冷冻循环装置制造方法及图纸

提供一种冷冻循环装置，通过推定膨胀机所具备的旋转机的转子磁极位置，控制旋转机的转速，并实现包含启动在内的可靠性高的膨胀机的驱动。包括：感应电压推定部（２４），其推定膨胀机（２）所具备的旋转机（２ｂ）的定子线圈的各相所产生的感应电压；转子位置速度检测部（２５），其使用由感应电压推定部所推定的感应电压，推定旋转机的转子的磁极位置以及速度；和旋转机控制装置（１８），其包含可作为整流器以及逆变器工作的电能变换器（１９），在使压缩机（１）启动之前，通过由旋转机控制装置使旋转机牵引运转，使膨胀机启动。由此，在膨胀机启动时，可防止一旦压缩机被驱动而产生的膨胀能量超过膨胀机的静止摩擦力，膨胀机的转速急剧上升。

【技术实现步骤摘要】
冷冻循环装置
本专利技术涉及一种具备膨胀机的冷冻循环装置。
技术介绍
近年来，在驱动空气调节器中的压缩机等的电动机的装置中，从地球环境保护的观点出发，降低消耗电能的必要性在增大。作为降低其消耗电能的技术之一，有一种从由制冷剂的膨胀能量所驱动的膨胀机回收动力，利用该回收的动力作为驱动压缩机用的辅助动力的冷冻循环装置(例如，参照专利文献1)。图4表示了专利文献1所公开的以往冷冻循环装置的系统结构。该冷冻循环装置由压缩制冷剂的压缩机1、凝缩制冷剂的凝缩器3、蒸发制冷剂的蒸发机4、设置在凝缩器3与蒸发器4之间并由制冷剂的膨胀能量驱动的膨胀机2构成；膨胀机2的膨胀涡轮2a，经由动力轴2c与发电机2d直接连接。来自交流电源11的交流电能，通过第一转换器41变换成直流电能，该直流电能通过逆变器16变换成交流电能，作为驱动压缩机1的动力源。另一方面，由制冷剂的膨胀能量而被驱动的膨胀涡轮2a，经由动力轴2c驱动发电机2d，从发电机2d得到的交流电能被输入到第二转换器42。该第二转换器42将从发电机2d得到的交流电能变换成直流电能，该直流电能经由逆变器16作为用于驱动压缩机1的辅助动力而利用。然而，在专利文献1的结构中，由于没有控制膨胀涡轮2a的转速、即经由动力轴2c控制发电机2d的转速的机构，所以，在膨胀涡轮2a启动时，一旦压缩机1被驱动而产生的膨胀能量超过处于停止状态的膨胀涡轮2a的静止摩擦力，则膨胀涡轮2a的转速会急剧上升。结果存在以下问题，即，从发电机2d得到的电能急剧增大，不仅在该电能超过第二转换器42、逆变器16的元件的容许值时，元件会受到破坏，而且在转速超过-->膨胀涡轮2a的容许值时，膨胀涡轮2a也会被破坏。因此，需要一种控制发电机2d转速的机构，近年来，从地球环境保护的观点出发，作为发电机采用了在转子中配置了永久磁铁的高效同步发电机，为了控制该同步发电机的转速，需要一种基于转子的位置信息进行PWM控制的可变速转换器(以下称作“PWM转换器”)等。尤其在应用于专利文献1所述的冷冻循环装置的膨胀机中的发电机的情况下，由于难以安装用于检测转子的磁极位置的位置传感器，所以，考虑通过推定同步发电机的定子线圈所产生的感应电压，来推定转子的磁极位置的方法(例如，参照非专利文献1)。图5表示了非专利文献1所记载的风力发电系统的结构。嵌入式永磁同步发电机52(附图标号为IPMSG)，通过经由齿轮连接的风车51而被驱动。这里，在位置/速度推定部54中，通过根据将来自电流检测器20a、20b的检测电流iu、iv利用推定位置θ进行坐标变换后的γ-δ轴电流iγ、iδ和电压指令值vd*、vq*，采用内部所具有的嵌入式永磁同步发电机52的模型，推定嵌入式永磁同步发电机52的感应电压，从而推定嵌入式永磁同步发电机52的转子位置θ/速度ω。最大电能追踪控制部55接受嵌入式永磁同步发电机52的推定速度ω导出转矩指令Tg*，最大效率控制部56接受转矩指令Tg*，导出嵌入式永磁同步发电机52的损失为最小的电流指令id*、iq*。在嵌入式永磁同步发电机52中流动的电流，由电压指令制作部57进行电流反馈控制，制作用于向嵌入式永磁同步发电机52施加的电压指令值vd*、vq*。基于利用推定位置θ对该电压指令值vd*、vq*进行坐标变换后的3相电压指令值vu*～vw*使PWM转换器53工作，来控制同步发电机的转速。然而，即使在将非专利文献1所述的系统结构应用于专利文献1所述的冷冻循环装置的情况下，在膨胀涡轮启动时，一旦压缩机被驱动而产生的膨胀能量超过处于停止状态的膨胀涡轮的静止摩擦力，由于膨胀涡轮的转速急剧上升，所以，难以与急剧的转速对应来推定同步发电机的转子的磁极位置。进而，当在感应电压的推定过程中所使用的检测值等被叠加了噪音的情况下，或因外界因素而无法正常驱动同步发电机的情况下，需要判定运转状态为异常。然而，由于以往的结构中不具备判定运转状态为异-->常的机构，因此存在着难以判定异常的问题。专利文献1：特开昭61-29647号公报非专利文献1：平成14年电气协会全国演讲大会论文集(第四分册)、第209～210页
技术实现思路
本专利技术为了解决上述以往问题，其目的在于提供一种冷冻循环装置，通过推定膨胀机所具备的旋转机的转子的磁极位置来控制旋转机的转数，并且，实现包含启动时在内的可靠性高的膨胀机的驱动。为了解决上述以往的问题，本专利技术的冷冻循环装置，具备：压缩制冷剂的压缩机；凝缩制冷剂的凝缩器；蒸发制冷剂的蒸发器；膨胀机，其设置在凝缩器与所述蒸发器之间，由制冷剂的膨胀能量而驱动；和旋转机控制机构，其包含可以作为整流器以及逆变器而工作的电能变换器，经由动力轴对与膨胀机直接连接的旋转机的转速进行控制，通过在使压缩机启动之前由旋转机控制机构对旋转机进行牵引运转，使膨胀机启动。由此，在膨胀机启动时，可以防止一旦压缩机被驱动而产生的膨胀能量超过膨胀机的静止摩擦力，膨胀机的转速急剧上升，且能够实现稳定的膨胀机的启动。本专利技术的冷冻循环装置，通过推定膨胀机所具备的旋转机的转子的磁极位置，控制旋转机的转速，且可以实现包含启动在内的可靠性高的膨胀机的驱动。本专利技术之一是一种冷冻循环装置，其特征在于，包含：压缩制冷剂的压缩机；凝缩制冷剂的凝缩器；蒸发制冷剂的蒸发器；膨胀机，其被设置在凝缩器与上述蒸发器之间，通过制冷剂的膨胀能量而被驱动；和旋转机控制机构，其含有可以作为整流器和逆变器而工作的电能变换器，经由动力轴控制与膨胀机直接连接的旋转机的转速，在使压缩机启动之前，通过由旋转机控制机构对旋转机进行牵引运转，使膨胀机启动。由此，在膨胀机启动时，可以防止一旦压缩机被驱动而产生的膨胀能量超过膨胀机的静止摩擦力，膨胀机的转速急剧上升，由此，可以实现稳定的膨胀机的启动。-->本专利技术之二是根据本专利技术之一的冷冻循环装置，旋转机控制机构也可以具备：电流检测机构，其检测在上述旋转机的定子线圈中流动的电流；感应电压推定机构，其根据向旋转机施加的施加电压的值和由电流检测机构所检测的电流值，推定旋转机中所产生的感应电压；和转子位置速度检测机构，其基于由感应电压推定机构所推定的感应电压值，推定旋转机的转子磁极位置与速度。由此，由于不用安装编码器和解析器这样的检测转子的磁极位置的位置传感器，所以，可以实现成本降低以及可靠性的提高。本专利技术之三根据本专利技术之二的冷冻循环装置，旋转机控制机构还可以具备正弦波驱动机构，其基于旋转机的转速指令值与由转子位置速度检测机构所推定的推定速度之间的速度误差、由电流检测机构所检测的旋转机的相电流检测值、和由转子位置速度检测机构所推定的磁极位置，运算向上述旋转机施加的施加电压的值。由此，可以更加确切地得到与第二专利技术同样的效果。本专利技术之四根据本专利技术之二的冷冻循环装置，具备异常判定机构，其基于由感应电压推定机构所推定的感应电压值，判定旋转机的运转状态是否异常，在由旋转机控制机构对旋转机进行牵引旋转之后，当由异常判定机构判定旋转机的运转状态为异常时，立即使旋转机的运转停止，仅在由异常判定机构判定为旋转机的运转状态没有异常时才可使压缩机启动。由此，由于可以使膨胀机确切地启动，所以，可实现在膨胀机启动之际可靠性的提高。本专利技术之五根据本专利技术之四的冷冻循环装置，异常判定机构，在持续规本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冷冻循环装置，具备：压缩制冷剂的压缩机；凝缩制冷剂的凝缩器；蒸发制冷剂的蒸发器；膨胀机，其设置在所述凝缩器与所述蒸发器之间，由制冷剂的膨胀能量而被驱动；和旋转机控制机构，其包含可以作为整流器以及逆变器而工作的电能变换器，经由动力 轴对与所述膨胀机直接连接的旋转机的转速进行控制，通过在使所述压缩机启动之前，由所述旋转机控制机构对所述旋转机进行牵引运转，使所述膨胀机启动。

【技术特征摘要】
JP 2005-9-12 2005-2633241、一种冷冻循环装置，具备：压缩制冷剂的压缩机；凝缩制冷剂的凝缩器；蒸发制冷剂的蒸发器；膨胀机，其设置在所述凝缩器与所述蒸发器之间，由制冷剂的膨胀能量而被驱动；和旋转机控制机构，其包含可以作为整流器以及逆变器而工作的电能变换器，经由动力轴对与所述膨胀机直接连接的旋转机的转速进行控制，通过在使所述压缩机启动之前，由所述旋转机控制机构对所述旋转机进行牵引运转，使所述膨胀机启动。2、根据权利要求1所述的冷冻循环装置，其特征在于，所述旋转机控制机构，具备：电流检测机构，其检测在所述旋转机的定子线圈中流过的电流；感应电压推定机构，其根据向所述旋转机施加的施加电压的值与由所述电流检测机构所检测的电流值，推定在所述旋转机中产生的感应电压；和转子位置速度检测机构，其基于由所述感应电压推定机构所推定的感应电压值，推定所述旋转机的转子磁极位置与速度。3、根据权利要求2所述的冷冻循环装置，其特征在于，所述旋转机控制机构具备正弦波驱动机构，该正弦波驱动机构基于旋转机的转速指令值与由所述转子位置速度检测机构所推定的推定速度之间的速度误差、由所述电流检测机构所检测的旋转机的相电流检测值、以及由所述转子位置速度检测机构所推定的磁极位置，运算向所述旋转机施加的施加电压的值。4、根据权利要求2所述的冷冻循环装置，其特征在于，具备异常判定机构，其基于由所述感应电压推定机...

【专利技术属性】
技术研发人员：河地光夫，土山吉朗，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]