(57)【要約】【課題】  瞬時停電等による一時的な電源電圧の低下があっても、アクティブコンバータを停止することなく、直流部に発生する過電圧を抑えて継続運転する。【解決手段】アクティブコンバータ２２５の制御装置２３１は、直流電圧Ｖｄに相当する目標昇圧電圧を設定値Ｖ１に保持するようにアクティブコンバータのスイッチング指令を制御するとともに、直流電圧検出回路２３６で検出された直流電圧が設定値ＶＬ１以下に低下したことを検出したとき、検出時におけるアクティブコンバータへのスイッチング指令を保持する第１の制御と、目標昇圧電圧を設定値Ｖ１よりも低い設定値Ｖ２に切り替える第２の制御のいずれか一方を実行することを特徴とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源電圧を可変の直流電圧に変換する半導体スイッチ素子を備えてなるアクティブコンバータと、該アクティブコンバータから出力される直流電圧を平滑する平滑コンデンサと、該平滑コンデンサの直流電圧を可変周波数の交流電圧に変換して電動機に出力する半導体スイッチ素子を備えてなるインバータと、前記アクティブコンバータに流入する電源電流を検出する電源電流検出回路と、前記インバータに流入する直流電流を検出する直流電流検出回路と、前記平滑コンデンサの直流電圧を検出する直流電圧検出回路と、前記電源電流検出回路と前記直流電流検出回路と前記直流電圧検出回路の出力に基づいて、前記アクティブコンバータの半導体スイッチ素子と前記インバータの半導体スイッチ素子を制御する制御装置を備えてなるアクティブコンバータ・インバータ装置において、
前記制御装置は、該制御装置により認識している前記直流電圧に相当する目標昇圧電圧を設定値Ｖ１に保持するように前記アクティブコンバータのスイッチング指令を制御するとともに、
前記直流電圧検出回路で検出された直流電圧が設定値ＶＬ１以下に低下したことを検出したとき、該検出時における前記アクティブコンバータへのスイッチング指令を保持する第１の制御と、前記目標昇圧電圧を設定値Ｖ１よりも低い設定値Ｖ２に切り替える第２の制御のいずれか一方を実行することを特徴とするアクティブコンバータ・インバータ装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記制御装置は、前記第１と第２の制御のいずれか一方を設定時間実行した後、前記目標昇圧電圧を設定値Ｖ１に保持する制御を再開することを特徴とするアクティブコンバータ・インバータ装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記設定値ＶＬ１を複数設定し、該複数の設定値ＶＬ１の大きさに応じて、前記第２の制御の前記目標昇圧電圧の設定値Ｖ２の大きさを切り換えることを特徴とするアクティブコンバータ・インバータ装置。
【請求項４】
交流電源電圧を可変の直流電圧に変換する半導体スイッチ素子を備えてなるアクティブコンバータと、該アクティブコンバータから出力される直流電圧を平滑する平滑コンデンサと、該平滑コンデンサの直流電圧を可変周波数の交流電圧に変換して電動機に出力する半導体スイッチ素子を備えてなるインバータと、前記アクティブコンバータに流入する電源電流を検出する電源電流検出回路と、前記インバータに流入する直流電流を検出する直流電流検出回路と、前記平滑コンデンサの直流電圧を検出する直流電圧検出回路と、前記電源電流検出回路と前記直流電流検出回路と前記直流電圧検出回路の出力に基づいて、前記アクティブコンバータの半導体スイッチ素子と前記インバータの半導体スイッチ素子を制御する制御装置を備えてなるアクティブコンバータ・インバータ装置において、
前記アクティブコンバータの入力側の電源電圧を検出する電源電圧検出回路を設け、
前記制御装置は、該制御装置により認識している前記直流電圧に相当する目標昇圧電圧を設定値Ｖ１に保持するように前記アクティブコンバータのスイッチング指令を制御するとともに、
前記電源電圧検出回路で検出された電源電圧が前記制御装置により認識している前記電源電圧に相当する設定値ＶＡＣＬ以下に低下したことを検出したとき、該検出時における前記アクティブコンバータへのスイッチング指令を保持する第１の制御と、前記目標昇圧電圧を設定値Ｖ１よりも低い設定値Ｖ２に切り替える第２の制御のいずれか一方を実行することを特徴とするアクティブコンバータ・インバータ装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記制御装置は、前記第１と第２の制御のいずれか一方を実行した後、前記電源電圧検出回路で検出された電源電圧が該電源電圧に相当する前記設定値ＶＡＣＬを越えたとき、前記目標昇圧電圧を設定値Ｖ１に保持する制御を再開することを特徴とするアクティブコンバータ・インバータ装置。
【請求項６】
請求項４において、
前記制御装置は、前記直流電圧検出回路で検出された直流電圧が設定値ＶＬ１以下に低下したことを検出したとき、該検出時における前記インバータへのスイッチング指令を保持することを特徴とすることを特徴とするアクティブコンバータ・インバータ装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記制御装置は、前記直流電圧検出回路で検出された直流電圧が設定値ＶＬ１以下に低下したことを検出したとき、前記インバータの出力周波数を低下させることを特徴とするアクティブコンバータ・インバータ装置。
【請求項８】
請求項４において、
前記制御装置は、該制御装置により認識している前記直流電圧に相当する目標昇圧電圧の設定値Ｖ１を、前記電源電圧の検出値に応じて変更することを特徴とするアクティブコンバータ・インバータ装置。
【請求項９】
冷媒の圧縮機を備えた冷凍サイクルと、前記圧縮機の回転数を可変駆動する電動機と、前記電動機を可変周波数で駆動制御するアクティブコンバータ・インバータ装置とを備え、前記アクティブコンバータ・インバータ装置は、交流電源電圧を可変の直流電圧に変換する半導体スイッチ素子を備えてなるアクティブコンバータと、該アクティブコンバータから出力される直流電圧を平滑する平滑コンデンサと、該平滑コンデンサの直流電圧を可変周波数の交流電圧に変換して電動機に出力する半導体スイッチ素子を備えてなるインバータと、前記アクティブコンバータに流入する電源電流を検出する電源電流検出回路と、前記インバータに流入する直流電流を検出する直流電流検出回路と、前記平滑コンデンサの直流電圧を検出する直流電圧検出回路と、前記電源電流検出回路と前記直流電流検出回路と前記直流電圧検出回路の出力に基づいて、前記アクティブコンバータの半導体スイッチ素子と前記インバータの半導体スイッチ素子を制御する制御装置を備えてなる冷凍装置において、
前記制御装置は、該制御装置により認識している前記直流電圧に相当する目標昇圧電圧を設定値Ｖ１に保持するように前記アクティブコンバータのスイッチング指令を制御するとともに、
前記直流電圧検出回路で検出された直流電圧が設定値ＶＬ１以下に低下したことを検出したとき、該検出時における前記アクティブコンバータへのスイッチング指令を保持する第１の制御と、前記目標昇圧電圧を設定値Ｖ１よりも低い設定値Ｖ２に切り替える第２の制御のいずれか一方を実行することを特徴とする冷凍装置。
【請求項１０】
請求項９において、
前記制御装置は、前記第１と第２の制御のいずれか一方を設定時間実行した後、前記目標昇圧電圧を設定値Ｖ１に保持する制御を再開することを特徴とする冷凍装置。
【請求項１１】
請求項９において、
前記設定値ＶＬ１を複数設定し、該複数の設定値ＶＬ１の大きさに応じて、前記第２の制御の前記目標昇圧電圧の設定値Ｖ２の大きさを切り換えることを特徴とする冷凍装置。
【請求項１２】
冷媒の圧縮機を備えた冷凍サイクルと、前記圧縮機の回転数を可変駆動する電動機と、前記電動機を可変周波数で駆動制御するアクティブコンバータ・インバータ装置とを備え、前記アクティブコンバータ・インバータ装置は、交流電源電圧を可変の直流電圧に変換する半導体スイッチ素子を備えてなるアクティブコンバータと、該アクティブコンバータから出力される直流電圧を平滑する平滑コンデンサと、該平滑コンデンサの直流電圧を可変周波数の交流電圧に変換して電動機に出力する半導体スイッチ素子を備えてなるインバータと、前記アクティブコンバータに流入する電源電流を検出する電源電流検出回路と、前記インバータに流入する直流電流を検出する直流電流検出回路と、前記平滑コンデンサの直流電圧を検出する直流電圧検出回路と、前記電源電流検出回路と前記直流電流検出回路と前記直流電圧検出回路の出力に基づいて、前記アクティブコンバータの半導体スイッチ素子と前記インバータの半導体スイッチ素子を制御する制御装置を備えてなる冷凍装置において、
前記アクティブコンバータの入力側の電源電圧を検出する電源電圧検出回路を設け、
前記制御装置は、該制御装置により認識している前記直流電圧に相当する目標昇圧電圧を設定値Ｖ１に保持するように前記アクティブコンバータのスイッチング指令を制御するとともに、
前記電源電圧検出回路で検出された電源電圧が前記制御装置により認識している前記電源電圧に相当する設定値ＶＡＣＬ以下に低下したことを検出したとき、該検出時における前記アクティブコンバータへのスイッチング指令を保持する第１の制御と、前記目標昇圧電圧を設定値Ｖ１よりも低い設定値Ｖ２に切り替える第２の制御のいずれか一方を実行することを特徴とする冷凍装置。
【請求項１３】
請求項１２において、
前記制御装置は、前記第１と第２の制御のいずれか一方を実行した後、前記電源電圧検出回路で検出された電源電圧が該電源電圧に相当する前記設定値ＶＡＣＬを越えたとき、前記目標昇圧電圧を設定値Ｖ１に保持する制御を再開することを特徴とする冷凍装置。
【請求項１４】
請求項１２において、
前記制御装置は、前記直流電圧検出回路で検出された直流電圧が設定値ＶＬ１以下に低下したことを検出したとき、該検出時における前記インバータへのスイッチング指令を保持することを特徴とするアクティブコンバータ・インバータ装置。
【請求項１５】
請求項１２において、
前記制御装置は、前記直流電圧検出回路で検出された直流電圧が設定値ＶＬ１以下に低下したことを検出したとき、前記インバータの出力周波数を低下させることを特徴とする冷凍装置。
【請求項１６】
請求項１２において、
前記制御装置は、該制御装置により認識している前記直流電圧に相当する目標昇圧電圧の設定値Ｖ１を、前記電源電圧の検出値に応じて変更することを特徴とする冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクティブコンバータ・インバータ装置及びそれを用いた冷凍装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気調和機や冷凍機などの冷凍装置は、一般に、冷媒を圧縮する圧縮機の回転数を可変して冷凍能力を可変制御するため、アクティブコンバータ・インバ−タ装置により交流電源の交流電力を任意の周波数の交流電力に変換して、圧縮機の駆動電動機を制御するようにしている。
【０００３】
アクティブコンバータ・インバ−タ装置は、特許文献１に記載されているように、交流電力を直流電力に変換する半導体スイッチ素子を用いたアクティブコンバータと、これにより生成された直流電力を任意の周波数の交流電力に交流に変換して圧縮機の電動機を駆動する半導体スイッチ素子を用いたインバータを備えて構成され、これらのアクティブコンバータ及びインバータの半導体スイッチ素子をマイクロコンピュータを備えてなる制御装置により駆動制御するようになっている。
【０００４】
また、特許文献１には、交流電源の瞬時停電等による一時的な電源電圧低下等に起因して、アアクティブコンバータの直流電圧が所定の過電圧設定値を越えた場合、インバータの半導体スイッチ素子にスイッチング指令を継続して出力する一方、アクティブコンバータの半導体スイッチ素子へのスイッチング指令の出力を停止することにより、直流電圧の過電圧を抑えてアクティブコンバータ・インバ−タ装置の構成部品の損傷を回避することが提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１６６７８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、電源の瞬時停電等により一時的に電源電圧が低下して直流電圧が低下した際、特許文献１に記載の従来技術においては、マイクロコンピュータは直流電圧を制御目標値まで戻そうと働くことになる。そのため、一時的な電源電圧低下が回復すると、直流電圧が一時的に過電圧になり、その過電圧が所定の過電圧設定値を越えた場合、アクティブコンバータの半導体スイッチ素子へのスイッチング指令の出力を停止して、アクティブコンバータ・インバ−タ装置の構成部品を保護することができる。
【０００７】
しかし、特許文献１では、瞬時停電等により一時的に電源電圧が低下したときに、直流部に発生する過電圧を抑えて、アクティブコンバータ・インバ−タ装置を継続して運転することについては考慮されていない。
【０００８】
また、特許文献１に記載のように、一時的に、アクティブコンバータの半導体スイッチ素子へのスイッチング指令の出力を停止すると、電源力率が低下し、電源電流が増加するという問題については考慮されていない。
【０００９】
さらに、特許文献１に記載のように、一時的に、アクティブコンバータの半導体スイッチ素子へのスイッチング指令の出力を停止すると、一時的に高調波電流が大きくなり、高調波抑制規制を超える可能性もある。
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、瞬時停電等による一時的な電源電圧の低下があっても、アクティブコンバータを停止することなく、直流部に発生する過電圧を抑えて継続運転することができるアクティブコンバータ・インバ−タ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、交流電源電圧を可変の直流電圧に変換する半導体スイッチ素子を備えてなるアクティブコンバータと、該アクティブコンバータから出力される直流電圧を平滑する平滑コンデンサと、該平滑コンデンサの直流電圧を可変周波数の交流電圧に変換して電動機に出力する半導体スイッチ素子を備えてなるインバータと、前記アクティブコンバータに流入する電源電流を検出する電源電流検出回路と、前記インバータに流入する直流電流を検出する直流電流検出回路と、前記平滑コンデンサの直流電圧を検出する直流電圧検出回路と、前記電源電流検出回路と前記直流電流検出回路と前記直流電圧検出回路の出力に基づいて、前記アクティブコンバータの半導体スイッチ素子と前記インバータの半導体スイッチ素子を制御する制御装置を備えてなるアクティブコンバータ・インバータ装置を対象とする。
【００１２】
特に、上記の課題を解決するため、本発明の第１の態様のアクティブコンバータ・インバータ装置において、前記制御装置は、該制御装置により認識している前記直流電圧に相当する目標昇圧電圧を設定値Ｖ１に保持するように前記アクティブコンバータのスイッチング指令を制御するとともに、前記直流電圧検出回路で検出された直流電圧が設定値ＶＬ１以下に低下したことを検出したとき、該検出時における前記アクティブコンバータへのスイッチング指令を保持する第１の制御と、前記目標昇圧電圧を設定値Ｖ１よりも低い設定値Ｖ２に切り替える第２の制御のいずれか一方を実行することを特徴とする。
【００１３】
すなわち、本発明の第１の態様における第１の制御によれば、瞬時停電等による一時的な電源電圧の低下によって直流電圧が設定値ＶＬ１以下に低下したとき、そのときのアクティブコンバータへのスイッチング指令を保持するようにしたから、直流部に発生する過電圧を抑えて、アクティブコンバータ・インバ−タ装置を継続して運転することができる。その結果、過大な直流電圧を発生させずに冷凍装置を一定の能力で運転できるから、例えば空調機としての快適性を確保すると共に、信頼性を向上することができる。また、電源力率の低下及び電源電流の増加を抑えることができる。さらに、高調波電流の増加を抑えて、高調波抑制規制を満たすことができる。
【００１４】
また、本発明の第１の態様における第２の制御によれば、瞬時停電等による一時的な電源電圧の低下によって直流電圧が設定値ＶＬ１以下に低下したとき、アクティブコンバータの目標昇圧電圧を設定値Ｖ１よりも低い設定値Ｖ２に切り替えるようにしたから、直流部に発生する過電圧を抑えて、アクティブコンバータ・インバ−タ装置を継続して運転することができ、上述した第１の制御と同一の効果を奏することができる。
【００１５】
本発明の第１の態様のアクティブコンバータ・インバータ装置において、前記制御装置は、前記第１と第２の制御のいずれか一方を設定時間実行した後、前記目標昇圧電圧を設定値Ｖ１に保持する制御を再開することが望ましい。
【００１６】
また、前記設定値ＶＬ１を複数設定し、該複数の設定値ＶＬ１の大きさに応じて、前記第２の制御の前記目標昇圧電圧の設定値Ｖ２の大きさを切り換えることができる。
【００１７】
また、上記の課題を解決するため、本発明の第２の態様のアクティブコンバータ・インバータ装置において、前記アクティブコンバータの入力側の電源電圧を検出する電源電圧検出回路を設け、前記制御装置は、該制御装置により認識している前記直流電圧に相当する目標昇圧電圧を設定値Ｖ１に保持するように前記アクティブコンバータのスイッチング指令を制御するとともに、前記電源電圧検出回路で検出された電源電圧が前記制御装置により認識している前記電源電圧に相当する設定値ＶＡＣＬ以下に低下したことを検出したとき、該検出時における前記アクティブコンバータへのスイッチング指令を保持する第１の制御と、前記目標昇圧電圧を設定値Ｖ１よりも低い設定値Ｖ２に切り替える第２の制御のいずれか一方を実行することを特徴とする。
【００１８】
すなわち、本発明の第２の態様は、瞬時停電等による一時的な電源電圧の低下を、直流電圧で検出することに代えて交流電源電圧で検出するようにした点が異なるだけであり、第１の態様と同一の効果を奏することができる。この場合も、前記制御装置は、前記第１と第２の制御のいずれか一方を実行した後、前記電源電圧検出回路で検出された電源電圧が該電源電圧に相当する前記設定値ＶＡＣＬを越えたとき、前記目標昇圧電圧を設定値Ｖ１に保持する制御を再開することが望ましい。
【００１９】
また、第２の態様において、前記制御装置は、前記直流電圧検出回路で検出された直流電圧が設定値ＶＬ１以下に低下したことを検出したとき、該検出時における前記インバータへのスイッチング指令を保持することができる。さらに、前記制御装置は、前記直流電圧検出回路で検出された直流電圧が設定値ＶＬ１以下に低下したことを検出したとき、前記インバータの出力周波数を低下させるようにすることができる。また、前記制御装置は、該制御装置により認識している前記直流電圧に相当する目標昇圧電圧の設定値Ｖ１を、前記電源電圧の検出値に応じて変更するようにすることができる。
【００２０】
上記の課題を解決する本発明の冷凍装置は、冷媒の圧縮機を備えた冷凍サイクルと、前記圧縮機の回転数を可変駆動する電動機と、前記電動機を可変周波数で駆動制御するアクティブコンバータ・インバータ装置とを備えてなり、前記アクティブコンバータ・インバータ装置として、上述した本発明のアクティブコンバータ・インバータ装置を用いて構成することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、電源の瞬時停電もしくは一時的な電源電圧の低下があっても、アクティブコンバータを停止することなく、直流部に発生する過電圧を抑えて継続運転することができるアクティブコンバータ・インバ−タ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の一実施形態の冷凍装置の冷凍サイクル系統図である。図２は、図１の実施形態の圧縮機を駆動する単相電源用の一実施形態のアクティブコンバータ・インバ−タ装置のブロック図である。
【００２３】
図１に示すように、本実施形態は、空気調和機の冷凍装置であり、圧縮機１０１、室内熱交換器１０２、室内膨張弁１０４、室外熱交換器１０５、アキュムレータ１０７を順次連結して冷媒を循環させる冷凍サイクルを備えている。室内を冷房する場合は、圧縮機１０１で圧縮された冷媒を室外熱交換器１０５で凝縮して液化した後、室内膨張弁１０４で減圧し、室内熱交換器１０２で蒸発して圧縮機１０１に戻す。室内送風機用電動機１０３は室内機１０９の熱交換を促進し、室外送風機用電動機１０６は室外機１０８の熱交換を促進する。
【００２４】
圧縮機１０１は、冷凍サイクルに必要とされる能力に関連させて運転周波数が可変制御される電動機１１１により駆動され、運転周波数はアクティブコンバータ・インバータ装置２１０により制御される。
【００２５】
また、図１の冷凍サイクルは、圧縮機１０１の回転数以外に冷媒流量を調整する室内膨脹弁１０４あるいは室外膨脹弁（図示せず）の開度、室内送風機用電動機１０３及び室外送風機用電動機１０６の回転数、冷房／暖房の運転モードを切り換える四方弁（図示せず）などにより制御される。その制御のための情報として、運転モード、温度設定などを行うリモートコントローラ（リモコン）による操作指令信号、各部の温度（圧縮機の吐出ガス温度、外気温度、熱交換器温度、蒸発温度、吸込温度、吹出温度、凍結温度、ガス管温度など）及び圧力（圧縮機の吸入圧力、吐出圧力）を検出した信号などが、図２に示すサイクル制御基板２５０へ入力される。
【００２６】
図２に示すように、本実施形態のアクティブコンバータ・インバ−タ装置２１０は、サイクル制御基板２５０からインタ−フェイス用コネクタ２４０を介して出力されたインバ−タ要求周波数が入力される一方、アクティブコンバータ・インバ−タ装置２１０からサイクル制御基板２５０へ運転周波数及び電動機運転電流を出力するようになっている。
【００２７】
本実施形態のアクティブコンバータ・インバ−タ装置２１０は、単相電源用のものであり、交流電源２６０からの交流電圧を直流にする変換するアクティブコンバータ２２５と、アクティブコンバータ２２５から出力される直流電圧を平滑する平滑コンデンサ２５１と、平滑コンデンサ２５１の直流電圧を可変周波数の交流電圧に変換して電動機１１１に出力するインバータ２２１を有して形成されている。アクティブコンバータ２２５は、単相ブリッジ接続された複数のダイオード素子２２９からなる整流部と、整流部の正極側主回路に挿入された力率改善用リアクトル２５２と、これに直列に接続された電磁接触器の接点２５３と抵抗器２５４の並列回路とを備えて形成されている。接点２５３は、圧縮機１０１に内蔵された電動機１１１を運転又は停止する電磁接触器に連動する接点である。また、アクティブコンバータ２２５の直流出力部には、直流電圧を可変制御する能動素子である半導体のスイッチ素子２２６とダイオード素子２２７からなる昇圧チョッパ回路が設けられ、これにより電源力率を改善し、高調波を抑制する機能を備えている。また、アクティブコンバータ２２５の直流出力端には、平滑コンデンサ２５１が並列に接続されている。
【００２８】
インバータ２２１は、直流を３相交流に変換する３相ブリッジ接続された複数のスイッチ素子２２２と、それぞれのスイッチ素子２２２がスイッチング時に発生する逆起電力を回生するためのフライホイール素子２２３を並列に接続して形成されている。インバータ２２１の３相ブリッジの出力は、電動機１１１に接続されている。
【００２９】
また、アクティブコンバータ２２５に流れる電源電流を検出するシャント抵抗２２５を有する電源電流検出回路２３６と、インバータ２２１に流れる直流電流を検出するシャント抵抗２２４を有する直流電流検出回路２３３と、平滑コンデンサ２５１の直流電圧を検出する直流電圧検出回路２３４が設けられている。さらに、アクティブコンバータ２２５とインバータ２２１を制御する制御装置を構成するマイクロコンピュータ（マイコン）２３１が設けられている。また、インバ−タ２２１のスイッチ素子２２２をスイッチング動作させるインバータ用のドライバ回路２３２と、アクティブコンバータ２２５のスイッチ素子２２６をスイッチング動作させるアクティブコンバータ用のドライバ回路２３５が設けられている。また、サイクル制御基板２５０との通信をする通信回路２３９と、マイコン２３１及びインバータ用の電流検出回路２３３、アクティブコンバータ用の電流検出回路２３６、インバータ用のドライバ回路２３２、アクティブコンバータ用のドライバ回路２３５、通信回路２３９とに制御電源を供給する電源回路２３８とが実装されている。通信回路２３９は、サイクル制御基板２５０からの信号が入力されるインタフェイス用のコネクタ２４０と、入力された信号をマイコン２３１へ光信号により伝達するフォトカプラ２４１とから構成され、電気的隔離が得られた状態で送受信する。
【００３０】
このように構成されることから、本実施形態のアクティブコンバータ・インバータ装置２１０の基本動作は、交流電源２６０からの交流電圧がアクティブコンバータ２２５の整流部で直流に変換され、スイッチ素子２２６とダイオード２２７からなる昇圧チョッパ回路を通して、電源力率が改善され及び高調波が抑制された可変の直流電圧に変換されてインバータ２２１に供給される。インバータ２２１は、平滑コンデンサ２５１により平滑された直流電圧を三相ブリッジ結線されたスイッチ素子２２２により所望の周波数の交流電圧に変換して電動機１１１を駆動する。また、電源投入時などに閉路する電磁接触器の接点２５３が平滑コンデンサ２５１に流れる過大な突入電流で溶着しないようにするため、接点２５３に並列に接続された突入電流制限用の抵抗器２５４により突入電流が制限される。
【００３１】
一方、電動機１１１に供給される電流は、インバータ用のシャント抵抗２２４にてインバ−タに流れる直流電流を検出し、電流検出回路２３３にて電流を増幅してマイコン２３１に取り込まれ、マイコン２３１にて電動機に出力している正弦波交流電流を再現して監視される。
【００３２】
また、単相の交流電源２６０から入力される電源電流は、アクティブコンバータ用のシャント抵抗２２８にて直流電流を検出し、アクティブコンバータ用の電流検出回路２３６にて電流を増幅してマイコン２３１に取り込まれ、マイコン２３１にて監視される。
【００３３】
マイコン２３１とスイッチ素子２２２との間に設けられたドライバ回路２３２は、マイコン２３１からの微弱な信号にてスイッチ素子２２１を駆動できるレベルまで増幅する。さらに、マイコン２３１とアクティブ用のスイッチ素子２２６との間に設けられたドライバ回路２３５は、マイコン２３１からの微弱な信号にてスイッチ素子２２６を駆動できるレベルまで増幅する。
【００３４】
また、アクティブコンバータ２２５で生成された直流の一部は、電源回路２３８で高電圧から５Ｖ又は１５Ｖ等の制御電源に調整されて、マイコン２３１及びインバータ用の電流検出回路２３３、アクティブコンバータ用の電流検出回路２３６、インバータ用のドライバ回路２３２、アクティブコンバータ用のドライバ回路２３５、電圧検出回路２３８、通信回路２４１に供給される。
【００３５】
次に、本実施形態の特徴である瞬時停電等による一時的な電源電圧の低下があっても、アクティブコンバータ２２５を停止することなく、直流部に発生する過電圧を抑えて継続運転する制御を、実施例に分けて説明する。
【実施例１】
【００３６】
図３に、マイコン２３１で実行する特徴部の一実施例の制御ブロック図を示す。図４に、本実施例の制御動作のタイムチャートを示す。
【００３７】
図３に示す制御ブロック図は、マイコン２３１にてプログラムにより周期的に実行される制御概念を表すものである。通常の制御においては、電圧検出回路２３４で検出された直流電圧検出値Ｖｄと、設定器２に設定されている直流電圧指令値Ｖ１との差を減算器１で求め、その差を低減するようにＰＩ制御器３において仮想電流指令Ｉｓ*が生成される。仮想電流指令Ｉｓ*は、乗算器４において直流電圧検出値Ｖｄが乗算されて、割算器５に入力される。割算器５は、設定器１３から入力される電源電圧設定値Ｖｓを乗算器４の出力で割り算し、電流制御ゲインＫｐを求めてレジスタ６ａに書き込む。レジスタ６ａに書き込まれた電流制御ゲインＫｐは、切替スイッチ７を介して乗算器８の送出されるとともに、レジスタ６ｂに書き込まれる。乗算器８には、フィルタ９を介して電流検出回路２３６により検出された直流電流と半導体スイッチ２２６のスイッチングモードに基づいて、周知の演算法により推定したアクティブコンバータ２２５の入力電流（交流）の瞬時値ｉｓが入力されている。したがって、乗算器８は、入力電流（交流）の瞬時値ｉｓに電流制御ゲインＫｐを乗じて、目標入力電流の正弦波形を生成してＰＥＭパルス発生器１０に出力する。ＰＥＭパルス発生器１０は、周知のとおり、目標入力電流の正弦波形と搬送波（三角波）を比較して、半導体スイッチ２２６を駆動するＰＷＭパルスを生成する。なお、実際は、ＰＥＭパルス発生器１０は、目標入力電流の正弦波形と搬送波を比較することなく、ＰＷＭタイマによりＰＷＭパルスの幅を決めるようになっている。
【００３８】
また、切替スイッチ７は、直流電圧検出回路２３４で検出された直流電圧Ｖｄが設定値ＶＬ１以下に低下したことを検出する電圧低下検出器１１の検出信号により、レジスタ６ａからレジスタ６ｂに切り替えられるようになっている。なお、電圧低下検出器１１の検出信号は、オフディレイタイマ１２を介して切替スイッチ７に入力されており、これにより検出信号が出力されてから設定時間Ｔの間、切替スイッチ７がレジスタ６ｂに切り替えられ、タイマ満了時にレジスタ６ａに戻されるようになっている。
【００３９】
このように構成される実施例１の動作について、図４に示したタイムチャートに沿って説明する。アクティブコンバータ２２５及びインバータ２２１を駆動して電動機１１１が運転されている場合において、電源瞬時停電が発生（図中、Ａ点からＤ点まで）すると、直流電圧Ｖｄが降下する。しかし、電動機１１１に供給する電力を確保するために電源電流は上昇する傾向がある。ただし、電動機電流はインバータ２２１にて制御されていることから、直流電圧Ｖｄの低下に依存せず電流は変化しない。
【００４０】
一方、直流電圧Ｖｄの低下に伴い、マイコン２３１が昇圧目標電圧の設定値Ｖ１まで電圧を引き上げようと作用する。しかし、電圧低下検出用の直流電圧設定値ＶＬ１となった場合（Ｂ点）、電圧低下検出器１１が動作して切替スイッチ７をレジスタ６ｂ側に切り替える。これにより、切り替え直前にレジスタ６ｂの格納されていた電流制御ゲインＫｐ’にゲインが固定され、アクティブコンバータ２２５のスイッチ素子２２６のスイッチング指令が保持される。その結果、直流電圧ＶｄはＣ点で安定することになる。
【００４１】
その後、Ｄ点で電源電圧が復電すると、一時的に直流電圧ＶｄはＥ点まで上昇するが、直流電圧低下時にアクティブコンバータ２２５のスイッチング指令を保持したことにより、直流電圧Ｖｄは過大となることなく、過電圧設定値ＶＨ１に到達することがない。また、電源電流についても、復電時において一時的に過大な電流は発生するが、過電流設定値ＩＨ１に至ることはない。その後、直流電圧ＶｄはＦ点で安定する。そして、オフディレイタイマ１２のタイマ満了により、通常運転に戻される。つまり、アクティブコンバータ２２５のスイッチング指令の固定は所定の設定時間Ｔであり、Ｔ時間経過のＧ点で通常動作、つまり直流電圧ｖｄが昇圧目標電圧の設定値Ｖ１に一定に保持する制御となる。
【００４２】
このように構成されることから、実施例１によれば、電源瞬時停電が発生しても、アクティブコンバータ２２５及びインバータ２２１を停止せずに電動機１１１の運転を継続することより、冷凍装置を一定の能力で運転できるから、例えば空調機としての快適性を確保すると共に、信頼性を向上することができる。
【００４３】
特に、過大な直流電圧を発生させずに、アクティブコンバータ２２５を安定して運転を継続することができるから、電源力率の低下及び電源電流の増加を抑えることができる。さらに、高調波電流の増加を抑えて、高調波抑制規制を満たすことができる。
【実施例２】
【００４４】
図５に、マイコン２３１で実行する特徴部の他の実施例の制御ブロック図を示す。図６に、本実施例の制御動作のタイムチャートを示す。
【００４５】
図５に示す制御ブロック図は、実施例１と同様に、マイコン２３１にてプログラムにより周期的に実行される制御概念を表すものである。本実施例２が実施例１と相違する点は、電圧低下検出器１１により電圧低下を検出したとき、電流制御ゲインＫｐを固定することに代えて、直流電圧指令値Ｖ１をそれより低い直流電圧指令値Ｖ２に切り替えて、同様の効果を実現するものである。
【００４６】
すなわち、直流電圧の設定器２１に、直流電圧指令値Ｖ１が設定された設定器２１ａと、直流電圧指令値Ｖ２（Ｖ２＜Ｖ１）の２つが設定されている。切替スイッチ７は、実施例１と同様に、電圧低下検出器１１とオフディレイタイマ１２により、通常時は設定器２１ａに接続され、電圧低下が検出されたときは設定器２１ｂに切り替えられるようになっている。その他の構成は、実施例１と同様であるから、同一の部品番号を付して説明を省略する。
【００４７】
このように構成される実施例２の動作について、図６に示したタイムチャートに沿って説明する。アクティブコンバータ２２５及びインバータ２２１を駆動して電動機１１１が運転している場合において、電源瞬時停電が発生（図中、Ａ点からＥ点まで）すると、直流電圧Ｖｄが降下する。しかし、電動機１１１に供給する電力を確保するために電源電流は上昇する傾向がある。ただし、電動機電流はインバータ２２１にて制御されていることから、直流電圧Ｖｄの低下に依存せず電流は変化しない。
【００４８】
一方、直流電圧Ｖｄの低下に伴い、マイコン２３１が昇圧目標電圧の設定値Ｖ１まで電圧を引き上げようと作用する。しかし、電圧低下検出用の直流電圧設定値ＶＬ１となった場合（Ｂ点）、電圧低下検出器１１が動作して切替スイッチ７を設定器２１ｂ側に切り替える。これにより、昇圧目標電圧の設定値Ｖ１がこれよりも低い設定値Ｖ２に切り替えられる。その結果、直流電圧ＶｄはＤ点で安定することになる。その後、Ｅ点で電源電圧が復電すると、一時的に直流電圧ＶｄはＦ点まで上昇するが、直流電圧低下時にアクティブコンバータ２２５の昇圧目標電圧が設定値Ｖ2に移行したことにより、直流電圧が過大になることなく、過電圧設定値ＶＨ１に到達することがない。また、電源電流においても、復電時において一時的に過大な電流は発生するが、過電流設定値ＩＨ１に至ることはない。その後、アクティブコンバータ２２５の昇圧目標電圧の設定値Ｖ2に移行する所定時間を経過後（Ｈ点）、通常動作の直流電圧Ｖｄが目標昇圧電圧の設定値Ｖ１で一定となるように制御され、直流電圧ＶｄはＪ点で安定する。そして、オフディレイタイマ１２のタイマ満了により、通常運転に戻される。
【００４９】
このように構成されることから、本実施例２によれば、実施例１と同一の効果を奏することができる。
【実施例３】
【００５０】
実施例１、２では、瞬時停電等による電圧低下を直流電圧検出回路２３４で検出された直流電圧Ｖｄが設定値ＶＬ１以下に低下したことにより検出していたが、本発明はこれに限られるものではなく、電圧低下検出器１１によりアクティブコンバータ２２５に入力される電源電圧が設定電圧以下に低下したことを検出するようにすることができる。なお、図示していないが、アクティブコンバータ２２５の入力部に、電源電圧を検出する電源電圧検出手段を設け、マイコン２３１に電源電圧の状態を入力し、マイコン２３１に設ける目標昇圧電圧の設定値Ｖ１と比較して電圧低下を検出するようになっている。本実施例３の本実施例の制御動作のタイムチャートを図７に示して説明する。
【００５１】
図７は、アクティブコンバータ２２５及びインバータ２２１を駆動して電動機１１１が運転している場合において、電源瞬時停電が発生した際の制御及び現象の流れを示している。電源瞬時停電が発生（図中、Ａ点からＤ点まで）した際は、電源電圧ＶＡＣ、及び直流電圧Ｖｄが降下するが、電動機１１１に供給する電力を確保するために電源電流は上昇する傾向がある。ただし、電動機電流はインバータ２２１にて制御されることで直流電圧の低下に依存せず電流は変化しない。
【００５２】
一方、直流電圧Ｖｄの低下に伴い、マイコン２３１が昇圧目標電圧の設定値Ｖ１まで電圧を引き上げようと作用する。しかし、電圧低下検出用の電源電圧の設定値ＶＡＣＬ１となった場合、昇圧目標電圧設定値Ｖ2に移行する。その結果、直流電圧はＣ点で安定することとなる。その後、Ｄ点で電源電圧が復電すると、一時的に直流電圧はＥ点まで上昇するが、電源電圧低下時にアクティブコンバータ２２５の昇圧目標電圧の設定値Ｖ2に移行する。これにより、直流電圧が過大になることがなく、過電圧設定値ＶＨ１に到達することがない。また、電源電流においても、復電時において一時的に過大な電流は発生するが、過電流設定値ＩＨ１に至ることはない。その後、電源電圧が電圧低下検出用の電源電圧設定値ＶＡＣＬ１を上回った時点で通常動作、つまり直流電圧が目標昇圧電圧設定値Ｖ１で一定となるように制御することになり、直流電圧はＦ点で安定する。
【００５３】
本実施例３によれば、実施例１、２と同一の効果を奏することができる。
【００５４】
実施例２、３では、電圧低下を検出する設定値ＶＬ１を一つ設ける例を示したが、本発明はこれに限らず、設定値ＶＬ１を値を異ならせて複数設け、電圧低下の大きさによって目標昇圧電圧の設定値Ｖ１、Ｖ２を切り替えるようにすることもできる。
【００５５】
さらに、直流電圧検出回路２３４で検出された直流電圧が所定の電圧低下設定値ＶＬ１以下に低下した場合に、インバータ２２１へのスイッチング指令をそのときの値に固定すること、及びインバータ周波数を低下させることにより復電時の直流電圧上昇を抑えることもできる。
【００５６】
以上説明したように、実施例１〜３の制御を行うことにより、電源瞬時停電が発生しても、アクティブコンバータ２２５及びインバータ２２１を停止せずに電動機１１１の運転を継続することより、冷凍装置を一定の能力で運転できるから、例えば空調機としての快適性を確保すると共に、信頼性を向上することができる。
【００５７】
特に、過大な直流電圧を発生させずに、アクティブコンバータ２２５を安定して運転を継続することができるから、電源力率の低下及び電源電流の増加を抑えることができる。さらに、高調波電流の増加を抑えて、高調波抑制規制を満たすことができる。
（実施形態２）
図８に、本発明のアクティブコンバータ・インバ−タ装置の他の実施形態を示す。本実施形態は、図２の実施形態と同様に、図１の冷凍装置に適用可能なアクティブコンバータ・インバ−タ装置のブロック図である。
【００５８】
本実施形態のアクティブコンバータ・インバ−タ装置は、三相電源用のものである点が実施形態１と相違し、単相と三相の違いを除いては、図２の実施形態１と同一である。つまり、図８から明らかなように、アクティブコンバータ２２５は、複数の半導体のスイッチ素子２２６をブリッジ接続して構成されている。これらのスイッチ素子２２６は、ドライバ回路２３５によりＰＷＭ制御されるようになっている。また、交流電源２６０とアクティブコンバータ２２５の間には、力率改善用リアクトル２５５が挿入されている。その他の点については、実施形態１と同一であることから、同一の機能を有する部品に同一の符号を付して説明を省略する。
【００５９】
本実施形態に、実施例１〜３の制御を適用すれば、瞬時停電等による一時的な電源電圧の低下があっても、アクティブコンバータ２２５を停止することなく、直流部に発生する過電圧を抑えて継続運転することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明のアクティブコンバータ・インバータ装置を適用可能な一例の空気調和機の冷凍サイクル図である。
【図２】本発明の一実施形態の単相電源用アクティブコンバータ・インバ−タ装置のブロック図である。
【図３】本発明のアクティブコンバータ・インバータ装置の特徴部の実施例１の制御概念を示すブロック図である。
【図４】図３の実施例１の制御動作を説明するタイムチャートである。
【図５】本発明のアクティブコンバータ・インバータ装置の特徴部の実施例２の制御概念を示すブロック図である。
【図６】図５の実施例２の制御動作を説明するタイムチャートである。
【図７】本発明のアクティブコンバータ・インバータ装置の実施例３の制御動作を説明するタイムチャートである。
【図８】本発明の一実施形態の三相電源用アクティブコンバータ・インバ−タ装置のブロック図である。
【符号の説明】
【００６１】
101…圧縮機、102…室内熱交換器、103…室内送風機用電動機、104…室内膨張弁、105…室外熱交換器、106…室外送風機用電動機、107…アキュムレータ、108…室外機、109…室内機、110…空気調和機、111…電動機、210…アクティブコンバータ・インバータ装置、221…インバータ、222…スイッチ素子、223…フライホイ−ル素子、224…シャント抵抗、225…アクティブコンバータ、226…半導体スイッチ素子、227…ダイオード素子、228…シャント抵抗、229…ダイオード素子、231…マイクロコンピュータ（マイコン）、232…ドライバ回路、233…電流検出回路、234…電圧検出回路、235…ドライバ回路、236…電流検出回路、238…電源回路、239…通信回路、240…インタ−フェイス用コネクタ、241…フォトカプラ、250…サイクル制御基板、251…平滑コンデンサ、252…力率改善用リアクトル、253…接点、254…抵抗器、255…力率改善用リアクトル、260…交流電源。
【図１】
2009095096.tif 000003
【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】
2009095096.tif 000008
【図７】
2009095096.tif 000009
【図８】
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