熱泵裝置系統(tǒng)和逆變器的控制方法

1、(19)中民*CCNN110033331144226655AA*(12)發(fā)明專利申請(10)申請公布號(43)申請公布日CN 1033142652013.09.18A(21)申請?zhí)?01180063155.4(51)Int.Cl.F25B 1/00 (2006.01)H02M 7/48 (2007.01)(22)申請日2011.04.28(85)PCT申請進入2013.06.27階段日(86)PCT申請的申請數(shù)據(jù)PCT/JP2011/060396 2011.04.28(87)PCT申請的公布數(shù)據(jù)WO2012/147192 JA 2012.11.01(71)申請人地址三菱電機株式會社國東(72)

2、發(fā)明人畠山和德下也也楠部牧野勉(74)專利機構(gòu) 南京經(jīng)緯專利商標公司 32200樓有限人權(quán)利要求書3頁 說明書18頁附圖26頁(54) 發(fā)明名稱熱泵裝置、熱泵系統(tǒng)和逆變器的(57) 摘要方法本發(fā)明的目的在于，提供一種不受到因制造偏差或環(huán)境偏差造成的影響，而能夠在壓縮運轉(zhuǎn)停止時加熱壓縮機的情使加熱量保持恒定的技術(shù)。逆變器部（10）使逆變器產(chǎn)生高頻交流電壓，該高頻交流電壓在從逆變器對電施加的電壓為正的區(qū)間與電壓為負的區(qū)間之間具有電壓為零的無通電區(qū)間。此時，逆變器部（10）在檢測區(qū)間中對流過上述逆變器的電流值進行檢測，并且使逆變器產(chǎn)生根據(jù)檢測出的電流值調(diào)整的高頻交流電壓，其中，上述檢測區(qū)間為從無通電

3、區(qū)間即將開始之前到上述無通電區(qū)間剛結(jié)束之后為止的期間。CN 103314265 A權(quán)利要求書CN 103314265 A1/3 頁1. 一種熱泵裝置，其特征在于，包括 ：壓縮機，其具有對制冷劑進行壓縮的壓縮機構(gòu) ；電，其使所述壓縮機具有的所述壓縮機構(gòu)動作 ；逆變器，其對所述電施加規(guī)定電壓 ；以及逆變器對所述電通電區(qū)間，部，其使所述逆變器產(chǎn)生高頻交流電壓，該高頻交流電壓在從所述逆變器施加的電壓為正的區(qū)間與所述電壓為負的區(qū)間之間具有所述電壓為零的無所述逆變器部包括 ：電流值檢測部，其在檢測區(qū)間中對流過所述逆變器的電流值進行檢測，所述檢測區(qū)間為從所述無通電區(qū)間即將開始之前到所述無通電區(qū)間剛結(jié)束之后為

4、止的期間 ；以及高頻電壓發(fā)生部，其使所述逆變器產(chǎn)生與所述電流值檢測部檢測出的電流值對應的高頻交流電壓。2. 根據(jù)權(quán)利要求 1 所述的熱泵裝置，其特征在于 ：所述電流值檢測部在所述檢測區(qū)間中對從所述逆變器流向所述電的電流進行檢測。3. 根據(jù)權(quán)利要求 1 所述的熱泵裝置，其特征在于 ：所述電流值檢測部在所述檢測區(qū)間內(nèi)所述無通電區(qū)間即將開始之前和所述無通電區(qū)間剛結(jié)束之后中的至少任一定時，對流過所述逆變器的直流電流進行檢測。4. 根據(jù)權(quán)利要求 1 所述的熱泵裝置，其特征在于 ：所述逆變器具有將 2 個開關(guān)元件直接連接而成的串聯(lián)連接部，所述電流值檢測部在所述檢測區(qū)間內(nèi)所述無通電區(qū)間剛結(jié)束之后和從所述無通

5、電區(qū)間即將開始之前起至所述無通電區(qū)間結(jié)束為止中的至少任一定時，對所述逆變器具有的串聯(lián)連接部中流過的電流進行檢測。5. 根據(jù)權(quán)利要求 4 所述的熱泵裝置，其特征在于 ：所述電流值檢測部對所述串聯(lián)連接部的 2 個開關(guān)元件中的負電壓側(cè)開關(guān)元件的負電壓側(cè)部分中流過的電流進行檢測。6. 根據(jù)權(quán)利要求 1 至 5 中任一項所述的熱泵裝置，其特征在于 ：所述逆變器是將 2 個開關(guān)元件的串聯(lián)連接部以 3 個并聯(lián)連接而形成的三相逆變器， 所述無通電區(qū)間是所述三相逆變器的正電壓側(cè)的開關(guān)元件和負電壓側(cè)的開關(guān)元件中一方全部導通、另一方全部斷開的區(qū)間。7. 根據(jù)權(quán)利要求 1 至 6 中任一項所述的熱泵裝置，其特征在于

6、：所述高頻電壓發(fā)生部使所述逆變器產(chǎn)生以使所述電流值成為規(guī)定值的方式調(diào)整振幅而得到的高頻交流電壓。8. 根據(jù)權(quán)利要求 1 至 7 中任一項所述的熱泵裝置，其特征在于 ：所述高頻電壓發(fā)生部使所述逆變器產(chǎn)生以使所述高頻交流電壓的對所述電的通電相位成為預先確定的多個通電相位中所述電流值為最大的通電相位的方式進行調(diào)整而得到的高頻交流電壓。9. 根據(jù)權(quán)利要求 1 至 8 中任一項所述的熱泵裝置，其特征在于 ：所述電流值檢測部在所述規(guī)定的定時對所述電流值為正的情2的正電流值和所述權(quán)利要求書CN 103314265 A2/3 頁電流值為負的情的負電流值進行檢測，所述高頻電壓發(fā)生部使所述逆變器產(chǎn)生以使所述正電流

7、值和所述負電流值的平均值接近于零的方式進行調(diào)整而得到的高頻交流電壓。10. 根據(jù)權(quán)利要求 1 至 9 中任一項所述的熱泵裝置，其特征在于 ：所述逆變器部還包括判定部，其基于所述電流值推定所述電的繞組溫度，在推定的繞組溫度比規(guī)定的溫度閾值高的情生高頻交流電壓。，停止所述高頻電壓發(fā)生部使所述逆變器產(chǎn)11. 根據(jù)權(quán)利要求 1 至 10 中任一項所述的熱泵裝置，其特征在于 ：所述逆變器寬禁帶半導體的開關(guān)元件。12. 根據(jù)權(quán)利要求 11 所述的熱泵裝置，其特征在于 ：所述寬禁帶半導體是 SiC、GaN 和石中的任一種。13. 根據(jù)權(quán)利要求 1 至 10 中任一項所述的熱泵裝置，其特征在于 ：所述逆變器超

8、級結(jié)構(gòu)造的 MOSFET的開關(guān)元件。14. 一種熱泵系統(tǒng)，包括 ：熱泵裝置，其具備用配管將具有對制冷劑進行壓縮的壓縮機構(gòu)的壓縮機、第一熱交換器、膨脹機構(gòu)和第二熱交換器依序連接而成的制冷劑回路 ；以及流體利用裝置，其對在與所述制冷劑回路連接的所述第一熱交換器而與制冷劑進行熱交換的流體進行利用，所述熱泵系統(tǒng)的特征在于 ：所述熱泵裝置還包括 ：電，其使所述壓縮機具有的所述壓縮機構(gòu)動作 ；逆變器，其對所述電施加規(guī)定電壓 ；以及逆變器對所述電部，其使所述逆變器產(chǎn)生高頻交流電壓，該高頻交流電壓在從所述逆變器施加的電壓為正的正區(qū)間與所述電壓為負的負區(qū)間之間具有所述電壓為零的無通電區(qū)間，所述逆變器部包括 ：電

9、流值檢測部，其在檢測區(qū)間中對流過所述逆變器的電流值進行檢測，所述檢測區(qū)間為從所述無通電區(qū)間即將開始之前到所述無通電區(qū)間剛結(jié)束之后為止的期間 ；以及高頻電壓發(fā)生部，其使所述逆變器產(chǎn)生與所述電流值檢測部檢測出的電流值對應的高頻交流電壓。15. 一種逆變器的方法，其對熱泵裝置中的所述逆變器進行，所述熱泵裝置包括 ：壓縮機，其具有對制冷劑進行壓縮的壓縮機構(gòu) ；電，其使所述壓縮機具有的所述壓縮機構(gòu)動作 ；以及逆變器，其對所述電于，包括 ：施加規(guī)定電壓，所述逆變器的方法的特征在高頻電壓發(fā)生步驟，使所述逆變器產(chǎn)生高頻交流電壓，該高頻交流電壓在從所述逆變器對所述電施加的電壓為正的正區(qū)間與所述電壓為負的負區(qū)間之

10、間具有所述電壓為零的無通電區(qū)間 ；以及電流值檢測步驟，在檢測區(qū)間中對流過所述逆變器的電流值進行檢測，所述檢測區(qū)間為在所述高頻電壓發(fā)生步驟中產(chǎn)生的所述高頻交流電壓的從所述無通電區(qū)間即將開始之前到所述無通電區(qū)間剛結(jié)束之后為止的期間，在所述高頻電壓發(fā)生步驟中，使所述逆變器產(chǎn)生與所述電流值檢測部檢測出的電流值3權(quán)利要求書CN 103314265 A3/3 頁對應的高頻交流電壓。4說明書CN 103314265 A1/18 頁熱泵裝置、熱泵系統(tǒng)和逆變器的方法技術(shù)領(lǐng)域0001本發(fā)明涉及熱泵裝置使用的壓縮機的加熱方法。背景技術(shù)0002在專利文獻 1 中有如下記載 ：制暖時在運轉(zhuǎn)停止期間對壓縮機供給高頻低電壓

11、。在專利文獻 2 中有如下記載 ：在空調(diào)機的周圍為較低溫度的情通常運轉(zhuǎn)時高的 25kHz 的單相交流電壓。，對壓縮機供給頻率比0003專利文獻 1 和專利文獻 2 中記載的技術(shù)，都通過與外部氣溫的降低對應地對壓縮機施加高頻交流電壓來加熱壓縮機或?qū)⑵浔?，并且使壓縮機內(nèi)部的潤滑作用順暢。0004專利文獻0005專利文獻 10006專利文獻 2實開昭 60-68341 號公報特開昭 61-91445 號公報發(fā)0007在對壓縮機供給高頻交流電壓的情，難以精確地計測壓縮機中流過的電流值，而難以不受到因制造偏差或環(huán)境偏差造成的影響，適當?shù)丶訜崃?。在專利文獻 1、2中并沒有記載在對壓縮機供給高頻交流電壓的

12、情，如何適當?shù)丶訜崃俊?008本發(fā)明的目的在于，提供一種在對壓縮機供給高頻交流電壓來加熱壓縮機的情況下，不受到因制造偏差或環(huán)境偏差造成的影響，而能夠使壓縮機的加熱量保持恒定的技術(shù)。0009本發(fā)明涉及的熱泵裝置，其特征在于，包括 ：壓縮機，其具有對制冷劑進行壓縮的壓縮機構(gòu) ；電，其使上述壓縮機具有的上述壓縮機構(gòu)動作 ；逆變器，其對上述電施加規(guī)定電壓 ；以及逆變器部，其使上述逆變器產(chǎn)生高頻交流電壓，該高頻交流電壓在從上述逆變器對上述電施加的電壓為正的區(qū)間與上述電壓為負的區(qū)間之間具有上述電壓為零的無通電區(qū)間，上述逆變器部包括 ：電流值檢測部，其在檢測區(qū)間中對流過上述逆變器的電流值進行檢測，上述檢測區(qū)

13、間為從上述無通電區(qū)間即將開始之前到上述無通電區(qū)間剛結(jié)束之后為止的期間 ；以及高頻電壓發(fā)生部，其使上述逆變器產(chǎn)生與上述電流值檢測部檢測出的電流值對應的高頻交流電壓。0010 在本發(fā)明涉及的熱泵裝置中，在從無通電區(qū)間即將開始之前到無通電區(qū)間剛結(jié)束之后為止的期間檢測電流值。由此，能夠檢測在施加了高頻交流電壓的情的電流峰值。根據(jù)該峰值高頻交流電壓，從而能夠使流過電的電流為所期望的值。其結(jié)果受到因制造偏差或環(huán)境偏差造成的影響，而能夠使壓縮機的加熱量保持恒定。附圖說明0011圖 1 是表示實施方式 1 的熱泵裝置 100 的結(jié)構(gòu)的圖。0012圖 2 是表示實施方式 1 的逆變器 9 的結(jié)構(gòu)的圖。0013圖

14、 3 是表示實施方式 1 的逆變器部 10 的結(jié)構(gòu)的圖。5說明書CN 103314265 A2/18 頁圖 4 是表示實施方式 1 的 PWM 信號生成部 26 的輸入輸出波形的圖。圖 5 是表示實施方式 1 的 8 種開關(guān)模式的圖。圖 6 是表示實施方式 1 的加熱判定部 12 的結(jié)構(gòu)的圖。001400150016001700180019的情00200021圖 7 是表示實施方式 1 的逆變器圖 8 是表示實施方式 2 的逆變器部 10 的動作的流程圖。部 10 的結(jié)構(gòu)的圖。圖 9 是選擇部 23 在載波信號的峰頂和谷底的定時交替切換相位 p 和相位 n 的時序圖。圖 10 是圖 9 所示的

15、電壓矢量的變化的說明圖。圖 11 是選擇部 23 在載波信號的谷底的定時交替切換相位p 和相位n 的情況下的時序圖。0022圖 12 是 IPM 電的轉(zhuǎn)子位置的說明圖。0023圖 13 是表示由轉(zhuǎn)子位置引起的電流變化的圖。0024圖 14 是表示使 f 隨著時間的經(jīng)過而變化的情的施加電壓的圖。0025圖 15 是表示f 為 0 度（U 相（V4）方向為 0 度）、30 度、60 度時電相中流過的電流的圖。8 的 UVW 各0026圖 16 是表示實施方式 3 的逆變器部 10 的結(jié)構(gòu)的圖。0027圖 17 是在圖 9 所示的時序圖中表示流過電8 的電壓、電流的圖。0028圖 18 是表示實施方

16、式 3 的加熱判定部 12 的結(jié)構(gòu)的圖。0029圖 19 是表示為了排出滯留于壓縮機 1 中的液體制冷劑所需要的電力和為了獲得該電力所需要的電流值的關(guān)系的圖。0030圖 20 是在電電流與直流偏移相疊加的情的處理的說明圖。0031圖 21 是表示實施方式 4 的逆變器 9 的結(jié)構(gòu)的圖。0032圖 22 是在圖 9 所示的時序圖中表示流過電42 檢測的電流的圖。8 的電壓、電流和直流電流檢測部0033圖 23 是表示實施方式 5 的逆變器 9 的結(jié)構(gòu)的圖。0034圖 24 是在圖 9 所示的時序圖中表示流過電部 43 檢測的電流的圖。8 的電壓、電流和逆變器電流檢測圖 25 是表示實施方式 6

17、涉及的熱泵裝置 100 的回路結(jié)構(gòu)圖。圖 26 是關(guān)于圖 25 所示的熱泵裝置 100 的制冷劑的狀態(tài)的 符號的說明 1 壓縮機2 四通閥3 熱交換器4 膨脹機構(gòu)5 熱交換器6 制冷劑配管7 壓縮機構(gòu)8 電9 逆變器003500360037003800390040004100420043004400450046Mollier）圖。6說明書CN 103314265 A3/18 頁10 逆變器部0047004800490050005100520053005400550056005700580059006000610062006300640065006600670068006900700071007

18、2007300740075007600770078007900800081008200830084008511 高頻電壓發(fā)生部12 加熱判定部13 交流電源14 整流器15 平滑電容器16 母線電壓檢測部17 開關(guān)元件18 回流二極管19 電壓施加部20 電流檢測部21 表數(shù)據(jù)22 外部輸入部23 選擇部24器25 電壓指令生成部26PWM 信號生成部27 電流比較部28 電壓比較部29 溫度檢測部30 溫度比較部31 第一邏輯積計算部32 休眠判定部33 經(jīng)過時間計測部34 時間比較部35 復位部36 邏輯和計算部37 第二邏輯積計算部38 加熱量39 加法部部40 高頻電流檢測部41 加熱

19、量調(diào)整部42 直流電流檢測部43 逆變器電流檢測部51 壓縮機52、57 熱交換器53、56、61 膨脹機構(gòu)5455 內(nèi)部熱交換器7說明書CN 103314265 A4/18 頁008658 主制冷劑回路008759 四通閥008860 風扇008962 噴射回路009063 水回路0091100 熱泵裝置具體實施方式0092（實施方式 1）0093在實施方式 1 中，對熱泵裝置 100 的基本結(jié)構(gòu)和動作進行說明。0094圖 1 是表示實施方式 1 的熱泵裝置 100 的結(jié)構(gòu)的圖。0095實施方式 1 的熱泵裝置 100 具備通過制冷劑配管 6 將壓縮機 1、四通閥 2、熱交換器 3、膨脹機構(gòu)

20、 4、熱交換器 5 依序連接而成的制冷循環(huán)。在壓縮機 1 的內(nèi)部設置有對制冷劑進行壓縮的壓縮機構(gòu) 7 和使該壓縮機構(gòu) 7 動作的電8。電8 是具有 U 相、V 相、W 相的三相繞組的三相電。0096對電8 供給電壓將其驅(qū)動的逆變器 9 與電8 電連接。逆變器 9 分別對電8 的 U 相、V 相、W 相的繞組施加電壓 Vu、Vv、Vw。0097逆變器 9 與具備高頻電壓發(fā)生部 11 和加熱判定部 12（狀態(tài)檢測部）的逆變器控制部 10 電連接。逆變器部 10 基于從逆變器 9 輸送的逆變器 9 的電源電壓即母線電壓Vdc 和電8 的情號）。009800998 中流過的電流 I 的值是否需要加熱電

21、8，并且在需要加熱電，向逆變器 9 輸出 PWM（Pulse Width Modulation，脈沖寬度調(diào)制）信號（驅(qū)動信圖 2 是表示實施方式 1 的逆變器 9 的結(jié)構(gòu)的圖。逆變器 9 包括 ：交流電源 13 ；對從交流電源 13 供給的電壓進行整流的整流器 14 ；使由整流器14 整流的電壓平滑而生成直流電壓（母線電壓Vdc）的平滑電容器15 ；和檢測由平滑電容器 15 生成的母線電壓 Vdc 并將其輸出到逆變器部 10 的母線電壓檢測部 16。0100此外，逆變器 9 具備將母線電壓 Vdc 作為電源的電壓施加部 19。電壓施加部 19 是將 2 個開關(guān)元件（17a 和 17d、17b

22、和 17e、17c 和 17f）的串聯(lián)連接部以 3 個并聯(lián)連接，并且具備分別與各開關(guān)元件 17a 17f 并聯(lián)連接的回流二極管 18a 18f 的電路。電壓施加部19 根據(jù)由逆變器部 10 傳送的 PWM 信號 UP、VP、WP、UN、VN、WN，對分別對應的開關(guān)元件（UP 對應 17a，VP 對應 17b，WP 對應 17c，UN 對應 17d，VN 對應 17e，WN 對應 17f）進行驅(qū)動。而且，電壓施加部 19 分別對電應的電壓 Vu、Vv、Vw。8 的U 相、V 相、W 相的繞組施加與驅(qū)動的開關(guān)元件 17 對0101而且，逆變器 9 還具備電流檢測部 20，其通過對電8 的U 相、V

23、 相、W 相的繞組施加電壓 Vu、Vv、Vw，檢測從逆變器 9 流向電10。0102圖 3 是表示實施方式 1 的逆變器8 的電流 I，并將其輸出到逆變器部部 10 的結(jié)構(gòu)的圖。0103如上所述，逆變器部 10 具備高頻電壓發(fā)生部 11 和加熱判定部 12。加熱判定部 12 將在后文中描述，這里對高頻電壓發(fā)生部 11 進行說明。8說明書CN 103314265 A5/18 頁0104高頻電壓發(fā)生部 11 包括表數(shù)據(jù) 21、外部輸入部 22、選擇部 23令生成部 25、以及 PWM 信號生成部 26。0105選擇部23 選擇從加熱判定部12 輸出的電壓指令值Vc、表數(shù)據(jù)21 中器 24、電壓指的

24、電壓指令值 Vt 和從外部輸入部 22 輸入的電壓指令值 Va 中的任一個值作為電壓指令值 V* 輸出。此外，選擇部 23 選擇表數(shù)據(jù) 21 中的轉(zhuǎn)速指令值t 和從外部輸入部 22 輸入的轉(zhuǎn)速指令值 a 中的任一個值作為轉(zhuǎn)速指令值 * 輸出。器 24 基于選擇部 23 輸出的轉(zhuǎn)速指令值 * 求取電壓相位 。01060107電壓指令生成部 25 以選擇部 23 輸出的電壓指令值 V* 和位 為輸入，生成并輸出電壓指令值 Vu*、Vv*、Vw*。器 24 求出的電壓相0108PWM 信號生成部 26 基于電壓指令生成部 25 輸出的電壓指令值 Vu*、Vv*、Vw* 和母線電壓 Vdc，生成 PW

25、M 信號（UP、VP、WP、UN、VN、WN），輸出到逆變器 9。0109對電壓指令生成部 25 生成電壓指令值 Vu*、Vv*、Vw* 的方法和 PWM 信號生成部 26生成 PWM 信號的方法進行說明。0110圖 4 是表示實施方式 1 的 PWM 信號生成部 26 的輸入輸出波形的圖。0111例如如式（1）式（3）所示那樣將電壓指令值 Vu*、Vv*、Vw* 定義為相位各相差2/3 的余弦波（正弦波）。其中，V* 是電壓指令值的振幅， 是電壓指令值的相位。0112（1）Vu*=V*cos0113（2）Vv*=V*cos（ （2/3）0114（3）Vw*=V*cos（ （2/3）0115電

26、壓指令生成部 25 基于選擇部 23 輸出的電壓指令值 V* 和器 24 求出的電壓相位 ，根據(jù)式（1）式（3）計算電壓指令值 Vu*、Vv*、Vw*，將計算出的電壓指令值 Vu*、 Vv*、Vw* 輸出到 PWM 信號生成部 26。PWM 信號生成部 26 將電壓指令值 Vu*、Vv*、Vw* 與規(guī)定頻率且振幅為 Vdc/2 的載波信號（基準信號）進行比較，基于相互的大小關(guān)系生成 PWM 信號 UP、VP、WP、UN、VN、WN。0116例如在電壓指令值 Vu* 比載波信號大的情，將 UP 設為使開關(guān)元件 17a 導通的電壓，將UN 設為使開關(guān)元件17d 斷開的電壓。此外，在電壓指令值Vu*

27、 比載波信號小的情況下則相反，將 UP 設為使開關(guān)元件 17a 斷開的電壓，將 UN 設為使開關(guān)元件 17d 導通的電壓。關(guān)于其他信號也同樣如此，通過比較電壓指令值 Vv* 與載波信號來決定 VP、VN，通過比較電壓指令值 Vw* 與載波信號來決定 WP、WN。0117在通常的逆變器的情，由于采用互補 PWM 方式，所以 UP 與 UN、VP 與 VN、WP 與WN 成為相互相反的關(guān)系。因此，開關(guān)模式全部為 8 種。0118圖 5 是表示實施方式 1 的 8 種開關(guān)模式的圖。此外，在圖 5 中對在各開關(guān)模式產(chǎn)生的電壓矢量標注 V0 V7 的符號。此外，用 ±U、±V、

28、77;W（不產(chǎn)生電壓的情為 0）表示各電壓矢量的電壓的方向。這里， U 是指使通過 U 相流入電8 且通過 V 相和 W 相從電8 流出的 U 相方向的電生的電壓， U 是指使通過 V 相和 W 相流入電8且通過U 相從電釋。8 流出的 U 相方向的電生的電壓。關(guān)于 ±V、±W 也是同樣的解0119通過組合圖 5 所示的開關(guān)模式輸出電壓矢量，能夠使逆變器 9 輸出所期望的電壓。此時，通過使相位 高速地變化，能夠輸出高頻電壓。9說明書CN 103314265 A6/18 頁0120此外，除式（1）式（3）以外，也可以通過兩相調(diào)制、三次諧波疊加調(diào)制、空間矢量調(diào)制等求取電壓指令信

29、號 Vu*、Vv*、Vw*。0121圖 6 是表示實施方式 1 的加熱判定部 12 的結(jié)構(gòu)的圖。0122加熱判定部 12 基于逆變器 9 的母線電壓檢測部 16 檢測出的母線電壓 Vdc、逆變器 9 的電流檢測部 20 檢測出的電流 I 等通 / 斷開）。高頻電壓發(fā)生部 11 的動作狀態(tài)（ON/OFF，導0123加熱判定部 12 包括電流比較部 27、電壓比較部 28、溫度檢測部 29、溫度比較部30、第一邏輯積計算部31、休眠判定部32、經(jīng)過時間計測部33、時間比較部34、復位部35、邏輯和計算部 36、第二邏輯積計算部 37、以及加熱量部 38。電流比較部 27 在由電流檢測部 20 檢測

30、并輸出的電流I 為 Imin I Imax 的狀0124態(tài)時0125為正常狀態(tài)并輸出 1，在除此以外的情輸出 0。這里，Imax 為電流上限值，Imin 為電流下限值。在流過 Imax 以上的過大的正電流或 Imin 以下的過大的負電流的情停止加熱的操作。，電流比較部 27為異常狀態(tài)并輸出 0，由此進行0126電壓比較部 28 在由母線電壓檢測部 16 檢測出的母線電壓 Vdc 為 Vdc_min Vdc Vdc_max 的狀態(tài)時為正常狀態(tài)并輸出 1，在除此以外的情輸出 0。0127這里，Vdc_max 為母線電壓上限值，Vdc_min 為母線電壓下限值。在 Vdc_max 以上的過大的母線電

31、壓或 Vdc_min 以下的過小的母線電壓的情狀態(tài)并輸出 0，由此進行停止加熱的操作。，電壓比較部 28為異常0128溫度檢測部 29 對電壓施加部 19 的溫度即逆變器溫度 Tinv、壓縮機 1 的溫度 Tc、外部氣溫 To 進行檢測。0129溫度比較部 30 比較預先設定的逆變器的保護溫度 Tp_inv 與逆變器溫度 Tinv，并且比較預先設定的壓縮機 1 的保護溫度 Tp_c 與壓縮機溫度 Tc。而且，溫度比較部 30 在 Tp_inv Tinv 的狀態(tài)并且 Tp_c Tc 的狀態(tài)下下輸出 0。為正常并輸出 1，在除此以外的情況0130這里，在 Tp_inv Tinv 的情，逆變器溫度變

32、成高溫，此外，在 Tp_c Tc 的情，壓縮機 1 內(nèi)的電8 的繞組溫度變成高溫，可能導致絕緣不良等。因此，溫度比較部 30為并輸出 0，而進行停止加熱的操作。這里，壓縮機 1 與電8 的繞組相比熱容量較大，溫度的上升速度比繞組慢，需要考慮上述方面來設定 Tp_c。0131第一邏輯積計算部 31 輸出上述的電流比較部 27、電壓比較部 28、以及溫度比較部30 的輸出值的邏輯積。在電流比較部 27、電壓比較部 28、溫度比較部 30 的輸出值中的任一個值為異常狀態(tài)的 0 的情，第一邏輯積計算部 31 都輸出 0，而進行停止加熱的操作。0132此外，這里雖然說明了使用電流 I、母線電壓 Vdc、

33、溫度 Tinv、Tc 來停止加熱的方法，但是也可以不使用上述全部的值。此外，也可以為使用這里所述的參數(shù)之外的參數(shù)來停止加熱的結(jié)構(gòu)。0133接著，基于由溫度檢測部 29 檢測出的壓縮機 1 的溫度 Tc 和外部氣溫 To，由休眠判定部 32態(tài)）。是否為液體制冷劑滯留于壓縮機 1 內(nèi)的壓縮機 1 內(nèi)的狀態(tài)（制冷劑休眠的狀0134壓縮機 1 在制冷循環(huán)中熱容量最大，相對于外部氣溫 To 的上升，壓縮機溫度 Tc 上10說明書CN 103314265 A7/18 頁升得較慢，所以溫度變成最低。制冷劑在制冷循環(huán)中滯留于溫度最低的場所，由于作為液體制冷劑積存，所以在溫度上升時制冷劑積存于壓縮機 1 內(nèi)。因

34、此，休眠判定部 32 在 To Tc的情停止加熱。為制冷劑滯留于壓縮機 1 內(nèi)并輸出 1，開始進行加熱，在 To Tc 的情，0135此外，也可以為在 To 具有上升傾向時或者 Tc 具有上升傾向時開始加熱，由于在 Tc 或 To 的檢測難以進行的情能夠使用任一個進行，所以能夠?qū)崿F(xiàn)可靠性較高的。0136這里，在無法檢測壓縮機溫度 Tc 和外部氣溫 To 二者的情，壓縮機 1 的加熱可能無法進行。于是，經(jīng)過時間計測部 33 對不加熱壓縮機 1 的時間（Elapse_Time）進行計測，在超過由時間比較部 34 預先設定的限制時間 Limit_Time 的情輸出 1，開始進行壓縮機 1 的加熱。這

35、里，由于一天的溫度變化是從太陽升起的早晨起整個白天里溫度上升，從日落起整個夜間溫度降低，所以大致以 12 小時為周期反復溫度的上升、下降。因此例如將Limit_Time 設定為 12 小時左右即可。0137此外，Elapse_Time 在對壓縮機 1 進行加熱的情設定為 0。，由復位部 35 將 Elapse_Time0138邏輯和計算部 36 輸出上述的休眠判定部 32 與時間比較部 34 的輸出值的邏輯和。在休眠判定部 32 和時間比較部 34 的輸出值中的任一個值為表示加熱開始的 1 的情邏輯和計算部 36 都輸出 1，并開始對壓縮機 1 進行加熱。，0139第二邏輯積計算部 37 將第

36、一邏輯積計算部 31 與邏輯和計算部 36 的輸出值的邏輯積作為加熱判定部 12 的輸出值輸出。在輸出值為 1 的情作，進行加熱壓縮機 1 的操作。另一方面，在輸出值為 0 的情，使高頻電壓發(fā)生部 11 動，不使高頻電壓發(fā)生部 11動作，不進行加熱壓縮機 1 的操作，或者使高頻電壓發(fā)生部 11 的動作停止，使壓縮機 1 的加熱操作停止。0140由于第二邏輯積計算部 37 輸出邏輯積，所以在第一邏輯積計算部 31 輸出對壓縮機1 的加熱停止的信號0 的情，即使邏輯和計算部36 輸出加熱開始的信號1，也能夠使加熱停止。因此，能夠獲得可確保可靠性并且將待機時的消耗電力抑制為最小限度的熱泵裝置。014

37、1此外，休眠判定部32 基于壓縮機溫度Tc 和外部氣溫To，檢測液體制冷劑滯留于壓縮機 1 內(nèi)的狀態(tài)。進而，加熱量部 38 基于壓縮機溫度 Tc 和外部氣溫 To，確定滯留于壓縮機 1 內(nèi)的液體制冷劑的量。而且，加熱量部 38 根據(jù)所確定的液體制冷劑的量，計算并輸出制冷劑排出到壓縮機 1 的外部所需要的電壓指令值 Vc。由此，能夠以所需最小限度的電力消除液體制冷劑滯留于壓縮機 1 內(nèi)的狀態(tài)，能夠通過消耗電力削減而減少對地球溫暖化的影響。0142接著，對逆變器部 10 的動作進行說明。0143圖 7 是表示實施方式 1 的逆變器部 10 的動作的流程圖。0144（S1 ：加熱步驟）0145加熱判

38、定部 12 在壓縮機 1 的運轉(zhuǎn)停止期間根據(jù)上述動作生部 11 動作。是否使高頻電壓發(fā)0146在加熱判定部 12為使高頻電壓發(fā)生部 11 動作的情況、即加熱判定部 12 的輸11說明書CN 103314265 A8/18 頁出值為 1（ON, 導通）的情另一方面，在加熱判定部 12的輸出值為 0（OFF, 斷開）的情頻電壓發(fā)生部 11 動作。S1 為“是”），使處理前進至 S2，產(chǎn)生用于預熱的 PWM 信號。為不使高頻電壓發(fā)生部 11 動作的情況、即加熱判定部 12S1 為“否”），在經(jīng)過規(guī)定時間之后，再次是否使高0147（S2 ：電壓指令值生成步驟）0148選擇部 23 選擇電壓指令值 V*

39、 和轉(zhuǎn)速指令值 *器 24 基于選擇部 23 選擇的轉(zhuǎn)速指令值*，求取電壓相位 。然后，電壓指令生成部 25 基于選擇部 23 選擇的電壓指令值 V* 和器 24 求出的電壓相位 ，根據(jù)式（1）式（3）計算電壓指令值 Vu*、Vv*、Vw*，并將計算出的電壓指令值 Vu*、Vv*、Vw* 輸出到 PWM 信號生成部 26。0149（S3 ：PWM 信號生成步驟）0150PWM 信號生成部 26 將電壓指令生成部 25 輸出的電壓指令值 Vu*、Vv*、Vw* 與載波信號進行比較而得到 PWM 信號 UP、VP、WP、UN、VN、WN，并輸出到逆變器 9。由此，驅(qū)動逆變器9 的開關(guān)元件 17a

40、17f，對電8 施加高頻電壓。0151通過對電的銅損高效地加熱電8 施加高頻電壓，利用電8 的鐵損和因繞組中流過電流而產(chǎn)生8。通過加熱電8，將滯留于壓縮機 1 內(nèi)的液體制冷劑加熱使其氣化，排出到壓縮機 1 的外部。0152經(jīng)過規(guī)定時間后，再次返回 S1是否還需要進一步加熱。0153如上所述，在實施方式 1 涉及的熱泵裝置 100 中，在為液體制冷劑滯留于壓縮機 1內(nèi)的狀態(tài)的情，由于對電8 施加高頻電壓，所以能夠抑制噪音，高效率地加熱電動機 8。由此，能夠高效率地加熱滯留于壓縮機 1 內(nèi)的制冷劑，能夠使滯留的制冷劑排出到壓縮機 1 的外部。0154此外，如果對電8 施加壓縮動作時的運轉(zhuǎn)頻率以上的

41、高頻電壓，則電8 內(nèi)的轉(zhuǎn)子無法跟隨頻率，不產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)和振動。因此，在 S2 中，選擇部 23 輸出成為壓縮動作時的運轉(zhuǎn)頻率以上的轉(zhuǎn)速指令 * 較好。0155一般而言，壓縮動作時的運轉(zhuǎn)頻率最高是 1kHz。因此，對電8 施加 1kHz 以上的高頻電壓即可。此外，如果對電8 施加 14kHz 以上的高頻電壓，則電8 的鐵芯的振動聲大致接近可聽聲頻率的上限，因此在降低噪音方面也具有效果。因此，例如選擇部23輸出成為 20kHz 左右的高頻電壓那樣的轉(zhuǎn)速指令 *。0156然而，如果高頻電壓的頻率超過開關(guān)元件 17a 17f 的最大額定頻率，則存在由于開關(guān)元件 17a 17f 損壞，導致產(chǎn)生負載或電源短路

42、，以至于冒煙或起火的可能性。因此， 為了確?？煽啃裕瑑?yōu)選使高頻電壓的頻率為最大額定頻率以下。0157此外，近年來熱泵裝置使用的壓縮機的電（Interior Permanent Magnet，內(nèi)置式永磁）構(gòu)造的電，為了高效率化，廣泛采用 IPM、線圈端小且繞組電阻低的集中繞組電。集中繞組電由于繞組電阻小且銅損引起的發(fā)熱量少，所以需要在繞組中流過大量的電流。如果繞組中流過大量的電流，則逆變器 9 中流過的電流也增加，逆變器損失增加。0158因此，如果通過施加上述的高頻電壓進行加熱，則高頻引起的電感分量變大，繞組阻抗變高。因此，雖然繞組中流過的電流減小且銅損減少，但是相應地因施加高頻電壓產(chǎn)生鐵損，能

43、夠有效地進行加熱。進而，由于繞組中流過的電流減小，所以逆變器中流過的電流12說明書CN 103314265 A9/18 頁也減小，逆變器 9 的損耗也能夠降低，能夠更高效地進行加熱。此外，如果通過施加上述的高頻電壓進行加熱，則在壓縮機為 IPM 構(gòu)造的電，高頻磁通交鏈的轉(zhuǎn)子表面也成為發(fā)熱部分。因此，實現(xiàn)制冷劑接觸面增加、對壓0159的情縮機構(gòu)的快速加熱，所以能夠高效地對制冷劑進行加熱。0160此外逆變器 9 的開關(guān)元件 17a 17f 和與其并聯(lián)連接的回流二極管 18a 18f，現(xiàn)在一般使用以硅（Si）為材料的半導體是主流。然而，也可以取而代之，使用以碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）石為材料

44、的寬禁帶半導體。0161由這樣的寬禁帶半導體形成的開關(guān)元件和二極件，耐電壓性高，且容許電流密度也高。因此，開關(guān)元件和二極件能夠小型化，通過使用這些小型化的開關(guān)元件和二極件，能夠使組裝了這些元件的半導體模塊小型化。0162此外，由這樣的寬禁帶半導體形成的開關(guān)元件和二極件耐熱性也高。因此，能夠使散熱器的散熱片小型化，能夠進行型化。的空，所以能夠使半導體模塊進一步小0163進而，由這樣的寬禁帶半導體形成的開關(guān)元件和二極件的電力損耗低。因此，能夠使開關(guān)元件和二極件高效率化，進而能夠使半導體模塊高效率化。0164此外，雖然優(yōu)選開關(guān)元件和二極件雙方禁帶半導體形成，但是也可以記載的效果。任一方的元件由寬禁帶

45、半導體形成，能夠得到本實施0165除此以外，使 用作為高效率的開關(guān)元件公知的超級結(jié)構(gòu)造的 MOSFET（M-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金屬氧化物半導體場效應晶體管），也能夠得到同樣的效果。0166此外，渦旋機構(gòu)的壓縮機中，難以壓縮室的高壓。因此，與其他方式的壓縮機相比，在液體壓縮的情對壓縮機構(gòu)施加過大的而發(fā)生破損的可能性較高。然而，在實施方式 1 的熱泵裝置 100 中，能夠進行壓縮機 1 的效率良好的加熱，能夠抑制壓縮機 1 內(nèi)的液體制冷劑的滯留。因此，能夠防止液體壓縮，所以在使用渦旋式壓縮機作為壓縮機 1 的情也是有效果的。01

46、67進而，在為頻率 10kHz、輸出超過 50W 的加熱設備的情，存在受到法律限制的情況。因此，可以事先調(diào)整電壓指令值的振幅以使輸出不超過 50W，或者檢測流過的電流或電壓，進行反饋以使輸出為 50W 以下。0168此外，逆變器部 10 由 CPU（Central Processing Unit處理單元）或 DSP（Digital Signal Processor，數(shù)字信號處理器）、微型計算機（microcomputer）、電子電路等。0169（實施方式 2）0170在實施方式 2 中對高頻電壓的生成方法進行說明。0171在通常的逆變器的情，作為載波信號頻率的載波頻率由逆變器的開關(guān)元件的切換速

47、率決定上限。因此，難以輸出載波的載波頻率以上的高頻電壓。此外，在通常的（Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管）的情是 20kHz 左右。，切換速率的上限0172此外，如果高頻電壓的頻率為載波頻率的 1/10 左右，則可能產(chǎn)生高頻電壓的波形輸出精度劣化、直流分量疊加等不好影響。考慮到這一點，在使載波頻率為 20kHz 的情況13說明書CN 103314265 A10/18 頁下，如果使高頻電壓的頻率為載波頻率的 1/10 即 2kHz 以下，則高頻電壓的頻率為可聽聲頻率的區(qū)域，可能導致噪音。0173圖 8 是表示實施方式 2 的逆變器部 10 的

48、結(jié)構(gòu)的圖。0174實施方式2 的逆變器部10，除了高頻電壓發(fā)生部11 具備將基準相位f 與通過選擇部 23 切換后的相位 p 和相位 n 相加作為電壓相位 的加法部 39 來取代器 24（參照圖 3）以外，與圖 3 所示的實施方式 1 的逆變器的符號并省略說明，僅說明變更點。部 10 相同。因此，標注相同0175在實施方式 1 中，利用器 24 對轉(zhuǎn)速指令* 進行，求出電壓相位 。與此相對，在實施方式 2 中，選擇部 23（相位切換部）交替切換相位 p 和與相位 p 大致相差 180 度的相位 n 這兩種電壓相位。然后，加法部 39 將基準相位 f 與選擇部 23 選擇的相位 p 或相位 n

49、相加作為電壓相位 。0176 此外，在以下的說明中，設 p=0 度 、n=180 度 ，進行說明。0177接著，對逆變器部 10 的動作進行說明。0178此外，除了圖 7 所示的 S2 的動作以外，與實施方式 1 的逆變器此省略說明。部 10 相同，因0179 在 S2 中，選擇部 23 在載波信號的頂（峰）或底（谷）的定時或者在峰頂和谷底的定時交替切換相位p 和相位n。然后，加法部 39 將基準相位f 與選擇部 23 選擇的相位p 或相位n 相加作為電壓相位，輸出到電壓指令生成部 25。電壓指令生成部 25 使用電壓相位 和電壓指令值 V*，根據(jù)式（1）式（3）得到電壓指令值 Vu*、Vv*

50、、Vw*，輸出到 PWM 信號生成部 26。0180 通過選擇部 23 在載波信號的峰頂或谷底、峰頂和谷底的定時切換相位 p 和相位n，能夠輸出與載波信號同步的 PWM 信號。圖 9 是選擇部 23 在載波信號的峰頂和谷底的定時交替切換相位 p 和相位 n的時序圖。此外，UP 與 UN、VP 與 VN、WP 與 WN，分別為相反的導通 / 斷開狀態(tài)，0181的情如果知道一方的狀態(tài)，則也知道另一方的狀態(tài)，所以這里僅示出 UP、VP、WP。此外，這里設f=0 度 。0182在這種情，PWM 信號如圖9 所示那樣變化。而且，電壓矢量按V0（UP=VP=WP=0）、V4（UP=1，VP=WP=0）、V

51、7（UP=VP=WP=1）、V3（UP=0，VP=WP=1）、V0（UP=VP=WP=0）、的順序變化。0183圖 10 是圖 9 所示的電壓矢量的變化的說明圖。此外，在圖 10 中表示被虛線包圍的開關(guān)元件 17 導通，未被虛線包圍的開關(guān)元件 17 斷開的狀態(tài)。0184如圖 10 所示，V0 矢量、V7 矢量施加時，電8 的線間成為短路狀態(tài)，是不輸出電壓的無通電區(qū)間。在這種情，電8 的電感中積蓄的能量形成電流，在短路電路中流過。此外，在 V4 矢量施加時，通過 U 相流入電8 且通過V 相和W 相從電8 流出的U8 且通過相方向的電流（+Iu 的電流）流過，在 V3 矢量施加時，通過 V 相和

52、 W 相流入電U 相從電8 流出的 -U 相方向的電流（-Iu 的電流）在電8 的繞組中流過。也就是說，在 V4 矢量施加時和 V3 矢量施加時，在電8 的繞組中流過相反方向的電流。而且，由于電壓矢量按 V0、V4、V7、V3、V0、的順序變化，所以 +Iu 的電流和 -Iu 的電流交替在電8 的繞組中流過。特別是，如圖 9 所示，由于 V4 矢量和 V3 矢量在 1 個載波周期（1/14說明書CN 103314265 A11/18 頁fc）的期間內(nèi)出現(xiàn)，所以能夠?qū)﹄? 的繞組施加與載波頻率 fc 同步的交流電壓。0185此外，由于交替輸出 V4 矢量（+Iu 的電流）和 V3 矢量（-Iu 的電流），所以正反轉(zhuǎn)矩瞬間轉(zhuǎn)換。因此，通過轉(zhuǎn)矩相抵，能夠施加抑制了轉(zhuǎn)子振動的電壓。0186圖 11 是選擇部 23 在載波信號的谷底的定時交替切換相位p 和相位n 的情況下