JP4277762B2

JP4277762B2 - Refrigerator control device

Info

Publication number: JP4277762B2
Application number: JP2004229241A
Authority: JP
Inventors: 秀尚田中; 智則大内山
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-08-05
Filing date: 2004-08-05
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2024-08-05
Also published as: JP2006050804A

Description

本発明は、圧縮機にブラシレスＤＣモータを使用した冷蔵庫の制御装置に関するものである。 The present invention relates to a refrigerator control device using a brushless DC motor as a compressor.

従来、この種の冷蔵庫の圧縮機における制御技術は、巻線と永久磁石を有する３相電動機を搭載した圧縮機を高効率で駆動するため、モータから発生するトルクに対する電流実効値を最低とすることで、巻線の銅損を低減する用にしている（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, the control technology in this kind of refrigerator compressor drives a compressor equipped with a three-phase motor having windings and permanent magnets with high efficiency, so that the current effective value for the torque generated from the motor is minimized. Thus, the copper loss of the winding is reduced (for example, see Patent Document 1).

図８は、特許文献１に記載された従来の冷蔵庫の制御装置を示すものである。図８に示すように、巻線と永久磁石とを有する３相電動機を搭載した圧縮機１を有し、圧縮機駆動装置２に圧縮機１が接続されている。また、圧縮機１の回転子の位置を検出するため、位置検知手段３が設けられている。 FIG. 8 shows a conventional refrigerator control device described in Patent Document 1. As shown in FIG. As shown in FIG. 8, the compressor 1 equipped with a three-phase electric motor having windings and permanent magnets is included, and the compressor 1 is connected to the compressor driving device 2. Further, a position detection means 3 is provided for detecting the position of the rotor of the compressor 1.

圧縮機駆動装置２は、圧縮機１の無負荷誘起電圧波形と略相似波形の電流を圧縮機１に供給する電力供給手段４を有しており、電力供給手段４にはスイッチ部５とスイッチ部５の各素子の導通、非道通を制御するスイッチ制御手段６から構成されている。 The compressor driving device 2 has power supply means 4 for supplying a current having a waveform substantially similar to the no-load induced voltage waveform of the compressor 1 to the compressor 1. The power supply means 4 includes a switch unit 5 and a switch. It is composed of switch control means 6 for controlling conduction and non-passage of each element of the unit 5.

尚、スイッチ部５は６個のスイッチ素子７，８，９，１０，１１，１２で構成され、スイッチ素子７，８は圧縮機１のＵ相、スイッチ素子９，１０は圧縮機Ｖ相、スイッチ素子１１，１２は圧縮機Ｗ相に接続されている。 The switch unit 5 is composed of six switch elements 7, 8, 9, 10, 11, and 12. The switch elements 7 and 8 are the U phase of the compressor 1, the switch elements 9 and 10 are the compressor V phase, The switch elements 11 and 12 are connected to the compressor W phase.

また圧縮機１の回転数を変更するには、例えば圧縮機１のＵ相からＶ相へ電流を流す場合、スイッチ素子７，１０を導通状態にするが、どちらか一方のスイッチ素子７，１０をキャリア周期中の通電率（デューティー）を変え、圧縮機１への供給電圧実効値を可変するようにしている。 In order to change the rotation speed of the compressor 1, for example, when a current is passed from the U phase to the V phase of the compressor 1, the switch elements 7 and 10 are turned on. By changing the energization rate (duty) during the carrier cycle, the effective value of the supply voltage to the compressor 1 is varied.

以上の構成において、圧縮機１の各相通電区間の電気角を１２０度とし、発生するトルクに対する電流の実効値を最低とし、銅損を低減する事により、３相電動機を有する圧縮機１を高効率で運転するようにしている。さらに圧縮機１の各相通電区間の電気角を１２０度より大で１４５度以下とする事で、電流切り換えによるトルク脈動を小さくし、振動および騒音を低減するようにしている。
特開２００１−３０９６８３号公報 In the above configuration, the compressor 1 having a three-phase motor can be obtained by setting the electrical angle of each phase conduction section of the compressor 1 to 120 degrees, minimizing the effective value of the current with respect to the generated torque, and reducing copper loss. Driving with high efficiency. Furthermore, by setting the electrical angle of each phase energization section of the compressor 1 to be greater than 120 degrees and equal to or less than 145 degrees, torque pulsation due to current switching is reduced, and vibration and noise are reduced.
JP 2001-309683 A

しかしながら、冷蔵庫の実使用を考慮すると、冷蔵庫は、朝昼夜の家事の時間帯以外は扉開閉が極端に少なく、庫内温度は冷却状態で非常に安定しているため、圧縮機回転速度が可変できるインバータ制御の冷蔵庫では、省エネのため低速で運転をしている。 However, considering the actual use of the refrigerator, the refrigerator has extremely low door opening and closing time except for housework hours in the morning and night, and the internal temperature is very stable in the cooled state, so the compressor rotation speed is variable. Inverter-controlled refrigerators that can be operated at low speeds to save energy.

しかしながら従来の技術においては、１２０度通電の構成をしているため、デューティー１００％時に所定の最高回転数が出せるようなモータ設計が必要となり、巻線の巻数が少なくし、モータ効率を犠牲にする必要があった。 However, since the conventional technology has a 120-degree energization configuration, it is necessary to design a motor that can produce a predetermined maximum number of rotations at a duty of 100%, reducing the number of winding turns and sacrificing motor efficiency. There was a need to do.

さらに従来の構成では、特に夏季、扉開閉が頻繁に行われ、冷蔵庫の庫内温度が大きく上昇した場合や霜取り直後等で、圧縮機１を最高回転で運転し、早急に庫内温度を設定温度に戻す必要がある場合など、圧縮機の負荷が重い場合、最高回転に達しないという課題がある。 Furthermore, in the conventional configuration, the door is frequently opened and closed especially in the summer, and the compressor 1 is operated at the maximum speed when the refrigerator internal temperature rises greatly or immediately after defrosting, and the internal temperature is set quickly. When the load of the compressor is heavy, such as when it is necessary to return to temperature, there is a problem that the maximum rotation is not reached.

また通電角を１２０度から１４５度以下のオーバーラップ通電では、モータトルクはアップできるが、インバータのスイッチングロスが増加し、冷蔵庫の消費電力の増大につながる。さらには従来の技術のオーバーラップ通電では、１２０度通電の転流タイミングから、転流を遅らせるため、モータの誘起電圧位相より電流位相が遅れる事になり、電流増大によるロスも発生すると言う課題を有していた。 In addition, when the energization angle is 120 degrees to 145 degrees or less, the motor torque can be increased, but the inverter switching loss increases, leading to an increase in power consumption of the refrigerator. Furthermore, in the conventional overlapped energization, the commutation is delayed from the commutation timing of 120-degree energization, so the current phase is delayed from the induced voltage phase of the motor, and a loss due to an increase in current also occurs. Had.

本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、冷蔵庫の庫内が冷却状態にあるときは、圧縮機を高効率駆動することで、冷蔵庫の消費電力を低減すると共に、庫内温度が高い場合、圧縮機を高速運転することにより、庫内の冷却を促進できる冷蔵庫の制御装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and when the refrigerator interior is in a cooled state, the compressor is driven with high efficiency to reduce the power consumption of the refrigerator and the interior temperature is reduced. When it is high, it aims at providing the control apparatus of the refrigerator which can accelerate | stimulate cooling in a warehouse by operating a compressor at high speed.

上記目的を達成するために、本発明の冷蔵庫の制御装置は、スイッチ素子を通電状態にするとき、位置検出手段の位置信号に対してスイッチ部のオンするタイミングをオフするタイミングより進ませ１２０度以上の通電角（オーバーラップ通電）で圧縮機を駆動することで、進角制御による弱め磁束と広角通電による出力電圧の上昇との相乗効果が得られ、１２０度通電で駆動したときより、モータのトルクアップし、圧縮機の最高回転数を上げることが可能となる。 In order to achieve the above object, the refrigerator control device of the present invention, when the switch element is energized, advances the turn-on timing of the switch section with respect to the position signal of the position detection means by 120 degrees. By driving the compressor with the above energization angle (overlap energization), a synergistic effect of the weak magnetic flux by the advance angle control and the increase of the output voltage by the wide angle energization can be obtained. It is possible to increase the torque of the compressor and increase the maximum rotational speed of the compressor.

本発明の冷蔵庫の制御装置は、圧縮機の負荷状態、回転数等のあらゆる運転状態において、運転が可能となり、最適な運転が実現できる。 The refrigerator control device of the present invention can be operated in any operating state such as the load state and the rotational speed of the compressor, thereby realizing an optimal operation.

また、リラクタンストルクを利用する埋め込み磁石型（ＩＰＭ）モータ、表面磁石型（ＳＰＭ）モータ等、モータ特性の異なるモータを搭載した圧縮機に於いても幅広く利用することができる。 Further, it can be widely used in compressors equipped with motors having different motor characteristics such as an embedded magnet type (IPM) motor and a surface magnet type (SPM) motor using reluctance torque.

さらにモータトルクを低下させたモータを採用した場合でも、圧縮機を所定の最高回転数で駆動する事が出来るため、冷却性能（圧縮機の高速駆動性能）を損なうことなく、冷蔵庫の庫内を安定して冷却できるとともに、冷蔵庫の消費電力を低減することが可能となる。 Furthermore, even when a motor with reduced motor torque is used, the compressor can be driven at a predetermined maximum rotation speed, so that the inside of the refrigerator can be kept without impairing the cooling performance (high-speed drive performance of the compressor). Cooling can be performed stably, and the power consumption of the refrigerator can be reduced.

上記従来の課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の冷蔵庫の制御装置の発明は、ブラシレスＤＣモータを使用した圧縮機と、前記圧縮機に電力を供給する電力供給装置と、前記ブラシレスＤＣモータのロータ位置を検出する位置検出手段とを備え、前記電力供給装置は、前記位置検出手段で得られた位置信号に応じてオンまたはオフする６個のスイッチ素子で構成されるスイッチ部を有し、前記位置検出手段の位置信号に対して前記スイッチ部のオンするタイミングをオフするタイミングより進ませるようにするものであり、スイッチ素子を通電状態にするとき、位置検出手段の位置信号に対してスイッチ部のオンするタイミングをオフするタイミングより進ませ１２０度以上の通電角（オーバーラップ通電）で圧縮機を駆動するので、進角制御による弱め界磁と広角通電による出力電圧の上昇との相乗効果が得られ、１２０度通電で駆動したときより、モータのトルクアップし、圧縮機の最高回転数を上げることが可能となる。また、あらかじめ最高回転数が決まっている場合は、従来の１２０度通電で使用するモータより効率の高いモータを使用することが可能となり、冷蔵庫の省エネが図れる。
また本発明の冷蔵庫の制御装置は、現在の圧縮機の回転数を検出する回転数検出手段と、現在のスイッチ部の通電率を検出する通電率検出手段と、目標回転数を設定する目標回転数設定手段と、目標回転数と現在の回転数を比較する回転数比較手段を有し、圧縮機を１２０度通電で駆動したとき、通電率が１００％あるいは、設定された最大通電率となっても目標回転数に達しない時、スイッチ部の非通電状態から通電状態へ移行するオンタイミングを進め通電角１２０度以上で圧縮機を駆動するものであり、これにより特に夏季等の外気温度が高い環境で、冷蔵庫の扉開閉が頻繁に行われたり、長時間扉が開放されたり、また温度の高い食品が庫内に入れられたときなど、庫内温度が上昇、すなわち庫内負荷が上昇し、１２０度通電では圧縮機回転数が最高回転まで到達しない場合でも、オーバーラップ通電することで、１２０度通電での通電率１００％の最高回転数以上の回転数で圧縮機を駆動できる様になり、庫内冷却速度の速い冷蔵庫を提供できるものである。
また本発明の冷蔵庫の制御装置は、オーバーラップ角加減算手段を有し、通電角１２０度で圧縮機を駆動している際、通電率が１００％或いは、設定された最高ディーティーに達した場合でも、圧縮機の回転数が、目標回転数に達しない時、前記オーバーラップ角加減算手段にて、スイッチ素子のオンタイミングを徐々に進めていくことでスイッチ部の通電角を増やし、圧縮機の回転数を目標回転数に近づけるものであり、これにより、１２０度通電、通電角１００％では圧縮機の回転数が最高回転数に達さず、オーバーラップ通電により最高回転数で圧縮機を運転する場合でも、オーバーラップ角加減算手段により、徐々にオーバーラップ角を増加していくため、オーバーラップ制御中でもより精度の高い回転数制御が可能となるとともに、最低限のオーバーラップ角での駆動を行うため、オーバーラップ通電によるインバータのスイッチングロスの増加を最小限に抑制できる結果、冷蔵庫の消費電力の増加も最小限に抑えることが可能とすることを特徴としたものである。
また本発明の冷蔵庫の制御装置は、圧縮機を、スイッチ素子のオンタイミングを進め、スイッチ部の通電角を１２０度以上として駆動しているとき、圧縮機回転を減速する場合は、スイッチ素子のオンタイミング徐々に遅らせていき、通電角が１２０度になっても、圧縮機の目標回転数に達していない時、通電率を下げていくものであり、圧縮機がオーバーラップ通電、通電率１００％で運転している場合の回転数を低回転へ減速していく場合において、まずオーバーラップ角を徐々に減少させていき、オーバーラップ角が０度に達した場合、すなわち１２０度通電となった場合でも、設定された目標回転数より回転数が高い場合は通電率を下げていくことで目標回転数に近づけるようにしている。これにより、オーバーラップ制御により圧縮機を駆動する期間をできる限り短く出来、モータ巻線を流れる電流の通電期間を短くし、モータ巻線温度上昇を極力抑え、巻線温度上昇を抑制し圧縮機の高効率運転を実現していることを特徴としたものである。 In order to solve the above conventional problems, the invention of the refrigerator control device according to claim 1 of the present invention includes a compressor using a brushless DC motor, a power supply device that supplies power to the compressor, A position detection means for detecting a rotor position of the brushless DC motor, and the power supply device is a switch composed of six switch elements that are turned on or off according to a position signal obtained by the position detection means. And a position signal of the position detection means when the switch element is energized with respect to the position signal of the position detection means. Drive the compressor at an energization angle (overlap energization) of 120 degrees or more by advancing the timing at which the switch section is turned on with respect to the signal from the timing at which the switch is turned off. Thus, a synergistic effect of the field weakening by the advance angle control and the increase of the output voltage by the wide angle energization can be obtained, and the motor torque can be increased and the maximum number of revolutions of the compressor can be increased than when driven by 120 degree energization. It becomes possible. In addition, when the maximum number of rotations is determined in advance, it is possible to use a motor that is more efficient than a conventional motor that is used with 120-degree energization, and energy saving of the refrigerator can be achieved.
Further, the refrigerator control device of the present invention includes a rotation speed detection means for detecting a current rotation speed of the compressor, a power supply ratio detection means for detecting a current flow ratio of the current switch unit, and a target rotation for setting a target rotation speed. When the compressor is driven at 120 ° energization, the energization rate is 100% or the set maximum energization rate. However, when the target rotational speed is not reached, the on-timing for switching from the non-energized state to the energized state of the switch unit is advanced and the compressor is driven at an energization angle of 120 degrees or more. In a high environment, when the refrigerator door is opened and closed frequently, when the door is opened for a long time, or when food with high temperature is put in the warehouse, the temperature in the warehouse rises, that is, the load in the warehouse rises. However, the pressure is 120 ° Even when the machine rotation speed does not reach the maximum rotation, by applying the overlap current, the compressor can be driven at a rotation speed higher than the maximum rotation speed of 100% energization rate at 120 degrees energization, and the internal cooling rate Can provide a fast refrigerator.
In addition, the refrigerator control device of the present invention has an overlap angle addition / subtraction means, and when the compressor is driven at a conduction angle of 120 degrees, the conduction ratio reaches 100% or the set maximum duty. However, when the rotation speed of the compressor does not reach the target rotation speed, the overlap angle addition / subtraction means gradually increases the switch element energization angle by gradually increasing the ON timing of the switch element. The rotation speed is close to the target rotation speed, so that the compressor rotation speed does not reach the maximum rotation speed at 120 ° energization and 100% conduction angle, and the compressor is operated at the maximum rotation speed by overlap energization. Even when the overlap angle is added, the overlap angle is gradually increased by the overlap angle adding / subtracting means, so that more accurate rotation speed control is possible even during overlap control. Since the drive with the minimum overlap angle is performed, the increase in switching loss of the inverter due to the overlap energization can be minimized, and the increase in power consumption of the refrigerator can be minimized. It is what.
In the refrigerator control device of the present invention, when the compressor is driven with the switch element on-timing and the switch section is driven at an energization angle of 120 degrees or more, when the compressor rotation is decelerated, The on-timing is gradually delayed, and even when the energization angle reaches 120 degrees, the energization rate is lowered when the target rotational speed of the compressor has not been reached. When the speed is reduced to a low speed when operating at%, the overlap angle is gradually decreased first, and when the overlap angle reaches 0 degrees, that is, 120 degrees energization is performed. Even in such a case, if the rotational speed is higher than the set target rotational speed, the energization rate is lowered to approach the target rotational speed. This makes it possible to shorten the period for driving the compressor by overlap control as much as possible, shorten the energization period of the current flowing through the motor winding, suppress the motor winding temperature rise as much as possible, suppress the winding temperature rise, and the compressor It is characterized by realizing high-efficiency operation.

請求項２に記載の冷蔵庫の制御装置の発明は、請求項１に記載の発明において、スイッチ素子を非通電状態から通電状態にする時のタイミングは、スイッチ素子を通電状態から非通電状態にするタイミングより、電気角０度以上３０度以下の範囲で早く行うものであり、オーバーラップ角を電気角０度から３０度の範囲で決定できるため、冷蔵庫の負荷状態や、圧縮機の回転数により、最適なオーバーラップ角を与えることが可能となり、高効率運転が必要な場合や、高速運転が必要な場合等、冷蔵庫の運転状態に合わせた最適な圧縮機の駆動が実現できる。 The invention of the refrigerator control device according to claim 2 is the invention according to claim 1, wherein the timing when the switch element is changed from the non-energized state to the energized state is changed from the energized state to the non-energized state. It is performed earlier than the timing in the range of electrical angle from 0 degrees to 30 degrees, and the overlap angle can be determined in the range of electrical angle from 0 degrees to 30 degrees, so depending on the load condition of the refrigerator and the rotation speed of the compressor Thus, it is possible to provide an optimum overlap angle, and when the highly efficient operation is required or when the high speed operation is necessary, it is possible to realize the optimum compressor driving in accordance with the operation state of the refrigerator.

請求項３に記載の冷蔵庫の制御装置の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明に加えて、スイッチ部の各スイッチ素子をオンさせるオンタイミング制御手段と、上記スイッチ素子をオフさせるオフタイミング制御手段を有し、前記位置検出手段の位置信号に対して前記スイッチ部のオンタイミングおよび、オフタイミングをともに進ませ、かつスイッチ素子のオンタイミングが、オフタイミングより早くすることで、スイッチ素子の通電角を電気角１２０度以上として圧縮機を駆動するものであり、スイッチ素子のオンからオフへの移行タイミングも進めた上で、スイッチ素子のオフからオンへの移行タイミングを、オンからオフへの移行タイミングより早く設定することで、オーバーラップ通電を行えるようにしたとともに、モータの無負荷誘起電圧より電流位相を進める（進角制御）ことが出来るようになり、ＩＰＭモータ等のリラクタンストルクを利用した効率の高いモータを搭載した圧縮機を、冷蔵庫の運転状態に応じた最適な駆動（低速駆動時は高効率運転、高速駆動時は高トルク運転）が可能となる。 In addition to the invention of claim 1 or 2, the invention of the refrigerator control device according to claim 3 is an on-timing control means for turning on each switch element of the switch unit, and turns off the switch element. An off-timing control means, both the on-timing and off-timing of the switch part are advanced with respect to the position signal of the position detecting means, and the on-timing of the switch element is made earlier than the off-timing, The drive angle of the element is set to an electrical angle of 120 degrees or more, and the compressor is driven. The switch element is switched from ON to OFF, and the switch element is switched from OFF to ON. By setting the timing earlier than the transition timing to off, it is possible to perform overlap energization and the motor The current phase can be advanced from the no-load induced voltage (advance control), and a compressor equipped with a high-efficiency motor using reluctance torque, such as an IPM motor, is optimally suited to the operating state of the refrigerator. Driving (high efficiency operation at low speed driving, high torque operation at high speed driving) is possible.

請求項４に記載の冷蔵庫の制御装置の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発明において、圧縮機の通電相の転流タイミングは、位置検出手段の位置信号に対してスイッチ部のオンタイミングを進ませる電気角とオフタイミングを進ませる電気角の和が電気角６０度以下であり且つ、オンタイミングを進ませる電気角がオフタイミングを進ませる電気角以上であるものであり、進角およびオーバーラップ制御角を、電気角０度〜３０度の範囲で、設定できるため、冷蔵庫の負荷状態、圧縮機の回転数および回転状態により最適な進角およびオーバーラップ角を与えることができる為、モータの負荷状態や速度により最適な進角を与える必要があるＩＰＭモータを最適に駆動出来る様になる結果、ＩＰＭモータ、ＳＰＭモータ等のモータ仕様を選ばない制御仕様が実現できるため、様々な特性の永久磁石モータを使用した圧縮機が実現できる。 The invention of the refrigerator control device according to claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3, wherein the commutation timing of the energized phase of the compressor is determined by the position signal of the position detecting means. On the other hand, the sum of the electrical angle that advances the ON timing of the switch part and the electrical angle that advances the OFF timing is 60 degrees or less, and the electrical angle that advances the ON timing is greater than or equal to the electrical angle that advances the OFF timing. Since the advance angle and overlap control angle can be set in the range of electrical angle 0 to 30 degrees, the optimum advance angle and overlap angle depending on the load state of the refrigerator, the rotation speed and the rotation state of the compressor As a result, it is possible to optimally drive an IPM motor that needs to give an optimum advance angle depending on the load state and speed of the motor. As a result, an IPM motor, an SPM motor Since the control specification agnostic motor specifications can be realized, the compressor can be realized using a permanent magnet motor of various properties.

請求項５に記載の冷蔵庫の制御装置の発明は、請求項１に記載の発明において、圧縮機の駆動が、通電角１２０度通電で、通電率１００％または、最高通電率に到達していない時、圧縮機の回転を加速していく場合は、まず通電率を上げていくことで圧縮機回転数を目標回転数に近づけていき、通電率が１００％または、最高通電率に達したとき、スイッチ素子のオンタイミングを進めていくことで、スイッチ部の通電角を増やし、圧縮機回転数を目標回転数に近づけていくものであり、このため、目標回転数で駆動するためには、１２０度通電を越える通電角での駆動が必要なときでも、精度の高い回転数制御が出来る結果、回転ムラ等による圧縮機の騒音増大を抑制できる結果、冷蔵庫の低騒音化が可能となる。 The invention of the refrigerator control device according to claim 5 is the invention according to claim 1 , wherein the compressor is driven at an energization angle of 120 degrees and does not reach an energization rate of 100% or a maximum energization rate. When accelerating the rotation of the compressor, first increase the power supply rate to bring the compressor speed close to the target speed, and when the power supply rate reaches 100% or the maximum power supply rate By increasing the ON timing of the switch element, the energization angle of the switch unit is increased, and the compressor speed is made closer to the target speed, and in order to drive at the target speed, Even when driving at an energization angle exceeding 120 degrees energization is required, the rotation speed can be controlled with high accuracy. As a result, the increase in compressor noise due to uneven rotation can be suppressed, and the noise of the refrigerator can be reduced.

請求項６に記載の冷蔵庫の制御装置の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の発明において、急速冷凍運転された時には、スイッチ素子のオンタイミングを進めることで、１２０度以上の通電角で圧縮機を駆動するものであり、冷蔵庫で急速冷凍運転をする場合、オーバーラップ通電で、最高回転数で圧縮機を駆動するようにしている。これにより、１２０度通電で圧縮機を運転する場合よりも回転数を高くすることができ、急速冷凍時の冷媒の蒸発温度を低くすることが可能となり、急速冷凍時間の短縮が可能となる。 The invention of the refrigerator control device according to claim 6 is the invention according to any one of claims 1 to 4, wherein when the quick freezing operation is performed, the on-timing of the switch element is advanced, so that The compressor is driven at an energization angle equal to or higher than that, and when the quick freezing operation is performed in the refrigerator, the compressor is driven at the maximum rotation speed by overlap energization. As a result, the rotational speed can be made higher than when the compressor is operated by energization at 120 degrees, the evaporation temperature of the refrigerant during quick freezing can be lowered, and the quick freezing time can be shortened.

請求項７に記載の冷蔵庫の制御装置の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の発明において、冷蔵庫設置時や、冷蔵庫の電源投入時、あるいは、霜取り制御後で、庫内温度が設定温度より高い場合、スイッチ素子のオンタイミングを進め１２０度以上の通電角で圧縮機を運転するものであり、１２０度通電で圧縮機を運転したときより短時間で庫内を冷却状態にすることが可能である。 Invention of the refrigerator of the control device according to claim 7 is the invention according to any one of claims 1 to 4, and when the refrigerator installation, when the refrigerator is powered up or after defrosting control, When the internal temperature is higher than the set temperature, the on-timing of the switch element is advanced and the compressor is operated at an energization angle of 120 degrees or more. It can be cooled.

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が、、従来例または先に説明した実施の形態と同一構成については、同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。尚、この実施の形態によってこの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. However, the same reference numerals are given to the same configurations as those of the conventional example or the embodiments described above, and detailed description thereof will be omitted. . 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による冷蔵庫の制御装置のブロック図である。図２は同実施の形態のスイッチ素子および位置検出手段のタイミングチャートである。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram of a refrigerator control device according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a timing chart of the switch element and position detecting means of the same embodiment.

尚、以降の説明に於いて、圧縮機用のモータは表面磁石型（ＳＰＭ）モータとして説明する。 In the following description, the compressor motor will be described as a surface magnet type (SPM) motor.

図１において、圧縮機１は圧縮機駆動装置２により駆動される。位置検出手段３は、圧縮機１に搭載されているブラシレスＤＣモータ（図示せず）のロータ位置を検出するものである。 In FIG. 1, the compressor 1 is driven by a compressor driving device 2. The position detection means 3 detects the rotor position of a brushless DC motor (not shown) mounted on the compressor 1.

また、圧縮機駆動装置２には、圧縮機１へ電力を供給する電力供給装置４を備えている。電力供給装置４は、スイッチ部５とスイッチ部５を通電状態あるいは非通電状態にするスイッチ制御手段６から構成される。またスイッチ部５には６個のスイッチ素子７〜１２を有している。 In addition, the compressor driving device 2 includes a power supply device 4 that supplies power to the compressor 1. The power supply device 4 includes a switch unit 5 and a switch control unit 6 that puts the switch unit 5 into an energized state or a non-energized state. The switch unit 5 has six switch elements 7 to 12.

本実施の形態では、シリコン半導体を用いたＩＧＢＴを用いたものであるが、ＭＯＳＦＥＴ、バイポーラ型、ＤＧＭＯＳ、ＧＴＯなどでもよく、材質もシリコン以外にもゲルマニウム、炭化シリコン（ＳｉＣ）などを使用してもよい。 In this embodiment, an IGBT using a silicon semiconductor is used, but a MOSFET, a bipolar type, a DGMOS, a GTO, or the like may be used. In addition to silicon, germanium, silicon carbide (SiC), or the like is used. Also good.

オンタイミング制御手段１３は、スイッチ素子７〜１２を非通電状態から通電状態に移行するタイミングを決定するもので、オフタイミング制御手段１４は、スイッチ素子７〜１２を通電状態から非通電状態に移行するタイミングを決定するものである。 The on-timing control means 13 determines the timing for switching the switch elements 7 to 12 from the non-energized state to the energized state, and the off-timing control means 14 shifts the switch elements 7 to 12 from the energized state to the non-energized state. The timing to perform is determined.

オンタイミング制御手段１３によりスイッチ素子７〜１２をオンするタイミングを、オフタイミング制御手段１４によりスイッチ素子７〜１２をオフするタイミングより早くすることで、オーバーラップ通電が可能となる。 By making the timing of turning on the switch elements 7 to 12 by the on timing control means 13 earlier than the timing of turning off the switch elements 7 to 12 by the off timing control means 14, the overlap energization is possible.

平滑用コンデンサ１５，１６は、電源１７から受けた交流電源をチョークコイル１８を通り、整流素子１９〜２２で整流された電圧を倍電圧整流している。本実施の形態では倍電圧整流を行っているが、全波整流によるＤＣ電圧を電力供給装置４に入力する構成でも構わない。 The smoothing capacitors 15 and 16 double-voltage rectify the voltage rectified by the rectifying elements 19 to 22 through the AC power received from the power supply 17 through the choke coil 18. Although voltage doubler rectification is performed in the present embodiment, a configuration in which a DC voltage by full wave rectification is input to the power supply device 4 may be used.

次に図２のスイッチ素子７〜１２の通電、非通電のタイミングと、位置検知手段３による位置検知タイミングを示したタイミングチャートを用いて本実施の形態１の動作を説明する。 Next, the operation of the first embodiment will be described using a timing chart showing the energization / non-energization timings of the switch elements 7 to 12 in FIG. 2 and the position detection timing by the position detection means 3.

図２は、圧縮機駆動装置２に電源１７（商用電源）を供給し、チョークコイル１８を通り、整流素子１９〜２０と平滑用コンデンサにより倍電圧整流したＤＣ電圧をスイッチ部５に入力し、圧縮機１を駆動したときの、スイッチ制御手段５でスイッチ部５内に設けられたスイッチ素子７〜１２のオンまたはオフ動作と、位置検知手段３により得られた位置検知信号取得タイミングを示したものである。 In FIG. 2, a power source 17 (commercial power source) is supplied to the compressor driving device 2, passes through a choke coil 18, and a DC voltage rectified by rectifying elements 19 to 20 and a smoothing capacitor is input to the switch unit 5. The on / off operation of the switch elements 7 to 12 provided in the switch unit 5 by the switch control unit 5 and the position detection signal acquisition timing obtained by the position detection unit 3 when the compressor 1 is driven are shown. Is.

本タイミングチャートのＵｐ、Ｖｐ、Ｗｐ、Ｕｎ、Ｖｎ、Ｗｎは、図１におけるスイッチ素子７，９，１１，８，１０，１２の動作タイミングにそれぞれ対応する。本実施の形態では、タイミングチャートでハイ状態の位置が、スイッチ素子が通電状態であり、また、Ｕｐ、Ｖｐ、Ｗｐの上アーム側、すなわちスイッチ素子７，９，１１を通電区間内で通電、非通電を繰り返すＰＷＭ通電により、通電率を変え、モータ巻線に印加される電圧の実効値を変える構成としている。 Up, Vp, Wp, Un, Vn, and Wn in this timing chart correspond to the operation timings of the switch elements 7, 9, 11, 8, 10, and 12 in FIG. In the present embodiment, the high position in the timing chart indicates that the switch element is energized, and the upper arm side of Up, Vp, and Wp, that is, the switch elements 7, 9, and 11 are energized within the energization section. The PWM energization that repeats non-energization changes the energization rate and changes the effective value of the voltage applied to the motor winding.

位置検知手段３による位置信号取得タイミングは、モータ誘起電圧のゼロクロスポイントを検出し、位置信号としている。オンタイミング制御手段１３、オフタイミング制御手段１４とも、１２０度通電、進角０度で転流する場合は、位置信号を取得から電気角３０度後にモータの通電相を切り換える転流動作を行う。 The position signal acquisition timing by the position detection means 3 is a position signal obtained by detecting a zero cross point of the motor induced voltage. When both the on-timing control means 13 and the off-timing control means 14 are commutated at 120 degrees energization and at an advance angle of 0 degrees, a commutation operation is performed to switch the energized phase of the motor 30 electrical degrees after obtaining the position signal.

本実施の形態では、この転流動作において、スイッチ素子７〜１２をオフ状態からオン状態にする場合は、進角０度から最大３０度、すなわちスイッチ素子７〜１２をオンするタイミングは、位置信号取得直後の０度（進角３０度）から電気角３０度（進角０度）経過までの範囲とし、スイッチ素子７〜１２をオン状態からオフ状態に移行するタイミングは、位置信号取得後３０度（進角０度）とすることでスイッチ素子７〜１２をオフからオン状態に移行するタイミングの進角分がオーバーラップ通電角となり、１２０度通電で圧縮機１を駆動した場合より高い回転数で駆動できる構成となっている。 In the present embodiment, in the commutation operation, when switching the switch elements 7 to 12 from the off state to the on state, the advance angle is 0 degree to a maximum of 30 degrees, that is, the timing for turning on the switch elements 7 to 12 is the position. The timing of shifting the switch elements 7 to 12 from the ON state to the OFF state is from after the position signal is acquired, within a range from 0 degrees (advance angle 30 degrees) immediately after signal acquisition to 30 degrees electrical angle (advance angle 0 degrees). By setting 30 degrees (advance angle 0 degrees), the advance angle of the timing at which the switch elements 7 to 12 are switched from the OFF state to the ON state becomes the overlap energization angle, which is higher than when the compressor 1 is driven by 120 degree energization. It can be driven at the rotational speed.

また、図３は本実施の形態１のスイッチ素子および位置検出手段のタイミングチャートであり、本タイミングチャートでは、スイッチ素子７〜１２がオンからオフへの移行の際にも進角制御し、オンタイミング制御手段１３によるスイッチ素子７〜１２がオフからオンへの移行する時の進角と、オフタイミング制御手段１４によるスイッチ素子７〜１２がオンからオフタイミングへ移行する時の進角との和が電気角６０度以下で、スイッチ素子７〜１２のオンタイミングの進角がオフタイミングの進角より大きく、且つオンタイミング、オフタイミングの進角はそれぞれ電気角３０度以下とすることで、オーバーラップ通電制御と進角制御を併せ持つ制御ができる構成としている。 FIG. 3 is a timing chart of the switch element and position detecting means of the first embodiment. In this timing chart, the advance angle control is performed even when the switch elements 7 to 12 are switched from on to off, The advance angle when the switch elements 7 to 12 are switched from OFF to ON by the timing control means 13 and the advance angle when the switch elements 7 to 12 are switched from ON to OFF timing by the OFF timing control means 14 When the electrical angle is 60 degrees or less, the advance timing of the switch elements 7 to 12 is larger than the advance timing of the off timing, and the advance timing of the on timing and off timing is 30 degrees or less, respectively. It is configured to be able to perform control having both lap energization control and advance angle control.

従って、ＩＰＭモータの様にマグネットトルクとリラクタンストルクを併用して駆動するモータ等にも適応可能となる。 Therefore, the present invention can be applied to a motor that is driven by using a combination of magnet torque and reluctance torque, such as an IPM motor.

以上のように本実施の形態１の冷蔵庫の制御装置は、ブラシレスＤＣモータを使用した圧縮機１と、圧縮機１に電力を供給する電力供給手段４と、電力供給手段４内に設けた６６個のスイッチ素子７〜１２で構成されるスイッチ部５と、圧縮機１のローター位置を検出する位置検出手段３と、圧縮機１の通電相を変えるために、スイッチ部５の通電または非通電のタイミングを決定するオンタイミング制御手段１３およびオフタイミング制御手段１４を有し、スイッチ素子７〜１２を通電状態にするとき、位置検出手段３の位置信号に対してスイッチ部５のオンするタイミングをオフするタイミングより進ませ１２０度以上の通電角（オーバーラップ通電）で圧縮機１を駆動することで、進角制御による弱め界磁と広角通電による出力電圧の上昇との相乗効果が得られ、１２０度通電で駆動したときより、モータのトルクアップし、圧縮機１の最高回転数を上げることが可能となる。 As described above, the refrigerator control device according to the first embodiment includes the compressor 1 using the brushless DC motor, the power supply unit 4 that supplies power to the compressor 1, and 66 provided in the power supply unit 4. In order to change the energization phase of the compressor 1, the switch unit 5 comprising the switch elements 7 to 12, the position detection means 3 for detecting the rotor position of the compressor 1, and the energization phase of the switch unit 5. When the switch elements 7 to 12 are energized, the timing at which the switch unit 5 is turned on with respect to the position signal of the position detecting means 3 is provided. The compressor 1 is driven at an energization angle (overlap energization) of 120 degrees or more from the turn-off timing, so that the field weakening by the advance angle control and the output voltage by the wide angle energization Obtained synergy with temperature, than when driven at 120 ° conduction, and the torque-up of the motor, it is possible to raise the maximum speed of the compressor 1.

また、あらかじめ最高回転数が決まっている場合は、従来の１２０度通電で使用するモータより効率の高いモータを圧縮機１に使用することが可能となり、冷蔵庫の消費電力を低減できるようになる。 In addition, when the maximum number of rotations is determined in advance, it is possible to use a motor with higher efficiency than the conventional motor that is used by 120-degree energization for the compressor 1, and the power consumption of the refrigerator can be reduced.

さらに、スイッチ素子のオンからオフへの移行タイミングも進めることが可能なため、スイッチ素子のオフからオンへの移行タイミングを、オンからオフへの移行タイミングより早く設定することで、オーバーラップ通電を行えるため、ＩＰＭモータの様に、マグネットトルクとリラクタンストルクを併用して駆動するモータにも適応可能となる。 Furthermore, it is possible to advance the switching timing of the switch element from on to off, so the overlap energization can be performed by setting the switching timing of the switching element from off to on earlier than the transition timing from on to off. Therefore, it can be applied to a motor that is driven by using both a magnet torque and a reluctance torque like an IPM motor.

（実施の形態２）
図４は本発明の実施の形態２による冷蔵庫の制御装置のブロック図であり、図５は、同実施の形態による冷蔵庫の制御装置の動作フローチャートである。 (Embodiment 2)
FIG. 4 is a block diagram of a refrigerator control device according to Embodiment 2 of the present invention, and FIG. 5 is an operation flowchart of the refrigerator control device according to the embodiment.

図４において、回転数検出手段２３は、位置検知手段３から得た位置信号から現在の圧縮機１の回転数を検出する。また、通電率検出手段２４は、スイッチ制御手段６から、現在のＰＷＭ制御の通電率を検出することで、通電率が１００％あるいは最高通電率に達したとき、オンタイミング制御手段１３およびオフタイミング制御手段１４の進角を設定し、オーバーラップ通電が可能となる。 In FIG. 4, the rotation speed detection means 23 detects the current rotation speed of the compressor 1 from the position signal obtained from the position detection means 3. Further, the energization rate detection unit 24 detects the current energization rate of the current PWM control from the switch control unit 6 so that when the energization rate reaches 100% or the maximum energization rate, the on timing control unit 13 and the off timing are detected. The advance angle of the control means 14 is set, and overlap energization is possible.

また目標回転数設定手段２５は、外気温度情報や、庫内温度情報、霜取り制御情報や、扉開閉回数および扉開閉時間、急速冷凍制御指令といった冷蔵庫内外の情報から、圧縮機１の駆動回転数を決定し、目標回転数として設定する。回転数比較手段２６は、現在の圧縮機１の回転数と目標回転数を比較し、現在回転数が目標回転数に到達したかどうかを確認するものである。 Further, the target rotation speed setting means 25 drives the rotation speed of the compressor 1 from outside / inside information such as outside air temperature information, inside temperature information, defrost control information, door opening / closing frequency and door opening / closing time, and quick freezing control command. Is determined and set as the target speed. The rotation speed comparison means 26 compares the current rotation speed of the compressor 1 with the target rotation speed and confirms whether or not the current rotation speed has reached the target rotation speed.

本実施の形態２の構成にすることで、急速冷凍制御がスタートされた場合、または霜取り制御終了直後、あるいは扉開閉が頻繁に行われた場合、または、庫内清掃のため、扉が長時間開放された時、冷蔵庫設置直後等で庫内を急速冷却する必要がある場合、オーバーラップ制御により、１２０度通電時より圧縮機を高回転で運転でき、庫内の冷却時間を短縮できる。 By adopting the configuration of the second embodiment, when quick freezing control is started, immediately after the end of defrosting control, when door opening and closing is frequently performed, or for cleaning the interior, the door is kept for a long time. When it is necessary to quickly cool the inside of the refrigerator immediately after the refrigerator is installed, the compressor can be operated at a higher speed than when 120 degrees energized by the overlap control, and the cooling time in the refrigerator can be shortened.

次に図４のブロック図及び、図５のフローチャートを用いて、動作を説明する。まずｓｔｅｐ１０１で、外気温度情報や、庫内温度情報、霜取り制御、扉開閉情報、扉開放時間、急速冷凍制御等といった冷蔵庫内外の情報に基づいて、目標回転数設定手段２５が圧縮機１の目標回転数をセットし、ｓｔｅｐ１０２で、位置検知手段３により得られた位置信号を基に、回転数検出手段２３で、現在の圧縮機１の回転数を検出する。 Next, the operation will be described with reference to the block diagram of FIG. 4 and the flowchart of FIG. First, at step 101, the target rotation speed setting means 25 sets the target of the compressor 1 on the basis of information inside and outside the refrigerator such as outside air temperature information, inside temperature information, defrost control, door opening / closing information, door opening time, quick freezing control, and the like. The rotation speed is set, and at step 102, the rotation speed detection means 23 detects the current rotation speed of the compressor 1 based on the position signal obtained by the position detection means 3.

次のｓｔｅｐ１０３では、回転数検出手段２３で得た圧縮機１の現在回転数と、目標回転数設定手段２５で設定された圧縮機１の目標回転数とを比較し、目標回転数が現在回転数より小さい場合は終了し、目標回転数が現在回転数より大きい場合は、ｓｔｅｐ１０４に進む。 In the next step 103, the current rotational speed of the compressor 1 obtained by the rotational speed detection means 23 is compared with the target rotational speed of the compressor 1 set by the target rotational speed setting means 25, and the target rotational speed is the current rotational speed. If it is smaller than the number, the process is terminated. If the target speed is larger than the current speed, the process proceeds to step 104.

ｓｔｅｐ１０４では、通電率検出手段２４により、スイッチ素子７〜１２の通電率を検出する。スイッチ素子７〜１２の通電率が１００％あるいは最高通電率（例えば９９％）に達した場合は、ｓｔｅｐ１０５に進み、オンタイミング制御手段１３により、スイッチ素子７〜１２がオフ状態からオン状態に移るオンタイミングを進めることでオーバーラップ通電を行う。また、スイッチ素子７〜１２の通電率が１００％未満あるいは最高通電率未満（例えば９９％）である場合は、ｓｔｅｐ１０６に進み、通電率を増加していく。 In step 104, the energization rate of the switch elements 7 to 12 is detected by the energization rate detection means 24. When the energization rate of the switch elements 7 to 12 reaches 100% or the maximum energization rate (for example, 99%), the process proceeds to step 105, and the on-timing control means 13 causes the switch elements 7 to 12 to shift from the off state to the on state. Overlap energization is performed by advancing the on timing. When the energization rate of the switch elements 7 to 12 is less than 100% or less than the maximum energization rate (for example, 99%), the process proceeds to step 106 and the energization rate is increased.

以上のように、本実施の形態の冷蔵庫の制御装置は、圧縮機１と、位置検知手段３と、スイッチ部５及び前記スイッチ部５内に設けたスイッチ素子７〜１２、スイッチ制御手段６、オンタイミング制御手段１３、オフタイミング制御手段１４、回転数検出手段２３、通電率検出手段２４、目標回転数設定手段２５、回転数比較手段２６とから構成され、回転数比較手段２６により現在回転数と目標回転数とを比較し、その比較結果で現在回転数が目標回転数より遅く、通電率検出手段２４により検出したスイッチ素子７〜１２の通電率が１００％あるいは最高通電率（例えば９９％）に到達した場合のみオーバーラップ通電を行うようにしたため、１２０度通電の最高通電率での駆動時より高い回転数で圧縮機を駆動することが出来る。 As described above, the refrigerator control device according to the present embodiment includes the compressor 1, the position detection unit 3, the switch unit 5, the switch elements 7 to 12 provided in the switch unit 5, the switch control unit 6, The on-timing control means 13, the off-timing control means 14, the rotation speed detection means 23, the energization rate detection means 24, the target rotation speed setting means 25, and the rotation speed comparison means 26 are configured. And the target rotational speed, the current rotational speed is slower than the target rotational speed as a result of the comparison, and the energization ratio of the switch elements 7 to 12 detected by the energization ratio detecting means 24 is 100% or the maximum energization ratio (for example, 99%). Since the overlap energization is performed only when it reaches (), the compressor can be driven at a higher rotational speed than when driving at the maximum energization rate of 120 degrees energization.

さらに、外気温度、庫内温度、霜取り制御、扉開閉回数、扉開放時間、急速冷凍制御等の冷蔵庫内外の情報及び、使用状況等の情報から圧縮機の目標回転数を設定するため、庫内を早急に冷却する必要がある場合、１２０度通電で最高通電率で駆動可能な回転数以上の目標回転数を設定し、オーバーラップ通電で駆動することが出来る。 Furthermore, in order to set the target number of rotations of the compressor from information such as inside and outside the refrigerator such as outside temperature, inside temperature, defrost control, door opening / closing times, door opening time, quick freezing control, etc. and information such as usage status, When it is necessary to quickly cool the motor, it is possible to set the target rotational speed that is higher than the rotational speed that can be driven at 120 ° energization at the maximum energization rate and drive by overlap energization.

（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３による冷蔵庫の制御装置のブロック図であり、図７は同実施の形態による冷蔵庫の制御装置の動作フローチャートである。 (Embodiment 3)
FIG. 6 is a block diagram of a refrigerator control device according to Embodiment 3 of the present invention, and FIG. 7 is an operation flowchart of the refrigerator control device according to the embodiment.

図６において、オーバーラップ角加減算手段２７は、オンタイミング制御手段１３によりスイッチ素子がオフからオンに移行するタイミングを増減することで、オーバーラップ角を調整するものである。 In FIG. 6, the overlap angle addition / subtraction means 27 adjusts the overlap angle by increasing / decreasing the timing at which the switch element shifts from OFF to ON by the ON timing control means 13.

通電率決定手段２８は、オーバーラップ通電で圧縮機を駆動している場合は、通電率を１００％または最高通電率に設定し、オーバーラップ通電されていない場合は、圧縮機の回転数を目標回転数に近づけるため、通電率を増減するものである。 The energization rate determining means 28 sets the energization rate to 100% or the maximum energization rate when the compressor is driven by overlap energization, and sets the rotation speed of the compressor as the target when the overlap energization is not performed. In order to approach the rotational speed, the energization rate is increased or decreased.

以下、本発明の実施の形態３について図６のブロック図及び、図７のフローチャートを用いその動作を説明する。 The operation of the third embodiment of the present invention will be described below with reference to the block diagram of FIG. 6 and the flowchart of FIG.

まず、ｓｔｅｐ２０１で、外気温度、庫内温度、霜取り制御、扉開閉回数、扉開放時間、急速冷凍制御等の冷蔵庫内外の情報や使用状況により目標回転数設定手段２５に圧縮機の目標回転数を設定し、ｓｔｅｐで２０２で、位置検知手段３で得た位置信号に基づき回転数検出手段２３により圧縮機の現在回転数を検出する。 First, at step 201, the target rotational speed of the compressor is set to the target rotational speed setting means 25 according to information inside and outside the refrigerator such as outside air temperature, internal temperature, defrost control, door opening / closing frequency, door opening time, quick freezing control, and the like. In step 202, based on the position signal obtained by the position detection means 3, the rotation speed detection means 23 detects the current rotation speed of the compressor.

ｓｔｅｐ２０３では、回転数比較手段２６で現在の回転数と目標回転数が一致しているかを判断し、一致している場合はｓｔｅｐ２０１に戻り以降その処理を繰り返す。また現在の回転数と目標回転数が一致しない場合は、ｓｔｅｐ２０４で回転数比較手段２６での結果が、目標回転数より現在回転数が遅い場合は、ｓｔｅｐ２０５に進む。 In step 203, the rotation speed comparison means 26 determines whether or not the current rotation speed and the target rotation speed match. If they match, the process returns to step 201 and repeats the processing thereafter. If the current rotational speed does not match the target rotational speed, if the result of the rotational speed comparison means 26 in step 204 is slower than the target rotational speed, the process proceeds to step 205.

ｓｔｅｐ２０５では、通電率検出手段によりスイッチ素子７〜１２の通電率を判断し、通電率が１００％あるいは最高通電率（たとえば９９％）に未到達の場合は、ｓｔｅｐ２０９に進み、通電率決定手段２８により現在の通電率からｎ％（たとえば０．５％）上げ、ｓｔｅｐ２０１に戻り以降、この動作を繰り返す。 In step 205, the energization rate of the switch elements 7 to 12 is determined by the energization rate detection means. If the energization rate has not reached 100% or the maximum energization rate (for example, 99%), the process proceeds to step 209 and the energization rate determination means 28 As a result, the current energization rate is increased by n% (for example, 0.5%), and the process returns to step 201 and thereafter this operation is repeated.

また通電率が１００％あるいは最高通電率（たとえば９９％）に到達した場合は、ｓｔｅｐ２０６に進み、現在のオンタイミングの進角が、３０度以下の場合は、ｓｔｅｐ２０７でオーバーラップ角加減算手段２７によりオンタイミングの進角に電気角ａ度（たとえば電気角１度）進めることで、オーバーラップ通電角を増加する。 If the energization rate reaches 100% or the maximum energization rate (for example, 99%), the process proceeds to step 206. If the advance angle of the current on-timing is 30 degrees or less, the overlap angle adding / subtracting unit 27 at step 207 The overlap energization angle is increased by advancing the electrical angle a degrees (for example, electrical angle 1 degree) to the advance timing of the on timing.

また、オンタイミング進角が電気角３０度以上の場合は、ｓｔｅｐ２０８でオンタイミングの進角を３０度に設定し、ｓｔｅｐ２０１に戻り以降この動作を繰り返す。 If the on-timing advance angle is 30 degrees or more, the on-timing advance angle is set to 30 degrees in step 208, and the operation returns to step 201 and this operation is repeated.

また、ｓｔｅｐ２０４で目標回転数より現在回転数が早い場合は、ｓｔｅｐ２１０に進み、オンタイミングの進角制御中か、すなわちオーバーラップ通電中かを判断し、オーバーラップ通電中でない場合は、ｓｔｅｐ２１４でオーバーラップ角加減算手段２７により通電率をｍ％（たとえば１％）減少することで現在回転数を目標回転数に近づけるようにする。以降はｓｔｅｐ２０１に戻り同動作を繰り返す。 If the current rotational speed is faster than the target rotational speed in step 204, the process proceeds to step 210, where it is determined whether the on-timing advance angle control is being performed, that is, whether the overlap energization is being performed. The energization rate is decreased by m% (for example, 1%) by the lap angle addition / subtraction means 27 so that the current rotation speed approaches the target rotation speed. Thereafter, the process returns to step 201 and repeats the same operation.

また、ｓｔｅｐ２１０でオーバーラップ通電中である場合は、ｓｔｅｐ２１１に進み現在のオンタイミングの進角が０度に到達していないかを判断する。オンタイミングの進角が０度以下（０度に到達）の場合はオンタイミングの進角を０度に設定し（ｓｔｅｐ２１３）０度に到達していない場合は、オンタイミングの進角から電気角ｂ度（たとえば１度）減少することで、オーバーラップ通電角を減らし、目標回転数に近づけていく。以降ｓｔｅｐ２０１に戻り同動作を繰り返す。 If the overlap energization is being performed at step 210, the process proceeds to step 211 to determine whether the advance angle of the current on-timing has reached 0 degrees. If the on-timing advance is 0 degrees or less (reaches 0 degrees), the on-timing advance is set to 0 degrees (step 213). If the on-timing advance is not 0 degrees, the electrical angle is calculated from the on-timing advance. By decreasing b degrees (for example, 1 degree), the overlap energization angle is decreased and approaches the target rotational speed. Thereafter, returning to step 201, the same operation is repeated.

以上のように本実施の形態の冷蔵庫の制御装置は、圧縮機１と、位置検知手段３と、スイッチ部５及びスイッチ部５内に設けたスイッチ素子７〜１２、スイッチ制御手段６、オンタイミング制御手段１３、オフタイミング制御手段１４、回転数検出手段２３、通電率検出手段２４、目標回転数設定手段２５、回転数比較手段２６とオーバーラップ角加減算手段２７と通電率決定手段２８とから構成され、スイッチ素子７〜１２の通電率を検出し、圧縮機１の現在の回転数と目標回転数とを比較し、現在回転数が目標回転数より遅い場合で、通電率が１００％に到達していない場合は通電率を上昇し、通電率が１００％に到達している場合はオーバーラップ角を徐々に増加し現在回転数を目標回転数に近づけていく。 As described above, the refrigerator control apparatus according to the present embodiment includes the compressor 1, the position detection unit 3, the switch unit 5, the switch elements 7 to 12 provided in the switch unit 5, the switch control unit 6, and the on timing. The control means 13, the off timing control means 14, the rotation speed detection means 23, the energization rate detection means 24, the target rotation speed setting means 25, the rotation speed comparison means 26, the overlap angle addition / subtraction means 27, and the energization rate determination means 28 are configured. Then, the energization rate of the switch elements 7 to 12 is detected, the current rotation speed of the compressor 1 is compared with the target rotation speed, and the energization ratio reaches 100% when the current rotation speed is slower than the target rotation speed. If not, the energization rate is increased, and if the energization rate has reached 100%, the overlap angle is gradually increased to bring the current rotational speed closer to the target rotational speed.

また現在回転数が目標回転数より速い場合でオーバーラップ通電中の場合は、オーバーラップ角を徐々に減少させ目標回転数に近づけ、オーバーラップ通電中でない場合はスイッチ素子７〜１２の通電率を徐々に減少させることで現在回転数を目標回転数に近づけるようにしている。 Also, when the current rotational speed is faster than the target rotational speed and the overlap energization is in progress, the overlap angle is gradually decreased to approach the target rotational speed. By gradually decreasing, the current rotational speed is made closer to the target rotational speed.

これにより、現在回転数と目標回転数との偏差により最適なオーバーラップ通電角が得られるようになり、オーバーラップ通電中でも目標回転数に対し精度の高い回転数制御が実現できる。 As a result, the optimum overlap energization angle can be obtained by the deviation between the current rotation speed and the target rotation speed, and high-precision rotation speed control with respect to the target rotation speed can be realized even during overlap energization.

以上のように、本発明にかかる冷蔵庫の制御装置は、圧縮機の高効率駆動、高速駆動、低騒音駆動を行い、冷蔵庫の低消費電力、冷却速度の短縮、低騒音化を行うため、圧縮機を使用する機器（自動販売機、食品ショーケース、業務用冷蔵庫、エアコン、除湿器等）全般に適用することができる。 As described above, the refrigerator control device according to the present invention performs high-efficiency driving, high-speed driving, and low-noise driving of the compressor, and reduces the power consumption, cooling speed, and noise reduction of the refrigerator. It can be applied to all devices that use the machine (vending machines, food showcases, commercial refrigerators, air conditioners, dehumidifiers, etc.).

本発明の実施の形態１による冷蔵庫の制御装置のブロック図The block diagram of the control apparatus of the refrigerator by Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態１によるスイッチ素子および位置検出手段のタイミングチャートTiming chart of switch element and position detecting means according to embodiment 1 of the present invention 本発明の実施の形態１によるスイッチ素子および位置検出手段のタイミングチャートTiming chart of switch element and position detecting means according to embodiment 1 of the present invention 本発明の実施の形態２による冷蔵庫の制御装置のブロック図The block diagram of the control apparatus of the refrigerator by Embodiment 2 of this invention 本発明の実施の形態２による冷蔵庫の制御装置の動作フローチャートOperation flow chart of the refrigerator control device according to the second embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態３による冷蔵庫の制御装置のブロック図The block diagram of the control apparatus of the refrigerator by Embodiment 3 of this invention 本発明の実施の形態３による冷蔵庫の制御装置の動作フローチャートOperational Flowchart of Refrigerator Control Device according to Embodiment 3 of the Present Invention 従来の冷蔵庫の制御装置を示す図The figure which shows the control apparatus of the conventional refrigerator

符号の説明Explanation of symbols

１圧縮機
２圧縮機駆動装置
５スイッチ部
７，８，９，１０，１１，１２スイッチ素子
１３オンタイミング制御手段
１４オフタイミング制御手段
２３回転数検出手段
２４通電率検出手段
２５目標回転数設定手段
２６回転数比較手段
２７オーバーラップ角加減算手段
２８通電率決定手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Compressor 2 Compressor drive device 5 Switch part 7, 8, 9, 10, 11, 12 Switch element 13 On-timing control means 14 Off-timing control means 23 Rotation speed detection means 24 Energization rate detection means 25 Target rotation speed setting means 26 Rotational speed comparison means 27 Overlap angle addition / subtraction means 28 Energization rate determination means

Claims

ブラシレスＤＣモータを使用した圧縮機と、前記圧縮機に電力を供給する電力供給装置と、前記ブラシレスＤＣモータのロータ位置を検出する位置検出手段とを備え、前記電力供給装置は、前記位置検出手段で得られた位置信号に応じてオンまたはオフする６個のスイッチ素子で構成されるスイッチ部を有し、前記位置検出手段の位置信号に対して前記スイッチ部のオンするタイミングをオフするタイミングより進ませるようにすることと、現在の圧縮機の回転数を検出する回転数検出手段と、現在のスイッチ部の通電率を検出する通電率検出手段と、目標回転数を設定する目標回転数設定手段と、目標回転数と現在の回転数を比較する回転数比較手段を有し、圧縮機を１２０度通電で駆動したとき、通電率が１００％あるいは、設定された最大通電率となっても目標回転数に達しない時、スイッチ部の非通電状態から通電状態へ移行するオンタイミングを進め通電角１２０度以上で圧縮機を駆動することと、オーバーラップ角加減算手段を有し、通電角１２０度で圧縮機を駆動している際、通電率が１００％或いは、設定された最高ディーティーに達した場合でも、圧縮機の回転数が、目標回転数に達しない時、前記オーバーラップ角加減算手段にて、スイッチ素子のオンタイミングを徐々に進めていくことでスイッチ部の通電角を増やし、圧縮機の回転数を目標回転数に近づけることと、圧縮機を、スイッチ素子のオンタイミングを進め、スイッチ部の通電角を１２０度以上として駆動しているとき、圧縮機回転を減速する場合は、スイッチ素子のオンタイミング徐々に遅らせていき、通電角が１２０度になっても、圧縮機の目標回転数に達していない時、通電率を下げていくことを特徴とする冷蔵庫の制御装置。 A compressor using a brushless DC motor; a power supply device that supplies power to the compressor; and a position detection unit that detects a rotor position of the brushless DC motor, wherein the power supply device includes the position detection unit. The switch unit is composed of six switch elements that are turned on or off in accordance with the position signal obtained in the above, and the timing at which the switch unit is turned on with respect to the position signal of the position detection means is Advancement, rotation speed detection means for detecting the current rotation speed of the compressor, current flow rate detection means for detecting the current flow ratio of the current switch unit, and target rotation speed setting for setting the target rotation speed And a rotational speed comparison means for comparing the target rotational speed with the current rotational speed, and when the compressor is driven by 120 degree energization, the energization rate is set to 100% or set When the target rotational speed is not reached even when the large energization rate is reached, the switch portion is deenergized from the non-energized state to advance the on-timing to drive the compressor at an energization angle of 120 degrees or more, and the overlap angle addition / subtraction means When the compressor is driven at an energization angle of 120 degrees, even when the energization rate reaches 100% or the set maximum duty, the compressor speed does not reach the target speed In the overlap angle addition / subtraction means, the energization angle of the switch unit is increased by gradually advancing the on-timing of the switch element, the compressor rotation speed is brought close to the target rotation speed, When the switch element's on-timing is advanced and the switch section is driven at an energization angle of 120 degrees or more, when slowing down the compressor rotation, gradually delay the switch element's on-timing. Go, even if energization angle becomes 120 degrees, when not reached the target rotational speed of the compressor, refrigerator control apparatus characterized by gradually lowering the duty factor.

スイッチ素子を非通電状態から通電状態にする時のタイミングは、スイッチ素子を通電状態から非通電状態にするタイミングより、電気角０度以上３０度以下の範囲で早く行う請求項１に記載の冷蔵庫の制御装置。 The refrigerator according to claim 1, wherein the timing when the switch element is changed from the non-energized state to the energized state is earlier than the timing when the switch element is changed from the energized state to the non-energized state in an electrical angle range of 0 degrees to 30 degrees. Control device.

スイッチ部の各スイッチ素子をオンさせるオンタイミング制御手段と、上記スイッチ素子をオフさせるオフタイミング制御手段を有し、前記位置検出手段の位置信号に対して前記スイッチ部のオンタイミングおよび、オフタイミングをともに進ませ、かつスイッチ素子のオンタイミングが、オフタイミングより早くすることで、スイッチ素子の通電角を電気角１２０度以上として圧縮機を駆動することを特徴とする、請求項１または請求項２記載の冷蔵庫の制御装置。 An on-timing control unit for turning on each switch element of the switch unit; and an off-timing control unit for turning off the switch element. The on-timing and off-timing of the switch unit are set with respect to the position signal of the position detecting unit. 3. The compressor is driven by setting the energization angle of the switch element to an electrical angle of 120 degrees or more by advancing both of them and making the ON timing of the switch element earlier than the OFF timing. The control apparatus of the refrigerator of description.

圧縮機の通電相の転流タイミングは、位置検出手段の位置信号に対してスイッチ部のオンタイミングを進ませる電気角とオフタイミングを進ませる電気角の和が電気角６０度以下であり且つ、オンタイミングを進ませる電気角がオフタイミングを進ませる電気角以上であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の冷蔵庫の制御装置。 The commutation timing of the energized phase of the compressor is such that the sum of the electrical angle that advances the on-timing of the switch unit and the electrical angle that advances the off-timing with respect to the position signal of the position detecting means is 60 degrees or less, and 4. The refrigerator control device according to claim 1, wherein an electrical angle for advancing on-timing is equal to or greater than an electrical angle for advancing off-timing. 5.

圧縮機の駆動が、通電角１２０度通電で、通電率１００％または、最高通電率に到達していない時、圧縮機の回転を加速していく場合は、まず通電率を上げていくことで圧縮機回転数を目標回転数に近づけていき、通電率が１００％または、最高通電率に達したとき、スイッチ素子のオンタイミングを進めていくことで、スイッチ部の通電角を増やし、圧縮機回転数を目標回転数に近づけていく請求項１に記載の冷蔵庫の制御装置。 When the compressor is driven at an energization angle of 120 degrees and the energization rate is not 100% or the maximum energization rate has not been reached, to accelerate the compressor rotation, first increase the energization rate. When the compressor rotation speed is brought close to the target rotation speed and the energization rate reaches 100% or the maximum energization rate, the on-timing of the switch element is advanced to increase the energization angle of the switch unit, and the compressor The control device for a refrigerator according to claim 1 , wherein the rotation speed is made closer to the target rotation speed.

急速冷凍運転された時には、スイッチ素子のオンタイミングを進めることで、１２０度以上の通電角で圧縮機を駆動する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の冷蔵庫の制御装置。 The refrigerator control device according to any one of claims 1 to 4, wherein when the quick freezing operation is performed, the compressor is driven at an energization angle of 120 degrees or more by advancing the ON timing of the switch element.

冷蔵庫設置時や、冷蔵庫の電源投入時、あるいは、霜取り制御後で、庫内温度が設定温度より高い場合、スイッチ素子のオンタイミングを進め１２０度以上の通電角で圧縮機を運転する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の冷蔵庫の制御装置。 2. When the refrigerator is installed, when the refrigerator is turned on, or after defrosting control, if the internal temperature is higher than the set temperature, the switch element is turned on and the compressor is operated at a conduction angle of 120 degrees or more. The control apparatus of the refrigerator as described in any one of Claim 4.