JP2012235568A

JP2012235568A - Air conditioner

Info

Publication number: JP2012235568A
Application number: JP2011101067A
Authority: JP
Inventors: Naoyuki Yoshida; 尚之吉田; Eiji Goto; 英二後藤
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2011-04-28
Filing date: 2011-04-28
Publication date: 2012-11-29

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an air conditioner that measures an accurate electrical energy.SOLUTION: The air conditioner includes: a rectification circuit for converting an AC power supply to a DC power supply; an inverter for driving a motor load; a boost circuit comprising a chopping element and a boosting rectification circuit; a current sensor for measuring a current value of AC current; chopping frequency detection means for counting a chopping frequency for a half period of the chopping element of the boost circuit; and frequency-specific power factor table storage means for outputting a power factor selected in accordance with the current value detected by the current sensor and the chopping frequency. An electrical energy is calculated with the use of the power factor output from the frequency-specific power factor table storage means.

Description

本発明は、専用部品を追加せずに精度良く電力量を検出できる空気調和機に関する。 The present invention relates to an air conditioner that can accurately detect the amount of power without adding dedicated components.

交流電源から直流電源に変換する整流回路と共に、モータ負荷を駆動するインバータを有する空気調和気であって、電源電圧と入力電流との積に力率を乗じて算出する際、入力電流のみのデータに基づいて力率を決定する空気調和機は考案されている（例えば、特許文献１参照）。 An air conditioner that has an inverter that drives a motor load together with a rectifier circuit that converts AC power to DC power, and when calculating by multiplying the product of the power supply voltage and the input current by the power factor, only the input current data An air conditioner that determines the power factor based on the above has been devised (see, for example, Patent Document 1).

特開２００３−１６６７４８号公報JP 2003-166748 A

しかしながら、前記従来の構成では、電力量の測定は可能であるものの、昇圧回路のチョッピング回数によっては電流波形が変動してしまい、入力負荷電流が同値であっても力率値が変動するので、電流と電圧と力率の積で求められる電力量と、正しい電力量とに差がついてしまうという課題を有していた。 However, in the conventional configuration, although the amount of power can be measured, the current waveform varies depending on the number of choppings of the booster circuit, and the power factor value varies even if the input load current is the same value. There has been a problem that there is a difference between the amount of power required by the product of current, voltage and power factor, and the correct amount of power.

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、電力量を正確に測定することができる空気調和機を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide an air conditioner capable of accurately measuring the amount of electric power.

前記従来の課題を解決するために、本発明の空気調和機は、交流電源から直流電源に変換する整流回路と、モータ負荷を駆動するインバータと、チョッピング素子と昇圧用整流回路からなる昇圧回路と、交流電流の電流値を測定する電流センサと、昇圧回路のチョッピング素子の半周期に対するチョッピング回数をカウントするチョッピング回数検出手段と、電流センサで検出する電流値とチョッピング回数から力率を選択し出力する回数別力率テーブル記憶手段とを備え、回数別力率テーブル記憶手段から出力される力率を用いて電力量を算出することにより、最適な力率を用いて電力量を算出することができるため、精度の高い電力量を得ることができる。 In order to solve the above-described conventional problems, an air conditioner of the present invention includes a rectifier circuit that converts an AC power source into a DC power source, an inverter that drives a motor load, a booster circuit that includes a chopping element and a booster rectifier circuit. , A current sensor that measures the current value of the alternating current, a chopping frequency detection means that counts the number of choppings for the half cycle of the chopping element of the booster circuit, and a power factor selected from the current value detected by the current sensor and the chopping frequency and output A power factor table storage unit for each number of times to be calculated, and the power amount is calculated using the power factor output from the power factor table storage unit for each number of times to calculate the power amount using the optimum power factor. Therefore, a highly accurate electric energy can be obtained.

本発明は、電力量を正確に測定することができる空気調和機を提供することができる。 The present invention can provide an air conditioner capable of accurately measuring the amount of electric power.

本発明の実施の形態１における空気調和機のブロック図The block diagram of the air conditioner in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態２における空気調和機のブロック図The block diagram of the air conditioner in Embodiment 2 of this invention 本発明の実施の形態３における空気調和機のブロック図The block diagram of the air conditioner in Embodiment 3 of this invention 同実施の形態３における空気調和機のブロック図Block diagram of the air conditioner in the third embodiment

第１の発明の空気調和機は、交流電源から直流電源に変換する整流回路と、モータ負荷を駆動するインバータと、チョッピング素子と昇圧用整流回路からなる昇圧回路と、交流電流の電流値を測定する電流センサと、昇圧回路のチョッピング素子の半周期に対するチョッピング回数をカウントするチョッピング回数検出手段と、電流センサで検出する電流
値とチョッピング回数から力率を選択し出力する回数別力率テーブル記憶手段とを備え、回数別力率テーブル記憶手段から出力される力率を用いて電力量を算出することにより、最適な力率を用いて電力量を算出することができるため、精度の高い電力量を得ることができる。 An air conditioner according to a first aspect of the invention measures a current value of an alternating current, a rectifier circuit that converts an AC power source into a DC power source, an inverter that drives a motor load, a booster circuit that includes a chopping element and a booster rectifier circuit. Current sensor, chopping number detection means for counting the number of choppings for a half cycle of the chopping element of the booster circuit, and power factor table storage means for selecting and outputting the power factor from the current value detected by the current sensor and the chopping number The power amount can be calculated using the optimum power factor by calculating the power amount using the power factor output from the power factor table storage means for each number of times, so that the power amount with high accuracy can be calculated. Can be obtained.

第２の発明の空気調和機は、特に第１の発明において、回数別力率テーブル記憶手段は、複数のテーブルを有し、チョッピング回数に応じて、複数のテーブルから最適なテーブルを選択することにより、より正確な電力量を算出することができる。 In the air conditioner of the second invention, particularly in the first invention, the power factor table storage means for each number of times has a plurality of tables, and selects an optimum table from the plurality of tables according to the number of times of chopping. Thus, a more accurate amount of power can be calculated.

第３の発明の空気調和機は、特に第１の発明において、チョッピング回数に応じて算出される回数対応係数記憶手段を備え、回数別力率テーブル記憶手段は、標準のテーブルを一つで構成され、標準のテーブルによって算出された力率に、回数対応係数記憶手段で算出される係数を掛けて力率を補正することにより、複数のテーブルを持たずに正確な力率を算出することができるので、データ量を増やすことなく正確な電力量を得ることができる。 The air conditioner according to a third aspect of the invention includes the number-of-times corresponding coefficient storage means calculated according to the number of times of chopping, particularly in the first aspect of the invention, and the number-specific power factor table storage means comprises a single standard table. By correcting the power factor by multiplying the power factor calculated by the standard table by the coefficient calculated by the number corresponding coefficient storage means, it is possible to calculate an accurate power factor without having a plurality of tables. As a result, an accurate amount of power can be obtained without increasing the amount of data.

第４の発明の空気調和機は、さらに、外気温度を検出する外気温度検出手段を備え、外気温度検出手段で検出される外気温度に応じて補正係数を算出し、第１から第３の発明で算出される電力量に、さらに補正係数を掛けて電力量を算出することにより、さらに精度の高い電力量を得ることができる。 The air conditioner of the fourth invention further comprises an outside air temperature detecting means for detecting the outside air temperature, calculates a correction coefficient according to the outside air temperature detected by the outside air temperature detecting means, and the first to third inventions. By calculating the amount of power by further multiplying the amount of power calculated in (1) by a correction coefficient, a more accurate amount of power can be obtained.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における空気調和機のブロック図を示すものである。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram of an air conditioner according to Embodiment 1 of the present invention.

図１に示すように、交流電源１５から直流電源に変換する整流回路３と、モータ５を駆動するインバータ４と、チョッピング素子７と昇圧用整流回路６からなる昇圧回路２と、交流電流の電流値を測定する電流センサ１と、電流センサ１の測定値を検知する電流検出手段８と、昇圧回路２のチョッピング素子７の半周期に対するチョッピング回数をカウントするチョッピング回数検出手段１０と、電流検出手段８からの電流値とチョッピング回数検出手段１０からのチョッピング回数から回数別力率テーブルを選択し、力率を出力する力率テーブル記憶手段と、あらかじめ設定された電圧値を出力する電圧値記憶手段と、電圧検出手段から出力された電圧値と力率テーブル記憶手段から出力された力率によって電力量を算出する電力量算出手段で構成されている。 As shown in FIG. 1, a rectifier circuit 3 that converts an AC power source 15 into a DC power source, an inverter 4 that drives a motor 5, a booster circuit 2 that includes a chopping element 7 and a booster rectifier circuit 6, and an AC current Current sensor 1 for measuring the value, current detection means 8 for detecting the measurement value of the current sensor 1, chopping frequency detection means 10 for counting the number of choppings for a half cycle of the chopping element 7 of the booster circuit 2, and current detection means Power factor table storage means for selecting a power factor table for each number of times from the current value from 8 and the number of choppings from the chopping frequency detection means 10 and outputting a power factor; and voltage value storage means for outputting a preset voltage value And a power amount calculation means for calculating the power amount based on the voltage value output from the voltage detection means and the power factor output from the power factor table storage means. In is configured.

以上のように構成された空気調和機について、以下、その動作、作用を説明する。 About the air conditioner comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.

まず、モータ５を駆動するインバータ４を要する空気調和機は、能力を改善するために整流電圧を昇圧させる。そのため、ＭＯＳＦＥＴ等で代表されるチョッピング素子７をＯＮＯＦＦさせているが、そのＯＮＯＦＦの回数により電流波形が変動し、同じ負荷電流においても力率が変動する。 First, an air conditioner that requires the inverter 4 that drives the motor 5 boosts the rectified voltage in order to improve performance. For this reason, the chopping element 7 represented by a MOSFET or the like is turned ON / OFF. However, the current waveform changes depending on the number of ON / OFF times, and the power factor also changes at the same load current.

基本となる５０Ｈｚもしくは６０Ｈｚで標準環境での力率データだけでは、負荷電流に対する正確な力率の値が算出できない。そのため、昇圧させるためのチョッピング回数をカウントするチョッピング回数検出手段１０からカウントされた回数よりあらかじめ規定された回数（例えば、１、〜５、〜３０、〜２００、〜１０００回）を複数に分けておき、その複数に分けた領域に応じた力率を、回数別力率テーブル記憶手段１３から出力する。これにより、負荷電流に係わらず、最適な力率の値で電力量を算出することができる。 An accurate power factor value for the load current cannot be calculated only with power factor data in a standard environment at 50 Hz or 60 Hz. Therefore, a predetermined number of times (for example, 1, to 5, to 30, to 200, to 1000) is divided into a plurality of times from the number counted by the chopping number detection means 10 that counts the number of choppings for boosting. The power factor corresponding to the divided areas is output from the power factor table storage means 13 for each number of times. As a result, the amount of power can be calculated with an optimum power factor value regardless of the load current.

（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２における空気調和機のブロック図を示すものである。 (Embodiment 2)
FIG. 2 shows a block diagram of an air conditioner according to Embodiment 2 of the present invention.

図２において、回数別力率テーブル記憶手段は、一つの標準的な力率テーブルを出力する標準力率テーブル記憶手段１６で構成され、さらに、チョッピング回数に応じてチョッピング回数別係数を算出する回数別係数記憶手段１４を備えている。 In FIG. 2, the power factor table storage means for each number of times is composed of standard power factor table storage means 16 for outputting one standard power factor table, and the number of times of calculating the coefficient for each chopping frequency according to the number of chopping times. Another coefficient storage means 14 is provided.

以上のように構成された空気調和機について、以下その動作、作用を説明する。 About the air conditioner comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.

まず、実施の形態１のように回数別力率テーブル記憶手段では、チョッピング回数別に複数のテーブルが必要になるためＲＯＭデータ量が膨大になるデメリットがあるが、実施の形態２においては標準的な力率テーブルのみを有する構成となっている。 First, the power factor table for each number of times as in the first embodiment has a demerit that the amount of ROM data is enormous because a plurality of tables are required for each number of chopping operations. Only the power factor table is included.

よって、チョッピング回数に基づいて、回数別係数記憶手段１４から予め記憶されているチョッピング回数別係数を算出する。このチョッピング回数別係数は、例えば、チョッピング回数が１であれば０．８５、チョッピング回数が５までであれば：０．８８、以降、チョッピング回数が〜３０：０．９３、チョッピング回数が〜２００：０．９５、チョッピング回数が〜１０００：０．９９というように、チョッピング回数に応じて係数を持っている。 Therefore, the coefficient for each chopping frequency stored in advance from the coefficient storage means 14 for each frequency is calculated based on the number of chopping operations. The coefficient for each chopping frequency is, for example, 0.85 if the chopping frequency is 1, 0.88 if the chopping frequency is up to 5, hereafter, the chopping frequency is ˜30: 0.93, and the chopping frequency is ˜200. : 0.95, the number of choppings is ~ 1000: 0.99, and has a coefficient according to the number of choppings.

そして、標準力率テーブル記憶手段によって算出される力率に、回数対応係数記憶手段１４によって算出されるチョッピング回数別係数を掛け合わせて、最適な力率の値を出力することができる。 The optimum power factor value can be output by multiplying the power factor calculated by the standard power factor table storage means by the coefficient for each chopping frequency calculated by the number correspondence coefficient storage means 14.

これによって、負荷電流に関わらず、最適な力率の値を算出することができるので、正確な電力量を得ることができる。 As a result, an optimum power factor value can be calculated regardless of the load current, and an accurate amount of power can be obtained.

（実施の形態３）
図３、図４は、本発明の実施の形態３における空気調和機のブロック図である。実施の形態１および実施の形態２と異なる箇所は、外気温度を検出する外気温度検出手段である外気温度センサ１７と、外気温度センサ１７で検出される外気温度から外気温度補正係数を算出する補正係数算出手段１８を備えたことである。 (Embodiment 3)
3 and 4 are block diagrams of the air conditioner according to Embodiment 3 of the present invention. The differences from the first and second embodiments are the outside air temperature sensor 17 which is an outside air temperature detecting means for detecting the outside air temperature, and the correction for calculating the outside air temperature correction coefficient from the outside air temperature detected by the outside air temperature sensor 17. Coefficient calculation means 18 is provided.

図３は、実施の形態１に外気温度センサ１７を備えた構成であり、図４は、実施の形態２に外気温度センサ１７を備えた構成である。なお、上記の異なる点以外については、実施の形態１および実施の形態２と同じであるため、その説明は省略する。 FIG. 3 shows a configuration in which the outside temperature sensor 17 is provided in the first embodiment, and FIG. 4 shows a configuration in which the outside temperature sensor 17 is provided in the second embodiment. Since the points other than the above differences are the same as those in the first embodiment and the second embodiment, description thereof will be omitted.

本実施の形態では、外気温度によって、負荷となる圧縮機およびリアクタ等温度特性による特性値が変動し、力率に影響与えるためばらつきが発生することに対応するものである。 In the present embodiment, the characteristic value due to the temperature characteristics of the compressor, reactor, and the like that are the loads varies depending on the outside air temperature, and this affects the power factor, thereby causing variations.

すなわち、このばらつきを補正するため、予め外気温度と補正係数のテーブルを記憶した補正係数算出手段１８によって外気温度補正係数を算出し、回数別力率テーブル記憶手段で算出された力率に掛け合わせて、外気温度を考慮した力率を算出するようにしている。 That is, in order to correct this variation, an outside air temperature correction coefficient is calculated by the correction coefficient calculation means 18 that previously stores a table of the outside air temperature and the correction coefficient, and multiplied by the power factor calculated by the power factor table storage means for each number of times. Thus, the power factor in consideration of the outside air temperature is calculated.

このように構成することによって、外気温度に応じた正確な力率を算出することができるため、より正確な電力量を得ることができる。 By configuring in this way, an accurate power factor according to the outside air temperature can be calculated, so that a more accurate electric energy can be obtained.

以上のように、本発明にかかる空気調和機は、安価で精度の高い電力量を算出することが出来るため、電気代の積算等の用途に応用できる。 As described above, since the air conditioner according to the present invention can calculate a power amount with low cost and high accuracy, it can be applied to uses such as integration of electricity costs.

１電流センサ
２昇圧回路
３整流回路
４インバータ
６昇圧用整流回路
７チョッピング素子
８電流検出手段
１０チョッピング回数検出手段
１３回数別力率テーブル記憶手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Current sensor 2 Booster circuit 3 Rectifier circuit 4 Inverter 6 Booster rectifier circuit 7 Chopping element 8 Current detection means 10 Chopping frequency detection means 13 Power factor table storage means by frequency

Claims

交流電源から直流電源に変換する整流回路と、モータ負荷を駆動するインバータと、チョッピング素子と昇圧用整流回路からなる昇圧回路と、交流電流の電流値を測定する電流センサと、前記昇圧回路のチョッピング素子の半周期に対するチョッピング回数をカウントするチョッピング回数検出手段と、前記電流センサで検出する電流値と前記チョッピング回数から力率を選択し出力する回数別力率テーブル記憶手段とを備え、前記回数別力率テーブル記憶手段から出力される力率を用いて電力量を算出することを特徴とする空気調和機。 A rectifier circuit that converts AC power to DC power, an inverter that drives a motor load, a booster circuit that includes a chopping element and a booster rectifier circuit, a current sensor that measures the current value of the AC current, and chopping the booster circuit A chopping number detecting means for counting the number of choppings for a half cycle of the element, and a power factor table storing means for selecting and outputting a power factor from the current value detected by the current sensor and the chopping number. An air conditioner that calculates an electric energy using a power factor output from a power factor table storage means.

前記回数別力率テーブル記憶手段は、複数のテーブルを有し、前記チョッピング回数に応じて、複数のテーブルから最適なテーブルを選択することを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。 2. The air conditioner according to claim 1, wherein the power factor table storage unit by number of times has a plurality of tables, and selects an optimum table from the plurality of tables according to the number of times of chopping.

前記チョッピング回数に応じて算出される回数対応係数記憶手段を備え、前記回数別力率テーブル記憶手段は、標準のテーブルを一つで構成され、前記標準のテーブルによって算出された力率に、前記回数対応係数記憶手段で算出される係数を掛けて前記力率を補正することを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。 The number-of-times-corresponding coefficient storage means calculated according to the number of times of chopping is provided, and the number-specific power factor table storage means includes one standard table, and the power factor calculated by the standard table is The air conditioner according to claim 1, wherein the power factor is corrected by multiplying by a coefficient calculated by the number-of-times corresponding coefficient storage means.

外気温度を検出する外気温度検出手段を備え、前記外気温度検出手段で検出される外気温度に応じて外気温度補正係数を算出し、請求項１から３のいずれかで算出される電力量に、さらに前記外気温度補正係数を掛けて電力量を算出することを特徴とする空気調和機。 An outside air temperature detecting means for detecting an outside air temperature is provided, an outside air temperature correction coefficient is calculated according to the outside air temperature detected by the outside air temperature detecting means, and the electric energy calculated in any one of claims 1 to 3, An air conditioner characterized in that the electric energy is calculated by multiplying the outside air temperature correction coefficient.