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_3

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Iu)流过,在施加V3矢量时,经由V相W及W相流入压 缩机电动机8、经由U相从压缩机电动机8流出的一U相方向的电流(一Iu)流过压缩机 电动机8的绕组。目P,在施加V4矢量时和施加V3矢量时有反向的电流流过压缩机电动机 8的绕组。而且,由于电压矢量按照V0、V4、V7、V3、V0、…的顺序变化,所W+Iu和一Iu交 替地流过压缩机电动机8的绕组。其结果是,如图9所示,V4矢量和V3矢量在1个载波周 期期间出现,因此能够对压缩机电动机8的绕组施加与载波信号的频率同步的高频电压。 阳126] 此外,由于交替地输出V4矢量和V3矢量使+Iu和-Iu交替地流过压缩机电动机8 的绕组,因此正反转矩瞬间转换。因此,正反转矩得W抵消,能够抑制转子振动地施加电压。
[0127] 运里,优选高频电压相位指令0相对于载波信号的基准相位0f为60°的倍数。 W下对该理由进行说明。
[0128] 图10是表示基准相位0f为0°、30°、60°时的各相电流波形的图。图10(a)表 示0f= 0°时的各相电流波形,图10(b)表示0f= 30°时的各相电流波形,图10(c)表 示Bf= 60°时的各相电流波形。 阳129] 在0f= 0°的情况下,如图9所示,在VO矢量和V7矢量之间仅产生1个其他的 电压矢量(1个正电压侧的开关元件和2个负电压侧的开关元件、或者2个正电压侧的开关 元件和1个负电压侧的开关元件为导通状态的电压矢量)。在运种情况下,如图10 (a)所示 那样,各相电流波形为梯形,成为谐波分量较少的电流。 阳130] 此外,在0f= 60。的情况下,也与0f= 0°的情况同样,在VO矢量和V7矢量 之间仅产生1个其他的电压矢量,因此如图10(c)所示那样,各相电流波形为梯形,成为谐 波分量较少的电流。
[0131] 然而,在0f= 30。的情况下,在VO矢量和V7矢量之间产生2个不同的电压矢 量,如图10(b)所示那样,各相电流波形崎变,成为谐波分量较多的电流。该各相电流波形 的崎变可能成为电动机噪音和电动机轴振动等的原因。
[0132] 也就是说,如果设基准相位0f为60°的倍数,高频电压相位指令0也总是为 60°的倍数,则在VO矢量和V7矢量之间仅产生1个其他的电压矢量,所W各相电流波形为 梯形,成为谐波分量较少的电流。另一方面,在设基准相位0f为60°的倍数W外的情况 下,高频电压相位指令0不是60°的倍数,所W在VO矢量和V7矢量之间产生2个其他的 电压矢量,使得各相电流波形崎变,成为谐波分量较多的电流。因此,优选使基准相位0f 如0°、60°、120°、…运样成为60。的倍数。
[0133] 接着,参照图11和图12来说明限制通电时的压缩机电动机8的转子的停止位置 与加热量之间的关系。 阳134] 图11是表示IPM电动机的转子停止位置的一个示例的图。如图11所示,在压缩 机电动机8是IPM电动机(Interior化rmanentMa即etMotor:磁铁嵌入式电动机)的情 况下,压缩机电动机8的转子的停止位置由转子N极朝向从U相方向偏离的角度取的大小来 表不。 阳135] 图12是表示转子位置与各相电流的关系的图。在IPM电动机的情况下,高频通电 时的绕组电感值取决于转子位置。因此,由电角频率《与绕组电感值的积表示的绕组阻 抗,与转子位置相应地变化。因此,在运转待机期间对压缩机电动机8实施限制通电时,即 使在施加相同电压的情况下,也会根据转子停止位置而流过压缩机电动机8的绕组的电流 发生变化,使得加热量发生变化。其结果是,根据转子停止位置,不仅存在为了获得所需要 的加热量而消耗大量功率的可能性,还存在因加热不足而无法使液态制冷剂从压缩机1内 部排出,从而在液态制冷剂滞留在压缩机1内的状态下转换到通常运转模式的可能性。因 此,在对压缩机电动机8进行限制通电时,需要不受转子的停止位置的影响,而使向压缩机 电动机8供给的电能保持恒定,而使压缩机1的加热量保持恒定。
[0136] 作为使向压缩机电动机8供给的电能保持恒定的方法,在检测压缩机电动机8的 各相间电压、各相电压或各相电流,并进行使基于该各检测值得到的功率值恒定的控制的 情况下,需要高精度地检测各检测值,但是通常作为逆变器控制部10使用的微机(微型计 算机)等,虽然在通常运转时的数10化~数100化的范围内能够得到足够的检测精度,但 是如上所述,在实施与载波信号同步的高频通电等,向压缩机电动机8供给频率比通常运 转时高的高频电压来对压缩机电动机8实施限制通电的情况下,则存在无法得到足够的检 测精度的可能性。 阳137] 例如如果设实施限制通电时的高频通电频率为20曲Z,则高频通电周期的1个周 期为50yS,在上述微机的A/D(模拟/数字)转换时间为数yS的情况下,高频通电周期的 每1个周期的检测点为数个点,检测精度下降。
[0138] 因此,在本实施方式中,如上所述,基于在进行限制通电时的高频通电周期的多个 周期的压缩机电动机8的各相间电压、各相电压或各相电流,复原与高频通电周期的1个周 期相当的各相间电压、各相电压或各相电流。运样,即使在使用相对于进行限制通电时的高 频通电频率而言A/D转换时间较长的微机构成逆变器控制部10的情况下,也能够提高与高 频通电周期的1个周期相当的各检测值的检测精度,而且通过使用该复原出的与高频通电 周期的1个周期相当的各检测值,计算向压缩机电动机8供给的功率值,并进行控制W使该 功率值与为了将滞留在压缩机1内部的液态制冷剂排出到压缩机1外部所需要的加热功率 指令一致,由此能够不受转子的停止位置的影响,使向压缩机电动机8供给的电能保持恒 定,而使压缩机1的加热量保持恒定,能够用最小功率更可靠地将滞留在压缩机1内的液态 制冷剂从压缩机1内部排出。 阳139] 接着,参照图13~图20,对用于实现上述控制的限制通电控制部12的各部的详细 结构和动作进行说明。
[0140] 图13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。在图13所示的示例中,功率计算部14具有检测部24、重试判定部25和功率运算部 26O 阳141] 运里,首先,对使用通常作为3相功率的测量方法而使用的两功率表法的示例进 行说明。 阳142] 在使用两功率表法的情况下,例如使用各线间电压化V、Vwv和U相电流Iu、W相电 流Iw,将功率值P表示为下式(4)。 阳 14引 P=VuvXlu+VwvXIw... (4) 阳144] 运里,根据上式(4),采用检测部24检测各线间电压化V、Vwv和U相电流lu、W相 电流Iw的结构。
[0145] 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。如上所述,在本实施方式中,加热运转模式中的电压指令化*、 Vv*、Vw*与作为基准信号的载波信号同步。因此,如图14所示,各线间电压化V、Vwv和U 相电流lu、W相电流Iw成为与载波信号同步的信号波形。
[0146] 在本实施方式中,在n个载波周期(在图14所示的示例中为10个载波周期)的 期间,使相位各错开(1/n)个载波周期来检测各线间电压Vuv、Vwv和U相电流Iu、W相电流 Iw,使用该各检测值计算与1个载波周期相当的功率值P。 阳147] 更具体而言,如图14所示,检测部24在第一个周期在载波信号的底点进行A/D转 换,检测各线间电压的各瞬时值化V[1]、Vwv[1]和U相电流的瞬时值Iu[1]、W相电流的瞬 时值Iw[l]。接着,在第二个周期,在从载波信号的底点延迟了(1/n)个载波周期后的定时 进行A/D转换,检测各线间电压的各瞬时值Vuv凹、Vwv凹和U相电流的瞬时值Iu巧]、W 相电流的瞬时值Iw巧]。之后,在第m个周期(m为1~(n-1)的整数),在从载波信号的 底点延迟了(m/n)个载波周期后的定时进行A/D转换,检测各线间电压的各瞬时值Vuv虹]、 Vwv虹]和U相电流的瞬时值Iu虹]、W相电流的瞬时值Iw虹]。运样,在n个载波周期的期间 使A/D转换定时每次变化(1/n)个载波周期,得到1个载波周期数据排列化v[n]、Vwv[n]、 Iu[n]、Iw[n]。由此,能够复原与1个载波周期、即高频通电周期的1个周期相当的各线间 电压化V、Vwv和U相电流lu、W相电流Iw。
[0148] 运里,对逆变器9的母线电压值、即图1所示的直流电压源11的电压值Vdc变化 的情况下的动作进行说明。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。此外,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 波形之差的图。图16(a)表示逆变器的母线电压值Vdc较小的情况下的线间电压化V的波 形和U相电流Iu的波形,图16化)表示逆变器的母线电压值Vdc较大的情况下的线间电压 化V的波形和U相电流Iu的波形。
[0149] 如图15所示,在检测部24检测从第一个载波周期到第n个周期的各检测值的期 间,如果逆变器9的母线电压值Vdc变化,则各线间电压值和各相电流值也与逆变器9的母 线电压值Vdc的变化相应地变化,因此与1个载波周期相当的各检测值的复原精度下降。
[0150] 此夕b如图16所示,对线间电压化V进行控制W使图16(a)所示的VaXtva的值 与图16(b)所示的VbXtvb的值大致一致。与此相化对U相电流而言,图16(a)所示的Ia 的值与图16(b)所示的Ib的值大致一致,成为IaXtOa<IbXtOb。也就是说,母线电压值 Vdc越大,相电流越大,因此输入到压缩机电动机8的功率与母线电压值Vdc的大小相应地 变化。 阳151] 因此,在本实施方式中,在各检测值的检测期间重试判定部25检测出母线电压值 Vdc超过规定范围(例如± 10 % )地变化的情况下,放弃检测部24此前检测出的各检测值, 重新从第一个载波周期开始检测各检测值。通过运样进行控制,能够抑制母线电压值Vdc 的变化对功率值P的计算精度造成的影响。 阳152] 另外,运里示出了检测逆变器9的母线电压值Vdc的变化来重新进行与1个载波 周期相当的各检测值的复原动作的示例,不过也可W检测除逆变器9的母线电压值Vdc的 变化W外的、作为各检测值变化原因的因素来重新进行与1个载波周期相当的各检测值的 复原动作。 阳153] 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。在图17所示的示例中,示出了使用两功率表法的情况下的结构,功率运算部26包括 乘法器28日、求和运算器29a、29b、除法器30a、3化和加法器23b。
[0154] 对功率运算部26输入由检测部24检测出的各线间电压的各瞬时值化V虹]、Vwv虹]和U相电流的瞬时值Iu虹]、W相电流的瞬时值Iw虹]。 阳1巧]在乘法器28a中求取化V虹]与Iu虹]的积,在求和运算器29a中求取样本m= 1~n的总和,在除法器30a中通过除W样本数n,由此求取化V虹]与Iu虹]之积的平均值。 阳156] 此外,在乘法器28b中求取Vwv虹]与Iw虹]的积,在求和运算器29b中求取样本 m= 1~n的总和,在除法器30b中通过除W样本数n,由此求取Vwv虹]与Iw虹]之积的平 均值。
[0157] 然后,在加法器23b中将除法器30a的输出和除法器30b的输出相加,由此求取输 入到压缩机电动机8的功率值P。
[0158] 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。
[0159] 作为3相功率的测量方法,除了上述的使用两功率表法的方法W外,例如也能够 使用各相电压化、Vv、Vw和各相电流lu、IV、Iw,表示为下述式巧)。
[0160] P=VuXIu+VvXIv+VwXIw...6) 阳161] 在运种情况下,具有检测参数增加的缺点。于是,只要利用在3相功率中各相电流 的各瞬时值Iu虹]、Iv虹]、Iw虹]的总和为0的基尔霍夫定律,就采用例如检测U相电流Iu和W相电流Iw的结构,可W如下述式(6)所示使用U相电流的瞬时值Iu虹]、W相电流的瞬 时值Iw虹]表示V相电流的瞬时值Iv虹]。 阳162]Iv虹]=_Iu虹]-Iw虹]…巧)
[0163] 此外,由各相电流的有效值的平均值lave,能够唯一地决定输入到压缩机电动机 8的功率值P。 阳164]
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