[发明专利]热泵装置、热泵系统和三相逆变器的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及热泵装置中使用的压缩机的加热方法。

背景技术

在专利文献1中如下记载：如果压缩机内滞留的液体制冷剂量达到规定值以上，则电动机的绕组中流过微弱的高频缺相电流，将电动机的绕组加热。由此，防止在液体制冷剂滞留于压缩机内的状态下因运转开始引起的液体压缩，以防止压缩机的破损。

在专利文献2中如下记载：通过控制开关元件的导通/断开周期，使电动机的定子线圈中流过的电流的方向周期性地变成相反方向。由此，不仅因电阻损耗产生热量，也因磁滞损耗产生热量，能够以较小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

发明内容

在专利文献1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，而无法均匀地进行压缩机的加热。此外，在具有凸极比的永久磁铁同步型电动机中使用逆变器要流过缺相电流的情况下，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，在使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，使定子线圈中流过的电流变成反向电流。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。

本发明的目的在于高效地加热滞留于压缩机内的制冷剂。

本发明涉及的热泵装置包括：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运作；三相逆变器，其对上述电动机施加规定电压，将2个开关元件的串联连接部以3个并联连接而构成；以及逆变器控制部，其控制上述三相逆变器，使上述三相逆变器产生高频交流电压，上述逆变器控制部包括：相位切换部，其与规定频率的基准信号同步地切换输出相位θp和与上述相位θp大致相差180度的相位θn；电压指令生成部，其基于上述相位切换部输出的相位，生成并输出三相的电压指令值Vu*、Vv*、Vw*；电压指令修正部，其根据规定方法，对上述电压指令生成部输出的三相的电压指令值Vu*、Vv*、Vw*进行修正，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，其基于上述电压指令修正部输出的三相的电压指令值Vu*’、Vv*’、Vw*’和上述基准信号，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，由此使上述三相逆变器产生高频交流电压。

本发明涉及的热泵装置，基于与基准信号同步地切换输出的相位θp和相位θn生成驱动信号。因此，能够生成波形输出精度高的高频电压，能够抑制噪音的产生，并且高效地加热滞留于压缩机内的制冷剂。

此外，本发明涉及的热泵装置，基于基准信号对电压指令生成部输出的Vu*、Vv*、Vw*进行修正，生成电压指令值Vu*’、Vv*’、Vw*’。因此，能够防止由直流励磁引起的轴振动。

附图说明

图1是表示实施方式1的热泵装置100的结构的图。

图2是表示实施方式1的逆变器9的结构的图。

图3是表示实施方式1的逆变器控制部10的结构的图。

图4是表示实施方式1的PWM信号生成部26的输入输出波形的图。

图5是表示实施方式1的8种开关模式的图。

图6是表示实施方式1的加热判定部12的结构的图。

图7是表示实施方式1的逆变器控制部10的动作的流程图。

图8是表示实施方式2的热泵装置100的结构的图。

图9是选择部23在载波信号的峰顶和谷底的定时交替切换相位θp和相位θn的情况下的时序图。

图10是图9所示的电压矢量的变化的说明图。

图11是选择部23在载波信号的谷底的定时交替切换相位θp和相位θn的情况下的时序图。

图12是IPM电动机的转子位置的说明图。

图13是表示由转子位置引起的电流变化的图。

图14是表示使θf随着时间的经过而变化的情况下的施加电压的图。

图15是表示θf为0度（U相（V4）方向为0度）、30度、60度时电动机8的UVW各相中流过的电流的图。