JP3290481B2 - 冷凍サイクル制御装置 - Google Patents

冷凍サイクル制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、インバータ制御により
コンプレッサモータの速度制御を行う冷凍サイクル制御
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】空気調和装置あるいは冷凍装置等の冷凍
サイクル制御装置において、コンプレッサモータの速度
制御は、インバータ装置のパルス幅制御（以下、ＰＷＭ
制御とする。）により行なわれるのが通常である。
【０００３】このインバータ装置は、半導体素子により
形成されたコンバータ回路及びインバータ回路を有して
いるが、過電流により半導体素子が破壊されるのを防止
するため、従来から次のような保護動作が行なわれてい
た。
【０００４】すなわち、例えば、コンバータ回路とイン
バータ回路との間を流れる電流を常時検出し、この検出
電流値が保護動作点として定めた一定値まで上昇した場
合には、直ちにインバータ回路の出力を停止し、コンプ
レッサモータの運転を中止するようにしている。この場
合、検出電流の上昇速度について、立上りが緩ければ動
作遅延を大きくし、また、立上りが速ければ動作遅延を
小さくする制御が行なわれていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
制御によれば、本来保護動作の必要ない一時的な過電流
によっても保護動作が行なわれ、コンプレッサを停止さ
せてしまうが、一旦、コンプレッサを停止させてしまう
と再起動には一定時間の経過を要することになる。
【０００６】また、実際に保護動作が必要な過電流が発
生した場合であっても、電流上昇の立上りが非常に速い
場合には、保護動作が遅れてしまい、半導体素子の破壊
を招くことがあった。
【０００７】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
ありコンプレッサを停止させることなく保護動作を行う
ことができ、また、半導体素子の破壊を確実に防止する
ことができる冷凍サイクル装置を提供することを目的と
している。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するための手段として、交流電源からの交流電力を直流
電力に変換するコンバータ回路と、コンプレッサを駆動
するコンプレッサ駆動用のブラシレスモータと、前記コ
ンバータ回路からの直流電力を入力し、前記ブラシレス
モータを駆動するインバータ回路と、前記インバータ回
路に対してＰＷＭ制御を行うことにより、その出力を制
御するＰＷＭ制御回路と、前記コンバータ回路と前記イ
ンバータ回路との間を流れる電流の検出を行う電流検出
回路と、を備え、前記電流検出回路の検出値が所定レベ
ルに達した場合に、前記コンバータ回路及びインバータ
回路内の半導体素子の破壊を防止するため所定の保護動
作を行う冷凍サイクル制御装置において、前記ＰＷＭ制
御回路は、予め設定されたデューティ値となるように、
所定のパルス立上り指定時点からパルス立下がり指定時
点までの間ＰＷＭ制御パルス信号を出力するデューティ
制御回路と、前記所定のパルス立上り指定時点からパル
ス立下がり指定時点に至るまでの間に、前記電流検出回
路の検出値が前記所定レベルに達したときは、前記デュ
ーティ制御回路に対し、その時点からパルス立下がり指
定時点までのＰＷＭ制御パルス信号の出力を停止させる
デューティ制限回路と、を備えており、前記所定の保護
動作として、コンプレッサ駆動用モータを停止させるこ
となく、前記デューティ制限回路により制限された出力
範囲内で運転を継続させる動作を行うことを特徴とする
ものである。
【０００９】
【作用】上記構成において、通常運転時には、デューテ
ィ制御回路が、所定のデューティ値となるように所定パ
ルス立上り指定時点から所定パルス立下がり指定時点ま
での間だけＰＷＭ制御パルス信号を出力している。
【００１０】しかし、このパルス立上り指定時点からパ
ルス立下がり指定時点までの間に、電流検出回路が過電
流レベルの電流を検出すると、デューティ制限回路はそ
の時点でデューティ制御回路の出力回路の出力を停止さ
せる、つまり、本来ならば、この時点からデューティ立
下がり指定時点までの間に出力されるばずであったＰＷ
Ｍ制御パルス信号をカットしてデューティが小さくなる
ようにしている。
【００１１】これにより半導体素子を流れる電流を許容
電流以下に制限できるので、コンプレッサの運転を停止
させることなく保護動作を行うことができる。また、こ
のような制御によれば、保護動作の実行によりコンプレ
ッサが不必要に停止してしまう場合を考慮しなくて済む
ので、電流上昇速度に応じて動作遅延時間を異ならせる
必要がなくなり、一律の動作遅延時間とすることができ
る。したがって、保護動作の遅れによる半導体素子の破
壊を確実に防止することができる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例を図１乃至図３に基き
説明する。図１はこの実施例の概略構成を示すブロック
図である。
【００１３】図１において、交流電源１からの交流電力
は、ダイオードにより形成されたコンバータ回路２によ
り直流電力に変換され、コンデンサ３で平滑化された
後、トランジスタにより形成されたインバータ回路４に
送られるようになっている。ベースドライバ５はこのイ
ンバータ回路４内のトランジスタのベースに制御電流を
出力することにより、インバータ回路４の出力を制御す
るようになっている。
【００１４】このインバータ回路４の出力により、コン
プレッサ６に直結しているコンプレッサモータ７が回転
駆動されるようになっている。本実施例では、このコン
プレッサモータ７として、直流モータであるブラシレス
モータを採用している。したがって、インバータ回路４
からはＰＷＭ制御された電力が出力される。
【００１５】また、本実施例では、磁極位置検出回路８
がコンプレッサモータ７の誘起電圧Ｖa ，Ｖb ，Ｖc に
基いて回転子の磁極位置を検出する方式を採用してい
る。このような方式の詳細は、例えば、特開平３−７０
８８６号公報に開示されている。
【００１６】インバータ回路４からコンバータ回路２へ
向かって流れる電流Ｉは電流検出回路９により検出され
るようになっている。この電流検出回路９は、シャント
抵抗１０，分圧抵抗１１，フォトカプラ１２，プルアッ
プ抵抗１３等により構成されている。
【００１７】ＰＷＭ制御回路１４は、上記の磁極位置検
出回路８及び電流検出回路９からの検出信号に基いて、
ベースドライバ５にＰＷＭ制御パルス信号を出力するよ
うになっている。このＰＷＭ制御回路１４は、デューテ
ィカウンタを用いたデューティ制御回路１５，リセット
回路を用いたデューティ制限回路１６，デューティ設定
器１７，周期カウンタ１８，クロック発振器１９等によ
り構成されている。
【００１８】次に、上記のように構成される本実施例の
動作につき説明する。デューティ制御回路１５及び周期
カウンタ１８は、共に減算カウンタであり、周期カウン
タ１８がゼロになる毎に、それぞれのデューティデータ
及び周期データが置数される。デューティデータとは、
デューティ設定器１７からデューティ制御回路１５に与
えられるカウントデータであり、このカウントデータが
１以上であれば、デューティ制御回路１５からＰＷＭ制
御パルス信号がベースドライバ５に出力される。
【００１９】つまり、通常運転の状態では、デューティ
制御回路１５から出力されるＰＷＭパルス制御信号のパ
ルス立上り時点及びパルス立下り時点は、これらデュー
ティ設定器１７，周期カウンタ１８，クロック発信器１
９からの信号により決定され、両時点の間の期間だけ、
インバー回路４内のトランジスタのベースにオン信号が
供給されることになる。
【００２０】一方、デューティ制御回路１６は、インバ
ータ回路４からコンバータ回路２に向かう電流Ｉの検出
信号を電流検出回路９から入力している。そして、コン
プレッサ６のロック状態の発生等により電流Ｉが上昇し
た場合、この検出信号が所定レベルに達した時点で、デ
ューティ制限回路１６が制限信号すなわちリセット信号
をデューティ制御回路１５に出力する。
【００２１】デューティ制御回路１５は、このリセット
信号を入力すると、ＰＷＭ制御パルス信号が立ち下がり
指定時点に達していなくとも、直ちにその時点で出力を
停止する。したがって、ＰＷＭ制御信号のデューティ
は、通常の運転状態のときよりも小さくなり、ベースド
ライバ５の出力信号のオン期間も短くなる。
【００２２】そして、デューティー制限回路１６は、電
流Ｉの検出信号が所定レベル以下にならない限り、周期
毎にリセット信号を出力するので、以後のＰＷＭ制御パ
ルス信号のデューティは、このリセット信号により制限
されることになる。したがって、インバータ回路４内の
トランジスタを流れる電流を安全動作点以下の値に抑制
することができ、コンプレッサ６及びコンプレッサモー
タ７の運転を停止しなくてもトランジスタの保護を図る
ことができる。
【００２３】また、従来は、コンプレッサ６を停止させ
ると再起動に時間がかかることを考慮して、保護動作の
動作遅延時間を検出電流の立上り速度に応じて異なら
せ、できるだけ不必要な保護動作を回避しようとするあ
まり、保護動作に遅れを生じ、トランジスタを破壊して
しまうおそれがあった。しかし、上記のような制御で
は、コンプレッサを停止させるわけではないので、保護
動作に入ることをそれほど回避する必要がなく、保護動
作の遅延時間は一定であってよい。したがって、検出電
流の立上り速度が速い場合に合わせて、動作遅延時間を
設定しておけば、保護動作の開始に遅れを生じることは
なく、トランジスタの破壊を確実に防止することができ
る。
【００２４】図２（ａ）は、上記の制御を行なった場合
の、デューティ制御回路１５の出力すなちわＰＷＭ制御
パルス信号、電流Ｉの検出信号、デューティ制限回路１
６の出力信号の波形を示すタイムチャートであり、図２
（ｂ）は、各信号の動作の対応関係についての説明図で
ある。
【００２５】図２（ｂ）において、電流Ｉが電流制限レ
ベルに達すると、デューティ制限回路１６の出力信号が
Ｈ信号からＬ信号（リセット信号）に変化する（矢印
（イ））。すると、デューティ制御回路１５は、それま
で出力していたＰＷＭ制御パルス信号の出力を直ちに停
止する（矢印（ロ））。これにより、電流Ｉもゼロとな
り（矢印（ハ））、デューティ制限回路１６のリセット
信号も解除される。（矢印（ニ））。
【００２６】上記のような動作によって、図２（ａ）に
示すように、デューティ制御回路１５の出力パルス及び
電流Ｉの波形の点線部分がカットされる。したがって、
インバータ回路４内のトランジスタを流れる電流が減少
し、破壊が防止される。
【００２７】図３は、上記の制御が行なわれた場合のコ
ンプレッサモータ７の指令回転数及び負荷トルクの変化
状態を示した特性図である。この図に示すように、本発
明の保護動作が行なわれる時刻ｔ1 以降は、指令回転数
及び負荷トルクのレベルが制限された状態で運転が継続
され、運転が停止されることはない。
【００２８】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、コンプ
レッサの駆動にブラシレスモータを用い、過電流を検出
した場合には、デューティを一定範囲内に制限したＰＷ
Ｍパルス制御信号を出力させる構成としたので、コンプ
レッサを停止させることなく保護動作を行うことがで
き、また、半導体素子の破壊を確実に防止することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の構成を示すブロック図。
【図２】図１の制御内容を説明するための波形図。
【図３】図１の制御により得られるコンプレッサモータ
の特性を示す特性図。
【符号の説明】
１ 交流電源 ２ コンバータ回路 ４ インバータ回路 ７ コンプレッサモータ ９ 電流検出回路 １５ デューティ制御回路 １６ デューティ制限回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02P 6/12 F25B 1/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】交流電源からの交流電力を直流電力に変換
    するコンバータ回路と、コンプレッサを駆動するコンプレッサ駆動用のブラシレ
    スモータと、 前記コンバータ回路からの直流電力を入力し、前記ブラ
    シレスモータを駆動するインバータ回路と、 前記インバータ回路に対してＰＷＭ制御を行うことによ
    り、その出力を制御するＰＷＭ制御回路と、 前記コンバータ回路と前記インバータ回路との間を流れ
    る電流の検出を行う電流検出回路と、 を備え、前記電流検出回路の検出値が所定レベルに達し
    た場合に、前記コンバータ回路及びインバータ回路内の
    半導体素子の破壊を防止するため所定の保護動作を行う
    冷凍サイクル制御装置において、 前記ＰＷＭ制御回路は、 予め設定されたデューティ値となるように、所定のパル
    ス立上り指定時点からパルス立下がり指定時点までの間
    ＰＷＭ制御パルス信号を出力するデューティ制御回路
    と、 前記所定のパルス立上り指定時点からパルス立下がり指
    定時点に至るまでの間に、前記電流検出回路の検出値が
    前記所定レベルに達したときは、前記デューティ制御回
    路に対し、その時点からパルス立下がり指定時点までの
    ＰＷＭ制御パルス信号の出力を停止させるデューティ制
    限回路と、 を備えており、前記所定の保護動作として、コンプレッ
    サ駆動用モータを停止させることなく、前記デューティ
    制限回路により制限された出力範囲内で運転を継続させ
    る動作を行うことを特徴とする冷凍サイクル制御装置。
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