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JP4591007B2 - Converter device - Google Patents
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Description

本発明は、例えば空気調和機のインバータ装置に直流電力を供給するコンバータ装置に関する。   The present invention relates to a converter device that supplies DC power to an inverter device of an air conditioner, for example.

従来より、例えば空気調和機では、交流電源から受けた交流電力をコンバータ装置で直流電力に変換し、この直流電力をインバータ装置で所定の周波数の交流電力に変換して圧縮機に供給して、この圧縮機の回転数を制御している。上記空気調和機では、交流電源から供給される交流電流の値を検出し、この検出値が所定値を越えた場合、上記インバータ装置を垂下制御して、電力消費量が最も大きい上記圧縮機への供給電力を低減する。これにより、上記交流電源からの交流電流値を低減して、この交流電源のブレーカの作動を防止している。   Conventionally, for example, in an air conditioner, AC power received from an AC power source is converted into DC power by a converter device, this DC power is converted to AC power of a predetermined frequency by an inverter device, and supplied to a compressor. The rotation speed of this compressor is controlled. In the air conditioner, the value of the alternating current supplied from the alternating current power source is detected, and when the detected value exceeds a predetermined value, the inverter device is controlled to drop to the compressor having the largest power consumption. Reduce the power supply. Thereby, the alternating current value from the said alternating current power supply is reduced, and the operation | movement of the breaker of this alternating current power supply is prevented.

従来の空気調和機では、上記交流電源とコンバータ装置との間にカレントトランス(以下、CTという)を設け、このCTで上記交流電源からの交流電流値を測定していた。   In a conventional air conditioner, a current transformer (hereinafter referred to as CT) is provided between the AC power source and the converter device, and the AC current value from the AC power source is measured by the CT.

しかしながら、上記CTを用いると、空気調和機のコストアップを招くという問題があった。また、空気調和機の回路構成が複雑になるという問題があった。   However, when the CT is used, there is a problem that the cost of the air conditioner is increased. In addition, the circuit configuration of the air conditioner is complicated.

そこで、従来、CTを削除すると共に、コンバータ装置の出力電圧値および出力電流値に基づいて、交流電源からの交流電流値をマイクロコンピュータ(以下、マイコンという)で推定するようにした空気調和機が提案されている(例えば特開2003−254591号公報:特許文献1,特開2004−153889号公報:特許文献2参照)。   Therefore, conventionally, an air conditioner in which CT is deleted and an alternating current value from an alternating current power source is estimated by a microcomputer (hereinafter referred to as a microcomputer) based on an output voltage value and an output current value of a converter device. It has been proposed (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-254591: Patent Document 1, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-153889: Patent Document 2).

この空気調和機のマイコンは、コンバータ装置が出力する直流電圧および直流電流の値と、交流電源の交流電圧の値と、力率および回路効率とを以下の式(1)に代入して演算を行って、上記交流電源からの交流電流値を推定している。
ac=Idc×(Vdc/(Vac×cosθ×η))・・・(1)
ここで、Iacは交流電源の交流電流値であり、Vacは交流電源の交流電圧値であり、Idcはコンバータ装置からの直流電流値であり、Vdcはコンバータ装置からの直流電圧値であり、cosθは力率であり、ηは回路効率である。なお、上記交流電源の交流電圧値Vacは、実測値ではなくて、上記交流電源の定格値、または、上記コンバータ装置からの直流電圧値に基づいて算出した演算値である。
The microcomputer of this air conditioner calculates by substituting the value of the DC voltage and DC current output from the converter device, the value of the AC voltage of the AC power supply, the power factor and the circuit efficiency into the following equation (1). The AC current value from the AC power source is estimated.
I ac = I dc × (V dc / (V ac × cos θ × η)) (1)
Here, I ac is an AC current value of the AC power source, Vac is an AC voltage value of the AC power source, I dc is a DC current value from the converter device, and V dc is a DC voltage value from the converter device. Where cos θ is the power factor and η is the circuit efficiency. Note that the AC voltage value Vac of the AC power supply is not an actual measurement value, but an arithmetic value calculated based on the rated value of the AC power supply or the DC voltage value from the converter device.

しかしながら、上記従来の空気調和機は、定格値または演算値である上記交流電圧値Vacの誤差が比較的大きいので、上記式(1)による交流電流の推定値Iacは、誤差が比較的大きいという問題がある。したがって、上記式(1)の推定値Iacに基づいて、空気調和機の運転範囲を、交流電源のブレーカが作動しない範囲に設定すると、上記推定値Iacの約85%以下の範囲に設定する必要がある場合がある。つまり、上記従来の空気調和機は、現実に交流電源のブレーカを作動させないで運転可能な範囲に対して、約85%の範囲にしか運転範囲を設定できない場合がある。したがって、上記従来の空気調和機は、現実に有する性能を十分に発揮できず、また、実際に必要な性能に対して過大な性能が与えられる場合があるという問題がある。
特開2003−254591号公報 特開2004−153889号公報
However, since the conventional air conditioner has a relatively large error in the AC voltage value Vac , which is a rated value or a calculated value, the estimated value Iac of the AC current according to the equation (1) has a relatively large error. There is a problem of being big. Therefore, when the operating range of the air conditioner is set to a range in which the AC power supply breaker does not operate based on the estimated value Iac of the above formula (1), it is set to a range of about 85% or less of the estimated value Iac. You may need to In other words, the conventional air conditioner may be able to set the operating range only to a range of about 85% with respect to the range that can be operated without actually operating the AC power supply breaker. Therefore, the conventional air conditioner described above has a problem in that the performance actually possessed cannot be sufficiently exhibited, and an excessive performance may be given to the actually required performance.
JP 2003-254591 A JP 2004-153889 A

そこで、本発明の課題は、交流電源から供給される交流電流値を高精度に推定できるコンバータ装置を提供することにある。   Then, the subject of this invention is providing the converter apparatus which can estimate the alternating current value supplied from alternating current power supply with high precision.

上記課題を解決するため、本発明のコンバータ装置は、交流電源からの交流電力を直流電力に変換する整流部と、
上記交流電源と上記整流部を接続する交流電力ラインの一方に直列に接続されたインダクタンス素子と、
上記インダクタンス素子を介して、オン時に上記交流電源を短絡するスイッチング部と、
上記スイッチング部のオンオフを制御するスイッチング制御部と、
上記整流部から出力された直流電流の値と、上記スイッチング制御部が上記スイッチング部を駆動するデューティ比に基づいて、上記交流電源から供給される交流電流の推定値を算出する推定値算出部と
を備えたコンバータ装置において、
上記交流電流の推定値は、下記の式によって求められることを特徴としている。
ac =A×I dc /(1−C×D on )+B
ここで、I ac は交流電流の推定値であり、I dc は整流部から出力された直流電流値であり、D on はスイッチング部が駆動されるデューティ比であり、A、BおよびCは定数である。
In order to solve the above problems, a converter device of the present invention includes a rectifying unit that converts AC power from an AC power source into DC power;
An inductance element connected in series to one of the AC power lines connecting the AC power source and the rectifying unit;
A switching unit that short-circuits the AC power supply when turned on via the inductance element;
A switching control unit for controlling on / off of the switching unit;
An estimated value calculating unit that calculates an estimated value of the alternating current supplied from the alternating current power source based on the value of the direct current output from the rectifying unit and the duty ratio by which the switching control unit drives the switching unit; In a converter device comprising:
Estimated value of the alternating current is characterized Rukoto determined by the following formula.
I ac = A × I dc / (1-C × D on) + B
Here, I ac is an estimated value of AC current, I dc is a DC current value output from the rectifier, D on is a duty ratio for driving the switching unit, and A, B, and C are constants. It is.

上記構成によれば、交流電源からの交流電力が整流部で整流されて直流電力に変換される。この変換された直流電力を、例えばインバータ装置等に供給し、このインバータ装置で所定周波数の交流電力に変換して、この交流電力が供給される例えば空気調和機の圧縮機を駆動する。このとき、スイッチング部をオンさせて、オン時にインダクタンス素子を介して交流電源を短絡することによって、力率が制御される。上記整流部からの直流電流の値と、上記スイッチング部をスイッチング制御部がオンオフ制御するときのデューティ比に基づいて、上記交流電源から供給される交流電流の推定値が、推定値算出部によって算出される。この推定値は、上記直流電流とデューティ比とに基づいて算出されるので、従来のように比較的大きい誤差を含む交流電圧値に基づいて算出された推定値よりも、誤差が比較的小さい。したがって、このコンバータ装置を用いて例えば空気調和機を構成した場合、この空気調和機の運転範囲を、現実に交流電源のブレーカが作動しない限りなく最大の範囲に設定することができる。   According to the said structure, the alternating current power from alternating current power supply is rectified by a rectification part, and is converted into direct-current power. The converted DC power is supplied to, for example, an inverter device and the like, converted into AC power having a predetermined frequency by the inverter device, and a compressor of, for example, an air conditioner supplied with the AC power is driven. At this time, the power factor is controlled by turning on the switching unit and short-circuiting the AC power source via the inductance element when the switching unit is turned on. Based on the value of the direct current from the rectifying unit and the duty ratio when the switching control unit performs on / off control of the switching unit, an estimated value of the alternating current supplied from the alternating current power source is calculated by the estimated value calculation unit Is done. Since this estimated value is calculated based on the DC current and the duty ratio, the error is relatively smaller than the estimated value calculated based on the AC voltage value including a relatively large error as in the prior art. Therefore, for example, when an air conditioner is configured using this converter device, the operating range of the air conditioner can be set to the maximum range as long as the AC power supply breaker does not actually operate.

また、上記推定値は、上記直流電流とデューティ比との2つのパラメータに基づいて算出されるので、従来のようにコンバータ装置が出力する直流電圧値、直流電流値、および、交流電源の交流電圧との3つのパラメータに基づいて推定値を算出するよりも、推定値算出部の処理負担を軽減できる。したがって、推定値算出部を構成する例えばマイコン等のプログラムの縮小化や、処理能力が低くて安価なマイコンを使用してコストダウンを図ることができる。また、テーブルを用いて推定値を算出する場合においても、メモリ等の記憶部に予め格納するテーブルを小規模にできるから、このテーブルの記憶部における占有割合を低減でき、また、上記記憶部を小型にできる。   Further, since the estimated value is calculated based on the two parameters of the direct current and the duty ratio, the direct current voltage value, direct current value output from the converter device, and the alternating current voltage of the alternating current power supply as in the conventional case. The processing load of the estimated value calculation unit can be reduced compared to calculating the estimated value based on the three parameters. Therefore, it is possible to reduce the cost of a program such as a microcomputer that constitutes the estimated value calculation unit, or by using an inexpensive microcomputer having a low processing capability. Further, even when the estimated value is calculated using a table, the table stored in advance in the storage unit such as a memory can be reduced in scale, so that the occupation ratio in the storage unit of this table can be reduced, and the storage unit Can be small.

さらに、上記式により、整流部から出力された直流電流値およびスイッチング部が駆動されるデューティ比から、交流電流の値を推定することができる。 Furthermore , according to the above formula, the value of the alternating current can be estimated from the direct current value output from the rectifying unit and the duty ratio at which the switching unit is driven.

以上のように、本発明のコンバータ装置は、交流電源からの交流電力を直流電力に変換する整流部と、上記交流電源と上記整流部を接続する交流電力ラインの一方に直列に接続されたインダクタンス素子と、上記インダクタンス素子を介して、オン時に上記交流電源を短絡するスイッチング部と、上記スイッチング部のオンオフを制御するスイッチング制御部と、上記整流部から出力された直流電流の値と、上記スイッチング制御部が上記スイッチング部を駆動するデューティ比に基づいて、下記の式によって上記交流電源から供給される交流電流の推定値を算出する推定値算出部とを備えるので、従来のように比較的大きい誤差を含む交流電圧値に基づいて算出された推定値よりも、交流電流の推定値の誤差を小さくできる。したがって、このコンバータ装置を用いて例えば空気調和機を構成した場合、この空気調和機の運転範囲を、現実に交流電源のブレーカが作動しない限りなく最大の範囲に設定することができる。
ac =A×I dc /(1−C×D on )+B
ここで、I ac は交流電流の推定値であり、I dc は整流部から出力された直流電流値であり、D on はスイッチング部が駆動されるデューティ比であり、A、BおよびCは定数である。
As described above, the converter device according to the present invention includes an inductance connected in series to one of a rectifying unit that converts AC power from an AC power source into DC power, and an AC power line that connects the AC power source and the rectifying unit. A switching unit that short-circuits the AC power supply when turned on via the inductance element, a switching control unit that controls on / off of the switching unit, a value of the direct current output from the rectifying unit, and the switching Since the control unit includes an estimated value calculation unit that calculates an estimated value of the alternating current supplied from the alternating current power source according to the following formula based on the duty ratio for driving the switching unit, it is relatively large as in the past. The error of the estimated value of the alternating current can be made smaller than the estimated value calculated based on the alternating voltage value including the error. Therefore, for example, when an air conditioner is configured using this converter device, the operating range of the air conditioner can be set to the maximum range as long as the AC power supply breaker does not actually operate.
I ac = A × I dc / (1-C × D on) + B
Here, I ac is an estimated value of AC current, I dc is a DC current value output from the rectifier, D on is a duty ratio for driving the switching unit, and A, B, and C are constants. It is.

以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.

図1は、本発明の実施形態のコンバータ装置を用いた空気調和機の室外機を示す概略図である。   FIG. 1 is a schematic view showing an outdoor unit of an air conditioner using a converter device according to an embodiment of the present invention.

この空気調和機の室外機は、単相の交流電力を供給する交流電源3に、リレースイッチ4を介して接続されたコンバータ部1と、このコンバータ部1から直流電力が供給されるインバータ部7と、このインバータ部7から三相交流電力が供給される圧縮機9とを備える。上記コンバータ部1およびインバータ部7は、制御部8に接続されて、動作が制御されるようになっている。   The outdoor unit of the air conditioner includes a converter unit 1 connected via a relay switch 4 to an AC power source 3 that supplies single-phase AC power, and an inverter unit 7 that is supplied with DC power from the converter unit 1. And a compressor 9 to which three-phase AC power is supplied from the inverter unit 7. The converter unit 1 and the inverter unit 7 are connected to a control unit 8 so that their operations are controlled.

上記コンバータ部1は、上記交流電源3の一方の出力ラインに、インダクタンス素子としてのリアクトル5を接続している。このリアクトル5の他端にダイオードブリッジDB1の交流入力端子の一方を接続し、このダイオードブリッジDB1の交流入力端子の他方を、交流電源3の他方の出力ラインに接続している。上記ダイオードブリッジDB1の正極側直流出力端子をインバータ部7の正極側入力端子に接続し、ダイオードブリッジDB1の負極側直流出力端子をインバータ部7の負極側入力端子に接続している。また、上記ダイオードブリッジDB1の正極側直流出力端子と負極側直流出力端子との間に、平滑用コンデンサC1を接続している。さらに、上記ダイオードブリッジDB1の正極側直流出力端子と負極側直流出力端子との間に、2つの倍電圧用コンデンサC2,C3を直列に接続している。上記ダイオードブリッジDB1と平滑用コンデンサC1および倍電圧用コンデンサC2,C3で整流回路を構成している。   The converter unit 1 has a reactor 5 as an inductance element connected to one output line of the AC power supply 3. One end of the AC input terminal of the diode bridge DB1 is connected to the other end of the reactor 5, and the other AC input terminal of the diode bridge DB1 is connected to the other output line of the AC power source 3. The positive side DC output terminal of the diode bridge DB1 is connected to the positive side input terminal of the inverter unit 7, and the negative side DC output terminal of the diode bridge DB1 is connected to the negative side input terminal of the inverter unit 7. Further, a smoothing capacitor C1 is connected between the positive side DC output terminal and the negative side DC output terminal of the diode bridge DB1. Further, two voltage doubler capacitors C2 and C3 are connected in series between the positive DC output terminal and the negative DC output terminal of the diode bridge DB1. The diode bridge DB1, the smoothing capacitor C1, and the voltage doubler capacitors C2 and C3 constitute a rectifier circuit.

また、上記2つの倍電圧用コンデンサC2,C3の間の接続点(中性点)に、ダイオードブリッジDB2の交流入力端子の一方を接続すると共に、このダイオードブリッジDB2の交流入力端子の他方を、交流電源3の他方の出力ラインに接続している。上記ダイオードブリッジDB2の正極側直流出力端子に、NPN型のトランジスタTrのコレクタを接続し、ダイオードブリッジDB2の負極側直流出力端子にトランジスタTrのエミッタを接続している。上記トランジスタTrのベースに、制御部8の出力端子を接続している。上記ダイオードブリッジDB2とトランジスタTrでスイッチング部を構成している。   Further, one of the AC input terminals of the diode bridge DB2 is connected to a connection point (neutral point) between the two voltage doubler capacitors C2 and C3, and the other of the AC input terminals of the diode bridge DB2 is connected to It is connected to the other output line of the AC power source 3. The collector of the NPN transistor Tr is connected to the positive DC output terminal of the diode bridge DB2, and the emitter of the transistor Tr is connected to the negative DC output terminal of the diode bridge DB2. The output terminal of the control unit 8 is connected to the base of the transistor Tr. The diode bridge DB2 and the transistor Tr constitute a switching unit.

上記インバータ部7は、複数のスイッチング素子からなるインバータ回路を備え、このインバータ回路は、制御部8の出力端子に接続されている。   The inverter unit 7 includes an inverter circuit composed of a plurality of switching elements, and this inverter circuit is connected to the output terminal of the control unit 8.

上記制御部8は、上記コンバータ部1のトランジスタTrを駆動する駆動信号を出力すると共に、上記インバータ部7のインバータ回路を駆動する駆動信号を出力する。このインバータ回路の駆動信号に基づいて、コンバータ部1の駆動信号を生成することにより、力率の好適化を行うようになっている。   The control unit 8 outputs a drive signal for driving the transistor Tr of the converter unit 1 and also outputs a drive signal for driving the inverter circuit of the inverter unit 7. The power factor is optimized by generating a drive signal for the converter unit 1 based on the drive signal for the inverter circuit.

また、上記制御部8は、上記交流電源3からコンバータ部1に供給される交流電流の値を推定する推定値算出部として機能する。すなわち、上記制御部8は、プロセッサとメモリを含むマイコンを有し、このマイコンのメモリに、以下の式(2)を演算するプログラムと定数を格納している。
ac=A×Idc/(1−C×Don)+B・・・(2)
ここで、Iacは交流電源3から供給される交流電流の推定値であり、Idcはコンバータ部1から出力された直流電流値であり、Donはコンバータ部1のトランジスタTrが駆動されるデューティ比であり、A、BおよびCは定数である。
Further, the control unit 8 functions as an estimated value calculation unit that estimates the value of the alternating current supplied from the AC power supply 3 to the converter unit 1. That is, the control unit 8 includes a microcomputer including a processor and a memory, and stores a program for calculating the following expression (2) and a constant in the memory of the microcomputer.
Iac = A * Idc / (1-C * Don ) + B ... (2)
Here, I ac is an estimated value of the AC current supplied from the AC power supply 3, I dc is a DC current value output from the converter unit 1, and D on is a transistor Tr of the converter unit 1 driven. The duty ratio, and A, B, and C are constants.

また、制御部8は、上記コンバータ部1から出力される直流電流を検出する電流検出回路を含み、この電流検出回路によって直流電流値Idcを検出する。また、上記コンバータ部1のトランジスタTrに出力する駆動信号に基づいて、この駆動信号のデューティ比Donを算出する。この制御部のマイコンにより、上記直流電流値Idcおよびデューティ比Donを式(2)に代入して演算を行って、交流電源からの交流電流値Iacを推定するようになっている。この制御部8およびコンバータ部1により、本発明のコンバータ装置を構成している。 Further, the control unit 8 includes a current detection circuit that detects a DC current output from the converter unit 1, and detects a DC current value I dc by the current detection circuit. Further, based on the drive signal output to the transistor Tr of the converter unit 1, the duty ratio D on of this drive signal is calculated. The microcomputer of this control unit calculates the alternating current value I ac from the alternating current power source by substituting the direct current value I dc and the duty ratio D on into the equation (2) for calculation. The control unit 8 and the converter unit 1 constitute a converter device of the present invention.

上記構成のコンバータ装置を備える空気調和機は、以下のように動作する。   An air conditioner including the converter device having the above configuration operates as follows.

まず、空気調和機が起動されると、リレースイッチ4がオンになり、交流電源3から所定の定格電圧および周波数の交流電力がコンバータ部1に供給される。制御部8は、室内温度等の負荷に対応して、インバータ部7から圧縮機9に供給すべき交流電力の周波数および電圧値等を算出し、この周波数等に基づいて、インバータ回路に駆動信号を出力する。また、上記インバータ部7にコンバータ部1から供給すべき直流電力の電圧値等を算出し、この算出値に基づいて、上記コンバータ部1のトランジスタTrの駆動信号を出力する。   First, when the air conditioner is activated, the relay switch 4 is turned on, and AC power having a predetermined rated voltage and frequency is supplied from the AC power source 3 to the converter unit 1. The control unit 8 calculates the frequency and voltage value of the AC power to be supplied from the inverter unit 7 to the compressor 9 in response to the load such as the room temperature, and based on this frequency, the drive signal is sent to the inverter circuit. Is output. Further, a voltage value or the like of DC power to be supplied from the converter unit 1 to the inverter unit 7 is calculated, and a driving signal for the transistor Tr of the converter unit 1 is output based on the calculated value.

上記コンバータ部1は、制御部8からの駆動信号に基づいて、トランジスタTrが交流電源の半サイクル毎に短期間オンして、2つの倍電圧用コンデンサC2,C3の間の接続点(中間点)と、交流電源3の他方の出力ラインとを短絡する。これにより、交流電源3とリアクトル5を介して閉回路を形成して、力率を制御する。このように、上記制御部8は、スイッチング制御部として機能する。   In the converter unit 1, the transistor Tr is turned on for a short period every half cycle of the AC power source based on the drive signal from the control unit 8, and the connection point (intermediate point) between the two voltage doubler capacitors C2 and C3. ) And the other output line of the AC power supply 3 are short-circuited. Thereby, a closed circuit is formed via the AC power supply 3 and the reactor 5 to control the power factor. Thus, the control unit 8 functions as a switching control unit.

また、上記インバータ部7では、制御部8からの駆動信号に基づいて、インバータ回路のスイッチング素子がオンオフして、所定周波数の三相交流電力を出力する。   In the inverter unit 7, on the basis of the drive signal from the control unit 8, the switching element of the inverter circuit is turned on / off to output three-phase AC power having a predetermined frequency.

図2は、上記コンバータ部1が交流電源3から供給される交流電力と、上記コンバータ部1が受ける駆動信号を示す図である。図2に示すように、交流電圧Vacが半周期Tで変動すると共に、交流電流Iacがコンバータ部1のトランジスタTrの動作に対応して変動する。この交流電流Iacの値は、上記制御部8によって推定される。すなわち、制御部8のマイコンのプロセッサが、上記式(2)を演算するプログラムを実行し、この式(2)に、メモリに予め格納された定数A、BおよびCを代入する。これと共に、制御部8の電流検出回路で検出された直流電流値Idcと、コンバータ部1のトランジスタTrに出力する駆動信号のデューティ比Donを式(2)に代入して演算を行い、交流電流Iacの値を算出する。なお、図2は、交流電源3が定格100Vである場合の交流電流Iacの変動を示しており、この場合、デューティ比Donは、Tを交流電流Iacの半周期として、Ton/Tにより算出する。なお、Tは交流電圧Vacの半周期である。 FIG. 2 is a diagram showing AC power supplied from the AC power source 3 to the converter unit 1 and drive signals received by the converter unit 1. As shown in FIG. 2, the AC voltage V ac varies in a half cycle T 2 , and the AC current I ac varies in accordance with the operation of the transistor Tr in the converter unit 1. The value of the alternating current I ac is estimated by the control unit 8. That is, the microcomputer processor of the control unit 8 executes a program for calculating the above equation (2), and substitutes constants A, B, and C stored in advance in the memory for this equation (2). At the same time, the direct current value I dc detected by the current detection circuit of the control unit 8 and the duty ratio D on of the drive signal output to the transistor Tr of the converter unit 1 are substituted into the equation (2) for calculation. The value of the alternating current Iac is calculated. Incidentally, FIG. 2, an AC power source 3 shows a variation of the alternating current I ac when the rated 100 V, as half the period of this case, the duty ratio D on the alternating T 1 current I ac, T on It is calculated by / T 1. Incidentally, T 1 is a half cycle of the AC voltage V ac.

上記制御部8は、交流電源3からの交流電流Iacの値を、コンバータ部1が出力する直流電流値Idcと、コンバータ部1の駆動信号のデューティ比Donに基づいて推定するので、この推定値は、従来のように比較的大きい誤差を含む交流電圧値に基づいた推定値よりも、誤差が比較的小さい。図3は、入力交流電流値Idc(mA)を縦軸とすると共に、直流電流値Idcとデューティ比Donとで求められる変数Idc/(1−C×Don)を横軸とする座標に、式(2)を表す直線Fを記した図である。この座標には、上記コンバータ部1への交流電流値の実測値A,A,A・・・を、重ねて記している。図3から分かるように、式(2)は、直流電流値Idcとデューティ比Donに基づいて、交流電流値Iacを少ない誤差で推定することができる。このように、本願発明者は、交流電流値Iacに対して、直流電流値Idcとデューティ比Donとで求められる変数Idc/(1−C×Don)が比例関係を有することを発見し、この発見に基づいて本発明がなされたのである。 Since the control unit 8 estimates the value of the alternating current I ac from the alternating current power source 3 based on the direct current value I dc output from the converter unit 1 and the duty ratio D on of the drive signal of the converter unit 1, This estimated value has a relatively small error compared to the estimated value based on the AC voltage value including a relatively large error as in the prior art. FIG. 3 shows the input AC current value I dc (mA) as the vertical axis and the variable I dc / (1−C × D on ) obtained from the DC current value I dc and the duty ratio D on as the horizontal axis. It is the figure which described the straight line F showing Formula (2) in the coordinate to do. In these coordinates, the actual measurement values A 1 , A 2 , A 3 ... Of the alternating current value to the converter unit 1 are overlaid. As can be seen from FIG. 3, the equation (2) can estimate the AC current value Iac with a small error based on the DC current value Idc and the duty ratio Don . Thus, the inventor of the present application indicates that the variable I dc / (1−C × D on ) obtained from the DC current value I dc and the duty ratio D on has a proportional relationship with respect to the AC current value I ac . The present invention was made based on this discovery.

図3によれば、式(2)による推定値Iacの誤差は、現実の電流値の2.5%以内であることが分かった。したがって、上記制御部8によって制御されるコンバータ部1は、上記交流電源3のブレーカが作動する電流値の97.5%の範囲まで、この交流電源3から電力供給を受けることができることになる。したがって、この空気調和機の運転範囲を、交流電源3のブレーカが作動しない現実の範囲に対して、97.5%まで近づけることができるので、従来のような性能の無駄や、過大な性能を与える等の不都合を防止できる。 According to FIG. 3, it was found that the error of the estimated value Iac according to the equation (2) is within 2.5% of the actual current value. Therefore, the converter unit 1 controlled by the control unit 8 can receive power from the AC power source 3 up to a range of 97.5% of the current value at which the breaker of the AC power source 3 operates. Therefore, since the operating range of this air conditioner can be brought close to 97.5% with respect to the actual range where the breaker of the AC power supply 3 does not operate, the waste of performance as in the past and excessive performance can be achieved. Inconvenience such as giving can be prevented.

また、上記推定値Iacは、直流電流値Idcと、コンバータ部1の駆動信号のデューティ比Donとの2つのパラメータに基づいて算出されるので、従来のようにコンバータ装置が出力する直流電圧値、直流電流値、および、交流電源の交流電圧との3つのパラメータに基づいて算出するよりも、マイコンの処理負担を軽減できる。したがって、マイコンのプログラムの縮小化や、処理能力が低いマイコンを使用してコストダウンを図ることができる。 Further, the estimated value I ac is calculated based on two parameters, ie, the DC current value I dc and the duty ratio D on of the drive signal of the converter unit 1. The processing load on the microcomputer can be reduced as compared with the calculation based on the three parameters of the voltage value, the DC current value, and the AC voltage of the AC power supply. Therefore, it is possible to reduce the cost of the microcomputer by reducing the program of the microcomputer and using a microcomputer with low processing capability.

図4は、本発明のコンバータ装置を用いて構成した他の空気調和機の室外機を示す図である。この空気調和機の室外機は、コンバータ部1の回路構成のみが、図1の空気調和機の室外機と相違する。図4において、図1の空気調和機の室外機と同一の構成部分には、同一の参照番号を付して詳細な説明を省略する。   FIG. 4 is a diagram showing an outdoor unit of another air conditioner configured using the converter device of the present invention. This outdoor unit of the air conditioner is different from the outdoor unit of the air conditioner of FIG. 1 only in the circuit configuration of the converter unit 1. In FIG. 4, the same components as those of the outdoor unit of the air conditioner of FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図4の室外機のコンバータ部1は、リアクトル5の他端に、ダイオードブリッジDB2の交流入力端子の一方を接続すると共に、このダイオードブリッジDB2の交流入力端子の他方を、交流電源3の他方の出力ラインに接続している。上記ダイオードブリッジDB2の正極側直流出力端子と負極側直流出力端子に、NPN型のトランジスタTrのコレクタとエミッタをそれぞれ接続すると共に、このトランジスタTrのベースに制御部8の出力端子を接続している。上記ダイオードブリッジDB2とトランジスタTrでスイッチング部を構成している。また、ダイオードブリッジDB1の交流入力端子の一方をリアクトル5に接続すると共に、ダイオードブリッジDB1の交流入力端子の他方を、2つの倍電圧用コンデンサC2,C3の間の接続点(中性点)に接続している。   The converter unit 1 of the outdoor unit in FIG. 4 connects one end of the AC input terminal of the diode bridge DB2 to the other end of the reactor 5, and connects the other AC input terminal of the diode bridge DB2 to the other end of the AC power source 3. Connected to the output line. The collector and emitter of an NPN transistor Tr are connected to the positive DC output terminal and the negative DC output terminal of the diode bridge DB2, respectively, and the output terminal of the controller 8 is connected to the base of the transistor Tr. . The diode bridge DB2 and the transistor Tr constitute a switching unit. In addition, one of the AC input terminals of the diode bridge DB1 is connected to the reactor 5, and the other AC input terminal of the diode bridge DB1 is connected to a connection point (neutral point) between the two voltage doubler capacitors C2 and C3. Connected.

図4の空気調和機の室外機のコンバータ部1は、制御部8からの駆動信号に基づいて、トランジスタTrが交流電源の周期毎に短期間オンする。これにより、リアクトル5を介して交流電源3の出力ラインを短絡して、力率を制御する。   In the converter unit 1 of the outdoor unit of the air conditioner in FIG. 4, the transistor Tr is turned on for a short period for each cycle of the AC power supply based on the drive signal from the control unit 8. Thereby, the output line of AC power supply 3 is short-circuited via the reactor 5, and a power factor is controlled.

図4のコンバータ装置もまた、図1のコンバータ装置と同様に、制御部8のマイコンが式(2)を演算して、コンバータ部1が出力する直流電流値Idcと、コンバータ部1の駆動信号のデューティ比Donに基づいて、交流電流Iacの値を推定する。したがって、従来よりも高精度に交流電流値Idcを推定できるので、この空気調和機の運転範囲を、交流電源3のブレーカが作動しない範囲に近づけることができる。その結果、従来のような性能の無駄や、過大な性能を与える等の不都合を防止できる。 In the converter device of FIG. 4 as well, as in the converter device of FIG. 1, the microcomputer of the control unit 8 calculates the equation (2), the DC current value I dc output from the converter unit 1, and the drive of the converter unit 1 Based on the duty ratio D on of the signal, the value of the alternating current I ac is estimated. Therefore, since the alternating current value I dc can be estimated with higher accuracy than before, the operating range of the air conditioner can be brought close to the range where the breaker of the alternating current power supply 3 does not operate. As a result, it is possible to prevent inconveniences such as waste of performance as in the past and excessive performance.

なお、上記実施形態では、制御部8で式(2)を演算して、交流電流Iacの値を推定したが、直流電流値Idcとデューティ比Donとに対応づけて交流電流Iacの値を記載したテーブルを、マイコン等のメモリに予め格納してもよい。このテーブルを、上記電流検出回路で検出した直流電流値Idcと、上記コンバータ部1に出力する駆動信号のデューティ比Donとに基づいて参照して、交流電流値Iacを読み出して推定してもよい。この場合においても、パラメータが直流電流値Idcとデューティ比Donとで従来よりも少ないので、メモリに予め格納するテーブルを小規模にできるから、このテーブルのメモリの占有割合を低減でき、また、メモリを小型にできる。 In the above embodiment, by calculating the equation (2) by the control unit 8, the alternating current I is the value of the ac estimated, AC current I ac to correspond to the DC current value I dc and the duty ratio D on A table in which the values are described may be stored in advance in a memory such as a microcomputer. With reference to this table based on the DC current value I dc detected by the current detection circuit and the duty ratio D on of the drive signal output to the converter unit 1, the AC current value I ac is read and estimated. May be. Even in this case, since the DC current value I dc and the duty ratio D on are smaller than the conventional parameters, the table stored in advance in the memory can be made small, so that the occupation ratio of the memory of this table can be reduced. The memory can be made small.

また、上記実施形態では、本発明のコンバータ装置を用いて空気調和機の室外機を構成したが、例えば冷凍装置、照明装置、画像表示装置、あるいは、輸送装置等のような他の装置を構成してもよい。また、本発明のコンバータ装置は、直流電力をインバータに供給するのみに限られず、他の負荷に直流電流を供給することができる。   Moreover, in the said embodiment, although the outdoor unit of the air conditioner was comprised using the converter apparatus of this invention, other apparatuses, such as a refrigeration apparatus, an illuminating device, an image display apparatus, or a transport apparatus, are comprised, for example. May be. Further, the converter device of the present invention is not limited to supplying DC power to the inverter, but can supply DC current to other loads.

本発明の実施形態のコンバータ装置を用いた空気調和機の室外機を示す概略図である。It is the schematic which shows the outdoor unit of the air conditioner using the converter apparatus of embodiment of this invention. コンバータ部が交流電源から供給される交流電力と、コンバータ部が受ける駆動信号とを示す図である。It is a figure which shows the alternating current power which a converter part supplies from alternating current power supply, and the drive signal which a converter part receives. 交流電流の推定式と実測値を座標上に記した図である。It is the figure which described the estimation formula and measured value of alternating current on the coordinate. 本発明のコンバータ装置を用いた他の空気調和機の室外機を示す概略図である。It is the schematic which shows the outdoor unit of the other air conditioner using the converter apparatus of this invention.

1 コンバータ部
3 交流電源
4 スイッチ
5 リアクトル
7 インバータ部
8 制御部
9 圧縮機
DB1,DB2 ダイオードブリッジ
C1 平滑用コンデンサ
C2,C3 倍電圧用コンデンサ
Tr トランジスタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Converter part 3 AC power supply 4 Switch 5 Reactor 7 Inverter part 8 Control part 9 Compressor DB1, DB2 Diode bridge C1 Smoothing capacitor C2, C3 Voltage doubler capacitor Tr Transistor

Claims (1)

交流電源(3)からの交流電力を直流電力に変換する整流部(DB1,C1,C2,C3)と、
上記交流電源(3)と上記整流部(DB1,C1,C2,C3)を接続する交流電力ラインの一方に直列に接続されたインダクタンス素子(5)と、
上記インダクタンス素子(5)を介して、オン時に上記交流電源(3)を短絡するスイッチング部(DB2,Tr)と、
上記スイッチング部(DB2,Tr)のオンオフを制御するスイッチング制御部(8)と、
上記整流部(DB1,C1,C2,C3)から出力された直流電流の値(Idc)と、上記スイッチング制御部(8)が上記スイッチング部(DB2,Tr)を駆動するデューティ比(Don)に基づいて、上記交流電源(3)から供給される交流電流の推定値(Iac)を算出する推定値算出部(8)と
を備えたコンバータ装置において、
上記交流電流の推定値(I ac )は、下記の式によって求められることを特徴とするコンバータ装置。
ac =A×I dc /(1−C×D on )+B
ここで、I ac は交流電流の推定値であり、I dc は整流部から出力された直流電流値であり、D on はスイッチング部が駆動されるデューティ比であり、A、BおよびCは定数である。
A rectifying unit (DB1, C1, C2, C3) for converting AC power from the AC power source (3) into DC power;
An inductance element (5) connected in series to one of the AC power lines connecting the AC power supply (3) and the rectifier (DB1, C1, C2, C3);
A switching unit (DB2, Tr) for short-circuiting the AC power supply (3) when turned on via the inductance element (5);
A switching control unit (8) for controlling on / off of the switching unit (DB2, Tr);
The direct current value (I dc ) output from the rectifiers (DB1, C1, C2, C3) and the duty ratio (D on ) by which the switching controller (8) drives the switching units (DB2, Tr). ) Based on the above-mentioned AC power supply (3), an estimated value calculation unit (8) for calculating an estimated value (I ac ) of the alternating current supplied ,
The estimated value (I ac ) of the alternating current is obtained by the following equation .
I ac = A × I dc / (1-C × D on) + B
Here, I ac is an estimated value of AC current, I dc is a DC current value output from the rectifier, D on is a duty ratio for driving the switching unit, and A, B, and C are constants. It is.
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