JPH0678582A - 圧縮機の運転制御方法 - Google Patents

圧縮機の運転制御方法

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JPH0678582A
JPH0678582A JP4222795A JP22279592A JPH0678582A JP H0678582 A JPH0678582 A JP H0678582A JP 4222795 A JP4222795 A JP 4222795A JP 22279592 A JP22279592 A JP 22279592A JP H0678582 A JPH0678582 A JP H0678582A
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compressor
frequency
power
induction motor
voltage
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Yoshio Hayashi
宣雄 林
Takashi Ogawa
高志 小川
Masaaki Takezawa
正昭 竹沢
Keishiro Igarashi
恵司郎 五十嵐
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Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 圧縮機に供給する交流電力の周波数を圧縮機
の負荷又は負荷の変化に基づいて変え、前記交流電力の
電圧を圧縮機が予め定めた目標回転数になるように変え
る。 【効果】 圧縮機の目標回転数を圧縮機の運転効率が高
くなる回転数にすることによって、圧縮機を組込んだ機
器の運転効率を高くすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は圧縮機などの比較的大き
な負荷を回転数を変えて可変駆動する誘導電動機の運転
制御方法に関するものであり、特に誘導電動機の運転効
率の向上に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の圧縮機の運転制御方法としては、
圧縮機（又は圧縮機駆動用の誘導電動機）に供給する交
流電力の周波数ｆを変えて冷凍サイクルの負荷の大きさ
に合わせたものであった。
【０００３】この時交流電力の電圧ｖは、周波数ｆの変
化に対してｖ／ｆが常に一定になるように制御したもの
であった。このｖ／ｆの値は圧縮機の運転が安定してい
る時に圧縮機の運転効率が高くなるように設定されたも
のであった。
【０００４】従って、負荷の変動時（周波数の変化が速
い時）、軽負荷ぎみ又は過負荷ぎみの時などで誘導電動
機のすべりが変化し大きな励磁電流が流れたり、大きな
負荷電流が流れたりして電動機の運転効率が低下するも
のであった。
【０００５】このような問題点に対し、特開昭６１−２
０２３６号公報に記載されたようなものがあった。この
公報には誘導電動機に供給される交流電力の力率を求
め、この力率が最高になるように交流電力の電圧を制御
するものであった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このように交流電力の
力率を求める場合には、電動機に供給される交流波形に
歪み（特に高調波による歪み）があると、力率の検出精
度が悪くなり本来の目的である運転効率の向上が充分に
得られないものであった。
【０００７】すなわち、５０Ｈｚ，６０Ｈｚの商用電源
から得られる交流電力を電動機に供給する際は交流波形
の歪みが少なく力率の検出精度は良いが、インバータ回
路で生成される疑似正弦波（ＰＷＭ理論に基づいて直流
電圧をスイッチングして得られる波形）を電動機に供給
した場合電動機の固定子巻線のインダクタンスで疑似正
弦波はある程度平滑されるが、電流波形には依然歪みが
残るため充分な効果が得られないものであった。特に出
力の小さい電動機（数ｋｗ以下）では波形の歪み率が大
きくなり充分な効果が得られないものであった。
【０００８】このため特開平４−３３５８４号公報に記
載されているように、電動機に流れる電流波形からすべ
りを検出し、このすべりが所定の値になるように電動機
に印加する電圧を変えて電動機の運転効率を高くするも
のがあった。
【０００９】しかし、この場合も電流波形に歪みがある
とすべりの検出精度にばらつきがでるものであった。特
に圧縮機の運転状態（軽負荷時、過負荷時、能力変更時
など）に検出精度がばらつく問題点があり、また検出回
路が複雑になる問題点があった。
【００１０】本発明の運転制御方法は、このような問題
点に対して簡単な方法で運転効率の高くなる運転制御方
法を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は圧縮機、凝縮
器、減圧装置、蒸発器を用いて冷凍サイクルを構成し、
この冷凍サイクルの圧縮機に供給する交流電力の電圧を
圧縮機の回転数が所定の値になるように変える運転制御
方法において、前記交流電力の周波数に対して圧縮機の
運転効率が高くなるような回転数を予め求め、この回転
数を前記所定の値として用いるものである。
【００１２】また、前記交流電力の周波数を前記冷凍サ
イクルの負荷の大きさに応じて変えると共に、前記回転
数の所定の値は前記交流電力の周波数毎に求められるも
のである。
【００１３】また、交流電動機で駆動される回転型の圧
縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器を用いて冷凍サイクル
を構成し、冷凍サイクルに対する負荷の変動に応じて圧
縮機の能力を変える運転制御方法において、圧縮機の能
力を圧縮機の回転数を変えて制御する際に、圧縮機に供
給する交流電力の周波数を前記回転数による圧縮機の運
転効率が高くなるように予め定められた値に設定し、前
記交流電力の電圧を前記回転数が得られるように増減さ
せるものである。
【００１４】また、誘導電動機で駆動される圧縮機、凝
縮器、減圧装置、蒸発器を用いて冷凍サイクルを構成
し、この冷凍サイクルの負荷に合わせて誘導電動機に供
給する交流電力の周波数を変えるように成した運転制御
方法において、誘導電動機に供給する交流電力の周波数
に対応すると共に、この交流電力を供給した際に誘導電
動機の運転効率が高くなる回転数を周波数毎に記憶し、
誘導電動機に供給される交流電力の電圧を誘導電動機の
回転数が周波数毎に記憶された回転数になるように変え
るものである。
【００１５】また、交流電力の周波数に対応する誘導電
動機の回転数の変化は周波数に対して直線近似されてい
るものである。
【００１６】また、交流電力の周波数が予め定めた周波
数の範囲内の際に交流電力の電圧制御を行なうものであ
る。
【００１７】また、誘導電動機で駆動される圧縮機、凝
縮器、減圧装置、蒸発器を用いて冷凍サイクルを構成
し、この冷凍サイクルの負荷に合わせて誘導電動機に供
給する交流電力の周波数を変えるように成した運転制御
方法において、前記交流電力を変調波と搬送波との振幅
比較から得られるＰＷＭ信号に基づいて疑似正弦波で成
し、前記負荷の変動に合わせて変調波の周波数を変え、
前記誘導電動機又は圧縮機の回転数を前記周波数で誘導
電動機の運転効率が高くなる回転数になるように前記変
調波又は搬送波の振幅を変えるものである。
【００１８】
【作用】このように構成された圧縮機の運転制御方法で
は、圧縮機の運転効率が高くなるように、圧縮機に供給
する交流電力の周波数と実際の回転数との関係（すべ
り）を電圧を調節して行なえるものである。
【００１９】
【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。図１は圧縮機、すなわち圧縮機に用いる誘導電動機
の一相当りの等価回路図である。尚、すべりｓは交流電
力の周波数ｆ1と実際の回転数による周波数ｆ2とからｓ
＝ｆ2／ｆ1で求まる。
【００２０】図１に示す等価回路からこの誘導電動機の
トリクＴを求めると式（１）のようになる。尚、ｍは誘
導電動機の相数、Ｐは誘導電動機の極数である。
【００２１】
【数１】
【００２２】同様にこの誘導電動機の運転効率ｎは式
（２）のようになる。
【００２３】
【数２】
【００２４】この式（２）はすべりｓに対してピークを
有するので運転効率ｎが最大（ピーク）となる時のすべ
りｓは式（３）で求められる。（ｆ2＝ｓｆ1とする）
【００２５】
【数３】
【００２６】すなわち誘導電動機の運転効率が最大にな
るすべりｓは交流電力の周波数ｆ1で定まる。
【００２７】図２は交流電力の周波数ｆ1（出力周波
数）を変えた場合の最適すべりとこの時の最適回転数と
の関係を示す特性図である。すべり及び回転数は式
（３）から求めたものである。出力周波数が高くなれば
すべりを小さくすれば運転効率が高くなる。すなわち、
出力周波数に対する回転数は図２に示すように設定すれ
ばよい。
【００２８】回転数は出力周波数に対してほぼ直線の関
係が得られている。従って、実際の制御ではこの関係を
直線として行なう。誘導電動機に供給する交流電力の周
波数をｆとすると最大運転効率の得られる回転数Ｎは Ｎ＝ａｆ＋ｂ …………（４） ａ，ｂは定数で表わされる。この定数ａ，ｂの値は前記
式（３）より近似値として設定しても良いし、また実際
に誘導電動機を運転して設定してもよい。この場合、交
流電力の周波数を固定し印加電圧を変え最大効率の得ら
れる回転数をさがす。同様に複数の周波数で最大効率の
得られる回転数を求め定数ａ，ｂを設定する。
【００２９】式（４）を用いることによって誘導電動機
に供給する交流電力の周波数とこの周波数の交流を供給
した時の最適回転数（運転効率が高くなる回転数）が決
まる。この回転数が得られるように交流電力の電圧を変
える。
【００３０】図３は本発明の概略図である。この図にお
いて、１は三相誘導電動機であり三相交流発生器２から
供給される三相交流電力で駆動される。三相交流発生器
２は周波数ｆと電圧ｖのデータ（信号）が与えられるこ
とによって周波数ｆ、電圧ｖの三相交流電力を発生す
る。
【００３１】３は回転数検出器であり電動機１の回転数
ｎを検出する。４は電圧ｖのデータ発生器であり、周波
数ｆに基づいて基まる最適回転Ｎと電動機１の回転数ｎ
との差がなくなるように電圧ｖのデータ値（予め定めた
最低電圧以上）を増減される。すなわち、Ｎ＞ｎの時は
電圧ｖのデータ値を増加し、Ｎ＜ｎの時は電圧ｖのデー
タ値を減少させる。この電圧ｖのデータ値は三相交流発
生器２へ供給される。
【００３２】図４は本発明の運転制御方法を空気調和機
に実施する際の概略図である。
【００３３】５は密閉型の圧縮機であり、冷媒圧縮を行
なう圧縮部６と圧縮部を駆動させる誘導電動機１とから
構成されている。７は回転信号出力部であり、電動機が
１回転する毎にパルス信号を出力する。この構造は例え
ば図１６（圧縮機１の一部断面図）に示すような構造で
ある（また米国特許第５，１１９，０７１号に示すよう
な構造でも良い。）。８は誘導電動機１の回転子であ
り、回転軸９を中心に回転する。
【００３４】１０は回転円板であり回転軸９の中心にボ
ルト１１で接続されている。円板１０の上には永久磁石
１２が取付けられている。１３はバランス重りであり、
円板１０の回転中心と対称の位置に設けられ、円板１０
の回転時に永久磁石１２とバランスする重さである。尚
１４は電動機の固定子である。
【００３５】１５は有底型状の銅パイプであり、圧縮機
１の外部から挿入されている。この時、銅パイプ１５は
圧縮機１内の高圧冷媒が外部に漏れないように密封して
取付けられている。銅パイプ１５の先端（銅パイプの
底）には磁気検出素子、例えばフェライトに巻れたサー
チコイル１７が取付けられている。このサーチコイル１
７は永久磁石１２の磁束を検出し出力信号を変える。従
って、回転子８が１回転する毎に出力信号が得られる。
１５はリード線であり、サーチコイル１７に接続されて
いる。この銅パイプはリード線１５、サーチコイル１７
を収納した後エポキシ樹脂が封入されている。
【００３６】１８はガスケット、１９は銅パイプ１５の
開口を塞ぐゴムキャップである。２０は回転信号出力部
７の固定ボルト、２１は圧縮冷媒の吐出パイプ、２２は
アキュームレータの固定金具である。
【００３７】また図４において、２３は四方切換弁、２
４は熱源側熱交換器、２５〜２７は減圧装置、例えばキ
ャピラリーチューブ、２８はストレーナー、２９は利用
側熱交換器、３０はアキュームレータであり、冷媒配管
で接続されて冷凍サイクルを構成している。四方弁２３
が図４に示す状態にある時は圧縮機５から吐出された圧
縮冷媒は実線矢印の方向に流れ、熱源側熱交換器２４が
凝縮器として作用し、利用側熱交換器２９が蒸発器とし
て作用するので利用側熱交換器２９を用いて利用側、例
えば室内の冷房運転が行なわれる。
【００３８】四方弁２３を切換えると圧縮機から吐出さ
れた圧縮冷媒は点線矢印の方向に流れ、利用側熱交換器
２９が凝縮器として作用し、熱源側熱交換器２４が蒸発
器として作用するので、利用側熱交換器２９を用いて室
内の暖房運転が行なわれる。
【００３９】３１，３２は消音器、３３はプロペラファ
ンであり電動機３４で駆動され熱源側熱交換器２４に送
風する。３５はクロスフローファンであり電動機３６で
駆動され利用側熱交換器２９で熱交換（加熱／冷却）さ
れた調和空気を室内に供給する。
【００４０】３７は室内ユニットであり、利用側熱交換
器２９、クロスフローファン３５、電動機３６、及び室
内側制御部などが搭載されている。室外ユニット（本実
施例の空気調和機は室内ユニット３７と室外ユニットと
から構成され両ユニット間は冷媒配管と信号線とで接続
されている）には他の構成要素が搭載されている。
【００４１】室内ユニット３７からは室外ユニットの各
機器の運転を制御する信号及び電動機１に供給する交流
電力の周波数ｆの信号を出力する。室外ユニットからの
信号はインターフェース３８を介して入力し制御部、例
えばマイクロプロセッサ３９に与えられる。
【００４２】マイクロプロセッサ３９は信号に基づいて
室外ユニットの運転を制御すると共に、ＰＷＭ理論に基
づく疑似正弦波を得るためのスイッチング信号を生成す
る（スイッチング信号の生成方法は後記する）。マイク
ロプロセッサ３９で生成されたスイッチング信号はスイ
ッチング用アンプ４１を介してインバータ回路４０へ与
えられる。
【００４３】インバータ回路４０は６個のパワー用のス
イッチング素子を三相ブリッジ状に接続したものであ
り、６個のスイッチング素子がスイッチング信号に応答
してＯＮ／ＯＦＦし三相の疑似正弦波を電動機１に供給
する。インバータ回路４０へ与えられる直流電力は交流
電源４２から供給される単相交流を倍電圧整流して得ら
れる直流電力である。
【００４４】倍電圧整流は整流素子４３と平滑コンデン
サ４４，４５で行なわれる。４６は倍電圧整流後の平滑
コンデンサ、４７はチョークコイル、４８，４９はノイ
ズフィルター、５０，５１は電流ヒューズ、５２はバリ
スタである。
【００４５】図５はインバータ回路４０の概略電気回路
図である。図中Ｐには直流電力が与えられる。Ｘ，Ｘバ
ー、Ｙ，Ｙバー、Ｚ，Ｚバーはスイッチング素子であ
り、例えばパワートランジスタ、パワーＦＥＴ，ＩＷＧ
Ｔなどを用いることができる。
【００４６】図６はマイクロプロセッサ３９がスイッチ
ング信号を生成する際の原理図である。例えば図５に示
したスイッチング素子ＸのＯＮ／ＯＦＦ信号を得る場合
の説明図である。スイッチング素子ＸバーのＯＮ／ＯＦ
Ｆ信号はスイッチング素子ＸのＯＮ／ＯＦＦ信号を反転
したものである。
【００４７】図６において、Ｃ０は搬送波（例えば三角
波、階段状の三角波、正弦波など）、Ｍ０は変調波（例
えば正弦波、階段状の正弦波など）である。搬送波Ｃ
０、変調波Ｍ０の周波数、及び周波数比はこれに限るも
のではない。図６では説明上わかりやすい周波数として
いる。ＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓ０は変調波Ｍ０＞搬送波Ｃ０
の時にＯＮとなる信号である。
【００４８】スイッチング素子ＹのＯＮ／ＯＦＦ信号は
図６の変調波Ｍ０の位相角を１２０度進めた時に変調波
＞搬送波Ｃ０で得られるＯＮ／ＯＦＦ信号であり、スイ
ッチング素子ＹバーのＯＮ／ＯＦＦ信号はこのスイッチ
ング素子ＹのＯＮ／ＯＦＦ信号を反転したものであり、
スイッチング素子ＺのＯＮ／ＯＦＦ信号は図６の変調波
Ｍ０の位相角を１２０度遅らせた時に変調波＞搬送波Ｃ
０で得られるＯＮ／ＯＦＦ信号であり、スイッチング素
子ＺバーのＯＮ／ＯＦＦ信号はこのスイッチング素子Ｚ
のＯＮ／ＯＦＦ信号を反転したものである。
【００４９】このようなＯＮ／ＯＦＦ信号を用いること
によって、図６に示したＯＮ／ＯＦＦ信号と同じパター
ンで直流電力がＯＮ／ＯＦＦされて疑似正弦波が生成さ
れる。変調波Ｍ０の周期は周波数信号ｆと同じであり、
この変調波Ｍ０の周期を変えることによって疑似正弦波
の周波数を変えることができる。搬送波Ｃ０の周期を小
さくすれば疑似正弦波の１周期におけるＯＮ／ＯＦＦ回
数が増えて疑似正弦波の分解能が増加する。図６では説
明のため搬送波の周波数を大きくしている。
【００５０】図７は変調波の振幅を変えた際のＯＮ／Ｏ
ＦＦ信号を示した図であり、変調波Ｍ０より振幅を大き
くした変調波Ｍ１では疑似正弦波Ｓ１の疑似電圧（誘導
電動機に疑似正弦波を印加した際に誘導電動機に流れる
電流から求まる電圧）が高くなる。最大ＯＮ時間と最小
ＯＮ時間との差、すなわち電圧の振幅が大きくなり電圧
が高くなる。また変調波Ｍ０の振幅を小さくした変調波
Ｍ２を用いた場合は疑似正弦波Ｓ２となる。この疑似正
弦波Ｓ２の疑似電圧は疑似正弦波Ｓ０の疑似電圧より小
さくなる。
【００５１】従って、変調波の振幅を変えることによっ
て誘導電動機１に供給する三相交流の電圧を変えること
ができ、変調波の周波数を変えることによって三相交流
の周波数を変えることができる。
【００５２】図８はＯＮ／ＯＦＦ信号を生成する際のマ
イクロプロセッサ３９内の要部ブロック回路図である。
図中６０は１６ｂｉｔのＵＰ／ＤＯＷＮカウンタであり
クロックに同期してカウント値の加算を行ないカウント
値がＦＦＦＦＨに達すると、クロックに同期してカウン
ト値の減算を行ないカウント値がＯＨに達すると再びカ
ウント値の加算に変わり以後加算と減算を繰り返す。従
って、このカウンタ６０の出力（カウント値）は三角波
（搬送波）状に変化する。
【００５３】６１は正弦波コントロール部であり、周波
数ｆ、電圧ｖ（振幅）の正弦波を記憶領域内に０〜ＦＦ
ＦＦＨのデータ変化で形成する。この正弦波の形成は図
９に示すフローチャートに基づいて行なわれる。まずス
テップＳ１１でｆ，ｖのイニシャライズが行なわれる
（ｆ＝０，ｖ＝０．８０）。尚、例えば説明のためｆは
ｆ＝０と１０≦ｆ≦１５０Ｈｚ，０．５０≦ｖ≦１．０
０とするがこの限りではない。
【００５４】ステップＳ１２で周波数ｆ又は電圧ｖの変
更を判断するとステップＳ１３へ進み記憶領域内の正弦
波データを書き換える。この時、正弦波データに予めｖ
の値を乗じて正弦波データを補正する。図６の正弦波８
４〜８６は記憶領域内の正弦波データを示している。正
弦波８４はｆ＝１０，ｖ＝１．００の基本波であり番地
Ｎ０〜Ｎ１０までの間で値が図に示すように変化して記
憶されている。正弦波８５はｆ＝１０，ｖ＝０．６６と
した時の正弦波データであり、正弦波８６はｆ＝２０，
ｖ＝１．００の時の正弦波データである。Ｎ１０，Ｎ２
０の値は使用するクロックの周波数で決まる。例えば１
００ＫＨｚのクロックを用いた場合Ｎ１０＝１０００
０，Ｎ２０＝５０００となる。
【００５５】正弦波（１／２周期分）８０，８２，８３
は記憶部６２に格納された正弦波データの値（０Ｈ〜Ｆ
ＦＦＦＨ）を表わしている。この記憶部６２内には１Ｈ
ｚきざみで正弦波データが格納されている。ｆ１０，ｆ
１５，ｆ２０は夫々正弦波データの始りを示している。
これらの正弦波データの振幅は周波数が高くなるに連れ
て大きくなっている。すなわち、予め設定した負荷に対
してｖ／ｆが一定になるよう設定されている。
【００５６】例えば正弦波８４＝ＦＦＦＦＨ／２±正弦
波８０／２であり、正弦波８５＝ＦＦＦＦＨ／２±０．
６６×正弦波８０／２である。同様にして他の正弦波も
求めることができる。すなわち、周波数ｆと電圧ｖが得
られれば図９のステップＳ１４では記憶領域内の正弦波
データを書き換えることができる。
【００５７】尚、図９では説明を容易にするため正弦波
８０，８２，８３を１／２周期分示したが記憶部の占有
率を減らすために１／４周期分としても良いことは言う
までもない。
【００５８】図８の６３は正弦波の値の分配器であり、
１２０度ずつ位相のずれた値を生成する。例えばｆ＝１
０，ｖ＝１．００（図１０に示す正弦波８４）の場合１
周期の長さは０〜Ｃ１０（１００００）である。１２０
度位相のずれた位置は０，Ｃ１０／３＝３３３３、Ｃ１
０×２／３＝６６６６のステップ位置である。
【００５９】従って、基本カウンタをＣ（クロックで駆
動される）とするとＣＸ＝Ｃ（０≦Ｃ≦Ｃ１０＝１００
００，Ｃ＝Ｃ１０＋１の時はＣ＝０になる）、ＣＹ＝Ｃ
Ｘ＋Ｃ１０／３（ＣＹ＞Ｃ１０＝１００００の時はＣＹ
＝ＣＸ＋Ｃ１０／３−Ｃ１０＝ＣＸ＋３３３３−１００
００）、ＣＺ＝ＣＸ＋Ｃ１０×２／３（ＣＺ＞Ｃ１０＝
１００００の時はＣＺ＝ＣＸ＋Ｃ１０×２／３−Ｃ１０
＝ＣＸ＋６６６６−１００００）となる。
【００６０】このカウンタの値ＣＸ，ＣＹ，ＣＺに対応
する正弦波の値は図１０に示す正弦波８４の値に対応す
る。よって、カウンタＣの値を変えた場合の正弦波の値
の変化は図８の波形６４，６５，６６に示すようにな
る。この波形６４〜６６は位相が１２０度ずれている。
【００６１】尚、図１０の正弦波８４〜８６は説明を容
易にするために１周期分を示したが、１／４周期分に減
らして記憶部の占有率を減らすことも可能である。
【００６２】このようにして、周波数ｆと電圧ｖの値が
与えられれば周波数ｆ、電圧ｖで互いに位相が１２０度
ずれた三相の正弦波の値を得ることができる。
【００６３】図８において６７〜６９は値の大小を比べ
る比較器であり、ＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ６０から供給
される三角波（搬送波）の値と波形６４〜６６で示され
る正弦波（変調波）の値との大小を比べ変調波の値が搬
送波の値より大きい時に出力がＯＮ（Ｈレベル電圧）に
なる。この比較器６７〜６９の出力が夫々図５に示すス
イッチング素子Ｘ，Ｙ，ＺのＯＮ／ＯＦＦ信号とする。
【００６４】７０〜７２は反転回路であり比較器６７〜
６９のＯＮ／ＯＦＦ出力を反転させ、スイッチング素子
Ｘバー、Ｙバー、ＺバーのＯＮ／ＯＦＦ信号とする。
【００６５】尚、スイッチング素子Ｘ〜Ｚ，Ｘバー〜Ｚ
バーのＯＮ／ＯＦＦ（特にＯＮ→ＯＦＦ）になる遅れ時
間が大きい場合にはスイッチング素子へＯＮ／ＯＦＦ信
号を供給する回路内に遅延回路（信号がＯＦＦ→ＯＮに
変わった際、この変化を所定時間遅らせる回路）を挿入
する。
【００６６】尚、比較器６７〜６９に与える値をＤ／Ａ
変換してアナログ電圧レベルとし、比較器にアナログ電
圧の大小を比べるものを用いてもよい。
【００６７】図１１はマイクロプロセッサ３９において
電圧ｖの値を設定するための要部動作を示すフローチャ
ートである。尚、周波数ｆの値は室内ユニット３７が負
荷に応じて求め、マイクロプロセッサ３９に伝送する。
【００６８】この図において、ステップＳ２１はマイク
ロプロセッサ３９がイニシャライズされた後に実行され
る。このステップＳ２１では室内ユニット３７からの信
号や、各種の温度（外気温度、熱交換器温度など）や誘
導電動機に流れる電流などを入力する。
【００６９】次にステップＳ２２ではステップＳ２１で
入力した信号などに基づいて他の機器の制御を行なう。
例えば四方弁２３の切換え、電動機３４の運転、室外側
熱交換器２４の除霜制御などを行なう。
【００７０】次にステップＳ２３では回転信号出力部７
の信号を入力し１秒当りの回転数ＮＯ／ｓｅｃを算出し
ＮＯの値を更新する。このＮＯの更新は０．５秒毎に行
なわれる。
【００７１】次にステップＳ２４で周波数ｆの値が変更
されたか否かの判断、例えば室内ユニット３７から送信
される周波数ｆの値が変化したか否かの判断を行ない、
ステップＳ２４の条件を満す時はステップＳ２５へ進
む。ステップＳ２５では目標回転数Ｎを求める。目標回
転数Ｎは前記した式（４）を用いて求める。又は周波数
ｆと運転効率が最大になる目標回転数Ｎとのデータテー
ブルを予め格納し、このテーブルから目標回転数Ｎをル
ックＵＰして目標回転数Ｎを設定してもよい。
【００７２】ステップＳ２６、ステップＳ２８では実際
の電動機の回転数ＮＯと目標回転数Ｎとの大小を比べＮ
Ｏ＞Ｎの時はステップＳ２７へ進んでｖ＝ｖ−０．０１
に変え、ＮＯ＜Ｎの時はステップＳ２９へ進んでｖ＝ｖ
＋０．０１に変える。すなわち、ＮＯ＞Ｎの時は電動機
１に供給する三相交流の電圧を下げて電動機１の回転数
を下げ、ＮＯ＜Ｎの時は電圧を上げて電動機１の回転数
を上げる。尚、ステップＳ２６、ステップＳ２８の条件
をいずれも満たさない時には電圧ｖの変更は行なわれな
い。
【００７３】次にステップＳ３０で、このようにして得
られた周波数ｆと電圧ｖの値をマイクロプロセッサ３９
内の正弦波コントロール部６１へ供給し、周波数ｆ、電
圧ｖの三相交流を得るためＯＮ／ＯＦＦ信号が生成され
る。このＯＮ／ＯＦＦ信号によってスイッチング素子が
駆動され電動機１に三相交流電力が供給される。
【００７４】次にステップＳ３１で保護動作が行なわれ
る。例えば圧縮機の温度異常や過電流異常などに対する
保護である。
【００７５】図１２は本発明の実施例を用いた際の誘導
電動機単体の特性図である。この誘導電動機としては例
えば三相２極、トルク＝０．１７ｋｇ−ｍ（６０Ｈｚ，
１３２〔ｖ〕）の定格を備えたものである。この特性図
において点線の特性は本発明を実施しない場合の特性
（ｖ／ｆの値が全周波数にわたって同じ値であり、特に
低周波時、すなわち誘導電動機の起動性を考慮した際の
特性）、実線の特性は本発明を実施した場合の特性（ｖ
／ｆの値、すなわち電圧ｖを変えて回転数のフィードバ
ック制御を行なった際の特性）であり、全般において誘
導電動機の運転効率が向上している。
【００７６】図１３は図１２の特性図で用いた誘導電動
機を図４に示す圧縮機に用いた場合の空気調和機の運転
効率（ＣＯＰ）の変化を示す特性図である。空気調和機
は暖房標準条件（室温＝２０℃、外気温度＝７／６℃
（乾式／湿式））で運転した場合である。この特性図は
運転能力（ｋｗ）に対する運転効率を示したものである
（実線は本発明を用いた場合の特性、点線は従来の特
性）。例えば圧縮機に供給する三相交流の周波数が３０
Ｈｚでは、２０ｗの消費電力減になり、４０Ｈｚでは２
７ｗ、５０Ｈｚでは３８ｗ…の消費電力の減少になる。
３０Ｈｚ〜８０Ｈｚの間では平均５％の運転効率ＵＰに
なっている。また運転効率の特性向上は特に周波数の低
い方で高くなり、周波数の高い方では本発明を実施しな
い場合との差が小さくなっている。
【００７７】従って、空気調和機の運転効率が充分に向
上する周波数の範囲のみ本発明を用いてもよい（例えば
８０Ｈｚ以下）。この場合図１１のフローチャートにお
いてステップＳ２３〜ステップＳ２９が所定の周波数の
時にのみ実行されるように条件判断のステップを追加す
ればよい。
【００７８】図１４は誘導電動機に供給する疑似正弦波
を生成する際の他の実施例を示す説明図である。インバ
ータ回路を構成する６個のパワートランジスタのうちの
１個のパワートランジスタのＯＮ／ＯＦＦのスイッチン
グ信号を示している。このスイッチング信号を全てのパ
ワートランジスタ分生成することによって三相の疑似正
弦波を得ることができる。
【００７９】ＯＮ／ＯＦＦのスイッチング信号は搬送波
の１周期内で夫々１回づつ生じることが図４に示されて
いる。従って、搬送波の１周期内でＯＮ／ＯＦＦのスイ
ッチング信号の時間を変えればよい。図１４においてＴ
1〜Ｔ4は搬送波の１周期であり、その時間はＴ〔ｓｅ
ｃ〕、例えば１／３ｋ〔ｓｅｃ〕程度である。ＯＮ／Ｏ
ＦＦのスイッチング信号は搬送波の１周期内において対
称とするとｔ０（ｔ０１，ｔ０２，ｔ０３，ｔ０４）時
刻が求まればｔｆ（ｔｆ１，ｔｆ２，ｔｆ３，ｔｆ４）
時刻はｔｆ＝Ｔ−ｔ０となる。
【００８０】ＰＷＭに基づく疑似正弦波を得るためには
ＯＮのスイッチング信号が出力される時間（ｔｆ−ｔ
０）を正弦波状に変化させればよい。従って、搬送波の
１周期内でスイッチング信号がＯＦＦ→ＯＮに変わる時
刻はｔ０＝Ａｘｓｉｎ（ｗｔ）＋Ｔ／４とすればよい。
Ａ，Ｂは定数であり、ｔ０は図１５に示すように変化す
る。図１５において、（ａ）は定数Ａが小さい場合、
（ｂ），（ｃ）は定数Ａを順に大きくした場合のＯＮ／
ＯＦＦのスイッチング信号を示している。
【００８１】定数Ａを大きくすることによってＯＮのス
イッチング信号の時間の変化幅Ｔｓ１−ｔｍ１（ｔｓ２
〜ｔｍ２，ｔｓ３〜ｔｍ３）が大きくなる。すなわち疑
似正弦波の振幅が大きくなり誘導電動機に供給される三
相交流の等価電圧を大きくすることができる。
【００８２】従って、定数Ａの値を変えればこの電圧を
制御することができる。尚、ｗｔの変化速度を速くすれ
ば疑似正弦波の周波数が変化する。この方式をプログラ
ムで生成しマイクロプロセッサに実行させれば前記した
ＯＮ／ＯＦＦのスイッチング信号の生成方式と変えるこ
とができる。この場合、得られる効果は前記実施例に劣
るものではない。
【００８３】また、疑似正弦波の生成方式は前記した実
施に限るものではなく、疑似正弦波の周波数及び等価電
圧を変ることができればよいものである。
【００８４】また、前記実施例では、誘導電動機に設定
する回転数Ｎを式（４）に示す１次式から求めたが、マ
イクロプロセッサの能力不足（低ビット、動作クロック
が低い）時には、周波数に対する最適回転数を予め算出
して記憶部に格納し、周波数が変化するごとに記憶部か
ら最適回転数を読出すようにすればマイクロプロセッサ
の負担を軽減することができる。
【００８５】
【発明の効果】本発明の運転制御方法は圧縮機に供給す
る交流電力の周波数を負荷の大きさに基づいて変えると
共に、この交流電力の電圧を圧縮機の回転数が運転効率
が高くなる回転数になるように制御するので、圧縮機す
なわち誘導電動機のスリップ量を制御して圧縮機の運転
効率を高くすることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】誘導電動機の一相当りの等価回路図である。
【図２】周波数を変えた場合の最適すべりと回転数との
関係を示す特性図である。
【図３】本発明の実施例を示す概略図である。
【図４】本発明の実施例を空気調和機に用いる際の概略
図である。
【図５】インバータ回路の概略電気回路図である。
【図６】マイクロプロセッサがスイッチング信号を生成
する際の原理図である。
【図７】変調波の振幅を変えた際のＯＮ／ＯＦＦ信号を
示した図である。
【図８】ＯＮ／ＯＦＦ信号を生成する際のマイクロプロ
セッサ内の要部ブロック回路図である。
【図９】正弦波を形成する際の動作を示すフローチャー
トである。
【図１０】正弦波の形成を示す説明図である。
【図１１】マイクロプロセッサにおいて電圧設定を行な
う動作を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の実施例を用いた際の誘導電動機の特
性図である。
【図１３】本発明の実施例を用いた際の空気調和機の特
性図である。
【図１４】疑似正弦波を生成する際の他の実施例を示す
説明図である。
【図１５】ＯＮ／ＯＦＦのスイッチング信号の変化を示
す説明図である。
【図１６】回転信号出力部の要部断面図である。
【符号の説明】
１ 誘導電動機 ２ インバータ回路 ３ 回転数検出器 ４ 電圧ｖのデータ発生器 Ｃ０ 搬送波 Ｍ０ 変調波 Ｓ０ ＯＮ／ＯＦＦ信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 五十嵐 恵司郎 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三洋 電機株式会社内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器を用
    いて冷凍サイクルを構成し、この冷凍サイクルの圧縮機
    に供給する交流電力の電圧を圧縮機の回転数が所定の値
    になるように変える運転制御方法において、前記交流電
    力の周波数に対して圧縮機の運転効率が高くなるような
    回転数を予め求め、この回転数を前記所定の値として用
    いることを特徴とする圧縮機の運転制御方法。
  2. 【請求項２】 前記交流電力の周波数を前記冷凍サイク
    ルの負荷の大きさに応じて変えると共に、前記回転数の
    所定の値は前記交流電力の周波数毎に求められることを
    特徴とする請求項１に記載の圧縮機の運転制御方法。
  3. 【請求項３】 交流電動機で駆動される回転型の圧縮
    機、凝縮器、減圧装置、蒸発器を用いて冷凍サイクルを
    構成し、冷凍サイクルに対する負荷の変動に応じて圧縮
    機の能力を変える運転制御方法において、圧縮機の能力
    を圧縮機の回転数を変えて制御する際に、圧縮機に供給
    する交流電力の周波数を前記回転数による圧縮機の運転
    効率が高くなるように予め定められた値に設定し、前記
    交流電力の電圧を前記回転数が得られるように増減させ
    ることを特徴とする圧縮機の運転制御方法。
  4. 【請求項４】 誘導電動機で駆動される圧縮機、凝縮
    器、減圧装置、蒸発器を用いて冷凍サイクルを構成し、
    この冷凍サイクルの負荷に合わせて誘導電動機に供給す
    る交流電力の周波数を変えるように成した運転制御方法
    において、誘導電動機に供給する交流電力の周波数に対
    応すると共に、この交流電力を供給した際に誘導電動機
    の運転効率が高くなる回転数を周波数毎に記憶し、誘導
    電動機に供給される交流電力の電圧を誘導電動機の回転
    数が周波数毎に記憶された回転数になるように変えるこ
    とを特徴とする圧縮機の運転制御方法。
  5. 【請求項５】 交流電力の周波数に対応する誘導電動機
    の回転数の変化は周波数に対して直線近似されているこ
    とを特徴とする請求項４に記載の圧縮機の運転制御方
    法。
  6. 【請求項６】 交流電力の周波数が予め定めた周波数の
    範囲内の際に交流電力の電圧制御を行なうことを特徴と
    する請求項４に記載の圧縮機の運転制御方法。
  7. 【請求項７】 誘導電動機で駆動される圧縮機、凝縮
    器、減圧装置、蒸発器を用いて冷凍サイクルを構成し、
    この冷凍サイクルの負荷に合わせて誘導電動機に供給す
    る交流電力の周波数を変えるように成した運転制御方法
    において、前記交流電力を変調波と搬送波との振幅比較
    から得られるＰＷＭ信号に基づいて疑似正弦波で成し、
    前記負荷の変動に合わせて変調波の周波数を変え、前記
    誘導電動機又は圧縮機の回転数を前記周波数で誘導電動
    機の運転効率が高くなる回転数になるように前記変調波
    又は搬送波の振幅を変えることを特徴とする圧縮機の運
    転制御方法。
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