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JP7657370B2 - Motor drive device and air conditioner - Google Patents
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Description

本開示は、モータを駆動するモータ駆動装置及びこれを備えた空気調和機に関する。 The present disclosure relates to a motor drive device that drives a motor and an air conditioner equipped with the same.

空気調和機においては、高効率に運転するために、インバータを備えることで任意周波数及び電流で圧縮機のモータを駆動する方法が広く使われている。モータを駆動する回路の構成としては、商用系統へのノイズ影響を抑制するフィルタ回路、交流電力を直流電力に変換する整流回路、高調波を抑制するとともに一定の電圧に昇圧する力率改善回路、電圧を一定に平滑する平滑コンデンサ及びインバータ回路を備えた構成が一般的に用いられる。 In air conditioners, a method of driving the compressor motor at a desired frequency and current by equipping it with an inverter is widely used to operate it efficiently. The circuit that drives the motor generally includes a filter circuit that suppresses the effects of noise on the commercial grid, a rectifier circuit that converts AC power to DC power, a power factor correction circuit that suppresses harmonics and boosts the voltage to a constant level, a smoothing capacitor that smooths the voltage to a constant level, and an inverter circuit.

また、空気調和機においては、周囲の温度が低い条件で運転停止していると、冷媒ガスが液化して圧縮機に戻り、冷媒が溶け込むという、いわゆる「寝込み」と呼ばれる現象が生ずる。特許文献1には、寝込みの対策として、圧縮機のモータを回転させず、モータ巻線に通電させ、圧縮機を温める予熱制御をすることが開示されている。Furthermore, when an air conditioner is stopped under conditions of low ambient temperature, the refrigerant gas liquefies and returns to the compressor, where the refrigerant dissolves in the refrigerant, a phenomenon known as "settling." Patent Document 1 discloses a method to prevent settling by preheating the compressor by passing electricity through the motor windings without rotating the compressor motor.

特開2001-286183号公報JP 2001-286183 A

平滑コンデンサには、電解コンデンサを使用することが一般的であるが、電解コンデンサは、他の電子部品に対して寿命が短く、モータ駆動装置の寿命を決める要因になっている。電解コンデンサの代わりにフィルムコンデンサを使用することで長寿命化が期待できるが、同体積で比べた場合には電解コンデンサよりも静電容量が小さくなる。特に、予熱動作においては、待機電力を削減するなどの目的から、力率改善回路を停止し、インバータのみを動作させるため、力率改善回路による電圧平滑ができない。このため、電解コンデンサと同等の体積のフィルムコンデンサを平滑コンデンサに用いると、静電容量が小さいために電圧を平滑できずに変動が大きくなってしまい、インバータからモータに出力される電流の変動も大きくなってしまう。 Electrolytic capacitors are generally used as smoothing capacitors, but electrolytic capacitors have a shorter lifespan than other electronic components, which is a factor in determining the lifespan of motor drive devices. Using a film capacitor instead of an electrolytic capacitor is expected to extend the lifespan, but when compared at the same volume, the capacitance is smaller than that of an electrolytic capacitor. In particular, during preheating operation, the power factor correction circuit is stopped and only the inverter is operated for purposes such as reducing standby power, so the power factor correction circuit cannot smooth the voltage. For this reason, if a film capacitor with the same volume as an electrolytic capacitor is used as a smoothing capacitor, the small capacitance will make it impossible to smooth the voltage, resulting in large fluctuations, and also large fluctuations in the current output from the inverter to the motor.

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、インバータからモータに出力される電流の変動を抑制可能で長寿命化を実現したモータ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 obtain a motor drive device that can suppress fluctuations in the current output from the inverter to the motor and achieve a long life.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係るモータ駆動装置は、交流電源から入力される交流電圧を直流電圧に変換する整流回路と、整流回路から出力される出力電圧を平滑化する平滑コンデンサと、複数のスイッチング素子を有し、入力される直流電圧を交流電圧に変換してモータの巻線に出力するインバータと、整流回路から出力される出力電流の大きさを検出する電流検出部及び複数のスイッチング素子に信号を出力してスイッチング動作を行わせる駆動部を有する制御部とを備える。平滑コンデンサは、フィルムコンデンサである。モータ駆動装置は、モータの回転を停止したまま巻線に通電する拘束通電時には、出力電流が大きいほどインバータに入力する電流を大きくする。In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the motor drive device according to the present disclosure includes a rectifier circuit that converts an AC voltage input from an AC power source into a DC voltage, a smoothing capacitor that smoothes the output voltage output from the rectifier circuit, an inverter having multiple switching elements that converts the input DC voltage into an AC voltage and outputs it to the windings of the motor, and a control unit having a current detection unit that detects the magnitude of the output current output from the rectifier circuit and a drive unit that outputs a signal to the multiple switching elements to perform a switching operation. The smoothing capacitor is a film capacitor. During constrained current flow in which current is passed through the windings while the motor rotation is stopped, the motor drive device increases the current input to the inverter as the output current increases.

本開示に係るモータ駆動装置は、インバータからモータに出力される電流の変動を抑制可能で長寿命化を実現できるという効果を奏する。The motor drive device disclosed herein has the advantage of being able to suppress fluctuations in the current output from the inverter to the motor and achieve a longer lifespan.

実施の形態1に係る空気調和機の斜視図FIG. 1 is a perspective view of an air conditioner according to a first embodiment; 実施の形態1に係るモータ駆動装置の回路図Circuit diagram of a motor drive device according to a first embodiment 実施の形態1に係るモータ駆動装置のインバータのスイッチング素子を動作させた場合の波形図FIG. 4 is a waveform diagram when the switching elements of the inverter of the motor drive device according to the first embodiment are operated; 実施の形態1の比較例に係るモータ駆動装置の回路図Circuit diagram of a motor drive device according to a comparative example of the first embodiment 実施の形態1の比較例に係るモータ駆動装置のインバータのスイッチング素子を動作させた場合の波形図FIG. 11 is a waveform diagram showing a case where a switching element of an inverter of a motor drive device according to a comparative example of the first embodiment is operated; 実施の形態1に係るモータ駆動装置にスイッチング素子のオンデューティを一定にしてスイッチング動作を行わせた場合の波形図FIG. 11 is a waveform diagram showing a case where the motor drive device according to the first embodiment performs a switching operation with the on-duty of the switching element kept constant. 平滑コンデンサの静電容量に対する、モータに出力可能な最大拘束通電電力の特性を示す図A diagram showing the characteristics of the maximum restrained current that can be output to the motor versus the capacitance of the smoothing capacitor. 実施の形態2に係るモータ駆動装置の回路図Circuit diagram of a motor drive device according to a second embodiment 実施の形態2に係るモータ駆動装置の動作の流れを示すフローチャート11 is a flowchart showing the flow of operations of a motor drive device according to a second embodiment. 実施の形態1及び実施の形態2に係るモータ駆動装置の演算部のハードウェア構成例を示す図FIG. 1 is a diagram showing an example of a hardware configuration of a calculation unit of a motor drive device according to a first embodiment and a second embodiment;

以下に、実施の形態に係るモータ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 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に係る空気調和機の斜視図である。空気調和機100は、室外機5と室内機7とを備えている。室外機5と室内機7とは、配管6によって接続されている。室外機5は、モータ駆動装置1、圧縮機2、送風機3及び熱交換器4を備えている。モータ駆動装置1は、圧縮機2、送風機3及び交流電源8と接続されている。なお、図1では、圧縮機2、送風機3及び交流電源8とモータ駆動装置1とを接続する電気配線は図示を省略している。
Embodiment 1.
Fig. 1 is a perspective view of an air conditioner according to embodiment 1. The air conditioner 100 includes an outdoor unit 5 and an indoor unit 7. The outdoor unit 5 and the indoor unit 7 are connected by piping 6. The outdoor unit 5 includes a motor drive device 1, a compressor 2, a blower 3, and a heat exchanger 4. The motor drive device 1 is connected to the compressor 2, the blower 3, and an AC power source 8. Note that electrical wiring connecting the compressor 2, the blower 3, and the AC power source 8 to the motor drive device 1 is omitted from Fig. 1.

図2は、実施の形態1に係るモータ駆動装置の回路図である。モータ駆動装置1は、ノイズフィルタ9、整流回路10、直流変換回路11、平滑コンデンサ12、インバータ13、制御部15及び電流センサ17を備える。ノイズフィルタ9の入力側は交流電源8に接続される。また、インバータ13の出力側は、モータ14に接続される。平滑コンデンサ12には、フィルムコンデンサが用いられている。 Figure 2 is a circuit diagram of a motor drive device according to embodiment 1. The motor drive device 1 includes a noise filter 9, a rectifier circuit 10, a DC conversion circuit 11, a smoothing capacitor 12, an inverter 13, a control unit 15, and a current sensor 17. The input side of the noise filter 9 is connected to an AC power source 8. The output side of the inverter 13 is connected to a motor 14. A film capacitor is used for the smoothing capacitor 12.

ノイズフィルタ9は、コイルLinとコンデンサCinとを備えたローパスフィルタであり、モータ駆動装置1において発生したノイズが交流電源8に影響を及ぼすことを抑制する。The noise filter 9 is a low-pass filter equipped with a coil Lin and a capacitor Cin, and prevents noise generated in the motor drive device 1 from affecting the AC power supply 8.

整流回路10は、ノイズフィルタ9と直流変換回路11との間に接続される。整流回路10は、交流電源8から入力される交流電圧を整流し、直流電圧を出力する。整流回路10は、四つのダイオードを用いた全波整流回路として構成してもよいしMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistor)などのスイッチング素子を用いて同期整流回路として構成してもよい。また、整流回路10は、一つのダイオードのみで半波整流回路として構成してもよい。この場合、交流電源8から入力される電流が通過するダイオードの数を半減できるため、整流回路10で発生する損失を低減することができる。The rectifier circuit 10 is connected between the noise filter 9 and the DC conversion circuit 11. The rectifier circuit 10 rectifies the AC voltage input from the AC power supply 8 and outputs a DC voltage. The rectifier circuit 10 may be configured as a full-wave rectifier circuit using four diodes, or may be configured as a synchronous rectifier circuit using switching elements such as MOSFETs (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistors). The rectifier circuit 10 may also be configured as a half-wave rectifier circuit using only one diode. In this case, the number of diodes through which the current input from the AC power supply 8 passes can be halved, thereby reducing the loss generated in the rectifier circuit 10.

また、四つのダイオードを用いた全波整流回路を並列に接続し、各ダイオードに流れる電流を低減することで、各ダイオード単体で発生する損失を低減することができる。四つのダイオードを用いた全波整流回路を並列に接続した整流回路10は、ダイオードブリッジを放熱するためのヒートシンクが小型であっても、ダイオードの温度上昇を抑制することができる。In addition, by connecting full-wave rectifier circuits using four diodes in parallel and reducing the current flowing through each diode, it is possible to reduce the loss generated by each diode alone. Rectifier circuit 10, in which full-wave rectifier circuits using four diodes are connected in parallel, can suppress the temperature rise of the diodes even if the heat sink for dissipating heat from the diode bridge is small.

直流変換回路11は、整流回路10と平滑コンデンサ12との間に接続される。直流変換回路11は、複数のスイッチング素子とリアクトルを用いた昇圧チョッパ回路とで構成することができる。また、直流変換回路11は、二つ以上の昇圧チョッパ回路を並列に接続したインターリーブコンバータとして構成することもできる。二つ以上の昇圧チョッパ回路を並列に接続したインターリーブコンバータは、各スイッチング素子及びリアクトルに流れる電流を低減することができるため、部品のサイズが大型化することを抑制できる。また、二つ以上の昇圧チョッパ回路を並列に接続したインターリーブコンバータは、各スイッチング素子及びダイオードに流れる電流が小さくなるため、発生する損失を低減することができる。二つ以上の昇圧チョッパ回路を並列に接続したインターリーブコンバータは、スイッチング素子を放熱するためのヒートシンクが小型であっても、スイッチング素子の温度上昇を抑制することができる。The DC conversion circuit 11 is connected between the rectifier circuit 10 and the smoothing capacitor 12. The DC conversion circuit 11 can be configured with a boost chopper circuit using multiple switching elements and a reactor. The DC conversion circuit 11 can also be configured as an interleaved converter in which two or more boost chopper circuits are connected in parallel. An interleaved converter in which two or more boost chopper circuits are connected in parallel can reduce the current flowing through each switching element and reactor, thereby suppressing the increase in the size of the components. In addition, an interleaved converter in which two or more boost chopper circuits are connected in parallel can reduce losses generated because the current flowing through each switching element and diode is small. An interleaved converter in which two or more boost chopper circuits are connected in parallel can suppress the temperature rise of the switching elements even if the heat sink for dissipating heat from the switching elements is small.

直流変換回路11は、整流回路10が出力する直流電圧を昇圧して平滑コンデンサ12に出力する力率改善回路の機能をもつ。ただし、実施の形態1に係るモータ駆動装置1では、拘束通電の動作において、直流変換回路11で用いている部品で発生する損失の発生を抑制し、空調停止時における消費電力を低減するため、直流変換回路11のスイッチング動作を停止させる。The DC conversion circuit 11 functions as a power factor correction circuit that boosts the DC voltage output by the rectifier circuit 10 and outputs it to the smoothing capacitor 12. However, in the motor drive device 1 according to the first embodiment, in the operation of the locked current supply, the switching operation of the DC conversion circuit 11 is stopped in order to suppress the occurrence of losses that occur in the components used in the DC conversion circuit 11 and to reduce power consumption when the air conditioning is stopped.

ここでは昇圧チョッパ回路を用いたインターリーブコンバータの構成の直流変換回路11を説明したが、直流変換回路11の回路構成はこれに限られない。例えば、直流変換回路11は、昇降圧チョッパ回路、フライバック回路、フライフォワード回路、SEPIC(Single Ended Primary Inductor Converter)、Zetaコンバータ又はCukコンバータの構成とすることもできる。Here, the DC conversion circuit 11 is described as being configured as an interleaved converter using a boost chopper circuit, but the circuit configuration of the DC conversion circuit 11 is not limited to this. For example, the DC conversion circuit 11 can also be configured as a boost/buck chopper circuit, a flyback circuit, a flyforward circuit, a SEPIC (Single Ended Primary Inductor Converter), a Zeta converter, or a Cuk converter.

平滑コンデンサ12は、直流変換回路11が出力する電圧を平滑化する。直流変換回路11は、整流回路10から出力される電圧を一定の電圧に制御するが、整流回路10から出力される電圧は、交流電源8の2倍の周波数で脈動している。このため、直流変換回路11から出力される電圧も、交流電源8の2倍の周波数で脈動する。平滑コンデンサ12は、交流電源8の2倍の周波数で脈動する電圧を平滑化する。これによって、後段に接続されたインバータ13がモータ14に出力する電流が、交流電源8の2倍の周波数で脈動することを低減することができる。The smoothing capacitor 12 smoothes the voltage output by the DC conversion circuit 11. The DC conversion circuit 11 controls the voltage output from the rectifier circuit 10 to a constant voltage, but the voltage output from the rectifier circuit 10 pulsates at twice the frequency of the AC power supply 8. Therefore, the voltage output from the DC conversion circuit 11 also pulsates at twice the frequency of the AC power supply 8. The smoothing capacitor 12 smoothes the voltage pulsating at twice the frequency of the AC power supply 8. This makes it possible to reduce the pulsation of the current output to the motor 14 by the inverter 13 connected in the subsequent stage at twice the frequency of the AC power supply 8.

インバータ13がモータ14に出力する電流が脈動する場合、モータ14が振動し、室外機5に備え付けられた配管6と、モータ駆動装置1を構成する電子部品のリード線及びはんだ付け部とが振動によって劣化し、空気調和機100が短寿命化するため、振動対策部品を追加する必要があり、高コスト化する。また、モータ14に出力する電流が脈動する場合は、振動音が発生するため、空気調和機100の品質が低下する。平滑コンデンサ12を用いて、交流電源8の2倍の周波数で脈動する電圧を平滑化することによって、後段に接続されたインバータ13がモータ14に出力する電流の交流電源8の2倍の周波数での脈動を低減することができる。インバータ13がモータ14に出力する電流の脈動を抑制することにより、モータ14の振動を抑制し、室外機5に備え付けられた配管6と、モータ駆動装置1を構成する電子部品のリード線及びはんだ付け部との振動による劣化を抑制できる。これにより、振動対策部品を削減し、低コスト化を実現できる。また、振動音を抑制できるため、空気調和機100の静粛性を高めることができる。When the current output from the inverter 13 to the motor 14 pulsates, the motor 14 vibrates, and the piping 6 attached to the outdoor unit 5 and the lead wires and soldered parts of the electronic components that make up the motor drive device 1 deteriorate due to the vibration, shortening the life of the air conditioner 100, making it necessary to add vibration countermeasure parts, which increases costs. In addition, when the current output to the motor 14 pulsates, vibration noise is generated, which reduces the quality of the air conditioner 100. By using the smoothing capacitor 12 to smooth the voltage that pulsates at twice the frequency of the AC power supply 8, it is possible to reduce the pulsation at twice the frequency of the AC power supply 8 of the current output to the motor 14 by the inverter 13 connected in the subsequent stage. By suppressing the pulsation of the current output from the inverter 13 to the motor 14, it is possible to suppress the vibration of the motor 14 and the deterioration due to vibration between the piping 6 attached to the outdoor unit 5 and the lead wires and soldered parts of the electronic components that make up the motor drive device 1. This reduces the number of vibration countermeasure parts and achieves cost reduction. Furthermore, since vibration noise can be suppressed, the quietness of the air conditioner 100 can be improved.

インバータ13は、平滑コンデンサ12とモータ14との間に接続される。インバータ13は、直流変換回路11が出力した直流の電圧を任意の周波数及び電流値の交流に変換し、モータ14に出力する。The inverter 13 is connected between the smoothing capacitor 12 and the motor 14. The inverter 13 converts the DC voltage output by the DC conversion circuit 11 into AC of any frequency and current value, and outputs it to the motor 14.

インバータ13は、複数のスイッチング素子を用いたブリッジ回路で構成することができる。特に、モータ14が3相モータである場合には、インバータ13にフルブリッジ回路を用いることがある。実施の形態1において、インバータ13は、フルブリッジ回路であり、スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6から構成される。スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6は、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)と逆並列の還流ダイオードとで構成される。スイッチング素子Q1のコレクタ端子は、平滑コンデンサ12の一端に接続され、スイッチング素子Q1のエミッタ端子はスイッチング素子Q2のコレクタ端子及びモータ14に接続されている。スイッチング素子Q2のエミッタ端子は、平滑コンデンサ12の他端に接続される。スイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2とをレグと呼ぶことがある。スイッチング素子Q3及びスイッチング素子Q4のレグ並びにスイッチング素子Q5及びスイッチング素子Q6のレグは、スイッチング素子Q1及びスイッチング素子Q2のレグと同様に接続された構成である。The inverter 13 can be configured as a bridge circuit using multiple switching elements. In particular, when the motor 14 is a three-phase motor, a full bridge circuit may be used for the inverter 13. In the first embodiment, the inverter 13 is a full bridge circuit and is configured with switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6. The switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 are configured with an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) and an anti-parallel freewheeling diode. The collector terminal of the switching element Q1 is connected to one end of the smoothing capacitor 12, and the emitter terminal of the switching element Q1 is connected to the collector terminal of the switching element Q2 and the motor 14. The emitter terminal of the switching element Q2 is connected to the other end of the smoothing capacitor 12. The switching elements Q1 and Q2 are sometimes called legs. The leg of switching element Q3 and switching element Q4 and the leg of switching element Q5 and switching element Q6 are connected in the same manner as the leg of switching element Q1 and switching element Q2.

複数のスイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6は、一般に用いられているケイ素を材料としたIGBT及びMOSFETといった半導体素子のほか、炭化ケイ素を材料とした半導体素子を用いることができる。炭化ケイ素を材料とした半導体素子は、ケイ素を材料とした半導体素子よりも導通損失が小さく、また、高速なスイッチング動作が可能であるため、スイッチング損失を低減でき、空気調和機100の消費電力を低減することができる。また、複数のスイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6の発熱も低減できるため、複数のスイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6を放熱するためのヒートシンク等の放熱部材を小型化でき、放熱部材を低コスト化できる。また、複数のスイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6の近くに配置されている電子部品の温度上昇を抑制でき、信頼性を向上させることができる。The multiple switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 can be semiconductor elements such as IGBTs and MOSFETs made of silicon, which are commonly used, as well as semiconductor elements made of silicon carbide. Since semiconductor elements made of silicon carbide have smaller conduction losses than semiconductor elements made of silicon and can perform high-speed switching operations, the switching losses can be reduced and the power consumption of the air conditioner 100 can be reduced. In addition, the heat generated by the multiple switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 can also be reduced, so that heat dissipation members such as heat sinks for dissipating heat from the multiple switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 can be made smaller and the cost of the heat dissipation members can be reduced. In addition, the temperature rise of electronic components arranged near the multiple switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 can be suppressed, and reliability can be improved.

また、複数のスイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6には、窒化ガリウムを材料とした半導体素子を用いることができる。窒化ガリウムを材料とした半導体素子としては、HEMT(High Electron Mobility Transistor)が例として挙げられる。HEMTは、ケイ素を材料としたMOSFETよりも導通損失が小さく、また、高速なスイッチング動作が可能であるため、スイッチング損失を低減でき、空気調和機100の消費電力を低減することができる。また、複数のスイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6の発熱も低減できるため、複数のスイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6を放熱するためのヒートシンク等の放熱部材を小型化でき、放熱部材の低コスト化できる。また、複数のスイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6の近くに配置されている電子部品の温度上昇を抑制でき、信頼性を向上させることができる。 In addition, semiconductor elements made of gallium nitride can be used for the multiple switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6. An example of a semiconductor element made of gallium nitride is a HEMT (High Electron Mobility Transistor). HEMTs have smaller conduction losses than MOSFETs made of silicon, and are capable of high-speed switching operations, so that switching losses can be reduced and the power consumption of the air conditioner 100 can be reduced. In addition, heat generation from the multiple switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 can also be reduced, so that heat dissipation members such as heat sinks for dissipating heat from the multiple switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 can be made smaller, and the cost of the heat dissipation members can be reduced. In addition, the temperature rise of electronic components arranged near the multiple switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 can be suppressed, and reliability can be improved.

インバータ13は、ハーフブリッジインバータ又は一石電圧共振回路などの回路構成とすることもできる。The inverter 13 can also be configured as a half-bridge inverter or a single-transistor voltage resonant circuit.

制御部15は、駆動部15a、演算部15b及び電流検出部15dを備える。 The control unit 15 includes a drive unit 15a, a calculation unit 15b and a current detection unit 15d.

電流検出部15dは、整流回路10から出力される電流を検出し、検出結果を演算部15bに送信する。電流センサ17は整流回路10から出力される電流を検出する手段であり、ホール素子を用いた電流センサを用いる他、シャント抵抗を用いることができる。The current detection unit 15d detects the current output from the rectifier circuit 10 and transmits the detection result to the calculation unit 15b. The current sensor 17 is a means for detecting the current output from the rectifier circuit 10, and may be a current sensor using a Hall element or a shunt resistor.

演算部15bは電流検出部15dから送信された検出結果である電流値を用いて、整流回路10から出力される電流の大きさに応じて、スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6をオンオフ制御するための信号を駆動部15aに出力する。より具体的には、整流回路10から出力される電流が大きいほどインバータ13に入力する電流を大きくし、反対に、整流回路10から出力される電流が小さいほど、インバータ13に入力する電流を小さくするように変化させる。Using the current value, which is the detection result transmitted from the current detection unit 15d, the calculation unit 15b outputs to the drive unit 15a a signal for controlling the on/off of the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 according to the magnitude of the current output from the rectifier circuit 10. More specifically, the current input to the inverter 13 is increased as the current output from the rectifier circuit 10 increases, and conversely, the current input to the inverter 13 is decreased as the current output from the rectifier circuit 10 decreases.

駆動部15aは、演算部15bから送信された信号を、スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6のオンオフを制御可能な大きさの電圧に変換し、スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6にスイッチング動作を行わせる。演算部15bから送信される信号は、例えば3.3V又は5Vの電圧であり、スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6をオンオフ制御可能な電圧は例えば15V又は18Vである。The driving unit 15a converts the signal transmitted from the calculation unit 15b into a voltage of a magnitude capable of controlling the on/off of the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6, and causes the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 to perform switching operations. The signal transmitted from the calculation unit 15b is, for example, a voltage of 3.3 V or 5 V, and the voltage capable of controlling the on/off of the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 is, for example, 15 V or 18 V.

モータ14は、巻線Luと巻線Lwと巻線Lvとを備える。巻線Luと巻線Lwと巻線Lvとはスター結線されている。The motor 14 has a winding Lu, a winding Lw, and a winding Lv. The windings Lu, Lw, and Lv are star-connected.

図3は、実施の形態1に係るモータ駆動装置のインバータのスイッチング素子を動作させた場合の波形図である。図3において、電流I1は、直流変換回路11から平滑コンデンサ12の方に出力される電流であり、電流I2は、平滑コンデンサ12の方からインバータ13に入力される電流であり、電流I3は、平滑コンデンサ12を充放電する電流である。また、電圧Vdcは、平滑コンデンサ12の両端に印加されている電圧である。 Figure 3 is a waveform diagram when the switching elements of the inverter of the motor drive device according to embodiment 1 are operated. In Figure 3, current I1 is the current output from the DC conversion circuit 11 to the smoothing capacitor 12, current I2 is the current input from the smoothing capacitor 12 to the inverter 13, and current I3 is the current that charges and discharges the smoothing capacitor 12. Furthermore, voltage Vdc is the voltage applied across the smoothing capacitor 12.

実施の形態1に係るモータ駆動装置1では、整流回路10から出力される電流の大きさに応じて、モータ14に出力する電流、すなわちインバータ13に入力する電流I2の大きさを変動させる。つまり、直流変換回路11から平滑コンデンサ12に出力される電流I1が大きいほど、インバータ13に入力する電流I2を小さくする。これにより、電流I2の波形は、キャリア周期ごとの平均値I2Ave1が周期的に変動し、かつ振幅が一定の三角波の形状となり、モータ14の巻線Lu,Lv,Lwに出力される。In the motor drive device 1 according to the first embodiment, the current output to the motor 14, i.e., the magnitude of the current I2 input to the inverter 13, is varied according to the magnitude of the current output from the rectifier circuit 10. In other words, the larger the current I1 output from the DC conversion circuit 11 to the smoothing capacitor 12, the smaller the current I2 input to the inverter 13 is made. As a result, the waveform of the current I2 is a triangular wave with a constant amplitude and with the average value I2Ave1 for each carrier period fluctuating periodically, and is output to the windings Lu, Lv, and Lw of the motor 14.

具体的には、演算部15bは、整流回路10から出力される電流が大きいほど、スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6のオンデューティを高くし、整流回路10から出力される電流が小さいほど、スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6のオンデューティを低くするように、駆動部15aに信号を送信する。これによって、インバータ13に入力される電流I2のキャリア周期ごとの平均値I2Ave1を変化させ、平滑コンデンサ12を充放電する電流I3を変化させる。Specifically, the calculation unit 15b transmits a signal to the drive unit 15a so that the on-duty of the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 is increased as the current output from the rectifier circuit 10 increases, and the on-duty of the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 is decreased as the current output from the rectifier circuit 10 decreases. This changes the average value I2Ave1 of the current I2 input to the inverter 13 per carrier period, and changes the current I3 that charges and discharges the smoothing capacitor 12.

上述の動作により、整流回路10から出力される電流が大きい期間においては、インバータ13に入力される電流I2のキャリア周期ごとの平均値I2Ave1がゼロよりも大きくなり、逆に、整流回路10から出力される電流が小さい期間においては、インバータ13に入力される電流I2のキャリア周期ごとの平均値I2Ave1がゼロよりも小さくなる。 Due to the above-mentioned operation, during periods when the current output from the rectifier circuit 10 is large, the average value I2Ave1 per carrier period of the current I2 input to the inverter 13 becomes greater than zero, and conversely, during periods when the current output from the rectifier circuit 10 is small, the average value I2Ave1 per carrier period of the current I2 input to the inverter 13 becomes less than zero.

平滑コンデンサ12は、整流回路10が出力する全波整流波形の電圧によって充放電されるため、整流回路10が出力する電圧が低い期間においては両端電圧が低下してしまう。上述の動作により、整流回路10から出力される電流I1が小さい期間、すなわち、整流回路10が出力する電圧が低い期間においては、インバータ13に入力される電流I2がゼロ未満になるため、インバータ13から平滑コンデンサ12に電流I3が流れて平滑コンデンサ12が充電される。これによって、平滑コンデンサ12の両端電圧が変動することを抑制することができる。 The smoothing capacitor 12 is charged and discharged by the voltage of the full-wave rectified waveform output by the rectifier circuit 10, so that the voltage across the smoothing capacitor 12 drops during periods when the voltage output by the rectifier circuit 10 is low. Due to the above-mentioned operation, during periods when the current I1 output from the rectifier circuit 10 is small, i.e., during periods when the voltage output by the rectifier circuit 10 is low, the current I2 input to the inverter 13 becomes less than zero, so that the current I3 flows from the inverter 13 to the smoothing capacitor 12, charging the smoothing capacitor 12. This makes it possible to suppress fluctuations in the voltage across the smoothing capacitor 12.

次に、モータ14の予熱方法について説明する。第1の予熱方法では、スイッチング素子Q1,Q4をオンし、スイッチング素子Q2,Q3をオフすることで、モータ14の巻線Lu,Lvが短絡され、巻線Luから巻線Lvの方向に流れる電流が増加する。その後、スイッチング素子Q1,Q4をオフし、スイッチング素子Q2,Q3をオンすることで、巻線Lvから巻線Luの方向に流れる電流が増加する。これにより、巻線Lu,Lvに電流が流れ、損失を発生させることで、モータ14を温めることができる。Next, a method of preheating the motor 14 will be described. In the first preheating method, the windings Lu and Lv of the motor 14 are short-circuited by turning on the switching elements Q1 and Q4 and turning off the switching elements Q2 and Q3, and the current flowing from the winding Lu to the winding Lv increases. Then, the switching elements Q1 and Q4 are turned off and the switching elements Q2 and Q3 are turned on, and the current flowing from the winding Lv to the winding Lu increases. As a result, a current flows through the windings Lu and Lv, generating losses and allowing the motor 14 to be warmed up.

この場合、モータ14の発熱が巻線Lu,Lvに集中してしまい、モータ14を均一に加熱することができない。また、インバータ13で発生する損失がスイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4に集中してしまうため、スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4での発熱がスイッチング素子Q5,Q6での発熱に比較して大きくなってしまい、スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4がスイッチング素子Q5,Q6よりも故障しやすくなってしまう。そのため、三角波状の電流を巻線Lu及び巻線Lvに流すか、巻線Lv及び巻線Lwに流すか、巻線Lw及び巻線Luに流すかを予め定めた時間間隔で変更する。これにより、モータ14の発熱が巻線Lu,Lv,Lwのいずれかの付近に集中してしまうことを抑制でき、より均一に加熱することができる。また、スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6の発熱を均一にすることができるため、特定のスイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6が故障しやすくなってしまうことを抑制することができる。In this case, the heat generated by the motor 14 is concentrated in the windings Lu and Lv, and the motor 14 cannot be heated uniformly. In addition, since the loss generated by the inverter 13 is concentrated in the switching elements Q1, Q2, Q3, and Q4, the heat generated by the switching elements Q1, Q2, Q3, and Q4 becomes larger than the heat generated by the switching elements Q5 and Q6, and the switching elements Q1, Q2, Q3, and Q4 are more likely to break down than the switching elements Q5 and Q6. Therefore, the triangular wave current is changed at predetermined time intervals between the windings Lu and Lv, the windings Lv and Lw, and the windings Lw and Lu. This makes it possible to prevent the heat generated by the motor 14 from concentrating near any of the windings Lu, Lv, and Lw, and to heat the motor more uniformly. In addition, since the heat generation of the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 can be made uniform, it is possible to prevent specific switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 from becoming more susceptible to failure.

また、第2の予熱方法では、スイッチング素子Q1,Q4,Q6をオンし、スイッチング素子Q2,Q3,Q5をオフすることで、モータ14の巻線Lu,Lv,Lwが短絡され、巻線Luから巻線Lvの方向に流れる電流及び巻線Luから巻線Lwの方向に流れる電流が増加する。その後、スイッチング素子Q1,Q4,Q6をオフし、スイッチング素子Q2,Q3,Q5をオンすることで、巻線Lvから巻線Luの方向に流れる電流及び巻線Lwから巻線Luの方向に流れる電流が増加する。これによって、巻線Lu,Lv,Lwに三角波状の電流が流れ、損失を発生させることで、モータ14を温めることができる。In the second preheating method, the windings Lu, Lv, and Lw of the motor 14 are short-circuited by turning on the switching elements Q1, Q4, and Q6 and turning off the switching elements Q2, Q3, and Q5, and the current flowing from the winding Lu to the winding Lv and the current flowing from the winding Lu to the winding Lw increase. Then, the switching elements Q1, Q4, and Q6 are turned off and the switching elements Q2, Q3, and Q5 are turned on, and the current flowing from the winding Lv to the winding Lu and the current flowing from the winding Lw to the winding Lu increase. As a result, a triangular wave current flows through the windings Lu, Lv, and Lw, generating losses and warming up the motor 14.

このような制御を行うことにより、第1の予熱方法と比較して、より均一にモータ14を加熱することができる。ただし、第2の方法においても、巻線Luの発熱が、巻線Lv,Lwの発熱よりも大きくなってしまう。また、インバータ13で発生する損失についても、スイッチング素子Q1,Q2での損失が、スイッチング素子Q3,Q4,Q5,Q6での損失よりも大きくなってしまうため、スイッチング素子Q1,Q2での発熱がスイッチング素子Q3,Q4,Q5,Q6での発熱に比較して大きくなってしまい、スイッチング素子Q1,Q2がスイッチング素子Q3,Q4,Q5,Q6よりも故障しやすくなってしまう。そのため、三角波状の電流を流す方向を巻線Luから巻線Lv,Lwとするか、巻線Lvから巻線Lw,Luとするか、巻線Lwから巻線Lu,Lvとするかを、あらかじめ定めた時間間隔で変更する。この場合、モータ14の発熱が巻線Lu,Lv,Lwのいずれかの付近に集中してしまうことを抑制でき、より均一に加熱することができる。また、スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6の発熱を均一にすることができるため、特定のスイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6が故障しやすくなってしまうことを抑制することができる。By performing such control, the motor 14 can be heated more uniformly compared to the first preheating method. However, even in the second method, the heat generated by the winding Lu is greater than the heat generated by the windings Lv and Lw. In addition, as for the loss generated by the inverter 13, the loss in the switching elements Q1 and Q2 is greater than the loss in the switching elements Q3, Q4, Q5, and Q6, so that the heat generated by the switching elements Q1 and Q2 is greater than the heat generated by the switching elements Q3, Q4, Q5, and Q6, and the switching elements Q1 and Q2 are more likely to break down than the switching elements Q3, Q4, Q5, and Q6. Therefore, the direction in which the triangular wave current flows is changed at predetermined time intervals between the direction from the winding Lu to the windings Lv and Lw, the direction from the winding Lv to the windings Lw and Lu, and the direction from the winding Lw to the windings Lu and Lv. In this case, the heat generated by the motor 14 can be prevented from concentrating near any one of the windings Lu, Lv, and Lw, and the motor can be heated more uniformly. Also, the heat generated by the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 can be made uniform, and therefore it is possible to prevent a particular switching element Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, or Q6 from being easily damaged.

第1の予熱方法及び第2の予熱方法では、スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6をスイッチングさせることによってモータ14の巻線Lu,Lv,Lwに流す電流を三角波状にすることで、モータ14に流す電流の大きさを制限することができる。このため、スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6の定格電流を低減することができるため、複数のスイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6が大型化することを抑制でき、複数のスイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6を低コスト化できる。In the first preheating method and the second preheating method, the current flowing through the windings Lu, Lv, Lw of the motor 14 is made triangular by switching the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6, thereby limiting the magnitude of the current flowing through the motor 14. This makes it possible to reduce the rated current of the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6, thereby preventing the multiple switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6 from becoming large, and reducing the cost of the multiple switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6.

また、第1の予熱方法及び第2の予熱方法では、スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6をスイッチングさせてモータ14の巻線Lu,Lv,Lwに流す電流を三角波状にすることで、モータ14に交流の電流を流す。このため、第1の予熱方法及び第2の予熱方法では、モータ14を構成している不図示の磁性体コアにおいて鉄損を発生させることができる。したがって、第1の予熱方法及び第2の予熱方法では、巻線Lu,Lv,Lwのみで損失を発生させるよりも、モータ14をより均一に加熱することができ、局所的に高温になってしまうことを抑制できる。このため、例えば、巻線Lu,Lv,Lwに使用する絶縁体の耐熱性を下げることができ、絶縁体の低コスト化を実現できる。または、巻線Lu,Lv,Lwに使用する絶縁体の厚さを薄くすることができるため、モータ14を小型化することができる。In addition, in the first preheating method and the second preheating method, the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 are switched to make the current flowing through the windings Lu, Lv, and Lw of the motor 14 triangular, thereby passing an AC current through the motor 14. Therefore, in the first preheating method and the second preheating method, iron loss can be generated in the magnetic core (not shown) that constitutes the motor 14. Therefore, in the first preheating method and the second preheating method, the motor 14 can be heated more uniformly than if losses were generated only in the windings Lu, Lv, and Lw, and localized high temperatures can be suppressed. For example, the heat resistance of the insulator used for the windings Lu, Lv, and Lw can be reduced, and the cost of the insulator can be reduced. Or, the thickness of the insulator used for the windings Lu, Lv, and Lw can be reduced, and the motor 14 can be made smaller.

図4は、実施の形態1の比較例に係るモータ駆動装置の回路図である。比較例に係るモータ駆動装置は、電流検出部15d及び電流センサ17を備えていない。また、比較例に係るモータ駆動装置1は、平滑コンデンサ12に電解コンデンサを用いている。この他は実施の形態1に係るモータ駆動装置と同様である。 Figure 4 is a circuit diagram of a motor drive device according to a comparative example of embodiment 1. The motor drive device according to the comparative example does not include a current detection unit 15d and a current sensor 17. In addition, the motor drive device 1 according to the comparative example uses an electrolytic capacitor for the smoothing capacitor 12. The rest is the same as the motor drive device according to embodiment 1.

図5は、実施の形態1の比較例に係るモータ駆動装置のインバータのスイッチング素子を動作させた場合の波形図である。図5において、電流I1は、直流変換回路11から平滑コンデンサ12の方に出力される電流であり、電流I2は、平滑コンデンサ12の方からインバータ13に入力される電流であり、電流I3は、平滑コンデンサ12を充放電する電流である。また、電圧Vdcは、平滑コンデンサ12の両端に印加されている電圧である。 Figure 5 is a waveform diagram when the switching elements of the inverter of the motor drive device according to the comparative example of embodiment 1 are operated. In Figure 5, current I1 is the current output from the DC conversion circuit 11 to the smoothing capacitor 12, current I2 is the current input from the smoothing capacitor 12 to the inverter 13, and current I3 is the current that charges and discharges the smoothing capacitor 12. Furthermore, voltage Vdc is the voltage applied across the smoothing capacitor 12.

比較例に係るモータ駆動装置1においては、演算部15bは、予め定められた周期でスイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6をオフからオンへ、又はオンからオフへ変化させる信号を送信する。これは、例えば矩形波のオンオフ信号を用いる他、オンオフ期間をカウントするためのランプ波形を用いることができる。なお、比較例に係るモータ駆動装置1においては、スイッチング動作におけるスイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6のオンデューティは一定である。スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6は、予め設定された周期でオンオフ動作を繰り返す。これにより、電流I2の波形は振幅が一定の三角波の形状となり、モータ14の巻線Lu,Lv,Lwに出力される。In the motor drive device 1 according to the comparative example, the calculation unit 15b transmits a signal that changes the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 from off to on or from on to off at a predetermined cycle. For example, a rectangular wave on-off signal can be used, or a ramp waveform can be used to count the on-off period. In the motor drive device 1 according to the comparative example, the on-duty of the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 during switching operation is constant. The switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 repeat on-off operation at a preset cycle. As a result, the waveform of the current I2 becomes a triangular wave with a constant amplitude, and is output to the windings Lu, Lv, and Lw of the motor 14.

直流変換回路11は、整流回路10から出力される電流を昇圧するため、直流変換回路11から平滑コンデンサ12に出力される電流I1の波形は、整流回路10から出力される波形と同じ形状である。また、電流I2の波形の振幅が一定であるため、電流I2の変動量Δipk2は、電流I2の振幅と同じである。また、電流I2の平均値I2Ave2は一定の値である。 Because the DC conversion circuit 11 boosts the current output from the rectifier circuit 10, the waveform of the current I1 output from the DC conversion circuit 11 to the smoothing capacitor 12 has the same shape as the waveform output from the rectifier circuit 10. In addition, because the amplitude of the waveform of the current I2 is constant, the fluctuation amount Δipk2 of the current I2 is the same as the amplitude of the current I2. In addition, the average value I2Ave2 of the current I2 is a constant value.

モータ14の予熱方法は、実施の形態1に係るモータ駆動装置1と同様であり、スイッチング素子Q1,Q4をオンし、スイッチング素子Q2,Q3をオフする第1の予熱方法又はスイッチング素子Q1,Q4,Q6をオンし、スイッチング素子Q2,Q3,Q5をオフした後に、スイッチング素子Q1,Q4,Q6をオフし、スイッチング素子Q2,Q3,Q5をオンする第2の予熱方法を適用できる。The preheating method of the motor 14 is the same as that of the motor drive device 1 according to embodiment 1, and a first preheating method of turning on switching elements Q1 and Q4 and turning off switching elements Q2 and Q3 or a second preheating method of turning on switching elements Q1, Q4, and Q6 and turning off switching elements Q2, Q3, and Q5, and then turning off switching elements Q1, Q4, and Q6 and turning on switching elements Q2, Q3, and Q5 can be applied.

比較例に係るモータ駆動装置1において平滑コンデンサ12に用いられている電解コンデンサは、同等の体積のフィルムコンデンサと比較すると静電容量を大きくすることが可能であるため、拘束通電よりモータ14で損失を発生させている期間においても、平滑コンデンサ12の両端電圧の変動を抑制することができる。The electrolytic capacitor used as the smoothing capacitor 12 in the motor drive device 1 of the comparative example can have a larger capacitance than a film capacitor of equivalent volume, and therefore can suppress fluctuations in the voltage across the smoothing capacitor 12 even during periods when losses are occurring in the motor 14 due to restricted current flow.

一方、実施の形態1に係るモータ駆動装置1は、平滑コンデンサ12にフィルムコンデンサを用いている。フィルムコンデンサは電解コンデンサと比較して長寿命であるため、平滑コンデンサ12にフィルムコンデンサを用いることでモータ駆動装置1を長寿命化することができる。しかしながら、平滑コンデンサ12にフィルムコンデンサを用いると、同等の体積の電解コンデンサを用いた場合と比較すると静電容量は小さくなる。このため、実施の形態1に係るモータ駆動装置1に、スイッチング素子のオンデューティを一定にしてスイッチング動作を行わせると、下記のような問題が生じてしまう。 On the other hand, the motor drive device 1 according to embodiment 1 uses a film capacitor for the smoothing capacitor 12. Since film capacitors have a longer life than electrolytic capacitors, the life of the motor drive device 1 can be extended by using a film capacitor for the smoothing capacitor 12. However, when a film capacitor is used for the smoothing capacitor 12, the capacitance is smaller than when an electrolytic capacitor of the same volume is used. For this reason, if the motor drive device 1 according to embodiment 1 is caused to perform switching operations with the on-duty of the switching element kept constant, the following problems will arise.

図6は、実施の形態1に係るモータ駆動装置にスイッチング素子のオンデューティを一定にしてスイッチング動作を行わせた場合の波形図である。すなわち、図6は、平滑コンデンサ12にフィルムコンデンサを用いたモータ駆動装置1に、比較例に係るモータ駆動装置1と同様のスイッチング動作を行わせた場合の波形図である。図6において、電流I1は、直流変換回路11から平滑コンデンサ12の方に出力される電流であり、電流I2は、平滑コンデンサ12の方からインバータ13に入力される電流であり、電流I3は、平滑コンデンサ12を充放電する電流である。また、電圧Vdcは、平滑コンデンサ12の両端に印加されている電圧である。 Figure 6 is a waveform diagram when the motor drive device according to embodiment 1 performs a switching operation with the on-duty of the switching element kept constant. That is, Figure 6 is a waveform diagram when the motor drive device 1 using a film capacitor for the smoothing capacitor 12 performs a switching operation similar to that of the motor drive device 1 according to the comparative example. In Figure 6, current I1 is the current output from the DC conversion circuit 11 to the smoothing capacitor 12, current I2 is the current input from the smoothing capacitor 12 to the inverter 13, and current I3 is the current that charges and discharges the smoothing capacitor 12. Furthermore, voltage Vdc is the voltage applied across the smoothing capacitor 12.

実施の形態1に係るモータ駆動装置1は、平滑コンデンサ12に静電容量が小さいフィルムコンデンサを用いているため、比較例に係るモータ駆動装置1と同様にスイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6のオンデューティを一定にしてスイッチング動作を行わせると、直流変換回路11から平滑コンデンサ12の方へ出力される電流I1は、正弦波の半波が連続する形状の波形となる。また、スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6のオンデューティを一定にしてスイッチング動作を行わせると、整流回路10が出力する電圧の大小に関わらず、平滑コンデンサ12には一定の大きさの電流I3が流れる。 The motor drive device 1 according to the first embodiment uses a film capacitor with a small capacitance for the smoothing capacitor 12, so when the on-duty of the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 is kept constant and switching operation is performed as in the motor drive device 1 according to the comparative example, the current I1 output from the DC conversion circuit 11 to the smoothing capacitor 12 has a waveform with a continuous half-sine wave. Also, when the on-duty of the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 is kept constant and switching operation is performed, a constant current I3 flows through the smoothing capacitor 12 regardless of the magnitude of the voltage output by the rectifier circuit 10.

実施の形態1に係るモータ駆動装置1では、拘束通電によりモータ14で損失を発生させている期間において、平滑コンデンサ12の両端電圧の変動が、電解コンデンサを用いた比較例に係るモータ駆動装置1よりも増加する。これに伴ってインバータ13に入力される電圧の変動がより大きくなることから、実施の形態1に係るモータ駆動装置1に、スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6のオンデューティを一定にしてスイッチング動作を行わせると、電流I2の波形は、振幅が周期的に増減する三角波状となる。したがって、電流I2の平均値I2Ave3は、電流I1と同様に正弦波の半波が連続する形状の波形となり、周期的に増減を繰り返す。電流I2の三角波の振幅が周期的に増減することにより、電流I2の変動量Δipk3は、比較例に係るモータ駆動装置1での電流I2の変動量Δipk2よりも大きくなる。したがって、実施の形態1に係るモータ駆動装置1に、スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6のオンデューティを一定にしてスイッチング動作を行わせると、インバータ13に流れる最大電流が大きくなり、モータ駆動装置1から発生するノイズが増加してしまう。ノイズフィルタ9に使用するコイルLinのインダクタンスを大きくしたり、コンデンサCinの容量を大きくしたりすることにより、ノイズの増加を抑制することができるが、部品のコストが増加してしまったり、部品が大きくなってモータ駆動装置1が大型化してしまう。In the motor drive device 1 according to the first embodiment, during the period when loss occurs in the motor 14 due to the restrained current flow, the fluctuation of the voltage across the smoothing capacitor 12 increases more than in the motor drive device 1 according to the comparative example using an electrolytic capacitor. Since the fluctuation of the voltage input to the inverter 13 increases accordingly, when the motor drive device 1 according to the first embodiment performs a switching operation with the on-duty of the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 kept constant, the waveform of the current I2 becomes a triangular wave whose amplitude increases and decreases periodically. Therefore, the average value I2Ave3 of the current I2 becomes a waveform with a continuous half-wave of a sine wave, like the current I1, and increases and decreases periodically. As the amplitude of the triangular wave of the current I2 increases and decreases periodically, the fluctuation amount Δipk3 of the current I2 becomes larger than the fluctuation amount Δipk2 of the current I2 in the motor drive device 1 according to the comparative example. Therefore, if motor drive device 1 according to embodiment 1 is caused to perform switching operations with the on-duty of switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 kept constant, the maximum current flowing through inverter 13 will increase, resulting in an increase in noise generated by motor drive device 1. The increase in noise can be suppressed by increasing the inductance of coil Lin used in noise filter 9 or by increasing the capacitance of capacitor Cin, but this will increase the cost of components and the size of the components, resulting in a larger motor drive device 1.

このように、実施の形態1に係るモータ駆動装置1は、スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6のオンデューティを一定にしてスイッチング動作を行わせると、モータ駆動装置1から発生するノイズが増加してしまう。このため、実施の形態1に係るモータ駆動装置1は、平滑コンデンサ12の両端電圧の変動を抑制することにより、インバータ13に流れる電流I2が大きくなることを抑制する。すなわち、インバータ13に流れる電流I2の変動量Δipk1は、スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6のオンデューティを一定としてスイッチング動作を行った場合の電流I2の変動量Δipk3と比較して小さくなる。したがって、実施の形態1に係るモータ駆動装置1は、整流回路10から出力される電流が大きいほど、スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6のオンデューティを高くし、整流回路10から出力される電流が小さいほど、スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6のオンデューティを低くする制御を行うことにより、モータ駆動装置1から発生するノイズの増加を抑制することができる。これにより、実施の形態1に係るモータ駆動装置1は、ノイズフィルタ9のコスト増加及び部品の大型化を抑制できる。In this way, when the motor drive device 1 according to the first embodiment performs switching operations with the on-duty of the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 kept constant, the noise generated by the motor drive device 1 increases. For this reason, the motor drive device 1 according to the first embodiment suppresses the fluctuation of the voltage across the smoothing capacitor 12, thereby suppressing the increase of the current I2 flowing through the inverter 13. In other words, the fluctuation amount Δipk1 of the current I2 flowing through the inverter 13 is smaller than the fluctuation amount Δipk3 of the current I2 when the switching operations are performed with the on-duty of the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 kept constant. Therefore, the motor drive device 1 according to the first embodiment controls the on-duty of the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 to be higher as the current output from the rectifier circuit 10 increases, and controls the on-duty of the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 to be lower as the current output from the rectifier circuit 10 decreases, thereby suppressing an increase in noise generated by the motor drive device 1. As a result, the motor drive device 1 according to the first embodiment can suppress an increase in the cost of the noise filter 9 and an increase in the size of the components.

また、モータ14に出力する電力を大きくするためには、モータ14に出力する電流を大きくする必要がある。モータ14に出力する電流を大きくすることは、インバータ13に入力する電圧を高くすること、又はスイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6のオンデューティを高くすることで実現できる。 In addition, in order to increase the power output to the motor 14, it is necessary to increase the current output to the motor 14. Increasing the current output to the motor 14 can be achieved by increasing the voltage input to the inverter 13 or by increasing the on-duty of the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6.

平滑コンデンサ12にフィルムコンデンサを使用すると、静電容量が小さいため、整流回路10が出力する全波整流波形に近くなり、スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6のオンデューティを一定にしてスイッチング動作を行った場合にインバータ13に入力する平均電圧Vpn3は、静電容量が大きい電解コンデンサを使用した比較例に係るモータ駆動装置1におけるインバータ13に入力する平均電圧Vpn2に比べて低くなる。When a film capacitor is used for the smoothing capacitor 12, the small capacitance results in a waveform close to the full-wave rectified waveform output by the rectifier circuit 10, and when switching operations are performed with the on-duty of the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 kept constant, the average voltage Vpn3 input to the inverter 13 is lower than the average voltage Vpn2 input to the inverter 13 in the motor drive device 1 of the comparative example in which an electrolytic capacitor with a large capacitance is used.

このため、平滑コンデンサ12にフィルムコンデンサを使用する場合、スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6のオンデューティを一定にしてスイッチング動作を行うと、拘束通電時にモータ14に出力できる電力が低くなってしまう。 Therefore, when a film capacitor is used as the smoothing capacitor 12, if the on-duty of the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 is kept constant during switching operation, the power that can be output to the motor 14 during restrained current flow will be low.

一方、図3に示す、整流回路10から出力される電流が大きいほど、スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6のオンデューティを高くし、整流回路10から出力される電流が小さいほど、スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6のオンデューティを低くする制御を行う場合にインバータ13に入力する平均電圧Vpn1は、図6に示すスイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6のオンデューティを一定にしてスイッチング動作を行う場合にインバータ13に入力する平均電圧Vpn3よりも大きい。したがって、実施の形態1に係るモータ駆動装置1は、整流回路10から出力される電流が大きいほど、スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6のオンデューティを高くし、整流回路10から出力される電流が小さいほど、スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6のオンデューティを低くする制御を行うことにより、拘束通電時にモータ14に出力できる電力が低くなることを抑制できる。On the other hand, when control is performed such that the larger the current output from the rectifier circuit 10 shown in Figure 3, the higher the on-duty of the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 is, and the smaller the current output from the rectifier circuit 10, the lower the on-duty of the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 is, the average voltage Vpn1 input to the inverter 13 is greater than the average voltage Vpn3 input to the inverter 13 when switching operation is performed with the on-duty of the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 shown in Figure 6 kept constant. Therefore, the motor drive device 1 of embodiment 1 controls the on-duty of switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 to be higher as the current output from rectifier circuit 10 increases, and controls the on-duty of switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 to be lower as the current output from rectifier circuit 10 decreases, thereby preventing a decrease in the power that can be output to motor 14 during restrained current flow.

実施の形態1に係るモータ駆動装置は、整流回路10が出力する電圧が低い期間において、インバータ13から平滑コンデンサ12を充電し、電圧が変動することを抑制することで、拘束通電時により大きな電力をモータ14に出力し、圧縮機2が冷え込むことを抑制することができる。The motor drive device of embodiment 1 charges the smoothing capacitor 12 from the inverter 13 during periods when the voltage output by the rectifier circuit 10 is low, thereby suppressing voltage fluctuations, thereby outputting greater power to the motor 14 during constrained current flow and suppressing the compressor 2 from cooling down.

図7は、平滑コンデンサの静電容量に対する、モータに出力可能な最大拘束通電電力の特性を示す図である。図7における実線は、実施の形態1に係るモータ駆動装置1に、整流回路10から出力される電流が大きいほど、スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6のオンデューティを高くし、整流回路10から出力される電流が小さいほど、スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6のオンデューティを低くする制御を行わせた場合の最大拘束通電電力の特性を示している。また、図7における破線は、実施の形態1に係るモータ駆動装置1に、スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6のオンデューティを一定にする制御を行わせた場合の最大拘束通電電力の特性を示している。平滑コンデンサ12の静電容量が大きい領域においては、平滑コンデンサ12の電圧変動が小さいため、静電容量の変化に対して、モータ14に出力可能な電力の変動が大きい。一方で、平滑コンデンサ12の静電容量が小さい領域においては、平滑コンデンサ12の電圧変動が大きいため、静電容量の変化に対して、モータ14に出力可能な電力の変動が大きくなり、平滑コンデンサ12の容量が小さくなるほど、モータ14に出力可能な電力が大きく減少してしまう。すなわち、実施の形態1に係るモータ駆動装置1に、スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6のオンデューティを一定にする制御を行わせる場合には、平滑コンデンサ12の静電容量が小さい領域において最大拘束通電電力が小さくなってしまう。しかしながら、実施の形態1に係るモータ駆動装置1による制御を実施した場合には、静電容量が変化しても、平滑コンデンサ12の平均電圧が低下することを抑制できるため、スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6のオンデューティを一定にしてスイッチング動作を行う場合と比較して、大きな電力をモータ14に出力することができる。すなわち、実施の形態1に係るモータ駆動装置1に、整流回路10から出力される電流が大きいほど、スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6のオンデューティを高くし、整流回路10から出力される電流が小さいほど、スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6のオンデューティを低くする制御を行わせる場合には、平滑コンデンサ12の静電容量が小さい領域における最大拘束通電電力の低下を抑制することができる。7 is a diagram showing the characteristics of the maximum constrained current power that can be output to the motor with respect to the capacitance of the smoothing capacitor. The solid line in FIG. 7 shows the characteristics of the maximum constrained current power when the motor drive device 1 according to the first embodiment is controlled to increase the on-duty of the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 as the current output from the rectifier circuit 10 increases, and to decrease the on-duty of the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 as the current output from the rectifier circuit 10 decreases. The dashed line in FIG. 7 shows the characteristics of the maximum constrained current power when the motor drive device 1 according to the first embodiment is controlled to keep the on-duty of the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 constant. In the region where the capacitance of the smoothing capacitor 12 is large, the voltage fluctuation of the smoothing capacitor 12 is small, so the fluctuation of the power that can be output to the motor 14 is large with respect to the change in capacitance. On the other hand, in a region where the capacitance of the smoothing capacitor 12 is small, the voltage fluctuation of the smoothing capacitor 12 is large, so that the fluctuation of the power that can be output to the motor 14 increases with respect to the change in the capacitance, and the smaller the capacitance of the smoothing capacitor 12, the greater the decrease in the power that can be output to the motor 14. That is, when the motor drive device 1 according to the first embodiment is caused to perform control to keep the on-duties of the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 constant, the maximum constrained current power becomes small in a region where the capacitance of the smoothing capacitor 12 is small. However, when the control by the motor drive device 1 according to the first embodiment is performed, it is possible to suppress a decrease in the average voltage of the smoothing capacitor 12 even if the capacitance changes, so that a large amount of power can be output to the motor 14 compared to a case where the on-duties of the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 are kept constant and switching operation is performed. In other words, if the motor drive device 1 of embodiment 1 is controlled so that the on-duty of the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 is increased as the current output from the rectifier circuit 10 increases, and the on-duty of the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 is decreased as the current output from the rectifier circuit 10 decreases, it is possible to suppress the decrease in the maximum constrained current power in the region where the capacitance of the smoothing capacitor 12 is small.

以上のように、実施の形態1に係るモータ駆動装置1では、インバータ13は、整流回路10が出力する電流の大きさに合わせてモータ14に出力する電流の大きさを変更するため、静電容量が小さいフィルムコンデンサを平滑コンデンサ12に使用しても、平滑コンデンサ12の両端電圧の変動を抑制することができる。このため、整流回路10が出力する電流の大きさに合わせてモータ14に出力する電流の大きさを変更する制御を行わない場合と比較すると、インバータ13に流れる電流I2の変動を抑制することができるため、ノイズフィルタ9の部品サイズの大型化と高コスト化とを抑制する効果を奏する。また、同様に、平滑コンデンサ12の両端電圧の変動を抑制することで、平均電圧が低下することを抑制できるため、静電容量が小さいフィルムコンデンサを平滑コンデンサ12に使用しても、モータ14に出力可能な電力が低下することを抑制する効果を奏する。As described above, in the motor drive device 1 according to the first embodiment, the inverter 13 changes the magnitude of the current output to the motor 14 in accordance with the magnitude of the current output by the rectifier circuit 10, so that even if a film capacitor with a small capacitance is used for the smoothing capacitor 12, the fluctuation of the voltage across the smoothing capacitor 12 can be suppressed. Therefore, compared to the case where the control for changing the magnitude of the current output to the motor 14 in accordance with the magnitude of the current output by the rectifier circuit 10 is not performed, the fluctuation of the current I2 flowing through the inverter 13 can be suppressed, which has the effect of suppressing the increase in the component size and the increase in cost of the noise filter 9. Similarly, by suppressing the fluctuation of the voltage across the smoothing capacitor 12, the average voltage can be suppressed from decreasing, so that even if a film capacitor with a small capacitance is used for the smoothing capacitor 12, the effect of suppressing the decrease in the power that can be output to the motor 14 can be suppressed.

実施の形態2.
図8は、実施の形態2に係るモータ駆動装置の回路図である。実施の形態2に係るモータ駆動装置1は、平滑コンデンサ12の両端電圧を検出する電圧検出部15cを有する点で、実施の形態1に係るモータ駆動装置1と相違する。この他の構成は、実施の形態1に係るモータ駆動装置1と同様である。実施の形態2に係るモータ駆動装置1は、スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6のオンデューティを、平滑コンデンサ12の電圧の変動の大きさに応じて変化させる。
Embodiment 2.
8 is a circuit diagram of a motor drive device according to a second embodiment. The motor drive device 1 according to the second embodiment differs from the motor drive device 1 according to the first embodiment in that it has a voltage detection unit 15c that detects the voltage across the smoothing capacitor 12. Other configurations are the same as those of the motor drive device 1 according to the first embodiment. The motor drive device 1 according to the second embodiment changes the on-duty of the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 in accordance with the magnitude of the fluctuation in the voltage of the smoothing capacitor 12.

上記の通り、平滑コンデンサ12の静電容量が小さいほど、静電容量の変化に対する平均電圧の変化が大きく、モータ14に出力可能な電力の変動も大きくなる。したがって、平滑コンデンサ12にフィルムコンデンサを用いた場合には、経年劣化及び環境温度の影響により平滑コンデンサ12の静電容量が低下してしまうと、モータ14に出力可能な電力が低下してしまう。実施の形態2に係るモータ駆動装置1は、これに鑑みたものであり、フィルムコンデンサの静電容量が変化することによってモータ14に出力可能な電力が低下してしまうことを抑制する。As described above, the smaller the capacitance of the smoothing capacitor 12, the greater the change in average voltage relative to a change in capacitance, and the greater the fluctuation in the power that can be output to the motor 14. Therefore, when a film capacitor is used as the smoothing capacitor 12, if the capacitance of the smoothing capacitor 12 decreases due to deterioration over time and the effects of environmental temperature, the power that can be output to the motor 14 will decrease. The motor drive device 1 of embodiment 2 takes this into consideration, and suppresses the decrease in the power that can be output to the motor 14 caused by changes in the capacitance of the film capacitor.

平滑コンデンサ12の静電容量が減少すると、平滑コンデンサ12の電圧は整流回路10が出力する全波整流波形に近くなるため、電圧の変動が大きくなる。演算部15bは、電圧検出部15cで検出した電圧から電圧変動の大きさを演算して保持する。実施の形態1において説明した、整流回路10から出力される電流の大きさに応じて変更するインバータ13に入力される電流I2の変更量を、以降「補正量」と呼ぶ。演算部15bは、平滑コンデンサ12の電圧変動の大きさに応じて補正量を変更する。具体的には、演算部15bは、電圧変動が大きいほど補正量を大きくする。When the capacitance of the smoothing capacitor 12 decreases, the voltage of the smoothing capacitor 12 becomes closer to the full-wave rectified waveform output by the rectifier circuit 10, and the voltage fluctuation becomes larger. The calculation unit 15b calculates and holds the magnitude of the voltage fluctuation from the voltage detected by the voltage detection unit 15c. The amount of change in the current I2 input to the inverter 13, which is changed according to the magnitude of the current output from the rectifier circuit 10 as described in the first embodiment, is hereinafter referred to as the "correction amount." The calculation unit 15b changes the correction amount according to the magnitude of the voltage fluctuation of the smoothing capacitor 12. Specifically, the calculation unit 15b increases the correction amount as the voltage fluctuation increases.

平滑コンデンサ12の静電容量が減少すると、平滑コンデンサ12の電圧変動が大きくなり、平均電圧が低下する。したがって、平滑コンデンサ12の静電容量の低下に合わせて補正量を大きくすることで、インバータ13から平滑コンデンサ12を充電する電流I3を大きくし、平滑コンデンサ12の電圧変動と、平均電圧の低下とを抑制できる。これにより、平滑コンデンサ12に用いたフィルムコンデンサの静電容量が変化することによって出力可能な電力が低下してしまうことを抑制することができる。When the capacitance of smoothing capacitor 12 decreases, the voltage fluctuation of smoothing capacitor 12 increases and the average voltage decreases. Therefore, by increasing the correction amount in accordance with the decrease in the capacitance of smoothing capacitor 12, the current I3 that charges smoothing capacitor 12 from inverter 13 can be increased, suppressing the voltage fluctuation of smoothing capacitor 12 and the decrease in average voltage. This makes it possible to suppress a decrease in the output power caused by a change in the capacitance of the film capacitor used in smoothing capacitor 12.

平滑コンデンサ12の電力変動の大きさに応じて変更する補正量の変更の大きさは、電圧変動の大きさに応じた変更量のテーブルとして演算部15bに予め記憶させておくことで、決めることができる。また、電圧変動の大きさに目標値を設け、変更後の補正量と目標値との偏差が小さくなるように、フィードバックして変更量の大きさを決めることもできる。The magnitude of the change in the correction amount, which is changed according to the magnitude of the power fluctuation of the smoothing capacitor 12, can be determined by storing in advance in the calculation unit 15b a table of the change amount according to the magnitude of the voltage fluctuation. In addition, a target value can be set for the magnitude of the voltage fluctuation, and the magnitude of the change amount can be determined by feedback so that the deviation between the correction amount after the change and the target value is small.

図9は、実施の形態2に係るモータ駆動装置の動作の流れを示すフローチャートである。インバータ13が動作を開始すると、ステップS1において、電流検出部15dは、整流回路10から出力される出力電流の大きさを検出する。ステップS2において、演算部15bは、電流検出部15dが検出した出力電流の大きさと補正量とに基づいて、スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6のオンデューティを決定する。ステップS2でオンデューティを決定した後、ステップS3において、駆動部15aは、予め定められた周期で、スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6をオンオフさせる。ここでのスイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6のオンデューティは、ステップS2で決定したオンデューティである。 Figure 9 is a flowchart showing the flow of operation of the motor drive device according to the second embodiment. When the inverter 13 starts operating, in step S1, the current detection unit 15d detects the magnitude of the output current output from the rectifier circuit 10. In step S2, the calculation unit 15b determines the on-duty of the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 based on the magnitude of the output current detected by the current detection unit 15d and the correction amount. After determining the on-duty in step S2, in step S3, the drive unit 15a turns on and off the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 at a predetermined period. The on-duty of the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 here is the on-duty determined in step S2.

また、インバータ13が動作を開始すると、ステップS1からステップS3の処理とは別に、ステップS4において、電圧検出部15cは、平滑コンデンサ12の両端電圧を検出する。ステップS5において、演算部15bは、ステップS4で検出した平滑コンデンサ12の両端電圧に基づいて電圧変動の大きさを演算し、これを保持する。そして、ステップS6において、演算部15bは、電圧変動の大きさに応じた補正量の変更量を算出する。ステップS7において、演算部15bは、ステップS6で算出した変更量によって補正量を変更する。ステップS7で変更した補正量は、ステップS2でのオンデューティを決定する処理に用いられる。 Furthermore, when the inverter 13 starts operating, in addition to the processes of steps S1 to S3, in step S4, the voltage detection unit 15c detects the voltage across the smoothing capacitor 12. In step S5, the calculation unit 15b calculates the magnitude of the voltage fluctuation based on the voltage across the smoothing capacitor 12 detected in step S4, and retains this. Then, in step S6, the calculation unit 15b calculates the amount of change in the correction amount according to the magnitude of the voltage fluctuation. In step S7, the calculation unit 15b changes the correction amount by the amount of change calculated in step S6. The correction amount changed in step S7 is used in the process of determining the on-duty in step S2.

なお、上記実施の形態1及び実施の形態2においては、モータ駆動装置1の構成として、直流変換回路11を備える構成を示したが、これに限定するものではない。交流電源8として、3相交流電源を用いる場合などでは、直流変換回路11を備えず、整流回路10の出力に平滑コンデンサ12を接続する構成にすることもできる。直流変換回路11を備えない構成においても、静電容量が小さいフィルムコンデンサを平滑コンデンサ12に用いることにより、平滑コンデンサ12の両端電圧の変動の抑制及びインバータ13に流れる電流の変動の抑制することができる。In the above-mentioned first and second embodiments, the motor drive device 1 is configured to include a DC conversion circuit 11, but this is not limited to the above. In cases such as when a three-phase AC power supply is used as the AC power supply 8, the DC conversion circuit 11 may not be provided, and a smoothing capacitor 12 may be connected to the output of the rectifier circuit 10. Even in a configuration that does not include the DC conversion circuit 11, a film capacitor with a small capacitance may be used as the smoothing capacitor 12, thereby suppressing fluctuations in the voltage across the smoothing capacitor 12 and fluctuations in the current flowing through the inverter 13.

次に、上記の実施の形態1及び実施の形態2に係るモータ駆動装置1が備える制御部15の演算部15bのハードウェア構成について説明する。図10は、実施の形態1及び実施の形態2に係るモータ駆動装置の演算部のハードウェア構成例を示す図である。図10には、プログラムを実行するハードウェアを用いることによって演算部15bの機能が実現される場合におけるハードウェア構成を示している。Next, the hardware configuration of the calculation unit 15b of the control unit 15 provided in the motor drive device 1 according to the above-mentioned embodiments 1 and 2 will be described. Figure 10 is a diagram showing an example of the hardware configuration of the calculation unit of the motor drive device according to the embodiments 1 and 2. Figure 10 shows the hardware configuration in the case where the function of the calculation unit 15b is realized by using hardware that executes a program.

演算部15bは、各種処理を実行するプロセッサ91と、メインメモリであるメモリ92と、情報を記憶する記憶装置93とを有する。プロセッサ91は、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、CPU(Central Processing Unit)、又はDSP(Digital Signal Processor)といった演算手段であってもよい。また、メモリ92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)といった不揮発性又は揮発性の半導体メモリを用いることができる。記憶装置93には、スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6のオンデューティを、平滑コンデンサ12の電圧の変動の大きさに応じて変化させる処理及び平滑コンデンサ12の電圧変動の大きさに応じて補正量を変更する処理を実行するためのプログラムが格納されている。プロセッサ91は、記憶装置93に格納されているプログラムをメモリ92に読み出して実行する。プロセッサ91が記憶装置93に格納されているプログラムをメモリ92に読み出して実行することにより、演算部15bの機能が実現される。The calculation unit 15b has a processor 91 that executes various processes, a memory 92 that is a main memory, and a storage device 93 that stores information. The processor 91 may be a calculation means such as a calculation device, a microprocessor, a microcomputer, a CPU (Central Processing Unit), or a DSP (Digital Signal Processor). In addition, the memory 92 may be a non-volatile or volatile semiconductor memory such as a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), a flash memory, an EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory), or an EEPROM (registered trademark) (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory). The storage device 93 stores a program for executing a process of changing the on-duty of the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 according to the magnitude of the voltage fluctuation of the smoothing capacitor 12 and a process of changing the correction amount according to the magnitude of the voltage fluctuation of the smoothing capacitor 12. The processor 91 reads the program stored in the storage device 93 into the memory 92 and executes it. The processor 91 reads out a program stored in the storage device 93 into the memory 92 and executes it, thereby implementing the functions of the calculation unit 15b.

なお、演算部15bは、電流検出部15dから出力された電圧をアナログデジタル変換する機能を備える構成とし、マイクロコントローラを用いてデジタル制御することも可能である。演算部15bをマイクロコントローラで構成する場合は、基準電圧回路が不要になることに加え、アナログ回路を集積化し、制御部15を小型化することも可能である。また、演算部15bをマイクロコントローラで構成する場合は、演算結果及びテーブルデータを保持するメモリなどの周辺回路を集積化し、制御部15を小型化することも可能である。 The calculation unit 15b is configured to have a function of analog-to-digital conversion of the voltage output from the current detection unit 15d, and can also be digitally controlled using a microcontroller. When the calculation unit 15b is configured with a microcontroller, not only is a reference voltage circuit unnecessary, but it is also possible to integrate analog circuits and miniaturize the control unit 15. When the calculation unit 15b is configured with a microcontroller, it is also possible to integrate peripheral circuits such as a memory that holds the calculation results and table data, and miniaturize the control unit 15.

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 モータ駆動装置、2 圧縮機、3 送風機、4 熱交換器、5 室外機、6 配管、7 室内機、8 交流電源、9 ノイズフィルタ、10 整流回路、11 直流変換回路、12 平滑コンデンサ、13 インバータ、14 モータ、15 制御部、15a 駆動部、15b 演算部、15c 電圧検出部、15d 電流検出部、17 電流センサ、91 プロセッサ、92 メモリ、93 記憶装置、100 空気調和機、Cin コンデンサ、Lin コイル、Lu,Lv,Lw 巻線、Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6 スイッチング素子。 1 Motor drive device, 2 Compressor, 3 Blower, 4 Heat exchanger, 5 Outdoor unit, 6 Pipes, 7 Indoor unit, 8 AC power supply, 9 Noise filter, 10 Rectifier circuit, 11 DC conversion circuit, 12 Smoothing capacitor, 13 Inverter, 14 Motor, 15 Control unit, 15a Drive unit, 15b Calculation unit, 15c Voltage detection unit, 15d Current detection unit, 17 Current sensor, 91 Processor, 92 Memory, 93 Storage device, 100 Air conditioner, Cin Capacitor, Lin Coil, Lu, Lv, Lw Windings, Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6 Switching elements.

Claims (3)

交流電源から入力される交流電圧を直流電圧に変換する整流回路と、
前記整流回路から出力される出力電圧を平滑化する平滑コンデンサと、
複数のスイッチング素子を有し、入力される直流電圧を交流電圧に変換してモータの巻線に出力するインバータと、
前記整流回路から出力される出力電流の大きさを検出する電流検出部及び前記複数のスイッチング素子に信号を出力してスイッチング動作を行わせる駆動部を有する制御部とを備え、
前記平滑コンデンサは、フィルムコンデンサであり、
前記モータの回転を停止したまま前記巻線に通電する拘束通電時には、前記出力電流が大きいほど、前記インバータに入力する電流を大きくし、
前記駆動部は、前記拘束通電時には、前記出力電流が大きいほど前記スイッチング動作におけるオンデューティを高くする前記信号を前記スイッチング素子に出力するモータ駆動装置。
A rectifier circuit that converts an AC voltage input from an AC power source into a DC voltage;
a smoothing capacitor that smoothes the output voltage output from the rectifier circuit;
an inverter having a plurality of switching elements for converting an input DC voltage into an AC voltage and outputting the AC voltage to a winding of a motor;
a control unit having a current detection unit that detects a magnitude of an output current output from the rectifier circuit and a drive unit that outputs a signal to the plurality of switching elements to cause them to perform a switching operation,
the smoothing capacitor is a film capacitor,
During a constrained current supply in which current is supplied to the windings while the rotation of the motor is stopped, the current input to the inverter is increased as the output current increases ,
The motor drive device, during the constrained current supply, wherein the drive unit outputs to the switching element the signal that increases an on-duty in the switching operation as the output current increases .
前記制御部は、前記平滑コンデンサの両端電圧を検出する電圧検出部を備え、
前記制御部は、前記両端電圧の変動が大きいほど、前記インバータから前記モータに出力する電流の変化量を大きくする請求項1に記載のモータ駆動装置。
The control unit includes a voltage detection unit that detects a voltage across the smoothing capacitor,
The motor drive device according to claim 1 , wherein the control unit increases a change amount of the current output from the inverter to the motor as the fluctuation in the voltage between both ends increases.
請求項1又は2に記載のモータ駆動装置を備えた空気調和機。 An air conditioner comprising the motor drive device according to claim 1 or 2 .
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