热泵装置系统和逆变器的控制方法

1、(19)中民*CCNN110033331144226655AA*(12)发明专利申请(10)申请公布号(43)申请公布日CN 1033142652013.09.18A(21)申请号201180063155.4(51)Int.Cl.F25B 1/00 (2006.01)H02M 7/48 (2007.01)(22)申请日2011.04.28(85)PCT申请进入2013.06.27阶段日(86)PCT申请的申请数据PCT/JP2011/060396 2011.04.28(87)PCT申请的公布数据WO2012/147192 JA 2012.11.01(71)申请人地址三菱电机株式会社国东(72)

2、发明人畠山和德下也也楠部牧野勉(74)专利机构 南京经纬专利商标公司 32200楼有限人权利要求书3页 说明书18页附图26页(54) 发明名称热泵装置、热泵系统和逆变器的(57) 摘要方法本发明的目的在于，提供一种不受到因制造偏差或环境偏差造成的影响，而能够在压缩运转停止时加热压缩机的情使加热量保持恒定的技术。逆变器部（10）使逆变器产生高频交流电压，该高频交流电压在从逆变器对电施加的电压为正的区间与电压为负的区间之间具有电压为零的无通电区间。此时，逆变器部（10）在检测区间中对流过上述逆变器的电流值进行检测，并且使逆变器产生根据检测出的电流值调整的高频交流电压，其中，上述检测区间为从无通电

3、区间即将开始之前到上述无通电区间刚结束之后为止的期间。CN 103314265 A权利要求书CN 103314265 A1/3 页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，其使所述压缩机具有的所述压缩机构动作 ；逆变器，其对所述电施加规定电压 ；以及逆变器对所述电通电区间，部，其使所述逆变器产生高频交流电压，该高频交流电压在从所述逆变器施加的电压为正的区间与所述电压为负的区间之间具有所述电压为零的无所述逆变器部包括 ：电流值检测部，其在检测区间中对流过所述逆变器的电流值进行检测，所述检测区间为从所述无通电区间即将开始之前到所述无通电区间刚结束之后为

4、止的期间 ；以及高频电压发生部，其使所述逆变器产生与所述电流值检测部检测出的电流值对应的高频交流电压。2. 根据权利要求 1 所述的热泵装置，其特征在于 ：所述电流值检测部在所述检测区间中对从所述逆变器流向所述电的电流进行检测。3. 根据权利要求 1 所述的热泵装置，其特征在于 ：所述电流值检测部在所述检测区间内所述无通电区间即将开始之前和所述无通电区间刚结束之后中的至少任一定时，对流过所述逆变器的直流电流进行检测。4. 根据权利要求 1 所述的热泵装置，其特征在于 ：所述逆变器具有将 2 个开关元件直接连接而成的串联连接部，所述电流值检测部在所述检测区间内所述无通电区间刚结束之后和从所述无通

5、电区间即将开始之前起至所述无通电区间结束为止中的至少任一定时，对所述逆变器具有的串联连接部中流过的电流进行检测。5. 根据权利要求 4 所述的热泵装置，其特征在于 ：所述电流值检测部对所述串联连接部的 2 个开关元件中的负电压侧开关元件的负电压侧部分中流过的电流进行检测。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 ：所述逆变器是将 2 个开关元件的串联连接部以 3 个并联连接而形成的三相逆变器， 所述无通电区间是所述三相逆变器的正电压侧的开关元件和负电压侧的开关元件中一方全部导通、另一方全部断开的区间。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

6、：所述高频电压发生部使所述逆变器产生以使所述电流值成为规定值的方式调整振幅而得到的高频交流电压。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 ：所述高频电压发生部使所述逆变器产生以使所述高频交流电压的对所述电的通电相位成为预先确定的多个通电相位中所述电流值为最大的通电相位的方式进行调整而得到的高频交流电压。9. 根据权利要求 1 至 8 中任一项所述的热泵装置，其特征在于 ：所述电流值检测部在所述规定的定时对所述电流值为正的情2的正电流值和所述权利要求书CN 103314265 A2/3 页电流值为负的情的负电流值进行检测，所述高频电压发生部使所述逆变器产生以使所述正电流

7、值和所述负电流值的平均值接近于零的方式进行调整而得到的高频交流电压。10. 根据权利要求 1 至 9 中任一项所述的热泵装置，其特征在于 ：所述逆变器部还包括判定部，其基于所述电流值推定所述电的绕组温度，在推定的绕组温度比规定的温度阈值高的情生高频交流电压。，停止所述高频电压发生部使所述逆变器产11. 根据权利要求 1 至 10 中任一项所述的热泵装置，其特征在于 ：所述逆变器宽禁带半导体的开关元件。12. 根据权利要求 11 所述的热泵装置，其特征在于 ：所述宽禁带半导体是 SiC、GaN 和石中的任一种。13. 根据权利要求 1 至 10 中任一项所述的热泵装置，其特征在于 ：所述逆变器超

8、级结构造的 MOSFET的开关元件。14. 一种热泵系统，包括 ：热泵装置，其具备用配管将具有对制冷剂进行压缩的压缩机构的压缩机、第一热交换器、膨胀机构和第二热交换器依序连接而成的制冷剂回路 ；以及流体利用装置，其对在与所述制冷剂回路连接的所述第一热交换器而与制冷剂进行热交换的流体进行利用，所述热泵系统的特征在于 ：所述热泵装置还包括 ：电，其使所述压缩机具有的所述压缩机构动作 ；逆变器，其对所述电施加规定电压 ；以及逆变器对所述电部，其使所述逆变器产生高频交流电压，该高频交流电压在从所述逆变器施加的电压为正的正区间与所述电压为负的负区间之间具有所述电压为零的无通电区间，所述逆变器部包括 ：电

9、流值检测部，其在检测区间中对流过所述逆变器的电流值进行检测，所述检测区间为从所述无通电区间即将开始之前到所述无通电区间刚结束之后为止的期间 ；以及高频电压发生部，其使所述逆变器产生与所述电流值检测部检测出的电流值对应的高频交流电压。15. 一种逆变器的方法，其对热泵装置中的所述逆变器进行，所述热泵装置包括 ：压缩机，其具有对制冷剂进行压缩的压缩机构 ；电，其使所述压缩机具有的所述压缩机构动作 ；以及逆变器，其对所述电于，包括 ：施加规定电压，所述逆变器的方法的特征在高频电压发生步骤，使所述逆变器产生高频交流电压，该高频交流电压在从所述逆变器对所述电施加的电压为正的正区间与所述电压为负的负区间之

10、间具有所述电压为零的无通电区间 ；以及电流值检测步骤，在检测区间中对流过所述逆变器的电流值进行检测，所述检测区间为在所述高频电压发生步骤中产生的所述高频交流电压的从所述无通电区间即将开始之前到所述无通电区间刚结束之后为止的期间，在所述高频电压发生步骤中，使所述逆变器产生与所述电流值检测部检测出的电流值3权利要求书CN 103314265 A3/3 页对应的高频交流电压。4说明书CN 103314265 A1/18 页热泵装置、热泵系统和逆变器的方法技术领域0001本发明涉及热泵装置使用的压缩机的加热方法。背景技术0002在专利文献 1 中有如下记载 ：制暖时在运转停止期间对压缩机供给高频低电压

11、。在专利文献 2 中有如下记载 ：在空调机的周围为较低温度的情通常运转时高的 25kHz 的单相交流电压。，对压缩机供给频率比0003专利文献 1 和专利文献 2 中记载的技术，都通过与外部气温的降低对应地对压缩机施加高频交流电压来加热压缩机或将其保温，并且使压缩机内部的润滑作用顺畅。0004专利文献0005专利文献 10006专利文献 2实开昭 60-68341 号公报特开昭 61-91445 号公报发0007在对压缩机供给高频交流电压的情，难以精确地计测压缩机中流过的电流值，而难以不受到因制造偏差或环境偏差造成的影响，适当地加热量。在专利文献 1、2中并没有记载在对压缩机供给高频交流电压的

12、情，如何适当地加热量。0008本发明的目的在于，提供一种在对压缩机供给高频交流电压来加热压缩机的情况下，不受到因制造偏差或环境偏差造成的影响，而能够使压缩机的加热量保持恒定的技术。0009本发明涉及的热泵装置，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，其使上述压缩机具有的上述压缩机构动作 ；逆变器，其对上述电施加规定电压 ；以及逆变器部，其使上述逆变器产生高频交流电压，该高频交流电压在从上述逆变器对上述电施加的电压为正的区间与上述电压为负的区间之间具有上述电压为零的无通电区间，上述逆变器部包括 ：电流值检测部，其在检测区间中对流过上述逆变器的电流值进行检测，上述检测区

13、间为从上述无通电区间即将开始之前到上述无通电区间刚结束之后为止的期间 ；以及高频电压发生部，其使上述逆变器产生与上述电流值检测部检测出的电流值对应的高频交流电压。0010 在本发明涉及的热泵装置中，在从无通电区间即将开始之前到无通电区间刚结束之后为止的期间检测电流值。由此，能够检测在施加了高频交流电压的情的电流峰值。根据该峰值高频交流电压，从而能够使流过电的电流为所期望的值。其结果受到因制造偏差或环境偏差造成的影响，而能够使压缩机的加热量保持恒定。附图说明0011图 1 是表示实施方式 1 的热泵装置 100 的结构的图。0012图 2 是表示实施方式 1 的逆变器 9 的结构的图。0013图

14、 3 是表示实施方式 1 的逆变器部 10 的结构的图。5说明书CN 103314265 A2/18 页图 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。001400150016001700180019的情00200021图 7 是表示实施方式 1 的逆变器图 8 是表示实施方式 2 的逆变器部 10 的动作的流程图。部 10 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 p 和相位 n 的时序图。图 10 是图 9 所示的

15、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p 和相位n 的情况下的时序图。0022图 12 是 IPM 电的转子位置的说明图。0023图 13 是表示由转子位置引起的电流变化的图。0024图 14 是表示使 f 随着时间的经过而变化的情的施加电压的图。0025图 15 是表示f 为 0 度（U 相（V4）方向为 0 度）、30 度、60 度时电相中流过的电流的图。8 的 UVW 各0026图 16 是表示实施方式 3 的逆变器部 10 的结构的图。0027图 17 是在图 9 所示的时序图中表示流过电8 的电压、电流的图。0028图 18 是表示实施方

16、式 3 的加热判定部 12 的结构的图。0029图 19 是表示为了排出滞留于压缩机 1 中的液体制冷剂所需要的电力和为了获得该电力所需要的电流值的关系的图。0030图 20 是在电电流与直流偏移相叠加的情的处理的说明图。0031图 21 是表示实施方式 4 的逆变器 9 的结构的图。0032图 22 是在图 9 所示的时序图中表示流过电42 检测的电流的图。8 的电压、电流和直流电流检测部0033图 23 是表示实施方式 5 的逆变器 9 的结构的图。0034图 24 是在图 9 所示的时序图中表示流过电部 43 检测的电流的图。8 的电压、电流和逆变器电流检测图 25 是表示实施方式 6

17、涉及的热泵装置 100 的回路结构图。图 26 是关于图 25 所示的热泵装置 100 的制冷剂的状态的 符号的说明 1 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9 逆变器003500360037003800390040004100420043004400450046Mollier）图。6说明书CN 103314265 A3/18 页10 逆变器部0047004800490050005100520053005400550056005700580059006000610062006300640065006600670068006900700071007

18、2007300740075007600770078007900800081008200830084008511 高频电压发生部12 加热判定部13 交流电源14 整流器15 平滑电容器16 母线电压检测部17 开关元件18 回流二极管19 电压施加部20 电流检测部21 表数据22 外部输入部23 选择部24器25 电压指令生成部26PWM 信号生成部27 电流比较部28 电压比较部29 温度检测部30 温度比较部31 第一逻辑积计算部32 休眠判定部33 经过时间计测部34 时间比较部35 复位部36 逻辑和计算部37 第二逻辑积计算部38 加热量39 加法部部40 高频电流检测部41 加热

19、量调整部42 直流电流检测部43 逆变器电流检测部51 压缩机52、57 热交换器53、56、61 膨胀机构5455 内部热交换器7说明书CN 103314265 A4/18 页008658 主制冷剂回路008759 四通阀008860 风扇008962 喷射回路009063 水回路0091100 热泵装置具体实施方式0092（实施方式 1）0093在实施方式 1 中，对热泵装置 100 的基本结构和动作进行说明。0094图 1 是表示实施方式 1 的热泵装置 100 的结构的图。0095实施方式 1 的热泵装置 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

20、 4、热交换器 5 依序连接而成的制冷循环。在压缩机 1 的内部设置有对制冷剂进行压缩的压缩机构 7 和使该压缩机构 7 动作的电8。电8 是具有 U 相、V 相、W 相的三相绕组的三相电。0096对电8 供给电压将其驱动的逆变器 9 与电8 电连接。逆变器 9 分别对电8 的 U 相、V 相、W 相的绕组施加电压 Vu、Vv、Vw。0097逆变器 9 与具备高频电压发生部 11 和加热判定部 12（状态检测部）的逆变器控制部 10 电连接。逆变器部 10 基于从逆变器 9 输送的逆变器 9 的电源电压即母线电压Vdc 和电8 的情号）。009800998 中流过的电流 I 的值是否需要加热电

21、8，并且在需要加热电，向逆变器 9 输出 PWM（Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制）信号（驱动信图 2 是表示实施方式 1 的逆变器 9 的结构的图。逆变器 9 包括 ：交流电源 13 ；对从交流电源 13 供给的电压进行整流的整流器 14 ；使由整流器14 整流的电压平滑而生成直流电压（母线电压Vdc）的平滑电容器15 ；和检测由平滑电容器 15 生成的母线电压 Vdc 并将其输出到逆变器部 10 的母线电压检测部 16。0100此外，逆变器 9 具备将母线电压 Vdc 作为电源的电压施加部 19。电压施加部 19 是将 2 个开关元件（17a 和 17d、17b

22、和 17e、17c 和 17f）的串联连接部以 3 个并联连接，并且具备分别与各开关元件 17a 17f 并联连接的回流二极管 18a 18f 的电路。电压施加部19 根据由逆变器部 10 传送的 PWM 信号 UP、VP、WP、UN、VN、WN，对分别对应的开关元件（UP 对应 17a，VP 对应 17b，WP 对应 17c，UN 对应 17d，VN 对应 17e，WN 对应 17f）进行驱动。而且，电压施加部 19 分别对电应的电压 Vu、Vv、Vw。8 的U 相、V 相、W 相的绕组施加与驱动的开关元件 17 对0101而且，逆变器 9 还具备电流检测部 20，其通过对电8 的U 相、V

23、 相、W 相的绕组施加电压 Vu、Vv、Vw，检测从逆变器 9 流向电10。0102图 3 是表示实施方式 1 的逆变器8 的电流 I，并将其输出到逆变器部部 10 的结构的图。0103如上所述，逆变器部 10 具备高频电压发生部 11 和加热判定部 12。加热判定部 12 将在后文中描述，这里对高频电压发生部 11 进行说明。8说明书CN 103314265 A5/18 页0104高频电压发生部 11 包括表数据 21、外部输入部 22、选择部 23令生成部 25、以及 PWM 信号生成部 26。0105选择部23 选择从加热判定部12 输出的电压指令值Vc、表数据21 中器 24、电压指的

24、电压指令值 Vt 和从外部输入部 22 输入的电压指令值 Va 中的任一个值作为电压指令值 V* 输出。此外，选择部 23 选择表数据 21 中的转速指令值t 和从外部输入部 22 输入的转速指令值 a 中的任一个值作为转速指令值 * 输出。器 24 基于选择部 23 输出的转速指令值 * 求取电压相位 。01060107电压指令生成部 25 以选择部 23 输出的电压指令值 V* 和位 为输入，生成并输出电压指令值 Vu*、Vv*、Vw*。器 24 求出的电压相0108PWM 信号生成部 26 基于电压指令生成部 25 输出的电压指令值 Vu*、Vv*、Vw* 和母线电压 Vdc，生成 PW

25、M 信号（UP、VP、WP、UN、VN、WN），输出到逆变器 9。0109对电压指令生成部 25 生成电压指令值 Vu*、Vv*、Vw* 的方法和 PWM 信号生成部 26生成 PWM 信号的方法进行说明。0110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。0111例如如式（1）式（3）所示那样将电压指令值 Vu*、Vv*、Vw* 定义为相位各相差2/3 的余弦波（正弦波）。其中，V* 是电压指令值的振幅， 是电压指令值的相位。0112（1）Vu*=V*cos0113（2）Vv*=V*cos（ （2/3）0114（3）Vw*=V*cos（ （2/3）0115电

26、压指令生成部 25 基于选择部 23 输出的电压指令值 V* 和器 24 求出的电压相位 ，根据式（1）式（3）计算电压指令值 Vu*、Vv*、Vw*，将计算出的电压指令值 Vu*、 Vv*、Vw* 输出到 PWM 信号生成部 26。PWM 信号生成部 26 将电压指令值 Vu*、Vv*、Vw* 与规定频率且振幅为 Vdc/2 的载波信号（基准信号）进行比较，基于相互的大小关系生成 PWM 信号 UP、VP、WP、UN、VN、WN。0116例如在电压指令值 Vu* 比载波信号大的情，将 UP 设为使开关元件 17a 导通的电压，将UN 设为使开关元件17d 断开的电压。此外，在电压指令值Vu*

27、 比载波信号小的情况下则相反，将 UP 设为使开关元件 17a 断开的电压，将 UN 设为使开关元件 17d 导通的电压。关于其他信号也同样如此，通过比较电压指令值 Vv* 与载波信号来决定 VP、VN，通过比较电压指令值 Vw* 与载波信号来决定 WP、WN。0117在通常的逆变器的情，由于采用互补 PWM 方式，所以 UP 与 UN、VP 与 VN、WP 与WN 成为相互相反的关系。因此，开关模式全部为 8 种。0118图 5 是表示实施方式 1 的 8 种开关模式的图。此外，在图 5 中对在各开关模式产生的电压矢量标注 V0 V7 的符号。此外，用 ±U、±V、

28、77;W（不产生电压的情为 0）表示各电压矢量的电压的方向。这里， U 是指使通过 U 相流入电8 且通过 V 相和 W 相从电8 流出的 U 相方向的电生的电压， U 是指使通过 V 相和 W 相流入电8且通过U 相从电释。8 流出的 U 相方向的电生的电压。关于 ±V、±W 也是同样的解0119通过组合图 5 所示的开关模式输出电压矢量，能够使逆变器 9 输出所期望的电压。此时，通过使相位 高速地变化，能够输出高频电压。9说明书CN 103314265 A6/18 页0120此外，除式（1）式（3）以外，也可以通过两相调制、三次谐波叠加调制、空间矢量调制等求取电压指令信

29、号 Vu*、Vv*、Vw*。0121图 6 是表示实施方式 1 的加热判定部 12 的结构的图。0122加热判定部 12 基于逆变器 9 的母线电压检测部 16 检测出的母线电压 Vdc、逆变器 9 的电流检测部 20 检测出的电流 I 等通 / 断开）。高频电压发生部 11 的动作状态（ON/OFF，导0123加热判定部 12 包括电流比较部 27、电压比较部 28、温度检测部 29、温度比较部30、第一逻辑积计算部31、休眠判定部32、经过时间计测部33、时间比较部34、复位部35、逻辑和计算部 36、第二逻辑积计算部 37、以及加热量部 38。电流比较部 27 在由电流检测部 20 检测

30、并输出的电流I 为 Imin I Imax 的状0124态时0125为正常状态并输出 1，在除此以外的情输出 0。这里，Imax 为电流上限值，Imin 为电流下限值。在流过 Imax 以上的过大的正电流或 Imin 以下的过大的负电流的情停止加热的操作。，电流比较部 27为异常状态并输出 0，由此进行0126电压比较部 28 在由母线电压检测部 16 检测出的母线电压 Vdc 为 Vdc_min Vdc Vdc_max 的状态时为正常状态并输出 1，在除此以外的情输出 0。0127这里，Vdc_max 为母线电压上限值，Vdc_min 为母线电压下限值。在 Vdc_max 以上的过大的母线电

31、压或 Vdc_min 以下的过小的母线电压的情状态并输出 0，由此进行停止加热的操作。，电压比较部 28为异常0128温度检测部 29 对电压施加部 19 的温度即逆变器温度 Tinv、压缩机 1 的温度 Tc、外部气温 To 进行检测。0129温度比较部 30 比较预先设定的逆变器的保护温度 Tp_inv 与逆变器温度 Tinv，并且比较预先设定的压缩机 1 的保护温度 Tp_c 与压缩机温度 Tc。而且，温度比较部 30 在 Tp_inv Tinv 的状态并且 Tp_c Tc 的状态下下输出 0。为正常并输出 1，在除此以外的情况0130这里，在 Tp_inv Tinv 的情，逆变器温度变

32、成高温，此外，在 Tp_c Tc 的情，压缩机 1 内的电8 的绕组温度变成高温，可能导致绝缘不良等。因此，温度比较部 30为并输出 0，而进行停止加热的操作。这里，压缩机 1 与电8 的绕组相比热容量较大，温度的上升速度比绕组慢，需要考虑上述方面来设定 Tp_c。0131第一逻辑积计算部 31 输出上述的电流比较部 27、电压比较部 28、以及温度比较部30 的输出值的逻辑积。在电流比较部 27、电压比较部 28、温度比较部 30 的输出值中的任一个值为异常状态的 0 的情，第一逻辑积计算部 31 都输出 0，而进行停止加热的操作。0132此外，这里虽然说明了使用电流 I、母线电压 Vdc、

33、温度 Tinv、Tc 来停止加热的方法，但是也可以不使用上述全部的值。此外，也可以为使用这里所述的参数之外的参数来停止加热的结构。0133接着，基于由温度检测部 29 检测出的压缩机 1 的温度 Tc 和外部气温 To，由休眠判定部 32态）。是否为液体制冷剂滞留于压缩机 1 内的压缩机 1 内的状态（制冷剂休眠的状0134压缩机 1 在制冷循环中热容量最大，相对于外部气温 To 的上升，压缩机温度 Tc 上10说明书CN 103314265 A7/18 页升得较慢，所以温度变成最低。制冷剂在制冷循环中滞留于温度最低的场所，由于作为液体制冷剂积存，所以在温度上升时制冷剂积存于压缩机 1 内。因

34、此，休眠判定部 32 在 To Tc的情停止加热。为制冷剂滞留于压缩机 1 内并输出 1，开始进行加热，在 To Tc 的情，0135此外，也可以为在 To 具有上升倾向时或者 Tc 具有上升倾向时开始加热，由于在 Tc 或 To 的检测难以进行的情能够使用任一个进行，所以能够实现可靠性较高的。0136这里，在无法检测压缩机温度 Tc 和外部气温 To 二者的情，压缩机 1 的加热可能无法进行。于是，经过时间计测部 33 对不加热压缩机 1 的时间（Elapse_Time）进行计测，在超过由时间比较部 34 预先设定的限制时间 Limit_Time 的情输出 1，开始进行压缩机 1 的加热。这

35、里，由于一天的温度变化是从太阳升起的早晨起整个白天里温度上升，从日落起整个夜间温度降低，所以大致以 12 小时为周期反复温度的上升、下降。因此例如将Limit_Time 设定为 12 小时左右即可。0137此外，Elapse_Time 在对压缩机 1 进行加热的情设定为 0。，由复位部 35 将 Elapse_Time0138逻辑和计算部 36 输出上述的休眠判定部 32 与时间比较部 34 的输出值的逻辑和。在休眠判定部 32 和时间比较部 34 的输出值中的任一个值为表示加热开始的 1 的情逻辑和计算部 36 都输出 1，并开始对压缩机 1 进行加热。，0139第二逻辑积计算部 37 将第

36、一逻辑积计算部 31 与逻辑和计算部 36 的输出值的逻辑积作为加热判定部 12 的输出值输出。在输出值为 1 的情作，进行加热压缩机 1 的操作。另一方面，在输出值为 0 的情，使高频电压发生部 11 动，不使高频电压发生部 11动作，不进行加热压缩机 1 的操作，或者使高频电压发生部 11 的动作停止，使压缩机 1 的加热操作停止。0140由于第二逻辑积计算部 37 输出逻辑积，所以在第一逻辑积计算部 31 输出对压缩机1 的加热停止的信号0 的情，即使逻辑和计算部36 输出加热开始的信号1，也能够使加热停止。因此，能够获得可确保可靠性并且将待机时的消耗电力抑制为最小限度的热泵装置。014

37、1此外，休眠判定部32 基于压缩机温度Tc 和外部气温To，检测液体制冷剂滞留于压缩机 1 内的状态。进而，加热量部 38 基于压缩机温度 Tc 和外部气温 To，确定滞留于压缩机 1 内的液体制冷剂的量。而且，加热量部 38 根据所确定的液体制冷剂的量，计算并输出制冷剂排出到压缩机 1 的外部所需要的电压指令值 Vc。由此，能够以所需最小限度的电力消除液体制冷剂滞留于压缩机 1 内的状态，能够通过消耗电力削减而减少对地球温暖化的影响。0142接着，对逆变器部 10 的动作进行说明。0143图 7 是表示实施方式 1 的逆变器部 10 的动作的流程图。0144（S1 ：加热步骤）0145加热判

38、定部 12 在压缩机 1 的运转停止期间根据上述动作生部 11 动作。是否使高频电压发0146在加热判定部 12为使高频电压发生部 11 动作的情况、即加热判定部 12 的输11说明书CN 103314265 A8/18 页出值为 1（ON, 导通）的情另一方面，在加热判定部 12的输出值为 0（OFF, 断开）的情频电压发生部 11 动作。S1 为“是”），使处理前进至 S2，产生用于预热的 PWM 信号。为不使高频电压发生部 11 动作的情况、即加热判定部 12S1 为“否”），在经过规定时间之后，再次是否使高0147（S2 ：电压指令值生成步骤）0148选择部 23 选择电压指令值 V*

39、 和转速指令值 *器 24 基于选择部 23 选择的转速指令值*，求取电压相位 。然后，电压指令生成部 25 基于选择部 23 选择的电压指令值 V* 和器 24 求出的电压相位 ，根据式（1）式（3）计算电压指令值 Vu*、Vv*、Vw*，并将计算出的电压指令值 Vu*、Vv*、Vw* 输出到 PWM 信号生成部 26。0149（S3 ：PWM 信号生成步骤）0150PWM 信号生成部 26 将电压指令生成部 25 输出的电压指令值 Vu*、Vv*、Vw* 与载波信号进行比较而得到 PWM 信号 UP、VP、WP、UN、VN、WN，并输出到逆变器 9。由此，驱动逆变器9 的开关元件 17a

40、17f，对电8 施加高频电压。0151通过对电的铜损高效地加热电8 施加高频电压，利用电8 的铁损和因绕组中流过电流而产生8。通过加热电8，将滞留于压缩机 1 内的液体制冷剂加热使其气化，排出到压缩机 1 的外部。0152经过规定时间后，再次返回 S1是否还需要进一步加热。0153如上所述，在实施方式 1 涉及的热泵装置 100 中，在为液体制冷剂滞留于压缩机 1内的状态的情，由于对电8 施加高频电压，所以能够抑制噪音，高效率地加热电动机 8。由此，能够高效率地加热滞留于压缩机 1 内的制冷剂，能够使滞留的制冷剂排出到压缩机 1 的外部。0154此外，如果对电8 施加压缩动作时的运转频率以上的

41、高频电压，则电8 内的转子无法跟随频率，不产生旋转和振动。因此，在 S2 中，选择部 23 输出成为压缩动作时的运转频率以上的转速指令 * 较好。0155一般而言，压缩动作时的运转频率最高是 1kHz。因此，对电8 施加 1kHz 以上的高频电压即可。此外，如果对电8 施加 14kHz 以上的高频电压，则电8 的铁芯的振动声大致接近可听声频率的上限，因此在降低噪音方面也具有效果。因此，例如选择部23输出成为 20kHz 左右的高频电压那样的转速指令 *。0156然而，如果高频电压的频率超过开关元件 17a 17f 的最大额定频率，则存在由于开关元件 17a 17f 损坏，导致产生负载或电源短路

42、，以至于冒烟或起火的可能性。因此， 为了确保可靠性，优选使高频电压的频率为最大额定频率以下。0157此外，近年来热泵装置使用的压缩机的电（Interior Permanent Magnet，内置式永磁）构造的电，为了高效率化，广泛采用 IPM、线圈端小且绕组电阻低的集中绕组电。集中绕组电由于绕组电阻小且铜损引起的发热量少，所以需要在绕组中流过大量的电流。如果绕组中流过大量的电流，则逆变器 9 中流过的电流也增加，逆变器损失增加。0158因此，如果通过施加上述的高频电压进行加热，则高频引起的电感分量变大，绕组阻抗变高。因此，虽然绕组中流过的电流减小且铜损减少，但是相应地因施加高频电压产生铁损，能

43、够有效地进行加热。进而，由于绕组中流过的电流减小，所以逆变器中流过的电流12说明书CN 103314265 A9/18 页也减小，逆变器 9 的损耗也能够降低，能够更高效地进行加热。此外，如果通过施加上述的高频电压进行加热，则在压缩机为 IPM 构造的电，高频磁通交链的转子表面也成为发热部分。因此，实现制冷剂接触面增加、对压0159的情缩机构的快速加热，所以能够高效地对制冷剂进行加热。0160此外逆变器 9 的开关元件 17a 17f 和与其并联连接的回流二极管 18a 18f，现在一般使用以硅（Si）为材料的半导体是主流。然而，也可以取而代之，使用以碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）石为材料

44、的宽禁带半导体。0161由这样的宽禁带半导体形成的开关元件和二极件，耐电压性高，且容许电流密度也高。因此，开关元件和二极件能够小型化，通过使用这些小型化的开关元件和二极件，能够使组装了这些元件的半导体模块小型化。0162此外，由这样的宽禁带半导体形成的开关元件和二极件耐热性也高。因此，能够使散热器的散热片小型化，能够进行型化。的空，所以能够使半导体模块进一步小0163进而，由这样的宽禁带半导体形成的开关元件和二极件的电力损耗低。因此，能够使开关元件和二极件高效率化，进而能够使半导体模块高效率化。0164此外，虽然优选开关元件和二极件双方禁带半导体形成，但是也可以记载的效果。任一方的元件由宽禁带

45、半导体形成，能够得到本实施0165除此以外，使 用作为高效率的开关元件公知的超级结构造的 MOSFET（M-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管），也能够得到同样的效果。0166此外，涡旋机构的压缩机中，难以压缩室的高压。因此，与其他方式的压缩机相比，在液体压缩的情对压缩机构施加过大的而发生破损的可能性较高。然而，在实施方式 1 的热泵装置 100 中，能够进行压缩机 1 的效率良好的加热，能够抑制压缩机 1 内的液体制冷剂的滞留。因此，能够防止液体压缩，所以在使用涡旋式压缩机作为压缩机 1 的情也是有效果的。01

46、67进而，在为频率 10kHz、输出超过 50W 的加热设备的情，存在受到法律限制的情况。因此，可以事先调整电压指令值的振幅以使输出不超过 50W，或者检测流过的电流或电压，进行反馈以使输出为 50W 以下。0168此外，逆变器部 10 由 CPU（Central Processing Unit处理单元）或 DSP（Digital Signal Processor，数字信号处理器）、微型计算机（microcomputer）、电子电路等。0169（实施方式 2）0170在实施方式 2 中对高频电压的生成方法进行说明。0171在通常的逆变器的情，作为载波信号频率的载波频率由逆变器的开关元件的切换速

47、率决定上限。因此，难以输出载波的载波频率以上的高频电压。此外，在通常的（Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管）的情是 20kHz 左右。，切换速率的上限0172此外，如果高频电压的频率为载波频率的 1/10 左右，则可能产生高频电压的波形输出精度劣化、直流分量叠加等不好影响。考虑到这一点，在使载波频率为 20kHz 的情况13说明书CN 103314265 A10/18 页下，如果使高频电压的频率为载波频率的 1/10 即 2kHz 以下，则高频电压的频率为可听声频率的区域，可能导致噪音。0173图 8 是表示实施方式 2 的逆变器部 10 的

48、结构的图。0174实施方式2 的逆变器部10，除了高频电压发生部11 具备将基准相位f 与通过选择部 23 切换后的相位 p 和相位 n 相加作为电压相位 的加法部 39 来取代器 24（参照图 3）以外，与图 3 所示的实施方式 1 的逆变器的符号并省略说明，仅说明变更点。部 10 相同。因此，标注相同0175在实施方式 1 中，利用器 24 对转速指令* 进行，求出电压相位 。与此相对，在实施方式 2 中，选择部 23（相位切换部）交替切换相位 p 和与相位 p 大致相差 180 度的相位 n 这两种电压相位。然后，加法部 39 将基准相位 f 与选择部 23 选择的相位 p 或相位 n

49、相加作为电压相位 。0176 此外，在以下的说明中，设 p=0 度 、n=180 度 ，进行说明。0177接着，对逆变器部 10 的动作进行说明。0178此外，除了图 7 所示的 S2 的动作以外，与实施方式 1 的逆变器此省略说明。部 10 相同，因0179 在 S2 中，选择部 23 在载波信号的顶（峰）或底（谷）的定时或者在峰顶和谷底的定时交替切换相位p 和相位n。然后，加法部 39 将基准相位f 与选择部 23 选择的相位p 或相位n 相加作为电压相位，输出到电压指令生成部 25。电压指令生成部 25 使用电压相位 和电压指令值 V*，根据式（1）式（3）得到电压指令值 Vu*、Vv*

50、、Vw*，输出到 PWM 信号生成部 26。0180 通过选择部 23 在载波信号的峰顶或谷底、峰顶和谷底的定时切换相位 p 和相位n，能够输出与载波信号同步的 PWM 信号。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 p 和相位 n的时序图。此外，UP 与 UN、VP 与 VN、WP 与 WN，分别为相反的导通 / 断开状态，0181的情如果知道一方的状态，则也知道另一方的状态，所以这里仅示出 UP、VP、WP。此外，这里设f=0 度 。0182在这种情，PWM 信号如图9 所示那样变化。而且，电压矢量按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）、的顺序变化。0183图 10 是图 9 所示的电压矢量的变化的说明图。此外，在图 10 中表示被虚线包围的开关元件 17 导通，未被虚线包围的开关元件 17 断开的状态。0184如图 10 所示，V0 矢量、V7 矢量施加时，电8 的线间成为短路状态，是不输出电压的无通电区间。在这种情，电8 的电感中积蓄的能量形成电流，在短路电路中流过。此外，在 V4 矢量施加时，通过 U 相流入电8 且通过V 相和W 相从电8 流出的U8 且通过相方向的电流（+Iu 的电流）流过，在 V3 矢量施加时，通过 V 相和

52、 W 相流入电U 相从电8 流出的 -U 相方向的电流（-Iu 的电流）在电8 的绕组中流过。也就是说，在 V4 矢量施加时和 V3 矢量施加时，在电8 的绕组中流过相反方向的电流。而且，由于电压矢量按 V0、V4、V7、V3、V0、的顺序变化，所以 +Iu 的电流和 -Iu 的电流交替在电8 的绕组中流过。特别是，如图 9 所示，由于 V4 矢量和 V3 矢量在 1 个载波周期（1/14说明书CN 103314265 A11/18 页fc）的期间内出现，所以能够对电8 的绕组施加与载波频率 fc 同步的交流电压。0185此外，由于交替输出 V4 矢量（+Iu 的电流）和 V3 矢量（-Iu 的电流），所以正反转矩瞬间转换。因此，通过转矩相抵，能够施加抑制了转子振动的电压。0186图 11 是选择部 23 在载波信号的谷底的定时交替切换相位p 和相位n 的情况下