热泵装置、热泵系统和三相逆变器的控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术的目的在于高效地加热滞留于压缩机内的制冷剂。相位切换部（19）与载波信号同步地切换输出相位θ1和与相位θ1大致相差180度的相位θ2。加法器（20）将60度的n倍的相位θplus与相位切换部（19）输出的相位相加，并将其作为电压指令相位θ输出。高频交流电压发生部（13），基于加法器（20）输出的电压指令相位，生成并输出三相的电压指令值Vu*、Vv*、Vw*。PWM信号生成部（17）将高频交流电压发生部（13）输出的三相的电压指令值Vu*、Vv*、Vw*和载波信号进行比较，生成与逆变器（9）的各开关元件（18a~18f）对应的6个驱动信号，并且将所生成的各驱动信号向上述三相逆变器的对应的开关元件输出，由此使逆变器（9）产生高频交流电压。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及热泵装置使用的压缩机的加热方法。
技术介绍
在专利文献I中记载:当滞留于压缩机内的液体制冷剂量为规定值以上时，使电动机绕组中流过微弱的高频缺相电流，将电动机绕组加热。由此，防止在液体制冷剂滞留于压缩机内的状态下因开始运转引起的液体压缩，以防止压缩机的破损。在专利文献2中记载:通过控制开关元件的导通/断开周期，使电动机定子线圈中流过的电流的方向周期性地变成反方向。由此，不仅因欧姆损耗产生发热，而且因磁滞损耗产生发热，能够以较少的消耗电流进行充分的预热，从而实现了电力效率的提高。专利文献专利文献1:日本特开平8-226714号公报专利文献2:日本特开平11-159467号公报
技术实现思路
在专利文献I记载的技术中，由于流过缺相电流，所以产生不流过电流的绕组，而压缩机的加热不能均匀地进行。此外，在具有凸极比的永久磁铁同步型电动机中要利用逆变器使缺相电流流过的情况下，绕组电感取决于转子位置。因此，由于存在对应于转子位置，而电流在所有相中流过的情况，所以难以使缺相电流流过。在专利文献2记载的技术中，使一端与电源侧连接的开关元件中的任一个开关元件在规定时间的期间反复进行规定次数的导通/断开。此外，与此同时，一端与接地侧连接的开关元件中的任意两个开关元件在该规定时间的期间为导通状态之后，定子线圈中流过的电流变成反方向电流。因此，不能使绕组中流过的电流的频率高频化，基于高频化产生的铁损有限，而无法实现效率提高。此外，还导致产生噪音。本专利技术的目的在于高效地加热滞留于压缩机内的制冷剂。本专利技术的热泵装置包括:压缩机，其具有对制冷剂进行压缩的压缩机构；电动机，其使上述压缩机具有的上述压缩机构动作；三相逆变器，其对上述电动机施加规定电压，并且是将2个开关元件串联连接的电路以三相并联连接而构成；以及逆变器控制部，控制上述三相逆变器，上述逆变器控制部包括:相位切换部，与规定频率的基准信号同步地切换输出相位Θ I和与上述相位Θ I大致相差180度的相位Θ 2 ;加法部，每隔规定时间变更数值η,输出将60度的η倍的相位Θ plus与上述相位切换部输出的相位相加所得到的相位Θ 3，所述数值η为O以上的整数；电压发生部，基于上述加法部输出的相位Θ 3，生成并输出三相的电压指令值Vu*、Vv*、Vw* ;以及驱动信号生成部，将上述电压发生部输出的三相的电压指令值Vu*、Vv*、Vw*和上述基准信号进行比较，生成与上述三相逆变器的各开关元件对应的6个驱动信号，并且向上述三相逆变器的对应的开关元件输出所生成的各驱动信号，由此使上述三相逆变器产生高频交流电压。专利技术效果本专利技术的热泵装置，基于与载波信号同步地切换输出的相位Θ I和相位Θ 2生成驱动信号。因此，能够生成波形输出精度高的高频电压，且能够抑制噪音的产生，从而高效地加热滞留于压缩机内的制冷剂。此外，本专利技术的热泵装置，基于将每隔规定时间变更的相位Θ plus与相位Θ I或相位Θ 2相加所得到的相位Θ 3生成驱动信号。因此，即使在IPM电动机的情况下，也与转子的停止位置无关而能够适宜地加热滞留于压缩机内的制冷剂。特别是，由于相位Θ plus是60度的整数倍的相位，所以能够抑制由电流波形的失真等引起的电动机噪音和电动机轴振动等。附图说明图1是表示实施方式I的热泵装置100的结构的图。图2是表不PWM信号生成部17的输入输出波形的图。图3是表示逆变器控制部11的动作的流程图。图4是表示实施方式2的热泵装置100的结构的图。图5是相位切换部19在载波信号的峰顶和谷底的定时交替切换相位Θ I和相位Θ 2的情况下的时序图。图6是图5所示的电压矢量的变化的说明图。图7是相位切换部19在载波信号的谷底的定时交替切换相位Θ I和相位Θ 2的情况下的时序图。图8是IPM电动机的转子位置(转子的停止位置)的说明图。图9是表示转子位置引起的电流变化的图。图10是表示实施方式3的热泵装置100的结构的图。图11是表示使Θ plus与经过的时间一起变化的情况下的施加电压的图。图12是中间电压的说明图。图13是相位切换部19在载波信号的峰顶和谷底的定时交替切换相位Θ I和相位Θ 2的情况下Θ plus为45度时的时序图。图14是表示Θ plus为O度、30度、60度时电动机的UVW各相中流过的电流的图。图15是表示通电相位切换时的电流波形的图。图16是表示Θ plus与振幅输出部16输出的振幅A之间的关系的图。图17是表示通过使振幅A根据Θ plus的切换而变化来改善电流波形的状况的图。图18是表示接收来自PWM信号生成部17的PWM信号，驱动逆变器9的各开关元件18的驱动电路21的图。图19是表示Θ plus与充电脉冲的产生之间的关系的图。图20是实施方式4的热泵装置100的回路结构图。图21是关于图20所示的热泵装置100的制冷剂的状态的莫里尔图。[符号的说明]I压缩机；2四通阀；3热交换器；4膨胀机构；5热交换器；6制冷剂配管；7压缩机构；8电动机；9逆变器；10母线电压检测部；11逆变器控制部；12压缩机加热许可部；13高频交流电压发生部；14积分器；15转速指令输出部；16振幅输出部；17PWM信号生成部；18开关元件；19相位切换部；20加法器；21驱动电路；22开关电源；23电阻；24 二极管；25电容器；26电荷泵电路；27负电压侧开关元件驱动电路；28正电压侧开关元件驱动电路；31压缩机；32、37热交换器；33、36、41膨胀机构；34接收器；35内部热交换器；38主制冷剂回路；39四通阀；40风扇；42喷射回路；43水回路；100热泵装置。具体实施例方式(实施方式I)在实施方式I中，对热泵装置100的基本结构和动作进行说明。图1是表示实施方式I的热泵装置100的结构的图。热泵装置100具备通过制冷剂配管6将压缩机1、四通阀2、热交换器3、膨胀机构4、热交换器5依次连接而成的制冷循环。在压缩机I的内部设置有对制冷剂进行压缩的压缩机构7和使压缩机构7动作的电动机8。此外，对电动机8供给电压将其驱动的逆变器9与电动机8电连接，并具备母线电压检测部10，该母线电压检测部10用于检测作为逆变器9的电源电压的母线电压。逆变器9的控制输入端与逆变器控制部11连接。逆变器控制部11具备压缩机加热许可部12 (检测部)、高频交流电压发生部13、积分器14、转速指令输出部15、振幅输出部16、PWM信号生成部17 (驱动信号生成部)。逆变器9是2个开关元件(18a和18d、18b和18e、18c和18f)串联连接的电路以三相并联连接而成的三相逆变器。逆变器9通过由逆变器控制部11传送的PWM信号UP、VP、WP> UN、VN、WN (驱动信号)，对与这些信号分别对应的开关元件(UP对应18a，VP对应18b，WP对应18c，UN对应18d，VN对应18e，WN对应18f)进行驱动。逆变器控制部11在压缩机加热许可部12判断为是液体制冷剂滞留于压缩机I内的状态(制冷剂处于静止状态)的情况下，由高频交流电压发生部13求取对电动机8施加的电压指令值Vu*、Vv*、Vw*。然后，基于高频交流电压发生部13求出的电压指令值Vu*、Vv*、Vw*，由PWM信号生成部17生成PWM信号。对PWM信号生成部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种热泵装置，其特征在于包括: 压缩机，其具有对制冷剂进行压缩的压缩机构； 电动机，其使所述压缩机具有的所述压缩机构动作； 三相逆变器，其对所述电动机施加规定电压，并且是将2个开关元件串联连接的电路以三相并联连接而构成；以及 逆变器控制部，其控制所述三相逆变器， 所述逆变器控制部包括: 相位切换部，与规定频率的基准信号同步地切换输出相位ΘI和与所述相位ΘI大致相差180度的相位Θ 2 ； 加法部，每隔规定时间变更数值n，输出将60度的η倍的相位Θ plus与所述相位切换部输出的相位相加所得到的相位Θ 3，所述数值η为O以上的整数； 电压发生部，基于所述加法部输出的相位Θ 3，生成并输出三相的电压指令值Vu*、Vv*、Vw* ；以及 驱动信号生成部，将所述电压发生部输出的三相的电压指令值Vu*、Vv*、Vw*和所述基准信号进行比较，生成与所述三相逆变器的各开关元件对应的6个驱动信号，并且将所生成的各驱动信号向所述三相逆变器的对应的开关元件输出，由此使所述三相逆变器产生高频交流电压。2.根据权利要求1所述的热泵装置，其特征在于: 所述驱动信号生成部，输出使所述三相逆变器的各串联连接电路的2个开关元件中的一个开关元件导通、另一个开关元件断开的驱动信号，并且将使所述三相逆变器的正电压侧的开关元件中的I个或2个开关元件为导通状态的开关模式的驱动信号在所述基准信号的半周期间中仅输出一个模式。3.根据权利要求1或2所述的热泵装置，其特征在于还包括: 振幅输出部，输出规定幅度的振幅A，在所述加法部变更数值η的情况下使所述振幅A变小，在所述加法部变更数值η之后使所述振幅A逐渐变大，恢复到原来的所述规定幅度进行输出， 所述电压发生部基于所述加法部输出的相位Θ 3和所述振幅输出部输出的振幅Α，生成三相的电压指令值Vu*、Vv*、Vw*。4.根据权利要求1至3中任一项所述的热泵装置，其特征在于:所述三相逆变器的每个串联连接电路具备驱动电路，所述驱动电路对该串联连接电路中的开关元件进行驱动， 各驱动电路包括:负电压侧驱动电路，由开关电源的电压驱动，对所述三相逆变器的负电压侧的开关元件进行驱动；以及 正电压侧驱动电路，由通过对所述负电压侧驱动电路进行驱动而被充电的电容器的电压驱动，对所述三相 逆变器的正电压侧的开关元件进行驱动， 所述逆变器控制部在所述加法部变更数值η的情况下对所述负电压侧驱动电路进行驱动，并对所述电容器充电产生电压。5.根据权利要求1至4中任一项所述的热泵装置，其特征在于: 所述电压发生部输出频率比所述电动机的压缩动作时的运转频率高的交流的电压指令值。6.根据权利要求1至5中任一项所述的热泵装置，其特征在于: 所述相位切换部在所述基准信号的峰顶和谷底中的至少任一个定时切换所述相位ΘI和所述相位Θ 2。7.根据权利要求1至6中任一项所述的热泵装置，其特征在于: 所述电动机的转子是IPM (内置永磁)构造。8.根据权利要求1至7中任一项所述的热泵装置，其特征在于: 所述逆变器控制部还包括: 检测部，对与规定时间之前相比外部气温上升了规定温度以上的状态进行检测， 所述电压发生部在所述检测部检测出所述状态的情况下，输出电压指令值。9.根据权利要求1至8中任一项所述的热泵装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：畠山和德，下麦卓也，松下真也，涌田尚季，牧野勉，楠部真作，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：
国别省市：