DE60218601T2

DE60218601T2 - Steuerungsgerät eines Verdichters

Info

Publication number: DE60218601T2
Application number: DE60218601T
Authority: DE
Inventors: Hideaki Aso-Gun Kato; Tetsuo Oura-Gun Nomoto; Yuichi Nitta-Gun Izawa; Takahisa Oura-Gun Matsuo; Yasuhiro Osata-Gun Makino; Kazuhisa Oura-Gun Otagaki
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2001-10-30
Filing date: 2002-08-27
Publication date: 2007-11-29
Anticipated expiration: 2022-08-28
Also published as: US6781802B2; EP1309075A2; JP2003143753A; US20030079486A1; CN1417916A; DE60218601D1; EP1309075B1; CN1302593C; EP1309075A3; ATE356465T1; JP3825678B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Steuerungsgerät eines Verdichters. Eine Gleichtaktstörung (Massestörung), die innerhalb eines Metallrahmens (der Steuerungsvorrichtung eines Verdichters) einer Klimaanlage etc. zum Beinhalten eines Verdichter-Hauptkörpers erzeugt wird, unterdrückt den Leckstrom, der durch die Verwendung der elektrostatischen (fließenden) Kapazität zwischen dem Verdichter-Hauptkörper und der Masse vom Rahmen zur Masse bzw. Erde fließt. Zusätzlich kann auch die Störung (nämlich die Klemmen-Störspannung) von der Steuerungsvorrichtung an die handelsübliche Wechselstromquelle über die Stromleitungen unterdrückt werden.
Beschreibung des verwandten Standes der Technik
Ein Verdichter, der in der Klimaanlage etc. verwendet wird, besteht aus einem Verdichtermechanismus, einem bürstenlosen Gleichstrommotor um eine Antriebskraft für den Verdichtermechanismus bereitzustellen, und verschiedenen Schutzvorrichtungen. Die Meisten dieser Vorrichtungen werden von einem Verdichter-Hauptkörper (nämlich einem Metallgehäuse) aufgenommen. Der Verdichter betreibt einen Kühlmittelverdichtungskreislauf, in dem der Verdichtermechanismus eine Antriebskraft vom Motor erhält, um das Kühlmittel in dem Verdichter-Hauptkörper zu verdichten, und anschließend, nachdem das Kühlmittel verdichtet und unter hoher Temperatur und hohem Druck bearbeitet wurde, wird das Kühlmittel aus dem Verdichter-Hauptkörper ausgestoßen. Die Kühlmittelröhren, die mit dem Verdichter, dem Verflüssiger oder dem Verdampfer etc. verbunden sind, bilden eine Schleife der Klimaanlage oder der Kühlanlage, die äquivalent zu einer Kühlmittelkreislaufpumpe zum Heizen oder Kühlen der Umgebungsluft des Verflüssigers oder des Verdampfers ist. Zusätzlich dazu wird in letzter Zeit die eingeschränkte Verwendung des Kühlmittels (wie z.B. R-22, das alte Kühlmittel im Folgenden) aufgrund der Sorge über die Verursachung der Ozonlochproblematik wirksam ersetzt durch ein Kühlmittel (wie z.B. HFC, das R407 oder R410A beinhaltet, das neue Kühlmittel im Folgenden), das keinen Einfluss auf die zuvor genannte Problematik hat.
Beispiele von einigen verwendeten Verdichtern sind, ein Kolbenverdichter, ein Umlaufverdichter und ein Walzenverdichter. In letzter Zeit wurden die Umlaufverdichter oder die Walzenverdichter zum Hauptprodukt. In dem Verdichter wird, weil das verdichtete Kühlmittel in den Verdichter-Hauptkörper (nämlich dem Metallgehäuse) ausgestoßen wird, das Kühlmittel der Umgebungsluft innerhalb des Gehäuses ausgesetzt. Dann wird das Kühlmittel mit hoher Temperatur und Druck aus dem Verdichter-Hauptkörper durch die Kühlmittelröhren (insbesondere, die Ausstoßröhre) ausgestoßen, die auf dem Gehäuse befestigt ist. Die Kühlmittelkreislaufschleife, die hinter dem Verdichter platziert ist, ist ein herkömmliches Gefüge. Während des Betriebs ist das Metallgehäuse üblicherweise abgedichtet, weil das Innere des Verdichter-Hauptkörpers (das Metallgehäuse) mit dem verdichteten Hochdruck-Kühlmittel gefüllt ist.
Wie beschrieben kann der Motor in dem abgedichteten Metallgehäuse ein Gleichstrommotor oder ein Wechselstrommotor sein. In Abwägung der Konzeption eines Verdichters mit störfreiem Betrieb, leichter Steuerbarkeit und Kompaktheit, wird ein invertergetrieben Gleichstrommotor verwendet. Zusätzlich ist es demnach bevorzugt, da der Verdichter-Hauptkörper ein abgedichtetes bzw. versiegeltes Metallgehäuse ist, einen bürstenlosen Motor zu verwenden, der frei von Instandsetzungs- oder Wartungsproblemen ist. In letzter Zeit ist die Verwendung des bürstenlosen Gleichstrommotors am weitesten verbreitet.
9 zeigt ein Beispiel einer Steuerungsvorrichtung eines Verdichters mit einer Antriebsschaltung, um einen invertergetriebenen bürstenlosen Gleichstrommotor zu betreiben. Die Steuerungsvorrichtung umfasst eine Dreiphasen-Wechselstromquelle bzw. Kraftstromquelle bzw. Drehstromquelle 1, eine Antriebsschaltung 2 für den Inverter, der einen bürstenlosen Gleichstrommotor antreibt, einen Verdichter-Hauptkörper (d.h. ein Metallgehäuse) 9, und einen Metallrahmen 10, der ein Hauptgehäuse einer Klimaanlage bildet, um den Verflüssiger, den Gebläse und verschiedene Steuerungskreisläufe (nicht gezeigt), aufzunehmen. Metallrohre (nicht gezeigt) werden am Verdichter-Hauptkörper 9 durch Schweißen befestigt.
Die Antriebsschaltung 2 hat eine Hauptschaltung, bestehend aus einem ersten Störfilter 3 zum Reduzieren (Unterdrücken) einer Störung, die durch die Maschine selbst erzeugt wird und der Massestörung (der Gleichtaktstörung), die hervorgerufen wird zwischen den Stromleitungen und dem Metallrahmen 10 oder der Masse, einer gleichrichtenden Diodenbrücke 4 zum Gleichrichten der Drehstromquelle in eine Gleichstromquelle, einem zweiten Störfilter 6, einem gleichrichtenden Kondensator 7 und einer Drei-Phasen-Inverterschaltung 8.
Die gleichrichtende Diodenbrücke 4, der zweite Störfilter 6 und der Gleichricht-Kondensator 7 wandeln gleichmäßig eine Wechselstromspannung in eine Gleichstromspannung um. Zusätzlich schaltet die Drei-Phasen-Inverterschaltung 8 die Gleichstromspannung vom gleichrichtenden Kondensator 7 durch eine voreingestellte Frequenz (die Schaltfrequenz kann z.B. 5kHz betragen), und stellt dann dem bürstenlosen Gleichstrommotor eine Antriebskraft zur Verfügung. Des Weiteren sind der Verdichter-Hauptkörper 9 und der Metallrahmen 10 jeweils mit den Knoten zwischen den zweiten Kondensatoren Cy1, Cy2, Cy3 verbunden, die in Reihe mit den Stromleitungen des Drehstroms 1 geschaltet sind. Zudem, in Anbetracht einer soliden Funktionsweise der Antriebsschaltung 2 und der Sicherheit den menschlichen Körper vor einem Stromschlag aufgrund der Möglichkeit einer Berührung des Rahmens 10, zu bewahren, sind der Verdichter-Hauptkörper 9 und der Metallrahmen 10 geerdet.
Aber in der zuvor genannten Situation fließt ein Gleichstrom, da die unterbrochene Gleichstromspannung, die durch die Drei-Phasen-Inverterschaltung 8 mit hoher Geschwindigkeit geschaltet ist, an den bürstenlosen Gleichstrommotor geliefert wird, und die Stromleitungen im Metallgehäuse 9 oder in der Verkabelung (genauer gesagt, die Verkabelung des Stators des bürstenlosen Gleichstrommotors) wird mit dem Metallgehäuse 9 eine Kopplungs-Kapazität durch das innerhalb des Verdichters abgedichtete Kühlmittel aufweisen. Im Gegensatz zum alten Kühlmittel, ist die Kopplungs-Kapazität (die Fließkapazität), die zwischen den Stromleitungen und dem Gehäuse 9 durch das neue Kühlmittel z.B. R410A erzeugt wird, größer. Das ist so, weil das neue Kühlmittel einen niedrigen Widerstand und eine hohe Dielektrizitätskonstante bezüglich des alten Kühlmittels aufweist. Aufgrund des Einflusses des Widerstands und der Dielektrizitätskonstante des neuen Kühlmittels wird die Kopplungs-Kapazität größer.
Es gibt gesetzliche Vorschriften für Anwendungen zur Leckstromregulierung. In den Anwendungsregeln sollten die Regelwerte für Leckstrom unterhalb von 1mA liegen. Genauer gesagt, in der Antriebsschaltung 2, die in 9 gezeigt ist, ist es, wenn das alte Kühlmittel durch das neue Kühlmittel ersetzt wird, für den resultierenden Leckstrom schwer die vorgeschriebenen Anforderungen (unter 1mA) zu erfüllen.
Infolgedessen existiert ein Bedarf eine leckstromunterdrückende Schaltung zu entwickeln. Eine derartige Schaltung offenbart japanische Offenlegungsschrift Veröffentlichungsnummer 11-146557, die eine Ein-Phasen-Wechselstromspannungsquelle erwendet. Aber wenn die Drei-Phasen-Wechselstromspannungsquelle verwendet wird, die in 9 gezeigt ist, ist der Leckstrom definitiv größer als der, der durch die zuvor genannte Offenbarung, die das Verwenden einer Ein-Phasen-Wechselstromspannungsquelle beschreibt, offenbart wird. In den letzten Jahren wurde es für die Steuervorrichtung des Verdichters, in dem die wirtschaftlichen Faktoren zuvor abgewogen wurden, immer schwieriger, die Anforderung des gesetzlich vorgeschriebenen Wertes zu erfüllen.
Auf der anderen Seite, ganz gleich welche Methode verwendet wird um die gesetzlich vorgeschriebenen Anforderungen für den Leckstrom zu erfüllen, nimmt die Klemmen-Störspannung zu, die eine Kenngröße der Störung der Maschine selbst zu den Stromleitungen darstellt. Deswegen kann der Spielraum zur Erfüllung der gesetzlich vorgeschriebenen Anforderungen der Klemmen-Störspannung klein werden. In der Anwendungsvorschrift ist der vorgeschriebene Wert der Klemmen-Störspannung unter 56dB bei einer Frequenzbandbreite von 526,5kHz bis 5MHz, und liegt unter 60dB bei einer Frequenzbandbreite von 5MHz bis 30MHz.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Angesichts der vorhergehenden Beschreibung ist es die Aufgabe dieser Erfindung eine Steuerungsvorrichtung eines Verdichters bereitzustellen. Zum Beispiel, auch wenn das neue Kühlmittel, wie R410A, und die Drei-Phasen-Wechselstromquelle verwendet werden, kann der Leckstrom durch eine einfache Steuerungsvorrichtungsstruktur verringert werden und das Anwachsen der Klemmen-Störspannung kann auch zugleich unterdrückt werden. Außerdem können beide gesetzlich vorgeschriebenen Anforderungen erfüllt werden.
Um die zuvor genannten Aufgaben zu erfüllen, stellt diese Erfindung eine Steuerungsvorrichtung eines Verdichters bereit, die umfasst: eine gebräuchliche Stromquelle; einen bürstenlosen Gleichstrommotor, zum Antreiben einer Verdichteranlage bzw. eines Verdichtermechanismus; eine Umrichterschaltung, für das Umwandeln einer gebräuchlichen Frequenz in eine Antriebsfrequenz, zur Steuerung des Motors; einen Störfilter, der an einem Eingang der Umrichterschaltung angeordnet ist, zum Unterdrücken einer Gleichtaktstörung der gebräuchlichen Stromquelle und der Umrichterschaltung, und der mit einer Masse über einen Metallrahmen verbunden ist, welcher zum Aufnehmen eines Verdichter-Hauptkörpers verwendet wird, wobei der Störfilter erste Kondensatoren umfasst, die zwischen den AC-Netzleitungen bzw. Wechselstromleitungen verbunden sind, Gleichtakt-Drosselspulen, die mit den ersten Kondensatoren verbunden sind, und zweite Kondensatoren, die an der umgekehrten Schaltungsseite der Gleichtakt-Drosselspulen angeordnet sind und hintereinander zwischen den AC-Netzleitungen verbunden sind; und eine Ableitstrom-Unterdrückungsschaltung, welche eine Klemmschaltung umfasst, die zwischen Knoten der zweiten Kondensatoren und dem Metallrahmen verbunden ist, worin die Klemmschaltung zum Klemmen einer Spannung vorhanden ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die leckstromunterdrückende Schaltung des Weiteren einen dritten Kondensator, der parallel mit der Klemme verbunden ist.
Außerdem kann die Klemmschaltung in der leckstromunterdrückenden Schaltung durch gegenüberliegend verbundene Zenerdioden gebildet werden. Genauer gesagt, die Zenerspannung der Zenerdiode kann in einem Bereich von 10V bis 30V eingestellt werden, und die Kapazität des dritten Kondensators kann in einem Bereich von 470pF bis 10000pF eingestellt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Während die Ansprüche, welche die Ausführung abschließen, vorzugsweise darlegen und merklich den Gegenstand beanspruchen, der als die Erfindung angesehen wird, werden das Ziele und die Eigenschaften der Erfindung und weitere Ziele, Eigenschaften und Vorteile hiervon durch die folgende Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen besser verstanden werden, in denen:
1 ist ein Schaltdiagramm einer Steuerungsvorrichtung eines Verdichters gemäß der Erfindung, wobei der Verdichter eine Antriebsschaltung mit einer leckstromunterdrückenden Schaltung umfasst, die aus einer Klemme und einem dritten Kondensator besteht;
2 ist eine Kennlinie der Schaltung aus 1, die ein Verhältnis zwischen der Frequenz und der Klemmen-Störspannung zeigt;
3 ist ein Kenndiagramm der Schaltung aus 1, die ein Verhältnis zwischen der Betriebsfrequenz und dem Leckstrom zeigt;
4 zeigt gemessene Werte des Leckstroms für verschiedene Kapazitäten des dritten Kondensators;
5 zeigt gemessene Werte des Leckstroms für verschiedene Zenerspannungen (Klemmspannung);
6 ist ein Schaltdiagramm einer Steuerungsvorrichtung eines Verdichters gemäß der Erfindung, wobei der Verdichter eine Antriebsschaltung mit einer leckstromunterdrückenden Schaltung mit einer Klemme umfasst;
7 ist eine Kennlinie der Schaltung aus 6, die ein Verhältnis zwischen der Frequenz und der Klemmen-Störspannung zeigt;
8 ist eine Kennlinie der Schaltung aus 6, die ein Verhältnis zwischen der Betriebsfrequenz und dem Leckstrom zeigt;
9 zeigt ein herkömmliches Beispiel einer Steuerungsvorrichtung eines Verdichters mit einer Antriebsschaltung, um einen invertergetriebenen, bürstenlosen Gleichstrommotor zu betreiben.
10 ist eine Kennlinie der herkömmlichen Schaltung aus 9, die ein Verhältnis zwischen der Frequenz und der Klemmen-Störspannung zeigt; und
11 ist eine Kennlinie einer herkömmlichen Schaltung aus 9, die ein Verhältnis zwischen der Betriebsfrequenz und dem Leckstrom zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜRHUNGSFORM
Die Erfindung wird im Folgenden detailliert beschrieben, aber der gesamte hierin beschriebene oder in den begleitenden Zeichnungen gezeigte Inhalt muss im darstellerischen und nicht-beschränkenden Sinne interpretiert werden. Die Ausführungsform der Erfindung wird beschrieben auf der Grundlage von angehängten Zeichnungen der 1–8. 1 ist ein Schaltdiagramm einer Steuerungsvorrichtung eines Verdichters gemäß der Erfindung, die eine Antriebsschaltung umfasst, welche eine leckstromunterdrückende Schaltung umfasst, die eine Klemme und einen dritten Kondensator beinhaltet. 2 ist eine Kennlinie der Schaltung aus 1, die ein Verhältnis zwischen der Frequenz und der Klemmen-Störspannung zeigt. 3 ist eine Kennlinie der Schaltung aus 1, die ein Verhältnis zwischen der Betriebsfrequenz und dem Leckstrom zeigt. 4 zeigt gemessene Werte des Leckstroms aufgetragen gegen verschiedene Kapazitäten des dritten Kondensators. 5 zeigt gemessene Werte des Leckstroms die gegen verschiedene Zenerspannungen (Klemmspannung) aufgetragen sind. 6 ist ein Schaltdiagramm einer Steuerungsvorrichtung eines Verdichters gemäß der Erfindung, wobei der Verdichter eine Antriebsschaltung mit einer leckstromunterdrückenden Schaltung mit einer Klemme umfasst. 7 ist eine Kennlinie der Schaltung aus 6, die ein Verhältnis zwischen der Frequenz und der Klemmen-Störspannung zeigt. 8 ist eine Kennlinie der Schaltung aus 6, die ein Verhältnis zwischen der Betriebsfrequenz und dem Leckstrom zeigt. Zusätzlich sind die Elemente mit der gleichen Funktion wie im Stand der Technik mit der gleichen Zahl bezeichnet.
In 1 umfasst die Steuerungsvorrichtung des Verdichters eine Drehstromquelle 1, eine Antriebsschaltung 2 zum Betreiben eines inverterbetriebenen bürstenlosen Gleichstrommotors, einen Verdichter-Hauptkörper (d.h. ein Metallgehäuse) 9, und einen Metallrahmen 10, der das Hauptgehäuse einer Klimaanlage bildet, um den Verflüssiger, das Gebläse und verschiedene Steuerungsschaltungen (nicht gezeigt) aufzunehmen. Metallrohre (nicht gezeigt) sind auf dem Verdichter-Hauptkörper 9 durch Schweißen befestigt.
Die Antriebsschaltung 2 umfasst eine Hauptschaltung, die einen ersten Störfilter 3 zum Reduzieren (Unterdrücken) einer Störung umfasst, die durch die Maschine selbst hervorgerufen wird und der Massestörung (der Gleichtaktstörung), die zwischen den Stromleitungen und dem Metallrahmen 10 oder der Masse hervorgerufen wird, einer gleichrichtenden Diodenbrücke 4 zum Gleichrichten der Drehstromquelle in eine Gleichstromquelle, einen zweiten Störfilter 6, einen gleichrichtenden Kondensator 7 und eine Drei-Phasen-Inverterschaltung 8.
Die gleichrichtende Diodenbrücke 4, der zweite Störfilter 6 und der Gleichricht-Kondensator 7 wandeln gleichmäßig eine Wechselstromspannung in eine Gleichstromspannung um. Zusätzlich schaltet die Drei-Phasen-Inverterschaltung 8 die Gleichstromspannung vom gleichrichtenden Kondensator 7 durch eine voreingestellte Frequenz (die Schaltfrequenz kann z.B. 5kHz betragen), und stellt dann dem bürstenlosen Gleichstrommotor eine Antriebskraft zur Verfügung.
Der erste Störfilter 3 umfasst sechs erste Kondensatoren (X Kondensatoren) Cx1, Cx2, Cx3, Cx4, Cx5, Cx6, die zwischen den Leitungen der Drehstromquelle 1 verbunden sind, drei zweite Kondensatoren (Y Kondensatoren) Cy1, Cy2, Cy3, die jeweils mit den Leitungen der Drehstromquelle 1 in Reihe verbunden sind, und drei Gleichtakt-Drosselspulen L1, die zwischen den ersten Kondensatoren und den zweiten Kondensatoren geschalten sind.
Der zweite Störfilter 6 ist eine π-Verbindung von zwei Kondensatoren (X Kondensatoren) Cx7, Cx8 zwischen den Stromquellenleitungen, die eine Gleichstromquelle durch die Gleichrichter-Diodenbrücke 4 bilden, und einer Spule L2. Der zweite Störfilter 6 arbeitet, um die Störung, die in umgekehrter Richtung von der Drei-Phasen-Inverterschaltung 8 zur Stromquelle fließt, zu unterdrücken.
Der Verdichter-Hauptkörper 9 und der Metallrahmen 10 sind jeweils durch eine Leckstromsteuerungsschaltung 5 (Hauptmerkmal der Erfindung) mit einem Verbindungspunkt zwischen den zweiten Kondensatoren Cy1, Cy2, Cy3 verbunden, die jeweils in Reihe mit den Stromquellenleitungen der Drehstromquelle 1 geschaltet sind. Zudem, in Anbetracht einer soliden Funktionsweise der Antriebsschaltung 2 und der Sicherheit den menschlichen Körper vor einem Stromschlag aufgrund der Möglichkeit einer Berührung des Rahmens, zu bewahren, sind der Verdichter-Hauptkörper 9 und der Metallrahmen 10 geerdet.
Die Leckstromsteuerungsschaltung 5 beinhaltet eine Klemme und einen dritten Kondensator (Z Kondensator) Cz, der parallel mit der Klemme C1 verbunden ist, in der die Klemme C1 für das Anklemmen einer Spannung verwendet wird und zwischen dem Metallrahmen 10 und einem Verbindungspunkt zwischen den zweiten Kondensatoren Cy1, Cy2, zwischen Cy2, Cy3 und zwischen Cy3, Cy1 eingebaut wird. Genauer gesagt besteht die Klemme C1 aus zwei Zenerdioden Zd1, Zd2, die einander gegenüber verbunden sind.
Gemäß des zuvor genannten Gefüges und auf der Grundlage der obigen Beschreibung in Verbindung mit den 2–5, werden verschiedene Arbeitsweisen und Veränderungen der Klemmen-Störspannung durch Variieren der Betriebsfrequenz der Steuerungsvorrichtung des Verdichters (insbesondere, der Leckstromsteuerungsschaltung 5), Veränderungen des Leckstroms durch Verändern der Frequenz der Stromquelle, und Prozesse einfach beschrieben.
Zuerst werden die Kenndaten der Klemmen-Störspannung (Spannungs-Entstörschaltung bzw. Spannungsunterdrückung) hierin wie folgt beschrieben. Durch Vergleichen der Kenndaten der Klemmen-Störspannung (2) entsprechend der Schaltung in 1, welche die erste Ausführungsform der Steuerung der Erfindung zeigt, der Kenndaten der Klemmen-Störspannung (7) entsprechend der Schaltung in 6, die die zweite Ausführungsform zeigt, und der Kenndaten der Klemmen-Störspannung (10) entsprechend der herkömmlichen Schaltung in 9, wird der Unterschied zwischen ihnen sehr deutlich. In den 2, 7 und 10 bezeichnet die vertikale Achse die Klemmen-Störspannung (10dBuV~90dBuV) und die horizontale Achse bezeichnet die Frequenz (0,5MHz~30MHz). Zusätzlich zeigt der Wert, der innerhalb des fettgedruckten Rechtecks den gesetzlich vorgeschriebenen Wert (unterhalb von 56dB in einem Bereich von kleiner oder gleich 5MHz, unter 30dB zwischen 5MHz und 30MHz). Außerdem beträgt vom Spannungsbereich und dem Kapazitätsbereich die gemessene Klemmspannung (genauer gesagt die Zenerspannung) der Klemme (der Zenerdiode) 15V und die gemessene Kapazität des dritten Kondensators Cz beträgt 2200pF.
Die Hauptunterschiede der zuvor genannten Kennlinien sind im Bereich von 0,5MHz~4MHz (Bereich A) und im Bereich von 10MHz~30MHz (Bereich B). Bezugnehmend auf Bereich A hat das herkömmliche Beispiel die geringste Klemmen-Störspannung, als nächstes die erste Ausführungsform und die Klemmen-Störspannung der zweiten Ausführungsform ist die höchste. Im Bereich B hat die zweite Ausführungsform die geringste Klemmen-Störspannung, gefolgt von dem herkömmlichen Beispiel und die Klemmen-Störspannung der ersten Ausführungsform ist die höchste. Im Bereich B würde jede Schaltung einen ausreichenden Spielraum haben um den gesetzlich vorgeschriebenen Wert (60dB) einzuhalten. Aber im Bereich A wird es das Einsetzen des dritten Kondensators parallel zur Klemme schlechter machen als das herkömmliche Beispiel, in dem keine Klemme eingesetzt wurde, aber dort existiert trotzdem ein Spielraum zum Einhalten des gesetzlich vorgeschriebenen Werts (56dB). Zum Beispiel kann die Klemmen-Störspannung effektiv durch das Ankoppeln der Klemme C1 parallel zum dritten Kondensator (Z Kondensator) Cz unterdrückt werden.
Es folgt eine detaillierte Beschreibung bezüglich der Unterdrückung des Leckstroms gemäß der vorliegenden Erfindung. Ähnlich zu den Kenndaten der Klemmen-Störspannung, sind die Kenndaten des Leckstroms entsprechend der ersten Ausführungsform (3), des Leckstroms entsprechend der zweiten Ausführungsform (8) und des Leckstroms entsprechend des herkömmlichen Beispiels (11) und die Unterschiede zwischen ihnen auch sehr klar. Bezugnehmend auf 4 sind die Kennlinien für den Leckstrom entsprechend der zuvor genannten Ausführungsformen gezeigt, und ihre Unterschiede sind aus dem Graphen auch noch deutlicher ersichtlich. Nämlich, in den 3, 4, 8 und 11 bezeichnet die vertikale Achse den Leckstrom (im Bereich von 0mA bis 1,0mA und der gesetzlich vorgeschriebene Wert liegt unter 1mA) und die horizontale Achse bezeichnet die Betriebsfrequenz (im Bereich von 0Hz bis 150Hz). Wie deutlich zu sehen ist, ist der Leckstrom der zweiten Ausführungsform am geringsten (d.h. Cz = 0), gefolgt von der ersten Ausführungsform (speziell, in 4, Cz Werte je kleiner desto besser), und der Leckstrom des herkömmlichen Beispiels ist der Größte.
Bezugnehmend auf 4 ist jede Stromkurve bzw. Stromkennlinie um eine Betriebsfrequenz von 70Hz (das Maximum) zentriert, um eine Aufwärtskurve bzw. eine ansteigende Kurve zu bilden. In einem Bereich wo die Wechselstromfrequenz zwischen 50Hz und 60Hz liegt, existiert ein Spielraum oberhalb von 1 Prozent zum Einhalten des gesetzlichen Wertes. Genauer gesagt, wenn die Kapazität des dritten Kondensators (der Z Kondensator) Cz auf kleiner oder gleich 2200pF eingestellt wird, existiert ein Spielraum von mehr als 25% zum Einhalten des gesetzlichen Wertes. Ein besserer Effekt kann erreicht werden, wenn die Kapazität des dritten Kondensators (der Z Kondensator) Cz kleiner oder gleich 10000pF ist (der Leckstrom ist niedriger als in der Situation wo keine leckstromunterdrückende Schaltung 5 miteingeschlossen ist), und größer oder gleich eines bestimmten Wertes (470pF in der Ausführungsform) größer als Cz = 0 ist.
Je größer die Kapazität des dritten Kondesators (des Z Kondensators) Cz ist, desto besser ist der Effekt, um eine Zunahme der Klemmen-Störspannung zu unterdrücken. Für ein Unterdrücken (ein Verringern) des Leckstroms ist eine kleinere Kapazität des dritten Kondensators (des Z Kondensators) Cz besser.
Außerdem, bezugnehmend auf 4, ist deutlich sichtbar, dass es, wenn Cz = 0, Cz = 470pF, und Cz = 2200pF ist, keinen offensichtlichen Unterschied zwischen den zuvor genannten Stromkenndaten (nur ca. 0,03A) gibt. Folglich kann es, durch Messen der Kenndaten der Klemmen-Störspannung und des Leckstroms, gut zueinander in Beziehung gesetzt werden, dass, wenn die Kapazität (4700pF) der Y-Kondensatoren Cy1, Cy2, Cy3 in dem ersten Störfilter 3 erwogen wird, der Z-Kondensator mit ungefähr der gleichen oder ähnlichen bzw. nahezu der gleichen Kapazität (2200pF) erwünscht ist.
5 zeigt gemessene Werte des Leckstroms aufgetragen gegen die Klemmspannung (die Zenerspannung, im Einzelnen) der Klemme (die Zenerdioden, im Einzelnen). Die vertikale Achse bezeichnet den Spannungswert, der in einen Stromwert umgewandelt werden kann (in einer Messschaltung mit einem Widerstand von 1kΩ), um den Leckstrom zu messen (das ist der Wert nach Umwandlung der Spannung, und der gesetzlich vorgeschriebene Wert liegt unterhalb von 1000mV innerhalb eines Bereichs von 0mV~1400mV). Die horizontale Achse bezeichnet die Zenerspannung (Bereich von 0V~70V). Die Spannungskurve ist zentriert um eine Spannung von 17V (Minimum) um eine Abwärtskurve bzw. eine abfallende Kurve zu bilden. In Abwägung der zuvor genannten Kurven bzw. Plots ist klar, dass, falls die Zenerspannung im Bereich von 5V~30V eingestellt ist, der gesetzliche Wert des Leckstroms eingehalten werden kann mit einem Wert von weniger als ungefähr 10%. In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Zenerspannung jeder Zenerdiode auf 15 V eingestellt.
Wie zuvor beschrieben hat das Variieren der Zenerspannung folgende Bedeutung. Und zwar zeigen die gemessenen Werte in 5 gleichzeitig den Effekt der variierenden Zenerspannung und den Effekt des Variierens der Kopplungs-Kapazität. Mit anderen Worten, durch Verändern der Zenerspannung kann die Funktion des ersten Störfilters 3 beibehalten werden, und der Strom, der vom Störfilter 3 zum Metallrahmen 10 fließt, kann unterdrückt werden. Zusätzlich können durch Verändern der Kopplungs-Kapazität die Phasen der zwei Ströme, die in den Metallrahmen 10 fließen, verändert werden. Im Ergebnis kann der Leckstrom auf einen Minimalwert unterdrückt werden.
In der aktuellen Steuerungsvorrichtung des Verdichters ist das Auswählen der Kopplungskapazität der Zenerdioden Zd1, Zd2 nicht der einzige Weg um den Leckstrom zu unterdrücken, die Phase des Stroms, der in den Metallrahmen 10 fließt kann im wesentlichen eine entgegengesetzte Phase haben. Eine Phasenanpassungsschaltung kann zusätzlich angebracht werden um eine entgegengesetzte Phase an der Erdleitung bzw. am Nullleiter zu haben. Selbstverständlich würde eine optimierte Konfiguration die kennzeichnenden Werte der Bauteile bzw. Strukturteile benötigen, wie zum Beispiel die Kapazität der Y-Kondensatoren Cy1, Cy2, Cy3 und der Induktivität der Gleichtakt-Drosselspule L1 im ersten Störfilter 3, der in 1 gezeigt ist, in Abwägung der Tatsache eine Phase zu haben, die im Wesentlichen entgegengesetzt zu derjenigen des Stroms ist, der in den Metallrahmen 10 fließt. Insbesondere in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise keine unabhängige Schaltung benötigt, weil die Y-Kondensatoren Cy1, Cy2, Cy3 und die Gleichtakt-Drosselspule L1 die Funktion der phasenanpassenden Schaltung haben.
Der Strom, der durch die leckstromunterdrückende Schaltung 5 fließt und der Strom der durch den Verdichter-Hauptkörper 9 aufgrund der Fließkapazität fließt, werden am Metallrahmen 10 zusammengeführt. Der zusammengeführte Strom, der einen Leckstrom der Steuerungsvorrichtung darstellt, fließt in die Erde. Falls die Phasen des Stroms entgegengesetzte Phasen sind, werden die Phasen miteinander interferieren, so dass der Leckstrom reduziert werden kann. Der letztere Strom wird gemäß dem Klimaanlagentyp verändert und seine Phase ist im Wesentlichen konstant aufgrund der Schaltperiode der Inverterschaltung 8. Wenn die Phase entgegengesetzt zu derjenigen der vorhergehenden ist, kann der Leckstrom verringert werden.
Gemäß der zuvor genannten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, sind der Störfilter zum Unterdrücken der Gleichtaktstörung der herkömmlichen Stromquelle und die Inverterschaltung mit der Erde durch den Metallrahmen verbunden, der dazu verwendet wird, einen Verdichter-Hauptkörper aufzunehmen. Der Störfilter umfasst des Weiteren erste Kondensatoren, die zwischen den Wechselstromleitungen verbunden sind; zweite Kondensatoren die zwischen den Wechselstromleitungen in Reihe verbunden sind; und Gleichtakt-Drosselspulen, die mit den ersten Kondensatoren und den zweiten Kondensatoren verbunden sind. Die leckstromunterdrückende Schaltung weist eine Klemme zum Anklemmen einer Spannung auf, und ist zwischen den Knoten der zweiten Kondensatoren und dem Metallrahmen verbunden. Folglich kann der Leckstrom, der durch die Fließkapazität verursacht wird, die zwischen den Stromleitungen und dem Hauptkörper bzw. Hauptgehäuse und durch das Kühlmittel im Verdichter-Hauptkörper erzeugt wird, verringert werden durch die Phasenanpassung bzw. den Phasenabgleich der Klemme, so dass der Leckstrom unter den gesetzlichen Anforderungen (1mA) gehalten werden kann.
Gemäß der zuvor genannten Ausführungsform, sind der Störfilter zum Unterdrücken der Gleichtaktstörung der herkömmlichen Stromquelle und die Inverterschaltung mit der Erde durch den Metallrahmen verbunden, der dazu verwendet wird, einen Verdichter-Hauptkörper aufzunehmen. Der Störfilter umfasst des Weiteren erste Kondensatoren, die zwischen den Wechselstromleitungen verbunden sind; zweite Kondensatoren die zwischen den Wechselstromleitungen verbunden sind; zweite Kondensatoren, die zwischen den Wechselstromleitungen in Reihe verbunden sind, und Gleichtakt-Drosselspulen, die mit den ersten Kondensatoren und den zweiten Kondensatoren verbunden sind. Die leckstromunterdrückende Schaltung weist eine Klemme zum Anklemmen einer Spannung auf, die zwischen den Knoten der zweiten Kondensatoren und dem Metallrahmen verbunden ist; und einen dritten Kondensator, der mit der Klemme parallel verbunden ist. Folglich kann der Leckstrom, der durch die Fließkapazität verursacht wird, die zwischen den Stromleitungen und dem Hauptkörper durch das Kühlmittel im Verdichter-Hauptkörper erzeugt wird, durch die Phasenanpassung bzw. den Phasenabgleich der Klemme verringert werden. Zusätzlich kann das Anwachsen der Klemmen-Störspannung auch aufgrund der Existenz der Klemme unterdrückt werden. Den gesetzlich vorgeschriebenen Anforderungen sowohl des Leckstroms als auch der Klemmen-Störspannung kann entsprochen werden.
Die Klemme in der leckstromunterdrückenden Schaltung wird durch entgegengesetzt verbundenen Zenerdioden gebildet. Folglich wird der Leckstrom, der von der Spannung herrührt, die kleiner als die Zenerspannung ist, nicht vom Störfilter zum Rahmen fließen. Schließlich kann der Leckstrom aufgrund der Spannung, die kleiner ist als die Zenerspannung, abgeschnitten bzw. unterbrochen werden, so dass der Leckstrom effektiv reduziert werden kann.
Die Zenerspannung der Zenerdiode ist in einem Bereich von 10V bis 30V angesetzt. Folglich kann der Leckstrom effektiv reduziert werden. Genauer gesagt, trotz dem, dass eine Drehstromquelle als Stromquelle verwendet wird, kann der Leckstrom auf einen Wert gedrückt werden, der unterhalb des vorgeschriebenen Wertes liegt.
Außerdem ist die Kapazität des dritten Kondensators innerhalb eines Bereichs von 470pF bis 10000pF eingestellt. Dadurch kann das Anwachsen der Klemmen-Störspannung aufgrund der Klemme (Zenerdioden) unterdrückt werden und zusätzlich kann der Leckstrom effektiv unterbrochen werden. Folglich können sowohl der Leckstrom als auch die Klemmen-Störspannung genügend Spielraum haben, um die gesetzlich vorgeschriebenen Anforderungen zu erfüllen.
Während die vorliegende Erfindung mit einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben wurde, wird mit dieser Beschreibung nicht beabsichtigt, unsere Erfindung zu beschränken. Verschiedene Modifikationen der Ausführungsform werden für den Fachmann offenkundig sein. Folglich ist es vorgesehen, dass die angehängten Ansprüche jede derartige Modifikation oder Ausführungsform überdecken, wenn sie in den wahren Schutzbereich der Erfindung fallen.

Claims

Steuerungsvorrichtung für einen Verdichter, welcher umfasst: eine handelsübliche Stromquelle; einen bürstenlosen Gleichstrommotor, zum Antreiben eines Verdichtermechanismus; eine Umrichterschaltung, für das Umwandeln einer handelsüblichen Frequenz in eine Antriebsfrequenz, zur Steuerung des Motors; und einen Störfilter, der an einem Eingang der Umrichterschaltung angeordnet ist, zum Unterdrücken einer Gleichtaktstörung der handelsüblichen Stromquelle und der Umrichterschaltung, und der mit einer Masse über einen Metallrahmen verbunden ist, welcher zum Aufnehmen eines Verdichterhauptkörpers verwendet wird, wobei der Störfilter erste Kondensatoren umfasst, die zwischen den Wechselstromleitungen verbunden sind, Gleichtakt-Drosselspulen, die mit den ersten Kondensatoren verbunden sind, und zweite Kondensatoren, die an der umgekehrten Schaltungsseite der Gleichtakt-Drosselspulen angeordnet sind und in Reihe zwischen den Wechselstromleitungen verbunden sind; und eine leckstromunterdrückende Schaltung, welche eine Klemme umfasst, die zwischen Knoten der zweiten Kondensatoren und dem Metallrahmen verbunden ist, worin die Klemme zum Anklemmen einer Spannung vorgesehen ist.
Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die leckstromunterdrückende Schaltung des Weiteren einen dritten Kondensator umfasst, der mit der Klemme parallel verbunden ist.
Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Klemmse in der leckstromunterdrückende Schaltung durch gegenüberliegend verbundene Zenerdioden gebildet wird.
Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei eine Zenerspannung der Zenerdiode innerhalb eines Bereichs von 10V bis 30V eingestellt ist.
Steuerungsvorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Kapazität des dritten Kondensators innerhalb eines Bereichs von 470pF bis 10000pF eingestellt ist.