特許 6729650 インバータの制御方法、交流負荷への電力供給システム、冷凍回路

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6729650

(24)【登録日】2020年7月6日

(45)【発行日】2020年7月22日

(54)【発明の名称】インバータの制御方法、交流負荷への電力供給システム、冷凍回路

(51)【国際特許分類】

   H02P 27/06 20060101AFI20200713BHJP

   H02M 7/48 20070101ALI20200713BHJP

【ＦＩ】

   H02P27/06

   H02M7/48 E

【請求項の数】10

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2018-172046(P2018-172046)

(22)【出願日】2018年9月14日

(65)【公開番号】特開2020-48242(P2020-48242A)

(43)【公開日】2020年3月26日

【審査請求日】2019年8月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002853

【氏名又は名称】ダイキン工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088672

【弁理士】

【氏名又は名称】吉竹 英俊

(74)【代理人】

【識別番号】100088845

【弁理士】

【氏名又は名称】有田 貴弘

(74)【代理人】

【識別番号】100103229

【弁理士】

【氏名又は名称】福市 朋弘

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 俊彰

(72)【発明者】

【氏名】中島 雄希

【審査官】 安池 一貴

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−３２８５８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０１１５３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−２１１７９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３５２９８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２８８９７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２４７０６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２１３２６４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｐ ２７／０６

Ｈ０２Ｍ ７／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

直流電圧（Ｖｄｃ）から変換した第１交流電圧（Ｖ１）を印加して交流負荷（５）に電力（Ｐｏ）を供給するインバータ（４）と、
第２交流電圧（Ｖ２）を前記直流電圧（Ｖｄｃ）に変換するコンバータ（２）と、
前記第２交流電圧の電圧値（Ｖａｃ）が所定の第１値（Ｖｔ１）未満のとき、前記インバータに前記電力の低減（Ｓ８５）を可能にさせる制御回路（６）と
を備え、
前記電圧値（Ｖａｃ）が前記第１値（Ｖｔ１）以上であれば、前記電力を低減するための第１条件（Ｓ８３，Ｓ８４）のもとで前記電力が低減（Ｓ８５）され、
前記電圧値が前記第１値未満であれば、前記第１条件よりも緩和された前記電力を低減するための第２条件（Ｓ８２，Ｓ８４）のもとで前記電力が低減（Ｓ８５）される、交流負荷への電力供給システム。

【請求項2】

前記電圧値（Ｖａｃ）が前記第１値（Ｖｔ１）未満であって、前記インバータ（４）に入力される若しくは前記交流負荷（５）に出力される電流（Ｉｗ）が第１の上限値（Ｉ３）以上であれば、前記電流についての垂下制御（Ｓ８５）が行なわれ、
前記電圧値の上昇に対して前記第１の上限値は単調非減少である、請求項１に記載の交流負荷への電力供給システム。

【請求項3】

前記電圧値（Ｖａｃ）が前記第１値（Ｖｔ１）未満であって、前記コンバータ（２）へ入力する入力電流の電流値（Ｉｉ）が第２の上限値以上であれば、前記入力電流についての垂下制御（Ｓ８５）が行われ、
前記電圧値（Ｖａｃ）の上昇に対して前記第２の上限値は単調非減少である、請求項１から請求項２のいずれか一つに記載の交流負荷への電力供給システム。

【請求項4】

前記電圧値（Ｖａｃ）が前記第１値（Ｖｔ１）よりも低い所定の第２値（Ｖｔ２）未満であれば、前記交流負荷（５）への前記電力（Ｐｏ）の供給が停止される（Ｓ７３，Ｓ７４）、請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の交流負荷への電力供給システム。

【請求項5】

前記交流負荷（５）はモータであって、
前記垂下制御（Ｓ８５）は前記モータの回転速度を低減する制御を含む、請求項２又は請求項３に記載の交流負荷への電力供給システム。

【請求項6】

前記モータ（５）は、冷凍回路（９）に採用される圧縮機（９１）を駆動するモータ、空気調和機に採用されるファン、空気清浄機に採用されるファンを駆動するモータのいずれかである、請求項５記載の交流負荷への電力供給システム。

【請求項7】

前記モータ（５）は、冷凍回路（９）が備える圧縮機（９１）を駆動するモータであって、
前記冷凍回路は膨張弁（９３）を更に備え、
前記垂下制御（Ｓ８５）は前記膨張弁の開度を増加させる制御を含む、請求項５記載の交流負荷への電力供給システム。

【請求項8】

前記電圧値（Ｖａｃ）が前記第１値（Ｖｔ１）未満であれば、前記直流電圧で駆動される直流負荷（９３）に供給する電力が低減される、請求項１から請求項７のいずれか一つに記載の交流負荷への電力供給システム。

【請求項9】

請求項７記載の交流負荷への電力供給システムによって電力が供給される前記交流負荷（５）である前記モータ（５）が駆動する圧縮機（９１）と、
膨張弁（９３）と
を備える冷凍回路（９）。

【請求項10】

入力された直流電圧（Ｖｄｃ）を第１交流電圧（Ｖ１）に変換して交流負荷（５）へ電力を供給するインバータ（４）を制御する方法であって、
前記直流電圧（Ｖｄｃ）はコンバータ（２）によって第２交流電圧（Ｖ２）から変換して得られ、
前記第２交流電圧の電圧値（Ｖａｃ）が所定の第１値（Ｖｔ１）未満のとき、前記電力を低減（Ｓ８５）して当該電力の供給を可能とし（Ｓ８）、
前記電圧値（Ｖａｃ）が前記第１値（Ｖｔ１）以上であれば、前記電力を低減するための第１条件（Ｓ８３，Ｓ８４）のもとで前記電力が低減（Ｓ８５）され、
前記電圧値が前記第１値未満であれば、前記第１条件よりも緩和された前記電力を低減するための第２条件（Ｓ８２，Ｓ８４）のもとで前記電力が低減（Ｓ８５）される、インバータの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は電力を変換する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

インバータに入力される電圧が極端に低下すると、インバータの運転を停止し、以てインバータの誤動作、部品破壊を阻止する旨が、下記の特許文献１に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開昭６３−２９０１９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示はインバータに入力される電圧を出力するコンバータの発熱を抑制する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の、交流負荷への電力供給システムは、直流電圧（Ｖｄｃ）から変換した第１交流電圧（Ｖ１）を印加して交流負荷（５）に電力（Ｐｏ）を供給するインバータ（４）と、第２交流電圧（Ｖ２）を前記直流電圧（Ｖｄｃ）に変換するコンバータ（２）と、制御回路（６）とを備える。

【0006】

その第１の態様では、前記第２交流電圧の電圧値（Ｖａｃ）が所定の第１値（Ｖｔ１）未満のとき、前記制御回路は前記インバータに前記電力の低減（Ｓ８５）を可能にさせる。

【0007】

そして、前記電圧値（Ｖａｃ）が前記第１値（Ｖｔ１）以上であれば、前記電力を低減するための第１条件（Ｓ８３，Ｓ８４）のもとで前記電力が低減（Ｓ８５）される。前記電圧値が前記第１値未満であれば、前記第１条件よりも緩和された前記電力を低減するための第２条件（Ｓ８２，Ｓ８４）のもとで前記電力が低減（Ｓ８５）される。

【0008】

本開示の交流負荷への電力供給システムの第２の態様は、その第１の態様であって、前記電圧値（Ｖａｃ）が前記第１値（Ｖｔ１）未満であって、前記インバータ（４）に入力される若しくは前記交流負荷（５）に出力される電流（Ｉｗ）が第１の上限値（Ｉ３）以上であれば、前記電流についての垂下制御（Ｓ８５）が行なわれる。前記電圧値の上昇に対して前記第１の上限値は単調非減少である。

【0009】

本開示の交流負荷への電力供給システムの第３の態様は、その第１の態様又は第２の態様であって、前記電圧値（Ｖａｃ）が前記第１値（Ｖｔ１）未満であって、前記コンバータ（２）へ入力する入力電流の電流値（Ｉｉ）が第２の上限値以上であれば、前記入力電流についての垂下制御（Ｓ８５）が行なわれる。前記電圧値（Ｖａｃ）の上昇に対して前記第２の上限値は単調非減少である。

【0010】

本開示の交流負荷への電力供給システムの第４の態様は、その第１の態様又は第２の態様又は第３の態様であって、前記電圧値（Ｖａｃ）が前記第１値（Ｖｔ１）よりも低い所定の第２値（Ｖｔ２）未満であれば、前記交流負荷（５）への前記電力（Ｐｏ）の供給が停止される（Ｓ７３，Ｓ７４）。

【0011】

本開示の交流負荷への電力供給システムの第５の態様は、その第２の態様又は第３の態様であって、前記交流負荷（５）はモータである。前記垂下制御（Ｓ８５）は前記モータの回転速度を低減する制御を含む。

【0012】

本開示の交流負荷への電力供給システムの第６の態様は、その第５の態様であって、前記モータ（５）は、冷凍回路（９）に採用される圧縮機（９１）を駆動するモータ、空気調和機に採用されるファン、空気清浄機に採用されるファンを駆動するモータのいずれかである。

【0013】

本開示の交流負荷への電力供給システムの第７の態様は、その第５の態様であって、前記モータ（５）は、冷凍回路（９）が備える圧縮機（９１）を駆動するモータである。前記冷凍回路は膨張弁（９３）を更に備える。前記垂下制御（Ｓ８５）は前記膨張弁の開度を増加させる制御を含む。

【0014】

本開示の交流負荷への電力供給システムの第８の態様は、その第１の態様から第７の態様のいずれかであって、前記電圧値（Ｖａｃ）が前記第１値（Ｖｔ１）未満であれば、前記直流電圧で駆動される直流負荷（９３）に供給する電力が低減される。

【0015】

本開示の冷凍回路（９）は、モータ（５）が駆動する圧縮機（９１）と、膨張弁（９３）とを備える。前記モータ（５）は、本開示の交流負荷への電力供給システムの第７の態様によって電力が供給される前記交流負荷（５）である。

【0016】

本開示のインバータの制御方法は、入力された直流電圧（Ｖｄｃ）を第１交流電圧（Ｖ１）に変換して交流負荷（５）へ印加するインバータ（４）を制御する方法である。前記直流電圧（Ｖｄｃ）はコンバータ（２）によって第２交流電圧（Ｖ２）から変換して得られる。

【0017】

そして前記第２交流電圧の電圧値（Ｖａｃ）が所定の第１値（Ｖｔ１）未満のとき、前記電力を低減（Ｓ８５）して当該電力の供給を可能（Ｓ８）とする。前記電圧値（Ｖａｃ）が前記第１値（Ｖｔ１）以上であれば、前記電力を低減するための第１条件（Ｓ８３，Ｓ８４）のもとで前記電力が低減（Ｓ８５）される。前記電圧値が前記第１値未満であれば、前記第１条件よりも緩和された前記電力を低減するための第２条件（Ｓ８２，Ｓ８４）のもとで前記電力が低減（Ｓ８５）される。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】交流負荷駆動システムの構成を例示するブロック図である。

【図2】制御回路の電力低減動作、およびこれに付随する動作を例示するフローチャートである。

【図3】電流垂下値となる関数の、電圧値に対する依存性を例示するグラフである。

【図4】冷凍回路の構成を例示するブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

図１は交流負荷駆動システム１００の構成を示すブロック図であり、ここでは交流負荷駆動システム１００が交流負荷５を駆動する。交流負荷５として、単相の交流負荷、多相の交流負荷のいずれを採用することもできる。例えば交流負荷５は交流モータである。例えば当該交流モータは冷凍回路に用いられる圧縮機を駆動する。あるいは例えば当該交流モータは冷凍回路に用いられる熱交換器に送風するファンを駆動する。あるいは例えば当該交流モータは空気清浄機に用いられるファンを駆動する。

【0020】

交流負荷駆動システム１００はインバータ４を備える。インバータ４は、自身に入力された直流電圧Ｖｄｃを交流電圧Ｖ１に変換して交流負荷５へ印加する。インバータ４は交流負荷５へ、交流負荷５を動作させる電力（以下「動作電力」）Ｐｏを供給する。交流電圧Ｖ１の相数は交流負荷５の相数に対応する。

【0021】

交流負荷駆動システム１００はコンバータ２を備える。コンバータ２は交流電圧Ｖ２を変換して直流電圧Ｖｄｃを出力する。交流電圧Ｖ２は例えば交流電源たる商用電源１から出力される。商用電源１からコンバータ２には電流値Ｉｉの入力電流が入力される。商用電源１から交流負荷駆動システム１００へは電力Ｐｓが供給される。

【0022】

コンバータ２には例えばダイオードブリッジ整流回路、昇圧コンバータ、降圧コンバータ、昇降圧コンバータが採用される。

【0023】

図１では交流負荷駆動システム１００が商用電源１とコンバータ２の入力側との間にフィルタ７を更に備える場合が例示される。この場合、交流電圧Ｖ２はフィルタ７を介して商用電源１からコンバータ２に引加される。例えばフィルタ７はチョークインプット型のローパスフィルタである。電流値Ｉｉは商用電源１からフィルタ７へ流れる電流の値を採用してもよい。フィルタ７が有するコンデンサの両端電圧を交流電圧Ｖ２と捉えてもよい。

【0024】

図１では、交流負荷駆動システム１００はコンデンサ３を更に備える場合が例示される。コンデンサ３は直流電圧Ｖｄｃを支える。コンバータ２はコンデンサ３を充電する。コンデンサ３は放電して、単独もしくはコンバータ２と共に、インバータ４へ入力する電力（以下「入力電力」と称す）Ｐｉを供給する。インバータ４における損失を無視すれば、入力電力Ｐｉは動作電力Ｐｏと等しい。

【0025】

交流負荷駆動システム１００は制御回路６を備える。制御回路６はインバータ４の動作を制御する。例えばインバータ４はスイッチング動作を行なうことで直流電圧Ｖｄｃを交流電圧Ｖ１に変換する。インバータ４は例えば上述のスイッチング動作を行なうスイッチング素子を含む。

【0026】

制御回路６は当該スイッチング動作を制御する制御信号Ｇを生成し、インバータ４へ出力する。交流電圧Ｖ１はインバータ４のスイッチング動作に依存して変動する。交流電圧Ｖ１の変動は動作電力Ｐｏを変動させる。動作電力Ｐｏの変動は交流負荷５の動作を変動させる。

【0027】

従って、制御回路６はインバータ４の制御を介して動作電力Ｐｏを変動させ、以て交流負荷５を種々の動作で駆動する。交流負荷５が三相のモータであるときを例にとって説明する。

【0028】

制御回路６には指令データＪと、交流電圧Ｖ２の電圧値Ｖａｃと、インバータ４に流れる電流Ｉｗの値（以下「電流値Ｉｗ」とも称す）とが入力される。指令データＪは例えばモータ５の回転速度、あるいは回転トルクについての指令値である。直流電圧Ｖｄｃの値が制御回路６に入力されてもよい。

【0029】

電圧値Ｖａｃは公知の電圧センサを用いて、電流値Ｉｗは公知の電流センサを用いて、それぞれ公知の手法で得られる。電流値Ｉｗはインバータ４に入力する電流を測定して得ることができる。

【0030】

指令データＪは例えばモータ５が圧縮機を駆動する場合、当該圧縮機を用いる冷凍回路の冷却性能に依存して設定される。当該設定は例えば空気調和機において温度設定に基づいて圧縮機を駆動する制御として周知の技術である。例えば冷却性能を高めるには、圧縮機の回転速度の増大を採用することができ、例えば指令データＪが示す回転速度の指令値は増大する。

【0031】

制御回路６は指令データＪと、電圧値Ｖａｃと、電流値Ｉｗとを用いて動作電力Ｐｏを決定する。例えば指令データＪが回転速度、あるいは回転トルクについての指令値であるときには、当該指令値の増大は動作電力Ｐｏの増大をもたらす。

【0032】

制御回路６は、動作電力Ｐｏがインバータ４から交流負荷５へ供給されるように制御信号Ｇを生成する。

【0033】

インバータ４がある値の動作電力Ｐｏを供給するときに、電圧値Ｖａｃが低下すると電流値Ｉｉが上昇する。コンバータ２の電力変換効率を一定と考えると入力電力Ｐｉは電圧値Ｖａｃと電流値Ｉｉとの積に比例し、インバータ４における損失を無視すると入力電力Ｐｉは動作電力Ｐｏと等しいからである。電流値Ｉｉの上昇は、コンバータ２を構成するダイオードあるいはスイッチング素子の発熱を招来する。ダイオードあるいはスイッチング素子の発熱は効率の低下、素子の性能低下を招来する。従ってコンバータ２の発熱は抑制されることが望まれる。

【0034】

本実施の形態では、かかる発熱を抑制する技術として、電圧値Ｖａｃが低下すると動作電力Ｐｏを低減する動作をインバータ４に行わせる、インバータの制御方法が提案される。具体的には例えば、制御回路６が制御信号Ｇを、インバータ４が上記動作を行なうように変動させる。動作電力Ｐｏの低減によって入力電力Ｐｉ、ひいては電力Ｐｓの低減を招来し、以て電流値Ｉｉの上昇を緩和もしくは低減するためである。

【0035】

これによりコンバータ２の発熱は抑制される。フィルタ７が備えられるときには、フィルタ７が有するコイルにおける発熱も抑制される。換言すれば、交流負荷駆動システム１００のうち、少なくともコンバータ２を含めた商用電源１側の発熱が抑制される。

【0036】

コンバータ２がダイオードブリッジ整流回路のように、電圧値Ｖａｃの増減によって直流電圧Ｖｄｃの電圧値も増減させる場合、電圧値Ｖａｃの低下によって直流電圧Ｖｄｃの電圧値が低下する。よって動作電力Ｐｏの低減に拘らずインバータのスイッチング損失が低減し、インバータ４の発熱が抑制される。動作電力Ｐｏが低減されたときには電流値Ｉｗも減少するので、インバータ４の発熱は更に抑制される。例えばコンバータ２の機能によって、電圧値Ｖａｃの増減によって直流電圧Ｖｄｃの電圧値が増減しない場合でも、動作電力Ｐｏが低減されたときにはインバータ４の発熱が抑制される。

【0037】

電圧値Ｖａｃの低下に対して常に動作電力Ｐｏが低減する必要はない。スイッチング素子等の発熱を所定の上限まで許容することができるからである。たとえばこのような許容の上限は、スイッチング素子としてトランジスタを採用した場合、いわゆる許容コレクタ損失に依存する。

【0038】

従って、本実施の形態で提案される技術として、電圧値Ｖａｃが所定の閾値（以下、便宜的に「第１値Ｖｔ１」とする）未満であれば、電圧値Ｖａｃが所定の閾値以上であるときと比較して、インバータ４から交流負荷５に供給する動作電力Ｐｏを低減しやすくする技術を挙げる。

【0039】

これは、制御回路６の動作として見れば、電圧値Ｖａｃが第１値Ｖｔ１未満のときと第１値Ｖｔ１以上のときとでは動作電力Ｐｏを低減させる動作（以下「電力低減動作」とも称す）を行なわせる条件を異ならせて、インバータ４に動作電力Ｐｏを供給する制御方法の実行である。例えば制御回路６は、インバータ４に動作電力Ｐｏを低減させる動作を行なわせる制御信号Ｇを生成し、インバータ４へ出力する。

【0040】

図２は制御回路６の電力低減動作、およびこれに付随する動作を示すフローチャートである。ステップＳ７１では動作電力Ｐｏが設定される。当該設定は、指令データＪと、電圧値Ｖａｃと、電流値Ｉｗとに基づいた動作電力Ｐｏの決定であり、周知の技術によって行なわれる処理である。ステップＳ７１では、直接的に動作電力Ｐｏを決定するのみならず、交流負荷５の動作状態（例えばモータ負荷の回転数やトルク）を決定することによって間接的に動作電力Ｐｏが決定されてもよい。

【0041】

ステップＳ７１の後、ステップＳ７２において、動作電力Ｐｏを維持してインバータ４を動作させる制御が行なわれる。当該制御は、ステップＳ７１で設定された動作電力Ｐｏを維持してインバータ４を動作させる制御であり、周知の技術によって行なわれる処理である。

【0042】

ステップＳ７２の後、ステップＳ７３において、電圧値Ｖａｃが異常に低下したときに、交流負荷５の駆動を中止するための比較が行なわれる。

【0043】

ステップＳ７３では例えば、電圧値Ｖａｃが所定の第２値Ｖｔ２と比較される。第２値Ｖｔ２は第１値Ｖｔ１よりも小さい。電圧値Ｖａｃが第２値Ｖｔ２未満であれば（つまりＶａｃ≧Ｖｔ２が否定されるときには）、処理はステップＳ７４へ進む。

【0044】

ステップＳ７４ではインバータ４からの交流負荷５への動作電力Ｐｏの供給を停止する。例えば、コンバータ２にダイオードブリッジ整流回路が採用された場合、電圧値Ｖａｃの低下は直流電圧Ｖｄｃの低下を招来する。ステップＳ７３はこのような場合における、直流電圧Ｖｄｃについての低電圧保護の処理を含んでもよい。

【0045】

ここでは動作電力Ｐｏの供給の停止は、低減するものの動作電力Ｐｏの供給を行なう電力低減動作とは異なる処理として扱っている。

【0046】

ステップＳ７３で電圧値Ｖａｃが第２値Ｖｔ２以上であれば（つまりＶａｃ≧Ｖｔ２が肯定されるときには）、処理はステップＳ８へ進む。ステップＳ８において制御回路６は電力低減動作を行なう。但しステップＳ８においても、後述するように、必ずしも動作電力Ｐｏの低減は行われない。具体的にはステップＳ８は複数のステップＳ８１〜Ｓ８５を含み、ステップＳ８４において処理が分岐して、ステップＳ８の途中から抜け出るときがある。

【0047】

ステップＳ８の処理の最初に、ステップＳ８１において、第１値Ｖｔ１と電圧値Ｖａｃとの比較が行なわれる。当該比較の結果、電圧値Ｖａｃが第１値Ｖｔ１未満であれば（つまりＶａｃ＜Ｖｔ１が肯定されるときには）処理がステップＳ８２に進む。電圧値Ｖａｃが第１値Ｖｔ１以上であれば（つまりＶａｃ＜Ｖｔ１が否定されるときには）処理がステップＳ８３に進む。

【0048】

説明の便宜上、ステップＳ８２，Ｓ８３の説明の前に、ステップＳ８４，Ｓ８５の説明をする。ステップＳ８５では電流Ｉｗについていわゆる垂下制御が行なわれ、ステップＳ８４ではステップＳ８５に先だって、垂下制御の要否が判断される。

【0049】

垂下制御の例として、交流負荷５がモータであってその回転速度を低減する制御を挙げることができる。モータの回転速度の低減は電流Ｉｗの低減で実現され、動作電力Ｐｏの直接的な低減に寄与する。

【0050】

垂下制御を行なうか否かは、インバータ４から交流負荷５に出力される電流と電流垂下値Ｉ３との比較で決定される。当該電流はインバータ４に流れる電流であるので、電流値Ｉｗとして測定できる。

【0051】

ステップＳ８４においてＩｗ≧Ｉ３が肯定されるときには、処理はステップＳ８５へ進んで垂下制御が行なわれる。これにより電流値Ｉｗは低下する。つまり、ステップＳ８４，Ｓ８５により、電流垂下値Ｉ３は電流値Ｉｗの上限値として機能する。

【0052】

ステップＳ８４においてＩｗ≧Ｉ３が否定されるとき（つまりＩｗ＜Ｉ３であるとき）には処理がステップＳ８から抜け出してステップＳ７２に戻る。

【0053】

ステップＳ８２，Ｓ８３はいずれも電流垂下値Ｉ３を決定する処理である。ステップＳ８２では電流垂下値Ｉ３が電圧値Ｖａｃの関数ｆ（Ｖａｃ）で設定される。ここで関数ｆ（Ｖａｃ）は電圧値Ｖａｃの上昇に対して単調非減少である。ステップＳ８３では電流垂下値Ｉ３が所定値Ｉ３１に設定される。例えば所定値Ｉ３１には、電圧値Ｖａｃに依存しない値が採用される。

【0054】

ステップＳ８２，Ｓ８３が実行された後、ステップＳ８４が実行される。この場合のステップＳ８４での処理は、電流値Ｉｗと所定値Ｉ３１との比較である。即ち、ステップＳ８２，Ｓ８３，Ｓ８４，Ｓ８５は、電流値Ｉｗが所定値Ｉ３１を超えないようにする垂下制御を行なうステップの集合である。

【0055】

図３は、電流垂下値Ｉ３となる関数ｆ（Ｖａｃ）の、電圧値Ｖａｃに対する依存性を例示するグラフである。具体的には：
Ｖａｃ≧Ｖｔ１のとき、ｆ（Ｖａｃ）＝Ｉ３１；
Ｖａｃ≦Ｖｔ２のとき、ｆ（Ｖａｃ）＝Ｉ３２；
Ｖｔ２≦Ｖａｃ≦Ｖｔ１のとき、
ｆ（Ｖａｃ）＝Ｉ３２＋（Ｖａｃ−Ｖｔ２）（Ｉ３１−Ｉ３２）／（Ｖｔ１−Ｖｔ２）；である。所定値Ｉ３２は所定値Ｉ３１よりも小さく、かつ電圧値Ｖａｃに依存しない。

【0056】

もちろん、上記の関数ｆ（Ｖａｃ）は例示であって、Ｖｔ２≦Ｖａｃ≦Ｖｔ１のときに、関数ｆ（Ｖａｃ）は電圧値Ｖａｃに対して非線形であってもよい。例えば、電圧値Ｖａｃの変化に対して、関数ｆ（Ｖａｃ）が連続的に変化してもよいし、ステップ状に変化してもよい。

【0057】

ステップＳ８１が実行されるときには、ステップＳ７３における判断が肯定的であったので、Ｖｔ２≦Ｖａｃが成立する。よってステップＳ８２において、電流垂下値Ｉ３は、電圧値Ｖａｃの低下に対して単調に低下する値に設定される。

【0058】

このように設定される電流垂下値Ｉ３を採用することにより、ステップＳ８４，Ｓ８５の実行により、電流Ｉｗについての垂下制御では、電圧値Ｖａｃが低いほど低い電流垂下値Ｉ３を上限として、電流Ｉｗを抑制する。よって電圧値Ｖａｃの低下に従って動作電力Ｐｏが、ひいては電力Ｐｓが低減する。よって電圧値Ｖａｃが低下しても電流値Ｉｉが増大することが抑制され、コンバータ２の発熱が抑制される。このようなステップＳ８２，Ｓ８４，Ｓ８５による動作電力Ｐｏの低減は上述の電力低減動作の例示である。

【0059】

ステップＳ８２，Ｓ８３，Ｓ８４の説明から、以下のように言える：
電圧値Ｖａｃが第１値Ｖｔ１以上であれば、動作電力ＰｏをＩ３＝Ｉ３１という第１条件のもとで低減して供給し；
電圧値Ｖａｃが第１値Ｖｔ１未満であれば、動作電力ＰｏをＩ３＝ｆ（Ｖａｃ）という第２条件のもとで低減して供給する。

【0060】

Ｖａｃ＜Ｖｔ１であればｆ（Ｖａｃ）＜Ｉ３１であるので、電圧値Ｖａｃが第１値Ｖｔ１未満の場合の方が、電圧値Ｖａｃが第１値Ｖｔ１以上である場合と比較して、動作電力Ｐｏが低減されやすい。換言すれば動作電力Ｐｏを低減するための第２条件は第１条件よりも緩和される。

【0061】

第２の条件は第１の条件よりも緩和されているものの、Ｖａｃ＜Ｖｔ１であれば必ずしも動作電力Ｐｏが低減されるというわけではない。ステップＳ８４の判断が否定的な結果の場合には、ステップＳ８５に進まず垂下制御が行われないからである。従って、Ｖａｃ＜Ｖｔ１のとき、制御回路６はインバータ４に対して電力の低減を可能にさせるということができる。

【0062】

ステップＳ７３での判断が否定的な場合にはステップＳ７４が実行され、動作電力Ｐｏの供給が停止されることに鑑みて、Ｖａｃ＜Ｖｔ２のとき、関数ｆ（Ｖａｃ）の値を設定しなくてもよい。

【0063】

関数ｆ（Ｖａｃ）を決定する第２値Ｖｔ２よりも小さな第２値Ｖｔ２’を導入し、ステップＳ７３において電圧値Ｖａｃと比較される第２値Ｖｔ２を第２値Ｖｔ２’に置換してもよい。この場合、Ｖａｃ＜Ｖｔ２’では動作電力Ｐｏの供給が停止され、Ｖｔ２’≦Ｖａｃ≦Ｖｔ２では電流垂下値Ｉ３が所定値Ｉ３２を採り、これを上限として、電流Ｉｗについての垂下制御が行なわれる。

【0064】

関数ｆ（Ｖａｃ）を決定する第１値Ｖｔ１よりも大きな第１値Ｖｔ１’を導入し、ステップＳ８１において電圧値Ｖａｃと比較される第１値Ｖｔ１を第１値Ｖｔ１’に置換してもよい。この場合、Ｖｔ１≦Ｖａｃ≦Ｖｔ１’では電流垂下値Ｉ３が所定値Ｉ３１を採り、これを上限として、電流Ｉｗについての垂下制御が行なわれる。つまり、関数ｆ（Ｖａｃ）は、電圧値Ｖａｃの低下に対して単調に減少するものの、電圧値Ｖａｃに依存しない領域があってもよい（電圧値Ｖａｃの上昇に対して単調非減少である）。

【0065】

垂下制御として例示したモータの回転速度の低減は、電流Ｉｗを直接に低減する。モータの回転速度あるいは回転トルクの低減を招来する事象を発生させることにより、モータの回転速度あるいは回転トルクの低減を介して間接的に動作電力Ｐｏを低減させることも、垂下制御に含めて考えることができる。以下、そのような制御を説明する。

【0066】

図４は冷凍回路９の構成を例示するブロック図である。冷凍回路９は圧縮機９１、熱交換器９２，９４、膨張弁９３を備える。不図示の冷媒が圧縮機９１によって圧縮され、熱交換器９２によって蒸発し、膨張弁９３によって膨張し、熱交換器９４によって凝縮する。図中の白矢印は冷媒が循環する方向を示す。

【0067】

交流負荷５は冷凍回路９に備えられる圧縮機９１を駆動するモータである。膨張弁９３は電磁弁であって、制御回路６で生成された制御信号Ｌによってその開度が調整される。例えば当該電磁弁は制御信号Ｌによって駆動されるステッピングモータによって開度が決定される。例えば当該ステッピングモータの動作電力はコンバータ２の出力から得ることができる。

【0068】

ステップＳ８５（図２参照）では制御信号Ｌによって膨張弁９３の開度を増加させる。これにより圧縮機９１の機械的負荷が低減するので、圧縮機９１を駆動するモータ５に必要な回転トルクが低減し、電流Ｉｗが低減する。従って、膨張弁９３の開度を増加させる処理を垂下制御に含めて捉えることができる。

【0069】

上述の様に制御信号Ｌおよび／または制御信号Ｇを生成する制御回路６は、マイクロコンピュータと記憶装置を含んで構成することができる。マイクロコンピュータは、プログラムに記述された各処理のステップ（換言すれば手順）を実行する。例えば図２の各ステップは当該マイクロコンピュータで実行される。

【0070】

上記記憶装置は、例えばＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ(Random Access Memory)、書き換え可能な不揮発性メモリ（ＥＰＲＯＭ(Erasable Programmable ROM)等）などの各種記憶装置の１つ又は複数で構成可能である。当該記憶装置は、各種の情報やデータ等を格納し、またマイクロコンピュータが実行するプログラムを格納し、また、プログラムを実行するための作業領域を提供する。マイクロコンピュータは、プログラムに記述された各処理ステップに対応する各種手段として機能するとも把握でき、あるいは、各処理ステップに対応する各種機能を実現するとも把握できる。また、制御回路６はこれに限らず、制御回路６によって実行される各種手順、あるいは実現される各種手段又は各種機能の一部又は全部をハードウェアで実現しても構わない。

【0071】

上述のように、本実施の形態では、入力された直流電圧Ｖｄｃを交流電圧Ｖ１に変換して交流負荷５へ印加するインバータ４を制御する技術が提案された。直流電圧Ｖｄｃはコンバータ２によって交流電圧Ｖ２から変換して得られる。

【0072】

交流負荷駆動システム１００においては、電圧値Ｖａｃが第１値Ｖｔ１未満のとき、制御回路６はインバータ４に動作電力Ｐｏの低減を可能にさせる。これにより動作電力Ｐｏ、ひいては電力Ｐｓが低減され、コンバータ２の発熱が抑制される。かかる技術は、電圧値Ｖａｃが第１値Ｖｔ１未満のとき、動作電力Ｐｏを低減して供給することを可能とするインバータ４の制御方法として見ることもできる。

【0073】

電圧値Ｖａｃが第１値Ｖｔ１以上であれば、インバータ４から交流負荷５に供給する動作電力Ｐｏを第１条件（ステップＳ８３，Ｓ８４）のもとで低減（ステップＳ８５）して動作電力Ｐｏを供給する。電圧値Ｖａｃが第１値Ｖｔ１未満であれば、動作電力Ｐｏを第２条件（ステップＳ８２，Ｓ８４）のもとで低減（ステップＳ８５）して動作電力Ｐｏを供給する。第２条件は第１条件よりも緩和される。

【0074】

例えば、電圧値Ｖａｃが第１値未満であって、インバータ４に入力される入力電流（電流値Ｉｉ）、若しくは交流負荷５に出力される電流Ｉｗが、その上限値たる電流垂下値Ｉ３以上であれば、当該電流についての垂下制御が行なわれる（ステップＳ８５）。電圧値Ｖａｃの上昇に対して電流垂下値Ｉ３は単調非減少である。これにより、インバータ４から交流負荷５に供給する動作電力Ｐｏが低減される。

【0075】

コンバータ２が入力する電流についての垂下制御が行なわれてもよい。例えば電圧値Ｖａｃが第１値未満であって、電流値Ｉｉが上限値以上であれば当該電流についての垂下制御が行なわれる。例えば当該上限値は電圧値Ｖａｃの上昇に対して単調非減少に設定することができる。具体的には例えば、ステップＳ８４（図２参照）において電流値Ｉｗを電流値Ｉｉに読み替えたフローチャートを採用することができる。当該上限値は、上述の電流垂下値Ｉ３とは独立して設定することができる。

【0076】

電圧値Ｖａｃが第１値Ｖｔ１よりも低い第２値Ｖｔ２未満であれば、交流負荷５への動作電力Ｐｏの供給を停止してもよい。

【0077】

例えば交流負荷５はモータであって、垂下制御には、モータ５の回転速度を低減する制御を含めてもよい。これは動作電力Ｐｏの直接的な低減を招来する。

【0078】

モータ５の例としては、冷凍回路９に備えられる圧縮機９１を駆動するモータを挙げることができる。例えばモータ５は、膨張弁９３を備える冷凍回路９に備えられる圧縮機９１を駆動する。冷凍回路９は交流負荷駆動システム１００によって動作電力Ｐｏが供給されるモータ５が駆動する圧縮機９１と、膨張弁９３とを備える。垂下制御は膨張弁９３の開度を増加させる制御を含めてもよい。これは動作電力Ｐｏの間接的な低減を招来する。

【0079】

モータ５は、空気調和機に採用されるファンや、空気清浄機に採用されるファンを駆動するモータとして採用することもできる。

【0080】

直流電圧Ｖｄｃで駆動される直流負荷が設けられる場合、当該直流負荷に供給する電力を低減する制御が行われてもよい。この場合、入力電力Ｐｉは動作電力Ｐｏと当該直流電力で消費される電力との和であり、当該直流電力の低減は電力Ｐｓの低減に資するからである。かかる制御はインバータ４の制御と独立して行なうことができる。

【0081】

例えば冷凍回路９において、膨張弁９３が、その動作電力をコンデンサ３から直流電力として供給される直流負荷である場合には、電圧値Ｖａｃが第１値Ｖｔ１未満のときに膨張弁９３の動作を停止してもよい。

【0082】

コンバータ２と、インバータ４と、電力低減動作を行なわせる制御回路６とを備える交流負荷駆動システム１００は、交流負荷５への電力供給システムであると言える。

【0083】

以上、実施形態を説明したが、特許請求の範囲の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。上述の各種の実施形態および変形例は相互に組み合わせることができる。

【符号の説明】

【0084】

２ コンバータ
４ インバータ
５ 交流負荷（モータ）
６ 制御回路
９ 冷凍回路
９１ 圧縮機
９３ 直流負荷（膨張弁）
１００ 交流負荷駆動システム（交流負荷への電力供給システム）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】