JP3254922B2 - 空調用インバータ装置 - Google Patents
空調用インバータ装置Info
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- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
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- H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
- H02M7/539—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters with automatic control of output wave form or frequency
- H02M7/5395—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters with automatic control of output wave form or frequency by pulse-width modulation
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- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
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- F25B2600/02—Compressor control
- F25B2600/021—Inverters therefor
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- Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電源電圧変動の大きな
電源により空調用の電動圧縮機を駆動するインバータ装
置に関する。
電源により空調用の電動圧縮機を駆動するインバータ装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、室内用空気調和装置（以下空調装
置と称す）にはインバータが用いられて適切な環境を安
定に動作させるようになっているが、自動車用などにお
いては、電源電圧の変動に対する安定動作が課題であ
る。
置と称す）にはインバータが用いられて適切な環境を安
定に動作させるようになっているが、自動車用などにお
いては、電源電圧の変動に対する安定動作が課題であ
る。
【０００３】以下、従来の空調用インバータ装置につい
て図面を参照しながら説明する。図７は、従来の室内用
空気調和機に用いられているインバータ装置の構成を示
す回路である。図において、１は商用電源、２は商用電
源１を整流する整流ダイオード、３は平滑用のコンデン
サ、４は直流をスイッチングするトランジスタブリッ
ジ、５は電動圧縮機、６は装置の動作を制御する制御装
置、１０は電流検出手段である。
て図面を参照しながら説明する。図７は、従来の室内用
空気調和機に用いられているインバータ装置の構成を示
す回路である。図において、１は商用電源、２は商用電
源１を整流する整流ダイオード、３は平滑用のコンデン
サ、４は直流をスイッチングするトランジスタブリッ
ジ、５は電動圧縮機、６は装置の動作を制御する制御装
置、１０は電流検出手段である。
【０００４】上記構成要素の相互関係と動作について説
明すると、商用電源１から交流電圧を入力し、整流ダイ
オード２で整流したのちコンデンサ３により平滑して直
流電圧に変換し、その直流電圧をトランジスタ６個より
構成されているトランジスタブリッジ４によりスイッチ
ングして、可変電圧可変周波数のパルス幅変調の３相疑
似正弦波電圧に変換し、電動圧縮機５を駆動している。
なお、電動圧縮機５のモータ部は誘導モータで構成され
ている。
明すると、商用電源１から交流電圧を入力し、整流ダイ
オード２で整流したのちコンデンサ３により平滑して直
流電圧に変換し、その直流電圧をトランジスタ６個より
構成されているトランジスタブリッジ４によりスイッチ
ングして、可変電圧可変周波数のパルス幅変調の３相疑
似正弦波電圧に変換し、電動圧縮機５を駆動している。
なお、電動圧縮機５のモータ部は誘導モータで構成され
ている。
【０００５】空調システム（以下、エアコンシステムと
称す）においては、各種の環境条件を検出し、室内が快
適になるように電動圧縮機５の設定周波数を決定し、そ
の設定周波数を指定値として制御装置６へ出力してい
る。図８は制御装置６が設定する周波数と電圧との関係
を示す特性図である。制御装置６は、図８（Ａ）および
図８（Ｂ）に実線で示したような周波数−電圧特性にな
るように、トランジスタブリッジ４をスイッチングする
ための信号を各トランジスタのベースに出力している。
この周波数−電圧特性は、電動圧縮機５が効率よく運転
されるように、モータ仕様や圧縮機の負荷トルクなどに
よって決定される。
称す）においては、各種の環境条件を検出し、室内が快
適になるように電動圧縮機５の設定周波数を決定し、そ
の設定周波数を指定値として制御装置６へ出力してい
る。図８は制御装置６が設定する周波数と電圧との関係
を示す特性図である。制御装置６は、図８（Ａ）および
図８（Ｂ）に実線で示したような周波数−電圧特性にな
るように、トランジスタブリッジ４をスイッチングする
ための信号を各トランジスタのベースに出力している。
この周波数−電圧特性は、電動圧縮機５が効率よく運転
されるように、モータ仕様や圧縮機の負荷トルクなどに
よって決定される。
【０００６】電源が商用電源であるときは、電源電圧が
非常に安定しており、その変動幅は単相１００Ｖの場合
で±５％程度、３相２００Ｖの場合で±１０％程度であ
る。したがって、インバータ装置から出力される出力電
圧の変動幅も±５〜１０％程度に納まり、この程度の変
動であれば、とくに入力電圧の変動を考慮しなくても、
電動圧縮機を安定に駆動することができる。
非常に安定しており、その変動幅は単相１００Ｖの場合
で±５％程度、３相２００Ｖの場合で±１０％程度であ
る。したがって、インバータ装置から出力される出力電
圧の変動幅も±５〜１０％程度に納まり、この程度の変
動であれば、とくに入力電圧の変動を考慮しなくても、
電動圧縮機を安定に駆動することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このような従来のイン
バータ装置では、自動車の電源のように、電源電圧変動
が比較的大きい場合、たとえば、電気自動車のバッテリ
ーの場合、車が加速するときには出力数十ＫＷという走
行用モータに大電力が供給されるので、電源電圧が大き
く低下する。また、車が減速するときには、回生制動を
用いるので電源電圧が大きく上昇する。また、バッテリ
ーの充電中や充電直後も電源電圧が大きく上昇する。そ
の変動幅は、鉛蓄電池の場合で±３０％程度となってい
る。
バータ装置では、自動車の電源のように、電源電圧変動
が比較的大きい場合、たとえば、電気自動車のバッテリ
ーの場合、車が加速するときには出力数十ＫＷという走
行用モータに大電力が供給されるので、電源電圧が大き
く低下する。また、車が減速するときには、回生制動を
用いるので電源電圧が大きく上昇する。また、バッテリ
ーの充電中や充電直後も電源電圧が大きく上昇する。そ
の変動幅は、鉛蓄電池の場合で±３０％程度となってい
る。
【０００８】したがって、電源電圧が上昇した場合に
は、図８（Ａ）、図８（Ｂ）に破線（ａ）で示したよう
に、電動圧縮機の印加電圧も上昇し、モータが過励磁の
状態となり、磁気回路が飽和を起こして電流が急激に増
加するので、モータ効率が低下したり、電動圧縮機が停
止するという問題があった。また、電源電圧が低下した
場合には、破線（ｂ）で示したように、電動圧縮機の印
加電圧も低下し、電動圧縮機のモータの出力トルクが不
足するため、やはりモータの電流が急激に増加し、モー
タの効率が低下したり、モータが焼損したり、保護装置
が作動して電動圧縮機が停止するという問題があった。
また、空調用電動圧縮機の場合、一旦圧縮機が停止して
しまうと、吐出圧力と吸入圧力との圧力差が残っている
ので、圧力差が小さくなるまでは再起動することができ
ず、室温や吹き出し風の温度が変動し、快適性が損なわ
れるという問題もある。
は、図８（Ａ）、図８（Ｂ）に破線（ａ）で示したよう
に、電動圧縮機の印加電圧も上昇し、モータが過励磁の
状態となり、磁気回路が飽和を起こして電流が急激に増
加するので、モータ効率が低下したり、電動圧縮機が停
止するという問題があった。また、電源電圧が低下した
場合には、破線（ｂ）で示したように、電動圧縮機の印
加電圧も低下し、電動圧縮機のモータの出力トルクが不
足するため、やはりモータの電流が急激に増加し、モー
タの効率が低下したり、モータが焼損したり、保護装置
が作動して電動圧縮機が停止するという問題があった。
また、空調用電動圧縮機の場合、一旦圧縮機が停止して
しまうと、吐出圧力と吸入圧力との圧力差が残っている
ので、圧力差が小さくなるまでは再起動することができ
ず、室温や吹き出し風の温度が変動し、快適性が損なわ
れるという問題もある。
【０００９】本発明は上記の課題を解決するもので、電
源電圧変動が大きい電源においても、電動圧縮機を効率
よく安定に運転でき、快適性が損なわれない空調用イン
バータ装置を提供することを目的とする。
源電圧変動が大きい電源においても、電動圧縮機を効率
よく安定に運転でき、快適性が損なわれない空調用イン
バータ装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、直流電圧をパルス幅変調により可変電圧
可変周波数の疑似交流電圧に変換し、前記疑似交流電圧
の電圧を周波数に対して所定の一意関係で変化させて空
調用の電動圧縮機を駆動するインバータ装置において、
前記直流電圧を検出する直流電圧検出手段と、前記周波
数−電圧特性を実現するとともに、装置全体の動作を制
御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記直流電
圧が所定の公称電圧から変動したとき、前記公称直流電
圧時に前記周波数−電圧特性を実現するパルス幅を実際
の直流電圧に応じて変更して疑似交流電圧を生成するこ
とにより、前記周波数−電圧特性を維持するように制御
するとともに、前記直流電圧が前記周波数−電圧特性を
満足する所望の交流電圧を得るに不十分であるとき、そ
の直流電圧で得られる最大の一定交流電圧を周波数に係
わらず出力するように制御する空調用インバータ装置で
ある。
成するために、直流電圧をパルス幅変調により可変電圧
可変周波数の疑似交流電圧に変換し、前記疑似交流電圧
の電圧を周波数に対して所定の一意関係で変化させて空
調用の電動圧縮機を駆動するインバータ装置において、
前記直流電圧を検出する直流電圧検出手段と、前記周波
数−電圧特性を実現するとともに、装置全体の動作を制
御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記直流電
圧が所定の公称電圧から変動したとき、前記公称直流電
圧時に前記周波数−電圧特性を実現するパルス幅を実際
の直流電圧に応じて変更して疑似交流電圧を生成するこ
とにより、前記周波数−電圧特性を維持するように制御
するとともに、前記直流電圧が前記周波数−電圧特性を
満足する所望の交流電圧を得るに不十分であるとき、そ
の直流電圧で得られる最大の一定交流電圧を周波数に係
わらず出力するように制御する空調用インバータ装置で
ある。
【００１１】
【作用】本発明は上記構成において、直流電圧検出手段
が直流電圧を検出し、制御手段は、検出した電圧の変動
度合に応じてパルス幅変調のパルス幅を補正し、電動圧
縮機に与える印加電圧を所定の周波数−電圧に維持す
る。
が直流電圧を検出し、制御手段は、検出した電圧の変動
度合に応じてパルス幅変調のパルス幅を補正し、電動圧
縮機に与える印加電圧を所定の周波数−電圧に維持す
る。
【００１２】また、前記直流電圧が所定の周波数−電圧
特性における所望の交流電圧を得るに不十分なとき、制
御手段はその直流電圧で印加可能な最大電圧で周波数の
み変化させる。
特性における所望の交流電圧を得るに不十分なとき、制
御手段はその直流電圧で印加可能な最大電圧で周波数の
み変化させる。
【００１３】なお、請求項２に係わる本発明において
は、制御手段は電流値を許容電流値に制限し、また、請
求項３に係わる本発明においては、最大周波数を直流電
圧に応じて制限し、いずれも電流増加による電動圧縮機
の停止を防止する。
は、制御手段は電流値を許容電流値に制限し、また、請
求項３に係わる本発明においては、最大周波数を直流電
圧に応じて制限し、いずれも電流増加による電動圧縮機
の停止を防止する。
【００１４】
（実施例１）以下、本発明の空調用インバータ装置の一
実施例について図面を参照しながら説明する。図１は本
実施例の構成を示すブロック図である。なお、図７に示
した従来例と同じ構成要素には同一番号を付与して詳細
な説明を省略する。図において、９は直流電圧検出手
段、１１はバッテリーであって、空調用電動圧縮機の電
源であるとともに、電気自動車の走行用モータの電源で
もある。
実施例について図面を参照しながら説明する。図１は本
実施例の構成を示すブロック図である。なお、図７に示
した従来例と同じ構成要素には同一番号を付与して詳細
な説明を省略する。図において、９は直流電圧検出手
段、１１はバッテリーであって、空調用電動圧縮機の電
源であるとともに、電気自動車の走行用モータの電源で
もある。
【００１５】上記構成においてその動作を説明する。電
気自動車のバッテリー１１は、前述のように、電源電圧
変動が非常に大きいので、直流電圧検出手段９により直
流電圧を常時監視し、制御装置６は、ベース制御信号を
発生させるときに、検出された直流電圧に応じて出力電
圧に補正を加え、電源電圧が変動しても出力電圧特性に
影響を及ぼさないように制御する。また、電流検出手段
１０は、電動圧縮機５の駆動に要している電流を検出
し、制御装置６は、検出された電流が許容値を越えた場
合には、エアコンシステムから指定された設定周波数よ
りも優先して周波数を降下させて電流値が許容電流値を
越えないように制御するか、または、最大周波数を制限
するように制御することもできる。なお、検出する電流
は、インバータの入力直流電流でもよいし、出力交流電
流でもよい。
気自動車のバッテリー１１は、前述のように、電源電圧
変動が非常に大きいので、直流電圧検出手段９により直
流電圧を常時監視し、制御装置６は、ベース制御信号を
発生させるときに、検出された直流電圧に応じて出力電
圧に補正を加え、電源電圧が変動しても出力電圧特性に
影響を及ぼさないように制御する。また、電流検出手段
１０は、電動圧縮機５の駆動に要している電流を検出
し、制御装置６は、検出された電流が許容値を越えた場
合には、エアコンシステムから指定された設定周波数よ
りも優先して周波数を降下させて電流値が許容電流値を
越えないように制御するか、または、最大周波数を制限
するように制御することもできる。なお、検出する電流
は、インバータの入力直流電流でもよいし、出力交流電
流でもよい。
【００１６】図２（Ａ）は、本実施例における周波数−
電圧特性の一例を示す特性図である。図において、直流
電圧が十分に高い場合には、実線（ａ）で示した特性で
電動圧縮機を駆動する。また、直流電圧が低下した場合
には、その直流電圧の低下度合に応じて、実線ａから
ｂ、ｃ、ｄに示したような電圧特性で駆動する。この場
合、ｂ、ｃ、ｄの高周波領域においてモータ負荷が大き
い場合にはトルク不足のために電流が増加してしまう
が、本実施例においては前述したように、許容電流を越
えた場合には周波数を下降させるように制御して、電動
圧縮機が停止に至らないようにしている。また、ｂ、
ｃ、ｄの高周波領域においても、モータ負荷が小さい場
合には、周波数を制限しない。
電圧特性の一例を示す特性図である。図において、直流
電圧が十分に高い場合には、実線（ａ）で示した特性で
電動圧縮機を駆動する。また、直流電圧が低下した場合
には、その直流電圧の低下度合に応じて、実線ａから
ｂ、ｃ、ｄに示したような電圧特性で駆動する。この場
合、ｂ、ｃ、ｄの高周波領域においてモータ負荷が大き
い場合にはトルク不足のために電流が増加してしまう
が、本実施例においては前述したように、許容電流を越
えた場合には周波数を下降させるように制御して、電動
圧縮機が停止に至らないようにしている。また、ｂ、
ｃ、ｄの高周波領域においても、モータ負荷が小さい場
合には、周波数を制限しない。
【００１７】図２（Ｂ）は、最大電流を制限する代わり
に、最大周波数を制限する場合の周波数−電圧特性の一
例を示す特性図である。直流電圧が十分に高い場合に
は、実線ｅで示した周波数−電圧特性で電動圧縮機を駆
動する。直流電圧が低下した場合には、その直流電圧の
低下度合に応じて、実線ｅから、ｆ、ｇ、ｈに示した電
圧特性で駆動し、そのときに直流電圧の低下度合に応じ
て、最大周波数を制限する。このように制御することに
より、電源電圧が低下した場合にも、電流の増加を防止
し、電動圧縮機を停止させることなく連続運転すること
ができる。
に、最大周波数を制限する場合の周波数−電圧特性の一
例を示す特性図である。直流電圧が十分に高い場合に
は、実線ｅで示した周波数−電圧特性で電動圧縮機を駆
動する。直流電圧が低下した場合には、その直流電圧の
低下度合に応じて、実線ｅから、ｆ、ｇ、ｈに示した電
圧特性で駆動し、そのときに直流電圧の低下度合に応じ
て、最大周波数を制限する。このように制御することに
より、電源電圧が低下した場合にも、電流の増加を防止
し、電動圧縮機を停止させることなく連続運転すること
ができる。
【００１８】以下、図２（Ａ）または図２（Ｂ）に示し
た特性を実現する制御について説明する。まず、この制
御処理の概要について説明すると、インバータにおいて
パルス幅変調により疑似交流電圧を生成するとき、図８
（Ａ）および図８（Ｂ）に示したように、電源の直流電
圧が変化したときの電圧−周波数特性は、公称直流電圧
時の電圧−周波数特性に対してほぼ傾斜だけが異なる特
性になり、この傾斜の変化は公称直流電圧と実際の直流
電圧の比ＲV で変化すると考えてよく、本発明は、この
傾斜の変化をパルス幅を電圧比ＲV で変えることにより
補正する。ただし、この補正は直流電圧の電圧上昇側に
は限度はないが、電圧低下側には補正できる限界があ
る。すなわち、疑似交流波形を生成するパルス列の形状
をどのように選択してみても、直流電圧の（平方根２）
倍以上の実効交流電圧は生成できない。たとえば、実効
電圧１００Ｖの交流電圧を得るためには１４１．４Ｖの
直流電圧が必要であるからである。以下、この直流電圧
を限界直流電圧と称す。この限界直流電圧は所望する疑
似交流電圧の（平方根２）倍として一意的に求められ
る。本実施例においては、所望する疑似交流電圧に対し
て実際の直流電圧が前記限界直流電圧以上であれば、パ
ルス列の形状を所望の周波数に対する基本パルス幅のＲ
V 倍に設定して疑似交流電圧を生成する。電圧が公称電
圧より低い場合にはパルス幅を広げることになり、この
場合、パルス列が互いに重畳しないことが好ましいが、
多少の重畳があってもほぼ所定の疑似交流電圧を実現で
きることを確認している。また、直流電圧が所望の交流
電圧に対する限界直流電圧以下であれば、その直流電圧
で得られる疑似交流電圧を周波数に係わらず一定で出力
する。このときのパルス波形は、たとえば、１２０Ｈz
を実現する波形と相似にすればよく、各パルス幅は所望
周波数に対して（１２０／所望周波数）倍して変換すれ
ばよい。
た特性を実現する制御について説明する。まず、この制
御処理の概要について説明すると、インバータにおいて
パルス幅変調により疑似交流電圧を生成するとき、図８
（Ａ）および図８（Ｂ）に示したように、電源の直流電
圧が変化したときの電圧−周波数特性は、公称直流電圧
時の電圧−周波数特性に対してほぼ傾斜だけが異なる特
性になり、この傾斜の変化は公称直流電圧と実際の直流
電圧の比ＲV で変化すると考えてよく、本発明は、この
傾斜の変化をパルス幅を電圧比ＲV で変えることにより
補正する。ただし、この補正は直流電圧の電圧上昇側に
は限度はないが、電圧低下側には補正できる限界があ
る。すなわち、疑似交流波形を生成するパルス列の形状
をどのように選択してみても、直流電圧の（平方根２）
倍以上の実効交流電圧は生成できない。たとえば、実効
電圧１００Ｖの交流電圧を得るためには１４１．４Ｖの
直流電圧が必要であるからである。以下、この直流電圧
を限界直流電圧と称す。この限界直流電圧は所望する疑
似交流電圧の（平方根２）倍として一意的に求められ
る。本実施例においては、所望する疑似交流電圧に対し
て実際の直流電圧が前記限界直流電圧以上であれば、パ
ルス列の形状を所望の周波数に対する基本パルス幅のＲ
V 倍に設定して疑似交流電圧を生成する。電圧が公称電
圧より低い場合にはパルス幅を広げることになり、この
場合、パルス列が互いに重畳しないことが好ましいが、
多少の重畳があってもほぼ所定の疑似交流電圧を実現で
きることを確認している。また、直流電圧が所望の交流
電圧に対する限界直流電圧以下であれば、その直流電圧
で得られる疑似交流電圧を周波数に係わらず一定で出力
する。このときのパルス波形は、たとえば、１２０Ｈz
を実現する波形と相似にすればよく、各パルス幅は所望
周波数に対して（１２０／所望周波数）倍して変換すれ
ばよい。
【００１９】図３は、本実施例の制御装置６において、
電源電圧が変動したときに特性を補正する制御動作を示
す部分フローチャートである。ステップ５０１におい
て、実際の直流電圧ＶDCを直流電圧検出手段９から入力
し、ステップ５０２において、直流電圧ＶDCと標準の電
圧値（公称電圧）との比（ＲV ）を計算する。つぎに、
ステップ５０３において、電動圧縮機に印加すべき電圧
を出力するために、最低限必要な直流電圧ＶRDC を計算
する。この最低限必要な直流電圧ＶRDC とは、前記限界
直流電圧であって、所望の疑似実効交流電圧の（平方根
２）倍の直流電圧である。つぎに、ステップ５０４にお
いて、あらかじめＲＯＭに記憶させてある、周波数に対
応して決定される基本パルス幅データを読み込み、ステ
ップ５０５において、実際の直流電圧ＶDCが前記ＶRDC
より大きいか否かをチェックし、実際の直流電圧ＶDCが
前記ＶRDC より大きい場合には、ステップ５０６に移行
して、前記所望の周波数における基本パルス幅に前記Ｒ
V を乗じたものを出力パルス幅とする。また、実際の直
流電圧ＶDCが、前記ＶRDC より大きくない場合には、ス
テップ５０７に移行して、１２０Ｈz 時の基本パルス幅
に（１２０／周波数）を乗じたパルス幅を出力パルス幅
として直流電圧ＶDCにより疑似交流電圧を生成する。こ
の疑似交流電圧は周波数に係わらず一定電圧となる。以
上の制御動作により、電源電圧が変動した場合、ＶDCが
ＶRDC より大きい場合には、電圧変化の度合に応じて図
２（Ａ）に実線で示した公称直流電圧時と同じ電圧−周
波数特性を維持し、また、ＶDCがＶRDC より大きくない
場合には、図２（Ａ）の破線で示したように、補正でき
る限界の電圧を周波数に無関係に出力することができ
る。
電源電圧が変動したときに特性を補正する制御動作を示
す部分フローチャートである。ステップ５０１におい
て、実際の直流電圧ＶDCを直流電圧検出手段９から入力
し、ステップ５０２において、直流電圧ＶDCと標準の電
圧値（公称電圧）との比（ＲV ）を計算する。つぎに、
ステップ５０３において、電動圧縮機に印加すべき電圧
を出力するために、最低限必要な直流電圧ＶRDC を計算
する。この最低限必要な直流電圧ＶRDC とは、前記限界
直流電圧であって、所望の疑似実効交流電圧の（平方根
２）倍の直流電圧である。つぎに、ステップ５０４にお
いて、あらかじめＲＯＭに記憶させてある、周波数に対
応して決定される基本パルス幅データを読み込み、ステ
ップ５０５において、実際の直流電圧ＶDCが前記ＶRDC
より大きいか否かをチェックし、実際の直流電圧ＶDCが
前記ＶRDC より大きい場合には、ステップ５０６に移行
して、前記所望の周波数における基本パルス幅に前記Ｒ
V を乗じたものを出力パルス幅とする。また、実際の直
流電圧ＶDCが、前記ＶRDC より大きくない場合には、ス
テップ５０７に移行して、１２０Ｈz 時の基本パルス幅
に（１２０／周波数）を乗じたパルス幅を出力パルス幅
として直流電圧ＶDCにより疑似交流電圧を生成する。こ
の疑似交流電圧は周波数に係わらず一定電圧となる。以
上の制御動作により、電源電圧が変動した場合、ＶDCが
ＶRDC より大きい場合には、電圧変化の度合に応じて図
２（Ａ）に実線で示した公称直流電圧時と同じ電圧−周
波数特性を維持し、また、ＶDCがＶRDC より大きくない
場合には、図２（Ａ）の破線で示したように、補正でき
る限界の電圧を周波数に無関係に出力することができ
る。
【００２０】図４は、本実施例のインバータにおいて、
１相分の疑似交流電圧をパルス幅変調で実現した波形を
示す波形図であり、直流電圧ＶDCの変化に対応して補正
した波形を示し、図３に示したフローチャートのステッ
プ５０６において電圧比ＲVに対応してパルス幅を補正
する動作に対応する。直流電圧ＶDCが公称電圧２００Ｖ
に等しい場合には、図４（ａ）に示したように、各構成
パルス幅は周波数で決定される基本パルス幅（ｔ1、ｔ
2、ｔ3、ｔ4、ｔ5） に等しく、このときの出力電圧の
実効値ＶACは１００Ｖとなっている。つぎに、直流電圧
ＶDCが４００Ｖまで上昇した場合には、図４（ｂ）に示
したように、各構成パルス幅は周波数で決定される基本
パルス幅に、直流電圧ＶDCと公称電圧との比（１／２）
を乗じた値、すなわち、（ｔ1／２、ｔ2／２、ｔ3／
２、ｔ4／２、ｔ5／２） となっている。このときの出
力電圧の実効値ＶACも１００Ｖとなっている。また、直
流電圧ＶDCが１６０Ｖまで低下した場合には、図４
（ｃ）に示したように、各構成パルス幅は、周波数で決
定される基本パルス幅に、直流電圧ＶDCと公称電圧との
比（５／４）を乗じた値、（５ｔ1／４、５ｔ2／４、５
ｔ3／４、５ｔ4／４、５ｔ5／４）となっている。この
ときの出力電圧の実効値ＶACも１００Ｖとなっている。
このように、直流電圧が変化したときに、電圧変化の度
合に応じて出力電圧波形を変化させることによって、電
動圧縮機への交流印加電圧を安定化させることができ
る。
１相分の疑似交流電圧をパルス幅変調で実現した波形を
示す波形図であり、直流電圧ＶDCの変化に対応して補正
した波形を示し、図３に示したフローチャートのステッ
プ５０６において電圧比ＲVに対応してパルス幅を補正
する動作に対応する。直流電圧ＶDCが公称電圧２００Ｖ
に等しい場合には、図４（ａ）に示したように、各構成
パルス幅は周波数で決定される基本パルス幅（ｔ1、ｔ
2、ｔ3、ｔ4、ｔ5） に等しく、このときの出力電圧の
実効値ＶACは１００Ｖとなっている。つぎに、直流電圧
ＶDCが４００Ｖまで上昇した場合には、図４（ｂ）に示
したように、各構成パルス幅は周波数で決定される基本
パルス幅に、直流電圧ＶDCと公称電圧との比（１／２）
を乗じた値、すなわち、（ｔ1／２、ｔ2／２、ｔ3／
２、ｔ4／２、ｔ5／２） となっている。このときの出
力電圧の実効値ＶACも１００Ｖとなっている。また、直
流電圧ＶDCが１６０Ｖまで低下した場合には、図４
（ｃ）に示したように、各構成パルス幅は、周波数で決
定される基本パルス幅に、直流電圧ＶDCと公称電圧との
比（５／４）を乗じた値、（５ｔ1／４、５ｔ2／４、５
ｔ3／４、５ｔ4／４、５ｔ5／４）となっている。この
ときの出力電圧の実効値ＶACも１００Ｖとなっている。
このように、直流電圧が変化したときに、電圧変化の度
合に応じて出力電圧波形を変化させることによって、電
動圧縮機への交流印加電圧を安定化させることができ
る。
【００２１】図５は、本実施例における制御装置６の電
流制限の制御動作を示す部分フローチャートである。ス
テップ６０１において、電流値が許容電流値より大きい
か否かをチェックし、大きい場合にはステップ６０２に
移行して、周波数を下降させ、ステップ６０１に戻る。
この処理を繰り返すことにより、電流値が許容電流値に
なるように周波数を下げて運転することができる。
流制限の制御動作を示す部分フローチャートである。ス
テップ６０１において、電流値が許容電流値より大きい
か否かをチェックし、大きい場合にはステップ６０２に
移行して、周波数を下降させ、ステップ６０１に戻る。
この処理を繰り返すことにより、電流値が許容電流値に
なるように周波数を下げて運転することができる。
【００２２】図６は、本実施例における制御装置６の最
大周波数制限の制御動作を示す部分フローチャートであ
る。ステップ７０１において、直流電圧が１６０Ｖ未満
か否かをチェックし、１６０Ｖ未満である場合はステッ
プ７０２に移行して、その直流電圧の低下の度合、すな
わち電圧比ＲV に応じて最大周波数を制限し、１６０Ｖ
を越える場合には最大周波数を１２０Ｈz に固定してい
る。なお、図５および図６に示した処理は、図３に示し
た処理と組み合わせることが可能である。
大周波数制限の制御動作を示す部分フローチャートであ
る。ステップ７０１において、直流電圧が１６０Ｖ未満
か否かをチェックし、１６０Ｖ未満である場合はステッ
プ７０２に移行して、その直流電圧の低下の度合、すな
わち電圧比ＲV に応じて最大周波数を制限し、１６０Ｖ
を越える場合には最大周波数を１２０Ｈz に固定してい
る。なお、図５および図６に示した処理は、図３に示し
た処理と組み合わせることが可能である。
【００２３】以上のように、本実施例の空調用インバー
タ装置によれば、実際の直流電圧に応じてパルス幅変調
のパルス幅を、公称直流電圧と実際の直流電圧の電圧比
で補正することにより、直流電圧が変動しても所定の周
波数−電圧特性を維持し、また、所定の周波数−電圧特
性における所望の電圧を得るに不十分な直流電圧におい
ては、その直流電圧で得られる交流電圧を周波数に係わ
らず一定に出力するようにして、かつ電流制限または最
大周波数を制限することにより、電動圧縮機が停止に至
らないようにでき、安定な動作をさせることができる。
タ装置によれば、実際の直流電圧に応じてパルス幅変調
のパルス幅を、公称直流電圧と実際の直流電圧の電圧比
で補正することにより、直流電圧が変動しても所定の周
波数−電圧特性を維持し、また、所定の周波数−電圧特
性における所望の電圧を得るに不十分な直流電圧におい
ては、その直流電圧で得られる交流電圧を周波数に係わ
らず一定に出力するようにして、かつ電流制限または最
大周波数を制限することにより、電動圧縮機が停止に至
らないようにでき、安定な動作をさせることができる。
【００２４】なお、実施例では直流電圧電源としてバッ
テリーを例に説明したが、走行用電源バッテリーや、発
電機であってもよいことは言うまでもない。
テリーを例に説明したが、走行用電源バッテリーや、発
電機であってもよいことは言うまでもない。
【００２５】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、直流電圧をパルス幅変調により可変電圧可変周波数
の疑似交流電圧に変換し、前記疑似交流電圧の電圧を周
波数に対して所定の一意関係で変化させて空調用の電動
圧縮機を駆動するインバータ装置において、前記直流電
圧を検出する直流電圧検出手段と、前記周波数−電圧特
性を実現するとともに、装置全体の動作を制御する制御
手段とを備え、前記制御手段は、前記直流電圧が所定の
公称電圧から変動したとき、前記公称直流電圧時に前記
周波数−電圧特性を実現するパルス幅を実際の直流電圧
に応じて変更して疑似交流電圧を生成することにより、
前記周波数−電圧特性を維持するように制御するととも
に、前記直流電圧が前記周波数−電圧特性を満足する所
望の交流電圧を得るに不十分であるとき、その直流電圧
で得られる最大の一定交流電圧を周波数に係わらず出力
するように制御することにより、電源電圧が大きく変動
しても、電動圧縮機を効率よく、安定に運転し、また、
電動圧縮機が停止させられることがないので、快適性が
損なわれることもない。
は、直流電圧をパルス幅変調により可変電圧可変周波数
の疑似交流電圧に変換し、前記疑似交流電圧の電圧を周
波数に対して所定の一意関係で変化させて空調用の電動
圧縮機を駆動するインバータ装置において、前記直流電
圧を検出する直流電圧検出手段と、前記周波数−電圧特
性を実現するとともに、装置全体の動作を制御する制御
手段とを備え、前記制御手段は、前記直流電圧が所定の
公称電圧から変動したとき、前記公称直流電圧時に前記
周波数−電圧特性を実現するパルス幅を実際の直流電圧
に応じて変更して疑似交流電圧を生成することにより、
前記周波数−電圧特性を維持するように制御するととも
に、前記直流電圧が前記周波数−電圧特性を満足する所
望の交流電圧を得るに不十分であるとき、その直流電圧
で得られる最大の一定交流電圧を周波数に係わらず出力
するように制御することにより、電源電圧が大きく変動
しても、電動圧縮機を効率よく、安定に運転し、また、
電動圧縮機が停止させられることがないので、快適性が
損なわれることもない。
【図１】本発明の空調用インバータ装置の一実施例の構
成を示すブロック図
成を示すブロック図
【図２】本発明の一実施例における周波数−電圧特性の
一例を示す特性図
一例を示す特性図
【図３】本発明の一実施例における制御装置の出力電圧
補正動作を示す部分フローチャート
補正動作を示す部分フローチャート
【図４】本発明の一実施例における出力電圧波形を示す
波形図
波形図
【図５】本発明の一実施例における制御装置の電流制限
動作を示す部分フローチャート
動作を示す部分フローチャート
【図６】本発明の一実施例における制御装置の最大周波
数制限動作を示す部分フローチャート
数制限動作を示す部分フローチャート
【図７】従来のルームエアコン用インバータ装置の構成
を示すブロック図
を示すブロック図
【図８】従来のルームエアコン用インバータ装置の周波
数−電圧特性の一例を示す特性図
数−電圧特性の一例を示す特性図
５ 電動圧縮機 ６ 制御装置（制御手段） ９ 直流電圧検出手段 １０ 電流検出手段 １１ バッテリー（直流電圧電源）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B60H 1/00 101 B60H 1/32 624 F24F 11/02 102
Claims (4)
- 【請求項１】 直流電圧をパルス幅変調により可変電圧
可変周波数の疑似交流電圧に変換し、前記疑似交流電圧
の電圧を周波数に対して所定の一意関係で変化させて空
調用の電動圧縮機を駆動するインバータ装置において、
前記直流電圧を検出する直流電圧検出手段と、前記電動
圧縮機の駆動しているときの電流値を検出する電流検出
手段と、前記周波数−電圧特性を実現するとともに、装
置全体の動作を制御する制御手段とを備え、前記制御手
段は、前記直流電圧が所定の公称電圧から変動したと
き、前記公称直流電圧時に前記周波数−電圧特性を実現
するパルス幅を実際の直流電圧に応じて変更して疑似交
流電圧を生成することにより、前記周波数−電圧特性を
維持するように制御するとともに、前記直流電圧が前記
周波数−電圧特性を満足する所望の交流電圧を得るに不
十分であるとき、その直流電圧で得られる最大の一定交
流電圧を周波数に係わらず出力し、かつ前記電流検出手
段で検出した電流値が所定許容値を越えないように、周
波数を下降制御することを特徴とする空調用インバータ
装置。 - 【請求項２】 直流電圧をパルス幅変調により可変電圧
可変周波数の疑似交流電圧に変換し、前記疑似交流電圧
の電圧を周波数に対して所定の一意関係で変化させて空
調用の電動圧縮機を駆動するインバータ装置において、
前記直流電圧を検出する直流電圧検出手段と、前記周波
数−電圧特性を実現するとともに、装置全体の動作を制
御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記直流電
圧が所定の公称電圧から変動したとき、前記公称直流電
圧時に前記周波数−電圧特性を実現するパルス幅を実際
の直流電圧に応じて変更して疑似交流電圧を生成するこ
とにより、前記周波数−電圧特性を維持するように制御
するとともに、前記直流電圧が前記周波数−電圧特性を
満足する所望の交流電圧を得るに不十分であるとき、そ
の直流電圧で得られる最大の一定交流電圧を周波数に係
わらず出力し、かつ前記直流電圧に応じて最大周波数を
制限するようにしたことを特徴とする空調用インバータ
装置。 - 【請求項３】 直流電圧が、電気自動車に登載された走
行用モータ駆動用のバッテリーより供給される請求項１
または２のいずれかに記載の空調用インバータ装置。 - 【請求項４】 直流電圧が、エンジン駆動式の自動車用
発電機より供給される請求項１または２のいずれかに記
載の空調用インバータ装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22070994A JP3254922B2 (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | 空調用インバータ装置 |
| US08/526,520 US5604672A (en) | 1994-09-16 | 1995-09-11 | Inverter apparatus for air conditioner |
| KR1019950030178A KR0157281B1 (ko) | 1994-09-16 | 1995-09-15 | 공조용 인버터장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22070994A JP3254922B2 (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | 空調用インバータ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0885332A JPH0885332A (ja) | 1996-04-02 |
| JP3254922B2 true JP3254922B2 (ja) | 2002-02-12 |
Family
ID=16755280
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22070994A Expired - Fee Related JP3254922B2 (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | 空調用インバータ装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5604672A (ja) |
| JP (1) | JP3254922B2 (ja) |
| KR (1) | KR0157281B1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JPH1113635A (ja) * | 1997-06-30 | 1999-01-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 圧縮機駆動装置 |
| US6091218A (en) * | 1998-11-04 | 2000-07-18 | Ritch; Harold D. | Energy conservation circuit and method for use with multi-phase motors used to power a variable load |
| US6236184B1 (en) * | 1998-12-23 | 2001-05-22 | Hamilton Sundstrand Corporation | Variable speed cooling fan control |
| JP2000283622A (ja) * | 1999-03-29 | 2000-10-13 | Toshiba Kyaria Kk | 冷凍車用冷凍装置 |
| JP2002127741A (ja) * | 2000-10-25 | 2002-05-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 自動車用電動コンプレッサ駆動装置 |
| KR20030070204A (ko) * | 2002-02-21 | 2003-08-29 | 경기대학교 | 폐기물을 이용한 인공 경량 골재용 조성물 및 그 제조방법 |
| KR100530089B1 (ko) * | 2002-06-01 | 2005-11-22 | 경기대학교 산학협력단 | 인공 골재의 성형 장치 |
| US7414377B2 (en) * | 2002-09-23 | 2008-08-19 | Siemens Energy & Automation, Inc. | System and method for automatic current limit control |
| JP2005255085A (ja) * | 2004-03-15 | 2005-09-22 | Sanyo Electric Co Ltd | 車両用空調装置 |
| AU2005302292A1 (en) * | 2004-10-29 | 2006-05-11 | Carrier Corporation | VSD control |
| CN1987259B (zh) * | 2005-12-23 | 2011-09-07 | 乐金电子(天津)电器有限公司 | 变频式空调器的驱动装置及其控制方法 |
| JP4434181B2 (ja) | 2006-07-21 | 2010-03-17 | 株式会社日立製作所 | 電力変換装置 |
| US7659684B2 (en) * | 2007-04-23 | 2010-02-09 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Method and system for operating a motor to avoid selected pulse ratio values |
| EP1990591A1 (en) | 2007-05-08 | 2008-11-12 | Sorgenia S.P.A. | Independent and universal device for controlling the speed of motor-driven compressors of household refrigerating apparatuses and control method thereof |
| KR101643775B1 (ko) * | 2009-12-22 | 2016-07-29 | 한온시스템 주식회사 | 차량 공조용 전동 압축기 및 그 소비전력산출방법 |
| US8937401B2 (en) | 2011-05-02 | 2015-01-20 | GM Global Technology Operations LLC | Vehicle with drive system providing reduced emissions |
| DE102012024400A1 (de) * | 2012-12-13 | 2014-06-18 | Wabco Gmbh | Verdichter zur Erzeugung von Druckluft, Druckluftversorgungsanlage, pneuma-tisches System und Verfahren zum Betrieb eines Verdichters |
| JP6117878B2 (ja) | 2015-09-02 | 2017-04-19 | ファナック株式会社 | 過電流検出部を有するモータ駆動装置 |
| US10069448B2 (en) | 2016-06-10 | 2018-09-04 | Denso International America, Inc. | HVAC actuator |
| JP6732126B2 (ja) * | 2017-06-22 | 2020-07-29 | 三菱電機株式会社 | 冷凍サイクル装置 |
| KR102060069B1 (ko) * | 2017-09-06 | 2019-12-27 | 엘지전자 주식회사 | 전력 변환 장치와 그 제어방법 및 전력 변환 장치를 포함하는 공기 조화기 |
| WO2019053815A1 (ja) * | 2017-09-13 | 2019-03-21 | 三菱電機株式会社 | 空気調和装置 |
| CN111937295B (zh) * | 2018-03-23 | 2023-08-18 | 三菱电机株式会社 | 马达驱动装置、电动送风机、吸尘器以及干手器 |
| CN113294935B (zh) * | 2021-05-27 | 2022-12-16 | 广东纽恩泰新能源科技发展有限公司 | 一种热泵变频机组频率调整方法和装置 |
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|---|---|---|---|---|
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| KR900000172B1 (ko) * | 1984-10-05 | 1990-01-23 | 미쓰비시전기주식회사 | 엘리베이터의 제어장치 |
| US4924168A (en) * | 1987-06-01 | 1990-05-08 | Hitachi, Ltd. | Control apparatus for PWM-controlled, variable voltage/variable frequency inverters |
| US5086266A (en) * | 1987-10-21 | 1992-02-04 | Toyo Densan Co., Ltd. | Automobile ac generator system |
| US5072354A (en) * | 1989-05-16 | 1991-12-10 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Pulse-width modulation type inverter apparatus |
| US5519301A (en) * | 1992-02-26 | 1996-05-21 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Controlling/driving apparatus for an electrically-driven compressor in a car |
-
1994
- 1994-09-16 JP JP22070994A patent/JP3254922B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-09-11 US US08/526,520 patent/US5604672A/en not_active Expired - Lifetime
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| KR0157281B1 (ko) | 1999-01-15 |
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