JP2661611B2 - Control method of air conditioner - Google Patents
Control method of air conditionerInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は空気調和機の制御方法に
係わり、さらに詳しくは、同空気調和機の力率を向上さ
せ、高調波電流を低減するための手段に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for controlling an air conditioner, and more particularly, to a means for improving a power factor of the air conditioner and reducing a harmonic current.
【０００２】[0002]
【従来の技術】空気調和機には、圧縮機モータをインバ
ータ制御するためのインバータ装置と、このインバータ
装置を制御するための制御回路とが設けられている。図
５はその一例を示すもので、インバータ装置は入力交流
電源21よりの交流を直流に変換するために整流素子22、
リアクタ23、コンデンサ24等で構成されたコンバータ回
路25と、このコンバータ回路25よりの直流入力をインバ
ータ制御により交流に変換して圧縮機モータ26に出力す
るインバータ回路27とで構成されている。また、制御回
路側はマイクロコンピュータ28を中心に、入力電流を検
出するための入力電流検出回路29、電源周波数の判別や
入力電流の検出ならびに室内機と室外機間の送受信のタ
イミング等に使用されるゼロクロス点を検出するための
ゼロクロス検出回路30、インバータ回路27を制御するた
めのドライブ回路31等で構成されており、マイクロコン
ピュータ28は入力電流検出回路29、ゼロクロス検出回路
30等から得る入力信号を基に、入力電流が入力交流電源
21の電流容量を超えないようにドライブ回路31を制御し
ている。図６の（Ｂ）はマイクロコンピュータ28に入力
される入力電流検出回路29の出力の一例を示しており、
丸印が付されているゼロクロスのタイミングでマイクロ
コンピュータ28内部でＡ／Ｄ変換し、入力電流を検出し
ている。なお、マイクロコンピュータ28内部の記憶部に
はＰＷＭ波形を生成するためのタイマデータなどが記憶
されており、マイクロコンピュータ28内部のタイマを使
用してドライブ回路31にＰＷＭ波形信号を出力し、イン
バータ回路27を制御している。2. Description of the Related Art An air conditioner is provided with an inverter device for controlling a compressor motor by an inverter and a control circuit for controlling the inverter device. FIG. 5 shows an example of this. In the inverter device, a rectifying element 22 for converting AC from an input AC power
A converter circuit 25 includes a reactor 23, a capacitor 24, and the like, and an inverter circuit 27 that converts a DC input from the converter circuit 25 into an AC through inverter control and outputs the AC to a compressor motor 26. In addition, the control circuit side is mainly used by a microcomputer 28 to detect an input current.An input current detection circuit 29 is used for determining a power supply frequency, detecting an input current, and transmitting / receiving timing between an indoor unit and an outdoor unit. The microcomputer 28 includes an input current detection circuit 29, a zero cross detection circuit, and a drive circuit 31 for controlling an inverter circuit 27.
Based on the input signal obtained from 30 etc., the input current is
The drive circuit 31 is controlled so as not to exceed the current capacity of 21. FIG. 6B shows an example of the output of the input current detection circuit 29 input to the microcomputer 28.
A / D conversion is performed inside the microcomputer 28 at the zero-cross timing indicated by a circle to detect an input current. Timer data for generating a PWM waveform is stored in a storage unit inside the microcomputer 28, and a PWM waveform signal is output to the drive circuit 31 by using a timer inside the microcomputer 28, and the inverter circuit Controlling 27.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
コンバータ回路はコンデンサ入力形になっているため、
入力電流は図６の（Ａ）に示されるようにパルス状に流
れる歪波となる。このため、入力力率が低下すると共
に、高調波電流が増大するという問題がある。したがっ
て、本発明においては、入力力率が改善され、高調波電
流の低減が図れる空気調和機の制御方法を提供すること
を目的としている。However, since the above converter circuit is of the capacitor input type,
The input current becomes a distorted wave flowing in a pulse shape as shown in FIG. For this reason, there is a problem that the input power factor decreases and the harmonic current increases. Therefore, an object of the present invention is to provide a control method of an air conditioner in which an input power factor is improved and a harmonic current is reduced.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するためになされたものであり、インバータ装置を有
する空気調和機で、入力交流電源と閉回路を構成する少
なくともリアクタとスイッチング素子とを有し、入力電
流が入力電圧とほぼ同位相のほぼ正弦波になるように前
記スイッチング素子を前記空気調和機の制御用マイクロ
コンピュータでスイッチング制御すると共に、入力交流
のゼロクロスを検出し、このゼロクロスから少なくとも
入力交流半周期中の入力電流の瞬時値を検出し、また、
入力電流を検出し、前記検出した瞬時値と、前記検出し
た入力電流に応じた前記瞬時値の基準値とを比較して、
前記スイッチング素子をスイッチング制御する前記制御
用マイクロコンピュータからのスイッチング信号のデュ
ーティサイクルのオン時間の増減を決定し、前記瞬時値
を検出した少なくとも入力交流半周期以後の所定のゼロ
クロスから前記決定したデューティサイクルのオン時間
の増減を実施したスイッチング信号で前記スイッチング
素子をスイッチング制御することにした。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problem, and is an air conditioner having an inverter device, which comprises an input AC power supply, at least a reactor constituting a closed circuit, and a switching element. The switching control of the switching element is performed by a microcomputer for controlling the air conditioner so that the input current becomes a substantially sine wave having substantially the same phase as the input voltage, and a zero cross of the input AC is detected. From at least the instantaneous value of the input current during the input AC half cycle, and
Detecting an input current, comparing the detected instantaneous value with a reference value of the instantaneous value according to the detected input current,
The increase / decrease of the on-time of the duty cycle of the switching signal from the control microcomputer for controlling the switching of the switching element is determined, and the determined duty cycle is determined from a predetermined zero crossing at least after the input AC half cycle in which the instantaneous value is detected. The switching control of the switching element is performed by a switching signal in which the ON time is increased or decreased.
【０００５】[0005]
【作用】上記の制御方法であれば、入力交流のゼロクロ
スを検出し、そのゼロクロスから入力交流の半周期中の
入力電流の瞬時値を検出して、検出した瞬時値と、入力
電流に応じた基準値とを比較し、その差を基にコンバー
タ回路に設けられているスイッチング素子（アクティブ
フィルタ）のスイッチング信号のオン時間の増減を決
め、以後の所定のゼロクロスから、増減を実施したスイ
ッチング信号でスイッチング素子をスイッチング制御す
ることにしているので、入力電流波形を入力電圧とほぼ
同位相のほぼ正弦波にすることができる。According to the above control method, a zero crossing of the input AC is detected, and an instantaneous value of the input current in a half cycle of the input AC is detected from the zero crossing. A comparison is made with a reference value, and based on the difference, the increase or decrease of the ON time of the switching signal of the switching element (active filter) provided in the converter circuit is determined. Since the switching of the switching element is controlled, the input current waveform can be substantially a sine wave having substantially the same phase as the input voltage.
【０００６】[0006]
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１〜図４に基づ
いて説明する。空気調和機には、図１に示されるよう
に、入力交流電源１を直流に変換するコンバータ回路２
と、このコンバータ回路２からの直流が供給されるイン
バータ回路３と、入力力率を改善し、高調波を低減する
ために、コンバータ回路２に設けた電源と閉回路を構成
するリアクタ（チョークコイル）４およびスイッチング
素子（ＩＧＢＴ）５とからなる入力電流制御回路と、逆
阻止ダイオード６と、上記インバータ回路３で駆動され
る圧縮機モータ７と、入力電流センサ（ＣＴ）８を有し
て入力電流の瞬時値を検出する入力電流瞬時値検出回路
９と、交流のゼロクロスを検出するゼロクロス検出回路
10と、スイッチング素子５を駆動するドライブ回路11
と、インバータ回路３を駆動するドライブ回路12と、こ
れらを制御するマイクロコンピュータ（以下、マイコン
という）13とが備えられている。また、コンバータ回路
２には、整流回路２ａおよび平滑コンデンサ２ｂが備え
られている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the air conditioner has a converter circuit 2 for converting an input AC power supply 1 into a DC.
And an inverter circuit 3 to which a direct current from the converter circuit 2 is supplied, and a power supply provided in the converter circuit 2 to improve the input power factor and reduce harmonics (reactor (choke coil) ) 4 and a switching element (IGBT) 5, an input current control circuit including a reverse blocking diode 6, a compressor motor 7 driven by the inverter circuit 3, and an input current sensor (CT) 8. An input current instantaneous value detection circuit 9 for detecting an instantaneous value of a current, and a zero cross detection circuit for detecting an AC zero cross.
10 and a drive circuit 11 for driving the switching element 5
And a drive circuit 12 for driving the inverter circuit 3 and a microcomputer (hereinafter referred to as a microcomputer) 13 for controlling the drive circuit 12. The converter circuit 2 includes a rectifier circuit 2a and a smoothing capacitor 2b.
【０００７】空気調和機には、このように入力周波数の
判別と割込み処理のために入力交流のゼロクロス点を検
出するゼロクロス検出回路10が有り、また、マイコン13
はＡ／Ｄ変換器、タイマ、記憶部等を内蔵しているの
で、本発明ではこれらを利用し、入力交流のゼロクロス
を検出し、そのゼロクロスから入力交流の半周期中の入
力電流の瞬時値を検出して、検出した瞬時値と、入力電
流に応じた基準値とを比較し、その差を基にスイッチン
グ素子５のスイッチング信号のオン時間の増減を決め、
この増減を実施したスイッチング信号でスイッチング素
子５をスイッチング制御するようにしている。The air conditioner has a zero-cross detection circuit 10 for detecting a zero-cross point of an input AC for discrimination of an input frequency and interrupt processing as described above.
The present invention utilizes an A / D converter, a timer, a storage unit, and the like, so that the present invention utilizes them to detect a zero cross of an input AC, and from the zero cross, an instantaneous value of an input current in a half cycle of the input AC. Is detected, and the detected instantaneous value is compared with a reference value corresponding to the input current, and the increase or decrease of the on-time of the switching signal of the switching element 5 is determined based on the difference.
The switching of the switching element 5 is controlled by the switching signal that has been increased or decreased.
【０００８】例えば、入力電流が５Ａの時、マイコン13
内部の記憶部から、図２に示されているスイッチング信
号のデューティサイクルのオン時間データＤ１〜Ｄ10を
読み出し、マイコン13内部のタイマにセットして図３の
（ａ）に示すスイッチング信号を作り、これをマイコン
13からドライブ回路11に出力してスイッチング素子５を
スイッチング制御する。すると、この時の入力電流波形
は図３の（ｂ）に示すようになり、入力電流瞬時値検出
回路９の出力は図３の（ｃ）に実線で示すようになる。
この入力電流瞬時値検出回路９の出力はマイコン13に入
力されるわけであるが、マイコン13は図３の（ｃ）に示
すｔ０時点でゼロクロス検出回路10の出力によりゼロク
ロスを検出する。マイコン13はこのゼロクロスｔ０から
入力交流の半周期分のｔ10までｔ０〜ｔ10のタイミング
で入力された入力電流瞬時値検出回路９の出力、つま
り、図３の（ｃ）に実線で示す出力をマイコン13内部で
Ａ／Ｄ変換し、瞬時値Ｉ０〜Ｉ10を検出すると共に、こ
れらの瞬時値Ｉ０〜Ｉ10を図２に示すようにマイコン13
内部の記憶部に記憶する。その後、すなわちｔ10時点以
後、マイコン13は記憶した瞬時値Ｉ０〜Ｉ10から入力電
流を演算して検出する。なお、入力電流の検出は、この
方法に限定するものではなく、図５に示すような従来通
りの入力電流検出回路29を設けて検出してもよい。For example, when the input current is 5 A, the microcomputer 13
The on-time data D1 to D10 of the duty cycle of the switching signal shown in FIG. 2 is read out from the internal storage unit, and set in a timer inside the microcomputer 13 to generate the switching signal shown in FIG. This is a microcomputer
13 to the drive circuit 11 to control the switching of the switching element 5. Then, the input current waveform at this time becomes as shown in FIG. 3 (b), and the output of the input current instantaneous value detection circuit 9 becomes as shown by the solid line in FIG. 3 (c).
The output of the input current instantaneous value detection circuit 9 is input to the microcomputer 13. The microcomputer 13 detects a zero cross based on the output of the zero cross detection circuit 10 at time t0 shown in FIG. The microcomputer 13 outputs the output of the input current instantaneous value detection circuit 9 inputted at the timing of t0 to t10 from the zero crossing t0 to t10 of a half cycle of the input AC, that is, the output shown by the solid line in FIG. A / D conversion is performed inside to detect the instantaneous values I0 to I10, and these instantaneous values I0 to I10 are converted to the microcomputer 13 as shown in FIG.
It is stored in the internal storage unit. Thereafter, that is, after time t10, the microcomputer 13 calculates and detects the input current from the stored instantaneous values I0 to I10. The detection of the input current is not limited to this method, but may be performed by providing a conventional input current detection circuit 29 as shown in FIG.
【０００９】次に、マイコン13は検出した入力電流か
ら、この入力電流に応じた入力電流の瞬時値の基準値ｉ
０〜ｉ10を演算して求める。入力電流が５Ａの時の基準
値ｉ０〜ｉ10は図３の（ｃ）に破線で示すようになる
が、これらの基準値ｉ０〜ｉ10は図４に示すように入力
電流の大きさによって変化する。なお、基準値は上述の
ように演算で求めなくとも、例えば、マイコン13内部の
記憶部に予め入力電流の大きさに応じた基準値データを
記憶しておき、検出した入力電流に応じた基準値データ
を記憶部から読み出して求めてもよい。ところで、入力
電流は圧縮機モータ７の回転数や負荷変動、また、使用
する電源の電源インピーダンスの影響などにより変化す
るため、マイコン13は記憶部に記憶した瞬時値Ｉ０〜Ｉ
10と、先に求めた基準値ｉ０〜ｉ10とを比較し、基準値
より瞬時値の方が大きい場合、つまり、図３の（ｃ）に
示すｉ５とＩ５，ｉ６とＩ６，ｉ７とＩ７の場合、これ
らの瞬時値Ｉ５，Ｉ６，Ｉ７に対応するスイッチング信
号のデューティサイクルのオン時間データＤ５，Ｄ６，
Ｄ７の減少を決定する。Next, the microcomputer 13 calculates the reference value i of the instantaneous value of the input current corresponding to the input current from the detected input current.
0 to i10 are calculated. The reference values i0 to i10 when the input current is 5 A are as shown by broken lines in FIG. 3C, and these reference values i0 to i10 change according to the magnitude of the input current as shown in FIG. . Note that the reference value need not be obtained by calculation as described above. For example, reference value data corresponding to the magnitude of the input current is stored in advance in the storage unit inside the microcomputer 13 and the reference value corresponding to the detected input current is stored. The value data may be read from the storage unit and obtained. By the way, since the input current changes due to the rotation speed and load fluctuation of the compressor motor 7 and the influence of the power supply impedance of the power supply to be used, the microcomputer 13 stores the instantaneous values I0 to I0 stored in the storage unit.
10 and the previously obtained reference values i0 to i10, and if the instantaneous value is larger than the reference value, that is, i5 and I5, i6 and I6, i7 and I7 shown in FIG. In this case, the on-time data D5, D6, of the duty cycle of the switching signal corresponding to these instantaneous values I5, I6, I7
Determine the decrease in D7.
【００１０】また、基準値より瞬時値の方が小さい場
合、つまり、図３の（ｃ）に示すｉ１とＩ１，ｉ２とＩ
２，ｉ３とＩ３，ｉ９とＩ９の場合、これらの瞬時値Ｉ
１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ９に対応するスイッチング信号のデ
ューティサイクルのオン時間データＤ１，Ｄ２，Ｄ３，
Ｄ９の増加を決定する。マイコン13はこれらの処理を図
３の（ｃ）のｔ20時点までに終了するが、ｔ10〜ｔ20ま
での間のスイッチング制御はｔ０〜ｔ10までのスイッチ
ング信号を繰り返し出力して行う。ｔ20時点でマイコン
13は再びゼロクロスを検出すると共に、図３（ａ）のス
イッチング信号のデューティサイクルのオン時間データ
に決定した増加、減少を実施して図３の（ｄ）に示すス
イッチング信号を作り、これをドライブ回路11に出力し
てスイッチング素子５をスイッチング制御する。この時
の入力電流波形は図３の（ｅ）に示すようになり、ま
た、入力電流瞬時値検出回路９の出力は図３の（ｆ）に
示すようになる。すなわち、瞬時値Ｉ20〜Ｉ30は基準値
ｉ０〜ｉ10と一致しており、入力電流波形は入力電圧と
ほぼ同位相のほぼ正弦波となり、ｔ20以後もｔ０以後と
同様な制御が繰り返される。If the instantaneous value is smaller than the reference value, that is, i1 and I1, i2 and I2 shown in FIG.
2, i3 and I3, i9 and I9, these instantaneous values I
ON time data D1, D2, D3 of the duty cycle of the switching signal corresponding to 1, I2, I3, I9
Determine the increase in D9. The microcomputer 13 completes these processes by the time t20 in FIG. 3C, and performs the switching control from t10 to t20 by repeatedly outputting the switching signals from t0 to t10. microcomputer at time t20
13 detects the zero crossing again and implements the increase and decrease determined in the on-time data of the duty cycle of the switching signal of FIG. 3A to produce the switching signal shown in FIG. 3D and drive it. Output to the circuit 11 to control the switching of the switching element 5. The input current waveform at this time is as shown in FIG. 3E, and the output of the input current instantaneous value detection circuit 9 is as shown in FIG. That is, the instantaneous values I20 to I30 coincide with the reference values i0 to i10, the input current waveform becomes a substantially sine wave having substantially the same phase as the input voltage, and the same control as after t0 is repeated after t20.
【００１１】[0011]
【発明の効果】以上説明したような制御方法で制御され
る空気調和機であるならば、空気調和機の一般的な既存
の回路および部品を最大限に利用し、部品点数の上昇に
よるコストの上昇の抑制および信頼性の向上を図りなが
ら負荷変動や使用する電源の電源インピーダンス等によ
る影響を受けずに確実に入力電流を入力電圧とほぼ同位
相のほぼ正弦波にし、力率の向上および高調波電流の低
減を実現できる。According to the air conditioner controlled by the control method as described above, the existing circuits and parts generally used in the air conditioner are utilized to the utmost, and the cost is increased by increasing the number of parts. While suppressing the rise and improving the reliability, the input current is surely made almost sinusoidal with almost the same phase as the input voltage without being affected by load fluctuations or the power supply impedance of the power supply to be used. Wave current can be reduced.
【図１】本発明の一実施例を示す空気調和機の要部回路
ブロック図である。FIG. 1 is a main part circuit block diagram of an air conditioner showing one embodiment of the present invention.
【図２】本発明に係わるスイッチング制御のタイミング
とオン時間データとの関係を表す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship between timing of switching control and on-time data according to the present invention.
【図３】本発明の一実施例を説明するための概略波形図
である。FIG. 3 is a schematic waveform diagram for explaining one embodiment of the present invention.
【図４】本発明の一実施例を説明するための概略波形図
である。FIG. 4 is a schematic waveform diagram for explaining one embodiment of the present invention.
【図５】従来例を示す空気調和機の要部回路ブロック図
である。FIG. 5 is a main part circuit block diagram of an air conditioner showing a conventional example.
【図６】従来の制御方法でスイッチング制御したときの
概略波形図である。FIG. 6 is a schematic waveform diagram when switching control is performed by a conventional control method.
１ 入力交流電源 ２ コンバータ回路（交流／直流変換回路） ３ インバータ回路 ５ スイッチング素子（ＩＧＢＴ） ７ 圧縮機モータ ９ 入力電流瞬時値検出回路 10 ゼロクロス検出回路 11 ドライブ回路 12 ドライブ回路 13 マイクロコンピュータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Input AC power supply 2 Converter circuit (AC / DC conversion circuit) 3 Inverter circuit 5 Switching element (IGBT) 7 Compressor motor 9 Input current instantaneous value detection circuit 10 Zero cross detection circuit 11 Drive circuit 12 Drive circuit 13 Microcomputer
Claims (1)
入力交流電源と閉回路を構成する少なくともリアクタと
スイッチング素子とを有し、入力電流が入力電圧とほぼ
同位相のほぼ正弦波になるように前記スイッチング素子
を前記空気調和機の制御用マイクロコンピュータでスイ
ッチング制御すると共に、入力交流のゼロクロスを検出
し、このゼロクロスから少なくとも入力交流半周期中の
入力電流の瞬時値を検出し、また、入力電流を検出し、
前記検出した瞬時値と、前記検出した入力電流に応じた
前記瞬時値の基準値とを比較して、前記スイッチング素
子をスイッチング制御する前記制御用マイクロコンピュ
ータからのスイッチング信号のデューティサイクルのオ
ン時間の増減を決定し、前記瞬時値を検出した少なくと
も入力交流半周期以後の、所定のゼロクロスから前記決
定したデューティサイクルのオン時間の増減を実施した
スイッチング信号で前記スイッチング素子をスイッチン
グ制御することを特徴とする空気調和機の制御方法。1. An air conditioner having an inverter device,
An input AC power supply and at least a reactor forming a closed circuit and a switching element, and the switching element is controlled by a microcomputer for controlling the air conditioner so that an input current is substantially a sine wave having substantially the same phase as an input voltage. Along with switching control, a zero cross of the input AC is detected, and from this zero cross, an instantaneous value of the input current in at least a half cycle of the input AC is detected, and the input current is detected.
The detected instantaneous value is compared with a reference value of the instantaneous value according to the detected input current, and the on-time of a duty cycle of a switching signal from the control microcomputer for controlling the switching of the switching element is determined. The increase / decrease is determined, and at least after the input AC half cycle in which the instantaneous value is detected, switching control of the switching element is performed using a switching signal in which the on-time of the determined duty cycle is increased / decreased from a predetermined zero cross. Air conditioner control method.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4101041A JP2661611B2 (en) | 1992-04-21 | 1992-04-21 | Control method of air conditioner |
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| JP4101041A JP2661611B2 (en) | 1992-04-21 | 1992-04-21 | Control method of air conditioner |
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|---|---|
| JPH05300794A JPH05300794A (en) | 1993-11-12 |
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-
1992
- 1992-04-21 JP JP4101041A patent/JP2661611B2/en not_active Expired - Fee Related
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