空調(diào)的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的空調(diào)機(jī)包括：室外風(fēng)扇（10），其設(shè)置于室外機(jī)（3）；永久磁鐵同步電動機(jī)（7），其驅(qū)動室外風(fēng)扇（10）；逆變器（14），其以直流電源（5）作為電源對永久磁鐵同步電動機(jī)（7）施加電壓；逆變器控制單元（19），其控制逆變器（14）的輸出電壓；以及分流電阻（15），其連接于直流電源（5）與逆變器（14）之間。逆變器控制單元（19）在逆變器（14）的停止期間室外風(fēng)扇（10）因外力而旋轉(zhuǎn)的情況下，通過對室外風(fēng)扇（10）的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行制動的制動序列（22）使逆變器（14）動作之后，通過對室外風(fēng)扇（10）進(jìn)行動力運(yùn)行驅(qū)動的驅(qū)動序列（23）使逆變器（14）動作。
【專利說明】空調(diào)機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及空調(diào)機(jī)。

【背景技術(shù)】
[0002] 在驅(qū)動電動機(jī)的控制方法中存在下述技術(shù)：在緊急停止時，以預(yù)先設(shè)定的比例使 驅(qū)動電動機(jī)的功率晶體管的上側(cè)晶體管同時打開或下側(cè)晶體管同時打開，來停止或維持電 動機(jī)（例如參照專利文獻(xiàn)1)。
[0003] 此外，還存在下述技術(shù)：基于在永久磁鐵同步電動機(jī)強(qiáng)制性地被旋轉(zhuǎn)的情況下所 產(chǎn)生的再生電壓值，使逆變器與永久磁鐵同步電動機(jī)的線間短路，由此防止因再生電壓而 導(dǎo)致的逆變器的損壞（例如參照專利文獻(xiàn)2)。
[0004] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2007-37382號公報
[0005] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開2009-284747號公報


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 在上述專利文獻(xiàn)1所示的技術(shù)中，雖然通過使功率晶體管的上側(cè)晶體管或下側(cè)晶 體管同時打開而使電動機(jī)線間短路來獲得制動力，但是如果轉(zhuǎn)速非常高或者轉(zhuǎn)速非常低則 制動力會下降，例如對于由于外力施加了一定的轉(zhuǎn)矩而旋轉(zhuǎn)的電動機(jī)，無法使其完全停止。 此外，在以規(guī)定的比率使其打開的情況下，存在逆變器的直流電壓因反復(fù)打開、關(guān)閉而升壓 以至于電路損壞的可能性。進(jìn)而，在使打開比率為100%的情況下，會因打開而產(chǎn)生瞬變電 流，在使用永久磁鐵同步電動機(jī)的情況下，就存在因產(chǎn)生不可逆退磁而引起電動機(jī)的效率 下降的可能性。
[0007] 此外，在上述專利文獻(xiàn)2所示的技術(shù)中，通過使逆變器的下臂導(dǎo)通（0N)和斷開 (OFF)，來反復(fù)進(jìn)行開路、短路，并且通過逐漸增大短路的比率，來使永久磁鐵同步電動機(jī)的 線間短路，進(jìn)行保護(hù)以避免來自再生電壓的危害。然而，如果逆變器的上臂發(fā)生短路故障， 則在短路的比率較小的情況下，由于下臂的導(dǎo)通時間短，所以即使流過短路電流，保護(hù)電路 也無法反應(yīng)，而存在逆變器損壞的可能性。此外，在該專利文獻(xiàn)2所示的技術(shù)中，雖然為了 避免來自再生電壓的危害而使永久磁鐵同步電動機(jī)的線間短路，不過在產(chǎn)生使逆變器損壞 的再生電壓的情況下，由于永久磁鐵同步電動機(jī)進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)，電感分量增加并且功率因 數(shù)變差，因此在使線間短路時無法獲得較大的制動力。也就是說，即使使永久磁鐵同步電動 機(jī)的線間短路，也無法使永久磁鐵同步電動機(jī)停止，由于長時間維持短路狀態(tài)而流過短路 電流。因此，除了逆變器元件因發(fā)熱而損壞、永久磁鐵同步電動機(jī)因發(fā)熱而產(chǎn)生絕緣不良、 不可逆退磁以外，還有可能因短路時的制動力而引起轉(zhuǎn)子破損等。
[0008] 本發(fā)明鑒于上述情況而完成，其目的在于提供一種空調(diào)機(jī)，在空調(diào)機(jī)的室外風(fēng)扇 因外力而旋轉(zhuǎn)的情況下，能夠安全且可靠地對永久磁鐵同步電動機(jī)進(jìn)行制動，并且能夠可 靠地轉(zhuǎn)換成動力運(yùn)行驅(qū)動。
[0009] 為了解決上述課題而實現(xiàn)發(fā)明目的，本發(fā)明涉及的空調(diào)機(jī)是室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)分離 的空調(diào)機(jī)，其包括：室外風(fēng)扇，其設(shè)置于室外機(jī)；永久磁鐵同步電動機(jī)，其驅(qū)動上述室外風(fēng) 扇；逆變器，其以直流電源作為電源對上述永久磁鐵同步電動機(jī)施加電壓；逆變器控制單 元，其控制上述逆變器的輸出電壓；以及電流檢測單元，其連接于上述直流電源與上述逆變 器之間，其中，上述逆變器控制單元，在上述逆變器的停止期間上述室外風(fēng)扇因外力而旋轉(zhuǎn) 的情況下，通過對上述室外風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行制動的制動序列使上述逆變器動作之后，通過 對上述室外風(fēng)扇進(jìn)行動力運(yùn)行驅(qū)動的驅(qū)動序列使上述逆變器動作。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明涉及的空調(diào)機(jī)，由于在室外風(fēng)扇因外力而旋轉(zhuǎn)的情況下通過制動動作 使旋轉(zhuǎn)減少后轉(zhuǎn)換成動力運(yùn)行驅(qū)動，所以能夠起到可靠且迅速地轉(zhuǎn)換成動力運(yùn)行驅(qū)動的效 果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1是表示實施方式中的空調(diào)機(jī)的圖。
[0012] 圖2是表示逆變器控制單元的結(jié)構(gòu)的圖。
[0013] 圖3是表示位置速度檢測單元的動作的圖。
[0014] 圖4是表示PWM輸出單元的結(jié)構(gòu)的圖。
[0015] 圖5是表示PWM輸出單元的動作的圖。
[0016] 圖6是表示永久磁鐵同步電動機(jī)的線間短路時的轉(zhuǎn)矩和電流的轉(zhuǎn)速特性的圖。
[0017] 圖7是表示永久磁鐵同步電動機(jī)的線間短路時的電流特性的圖。
[0018] 圖8是表示永久磁鐵同步電動機(jī)的線間短路時的dq軸電流特性的圖。
[0019] 圖9是表示用于抑制永久磁鐵同步電動機(jī)的線間短路時的瞬變電流的動作的圖。
[0020] 圖10是表示抑制永久磁鐵同步電動機(jī)的線間短路時的瞬變電流的另一動作的 圖。
[0021] 圖11是表示抑制了永久磁鐵同步電動機(jī)的線間短路時的瞬變電流的情況下的電 流特性的圖。
[0022] 圖12是表示抑制了永久磁鐵同步電動機(jī)的線間短路時的瞬變電流的情況下的dq 軸電流特性的圖。
[0023] 圖13是制動序列的流程圖。
[0024] 圖14是表示無負(fù)荷時的電角頻率ω與最佳提前角Θ f的關(guān)系的圖。
[0025] 圖15是表示強(qiáng)風(fēng)時的電角頻率ω與最佳提前角Θ f的關(guān)系的圖。
[0026] 符號說明
[0027] 1空調(diào)機(jī)
[0028] 2室內(nèi)機(jī)
[0029] 3室外機(jī)
[0030] 4制冷劑管道
[0031] 5直流電源
[0032] 6驅(qū)動電路
[0033] 7永久磁鐵同步電機(jī)
[0034] 8 定子
[0035] 9 轉(zhuǎn)子
[0036] 10室外風(fēng)扇
[0037] 11制冷循環(huán)系統(tǒng)
[0038] 12a?12f 開關(guān)元件
[0039] 13a?13f 續(xù)流二極管
[0040] 14逆變器
[0041] 15分流電阻
[0042] 16磁極位置檢測單元
[0043] 17直流電壓檢測單元
[0044] 18保護(hù)電路
[0045] 19逆變器控制單元
[0046] 20位置速度檢測單元
[0047] 21 PWM輸出單元
[0048] 22制動序列
[0049] 23驅(qū)動序列
[0050] 24、26加減法計算器
[0051] 25電壓控制單元
[0052] 27三相電壓指令生成單元
[0053] 28三角波生成單元
[0054] 29比較器
[0055] 30反相器
[0056] 31 PWM輸出許可單元

【具體實施方式】
[0057] 下面，參照附圖，對本發(fā)明的實施方式涉及的空調(diào)機(jī)進(jìn)行說明。此外，本發(fā)明不限 于以下所示的實施方式。
[0058] 實施方式1
[0059] 圖1是表示本發(fā)明的實施方式中的空調(diào)機(jī)1的結(jié)構(gòu)的圖。如圖1所示，本實施方 式中的空調(diào)機(jī)1構(gòu)成為，室內(nèi)機(jī)2和室外機(jī)3由制冷劑管道4連接，室外機(jī)3通過以直流電 源5的直流電壓Vdc為電源的驅(qū)動電路6,對永久磁鐵同步電動機(jī)7的定子8施加電壓來產(chǎn) 生旋轉(zhuǎn)磁場使轉(zhuǎn)子9旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，由此使與轉(zhuǎn)子9連接的室外風(fēng)扇10旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生風(fēng)，并且將 風(fēng)送到制冷循環(huán)系統(tǒng)11的未圖示的熱交換器進(jìn)行熱交換，由此進(jìn)行制冷和制熱運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0060] 驅(qū)動電路6包括：逆變器14,其由開關(guān)元件12a?12f和續(xù)流二極管13a?13f構(gòu) 成；分流電阻15,其設(shè)置在直流電源5與逆變器14之間；磁極位置檢測單元16,其檢測永 久磁鐵同步電動機(jī)7的轉(zhuǎn)子9的磁極位置；直流電壓檢測單元17,其檢測直流電源5的電 壓；保護(hù)電路18,其基于分流電阻15的電壓檢測流過逆變器14的電流來進(jìn)行保護(hù)；以及逆 變器控制單元19,其通過基于各檢測值輸出用于驅(qū)動逆變器14的開關(guān)元件12a?12f的 PWM(Pulse Width Modulation,脈寬調(diào)制），來控制施加于永久磁鐵同步電動機(jī)7的電壓。
[0061] 如圖2所示，逆變器控制單元19具有位置速度檢測單元20、PWM輸出單元21、制動 序列22和驅(qū)動序列23。位置速度檢測單元20基于磁極位置信號Hu、Hv、Hw輸出磁極位置 Θ和電角頻率ω，制動序列22基于電角頻率ω輸出使永久磁鐵同步電動機(jī)7的線間開路 或短路的PWM模式，并且輸出反復(fù)開路和短路的時間的比率（DUTY，占空比）。驅(qū)動序列23 基于電角頻率ω輸出電角頻率指令ω *、提前角Θ f和用于驅(qū)動電動機(jī)的PWM模式。PWM 輸出單元21基于保護(hù)信號、直流電壓Vdc、磁極位置Θ、電角頻率ω、電角頻率指令ω *、 提前角 Θ f、PWM 模式和 DUTY，輸出 PWM 信號（UP、VP、WP、UN、VN、WN)。
[0062] 接著，使用圖3對位置速度檢測單元20的動作進(jìn)行說明。例如在使用霍爾傳感器 作為磁極位置檢測單元16的情況下，從磁極位置檢測單元16輸出信號，該信號與永久磁鐵 同步電動機(jī)7的轉(zhuǎn)子9的磁極位置相應(yīng)地每隔大約180 [deg]重復(fù)HIGH(= 1)和LOW(= 0)，并且在UVW相之間，相位彼此相差120度。U相的從上升沿開始到上升沿為止的期間為 1電周期，其間每隔作為微機(jī)等的離散時間的控制周期Ts進(jìn)行計數(shù)。這里，如果計數(shù)為發(fā)生 了 η次，則1電周期可表示為nXTs，取其倒數(shù)就能夠求出電頻率，進(jìn)而通過乘以2 π能夠得 到永久磁鐵同步電動機(jī)7的電角頻率ω。此外，通過用永久磁鐵同步電動機(jī)7的極對數(shù)除 該電角頻率ω，還能夠求出機(jī)械角頻率。
[0063] 接著，說明在將U相的霍爾傳感器輸出Hu的上升沿設(shè)定為0度的情況下求取磁極 位置Θ的方法。在將U相的霍爾傳感器輸出Hu的上升沿設(shè)定為0度的情況下，設(shè)（Hu、Hv、 Hw) = (1，0，1)的情況為 0[deg]，設(shè)（1，0,0)為 60[deg]，……，設(shè)（0, 0, 1)為 300 [deg]來 檢測0h。由于0h呈階梯狀，所以通過基于如上所述求出的電角頻率ω求取每隔控制周 期Ts相加的角度并與0h相加，能夠如圖3所示那樣，得到從0[deg]到360[deg]為止線 性變化的磁極位置Θ。
[0064] 接著，說明PWM輸出單元21。圖4是表示PWM輸出單元21的結(jié)構(gòu)的圖，具有加減 法計算器24、電壓控制單元25、加減法計算器26、三相電壓指令生成單元27、三角波生成單 元28、比較器29、反相器30、以及PWM輸出許可單元31。
[0065] 在加減法計算器24中，求取電角頻率指令ω *與電角頻率ω之差，在電壓控制 單元25中，例如用以比例積分控制為代表的控制方法求取電壓指令V *。此外，在加減法 計算器26中，將提前角與磁極位置Θ相加，求取作為逆變器14的通電相位的電壓相 位Θ V。
[0066] 三相電壓指令生成單元27基于電壓指令V *、直流電壓Vdc和電壓相位θ ν，利用 下式（1)?（3)，求取三相電壓指令

【權(quán)利要求】
1. 一種空調(diào)機(jī)，其是室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)分離的空調(diào)機(jī)，其特征在于，包括： 室外風(fēng)扇，其設(shè)置于室外機(jī)； 永久磁鐵同步電動機(jī)，其驅(qū)動所述室外風(fēng)扇； 逆變器，其以直流電源作為電源對所述永久磁鐵同步電動機(jī)施加電壓； 逆變器控制單元，其控制所述逆變器的輸出電壓；以及 電流檢測單元，其連接于所述直流電源與所述逆變器之間，其中， 所述逆變器控制單元，在所述逆變器的停止期間所述室外風(fēng)扇因外力而旋轉(zhuǎn)的情況 下，通過對所述室外風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行制動的制動序列使所述逆變器動作之后，通過對所述 室外風(fēng)扇進(jìn)行動力運(yùn)行驅(qū)動的驅(qū)動序列使所述逆變器動作。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空調(diào)機(jī)，其特征在于： 所述驅(qū)動序列，基于所述制動序列動作期間的所述室外風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速信息，使所述逆變 器的輸出電壓和通電相位變化。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的空調(diào)機(jī)，其特征在于： 所述驅(qū)動序列，在所述制動序列動作期間的所述室外風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速高的情況下，使起動 時的施加電壓和通電相位增加。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空調(diào)機(jī)，其特征在于： 所述制動序列，設(shè)定有制動開始時的占空比即開始時占空比和制動結(jié)束時的占空比即 結(jié)束時占空比，并且基于在從所述開始時占空比到所述結(jié)束時占空比的期間以隨著制動控 制的經(jīng)過而短路時間變長的方式設(shè)定的占空比的信息，進(jìn)行使所述永久磁鐵同步電動機(jī)的 線間開路和短路的控制。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的空調(diào)機(jī)，其特征在于： 從所述開始時占空比到所述結(jié)束時占空比為止的增加量，在所述開始時占空比的輸出 時大，越靠近所述結(jié)束時占空系數(shù)的輸出時越小。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的空調(diào)機(jī)，其特征在于： 所述制動序列，根據(jù)電流檢測單元的電流檢測速度設(shè)定所述開始時占空比。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的空調(diào)機(jī)，其特征在于： 在所述電流檢測速度慢的情況下，以使短路的時間變長的方式設(shè)定所述開始時占空 比。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的空調(diào)機(jī)，其特征在于： 以在所述制動序列結(jié)束時一直為短路動作的方式設(shè)定所述結(jié)束時占空比。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空調(diào)機(jī)，其特征在于： 所述制動序列，在所述室外風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速沒有被制動到驅(qū)動許可轉(zhuǎn)速以下的情況下停止 制動，經(jīng)過規(guī)定時間后再次進(jìn)行制動。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空調(diào)機(jī)，其特征在于： 所述制動序列，在所述室外風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速為制動許可轉(zhuǎn)速以上的情況下，判斷為所述室 外機(jī)能夠充分地進(jìn)行熱交換而轉(zhuǎn)換成待機(jī)動作，在所述室外風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速成為所述制動許可 轉(zhuǎn)速以下的情況下進(jìn)行制動動作。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空調(diào)機(jī)，其特征在于： 構(gòu)成所述逆變器的半導(dǎo)體開關(guān)元件中的、與所述直流電源的正側(cè)或負(fù)側(cè)連接的一方由 常通型開關(guān)元件構(gòu)成，所述制動序列將所述逆變器維持在停止?fàn)顟B(tài)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空調(diào)機(jī)，其特征在于： 所述制動序列，在所述室外風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速被制動到驅(qū)動許可轉(zhuǎn)速以下而完成制動的情況 下，結(jié)束所述制動序列，轉(zhuǎn)移到所述驅(qū)動序列。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空調(diào)機(jī)，其特征在于： 構(gòu)成所述逆變器的半導(dǎo)體開關(guān)元件由寬禁帶半導(dǎo)體形成。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空調(diào)機(jī)，其特征在于： 在所述逆變器中，僅在所述短路動作時電流流過的路徑中使用寬禁帶半導(dǎo)體。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的空調(diào)機(jī)，其特征在于： 所述寬禁帶半導(dǎo)體是碳化硅、氮化鎵或金剛石。
【文檔編號】F24F11/02GK104145418SQ201280071151
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2012年3月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月7日
【發(fā)明者】畠山和德, 山川崇, 楠部真作, 津村晃弘 申請人:三菱電機(jī)株式會社