(57)【要約】  電動駆動装置１は、電動機２の動作を制御する上アーム２３ａ及び下アーム２３ｂを有するインバータ２３が設けられた電力変換部２０と、上アーム２３ａと下アーム２３ｂとの短絡を防止するデッドタイムＴｄが設けられ、電力変換部２０を制御する駆動制御部３０と、を備え、駆動制御部３０は、デッドタイムＴｄにより生じる電圧低下を補正する時間である第１の補正値Ｔｄｈ１を用いて電力変換部２０を制御する第１のモードと、第１の補正値Ｔｄｈ１よりも小さい第２の補正値Ｔｄｈ２を用いて電力変換部２０を制御する第２のモードと、を切り替えて電力変換部２０を制御する。
2016166802.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機の動作を制御する上アーム及び下アームを有するインバータが設けられた電力変換部と、
前記上アームと前記下アームとの短絡を防止するデッドタイムが設けられ、前記電力変換部を制御する駆動制御部と、を備え、
前記駆動制御部は、
前記デッドタイムにより生じる電圧低下を補正する時間である第１の補正値を用いて前記電力変換部を制御する第１のモードと、
前記第１の補正値よりも小さい第２の補正値を用いて前記電力変換部を制御する第２のモードと、を切り替えて前記電力変換部を制御する
電動駆動装置。
【請求項２】
前記第２の補正値が零に設定されている
請求項１記載の電動駆動装置。
【請求項３】
前記電力変換部に設けられ、前記電力変換部の電圧を検出する電圧検出部を備え、
前記駆動制御部は、
前記電圧検出部で検出された電圧が閾値電圧以上の場合、前記第１のモードから前記第２のモードに切り替えるものである
請求項１又は２記載の電動駆動装置。
【請求項４】
前記駆動制御部は、
前記電圧検出部で検出された電圧が閾値電圧以上の場合に加え、前記電動機の運転周波数が閾値周波数より小さい場合を含めた条件のうち、少なくとも１つを満たすとき、前記第１のモードから前記第２のモードに切り替えるものである
請求項３記載の電動駆動装置。
【請求項５】
前記駆動制御部は、
前記電圧検出部で検出された電圧が閾値電圧以上の場合、前記電動機の運転周波数が閾値周波数より小さい場合に加え、前記電動機の負荷が閾値負荷より小さい軽負荷の場合を含めた条件のうち、少なくとも１つを満たすとき、前記第１のモードから前記第２のモードに切り替えるものである
請求項４記載の電動駆動装置。
【請求項６】
前記電動機によって駆動する圧縮機、第１の熱交換器、膨張部、第２の熱交換器が配管により接続され、冷媒が流通する冷媒回路と、
請求項３〜５のいずれか１項に記載の電動駆動装置と、
を備える冷凍サイクル装置。
【請求項７】
前記第１の熱交換器を除霜するデフロスト運転が行われるものであり、
前記駆動制御部は、
前記電圧検出部で検出された電圧が閾値電圧以上の場合、前記電動機の運転周波数が閾値周波数より小さい場合、前記電動機の負荷が閾値負荷より小さい軽負荷の場合に加え、前記デフロスト運転である場合を含めた条件のうち、少なくとも１つを満たすとき、前記第１のモードから前記第２のモードに切り替えるものである
請求項６記載の冷凍サイクル装置。
【請求項８】
前記圧縮機に吸入される冷媒の吸入圧力を検知する吸入圧力検知部と、
前記圧縮機から吐出される冷媒の吐出圧力を検知する吐出圧力検知部と、を備え、
前記駆動制御部は、
前記電圧検出部で検出された電圧が閾値電圧以上の場合、前記電動機の運転周波数が閾値周波数より小さい場合、前記電動機の負荷が閾値負荷より小さい軽負荷の場合、前記デフロスト運転である場合に加え、前記吸入圧力検知部で検知された吸入圧力が吸入閾値圧力より小さい場合及び前記吐出圧力検知部で検知された吐出圧力が吐出閾値圧力より小さい場合を含めた条件のうち、少なくとも１つを満たすとき、前記第１のモードから前記第２のモードに切り替えるものである
請求項７記載の冷凍サイクル装置。
【請求項９】
圧縮機、第１の熱交換器、膨張部、第２の熱交換器が配管により接続され、冷媒が流通する冷媒回路と、
前記圧縮機の動作を制御する電動駆動装置と、
前記圧縮機に運転指令を送信する運転指令部と、を備え、
前記電動駆動装置は、
前記圧縮機の動作を制御する上アーム及び下アームを有するインバータが設けられた電力変換部と、
前記上アームと前記下アームとの短絡を防止するデッドタイムが設けられ、前記電力変換部を制御する駆動制御部と、を備え、
前記駆動制御部は、
前記デッドタイムにより生じる電圧低下を補正する時間である第１の補正値を用いて前記電力変換部を制御する第１のモードと、
前記第１の補正値よりも小さい第２の補正値を用いて前記電力変換部を制御する第２のモードと、を有し、
前記運転指令部は、
前記冷媒回路の運転状態に基づいて、前記第１のモードから前記第２のモードに切り替えるものである
冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機の動作を制御する電動駆動装置及びその電動駆動装置を備える冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気調和装置又は冷凍空調装置といった冷凍サイクル装置は、例えば直流ブラシレスモータ等の電動機によって駆動する圧縮機を備えている。この直流ブラシレスモータは、コンバータ及びインバータを有する電動駆動装置によってＰＷＭ（Ｐｕｓｌｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御されている。ＰＷＭ制御は、電圧指令に基づいて、出力段に設けられた上アーム及び下アームを有するパワーデバイス素子がスイッチング動作を行うことにより生成される交流電圧によって、交流負荷を駆動する制御をいう。その際、パワーデバイス素子において、上アームと下アームとが同時に導通されて短絡することを防止するために、上アームと下アームとを同時にオフ状態にする期間であるデッドタイムＴｄが設けられている。しかし、デッドタイムＴｄが設けられることによって、電圧指令の電圧値と、実際に出力される電圧値との間に誤差が生じる。【０００３】
このため、デッドタイムＴｄにより生じる電圧の誤差を補正するために、デッドタイム補正制御が行われている。デッドタイム補正制御は、電動駆動装置に設けられた電流検出部によって出力相の電流が検出され、検出された電流によって、電圧指令の電圧値と、実際に出力される電圧値との差分を補正する補正値Ｔｄｈを生成し、電圧を出力するものである。デッドタイム補正制御による電圧補正では、出力相の電流の極性を検出して、電流が正極性である場合に正極性の電圧が出力され、電流が負極性である場合に負極性の電圧が出力される。【０００４】
しかし、電圧が出力される負荷が軽負荷、即ち、出力電流が小さい場合、出力相の電流の振幅が小さい。このため、電流は、極性が切り替わるゼロクロス付近で振動する。従って、電流の極性を正確に把握することは困難である。また、ゼロクロス付近では、電流検出部の部品のばらつき、温度のばらつき、温度のノイズ、ＰＷＭ制御の切り替わり等によって、電流の極性が頻繁に変化する。このため、補正する電圧の極性を誤って、出力電圧の誤差を増加させてしまう逆補正が生じる虞がある。【０００５】
このように、出力電流が小さくゼロクロス付近で振動する場合に生じるデッドタイム補正制御の問題を解消する技術として、特許文献１には、各相の出力電流値と出力周波数とに基づいてゼロクロスとなるタイミングを求め、このゼロクロスタイミングを用いて、デッドタイム補正の電圧を変動する電力変換器が開示されている。また、特許文献２には、検出された電流に基づいて複数回測定されたゼロクロスとなるタイミングの平均値を用いてゼロクロス位相を算出し、デッドタイム補正制御を行う極性を決定する空気調和装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４７８６７１７号公報
【特許文献２】特開平１０−１９１６５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２は、出力相の電流検出によって極性が決定されている。これでは、電流検出部に用いる検出部品の製造ロットのばらつき、及び温度のばらつき等の影響を排除するため、高精度の部品を使用する必要がある。しかしながら、冷凍サイクル装置に使用される電流検出部には、低コスト化が望まれており、高精度で高価な部品を使用することは困難である。【０００８】
本発明は、上記のような課題を背景としてなされたもので、デッドタイム補正の逆補正を低価格で抑制することができる電動駆動装置及びその電動駆動装置を備える冷凍サイクル装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る電動駆動装置は、電動機の動作を制御する上アーム及び下アームを有するインバータが設けられた電力変換部と、上アームと下アームとの短絡を防止するデッドタイムが設けられ、電力変換部を制御する駆動制御部と、を備え、駆動制御部は、デッドタイムにより生じる電圧低下を補正する時間である第１の補正値を用いて電力変換部を制御する第１のモードと、第１の補正値よりも小さい第２の補正値を用いて電力変換部を制御する第２のモードと、を切り替えて電力変換部を制御する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、駆動制御部は、第１の補正値を用いて電力変換部を制御する第１のモードと、第１の補正値よりも小さい第２の補正値を用いて電力変換部を制御する第２のモードと、を切り替える。このため、出力電流がゼロクロス付近で振動する場合に、第２のモードを使用することによって、デッドタイム補正の逆補正を抑制することができる。そして、デッドタイム補正の切り替えに、電流検出部で検出される電流が用いられていない。このため、デッドタイム補正の逆補正を低価格で抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００を示す回路図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る電動駆動装置１を示す回路図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る電動駆動装置１の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態３に係る電動駆動装置１の動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態４に係る電動駆動装置１の動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態５に係る電動駆動装置１の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る電動駆動装置１及び冷凍サイクル装置１００の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００を示す回路図である。この図１に基づいて、冷凍サイクル装置１００について説明する。図１に示すように、冷凍サイクル装置１００は、圧縮機２、第１の熱交換器４、膨張部６、第２の熱交換器７が配管により接続され、冷媒が流通する冷媒回路９と、電動駆動装置１とを備えている。更に、冷凍サイクル装置１００は、例えば流路切換器３、室外ファン５、室内ファン８、吸入圧力検知部１１、吐出圧力検知部１２、吸入温度検知部１３、吐出温度検知部１４及び運転指令部１７を備えている。
【００１４】
冷凍サイクル装置１００は、室外機１Ａと室内機１Ｂとを備えており、室外機１Ａには、圧縮機２、流路切換器３、第１の熱交換器４、室外ファン５、吸入圧力検知部１１、吐出圧力検知部１２、吸入温度検知部１３、吐出温度検知部１４、運転指令部１７及び電動駆動装置１が設けられている。また、室内機１Ｂには、膨張部６、第２の熱交換器７及び室内ファン８が設けられている。なお、冷凍サイクル装置１００は、例えば空気調和装置又は冷凍空調装置等とすることができる。
【００１５】
圧縮機２は、電動機によって駆動されており、冷媒を圧縮するものである。流路切換器３は、冷媒回路９における冷媒の流通方向を切り替えるものであり、これにより、冷房運転及び暖房運転のいずれもが実施される。第１の熱交換器４は、例えば室外空気と冷媒とを熱交換するものである。室外ファン５は、室外空気を第１の熱交換器４に送風するものである。膨張部６は、冷媒を膨張及び減圧するものである。第２の熱交換器７は、例えば室内空気と冷媒とを熱交換するものである。室内ファン８は、室内空気を第２の熱交換器７に送風するものである。
【００１６】
吸入圧力検知部１１は、圧縮機２に吸入される冷媒の吸入圧力Ｐｓを検知するものである。吐出圧力検知部１２は、圧縮機２から吐出される冷媒の吐出圧力Ｐｄを検知するものである。吸入温度検知部１３は、圧縮機２に吸入される冷媒の温度を検知するものである。吐出温度検知部１４は、圧縮機２から吐出される冷媒の温度を検知するものである。運転指令部１７は、電動駆動装置１を介して圧縮機２に運転指令を送信するものである。運転指令とは、例えば冷凍サイクル装置１００の運転状態及び圧縮機２の運転周波数等が含まれる。冷凍サイクル装置１００の運転状態としては、例えば冷房運転、暖房運転及びデフロスト運転が挙げられる。
【００１７】
本実施の形態１は、１台の室外機１Ａに１台の室内機１Ｂが接続されている例を示しているが、１台の室外機１Ａに１〜１００台程度の室内機１Ｂが接続されていてもよい。この場合、各室内機１Ｂの運転状態によって、室外機１Ａが動作する負荷が調整されている。そして、運転指令部１７が、調整された結果を電動駆動装置１に送信することによって、高効率な運転が行われている。なお、運転指令部１７は、各室内機１Ｂの運転調整のほかに、室内機１Ｂ及び室外機１Ａが適切に動作するためのメンテナンスも行っている。例えば、外気温度が低いときに第１の熱交換器４に霜が付着して運転効率を妨げることを防止するために行われるデフロスト運転等が、運転指令部１７によって指示される。
【００１８】
電動駆動装置１は、電力変換部２０及び駆動制御部３０を備えている。電力変換部２０は、圧縮機２（電動機）の動作を制御するものである。駆動制御部３０は、吸入圧力検知部１１で検知された吸入圧力、吐出圧力検知部１２で検知された吐出圧力、吸入温度検知部１３で検知された吸入温度及び吐出温度検知部１４で検知された吐出温度が入力される。そして、駆動制御部３０は、これらの検出結果に基づいて、電力変換部２０を制御する。
【００１９】
図２は、本発明の実施の形態１に係る電動駆動装置１を示す回路図である。図２に示すように、電動駆動装置１は、電圧検出部１５及び電流検出部１６を備えている。電圧検出部１５は、電力変換部２０に設けられ、電力変換部２０の電圧Ｖｄｃを検出するものである。電流検出部１６は、圧縮機２に出力する電流を検出するものである。
【００２０】
電力変換部２０は、コンバータ２１と、コンデンサ２２と、インバータ２３とを有している。コンバータ２１は、交流電源から印加された交流電圧を直流電圧に変換するものであり、例えばＦＷＤ（Ｆｒｅｅ  Ｗｈｅｅｌｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）等のパワー半導体が用いられている。なお、交流電源は、３相３線又は３相４線等の交流電源が用いられている。コンデンサ２２は、コンバータ２１で変換された直流電圧を平滑化するものである。なお、電流検出部１６は、電力変換部２０に設けられ、インバータ２３から出力された電流を検出するものである。
【００２１】
インバータ２３は、直流電圧をパルス幅変調して交流電圧を出力し、圧縮機２の動作を制御するものであり、例えばシリコン、炭化シリコン又は窒化ガリウム等の材料が使用されたパワー半導体が用いられている。インバータ２３は、上アーム２３ａと下アーム２３ｂとを有している。
【００２２】
上アーム２３ａは、第１のスイッチング素子ＳＷ１、第２のスイッチング素子ＳＷ２、第３のスイッチング素子ＳＷ３、第１のダイオードＤ１、第２のダイオードＤ２及び第３のダイオードＤ３を有している。第１のダイオードＤ１は、第１のスイッチング素子ＳＷ１に並列に接続され、第２のダイオードＤ２は、第２のスイッチング素子ＳＷ２に並列に接続され、第３のダイオードＤ３は、第３のスイッチング素子ＳＷ３に並列に接続されている。
【００２３】
下アーム２３ｂは、第４のスイッチング素子ＳＷ４、第５のスイッチング素子ＳＷ５、第６のスイッチング素子ＳＷ６、第４のダイオードＤ４、第５のダイオードＤ５及び第６のダイオードＤ６を有している。第４のダイオードＤ４は、第４のスイッチング素子ＳＷ４に並列に接続され、第５のダイオードＤ５は、第５のスイッチング素子ＳＷ５に並列に接続され、第６のダイオードＤ６は、第６のスイッチング素子ＳＷ６に並列に接続されている。
【００２４】
駆動制御部３０は、インバータ制御部３１と、電圧判定部３２と、運転指令判定部３３とを有している。インバータ制御部３１は、運転指令部１７から入力される運転指令と、電流検出部１６で検出された電流とに基づいて、インバータ２３を制御するものである。電圧判定部３２は、電圧検出部１５で検出された電圧Ｖｄｃを判定し、その情報をインバータ制御部３１に送信するものである。運転指令判定部３３は、運転指令部１７から入力された運転指令を判定し、その情報をインバータ制御部３１に送信するものである。
【００２５】
ここで、デッドタイムＴｄについて説明する。圧縮機２のモータは、電動駆動装置１によってＰＷＭ制御されている。ＰＷＭ制御は、電圧指令に基づいて、上アーム２３ａ及び下アーム２３ｂを有するインバータ２３がスイッチング動作を行うことにより生成される交流電圧によって、圧縮機２を駆動する制御をいう。その際、上アーム２３ａと下アーム２３ｂとが同時に導通されて短絡すると、圧縮機２に電流が流れず、電動駆動装置１に過電流が流れ、第１のスイッチング素子ＳＷ１〜第６のスイッチング素子ＳＷ６及びそのほかの部品が破損する虞がある。これを防止するために、電動駆動装置１の駆動制御部３０には、上アーム２３ａと下アーム２３ｂとを同時にオフ状態にする期間であるデッドタイムＴｄが設けられている。
【００２６】
次に、デッドタイム補正制御について説明する。デッドタイムＴｄが設けられることによって、電圧指令の電圧値と、実際に出力される電圧値との間に誤差が生じる。このため、デッドタイムＴｄにより生じる電圧の誤差を補正するために、デッドタイム補正制御が行われている。デッドタイム補正制御は、電動駆動装置１に設けられた電流検出部１６によって出力相の電流が検出され、検出された電流によって、電圧指令の電圧値と、実際に出力される電圧値との差分を補正する補正値を生成し、電圧を出力するものである。デッドタイム補正制御による電圧補正では、出力相の電流の極性を検出して、電流が正極性である場合に正極性の電圧が出力され、電流が負極性である場合に負極性の電圧が出力される。
【００２７】
しかし、電圧が出力される負荷が軽負荷、即ち、出力電流が小さい場合、出力相の電流の振幅が小さい。このため、電流は、極性が切り替わるゼロクロス付近で振動する。従って、電流の極性を正確に把握することは困難である。また、ゼロクロス付近では、電流検出部１６の部品のばらつき、温度のばらつき、温度のノイズ、ＰＷＭ制御の切り替わり等によって、電流の極性が頻繁に変化する。このため、補正する電圧の極性を誤って、出力電圧の誤差を増加させてしまう逆補正が生じる虞がある。
【００２８】
更に、電動駆動装置１の電圧が低い場合、デッドタイムＴｄが設けられて逆補正が生じてもそれほど影響はないが、電動駆動装置１の電圧が高い場合、逆補正が生じた場合の影響が顕著である。
【００２９】
これに対し、本実施の形態１は、駆動制御部３０は、上アーム２３ａと下アーム２３ｂとの短絡を防止するデッドタイムＴｄが設けられており、また、第１のモードと第２のモードとを切り替えて電力変換部２０を制御する。第１のモードは、デッドタイムＴｄにより生じる電圧低下を補正する時間である第１の補正値Ｔｄｈ１を用いて電力変換部２０を制御するモードである。また、第２のモードは、第１の補正値Ｔｄｈ１よりも小さい第２の補正値Ｔｄｈ２を用いて電力変換部２０を制御するモードである。第１の補正値Ｔｄｈ１及び第２の補正値Ｔｄｈ２は、デッドタイムＴｄ分の電圧を補正するための時間である。このように、本実施の形態１は、デッドタイム補正値として、第１の補正値Ｔｄｈ１と第２の補正値Ｔｄｈ２という２値を有している。
【００３０】
そして、第１のモードは、圧縮機２が閾値負荷以上の通常負荷である場合に用いられるモードである。第２のモードは、圧縮機２の負荷が閾値負荷より小さい軽負荷である場合、又は冷凍サイクル装置１００の運転状態がデフロスト運転である場合に用いられるモードである。駆動制御部３０は、圧縮機２の負荷が軽負荷の場合、第１のモードから第２のモードに切り替えるものである。圧縮機２が軽負荷であることは、冷凍サイクル装置１００の運転指令部１７にて予め設定しておく。また、駆動制御部３０は、デフロスト運転である場合、第１のモードから第２のモードに切り替えるものである。デフロスト運転であることは、冷凍サイクル装置１００の運転指令部１７にて予め設定しておく。
【００３１】
次に、本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の動作について説明する。先ず、冷房運転について説明する。圧縮機２は、冷媒を吸入し、この冷媒を圧縮して高温高圧のガスの状態で吐出する。この吐出された冷媒は、流路切換器３を通過して、第１の熱交換器４に流入し、第１の熱交換器４は、室外空気との熱交換により、冷媒を凝縮する。凝縮された冷媒は、膨張部６に流入し、膨張部６は、凝縮された冷媒を膨張及び減圧する。そして、減圧された冷媒は、第２の熱交換器７に流入し、第２の熱交換器７は、室内空気との熱交換により、冷媒を蒸発する。このとき、室内空気が冷却されて、室内が冷房される。そして、蒸発されて高温低圧のガスの状態となった冷媒は、流路切換器３を通過して、圧縮機２に吸入される。
【００３２】
次に、暖房運転について説明する。圧縮機２は、冷媒を吸入し、この冷媒を圧縮して高温高圧のガスの状態で吐出する。この吐出された冷媒は、流路切換器３を通過して、第２の熱交換器７に流入し、第２の熱交換器７は、室内空気との熱交換により、冷媒を凝縮する。このとき、室内空気が加熱されて、室内が暖房される。凝縮された冷媒は、膨張部６に流入し、膨張部６は、凝縮された冷媒を膨張及び減圧する。そして、減圧された冷媒は、第１の熱交換器４に流入し、第１の熱交換器４は、室外空気との熱交換により、冷媒を蒸発する。そして、蒸発されて高温低圧のガスの状態となった冷媒は、流路切換器３を通過して、圧縮機２に吸入される。
【００３３】
次に、デフロスト運転について説明する。圧縮機２は、冷媒を吸入し、この冷媒を圧縮して高温高圧のガスの状態で吐出する。この吐出された冷媒は、流路切換器３を通過して、第１の熱交換器４に流入する。このとき、高温高圧の冷媒によって、第１の熱交換器４に付着した霜が溶かされる。また、第１の熱交換器４は、室外空気との熱交換により、冷媒を凝縮する。凝縮された冷媒は、膨張部６に流入し、膨張部６は、凝縮された冷媒を膨張及び減圧する。そして、減圧された冷媒は、第２の熱交換器７に流入し、第２の熱交換器７は、室内空気との熱交換により、冷媒を蒸発する。そして、蒸発されて高温低圧のガスの状態となった冷媒は、流路切換器３を通過して、圧縮機２に吸入される。
【００３４】
図３は、本発明の実施の形態１に係る電動駆動装置１の動作を示すフローチャートである。次に、本実施の形態１に係る電動駆動装置１の動作について説明する。ここで、電動駆動装置１は、第１のモードを用いて電力変換部２０を制御している。また、第１の補正値Ｔｄｈ１を１．５μｓ、第２の補正値Ｔｄｈ２を０．４μｓとする。例えば、第１の補正値Ｔｄｈ１：１．５μｓでは、デッドタイムＴｄが発生する度に、１．５μｓ分の電圧が増加する。そして、第２の補正値Ｔｄｈ２：０．４μｓでは、デッドタイムＴｄが発生する度に、０．４μｓ分の電圧が増加する。即ち、第１の補正値Ｔｄｈ１よりも小さい第２の補正値Ｔｄｈ２の方が、第１の補正値Ｔｄｈ１よりも、電圧の増加分が少ない。
【００３５】
図３に示すように、先ず、運転指令部１７によって、冷凍サイクル装置１００の運転状態を含む運転指令が電動駆動装置１に送信される（ステップＳＴ１）。そして、電動駆動装置１が、運転指令を受信すると（ステップＳＴ２）、運転状態が軽負荷であるか否かが判定される（ステップＳＴ３）。運転状態が軽負荷の場合（ステップＳＴ３のＹｅｓ）、ステップＳＴ４にて、第１のモードから第２のモードに切り替えられる。そして、ステップＳＴ７に進む。
【００３６】
一方、運転状態が軽負荷でない場合（ステップＳＴ３のＮｏ）、運転状態がデフロスト運転であるか否かが判定される（ステップＳＴ５）。運転状態がデフロスト運転である場合（ステップＳＴ５のＹｅｓ）、ステップＳＴ４にて、第１のモードから第２のモードに切り替えられる。一方、運転状態がデフロスト運転でない場合（ステップＳＴ５のＮｏ）、第１のモードのまま維持される（ステップＳＴ６）。そして、ステップＳＴ７に進み、ＰＷＭ制御（出力）される。
【００３７】
具体的には、冷凍サイクル装置１００の起動時及び通常運転時等においては、第１の補正値Ｔｄｈ１が用いられ、軽負荷又はデフロスト運転等においては、第２の補正値Ｔｄｈ２が用いられる。なお、軽負荷又はデフロスト運転から、通常運転に切り替わった場合、第１の補正値Ｔｄｈ１が用いられる。
【００３８】
次に、本実施の形態１の駆動電源装置の作用について説明する。駆動制御部３０は、デッドタイムＴｄにより生じる電圧低下を補正する第１の補正値Ｔｄｈ１を用いて電力変換部２０を制御する第１のモードと、第１の補正値Ｔｄｈ１よりも小さい第２の補正値Ｔｄｈ２を用いて電力変換部２０を制御する第２のモードと、を切り替える。このため、出力電流がゼロクロス付近で振動する場合に、第２のモードを使用することによって、デッドタイム補正の逆補正を抑制することができる。
【００３９】
また、本実施の形態１は、デッドタイム補正値として、第１の補正値Ｔｄｈ１と第２の補正値Ｔｄｈ２という２値を有している。従来、電動機に出力される電流に基づいて、線形的にデッドタイム補正値を変更する技術が開示されている。この技術においては、線形的にデッドタイム補正値が変更されているため、出力電流が極めて小さい場合にまで、出力電流を検出しなければならず、高精度な電流検知部が必要である。これに対し、本実施の形態１は、デッドタイム補正値として、第１の補正値Ｔｄｈ１と第２の補正値Ｔｄｈ２という２値のみが使用されている。このため、出力電流が極めて小さい場合に出力電流の検出をせずともよい。従って、デッドタイム補正の逆補正を低価格で抑制することができる。
【００４０】
そして、高負荷である場合、冷房運転又は暖房運転が実施されている場合等に、第１の補正値Ｔｄｈ１を用いた第１のモードが使用されることによって、高効率運転が可能である。
【００４１】
駆動制御部３０は、圧縮機２の負荷が軽負荷の場合、第１のモードから第２のモードに切り替えるものである。このように、圧縮機２が軽負荷であり、運転時のエネルギ量が小さい場合に、第２の補正値Ｔｄｈ２を用いた第２のモードが使用されるため、運転効率への影響は小さくて済む。
【００４２】
更に、冷凍サイクル装置１００は、圧縮機２、第１の熱交換器４、膨張部６、第２の熱交換器７が配管により接続され、冷媒が流通する冷媒回路９と、電動駆動装置１とを備えている。更にまた、冷凍サイクル装置１００は、第１の熱交換器４を除霜するデフロスト運転が行われるものであり、駆動制御部３０は、デフロスト運転である場合、第１のモードから第２のモードに切り替えるものである。このように、デフロスト運転のような運転時のエネルギ量が小さい場合に、第２の補正値Ｔｄｈ２を用いた第２のモードが使用されるため、運転効率への影響は小さくて済む。
【００４３】
実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２に係る電動駆動装置１について説明する。本実施の形態２は、第２の補正値Ｔｄｈ２が零に設定されている点で、実施の形態１と相違する。本実施の形態２では、実施の形態１と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
【００４４】
上記のとおり、電動駆動装置１は、第２の補正値Ｔｄｈ２が零に設定されている。このため、実施の形態１で得られる効果に加え、第２のモードが使用される場合に、運転効率への影響は更に小さくて済む。従って、デッドタイム補正の逆補正をより抑制することができる。
【００４５】
実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３に係る電動駆動装置１について説明する。図４は、本発明の実施の形態３に係る電動駆動装置１の動作を示すフローチャートである。本実施の形態３は、電力変換部２０の電圧Ｖｄｃ及び圧縮機２の運転周波数に基づいて、第１のモードと第２のモードとが切り替えられる点で、実施の形態１と相違する。本実施の形態３では、実施の形態１，２と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態１，２との相違点を中心に説明する。
【００４６】
本実施の形態３では、駆動制御部３０は、電圧検出部１５で検出された電圧Ｖｄｃが閾値電圧以上の場合、第１のモードから第２のモードに切り替えるものである。また、駆動制御部３０は、圧縮機２の運転周波数が閾値周波数より小さい場合、第１のモードから第２のモードに切り替えるものである。
【００４７】
ここで、第１の補正値Ｔｄｈ１を１．５μｓ、第２の補正値Ｔｄｈ２を０．４μｓとする。例えば、第１の補正値Ｔｄｈ１：１．５μｓでは、デッドタイムＴｄが発生する度に、１．５μｓ分の電圧が増加する。また、閾値電圧を６５０Ｖとする。更に、閾値周波数を３０ｒｐｓとする。
【００４８】
図４に示すように、先ず、第１の補正値Ｔｄｈ１を用いる第１のモードが設定される（ステップＳＴ１１）。次に、電圧検出部１５によって、電力変換部２０の電圧Ｖｄｃが検出される（ステップＳＴ１２）。そして、駆動制御部３０によって、電圧検出部１５で検出された電圧Ｖｄｃが閾値電圧以上か否かが判定される（ステップＳＴ１３）。電圧検出部１５で検出された電圧Ｖｄｃが閾値電圧より小さい場合（ステップＳＴ１３のＮｏ）、第１のモードが維持される（ステップＳＴ１８）。そして、ステップＳＴ１９に進む。一方、電圧検出部１５で検出された電圧Ｖｄｃが閾値電圧以上の場合（ステップＳＴ１３のＹｅｓ）、ステップＳＴ１５に進む。
【００４９】
ここで、運転指令部１７によって、圧縮機２の運転周波数を含む運転指令が電動駆動装置１に送信される（ステップＳＴ１４）。そして、電動駆動装置１が、運転指令を受信すると（ステップＳＴ１５）、圧縮機２の運転周波数が閾値周波数より小さいか否かが判定される（ステップＳＴ１６）。圧縮機２の運転周波数が閾値周波数以上の場合（ステップＳＴ１６のＮｏ）、第１のモードが維持される（ステップＳＴ１８）。そして、ステップＳＴ１９に進む。一方、圧縮機２の運転周波数が閾値周波数より小さい場合（ステップＳＴ１６のＹｅｓ）、第１のモードから第２のモードに切り替えられる（ステップＳＴ１７）。そして、ステップＳＴ１９に進み、ＰＷＭ制御（出力）される。
【００５０】
このように、本実施の形態３は、高電圧且つ低運転周波数の場合、第２のモードを使用することによって、デッドタイム補正の逆補正を抑制することができる。
【００５１】
また、電動駆動装置１は、電力変換部２０に設けられ、電力変換部２０の電圧Ｖｄｃを検出する電圧検出部１５を備え、駆動制御部３０は、電圧検出部１５で検出された電圧Ｖｄｃが閾値電圧以上の場合、第１のモードから第２のモードに切り替えるものである。電圧が大きい場合、デッドタイム補正制御において逆補正が発生した場合の影響が大きい。本実施の形態３は、電圧が大きい場合に第２の補正値Ｔｄｈ２が用いられる第２のモードに切り替えられるため、運転効率への影響は小さくて済む。
【００５２】
更に、駆動制御部３０は、圧縮機２の運転周波数が閾値周波数より小さい場合、第１のモードから第２のモードに切り替えるものである。このように、圧縮機２の運転周波数が小さい軽負荷の場合に、第２の補正値Ｔｄｈ２を用いた第２のモードが使用されるため、運転効率への影響は小さくて済む。
【００５３】
なお、第２のモードへの移行は、電圧検出部１５で検出された電圧Ｖｄｃのみに基づいて行われてもよく、圧縮機２の運転周波数のみに基づいて行われてもよい。また、本実施の形態３においても、実施の形態２のように、第２の補正値Ｔｄｈ２を零としてもよい。これにより、第２のモードが使用される場合に、運転効率への影響は更に小さくて済む。従って、デッドタイム補正の逆補正をより抑制することができる。
【００５４】
実施の形態４．
次に、本発明の実施の形態４に係る電動駆動装置１について説明する。図５は、本発明の実施の形態４に係る電動駆動装置１の動作を示すフローチャートである。本実施の形態４は、吸入圧力及び吐出圧力に基づいて、第１のモードと第２のモードとが切り替えられる点で、実施の形態３と相違する。本実施の形態４では、実施の形態１，２，３と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態１，２，３との相違点を中心に説明する。
【００５５】
本実施の形態４では、駆動制御部３０は、吸入圧力検知部１１で検知された吸入圧力が吸入閾値圧力より小さい場合、及び、吐出圧力検知部１２で検知された吐出圧力が吐出閾値圧力より小さい場合、第１のモードから第２のモードに切り替えるものである。なお、本実施の形態４では、検知された吸入圧力及び検知された吐出圧力によって、実質的に第１の熱交換器４の圧力が把握されている。
【００５６】
図５において、ステップＳＴ２１〜ステップＳＴ２３は、実施の形態３のステップＳＴ１１〜ステップＳＴ１３と同様である。図５に示すように、ステップＳＴ２４において、運転指令部１７によって、第１の熱交換器４の圧力（圧縮機２の吸入圧力及び吐出圧力）及び温度、圧縮機２の運転周波数を含む運転指令が電動駆動装置１に送信される。そして、電動駆動装置１が、運転指令を受信すると（ステップＳＴ２５）、吸入圧力が吸入閾値圧力より小さいか否かが判定される。また、吐出圧力が吐出閾値圧力より小さいか否かが判定される（ステップＳＴ２６）。吸入圧力が吸入閾値圧力以上であり、吐出圧力が吐出閾値圧力以上の場合（ステップＳＴ２６のＮｏ）、第１のモードが維持される（ステップＳＴ２９）。そして、ステップＳＴ３０に進む。一方、吸入圧力が吸入閾値圧力より小さく、吐出圧力が吐出閾値圧力より小さい場合（ステップＳＴ２６のＹｅｓ）、ステップＳＴ２７に進む。なお、ステップＳＴ２７〜ステップＳＴ３０は、実施の形態３のステップＳＴ１６〜ステップＳＴ１９と同様である。
【００５７】
このように、本実施の形態４は、第１の熱交換器４が高圧（圧縮機２の吸入圧力及び吐出圧力が高圧）の場合、第１のモードが使用される。このため、第２の補正値Ｔｄｈ２が過剰に用いられて、不必要なまでにデッドタイム補正制御が抑えられることが抑制される。即ち、本実施の形態４は、第１の熱交換器４の圧力（圧縮機２の吸入圧力及び吐出圧力）に基づいて、第１のモードと第２のモードとが切り替えられるため、第１の補正値Ｔｄｈ１が用いられる運転範囲が広がる。従って、高効率運転が実施される範囲を広げることができる。
【００５８】
このように、冷凍サイクル装置１００は、圧縮機２に吸入される冷媒の吸入圧力を検知する吸入圧力検知部１１と、圧縮機２から吐出される冷媒の吐出圧力を検知する吐出圧力検知部１２と、を備え、駆動制御部３０は、吸入圧力検知部１１で検知された吸入圧力が吸入閾値圧力より小さい場合及び吐出圧力検知部１２で検知された吐出圧力が吐出閾値圧力より小さい場合、第１のモードから第２のモードに切り替えるものである。このため、本実施の形態４では、高効率運転が実施される範囲を広げることができる。
【００５９】
なお、第２のモードへの移行は、圧縮機２の吸入圧力及び吐出圧力のみに基づいて行われてもよい。また、第２のモードへの移行は、圧縮機２の吸入圧力及び吐出圧力のいずれか一方に基づいて行われてもよい。更に、本実施の形態４においても、実施の形態２のように、第２の補正値Ｔｄｈ２を零としてもよい。これにより、第２のモードが使用される場合に、運転効率への影響は更に小さくて済む。従って、デッドタイム補正の逆補正をより抑制することができる。
【００６０】
実施の形態５．
次に、本発明の実施の形態５に係る電動駆動装置１について説明する。図６は、本発明の実施の形態５に係る電動駆動装置１の動作を示すフローチャートである。本実施の形態５は、運転指令部１７が、冷媒回路９の運転状態に基づいて、第１のモードから第２のモードに切り替える点で、実施の形態１と相違する。本実施の形態５では、実施の形態１，２，３，４と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態１，２，３，４との相違点を中心に説明する。
【００６１】
本実施の形態５では、電動駆動装置１の駆動制御部３０ではなく、冷凍サイクル装置１００の運転指令部１７が、第１のモードと第２のモードとを切り替える。
【００６２】
図６に示すように、先ず、運転指令部１７は、冷凍サイクル装置１００の運転状態に基づいて、第１のモードと第２のモードとを切り替える（ステップＳＴ３１）。そして、運転指令部１７によって、圧縮機２の運転周波数、第１の補正値Ｔｄｈ１又は第２の補正値Ｔｄｈ２のいずれか等を含む運転指令が電動駆動装置１に送信される（ステップＳＴ３２）。そして、電動駆動装置１が、運転指令を受信すると（ステップＳＴ３３）、電動駆動装置１において、第１の補正値Ｔｄｈ１又は第２の補正値Ｔｄｈ２のいずれかが設定される（ステップＳＴ３４）。そして、ステップＳＴ３５に進み、ＰＷＭ制御（出力）される。
【００６３】
本実施の形態５では、冷凍サイクル装置１００は、圧縮機２、第１の熱交換器４、膨張部６、第２の熱交換器７が配管により接続され、冷媒が流通する冷媒回路９と、圧縮機２の動作を制御する電動駆動装置１と、圧縮機２に運転指令を送信する運転指令部１７と、を備え、電動駆動装置１は、圧縮機２の動作を制御する上アーム２３ａ及び下アーム２３ｂを有するインバータ２３が設けられた電力変換部２０と、上アーム２３ａと下アーム２３ｂとの短絡を防止するデッドタイムＴｄが設けられ、電力変換部２０を制御する駆動制御部３０と、を備え、駆動制御部３０は、デッドタイムＴｄにより生じる電圧低下を補正する時間である第１の補正値Ｔｄｈ１を用いて電力変換部２０を制御する第１のモードと、第１の補正値Ｔｄｈ１よりも小さい第２の補正値Ｔｄｈ２を用いて電力変換部２０を制御する第２のモードと、を有し、運転指令部１７は、冷媒回路９の運転状態に基づいて、第１のモードから第２のモードに切り替えるものである。
【００６４】
このように、運転指令部１７によって、冷凍サイクル装置１００の運転状態等が変更される際に、第１の補正値Ｔｄｈ１又は第２の補正値Ｔｄｈ２も、同時に電動駆動装置１に送信される。このため、電動駆動装置１において、第１のモードと第２のモードとを切り替えることが不要である。従って、電動駆動装置１の負担を軽減することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１  電動駆動装置、１Ａ  室外機、１Ｂ  室内機、２  圧縮機（電動機）、３  流路切換器、４  第１の熱交換器、５  室外ファン、６  膨張部、７  第２の熱交換器、８  室内ファン、９  冷媒回路、１１  吸入圧力検知部、１２  吐出圧力検知部、１３  吸入温度検知部、１４  吐出温度検知部、１５  電圧検出部、１６  電流検出部、１７  運転指令部、２０  電力変換部、２１  コンバータ、２２  コンデンサ、２３  インバータ、２３ａ  上アーム、２３ｂ  下アーム、３０  駆動制御部、３１  インバータ制御部、３２  電圧判定部、３３  運転指令判定部、ＳＷ１  第１のスイッチング素子、ＳＷ２  第２のスイッチング素子、ＳＷ３  第３のスイッチング素子、ＳＷ４  第４のスイッチング素子、ＳＷ５  第５のスイッチング素子、ＳＷ６  第６のスイッチング素子、Ｄ１  第１のダイオード、Ｄ２  第２のダイオード、Ｄ３  第３のダイオード、Ｄ４  第４のダイオード、Ｄ５  第５のダイオード、Ｄ６  第６のダイオード、１００  冷凍サイクル装置。
【図１】
2016166802.tif 000003
【図２】
2016166802.tif 000004
【図３】
2016166802.tif 000005
【図４】
2016166802.tif 000006
【図５】
2016166802.tif 000007
【図６】
2016166802.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成29年7月13日(2017.7.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明に係る電動駆動装置は、電動機の動作を制御する上アーム及び下アームを有するインバータが設けられた電力変換部と、上アームと下アームとの短絡を防止するデッドタイムが設けられ、電力変換部を制御する駆動制御部と、を備え、駆動制御部は、デッドタイムにより生じる電圧低下を補正する時間である第１の補正値を用いて電力変換部を制御する第１のモードと、第１の補正値よりも小さい第２の補正値を用いて電力変換部を制御する第２のモードと、を切り替えて電力変換部を制御するものであり、電力変換部に設けられ、電力変換部の電圧を検出する電圧検出部を備え、駆動制御部は、電圧検出部で検出された電圧が閾値電圧以上の場合、第１のモードから第２のモードに切り替えるものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機の動作を制御する上アーム及び下アームを有するインバータが設けられた電力変換部と、
前記上アームと前記下アームとの短絡を防止するデッドタイムが設けられ、前記電力変換部を制御する駆動制御部と、を備え、
前記駆動制御部は、
前記デッドタイムにより生じる電圧低下を補正する時間である第１の補正値を用いて前記電力変換部を制御する第１のモードと、
前記第１の補正値よりも小さい第２の補正値を用いて前記電力変換部を制御する第２のモードと、を切り替えて前記電力変換部を制御するものであり、
前記電力変換部に設けられ、前記電力変換部の電圧を検出する電圧検出部を備え、
前記駆動制御部は、
前記電圧検出部で検出された電圧が閾値電圧以上の場合、前記第１のモードから前記第２のモードに切り替えるものである
電動駆動装置。
【請求項２】
前記第２の補正値が零に設定されている
請求項１記載の電動駆動装置。
【請求項３】
前記駆動制御部は、
前記電圧検出部で検出された電圧が閾値電圧以上の場合に加え、前記電動機の運転周波数が閾値周波数より小さい場合を含めた条件のうち、少なくとも１つを満たすとき、前記第１のモードから前記第２のモードに切り替えるものである
請求項１又は２記載の電動駆動装置。
【請求項４】
前記駆動制御部は、
前記電圧検出部で検出された電圧が閾値電圧以上の場合、前記電動機の運転周波数が閾値周波数より小さい場合に加え、前記電動機の負荷が閾値負荷より小さい軽負荷の場合を含めた条件のうち、少なくとも１つを満たすとき、前記第１のモードから前記第２のモードに切り替えるものである
請求項３記載の電動駆動装置。
【請求項５】
前記電動機によって駆動する圧縮機、第１の熱交換器、膨張部、第２の熱交換器が配管により接続され、冷媒が流通する冷媒回路と、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動駆動装置と、
を備える冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記第１の熱交換器を除霜するデフロスト運転が行われるものであり、
前記駆動制御部は、
前記電圧検出部で検出された電圧が閾値電圧以上の場合、前記電動機の運転周波数が閾値周波数より小さい場合、前記電動機の負荷が閾値負荷より小さい軽負荷の場合に加え、前記デフロスト運転である場合を含めた条件のうち、少なくとも１つを満たすとき、前記第１のモードから前記第２のモードに切り替えるものである
請求項５記載の冷凍サイクル装置。
【請求項７】
前記圧縮機に吸入される冷媒の吸入圧力を検知する吸入圧力検知部と、
前記圧縮機から吐出される冷媒の吐出圧力を検知する吐出圧力検知部と、を備え、
前記駆動制御部は、
前記電圧検出部で検出された電圧が閾値電圧以上の場合、前記電動機の運転周波数が閾値周波数より小さい場合、前記電動機の負荷が閾値負荷より小さい軽負荷の場合、前記デフロスト運転である場合に加え、前記吸入圧力検知部で検知された吸入圧力が吸入閾値圧力より小さい場合及び前記吐出圧力検知部で検知された吐出圧力が吐出閾値圧力より小さい場合を含めた条件のうち、少なくとも１つを満たすとき、前記第１のモードから前記第２のモードに切り替えるものである
請求項６記載の冷凍サイクル装置。
【国際調査報告】
2016166802.tif 000009
2016166802.tif 000010
2016166802.tif 000011
2016166802.tif 000012