JPH0789755B2 - 空気調和機の制御装置 - Google Patents

空気調和機の制御装置

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JPH0789755B2
JPH0789755B2 JP61122809A JP12280986A JPH0789755B2 JP H0789755 B2 JPH0789755 B2 JP H0789755B2 JP 61122809 A JP61122809 A JP 61122809A JP 12280986 A JP12280986 A JP 12280986A JP H0789755 B2 JPH0789755 B2 JP H0789755B2
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和秀 勇内
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、周波数変換装置(インバータ)を備えた空
気調和機の制御装置、特に起動時における出力周波数の
制御を改善した空気調和機の制御装置に関するものであ
る。
〔従来の技術〕 第8図はこの種の一般的な周波数変換装置を有する空気
調和機の制御装置を示すブロック図であり、図におい
て、1は電源プラグ、2は電源プラグ1から入力された
交流を直流に変換するコンバータ部、3はその直流を任
意周波数の交流に変換する周波数変換部で、圧縮機4等
に周波数変換した電源を供給している。5はマイクロコ
ンピュータ等を搭載した制御回路部で、室温センサ6及
び室温設定器7の出力信号により圧縮機4の運転周波数
を決定して周波数変換部3の出力周波数を制御してい
る。8はカレントトランス等により空気調和機の全入力
電源を検知する電流検出器で、その出力を制御回路部5
に供給することにより、全入力電流が所定の値を越えな
いよう周波数変換部3の出力周波数を制御している。
以上のように構成された周波数変換装置をもつ空気調和
機は特開昭55−155134号にも開示されており、またその
起動時における周波数制御方法は例えば特公昭60−1889
9号公報に示されている。即ち、第9図に示すように、
まず起動直後は一定時間Δtsにわたって一定の低周波数
fsで運転し、一定時間Δts経過した時点t1で室温センサ
6と室温設定器7との温度偏差ΔT1により制御回路部5
にΔf1なる周波数増分が決定される。ただし、通常の起
動時においては、室温と設定温度との偏差が大きく、Δ
f1なる増分にて運転しようとしても制御可能な最大周波
数fmaxを越えてしまう場合には、この最大周波数fmax
で運転されることになる。
そして、更に一定時間Δta経過した時点t2においては、
温度偏差ΔT2が検出されることにより、制御回路部5か
らはΔf2を加算した周波数が指定される。しかし、上記
のように既に最大周波数fmaxで運転しているのでこれ
以上周波数は上がらずに運転される。このように、一定
のサンプリング時間Δta経過する毎に周波数制御が行わ
れ、例えば第9図の時点t6では室温が設定温度より低く
なっているために温度偏差は−Δt6となり、制御回路部
6はΔf6だけ周波数を減ずるように周波数変換部3を制
御して運転が続けられる。
第10図は、このような制御動作のフローチャートを示し
たものである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、上記のような従来の空気調和機の制御装
置にあっては、一定時間経過毎に室温と設定温度の差を
検知して周波数制御を行っているだけであり、このため
室温と設定温度の温度偏差が大きい起動時において室温
を早く設定温度に近づけるように起動時点より装置の最
大能力を発揮すべく制御能力を最大周波数fmaxにて運
転すると、第11図に示すようにta時間経過後に全入力電
流が許容上限電流値IHを越えてしまう。従って、周波数
を減じ始めるが、空気調和機の冷凍サイクル側の負荷変
動の時間遅れにより周波数を減じても全入力電流はすぐ
には減少せず、第11図の破線で示すようにtb時間経過後
に遮断電流値(ブレーカ等により保護される電流値)Is
を越えてしまい、圧縮機4等の運転が停止する。このた
め、従来の制御装置にあっては、起動時にある一定時間
にわたって冷凍サイクルの負荷変動が安定するまで最大
周波数で運転することができず、室温を早く設定温度に
することができないという問題点があった。
この発明は、このような問題点に着目してなされたもの
で、起動時に最大周波数で運転しても遮断電流値を越え
るのを防止でき、室温を早く設定温度にすることができ
る空気調和機の制御装置を提供することを目的としてい
る。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明の空気調和機の制御装置は、交流を直流に変換
するコンバータ部及びその直流を任意周波数の交流に変
換して圧縮機等に供給する周波数変換部を備え、空気調
和機の入力電流からコンバータ部への全入力電流の検出
器と前記コンバータ部により整流され直流電流に変換さ
れて前記周波数変換部に流れる二次電流の検出器を設
け、検出された全入力電流及び二次電流と各電流の上下
限電流値とからシステム周波数指数を決定するシステム
周波数指数指定部と、全入力電流と二次電流の中少なく
とも一方のある一定時間前までの電流値と現在の電流値
から演算された一定時間後の電流値及び各電流の上下限
電流値から相関周波数指数を決定する相関周波数指数指
定部と、そして、システム周波数指数と相関周波数指数
から周波数増減指定部にて周波数の増減を決定して周波
数出力部にて目標周波数との比較を行い最終の運転周波
数を決定し、前記周波数変換部の出力周波数を制御する
制御回路部を具備したものである。
〔作用〕
制御回路部は、現時点の全入力電流及び整流後の二次電
流の電流値による周波数指令と計算による一定時間先の
電流値による周波数指令により全入力電流および二次電
流がそれぞれの遮断電流値を越えないように制御する。
このため、起動直後から最大周波数で圧縮機を運転する
ことが可能になり、これに伴なって室温を早く設定温度
に近ずけることが可能となる。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図面について説明する。第
1図は本発明に係る制御装置の基本回路構成を示すブロ
ック図であり、図中1〜4,6〜8は従来の第8図と同一
部分であり、9はコンバータ部2と周波数変換部3との
間に設けられコンバータ部2により直流に変換された二
次電流をシャント抵抗あるいはカレントセンサ等により
検知する電流検出器、10は第8図の制御回路部5に相当
する制御回路部で、第2図に示すような制御ブロックに
より構成されている。この第2図において、11は全入力
電流の制御域の上下限電流値(IH,IL)及び上記二次電
流の制御域の上下限電流値(iH,iL)を記憶する上下限
電流値記憶部、12は現在の全入力電流値IO及び二次電流
値iOと上記上下限電流値記憶部11により周波数指数を決
定するシステム周波数指数指定部、13は一定時間間隔t
毎に電流検出器8から供給される全入力電流を取り込む
レジスタ、14はレジスタ13で取り込んだ値を逐次新しい
電流値に置きかえていく複数個(n個)の電流値記憶
部、15は上記レジスタ13と電流値記憶部14とにより一定
時間T後の電流値ITを計算する演算部、16は演算部15の
出力と上記上下限電流値記憶部11の出力を基として周波
数指数を決定する相関周波数指数指定部、17は上記シス
テム周波数指数指定部12と相関周波数指数指定部16によ
り指定された指数値より周波数の増減を指定する周波数
増減指定部、18は室温センサ6と室温設定器7との温度
差に応じて目標周波数を決める目標周波数設定部、19は
上記周波数増減指定部17と目標周波数設定部18とにより
運転周波数を決定してその運転周波数を次段の周波数変
換部3へ送り出す周波数出力部である。
次に、動作について説明する。第3図は上記のように構
成された制御回路10の動作を示すフローチャートであ
る。まず、装置を起動すると、目標周波数設定部18にお
いて室温センサ6と室温設定器7との温度差に応じて目
標周波数fMが設定される。また、起動と同時に電流検出
部8,9からそれぞれ全入力電流値IO及び二次電流値iO
読み込まれる。この読み込まれた全入力電流値IOと二次
電流iOは、それぞれの制御電流域の上下限を記憶した上
下限電流値記憶部11とシステム周波数指数指定部12で比
較されシステム周波数指数Ksが設定される。
今、上下限電流値記憶部11に記憶されている全入力電流
値の上限値をIH、下限値をIL、 二次電流値の上下値をiH、下限値をiLとする時、 システム周波数指定部12では、全入力電流値IOが下限値
ILより小さく、二次電流値iOも下限値iLより小さい場合
にはシステム周波数指数Ksが+1(プラス1)にセット
され、全入力電流値IOが上限値IHより大きくなった時又
は、二次電流値iOが上限値iHより大きくなった場合には
システム周波数指数Ksが−1(マイナス1)にセットさ
れ、全入力電流値IOと二次電流値iOが上記条件以外の場
合はシステム周波数指数Ksが0(ゼロ)にセットされ
る。この関係を式に示すと(イ)式となる。
一方、レジスタ13においては一定時間間隔tごとに現在
の全入力電流値IOを取り込み、逐次複数個(n個)の電
流値記憶部14にデータを送り出すことにより、第4図に
示すようにtO時点でtOからn×t時間前までの電流値I
-1〜I-nが記憶される。そして、次の読み込みが行われ
るtα時間後のt1時点でレジスタ13は新しい電流値I1
読み込み、以前の電流値IOを電流値記憶部14に送り出
す。この電流値記憶部14においては、記憶されている一
番古い電流値I-nが捨てられ、代わってIO〜I-n+1の電流
値が記憶される。次に演算部15では、電流値記憶部14に
記憶されたn個のデータを読み込み、読み込んだn個の
データから1つ前の電流値との偏差(Ii−Ii-1)にそれ
ぞれの影響度を加味した定数(Ai)を乗じたものを合計
し、レジスタ13より取り込んだ現在の全入力電流値IO
加えることによりT時間後の全入力電流値ITを計算して
いる。この関係を式にて示すと(ロ)式となる。
IT=IO+ΣAi(Ii−Ii-1) ……(ロ) (Aiは定数) 次に、相関周波数指数指定部16においては、上記演算部
15にて計算されたT時間後の全入力電流値ITと上下限電
流値記憶部11に記憶されている全入力電流の上限値IH
下限値ILとを比較することにより全入力電流ITが下限値
ILより小さい時、相関周波数指数KC+1(プラス1)と
し、また、全入力電流値ITが下限値ILに等しいかそれ以
上で、かつ上限値IHに等しいかそれ以下の時に相関周波
数指数KCを0(ゼロ)とし、全入力電流値ITが上限値IH
を越える時、相関周波数指数KCを−1(マイナス1)と
設定する。この関係を式にて示すと(ハ)式となる。
次に、周波数増減指定部17においては、上記システム周
波数指数指定部12で決定されたシステム周波数指数K
sと、相関周波数指数指定部16で決定された相関周波数
指数KCとにより表1に示すような周波数の増減表をも
ち、次の運転周波数の増減分fCを決定する。
そして、周波数出力部においては、現在の運転周波数fO
に周波数増減指定部17にて決定された周波数の増減分fC
を加えて、次ぎの運転周波数fiを計算する。
f1=fO+fC ……(ニ) この次の運転周波数f1と、室温センサー6と室温設定器
7の偏差により目標周波数設定部18で決定される目標周
波数fMとを比較して、低い方の周波数を次段の周波数変
換部3に出力して、最終の運転周波数を決定している。
次に第5図のタイムチャートを用いて具体的な動作につ
いて説明すると、起動直後においては室温センサ6と室
温設定器7との温度偏差は大きく、このため目標周波数
設定部18にて最大周波数fmaxが設定され、装置はこの
最大周波数fmaxで運転される。そして、運転開始後、
冷凍サイクル側での負荷の増大とともに全入力電流およ
び二次電流は増大し、今、時間tOにおいて二次電流iO
iL≦iO≦iHの範囲であったとすると、全入力電流値IO
第5図に示す如くIO<ILとなる。従って、システム周波
数指数Ksは(イ)式よりKs=0となる。また、時間tO
おいてレジスタ13の電流値IOと電流値記憶部14に記憶さ
れているI-1,I-2,I-3,I-4(n=4とする)の4個の電
流値から(ロ)式により計算したT時間後の電流値IT
最大入力電流制御域の上限値IHを越えてしまう。このた
めに、相関周波数指数KCは(ハ)式によりKC=−1とな
る。従って、周波数増減指定部17では両指数Ks,KCがKs
=0,KC=−1であるので表1から周波数増減fCはfC=−
Δfとなり、周波数出力部19では運転周波数f1=fmax
−Δfと目標周波数fM=fmaxとが比較され、次段の周
波数変換部3には運転周波数f1の指令が出力される。
次に、時間t1において、二次電流i1がiL≦iI≦IHである
とすると(以下二次電流はこの範囲にあるとする)、上
記と同様システム周波数指数Ks=0,IT+1>IHから相関周
波数指数KC=−1となり、運転周波数はさらにΔf下っ
た周波数f2になって運転される。更に一定時間経過した
時間t2においては、Ks=0,IL≦IT+2≦IHからKC=0とな
り、次の運転周波数f3は時間t2の時の周波数が維持さ
れ、同様に時間t3においてはKs=0,IT+3<ILからKC=+
1となり、次の運転周波数f4は時間t3の時よりΔfだけ
上昇した周波数によって運転される。
なお、上記実施例においては、電流値ITを計算する定数
Aiに関してa1>a2>…anとして新らしい電流値の偏差の
影響度を重くしてITを推測しており、これにより急激な
変化に対してもすばやく最大入力電流制御域の上限値IH
を越えることを察知し、遮断電流値Isに至ることを防止
することができ、その効果を一層高めることができる。
また、上記実施例では、全入力電流により相関周波数指
数を決定しているが、他の実施例として第6図に示すよ
うな構成として二次電流値により上記と同等の制御を行
っても同等の効果を得ることができる。更に、第7図に
示すように、上記実施例におけるレジスタ13、電流値記
憶部14及び演算部15で構成された全入力側相関周波数指
数(k1)指定部20及び二次電流側相関周波数指数(k2
指定部21を設け、ここで上記と同様の方法で相関指数
k1,k2を求め、相関周波数指数指定部16にて表2により
相関周波数指数KCを決定して制御しても同等の効果を得
ることができる。
〔発明の効果〕 以上説明したように、この発明によれば、現在の全入力
電流及び整流後の二次電流による運転周波数の増減と過
去の電流経歴による先の予測電流値による運転周波数の
増減関数とにより、装置の電流値が最大制御電流域を越
さないように運転制御できるものであることから、室温
と設定温度の差が大きい起動当初から運転周波数を制御
可能な最大周波数にしても所定値以上の遮断電流が流れ
て運転が停止されるのを防ぐことができるばかりでな
く、送風機等の風量変化など冷凍サイクル負荷の急変に
対しても過電流が流れて運転が停止されることはなく、
装置の最大能力を発揮した運転を行うことができ、室温
を所定の設定温度に早く到達させることができるという
効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例の基本回路構成を示すブロ
ック図、第2図は第1図の制御回路部の詳細構成を示す
ブロック図、第3図はその動作を示すフローチャート、
第4図は第2図の電流値記憶部の記憶方法を示す説明
図、第5図は具体的な周波数制御動作を説明するための
タイムチャート、第6図,第7図はこの発明の他の実施
例を示すブロック図、第8図は従来の空気調和機の制御
装置の回路構成を示すブロック図、第9図はその周波数
制御動作を説明するためのタイムチャート、第10図は第
8図にの動作を説明するためのフローチャート、第11図
は第8図における空気調和機の周波数制御動作を説明す
るためのタイムチャートである。 2……コンバータ部 3……周波数変換部 4……圧縮機 6……室温センサ 7……室温設定器 8,9……電流検出器 10……制御回路部 11……上下限電流値記憶部 12……システム周波数指数指定部 14……電流値記憶部 15……演算部 16……相関周波数指数指定部 18……目標周波数設定部 19……周波数出力部 なお、図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力された交流を直流に変換するコンバー
    タ部及びその直流を任意周波数の交流に変換して圧縮機
    等に電源を供給する周波数変換部を備えた空気調和機の
    制御装置において、空気調和機の入力電流からコンバー
    タ部への全入力電流の検出器と前記コンバータ部により
    整流され直流電流に変換されて前記周波数変換部に流れ
    る二次電流の検出器を設け、検出された全入力電流及び
    二次電流と各電流の上下限電流値とからシステム周波数
    指数を決定するシステム周波数指数指定部と、全入力電
    流と二次電流の中少なくとも一方のある一定時間前まで
    の電流値と現在の電流値から演算された一定時間後の電
    流値及び各電流の上下限電流値から相関周波数指数を決
    定する相関周波数指数指定部と、そして、システム周波
    数指数と相関周波数指数から周波数増減指定部にて周波
    数の増減を決定して周波数出力部にて目標周波数との比
    較を行い最終の運転周波数を決定し、前記周波数変換部
    の出力周波数を制御する制御回路部とを具備したことを
    特徴とする空気調和機の制御装置。
  2. 【請求項2】相関周波数指令は、全入力電流と二次電流
    の双方から演算された一定時間後の電流値及び最大制御
    域から決定されることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の空気調和機の制御装置。
JP61122809A 1986-05-28 1986-05-28 空気調和機の制御装置 Expired - Lifetime JPH0789755B2 (ja)

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