JP2000207043A - 空気調和機の力率改善装置 - Google Patents

空気調和機の力率改善装置

Info

Publication number
JP2000207043A
JP2000207043A JP11118745A JP11874599A JP2000207043A JP 2000207043 A JP2000207043 A JP 2000207043A JP 11118745 A JP11118745 A JP 11118745A JP 11874599 A JP11874599 A JP 11874599A JP 2000207043 A JP2000207043 A JP 2000207043A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phase
voltage
input
power
power supply
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11118745A
Other languages
English (en)
Inventor
Taitoku Kin
泰徳 金
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung Electronics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samsung Electronics Co Ltd filed Critical Samsung Electronics Co Ltd
Publication of JP2000207043A publication Critical patent/JP2000207043A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00Control or safety arrangements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00Control or safety arrangements
    • F24F11/89Arrangement or mounting of control or safety devices
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/70Regulating power factor; Regulating reactive current or power
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J3/18Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/12Arrangements for reducing harmonics from AC input or output
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • H02M1/4208Arrangements for improving power factor of AC input
    • H02M1/4225Arrangements for improving power factor of AC input using a non-isolated boost converter
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00Control issues
    • F25B2600/02Compressor control
    • F25B2600/021Inverters therefor
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/70Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/30Reactive power compensation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Air Conditioning Control Device (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 空気調和機の運転力率を向上させ、電源高調
波成分を抑制する空気調和機の力率改善装置を提供す
る。 【解決手段】 電源入力端1の交流入力電源を直流電源
に変換するコンバータ手段100と、前記直流電源を所
望の周波数の3相交流電源に変換させるインバータ手段
160と、前記3相交流電源により回転する圧縮機16
2とを備える空気調和機において、電圧感知手段120
は、前記電源入力端1からの入力電圧の大きさを感知
し、電圧位相感知手段130は、前記入力電圧の位相を
感知し、制御手段140は、前記電圧位相感知手段13
0からの入力電圧の零電位点に同期して入力電流の位相
が入力電圧の位相に近接するようにするためのスイッチ
ング信号を出力し、力率改善手段150は、前記スイッ
チング信号に伴って入力電流の位相が入力電圧の位相に
近接するようにして力率を改善する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、圧縮機の運転周
波数を冷房または暖房能力に伴って可変するインバータ
空気調和機に係り、より詳しくは、コンバータ手段にエ
ネルギー蓄積パスを持つインダクタとスイッチング素子
とを接続して空気調和機の運転力率を改善する空気調和
機の力率改善装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、空気調和機のインバータ装置は
図1に示すように、電源入力端(1)から入力されるA
C入力電源をDC電源に変換するコンバータ部(3)
と、室外条件および室内機の指示に伴って圧縮機(9)
の運転周波数を決定してインバータ駆動信号を出力する
制御部(5)と、該制御部(5)で決定された運転周波
数に伴って前記圧縮機(9)を回転させるよう前記制御
部(5)から出力される駆動信号に伴って図示のないパ
ワートランジスタを交互にターンオンあるいはターンオ
フ動作させて前記コンバータ部(3)から出力されるD
C電源を3相AC電源に変換させるインバータ部(7)
とから構成されている。
【0003】前記コンバータ部(3)はAC入力電源を
所定の直流電圧に全波整流するブリッジ整流器(11)
と、該ブリッジ整流器(11)により全波整流された直
流電圧に含まれたリプル成分をフィルタリングするとと
もに、その全波整流された直流電圧を充填するよう前記
ブリッジ整流器(11)の出力端に接続された平滑コン
デンサ(C1)とから構成されている。
【0004】上記のように構成されたインバータ空気調
和機において、電源入力端(1)からAC入力電源が印
加されると、AC入力電源はコンバータ部(3)のブリ
ッジ整流器(11)を通じて所定のDC電源に整流さ
れ、ブリッジ整流器(11)により整流されたDC電源
に含まれたリプル成分は平滑コンデンサ(C1)を通じ
てフィルタリングされる。
【0005】この際、インバータ部(7)では制御部
(5)から出力される駆動信号に伴って図示のない6つ
のパワートランジスタを交互にターンオンあるいはター
ンオフ動作させてコンバータ部(3)から出力されるD
C電源を3相(u相、v相、w相)AC電源に変換させ
て圧縮機(9)を駆動させる。
【0006】上記のように、AC入力電源をDC電源に
変換するコンバータ部(3)は少ないリプルを持つDC
を得るためにかなり大きい容量の平滑コンデンサ(C
1)を使用するが、その平滑コンデンサ(C1)の影響
によって入力電流(Is)が図2に示すように、非正弦
的な波形に歪まれてシステムの力率が0.5〜0.7く
らいの低い値を持つようになる。
【0007】このようなシステムの低い力率は、電源高
調波成分の増加を伴いノイズおよびEMIを発生させ、
無効電力を増加させてシステムで必要とする電流よりさ
らに大きい電流が流れるようになって機器の設計時に電
流の定格の大きい部品を選定しなければならないなどの
種々の問題点を起こすため、ヨーロッパおよび先進諸国
では電源高調波の規制を法制化し、これに満たさない製
品の場合、輸出を取り止めるなどの処置を取っている実
情にある。
【0008】そこで、システムの力率を改善するための
力率改善装置が考案されているが、力率改善装置は能動
方式と手動方式とに大別される。
【0009】まず、手動方式は図1に示すように、ブリ
ッジ整流器(11)の出力端または電源入力端(1)に
電流の瞬間的な増加を防ぎ、電流の増加の方向変化時に
蓄えられたエネルギーを放出して力率を補償するコイル
(L1)と、該コイル(L1)に並列接続されて電流の
位相を繰り上げて前記コイル(L1)との相互補完作用
により力率を補償するコンデンサ(C2)を接続してイ
ンピーダンスを適切に調整する方式である。
【0010】前記の手動方式は入力電流の1次高調波
(基本波)に対しては小さいインピーダンスを持つよう
にし、それ以外の高調波に対しては高いインピーダンス
を持つようにして入力電流の波形を改善する方式であっ
て、通常のインバータ空気調和機で汎用されている。ブ
リッジ整流器(11)から見たインピーダンスは次のと
おりである。
【0011】
【数1】
【0012】上記式を利用して適切なL,C値を選定し
て1次高調波に対しては零のインピーダンスを持つよう
にし、そのほかの高調波に対しては無限大のインピーダ
ンスを持つようにする方式であるが、実際にはこのよう
なL,Cは存在しない。
【0013】したがって、相対的に1次に対しては小さ
いインピーダンスを、歪みに最大の影響をあたえる3
次、5次高調波に対してはかなり大きいインピーダンス
を持つようにしている。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な従来の手動式力率改善装置においては、圧縮機(9)
の負荷変動および空気調和機セットの力率とは関わりな
しに、力率補償回路であるコイル(L1)のリアクタン
ス容量とコンデンサ(C2)のキャパシタンス容量が最
初の設計値に固定されているため、圧縮機(9)の負荷
が大きいと力率が増加し、圧縮機(9)の負荷が小さく
なると力率が減少して標準定格負荷の以上では基準値を
満たすことができるが(例えば、定格負荷時の力率90
%以上)、定格負荷未満で最小負荷に減少されるほど、
力率が比例的に減少して最小負荷時には力率が基準値以
下に落ちるという(例えば、最小負荷時の力率75%未
満)問題点があり、さらにDCリンク電圧が負荷(圧縮
機)に伴って変わるが、これに対する対策が講じられて
いないため、電源高調波を抑制することができないとい
う問題点があった。
【0015】次に、能動方式はブリッジ整流器と平滑コ
ンデンサとの間にDC/DCコンバータを連結して電流
を電源電圧と同相の波形に作る方式であって、この出願
人により先出願された韓国特許出願番号95−3922
9号に開示されている。
【0016】同公報に開示さている能動式力率改善装置
は、ほとんど1に近い力率および電源高調波の全帯域パ
スの効果を得られるが、複雑な制御回路と高いスイッチ
ング周波数により信頼性に問題を起こす可能性があり、
それ自体がノイズ源となってこれを解決するためのノイ
ズフィルタ設計の困難および材料費の上昇などを伴うと
いう問題点があった。
【0017】そこで、本発明は上記種々の問題点を解決
するためになされたものであって、この発明の目的は、
コンバータ手段にエネルギー蓄積パスを持つインダクタ
とスイッチング素子を接続し、負荷の変化に伴ってスイ
ッチング素子のターンオン時間を制御して空気調和機の
運転力率を向上させ、電源高調波成分を抑制するため、
高調波電流を制限する規格(EN60555−2)の基
準を満たし得る空気調和機の力率改善装置を提供するこ
とにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
するためになされたこの発明による空気調和機の力率改
善装置は、電源入力端の交流を整流部および平滑コンデ
ンサにより直流に変換するコンバータ手段と、該コンバ
ータ手段で変換された直流を所望の周波数の3相交流電
源に変換させるインバータ手段と、該インバータ手段か
ら出力される3相交流電源により回転する圧縮機を備え
た空気調和機において、前記整流部と平滑コンデンサと
の間には入力電流の位相を補償するインダクタと、該イ
ンダクタに入力電流が流れるようスイッチングされるス
イッチング素子を接続し、前記電源入力端と整流部との
間には入力電圧の位相を感知する電圧位相感知手段を接
続し、前記電圧位相感知手段により感知された入力電圧
の位相に伴って前記該圧縮機の運転周波数に比例して前
記該スイッチング素子のターンオン時間を制御する基本
制御値を変化させる制御手段を備えたことを特徴とす
る。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、この発明による一実施形態
について添付図面に沿って詳述する。図3は、この発明
の一実施形態による能動式力率改善装置の回路ブロック
図である。図4は、図3の電圧感知手段および電圧位相
感知手段の詳細回路図である。
【0020】図3および図4に示すように、コンバータ
手段(100)は、電源入力端(1)から入力されるA
C入力電源を整流および平滑させてDC電源に変換する
ものであって、そのコンバータ手段(100)は前記電
源入力端(1)から入力されるAC入力電源を所定の直
流電源に全波整流する整流部(102)と、該整流部
(102)により全波整流された直流電源に含まれてい
るリプル成分をフィルタリングするとともに、その全波
整流された直流電圧を充填するよう前記整流部(10
2)の出力端に接続された平滑コンデンサ(C1)とか
ら構成されている。
【0021】電流感知手段(110)は、前記電源入力
端(1)から入力されるAC入力電源の電源電流を感知
する。
【0022】さらに、電圧感知手段(120)は、前記
電源入力端(1)から入力されるAC入力電源の電源電
圧を感知するものであって、その電圧感知手段(12
0)は前記電源入力端(1)から入力されるAC入力電
源を1次側に印加されて所定の低電圧に減圧して2次側
に誘起する減圧トランス(TX1)と、該減圧トランス
(TX1)により減圧された交流電圧の電流成分を制限
する抵抗(R1)と、前記減圧トランス(TX1)によ
り減圧された交流電圧を所定の直流電圧に全波整流する
ブリッジ整流器(122)と、該ブリッジ整流器(12
2)により全波整流された直流電圧に含まれたリプル成
分をフィルタリングするように前記ブリッジ整流器(1
22)の出力端に接続された平滑コンデンサ(C2)
と、該平滑コンデンサ(C2)によりフィルタリングさ
れた直流電圧で所定レベルの降下電圧以上だけをバイパ
スして所定電位の定電圧を供給するツェナーダイオード
(Dz)と、該ツェナーダイオード(Dz)によりバイ
パスされた降下電圧の最大値を制限するダイオード(D
7)と、前記平滑コンデンサ(C2)によりフィルタリ
ングされた直流電圧を後述する制御手段に入力する抵抗
(R2)とから構成されている。
【0023】電圧位相感知手段(130)は、前記電源
入力端(1)から入力されるAC入力電源の電圧位相
(電源周波数)を感知するものであって、その電圧位相
感知手段(130)は前記減圧トランス(TX1)によ
り減圧された交流電圧を抵抗(R3)(R4)を通じて
入力されてAC入力電圧の零電位点でオン動作する二方
向性のホトカプラ(132)と、該ホトカプラ(13
2)のオン動作時に外部で印加される電圧(5V)を抵
抗(R5)(R6)を通じて入力されてターンオン動作
するトランジスタ(TR1)と、該トランジスタ(TR
1)のターンオン動作時に外部で印加される電圧(5
V)を抵抗(R7)を通じて入力されてターンオン動作
するトランジスタ(TR2)と、該トランジスタ(TR
1)(TR2)のターンオン動作時に前記制御手段の電
位を安定に保って制御手段の誤動作を防止するコンデン
サ(C3)(C4)と、該トランジスタ(TR2)のタ
ーンオン動作時にAC入力電圧の零電位点に同期するロ
ーレベルの電圧信号を前記該制御手段に入力する抵抗
(R8)とから構成されている。
【0024】さらに、制御手段(140)は、前記電圧
位相感知手段(130)から入力されるAC入力電圧の
零電位点信号(ローレベルの電圧信号)に同期して前記
電源入力端(1)から入力される入力電源電流の波形が
正弦波に近い態様になるようスイッチング信号を出力す
ることはもとより、室外条件および室内機の指示に伴っ
て圧縮機(162)の運転周波数を決定してインバータ
駆動信号を出力するマイコムであって、その制御手段
(140)は、前記電圧感知手段(120)から入力さ
れる電源電圧レベルに伴って前記圧縮機(162)の空
隙磁束(V/F)を定格値に保たせるための周波数/電
圧(F/V)データと圧縮機(162)の運転周波数に
該当するスイッチング素子(SW1)の基本制御値(タ
ーンオン時間)をロムテーブル上に貯蔵している。
【0025】また、力率改善手段(150)は、前記制
御手段(140)から出力されるスイッチング信号を入
力されて、入力電流の位相が入力電圧の位相に近接され
るようにして力率を改善するものであって、その力率改
善手段(150)は、前記コンバータ手段(100)の
整流部(102)の出力端に接続されて正(+)の電圧
がかかると電流を蓄積しておき、負(−)の電圧がかか
ると蓄積された量だけ電流が継続して同一方向へ流れる
ようして電流の位相を遅延させるインダクタ(L5)
と、該インダクタ(L5)に接続されて該インダクタ
(L5)に強引に電流が流れるよう前記制御手段(14
0)からのスイッチング信号に伴ってターンオン/ター
ンオフスイッチングされるチョッパスイッチング素子
(SW1)と、該スイッチング素子(SW1)のターン
オフ動作時に前記インダクタ(L5)に蓄積されていた
電流が流れるダイオード(D5)と、前記スイッチング
素子(SW1)の保護用ダイオード(D6)とから構成
されている。
【0026】さらに、図において、インバータ手段(1
60)は、前記該制御手段(140)から出力される駆
動信号に伴って図示のない6つのパワートランジスタを
交互にターンオンあるいはターンオフ動作させて前記コ
ンバータ手段(100)から出力されるDC電源を前記
圧縮機(162)の運転周波数にかなう可変周波数およ
び可変電圧の3相(u相、v相、w相)AC電源に変換
させて前記圧縮機(162)に供給する。
【0027】以下、上記のように構成された空気調和機
の力率改善装置の作用および効果について述べる。電源
入力端(1)からAC入力電源が印加されると、AC入
力電源はコンバータ手段(100)の整流部(102)
を通じて所定のDC電源に整流され、整流部(102)
により整流されたDC電源に含まれたリプル成分は平滑
コンデンサ(C1)を通じてフィルタリングされてDC
電源に変換される。
【0028】上記のように、AC入力電源をDC電源に
変換するコンバータ手段(100)は少ないリプルを持
つDCを得るために、かなり大きい容量の平滑コンデン
サ(C1)を使用するが、その平滑コンデンサ(C1)
の影響によって入力電流(Is)が図2に示すように、
非正弦的なパルス波形に歪められる。
【0029】そこで、この発明ではコンバータ手段(1
00)にエネルギー蓄積パスを持つインダクタ(L5)
とチョッパスイッチング素子(SW1)を接続して電流
の位相が電圧の位相にさらに一致するように制御する。
【0030】まず、前記コンバータ手段(100)の整
流部(102)の出力端に接続されたインダクタ(L
5)に流れる電流が入力電源電流を決定するようになる
が、インダクタ(L5)に流れる電流はインダクタ(L
5)の両端の電圧により制御される。
【0031】インダクタ(L5)両端に正(+)の電圧
がかかると、インダクタ(L5)がシンク(sink)とし
て作用して電流がインダクタ(L5)に流れ、この電流
はインダクタ(L5)に蓄積されかけて、負(−)の電
圧がかかるとインダクタ(L5)がソース(source)と
して作用して蓄積された量だけ電流が継続して同一方向
へ流れるようにするインダクタ(L5)の特性を利用し
てインダクタ(L5)値をかなり大きい値を持つように
すると、図5の(a)でのように電流(Is)は位相遅
延が大きくなりつつ流れる。
【0032】この際、先の位相遅延部分でインダクタ
(L5)電圧を強引に正(+)に加わるエネルギー蓄積
パスを形成すると、図5(a)の点線部分でのような電
流(Is)が流れるようになるため、前記インダクタ
(L5)に強引に電流を流すために絶縁ゲートバイポー
ラトランジスタ(IGBT)などのようなチョッパスイ
ッチング素子(SW1)をインダクタ(L5)の後端に
DC(−)端と連結してスイッチングすることにより、
所望の区間で電流を流し得るように制御する。
【0033】次に、前記インダクタ(L5)のエネルギ
ー蓄積動作メカニズムを見てみる。電源入力端(1)か
ら減圧トランス(TX1)の1次側に入力されるAC入
力電源が所定の交流電圧に減圧されて2次側に誘起され
ると、減圧トランス(TX1)により減圧された交流電
圧が抵抗(R3)(R4)を通じて電圧位相感知手段
(130)のホトカプラ(132)に印加されてホトカ
プラ(132)がAC入力電圧の零電位点でオン動作す
る。
【0034】前記ホトカプラ(132)がオン動作する
と、トランジスタ(TR1)(TR2)がターンオン動
作されて電圧位相感知手段(130)からAC入力電圧
の零電位点に同期するローレベルの電圧信号が制御手段
(140)に入力される。
【0035】したがって、前記制御手段(140)では
電圧位相感知手段(130)から入力されるAC入力電
圧の零電位点信号(ローレベルの電圧信号)に同期して
インダクタ(L5)に流れる入力電流の位相が入力電圧
の位相に近接されるようにするための図5(b)のスイ
ッチング信号をスイッチング素子(SW1)のゲート端
子に出力する。
【0036】前記制御手段(140)からのスイッチン
グ信号に伴ってスイッチング素子(SW1)がターンオ
ンされると、インダクタ(L5)の両端は整流部(10
2)の出力とDC(−)端に直に短絡されるため、イン
ダクタ(L5)の両端はスイッチング素子(SW1)の
ターンオンと同時に正(+)電圧がかかりつつ電流が流
れるため、図5(a)の点線部分で電流(Is)の上昇
する部分が図5の(b)でのように、スイッチング素子
(SW1)をターンオンした際、図5の(c)でのよう
に、インダクタ(L5)とスイッチング素子(SW1)
を通じて強引に流れる電流となる。
【0037】この際、前記該スイッチング素子(SW
1)の電源周波数と負荷(圧縮機)の電流に伴って制御
手段(140)にあらかじめ定られた時間が経過する
と、スイッチング素子(SW1)をターンオフさせて蓄
積されていた電流がスイッチング素子(SW1)のター
ンオフ後にもダイオード(D5)を通じて流れるように
なるが、図5(a)の点線部分で電流(Is)がやや減
少する部分となる。
【0038】以後、インダクタ(L5)の両端はDCリ
ンク電圧がインダクタ(L5)の前端の電圧(Vd)よ
り小さくなりつつ正(+)電圧がかかって電流が増加
し、再度インダクタ(L5)の前端電圧がDCリンク電
圧より小さくなりつつインダクタ(L5)の両端は負
(−)電圧がかかるが、この際には電源からの電流は流
れこまず、蓄積されていた電流が減少しつつ流れる。
【0039】このように、強引に流れるインダクタ(L
5)の充填電流と実際の負荷電流が和されつつ電流の位
相が電圧の位相にもう少し近寄るように補償され、電流
の波形もパルス波の態様から正弦波により近い態様を持
つようになるため、システムの力率は下記式のように電
圧、電流の位相差と電流の基本波の大きさにより定義さ
れるため、上記のような方法でΘとIs1とを制御して
システムの力率向上および電源高調波の規制満足を図る
ことができる。
【0040】
【数2】
【0041】次に、負荷変化(圧縮機の運転周波数)に
よるスイッチング素子(SW1)の動作制御について図
6および図7に沿って述べる。
【0042】図7はこの発明の圧縮機運転周波数による
スイッチング素子の制御動作を示すフローチャートであ
って、Sはステップ(STEP)を表す。
【0043】まず、ステップS1で制御手段(140)
は圧縮機(162)の運転周波数に伴ってスイッチング
素子(SW1)のターンオン時間を増加または減少させ
るためのスイッチング素子(SW1)の基本データ(タ
ーンオン時間)と、電源電圧の大きさに伴って圧縮機
(162)の空隙磁束(V/F)を定格値に保つための
複数の周波数/電圧(F/V)データをロムテーブル上
に設定して置く。
【0044】前記スイッチング素子(SW1)の基本デ
ータ値は圧縮機(162)の運転周波数が増加すると、
スイッチング素子(SW1)のターンオン時間(導通
角)を増加させてインダクタ(L5)に蓄積されるエネ
ルギーの量を増加させるものであって、負荷電流の増加
に伴って入力電流が基本波成分値にが近寄るようディミ
(Dymmy)パスに流れる電流値を充分に増加させて電流
の高調波成分を抑制させるため、図5(a)の入力電流
(Is)が増加すると、点線部分の電流値も充分に大き
くなるようスイッチング素子(SW1)のターンオン時
間を制御するのである。
【0045】ついで、ステップS2では電源入力端
(1)から入力されるAC入力電源の電圧位相を電圧位
相感知手段(130)で感知して電源周波数が50Hz
であるかどうかを判別し、50Hzであれば(YESの
場合)ステップS3に進んで制御手段(140)は室外
条件および室内機の指示に伴って圧縮機(162)の運
転周波数を決定してから、前記ステップS1で設定して
おいたロムテーブルからその運転周波数に当たるスイッ
チング素子(SW1)のターンオン時間を決定する。
【0046】前記ステップS2での判別結果、50Hz
でないと(NOの場合)基本例として60Hzの電源と
判定してステップS21に進んで制御手段(140)は
前記ステップS1でロムテーブル上に設定されたスイッ
チング素子(SW1)の基本データ値でDt1(例:
0.1ms)ほど、すなわち、電源周波数が速まっただ
けスイッチング素子(SW1)のターンオン時間を短縮
させつつ前記ステップS3に進む。
【0047】ついで、ステップS4では電源入力端
(1)から入力されるAC入力電源の電源電圧の大きさ
を電圧感知手段(120)で感知して電源電圧レベルが
低電圧であるかどうかを判別して、低電圧でないと(N
Oの場合)ステップS5に進んで前記ステップS1で設
定しておいた複数のロムテーブルからその電源電圧レベ
ルに当たる最適の周波数/電圧(F/V)を決定する。
【0048】これは、中国地域のように電源電圧の変動
の大きい地域では圧縮機(162)を運転するために定
められた一つの周波数/電圧(F/V)のテーブルでは
低電圧時に(180V以下の地域)の低周波数運転領域
で圧縮機(162)モータの1次側巻線の抵抗により発
生される電圧降下が大きく、圧縮機(162)の空隙磁
束(V/F)が低下されて起動トルクが足りない場合が
発生する。
【0049】さらに、高電圧時には非正常的に高い線間
電圧の印加による圧縮機(162)モータの磁気飽和に
よる励磁電流の増加によって力率、効率の低下が発生さ
れて周波数/電圧(F/V)の特性を合わせにくいた
め、事前計算による複数の周波数/電圧(F/V)デー
タを設定してから、電源電圧レベルに伴って効率が低下
されない最適のF/Vを決定して圧縮機(162)の空
隙磁束(V/F)を定格値に保たせる。
【0050】前記ステップS4での判別結果、電源電圧
レベルが低電圧であれば(YESの場合)電圧の不足に
より高回転数領域でトルクが不足であるため、ステップ
S41に進んで制御手段(140)は圧縮機(162)
の最大運転周波数を既設定された基本最大運転周波数よ
り低く設定して圧縮機(162)が運転されるようにす
るため、全運転領域で安定された運転を保つ。
【0051】ついで、ステップS6でインバータ手段
(160)は前記制御手段(140)から出力されるイ
ンバータ駆動信号に伴って図示のない6つのパワートラ
ンジスタを交互にターンオンまたはターンオフ動作させ
てコンバータ手段(100)から出力されるDC電源を
3相(u相、v相、w相)AC電源に変換させて圧縮機
(162)を回転させる。
【0052】これとともに、電圧感知手段(120)お
よび電圧位相感知手段(130)では入力電圧の位相
(電源周波数)および入力電圧値(F/Vデータ変更)
を感知して入力電流の位相を電圧の位相に近く制御し、
圧縮機(162)の運転周波数(負荷変化)に伴ってス
イッチング素子(SW1)のターンオン時間を可変制御
して全運転領域制御の力率を0.95程度に保ちつつE
N60555−2の電流高調波規定を充分に満足させる
制御動作が可能となる。
【0053】この発明による力率改善装置を空気調和機
のセットに装着して実験を行った結果、従来の手動方式
に比べて際立って高い力率を示し、国際前記標準会(I
EC:International Electronical Commission)で規
制(EN60555−2)する高調波成分においても満
足でき、従来の能動方式とは似通った力率を示すが、低
い運転周波数によって信頼性の向上およびEMI ノイ
ズフィルタの設計容易と制御の簡単化が可能となり、イ
ンバータ方式を使用するすべての機器における力率およ
び高調波装置に使用することができる。
【0054】
【発明の効果】上述のように、この発明による空気調和
機の力率改善装置によれば、コンバータ手段にエネルギ
ー蓄積パスを持つインダクタとスイッチング素子を接続
し、負荷変化に伴ってスイッチング素子のターンオン時
間を制御して空気調和機の運転力率を向上させ、電源高
調波成分を抑制するため、高調波電流を制限する規格
(EN60555−2)の基準を満足させ得るという効
果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来のインバータ装置の手動式力率改善回路
図である。
【図2】 図1に示すL−Cフィルタのない場合の電圧
および電流波形図である。
【図3】 この発明の一実施形態による能動式力率改善
装置の回路ブロック図である。
【図4】 図3の電圧感知手段および電圧位相感知手段
の詳細回路図である。
【図5】 この発明によるインダクタとスイッチング素
子のゲート信号および電流動作波形図である。
【図6】 この発明による圧縮機の運転周波数/スイッ
チング素子の基本データ説明図である。
【図7】 この発明の圧縮機運転周波数によるスイッチ
ング素子の制御動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 電源入力端 100 コンバータ手段 102 整流部 110 電流感知手段 120 電圧感知手段 122 ブリッジ整流器 130 電圧位相感知手段 132 ホトカプラ 140 制御手段 150 力率改善手段 160 インバータ手段 162 圧縮機 Is 入力電流

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電源入力端の交流入力電源を直流電源に
    変換するコンバータ手段と、該コンバータ手段で変換さ
    れた直流電源を所望の周波数の3相交流電源に変換させ
    るインバータ手段と、該インバータ手段から出力される
    3相交流電源により回転する圧縮機とを備える空気調和
    機において、 前記電源入力端から入力される入力電圧の大きさを感知
    する電圧感知手段と、 前記電源入力端から入力される入力電圧の位相を感知す
    る電圧位相感知手段と、 該電圧位相感知手段から入力される入力電圧の零電位点
    に同期して入力電流の位相が入力電圧の位相に近接され
    るようにするためのスイッチング信号を出力する制御手
    段と、 該制御手段から出力されるスイッチング信号に伴って入
    力電流の位相が入力電圧の位相に近接されるようにして
    力率を改善する力率改善手段とからなることを特徴とす
    る空気調和機の力率改善装置。
  2. 【請求項2】 前記力率改善手段は、入力電流の位相を
    補償するインダクタと、該インダクタに入力電流が流れ
    るよう前記該制御手段からのスイッチング信号に伴って
    スイッチングされるスイッチング素子とから構成されて
    いることを特徴とする請求項1に記載の空気調和機の力
    率改善装置。
  3. 【請求項3】 前記制御手段は、前記電圧感知手段によ
    り感知された入力電圧レベルに伴って前記圧縮機の周波
    数/電圧制御値を変化させ、入力電圧が低電圧であれば
    前記圧縮機の最大運転周波数を低めて制御することを特
    徴とする請求項1に記載の空気調和機の力率改善装置。
  4. 【請求項4】 前記制御手段は、前記圧縮機の運転周波
    数に伴って前記スイッチング素子のターンオン時間を比
    例制御する基本制御値を貯蔵し、前記電圧位相感知手段
    により感知された入力電圧の位相に伴って前記基本制御
    値を変化させることを特徴とする請求項1または請求項
    2に記載の空気調和機の力率改善装置。
  5. 【請求項5】 電源入力端の交流を整流部および平滑コ
    ンデンサにより直流に変換するコンバータ手段と、該コ
    ンバータ手段で変換された直流を所望の周波数の3相A
    C電源に変換させるインバータ手段と、該インバータ手
    段から出力される3相AC電源により回転する圧縮機を
    備える空気調和機において、 前記整流部と平滑コンデンサとの間にインダクタとスイ
    ッチング素子を接続し、該スイッチング素子のターンオ
    ン時間を前記圧縮機の運転周波数に伴って比例制御する
    ことを特徴とする空気調和機の力率改善装置。
  6. 【請求項6】 電源入力端の交流を整流部および平滑コ
    ンデンサにより直流に変換するコンバータ手段と、該コ
    ンバータ手段で変換された直流を所望の周波数の3相交
    流電源に変換させるインバータ手段と、該インバータ手
    段から出力される3相交流電源により回転する圧縮機を
    備える空気調和機において、 前記整流部と平滑コンデンサとの間には入力電流の位相
    を補償するインダクタと、該インダクタに入力電流が流
    れるようスイッチングされるスイッチング素子が接続さ
    れており、該スイッチング素子には前記該圧縮機の運転
    周波数に伴って前記スイッチング素子のターンオン時間
    を比例制御する制御手段が接続されていることを特徴と
    する空気調和機の力率改善装置。
  7. 【請求項7】 電源入力端の交流を整流部および平滑コ
    ンデンサにより直流に変換するコンバータ手段と、該コ
    ンバータ手段で変換された直流を所望の周波数の3相交
    流電源に変換させるインバータ手段と、該インバータ手
    段から出力される3相交流電源により回転する圧縮機を
    備える空気調和機において、 前記整流部と平滑コンデンサとの間には入力電流の位相
    を補償するインダクタと、該インダクタに入力電流が流
    れるようスイッチングされるスイッチング素子を接続
    し、前記電源入力端と整流部との間には入力電圧の位相
    を感知する電圧位相感知手段を接続し、前記電圧位相感
    知手段により感知された入力電圧の位相に伴って前記圧
    縮機の運転周波数に比例して前記スイッチング素子のタ
    ーンオン時間を制御する基本制御値を変化させる制御手
    段を備えたことを特徴とする空気調和機の力率改善装
    置。
JP11118745A 1999-01-07 1999-04-26 空気調和機の力率改善装置 Pending JP2000207043A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1999187 1999-01-07
KR1019990000187A KR20000050367A (ko) 1999-01-07 1999-01-07 공기조화기의 역률개선장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000207043A true JP2000207043A (ja) 2000-07-28

Family

ID=19570789

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11118745A Pending JP2000207043A (ja) 1999-01-07 1999-04-26 空気調和機の力率改善装置

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP2000207043A (ja)
KR (1) KR20000050367A (ja)
CN (1) CN1259643A (ja)
DE (1) DE19920973A1 (ja)
ES (1) ES2151453B1 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101968290A (zh) * 2009-07-27 2011-02-09 罗基研究公司 直流供电的暖通空调及制冷系统
CN103227562A (zh) * 2012-01-31 2013-07-31 群光电能科技股份有限公司 改变功率因数的方法
KR101793696B1 (ko) 2017-01-11 2017-11-03 주식회사 모스트파워 역률 제어 장치 및 역률 제어 방법
JP7206532B1 (ja) 2021-10-05 2023-01-18 ダイキン工業株式会社 空気調和装置および制御システム
WO2025023461A1 (ko) * 2023-07-26 2025-01-30 삼성전자주식회사 전원 공급 장치, 이를 포함하는 전자 장치 및 전원 공급 방법

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3783598B2 (ja) * 2001-09-28 2006-06-07 松下電器産業株式会社 インバータエアコン
DE10153920B4 (de) * 2001-11-02 2004-09-09 Leopold Kostal Gmbh & Co Kg Verfahren zum Betrieb eines Steuergeräts
KR100757484B1 (ko) * 2002-03-08 2007-09-11 주식회사 엘지이아이 인버터공기조화기의 역률보상제어회로 및 방법
KR100445463B1 (ko) * 2002-07-03 2004-08-21 엘지전자 주식회사 인버터 에어컨의 역률보상방법 및 장치
KR101075222B1 (ko) * 2004-10-29 2011-10-19 삼성전자주식회사 역률 보상 장치 및 방법
CN1988369B (zh) * 2005-12-22 2010-09-22 乐金电子(天津)电器有限公司 空调器的相位控制系统及其控制方法
CN1987258B (zh) * 2005-12-23 2010-08-25 乐金电子(天津)电器有限公司 变频空调器以及变频空调器的功率因数补偿方法
KR101696714B1 (ko) * 2009-08-10 2017-01-16 엘지전자 주식회사 공기조화기
CN102538151B (zh) * 2012-03-26 2014-05-14 宁波奥克斯空调有限公司 变频空调的低电压控制方法
CN103856077B (zh) * 2012-12-06 2016-12-21 东林科技股份有限公司 被动式功因校正交直流转换装置的功因校正电路的动作方法
KR102181130B1 (ko) * 2013-04-25 2020-11-20 엘지전자 주식회사 고조파 억제장치 및 이를 구비하는 공기조화기
CN104963846B (zh) * 2015-05-29 2017-06-06 广东美的制冷设备有限公司 空调器及其的供电电压跌落时压缩机的控制方法、装置
EP3121525B1 (en) * 2015-07-23 2021-11-03 Lg Electronics Inc. Power conversion apparatus and air conditioner including the same
CN112015093B (zh) * 2019-05-31 2022-02-11 广东美的制冷设备有限公司 驱动控制方法、装置、家电设备和计算机可读存储介质
CN113932396B (zh) * 2020-07-13 2023-08-04 海信空调有限公司 一种空调器和控制方法
CN114322227B (zh) * 2021-12-30 2023-09-15 海信空调有限公司 压缩机的控制方法及装置、家用电器和存储介质

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1300937B1 (en) * 1994-07-01 2010-06-09 Sharp Kabushiki Kaisha Air conditioning device
FR2735296B1 (fr) * 1995-06-08 1997-08-22 Sgs Thomson Microelectronics Circuit et procede de commande d'un limiteur d'appel de courant dans un convertisseur de puissance
JPH09318138A (ja) * 1996-05-27 1997-12-12 Matsushita Refrig Co Ltd 空気調和装置
JPH1189283A (ja) * 1997-09-04 1999-03-30 Hitachi Ltd 電動機制御装置およびそれを用いるエアコンディショナー

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101968290A (zh) * 2009-07-27 2011-02-09 罗基研究公司 直流供电的暖通空调及制冷系统
CN103227562A (zh) * 2012-01-31 2013-07-31 群光电能科技股份有限公司 改变功率因数的方法
KR101793696B1 (ko) 2017-01-11 2017-11-03 주식회사 모스트파워 역률 제어 장치 및 역률 제어 방법
JP7206532B1 (ja) 2021-10-05 2023-01-18 ダイキン工業株式会社 空気調和装置および制御システム
WO2023058533A1 (ja) * 2021-10-05 2023-04-13 ダイキン工業株式会社 空気調和装置および制御システム
JP2023055186A (ja) * 2021-10-05 2023-04-17 ダイキン工業株式会社 空気調和装置および制御システム
JP2023055221A (ja) * 2021-10-05 2023-04-17 ダイキン工業株式会社 空気調和装置および制御システム
JP7659197B2 (ja) 2021-10-05 2025-04-09 ダイキン工業株式会社 空気調和装置
AU2022361111B2 (en) * 2021-10-05 2025-06-26 Daikin Industries, Ltd. Air conditioner and control system
WO2025023461A1 (ko) * 2023-07-26 2025-01-30 삼성전자주식회사 전원 공급 장치, 이를 포함하는 전자 장치 및 전원 공급 방법

Also Published As

Publication number Publication date
ES2151453B1 (es) 2001-05-01
DE19920973A1 (de) 2000-07-13
ES2151453A1 (es) 2000-12-16
KR20000050367A (ko) 2000-08-05
CN1259643A (zh) 2000-07-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2153111C (en) Air conditioning device
CN101267186B (zh) 用于改善电机驱动功率因数控制的系统和方法
EP1808953B1 (en) Polyphase current supplying circuit and driver apparatus
KR20000050367A (ko) 공기조화기의 역률개선장치
US7532491B2 (en) Apparatus and method for supplying DC power source
US7616455B2 (en) Power factor correction using current sensing on an output
JP2007129849A (ja) 電源装置
JP2004222487A (ja) 電源供給装置及びその制御方法
KR20040088356A (ko) 모터 구동용 인버터 제어장치 및 그 인버터 제어장치를이용한 공기조화기
KR20210010015A (ko) 전자 장치 및 전원 공급 장치
US7317624B2 (en) Power factor correction method and apparatus and power supply using the same
EP4152586B1 (en) Stable switching for a power factor correction boost converter using an input voltage and an output voltage
JP3519540B2 (ja) 直流電源装置及び空気調和機
JPH0970178A (ja) 空気調和機
CN100413172C (zh) 功率因子补偿方法
JP3770370B2 (ja) 巻線形誘導電動機の制御装置
JP2007215385A (ja) 直流電源装置
JP3304202B2 (ja) 空気調和機
KR102174638B1 (ko) 전력 변환 장치, 이를 포함하는 압축기 및 그 제어 방법
JPH0819259A (ja) インバータ回路
KR100321244B1 (ko) 공기조화기의 고조파 억제장치 및 그 억제방법
JP2000262060A (ja) 力率改善型電源装置及びその異常時制御方法
KR100377413B1 (ko) 전기 기기의 전원 공급 장치
JPH0817571B2 (ja) 圧縮式冷却装置
JP2002325491A (ja) 空気調和機