JP5383560B2 - 高調波対策機器及び高調波対策機器を有する冷凍サイクル装置並びに電流検出器の接続状態検出方法 - Google Patents

Description

この発明は、例えばインバータ装置などの駆動により発生する高調波電流を補償（抑制）する高調波対策機器などに関するものである。特に冷凍空気調和装置等のような冷凍サイクルを利用した装置（冷凍サイクル装置）におけるインバータ装置に流れ込む電流を検出するために使用する電流検出器の接続状態などの異常検出に関するものである。

例えば、対象空間の冷却、空気調和を行う冷凍空気調和装置などでは、圧縮機や送風機などの電動機を可変速制御するためにインバータ装置を備えている。このようなインバータ装置が動作すると電気回路を高調波電流が流れる。高調波電流による電源電圧歪みの影響で他の電気設備に騒音や発熱といった悪影響を与える場合がある。そこで、インバータ装置により発生する高調波電流を補償する高調波対策機器を備えるようにしている。

高調波対策機器の冷凍空気調和装置などへの取付け（備え付け）は、現地で実施される場合が多い。ここで、取付けの際に、高調波対策機器の制御に必要な電流検出器の取付け位置や向きを人的ミスにより間違ってしまうことがあった。電流検出器の取付けを間違えた状態で冷凍空気調和装置（インバータ装置）を動作させると、高調波対策機器が有効に動作せず、電源系統（電力系統）に高調波電流を流してしまい、他の機器に悪影響を与える場合があった。また、ときには高調波対策機器自体が過電流や発熱等により破損に至る場合があった。

そのため、従来の高調波対策機器では、高調波対策機器において相間電圧のゼロクロス検出信号の出力状態と、インバータ装置に流れ込む電流の電流検出結果に基づいて、電流検出器の接続状態が正常であるか否かを判断するようにしている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−９１６００号公報（第５―７頁、第１図）

従来のような電流検出器の接続状態異常検出方法では、３相電源の相間電圧に不平衡（アンバランス）があった場合、入力電流つまりインバータ装置に流れ込む電流にも不平衡が生じる。このため、所定の位相区間で意図した電流が検出できなくなり、電流検出器の接続状態が正常であるにもかかわらず、異常と誤判断してしまう等の問題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、電源の相間電圧に不平衡があっても、電源から流れる電流を検出するための電流検出器の接続状態が正常であるか否かを正確に判断（誤判断を防止）することができる高調波対策機器などを得るものである。また、電流検出器の接続状態を含めた、３相電源の相電流の不平衡状態などの異常検出を行うことができる高調波対策機器などを得るものである。

この発明に係る高調波対策機器は、電源に係る高調波を補償するための高調波対策機器であって、電源の相間電圧のゼロクロスポイントを基準位相として検出する線間電圧ゼロクロス検出手段と、電源から流れる電流を検出する電流検出器の検出に係る電流検出値に基づいて、各相間の不平衡状態に係る係数を検出する電流アンバランス状態検出手段と、電流検出器の検出に係る電流の基本波成分を算出する基本波成分算出手段と、基準位相、不平衡状態に係る係数及び電流の基本波成分に基づいて、電流検出器の接続異常の有無を判定する位相角判定手段とを備えるものである。

この発明における高調波対策機器においては、位相角判定手段が、基準位相、電流不平衡状態に係る係数及び電流の基本波成分に基づいて、電流検出器の接続異常の有無を判定するようにしたので、電源における各相の電流などの不平衡状態を考慮して電流検出器の接続状態の判定をより正確に行うことができる。

実施の形態１における高調波対策機器３を含む電源系統の構成図である。 実施の形態１における高調波対策機器３内部の構成を表す図である。 各手段の処理によって得られる電流、電圧波形などを示す図である。 電流アンバランス状態検出手段１２の処理を表すフローチャートである。 インバータ装置２に流れ込む電流波形と定義区間の一例を示す図である。 電流のピーク値検出を説明するための図である。 判定位相角補正手段１３等の処理を説明する波形などを示す図である。 判定位相角設定手段１０の設定範囲を説明するための図である。 位相角判定手段１４の処理を表すフローチャートである。 実施の形態２における高調波対策機器３内部の構成を表す図である。 電流検出器接続状態判定手段１５の処理を表すフローチャートである。 実施の形態３における高調波対策機器３を含む電源系統の構成図である。 実施の形態３における高調波対策機器３内部の構成を表す図である。 電流アンバランス率判定手段２１の処理を表すフローチャートである。 異常判定手段１６の処理を表すフローチャートである。 本発明の実施の形態４に係る冷凍空気調和装置の構成図である。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における高調波対策機器３を含む電源系統の構成図である。図１において、インバータ装置２は、交流電源である例えば３相の商用電源１の電力を、所定の電圧および周波数の電力に変換し、負荷となる電動機に供給して駆動させる。このとき、変換する電圧および周波数を制御により任意に変化させることで電動機の可変速制御を実現する。インバータ装置２の電圧および周波数に係る制御は、例えば冷凍空気調和装置の制御装置が行う。

高調波対策機器３は、インバータ装置２の動作により発生する高調波を補償（抑制）する装置である。電流検出器４Ｒは商用電源１からＲ相を介してインバータ装置２に流れ込む電流（以下、Ｒ相電流という。Ｓ相、Ｔ相についても同じであるものとする）を検出する。また、電流検出器４ＴはＴ相電流を検出する。ここではＲ相電流、Ｔ相電流の検出を行っているが、Ｒ相電流とＳ相電流、Ｓ相電流とＴ相電流の検出組み合わせでもよい。

図２はこの発明の実施の形態１における高調波対策機器３の内部構成図である。図２では特に電流検出器の接続状態及び電流のアンバランス（不均衡）状態を判定するための手段に係る構成を表している。判定位相角設定手段１０は、電流検出器４Ｒ、４Ｔの接続状態等を判定する際に参照する電流の位相角について、基準となる位相角（以下、判定位相角という）の下限値と上限値とを設定する（本実施の形態では単位を度とする）。線間電圧ゼロクロス検出手段１１は、基準となる電圧のゼロクロスポイントを検出する。電流アンバランス状態検出手段１２は、電流検出器４Ｒ、電流検出器４Ｔのそれぞれの検出に係る電流検出値に基づいて、各相の電流についてアンバランスな状態の度合いを表すアンバランス係数を算出、決定する。ここで、図等においてはＲ相電流をＩｒ、Ｓ相電流をＩｓ、Ｔ相電流をＩｔと表記する。

判定位相角補正手段１３は、判定位相角設定手段１０が設定した判定位相角の下限値と上限値を補正する（判定には補正後の判定位相角を用いて行う）。位相角判定手段１４は、Ｒ相電流、Ｔ相電流に係る位相角が正常であるか異常であるかを判定することで、電流検出器４Ｒ、４Ｔが正常に接続されているかどうかを判定する。異常判定手段１６は、本実施の形態においては、位相角判定手段１４の判定結果に基づいて異常状態であるかどうかの判定等の処理を行う。

基本波成分算出手段１７は、電流検出器４Ｒ、４Ｔの電流検出値に基づいて電流の基本波成分を算出する。そして、ゼロクロス位相検出記憶手段１８は、基本波成分において負から正となるゼロクロスポイント（ゼロクロス位相）を検出し、記憶手段２２に記憶させる。

記憶手段２２は、高調波対策機器３内の各算出手段、検出手段、判定手段により検出、算出された値、判定結果をデータとして一時的又は長期的に記憶する手段である。

図３は、高調波対策機器３の各手段の処理に係る電流、電圧波形などを示す図である。図３ではＲ相に関する電流、電圧波形を中心に示している。次に各手段の動作について説明する。線間電圧ゼロクロス検出手段１１は、Ｒ相−Ｓ相間の電圧におけるゼロクロスポイント（位相０度）を基準位相として検出する。

図４は電流アンバランス状態検出手段１２の処理を表すフローチャートである。例えば冷凍空気調和装置のような装置では、運転中における負荷（主に圧縮機）変動は小さく、入力電流波形は安定するという特徴を有している。この特徴を活かし、電流アンバランス状態検出手段１２は、電流アンバランス状態をとらえ、アンバランス係数として求めるものである。ここでは、Ｒ相電流に係る処理を中心に説明するが、Ｔ相電流についても同様の処理を行う。

図５はインバータ装置２に流れ込む電流波形と定義区間の一例を示す図である。電流アンバランス状態検出手段１２は、ステップＳ１００では、線間電圧ゼロクロス検出手段１１の検出に係る基準位相からＲ相の相電圧位相を求める。そして、相電圧位相に基づき、Ｒ相電流（波形）について図５に示すように６つの区間を定義する。ここでＡ区間は（相電圧位相が）０〜３０度の区間、Ｂ区間は６０〜９０度の区間、Ｃ区間は１２０〜１５０度の区間、Ｄ区間は１８０度〜２１０度の区間、Ｅ区間は２４０〜２７０度の区間、Ｆ区間は３００〜３３０度の区間とする。

図６は電流アンバランス状態検出手段１２における電流のピーク値検出を説明するための図である。ステップＳ１０１では、ステップＳ１００で定義した区間のうち、所定の区間（ここでは区間Ｂ、Ｃ）毎に、電流検出値における電流のピーク値を検出し、データとして記憶手段２２に記憶する。ここで、Ｔ相電流の場合はＲ相電流とは位相が異なるため、ピーク値を検出する区間も異なる。

ステップＳ１０２では、電流１周期分のデータを記憶できたかどうかを判定し、電流１周期分のデータを記憶するまでステップＳ１０１の処理を繰り返すようにする。ここでは、１周期分のデータを記憶するようにしているが、例えば、複数周期分のデータを平均するようにしてもよい。

所定の区間のデータを記憶した後、ステップＳ１０３では、Ｂ区間における電流のピーク値ＢＰがゼロ（０）であるかどうかを判定する。ゼロであるかどうかはあらかじめ所定の閾値を定めておき、閾値以下であればゼロと判定し、閾値より大きければゼロでないと判定する。ここで、図５に示すように、通常、Ｒ相電流は、Ｂ区間においてはピーク値がゼロではない。ゼロであると判定するとステップＳ１０４の処理を行うようにし、ゼロでないと判定するとステップＳ１０５の処理を行うようにする。

ステップＳ１０４ではＣ区間における電流のピーク値（ＣＰ）がゼロであるかどうかを判定する。判定については、ステップＳ１０４と同様に所定の閾値に基づいて行う。図５に示すように、通常、Ｒ相電流は、Ｃ区間においてもピーク値がゼロではない。ゼロであると判定するとステップＳ１０６へ進み、アンバランス係数＝０と決定する。ゼロでないと判定するとステップＳ１０７へ進み、アンバランス係数＝１と決定する。また、ステップＳ１０５においても、Ｃ区間における電流のピーク値ＣＰがゼロであるかどうかを判定する。ゼロであると判定するとステップＳ１０８へ進み、アンバランス係数＝−１と決定する。ゼロでないと判定するとステップＳ１０９の処理を行うようにする。

ステップＳ１０８では、Ｂ区間とＣ区間との電流のピーク値であるＢＰとＣＰとを比較する。ＢＰ＞ＣＰであると判定すると、ステップＳ１１０に進み、次式（１）に基づいてアンバランス係数Ｋを算出し、決定する。
Ｋ＝（ＣＰ／ＢＰ）−１ …（１）

一方、Ｂ区間のピーク値＞Ｃ区間のピーク値でないと判定すると、ステップＳ１１１に進み、次式（２）に基づいてアンバランス係数Ｋを算出し、決定する。
Ｋ＝１−（ＢＰ／ＣＰ） …（２）

以上のような処理を行い、Ｒ相電流、Ｔ相電流に係るアンバランス係数Ｋをそれぞれ決定する。

図７は判定位相角補正手段１３等の処理を説明するための電流、電圧波形などを示す図である。図７ではＲ相における電流、電圧波形を中心に示している。次に判定位相角設定手段１０及び判定位相角補正手段１３の処理動作について説明する。まず、線間電圧ゼロクロス検出手段１１の検出に係る基準位相に基づいて、判定位相角設定手段１０は、電流アンバランスがない場合のＲ相電流、Ｔ相電流における（仮想の）電流の基本波成分について、負から正となるゼロクロスポイントにおける位相角を求める。そして、求めた位相角と検出回路における検出誤差係数から、次式（３）、（４）に基づいて補正前判定位相角上限値、補正前判定位相角下限値を算出する。
補正前判定位相角上限値＝位相角×最大検出誤差係数 …（３）
補正前判定位相角下限値＝位相角×最小検出誤差係数 …（４）

図８は判定位相角設定手段１０の設定範囲を説明するための図である。図８に示すように、判定位相角設定手段１０は、求めた位相角から±３０度より小さくなるように、補正前判定位相角上限値、補正前判定位相角下限値を設定する。例えば他の相に電流検出器を誤配線した場合（Ｒ相の電流検出器４ＲをＳ相、Ｔ相に逆向きに取り付けた場合など）に、少なくとも電流のゼロクロス位相が±６０度ずれる。±３０度より小さくなるようにしているのは、他の２相の電流に係る位相と区別するため、その中間値である±３０度以内にするものである。

次に、判定位相角補正手段１３が、次式（５）〜（８）に基づいて、電流アンバランス状態検出手段１２が決定したアンバランス係数Ｋと位相角補正量に係る所定値Ｘ又はＹにより補正前判定位相角下限値、補正前判定位相角上限値を補正し、判定位相角下限値、判定位相角上限値を算出する。ここで、位相角補正量の基準量となる所定値Ｘは、アンバランス係数Ｋが−１となる場合のゼロクロス位相角の値である。また、所定値Ｙは、アンバランス係数Ｋが１となる場合ゼロクロス位相角の値である。そして、算出した判定位相角上限値、判定位相角下限値の間における範囲を位相判定範囲とする。ここで、所定値Ｘと所定値Ｙの値が同じであってもよい。また、アンバランス係数Ｋがゼロであれば補正する必要はない。

アンバランス係数Ｋが負の場合
判定位相角下限値＝補正前判定位相角下限値＋Ｘ×Ｋ …（５）
判定位相角上限値＝補正前判定位相角上限値＋Ｘ×Ｋ …（６）
アンバランス係数Ｋが正の場合
判定位相角下限値＝補正前判定位相角下限値＋Ｙ×Ｋ …（７）
判定位相角上限値＝補正前判定位相角上限値＋Ｙ×Ｋ …（８）

例えば、補正前判定位相角下限値＝０、補正前判定位相角上限値＝３０、所定値Ｘ＝２５、アンバランス係数Ｋ＝−０．５とすると、判定位相角下限値及び判定位相角上限値は以下のようになる。
判定位相角下限値＝ ０−２５×０．５＝−１２．５
判定位相角下限値＝３０−２５×０．５＝ １７．５

一方、基本波成分算出手段１７では、電流検出器４Ｒ、４Ｔがそれぞれ検出した電流値に対してフーリエ解析を行い、電流の基本波成分を算出する。ゼロクロス位相検出記憶手段１８では、基本波成分算出手段１７の算出に係る電流の基本波成分について、負から正となるゼロクロスポイントにおけるゼロクロス位相角を求め、記憶手段２２に記憶させる。

図９は位相角判定手段１４の処理を表すフローチャートである。ステップＳ２００では、ゼロクロス位相角が、判定位相角補正手段１３の補正に係る位相判定範囲内であるかどうかを判定する。ステップＳ２０１において、位相判定範囲内であるとの判定により位相角は正常であると判定する。このとき電流検出器の接続状態は正常であると判定する。ステップＳ２０２において、位相判定範囲外であるとの判定により位相角は異常であると判定する。このとき電流検出器の接続状態は正常でない（異常である）と判定する。

異常判定手段１６は、位相角判定手段１４が位相角が正常であると判定した場合には、異常がないと判定して高調波対策機器３による高調波抑制の動作を開始させる。位相角判定手段１４が位相角が正常でないと判定した場合には、異常であると判定して異常停止状態とし、高調波対策機器３による高調波抑制動作を開始させずに停止する。

以上のように、実施の形態１の高調波対策機器３によれば、電流検出器４Ｒ、４Ｔの検出に係る電流検出値から、電流アンバランス状態検出手段１２が電流のアンバランス状態をアンバランス係数として求め、その係数に基づいて判定位相角補正手段１３が補正を行って決定した位相判定範囲と、電流検出器４Ｒ、４Ｔの電流検出値から算出した基本波成分のゼロクロス位相とを位相角判定手段１４が比較し、電流検出器の接続状態が正常か否かを判定するようにしたので、アンバランス状態であっても電流検出器４Ｒ、４Ｔの接続状態の判定をより正確に行うことができる。

実施の形態２．
図１０はこの発明の実施の形態２における高調波対策機器３の内部構成図である。図１０において、図２等と同じ符号を付している手段等については同様の処理を行う。本実施の形態において、電流検出器接続状態判定手段１５は、電流検出器４Ｒ、４Ｔの電流検出値などに基づいて、電流検出器４Ｒ、４Ｔが正常に接続されているかどうかを位相角判定手段１４とは異なる点から判定する。

次に電流検出器接続状態判定手段１５の処理について説明する。例えば、前述したゼロクロス位相角について、アンバランスの状態によっては、正常に取り付けていても、前述したゼロクロス位相角が、電流検出器を誤って異なる相に逆向きに取り付けた場合との区別ができないほど近い値の場合がある。このため、前述のように補正前判定位相角上限値、補正前判定位相角下限値を決定し、補正を行った場合でも誤判定をしてしまう可能性がある。そこで、電流検出器接続状態判定手段１５が位相角とは異なる点から電流検出器４Ｒ、４Ｔにおける接続状態の判定を行う。

図１１は電流検出器接続状態判定手段１５の処理を表すフローチャートである。ここでは、電流検出器４Ｒにおける接続状態の判定について説明する。電流検出器４Ｒが正常に接続されていれば、電流検出器４Ｒの検出に係る電流検出値はＡ区間及びＤ区間においてゼロであるが、他の相に接続されている場合などにおいては、電流検出値はゼロでなくなる。そこで、本実施の形態では、Ａ区間及びＤ区間の電流検出値に基づいて判定を行う。電流検出器４Ｔの接続状態判定においても、判定に係る区間が異なるだけで手順は同じとなる。

ステップＳ３００では、Ａ区間における電流検出値がゼロであるかどうかを判定し、ゼロであると判定するとステップＳ３０１へ、ゼロでないと判定するとステップＳ３０４へ進む。ここで、ゼロかどうかの判定においては、所定の閾値を定めておき、閾値以下であればゼロと判定し、閾値より大きければゼロでないと判定する（以下の判定においても同様である）。ステップＳ３０１では、Ｄ区間における電流検出値がゼロであるかどうかを判定し、ゼロであると判定するとステップＳ３０３へ、ゼロでないと判定するとステップＳ３０４へ進む。ステップＳ３０３では接続状態が正常であると判定する。一方、ステップＳ３０４では接続状態が異常であると判定する。

以上のように、実施の形態２の高調波対策機器３によれば、電流検出器接続状態判定手段１５が、所定の区間における電流のピーク値に基づいて、電流検出器の接続状態が正常か否かを判定するようにしたことで、電流検出器４Ｒ、４Ｔの接続状態の判定を、別の点からの処理によってさらに正確に行うことができる。

実施の形態３．
図１２は本発明の実施の形態３における高調波対策機器３を含む電源系統の構成図である。図１２において、図１と同じ符号を付している手段等については同様の動作を行う。本実施の形態において、表示手段５は、例えば異常判定手段１６の判定結果等を表示する手段である。また、伝送手段６は、例えば異常判定手段１６の判定結果等のデータを含む信号を、他の機器、装置に伝送処理（通信処理）を行う手段である。本実施の形態では、通信信号線７を介してインバータ装置２に信号を伝送する。

図１３は実施の形態３における高調波対策機器３の内部構成図である。図１３において、図２、図１０等と同じ符号を付している手段等については同様の処理を行う。本実施の形態において、実効電流値算出手段１９は、各相における実効電流値を算出する。電流アンバランス率算出手段２０は、実効電流値算出手段１９が算出した各相の実効電流値に基づいて、電流アンバランス率を算出する。電流アンバランス率判定手段２１は、電流アンバランス率算出手段２０が算出した電流アンバランス率に基づいて、各相に流れる電流のバランスがとれておらず、異常な状態（電流アンバランス状態）であるかどうかを判定する。

実効電流値算出手段１９では、電流検出器４Ｒ、４Ｔの検出に係る電流検出値に対して次式（９）に基づいて３相分の実効電流値を算出する。Ｓ相電流は、Ｒ相電流とＴ相電流から演算で求めることができる。

電流アンバランス率算出手段２０では、３相分の実効電流値のうち、最大電流実効値と最小電流実効値とに基づいて、次式（１０）式により電流アンバランス率を算出する。
電流アンバランス率＝最大電流実効値／最小電流実効値 …（１０）

図１４は電流アンバランス率判定手段２１の処理を表すフローチャートである。ステップＳ４００では、電流アンバランス率算出手段２０が算出した電流アンバランス率と所定値とを比較し、電流アンバランス率が所定値より大きいかどうかを判定する。電流アンバランス率が所定値より大きいと判定するとステップＳ４０１へ、所定値以下であると判定するとステップＳ４０２へ進む。ステップＳ４０１では各相を流れる電流がアンバランスな状態であると判定する。一方、ステップＳ４０２ではアンバランスな状態でない（バランスがとれた状態である）と判定する。

図１５は異常判定手段１６の処理を表すフローチャートである。本実施の形態の異常判定手段１６は、位相角判定手段１４における位相角に係る判定結果、電流検出器接続状態判定手段１５での電流検出器接続状態に係る判定結果、電流アンバランス率判定手段２１での電流アンバランスの判定結果に基づいて、総括的に異常の有無を判定する。

ステップＳ５００では、位相角判定手段１４が位相角が正常であると判定したかどうかを判定する。正常であると判定していればステップＳ５０１へ、正常でない（異常である）と判定していればステップＳ５０４へ進む。

ステップＳ５０１では、さらに電流検出器接続状態判定手段１５が電流検出器４Ｒ、４Ｔの接続状態が正常であると判定したかどうかを判定する。正常であると判定していればステップＳ５０２へ、正常でない（異常である）と判定していればステップＳ５０４へ進む。

ステップＳ５０２では、位相角および電流検出器４Ｒ、４Ｔの接続状態に異常がないと判定する。そして、高調波対策機器３による高調波抑制の動作を開始させる。

ステップＳ５０３では、電流アンバランス率判定手段２１で判定した状態により処理を分岐する。電流がバランスした状態と判定していれば処理を終了し、電流がアンバランスな状態と判定していればステップＳ５０６へ進む。

ステップＳ５０４では、位相角または電流検出器４Ｒ、４Ｔの接続状態に異常があると判定する。そして、ステップＳ５０５では、異常停止状態とし、高調波対策機器３による高調波抑制動作を停止する（開始させない）。さらに、ステップＳ５０６では、表示手段５に異常である旨を表示させる。また、例えば、伝送手段６に、通信信号線７を介してインバータ装置２などを有する熱源側ユニットに異常である旨の信号を送信させる。このとき、異常状態の他に、例えば算出に係る実効電流値、電流アンバランス率等のデータを含めて送信するようにしてもよい。

そして、インバータ装置２を有する熱源側ユニットにおいては、伝送手段６から伝送された信号に基づいて、例えば高調波対策機器３の異常、電流アンバランスの情報などを、例えば、熱源側ユニットが有するリモートコントローラ（操作手段）の表示手段に表示させるようにする。ここで、熱源側ユニットだけでなく、熱源側ユニット、負荷側ユニット等を管理する集中管理装置の表示手段に表示させるようにしてもよい。。

以上のように、実施の形態３の高調波対策機器３によれば、実効電流値算出手段１９が電流検出器４Ｒ、４Ｔの検出に係る電流検出値から各相の実効電流値を算出し、また、電流アンバランス率算出手段２０が電流アンバランス率を算出し、電流アンバランス率判定手段２１が電流のアンバランス状態について判定を行うようにし、判定結果を表示手段５に表示させる、伝送手段６が通信信号線７を介してインバータ装置２に送信するなどを行うようにして報知するようにしたので、高調波対策機器３だけでなく、例えば、商用電源１における各相のアンバランス状態を判定し、さらに報知することができる。また、試運転の際などに商用電源１などによる電源環境の状態を確認することができる。このため、電源環境に起因する不具合を事前に防止することができる。また、実際にインバータ装置２が動作を開始した場合などのサービス時においても、電源環境に起因した不具合発生であるかどうかを判断するのに有効に活用できる。

実施の形態４．
図１６は本発明の実施の形態４に係る冷凍空気調和装置の構成図である。本実施の形態では、高調波対策機器３を備え付ける冷凍サイクル装置の一例として冷凍空気調和装置について説明する。図１６の冷凍空気調和装置は、熱源側ユニット（室外機）１００と負荷側ユニット（室内機）２００とを備え、これらが冷媒配管で連結され、主となる冷媒回路（以下、主冷媒回路という）を構成して冷媒を循環させている。冷媒配管のうち、気体の冷媒（ガス冷媒）が流れる配管をガス配管３００とし、液体の冷媒（液冷媒。気液二相冷媒の場合もある）が流れる配管を液配管４００とする。

熱源側ユニット１００は、本実施の形態においては、圧縮機１０１、油分離器１０２、四方弁１０３、熱源側熱交換器１０４、熱源側ファン１０５、アキュムレータ（気液分離器）１０６、熱源側絞り装置（膨張弁）１０７、冷媒間熱交換器１０８、バイパス絞り装置１０９及び熱源側制御装置１１０の各装置（手段）で構成する。

圧縮機１０１は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する。ここで、圧縮機１０１は、実施の形態１のインバータ装置２等を備え、運転周波数を任意に変化させることにより、圧縮機１０１の容量（単位時間あたりの冷媒を送り出す量）を細かく変化させることができるものとする。また、実施の形態１における高調波対策機器３が、圧縮機１０１を駆動させる電力を供給する商用電源１とインバータ装置２との間に取り付けられている。

油分離器１０２は、冷媒に混じって圧縮機１０１から吐出された潤滑油を分離させるものである。分離された潤滑油は圧縮機１０１に戻される。四方弁１０３は、熱源側制御装置１１０からの指示に基づいて冷房運転時と暖房運転時とによって冷媒の流れを切り換える。また、熱源側熱交換器１０４は、冷媒と空気（室外の空気）との熱交換を行う。例えば、暖房運転時においては蒸発器として機能し、熱源側絞り装置１０７を介して流入した低圧の冷媒と空気との熱交換を行い、冷媒を蒸発させ、気化させる。また、冷房運転時においては凝縮器として機能し、四方弁１０３側から流入した圧縮機１０１において圧縮された冷媒と空気との熱交換を行い、冷媒を凝縮して液化させる。熱源側熱交換器１０４には、冷媒と空気との熱交換を効率よく行うため、熱源側ファン１０５が設けられている。熱源側ファン１０５についても、実施の形態１に記載したインバータ装置２を有してファンモータの運転周波数を任意に変化させてファンの回転速度を細かく変化させるようにしてもよい。

冷媒間熱交換器１０８は、冷媒回路の主となる流路を流れる冷媒と、その流路から分岐してバイパス絞り装置１０９（膨張弁）により流量調整された冷媒との間で熱交換を行う。特に冷房運転時において冷媒を過冷却する必要がある場合に、冷媒を過冷却して負荷側ユニット２００に供給するものである。バイパス絞り装置１０９を介して流れる液体は、バイパス配管１０７を介してアキュムレータ１０６に戻される。アキュムレータ１０６は例えば液体の余剰冷媒を溜めておく手段である。熱源側制御装置１１０は、例えばマイクロコンピュータ等からなる。負荷側制御装置２０４と有線又は無線通信することができ、例えば、冷凍空気調和装置内の各種検知手段（センサ）の検知に係るデータに基づいて、インバータ回路制御による圧縮機１０１の運転周波数制御等、冷凍空気調和装置に係る各手段を制御して冷凍空気調和装置全体の動作制御を行う。

一方、負荷側ユニット２００は、負荷側熱交換器２０１、負荷側絞り装置（膨張弁）２０２、負荷側ファン２０３及び負荷側制御装置２０４で構成される。負荷側熱交換器２０１は冷媒と空気との熱交換を行う。例えば、暖房運転時においては凝縮器として機能し、ガス配管３００から流入した冷媒と空気との熱交換を行い、冷媒を凝縮させて液化（又は気液二相化）させ、液配管４００側に流出させる。一方、冷房運転時においては蒸発器として機能し、負荷側絞り装置２０２により低圧状態にされた冷媒と空気との熱交換を行い、冷媒に空気の熱を奪わせて蒸発させて気化させ、ガス配管３００側に流出させる。また、負荷側ユニット２００には、熱交換を行う空気の流れを調整するための負荷側ファン２０３が設けられている。この負荷側ファン２０３の運転速度は、例えば利用者の設定により決定される。負荷側絞り装置２０２は、開度を変化させることで、負荷側熱交換器２０１内における冷媒の圧力を調整するために設ける。

また、負荷側制御装置２０４もマイクロコンピュータ等からなり、例えば熱源側制御装置１１０と有線又は無線通信することができる。熱源側制御装置１１０からの指示、居住者等からの指示に基づいて、例えば室内が所定の温度となるように、負荷側ユニット２００の各装置（手段）を制御する。また、負荷側ユニット２００に設けられた検知手段の検知に係るデータを含む信号を送信する。

以上のように実施の形態４の冷凍空気調和装置では、冷凍空気調和装置に備え付けた高調波対策機器３により、特に商用電源１におけるアンバランス状態の判定を行うようにしたので、例えばインバータ装置２により圧縮機１０１における上限容量（冷媒吐出量の上限）を制限することで、電解コンデンサ、整流ダイオードなどへの過度のストレスを抑制しつつ、長寿命化をはかることができ、空調能力を継続して得ることができる。

前述した実施の形態では、運転中における負荷変動が少ないため、電流アンバランス状態をとらえやすく、判定を容易にできることから、本発明の高調波対策機器を冷凍空気調和装置に適用する場合について説明した。このように、本発明の高調波対策機器、その判定方法は、冷凍サイクル装置（冷凍空気調和装置）に最も適しているが、適用する装置については、特に限定するものではない。エレベータ等の搬送機器等にも用いることができる。

１ 商用電源、２ インバータ装置、３ 高調波対策機器、４Ｒ，４Ｔ 電流検出器、５ 表示手段、６ 伝送手段、７ 通信信号線、１０ 判定位相角設定手段、１１ 線間電圧ゼロクロス検出手段、１２ 電流アンバランス状態検出手段、１３ 判定位相角補正手段、１４ 位相角判定手段、１５ 電流検出器接続状態判定手段、１６ 異常判定手段、１７ 基本波成分算出手段、１８ ゼロクロス位相検出記憶手段、１９ 実効電流値算出手段、２０ 電流アンバランス率算出手段、２１ 電流アンバランス率判定手段、２２ 記憶手段、１００ 熱源側ユニット、１０１ 圧縮機、１０２ 油分離器、１０３ 四方弁、１０４ 熱源側熱交換器、１０５ 熱源側ファン、１０６ アキュムレータ、１０７ 熱源側絞り装置、１０８ 冷媒間熱交換器、１０９ バイパス絞り装置、１１０ 熱源側制御装置、２００ 負荷側ユニット、２０１ 負荷側熱交換器、２０２ 負荷側絞り装置、２０３ 負荷側ファン、２０４ 負荷側制御装置、３００ ガス配管、４００ 液配管。

Claims (10)

1. 電源に係る高調波を補償するための高調波対策機器であって、
   前記電源の相間電圧のゼロクロスポイントを基準位相として検出する線間電圧ゼロクロス検出手段と、
   前記電源から流れる電流を検出する電流検出器の検出に係る電流検出値に基づいて、各相間の不平衡状態に係る係数を検出する電流アンバランス状態検出手段と、
   前記電流検出器の検出に係る電流の基本波成分を算出する基本波成分算出手段と、
   前記基準位相、前記不平衡状態に係る係数及び前記電流の基本波成分に基づいて、前記電流検出器の接続異常の有無を判定する位相角判定手段と
   を備えることを特徴とする高調波対策機器。
2. 前記電流アンバランス状態検出手段は、前記基準位相に基づいて規定した１周期分の電流のうち、所定の区間における前記電流検出値のピーク値に基づいて、前記不平衡状態に係る係数を検出することを特徴とする請求項１に記載の高調波対策機器。
3. 前記基本波成分算出手段が算出した前記電流の基本波成分からゼロクロス位相角を検出するゼロクロス位相検出手段と、
   前記線間電圧ゼロクロス検出手段が検出した前記基準位相に基づいて、前記ゼロクロス位相角が採り得る位相角の範囲を設定する判定位相角設定手段と、
   前記判定位相角設定手段が設定した前記位相角の範囲を、前記電流アンバランス状態検出手段が検出した前記不平衡状態に係る係数に基づいて補正する判定位相角補正手段と
   をさらに備え、
   前記位相角判定手段は、前記ゼロクロス位相検出手段が検出した前記ゼロクロス位相角が、前記判定位相角補正手段が補正した位相角の範囲内に収まっているかどうかを判定し、前記電流検出器の接続異常の有無を判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の高調波対策機器。
4. 前記電流アンバランス状態検出手段が規定した１周期分の電流の、前記所定の区間とは別の区間における前記電流検出値に基づいて、前記電流検出器の接続異常の有無を判定する電流検出器接続状態判定手段をさらに備えることを特徴とする請求項２又は３に記載の高調波対策機器。
5. 前記電流検出値から算出した各相の実効電流値に基づいて、各相間の不平衡の度合いを数値で算出する電流アンバランス率算出手段と、
   該電流アンバランス率算出手段が算出した数値に基づいて、前記電源の各相が不平衡であるかどうかを判定する電流アンバランス率判定手段と
   をさらに備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の高調波対策機器。
6. 判定結果を表示する表示手段をさらに備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の高調波対策機器。
7. 判定結果を伝送するための伝送手段をさらに備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の高調波対策機器。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の高調波対策機器を、冷媒を圧縮する圧縮機を可変速制御するためのインバータ装置と前記電源との間に設けることを特徴とする冷凍サイクル装置。
9. 前記電流が不平衡であると前記高調波対策機器が判定すると、前記圧縮機の運転を制限することを特徴とする請求項８記載の冷凍サイクル装置。
10. 電源とインバータ装置との間に流れる電流を検出する電流検出器の接続状態を検出する方法であって、
    前記電源の相間電圧のゼロクロスポイントを基準位相として検出する工程と、
    前記電流検出器の検出に係る電流検出値に基づいて、各相間の不平衡状態に係る係数を検出する工程と、
    前記電流検出器の検出に係る電流の基本波成分を算出する工程と、
    前記基準位相、前記不平衡状態に係る係数及び前記電流の基本波成分に基づいて、前記電流検出器の接続異常の有無を判定する工程と
    を有することを特徴とする電流検出器の接続状態検出方法。

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