热泵装置及具有其的空调机、热泵式热水器、冰箱和制冷机的制作方法

文档序号:9457469阅读:378来源:国知局
热泵装置及具有其的空调机、热泵式热水器、冰箱和制冷机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及热累装置及具有其的空调机、热累式热水器、冰箱和制冷机。
【背景技术】
[0002] W往,作为在用于空调机等中的热累装置的运转停止期间防止液态制冷剂滞留在 压缩机内部的技术,有W不驱动压缩机电动机的方式对电动机绕组通电(W下称为"限制 通电")来加热压缩机从而使液态制冷剂气化排出的技术。例如公开了如下技术:在压缩机 的运转待机时,将比通常运转时的通常频率高的20曲Z左右的交流电压供给到压缩机电动 机,由此利用由构成逆变器的开关元件的开关损耗引起的发热和电动机的发热防止压缩机 内部的制冷剂液化(例如专利文献1)。
[0003] 此外,公开了下述技术:在IPMQnterior化rmanentMa即et:磁铁嵌入式)电动 机的情况下,转子的绕组电感根据转子的位置而变化,因此例如在制冷循环的溫度为规定 值W下的状态经过了规定时间的情况下,将比通常运转时的通常频率高的14曲ZW上的交 流电压错开相位地供给到压缩机内部的电动机,从而高效地对液态制冷剂进行加热,防止 制冷剂滞留在压缩机内部(例如专利文献2)。
[0004] 此外,还公开了下述技术:例如设流过电动机绕组的电流在峰值附近的比较稳定 的区间为电流检测区间,基于此时检测出的电流峰值,计算最佳电压指令值W获得为了使 滞留在压缩机内部的制冷剂气化排出所需要的功率,从而不受由制造上的差异或环境差异 带来的影响,使压缩机的加热量保持恒定(例如专利文献3)。 阳0化]运里,为了使压缩机的加热量保持恒定、即为了使向压缩机电动机供给的电能保 持恒定而可靠地防止制冷剂滞留在压缩机内部,需要更精确地检测流过电动机绕组的电 流,但是如果对压缩机电动机进行限制通电时频率较高,则流过电动机绕组的电流在峰值 附近的比较稳定的区间变短,使得电流检测精度下降。此外,在将按取样周期检测出的模拟 电流值进行AD转换来检测电流的情况下,如果对压缩机电动机进行限制通电时频率较高, 则1个周期内能够进行检测的取样数减少,因此为了提高检测精度也需要能够实现高取样 率的微机等。因此,公开了下述技术:将进行AD转换时的取样周期均等地分割成多个,使多 个取样定时逐一错开来进行电流检测,由此与W多倍取样频率进行取样的情况同样能够高 精度地检测功率(例如专利文献4)。
[0006] 专利文献1 :日本特开2004-271167号公报
[0007] 专利文献2 :日本特开2012-82996号公报
[0008] 专利文献3 :国际公开第2009/028053号
[0009] 专利文献4 :日本特开2012-225767号公报

【发明内容】

[0010] 然而,在专利文献4记载的技术中存在如下问题:由于将取样周期均等地分割成 多个,所W进行电流检测的定时与电流周期之间没有关联,如果检测定时相对于电流周期 产生偏离,则功率检测精度下降,存在向压缩机电动机供给的电能无法保持恒定的情况。
[0011] 本发明是鉴于上述问题而完成的,其目的在于提供一种热累装置及具有其的空调 机、热累式热水器、冰箱和制冷机,在向压缩机电动机供给频率比通常运转时高的高频电压 来进行限制通电时,能够使向压缩机电动机供给的电能保持恒定,使对压缩机的加热量保 持恒定,由此能够高效且可靠地防止液态制冷剂滞留在压缩机内部。
[0012] 为了解决上述问题、实现发明目的,本发明设及的热累装置,其包括:压缩机,其 具有对制冷剂进行压缩的压缩机构和驱动上述压缩机构的压缩机电动机;热交换器;逆变 器,其对上述压缩机电动机施加所需的电压;W及逆变器控制部,其生成对上述逆变器进行 驱动的驱动信号,上述热累装置的特征在于:上述逆变器控制部包括:限制通电控制部,其 在上述压缩机的运转待机期间,输出向上述压缩机电动机供给频率比通常运转时高的高频 电压来对上述压缩机电动机实施限制通电时的高频电压相位指令,并且根据进行上述限制 通电时的高频通电周期的多个周期的上述压缩机电动机的各相间电压、各相电压或各相电 流,复原与该高频通电周期的1个周期相当的上述各相间电压、上述各相电压或上述各相 电流,且基于该复原出的与上述高频通电周期的1个周期相当的各检测值,输出高频电压 指令;W及驱动信号生成部,其基于上述高频电压相位指令和上述高频电压指令生成上述 驱动信号。
[0013] 根据本发明,起到如下效果:在向压缩机电动机供给频率比通常运转时高的高频 电压来进行限制通电时,能够使向压缩机电动机供给的电能保持恒定,使对压缩机的加热 量保持恒定,由此能够高效且可靠地防止液态制冷剂滞留在压缩机内部。
【附图说明】
[0014] 图1是表示实施方式1设及的热累装置的一个结构示例的图。
[0015] 图2是表示实施方式1设及的热累装置中的逆变器的一个结构示例的图。
[0016] 图3是表示实施方式1设及的热累装置中的逆变器控制部的一个结构示例的图。
[0017] 图4是用于说明实施方式1设及的热累装置中的加热功率指令生成部的动作的 图。
[0018] 图5是表示用于说明各电压指令值和各PWM信号的生成方法的各信号波形的图。
[0019] 图6是表示实施方式1设及的热累装置中的8种开关模式的图,是表示实施方式 1设及的热累装置中的制冷剂休眠量输出部的另一结构示例的图。
[0020] 图7是表示实施方式1设及的热累装置中的高频电压相位指令生成部的一个结构 示例的图,是表示实施方式1设及的热累装置中的直流通电指令生成部的一个结构示例的 图。
[0021] 图8是表示实施方式1设及的热累装置中的限制通电时的各信号波形的图,是表 示实施方式1设及的热累装置中的高频通电指令生成部的一个结构示例的图。
[0022] 图9是表示与各电压矢量对应的逆变器内的各开关元件的导通/断开(0N/0FF) 状态的图。
[0023] 图10是表示基准相位0f为0°、30°、60°时的各相电流波形的图。
[0024] 图11是表示IPM电动机的转子的停止位置的一个示例的图。
[0025] 图12是表示转子位置与各相电流的关系的图。
[00%] 图13是表示实施方式I设及的热累装置中的功率计算部的详细结构的一个示例 的图。
[0027] 图14是表示用于说明实施方式1设及的热累装置中的各线间电压和各相电流的 检测方法的各信号波形的图。
[0028] 图15是表示逆变器的母线电压值变化的情况下的各信号波形的图。
[0029] 图16是表示由逆变器的母线电压值的大小不同引起的线间电压波形和相电流波 形差异的图。
[0030] 图17是表示实施方式1设及的热累装置中的功率计算部的详细结构的一个示例 的图。
[0031] 图18是表示实施方式1设及的热累装置中的功率计算部的与图17不同的详细结 构的一个示例的图。
[0032] 图19是表示实施方式1设及的热累装置中的高频电压指令生成部的详细结构的 一个示例的图。
[0033] 图20是表示电压恒定控制与实施方式1设及的控制的比较示例的图。
[0034] 图21是表示实施方式2设及的制冷循环的一个结构示例的图。
[0035] 图22是表示图21所示的制冷循环中的制冷剂的状态转换的莫里尔图。
[0036] 符号说明
[0037] 1压缩机
[0038] 2 四通阀
[0039] 3热交换器 W40] 4膨胀机构
[0041] 5热交换器 阳0创 6制冷剂配管 阳0创 7压缩机构 W44] 8压缩机电动机 阳045] 9逆变器
[0046] 10逆变器控制部 W47] 11直流电压源 W4引 12限制通电控制部
[0049] 13驱动信号生成部
[0050] 14功率计算部
[0051] 15高频电压指令生成部
[0052] 16高频电压相位指令生成部
[0053] 17加热功率指令生成部
[0054] 19电压指令计算部 阳05引 20PWM信号生成部
[0056] 22高频电压相位反转部
[0057] 23a~23c加法器 阳05引 24检测部
[0059] 25重试判定部 W60] 26功率运算部
[0061] 28a~28f乘法器
[0062] 29a~29e求和运算器
[0063] 30a~30e除法器
[0064] 31a~31e平方根运算器 W65] 32平均运算器
[0066] 33电流功率转换器
[0067] 50、50a制冷循环 W側 51压缩机
[0069] 52、57热交换器
[0070] 53、56、61 膨胀机构 阳〇7U 54接收器 阳0巧 55内部热交换器 阳07引 58主制冷剂回路
[0074] 59 四通阀 阳口巧]60风扇
[0076] 62注入回路
[0077] 63水回路
[0078] 70a~70f开关元件
[0079] 80a~SOf续流二极管
[0080] 100热累装置
【具体实施方式】
[0081] 下面,参照附图,对本发明的实施方式设及的热累装置、具有其的空调机、热累式 热水器、冰箱和制冷机进行说明。另外,本发明不局限于W下所示的实施方式。 阳0間实施方式1
[0083] 图1是表示实施方式1设及的热累装置的一个结构示例的图。如图1所示,实施 方式1设及的热累装置100中,通过制冷剂配管6将压缩机1、四通阀2、热交换器3、膨胀机 构4和热交换器5依次连接而形成制冷循环50。另外,在图1所示的示例中示出了形成制 冷循环50的基本结构,但图中省略了一部分结构要素。
[0084] 在压缩机1的内部设置有对制冷剂进行压缩的压缩机构7和使压缩机构7动作的 压缩机电动机8。压缩机电动机8是具有U相、V相、W相的3相电动机绕组的3相电动机。 阳0化]压缩机电动机8与逆变器9电连接。逆变器9与直流电压源11连接,将从直流电 压源11供给的直流电压(母线电压)Vdc作为电源分别对压缩机电动机8的U相、V相、W 相的绕组施加电压化、Vv、Vw。
[0086] 此外,逆变器9与逆变器控制部10电连接。逆变器控制部10向逆变器9输出用 于驱动逆变器9的驱动信号。该逆变器控制部10具有通常运转模式和加热运转模式运2 个运转模式。
[0087] 在通常运转模式下,逆变器控制部10生成并输出用于对压缩机电动机8进行旋转 驱动的PWM(PulseWi化hMo化lation,脉宽调制)信号(驱动信号)。此外,加热运转模式 与通常运转模式不同,是逆变器控制部10在运转待机期间W不会对压缩机电动机8进行旋 转驱动的方式进行通电(W下称为"限制通电")来加热压缩机电动机8,从而加热滞留在 压缩机1内部的液态制冷剂使其气化并排出的运转模式。在本实施方式中,在该加热运转 模式下,通过使压缩机电动机8无法跟随的高频电流(W下称为"高频通电")流过压缩机 电动机8,利用压缩机电动机8产生的热量对滞留在压缩机1内部的液态制冷剂进行加热。
[0088] 在实施高频通电的情况下,只要对压缩机电动机8施加在压缩运作时的运转频率 W上的高频电压,压缩机电动机8内的转子就无法跟随高频电压,不会旋转或产生振动。因 此,优选使逆变器9输出的电压频率为压缩运作时的运转频率W上。
[0089] 一般而言,压缩运作时的运转频率最高是1曲Z左右,因此在压缩机1的运转待机 期间实施高频通电的情况下,对压缩机电动机8施加压缩运作时的运转频率即1曲ZW上的 高频电压即可。此外,例如如果对压缩机电动机8施加14曲ZW上的高频电压,则压缩机电 动机8的铁忍的振动声大致接近可听声频率的上限,因此在降低噪音方面也具有效果。此 时,例如如果为可听声频率之外的20曲Z左右的高频电压,则能够进一步降低噪音,但是在 实施高频通电时,为了确保可靠性,优选施加在逆变器9内
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