JPH089700A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 すべり周波数形のベクトル制御のインバータ
制御装置を備えた空気調和機のモータの一次抵抗値の温
度変化を補償して制御精度を向上させる。 【構成】 ベクトル制御でインバータ制御される圧縮機
１の実際の仕事量を、シェル吐出温度検出器３８で検出
したシェル吐出温度と、シェル吐出圧力検出器３９で検
出したシェル吐出圧力と、シェル吸入温度検出器４０で
検出したシェル吸入圧力と、シェル吸入圧力検出器４１
で検出したシェル吸入圧力とにより、エンタルピ演算器
４２でモリエル線図に従って演算し、その仕事量に対応
する実際のトルクをトルク推定器Ａで算出し、一方、ベ
クトル制御指令演算回路５６が指令するトルク電流指令
に基づくトルク指令値をトルク推定器Ｂで算出し、両ト
ルク値の偏差を比較器５４で算出し、その偏差が一次抵
抗値の温度変化によるものとして、一次抵抗値の補正量
をベクトル制御指令演算回路５６内で算出し、補正して
制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧縮機のモータをベク
トル制御するインバータ制御装置を備えた空気調和装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電源の周波数を可変にするインバ
ータ装置を用いて圧縮機の回転数を増減し、能力制御を
行う空気調和装置が広く用いられている。

【０００３】以下、従来の空気調和装置について図面を
参照しながら説明する。図１９は従来の空気調和装置の
構成を示すブロック図である。図において、１は圧縮
機、２は四方弁、３は室内熱交換器、４は減圧装置、５
は室外熱交換器であり、これらを環状に連結して冷凍回
路を構成している。６は室内ファン、７は室外ファンで
ある。８は圧縮機１の回転数制御を行うインバータ制御
装置であり、９は三相交流電源である。また、１０は室
内機、１１は室外機である。

【０００４】上記インバータ制御装置８の制御方式とし
て、優れた応答性および省電力性が得られることからベ
クトル制御が多く採用され、空気調和装置の圧縮機の可
変速制御方式にもベクトル制御が適用されてきている。

【０００５】このベクトル制御方式には、二次磁束をベ
クトル量として検出して一次電流の制御信号に用いる磁
束検出形ベクトル制御方式と、磁束ベクトルを電動機定
数に基づいて演算し制御する、すべり周波数形ベクトル
制御方式とが知られている。これら従来の技術として
は、たとえば、特開平２−２０２３８７号公報に開示さ
れたものがある。

【０００６】図２０は従来の空気調和装置のインバータ
制御装置の一つであるすべり周波数形ベクトル制御装置
の構成を示すブロック図である。図において、圧縮機１
は電力変換器１２により可変周波数の交流電力が供給さ
れ、圧縮機１の一次電流ｉc1、ｉb1およびｉa1をそれぞ
れ電流検出器１３、１４および１５により検出するとと
もに、速度を検出する速度検出器１６によって回転角周
波数ωＲを検出している。二次磁束指令φ2^*は励磁電流
演算器１７により励磁電流指令ｉd1^*に、トルク指令τ^*
はトルク電流演算器１８により、そこに入力されるモー
タの二次抵抗Ｒ２^*に基づいてトルク電流指令ｉq1^*に変
換される。励磁電流指令ｉd1^*とトルク電流指令ｉq1^*は
ベクトル回転器１９によって回転磁束座標系（ｄ軸、ｑ
軸）上の電流値ｉ1^*と位相角σ^*に変換される。ここ
で、ベクトル回転器１９では（１）式および（２）式に
従って演算を行う。

【０００７】 σ^*＝tan^-1｛（Ｒ1・ｉd1^*−ω1・（Ｌ1＋Ｌ2）・ｉq1^*） ＋（Ｅ＋ω1・（Ｌ1＋Ｌ2）・ｉd1^*＋Ｒ1・ｉq1^*）｝ ・・・・・・・・（１） Ｖ1^*＝（Ｅ＋ω1・（Ｌ1＋Ｌ2）・ｉd1^*＋Ｒ1・ｉq1^*）・cosσ^* ＋（Ｒ1・ｉd1^*−ω1・（Ｌ1＋Ｌ2）・ｉq1^*）・sinσ^* ・・・・・・・・（２） ここで、Ｌ1 は自己一次インダクタンス、Ｌ2 は自己二
次インダクタンス、Ｅは誘導起電力、Ｒ1 は一次抵抗で
ある。また、Ｖ1^*は電流値ｉ1^*を与える電圧値である。

【０００８】一方、すべり周波数演算器２０において、
トルク電流指令ｉq1^*と二次磁束指令φ2^*とモータの二
次抵抗Ｒ2^*を用い、すべり周波数指令ωs^*を生成し、加
算器２１により回転角周波数ωＲとすべり周波数指令ω
s^*との和、すなわち、一次角周波数ω1 を生成する。さ
らに、一次角周波数ω1 は積分器２２によって積分され
回転座標軸の位相角φ1^*を求め、加算器２３において前
記ｄ-ｑ 軸上における位相角σ^* との和θ1^*を演算す
る。ここで、加算器２３では（３）式に従って演算す
る。

【０００９】 θ1^*＝σ^*＋φ1^* ・・・・・・・（３） （３）式により求めたθ1^*は静止軸上で見た電流の位置
となる。

【００１０】一次電流の絶対値ｉ1^*は励磁電流成分とト
ルク電流成分との合成電流であり、位相角θ1^*はその静
止二軸上における位置を示す。したがって、二相−三相
変換器２４により一次電流の絶対値ｉ1^*、一次電流の位
相角θ1^*を二相−三相変換して三相電流指令ｉa1^*、ｉb
1^*およびｉc1^*を生成し、比較器２５、２６、２７によ
り電力変換器の出力電流ｉa1^*、ｉb1^*およびｉc1^*と比
較する。そののちの電流制御は通常の比例形または比例
と積分の兼用形の制御器により、実際の電流値が指令電
流値に一致するように制御される。

【００１１】以上の方法によりベクトル制御が可能とな
る。また、滑り周波数指令ωs^*はすべり周波数演算器２
０により（４）式で演算する。

【００１２】 ωs^*＝−（Ｍ^*・Ｒ2^*・ｉq1^*）／（Ｌ2^*・φ2^*） ・・・・・・・（４） ここで、Ｒ2^*は二次抵抗、Ｌ2^*は二次インダクタンス、
Ｍ^*は相互インダクタンスを示す。

【００１３】図２１はトルク電流演算器１８の構成を示
すブロック図である。図において、トルク指令τ^*を係
数器２５、２６、微分器２７を通して出力された信号
と、係数器２５のみを通して出力された信号が生成さ
れ、加算器２８によりこれらの信号を加算してトルク電
流指令ｉq1^*が出力される。

【００１４】図２２はすべり周波数演算器２０の構成を
示すブロック図である。図において、トルク電流指令ｉ
q1^*を係数器２９、３０を通して出力された信号は除算
器３１において二次磁束指令φ2^*で除算され、係数器３
２を通って、すべり周波数指令ωs^*が出力される。
（１）式および（２）式で示す一次電圧指令Ｖ1^*を演算
する場合には一次抵抗Ｒ1 が直接関与するが、従来のベ
クトル制御方式では、この一次抵抗Ｒ1 を一定として制
御を行っていた。

【００１５】つぎに、図２３は従来の空気調和装置のイ
ンバータ制御装置の１つである磁束検出形ベクトル制御
装置の構成を示すブロック図である。図において、磁束
は、圧縮機１に印加される電圧Ｖa1、Ｖb1およびＶc1と
電流検出器１３、１４および１５によってそれぞれ検出
された一次電流ｉa1、ｉb1およびｉc1を基にして、磁束
演算器３３により演算で求められる。磁束演算器３３の
出力は二次磁束ベクトルの静止二軸成分φα1、φβ1で
あり、ベクトルアナライザ３４によって絶対値成分｜φ
２｜と位相角sinφ、cosφに変換される。一方、二次磁
束指令φ2^*と発生トルク指令τ^*は励磁電流演算器１７
とトルク電流演算器１８の処理が行われ、回転磁束をｄ
軸に考えた回転座標形における励磁電流指令ｉd1^*、ト
ルク電流指令ｉq1^*に加工され、ベクトル回転器３５は
前記励磁電流指令ｉd1^*、トルク電流指令ｉq1^*を前記位
相各φを基に固定子座標形における電流指令ｉα1^*、ｉ
β1 ^*に変換する。すなわち、ベクトル回転器３５の出力
ｉα1^*、ｉβ1^*は二次磁束成分φα1、φβ1 を生成す
るための電流で、二相−三相変換器３６で変換を行って
電力変換器１２の一次電流指令ｉa1^*、ｉb1^*およびｉc1
^* を生成し、それぞれ係数器２５、２６および微分器２
７で比較を行って電力変換器１２の出力電流を制御す
る。

【００１６】このように、磁束検出形ベクトル制御方式
においては、電流指令を与えて磁束を直接制御するの
で、電動機定数で最も不確定要素の多い二次側のインダ
クタンス値や抵抗値を必要としない。したがって、圧縮
機１の内部のモータの一次回路および二次回路の定数が
変化しても、磁束演算器３３の入力一次電圧Ｖa1、Ｖb1
およびＶc1、入力一次電流ｉa1、ｉb1およびｉc1の変化
として受け止められ、それに応じて磁束の演算結果が変
わるので、パラメータの変化によるベクトル制御特性の
劣化は少ない。しかし、磁束を磁束演算器３３とベクト
ルアナライザ３４とにより推定することについては、セ
ンサの精度および分解能に問題が多く、とくに、低速時
の電圧ひずみのために演算精度に問題があり、あまり実
用されていないのが実情である。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の空気
調和装置では、実用されているすべり周波数形ベクトル
制御のインバータ制御装置において、温度によって一次
抵抗Ｒ1 が変化すると、一次電圧指令Ｖ1^*の計算に大き
な誤差が発生し、本来ベクトル制御が備えている優れた
制御特性が維持できなくなり、特性が劣化する。したが
って、なんらかの手段により温度による一次抵抗の変動
を検出または推定し、一次電圧指令を演算する過程でそ
れを反映させて、ベクトル制御の優れた制御特性を補償
する必要がある。

【００１８】本発明は上記課題を解決するもので、すべ
り周波数形ベクトル制御において、モータの一次抵抗の
温度変化を補償し、温度変化によるベクトル制御および
特性の劣化を補償できる空気調和装置を提供することを
目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】請求項１に係わる本発明
は、電力変換器により回転数制御される圧縮機と、前記
圧縮機の一次側電流を検出する電流検出器と、前記電流
検出器により得た一次電流値をＡ／Ｄ変換する電流検出
回路と、二次磁束指令から励磁電流を演算する励磁電流
演算器と、前記電流検出回路の出力と前記励磁電流演算
器の励磁電流からトルク電流を演算するトルク電流演算
器と、前記トルク電流演算器の出力からトルク値を求め
るトルク推定器Ｂと、前記励磁電流演算器の励磁電流と
前記トルク電流演算器のトルク電流から前記圧縮器に出
力する一次電圧と位相角を演算するベクトル回転器と、
前記二次磁束指令と前記トルク電流演算器のトルク電流
からすべり角周波数を演算するすべり周波数演算器と、
前記すべり周波数演算器のすべり角周波数と所望の回転
角周波数設定値から前記圧縮器の現在の回転数である実
回転角周波数を演算する加算器と、前記圧縮器のシェル
吐出温度を検出するシェル吐出温度検出器と、前記圧縮
器のシェル吐出圧力を検出するシェル吐出圧力検出器
と、前記圧縮器のシェル吸入温度を検出するシェル吸入
温度検出器と、前記シェル吸入圧力を検出するシェル吸
入圧力検出器と、前記シェル吐出圧力検出器と前記シェ
ル吐出温度検出器と前記シェル吸入圧力検出器と前記シ
ェル吸入温度検出器のそれぞれの出力信号から圧縮器仕
事量を演算するエンタルピ演算器と、前記エンタルピ演
算器からの出力信号により前記圧縮器のトルク推定値を
演算するトルク推定器Ａと、前記トルク推定器Ａの出力
信号と前記トルク推定器Ｂの出力信号の差を演算する比
較器と、前記比較器の出力信号から前記ベクトル回転器
での演算に必要な一次抵抗を同定する一次抵抗同定器と
を備え、前記比較器の差を零にするように一次抵抗の設
定値を変化させることにより、温度変化の影響を受ける
一次抵抗を補正するようにした空気調和装置であり、ま
た、請求項２に係わる本発明は、電力変換器により回転
数制御される圧縮機と、前記圧縮機の一次側電流を検出
する電流検出器と、前記電流検出器により得た一次電流
値をＡ／Ｄ変換する電流検出回路と、二次磁束指令から
励磁電流を演算する励磁電流演算器と、前記電流検出回
路の出力と前記励磁電流演算器の励磁電流からトルク電
流を演算するトルク電流演算器と、前記トルク電流演算
器の出力からトルク値を求めるトルク推定機Ｂと、前記
励磁電流演算器の励磁電流と前記トルク電流演算器のト
ルク電流から前記圧縮機に出力する一次電圧と位相角を
演算するベクトル回転器と、前記二次磁束指令と前記ト
ルク電流演算器のトルク電流からすべい角周波数を演算
するすべり周波数演算器と、前記すべり周波数演算器の
すべり角周波数と所望の回転数を演算する加算器と、前
記圧縮機のシェル吐出温度を検出するシェル吐出温度検
出器と、前記圧縮機のシェル吸入圧力を検出するシェル
吸入圧力検出器と前記シェル吸入温度を検出するシェル
吸入温度検出器と、前記シェル吐出温度検出器と前記シ
ェル吸入圧力検出器と前記シェル吸入温度検出器のそれ
ぞれの出力信号から圧縮機仕事量を演算するエンタルピ
演算器と、前記エンタルピ演算器からの出力信号により
前記圧縮機のトルク推定値を演算するトルク推定器Ａ
と、前記トルク推定器Ａの出力信号と前記トルク推定器
Ｂの出力信号の差を演算する比較器と、前記比較器の出
力信号から前記ベクトル回転器での演算に必要な一次抵
抗を同定する一次抵抗同定器とを備え、前記比較器の差
を零にするように一次抵抗の設定値を変化させることに
より、温度変化の影響を受ける一次抵抗を補正するよう
にした空気調和装置であり、また、請求項３に係わる本
発明は、電力変換器により回転数制御される圧縮機と、
前記圧縮機の一次側電流を検出する電流検出器と、前記
電流検出器により得た一次電流値をＡ／Ｄ変換する電流
検出回路と、二次磁束指令から励磁電流を演算する励磁
電流演算器と、前記電流検出回路の出力と前記励磁電流
演算器の励磁電流からトルク電流を演算するトルク電流
演算器と、前記トルク電流演算器の出力からトルク値を
求めるトルク推定器Ｂと、前記励磁電流演算器の励磁電
流と前記トルク電流演算器のトルク電流から前記圧縮器
に出力する一次電圧と位相角を演算するベクトル回転器
と、前記二次磁束指令と前記トルク電流演算器のトルク
電流からすべり角周波数を演算するすべり周波数演算器
と、前記すべり周波数演算器のすべり角周波数と所望の
回転角周波数設定値から前記圧縮器の現在の回転数であ
る実回転角周波数を演算する加算器と、前記圧縮器のシ
ェル吐出温度を検出するシェル吐出温度検出器と、前記
圧縮器のシェル吐出圧力を検出するシェル吐出圧力検出
器と、前記圧縮器のシェル吸入温度を検出するシェル吸
入温度検出器と、前記シェル吐出温度検出器と前記シェ
ル吐出圧力検出器と前記シェル吸入温度検出器のそれぞ
れの出力信号から圧縮器仕事量を演算するエンタルピ演
算器と、前記エンタルピ演算器からの出力信号により前
記圧縮器のトルク推定値を演算するトルク推定器Ａと、
前記トルク推定器Ａの出力信号と前記トルク推定器Ｂの
出力信号の差を演算する比較器と、前記比較器の出力信
号から前記ベクトル回転器での演算に必要な一次抵抗を
同定する一次抵抗同定器とを備え、前記比較器の差を零
にするように一次抵抗の設定値を変化させることによ
り、温度変化の影響を受ける一次抵抗を補正するように
した空気調和装置である。

【００２０】

【作用】請求項１に係わる本発明において、吐出温度と
吐出圧力と吸入温度と吸入圧力とより圧縮機のトルクを
推定した結果と、トルク指令値の結果を比較し、その差
を零にするように一次抵抗の設定値を変化させること
で、一次電圧指令値の演算に用いる一次抵抗の温度によ
る影響を補正して制御精度の低下を防止し、温度変化に
より制御精度の低下が生じない空気調和装置を実現す
る。また、請求項２に係わる本発明において、吐出温度
と吸入圧力と吸入温度とにより圧縮機のトルクを推定し
た結果と、トルク指令値の結果を比較し、その差を零に
するように一次抵抗の設定値を変化させることで、一次
電圧指令値の演算に用いる一次抵抗の温度による影響を
補正して制御精度の低下を防止し、さらに低コストで制
御精度のよい空気調和装置を実現する。また、請求項３
に係わる本発明において、吐出温度と吐出圧力と吸入温
度とより圧縮機のトルクを推定した結果と、トルク指令
値の結果を比較し、その差を零にするように一次抵抗の
設定値を変化させることで、一次電圧指令値の演算に用
いる一次抵抗の温度による影響を補正して、制御精度の
低下を防止し、さらに低コストの空気調和装置を実現す
る。

【００２１】

【実施例】

（実施例１）以下、請求項１に係わる本発明の空気調和
装置の一実施例について図面を参照しながら説明する。
図１は本実施例の構成を示すブロック図である。なお、
従来例と同じ構成要素には同一番号を付与して詳細な説
明を省略する。図１において、３７は圧縮機１に吸い込
む冷媒を完全に気体のみにするためのアキュームレー
タ、３８は圧縮機１のシェル吐出温度を検出するシェル
吐出温度検出器、３９は圧縮機１のシェル吐出圧力を検
出するシェル吐出圧力検出器、４０は圧縮機１のシェル
吸入温度を検出するシェル吸入温度検出器、４１は圧縮
機１のシェル吸入圧力を検出するシェル吸入圧力検出器
であり、シェル吐出温度検出器３８とシェル吐出圧力検
出器３９とシェル吸入温度検出器４０とシェル吸入圧力
検出器４１はエンタルピ演算器４２に接続され、エンタ
ルピ演算器４２はトルク推定器Ａ５２に接続されてい
る。また、トルク推定器Ａ５２は比較器５４に接続され
ている。５３はトルク電流指令値ｉq1^*からトルクを推
定するトルク推定器Ｂであり、比較器５４に接続され、
比較器５４はベクトル制御指令演算回路５６に接続され
ている。電流検出器１３、１４および１５は電流検出回
路４４を介してベクトル制御指令演算回路５６に接続さ
れている。

【００２２】図２は本実施例におけるインバータ制御装
置の構成を示すブロック図である。図において、励磁電
流演算器４３は、電動機定数である自己二次インダクタ
ンスＬ2 と二次励磁指令値φ2^* から（５）式に従い励
磁電流指令値ｉd1^*を出力する。

【００２３】 ｉd1^*＝１．２３・ｉu・cosθ＋（０．７・ｉu−１．４・ｉw） ・・・・・・・（５） ここで、１uは電流検出器１３の一次電流値、１wは電流
検出器１５の一次電流値である。

【００２４】トルク電流演算器４７は、電流検出回路４
４からの一次電流を（６）式で演算することによりトル
ク電流指令値ｉq^*を出力する。

【００２５】 ｉq1^*＝−１．２３・ｉu・sinθ＋（０．７・ｉu−１．４・ｉw） ・・・・・・・（６） ここで、１u は電流検出器１３の一次電流値、１w は電
流検出器１５の一次電流値である。

【００２６】ベクトル回転起４８は、励磁電流演算４３
の励磁電流指令値ｉd1^* とトルク電流演算器４７のトル
ク電流ｉq1^*を（１）式および（２）式で演算すること
により、一次電圧指令値Ｖ1^*と位相角σ^*を出力する。

【００２７】出力された位相角σ^*は加算器２３に入力
され、その出力である位相角θ1 は二相−三相変換器４
９を介して電力変換器１２に接続されている。

【００２８】一次抵抗同定器５５は比較器５４の出力か
ら一次抵抗を同定するものであり、ベクトル回転器４８
に接続されている。すべり周波数演算器５０は二次磁束
指令φ2^*と、トルク電流演算器４７の出力であるトルク
電流指令値ｉq1^*とを用いて（４）式によりすべり角周
波数ωs^*を演算し、加算器５１に出力する。また、加算
器５１はすべり周波数ωs^*と回転角周波数設定値ω0 と
を加算し、実回転角周波数ω1 を積分器２２に出力す
る。

【００２９】以下、シェル吐出圧力、シェル吐出温度、
シェル吸入圧力およびシェル吸入温度から圧縮機１の仕
事量であるエンタルピを演算し、その演算結果によりト
ルクを推定し、最後に一次抵抗を同定する制御の流れに
ついて、図３ないし図６を参照しながら説明する。図３
は冷凍サイクルにおける冷媒のエンタルピと圧力との関
係を示すモリエル線図であり、縦軸は圧力、横軸はエン
タルピを与える。なお、図１に示したように、アキュー
ムレータ３７を設けているために加熱度が０度になり、
図３に示したモリエル線図になる。このモリエル線図か
ら圧縮機１のシェル吐出圧力Ｐ1 とシェル吐出温度Ｔ2
からエンタルピＥ2 が演算でき、また、シェル吸入圧力
Ｐ2 とシェル吸入温度Ｔ1 からエンタルピＥ1 が演算で
きる。このとき、圧縮機１の仕事量ＡＷは、ＡＷ＝Ｅ2
−Ｅ1として演算できる。

【００３０】シェル吐出温度検出器３８で検出したシェ
ル吐出温度Ｔ2 と、シェル吐出圧力検出器３９で検出し
たシェル吐出圧力Ｐ1 と、シェル吸入温度検出器４０で
検出したシェル吸入温度Ｔ1 と、シェル吸入圧力検出器
４１で検出したシェル吸入圧力Ｐ2 は、それぞれエンタ
ルピ演算器４２に入力される。エンタルピ演算器４２
は、図３に示したモリエル線図より圧縮機仕事量である
ＡＷを演算し、その結果をトルク推定器Ａに入力する。
トルク推定器Ａでは、図４に示した圧縮機仕事量ＡＷと
トルクτ^**の関係から、現在の圧縮機１の仕事量ＡＷ1
からトルクτ1^**を推定し、比較器５４に出力する。ま
た、トルク電流演算器４７の出力であるトルク電流指令
値ｉq1^* はトルク推定器Ｂに入力される。トルク推定器
Ｂは図５に示したトルク電流指令値ｉq1^*とトルクτ^*の
関係から、現在のトルク電流指令値ｉq11^*からトルクτ
1^*を推定し、比較器５４に出力する。比較器５４では
（７）式の演算に従い、トルク偏差△τを演算する。

【００３１】 △τ＝τ^*−τ^** ・・・・・・・（７） ここで、τ^* はトルク推定器Ｂの出力、τ^**はトルク推
定器Ａの出力である。

【００３２】以下、一次抵抗同定器５５の動作について
図６により説明する。比較器５４の出力である△τ1 を
用いて、図６に示したトルク偏差△τと一次抵抗補正値
△Ｒ１^*の関係から、この場合の一次抵抗補正量△Ｒ11^*
を決定し、（８）式に従い一次抵抗を同定する。

【００３３】 Ｒ1＝Ｒ1＋△Ｒ11^* ・・・・・・・（８） ここで、Ｒ１は一次抵抗初期設定値である。このよう
に、補正を受けた一次抵抗値Ｒ１はベクトル回転器４８
に入力されることで一次電圧指令値Ｖ1^*および位相角σ
^*が修正され、この結果により二相−三相変換器４９お
よび電力変換器１２を介して圧縮機１は運転される。

【００３４】以上のように、本実施例によれば、温度に
よって変化する一次抵抗をシェル吐出圧力、シェル吐出
温度、シェル吸入圧力およびシェル吸入温度によりトル
クを求め、これをトルク指令値と比較することにより一
次抵抗の温度変化を検出し、一次抵抗値を修正すること
により、温度の影響に強いすべり周波数形のベクトル制
御が可能となる。４個のセンサが必要となるが、実際の
測定値からトルクを演算するため、一次抵抗の補正を温
度変化に対して精度よくでき、かつ容易に実現すること
ができる。

【００３５】（実施例２）以下、請求項２に係わる本発
明の空気調和装置の一実施例について図面を参照しなが
ら説明する。図７は本実施例の構成を示すブロック図で
ある。なお、図１に示した実施例と同じ構成要所には同
一番号を付与して詳細な説明を省略する。また、図８は
本実施例におけるインバータ制御装置の構成を示すブロ
ック図である。なお、図２に示した実施例１におけるイ
ンバータ制御装置の構成要素と同じ構成要素には同一番
号を付与して詳細な説明を省略する。本実施例が実施例
１と異なる点は、シェル吐出圧力検出器３９を備えずに
圧縮機の仕事量を推定することにあり、一次抵抗の同定
方法は実施例１に準じている。

【００３６】以下、シェル吐出温度、シェル吸入圧力お
よびシェル吸入温度から圧縮機１の仕事量であるエンタ
ルピを演算し、その演算結果からトルクを推定し、最後
に一次抵抗を同定する制御の流れについて図面を参照し
ながら説明する。図９は冷媒の圧力とエンタルピとの関
係を示すモリエル線図であり、縦軸は圧力、横軸はエン
タルピを与える。なお、図７に示したように、アキュー
ムレータ３７を設けているので加熱度が０度になり、図
９に示したモリエル線図になる。図９に示したモリエル
線図から、圧縮機１のシェル吸入圧力Ｐ2 とシェル吸入
温度検出器４０で検出したシェル吸入温度Ｔ1 からエン
タルピＥ1 が演算でき、この交点を始点とした等エント
ロピ線とシェル吐出温度Ｔ2 の交点がエンタルピＥ2 の
推定値となる。したがって、圧縮機１の仕事量ＡＷは、
ＡＷ＝Ｅ2−Ｅ1として推定できる。

【００３７】シェル吐出温度検出器３８で検出したシェ
ル吐出温度Ｔ2 と、シェル吸入温度検出器４０で検出し
たシェル吸入温度Ｔ1 と、シェル吸入圧力検出器４１で
検出したシェル吸入圧力Ｐ2 は、エンタルピ演算器４２
に入力される。エンタルピ演算器４２では、前記の推定
により図９のモリエル線図から圧縮機仕事量ＡＷを演算
し、その結果をトルク推定器Ａに入力する。トルク推定
器Ａでは、図１０に示した圧縮機仕事量ＡＷとトルクτ
^**の関係から、現在の圧縮機１の仕事量ＡＷ2からトル
クτ２^**を推定し、比較器５４に出力する。また、トル
ク電流演算器４７の出力であるトルク電流指令値ｉq1^*
はトルク推定器Ｂに入力される。トルク推定器Ｂは、図
１１に示したトルク電流指令値ｉq1^*とトルクτ^*の関係
により、現在のトルク電流指令値ｉq12^*からトルクτ2^*
を推定し、比較器５４に出力する。比較器５４では
（７）式の演算に従って、トルク偏差△τを演算する。

【００３８】以下、一次抵抗同定器５５の動作について
説明する。比較器５４の出力である△τ2 を用いて、図
１２のトルク偏差△τと一次抵抗補正量△Ｒ１^* の関係
からこの場合の一次抵抗補正量△Ｒ12^* を決定し、
（９）式に従って一次抵抗を同定する。

【００３９】 Ｒ1＝Ｒ1＋△Ｒ12^* ・・・・・・（９） ここで、Ｒ１は一次抵抗初期設定値である。

【００４０】このように、補正を受けた一次抵抗値Ｒ１
はベクトル回転器４８に入力されることで一次電圧指令
値Ｖ1^*および位相角σ^*が修正され、この結果により二
相−三相変換器４９および電力変換器１２を介して圧縮
機１は運転される。

【００４１】以上のように、本実施例の空気調和装置に
よれば、温度によって変化する一次抵抗をシェル吐出圧
力、シェル吐出温度およびシェル吸入温度によりトルク
を求め、これをトルク指令値と比較することにより一次
抵抗の温度変化を検出し、一次抵抗値を修正すること
で、温度の影響に強いすべり周波数形のベクトル制御が
可能となる。また、実施例１に比較して圧縮機１の吐出
側の圧力情報がない分だけ精度面では若干低下するが、
コスト面では吐出圧力のセンサが不要となるためコスト
ダウン効果が得られ、また、容易に実現可能である。

【００４２】（実施例３）以下、請求項３に係わる本発
明の空気調和装置の一実施例について図面を参照しなが
ら説明する。図１３は本実施例の構成を示すブロック図
である。また、図１４は本実施例におけるインバータの
構成を示すブロック図である。なお、図１および図２に
示した実施例１の構成と同じ構成要素には同一番号を付
与して詳細な説明を省略する。本実施例が実施例１と異
なる点は、シェル吸入圧力検出器を備えずに圧縮機の仕
事量を推定することにあり、一次抵抗の同定方法は実施
例１に準じている。

【００４３】以下、シェル吐出温度、シェル吐出圧力お
よびシェル吸入温度から圧縮機１の仕事量であるエンタ
ルピを演算、その演算結果よりトルクを推定、最後に一
次抵抗の同定を行う制御の流れについて、図面を参照し
ながら説明する。

【００４４】図１５は冷媒の圧力とエンタルピとの関係
を示すモリエル線図であり、縦軸は圧力、横軸はエンタ
ルピを与える。なお、図１３に示したように、アキュー
ムレータ３７を設けているために加熱度が０度になり、
図１５に示したモリエル線図となる。このモリエル線図
から圧縮機１のシェル吐出圧力Ｐ１とシェル吐出温度Ｔ
２からエンタルピＥ２が演算でき、この交点を始点とし
た等エントロピ線とシェル吸入温度Ｔ１との交点がエン
タルピＥ１の推定値となる。したがって、圧縮機の仕事
量ＡＷはＡＷ＝Ｅ２−Ｅ１の関係から推定できる。シェ
ル吐出温度検出器３８で検出したシェル吐出温度Ｔ２
と、シェル吐出圧力検出器３９で検出したシェル吐出温
度Ｐ１と、シェル吸入温度検出器４０で検出したシェル
吸入温度Ｔ１とは、エンタルピ演算器４２に入力され
る。エンタルピ演算器４２では、図１５に示したモリエ
ル線図から圧縮機１の仕事量であるＡＷを演算し、その
結果をトルク推定器Ａに入力する。トルク推定器Ａで
は、図１６に示した圧縮機１の仕事量ＡＷとトルクτ^**
との関係により、現在の圧縮機１の仕事量ＡＷ３からト
ルクτ３^**を推定し、比較器５４に出力する。また、ト
ルク電流演算器４７の出力であるトルク電流指令値ｉq1
^*はトルク推定器Ｂに入力される。トルク推定器Ｂで
は、図１７のトルク電流指令値ｉq1^*とトルクτ^*の関係
から、現在のトルク電流指令値ｉq13^*よりトルクτ3^*を
推定し、比較器５４に出力する。比較器５４では（７）
式の演算に従い、トルク偏差△τを演算する。

【００４５】以下、一次抵抗同定器５５の動作について
図１８を参照しながら説明する。比較器５４の出力であ
る△τ3 を用いて、図１８に示したトルク偏差△τと一
次抵抗補正量△Ｒ1^*との関係からこの場合の一次抵抗補
正量△Ｒ１３^*を決定し、（１０）式に従って一次抵抗
を同定する。

【００４６】 Ｒ1＝Ｒ1＋△Ｒ13^* ・・・・・・・（１０） ここで、Ｒ１は一次抵抗初期設定値である。

【００４７】このように、補正を受けた一次抵抗Ｒ１は
ベクトル回転器４８に入力されることで一次電圧指令Ｖ
1^*および位相角σ^*が修正され、この結果により二相−
三相変換器４９および電力変換器１２を介して圧縮機１
が運転される。

【００４８】以上のように本実施例によれば、温度によ
って変化する一次抵抗をシェル吐出圧力、シェル吐出温
度およびシェル吸入温度によりトルクを求め、これをト
ルク指令値と比較することにより一次抵抗の温度変化を
検出し、一次抵抗値を修正することで、温度の影響に強
いすべり周波数形のベクトル制御が可能となる。また、
本実施例の手段は実施例２の手段よりも精度的にはさら
に低下するものの、実施例１および実施例２に用いた吸
入圧力センサは、吐出圧力センサに比べて精度面および
コスト面でも高いものが要求されるので、吸入圧力セン
サを用いない本実施例の手段では、大きなコストダウン
効果も得られる。

【００４９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１に係わる本発明は、電力変換器により回転数制御され
る圧縮機と、前記圧縮機の一次側電流を検出する電流検
出器と、前記電流検出器により得た一次電流値をＡ／Ｄ
変換する電流検出回路と、二次磁束指令から励磁電流を
演算する励磁電流演算器と、前記電流検出回路の出力と
前記励磁電流演算器の励磁電流からトルク電流を演算す
るトルク電流演算器と、前記トルク電流演算器の出力か
らトルク値を求めるトルク推定器Ｂと、前記励磁電流演
算器の励磁電流と前記トルク電流演算器のトルク電流か
ら前記圧縮器に出力する一次電圧と位相角を演算するベ
クトル回転器と、前記二次磁束指令と前記トルク電流演
算器のトルク電流からすべり角周波数を演算するすべり
周波数演算器と、前記すべり周波数演算器のすべり角周
波数と所望の回転角周波数設定値から前記圧縮器の現在
の回転数である実回転角周波数を演算する加算器と、前
記圧縮器のシェル吐出温度を検出するシェル吐出温度検
出器と、前記圧縮器のシェル吐出圧力を検出するシェル
吐出圧力検出器と、前記圧縮器のシェル吸入温度を検出
するシェル吸入温度検出器と、前記シェル吸入圧力を検
出するシェル吸入圧力検出器と、前記シェル吐出圧力検
出器と前記シェル吐出温度検出器と前記シェル吸入圧力
検出器と前記シェル吸入温度検出器のそれぞれの出力信
号から圧縮器仕事量を演算するエンタルピ演算器と、前
記エンタルピ演算器からの出力信号により前記圧縮器の
トルク推定値を演算するトルク推定器Ａと、前記トルク
推定器Ａの出力信号と前記トルク推定器Ｂの出力信号の
差を演算する比較器と、前記比較器の出力信号から前記
ベクトル回転器での演算に必要な一次抵抗を同定する一
次抵抗同定器とを備え、前記比較器の差を零にするよう
に一次抵抗の設定値を変化させることにより、温度変化
の影響を受ける一次抵抗を補正するようにし、また、請
求項２に係わる本発明は、電力変換器により回転数制御
される圧縮機と、前記圧縮機の一次側電流を検出する電
流検出器と、前記電流検出器により得た一次電流値をＡ
／Ｄ変換する電流検出回路と、二次磁束指令から励磁電
流を演算する励磁電流演算器と、前記電流検出回路の出
力と前記励磁電流演算器の励磁電流からトルク電流を演
算するトルク電流演算器と、前記トルク電流演算器の出
力からトルク値を求めるトルク推定機Ｂと、前記励磁電
流演算器の励磁電流と前記トルク電流演算器のトルク電
流から前記圧縮機に出力する一次電圧と位相角を演算す
るベクトル回転器と、前記二次磁束指令と前記トルク電
流演算器のトルク電流からすべい角周波数を演算するす
べり周波数演算器と、前記すべり周波数演算器のすべり
角周波数と所望の回転数を演算する加算器と、前記圧縮
機のシェル吐出温度を検出するシェル吐出温度検出器
と、前記圧縮機のシェル吸入圧力を検出するシェル吸入
圧力検出器と前記シェル吸入温度を検出するシェル吸入
温度検出器と、前記シェル吐出温度検出器と前記シェル
吸入圧力検出器と前記シェル吸入温度検出器のそれぞれ
の出力信号から圧縮機仕事量を演算するエンタルピ演算
器と、前記エンタルピ演算器からの出力信号により前記
圧縮機のトルク推定値を演算するトルク推定器Ａと、前
記トルク推定器Ａの出力信号と前記トルク推定器Ｂの出
力信号の差を演算する比較器と、前記比較器の出力信号
から前記ベクトル回転器での演算に必要な一次抵抗を同
定する一次抵抗同定器とを備え、前記比較器の差を零に
するように一次抵抗の設定値を変化させることにより、
温度変化の影響を受ける一次抵抗を補正するようにし、
また、請求項３に係わる本発明は、電力変換器により回
転数制御される圧縮機と、前記圧縮機の一次側電流を検
出する電流検出器と、前記電流検出器により得た一次電
流値をＡ／Ｄ変換する電流検出回路と、二次磁束指令か
ら励磁電流を演算する励磁電流演算器と、前記電流検出
回路の出力と前記励磁電流演算器の励磁電流からトルク
電流を演算するトルク電流演算器と、前記トルク電流演
算器の出力からトルク値を求めるトルク推定器Ｂと、前
記励磁電流演算器の励磁電流と前記トルク電流演算器の
トルク電流から前記圧縮器に出力する一次電圧と位相角
を演算するベクトル回転器と、前記二次磁束指令と前記
トルク電流演算器のトルク電流からすべり角周波数を演
算するすべり周波数演算器と、前記すべり周波数演算器
のすべり角周波数と所望の回転角周波数設定値から前記
圧縮器の現在の回転数である実回転角周波数を演算する
加算器と、前記圧縮器のシェル吐出温度を検出するシェ
ル吐出温度検出器と、前記圧縮器のシェル吐出圧力を検
出するシェル吐出圧力検出器と、前記圧縮器のシェル吸
入温度を検出するシェル吸入温度検出器と、前記シェル
吐出温度検出器と前記シェル吐出圧力検出器と前記シェ
ル吸入温度検出器のそれぞれの出力信号から圧縮器仕事
量を演算するエンタルピ演算器と、前記エンタルピ演算
器からの出力信号により前記圧縮器のトルク推定値を演
算するトルク推定器Ａと、前記トルク推定器Ａの出力信
号と前記トルク推定器Ｂの出力信号の差を演算する比較
器と、前記比較器の出力信号から前記ベクトル回転器で
の演算に必要な一次抵抗を同定する一次抵抗同定器とを
備え、前記比較器の差を零にするように一次抵抗の設定
値を変化させることにより、温度変化の影響を受ける一
次抵抗を補正するようにしたことにより、いずれも圧縮
機の実際の仕事量をモリエル線図に従って算出し、トル
ク電流指令に基づく指示した仕事量との偏差が一次抵抗
の熱変化によるものとし、前記偏差が零となるように一
次抵抗値を補正するようにしたことにより、温度変化の
影響のない空気調和機のインバータ制御ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に係わる本発明の空気調和装置の一実
施例の構成を示すブロック図

【図２】同実施例におけるインバータ制御装置の構成を
示すブロック図

【図３】同実施例におけるモリエル線図

【図４】同実施例における圧縮機仕事量とトルク推定値
τ^**との関係を示す特性図

【図５】同実施例におけるトルク電流指令値ｉq1^*とト
ルク推定値τ^*の関係を示す特性図

【図６】同実施例におけるトルク推定値τ^*とτ^**の差
と、一次抵抗補正量△Ｒ11^*の関係を示す特性図

【図７】請求項２に係わる本発明の一実施例の構成を示
すブロック図

【図８】同実施例におけるインバータ制御装置の構成を
示すブロック図

【図９】同実施例におけるモリエル線図

【図１０】同実施例における圧縮機仕事量とトルク推定
値τ^**の関係を示す特性図

【図１１】同実施例におけるトルク電流指令値ｉq1^*と
トルク推定値τ^*の関係を示す特性図

【図１２】同実施例におけるトルク推定値τ^*とτ^**の
差と一次抵抗補正量△Ｒ12^*の関係を示す特性図

【図１３】請求項３に係わる本発明の一実施例の構成を
示すブロック図

【図１４】同実施例におけるインバータ制御装置の構成
を示すブロック図

【図１５】同実施例におけるモリエル線図

【図１６】同実施例における圧縮機仕事量とトルク推定
値τ^**の関係を示す特性図

【図１７】同実施例におけるトルク電流指令値ｉq1^*と
トルク推定値τ^*の関係を示す特性図

【図１８】同実施例におけるトルク推定値τ^*とτ^**の
差と、一次抵抗補正量△Ｒ13^*の関係を示す特性図

【図１９】従来の空気調和装置の構成を示すブロック図

【図２０】同空気調和装置のすべり周波数形ベクトル制
御インバータ装置の構成を示すブロック図

【図２１】同空気調和装置のすべり周波数形ベクトル制
御インバータ装置のトルク電流演算器の構成を示すブロ
ック図

【図２２】同空気調和装置のすべり周波数形ベクトル制
御インバータ装置のすべり周波数演算器の構成を示すブ
ロック図

【図２３】同空気調和装置の磁束検出形ベクトル制御イ
ンバータ装置の構成を示すブロック図

【符号の説明】

１ 圧縮機 １３、１４、１５ 電流検出器 ３８ シェル吐出温度検出器 ３９ シェル吐出圧力検出器 ４０ シェル吸入温度検出器 ４１ シェル吸入圧力検出器 ４２ エンタルピ演算器 ４３ 励磁電流演算器 ４７ トルク電流演算器 ４８ ベクトル回転器 ５０ すべり周波数演算器 ５１ 加算器 ５２ トルク推定器Ａ ５３ トルク推定器Ｂ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電力変換器により回転数制御される圧縮
   機と、前記圧縮機の一次側電流を検出する電流検出器
   と、前記電流検出器により得た一次電流値をＡ／Ｄ変換
   する電流検出回路と、二次磁束指令から励磁電流を演算
   する励磁電流演算器と、前記電流検出回路の出力と前記
   励磁電流演算器の励磁電流からトルク電流を演算するト
   ルク電流演算器と、前記トルク電流演算器の出力からト
   ルク値を求めるトルク推定器Ｂと、前記励磁電流演算器
   の励磁電流と前記トルク電流演算器のトルク電流から前
   記圧縮器に出力する一次電圧と位相角を演算するベクト
   ル回転器と、前記二次磁束指令と前記トルク電流演算器
   のトルク電流からすべり角周波数を演算するすべり周波
   数演算器と、前記すべり周波数演算器のすべり角周波数
   と所望の回転角周波数設定値から前記圧縮器の現在の回
   転数である実回転角周波数を演算する加算器と、前記圧
   縮器のシェル吐出温度を検出するシェル吐出温度検出器
   と、前記圧縮器のシェル吐出圧力を検出するシェル吐出
   圧力検出器と、前記圧縮器のシェル吸入温度を検出する
   シェル吸入温度検出器と、前記シェル吸入圧力を検出す
   るシェル吸入圧力検出器と、前記シェル吐出圧力検出器
   と前記シェル吐出温度検出器と前記シェル吸入圧力検出
   器と前記シェル吸入温度検出器のそれぞれの出力信号か
   ら圧縮器仕事量を演算するエンタルピ演算器と、前記エ
   ンタルピ演算器からの出力信号により前記圧縮器のトル
   ク推定値を演算するトルク推定器Ａと、前記トルク推定
   器Ａの出力信号と前記トルク推定器Ｂの出力信号の差を
   演算する比較器と、前記比較器の出力信号から前記ベク
   トル回転器での演算に必要な一次抵抗を同定する一次抵
   抗同定器とを備え、前記比較器の差を零にするように一
   次抵抗の設定値を変化させることにより、温度変化の影
   響を受ける一次抵抗を補正するようにした空気調和装
   置。
2. 【請求項２】 電力変換器により回転数制御される圧縮
   機と、前記圧縮機の一次側電流を検出する電流検出器
   と、前記電流検出器により得た一次電流値をＡ／Ｄ変換
   する電流検出回路と、二次磁束指令から励磁電流を演算
   する励磁電流演算器と、前記電流検出回路の出力と前記
   励磁電流演算器の励磁電流からトルク電流を演算するト
   ルク電流演算器と、前記トルク電流演算器の出力からト
   ルク値を求めるトルク推定機Ｂと、前記励磁電流演算器
   の励磁電流と前記トルク電流演算器のトルク電流から前
   記圧縮機に出力する一次電圧と位相角を演算するベクト
   ル回転器と、前記二次磁束指令と前記トルク電流演算器
   のトルク電流からすべい角周波数を演算するすべり周波
   数演算器と、前記すべり周波数演算器のすべり角周波数
   と所望の回転数を演算する加算器と、前記圧縮機のシェ
   ル吐出温度を検出するシェル吐出温度検出器と、前記圧
   縮機のシェル吸入圧力を検出するシェル吸入圧力検出器
   と前記シェル吸入温度を検出するシェル吸入温度検出器
   と、前記シェル吐出温度検出器と前記シェル吸入圧力検
   出器と前記シェル吸入温度検出器のそれぞれの出力信号
   から圧縮機仕事量を演算するエンタルピ演算器と、前記
   エンタルピ演算器からの出力信号により前記圧縮機のト
   ルク推定値を演算するトルク推定器Ａと、前記トルク推
   定器Ａの出力信号と前記トルク推定器Ｂの出力信号の差
   を演算する比較器と、前記比較器の出力信号から前記ベ
   クトル回転器での演算に必要な一次抵抗を同定する一次
   抵抗同定器とを備え、前記比較器の差を零にするように
   一次抵抗の設定値を変化させることにより、温度変化の
   影響を受ける一次抵抗を補正するようにした空気調和装
   置。
3. 【請求項３】 電力変換器により回転数制御される圧縮
   機と、前記圧縮機の一次側電流を検出する電流検出器
   と、前記電流検出器により得た一次電流値をＡ／Ｄ変換
   する電流検出回路と、二次磁束指令から励磁電流を演算
   する励磁電流演算器と、前記電流検出回路の出力と前記
   励磁電流演算器の励磁電流からトルク電流を演算するト
   ルク電流演算器と、前記トルク電流演算器の出力からト
   ルク値を求めるトルク推定器Ｂと、前記励磁電流演算器
   の励磁電流と前記トルク電流演算器のトルク電流から前
   記圧縮器に出力する一次電圧と位相角を演算するベクト
   ル回転器と、前記二次磁束指令と前記トルク電流演算器
   のトルク電流からすべり角周波数を演算するすべり周波
   数演算器と、前記すべり周波数演算器のすべり角周波数
   と所望の回転角周波数設定値から前記圧縮器の現在の回
   転数である実回転角周波数を演算する加算器と、前記圧
   縮器のシェル吐出温度を検出するシェル吐出温度検出器
   と、前記圧縮器のシェル吐出圧力を検出するシェル吐出
   圧力検出器と、前記圧縮器のシェル吸入温度を検出する
   シェル吸入温度検出器と、前記シェル吐出温度検出器と
   前記シェル吐出圧力検出器と前記シェル吸入温度検出器
   のそれぞれの出力信号から圧縮器仕事量を演算するエン
   タルピ演算器と、前記エンタルピ演算器からの出力信号
   により前記圧縮器のトルク推定値を演算するトルク推定
   器Ａと、前記トルク推定器Ａの出力信号と前記トルク推
   定器Ｂの出力信号の差を演算する比較器と、前記比較器
   の出力信号から前記ベクトル回転器での演算に必要な一
   次抵抗を同定する一次抵抗同定器とを備え、前記比較器
   の差を零にするように一次抵抗の設定値を変化させるこ
   とにより、温度変化の影響を受ける一次抵抗を補正する
   ようにした空気調和装置。