(57)【要約】【課題】圧縮機モーターに流れる電流をカレントトランスで検出するようにしても、カレントトランスの短所である低周波数の電流が検出できずに制御不能となることを回避できるインバーター制御装置を提供する。【解決手段】運転周波数設定部１０により設定された運転周波数に応じた電流と電流計測部１２により計測された電流とを比較し、その結果に基づいてインバーター５を制御するインバーター制御部１１と、前記の運転周波数に基づきモーター６に流す最大許容電流を決定する最大電流決定部１３とを備え、運転周波数設定部１０は、電流計測部１２の電流が最大電流決定部１３により決定された最大許容電流に達したときに前記の運転周波数より低い運転周波数を設定し、インバーター制御部１１は、その低い運転周波数に基づいてインバーター５の駆動信号の波形を生成しモーター６の電流を先の電流より低くなるようにする。【選択図】図１
2010183776.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インバーターからモーターに流れる電流をカレントトランスを介して計測する電流計測部と、
モーターの運転に応じて運転周波数を設定する運転周波数設定部と、
前記運転周波数設定部により設定された運転周波数に応じた電流と前記電流計測部により計測された電流とを比較し、その結果に基づいてインバーターの駆動信号の波形を生成するインバーター制御部と、
前記運転周波数設定部により設定された運転周波数に基づいてモーターに流す最大許容電流を決定する最大電流決定部とを備え、
前記運転周波数設定部は、前記電流計測部からの電流が前記最大電流決定部により決定された最大許容電流に達したかどうかを判定し、前記電流計測部からの電流が最大許容電流に達したときに先に設定した運転周波数より低い運転周波数を設定し、
前記インバーター制御部は、前記運転周波数設定部により設定された低い運転周波数に基づいてインバーターの駆動信号の波形を生成し、モーターに流れる電流を先の電流より低くなるようにしたことを特徴とするインバーター制御装置。
【請求項２】
前記最大電流決定部は、前記運転周波数設定部により運転周波数が低く設定されたときに、先に決定した最大許容電流より低い最大許容電流を決定することを特徴とする請求項１記載のインバーター制御装置。
【請求項３】
前記運転周波数設定部により運転周波数が低く設定された際に、モーターの制御を制限している旨を表示する制御状態表示部を備えていることを特徴とする請求項１又は２記載のインバーター制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば空気調和機の圧縮機モーター駆動用のインバーター制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のインバーター制御装置は、交流電源からインバーター装置の整流回路に入力される電流をカレントトランスにより検出し、検出された運転電流とインバーターの運転周波数に応じた基準電流との比較に基づいてインバーターの運転周波数を制御するコントローラを備えている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１４０１５１号公報（第２頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のインバーター制御装置では、インバーター装置の整流回路に入力される電流をカレントトランスで検出するようにしているが、このカレントトランスは低周波数の電流を正確に検出できず、運転周波数がその低周波数になったときに正常な制御を行えなくなるという課題がある。
【０００５】
本発明は、前記のような課題を解決するためになされたもので、第１の目的は、圧縮機モーターに流れる電流をカレントトランスで検出するようにしても、カレントトランスの短所である低周波数の電流が検出できずに制御不能となることを回避できるインバーター制御装置を得るものである。
【０００６】
また、第２の目的は、カレントトランスにより検出できない運転状態になっても圧縮機モーターの制御を中止することなくその状態を表示して空気調和機のメンテナンスを促すことができるインバーター制御装置を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るインバーター制御装置は、インバーターからモーターに流れる電流をカレントトランスを介して計測する電流計測部と、モーターの運転に応じて運転周波数を設定する運転周波数設定部と、運転周波数設定部により設定された運転周波数に応じた電流と電流計測部により計測された電流とを比較し、その結果に基づいてインバーターの駆動信号の波形を生成するインバーター制御部と、運転周波数設定部により設定された運転周波数に基づいてモーターに流す最大許容電流を決定する最大電流決定部とを備え、運転周波数設定部は、電流計測部からの電流が最大電流決定部により決定された最大許容電流に達したかどうかを判定し、電流計測部からの電流が最大許容電流に達したときに先に設定した運転周波数より低い運転周波数を設定し、インバーター制御部は、運転周波数設定部により設定された低い運転周波数に基づいてインバーターの駆動信号の波形を生成し、モーターに流れる電流を先の電流より低くなるようにした。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、モーターの運転に基づいて設定された運転周波数に応じてモーターに流す最大許容電流を決定し、カレントトランスを介して計測されたモーターへの電流がその最大許容電流に達したかどうかを判定し、計測された電流が最大許容電流に達したときに先に設定した運転周波数より低い運転周波数を設定し、この低い運転周波数に基づいてインバーターの駆動信号の波形を生成し、モーターに流れる電流を先の電流より低くなるようにしたので、カレントトランスの短所である低周波数での電流検出ができないということがなくなり、このため、カレントトランスの電流検出によるフィードバック制御が不能となることがなくなりモーターの連続運転を可能にするという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係るインバーター制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】カレントトランスにおける運転周波数と検出限界電流の相関を示す特性図である。
【図３】運転周波数を１５Ｈｚとしたときの圧縮機モーターに流れる実際の電流と電流計測部により計測された電流を示す波形図である。
【図４】運転周波数を３０Ｈｚとしたときの圧縮機モーターに流れる実際の電流と電流計測部により計測された電流を示す波形図である。
【図５】本発明の実施の形態１における運転周波数と最大許容電流の相関を示す特性図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係るインバーター制御装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係るインバーター制御装置の構成を示すブロック図である。
図１において、空気調和機の圧縮機モーター駆動用のインバーター装置は、交流電源１の交流電圧を例えば全波整流する整流回路２と、整流回路２の出力間に直列に接続された力率改善用のリアクタ３及び平滑コンデンサー４と、平滑コンデンサー４の両極間に挿入され、平滑コンデンサー４からの直流電圧を擬似の三相交流電圧に変換し圧縮機モーター６（ＤＣブラシレスモーター）に供給するインバーター５とで構成されている。
【００１１】
そのインバータ装置を制御する本実施の形態のインバーター制御装置は、圧縮機モーター６に流れる電流を検出するカレントトランス７と、運転周波数設定部１０と、インバーター５を駆動する駆動信号の波形を生成するインバーター制御部１１と、カレントトランス７により検出された圧縮機モーター６の電流を計測する電流計測部１２と、最大電流決定部１３とにより構成されている。
【００１２】
前述のカレントトランス７は、安価であるため、インバーター制御装置のコストを抑えることが可能であるが、低周波数での電流検出が困難であるという短所を有している。例えば図２に示すように、圧縮機モーター６の運転周波数が３０［Ｈｚ］以上のときは検出限界電流の差が小さく、運転周波数が３０［Ｈｚ］未満のときは運転周波数が下がるにつれ検出限界電流が小さくなりその傾きが大きくなるという特性を有している。
【００１３】
例えば、圧縮機モーター６に供給する電流を同じとし、運転周波数を１５［Ｈｚ］としたときと３０［Ｈｚ］としたときの圧縮機モーター６に流れる実際の電流波形とカレントトランス７を介して電流計測部１２により計測された電流波形は図３及び図４に示すようになる。運転周波数が３０［Ｈｚ］の場合は、図４に示すように、圧縮機モーター６に流れる実際の電流波形と電流計測部１２によって計測された電流波形とがほぼ等しく、正確に電流計測ができ圧縮機モーター６の運転を正確に制御することができる。
【００１４】
一方、運転周波数が１５［Ｈｚ］の場合は、図３に示すように、圧縮機モーター６に流れる実際の電流波形と電流計測部１２によって計測された電流波形とに差があり、圧縮機モーター６の電流を正しく計測できず圧縮機モーター６の運転を正確に制御できない。これは、カレントトランス７の検出限界を超えているからである。なお、図３に示す波形の右端は、カレントトランス７による電流検出を正しく行うことができないため制御破綻したことを示す。
【００１５】
そこで、前述した最大電流決定部１３には、カレントトランス７の検出限界電流を超えないように運転周波数に応じた最大許容電流が設定されている。この最大許容電流は、図５（ａ）に示すように、ある運転周波数以上に対しては一定とし、それより低い運転周波数に対しては一定の割合で小さくなるように設定されている。この特性（図５（ａ））は、プログラムの関数で与えても良いし、予めテーブルデータとして持っていても良いし、また、書換え可能なメモリーに記憶させても良い。なお、図５（ａ）に代えて、同図（ｂ）に示すように、所定の運転周波数の範囲毎に最大許容電流を段階的に上げるように設定しても良い。この特性は、使用するカレントトランス７に応じて予め試験にて決定される。
【００１６】
運転周波数設定部１０は、リモコンの操作に基づく空気調和機の運転に応じて運転周波数をインバーター制御部１１に送る。圧縮機モーター６が運転しているときは、電流計測部１２により計測された圧縮機モーター６の電流と最大電流決定部１３により決定された最大許容電流とを比較する。電流計測部１２により計測された電流が最大許容電流に達したときは、インバーター制御部１１に前回送った運転周波数より低い運転周波数を設定しインバーター制御部１１に送出する。
【００１７】
インバーター制御部１１は、例えば運転周波数に応じた電流をデータとして有し、運転周波数設定部１０により設定された運転周波数を検知すると、その運転周波数を最大電流決定部１３に送出すると共に、検知した運転周波数に応じた電流を求める。そして、その電流を基に電流計測部１２により計測された電流と比較し、比較結果に基づいてインバーター５を駆動する駆動信号の波形を生成する。つまり、電流計測部１２の計測電流が運転周波数に応じた電流になるように駆動信号の波形を生成する。
【００１８】
次に、前記のように構成されたインバーター制御装置の動作を説明する。
運転周波数設定部１０から空気調和機の運転に応じた運転周波数がインバーター制御部１１に送出されると、インバーター制御部１１は、その運転周波数を最大電流決定部１３に送出すると共に、検知した運転周波数を基に電流を求める。そして、その電流が圧縮機モーター６に供給されるように駆動信号の波形を生成し、インバーター５を駆動する。
【００１９】
この時、交流電源１の交流電圧が整流回路２により全波整流され、平滑コンデンサー４によってリップル分の少ない直流電圧に変換される。そして、その直流電圧が駆動信号に基づいて駆動するインバーター５により擬似の三相交流に変換され、前述の電流が圧縮機モーター６に供給される。
【００２０】
一方、電流計測部１２は、カレントトランス７を介して圧縮機モーター６に流れる電流を計測し、その電流をインバーター制御部１１と運転周波数設定部１０とに送出する。最大電流決定部１３は、インバーター制御部１１からの運転周波数を検知すると、その運転周波数に応じた最大許容電流を求め、運転周波数設定部１０に送出する。
【００２１】
運転周波数設定部１０は、電流計測部１２により計測された圧縮機モーター６の電流と最大電流決定部１３により決定された最大許容電流とを比較する。電流計測部１２により計測された電流が最大許容電流より低いときは、電流計測部１２からの電流を監視する。また、運転周波数設定部１０は、計測された電流が最大許容電流に達したときは、インバーター制御部１１に前回送った運転周波数より低い運転周波数を設定し、インバーター制御部１１に送出する。
【００２２】
この時、インバーター制御部１１は、運転周波数設定部１０により設定された低い運転周波数を最大電流決定部１３に送出すると共に、その低い運転周波数に基づいてインバーター５の駆動信号の波形を生成し、圧縮機モーター６に流れる電流を先の電流より低くなるようにする。一方、最大電流決定部１３は、インバーター制御部１１を介して送られてきた低い運転周波数に応じて前回より低い最大許容電流を決定し、運転周波数設定部１０に送出する。これにより、最大許容電流が前回の運転周波数のときより低くなり、前回の運転周波数に基づく圧縮機モーター６の電流と比べ低い電流が圧縮機モーター６に供給される。
【００２３】
以上のように実施の形態１によれば、圧縮機モーター６の運転に基づいて設定された運転周波数に応じて圧縮機モーター６に流す最大許容電流を決定し、カレントトランス７を介して計測された圧縮機モーター６への電流がその最大許容電流に達したかどうかを判定し、計測された電流が最大許容電流に達したときに先に設定した運転周波数より低い運転周波数を設定し、この低い運転周波数に基づいてインバーター５の駆動信号の波形を生成し、圧縮機モーター６に流れる電流を先の電流より低くなるようにしたので、カレントトランス７の短所である低周波数での電流検出ができないということがなくなり、このため、カレントトランス７の電流検出によるフィードバック制御が不能となることがなくなり圧縮機モーター６の連続運転を可能にするという効果がある。また、カレントトランス７が電流を検出できなくなる前に、圧縮機モーター６に供給する電流を下げるようにしているので、カレントトランス７の耐久性が向上するという効果がある。
【００２４】
実施の形態２．
図６は本発明の実施の形態２に係るインバーター制御装置の構成を示すブロック図である。なお、実施の形態１で説明した図１と同様の部分には同じ符号を付している。
本実施の形態は、実施の形態１のインバーター制御装置に制御状態表示部１４を付加したものである。本実施の形態における最大電流決定部１３は、最大許容電流を低くした際に、最大許容電流を規制した旨の情報を前述の制御状態表示部１４に送り、また、運転周波数設定部１０は、運転周波数を低く設定した際に、その運転周波数の情報を制御状態表示部１４に送る。制御状態表示部１４は、最大電流決定部１３からの規制、及び運転周波数設定部１０からの運転周波数の情報を検知したときに、例えば空気調和機のリモコンにその運転周波数及び規制した旨を送出して表示させる。
【００２５】
なお、これに変えて、最大電流決定部１３が最大許容電流を低くした際に信号を送るようにし、この信号を制御状態表示部１４が検知したときに最大許容電流を規制した旨をリモコンに表示させるようにしても良い。また、空気調和機の室内機にＬＥＤ等のランプを設置し、制御状態表示部１４が最大電流決定部１３からの信号を検知したときにＬＥＤを点灯或いは点滅させるようにしても良い。
【００２６】
以上のように実施の形態２によれば、最大許容電流が低く設定された際に、その情報をリモコンやＬＥＤに表示するようにしたので、空気調和機の使用者もしくはサービス実施者が運転状態を知ることができ、空気調和機のメンテナンスを速やかに行うことができる。
【符号の説明】
【００２７】
１  交流電源、２  整流回路、３  力率改善用のリアクタ、４  平滑コンデンサー、
５  インバーター、６  圧縮機モーター、７  カレントトランス、１０  運転周波数設定部、１１  インバーター制御部、１２  電流計測部、１３  最大電流決定部、１４  制御状態表示部。
【図１】
2010183776.tif 000003
【図２】
2010183776.tif 000004
【図３】
2010183776.tif 000005
【図４】
2010183776.tif 000006
【図５】
2010183776.tif 000007
【図６】
2010183776.tif 000008