JP2000146392A - Refrigerator - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To perform an energy conservation while holding a required function by incorporating a first operation mode for rotating a motor in a speed range of a first rotational speed or below, and a second operation mode for rotating the motor at a second speed faster than the first speed. SOLUTION: When the refrigerator approaches to a set temperature, a rotational speed of a motor 4 for a compressor is decelerated, but when the speed of the motor 4 is decelerated, for example, to a speed slower than 2,700 rpm and its real speed is decelerated to 2,700 rpm or below, an output to a time constant circuit is set to HIGH, resistors are connected in parallel to alter a voltage divided value, and a DC voltage is set to an intermediate voltage. When the refrigerator approaches to the set temperature, the motor is rotated, for example, to a lowest speed of 1,600 rpm, but when a current flow rate of an inverter 3 to a switching element becomes, for example, 55% or below or a rotational speed command of the motor 4 becomes, for example, 1,600 rpm of a lowest speed and its real speed is decelerated to 1,600 rpm, a control at a converter control circuit side is turned OFF to a low voltage.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、交流を整流し所望
の直流電圧を出力する電源回路と、電動機を駆動する電
動機駆動回路から構成されるインバータ冷蔵庫に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inverter refrigerator comprising a power supply circuit for rectifying AC and outputting a desired DC voltage and a motor drive circuit for driving a motor.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来、交流を整流して直流に変換する整
流回路であって、電源電流の高調波の抑制や、直流電圧
の制御を行う電源回路と圧縮機用電動機の駆動回路とを
組み合わせ、圧縮機用電動機の速度制御を行う制御装置
として、ＰＣＴＪＰ９７／１３３１８号公報（文献１）
記載のものがある。2. Description of the Related Art Conventionally, a rectifier circuit for rectifying an alternating current and converting it to a direct current is provided by combining a power supply circuit for suppressing harmonics of a power supply current and controlling a DC voltage with a drive circuit for a compressor motor. As a control device for controlling the speed of a compressor motor, PCT JP97 / 13318 (Document 1)
Some are listed.

【０００３】この文献１には、交流電源を直流に変換す
る整流回路および平滑回路と、スイッチング動作とリア
クタ（インダクタンス）によるエネルギー蓄積効果を利
用して直流電圧の制御を行うチョッパ回路を有するコン
バータ回路と、コンバータ回路の直流側に接続されたイ
ンバータ回路および電動機を備えた電動機駆動装置と、
前記チョッパ回路のスイッチング動作を制御するコンバ
ータ制御回路と、インバータ回路のスイッチング動作を
制御することで、電動機の回転数制御を行うインバータ
制御回路と、電動機のロータ位置を検出し速度を演算す
る速度検出回路と、演算速度値と速度指令値を入力しイ
ンバータ制御回路を介して電動機の速度制御を行う速度
制御回路と、速度制御回路の出力信号を入力し、この出
力信号に従ってコンバータ制御回路を介して直流電圧を
制御する直流電圧制御回路とを備えた電動機制御回路が
記載されている。[0003] This document 1 discloses a converter circuit having a rectifier circuit and a smoothing circuit for converting an AC power supply to a DC, and a chopper circuit for controlling a DC voltage using a switching operation and an energy storage effect of a reactor (inductance). And a motor drive device including an inverter circuit and a motor connected to the DC side of the converter circuit,
A converter control circuit for controlling the switching operation of the chopper circuit; an inverter control circuit for controlling the rotation speed of the motor by controlling the switching operation of the inverter circuit; and a speed detection for detecting the rotor position of the motor and calculating the speed. A circuit, a speed control circuit for inputting the calculated speed value and the speed command value to control the speed of the electric motor via an inverter control circuit, and an output signal of the speed control circuit, A motor control circuit including a DC voltage control circuit for controlling a DC voltage is described.

【０００４】インバータ制御回路は、速度検出回路から
の位置信号および速度制御回路からの通流率信号に基づ
いて、インバータ回路のスイッチング素子を駆動し電動
機を駆動する。この速度検出回路は、電動機の誘起電圧
を検出し誘起電圧よりロータの位置を算出し、パルス状
の位置検出信号を出力すると共に算出した位置信号から
速度を演算し速度制御回路に速度検出値として出力す
る。そして、上記速度制御回路は外部からの速度指令と
速度検出値から速度偏差が零になるようにインバータの
ＰＷＭパルスの通流率信号を算出する。上記インバータ
回路、電動機、速度検出回路、インバータ制御回路およ
び速度制御回路により電動機の速度制御が行われる。The inverter control circuit drives the switching element of the inverter circuit to drive the motor based on the position signal from the speed detection circuit and the duty ratio signal from the speed control circuit. This speed detection circuit detects the induced voltage of the electric motor, calculates the position of the rotor from the induced voltage, outputs a pulse-shaped position detection signal, calculates the speed from the calculated position signal, and outputs the speed to the speed control circuit as a speed detection value. Output. The speed control circuit calculates the duty ratio signal of the PWM pulse of the inverter from the external speed command and the detected speed value so that the speed deviation becomes zero. The speed of the motor is controlled by the inverter circuit, the motor, the speed detection circuit, the inverter control circuit, and the speed control circuit.

【０００５】コンバータ制御回路は、直流電圧制御回路
からの信号に従ってチョッパ回路のスイッチング素子を
駆動する。直流電圧制御回路は、直流電圧と速度制御回
路の出力信号、例えば通流率信号を検出し、通流率信号
が所定値、例えばある通流率範囲の上限に達したら直流
電圧を所定の幅だけ上昇させ、通流率信号が下限値に達
したら直流電圧を所定の幅だけ降下させるように直流電
圧を制御する。上記コンバータ回路、コンバータ制御回
路および、直流電圧制御回路によりコンバータの直流電
圧制御回路が構成され直流電圧を制御する。The converter control circuit drives a switching element of the chopper circuit according to a signal from the DC voltage control circuit. The DC voltage control circuit detects a DC voltage and an output signal of the speed control circuit, for example, a duty ratio signal, and when the duty ratio signal reaches a predetermined value, for example, an upper limit of a certain duty ratio range, the DC voltage is changed to a predetermined width. And when the duty ratio signal reaches the lower limit value, the DC voltage is controlled so as to decrease the DC voltage by a predetermined width. The converter circuit, the converter control circuit, and the DC voltage control circuit constitute a DC voltage control circuit of the converter, and controls the DC voltage.

【０００６】上記文献１に記載の電動機制御装置は、冷
蔵庫用に関して記載されていないが、冷蔵庫用圧縮機を
駆動する電動機制御装置として直流電圧を制御するいわ
ゆるＰＡＭ制御手段を用いたものが特開平７−２６０３
０９号公報（文献２）及び特開平７-１８０９７号公報
（文献３）に記載されている。[0006] The motor control device described in the above reference 1 is not described for refrigerators, but a motor control device for driving a compressor for refrigerators using a so-called PAM control means for controlling a DC voltage is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. HEI 10-107,086. 7-2603
No. 09 (Reference 2) and JP-A-7-18097 (Reference 3).

【０００７】[0007]

【発明が解決しようとする課題】前記文献２及び３に
は、冷蔵庫用圧縮機駆動用電動機の制御装置としてＰＡ
Ｍインバータを用いることにより省エネルギー化される
ことは記載されているが、冷蔵庫として要求される機能
を持ちつつ省エネにする具体的構成について何ら記載さ
れていない。また、文献１のような構成では冷蔵庫用と
して吟味されていないため、更なる省エネについて何ら
開示されていない。The above-mentioned documents 2 and 3 disclose a PA as a control device for a motor for driving a compressor for a refrigerator.
Although it is described that energy can be saved by using an M inverter, there is no description about a specific configuration for saving energy while having a function required as a refrigerator. Further, since the configuration as in Document 1 is not examined for refrigerators, no further energy saving is disclosed.

【０００８】また、電動機を駆動するための電源電圧
（家庭用コンセントに供給される交流の電圧）は、電気
事業法により定められた許容変動量及び家庭内における
電圧降下分を考慮すると、基準値の±７．５％になる。
従来のような倍電圧回路を用いた電動機の制御装置で
は、直流ステージの電圧が２６０Ｖ〜３０３Ｖと最大値
と最小値との差が４３Ｖにもなり、直流ステージの電圧
が低い場合電動機が起動しないということがある。[0008] The power supply voltage for driving the electric motor (AC voltage supplied to the household outlet) is a reference value in consideration of the allowable fluctuation amount defined by the Electricity Business Act and the voltage drop in the home. ± 7.5% of.
In a conventional motor control device using a voltage doubler circuit, the DC stage voltage is 260 V to 303 V, the difference between the maximum value and the minimum value is 43 V, and the motor does not start when the DC stage voltage is low. There is that.

【０００９】本発明の目的は、冷蔵庫として要求される
機能を持ちつつ省エネルギーを達成し得る冷蔵庫を提供
することにある。An object of the present invention is to provide a refrigerator which has the functions required as a refrigerator and can achieve energy saving.

【００１０】本発明の第２の目的は、省エネルギー化を
達成しつつ高調波の低減を図った冷蔵庫を提供すること
にある。A second object of the present invention is to provide a refrigerator which achieves energy saving and reduces harmonics.

【００１１】本発明の第３の目的は、電源の電圧が変動
しても、圧縮機の起動を行える冷蔵庫を提供することに
ある。A third object of the present invention is to provide a refrigerator that can start the compressor even if the voltage of the power supply fluctuates.

【００１２】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的は、圧縮機を駆
動する電動機と、この電動機を回転制御するインバータ
と、交流を入力しこのインバータに可変電圧の直流を供
給するコンバータとを備えた冷蔵庫において、前記電動
機の回転数を第１の回転速度以下の速度領域で運転させ
る第１の運転モードと、前記電動機の回転数を前記第１
の回転速度より大きい第２の速度で運転させる第２の運
転モードとを備えることにより達成される。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a refrigerator including a motor for driving a compressor, an inverter for controlling the rotation of the motor, and a converter for inputting an AC and supplying a variable voltage DC to the inverter. A first operation mode in which the rotation speed of the electric motor is operated in a speed range equal to or lower than a first rotation speed;
And a second operation mode for operating at a second speed greater than the rotation speed of

【００１３】上記第２の目的は、交流を直流に変換する
整流回路と、この直流を昇圧する昇圧チョッパと、前記
整流回路とこの昇圧チョッパとの間に設けられたリアク
タと、この昇圧チョッパの後段に設けられ直流を電動機
を回転させるための交流に変換するインバータと、この
インバータにより回転制御され圧縮機を駆動する電動機
と、前記インバータに入力される直流が複数種類の直流
になるように前記昇圧チョッパを制御する昇圧チョッパ
制御手段と、この複数種類のそれぞれの直流電圧で前記
インバータをパルス幅変調制御するインバータ制御手段
とを備えた冷蔵庫において、前記リアクタを小電流域で
大きなインダクタンスを大電流域で小さなインダクタン
スを呈するようなリアクタとすることにより達成され
る。A second object of the present invention is to provide a rectifier circuit for converting an alternating current to a direct current, a booster chopper for boosting the direct current, a reactor provided between the rectifier circuit and the booster chopper, An inverter that is provided at a subsequent stage and converts a direct current into an alternating current for rotating the motor, an electric motor whose rotation is controlled by the inverter to drive the compressor, and that the DC input to the inverter is a plurality of types of DC. In a refrigerator including boost chopper control means for controlling a boost chopper and inverter control means for performing pulse width modulation control of the inverter with each of the plurality of types of DC voltages, the reactor is provided with a large inductance in a small current range and a large current. This is achieved by providing the reactor with a small inductance in the basin.

【００１４】上記第３の目的は、圧縮機を駆動する電動
機と、この電動機を回転制御するインバータと、交流を
入力しこのインバータに可変電圧の直流を供給するコン
バータとを備えた冷蔵庫において、前記電動機を起動す
る際、前記インバータに供給する直流電圧を、前記交流
を直流に変換した値よりも高くする手段とを備えること
により達成される。A third object of the present invention is to provide a refrigerator including a motor for driving a compressor, an inverter for controlling the rotation of the motor, and a converter for inputting an alternating current and supplying a variable voltage direct current to the inverter. Means for increasing a DC voltage supplied to the inverter when the motor is started, to be higher than a value obtained by converting the AC into DC.

【００１５】[0015]

【発明の実施の形態】冷蔵庫に対する要求として、調理
した食品を冷凍貯蔵する場合に急速に冷凍させる等急速
冷凍、短時間に氷を作る急速製氷、更に冷蔵庫は一般家
庭において常に電源プラグを入れて使用するため年間電
気代が安い（年間の消費電力が少ない）といった省エネ
ルギーであることが挙げられる。急速冷凍及び急速製氷
については、圧縮機の回転数を上昇させて冷凍サイクル
の冷媒循環量を増すことにより達成されるが、省エネル
ギーとするためには、圧縮機を低速回転で運転する必要
がある。圧縮機を高速回転で運転することと圧縮機を低
速回転で運転することを両立させようとすると次のよう
な問題がある。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Demands for refrigerators include rapid freezing, such as quick freezing of cooked food when storing frozen foods, rapid ice making to make ice in a short time, and refrigerators always have a power plug inserted in ordinary households. Energy savings include low annual electricity bills (low annual power consumption) for use. Rapid refrigeration and rapid ice making are achieved by increasing the rotation speed of the compressor to increase the amount of refrigerant circulating in the refrigeration cycle. However, in order to save energy, it is necessary to operate the compressor at low speed. . The following problem arises when trying to achieve both high-speed rotation of the compressor and low-speed rotation of the compressor.

【００１６】現在冷蔵庫用圧縮機（主にレシプロタイ
プ）を動作させる電動機は、回転子に永久磁石が埋め込
まれ、固定子にインバータによって回転磁界を発生させ
ることによって回転子を回転させるブラシレス電動機が
多く使用されている。このブラシレス電動機の回転数は
次の式で表される。At present, a motor for operating a compressor for refrigerators (mainly a reciprocating type) is a brushless motor in which a permanent magnet is embedded in a rotor and a rotating magnetic field is generated by an inverter in a stator to rotate the rotor. It is used. The rotation speed of this brushless motor is expressed by the following equation.

【００１７】Ｎ＝（Ｖ−ＩＲ）／ｋΦ ここで、Ｎは電動機の回転数、Ｖは電動機印加電圧、Ｉ
は電動機電流、Ｒは電動機の内部抵抗、ｋは係数、Φは
磁束密度である。N = (V-IR) / kΦ where N is the number of revolutions of the motor, V is the voltage applied to the motor, I
Is the motor current, R is the internal resistance of the motor, k is the coefficient, and Φ is the magnetic flux density.

【００１８】この式からも理解されるように、電動機印
加電圧Ｖが大きいほど、また電動機内部抵抗Ｒが小さい
ほど高速回転が得られる。インバータに入力される直流
電圧は、倍電圧回路を用いると１４４Ｖの２倍の２８８
Ｖ（負荷を接続すると約２５０Ｖ）が得られるが、電動
機の内部抵抗Ｒは電動機を高速回転仕様とするか低速回
転仕様とするかで異なり、例えば高速回転仕様とする
と、電動機の固定子の巻き数であるターン数を１２０タ
ーン（一例）とすることで内部抵抗Ｒの値を小さくして
いる。ところが、このように電動機の仕様を高速側に設
定すると、低速域において電動機の効率が著しく低下す
るという問題がある。As can be understood from this equation, the higher the motor applied voltage V and the smaller the motor internal resistance R, the higher the speed of rotation. The DC voltage input to the inverter is 288 which is twice as large as 144 V when using the voltage doubler circuit.
V (approximately 250 V when a load is connected), the internal resistance R of the motor differs depending on whether the motor is used for high-speed rotation or low-speed rotation. The value of the internal resistance R is reduced by setting the number of turns to 120 turns (an example). However, when the specification of the electric motor is set to the high-speed side, there is a problem that the efficiency of the electric motor is significantly reduced in a low-speed range.

【００１９】一方、電動機の仕様を低速域に合わせる
（低速域の効率を高くする）ため、固定子巻き線の巻き
数を１４０ターン（一例）とすると、電動機印加電圧Ｖ
は一定で、電動機内部抵抗Ｒが大きくなることから急速
冷凍や急速製氷に必要な回転数を得ることができないと
いった問題がある。On the other hand, if the number of turns of the stator winding is set to 140 turns (an example) in order to adjust the specification of the motor to a low speed region (to increase the efficiency in the low speed region), the motor applied voltage V
Is constant and the internal resistance R of the motor becomes large, so that there is a problem that it is not possible to obtain the number of rotations required for rapid freezing and rapid ice making.

【００２０】そこで、本実施の形態では、電動機の仕様
を低速域に合わせてインバータ入力電圧を高速域におい
て高くするようにすることで電動機の高速回転を実現す
るようにした。インバータ入力電圧、即ち直流ステージ
電圧を高くするためには、交流を直流に変換するコンバ
ータの後段に昇圧チョッパ（若しくはＰＷＭ制御可能な
コンバータ）を設けてこの昇圧チョッパをチョッピング
制御する（ＰＡＭ制御）ことにより達成されるが、文献
１に記載されているように電動機の全動作領域で昇圧チ
ョッパを動作させると、電動機に印加される電圧が低い
ところ（低速領域）で電動機効率が悪くなってしまうと
いう問題があった。即ち、冷蔵庫でインバータ制御を行
うと、圧縮機用電動機の回転数は、設定される最小回転
数で運転されることが多い。この際、コンバータ回路内
の昇圧チョッパ回路で、パワー素子のスイッチング動作
及びリアクタのエネルギー蓄積効果により、入力電流を
強制的に流し電圧を昇圧すると、パワー素子のスイッチ
ング損失により、回路の効率が低下するという問題を有
していた。Therefore, in the present embodiment, high-speed rotation of the motor is realized by adjusting the specifications of the motor to the low-speed range and increasing the inverter input voltage in the high-speed range. In order to increase the inverter input voltage, that is, the DC stage voltage, a boost chopper (or a PWM controllable converter) is provided after the converter that converts AC to DC, and the boost chopper is chopped (PAM control). However, when the boost chopper is operated in the entire operation region of the motor as described in Document 1, the motor efficiency is deteriorated at a low voltage applied to the motor (low speed region). There was a problem. That is, when inverter control is performed in a refrigerator, the rotation speed of the compressor motor is often operated at a set minimum rotation speed. At this time, when the input current is forced to flow and the voltage is boosted by the switching operation of the power element and the energy storage effect of the reactor in the boost chopper circuit in the converter circuit, the efficiency of the circuit is reduced due to the switching loss of the power element. Had the problem that

【００２１】また、最小回転数でもコンバータ回路内の
昇圧チョッパ回路で、パワー素子のスイッチング動作を
行い、直流電圧を昇圧すると、直流電圧の最低電圧は、
電圧変動を含めると１６３Ｖ以上で制御しなければなら
ない。このため、圧縮機用電動機の設計は、直流電圧の
高い点で設計するため最適設計と成らず効率が低下する
という問題を有していた。Further, when the power element is switched by the boost chopper circuit in the converter circuit even at the minimum rotation speed and the DC voltage is boosted, the minimum voltage of the DC voltage becomes
Including voltage fluctuations, control must be performed at 163 V or more. For this reason, the design of the motor for a compressor has a problem that the efficiency is reduced because the design is not performed at the optimum point because the design is performed at a high DC voltage.

【００２２】これは、倍電圧回路を用いない全波整流の
場合、直流電圧の大きさは約１４４Ｖであるが、これを
最低の通流率で昇圧させて得られる最低直流電圧は約１
６３Ｖであるため、回転数を低下させようとすると、Ｐ
ＷＭ波形であるパルス幅が細くなり、インバータのオン
期間に流れる電流の大きさが大きくなり（ある相のスイ
ッチング素子がオンしている期間に流れる電流の最大
値）、還流モード（その相の還流ダイオ−ドに電流が流
れている期間）における最低電流との差が大きくなって
しまうことによる。この差電流は、脈動磁束密度と比例
関係にあり、これが大きいほど鉄損が大きくなってしま
う。In the case of full-wave rectification without using a voltage doubler, the magnitude of the DC voltage is about 144 V, but the minimum DC voltage obtained by boosting the voltage at the lowest conduction rate is about 1 V.
Since it is 63 V, if the rotational speed is to be reduced, P
The pulse width of the WM waveform is reduced, the magnitude of the current flowing during the ON period of the inverter is increased (the maximum value of the current flowing during the period when the switching element of a certain phase is ON), and the reflux mode (the reflux of the phase) This is because the difference from the minimum current during the period when the current is flowing through the diode becomes large. This difference current is proportional to the pulsating magnetic flux density, and the greater the difference current, the greater the iron loss.

【００２３】この問題を解決するため、本実施の形態で
は、低速領域において昇圧チョッパをオフすることで直
流電圧を更に低くすることとした。直流ステージの電圧
を低くした分インバータのＰＷＭのパルス幅を広くする
ことができる。このようにパルス幅を広くすることで、
インバータスイッチング素子の１周期における最大電流
値と最小電流値との差を小さくすることができるので、
脈動磁束密度を小さくすることができ、その結果、電動
機の鉄損を減少させることができる。In order to solve this problem, in the present embodiment, the DC voltage is further lowered by turning off the boost chopper in the low speed region. The pulse width of the PWM of the inverter can be widened by the reduction of the voltage of the DC stage. By increasing the pulse width in this way,
Since the difference between the maximum current value and the minimum current value in one cycle of the inverter switching element can be reduced,
The pulsating magnetic flux density can be reduced, and as a result, the iron loss of the electric motor can be reduced.

【００２４】さて、上記の如く電動機の鉄損を少なくす
るために電動機の低速回転域で昇圧チョッパをオフして
更に低電圧を実現するのであるが、昇圧チョッパをオフ
したことにより入力電流に含まれる高次の高調波が増大
するという問題が発生した。昇圧チョッパが動作してい
る領域では、電流指令が入力交流電圧に基づいて作成さ
れているために力率がほぼ１に制御されることで、電流
波形は正弦波状になり高調波成分が低減されるのである
が、昇圧チョッパが動作しない領域では、電流波形は、
コンバータとインバータ間の直流ステージに設けられた
ＬＣフィルタのリアクタのインダクタンスＬの大きさに
よって決まり、Ｌの値が小さいほど波高値が大きく幅が
小さい尖頭的な電流が流れ、Ｌの値が大きいほど電流波
形が正弦波状になる。そこで、リアクタのインダクタン
スを大きくすれば高調波の問題が解決されるのである
が、この高調波を低減しうるリアクタは形状が大きくな
り例えば冷蔵庫背面板と冷蔵庫内板との間に設けられる
電気品箱に収納することができないという問題がある。As described above, in order to reduce the iron loss of the motor, the boost chopper is turned off in the low-speed rotation range of the motor to realize a lower voltage. However, since the boost chopper is turned off, it is included in the input current. There is a problem that higher harmonics increase. In the region where the boost chopper is operating, the current command is generated based on the input AC voltage, so that the power factor is controlled to approximately 1, so that the current waveform becomes sinusoidal and harmonic components are reduced. However, in the region where the boost chopper does not operate, the current waveform is
It is determined by the magnitude of the inductance L of the reactor of the LC filter provided on the DC stage between the converter and the inverter. As the value of L is smaller, a peak current with a larger peak value and a smaller width flows, and the value of L is larger. As the current becomes more sinusoidal, the current waveform becomes more sinusoidal. Therefore, the problem of harmonics can be solved by increasing the inductance of the reactor. However, a reactor capable of reducing the harmonics has a large shape, for example, an electrical component provided between the rear plate of the refrigerator and the inner plate of the refrigerator. There is a problem that it cannot be stored in a box.

【００２５】この問題を解決するため、本実施の形態で
は、低電流域でインダクタンスが大きくなるインダクタ
ンス可変形のリアクタを用いた。このリアクタの形状
は、鉄やアモルファス材料にコイルが巻回され、一巡磁
気回路が形成されるように構成し、この磁気回路の一部
にエアギャップを設けたものである。単にインバータの
直流側のリアクタを鉄芯入りとすることは特公昭64-202
9号公報に記載されており高調波低減という効果を奏す
るのであるが、単に鉄芯入りのリアクタでは、リアクタ
を流れる電流が増大すればするほど小さくなってしま
う。これでは、昇圧チョッパをオフしている状態の全域
において必要なインダクタンス値を得ることができずそ
の領域中の低速側で高調波が増大するといった問題があ
る。In order to solve this problem, in the present embodiment, a variable inductance type reactor having a large inductance in a low current region is used. The reactor is configured such that a coil is wound around iron or an amorphous material to form a loop magnetic circuit, and an air gap is provided in a part of the magnetic circuit. It is simply to make the reactor on the DC side of the inverter contain an iron core.
No. 9 discloses an effect of reducing harmonics, but in a reactor containing only an iron core, the smaller the current flowing through the reactor, the smaller the current. In this case, a necessary inductance value cannot be obtained in the entire region where the boost chopper is off, and there is a problem that harmonics increase on the low speed side in the region.

【００２６】本実施の形態では、鉄心等を環状にして一
部に空隙を持たせたリアクタとしているので、起動から
電流値が上昇しても略一定のインダクタンス値Ｌが維持
されるので、電動機の作動領域全域において高調波によ
る影響を最小にすることができる。又、以下に説明する
ように、本実施の形態では、昇圧チョッパをオフした場
合１つの速度（最低速度）で運転するようにしている
が、冷蔵庫の機種によってこの最低速度が異なる場合で
も、本リアクタのインダクタンス値に略一定部分が存在
しているため、その範囲内であれば機種毎にリアクタを
変えることなく設計の自由度が広がる。In the present embodiment, since the reactor is formed by annularly forming an iron core or the like and having a gap in a part thereof, a substantially constant inductance value L is maintained even when the current value increases from the start. Can minimize the influence of the harmonics over the entire operation region. Also, as described below, in the present embodiment, when the step-up chopper is turned off, the operation is performed at one speed (minimum speed). Since there is a substantially constant portion in the inductance value of the reactor, the degree of freedom in design is increased without changing the reactor for each model within the range.

【００２７】以下、上記した本発明の一実施の形態を図
面を用いて説明する。図１は冷蔵庫の制御装置を説明す
るものであり、整流回路及び昇圧チョッパ回路を用いた
コンバータ回路と、インバータ回路及び圧縮機用電動機
からなる電動機駆動回路を備えた電動機制御装置の全体
構成図である。Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 illustrates a control device of a refrigerator, and is an overall configuration diagram of a motor control device including a converter circuit using a rectifier circuit and a step-up chopper circuit, and a motor drive circuit including an inverter circuit and a compressor motor. is there.

【００２８】交流電源１は一般にはコンセントであり、
冷蔵庫側の差し込みプラグを挿入することによって冷蔵
庫に受電される。受電された交流はコンバータ回路２に
接続され直流に変換される。コンバータ回路２には、整
流回路を構成するダイオード２１、２２、２３、２４、
リアクタ２５、ダイオード２６及びトランジスタ等のパ
ワーデバイスであるスイッチング素子２７で構成される
昇圧チョッパ回路を介して直流電圧として出力される。
コンバータ回路２内の昇圧チョッパ回路はコンバータ回
路２内の整流回路の出力側に接続され、前述したパワー
素子のスイッチング動作及びリアクタ２５のエネルギー
蓄積効果により、入力電流を強制的に流し電圧を昇圧す
る。昇圧された直流電圧は平滑用コンデンサに供給され
安定した直流電圧を出力する。昇圧の仕組みは公知であ
るが、簡単に説明する。ダイオード２１側がプラスとし
て、スイッチング素子２７がオンしているとき、電流
が、交流電源１、ダイオード２１、リアクタ２５、スイ
ッチング素子２７、ダイオード２４、交流電源１の順に
流れリアクタ２５に電磁エネルギーが蓄積される。この
時、スイッチング素子２７をオフすると、リアクタ２５
から逆流防止用のダイオード２６を介して平滑用のコン
デンサ５に電流が流れ、電磁エネルギーがコンデンサ５
に移されコンデンサ５の電圧が上昇する。これにより直
流ステージ電圧を上昇させるのである。なお、コンバー
タ２内の抵抗２８は電流検出用の抵抗である。The AC power supply 1 is generally an outlet,
Power is received by the refrigerator by inserting the insertion plug on the refrigerator side. The received AC is connected to the converter circuit 2 and converted into DC. The converter circuit 2 includes diodes 21, 22, 23, 24, which constitute a rectifier circuit.
It is output as a DC voltage via a boost chopper circuit composed of a reactor 25, a diode 26, and a switching element 27 which is a power device such as a transistor.
The boost chopper circuit in the converter circuit 2 is connected to the output side of the rectifier circuit in the converter circuit 2 and forcibly flows the input current to boost the voltage by the switching operation of the power element and the energy storage effect of the reactor 25 described above. . The boosted DC voltage is supplied to a smoothing capacitor and outputs a stable DC voltage. The mechanism of boosting is known, but will be briefly described. When the diode 21 side is positive and the switching element 27 is on, a current flows in the order of the AC power supply 1, the diode 21, the reactor 25, the switching element 27, the diode 24, and the AC power supply 1, and electromagnetic energy is accumulated in the reactor 25. You. At this time, when the switching element 27 is turned off, the reactor 25
Current flows through the smoothing capacitor 5 through the backflow preventing diode 26, and electromagnetic energy is
And the voltage of the capacitor 5 rises. As a result, the DC stage voltage is increased. The resistor 28 in the converter 2 is a current detecting resistor.

【００２９】このコンデンサ５には、電動機を回転させ
るための回転磁界を発生させる交流に直流を変換するイ
ンバータ３が接続されている。インバータ３には圧縮機
駆動用電動機４が接続されている。この電動機４が駆動
する圧縮機７は、詳細図示しないが、電動機４と共に密
閉容器内に収納されており、主にレシプロタイプの圧縮
機である。その他、ロータリタイプの圧縮機であっても
構わない。The capacitor 5 is connected to an inverter 3 for converting a direct current into an alternating current which generates a rotating magnetic field for rotating the electric motor. A motor 4 for driving the compressor is connected to the inverter 3. Although not shown in detail, the compressor 7 driven by the electric motor 4 is housed in a closed container together with the electric motor 4, and is mainly a reciprocating compressor. In addition, a rotary type compressor may be used.

【００３０】インバータ３は、３相インバータでありス
イッチング素子として本実施形態ではＩＧＢＴ（インシ
ュレーテッドゲートバイポーラトランジスタ）３１ａ乃
至３２ｃが用いられている。これらスイッチング素子に
はそれぞれ並列に還流ダイオード３３ａ乃至３４ｃが接
続されている。そして、コンデンサ５から供給される直
流を設定された回転数になるよう電動機４の回転位置検
出の出力に基づいて１２０度通流を行い、各相の通流期
間における通流率の制御（パルス幅制御）を行い電動機
４の回転数を制御する。The inverter 3 is a three-phase inverter, and uses IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) 31a to 32c as switching elements in this embodiment. Reflux diodes 33a to 34c are connected in parallel to these switching elements, respectively. Then, a 120-degree flow is performed based on the output of the rotation position detection of the electric motor 4 so that the DC supplied from the capacitor 5 becomes the set rotation speed, and the flow rate is controlled during the flow period of each phase (pulse). Width control) to control the number of rotations of the electric motor 4.

【００３１】なお、抵抗６は電流検出用抵抗でこの電流
検出値が過電流保護装置１１１に送出され、この電流検
出値がスレッシュホールドレベルを超えたときインバー
タ３を構成するスイッチング素子を全てオフする信号を
ドライバ１１０に出力し、ドライバ１１０はスイッチン
グ素子をオフする。これはインバータ制御において電流
マイナーループを有しないために設けるものである。The resistor 6 is a current detection resistor, and the detected current value is sent to the overcurrent protection device 111. When the detected current value exceeds a threshold level, all the switching elements constituting the inverter 3 are turned off. A signal is output to the driver 110, and the driver 110 turns off the switching element. This is provided because there is no current minor loop in the inverter control.

【００３２】温度設定器１３０からの信号である冷凍室
設定温度と冷凍室温度検出器１３８からの実冷凍室温度
が比較器１００によって比較され温度偏差が速度指令演
算器１０１に出力される。最高速度指令までは温度偏差
に比例した速度指令が出力されるが、それ以上の偏差で
は速度指令は一定となる。一方、電動機４の誘起電圧を
位置検出器１０２に入力し、この誘起電圧から磁石位置
を演算して、この位置信号に基づいて速度演算器１０３
によって電動機の回転数（速度）が出力される。この検
出された速度は、前述の速度指令（速度指令リミッタ１
３６及び選択回路１３７は後述する）と比較器１０４に
て比較され速度偏差がインバータＰＷＭデューティ指令
器１０５に入力され、この速度偏差に基づいて比例積分
演算されて速度偏差が０となるようにパルス幅が決めら
れたパルス列が出力される。また、位置検出器１０２の
出力信号は、転流出力器１０８にも入力され、各相のス
イッチング素子の１２０度通流の転流タイミング（相毎
に１２０度ずれたパルス列）であるパルス列が各スイッ
チング素子毎に出力される（図は１スイッチング素子
分）。各相の下アームを構成するスイッチング素子３２
ａ、３２ｂ、３２ｃは、この転流タイミングの期間中オ
ンとなり、上アームを構成するスイッチング素子３１
ａ、３１ｂ、３１ｃには転流タイミングを表すパルス列
と先のＰＷＭ信号を表すパルス列とのアンドがアンド回
路１０９により取られドライバ１１０を介してオンオフ
制御される。The freezer compartment set temperature, which is a signal from the temperature setter 130, and the actual freezer compartment temperature from the freezer compartment temperature detector 138 are compared by the comparator 100, and the temperature deviation is output to the speed command calculator 101. A speed command proportional to the temperature deviation is output up to the maximum speed command, but if the deviation is larger than that, the speed command is constant. On the other hand, the induced voltage of the electric motor 4 is input to the position detector 102, the magnet position is calculated from the induced voltage, and the speed calculator 103 is calculated based on the position signal.
As a result, the rotation speed (speed) of the electric motor is output. The detected speed corresponds to the speed command (speed command limiter 1).
The speed deviation is input to an inverter PWM duty command unit 105, and a proportional integral operation is performed based on the speed deviation so that the speed deviation becomes zero. A pulse train having a determined width is output. The output signal of the position detector 102 is also input to the commutation output unit 108, and a pulse train that is a commutation timing of a 120-degree commutation of the switching element of each phase (a pulse train shifted by 120 ° for each phase) is generated. It is output for each switching element (the figure is for one switching element). Switching element 32 constituting lower arm of each phase
a, 32b and 32c are turned on during this commutation timing, and the switching elements 31 constituting the upper arm
In AND gates a, 31b and 31c, the AND of the pulse train representing the commutation timing and the previous pulse train representing the PWM signal is taken by the AND circuit 109 and ON / OFF controlled via the driver 110.

【００３３】次にコンバータ２の直流ステージ電圧の制
御について説明する。本実施の形態における直流ステー
ジの電圧は、高電圧（２８０Ｖ）、中電圧（１７０
Ｖ）、低電圧（１２０Ｖ）の３段階に制御され、高電圧
及び中電圧では昇圧チョッパ２７をオンオフ制御するこ
とでその電圧を実現している。低電圧では昇圧チョッパ
２７をオフしてインバータ３の出力パルス幅を太らせる
ことによって省エネルギーに寄与している。Next, control of the DC stage voltage of converter 2 will be described. In the present embodiment, the DC stage voltage is a high voltage (280 V), a medium voltage (170 V).
V) and a low voltage (120 V), and the high voltage and the medium voltage are realized by controlling the boost chopper 27 on and off. At low voltage, the boost chopper 27 is turned off to increase the output pulse width of the inverter 3, thereby contributing to energy saving.

【００３４】速度演算器１０３にて演算された電動機４
の実回転速度及び速度指令発生器１０１にて演算された
速度指令は、コンバータＰＡＭ電圧指令発生器１０６及
びコンバータ動作判定器１０７に入力される。コンバー
タＰＡＭ電圧指令発生器１０６では、入力された実速度
及び速度指令に基づいて高電圧若しくは中電圧の指令を
発生する。この電圧指令値と直流電圧検出回路５０によ
って検出されたコンデンサ５の両端の電圧である直流電
圧とを比較し比例積分回路を介して、コンデンサ５の両
端の電圧が選択された高電圧若しくは中電圧になるよう
な電流波高値の指令が出力される。また、コンバータ動
作判定器１０７では、入力された実速度及び速度指令に
基づいて直流ステージ電圧を低電圧にしなければならな
いと判定した場合、昇圧チョッパ（以降、スイッチング
素子２７を昇圧チョッパ２７という場合もある）をオフ
する信号であるチョッパオフ信号（ＰＡＭオフ信号）を
出力する。The electric motor 4 calculated by the speed calculator 103
The actual rotation speed and the speed command calculated by the speed command generator 101 are input to the converter PAM voltage command generator 106 and the converter operation determiner 107. Converter PAM voltage command generator 106 generates a high voltage or medium voltage command based on the input actual speed and speed command. This voltage command value is compared with a DC voltage which is a voltage across the capacitor 5 detected by the DC voltage detection circuit 50, and the voltage across the capacitor 5 is selected via the proportional integration circuit. The current peak value command is output as follows. If converter operation determining unit 107 determines that the DC stage voltage must be reduced based on the input actual speed and speed command, the converter chopper (hereinafter, switching element 27 may be referred to as boost chopper 27). ) To output a chopper off signal (PAM off signal).

【００３５】コンバータＰＡＭ電圧指令器１０６からの
電流波高値指令は、電圧検出器２９にて検出されたダイ
オード２１、２２、２３、２４によって全波整流された
電圧（脈流）と乗算器２０１によって乗算されて瞬時電
流指令となる。この瞬時電流指令と電流検出抵抗２８に
よって検出された実瞬時電流とが比較器２０２にて比較
されその偏差が比較器２０４に入力され、発信器２０３
にて生成された鋸歯状波（三角波）と比較されてパルス
幅変調信号を得る。この信号がドライブ回路２０５に入
力され増幅されて昇圧チョッパ２７のゲート信号とな
る。このように瞬時電流指令と瞬時電流とを比較して偏
差がなくなる方向に制御することで、入力電圧と電流の
位相がほぼ等しくなり力率が１に近くなる。このように
電流を正弦波状にすることで、高調波を抑制することが
できる。なお、低電圧が要求されている場合、前述のコ
ンバータ動作判定器１０７の出力であるチョッパオフ信
号はドライブ回路２０５に入力され、ゲート信号をブロ
ックして昇圧チョッパ２７のスイッチング動作を停止さ
せる。The current peak value command from converter PAM voltage command device 106 is supplied to multiplier 201 by a voltage (pulsating current) that has been full-wave rectified by diodes 21, 22, 23, and 24 detected by voltage detector 29 and a multiplier 201. The multiplication results in an instantaneous current command. This instantaneous current command and the actual instantaneous current detected by the current detection resistor 28 are compared by the comparator 202, and the deviation is input to the comparator 204, and the transmitter 203
Is compared with the sawtooth wave (triangular wave) generated in step (1) to obtain a pulse width modulation signal. This signal is input to the drive circuit 205 and amplified to become a gate signal of the boost chopper 27. By controlling the instantaneous current command and the instantaneous current in such a manner as to eliminate the deviation in this way, the phases of the input voltage and the current become substantially equal, and the power factor becomes close to 1. By forming the current into a sine wave, harmonics can be suppressed. When a low voltage is required, the chopper off signal output from the converter operation determination unit 107 is input to the drive circuit 205 to block the gate signal and stop the switching operation of the boost chopper 27.

【００３６】点線Ａで囲んだ各要素は、一つの集積回路
にパッケージされている。なお、チョッパオフ信号が出
力されている間、コンバータＰＡＭ電圧指令器１０６の
出力は中電圧指令が出力されており、瞬時電流偏差に基
づくチョッピング信号がドライブ回路に出されている。
この時、チョッパオフ信号が解除されても直流ステージ
電圧が徐々に立ち上がるように集積回路中に構成されて
いる（図示なし）。Each element surrounded by a dotted line A is packaged in one integrated circuit. While the chopper off signal is being output, the output of converter PAM voltage command device 106 is a medium voltage command, and a chopping signal based on the instantaneous current deviation is being output to the drive circuit.
At this time, the integrated circuit is configured so that the DC stage voltage gradually rises even if the chopper off signal is released (not shown).

【００３７】上記したコンバータ制御回路は、最近コン
トロールＩＣ化されており、アナログ電圧を制御するこ
とにより直流電圧を制御する方式のものが多数製品化さ
れている。The converter control circuit described above has recently been made into a control IC, and many products having a system for controlling a DC voltage by controlling an analog voltage have been commercialized.

【００３８】なお、上記説明した実施形態においては、
直流ステージの電圧指令を速度指令値と実際の速度値に
よって判定しているが、インバータのパルス幅変調信号
の通流率に応じて判定してもよい。In the above-described embodiment,
Although the voltage command of the DC stage is determined based on the speed command value and the actual speed value, the voltage command may be determined according to the duty ratio of the pulse width modulation signal of the inverter.

【００３９】次に、コンバータＰＡＭ電圧指令器１０６
の詳細を図２に基づいて説明する。速度指令値と実際の
速度値に基づいて高電圧若しくは中電圧がプログラム処
理によって選択され、この選択された電圧がコンバータ
制御回路側で発生し得るようなアナログ電圧による指令
を出力するものである。すなわち、抵抗のＲ２とＲ３の
分圧値できまる電圧を出力するか、Ｒ３とＲ４を並列接
続させＲ３及びＲ４の並列抵抗値とＲ２との分圧値で決
まる電圧を出力するかによって直流スーテジ電圧を変更
する指令を変更する。Next, converter PAM voltage commander 106
Will be described with reference to FIG. A high voltage or a medium voltage is selected by program processing based on the speed command value and the actual speed value, and a command is output by an analog voltage such that the selected voltage can be generated on the converter control circuit side. In other words, the DC stage depends on whether to output a voltage determined by the divided values of the resistors R2 and R3 or to connect R3 and R4 in parallel and output a voltage determined by the parallel resistance of R3 and R4 and the divided value of R2. Change the command to change the voltage.

【００４０】しかし、切替点で直流電圧の大きな変化が
生じ、このステップ状の電圧の変化は、インバータのＰ
ＷＭディユーティに悪影響を及ぼすので、本実施の形態
では前記プログラム処理による電圧指令が変化しても、
アナログ回路により変化が徐々に進行するようにした。
以下、説明する。However, a large change in the DC voltage occurs at the switching point, and this step-like voltage change
Since the WM duty is adversely affected, in this embodiment, even if the voltage command by the program processing changes,
The change was made to progress gradually by the analog circuit.
This will be described below.

【００４１】プログラム処理により出力された直流電圧
の指令はスッテプ状に変化する。このステップ状に変化
する信号を抵抗Ｒ１とキャパシタＣで時定数をもたせ、
徐々に電圧を上昇させる。この電圧と発振回路で形成さ
れた三角波をコンパレータで比較する。この発信回路の
出力波形の波高値は直流電圧の指令値の電圧以下に設定
しておく。コンパレータの出力は、時定数回路の出力が
大きいとき出力されるので、時定数回路の出力電圧が徐
々に大きくなると共に徐々に幅の広がるパルス列が出力
される。そして、コンデンサＣへの充電が完了するとコ
ンパレータはオンを出力する。コンパレータの出力がオ
ンであるときトランジスタＴはオンするので、このとき
コンバータ制御回路側には、抵抗Ｒ３とＲ４との並列抵
抗値とＲ２との分圧による電圧（分圧１という）が出力
される（トランジスタＴがオフの時は抵抗Ｒ２とＲ３と
の分圧（分圧２という））。分圧１と分圧２の電圧が交
互に出力され、時定数回路の電圧が立ち上がってくるに
つれ分圧１の電圧期間が徐々に長くなり、最終的に分圧
１のみの電圧が出力される。このようにコンバータ制御
回路側には時定数に応じたデユーテイ幅の違う矩形波が
出力される。図示しないが、コンバータ制御回路側には
積分回路が内蔵されており、この矩形波をアナログ電圧
に変換する。この出力が直流電圧指令となり、この値と
実直流電圧とが比較されて電流の波高値指令となる。こ
れらの制御により、直流電圧を切替えた場合の電圧変化
を抑制するため、電動機４の回転数脈動を抑えることが
できる。図４に抵抗Ｒ１とキャパシタＣの時定数を変化
させた場合の回転数脈動を示す。時定数が大きい方が回
転数の脈動が小さいことがわかる。The DC voltage command output by the program processing changes in steps. The time-varying signal is given a time constant by the resistor R1 and the capacitor C,
Gradually increase the voltage. This voltage is compared with a triangular wave formed by the oscillation circuit by a comparator. The peak value of the output waveform of this transmitting circuit is set to be equal to or lower than the DC voltage command value. Since the output of the comparator is output when the output of the time constant circuit is large, a pulse train whose output voltage gradually increases as the output voltage of the time constant circuit gradually increases is output. When the charging of the capacitor C is completed, the comparator outputs ON. Since the transistor T is turned on when the output of the comparator is turned on, at this time, a voltage (referred to as divided voltage 1) obtained by dividing the parallel resistance value of the resistors R3 and R4 and the voltage divided by R2 is output to the converter control circuit side. (When the transistor T is off, the voltage division between the resistors R2 and R3 (referred to as voltage division 2)). Voltages of the divided voltage 1 and the divided voltage 2 are output alternately, and as the voltage of the time constant circuit rises, the voltage period of the divided voltage 1 becomes gradually longer, and finally only the voltage of the divided voltage 1 is output. . In this way, rectangular waves having different duty widths according to the time constant are output to the converter control circuit side. Although not shown, the converter control circuit has a built-in integration circuit, and converts this rectangular wave into an analog voltage. This output becomes a DC voltage command, and this value is compared with the actual DC voltage to obtain a current peak value command. With these controls, the voltage change when the DC voltage is switched can be suppressed, so that the rotational speed pulsation of the electric motor 4 can be suppressed. FIG. 4 shows the pulsation of the rotation speed when the time constant of the resistor R1 and the capacitor C is changed. It can be seen that the larger the time constant, the smaller the pulsation of the rotation speed.

【００４２】尚、本実施の形態では、三角波を形成し抵
抗Ｒ１とキャパシタＣで時定数回路を形成しているが、
プログラム（ソフト的）に直流電圧指令を時定数に応じ
たデユーテイ幅の違う矩形波を出力してもよい。In this embodiment, a triangular wave is formed, and a time constant circuit is formed by the resistor R1 and the capacitor C.
A rectangular wave having a different duty width according to a time constant may be output from a DC voltage command in a program (software).

【００４３】次に圧縮機（電動機）起動時の制御につき
説明する。普通家庭等に送電されてくる電気の電圧は、
電気事業法に基づく変動範囲が許容されており、また屋
内配線による電圧降下を考慮すると、倍電圧表示で２８
１±７．５％（２６０Ｖ〜３０３Ｖ）の変動幅となる。
このため、電圧が低い場合、圧縮機の起動トルクが大き
いこともあいまって、電動機の回転トルクが不足し起動
が困難となることもある。本実施の形態では、圧縮機が
停止中しているとき、起動指令が出された際、最初に直
流電圧指令を高電圧若しくは中電圧に制御して、変動の
少ない直流電圧を得た後、電動機の起動を開始するよう
にしたものである。このようにすることにより、２８１
±３％となるので安定した直流電圧が供給され、起動が
確実なものとなる。Next, control at the time of starting the compressor (motor) will be described. The voltage of electricity normally transmitted to homes, etc.
A fluctuation range based on the Electricity Business Law is permitted. Considering the voltage drop due to indoor wiring, 28
The fluctuation range is 1 ± 7.5% (260 V to 303 V).
For this reason, when the voltage is low, the starting torque of the compressor may be large, and the starting torque of the electric motor may be insufficient and starting may be difficult. In the present embodiment, when the compressor is stopped, when a start command is issued, the DC voltage command is first controlled to a high voltage or a medium voltage to obtain a DC voltage with little fluctuation, The motor is started to be started. By doing so, 281
Since it is ± 3%, a stable DC voltage is supplied, and start-up is ensured.

【００４４】すなわち、コンバータＰＡＭ電圧指令発生
器１０６では、速度演算機１０６の出力である実速度
と、選択回路１３７の出力である速度指令とを入力して
実速度が０であって速度指令がある場合、圧縮機が起動
すると判断して直流電圧指令を高電圧指令とする。図９
に示した如く、この電圧下でインバータがスイッチング
動作し電動機を起動する。その後、冷凍室温度が温度設
定値に近づいてくると中電圧を経て低電圧を指令し、低
電圧下で電動機が駆動される。この時、昇圧チョッパは
スイッチングを停止しているので、直流電圧は先に説明
したように電源電圧の変動により変動する。しかし、電
源電圧変動があっても、電動機の誘起電圧が立ち上がっ
ているため、速度フィードバック制御が確立されている
ので、その速度を維持するためのＰＷＭのパルス幅とな
るので、電動機は速度指令に追従するように制御され
る。なお、ＰＡＭをオフして低電圧とした場合、上記の
ように、インバータはそのパルス幅を太らせて速度指令
になるように電動機を制御するが、交流電源電圧の変動
幅のうち最低電圧のとき通流率が１００％となるような
最低速度が選ばれる。That is, the converter PAM voltage command generator 106 inputs the actual speed output from the speed calculator 106 and the speed command output from the selection circuit 137, and if the actual speed is 0 and the speed command is In some cases, it is determined that the compressor is started, and the DC voltage command is set to a high voltage command. FIG.
As shown in (1), the inverter performs a switching operation under this voltage to start the motor. Thereafter, when the freezing room temperature approaches the temperature set value, a low voltage is commanded via the medium voltage, and the motor is driven under the low voltage. At this time, since the boost chopper stops switching, the DC voltage fluctuates due to the fluctuation of the power supply voltage as described above. However, even if there is a fluctuation in the power supply voltage, since the induced voltage of the motor has risen and the speed feedback control has been established, the pulse width of the PWM for maintaining the speed is the same. It is controlled to follow. When the PAM is turned off and the voltage is set to a low voltage, the inverter controls the motor so as to increase the pulse width to obtain a speed command as described above. Sometimes the lowest speed is chosen such that the flow rate is 100%.

【００４５】ここで、急冷凍運転、急製氷運転及びおさ
えめ運転について説明する。家庭用冷蔵庫におけるホー
ムフリージング性能は、食品中の水分の殆どが凍る最大
氷結晶生成帯（−１℃〜−５℃）の通過時間を極力短く
することで、凍結時の細胞組織内の氷結晶の成長を抑
え、細胞の破壊による解凍時のドリップ（旨みや栄養分
を含んだ液汁）の流出を抑えることができ高品質の凍結
ができる。これを実現するため、冷蔵庫の扉に急速冷凍
釦（急速製氷釦）１３４を設け、この急速冷凍釦１３４
が押下されることによって急速冷凍（製氷）が開始され
るようにした。Here, the rapid freezing operation, the rapid ice making operation, and the holding operation will be described. Home freezing performance in home refrigerators is achieved by shortening the passage time of the maximum ice crystal formation zone (-1 ° C to -5 ° C) where most of the moisture in the food freezes, so that the ice crystals in the cell tissue during freezing can be reduced. Of drips (saps containing flavor and nutrients) during thawing due to cell destruction, and high-quality freezing can be achieved. To realize this, a quick freezing button (rapid ice making button) 134 is provided on the door of the refrigerator.
Is pressed to start rapid freezing (ice making).

【００４６】急速冷凍釦１３４が押下されると急冷回路
１３３内のタイマが起動し、急速冷凍釦１３４が手動で
解除されるかまたはタイマがオフするまで最長２時間急
速冷凍運転が行なわれる。急冷回路１３３では、選択回
路１３７に対して電動機回転速度を４２００回転／分
（固定）にする速度指令を送出し、選択回路１３７では
急冷回路１３３からの速度指令を選択して比較器１０４
に出力する。また、電動機速度指令を固定した場合、復
帰したときの温度偏差が大きくなり不安定になる場合も
あるため、温度指令を通常よりも−７℃低い値とする。
このため、温度設定器１３０からの出力に加算器１３５
にて−７℃加算して温度指令とする。この温度と実温度
との偏差が比較器１００から出力される。急冷回路１３
３は、この温度偏差を入力して、急速冷凍運転中に冷凍
室温度が庫内温度設定（通常−１８℃）より７℃低い温
度を下回ったとき、速度指令を固定値の４２００回転／
分から０回転／分にして、冷凍室以外の冷蔵室や野菜室
などの冷え過ぎを防止する。冷凍庫温度が上昇して７℃
低い設定温度を上回ったとき（ヒステリシスを持ってい
る）、再び電動機速度指令を戻して運転を再開する。こ
の動作が、タイマオフされるまで継続される。When the quick freezing button 134 is pressed, a timer in the rapid cooling circuit 133 is started, and the quick freezing operation is performed for up to two hours until the quick freezing button 134 is manually released or the timer is turned off. The quenching circuit 133 sends a speed command to the selection circuit 137 to set the motor rotation speed to 4200 revolutions / minute (fixed), and the selection circuit 137 selects the speed command from the quenching circuit 133 and outputs the speed command to the comparator 104.
Output to Further, when the motor speed command is fixed, the temperature deviation at the time of return may become large and become unstable, so the temperature command is set to a value lower by -7 ° C. than usual.
Therefore, the adder 135 is added to the output from the temperature setting device 130.
-7 ° C is added to make a temperature command. The difference between this temperature and the actual temperature is output from the comparator 100. Rapid cooling circuit 13
3 inputs this temperature deviation and sets the speed command to a fixed value of 4200 rpm when the freezing room temperature falls below 7 ° C. lower than the internal temperature setting (normally −18 ° C.) during the rapid freezing operation.
The rotation speed is reduced from 0 min / min to 0 min / min to prevent the refrigerator compartment and the vegetable compartment other than the freezer compartment from being overcooled. 7 ℃ when freezer temperature rises
When the temperature exceeds the low set temperature (has hysteresis), the motor speed command is returned again to restart the operation. This operation is continued until the timer is turned off.

【００４７】以上の急速冷凍（製氷）運転機能により、
最大氷結晶生成帯通過時間を３０分以内とすることがで
き高品質の冷凍が可能となった。With the above quick freezing (ice making) operation function,
The maximum ice crystal formation zone passage time can be set within 30 minutes, and high-quality freezing has been made possible.

【００４８】また、近年、地球温暖化防止策としての社
会的要請により冷蔵庫の省エネ化が叫ばれている。この
要請に答えるため、本実施の形態に係る冷蔵庫では、そ
の扉に省エネモードを実現するおさえめ釦１３２を設け
た。In recent years, energy saving of refrigerators has been called out due to social demands as a measure to prevent global warming. In order to respond to this request, in the refrigerator according to the present embodiment, a press button 132 for realizing the energy saving mode is provided on the door.

【００４９】おさえめ釦１３２が押下されると、おさえ
め回路１３１が起動する。おさえめ回路１３１は、温度
設定（温度指令）を１℃高めるため、温度設定器１３０
の出力に、１℃加算する信号を出力し加算器１３５にて
加算し、加算器１３５の出力をおさえめ運転時の温度指
令とする。また、おさえめ回路１３１は、速度指令リミ
ッタ１３６に信号を出力し、速度指令発生器１０１の出
力である速度指令が３０００回転／分を上回っても３０
００回転／分以上の速度指令を後段に出力しないように
した。このように、設定温度を上昇させることにより、
温度偏差が小さくなるため、主回路の直流ステージ電圧
が低電位を選択される率が高まり、インバータＰＷＭ波
形のパルス幅が太くなるので、前述したように、電動機
の鉄損が減少し消費電力を少なくすることができる。ま
た、直流ステージ電圧が制御可能となったことから、運
転可能な最小回転数を１６００回転／分から２０００回
転／分の間にすることができるので、温度偏差が小さい
にもかかわらず電動機回転速度が必要以上に大きくなる
ことがないので、電力消費量を低減することができる。
さらに、温度偏差が非常に大きい場合であっても、最高
速度が３０００回転／分に抑制されるので、このおさえ
め釦１３２が押されている間は、むやみに高速回転にな
らないのでやはり電力消費量を低減できる。When the hold down button 132 is pressed, the hold down circuit 131 is activated. The hold-down circuit 131 increases the temperature setting (temperature command) by 1 ° C.
A signal to be added by 1 ° C. is output to the output of, and the result is added by the adder 135, and the output of the adder 135 is held down to be a temperature command during operation. Further, the hold-down circuit 131 outputs a signal to the speed command limiter 136, so that even if the speed command output from the speed command generator 101 exceeds 3000 revolutions / minute, 30
A speed command of more than 00 revolutions / minute is not output to the subsequent stage. Thus, by increasing the set temperature,
Since the temperature deviation is reduced, the rate at which the DC stage voltage of the main circuit is selected to have a low potential is increased, and the pulse width of the inverter PWM waveform is increased. As described above, iron loss of the motor is reduced and power consumption is reduced. Can be reduced. In addition, since the DC stage voltage can be controlled, the minimum operable rotation speed can be set between 1600 rotations / minute and 2,000 rotations / minute. Since it does not become larger than necessary, the power consumption can be reduced.
Further, even when the temperature deviation is very large, the maximum speed is suppressed to 3000 revolutions / minute, so that while the hold-down button 132 is pressed, high-speed rotation does not occur unnecessarily. The amount can be reduced.

【００５０】ところで、おさえめ回路１３１は冷凍室温
度検出器１３８の出力を入力しており、冷凍室の温度が
−１０℃を以上になったことを検知しておさえめ制御を
解除する。これは、電動機回転速度３０００回転／分で
運転を継続しても庫内温度が上昇してしまうほど負荷が
大きいことを意味しているから、この時は、庫内に収納
された食品の温度を適正温に保持するため、おさえめ運
転を解除して通常運転に戻して庫内を冷却するためであ
る。The hold-down circuit 131 receives the output of the freezer compartment temperature detector 138, detects that the freezer compartment temperature has risen above -10 ° C., and releases the hold-down control. This means that even if the operation is continued at the motor rotation speed of 3000 revolutions / minute, the load is so large that the temperature in the refrigerator rises, and at this time, the temperature of the food stored in the refrigerator is increased. In order to maintain the temperature at the appropriate temperature, the hold-down operation is released and the operation is returned to the normal operation to cool the inside of the refrigerator.

【００５１】なお、急速冷凍運転とおさえめ運転とは両
立することができないので、一方が働いているときは他
方の釦が押下されても無効にするように構成されてい
る。Since the quick refrigeration operation and the hold-down operation cannot be performed at the same time, when one of them is working, even if the other button is pressed, it is invalidated.

【００５２】次に直流電圧切替とコンバータオン、オフ
の動作を図３の制御動作説明図を用いて説明する。図３
は横軸に圧縮機用モータの回転数、縦軸にモータ印加電
圧と通流率をとったグラフであり、負荷が一定の場合で
ある。Next, DC voltage switching and converter on / off operation will be described with reference to the control operation explanatory diagram of FIG. FIG.
Is a graph in which the horizontal axis represents the number of rotations of the compressor motor, and the vertical axis represents the voltage applied to the motor and the conduction ratio, where the load is constant.

【００５３】圧縮機は動作しているが冷蔵庫の庫内が冷
えていない状態では、温度偏差が大きいため、速度指令
が大きく実速度も大きい。両者に基づいて直流電圧を高
電圧にするという指令が出力されるが、この信号は０Ｖ
であり、これが時定数回路に出力される。コンバータ制
御回路側には、抵抗のＲ２とＲ３の分圧された電圧が供
給され、直流電圧は例えば２８０Ｖの高電圧に設定され
る。この直流電圧が２８０Ｖ時では電動機４の回転数は
高速回転で制御される。回転数の可変幅は例えば２７０
０回転から４２００回転の範囲で制御されるが、インバ
ータ制御回路側において、前述の如く速度偏差による通
流率信号をもとにドライブ信号を作成し、インバータ回
路３のスイッチング素子（例えばトランジスタ）を駆動
し、電動機４の速度制御を行っている。この回転数可変
幅に対応する通流率は、例えば４５％から９５％の範囲
で制御される。When the compressor is operating but the inside of the refrigerator is not cooled, the speed command is large and the actual speed is large because the temperature deviation is large. A command to increase the DC voltage is output based on both signals.
This is output to the time constant circuit. The divided voltage of the resistors R2 and R3 is supplied to the converter control circuit side, and the DC voltage is set to a high voltage of, for example, 280V. When the DC voltage is 280 V, the rotation speed of the electric motor 4 is controlled at a high speed. The variable width of the rotation speed is, for example, 270
Control is performed in the range of 0 to 4200 rotations. On the inverter control circuit side, a drive signal is created based on the duty ratio signal due to the speed deviation as described above, and the switching element (for example, a transistor) of the inverter circuit 3 is turned on. It drives to control the speed of the electric motor 4. The flow rate corresponding to the rotation speed variable width is controlled, for example, in the range of 45% to 95%.

【００５４】冷蔵庫の庫内が冷えてきて設定温度に近づ
いてくると、圧縮機用モータ４の回転数を低下させる
が、電動機４の回転数指令が例えば２７００回転を下回
り、実回転も２７００回転を下回った場合（インバータ
回路３のスイッチング素子への通流率により指令値を決
める場合、通流率が例えば４５％以下）に、時定数回路
への出力をＨＩＧＨとして、Ｒ３とＲ４を並列接続させ
分圧値を変更し、直流電圧を例えば１７０Ｖの中電圧に
設定する（Ｂ点）。この際、通流率は例えば９５％とな
る。When the inside of the refrigerator cools down and approaches the set temperature, the rotation speed of the compressor motor 4 is reduced. However, the rotation speed command of the electric motor 4 falls below, for example, 2700 rotations, and the actual rotation speed also becomes 2700 rotations. (When the command value is determined based on the duty ratio to the switching element of the inverter circuit 3 and the duty ratio is, for example, 45% or less), the output to the time constant circuit is set to HIGH, and R3 and R4 are connected in parallel. Then, the divided voltage value is changed, and the DC voltage is set to, for example, a medium voltage of 170 V (point B). At this time, the flow rate is, for example, 95%.

【００５５】ここで、直流電圧と通流率との積が切り替
え前後で一致しなければならないため、直流電圧を下げ
たとき通流率が１００％を越えない値に設定する必要が
ある。回転数の可変幅は例えば１６００回転から２７０
０回転の範囲で制御され、通流率は１６００回転時では
例えば５５％となる。Here, since the product of the DC voltage and the conduction ratio must be the same before and after the switching, it is necessary to set the conduction ratio to a value not exceeding 100% when the DC voltage is lowered. The variable width of the rotation speed is, for example, from 1600 rotations to 270 rotations.
The flow rate is controlled in the range of 0 rotation, and the flow rate becomes, for example, 55% at 1600 rotations.

【００５６】冷蔵庫の庫内がさらに冷えてきて設定温度
に近づくと、電動機４の回転数は最低回転数の例えば１
６００回転とするが、インバータ３のスイッチング素子
への通流率が例えば５５％以下、または電動機４の回転
数指令が例えば最低回転数の１６００回転となり、実回
転も１６００回転になった場合に、コンバータ制御回路
側の制御をオフさせて低電圧とする（Ａ点）。この制御
は、前述したコンバータ動作判定器１０７により行われ
る。ここで直流電圧を下げたとき通流率が１００％を越
えない値に設定する必要がある。尚、コンバータ制御回
路側の制御をオフさせるのは圧縮機用モータ４の回転数
が最小値でなくともよい。When the inside of the refrigerator cools further and approaches the set temperature, the rotation speed of the electric motor 4 becomes the minimum rotation speed, for example, 1
When the rotation rate of the inverter 3 is, for example, 55% or less, or the rotation speed command of the electric motor 4 is, for example, 1600 rotations, which is the minimum rotation speed, and the actual rotation is also 1600 rotations, The control on the converter control circuit side is turned off to reduce the voltage (point A). This control is performed by the converter operation determination unit 107 described above. Here, when the DC voltage is reduced, the conduction ratio must be set to a value that does not exceed 100%. The control of the converter control circuit may be turned off without the rotational speed of the compressor motor 4 being not the minimum value.

【００５７】これらの通流率や回転数の値は説明のため
の便宜上の値である。以上のような動作を繰り返すこと
により圧縮機用モータ４の回転数の減速に伴い直流電圧
を低下させ、モータの速度制御が可能である。The values of the flow rate and the number of revolutions are values for convenience of explanation. By repeating the above operation, the DC voltage is reduced as the rotational speed of the compressor motor 4 is reduced, so that the motor speed can be controlled.

【００５８】次に上記とは反対に圧縮機用モータ４が増
速する場合について説明する。電動機４が最低回転数で
冷蔵庫の扉の開閉や温かい食品が庫内に入り庫内温度が
上昇すると先程とは反対に、電動機４の回転数指令が例
えば最低回転数以上となり、実回転も最低回転数以上に
なった場合（インバータ３のスイッチング素子への通流
率をみて直流電圧指令を切り替える場合、通流率は例え
ば５５％以上）に、コンバータ制御回路側の制御をオン
させ（Ａ点）直流電圧を例えば１７０Ｖの中電位に設定
する。Next, the case where the speed of the compressor motor 4 is increased contrary to the above will be described. When the electric motor 4 opens and closes the refrigerator door and the warm food enters the refrigerator at the minimum rotational speed and the temperature inside the refrigerator rises, the rotational speed command of the electric motor 4 becomes, for example, higher than the minimum rotational speed and the actual rotational speed is also the minimum. When the number of rotations becomes equal to or higher than the number of rotations (when switching the DC voltage command based on the duty ratio to the switching element of the inverter 3, the duty ratio is, for example, 55% or more), the control on the converter control circuit side is turned on (point A). ) Set the DC voltage to a medium potential of 170 V, for example.

【００５９】さらに、電動機４の回転数を増加させるた
めには、時定数回路に与える直流電圧指令を０Ｖとし
て、Ｒ２とＲ３の分圧値に変更し、直流電圧を例えば２
８０Ｖの高電圧に設定する。Further, in order to increase the number of revolutions of the electric motor 4, the DC voltage command given to the time constant circuit is set to 0V, and the divided voltage value of R2 and R3 is changed to 2 DC.
Set to a high voltage of 80V.

【００６０】尚、直流電圧を切替える時は、電動機４の
増速と減速時で回転数にヒステリシスを設け、切替時の
回転数のハンチングを抑えることが必要である。When the DC voltage is switched, it is necessary to provide a hysteresis in the rotation speed when increasing and decreasing the speed of the electric motor 4, and to suppress hunting of the rotation speed when switching.

【００６１】また、本発明の実施の形態では直流電圧の
切替をコンバータの制御オン、オフを含め、３段切替と
しているが、これは、直流電圧切替回路９で設定電圧を
複数設けることにより更に切替回数を増やすことが可能
である。In the embodiment of the present invention, the switching of the DC voltage is performed in three stages including the control ON and OFF of the converter. However, this can be further achieved by providing a plurality of set voltages in the DC voltage switching circuit 9. It is possible to increase the number of switching.

【００６２】図５はコンバータ回路２のリアクタ特性を
示す。冷蔵庫の庫内が冷えてきて設定温度に近づくと、
電動機４の回転数を最低回転数とし、コンバータ制御回
路側（昇圧チョッパ２７）の制御をオフさせるが、この
際、高調波規制値を満足できなくなる問題がある。冷蔵
庫においては高調波規制のガイドラインがクラスＤであ
る。電動機４の回転数制御範囲の全域に渡り、昇圧チョ
ッパ２７を通して直流電圧を制御し力率改善を行うとす
れば、リアクタ２５の値は１ｍＨ程度で済む。しかし、
昇圧チョッパ２７をオフし、高調波ガイドラインを満足
させるには、リアクタ２５の値は１０ｍＨ以上が必要で
ある。このため、前述の如く、リアクタ２５は昇圧チョ
ッパ２７をオフする低入力（低電流）時は１０ｍＨ以上
の特性を持ち、昇圧チョッパ２７をオンする高入力（高
電流）時は１ｍＨ程度の特性を持ったリアクタ２５とす
る。これにより、昇圧チョッパ２５をオフしても、高調
波ガイドラインを満足させることができる。FIG. 5 shows the reactor characteristics of the converter circuit 2. When the inside of the refrigerator cools down and approaches the set temperature,
The rotation speed of the motor 4 is set to the minimum rotation speed, and the control on the converter control circuit side (the step-up chopper 27) is turned off. At this time, however, there is a problem that the harmonic regulation value cannot be satisfied. For refrigerators, the guidelines for harmonic regulation are class D. If the DC voltage is controlled through the step-up chopper 27 to improve the power factor over the entire rotation speed control range of the electric motor 4, the value of the reactor 25 may be about 1 mH. But,
In order to turn off the boost chopper 27 and satisfy the harmonic guidelines, the value of the reactor 25 needs to be 10 mH or more. Therefore, as described above, the reactor 25 has a characteristic of 10 mH or more at the time of low input (low current) for turning off the boost chopper 27, and has a characteristic of about 1 mH at high input (high current) for turning on the boost chopper 27. It is assumed that the reactor 25 is provided. Thus, even if the boost chopper 25 is turned off, the harmonic guidelines can be satisfied.

【００６３】図６は、直流電圧切替や最低回転数での昇
圧チョッパ２５をオフさせた場合のモータ効率を示す。
電動機４の回転数を２７００回転で切替た際、直流電圧
は２８０Ｖから１７０Ｖに低下するため、モータ効率は
１．２％程度向上する。これは、直流電圧が低下するた
め、インバータ３の通流率が増加し、モータで損失して
いるチョッパによる鉄損が低下するためである。また、
コンバータ制御をオフさせた場合は、直流電圧が１７０
Ｖから１２０Ｖに低下するため、モータ効率は２％程度
向上する。この理由を図７に基づいて説明する。図７
（ａ）は直流ステージ電圧が高い状態におけるインバー
タ３のスイッチング素子のＰＷＭ波形である。スイッチ
ング素子がオンしているときはコンデンサ５から電動機
電流が流れ、オフすると、還流ダイオードを介して電動
機電流は還流し減衰する。このピークツーピークをΔＩ
Ｍとする。同様に図７（ｂ）は、直流ステージ電圧を減
少させ、（ａ）と同じ電圧が電動機４に印加される通流
率とした場合である。この時直流ステージ電圧が低いの
で、スイッチング素子をオンしても電流の上昇率が小さ
いため、（ａ）とと比べΔＩＭは小さい。このΔＩＭは
電動機の脈動磁束密度を表す値であり、これが小さい方
が電動機の鉄損が小さいことを意味している。従って、
通流率が大きいほど電動機効率が良くなる。FIG. 6 shows the motor efficiency when the DC voltage is switched or the step-up chopper 25 at the minimum rotation speed is turned off.
When the number of rotations of the electric motor 4 is switched at 2700, the DC voltage is reduced from 280 V to 170 V, so that the motor efficiency is improved by about 1.2%. This is because the DC voltage decreases, the conduction ratio of the inverter 3 increases, and iron loss due to the chopper lost in the motor decreases. Also,
When the converter control is turned off, the DC voltage becomes 170
Since the voltage is reduced from V to 120 V, the motor efficiency is improved by about 2%. The reason will be described with reference to FIG. FIG.
(A) is a PWM waveform of the switching element of the inverter 3 when the DC stage voltage is high. When the switching element is on, the motor current flows from the capacitor 5, and when the switching element is off, the motor current flows back through the return diode and attenuates. This peak-to-peak is ΔI
M is assumed. Similarly, FIG. 7B shows a case where the DC stage voltage is reduced and the same voltage as in FIG. At this time, since the DC stage voltage is low, the rise rate of the current is small even when the switching element is turned on, so that ΔIM is smaller than that in FIG. This ΔIM is a value representing the pulsating magnetic flux density of the motor, and a smaller value means that the iron loss of the motor is smaller. Therefore,
The higher the flow rate, the higher the motor efficiency.

【００６４】図８はコンバータ制御をオフさせた場合と
オンさせた場合の制御回路の効率を示す。入力（電流）
が低下するとコンバータ制御をオフした方が昇圧チョッ
パを構成するスイッチング素子のスイッチング損失が無
くなり、制御回路の効率が向上する。従って、圧縮機用
モータ４と同様に、最低回転数での入力が小さいとき
は、コンバータ制御をオフさせた方がシステム効率が向
上する。FIG. 8 shows the efficiency of the control circuit when the converter control is turned off and when the converter control is turned on. Input (current)
When the converter control is reduced, switching off the converter control eliminates the switching loss of the switching element constituting the step-up chopper, and improves the efficiency of the control circuit. Therefore, as in the case of the compressor motor 4, when the input at the minimum rotational speed is small, turning off the converter control improves the system efficiency.

【００６５】以上説明した実施の形態において、種々の
数値を示して説明したがこれら数値は一例であり制御思
想に合致する限り他の数値であっても差し支えない。In the embodiment described above, various numerical values have been described. However, these numerical values are merely examples, and other numerical values may be used as long as they conform to the control concept.

【００６６】また、本実施の形態を理解しやすくするた
め制御ブロック図にて説明したが、比較器１００、速度
指令発生器１０１、位置検出器１０２、速度演算器１０
３、比較器１０４、インバータＰＷＭデューティ指令発
生器１０５、コンバータＰＡＭ電圧指令発生器１０６の
電圧指令を演算する回路、コンバータ動作判定器１０
７、転流出力器１０８、アンド回路１０９、ドライバ、
過電流保護回路１１１、おさえめ回路１３１、急冷回路
１３３、加算器１３５、速度指令リミッタ１３６、選択
回路１３７は、ソフトウエアにて実現することができ
る。さらにこれにインバータを加えてＬＳＩ化すること
も可能である。Although the control block diagram has been described to facilitate understanding of the present embodiment, the comparator 100, the speed command generator 101, the position detector 102, and the speed calculator 10
3, a circuit for calculating the voltage command of the comparator 104, the inverter PWM duty command generator 105, the converter PAM voltage command generator 106, and the converter operation determiner 10.
7, commutation output device 108, AND circuit 109, driver,
The overcurrent protection circuit 111, the holding circuit 131, the quenching circuit 133, the adder 135, the speed command limiter 136, and the selection circuit 137 can be realized by software. Further, an inverter can be added to this to make an LSI.

【００６７】以上本実施の形態により次の効果がある。
圧縮機用モータの設計は、一番利用率の高い点で設計す
ることにより（例えば最低回転数時）、モータの高効率
化が図れるため、システムの省エネルギー化となる。冷
蔵庫の負荷が高い時は、前述したように直流電圧制御回
路により、直流電圧を増加させるため、圧縮機用モータ
は高速で運転することができる。更に、圧縮機用モータ
４の回転数を２７００回転で切替た際、直流電圧は２８
０Ｖから１７０Ｖに低下するため、モータ効率は１．２
％程度向上する。また、コンバータ制御をオフさせた場
合は、直流電圧が１７０Ｖから１２０Ｖに低下するた
め、モータ効率は２％程度向上するため、更なる省エネ
ルギー化が図れる。また、コンバータ制御をオフするこ
とによりパワー素子のスイッチング損失が無くなり、制
御回路の効率も向上する。As described above, the present embodiment has the following effects.
By designing the compressor motor at the point of the highest utilization rate (for example, at the time of the minimum rotation speed), the efficiency of the motor can be improved, and the energy of the system can be saved. When the load on the refrigerator is high, the DC voltage is increased by the DC voltage control circuit as described above, so that the compressor motor can be operated at a high speed. Further, when the number of rotations of the compressor motor 4 is switched at 2700, the DC voltage becomes 28
Since the voltage drops from 0 V to 170 V, the motor efficiency becomes 1.2
% Improvement. When the converter control is turned off, the DC voltage is reduced from 170 V to 120 V, and the motor efficiency is improved by about 2%, so that further energy saving can be achieved. By turning off the converter control, the switching loss of the power element is eliminated, and the efficiency of the control circuit is improved.

【００６８】直流電圧を切替える別の方法として図１０
の全波整流と倍電圧整流切替回路構成を示す。インバー
タ回路３の電源回路は整流ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ
３、Ｄ４と平滑キャパシタＣ１、Ｃ２とスイッチＳＷ１
から構成されている。スイッチＳＷ１はマイコン等から
なる制御回路１１によって制御され、このスイッチＳＷ
１がオフの時には、全波整流回路が形成され、スイッチ
ＳＷ１がオンの時には、倍電圧整流回路形成される。商
用電源が全波整流回路若しくは倍電圧整流回路で整流、
平滑されて得られる直流電圧は、インバータ回路３のス
イッチング素子に印加され、電動機４が駆動される。FIG. 10 shows another method for switching the DC voltage.
1 shows a full-wave rectification and voltage doubler rectification switching circuit configuration. The power supply circuit of the inverter circuit 3 includes rectifier diodes D1, D2, D
3, D4, smoothing capacitors C1, C2 and switch SW1
It is composed of The switch SW1 is controlled by a control circuit 11 including a microcomputer or the like.
When 1 is off, a full-wave rectifier circuit is formed, and when the switch SW1 is on, a voltage doubler rectifier circuit is formed. Commercial power is rectified by a full-wave rectifier circuit or a voltage doubler rectifier circuit.
The DC voltage obtained by the smoothing is applied to the switching element of the inverter circuit 3, and the electric motor 4 is driven.

【００６９】図１１は全波整流から倍電圧整流に切替る
際の直流電圧特性を示す。ここで示す直流電圧特性はス
イッチＳＷ１をリレーとした場合のものである。このた
め、全波整流回路から倍電圧整流回路となった時の直流
電圧が上昇する時間は５０ｍｓ程度である。この５０ｍ
ｓの間に、制御回路１１は圧縮機用モータ４に印加する
電圧を通流率を制御して、設定された回転数になるよう
に制御する。スイッチＳＷ１を半導体素子とした場合
は、全波整流回路から倍電圧整流回路への切替のための
スイッチのオン、オフタイミングを制御回路１１によっ
て制御することにより、直流電圧の上昇速度を任意に可
変することができる。FIG. 11 shows DC voltage characteristics when switching from full-wave rectification to double voltage rectification. The DC voltage characteristics shown here are obtained when the switch SW1 is a relay. For this reason, the time when the DC voltage rises when the full-wave rectifier circuit is changed to the voltage doubler rectifier circuit is about 50 ms. This 50m
During s, the control circuit 11 controls the flow rate of the voltage applied to the compressor motor 4 so that the rotation speed is set to the set value. When the switch SW1 is a semiconductor element, the on / off timing of the switch for switching from the full-wave rectifier circuit to the voltage doubler rectifier circuit is controlled by the control circuit 11 so that the rising speed of the DC voltage can be arbitrarily varied. can do.

【００７０】尚、図１１に示す直流電圧のリップルは平
滑用キャパシタＣ１、Ｃ２の容量によって決まる。この
ため、リップル電圧を少なくするためには、平滑用キャ
パシタＣ１、Ｃ２の容量を大きくすればよい。The ripple of the DC voltage shown in FIG. 11 is determined by the capacitance of the smoothing capacitors C1 and C2. Therefore, in order to reduce the ripple voltage, the capacitance of the smoothing capacitors C1 and C2 may be increased.

【００７１】[0071]

【発明の効果】以上本発明により、冷凍、製氷時間を大
幅に短縮することができ、しかも省エネルギーモードに
よりモータ効率が上昇するため電力消費量を低減する冷
蔵庫が提供できるという効果がある。As described above, according to the present invention, it is possible to provide a refrigerator that can greatly reduce the time required for freezing and ice making, and increase the motor efficiency in the energy saving mode, thereby reducing power consumption.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本実施の形態に係る冷蔵庫の制御ブロック図。FIG. 1 is a control block diagram of a refrigerator according to the present embodiment.

【図２】コンバータＰＡＭ電圧指令発生器の内部構成を
示す図。FIG. 2 is a diagram showing an internal configuration of a converter PAM voltage command generator.

【図３】モータ印加電圧及び通流率を表す図。FIG. 3 is a diagram showing a motor applied voltage and a conduction ratio.

【図４】コンバータＰＡＭ電圧指令発生器の時定数変化
特性を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a time constant change characteristic of a converter PAM voltage command generator.

【図５】コンバータ回路のリアクタの特性を示す図。FIG. 5 is a diagram showing characteristics of a reactor of a converter circuit.

【図６】直流電圧切替やコンバータ制御をオフさせた場
合のモータ効率を示す図。FIG. 6 is a diagram showing motor efficiency when DC voltage switching and converter control are turned off.

【図７】パルス幅変調時のパルス幅を変えたときの電流
を示す図。FIG. 7 is a diagram showing a current when a pulse width in pulse width modulation is changed.

【図８】コンバータ制御をオフさせた場合とオンさせた
場合の制御回路の効率を示す図。FIG. 8 is a diagram illustrating the efficiency of the control circuit when the converter control is turned off and when the converter control is turned on.

【図９】電動機起動時の直流電圧の推移を示す図。FIG. 9 is a diagram showing a transition of a DC voltage when the motor is started.

【図１０】全波整流と倍電圧整流切替回路構成を示す
図。FIG. 10 is a diagram showing a full-wave rectification and voltage doubler rectification switching circuit configuration.

【図１１】全波整流から倍電圧整流に切替る際の直流電
圧特性を示す図。FIG. 11 is a diagram showing DC voltage characteristics when switching from full-wave rectification to double-voltage rectification.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１・・・商用電源、２・・・コンバータ、３・・・インバータ、
４・・・電動機、１３１・・・おさえめ回路、１３３・・・急冷
回路、１０６・・・コンバータＰＡＭ電圧指令発生器、１
０７・・・コンバータ動作判定器。1 ... commercial power supply, 2 ... converter, 3 ... inverter,
4 ... Electric motor, 131 ... Pressing circuit, 133 ... Quench cooling circuit, 106 ... Converter PAM voltage command generator, 1
07 ··· Converter operation determination unit.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荒川 展昭 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所冷熱事業部内 (72)発明者 若田部 武 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所冷熱事業部内 (72)発明者 吉田 英樹 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所冷熱事業部内 Ｆターム(参考） 3L045 AA02 BA01 CA02 DA02 EA01 GA07 HA01 LA05 LA06 LA17 MA02 PA01 PA06  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor, Nobuaki Arakawa 800, Tomita, Ohira-machi, Shimotsuga-gun, Tochigi Prefecture Inside the Cooling Division, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Hideki Yoshida 800 Tomita, Ohira-machi, Ohira-machi, Shimotsuga-gun, Tochigi Prefecture F-term (ref.)

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】圧縮機を駆動する電動機と、この電動機を
回転制御するインバータと、交流を入力しこのインバー
タに可変電圧の直流を供給するコンバータとを備えた冷
蔵庫において、前記電動機の回転数を第１の回転速度以
下の速度領域で運転させる第１の運転モードと、前記電
動機の回転数を前記第１の回転速度より大きい第２の速
度で運転させる第２の運転モードとを備えた冷蔵庫。1. A refrigerator comprising an electric motor for driving a compressor, an inverter for controlling the rotation of the electric motor, and a converter for inputting an alternating current and supplying a variable voltage direct current to the inverter. A refrigerator comprising: a first operation mode for operating in a speed range equal to or lower than a first rotation speed; and a second operation mode for operating the motor at a second speed higher than the first rotation speed. . 【請求項２】圧縮機を駆動する電動機と、この電動機を
回転制御するインバータと、交流を入力しこのインバー
タに可変電圧の直流を供給するコンバータと、この直流
電圧が複数電圧を出力するように前記コンバータを制御
するコンバータ制御手段と、前記複数電圧のそれぞれで
前記インバータをパルス幅変調制御するインバータ制御
手段とを備えた冷蔵庫において、前記複数電圧のうち最
も低い電圧は前記コンバータの昇圧機能をオフさせた電
圧である冷蔵庫。2. An electric motor for driving a compressor, an inverter for controlling the rotation of the electric motor, a converter for inputting an alternating current and supplying a variable voltage direct current to the inverter, and outputting a plurality of direct current voltages. In a refrigerator including converter control means for controlling the converter and inverter control means for performing pulse width modulation control of the inverter with each of the plurality of voltages, the lowest voltage among the plurality of voltages turns off the boosting function of the converter. Refrigerator that is the voltage applied. 【請求項３】圧縮機を駆動する電動機と、この電動機を
回転制御するインバータと、交流を直流に変換する整流
回路及び直流電圧を昇圧する昇圧回路とを有し前記イン
バータに直流を供給するコンバータと、このコンバータ
の出力電圧が複数の直流電圧を出力し得るよう前記昇圧
回路を制御する昇圧回路制御手段と、前記複数電圧のそ
れぞれで前記インバータをパルス幅変調制御するインバ
ータ制御手段とを備えた冷蔵庫において、前記複数電圧
のうち最も低い電圧は前記コンバータの整流回路の出力
電圧である冷蔵庫。3. A converter having a motor for driving a compressor, an inverter for controlling the rotation of the motor, a rectifier circuit for converting AC to DC, and a booster circuit for boosting DC voltage and supplying DC to the inverter. A booster circuit control means for controlling the booster circuit so that an output voltage of the converter can output a plurality of DC voltages; and an inverter control means for performing pulse width modulation control of the inverter with each of the plurality of voltages. In the refrigerator, the lowest voltage among the plurality of voltages is an output voltage of a rectifier circuit of the converter. 【請求項４】交流を直流に変換する整流回路と、この直
流を昇圧する昇圧チョッパと、前記整流回路とこの昇圧
チョッパとの間に設けられたリアクタと、この昇圧チョ
ッパの後段に設けられ直流を電動機を回転させるための
交流に変換するインバータと、このインバータにより回
転制御され圧縮機を駆動する電動機と、前記インバータ
に入力される直流が複数種類の直流になるように前記昇
圧チョッパを制御する昇圧チョッパ制御手段と、この複
数種類のそれぞれの直流電圧で前記インバータをパルス
幅変調制御するインバータ制御手段とを備えた冷蔵庫に
おいて、前記リアクタを小電流域で大きなインダクタン
スを大電流域で小さなインダクタンスを呈するようなリ
アクタとした冷蔵庫。4. A rectifier circuit for converting an alternating current into a direct current, a boost chopper for boosting the direct current, a reactor provided between the rectifier circuit and the boost chopper, and a direct current provided after the boost chopper. An inverter for converting a motor to an AC for rotating the motor, a motor for controlling the rotation of the inverter to drive the compressor, and controlling the boost chopper so that the DC input to the inverter is a plurality of types of DC. In a refrigerator including a step-up chopper control unit and an inverter control unit that performs pulse width modulation control of the inverter with each of the plurality of types of DC voltages, the reactor has a large inductance in a small current region and a small inductance in a large current region. A refrigerator with a reactor as presented. 【請求項５】請求項４において、前記リアクタは一部に
空隙がある環状の芯にコイルが巻回されたものである冷
蔵庫。5. A refrigerator according to claim 4, wherein said reactor has a coil wound around an annular core having a gap in a part thereof. 【請求項６】圧縮機を駆動する電動機と、この電動機を
回転制御するインバータと、交流を直流に変換する整流
回路及び直流電圧を昇圧する昇圧回路とを有し前記イン
バータに直流を供給するコンバータと、このコンバータ
の出力電圧が複数の直流電圧を出力し得るよう前記昇圧
回路を制御する昇圧回路制御手段と、前記複数電圧のそ
れぞれで前記インバータをパルス幅変調制御するインバ
ータ制御手段とを備えた冷蔵庫において、前記電動機の
回転数を第１の回転速度以下の速度領域で運転させる第
１の運転モードと、前記電動機の回転数を前記第１の回
転速度より大きい第２の速度で運転させる第２の運転モ
ードとを備え、前記複数の直流電圧は高中低位の３段階
の電圧であり、前記昇圧回路制御手段は、前記第１の運
転モードが選択されたとき、前記電動機の回転速度に応
じて前記高中低位の３段階の電圧が選択され、前記第２
の運転モードが選択されたとき、前記高位の電圧が選択
されるようにするものである冷蔵庫。6. A converter having a motor for driving a compressor, an inverter for controlling the rotation of the motor, a rectifier circuit for converting AC to DC, and a booster circuit for boosting DC voltage and supplying DC to the inverter. A booster circuit control means for controlling the booster circuit so that an output voltage of the converter can output a plurality of DC voltages; and an inverter control means for performing pulse width modulation control of the inverter with each of the plurality of voltages. In the refrigerator, a first operation mode in which the rotation speed of the electric motor is operated in a speed region equal to or lower than a first rotation speed, and a second operation mode in which the rotation speed of the electric motor is operated at a second speed higher than the first rotation speed. And the plurality of DC voltages are three-stage voltages of high, middle and low levels, and the booster circuit control means selects the first operation mode. Was time, the voltage of the three levels of the high and medium low in response to the rotational speed of the electric motor is selected, the second
A refrigerator configured to select the higher voltage when the operation mode is selected. 【請求項７】圧縮機を駆動する電動機と、この電動機を
回転制御するインバータと、交流を直流に変換する整流
回路及び直流電圧を昇圧する昇圧回路とを有し前記イン
バータに直流を供給するコンバータと、このコンバータ
の出力電圧が複数の直流電圧を出力し得るよう前記昇圧
回路を制御する昇圧回路制御手段と、前記複数電圧のそ
れぞれで前記インバータをパルス幅変調制御するインバ
ータ制御手段とを備えた冷蔵庫において、前記複数の直
流電圧の選択は、前記電動機の回転速度指令及び実回転
数に基づいて行われるものである冷蔵庫。7. A converter having a motor for driving a compressor, an inverter for controlling the rotation of the motor, a rectifier circuit for converting AC to DC, and a booster circuit for boosting DC voltage and supplying DC to the inverter. A booster circuit control means for controlling the booster circuit so that an output voltage of the converter can output a plurality of DC voltages; and an inverter control means for performing pulse width modulation control of the inverter with each of the plurality of voltages. In the refrigerator, the selection of the plurality of DC voltages is performed based on a rotation speed command and an actual rotation speed of the electric motor. 【請求項８】圧縮機を駆動する電動機と、この電動機を
回転制御するインバータと、交流を入力しこのインバー
タに可変電圧の直流を供給するコンバータとを備えた冷
蔵庫において、前記電動機を起動する際、前記インバー
タに供給する直流電圧を、前記交流を直流に変換した値
よりも高くする手段とを備えた冷蔵庫。8. A refrigerator comprising a motor for driving a compressor, an inverter for controlling the rotation of the motor, and a converter for inputting an alternating current and supplying a variable voltage direct current to the inverter, when starting the motor. Means for making the DC voltage supplied to the inverter higher than a value obtained by converting the AC into DC. 【請求項９】圧縮機を駆動する電動機と、この電動機を
回転制御するインバータと、交流を入力しこのインバー
タに可変電圧の直流を供給するコンバータとを備えた冷
蔵庫において、前記電動機の起動時の前記直流電圧より
も、低い電圧にて前記電動機を駆動するモードを備えた
冷蔵庫。9. A refrigerator comprising a motor for driving a compressor, an inverter for controlling the rotation of the motor, and a converter for inputting an alternating current and supplying a variable voltage direct current to the inverter. A refrigerator having a mode in which the electric motor is driven at a voltage lower than the DC voltage.