JP4345600B2 - Position sensorless drive controller for synchronous motor - Google Patents
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Description
本発明は、同期モータの駆動制御装置に関し、特に、複数相のモータコイルを備えた同期モータを、ロータ位置センサを用いることなく駆動制御するためのモータ制御装置に関する。 The present invention relates to a drive control device for a synchronous motor, and more particularly to a motor control device for driving and controlling a synchronous motor including a plurality of phase motor coils without using a rotor position sensor.
従来技術として、下記特許文献1に開示された同期モータの駆動制御装置がある。このモータ駆動制御装置では、モータコイルに印加する印加電圧とモータコイルに流れるモータコイル電流との位相差に基づいて同期モータを駆動制御するようになっている。 As a prior art, there is a synchronous motor drive control device disclosed in Patent Document 1 below. In this motor drive control device, the synchronous motor is driven and controlled based on the phase difference between the applied voltage applied to the motor coil and the motor coil current flowing in the motor coil.
具体的には、負荷トルクおよびモータ回転数から目標位相差を設定するとともに、モータコイル電流の位相から実位相差を検出する。そして、目標位相差と検出実位相差との誤差データに基づいて印加電圧を制御することで、負荷トルク変化がある場合であっても効率よくモータを駆動できるようになっている。
しかしながら、上記従来技術のモータ駆動制御装置では、モータ回転位置(ロータ回転位置)を制御するためには実位相差を検出し、位相差誤差データを得なければならない。したがって、実位相差を検出するまでロータ回転位置の制御が開始できないため、負荷トルクの増大等によりロータ回転位置が目標回転位置より大きく遅れたような場合には、脱調や制御遅れが発生し、速やかに効率のよい駆動状態に到達できない場合があるという問題がある。 However, in order to control the motor rotation position (rotor rotation position), the above-described conventional motor drive control device must detect an actual phase difference and obtain phase difference error data. Therefore, since the control of the rotor rotational position cannot be started until the actual phase difference is detected, when the rotor rotational position is greatly delayed from the target rotational position due to an increase in load torque, a step-out or a control delay occurs. There is a problem that an efficient driving state cannot be reached quickly.
本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、速やかに効率のよい駆動状態に到達することが可能な同期モータの位置センサレス駆動制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a position sensorless drive control device for a synchronous motor that can quickly reach an efficient drive state.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、
位置センサを用いることなく、モータコイルに印加する印加電圧とモータコイルに流れるモータコイル電流との位相差に基づいて同期モータ(12)を駆動制御するための制御装置(120)であって、
モータ(12)が運転する負荷(11)の負荷情報を検出する負荷情報検出手段(124)と、
負荷情報検出手段(124)が検出した負荷情報に基づいて、モータ駆動制御の目標値である目標位相差を設定する目標位相差設定手段(121)と、
モータ(12)への回転数指令に基づいて目標電流位相を設定する目標電流位相設定手段(122)と、
目標位相差設定手段(121)が設定した目標位相差と、目標電流位相設定手段(122)が設定した目標電流位相とに基づいて、印加電圧を設定する印加電圧設定手段(125、126)と、
モータコイル電流の位相を検出し、検出した検出電流位相と目標電流位相との電流位相偏差を検出する位相偏差検出手段(123)とを備え、
印加電圧設定手段(125、126)は、位相偏差検出手段(123)が検出する電流位相偏差が所定値となるように、印加電圧の振幅を制御することを特徴としている。
In order to achieve the above object, in the invention described in claim 1,
A control device (120) for driving and controlling a synchronous motor (12) based on a phase difference between an applied voltage applied to a motor coil and a motor coil current flowing in the motor coil without using a position sensor,
Load information detecting means (124) for detecting load information of the load (11) operated by the motor (12);
Target phase difference setting means (121) for setting a target phase difference which is a target value for motor drive control based on the load information detected by the load information detection means (124);
Target current phase setting means (122) for setting a target current phase based on a rotational speed command to the motor (12);
Applied voltage setting means (125, 126) for setting an applied voltage based on the target phase difference set by the target phase difference setting means (121) and the target current phase set by the target current phase setting means (122); ,
Phase deviation detection means (123) for detecting the phase of the motor coil current and detecting the current phase deviation between the detected current phase and the target current phase;
The applied voltage setting means (125, 126) is characterized by controlling the amplitude of the applied voltage so that the current phase deviation detected by the phase deviation detecting means (123) becomes a predetermined value.
これによると、位相偏差検出手段(123)では目標電流位相と検出電流位相との電流位相偏差を検出し、印加電圧設定手段(125、126)では、位相偏差検出手段(123)が検出する電流位相偏差が所定値となるように、モータ(12)印加電圧の振幅を制御することができる。すなわち、基準を電流位相とした位相差制御により、同期モータ(12)制御を行うことができる。 According to this, the phase deviation detection means (123) detects the current phase deviation between the target current phase and the detected current phase, and the applied voltage setting means (125, 126) detects the current detected by the phase deviation detection means (123). The amplitude of the voltage applied to the motor (12) can be controlled so that the phase deviation becomes a predetermined value. That is, the synchronous motor (12) can be controlled by phase difference control using the reference as a current phase.
したがって、大きな位相遅れがある場合であっても、検出電流のゼロクロス検出前に目標電流位相がゼロクロスすることで容易に検知することができる。これにより、目標電流位相ゼロクロス時点から位相遅れを取り戻す印加電圧振幅制御を開始したり、脱調の危険がある場合には目標電流位相の更新を中止して著しい位相遅れを防止したりして、速やかに効率のよい駆動状態に到達することができる。 Therefore, even when there is a large phase delay, it can be easily detected when the target current phase crosses zero before detecting the zero cross of the detected current. Thereby, start the applied voltage amplitude control to recover the phase lag from the target current phase zero cross point, or if there is a risk of step-out, stop the update of the target current phase to prevent a significant phase lag, An efficient driving state can be quickly reached.
また、請求項2に記載の発明では、目標位相差設定手段(121)は、モータ(12)への回転数指令、および負荷情報に基づいて目標位相差を設定することを特徴としている。 Further, the invention according to claim 2 is characterized in that the target phase difference setting means (121) sets the target phase difference based on the rotational speed command to the motor (12) and the load information.
これによると、目標位相差の設定にモータ回転数指令を反映することで、モータの駆動状態を最適値に制御することが可能である。 According to this, it is possible to control the driving state of the motor to the optimum value by reflecting the motor rotational speed command in the setting of the target phase difference.
また、請求項3に記載の発明では、負荷情報検出手段(124、127)は、モータコイルの温度またはモータ周囲の温度を検出もしくは推定する温度検出手段(52、73)を有し、温度検出手段(52、73)が検出した温度に基づいて負荷情報を補正することを特徴としている。 According to a third aspect of the present invention, the load information detection means (124, 127) includes temperature detection means (52, 73) for detecting or estimating the temperature of the motor coil or the temperature around the motor, and the temperature detection means. The load information is corrected based on the temperature detected by the means (52, 73).
これによると、目標位相差を決定するための負荷情報にモータ温度に応じたモータの特性変化を容易に加味することができ、温度変化に応じてモータ駆動状態を最適値に容易に制御することが可能である。 According to this, it is possible to easily take into account the motor characteristic change according to the motor temperature to the load information for determining the target phase difference, and to easily control the motor driving state to the optimum value according to the temperature change. Is possible.
また、請求項4に記載の発明では、温度検出手段(52、73)は、モータ(12)に対し離設され、モータコイルの温度またはモータ周囲の温度、もしくはモータコイルの温度またはモータ周囲の温度のいずれかの関連値を検出することを特徴としている。 In the invention according to claim 4 , the temperature detecting means (52, 73) is separated from the motor (12), and the temperature of the motor coil or the temperature around the motor, or the temperature of the motor coil or around the motor It is characterized by detecting any relevant value of temperature.
これによると、モータ(12)に直接温度検出手段を設けることなく、モータコイルの温度またはモータ周囲の温度を検出もしくは推定することが可能である。 According to this, it is possible to detect or estimate the temperature of the motor coil or the temperature around the motor without providing the temperature detection means directly in the motor (12).
また、請求項5に記載の発明のように、負荷情報検出手段(124)は、モータコイルの少なくとも1相のモータ電流から負荷情報を検出することができる。
Further, as in the invention described in
また、請求項6に記載の発明のように、負荷情報検出手段(124)は、モータ(12)に給電するためのインバータ回路(16)に流出入する母線電流から負荷情報を検出することができる。 Further, as in the invention described in claim 6 , the load information detecting means (124) can detect the load information from the bus current flowing into and out of the inverter circuit (16) for supplying power to the motor (12). it can.
また、請求項7に記載の発明のように、負荷情報検出手段(124)は、モータ(12)に給電するための回路(14、16)への入力電流から負荷情報を検出することができる。 Further, as in the invention described in claim 7 , the load information detecting means (124) can detect the load information from the input current to the circuits (14, 16) for supplying power to the motor (12). .
また、請求項8に記載の発明のように、負荷情報検出手段(124)は、モータ(12)に給電するための回路(14、16)の回路構成部品の発熱から、負荷情報を検出することができる。 Further, as in the invention described in claim 8 , the load information detecting means (124) detects the load information from the heat generation of the circuit components of the circuits (14, 16) for supplying power to the motor (12). be able to.
また、請求項9に記載の発明のように、負荷情報検出手段(124)は、モータ(12)に給電するための回路(14、16)における直流電圧のリップル電圧から、負荷情報を検出することができる。 Further, as in the invention described in claim 9 , the load information detecting means (124) detects the load information from the ripple voltage of the DC voltage in the circuit (14, 16) for supplying power to the motor (12). be able to.
また、請求項10に記載の発明では、モータ(12)が運転する負荷(11)は、圧縮機構(11)であることを特徴としている。すなわち、モータ(12)はコンプレッサモータ(12)であり、圧縮機構(11)により圧縮される被圧縮流体の漏れ抑止を考慮すると、コンプレッサモータ(12)にロータの位置センサを設けることは好ましくない。
Further, the invention according to
したがって、本発明により、位置センサを用いることなく速やかに効率のよい駆動状態に到達することが可能な同期モータの制御装置が得られる効果は大きい。 Therefore, according to the present invention, the effect of obtaining a control device for a synchronous motor that can quickly reach an efficient driving state without using a position sensor is great.
また、請求項11に記載の発明では、この圧縮機構(11)は、ヒートポンプサイクル(1)中に循環する冷媒を圧縮することを特徴としている。
Further, in the invention described in
このように、冷媒圧縮機構(11)を運転するモータ(12)では、圧縮機構(11)により圧縮される冷媒漏れを抑止するため、ロータの位置センサを設け難い。したがって、本発明により、位置センサを用いることなく速やかに効率のよい駆動状態に到達することが可能な同期モータの制御装置が得られる効果は非常に大きい。 Thus, in the motor (12) that operates the refrigerant compression mechanism (11), it is difficult to provide a rotor position sensor in order to suppress leakage of the refrigerant compressed by the compression mechanism (11). Therefore, according to the present invention, the effect of obtaining a synchronous motor control device that can quickly reach an efficient driving state without using a position sensor is very great.
また、請求項12に記載の発明では、圧縮機構(11)により圧縮される冷媒は、二酸化炭素であり、圧縮機構(11)は、冷媒の圧力が臨界圧以上になるように圧縮することを特徴としている。
In the invention according to
二酸化炭素冷媒を臨界圧以上に圧縮する冷媒圧縮機構(11)を運転するモータ(12)では、冷媒が非常に高圧となるため、ロータの位置センサを設けることが極めて困難である。したがって、本発明により、位置センサを用いることなく速やかに効率のよい駆動状態に到達することが可能な同期モータの制御装置が得られる効果は極めて大きい。 In the motor (12) that operates the refrigerant compression mechanism (11) that compresses the carbon dioxide refrigerant to a critical pressure or higher, it is extremely difficult to provide a rotor position sensor because the refrigerant has a very high pressure. Therefore, according to the present invention, the effect of obtaining a synchronous motor control device capable of quickly reaching an efficient driving state without using a position sensor is extremely great.
なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。 In addition, the code | symbol in the parenthesis attached | subjected to each said means is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
本実施形態は、本発明に係るモータ駆動制御装置を、二酸化炭素を冷媒とするヒートポンプ式給湯装置のヒートポンプサイクル1中の電動圧縮機10の制御装置として適用したものであり、図1は、本実施形態に係るヒートポンプ給湯装置の概略要部構成を示す模式図である。また、図2は、本実施形態における同期モータの位置センサレス駆動制御装置である電動圧縮機10の同期モータ12のモータ駆動制御部120概略構成を示すブロック図である。
(First embodiment)
In the present embodiment, the motor drive control device according to the present invention is applied as a control device for the
図1に示すように、ヒートポンプサイクル1は、圧縮機10、給湯用熱交換器(水冷媒熱交換器)20、エジェクタ(減圧手段)30、アキュムレータ40、室外熱交換器(熱源用熱交換器)50、内部熱交換器60、およびこれらを環状に接続する冷媒配管70で構成されている。
As shown in FIG. 1, a heat pump cycle 1 includes a
圧縮機10は、内蔵する同期モータ12(図2参照)によって圧縮機構11(図2参照)が運転されて、気相冷媒を臨界圧力以上まで圧縮して吐出する電動コンプレッサである。
The
給湯用熱交換器20は、圧縮機10の吐出口より吐出された高温高圧の冷媒によって水を湯に昇温させる水−冷媒熱交換器であり、冷媒が流通する冷媒通路部と水が流通する水通路部とにより構成されている。給湯用熱交換器20の冷媒通路部は冷媒流路管により構成され、冷媒通路部が水通路部の表面に熱交換可能に密着するように配置された熱交換構造となっている。
The hot water
給湯用熱交換器20の水通路部は、給水を流通する給水通路(流水路)80の一部を構成しており、ポンプ90の作動により給水通路80内を流れる水を、給湯用熱交換器20内で高温高圧冷媒との熱交換によって給湯用の高温の湯とするようになっている。
The water passage section of the hot water
室外熱交換器(蒸発器)50は、外気と液相冷媒とを熱交換させて液相冷媒を蒸発させることにより外気から吸熱するための熱交換器である。また、エジェクタ30は給湯用熱交換器20から流出する冷媒を減圧膨張させて室外熱交換器50にて蒸発した気相冷媒を吸引するとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換して圧縮機10の吸入圧を上昇させるものである。
The outdoor heat exchanger (evaporator) 50 is a heat exchanger for absorbing heat from the outside air by exchanging heat between the outside air and the liquid phase refrigerant to evaporate the liquid phase refrigerant. Further, the
ここで、エジェクタ30は、給湯用熱交換器20から流出した高圧冷媒の圧力エネルギーを速度エネルギーに変換して冷媒を略等エントロピ的に減圧膨張させるノズル部と、ノズル部から噴射する高い速度の冷媒流により室外熱交換器50にて蒸発した気相冷媒を吸引しながら、ノズル部から噴射する冷媒流と混合する混合部、およびノズル部から噴射する冷媒と室外熱交換器50から吸引した冷媒とを混合させながら速度エネルギーを圧力エネルギーに変換して冷媒の圧力を昇圧させるディフューザ等の昇圧部からなるものである。
Here, the
エジェクタ30のノズル部は、ノズル開度を調節するための図示しないニードル弁を有しており、ニードル弁は図示しないステッピングモータの作動によりノズル部の軸線方向に駆動するようになっている。
The nozzle portion of the
また、アキュムレータ40は、エジェクタ30から流出した冷媒が流入するとともに、その流入した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して冷媒を蓄える気液分離器であり、分離された気相冷媒は内部熱交換器60を介して圧縮機10に吸引され、分離された液相冷媒は室外熱交換器50側に吸引されるようになっている。
The
内部熱交換器60は、アキュムレータ40から導出され室外熱交換器50の一部において外気と熱交換した低圧気相冷媒と、エジェクタ30にて減圧される前の高圧側の冷媒とを熱交換する熱交換器であり、この内部熱交換器60により室外熱交換器50入口側での冷媒のエンタルピを低下させて、超臨界ヒートポンプサイクル1の能力を向上させている。
The
また、ヒートポンプサイクル1には、圧縮機10の吐出側と室外熱交換器50の上流側とを連通する連通配管78と、この連通配管78の経路を開閉する電磁弁79が設けられている。この連通配管78は除霜用の冷媒配管であって、電磁弁79が開弁すると、連通配管78を介して高温冷媒が室外熱交換器50に導入され、室外熱交換器50の除霜を行なうことができるようになっている。
Further, the heat pump cycle 1 is provided with a
図1に示すように、冷媒配管70には、圧縮機10の吐出冷媒温度を検出する吐出温サーミスタ71、給湯用熱交換器20下流側の冷媒温度を検出する冷媒出口サーミスタ72、室外熱交換器50上流側の冷媒温度を検出するエバ入口サーミスタ73、室外熱交換器50下流側の冷媒温度を検出するフロストサーミスタ74、およびエジェクタ30上流側においてヒートポンプサイクル1の高圧側冷媒圧力を検出する圧力センサ75が設けられている。
As shown in FIG. 1, a
また、室外熱交換器50の空気流れ上流側面には、電動ファン51の作動により室外熱交換器50を通過する前の外気の温度を検出する外気サーミスタ52が設けられている。
In addition, an
一方、給水通路80には、給湯用熱交換器20上流側の水温を検出する給水サーミスタ81、および給湯用熱交換器20下流側の水温を検出する給湯サーミスタ82が設けられている。
On the other hand, a
上記各サーミスタ52、71〜74、81、82から温度情報、および圧力センサ75からの圧力情報は、制御ユニット100に入力される。そして、この制御ユニット100は、上記各情報および図示しない操作手段や検出手段からの入力信号に基づいて、圧縮機10、エジェクタ30、電動ファン51、電磁弁79、ポンプ90等を作動制御するようになっている。
The temperature information from the
図2に示すように、圧縮機10は、同期モータ12により負荷としての圧縮機構11を回転運動させ、冷媒を圧縮して吐出するものであり、本実施形態の同期モータ12は、磁石を埋設したロータを回転駆動する4極3相コイルを有する同期モータである。
As shown in FIG. 2, the
外部電源19からの交流電圧が入力線13を介してAC/DCコンバータ回路14に入力され、直流電圧に変換されて母線15を介してインバータ回路16に入力される。インバータ回路16は、後述する制御ユニット100のモータ制御部120からの信号に基づいて同期モータ12のステータコイルの各相(U、V、W相)に電圧を印加し、ロータが回転駆動される。
An AC voltage from the
制御ユニット100は、共通のマイコン内に、ヒートポンプサイクル1を含むヒートポンプ式給湯装置本体部を制御するための給湯器制御部110と、本実施形態における同期モータの位置センサレス駆動制御装置としてのモータ制御部120とを備えている。
The
モータ制御部120は、本実施形態における目標位相差設定手段としての目標位相差制御部121、目標電流位相設定手段としての目標位相制御部122、位相偏差検出手段としての位相偏差検出部123、負荷情報検出手段としての電流振幅情報検出部124、印加電圧設定手段としての電圧振幅制御部125およびモータ印加電圧波形生成部126を備えている。
The
電流振幅情報検出部124では、配線17の1相もしくは複数相(本例では1相)における検出電流から電流振幅情報をROMに格納した演算式もしくはマップ(本例では演算式)に基づいて負荷情報として検出する。
The current amplitude
目標位相差制御部121では、上位制御部である給湯器制御部110からの回転数指令と電流振幅情報検出部124からの負荷情報に基づいて、ROMに格納したマップもしくは演算式(本例ではマップ)により、同期モータ12の駆動制御におけるコイルへの印加電圧とモータコイル電流との目標位相差が設定される。
In the target phase
また、目標位相制御部122では、給湯器制御部110からの回転数指令に応じて目標電流位相が更新される。そして、位相偏差検出部123では、目標位相制御部122で更新された目標電流位相と、配線17において検出した検出電流位相とから位相偏差を検出する。
In target
電圧振幅制御部125では、給湯器制御部110からの回転数指令に基づいて基底電圧振幅を設定するとともに、位相偏差検出部123で検出された位相偏差が所定値(本例では0)になるように印加電圧振幅を制御する。
The voltage
モータ印加電圧波形生成部126では、目標位相差制御部121において設定された目標位相差、目標位相制御部122において更新された目標電流位相、および電圧振幅制御部125において設定された印加電圧振幅から、モータ12への印加電圧波形情報を生成し、前述のインバータ回路16に出力する。
The motor applied
モータ機器定数の一つであるインダクタンスは、例えば図4に示すように、負荷電流によって大きく変化し、温度によっても若干変化する。また、ロータ磁石の磁束密度、およびモータ巻線抵抗は、図5および図6に示すような温度特性を持っている。 For example, as shown in FIG. 4, the inductance, which is one of the motor device constants, varies greatly depending on the load current, and also slightly varies depending on the temperature. Further, the magnetic flux density of the rotor magnet and the motor winding resistance have temperature characteristics as shown in FIGS.
さらに、モータの高効率化のため、ステータコイルの巻線抵抗が低くなるように設計すると、巻線抵抗値に対し、インバータ回路16とモータ12を接続する配線17の抵抗値が無視できない割合となる。この抵抗値変化の影響は、電圧振幅に現れ、温度特性(インダクタンス、抵抗、磁束密度)の影響は、位相差、電圧振幅ともに現れるが、図7、図8に示すように、電圧振幅の変化が著しい。
Further, when the stator coil winding resistance is designed to be low for higher motor efficiency, the resistance value of the
本実施形態のモータ制御部120によれば、回転数指令、および負荷電流に応じて目標位相差を算出することで、インダクタンスの電流特性を加味するとともに、温度特性の影響、インバータ回路16とモータ12を接続する配線17の影響は、変化が少ない目標位相差を基準として印加電圧を調整することで、温度環境、負荷条件が変化しても、最適値からのずれを最小限に抑えることができる。
According to the
また、ゼロクロス毎に位相差を制御する場合においても、基準を電流位相としているので、図3に示すように、検出電流のゼロクロス検出前に目標電流位相がゼロクロスすることで容易に検知することができる。したがって、目標電流位相ゼロクロス時点から位相遅れを取り戻す印加電圧振幅制御を開始して、速やかに効率のよい駆動状態に到達することができる。 Also, even when the phase difference is controlled for each zero cross, since the reference is the current phase, as shown in FIG. 3, the target current phase can be easily detected by the zero cross before the zero cross detection of the detected current. it can. Therefore, the applied voltage amplitude control for recovering the phase lag from the target current phase zero crossing time point can be started to quickly reach an efficient driving state.
また、脱調の危険がある大きな位相遅れがある場合(例えば10°以上遅れた場合)には、目標電流位相の更新を中止して著しい位相遅れを防止することができる。このようにして、脱調に対するロバスト性向上とロジックの簡素化を図ることができる。 In addition, when there is a large phase delay that may cause a step-out (for example, a delay of 10 ° or more), the update of the target current phase can be stopped to prevent a significant phase delay. In this way, it is possible to improve the robustness against the step-out and simplify the logic.
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態について図9に基づいて説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described based on FIG.
本第2の実施形態は、前述の第1の実施形態と比較して、目標位相差制御部121において温度補正された負荷情報に基づいて目標位相差が設定される点が異なる。なお、第1の実施形態と同様の部分については、同一の符号をつけ、その説明を省略する。
The second embodiment is different from the first embodiment in that the target phase difference is set based on the load information whose temperature is corrected in the target phase
図9に示すように、本実施形態のモータ制御部120は温度特性補正部127を備え、電流振幅情報検出部124と温度特性補正部127とで、本実施形態の負荷情報検出手段を構成している。
As shown in FIG. 9, the
温度特性補正部127では、本実施形態における温度検出手段である外気サーミスタ52およびエバ入口サーミスタ73からの温度情報に基づいて、モータ周囲温度を推定し、この温度に基づいて、ROMに格納したマップもしくは演算式(本例ではシンプルな2次元マップ)により、モータ温度に応じたゲインを電流振幅情報値に乗算する。
The temperature
これにより、モータ機器定数の温度変化を一括して1つのゲインで補正する簡素な構成で加味することが可能となり、目標位相差制御部121において、モータ駆動制御目標値を容易に最適値に制御することができる。
As a result, it is possible to add a simple configuration in which temperature changes of motor device constants are collectively corrected with a single gain, and the target phase
なお、図1に示すようなヒートポンプサイクル1においては、圧縮機10のモータ12の温度(モータ内に吸入冷媒を流通する構造の場合には圧縮機10の吸入冷媒温度とほぼ同等)は、一般的にヒートポンプサイクルの制御に必要ないため、モータ温度を直接検出するためには専用の温度検出手段を設ける必要がある。
In the heat pump cycle 1 as shown in FIG. 1, the temperature of the
本実施形態では、ヒートポンプサイクル1の制御に必要な外気サーミスタ52およびエバ入口サーミスタ73からの温度情報に基づいて、負荷情報を温度補正しているので、ヒートポンプユニットの構成を複雑にすることがなく、部品点数の増加によりコストアップすることも抑止できる。
In the present embodiment, since the load information is temperature-corrected based on the temperature information from the
本実施形態では、外気サーミスタ52およびエバ入口サーミスタ73からの温度情報に基づいて、モータ周囲温度を推定している。例えば、外気温度が43℃〜7℃の範囲では、エバ入り口温度+7℃を採用し、外気温度が7℃未満〜0℃の範囲では、エバ入り口温度+外気温度を採用し、外気温度が0℃未満の範囲では、エバ入り口温度を採用する。
In the present embodiment, the motor ambient temperature is estimated based on temperature information from the
このように、各外気温度における実機運転状態で効率が最高(消費電力最小)となるようにチューニングすることで、代用の温度検出手段により得られた推定温度と実際のモータ周囲温度との差をも加味した補正が可能となる。 In this way, the difference between the estimated temperature obtained by the substitute temperature detection means and the actual motor ambient temperature can be obtained by tuning so that the efficiency is the highest (minimum power consumption) in the actual machine operating state at each outside air temperature. It is possible to make corrections that also take into account.
(他の実施形態)
上記各実施形態では、負荷情報を電流振幅情報としていたが、他の検出情報を採用してもかまわない。例えば、負荷情報を3相分の電流の合成ベクトルの大きさとしてもよいし、トルク電流Iqとしてもよい。また、AC/DCコンバータ回路14とインバータ回路16との間に流れる母線電流の積分値やピーク値を用いてもよい。また、AC/DCコンバータ回路14への入力電力または電流を採用してもよく、インバータ回路16の素子発熱量を用いてもよい。
(Other embodiments)
In each of the above embodiments, load information is current amplitude information, but other detection information may be adopted. For example, the load information may be the magnitude of a combined vector of currents for three phases, or the torque current Iq. Further, an integrated value or a peak value of the bus current flowing between the AC /
また、直流電源からインバータ回路16に直接入力する構成の場合には、インバータ回路16への入力電力もしくは電流を採用してもかまわない。また、AC/DCコンバータ回路14とインバータ回路16との間の母線15における直流電圧のリップル電圧を用いてもよい。さらに、上位制御装置からのトルク指令を用いることも可能である。
Further, in the case of a configuration in which direct input from the DC power source is made to the
また、上記各実施形態では、電流位相を基準として位相差制御を行っていたが、脱調対策は若干複雑化するが、位相の基準を電流位相から電圧位相に置き換えることも可能である。この場合、モータ印加電圧波形生成部126への入力は、目標電圧位相、目標位相差、印加電圧振幅となり、位相偏差検出部123への入力は、目標電圧位相、目標位相差、検出電流位相となる。
In each of the above embodiments, the phase difference control is performed based on the current phase. However, the countermeasure for step-out is slightly complicated, but the phase reference can be replaced from the current phase to the voltage phase. In this case, the input to the motor applied
また、電力振幅制御部125へは位相偏差を入力していたが、位相差を入力することも可能である。
Further, although the phase deviation is input to the power
また、モータコイル電流の検出は、1相のみであったが、複数相について行なうものであってもよい。検出相が多いほど、制御精度を向上することができる。 Moreover, although the detection of the motor coil current is only for one phase, it may be performed for a plurality of phases. The control accuracy can be improved as the number of detection phases increases.
また、モータ温度補正は、外部からの微調整信号としてもかまわない。 The motor temperature correction may be a fine adjustment signal from the outside.
また、目標位相差制御部121への回転数指令入力は必ずしも必要ではない。ただし、回転数指令を入力した方が最適値への制御が容易である。
Further, the rotational speed command input to the target phase
また、電圧振幅制御部121への回転数入力は必ずしも必要ではない。ただし、回転数指令を入力した方が応答性が良好となる。
Further, the rotational speed input to the voltage
また、制御パラメータはEEPROM(電気消去可能プログラマブルROM)に適宜格納し、モータに合わせて変更することも可能である。 The control parameters can be appropriately stored in an EEPROM (electrically erasable programmable ROM) and can be changed according to the motor.
また、上記第2の実施形態では、電流位相を基準とする同期モータの位相差制御において、目標位相差設定手段に入力する負荷情報に温度補正ゲインを一括して乗じるものであったが、電圧位相を基準とする位相差制御や、位相差偏差を検出する位相差制御においても、モータ機器定数の温度変化を一括して1つのゲインで補正すれば、簡素な構成で、目標位相差制御部121においてモータ駆動制御目標値を容易に最適値に制御することができる。 In the second embodiment, in the synchronous motor phase difference control based on the current phase, the load information input to the target phase difference setting unit is collectively multiplied by the temperature correction gain. Even in phase difference control based on the phase and phase difference control for detecting the phase difference deviation, the target phase difference control unit can be configured with a simple configuration by correcting the temperature change of the motor device constants with a single gain. In 121, the motor drive control target value can be easily controlled to the optimum value.
また、上記第2の実施形態では、外気サーミスタ52およびエバ入口サーミスタ73からの温度情報に基づいて、モータ周囲温度を推定していたが、これに限定されるものではない。例えば、外気サーミスタ52の温度情報のみに基づいてモータ周囲温度を推定するものであってもよい。温度補正の基準となる温度情報は、モータコイルの温度またはモータ周囲温度を直接検出するものであってもよいし、モータコイルの温度またはモータ周囲温度を推定するものであってもよい。モータコイルの温度またはモータ周囲温度の関連値を検出もしくは推定するものであってもよい。
In the second embodiment, the motor ambient temperature is estimated based on the temperature information from the
また、上記各実施形態では、同期モータ12は、二酸化炭素を冷媒とするヒートポンプサイクル1の圧縮機構11を運転するモータであったが、これに限定されるものではない。冷媒が二酸化炭素以外のヒートポンプサイクル(冷凍サイクル)の圧縮機モータであってもよいし、負荷は圧縮機構ではなくポンプ機構等であってもよい。位置センサを用いることなく同期モータを駆動制御する場合に、本発明は広く適用して有効である。
Moreover, in each said embodiment, although the
1 ヒートポンプサイクル
10 圧縮機
11 圧縮機構(負荷)
12 同期モータ
14 AC/DCコンバータ回路(給電回路の一部)
16 インバータ回路(給電回路の一部)
52 外気サーミスタ(温度検出手段の一部)
73 エバ入口サーミスタ(温度検出手段の一部)
120 モータ制御部(モータ駆動制御部、同期モータの位置センサレス駆動制御装置)
121 目標位相差制御部(目標位相差設定手段)
122 目標位相制御部(目標電流位相設定手段)
123 位相偏差検出部(位相偏差検出手段)
124 電流振幅情報検出部(第1の実施形態における負荷情報検出手段、第2の実施形態における負荷情報検出手段の一部)
125 電圧振幅制御部(印加電圧設定手段の一部)
126 モータ印加電圧波形生成部(印加電圧設定手段の一部)
127 温度特性補正部(第2の実施形態における負荷情報検出手段の一部)
1
12
16 Inverter circuit (part of power supply circuit)
52 Outside air thermistor (part of temperature detection means)
73 EVA inlet thermistor (part of temperature detection means)
120 Motor controller (motor drive controller, synchronous motor position sensorless drive controller)
121 Target phase difference control unit (target phase difference setting means)
122 Target phase control unit (target current phase setting means)
123 Phase deviation detector (phase deviation detector)
124 Current amplitude information detection unit (load information detection means in the first embodiment, part of load information detection means in the second embodiment)
125 Voltage amplitude control unit (part of applied voltage setting means)
126 Motor applied voltage waveform generator (part of applied voltage setting means)
127 Temperature characteristic correction unit (a part of load information detection means in the second embodiment)
Claims (12)
前記モータ(12)が運転する負荷(11)の負荷情報を検出する負荷情報検出手段(124)と、
前記負荷情報検出手段(124)が検出した負荷情報に基づいて、前記駆動制御の目標値である目標位相差を設定する目標位相差設定手段(121)と、
前記モータ(12)への回転数指令に基づいて目標電流位相を設定する目標電流位相設定手段(122)と、
前記目標位相差設定手段(121)が設定した目標位相差と、前記目標電流位相設定手段(122)が設定した目標電流位相とに基づいて、前記印加電圧を設定する印加電圧設定手段(125、126)と、
前記モータコイル電流の位相を検出し、検出した検出電流位相と前記目標電流位相との電流位相偏差を検出する位相偏差検出手段(123)とを備え、
前記印加電圧設定手段(125、126)は、前記位相偏差検出手段(123)が検出する電流位相偏差が所定値となるように、前記印加電圧の振幅を制御することを特徴とする同期モータの位置センサレス駆動制御装置。 A control device (120) for driving and controlling a synchronous motor (12) based on a phase difference between an applied voltage applied to a motor coil and a motor coil current flowing in the motor coil without using a position sensor,
Load information detecting means (124) for detecting load information of a load (11) operated by the motor (12);
Target phase difference setting means (121) for setting a target phase difference which is a target value of the drive control based on the load information detected by the load information detection means (124);
Target current phase setting means (122) for setting a target current phase based on a rotational speed command to the motor (12);
Applied voltage setting means (125, 125) for setting the applied voltage based on the target phase difference set by the target phase difference setting means (121) and the target current phase set by the target current phase setting means (122). 126),
Phase deviation detection means (123) for detecting the phase of the motor coil current and detecting a current phase deviation between the detected current phase and the target current phase;
The applied voltage setting means (125, 126) controls the amplitude of the applied voltage so that the current phase deviation detected by the phase deviation detection means (123) becomes a predetermined value. Position sensorless drive control device.
前記圧縮機構(11)は、前記冷媒の圧力が臨界圧以上になるように圧縮することを特徴とする請求項11に記載の同期モータの位置センサレス駆動制御装置。 The refrigerant is carbon dioxide;
The position sensorless drive control device for a synchronous motor according to claim 11 , wherein the compression mechanism (11) compresses the refrigerant so that the pressure of the refrigerant becomes equal to or higher than a critical pressure .
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