JPH10131859A - 空気調和装置における振動軽減装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 空気調和装置に搭載される圧縮機の運転中に
発生する振動を軽減する。 【解決手段】 直流電源部４からの直流電圧を可変周波
数の交流電源に変換する電力変換器５と、電力変換器５
により回転数制御される空気調和装置の誘導電動機１
と、直流電源部４と電力変換器５の間でやりとりされる
エネルギーの変化を電圧の変化に変換する電圧変動検出
部６と、電圧変動検出部６の交流成分のみを取り出し、
平均電圧に比較して大きい部分と小さい部分に対応した
パルスを出力する電圧変動分検出部１０と、電圧変動分
検出部１０が出力するパルスの長さ、およびタイミング
により、基本周波数指令値を必要に応じて加減し、その
出力を電力変換器５に出力する波形演算部１５とにより
構成することにより、空気調和装置における運転中の圧
縮機の振動を軽減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮機をＰＷＭ方
式電圧径インバータにより、インバータ制御をするため
の制御装置を備えた空気調和装置における振動軽減装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＰＷＭインバータによりＶ／Ｆを一定に
して圧縮機を駆動した場合、キャリア周波数、モータの
電気定数や負荷の状態などにより、異常な振動が発生す
る場合がある。

【０００３】この振動が発生した場合の振動を抑制する
制御方法として、例えば特公平５−２８０７８号公報に
記載される装置が知られている。

【０００４】これは、直流電源部と電力変換器の間に流
れる電流の極性とその周期を検出し、該極性とその周期
の長さに応じて基本周波数指令値を補正することにより
振動を防止するようにしたものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、直流電
源部と電力変換器の間に流れる電流の極性により、力行
あるいは、回生の判断を行っているため、空気調和装置
の圧縮機を駆動させて、ある程度負荷のかかっている状
況で振動が発生している場合においては、負の電流が流
れている区間のみの検出では、図７に示すようにエネル
ギーの変動が片寄って変化している場合には、正確に変
動の基準が検出できず、この信号を基本として振動抑制
制御を行うため、エネルギー変動の基準が正確につかめ
ない場合には、振動抑制制御をかけるタイミングがずれ
るために、制御結果としての安定性が低下するという問
題が発生する。

【０００６】また、直流電源部と電力変換器の間に流れ
る電流の検出器として、非接触の変流器を用いている
が、非接触の変流器は比較的高価であり、コストの点で
空気調和装置には適用しづらいのが現状である。

【０００７】本発明は、直流電源部と電力変換器の間の
エネルギーの変化の基準が片寄っている場合において
も、エネルギーの変化を的確に据え、安価に空気調和装
置の圧縮機に発生する振動を軽減させることを、目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の空気調和装置における振動軽減装置は、直流
電源部からの直流電圧を可変周波数の交流電源に変換す
る電力変換器と、電力変換器により回転数制御される空
気調和装置の誘導電動機と、直流電源部と電力変換器の
間でやりとりされるエネルギーの変化を電圧の変化に変
換する電圧変動検出部と、電圧変動検出部の交流成分の
みを取り出し、平均電圧に比較して大きい部分と小さい
部分に対応したパルスを出力する電圧変動分検出部と、
電圧変動分検出部が出力するパルスの長さ、およびタイ
ミングにより、基本周波数指令値を必要に応じて加減
し、その出力を電力変換器に出力する波形演算部とによ
り構成されている。

【０００９】この本発明によれば、直流電源部と電力変
換器の間のエネルギーの変化の基準が片寄っている場合
においても、エネルギーの変化を的確に据え、安価に空
気調和装置の圧縮機に発生する振動を軽減させることが
できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、直流電源部からの直流電圧を可変周波数の交流電源
に変換する電力変換器と、前記電力変換器により回転数
制御される空気調和装置の誘導電動機と、前記直流電源
部と前記電力変換器の間でやりとりされるエネルギーの
変化を電圧の変化に変換する電圧変動検出部と、前記電
圧変動検出部の交流成分のみを取り出し、平均電圧に比
較して大きい部分と小さい部分に対応したパルスを出力
する電圧変動分検出部と、前記電圧変動分検出部が出力
するパルスの長さ、およびタイミングにより、基本周波
数指令値を必要に応じて加減し、その出力を前記電力変
換器に出力する波形演算部とにより構成されており、抵
抗器で発生する電圧が、平均電圧に比較して大きいか小
さいかにより、出力周波数を加減する事により、直流電
源部と電力変換器の間のエネルギーの変化の基準が片寄
っている場合においても、エネルギーの変化を的確に捉
え、安価に空気調和装置の圧縮機に発生する振動を軽減
させるという作用を有する。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例について、図１から
図５を用いて説明する。

【００１２】図１は本発明の一実施例における空気調和
装置におけるインバータ制御装置のブロック図である。
図２は同実施例における電圧変動検出部のブロック図で
ある。

【００１３】図１において、電圧変動検出部６は直流電
源部４と電力変換器５の間に接続されている。電圧変動
検出部６では、図２に示すように電圧検出手段であり例
えば固定抵抗器７などにより電流の変化を電圧の変化に
変換し、続いて増幅器８により増幅したあと、ローパス
フィルタ９を通して不要な周波数成分を除去している。
電圧変動検出部６の入力と出力の関係を図３を用いて説
明する。

【００１４】図３は、乱調が発生している場合におけ
る、上段が固定抵抗器７に発生する電圧を示しており、
中断はローパスフィルタ９の出力を示している。

【００１５】上段で、正の電圧はインバータがモータに
回されている状態である回生状態を示しており、負の電
圧はインバータがモータを回しすぎている状態である力
行状態を示している。

【００１６】中段の出力には上段の電圧の変化を捉えた
出力が直流分に重畳した交流成分として得られている。
この出力の交流成分の振幅の中心は、平均電力に相当す
る量である。

【００１７】電圧変動検出部６の出力は電圧変動分検出
部１０に入力される。電圧変動分検出部１０では、図４
に示すように、電圧変動検出部６の出力からコンデンサ
１１により脈動成分だけを取り出し、これをコンパレー
タ１４によりパルス成形して波形演算部１５に出力す
る。電圧変動検出部６との関係を図３の下段に示す。

【００１８】この様にすることにより、電圧の変化の基
準が片寄っている場合においても、正確に変化点を捉え
ることが可能となる。

【００１９】電圧変動分検出部１０の出力は波形演算部
１５に入力される。波形演算部１５の動作を図５のフロ
ーチャートを用いて説明する。

【００２０】まず、電圧変動分検出部１０からの入力パ
ルスのエッジ間計測が終了しているかどうかを確認する
（ステップ１）。ここで測定が完了していない場合は、
ステップ５に進む。

【００２１】ステップ１で測定が完了している場合は、
現在の波形演算部１５の入力を確認する。

【００２２】現時点において、ステップ１での測定が完
了しており、波形演算部１５の入力がＨｉとなっている
場合は、波形演算部１５の入力はパルスであるために、
現時点がＨｉであれば、それ以前に測定が完了している
のであるから、そのエッジ間計測の対象はＬｏｗレベル
の区間とする。

【００２３】同様に、波形演算部１５の入力がＬｏｗと
なっている場合は、現時点がＬｏｗであれば、それ以前
に測定が完了しているのであるから、そのエッジ間計測
の対象はＨｉレベルの区間となる（ステップ２）。

【００２４】入力パルスがＨｉであった場合には、その
測定結果を回生時データとして格納し、図６の関係に従
い回生時の周波数変動量を計算する（ステップ３）。

【００２５】また、入力パルスがＬｏｗであった場合は
測定結果を力行時データとして格納し、同様に図６の関
係に従い、測定されたパルス時間より力行時の周波数変
動量を計算する（ステップ４）。

【００２６】次に現在の入力パルスの状態を監視し、立
ち下がりエッジの検出を行う。（ステップ５）。これに
より、力行制御、回生制御の切替点を検出する。

【００２７】立ち下がりエッジを検出した場合には次式
に従い、基準指令周波数の変更を行う（ステップ６）。

【００２８】基準指令周波数＝基準指令周波数＋回生周
波数変動量立ち下がりエッジが検出できていない場合に
は、立ち下がりエッジの検出を行う（ステップ７）。

【００２９】立ち上がりエッジを検出した場合には、次
式に従い基準指令周波数の変更を行う（ステップ８）。

【００３０】基準指令周波数＝基準指令周波数−力行周
波数変動量ここで、立ち上がりエッジも検出できなかっ
た場合には、終了する。

【００３１】基準周波数指令値が決定してからのＰＷＭ
出力を行うまでのプロセスは、一般的な内容であるの
で、説明を省略する。

【００３２】また、現在の周波数から、新たに計算をし
直した基準指令周波数への変化については、あるレート
により滑らかに加減速を行う。

【００３３】以上の処理を繰り返す事により、回生時に
は、インバータがモータに回されている状態であるた
め、それを打ち消す様にインバータの出力周波数を上
げ、また、力行時には、インバータがモータを回しすぎ
ている状態であるため、それを打ち消すようにインバー
タの出力周波数を下げることで、直流電源部と電力変換
器のエネルギーの変動は抑制され安定した状態なると同
時に、圧縮機に発生する振動を軽減することができる。

【００３４】

【発明の効果】以上の様に本発明によれば、直流電源部
と電力変換器の間のエネルギーの変化を極性により判定
するのではなく、全体としての変化から基準を見いだ
し、その基準により制御を行うため、基準が片寄ってい
る場合においても、エネルギーの変化を的確に捉え、か
つ固定抵抗器という一般的に安価な部品を検出器に用い
る事で、安価に空気調和装置の圧縮機に発生する振動を
軽減できるという、有利な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるインバータ制御装置の
構成図

【図２】本発明の一実施例による電圧変動検出部の構成
図

【図３】本発明の一実施例による固定抵抗器に発生する
電圧とローパスフィルターの出力と電圧変動分検出部の
出力のタイミングチャート

【図４】本発明の一実施例による電圧変動分検出部の構
成図

【図５】本発明の一実施例による波形演算部の動作を説
明するフローチャート

【図６】本発明の一実施例によるパルスの測定値と周波
数変動量の関係を示す関係図

【図７】従来例における乱調時の直流電源部と電力変換
器間に流れる電流波形図

【符号の説明】

１ 誘導電動機 ４ 直流電源部 ５ 電力変換器 ６ 電圧変動検出部 ７ 固定抵抗器 ８ 増幅器 ９ ローパスフィルター １０ 電圧変動分検出部 １１ コンデンサ １４ コンパレータ １５ 波形演算部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電源部からの直流電圧を可変周波数
   の交流電源に変換する電力変換器と、前記電力変換器に
   より回転数制御される空気調和装置の誘導電動機と、前
   記直流電源部と前記電力変換器の間でやり取りされるエ
   ネルギーの変化を電圧の変化に変換する電圧変動検出部
   と、前記電圧変動検出部の交流成分のみを取り出し、平
   均電圧に比較して大きい部分と小さい部分に対応したパ
   ルスを出力する電圧変動分検出部と、前記電圧変動分検
   出部が出力するパルスの長さ、およびタイミングによ
   り、基本周波数指令値を必要に応じて加減し、その出力
   を前記電圧変換器に出力する波形演算部とにより構成さ
   れることを特徴とする空気調和装置における振動軽減装
   置。