CN1167239A - 空调机的逆变器装置及空调机 - Google Patents
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Abstract
提供即使在开关频率高的场合下，也能够可靠地减小高频漏电流，因此，能够提高压缩机的能力，可以得到足够空调能力的空调机的逆变器装置。检出从压缩机马达12向地流动的高频漏电流I1，形成波形相似于该已检出高频漏电流的电流I2，通过该已形成的电流I2把高频漏电流I1强制地抵消掉。
Description
本发明涉及处理从压缩机马达向地的高频漏电流的空调机逆变器装置。
空调机备有驱动压缩机马达用的逆变器装置。
逆变器装置具有：把商用交流电源电压整流的整流电路，和借助于开关把利用该整流电路整流的电压变换成高频电压的开关电路。把该开关电路的输出作为驱动功率，供给压缩机马达。
压缩机马达和压缩机部分一起装在压缩机外壳内，为了安全，把该压缩机外壳接地。
在压缩机马达的绕组与其外壳(即，地)之间存在着静电电容，伴随着逆变器装置中开关的驱动、数MHz的高频漏电流通过上述静电电容从压缩机马达向地流动。
该高频漏电流通过感应向商用交流电源传播，对该逆变器装置的驱动控制产生不良影响、还担心引起其它家电制品及电流断路器等误操作。
为了减小这种高频漏电流，可以采取在逆变器装置输出端与压缩机马达接线之间设置扼流圈、或者降低逆变器装置开关频率本身等对策。
但是，即使为了减小高频漏电流而设置了扼流圈，当逆变器装置的开关频率提高时，也不能得到足够的减小效果。
如果说，降低逆变器装置的开关频率，就不能提高压缩机的能力、空调能力就不够了。
还有，在采用液态碳氟化合物来代替过去所用的对臭氧层破坏力强的制冷剂HCFC22(CHCIF2)的情况下，特别是采用HFC32(CH2F2)和HFC125(CHF2CF3)时，因电气绝缘性不良、介电常数大，故使上述漏电流增大。
本发明考虑了上述情况，其目的在于，在开关频率高的场合、以及在采用HFC32和HFC125那样代替HCFC制冷剂场合下，也能够可靠地减小高频漏电流，因此，也能够提高压缩机能力、也能够得到足够的空调能力。
第1发明空调机的逆变器装置备有：把商用交流电源电压整流的整流电路，借助于开关把利用该整流电路整流的电压变换成高频电压、把该高频电压作为向上述压缩机马达提供的驱动功率而输出的开关电路，设置在上述整流电路后部上的零序电流检出器，把波形与借助于从上述压缩机马达向地流动的上述零序电流检出器所检出的高频漏电流相似的电流、作为抵消漏电流用而形成的电流抵消电路；把上述电流抵消电路的输出端接地。
第2发明空调机的逆变器装置备有：把商用交流电源电压整流的整流电路，借助于开关把利用该整流电路整流的电压变换成高频电压并把该高频电压作为向上述压缩机马达提供的驱动功率而输出的开关电路，设置在上述整流电路后部上的低频滤波器，通过上述低频滤波器把从压缩机马达向地流动的高频漏电流检出并把波形与所检出的高频漏电流相似的电流作为抵消漏电流用而形成的电流抵消电路；把电流抵消电路的输出端接地。
第3发明空调机的逆变器装置是在第2发明中，首先，低频滤波器由存在于一对线路间的静电电容和安装于磁心上且插接到两条线路上的一对线圈的电感构成。进而，电流抵消电路具有：安装于低频滤波器磁心上的检出用线圈和把该检出用线圈上产生的电压放大的放大电路；利用检出用线圈把从压缩机马达向地流动的高频漏电流检出，把波形与所检出的高频漏电流相似的电流作为抵消漏电流用、借助于放大电路而形成。
第4发明空调机的逆变器装置是在第2发明中，首先，低频滤波器由存在于一对线路间的静电电容和安装于磁心上且插接到两条线路上的一对线圈的电感构成。进而，电流抵消电路具有：安装于低频滤波器磁心上的检出用线圈，和利用一对晶体管对该检出用线圈上产生的电压进行A类推挽放大的放大电路；利用检出用线圈把从压缩机马达向地流动的高频漏电流检出，把波形与所检出的高频漏电流相似的电流作为抵消漏电流用、借助于放大电路而形成。
第5发明空调机的逆变器装置是在第2发明中，首先，低频滤波器由存在于一对线路间的静电电容和安装于磁心上且插接到两条线路上的一对线圈的电感构成。进而，电流抵消电路具有：安装于低频滤波器磁心上的一对检出用线圈和分别借助于对应的晶体管把该各检出用线圈上产生的电压放大的放大电路；利用各检出用线圈，把从压缩机马达向地流动的高频漏电流检出，把波形与所检出的高频漏电流相似的电流作为抵消漏电流用、借助于放大电路而形成。
第6发明空调机的逆变器装置是在第1 第5发明的任一发明中，设置用于驱动控制开关电路的驱动控制电路，把该驱动控制电路与开关电路及电流抵消电路的放大电路一起集成电路化。
第7发明空调机，采用液态碳氟化合物作为空调机的制冷剂，借助于第1发明逆变器装置驱动压缩机。
图1是示出第1实施例控制电路的构成的方框图；
图2是示出各实施例中高频漏电流I1波形的图；
图3是示出各实施例中抵消用电流I2波形的图；
图4是示出通过各实施例的抵消作用，在地中流动电流I3波形的图；
图5是示出第2实施例控制电路的构成的方框图；
图6是示出第3实施例控制电路的构成的方框图；
图7是示出第4实施例控制电路的构成的方框图；
图8是各实施例中，空调机的冷冻循环图。1-商用交流电源 2-低频滤波器5-整流电路 7-低频滤波器8-磁心 9-线圈10-滤波电容器 11-开关电路12-压缩机马达 13-绕组14-压缩机外壳 20-控制部分23-驱动控制电路 30-电流抵消电路31-检出用的线圈 32-NPN型晶体管33-PNP型晶体管
如图8所示，作为空调机的冷冻循环，把压缩机、凝聚器、减压装置(膨胀阀、毛细管等)、蒸发器，借助于制冷剂配管，顺序地连接起来。而且，把电气绝缘性低的HFC32和HFC 125以重量比约为50％/50％的混合制冷剂封入该冷冻循环的制冷剂中。
接着，说明驱动这样构成的空调机压缩机的逆变器装置。
下面，参照附图，说明本发明的第1实施例。
如图1所示，整流电路5通过低频滤波器(亦称为线路滤波器)2，连接到商用交流电源1上。
低频滤波器2由扼流圈3、3和电容器4、4构成，阻止高频噪声向电源1传播。
整流电路5由多个二极管6的桥式连接的整流桥、连接到该整流桥后部上的低频滤波器7和连接到该第2低频滤波器7后部上的滤波电容器10构成，把商用交流电源1的电压整流。
低频滤波器7为以铜线同步缠绕在铁淦氧磁心8上的线圈，如果把负载那一边考虑为噪声发生源，噪声电流则通过一边的线圈9a而流动、与通过相反那边的线圈9b返回的噪声电流所产生的磁场互相抵消。而且，借助于这样的构成来实现：阻止高频分量，只通过低频分量。
开关电路11连接到整流电路5的输出端上。开关电路11由多个开关元件(例如，功率晶体管)构成，借助于开关把利用整流电路5整流的电压变换成高频电压、输出。
压缩机马达12连接到开关电路11的输出端上。压缩机马达12为由3个相绕组13、13、13构成的无刷直流马达，与压缩机部分一起装在压缩机外壳14内。为了安全，把压缩机外壳14接地。
在压缩机马达12中，图示C为存在于各绕组13与压缩机外壳(即，地)14之间的静电电容。
另一方面，20为空调机的控制部分，控制空调机的整体。把室内温度传感器21、接收部22和驱动控制电路23连接到该控制部分20上。
室内温度传感器21检测被空调室内的温度Ta。接收部22接收从遥控式操作器(下面，简称为遥控器)24发出的红外线。遥控器24借助于红外线发送运行条件设定用的数据。
驱动控制电路23根据来自控制部20的指令，对开关电路11的各功率晶体管进行通-断驱动，同时，控制该通-断驱动的周期(即，开关频率)，且控制接通期间(即，通-断占空比，PWM控制)。
对这样构成的逆变器装置，设置电流抵消电路30。
电流抵消电路30具有：设置在二极管6整流桥后部上的零序电流检出器31，借助于NPN型和PNP型的一对晶体管32、33对来自该零序电流检出器31的输出电压进行A类推挽放大的放大电路，连接到晶体管32、33的集电极与发射极之间、防止反向电动势用的二极管34、34，以及去掉直流分量用的电容器35；利用零序电流检出器31把从压缩机马达14向地流动的后述高频漏电流I1检出，把波形与所检出的高频漏电流I1相似的电流I2作为抵消漏电流用并借助于上述放大电路而形成，把电流I2通过上述电容器35输出。
把电流抵消电路30的输出端接地。
再者，应该注意的是，使检出用线圈的缠绕方向与滤波器7的线圈同相。如果反相缠绕，相位则偏离了在电源中流动的(共模)噪声电流，使抵消用的电流变成为反相流动了。
下面，说明上述构成的作用。
利用遥控器24设定所需的室内温度Ts，并开始运行操作。于是，开关电路11受到开关驱动，借助于开关电路11的输出、驱动压缩机马达12。
这时，求出利用室内温度传感器21检测的室内温度Ta与设定的室内温度Ts之差ΔT，根据该温度差AT、控制开关电路11的开关频率。
当改变开关电路11的开关频率时，压缩机马达12的转速就改变了。该转速的变化表现为压缩机能力的变化。
当温度差ΔT变成零时，就停止对开关电路11的开关驱动，压缩机马达12停止，压缩机停止运行。
可是，伴随着开关电路11的开关驱动，波形如图2所示的数MHz高频漏电流I1通过压缩机马达12中各绕组13与压缩机外壳(即，地)14之间的静电电容C而流动。
该高频漏电流I1通过感应沿着商用交流电源传播，对该逆变器装置的驱动控制产生不良影响、还担心引起其它家用制品及电流断路器等误动作。
在这里，因为高频漏电流I1与马达绕组的零序电流成正比，故通过零序电流检出器31能够检出该高频漏电流I1。
当检出高频漏电流I1时，晶体管32、33就对该已检出的高频漏电流I1进行A类推挽放大。如图3所示，波形相似于高频漏电流I1的抵消用电流I2，借助于该放大而形成。
抵消用电流I2的极性为从地向抵消电流电路30，根据该极性和波形，高频漏电流I1被电流抵消电路30吸收而被抵消。借助于这种抵消，在地里流动的电流I3如图4所示，变成为低电平波形了。
这样，检出高频漏电流I1，形成相似于该高频漏电流I1的波形的抵消用电流I2，通过该抵消用电流I2把高频漏电流I1强制地抵消掉，借此，例如即使在开关电路11的开关频率高场合下，也能够可靠地减小高频漏电流I1。
因而，可以把开关电路11的开关频率尽量提高，而对该逆变器装置的驱动控制不产生不良影响，也不用担心引起其它家电制品及电流断路器等误动作。而且，能够足够地提高压缩机的能力，可以得到足够的空调能力。
其次，借助于图5，说明本发明的第2实施例。在第2实施例中，电流抵消电路30的构成与第1实施例不同。
即，电流抵消电路30中，检出用的线圈31A安装于低频滤波器7的铁淦氧磁心8上。其它构成与第1实施例相同。
在这一场合下，也检出高频漏电流I1，形成相似于该高频漏电流I1波形的抵消用电流I2，通过该抵消用电流I2把高频漏电流I1强制地抵消掉。
还有，在检出零序电流时不采用专用的零序电流检出器，而是通过在防止噪声用的低频滤波器上设置线圈检出零序电流，因此，以简易的构成就能够实现逆变器装置的低价、小型化。
其次，借助于图6，说明有关本发明的第3实施例。
在第3实施例中，电流抵消电路30的构成与第2实施例稍有不同。
即，电流抵消电路30具有：安装于低频滤波器7的磁心8上的一对检出用线圈36A、36B，借助于分别对应的一对NPN型晶体管32、37把该检出用线圈36A、36B上产生的电压放大的放大电路，连接到晶体管32、37的集电极与发射极之间的防止反向电动势用的二极管34、34以及去掉直流分量用的电容器35；利用检出与从压缩机马达14向地流动的高频漏电流I1成正比的零序电流大小用的线圈36A、36B分别检出正电流和负电流，把与所检出的高频漏电流I1相似的波形的电流I2作为抵消漏电流用，借助于放大电路而形成，把电流I2通过电容器35输出。
其它构成与第2实施例相同。
在这一场合下，也检出高频漏电流I1，形成相似于该高频漏电流I1的波形的抵消用电流I2，通过该抵消用电流I2把高频漏电流I1强制地抵消掉。
正如第2实施例那样，即使不构成使用种类少的PNP型晶体管作为高耐压、高放大系数、高频用的互补推挽(三套)电路，而是通过使用种类丰富的NPN型晶体管中同一特性的晶体管、也能够控制抵消用电流，可以得到与第1实施例相同的效果。
其次，借助于图7，说明本发明的第4实施例。
在第4实施例中，代替第1实施例的开关电路11，设置集成电路40。
集成电路40是把相当于开关电路11的开关电路部41，相当于第1实施例中驱动控制电路23的驱动控制电路部42，以及相当于第1实施例中电流抵消电路30的放大电路的放大电路部43汇集成单芯片化的元件。
借助于采用这样的集成电路40，使得在发挥逆变器装置性能方面，重要的热对策和绝缘对策变得容易了，还可以谋求缩小在空调机中逆变器装置的安装面积。
还有，在电流抵消电路30中，把调整用电阻38、38插接到检出用线圈31的输出线上。调整用电阻38、38用于调整依靠放大电路部43的A类推挽放大的电流放大系数hfe。
借助于适当选择调整用电阻38、38的电阻值，能够例如对照A类推挽放大电流放大系数hfe的“误差”、或者对照高频漏电流I1的大小，形成最佳电平的抵消用电流I2。
还有，借助于把上述第1实施例～第4实施例中所示逆变器装置用为空调机中压缩机的驱动装置，即使在把电气绝缘性低的HFC32和HFC125那样的液态碳氟化合物作为制冷剂封入冷冻循环的场合下，也能够控制来自压缩机的漏电流，能够提供没有臭氧层破坏问题、进而没有高频问题的空调机。
再者，本发明并不限定于上述各实施例，在要点不变的范围内，可以进行各种变形实施。
如上所述，如果根据本发明空调机的逆变器装置，检出从压缩机马达向地流动的高频漏电流、形成相似于该已检出高频漏电流的波形的电流、通过该已形成的电流把高频漏电流强制地抵消掉，因此，即使在开关频率高的场合下，也能够可靠地减小高频漏电流，因此，能够提高压缩机的能力，可以得到足够的空调能力。
Claims (7)
1.一种空调机的逆变器装置，在备有压缩机，用于驱动所述压缩机的压缩机马达(12)，把商用交流电源(1)的电压整流的整流电路(5)，借助于开关把利用所述整流电路(5)整流的电压变换成高频电压、把所述高频电压作为向所述压缩机马达(12)提供的驱动功率而输出的开关电路(11)的空调机中，其特征在于，备有：
设置在所述整流电路(5)后部上的零序电流检出器(31)；
把与借助于从所述压缩机马达(12)向地流动的所述零序电流检出器(31)所检出的高频漏电流相似的波形的电流、作为漏电流抵消用而形成的电流抵消电路(30)；
把所述电流抵消电路(30)的输出端接地。
2.一种空调机的逆变器装置，在备有压缩机，用于驱动所述压缩机的压缩机马达(12)，把商用交流电源(1)的电压整流的整流电路(5)，借助于开关把利用所述整流电路(5)整流的电压变换成高频电压、把所述高频电压作为向所述压缩机马达(12)提供的驱动功率而输出的开关电路(11)的空调机中，其特征在于，备有：
设置在所述整流电路(5)后部上的低频滤波器(2)；
通过所述低频滤波器(2)检出从所述压缩机马达(12)向地流动的高频漏电流，把相似于检出的高频漏电流的波形的电流作为漏电流抵消用而形成的电流抵消电路(30)；
把所述电流抵消电路(30)的输出端接地。
3.根据权利要求2中所述的空调机的逆变器装置，其特征在于，
所述低频滤波器由存在于一对线路间的静电电容和安装于磁心上且插接到两条线路上的一对线圈的电感构成；
所述电流抵消电路具有：安装于所述低频滤波器磁心上的检出用线圈以及把该检出用线圈上产生的电压放大的放大电路；利用所述检出用线圈把从压缩机马达向地流动的高频漏电流检出，把与所检出的高频漏电流相似的波形的电流作为漏电流抵消用，借助于所述放大电路而形成。
4.根据权利要求2中所述的空调机的逆变器装置，其特征在于，
所述低频滤波器由存在于一对线路间的静电电容和安装于磁心上且插接到两条线路上的一对线圈的电感构成；
所述电流抵消电路具有：安装于所述低频滤波器磁心上的检出用线圈以及利用一对晶体管对所述检出用线圈上产生的电压进行A类推挽放大的放大电路；利用所述检出用线圈把从压缩机马达向地流动的高频漏电流检出，把与所检出的高频漏电流相似的波形的电流作为漏电流抵消用，借助于所述放大电路而形成。
5.根据权利要求2中所述的空调机的逆变器装置，其特征在于，
所述低频滤波器由存在于一对线路间的静电电容和安装于磁心上且插接到两条线路上的一对线圈的电感构成；
所述电流抵消电路具有：安装于所述低频滤波器磁心上的一对检出用的线圈以及分别借助于对应的晶体管把所述该检出用线圈上产生的电压放大的放大电路；利用所述各检出用线圈把从压缩机马达向地流动的高频漏电流检出，把与所检出的高频漏电流相似的波形的电流作为漏电流抵消用、借助于所述放大电路而形成。
6.根据权利要求1～权利要求5中任一项所述的空调机的逆变器装置，其特征在于，
设置用于驱动控制所述开关电路的驱动控制电路，把所述驱动控制电路与所述开关电路及所述电流抵消电路的放大电路一起集成电路化。
7.一种空调机，在这种采用液态碳氟化合物作为空调机制冷剂的空调机中，其特征在于，借助于权利要求1中所述的逆变器装置驱动压缩机。
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