JP2011069551A - 空気調和機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電動機8は、室外熱交換器3に送風する送風ファン7を駆動する。インバーター制御手段11は、直流電源10を電源として電動機8に電圧を印加するインバーター9の出力する電圧を制御する。また、充電手段17は、直流電源10とインバーター9間に接続されたシャント抵抗14の両端電圧にダイオード33を介して接続される。放電手段18は、充電手段17に充電された電圧を第一の時定数にて放電する。インバーター制御手段11は充電手段17に充電された電圧に基づいてシャント抵抗14に流れる電流を検出し、検出された電流が所定の値を超過した場合に、インバーター9に出力電圧の周波数を低下させ、前記所定の値を下回った場合に、インバーター9に出力電圧の周波数を増加させる。
【選択図】図1
Description
また、暖房運転時に、室外熱交換器への着霜が検知又は推定されたとき、室外ファンの回転数を低くするための着霜時ファン制御を除霜運転の前に行い、暖房運転を継続させるものもある(例えば、特許文献2参照)。
また、出力電圧が過電流値に対応する値に到達した場合の室外ファンの電動機の運転停止による性能悪化が課題である。
図1は本発明の実施の形態1を示す空気調和機の構成図である。ここでは、セパレート型の空気調和機を例にとって説明する。
図1において、圧縮機1、四方弁2、室外熱交換器3、膨張弁4、室内熱交換器5は冷媒配管6を介して取り付けられている。また室外熱交換器3に送風し熱交換を行うための送風ファン(以下、室外ファンと呼ぶこともある)7と、これを動作させる電動機8が設けられている。また電動機8に電圧を与え駆動させるインバーター9は直流電源10により電源を供給し動作し、さらに電動機8と電気的に接続される。また、インバーター9の制御入力端はインバーター制御手段11と接続されている。加えて、直流電源10による直流電圧値Vdcを検出する直流電圧検出手段12、電動機8の磁極位置(Hu、Hv、Hw)を検出する磁極位置検出手段13、インバーター9と直流電源10の間に設けられたシャント抵抗14の端子電圧を保持する電圧保持手段15を備える。インバーター制御手段11は直流電圧検出手段12、磁極位置検出手段13、電圧保持手段15の出力に基づいて、PWM信号(UP、VP、WP、UN、VN,WN)を生成し、インバーター9にブリッジ結線されたスイッチング素子16a〜16fを駆動して、電動機8に印加する電圧を制御する。
さらに、逆流防止手段33に用いる素子によっては、その素子の電圧降下によりシャント電圧Vshのピーク値の検出精度が低下する虞がある。そこで、図2(b)に示すように電圧降下補償手段34を用いることで、電圧降下補償手段34の入力電圧として印加されるシャント電圧Vshに対して充電手段17に充電される電圧を同電位にすることが可能となる。これにより、逆流防止手段33に用いる素子の電圧降下を考慮したシャント電圧Vshの検出が可能となり、信頼性を高めることができる。
また、シャント抵抗の両端電圧の矩形波のDutyが小さければ電圧保持手段15、ピークホールド手段31などで検出する電圧と実電圧との誤差が大きくなる。
実施の形態1の空気調和機においては、電圧保持手段15にてシャント抵抗14の両端電圧Vshのピーク値の電圧Vcを検出する場合、コンデンサー容量や抵抗値の選定の制約により、必要な第一の時定数を得ることが困難な場合がある。その場合、シャント電圧Vshのピーク値の電圧Vcにインバーターの出力周波数の6倍の周波数の脈動が顕著に現れ、検出する電流値Iも脈動し、脈動する電流値Iに基づいて演算される周波数指令ω*も脈動し、制御性の悪化や騒音の悪化が懸念される。
実施の形態2の空気調和機においては、電圧保持手段15にてシャント抵抗14の電圧のピーク値を検出する場合、コンデンサー容量や抵抗値の選定の制約により、必要な第一の時定数を得ることが困難な場合における制御安定性向上としてローパスフィルター手段30を用いていた。
本実施の形態3では、シャント抵抗の電圧ピーク値を上記実施の形態よりも正確に検出する態様について説明する。
実施の形態1〜3の空気調和機においては、電圧保持手段15に発生するインバーター9の出力電圧の周波数の6倍の周波数で脈動する電圧から精度良く電流値を検出する方法について説明した。
上記電圧保持手段15によって保持される電圧Vcは充電手段17への充電スピードと、放電手段18の放電スピードの釣り合う場所で値が安定する。この場合、充電可能なシャント電圧のパルス電圧発生時間に対して、電圧ゼロ区間の比率(Duty)が小さくなると、充電時間に対して放電時間が長くなり、図16に示すように電圧誤差が発生する。
例えば、力率の場合には、電流検出値補正手段32は、力率と電流検出誤差の関係を予め図示しない記憶手段に記憶しておき、シャント抵抗14に流れるU相の電流ベクトルと、シャント抵抗14の両端電圧とに基づいて力率を算出し、得られた力率に応じて対応する電流の誤差を記憶手段から読み出した上で、この電流の誤差を補正値として検出した電流値を補正する。これにより、簡単な操作で電流値の補正を行うことが可能である。
また、パルス幅の場合には、電流検出値補正手段32は、図16に示すシャント抵抗14に印加される電圧のDutyと電流検出誤差の関係を予め図示しない記憶手段に記憶しておき、シャント抵抗14に印加される電圧のDutyに応じて対応する電流の誤差を記憶手段から読み出した上で、この電流の誤差を補正値として検出した電流値を補正する。これにより、簡単な操作で電流値の補正を行うことが可能である。
Claims (14)
- 室外熱交換器と、
この室外熱交換器に送風する室外ファンと、
この室外ファンを駆動する電動機と、
直流電源を電源として前記電動機に電圧を印加するインバーターと、
前記インバーターの出力する電圧を制御するインバーター制御手段と、
前記直流電源と前記インバーター間に接続されたシャント抵抗と、
このシャント抵抗の両端電圧に逆流防止手段を介して接続された充電手段と、
前記充電手段に充電された電圧を第一の時定数にて放電する放電手段と、を備え、
前記インバーター制御手段は前記充電手段に充電された電圧に基づいて前記シャント抵抗に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段の出力に応じて前記インバーターによって出力される電圧の周波数を制御する周波数制御手段と、を備え、
前記電流検出手段の出力が所定の値を超過した場合に、前記周波数制御手段に前記インバーターによって出力される電圧の周波数を低下させ、前記所定の値を下回った場合に、前記インバーターによって出力される電圧の周波数を増加させることを特徴とする空気調和機。 - 前記周波数制御手段は、前記電流検出手段の出力と所定の値との偏差に基づいて前記インバーターにより出力する電圧の周波数を補正する周波数補正手段を備えることを特徴とする請求項1に記載の空気調和機。
- 前記インバーター制御手段は前記シャント抵抗に印加される電圧のDutyが大きくなるように制御することを特徴とする請求項1に記載の空気調和機。
- 前記第一の時定数は、前記インバーターの出力する電圧の周期の1/6倍以上であることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の空気調和機。
- 前記充電手段はコンデンサーによって構成され、
前記電流検出手段は、前記コンデンサーに充電された電圧と前記シャント抵抗の抵抗値に基づいて電流値を求めることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の空気調和機。 - 前記電流検出手段は、検出した電流値を第二の時定数のローパスフィルターにより平滑するローパスフィルター手段を備えることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載の空気調和機。
- 前記第二の時定数は前記第一の時定数よりも大きいことを特徴とする請求項6に記載の空気調和機。
- 前記電流検出手段は、前記ローパスフィルター手段の出力を補正するローパスフィルター出力補正手段を備えることを特徴とする請求項6または請求項7に記載の空気調和機。
- 前記電流検出手段は、検出した電流値の最大値を検出する最大値検出手段および最大値検出手段の出力を第三の時定数にて減衰させる減衰手段を備えることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載の空気調和機。
- 前記第三の時定数は前記第一の時定数よりも大きいことを特徴とする請求項9に記載の空気調和機。
- 前記電流検出手段は、前記電動機の運転状況により電流の検出値を補正する電流検出値補正手段を備えることを特徴とする請求項1〜請求項10のいずれかに記載の空気調和機。
- 前記電流検出値補正手段は、電気角周波数と電流検出誤差の関係を記憶する記憶手段を備え、
前記インバーターにより出力される電圧の電気角周波数に応じて対応する電流の誤差を記憶手段から読み出した上で、この電流の誤差を補正値として検出した電流値を補正することを特徴とする請求項11に記載の空気調和機。 - 前記電流検出値補正手段は、力率と電流検出誤差の関係を記憶する記憶手段を備え、
前記シャント抵抗に流れるU相の電流ベクトルと、前記シャント抵抗に印加される電圧とに基づいて得られる力率に応じて対応する電流の誤差を記憶手段から読み出した上で、この電流の誤差を補正値として検出した電流値を補正することを特徴とする請求項11に記載の空気調和機。 - 前記電流検出値補正手段は、前記シャント抵抗に印加される電圧のDutyと電流検出誤差の関係を記憶する記憶手段を備え、
前記シャント抵抗に印加される電圧のDutyに応じて対応する電流の誤差を記憶手段から読み出した上で、この電流の誤差を補正値として検出した電流値を補正することを特徴とする請求項11に記載の空気調和機。
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