JP7592198B2 - Electric motor drive device and air conditioner - Google Patents
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Description
本開示は、電動機駆動装置及び空気調和機に関する。 The present disclosure relates to an electric motor drive device and an air conditioner.
従来、電動機駆動装置において、電動機の巻線の結線状態をY結線とΔ結線とに切り替えが可能な電動機駆動装置が知られている。特に、永久磁石を用いた電動機は、巻線に流れる電流である巻線電流が予め定められた許容値を超えると磁石が減磁するため、巻線電流が許容値以下となるように抑えて磁石が減磁するのを防止する保護機能を有する電動機駆動装置が用いられている。保護機能を有する電動機駆動装置は、インバータに流れる電流を検出し、検出した電流が閾値を超えていればインバータを停止させる。Conventionally, there is known an electric motor drive device that can switch the connection state of the motor windings between Y connection and Δ connection. In particular, in an electric motor using a permanent magnet, the magnets are demagnetized when the winding current, which is the current flowing through the windings, exceeds a predetermined allowable value, so an electric motor drive device with a protection function is used that prevents the magnets from being demagnetized by suppressing the winding current to below the allowable value. The electric motor drive device with a protection function detects the current flowing through the inverter and stops the inverter if the detected current exceeds a threshold value.
インバータに流れる電流を検出して閾値と比較する場合、検出した電流と巻線電流との比が結線状態に応じて異なるため、結線状態に応じて異なる閾値を用いる必要がある。Y結線では、インバータから出力される電流と巻線電流とは大きさが同じであるが、Δ結線では、インバータから出力される電流は巻線電流の√3倍になる。したがって、減磁の防止を目的としてインバータに流れる電流が閾値を超えないようにインバータを制御する場合、Y結線の場合に使用する閾値は、Δ結線の場合に使用する閾値の1/√3倍にする必要がある。 When detecting the current flowing through the inverter and comparing it with a threshold, the ratio of the detected current to the winding current varies depending on the wiring state, so a different threshold must be used depending on the wiring state. In a Y-connection, the current output from the inverter and the winding current are the same in magnitude, but in a Delta connection, the current output from the inverter is √3 times the winding current. Therefore, when controlling the inverter so that the current flowing through the inverter does not exceed a threshold in order to prevent demagnetization, the threshold used in the Y-connection must be 1/√3 times the threshold used in the Delta connection.
特許文献1には、電動機の固定子巻線がY結線の場合には、電流値信号がY結線用に定められた閾値を超えた時点で過電流検出信号をロウレベルからハイレベルに変化させ、電動機の固定子巻線がΔ結線の場合には、電流値信号がΔ結線用に定められた閾値を超えた時点で過電流検出信号をロウレベルからハイレベルに変化させる同期電動機の制御装置が開示されている。Patent document 1 discloses a control device for a synchronous motor that, when the stator winding of the motor is Y-connected, changes an overcurrent detection signal from low level to high level when the current value signal exceeds a threshold value defined for Y-connection, and, when the stator winding of the motor is Delta-connected, changes the overcurrent detection signal from low level to high level when the current value signal exceeds a threshold value defined for Delta connection.
しかしながら、特許文献1に開示される同期電動機の制御装置は、結線切替遷移中であったり、切替回路に故障が生じたりすることにより、結線状態がY結線の状態で過電流検出の基準がΔ結線用の閾値に変更されると、Y結線において過電流と判定すべき閾値よりもΔ結線用の閾値の方が大きいために過電流を検出できず、電動機に減磁が発生してしまう課題があった。However, the control device for a synchronous motor disclosed in Patent Document 1 has a problem that when the connection state is Y-connection and the standard for detecting overcurrent is changed to the threshold value for the Δ connection due to a connection switching transition or a failure in the switching circuit, the overcurrent cannot be detected because the threshold value for the Δ connection is higher than the threshold value for determining an overcurrent in the Y connection, and demagnetization of the motor occurs.
本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、電動機の巻線の結線状態をY結線とΔ結線とで切り替えることが可能な電動機において、減磁の発生を防止できるように過電流保護を行える電動機駆動装置を得ることを目的とする。The present disclosure has been made in consideration of the above, and aims to provide an electric motor drive device that can provide overcurrent protection to prevent demagnetization in an electric motor in which the winding connection state of the electric motor can be switched between Y connection and Δ connection.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る電動機駆動装置は、電動機の固定子の巻線を、複数の結線状態のうちのいずれに切り替えるかを示す結線切替信号を出力する結線判定制御部と、結線切替信号に基づいて結線状態を切り替える結線切替部と、電動機に過電流閾値以上の電流が流れることを防止する過電流保護回路とを備える。結線判定制御部は、電動機の回転子磁束を推定する回転子磁束推定部と、過電流閾値を切り替える過電流閾値切替信号及び結線切替信号を生成する結線切替制御部と、回転子磁束推定部による回転子磁束の推定結果を用いて実際の結線状態を特定し、結線切替信号が示す結線状態と実際の結線状態とが一致するか否かを判定する判定処理部とを含み、結線判定制御部は、結線切替信号の示す結線状態が、切替前よりも過電流閾値が大きい結線状態であれば、結線切替信号が示す結線状態と実際の結線状態とが一致する場合に、切替前の結線状態に対応する過電流閾値から切替後の結線状態に対応する過電流閾値に変更する過電流閾値切替信号を過電流保護回路へ出力する。In order to solve the above-mentioned problems and achieve the objective, the electric motor drive device of the present disclosure includes a connection determination control unit that outputs a connection switching signal indicating which of a plurality of connection states the windings of the stator of the electric motor should be switched to, a connection switching unit that switches the connection state based on the connection switching signal, and an overcurrent protection circuit that prevents a current above an overcurrent threshold from flowing through the electric motor. The connection determination control unit includes a rotor flux estimation unit that estimates the rotor magnetic flux of the electric motor, a connection switching control unit that generates an overcurrent threshold switching signal and a connection switching signal that switch the overcurrent threshold, and a determination processing unit that identifies an actual connection state using the rotor magnetic flux estimation result by the rotor magnetic flux estimation unit and determines whether the connection state indicated by the connection switching signal matches the actual connection state, and if the connection state indicated by the connection switching signal is a connection state in which the overcurrent threshold is higher than before switching, the connection determination control unit outputs an overcurrent threshold switching signal to the overcurrent protection circuit when the connection state indicated by the connection switching signal matches the actual connection state.
本開示に係る電動機駆動装置は、電動機の巻線の結線状態をY結線とΔ結線とで切り替えることが可能な電動機において、減磁の発生を防止できるように過電流保護を行えるという効果を奏する。The electric motor drive device disclosed herein has the effect of providing overcurrent protection to prevent demagnetization in an electric motor in which the winding connection state of the motor can be switched between Y connection and Delta connection.
以下に、実施の形態に係る電動機駆動装置及び空気調和機を図面に基づいて詳細に説明する。 Below, the electric motor drive device and air conditioner relating to the embodiment are described in detail with reference to the drawings.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る電動機駆動装置の構成を示す図である。電動機駆動装置100は、電動機2を駆動する。図1に示すように、電動機2は、三相型であり、複数の巻線を有する。電動機駆動装置100は、交流電源1から供給される交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ10と、直流電圧を交流電圧に変換して電動機2に供給するインバータ20と、インバータ20から電動機2に供給される電流の電流値を検出する電流検出部21と、電動機2の結線状態を切り替える結線切替部22と、検出された電流値に基づいてインバータ20に電動機2を駆動するための指令を与え、かつ、結線切替部22に結線切替信号を与える制御回路部23とを備える。結線切替信号は、電動機2の固定子の巻線を、複数の結線状態のうちのいずれに切り替えるかを示す信号である。
Embodiment 1.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an electric motor drive device according to a first embodiment. The electric
電動機駆動装置100は、電流検出部21の代わりにコンバータ10とインバータ20との間に流れる電流を電流検出抵抗11によって検出することによってインバータ20から電動機2へ供給される電流の電流値を求める構成であってもよい。また、コンバータ10は、ダイオードブリッジで整流する構成でもよいし、公知のチョッパを用いて直流電流の電圧を昇圧及び降圧する構成であってもよい。The
制御回路部23は、電流検出抵抗11の電流値から過電流を検出する過電流保護回路40と、電動機2を駆動するための指令及び結線切替信号を制御する制御用マイクロコントローラ50とを備えている。制御用マイクロコントローラ50は、インバータ20が電動機2に印加する電圧の指令値などの電圧情報と検出された電流値とに基づいて電動機2の回転子磁束を特定定し、推定した回転子磁束に基づいて結線状態を特定する結線判定制御部30を有する。The
結線切替部22は、電動機2が三相型の場合は3個のリレーを備え、制御用マイクロコントローラ50から与えられた結線切替信号にしたがって3個のリレーを切り替える。The
過電流保護回路40は、制御用マイクロコントローラ50からの指令に基づいて過電流閾値を変更する。
The
電動機2は、巻線の結線状態を切替可能であり、結線切替部22が各リレーを切り替えることにより、Y結線からΔ結線へ、又はΔ結線からY結線へ結線状態が切り替わる。各リレーの共通接点がb接点に接続されているときにおける結線状態はY結線である。一方、各リレーの共通接点がa接点に接続されているときにおける結線状態はΔ結線である。The
結線状態がY結線であるときの回転子磁束と結線状態がΔ結線であるときの回転子磁束とには、√3:1の関係が成り立つ。なお、電動機2は、結線状態を切替可能であればよく、Y結線とΔ結線との間で結線状態を切替可能であるものに限られない。電動機2は、3種類以上の結線状態を切替可能であってもよい。電動機2が取り得る結線状態は、結線状態の切替によって回転子磁束を変更可能であれば、特定の結線状態に限定されない。
The rotor magnetic flux when the connection state is Y-connection and the rotor magnetic flux when the connection state is Δ-connection have a √3:1 relationship. Note that the
インバータ20は、複数のスイッチング素子を有する。図1では、スイッチング素子の図示は省略している。インバータ20は、制御用マイクロコントローラ50から与えられたPWM(Pulse Width Modulation)信号に従って各スイッチング素子がオンオフ動作をすることによって、直流電流を三相交流電流に変換する。The
電流検出部21は、インバータ20から電動機2へ供給される三相交流電流のうち二相の交流電流の電流値を検出する。電流検出部21は、交流電流の電流値の検出結果である電流情報を出力する。電流検出部21による電流検出は、二相交流電流の検出に限定されない。電流検出部21は、三相交流電流の各相の電流を検出してもよく、上記のように、コンバータ10とインバータ20との間に流れる三相交流電流を合成した電流を電流検出抵抗11によって検出してもよい。The
図2は、実施の形態1に係る電動機駆動装置の結線判定制御部の構成を示す図である。なお、図2では、制御回路部23のうち、結線判定制御部30以外の図示を省略している。結線判定制御部30は、回転子磁束推定部31、結線切替制御部34、判定値記憶部35、判定処理部33及び駆動信号制御部32を備える。回転子磁束推定部31は、電流検出部21から入力された電流情報を取得し、インバータ20が電動機2に印加する電圧の指令値といった電圧情報と電流情報とに基づいて電動機2の回転子磁束の推定値である推定回転子磁束を算出する。すなわち、回転子磁束推定部31は、電動機2に印加され電圧を示す電圧情報と、電動機2に流れる電流の検出値とに基づいて、電動機2の回転子磁束を推定する。
Figure 2 is a diagram showing the configuration of the connection determination control unit of the electric motor drive device according to the first embodiment. In FIG. 2, the
結線切替制御部34は、結線状態の切替を制御するための結線切替信号を生成し、生成した結線切替信号を結線切替部22及び判定処理部33へ送信する。また、結線切替制御部34は、過電流閾値を切り替えるための過電流閾値切替信号を生成し、過電流保護回路40へ出力する。判定値記憶部35は、結線状態の判定に使用される値である結線判定閾値を記憶する。The wiring switching control unit 34 generates a wiring switching signal for controlling switching of the wiring state, and transmits the generated wiring switching signal to the
判定処理部33は、回転子磁束推定部31から推定回転子磁束の推定結果を取得し、推定回転子磁束の推定結果に基づいて結線状態を判定する。また、判定処理部33には、結線切替制御部34が生成した結線切替信号が入力される。判定処理部33は、判定値記憶部35から結線判定閾値を読み出し、回転子磁束の推定結果と結線判定閾値との比較によって実際の結線状態を特定し、実際の結線状態と結線切替信号に示される結線状態とを比較することによって、結線状態の異常を判定する。結線状態の異常とは、電動機2の実際の結線状態と、電動機2の制御のために電動機駆動装置100が認識している結線状態とが異なることを指す。このように、判定処理部33は、回転子磁束推定部31による回転子磁束の推定結果を用いて実際の結線状態を特定し、結線切替信号が示す結線状態と実際の結線状態とが一致するか否かを判定する。The
上記の結線判定閾値には、各結線状態の回転子磁束の値同士の間の値が設定される。すなわち、結線判定閾値は、結線状態がY結線であるときの回転子磁束の値と、結線状態がΔ結線であるときの回転子磁束の値との間の値である。結線判定閾値は、電動機2の仕様に基づいて予め決定されている。The above-mentioned connection determination threshold is set to a value between the values of the rotor magnetic flux in each connection state. In other words, the connection determination threshold is a value between the value of the rotor magnetic flux when the connection state is Y-connection and the value of the rotor magnetic flux when the connection state is Delta-connection. The connection determination threshold is determined in advance based on the specifications of the
過電流保護回路40は、判定値記憶部35に格納された判定値に基づきY結線用の過電流閾値及びΔ結線用の過電流閾値を設定する。過電流保護回路40は、ハードウェアによる切替で過電流閾値を設定してもよいし、ソフトウェアによる切替で過電流閾値を設定してもよい。The
制御回路部23は、結線状態が異常と判定された場合において、電動機2の停止を猶予可能とする。判定処理部33は、電動機2の停止の猶予についての可否を判断する。判定処理部33は、電動機2の停止を猶予した回数をカウントする。判定処理部33は、電動機2の停止を猶予した回数が予め設定された回数に達していない場合は、電動機2の停止を猶予すると判断する。判定処理部33は、電動機2の停止を猶予した回数が予め設定された回数に達した場合には、電動機2の停止を猶予しないと判断する。電動機2の停止を猶予しない場合、駆動信号制御部32は、判定処理部33の判断結果に基づいて、PWM信号の生成を停止し、インバータ20から電動機2への電力供給を停止する。電動機2の停止の猶予の可否を判断するために基準として予め設定された回数を示す情報を、猶予回数情報と称する。猶予回数情報は、判定値記憶部35に記憶される。When the connection state is judged to be abnormal, the
図3は、実施の形態1に係る電動機駆動装置の制御回路部を実現するハードウェアの構成例を示す図である。制御回路部23は、プロセッサ63及びメモリ64を備えた処理回路61と、入力部62と出力部65とを備えたハードウェアによって構成される。3 is a diagram showing an example of a hardware configuration for realizing the control circuit unit of the electric motor drive device according to embodiment 1. The
プロセッサ63には、CPU(Central Processing Unit)を適用できる。プロセッサ63は、制御プログラムを実行する。制御プログラムは、回転子磁束推定部31、結線切替制御部34、判定処理部33及び駆動信号制御部32の機能を実現する処理が記述されたプログラムである。A CPU (Central Processing Unit) can be applied to the
メモリ64には、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)、EEPROM(登録商標)(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)といった不揮発性メモリ又は揮発性メモリを適用できる。メモリ64は、制御プログラムを記憶する。メモリ64は、プロセッサ63が各種処理を実行する際の一時メモリにも用いられる。判定値記憶部35は、不揮発性メモリによって実現される。The
入力部62は、制御回路部23に対する外部からの入力信号を受信する。例えば、入力部62は、電流情報を受信する。出力部65は、制御回路部23で生成した信号を制御回路部23の外部へ出力する。例えば、出力部65は、PWM信号及び結線切替信号を出力する。The
処理回路61の機能は、専用のハードウェアで実現してもよい。例えば、処理回路61は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)又はこれらを組み合わせた回路で実現することができる。制御回路部23の一部分をプロセッサ63及びメモリ64で実現し、残りの部分を専用のハードウェアで実現してもよい。The functions of the
次に、推定回転子磁束の算出について説明する。推定回転子磁束は、公知の適応オブザーバを用いて、電動機2の回転速度及び回転位置を推定する過程において求まる。回転子磁束推定部31は、電動機2の回転速度及び回転位置を推定する過程において求まる推定回転子磁束を算出する。回転子磁束推定部31は、電流情報に示される三相交流電流の電流値を、回転座標系であるd-q軸の電流値へ変換する。
Next, the calculation of the estimated rotor flux will be described. The estimated rotor flux is obtained in the process of estimating the rotational speed and rotational position of the
適応オブザーバを用いた手法により、電動機2に印加される電圧ベクトルと、電動機2が出力する電流ベクトルと、推定角速度とに基づいて、推定磁束ベクトル及び推定電流ベクトルを状態方程式から演算可能であることが公知である。It is known that, by using a method using an adaptive observer, it is possible to calculate an estimated magnetic flux vector and an estimated current vector from a state equation based on the voltage vector applied to the
下記式(1)及び式(2)は、電動機2の状態方程式である。
The following equations (1) and (2) are the state equations of
式(1)及び式(2)において、Ldはd軸インダクタンス、Lqはq軸インダクタンスを表す。また、式(1)及び式(2)において、Rは電動機2の抵抗、ωは一次角周波数、ωrは角速度、vdsはd軸電圧、vqsはq軸電圧、idsはd軸電流、iqsはq軸電流、φdsはd軸固定子磁束、φqsはq軸固定子磁束、φdrはd軸回転子磁束を表す。h11,h12,h21,h22,h31,h32はオブザーバゲインを表す。オブザーバゲインには、電動機2に合わせて任意に設定された定数が使用される。また、式(1)及び式(2)において、記号「^」が付された変数は推定値を表す。回転子磁束は、d軸方向の回転子磁束のみであって、q軸方向の回転子磁束はゼロとなる。このため、q軸回転子磁束であるφqrは、式(1)及び式(2)に記載されていない。
In formula (1) and formula (2), Ld represents d-axis inductance, and Lq represents q-axis inductance. In formula (1) and formula (2), R represents the resistance of the
式(1)におけるd軸電圧vds及びq軸電圧vqsには、出力電圧指令の値が使用される。d軸電流ids及びq軸電流iqsは、電流情報を基に算出される。推定d軸固定子磁束φds^、推定q軸固定子磁束φqs^、推定d軸電流ids^、推定q軸電流iqs^、一次角周波数ω、及び推定角速度ωr^には、制御周期における前回値が使用される。推定d軸電流ids^及び推定q軸電流iqs^には、それぞれ、推定d軸固定子磁束φds^の積分値、推定q軸固定子磁束φqs^の積分値が使用される。 In equation (1), the d-axis voltage v ds and the q-axis voltage v qs use the output voltage command value. The d-axis current i ds and the q-axis current i qs are calculated based on current information. The previous values in the control period are used for the estimated d-axis stator flux φ ds ^, the estimated q-axis stator flux φ qs ^, the estimated d-axis current i ds ^, the estimated q-axis current i qs ^, the primary angular frequency ω, and the estimated angular velocity ω r ^. The integral value of the estimated d-axis stator flux φ ds ^ and the integral value of the estimated q-axis stator flux φ qs ^ are used for the estimated d-axis current i ds ^ and the estimated q-axis current i qs ^, respectively.
電動機2の結線状態が切り替わると、電動機2の磁束は変化する。このとき、磁束は、d軸方向、すなわち磁石の極性方向となる。回転子磁束推定部31は、d軸回転子磁束φdrを推定し、推定結果を利用することによって結線状態の切替えを検出する。式(1)の関係から、推定d軸回転子磁束φdr^は、下記式(3)を用いて算出できる。
When the connection state of the
式(3)による算出結果の積分値は、制御周期における前回値である。制御周期を考慮した(d/dt)φdr^を求め、求めた結果を、式(3)の積分値である前回値に加算すことによって、推定d軸回転子磁束φdr^が求まる。 The integral value of the calculation result by the formula (3) is the previous value in the control period. The estimated d-axis rotor magnetic flux φ dr ^ is obtained by calculating (d/dt) φ dr ^ taking the control period into consideration and adding the calculated result to the previous value, which is the integral value of the formula (3).
判定処理部33は、結線状態に応じて回転子磁束が変化することを利用して、推定回転子磁束の算出結果から結線状態を特定する。判定処理部33は、結線切替制御部34から取得された結線切替信号と判定値記憶部35から読み出された閾値とを、結線状態の判定に用いる。判定処理部33は、結線切替信号を基に、現在指令されている結線状態を把握する。判定処理部33は、推定回転子磁束の推定結果に基づいて特定した実際の結線状態と、結線切替信号が示す結線状態とを比較することによって、結線状態の異常を判定する。The
図4は、実施の形態1にかかる電動機駆動装置の動作手順を示すフローチャートである。ステップS1において、判定処理部33は、Y結線からΔ結線への切替か否かを判断する。例えば、判定処理部33は、結線切替信号がY結線への切替を示す信号であるか、Δ結線への切替を示す信号であるかに基づいて、Y結線からΔ結線への切替か否かを判断する。ステップS1の時点では、過電流閾値は、通常切替前の結線に対応した値である。
Figure 4 is a flowchart showing the operation procedure of the electric motor drive device according to the first embodiment. In step S1, the
Δ結線からY結線へ切り替える場合は、ステップS1でNoとなり、ステップS4において、結線判定制御部30は、結線切替制御部34において生成したΔ結線からY結線に切り替える結線切替信号を結線切替部22に出力し、結線をΔ結線からY結線に変更する。また、結線判定制御部30は、結線切替制御部34において生成したΔ結線用の過電流閾値からY結線用の過電流閾値に切り替える過電流閾値切替信号を過電流保護回路40に出力し、過電流閾値をY結線用に変更する。When switching from a Δ connection to a Y connection, step S1 becomes No, and in step S4, the connection
Δ結線からY結線に切り替える場合、過電流閾値を小さくする変更であり、Y結線の状態で過電流閾値がΔ結線用になることがないため、結線切替信号及び過電流閾値切替信号の出力後に処理はステップS10に進む。ステップS10において、制御回路部23は、電動機2の駆動を継続する。When switching from a Δ connection to a Y connection, the overcurrent threshold is reduced, and since the overcurrent threshold does not become that for a Δ connection when the Y connection is in use, the process proceeds to step S10 after the connection switching signal and the overcurrent threshold switching signal are output. In step S10, the
Y結線からΔ結線に切り替える場合は、ステップS1でYesとなり、ステップS2において、結線判定制御部30は、結線切替制御部34において生成したY結線からΔ結線に切り替える結線切替信号を結線切替部22に出力し、結線をΔ結線に変更する。ステップS2の時点では、過電流閾値は、Y結線用の過電流閾値のままである。When switching from a Y connection to a Δ connection, step S1 becomes Yes, and in step S2, the connection
ステップS3において、回転子磁束推定部31は、推定回転子磁束を算出する。回転子磁束推定部31は、適応オブザーバを用いた演算により、電動機2の回転速度及び回転位置を推定する過程において、推定回転子磁束を算出する。In step S3, the rotor
ステップS5において、判定処理部33は、推定回転子磁束が結線判定閾値よりも大きいか否かを判断する。上記のように、結線判定閾値は、結線状態がY結線であるときの回転子磁束の値と、結線状態がΔ結線であるときの回転子磁束の値との間の値である。判定処理部33は、推定回転子磁束を結線判定閾値と比較することによって、現在の実際の結線状態がY結線であるか否かを判断する。In step S5, the
推定回転子磁束が結線判定閾値よりも大きい場合、ステップS5でYesとなり、判定処理部33は、現在の実際の結線状態がY結線であると判断する。現在指令されている結線状態がΔ結線であるのに対し、現在の結線状態がY結線であることから、現在指令されている結線状態と現在の実際の結線状態とが一致していない。このため、判定処理部33は、結線状態は異常であると判定する。現在の実際の結線状態をY結線と判定した場合、処理はステップS6に進む。If the estimated rotor magnetic flux is greater than the connection judgment threshold, the answer is Yes in step S5, and the
推定回転子磁束が結線判定閾値以下である場合、ステップS5でNoとなり、判定処理部33は、現在の実際の結線状態がΔ結線であると判断する。現在指令されている結線状態と現在の実際の結線状態とがいずれもΔ結線で一致していることから、判定処理部33は、結線状態は正常であると判定する。現在の実際の結線状態をΔ結線と判定した場合、処理はステップS7に進む。If the estimated rotor magnetic flux is equal to or less than the connection judgment threshold, step S5 becomes No, and the
ステップS6において、判定処理部33は、電動機2の停止猶予回数が予め設定された回数に達しているか否かを判断する。電動機2の停止猶予回数が予め設定された回数に達していれば、ステップS6でYesとなり、処理はステップS8に進む。一方、電動機2の停止猶予回数が予め設定された回数に達していなければ、ステップS6でNoとなり、処理はステップS9に進む。In step S6, the
ステップS8において、駆動信号制御部32は、電動機2を停止させる駆動信号を出力し、電動機2を停止させる。ステップS8の後、判定処理部33は処理を終了する。In step S8, the drive
ステップS9において、判定処理部33は、電動機2の停止猶予回数を1増やして、判定値記憶部35に記憶されている猶予回数情報を更新する。ステップS9の後、処理はステップS3に進む。In step S9, the
ステップS7において、結線判定制御部30は、結線切替制御部34において生成したY結線用の過電流閾値からΔ結線用の過電流閾値に切り替える過電流閾値切替信号を過電流保護回路40へ出力し、過電流閾値をΔ結線用に変更する。In step S7, the connection
ステップS10において、駆動信号制御部32は、電動機2に駆動信号を出力し、電動機2の駆動を継続する。
In step S10, the drive
実施の形態1に係る電動機駆動装置100は、推定回転子磁束を算出し、推定回転子磁束を基に電動機2の実際の結線状態を特定することによって、電動機2の動作中に確認した実際の結線状態に基づいて過電流閾値を変更する。例えば、結線判定制御部30は、結線切替信号の示す結線状態が、切替前よりも過電流閾値が大きい結線状態であれば、結線切替信号が示す結線状態と実際の結線状態とが一致する場合に、切替前の結線状態に対応する過電流閾値から切替後の結線状態に対応する過電流閾値に変更する過電流閾値切替信号を過電流保護回路40へ出力する。このため、電動機駆動装置100は、通常運転時において、切替前よりも過電流閾値が大きい結線状態に結線状態が切り替えられる場合には、実際の結線状態と設定された過電流閾値とが異なる状態で電動機2が駆動されることがない。The electric
電動機駆動装置100は、実際の結線状態と過電流閾値の設定値とが適合していない状態で電動機2を駆動して過電流を誤検出することを回避できる。例えば、通常運転時に実際の結線状態がΔ結線であるにも関わらず、過電流閾値がY結線用であるといった状態で電動機2を駆動することにより、過電流を誤検出することを回避できる。The electric
また、過電流保護回路40による過電流閾値の切替えが正常である一方で結線状態が異常であると、電動機2に流れる電流が増加したときに減磁が生じる可能性がある。特に、Y結線からΔ結線への切替において、過電流保護回路40ではY結線用の過電流閾値からΔ結線用の過電流閾値に切り替わっているにもかかわらず、結線状態がY結線のまま切り替わっていなければ、過電流閾値が高すぎる状態で電動機2を駆動してしまうことになる。したがって、結線状態の異常があった場合に電動機2を停止させることによって、電動機2を保護することができる。これにより、電動機2の長寿命化と、電動機2の信頼性向上とが可能となる。
Furthermore, if the
電動機駆動装置100は、適応オブザーバを用いて電動機2の回転速度及び回転位置を推定する過程で推定回転子磁束を算出する。このため、電動機駆動装置100は、簡易な処理によって結線状態を確認することができる。したがって、電動機駆動装置100は、電動機2の動作中における処理負担を低減できる。また、電動機駆動装置100は、制御周期に処理が追いつかなくなる事態を低減できる。これにより、電動機駆動装置100は、電動機2を安定して制御することができ、かつ高い信頼性を実現できる。The electric
電動機駆動装置100は、回転子磁束の推定結果に基づいて実際の結線状態を特定する。電動機駆動装置100は、回転速度又は電動機2の負荷といったパラメータを用いずに、回転子磁束と結線判定閾値との容易な比較によって結線状態を特定できる。このため、電動機駆動装置100は、結線状態の特定のために用いるパラメータを少なくすることができる。また、電動機駆動装置100は、結線状態の特定するために使用される条件を簡易なものとすることができる。これにより、電動機駆動装置100は、処理負担を低減可能とし、電動機2を安定して制御することができる。The electric
実施の形態2.
図5は、実施の形態2に係る空気調和機の構成を示す図である。図5に示すように、実施の形態2に係る空気調和機200は、実施の形態1に係る電動機駆動装置100及び電動機2を備える。すなわち、空気調和機200は、交流電源1から交流電力が供給される。空気調和機200は、圧縮機構77及び電動機2を内蔵した圧縮機71と、四方弁72と、室外熱交換器73と、膨張弁74と、室内熱交換器75と、冷媒配管76とを備える。空気調和機200は、室外機が室内機から分離されたセパレート型空気調和機に限定されず、圧縮機71、室内熱交換器75及び室外熱交換器73が一つの筐体内に設けられた一体型空気調和機でもよい。電動機2は、電動機駆動装置100によって駆動される。
FIG. 5 is a diagram showing the configuration of an air conditioner according to the second embodiment. As shown in FIG. 5, the
圧縮機71の内部には、冷媒を圧縮する圧縮機構77と、圧縮機構77を動作させる電動機2とが設けられる。圧縮機71、四方弁72、室外熱交換器73、膨張弁74、室内熱交換器75及び冷媒配管76に冷媒が循環することにより、冷凍サイクルが構成される。なお、実施の形態1に係る電動機駆動装置100及び電動機2を備える冷凍サイクル装置の一例に空気調和機200を挙げて説明したが、実施の形態1の係る電動機駆動装置100及び電動機2を備える冷凍サイクル装置は、空気調和機200に限定されず、冷蔵庫又はヒートポンプ給湯装置などに適用することもできる。Inside the
また、上記の実施の形態2では、圧縮機71の駆動源に電動機2を利用し、電動機駆動装置100によって電動機2を駆動する構成例を説明した。しかしながら、空気調和機200が備える不図示の室内機送風機及び室外機送風機を駆動する駆動源に電動機2を適用し、電動機2を電動機駆動装置100で駆動してもよい。また、室内機送風機、室外機送風機及び圧縮機71の駆動源に電動機2を適用し、電動機2を電動機駆動装置100で駆動してもよい。In addition, in the above-mentioned second embodiment, an example configuration has been described in which the
以上説明したように、本実施の形態の空気調和機200は、実施の形態1に係る電動機駆動装置100を用いることで、Y結線の状態でΔ結線用の過電流閾値が適用されることを防止することができる。また、特定した結線状態と過電流閾値とが適合しない場合には、電動機2を停止させるため、空気調和機200の運転を停止させることができる。したがって、欠相となった状態で昇圧動作が続けることを抑制することができ、空気調和機200の連続運転ができなくなる現象を抑制することができる。これによって、快適性、省エネルギー性を保つことができる。空気調和機200以外の冷凍サイクル装置に実施の形態1に係る電動機駆動装置100を適用した場合にも、空気調和機200と同様の効果を奏することができる。As described above, the
以上の実施の形態に示した構成は、内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。The configurations shown in the above embodiments are merely examples of the content, and may be combined with other known technologies, and parts of the configurations may be omitted or modified without departing from the gist of the invention.
1 交流電源、2 電動機、10 コンバータ、11 電流検出抵抗、20 インバータ、21 電流検出部、22 結線切替部、23 制御回路部、30 結線判定制御部、31 回転子磁束推定部、32 駆動信号制御部、33 判定処理部、34 結線切替制御部、35 判定値記憶部、40 過電流保護回路、50 制御用マイクロコントローラ、61 処理回路、62 入力部、63 プロセッサ、64 メモリ、65 出力部、71 圧縮機、72 四方弁、73 室外熱交換器、74 膨張弁、75 室内熱交換器、76 冷媒配管、77 圧縮機構、100 電動機駆動装置、200 空気調和機。1 AC power source, 2 electric motor, 10 converter, 11 current detection resistor, 20 inverter, 21 current detection section, 22 connection switching section, 23 control circuit section, 30 connection determination control section, 31 rotor magnetic flux estimation section, 32 drive signal control section, 33 determination processing section, 34 connection switching control section, 35 determination value storage section, 40 overcurrent protection circuit, 50 control microcontroller, 61 processing circuit, 62 input section, 63 processor, 64 memory, 65 output section, 71 compressor, 72 four-way valve, 73 outdoor heat exchanger, 74 expansion valve, 75 indoor heat exchanger, 76 refrigerant piping, 77 compression mechanism, 100 electric motor drive device, 200 air conditioner.
Claims (5)
前記結線切替信号に基づいて前記結線状態を切り替える結線切替部と、
前記電動機に過電流閾値以上の電流が流れることを防止する過電流保護回路とを備え、
前記結線判定制御部は、
前記電動機の回転子磁束を推定する回転子磁束推定部と、
前記過電流閾値を切り替える過電流閾値切替信号及び前記結線切替信号を生成する結線切替制御部と、
前記回転子磁束推定部による前記回転子磁束の推定結果を用いて実際の前記結線状態を特定し、前記結線切替信号が示す前記結線状態と実際の前記結線状態とが一致するか否かを判定する判定処理部とを含み、
前記結線判定制御部は、前記結線切替信号の示す前記結線状態が、切替前よりも前記過電流閾値が大きい前記結線状態であれば、前記結線切替信号が示す前記結線状態と実際の前記結線状態とが一致する場合に、切替前の前記結線状態に対応する前記過電流閾値から切替後の前記結線状態に対応する前記過電流閾値に変更する前記過電流閾値切替信号を前記過電流保護回路へ出力する電動機駆動装置。 a connection determination control unit that outputs a connection switching signal that indicates which of a plurality of connection states the windings of the stator of the electric motor should be switched to;
a connection switching unit that switches the connection state based on the connection switching signal;
an overcurrent protection circuit that prevents a current equal to or greater than an overcurrent threshold from flowing through the motor;
The connection determination control unit is
a rotor flux estimator that estimates a rotor flux of the electric motor;
a connection switching control unit that generates an overcurrent threshold switching signal for switching the overcurrent threshold and the connection switching signal;
a determination processing unit that identifies an actual connection state by using a result of the rotor magnetic flux estimation by the rotor magnetic flux estimation unit, and determines whether or not the connection state indicated by the connection switching signal matches the actual connection state,
The connection determination control unit, when the connection state indicated by the connection switching signal is a connection state in which the overcurrent threshold is higher than before switching, outputs the overcurrent threshold switching signal to the overcurrent protection circuit, when the connection state indicated by the connection switching signal matches the actual connection state, to change the overcurrent threshold from the overcurrent threshold corresponding to the connection state before switching to the overcurrent threshold corresponding to the connection state after switching, in the electric motor drive device.
前記インバータから前記電動機へ供給される電流値を検出する電流検出部を備え、
前記回転子磁束推定部は、前記電流検出部の検出結果に基づいて前記回転子磁束を推定する請求項1又は2に記載の電動機駆動装置。 an inverter for supplying a current to the electric motor;
a current detection unit that detects a value of a current supplied from the inverter to the electric motor,
The electric motor drive device according to claim 1 , wherein the rotor magnetic flux estimator estimates the rotor magnetic flux based on a detection result of the current detector.
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