JP4409616B2 - Air conditioner - Google Patents
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Description
本発明は、コンプレッサの運転に伴って発生するトルクの脈動を抑制する空気調和機に関する。 The present invention relates to an air conditioner that suppresses the pulsation of torque generated with the operation of a compressor.
従来、空気調和機においては、例えば特公平4−36000号公報、特公平6−48916号公報、特開平10−174488号公報、及び特開平11−46493号公報に見られる如く、ブラシレスDCモータ(無整流子直流電動機)を回転させてコンプレッサを駆動するコンプレッサ駆動制御装置が多用されている。 Conventionally, in an air conditioner, as seen in, for example, Japanese Patent Publication No. 4-36000, Japanese Patent Publication No. 6-48916, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-174488, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-46493, a brushless DC motor ( 2. Description of the Related Art Compressor drive control devices that rotate a commutator DC motor) to drive a compressor are often used.
コンプレッサとしては、1シリンダ構造又は2シリンダ構造のロータリ式の圧縮機構を備えたコンプレッサがあり、このコンプレッサの圧縮機構にブラシレスDCモータの回転軸が直結される。このモータは、モータ駆動装置を成すインバータによりPWM(パルス幅変調)方式で回転駆動されるので、モータの回転と一体にコンプレッサも回転運転される。 As a compressor, there is a compressor including a rotary compression mechanism having a one-cylinder structure or a two-cylinder structure, and a rotation shaft of a brushless DC motor is directly connected to the compression mechanism of the compressor. Since this motor is rotationally driven by a PWM (pulse width modulation) system by an inverter that constitutes a motor driving device, the compressor is also rotationally operated integrally with the motor.
このコンプレッサ、とくに、1シリンダ構造のコンプレッサはその運転に伴うトルクの脈動が大きい。この脈動は室外機からの振動や騒音をもたらすので、通常、モータ1回転中の特定位相区間の電圧の通電率(デューティ)を可変し、トルクの脈動を抑制するトルク脈動補正が実施されている。 This compressor, particularly a one-cylinder compressor, has a large torque pulsation during operation. Since this pulsation causes vibration and noise from the outdoor unit, normally, torque pulsation correction is performed to vary the voltage energization rate (duty) of the voltage in a specific phase section during one rotation of the motor to suppress torque pulsation. .
また、このトルク脈動補正に際し、トルク脈動位相角の判定が行われる。コンプレッサは冷媒流路切換用の電磁制御弁としての四方弁に接続されているが、モータ起動時に四方弁への通電を切り替え、モータ起動直後にトルク脈動位相角の判定を行っている。
しかしながら、上述した従来のトルク脈動補正にあっては、この補正を実施すると、モータ巻線電流が大きく脈動し、モータ駆動装置、すなわちインバータの入力電流にも脈動を生じ、そのピーク値が大きくなる傾向がある。このため、室内外の温度や設定温度、及びその他の環境条件に応じて、かかるピーク値がインバータの許容範囲を超えてしまうことがある。このような逸脱が生じると、機器や回路部品が焼損したり、耐寿命性を低下させてしまうという問題が発生する。 However, in the above-described conventional torque pulsation correction, when this correction is performed, the motor winding current pulsates greatly, and the pulsation also occurs in the input current of the motor driving device, that is, the inverter, and the peak value increases. Tend. For this reason, this peak value may exceed the tolerance | permissible_range of an inverter according to the indoor and outdoor temperature, preset temperature, and other environmental conditions. When such a deviation occurs, there arises a problem that equipment and circuit components are burned out or the life resistance is lowered.
また、前述したモータ起動、四方弁への通電、及びトルク脈動位相角判定のタイミング関係によれば、かかる判定中に四方弁が動作することがある。そのような事態に至ると、1回転中のトルク変動が乱れて、トルクの大きい回転位相とトルクの小さい回転位相の速度差が正確に求めることができない。つまり、トルク位相角が正確に判定されず、誤判定に陥るという問題が発生する。 Further, according to the timing relationship of the motor activation, the energization to the four-way valve, and the torque pulsation phase angle determination described above, the four-way valve may operate during the determination. When such a situation occurs, the torque fluctuation during one rotation is disturbed, and the speed difference between the rotation phase with a large torque and the rotation phase with a small torque cannot be obtained accurately. That is, there is a problem that the torque phase angle is not accurately determined and falls into an erroneous determination.
本発明は、上述した従来技術の問題に鑑みてなされたもので、トルク脈動位相角の誤判定を防止し、より確実なトルク脈動位相角の判定結果を得て、これに応じて的確なトルク脈動補正を行うことを、第2の目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and prevents erroneous determination of the torque pulsation phase angle, obtains a more reliable determination result of the torque pulsation phase angle, and provides accurate torque accordingly. The second object is to perform pulsation correction.
上述した本発明の目的を達成するため、請求項1の発明によれば、四方弁に接続されたコンプレッサに直結され且つ当該コンプレッサを可変速駆動するブラシレスDCモータと、このブラシレスDCモータをPWM(パルス幅変調)方式で駆動する駆動手段と、前記コンプレッサの負荷トルクの脈動位相を検出する位相検出手段とを備えたコンプレッサ駆動制御装置を搭載した空気調和機において、前記コンプレッサ駆動制御装置は、前記位相検出手段が負荷トルクの脈動位相を検出している期間には前記四方弁の通電状態の変更を禁止する通電禁止手段を備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above-described object of the present invention, according to the first aspect of the present invention, a brushless DC motor that is directly connected to a compressor connected to a four-way valve and drives the compressor at a variable speed, and a PWM ( In an air conditioner equipped with a compressor drive control device provided with drive means driven by a (pulse width modulation) method and phase detection means for detecting a pulsation phase of the load torque of the compressor, the compressor drive control device comprises: In the period during which the phase detecting means detects the pulsation phase of the load torque, it is characterized by comprising energization prohibiting means for prohibiting the change of the energization state of the four-way valve.
例えば、請求項2の発明によれば、前記コンプレッサ駆動制御装置は、前記四方弁に通電を行って当該四方弁の位置を安定させる通電手段と、この通電手段の通電による位置安定後に前記ブラシレスDCモータを起動させる起動手段と、この起動後に前記位相検出手段を作動させる作動指令手段とを備える。
For example, according to the invention of
これにより、四方弁への通電切替とトルク脈動位相角の判定とを同時に行わないようにでき、トルク脈動位相角の誤判定を防止できる。したがって、より確実なトルク脈動位相角の判定結果をもたらすことができ、この判定結果を反映して的確なトルク脈動補正を行うことができる。 Thereby, it is possible to prevent the energization switching to the four-way valve and the determination of the torque pulsation phase angle from being performed at the same time, and it is possible to prevent erroneous determination of the torque pulsation phase angle. Therefore, a more reliable determination result of the torque pulsation phase angle can be obtained, and accurate determination of the torque pulsation can be performed reflecting this determination result.
一例として、請求項3の発明では、前記コンプレッサは、1シリンダ構造のロータリ式コンプレッサで構成される。これにより、トルク脈動が大きいコンプレッサであっても、その脈動が的確に補正され、振動や騒音の発生が抑制されるとともに、過電流から回路要素を保護できる。
As an example, in the invention of claim 3, the compressor is constituted by a rotary compressor having a one-cylinder structure. As a result, even if the compressor has a large torque pulsation, the pulsation is accurately corrected, generation of vibration and noise is suppressed, and circuit elements can be protected from overcurrent.
本発明によれば、トルク脈動位相角の誤判定を防止し、より確実なトルク脈動位相角の判定結果を得て、これに応じて的確なトルク脈動補正を行なうことができる。 According to the present invention, it is possible to prevent erroneous determination of the torque pulsation phase angle, obtain a more reliable determination result of the torque pulsation phase angle, and perform accurate torque pulsation correction accordingly.
以下、この発明の実施形態を、添付図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
<第1の実施形態>
第1の実施形態に係る空気調和機を図1〜5を参照して説明する。この空気調和機は、本発明に係るコンプレッサ駆動制御装置を適用して実施されている。
<First Embodiment>
The air conditioner according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. This air conditioner is implemented by applying a compressor drive control device according to the present invention.
図1に、空気調和機のコンプレッサ駆動制御装置10を中心とした部分的な構成ブロック図を示す。
FIG. 1 is a partial configuration block diagram centering on a compressor
このコンプレッサ駆動制御装置10は、交流電源12から交流電力が供給される整流回路14を備える。この整流回路14の出力端には平滑コンデンサ16が並列接続されるとともに、駆動手段としてのインバータ18が接続されている。このインバータ18は6個のトランジスタと夫々のトランジスタに逆並列接続された6個のダイオードとから成る半導体スイッチ群を備える。各トランジスタのベース電圧は後述するPWMドライバによってPWM(パルス幅変調)方式で制御される。
The compressor
インバータ18の3個の出力端はブラシレスDCモータ20に接続されている。このブラシレスDCモータ20は、3相結線された3本の電機子巻線22と磁石回転子24を備える。3本の電機子巻線22が前述したインバータ13の出力端に夫々接続される一方、磁石回転子4がコンプレッサ26の軸に機械的に直結されている。
Three output ends of the
コンプレッサ26には、本実施形態では、1シリンダ構造のロータリ式が採用されている。
In the present embodiment, the
また、ブラシレスDCモータ20の3本の電機子巻線22の夫々は回転子位置検出器28にも電気的に接続され、各電機子巻線22に誘起される電圧がこの検出器28により検出される。回転子位置検出器28はその電圧信号を回転子位置パルス信号に変換して、これを後段のカウンタ30に出力する。カウンタ30は回転子位置パルス信号の例えばエッジをカウントし、そのカウント値に応じたカウント信号をコントローラ32に出力する。
Each of the three armature windings 22 of the
コントローラ32は、信号の受渡しや信号レベルの整合を担うインタフェース回路34と、このコンプレッサ駆動制御機能の中枢を担うCPU36と、プログラムや初期値などを予め格納しているROM38、及びデータの書込み及び読出しが可能なRAM40を備えたマイクロコンピュータで構成されている。
The
このコントローラ32には、前記CPU36から供給されるドライブ信号及びPWM信号に基づき前記インバータ18の通電状態を変更するドライバ42が接続されている。
The
さらに、このコンプレッサ駆動制御装置10には非接触で電流検出を行う2つの電流検出器44及び46が装備されており、一方はインバータ18の入力側線路に配置され、もう一方は交流電源12の出力側線路に配置されている。2つの電流検出器44,46による電流検出信号はA/D変換器48,50を夫々介してコントローラ32に供給されている。
Further, the compressor
さらに、コントローラ32は別のドライバ52を介して、電磁制御弁の構造を成す四方弁52のコイルにも接続されている。これにより、四方弁52に通電してその連結経路を冷房サイクルと暖房サイクルのいずれかに変更できるようになっている。この四方弁52は冷媒の冷凍サイクルを構成する循環系に挿入されており、前述したコンプレッサ26にも連結されている。
Furthermore, the
前記コントローラ32のROM38に格納されているプログラムには、後述する図2〜3に記載のルーチンが含まれる。これらのルーチン処理を介して、PWM方式によるブラシレスDCモータ20の速度制御(すなわち、コンプレッサ26の運転制御)、コンプレッサ26のトルク脈動補正、さらには本発明の特徴を成す、トルク脈動補正の補正量の調整処理などの機能がソフトウエア的に実現される。
The programs stored in the
したがって、特許請求の範囲に記載の構成要件の内、ブラシレスDCモータ20、コンプレッサ26、及び四方弁54を除く構成要件は、このCPU36を中心とするマイクロコンピュータの一部関与又は全面関与によって機能的に実現され、フローチャートにそれが図示されている(後述の第2,第3の実施形態においても同様である)。また、ROM38は本願発明を実行させるための記録媒体をも成す。
Accordingly, among the constituent elements described in the claims, the constituent elements excluding the
第1の実施形態に戻って、図2及び図3は共にCPU36によって実行されるコンプレッサ駆動制御の概略を示す。この内、図2のメイン処理は電源オンに応答して開始され、電源オフまで繰返し実行されるメイン処理の概略を示す。もう一方の図3の処理は、図2のメイン処理の実行中に、一定の微小時間Δt毎に実行されるタイマ割込み処理の概略を示す。
Returning to the first embodiment, FIGS. 2 and 3 both show an outline of compressor drive control executed by the
図2のメイン処理の概略を説明する。CPU36はその起動後、所定の初期設定処理を行う(ステップS1)。次いで、CPU36はカウンタ30から出力されるカウント信号を読み込み、このカウント信号に基づき現在のモータ回転速度、すなわちコンプレッサ26の現在の運転周波数nを検出する(ステップS2)。
An outline of the main process in FIG. 2 will be described. After the activation, the
次いで、CPU36は、外部から指令されている速度指令信号を読み込み、この信号に対応した運転周波数と現在の運転周波数nとの差分(速度差)を演算し、この差分値に応じた回転速度指令値VPを演算する(ステップS3)。
Next, the
この後、CPU36は、現在の運転周波数nと予め設定してあるトルク脈動補正上限周波数Nとについて、n≦Nか否かを判断する(ステップS4)。一般に、コンプレッサ26を低い周波数で運転すると、そのトルクの脈動に因って振動や騒音が大きくなるので、この振動及び騒音の抑制範囲を抑制するために、トルク脈動補正上限周波数Nが設定されている。すなわち、このトルク脈動補正上限周波数Nは、トルク脈動補正を行う最大周波数(最大回転速度)であって、この値よりも低い周波数範囲でトルク脈動補正を行うことを規定するものである。
Thereafter, the
このステップS4の判断がNO、つまりn>Nになっているときには次のステップS5の処理はスキップされ、その一方で、この判断がYES、つまりn≦Nが成立するときには所定の低周波数範囲であると認識して、ステップS5に移行する。このステップにおいて、CPU36は、後述する図3の処理によって略リアルタイムに更新されている現在のトルク脈動補正量SCをRAM40内の所定記憶領域から読み出す。
When the determination of step S4 is NO, that is, when n> N, the processing of the next step S5 is skipped. On the other hand, when this determination is YES, that is, when n ≦ N, the predetermined low frequency range is satisfied. Recognizing that there is, it moves to step S5. In this step,
次いで、上述の2つのステップで演算及び読み出した回転速度指令値VP及びトルク脈動補正量SCに基づくトータルの回転速度指令値Vを演算する(ステップS6)。そして、CPU36は、このトータルの指令値Vに応じたドライブ信号とPWM信号をドライバ42に出力することで、ドライバ42に対してブラシレスDCモータ20の回転速度制御を指令する(ステップS7)。これにより、ドライバ42はインバータ18における通電のデューティ比を指令値Vに応じてPWM制御するので、モータ20の回転速度、すなわちコンプレッサ26の運転周波数は指令値Vに対応した値に制御される。
Then computes the rotation speed command value V the total based on the rotation speed command value VP and the torque pulsation correction amount S C computation and reading in two steps described above (step S6). Then, the
この回転速度制御の指令が終わると、CPU36は停止制御を行う(ステップS8)。すなわち、所定の停止条件が満足されたか否かを判断し、かかる条件が満足されると、ブラシレスDCモータ20の回転停止に要する指令をドライバ42に行い、一方、停止条件が満足されないときにはステップS2に戻って上述した処理を繰り返す。
When this rotation speed control command is completed, the
一方、図3のタイマ割込み処理は図2のメイン処理が実行されている間、一定時間Δt毎に実行される。この割込み処理が起動すると、CPU36はカウンタ30のカウント信号からブラシレスモータ20の現在の回転速度(すなわち、コンプレッサの現在の運転周波数n)を検出する(ステップS11)。次いで、この運転周波数nについてn≦N(N:トルク脈動補正上限周波数)か否かを判断する(ステップS12)。この判断でNO、すなわちn>Nの場合、何もせずにメイン処理に戻る。
On the other hand, the timer interrupt process of FIG. 3 is executed at regular time intervals Δt while the main process of FIG. 2 is being executed. When this interrupt process is started, the
しかし、YESの判断、すなわちn≦Nの条件が成立し、運転周波数nが低い領域にあるときには、次いで、その運転周波数nに応じてトルク脈動補正量SCを調整し、記憶する処理を行う(ステップS13)。この補正量SCの更新は、一例として、ROM38の所定記憶領域に予め記憶させてあるテーブルを参照して実行される。
However, YES determination, namely satisfied the condition of n ≦ N is, when the operation frequency n is in the lower region, then performs a process of adjusting the torque pulsation correction amount S C, and stores in accordance with the operating frequency n (Step S13). Update of the correction amount S C is, for example, is performed by referring to a table that is stored in advance in a predetermined storage area of the
このテーブルの例を図4及び図5に示す。両方の図は共に、横軸に運転周波数nをとり、縦軸にトルク脈動補正量SCをとっており、このグラフに対応したデータがテーブルとして予め記憶されている。図4のトルク補正量SCのグラフによれば、運転周波数nが一定値に達すると最大補正量まで立ち上がり、その後、トルク脈動補正上限周波数Nまで直線的に減少する。これに対し、図5のトルク補正量SCのグラフは、運転周波数nが一定値に達すると最大補正量まで立ち上がり、その後、トルク脈動補正上限周波数Nまで段階的に減少する。 Examples of this table are shown in FIGS. Both figures together, the horizontal axis represents the operating frequency n, the vertical axis takes the torque pulsation correction amount S C, data corresponding to the graph is previously stored as a table. According to the graph of the torque correction amount S C of FIG. 4, when the operation frequency n reaches a predetermined value rising to a maximum correction amount, then it decreases linearly to the torque ripple correction upper limit frequency N. In contrast, the graph of the torque correction amount S C of Figure 5, the operation frequency n reaches a predetermined value rising to a maximum correction amount, then stepwise decreased to the torque ripple correction upper limit frequency N.
図4又は図5の何れの補正量曲線を採用するかは任意である。また、この補正量SCの更新は必ずしもテーブル参照により求める構成を採らなくてもよく、例えば、その都度、運転周波数nを関数とする演算式を解いて求めてもよい。 Which correction amount curve of FIG. 4 or 5 is adopted is arbitrary. Moreover, it is not necessary to take the configuration determined by necessarily table references updating of the correction amount S C, for example, each time, may be obtained by solving an equation of the operating frequency n and function.
このため、図4又は図5の何れの補正量曲線に拠っても、現在の運転周波数nが高くなるほど小さくなる補正量SCが逐一、更新設定される。当然に、運転周波数nが低くなると、補正量SCは高い値に更新設定される。 Therefore, even by the one of the correction amount curve of FIG. 4 or FIG. 5, becomes smaller correction amount S C as the current operation frequency n becomes higher point by point, it is updated and set. Naturally, when the operation frequency n is low, the correction amount S C is updated set to a higher value.
この補正量SCの更新が終わると、その後の処理はメイン処理に戻される。したがって、前述したメイン処理において呼び出される補正量SCは常にその時点の運転周波数nの高低を反映した値に、ほぼリアルタイムに設定されている。 When the correction amount S C of the update is completed, then processing returns to the main process. Accordingly, the correction amount S C that are called in the main processing described above is always a value reflecting the height of the operation frequency n at that time is set in near real time.
このため、図2のステップS7を介して実行されるn≦N時の回転速度制御にあっては、外部から供給される速度指令信号及び現在の運転周波数との差分に基づくPWMデューティ比が、ロータ1回転中の特定の位相にて前述の如く調整されたトルク脈動補正量SCに相当する割合だけアップされ、又は、特定の位相にて前述の如く調整されたトルク脈動補正量SCに相当する割合だけダウンされる。
Therefore, in the rotation speed control when n ≦ N executed through step S7 in FIG. 2, the PWM duty ratio based on the difference between the speed command signal supplied from the outside and the current operating frequency is They are up at a specific phase of the
一般に、モータ回転数(コンプレッサ運転周波数)が高くなると、インバータの入力電流が増加するので、運転周波数の増加に対して従来の如く常に同じ補正量でトルク脈動を補正していると、運転周波数が高くなるほど、インバータの許容値を超えた電流が流れ易くなる。 In general, when the motor speed (compressor operating frequency) increases, the inverter input current increases. Therefore, if the torque pulsation is always corrected with the same correction amount as in the prior art, the operating frequency is increased. The higher the value, the more easily the current exceeding the allowable value of the inverter flows.
しかしながら、本実施形態では、従来のように運転周波数が変わっても常に一定の同じ割合でデューティ比をアップ又はダウンさせるという制御法は採らず、上述したように、運転周波数が上昇するにつれて連続的に(図4参照)又は段階的に(図5参照)トルク脈動補正量を低減させている。 However, in this embodiment, even if the operating frequency is changed as in the prior art, a control method of increasing or decreasing the duty ratio at a constant constant rate is not adopted, and as described above, the operating frequency is continuously increased. (See FIG. 4) or stepwise (see FIG. 5), the torque pulsation correction amount is reduced.
このため、例えばコンプレッサ26を運転している周囲温度などの環境変化に因って負荷トルクが大きくなり、モータ20の巻線の電流脈動が大きくなっても、インバータ18の入力電流がその許容電流値を瞬時的に越えるという状態を殆ど確実に防止できる。したがって、瞬時的な電流に因るインバータ18の回路素子の焼損やダメージなどを殆ど確実に防止でき、これにより、インバータ自体の長寿命化を図ることができる。
For this reason, for example, even if the load torque increases due to an environmental change such as the ambient temperature at which the
コンプレッサ26の振動や騒音は運転周波数が低いほど顕著に現れるが、本実施形態ではn≦Nの低い運転周波数領域ではありながら、その領域内の高い方の運転周波数で重点的に補正量を減少させているので、全体としてのトルク脈動補正の効果には殆ど影響しない。したがって、上述のインバータ電流の抑制と並行して、従来と同等の的確なトルク脈動補正を効果的に発揮させ、コンプレッサに起因した振動や騒音を確実に抑制することもできる。
Although the vibration and noise of the
<第2の実施形態>
第2の実施形態に係る空気調和機を、図6〜9を参照して説明する。この実施形態に係る空気調和機は、前述した図1に示す構成のコンプレッサ駆動制御装置10を備えており、そのハード的な構成は第1の実施形態のものと同じである。
<Second Embodiment>
An air conditioner according to a second embodiment will be described with reference to FIGS. The air conditioner according to this embodiment includes the compressor
この第2の実施形態によれば、コントローラ32のCPU36は、そのメイン処理として、前述した図2及び図3に示す処理を行うものの、トルク脈動補正量の更新及びトルク脈動補正に関連した運転制御を、図6に示すタイマ割込み処理によって更に付加的に実行する。つまり、この第2の実施形態では第1の実施形態で発揮される機能に加え、図6に示す処理による機能も得られる。
According to the second embodiment, the
図6のタイマ割込み処理は一定時間Δt毎に実行される。CPU36は、この図6の処理が起動すると、電流検出器44からの電流検出信号を読み込み、インバータ18の入力電流iが検出され、そのピーク値ipが演算される(ステップS20,S21)。
The timer interrupt process in FIG. 6 is executed every certain time Δt. When the processing of FIG. 6 is started, the
次いで、インバータ18の許容電流値に対応して予め設定されているしきい値ithに対して、このピーク値ipがip≧ithであるか否かを判断する(ステップS22)。このステップでCPU36がNO、すなわちip<ithであると判断したときには、その処理はそのままメイン処理に戻される。
Next, it is determined whether or not the peak value ip is ip ≧ ith with respect to a threshold value ith set in advance corresponding to the allowable current value of the inverter 18 (step S22). If the
しかし、YES、すなわちip≧ithが成立すると認識したときには、インバータ入力電流iの増大分に応じてトルク脈動補正量SCを低減させる処理を行う(ステップS23)。この処理は、例えば図7に示す如く予め設定されているROM38内の記憶テーブルを参照することで行われる。同図のトルク脈動補正量SCの特性よれば、第1の実施形態と同様に運転周波数nの増加に伴って補正量SCは低下する一方で、インバータ入力電流が大きくなるほど、補正量SC全体の値が低減されている。このため、同じ運転周波数nであっても、インバータ入力電流iが増えると、その増加分に対応した値だけ低下させたトルク脈動補正量SCに更新設定される。
However, YES, i.e. when the ip ≧ i @ th is recognized as established, performs processing of reducing the torque pulsation correction amount S C depending on the amount of increase in the inverter input current i (step S23). This process is performed by referring to a storage table in the
なお、このステップS23で参照するデータは、図7に示す特性の内、インバータ入力電流iとトルク脈動補正量SCの関係のみである(運転周波数nとトルク脈動補正量SCの関係は前述した図3の処理で既に参照されている)。 The data referred to in this step S23, among the characteristics shown in FIG. 7, only the relationship of the inverter input current i and the torque ripple correction amount S C (relationships operating frequency n and the torque ripple correction amount S C is above Already referred to in the process of FIG.
この更新設定の後、CPU36は再度、インバータ入力電流iを検出し、そのピーク値ipを演算し、さらにピーク値ipが所定値以上低下したか否かを判断する(ステップS24〜S26)。この判断がYES(ピーク値ipが所定値以上低下した)となるときには、その時点では、インバータ入力電流に応じて補正量を低減させる処理を行う前の運転周波数でのトルク脈動補正量よりも小さい補正量でトルク脈動補正が掛かっていることになるので、CPU36は、運転周波数を補正量低下に相当する分だけアップさせる(すなわち、モータの回転速度を補正量低下に相当する分だけ上げる)指令を出す。これにより、例えば図8に示す如く、運転周波数がアップされ、コンプレッサ26の振動や騒音が抑制される。
After this update setting, the
一般に、このような状態は瞬時に改善されるものではないことを考慮して、CPU36は次いで、次回のコンプレッサ起動時までの間は、その時点のトルク脈動補正量で運転することができる最低周波数以下の値での運転を禁止する(ステップS28:図8参照)。これにより、「運転周波数のダウン、電流脈動の増加、トルク脈動補正量の減少、運転周波数のアップ、そして、脈動電流の低下」と巡るハンチング現象に陥る事態を回避できる。ステップS28の後はメイン処理に戻る。
In general, in consideration of the fact that such a state is not improved instantaneously, the
一方、前述したステップS26でNO、すなわちインバータ入力電流の増加に応じてトルク脈動補正量を低下させても、インバータ入力電流のピーク値が低下しないと判断された場合、CPU36は、トルク脈動補正の中断指令を出す(ステップS29)。次いで、インバータ入力電流iを検出し、そのピーク値ipを演算し、さらにピーク値ipが所定値以上低下したか否かを判断する(ステップS30〜S32)。この判断がYES(ピーク値ipが所定値以上低下した)となるときには、トルク脈動補正の中断に因ってコンプレッサからの振動及び騒音が増加するのを抑えるために、図9に例示する如く、運転周波数をトルク脈動制御上限周波数Nまでアップさせる(ステップS33)。この後、メイン処理に戻る。
On the other hand, if NO in step S26 described above, that is, if it is determined that the peak value of the inverter input current does not decrease even if the torque pulsation correction amount is decreased according to the increase of the inverter input current, the
一方、ステップS32でNO、すなわちトルク脈動補正を中断させてもインバータ入力電流が思うように低下しないときには、CPU36はコンプレッサの運転そのものを中断させる指令を行う(ステップS34)。この後、メイン処理に戻る。
On the other hand, if NO in step S32, that is, if the inverter input current does not decrease as expected even if the torque pulsation correction is interrupted, the
なお、上述したステップS27、S33における運転周波数アップは図2の処理で使用する指令値Vを更新することで対処され、ステップS28、S29、S34における運転制御の指令は、図2のステップS7の回転速度制御に反映されるパラメータを更新することで対処される。 The above-described operation frequency increase in steps S27 and S33 is dealt with by updating the command value V used in the processing of FIG. 2, and the operation control commands in steps S28, S29 and S34 are the same as those in step S7 of FIG. This is dealt with by updating the parameter reflected in the rotational speed control.
このように本実施形態によれば、ブラシレスDCモータ20の負荷が大きいことに因り、第1の実施形態による運転周波数nに応じて補正量が変化するトルク脈動補正が行われた場合でも、依然として、インバータ18の入力電流がその許容値を超えてしまいそうな状態を未然に感知して、それを防止することができる。すなわち、インバータ入力電流が大きくなると、トルク脈動補正量を減少させるので、インバータ18を過大電流に因る破壊などから殆ど確実に防止することができる。
As described above, according to the present embodiment, even when the torque pulsation correction in which the correction amount changes according to the operation frequency n according to the first embodiment due to the large load of the
加えて、何らかの事情に因って、このインバータ入力電流の増加に応じた補正量の低減を行っても依然として、インバータ入力電流が所望値以上に低下しないときには、トルク脈動補正の中断やコンプレッサの運転中断などの運転制御を行うので、2重、3重の保護機能を持たせることができる。これにより、インバータ18及びその周辺回路を過大電流に因る破壊から一層確実に防御することができる。
In addition, if for some reason the correction amount is reduced according to the increase in the inverter input current and the inverter input current still does not fall below the desired value, the torque pulsation correction is interrupted or the compressor is operated. Since operation control such as interruption is performed, double and triple protection functions can be provided. As a result, the
なお、この第2の実施形態において、図6のステップS23で補正量を低減処理するときの対象信号はインバータ入力電流に限定されること無く、例えば空気調和機の運転電流(セット電流)であってもよい。この運転電流は、図1に示す交流電源側の電流検出器46による電流検出信号から、前述と同様に検出すればよい。この運転電流が大きくなるにしたがって、例えば図10に示す如く、トルク脈動補正量SCをテーブル参照法や演算により求めることで、同様の制御を行うことができる。
In the second embodiment, the target signal when the correction amount is reduced in step S23 of FIG. 6 is not limited to the inverter input current, but is, for example, the operating current (set current) of the air conditioner. May be. This operating current may be detected in the same manner as described above from the current detection signal from the
<第3の実施形態>
第3の実施形態に係る空気調和機を、図10〜13を参照して説明する。この実施形態に係る空気調和機は、前述した図1に示す構成のコンプレッサ駆動制御装置10を備えており、そのハード的な構成は第1の実施形態のものと同じである。
<Third Embodiment>
An air conditioner according to a third embodiment will be described with reference to FIGS. The air conditioner according to this embodiment includes the compressor
この第3の実施形態に係るコンプレッサ駆動制御装置は、ブラシレスDCモータ20の起動、四方弁54の通電切替、及びトルク脈動位相角の判定のタイミングを規制する制御及びこれに関連した運転制御に特徴を有する。
The compressor drive control device according to the third embodiment is characterized by control for regulating the timing of starting the
具体的には、コントローラ32のCPU36によって、図1のステップS1に関わる初期設定処理の一部として図11に部分的に示す処理が実行されるとともに、運転制御として図12に示す微小時間Δt毎のタイマ割込み処理が実行される。
Specifically, the
図11の処理によれば、CPU36は、一例として、最初に四方弁54への通電を切り替えて、安定な流路位置に移動させる(図13中の(a)参照:ステップS1a、S1b)。次いで、ブラシレスDCモータ20を起動させる(ステップS1c、S1d)。そしてこの後、トルク脈動補正の位相角判定を行う(ステップS1e)。一般に、位相角判定はモータの起動直後に行われるので、ここでも、それに従うシーケンスになっている。
According to the process of FIG. 11, as an example, the
これにより、図13に示す如く、四方弁への通電が最初に切り替えられ、安定した後に、ブラシレスDCモータ20が起動させられる。そして所定時間経過した後で、トルク脈動位相角の判定に入る。したがって、従来のように、トルク脈動補正の位相角判定中に四方弁26が作動させられ、1回転中のトルク変動に乱れが生じ、トルクの大きい回転位相とトルクの小さい回転位相との間の速度差が正確に判定できなくなるといった事態を防止できる。
As a result, as shown in FIG. 13, the energization to the four-way valve is first switched and stabilized, and then the
なお、トルク脈動補正の位相角判定が終了した後で、四方弁54の位置切替用の通電を行ってもよい(図13中の(b)参照)。
In addition, after the phase angle determination for torque pulsation correction is completed, the energization for switching the position of the four-
一方、タイマ割込み方式で実行される図12に記載の処理によれば、CPU36は、現在の運転周波数nを検出してn≦Nか否かを判断する(ステップS41、S42)。この判断がNO(n>N)のときにはそのままメイン処理に戻るが、YES(n≦N)のときには引き続いてステップS43〜S46の処理を実行する。
On the other hand, according to the process shown in FIG. 12 executed by the timer interrupt method, the
すなわち、トルク脈動補正が開始されたときは、トルク脈動補正を行っている位相区間を通過する時間を検出し、その時間の平均状態を求める(ステップS43〜S46)。 That is, when the torque pulsation correction is started, the time passing through the phase section in which the torque pulsation correction is performed is detected, and the average state of the time is obtained (steps S43 to S46).
次いで、トルク脈動補正を実行したことによりトルク脈動が低減したか否かを、演算した平均状態に基づき判断する(ステップS47)。仮に、この位相区間を通過する時間が平均されずに分散される場合(ステップS47でNO)、トルク脈動補正の位相角判定が誤っているので、トルク脈動補正を中断すべくパラメータを設定する(ステップS48)。そして、トルク脈動補正上限周波数N以下での運転を禁止し、上限周波数Nを超える周波数で運転するようにパラメータを制御する(ステップS49)。このステップS49の処理に代えて、トルク脈動補正の位相角判定をやり直す処理を行ってもよい。 Next, it is determined based on the calculated average state whether torque pulsation has been reduced by executing torque pulsation correction (step S47). If the time passing through this phase interval is dispersed without being averaged (NO in step S47), the phase angle determination for torque pulsation correction is incorrect, and parameters are set to interrupt torque pulsation correction ( Step S48). Then, operation at a torque pulsation correction upper limit frequency N or less is prohibited, and parameters are controlled so as to operate at a frequency exceeding the upper limit frequency N (step S49). Instead of the process of step S49, a process of redoing the phase angle determination for torque pulsation correction may be performed.
このようにトルク脈動補正の位相角判定のタイミングを適正化し、さらに、その位相角判定の合否のチャックし、不備な場合の運転制御法まで提供できるので、前述した実施形態と同等の作用効果に加え、トルク脈動補正を安定的に且つより精度良く実施することができるという効果が得られる。 In this way, the timing of phase angle determination for torque pulsation correction is optimized, and further, the operation of the phase angle determination can be chucked, and the operation control method in the case of incompleteness can be provided, so the same effect as the above-described embodiment can be achieved. In addition, there is an effect that the torque pulsation correction can be stably and more accurately performed.
なお、図4,7,10の実施形態において、コンプレッサの運転周波数の上昇に伴って調整するトルク脈動補正量は、その運転周波数の変化に拠らずに、常に一定の割合で変化する(補正量の傾きが一定)ように設定しているが、本発明に係る運転周波数とトルク脈動補正量との変化の関係は必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば、図14(a)〜(c)に示す如く変化させてもよい。同図(a)に示す関係は、トルク脈動補正量の減少割合を運転周波数が上昇するにつれて指数関数的に減らしたもの、同図(b)に示す関係は、トルク脈動補正量の減少割合を運転周波数が上昇するにつれて逆指数関数的に減らしたもの、さらに、同図(c)に示す関係は運転周波数の上昇の初め付近と終わり付近で、特に、トルク脈動補正量の減少割合を大きくしたものである。これらの特性は、コンプレッサの振動の周波数特性などの応じて適宜に選択でき、これにより設計の自由度が増す。 In the embodiments shown in FIGS. 4, 7, and 10, the torque pulsation correction amount that is adjusted as the operating frequency of the compressor is increased does not depend on the change in the operating frequency, and always changes at a constant rate (correction). However, the relationship between changes in the operation frequency and the torque pulsation correction amount according to the present invention is not necessarily limited to this. For example, FIGS. It may be changed as shown in c). The relationship shown in FIG. 11A is obtained by reducing the decrease rate of the torque pulsation correction amount exponentially as the operating frequency increases, and the relationship shown in FIG. As shown in FIG. 5C, the reduction rate of the torque pulsation correction amount is increased near the beginning and end of the increase in the operating frequency. Is. These characteristics can be appropriately selected according to the frequency characteristics of the vibration of the compressor, thereby increasing the degree of freedom in design.
さらに、前述の実施形態にあっては、コントローラ32はマイクロコンピュータをその主要素として構成したが、このコントローラは、前述したと同等の機能を持たせるようにデジタル回路やリレー、スイッチ素子などのシーケンス回路を組み合わせて構成することもできる。
Furthermore, in the above-described embodiment, the
上述した各実施形態およびその変形例は単なる例示であって、本発明の範囲を限定することを意図するものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲の記載にしたがって決まるもので、本発明の範囲を逸脱しない範囲において様々な態様のコンプレッサ駆動制御装置、空気調和機、及び記録媒体を実施することができる。 Each embodiment mentioned above and its modification are only illustrations, and do not intend to limit the scope of the present invention. The scope of the present invention is determined according to the description of the scope of claims, and various embodiments of the compressor drive control device, the air conditioner, and the recording medium can be implemented without departing from the scope of the present invention.
本発明に係るコンプレッサ駆動制御装置及び空気調和機によれば、インバータなどの駆動手段の入力電流の許容値内でトルク脈動補正を最大限に発揮させて振動や騒音を効果的に抑制するとともに、過電流に因る機器や回路部品の焼損などを確実に防止して、高寿命で、性能が安定した装置を提供することができる。また、これに付随して、駆動手段に入力する電流などを抑制する運転上の制御手段を持たせているので、信頼性の高い装置を提供することができる。 According to the compressor drive control device and the air conditioner according to the present invention, vibration and noise are effectively suppressed by maximizing the torque pulsation correction within the allowable value of the input current of the drive means such as an inverter. It is possible to reliably prevent equipment and circuit components from being burned out due to overcurrent, and to provide a device with a long life and stable performance. In addition, since it is provided with an operation control unit that suppresses the current input to the drive unit, a highly reliable device can be provided.
また、トルク脈動位相角の誤判定を防止し、より確実なトルク脈動位相角の判定結果を得て、これに応じて的確なトルク脈動補正を行うことができる。 Further, it is possible to prevent erroneous determination of the torque pulsation phase angle, obtain a more reliable determination result of the torque pulsation phase angle, and perform accurate torque pulsation correction accordingly.
10 コンプレッサ駆動制御装置
18 インバータ
20 ブラシレスDCモータ
26 コンプレッサ
28 回転子位置検出器
30 カウンタ
32 コントローラ
36 CPU
38 ROM
40 RAM
42 PWMドライバ
44、46 電流検出器
48、50 A/D変換器
52 ドライバ
54 四方弁
DESCRIPTION OF
38 ROM
40 RAM
42
Claims (3)
前記コンプレッサ駆動制御装置は、前記位相検出手段が負荷トルクの脈動位相を検出している期間には前記四方弁の通電状態の変更を禁止する通電禁止手段を備えたことを特徴とする空気調和機。 A brushless DC motor directly connected to a compressor connected to the four-way valve and driving the compressor at a variable speed, driving means for driving the brushless DC motor by a PWM (pulse width modulation) system, and a pulsation phase of load torque of the compressor In an air conditioner equipped with a compressor drive control device equipped with phase detection means for detecting
The compressor drive control device includes an air conditioner for inhibiting energization change of the four-way valve during a period in which the phase detection means detects a pulsation phase of load torque. .
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