(57)【要約】【課題】劣悪な電源環境下において高調波を抑制する制御装置を提供する。【解決手段】制御装置は、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、交流電源のゼロクロスを検出する検出部と、ゼロクロスの周期が所定の許容範囲を外れると、力率改善回路のスイッチング素子のオン・オフ制御を停止するスイッチング制御部と、スイッチング素子のオン・オフ制御を停止した後の電力変換装置を流れる入力電流を評価する評価部と、入力電流の評価結果に基づいて入力電流を抑制する制御を行う抑制部と、を備える。【選択図】図２
2020184848.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
交流電源のゼロクロスを検出する検出部と、
前記ゼロクロスの周期が所定の許容範囲を外れると、前記力率改善回路のスイッチング素子のオン・オフ制御を停止するスイッチング制御部と、
前記スイッチング素子のオン・オフ制御を停止した後の前記電力変換装置を流れる入力電流を評価する評価部と、
前記入力電流の評価結果に基づいて、前記入力電流を抑制する制御を行う抑制部と、
を備える制御装置。
【請求項２】
前記評価部は、前記入力電流のピーク値と実効値の差が所定の閾値以上となると、前記入力電流に含まれる高周波成分が過多であると判定する、
請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記抑制部は、前記評価部によって高周波成分が過多であると判定されると、前記電力変換装置の負荷を低下させる、
請求項１または請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記電力変換装置の負荷が圧縮機であって、前記抑制部は、前記圧縮機の回転数を低下させる、
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が、前記スイッチング素子のオン・オフ制御を停止した後に、前記ゼロクロスの周期が所定の許容範囲となると、前記スイッチング素子のオン・オフ制御を再開する、
請求項１から請求項４の何れか１項に記載の制御装置。
【請求項６】
前記スイッチング制御部が、前記抑制部が前記入力電流を抑制する制御を行っている間に、前記ゼロクロスの周期が所定の許容範囲となると、前記スイッチング素子のオン・オフ制御を再開する、
請求項１から請求項５の何れか１項に記載の制御装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６の何れか一項に記載の制御装置と、
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】
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、
交流電源のゼロクロスを検出するステップと、
前記ゼロクロスの周期が所定の許容範囲を外れると、前記力率改善回路のスイッチング素子のオン・オフ制御を停止するステップと、
前記スイッチング素子のオン・オフ制御を停止した後の前記電力変換装置を流れる入力電流を評価するステップと、
前記入力電流の評価結果に基づいて、前記入力電流を抑制する制御を行うステップと、
を有する制御方法。
【請求項９】
力率改善回路を備える電力変換装置のコンピュータに、
交流電源のゼロクロスを検出するステップと、
前記ゼロクロスの周期が所定の許容範囲を外れると、前記力率改善回路のスイッチング素子のオン・オフ制御を停止するステップと、
前記スイッチング素子のオン・オフ制御を停止した後の前記電力変換装置を流れる入力電流を評価するステップと、
前記入力電流の評価結果に基づいて、前記入力電流を抑制する制御を行うステップと、
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ＰＡＭ（Pulse Amplitude Modulation）制御によって切り替えると、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。
【０００３】
電力変換装置には、安定した電圧が供給されることが望ましいが、電源のインピーダンスが大きいなど劣悪な環境下では、商用電源からの交流電圧の波形が乱れる。ＰＡＭ制御を、正常な波形の交流電圧が供給されることを前提として動作させることがある。従って、電源が不安定な状態でスイッチング素子のオン、オフを切り替えると過電流が流れ、スイッチング素子の損傷を招くおそれがある。特許文献１には、不安定な入力電圧を検知すると、ＰＡＭ制御を停止させて上記の課題に対処する制御が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１３３８０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
入力電圧が不安定なときに力率改善回路の動作を停止させると、スイッチング素子は保護されるが、入力電流には高調波成分が含まれたままとなり、力率が低下する。また、高調波の影響で過電流が流れると、電力変換装置の他の部品の損傷を招くおそれがある。
【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、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、交流電源のゼロクロスを検出する検出部と、前記ゼロクロスの周期が所定の許容範囲を外れると、前記力率改善回路のスイッチング素子のオン・オフ制御を停止するスイッチング制御部と、前記スイッチング素子のオン・オフ制御を停止した後の前記電力変換装置を流れる入力電流を評価する評価部と、前記入力電流の評価結果に基づいて、前記入力電流を抑制する制御を行う抑制部と、を備える。
【０００８】
本発明の一態様によれば、前記評価部は、前記入力電流のピーク値と実効値の差が所定の閾値以上となると、前記入力電流に含まれる高周波成分が過多であると判定する。
【０００９】
本発明の一態様によれば、前記抑制部は、前記評価部によって高周波成分が過多であると判定されると、前記電力変換装置の負荷を低下させる。
【００１０】
本発明の一態様によれば、前記電力変換装置の負荷が圧縮機であって、前記抑制部は、前記圧縮機の回転数を低下させる。
【００１１】
本発明の一態様によれば、前記スイッチング制御部が、前記スイッチング素子のオン・オフ制御を停止した後に、前記ゼロクロスの周期が所定の許容範囲となると、前記スイッチング素子のオン・オフ制御を再開する。
【００１２】
本発明の一態様によれば、前記抑制部が前記入力電流を抑制する制御を行っている間に、前記ゼロクロスの周期が所定の許容範囲となると、前記スイッチング制御部が、前記スイッチング素子のオン・オフ制御を再開する。
【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、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、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、交流電源のゼロクロスを検出するステップと、前記ゼロクロスの周期が所定の許容範囲を外れると、前記力率改善回路のスイッチング素子のオン・オフ制御を停止するステップと、前記スイッチング素子のオン・オフ制御を停止した後の前記電力変換装置を流れる入力電流を評価するステップと、前記入力電流の評価結果に基づいて、前記入力電流を抑制する制御を行うステップと、を有する。
【００１５】
本発明の一態様によれば、プログラムは、力率改善回路を備える電力変換装置のコンピュータに、交流電源のゼロクロスを検出するステップと、前記ゼロクロスの周期が所定の許容範囲を外れると、前記力率改善回路のスイッチング素子のオン・オフ制御を停止するステップと、前記スイッチング素子のオン・オフ制御を停止した後の前記電力変換装置を流れる入力電流を評価するステップと、前記入力電流の評価結果に基づいて、前記入力電流を抑制する制御を行うステップと、を実行させる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、力率改善回路の動作の停止時における高周波の発生を低減することができる。
【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ゼロクロス検出部の一例を示す概略図である。
【図４】本発明の一実施形態における入力電流のピーク値を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態における制御の一例を示すフローチャートである。
【図６】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６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、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３３と、ダイオード３４と、スイッチング素子３５と、を備える。リアクトル３３は、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３５は、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３５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３５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３５が例えばｎＭＯＳトランジスタである場合、スイッチング素子３５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、ゼ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】
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。
【００２７】
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３５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３３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３５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。
【００２８】
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３５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、入力電流の波形を監視する。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、ゼロクロス信号を監視して、交流電源５が安定しているか否かを判定する。例えば、制御装置１０は、ゼロクロスが発生する周期（ゼロクロス周期）が所定の周期かどうかを判定する。
【００２９】
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、電源状態判定部１２と、スイッチング制御部１３と、入力電流評価部１４と、入力電流抑制部１５と、インバータ制御部１６とを備えている。
【００３０】
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。
【００３１】
電源状態判定部１２は、データ取得部１１が取得したゼロクロス信号に基づいて、交流電源５の電圧が安定して所定の周期でゼロクロスを示しているかどうかを判定する。ゼロクロスが所定の周期で検出できる場合、電源状態判定部１２は、交流電源５が安定していると判定し、そうでない場合、交流電源５が不安定であると判定する。電源状態判定部１２は、判定結果をスイッチング制御部１３へ出力する。
【００３２】
スイッチング制御部１３は、電源状態判定部１２による判定結果に基づいて、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（ＰＡＭ制御）を実行又は停止する。電源状態判定部１２が交流電源５は安定していると判定した場合、スイッチング制御部１３は、ＰＡＭ制御を実行する。一方、電源状態判定部１２が交流電源５は不安定と判定した場合、スイッチング制御部１３は、ＰＡＭ制御を停止する。ＰＡＭ制御では、入力電流の周期がゼロクロス周期と近しいと仮定して、スイッチング素子３５のオンとオフを切り替えるタイミングを決定する。その為、ゼロクロス周期が不安定な場合や、ゼロクロスが正しく検出できない状態でＰＡＭ制御を行うと制御がうまく働かず、過電流が流れてスイッチング素子３５の破損や劣化を招いたり、異音が生じたりする。従って、スイッチング制御部１３は、ゼロクロスが正しい周期で検出できない状態が検出されると、ＰＡＭ制御を停止する。
【００３３】
入力電流評価部１４は、ＰＡＭ制御停止後の入力電流を評価する。スイッチング制御部１３がＰＡＭ制御を停止すると、力率改善回路３３０が動作しない。交流電源５が不安定な状態では、電源電圧に高周波成分が多く含まれることがある。高周波成分が含まれると力率が低下する。また、電源電圧に高周波が多く含まれる場合、例えば、平滑コンデンサ３６を流れる電流にも高周波成分が多く含まれることとなり、運転の継続により平滑コンデンサ３６の損傷等のリスクがある。従って、入力電流評価部１４は、入力電流を監視して、入力電流に含まれる高調波が許容範囲内か否かを判定する。具体的には、入力電流評価部１４は、データ取得部１１が取得した入力電流のピーク値と、入力電流から計算した実効値の比に基づいて、入力電流に含まれる高周波成分が許容範囲内かどうかを評価する。例えば、（入力電流のピーク値÷入力電流の実効値）の値が所定の閾値を上回った場合、入力電流評価部１４は、高周波成分が許容範囲ではない（過多）と判定する。
【００３４】
入力電流抑制部１５は、入力電流を抑制する制御を行う。入力電流を抑制すると、入力電流のピーク値が低下し、入力電流のピーク値と実効値の比が良化する。入力電流を抑制するために入力電流抑制部１５は、電力変換装置３の負荷を低下させる。例えば、入力電流抑制部１５は、圧縮機２の回転数を所定の閾値まで低下させる。負荷を低下させると、入力電流が抑制される。
インバータ制御部１６は、インバータ３７を制御し、所望の回転数でモータ４を駆動する。
【００３５】
図３は、本発明の一実施形態におけるゼロクロス検出部の一例を示す概略図である。
図３に例示するようにゼロクロス検出部２１は、整流回路２１１と、フォトカプラ２１２と、トランジスタ２１３とを備えている。整流回路２１１で整流された直流電圧が所定の電圧以上となるとフォトカプラ２１２の発光ダイオードに電流が流れ、フォトカプラ２１２が導通する。フォトカプラ２１２が導通すると、トランジスタ２１３が導通状態となり、制御装置１０へ、ロー信号が入力される。一方、ゼロクロス点では、フォトカプラ２１２、トランジスタ２１３が導通状態とならず、制御装置１０へハイ信号が入力される。
制御装置１０では、電源状態判定部１２がロー信号を取得している時間を計測する。計測した時間と、交流電源５の周波数（５０Ｈｚや６０Ｈｚ）から算出される１周期分の時間との差が、所定の許容範囲内であれば、電源状態判定部１２は、交流電源５が安定していると判定する。計測した時間と１周期分の時間との差が許容範囲外であれば、電源状態判定部１２は、交流電源５が不安定であると判定する。
【００３６】
図４は、本発明の一実施形態における入力電流のピーク値を示す図である。
図４を用いて、入力電流評価部１４による入力電流の評価方法を説明する。図４の波形ｆｗ１は、高調波により歪んだ入力電流の波形の一例である。波形ｆｗ２は、交流電源５の安定時に力率改善回路３３０が動作しているときの入力電流の波形の一例である。波形ｆｗ１、ｆｗ２は、何れも入力電流検出部２０が計測した値である。入力電流評価部１４は、データ取得部１１を通じて波形ｆｗ１を取得すると、波形ｆｗ１のピーク値を検出する。また、入力電流評価部１４は、例えば、波形ｆｗ１が示す入力電流の瞬間の値I（ｔ）を１周期分積分した値を周期で除算し、波形ｆｗ１が示す入力電流の実効値を求める。
入力電流評価部１４は、ピーク値を実効値で除算し、評価値を算出する。入力電流評価部１４は、算出した評価値と所定の閾値（例えば、２の平方根）を比較して、入力電流の状態を評価する。例えば、入力電流評価部１４は、評価値が閾値を上回る場合、入力電流に含まれる高調波成分は過多であると評価する。
あるいは、入力電流評価部１４は、ピーク値と実効値の差を計算して、この値を評価値としてもよい。例えば、入力電流評価部１４は、入力電流のピーク値から実効値を減算した値を、所定の閾値と比較して、閾値を上回る場合、入力電流に含まれる高調波成分は過多であると評価する。
【００３７】
次に図５を用いて、電源劣悪状態における本実施形態の力率改善制御（高調波抑制制御）の流れを説明する。
図５は、本発明の一実施形態における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、継続的に（例えば、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（ロー信号又はハイ信号）を取得している。
電源状態判定部１２は、データ取得部１１が取得したゼロクロス信号に基づいて、交流電源５が安定しているか否かを判定する（ステップＳ１１）。電源状態判定部１２は、図３を用いて説明した方法により、ゼロクロス周期が所定の許容範囲内であれば、交流電源５は安定していると判定し、ロー信号を取得する時間が長かったり、短かったり、あるいは安定しない場合などには交流電源５が不安定であると判定する。
【００３８】
交流電源５が安定している場合（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）、スイッチング制御部１３は、ＰＡＭ制御を継続する（ステップＳ１２）。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３５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。
【００３９】
交流電源５が安定していない場合（ステップＳ１１；Ｎｏ）、スイッチング制御部１３は、ＰＡＭ制御を停止する（ステップＳ１３）。つまり、スイッチング制御部１３は、スイッチング素子３５のオンとオフの切り替えを行わず、スイッチング素子３５はオフの状態で維持される。
【００４０】
スイッチング制御部１３がＰＡＭ制御を停止すると、入力電流評価部１４は、図４を用いて説明した方法により、入力電流のピーク値と実効値の関係が許容範囲内か否かを判定する（ステップＳ１４）。例えば、入力電流評価部１４は、入力電流のピーク値が実効値に比べ所定の閾値（例えば、閾値は「２」の平方根以上の値）以内であれば許容範囲内であると判定し、閾値を上回っていれば入力電流のピーク値と実効値の関係は許容範囲外（高調波成分が過多）であると判定する。許容範囲内の場合（ステップＳ１４；Ｙｅｓ）、制御装置１０は、ＰＡＭ制御を停止させたまま、引き続き、空気調和機１の負荷に応じた回転数で圧縮機２を駆動する。
【００４１】
それと並行して、電源状態判定部１２は、ゼロクロス信号を監視し、交流電源５が安定化したかどうか判定を行う（ステップＳ１５）。判定方法はステップＳ１１と同様である。つまり、電源状態判定部１２は、交流電源５の周波数に対応する正しい周期と、ゼロクロス周期との差が許容範囲内となると、交流電源５が安定化したと判定する。ステップＳ１５の判定にあたっては、ＰＡＭ制御の停止後、所定時間が経過した後にステップＳ１５の判定を行うようにしてもよい。また、交流電源５が安定化したかどうかの判定に関して、交流電源５が安定しているとみなせる状態が、所定時間以上継続した場合に、電源が安定化したと判定してもよい。電源が安定化しない場合（ステップＳ１５；Ｎｏ）、ステップＳ１４からの処理を繰り返し行う。
【００４２】
電源が安定化すると（ステップＳ１５；Ｙｅｓ）、スイッチング制御部１３は、ＰＡＭ制御を再開する（ステップＳ１９）。空気調和機１の運転中、制御装置１０は、再びステップＳ１１からの処理を行う。
【００４３】
一方、入力電流のピーク値と実効値の関係が許容範囲外の場合（ステップＳ１４；Ｎｏ）、入力電流抑制部１５は、入力電流を抑制する制御を行う（ステップＳ１６）。具体的には、入力電流抑制部１５は、電力変換装置３の負荷を低下させる制御を行う。例えば、高周波成分が許容範囲内となるような大きさの入力電流と、それに対応する圧縮機２の回転数Ｒが予め定められていて、入力電流抑制部１５は、圧縮機２の回転数をＲへ低下させるようにインバータ制御部１６へ指示する。インバータ制御部１６は、回転数Ｒに対応する回転数でモータ４を駆動する。圧縮機２の回転数を低下させることで入力電流を低下させ、高調波成分を抑制することができる。これにより、過電流による電子部品の損傷や劣化を防ぎ、空気調和機１を安定して運転することができる。また、空気調和機１の運転が抑えられることになるが、力率を改善することができる。
【００４４】
入力電流を抑制した後も電源状態判定部１２は、ゼロクロス信号の監視を継続し、交流電源５が安定化したかどうか判定を行う（ステップＳ１７）。判定方法はステップＳ１５と同様である。交流電源５が安定化しない場合（ステップＳ１７；Ｎｏ）、インバータ３７の負荷を低下させたまま運転を継続しつつ、ステップＳ１７の判定を繰り返し行う。
【００４５】
電源が安定化すると（ステップＳ１７；Ｙｅｓ）、入力電流抑制部１５は、入力電流の抑制を解除する（ステップＳ１８）。例えば、入力電流抑制部１５は、インバータ制御部１６へ回転数Ｒの制約を解除するよう指示する。インバータ制御部１６は、空気調和機１の負荷に応じた回転数でモータ４を駆動する。これにより、空気調和機１は、制約が無い状態での運転を再開する。次にスイッチング制御部１３は、ＰＡＭ制御を再開する（ステップＳ１９）。制御装置１０は、再びステップＳ１１からの処理を行う。
【００４６】
力率改善回路３３０のスイッチング素子３５に対するＰＡＭ制御は、電源電圧のゼロクロスが所定の正常周期で発生することを前提に行われる。交流電源５のゼロクロス周期が正常周期から外れているときにＰＡＭ制御を実行すると、スイッチング素子３５のオンと入力電流のピーク値が重なった場合、過電流が流れてスイッチング素子などの電子部品や基板の損傷、劣化を招くおそれがある。これに対し、本実施形態では、交流電源５のゼロクロス周期が正常周期から外れる場合、ＰＡＭ制御を停止するので、過電流の発生や部品等の損傷を防ぐことができる。
【００４７】
さらにＰＡＭ制御を停止すると、コンバータ３１、インバータ３７には、高調波成分を多く含む電流が流れるようになる。これにより、力率の低下や平滑コンデンサ３６等の損傷、劣化を招くおそれがある。また、高調波が発生すると外部の機器や電源系統に影響を与える可能性がある。これに対し、本実施形態では、圧縮機２の回転数を制御して負荷を低下させるので、入力電流のピーク値および高調波成分の影響を抑制することができ、電子部品等への悪影響を防ぐことができる。また、入力電流の実効値とピーク値の比を良化し、力率を改善することができる。
【００４８】
また、本実施形態によれば、上記の制御により交流電源５が不安定となる状況に対処して空気調和機１の運転を継続しつつ、交流電源５が安定化すると、入力電流の抑制を解除し、ＰＡＭ制御を再開する。これにより、交流電源５が不安定な環境でも、高調波の影響を外部に及ぼすことなく、安定した運転を実現することができる。
【００４９】
図６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、電源状態判定部１２、スイッチング制御部１３、入力電流評価部１４、入力電流抑制部１５、インバータ制御部１６）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。
【００５０】
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。
【００５１】
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】
【００５２】
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・・・電源状態判定部
１３・・・スイッチング制御部
１４・・・入力電流評価部
１５・・・入力電流抑制部
１６・・・インバータ制御部
２０・・・入力電流検出部
２１・・・ゼロクロス検出部
３１・・・コンバータ
３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ・・・ダイオード
３３・・・リアクトル
３４・・・ダイオード
３５・・・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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