专利名称：风机控制装置、冷冻循环装置及风机转速推定方法
技术领域：
本发明有关涉及因外界原因引起转动的某台风机(fan)的启动控制，该风机的控制装置、采用该控制的冷冻循环装置及控制时的风机转速推定方法。
背景技术：
空调的室外风机等在未被风机电动机驱动的状态下，因自然风吹动而旋转。以往，利用无刷直流电动机的风机驱动装置，设置霍尔元件等检测转子旋转位置的传感器，在风机启动时根据该传感器的输出信号检测转子的旋转位置，结合该旋转位置控制对构成逆变器的各开关元件的通电，使风机暂时停止在对电动机定位后，再开始启动(例如，参照日本专利申请公开2000-125584号公报)。这时，在因自然风吹动而旋转的风机转速较高时，不对风机进行启动控制原样地驱动压缩机。
最近几年采用的方式是在驱动电动机的时候，不用检测转子旋转位置的霍尔元件等传感器，减少零部件件数抑制由于零部件故障造成可靠性降低，同时，力求能降低成本。例如在压缩机用的电动机驱动装置上采用矢量控制，检测各相绕组上流过的电流，根据该电流值计算转速，同时也推定转子的位置并进行驱动。
但是，在上述风机电动机的情况下与压缩机不同，风机其自身负载较轻，即使在停止运转中因自然风的吹动，也能轻易地旋转。若想在这样的电动机上采用无传感器的电动机，则启动后虽然根据电动机上流过的电流值可以推定转速，但在启动前就从风机的转动状态完全不知的状态开始进行启动控制。在这种情况下，在自然风强劲，吹得风机高速转动时，若开始电动机的启动，则存在的问题是由于电动机绕组上产生的感应电压在绕组及构成逆变器的开关元件上流过过大的电流，转子永久磁铁的磁性减弱，开关元件遭到损坏。因此，在风机电动机上无法采用无传感器的电动机，存在不得不设置旋转位置传感器的状况。
另外，在逆变器中，在使用FET或IGBT作为开关元件时，通常使用的方法是作为构成正侧(以后也称为上层)支路的三相的开关元件的驱动电源，通过设置在构成负侧(以后也称为下层)支路的开关元件为导通状态时由流过的电流充电的电容器，简化驱动开关元件的电源电路。
具备这种电路的逆变器装置，在启动时或进入驱动控制之前，要使下层的开关元件为导通状态，而使成为上层的开关元件的电源的电容器充电。然而，在该充电时当下层的开关元件保持在导通状态时，在风机高速转动时，和上述情况一样，存在由于过电流使转子永久磁铁的磁性减弱、或损坏开关元件的问题。
本发明为解决上述问题而提出，其目的在于提供一种风机控制装置、冷冻循环装置。这些装置即使在自然风吹动风机旋转的状态下进行启动控制，依旧能防患于未然，不让电动机永久磁铁的磁性减弱、以及逆变器负侧的开关元件遭受损坏。
本发明的其它目的在于提供一种冷冻循环装置，该装置在自然风强劲的状态下空调开始运转后自然风减弱时，能防止冷冻循环处于过载状态。
本发明的又一其它目的在于提供一种风机转速推定方法，利用该方法不用检测旋转位置的检测元件便能推定转速。
发明内容
为达到上述目的，本发明提供以权利要求1、3及7为代表示例的发明。
本发明的第1方面为一种风机控制装置，包括驱动风机的无传感器的电动机；将开关元件连接成三相桥式电路，向电动机提供三相交流功率的逆变器；检测电动机上流过的电流的电流检测单元；以及在启动时使形成逆变器的负侧支路的三相开关元件为导通状态，在该导通状态下的电流检测单元的电流检测值超过设定成比判定为支路短路的值低的保护电平时，使三相开关元件恢复截止状态从而停止启动的控制单元。
本发明的第3方面为一种冷冻循环装置，包括具有压缩机、室外热交换器、以及促进其热交换的室外风机在内的冷冻循环；驱动室外风机的无传感器的电动机；将开关元件接成三相桥式电路，向电动机提供三相交流功率的逆变器；检测电动机上流过的电流的电流检测单元；以及在启动时使形成逆变器的负侧支路的三相开关元件为导通状态，在该导通状态下的电流检测单元的电流检测值超过设定成比判定为支路短路的值低的保护电平时，通过使三相开关元件恢复截止状态从而进行停止风机启动的风机启动控制、以及在风机停止中使压缩机运转的有风风机停止控制，从停止风机启动到经过规定时间后，反复进行风机启动控制的控制单元。
本发明的第7方面为一种转速推定方法，依次执行以下的步骤使形成开关元件三相桥式电路连接的逆变器负侧支路的三相开关元件为导通状态，以便对驱动风机的无传感器的电动机提供三相交流功率的步骤；在三相开关元件导通状态时，检测电动机上流过的电流的步骤；以及根据检测出的电流值，推定风机转速步骤。
图1是作为实施本发明的风机控制装置、冷冻循环装置及风机转速推定方法的第1实施方式，表示空调设备的控制部的概要构成图。
图2为表示室外机主要部分构成的横剖视图。
图3为用方框图形式部分地表示室外风机用逆变器详细构成的电路图。
图4是为了说明第1实施方式的动作，表示电动机的绕组上流过的电流和时间之间的关系用的曲线图。
图5是为了说明第1实施方式的动作，表示电动机的转速和电动机的绕组上流过的电流之间的关系用的曲线图。
图6为表示以第1实施方式代表的两个控制示例的时间流程图。
图7为表示在执行第1实施方式的动作时MCU具体处理步骤用的流程图。
图8是作为本发明的第2实施方式，构成控制部的MCU具体处理步骤用的流程图。
图9是作为本发明的第3实施方式，构成控制部的MCU具体处理步骤用的流程图。
具体实施例方式
以下，参照附图示出的适用的实施方式对本发明进行说明。
实施方式1图1作为实施本发明涉及的控制装置、冷冻循环装置、以及风机转速推定方法的第1实施方式，表示空调设备控制部概要构成用的图。该图中，逆变器2连接交流功率源1。逆变器2对交流功率整流、滤波、并将所得的直流变换成变压变频的交流功率再输出，其构成及动作均已众所周知，故省略详述，将其与构成冷冻循环的压缩机3连接。
冷冻循环包括压缩机3、四通阀4、室外热交换器5、膨胀阀6、室内热交换器7、室外风机8及室内风机9。室外风机8如以后所述具有风机8F及电动机8M，具备控制电动机8M用的逆变器10。逆变器10附有检测电动机8M绕组电流的电流检测电路11。又，为了控制室内风机9的速度，设置速度控制电路12。再有，包括控制上述的逆变器2及10，向速度控制电路12给出速度指令的控制部13。该控制部13与接收来自遥控装置16的信号的受光部14、及显示异常用的异常显示部15连接。控制部13包括微型计算机单元(以后简称为MCU)，执行后述的运算处理。
图2为表示室外机17主要部分构成用的横剖视图，从其正面(图面的下方)看，其结构做成室外热交换器5弯成近似直角配置于左侧部和后背部，压缩机3配置于右侧部，用电动机8M驱动风机8F的室外风机8装在室外热交换器5的内侧，从箭头A及B的方向吸入外界气体再沿箭头C的方向排出，通过这样，促进室外热交换器5的热交换。
图3为用方框图形式部分地表示逆变器10详细构成的电路图。该图中，例如用6个IGBT的开关元件U、V、W、X、Y、Z连接成三相桥式电路。即，开关元件U及X的串联连接电路、开关元件V及Y的串联连接电路、开关元件W及Z的串联连接电路互相并联连接，其一端连接直流电源21的正极，另一端连接直流电源21的负极。
其中，开关元件U、V、W构成上层支路，开关元件X、Y、Z构成下层支路。另外，开关元件U及X的互相连接点、开关元件V及Y的互相连接点、开关元件W及Z的互相连接点连接星形连接的电动机8M的U、V、W相的外部连接导线。
开关元件U、V、W的各栅极与驱动电路22连接。而且，为了贮存各驱动电路22的驱动电力设置电容器C，其一端连接驱动电路22，另一端分别连接开关元件U、V、W的源极(负电压侧)。为了对该电容器充电，设置直流电源E，其负极连接直流电源21的负极，其正极通过防止反向电流用的二极管D连接电容器C的一端。
还有，开关元件X、Y、Z的各栅极也连接各驱动电路，但为了说明方便及图面简化而将其省略。另一方面，为了检测电动机8M各相绕组上流过的电流，在开关元件X、Y、Z的源极和直流电源21的负极之间连接电阻R，设置分别放大在该电阻R的开关元件X、Y、Z一侧产生的电压的运算放大器23。所述的电流检测电路11由上述3个电阻23和3个运算放大器11构成。控制部13包括存储着后述的作为控制停止电平的保护电平Is或反复周期Tv等的EEPROM24；以及MCU25，该MCU25根据该EEPROM24的存储数据及运算放大器23的输出，将通断控制信号给开关元件U、V、W、X、Y、Z的各驱动电路22，同时还将控制信号供给图1示出的逆变器2、速度控制电路12及异常显示部15。
对于上述构成的本实施方式，在参照图4至图6说明其原理后，再说明其动作。若室外风机处于停止状态，则因其电动机各相绕组上不会感应产生电压，所以逆变器开关元件的电流为0。但在因自然风吹动室外风机旋转时，在电动机的绕组上感应产生电压，若开关元件为导通状态，则在电动机的绕组上流过正弦波电流。
本发明为了在室外风机启动前检测出其旋转状态，仅在规定时间T1逆变器下层的开关元件为导通状态。此时，若室外风机正在旋转，各相绕组的电流的变化如图4的实线a1或从其中间开始饱和的虚线a2所示。另外，在直线b上表示在下层的开关元件为导通状态时对应的上层开关元件中任何一个短路的，所谓支路短路时的电流值变化。
在直线b示出的支路短路时，流过超过判定为短路的阈值的极大的电流。因此，当超过阈值时就立即使所有开关元件处于截止状态使异常停止。在将该异常停止运用于空调设备室外风机时，此后，压缩机不运转，进行异常显示等。还因此时流动的电流从上层开关元件向下层开关元件流动，故在绕组上流动的电流大致为0。
另一方面，在室外风机转速低时，如从实线a1的中间开始饱和的虚线a2所示的那样经过时间T1的时刻的电流只流过A2，但如实线a1所示，在室外风机转速高的状态下随着时间的逝去直线地增加，经过时间T1的时刻的电流到达较高的值A1。该时刻T1的电流值如图5所示，与转速成比例增大。最终的电流值由电动机绕组阻抗和感应电压间的关系决定。如室外风机旋转在绕组上感应出电压，则电流值的增加率(斜率)因由电动机绕组阻抗决定，所以同样地增加，但在转速低感应电压小时，在较早的阶段电流的增加就已停止，保持该值。若转速高电流就不断增加，最终到达较高的值。因此，若留出某些程度的时间，则根据此时刻的电流值可推定该时刻的室外风机转速。
这里，取决于电动机的特性，如实线a1的情况那样，在流过绕组的电流大时，在T1时刻电动机永久磁铁的磁性有可能减弱。另外，开关元件也有可能因过电流而直至损坏。因此在到达比电动机永久磁铁的磁性减弱的电平的电流值或直至开关元件损坏的过电流值中任何一个值低的保护电平值Is时，在该时刻使下层开关元件恢复成截止状态，防患于未然，不让磁性减弱或元件损坏。
也就是说，在实线a1时，在时刻t使下层开关元件为截止状态。虽然也涉及电动机或逆变器的规格，但通常使磁性减弱的电流值要比使元件损坏的电流值小，所以以磁性减弱的电流值为基准通常设定在低于其的保护电平Is。
还有，图4的实线a1的电流图形也供参考地表示超过保护电平Is的状态，但在实际控制中，在超出保护电平Is的时刻t因使下层开关元件为截止状态，所以不会大于保护电平Is。又在表示支路短路时电流增加状态的直线b时，虽然超过保护电平Is流过极大的电流，但因这种场合在短时间里流过大电流，即使设定保护电平Is仍不能响应，用支路短路检测用阈值Ib使下层开关元件X、Y、Z恢复成截止状态。
例如，在到达支路短路时的电流Ib前先到达保护电平Is，但因为判断到达保护电平Is为了抗噪而使响应延迟，所以与支路短路时的电流Ib响应使开关元件X、Y、Z为截止状态。
另一方面，在室外风机开始运转时，当因自然风吹动旋转时，在其转速大时，即使不用电动机驱动风机，对于室外热交换器仍能充分通风所以能进行热交换，空调能继续运行。
能作这种空调运行的室外风机的转速，因其特性或空调设备的冷冻循环的构成而异，但通常在图5中，对应不驱动风机能作空调运行的风机的因自然风造成的转速的下限值。前面所述的时刻T1的电动机的电流值变成比直至使元件损坏的电流值或直至使磁性减弱的电流值低的值。
因此，在驱动空调用室外风机的电动机上，若将保护电平Is设定成与风机驱动可能的转速R对应的值，则元件不会损坏、磁性不会减弱，而且能使室外风机驱动保持停止作空调运行。
在不驱动风机继续作空调运行时，可以想象到在运转中自然风减小，室外热交换器的放热或吸热变得不充分的情形。当发生这样的情况时，则有可能因室外热交换器热交换不充分，冷冻循环高压侧压力异常上升，而直至设备故障。
因此，在启动时利用上述控制判断风机不需要驱动时，也要反复判别在每个规定的反复周期Tv使下层开关元件为导通状态室外风机转速是否降低。这里，在由于自然风室外风机转速降低时，即使下层开关元件的导通状态的电流值在时刻T1以后，也因不到保护电平Is，所以室外风机的启动不停止，继续进行风机定位用的强制停止，然后，开始PWM驱动。
这里，对保护电平Is作一汇总，用于空调设备的室外风机时的保护电平Is设定成即使不驱动风机也与能作空调运行的风机的自然转速相称的值。在用于除此以外的风机时，保护电平Is设定成比直至使元件损坏的电流值和直至使磁性减弱的电流值中任一个值低的值。
图1至图3表示的本实施方式为按照上述原理构成的实施方式，以下对其动作进行说明。当从遥控装置16输出运转方式、设定温度、风量等红外线信号时，受光部14接收该红外线信号再提供给控制部13。控制部13在执行与接收信号对应的控制之前由于检测室外风机8的旋转状态，所以仅在预定时间T1使下层的开关元件X、Y、Z为截止状态。
在室外风机8正常驱动时，如图2所示，从箭头A、B两个方向吸入外界气体沿箭头C方向排出，但在运转开始时有时由于自然风吹动室外风机8自行转动，在下层开关元件X、Y、Z为导通状态时，在由于户外的自然风吹动室外风机8以较高的速度转动时，因电动机8M作为发电机起作用，所以如图4中的实线a1所示，有与时间成比例增大的电流I流动。在转速低时，有如从实线a1的中间开始饱和的虚线a2所示那样的电流流动。这时，从3个运算放大器23输出三相交流功率压给MCU25。
MCU25根据全部运算放大器23的输出，检查电流检测值I是否超过判定支路短路的阈值Ib，若已超过，则使下层的开关元件X、Y、Z恢复到截止状态，在异常显示部15上显示上层的开关元件U、V、W中任一个或多个异常停止空调动作。在电流检测值I小于等于判定支路短路的阈值Ib时，检查电流检测值I是否超过保护电平Is，在已超过时，使下层的开关元件X、Y、Z恢复到截止状态冷冻循环开始运转。另外、在电流检测值I小于等于判定支路短路的阈值Ib时，检查电流检测值I是否三相都是正弦波或0，在不是正弦波或不是0时，使下层的开关元件X、Y、Z恢复到截止状态，在异常显示部15上显示在电动机的绕组上有短路或在电流检测电路11上有异常，并停止空调动作。
而在电流检测值I小于等于判定支路短路的阈值Ib、小于等于保护电平Is，而且三相都是正弦波时，在经过时间T1的时刻，使下层的开关元件X、Y、Z恢复到截止状态，这次使上层的开关元件U、V、W为导通状态，检查此时的电流检测值I是否超过判定支路短路的阈值Ib，若如已超过，则使上层的开关元件U、V、W恢复到截止状态，在异常显示部15上显示下层的开关元件X、Y、Z中任一个或多个异常，并停止空调动作。在电流检测值I小于等于判定支路短路的阈值Ib时，在经过时间T1的时刻使开关元件U、V、W恢复到截止状态，冷冻循环开始运转。
冷冻循环的运转由于有各种方案并是众所周知的，所以仅对概要的动作进行说明。根据运转方式使四通阀4处于励磁或非励磁状态，同时根据空调负载将对压缩机3进行能力控制的频率指令提供给逆变器2，通过这样，在致冷方式下如实线的箭头所示，致冷剂沿压缩机3→四通阀4→室外热交换器5→膨胀阀6→室内热交换器7→四通阀4→压缩机3的路径循环，在制暖方式下如虚线的箭头所示，致冷剂沿压缩机3→四通阀4→室内热交换器7→膨胀阀6→室外热交换器5→四通阀4→压缩机3的路径循环。
而且，在向速度控制电路12发出速度指令使风量成为遥控装置16设定的风量，同时向控制室外风机8的逆变器10发出指令使其根据空调能力进行相应的热交换，再控制膨胀阀6的开度使室内热交换器7中的致冷剂处于合适的状态。
这时，按照预定的次序，对逆变器10的开关元件U、V、W、X、Y、Z进行通、断控制，但在下层的开关元件X、Y、Z为导通状态时，保持串联连接关系的上层的U、V、W开关元件为截止状态，与该截止状态的开关元件U、V、W对应设置的电容器C被充电，向驱动电路22提供驱动电力。
图6为表示本实施方式的典型的两个控制示例的流程图，图6(a)为下层的开关元件X、Y、Z为导通状态时的电流检测值I低于保护电平Is的情形，图6(b)为下层的开关元件X、Y、Z为导通状态时的电流检测值I超过保护电平Is的情形。
即如图6(a)所示，在控制部13开始其动作之后使下层的开关元件X、Y、Z为导通状态，经过时间T1的时刻的电流检测值I小于等于保护电平Is时，在该时刻使下层的开关元件X、Y、Z为截止状态，同时使上层的开关元件U、V、W为导通状态检测电流，若电流检测值未变成判定支路短路的阈值Ib，则在经过时间T1的时刻执行风机8减速、停止控制，在室外风机8停止的时刻，控制逆变器将PWM电流提供电动机M执行室外风机8的驱动控制。
另一方面，如图6(b)所示，控制部13开始其动作后，使下层的开关元件X、Y、Z为导通状态，经过时间T1的时刻的电流检测值I超过保护电平Is时，在该时刻使室外风机8执行停止控制，在控制部13开始其动作后反复经过周期Tv时，在电流检测值I小于等于保护电平Is时，和图6(a)中说明过的一样执行室外风机的驱动控制。
图7为表示在执行上述动作时MCU25的具体处理步骤用的流程图，以下说明其处理步骤。首先在步骤31读入存于EEPROM24中的数据Ib、Is、Tv，在步骤32同时使下层的开关元件X、Y、Z为导通状态，在步骤33读入电流检测值I。
然后，在步骤34判定电流检测值I是否超过判定短路的阈值Ib，在电流检测值I小于等于阈值Ib时，进入步骤35的处理，在电流检测值I大于阈值Ib时，进入步骤52的处理。可以同时读入三相电流I，也可以依次一相一相地读入。
在步骤35，判定三相的电流检测值I是否全为0，在不是0时，在步骤36，判定三相的电流检测波形是否全为正弦波，在是正弦波时，在步骤37判定电流检测值I是否大于保护电平Is，在小于等于时，进入步骤38的处理。
还在步骤35判定三相电流都为0时，直接进入步骤38的处理，在步骤36判定三相中的任一相或多相不是正弦波时，进入步骤54的处理。
在步骤38，使下层的开关元件X、Y、Z为导通状态后检查是否经过规定时间T1，若未经过，则反复进行步骤33至38的处理。在步骤38在判定经过规定时间T1的阶段，进入步骤39的处理，这里使下层的开关元件X、Y、Z恢复截止状态，接着，在步骤40使上层的开关元件U、V、W为导通状态，在步骤41读入电流检测值I。再在步骤42判定电流检测值I是否超过判定短路用的阈值Ib，在电流检测值I小于等于阈值Ib时，进入步骤43的处理，在电流检测值I大于阈值Ib时，进入步骤50的处理。
在步骤43，使上层的开关元件U、V、W为截止状态后，检查是否经过规定时间T1，若未经过，则反复进行步骤41至43的处理。在步骤43判定经过规定时间T1的阶段，进入步骤44的处理，这里使上层的开关元件U、V、W恢复为截止状态，然后，在步骤45通过使压缩机3等动作从而开始冷冻循环的动作，接着，在步骤46开始电动机M的启动控制转至众所周知的空调动作。
另一方面，在步骤37，在判定电流检测值I大于保护电平Is时，在步骤47使下层的开关元件X、Y、Z为截止状态，在此后的步骤48通过使压缩机3等动作开始冷冻循环的运转，在步骤49在反复经过周期Tv的阶段回到最初的步骤31的处理，反复执行上述的处理。
另外，在步骤42，判定电流检测值I超过判定短路用的阈值Ib时，在步骤50使上层的开关元件U、V、W为截止状态，然后，在步骤51，在异常显示部15上显示下层的开关元件X、Y、Z中任一个或多个异常后，在步骤56执行包括冷冻循环在内使所有设备停止等异常处理。
另外，在步骤34，判定电流检测值I超过判定短路用的阈值Ib时，在步骤52使下层的开关元件X、Y、Z为截止状态，然后，在步骤53，在异常显示部15上显示上层的开关元件U、V、W中任一个或多个异常后，在步骤56执行包括冷冻循环在内使所有设备停止等异常处理。
另外，在步骤36判定三相都不是正弦波时，在步骤54使下层的开关元件X、Y、Z为截止状态，在步骤55进行电动机绕组发生短路或电流检测电路11异常的显示进入步骤56的处理。
这样，构成控制部13的MCU25通过执行图7的流程图示出的处理，便能执行用图4至图6说明的控制。
于是，采用第1实施方式，由于在因自然风吹动风机高速旋转的状态下制动或电容器充电，所以在使下层的开关元件为导通状态时，能不让过电流造成电动机永久磁铁的磁性减弱及下层开关元件遭受损坏，防患于未然。
另外，在自然风强劲的状态下，停止室外风机启动防止电动机磁性减弱或开关元件损坏，同时还保持使室外风机停止启动，让压缩机运转实施空调运行，在自然风收敛时驱动室外风机，在向室外热交换器的通风小的状态下，继续使压缩机运转，通过这样，能防止冷冻循环过负载的状态。
可是，如作为本发明的原理说明过的那样，只要自然风吹动的室外风机8的转速大于等于某一程度，则在室外热交换器5上就能充分的热交换。另外在利用逆变器对压缩机3作变速驱动的空调设备上，由于能对压缩机3作能力控制运转，所以只要根据自然风吹动的室外风机8的转速相应控制压缩机3的转速，则能进行不驱动室外风机8的空调运转。
这样，若以不驱动室外风机8的方式作空调运行，则也能获得电动机8M不耗电、节能的效果。在这种情况下，推定室外风机8的转速，根据推定结果限制压缩机3的转速能在不至于过负载的范围内作空调运行。
实施方式2图8是作为按照这一原理控制空调设备的第2实施方式，表示构成控制部的MCU具体处理步骤的流程图。在这种情况下，在步骤61，使下层的开关元件X、Y、Z为导通状态，在步骤62，使定时器T启动，在步骤63，检测电流I。然后，在步骤64，判定电流检测值I是否小于保护电平Is，在小于时，进入步骤65的处理，在不小于时，进入步骤70的处理。在步骤65，判定定时器T的计时时间是否大于等于规定值T1，若不是大于等于规定值T1，则反复步骤63至65的处理。在大于等于T1时，在步骤66，例如根据该时刻的电流检测值I推定室外风机8的转速r。
然后，在步骤67判定推定转速r是否比因自然风能进行充分热交换的最低转速r1低，在低时，在步骤68对室外风机8进行启动控制，在步骤69，执行通常的空调运行。
另一方面，在步骤67，若推定转速r大于等于r1，则在步骤73判定推定转速r是否比规定在更大范围的r2低，在低时，在步骤74停止室外风机8的启动，设定在与压缩机3转速上限对应的电源频率40Hz，转至步骤72的处理，在推定转速r不低于r2时，在步骤75停止室外风机8的启动，设定在与压缩机3转速上限对应的电源频率40Hz，转至步骤72的处理。
还有，在步骤64，若电流检测值I大于等于保护电平Is，则在步骤70停止室外风机8的启动，在步骤71不限制压缩机转速实施空调运行，在步骤72判定是否经过规定时间Tv，在经过的阶段返回步骤61的处理，重复同样的处理。
利用该第2实施方式，能不用旋转位置检测元件推定转速，又能获得节能的效果。
虽然用上述第2实施方式推定室外风机8转速，但这一转速推定方法也能用于除湿运行。即，除湿运行等是将压缩机3的转速降低的运转，所以室外热交换器5的热交换量也小，因而可以减少向室外热交换器5的通风量。因而算出空调运行所要求的室外热交换器5的热交换量(要求热交换量)，根据该要求热交换量与所推定的室外风机8转速对应关系决定是否要驱动室外风机8。
通常，将压缩机转速或运行方式等作为参数决定空调设备中的要求热交换量。在这里决定与规定的要求热交换量对应的室外风机8的转速F(因自然风任其自由转动状态的转速)，将其与转速推定值r比较决定是否启动室外风机8。
实施方式3
图9是作为按照这一原理控制空调设备的第3实施方式，表示构成控制部的MCU具体处理步骤的流程图。在这种情况下，在步骤81，使下层的开关元件X、Y、Z为导通状态，在步骤82，使定时器T启动，在步骤83，检测电流I。然后，在步骤84，判定电流检测值I是否小于保护电平Is，在小于时，进入步骤85的处理，在不小于时，进入步骤91的处理。在步骤85判定定时器T的计时时间是否大于等于规定值T1，若不是大于等于规定值T1，则反复步骤83至85的处理。在大于等于T1时，在步骤86，推定室外风机8的转速r。
然后，在步骤87，决定空调设备的要求风机转速F，接着，在步骤88，判定推定转速r是否低于要求转速F，在低时，在步骤89，对室外风机8进行启动控制，在步骤90，执行通常的空调运行。
另一方面，在步骤84判定电流检测值I大于等于保护电平Is时，以及在步骤88判定推定转速z不低于要求转速F时，在步骤91，停止室外风机8的启动，在步骤92，实施空调运行，在步骤93，判定是否经过规定时间Tv，在经过的阶段返回步骤81的处理，重复同样的处理。
利用该第3实施方式，能不用旋转位置检测元件推定转速，又能获得节能的效果。
还有，上述各实施方式中，作为冷冻循环装置的实施方式对空调设备进行说明，但具有和空调设备同样构成的室外机及冷冻循环的提供(冷热)水器也在市场上销售。本发明不限于空调设备，也适用于主要部分构成与其相同的供(冷热)水器、其它的冷冻循环装置等。
工业上的实用性本发明利用上述构成，即使在因自然风吹动风机转动的状态下作启动控制，仍能不让电动机永久磁铁的磁性减弱及逆变器负侧的开关元件遭受损坏，防患于未然。另外，能在启动前推定风机转速。
权利要求
1.一种风机控制装置，其特征在于，包括驱动风机的无传感器的电动机；将开关元件连接成三相桥式电路，向所述电动机提供三相交流功率的逆变器；检测所述电动机上流过的电流的电流检测单元；以及在启动时使形成所述逆变器的负侧支路的三相开关元件为导通状态，在该导通状态下的所述电流检测单元的电流检测值超过设定成比判定为支路短路的值低的保护电平时，使所述三相开关元件恢复到截止状态从而停止启动的控制单元。
2.如权利要求1所述的风机控制装置，其特征在于。具有在负侧支路导通时充电的电容器，作为驱动形成所述逆变器的正侧支路的三相开关元件的驱动电路的电源。
3.一种冷冻循环装置，其特征在于，包括具有压缩机、室外热交换器、以及促进其热交换的室外风机的冷冻循环；驱动所述室外风机的无传感器的电动机；将开关元件接成三相桥式电路，向所述电动机提供三相交流功率的逆变器；检测所述电动机上流过的电流的电流检测单元；以及在启动时使形成所述逆变器负侧支路的三相开关元件为导通状态，在该导通状态下所述电流检测单元的电流检测值超过设定成比判定为支路短路的值低的保护电平时，通过使所述三相开关元件恢复到截止状态从而进行停止所述风机启动的风机启动控制、以及在风机停止中使所述压缩机运转的有风风机停止控制，从停止所述风机启动到经过规定时间后，反复进行所述风机启动控制的控制单元。
4.一种冷冻循环装置，其特征在于，包括具有压缩机、室外热交换器、以及促进其热交换的室外风机的冷冻循环；驱动所述室外风机的无传感器的电动机；将开关元件接成三相桥式电路，向所述电动机提供三相交流功率的逆变器；检测所述电动机上流过的电流的电流检测单元；以及在启动时使形成所述逆变器负侧支路的三相开关元件为导通状态，根据在该导通状态下所述电流检测单元的电流检测值，推定所述风机转速，若推定的转速大于等于规定值，则通过使所述三相开关元件恢复到截止状态，进行停止风机启动的风机启动控制、以及在风机停止中使所述压缩机的运转开始的有风风机停止控制，从停止所述风机启动到经过规定时间后，反复进行所述风机启动控制的控制单元。
5.如权利要求3所述的冷冻循环装置，其特征在于，所述控制单元在启动时形成所述逆变器负测支路的三相开关元件为导通状态，该导通状态下所述电流检测单元的电流检测值大于等于判定为支路短路的值时，使所述压缩机保持在停止状态。
6.如权利要求4所述的冷冻循环装置，其特征在于，所述控制单元在启动时形成所述逆变器负测支路的三相开关元件为导通状态，该导通状态下所述电流检测单元的电流检测值大于等于判定为支路短路的值时，使所述压缩机保持在停止状态。
7.如权利要求3所述的冷冻循环装置，其特征在于，所述控制单元监视形成负侧支路的三相开关元件为导通状态下的所述电流检测单元的电流检测值，在三相的所有的电流波形不是正弦诐或三相的所有的电流检测值不是近似0时，作为所述电动机绕组异常而不启动压缩机或停止其运转。
8.如权利要求4所述的冷冻循环装置，其特征在于，所述控制单元监视形成负侧支路的三相开关元件为导通状态下的所述电流检测单元的电流检测值，在三相的所有的电流波形不是正弦诐或三相的所有的电流检测值不是近似0时，作为所述电动机绕组异常而不启动压缩机或停止其运转。
9.如权利要求5所述的冷冻循环装置，其特征在于，所述控制单元监视形成负侧支路的三相开关元件为导通状态下的所述电流检测单元的电流检测值，在三相的所有的电流波形不是正弦诐或三相的所有的电流检测值不是近似0时，作为所述电动机绕组异常而不启动压缩机或停止其运转。
10.一种风机转速推定方法，其特征在于，依次执行以下的步骤使形成开关元件三相桥式电路连接的逆变器负侧支路的三相开关元件为导通状态，以便对驱动风机的无传感器的电动机提供三相交流功率的步骤；在所述三相开关元件导通状态时，检测所述电动机上流过的电流的步骤；以及根据检测出的电流值，推定所述风机转速的步骤。
全文摘要
本发明提供一种即使在因自然风吹动风机旋转的状态下进行启动控制，仍能防止电动机永久磁铁磁性减弱及逆变器负侧开关元件破坏于未然的风机控制装置、冷冻循环装置及风机转速推定方法。控制单元(13)在启动时使形成逆变器的负侧支路的三相开关元件为导通状态，在该导通状态下的电流检测单元(11)的电流检测值超过设定成比判定为支路短路的值低的保护电平时，使三相开关元件恢复到截止状态从而停止启动。
文档编号H02P6/04GK1868111SQ20048003022
公开日2006年11月22日 申请日期2004年9月24日 优先权日2003年10月17日
发明者远藤隆久, 神谷直仁, 神户崇幸 申请人:东芝开利株式会社