JP3021947B2 - 能力可変型空気調和装置の制御方法 - Google Patents
能力可変型空気調和装置の制御方法Info
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Description
たブラシレスDCモータを圧縮機の駆動源とした能力可
変型空気調和装置の制御方法に係り、特に、該装置の最
大暖房能力の増大を図るための制御方法に関する。
立ち上げ時には圧縮機の負荷が大きく、潤滑油および冷
媒温度が低くなっている。この状態で、圧縮機の高能力
運転を行うと、圧縮機内に貯溜された潤滑油が吐出冷媒
と共に外部に吐出されて油上りを生じ、潤滑不良を招く
など不都合である。このような不都合を回避するため
に、例えば、特開昭61−38365号公報、実開昭6
2−171743号公報に示されるように、圧縮機の発
熱により潤滑油が温度上昇するまで、圧縮機を低能力運
転するなどの方法が知られている。
示されるような運転制御方法は、潤滑油の温度が十分に
上昇した後は、通常の周波数制御となり、暖房能力を向
上させる手段とはなっていない。従って、室内温度の暖
房立ち上げ時間の短縮にはそれ程寄与していない。とこ
ろで、空気調和装置においてブラシレスDCモータを用
いて圧縮機を駆動する場合、圧縮機の回転数が高くなっ
てブラシレスDCモータの逆起電力がインバータの直流
電圧を越えるとそれ以上は高速駆動できなくなるため、
圧縮機の最高回転数はインバータの直流電圧で制限され
ることになる。このため、インバータ入力に余裕があっ
ても空調機の暖房能力を向上させることはできず、高速
での暖房立ち上がりは困難であった。
で、その目的とするところは、圧縮機回転数がブラシレ
スDCモータの逆起電力によってインバータの直流電圧
で制限されることをなくし、モータ電流を増加させ、そ
の発熱を冷媒に吸収させることにより、暖房最大能力を
増加させ、高速での暖房立ち上げを可能とすることにあ
る。また、最高回転数を上昇させて、最大暖房能力を増
加させ、高速での暖房立ち上げを可能とすることにあ
る。
に請求項1の発明は、圧縮機を駆動するブラシレスDC
モータと、このブラシレスDCモータを任意の回転数で
駆動するインバータ回路およびその制御回路を備え、圧
縮機の回転数を制御することにより空調能力を制御する
能力可変型空気調和装置の制御方法において、該モータ
電流の位相をずらせてモータ電流を増加させ、該モータ
コイルによる発熱を冷媒に吸収させることにより、暖房
最大能力を増加させるものである。また、請求項2の発
明は、圧縮機を駆動するブラシレスDCモータと、この
ブラシレスDCモータを任意の回転数で駆動するインバ
ータ回路およびその制御回路を備え、圧縮機の回転数を
制御することにより空調能力を制御する能力可変型空気
調和装置の制御方法において、該モータ電流の位相を電
圧に対して進み方向にずらせ、モータのロータ磁束をモ
ータコイルで発生する磁束で弱め、最高回転数を上昇さ
せることにより、暖房最大能力を増加させるものであ
る。
相をずらすと、モータ回転数が低下しないように制御し
た場合、モータ電流が増加する。それによるモータコイ
ルの発熱を冷媒に吸収させることにより、暖房能力を増
加させることができる。請求項2記載の方法によれば、
モータ電流の位相を電圧に対して進み方向にずらせる
と、モータのロータ磁束をモータコイルで発生する磁束
で弱めることになり、最高回転数を上昇させることがで
きる。これにより、暖房最大能力を増加させることがで
きる。
する。図1は能力可変型空気調和装置におけるブラシレ
スDCモータの駆動装置の要部構成を示す。交流電源1
にダイオードブリッジでなる整流回路2が接続され、こ
の整流回路2の出力端には平滑用コンデンサ3が接続さ
れ、直流電圧VDCを得ている。さらに、この直流出力
端には、直流電圧から交流電圧に変換するインバータ回
路4が接続され、このインバータ回路4の交流出力端に
ブラシレスDCモータ5の電機子巻線が接続されてい
る。インバータ回路4は、不図示の6個のトランジスタ
でなるスイッチング素子を3相ブリッジ接続し、各トラ
ンジスタに並列にダイオードを接続してなる。ブラシレ
スDCモータ5は、固定子にスター結線されたU,V,
W相からなる3相の電機子巻線と、永久磁石形の回転子
とからなる。制御部6は、マイクロコンピュータなどで
なり、運転指令に応じてインバータ回路4を駆動するこ
とにより、ブラシレスDCモータ5の回転制御を行う。
なお、制御部6は、磁石回転子の磁極位置を検出するた
めに、ブラシレスDCモータ5の電機子巻線に誘起され
る逆起電圧を検出する回路を有している。
逆起電圧(線間)の関係を示す。モータ回転数が上昇す
ると、それに応じて逆起電圧が上り、インバータ直流電
圧VDCにより制限を受け、回転数はそれ以上高くでき
ない。そこで、本発明では、制御部6でもって、モータ
電流の位相をずらせ、例えば電圧に対して進み方向にず
らせて力率を低下させる。このとき、電流値を大きくし
ないと、トルクが落ち、回転数が低下する。ここで、モ
ータ回転数が低下しないように制御すると、モータ電流
は増加することになる。図3はモータ逆起電圧(相電
圧)Vuと、相電流iu、実効値電流iu(rms)お
よび、電流位相を進めた時の相電流iu´、実効値電流
iu´(rms)の関係を示す。
ことにより、モータ電流が増加するので、この電流増加
によるコイルでの発熱を冷媒に吸収させることにより、
モータ最大回転数を変化させることなく、最高回転時で
の最大暖房能力を増加させることができ、室内温度の暖
房立ち上げ時間の短縮が可能となる。さらにまた、モー
タ電流の位相を進み方向にずらせることにより、永久磁
石ロータの磁束をモータコイルで発生する磁束で弱める
ことになるので、インバータ直流電圧が同じでも、逆起
電圧の影響が小さくなり、モータ最高回転数を上昇させ
ることができる。これにより、暖房最大能力を増加させ
ることができ、室内温度の暖房立ち上げ時間の短縮が可
能となるものである。
は、冷媒の流れと、冷媒へのモータ発熱の移動を矢印に
て示している。圧縮機は、モータコイル雰囲気が冷媒で
充填されたような構造になっており、冷媒は、ロータに
より回転駆動されるシリンダー部で圧縮され、モータ部
を通り、圧縮機の外部に流出する。従って、モータコイ
ルに流れる電流による発熱はそのまま冷媒に吸収される
ことになる。
モータ電流の位相をずらせてモータ電流を増加させるこ
とにより生じる効果は、モータコイルの発熱を冷媒に吸
収させることにより暖房最大能力が増加することであ
り、さらに、電流位相のずらせる方向を進み方向とする
ことにより、次の相乗効果が得られる。すなわち、永久
磁石ロータの磁束をモータコイルに発生する磁束で弱め
ることができ、インバータ直流電圧が同じでも、逆起電
圧の影響が小さくなり、最高回転数が若干上り、これに
より、暖房最大能力が増加する。図5は回転数とモータ
発生トルクの関係を示す。同図に示されるように、モー
タトルクはインバータの電流容量により制限を受けてい
る。
を説明する。ブラシレスDCモータの端子電圧は、一般
に次式で表される。 │v│=ω・√{(ψ+Ld・id)2 +(Lq・iq)2 } …(1) ここで、ω:モータの回転角周波数 ψ:永久磁石の磁束 Ld,Lq:モータのインダクタンス(d−q2軸表
示) id,iq:モータに流れる電流(d−q2軸表示)
ずらさないので、上記(1)式において、idは0に近
い値となり、回転数が増加し(ωが大きくなり)、モー
タ端子電圧│vd│がインバータの出し得る最大電圧に
近くなると、急速にモータに流れる電流が小さくなるた
め、発生トルクは、図5に示すように、低下する。それ
に対して、本発明方法によれば、進み電流を流すので、
id<0、つまりLd・id<0となり、ψ+Ld・i
dが従来方式に比べ小さくなる。このため、従来と同じ
インバータの最大電圧、回転数であっても、モータ端子
電圧│v│が、小さくなるため、より高速回転領域まで
発生トルクが低下しなくなる。
インバータを用いて圧縮機を駆動するブラシレスDCモ
ータの駆動を制御する際に、モータ電流の位相をずらせ
ることにより、モータ電流を増加させ、該モータコイル
による発熱を冷媒に吸収させ、暖房最大能力を増加させ
ることができ、暖房立ち上げ時間の短縮を図ることがで
きる。また、請求項2の発明によれば、モータ電流の位
相を電圧に対して進み方向にずらせることにより、モー
タのロータ磁束をモータコイルで発生する磁束で弱め、
最高回転数を上昇させることができ、もって暖房最大能
力を増加させることができ、相乗の効果が得られる。
の駆動装置の構成図である。
である。
図である。
転数とモータ発生トルクの関係図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 圧縮機を駆動するブラシレスDCモータ
と、このブラシレスDCモータを任意の回転数で駆動す
るインバータ回路およびその制御回路を備え、圧縮機の
回転数を制御することにより空調能力を制御する能力可
変型空気調和装置の制御方法において、該モータ電流の
位相をずらせてモータ電流を増加させ、該モータコイル
による発熱を冷媒に吸収させることにより、暖房最大能
力を増加させることを特徴とした能力可変型空気調和装
置の制御方法。 - 【請求項2】 圧縮機を駆動するブラシレスDCモータ
と、このブラシレスDCモータを任意の回転数で駆動す
るインバータ回路およびその制御回路を備え、圧縮機の
回転数を制御することにより空調能力を制御する能力可
変型空気調和装置の制御方法において、該モータ電流の
位相を電圧に対して進み方向にずらせ、モータのロータ
磁束をモータコイルで発生する磁束で弱め、最高回転数
を上昇させることにより、暖房最大能力を増加させるこ
とを特徴とした能力可変型空気調和装置の制御方法。
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1992
- 1992-03-24 JP JP4098630A patent/JP3021947B2/ja not_active Expired - Lifetime
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