(57)【要約】【課題】強風による高速回転による回路損傷回避と高電圧モータの駆動とを両立すること。【解決手段】直流電源もしくは、交流電源を整流平滑して得た擬似直流電源から、パルス幅変調手段を用いて任意の周波数と電圧の擬似交流へと変換して、送風機モータへ供給する電源を構成し、前記直流電源とパルス幅変調手段との間の電流を検出する手段を設け、検出した電流の極性が前記パルス幅変調手段から前記直流電源へとエネルギーが移動する方向である場合には、前記パルス幅変調手段から発生する擬似交流の振幅を前記直流電源の電圧に略一致させたまま、擬似交流の位相を調整して、前記電流の値が微少もしくは、逆方向の電流になるように制御する。これによりモータの端子電圧を下げることができ、直流部分の部品の耐電圧が低い部品を使用でき、かつ、発電電圧の高い、効率のよいモータを使用することができる。【選択図】図１
2008160916.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源もしくは、交流電源を整流平滑して得た擬似直流電源から、パルス幅変調手段を用いて任意の周波数と電圧の擬似交流へと変換して、送風機モータへ供給する電源を構成し、送風機モータが発生する起電力の最大値が前記直流電源の電圧を上回っている場合には、
前記パルス幅変調手段から発生する擬似交流の振幅を前記直流電源の電圧に略一致させたまま、擬似交流の位相を調整して、前記送風機モータの端子電圧が前記直流電源の電圧を上回らないように制御することを特徴とする送風機駆動装置。
【請求項２】
前記直流電源とパルス幅変調手段との間の電流を検出する手段を設け、検出した電流の極性が前記パルス幅変調手段から前記直流電源へとエネルギーが移動する方向である場合には、前記パルス幅変調手段から発生する擬似交流の振幅を前記直流電源の電圧に略一致させたまま、擬似交流の位相を調整して、前記電流の値が微少もしくは、逆方向の電流になるように制御することを特徴とする請求項１に記載の送風機駆動装置。
【請求項３】
前記直流電源とパルス幅変調手段との間の電流を検出する手段を設け、検出した電流の平均値が、前記パルス幅変調手段から前記直流電源へとエネルギーが移動する方向である場合には、前記パルス幅変調手段から発生する擬似交流の振幅を前記直流電源の電圧に略一致させたまま、擬似交流の位相を調整して、前記電流の平均値が微少もしくは、逆方向の電流になるように制御し、
前記パルス幅変調手段から前記直流電源へとエネルギーが移動する方向でない場合には、前記パルス幅変調手段のパルス変化ごとの電流に基づいて、前記送風機モータへの印加電圧位相を調整することを特徴とする請求項２に記載の送風機駆動装置。
【請求項４】
前記擬似交流変換手段の制御手段を実現するための電源は、前記直流電源もしくは擬似直流電源を用いて実現することを特徴とする請求項１に記載の送風機駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はヒートポンプ式エアコンディショナーの室外機における熱交換を促進するための送風機駆動用モータの制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ヒートポンプ式エアコンディショナーの効率を改善する方法として、主動力である圧縮機の効率を改善する方法に加えて、補機である送風機の駆動効率を改善する方法がある。これらの動力には、電気駆動の場合はモータが使用されるが、ヒートポンプの環境条件や負荷条件により、その最適動作点が変化してしまう。
【０００３】
このため、駆動用モータは広範囲で効率の良いものが必要であるが、誘導モータ単体ではその実現が困難であり、半導体電力変換技術を用いて、可変周波数、可変電圧の擬似交流を発生せしめて、モータを広範囲で効率よく駆動する方法が採用されている。特に、回転子に永久磁石を搭載することにより、回転側の磁束発生に電力を必要としないものの効率が優れている。
【０００４】
図２は、圧縮機モータと送風機モータとを、独立に駆動する駆動回路構成を示したものである。交流電源１を整流ダイオードブリッジ４で整流し、平滑コンデンサ６にて平滑することにより、直流電源を構成し、この直流電源に三相ブリッジ回路Ａ１０２を経由して圧縮機モータ１０３を駆動するように接続すると共に、別の三相ブリッジ回路Ｂ２を経由して送風機モータ３を駆動するように接続する。
【０００５】
それぞれのモータの駆動は、制御回路Ａ１０６、制御回路Ｂ６により制御されている。なお、圧縮機モータ１０３の駆動制御では、モータの回転位置を直接検出することが困難であり、印加電圧や電流などから回転位置を推定する制御方法がとられている。一方、送風機モータ３の駆動制御では、モータの回転位置を直接検出することが比較的容易であり、回転位置検出器５を用いて回転位置を検出し、検出情報を制御回路Ｂ６に入力する。
【０００６】
なお、制御回路Ａ，Ｂの電源は、前述の平滑コンデンサ７により作成された直流電源から、スイッチングレギュレータなどの手法により構成することができる。
【０００７】
この構成では、送風機モータ３は、圧縮機モータ１０３と駆動用の直流電源を共有化しており、圧縮機モータ１０３の方が、容量が大きいので、直流電源回路に用いる部品の耐電圧などは、できるかぎり圧縮機モータにあわせることが合理的である。
【０００８】
しかしながら、図５に示すように、室外機５０１は屋外で使用するものであり、送風機は自分自身が発生する風以外に、天候により送風機の羽根車５０２を駆動されてしまうことがあり、特に台風時などの強風では非常に高速の回転数になることもある。このときに回転子が永久磁石であると、発電される電圧が非常に高くなり、前述の直流電源回路の部品の耐電圧を越えてしまう可能性もある。
【０００９】
特に効率の高いモータは、発電する電圧も高いので、この課題が顕著になる。この課題を解決するために、駆動回路とモータとを遮断するなどの手段が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１０】
また、高速の回転数になったときには風車発電機を弱め界磁制御駆動することにより、発電機の端子電圧の上昇を防止する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１０−４６９４号公報
【特許文献２】特開２００２−２３３１９３号公報
【特許文献３】特開２００４−４８９５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１記載の方法では電気的に遮断するための部品が必要なるという課題があり、特許文献２記載の方法では、モータ電流のｄ−ｑ変換理論にもとづく複雑な演算を必要とするという課題を有していた。また、このような手段を必要としない方法として、モータが発生する電圧を非常に低くしておくことも考えられるが、その場合は、モータの効率が低下してしまうという別の課題が発生し、高効率なシステムを構築するという全体の目的とは相容れない。
【００１２】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、簡易な方法で、強風によって高速で回ってしまった送風機モータが発生する高電圧を低下せしめることが可能で、かつ、モータの駆動時の効率を維持できることが可能な送風機駆動装置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】
【００１３】
従来の課題を解決するために、本発明の送風機駆動装置は、直流電流を検出し、検出した結果の高周波成分を除去し、高周波成分が除去された直流電流の値が、回生方向でしかも一定以下になるように、送風機モータへの通電位相を早めるものである。
【００１４】
これによって、弱め界磁駆動になり、モータの発電電圧が、直流電圧よりも低くなり、回生動作が停止し、直流部分の電圧上昇が停止するので、直流部分の部品の耐電圧が低い部品を使用できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の送風機駆動装置は、羽根車が外部からの風により、高速回転してしまっているときにも、直流部分の電圧上昇が高くならないので、直流部分の部品の耐電圧が低い部品を使用でき、さらに、発電電圧の高い、効率のよいモータを使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
第１の発明は、直流電源もしくは、交流電源を整流平滑して得た擬似直流電源から、パルス幅変調手段を用いて任意の周波数と任意の電圧の擬似交流へと変換して、送風機モータへ供給する電源を構成し、前記直流電源とパルス幅変調手段との間の電流を検出する手段を設け、検出した電流の極性が前記パルス幅変調手段から前記直流電源へとエネルギーが移動する方向である場合には、前記パルス幅変調手段から発生する擬似交流の振幅を前記直流電源の電圧に略一致させたまま、擬似交流の位相を調整して、前記電流の値が微少もしくは、逆方向の電流になるように制御する。
【００１７】
これにより、弱め界磁駆動になり、モータの発電電圧が、直流電圧よりも低くなり、回生動作がほぼ停止し、直流部分の電圧上昇が停止するので、直流部分の部品の耐電圧が低い部品を使用できる。
【００１８】
第２の発明は、特に、第１の発明の電流検出手段において、検出した電流の平均値が、前記パルス幅変調手段から前記直流電源へとエネルギーが移動する方向である場合には、前記パルス幅変調手段から発生する擬似交流の振幅を前記直流電源の電圧に略一致させたまま、擬似交流の位相を調整して、前記電流の平均値が微少もしくは、逆方向の電流になるように制御し、前記パルス幅変調手段から前記直流電源へとエネルギーが移動する方向でない場合には、前記パルス幅変調手段のパルス変化ごとの電流に基づいて、前記送風機
モータへの印加電圧位相を調整する。
【００１９】
これによって、同一の電流検出手段にて、直流部分の部品の耐電圧が低い部品を使用できるという第１の発明の効果に加えて、高効率な駆動も実現できるという効果を生じる。
【００２０】
第３の発明は、特に、第１の発明の制御実現手段の電源を、直流電源もしくは擬似直流電源を用いて実現する。
【００２１】
これにより、停電などで直流電源が動作していない場合でも、送風機モータの電圧上昇による直流電圧を用いて第１の発明の制御が行え、停電が想定される場合でも、直流部分の部品の耐電圧が低い部品を使用できる。
【００２２】
以下、本発明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、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における送風機駆動装置の回路構成図を示すものである。図１において、交流電源１を整流ダイオードブリッジ４で整流し、平滑コンデンサ６にて平滑することにより、直流電源を構成し、この直流電源に三相ブリッジ回路２を経由して送風機モータ３を駆動するように接続する。
【００２４】
モータの駆動は、制御回路６により実現している。送風機モータ３の駆動制御では、モータの回転位置を直接検出することが比較的容易であり、回転位置検出器５を用いて回転位置を検出し、検出情報を制御回路６に入力する。制御回路６では、送風機モータ３の制御用に検出抵抗８の両端の電圧すなわち三相ブリッジ回路２と平滑コンデンサ６の間の電流を直接検出するとともに、低域通過フィルタ９を経由させて電流の平均値も入力する。検出した電流を用いてモータを適正に制御する方法は、例えば、特許文献３に記載されている方式を使うことができる。
【００２５】
次に、図５に示すような強風により、送風機の羽根車５０２が高速で回転させられているとき、特に、駆動を停止しているときには、制動力が働かないので、高速で回転してしまうことがあり、この場合の処理手順を、図４を用いて説明する。
【００２６】
この処理は一定の時間間隔ごとに行われるものとする。この処理プログラムが起動させられると、判断９０１において、まず、駆動中かどうかを調べる。駆動中であれば、処理プログラムを抜け出し、駆動中でなければ、判断９０２へと進む。
【００２７】
判断９０２では、回生電力が所定の幅に入っているかどうかを調べ、回生電力が所定の幅に入っていれば、処理９０５へと進み、所定の幅よりも大きければ処理９０３へ進み、回生電力が検出できない場合には処理９０６へと進む。
【００２８】
処理９０５では、出力電圧振幅を最大値すなわち直流電圧の値に設定し、一連の処理を終了する。処理９０３では、出力電圧振幅を最大値すなわち直流電圧の値に設定し、処理９０４で通電位相を進める操作を行い、一連の処理を終了する。また、処理９０６では、モータへの通電をＯＦＦすることにより、一連の処理を終了する。
【００２９】
図３は、動作の原理を示すグラフである。抵抗の平均電圧は、エネルギーがどちらの方向に流れているかを示す値であり、正方向の場合は「力行」、逆方向の場合は「回生」である。強風などで回生電力が大きいと、平滑コンデンサ６の電圧が過度に上昇してしまうおそれがある。これは発電性能の高い高効率なモータであればあるほど顕著になる。
【００３０】
このときに、モータへの印加電圧を大きいまま、通電位相を変化させると、モータ端子電圧を下げることができる。これは通電位相を変化させると、モータに無効電流が流れ、モータのインダクタンスによる電圧降下により、端子電圧を下げることができるからである。
【００３１】
端子電圧を下げることにより回生状態を緩和することができ、直流電圧の上昇を回避できる。また、力行状態のときには、直流電圧を上昇させることが発生していないため、特に何もしなくてよい。
【００３２】
また、微小な回生状態に保つのは、回生電力を用いて制御回路の電源を供給できるようにするためである。すなわち、スイッチング電源７への電力を回生電力によりまかなうことにより、交流電源１が停電状態であっても制御動作を実現することができる。
【００３３】
なお、図２に示すような、２つのモータを駆動する制御系であっても同じことが適用できることは明白である。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
以上のように、本発明にかかる送風機駆動回路は、強風などで高速に回転してしまった場合でも、制御のみで電圧上昇による回路損傷をしない方法を提供できるので、発電性能のよい高効率なモータを使用することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態１における送風機駆動装置の回路構成図
【図２】本発明の実施の形態１および従来例における他のモータ駆動も含めた全体回路構成図
【図３】本発明の実施の形態１における動作原理を示すグラフ
【図４】本発明の実施の形態１における制御回路の制御手順を示すフローチャート
【図５】本発明の実施の形態１および従来例における強風時の影響を示す構成概念図
【符号の説明】
【００３６】
２  三相ブリッジ回路
３  送風機モータ
６  平滑コンデンサ
７  スイッチング電源
８  検出抵抗
９  低域通過フィルタ
【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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