(57)【要約】【課題】リアクトルの発熱を抑制する制御装置を提供する。【解決手段】制御装置は、リアクトルと当該リアクトルに対応するスイッチング素子を備える力率改善回路を備える電力変換装置の制御装置であって、前記リアクトルの温度を推定する温度推定部と、前記温度に基づいて、前記スイッチング素子に対するスイッチング制御の実行と停止を制御するスイッチング制御部と、を備える。【選択図】図２
2020184867.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リアクトルと当該リアクトルに対応するスイッチング素子を備える力率改善回路の制御装置であって、
前記リアクトルの温度を推定する温度推定部と、
前記温度に基づいて、前記スイッチング素子に対するスイッチング制御の実行と停止を切り替えるスイッチング制御部と、
を備える制御装置。
【請求項２】
前記スイッチング制御部は、前記温度が所定の第１閾値以上となると、前記スイッチング制御を停止する、
請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記スイッチング制御部は、前記温度が所定の第２閾値以下となると、前記スイッチング制御を実行する、
請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記力率改善回路は、第１のリアクトルおよび当該第１のリアクトルに対応する第１のスイッチング素子と、第２のリアクトルおよび当該第２のリアクトルに対応する第２のスイッチング素子と、を備え、
前記温度推定部は、前記第１のリアクトルおよび前記第２のリアクトルの温度を推定し、
前記スイッチング制御部は、前記第１のリアクトルの温度が前記第１閾値以上となると、前記第１のスイッチング素子に対する前記スイッチング制御を停止し、前記第２閾値以下となると、前記第１のスイッチング素子に対する前記スイッチング制御を実行する、
請求項３に記載の制御装置。
【請求項５】
前記スイッチング制御部は、前記第２のリアクトルの温度が前記第１閾値以上となると、前記第２のスイッチング素子に対する前記スイッチング制御を停止し、前記第２閾値以下となると、前記第２のスイッチング素子に対する前記スイッチング制御を実行する、
請求項４に記載の制御装置。
【請求項６】
前記スイッチング制御部は、
前記第１のスイッチング素子に対する前記スイッチング制御を実行し、前記第２のスイッチング素子に対する前記スイッチング制御を停止している状態で、前記第１のリアクトルの温度が前記第１閾値以上となった場合、
前記第１のスイッチング素子に対する前記スイッチング制御を停止し、前記第２のスイッチング素子に対する前記スイッチング制御を開始する、
請求項４または請求項５に記載の制御装置。
【請求項７】
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の制御装置と、
リアクトルと当該リアクトルに対応するスイッチング素子を備える力率改善回路を含む交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
前記コンバータが変換した直流電力を交流電力に変換するインバータと、
を備える電力変換装置。
【請求項８】
リアクトルと当該リアクトルに対応するスイッチング素子を備える力率改善回路の制御方法であって、
前記リアクトルの温度を推定するステップと、
前記温度に基づいて、前記スイッチング素子に対するスイッチング制御の実行と停止を切り替えるステップと、
を有する制御方法。
【請求項９】
リアクトルと当該リアクトルに対応するスイッチング素子を備える力率改善回路を制御するコンピュータに、
リアクトルと当該リアクトルに対応するスイッチング素子を備える力率改善回路を備える電力変換装置の制御方法であって、
前記リアクトルの温度を推定するステップと、
前記温度に基づいて、前記スイッチング素子に対するスイッチング制御の実行と停止を切り替えるステップと、
を実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置、電力変換装置、制御方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
商用電源から供給される交流電力を整流回路で直流電圧に変換し、変換後の直流電圧をインバータで交流に変換して負荷に供給する電力変換装置が提供されている。電力変換装置は、力率の改善や高調波の抑制を目的とする力率改善回路を備えている。力率改善回路は、例えば、リアクトルとスイッチング素子を備えている。このスイッチング素子のオン、オフを切り替えると、電力変換装置を流れる電流の波形を正弦波に近づけ、力率を改善することができる。この力率改善回路でスイッチング制御を行うと、リアクトルが熱を持つ。
【０００３】
特許文献１には、演算負荷を大幅に増大させることなく簡易な方法にてリアクトル損を演算し、このリアクトル損をリアクトルの発熱量の閾値と比較し、リアクトル損が予め設定した発熱量の閾値を超える場合には機器の動作（負荷）を停止することでリアクトルにおける発熱を抑制することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１１３００７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
力率改善回路はリアクトルに生じる熱を考慮して設計される。しかし、運転環境によっては冷却能力が発揮されずリアクトルが過熱され、近接部品に接触すると発煙や発火する可能性がある。
【０００６】
そこでこの発明は、上述の課題を解決することのできる制御装置、電力変換装置、制御方法及びプログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、制御装置は、リアクトルと当該リアクトルに対応するスイッチング素子を備える力率改善回路の制御装置であって、前記リアクトルの温度を推定する温度推定部と、前記温度に基づいて、前記スイッチング素子に対するスイッチング制御の実行と停止を切り替えるスイッチング制御部と、を備える。
【０００８】
本発明の一態様によれば、前記スイッチング制御部は、前記温度が所定の第１閾値以上となると、前記スイッチング制御を停止する。
【０００９】
本発明の一態様によれば、前記スイッチング制御部は、前記温度が所定の第２閾値未満となると、前記スイッチング制御を実行する。
【００１０】
本発明の一態様によれば、前記力率改善回路は、第１のリアクトルおよび当該第１のリアクトルに対応する第１のスイッチング素子と、第２のリアクトルおよび当該第２のリアクトルに対応する第２のスイッチング素子と、を備え、前記温度推定部は、前記第１のリアクトルおよび前記第２のリアクトルの温度を推定し、前記スイッチング制御部は、前記第１のリアクトルの温度が前記第１閾値以上となると、前記第１のスイッチング素子に対する前記スイッチング制御を停止し、前記第２閾値以下となると、前記第１のスイッチング素子に対する前記スイッチング制御を実行する。
【００１１】
本発明の一態様によれば、前記スイッチング制御部は、前記第２のリアクトルの温度が前記第１閾値以上となると、前記第２のスイッチング素子に対する前記スイッチング制御を停止し、前記第２閾値以下となると、前記第２のスイッチング素子に対する前記スイッチング制御を実行する。
【００１２】
本発明の一態様によれば、前記スイッチング制御部は、前記第１のスイッチング素子に対するスイッチング制御を実行し、前記第２のスイッチング素子に対するスイッチング制御を停止している状態で、前記第１のリアクトルの温度が前記第１閾値以上となった場合、前記第１のスイッチング素子に対する前記スイッチング制御を停止し、前記第２のスイッチング素子に対する前記スイッチング制御を開始する。
【００１３】
本発明の一態様によれば、電力変換装置は、上記の何れかに記載の制御装置と、リアクトルと当該リアクトルに対応するスイッチング素子を備える力率改善回路を含む交流電力を直流電力に変換するコンバータと、前記コンバータが変換した直流電力を交流電力に変換するインバータと、を備える。
【００１４】
本発明の一態様によれば、制御方法は、リアクトルと当該リアクトルに対応するスイッチング素子を備える力率改善回路の制御方法であって、前記リアクトルの温度を推定するステップと、前記温度に基づいて、前記スイッチング素子に対するスイッチング制御の実行と停止を切り替えるステップと、を有する。
【００１５】
本発明の一態様によれば、プログラムは、リアクトルと当該リアクトルに対応するスイッチング素子を備える力率改善回路を制御するコンピュータに、リアクトルと当該リアクトルに対応するスイッチング素子を備える力率改善回路を備える電力変換装置の制御方法であって、前記リアクトルの温度を推定するステップと、前記温度に基づいて、前記スイッチング素子に対するスイッチング制御の実行と停止を切り替えるステップと、を実行させる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、リアクトルの過熱を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態における電力変換装置の一例を示す第１の図である。
【図２】本発明の一実施形態における制御装置の一例を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態におけるリアクトルの駆動台数制御を説明する図である。
【図４】本発明の一実施形態におけるリアクトルの駆動台数制御の一例を示すフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態におけるリアクトルの駆動停止制御を説明する図である。
【図６】本発明の一実施形態におけるリアクトルの駆動停止制御の一例を示すフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態におけるリアクトルの駆動個数および駆動停止制御の一例を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態における電力変換装置の一例を示す第２の図である。
【図９】本発明の一実施形態における制御装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
＜実施形態＞
以下、本発明の一実施形態による力率改善制御（高周波抑制制御）について、図１〜図９を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態における電力変換装置の一例を示す図である。
電力変換装置３は、空気調和機１の圧縮機２に電力を供給する。圧縮機２と、電力変換装置３とは、空気調和機１に搭載される。電力変換装置３は、交流電源５から受電した交流電力を、三相交流電力に変換して圧縮機２のモータ４に出力する。
制御装置１０は、電力変換装置３を制御し、モータ４を空気調和機１の負荷に応じた回転数で駆動する。モータ４が電力変換装置３からの印加によって回転駆動することにより、圧縮機２が冷媒を圧縮し、空気調和機１が備える冷媒回路（図示せず）へ冷媒を供給する。
【００１９】
電力変換装置３は、図１に示すように、コンバータ３１と、インバータ３７と、制御装置１０と、入力電流検出部２０と、ゼロクロス検出部２１と、電流検出部２２ａ，２２ｂを備える。コンバータ３１は、交流電源５からの交流電力を直流電力に変換してインバータ３７に出力する装置である。コンバータ３１は、整流回路３２０と、力率改善回路３３０と、平滑コンデンサ３６と、を備える。
【００２０】
整流回路３２０は、ダイオード３２ａ〜３２ｄによって構成される。整流回路３２０は、交流電源５より入力された交流電力を直流電力に変換し、力率改善回路３３０へ出力する。
【００２１】
力率改善回路３３０は、平滑コンデンサ３６へ電流を流し、インバータ３７に入力される電圧を生成する。力率改善回路３３０は、リアクトル３３ａ，３３ｂと、ダイオード３４と、スイッチング素子３５ａ，３５ｂと、を備える。リアクトル３３ａ，３３ｂは、それぞれ第１端子と、第２端子と、を備える。ダイオード３４は、アノード端子と、カソード端子と、を備える。スイッチング素子３５ａ，３５ｂは、それぞれ第１端子と、第２端子と、第３端子と、を備える。スイッチング素子３５ａ，３５ｂは、第１端子が受ける信号に応じて、オン状態となる期間とオフ状態となる期間とが切り替わることにより、第２端子から第３端子に流れる電流を制御し、力率改善回路３３０に流れる電流の値を変化させる。スイッチング素子３５ａ，３５ｂとしては、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Field Effect Transistor）、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等が挙げられる。スイッチング素子３５ａ，３５ｂが例えばｎＭＯＳトランジスタである場合、スイッチング素子３５ａ，３５ｂの第１端子はゲート端子であり、第２端子はソース端子であり、第３端子はドレイン端子である。力率改善回路３３０は、高調波抑制回路とも呼ばれる。
【００２２】
平滑コンデンサ３６は、第１端子と、第２端子と、を備える。平滑コンデンサ３６は、力率改善回路３３０から電流を取得する。
【００２３】
インバータ３７は、コンバータ３１から出力された直流電力を三相交流電力に変換して圧縮機２のモータ４に出力する装置である。インバータ３７のスイッチング素子３７ａ等の第１端子は、制御装置１０の第２出力端子に接続される。スイッチング素子３７ａ等の第２端子はインバータ３７が備える他のスイッチング素子、第３端子はモータ４の入力端子に接続される。制御装置１０は、インバータ３７が備えるブリッジ回路のスイッチング素子３７ａ等のオンとオフを切り替える。これによりインバータ３７は、三相交流電力を生成し、生成した三相交流電力をモータ４に出力する。なお、インバータ制御の具体的な手法の例としては、ベクトル制御、センサレスベクトル制御、Ｖ／Ｆ（Variable Frequency）制御、過変調制御、１パルス制御などが挙げられる。
【００２４】
入力電流検出部２０は、入力端子と、出力端子と、を備える。入力電流検出部２０は、交流電源５へのリターン電流（以下、「入力電流」と記載）を検出する電流計である。入力電流検出部２０は、検出した入力電流の情報を制御装置１０へ出力する。
【００２５】
ゼロクロス検出部２１は、第１入力端子と、第２入力端子と、出力端子と、を備える。
ゼロクロス検出部２１は、第１入力端子と、第２入力端子とを介して、交流電源５が出力する電圧のゼロクロス点を検出する。ゼロクロス点は、交流電源５が出力する電圧がゼロボルトを交差する時刻を示す。ゼロクロス検出部２１は、セロクロス点の情報を含むゼロクロス信号を生成する。ゼロクロス検出部２１は、出力端子を介してゼロクロス信号を制御装置１０に出力する。
【００２６】
電流検出部２２ａ，２２ｂは、入力端子と、出力端子と、を備える。電流検出部２２ａは、リアクトル３３ａを流れる電流（以下、「リアクトル電流」と記載）を検出する電流計である。電流検出部２２ａは、検出した入力電流の情報を制御装置１０へ出力する。同様に電流検出部２２ｂは、リアクトル３３ｂを流れるリアクトル電流を検出する電流計である。電流検出部２２ｂは、検出した入力電流の情報を制御装置１０へ出力する。
【００２７】
交流電源５は、出力端子と、基準端子と、を備える。交流電源５は、コンバータ３１に交流電力を供給する。
【００２８】
整流回路３２０の入力端子（ダイオード３２ａのアノード端子）は、交流電源５の出力端子と、ゼロクロス検出部２１の第１入力端子とに接続される。整流回路３２０の入力側の基準端子（ダイオード３２ｂのアノード端子）は、交流電源５の基準端子と、ゼロクロス検出部２１の第２入力端子と、入力電流検出部２０の入力端子とに接続される。整流回路３２０の出力端子（ダイオード３２ａ，３２ｂのカソード端子）は、リアクトル３３の第１端子に接続される。整流回路３２０の出力側の基準端子（ダイオード３２ｃ，３２ｄのアノード端子）は、スイッチング素子３５ａ，３５ｂの第３端子と、平滑コンデンサ３６の第２端子と、インバータ３７の基準端子とに接続される。リアクトル３３ａ，３３ｂの第２端子は、ダイオード３４のアノード端子と、スイッチング素子３５ａ，３５ｂの第２端子とに接続される。ダイオード３４のカソード端子は、平滑コンデンサ３６の第１端子と、インバータ３７の入力端子とに接続される。
【００２９】
制御装置１０は、複数の入力端子と、複数の出力端子とを備える。スイッチング素子３５ａ，３５ｂの第１端子は、制御装置１０の第１出力端子に接続される。制御装置１０の第１入力端子は、入力電流検出部２０の出力端子に接続される。制御装置１０の第２入力端子は、ゼロクロス検出部２１の出力端子に接続される。インバータ３７のスイッチング素子３７ａ等の第１端子は、制御装置１０の第２出力端子に接続される。制御装置１０の第３入力端子は、電流検出部２２ａの出力端子に接続される。制御装置１０の第４入力端子は、電流検出部２２ｂの出力端子に接続される。制御装置１０は、例えば、第１入力端子を介して、入力電流検出部２０から入力電流の情報を取得し、入力電流を監視する。制御装置１０は、第２入力端子を介して、ゼロクロス検出部２１からゼロクロス信号を取得し、スイッチング素子３５のオンとオフを切り替えるスイッチング制御を実行する。また、制御装置１０は、第３入力端子を介して、電流検出部２２ａからリアクトル電流の情報を取得し、リアクトル３３ａの温度を推定して、リアクトル３３ａが過熱しないように、スイッチング素子３５ａに対するスイッチング制御の実行と停止を切り替える。同様に制御装置１０は、第４入力端子を介して、電流検出部２２ｂからリアクトル電流の情報を取得し、リアクトル３３ｂの温度を推定して、リアクトル３３ｂが過熱しないように、スイッチング素子３５ｂに対するスイッチング制御の実行と停止を切り替える。
【００３０】
図２は、本発明の一実施形態における制御装置の一例を示すブロック図である。
制御装置１０は、例えばマイコン等のＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）を備えたコンピュータである。図示するように制御装置１０は、データ取得部１１と、温度推定部１２と、スイッチング制御部１３と、駆動リアクトル数変更部１４と、を備えている。制御装置１０は、このほかにもインバータ３７を制御する機能などを備えるが本実施形態に関係のない機能の説明は省略する。
【００３１】
データ取得部１１は、入力電流検出部２０から入力電流の計測値を取得する。データ取得部１１は、ゼロクロス検出部２１からゼロクロス信号を取得する。データ取得部１１は、電流検出部２２ａ、２２ｂからそれぞれリアクトル３３ａ，３３ｂのリアクトル電流を取得する。
【００３２】
温度推定部１２は、データ取得部１１が取得した入力電流に基づいて、リアクトル３３ａ、３３ｂの温度を推定する。例えば、リアクトル３３ａの温度について、温度推定部１２は、電流検出部２２ａが計測した単位時間ごとのリアクトル電流の２乗とリアクトル３３ａのＤＣ抵抗とを乗じた値を積算して、この積算結果に所定の係数を乗じてリアクトル３３ａによる損失Ｐを算出する。次に温度推定部１２は、予め定められたリアクトル３３ａにおける損失とリアクトル３３ａの温度との関係を定めたテーブルや関数を用いて、損失Ｐに対応するリアクトル３３ａの温度を算出する。
【００３３】
スイッチング制御部１３は、ゼロクロス検出部２１から取得したゼロクロス信号に基づいて、スイッチング素子３５ａ，３５ｂのオンとオフを切り替えるスイッチング制御（ＰＡＭ制御）を実行又は停止する。例えば、スイッチング制御部１３は、所定のキャリア（三角波）と交流電源５から供給される電流に含まれる基本波に相当する正弦波を示す変調波を生成する。変調波の周期はゼロクロスが訪れる周期である。そして、スイッチング制御部１３は、キャリアと変調波とを比較し、キャリアの値が変調波の値を上回る期間はオン、キャリアの値が変調波の値以下となる期間はオフとするスイッチング信号（ＰＷＭ信号、ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）を生成する（三角波比較方式）。スイッチング制御部１３が、スイッチング素子３５ａ，３５ｂのオン、オフを切り替えることにより、入力電流の波形を、変調波と同様の波形に制御することができる。
また、スイッチング制御部１３は、温度推定部１２が推定した温度に基づいて、スイッチング制御の実行と停止を切り替える。例えば、リアクトル３３ａの温度が所定の第１閾値以上となると、スイッチング素子３５ａに対するスイッチング制御を停止し、リアクトル３３ａの温度が所定の第２閾値以下となると、スイッチング素子３５ａに対するスイッチング制御を実行する。リアクトル３３ｂおよびスイッチング素子３５ｂについても同様である。
【００３４】
駆動リアクトル数変更部１４は、入力電流検出部２０が計測する入力電流の大きさに基づいて、１台のリアクトルを駆動するか、２台のリアクトルを駆動するかを決定する。リアクトルを駆動するとは、対応するスイッチング素子のスイッチング制御を実行することをいう。例えば、リアクトル３３ａを駆動するとは、スイッチング素子３５ａのスイッチング制御を行うことをいう。また、力率改善回路３３０回路において、１台のリアクトルを駆動するとは、スイッチング素子３５ａまたはスイッチング素子３５ｂの何れか１つをスイッチング制御し、他の１つのスイッチング制御を行わないことをいう。同様に２台のリアクトルを駆動するとは、スイッチング素子３５ａとスイッチング素子３５ｂの両方をスイッチング制御することをいう。駆動リアクトル数変更部１４は、入力電流が第１閾値以上となると、２台のリアクトルを駆動し、第２閾値以下となると、１台のみのリアクトルを駆動する。２台のリアクトルを駆動するのは、入力電流が大きいと、入力電流に含まれる高調波成分を抑制しきれない為である。従って、入力電流が大きいときには２台のリアクトルを駆動し、入力電流が小さいときには１台のみリアクトルを駆動する。
【００３５】
図３は、本発明の一実施形態におけるリアクトルの駆動個数制御を説明する図である。
図３にリアクトルの駆動個数を決定する閾値の一例を示す。図３に示す閾値Ｘ１、Ｘ２には、Ｘ１＜Ｘ２が成立する。次に図４を用いて、閾値Ｘ１，Ｘ２に基づいてリアクトルの駆動個数を制御する処理を説明する。
【００３６】
図４は、本発明の一実施形態におけるリアクトルの駆動個数制御の一例を示すフローチャートである。
制御装置１０は、インバータ３７を制御し、空気調和機１の負荷に応じた回転数で圧縮機２を駆動している。また、制御装置１０では、データ取得部１１が、所定の時間間隔で入力電流検出部２０から入力電流の計測値を取得している。駆動リアクトル数変更部１４は、例えば、データ取得部１１が入力電流の計測値を取得する度に以下の処理を行う。
【００３７】
まず、駆動リアクトル数変更部１４は、データ取得部１１が取得した入力電流から実効値を算出する。データ取得部１１は入力電流の実効値と閾値Ｘ２とを比較する。入力電流の実効値がＸ２（Ａ）以上であれば（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）、駆動リアクトル数変更部１４は、駆動するリアクトルの数を２個に決定する（ステップＳ１２）。入力電流の実効値がＸ２（Ａ）未満の場合（ステップＳ１１；Ｎｏ）、駆動リアクトル数変更部１４は、駆動しているリアクトルの数が１個か否かを判定する（ステップＳ１３）。駆動個数が２個の場合（ステップＳ１３；Ｎｏ）、駆動リアクトル数変更部１４は、データ取得部１１が取得した入力電流の実効値と閾値Ｘ１とを比較する。入力電流の実効値がＸ１（Ａ）以下であれば（ステップＳ１４；Ｙｅｓ）、駆動リアクトル数変更部１４は、駆動するリアクトルの数を１個に決定する（ステップＳ１５）。
【００３８】
駆動リアクトル数変更部１４がリアクトルの駆動個数を決定すると、スイッチング制御部１３が、その決定に従ってスイッチング素子３５ａ，３５ｂのスイッチング制御を行う。例えば、駆動リアクトル数変更部１４がリアクトルの駆動個数を２個と決定すると、スイッチング制御部１３は、スイッチング素子３５ａおよびスイッチング素子３５ｂのスイッチング制御を実行する。スイッチング制御部１３は、ＰＡＭ制御により、スイッチング素子３５ａおよびスイッチング素子３５ｂを同じタイミングでオンまたはオフさせる。
【００３９】
駆動リアクトル数変更部１４がリアクトルの駆動個数を１個と決定すると、スイッチング制御部１３は、スイッチング素子３５ａまたはスイッチング素子３５ｂの何れか１つについてスイッチング制御を実行し、他の１つのスイッチング制御は停止する。
【００４０】
図３に示すように閾値にはヒステリシス幅が設けられている。例えば、空気調和機１の負荷が増加し、それに伴い入力電流が大きくなっていくような状況では、駆動リアクトル数変更部１４は、入力電流の実効値がＸ２（Ａ）以上となるとリアクトルの駆動個数を２個に決定する。その後、空気調和機１の負荷の低下し、入力電流が小さくなっていくような状況では、駆動リアクトル数変更部１４は、入力電流の実効値がＸ１（Ａ）以下となるとリアクトルの駆動個数を１個に決定する。ヒステリシス幅を設けることで、入力電流の検出誤差や、微小な変動によって、駆動個数が頻繁に切り替わり、制御が不安定になるのを防ぐことができる。
【００４１】
ここで、例えば、リアクトル３３ａ、３３ｂの両方を駆動する運転状態が長く続くと、何れか１つ又は両方のリアクトル３３の温度が上昇する場合がある。あるいは、リアクトル３３ａのみが稼働する運転状態が長く続く場合、リアクトル３３ａの温度が上昇し、リアクトル３３ｂの温度は比較的低温のままとなる。リアクトル３３ａ等の温度が過熱すると故障が発生し、空気調和機１の運転を停止しなければならない状況が生じ得る。そこで、スイッチング制御部１３は、温度推定部１２が推定したリアクトル３３ａ，３３ｂの温度に応じて、それらが過熱する前にスイッチング制御を停止する。次に図５、図６を用いて、リアクトルの駆動、停止の切り替え制御について説明する。
【００４２】
図５は、本発明の一実施形態におけるリアクトルの駆動停止制御を説明する図である。
図５にリアクトルの駆動と停止を決定する閾値の一例を示す。図５に示す閾値Ｔｈ１、Ｔｈ２には、ヒステリシス幅が設けられていてＴｈ１＜Ｔｈ２が成立する。スイッチング制御部１３は、温度推定部１２が推定したリアクトル３３ａの温度と、閾値Ｔｈ１、Ｔｈ２に基づいて、スイッチング素子３５ａに対するスイッチング制御の実行、停止を切り替える。次に図６を用いて、閾値Ｔｈ１、Ｔｈ２に基づく、リアクトルの駆動と停止を切り替える処理について説明する。
【００４３】
図６は、本発明の一実施形態におけるリアクトルの駆動停止制御の一例を示すフローチャートである。
制御装置１０は、インバータ３７を制御し、空気調和機１の負荷に応じた回転数で圧縮機２を駆動している。データ取得部１１は、所定の時間間隔で入力電流検出部２０から入力電流の計測値を取得し、ゼロクロス検出部２１からはゼロクロス信号を取得する。データ取得部１１は、所定の時間間隔で電流検出部２２ａからリアクトル３３ａのリアクトル電流を取得し、電流検出部２２ｂからリアクトル３３ｂのリアクトル電流を取得する。一例としてリアクトル３３ａが稼働対象（入力電流がＸ２（Ａ）以上）の場面におけるリアクトル３３ａに対する駆動、停止の切り替え処理を説明する。
制御装置１０は、電流検出部２２ａからリアクトル３３ａのリアクトル電流を取得する度に以下の処理を行う。
【００４４】
温度推定部１２は、リアクトル３３ａのリアクトル電流を用いて、リアクトル３３ａの温度Ｔを推定する（ステップＳ２１）。例えば、温度推定部１２は、リアクトル電流の２乗とリアクトル３３ａのＤＣ抵抗を乗じた値を積算等して損失Ｐを算出する。温度推定部１２は、損失Ｐを温度に換算し、リアクトル３３ａの推定温度Ｔを算出する。温度推定部１２は、推定温度Ｔをスイッチング制御部１３へ出力する。
【００４５】
次にスイッチング制御部１３は、リアクトル３３ａが稼働中かどうかを判定する（ステップＳ２２）。リアクトル３３ａが稼働中の場合（ステップＳ２２；Ｙｅｓ）、スイッチング制御部１３は、推定温度Ｔと閾値Ｔｈ２とを比較する。推定温度Ｔが閾値Ｔｈ２未満の場合（ステップＳ２３；Ｎｏ）、スイッチング制御部１３は、スイッチング素子３５ａのスイッチング制御を継続する。
推定温度Ｔが閾値Ｔｈ２以上の場合（ステップＳ２３；Ｙｅｓ）、スイッチング制御部１３は、スイッチング素子３５ａのスイッチング制御を停止する（ステップＳ２４）。これにより、スイッチング素子３５ａはオフの状態で維持される。リアクトル３３ａの温度は、スイッチング制御の実行時に比べ低下する。
【００４６】
リアクトル３３ａが稼働中ではない場合（ステップＳ２２；Ｎｏ）、スイッチング制御部１３は、推定温度Ｔと閾値Ｔｈ１とを比較する。推定温度Ｔが閾値Ｔｈ１より高い場合（ステップＳ２５；Ｎｏ）、スイッチング制御部１３は、スイッチング素子３５ａのスイッチング制御を停止したままとする。
推定温度Ｔが閾値Ｔｈ１以下の場合（ステップＳ２５；Ｙｅｓ）、スイッチング制御部１３は、スイッチング素子３５ａのスイッチング制御を開始する（ステップＳ２６）。
制御装置１０は、リアクトル３３ａの駆動、停止にかかわらず、独立してリアクトル３３ｂについても同様の制御を行う。
【００４７】
なお、閾値Ｔｈ１、Ｔｈ２は、リアクトル３３ａ、３３ｂの温度が、発火や発煙等のリスクが無い温度内となるように設定された値である。また、温度推定部１２が、電流の積算値を温度に換算する際に、電力変換装置３の設置場所や季節、その時の外気温などの運転条件に応じた補正を行ってもよい。例えば、電力変換装置３の付近に温度計が設けられていて、温度推定部１２は、この温度計の計測した温度が高ければ、換算後の温度に所定の値を加えた温度をリアクトル３３ａ等の温度推定値とし、温度計の計測した温度が低ければ、換算後の温度から所定の値を減算した温度をリアクトル３３ａ等の温度推定値としてもよい。
【００４８】
また、電流検出部２２ａの計測した電流の値に基づいてリアクトル３３ａ等の損失Ｐを算出し、その損失Ｐに基づいて温度を推定することとしたが、損失Ｐの算出方法やリアクトル温度の推定方法は、上記で例示した方法に限定されず、任意であってよい。
【００４９】
図７は、本発明の一実施形態におけるリアクトルの駆動個数および駆動停止制御の一例を示す図である。
図７に図１で例示する力率改善回路３３０におけるリアクトル３３ａ、３３ｂの駆動・停止パターンの例を示す。図７の表でＴａはリアクトル３３ａの推定温度を示し、Ｔｂはリアクトル３３ｂの推定温度を示す。リアクトルａ，ｂはそれぞれ、リアクトル３３ａ，３３ｂを示す。また、駆動数は、入力電流に基づく駆動個数制御（図３、図４）による駆動すべきリアクトルの個数を示している。
例えば、パターンＮｏ＝１のデータは、リアクトルが２個駆動すべき場合、リアクトル３３ａの推定温度Ｔａ、リアクトル３３ｂの推定温度Ｔｂが共に閾値Ｔｈ２未満であれば、スイッチング制御部１３は、リアクトル３３ａ，３３ｂの両方を駆動することを示している。
【００５０】
パターンＮｏ＝２のデータは、リアクトルが２個駆動すべきところ、リアクトル３３ｂの推定温度Ｔｂが閾値Ｔｈ２以上であれば、スイッチング制御部１３は、リアクトル３３ａのみを駆動し，リアクトル３３ｂを停止することを示している。
パターンＮｏ＝４のデータは、リアクトルが２個駆動すべきところ、リアクトル３３ａ，３３ｂの推定温度Ｔａ，Ｔｂが共に閾値Ｔｈ２以上であれば、スイッチング制御部１３は、リアクトル３３ａ，３３ｂの両方を停止することを示している。
【００５１】
パターンＮｏ＝５のデータは、リアクトルが１個のみ駆動すべきところ、推定温度Ｔａが閾値Ｔｈ２未満で、推定温度Ｔｂが閾値Ｔｈ２以上であれば、スイッチング制御部１３は、リアクトル３３ａのみを駆動し，リアクトル３３ｂを停止することを示している。
パターンＮｏ＝７のデータは、リアクトルが１個のみ駆動すべきところ、推定温度Ｔａ，Ｔｂが共に閾値Ｔｈ２以上であれば、スイッチング制御部１３は、リアクトル３３ａ，３３ｂの両方を停止することを示している。
パターンＮｏ＝８のデータは、リアクトルが１個のみ駆動すべきところ、推定温度Ｔａ，Ｔｂが共に閾値Ｔｈ２未満であれば、スイッチング制御部１３は、リアクトル３３ａ，３３ｂの何れか１つを駆動することを示している。
【００５２】
本実施形態によれば、スイッチング素子３５ａ，３５ｂに対するスイッチング制御の実行と停止を、それぞれ対応するリアクトル３３ａ，３３ｂの推定温度に基づいて独立して行う。これにより、リアクトル３３ａ，３３ｂの発煙や発火などを防ぐことができる。また、本実施形態によれば、上記の制御により、リアクトル３３ａ，３３ｂの過熱による電力変換装置３の故障を防ぐことができるので、空気調和機１の安定した運転を実現することができる。
【００５３】
また、図１では、リアクトル及び対応するスイッチング素子を２組備える力率改善回路３３０を例示したが、リアクトル及び対応するスイッチング素子は、図８に例示するように１組のみが設けられていてもよい。
図８は、本発明の一実施形態における電力変換装置の一例を示す第２の図である。
図８の構成例では、力率改善回路３３０は、１組のリアクトル３３とスイッチング素子３５を備えている。この構成例の場合、温度推定部１２は、図１の場合の電流検出部２２ａ，２２ｂに代えて入力電流検出部２０が計測した入力電流を用いて、リアクトル３３の温度を推定する。そして、推定温度がＴｈ２以上となると、スイッチング制御部１３は、スイッチング素子３５のスイッチング制御を停止する。その後、推定温度がＴｈ１以下となると、スイッチング制御部１３は、スイッチング素子３５のスイッチング制御を再開する。
【００５４】
また、リアクトル及び対応するスイッチング素子は、３組以上設けられていてもよい。この場合も、温度推定部１２は、リアクトル別に推定温度を算出し、スイッチング制御部１３は、推定温度に基づいて、各スイッチング素子に対するスイッチング制御の実行と停止を切り替える制御を行う。
【００５５】
図９は、本発明の一実施形態における制御装置のハードウェア構成の一例を示す図である。コンピュータ９００は、ＣＰＵ９０１、主記憶装置９０２、補助記憶装置９０３、入出力インタフェース９０４、通信インタフェース９０５を備える例えばマイコンである。コンピュータ９００は、ＣＰＵ９０１に代えて、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）などのプロセッサを備えていてもよい。上述の制御装置１０は、コンピュータ９００に実装される。そして、上述した各処理部（データ取得部１１、温度推定部１２、スイッチング制御部１３、駆動リアクトル数変更部１４）の動作は、プログラムの形式で補助記憶装置９０３に記憶されている。ＣＰＵ９０１は、プログラムを補助記憶装置９０３から読み出して主記憶装置９０２に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、ＣＰＵ９０１は、プログラムに従って、上記処理を実行するための記憶領域を主記憶装置９０２に確保する。また、ＣＰＵ９０１は、プログラムに従って、処理中のデータを記憶する記憶領域を補助記憶装置９０３に確保する。
【００５６】
なお、少なくとも１つの実施形態において、補助記憶装置９０３は、一時的でない有形の媒体の一例である。一時的でない有形の媒体の他の例としては、入出力インタフェース９０４を介して接続される磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等が挙げられる。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ９００に配信される場合、配信を受けたコンピュータ９００が当該プログラムを主記憶装置９０２に展開し、上記処理を実行しても良い。また、当該プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、当該プログラムは、前述した機能を補助記憶装置９０３に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせで実現するもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【００５７】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。また、この発明の技術範囲は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１・・・空気調和機
２・・・圧縮機
３・・・電力変換装置
４・・・モータ
５・・・交流電源
１０・・・制御装置
１１・・・データ取得部
１２・・・温度推定部
１３・・・スイッチング制御部
１４・・・駆動リアクトル数変更部
２０・・・入力電流検出部
２１・・・ゼロクロス検出部
２２ａ、２２ｂ・・・電流検出部
３１・・・コンバータ
３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ・・・ダイオード
３３ａ、３３ｂ・・・リアクトル
３４・・・ダイオード
３５ａ、３５ｂ・・・スイッチング素子
３６・・・平滑コンデンサ
３７・・・インバータ
３７ａ・・・スイッチング素子
２１１、３２０・・・整流回路
２１２・・・フォトカプラ
２１３・・・トランジスタ
３３０・・・力率改善回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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