JP5063656B2 - Air conditioner - Google Patents
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Description
本発明は、室外熱交換器に送風して熱交換を行う室外ファンの電動機を有し、室外ファンの電動機の負荷状態に応じて室外ファンの電動機の回転数を制御する空気調和機に関するものである。 The present invention relates to an air conditioner that has an electric motor for an outdoor fan that exchanges heat by blowing air to an outdoor heat exchanger, and controls the rotation speed of the electric motor for the outdoor fan according to the load state of the electric motor for the outdoor fan. is there.
従来の空気調和機は、少なくとも直流電圧をインバーター手段でスイッチングして室外ファンの電動機に印加し、室外ファンの電動機の回転数を目標回転数になるように制御する一方、前記インバーター手段の入力電流に応じて前記目標回転数を所定値だけ可変するようにしたものがある(例えば、特許文献1参照)。
また、暖房運転時に、室外熱交換器への着霜が検知又は推定されたとき、室外ファンの回転数を低くするための着霜時ファン制御を除霜運転の前に行い、暖房運転を継続させるものもある(例えば、特許文献2参照)。
In the conventional air conditioner, at least a DC voltage is switched by the inverter means and applied to the motor of the outdoor fan, and the rotational speed of the motor of the outdoor fan is controlled to become the target rotational speed, while the input current of the inverter means In some cases, the target rotational speed is varied by a predetermined value in accordance with (see, for example, Patent Document 1).
Also, when frost formation on the outdoor heat exchanger is detected or estimated during heating operation, fan control during frost formation to reduce the rotation speed of the outdoor fan is performed before the defrost operation, and heating operation is continued. Some of them (for example, refer to Patent Document 2).
しかしながら、特許文献1に記載の技術においては、インバーター手段の入力電流はインバーターの出力電圧の周波数の6倍の周波数で脈動しており、この電流を検出して制御を行う場合、制御が安定せず回転数が不安定となり騒音が発生する課題がある。
また、出力電圧が過電流値に対応する値に到達した場合の室外ファンの電動機の運転停止による性能悪化が課題である。
However, in the technique described in
In addition, when the output voltage reaches a value corresponding to the overcurrent value, the performance deterioration due to the operation stop of the motor of the outdoor fan is a problem.
また、特許文献2に記載の技術においては、着霜の進行速度は外気温、外気湿度、室外ファンの電動機の回転数により変化するため、正確な着霜量の検出および推定は困難である。そのため、着霜による熱交換器の通風抵抗の増加に対して、室外ファンの電動機の回転数を低下できないため、室外ファンの電動機の電流が増加し、電動機の減磁や過電流遮断による運転停止による性能悪化が課題である。 Further, in the technique described in Patent Document 2, the frosting speed changes depending on the outside air temperature, the outside air humidity, and the rotation speed of the motor of the outdoor fan, and thus it is difficult to accurately detect and estimate the amount of frosting. For this reason, the rotational speed of the motor of the outdoor fan cannot be reduced against the increase in the ventilation resistance of the heat exchanger due to frost formation, so the current of the motor of the outdoor fan increases, and the operation is stopped due to demagnetization or overcurrent interruption of the motor. Performance degradation due to is a problem.
さらに、強風などの外的要因による室外ファンの電動機の負荷の増加に対して、回転数の制御ができないため、室外ファンの電動機の電流が増加し、電動機の減磁や過電流遮断による運転停止による性能悪化が課題である。 In addition, because the motor speed of the outdoor fan cannot be controlled in response to an increase in the motor load of the outdoor fan due to external factors such as strong winds, the motor current of the outdoor fan increases, causing the motor to demagnetize or stop operation due to overcurrent interruption. Performance degradation due to is a problem.
本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、暖房運転中の室外熱交換器の着霜や外風による影響に対して室外ファンの電動機を最適かつ安定に駆動することで、暖房能力の高い空気調和機を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and optimally and stably drives an electric motor of an outdoor fan against the influence of frost formation and outdoor wind of an outdoor heat exchanger during heating operation. Therefore, an object is to obtain an air conditioner having a high heating capacity.
本発明に係る空気調和機は、室外熱交換器と、この室外熱交換器に送風する室外ファンと、この室外ファンを駆動する電動機と、直流電源を電源として前記電動機に電圧を印加するインバーターと、前記インバーターの出力する電圧を制御するインバーター制御手段と、前記直流電源と前記インバーター間に接続されたシャント抵抗と、このシャント抵抗の両端電圧に逆流防止手段を介して接続された充電手段と、前記充電手段に充電された電圧を、前記インバーターの出力する電圧の周期の1/6倍以上である第一の時定数にて放電する放電手段と、を備え、前記インバーター制御手段は、前記充電手段に充電された電圧に基づいて前記シャント抵抗に流れる電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段の出力に応じて前記インバーターによって出力される電圧の周波数を制御する周波数制御手段と、を備え、前記周波数制御手段は、前記電流検出手段の出力と過電流遮断値以下である電流制御値との偏差に基づいて前記インバーターにより出力する電圧の周波数を補正する周波数補正手段を備え、前記周波数制御手段は、前記電流検出手段の出力が前記電流制御値を超過した場合に、前記インバーターによって出力される電圧の周波数を低下させ、前記電流制御値を下回った場合に、前記インバーターによって出力される電圧の周波数を増加させ、前記インバーター制御手段は、前記過電流遮断値に到達しない範囲で電流値を一定にさせた状態で前記電動機の回転数を制御するものである。 An air conditioner according to the present invention includes an outdoor heat exchanger, an outdoor fan that blows air to the outdoor heat exchanger, an electric motor that drives the outdoor fan, an inverter that applies a voltage to the electric motor using a DC power supply as a power source, and An inverter control means for controlling the voltage output from the inverter; a shunt resistor connected between the DC power supply and the inverter; a charging means connected to the voltage across the shunt resistor via a backflow prevention means; the voltage charged in the charging unit, and a discharging means for discharging at a first time constant is at least 1/6 times the period of the voltage output of the inverter, the inverter control unit, the charge Current detecting means for detecting a current flowing through the shunt resistor based on a voltage charged in the means, and the inverter according to the output of the current detecting means And a frequency control means for controlling the frequency of the voltage output by chromatography, wherein the frequency control means, said inverter on the basis of the deviation between the output and the current control value is less than the overcurrent interrupting value of said current detecting means comprising a frequency correction means for correcting the frequency of the voltage output by said frequency control means, when the output of said current detecting means exceeds the current control value, decrease the frequency of the voltage output by the pre-Symbol inverter When the current control value falls below the current control value , the frequency of the voltage output by the inverter is increased, and the inverter control means keeps the current value constant within a range not reaching the overcurrent cutoff value. The rotational speed of the electric motor is controlled .
本発明の空気調和機は、室外ファンを駆動する電動機の電流を検出し、電流値に応じて電動機を最適な回転数にて制御することで、外風や室外熱交換器の着霜による室外ファンの電動機の負荷変動に対して運転が継続可能な強固な制御性を確保できるだけでなく、暖房運転時には運転可能な最大の回転数で室外ファンの電動機を回転させることで、効率良く熱交換が行われるため、暖房能力を向上させることが可能となる。 The air conditioner of the present invention detects an electric current of an electric motor that drives an outdoor fan, and controls the electric motor at an optimum number of rotations according to the electric current value, thereby allowing outdoor air or outdoor heat exchangers to form frost. In addition to ensuring strong controllability that allows operation to continue with respect to fan motor load fluctuations, heat exchange can be efficiently performed by rotating the motor of the outdoor fan at the maximum rotation speed that can be operated during heating operation. Since it is performed, the heating capacity can be improved.
実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1を示す空気調和機の構成図である。ここでは、セパレート型の空気調和機を例にとって説明する。
図1において、圧縮機1、四方弁2、室外熱交換器3、膨張弁4、室内熱交換器5は冷媒配管6を介して取り付けられている。また室外熱交換器3に送風し熱交換を行うための送風ファン(以下、室外ファンと呼ぶこともある)7と、これを動作させる電動機8が設けられている。また電動機8に電圧を与え駆動させるインバーター9は直流電源10により電源を供給し動作し、さらに電動機8と電気的に接続される。また、インバーター9の制御入力端はインバーター制御手段11と接続されている。加えて、直流電源10による直流電圧値Vdcを検出する直流電圧検出手段12、電動機8の磁極位置(Hu、Hv、Hw)を検出する磁極位置検出手段13、インバーター9と直流電源10の間に設けられたシャント抵抗14の端子電圧を保持する電圧保持手段15を備える。インバーター制御手段11は直流電圧検出手段12、磁極位置検出手段13、電圧保持手段15の出力に基づいて、PWM信号(UP、VP、WP、UN、VN,WN)を生成し、インバーター9にブリッジ結線されたスイッチング素子16a〜16fを駆動して、電動機8に印加する電圧を制御する。
FIG. 1 is a configuration diagram of an air
In FIG. 1, a
シャント抵抗14の両端電圧Vsh(以下、シャント電圧と呼ぶ場合がある)は、インバーター9のスイッチングのタイミングと電動機8に流れる電流に応じて間欠的に発生するため、マイコン等で検出する場合には、スイッチングのタイミングに同期して検出する必要があるため、検出方法が複雑となり、処理速度の高い高価なマイコンが必要となる。
The voltage Vsh across the shunt resistor 14 (hereinafter sometimes referred to as a shunt voltage) is intermittently generated in accordance with the switching timing of the
そこで、電圧保持手段15は、シャント抵抗14の電圧Vshを図2(a)に示すように逆流防止手段33を介して充電手段17に充電することで、間欠的に変化するシャント電圧Vshのピーク値の電圧Vcを蓄えることが可能である。また、逆流防止手段33により入力側にシャント電圧Vshのピーク値の電圧Vcが逆流することもなく信頼性を高めることが可能である。しかし、充電手段17は放電しない限り充電されたままとなる。従って、電動機8が軽負荷となり電圧値が低下した場合においても、高い電圧で保持され続けるため、誤制御を招く虞がある。また、ノイズが発生した場合においても、このノイズの高い電圧が保持され続ける可能性があるため、ノイズがない時の電圧との乖離が大きく、誤制御を招く虞がある。そこで、充電手段17に並列に放電手段18を設けることによりその影響を排除することで信頼性を高めることが可能となる。そして、常時図3に示すようにシャント電圧Vshのピーク値の電圧Vcを検出することが可能となり、マイコンの性能に関係なくどのタイミングでも問題なく電流を検出することができるため、安価なマイコンを使用することが可能となりコスト低減を図ることができる。
さらに、逆流防止手段33に用いる素子によっては、その素子の電圧降下によりシャント電圧Vshのピーク値の検出精度が低下する虞がある。そこで、図2(b)に示すように電圧降下補償手段34を用いることで、電圧降下補償手段34の入力電圧として印加されるシャント電圧Vshに対して充電手段17に充電される電圧を同電位にすることが可能となる。これにより、逆流防止手段33に用いる素子の電圧降下を考慮したシャント電圧Vshの検出が可能となり、信頼性を高めることができる。
Therefore, the voltage holding means 15 charges the charging means 17 with the voltage Vsh of the
Furthermore, depending on the element used for the backflow prevention means 33, there is a possibility that the detection accuracy of the peak value of the shunt voltage Vsh is lowered due to the voltage drop of the element. Therefore, by using the voltage drop compensation means 34 as shown in FIG. 2B, the voltage charged in the charging means 17 is set to the same potential as the shunt voltage Vsh applied as the input voltage of the voltage drop compensation means 34. It becomes possible to. As a result, the shunt voltage Vsh can be detected in consideration of the voltage drop of the element used for the backflow prevention means 33, and the reliability can be improved.
ここで、逆流防止手段33はダイオード、また、充電手段17はコンデンサーにより実現することが可能である。放電手段18については、充電手段17に並列に放電抵抗を接続する方法又は、充電手段17に並列にスイッチ、リレー等の短絡手段を設けることにより充電手段17に蓄えられた電圧を放電することが可能である。今回は代表的な手段を記載したが、その他同様の機能を有するものであれば、何ら問題ないことは言うまでもない。
Here, the backflow prevention means 33 can be realized by a diode, and the charging means 17 can be realized by a capacitor. As for the discharging
充電手段17をコンデンサー、放電手段18を抵抗にて構成した場合、コンデンサーの静電容量Cと抵抗値Rの積の第一の時定数にて、コンデンサーに蓄えられた電圧が放電される。そのため第一の時定数を小さくしすぎると、即時コンデンサーの電圧が放電されてしまい、正確にピーク値を検出することができなくなる。また、図3に示すようにシャント電圧Vshの包絡線はインバーターの出力電圧の周波数の6倍の周波数で脈動し、第一の時定数が小さいと脈動を検出する虞があるため、最低でも電動機8の運転周期の1/6倍以上に第一の時定数を設定する。
When the charging means 17 is constituted by a capacitor and the discharging
次に、インバーター制御手段11は、図4に示すように位置・速度推定手段19、電流検出手段20、周波数指令演算手段21、電圧制御手段22を備え、直流電圧検出手段12の出力Vdc、磁極位置検出手段13の出力(Hu、Hv、Hw)、電圧保持手段15の出力であるシャント電圧Vshのピーク値の電圧Vcに基づいて、PWM信号(UP、VP、WP、UN、VN,WN)を出力する。 Next, as shown in FIG. 4, the inverter control means 11 includes a position / speed estimation means 19, a current detection means 20, a frequency command calculation means 21, a voltage control means 22, an output Vdc of the DC voltage detection means 12, a magnetic pole The PWM signal (UP, VP, WP, UN, VN, WN) based on the output (Hu, Hv, Hw) of the position detection means 13 and the voltage Vc of the peak value of the shunt voltage Vsh that is the output of the voltage holding means 15. Is output.
位置・速度検出手段19の動作について、磁極位置検出手段13がホールセンサの場合について、図5を用いて説明する。ホールセンサの出力は電動機8の回転子の磁極位置に応じて略180[deg]毎にHIGH(=1)とLOW(=0)が繰り返され、UVW相で互いに120度位相が異なる信号が出力される。U相の立ち上がりから次の立ち上がりまでが電気1周期となり、その間に周期Tsの制御がn回発生したとする。すると電気1周期はn×Tsで表すことができ、この逆数をとれば電気周波数を求めることができ、2πを乗ずることで電気角周波数である電動機8の回転電気角周波数ωeを得る。さらに、電動機8の極対数を乗ずることで機械回転数を求めることも可能である。
The operation of the position /
次に、U相のホールセンサ出力Huの立ち上がりを0度に設定した場合の磁極位置θの求め方について説明する。U相のホールセンサ出力Huの立ち上がりを0度に設定した場合、(Hu、Hv、Hw)=(1、0、1)の場合を0〜60[deg]、(1、0、0)を60〜120[deg]・・・・(0、0、1)を300〜360[deg]としてθhを検出する。θhは階段状であるため、前述の求めた電気角周波数ωに基づいて制御周期Ts毎に加算する角度を求めて、θhに加算することで図5中に示すように0[deg]〜360[deg]までほぼリニアに変化する磁極位置θを得ることができる。 Next, how to determine the magnetic pole position θ when the rise of the U-phase Hall sensor output Hu is set to 0 degrees will be described. When the rise of the U-phase Hall sensor output Hu is set to 0 degree, the case of (Hu, Hv, Hw) = (1, 0, 1) is 0 to 60 [deg], (1, 0, 0). 60 to 120 [deg]... (0, 0, 1) is set to 300 to 360 [deg] to detect θh. Since θh is stepped, an angle to be added for each control period Ts is obtained based on the obtained electrical angular frequency ω, and is added to θh, so that 0 [deg] to 360 as shown in FIG. It is possible to obtain the magnetic pole position θ that changes almost linearly up to [deg].
次に電流検出手段20の動作について説明する。図6は本発明の実施の形態1における電流検出手段20の構成を示すブロック図であり、電圧電流変換手段23および制限手段24を備える。電圧電流変換手段23は電圧保持手段15の出力であるシャント電圧Vshのピーク値の電圧Vcとシャント抵抗14の抵抗値Rshに基づいて、シャント抵抗14に流れる電流Iをオームの法則によりI=Vc/Rshにより求める。次に、求めた電流Iはノイズ等の影響により過電流遮断値を超えるような想定外の電流となる場合があるため、過電流遮断値を超える電流に関しては制限手段24にて制限することで、電流Iを検出する。
Next, the operation of the current detection means 20 will be described. FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of the current detection means 20 according to the first embodiment of the present invention, and includes a voltage / current conversion means 23 and a restriction means 24. Based on the voltage Vc at the peak value of the shunt voltage Vsh that is the output of the voltage holding means 15 and the resistance value Rsh of the
今回は電圧電流変換手段23で電流を求めた後に、制限手段24にて電流を制限したが、制限手段24にて電圧値で制限した後に、電圧電流変換手段23にて電流値を求めても何ら問題ないことは言うまでもない。 In this time, the current is obtained by the voltage / current conversion means 23 and then the current is restricted by the restriction means 24. However, the current value is obtained by the voltage / current conversion means 23 after being restricted by the voltage means by the restriction means 24. Needless to say, there is no problem.
次に周波数指令演算手段21について説明する。図7は本発明の実施の形態1における周波数指令演算手段21の構成を示すブロック図であり、周波数補正演算手段25および周波数指令制限手段26を備える。周波数補正演算手段25は、電流検出手段20の出力である電流値Iと予め設定した電流制御値I*の偏差に基づいて図22(b)に示すような比例積分制御により周波数指令補正値Δω*を求めることで、定電流となる周波数指令を得ることができる。ただし、騒音や運転性能低下が懸念される周波数で運転しないよう、周波数指令制限手段26にて要求範囲外の周波数帯で運転しないように周波数範囲を制限することができ、最適な周波数指令値ω*にて運転することが可能であり、外風や着霜等の電動機8の負荷が大きくなる条件下でも過電流遮断による運転停止が発生することなく、安定した運転が可能となる。
Next, the frequency command calculation means 21 will be described. FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the frequency command calculating means 21 in the first embodiment of the present invention, which includes a frequency correction calculating means 25 and a frequency
実際に、電動機モデルと周波数補正演算手段25をどのように組み合わせるかについて図21を用いて具体的に説明する。図21(a)は、一般的な周波数制御のブロック図を示しており、周波数指令とフィードバックしてきた実際の周波数との偏差に基づき電圧指令演算部で電圧指令を求め、電動機8に印加する。 Actually, how to combine the motor model and the frequency correction calculation means 25 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 21A shows a block diagram of general frequency control, in which a voltage command calculation unit obtains a voltage command based on the deviation between the frequency command and the actual frequency fed back and applies it to the motor 8.
本実施の形態では、図21(b)に示すように電流指令と実際の電流との偏差に基づき周波数補正演算手段25にて、図22(b)に示すような比例積分制御により、周波数指令を補正した補正周波数指令を求める。次に、周波数指令制限手段26により要求範囲外の周波数帯で運転しないように周波数範囲を制限したのちに、フィードバックしてきた実際の周波数との偏差に基づき電圧指令演算部で電圧指令を求め、電動機8に印加する。
In this embodiment, as shown in FIG. 21 (b), the frequency correction calculation means 25 based on the deviation between the current command and the actual current performs the frequency command by proportional-integral control as shown in FIG. 22 (b). A corrected frequency command is obtained by correcting. Next, after the frequency range is limited by the frequency
これにより電流指令を超えないように周波数を制御することが可能となり、外風や着霜等の電動機8の負荷が大きくなる条件下でも過電流遮断による運転停止が発生することなく、安定した運転が可能となる。また、暖房運転時には運転可能な最大の回転数で室外ファン7の電動機8を回転させることで、効率良く熱交換が行われるため、暖房能力を向上させることが可能となる。 As a result, the frequency can be controlled so as not to exceed the current command, and stable operation can be performed without occurrence of stoppage due to overcurrent interruption even under conditions where the load of the electric motor 8 such as outside wind and frost increases. Is possible. In addition, since the heat exchange is efficiently performed by rotating the electric motor 8 of the outdoor fan 7 at the maximum rotation speed that can be operated during the heating operation, the heating capacity can be improved.
今回は、比例積分制御により周波数指令および補正周波数指令を求める方法について説明を行ったが、電流値を一定に保つことが可能であれば、図22(a)の比例制御、図22(c)の比例積分微分制御やその他の制御方法を用いても何ら問題ないことは言うまでもない。例えば、着霜時を想定して比例積分制御を用いる場合、着霜時の電動機8の負荷変動に追従可能なゲインに設定することで最適な周波数補正が可能となる。 This time, the method of obtaining the frequency command and the correction frequency command by the proportional integral control has been described. However, if the current value can be kept constant, the proportional control of FIG. 22 (a), FIG. 22 (c). It goes without saying that there is no problem even if the proportional integral derivative control or other control method is used. For example, when proportional integral control is used assuming frost formation, optimal frequency correction is possible by setting a gain that can follow the load fluctuation of the electric motor 8 during frost formation.
なお、I*は過電流遮断に陥ることがないよう、過電流遮断値以下に設定する必要がある。 It should be noted that I * needs to be set to an overcurrent cutoff value or less so as not to fall into an overcurrent cutoff.
次に、電圧制御手段22について説明する。図8は本発明の実施の形態1における電圧制御手段22の構成を示すブロック図であり、電圧指令振幅演算手段27、三相電圧指令演算手段28、PWM生成手段29を備える。電圧指令演算手段27は回転電気角周波数ω、回転電気角周波数指令ω*の偏差に基づいて、比例積分制御によって電圧指令振幅V*を求めることで、回転電気角周波数指令ω*に一致する回転電気角周波数ωにて運転が可能となる。
Next, the voltage control means 22 will be described. FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the voltage control means 22 in
三相電圧指令演算手段28は、電圧指令振幅V*と直流電圧値Vdc、磁極位置θに基づいて三相の電圧指令Vu*、Vv*、Vw*を次式(1)〜(3)にて求める。 The three-phase voltage command calculation means 28 converts the three-phase voltage commands Vu *, Vv *, and Vw * into the following equations (1) to (3) based on the voltage command amplitude V *, the DC voltage value Vdc, and the magnetic pole position θ. Ask.
ここで、θvは印加電圧位相を表し、磁極位置θと磁極位置θに対する進み位相角θfの和によって表される。この進み位相角θfを最適に設定することにより、最適な位相で電圧を印加することが可能となり、電動機8の運転効率向上に寄与することが可能である。 Here, θv represents the applied voltage phase, and is represented by the sum of the magnetic pole position θ and the leading phase angle θf with respect to the magnetic pole position θ. By setting the lead phase angle θf optimally, it is possible to apply a voltage with an optimal phase, which can contribute to an improvement in the operation efficiency of the electric motor 8.
ごく基本的な電圧指令生成方法として式(1)〜(3)で説明を行ったが、三次高調波重畳変調、空間ベクトル変調、三相変調や二相変調等どのような電圧指令生成手段を用いても何ら問題ないことは言うまでもない。 Although the expressions (1) to (3) have been described as very basic voltage command generation methods, any voltage command generation means such as third-order harmonic superposition modulation, space vector modulation, three-phase modulation, and two-phase modulation can be used. Needless to say, there is no problem even if it is used.
例えば、三相変調で電圧指令を生成すると図23(a)のようになる。この場合、シャント抵抗の両端に印加される電圧波形は図23(b)のようになり、連続的ではなく、細い矩形波状になる。このため、シャント抵抗の両端電圧のピーク値を取り込みたい場合は電圧保持手段15、ピークホールド手段31などが必要になる。
また、シャント抵抗の両端電圧の矩形波のDutyが小さければ電圧保持手段15、ピークホールド手段31などで検出する電圧と実電圧との誤差が大きくなる。
For example, when a voltage command is generated by three-phase modulation, the result is as shown in FIG. In this case, the voltage waveform applied to both ends of the shunt resistor is as shown in FIG. 23B, and is not continuous, but a thin rectangular waveform. For this reason, in order to take in the peak value of the voltage across the shunt resistor, the voltage holding means 15, the peak holding means 31, and the like are required.
If the duty of the rectangular wave of the voltage across the shunt resistor is small, the error between the voltage detected by the voltage holding means 15, the peak holding means 31, and the actual voltage becomes large.
そこで、例えば二相変調で電圧指令を生成すると図24(a)のようになり、シャント抵抗の両端に印加される電圧波形は図24(b)のようになり、三相変調に比べて矩形波のDutyが大きくなる。つまり、電圧保持手段15、ピークホールド手段31などで検出する電圧と実電圧の誤差が小さくなる。 Therefore, for example, when a voltage command is generated by two-phase modulation, it becomes as shown in FIG. 24A, and the voltage waveform applied to both ends of the shunt resistor is as shown in FIG. 24B, which is rectangular compared to three-phase modulation. Wave duty increases. That is, the error between the voltage detected by the voltage holding means 15 and the peak hold means 31 and the actual voltage is reduced.
このように、誤差が小さくなるような電圧指令生成方法を用いることで、シャント抵抗の両端電圧から換算する電流値の検出精度が向上し、信頼性の高い値を得ることができ、過電流遮断値に限りなく近い値で所定の値を設定できるため、例えば暖房運転時の着霜が進んでない電動機8の軽負荷時にその分の回転数を増加させて暖房能力を向上させることが可能になる。 In this way, by using the voltage command generation method that reduces the error, the detection accuracy of the current value converted from the voltage across the shunt resistor is improved, and a highly reliable value can be obtained, and overcurrent cutoff is achieved. Since the predetermined value can be set as close as possible to the value, for example, it becomes possible to improve the heating capacity by increasing the corresponding number of rotations at the time of light load of the electric motor 8 where frosting does not proceed during heating operation. .
PWM生成手段29は、式(1)〜(3)により得られた三相の電圧指令値Vu*、Vv*、Vw*と振幅1の三角波キャリアとの大小関係に基づいて、図9に示すようにPWM信号(UP、VP、WP、UN、VN、WN)を生成する。このPWM信号によりインバーター9のスイッチング素子16a〜16fをスイッチングすることにより電動機8に電圧指令値に基づいた電圧を印加することができる。
The PWM generation means 29 is shown in FIG. 9 based on the magnitude relationship between the three-phase voltage command values Vu *, Vv *, Vw * obtained by the equations (1) to (3) and the triangular wave carrier having an amplitude of 1. Thus, PWM signals (UP, VP, WP, UN, VN, WN) are generated. A voltage based on the voltage command value can be applied to the electric motor 8 by switching the
空気調和機の暖房運転時は一般的に、室外機の周囲温度は低く、空気密度が高いため、送風ファン7の運転に必要な電動機8の出力トルクが大きくなり、流れる電流が高くなる。加えて、室外熱交換器に霜が発生し、熱交換器を塞ぐため送風ファン7を駆動するのに必要なトルクが運転の時間経過と共に増加する。 During the heating operation of the air conditioner, the ambient temperature of the outdoor unit is generally low and the air density is high. Therefore, the output torque of the electric motor 8 necessary for the operation of the blower fan 7 is increased, and the flowing current is increased. In addition, frost is generated in the outdoor heat exchanger, and the torque required to drive the blower fan 7 to block the heat exchanger increases with the passage of time of operation.
従来制御においては回転数一定で電動機8を制御するよう動作するため、図10(b)に示すように時間の経過と共に進行する着霜量に応じて電流値がI0からI1に増加する。そのため、着霜が生じても過電流遮断値に達しないよう電動機8の回転数を図10(a)のようにN0に設定する必要があり、回転数増加による暖房能力向上が図れなかった。 In the conventional control, since the motor 8 is controlled at a constant rotation speed, the current value increases from I0 to I1 according to the amount of frost that progresses with time as shown in FIG. 10B. Therefore, it is necessary to set the rotation speed of the electric motor 8 to N0 as shown in FIG. 10A so that the overcurrent cutoff value is not reached even if frost formation occurs, and the heating capacity cannot be improved by increasing the rotation speed.
そこで、着霜が進んでいない電動機8の軽負荷時にI1まで電流を使用して、その分回転数を増加させて暖房能力を向上させることを考える。本実施の形態1の空気調和機を用いることで、過電流遮断値に到達しない範囲で図10(d)のように電流値一定(例えばI1一定)となるよう制御を行うことで、図10(c)に示すように着霜が進行していない電動機8の軽負荷時の回転数をN0から最大N1まで増加させることが可能となり、室外熱交換器により効率良く熱交換することが可能となり、暖房能力を向上させることが可能な空気調和機を得ることが可能となる。 Therefore, it is considered to improve the heating capacity by using the current up to I1 at the time of light load of the electric motor 8 where frosting has not progressed and increasing the number of rotations accordingly. By using the air conditioner of the first embodiment, control is performed so that the current value is constant (for example, I1 is constant) as shown in FIG. 10 (d) within a range where the overcurrent cutoff value is not reached. As shown in (c), it is possible to increase the number of rotations of the electric motor 8 in which frost formation has not progressed at a light load from N0 to the maximum N1, and it is possible to efficiently exchange heat with the outdoor heat exchanger. Thus, it is possible to obtain an air conditioner that can improve the heating capacity.
また、送風ファン7に送風方向と逆方向の風が吹くと、電動機8の負荷が増大し、電流値が増大することがある。従来制御の場合には電流値を制御することが困難であるため、電流値増大により電動機8が過電流遮断により停止し、効率良く熱交換することができなくなるため、暖房能力が低下する課題があるが、本発明の実施の形態1では電流値を一定に制御しているため、逆方向の風が発生した場合においても回転数を低下させて、風が止まった場合には回転数を増加させて暖房運転を継続させることが可能となり、信頼性が高く、暖房能力向上が可能な空気調和機を得ることが可能である。 Moreover, when the wind of the reverse direction to a ventilation direction blows on the ventilation fan 7, the load of the electric motor 8 will increase and an electric current value may increase. In the case of the conventional control, since it is difficult to control the current value, the motor 8 stops due to an overcurrent interruption due to the increase in the current value, and heat exchange cannot be performed efficiently. However, since the current value is controlled to be constant in the first embodiment of the present invention, the rotational speed is decreased even when a reverse wind is generated, and the rotational speed is increased when the wind stops. Thus, it is possible to continue the heating operation, and it is possible to obtain an air conditioner with high reliability and capable of improving the heating capacity.
さらに、室外熱交換器は経年劣化や埃などの蓄積により塞ぎ状態となり、送風ファン7を駆動するために必要なトルクが増大する場合においても、電流値一定となる最適な回転数で運転可能であるため、信頼性が高く、暖房能力向上が可能な空気調和機を得ることが可能である。 Furthermore, even when the outdoor heat exchanger becomes blocked due to aging and accumulation of dust and the torque required to drive the blower fan 7 increases, the outdoor heat exchanger can be operated at an optimum rotational speed at which the current value is constant. Therefore, it is possible to obtain an air conditioner that is highly reliable and capable of improving the heating capacity.
実施の形態2.
実施の形態1の空気調和機においては、電圧保持手段15にてシャント抵抗14の両端電圧Vshのピーク値の電圧Vcを検出する場合、コンデンサー容量や抵抗値の選定の制約により、必要な第一の時定数を得ることが困難な場合がある。その場合、シャント電圧Vshのピーク値の電圧Vcにインバーターの出力周波数の6倍の周波数の脈動が顕著に現れ、検出する電流値Iも脈動し、脈動する電流値Iに基づいて演算される周波数指令ω*も脈動し、制御性の悪化や騒音の悪化が懸念される。
Embodiment 2. FIG.
In the air conditioner of the first embodiment, when the voltage holding means 15 detects the voltage Vc of the peak value Vsh of the
実施の形態2は上記の課題を解決することを目的としており、以下内容について説明する。図1〜図5及び図7〜図10は本実施の形態2でも使用される。また、図11は本発明の実施の形態2における電流検出手段20の構成を示すブロック図である。図11に示すように電流検出手段20にローパスフィルター手段30が追加となった以外は、実施の形態1と何ら変わりないため、同一の符号を付して説明は省略し、変更点のみ説明する。
The purpose of the second embodiment is to solve the above problems, and the contents will be described below. 1 to 5 and FIGS. 7 to 10 are also used in the second embodiment. FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of the current detection means 20 according to Embodiment 2 of the present invention. As shown in FIG. 11, except that a low-
実施の形態1では、電圧保持手段15の出力であるシャント電圧Vshのピーク値の電圧Vcを検出し、電流検出手段20の電圧電流変換手段23にて電流値Iに変換し、制限手段24にて制限を行っていた。これに対し、本実施の形態2では、電圧電流変換手段23の電流値を第二の時定数のローパスフィルター手段30にてインバーターの出力周波数の6倍の周波数の脈動を除去することにより、電流値Iの脈動を抑える。これにより、制御の安定性を確保することができ、騒音の改善を図ることが可能となる。
In the first embodiment, the voltage Vc having the peak value of the shunt voltage Vsh, which is the output of the voltage holding means 15, is detected and converted to the current value I by the voltage / current conversion means 23 of the current detection means 20, and the limiting means 24 Had been restricted. On the other hand, in the second embodiment, the current value of the voltage-
ここで第二の時定数は、第一の時定数にて除去できなかった脈動成分を除去する必要があるため、第一の時定数より高い時定数に設定することで、図12に示すようにローパスフィルター手段30により脈動成分を除去し、安定性の高い空気調和機を得ることができる。 Here, since it is necessary to remove the pulsating component that could not be removed by the first time constant, the second time constant is set to a time constant higher than the first time constant, as shown in FIG. In addition, the pulsation component can be removed by the low-pass filter means 30 to obtain a highly stable air conditioner.
ただし、図12からも分かるようにローパスフィルター手段30により、電圧保持手段15の出力による電流ピーク値との差分ΔIが発生する。ΔIに関しては、実験的に得られた平均のΔIを予め加算して考慮しておくことで、電流値Iの検出誤差を低減することが可能である。 However, as can be seen from FIG. 12, the low-pass filter means 30 generates a difference ΔI from the current peak value due to the output of the voltage holding means 15. With respect to ΔI, it is possible to reduce the detection error of the current value I by previously adding and considering the average ΔI obtained experimentally.
本実施の形態2によれば、過電流遮断値に到達しない範囲で精度良く電流値一定となるよう制御を行うことで、着霜が進行していない電動機8の軽負荷時の回転数を増加させることが可能となり、室外熱交換器により効率良く熱交換することが可能となり、暖房能力を向上させることが可能な空気調和機を得ることが可能となるだけでなく、検出した電流の脈動を抑制することにより安定した制御が可能となり、騒音の少ない空気調和機を得ることが可能となる。 According to the second embodiment, the number of revolutions at the time of light load of the motor 8 where frosting has not progressed is increased by performing control so that the current value is accurately constant within a range that does not reach the overcurrent cutoff value. This makes it possible not only to obtain an air conditioner that can improve the heating capacity, but also to pulsate the detected current. By suppressing it, stable control becomes possible, and an air conditioner with less noise can be obtained.
また、送風ファン7に送風方向と逆方向の風が吹くと、電動機8の負荷が増大し、電流値が増大することがある。従来制御の場合には電流値を制御することが困難であるため、電流値増大により電動機8が過電流遮断により停止し、効率良く熱交換することができなくなるため、暖房能力が低下する課題があるが、本発明の実施の形態1では電流値を一定に制御しているため、逆方向の風が発生した場合においても回転数を低下させて、風が止まった場合には回転数を増加させて暖房運転を継続させることが可能となり、信頼性が高く、暖房能力向上が可能な空気調和機を得ることが可能である。 Moreover, when the wind of the reverse direction to a ventilation direction blows on the ventilation fan 7, the load of the electric motor 8 will increase and an electric current value may increase. In the case of the conventional control, since it is difficult to control the current value, the motor 8 stops due to an overcurrent interruption due to the increase in the current value, and heat exchange cannot be performed efficiently. However, since the current value is controlled to be constant in the first embodiment of the present invention, the rotational speed is decreased even when a reverse wind is generated, and the rotational speed is increased when the wind stops. Thus, it is possible to continue the heating operation, and it is possible to obtain an air conditioner with high reliability and capable of improving the heating capacity.
さらに、室外熱交換器は経年劣化や埃などの蓄積により塞ぎ状態となり、送風ファン7を駆動するために必要なトルクが増大する場合においても、電流値一定となる最適な回転数で運転可能であるため、信頼性が高く、暖房能力向上が可能な空気調和機を得ることが可能である。 Furthermore, even when the outdoor heat exchanger becomes blocked due to aging and accumulation of dust and the torque required to drive the blower fan 7 increases, the outdoor heat exchanger can be operated at an optimum rotational speed at which the current value is constant. Therefore, it is possible to obtain an air conditioner that is highly reliable and capable of improving the heating capacity.
実施の形態3.
実施の形態2の空気調和機においては、電圧保持手段15にてシャント抵抗14の電圧のピーク値を検出する場合、コンデンサー容量や抵抗値の選定の制約により、必要な第一の時定数を得ることが困難な場合における制御安定性向上としてローパスフィルター手段30を用いていた。
本実施の形態3では、シャント抵抗の電圧ピーク値を上記実施の形態よりも正確に検出する態様について説明する。
In the air conditioner of the second embodiment, when the voltage holding means 15 detects the peak value of the voltage of the
In the third embodiment, a mode in which the voltage peak value of the shunt resistor is detected more accurately than in the above embodiment will be described.
図1〜図5及び図7〜図10は本実施の形態3でも使用される。また、図13は本発明の実施の形態3における電流検出手段20の構成を示すブロック図である。図13に示すように電流検出手段20にピークホールド手段31が追加となった以外は、実施の形態1と何ら変わりないため、同一の符号を付して説明は省略し、変更点のみ説明する。
1 to 5 and FIGS. 7 to 10 are also used in the third embodiment. FIG. 13 is a block diagram showing the configuration of the current detection means 20 according to
実施の形態1では、電圧保持手段15の出力であるシャント電圧Vshのピーク値の電圧Vcを検出し、電流検出手段20の電圧電流変換手段23にて電流値Iに変換し、制限手段24にて制限を行っていた。これに対し、本実施の形態3では、電圧電流変換手段23の電流値をピークホールド手段31によりシャント抵抗14に流れる電流値のピーク値のみを抽出し、この電流値のピーク値と電流指令値に基づいて実施の形態1と同様に周波数指令を補正し、補正された周波数指令に基づいて電動機8の周波数を制御することで、電流検出誤差が無く過電流遮断による運転停止のない信頼性の高い空気調和機を得ることが可能となる。
In the first embodiment, the voltage Vc having the peak value of the shunt voltage Vsh, which is the output of the voltage holding means 15, is detected and converted to the current value I by the voltage / current conversion means 23 of the current detection means 20, and the limiting means 24 Had been restricted. On the other hand, in the third embodiment, only the peak value of the current value flowing through the
図14は図13の電流検出手段20におけるピークホールド手段31の動作を示すフローチャートである。次にピークホールド手段31の動作を図14を用いて説明する。ピークホールド手段31は、電圧電流変換手段23の出力をIbufとし(ステップS1401)、例えば初期値0とした電流値Iと比較し(ステップS1402)、Ibufの方が大きい場合には、I=Ibufとすることで、ピーク値を保持する(ステップS1403)。ただし、ノイズ等の影響により瞬間的に通常時よりもかなり高い電流を検出することがあり、ノイズによる電流をそのまま保持し続けると制御の信頼性が低下するため、第三の時定数で減衰させることにより対策を行う(ステップS1404)。以上の動作を繰り返し実行する。 FIG. 14 is a flowchart showing the operation of the peak hold means 31 in the current detection means 20 of FIG. Next, the operation of the peak hold means 31 will be described with reference to FIG. The peak hold means 31 sets the output of the voltage-current conversion means 23 to Ibuf (step S1401), compares it with the current value I set to, for example, the initial value 0 (step S1402), and if Ibuf is larger, I = Ibuf Thus, the peak value is held (step S1403). However, a current that is considerably higher than normal may be detected instantaneously due to the influence of noise, etc., and if the current due to the noise is kept as it is, the reliability of the control will decrease, so it will be attenuated with the third time constant. Thus, a countermeasure is taken (step S1404). The above operation is repeated.
ステップS1404において、IがIbufよりも大きい場合には、Iを初期値として時間tの経過と共に時定数τで減衰するよう、例えばI×exp(−t/τ)のようにマイコン等の演算手段にて演算することで、ノイズ等により誤検知したピーク値を減衰させることが可能となる。 In step S1404, if I is larger than Ibuf, an arithmetic means such as a microcomputer such as I × exp (−t / τ) is used to attenuate with time constant τ with the elapse of time t, with I as an initial value. It is possible to attenuate the peak value erroneously detected due to noise or the like.
また第三の時定数は、第一の時定数にて除去しきれなかったインバーター9の出力電圧の周波数の6倍の周波数成分を除去する必要があるため、第三の時定数の方を大きく設定する必要があり、適切に設定することで図15に示すようにシャント抵抗14に流れる電流のピーク値を検出することが可能となる。
Further, the third time constant needs to remove a frequency component that is six times the frequency of the output voltage of the
本実施の形態3によれば、過電流遮断値に到達しない範囲で精度良く電流値一定となるように制御することで、着霜が進行していない電動機8の軽負荷時の回転数を増加させることが可能となり、室外熱交換器により効率良く熱交換することが可能となり、暖房能力を向上させることが可能な空気調和機を得ることが可能となるだけでなく、検出した電流の脈動を抑制することにより安定した制御が可能となり、騒音の少ない空気調和機を得ることが可能となる。 According to the third embodiment, by controlling so that the current value is accurately constant within a range that does not reach the overcurrent cutoff value, the number of revolutions at the time of light load of the motor 8 where frosting has not progressed is increased. This makes it possible not only to obtain an air conditioner that can improve the heating capacity, but also to pulsate the detected current. By suppressing it, stable control becomes possible, and an air conditioner with less noise can be obtained.
また、送風ファン7に送風方向と逆方向の風が吹くと、電動機8の負荷が増大し、電流値が増大することがある。従来制御の場合には電流値を制御することが困難であるため、電流値増大により電動機8が過電流遮断により停止し、効率良く熱交換することができなくなるため、暖房能力が低下する課題があるが、本発明の実施の形態3では電流値を一定に制御しているため、逆方向の風が発生した場合においても回転数を低下させて、風が止まった場合には回転数を増加させて暖房運転を継続させることが可能となり、信頼性が高く、暖房能力向上が可能な空気調和機を得ることが可能である。 Moreover, when the wind of the reverse direction to a ventilation direction blows on the ventilation fan 7, the load of the electric motor 8 will increase and an electric current value may increase. In the case of the conventional control, since it is difficult to control the current value, the motor 8 stops due to an overcurrent interruption due to the increase in the current value, and heat exchange cannot be performed efficiently. However, since the current value is controlled to be constant in the third embodiment of the present invention, the rotational speed is decreased even when a reverse wind is generated, and the rotational speed is increased when the wind stops. Thus, it is possible to continue the heating operation, and it is possible to obtain an air conditioner with high reliability and capable of improving the heating capacity.
さらに、室外熱交換器は経年劣化や埃などの蓄積により塞ぎ状態となり、送風ファン7を駆動するために必要なトルクが増大する場合においても、電流値一定となる最適な回転数で運転可能であるため、信頼性が高く、暖房能力向上が可能な空気調和機を得ることが可能である。 Furthermore, even when the outdoor heat exchanger becomes blocked due to aging and accumulation of dust and the torque required to drive the blower fan 7 increases, the outdoor heat exchanger can be operated at an optimum rotational speed at which the current value is constant. Therefore, it is possible to obtain an air conditioner that is highly reliable and capable of improving the heating capacity.
実施の形態4.
実施の形態1〜3の空気調和機においては、電圧保持手段15に発生するインバーター9の出力電圧の周波数の6倍の周波数で脈動する電圧から精度良く電流値を検出する方法について説明した。
上記電圧保持手段15によって保持される電圧Vcは充電手段17への充電スピードと、放電手段18の放電スピードの釣り合う場所で値が安定する。この場合、充電可能なシャント電圧のパルス電圧発生時間に対して、電圧ゼロ区間の比率(Duty)が小さくなると、充電時間に対して放電時間が長くなり、図16に示すように電圧誤差が発生する。
In the air conditioners of the first to third embodiments, the method for accurately detecting the current value from the voltage pulsating at the frequency six times the frequency of the output voltage of the
The voltage Vc held by the voltage holding means 15 is stabilized at a place where the charging speed to the charging means 17 and the discharging speed of the discharging
特に図17に示すように、例えばU相電流が最大となるU相上に電流ベクトルが存在する場合、U相のPWM信号によるスイッチングパターン(UP、VN、WN=ON)状態となった場合に、U相電流がシャント抵抗14に流れる。しかし、電流ベクトルに対して、電圧ベクトルの位相差φが大きく異なる(力率が悪い)場合、電圧ベクトルを各要素に分解すると、図に示すようにU相電流をシャント抵抗14に流すための、ベクトルが小さくなるため、シャント抵抗14上にU相電流を流すためのスイッチング時間が短くなり、パルス幅が狭くなり、電圧保持手段15の誤差が大きくなり、ピーク値を検出することが困難になる。
In particular, as shown in FIG. 17, for example, when a current vector exists on the U phase where the U phase current is maximum, a switching pattern (UP, VN, WN = ON) by the U phase PWM signal is entered. , A U-phase current flows through the
さらに暖房運転中は、着霜による影響により時間の経過と共に電動機8にかかる負荷が増大し、図18に示すように運転中の力率が低下していく。そのため前述の通り、電流検出誤差が力率の悪化と共に発生し、電流値を一定に保つことが困難となり、運転状況によっては過電流遮断を生じ、暖房運転を継続できなくなる虞がある。 Further, during heating operation, the load on the motor 8 increases with time due to the influence of frost formation, and the power factor during operation decreases as shown in FIG. For this reason, as described above, a current detection error occurs with the deterioration of the power factor, making it difficult to keep the current value constant, and depending on the operating condition, there is a possibility that the overcurrent is interrupted and the heating operation cannot be continued.
本実施の形態4は上記の課題を解決することを目的としており、以下内容について説明する。図1〜図3、図5及び図7〜図10は本実施の形態4でも使用される。また、図19は本発明の実施の形態4におけるインバーター制御手段11の構成を示すブロック図である。図19に示すように電流検出手段20の入力として電気角周波数ωを追加し、電流検出手段20は図20に示すように電気各角周波数ωを入力とした電流検出値補正手段32が追加となった以外は、他の実施の形態と何ら変わりないため、同一の符号を付して説明は省略し、変更点のみを説明する。
The purpose of the fourth embodiment is to solve the above problems, and the contents will be described below. 1 to 3, 5 and 7 to 10 are also used in the fourth embodiment. FIG. 19 is a block diagram showing the configuration of the inverter control means 11 in
図18に示すように本実施の形態4による制御を用いた場合、電動機8の負荷状況に応じて電気角周波数ωは増減する。つまり電気角周波数ωの低下時は電動機8にかかる負荷が重く力率の悪い状況である。よって電流検出値補正手段32は電気角周波数ωと電流検出誤差の関係を予め図示しない記憶手段に記憶しておき、電気角周波数ωに応じて対応する電流の誤差を記憶手段から読み出した上で、この電流の誤差を補正値として検出した電流値を補正する。これにより、簡単な操作で電流値の補正を行うことが可能である。
As shown in FIG. 18, when the control according to the fourth embodiment is used, the electrical angular frequency ω increases or decreases according to the load status of the electric motor 8. That is, when the electrical angular frequency ω is lowered, the load on the motor 8 is heavy and the power factor is poor. Therefore, the current detection
電気角周波数ωにより電流検出誤差を補正する方法について述べたが、力率やパルス幅などの情報を用いて電流検出誤差を補正しても何ら問題ないことは言うまでもない。
例えば、力率の場合には、電流検出値補正手段32は、力率と電流検出誤差の関係を予め図示しない記憶手段に記憶しておき、シャント抵抗14に流れるU相の電流ベクトルと、シャント抵抗14の両端電圧とに基づいて力率を算出し、得られた力率に応じて対応する電流の誤差を記憶手段から読み出した上で、この電流の誤差を補正値として検出した電流値を補正する。これにより、簡単な操作で電流値の補正を行うことが可能である。
また、パルス幅の場合には、電流検出値補正手段32は、図16に示すシャント抵抗14に印加される電圧のDutyと電流検出誤差の関係を予め図示しない記憶手段に記憶しておき、シャント抵抗14に印加される電圧のDutyに応じて対応する電流の誤差を記憶手段から読み出した上で、この電流の誤差を補正値として検出した電流値を補正する。これにより、簡単な操作で電流値の補正を行うことが可能である。
Although the method for correcting the current detection error with the electrical angular frequency ω has been described, it goes without saying that there is no problem even if the current detection error is corrected using information such as the power factor and the pulse width.
For example, in the case of the power factor, the current detection value correction means 32 stores the relationship between the power factor and the current detection error in a storage means (not shown) in advance, and the U-phase current vector flowing through the
In the case of the pulse width, the current detection
本実施の形態4によれば、過電流遮断値に到達しない範囲で精度良く電流値一定となるよう制御を行うことで、着霜が進行していない電動機8の軽負荷時の回転数を増加させることが可能となり、室外熱交換器により効率良く熱交換することが可能となり、暖房能力を向上させることが可能な空気調和機を得ることが可能となるだけでなく、検出した電流の脈動を抑制することにより安定した制御が可能となり、騒音の少ない空気調和機を得ることが可能となる。 According to the fourth embodiment, by performing control so that the current value is accurately constant within a range that does not reach the overcurrent cutoff value, the number of revolutions at the time of light load of the motor 8 where frosting has not progressed is increased. This makes it possible not only to obtain an air conditioner that can improve the heating capacity, but also to pulsate the detected current. By suppressing it, stable control becomes possible, and an air conditioner with less noise can be obtained.
また、送風ファン7に送風方向と逆方向の風が吹くと、電動機8の負荷が増大し、電流値が増大することがある。従来制御の場合には電流値を制御することが困難であるため、電流値増大により電動機8が過電流遮断により停止し、効率良く熱交換することができなくなるため、暖房能力が低下する課題があるが、本発明の実施の形態4では電流値を一定に制御しているため、逆方向の風が発生した場合においても回転数を低下させて、風が止まった場合には回転数を増加させて暖房運転を継続させることが可能となり、信頼性が高く、暖房能力向上が可能な空気調和機を得ることが可能である。 Moreover, when the wind of the reverse direction to a ventilation direction blows on the ventilation fan 7, the load of the electric motor 8 will increase and an electric current value may increase. In the case of the conventional control, since it is difficult to control the current value, the motor 8 stops due to an overcurrent interruption due to the increase in the current value, and heat exchange cannot be performed efficiently. However, since the current value is controlled to be constant in the fourth embodiment of the present invention, the rotational speed is decreased even when a reverse wind is generated, and the rotational speed is increased when the wind stops. Thus, it is possible to continue the heating operation, and it is possible to obtain an air conditioner with high reliability and capable of improving the heating capacity.
さらに、室外熱交換器は経年劣化や埃などの蓄積により塞ぎ状態となり、送風ファン7を駆動するために必要なトルクが増大する場合においても、電流値一定となる最適な回転数で運転可能であるため、信頼性が高く、暖房能力向上が可能な空気調和機を得ることが可能である。 Furthermore, even when the outdoor heat exchanger becomes blocked due to aging and accumulation of dust and the torque required to drive the blower fan 7 increases, the outdoor heat exchanger can be operated at an optimum rotational speed at which the current value is constant. Therefore, it is possible to obtain an air conditioner that is highly reliable and capable of improving the heating capacity.
本発明の実施の形態1〜4については、磁極位置センサの出力に基づいて電動機8を制御していたが、電動機8の相電流検出による磁極位置センサレス制御を用いて本制御を行っても何ら問題ないことは言うまでもない。 In the first to fourth embodiments of the present invention, the electric motor 8 is controlled based on the output of the magnetic pole position sensor. However, even if this control is performed using the magnetic pole position sensorless control based on the phase current detection of the electric motor 8, no matter what. It goes without saying that there is no problem.
本発明の活用例としては、空気調和機は勿論、ヒートポンプ給湯機や電気掃除機などの送風ファンを用いる機器において適用が可能である。 As an application example of the present invention, not only an air conditioner but also an apparatus using a blower fan such as a heat pump water heater or a vacuum cleaner can be applied.
1 圧縮機、2 四方弁、3 室外熱交換器、4 膨張弁、5 室内熱交換器、6 冷媒配管、7 送風ファン、8 電動機、9 インバーター、10 直流電源、11 インバーター制御手段、12 直流電圧検出手段、13 磁極位置検出手段、14 シャント抵抗、15 電圧保持手段、16a〜16f スイッチング素子、17 充電手段、18 放電手段、19 位置・速度推定手段、20 電流検出手段、21 周波数指令演算手段、22 電圧制御手段、23 電圧電流変換手段、24 制限手段、25 周波数補正演算手段、26 回転数指令制限手段、27 電圧指令振幅演算手段、28 三相電圧指令演算手段、29 PWM生成手段、30 ローパスフィルター手段、31 ピークホールド手段、32 電流検出値補正手段、33 逆流防止手段、34 電圧降下補償手段。
DESCRIPTION OF
Claims (11)
この室外熱交換器に送風する室外ファンと、
この室外ファンを駆動する電動機と、
直流電源を電源として前記電動機に電圧を印加するインバーターと、
前記インバーターの出力する電圧を制御するインバーター制御手段と、
前記直流電源と前記インバーター間に接続されたシャント抵抗と、
このシャント抵抗の両端電圧に逆流防止手段を介して接続された充電手段と、
前記充電手段に充電された電圧を、前記インバーターの出力する電圧の周期の1/6倍以上である第一の時定数にて放電する放電手段と、を備え、
前記インバーター制御手段は、
前記充電手段に充電された電圧に基づいて前記シャント抵抗に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段の出力に応じて前記インバーターによって出力される電圧の周波数を制御する周波数制御手段と、を備え、
前記周波数制御手段は、前記電流検出手段の出力と過電流遮断値以下である電流制御値との偏差に基づいて前記インバーターにより出力する電圧の周波数を補正する周波数補正手段を備え、
前記周波数制御手段は、
前記電流検出手段の出力が前記電流制御値を超過した場合に、前記インバーターによって出力される電圧の周波数を低下させ、前記電流制御値を下回った場合に、前記インバーターによって出力される電圧の周波数を増加させ、
前記インバーター制御手段は、
前記過電流遮断値に到達しない範囲で電流値を一定にさせた状態で前記電動機の回転数を制御する
ことを特徴とする空気調和機。 An outdoor heat exchanger,
An outdoor fan that blows air to the outdoor heat exchanger;
An electric motor that drives the outdoor fan;
An inverter that applies a voltage to the motor using a DC power source as a power source;
Inverter control means for controlling the voltage output from the inverter;
A shunt resistor connected between the DC power source and the inverter;
Charging means connected to the voltage across the shunt resistor via backflow prevention means;
Discharging means for discharging the voltage charged in the charging means with a first time constant that is 1/6 times or more of the cycle of the voltage output from the inverter ,
The inverter control means,
Current detecting means for detecting a current flowing through the shunt resistor based on a voltage charged in the charging means;
Frequency control means for controlling the frequency of the voltage output by the inverter according to the output of the current detection means,
The frequency control means includes frequency correction means for correcting the frequency of the voltage output by the inverter based on the deviation between the output of the current detection means and a current control value that is equal to or less than the overcurrent cutoff value,
The frequency control means includes
When the output of said current detecting means exceeds the current control value, lowers the frequency of the voltage output by the pre-Symbol inverter, if it falls below the current control value, the frequency of the voltage output by the inverter increase,
The inverter control means includes
The number of revolutions of the motor is controlled in a state where the current value is kept constant within a range not reaching the overcurrent cutoff value.
Air conditioner, wherein a call.
前記電流検出手段は、前記コンデンサーに充電された電圧と前記シャント抵抗の抵抗値に基づいて電流値を求めることを特徴とする請求項1に記載の空気調和機。 The charging means is constituted by a capacitor,
The air conditioner according to claim 1, wherein the current detection unit obtains a current value based on a voltage charged in the capacitor and a resistance value of the shunt resistor.
前記インバーターにより出力される電圧の電気角周波数に応じて対応する電流の誤差を記憶手段から読み出した上で、この電流の誤差を補正値として検出した電流値を補正することを特徴とする請求項8に記載の空気調和機。 The current detection value correction means includes storage means for storing a relationship between an electrical angular frequency and a current detection error,
The current value detected by using the current error as a correction value is corrected after reading out the current error corresponding to the electrical angular frequency of the voltage output by the inverter from the storage means. 8. The air conditioner according to 8 .
前記シャント抵抗に流れるU相の電流ベクトルと、前記シャント抵抗に印加される電圧とに基づいて得られる力率に応じて対応する電流の誤差を記憶手段から読み出した上で、この電流の誤差を補正値として検出した電流値を補正することを特徴とする請求項8に記載の空気調和機。 The current detection value correction means includes storage means for storing a relationship between a power factor and a current detection error,
The current error corresponding to the power factor obtained based on the U-phase current vector flowing through the shunt resistor and the voltage applied to the shunt resistor is read from the storage means, and the current error is calculated. The air conditioner according to claim 8 , wherein the detected current value is corrected.
前記シャント抵抗に印加される電圧のDutyに応じて対応する電流の誤差を記憶手段から読み出した上で、この電流の誤差を補正値として検出した電流値を補正することを特徴とする請求項8に記載の空気調和機。 The current detection value correction means includes storage means for storing a relationship between a duty of a voltage applied to the shunt resistor and a current detection error,
In terms of the error of the current corresponding according to Duty of the voltage applied to the shunt resistor is read from the storage means, according to claim 8, characterized in that to correct the current value detected as a correction value to the error of the current Air conditioner as described in.
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