專(zhuān)利名稱(chēng)：電動(dòng)機(jī)控制裝置及使用該控制裝置的空調(diào)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)室溫與設(shè)定溫度之差對(duì)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行速度控制的制冷循環(huán)驅(qū)動(dòng)裝置用電動(dòng)機(jī)的控制裝置，特別是涉及具備改善從交流電源輸入的電源的功率因數(shù)的電源裝置的制冷循環(huán)驅(qū)動(dòng)裝置用電動(dòng)機(jī)的控制裝置及使用這種這種裝置的空調(diào)機(jī)。
通常，在制冷循環(huán)驅(qū)動(dòng)裝置用的電動(dòng)機(jī)的控制裝置內(nèi)設(shè)置有將交流電源提供的交流電壓變換為直流電壓，并對(duì)這種直流電壓進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制，在向形成制冷循環(huán)的驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)用電動(dòng)機(jī)供電時(shí)在連接交流電源的通路上設(shè)置電抗器，強(qiáng)制性地使該電抗器與交流電源短路通電，利用儲(chǔ)能效果改善制冷循環(huán)驅(qū)動(dòng)裝置用電動(dòng)機(jī)的控制裝置。
在連接交流電源的通路上設(shè)置電抗器的已有的制冷循環(huán)驅(qū)動(dòng)裝置用電動(dòng)機(jī)的控制裝置為了改善電源的功率因數(shù)，在從交流輸入電流小的時(shí)候至達(dá)到最大值為止的廣闊范圍內(nèi)由于電抗器與交流電源短路通電，因此在交流輸入電流小的范圍內(nèi)，變換過(guò)的直流電壓有過(guò)度上升的傾向，為了抑制該電壓的上升而減小脈沖寬度調(diào)制的頻寬比(duty)，則有斬波(chopping)次數(shù)增加，損失增加，同時(shí)漏電流也增加的問(wèn)題。
又，通常作為變換裝置的電容輸入式直流電源電路中，只是在輸入電壓超過(guò)電容器的兩端電壓的區(qū)間有輸入電流流動(dòng)，又，由于在該區(qū)間沒(méi)有限制電流的因素，輸入電流的峰值大，成為通電寬度狹窄的脈沖狀電流，導(dǎo)致向電源側(cè)漏電的高次諧波增大。為了防止發(fā)生這種情況，通常是在輸入電路上連接電抗器。以此可以提高功率因數(shù)，同時(shí)減小電源的高次諧波。
但是，為了提高功率因數(shù)，減小電源的高次諧波，需要大電感量的電抗器。
另一方面，使用大電感量的電抗器，則從電源輸入的電流相位落后，直流輸出的電壓降變大，最大輸出功率受到限制。
還提出了使用電感量小的電抗器，只在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)強(qiáng)制性地使其與交流電源短路通電，以謀求與使用大電感量電抗器一樣改善波形的直流電源裝置。
但是這種直流電源裝置沒(méi)有考慮以通過(guò)變頻器裝置驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的負(fù)載(轉(zhuǎn)矩)變動(dòng)為依據(jù)的直流輸出的變動(dòng)和轉(zhuǎn)速變動(dòng)，在為了提高電源的功率因數(shù)而使電抗器與交流電源短路的情況下，低負(fù)載時(shí)直流輸出有過(guò)度上升的傾向，為了抑制這種傾向而減小變頻器裝置進(jìn)行的脈沖調(diào)制的頻寬比，則有斬波次數(shù)增多，損失增加，同時(shí)來(lái)自電動(dòng)機(jī)的漏電流變大的問(wèn)題。
本發(fā)明的第1個(gè)目的在于，提供能夠簡(jiǎn)單、容易地減小漏電流的電動(dòng)機(jī)控制裝置及使用這種控制裝置的空調(diào)機(jī)。
本發(fā)明的第2個(gè)目的在于，提供能夠適應(yīng)電動(dòng)機(jī)負(fù)載(轉(zhuǎn)矩)的變動(dòng)，減小直流輸出的過(guò)度上升的電動(dòng)機(jī)控制裝置及使用這種電動(dòng)機(jī)控制裝置的制冷循環(huán)裝置。
本發(fā)明的第3個(gè)目的在于，提供在將變換裝置的直流電壓用變頻器裝置變換成交流提供給電動(dòng)機(jī)時(shí)能夠借助于變換裝置補(bǔ)償變頻器裝置變速能力不足的電動(dòng)機(jī)控制裝置、使用這種電動(dòng)機(jī)控制裝置的制冷循環(huán)裝置及空調(diào)機(jī)。


圖1部分以方框圖表示本發(fā)明第1實(shí)施例的總體結(jié)構(gòu)。
圖2是表示圖1所示的實(shí)施形態(tài)的要素的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖3是說(shuō)明圖1所示的實(shí)施形態(tài)的動(dòng)作用的交流輸入電流與直流電壓的關(guān)系曲線(xiàn)圖。
圖4是說(shuō)明圖1所示的實(shí)施形態(tài)的動(dòng)作用的電壓、電流及短路通電脈沖的波形圖。
圖5是說(shuō)明圖1所示的實(shí)施形態(tài)的動(dòng)作用的電壓及電流的波形圖。
圖6是說(shuō)明圖1所示的實(shí)施形態(tài)的動(dòng)作用的電壓及電流的波形圖。
圖7是說(shuō)明圖1所示的實(shí)施形態(tài)的動(dòng)作用的電壓及短路通電脈沖的波形圖。
圖8是說(shuō)明圖1所示的實(shí)施形態(tài)的動(dòng)作用的電壓及強(qiáng)制通電脈沖的波形圖。
圖9說(shuō)明圖1所示的實(shí)施形態(tài)的動(dòng)作用的強(qiáng)制通電回路的動(dòng)作范圍。
圖10是抑制電抗器的電磁聲的通電脈沖的波形圖。
圖11是表示本發(fā)明電動(dòng)機(jī)控制裝置的第2實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖12表示構(gòu)成圖11所示的電動(dòng)機(jī)控制裝置的變換器裝置的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的例子的電路圖。
圖13是說(shuō)明圖11所示的電動(dòng)機(jī)控制裝置動(dòng)作的概略圖。
圖14是說(shuō)明圖11所示的電動(dòng)機(jī)控制裝置的動(dòng)作用的、表示直流無(wú)電刷電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與反電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系的曲線(xiàn)圖。
圖15是說(shuō)明圖11所示的電動(dòng)機(jī)控制裝置動(dòng)作用的、表示交流電動(dòng)機(jī)的指令轉(zhuǎn)速、脈沖寬度調(diào)制波形的頻寬比、直流電壓及強(qiáng)制通電時(shí)間的關(guān)系的曲線(xiàn)圖。
圖16是表示構(gòu)成圖11所示的電動(dòng)機(jī)控制裝置的變換器裝置的其他詳細(xì)結(jié)構(gòu)例的電路圖。
圖17是表示本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)控制裝置的第3實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖18是表示本發(fā)明的空調(diào)機(jī)的一實(shí)施形態(tài)的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖19是在本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)控制裝置中使用消音通電脈沖的情況下的波形圖。
下面根據(jù)適合的實(shí)施形態(tài)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。圖1是部分以方框圖表示作為本發(fā)明第1實(shí)施例的制冷循環(huán)驅(qū)動(dòng)裝置用的電動(dòng)機(jī)的控制裝置的總體結(jié)構(gòu)的電路圖。圖1表示作為制冷循環(huán)驅(qū)動(dòng)裝置用的電動(dòng)機(jī)的控制裝置的空調(diào)機(jī)控制裝置，該空調(diào)機(jī)由室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)構(gòu)成，將室內(nèi)機(jī)連接于交流電源101。其中，室內(nèi)機(jī)是由交流電源101通過(guò)噪聲濾波器102向內(nèi)藏微電腦的室內(nèi)控制部103提供電力的。在室內(nèi)控制部103連接著接收遙控裝置104來(lái)的指令的接收部105、檢測(cè)室內(nèi)溫度的溫度傳感器106、顯示運(yùn)行狀態(tài)的顯示器107、通過(guò)未圖示的室內(nèi)熱交換器使風(fēng)循環(huán)的室內(nèi)電扇108及改變吹出的空氣的方向的百葉窗109。
而在室外機(jī)中，交流電源101通過(guò)噪聲濾波器111向壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)用的電動(dòng)機(jī)119及室外控制部130提供工作電力(為了簡(jiǎn)化附圖，圖中省略了向室外控制部130供電的導(dǎo)線(xiàn))。在這種情況下，在噪聲濾波器111的負(fù)載側(cè)一邊的供電路徑上連接電抗器，另一邊的供電路徑上連接變流器112。在變流器112上連接根據(jù)其輸出電壓檢測(cè)交流輸入電流的交流輸入電流檢測(cè)器113。又在電抗器L的電源側(cè)和變流器的負(fù)載側(cè)之間連接檢測(cè)交流電壓的過(guò)零點(diǎn)的過(guò)零檢測(cè)器114。還在電抗器L的負(fù)載側(cè)的交流電源線(xiàn)與變流器112的負(fù)載側(cè)的交流電源線(xiàn)之間連接強(qiáng)制通電電路115。該強(qiáng)制通電電路115包含二極管D3～D6橋式連接的全波整流電路，其交流輸入端子通過(guò)熔斷器F連接于交流電源線(xiàn)之間。
又，與過(guò)零檢測(cè)器114并聯(lián)連接著基極驅(qū)動(dòng)電源DS。該基極驅(qū)動(dòng)電源DS用于將交流電源電壓整流并平滑化，將直流電壓加在光耦合器PC的受光元件上。然后，在構(gòu)成強(qiáng)制通電電路115的全波整流電路的直流輸出端子之間連接晶體管Q，基極驅(qū)動(dòng)電源DS的一端連接于光耦合器PC的受光元件的一端，該受光元件的另一端連接于晶體管Q的基極，該晶體管Q的射極上連接基極驅(qū)動(dòng)電源DS的另一端。又，光耦合器PC的發(fā)光元件連接于室外控制部130。這些基極驅(qū)動(dòng)電源DS、光耦合器PC及晶體管Q構(gòu)成控制強(qiáng)制通電回路115的通電控制電路116。
又設(shè)置有二極管DH及DL的串聯(lián)連接電路與電容器CH及CL的串聯(lián)連接電路的并聯(lián)連接電路，在二極管DH及DL相互連接的連接點(diǎn)上連接電抗器L的負(fù)載側(cè)的交流電源線(xiàn)，在電容器CH及CL相互連接的連接點(diǎn)上連接變流器112的負(fù)載側(cè)的交流電源線(xiàn)形成的倍壓整流電路117。還在電容器CH上并聯(lián)連接防止其反向充電的二極管D1，在電容器CL上并聯(lián)連接防止其反向充電的二極管D2。然后在倍壓整流電路117的兩端，即直流電壓的輸出端子之間連接使電壓平滑用的電容器CD，由倍壓整流電路117及平滑用的電容器CD構(gòu)成眾所周知的變換裝置。
在這種變換裝置上連接借助于對(duì)開(kāi)關(guān)元件組的通斷控制，將直流電壓變換為脈沖寬度調(diào)制(Pulse Width Modulation，即PWM)電壓加在壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)119上的變頻器主回路118上，用這個(gè)變頻器主回路118與包含于室外控制部130的下述變頻器控制電路構(gòu)成眾所周知的逆變裝置。在這種情況下，設(shè)置檢測(cè)變換裝置輸出的直流電壓的直流電壓檢測(cè)器121和檢測(cè)壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)119的轉(zhuǎn)子位置的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器22，分別連接在室外控制部130上。在該室外控制部130連接相應(yīng)于冷氣、暖氣運(yùn)行模式改變制冷劑的循環(huán)方向的四通閥123、檢測(cè)室外熱交換器的溫度的溫度傳感器124和把風(fēng)送進(jìn)未圖示的室外熱交換器的室外電風(fēng)扇125。這室外控制部也內(nèi)藏微電腦，與室內(nèi)控制部103互相傳送控制信息。
圖2是表示室內(nèi)控制部103及室外控制部130的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的方框圖，室內(nèi)機(jī)內(nèi)的室內(nèi)風(fēng)扇108、百葉窗109的控制系統(tǒng)和室外機(jī)中的四通閥123及室外風(fēng)扇125的控制系統(tǒng)是眾所周知的，故在圖示中省略，表示出對(duì)于與本發(fā)明關(guān)系深刻的通電控制電路116的通電控制系統(tǒng)，以及對(duì)變頻器主回路118的PWM的調(diào)制系統(tǒng)。
在該圖中，室內(nèi)控制部103具備通信控制部141及通信控制模式設(shè)定手段142。另一方面，室外控制部130具備通信控制部131、轉(zhuǎn)速指令部132、轉(zhuǎn)速差檢測(cè)手段133、頻寬比指令手段134、變頻器控制電路135、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器136、通電方式切換手段137及通電狀態(tài)判定手段138、其中，室外控制部130的通信控制部131與室內(nèi)控制部3的通信控制部141相互傳送接收控制信息，轉(zhuǎn)速指令部132用于根據(jù)通信控制部131的收信信號(hào)判別轉(zhuǎn)速指令。然后，將所判別的轉(zhuǎn)速指令加到轉(zhuǎn)速差檢測(cè)手段133及頻寬比指令手段134。
轉(zhuǎn)速差檢測(cè)手段133根據(jù)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器122檢測(cè)出的壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)119的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)計(jì)算實(shí)際轉(zhuǎn)速，再與轉(zhuǎn)速指令部132的指令轉(zhuǎn)速加以比較，將其偏差信號(hào)加在頻寬比指令手段134上，頻寬比指令手段134在接收到轉(zhuǎn)速指令部132來(lái)的轉(zhuǎn)速指令時(shí)參照后面所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器136的表等，向變頻器控制電路135輸送PWM信號(hào)，同時(shí)修正PWM信號(hào)的頻寬比以修正轉(zhuǎn)速差檢測(cè)手段133的轉(zhuǎn)速差。
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器136把切換通電模式的閾值、交流輸入電流的設(shè)定電流值11及最大允許值作為“交流輸入電流設(shè)定值”SA，把對(duì)強(qiáng)制通電回路115的直流電壓優(yōu)先通電方式時(shí)的短路通電時(shí)間與頻寬比的關(guān)系作為“短路通電時(shí)間/頻寬比表”TA，把高功率因數(shù)優(yōu)先通電方式時(shí)短路通電時(shí)間與頻寬比的關(guān)系作為“短路通電時(shí)間/頻寬比表”TB，把對(duì)壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)119的指令轉(zhuǎn)速與對(duì)變頻器主回路118的PWM頻寬比的關(guān)系作為“PWM頻寬比/指令轉(zhuǎn)速表”TR、把短路通電回路115的通電方式的不同產(chǎn)生的對(duì)交流輸入電流檢測(cè)器113的檢測(cè)值進(jìn)行補(bǔ)正的值作為“交流輸入電流補(bǔ)正值”CA，把借助于電源頻率修正通電時(shí)間，或在通電方式切換時(shí)修正通電間隔或通電時(shí)間的修正值作為“變換器開(kāi)關(guān)時(shí)間補(bǔ)正表”TS分別存儲(chǔ)。
通電方式切換手段137按照通過(guò)通信控制部131接收的通信控制模式，根據(jù)過(guò)零檢測(cè)器114的輸出信號(hào)，交流輸入電流檢測(cè)器113的電流檢測(cè)值，過(guò)電壓檢測(cè)器121是否檢測(cè)出過(guò)電壓，以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器136的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)生成短路通電信號(hào)提供通電控制電路116。還有，通電狀態(tài)判定手段138按照交流輸入電流檢測(cè)器113檢測(cè)出的電流檢測(cè)值和頻寬比指令手段134輸出的頻寬比指令判斷短路通電回路115是否在正常工作著，將該判斷信號(hào)加在通電控制部131發(fā)送到室內(nèi)控制部103。還有，交流輸入電流檢測(cè)器113的電流信息通過(guò)圖中省略的、室外控制部130的通信控制部131和室內(nèi)控制部103的通信控制部141，提供給通電控制模式設(shè)定手段142。
下面將對(duì)如上所述構(gòu)成的本實(shí)施形態(tài)的動(dòng)作，首先是對(duì)空調(diào)器的一般性控制動(dòng)作，然后是參照?qǐng)D3～圖9對(duì)短路通電的動(dòng)作加以說(shuō)明。
首先，交流電源101的交流電壓通過(guò)噪聲濾波器102提供給室內(nèi)控制部103，而且通過(guò)噪聲濾波器111提供給倍壓整流電路117及室外控制部130。倍壓整流電路117在交流電源電壓的正半周通過(guò)二極管DH對(duì)電容器CH充電，在交流電源電壓的負(fù)半周通過(guò)二極管DL對(duì)電容器CL充電。從而，把電容器CH的電壓與電容器CL的電壓之和加在平滑電容器CD上，在該平滑電容器CD的兩端上產(chǎn)生交流電源電壓的2倍的直流電壓，該電壓提供給變頻器主回路118。還有，二極管D1及D2具有阻止在運(yùn)行開(kāi)始的初期電容器CH及CL反向充電的功能。
在這種情況下，若遙控裝置104把運(yùn)行開(kāi)始、冷氣、暖氣運(yùn)行方式、室內(nèi)設(shè)定溫度、室內(nèi)風(fēng)扇的風(fēng)速、風(fēng)向等指令加在收信部105。與此相應(yīng)，室內(nèi)控制部103使顯示器107顯示運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等，實(shí)行室內(nèi)電風(fēng)扇108及百葉窗109的驅(qū)動(dòng)控制，同時(shí)根據(jù)設(shè)定溫度和室內(nèi)溫度的差計(jì)算壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)用的電動(dòng)機(jī)119的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速，把轉(zhuǎn)速指令與運(yùn)行方式一起傳送到室外控制部130。
室外控制部130根據(jù)運(yùn)行方式(冷氣、暖氣)使四通閥123取勵(lì)磁或非勵(lì)磁狀態(tài)，對(duì)變頻器主回路118的開(kāi)關(guān)元件組進(jìn)行導(dǎo)通/截止控制，使轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器122檢測(cè)出的實(shí)際轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速指令一致。又，室外控制部130驅(qū)動(dòng)室外電風(fēng)扇125，同時(shí)在暖氣方式中根據(jù)溫度傳感器124的檢測(cè)溫度控制四通閥123進(jìn)行除霜運(yùn)行。
下面對(duì)短路通電動(dòng)作加以說(shuō)明，在對(duì)電容器CH、CL充電的情況下，在電源電壓的瞬時(shí)值超過(guò)電容器兩端的電壓的期間，使電流流過(guò)電抗器L。在這種情況下，由過(guò)零檢測(cè)器114檢測(cè)出交流電壓的過(guò)零點(diǎn)，通電方式切換手段137以過(guò)零點(diǎn)或從過(guò)零點(diǎn)起經(jīng)過(guò)一定的延遲時(shí)間的時(shí)刻作為開(kāi)始點(diǎn)，只在規(guī)定的時(shí)間向光電耦合器PH提供信號(hào)，一旦晶體管Q處于導(dǎo)通狀態(tài)，不管電容器CH、CL的充電電壓如何，交流電流通過(guò)強(qiáng)制通電回路115與電抗器形成交流電流短路，電流流過(guò)電抗器。這樣強(qiáng)制地使來(lái)自交流電源的電流流往電抗器L的操作稱(chēng)為短路通電。而如果短路通電停止，則流往電抗器的電流流入電容器CH、CL。從而可以借助于改變短路通電的時(shí)間將變換器裝置的輸出，即直流電壓維持于對(duì)PWM控制適合的范圍內(nèi)，或改變電流波形謀求電源功率因數(shù)的改善。而且，也可以不進(jìn)行短路通電操作地運(yùn)行，還有，為了維持指令轉(zhuǎn)速，在PWM控制的頻寬比達(dá)到100％時(shí)，也可以借助于短路通電，控制使直流電壓上升以補(bǔ)償轉(zhuǎn)速的不足。
下面將完全不進(jìn)行短路通電操作的方式稱(chēng)為非短路通電方式M0，將利用短路通電操作使電源功率因數(shù)保持于92％左右，并且把直流電壓維持于規(guī)定值以下的通電方式稱(chēng)為直流電壓優(yōu)先通電方式M1，將利用短路通電操作使電源功率因數(shù)保持于98％左右的通電方式稱(chēng)為高功率因數(shù)優(yōu)先通電方式M2，將借助于短路通電操作控制直流電壓增減，維持指令轉(zhuǎn)速的通電方式稱(chēng)為轉(zhuǎn)速優(yōu)先通電方式M3，將上述直流電壓優(yōu)先通電方式M1、高功率因數(shù)優(yōu)先通電方式M2和轉(zhuǎn)速優(yōu)先通電方式M3總稱(chēng)為短路通電。還有，為了將電源功率因數(shù)調(diào)整為92％或98％，可以進(jìn)行調(diào)整，改變短路通電時(shí)間的長(zhǎng)度。
本實(shí)施形態(tài)備有根據(jù)交流輸入電流是否超過(guò)在壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速低的范圍決定的規(guī)定值、頻寬比是否達(dá)到預(yù)先設(shè)定的設(shè)定頻寬比(100％)、交流輸入電流是否達(dá)到允許范圍的最大值等改變通電方式的多種控制模式，自動(dòng)設(shè)定或利用遙控裝置104手動(dòng)設(shè)定控制模式，以使漏電流不變大。這里為了容易理解，將代表性的控制模式示于圖3。
在該圖中，控制模式①表示在交流輸入電流達(dá)到設(shè)定電流值I1之前不使用非短路通電方式M0短路通電，在超過(guò)交流輸入電流I1的全部范圍使用直流電壓優(yōu)先通電方式M1運(yùn)行的情況。控制模式②表示在交流輸入電流達(dá)到設(shè)定電流值I1之前不使用非短路通電方式M0短路通電，在交流輸入電流超過(guò)I1后，PWM信號(hào)的頻寬比達(dá)到設(shè)定頻寬比100％之前以直流電壓優(yōu)先通電方式M1運(yùn)行，不管PWM信號(hào)的頻寬比達(dá)到100％，壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)119的實(shí)際轉(zhuǎn)速比指令轉(zhuǎn)速低的情況下還是利用轉(zhuǎn)速優(yōu)先通電方式M3進(jìn)行短路通電的情況。在這種情況下也是轉(zhuǎn)速優(yōu)先通電方式M3也是以PWM信號(hào)的頻寬比為100％時(shí)的交流輸入電流13比最大允許電流小作為前提進(jìn)行。控制模式③是在PWM信號(hào)的頻寬比達(dá)到100％之前不利用非短路通電方式M0短路通電，不管PWM信號(hào)的頻寬比是否達(dá)到100％，壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)119的實(shí)際轉(zhuǎn)速比指令轉(zhuǎn)速低的情況下利用轉(zhuǎn)速優(yōu)先通電方式M3進(jìn)行短路通電的例子。而且，轉(zhuǎn)速優(yōu)先通電方式M3也可以在PWM信號(hào)的頻寬比在設(shè)定頻寬比為100％時(shí)達(dá)到70％～100％的范圍時(shí)采用。交流輸入電流I2是最大允許電流，在一般家庭的情況下以小于20安培為前提進(jìn)行?？刂颇Ｊ舰鼙硎驹诮涣鬏斎腚娏鬟_(dá)到I1之前不使用非短路通電方式M0短路通電，在交流輸入電流超過(guò)I1的全部范圍以高功率因數(shù)優(yōu)先通電方式M2運(yùn)行的情況?？刂颇Ｊ舰荼硎静还芙涣鬏斎腚娏魅绾?，以直流電壓優(yōu)先通電方式M1運(yùn)行的情況。
圖2所示的構(gòu)成室內(nèi)控制部103的通電控制模式設(shè)定手段142，根據(jù)連接于室內(nèi)控制部103的存儲(chǔ)部存儲(chǔ)的空調(diào)機(jī)機(jī)種代碼或遙控裝置104的設(shè)定內(nèi)容，輸出自動(dòng)設(shè)定短路通電控制模式①、②、③、④中的某一種的設(shè)定的控制模式信號(hào)。還有，在沒(méi)有根據(jù)機(jī)種代碼設(shè)定短路通電的控制模式時(shí)，以冷氣和暖氣的運(yùn)行模式及交流輸入電流檢測(cè)器113檢測(cè)出的電流信息為依據(jù)自動(dòng)設(shè)定強(qiáng)制通電的控制模式。
順便提一下，在具有強(qiáng)制通電回路的空調(diào)機(jī)中，不管交流輸入電流如何，采用以直流電壓優(yōu)先通電方式M1運(yùn)行的控制模式⑤?？傊?，像分別在圖4(a)表示電壓、電流波形圖、在圖4(b)表示短路通電脈沖FD那樣，在以非短路通電方式M0運(yùn)行的情況下，流動(dòng)的交流電流I11相位相對(duì)于交流電壓有所延遲，使得電源的功率因數(shù)低下，而使用直流電壓優(yōu)先通電方式M1時(shí)，只是從交流電源的過(guò)零點(diǎn)起使電抗器L短路時(shí)間T使交流電流I12通過(guò)，謀求以此改善波形，同時(shí)可以謀求提高功率因數(shù)。在這種情況下，使用直流電壓優(yōu)先通電方式M1，根據(jù)交流輸入電流改變短路通電時(shí)間T，以維持對(duì)PWM控制合適的電壓。
然而，在交流輸入電流小的范圍，例如圖3所示的到達(dá)電流I1為止的α區(qū)間實(shí)施短路通電控制，則由于電動(dòng)機(jī)處于小負(fù)載的狀態(tài)直流電壓有過(guò)度上升的傾向。因此，為了抑制電壓上升壓縮通電時(shí)間，其控制變得困難，有時(shí)候如圖5所示，交流電壓的半周的時(shí)間里由于短路通電產(chǎn)生的電流I21與流往倍壓整流電路117的電流I22在時(shí)間軸上偏離而存在兩個(gè)峰。電流這樣分為兩個(gè)峰流動(dòng)的狀態(tài)涉及到功率因數(shù)的惡化。于是，為了在圖3所示的電流區(qū)間α也確保規(guī)定的功率因數(shù)，也有必要像分別在圖6(a)表示電壓、電流的波形圖，在圖6(b)表示強(qiáng)制通電脈沖FP那樣，借助于從由交流電壓的過(guò)零點(diǎn)延遲T0的時(shí)間的時(shí)刻起強(qiáng)制通電T1的時(shí)間，如I31所示對(duì)電流波形進(jìn)行整形。
因此，本實(shí)施形態(tài)中通電控制模式設(shè)定手段142自動(dòng)決定的控制模式①～④中的任何一個(gè)都在圖3所示的設(shè)定電流值I1以下的電流區(qū)間α的范圍內(nèi)經(jīng)常以非短路通電模式M0運(yùn)轉(zhuǎn)，防止直流電壓的上升。具體地說(shuō)，在空調(diào)負(fù)載比較大的暖氣模式運(yùn)行時(shí)，為了提高電源的功率因數(shù)，將電流值抑制于較低，設(shè)定在從超過(guò)作為「交流輸入電流設(shè)定值」SA存儲(chǔ)的電流I1起到PWM信號(hào)的頻寬比100％達(dá)到設(shè)定的頻寬比的范圍以直流電壓優(yōu)先通電方式M2運(yùn)行，頻寬比高于設(shè)定的頻寬比則以轉(zhuǎn)速優(yōu)先通電方式M3運(yùn)行的控制模式②，在空調(diào)負(fù)載比較小的冷卻模式運(yùn)行時(shí)，為擴(kuò)展頻寬比，設(shè)定在超過(guò)電流I1的范圍以直流電壓優(yōu)先通電方式M1運(yùn)行的控制模式①。
又，通電控制模式設(shè)定手段142具有在以模式①或模式②的轉(zhuǎn)速優(yōu)先通電方式M3進(jìn)行運(yùn)行過(guò)程中交流輸入電流到達(dá)作為「交流輸入電流設(shè)定值」SA存儲(chǔ)的允許的最大值時(shí)變更短路通電時(shí)間的設(shè)定，使該電流值處在允許范圍內(nèi)的功能。
上述通電控制模式信號(hào)與冷氣、暖氣的運(yùn)行模式指令、壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速指令一起作為串行指令信號(hào)傳輸?shù)绞彝饪刂撇?30。室外控制部130以通信控制部131接收該信號(hào)，同時(shí)變換為并行信號(hào)加在轉(zhuǎn)速指令部132及通電模式切換手段137上。轉(zhuǎn)速指令部132從該信號(hào)提取出轉(zhuǎn)速指令加在轉(zhuǎn)速差檢測(cè)手段133及頻寬比指令手段134上。
頻寬比指令手段134參照數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器136的「PWM頻寬比/指令轉(zhuǎn)速表」TR生成與轉(zhuǎn)速指令對(duì)應(yīng)的頻寬比的PWM信號(hào)加在變頻器控制電路135上。轉(zhuǎn)速差檢測(cè)手段133根據(jù)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)手段檢測(cè)出的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)計(jì)算實(shí)際轉(zhuǎn)速，再與轉(zhuǎn)速指令比較，將其偏差信號(hào)加在頻寬比指令手段134上。而頻寬比指令手段134根據(jù)轉(zhuǎn)速差檢測(cè)手段133輸出的轉(zhuǎn)速差信號(hào)，對(duì)PWM信號(hào)的頻寬比進(jìn)行修正，使轉(zhuǎn)速差為0。變頻器控制電路135按照該P(yáng)WM信號(hào)對(duì)構(gòu)成變頻器主回路118的開(kāi)關(guān)元件組進(jìn)行通斷控制。
另一方面，通電模式切換手段137接收來(lái)自通信控制部131的信號(hào)，判定設(shè)定的控制模式。這時(shí)，控制模式如果是包含直流電壓優(yōu)先通電方式M1的圖3中的控制模式①，則參照「短路通電時(shí)間/頻寬比表」TA，生成短路通電信號(hào)加在通電控制電路116上。這時(shí)，從「短路通電時(shí)間/頻寬比表」TA讀出與頻寬比指令手段輸出的頻寬比對(duì)應(yīng)的短路通電時(shí)間，以過(guò)零檢測(cè)器114檢測(cè)出過(guò)零點(diǎn)為基準(zhǔn)輸出短路通電信號(hào)。然后，在交流輸入電流比設(shè)定電流值I1小的范圍以非短路通電模式M0運(yùn)行，在交流輸入電流比I1大的范圍以直流電壓優(yōu)先運(yùn)行模式M1運(yùn)行。在控制模式②的情況下參照「短路通電時(shí)間/頻寬比表」TA，在交流輸入電流比電流I1小的范圍以非短路通電模式運(yùn)行，在交流輸入電流比I1大，PWM信號(hào)的頻寬比達(dá)到100％之前以直流電壓優(yōu)先運(yùn)行模式M1運(yùn)行，在頻寬比為100％的狀態(tài)下參照「變換器開(kāi)關(guān)時(shí)間修正值表」TS，以轉(zhuǎn)速優(yōu)先通電方式M3運(yùn)行。還有，在通電模式切換手段137在以直流電壓優(yōu)先運(yùn)行模式M1運(yùn)行中用過(guò)電壓檢測(cè)器121檢測(cè)過(guò)電壓時(shí)參照「變換器開(kāi)關(guān)時(shí)間修正值表」TS進(jìn)行修正，使短路通電時(shí)間縮短。
接著，通電模式切換手段137，根據(jù)通信控制部131的輸出信號(hào)判定通電控制模式的判斷結(jié)果如果是控制模式③，就在PWM信號(hào)的頻寬比達(dá)到設(shè)定的頻寬比之前以非短路通電模式運(yùn)行，一旦超過(guò)設(shè)定頻寬比，則參照上述表TS以轉(zhuǎn)速優(yōu)先通電方式M1運(yùn)行。
接著，通電模式切換手段137，根據(jù)通信控制部131的輸出信號(hào)判定通電控制模式的判斷結(jié)果如果是包含高功率因數(shù)優(yōu)先通電方式M2的圖3中的控制模式④，就參照「短路通電時(shí)間/頻寬比表」TB，生成短路通電信號(hào)加在通電控制電路116上。這時(shí)，從「短路通電時(shí)間/頻寬比表」TB讀出與交流輸入電流檢測(cè)器113的檢測(cè)值對(duì)應(yīng)的短路通電時(shí)間，以過(guò)零檢測(cè)器114檢測(cè)出的過(guò)零點(diǎn)為基準(zhǔn)輸出短路通電信號(hào)。然后，在交流輸入電流比I1小的范圍以非短路通電模式M0運(yùn)行，在交流輸入電流比I1大的范圍以高功率因數(shù)優(yōu)先通電方式M2運(yùn)行。
由于控制模式①～④都這樣在交流輸入電流小的范圍以禁止短路通電的非短路通電方式運(yùn)轉(zhuǎn)，可以抑制直流電壓的過(guò)分上升，由于沒(méi)有必要增加變頻器主回路的通斷次數(shù)，以此可以減少漏電流的發(fā)生。從而，在使用容易增加從壓縮機(jī)機(jī)殼的漏電流的用HFC(hydrofluorocarbon)制冷的空調(diào)機(jī)和制冷裝置中，采用本實(shí)施形態(tài)的控制可以提高使用HFC制冷劑的空調(diào)機(jī)和制冷裝置的可靠性和安全性能。
HFC制冷劑的具體成份可以使用R32(二氟甲烷；difluoromethane)與R125(五氟乙烷；pentafluoroethane)各大約50重量％混合而成的R410A。
但是，在以控制模式④運(yùn)轉(zhuǎn)中，從非短路通電方式M0轉(zhuǎn)移到高功率因數(shù)優(yōu)先通電方式M2時(shí)，或是在以控制模式①或②運(yùn)轉(zhuǎn)中從非短路通電方式M0轉(zhuǎn)移到直流電壓優(yōu)先通電方式M1時(shí)，交流輸入電流波形發(fā)生變化。該電流波形的變化以電流檢測(cè)值的誤差出現(xiàn)。修正該誤差用的修正值在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器136作為「交流輸入電流修正值」CA存儲(chǔ)。因此，通電方式切換手段137在進(jìn)行通電方式切換時(shí)對(duì)交流輸入電流檢測(cè)器113的電流檢測(cè)值進(jìn)行修正，從表TA、TB讀出與此相應(yīng)的短路通電時(shí)間，生成短路通電信號(hào)。
又，在控制模式①、②、④，從非短路通電方式M0轉(zhuǎn)移到直流電壓優(yōu)先通電方式M1或高功率因數(shù)優(yōu)先通電方式M2時(shí)，由于直流電壓急劇上升，壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)119的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)發(fā)生變化，發(fā)生「蜂鳴聲」。通電方式切換手段137具備防止這種「蜂鳴聲」發(fā)生的功能。作為防止「蜂鳴聲」發(fā)生的方法，可以如圖7所示，使在交流電壓V的每一過(guò)零點(diǎn)輸出的短路通電脈沖FP的寬度以T1、T1、T2(＞T1)、T2、T3(＞T2)T3……這樣的順序依次擴(kuò)大，回到原來(lái)的「短路通電時(shí)間/頻寬比表」TB的值，也可以如圖8所示，加大剛進(jìn)行過(guò)通電方式切換后的短路通電脈沖FP的輸出間隔，然后慢慢使通電間隔變小，變成在交流電壓的每一過(guò)零點(diǎn)發(fā)生。
又，像控制模式①、②、④那樣，從非短路通電方式M0轉(zhuǎn)移到直流電壓優(yōu)先通電方式M1或高功率因數(shù)優(yōu)先通電方式M2時(shí)，電抗器容易產(chǎn)生電磁聲。作為防止這種情況產(chǎn)生的方法，像圖10所示那樣，在短路通電脈沖FP的后面多次使用短時(shí)間的短路通電脈沖FS可以得到消音效果。
但是，也有必要確認(rèn)上述強(qiáng)制通電回路115是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)。因此在本實(shí)施形態(tài)中設(shè)置通電狀態(tài)判定手段138。在這種情況下，在直流電壓優(yōu)先通電方式M1、高功率因數(shù)優(yōu)先通電方式M2及轉(zhuǎn)速優(yōu)先通電方式M3的交流輸入電流及頻寬比比在非短路通電方式M0的交流輸入電流及頻寬比大。因此，如圖9所示，對(duì)交流輸入電流I設(shè)定閾值Ir，對(duì)頻寬比也設(shè)定閾值Dr，在交流輸入電流I＞Ir，并且頻寬比D＞DT時(shí)，判定為強(qiáng)制通電回路正常運(yùn)行，將該信息作為控制信息送回室內(nèi)控制部103，在室內(nèi)控制部103的顯示器107顯示。這時(shí)閾值Ir、Dr，依照額定等而改變，因此預(yù)先利用模擬或?qū)嶒?yàn)選定好最合適的數(shù)值。
于是，盡管設(shè)定于電流通電方式，如果不使強(qiáng)制通電回路正常運(yùn)轉(zhuǎn)的內(nèi)容顯示于室內(nèi)控制部103的顯示器107上，則可以判定為強(qiáng)制通電回路異常。即使是判定為異常的情況下，也可以通過(guò)禁止強(qiáng)制通電回路短路通電，以非短路通電方式繼續(xù)。
還有，作為判定是否以短路通電方式運(yùn)轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)易方法，可以是根據(jù)例如頻寬比的增大份額是否超過(guò)規(guī)定值，或是根據(jù)交流輸入電流的增大份額是否超過(guò)規(guī)定值判別。
圖1所示的強(qiáng)制通電回路115將二極管D3～D6作橋式連接，將其交流端子連接于交流電源線(xiàn)上，在直流端子間形成連接晶體管Q的結(jié)構(gòu)，因此，一旦晶體管短路，變換器就失去本身的功能，就不能驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)119。本實(shí)施形態(tài)中由于在強(qiáng)制通電路徑上連接熔斷器F，如果晶體管Q短路，熔斷器F立即熔斷，將強(qiáng)制通電回路115切斷。因此，即使強(qiáng)制通電回路115失去功能，也能夠借助于非短路通電方式M0繼續(xù)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)119。
又，在上述實(shí)施形態(tài)中，通電方式切換手段根據(jù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)輸出強(qiáng)制通電脈沖，但是也可以將上述存儲(chǔ)手段與通電方式切換手段設(shè)置于短路通電專(zhuān)用的常規(guī)LSI或IC中，輸出并控制短路通電脈沖，在這種情況下，用軟件處理消除了時(shí)間延遲，使高精度處理成為可能。
又，上述實(shí)施形態(tài)中使用了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，但是，這些功能也可以使用微電腦根據(jù)交流輸入電流或壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速或PWM信號(hào)的頻寬比計(jì)算短路通電時(shí)間(或短路通電時(shí)間的修正值)，再把來(lái)自過(guò)零檢測(cè)器的過(guò)零信號(hào)輸出到微電腦，利用微電腦內(nèi)的時(shí)間繼電器生成短路通電脈沖的結(jié)構(gòu)，在這種情況下反而有不使用IC也可以的優(yōu)點(diǎn)。而且在這種情況下對(duì)壓縮機(jī)負(fù)載的判斷不必使用直流電壓檢測(cè)器。
又，在上述實(shí)施形態(tài)中，以交流輸入電流達(dá)到I1為條件，從非短路通電方式M0轉(zhuǎn)移到直流電壓優(yōu)先通電方式M1、高功率因數(shù)優(yōu)先通電方式M2，但也可以采用在壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，交流輸入電流超過(guò)規(guī)定值，PWM電壓的頻寬比超過(guò)規(guī)定值的邏輯積條件成立時(shí)，能夠從非短路通電方式M0轉(zhuǎn)移到直流電壓優(yōu)先通電方式M1、高功率因數(shù)優(yōu)先通電方式M2的結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)不受噪聲影響的可靠的運(yùn)轉(zhuǎn)控制。
由上述說(shuō)明可知，采用實(shí)施第1實(shí)施例所示的本發(fā)明，由于具備將交流電源提供的交流電壓變換為直流電壓的變換器裝置、將變換器裝置變換過(guò)的直流電壓變換為PWM電壓，提供給形成制冷循環(huán)的壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)的變頻器裝置、串聯(lián)連接于變換器的電源側(cè)的電抗器、包含強(qiáng)制使交流電源與電抗器短路通電的開(kāi)關(guān)元件的強(qiáng)制通電回路，以及設(shè)定利用強(qiáng)制通電回路的短路通電控制電源的功率因數(shù)或直流電壓的短路通電方式、設(shè)定禁止設(shè)定短路通電的非短路通電方式中的某一個(gè)的通電控制模式的設(shè)定手段，在交流輸入電流小于規(guī)定值時(shí)以非短路通電方式運(yùn)轉(zhuǎn)，以此能夠達(dá)到對(duì)直流上升引起的電動(dòng)機(jī)漏電流增加、電源功率因數(shù)惡化防患于未然的效果。
下面對(duì)本發(fā)明第2實(shí)施例加以說(shuō)明。
圖11是本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)控制裝置的第2實(shí)施例的結(jié)構(gòu)方框圖。在該圖中，具備將市電的交流電源201的交流電壓變換為直流電壓的變換器裝置210、將該變換器裝置210的直流電壓變換為可變電壓可變頻率的交流電壓提供給電動(dòng)機(jī)202的變頻器裝置220、控制對(duì)變換器裝置210的輸出電壓不足的部分進(jìn)行補(bǔ)償?shù)碾妷貉a(bǔ)償部230，以及將根據(jù)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速?zèng)Q定手段203的轉(zhuǎn)速指令選擇變換器裝置210和變頻器裝置220的運(yùn)轉(zhuǎn)方式的輸出運(yùn)轉(zhuǎn)方式指令的運(yùn)轉(zhuǎn)方式切換手段240。其中變換器裝置210由電抗器211、整流電路212、平滑電容器213及強(qiáng)制通電回路214構(gòu)成。這里，交流電源201的一端上連接電抗器211的一端，該電抗器211的另一端上連接整流電路212的單向輸入端。交流電源201的另一端與整流電路212的另一輸入端相連而電抗器211的另一端與交流電源201的另一端之間連接著強(qiáng)制通電回路214。還在整流電路212的正負(fù)輸出端之間連接著平滑電容器213。
又，變頻器裝置220由變頻器主回路221、位置檢測(cè)器222、變頻器控制電路223轉(zhuǎn)速檢測(cè)手段224及轉(zhuǎn)速差檢測(cè)手段225構(gòu)成。這里，變頻器主回路221由開(kāi)關(guān)元件作三相橋式連接構(gòu)成，其輸入端連接于變換器210的輸出端，即整流電路212的直流電壓輸出端，其輸出端上連接電動(dòng)機(jī)202。位置檢測(cè)器222檢測(cè)電動(dòng)機(jī)202的轉(zhuǎn)子位置，轉(zhuǎn)速檢測(cè)手段224從其位置檢測(cè)信號(hào)檢測(cè)出電動(dòng)機(jī)202的實(shí)際轉(zhuǎn)速。位置檢測(cè)器222的位置檢測(cè)信號(hào)也加在變頻器控制電路223上。轉(zhuǎn)速差檢測(cè)手段225根據(jù)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速?zèng)Q定手段203輸出的電動(dòng)機(jī)的指令轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速檢測(cè)手段224檢測(cè)出的實(shí)際轉(zhuǎn)速的差、即將轉(zhuǎn)速差計(jì)算并加在變頻器控制電路223上。變頻器控制電路223以位置檢測(cè)器222的輸出信號(hào)為基準(zhǔn)，對(duì)變頻器主回路221進(jìn)行控制，使轉(zhuǎn)速差檢測(cè)手段225輸出的轉(zhuǎn)速差為零，或按照電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速?zèng)Q定手段203的基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速對(duì)變頻器主回路221進(jìn)行控制。
還有，電壓補(bǔ)償部230由過(guò)零檢測(cè)器231、通電區(qū)間決定手段232及通電控制電路233構(gòu)成。在這種情況下，過(guò)零檢測(cè)器231檢測(cè)交流電源201的交流電壓的過(guò)零點(diǎn)，將其定時(shí)信號(hào)加在通電控制電路233上，通電區(qū)間決定手段232決定使轉(zhuǎn)速差檢測(cè)手段225檢測(cè)出的轉(zhuǎn)速差為零的短路通電區(qū)間。通電控制電路233在每一過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)出的時(shí)刻使強(qiáng)制通電回路214導(dǎo)通由通電區(qū)間決定手段232決定的時(shí)間。
又，運(yùn)轉(zhuǎn)方式切換手段240根據(jù)變頻器控制電路223檢測(cè)出的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的頻寬比的變動(dòng)范圍是否超過(guò)規(guī)定值而區(qū)分為低負(fù)載(低速)區(qū)域和高負(fù)載(高速)區(qū)域，相應(yīng)于各負(fù)載區(qū)域，將第1、第2運(yùn)轉(zhuǎn)方式指令加在變頻器控制電路223及電壓補(bǔ)償部230上。
而且，上述電動(dòng)機(jī)是具備永磁體轉(zhuǎn)子的無(wú)整流子電動(dòng)機(jī)，將電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)發(fā)生的感應(yīng)電壓作為信號(hào)取入，根據(jù)該信號(hào)檢測(cè)出轉(zhuǎn)子的位置和轉(zhuǎn)速。
圖12是表示上述變換器裝置210的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的電路圖。該變換器裝置210是與本申請(qǐng)相同的申請(qǐng)人在日本提出的申請(qǐng)?zhí)卦钙?-74675號(hào)中提出的，下面對(duì)其進(jìn)行大概說(shuō)明。
整流電路212是二極管DH、DL、D3、D4構(gòu)成的全波整流電路。二極管DH與DL的連接點(diǎn)通過(guò)電抗器211連接于交流電源201的一端。二極管D3、D4的連接點(diǎn)連接于交流電源201的另一端。又，整流電路212的直流輸出端之間，即在二極管D3和D4的串聯(lián)連接電路的兩端連接中間電容器CH和CL的串聯(lián)連接電路，再在二極管D3和D4的連接點(diǎn)上連接中間電容器CH和CL的連接點(diǎn)。又在中間電容器CH和CL的串聯(lián)連接電路上連接平滑用的電容器CD。
而且，強(qiáng)制通電電路214由二極管D5～D8構(gòu)成的全波整流二極管橋式電路、控制其電流的晶體管Q，以及向該晶體管的基極通提供驅(qū)動(dòng)電流的基極驅(qū)動(dòng)電路G構(gòu)成。而晶體管Q使用IGBT。
為了容易理解，對(duì)具有上述結(jié)構(gòu)的第2實(shí)施例的動(dòng)作，在使用以開(kāi)關(guān)、加法器、減法器等表達(dá)的圖13的動(dòng)作說(shuō)明圖作大概說(shuō)明之后，將詳細(xì)進(jìn)行說(shuō)明。
首先，以Ns表示電動(dòng)機(jī)202的指令轉(zhuǎn)速，以Na表示其實(shí)際轉(zhuǎn)速。減法器251將指令轉(zhuǎn)速Ns減去實(shí)際轉(zhuǎn)速Na，輸出轉(zhuǎn)速差ΔN。另一方面，運(yùn)轉(zhuǎn)方式切換手段240將變頻器223輸出的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的頻寬比Da的變動(dòng)范圍根據(jù)切換頻寬比D1區(qū)分為2個(gè)區(qū)域，即Da≤D1的低負(fù)載區(qū)域和Da＜D1的高負(fù)載區(qū)域，分別輸出第1、第2運(yùn)轉(zhuǎn)方式指令。
接著，在脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的頻寬比Da處于低負(fù)載區(qū)域時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)方式切換手段240作為第1運(yùn)轉(zhuǎn)方式指令將開(kāi)關(guān)253、254保持于SW1一側(cè)，將從減法器252輸出的轉(zhuǎn)速差ΔN加在變頻器控制電路223上，使電壓補(bǔ)償部230的動(dòng)作處于停止?fàn)顟B(tài)，使其實(shí)質(zhì)上停止起作用。這時(shí)變頻器控制電路223利用改變脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的頻寬比及頻率(在通常的可變速區(qū)域中使頻寬比與頻率成比例，因此在下面的說(shuō)明中除了特別的場(chǎng)合外，將對(duì)頻率的敘述加以省略)進(jìn)行改變PWM的頻寬比和速度反饋的控制，以使轉(zhuǎn)速差ΔN為零。
接著，在電動(dòng)機(jī)202處于高負(fù)載區(qū)域時(shí)，運(yùn)轉(zhuǎn)方式切換手段240作為第2運(yùn)轉(zhuǎn)方式指令將開(kāi)關(guān)253、254切換到SW2一側(cè)。借助于此，可以將指令轉(zhuǎn)速Ns原封不動(dòng)地加在變頻器控制回路223上，同時(shí)使電壓補(bǔ)償部230能夠進(jìn)行補(bǔ)償動(dòng)作。這時(shí)變頻器控制電路223與指令轉(zhuǎn)速Ns成比例地改變脈沖寬度調(diào)制波形的頻寬比Ds，在高負(fù)載區(qū)域具有高于設(shè)定轉(zhuǎn)速Nm，頻寬比為100％的數(shù)據(jù)表256。因此，控制變頻器主回路221，使得頻寬比隨著指令轉(zhuǎn)速Ns的上升而變大，在大于轉(zhuǎn)速Nm時(shí)頻寬比保持于100％。另一方面，由于加在變頻器主回路221的直流電壓隨著頻寬比的增加而下降，為了控制補(bǔ)償該下降量，即控制減法器251輸出的轉(zhuǎn)速差ΔN為零，使直流電壓上升，實(shí)行改變PAM強(qiáng)制通電、速度反饋的控制，使電壓補(bǔ)償部230與轉(zhuǎn)速差ΔN的增加成比例地增加強(qiáng)制通電回路的短路通電時(shí)間。
接著，在電動(dòng)機(jī)202的指令轉(zhuǎn)速Ns達(dá)到轉(zhuǎn)速Nm時(shí)，在數(shù)據(jù)表256頻寬比成為定值100％。其結(jié)果是，變頻器控制回路223一邊保持頻寬比為100％不變，繼續(xù)進(jìn)行根據(jù)指令轉(zhuǎn)速Ns只改變頻率的控制，一邊使強(qiáng)制通電回路的短路通電時(shí)間發(fā)生變化，實(shí)行改變PAM強(qiáng)制通電、速度反饋的控制。
上面使用圖13對(duì)第2實(shí)施例的動(dòng)作的大概情況作出了說(shuō)明，下面還參照?qǐng)D14和圖15對(duì)圖11和圖12所示的第2實(shí)施例的動(dòng)作進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。首先就表示其詳細(xì)電路的圖12對(duì)變換器裝置210的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。
在交流電源201的正半周，充電電流通過(guò)電抗器211和二極管DH流往中間電容器CH。這時(shí)二極管D4形成其放電回路，使中間電容器CL不能反向充電。而在交流電源201的負(fù)半周，充電電流通過(guò)電抗器211和二極管DL流往中間電容器CL。這時(shí)二極管D4形成其放電回路，使中間電容器CH不能反向充電。
由于中間電容器CH和CL被充電，各端點(diǎn)間存在相同方向的電壓，即只要畫(huà)面上存在著向上的電壓，因此二極管D3、D4實(shí)質(zhì)上不起作用，而后，中間電容器CH通過(guò)二極管DH充電，中間電容器CL通過(guò)二極管DL充電。
這樣一來(lái)，串聯(lián)連接的電容器CL和CH的端電壓之和加在平滑電容器CD的兩端，對(duì)該平滑電容器CD充電?？偠灾弥虚g電容器CL和CH的充電電荷的放電對(duì)平滑電容器CD充電。該平滑電容器CD的兩端電壓作為變換器裝置210的輸出提供給變頻器裝置220。強(qiáng)制通電回路214在每一次將交流電源201加在整流電路212的交流電壓的過(guò)零點(diǎn)時(shí)，借助于通電控制電路233的輸出，由基極驅(qū)動(dòng)電路G在規(guī)定的時(shí)間向晶體管Q提供基極電流。每當(dāng)晶體管Q處于導(dǎo)通狀態(tài)，使電抗器211與交流電流強(qiáng)制短路，利用短路通電取得積蓄能量的效果。通常，越是擴(kuò)展強(qiáng)制短路電流的短路通電區(qū)間，流過(guò)的電流越大，那時(shí)，一旦使晶體管Q1截止，電抗器211的能量即流入平滑用電容器CD，使直流輸出電壓增大。
另外，直流無(wú)電刷電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與反電動(dòng)勢(shì)Vf具有圖14所示的關(guān)系。對(duì)其進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的變頻器裝置220在反向電壓Vf上加以與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相應(yīng)的電壓VT所得到的電壓，以PWM的頻寬比調(diào)制，以此實(shí)施速度控制。亦即對(duì)無(wú)電刷電動(dòng)機(jī)施加的電壓VM表示如下式。
VM＝k×(Vf+VT) ……(1)其中，k為比例常數(shù)，Vf為速度電動(dòng)勢(shì)常數(shù)，VT轉(zhuǎn)矩分壓。
變頻器裝置以直流輸入電壓為一定，改變所有的脈沖寬度調(diào)制波形(PWM)的頻寬比，控制(Vf+VT)。或是在直流電壓可變的系統(tǒng)中，電壓控制全部在變換器一側(cè)實(shí)施，變頻器只起換流作用。其中前者相當(dāng)于PWM方式，后者相當(dāng)于PAM方式。
圖11所示的第2實(shí)施例兼?zhèn)溥@兩種運(yùn)轉(zhuǎn)方式，具有使變頻器裝置220分擔(dān)相當(dāng)于Vf的電壓，使變換器裝置210分擔(dān)相當(dāng)于VT的電壓的結(jié)構(gòu)。
因此，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速?zèng)Q定手段203根據(jù)負(fù)載狀態(tài)計(jì)算對(duì)電動(dòng)機(jī)202的設(shè)定轉(zhuǎn)速Ns并加在變頻器裝置220上。
在變頻器裝置220，位置檢測(cè)器222檢測(cè)出電動(dòng)機(jī)202的轉(zhuǎn)子位置，將該位置檢測(cè)信號(hào)加在變頻器控制電路223和轉(zhuǎn)速檢測(cè)手段224上。轉(zhuǎn)速檢測(cè)手段224根據(jù)該位置檢測(cè)信號(hào)檢測(cè)出電動(dòng)機(jī)202的實(shí)際轉(zhuǎn)速Na，將該檢測(cè)信號(hào)加在轉(zhuǎn)速差檢測(cè)手段225上。轉(zhuǎn)速差檢測(cè)手段225從指令轉(zhuǎn)速Ns減去實(shí)際轉(zhuǎn)速Na，檢測(cè)出轉(zhuǎn)速差ΔN加在變頻器控制電路223上，變頻器控制電路223以位置檢測(cè)器222的位置檢測(cè)信號(hào)為基準(zhǔn)，對(duì)構(gòu)成變頻器主回路221的開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行通斷控制。
變頻器控制電路223在控制變頻器主回路221時(shí)按照運(yùn)轉(zhuǎn)方式切換手段240的運(yùn)轉(zhuǎn)方式指令實(shí)行PWM調(diào)制控制。亦即運(yùn)轉(zhuǎn)方式切換手段240如圖15所示，以規(guī)定值D1為界將PWM頻寬比D的變動(dòng)范圍區(qū)分為低負(fù)載區(qū)域與高負(fù)載區(qū)域，在低負(fù)載區(qū)域，將使PWM波形的頻寬比Da改變的PWM方式1的指令加在變頻器控制電路223上，以使轉(zhuǎn)速差ΔN為零。又，運(yùn)轉(zhuǎn)方式切換手段240在高負(fù)載區(qū)域?qū)凑罩噶钷D(zhuǎn)速Ns使PWM波形的頻寬比和頻率發(fā)生變化的、按上述數(shù)據(jù)表為依據(jù)的PWM方式2的指令加到變頻器控制電路223上，同時(shí)將控制變換器裝置210的電壓的PAM方式指令加在通電區(qū)間決定手段232上，使轉(zhuǎn)速差為零。然後按照數(shù)據(jù)表，如果指令轉(zhuǎn)速Ns大于設(shè)定轉(zhuǎn)速Nm，則將使PWM波形的頻寬比原封不動(dòng)保持100％，只使頻率發(fā)生變化的指令加在變頻器控制電路223上，同時(shí)繼續(xù)將令變換器裝置210的直流電壓增加的PAM方式指令加在通電區(qū)間決定手段232上，以使轉(zhuǎn)速差ΔN為零。
其結(jié)果是，變頻器控制電路223如圖15(a)所示，在低負(fù)載區(qū)域進(jìn)行改變頻寬比的PWM方式1的控制，使指令轉(zhuǎn)速Ns與實(shí)際轉(zhuǎn)速Na的差ΔN為零。而在高負(fù)載區(qū)域，根據(jù)指令轉(zhuǎn)速Ns進(jìn)行控制PWM的頻寬比的PWM方式2的控制。還有，變頻器控制電路223內(nèi)藏的數(shù)據(jù)表決定為，在轉(zhuǎn)速指令Ns等于Nm時(shí)PWM的頻寬比為100％。
通常，在用變頻器裝置對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制時(shí)，隨著PWM頻寬比的增加，變換器裝置210的輸出電壓如圖15(b)中的虛線(xiàn)V0所示，逐步減少。這時(shí)，由于產(chǎn)生指令轉(zhuǎn)速Ns與實(shí)際轉(zhuǎn)速Na之差，通電區(qū)間決定手段232決定能夠使轉(zhuǎn)速差ΔN為零的短路通電區(qū)域。又，加上PAM方式指令，以便通電控制電路233以過(guò)零點(diǎn)為基準(zhǔn)控制短路通電時(shí)間。圖15(c)表示電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ns上升時(shí)強(qiáng)制通電回路214的短路通電時(shí)間變化的結(jié)果。而且，該短路通電時(shí)間如圖13所示，隨轉(zhuǎn)速差的變化而線(xiàn)性增大。而相應(yīng)于該通電時(shí)間的增大，變換器裝置210的輸出電壓在PWM頻寬比達(dá)到100％之前大致保持一定。
而一旦指令轉(zhuǎn)速Ns超過(guò)設(shè)定轉(zhuǎn)速Nm，變頻器控制短路223即保持PWM的頻寬比為100％不變而只改變頻率。另一方面，在電壓補(bǔ)償部230，繼續(xù)以強(qiáng)制通電回路214對(duì)強(qiáng)制短路通電的時(shí)間繼續(xù)控制，以使轉(zhuǎn)速差ΔN為零。其結(jié)果如圖15(c)所示，隨著轉(zhuǎn)速N的增大，短路通電時(shí)間變長(zhǎng)，變換器裝置210的輸出電壓上升如圖15(b)所示。
于是，采用本第2實(shí)施例，由于在低負(fù)載區(qū)域強(qiáng)制通電回路不進(jìn)行短路通電，可以防止低負(fù)載時(shí)的變換器裝置的輸出電壓過(guò)度上升，可以減少漏電流。
而且，由于根據(jù)PWM的頻寬比判別負(fù)載變化，可以不必使用直接檢測(cè)負(fù)載變動(dòng)的交流輸入電流檢測(cè)器，形成簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)。而且即使發(fā)生交流電源的電壓、頻率的變動(dòng)和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的變動(dòng)，也能夠使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與指令轉(zhuǎn)速一致。
又，采用本第2實(shí)施例，在將變換器裝置的直流輸出用變頻器裝置變換為交流提供給電動(dòng)機(jī)的時(shí)候，變換器裝置能補(bǔ)償變頻器裝置變速能力的不足。
但是，構(gòu)成強(qiáng)制通電回路214的IGBT，如果在高負(fù)載區(qū)域的短路通電時(shí)間如果長(zhǎng)了，就有因溫度上升而受到破壞的可能。因此設(shè)置檢測(cè)IGBT溫度的溫度傳感器，采取在檢測(cè)出的溫度達(dá)到預(yù)定值時(shí)，使電壓補(bǔ)償部230停止動(dòng)作的結(jié)構(gòu)，這樣就能夠防止IGBT受破壞于未然。
又，為了防止控制的振蕩，構(gòu)成電壓補(bǔ)償部230的通電區(qū)間決定手段232也可以在PWM的頻寬比增大時(shí)和減少時(shí)使其具有磁滯特性，決定短路通電區(qū)間。
又，本第2實(shí)施例由于能夠抑制漏電流，在制冷循環(huán)所用的制冷劑采用HFC構(gòu)成的單一或混合制冷劑的制冷循環(huán)裝置上使用上述電動(dòng)機(jī)控制裝置可以提高可靠性和安全性。這種HFC制冷劑可以使用例如R32(difluoromethane)與R125(pentafluoroethane)各大約50重量％混合的R410A。
圖16是表示變換器裝置210的其他結(jié)構(gòu)例的電路圖。在圖中與圖12相同的要素標(biāo)以相同的符號(hào)，省略其說(shuō)明。這種裝置是將晶體管Q并聯(lián)連接于構(gòu)成全波整流電路的二極管DH、DL的串聯(lián)連接電路上，將通電控制回路233連接于其基極驅(qū)動(dòng)電路G的裝置，形成除去圖12所述的二極管D5～D8的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)。
在這圖16中，在交流電源201的正半周，充電電流通過(guò)電抗器211和二極管DH流入中間電容器CH。這時(shí)，二極管D4形成其放電電路，使中間電容器CL不能反向充電。而在交流電源201的負(fù)半周，充電電流通過(guò)電抗器211和二極管DL流入中間電容器CL。這時(shí)，二極管D4形成其放電電路，使中間電容器CH不能反向充電。
中間電容器CH和CL充電，只要各端點(diǎn)間存在相同方向的電壓，也就是圖上的向上的電壓，二極管D3、D4實(shí)質(zhì)上不起作用，然後，中間電容器CH通過(guò)二極管DH進(jìn)行充電，中間電容器CL通過(guò)二極管DL進(jìn)行充電。
于是，串聯(lián)連接的電容器CL與CH的端子電壓之和加在平滑電容器CD的兩端，使該平滑電容器CD充電。也就是，利用中間電容器CL和CH充電的電荷的放電對(duì)平滑電容器CD進(jìn)行充電。該平滑電容器CD的兩端電壓作為變換器裝置210的輸出提供給變頻器裝置20。
每當(dāng)交流電源201加在整流器212的交流電壓經(jīng)過(guò)過(guò)零點(diǎn)時(shí)，強(qiáng)制通電回路214就利用通電控制電路233的輸出從基極驅(qū)動(dòng)電路G向晶體管Q提供基極電流。每當(dāng)晶體管Q處于導(dǎo)通狀態(tài)，就強(qiáng)制使電流流入電抗器211。在這種情況下，越是擴(kuò)大強(qiáng)制電流的短路通電區(qū)間就越是流過(guò)大電流，這時(shí)，一旦使晶體管Q處于截止?fàn)顟B(tài)，電抗器211的能量就流入平滑用電容器CD，使直流輸出電壓增大。
因此，利用圖16所示的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的變換器裝置210也能夠?qū)崿F(xiàn)與上述實(shí)施形態(tài)相同的動(dòng)作。
圖17是表示本發(fā)明第3實(shí)施形態(tài)的結(jié)構(gòu)的方框圖。在圖中與圖11相同的要素標(biāo)以相同的符號(hào)，省略其說(shuō)明。該第3實(shí)施例在電壓補(bǔ)償部230中設(shè)置檢測(cè)變換器裝置210的輸出電壓的直流電壓檢測(cè)器234，同時(shí)設(shè)置將該檢測(cè)值與短路通電區(qū)間的關(guān)系線(xiàn)性化的數(shù)據(jù)表235。以此使通電區(qū)間決定手段232中的短路通電區(qū)間的決定更加容易。
還有，上述第2和第3實(shí)施例只是在以過(guò)零檢測(cè)器231檢測(cè)出交流電壓的過(guò)零點(diǎn)的時(shí)刻作為起點(diǎn)決定的通電區(qū)間強(qiáng)制使電抗器通電，而在交流電壓的瞬時(shí)值的絕對(duì)值接近平滑用電容器的兩端電壓的時(shí)刻才強(qiáng)制使其通電，以此可以提高其效果。因此也可以將檢測(cè)出過(guò)零點(diǎn)起經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間的時(shí)刻作為強(qiáng)制通電的起點(diǎn)。
圖18是使用上述電動(dòng)機(jī)控制裝置的空調(diào)機(jī)的實(shí)施形態(tài)的結(jié)構(gòu)的方框圖。這一實(shí)施形態(tài)使用圖11或圖16所示的電力變換裝置作為將交流電變換為直流電的裝置。變換器裝置210和變頻器裝置220以外的控制要素中，將電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速?zèng)Q定手段203裝入室內(nèi)控制部，將電壓補(bǔ)償部230和運(yùn)行方式切換手段240裝入室外控制部。
這種空調(diào)機(jī)以室內(nèi)機(jī)與室外機(jī)構(gòu)成，形成將室內(nèi)機(jī)連接于交流電源201的結(jié)構(gòu)。于是，在室內(nèi)機(jī)中交流電源201通過(guò)噪聲濾波器261向室內(nèi)控制部300提供工作電力。室內(nèi)控制部300上連接著接收遙控器263來(lái)的指令的收信部264、檢測(cè)室內(nèi)溫度的溫度傳感器265、顯示運(yùn)行狀態(tài)的顯示器266、通過(guò)未圖示出的室內(nèi)熱交換器的使風(fēng)在室內(nèi)循環(huán)的室內(nèi)電風(fēng)扇267、改變吹出的空氣的方向的百葉窗268。而在室外機(jī)中，交流電源201也通過(guò)噪聲濾波器262向變換器裝置210及室外控制部400提供工作電力。這時(shí)，室外控制部400上連接著檢測(cè)室外熱交換器的溫度的溫度傳感器271、根據(jù)運(yùn)行方式改變制冷劑的循環(huán)方向的四通閥272和向省略未圖示的室外熱交換器送風(fēng)的室外電風(fēng)扇273。
而且室內(nèi)控制部300和室外控制部400之間相互進(jìn)行著信息交換。
下面對(duì)具有上述結(jié)構(gòu)的空調(diào)機(jī)的動(dòng)作加以說(shuō)明。
首先，遙控裝置263向收信部264發(fā)送運(yùn)行開(kāi)始、運(yùn)行方式、室內(nèi)設(shè)定溫度、室內(nèi)電風(fēng)扇的風(fēng)速、風(fēng)向等指令。室內(nèi)控制部300據(jù)此在顯示器266上顯示運(yùn)行狀態(tài)等指令，在驅(qū)動(dòng)控制室內(nèi)電風(fēng)扇267和百葉窗268的同時(shí)，在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速?zèng)Q定手段203根據(jù)設(shè)定溫度與室內(nèi)溫度的差決定壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)202a的轉(zhuǎn)速，將指令轉(zhuǎn)速Ns與運(yùn)行方式信號(hào)一起發(fā)送到室外控制部400。
接著，室外控制部400根據(jù)運(yùn)行方式信號(hào)使四通閥272處于勵(lì)磁(或非勵(lì)磁)狀態(tài)，根據(jù)指令轉(zhuǎn)速Ns控制變換器裝置210和變頻器裝置220，同時(shí)利用溫度傳感器271的檢測(cè)信號(hào)等控制四通閥272進(jìn)行除霜運(yùn)行等動(dòng)作。又，在室外控制部400，運(yùn)行方式切換手段240和上面所述一樣判定是低負(fù)載區(qū)域還是高負(fù)載區(qū)域，輸出上述第1或第2運(yùn)行方式指令。根據(jù)這些運(yùn)行方式指令，變頻器裝置220實(shí)行脈沖寬度調(diào)制控制，電壓補(bǔ)償部230強(qiáng)制變換器裝置210短路通電，對(duì)電壓低下的部分進(jìn)行補(bǔ)償。
但是，空調(diào)機(jī)以暖氣方式運(yùn)行時(shí)的空調(diào)負(fù)載比以制冷方式運(yùn)行的空調(diào)負(fù)載要大得多。因此制冷運(yùn)行時(shí)壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)202a的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定得低，所以脈沖寬度調(diào)制控制引起的變換器210的輸出電壓下降很少。因此，在制冷運(yùn)行時(shí)即使省去靠電壓補(bǔ)償部230進(jìn)行的強(qiáng)制通電也可以不發(fā)生故障。據(jù)此可以簡(jiǎn)化微電腦等的處理。
因此，采用圖18所示的實(shí)施形態(tài)，可以提供能夠?qū)Ω督涣麟娫吹碾妷?、頻率變動(dòng)和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩變動(dòng)等情況的空調(diào)機(jī)。
而且能夠提供利用變頻器裝置將變換器裝置的直流電壓變換為交流電，提供給交流電動(dòng)機(jī)時(shí)，利用變換器裝置補(bǔ)償變頻器裝置的變換能力的不足的空調(diào)機(jī)。
又如圖19所示，在短路通電PD的規(guī)定時(shí)間之后，進(jìn)行比PD更短時(shí)間的短路通電，因此可以抑制電抗器發(fā)生的電磁噪聲。
從上面所述可知，采用第2和第3實(shí)施例所示的本發(fā)明，在低負(fù)載區(qū)域不利用強(qiáng)制通電回路進(jìn)行短路通電動(dòng)作，因此能夠防止低負(fù)載時(shí)變換器裝置輸出電壓的過(guò)度上升，能夠減少漏電流。
而且，由于根據(jù)PWM的頻寬比判別負(fù)載的變動(dòng)，所以不必使用直接檢測(cè)負(fù)載變動(dòng)的交流輸入電流的檢測(cè)器，可以采用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，具備將交流電源供給的交流電壓變換為直流電壓的變換器裝置、將用所述變換器裝置變換了的直流電壓變換為PWM電壓，提供給形成制冷循環(huán)的壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)的變頻器裝置、串聯(lián)連接于所述變換器裝置的電源側(cè)的電抗器、包含強(qiáng)制使所述電抗器與交流電源短路通電的開(kāi)關(guān)元件的強(qiáng)制通電回路，以及設(shè)定借助于所述強(qiáng)制電路的短路通電控制電源功率因數(shù)或直流電壓的短路通電方式和禁止所述短路通電的非短路通電方式中的任意一種的通電控制模式設(shè)定手段。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，交流輸入電流小于規(guī)定的電流值時(shí)，采用非短路通電方式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，在從非短路通電方式轉(zhuǎn)變到短路通電方式時(shí)，使所述短路通電時(shí)間慢慢延長(zhǎng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，在從短路通電方式轉(zhuǎn)變到非短路通電方式時(shí)，使短路通電時(shí)間慢慢縮短。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，在從非短路通電方式轉(zhuǎn)變到短路通電方式時(shí)，以規(guī)定數(shù)目的過(guò)零點(diǎn)之間的間隔開(kāi)始短路通電，慢慢使短路通電的間隔變小。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，所述通電控制模式設(shè)定手段，具有借助于上述強(qiáng)制通電回路的短路通電將所述變換器裝置輸出的直流電壓抑制于規(guī)定的電壓值以下的直流電壓優(yōu)先通電方式，和借助于上述強(qiáng)制通電回路的短路通電控制壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速優(yōu)先通電方式，設(shè)定禁止所述短路通電的非短路通電方式的任一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，所述通電控制模式設(shè)定手段在借助于上述強(qiáng)制通電回路的短路通電將所述變換器裝置輸出的直流電壓抑制于規(guī)定值以下的直流電壓優(yōu)先通電方式、借助于上述強(qiáng)制通電回路的短路通電，增減所述直流電壓，控制壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速優(yōu)先通電方式，以及不實(shí)行這些優(yōu)先控制的非短路通電方式中，設(shè)定根據(jù)交流輸入電流選擇切換單一的通電方式或多種通電方式的多種控制模式中的任一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，所述通電控制模式設(shè)定手段在借助于上述強(qiáng)制通電回路的短路通電將所述變換器裝置的電源功率因數(shù)控制于規(guī)定值以上的高功率因數(shù)優(yōu)先通電方式、借助于上述強(qiáng)制通電回路的短路通電，將所述變換器裝置輸出的直流電壓抑制在規(guī)定值以下的直流電壓優(yōu)先方式、借助于上述強(qiáng)制通電回路的短路通電，控制壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速優(yōu)先通電方式，以及不實(shí)行這些優(yōu)先控制的非短路通電模式中，設(shè)定根據(jù)交流輸入電流選擇切換單一的通電方式或多種通電方式的多種控制模式中的任一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，具備對(duì)于所述每一種通電方式，將對(duì)交流輸入電流的強(qiáng)制通電時(shí)間作為列表數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的存儲(chǔ)手段、檢測(cè)交流輸入電流的交流輸入電流檢測(cè)器、檢測(cè)交流電壓的過(guò)零點(diǎn)的過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)手段，以及按照所述通電控制模式設(shè)定手段設(shè)定的控制模式，對(duì)所述開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行導(dǎo)通、截止控制，只在與所述交流輸入電流檢測(cè)器的檢測(cè)值對(duì)應(yīng)的所述存儲(chǔ)手段存儲(chǔ)的短路通電時(shí)間，以交流電壓的過(guò)零點(diǎn)或從過(guò)零點(diǎn)起經(jīng)過(guò)規(guī)定的時(shí)間后的時(shí)刻作為開(kāi)始點(diǎn)，使上述強(qiáng)制通電回路通電的通電方式切換手段。
10.根據(jù)權(quán)利要求4～6中的任何一項(xiàng)所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，對(duì)多種通電方式進(jìn)行選擇切換的所述控制模式包含在所述PWM電壓的頻寬比未達(dá)到預(yù)先設(shè)定的頻寬比時(shí)用非短路通電方式；如果所述頻寬比達(dá)到設(shè)定的頻寬比，就轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)速優(yōu)先通電方式的控制模式。
11.根據(jù)權(quán)利要求4～6中的任何一項(xiàng)所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，對(duì)多種通電方式進(jìn)行選擇切換的所述控制模式包含在交流輸入電流小于規(guī)定的電流值時(shí)用非短路通電方式；在交流輸入電流超過(guò)規(guī)定的電流值時(shí)轉(zhuǎn)移到直流電壓優(yōu)先通電方式，如果所述PWM電壓的頻寬比達(dá)到設(shè)定的頻寬比，就轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)速優(yōu)先通電方式的控制模式。
12.根據(jù)權(quán)利要求4～6中的任何一項(xiàng)所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，對(duì)多種通電方式進(jìn)行選擇切換的所述控制模式包含在交流輸入電流小于規(guī)定的電流值時(shí)用非短路通電方式；在交流輸入電流超過(guò)規(guī)定的電流值時(shí)轉(zhuǎn)移到所述直流電壓通電方式的控制模式。
13.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，對(duì)多種通電方式進(jìn)行選擇切換的所述控制模式包含在交流輸入電流小于規(guī)定的電流值時(shí)用非短路通電方式；在交流輸入電流超過(guò)規(guī)定的電流值時(shí)轉(zhuǎn)移到所述高功率因數(shù)通電模式的控制模式。
14.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，對(duì)多種通電方式進(jìn)行選擇切換的所述控制模式由在交流輸入電流小于規(guī)定的電流值時(shí)用非短路通電方式，在交流輸入電流超過(guò)規(guī)定的電流值時(shí)轉(zhuǎn)移到所述直流電壓通電方式的第1控制模式、在交流輸入電流小于規(guī)定的電流值時(shí)用非短路通電方式，在交流輸入電流超過(guò)規(guī)定的電流值時(shí)轉(zhuǎn)移到直流電壓優(yōu)先通電方式，如果所述PWM電壓的頻寬比達(dá)到預(yù)先設(shè)定的設(shè)定頻寬比，就轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)速優(yōu)先通電方式的第2控制模式構(gòu)成。
15.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，對(duì)多種通電方式進(jìn)行選擇切換的所述控制模式由在交流輸入電流小于規(guī)定的電流值時(shí)用短路通電方式，在交流輸入電流超過(guò)規(guī)定的電流值時(shí)轉(zhuǎn)移到直流電壓優(yōu)先通電方式的第1控制模式、在交流輸入電流超過(guò)規(guī)定的電流值時(shí)轉(zhuǎn)移到直流電壓優(yōu)先通電方式，在所述PWM電壓的頻寬比達(dá)到設(shè)定頻寬比時(shí)轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)速優(yōu)先通電方式的第2控制模式，以及在所述PWM電壓的頻寬比小于預(yù)先設(shè)定的設(shè)定頻寬比時(shí)用非短路通電方式，在達(dá)到設(shè)定頻寬比時(shí)轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)速優(yōu)先通電方式的第3控制模式構(gòu)成。
16.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，對(duì)多種通電方式進(jìn)行選擇切換的所述控制模式由在交流輸入電流小于規(guī)定的電流值時(shí)用非短路通電方式，在交流輸入電流超過(guò)規(guī)定的電流值時(shí)轉(zhuǎn)移到所述直流電壓通電方式的第1控制模式、在交流輸入電流小于規(guī)定的電流值時(shí)用非短路通電方式，在交流輸入電流超過(guò)規(guī)定的電流值時(shí)轉(zhuǎn)移到直流電壓優(yōu)先通電方式，如果所述PWM電壓的頻寬比達(dá)到預(yù)先設(shè)定的設(shè)定頻寬比，則轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)速優(yōu)先通電方式的第2控制模式、在所述PWM電壓的頻寬比小于預(yù)先設(shè)定的設(shè)定頻寬比時(shí)用非短路通電方式，在所述頻寬比達(dá)到設(shè)定頻寬比時(shí)轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)速優(yōu)先通電方式的第3控制模式，以及在交流輸入電流小于規(guī)定的電流值時(shí)用非短路通電方式，在交流輸入電流超過(guò)規(guī)定的電流值時(shí)轉(zhuǎn)移到所述高功率因數(shù)通電模式的第4控制模式構(gòu)成。
17.一種空調(diào)機(jī)，使用權(quán)利要求4～6中的任何一項(xiàng)所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，根據(jù)空調(diào)機(jī)的運(yùn)行方式是冷氣運(yùn)行還是暖氣運(yùn)行切換所述控制模式。
18.一種空調(diào)機(jī)，使用權(quán)利要求5所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，所述通電控制模式設(shè)定手段在冷氣運(yùn)行方式下設(shè)定用所述第1控制模式，在暖氣運(yùn)行方式下設(shè)定用所述第2控制模式。
19.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，所述通電控制模式設(shè)定手段的控制模式具備在交流輸入電流達(dá)到允許的最大值時(shí)變更設(shè)定為所述高功率因數(shù)優(yōu)先方式的控制模式。
20.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，具備檢測(cè)交流電源的頻率的電源頻率檢測(cè)手段，所述存儲(chǔ)手段存儲(chǔ)與電源頻率對(duì)應(yīng)的通電時(shí)間修正值，所述通電方式切換手段在所述電源頻率檢測(cè)手段檢測(cè)出的頻率為規(guī)定的電源頻率以外的頻率時(shí)根據(jù)所述通電時(shí)間修正值對(duì)短路通電時(shí)間進(jìn)行修正。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，具備檢測(cè)交流電源的頻率的電源頻率檢測(cè)手段所述存儲(chǔ)手段將與所檢測(cè)出的第1、第2電源頻率分別對(duì)應(yīng)的短路通電時(shí)間加以存儲(chǔ)。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，所述存儲(chǔ)手段存儲(chǔ)對(duì)所述交流輸入電流檢測(cè)器得到的電流檢測(cè)值修正由于通電方式的不同而引起的這一部分電流波形差異的輸入電流修正值，，所述通電方式切換手段以規(guī)定的通電方式以外的通電方式用所述輸入電流修正值修正所述電流檢測(cè)值。
23.根據(jù)權(quán)利要求20～23中的任何一項(xiàng)所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，所述存儲(chǔ)手段為了生成與所述壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)的指令轉(zhuǎn)速相應(yīng)的頻寬比的PWM電壓，具備使指令頻寬比與指令轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的表，所述通電方式切換手段在所述壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，交流輸入電流超過(guò)規(guī)定值，PWM電壓的頻寬比超過(guò)規(guī)定值的邏輯積條件成立時(shí)以所述直流電壓優(yōu)先通電方式或高功率因數(shù)優(yōu)先通電方式運(yùn)行。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，所述強(qiáng)制通電回路具備在短路通電電流超過(guò)規(guī)定值時(shí)切斷通電回路的熔斷器。
25.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，具備在用所述交流輸入電流檢測(cè)器檢測(cè)出的交流輸入電流超過(guò)規(guī)定值，并且所述PWM電壓的頻寬比超過(guò)規(guī)定值時(shí)判定所述強(qiáng)制通電回路的動(dòng)作狀態(tài)為正常的通電狀態(tài)判定手段。
26.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，具備在從非短路通電方式切換到直流電壓優(yōu)先通電方式或高功率因數(shù)通電方式的時(shí)刻檢測(cè)出電流值增大的份額，在該增大的份額超過(guò)規(guī)定值時(shí)，判定為所述強(qiáng)制通電回路的動(dòng)作狀態(tài)正常的通電狀態(tài)判定手段。
27.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，具備在從非短路通電方式切換到直流電壓優(yōu)先通電方式或高功率因數(shù)通電方式的時(shí)刻檢測(cè)出頻寬比增大的份額，在該增大的份額超過(guò)規(guī)定值時(shí)，判定為所述強(qiáng)制通電回路的動(dòng)作狀態(tài)正常的通電狀態(tài)判定手段。
28.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，所述存儲(chǔ)手段及通電方式切換手段用專(zhuān)用的集成電路(IC)構(gòu)成。
29.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，具備在所述強(qiáng)制通電回路的開(kāi)關(guān)元件短路通電后，在比所述短路通電的通電時(shí)間更短的時(shí)間內(nèi)再次使所述開(kāi)關(guān)元件導(dǎo)通，使其短路通電的電抗器消音通電手段。
30.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，制冷循環(huán)所使用的制冷劑使用HFC。
31.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，具備包含檢測(cè)所述電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速的手段及檢測(cè)指令轉(zhuǎn)速與實(shí)際轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速差的檢測(cè)手段，對(duì)從所述變換器裝置輸出的直流電壓進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制提供給上述電動(dòng)機(jī)，同時(shí)在所述電動(dòng)機(jī)處于低負(fù)載區(qū)域時(shí)增減變頻器裝置的頻寬比，進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制，使所述轉(zhuǎn)速差為零的第1控制手段、在所述電動(dòng)機(jī)處于高負(fù)載區(qū)域時(shí)，對(duì)應(yīng)于指令轉(zhuǎn)速以預(yù)定的指令頻寬比進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制的第2控制手段，以及在處于所述低負(fù)載區(qū)域時(shí)使所述強(qiáng)制通電回路的短路通電不動(dòng)作，在處于所述高負(fù)載區(qū)域時(shí)變更所述強(qiáng)制通電回路的短路通電區(qū)間，使所述轉(zhuǎn)速差為零的電壓補(bǔ)償部。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，具備在所述脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的頻寬比小于規(guī)定值的低負(fù)載區(qū)域輸出第1運(yùn)轉(zhuǎn)方式指令，在脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的頻寬比大于規(guī)定值的高負(fù)載區(qū)域輸出第2運(yùn)轉(zhuǎn)方式指令的運(yùn)轉(zhuǎn)方式切換手段，所述變頻器裝置在所述運(yùn)轉(zhuǎn)方式切換手段輸出第1運(yùn)轉(zhuǎn)模式指令時(shí)改變所述變頻器裝置的脈沖寬度調(diào)制波形的頻寬比，使所述轉(zhuǎn)速差為零，在所述運(yùn)轉(zhuǎn)方式切換手段輸出第2運(yùn)轉(zhuǎn)模式指令時(shí)相應(yīng)于指令轉(zhuǎn)速的增大，將脈沖寬度調(diào)制波形的頻寬比加大，所述電壓補(bǔ)償部包含檢測(cè)所述交流電源的過(guò)零點(diǎn)的過(guò)零檢測(cè)器，在所述運(yùn)轉(zhuǎn)方式切換手段輸出第1運(yùn)轉(zhuǎn)方式指令時(shí)將所述強(qiáng)制通電回路保持于截止?fàn)顟B(tài)，在所述運(yùn)轉(zhuǎn)方式切換手段輸出第2運(yùn)轉(zhuǎn)方式指令時(shí)以所述交流電源的過(guò)零點(diǎn)或從該過(guò)零點(diǎn)起經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的時(shí)刻為開(kāi)始點(diǎn)，使所述強(qiáng)制通電回路在規(guī)定的時(shí)間處于導(dǎo)通狀態(tài)實(shí)施短路通電動(dòng)作，變更短路通電區(qū)間使所述轉(zhuǎn)速差為零。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，處于脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的頻寬比大于規(guī)定值的高負(fù)載區(qū)域，并且一旦超過(guò)比所述規(guī)定值大的最大設(shè)定值，就取其脈沖寬度調(diào)制波形的頻寬比為最大值，使所述電壓補(bǔ)償部的短路通電區(qū)間增大。
34.根據(jù)權(quán)利要求31～33中的任何一項(xiàng)所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，使所述運(yùn)轉(zhuǎn)方式切換手段的低負(fù)載區(qū)域的第1運(yùn)轉(zhuǎn)方式和高負(fù)載區(qū)域的第2運(yùn)轉(zhuǎn)方式的切換具有磁滯現(xiàn)象。
35.根據(jù)權(quán)利要求31所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，在所述電壓補(bǔ)償部的短路通電區(qū)間減少時(shí)和增大時(shí)使其具有磁滯特性。
36.根據(jù)權(quán)利要求31所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，所述電壓補(bǔ)償部具備檢測(cè)所述變換器裝置的輸出電壓的直流電壓檢測(cè)器，以及使所述變換器裝置的輸出電壓與短路通電區(qū)間的關(guān)系線(xiàn)性化的數(shù)據(jù)表，按照該數(shù)據(jù)表變更短路通電時(shí)間。
37.根據(jù)權(quán)利要求31所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，所述強(qiáng)制通電回路，開(kāi)關(guān)元件包含IGBT，該IGBT的溫度超過(guò)規(guī)定值時(shí)，使所述變換器裝置的短路通電動(dòng)作停止。
38.一種制冷循環(huán)裝置，其特征在于，所述電動(dòng)機(jī)是驅(qū)動(dòng)形成制冷循環(huán)的壓縮機(jī)的壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)，使用權(quán)利要求31所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置驅(qū)動(dòng)該壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)。
39.一種空調(diào)機(jī)，使用權(quán)利要求31所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，在冷氣運(yùn)轉(zhuǎn)方式中，停止所述變換器裝置的短路通電動(dòng)作，在低負(fù)載區(qū)域和高負(fù)載區(qū)域中的任何一個(gè)區(qū)域都利用變頻器裝置改變頻寬比，調(diào)制脈沖寬度，使轉(zhuǎn)速差為零，在暖氣運(yùn)轉(zhuǎn)方式實(shí)行所述變換器的短路通電動(dòng)作。
40.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷循環(huán)裝置，其特征在于，所述電動(dòng)機(jī)是驅(qū)動(dòng)形成制冷循環(huán)的壓縮機(jī)的壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)，所述制冷循環(huán)所使用的制冷劑是HFC。
全文摘要
本發(fā)明提供能簡(jiǎn)易地減小漏電流的制冷循環(huán)驅(qū)動(dòng)裝置用電動(dòng)機(jī)的控制裝置及使用該裝置的空調(diào)機(jī)。該裝置具備將交流電壓變換為直流電壓的變換器裝置、將該直流電壓變換為PWM電壓供給制冷循環(huán)的壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)的變頻器裝置、串聯(lián)連接變換器裝置電源側(cè)的電抗器、包含強(qiáng)制使電抗器與交流電源短路通電的開(kāi)關(guān)元件的強(qiáng)制通電回路及設(shè)定利用強(qiáng)制電路的短路通電控制電源功率因數(shù)或直流電壓的短路通電方式和禁止短路通電的非短路通電方式中的任何一種的通電控制模式設(shè)定手段。
文檔編號(hào)H02M7/48GK1208281SQ9811624
公開(kāi)日1999年2月17日 申請(qǐng)日期1998年8月7日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月7日
發(fā)明者井川進(jìn)吾, 前島章宏, 加藤裕二, 五十嵐唯之, 大村直起, 金澤秀俊, 小林壯寬, 蛭間淳之 申請(qǐng)人:東芝株式會(huì)社