专利名称：电动机控制装置及使用该控制装置的空调机的制作方法
技术领域：
本发明涉及根据室温与设定温度之差对驱动压缩机的电动机进行速度控制的制冷循环驱动装置用电动机的控制装置，特别是涉及具备改善从交流电源输入的电源的功率因数的电源装置的制冷循环驱动装置用电动机的控制装置及使用这种这种装置的空调机。
通常，在制冷循环驱动装置用的电动机的控制装置内设置有将交流电源提供的交流电压变换为直流电压，并对这种直流电压进行脉冲宽度调制，在向形成制冷循环的驱动压缩机用电动机供电时在连接交流电源的通路上设置电抗器，强制性地使该电抗器与交流电源短路通电，利用储能效果改善制冷循环驱动装置用电动机的控制装置。
在连接交流电源的通路上设置电抗器的已有的制冷循环驱动装置用电动机的控制装置为了改善电源的功率因数，在从交流输入电流小的时候至达到最大值为止的广阔范围内由于电抗器与交流电源短路通电，因此在交流输入电流小的范围内，变换过的直流电压有过度上升的倾向，为了抑制该电压的上升而减小脉冲宽度调制的频宽比(duty)，则有斩波(chopping)次数增加，损失增加，同时漏电流也增加的问题。
又，通常作为变换装置的电容输入式直流电源电路中，只是在输入电压超过电容器的两端电压的区间有输入电流流动，又，由于在该区间没有限制电流的因素，输入电流的峰值大，成为通电宽度狭窄的脉冲状电流，导致向电源侧漏电的高次谐波增大。为了防止发生这种情况，通常是在输入电路上连接电抗器。以此可以提高功率因数，同时减小电源的高次谐波。
但是，为了提高功率因数，减小电源的高次谐波，需要大电感量的电抗器。
另一方面，使用大电感量的电抗器，则从电源输入的电流相位落后，直流输出的电压降变大，最大输出功率受到限制。
还提出了使用电感量小的电抗器，只在规定的时间内强制性地使其与交流电源短路通电，以谋求与使用大电感量电抗器一样改善波形的直流电源装置。
但是这种直流电源装置没有考虑以通过变频器装置驱动的电动机的负载(转矩)变动为依据的直流输出的变动和转速变动，在为了提高电源的功率因数而使电抗器与交流电源短路的情况下，低负载时直流输出有过度上升的倾向，为了抑制这种倾向而减小变频器装置进行的脉冲调制的频宽比，则有斩波次数增多，损失增加，同时来自电动机的漏电流变大的问题。
本发明的第1个目的在于，提供能够简单、容易地减小漏电流的电动机控制装置及使用这种控制装置的空调机。
本发明的第2个目的在于，提供能够适应电动机负载(转矩)的变动，减小直流输出的过度上升的电动机控制装置及使用这种电动机控制装置的制冷循环装置。
本发明的第3个目的在于，提供在将变换装置的直流电压用变频器装置变换成交流提供给电动机时能够借助于变换装置补偿变频器装置变速能力不足的电动机控制装置、使用这种电动机控制装置的制冷循环装置及空调机。
图1部分以方框图表示本发明第1实施例的总体结构。
图2是表示图1所示的实施形态的要素的详细结构的方框图。
图3是说明图1所示的实施形态的动作用的交流输入电流与直流电压的关系曲线图。
图4是说明图1所示的实施形态的动作用的电压、电流及短路通电脉冲的波形图。
图5是说明图1所示的实施形态的动作用的电压及电流的波形图。
图6是说明图1所示的实施形态的动作用的电压及电流的波形图。
图7是说明图1所示的实施形态的动作用的电压及短路通电脉冲的波形图。
图8是说明图1所示的实施形态的动作用的电压及强制通电脉冲的波形图。
图9说明图1所示的实施形态的动作用的强制通电回路的动作范围。
图10是抑制电抗器的电磁声的通电脉冲的波形图。
图11是表示本发明电动机控制装置的第2实施例的结构的方框图。
图12表示构成图11所示的电动机控制装置的变换器装置的详细结构的例子的电路图。
图13是说明图11所示的电动机控制装置动作的概略图。
图14是说明图11所示的电动机控制装置的动作用的、表示直流无电刷电动机的转速与反电动势的关系的曲线图。
图15是说明图11所示的电动机控制装置动作用的、表示交流电动机的指令转速、脉冲宽度调制波形的频宽比、直流电压及强制通电时间的关系的曲线图。
图16是表示构成图11所示的电动机控制装置的变换器装置的其他详细结构例的电路图。
图17是表示本发明的电动机控制装置的第3实施例的结构的方框图。
图18是表示本发明的空调机的一实施形态的结构的方框图。
图19是在本发明的电动机控制装置中使用消音通电脉冲的情况下的波形图。
下面根据适合的实施形态对本发明进行详细说明。图1是部分以方框图表示作为本发明第1实施例的制冷循环驱动装置用的电动机的控制装置的总体结构的电路图。图1表示作为制冷循环驱动装置用的电动机的控制装置的空调机控制装置，该空调机由室内机和室外机构成，将室内机连接于交流电源101。其中，室内机是由交流电源101通过噪声滤波器102向内藏微电脑的室内控制部103提供电力的。在室内控制部103连接着接收遥控装置104来的指令的接收部105、检测室内温度的温度传感器106、显示运行状态的显示器107、通过未图示的室内热交换器使风循环的室内电扇108及改变吹出的空气的方向的百叶窗109。
而在室外机中，交流电源101通过噪声滤波器111向压缩机驱动用的电动机119及室外控制部130提供工作电力(为了简化附图，图中省略了向室外控制部130供电的导线)。在这种情况下，在噪声滤波器111的负载侧一边的供电路径上连接电抗器，另一边的供电路径上连接变流器112。在变流器112上连接根据其输出电压检测交流输入电流的交流输入电流检测器113。又在电抗器L的电源侧和变流器的负载侧之间连接检测交流电压的过零点的过零检测器114。还在电抗器L的负载侧的交流电源线与变流器112的负载侧的交流电源线之间连接强制通电电路115。该强制通电电路115包含二极管D3～D6桥式连接的全波整流电路，其交流输入端子通过熔断器F连接于交流电源线之间。
又，与过零检测器114并联连接着基极驱动电源DS。该基极驱动电源DS用于将交流电源电压整流并平滑化，将直流电压加在光耦合器PC的受光元件上。然后，在构成强制通电电路115的全波整流电路的直流输出端子之间连接晶体管Q，基极驱动电源DS的一端连接于光耦合器PC的受光元件的一端，该受光元件的另一端连接于晶体管Q的基极，该晶体管Q的射极上连接基极驱动电源DS的另一端。又，光耦合器PC的发光元件连接于室外控制部130。这些基极驱动电源DS、光耦合器PC及晶体管Q构成控制强制通电回路115的通电控制电路116。
又设置有二极管DH及DL的串联连接电路与电容器CH及CL的串联连接电路的并联连接电路，在二极管DH及DL相互连接的连接点上连接电抗器L的负载侧的交流电源线，在电容器CH及CL相互连接的连接点上连接变流器112的负载侧的交流电源线形成的倍压整流电路117。还在电容器CH上并联连接防止其反向充电的二极管D1，在电容器CL上并联连接防止其反向充电的二极管D2。然后在倍压整流电路117的两端，即直流电压的输出端子之间连接使电压平滑用的电容器CD，由倍压整流电路117及平滑用的电容器CD构成众所周知的变换装置。
在这种变换装置上连接借助于对开关元件组的通断控制，将直流电压变换为脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，即PWM)电压加在压缩机驱动用电动机119上的变频器主回路118上，用这个变频器主回路118与包含于室外控制部130的下述变频器控制电路构成众所周知的逆变装置。在这种情况下，设置检测变换装置输出的直流电压的直流电压检测器121和检测压缩机驱动用电动机119的转子位置的转子位置检测器22，分别连接在室外控制部130上。在该室外控制部130连接相应于冷气、暖气运行模式改变制冷剂的循环方向的四通阀123、检测室外热交换器的温度的温度传感器124和把风送进未图示的室外热交换器的室外电风扇125。这室外控制部也内藏微电脑，与室内控制部103互相传送控制信息。
图2是表示室内控制部103及室外控制部130的详细结构的方框图，室内机内的室内风扇108、百叶窗109的控制系统和室外机中的四通阀123及室外风扇125的控制系统是众所周知的，故在图示中省略，表示出对于与本发明关系深刻的通电控制电路116的通电控制系统，以及对变频器主回路118的PWM的调制系统。
在该图中，室内控制部103具备通信控制部141及通信控制模式设定手段142。另一方面，室外控制部130具备通信控制部131、转速指令部132、转速差检测手段133、频宽比指令手段134、变频器控制电路135、数据存储器136、通电方式切换手段137及通电状态判定手段138、其中，室外控制部130的通信控制部131与室内控制部3的通信控制部141相互传送接收控制信息，转速指令部132用于根据通信控制部131的收信信号判别转速指令。然后，将所判别的转速指令加到转速差检测手段133及频宽比指令手段134。
转速差检测手段133根据转子位置检测器122检测出的压缩机驱动用电动机119的转子位置信号计算实际转速，再与转速指令部132的指令转速加以比较，将其偏差信号加在频宽比指令手段134上，频宽比指令手段134在接收到转速指令部132来的转速指令时参照后面所述的数据存储器136的表等，向变频器控制电路135输送PWM信号，同时修正PWM信号的频宽比以修正转速差检测手段133的转速差。
数据存储器136把切换通电模式的阈值、交流输入电流的设定电流值11及最大允许值作为“交流输入电流设定值”SA，把对强制通电回路115的直流电压优先通电方式时的短路通电时间与频宽比的关系作为“短路通电时间/频宽比表”TA，把高功率因数优先通电方式时短路通电时间与频宽比的关系作为“短路通电时间/频宽比表”TB，把对压缩机驱动用电动机119的指令转速与对变频器主回路118的PWM频宽比的关系作为“PWM频宽比/指令转速表”TR、把短路通电回路115的通电方式的不同产生的对交流输入电流检测器113的检测值进行补正的值作为“交流输入电流补正值”CA，把借助于电源频率修正通电时间，或在通电方式切换时修正通电间隔或通电时间的修正值作为“变换器开关时间补正表”TS分别存储。
通电方式切换手段137按照通过通信控制部131接收的通信控制模式，根据过零检测器114的输出信号，交流输入电流检测器113的电流检测值，过电压检测器121是否检测出过电压，以及数据存储器136的存储数据生成短路通电信号提供通电控制电路116。还有，通电状态判定手段138按照交流输入电流检测器113检测出的电流检测值和频宽比指令手段134输出的频宽比指令判断短路通电回路115是否在正常工作着，将该判断信号加在通电控制部131发送到室内控制部103。还有，交流输入电流检测器113的电流信息通过图中省略的、室外控制部130的通信控制部131和室内控制部103的通信控制部141，提供给通电控制模式设定手段142。
下面将对如上所述构成的本实施形态的动作，首先是对空调器的一般性控制动作，然后是参照图3～图9对短路通电的动作加以说明。
首先，交流电源101的交流电压通过噪声滤波器102提供给室内控制部103，而且通过噪声滤波器111提供给倍压整流电路117及室外控制部130。倍压整流电路117在交流电源电压的正半周通过二极管DH对电容器CH充电，在交流电源电压的负半周通过二极管DL对电容器CL充电。从而，把电容器CH的电压与电容器CL的电压之和加在平滑电容器CD上，在该平滑电容器CD的两端上产生交流电源电压的2倍的直流电压，该电压提供给变频器主回路118。还有，二极管D1及D2具有阻止在运行开始的初期电容器CH及CL反向充电的功能。
在这种情况下，若遥控装置104把运行开始、冷气、暖气运行方式、室内设定温度、室内风扇的风速、风向等指令加在收信部105。与此相应，室内控制部103使显示器107显示运动状态等，实行室内电风扇108及百叶窗109的驱动控制，同时根据设定温度和室内温度的差计算压缩机驱动用的电动机119的驱动转速，把转速指令与运行方式一起传送到室外控制部130。
室外控制部130根据运行方式(冷气、暖气)使四通阀123取励磁或非励磁状态，对变频器主回路118的开关元件组进行导通/截止控制，使转子位置检测器122检测出的实际转速与转速指令一致。又，室外控制部130驱动室外电风扇125，同时在暖气方式中根据温度传感器124的检测温度控制四通阀123进行除霜运行。
下面对短路通电动作加以说明，在对电容器CH、CL充电的情况下，在电源电压的瞬时值超过电容器两端的电压的期间，使电流流过电抗器L。在这种情况下，由过零检测器114检测出交流电压的过零点，通电方式切换手段137以过零点或从过零点起经过一定的延迟时间的时刻作为开始点，只在规定的时间向光电耦合器PH提供信号，一旦晶体管Q处于导通状态，不管电容器CH、CL的充电电压如何，交流电流通过强制通电回路115与电抗器形成交流电流短路，电流流过电抗器。这样强制地使来自交流电源的电流流往电抗器L的操作称为短路通电。而如果短路通电停止，则流往电抗器的电流流入电容器CH、CL。从而可以借助于改变短路通电的时间将变换器装置的输出，即直流电压维持于对PWM控制适合的范围内，或改变电流波形谋求电源功率因数的改善。而且，也可以不进行短路通电操作地运行，还有，为了维持指令转速，在PWM控制的频宽比达到100％时，也可以借助于短路通电，控制使直流电压上升以补偿转速的不足。
下面将完全不进行短路通电操作的方式称为非短路通电方式M0，将利用短路通电操作使电源功率因数保持于92％左右，并且把直流电压维持于规定值以下的通电方式称为直流电压优先通电方式M1，将利用短路通电操作使电源功率因数保持于98％左右的通电方式称为高功率因数优先通电方式M2，将借助于短路通电操作控制直流电压增减，维持指令转速的通电方式称为转速优先通电方式M3，将上述直流电压优先通电方式M1、高功率因数优先通电方式M2和转速优先通电方式M3总称为短路通电。还有，为了将电源功率因数调整为92％或98％，可以进行调整，改变短路通电时间的长度。
本实施形态备有根据交流输入电流是否超过在压缩机转速低的范围决定的规定值、频宽比是否达到预先设定的设定频宽比(100％)、交流输入电流是否达到允许范围的最大值等改变通电方式的多种控制模式，自动设定或利用遥控装置104手动设定控制模式，以使漏电流不变大。这里为了容易理解，将代表性的控制模式示于图3。
在该图中，控制模式①表示在交流输入电流达到设定电流值I1之前不使用非短路通电方式M0短路通电，在超过交流输入电流I1的全部范围使用直流电压优先通电方式M1运行的情况。控制模式②表示在交流输入电流达到设定电流值I1之前不使用非短路通电方式M0短路通电，在交流输入电流超过I1后，PWM信号的频宽比达到设定频宽比100％之前以直流电压优先通电方式M1运行，不管PWM信号的频宽比达到100％，压缩机驱动用电动机119的实际转速比指令转速低的情况下还是利用转速优先通电方式M3进行短路通电的情况。在这种情况下也是转速优先通电方式M3也是以PWM信号的频宽比为100％时的交流输入电流13比最大允许电流小作为前提进行。控制模式③是在PWM信号的频宽比达到100％之前不利用非短路通电方式M0短路通电，不管PWM信号的频宽比是否达到100％，压缩机驱动用电动机119的实际转速比指令转速低的情况下利用转速优先通电方式M3进行短路通电的例子。而且，转速优先通电方式M3也可以在PWM信号的频宽比在设定频宽比为100％时达到70％～100％的范围时采用。交流输入电流I2是最大允许电流，在一般家庭的情况下以小于20安培为前提进行。控制模式④表示在交流输入电流达到I1之前不使用非短路通电方式M0短路通电，在交流输入电流超过I1的全部范围以高功率因数优先通电方式M2运行的情况。控制模式⑤表示不管交流输入电流如何，以直流电压优先通电方式M1运行的情况。
图2所示的构成室内控制部103的通电控制模式设定手段142，根据连接于室内控制部103的存储部存储的空调机机种代码或遥控装置104的设定内容，输出自动设定短路通电控制模式①、②、③、④中的某一种的设定的控制模式信号。还有，在没有根据机种代码设定短路通电的控制模式时，以冷气和暖气的运行模式及交流输入电流检测器113检测出的电流信息为依据自动设定强制通电的控制模式。
顺便提一下，在具有强制通电回路的空调机中，不管交流输入电流如何，采用以直流电压优先通电方式M1运行的控制模式⑤。总之，像分别在图4(a)表示电压、电流波形图、在图4(b)表示短路通电脉冲FD那样，在以非短路通电方式M0运行的情况下，流动的交流电流I11相位相对于交流电压有所延迟，使得电源的功率因数低下，而使用直流电压优先通电方式M1时，只是从交流电源的过零点起使电抗器L短路时间T使交流电流I12通过，谋求以此改善波形，同时可以谋求提高功率因数。在这种情况下，使用直流电压优先通电方式M1，根据交流输入电流改变短路通电时间T，以维持对PWM控制合适的电压。
然而，在交流输入电流小的范围，例如图3所示的到达电流I1为止的α区间实施短路通电控制，则由于电动机处于小负载的状态直流电压有过度上升的倾向。因此，为了抑制电压上升压缩通电时间，其控制变得困难，有时候如图5所示，交流电压的半周的时间里由于短路通电产生的电流I21与流往倍压整流电路117的电流I22在时间轴上偏离而存在两个峰。电流这样分为两个峰流动的状态涉及到功率因数的恶化。于是，为了在图3所示的电流区间α也确保规定的功率因数，也有必要像分别在图6(a)表示电压、电流的波形图，在图6(b)表示强制通电脉冲FP那样，借助于从由交流电压的过零点延迟T0的时间的时刻起强制通电T1的时间，如I31所示对电流波形进行整形。
因此，本实施形态中通电控制模式设定手段142自动决定的控制模式①～④中的任何一个都在图3所示的设定电流值I1以下的电流区间α的范围内经常以非短路通电模式M0运转，防止直流电压的上升。具体地说，在空调负载比较大的暖气模式运行时，为了提高电源的功率因数，将电流值抑制于较低，设定在从超过作为「交流输入电流设定值」SA存储的电流I1起到PWM信号的频宽比100％达到设定的频宽比的范围以直流电压优先通电方式M2运行，频宽比高于设定的频宽比则以转速优先通电方式M3运行的控制模式②，在空调负载比较小的冷却模式运行时，为扩展频宽比，设定在超过电流I1的范围以直流电压优先通电方式M1运行的控制模式①。
又，通电控制模式设定手段142具有在以模式①或模式②的转速优先通电方式M3进行运行过程中交流输入电流到达作为「交流输入电流设定值」SA存储的允许的最大值时变更短路通电时间的设定，使该电流值处在允许范围内的功能。
上述通电控制模式信号与冷气、暖气的运行模式指令、压缩机驱动用电动机的转速指令一起作为串行指令信号传输到室外控制部130。室外控制部130以通信控制部131接收该信号，同时变换为并行信号加在转速指令部132及通电模式切换手段137上。转速指令部132从该信号提取出转速指令加在转速差检测手段133及频宽比指令手段134上。
频宽比指令手段134参照数据存储器136的「PWM频宽比/指令转速表」TR生成与转速指令对应的频宽比的PWM信号加在变频器控制电路135上。转速差检测手段133根据转子位置检测手段检测出的转子位置信号计算实际转速，再与转速指令比较，将其偏差信号加在频宽比指令手段134上。而频宽比指令手段134根据转速差检测手段133输出的转速差信号，对PWM信号的频宽比进行修正，使转速差为0。变频器控制电路135按照该PWM信号对构成变频器主回路118的开关元件组进行通断控制。
另一方面，通电模式切换手段137接收来自通信控制部131的信号，判定设定的控制模式。这时，控制模式如果是包含直流电压优先通电方式M1的图3中的控制模式①，则参照「短路通电时间/频宽比表」TA，生成短路通电信号加在通电控制电路116上。这时，从「短路通电时间/频宽比表」TA读出与频宽比指令手段输出的频宽比对应的短路通电时间，以过零检测器114检测出过零点为基准输出短路通电信号。然后，在交流输入电流比设定电流值I1小的范围以非短路通电模式M0运行，在交流输入电流比I1大的范围以直流电压优先运行模式M1运行。在控制模式②的情况下参照「短路通电时间/频宽比表」TA，在交流输入电流比电流I1小的范围以非短路通电模式运行，在交流输入电流比I1大，PWM信号的频宽比达到100％之前以直流电压优先运行模式M1运行，在频宽比为100％的状态下参照「变换器开关时间修正值表」TS，以转速优先通电方式M3运行。还有，在通电模式切换手段137在以直流电压优先运行模式M1运行中用过电压检测器121检测过电压时参照「变换器开关时间修正值表」TS进行修正，使短路通电时间缩短。
接着，通电模式切换手段137，根据通信控制部131的输出信号判定通电控制模式的判断结果如果是控制模式③，就在PWM信号的频宽比达到设定的频宽比之前以非短路通电模式运行，一旦超过设定频宽比，则参照上述表TS以转速优先通电方式M1运行。
接着，通电模式切换手段137，根据通信控制部131的输出信号判定通电控制模式的判断结果如果是包含高功率因数优先通电方式M2的图3中的控制模式④，就参照「短路通电时间/频宽比表」TB，生成短路通电信号加在通电控制电路116上。这时，从「短路通电时间/频宽比表」TB读出与交流输入电流检测器113的检测值对应的短路通电时间，以过零检测器114检测出的过零点为基准输出短路通电信号。然后，在交流输入电流比I1小的范围以非短路通电模式M0运行，在交流输入电流比I1大的范围以高功率因数优先通电方式M2运行。
由于控制模式①～④都这样在交流输入电流小的范围以禁止短路通电的非短路通电方式运转，可以抑制直流电压的过分上升，由于没有必要增加变频器主回路的通断次数，以此可以减少漏电流的发生。从而，在使用容易增加从压缩机机壳的漏电流的用HFC(hydrofluorocarbon)制冷的空调机和制冷装置中，采用本实施形态的控制可以提高使用HFC制冷剂的空调机和制冷装置的可靠性和安全性能。
HFC制冷剂的具体成份可以使用R32(二氟甲烷；difluoromethane)与R125(五氟乙烷；pentafluoroethane)各大约50重量％混合而成的R410A。
但是，在以控制模式④运转中，从非短路通电方式M0转移到高功率因数优先通电方式M2时，或是在以控制模式①或②运转中从非短路通电方式M0转移到直流电压优先通电方式M1时，交流输入电流波形发生变化。该电流波形的变化以电流检测值的误差出现。修正该误差用的修正值在数据存储器136作为「交流输入电流修正值」CA存储。因此，通电方式切换手段137在进行通电方式切换时对交流输入电流检测器113的电流检测值进行修正，从表TA、TB读出与此相应的短路通电时间，生成短路通电信号。
又，在控制模式①、②、④，从非短路通电方式M0转移到直流电压优先通电方式M1或高功率因数优先通电方式M2时，由于直流电压急剧上升，压缩机驱动用电动机119的旋转状态发生变化，发生「蜂鸣声」。通电方式切换手段137具备防止这种「蜂鸣声」发生的功能。作为防止「蜂鸣声」发生的方法，可以如图7所示，使在交流电压V的每一过零点输出的短路通电脉冲FP的宽度以T1、T1、T2(＞T1)、T2、T3(＞T2)T3……这样的顺序依次扩大，回到原来的「短路通电时间/频宽比表」TB的值，也可以如图8所示，加大刚进行过通电方式切换后的短路通电脉冲FP的输出间隔，然后慢慢使通电间隔变小，变成在交流电压的每一过零点发生。
又，像控制模式①、②、④那样，从非短路通电方式M0转移到直流电压优先通电方式M1或高功率因数优先通电方式M2时，电抗器容易产生电磁声。作为防止这种情况产生的方法，像图10所示那样，在短路通电脉冲FP的后面多次使用短时间的短路通电脉冲FS可以得到消音效果。
但是，也有必要确认上述强制通电回路115是否正常运转。因此在本实施形态中设置通电状态判定手段138。在这种情况下，在直流电压优先通电方式M1、高功率因数优先通电方式M2及转速优先通电方式M3的交流输入电流及频宽比比在非短路通电方式M0的交流输入电流及频宽比大。因此，如图9所示，对交流输入电流I设定阈值Ir，对频宽比也设定阈值Dr，在交流输入电流I＞Ir，并且频宽比D＞DT时，判定为强制通电回路正常运行，将该信息作为控制信息送回室内控制部103，在室内控制部103的显示器107显示。这时阈值Ir、Dr，依照额定等而改变，因此预先利用模拟或实验选定好最合适的数值。
于是，尽管设定于电流通电方式，如果不使强制通电回路正常运转的内容显示于室内控制部103的显示器107上，则可以判定为强制通电回路异常。即使是判定为异常的情况下，也可以通过禁止强制通电回路短路通电，以非短路通电方式继续。
还有，作为判定是否以短路通电方式运转的简易方法，可以是根据例如频宽比的增大份额是否超过规定值，或是根据交流输入电流的增大份额是否超过规定值判别。
图1所示的强制通电回路115将二极管D3～D6作桥式连接，将其交流端子连接于交流电源线上，在直流端子间形成连接晶体管Q的结构，因此，一旦晶体管短路，变换器就失去本身的功能，就不能驱动压缩机驱动用电动机119。本实施形态中由于在强制通电路径上连接熔断器F，如果晶体管Q短路，熔断器F立即熔断，将强制通电回路115切断。因此，即使强制通电回路115失去功能，也能够借助于非短路通电方式M0继续驱动压缩机驱动用电动机119。
又，在上述实施形态中，通电方式切换手段根据数据存储器的数据输出强制通电脉冲，但是也可以将上述存储手段与通电方式切换手段设置于短路通电专用的常规LSI或IC中，输出并控制短路通电脉冲，在这种情况下，用软件处理消除了时间延迟，使高精度处理成为可能。
又，上述实施形态中使用了数据存储器，但是，这些功能也可以使用微电脑根据交流输入电流或压缩机转速或PWM信号的频宽比计算短路通电时间(或短路通电时间的修正值)，再把来自过零检测器的过零信号输出到微电脑，利用微电脑内的时间继电器生成短路通电脉冲的结构，在这种情况下反而有不使用IC也可以的优点。而且在这种情况下对压缩机负载的判断不必使用直流电压检测器。
又，在上述实施形态中，以交流输入电流达到I1为条件，从非短路通电方式M0转移到直流电压优先通电方式M1、高功率因数优先通电方式M2，但也可以采用在压缩机驱动用电动机运转，交流输入电流超过规定值，PWM电压的频宽比超过规定值的逻辑积条件成立时，能够从非短路通电方式M0转移到直流电压优先通电方式M1、高功率因数优先通电方式M2的结构，能够实现不受噪声影响的可靠的运转控制。
由上述说明可知，采用实施第1实施例所示的本发明，由于具备将交流电源提供的交流电压变换为直流电压的变换器装置、将变换器装置变换过的直流电压变换为PWM电压，提供给形成制冷循环的压缩机驱动用电动机的变频器装置、串联连接于变换器的电源侧的电抗器、包含强制使交流电源与电抗器短路通电的开关元件的强制通电回路，以及设定利用强制通电回路的短路通电控制电源的功率因数或直流电压的短路通电方式、设定禁止设定短路通电的非短路通电方式中的某一个的通电控制模式的设定手段，在交流输入电流小于规定值时以非短路通电方式运转，以此能够达到对直流上升引起的电动机漏电流增加、电源功率因数恶化防患于未然的效果。
下面对本发明第2实施例加以说明。
图11是本发明的电动机控制装置的第2实施例的结构方框图。在该图中，具备将市电的交流电源201的交流电压变换为直流电压的变换器装置210、将该变换器装置210的直流电压变换为可变电压可变频率的交流电压提供给电动机202的变频器装置220、控制对变换器装置210的输出电压不足的部分进行补偿的电压补偿部230，以及将根据电动机转速决定手段203的转速指令选择变换器装置210和变频器装置220的运转方式的输出运转方式指令的运转方式切换手段240。其中变换器装置210由电抗器211、整流电路212、平滑电容器213及强制通电回路214构成。这里，交流电源201的一端上连接电抗器211的一端，该电抗器211的另一端上连接整流电路212的单向输入端。交流电源201的另一端与整流电路212的另一输入端相连而电抗器211的另一端与交流电源201的另一端之间连接着强制通电回路214。还在整流电路212的正负输出端之间连接着平滑电容器213。
又，变频器装置220由变频器主回路221、位置检测器222、变频器控制电路223转速检测手段224及转速差检测手段225构成。这里，变频器主回路221由开关元件作三相桥式连接构成，其输入端连接于变换器210的输出端，即整流电路212的直流电压输出端，其输出端上连接电动机202。位置检测器222检测电动机202的转子位置，转速检测手段224从其位置检测信号检测出电动机202的实际转速。位置检测器222的位置检测信号也加在变频器控制电路223上。转速差检测手段225根据电动机转速决定手段203输出的电动机的指令转速与转速检测手段224检测出的实际转速的差、即将转速差计算并加在变频器控制电路223上。变频器控制电路223以位置检测器222的输出信号为基准，对变频器主回路221进行控制，使转速差检测手段225输出的转速差为零，或按照电动机转速决定手段203的基准转速对变频器主回路221进行控制。
还有，电压补偿部230由过零检测器231、通电区间决定手段232及通电控制电路233构成。在这种情况下，过零检测器231检测交流电源201的交流电压的过零点，将其定时信号加在通电控制电路233上，通电区间决定手段232决定使转速差检测手段225检测出的转速差为零的短路通电区间。通电控制电路233在每一过零点检测出的时刻使强制通电回路214导通由通电区间决定手段232决定的时间。
又，运转方式切换手段240根据变频器控制电路223检测出的脉冲宽度调制信号的频宽比的变动范围是否超过规定值而区分为低负载(低速)区域和高负载(高速)区域，相应于各负载区域，将第1、第2运转方式指令加在变频器控制电路223及电压补偿部230上。
而且，上述电动机是具备永磁体转子的无整流子电动机，将电动机驱动时发生的感应电压作为信号取入，根据该信号检测出转子的位置和转速。
图12是表示上述变换器装置210的详细结构的电路图。该变换器装置210是与本申请相同的申请人在日本提出的申请特愿平8-74675号中提出的，下面对其进行大概说明。
整流电路212是二极管DH、DL、D3、D4构成的全波整流电路。二极管DH与DL的连接点通过电抗器211连接于交流电源201的一端。二极管D3、D4的连接点连接于交流电源201的另一端。又，整流电路212的直流输出端之间，即在二极管D3和D4的串联连接电路的两端连接中间电容器CH和CL的串联连接电路，再在二极管D3和D4的连接点上连接中间电容器CH和CL的连接点。又在中间电容器CH和CL的串联连接电路上连接平滑用的电容器CD。
而且，强制通电电路214由二极管D5～D8构成的全波整流二极管桥式电路、控制其电流的晶体管Q，以及向该晶体管的基极通提供驱动电流的基极驱动电路G构成。而晶体管Q使用IGBT。
为了容易理解，对具有上述结构的第2实施例的动作，在使用以开关、加法器、减法器等表达的图13的动作说明图作大概说明之后，将详细进行说明。
首先，以Ns表示电动机202的指令转速，以Na表示其实际转速。减法器251将指令转速Ns减去实际转速Na，输出转速差ΔN。另一方面，运转方式切换手段240将变频器223输出的脉冲宽度调制信号的频宽比Da的变动范围根据切换频宽比D1区分为2个区域，即Da≤D1的低负载区域和Da＜D1的高负载区域，分别输出第1、第2运转方式指令。
接着，在脉冲宽度调制信号的频宽比Da处于低负载区域时运转方式切换手段240作为第1运转方式指令将开关253、254保持于SW1一侧，将从减法器252输出的转速差ΔN加在变频器控制电路223上，使电压补偿部230的动作处于停止状态，使其实质上停止起作用。这时变频器控制电路223利用改变脉冲宽度调制信号的频宽比及频率(在通常的可变速区域中使频宽比与频率成比例，因此在下面的说明中除了特别的场合外，将对频率的叙述加以省略)进行改变PWM的频宽比和速度反馈的控制，以使转速差ΔN为零。
接着，在电动机202处于高负载区域时，运转方式切换手段240作为第2运转方式指令将开关253、254切换到SW2一侧。借助于此，可以将指令转速Ns原封不动地加在变频器控制回路223上，同时使电压补偿部230能够进行补偿动作。这时变频器控制电路223与指令转速Ns成比例地改变脉冲宽度调制波形的频宽比Ds，在高负载区域具有高于设定转速Nm，频宽比为100％的数据表256。因此，控制变频器主回路221，使得频宽比随着指令转速Ns的上升而变大，在大于转速Nm时频宽比保持于100％。另一方面，由于加在变频器主回路221的直流电压随着频宽比的增加而下降，为了控制补偿该下降量，即控制减法器251输出的转速差ΔN为零，使直流电压上升，实行改变PAM强制通电、速度反馈的控制，使电压补偿部230与转速差ΔN的增加成比例地增加强制通电回路的短路通电时间。
接着，在电动机202的指令转速Ns达到转速Nm时，在数据表256频宽比成为定值100％。其结果是，变频器控制回路223一边保持频宽比为100％不变，继续进行根据指令转速Ns只改变频率的控制，一边使强制通电回路的短路通电时间发生变化，实行改变PAM强制通电、速度反馈的控制。
上面使用图13对第2实施例的动作的大概情况作出了说明，下面还参照图14和图15对图11和图12所示的第2实施例的动作进行详细说明。首先就表示其详细电路的图12对变换器装置210的动作进行说明。
在交流电源201的正半周，充电电流通过电抗器211和二极管DH流往中间电容器CH。这时二极管D4形成其放电回路，使中间电容器CL不能反向充电。而在交流电源201的负半周，充电电流通过电抗器211和二极管DL流往中间电容器CL。这时二极管D4形成其放电回路，使中间电容器CH不能反向充电。
由于中间电容器CH和CL被充电，各端点间存在相同方向的电压，即只要画面上存在着向上的电压，因此二极管D3、D4实质上不起作用，而后，中间电容器CH通过二极管DH充电，中间电容器CL通过二极管DL充电。
这样一来，串联连接的电容器CL和CH的端电压之和加在平滑电容器CD的两端，对该平滑电容器CD充电。总而言之，利用中间电容器CL和CH的充电电荷的放电对平滑电容器CD充电。该平滑电容器CD的两端电压作为变换器装置210的输出提供给变频器装置220。强制通电回路214在每一次将交流电源201加在整流电路212的交流电压的过零点时，借助于通电控制电路233的输出，由基极驱动电路G在规定的时间向晶体管Q提供基极电流。每当晶体管Q处于导通状态，使电抗器211与交流电流强制短路，利用短路通电取得积蓄能量的效果。通常，越是扩展强制短路电流的短路通电区间，流过的电流越大，那时，一旦使晶体管Q1截止，电抗器211的能量即流入平滑用电容器CD，使直流输出电压增大。
另外，直流无电刷电动机的转速与反电动势Vf具有图14所示的关系。对其进行驱动的变频器装置220在反向电压Vf上加以与负载转矩相应的电压VT所得到的电压，以PWM的频宽比调制，以此实施速度控制。亦即对无电刷电动机施加的电压VM表示如下式。
VM＝k×(Vf+VT) ……(1)其中，k为比例常数，Vf为速度电动势常数，VT转矩分压。
变频器装置以直流输入电压为一定，改变所有的脉冲宽度调制波形(PWM)的频宽比，控制(Vf+VT)。或是在直流电压可变的系统中，电压控制全部在变换器一侧实施，变频器只起换流作用。其中前者相当于PWM方式，后者相当于PAM方式。
图11所示的第2实施例兼备这两种运转方式，具有使变频器装置220分担相当于Vf的电压，使变换器装置210分担相当于VT的电压的结构。
因此，电动机转速决定手段203根据负载状态计算对电动机202的设定转速Ns并加在变频器装置220上。
在变频器装置220，位置检测器222检测出电动机202的转子位置，将该位置检测信号加在变频器控制电路223和转速检测手段224上。转速检测手段224根据该位置检测信号检测出电动机202的实际转速Na，将该检测信号加在转速差检测手段225上。转速差检测手段225从指令转速Ns减去实际转速Na，检测出转速差ΔN加在变频器控制电路223上，变频器控制电路223以位置检测器222的位置检测信号为基准，对构成变频器主回路221的开关元件进行通断控制。
变频器控制电路223在控制变频器主回路221时按照运转方式切换手段240的运转方式指令实行PWM调制控制。亦即运转方式切换手段240如图15所示，以规定值D1为界将PWM频宽比D的变动范围区分为低负载区域与高负载区域，在低负载区域，将使PWM波形的频宽比Da改变的PWM方式1的指令加在变频器控制电路223上，以使转速差ΔN为零。又，运转方式切换手段240在高负载区域将按照指令转速Ns使PWM波形的频宽比和频率发生变化的、按上述数据表为依据的PWM方式2的指令加到变频器控制电路223上，同时将控制变换器装置210的电压的PAM方式指令加在通电区间决定手段232上，使转速差为零。然後按照数据表，如果指令转速Ns大于设定转速Nm，则将使PWM波形的频宽比原封不动保持100％，只使频率发生变化的指令加在变频器控制电路223上，同时继续将令变换器装置210的直流电压增加的PAM方式指令加在通电区间决定手段232上，以使转速差ΔN为零。
其结果是，变频器控制电路223如图15(a)所示，在低负载区域进行改变频宽比的PWM方式1的控制，使指令转速Ns与实际转速Na的差ΔN为零。而在高负载区域，根据指令转速Ns进行控制PWM的频宽比的PWM方式2的控制。还有，变频器控制电路223内藏的数据表决定为，在转速指令Ns等于Nm时PWM的频宽比为100％。
通常，在用变频器装置对电动机进行控制时，随着PWM频宽比的增加，变换器装置210的输出电压如图15(b)中的虚线V0所示，逐步减少。这时，由于产生指令转速Ns与实际转速Na之差，通电区间决定手段232决定能够使转速差ΔN为零的短路通电区域。又，加上PAM方式指令，以便通电控制电路233以过零点为基准控制短路通电时间。图15(c)表示电动机转速Ns上升时强制通电回路214的短路通电时间变化的结果。而且，该短路通电时间如图13所示，随转速差的变化而线性增大。而相应于该通电时间的增大，变换器装置210的输出电压在PWM频宽比达到100％之前大致保持一定。
而一旦指令转速Ns超过设定转速Nm，变频器控制短路223即保持PWM的频宽比为100％不变而只改变频率。另一方面，在电压补偿部230，继续以强制通电回路214对强制短路通电的时间继续控制，以使转速差ΔN为零。其结果如图15(c)所示，随着转速N的增大，短路通电时间变长，变换器装置210的输出电压上升如图15(b)所示。
于是，采用本第2实施例，由于在低负载区域强制通电回路不进行短路通电，可以防止低负载时的变换器装置的输出电压过度上升，可以减少漏电流。
而且，由于根据PWM的频宽比判别负载变化，可以不必使用直接检测负载变动的交流输入电流检测器，形成简单的结构。而且即使发生交流电源的电压、频率的变动和电动机转矩的变动，也能够使电动机的转速与指令转速一致。
又，采用本第2实施例，在将变换器装置的直流输出用变频器装置变换为交流提供给电动机的时候，变换器装置能补偿变频器装置变速能力的不足。
但是，构成强制通电回路214的IGBT，如果在高负载区域的短路通电时间如果长了，就有因温度上升而受到破坏的可能。因此设置检测IGBT温度的温度传感器，采取在检测出的温度达到预定值时，使电压补偿部230停止动作的结构，这样就能够防止IGBT受破坏于未然。
又，为了防止控制的振荡，构成电压补偿部230的通电区间决定手段232也可以在PWM的频宽比增大时和减少时使其具有磁滞特性，决定短路通电区间。
又，本第2实施例由于能够抑制漏电流，在制冷循环所用的制冷剂采用HFC构成的单一或混合制冷剂的制冷循环装置上使用上述电动机控制装置可以提高可靠性和安全性。这种HFC制冷剂可以使用例如R32(difluoromethane)与R125(pentafluoroethane)各大约50重量％混合的R410A。
图16是表示变换器装置210的其他结构例的电路图。在图中与图12相同的要素标以相同的符号，省略其说明。这种装置是将晶体管Q并联连接于构成全波整流电路的二极管DH、DL的串联连接电路上，将通电控制回路233连接于其基极驱动电路G的装置，形成除去图12所述的二极管D5～D8的简单结构。
在这图16中，在交流电源201的正半周，充电电流通过电抗器211和二极管DH流入中间电容器CH。这时，二极管D4形成其放电电路，使中间电容器CL不能反向充电。而在交流电源201的负半周，充电电流通过电抗器211和二极管DL流入中间电容器CL。这时，二极管D4形成其放电电路，使中间电容器CH不能反向充电。
中间电容器CH和CL充电，只要各端点间存在相同方向的电压，也就是图上的向上的电压，二极管D3、D4实质上不起作用，然後，中间电容器CH通过二极管DH进行充电，中间电容器CL通过二极管DL进行充电。
于是，串联连接的电容器CL与CH的端子电压之和加在平滑电容器CD的两端，使该平滑电容器CD充电。也就是，利用中间电容器CL和CH充电的电荷的放电对平滑电容器CD进行充电。该平滑电容器CD的两端电压作为变换器装置210的输出提供给变频器装置20。
每当交流电源201加在整流器212的交流电压经过过零点时，强制通电回路214就利用通电控制电路233的输出从基极驱动电路G向晶体管Q提供基极电流。每当晶体管Q处于导通状态，就强制使电流流入电抗器211。在这种情况下，越是扩大强制电流的短路通电区间就越是流过大电流，这时，一旦使晶体管Q处于截止状态，电抗器211的能量就流入平滑用电容器CD，使直流输出电压增大。
因此，利用图16所示的结构简单的变换器装置210也能够实现与上述实施形态相同的动作。
图17是表示本发明第3实施形态的结构的方框图。在图中与图11相同的要素标以相同的符号，省略其说明。该第3实施例在电压补偿部230中设置检测变换器装置210的输出电压的直流电压检测器234，同时设置将该检测值与短路通电区间的关系线性化的数据表235。以此使通电区间决定手段232中的短路通电区间的决定更加容易。
还有，上述第2和第3实施例只是在以过零检测器231检测出交流电压的过零点的时刻作为起点决定的通电区间强制使电抗器通电，而在交流电压的瞬时值的绝对值接近平滑用电容器的两端电压的时刻才强制使其通电，以此可以提高其效果。因此也可以将检测出过零点起经过规定时间的时刻作为强制通电的起点。
图18是使用上述电动机控制装置的空调机的实施形态的结构的方框图。这一实施形态使用图11或图16所示的电力变换装置作为将交流电变换为直流电的装置。变换器装置210和变频器装置220以外的控制要素中，将电动机转速决定手段203装入室内控制部，将电压补偿部230和运行方式切换手段240装入室外控制部。
这种空调机以室内机与室外机构成，形成将室内机连接于交流电源201的结构。于是，在室内机中交流电源201通过噪声滤波器261向室内控制部300提供工作电力。室内控制部300上连接着接收遥控器263来的指令的收信部264、检测室内温度的温度传感器265、显示运行状态的显示器266、通过未图示出的室内热交换器的使风在室内循环的室内电风扇267、改变吹出的空气的方向的百叶窗268。而在室外机中，交流电源201也通过噪声滤波器262向变换器装置210及室外控制部400提供工作电力。这时，室外控制部400上连接着检测室外热交换器的温度的温度传感器271、根据运行方式改变制冷剂的循环方向的四通阀272和向省略未图示的室外热交换器送风的室外电风扇273。
而且室内控制部300和室外控制部400之间相互进行着信息交换。
下面对具有上述结构的空调机的动作加以说明。
首先，遥控装置263向收信部264发送运行开始、运行方式、室内设定温度、室内电风扇的风速、风向等指令。室内控制部300据此在显示器266上显示运行状态等指令，在驱动控制室内电风扇267和百叶窗268的同时，在电动机转速决定手段203根据设定温度与室内温度的差决定压缩机驱动用电动机202a的转速，将指令转速Ns与运行方式信号一起发送到室外控制部400。
接着，室外控制部400根据运行方式信号使四通阀272处于励磁(或非励磁)状态，根据指令转速Ns控制变换器装置210和变频器装置220，同时利用温度传感器271的检测信号等控制四通阀272进行除霜运行等动作。又，在室外控制部400，运行方式切换手段240和上面所述一样判定是低负载区域还是高负载区域，输出上述第1或第2运行方式指令。根据这些运行方式指令，变频器装置220实行脉冲宽度调制控制，电压补偿部230强制变换器装置210短路通电，对电压低下的部分进行补偿。
但是，空调机以暖气方式运行时的空调负载比以制冷方式运行的空调负载要大得多。因此制冷运行时压缩机驱动用电动机202a的转速决定得低，所以脉冲宽度调制控制引起的变换器210的输出电压下降很少。因此，在制冷运行时即使省去靠电压补偿部230进行的强制通电也可以不发生故障。据此可以简化微电脑等的处理。
因此，采用图18所示的实施形态，可以提供能够对付交流电源的电压、频率变动和电动机的转矩变动等情况的空调机。
而且能够提供利用变频器装置将变换器装置的直流电压变换为交流电，提供给交流电动机时，利用变换器装置补偿变频器装置的变换能力的不足的空调机。
又如图19所示，在短路通电PD的规定时间之后，进行比PD更短时间的短路通电，因此可以抑制电抗器发生的电磁噪声。
从上面所述可知，采用第2和第3实施例所示的本发明，在低负载区域不利用强制通电回路进行短路通电动作，因此能够防止低负载时变换器装置输出电压的过度上升，能够减少漏电流。
而且，由于根据PWM的频宽比判别负载的变动，所以不必使用直接检测负载变动的交流输入电流的检测器，可以采用简单的结构。
权利要求
1.一种电动机控制装置，其特征在于，具备将交流电源供给的交流电压变换为直流电压的变换器装置、将用所述变换器装置变换了的直流电压变换为PWM电压，提供给形成制冷循环的压缩机驱动用电动机的变频器装置、串联连接于所述变换器装置的电源侧的电抗器、包含强制使所述电抗器与交流电源短路通电的开关元件的强制通电回路，以及设定借助于所述强制电路的短路通电控制电源功率因数或直流电压的短路通电方式和禁止所述短路通电的非短路通电方式中的任意一种的通电控制模式设定手段。
2.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，交流输入电流小于规定的电流值时，采用非短路通电方式。
3.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，在从非短路通电方式转变到短路通电方式时，使所述短路通电时间慢慢延长。
4.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，在从短路通电方式转变到非短路通电方式时，使短路通电时间慢慢缩短。
5.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，在从非短路通电方式转变到短路通电方式时，以规定数目的过零点之间的间隔开始短路通电，慢慢使短路通电的间隔变小。
6.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，所述通电控制模式设定手段，具有借助于上述强制通电回路的短路通电将所述变换器装置输出的直流电压抑制于规定的电压值以下的直流电压优先通电方式，和借助于上述强制通电回路的短路通电控制压缩机驱动用电动机的转速的转速优先通电方式，设定禁止所述短路通电的非短路通电方式的任一种。
7.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，所述通电控制模式设定手段在借助于上述强制通电回路的短路通电将所述变换器装置输出的直流电压抑制于规定值以下的直流电压优先通电方式、借助于上述强制通电回路的短路通电，增减所述直流电压，控制压缩机驱动用电动机的转速的转速优先通电方式，以及不实行这些优先控制的非短路通电方式中，设定根据交流输入电流选择切换单一的通电方式或多种通电方式的多种控制模式中的任一种。
8.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，所述通电控制模式设定手段在借助于上述强制通电回路的短路通电将所述变换器装置的电源功率因数控制于规定值以上的高功率因数优先通电方式、借助于上述强制通电回路的短路通电，将所述变换器装置输出的直流电压抑制在规定值以下的直流电压优先方式、借助于上述强制通电回路的短路通电，控制压缩机驱动用电动机的转速的转速优先通电方式，以及不实行这些优先控制的非短路通电模式中，设定根据交流输入电流选择切换单一的通电方式或多种通电方式的多种控制模式中的任一种。
9.根据权利要求7或8所述的电动机控制装置，其特征在于，具备对于所述每一种通电方式，将对交流输入电流的强制通电时间作为列表数据存储的存储手段、检测交流输入电流的交流输入电流检测器、检测交流电压的过零点的过零点检测手段，以及按照所述通电控制模式设定手段设定的控制模式，对所述开关元件进行导通、截止控制，只在与所述交流输入电流检测器的检测值对应的所述存储手段存储的短路通电时间，以交流电压的过零点或从过零点起经过规定的时间后的时刻作为开始点，使上述强制通电回路通电的通电方式切换手段。
10.根据权利要求4～6中的任何一项所述的电动机控制装置，其特征在于，对多种通电方式进行选择切换的所述控制模式包含在所述PWM电压的频宽比未达到预先设定的频宽比时用非短路通电方式；如果所述频宽比达到设定的频宽比，就转移到转速优先通电方式的控制模式。
11.根据权利要求4～6中的任何一项所述的电动机控制装置，其特征在于，对多种通电方式进行选择切换的所述控制模式包含在交流输入电流小于规定的电流值时用非短路通电方式；在交流输入电流超过规定的电流值时转移到直流电压优先通电方式，如果所述PWM电压的频宽比达到设定的频宽比，就转移到转速优先通电方式的控制模式。
12.根据权利要求4～6中的任何一项所述的电动机控制装置，其特征在于，对多种通电方式进行选择切换的所述控制模式包含在交流输入电流小于规定的电流值时用非短路通电方式；在交流输入电流超过规定的电流值时转移到所述直流电压通电方式的控制模式。
13.根据权利要求6所述的电动机控制装置，其特征在于，对多种通电方式进行选择切换的所述控制模式包含在交流输入电流小于规定的电流值时用非短路通电方式；在交流输入电流超过规定的电流值时转移到所述高功率因数通电模式的控制模式。
14.根据权利要求4所述的电动机控制装置，其特征在于，对多种通电方式进行选择切换的所述控制模式由在交流输入电流小于规定的电流值时用非短路通电方式，在交流输入电流超过规定的电流值时转移到所述直流电压通电方式的第1控制模式、在交流输入电流小于规定的电流值时用非短路通电方式，在交流输入电流超过规定的电流值时转移到直流电压优先通电方式，如果所述PWM电压的频宽比达到预先设定的设定频宽比，就转移到转速优先通电方式的第2控制模式构成。
15.根据权利要求5所述的电动机控制装置，其特征在于，对多种通电方式进行选择切换的所述控制模式由在交流输入电流小于规定的电流值时用短路通电方式，在交流输入电流超过规定的电流值时转移到直流电压优先通电方式的第1控制模式、在交流输入电流超过规定的电流值时转移到直流电压优先通电方式，在所述PWM电压的频宽比达到设定频宽比时转移到转速优先通电方式的第2控制模式，以及在所述PWM电压的频宽比小于预先设定的设定频宽比时用非短路通电方式，在达到设定频宽比时转移到转速优先通电方式的第3控制模式构成。
16.根据权利要求6所述的电动机控制装置，其特征在于，对多种通电方式进行选择切换的所述控制模式由在交流输入电流小于规定的电流值时用非短路通电方式，在交流输入电流超过规定的电流值时转移到所述直流电压通电方式的第1控制模式、在交流输入电流小于规定的电流值时用非短路通电方式，在交流输入电流超过规定的电流值时转移到直流电压优先通电方式，如果所述PWM电压的频宽比达到预先设定的设定频宽比，则转移到转速优先通电方式的第2控制模式、在所述PWM电压的频宽比小于预先设定的设定频宽比时用非短路通电方式，在所述频宽比达到设定频宽比时转移到转速优先通电方式的第3控制模式，以及在交流输入电流小于规定的电流值时用非短路通电方式，在交流输入电流超过规定的电流值时转移到所述高功率因数通电模式的第4控制模式构成。
17.一种空调机，使用权利要求4～6中的任何一项所述的电动机控制装置，其特征在于，根据空调机的运行方式是冷气运行还是暖气运行切换所述控制模式。
18.一种空调机，使用权利要求5所述的电动机控制装置，其特征在于，所述通电控制模式设定手段在冷气运行方式下设定用所述第1控制模式，在暖气运行方式下设定用所述第2控制模式。
19.根据权利要求6所述的电动机控制装置，其特征在于，所述通电控制模式设定手段的控制模式具备在交流输入电流达到允许的最大值时变更设定为所述高功率因数优先方式的控制模式。
20.根据权利要求7所述的电动机控制装置，其特征在于，具备检测交流电源的频率的电源频率检测手段，所述存储手段存储与电源频率对应的通电时间修正值，所述通电方式切换手段在所述电源频率检测手段检测出的频率为规定的电源频率以外的频率时根据所述通电时间修正值对短路通电时间进行修正。
21.根据权利要求20所述的电动机控制装置，其特征在于，具备检测交流电源的频率的电源频率检测手段所述存储手段将与所检测出的第1、第2电源频率分别对应的短路通电时间加以存储。
22.根据权利要求20所述的电动机控制装置，其特征在于，所述存储手段存储对所述交流输入电流检测器得到的电流检测值修正由于通电方式的不同而引起的这一部分电流波形差异的输入电流修正值，，所述通电方式切换手段以规定的通电方式以外的通电方式用所述输入电流修正值修正所述电流检测值。
23.根据权利要求20～23中的任何一项所述的电动机控制装置，其特征在于，所述存储手段为了生成与所述压缩机驱动用电动机的指令转速相应的频宽比的PWM电压，具备使指令频宽比与指令转速对应的表，所述通电方式切换手段在所述压缩机驱动用电动机运转，交流输入电流超过规定值，PWM电压的频宽比超过规定值的逻辑积条件成立时以所述直流电压优先通电方式或高功率因数优先通电方式运行。
24.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，所述强制通电回路具备在短路通电电流超过规定值时切断通电回路的熔断器。
25.根据权利要求9所述的电动机控制装置，其特征在于，具备在用所述交流输入电流检测器检测出的交流输入电流超过规定值，并且所述PWM电压的频宽比超过规定值时判定所述强制通电回路的动作状态为正常的通电状态判定手段。
26.根据权利要求9所述的电动机控制装置，其特征在于，具备在从非短路通电方式切换到直流电压优先通电方式或高功率因数通电方式的时刻检测出电流值增大的份额，在该增大的份额超过规定值时，判定为所述强制通电回路的动作状态正常的通电状态判定手段。
27.根据权利要求9所述的电动机控制装置，其特征在于，具备在从非短路通电方式切换到直流电压优先通电方式或高功率因数通电方式的时刻检测出频宽比增大的份额，在该增大的份额超过规定值时，判定为所述强制通电回路的动作状态正常的通电状态判定手段。
28.根据权利要求9所述的电动机控制装置，其特征在于，所述存储手段及通电方式切换手段用专用的集成电路(IC)构成。
29.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，具备在所述强制通电回路的开关元件短路通电后，在比所述短路通电的通电时间更短的时间内再次使所述开关元件导通，使其短路通电的电抗器消音通电手段。
30.根据权利要求2所述的电动机控制装置，其特征在于，制冷循环所使用的制冷剂使用HFC。
31.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，具备包含检测所述电动机的实际转速的手段及检测指令转速与实际转速的转速差的检测手段，对从所述变换器装置输出的直流电压进行脉冲宽度调制提供给上述电动机，同时在所述电动机处于低负载区域时增减变频器装置的频宽比，进行脉冲宽度调制，使所述转速差为零的第1控制手段、在所述电动机处于高负载区域时，对应于指令转速以预定的指令频宽比进行脉冲宽度调制的第2控制手段，以及在处于所述低负载区域时使所述强制通电回路的短路通电不动作，在处于所述高负载区域时变更所述强制通电回路的短路通电区间，使所述转速差为零的电压补偿部。
32.根据权利要求31所述的电动机控制装置，其特征在于，具备在所述脉冲宽度调制信号的频宽比小于规定值的低负载区域输出第1运转方式指令，在脉冲宽度调制信号的频宽比大于规定值的高负载区域输出第2运转方式指令的运转方式切换手段，所述变频器装置在所述运转方式切换手段输出第1运转模式指令时改变所述变频器装置的脉冲宽度调制波形的频宽比，使所述转速差为零，在所述运转方式切换手段输出第2运转模式指令时相应于指令转速的增大，将脉冲宽度调制波形的频宽比加大，所述电压补偿部包含检测所述交流电源的过零点的过零检测器，在所述运转方式切换手段输出第1运转方式指令时将所述强制通电回路保持于截止状态，在所述运转方式切换手段输出第2运转方式指令时以所述交流电源的过零点或从该过零点起经过一定时间的时刻为开始点，使所述强制通电回路在规定的时间处于导通状态实施短路通电动作，变更短路通电区间使所述转速差为零。
33.根据权利要求32所述的电动机控制装置，其特征在于，处于脉冲宽度调制信号的频宽比大于规定值的高负载区域，并且一旦超过比所述规定值大的最大设定值，就取其脉冲宽度调制波形的频宽比为最大值，使所述电压补偿部的短路通电区间增大。
34.根据权利要求31～33中的任何一项所述的电动机控制装置，其特征在于，使所述运转方式切换手段的低负载区域的第1运转方式和高负载区域的第2运转方式的切换具有磁滞现象。
35.根据权利要求31所述的电动机控制装置，其特征在于，在所述电压补偿部的短路通电区间减少时和增大时使其具有磁滞特性。
36.根据权利要求31所述的电动机控制装置，其特征在于，所述电压补偿部具备检测所述变换器装置的输出电压的直流电压检测器，以及使所述变换器装置的输出电压与短路通电区间的关系线性化的数据表，按照该数据表变更短路通电时间。
37.根据权利要求31所述的电动机控制装置，其特征在于，所述强制通电回路，开关元件包含IGBT，该IGBT的温度超过规定值时，使所述变换器装置的短路通电动作停止。
38.一种制冷循环装置，其特征在于，所述电动机是驱动形成制冷循环的压缩机的压缩机驱动用电动机，使用权利要求31所述的电动机控制装置驱动该压缩机驱动用电动机。
39.一种空调机，使用权利要求31所述的电动机控制装置，其特征在于，在冷气运转方式中，停止所述变换器装置的短路通电动作，在低负载区域和高负载区域中的任何一个区域都利用变频器装置改变频宽比，调制脉冲宽度，使转速差为零，在暖气运转方式实行所述变换器的短路通电动作。
40.根据权利要求1所述的制冷循环装置，其特征在于，所述电动机是驱动形成制冷循环的压缩机的压缩机驱动用电动机，所述制冷循环所使用的制冷剂是HFC。
全文摘要
本发明提供能简易地减小漏电流的制冷循环驱动装置用电动机的控制装置及使用该装置的空调机。该装置具备将交流电压变换为直流电压的变换器装置、将该直流电压变换为PWM电压供给制冷循环的压缩机驱动用电动机的变频器装置、串联连接变换器装置电源侧的电抗器、包含强制使电抗器与交流电源短路通电的开关元件的强制通电回路及设定利用强制电路的短路通电控制电源功率因数或直流电压的短路通电方式和禁止短路通电的非短路通电方式中的任何一种的通电控制模式设定手段。
文档编号H02M7/48GK1208281SQ9811624
公开日1999年2月17日 申请日期1998年8月7日 优先权日1997年8月7日
发明者井川进吾, 前岛章宏, 加藤裕二, 五十岚唯之, 大村直起, 金泽秀俊, 小林壮宽, 蛭间淳之 申请人:东芝株式会社