(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源から電力の供給を受け、負荷に応じて圧縮機の運転周波数を可変制御するインバータ制御装置において、
前記交流電源からインバータ装置に供給される運転電流を検出する電流検出器と、
前記検出された運転電流値と運転周波数に応じた基準電流値との比較に基づいて当該インバータ装置の運転周波数を制御するコントローラとを備え、
前記基準電流値が前記運転周波数の上昇に応じて大きくなるようにした
ことを特徴とするインバータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば空気調和装置に内蔵される圧縮機モータ駆動用のインバータ制御装置を保護する保護装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インバータ制御装置においては、３相交流電源Ｒ、Ｓ、Ｔを一旦直流電力に整流し、この直流電力を負荷に応じて所望の運転周波数の３相交流電力にＵ、Ｖ、Ｗに変換し、得られた３相交流電力により圧縮機のモータを駆動している。
【０００３】
上記３相交流電源Ｒ、Ｓ、Ｔのうちいずれか任意の１相には、ＣＴ（カレントランス）が配置されており、ＣＴからの検出電流値を監視することにより、圧縮機のモータの異常あるいは過負荷を検出して保護動作を行っていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のインバータ制御装置では、ＣＴからの検出電流値の比較基準電流値にインバータ装置の運転周波数とは無関係な一定の値を用いて監視を行うようになっていたため、詳細は後述するが、圧縮機のロックあるいは半ロック状態等の異常時であって本来保護動作に入らなければならない状態であるにも拘らず、異常が検出されず、インバータ装置内の半導体パワーモジュールに過電流が流れ、熱破壊を招来するおそれがあった。この現象は、特に、運転周波数が低い場合に顕著である。
【０００５】
本発明の目的は、インバータの運転周波数に応じて電流監視を適切に行うことが可能なインバータ制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、交流電源から電力の供給を受け、負荷に応じて圧縮機の運転周波数を可変制御するインバータ制御装置において、前記交流電源からインバータ装置に供給される運転電流を検出する電流検出器と、前記検出された運転電流値と運転周波数に応じた基準電流値との比較に基づいて当該インバータ装置の運転周波数を制御するコントローラとを備え、前記基準電流値が前記運転周波数の上昇に応じて大きくなるようにしたことを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、電流検出器からの運転電流値が当該インバータ装置の現在の運転周波数に応じた基準電流値と比較され、その比較結果に基づいて当該インバータ装置の運転が制御される。
【０００８】
すなわち、図１に本発明が適用されるインバータ制御装置の概略がブロック回路を示す。図１において、２００Ｖの３相交流電源Ｒ、Ｓ、Ｔはコンバータ１０に供給されて直流電力に整流され、直流電力はパワートランジスタからなるＩＰＭ（インテリジェント・パワー・モジュール）１２に供給される。なお。コンバータ１０とＩＰＭ１２との間には、ＤＣＬ（直流リアクトル）１４及びＣ（平滑用コンデンサ）６が設けられている。
【０００９】
ＩＰＭ１２は、コントローラ１８からのＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ−Ｗｉｄｔｈ−Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御信号２０に従って、冷凍（又は空調）負荷に応じた周波数の駆動電力（３相、Ｕ、Ｖ、Ｗ）をコンプレッサのモータ２２に供給するようになっており、コンプレッサモータ２２の圧縮能力の変化により、空調ユニット（図示せず）内の冷媒の循環量が制御され、負荷に応じた空調運転が行われることとなる。
【００１０】
３相交流電源Ｒ、Ｓ、Ｔのうちいずれか任意の１相、例えばＳ相にはＣＴ（カレントトランス）２４が配置されており、ＣＴ２４からの検出電流２６はコントローラ１８に供給される。コントローラ１８では、この検出電流値を監視することにより、コンプレッサモータ２２が異常状態になったり過負荷になったりするのを防止している。
【００１１】
このＣＴ２４の検出電流値に基づく制御について説明すると、次の通りである。コントローラ１８は、ＣＴ２４の検出電流値を監視し、該検出電流値がＩＰＭ１２の駆動可能な基準（あるいは限界）電流値以下になるように制御する。なお、ＣＴ２４以外の他の保護装置として、ＩＰＭ１２内には、過熱保護装置（ＴSD）及び過電流保護装置（ＩSD）２８が設けられており、ＴSD及びＩSD28は、コンプレッサモータ２２やＰＷＭ駆動に異常があったときに動作するものである。
【００１２】
次に、図２に、従来のＣＴ制御と本発明によるＣＴ制御をグラフにて示す。グラフの横軸及び縦軸は、それぞれ、インバータ運転周波数及び電流値を示す。また、図３には、ＩＰＭ内のＩＳＤの曲線がグラフにて示されており、グラフの横軸及び縦軸はそれぞれ、電流値及び時間を示す。
【００１３】
従来のＣＴ制御では、図２の破線にａ′、ｂ′、ｃ′に示すように、インバータ運転周波数に関係無く、一定の基準電流値に基づいて電流監視を行い、且つ、図３に示すように、ＩＰＭ内のＩＳＤの保護動作を用いることにより、インバータ駆動を行っていた。なお、図２において、ａ′、ｂ′、ｃ′はそれぞれ、警報を発する基準電流値、周波数を下げる基準電流値、周波数の上昇を禁止する基準電流値を示す。このような従来のＣＴ制御では、コンプレッサの負荷が異常（ロック、半ロック等）で且つ図３の斜線を付した領域の電流が流れているときがある。このような危険な負荷曲線を図２の１点鎖線ｄで示す。このような危険状態において、インバータ運転周波数が高いときには、この負荷線ｄの電流値が大きいので、図２の線ａ′（警報）や図３のＩＳＤの曲線に掛かって保護されるが運転周波数が低いときには、前述したように図３の斜線領域の低い電流が流れるため、図２の線ａ′（警報）にかからない。この状態が数秒〜数１０秒続くと、ＩＰＭ内のパワー素子が過電流により熱破線を招くことになる。
【００１４】
そこで、本発明では、インバータ運転周波数に応じたＣＴ電流制御を行い、上記従来のＣＴ制御の不都合を改善した。図２のグラフにおいて、インバータ運転周波数に応じて変化する斜線領域の低い電流が流れたとしても、図２のグラフの実線（ａ、ｂ、ｃ）にかかることとなり、ＩＰＭの破壊を未然に防ぐことが可能とになる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図４に、本発明の実施の形態に係るＣＴ制御のグラフを示す。グラフの横軸及び縦軸は、それぞれ、インバータ運転周波数及びＣＴ電流値を示す。
【００１７】
図４において、ａ、ｂ、ｃの線はそれぞれ、本発明の実施の形態に係る“Ｈ４”（警報を発する）、“ＨＺ  ｄｏｗｎ”（周波数を下げる）、“Ｈｚｎｏｔ  ｕｐ  ”（周波数の上昇を禁止する）の制御線を示し、該ａ、ｂ、ｃの線はインバータ運転周波数に応じて変化している。
【００１８】
なお、ａ′、ｂ′、ｃ′は参考として、従来の制御線を示し、これらのａ′、ｂ′、ｃ′は、インバータ運転周波数にかかわらず、一定の値である。
【００１９】
また、ＣＴ制御の条件として、“Ｈ４”警報は１秒以上継続し、“Ｈ４”プレトリップ４回／クリア条件３分であり、“Ｈｚ  ｕｐ／ｄｏｗｎ  ”速度０．５秒／Ｈｚ（従来通り）であり、グラフにおいて１０〜１９．９Ｈｚの間は見ない（すなわち制御対象領域外）である。
【００２０】
また、破線ｄ１  、ｄ２  は、それぞれ、トルク１．７Ｋｇ／ｍでのコンプレッサの異常負荷時の電流線を示す。
【００２１】
図５に、図４のグラフの制御線ａ、ｂ、ｃのデータ別（マイコン内に書き込むデータ）を示す。
【００２２】
次に、図６に本発明の実施の形態に係るＣＴ制御の全体的なフローチャートを示す。このフローチャートにおいて、ステップ１００でＣＴ制御を開始し、ステップ１０２でＡＤ入力にてインバータＣＴ電流値を取り込み、ステップ１０４で電流値の取り込みが完了したかを判断する。ステップ１０４で完了していない場合には、ステップ１０６へと進み、ステップ１０４で完了している場合には、ステップ１０８で比較用ＣＴ値（比較基準となるＣＴ値）を算出する。このステップ１０８は、本発明の実施の形態の特徴部分である。その後、ステップ１１０でロック電流制御（警報）がなされ、ステップ１１２で周波数ダウン制御がなされ、ステップ１１４で周波数上昇禁止制御がなされ、ステップ１０６に進む。
【００２３】
図７に、図６におけるステップ１０８（比較用ＣＴ値算出）の内容を示す。ステップ２００で比較用ＣＴ値算出制御開始し、ステップ２０２でインバータ圧縮機が運転中であるか否かを判断する。ステップ２０２で運転中でない場合には、ステップ２０６に進む。ステップ２０６では、現在のインバータ周波数に対応したロック電流制御値、周波数ダウン制御値、及び周波数上昇禁止制御値を求め、これらの値のテーブルをマイコン内に格納する（図５の表を参照）。次のステップ２０８では、ステップ２０６で求めた値を各制御で使用し、ステップ２０４に移る。
【００２４】
図８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に、それぞれ、図６のフローチャートのステップ１１０（ロック電流制御）、ステップ１１２（周波数ダウン制御）、ステップ１１４（周波数上昇禁止制御）の各内容を示す。以下、図８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の各フローチャートを説明する。
【００２５】
図８において、ステップ３００でロック電流制御を開始し、ステップ３０２でインバータ圧縮機の運転中であると、ステップ３０４に進み、ステップ３０４でロック電流制御値をオーバーしていると、ステップ３０６に進み、ステップ３０６で電流オーバーが例えば１秒連続すると、ステップ３０８に進み、ステップ３０８でロック電流警報がなされ、ステップ３１０で次の処理へ進む。なお、前記ステップ３０２、３０４、３０６で「ＮＯ」の場合には、ステップ３１０に進み、次の処理がなされる。
【００２６】
図８（Ｂ）において、ステップ４００で周波数ダウン制御が開始され、ステップ４０２でインバータ圧縮機の運転中であると、ステップ４０４に進み、ステップ４０４でダウン電流制御をオーバーしていると、ステップ４０６に進み、ステップ４０６で電流オーバーが例えば１秒連続すると、ステップ４０８で周波数ダウン処理を行い、ステップ４１０で次の処理へ進む。なお、前記ステップ４０２、４０４、４０６で「ＮＯ」の場合には、ステップ４１０に進み、次の処理がなされる。
【００２７】
図８（Ｃ）において、ステップ５００で周波数上昇禁止制御が開始され、ステップ５０２でインバータ圧縮機の運転中であると、ステップ５０４に進み、ステップ５０４で上昇禁止電流制御値をオーバーしていると、ステップ５０６に進み、ステップ５０６で電流オーバが例えば１秒連続していると、ステップ５０８に進み、ステップ５０８で周波数の上昇を停止し、ステップ５１０で次の処理へ進む。なお、前記ステップ５０２、５０４、５０６で「ＮＯ」の場合には、ステップ５１０に進み、次の処理がなされる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電流検出器からの運転電流値は運転周波数に応じた基準電流値と比較されるようになっているので、インバータの運転周波数に応じて電流監視を適切に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるインバータ制御装置の概略を示すブロック回路図である。
【図２】従来のＣＴ制御と本発明によるＣＴ制御を示すグラフ図である。
【図３】ＩＰＭ内のＩＳＤの曲線を示すグラフ図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るＣＴ制御を示すグラフ図である。
【図５】図５のグラフの制御線ａ、ｂ、ｃのデータを示す表図である。
【図６】本発明の実施の形態に係るＣＴ制御のフローチャート図である。
【図７】図６のフローチャートのッステップ１０８（比較用ＣＴ値算出）の内容を示すフローチャート図である。
【図８】図６のフローチャートのステップ１１０（ロック電流制御）、ステップ１１２（周波数ダウン制御）、ステップ１１４（周波数上昇禁止制御）の各内容を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
１２  ＩＰＭ
１８  コントローラ
２２  コンプレッサモータ
２４  ＣＴ
【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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