(57)【要約】【課題】複数のアクティブフィルタ等の電流出力回路を協調させつつ高調波成分を抑制する。【解決手段】電源３０から供給される電流が流れる線路３１と、線路３１に流れる電流を検出する電流センサ５０と、線路３１に対して電流を出力することによって線路３１に流れる電流の高調波成分を抑制する複数の電流出力回路７６と、を有する電気機器１に適用され、電流センサ５０の電流検出結果に基づいて、複数の電流出力回路７６に対する出力電流指令値を出力する電流按分化部４２と、複数の電流出力回路７６毎に設けられ、対応する出力電流指令値に基づいて、対応する電流出力回路７６の出力電流を制御する複数の電流制御部４５と、を設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源から供給される電流が流れる線路と、前記線路に流れる電流を検出する電流センサと、前記線路に対して電流を出力することによって前記線路に流れる電流の高調波成分を抑制する複数の電流出力回路と、を有する電気機器に適用され、前記電流センサの電流検出結果に基づいて、複数の前記電流出力回路に対する出力電流指令値を出力する電流按分化部と、
複数の前記電流出力回路毎に設けられ、対応する前記出力電流指令値に基づいて、対応する前記電流出力回路の出力電流を制御する複数の電流制御部と、
を有することを特徴とする高調波抑制用制御装置。
【請求項２】
前記電流按分化部は、複数の前記電流出力回路のうち出力電流が非零値になるものが少なくなるように前記出力電流指令値を出力する
ことを特徴とする請求項１に記載の高調波抑制用制御装置。
【請求項３】
前記電気機器は、各々が少なくとも一の前記電流制御部と少なくとも一の前記電流出力回路とを収納する複数のアクティブフィルタを有するものであり、
前記アクティブフィルタ毎に設けられ、前記アクティブフィルタの情報を相互に交換する複数の通信部
をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の高調波抑制用制御装置。
【請求項４】
前記電流検出結果は、複数の前記アクティブフィルタのうち何れかに供給されるものであり、
複数の前記アクティブフィルタは、前記通信部を介して、前記電流検出結果を共有する
ことを特徴とする請求項３に記載の高調波抑制用制御装置。
【請求項５】
電源から供給される電流が流れる線路と、
前記線路を介して入力された電流によって冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記線路に流れる電流を検出する電流センサと、
前記線路に対して電流を出力することによって前記線路に流れる電流の高調波成分を抑制する複数の電流出力回路と、
前記電流センサの電流検出結果に基づいて、複数の前記電流出力回路に対する出力電流指令値を出力する電流按分化部と、
複数の前記電流出力回路毎に設けられ、対応する前記出力電流指令値に基づいて、対応する前記電流出力回路の出力電流を制御する複数の電流制御部と、
を有することを特徴とする空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高調波抑制用制御装置および空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気調和機等の電気機器においては、商用電源等の交流電圧を直流電圧に変換する整流回路が設けられている。そして、この整流回路に流入する電流の高調波成分を抑制するために、整流回路に対して、高調波抑制装置すなわちアクティブフィルタが並列に接続される。
この種の技術に関して、例えば下記特許文献１の請求項１には、「…前記第１の制御手段から前記第２の制御手段に対し運転／停止に係る指令信号を送信するとともに、前記第２の制御手段から前記第１の制御手段に対し運転／停止に係る状態信号を送信するようにし、前記第２の制御手段に設けられ高調波抑制回路自体の異常を判定する自己異常判定手段と、前記自己異常判定手段により自己異常と判定された場合に自己の運転状態を異常停止に設定するとともに、状態信号を「停止」に設定する異常通報手段とを備えている」と記載されている。
【０００３】
また、下記特許文献２の請求項１には、「前記室外機では、前記アクティブフィルタに設けた前記故障判定手段での故障判定回数が所定時間内に所定回数以上発生するかどうかをカウントすることにより前記アクティブフィルタの故障を室外機側でも冗長性を持たせて判定するようにした」と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３４２４５３９号公報
【特許文献２】特許第５３４２５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、空気調和機の電気機器が発生する高調波成分のレベルが高くなると、アクティブフィルタの能力も向上させてゆくことになる。その際、定格出力が高い（従って体積が大きい）一台のアクティブフィルタを設けるよりも、定格出力が小さい（従って体積が小さい）複数のアクティブフィルタを設ける方が有利な場合がある。そして、複数のアクティブフィルタを設ける場合には、これらアクティブフィルタを協調させることが好ましい。しかし、上述した特許文献１，２に記載された技術によれば、空気調和機と、アクティブフィルタとは、一対一の関係を有しており、複数のアクティブフィルタ等の電流出力回路を協調させることは記載されていない。
この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、複数の電流出力回路を協調させつつ高調波成分を抑制できる高調波抑制用制御装置および空気調和機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため本発明の高調波抑制用制御装置は、電源から供給される電流が流れる線路と、前記線路に流れる電流を検出する電流センサと、前記線路に対して電流を出力することによって前記線路に流れる電流の高調波成分を抑制する複数の電流出力回路と、を有する電気機器に適用され、前記電流センサの電流検出結果に基づいて、複数の前記電流出力回路に対する出力電流指令値を出力する電流按分化部と、複数の前記電流出力回路毎に設けられ、対応する前記出力電流指令値に基づいて、対応する前記電流出力回路の出力電流を制御する複数の電流制御部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、複数の電流出力回路を協調させつつ高調波成分を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態による空気調和機の模式図である。
【図２】本発明の第２実施形態による空気調和機の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［第１実施形態］
〈実施形態の構成〉
図１は、本発明の第１実施形態による空気調和機１（電気機器）の模式図である。
空気調和機１は、室外機１０と、室内機１１と、室内機１１のユーザインタフェースであるリモートスイッチ１２と、を有している。また、室外機１０は、複数の（図示の例では３台の）圧縮機２４，２５，２６と、３台の駆動回路３４，３５，３６と、３台の電流センサ５０，５５，５６と、３台のアクティブフィルタ６０，６５，６６と、を備えている。これらアクティブフィルタ６０，６５，６６は、ケーブル６８を介して相互に接続されている。
【００１０】
駆動回路３４，３５，３６には、商用電源３０（電源）から線路３１を介して、三相交流電圧が印加される。駆動回路３４，３５，３６は、三相交流電圧を直流電圧に変換する整流回路（図示せず）と、該直流電圧をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）変調して出力するインバータ（図示せず）と、を有している。また、圧縮機２４，２５，２６は、駆動回路３４，３５，３６の出力電圧によって回転駆動されるモータ（図示せず）と、該モータによって駆動されることにより、冷媒を圧縮する圧縮機構（図示せず）と、を有している。電流センサ５０は、駆動回路３４，３５，３６に供給される電流の合計値を測定し、その結果をアクティブフィルタ６０に供給する。また、電流センサ５５，５６は、個々の駆動回路３５，３６に供給される電流をそれぞれ測定し、その結果を対応するアクティブフィルタ６５，６６にそれぞれ供給する。
【００１１】
アクティブフィルタ６０は、制御部４０（高調波抑制用制御装置）と、通信部４７と、フィルタ７２と、リアクトル７４と、スイッチング部７６（電流出力回路）と、コンデンサ７８と、を有している。
【００１２】
スイッチング部７６は、複数のスイッチング素子（図示せず）を有し、制御部４０からの指令に基づいて、これらスイッチング素子のオン／オフ状態を切り替えることにより、昇圧チョッパ回路またはパルス幅変調回路として動作する。すなわち、制御部４０は、線路３１から電流を吸収すべき場合は、リアクトル７４とスイッチング部７６とを昇圧チョッパ回路として動作させ、線路３１から電流を吸収しつつ、線路３１の電圧よりも高い直流電圧でコンデンサ７８を充電する。
【００１３】
また、制御部４０は、線路３１に対して電流を供給すべき場合は、リアクトル７４とスイッチング部７６とをパルス幅変調回路として動作させる。すなわち、コンデンサ７８に蓄積された電荷を断続的に放電する。このように、制御部４０およびスイッチング部７６は、商用電源３０から室外機１０に流入する電流の高調波成分を抑制するように、線路３１に対する電流の吸収と供給とを繰り返し、商用電源３０から室外機１０に流入する電流波形を正弦波に近づける。
【００１４】
ここで、制御部４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等、一般的なコンピュータとしてのハードウエアを備えており、ＲＯＭには、ＣＰＵによって実行される制御プログラムや、各種データ等が格納されている。図１において、制御部４０の内部は、制御プログラム等によって実現される機能を、ブロックとして示している。すなわち、制御部４０は、電流按分化部４２と、運転部４３と、停止部４４と、電流制御部４５と、を有している。
【００１５】
電流按分化部４２は、線路３１に対して出力すべき合計電流を按分し、個々のアクティブフィルタ６０，６５，６６の出力電流指令値を決定する。なお、以下の説明において、電流について「出力」とは、「供給」および「吸収」の双方の意味を含むこととする。運転部４３は、電流センサ５０の検出結果が所定の運転開始閾値以上になると、対応するアクティブフィルタ６０を運転状態に設定する。すなわち、スイッチング部７６に含まれるスイッチング素子のオン／オフ状態を所定のスイッチング周波数で交番させる。また、停止部４４は、電流センサ５０の検出結果が所定の運転停止閾値未満になると、アクティブフィルタ６０を停止状態にする。すなわち、スイッチング部７６に含まれるスイッチング素子は、オフ状態に保たれる。ここで、運転開始閾値は例えば６[Ａ]であり、運転停止閾値は例えば２[Ａ]である。
【００１６】
電流制御部４５は、電流按分化部４２が決定した出力電流指令値を実現するように、スイッチング部７６を制御する。すなわち、電流制御部４５はアクティブフィルタ６０が出力可能な電流よりも低い電流をアクティブフィルタ６０に出力させる点で、アクティブフィルタ６０の運転を抑制する機能を有している。
【００１７】
アクティブフィルタ６５，６６の内部構成については図示を省略するが、これらは、上述したアクティブフィルタ６０と同様に構成されている。そして、アクティブフィルタ６５，６６に含まれる運転部４３および停止部４４は、対応する電流センサ５５，５６の検出結果、すなわち対応する駆動回路３５，３６に流入する電流に基づいて、アクティブフィルタ６５，６６を運転／停止状態に設定する。
【００１８】
各アクティブフィルタ６０，６５，６６の制御部４０は、何れも電流按分化部４２を有しているが、各アクティブフィルタ６０，６５，６６が起動した際に、何れか一つの電流按分化部４２のみ（例えばアクティブフィルタ６０における電流按分化部４２のみ）が有効化され、他のアクティブフィルタ６５，６６における電流按分化部４２は無効化される。従って、各アクティブフィルタ６０，６５，６６の出力電流は、有効化された一の電流按分化部４２が出力する出力電流指令値によって決定される。これにより、各アクティブフィルタ６０，６５，６６として、同一仕様のものを適用することができ、これらの製造コストを低減できる。
【００１９】
また、各アクティブフィルタ６０，６５，６６の制御部４０は、各々の通信部４７およびケーブル６８を介して、情報交換する。交換される情報は、各アクティブフィルタ６０，６５，６６の運転／停止状態、各電流センサ５０，５５，５６の電流検出結果、および出力電流指令値等である。
【００２０】
ここで、有効化された電流按分化部４２は、出力電流が零値であるアクティブフィルタの数がなるべく多くなるように、出力電流指令値を設定する。例えば、線路３１に対して出力（供給または吸収）する電流が、アクティブフィルタ６０のみで対応可能であれば、アクティブフィルタ６０に対してのみ出力電流指令値を非零値に設定し、アクティブフィルタ６５，６６の出力電流指令値を零値に設定する。これは、出力電流が零値であるアクティブフィルタにおいては、スイッチング部７６内のスイッチング素子をオフ状態に保つことができ、損失を大きく抑制できるためである。換言すれば、これにより、アクティブフィルタ６０，６５，６６全体の電力損失を抑制できる。
【００２１】
〈第１実施形態の効果〉
以上のように、本実施形態によれば、電流センサ５０の電流検出結果に基づいて、複数のスイッチング部７６に対する出力電流指令値を出力する電流按分化部４２と、複数のスイッチング部７６毎に設けられ、対応する出力電流指令値に基づいて、対応するスイッチング部７６の出力電流を制御する複数の電流制御部４５と、を有する。
これにより、各々が電流制御部４５を有する複数のアクティブフィルタ６０，６５，６６を協調して動作させつつ、高調波抑制のための電流を出力させることができる。また、複数のアクティブフィルタを適用したことにより、１台あたりのアクティブフィルタの負担を低減することができ、１台あたりのアクティブフィルタを小型、軽量にすることができる。これにより、室外機１０内部に生じる複数の狭いスペースにアクティブフィルタ６０，６５，６６を分散して配置でき、室外機１０の省スペース化も実現できる。
【００２２】
また、本実施形態によれば、電流按分化部４２は、複数のスイッチング部７６のうち出力電流が非零値になるものがなるべく少なくなるように出力電流指令値を出力する。これにより、複数のアクティブフィルタ６０，６５，６６全体における電力損失を抑制できる。
【００２３】
また、情報を相互に交換する複数の通信部４７をアクティブフィルタ６０，６５，６６毎に設けたため、複数のアクティブフィルタ６０，６５，６６を協調させやすくなる。また、電流センサ５０，５５，５６の電流検出結果は、複数のアクティブフィルタ６０，６５，６６のうち何れかに供給されるものであり、通信部４７を介して、電流検出結果を共有するため、電流検出結果に基づいて、複数のアクティブフィルタ６０，６５，６６を一層協調させやすくなる。
【００２４】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態による空気調和機２の構成を説明する。なお、以下の説明において、図１の各部に対応する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。
図２は、本発明の第２実施形態による空気調和機２の模式図である。空気調和機２は、第１実施形態の空気調和機１（図１参照）と同様に、室外機１０と、室内機１１と、リモートスイッチ１２と、を有している。但し、室外機１０は、１台の圧縮機２４と、１台の駆動回路３４と、２台のアクティブフィルタ６０，６５と、１台の電流センサ５０と、を備えている。なお、アクティブフィルタ６５は、その内部構成について図示を省略するが、アクティブフィルタ６０と同様に構成されている。
【００２５】
第１実施形態のものと同様に、アクティブフィルタ６０，６５はそれぞれ電流按分化部４２を有しており、起動時には一方の電流按分化部４２のみが有効化される。有効化された電流按分化部４２は、線路３１に対して出力すべき合計電流を按分し、個々のアクティブフィルタ６０，６５の出力電流指令値を決定する。
【００２６】
また、アクティブフィルタ６０，６５は、共に運転部４３と停止部４４とを有している。運転部４３は、電流センサ５０の検出結果が所定の運転開始閾値以上になると、対応するアクティブフィルタ６０，６５を運転状態に設定する。また、停止部４４は、電流センサ５０の検出結果が所定の運転停止閾値未満になると、対応するアクティブフィルタ６０，６５を停止状態にする。ここで、アクティブフィルタ６０，６５のうち一方の運転開始閾値および運転停止閾値は、他方における各閾値の２倍程度に設定するとよい。
【００２７】
また、第１実施形態のものと同様に、各アクティブフィルタ６０，６５の制御部４０は、各々の通信部４７およびケーブル６８を介して、情報交換する。交換される情報は、各アクティブフィルタ６０，６５の運転／停止状態、電流センサ５０の検出結果、および出力電流指令値等である。
【００２８】
また、第１実施形態のものと同様に、有効化された電流按分化部４２は、出力電流が零値であるアクティブフィルタの数がなるべく多くなるように、出力電流指令値を設定する。換言すれば、アクティブフィルタ６０，６５のうち、なるべく一方のみの出力電流が非零値になるように出力電流指令値を設定する。
【００２９】
以上のように、本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏する。さらに、本実施形態によれば、１台の電流センサ５０の電流検出結果を２台のアクティブフィルタ６０，６５で共有することにより、電流センサの数を、アクティブフィルタの数よりも少なくすることができる。
【００３０】
［変形例］
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。上述した実施形態は本発明を理解しやすく説明するために例示したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について削除し、もしくは他の構成の追加・置換をすることが可能である。また、図中に示した制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上で必要な全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。上記実施形態に対して可能な変形は、例えば以下のようなものである。
【００３１】
（１）上記各実施形態における制御部４０のハードウエアは一般的なコンピュータによって実現できるため、電流按分化部４２、運転部４３、停止部４４、電流制御部４５等の機能を実現するプログラム等を記憶媒体に格納し、または伝送路を介して頒布してもよい。
【００３２】
（２）電流按分化部４２、運転部４３、停止部４４、電流制御部４５等の機能は、上記各実施形態においてはプログラムを用いたソフトウエア的な処理として説明したが、その一部または全部をＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit；特定用途向けＩＣ)、あるいはＦＰＧＡ(field-programmable gate array)等を用いたハードウエア的な処理に置き換えてもよい。
【００３３】
（３）上記第１実施形態において、室外機１０は３台の圧縮機２４，２５，２６を備え、第２実施形態において、室外機１０は１台の圧縮機２４を備えている。しかし、室外機１０が備える圧縮機の数は、これに限らず、任意の数でよい。
【００３４】
（４）また、アクティブフィルタ６０，６５，６６は、第１，第２実施形態の空気調和機１，２のみならず、換気扇、冷凍機、洗濯機、掃除機、工業機械、電気自動車、鉄道車両、船舶、エレベータ、エスカレータ等、種々の電気機器に適用することができる。これにより、これらの電気機器においては、その用途に応じて優れた性能を発揮できる。
【符号の説明】
【００３５】
１，２  空気調和機（電気機器）
２４，２５，２６  圧縮機
３０  商用電源（電源）
３１  線路
４０  制御部（高調波抑制用制御装置）
４２  電流按分化部
４５  電流制御部
４７  通信部
５０，５５，５６  電流センサ
６０，６５，６６  アクティブフィルタ
７６  スイッチング部（電流出力回路）
【図１】
2018207662.tif 000003
【図２】
2018207662.tif 000004