JP3609514B2 - インバータ制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば空気調和装置に内蔵される圧縮機モータ駆動用のインバータ制御装置を保護する保護装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
インバータ制御装置においては、3相交流電源R、S、Tを一旦直流電力に整流し、この直流電力を負荷に応じて所望の運転周波数の3相交流電力にU、V、Wに変換し、得られた3相交流電力により圧縮機のモータを駆動している。
【0003】
上記3相交流電源R、S、Tのうちいずれか任意の1相には、CT(カレントランス)が配置されており、CTからの検出電流値を監視することにより、圧縮機のモータの異常あるいは過負荷を検出して保護動作を行っていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来のインバータ制御装置では、CTからの検出電流値の比較基準電流値にインバータ装置の運転周波数とは無関係な一定の値を用いて監視を行うようになっていたため、詳細は後述するが、圧縮機のロックあるいは半ロック状態等の異常時であって本来保護動作に入らなければならない状態であるにも拘らず、異常が検出されず、インバータ装置内の半導体パワーモジュールに過電流が流れ、熱破壊を招来するおそれがあった。この現象は、特に、運転周波数が低い場合に顕著である。
【0005】
本発明の目的は、インバータの運転周波数に応じて電流監視を適切に行うことが可能なインバータ制御装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、交流電源から電力の供給を受け、負荷に応じて圧縮機の運転周波数を可変制御するインバータ制御装置において、前記交流電源からインバータ装置に供給される運転電流を検出する電流検出器と、前記検出された運転電流値と運転周波数に応じた基準電流値との比較に基づいて当該インバータ装置の運転周波数を制御するコントローラとを備え、前記基準電流値が前記運転周波数の上昇に応じて大きくなるようにしたことを特徴とする。
【0007】
本発明によれば、電流検出器からの運転電流値が当該インバータ装置の現在の運転周波数に応じた基準電流値と比較され、その比較結果に基づいて当該インバータ装置の運転が制御される。
【0008】
すなわち、図1に本発明が適用されるインバータ制御装置の概略がブロック回路を示す。図1において、200Vの3相交流電源R、S、Tはコンバータ10に供給されて直流電力に整流され、直流電力はパワートランジスタからなるIPM(インテリジェント・パワー・モジュール)12に供給される。なお。コンバータ10とIPM12との間には、DCL(直流リアクトル)14及びC(平滑用コンデンサ)6が設けられている。
【0009】
IPM12は、コントローラ18からのPWM(Pulse−Width−Modulation)制御信号20に従って、冷凍(又は空調)負荷に応じた周波数の駆動電力(3相、U、V、W)をコンプレッサのモータ22に供給するようになっており、コンプレッサモータ22の圧縮能力の変化により、空調ユニット(図示せず)内の冷媒の循環量が制御され、負荷に応じた空調運転が行われることとなる。
【0010】
3相交流電源R、S、Tのうちいずれか任意の1相、例えばS相にはCT(カレントトランス)24が配置されており、CT24からの検出電流26はコントローラ18に供給される。コントローラ18では、この検出電流値を監視することにより、コンプレッサモータ22が異常状態になったり過負荷になったりするのを防止している。
【0011】
このCT24の検出電流値に基づく制御について説明すると、次の通りである。コントローラ18は、CT24の検出電流値を監視し、該検出電流値がIPM12の駆動可能な基準(あるいは限界)電流値以下になるように制御する。なお、CT24以外の他の保護装置として、IPM12内には、過熱保護装置(TSD)及び過電流保護装置(ISD)28が設けられており、TSD及びISD28は、コンプレッサモータ22やPWM駆動に異常があったときに動作するものである。
【0012】
次に、図2に、従来のCT制御と本発明によるCT制御をグラフにて示す。グラフの横軸及び縦軸は、それぞれ、インバータ運転周波数及び電流値を示す。また、図3には、IPM内のISDの曲線がグラフにて示されており、グラフの横軸及び縦軸はそれぞれ、電流値及び時間を示す。
【0013】
従来のCT制御では、図2の破線にa′、b′、c′に示すように、インバータ運転周波数に関係無く、一定の基準電流値に基づいて電流監視を行い、且つ、図3に示すように、IPM内のISDの保護動作を用いることにより、インバータ駆動を行っていた。なお、図2において、a′、b′、c′はそれぞれ、警報を発する基準電流値、周波数を下げる基準電流値、周波数の上昇を禁止する基準電流値を示す。このような従来のCT制御では、コンプレッサの負荷が異常(ロック、半ロック等)で且つ図3の斜線を付した領域の電流が流れているときがある。このような危険な負荷曲線を図2の1点鎖線dで示す。このような危険状態において、インバータ運転周波数が高いときには、この負荷線dの電流値が大きいので、図2の線a′(警報)や図3のISDの曲線に掛かって保護されるが運転周波数が低いときには、前述したように図3の斜線領域の低い電流が流れるため、図2の線a′(警報)にかからない。この状態が数秒〜数10秒続くと、IPM内のパワー素子が過電流により熱破線を招くことになる。
【0014】
そこで、本発明では、インバータ運転周波数に応じたCT電流制御を行い、上記従来のCT制御の不都合を改善した。図2のグラフにおいて、インバータ運転周波数に応じて変化する斜線領域の低い電流が流れたとしても、図2のグラフの実線(a、b、c)にかかることとなり、IPMの破壊を未然に防ぐことが可能とになる。
【0015】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0016】
図4に、本発明の実施の形態に係るCT制御のグラフを示す。グラフの横軸及び縦軸は、それぞれ、インバータ運転周波数及びCT電流値を示す。
【0017】
図4において、a、b、cの線はそれぞれ、本発明の実施の形態に係る“H4”(警報を発する)、“HZ down”(周波数を下げる)、“Hznot up ”(周波数の上昇を禁止する)の制御線を示し、該a、b、cの線はインバータ運転周波数に応じて変化している。
【0018】
なお、a′、b′、c′は参考として、従来の制御線を示し、これらのa′、b′、c′は、インバータ運転周波数にかかわらず、一定の値である。
【0019】
また、CT制御の条件として、“H4”警報は1秒以上継続し、“H4”プレトリップ4回/クリア条件3分であり、“Hz up/down ”速度0.5秒/Hz(従来通り)であり、グラフにおいて10〜19.9Hzの間は見ない(すなわち制御対象領域外)である。
【0020】
また、破線d1 、d2 は、それぞれ、トルク1.7Kg/mでのコンプレッサの異常負荷時の電流線を示す。
【0021】
図5に、図4のグラフの制御線a、b、cのデータ別(マイコン内に書き込むデータ)を示す。
【0022】
次に、図6に本発明の実施の形態に係るCT制御の全体的なフローチャートを示す。このフローチャートにおいて、ステップ100でCT制御を開始し、ステップ102でAD入力にてインバータCT電流値を取り込み、ステップ104で電流値の取り込みが完了したかを判断する。ステップ104で完了していない場合には、ステップ106へと進み、ステップ104で完了している場合には、ステップ108で比較用CT値(比較基準となるCT値)を算出する。このステップ108は、本発明の実施の形態の特徴部分である。その後、ステップ110でロック電流制御(警報)がなされ、ステップ112で周波数ダウン制御がなされ、ステップ114で周波数上昇禁止制御がなされ、ステップ106に進む。
【0023】
図7に、図6におけるステップ108(比較用CT値算出)の内容を示す。ステップ200で比較用CT値算出制御開始し、ステップ202でインバータ圧縮機が運転中であるか否かを判断する。ステップ202で運転中でない場合には、ステップ206に進む。ステップ206では、現在のインバータ周波数に対応したロック電流制御値、周波数ダウン制御値、及び周波数上昇禁止制御値を求め、これらの値のテーブルをマイコン内に格納する(図5の表を参照)。次のステップ208では、ステップ206で求めた値を各制御で使用し、ステップ204に移る。
【0024】
図8(A)、(B)、(C)に、それぞれ、図6のフローチャートのステップ110(ロック電流制御)、ステップ112(周波数ダウン制御)、ステップ114(周波数上昇禁止制御)の各内容を示す。以下、図8(A)、(B)、(C)の各フローチャートを説明する。
【0025】
図8において、ステップ300でロック電流制御を開始し、ステップ302でインバータ圧縮機の運転中であると、ステップ304に進み、ステップ304でロック電流制御値をオーバーしていると、ステップ306に進み、ステップ306で電流オーバーが例えば1秒連続すると、ステップ308に進み、ステップ308でロック電流警報がなされ、ステップ310で次の処理へ進む。なお、前記ステップ302、304、306で「NO」の場合には、ステップ310に進み、次の処理がなされる。
【0026】
図8(B)において、ステップ400で周波数ダウン制御が開始され、ステップ402でインバータ圧縮機の運転中であると、ステップ404に進み、ステップ404でダウン電流制御をオーバーしていると、ステップ406に進み、ステップ406で電流オーバーが例えば1秒連続すると、ステップ408で周波数ダウン処理を行い、ステップ410で次の処理へ進む。なお、前記ステップ402、404、406で「NO」の場合には、ステップ410に進み、次の処理がなされる。
【0027】
図8(C)において、ステップ500で周波数上昇禁止制御が開始され、ステップ502でインバータ圧縮機の運転中であると、ステップ504に進み、ステップ504で上昇禁止電流制御値をオーバーしていると、ステップ506に進み、ステップ506で電流オーバが例えば1秒連続していると、ステップ508に進み、ステップ508で周波数の上昇を停止し、ステップ510で次の処理へ進む。なお、前記ステップ502、504、506で「NO」の場合には、ステップ510に進み、次の処理がなされる。
【0028】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電流検出器からの運転電流値は運転周波数に応じた基準電流値と比較されるようになっているので、インバータの運転周波数に応じて電流監視を適切に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用されるインバータ制御装置の概略を示すブロック回路図である。
【図2】従来のCT制御と本発明によるCT制御を示すグラフ図である。
【図3】IPM内のISDの曲線を示すグラフ図である。
【図4】本発明の実施の形態に係るCT制御を示すグラフ図である。
【図5】図5のグラフの制御線a、b、cのデータを示す表図である。
【図6】本発明の実施の形態に係るCT制御のフローチャート図である。
【図7】図6のフローチャートのッステップ108(比較用CT値算出)の内容を示すフローチャート図である。
【図8】図6のフローチャートのステップ110(ロック電流制御)、ステップ112(周波数ダウン制御)、ステップ114(周波数上昇禁止制御)の各内容を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
12 IPM
18 コントローラ
22 コンプレッサモータ
24 CT
Claims (1)
- 交流電源から電力の供給を受け、負荷に応じて圧縮機の運転周波数を可変制御するインバータ制御装置において、
前記交流電源からインバータ装置に供給される運転電流を検出する電流検出器と、
前記検出された運転電流値と運転周波数に応じた基準電流値との比較に基づいて当該インバータ装置の運転周波数を制御するコントローラとを備え、
前記基準電流値が前記運転周波数の上昇に応じて大きくなるようにした
ことを特徴とするインバータ制御装置。
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