(57)【要約】【課題】  インバータ制御回路において、特に力率補償スイッチオン時点をゼロクロッシング時点より所定時間遅延させて制御する力率補償制御装置及び方法を提供する。【解決手段】  インバータ制御回路の力率補償制御方法は、入力電圧位相のゼロクロッシング位置を検出する段階、ゼロクロッシング位置より一定時間遅延した時間に設定された力率補償スイッチのオン時点が経過したとき力率補償スイッチをオンさせる段階、力率補償スイッチがオンしたとき、所定時間後に力率補償スイッチをオフさせる段階とを含む。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力交流電源で特定周波数だけを通過させるリアクタと、該リアクタを通過する交流電源を直流電源に変換する整流手段と、前記直流電源を交流電源に変換してモータの駆動を制御するインバータ部と、前記入力電流を検知する入力電流検知部と、前記入力交流電源のゼロクロッシング時点を検出するゼロクロッシング検出部と、前記整流された直流電圧を検出する直流リンク電圧検出部と、前記モータを含むシステムの現在負荷量を感知する負荷量感知部と、前記リアクタを通過する電源の力率を補償するために力率補償信号によってゼロクロッシング時点より所定時間遅延された時点ごとに力率補償スイッチが一回のスイッチングオン作動を遂行する力率補償部と、前記入力電流検知部、ゼロクロッシング検出部、直流リンク電圧検出部および負荷量感知部からデータが入力され、前記ゼロクロッシング時点より所定時間遅延された力率補償スイッチのオン時点を検出した後前記力率補償スイッチのスイッチングを制御するため力率補償信号を出力するマイクロコンピュータと、
を含むことを特徴とするインバータ制御回路の力率補償制御装置。
【請求項２】
前記負荷量感知部によって感知された前記システムの負荷量によって前記力率補償部のスイッチオン時点に対する遅延時間を増減させるための遅延時間検出部をさらに含む請求項１に記載のインバータ制御回路の力率補償制御装置。
【請求項３】
前記力率補償部のスイッチオン時点に対する遅延時間の増減によって力率補償部のスイッチオン時間が可変される請求項２に記載のインバータ制御回路の力率補償制御装置。
【請求項４】
前記遅延時間検出部はシステム負荷量が大きければ力率補償部のスイッチオン時点に対する遅延時間を減少させて、システム負荷量が小さければ力率補償部のスイッチオン時点に対する遅延時間を増加させる請求項２に記載のインバータ制御回路の力率補償制御装置。
【請求項５】
前記力率補償部のスイッチオフ時点は前記ＤＣリンク電圧検出部から検出されたＤＣリンク電圧と予め設定された目標電圧を比べてこれらが一致すれば力率補償部のスイッチをオフさせる請求項１に記載のインバータ制御回路の力率補償制御装置。
【請求項６】
前記力率補償信号は入力電圧のゼロクロッシング時点より所定時間遅延された時点ごとに一回ずつ出力される請求項１に記載のインバータ制御回路の力率補償制御装置。
【請求項７】
入力される交流電源でリアクタンスを示すリアクタと、該リアクタを通過する電源を整流する整流部と、整流された電源を負荷に供給するインバータ部と、前記リアクタに連結されて力率補償のための力率補償スイッチを含むインバータ制御回路において、
入力される電圧のゼロクロッシング時点を周期的に検出する段階、
前記入力電圧のゼロクロッシング時点より所定時間遅延された時点に設定された力率補償スイッチのオン時点になったとき前記力率補償スイッチをオンさせる段階、および
前記力率補償スイッチがオンされた後所定時間が経過したとき前記力率補償スイッチをオフさせる段階、
を含むことを特徴とするインバータ制御回路の力率補償制御方法。
【請求項８】
前記現在のＤＣリンク電圧と目標ＤＣリンク電圧を比べた後現在ＤＣリンク電圧が目標ＤＣ電圧に到逹した時点に前記力率補償スイッチをオフする請求項７に記載のインバータ制御回路の力率補償制御方法。
【請求項９】
前記力率補償スイッチがオフされたときモータ負荷の大きさを測定した後その測定結果によって前記力率補償スイッチのオン時点に対する遅延時間をモータ負荷の大きさに応じて増減させる段階をさらに含む請求項７に記載のインバータ制御回路の力率補償制御方法。
【請求項１０】
前記力率補償スイッチのオン時点に対する遅延時間はモータ負荷の大きさに反比例する請求項９に記載のインバータ制御回路の力率補償制御方法。
【請求項１１】
前記力率補償スイッチのオン時点に対する遅延時間は前記モータを含むシステムの負荷が小さければ増加され、前記システムの負荷が大きければ減少される請求項１０に記載のインバータ制御回路の力率補償制御方法。
【請求項１２】
前記力率補償スイッチのオン時点に対する遅延時間の増減によって力率補償スイッチのオン時間が可変される請求項９に記載のインバータ制御回路の力率補償制御方法。
【請求項１３】
前記力率補償スイッチのスイッチング作動は入力電圧のゼロクロッシング時点より所定時間遅延された時点ごとに一回ずつスイッチングオン作動する請求項７に記載のインバータ制御回路の力率補償制御方法。
【請求項１４】
現在入力電流値が第1ピーク値に到達した時点に前記力率補償スイッチをオフする請求項７に記載のインバータ制御回路の力率補償制御方法。
【請求項１５】
前記力率補償スイッチのオン時点に対する遅延時間は現在ＤＣリンク電圧を目標電圧と比べた後その結果によって増減させる請求項７に記載のインバータ制御回路の力率補償制御方法。
【請求項１６】
前記力率補償スイッチのオン時点に対する遅延時間は、前記現在ＤＣリンク電圧と目標電圧を比べた後、現在ＤＣ電圧が目標電圧より小さい場合遅延時間を減少させ、現在ＤＣ電圧が目標電圧より大きい場合遅延時間を増加させる請求項１５に記載のインバータ制御回路の力率補償制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインバータ制御回路において、特に力率補償スイッチのオン時点の遅延程度を制御して力率(Power factor)を改善させることをできるようにした力率補償制御装置及び方法に関することである。
【背景技術】
【０００２】
空気調節装置(エアコン)は室内の空気を用途、目的によって一番適合した状態で維持するための家電機器である。例えば、夏には室内を凉しい冷房状態で、冬には室内を暖かい暖房状態で調節するようにする。また室内の湿度を調節して、室内の空気を快適な清浄状態に調節する。
【０００３】
このような空気調節装置のような生活便宜製品が普及し、使用されるにつれて消費者たちは高いエネルギー使用効率と、性能向上及び使用に便利な製品を要求するようになった。
【０００４】
又、家庭と会社、そして工場で家電製品及び電子機器等の使用が拡大されるにつれて多くの国と機構では製品の使用規格をいろいろな方面で規制している。一例では、ハーモニック(高調波)規格は、周波数の歪曲される量を規制する。高調波障害が各種電力機器の劣化を促進するので寿命を縮めさせて過熱等による火事の危険を増加させるだけでなく、無効電力の増加を持たらし消費電力を増加させる。
【０００５】
このような問題を解決するため、インバータ空気調節装置では高調波障害を低下させるために力率(power factor)改善のための多様な制御を遂行している。
【０００６】
一般的なインバータ空気調節装置(エアコン)の力率改善回路について以下に説明する。
【０００７】
図１は一般的なインバータ空気調節装置(エアコン)の力率改善回路のブロック構成図である。
【０００８】
図１に示すように、入力交流電源101で特定周波数だけを通過させるリアクタンスを示すリアクタ102と、ブリッジダイオード104及び平滑キャパシタC1〜C3で構成されて交流電源を直流電源に変換する整流部103と、直流電源を交流電源に変換してモータ106を駆動するインバータ部105と、入力交流電源101からの入力電流を感知する入力電流検知部107と、入力交流電源のゼロクロッシング時点を検出するゼロクロッシング検出部108と、整流されたＤＣ電圧を検出するＤＣリンク電圧検出部109と、力率補償制御信号によって力率補償を制御する力率補償部110と、入力電流検知部107、ゼロクロッシング検出部108、ＤＣリンク検出部109から検出されたデータを利用してインバータ部105を制御して力率補償スイッチのオン/オフを制御するマイクロコンピュータ(以下、マイコンと記す)120で構成される。
【０００９】
力率補償部110は、入力ＡＣリンクに連結されたブリッジダイオード111と、ブリッジダイオード111に連結されて力率補償制御信号によってスイッチオン/オフを制御して高調波ノイズと出力電圧を能動的に可変する力率補償スイッチ112で構成される。ここで、力率補償スイッチ112は、例えばＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor)モジュールを使用する。
【００１０】
上記のように構成される従来のインバータ制御回路の力率改善装置について添付図面を参照して以下に説明する。
【００１１】
図１を参照すれば、マイコン120の制御下に駆動が始まれば、交流電源101がリアクタ部102を通じて整流部103のブリッジダイオード104で整流されて、平滑キャパシタC1、C2、C3によって平滑された直流電源に出力される。整流部103で整流された直流電源はインバータ部105によって交流電源に変換された後モータ106の駆動電源に供給される。
【００１２】
この時、マイコン120はＰＷＭ(Pulse Width Modulation)信号をインバータ駆動部(不図示)に出力してインバータ部105を駆動させる。
【００１３】
そして、入力電流検知部107は入力電流を検知して、ゼロクロッシング検出部108はゼロクロッシング時点すなわち、入力電流の位相を通じてゼロクロッシング時点を検出するようになる。又ＤＣリンク電圧検出部109は整流部103によって整流されたＤＣリンクのＤＣ電圧を検出する。
【００１４】
ここで、マイコン120には入力電流検知部107で感知された入力電流の大きさと、ゼロクロッシング検出部108によって検出された入力電圧のゼロクロッシング時点と、そしてＤＣリンク電圧検出部109から検出されたＤＣリンク電圧とが伝逹される。
【００１５】
この時、マイコン120は入力電圧の位相とＤＣ電圧を感知して、ＤＣ電圧の大きさがいつも一定になるように力率補償部110の力率補償スイッチ112のスイッチング作動を制御するようになる。このためにマイコン120は入力される電圧の位相がゼロクロッシング時点である時、力率補償スィッチ112のオン作動を命令して、この時の信号によって力率補償スィッチ112がオンになる。
【００１６】
この時、力率補償スイッチ112のオンの間、リアクタ部102には入力電圧が印加されるようになって、リアクタ部102を通過する電流の位相は線型に上昇しながら電圧波形の位相に近く調節される。この時整流部103によって整流されたＤＣ電圧がインバータ部105を通じてモータ106に供給される。
【００１７】
図２は力率補償スイッチのオン/オフのための入力電流の波形を示した図である。図２の(a)は入力電圧(V)と入力電流(I)の位相を、 (b)は電源位相感知波形を、 (c)は力率補償スィッチのオン/オフタイミングを示す図である。
【００１８】
図２に示されるように、入力電流(I)又は入力電圧(V)のゼロクロッシング時点(Pz)である時、力率補償スイッチ(ＳＷ、ＩＧＢＴ)をオンさせる。力率補償スイッチをオンさせた後ＤＣリンク電圧が目標電圧に一度到逹すれば、力率補償スイッチをオフにして次の入力電圧のゼロクロッシング時点までオフ状態で維持させるように制御される。このような入力電源の感知によるゼロクロッシング時点(Pz)を周期で区分され各周期ごとに一回のスイッチング作動を遂行するようになる。ここで、 I'は理想的な入力電流波形である。
【００１９】
上記のような力率補償スイッチ112のオン作動は入力電圧の位相がゼロクロッシング時点を周期的に繰り返して成り立ち、前記力率補償スイッチをオンさせた後目標ＤＣリンク電圧と現在のＤＣリンク電圧が等しい時、力率補償スイッチをオフさせる。この時、力率補償スイッチ112がオフされればリアクタ部102には出力電圧から入力電圧を引いた電圧が印加され前記リアクタ電流は力率補償スイッチ112のオン作動と反対に線型に減少する。このような力率補償スイッチのオン作動、オフ作動は入力される電圧の位相がゼロクロッシング時点ごとに一度ずつ遂行される。
【００２０】
図３は従来のインバータ制御回路の力率改善方法を示したフローチャートである。
【００２１】
図３を参照してフローチャートを説明する。ゼロクロッシング検出部から入力電圧のゼロクロッシング時点を検出して(S101)、前記検出された入力電圧のゼロクロッシング時点である時に、力率補償スイッチIGBTをオンさせる(S103)。以後、ＤＣリンク電圧検出部から検出されたＤＣリンク電圧が目標ＤＣ電圧と一致するかどうかを比較した後(S105)、ＤＣリンク電圧が目標電圧と一致すれば力率補償スイッチをオフさせる(S107)。ここで、目標ＤＣ電圧は力率が一番高く出るＤＣリンク電圧に設定される。
【００２２】
しかし、従来には電源電圧のゼロクロッシング時点で力率補償部のスイッチをオンさせることで、力率改善に限界がある。すなわち、負荷にかかわらず入力電圧のゼロクロッシング時点を検出した後その位置で力率補償スイッチを一定の間隔でオン/オフさせるので、負荷の広い運転範囲に対して力率を一定に制御することができず力率改善に限界が生じる。
【００２３】
又既存の力率改善回路は力率の改善目的だけで使用されており、モータ効率によって決定されるＤＣ電圧を使用することで、定格での運転効率は優秀だが、モータ設計点を外れる場合効率が低下するという問題がある。
【００２４】
さらに、回路に要求される電圧が低い場合ＤＣ電圧を一定に制御するのに問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
本発明の第1目的は力率補償スイッチのオン時点をゼロクロッシング時点より所定時間遅延させることで、力率を改善させることができるようにしたインバータ制御回路の力率補償制御装置及び方法を提供することにある。
【００２６】
本発明の第２目的は力率補償スイッチのオン時点の遅延時間を負荷の大きさに反比例するように制御することで、負荷の大きさに適応して力率補償スイッチのオン時点を制御するようにしたインバータ制御回路の力率補償制御装置及び方法を提供することにある。
【００２７】
本発明の第３目的は負荷量が目標値より大きいか小さいとき、力率補償スイッチのオン時点に対する遅延時間をダウンさせるかまたはアップさせることができるようにしたインバータ制御回路の力率補償制御装置及び方法を提供することにある。
【００２８】
本発明の第４目的は力率補償スイッチのオフ時点が、現在ＤＣリンク電圧が目標ＤＣリンク電圧に到逹した場合に設定されるインバータ制御回路の力率補償制御装置及び方法を提供することにある。
【００２９】
本発明の第５目的は現在のＤＣリンク電圧が目標ＤＣ電圧より高いかまたは低いとき力率補償スイッチのオン時点に対する遅延時間を減少するかまたは増加することができるようにすることで、負荷駆動時間の経過によって再設定された力率補償スイッチのオン時点に対する遅延時間を通じて力率を改善できるようにしたインバータ制御回路の力率補償装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
本発明によるインバータ制御回路の力率補償制御方法は、入力交流電源で特定周波数だけを通過させるリアクタと、交流電源を直流電源に変換する整流手段と、前記直流電源を交流電源に変換してモータの駆動を制御するインバータ部と、前記入力電流を感知する入力電流検知部と、前記入力交流電源のゼロクロッシング(zero crossing)時点を検出するゼロクロッシング検出部と、前記整流された直流電圧を検出する直流リンク電圧検出部と、前記モータを含むシステムの現在負荷量を感知する負荷量感知部と、前記リアクタを通過する電源の力率を補償するために力率補償信号によってゼロクロッシング時点より所定時間遅延された時点ごとに力率補償スイッチが一回のスイッチングオン作動を遂行する力率補償部と、前記入力電流検知部、ゼロクロッシング検出部、直流リンク電圧検出部、負荷量感知部からデータが入力され、前記ゼロクロッシング時点より所定時間遅延された力率補償スイッチのオン時点を検出した後前記力率補償スイッチのスイッチング制御のために力率補償信号を出力するマイクロコンピュータとを含むことを特徴とする。
【００３１】
そして、本発明によるインバータ制御回路の力率補償制御方法は入力される交流電源でリアクタンスを示すリアクタと、リアクタを通過する電源を整流する整流部と、整流された電源を負荷に供給するインバータ部と、前記リアクタに連結されて力率補償のための力率補償スイッチを含むインバータ制御回路において、入力される電圧のゼロクロッシング時点を周期的に検出する段階、前記入力電圧のゼロクロッシング時点より所定時間遅延された時点に設定された力率補償スイッチのオン時点になったとき、前記力率補償スイッチをオンさせる段階、前記力率補償スイッチがオンになった後所定時間が経過したとき、前記力率補償スイッチをオフさせる段階とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３２】
前述したように本発明によるインバータ制御回路の力率補償装置及び方法によれば、ゼロクロッシング時点で力率補償スイッチをオンさせるのではなく、所定時間遅延された時点で力率補償スイッチをオンさせるので、負荷の大きさによって力率補償スイッチのオン時点を制御することができ、かつ、負荷量に応じて力率を改善することができる効果がある。
【００３３】
又、インバータ制御回路内で広い運転領域でも力率を一定に制御することだけでなく、力率補償部に不必要な電流の流れを防止して回路の損失を減らす効果がある。又低負荷領域と定格負荷領域で効率を確保して経済的なモータの運転を可能にして、高負荷領域でもモータの運転能力を確保して高性能を発揮できるようにする効果がある。
【００３４】
以降、本発明に対する望ましい実施形態を説明するが、本発明に属する技術分野で通常の知識を有する者が特許請求の範囲内で以下の実施形態と異なる実施形態または変更を具現することができることは言うまでもない。ここで、本発明の思想は特許請求の範囲に示されており、これと同等な範囲内にあるすべての変形は本発明に含まれるものと解釈されるべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
本発明実施例によるインバータ制御回路の力率補償装置について添付する図面を参照して以下に詳細に説明する。
【００３６】
図４は本発明によるインバータ制御回路を示したブロック構成図である。図４を参照すれば、インバータ制御回路は、入力される交流電源201で特定周波数だけを通過させるリアクタンスを示すリアクタ202と、ブリッジダイオード204及び平滑キャパシタC1〜C3で構成されて交流電源を直流電源に変換する整流部203と、直流電源を交流電源に変換してモータ206を駆動するインバータ部205と、入力電流を検知する入力電流検知部207と、入力交流電源のゼロクロッシング時点を検出するゼロクロッシング検出部208と、整流されたＤＣ電圧を検出するＤＣリンク電圧検出部209と、負荷量を感知する負荷量感知部213と、力率補償によってオン/オフされる力率補償部210と、入力電流検知部207、ゼロクロッシング検出部208、ＤＣリンク検出部209、負荷量感知部213から検出されたデータを利用してインバータ部205を制御して力率補償信号によって力率補償スイッチ212のオン/オフを制御するマイクロコンピュータ220とで構成される。
【００３７】
力率補償部210は入力ＡＣリンクに連結されたブリッジダイオード211と、ブリッジダイオード211に連結されて力率補償制御信号によってスイッチオン/オフを制御して高調波ノイズと出力電圧を能動的に可変させる力率補償スイッチ212で構成される。ここで、力率補償スイッチ212は例えばＩＧＢＴモジュールを使用する。マイコン220は力率補償スイッチのオン時点に対する時間遅延を検出するための遅延時間検出部221と、遅延時間検出部221によって検出された遅延時間によりゼロクロッシング時点から遅延させて力率補償スイッチ212をオンさせ、オフさせるスイッチ制御部222を含む。ここで、遅延時間検出部221及びスイッチ制御部222はマイコン内部に構成されるとか外部に別途のモジュールで構成してもよい。
【００３８】
上記のようなインバータ制御回路の力率補償装置に対して図４及び図5を参照して以下に説明する。
【００３９】
図４に図示されるようにインバータ制御回路では制御回路の製品内部に入力される交流電源を整流部203を利用して直流電源に変換して、インバータ駆動部(不図示)にインバータ制御信号を出力してインバータ部205を通じてインバータ空気調節装置(エアコン)のモータ206の駆動を制御しており、力率制御回路を挿入して力率の向上を計っている。
【００４０】
この時の力率制御回路ではマイコン220が力率補償部210の力率補償スイッチ212のオン時間(Ton)を決定する。このためにマイコン220はゼロクロッシング検出部208、入力電流検知部207、ＤＣリンク電圧検出部209、負荷量感知部213からデータを受信する。すなわち、マイコン220はゼロクロッシング検出部208から入力電圧位相のゼロクロッシング時点、入力電流検知部207から入力電流、ＤＣリンク電圧検出部209によって検出された現在のＤＣリンク電圧および負荷量感知部213によって感知された現在駆動される装置又はモータ負荷量を受信する。
【００４１】
ここで、負荷量感知部213はモータ負荷量でモータに流れる電流で計算することもでき、又空気調節装置の特性上冷房又は暖房モードである時の室外温度によってモータを含むシステムの負荷量に差が生じるのでこれに従ってシステムの負荷量を計算することもできる。又入力電圧によって圧縮機(不図示)での負荷変動量を検知することができる。ここで、システムとは本実施形態では空気調節装置を指す。
【００４２】
そして、マイコン220は、入力される入力電圧のゼロクロッシング時点、入力電流の大きさ、ＤＣリンク電圧、およびシステムの負荷量を利用して力率補償スイッチ制御のための情報に使用する。ここで、マイコン220の力率補償のために力率補償スイッチ212のオン時点制御のために制御回路の各製品に対する実験段階で力率が一番高く出るＤＣリンク電圧に目標ＤＣリンク電圧を設定する。
【００４３】
そして、マイコン220はゼロクロッシング時点より所定時間遅延された時刻に力率補償スイッチ212をオンさせることができるように設定され、マイコン220の内部に力率補償スイッチ212のオン時点及び目標ＤＣ電圧が保存される。
【００４４】
これによって、マイコン220は遅延時間検出部221によってゼロクロッシング時点から一定時間すなわち、設定された遅延時間が検出されればスイッチ制御部222を制御して力率補償部210を作動させる。この時、スイッチ制御部222から出力される力率補償信号によって力率補償部210の力率補償スイッチ212がオンになる。ここで、遅延時間検出部221は遅延時間を計算するためにタイマーを含ませることもできる。そして、マイコン220は現在ＤＣリンク電圧が目標ＤＣリンク電圧に到逹したら、スイッチ制御部222を通じて力率補償スイッチ212をオフさせる。
【００４５】
力率補償部210は力率補償制御信号によって力率補償スイッチ212がオン/オフされることによってブリッジダイオード211によって入力ＡＣリンクに連結された入力電流を制御して高調波ノイズと出力電圧を能動的に可変させる。
【００４６】
このような力率補償作動はゼロクロッシング時点を基準に周期ごとに一回のスイッチング作動を遂行するようになり、力率補償作動が成り立つ度に前記力率補償スイッチのオン時点に対する遅延時間を負荷変動によって補償する。
【００４７】
図５は力率補償スイッチのオン/オフのための入力電流の波形を示した図である。図５の(a)は入力電圧(V)と入力電流(Inew)の位相、 (b)は電源位相感知波形、 (c)は力率補償スイッチのオン/オフタイミングを示す図である。
【００４８】
図５に示されるように、入力電流(Inew)又は入力電圧(V)のゼロクロッシング時点(Pz)より遅延時間(Td)だけ遅延させた後力率補償スイッチ(SW、IGBT)をオンさせて、力率補償スイッチをオンさせると同時に入力電流(Inew)が線型に急速に上昇するようになる。又力率補償スイッチをオンさせた後現在のＤＣリンク電圧が目標電圧に到逹すれば力率補償スイッチをオフさせて次の入力電圧のゼロクロッシング時点に遅延時間までオフ状態に維持させる制御を遂行する。このような入力電源の感知によるゼロクロッシング時点(Pz)を周期で区分して各周期ごとに一回のスイッチング作動を遂行する。ここで、 I'は理想的な入力電流波形で、Ioldは既存入力電流波形である。 1st peakは入力電流の一番目のピーク値である。
【００４９】
ここで、力率補償スイッチがオンになる時間(Ton)は既存より短いオン時間で制御され、又負荷によって変わる遅延時間(Td)によって前記力率補償スイッチのオン時間(Ton)が適切に可変される。
具体的に、図４及び図６を参照してインバータ制御回路での力率補償方法について以下に説明する。
【００５０】
マイコン220の制御下に駆動が始まれば制御回路の製品内部で電源が入力されながら整流部203によって整流され、平滑キャパシタC1、C2、C3によって平滑された後高いＤＣ電圧がインバータ部205を通じて交流電圧でモータ206に供給される。
【００５１】
そしてＤＣリンク電圧検出部209はＤＣリンク端から発生されるＤＣリンク電圧を検出してマイコン220に伝逹して、又ゼロクロッシング検出部208は制御回路の製品内部に入力される電圧のゼロクロッシング時点を検出してマイコン220に提供する(S111)。
【００５２】
この時、マイコン220には入力電圧のゼロクロッシング時点より所定時間だけ遅延された時間で力率補償スイッチのオン時点が設定される(S113)。ここで、遅延時間はゼロクロッシング時点から力率補償スイッチのオン時点間の時間になる。
【００５３】
そして、力率補償部210のスイッチング駆動のために前記ゼロクロッシング時点と前記力率補償遅延時間とを利用して遅延時間の経過可否を確認して(S115)、前記確認結果スイッチング駆動のための遅延時間が経過するようになれば力率補償部210の力率補償スィッチ212をスイッチングオンさせる(S117)。すなわち、力率補償部210の力率補償スイッチ212をオンさせる時点をゼロクロッシング時点より一定時間遅延した時点から駆動を制御する。
【００５４】
そして、力率補償スイッチ212がオン作動される間に、リアクタ202には入力電圧が印加され、リアクタ202を通過する電流の位相は線型に急速に上昇するようになりながら電圧波形の位相に近く調節される。この時、整流部203によって平滑されたＤＣ電圧がインバータ部205を経てモータ206に供給される。
【００５５】
力率補償スイッチ212がオンで作動する間マイコン220はＤＣリンク電圧検出部209から検出された現在のＤＣリンク電圧が目標ＤＣリンク電圧に到逹したか否かを確認する(S119、S121)。
【００５６】
この時、現在のＤＣリンク電圧が目標ＤＣリンク電圧に到逹したら力率補償スイッチ212をオフさせる(S123)。力率補償スイッチ212がオフになればリアクタ202には出力電圧から入力電圧を引いた電圧が印加され、前記リアクタ電流は力率補償スイッチ212がオン作動と反対に線型に減少するようになる。ここでは入力から出力にパワーを供給するようになるので平滑キャパシタC1、C2、C3にエネルギーが充電されてモータ206でエネルギが供給される。
【００５７】
このような力率補償スイッチ212のオン/オフ作動は、入力電圧の位相をゼロクロッシング時点を基準に周期を区分する時、入力電圧のゼロクロッシング時点より所定時間遅延された時点から一回のスイッチング作動を繰り返して遂行する。
【００５８】
力率補償スイッチ212がオフになれば遅延時間を新しく設定する。このような新しい遅延時間は負荷量によって力率補償スイッチ212のオン時点に対する遅延時間を制御するために再設定される(S125)。
【００５９】
この時、新しい遅延時間を再設定するため、マイコン220は負荷量感知部213から感知された負荷電流、入力電流感知部207から感知された入力電流の大きさ等を利用して負荷の大きさに応じて遅延時間を再設定する。例えば、力率補償スイッチ212のオン時点に対する遅延時間が負荷の大きさに反比例になるように設定される。
【００６０】
一方、力率補償スイッチのオン時点に対する遅延時間を設定する方法に対して具体的に図７を参照して以下に説明する。
まず、定格モータの負荷量が設定されて(S131)、システムに電源を供給してシステムを駆動して負荷量感知部213を通じてモータ負荷量を測定する(S133)。
【００６１】
この時、前記測定される現在モータの負荷量を基準値と比べる(S135)。すなわち、モータの負荷量が基準値より大きいか、小さいかを比べて決定される。
【００６２】
もし、モータの負荷量が小さければ(モータ負荷=小)、力率補償スイッチのオン時点に対する遅延時間は以前に設定された値を増加(+)させる(S137)。これは力率補償スイッチのオン時点がゼロクロッシング時点から前記増加された時間だけ遅く作動される。望ましくは前記遅延時間は既存に設定された時間に増加される。
【００６３】
そして、モータの負荷量が基準値内にあれば(モータ負荷=中)、力率補償スイッチのオン時点に対する遅延時間は以前に設定された値で使用される(S139)。この時には以前に設定された値又は初期設定された値で力率補償スイッチのオン時点が決定される。
【００６４】
又、モータの負荷量が基準範囲を超過したら(モータ負荷=大)、力率補償スイッチのオン時点に対する遅延時間は以前に設定された値を減少(-)させる(S141)。この時には力率補償スイッチのオン時点がゼロクロッシング時点より前記減少された時間だけ早く作動される。
【００６５】
このようにモータ負荷によって新しい遅延時間で力率補償スイッチのオン時点を再設定することで、力率補償スイッチのオン時点に対する遅延時間をゼロクロッシング時点よりある程度遅延させた後力率補償スイッチがオンになるように設定される(S143)。
【００６６】
このようなモータの負荷変動に対してより適切に力率補償スイッチの駆動時点を制御するためにモータ負荷サイズに合わせ細分化する場合、より精密な遅延時間に再設定が可能で、力率補償スイッチのオン時点をより適切に対処することができ力率補償を向上させることができる。
【００６７】
又本発明は負荷によって力率補償スイッチのオン時点に対する遅延時間を再設定するように、空気調節装置(エアコン)内に流入する負荷電流と入力電圧とによる消費電力を測定して消費電力の大きさによって力率補償スイッチの遅延時間を調整することで、力率補償スイッチのオン時点の遅延を通じて力率を補償できる。
【００６８】
従って、モータ負荷を測定するための色々な種類のパラメータ(電流、電力等)により力率補償スイッチの遅延時間の再設定範囲が変更されることもある。又、広い運転領域でも力率を一定に制御することだけではなく、力率補償部に不必要な電流の流れを防止して回路の損失を減らす効果がある。又低負荷領域と定格負荷領域で効率を確保して経済的なモータの運転が可能で、高負荷領域でもモータの運転能力を確保して高性能を発揮できるようにする効果がある。
【００６９】
一方図８は本発明によるインバータ制御回路の力率補償方法の第２実施例を示したフローチャートである。図８に示すフローチャートを図４に示すインバータ制御回路を参照しつつ説明する。入力電圧によってゼロクロッシング検出部208からゼロクロッシング時点が検出されれば(S151)、力率補償スイッチ212のオン時点をどの程度遅延するかを決定する遅延時間が設定される(S153)。ここで、遅延時間はモータが最小負荷である時の力率改善する時間に設定され、ゼロクロッシング時点から力率補償スイッチのオン時点までの遅延時間に相当する。
【００７０】
以後、ステップＳ１５３で力率補償スイッチのオン時点に対する遅延時間の経過可否を確認した後(S155)、遅延時間が経過されれば力率補償スイッチ212をオンにし力率が補償される(S157)。
【００７１】
このような力率補償スイッチ212がオン作動される間に、リアクタ部202には入力電圧がかかって、リアクタ部202を通過する電流の位相は線型に急速に上昇しながら電圧波形の位相に近く調節される。この時整流部203によって整流されたＤＣ電圧がインバータ部205を通じてモータ206に供給される。このような力率補償スイッチ212のオン作動は入力電圧の位相がゼロクロッシング時点より所定時間遅延された時点にオンされる。
【００７２】
そして、入力電流検知部207から検知された現在電流値が一番目のピーク値に到逹したか否かを判断する(S159)。この時、現在電流値が図５に示されるように一番目のピーク値(1st Peak)に到逹する場合力率補償スイッチをオフさせる(S161)。
【００７３】
ここで、前記現在電流のピーク到達可否は現在検出された電流値で計算されたピーク値の約１５％に依存する。力率補償スイッチ212がオフされればリアクタ部202には出力電圧から入力電圧を引いた電圧が印加されて前記リアクタ電流は力率補償スイッチ212のオン作動と反対に線型に減少する。
【００７４】
このように、力率補償スイッチ212はゼロクロッシング時点より所定時間遅延されオンになり、一番目のピーク値に到逹した時オフになる作動を繰り返す。
【００７５】
そして、力率補償スイッチ212がオフされれば、ＤＣリンク電圧検出部209によって検出されたＤＣリンク電圧と予め設定された目標電圧を比較した後(S163、S165)、ＤＣ電圧が目標電圧より小さい場合には遅延時間を減少(Down)させて(S167)、ＤＣ電圧が目標電圧より大きい場合には遅延時間を増加(Up)させる(S171)。又ＤＣリンク電圧が目標電圧と一致すれば遅延時間を維持する(S169)。このような遅延時間が増減されれば新しい遅延時間で力率補償スイッチのオン時点を設定する(S173)。
【００７６】
すなわち、現在のＤＣリンク電圧より目標リンク電圧が大きい時には力率補償スイッチのオン時点に対する遅延時間を短くして、目標ＤＣリンク電圧が小さい時には力率補償スイッチのオン時点に対する遅延時間を長くする。又遅延時間を通したＤＣリンク電圧を一定の水準に適合するようにフィードバック制御を通じて加減する。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】従来インバータ制御回路の力率改善回路のブロック構成図である。
【図２】従来インバータ制御回路の力率補償による入力電流及び入力電圧の波形図である。
【図３】従来インバータ制御回路の力率制御方法を示したフローチャートである。
【図４】本発明の実施例によるインバータ制御回路の力率補償装置を示したブロック構成図である。
【図５】本発明インバータ制御回路の力率補償による入力電流及び入力電圧の波形図である。
【図６】本発明実施例によるインバータ制御回路の力率補償制御方法を示したフローチャートである。
【図７】本発明において、負荷量による力率補償スイッチの制御方法を示したフローチャートである。
【図８】本発明の他の実施例によるインバータ制御回路の力率補償制御方法を示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００７８】
201    交流電源
202    リアクタ
203    整流部
204、211    ブリッジダイオード
205    インバータ部
206    モータ
207    入力電流遅延部
208    ゼロクロッシング検出部
209    ＤＣリンク電圧検出部
210    力率補償部
212    力率補償スイッチ
213    負荷量感知部
220    マイコン
221    遅延時間検出部
222    スイッチ制御部
【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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