JP5893127B2 - 空気調和機 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施の形態における空気調和機1の構成を示す図である。本実施の形態における空気調和機1は、図1に示すように、室内機2と室外機3とが冷媒配管4を介して接続されており、室外機3は直流電源5による直流電圧Vdcを電源とした駆動回路6により、永久磁石同期モータ7の固定子8に電圧を印加することで回転磁界を発生させ回転子9を回転駆動させることで、回転子9に接続された室外ファン10を回転させて風を発生させ冷凍サイクル11の図示しない熱交換器に送ることで熱交換を行い冷房および暖房運転を行うよう構成されている。
位置速度検出手段20は、磁極位置検出手段16の出力Hu、Hv、Hwに基づいて永久磁石同期モータ7の回転子9の磁極位置θおよび電気角周波数ωを計測する。
ステップS1にて計測された電気角周波数ωに基づいて、あらかじめ設定された制動許可回転数としての上限回転数を超過している場合には(ステップS2,No)、制動不可と判断してステップS1に戻る。一方、上限回転数未満の場合には(ステップS2,Yes)、制動可能と判断してステップS3へ移行する。
短絡による制動時には、インバータ14のスイッチング素子12a〜12cまたは12d〜12fを同時にON状態とすることにより行うため、どちらか一方のスイッチング素子は常時OFF状態に設定する。なお、図13においては、UP=VP=WP=OFF、UN=VN=WN=ONとしているが、逆の関係、すなわちUP=VP=WP=ON、UN=VN=WN=OFFとしてもよい。
ステップS4では、図9に示すように三角波と比較するDUTY(=Vu*=Vv*=Vw*)をDUTY_STARTからDUTY_ENDまでPWM_TIMEの時間をかけて徐々に増加させ、また、DUTY_ENDを短絡の比率が100%(常時短絡)になるよう設定し、過渡的な電流増加を抑制しつつ、永久磁石同期モータ7の回転数を減少させる制御を行う。
ステップS4による制動動作が実行される場合、電気角周波数ωが小さくなって行く。ステップS5では、計測された電気角周波数ωの計測値と所定の起動回転数とを比較する。電気角周波数ωの計測値が起動回転数以下とならない場合には(ステップS5,No)、ステップS1の処理に戻る。つまり、電気角周波数ωが起動回転数以下まで制動されない場合には、制動動作を停止させ、所定時間経過後に再度制動動作を再開させる。一方、電気角周波数ωの計測値が起動回転数以下となる場合、すなわち(ステップS5,Yes)、電気角周波数ωが起動回転数以下まで制動される場合には、駆動シーケンスに移行する。なお、駆動シーケンスに移行する場合、駆動シーケンスに移行する信号が発せられ、永久磁石同期モータ7の駆動動作が開始される。これにより、永久磁石同期モータ7が停止状態と近い条件にて起動を行うことが可能となり、永久磁石同期モータ7を確実かつ迅速に力行駆動することが可能となる。
2 室内機
3 室外機
4 冷媒配管
5 直流電源
6 駆動回路
7 永久磁石同期モータ
8 固定子
9 回転子
10 室外ファン
11 冷凍サイクル
12a〜12f スイッチング素子
13a〜13f 還流ダイオード
14 インバータ
15 シャント抵抗
16 磁極位置検出手段
17 直流電圧検出手段
18 保護回路
19 インバータ制御手段
20 位置速度検出手段
21 PWM出力手段
22 制動シーケンス
23 駆動シーケンス
24,26 加減算器
25 電圧制御手段
27 三相電圧指令生成手段
28 三角波生成手段
29 比較器
30 反転器
31 PWM出力許可手段
Claims (15)
- 室内機と室外機が分離した空気調和機であって、
室外機に設けられる室外ファンと、
前記室外ファンを駆動する永久磁石同期モータと、
直流電源を電源として前記永久磁石同期モータに電圧を印加するインバータと、
前記インバータの出力する電圧を制御するインバータ制御手段と、
前記直流電源と前記インバータとの間に接続された電流検出手段と、
前記電流検出手段に流れる電流を検出して保護を行う保護回路と、を備え、
前記インバータ制御手段は、前記室外ファンの回転を制動する制動シーケンスを有し、 前記制動シーケンスは、制動開始時の通電比率である開始時通電比率を、前記電流検出手段に流れる電流を前記保護回路が検出できるような値に設定する空気調和機。 - 前記制動シーケンスでは、前記開始時通電比率から制動終了時の通電比率である終了時通電比率までの間で制動制御の経過と共に短絡時間が長くなるように設定された通電比率の情報に基づいて、前記永久磁石同期モータの線間を開放および短絡する制御を行う請求項1に記載の空気調和機。
- 前記開始時通電比率から前記終了時通電比率までの増分は、前記開始時通電比率の出力時には大きく、前記終了時通電比率の出力時に近づくほど小さくなる請求項2に記載の空気調和機。
- 前記制動シーケンスでは、電流検出手段の電流検出速度に応じて前記開始時通電比率が設定される請求項2に記載の空気調和機。
- 前記電流検出速度が遅い場合には、短絡の時間が長くなるように前記開始時通電比率が設定される請求項4に記載の空気調和機。
- 前記制動シーケンスの終了時には、常時短絡動作となるように前記終了時通電比率が設定される請求項2に記載の空気調和機。
- 前記制動シーケンスは、前記室外ファンの回転数が起動回転数以下まで制動されない場合には制動を休止し、所定時間経過後に再度制動を行う請求項1に記載の空気調和機。
- 前記制動シーケンスは、前記室外ファンの回転数が制動許可回転数以上の場合には、前記室外機が十分に熱交換可能と判断して待機動作に移行し、前記制動許可回転数以下となった場合には制動動作を行う請求項1に記載の空気調和機。
- 前記インバータを構成する半導体スイッチング素子のうち、前記直流電源の正側もしくは負側に接続される一方をノーマリオン型で構成し、前記制動シーケンスは前記インバータを停止状態に維持する請求項1に記載の空気調和機。
- 前記インバータ制御手段は、前記制動シーケンスにより前記インバータを動作させた後、前記室外ファンを力行駆動する駆動シーケンスを有し、
前記制動シーケンスは、前記室外ファンの回転数が起動回転数以下まで制動が完了した場合に、前記制動シーケンスを終了し、前記駆動シーケンスに移行する請求項1に記載の空気調和機。 - 前記インバータ制御手段は、前記制動シーケンスにより前記インバータを動作させた後、前記室外ファンを力行駆動する駆動シーケンスを有し、
前記駆動シーケンスは、前記制動シーケンス動作中の前記室外ファンの回転数情報に基づいて、前記インバータの出力電圧および通電位相を変化させる請求項1に記載の空気調和機。 - 前記駆動シーケンスは、前記制動シーケンス動作中の前記室外ファンの回転数が高い場合には、起動時の印加電圧および通電位相を増加させる請求項11に記載の空気調和機。
- 前記インバータを構成する半導体スイッチング素子は、ワイドバンドギャップ半導体にて形成される請求項1に記載の空気調和機。
- 前記インバータにおいて、前記短絡動作時に電流が流れる経路にのみ、ワイドバンドギャップ半導体を用いる請求項1に記載の空気調和機。
- 前記ワイドバンドギャップ半導体は、炭化珪素、窒化ガリウムまたはダイヤモンドである請求項13または14に記載の空気調和機。
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