説明

インバータ圧縮機の運転方法及び圧縮機駆動装置

【課題】漏洩電流を低減するインバータ圧縮機の運転方法及び圧縮機駆動装置を提供する。
【解決手段】インバータ(3)に設けられたハイアーム側トランジスタ(301)の動作電源として機能するブートコンデンサ(307)は、モータ(2)の通常運転前に充電される必要がある。このブートコンデンサ(307)の充電動作を通常運転時のキャリア周波数よりも低いキャリア周波数で実行する。よって、ブートコンデンサの充電動作で生じる漏洩電流を低減することができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、インバータ圧縮機の運転方法及び圧縮機駆動装置に関し、特に漏洩電流を低減する技術に関する。
【背景技術】
【0002】
モータを介して圧縮機を駆動するインバータにおいて、当該圧縮機の通常運転に先立って予備運転が実行される。当該予備運転の一つとして予熱運転がある。予熱運転とは、圧縮機を駆動するモータに電流を流してモータを予熱する運転である。
【0003】
また、インバータのハイアーム側トランジスタの動作電源として機能するブートコンデンサが設けられている場合には、当該ブートコンデンサを充電する必要がある。この充電動作も予備運転の一つである。
【0004】
なお、本発明に関連する技術として特許文献1が開示されている。
【0005】
【特許文献1】特開2005−337234号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
予備運転での、ブートコンデンサの充電動作時に生じる漏洩電流は、他の予備運転(例えば予熱運転)で生じる漏洩電流に比べて大きかった。
【0007】
本発明は漏洩電流を低減するインバータ圧縮機の運転方法及び圧縮機駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明に係るインバータ圧縮機の運転方法の第1の態様は、ハイアーム側スイッチ(301)と、前記ハイアーム側スイッチへスイッチ信号を出力するための動作電源として機能するブートコンデンサ(307)とを有するインバータ(3)から交流電流が供給されるモータ(4)によって駆動され、冷媒を圧縮するインバータ圧縮機の運転方法であって、前記圧縮機の通常運転に先立って実行される前記ブートコンデンサの充電動作を、前記通常運転時のキャリア周波数より低いキャリア周波数で実行する。
【0009】
本発明に係るインバータ圧縮機の運転方法の第2の態様は、第1の態様に係るインバータ圧縮機の運転方法であって、前記ブートコンデンサの充電動作時のキャリア周波数は、前記通常運転に先立って実行される予備運転時のキャリア周波数と同じもしくは低い。
【0010】
本発明に係る圧縮機駆動装置の第1の態様は、冷媒を圧縮する圧縮機を駆動する圧縮機駆動装置であって、前記圧縮機を駆動するモータ(4)と、ハイアーム側スイッチ(301)と、前記ハイアーム側スイッチへスイッチ信号を出力するための動作電源として機能するブートコンデンサ(307)とを有し、前記モータに交流電流を供給するインバータ(3)と、前記インバータに対して、前記圧縮機の通常運転に先立つブートコンデンサの充電動作を、前記通常運転時のキャリア周波数より低いキャリア周波数で実行する制御部(5)とを備える。
【0011】
本発明に係る圧縮機駆動装置の第2の態様は、第1の態様に係る圧縮機駆動装置であって、前記ブートコンデンサの充電動作時のキャリア周波数は、前記通常運転に先立って実行される予備運転時のキャリア周波数と同じもしくは低い。
【発明の効果】
【0012】
本発明に係るインバータ圧縮機の運転方法の第1の態様及び圧縮機駆動装置の第1の態様によれば、ブートコンデンサの充電動作で生じる漏洩電流を低減することができる。通常運転前のブートコンデンサの充電動作で生じる漏洩電流は他の予備運転に比べて大きいため、漏洩電流の低減効果が高い。
【0013】
本発明に係るインバータ圧縮機の運転方法の第2の態様及び圧縮機駆動装置の第2の態様によれば、他の予備運転で生じるモータの騒音を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
本発明に係る実施の形態の圧縮機駆動装置の概略構成図を図1に示す。本圧縮機駆動装置は、交流電源1と、ダイオードブリッジ2と、平滑コンデンサ21と、インバータ3と、モータ4と、スイッチング制御部5とを備えている。
【0015】
交流電源1は例えば単相交流電源である。なお、3相交流電源であってもよい。
【0016】
ダイオードブリッジ2は交流電源1と接続され、交流電源1からの交流電圧を全波整流して、高電位出力線10aと低電位出力線10bの間に直流電圧を出力する。
【0017】
平滑コンデンサ21は高電位出力線10aと低電位出力線10bの間に接続され、ダイオードブリッジ2からの直流電圧を平滑する。
【0018】
インバータ3は、パワーモジュール30,31と、制御電源回路32とを備えている。パワーモジュール30は、ハイアーム側トランジスタ301と、ローアーム側トランジスタ302と、フリーホールダイオード303,304と、ハイアーム制御回路305と、ローアーム制御回路306と、ブートコンデンサ307と、ダイオード308と、抵抗309とを備えている。
【0019】
ハイアーム側トランジスタ301とローアーム側トランジスタ302は高電位出力線10a及び低電位出力線10bの間で同一方向に直列接続されている。フリーホールダイオード303,304はそれぞれハイアーム側トランジスタ301及びローアーム側トランジスタ302と逆方向に並列接続されている。そして、ハイアーム側トランジスタ301及びローアーム側トランジスタ302の接続点がモータ4と接続されている。
【0020】
ハイアーム制御回路305及びローアーム制御回路306はそれぞれハイアーム側トランジスタ301及びローアーム側トランジスタ302のベースと接続されている。そして、スイッチング制御部5からのスイッチ信号をそれぞれハイアーム側トランジスタ301、ローアーム側トランジスタ302に出力する。
【0021】
ハイアーム制御回路305は制御電源回路32からの直流電源が抵抗309、ダイオード308、ブートコンデンサ307をこの順で介して供給される。ブートコンデンサ307はハイアーム制御回路305の動作電源、即ちハイアーム側トランジスタ301へスイッチ信号を出力するための動作電源として機能する。
【0022】
パワーモジュール31はパワーモジュール30と同一構成であるため説明を省略する。
【0023】
スイッチング制御部5はPWM(Pulse Width Modulation)により所定のキャリア周波数で生成したスイッチ信号をインバータ3に出力する。
【0024】
インバータ3は、平滑コンデンサ21によって平滑された直流電流を、入力されたスイッチ信号に基づいて交流電流に変換し、モータ4に供給する。モータ4は当該交流電流によって励磁されて回転する。そして、モータ4の回転によって不図示の圧縮機が駆動される。
【0025】
このような構成の圧縮機駆動装置において、通常運転の開始時はブートコンデンサ307には電荷が蓄電されていないため、通常運転の開始前にブートコンデンサ307を充電する必要がある。また、周囲温度が低いときは通常運転の開始前に予備運転の一つとして予熱運転などを行う場合がある。予熱運転は通常運転前にスイッチング制御部5によってインバータ3を動作させ、モータ4に電流を供給してモータ4を予熱することで実施される。
【0026】
ここで、同一のキャリア周波数であれば、ブートコンデンサの充電動作で生じる漏洩電流は、他の動作(予熱運転、通常運転等)で生じる漏洩電流に比べて大きいことが実験により判明した。
【0027】
そこで、次に本発明による圧縮機駆動装置の動作を説明する。本圧縮機駆動装置において、通常運転に先立ってブートコンデンサの充電動作が行われる。具体的に、例えばスイッチング制御部5はキャリア周波数f1でローアーム制御回路306にスイッチ信号を出力して、ローアーム側トランジスタ302を繰り返しON/OFFする。すると、制御電源回路32、抵抗309、ダイオード308、ブートコンデンサ307、ローアーム側トランジスタ302から成る閉回路に電流が断続的に流れ、ブートコンデンサ307に電圧が充電される。
【0028】
同様に、スイッチング制御部5はキャリア周波数f1でパワーモジュール31が有するローアーム制御回路にスイッチ信号を出力して、ローアーム側トランジスタを繰り返しON/OFFする。すると、パワーモジュール31が有するブートコンデンサに電圧が充電される。
【0029】
そして、ブートコンデンサの充電動作が終了すると、スイッチング制御部5は一旦スイッチ信号の出力を停止し、その後速やかにキャリア周波数f2(>f1)で通常運転に移行する。本発明においては、ブートコンデンサの充電動作を、通常運転で用いるキャリア周波数f2よりも低いキャリア周波数f1で実行する。図2は上述した動作で生じる漏洩電流を示す図である。なお、比較のために図3にキャリア周波数f2でブートコンデンサの充電動作を行い、続いてキャリア周波数f2で通常運転を行う際に生じる漏洩電流を示す。
【0030】
図2,3に示すように、ブートコンデンサの充電動作で用いるキャリア周波数f1を通常運転で用いるキャリア周波数f2よりも低くすることで、ブートコンデンサの充電動作で生じる漏洩電流を低減することができ、所定の基準値を下回ることができる。これは、キャリア周波数を低くすることで、漏洩電流の経路にある寄生静電容量のインピーダンスが上昇するからと考えられる。また、ブートコンデンサの充電動作で生じる漏洩電流は他の動作で生じる漏洩電流に比べて大きいので、本発明によれば特に漏洩電流の低減効果が大きい。なお、ここでいう基準値とは、例えば圧縮機駆動装置に設けられた漏電ブレーカ(図示せず)が動作する際の基準値である。
【0031】
次に、通常運転前に予熱運転を実行する場合について述べる。予熱運転の開始時にはブートコンデンサに電荷が蓄積されていないので、やはり予熱運転に先立ってブートコンデンサの充電動作が実行される。このとき、キャリア周波数f1でブートコンデンサの充電動作を実行した後、一旦停止してその後速やかにキャリア周波数f1で予熱運転を実行する態様が考えられる。このとき、ブートコンデンサの充電動作及び予熱運転で生じる漏洩電流は基準値を下回っている。
【0032】
ここで、ブートコンデンサの充電動作で生じる漏洩電流を所定の基準値以下まで低減するためにキャリア周波数f1で充電動作を実行した場合、予熱運転で生じる漏洩電流を所定の基準値以下まで低減するためには、必ずしもキャリア周波数f1で予熱運転を実行する必要はない。キャリア周波数f3(f1<f3)で予熱運転を実行すれば、予熱運転で生じる漏洩電流を所定の基準値以下とすることが可能である。
【0033】
そして、キャリア周波数が低くなるにつれてモータ4の騒音が大きくなることに鑑みると、予熱運転のキャリア周波数がブートコンデンサの充電動作よりも高い場合、予熱運転で生じるモータ4の騒音を低減することができる。
【0034】
なお、本実施の形態においては、インバータ3から単相交流が単相モータ4に出力される態様で説明したがこれに限らず、インバータ3から3相交流が3相モータ4に出力されても良い。
【0035】
なお、通常運転前に実行される予備運転として予熱運転を用いて説明したがこれに限らない。例えば、本圧縮機駆動装置が空気調和機に用いられる態様であれば、圧縮機に溜まった液冷媒を冷媒回路に排出するための液排出運転であってもよい。予熱運転と液排出運転を実行する場合であれば、ブートコンデンサの充電動作時のキャリア周波数を予備運転(予熱運転及び液排出運転)で用いられるキャリア周波数の中で最も小さくするとよい。
【図面の簡単な説明】
【0036】
【図1】圧縮機駆動装置の概略構成図である。
【図2】漏洩電流を示す図である。
【図3】漏洩電流を示す図である。
【符号の説明】
【0037】
3 インバータ
4 モータ
5 スイッチング制御部
301 ハイアーム側トランジスタ
307 ブートコンデンサ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ハイアーム側スイッチ(301)と、前記ハイアーム側スイッチへスイッチ信号を出力するための動作電源として機能するブートコンデンサ(307)とを有するインバータ(3)から交流電流が供給されるモータ(4)によって駆動され、冷媒を圧縮するインバータ圧縮機の運転方法であって、
前記圧縮機の通常運転に先立って実行される前記ブートコンデンサの充電動作を、前記通常運転時のキャリア周波数より低いキャリア周波数で実行する、インバータ圧縮機の運転方法。
【請求項2】
前記ブートコンデンサの充電動作時のキャリア周波数は、前記通常運転に先立って実行される予備運転時のキャリア周波数と同じもしくは低い、請求項1に記載のインバータ圧縮機の運転方法。
【請求項3】
冷媒を圧縮する圧縮機を駆動する圧縮機駆動装置であって、
前記圧縮機を駆動するモータ(4)と、
ハイアーム側スイッチ(301)と、前記ハイアーム側スイッチへスイッチ信号を出力するための動作電源として機能するブートコンデンサ(307)とを有し、前記モータに交流電流を供給するインバータ(3)と、
前記インバータに対して、前記圧縮機の通常運転に先立つブートコンデンサの充電動作を、前記通常運転時のキャリア周波数より低いキャリア周波数で実行する制御部(5)と
を備える、圧縮機駆動装置。
【請求項4】
前記ブートコンデンサの充電動作のキャリア周波数は、前記通常運転に先立って実行される予備運転時のキャリア周波数と同じもしくは低い、請求項3に記載の圧縮機駆動装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2008−169699(P2008−169699A)
【公開日】平成20年7月24日(2008.7.24)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−1009(P2007−1009)
【出願日】平成19年1月9日(2007.1.9)
【特許番号】特許第4120693号(P4120693)
【特許公報発行日】平成20年7月16日(2008.7.16)
【出願人】(000002853)ダイキン工業株式会社 (7,604)
【Fターム(参考)】