CN103314265A - 热泵装置、热泵***和逆变器的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于，提供一种不受到因制造偏差或环境偏差造成的影响，而能够在压缩运转停止时加热压缩机的情况下使加热量保持恒定的技术。逆变器控制部（10）使逆变器产生高频交流电压，该高频交流电压在从逆变器对电动机施加的电压为正的区间与电压为负的区间之间具有电压为零的无通电区间。此时，逆变器控制部（10）在检测区间中对流过上述逆变器的电流值进行检测，并且使逆变器产生根据检测出的电流值调整的高频交流电压，其中，上述检测区间为从无通电区间即将开始之前到上述无通电区间刚结束之后为止的期间。

Description

热泵装置、热泵***和逆变器的控制方法

技术领域

本发明涉及热泵装置使用的压缩机的加热方法。

背景技术

在专利文献1中有如下记载：制暖时在运转停止期间对压缩机供给高频低电压。在专利文献2中有如下记载：在空调机的周围为较低温度的情况下，对压缩机供给频率比通常运转时高的25kHz的单相交流电压。

专利文献1和专利文献2中记载的技术，都通过与外部气温的降低对应地对压缩机施加高频交流电压来加热压缩机或将其保温，并且使压缩机内部的润滑作用顺畅。

专利文献

专利文献1：日本实开昭60-68341号公报

专利文献2：日本特开昭61-91445号公报

发明内容

在对压缩机供给高频交流电压的情况下，难以精确地计测压缩机中流过的电流值，而难以不受到因制造偏差或环境偏差造成的影响，适当地控制加热量。在专利文献1、2中并没有记载在对压缩机供给高频交流电压的情况下，如何适当地控制加热量。

本发明的目的在于，提供一种在对压缩机供给高频交流电压来加热压缩机的情况下，不受到因制造偏差或环境偏差造成的影响，而能够使压缩机的加热量保持恒定的技术。

本发明涉及的热泵装置，其特征在于，包括：压缩机，其具有对制冷剂进行压缩的压缩机构；电动机，其使上述压缩机具有的上述压缩机构动作；逆变器，其对上述电动机施加规定电压；以及逆变器控制部，其使上述逆变器产生高频交流电压，该高频交流电压在从上述逆变器对上述电动机施加的电压为正的区间与上述电压为负的区间之间具有上述电压为零的无通电区间，上述逆变器控制部包括：电流值检测部，其在检测区间中对流过上述逆变器的电流值进行检测，上述检测区间为从上述无通电区间即将开始之前到上述无通电区间刚结束之后为止的期间；以及高频电压发生部，其使上述逆变器产生与上述电流值检测部检测出的电流值对应的高频交流电压。

在本发明涉及的热泵装置中，在从无通电区间即将开始之前到无通电区间刚结束之后为止的期间检测电流值。由此，能够检测在施加了高频交流电压的情况下的电流峰值。根据该峰值控制高频交流电压，从而能够使流过电动机的电流为所期望的值。其结果，不会受到因制造偏差或环境偏差造成的影响，而能够使压缩机的加热量保持恒定。

附图说明

图1是表示实施方式1的热泵装置100的结构的图。

图2是表示实施方式1的逆变器9的结构的图。

图3是表示实施方式1的逆变器控制部10的结构的图。

图4是表示实施方式1的PWM信号生成部26的输入输出波形的图。

图5是表示实施方式1的8种开关模式的图。

图6是表示实施方式1的加热判定部12的结构的图。

图7是表示实施方式1的逆变器控制部10的动作的流程图。

图8是表示实施方式2的逆变器控制部10的结构的图。

图9是选择部23在载波信号的峰顶和谷底的定时交替切换相位θp和相位θn的情况下的时序图。

图10是图9所示的电压矢量的变化的说明图。

图11是选择部23在载波信号的谷底的定时交替切换相位θp和相位θn的情况下的时序图。

图12是IPM电动机的转子位置的说明图。

图13是表示由转子位置引起的电流变化的图。

图14是表示使θf随着时间的经过而变化的情况下的施加电压的图。

图15是表示θf为0度（U相（V4）方向为0度）、30度、60度时电动机8的UVW各相中流过的电流的图。

图16是表示实施方式3的逆变器控制部10的结构的图。

图17是在图9所示的时序图中表示流过电动机8的电压、电流的图。

图18是表示实施方式3的加热判定部12的结构的图。

图19是表示为了排出滞留于压缩机1中的液体制冷剂所需要的电力和为了获得该电力所需要的电流值的关系的图。

图20是在电动机电流与直流偏移相叠加的情况下的处理的说明图。

图21是表示实施方式4的逆变器9的结构的图。

图22是在图9所示的时序图中表示流过电动机8的电压、电流和直流电流检测部42检测的电流的图。

图23是表示实施方式5的逆变器9的结构的图。

图24是在图9所示的时序图中表示流过电动机8的电压、电流和逆变器电流检测部43检测的电流的图。

图25是表示实施方式6涉及的热泵装置100的回路结构图。

图26是关于图25所示的热泵装置100的制冷剂的状态的莫里尔（Mollier）图。

[符号的说明]

1压缩机

2四通阀

3热交换器

4膨胀机构

5热交换器

6制冷剂配管

7压缩机构

8电动机

9逆变器

10逆变器控制部

11高频电压发生部

12加热判定部

13交流电源

14整流器

15平滑电容器

16母线电压检测部

17开关元件

18回流二极管

19电压施加部

20电流检测部

21表数据

22外部输入部

23选择部

24积分器

25电压指令生成部

26PWM信号生成部

27电流比较部

28电压比较部

29温度检测部

30温度比较部

31第一逻辑积计算部

32休眠判定部

33经过时间计测部

34时间比较部

35复位部

36逻辑和计算部

37第二逻辑积计算部

38加热量判断部

39加法部

40高频电流检测部

41加热量调整部

42直流电流检测部

43逆变器电流检测部

51压缩机

52、57热交换器

53、56、61膨胀机构

54接收器

55内部热交换器

58主制冷剂回路

59四通阀

60风扇

62喷射回路

63水回路

100热泵装置

具体实施方式

（实施方式1）

在实施方式1中，对热泵装置100的基本结构和动作进行说明。

图1是表示实施方式1的热泵装置100的结构的图。

实施方式1的热泵装置100具备通过制冷剂配管6将压缩机1、四通阀2、热交换器3、膨胀机构4、热交换器5依序连接而成的制冷循环。在压缩机1的内部设置有对制冷剂进行压缩的压缩机构7和使该压缩机构7动作的电动机8。电动机8是具有U相、V相、W相的三相绕组的三相电动机。

对电动机8供给电压将其驱动的逆变器9与电动机8电连接。逆变器9分别对电动机8的U相、V相、W相的绕组施加电压Vu、Vv、Vw。

逆变器9与具备高频电压发生部11和加热判定部12（状态检测部）的逆变器控制部10电连接。逆变器控制部10基于从逆变器9输送的逆变器9的电源电压即母线电压Vdc和电动机8中流过的电流I的值，判断是否需要加热电动机8，并且在需要加热电动机8的情况下，向逆变器9输出PWM（Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制）信号（驱动信号）。

图2是表示实施方式1的逆变器9的结构的图。

逆变器9包括：交流电源13；对从交流电源13供给的电压进行整流的整流器14；使由整流器14整流的电压平滑而生成直流电压（母线电压Vdc）的平滑电容器15；和检测由平滑电容器15生成的母线电压Vdc并将其输出到逆变器控制部10的母线电压检测部16。

此外，逆变器9具备将母线电压Vdc作为电源的电压施加部19。电压施加部19是将2个开关元件（17a和17d、17b和17e、17c和17f）的串联连接部以3个并联连接，并且具备分别与各开关元件17a～17f并联连接的回流二极管18a～18f的电路。电压施加部19根据由逆变器控制部10传送的PWM信号UP、VP、WP、UN、VN、WN，对分别对应的开关元件（UP对应17a，VP对应17b，WP对应17c，UN对应17d，VN对应17e，WN对应17f）进行驱动。而且，电压施加部19分别对电动机8的U相、V相、W相的绕组施加与驱动的开关元件17对应的电压Vu、Vv、Vw。

而且，逆变器9还具备电流检测部20，其通过对电动机8的U相、V相、W相的绕组施加电压Vu、Vv、Vw，检测从逆变器9流向电动机8的电流I，并将其输出到逆变器控制部10。

图3是表示实施方式1的逆变器控制部10的结构的图。

如上所述，逆变器控制部10具备高频电压发生部11和加热判定部12。加热判定部12将在后文中描述，这里对高频电压发生部11进行说明。

高频电压发生部11包括表数据21、外部输入部22、选择部23、积分器24、电压指令生成部25、以及PWM信号生成部26。

选择部23选择从加热判定部12输出的电压指令值Vc、表数据21中记录的电压指令值Vt和从外部输入部22输入的电压指令值Va中的任一个值作为电压指令值V*输出。此外，选择部23选择表数据21中记录的转速指令值ωt和从外部输入部22输入的转速指令值ωa中的任一个值作为转速指令值ω*输出。

积分器24基于选择部23输出的转速指令值ω*求取电压相位θ。

电压指令生成部25以选择部23输出的电压指令值V*和积分器24求出的电压相位θ为输入，生成并输出电压指令值Vu*、Vv*、Vw*。

PWM信号生成部26基于电压指令生成部25输出的电压指令值Vu*、Vv*、Vw*和母线电压Vdc，生成PWM信号（UP、VP、WP、UN、VN、WN），输出到逆变器9。

对电压指令生成部25生成电压指令值Vu*、Vv*、Vw*的方法和PWM信号生成部26生成PWM信号的方法进行说明。

图4是表示实施方式1的PWM信号生成部26的输入输出波形的图。

例如如式（1）～式（3）所示那样将电压指令值Vu*、Vv*、Vw*定义为相位各相差2π/3的余弦波（正弦波）。其中，V*是电压指令值的振幅，θ是电压指令值的相位。

（1）Vu*=V*cosθ

（2）Vv*=V*cos（θ－（2/3）π）

（3）Vw*=V*cos（θ＋（2/3）π）

电压指令生成部25基于选择部23输出的电压指令值V*和积分器24求出的电压相位θ，根据式（1）～式（3）计算电压指令值Vu*、Vv*、Vw*，将计算出的电压指令值Vu*、Vv*、Vw*输出到PWM信号生成部26。PWM信号生成部26将电压指令值Vu*、Vv*、Vw*与规定频率且振幅为Vdc/2的载波信号（基准信号）进行比较，基于相互的大小关系生成PWM信号UP、VP、WP、UN、VN、WN。

例如在电压指令值Vu*比载波信号大的情况下，将UP设为使开关元件17a导通的电压，将UN设为使开关元件17d断开的电压。此外，在电压指令值Vu*比载波信号小的情况下则相反，将UP设为使开关元件17a断开的电压，将UN设为使开关元件17d导通的电压。关于其他信号也同样如此，通过比较电压指令值Vv*与载波信号来决定VP、VN，通过比较电压指令值Vw*与载波信号来决定WP、WN。

在通常的逆变器的情况下，由于采用互补PWM方式，所以UP与UN、VP与VN、WP与WN成为相互相反的关系。因此，开关模式全部为8种。

图5是表示实施方式1的8种开关模式的图。此外，在图5中对在各开关模式产生的电压矢量标注V0～V7的符号。此外，用±U、±V、±W（不产生电压的情况下为0）表示各电压矢量的电压的方向。这里，＋U是指使通过U相流入电动机8且通过V相和W相从电动机8流出的U相方向的电流产生的电压，－U是指使通过V相和W相流入电动机8且通过U相从电动机8流出的－U相方向的电流产生的电压。关于±V、±W也是同样的解释。

通过组合图5所示的开关模式输出电压矢量，能够使逆变器9输出所期望的电压。此时，通过使相位θ高速地变化，能够输出高频电压。

此外，除式（1）～式（3）以外，也可以通过两相调制、三次谐波叠加调制、空间矢量调制等求取电压指令信号Vu*、Vv*、Vw*。

图6是表示实施方式1的加热判定部12的结构的图。

加热判定部12基于逆变器9的母线电压检测部16检测出的母线电压Vdc、逆变器9的电流检测部20检测出的电流I等，控制高频电压发生部11的动作状态（ON/OFF，导通/断开）。

加热判定部12包括电流比较部27、电压比较部28、温度检测部29、温度比较部30、第一逻辑积计算部31、休眠判定部32、经过时间计测部33、时间比较部34、复位部35、逻辑和计算部36、第二逻辑积计算部37、以及加热量判断部38。

电流比较部27在由电流检测部20检测并输出的电流I为Imin＜I＜Imax的状态时判断为正常状态并输出1，在除此以外的情况下输出0。

这里，Imax为电流上限值，Imin为电流下限值。在流过Imax以上的过大的正电流或Imin以下的过大的负电流的情况下，电流比较部27判断为异常状态并输出0，由此进行停止加热的操作。

电压比较部28在由母线电压检测部16检测出的母线电压Vdc为Vdc_min＜Vdc＜Vdc_max的状态时判断为正常状态并输出1，在除此以外的情况下输出0。

这里，Vdc_max为母线电压上限值，Vdc_min为母线电压下限值。在Vdc_max以上的过大的母线电压或Vdc_min以下的过小的母线电压的情况下，电压比较部28判断为异常状态并输出0，由此进行停止加热的操作。

温度检测部29对电压施加部19的温度即逆变器温度Tinv、压缩机1的温度Tc、外部气温To进行检测。

温度比较部30比较预先设定的逆变器的保护温度Tp_inv与逆变器温度Tinv，并且比较预先设定的压缩机1的保护温度Tp_c与压缩机温度Tc。而且，温度比较部30在Tp_inv＞Tinv的状态并且Tp_c＞Tc的状态下判断为正常运作并输出1，在除此以外的情况下输出0。

这里，在Tp_inv＜Tinv的情况下，逆变器温度变成高温，此外，在Tp_c＜Tc的情况下，压缩机1内的电动机8的绕组温度变成高温，可能导致绝缘不良等。因此，温度比较部30判断为危险并输出0，而进行停止加热的操作。这里，压缩机1与电动机8的绕组相比热容量较大，温度的上升速度比绕组慢，需要考虑上述方面来设定Tp_c。

第一逻辑积计算部31输出上述的电流比较部27、电压比较部28、以及温度比较部30的输出值的逻辑积。在电流比较部27、电压比较部28、温度比较部30的输出值中的任一个值为异常状态的0的情况下，第一逻辑积计算部31都输出0，而进行停止加热的操作。

此外，这里虽然说明了使用电流I、母线电压Vdc、温度Tinv、Tc来停止加热的方法，但是也可以不使用上述全部的值。此外，也可以为使用这里所述的参数之外的参数来停止加热的结构。

接着，基于由温度检测部29检测出的压缩机1的温度Tc和外部气温To，由休眠判定部32判断是否为液体制冷剂滞留于压缩机1内的压缩机1内的状态（制冷剂休眠的状态）。

压缩机1在制冷循环中热容量最大，相对于外部气温To的上升，压缩机温度Tc上升得较慢，所以温度变成最低。制冷剂在制冷循环中滞留于温度最低的场所，由于作为液体制冷剂积存，所以在温度上升时制冷剂积存于压缩机1内。因此，休眠判定部32在To＞Tc的情况下，判断为制冷剂滞留于压缩机1内并输出1，开始进行加热，在To＜Tc的情况下，停止加热。

此外，也可以控制为在To具有上升倾向时或者Tc具有上升倾向时开始加热，由于在Tc或To的检测难以进行的情况下能够使用任一个进行控制，所以能够实现可靠性较高的控制。

这里，在无法检测压缩机温度Tc和外部气温To二者的情况下，压缩机1的加热可能无法进行。于是，经过时间计测部33对不加热压缩机1的时间（Elapse_Time）进行计测，在超过由时间比较部34预先设定的限制时间Limit_Time的情况下输出1，开始进行压缩机1的加热。这里，由于一天的温度变化是从太阳升起的早晨起整个白天里温度上升，从日落起整个夜间温度降低，所以大致以12小时为周期反复温度的上升、下降。因此例如将Limit_Time设定为12小时左右即可。

此外，Elapse_Time在对压缩机1进行加热的情况下，由复位部35将Elapse_Time设定为0。

逻辑和计算部36输出上述的休眠判定部32与时间比较部34的输出值的逻辑和。在休眠判定部32和时间比较部34的输出值中的任一个值为表示加热开始的1的情况下，逻辑和计算部36都输出1，并开始对压缩机1进行加热。

第二逻辑积计算部37将第一逻辑积计算部31与逻辑和计算部36的输出值的逻辑积作为加热判定部12的输出值输出。在输出值为1的情况下，使高频电压发生部11动作，进行加热压缩机1的操作。另一方面，在输出值为0的情况下，不使高频电压发生部11动作，不进行加热压缩机1的操作，或者使高频电压发生部11的动作停止，使压缩机1的加热操作停止。

由于第二逻辑积计算部37输出逻辑积，所以在第一逻辑积计算部31输出对压缩机1的加热停止的信号0的情况下，即使逻辑和计算部36输出加热开始的信号1，也能够使加热停止。因此，能够获得可确保可靠性并且将待机时的消耗电力抑制为最小限度的热泵装置。

此外，休眠判定部32基于压缩机温度Tc和外部气温To，检测液体制冷剂滞留于压缩机1内的状态。进而，加热量判断部38基于压缩机温度Tc和外部气温To，确定滞留于压缩机1内的液体制冷剂的量。而且，加热量判断部38根据所确定的液体制冷剂的量，计算并输出为了将制冷剂排出到压缩机1的外部所需要的电压指令值Vc。由此，能够以所需最小限度的电力消除液体制冷剂滞留于压缩机1内的状态，能够通过消耗电力削减而减少对地球温暖化的影响。

接着，对逆变器控制部10的动作进行说明。

图7是表示实施方式1的逆变器控制部10的动作的流程图。

（S1：加热判断步骤）

加热判定部12在压缩机1的运转停止期间根据上述动作判断是否使高频电压发生部11动作。

在加热判定部12判断为使高频电压发生部11动作的情况、即加热判定部12的输出值为1（ON,导通）的情况下（S1为“是”），使处理前进至S2，产生用于预热的PWM信号。另一方面，在加热判定部12判断为不使高频电压发生部11动作的情况、即加热判定部12的输出值为0（OFF,断开）的情况下（S1为“否”），在经过规定时间之后，再次判断是否使高频电压发生部11动作。

（S2：电压指令值生成步骤）

选择部23选择电压指令值V*和转速指令值ω*，积分器24基于选择部23选择的转速指令值ω*，求取电压相位θ。然后，电压指令生成部25基于选择部23选择的电压指令值V*和积分器24求出的电压相位θ，根据式（1）～式（3）计算电压指令值Vu*、Vv*、Vw*，并将计算出的电压指令值Vu*、Vv*、Vw*输出到PWM信号生成部26。

（S3：PWM信号生成步骤）

PWM信号生成部26将电压指令生成部25输出的电压指令值Vu*、Vv*、Vw*与载波信号进行比较而得到PWM信号UP、VP、WP、UN、VN、WN，并输出到逆变器9。由此，驱动逆变器9的开关元件17a～17f，对电动机8施加高频电压。

通过对电动机8施加高频电压，利用电动机8的铁损和因绕组中流过电流而产生的铜损高效地加热电动机8。通过加热电动机8，将滞留于压缩机1内的液体制冷剂加热使其气化，排出到压缩机1的外部。

经过规定时间后，再次返回S1判断是否还需要进一步加热。

如上所述，在实施方式1涉及的热泵装置100中，在为液体制冷剂滞留于压缩机1内的状态的情况下，由于对电动机8施加高频电压，所以能够抑制噪音，高效率地加热电动机8。由此，能够高效率地加热滞留于压缩机1内的制冷剂，能够使滞留的制冷剂排出到压缩机1的外部。

此外，如果对电动机8施加压缩动作时的运转频率以上的高频电压，则电动机8内的转子无法跟随频率，不产生旋转和振动。因此，在S2中，选择部23输出成为压缩动作时的运转频率以上的转速指令ω*较好。

一般而言，压缩动作时的运转频率最高是1kHz。因此，对电动机8施加1kHz以上的高频电压即可。此外，如果对电动机8施加14kHz以上的高频电压，则电动机8的铁芯的振动声大致接近可听声频率的上限，因此在降低噪音方面也具有效果。因此，例如选择部23输出成为20kHz左右的高频电压那样的转速指令ω*。

然而，如果高频电压的频率超过开关元件17a～17f的最大额定频率，则存在由于开关元件17a～17f损坏，导致产生负载或电源短路，以至于冒烟或起火的可能性。因此，为了确保可靠性，优选使高频电压的频率为最大额定频率以下。

此外，近年来热泵装置使用的压缩机的电动机，为了高效率化，广泛采用IPM（Interior Permanent Magnet，内置式永磁）构造的电动机、线圈端小且绕组电阻低的集中绕组电动机。集中绕组电动机由于绕组电阻小且铜损引起的发热量少，所以需要在绕组中流过大量的电流。如果绕组中流过大量的电流，则逆变器9中流过的电流也增加，逆变器损失增加。

因此，如果通过施加上述的高频电压进行加热，则高频引起的电感分量变大，绕组阻抗变高。因此，虽然绕组中流过的电流减小且铜损减少，但是相应地因施加高频电压产生铁损，能够有效地进行加热。进而，由于绕组中流过的电流减小，所以逆变器中流过的电流也减小，逆变器9的损耗也能够降低，能够更高效地进行加热。

此外，如果通过施加上述的高频电压进行加热，则在压缩机为IPM构造的电动机的情况下，高频磁通交链的转子表面也成为发热部分。因此，实现制冷剂接触面增加、对压缩机构的快速加热，所以能够高效地对制冷剂进行加热。

此外，构成逆变器9的开关元件17a～17f和与其并联连接的回流二极管18a～18f，现在一般使用以硅（Si）为材料的半导体是主流。然而，也可以取而代之，使用以碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）、金刚石为材料的宽禁带半导体。

由这样的宽禁带半导体形成的开关元件和二极管元件，耐电压性高，且容许电流密度也高。因此，开关元件和二极管元件能够小型化，通过使用这些小型化的开关元件和二极管元件，能够使组装了这些元件的半导体模块小型化。

此外，由这样的宽禁带半导体形成的开关元件和二极管元件耐热性也高。因此，能够使散热器的散热片小型化，能够进行水冷部的空冷化，所以能够使半导体模块进一步小型化。

进而，由这样的宽禁带半导体形成的开关元件和二极管元件的电力损耗低。因此，能够使开关元件和二极管元件高效率化，进而能够使半导体模块高效率化。

此外，虽然优选开关元件和二极管元件双方都由宽禁带半导体形成，但是也可以任一方的元件由宽禁带半导体形成，能够得到本实施方式中记载的效果。

除此以外，使用作为高效率的开关元件公知的超级结构造的MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管），也能够得到同样的效果。

此外，涡旋机构的压缩机中，难以释放压缩室的高压。因此，与其他方式的压缩机相比，在液体压缩的情况下对压缩机构施加过大的压力而发生破损的可能性较高。然而，在实施方式1的热泵装置100中，能够进行压缩机1的效率良好的加热，能够抑制压缩机1内的液体制冷剂的滞留。因此，能够防止液体压缩，所以在使用涡旋式压缩机作为压缩机1的情况下也是有效果的。

进而，在为频率10kHz、输出超过50W的加热设备的情况下，存在受到法律限制的情况。因此，可以事先调整电压指令值的振幅以使输出不超过50W，或者检测流过的电流或电压，进行反馈控制以使输出为50W以下。

此外，逆变器控制部10由CPU（Central Processing Unit，中央处理单元）或DSP（Digital Signal Processor，数字信号处理器）、微型计算机（microcomputer）、电子电路等构成。

（实施方式2）

在实施方式2中对高频电压的生成方法进行说明。

在通常的逆变器的情况下，作为载波信号频率的载波频率由逆变器的开关元件的切换速率决定上限。因此，难以输出载波的载波频率以上的高频电压。此外，在通常的IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管）的情况下，切换速率的上限是20kHz左右。

此外，如果高频电压的频率为载波频率的1/10左右，则可能产生高频电压的波形输出精度劣化、直流分量叠加等不好影响。考虑到这一点，在使载波频率为20kHz的情况下，如果使高频电压的频率为载波频率的1/10即2kHz以下，则高频电压的频率为可听声频率的区域，可能导致噪音恶化。

图8是表示实施方式2的逆变器控制部10的结构的图。

实施方式2的逆变器控制部10，除了高频电压发生部11具备将基准相位θf与通过选择部23切换后的相位θp和相位θn相加作为电压相位θ的加法部39来取代积分器24（参照图3）以外，与图3所示的实施方式1的逆变器控制部10相同。因此，标注相同的符号并省略说明，仅说明变更点。

在实施方式1中，利用积分器24对转速指令ω*进行积分，求出电压相位θ。与此相对，在实施方式2中，选择部23（相位切换部）交替切换相位θp和与相位θp大致相差180度的相位θn这两种电压相位。然后，加法部39将基准相位θf与选择部23选择的相位θp或相位θn相加作为电压相位θ。

此外，在以下的说明中，设θp=0[度]、θn=180[度]，进行说明。

接着，对逆变器控制部10的动作进行说明。

此外，除了图7所示的S2的动作以外，与实施方式1的逆变器控制部10相同，因此省略说明。

在S2中，选择部23在载波信号的顶（峰）或底（谷）的定时或者在峰顶和谷底的定时交替切换相位θp和相位θn。然后，加法部39将基准相位θf与选择部23选择的相位θp或相位θn相加作为电压相位θ，输出到电压指令生成部25。电压指令生成部25使用电压相位θ和电压指令值V*，根据式（1）～式（3）得到电压指令值Vu*、Vv*、Vw*，输出到PWM信号生成部26。

通过选择部23在载波信号的峰顶或谷底、峰顶和谷底的定时切换相位θp和相位θn，能够输出与载波信号同步的PWM信号。

图9是选择部23在载波信号的峰顶和谷底的定时交替切换相位θp和相位θn的情况下的时序图。此外，UP与UN、VP与VN、WP与WN，分别为相反的导通/断开状态，如果知道一方的状态，则也知道另一方的状态，所以这里仅示出UP、VP、WP。此外，这里设θf=0[度]。

在这种情况下，PWM信号如图9所示那样变化。而且，电压矢量按V0（UP=VP=WP=0）、V4（UP=1，VP=WP=0）、V7（UP=VP=WP=1）、V3（UP=0，VP=WP=1）、V0（UP=VP=WP=0）、…的顺序变化。

图10是图9所示的电压矢量的变化的说明图。此外，在图10中表示被虚线包围的开关元件17导通，未被虚线包围的开关元件17断开的状态。

如图10所示，V0矢量、V7矢量施加时，电动机8的线间成为短路状态，是不输出电压的无通电区间。在这种情况下，电动机8的电感中积蓄的能量形成电流，在短路电路中流过。此外，在V4矢量施加时，通过U相流入电动机8且通过V相和W相从电动机8流出的U相方向的电流（+Iu的电流）流过，在V3矢量施加时，通过V相和W相流入电动机8且通过U相从电动机8流出的-U相方向的电流（-Iu的电流）在电动机8的绕组中流过。也就是说，在V4矢量施加时和V3矢量施加时，在电动机8的绕组中流过相反方向的电流。而且，由于电压矢量按V0、V4、V7、V3、V0、…的顺序变化，所以+Iu的电流和-Iu的电流交替在电动机8的绕组中流过。特别是，如图9所示，由于V4矢量和V3矢量在1个载波周期（1/fc）的期间内出现，所以能够对电动机8的绕组施加与载波频率fc同步的交流电压。

此外，由于交替输出V4矢量（+Iu的电流）和V3矢量（-Iu的电流），所以正反转矩瞬间转换。因此，通过转矩相抵，能够施加抑制了转子振动的电压。

图11是选择部23在载波信号的谷底的定时交替切换相位θp和相位θn的情况下的时序图。

在这种情况下，PWM信号如图11所示那样变化。而且，电压矢量按V0、V4、V7、V7、V3、V0、V0、V3、V7、V7、V4、V0、…的顺序变化。由于V4矢量和V3矢量在2个载波周期间出现，所以能够对电动机8的绕组施加1/2载波频率的交流电压。

图12是IPM电动机的转子位置（转子的停止位置）的说明图。这里，IPM电动机的转子位置φ由转子的N极的朝向从U相方向错开的角度的大小表示。

图13是表示转子位置引起的电流变化的图。在IPM电动机的情况下，绕组阻抗取决于转子位置。因此，由电气角频率ω与电感值的积表示的绕组阻抗根据转子位置而变动。从而，在施加相同电压的情况下，电动机8的绕组中流过的电流也根据转子位置变化，并且加热量变化。其结果，根据转子位置的不同，为了得到所需要的加热量，存在消耗大量电力的可能性。

因此，使基准相位θf随着时间的经过而变化，均匀地对转子施加电压。

图14是表示使θf随着时间的经过而变化的情况下的施加电压的图。

这里，使θf随着时间的经过按0度、45度、90度、135度、…每次45度地变化。如果θf是0度，则电压指令值的相位θ是0度、180度，如果θf是45度，则电压指令值的相位θ是45度、225度，如果θf是90度，则电压指令值的相位θ是90度、270度，如果θf是135度，则电压指令值的相位θ是135度、315度。

也就是说，首先，将θf设定为0度，以规定时间将电压指令值的相位θ与载波信号同步地在0度和180度进行切换。然后，将θf切换为45度，以规定时间将电压指令值的相位θ与载波信号同步地在45度和225度进行切换。然后，将θf切换为90度…如上述那样，每隔规定时间在0度和180度、45度和225度、90度和270度、135度和315度…切换电压指令值的相位θ。

由此，由于高频交流电压的通电相位随着时间的经过而变化，所以能够排除转子停止位置对电感特性的影响，而能够与转子位置无关地均匀加热压缩机1。

图15是表示θf为0度（U相（V4）方向为0度）、30度、60度时电动机8的UVW各相中流过的电流的图。

在θf为0度的情况下，如图9所示那样，在V0和V7之间仅产生1个其他的电压矢量（开关元件17a～17f的正电压侧1个和负电压侧2个、或者正电压侧2个和负电压侧1个为导通状态的电压矢量）。在这种情况下，电流波形为梯形，成为谐波分量较少的电流。

然而，在θf为30度的情况下，在V0和V7之间产生2个不同的电压矢量。在这种情况下，电流波形失真，成为谐波分量较多的电流。该电流波形的失真可能产生电动机噪音和电动机轴振动等不好的影响。

此外，在θf为60度的情况下，与θf为0度的情况同样，在V0和V7之间仅产生1个其他的电压矢量。在这种情况下，电流波形为梯形，成为谐波分量较少的电流。

如上所述，在基准相位θf为60度的n倍（n为0以上的整数）的情况下，由于电压相位θ是60度的倍数（这里，θp=0[度]，θn=180[度]），所以在V0和V7之间仅产生1个其他的电压矢量。另一方面，在基准相位θf为60度的n倍以外的情况下，由于电压相位θ不是60度的倍数，所以在V0和V7之间产生2个其他的电压矢量。如果在V0和V7之间产生2个其他的电压矢量，则电流波形失真，成为谐波分量较多的电流，可能产生电动机噪音和电动机轴振动等不好的影响。因此，优选基准相位θf按0度、60度、…这样每次60度地变化。

如上所述，在实施方式2涉及的热泵装置100中，与载波信号同步地交替切换相位θ1和与相位θ1大致相差180度的相位θ2这两种相位来作为电压指令值的相位。由此，能够对电动机8的绕组施加与载波频率同步的高频电压。

此外，在实施方式2涉及的热泵装置100中，使基准相位θf随着时间的经过而变化。由此，由于高频交流电压的通电相位随着时间的经过而变化，所以能够与转子位置无关地均匀加热压缩机1。

（实施方式3）

在实施方式3中，对在产生高频交流电压的情况下，不受到因制造偏差或环境偏差造成的影响，而能够使压缩机的加热量保持恒定的方法进行说明。

图16是表示实施方式3的逆变器控制部10的结构的图。

实施方式3的逆变器控制部10，除了具备高频电流检测部40以外，与图8所示的实施方式2的逆变器控制部10相同。因此，标注相同的符号并省略说明，仅说明变更点。

在实施方式2中，加热判定部12是以电流检测部20检测出的电流值I为输入来动作的。与此相对，在实施方式3中，高频电流检测部40在规定的定时获取电流检测部20检测出的电流值I，将其作为高频电流值Ih输出。这样，加热判定部12以高频电流检测部40输出的高频电流值Ih为输入来动作。

对高频电流检测部40获取电流检测部20检测出的电流值I的定时进行说明。

图17是在图9所示的时序图中表示流过电动机8的电压、电流的图。

由于在电动机电流波形的V4矢量的区间中电动机电压为正电压，所以流过从负到正的电动机电流。接着，在V7矢量的区间中，电动机电压为0、电动机8的线间形成短路，因此电动机8的电感中积蓄的能量以基于电动机8的电阻分量和电感分量求取的时间常数衰减。然后，在V3矢量的区间中，由于电动机电压为负电压，所以流过从正到负的电动机电流，在V0矢量的区间中，电动机8的线间再次形成短路，因此以上述的时间常数衰减。

上述的时间常数大致为数msec（毫秒）左右，在输出频率为20kHz的情况下，相对于周期50μsec而言足够长。因此，在V0矢量和V7矢量的区间中，保持在V4矢量和V3矢量的区间中产生的电流。

这里，由于电流检测部20检测流向电动机8的电流，所以能够检测出与电动机8中实际流过的电流同等的电流。然而，逆变器控制部10一般使用CPU（Central Processing Unit，中央处理单元）或DSP（Digital signalProcessor，数字信号处理器）、微型计算机（microcomputer）等。因此，对于电流检测，逆变器控制部10利用电流传感器等将其转换成电压，然后进行从模拟值转换为数字值的A/D转换。一般而言，上述转换等需要花费时间。特别是，在由廉价的CPU等构成逆变器控制部10的情况下需要花费时间。因此，逆变器控制部10在电流为高频的情况下，难以精确地检测电流。

此外，一般而言，逆变器控制部10多数情况下在载波信号的一个周期内进行1次电流检测，或者从载波的谷底到峰顶以及从峰顶到谷底各进行1次电流检测。因此，如果电流检测的定时发生错误，则不能检测出所期望的电流值（一般而言是峰值）。

因此，高频电流检测部40将电流在顶峰附近比较稳定的部分（图17中电流检测部20的输出电流中由虚线示出的部分）作为电流可检测区间（检测区间），在该定时获取电流检测部20检测出的电流值。由此，高频电流检测部40能够检测电动机电流的大致峰值。

该电流可检测区间是从电动机电压的输出即将结束之前起、经过电动机电压为“零”的区间、直至电动机电压的输出刚开始之后为止的区间。也就是说，在图17中，电流可检测区间是从V4矢量的输出即将结束之前起、经过V7矢量的区间、直至V3矢量的输出刚开始之后为止，以及从V3矢量的输出即将结束之前起、经过V0矢量的区间、直至V4矢量的输出刚开始之后为止。

这里，对电动机8的特定的一相进行了说明，但是对于多相也能够用同样的方法检测高频电流值。只要能检测出三相（UVW相）中的两相，就能够根据UVW相中流过的电流Iu、Iv、Iw之和为0的基尔霍夫定律，求取未检测的剩余一相的电流。

此外，在难以计测上述的电流可检测区间中的检测定时的情况下，例如也可以以载波信号的峰顶作为基准，按0[μs]后、5[μs]后、…这样以相对于周期而言非常短的间隔进行检测，并对载波信号数个周期的电流取平均。由此，虽然会稍稍产生误差，但是能够可靠地检测出高频电流的值。通过分别对正值和负值取平均，能够得到正的电流值和负的电流值。

图18是表示实施方式3的加热判定部12的结构的图。

实施方式3的加热判定部12，除了具备加热量调整部41以外，与图6所示的实施方式1的加热判定部12相同。因此，标注相同的符号并省略说明，仅说明变更点。

在实施方式2中，加热量判断部38根据所确定的液体制冷剂的量，计算并输出为了将制冷剂排出到压缩机1的外部所需要的电压指令值Vc。与此相对，在实施方式3中，加热量判断部38根据所确定的液体制冷剂的量，计算为了将制冷剂排出到压缩机1的外部所需要的电力（热量）。然后，加热量调整部41基于高频电流值Ih，计算并输出能够获得计算出的电力的电压指令值Vc。

图19是表示为了排出滞留于压缩机1中的液体制冷剂所需要的电力和为了获得该电力所需要的电流值的关系的图。

加热量调整部41如图18所示那样，预先求出所需要的电力和为了获得该电力所需要的电流值的关系，并存储在存储器中。然后，加热量调整部41计算使为了获得加热量判断部38计算出的电力所需要的电流值与高频电流Ih一致的电压指令值Vc。

由此，如图13所示那样，不会受到因制造偏差或环境偏差造成的影响，而能够使压缩机1的加热量保持恒定。

此外，如图13所示那样，在基准相位θf固定的情况下，存在容易流过电流的转子位置φ、难以流过电流的转子位置φ。在转子位置φ固定、基准相位θf可变的情况下，也同样存在容易流过电流的基准相位θf、难以流过电流的基准相位θf。这里，容易流过电流的转子位置φ或基准相位θf，由于能够以较小的电压流过较大的电流，所以能够高效率地加热压缩机1。

因此，使转子位置φ或基准相位θf变化，掌握每个转子位置φ或基准相位θf的高频电流Ih，在电流成为最大的转子位置φ或基准相位θf动作。由此，能够高效率地加热压缩机1。

此外，在实施方式2中，如图8所示那样，电压指令生成部25以电压指令值V*和电压相位θ为输入，生成电压指令值Vu*、Vv*、Vw*。在实施方式3中，如图16所示那样，高频电流检测部40基于所取得的高频电流值Ih，计算并输出与电流叠加的直流偏移值Ih_offset。然后，除了电压指令值V*和电压相位θ以外，电压指令生成部25还以高频电流检测部40输出的直流偏移值Ih_offset为输入，生成电压指令值Vu*、Vv*、Vw*。

图20是在电动机电流与直流偏移相叠加的情况下的处理的说明图。在图20中示出了下述情况：开始时电动机电流与直流偏移相叠加，但是通过调整电压指令值Vu*、Vv*、Vw*，进行修正以使直流偏移逐渐消失。

逆变器控制部10一般使用以CPU、DSP、微型计算机为代表的离散***而构成，存在运算上的误差也不能忽略的情况。因此，如图20所示那样存在电动机电流与直流偏移相叠加的可能性。在叠加有直流偏移的状态下，施加了高频电压的情况下，构成逆变器9的开关元件的损耗大而发热。因此，在长时间持续运转的情况下，可能导致热损坏。此外，在近年的电动机8的设计中，为了减少绕组电阻引起的损失，采用了低绕组电阻设计，即使稍稍产生直流偏移，也可能因直流电流而导致流过过大的电流。

因此，高频电流检测部40对高频电流的正的峰值Ihp[n]和负的峰值Ihn[n]进行检测。然后，高频电流检测部40计算第一次的检测值Ihp[1]和Ihn[1]的平均值作为直流偏移量Ih_offset。

电压指令生成部25基于计算出的偏移量Ih_offset，调整电压指令值Vu*、Vv*、Vw*。例如如果U相的电流与正方向的直流偏移相叠加，则电压指令生成部25调整电压指令值Vu*使其逐渐向负方向偏移。相反，如果U相的电流与负方向的直流偏移相叠加，则电压指令生成部25调整电压指令值Vu*使其逐渐向正方向偏移。对于V相、W相也同样如此。由此，能够控制直流偏移量变成0。

这里，存在电流峰值因受到噪音（noise）等的影响而产生偏差的可能性。因此，也可以不使用第一次的检测值Ihp[1]和Ihn[1]的平均值作为直流偏移量Ih_offset，而是使用第一次到第n次（n为2以上的整数）的检测值，计算直流偏移量Ih_offset。例如对于第一次到第n次（n为2以上的整数）的检测值，可以使用LPF（Low Pass Filter，低通滤波器）、移动平均等一般广泛使用的方法进行平均化以便减小偏移。

此外，在上述说明中，对检测电动机电流的峰值（高频电流值Ih）进行了说明。不过，也能够基于电动机电流的峰值计算电动机电流的平均值。

如图17所示，V4矢量和V3矢量的区间中，电动机电流的电流极性发生变化，V0矢量和V7矢量的区间中，维持电动机电流的峰值。而且，电流波形呈大致梯形。因此，如果设上底为V7矢量的区间长度，下底为载波的半周期，高度为由高频电流检测部40检测出的高频电流Ih，则根据梯形面积的公式求取电流波形的面积。用时间除以该面积，来求出面积相对时间的平均值，从而能够得到电动机电流的平均值。

另外，存在能够通过使用电动机电流的平均值来代替电动机电流的峰值进行更精确的控制的情况。例如加热量调整部41也可以计算使为了获得加热量判断部38计算出的电力所需要的电流值与电动机电流的平均值一致的电压指令值Vc。

此外，例如在以单相考虑电动机8的情况下，电动机8是绕组电阻R和绕组电感L的电路。因此，通过使用由高频电流检测部40检测出的高频电流Ih，能够根据V=（R+jωL）I推定电动机8的绕组电阻R。这里，绕组电阻R具有随着温度变化而线性地变化，当绕组温度较高时绕组电阻R也变高的特性。例如事先存储基准温度20℃时的绕组电阻R的值，基于所存储的值与上述推定的绕组电阻R之差，能够推定当前的绕组温度。

例如加热判定部12也可以基于外部气温与推定的绕组温度的关系，判断是否进行加热操作（ON/OFF，导通/断开），或者在推定的绕组温度较低的情况下，加热判定部12也可以使输出的电压指令值Vc变大。通过进行这样的控制，能够可靠地使滞留于压缩机1中的液体制冷剂排出。此外，在推定的绕组温度变得非常高（例如100℃以上）的情况下，判断为危险状态，将作为加热判定部12的输出的ON/OFF（导通/断开）状态变成OFF（断开）。由此，能够得到可靠性高的热泵装置100。

如上所述，在实施方式3涉及的热泵装置100中，在电流可检测区间中检测出逆变器9中流过的电流值。由此，能够精确地检测电流的峰值。而且，通过精确地检测电流的峰值，能够使压缩机1的加热量保持恒定。此外，通过精确地检测电流的峰值，能够精确地进行其他各种控制。因此，能够得到可靠性高的热泵装置100。

特别是，在采用廉价的CPU等构成逆变器控制部10的情况下，能够精确地检测电流的峰值。因此，能够实现热泵装置100的低成本化。

（实施方式4）

在实施方式1～3中，基于从逆变器9流向电动机8的电流检测出高频电流Ih。在实施方式4中，对基于逆变器9的直流电流检测高频电流Ih的结构进行说明。

图21是表示实施方式4的逆变器9的结构的图。

实施方式4的逆变器9，除了具备直流电流检测部42来代替电流检测部20以外，与图2所示的实施方式1的逆变器9相同。因此，标注相同的符号并省略说明，仅说明变更点。

直流电流检测部42设置在将逆变器9的逆变部分（串联连接部）并联连接的部分。而且，直流电流检测部42检测逆变器9的直流电流，将其输出到逆变器控制部10。

图22是在图9所示的时序图中表示流过电动机8的电压、电流和直流电流检测部42检测的电流的图。

图5所示的开关模式的V0矢量的区间和V7矢量的区间中，如实施方式3中说明的那样，电动机电压为0、电动机8的线间形成短路。因此，直流电流检测部42中不流过电流。从而，仅在V1～V6矢量的区间中，电流流过直流电流检测部42。

因此，高频电流检测部40将电动机电流的输出刚开始之后或电动机电流的电动机电流的输出即将结束之前作为电流可检测区间，在该定时获取直流电流检测部42检测出的电流值。由此，高频电流检测部40能够检测电动机电流的大致峰值。

该电流可检测区间换言之，是电动机电压的零区间刚结束之后，或者是电动机电压的零区间即将开始之前。也就是说，电流可检测区间在图22中是V4矢量和V3矢量的输出刚开始之后（V0或V7矢量的区间刚结束之后），或者是V4矢量和V3矢量的输出即将结束之前（V0或V7矢量的区间即将开始之前）。

如上所述，在实施方式4的热泵装置100中，使用直流电流检测部42来代替电流检测部20。在这种情况下，能够用单个传感器检测电流。因此，能够得到一种热泵装置100，其实现了由于减少部件个数而提高了可靠性且削减了成本。

（实施方式5）

在实施方式4中，基于逆变器9的直流电流检测出高频电流Ih。在实施方式5中，对基于逆变器9的逆变部分中流过的电流检测高频电流Ih的结构进行说明。

图23是表示实施方式5的逆变器9的结构的图。

实施方式5的逆变器9，除了具备逆变器电流检测部43来代替直流电流检测部42以外，与图21所示的实施方式4的逆变器9相同。因此，标注相同的符号并省略说明，仅说明变更点。

逆变器电流检测部43设置在逆变器9中逆变部分的负电压侧的开关元件17d、17e、17f的正下方。而且，逆变器电流检测部43检测逆变部分中流过的电流，将其输出到逆变器控制部10。

图24是在图9所示的时序图中表示流过电动机8的电压、电流和逆变器电流检测部43检测的电流的图。

高频电流检测部40将电流在顶峰附近比较稳定的部分（图24中逆变器电流检测部43的输出电流中由虚线示出的部分）作为电流可检测区间，在该定时获取逆变器电流检测部43检测出的电流值。由此，高频电流检测部40能够检测电动机电流的大致峰值。

该电流可检测区间，是电动机电压的输出刚开始之后（电动机电压的零区间刚结束之后）、以及从电动机电压的输出即将结束之前（电动机电压的零区间即将开始之前）起至电动机电压的零区间结束为止的区间。也就是说，在图24中，是V3矢量的输出刚开始之后、以及从V3矢量的输出即将结束之前起至V0矢量的区间结束为止。

这里，对电动机8的特定的一相进行了说明，但是对于多相也能够用同样的方法检测高频电流值。只要能检测出三相（UVW相）中的两相，就能够根据UVW相中流过的电流Iu、Iv、Iw之和为0的基尔霍夫定律，求取未检测的剩余一相的电流。

如上所述，在实施方式5的热泵装置100中，使用在负电压侧开关元件的正下方设置的逆变器电流检测部43来代替直流电流检测部42。一般而言，逆变器电流检测部43的一侧接地。因此，无需使用特别的传感器，通过设置电阻等检测两端的电位差，能够基于电阻值和电位差检测流过的电流。因此，能够得到实现了成本削减的热泵装置100。

（实施方式6）

在实施方式6中，对热泵装置100的回路结构的一个示例进行说明。

此外，例如在图1中，示出了利用配管将压缩机1、四通阀2、热交换器3、膨胀机构4和热交换器5依序连接而成的热泵装置100。在实施方式6中，对热泵装置100的更具体的结构进行说明。

图25是实施方式6涉及的热泵装置100的回路结构图。

图26是关于图25所示的热泵装置100的制冷剂的状态的莫里尔图。在图26中，横轴表示比焓，纵轴表示制冷剂压力。

热泵装置100具备利用配管将压缩机51、热交换器52、膨胀机构53、接收器（receiver）54、内部热交换器55、膨胀机构56和热交换器57依序连接而成的、使制冷剂循环的主制冷剂回路58。此外，在主制冷剂回路58中，在压缩机51的排出侧设置有四通阀59，能够切换制冷剂的循环方向。此外，在热交换器57的附近，设置有风扇60。此外，压缩机51是上述实施方式中进行了说明的压缩机1，是具有由逆变器9驱动的电动机8和压缩机构7的压缩机。

进而，热泵装置100具备利用配管将从接收器54和内部热交换器55之间连接到压缩机51的喷射管而成的喷射回路62。在喷射回路62中，膨胀机构61、内部热交换器55依序连接。

水在其中循环的水回路63与热交换器52连接。此外，热水器、暖气片（radiator）和地板供暖等散热器等的利用水的装置与水回路63连接。

首先，对热泵装置100的制暖运转时的动作进行说明。在制暖运转时，四通阀59沿实线方向设定。此外，该制暖运转不仅包含由空调使用的制暖，而且还包含对水提供热来生成热水的供给热水。

在压缩机51成为高温高压的气相制冷剂（图26的点1），从压缩机51排出，在作为冷凝器且作为散热器的热交换器52进行热交换而液化（图26的点2）。此时，利用从制冷剂散发的热，将在水回路63中循环的水加热，用于制暖和供给热水。

在热交换器52液化的液相制冷剂，在膨胀机构53被减压，成为气液两相状态（图26的点3）。在膨胀机构53成为气液两相状态的制冷剂，在接收器54与被吸入至压缩机51的制冷剂进行热交换，被冷却后液化（图26的点4）。在接收器54液化的液相制冷剂，分岔流向主制冷剂回路58和喷射回路62。

在主制冷剂回路58中流动的液相制冷剂，与在膨胀机构61被减压而成为气液两相状态的在喷射回路62中流动的制冷剂在内部热交换器55进行热交换，被进一步冷却（图26的点5）。在内部热交换器55冷却后的液相制冷剂，在膨胀机构56被减压而成为气液两相状态（图26的点6）。在膨胀机构56成为气液两相状态的制冷剂，在作为蒸发器的热交换器57与外部空气进行热交换，被加热（图26的点7）。然后，在热交换器57被加热的制冷剂，在接收器54被进一步加热（图26的点8），被吸入压缩机51。

另一方面，在喷射回路62中流动的制冷剂，如上所述，在膨胀机构61被减压（图26的点9）后，在内部热交换器55进行热交换（图26的点10）。在内部热交换器55进行了热交换的气液两相状态的制冷剂（喷射制冷剂），维持气液两相状态不变，从压缩机51的喷射管向压缩机51内流入。

在压缩机51，从主制冷剂回路58吸入的制冷剂（图26的点8），被压缩至中间压力并被加热（图26的点11）。喷射制冷剂（图26的点10）与被压缩至中间压力并被加热的制冷剂（图26的点11）合流，温度降低（图26的点12）。然后，温度降低后的制冷剂（图26的点12）进一步被压缩、加热，成为高温高压而被排出（图26的点1）。

此外，在不进行喷射运转的情况下，使膨胀机构61的开度为全闭。也就是说，在进行喷射运转的情况下，膨胀机构61的开度比规定开度大，但是在不进行喷射运转时，使膨胀机构61的开度比规定开度小。由此，制冷剂不向压缩机51的喷射管流入。

这里，膨胀机构61的开度由微型计算机等控制部通过电子控制来进行控制。

接着，对热泵装置100的制冷运转时的动作进行说明。在制冷运转时，四通阀59沿虚线方向设定。此外，该制冷运转不仅包含由空调使用的制冷，而且还包含从水获取热来生成冷水或进行冷冻等。

在压缩机51成为高温高压的气相制冷剂（图26的点1），从压缩机51排出，在作为冷凝器且作为散热器的热交换器57进行热交换而液化（图26的点2）。在热交换器57液化的液相制冷剂，在膨胀机构56被减压，成为气液两相状态（图26的点3）。在膨胀机构56成为气液两相状态的制冷剂，在内部热交换器55进行热交换，被冷却后液化（图26的点4）。在内部热交换器55中，在膨胀机构56成为气液两相状态的制冷剂与使在内部热交换器55液化的液相制冷剂在膨胀机构61被减压而成为气液两相状态的制冷剂（图26的点9）进行热交换。在内部热交换器55进行了热交换的液相制冷剂（图26的点4），分岔流向主制冷剂回路58和喷射回路62。

在主制冷剂回路58中流动的液相制冷剂，在接收器54与被吸入至压缩机51的制冷剂进行热交换，被进一步冷却（图26的点5）。在接收器54冷却后的液相制冷剂，在膨胀机构53被减压而成为气液两相状态（图26的点6）。在膨胀机构53成为气液两相状态的制冷剂，在作为蒸发器的热交换器52进行热交换，被加热（图26的点7）。此时，通过制冷剂吸收热，将在水回路63中循环的水冷却，用于制冷和冷冻。

然后，在热交换器52被加热的制冷剂，在接收器54被进一步加热（图26的点8），被吸入压缩机51。

另一方面，在喷射回路62中流动的制冷剂，如上所述，在膨胀机构61被减压（图26的点9）后，在内部热交换器55进行热交换（图26的点10）。在内部热交换器55进行了热交换的气液两相状态的制冷剂（喷射制冷剂），维持气液两相状态不变，从压缩机51的喷射管流入。

关于在压缩机51内的压缩动作，与制暖运转时同样。

此外，在不进行喷射运转时，与制暖运转时同样，使膨胀机构61的开度为全闭，使得制冷剂不向压缩机51的喷射管流入。

此外，在上述说明中，热交换器52是使制冷剂与在水回路63中循环的水进行热交换的板式热交换器这样的热交换器并进行了说明。热交换器52并不限定于此，也可以是使制冷剂与空气进行热交换的热交换器。

此外，水回路63也可以并非是使水循环的回路，而是使其他流体循环的回路。

如上所述，热泵装置100能够作为空调机、热泵式热水器、冰箱、冷冻机等的采用了逆变器压缩机的热泵装置使用。

Claims (15)

1.一种热泵装置，其特征在于，包括：

压缩机，其具有对制冷剂进行压缩的压缩机构；

电动机，其使所述压缩机具有的所述压缩机构动作；

逆变器，其对所述电动机施加规定电压；以及

逆变器控制部，其使所述逆变器产生高频交流电压，该高频交流电压在从所述逆变器对所述电动机施加的电压为正的区间与所述电压为负的区间之间具有所述电压为零的无通电区间，

所述逆变器控制部包括：

电流值检测部，其在检测区间中对流过所述逆变器的电流值进行检测，所述检测区间为从所述无通电区间即将开始之前到所述无通电区间刚结束之后为止的期间；以及

高频电压发生部，其使所述逆变器产生与所述电流值检测部检测出的电流值对应的高频交流电压。

2.根据权利要求1所述的热泵装置，其特征在于：

所述电流值检测部在所述检测区间中对从所述逆变器流向所述电动机的电流进行检测。

3.根据权利要求1所述的热泵装置，其特征在于：

所述电流值检测部在所述检测区间内所述无通电区间即将开始之前和所述无通电区间刚结束之后中的至少任一定时，对流过所述逆变器的直流电流进行检测。

4.根据权利要求1所述的热泵装置，其特征在于：

所述逆变器具有将2个开关元件直接连接而成的串联连接部，

所述电流值检测部在所述检测区间内所述无通电区间刚结束之后和从所述无通电区间即将开始之前起至所述无通电区间结束为止中的至少任一定时，对所述逆变器具有的串联连接部中流过的电流进行检测。

5.根据权利要求4所述的热泵装置，其特征在于：

所述电流值检测部对所述串联连接部的2个开关元件中的负电压侧开关元件的负电压侧部分中流过的电流进行检测。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的热泵装置，其特征在于：

所述逆变器是将2个开关元件的串联连接部以3个并联连接而形成的三相逆变器，

所述无通电区间是所述三相逆变器的正电压侧的开关元件和负电压侧的开关元件中一方全部导通、另一方全部断开的区间。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的热泵装置，其特征在于：

所述高频电压发生部使所述逆变器产生以使所述电流值成为规定值的方式调整振幅而得到的高频交流电压。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的热泵装置，其特征在于：

所述高频电压发生部使所述逆变器产生以使所述高频交流电压的对所述电动机的通电相位成为预先确定的多个通电相位中所述电流值为最大的通电相位的方式进行调整而得到的高频交流电压。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的热泵装置，其特征在于：

所述电流值检测部在所述规定的定时对所述电流值为正的情况下的正电流值和所述电流值为负的情况下的负电流值进行检测，

所述高频电压发生部使所述逆变器产生以使所述正电流值和所述负电流值的平均值接近于零的方式进行调整而得到的高频交流电压。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的热泵装置，其特征在于：

所述逆变器控制部还包括判定部，其基于所述电流值推定所述电动机的绕组温度，在推定的绕组温度比规定的温度阈值高的情况下，停止所述高频电压发生部使所述逆变器产生高频交流电压。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的热泵装置，其特征在于：

所述逆变器具有由宽禁带半导体构成的开关元件。

12.根据权利要求11所述的热泵装置，其特征在于：

所述宽禁带半导体是SiC、GaN和金刚石中的任一种。

13.根据权利要求1至10中任一项所述的热泵装置，其特征在于：

所述逆变器具有由超级结构造的MOSFET构成的开关元件。

14.一种热泵***，包括：热泵装置，其具备用配管将具有对制冷剂进行压缩的压缩机构的压缩机、第一热交换器、膨胀机构和第二热交换器依序连接而成的制冷剂回路；以及流体利用装置，其对在与所述制冷剂回路连接的所述第一热交换器而与制冷剂进行热交换的流体进行利用，所述热泵***的特征在于：

所述热泵装置还包括：

电动机，其使所述压缩机具有的所述压缩机构动作；

逆变器，其对所述电动机施加规定电压；以及

逆变器控制部，其使所述逆变器产生高频交流电压，该高频交流电压在从所述逆变器对所述电动机施加的电压为正的正区间与所述电压为负的负区间之间具有所述电压为零的无通电区间，

所述逆变器控制部包括：

电流值检测部，其在检测区间中对流过所述逆变器的电流值进行检测，所述检测区间为从所述无通电区间即将开始之前到所述无通电区间刚结束之后为止的期间；以及

高频电压发生部，其使所述逆变器产生与所述电流值检测部检测出的电流值对应的高频交流电压。

15.一种逆变器的控制方法，其对热泵装置中的所述逆变器进行控制，所述热泵装置包括：压缩机，其具有对制冷剂进行压缩的压缩机构；电动机，其使所述压缩机具有的所述压缩机构动作；以及逆变器，其对所述电动机施加规定电压，所述逆变器的控制方法的特征在于，包括：

高频电压发生步骤，使所述逆变器产生高频交流电压，该高频交流电压在从所述逆变器对所述电动机施加的电压为正的正区间与所述电压为负的负区间之间具有所述电压为零的无通电区间；以及

电流值检测步骤，在检测区间中对流过所述逆变器的电流值进行检测，所述检测区间为在所述高频电压发生步骤中产生的所述高频交流电压的从所述无通电区间即将开始之前到所述无通电区间刚结束之后为止的期间，

在所述高频电压发生步骤中，使所述逆变器产生与所述电流值检测部检测出的电流值对应的高频交流电压。

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