JPH09201086A

JPH09201086A - 空気調和機の圧縮機制御装置

Info

Publication number: JPH09201086A
Application number: JP8004168A
Authority: JP
Inventors: Keizo Matsui; 敬三松井; Yoshiro Tsuchiyama; 吉朗土山; Yoshiteru Ito; 義照伊藤; Kaneharu Yoshioka; 包晴吉岡; Hideo Ogata; 秀夫小方; 泉 ▲吉▼田; Izumi Yoshida; Shusaku Watakabe; 周作渡壁
Original assignee: Matsushita Refrigeration Co; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-01-12
Filing date: 1996-01-12
Publication date: 1997-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】インバータ回路における電力の値に応じて、
出力電流もしくは電力のいずれかの値を最小になるよう
に、出力電圧を調整することにより、被制御対象である
圧縮機を乱調状態にさせずに、少ない電流で高い運転効
率の制御ができる空気調和機の圧縮機制御装置を得るこ
と。【解決手段】周波数制御手段により圧縮機の回転数を
所定の目標値に制御するとともに、インバータ回路の出
力電圧を制御することにより、インバータ回路のの電力
の変化量もしくは電力の絶対値に応じて、電力もしくは
電流のいずれかの値を最小にして圧縮機を制御する。ま
た、電力もしくは電流が最小となったときの圧縮機の回
転数とすべり量とを記憶する最適すべり量記憶手段によ
り、最小化処理の制御開始時の電圧増減方向を正しく設
定して、短い時間で最小化制御処理を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気調和機におい
て、インバータ装置により可変速駆動される圧縮機用の
誘導電動機の運転制御を行う圧縮機制御装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来の空気調和機の圧縮機制御装置は、
誘導電動機をインバータ装置により可変速駆動してお
り、このような圧縮機制御装置を開示したものとして特
開昭５７−６７７３５公報がある。特開昭５７−６７７
３５公報に開示された制御装置において、誘導電動機は
インバータ装置の出力電圧ｖと出力周波数ｆが一定の比
率ｖ／ｆとなる運転パターンにて制御されていた。一般
的に、インバータ装置の出力電圧ｖと出力周波数ｆの比
率ｖ／ｆは、誘導電動機の負荷が標準の条件において、
運転効率が最大となるように設定されている。なお、高
い運転効率とは、制御対象である誘導電動機を一定負荷
条件において最小のインバータ出力電力で駆動すること
である。従って、過負荷や低負荷で誘導電動機が駆動さ
れた場合には、大きな電動機すべり等が発生するため、
誘導電動機は低い運転効率で運転されていた。

【０００３】このような問題を解決することを目的とし
て種々の制御装置が開発されている。例えば、特開昭６
２−１５２３９４公報に開示された空気調和機の制御方
法は、インバータ装置の出力電力を検出し、その出力電
力が最小となるようにインバータ装置の出力周波数を一
定に保ちつつ、出力電圧を変化させるている。そして、
この先行例の空気調和機は、出力電圧を変化させること
により、誘導電動機を運転効率高く運転しようとするも
のであった。また、特開昭６２−８９４９３公報に開示
された交流電動機制御装置は、交流電動機の電流を検出
し、その電流値が最小となるようにインバータ装置の出
力周波数を一定に保ちつつ、インバータ装置の出力電圧
を変化させることにより、運転効率の良い運転を行おう
としていた。さらに、特開平６−７８５８２公報に開示
された圧縮機の運転制御方法は、圧縮機の運転効率が高
くなるように、圧縮機の目標回転数を予め定められた回
転数に設定することにより、この圧縮機を組み込んだ機
器の運転効率を高めていた。これらの公報に開示された
制御方法は、圧縮機の負荷状態を考慮して、そのときの
運転効率を最大にすることを目的として、インバータ装
置を制御していた。また、従来の圧縮機における回転が
乱れる乱調現象を解消するために、特開昭６１−７３５
９２公報には、直流部の電流の変化を検出し、その力
行、回生の切替形態により乱調現象を判定し、またその
切替のタイミングにて周波数を増減することにより、乱
調現象を抑える制御が開示されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】特開昭６２−１５２３
９４公報に開示された空気調和機の制御方法や、特開昭
６２−８９４９３公報に開示された交流電動機制御装置
において、実際の電動機の電力値を最小にする制御方法
を用いた場合、負荷が低いとき出力電圧を変化させても
ほとんど電力値が変わらず、運転効率が変化しない領域
が存在していた。また、このような負荷が低い場合、出
力電圧の設定の仕方によっては、電流値が少し大きくな
る場合があった。また、電動機の電流値を最小にする制
御方法を用いた場合、電流値が最小のときと電動機の最
高の運転効率のときとは一致していないため、このよう
な従来の制御方法では運転効率を実質的に最大にするこ
とはできなかった。また、特開平６−７８５８２公報に
開示された圧縮機の運転制御方法では圧縮機の目標回転
数を予め設定するものであり、負荷の変動に対応できな
いという問題があった。また、特開昭６１−７３５９２
公報に提案されてた乱調抑制装置では、乱調を判定する
ための特別の回路が必要であり、また乱調を判定するた
めの回路は調整が難しく、乱調を抑制する制御方法も複
雑なものであった。本発明は上記のような従来の装置に
おける各種の問題点を解決するためになされたもので、
乱調を起こさずに高い運転効率で圧縮機を確実に運転す
ることができる空気調和機の圧縮機制御装置を提供する
ことを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の空気調和機の圧縮機制御装置は、インバー
タ回路が出力電圧変化及び周波数変化により圧縮機を変
速駆動し、電流検知手段がインバータ回路の出力電流を
検知し、電力検知手段がインバータ回路の出力電力を検
知し、回転数検知手段が圧縮機の回転数を検知すること
により、制御対象の圧縮機の駆動状態を検知する構成で
ある。また、本発明の空気調和機の圧縮機制御装置にお
いて、制御対象である圧縮機の回転数が周波数制御手段
によるインバータ回路の出力周波数変化により指令回転
数に収束制御され、最小化制御手段は、インバータ回路
の出力電圧を所定周期毎に所定量だけ変化させて、その
ときの電力検知手段によって検知された出力電力の変動
量に応じ、電流検知手段によって検知された電流若しく
は電力検知手段によって検知された出力電力のいずれか
の値を最小にする。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の空気調和機の圧縮機制御
装置は、出力電圧変化及び周波数変化により空気調和機
の圧縮機を変速駆動するインバータ回路と、前記インバ
ータ回路の出力電流を検知する電流検知手段と、前記イ
ンバータ回路の出力電力を検知する電力検知手段と、前
記圧縮機の回転数を検知する回転数検知手段と、前記イ
ンバータ回路の出力周波数を変化させて、前記圧縮機の
回転数を指令回転数に収束制御する周波数制御手段と、
前記インバータ回路の出力電圧を所定周期毎に所定量だ
け変化させて、そのときの前記電力検知手段によって検
知された出力電力の変動量に応じて、前記電流検知手段
によって検知された電流若しくは前記電力検知手段によ
って検知された出力電力のいずれかの値を最小にする最
小化制御手段と、を備えている。

【０００７】上記構成により、本発明の空気調和機の圧
縮機制御装置は、周波数制御手段により圧縮機の回転数
が所定の目標値になるように制御しながら、インバータ
回路の出力電圧を制御し、そのときの出力電力の変動量
もしくは絶対値に応じて、出力電力もしくは電流のいず
れかの値を最小にすることができる。このため、圧縮機
を高い運転効率で駆動することができる。

【０００８】また、本発明の空気調和機の圧縮機制御装
置では、前記最小化制御手段が、前記電力検知手段によ
って検知された出力電力の絶対値に応じて、前記電流検
知手段によって検知された電流若しくは前記電力検知手
段によって検知された出力電力のいずれかの値を最小に
するように前記インバータ回路の出力電圧を所定周期毎
に所定量だけ変化させる。このため、圧縮機を高い運転
効率で駆動制御できる。

【０００９】また、本発明の空気調和機の圧縮機制御装
置では、前記最小化制御手段が、前記回転数検知手段に
より検知された回転数と前記周波数制御手段から出力さ
れた出力周波数とにより、前記圧縮機のすべり量を求め
るすべり量演算手段を有し、前記最小化制御手段により
出力電力もしくは電流が最小となったときの前記圧縮機
の回転数とすべり量とを記憶する最適すべり量記憶手段
が設けられており、前記最小化制御手段が、最小化処理
の開始時において、前記最適すべり量記憶手段により記
憶された現在の前記圧縮機の回転数に対する最適すべり
量と現在のすべり量とを比較し、その差に応じて最小化
処理における前記インバータ回路の出力電圧の増減方向
を決定する手段を有する。このように構成することによ
り、本発明の空気調和機の圧縮機制御装置は、短時間で
制御対象である圧縮機を最適状態に制御することができ
る。

【００１０】また、本発明の空気調和機の圧縮機制御装
置は、さらに、前記圧縮機の吐出圧力を検知する圧力検
知手段を有し、前記回転数検知手段が前記圧力検知手段
により検知された圧力の脈動の中の最大周波数成分を回
転数と判断する手段を有する。このため、圧縮機の回転
数が確実に検知される。

【００１１】また、本発明の空気調和機の圧縮機制御装
置は、前記圧縮機の吐出圧力により前記圧縮機の乱調状
態を検出し、乱調状態の場合には乱調判断信号を前記最
小化制御手段へ出力する乱調判定手段を備え、前記最小
化制御手段が前記乱調判定手段からの乱調判断信号を受
信したとき、前記インバータ回路の出力電圧を増加ある
いは減少させて前記圧縮機の乱調状態を回避する手段を
有する。このため、本発明の空気調和機の圧縮機制御装
置は、インバータ回路の制御において、圧縮機の乱調状
態は確実に回避される。

【００１２】また、本発明の空気調和機の圧縮機制御装
置では、前記乱調判定手段が、前記圧力検知手段により
検知された圧力の脈動の中から、前記回転数検知手段に
より検知された回転数成分以外の周波数成分の量を計測
し、その量が所定量より多い場合には乱調判断信号を出
力する手段を有する。このため、乱調状態は正確に検知
されるとともに、最小化処理において圧縮機の乱調状態
は確実に回避される。

【００１３】

【実施例】以下、本発明による空気調和機の圧縮機制御
装置の好適な実施例を図に基づいて説明する。まず初め
に、本実施例の空気調和機の圧縮機制御装置における制
御原理について説明する。図１及び図２は、一般的なイ
ンバータ回路におけるインバータ出力電圧の設定電圧か
らの変動に対するインバータ出力電流の変動状態及び出
力電力の変動状態の一例を示したグラフである。図１
は、一定の比較的高負荷条件のもとで圧縮機を運転した
ときのインバータ出力電流及び出力電力の各変動状態を
示すグラフである。図１に示すように、設定電圧からの
変動したインバータ出力電圧におけるインバータ出力電
流及び出力電力は、ともに最小となる点が存在する。

【００１４】図２は、一定の比較的低負荷条件のもとに
おける、設定電圧からの変動したインバータ出力電圧に
おけるインバータ出力電流及び出力電力を示したグラフ
である。図１と同様に、設定電圧からの変動したインバ
ータ出力電圧におけるインバータ出力電流及び出力電力
は、ともに最小となる点が存在するが、インバータ出力
電流の変動率に比べ出力電力の変動率はかなり小さく、
出力電力の変動量の最小点を探索するのは、非常に困難
である。実際には、低負荷条件における運転効率は、イ
ンバータ出力電圧の変動量におけるどの点をとってもほ
とんど変わらないため、電圧の変動量を最適化に設定す
る効果は少ない。

【００１５】ただし、低負荷条件におけるインバータ出
力電流の変動量は、出力電力の変動量に比べて比較的大
きいため、インバータ出力電流の変動量の最小点は容易
に探索することができる。圧縮機の回転数一定のもとで
出力電力を最小にすることは、運転効率を最大にするこ
と、つまり最小の出力電力で同等の仕事をすることに相
当する。このため、出力電力を最小にすることは、運転
効率を最大にすることになる。一方、インバータ出力電
流を最小にすることは、圧縮機の励磁電流を最小にする
ことに相当し、そのため、インバータ装置のドライブ素
子に対する負荷を最小にすることになり、運転効率を改
善することになる。本発明の圧縮機制御装置において、
インバータ回路における出力電力の変動量を検出して、
その変動量に応じて電力最小化処理によるか、電流最小
化処理によるかを切り替えて行うものである。すなわ
ち、出力電力の変動量が所定値未満の場合には、インバ
ータ出力電流の最小化処理を行い、出力電力の変動量が
所定値を超えた場合には、出力電力の最小化処理が行わ
れる。上記のような最小化処理が行われることにより、
本発明の空気調和機の圧縮機制御装置は、運転効率の高
い制御を実現するものである。

【００１６】図３は本発明による空気調和機の圧縮機制
御装置の好適な実施例を示すシステム構成図である。三
相電源２に接続されたインバータ回路１において、三相
電源２が整流部３で整流された後、平滑コンデンサ４等
により平滑にされて直流電流が形成される。この直流電
流はインバータ部６により交流電流に変換されて圧縮機
７のモータを駆動する。圧縮機７の吐出圧力は圧力セン
サ１０により検出されており、この圧力センサ１０から
の圧力信号は、回転数検知手段１４により周波数分析さ
れて、圧縮機７の回転数が検知される。回転数検知手段
１４により検知された回転数は、周波数制御手段１５へ
伝えられる。周波数制御手段１５は、圧縮機７の回転数
が外部より与えられる指令周波数ｆ’と一致するよう
に、インバータ回路１において形成される周波数を制御
する。

【００１７】インバータ回路１において、電力検知手段
９、例えば電力センサはインバータ回路１の直流部に設
けられた保護用のシャント抵抗５の両端の電圧を検出し
て、インバータ回路１の出力電力を検知する。インバー
タ部６の出力電流は電流検知手段８、例えば電流センサ
により検知される。最小化制御手段１２は、電力検知手
段９により検知された出力電力、若しくは電流検知手段
８により検知された電流を、最小化にするようにインバ
ータ回路１の調整電圧Ｖcを制御する。最適すべり量記
憶手段１１は、出力電力又は電流が最小化されたときの
圧縮機７の最適すべり量を演算して記憶し、そのデータ
を最小化制御手段１２へ出力する。乱調判定手段１３
は、圧力センサ１０の圧力信号から圧縮機７の乱調状態
（異常な振動を引き起こす不安定状態）を判別し、圧縮
機７が乱調状態のとき最小化制御手段１２へ乱調判定信
号を出力する。

【００１８】次に、上記のように構成された本実施例の
空気調和機の圧縮機制御装置における動作について説明
する。周波数制御手段１５はその中で、インバータ回路
１に対する駆動周波数ｆと、回転数検知手段１４が検知
した圧縮機７の回転数ｒとの差、つまり、すべり量ｍを
演算する。さらにこうして演算したすべり量ｍは入力さ
れる指令周波数ｆ’に加えられて、新たな駆動周波数ｆ
が算出され、それはインバータ回路１へ出力される。こ
の結果、圧縮機７の回転数ｒは、指令周波数ｆ’の回転
数に収束制御される。また、電力検出手段９は、保護の
ためのシャント抵抗５の両端の電圧を検出することによ
り、整流部３から出力された出力電力Ｐを検知する。電
流検知手段８は、インバータ部６から出力された電流Ｉ
を検知する。最小化制御手段１２は、前述の圧縮機７の
回転数ｒが指令周波数ｆ’に収束制御された状態におい
て、電力検出手段９により検出した出力電力Ｐもしく
は、電流検出手段８により検出した電流Ｉを最小化する
べく、インバータ回路１に対する調整電圧Ｖcを制御す
る。

【００１９】次に、上記のように構成された最小化制御
手段１２における制御方法を、図４のフローチャートを
用いて説明する。図４は、最小化制御手段１２における
最小化処理を示すフローチャートであり、この最小化処
理は所定の一定周期、例えば１秒ごとに実行される。ま
ず、ステップＳ１において、最小化制御手段１２は乱調
判定手段１３の出力信号に基づき現在の圧縮機７の運転
状態が乱調状態、つまり低周期の振動を生じている状態
にあるか否かを判定する。もし、圧縮機７が乱調状態で
あれば、ステップＳ２０において、インバータ回路１の
次時刻の出力電圧Ｖt+1を乱調が発生していなかった前
時刻の出力電圧Ｖt-1に戻し、当該圧縮機７の乱調状態
を避けて、このフローを終了する。このようなフローに
する理由は、圧縮機７の乱調状態が発生する出力電圧Ｖ
tの範囲は限定されており、非常に狭い範囲であるとい
う事実に基づいている。このように出力電圧Ｖtを操作
することにより、圧縮機７の乱調状態は容易に避けるこ
とができる。

【００２０】ステップＳ１において、圧縮機７が乱調状
態でなかった場合には、ステップＳ２において現在の出
力電力Ｐtが入力され、ステップＳ３において現在の出
力電力Ｐtと前時刻の出力電力Ｐt-1との差が所定値Ｐo
より大きいか否かが判定される。ステップＳ３におい
て、出力電力Ｐtの変化が大きい場合には、出力電力Ｐt
の最小化制御が実施される。反対に、出力電力Ｐtの変
化が小さい場合には、電流の最小化制御が実施される。
ステップＳ３において、出力電力Ｐtの変化が大きい場
合には、ステップＳ４において出力電力Ｐtの増減状態
が調べられる。現在の出力電力Ｐtが増加している場合
には、ステップＳ５において出力電圧Ｖtの増減状態が
調べられる。ステップＳ５において、出力電圧Ｖtの上
昇により出力電力Ｐtが増加していると判断された場合
には、運転効率が悪化する方向なので、ステップＳ６に
おいて次時刻の出力電圧Ｖt+1を所定量ΔＶだけ減じ
て、このフローを終了する。ステップＳ５において、出
力電圧Ｖtの下降により出力電力Ｐtが増加したと判断さ
れた場合には、運転効率が良くなる方向であるので、ス
テップＳ７において次時刻の出力電圧Ｖt+1を所定量Δ
Ｖだけ加える。

【００２１】一方、ステップＳ４において、現在の出力
電力Ｐtが前時刻の出力電力Ｐt-1に比べて減少したと判
別された場合には、ステップＳ８において出力電圧Ｖt
の増減状態が調べられる。ステップＳ８において、出力
電圧Ｖtの上昇により出力電力Ｐtが減少したと判断され
た場合には、運転効率が良くなる方向であるので、ステ
ップＳ９において次時刻の出力電圧Ｖt+1を所定量ΔＶ
だけ加えて、このフローを終了する。ステップＳ８にお
いて、出力電圧Ｖtの下降により出力電力Ｐtが減少した
と判断された場合には、ステップＳ１０において次時刻
の出力電圧Ｖt+1は所定量ΔＶだけ小さくされ、このフ
ローは終了する。上記のように、出力電力Ｐtが減少す
る方向に出力電圧Ｖtを制御することにより、出力電力
Ｐtは最小になる点に収束させることができる。ステッ
プＳ３において、出力電力Ｐtの変動量が所定値Ｐoより
小さいと判断された場合には、ステップＳ１１において
現在の電流Ｉtを電流検知手段８から入力し、ステップ
Ｓ１２において現在の電流Ｉtと前時刻の電流Ｉt-1の差
と所定値Ｉoとの大小関係が調べられる。ステップＳ１
２において、電流Ｉtの変動量が所定値Ｉoより大きい場
合には、電流の最小化制御が行われる。一方、ステップ
Ｓ１２において、電流Ｉtの変動量が所定値Ｉoより小さ
い場合には、最小化処理が達成されたとしてこのフロー
は終了する。

【００２２】ステップＳ１２において、電流Ｉtの変動
量が所定値Ｉoを超えて増減したと判断された場合に
は、電流の最小化制御が以下のように実施される。ま
ず、ステップＳ１３において電流Ｉtの増減状態が判断
され、電流Ｉtが増加している場合には、ステップＳ１
４において出力電圧Ｖtの増減状態が調べられる。ステ
ップＳ１４において、出力電圧Ｖtの上昇により電流が
増加したと判断された場合には、運転効率が悪化する方
向なので、ステップＳ１５において次時刻の出力電圧Ｖ
t+1は所定量ΔＶだけ小さくする。逆に、ステップＳ１
４において出力電圧Ｖtが、下降により電流が増加した
と判断された場合には、運転効率が良くなる方向なの
で、ステップＳ１６において次時刻の電圧Ｖt+1を所定
量ΔＶだけ加える。一方、ステップＳ１３において、電
流Ｉtが減少していると判断された場合には、ステップ
Ｓ１７において出力電圧Ｖtの増減状態が調べられる。
ステップＳ１７において、出力電圧Ｖtの上昇により電
流が減少したと判断された場合には、運転効率が良くな
る方向なので、ステップＳ１８において次時刻の出力電
圧Ｖt+1を所定量ΔＶだけ多くする。逆に、ステップＳ
１７において出力電圧Ｖtの下降により電流が減少した
と判断された場合には、運転効率が良くなる方向なの
で、ステップＳ１９において次時刻の出力電圧Ｖt+1を
所定量ΔＶだけ少なくして、このフローは終了する。

【００２３】上記のように、本実施例のステップＳ１１
以降の最小化処理は、電流が減少する方向に出力電圧Ｖ
tを制御することにより、電流を最小になる点に収束さ
せるものである。本実施例において、出力電力の変動量
の大小によって、電流最小化又は電力最小化の切り替え
を行っているが、出力電力の絶対値と所定値との比較に
よって、切り替えを行ってもよい。例えば、出力電力が
所定値以下の場合には、低負荷であると判断して、前述
のように電流最小化処理を行い、逆に、出力電力が所定
値以上の場合には、前述のような電力最小化処理を行
う。このような最小化処理を行うことにより、出力電力
の変動量により制御を行った前述の実施例の場合と同様
の効果が得られる。

【００２４】次に、前述の実施例の最小化制御手段１２
における、制御開始時点での制御方法を、図５のフロー
チャートに基づいて説明する。図５のフローチャートに
示した処理は、最小化制御手段１２により、例えば圧縮
機７の回転数が安定した後、数秒後に開始される。制御
開始時であるステップＳ１００において、圧縮機７の回
転数ｒと周波数制御手段１５の駆動周波数ｆがすべり量
演算手段を有する最小化制御手段１２へ入力される。ス
テップＳ１０１において、すべり量ｍが駆動周波数ｆか
ら回転数ｒを減算することにより求められる。ステップ
Ｓ１０２において、最適すべり量記憶手段１１に記憶さ
れた現在の駆動周波数ｆに対する最適なすべり量ｍ’が
入力される。ステップＳ１０３において、現在のすべり
量ｍと最適すべり量ｍ’が比較され、現在のすべり量ｍ
が最適すべり量ｍ’より大きい場合には、ステップＳ１
０４において次時刻の出力電圧Ｖt+1を所定量ΔＶだけ
減少させ、現在のすべり量ｍを最適すべり量ｍ’へ近づ
ける。一方、ステップＳ１０３において、現在のすべり
量ｍが最適すべり量ｍ’より小さいと判断された場合に
は、次時刻の出力電圧Ｖt+1を所定量ΔＶだけ増大さ
せ、現在のすべり量ｍを最適すべり量ｍ’へ近づける。
上記のように、最小化制御処理の制御開始時において、
出力電圧Ｖtの増減方向を正しく設定できるため、速や
かな収束制御が可能となる。

【００２５】

【表１】

【００２６】表１は、最適すべり量記憶手段１１が記憶
した最適すべり量の情報の一例である。この最適すべり
量ｍ’は、周波数毎の最適なすべり量を一定周波数間隔
で設定したものであり、この情報は、最小化制御手段１
２の制御完了信号が出力されたときのすべり量を記憶し
たものである。

【００２７】次に、本実施例における圧縮機制御装置の
回転数検知手段１４の検知方法を、図を用いて説明す
る。図６は、圧縮機７が回転数４８Ｈｚにて運転してい
るときの圧力センサ１０の出力信号の一例を示す波形図
である。図６の波形図に示されているように、この信号
の圧力脈動は、圧縮機７の回転数と同じ周波数成分を持
つため、その信号を周波数分析することにより圧縮機７
の回転数の検知が可能である。図７は、本実施例におけ
る回転数検知手段１４のブロック構成図である。圧力セ
ンサ１０からの圧力信号Ｕ(t)は、それぞれ異なった周
波数特性を持つ複数個のフィルタ１６ａ〜１６ｎに入力
される。図８は各フィルタ１６ａ〜１６ｎにおける周波
数特性の一例を示した特性図である。各フィルタ１６ａ
〜１６ｎは、図８に示すような周波数特性を持ち、Ｕ
(t)を入力信号、ｙ(t)を出力信号としたとき、各フィル
タ１６ａ〜１６ｎの出力信号ｙ(t)は以下のような演算
により求められる。

【００２８】ｙ(t)＝ａ0・ｙ(t-1)＋ａ1・ｙ(t-2)＋ｂ1・
Ｕ(t-1)＋ｂ2・Ｕ(t-2)

【００２９】この演算式において、ｔは現在の時刻を、
t-1は１つ前の時刻を、t-2は２つ前の時刻を示す。ま
た、ａ0、ａ1、ｂ1、ｂ2は、フィルタ係数であり、通過
する周波数の値により決定される。従って、上記フィル
タ１６ａ〜１６ｎは、ある周波数成分の信号のみを通過
させ、その他の周波数成分は遮断する性質を有してい
る。また、複数個のフィルタ１６ａ〜１６ｎのそれぞれ
は、異なった周波数において振幅のピークを有するよう
に設定されている。このため、各フィルタ１６ａ〜１６
ｎにおける出力信号ｙ(t)の振幅の分布を見れば、入力
信号である圧力信号Ｕ(t)は、どの周波数成分を多く持
っているかが検知される。図７に示すように、各フィル
タ１６ａ〜１６ｎからの出力信号ｙ(t)が入力される最
大値判定手段１７は、各フィルタ１６ａ〜１６ｎの出力
信号の振幅の最大値を検出することにより、入力信号Ｕ
(t)の最大周波数を判定することができる。この結果、
圧力センサ１０からの圧力信号Ｕ(t)における最大周波
数成分が検出され、圧縮機７の回転数が確実に検知され
る。

【００３０】次に、圧力センサ１０からの圧力信号Ｕ
(t)に基づいて圧縮機７の乱調状態を判別する乱調判定
手段１３の作動原理について説明する。図９は、圧縮機
７において乱調状態が発生しているときの圧力センサ１
０の出力信号である圧力信号Ｕ(t)の波形図を示してお
り、圧縮機７の実回転が３５Ｈｚのときの波形図の一例
である。図９の波形図に示されているように、圧縮機７
の実回転の周波数３５Ｈｚの他にも別の周波数、例えば
約３倍の周期の周波数成分が発生している。このような
乱調状態においては、実回転数の周波数成分以外の成分
が多く存在するため、このような成分の存在を認識する
ことにより、圧縮機７が乱調状態であるか否かの判定が
可能である。

【００３１】図１０は、上記乱調判定手段１３を示すブ
ロック構成図である。図１０において、フィルタ１８
は、前述の図８に示した周波数特性と同じような周波数
特性を有しており、特定周波数成分のみを通過させるフ
ィルタである。この通過周波数は、前述の回転数検知手
段１４において検知された圧縮機７の回転数ｒの値に設
定されている。図１０に示した乱調判定手段１３のフィ
ルタ１８は、通過信号ｚ(t)と、遮断信号ｅ(t)を出力す
る。通過信号ｚ(t)は、入力信号Ｖ(t)に対してフィルタ
１８を通過する信号であり、遮断信号ｅ(t)は、フィル
タ１８において遮断される信号である。この遮断信号ｅ
(t)は、入力信号Ｖ(t)から通過信号ｚ(t)を引いたもの
であり、次のように表される。

【００３２】ｅ(t)＝Ｖ(t)−ｚ(t)

【００３３】乱調判定手段１３において、比較手段１９
は通過信号ｚ(t)と遮断信号ｅ(t)のそれぞれの振幅を比
較する。比較手段１９は、遮断信号ｅ(t)の振幅が通過
信号ｚ(t)に対して所定比率より大きい場合には、圧縮
機７が乱調であると判断し、乱調判断信号を出力する。
逆に、遮断信号ｅ(t)の振幅が通過信号ｚ(t)に対して所
定比率より小さい場合には、比較手段１９は、圧縮機７
が乱調状態ではないと判断し、乱調判断信号を出力しな
い。なお、本発明の空気調和機の圧縮機制御装置におけ
る最小化制御手段１２など各手段は、専用のハード回路
を用いて実現することも可能であり、またコンピュータ
を利用したソフトウェアにより実現することもできる。
また、前述の実施例ではインバータ回路１の入力電源が
三相電源以外の電源、例えば単相電源であっても上記実
施例と同様の効果を奏する。

【００３４】

【発明の効果】以上のように、本発明の空気調和機の圧
縮機制御装置は、最小化制御手段を設けて電力と電流の
最小化処理がなされているため、制御対象である圧縮機
を少ない電力及び電流で運転効率高く駆動制御すること
ができる。

【００３５】また、本発明の空気調和機の圧縮機制御装
置は、電力若しくは電流が最小となったときの圧縮機の
回転数とすべり量とを記憶する最適すべり量記憶手段を
設けることにより、最小化処理における制御開始時のイ
ンバータ回路の出力電圧増減方向を正しく設定すること
ができるため、短時間で制御対象である圧縮機を最適状
態に制御することができる。

【００３６】また、本発明の空気調和機の圧縮機制御装
置は、回転数検知手段が圧力検知手段により検知された
圧力から制御対象の圧縮機の回転数を検知するように構
成したため、圧縮機の回転数を確実に検知して、正確な
制御が可能である。

【００３７】さらに、乱調判定手段を設けることにより
圧縮機の乱調状態を正確に検知して、圧縮機の乱調状態
を制御時において確実に回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一般的なインバータ装置における高負荷時のイ
ンバータ出力電圧の変化に対するインバータ出力電流及
び出力電力の特性図である。

【図２】一般的なインバータ装置における低負荷時のイ
ンバータ出力電圧の変化に対するインバータ出力電流及
び出力電力の特性図である。

【図３】本発明による空気調和機の圧縮機制御装置の好
適な実施例のブロック図である。

【図４】本発明による空気調和機の圧縮機制御装置の最
小化制御手段におけるフローチャートである。

【図５】本発明による空気調和機の圧縮機制御装置の最
小化制御手段における制御開始時のフローチャートであ
る。

【図６】本発明による空気調和機の圧縮機制御装置にお
いて用いられた圧力センサの出力信号の一例を示す波形
図である。

【図７】本発明による空気調和機の圧縮機制御装置の回
転数検知手段のブロック図である。

【図８】本発明による空気調和機の圧縮機制御装置の回
転数検知手段のフィルタの周波数特性の一例を示すグラ
フである。

【図９】本発明による空気調和機の圧縮機制御装置にお
いて用いられた圧力センサの乱調状態を検知したときの
出力信号の一例を示す波形図である。

【図１０】本発明による空気調和機の圧縮機制御装置の
乱調判定手段のブロックである。

【符号の説明】

１インバータ回路７圧縮機８電流検知手段９電力検知手段１１最適すべり量記憶手段１２最小化制御手段１３乱調判定手段１４回転数検知手段１５周波数制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者伊藤義照大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者吉岡包晴大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者小方秀夫大阪府東大阪市高井田本通４丁目２番５号松下冷機株式会社内 (72)発明者 ▲吉▼田泉大阪府東大阪市高井田本通４丁目２番５号松下冷機株式会社内 (72)発明者渡壁周作大阪府東大阪市高井田本通４丁目２番５号松下冷機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】出力電圧変化及び周波数変化により空気
調和機の圧縮機を変速駆動するインバータ回路と、前記インバータ回路の出力電流を検知する電流検知手段
と、前記インバータ回路の出力電力を検知する電力検知手段
と、前記圧縮機の回転数を検知する回転数検知手段と、前記インバータ回路の出力周波数を変化させて、前記圧
縮機の回転数を指令回転数に収束制御する周波数制御手
段と、前記インバータ回路の出力電圧を所定周期毎に所定量だ
け変化させて、そのときの前記電力検知手段によって検
知された出力電力の変動量に応じて、前記電流検知手段
によって検知された電流若しくは前記電力検知手段によ
って検知された出力電力のいずれかの値を最小にする最
小化制御手段と、を備えたことを特徴とする空気調和機の圧縮機制御装
置。
【請求項２】前記最小化制御手段が、前記電力検知手
段によって検知された出力電力の絶対値に応じて、前記
電流検知手段によって検知された電流若しくは前記電力
検知手段によって検知された出力電力のいずれかの値を
最小にするように前記インバータ回路の出力電圧を所定
周期毎に所定量だけ変化させる請求項１記載の空気調和
機の圧縮機制御装置。
【請求項３】前記最小化制御手段が、前記回転数検知
手段により検知された回転数と前記周波数制御手段から
出力された出力周波数とにより、前記圧縮機のすべり量
を求めるすべり量演算手段を有し、前記最小化制御手段
により出力電力もしくは電流が最小となったときの前記
圧縮機の回転数とすべり量とを記憶する最適すべり量記
憶手段が設けられており、前記最小化制御手段が、最小化処理の開始時において、
前記最適すべり量記憶手段により記憶された現在の前記
圧縮機の回転数に対する最適すべり量と現在のすべり量
とを比較し、その差に応じて最小化処理における前記イ
ンバータ回路の出力電圧の増減方向を決定する手段を有
する請求項１記載の空気調和機の圧縮機制御装置。
【請求項４】さらに、前記圧縮機の吐出圧力を検知す
る圧力検知手段を有し、前記回転数検知手段が前記圧力
検知手段により検知された圧力の脈動の中の最大周波数
成分を回転数と判断する手段を有する請求項１記載の空
気調和機の圧縮機制御装置。
【請求項５】前記圧縮機の吐出圧力により前記圧縮機
の乱調状態を検出し、乱調状態の場合には乱調判断信号
を前記最小化制御手段へ出力する乱調判定手段を備え、
前記最小化制御手段が前記乱調判定手段からの乱調判断
信号を受信したとき、前記インバータ回路の出力電圧を
増加あるいは減少させて前記圧縮機の乱調状態を回避す
る手段を有する請求項１記載の空気調和機の圧縮機制御
装置。
【請求項６】前記乱調判定手段が、前記圧力検知手段
により検知された圧力の脈動の中から、前記回転数検知
手段により検知された回転数成分以外の周波数成分の量
を計測し、その量が所定量より多い場合には乱調判断信
号を出力する手段を有する請求項５記載の空気調和機の
圧縮機制御装置。