heat pump device.
  • the user or equipment contractor of the heat pump device can know from the display (abnormal display) on the display unit that the converter 11 and the inverter 13 have been stopped by the stop control unit 43 that has detected resonance.
  • FIG. 2 is a diagram conceptually showing resonance countermeasures of the heat pump device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the input current to the DC motor 6 of the heat pump device and the output voltage of the converter 11.
  • the DC voltage that has been full-wave rectified by the rectifier circuit 29 is supplied to the motor 6 while the step-up chopper circuit 31 of the converter 11 is kept OFF (stopped).
  • the step-up chopper 31 is originally provided to prevent the back electromotive force from becoming large when the motor 6 is at a high speed, preventing a sufficient current from flowing from the inverter 11, and the rotation speed from reaching a peak. Yes.
  • boosting is not required in a low rotational speed region (ie, a low load region) where the motor 6 can be controlled to the target rotational speed without boosting.
  • a switching loss due to the on / off operation of the switching element 33 and a power loss in the drive circuit occur.
  • the driving device 1 turns on (operates) the step-up chopper circuit 31 of the converter 11 in a high load region from 40% or more of the maximum load of the motor 6 (step-up operation ON threshold value ⁇ in FIG. 2) to the maximum load.
  • the boosted DC voltage is supplied to the DC motor 6.
  • the inverter 11 can drive the compressor 3 up to the maximum load of the motor 6, that is, the maximum rotational speed.
  • the resonance of the voltage of the driving device 1 occurs when the current flowing through the converter 11 is large.
  • the large voltage resonance that causes a problem occurs when the boost chopper circuit 31 of the converter 11 performs a boost operation.
  • the region ⁇ is on the higher load side than X% (for example, 80%> ⁇ ).
  • the driving device 1 when resonance occurs in the voltage, the driving device 1 temporarily stops the operation of the converter 11 and the inverter 13 and limits the input current to the heat pump device based on an external command (limit command RO). The subsequent resonance is avoided.
  • the limit value Ir is smaller than X% in the high load region, for example, about 75% of the rated load or about 50%.
  • FIG. 3 is a waveform diagram showing a state where resonance occurs in the power supply voltage of the heat pump device according to the first embodiment of the present invention.
  • ST1 indicates the line correlation voltage between the second phase and the third phase on the AC power supply 2 side
  • TR1 Indicates the line correlation voltage between the third phase and the first phase on the AC power supply 2 side.
  • ST2 indicates the line correlation voltage between the second phase and the third phase on the driving apparatus 1 side
  • TR2 indicates the line correlation voltage between the third phase and the first phase on the driving device 1 side.
  • RS1, ST1, TR1, RS2, ST2, and TR2 have the same vertical axis drawn on the same scale.
  • I-REAC in FIG. 3 indicates a current flowing through the reactor 32 of the converter 11.
  • the line correlation voltages RS1, ST1, and TR1 on the AC power supply 2 side are detection results on the AC power supply 2 side with respect to the power supply impedance 5.
  • the line correlation voltages RS 2, ST 2, and TR 2 on the driving device 1 side are detection results on the driving device 1 side with respect to the power source impedance 5.
  • the heat pump device when resonance occurs in the voltage, the heat pump device according to the present embodiment peaks at RS2, ST2, and TR2 on the driving device 1 side compared to RS1, ST1, and TR1 on the AC power source 2 side.
  • the value expands.
  • FIG. 3 is an example, the peak value is expanded to about twice. For example, when the voltage of the AC power supply 2 is 200V, the peak value of the voltage at the inlet side of the driving device 1 reaches about 400V.
  • the stop control unit 43 of the controller 15 immediately stops the operation of the converter 11 and the inverter 13 when resonance occurs in the voltage detected by the voltage detection unit 36.
  • FIG. 4 is a flowchart of operation control in the heat pump device according to the first embodiment of the present invention.
  • the controller 15 of the drive device 1 monitors an operation control command sent from the controller of the heat pump device (No in step S1).
  • the controller 15 determines whether or not the restriction command RO is sent from the input unit 46 (Step S2).
  • step S2 If the limit command RO has not been sent from the input unit 46 (No in step S2), the controller 15 does not change the current upper limit value Is received from the controller of the heat pump device, and the current upper limit of the input current I as it is. The value Is is set (step S3).
  • the controller 15 changes the current upper limit value Is received from the controller of the heat pump device to the limit value Ir, and the changed value The current upper limit value Is is set to the upper limit value of the input current I (step S4), that is, the limit value Ir is set to the upper limit value of the input current I.
  • step S4 the limit value Ir is set to the upper limit value of the input current I.
  • the controller 15 operates the drive device 1 (step S5).
  • the converter control unit 41 operates the converter 11 (step S5), and the inverter control unit 42 determines that the rotation speed of the motor 6 is the highest in the target rotation speed within a range where the input current I is within the current upper limit value Is.
  • the inverter 13 is operated so that the rotation speed is close (step S5 to step S8). That is, when the restriction command RO is not sent from the input unit 46 (No in step S2), the inverter control unit 42 sets the current upper limit value Is (allowable maximum current) that the motor 6 receives from the controller of the heat pump device.
  • the inverter 13 is operated so that the maximum rotation speed can be accommodated. In this case, since the allowable maximum current is set, the inverter 13 can be operated in the entire operation range, and the motor 6 is operated at the target rotational speed.
  • the inverter control unit 42 determines that the detection result of the current detection unit 35, that is, the output current (DC current I) of the converter 11 is larger than the current upper limit value Is (Yes in step S6), the inverter 13 When the detection result of the current detector 35 is smaller than the current upper limit value Is (No in step S6), the output frequency of the inverter 13 is maintained with the target rotational speed as the upper limit. Increase (step S8).
  • the inverter control unit 42 controls the output frequency so that the input current of the inverter does not exceed a predetermined value in steps S6 to S8, but instead of steps S6 to S8, the heat pump You may adjust the output frequency of the inverter 13 by adjusting the valve (illustration omitted) of an apparatus and increasing / decreasing a load (motor 6).
  • the stop control unit 43 of the controller 15 determines whether resonance has occurred in the voltage detected by the voltage detection unit 36 during operation of the converter 11 and the inverter 13 (step S5 to step S8). (Step S9).
  • the stop control unit 43 returns to step S5 to operate the converter 11 and the inverter 13 when resonance does not occur in the voltage detected by the voltage detection unit 36, that is, when the voltage is normal (No in step S9). Continue (step S5 to step S8).
  • step S9 when the stop control unit 43 detects that resonance has occurred in the voltage detected by the voltage detection unit 36 (Yes in step S9), the stop control unit 43 stops the converter 11 and the inverter 13, and resonance has occurred.
  • the fact that the operation of the converter 11 and the inverter 13 has been stopped is displayed on the display unit (not shown) of the remote controller 51 and the display unit (not shown) of the controller of the heat pump device (step S10), and the operation control is finished.
  • the determination in step S9 is always No. Therefore, when the limit value Ir is set appropriately, Yes is determined in step S9 only when the current upper limit value Is remains at the initial allowable maximum current value.
  • the user of the heat pump device, the service person, or the equipment supplier knows that the converter 11 and the inverter 13 are stopped due to the voltage resonance from the display (abnormal display) on the display unit, and the power impedance that causes the resonance of the power supply voltage is generated.
  • the user or the like specially operates the remote controller 51 of the heat pump device.
  • the limit command RO is issued to the limit control unit 45 by operating the changeover switch 52 of the control board.
  • step S2 determines whether operation is instructed by the remote controller 51. If operation is instructed by the remote controller 51, the determination in step S2 is Yes, and the current upper limit value Is is changed to the limit value Ir (step S4). Since the current flowing through the driving device 1 is limited to a small value, resonance of the power supply voltage does not occur thereafter, and the operation can be continued.
  • the protection control for stopping the operation of the converter 11 and the inverter 13 is incorporated in the operation control. Due to this, even if oscillation occurs, the malfunction of the controller of the heat pump device and the destruction of the parts of the controller are avoided, and the influence on other devices other than the heat pump device connected to the AC power supply 2 is affected. Can be suppressed.
  • the drive device 1 for the heat pump device may perform protection control for reducing the current upper limit value Is of the inverter 13 by a special operation of the remote controller 51 of the heat pump device or an operation of the changeover switch 52. Therefore, it is possible to resume normal operation in which resonance of the power supply voltage does not occur without connecting a separate external device to the heat pump device.
  • FIG. 5 is a flowchart of resonance determination control in the heat pump device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing a concept of resonance determination control in the heat pump device according to the first embodiment of the present invention.
  • the stop control unit 43 of the drive device 1 zeroes (resets) the count value when the resonance determination control is started (step S21), and sets the count-up timer. Start (step S22).
  • the count-up timer is used for a time measurement process for determining the passage of the resonance determination time T.
  • the stop control unit 43 compares the voltage Va detected by the voltage detection unit 36 with the resonance detection threshold voltage Vs (step S23). If the voltage Va detected by the voltage detection unit 36 exceeds the resonance detection threshold voltage Vs (step S23: Yes), the stop control unit 43 adds “1 value” to the count value (step S24). If the voltage Va detected by the voltage detection unit 36 does not exceed the resonance detection threshold voltage Vs (No in step S23), that is, if the voltage Va is equal to or less than the resonance detection threshold voltage Vs, the stop control unit 43 adds the count value. Detour (Step S24).
  • the stop control unit 43 determines whether or not the count-up timer has reached the resonance determination time T (step S25). The stop control unit 43 repeats step S23 to step S24 until the count-up timer reaches the resonance determination time T (No in step S25). On the other hand, when the count-up timer reaches the resonance determination time T (Yes in step S25), the stop control unit 43 initializes the count-up timer and returns it to zero (step S26).
  • Step S27 when the count value is smaller than the predetermined resonance determination number N (No at Step S27), the stop control unit 43 returns to Step S21 and continues the resonance determination control. On the other hand, when the count value is equal to or greater than the predetermined resonance determination number N (Yes in step S27), the stop control unit 43 determines the occurrence of resonance (step S28).
  • the resonance determination time T is determined according to, for example, the power supply cycle so that the peak voltage can be captured.
  • the data sampling interval S is much shorter than the resonance determination time T, and is determined so that a plurality of data can be acquired before and after the peak voltage.
  • the resonance detection threshold voltage Vs is set to a level at which the resonance phenomenon of the voltage detected by the voltage detection unit 36 can be detected, for example, about 1.5 to 1.8 times the peak voltage at the time of non-resonance (normal time). Yes.
  • the resonance determination number N is an integer that is 1 or more and smaller than the resonance determination time T ⁇ the data sampling interval S, and is appropriately determined.
  • FIG. 7 is a circuit and control block diagram of a heat pump device according to the second embodiment of the present invention.
  • the same components as those of the heat pump device of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
  • the controller 15 ⁇ / b> A of the drive device 1 causes the stop control unit 43 to stop the operation of the converter 11 and the inverter 13 and then receives the restriction command RO until the limit command RO is received.
  • An operation prohibition control unit 55 that prohibits reoperation is provided.
  • the operation prohibition control unit 55 is connected to receive input from the stop control unit 43 and the input unit 46 and to output to the inverter control unit 42 and the converter control unit 41.
  • the operation prohibition control unit 55 is connected to the converter control unit 41 until the limit control unit 45 receives the limit command RO from the input unit 46 after the stop control unit 43 stops the operation of the converter 11 and the inverter 13 due to the occurrence of resonance.
  • command PO is transmitted to each of the inverter control part 42, and the re-operation of the converter 11 and the inverter 13 is prohibited. Therefore, in the heat pump device according to the present embodiment, when resonance occurs in the voltage detected by the voltage detection unit 36 and the converter 11 and the inverter 13 stop, even if the remote controller 51 instructs the operation, until the restriction command RO is issued. Cannot resume operation.
  • the restriction control unit 45 receives the restriction command RO from the input unit 46
  • the operation prohibition control unit 55 stops the transmission of the operation prohibition command PO and permits the converter 11 and the inverter 13 to be restarted.
  • the limit control unit 45 supplies a limit command RO to the inverter control unit 42 in order to limit the input to the converter 11 so as to avoid resonance of the voltage detected by the voltage detection unit 36.
  • the operation prohibition control unit 55 is a function added to the restriction control unit 45, and prohibits the operation of the converter 11 and the inverter 13 and permits the reoperation.
  • FIG. 8 is a flowchart of operation resumption control after stopping by resonance detection of the heat pump device according to the embodiment of the present invention.
  • the operation prohibition control unit 55 of the drive device 1 determines whether or not the restriction command RO is sent from the input unit 46 (step S31).
  • the operation prohibition control unit 55 maintains the stopped state without permitting the converter 11 and the inverter 13 to restart. Continue to wait for the restriction command RO.
  • step S31 when the restriction command RO is sent from the input unit 46 (Yes in step S31), the operation prohibition control unit 55 obtains the current upper limit value Is and the limit value Ir set in the inverter control unit 42. Compare (step S32).
  • the operation prohibition control unit 55 turns off the display (abnormal display) on the display unit (step S33) and returns to the operation control in FIG.
  • the current upper limit value Is is limited to a limit value Ir that can avoid resonance, a large resonance that causes a problem does not occur thereafter.
  • the operation prohibition control unit 55 returns to step S31 and sets an appropriate limit value Ir. Until it is received, the converter 11 and the inverter 13 are not permitted to be re-operated, and the limit command RO is kept waiting while maintaining the stopped state. Therefore, once the occurrence of resonance is detected, re-operation cannot be performed unless the user or the like operates the input unit 46 to input the limit value Ir, and the occurrence of resonance is minimized. Yes.
  • the heat pump device is reactivated by adding control for prohibiting the re-operation of the converter 11 and the inverter 13 until the restriction command RO is received after the operation of the converter 11 and the inverter 13 is stopped. Generation of resonance after operation can be prevented as much as possible.
  • the heat pump device According to the heat pump device according to the present embodiment, it is possible to operate while avoiding power source resonance by suppressing an increase in the number of components, mounting space, and cost.
  • the output frequency of the inverter 13 is controlled so that the input current of the converter 11 becomes equal to or less than the limit value by the limit command RO.
  • the converter 11 since the rated voltage of the commercial power supply 2 is constant, the converter 11 The input power to the power supply may be less than the limit value.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Air Conditioning Control Device (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

【課題】部品点数、実装スペース、およびコストの増加を抑制して電源の共振を回避できるヒートポンプ機器を提供する。 【解決手段】ヒートポンプ機器は、冷媒を圧縮する圧縮機3と、交流電源2の電圧をスイッチングにより昇圧した直流に変換するコンバータ11と、コンバータ11の直流出力を交流に変換して圧縮機3に供給するインバータ13と、コンバータ11の入力電圧を検出する電圧検出部36と、電圧検出部36が検出する電圧に共振が発生した場合には、コンバータ11およびインバータ13の運転を停止させる停止制御部43と、共振を避けるようコンバータ11への入力電流を制限する指令を行う制限制御部45と、制限制御部45を動作させる指令を行う手動操作可能な入力部46と、を備えている。

Description

ヒートポンプ機器
 本発明の実施形態は、圧縮機を用いた冷凍サイクルを備えたヒートポンプ機器に関する。
 系統電源である三相交流電源に接続したコンバータから所望の電圧に昇圧した直流をインバータに供給し、このインバータでヒートポンプ機器の圧縮機のモータを可変速駆動するヒートポンプ機器が知られている。
 このようなヒートポンプ機器のコンバータおよびインバータでは、電流経路に設けられたスイッチング素子が高周波数でスイッチング(ON/OFF)している。ここで、コンバータは、その出力電圧が所望の目標電圧となるように、スイッチング素子のスイッチング、すなわち、オン、オフのタイミングやその期間を調整するフィードバック制御を行っている。同様に、インバータは、圧縮機の回転速度が目標値に合致するようにスイッチング素子のスイッチングをフィードバック制御している。これらのスイッチング回路では、スイッチング素子のスイッチングによって高調波電流が発生する。
 系統電源の負荷である機器で発生する高調波は、系統電源のインピーダンスの状態によっては系統電源側に共振を発生させることがある。そこで、系統電源の共振発生を検出し、これを抑制するように無効電力抑制用進相コンデンサを投入開放するスイッチに、投入開放信号を与える系統電源共振抑制装置が知られている。
 この系統電源共振抑制装置は、高調波電圧および高調波電流を捉え、無効電力抑制用進相コンデンサで共振周波数をずらす。無効電力抑制用進相コンデンサは、相互に異なるコンデンサ容量を有する3種類のコンデンサを含む。無効電力抑制用進相コンデンサは、これら3種類のコンデンサを組み合わせて進相コンデンサ全体でのコンデンサ容量を段階的に変化させる。これにより従来の系統電源共振抑制装置は、電流経路のインピーダンスを変化させ、共振の発生を防止する。
特開平9-93813号公報
 上述の系統電源共振抑制装置は、複数のコンデンサを必要とし、部品点数の増加、実装スペースの増加、コストの増加などを招く。
 また、従来の系統電源共振抑制装置は、進相コンデンサのコンデンサ容量を変化させると、少なくとも1つのコンデンサが系統から切り離される。この系統から切り離されたコンデンサは、系統に接続が復帰されない限り余分な部品でしかなくなり、余分なスペースを占有し、余分なコストになる。
 そこで、本発明に係る実施形態は、部品点数、実装スペース、およびコストの増加を抑制して電源の共振を回避できるヒートポンプ機器を提案する。
 本実施形態に係るヒートポンプ機器は、冷媒を圧縮する圧縮機と、交流電源の電圧をスイッチングにより昇圧した直流に変換するコンバータと、前記コンバータの直流出力を交流に変換して圧縮機に供給するインバータと、前記コンバータの入力電圧を検出する電圧検出部と、前記電圧検出部が検出する電圧に共振が発生した場合には、前記コンバータおよび前記インバータの運転を停止させる停止制御部と、前記共振を避けるよう前記コンバータへの入力電流を制限する指令を行う制限制御部と、前記制限制御部を動作させる指令を行う手動操作可能な入力部と、を備える冷媒を圧縮する圧縮機と、を備えている。
 また、本実施形態に係るヒートポンプ機器の前記入力部は複数の操作釦を備えた前記ヒートポンプ機器のリモートコントローラであって、前記制限制御部への前記動作の指令は前記リモートコントローラの操作釦の特殊操作によるもの、および前記入力部は前記ヒートポンプ機器の制御器に設けられる切換スイッチであって、前記制限制御部への前記動作の指令は前記切換スイッチの操作によるもの、のいずれか一方または両方であっても良い。
 また、本実施形態に係るヒートポンプ機器は、前記停止制御部が前記コンバータおよび前記インバータの運転を停止させた後、前記動作の指令を受け取るまで前記コンバータおよび前記インバータの再運転を禁止する運転禁止部を備えていても良い。
 また、本実施形態に係るヒートポンプ機器は、前記制限制御部から前記制限の指令を受け前記インバータの入力電流が所定値を超えないように出力周波数を制御し、前記共振を避けるよう前記コンバータへの入力電流を制限するインバータ制御部を備えていても良い。
本発明の第1実施形態に係るヒートポンプ機器の回路および制御ブロック図。 本発明の第1実施形態に係るヒートポンプ機器の共振対策を概念的に示す図。 本発明の第1実施形態に係るヒートポンプ機器の電源電圧に共振が生じた状態を示す波形図。 本発明の第1実施形態に係るヒートポンプ機器の運転制御のフローチャート。 本発明の第1実施形態に係るヒートポンプ機器における共振判定制御のフローチャート。 本発明の第1実施形態に係るヒートポンプ機器における共振判定制御の概念を示す図。 本発明の第2実施形態に係るヒートポンプ機器の回路および制御ブロック図。 本発明の第2実施形態に係るヒートポンプ機器の運転再開制御のフローチャート。
 以下、本発明に係るヒートポンプ機器の実施の形態について、図1から図8を参照して説明する。
 本実施形態に係るヒートポンプ機器101は、冷暖房もしくは冷却を行うための冷凍サイクルを備えている。冷凍サイクルは、吸熱する熱交換器102と、放熱する熱交換器103と、両熱交換器102、103の間に設けられた膨張装置105と、冷媒を各熱交換器102、103および膨張装置105に流通させる圧縮機3、を備えている。圧縮機3は、DCブラシレスモータ6によって駆動される。
 [第1の実施形態]
 本発明に係るヒートポンプ機器の第1実施形態について、図1から図6を参照して説明する。
 図1は、本発明の第1実施形態に係るヒートポンプ機器の圧縮機を駆動させる回路およびその制御ブロック図である。
 図1に示すように、本実施形態に係る駆動装置1は、ヒートポンプ機器の圧縮機3内の圧縮機構を回転させるDCブラシレスモータ6(以下、「モータ6」または「DCモータ6」という)を駆動する。駆動装置1は、交流電源2の電圧を直流電圧に変換し、その直流電圧を所定周波数の交流電圧に変換し、その交流電圧をモータ6の駆動電力として出力する。
 交流電源2は商用三相交流電源である。交流電源2にはインピーダンス5(以下、「電源インピーダンス5」と言う。)が存在する。電源インピーダンス5は、地域や場所、接続されている設備等によって相違する。
 モータ6は、複数の相巻線Lu(図示省略)、Lv(図示省略)、Lw(図示省略)を有するステータ(電機子、図示省略)、および複数、例えば4極の永久磁石が埋設されたロータ(回転子、図示省略)を備えている。ロータは、相巻線Lu、Lv、Lwに電流が流れることにより生じる磁界とステータの各永久磁石が作る磁界との相互作用によって回転する。
 駆動装置1は、コンバータ11、平滑コンデンサ12、インバータ13、および制御部としてのコントローラ15(MCU: Micro Control Unit)を備えている。
 コンバータ11は、スイッチングにより交流電源2の電圧を昇圧した直流電圧に変換する。コンバータ11は、出力電圧の昇圧、力率改善、および高周波低減のいずれかを行うものであれば良い。コンバータ11は、例えばチョッパ方式の昇圧型コンバータや、PWMコンバータである。本実施形態に係るコンバータ11は、チョッパ方式の昇圧型コンバータである。
 コンバータ11は、EMI除去フィルタ21と、EMI除去フィルタ21を介して交流電源2に接続されるダイオード22~ダイオード27を有する整流回路29と、整流回路29に接続される昇圧チョッパ回路31と、を備えている。
 コンバータ11は、交流電源2の出力電圧を整流回路29で全波整流し、昇圧チョッパ回路31で昇圧して直流電圧に変換する。コンバータ11は、昇圧チョッパ回路31のスイッチングを停止させ、整流回路29で全波整流した直流の出力も可能である。
 整流回路29は、直列に接続されるダイオード22、23の組と、直列に接続されるダイオード24、25の組と、直列に接続されるダイオード26、27の組と、を含み、これら3組が並列に接続されたものである。それぞれ直列に接続されるダイオードの組の接続点に、交流電源2の三相電力のうちの各1相分が供給されている。また、それぞれの直列接続におけるダイオードのカソード端側が、整流回路29の正側出力端に共通に接続され、それぞれの直列接続におけるアノード端側が、整流回路29の負側出力端に共通に接続されている。
 昇圧チョッパ回路31は、整流回路29の出力に接続され、電流を蓄積するリアクトル32と、コントローラ15によって出力されるパルス信号のパルス幅に応じてリアクトル32に蓄積される電流の充放電を制御(PWM制御、Pulse Width Modulation)するスイッチング素子33と、出力側へ電流を流し、逆に出力側からの電流の逆流を防止する逆流阻止ダイオード34(チョッパダイオード)と、を備えている。スイッチング素子33は、例えばMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)である。スイッチング素子33は自己消弧型半導体素子であればよく、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)やバイポーラトランジスタなどでも良い。
 リアクトル32の一端側には、整流回路29の正側出力端が接続されている。リアクトル32の他端側、スイッチング素子33のドレイン側、および逆流阻止ダイオード34のアノード側は、相互に接続されている。スイッチング素子33のソース側には、整流回路29の負側出力端が接続されている。なお、スイッチング素子33には、寄生ダイオードが並列に接続されている。スイッチング素子33としてMOSFETを使用する場合は、寄生ダイオードが逆流防止ダイオードとして機能する。
 コンバータ11の出力を平滑化させる平滑コンデンサ12が、昇圧チョッパ回路31のチョッパダイオード34のカソード端と整流回路29の負側出力端との間に接続されている。
 インバータ13は、コンバータ11の出力電圧を交流電圧に変換し、その交流電圧をモータ6に供給する。インバータ13は、コンバータ11の出力電圧(平滑コンデンサ12の電圧)を所定の周波数の三相交流電圧に変換して出力する。インバータ13の出力周波数は、冷凍サイクル側の熱負荷に応じて上位にあるヒートポンプ機器101の制御器(図示省略)から指示される。
 インバータ13の出力端は、モータ6の相巻線Lu、Lv、Lwに接続されている。
 整流回路29の正側出力端と昇圧チョッパ回路31のリアクトル32との間の通電路には、電流検出部35が設けられている。電流検出部35は、整流回路29の出力電流を検出し、この出力電流に対応する検出信号をコントローラ15へ出力する。
 電流検出部35で検出される電流値(直流電流I)は、コンバータ11およびインバータ13の制御に用いられる。
 コンバータ11には、整流回路29の三相中のいずれか一相に電圧検出部36が並列に設けられている。電圧検出部36は、整流回路29に入力される電圧(交流電源2の出力電圧であって、EMI除去フィルタ21を通過した電圧)を検出し、この入力電圧に対応する検出信号をコントローラ15へ出力する。
 電圧検出部36は、直列接続した2個以上の抵抗37、38を整流回路29に並列に取り付け、その内の1個の抵抗の両端の電圧を差動アンプあるいは絶縁アンプ等で検出する。電圧検出部36で検出される電圧値は、電源電圧に共振が発生しているか否かの判断に用いられている。
 なお、電圧検出部36は、整流回路29の三相中の全て、またはいずれか二相に設けられていても良い。また、電圧検出部36は、電圧に共振が発生しているか否かを判定できる程度において、駆動装置1の何れの部位に設けられていても良い。
 コントローラ15は、コンバータ11およびインバータ13の動作を制御する。コントローラ15は、コンバータ11を制御するコンバータ制御部41と、インバータ13を制御するインバータ制御部42と、電圧検出部36が検出する電圧に共振が発生した場合には、コンバータ11およびインバータ13の運転を停止させる停止制御部43と、を備えている。なお、各種部品定格を超えないように、コントローラ15は予め電流上限値Isを記憶し、あるいは上位のヒートポンプ機器の制御器から指令を受け取る。コントローラ15は、電流検出部35で検出される電流が電流上限値Isを超えないようにコンバータ11およびインバータ13を制御する。電流検出部35で検出される電流が電流上限値Isと実質的に同じになる時の運転が、ヒートポンプ機器の最大能力(最大負荷)である。
 また、コントローラ15は、電圧検出部36が検出する電圧の共振を避けるようコンバータ11への入力電流を制限する指令(制限指令RO)を行う制限制御部45と、制限制御部45を動作させる指令(制限指令RO)を行う手動操作可能な入力部46と、を備えている。
 コントローラ15には、外部から駆動装置1のオン/オフの指示が運転制御指令として入力されている。この指示は、一般に上位側の機器の制御器、例えば、ヒートポンプ機器の制御器(図示省略)からコントローラ15に送られてくる。
 また、コントローラ15には、電圧検出部36が検出する電圧の共振を避けるようヒートポンプ機器への入力を制限値Irに制限する制限指令ROが入力されている。制限指令ROは、入力部46からコントローラ15に送られる。換言すると、コントローラ15は、電圧検出部36が検出する電圧の共振を避けるようコンバータ11への入力電流を制限する制限指令ROを入力部46から受信可能である。コントローラ15は、入力部46が発信する制限指令ROを制限制御部45で受信する。
 入力部46は、複数の操作釦(図示省略)を備えたヒートポンプ機器のリモートコントローラ51であって、制限指令ROはリモートコントローラ51の操作釦の特殊操作によって発生する。また、入力部46は、安易に操作ができないヒートポンプ機器の筐体内部に収納された制御器に設けられる切換スイッチ52であって、制限指令ROは切換スイッチ52の操作によるものであっても良い。入力部46は、これらのいずれか一方または両方である。
 リモートコントローラ51の特殊操作とは、使用者が通常行う操作とは異なり、リモートコントローラ51の複数のスイッチ(押しボタン)を予め定める順番で操作したり、連続して複数回操作したりする行為である。
 制限指令ROは、リモートコントローラ51および切換スイッチ52から制限制御部45を経てインバータ制御部42に供給されている。制限指令ROは、制限値Irの指令を含む。制限値Irは、ヒートポンプ機器の出力の上限制限値を意味している。具体的には、制限値Irは、ヒートポンプ機器の最大能力(最大負荷)、すなわち圧縮機の最大回転数、よりも小さく、電圧の共振を回避できる程度、例えば最大負荷の50%や、75%に予め設定されていても良いし、入力部46から任意に、または択一的な選択で設定できるものであっても良い。なお、ヒートポンプ機器の負荷と圧縮機の回転数および入力電流値は、ほぼ比例関係にあるので、交流電源からヒートポンプ機器に供給される入力電流の上限を制限する制限値Irとして最大負荷に対応する電流上限値Isの50%や、75%に設定しても良いし、圧縮機の回転数、すなわちインバータ11の出力周波数を最大回転数の50%や、75%に制限するように設定しても良い。要するに、電流上限値Is>制限値Irの関係にあって、制限値Irは、電圧の共振を回避できるだけの低い値の範囲内で、できるだけ高い値が望ましい。
 コンバータ制御部41は、コンバータ11の出力電圧が目標値になるようにコンバータ11のスイッチング素子33をPWM制御してコンバータ11を昇圧動作させる。
 インバータ制御部42は、ヒートポンプ機器の制御器から受け取る運転制御指令中で要求能力として指示される圧縮機3の目標回転数指令に基づいてモータ6が同目標回転数になるようにインバータ13を制御する。
 また、インバータ制御部42は、入力部46から制限指令ROを受信した場合には、ヒートポンプ機器の制御器から受け取る電流上限値Isを制限値Irに変更し、電流検出部35で検出される電流値Iが制限値Ir以下となるようにインバータ13の出力周波数を制御する。インバータ制御部42は、制限値Irに変更された電流上限値Is(=制限値Ir)の範囲内でインバータ13を運転することによって、共振を避けるようコンバータ11への入力電流を制限する。
 停止制御部43は、電圧検出部36の検出結果を監視して電圧に共振が発生しているか否かを判断している。停止制御部43は、電圧検出部36が検出する電圧に共振が発生した場合には、コンバータ11およびインバータ13の運転を即座に停止させ、かつ共振発生によってコンバータ11およびインバータ13の運転を停止させたことを、リモートコントローラ51の表示部(図示省略)や、ヒートポンプ機器の制御器の表示部(図示省略)に表示する。
 つまり、ヒートポンプ機器の使用者や設備業者は、共振を検出した停止制御部43によってコンバータ11およびインバータ13が停止したことを表示部の表示(異常表示)によって知ることができる。
 図2は、本発明の第1実施形態に係るヒートポンプ機器の共振対策を概念的に示す図である。
 図2は、ヒートポンプ機器のDCモータ6への入力電流と、コンバータ11の出力電圧との関係を表す線図である。
 本実施形態に係る駆動装置1は、モータ6への入力電流(図2の横軸)がモータ6の最大負荷(入力電流=100%)の40数%(図2中の昇圧動作ON閾値α)より小さい低負荷領域ではコンバータ11の昇圧チョッパ回路31をOFF(停止)に維持した状態で、整流回路29によって全波整流された直流電圧をモータ6に供給する。昇圧チョッパ31は、もともと、モータ6が、高回転においては、逆起電力が大きくなり、インバータ11から十分な電流を流せなくなり、回転数が頭打ちになってしまうことを防止するために設けられている。このため、昇圧を行わなくともモータ6を目標回転数に制御できる低回転数の領域(つまり低負荷領域)においては、昇圧は不要である。昇圧を行った場合は、スイッチング素子33のオン、オフ動作によるスイッチングロスやその駆動回路における電力ロスが生じる。このため、負荷が軽い、すなわち回転数が低い領域(つまり低負荷領域)においては、昇圧チョッパ31を不動作にすることが省エネの観点からは望ましい。これらのため、上述のように入力電流値または圧縮機の回転数が昇圧動作ON閾値αより小さい低負荷領域ではコンバータ11の昇圧チョッパ回路31をOFFさせる。
 他方、駆動装置1は、モータ6の最大負荷の40数%(図2中の昇圧動作ON閾値α)以上から最大負荷までの高負荷領域ではコンバータ11の昇圧チョッパ回路31をON(動作)にして昇圧された直流電圧をDCモータ6に供給する。この結果、インバータ11はモータ6の最大負荷、すなわち最大回転数まで圧縮機3を駆動することができる。
 駆動装置1の電圧に共振が生じるのは、コンバータ11に流れる電流が大きい時であり、特に、問題となる大きな電圧共振が生じるのは、コンバータ11の昇圧チョッパ回路31で昇圧動作を行う高負荷領域のうちX%(例えば80%>α)より高負荷側の領域βである。
 そこで、駆動装置1は、電圧に共振が生じた場合には、コンバータ11およびインバータ13の運転を一旦停止させ、外部からの指令(制限指令RO)に基づいてヒートポンプ機器への入力電流を制限し、以後の共振を回避する。制限値Irは、高負荷領域のうちX%よりも小さい、例えば定格負荷の75%程度であったり、50%程度であったりする。
 図3は、本発明の第1実施形態に係るヒートポンプ機器の電源電圧に共振が生じた状態を示す波形図である。
 図3のRS1は交流電源2側の第一相と第二相との線間相関電圧を示し、ST1は交流電源2側の第二相と第三相との線間相関電圧を示し、TR1は交流電源2側の第三相と第一相との線間相関電圧を示している。
 また、図3のRS2は駆動装置1側の第一相と第二相との線間相関電圧を示し、ST2は駆動装置1側の第二相と第三相との線間相関電圧を示し、TR2は駆動装置1側の第三相と第一相との線間相関電圧を示している。
 RS1、ST1、TR1、RS2、ST2、およびTR2は、縦軸を同じスケールで描いている。
 さらに、図3のI-REACは、コンバータ11のリアクトル32に流れる電流を示している。
 なお、交流電源2側の線間相関電圧RS1、ST1、およびTR1は、電源インピーダンス5よりも交流電源2側における検出結果である。駆動装置1側の線間相関電圧RS2、ST2、およびTR2は、電源インピーダンス5よりも駆動装置1側における検出結果である。
 図3に示すように、本実施形態に係るヒートポンプ機器は、電圧に共振が発生すると、交流電源2側のRS1、ST1、およびTR1に比べて駆動装置1側のRS2、ST2、およびTR2でピーク値が拡大してしまう。図3は一例であるが、ピーク値が2倍程度まで拡大している。例えば交流電源2の電圧が200Vの場合には、駆動装置1入口側の電圧のピーク値が400V程度に達することになる。
 このように駆動装置1側の電圧が共振すると、ヒートポンプ機器内で交流電源2から電力供給を受けているファンモータ等の他の電気部品が破壊されたり、同じ交流電源2に接続される他の機器に悪影響を及ぼしたりする。
 そこで、コントローラ15の停止制御部43は、電圧検出部36が検出する電圧に共振が発生した場合には、コンバータ11およびインバータ13の運転を即座に停止させる。
 図4は、本発明の第1実施形態に係るヒートポンプ機器における運転制御のフローチャートである。
 図4に示すように、本実施形態に係る駆動装置1のコントローラ15は、ヒートポンプ機器の制御器から送られる運転制御指令を監視している(ステップS1 No)。コントローラ15は、ヒートポンプ機器の制御器から運転制御指令を受け取った場合には(ステップS1 Yes)、入力部46から制限指令ROが送られてきているか否かを判定する(ステップS2)。
 コントローラ15は、入力部46から制限指令ROが送られてきていない場合には(ステップS2 No)、ヒートポンプ機器の制御器から受け取る電流上限値Isを変更せずに、そのまま入力電流Iの電流上限値Isに設定する(ステップS3)。
 他方、コントローラ15は、入力部46から制限指令ROが送られてきている場合には(ステップS2 Yes)、ヒートポンプ機器の制御器から受け取る電流上限値Isを制限値Irに変更し、変更後の電流上限値Isを入力電流Iの上限値に設定する(ステップS4)、つまり制限値Irを入力電流Iの上限値に設定する。これにより以後は電源電圧の共振は発生しなくなる。
 次いで、コントローラ15は、駆動装置1を運転する(ステップS5)。具体的には、コンバータ制御部41はコンバータ11を運転し(ステップS5)、インバータ制御部42は、入力電流Iが電流上限値Isに収まる範囲で、モータ6の回転数が目標回転数に最も近い回転数になるようにインバータ13を運転する(ステップS5からステップS8)。つまり、入力部46から制限指令ROが送られてきていない場合には(ステップS2 No)、インバータ制御部42は、モータ6がヒートポンプ機器の制御器から受け取る電流上限値Is(許容最大電流)に収まる最大回転数になるようにインバータ13を運転する。この場合、許容最大電流が設定されていることから、インバータ13は、全運転範囲で運転可能であり、モータ6は目標回転数で運転される。
 他方、入力部46から制限指令ROが送られてきている場合には(ステップS2 Yes)、インバータ制御部42は、制限値Irに変更された電流上限値Is(=制限値Ir)の範囲内で最も目標回転数に近い回転数となるようにインバータ13を運転する。
 具体的な動作として、インバータ制御部42は、電流検出部35の検出結果、つまりコンバータ11の出力電流(直流電流I)が電流上限値Isよりも大きい場合には(ステップS6 Yes)、インバータ13の出力周波数を低下させる一方(ステップS7)、電流検出部35の検出結果が電流上限値Isよりも小さい場合には(ステップS6 No)、インバータ13の出力周波数を目標回転数を上限として維持または増加させる(ステップS8)。
 なお、本実施形態に係るヒートポンプ機器は、ステップS6からステップS8においてインバータ制御部42によってインバータの入力電流が所定値を超えないように出力周波数を制御するが、ステップS6からステップS8に代えてヒートポンプ機器の弁(図示省略)を調整して負荷(モータ6)の増減することによってインバータ13の出力周波数を調整しても良い。
 そして、コントローラ15の停止制御部43は、コンバータ11およびインバータ13を運転している最中(ステップS5からステップS8)、電圧検出部36が検出する電圧に共振が発生しているか否かを判断する(ステップS9)。
 停止制御部43は、電圧検出部36が検出する電圧に共振が発生していない場合、つまり電圧が正常な場合には(ステップS9 No)、ステップS5に戻ってコンバータ11およびインバータ13の運転を継続する(ステップS5からステップS8)。
 他方、停止制御部43は、電圧検出部36が検出する電圧に共振が発生していることを検出した場合には(ステップS9 Yes)、コンバータ11およびインバータ13を停止させ、かつ共振が発生したためコンバータ11およびインバータ13の運転を停止させたことを、リモートコントローラ51の表示部(図示省略)や、ヒートポンプ機器の制御器の表示部(図示省略)に表示して(ステップS10)運転制御を終了する。なお、上述したとおり電流上限値Isが制限値Irに変更された後は、問題となるような大きな共振は発生しないため、ステップS9の判断は、必ずNoとなる。したがって、制限値Irの設定が適切な場合には、ステップS9でYesとなるのは、電流上限値Isが当初の許容最大電流値のままである場合のみである。
 ヒートポンプ機器の使用者、サービスマンや設備業者は、表示部の表示(異常表示)から電圧の共振によってコンバータ11およびインバータ13が停止したことを知り、電源電圧の共振発生の原因となる電源インピーダンスの改善を検討する。検討の結果、電源インピーダンスの改善が困難で、かつ、使用者がヒートポンプ機器の再運転(再始動、再起動)を所望する場合、使用者等は、ヒートポンプ機器のリモートコントローラ51を特殊操作したり、制御基板の切換スイッチ52を操作したりして制限制御部45に制限指令ROを発令する。
 その後、リモートコントローラ51により運転を指示すれば、ステップS2での判断がYesとなり、電流上限値Isが制限値Irに変更される(ステップS4)。駆動装置1に流れる電流が小さい値に制限されるため、以後は電源電圧の共振が発生しなくなり、継続して運転が可能となる。
 このように、本第1実施形態に係るヒートポンプ機器の駆動装置1は、電圧に共振が発生した場合には、コンバータ11およびインバータ13の運転を停止させる保護制御が運転制御に組み込まれていることによって、万一、発振が発生した場合であってもヒートポンプ機器の制御器の誤動作、および制御器の部品破壊を回避し、かつ交流電源2に接続されるヒートポンプ機器以外の他の機器への影響を抑制できる。
 さらに、本第1実施形態に係るヒートポンプ機器の駆動装置1は、ヒートポンプ機器のリモートコントローラ51の特殊操作や、切換スイッチ52の操作によって、インバータ13の電流上限値Isを下げる保護制御を行うことができるので、ヒートポンプ機器に別途の外部機器の接続等せずに電源電圧の共振が発生しない正常な運転を再開することができる。
 次いで、停止制御部43による電圧の共振判定制御について説明する。共振判定制御は、図4のステップS9で行われる。
 図5は、本発明の第1実施形態に係るヒートポンプ機器における共振判定制御のフローチャートである。
 図6は、本発明の第1実施形態に係るヒートポンプ機器における共振判定制御の概念を示す図である。
 図5および図6に示すように、本実施形態に係る駆動装置1の停止制御部43は、共振判定制御を開始するとカウント値を零値化(リセット)し(ステップS21)、カウントアップタイマーを開始する(ステップS22)。カウントアップタイマーは、共振判定時間Tの経過を判定するための計時処理に用いられている。
 次いで、停止制御部43は、電圧検出部36が検出する電圧Vaと共振検出閾値電圧Vsとを比較する(ステップS23)。停止制御部43は、電圧検出部36が検出する電圧Vaが共振検出閾値電圧Vsを超えていれば(ステップS23 Yes)カウント値を「1値」加算する(ステップS24)。停止制御部43は、電圧検出部36が検出する電圧Vaが共振検出閾値電圧Vsを超えていなければ(ステップS23 No)、つまり電圧Vaが共振検出閾値電圧Vs以下であればカウント値の加算処理(ステップS24)を迂回する。
 次いで、停止制御部43は、カウントアップタイマーが共振判定時間Tに達しているか否かを判定する(ステップS25)。停止制御部43は、カウントアップタイマーが共振判定時間Tに達するまでステップS23からステップS24を繰り返す(ステップS25 No)。他方、停止制御部43は、カウントアップタイマーが共振判定時間Tに達すると(ステップS25 Yes)、カウントアップタイマーを初期化して零値に戻す(ステップS26)。
 そして、停止制御部43は、カウント値が予め定める共振判定数Nより小さい場合には(ステップS27 No)、ステップS21に戻って共振判定制御を継続する。他方、停止制御部43は、カウント値が予め定める共振判定数N以上の場合には(ステップS27 Yes)、共振の発生を判定する(ステップS28)。
 共振判定時間Tは、ピーク電圧を捉えることができるよう、例えば電源周期に応じて定められている。
 データサンプリング間隔Sは、共振判定時間Tよりもかなり短く、ピーク電圧の前後で複数のデータを取得することができるよう定められている。
 共振検出閾値電圧Vsは、電圧検出部36が検出する電圧の共振現象を捉えられる程度、例えば、非共振時(通常時)のピーク電圧の1.5倍から1.8倍程度に設定されている。
 共振判定数Nは、1以上、かつ共振判定時間T÷データサンプリング間隔Sより小さい整数であって適宜に定められる。
 [第2の実施形態]
 次いで、本発明に係るヒートポンプ機器の第2実施形態について、図7および図8を参照して説明する。この実施形態は第1実施形態の制限制御部45に運転禁止制御部55を加えたものである。
 図7は、本発明の第2実施形態に係るヒートポンプ機器の回路および制御ブロック図である。
 本実施形態に係るヒートポンプ機器において第1実施形態のヒートポンプ機器と同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
 図7に示すように、本実施形態に係る駆動装置1にコントローラ15Aは、停止制御部43がコンバータ11およびインバータ13の運転を停止させた後、制限指令ROを受け取るまでコンバータ11およびインバータ13の再運転を禁止する運転禁止制御部55を備えている。
 運転禁止制御部55は、停止制御部43および入力部46からの入力を受け、インバータ制御部42およびコンバータ制御部41に出力を行うよう接続されている。運転禁止制御部55は、停止制御部43が共振の発生によりコンバータ11およびインバータ13の運転を停止させた後、制限制御部45が入力部46から制限指令ROを受信するまではコンバータ制御部41およびインバータ制御部42のそれぞれに運転禁止指令POを送信してコンバータ11およびインバータ13の再運転を禁止する。したがって、本実施形態に係るヒートポンプ機器は、電圧検出部36が検出する電圧に共振が発生しコンバータ11およびインバータ13が停止すると、リモートコントローラ51により運転を指示しても、制限指令ROが出るまでは、運転を再開することができない。
 そして、運転禁止制御部55は、制限制御部45が入力部46から制限指令ROを受信すると運転禁止指令POの送信を停止してコンバータ11およびインバータ13の再運転を許可する。また、制限制御部45は、電圧検出部36が検出する電圧の共振を避けるようコンバータ11への入力を制限するため、制限指令ROをインバータ制御部42に供給する。換言すると、運転禁止制御部55は、制限制御部45に付加される機能であって、コンバータ11およびインバータ13の運転禁止および再運転許可するものである。
 図8は、本発明の実施形態に係るヒートポンプ機器の共振検出による停止後の運転再開制御のフローチャートである。
 図8に示すように、本実施形態に係る駆動装置1の運転禁止制御部55は、入力部46から制限指令ROが送られてきているか否かを判定する(ステップS31)。
 運転禁止制御部55は、入力部46から制限指令ROが送られてきていない場合には(ステップS31 No)、コンバータ11およびインバータ13の再運転を許可することなく、停止の状態を維持したまま制限指令ROを待ち続ける。
 他方、運転禁止制御部55は、入力部46から制限指令ROが送られてきている場合には(ステップS31 Yes)、インバータ制御部42に設定されている電流上限値Isと制限値Irとを比較する(ステップS32)。
 運転禁止制御部55は、制限値Irが電流上限値Isよりも小さい場合には(ステップS32 Yes)、表示部の表示(異常表示)を消し(ステップS33)、図4の運転制御に戻る。この場合は、電流上限値Isが共振を避けることのできる制限値Irに制限されるため、以後、問題となるような大きな共振は起こらない。
 他方、運転禁止制御部55は、制限値Irが電流上限値Is以上の場合、すなわち、制限値の変更指示がない場合には(ステップS32 No)、ステップS31に戻って適切な制限値Irを受け取るまでコンバータ11およびインバータ13の再運転を許可することなく、停止の状態を維持したまま制限指令ROを待ち続ける。したがって、一旦共振の発生が検知された場合は、使用者等が、入力部46を操作して制限値Irを入力しない限り再運転が行えないようになっており、共振の発生を極力なくしている。
 本第2実施形態に係るヒートポンプ機器は、コンバータ11およびインバータ13の運転を停止させた後、制限指令ROを受信するまでコンバータ11およびインバータ13の再運転を禁止する制御を付加することによって、再運転後の共振の発生を極力防ぐことができる。
 以上のとおり、本実施形態に係るヒートポンプ機器によれば、部品点数、実装スペース、およびコストの増加を抑制して電源の共振を回避した運転をすることができる。
 なお、上述の実施形態においては、制限指令ROによってコンバータ11の入力電流が制限値以下となるようにインバータ13の出力周波数を制御したが、商用電源2の定格電圧は一定であるため、コンバータ11への入力電力が制限値以下となるようにしても良い。
 本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
 1…駆動装置、2…交流電源、3…圧縮機、5…インピーダンス、6…DCモータ、11…コンバータ、12…平滑コンデンサ、13…インバータ、15、15A…コントローラ、21…EMI除去フィルタ、22~27…ダイオード、29…整流回路、31…昇圧チョッパ回路、32…リアクトル、33…スイッチング素子、34…チョッパダイオード、35…電流検出部、36…電圧検出部、37…抵抗、41…コンバータ制御部、42…インバータ制御部、43…停止制御部、45…制限制御部、46…入力部、51…リモートコントローラ、52…切換スイッチ、55…運転禁止制御部。

Claims (4)

  1. 冷媒を圧縮する圧縮機と、
     交流電源の電圧をスイッチングにより昇圧した直流に変換するコンバータと、
     前記コンバータの直流出力を交流に変換して圧縮機に供給するインバータと、
     前記コンバータの入力電圧を検出する電圧検出部と、
     前記電圧検出部が検出する電圧に共振が発生した場合には、前記コンバータおよび前記インバータの運転を停止させる停止制御部と、
     前記共振を避けるよう前記コンバータへの入力電流を制限する指令を行う制限制御部と、
     前記制限制御部を動作させる指令を行う手動操作可能な入力部と、を備えるヒートポンプ機器。
  2. 前記入力部は複数の操作釦を備えた前記ヒートポンプ機器のリモートコントローラであって、前記制限制御部への前記動作の指令は前記リモートコントローラの操作釦の特殊操作によるもの、および
    前記入力部は前記ヒートポンプ機器の制御器に設けられる切換スイッチであって、前記制限制御部への前記動作の指令は前記切換スイッチの操作によるもの、のいずれか一方または両方である請求項1に記載のヒートポンプ機器。
  3. 前記停止制御部が前記コンバータおよび前記インバータの運転を停止させた後、前記動作の指令を受け取るまで前記コンバータおよび前記インバータの再運転を禁止する運転禁止部を備えた請求項1または2に記載のヒートポンプ機器。
  4. 前記制限制御部から前記制限の指令を受け前記インバータの入力電流が所定値を超えないように出力周波数を制御し、前記共振を避けるよう前記コンバータへの入力電流を制限するインバータ制御部を備えた請求項1から3のいずれか1項に記載のヒートポンプ機器。
PCT/JP2016/075784 2016-03-25 2016-09-02 ヒートポンプ機器 WO2017163451A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018506752A JP6679712B2 (ja) 2016-03-25 2016-09-02 ヒートポンプ機器
US16/088,044 US10928112B2 (en) 2016-03-25 2016-09-02 Heat pump device
PH12018502033A PH12018502033A1 (en) 2016-03-25 2018-09-21 Heat pump device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016-062050 2016-03-25
JP2016062050 2016-03-25

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017163451A1 true WO2017163451A1 (ja) 2017-09-28

Family

ID=59900140

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2016/075784 WO2017163451A1 (ja) 2016-03-25 2016-09-02 ヒートポンプ機器

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10928112B2 (ja)
JP (1) JP6679712B2 (ja)
PH (1) PH12018502033A1 (ja)
WO (1) WO2017163451A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020124063A (ja) * 2019-01-31 2020-08-13 東芝キヤリア株式会社 電源装置
CN112019030A (zh) * 2019-05-31 2020-12-01 广东美的制冷设备有限公司 运行控制方法、装置、电路、家电设备和计算机存储介质

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11509232B2 (en) * 2018-02-16 2022-11-22 Mitsubishi Electric Corporation Power converter and air-conditioning apparatus using the same
JP7309036B2 (ja) * 2020-03-19 2023-07-14 三菱電機株式会社 空気調和装置の室外機

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0974765A (ja) * 1995-09-07 1997-03-18 Toyo Electric Mfg Co Ltd 静止型電力変換装置
JP2002315355A (ja) * 2001-04-12 2002-10-25 Okuma Corp 電力変換装置
JP2009275928A (ja) * 2008-05-12 2009-11-26 Mitsubishi Electric Corp 浴室換気乾燥暖房システム
JP2014220954A (ja) * 2013-05-10 2014-11-20 三菱電機株式会社 電力変換装置
JP2016027774A (ja) * 2014-06-23 2016-02-18 東芝キヤリア株式会社 電力変換装置及び電力変換システム
WO2016136634A1 (ja) * 2015-02-25 2016-09-01 東芝キヤリア株式会社 電力変換装置及び電力変換システム

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0993813A (ja) * 1995-09-28 1997-04-04 Toyo Electric Mfg Co Ltd 系統電源共振抑制装置
KR100664085B1 (ko) * 2005-11-24 2007-01-03 엘지전자 주식회사 공기 조화기의 제어 장치
KR102308028B1 (ko) * 2014-06-09 2021-09-30 엘지전자 주식회사 모터 구동장치 및 이를 구비하는 공기조화기
KR102314037B1 (ko) * 2014-06-09 2021-10-15 엘지전자 주식회사 모터 구동장치 및 이를 구비하는 공기조화기

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0974765A (ja) * 1995-09-07 1997-03-18 Toyo Electric Mfg Co Ltd 静止型電力変換装置
JP2002315355A (ja) * 2001-04-12 2002-10-25 Okuma Corp 電力変換装置
JP2009275928A (ja) * 2008-05-12 2009-11-26 Mitsubishi Electric Corp 浴室換気乾燥暖房システム
JP2014220954A (ja) * 2013-05-10 2014-11-20 三菱電機株式会社 電力変換装置
JP2016027774A (ja) * 2014-06-23 2016-02-18 東芝キヤリア株式会社 電力変換装置及び電力変換システム
WO2016136634A1 (ja) * 2015-02-25 2016-09-01 東芝キヤリア株式会社 電力変換装置及び電力変換システム

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020124063A (ja) * 2019-01-31 2020-08-13 東芝キヤリア株式会社 電源装置
JP7130568B2 (ja) 2019-01-31 2022-09-05 東芝キヤリア株式会社 電源装置
CN112019030A (zh) * 2019-05-31 2020-12-01 广东美的制冷设备有限公司 运行控制方法、装置、电路、家电设备和计算机存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
JP6679712B2 (ja) 2020-04-15
US10928112B2 (en) 2021-02-23
PH12018502033A1 (en) 2019-07-15
US20200300521A1 (en) 2020-09-24
JPWO2017163451A1 (ja) 2018-12-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101804713B1 (ko) 직류 전원 장치, 전동기 구동 장치, 공기 조화기 및 냉장고
JP4615008B2 (ja) 電動機の出力馬力と効率を上げるためのシステムと方法
KR101463360B1 (ko) 전력 변환 장치 및 냉동 공기 조화 장치
EP2063527B1 (en) Motor controller of air conditioner
AU2011365142B2 (en) Power converting device, motor driving device, and refrigerating and air-conditioning apparatus
WO2017163451A1 (ja) ヒートポンプ機器
JP6462407B2 (ja) 電力変換装置及び電力変換システム
JP2008271687A (ja) 電力変換装置およびこれを用いたモータ駆動用インバータ制御装置
KR100610729B1 (ko) 모터 구동 장치 및 공기 조화 장치
JP5391677B2 (ja) ヒートポンプ式空気調和装置の室外機
JPH11103585A (ja) インバータ保護装置
JP6182462B2 (ja) 電力変換装置
JP6537594B2 (ja) 空気調和装置
WO2017158783A1 (ja) 電力変換装置及びこれを用いた空気調和装置
JP5274376B2 (ja) 冷凍サイクル装置
JP2010112585A (ja) ヒートポンプ装置
JP2006223014A (ja) モータ駆動装置
WO2019082682A1 (ja) モータ駆動装置および、これを用いた冷蔵庫
WO2015033427A1 (ja) 空気調和装置
JPH09294397A (ja) 空気調和機用電動機制御装置
CN111034026A (zh) 电动机驱动装置和使用它的冷藏库
JP2019075907A (ja) 電力変換装置、電動機駆動装置及び空気調和装置

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2018506752

Country of ref document: JP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16895475

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16895475

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1