WO2016046992A1 - 室内機及び空気調和機 - Google Patents

室内機及び空気調和機 Download PDF

Info

Publication number
WO2016046992A1
WO2016046992A1 PCT/JP2014/075748 JP2014075748W WO2016046992A1 WO 2016046992 A1 WO2016046992 A1 WO 2016046992A1 JP 2014075748 W JP2014075748 W JP 2014075748W WO 2016046992 A1 WO2016046992 A1 WO 2016046992A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fan motor
indoor unit
unit
inverter
fan
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/075748
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
啓介 植村
和徳 畠山
篠本 洋介
鹿嶋 美津夫
松本 崇
Original Assignee
三菱電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱電機株式会社 filed Critical 三菱電機株式会社
Priority to US15/511,415 priority Critical patent/US10690370B2/en
Priority to CN201480082129.XA priority patent/CN106687751A/zh
Priority to JP2016549891A priority patent/JP6257789B2/ja
Priority to PCT/JP2014/075748 priority patent/WO2016046992A1/ja
Publication of WO2016046992A1 publication Critical patent/WO2016046992A1/ja

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00Control or safety arrangements
    • F24F11/70Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof
    • F24F11/72Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the supply of treated air, e.g. its pressure
    • F24F11/74Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the supply of treated air, e.g. its pressure for controlling air flow rate or air velocity
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F1/00Room units for air-conditioning, e.g. separate or self-contained units or units receiving primary air from a central station
    • F24F1/0007Indoor units, e.g. fan coil units
    • F24F1/0018Indoor units, e.g. fan coil units characterised by fans
    • F24F1/0033Indoor units, e.g. fan coil units characterised by fans having two or more fans
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00Control or safety arrangements
    • F24F11/70Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof
    • F24F11/72Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the supply of treated air, e.g. its pressure
    • F24F11/74Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the supply of treated air, e.g. its pressure for controlling air flow rate or air velocity
    • F24F11/76Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the supply of treated air, e.g. its pressure for controlling air flow rate or air velocity by means responsive to temperature, e.g. bimetal springs
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00Control or safety arrangements
    • F24F11/89Arrangement or mounting of control or safety devices
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H02P27/08Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P5/00Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors
    • H02P5/74Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors controlling two or more ac dynamo-electric motors

Definitions

  • the present invention relates to an indoor unit and an air conditioner.
  • Patent Document 1 includes a PWM modulation type three-phase inverter, a plurality of fan motors are connected as loads of each inverter, and a plurality of fan motors controlling each of the fan motors.
  • the same number of fan motor control means and system control means for controlling the entire system are provided, and in controlling each fan motor, data communication is performed between the system control means and the plurality of fan motor control means.
  • a method for controlling a plurality of fan motors has been proposed.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide an indoor unit and an air conditioner that can improve the controllability of a fan motor in a free-run state.
  • the present invention is an indoor unit of an air conditioner, and includes a plurality of fan motors and a plurality of fan motors for individually driving the plurality of fan motors.
  • a power converter, and one and a common control unit that performs control calculations for each of the fan motors and generates individual drive signals to be applied to each of the plurality of power converters.
  • the present invention in the indoor unit of an air conditioner, there is an effect that it is possible to improve the controllability of the fan motor in a free-run state.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of an air conditioner according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of a power conversion device provided in the indoor unit according to the first embodiment and a peripheral circuit of the power conversion device.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of a control unit according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a situation in which one fan motor is driving and the other fan motor is stopped.
  • FIG. 5 is a diagram showing a control flow in the case of starting from the free-run state.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of a power conversion device provided in the indoor unit according to the second embodiment and a peripheral circuit of the power conversion device.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of a control unit according to the second embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of an air conditioner according to Embodiment 1.
  • the air conditioner according to Embodiment 1 includes an indoor unit 40, an outdoor unit 80, a gas refrigerant pipe 58 and a liquid refrigerant pipe 59 that connect the indoor unit 40 and the outdoor unit 80.
  • an aperture device 87 is provided.
  • the outdoor unit 80 includes a compressor 81 that compresses and discharges the refrigerant.
  • a four-way valve 82, an outdoor heat exchanger 86, and a throttle device 87 which are flow path switching means for switching the flow path of the refrigerant, are sequentially connected by a pipe, and constitute a part of the refrigerant circuit.
  • a four-way valve 82 and an accumulator 84 are sequentially connected to the suction side of the compressor 81 by piping.
  • the four-way valve 82 is connected to the gas refrigerant pipe 58.
  • An outdoor unit fan 85 is provided in the vicinity of the outdoor heat exchanger 86.
  • the outdoor heat exchanger 86 is composed of, for example, a tube-type heat exchanger composed of a heat transfer tube and a large number of fins, and acts as a condenser during cooling operation and as an evaporator during heating operation.
  • the outdoor unit fan 85 is driven by a fan motor (not shown), and can adjust the air volume by changing the number of rotations of the motor to adjust the air flow rate.
  • the expansion device 87 is constituted by an electronic expansion valve, for example, and adjusts the flow rate of the refrigerant by setting the opening, and functions as a pressure reducing valve and an expansion valve to decompress and expand the refrigerant. 1 illustrates the case where the expansion device 87 is provided in the outdoor unit 80, but the expansion device 87 may be provided in the indoor unit 40.
  • the indoor unit 40 individually drives the indoor heat exchanger 55, the first and second indoor unit fans (51, 52), and the first and second indoor unit fans (51, 52).
  • the first and second inverters (41, 42) that are power converters are provided.
  • the first indoor unit fan 51 includes a first fan motor 51a driven by the first inverter 41, and a first blade 51b rotated by the first fan motor 51a.
  • the second indoor unit fan 52 has the same configuration, and includes a second fan motor 52a driven by the second inverter 42 and a second blade 52b rotated by the second fan motor 52a.
  • the first and second fan motors (51a, 52a) are preferably permanent magnet type synchronous motors having high induced voltage constants and high efficiency.
  • the indoor heat exchanger 55 is connected between the gas refrigerant pipe 58 and the liquid refrigerant pipe 59, and constitutes the refrigerant circuit of the air conditioner together with the refrigerant circuit of the outdoor unit 80.
  • the indoor heat exchanger 55 is composed of, for example, a tube-type heat exchanger composed of heat transfer tubes and a large number of fins, and functions as an evaporator during cooling operation and as a condenser during heating operation.
  • the first and second indoor unit fans (51, 52) blow the air heat-exchanged by the indoor heat exchanger 55 to the air-conditioned space in the room.
  • the first and second fan motors (51a, 52a) individually drive the first and second blades (51b, 52b) in the first and second indoor unit fans (51, 52).
  • the first and second inverters (41, 42) respectively drive the first and second fan motors (51a, 52a) individually, and change the motor rotation speed to thereby change the first and second fan motors (51a, 52a).
  • the amount of air sent from the indoor unit fans (51, 52) is adjusted.
  • FIG. 1 shows a configuration including two indoor unit fans and two inverters, the number is not limited to two, and each includes three or more indoor unit fans and the indoor unit fans.
  • a configuration including a corresponding inverter also forms the gist of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of a power converter provided in the indoor unit according to the first embodiment and a peripheral circuit of the power converter.
  • the first inverter 41 and the second inverter 42 are connected in parallel to the output side of the smoothing means 3, rectified by the rectifier 2, and then supplied with DC power smoothed by the smoothing means 3.
  • the rectifier 2 is supplied with AC power from the AC power source 1.
  • the DC power smoothed by the smoothing means 3 is converted into three-phase AC power by the first inverter 41 and the second inverter 42, and the three-phase AC power is converted into the first fan motor 51a and the second fan motor 51a. This configuration is supplied to the fan motor 52a.
  • the first inverter 41 has U-phase upper arm switching element 411a, V-phase upper arm switching element 412a, and W-phase upper arm switching as main components for supplying three-phase AC power to the first fan motor 51a.
  • An element 413a, a U-phase lower arm switching element 411b, a V-phase lower arm switching element 412b, and a W-phase lower arm switching element 413b are configured.
  • the U-phase upper arm switching element 411a and the U-phase lower arm switching element 411b are connected in series to constitute one arm. The same applies to other switching elements. That is, the first inverter 41 includes three arms including a U-phase arm, a V-phase arm, and a W-phase arm.
  • each phase upper arm switching element the U-phase upper arm switching element, the V-phase upper arm switching element, and the W-phase upper arm switching element
  • the U-phase lower arm switching element the V-phase lower arm
  • the switching elements and the W-phase lower arm switching elements are collectively referred to as the respective phase lower arm switching elements.
  • the second inverter 42 has U-phase upper arm switching element 421a, V-phase upper arm switching element 422a, and W-phase upper as main components for supplying three-phase AC power to the second fan motor 52a.
  • An arm switching element 423a, a U-phase lower arm switching element 421b, a V-phase lower arm switching element 422b, and a W-phase lower arm switching element 423b are configured.
  • the U-phase upper arm switching element 421a and the U-phase lower arm switching element 421b are connected in series to constitute one arm.
  • the second inverter 42 includes three arms including a U-phase arm, a V-phase arm, and a W-phase arm.
  • the first fan motor 51a includes first rotor rotational position detecting means 511 that outputs first position signals Hu1, Hv1, Hw1 corresponding to the rotational position of the rotor.
  • the second fan motor 52a includes second rotor rotational position detection means 521 that outputs second position signals Hu2, Hv2, Hw2 corresponding to the rotational position of the rotor.
  • the control unit 6 is configured by an arithmetic unit such as a microcomputer or a CPU, for example, converts an input analog electric signal into a digital value, and according to the control application of the first fan motor 51a and the second fan motor 52a.
  • the controller 6 receives the first position signals Hu1, Hv1, and Hw1, performs control calculation of the first fan motor 51a, and outputs a drive signal for the first inverter 41.
  • the second position signals Hu2, Hv2, and Hw2 are input, the control calculation of the second fan motor 52a is performed, and the drive signal of the second inverter 42 is output.
  • the bus voltage detector 7 detects the input bus voltage Vdc of the first inverter 41 and the second inverter 42 and outputs the detected value of the input bus voltage Vdc to the controller 6.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of the control unit 6 according to the first embodiment.
  • the control unit 6 according to the first embodiment includes a control calculation unit 61 for controlling the first fan motor 51a, a control calculation unit 62 for controlling the second fan motor 52a, A speed command value generator 63 for generating a speed command value ⁇ m1 * of the first fan motor 51a and a speed command value ⁇ m2 * of the second fan motor 52a, and a drive signal for driving the switching element of the first inverter 41 And a carrier signal generator 64 for generating a carrier signal fc1 for generating a carrier signal fc2 for generating a drive signal for driving the switching element of the second inverter 42.
  • the control calculation unit 61 of the first fan motor 51a includes a rotor rotation position and execution speed calculation unit 611, a speed control unit 612, and a drive signal generation unit 613.
  • the rotor rotation position and execution speed calculation unit 611 calculates the execution rotation speed ⁇ m1 and the rotor rotation position ⁇ m1 of the first fan motor 51a based on the first position signals Hu1, Hv1, and Hw1.
  • the speed controller 612 calculates the first inverter output voltage command values VLu * _a, VLv * _a, and VLw * _a based on the execution speed ⁇ m1, the speed command value ⁇ m1 * , and the input bus voltage Vdc.
  • the drive signal generation unit 613 drives the drive signals Sup_a, Sun_a to the first inverter 41.
  • Svp_a, Svn_a, Swp_a, and Swn_a are output.
  • control calculation unit 62 of the second fan motor 52a includes a rotor rotation position and execution speed calculation unit 621, a speed control unit 622, and a drive signal generation unit 623.
  • the rotor rotational position and execution speed calculation unit 621 calculates the effective rotational speed ⁇ m2 and the rotor rotational position ⁇ m2 of the second fan motor 52a based on the second position signals Hu2, Hv2, and Hw2.
  • Speed control unit 622 executes the rotation number Omegaemu2, the speed command value Omegaemu2 *, and based on the input bus voltage Vdc, the second inverter output voltage command value VLu * _b, VLv * _b, calculates the VLW * _b.
  • Drive signal generating unit 623 a second inverter output voltage command value VLu * _b, VLv * _b, VLw * _b, based on the rotor rotational position ⁇ m2 and carrier signal fc2, the drive signal Sup_b to the second inverter 42, Sun_b , Svp_b, Svn_b, Swp_b, Swn_b.
  • a plurality of indoor unit fans can be controlled individually and independently using a plurality of fan motors and inverters.
  • the indoor unit has a high market demand for noise, and each inverter is often driven at a carrier frequency higher than the audible range (for example, 16 kHz or higher), and the noise generated by the inverter alone increases. Further, when a plurality of inverters are provided in one indoor unit, noises generated by the inverters may interfere with each other and amplify as a whole. If each fan motor is controlled by a common computing unit, the carrier signal that drives each inverter is held in the computing unit, and the switching of each inverter can be managed synchronously. It is easy to implement an algorithm for canceling (for example, changing the phase difference between carrier signals, correcting the voltage command value of each inverter).
  • the DC voltage includes a pulsation component proportional to the power supply frequency (for example, in the case of a single-phase AC voltage, a pulsation component twice the AC voltage frequency).
  • a modulation factor obtained by dividing each phase output voltage command value of each inverter by the bus voltage detection value of the inverter is calculated, and a drive signal for the inverter switching element is generated. Since it affects the drive signal generation of the inverter switching element, the speed of each fan motor also pulsates. This velocity pulsation affects the interference sound.
  • each fan motor By controlling each fan motor with a common arithmetic unit, it is possible to calculate the modulation factor using the common bus voltage detection value, so an algorithm that suppresses the influence of bus voltage pulsation (for example, each inverter output voltage command value Correction) is easy to implement.
  • an algorithm that suppresses the influence of bus voltage pulsation for example, each inverter output voltage command value Correction
  • each detected value (rotor position signal in the first embodiment) changes with time. Therefore, unless the detection timing of each detection value is managed, each detection value cannot be handled equally on the time axis.
  • the detection timing of each detection value can be arbitrarily determined in the common arithmetic unit, so that the detection timing can be easily managed.
  • the detection timing can be grasped and compared in a common arithmetic unit, so it is possible to calculate the time difference and correct the detection value based on the time difference. It becomes.
  • the detection timing of each detection value and correcting the detection value it becomes possible to handle each detection value equally on the time axis, so the above-described three effects can be realized. Becomes easier.
  • a connector is often used to connect the position detection unit of the fan motor and the board on which the arithmetic unit is mounted.
  • a connector is often used to connect the first fan motor and the first inverter, and to connect the second fan motor and the second inverter.
  • indoor unit manufacture when connecting the said connector, the case where a connection is mistaken between a 1st fan motor and a 2nd fan motor is assumed.
  • the position detection signal of each fan motor can be grasped and compared within the common computing unit, so an algorithm for detecting misconnections can be added.
  • connection miswiring can be pointed out and connection correction can be easily performed, so that it is possible to improve the quality and reliability of the product.
  • the airflow flows from the suction port (not shown) of the indoor unit 40 through the first blade 51b rotated by the first fan motor 51a and through the blowout port (not shown) of the indoor unit 40.
  • the second blade 52b receives the airflow and enters a free-run state.
  • the free-run speed at this time is proportional to the effective speed of the first fan motor 51a.
  • the lower arm switching elements 421b, 422b, and 423b of the second inverter 42 are controlled to be in the ON state. At this time, since brake torque is generated from the second fan motor 52a, the free-run speed of the second fan motor 52a can be lowered without lowering the speed of the first fan motor 51a.
  • the brake torque is obtained from the voltage equation of a three-phase brushless DC motor.
  • the voltage equation and torque of a three-phase brushless DC motor are expressed by the following formulas (1) and (2).
  • the brake torque of the motor can be expressed by the following Expression (6).
  • the lower fan switching elements 421b, 422b, and 423b of the second inverter 42 are turned on, so that the second fan motor 52a obtains the expression (6). Is output, so that the free-run speed can be reduced.
  • Fig. 5 shows the control flow when starting from the free-run state.
  • a case is assumed where the execution speed ⁇ m2 of the second fan motor 52a is stopped in a free-run state (free-run speed ⁇ f).
  • free-running rotational speed ⁇ f is larger than the startable rotational speed ⁇ s
  • all the lower arm switching elements 421b, 422b, and 423b of the second inverter 42 are once turned on.
  • the effective rotational speed ⁇ m2 of the second fan motor 52a decreases. This state is continued until the effective rotational speed ⁇ m2 of the second fan motor 52a becomes smaller than the startable rotational speed ⁇ s.
  • starting processing of the second fan motor 52a is started from the stage when the effective rotational speed ⁇ m2 of the second fan motor 52a becomes smaller than the starting rotational speed ⁇ s.
  • the lower arm switching elements 421b, 422b, and 423b of the second inverter 42 are turned on.
  • an excessive current flows as an inrush current, and the rotor magnet of the fan motor can be demagnetized.
  • the inrush current can be suppressed by gradually increasing the duty ratio of the lower arm switching elements 421b, 422b, and 423b of the second inverter 42.
  • any one lower arm switching element or any two lower arm switching elements are turned on without simultaneously turning on all the lower arm switching elements 421b, 422b, and 423b of the second inverter 42. Then, the remaining lower arm switching element may be turned on.
  • the lower arm switching elements 421b, 422b, and 423b of the second inverter 42 are turned on, but control is performed to turn on the upper arm switching elements 421a, 422a, and 423a of the second inverter 42. May be.
  • the lower arm of the inverter when starting from the free-run state, when the free-run speed is high, the lower arm of the inverter is output so that the brake torque is output from the fan motor.
  • the process of turning on the switching element it is possible to easily start up from the free-run state.
  • this method it is possible to start without changing the control state of the driving fan motor, so that the controllability as a unit is not impaired.
  • FIG. FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of a power conversion device provided in the indoor unit according to the second embodiment and a peripheral circuit of the power conversion device.
  • the U-phase lower arm shunt resistor 421c, the V-phase lower arm shunt resistor 422c, and the W-phase lower arm shunt resistor for detecting the current flowing in each phase are provided. 423c.
  • the U-phase lower arm shunt resistance, the V-phase lower arm shunt resistance, and the W-phase lower arm shunt resistance will be collectively referred to as respective phase lower arm shunt resistances.
  • each phase Each phase lower arm voltage detector 71a that detects the potentials of arm shunt resistors 411c, 412c, 413c, 421c, 422c, and 423c (hereinafter referred to as “each lower arm voltage”) Vu_1, Vv_1, Vw_1 and Vu_2, Vv_2, Vw_2. , 71b, 71c and 72a, 72b, 72c are provided.
  • each phase lower arm voltage Vu_1, Vv_1, Vw_1, which is current information of the first inverter 41, is referred to as first lower arm voltage Vu_1, Vv_1, Vw_1, and the current of the second inverter 42 is referred to.
  • Each phase lower arm voltage Vu_2, Vv_2, Vw_2 which is information is referred to as second lower arm voltage Vu_2, Vv_2, Vw_2.
  • the control unit 6 receives the lower arm voltages Vu_1, Vv_1, Vw_1, Vu_2, Vv_2, and Vw_2 for each phase, performs a control calculation of the first fan motor 51a, and outputs a drive signal to the first inverter 41. Then, the control calculation of the second fan motor 52a is performed and the drive signal of the second inverter 42 is output.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of the control unit 6 according to the second embodiment.
  • the control unit 6 according to the second embodiment includes a control calculation unit 65 for controlling the first fan motor 51a, a control calculation unit 66 for controlling the second fan motor 52a, A speed command value generator 67 that generates a speed command value ⁇ m1 * of the first fan motor 51a and a speed command value ⁇ m2 * of the second fan motor 52a, and a drive signal that drives the switching element of the first inverter 41 And a carrier signal generation unit 68 that generates a carrier signal fc1 for generating a carrier signal fc2 for generating a drive signal for driving a switching signal of the second inverter 42 and a carrier signal fc1 for generating the second inverter 42.
  • the control calculation unit 65 of the first fan motor 51a includes a current calculation unit 651, a coordinate conversion unit 652, a speed and position estimation unit 653, a speed control unit 654, and a drive signal generation unit 655.
  • the current calculation unit 651 calculates motor currents iu_a, iv_a, and iw_a of the first fan motor 51a based on the first lower arm voltages Vu_1, Vv_1, and Vw_1.
  • the coordinate conversion unit 652 calculates the two-phase rotational coordinate system currents i ⁇ _a and i ⁇ _a using the motor currents iu_a, iv_a, and iw_a of the first fan motor 51a.
  • the speed and position estimation unit 653 calculates the effective rotational speed ⁇ m1 and the rotor rotational position ⁇ m1 of the first fan motor 51a based on the two-phase rotational coordinate system currents i ⁇ _a and i ⁇ _a.
  • the speed control unit 654 generates a first inverter output voltage command value based on the two-phase rotational coordinate system currents i ⁇ _a and i ⁇ _a, the execution rotational speed ⁇ m1 and the rotor rotational position ⁇ m1, the speed command value ⁇ m1 * , and the bus voltage detection value Vdc.
  • VLu * _a, VLv * _a, and VLw * _a are calculated.
  • the drive signal generation unit 655 drives the drive signals Sup_a, Sun_a, Svp_a, Svn_a to the first inverter 41. , Swp_a, Swn_a are output.
  • the control calculation unit 66 of the second fan motor 51a includes a current calculation unit 661, a coordinate conversion unit 662, a speed and position estimation unit 663, a speed control unit 664, and a drive signal generation unit 665.
  • the current calculation unit 661 calculates motor currents iu_b, iv_b, and iw_b of the second fan motor 51a based on the second lower arm voltages Vu_2, Vv_2, and Vw_2.
  • the coordinate conversion unit 662 calculates the two-phase rotational coordinate system currents i ⁇ _b and i ⁇ _b using the motor currents iu_b, iv_b, and iw_b of the second fan motor 51a.
  • the speed and position estimation unit 663 calculates the effective rotational speed ⁇ m2 and the rotor rotational position ⁇ m2 of the second fan motor 51a based on the two-phase rotational coordinate system currents i ⁇ _b and i ⁇ _b.
  • the speed control unit 664 generates a second inverter output voltage command value based on the two-phase rotational coordinate system currents i ⁇ _b and i ⁇ _b, the execution rotational speed ⁇ m2 and the rotor rotational position ⁇ m2, the speed command value ⁇ m2 * , and the bus voltage detection value Vdc.
  • VLu * _b, VLv * _b to calculate the VLw * _b.
  • a plurality of indoor unit fans can be controlled individually and independently using a plurality of fan motors and inverters.
  • the airflow flows from the suction port (not shown) of the indoor unit 40 through the first blade 51b rotated by the first fan motor 51a and through the blowout port (not shown) of the indoor unit 40.
  • the second blade 52b receives the airflow and enters a free-run state.
  • the free-run speed at this time is proportional to the effective speed of the first fan motor 51a.
  • the lower arm switching elements 421b, 422b, and 423b of the second inverter 42 are controlled to be in the ON state. At this time, since brake torque is generated from the second fan motor 52a, the free-run speed of the second fan motor 52a can be lowered without lowering the speed of the first fan motor 51a.
  • the brake torque of the motor can be expressed by equation (6) as in the first embodiment.
  • the lower fan switching elements 421b, 422b, and 423b of the second inverter 42 are turned on, so that the second fan motor 52a obtains the equation (6 ) Is output, the free-run speed can be reduced and the start-up from the free-run state is facilitated.
  • the first fan motor 51a can be started without operating the state of the first fan motor 51a, so that the controllability as an indoor unit is improved. It is done.
  • the configurations shown in the first and second embodiments are examples of the configuration of the present invention, and can be combined with other known techniques, and can be combined within a range not departing from the gist of the present invention. It goes without saying that it is possible to change the configuration, for example, by omitting a part and combining a part.
  • the present invention is suitable for use in indoor units and air conditioners.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Control Of Multiple Motors (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Air Conditioning Control Device (AREA)

Abstract

 複数のファンモータ(51a,52a)と、複数のファンモータ(51a,52a)のそれぞれを個別に駆動するための第一及び第二のインバータ(41,42)及びファンモータ(51a,52a)のそれぞれの制御演算を行い複数のインバータ(41,42)のそれぞれに付与する個別の駆動信号を生成する一つ且つ共通の制御部6を備える。

Description

室内機及び空気調和機
 本発明は、室内機及び空気調和機に関する。
 従来技術として、下記特許文献1には、PWM変調方式の3相インバータを備え、各インバータの負荷として複数のファンモータが接続され、さらに、各ファンモータのそれぞれを制御する複数且つファンモータの数と同数のファンモータ制御手段と、システム全体を制御するシステム制御手段とが設けられ、各ファンモータを制御するに当たって、システム制御手段と複数のファンモータ制御手段との間でデータ通信を行うことにより複数台のファンモータを制御する手法が提案されている。
特開2001-286187号公報
 上記特許文献1の技術によれば、システム制御手段と複数のファンモータ制御手段の間でデータ通信を行う必要があり、各制御手段でのソフトウェア処理内容が複雑化すると共に、データ通信のためのデータ通信手段を設ける必要があり、装置が大型化するという課題がある。
 また、ファンモータ及び、それらを駆動するための電力変換器が複数台搭載されることにより、ファンモータを1つのみ備える室内機に対して発生ノイズが大きくなる。特に、各電力変換器で発生するノイズが干渉しあい、総合的に増幅する課題も想定される。上記特許文献1のように各ファンモータ毎に制御手段を備える場合、各制御手段の同期が取れないため、各電力変換器のスイッチングの管理が難しくなり、ノイズの干渉防止に対する対策が困難となる。
 更に、室内機といえども、外乱要素による制御性の影響も視野にいれなければならない。室内機において、ファンモータに対する外乱要素(例えば外風)の影響は、室外機よりも少ない。そのため、室内機においては、停止中のファンモータが、外乱要素によって駆動されている状態(以下「フリーラン状態」と称する)になることは少ないと思われている。しかしながら、室内機に複数のファンモータを備える場合、各ファン間で気流が干渉しあうため、フリーラン状態となる場合が発生する。
 例えば、複数のファンモータの中で一部は駆動中、残りは停止中の場合、停止中のファンモータは駆動中のファンモータから受ける気流によりフリーラン状態となる。このフリーラン状態での回転数が高い場合、停止中のファンモータを起動することが難しくなるため、ファンモータの制御性が悪化するという課題がある。このように、複数のファンモータを備える室内機には、当該室内機特有の課題があるが、特許文献1にはこの課題への対処手法については、記載も示唆もされていない。
 本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、フリーラン状態下にあるファンモータの制御性を向上することができる室内機及び空気調和機を提供することを目的とする。
 上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、空気調和機の室内機であって、複数のファンモータと、前記複数のファンモータのそれぞれを個別に駆動するための複数の電力変換器と、前記ファンモータのそれぞれの制御演算を行い前記複数の電力変換器のそれぞれに付与する個別の駆動信号を生成する一つ且つ共通の制御部とを備える。
 本発明によれば、空気調和機の室内機において、フリーラン状態下にあるファンモータの制御性を向上することができる、という効果を奏する。
図1は、実施の形態1に係る空気調和機の一構成例を示す図である。 図2は、実施の形態1の室内機に設けられる電力変換装置及び当該電力変換装置の周辺回路の一構成例を示す図である。 図3は、実施の形態1に係る制御部の一構成例を示す図である。 図4は、一方のファンモータが駆動中で他方のファンモータが停止中である状況を示す図である。 図5は、フリーラン状態から起動する場合の制御フローを示す図である。 図6は、実施の形態2の室内機に設けられる電力変換装置及び当該電力変換装置の周辺回路の一構成例を示す図である。 図7は、実施の形態2に係る制御部の一構成例を示す図である。
 以下に添付図面を参照し、本発明の実施の形態に係る空気調和機について説明する。なお、以下に示す実施の形態により本発明が限定されるものではない。
実施の形態1.
 図1は、実施の形態1に係る空気調和機の一構成例を示す図である。図1に示すように、実施の形態1に係る空気調和機は、室内機40、室外機80、これらの室内機40と室外機80との間を接続するガス冷媒配管58及び液冷媒配管59並びに、絞り装置87を備えている。
 室外機80は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機81を備えている。圧縮機81の吐出側には、冷媒の流路を切り替える流路切り替え手段である四方弁82、室外熱交換器86及び、絞り装置87が順次配管で接続され、冷媒回路の一部を構成している。圧縮機81の吸入側には、四方弁82及びアキュムレータ84が順次配管で接続されている。四方弁82はガス冷媒配管58と接続されている。室外熱交換器86の近傍には室外機ファン85が設けられている。
 室外熱交換器86は、例えば伝熱管と多数のフィンにより構成されたチューブ型熱交換器により構成され、冷房運転時には凝縮器として作用し、暖房運転時には蒸発器として作用する。室外機ファン85は、図示しないファンモータにより駆動され、モータ回転数を変化させることにより風量を調整し、送風量を調整することが可能になっている。
 絞り装置87は、例えば電子膨張弁により構成され、開度が設定されることで冷媒流量を調整し、減圧弁および膨張弁として機能して冷媒を減圧して膨張させるものである。なお、図1では、絞り装置87が室外機80に設けられる場合を例示したが、絞り装置87が室内機40に設けられる場合もある。
 室内機40は、室内熱交換器55、第一及び第二の室内機ファン(51,52)、並びに、第一及び第二の室内機ファン(51,52)のそれぞれを個別に駆動するための電力変換器である第一及び第二のインバータ(41,42)を備えている。第一の室内機ファン51は、第一のインバータ41によって駆動される第一のファンモータ51a及び、第一のファンモータ51aによって回転させられる第一の羽根51bを備えている。第二の室内機ファン52も同様な構成であり、第二のインバータ42によって駆動される第二のファンモータ52a及び、第二のファンモータ52aによって回転させられる第二の羽根52bを備えている。なお、第一及び第二のファンモータ(51a,52a)としては、誘起電圧定数が高く、高効率な永久磁石型同期モータが好適である。
 室内熱交換器55は、ガス冷媒配管58と液冷媒配管59との間に接続され、室外機80の冷媒回路と共に空気調和機の冷媒回路を構成する。室内熱交換器55は、例えば伝熱管と多数のフィンにより構成されたチューブ型熱交換器により構成され、冷房運転時には蒸発器として作用し、暖房運転時には凝縮器として作用する。
 第一及び第二の室内機ファン(51,52)は、室内熱交換器55により熱交換された空気を、室内のうちの空調対象空間へ送風する。第一及び第二のファンモータ(51a,52a)は、第一及び第二の室内機ファン(51,52)における第一及び第二の羽根(51b,52b)を個別に駆動する。第一及び第二のインバータ(41,42)は、第一及び第二のファンモータ(51a,52a)のそれぞれを個別に駆動し、モータ回転数を変化させることにより、第一及び第二の室内機ファン(51,52)から送出される送風量を調整する。
 なお、図1では、2つの室内機ファン及び、2つのインバータを備える構成を示したが、2という個数に限定されるものではなく、それぞれ3つ以上の室内機ファン及び、当該室内機ファンに対応するインバータを備える構成も本発明の要旨を成すものである。
 図2は、実施の形態1の室内機に設けられる電力変換装置及び当該電力変換装置の周辺回路の一構成例を示す図である。
 図2に示すように、第一のインバータ41及び第二のインバータ42は平滑手段3の出力側に並列接続され、整流器2で整流された後に、平滑手段3によって平滑された直流電力が供給される構成である。なお、整流器2には、交流電源1からの交流電力が供給される。
 また、平滑手段3によって平滑された直流電力は、第一のインバータ41及び第二のインバータ42によって3相交流電力に変換され、それぞれの3相交流電力が第一のファンモータ51a及び第二のファンモータ52aに供給される構成である。
 第一のインバータ41は、第一のファンモータ51aに3相交流電力を供給するための主たる構成要素として、U相上アームスイッチング素子411a、V相上アームスイッチング素子412a及び、W相上アームスイッチング素子413a並びに、U相下アームスイッチング素子411b、V相下アームスイッチング素子412b及び、W相下アームスイッチング素子413bを備えて構成される。U相上アームスイッチング素子411aとU相下アームスイッチング素子411bとは直列に接続されて1つのアームを構成する。他のスイッチング素子についても同様である。すなわち、第一のインバータ41は、U相アーム、V相アーム及びW相アームからなる3つのアームで構成される。なお、以下、U相上アームスイッチング素子、V相上アームスイッチング素子及びW相上アームスイッチング素子を総称する場合には各相上アームスイッチング素子と称し、U相下アームスイッチング素子、V相下アームスイッチング素子及びW相下アームスイッチング素子を総称する場合には各相下アームスイッチング素子と称する。
 第二のインバータ42も同様である。すなわち、第二のインバータ42は、第二のファンモータ52aに3相交流電力を供給するための主たる構成要素として、U相上アームスイッチング素子421a、V相上アームスイッチング素子422a及び、W相上アームスイッチング素子423a並びに、U相下アームスイッチング素子421b、V相下アームスイッチング素子422b及び、W相下アームスイッチング素子423bを備えて構成される。U相上アームスイッチング素子421aとU相下アームスイッチング素子421bとは直列に接続されて1つのアームを構成する。他のスイッチング素子についても同様であり、第二のインバータ42は、U相アーム、V相アーム及びW相アームからなる3つのアームで構成される。
 第一のファンモータ51aは、ロータの回転位置に応じた第一の位置信号Hu1,Hv1,Hw1を出力する第一のロータ回転位置検出手段511を備える。同様に、第二のファンモータ52aは、ロータの回転位置に応じた第二の位置信号Hu2,Hv2,Hw2を出力する第二のロータ回転位置検出手段521を備える。
 制御部6は、例えばマイコンまたはCPU等の演算器で構成され、入力されたアナログの電気信号をデジタル値に変換して、第一のファンモータ51a及び第二のファンモータ52aの制御アプリケーションに応じた演算及び制御を行う制御手段である。制御部6には、第一の位置信号Hu1,Hv1,Hw1が入力され、第一のファンモータ51aの制御演算を行い、第一のインバータ41の駆動信号を出力する。同様に、第二の位置信号Hu2,Hv2,Hw2を入力し、第二のファンモータ52aの制御演算を行い、第二のインバータ42の駆動信号を出力する。
 母線電圧検出部7は、第一のインバータ41及び第二のインバータ42の入力母線電圧Vdcを検出し、入力母線電圧Vdcの検出値を制御部6へ出力する。
 図3は、実施の形態1に係る制御部6の一構成例を示す図である。実施の形態1に係る制御部6は、図3に示すように、第一のファンモータ51aを制御するための制御演算部61、第二のファンモータ52aを制御するための制御演算部62、第一のファンモータ51aの速度指令値ωm1、及び第二のファンモータ52aの速度指令値ωm2を生成する速度指令値生成部63並びに、第一のインバータ41のスイッチング素子を駆動する駆動信号を生成するためのキャリア信号fc1及び第二のインバータ42のスイッチング素子を駆動する駆動信号を生成するためのキャリア信号fc2を生成するキャリア信号生成部64を備えて構成される。
 第一のファンモータ51aの制御演算部61は、ロータ回転位置及び実行速度演算部611、速度制御部612並びに、駆動信号生成部613を備える。ロータ回転位置及び実行速度演算部611は、第一の位置信号Hu1,Hv1,Hw1に基づき、第一のファンモータ51aの実行回転数ωm1及びロータ回転位置θm1を算出する。速度制御部612は、実行回転数ωm1、速度指令値ωm1、及び入力母線電圧Vdcに基づき、第一のインバータ出力電圧指令値VLu_a,VLv_a,VLw_aを算出する。駆動信号生成部613は、第一のインバータ出力電圧指令値VLu_a,VLv_a,VLw_a、ロータ回転位置θm1及びキャリア信号fc1に基づき、第一のインバータ41への駆動信号Sup_a,Sun_a,Svp_a,Svn_a,Swp_a,Swn_aを出力する。
 同様に、第二のファンモータ52aの制御演算部62は、ロータ回転位置及び実行速度演算部621、速度制御部622並びに、駆動信号生成部623を備える。ロータ回転位置及び実行速度演算部621は、第二の位置信号Hu2,Hv2,Hw2に基づき、第二のファンモータ52aの実行回転数ωm2及びロータ回転位置θm2を算出する。速度制御部622は、実行回転数ωm2、速度指令値ωm2、及び入力母線電圧Vdcに基づき、第二のインバータ出力電圧指令値VLu_b,VLv_b,VLw_bを算出する。駆動信号生成部623は、第二のインバータ出力電圧指令値VLu_b,VLv_b,VLw_b、ロータ回転位置θm2及びキャリア信号fc2に基づき、第二のインバータ42への駆動信号Sup_b,Sun_b,Svp_b,Svn_b,Swp_b,Swn_bを出力する。
 以上の構成及び制御手法より、複数の室内機ファンを備える室内機において、複数のファンモータ及びインバータを用いて、複数の室内機ファンを個々に且つ独立して制御することが可能となる。
 また、各ファンモータ及びインバータを制御部に設けられる一つの演算器、すなわち共通の演算器で制御することにより、様々な以下の効果が得られる。
 まず、第一に、室内機におけるノイズ低減が容易となる効果がある。一般的に室内機は、騒音に対する市場要求が高く、各インバータは可聴域以上のキャリア周波数(例えば16kHz以上)で駆動することが多く、インバータ単体での発生ノイズが大きくなる。また、1つの室内機に複数のインバータを備えると、各インバータが発生するノイズが干渉しあい、全体として増幅する場合がある。各ファンモータを共通の演算器で制御すれば、各インバータを駆動するキャリア信号を共に演算器内に持ち、各インバータのスイッチングを同期して管理可能であるため、各インバータが発生するノイズ同士で相殺するアルゴリズム(例えばキャリア信号間位相差変更、各インバータの電圧指令値補正)の実装が容易となる。
 第二に、干渉音抑制による室内機の静音性向上の効果がある。演算器内の速度制御器でファンモータの速度制御(例えばPID制御)を行ったとしても、ファンモータの速度には少なからず脈動が発生する。ファンモータが複数配置されていると、その速度脈動が干渉しあい、干渉音が発生する。各ファンモータを共通の演算器で制御すれば、各ファンモータの速度制御状態量を常に把握し、また、比較することが可能なため、静音性向上のためのアルゴリズム(例えば、各ファンモータ速度脈動の位相差を制御することで干渉音を相殺)の実装が容易となる。
 第三に、母線電圧脈動の影響の抑制による室内機静音性向上の効果がある。コンバータで交流電圧を直流電圧に変換する際、直流電圧には電源周波数に比例した脈動成分を含む(例えば、単相交流電圧の場合は、交流電圧周波数の2倍の脈動成分)。演算器内では、各インバータの各相出力電圧指令値をインバータの母線電圧検出値で除した変調率を算出し、インバータスイッチング素子の駆動信号を生成するため、母線電圧の脈動成分が変調率及びインバータスイッチング素子の駆動信号生成に影響するため、各ファンモータの速度も脈動する。この速度脈動は上記干渉音へ影響する。各ファンモータを共通の演算器で制御することで、共通の母線電圧検出値を用いて変調率算出が可能となるため、母線電圧脈動の影響を抑制するアルゴリズム(例えば各インバータ出力電圧指令値の補正)の実装が容易となる。
 第四に、各検出値の検出タイミング管理による制御性向上の効果がある。ファンモータが駆動している限り、各検出値(実施の形態1ではロータ位置信号)は時間ごとに変化する。そのため、各検出値の検出タイミングを管理しなければ、各検出値を時間軸上で同等に扱うことができない。各ファンモータを共通の演算器で制御することで、各検出値の検出タイミングを共有の演算器内で任意に決定することができるため、各検出タイミングの管理が容易となる。また、各検出タイミング間に時間差があった場合でも、検出タイミングを共通の演算器内で把握・比較することができるため、前記時間差を算出し、時間差に基づいて検出値を補正することも可能となる。以上より、各検出値の検出タイミングの管理や、検出値の補正を行うことで、各検出値を時間軸上で同等に取り扱うことが可能となるため、上記で述べた3点の効果の実現がより容易となる。
 第五に、製品としての品質及び信頼性向上の効果がある。実施の形態1では各ファンモータの位置検出信号を演算器で検出するため、ファンモータの位置検出部と演算器が実装された基板を接続するためにコネクタを使用することが多い。同様に、第一のファンモータと第一のインバータとを接続し、また、第二のファンモータと第二のインバータとを接続するためにコネクタを使用することが多い。室内機製造において、当該コネクタを接続する際に第一のファンモータと第二のファンモータとの間で接続を間違える場合が想定される。各ファンモータを共通の演算器で制御することで、各ファンモータの位置検出信号を共通の演算器内で把握し、比較することができるため、接続誤配線を検出するアルゴリズムを追加することで、製造時の検査工程にて接続誤配線を指摘することができ、また、接続修正も容易になるため、製品としての品質向上及び信頼性向上を図ることが可能となる。
 以上のように、各ファンモータを共通の演算器で制御することにより、上記5つの効果を奏する。
 次に、フリーラン状態下にあるファンモータの起動手法について説明する。
 図4に示すように、第一のファンモータ51aが駆動中であり、第二のファンモータ52aが停止中である場合を考える。この場合、気流の流れは室内機40の図示しない吸入口から第一のファンモータ51aによって回転させられる第一の羽根51bを通過して室内機40の図示しない吹き出し口を通る。このとき、第二の羽根52bは、気流を受けてフリーラン状態となる。このときのフリーラン回転数は、第一のファンモータ51aの実行回転数に比例する。
 ここで、第二のファンモータ52aがフリーラン状態から起動するとき、フリーラン回転数が高いと起動が難しくなるという課題がある。そのため、第一のファンモータ51aの回転数指令値ωm1を下げてから第二のファンモータ52aを起動するなどの対策が必要であり、室内機としての制御性が悪化する。
 そこで、実施の形態1では、第二のインバータ42の各相下アームスイッチング素子421b,422b,423bをON状態に制御する。このとき、第二のファンモータ52aからブレーキトルクが発生するため、第一のファンモータ51aの回転数を下げることなく第二のファンモータ52aのフリーラン回転数を下げることができる。
 ここで、ブレーキトルクについて三相ブラシレスDCモータの電圧方程式より求める。一般的に、三相ブラシレスDCモータの電圧方程式及びトルクは、以下の式(1),式(2)で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 なお、上記式(1)および式(2)に示される記号の意味は、以下の通りである。
 v,v:d,q軸モータ印加電圧
 i,i:d,q軸モータ電流
 τ:モータ出力トルク
 L,L:d,q軸モータインダクタンス
 R:モータ相抵抗
 ω:角速度
 φ:モータ誘起電圧定数
 P:極対数
 s:ラプラス演算子
 式(1)において、ωはフリーラン回転数であるため固定値とし、インバータの下アームスイッチング素子をONするため、d軸モータ印加電圧v及びq軸モータ印加電圧vはゼロとなる。また、定常状態のみを考えたとき、微分項は無視できるので、以下の式(3)に書き換えられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 式(3)をd軸モータ電流i、q軸モータ電流iについて解くと以下の式(4)及び式(5)が得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 式(2)へ、式(4)及び式(5)を代入すると、モータのブレーキトルクは、以下の式(6)で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 したがって、第二のファンモータ52aがフリーラン状態である場合、第二のインバータ42の下アームスイッチング素子421b,422b,423bをONとすることにより、第二のファンモータ52aからは式(6)で表されるブレーキトルクが出力されるため、フリーラン回転数を下げることができる。
 図5にフリーラン状態から起動する場合の制御フローを示している。第二のファンモータ52aの実行回転数ωm2がフリーラン状態で停止(フリーラン回転数ωf)の場合を想定する。フリーラン回転数ωfが起動可能回転数ωsより大きい場合、一度、第二のインバータ42の下アームスイッチング素子421b,422b,423bを全てONする。それにより、式(6)に示すブレーキトルクがモータより出力されるため、第二のファンモータ52aの実行回転数ωm2は下がる。この状態を、第二のファンモータ52aの実行回転数ωm2が起動可能回転数ωsより小さくなるまで継続する。そして、第二のファンモータ52aの実行回転数ωm2が起動可能回転数ωsより小さくなった段階から、第二のファンモータ52aの起動処理を開始する。
 ここで、図5では第二のインバータ42の下アームスイッチング素子421b,422b,423bをON状態としたが、この場合、突入電流として過大な電流が流れ、ファンモータのロータ磁石が減磁する可能性がある。そこで、第二のインバータ42の下アームスイッチング素子421b,422b,423bのデューティ比を徐々に上げていくことで、突入電流を抑制することも可能である。この際、第二のインバータ42の下アームスイッチング素子421b,422b,423bの全てを同時にONせずに、例えば、何れか一つの下アームスイッチング素子、または何れか二つの下アームスイッチング素子をONしてから残りの下アームスイッチング素子をONすればよい。
 また、ここでは、第二のインバータ42の下アームスイッチング素子421b,422b,423bをON状態としたが、第二のインバータ42の上アームスイッチング素子421a,422a,423aをON状態とする制御を行ってもよい。
 以上説明したように、実施の形態1の制御手法によれば、フリーラン状態からの起動において、フリーラン回転数が高い場合には、ファンモータからブレーキトルクが出力されるようにインバータの下アームスイッチング素子をONする処理を挟むことにより、フリーラン状態からの起動が容易となるという効果を奏する。この手法を用いることにより、駆動中のファンモータの制御状態を変更することなく起動可能なため、ユニットとしての制御性を損なうことがないという効果も得られる。
実施の形態2.
 図6は、実施の形態2の室内機に設けられる電力変換装置及び当該電力変換装置の周辺回路の一構成例を示す図である。
 実施の形態2に係る電力変換装置は、図6に示すように、第一のインバータ41では、各相に流れる電流を検出するためのU相下アームシャント抵抗411c、V相下アームシャント抵抗412c及びW相下アームシャント抵抗413cを備え、第二のインバータ42では、各相に流れる電流を検出するためのU相下アームシャント抵抗421c、V相下アームシャント抵抗422c及びW相下アームシャント抵抗423cを備える構成である。なお、以下、U相下アームシャント抵抗、V相下アームシャント抵抗及びW相下アームシャント抵抗を総称する場合には各相下アームシャント抵抗と称する。
 上記の構成により、実施の形態2の電力変換装置では、実施の形態1では有していた第一のロータ回転位置検出手段511及び第二のロータ回転位置検出手段521に代えて、各相下アームシャント抵抗411c,412c,413c,421c,422c,423cの電位(以下、「各相下アーム電圧」という)Vu_1,Vv_1,Vw_1及びVu_2,Vv_2,Vw_2を検出する各相下アーム電圧検出部71a,71b,71c及び72a,72b,72cが設けられている。各相下アーム電圧検出部71a,71b,71c及び72a,72b,72cが検出した検出値は、各相に流れる電流の電流情報として,制御部6に入力される。なお,以下必要に応じて、第一のインバータ41の電流情報である各相下アーム電圧Vu_1,Vv_1,Vw_1を第一の下アーム電圧Vu_1,Vv_1,Vw_1と称し、第二のインバータ42の電流情報である各相下アーム電圧Vu_2,Vv_2,Vw_2を第二の下アーム電圧Vu_2,Vv_2,Vw_2と称する。
 なお、上記以外の構成は、図2に示す実施の形態1の構成と同一又は同等であり、それら同一又は同等の構成部には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
 制御部6には、各相下アーム電圧Vu_1,Vv_1,Vw_1,Vu_2,Vv_2,Vw_2が入力され、第一のファンモータ51aの制御演算を行って第一のインバータ41に駆動信号を出力すると共に、第二のファンモータ52aの制御演算を行って第二のインバータ42の駆動信号を出力する。
 図7は、実施の形態2に係る制御部6の一構成例を示す図である。実施の形態2にかかる制御部6は、図7に示すように、第一のファンモータ51aを制御するための制御演算部65、第二のファンモータ52aを制御するための制御演算部66、第一のファンモータ51aの速度指令値ωm1、及び第二のファンモータ52aの速度指令値ωm2を生成する速度指令値生成部67並びに、第一のインバータ41のスイッチング素子を駆動する駆動信号を生成するためのキャリア信号fc1及び第二のインバータ42のスイッチング素子を駆動する駆動信号を生成するためのキャリア信号fc2を生成するキャリア信号生成部68を備えて構成される。
 第一のファンモータ51aの制御演算部65は、電流演算部651、座標変換部652、速度及び位置推定部653、速度制御部654並びに駆動信号生成部655を備える。電流演算部651は、第一の下アーム電圧Vu_1,Vv_1,Vw_1に基づき、第一のファンモータ51aのモータ電流iu_a,iv_a,iw_aを算出する。座標変換部652は、第一のファンモータ51aのモータ電流iu_a、iv_a、iw_aを用いて、二相回転座標系電流iγ_a、iδ_aを算出する。速度及び位置推定部653は、二相回転座標系電流iγ_a、iδ_aに基づき、第一のファンモータ51aの実行回転数ωm1及びロータ回転位置θm1を算出する。速度制御部654は、二相回転座標系電流iγ_a,iδ_a、実行回転数ωm1及びロータ回転位置θm1、速度指令値ωm1、並びに、母線電圧検出値Vdcに基づき、第一のインバータ出力電圧指令値VLu_a,VLv_a,VLw_aを算出する。駆動信号生成部655は、第一のインバータ出力電圧指令値VLu_a,VLv_a,VLw_a、及びキャリア信号fc1に基づき、第一のインバータ41への駆動信号Sup_a,Sun_a,Svp_a,Svn_a,Swp_a,Swn_aを出力する。
 同様に、第二のファンモータ51aの制御演算部66は、電流演算部661、座標変換部662、速度及び位置推定部663、速度制御部664並びに駆動信号生成部665を備える。電流演算部661は、第二の下アーム電圧Vu_2,Vv_2,Vw_2に基づき、第二のファンモータ51aのモータ電流iu_b,iv_b,iw_bを算出する。座標変換部662は、第二のファンモータ51aのモータ電流iu_b、iv_b、iw_bを用いて、二相回転座標系電流iγ_b、iδ_bを算出する。速度及び位置推定部663は、二相回転座標系電流iγ_b、iδ_bに基づき、第二のファンモータ51aの実行回転数ωm2及びロータ回転位置θm2を算出する。速度制御部664は、二相回転座標系電流iγ_b,iδ_b、実行回転数ωm2及びロータ回転位置θm2、速度指令値ωm2、並びに、母線電圧検出値Vdcに基づき、第二のインバータ出力電圧指令値VLu_b,VLv_b,VLw_bを算出する。駆動信号生成部665は、第二のインバータ出力電圧指令値VLu_b,VLv_b,VLw_b、及びキャリア信号fc2に基づき、第二のインバータ42への駆動信号Sup_b,Sun_b,Svp_b,Svn_b,Swp_b,Swn_bを出力する。
 以上の構成及び制御手法より、複数の室内機ファンを備える室内機において、複数のファンモータ及びインバータを用いて、複数の室内機ファンを個々に且つ独立して制御することが可能となる。
 ここで、実施の形態1と同様に、第一のファンモータ51aが駆動中であり、第二のファンモータ52aが停止中である場合を考える(図4参照)。この場合、気流の流れは室内機40の図示しない吸入口から第一のファンモータ51aによって回転させられる第一の羽根51bを通過して室内機40の図示しない吹き出し口を通る。このとき、第二の羽根52bは、気流を受けてフリーラン状態となる。このときのフリーラン回転数は、第一のファンモータ51aの実行回転数に比例する。
 ここで、第二のファンモータ52aがフリーラン状態から起動するとき、フリーラン回転数が高いと起動が難しくなるという課題がある。そのため、第一のファンモータ51aの回転数指令値ωm1を下げてから第二のファンモータ52aを起動するなどの対策が必要であり、室内機としての制御性が悪化する。
 そこで、実施の形態1と同様に、第二のインバータ42の各相下アームスイッチング素子421b,422b,423bをON状態に制御する。このとき、第二のファンモータ52aからブレーキトルクが発生するため、第一のファンモータ51aの回転数を下げることなく第二のファンモータ52aのフリーラン回転数を下げることができる。
 ここで、モータのブレーキトルクは、実施の形態1と同様に式(6)で表すことができる。
 以上より、第二のファンモータ52aがフリーラン状態である場合、第二のインバータ42の下アームスイッチング素子421b,422b,423bをONとすることにより、第二のファンモータ52aからは式(6)で表されるブレーキトルクが出力されるため、フリーラン回転数を下げることができ、かつフリーラン状態からの起動が容易となる。
 また、上述の手法を用いれば、第一のファンモータ51aの状態を操作することなく、第一のファンモータ51aが起動可能となるため、室内機ユニットとしての制御性が向上するという効果が得られる。
 なお、以上の実施の形態1,2に示した構成は、本発明の構成の一例であり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略し、一部を組み合わせる等、変更して構成することも可能であることは言うまでもない。
 以上のように、本発明は、室内機及び空気調和機に用いて好適である。
 1 交流電源、2 整流器、3 平滑手段、6 制御部、7 母線電圧検出部、40 室内機、41 第一のインバータ、42 第二のインバータ、51 第一の室内機ファン、51a 第一のファンモータ、51b 第一の羽根、52 第二の室内機ファン、52a 第二のファンモータ、52b 第二の羽根、55 室内熱交換器、58 ガス冷媒配管、59 液冷媒配管、61,65 第一の制御演算部、62,66 第二の制御演算部、63,67 速度指令値生成部、64,68 キャリア信号生成部、71a,71b,71c,72a,72b,72c 各相下アーム電圧検出部、80 室外機、81 圧縮機、82 四方弁、84 アキュムレータ、85 室外機ファン、86 室外熱交換器、87 絞り装置、411a,412a,413a,421a,422a,423a 各相上アームスイッチング素子、411b,412b,413b,421b,422b,423b 各相下アームスイッチング素子、411c,412c,413c,421c,422c,423c 各相下アームシャント抵抗、511,521 ロータ回転位置検出手段、611,621 ロータ回転位置及び実行速度演算部、612,622 速度制御部、613,623,655,665 駆動信号生成部、651,661 電流演算部、652,662 座標変換部、653,663 速度及び位置推定部、654,664 速度制御部。

Claims (6)

  1.  空気調和機の室内機であって、
     複数のファンモータと、
     前記複数のファンモータのそれぞれを個別に駆動するための複数の電力変換器と、
     前記ファンモータのそれぞれの制御演算を行い前記複数の電力変換器のそれぞれに付与する個別の駆動信号を生成する一つ且つ共通の制御部と、
     を備える室内機。
  2.  前記ファンモータの少なくとも一つが駆動状態であり、前記駆動状態のファンモータ以外のファンモータのうち少なくとも一つがフリーラン状態であるとき、
     前記制御部は、前記フリーラン状態のファンモータに接続される電力変換器のスイッチング素子のうち少なくとも一つを駆動して当該フリーラン状態のファンモータに制動力を付与した後に当該ファンモータを起動する請求項1に記載の室内機。
  3.  前記ファンモータを起動する際に制御するスイッチング素子は前記電力変換器における下アームスイッチング素子である請求項1または2に記載の室内機。
  4.  前記ファンモータを起動する際に制御するスイッチング素子は前記電力変換器における上アームスイッチング素子である請求項1または2に記載の室内機。
  5.  前記ファンモータは永久磁石型同期モータである請求項1から4の何れか1項に記載の室内機。
  6.  請求項1から5の何れか1項に記載の室内機を備えた空気調和機。
PCT/JP2014/075748 2014-09-26 2014-09-26 室内機及び空気調和機 WO2016046992A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/511,415 US10690370B2 (en) 2014-09-26 2014-09-26 Indoor equipment and air conditioner
CN201480082129.XA CN106687751A (zh) 2014-09-26 2014-09-26 室内机及空调机
JP2016549891A JP6257789B2 (ja) 2014-09-26 2014-09-26 室内機及び空気調和機
PCT/JP2014/075748 WO2016046992A1 (ja) 2014-09-26 2014-09-26 室内機及び空気調和機

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2014/075748 WO2016046992A1 (ja) 2014-09-26 2014-09-26 室内機及び空気調和機

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016046992A1 true WO2016046992A1 (ja) 2016-03-31

Family

ID=55580550

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2014/075748 WO2016046992A1 (ja) 2014-09-26 2014-09-26 室内機及び空気調和機

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10690370B2 (ja)
JP (1) JP6257789B2 (ja)
CN (1) CN106687751A (ja)
WO (1) WO2016046992A1 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017183156A1 (ja) * 2016-04-21 2017-10-26 三菱電機株式会社 制御基板及び空気調和機
WO2019244193A1 (ja) * 2018-06-18 2019-12-26 三菱電機株式会社 モータ駆動装置及び空気調和機
WO2020070833A1 (ja) * 2018-10-03 2020-04-09 三菱電機株式会社 室外機、室内機、および空気調和機
EP3694101A4 (en) * 2017-10-03 2020-08-19 Mitsubishi Electric Corporation ENGINE CONTROL DEVICE
JPWO2022085050A1 (ja) * 2020-10-19 2022-04-28

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10020754B2 (en) * 2016-09-30 2018-07-10 Sunpower Corporation String inverter system
CN107681929B (zh) * 2017-10-30 2023-11-28 广东美的制冷设备有限公司 电机控制***、变频空调器
CN108151256B (zh) * 2017-12-25 2020-02-07 宁波奥克斯电气股份有限公司 一种空调外机用双风机单开检测控制方法及装置
US10712034B2 (en) * 2018-03-20 2020-07-14 Johnson Controls Technology Company Variable frequency drives systems and methods
CN110719050A (zh) * 2018-07-11 2020-01-21 德昌电机(深圳)有限公司 双电机驱控装置和包含该驱控装置的双电机***
DE112018007956T5 (de) * 2018-09-04 2021-06-02 Mitsubishi Electric Corporation Außeneinheit einer Klimaanlage
CN109921715B (zh) * 2019-03-19 2021-02-23 浪潮商用机器有限公司 一种双转子风扇的控制方法、装置以及***
CN112003502B (zh) * 2020-09-14 2022-07-26 苏州汇川技术有限公司 载波移相控制方法、***及汽车电机控制器
US20230047038A1 (en) * 2021-08-13 2023-02-16 Goodman Global Group, Inc. Air management system for a heating, ventilation, and air-conditioning system

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0866081A (ja) * 1994-06-14 1996-03-08 Toshiba Corp 無整流子電動機の制御装置および異常検出方法並びに空気調和機
JPH09264557A (ja) * 1996-03-26 1997-10-07 Daikin Ind Ltd 空気調和装置
JP2001286187A (ja) * 2000-03-31 2001-10-12 Daikin Ind Ltd 電気機器システム用ファンモータ制御方法およびその装置
JP2006149135A (ja) * 2004-11-24 2006-06-08 Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd 電力変換装置及びその制御方法
JP2013176256A (ja) * 2012-02-27 2013-09-05 Mitsubishi Electric Corp モータ、及びモータ制御システム
JP2014087199A (ja) * 2012-10-25 2014-05-12 Hitachi Appliances Inc モータ制御装置

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3118382B2 (ja) 1994-11-11 2000-12-18 三洋電機株式会社 空気調和機
JP3537952B2 (ja) 1996-03-18 2004-06-14 東芝キヤリア株式会社 空気調和機
JP2953457B2 (ja) 1998-03-04 1999-09-27 ダイキン工業株式会社 空気調和機
US6227961B1 (en) * 1998-05-21 2001-05-08 General Electric Company HVAC custom control system
JPH11337153A (ja) 1998-05-27 1999-12-10 Hitachi Ltd 空気調和機
JP2000249390A (ja) 1999-03-02 2000-09-12 Idemitsu Kosan Co Ltd エアフィンクーラーおよびその運転制御方法
JP2001153390A (ja) 1999-11-26 2001-06-08 Daikin Ind Ltd 空気調和装置
JP3888247B2 (ja) * 2002-07-15 2007-02-28 松下電器産業株式会社 モータ駆動装置
JP2005176472A (ja) * 2003-12-10 2005-06-30 Calsonic Kansei Corp Pwm駆動装置
KR101564727B1 (ko) * 2007-12-21 2015-10-30 엘지전자 주식회사 공기조화기
KR101463159B1 (ko) * 2007-12-21 2014-11-20 엘지전자 주식회사 공기조화기의 전동기 제어장치
CN102596611A (zh) 2009-07-01 2012-07-18 江森自控帅福得先进能源动力***有限责任公司 具有改进的热管理***的电池***
KR101037745B1 (ko) * 2009-08-05 2011-05-27 엘지전자 주식회사 인버터 출력 전류 감지 회로
JP5829414B2 (ja) * 2011-03-29 2015-12-09 三菱電機株式会社 空気調和機の室内機
JP5591213B2 (ja) * 2011-11-25 2014-09-17 三菱電機株式会社 インバータ装置、およびそれを備えた空気調和機
US9595895B2 (en) * 2014-08-28 2017-03-14 Nidec Motor Corporation Motor control system and method for protecting inrush resistor

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0866081A (ja) * 1994-06-14 1996-03-08 Toshiba Corp 無整流子電動機の制御装置および異常検出方法並びに空気調和機
JPH09264557A (ja) * 1996-03-26 1997-10-07 Daikin Ind Ltd 空気調和装置
JP2001286187A (ja) * 2000-03-31 2001-10-12 Daikin Ind Ltd 電気機器システム用ファンモータ制御方法およびその装置
JP2006149135A (ja) * 2004-11-24 2006-06-08 Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd 電力変換装置及びその制御方法
JP2013176256A (ja) * 2012-02-27 2013-09-05 Mitsubishi Electric Corp モータ、及びモータ制御システム
JP2014087199A (ja) * 2012-10-25 2014-05-12 Hitachi Appliances Inc モータ制御装置

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2017183156A1 (ja) * 2016-04-21 2018-08-30 三菱電機株式会社 制御基板及び空気調和機
WO2017183156A1 (ja) * 2016-04-21 2017-10-26 三菱電機株式会社 制御基板及び空気調和機
EP3694101A4 (en) * 2017-10-03 2020-08-19 Mitsubishi Electric Corporation ENGINE CONTROL DEVICE
CN112236933B (zh) * 2018-06-18 2024-03-26 三菱电机株式会社 马达驱动装置及空气调节机
WO2019244193A1 (ja) * 2018-06-18 2019-12-26 三菱電機株式会社 モータ駆動装置及び空気調和機
JPWO2019244193A1 (ja) * 2018-06-18 2020-12-17 三菱電機株式会社 モータ駆動装置及び空気調和機
CN112236933A (zh) * 2018-06-18 2021-01-15 三菱电机株式会社 马达驱动装置及空气调节机
JP7023356B2 (ja) 2018-06-18 2022-02-21 三菱電機株式会社 モータ駆動装置及び空気調和機
US11290034B2 (en) 2018-06-18 2022-03-29 Mitsubishi Electric Corporation Motor driving device and air conditioner
WO2020070833A1 (ja) * 2018-10-03 2020-04-09 三菱電機株式会社 室外機、室内機、および空気調和機
AU2018444215B2 (en) * 2018-10-03 2023-02-02 Mitsubishi Electric Corporation Outdoor unit, indoor unit, and air conditioner
WO2022085050A1 (ja) * 2020-10-19 2022-04-28 三菱電機株式会社 モータ駆動装置、電動送風機、電気掃除機及びハンドドライヤ
JP7366288B2 (ja) 2020-10-19 2023-10-20 三菱電機株式会社 モータ駆動装置、電動送風機、電気掃除機及びハンドドライヤ
JPWO2022085050A1 (ja) * 2020-10-19 2022-04-28

Also Published As

Publication number Publication date
US10690370B2 (en) 2020-06-23
US20170292733A1 (en) 2017-10-12
CN106687751A (zh) 2017-05-17
JPWO2016046992A1 (ja) 2017-04-27
JP6257789B2 (ja) 2018-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6257789B2 (ja) 室内機及び空気調和機
JP6333563B2 (ja) インバータ制御装置およびそれを用いた冷凍装置
JP2019140778A (ja) モータ制御装置、欠相検出装置、及びモータ制御装置の欠相検出方法
JP2018113770A (ja) モータ駆動装置および冷凍機器
WO2015141124A1 (ja) 電力変換装置
EP2063194A1 (en) Motor controller of air conditioner
WO2016002074A1 (ja) 電力変換装置、除湿機、空調装置および冷凍装置
JP2013106424A (ja) モータ制御装置
JP6467621B2 (ja) ブラシレスdcモータの駆動装置およびそれを搭載した換気送風装置
JP5270952B2 (ja) モータ制御装置
JP4804100B2 (ja) モータ駆動装置及びその制御方法、空気調和装置
JP6718356B2 (ja) モータ制御装置及びヒートポンプ式冷凍サイクル装置
JP2008157182A (ja) 圧縮機の駆動制御装置及びその方法
JP7341359B2 (ja) 電力変換装置、モータ駆動装置及び冷凍サイクル適用機器
JP6714154B2 (ja) モータ制御装置及び空気調和機
JP2019088096A (ja) モータ制御装置及び空気調和装置
WO2009064050A2 (en) Motor controller of air conditioner
JP5272484B2 (ja) 三相ブラシレスdcモータ制御装置
KR20090049849A (ko) 공기조화기의 전동기 제어장치
KR101634640B1 (ko) 공기조화기의 전동기 구동장치 및 그 구동방법
WO2022162720A1 (ja) 制御装置、電力変換装置、モータ駆動装置及び冷凍サイクル適用機器
KR101687549B1 (ko) 공기조화기의 전동기 구동장치 및 그 구동방법
CN112104283A (zh) 开绕组马达驱动装置以及制冷循环装置
JP2011223855A (ja) インバータ装置
KR20100036781A (ko) 전동기 제어장치

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14902564

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2016549891

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15511415

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14902564

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1