CN109804552B - 电动机驱动装置、电动机系统及制冷循环装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的电动机驱动装置(100)驱动具有卷绕第一多相绕组及第二多相绕组而成的绕组构造的电动机(10)，其中，所述电动机驱动装置(100)具备：第一直流交流转换器(71)，其与第一多相绕组连接并向电动机(10)施加多相交流电压；第二直流交流转换器(72)，其与第二多相绕组连接并向电动机(10)施加多相交流电压；第一三相开闭部(61)，其进行第一多相绕组的各相间的连接及释放；第二三相开闭部(62)，其进行第二多相绕组的各相间的连接及释放；以及绕组开闭部(50)，其进行第一多相绕组与第二多相绕组的连接及释放。

Description

电动机驱动装置、电动机系统及制冷循环装置
技术领域
本发明涉及能够切换电动机的绕组规格的电动机驱动装置、电动机系统及制冷循环装置。
背景技术
在电动机中有如下技术：通过切换电动机的绕组的连接状态，从而切换绕组规格。在专利文献1中公开了如下方法：使用将绕组的中性点分离并引出的引出线对绕组规格进行切换，在绕组规格为开放绕组规格的情况下，通过使主侧逆变器电路及从侧逆变器电路协调工作，从而对电动机进行驱动，在绕组规格为星形连接规格的情况下，通过使主侧逆变器电路工作，从而对电动机进行驱动。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4906836号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，根据上述专利文献1记载的技术，存在如下问题：在作为一台直流交流转换器的主侧逆变器电路发生故障的情况下，有时不能确保正常的通电路径，必须对装置本身进行更换。另外，在上述专利文献1记载的技术中，由于利用一个短路开关对绕组规格进行切换，所以能够切换的绕组规格限定于两个。为了进行电动机的高效的驱动，希望的是，能够根据运转条件更自由地变更绕组规格。
本发明是为了解决上述那样的课题而做出的，其目的在于得到即使在一台直流交流转换器发生故障的情况下也能够继续电动机的驱动且能够提高绕组规格的变更的自由度的电动机驱动装置。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题并达成目的，本发明的电动机驱动装置是一种驱动电动机的电动机驱动装置，所述电动机具有卷绕第一多相绕组及第二多相绕组而成的绕组构造，其中，所述电动机驱动装置具备：第一逆变器，所述第一逆变器与第一多相绕组连接并向电动机施加多相交流电压；以及第二逆变器，所述第二逆变器与第二多相绕组连接并向电动机施加多相交流电压。另外，本发明的电动机驱动装置具备：第一开闭部，所述第一开闭部进行第一多相绕组的各相间的连接及释放；第二开闭部，所述第二开闭部进行第二多相绕组的各相间的连接及释放；以及第三开闭部，所述第三开闭部进行第一多相绕组与第二多相绕组的连接及释放。
发明的效果
本发明的电动机驱动装置可以发挥如下的效果，即：能够得到即使在一台直流交流转换器发生故障的情况下也能够继续电动机的驱动且能够提高绕组规格的变更的自由度的电动机系统、电动机驱动装置及制冷循环装置。
附图说明
图1是示出实施方式1的电动机系统的结构例的图。
图2是示出向实施方式1的控制部输入的信号和从控制部输出的信号的图。
图3是示出实施方式1的第一三相开闭部的结构例的图。
图4是示出实施方式1的第二三相开闭部的结构例的图。
图5是示出实施方式1的绕组开闭部的结构例的图。
图6是示出实施方式1的电动机系统的运转模式的一例的图。
图7是示出实施方式1中的运转模式切换的一例的图。
图8是示出实施方式1的控制电路的结构例的图。
图9是示出实施方式2的空气调节机的结构例的图。
具体实施方式
以下，基于附图，详细说明本发明的实施方式的电动机系统、电动机驱动装置及制冷循环装置。此外，本发明并不由该实施方式限定。
实施方式1.
图1是示出本发明的实施方式1的电动机系统的结构例的图。如图1所示，实施方式1的电动机系统102具备电动机10和电动机驱动装置100，所述电动机10具有第一三相绕组部11及第二三相绕组部12。电动机驱动装置100具备直流电源81、直流电源82、从直流电源81输入直流电力并与第一三相绕组部11连接的第一直流交流转换器71、以及从直流电源82输入直流电力并与第二三相绕组部12连接的第二直流交流转换器72。而且，电动机驱动装置100具备进行第一三相绕组部11和第二三相绕组部12的连接及开放的绕组开闭部50、进行第一三相绕组部11的各相间的连接及开放的第一三相开闭部61、进行第二三相绕组部12的各相间的连接及开放的第二三相开闭部62、以及控制电动机驱动装置100的工作的控制部90。
如图1所示，将被供给从直流电源81向第一直流交流转换器71输入的直流电力的布线中的与直流电源81的正极端子连接的布线即正极侧的布线称为P1，将与直流电源81的负极端子连接的布线即负极侧的布线称为N1。另外，将被供给从直流电源82向第二直流交流转换器72输入的直流电力的布线中的与直流电源82的正极端子连接的布线即正极侧的布线称为P2，将与直流电源82的负极端子连接的布线即负极侧的布线称为N2。另外，也将直流电源81的正极侧称为P1侧，也将直流电源81的负极侧称为N1侧，也将直流电源82的正极侧称为P2侧，也将直流电源82的负极侧称为N2侧。
作为第一绕组部的第一三相绕组部11具有U相绕组部511、V相绕组部512及W相绕组部513。作为第二绕组部的第二三相绕组部12具有U相绕组部521、V相绕组部522及W相绕组部523。即，电动机10具有卷绕第一多相绕组及第二多相绕组而成的绕组构造，第一多相绕组具有第一U相绕组、第一V相绕组及第一W相绕组，第二多相绕组具有第二U相绕组、第二V相绕组及第二W相绕组。
第一直流交流转换器71具备作为串联连接的开关元件对的开关元件71a、71b、作为串联连接的开关元件对的开关元件71c、71d及作为串联连接的开关元件对的开关元件71e、71f。将开关元件71a及开关元件71b、开关元件71c及开关元件71d、开关元件71e及开关元件71f的各开关元件对分别称为支路。第一直流交流转换器71的各支路的中点分别与第一三相绕组部11的对应的相的绕组部连接。即，第一直流交流转换器71与第一多相绕组连接，并向电动机施加多相交流电压。
具体而言，将由开关元件71a及开关元件71b构成的支路称为U相支路，并与U相绕组部511连接，将由开关元件71c及开关元件71d构成的支路称为V相支路，并与V相绕组部512连接，将由开关元件71e及开关元件71f构成的支路称为W相支路，并与W相绕组部513连接。另外，也将各支路中的P1侧即与P1连接的各开关元件称为上侧开关元件，也将各支路中的N1侧即与N1连接的各开关元件称为下侧开关元件。
第二直流交流转换器72具备作为串联连接的开关元件对的开关元件72a、72b、作为串联连接的开关元件对的开关元件72c、72d及作为串联连接的开关元件对的开关元件72e、72f。将开关元件72a及开关元件72b、开关元件72c及开关元件72d、开关元件72e及开关元件72f的各开关元件对分别称为支路。第二直流交流转换器72的各支路的中点分别与第二三相绕组部12的对应的相的绕组部连接。即，第二直流交流转换器72与第二多相绕组连接，并向电动机施加多相交流电压。
具体而言，由开关元件72a及开关元件72b构成的支路与U相绕组部521连接，由开关元件72c及开关元件72d构成的支路与V相绕组部522连接，由开关元件72e及开关元件72f构成的支路与W相绕组部523连接。另外，也将各支路中的P2侧即与P2连接的各开关元件称为上侧开关元件，也将各支路中的N2侧即与N2连接的各开关元件称为下侧开关元件。
作为第一直流交流转换器71及第二直流交流转换器72中的开关元件，可以使用任意的元件，能够使用GaN(氮化镓)、SiC(silicon carbide：碳化硅)、金刚石等宽带隙半导体。通过使用宽带隙半导体，耐电压性变高，容许电流密度也变高，因此，能够使模块小型化。由于宽带隙半导体的耐热性也较高，所以也能够使散热部的散热片小型化。
端子611、612、613与第一直流交流转换器71连接，所述端子611、612、613是与第一三相绕组部11的两端部中的第一端部连接的第一端子。具体而言，如上所述，U相绕组部511的第一端部的端子611与第一直流交流转换器71的U相支路连接，V相绕组部512的第一端部的端子612与第一直流交流转换器71的V相支路连接，W相绕组部513的第一端部的端子613与第一直流交流转换器71的W相支路连接。端子711、712、713利用三条引出线U1b、V1b、W1b与第一三相开闭部61连接，并且利用三条引出线与绕组开闭部50连接，所述端子711、712、713是设置于第一三相绕组部11的两端部中的第二端部的第二端子。
端子621、622、623与第二直流交流转换器72连接，所述端子621、622、623是与第二三相绕组部12的两端部中的第一端部连接的第一端子。具体而言，如上所述，U相绕组部521的第一端部的端子621与第二直流交流转换器72的U相支路连接，V相绕组部522的第一端部的端子622与第二直流交流转换器72的V相支路连接，W相绕组部523的第一端部的端子623与第二直流交流转换器72的W相支路连接。端子721、722、723利用三条引出线U2b、V2b、W2b与第二三相开闭部62连接，并且利用三条引出线与绕组开闭部50连接，所述端子721、722、723是与第二三相绕组部12的两端部中的第二端部连接的第二端子。
即，第一三相绕组部11及第二三相绕组部12各自具备多个相绕组部，所述多个相绕组部具有第一端部及第二端部，并且与多个相对应。另外，第一三相绕组部11具备端子611、612、613和多个第二端子711、712、713，所述端子611、612、613是分别与多个相绕组部的各自的第一端部连接的多个第一端子，所述多个第二端子711、712、713分别与多个相绕组部的各自的第二端部连接。第二三相绕组部12具备端子621、622、623和多个第二端子721、722、723，所述端子621、622、623是分别与多个相绕组部的各自的第一端部连接的多个第一端子，所述多个第二端子721、722、723分别与多个相绕组部的各自的第二端部连接。
根据以上结构，通过从电动机10向外部合计引出十八条引出线，并利用第一三相开闭部61、第二三相开闭部62及绕组开闭部50对引出线进行外部接线，从而构成三相绕组。具体而言，作为第一开闭部的第一三相开闭部61进行第一三相绕组部11的各相间的连接或开放。例如，通过将第一三相绕组部11的各相间连接，从而实现星形接线连接。即，第一三相开闭部61切换第一三相绕组部11的端子711、712、713间的连接状态。第二三相开闭部62进行第二三相绕组部12的各相间的连接或开放。例如，通过将第二三相绕组部12的各相间连接，从而实现星形接线连接。即，第二三相开闭部62切换第二三相绕组部12的端子721、722、723间的连接状态。
作为第三开闭部的绕组开闭部50进行第一三相绕组部11和第二三相绕组部12的连接或开放。即，绕组开闭部50切换第一三相绕组部11的端子711、712、713与第二三相绕组部12的端子721、722、723之间的连接状态。将在后面说明第一三相开闭部61、第二三相开闭部62及绕组开闭部50的结构及工作的详细情况。
另外，本实施方式的电动机驱动装置100具备未图示的第一直流电压检测部和未图示的第二直流电压检测部，所述第一直流电压检测部检测从直流电源81向第一直流交流转换器71输入的直流电力的直流电压，所述第二直流电压检测部检测从直流电源82向第二直流交流转换器72输入的直流电力的直流电压。第一直流电压检测部输出信号VDC1，所述信号VDC1示出检测出的直流电压。第二直流电压检测部输出信号VDC2，所述信号VDC2示出检测出的直流电压。而且，电动机驱动装置100具备分别检测IU1、IV1及IW1的电流检测部21、31、41和分别检测IU2、IV2及IW2的电流检测部22、32、42，所述IU1是示出在第一三相绕组部11中流动的U相电流的信号，所述IV1是示出在第一三相绕组部11中流动的V相电流的信号，所述IW1是示出在第一三相绕组部11中流动的W相电流的信号，所述IU2是示出在第二三相绕组部12中流动的U相电流的信号，所述IV2是示出在第二三相绕组部12中流动的V相电流的信号，所述IW2是示出在第二三相绕组部12中流动的W相电流的信号。
控制部90基于后述的Vdc1、Vdc2、Iu1、Iv1、Iw1、Iu2、Iv2及Iw2，生成向第一直流交流转换器71的各开关元件输入的六个驱动信号PWM1和向第二直流交流转换器72的各开关元件输入的六个驱动信号PWM2。另外，控制部90控制绕组开闭部50、第一三相开闭部61及第二三相开闭部62。
此外，在此示出了分别检测第一三相绕组部11及第二三相绕组部12的三个相的电流的例子，但在以三相平衡为前提而根据两个相的电流来推定其他相的电流的情况下，也可以构成为在两个相中设置第一三相绕组部11及第二三相绕组部12的各自的电流检测部。另外，在分别根据在直流电源81与第一直流交流转换器71之间流动的直流电流、和在直流电源82与第二直流交流转换器72之间流动的直流电流来推定三相电流的情况下，也可以构成为在直流电源81与第一直流交流转换器71之间的一个位置及在直流电源82与第二直流交流转换器72之间的一个位置、共计两个位置处设置电流检测部。另外，也可以通过在第一直流交流转换器71的下侧开关元件与N1之间及第二直流交流转换器72的下侧开关元件与N2之间设置电流检测部等方法，进行电流检测。
此外，在图1中，为了避免附图的复杂化，省略了控制部90与各构成要素的连接关系及后述的电压电平转换器的图示。使用图2说明控制部90与各构成要素的连接关系。图2是示出向控制部90输入的信号和从控制部90输出的信号的图。
如图2所示，向控制部90输入Vdc1，所述Vdc1是利用电压电平转换器111对VDC1进行电平转换而得到的信号。另外，向控制部90输入Iu1、Iv1、Iw1，所述Iu1、Iv1、Iw1是分别利用电压电平转换器121、131、141对IU1、IV1、IW1进行电平转换而得到的信号。
此外，相对于向电压电平转换器输入的信号，各电压电平转换器对电压进行电平转换，以使由电压电平转换器进行了电平转换后的信号成为被输入从电压电平转换器输出的信号的各部的适当的输入电压范围。此外，在此说明了相对于向控制部90输入的信号及输出的信号的全部设置电压电平转换器的结构，但对于不需要进行电压电平的转换的信号而言，也可以不设置电压电平转换器。
而且，向控制部90输入Vdc2、Iu2、Iv2、Iw2，所述Vdc2、Iu2、Iv2、Iw2是分别利用电压电平转换器112、122、132、142对VDC2、IU2、IV2、IW2进行电平转换而得到的信号。
控制部90基于运转模式、Vdc1、Iu1、Iv1、Iw1、Vdc2、Iu2、Iv2及Iw2，生成六个驱动信号PWM1及六个驱动信号PWM2，所述六个驱动信号PWM1是用于驱动第一直流交流转换器71的各开关元件的PWM信号，所述六个驱动信号PWM2是用于驱动第二直流交流转换器72的各开关元件的PWM信号。运转模式既可以从电动机系统102的外部指示，也可以由控制部90基于从电动机系统102的外部输入的信号及在电动机系统102内得到的信号中的至少一个来决定。如后述那样，运转模式例如根据运转条件来决定。利用电压电平转换器171对六个驱动信号PWM1进行电平转换，使之成为六个驱动信号pwm1并向第一直流交流转换器71的各开关元件输入。利用电压电平转换器172对六个驱动信号PWM2进行电平转换，使之成为六个驱动信号pwm2并向第二直流交流转换器72的各开关元件输入。
具体而言，PWM1是Up1、Vp1、Wp1和Un1、Vn1、Wn1，所述Up1、Vp1、Wp1是示出分别将U相、V相及W相的上侧开关元件设为接通还是设为断开的PWM信号，所述Un1、Vn1、Wn1是示出分别将U相、V相及W相的下侧开关元件设为接通还是设为断开的PWM信号。利用电压电平转换器171将Up1、Vp1、Wp1、Un1、Vn1、Wn1分别转换为up1、vp1、wp1、un1、vn1、wn1。up1、vp1、wp1、un1、vn1、wn1分别向开关元件71a、71c、71e、71b、71d、71f输入。
同样地，PWM2是Up2、Vp2、Wp2和Un2、Vn2、Wn2，所述Up2、Vp2、Wp2是示出分别将U相、V相及W相的上侧开关元件设为接通还是设为断开的PWM信号，所述Un2、Vn2、Wn2是示出分别将U相、V相及W相的下侧开关元件设为接通还是设为断开的PWM信号。利用电压电平转换器172将Up2、Vp2、Wp2、Un2、Vn2、Wn2分别转换为up2、vp2、wp2、un2、vn2、wn2。up2、vp2、wp2、un2、vn2、wn2分别向开关元件72a、72c、72e、72b、72d、72f输入。
控制部90根据运转模式生成用于控制第一三相开闭部61的信号SIG3、用于控制绕组开闭部50的信号SIG4及用于控制第二三相开闭部62的信号SIG5并输出。利用电压电平转换器161、151、162分别对SIG3、SIG4、SIG5进行电平转换，使之成为sig3、sig4、sig5并分别向第一三相开闭部61、绕组开闭部50及第二三相开闭部62输入。SIG3、SIG4、SIG5分别是二值信号，SIG3、SIG4、SIG5的值分别为高电平或低电平。例如，在SIG3、SIG4、SIG5的值为高电平的情况下，示出将后述的各开闭器设为接通即闭合，在SIG3、SIG4、SIG5的值为低电平的情况下，示出将后述的各开闭器设为断开即截止。此外，信号的电平与接通/断开的对应并不限定于该例。对于sig3、sig4、sig5而言，虽然实际的电压电平与SIG3、SIG4、SIG5不同，但sig3、sig4、sig5也是具有高电平或低电平的值的二值信号。
图3是示出本实施方式的第一三相开闭部61的结构例的图。如图3所示，第一三相开闭部61具备开闭器221和作为二极管等的整流器211a、211b、211c、211d、211e、211f。开闭器221能够由开关、机械式继电器及半导体开关即利用半导体形成的开关元件等来实现。整流器211a与整流器211d串联连接，整流器211b与整流器211e串联连接，整流器211c与整流器211f串联连接。整流器211a及整流器211d、整流器211b及整流器211e、整流器211c及整流器211f并联连接。U1b连接于整流器211a与整流器211d的中点，V1b连接于整流器211b与整流器211e的中点，W1b连接于整流器211c与整流器211f的中点。开闭器221在sig3的值为高电平的情况下成为接通状态，在sig3的值为低电平的情况下成为断开状态。
在开闭器221为接通状态的情况下，U1b、V1b及W1b经由整流器211a、211b、211c、211d、211e、211f而被连接。由此，将第一三相绕组部11的端子711、712、713连接。因此，U相绕组部511、V相绕组部512及W相绕组部513被星形接线。即，第一三相绕组部11的绕组规格成为与星形连接的绕组对应的规格。
在开闭器221为断开状态的情况下，U相绕组部511、V相绕组部512及W相绕组部513成为开放状态。
图4是示出本实施方式的第二三相开闭部62的结构例的图。如图4所示，第二三相开闭部62具备开闭器222和作为二极管等的整流器212a、212b、212c、212d、212e、212f。开闭器222能够由开关、机械式继电器及利用半导体形成的开关元件等来实现。整流器212a与整流器212d串联连接，整流器212b与整流器212e串联连接，整流器212c与整流器212f串联连接。整流器212a及整流器212d、整流器212b及整流器212e、整流器212c及整流器212f并联连接。U2b连接于整流器212a与整流器212d的中点，V2b连接于整流器212b与整流器212e的中点，W2b连接于整流器212c与整流器212f的中点。开闭器222在sig5的值为高电平的情况下成为接通状态，在sig5的值为低电平的情况下成为断开状态。
在开闭器222为接通状态的情况下，U2b、V2b及W2b经由整流器212a、212b、212c、212d、212e、212f而被连接。由此，将第二三相绕组部12的端子721、722、723连接。因此，U相绕组部521、V相绕组部522及W相绕组部523被星形接线。即，第二三相绕组部12的绕组规格成为与星形连接的绕组对应的规格。
在开闭器222为断开状态的情况下，U相绕组部521、V相绕组部522及W相绕组部523成为非连接状态即开放状态。
如以上那样，在sig3为高电平的情况下、即在连接状态为连接的情况下，第一三相开闭部61以使第一三相绕组部11成为星形接线的方式将第一三相绕组部11的端子711、712、713连接，在sig3为低电平的情况下、即在连接状态为开放的情况下，第一三相开闭部61不将第一三相绕组部11的端子711、712、713间连接。另外，在sig5为高电平的情况下、即在连接状态为连接的情况下，第二三相开闭部62以使第二三相绕组部12成为星形接线的方式将第二三相绕组部12的端子721、722、723连接，在sig5为低电平的情况下、即在连接状态为开放的情况下，第二三相开闭部62不将第二三相绕组部12的端子721、722、723间连接。
图5是示出本实施方式的绕组开闭部50的结构例的图。如图5所示，绕组开闭部50具备开闭器51、52、53。开闭器51、52、53能够由开关、机械式继电器及利用半导体形成的开关元件等来实现。开闭器51的一端与U1b连接，另一端与U2b连接。开闭器52的一端与V1b连接，另一端与V2b连接。开闭器53的一端与W1b连接，另一端与W2b连接。
开闭器51、52、53的连接状态、即开闭器51、52、53是接通还是断开的状态相同。在从电压电平转换器151输入的sig4为高电平的情况下，开闭器51、52、53成为接通状态，在sig4为低电平的情况下，开闭器51、52、53成为断开状态。
例如，在sig4为高电平的情况下，开闭器51、52、53成为接通状态，分别将U1b与U2b、V1b与V2b、W1b与W2b连接。这样，在sig4为高电平的情况下，第一三相绕组部11与第二三相绕组部12连接。另一方面，在sig4为低电平的情况下，第一三相绕组部11不与第二三相绕组部12连接。
如以上那样，绕组开闭部50的开闭器51是将U相绕组部511与U相绕组部521之间的连接状态在连接或开放之间进行切换的U相开闭器，所述U相绕组部511是第一三相绕组部11的U相的相绕组部，所述U相绕组部521是第二三相绕组部12的U相的相绕组部。绕组开闭部50的开闭器52是将V相绕组部512与V相绕组部522之间的连接状态在连接或开放之间进行切换的V相开闭器，所述V相绕组部512是第一三相绕组部11的V相的相绕组部，所述V相绕组部522是第二三相绕组部12的V相的相绕组部。绕组开闭部50的开闭器53是将W相绕组部513与W相绕组部523之间的连接状态在连接或开放之间进行切换的W相开闭器，所述W相绕组部513是第一三相绕组部11的W相的相绕组部，所述W相绕组部523是第二三相绕组部12的W相的相绕组部。
根据以上说明，在本实施方式的电动机系统102中，能够利用对第一三相绕组部11与第二三相绕组部12之间的连接状态进行切换的绕组开闭部50、对第一三相绕组部11的各相间的连接状态进行切换的第一三相开闭部61、以及对第二三相绕组部12的各相间的连接状态进行切换的第二三相开闭部62的状态，对电动机10的绕组规格进行切换。
图6是示出本实施方式的电动机系统102的运转模式的一例的图。如图6所示，在此，对模式#1至模式#5这五个运转模式进行说明。在图6中，按运转模式示出第一三相开闭部61、第二三相开闭部62及绕组开闭部50中的各开闭器的接通(ON)或断开(OFF)的状态、第一直流交流转换器71及第二直流交流转换器72的工作状态。
在第一直流交流转换器71及第二直流交流转换器72为休止状态的情况下，即在模式#1中，将第一三相开闭部61、第二三相开闭部62及绕组开闭部50中的开闭器全部都设为断开。由此，与将第一三相开闭部61、第二三相开闭部62及绕组开闭部50中的开闭器设为接通的情况相比，能够降低待机电力。
在第一直流交流转换器71为工作状态且第二直流交流转换器72停止的模式#2中，将第一三相开闭部61的开闭器设为接通，将第二三相开闭部62及绕组开闭部50的开闭器设为断开。由此，通过使第一三相绕组部11成为星形接线，利用第一直流交流转换器71对第一三相绕组部11进行驱动，并且使第二三相绕组部12成为开放状态，从而能够避免由不工作的构成要素产生的电力消耗。另外，不会产生无用的循环电流，且能够避免用于驱动不使用的开闭器的电力消耗。此时，第一直流交流转换器71成为半桥逆变器的工作。该情况下的控制部90的PWM1的生成方法与通常的半桥逆变器中的控制相同。
即，模式#2是如下的运转模式：将第一三相开闭部61的连接状态设为连接，将第二三相开闭部62的连接状态设为开放，将绕组开闭部50的连接状态设为开放，使第一直流交流转换器71工作，且不使第二直流交流转换器72工作。
在第二直流交流转换器72为工作状态且第一直流交流转换器71停止的模式#3中，将第二三相开闭部62的开闭器设为接通，将第一三相开闭部61及绕组开闭部50的开闭器设为断开。由此，通过使第二三相绕组部12成为星形接线，利用第二直流交流转换器72对第二三相绕组部12进行驱动，并且使第一三相绕组部11成为开放状态，从而能够避免由不工作的构成要素产生的电力消耗。另外，不会产生无用的循环电流，且能够避免用于驱动不使用的开闭器的电力消耗。此时，第二直流交流转换器72成为半桥逆变器的工作。该情况下的控制部90的PWM2的生成方法与通常的半桥逆变器中的控制相同。
即，模式#3是如下的运转模式：将第一三相开闭部61的连接状态设为开放，将第二三相开闭部62的连接状态设为连接，将绕组开闭部50的连接状态设为开放，不使第一直流交流转换器71工作，使第二直流交流转换器72工作。
在模式#2及模式#3中，由于使两个直流交流转换器中的某一台休止，因此，与使两个直流交流转换器工作时相比，能够降低直流交流转换器的开关损耗。
接着，在模式#4中，将第一三相开闭部61及第二三相开闭部62的开闭器设为接通，将绕组开闭部50设为断开，使第一直流交流转换器71及第二直流交流转换器72均工作。由此，第一三相绕组部11及第二三相绕组部12均被连接，并由第一直流交流转换器71及第二直流交流转换器72进行驱动。此时，第一直流交流转换器71及第二直流交流转换器72分别成为半桥逆变器的工作。另外，由于绕组开闭部50的开闭器为断开，所以不会产生经由绕组开闭部50的无用的循环电流。该情况下的控制部90的PWM1及PWM2的生成方法分别与单独的通常的半桥逆变器中的控制相同。
即，模式#4是如下的运转模式：将第一三相开闭部61及第二三相开闭部62的连接状态设为连接，将绕组开闭部50的连接状态设为开放，使第一直流交流转换器71及第二直流交流转换器72均工作。
在模式#5中，将第一三相开闭部61及第二三相开闭部62的开闭器设为断开，将绕组开闭部50设为接通，使第一直流交流转换器71及第二直流交流转换器72均工作。由此，电动机10的绕组规格成为将第一三相绕组部11及第二三相绕组部12的各相的绕组部按各相连接而成的绕组规格。此时，利用第一直流交流转换器71及第二直流交流转换器72这双方来实现全桥逆变器的工作。另外，由于第一三相开闭部61及第二三相开闭部62的开闭器为断开，所以不会产生经由第一三相开闭部61及第二三相开闭部62的无用的循环电流。该情况下的控制部90的PWM1及PWM2的生成方法例如能够使用专利文献1中的协调运转的控制的方法。
即，模式#5是如下的运转模式：将第一三相开闭部61及第二三相开闭部62的连接状态设为开放，将绕组开闭部50的连接状态设为连接，使第一直流交流转换器71及第二直流交流转换器72工作。
控制部90按照图6例示的那样的预先确定的各个运转模式的工作的定义，生成PWM1、PWM2、SIG3、SIG4及SIG5。
如果按以上方式预先定义运转模式，则在能够使用第一直流交流转换器71及第二直流交流转换器72这双方的状态下，根据电动机10的负载转矩、转速(旋转速度)、转速指令或调制率这样的电动机10的运转条件，利用模式#4、模式#3或模式#2进行工作，在直流交流转换器中的一台发生故障的情况下，能够使用没有故障的一方的直流交流转换器，利用模式#2或模式#3进行工作。即，控制部90能够变更在电动机10的驱动中使用的直流交流转换器的数量。
而且，当在第一直流交流转换器71及第二直流交流转换器72中使用特性不同的开关元件的情况下，也可以根据开关频率来选择模式#2或模式#3。例如，在第一直流交流转换器71的开关元件中使用宽带隙半导体等适合于高频开关的半导体元件，在第二直流交流转换器72的开关元件中使用适合于低频开关的半导体元件。在该情况下，电动机系统102能够以如下方式进行将高频开关和低频开关组合而成的工作：在进行高频开关的情况下，以模式#2进行工作，在进行低频开关的情况下，以模式#3进行工作。或者，电动机系统102在低输出的情况下、即在需要的输出电力低于阈值的情况下，以模式#4运转，在高输出的情况下、即在需要的输出电力为阈值以上的情况下，以模式#2运转。由此，能够降低第二直流交流转换器72的开关次数。
这样，在本实施方式的电动机系统102中，能够提高PWM驱动的自由度。
另外，通过使第一直流交流转换器71的施加于电动机10的开关频率或开关定时与第二直流交流转换器72的施加于电动机10的开关频率或开关定时偏移，从而使按同相电流之和的方式施加于电动机绕组的电流等效地成为如开关频率那样的波形。在该情况下，与以等效地得到的开关频率进行实际的工作的情况相比，能够降低第一直流交流转换器71和第二直流交流转换器72的开关频率，能够降低电动机10的高次谐波铁损。
如以上那样，通过根据运转条件来适当地选择运转模式，本实施方式的电动机系统102能够使电动机10高效地运转。控制部90例如利用表格等预先保持图6所示的定义，并根据运转模式切换工作。或者，也可以从外部直接指示图6所示的各个模式中的各部的状态、即各开闭器的连接状态及各直流交流转换器的工作状态。
接着，说明具体的运转模式的切换例。图7是示出本实施方式中的运转模式切换的一例的图。设第一直流交流转换器71及第二直流交流转换器72均没有故障。首先，在电动机系统102的工作开始时，将运转模式设定为图6所示的模式#4。控制部90按照模式#4的定义，将SIG3及SIG5设为高电平、将SIG4设为低电平并输出。由此，第一三相绕组部11及第二三相绕组部12分别成为星形接线。另外，控制部90将第一直流交流转换器71及第二直流交流转换器72分别作为半桥逆变器处理，生成PWM1及PWM2并输出。
接着，在A点，将运转模式从模式#4切换为模式#5。由此，控制部90将SIG3及SIG5设为低电平、将SIG4设为高电平并输出。另外，控制部90将第一直流交流转换器71及第二直流交流转换器72作为全桥逆变器处理，生成PWM1及PWM2并输出。从模式#4向模式#5的切换既可以在电动机10的停止期间、即在输出占空比的绝对值在PWM控制中成为接近于0的值的情况下进行，也可以在电动机10的通常运转期间进行。输出占空比的绝对值成为接近于0的值的情况例如表示输出占空比的绝对值成为阈值以下的情况。
接着，说明本实施方式的控制部90的硬件结构。控制部90由处理电路来实现。该处理电路既可以是作为专用的硬件的处理电路，也可以是具备处理器的控制电路。在为专用的硬件的情况下，处理电路例如是被称为微型控制器的电路。处理电路例如是单一电路、复合电路、程序化后的处理器、并联程序化后的处理器、ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit：特定用途集成电路)、FPGA(Field Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)或将它们组合而成的电路。
在实现控制部90的处理电路由具备处理器的控制电路来实现的情况下，该控制电路例如是图8所示的结构的控制电路400。图8是示出本实施方式的控制电路400的结构例的图。控制电路400具备处理器401和存储器402。处理器是CPU(也被称为Central ProcessingUnit、中央处理装置、处理装置、运算装置、微处理器、微型计算机、处理器、DSP(DigitalSignal Processor：数位讯号处理器))等。存储器例如对应于RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)、ROM(Read Only Memory：只读存储器)、闪存、EPROM(ErasableProgrammable Read Only Memory：可擦可编程只读存储器)、EEPROM(ElectricallyErasable Programmable Read Only Memory：电可擦可编程序只读存储器)等非易失性或易失性半导体存储器、磁盘、软盘、光盘、高密度磁盘、微型盘、DVD(Digital VersatileDisk：数字通用光盘)等。
在实现控制部90的处理电路为具备处理器的控制电路400的情况下，通过由处理器401读出并执行存储在存储器402中的记述有控制部90的处理的程序，从而实现控制部90。另外，存储器402也作为处理器401实施的各处理的临时存储器使用。
以上，以三相电动机系统为例进行了说明，但本实施方式的绕组规格的切换及运转模式的切换也可以应用在三相以外的电动机系统中。
如以上那样，本实施方式的电动机系统102具备两组三相绕组部、两台直流交流转换器、对各三相绕组部的三相绕组部内的连接状态进行切换的两个三相开闭部、及对两组三相绕组部间的连接状态进行切换的绕组开闭部。并且，本实施方式的电动机系统102通过将各开闭部的连接状态与直流交流转换器的工作状态组合，从而设置多种运转模式。由此，本实施方式的电动机系统102能够根据运转条件来切换运转模式，能够最大限度地发挥电动机系统102所具有的性能，并高效地对电动机10进行驱动。另外，本实施方式的电动机系统102能够在一个直流交流转换器发生故障的情况下利用另一个直流交流转换器继续运转，能够继续运转而不使电动机系统102全面地停止。
实施方式2.
图9是示出本发明的实施方式2的空气调节机300的结构例的图。本实施方式的空气调节机300具备在实施方式1中叙述的电动机驱动装置100及电动机10。即，本实施方式的空气调节机300搭载有实施方式1的电动机系统102。此外，在图9中，图示了空气调节机300中的制冷循环所涉及的热泵装置的部分，并省略了其他部分的图示。本实施方式的空气调节机300具有经由制冷剂配管将内置有实施方式1的电动机10的压缩机251、四通阀259、室外热交换器252、膨胀阀261及室内热交换器257安装而成的制冷循环，并构成分体式空气调节机。
在压缩机251内部设置有压缩制冷剂的压缩机构250和使其工作的电动机10，通过使制冷剂从压缩机251起在室外热交换器252与室内热交换器257间循环，从而构成进行制冷制热等的制冷循环。此外，图9所示的结构不仅能够应用于空气调节机，也能够应用于冰箱、冷库等具备制冷循环的设备即制冷循环设备。
如以上那样，由于本实施方式的空气调节机搭载有在实施方式1中叙述的电动机系统102，因此，即使在电动机系统102中的一个直流交流转换装置发生故障的情况下，也能够继续进行空气调节机的运转而不使空气调节机全面地停止。
以上的实施方式所示的结构示出了本发明的内容的一例，既可以与其他公知的技术组合，也可以在不脱离本发明的构思的范围内省略、变更结构的一部分。
附图标记的说明
10电动机，11第一三相绕组部，12第二三相绕组部，21、22、31、32、41、42电流检测部，50绕组开闭部，51～53、221、222开闭器，61第一三相开闭部，62第二三相开闭部，71第一直流交流转换器，72第二直流交流转换器，81、82直流电源，90控制部，100电动机驱动装置，111、112、121～122、131～132、141～142、171～172电压电平转换器，211a～211f、212a～212f整流器，250压缩机构，251压缩机，252室外热交换器，257室内热交换器，259四通阀，261膨胀阀，300空气调节机。

Claims (12)

1.一种电动机驱动装置，所述电动机驱动装置驱动电动机，所述电动机具有卷绕第一多相绕组及第二多相绕组而成的绕组构造，其中，所述电动机驱动装置具备：
第一逆变器，所述第一逆变器与所述第一多相绕组连接并向所述电动机施加多相交流电压；
第二逆变器，所述第二逆变器与所述第二多相绕组连接并向所述电动机施加多相交流电压；
第一开闭部，所述第一开闭部进行所述第一多相绕组的各相间的连接及释放；
第二开闭部，所述第二开闭部进行所述第二多相绕组的各相间的连接及释放；以及
第三开闭部，所述第三开闭部进行所述第一多相绕组与所述第二多相绕组的连接及释放，
所述第一多相绕组设置在所述第一逆变器与所述第一开闭部之间，具有第一U相绕组、第一V相绕组及第一W相绕组，
所述第二多相绕组设置在所述第二逆变器与所述第二开闭部之间，具有第二U相绕组、第二V相绕组及第二W相绕组，
所述第三开闭部具备进行第一U相绕组与第二U相绕组的连接及释放的U相开闭部、进行第一V相绕组与第二V相绕组的连接及释放的V相开闭部、以及进行第一W相绕组与第二W相绕组的连接及释放的W相开闭部，
作为第一模式，具有通过使所述第一开闭部、所述第二开闭部及所述第三开闭部断开而成为使所述第一逆变器及所述第二逆变器不进行驱动的休止状态的模式，
作为第二模式，具有通过使所述第一开闭部接通、使所述第二开闭部断开并使所述第三开闭部断开而使所述第二多相绕组成为开放状态、使所述第一逆变器驱动所述第一多相绕组且使所述第二逆变器不进行驱动的模式，
作为第三模式，具有通过使所述第一开闭部断开、使所述第二开闭部接通并使所述第三开闭部断开而使所述第一多相绕组成为开放状态、使所述第二逆变器驱动所述第二多相绕组且使所述第一逆变器不进行驱动的模式，
作为第四模式，具有通过使所述第一开闭部接通、使所述第二开闭部接通并使所述第三开闭部断开而使所述第一逆变器驱动所述第一多相绕组、使所述第二逆变器驱动所述第二多相绕组且使所述第一逆变器及第二逆变器分别作为半桥逆变器进行驱动的模式，
作为第五模式，具有通过使所述第一开闭部断开、使所述第二开闭部断开并使所述第三开闭部接通而使所述第一多相绕组与所述第二多相绕组按各相连接并使所述第一逆变器及所述第二逆变器作为全桥逆变器进行驱动的模式。
2.一种电动机驱动装置，所述电动机驱动装置驱动电动机，所述电动机具有卷绕第一多相绕组及第二多相绕组而成的绕组构造，其中，所述电动机驱动装置具备：
第一逆变器，所述第一逆变器与所述第一多相绕组连接并向所述电动机施加多相交流电压；
第二逆变器，所述第二逆变器与所述第二多相绕组连接并向所述电动机施加多相交流电压；
第一开闭部，所述第一开闭部进行所述第一多相绕组的各相间的连接及释放；
第二开闭部，所述第二开闭部进行所述第二多相绕组的各相间的连接及释放；以及
第三开闭部，所述第三开闭部进行所述第一多相绕组与所述第二多相绕组的连接及释放，
所述第一多相绕组设置在所述第一逆变器与所述第一开闭部之间，
所述第二多相绕组设置在所述第二逆变器与所述第二开闭部之间，
作为第一模式，具有通过使所述第一开闭部、所述第二开闭部及所述第三开闭部断开而成为使所述第一逆变器及所述第二逆变器不进行驱动的休止状态的模式，
作为第二模式，具有通过使所述第一开闭部接通、使所述第二开闭部断开并使所述第三开闭部断开而使所述第二多相绕组成为开放状态、使所述第一逆变器驱动所述第一多相绕组且使所述第二逆变器不进行驱动的模式，
作为第三模式，具有通过使所述第一开闭部断开、使所述第二开闭部接通并使所述第三开闭部断开而使所述第一多相绕组成为开放状态、使所述第二逆变器驱动所述第二多相绕组且使所述第一逆变器不进行驱动的模式，
作为第四模式，具有通过使所述第一开闭部接通、使所述第二开闭部接通并使所述第三开闭部断开而使所述第一逆变器驱动所述第一多相绕组、使所述第二逆变器驱动所述第二多相绕组且使所述第一逆变器及第二逆变器分别作为半桥逆变器进行驱动的模式，
作为第五模式，具有通过使所述第一开闭部断开、使所述第二开闭部断开并使所述第三开闭部接通而使所述第一多相绕组与所述第二多相绕组按各相连接并使所述第一逆变器及所述第二逆变器作为全桥逆变器进行驱动的模式。
3.根据权利要求1或2所述的电动机驱动装置，其中，
所述电动机驱动装置具备控制部，所述控制部根据所述电动机的运转条件对所述第一开闭部、所述第二开闭部及所述第三开闭部的连接状态进行切换。
4.根据权利要求1或2所述的电动机驱动装置，其中，
在所述电动机的停止期间进行所述第一开闭部、所述第二开闭部及所述第三开闭部的连接状态的切换。
5.根据权利要求1或2所述的电动机驱动装置，其中，
在所述电动机的通常运转期间进行所述第一开闭部、所述第二开闭部及所述第三开闭部的连接状态的切换。
6.根据权利要求1或2所述的电动机驱动装置，其中，
根据所述电动机的负载转矩、转速、转速指令或调制率对所述第一开闭部、所述第二开闭部及所述第三开闭部的连接状态进行切换。
7.根据权利要求1或2所述的电动机驱动装置，其中，
对在所述电动机的驱动中使用的直流交流转换器的数量进行变更。
8.根据权利要求1或2所述的电动机驱动装置，其中，
所述第一开闭部在连接状态为连接的情况下，以使所述第一多相绕组成为星形接线的方式将所述第一多相绕组的各相间连接，所述第一开闭部在连接状态为开放的情况下，不将所述第一多相绕组的各相间连接，
所述第二开闭部在连接状态为连接的情况下，以使所述第二多相绕组成为星形接线的方式将所述第二多相绕组的各相间连接，所述第二开闭部在连接状态为开放的情况下，不将所述第二多相绕组的各相间连接。
9.一种电动机驱动装置，所述电动机驱动装置驱动电动机，所述电动机具有卷绕第一多相绕组及第二多相绕组而成的绕组构造，其中，所述电动机驱动装置具备：
第一逆变器，所述第一逆变器与所述第一多相绕组连接并向所述电动机施加多相交流电压；
第二逆变器，所述第二逆变器与所述第二多相绕组连接并向所述电动机施加多相交流电压；
第一开闭部，所述第一开闭部进行所述第一多相绕组的各相间的连接及释放；
第二开闭部，所述第二开闭部进行所述第二多相绕组的各相间的连接及释放；以及
第三开闭部，所述第三开闭部进行所述第一多相绕组与所述第二多相绕组的连接及释放，
所述第一多相绕组设置在所述第一逆变器与所述第一开闭部之间，
所述第二多相绕组设置在所述第二逆变器与所述第二开闭部之间，
所述第一开闭部在连接状态为连接的情况下，以使所述第一多相绕组成为星形接线的方式将所述第一多相绕组的各相间连接，所述第一开闭部在连接状态为开放的情况下，不将所述第一多相绕组的各相间连接，
所述第二开闭部在连接状态为连接的情况下，以使所述第二多相绕组成为星形接线的方式将所述第二多相绕组的各相间连接，所述第二开闭部在连接状态为开放的情况下，不将所述第二多相绕组的各相间连接，
作为第一模式，具有通过使所述第一开闭部、所述第二开闭部及所述第三开闭部断开而成为使所述第一逆变器及所述第二逆变器不进行驱动的休止状态的模式，
作为第二模式，具有通过使所述第一开闭部接通、使所述第二开闭部断开并使所述第三开闭部断开而使所述第二多相绕组成为开放状态、使所述第一逆变器驱动所述第一多相绕组且使所述第二逆变器不进行驱动的模式，
作为第三模式，具有通过使所述第一开闭部断开、使所述第二开闭部接通并使所述第三开闭部断开而使所述第一多相绕组成为开放状态、使所述第二逆变器驱动所述第二多相绕组且使所述第一逆变器不进行驱动的模式，
作为第四模式，具有通过使所述第一开闭部接通、使所述第二开闭部接通并使所述第三开闭部断开而使所述第一逆变器驱动所述第一多相绕组、使所述第二逆变器驱动所述第二多相绕组且使所述第一逆变器及第二逆变器分别作为半桥逆变器进行驱动的模式，
作为第五模式，具有通过使所述第一开闭部断开、使所述第二开闭部断开并使所述第三开闭部接通而使所述第一多相绕组与所述第二多相绕组按各相连接并使所述第一逆变器及所述第二逆变器作为全桥逆变器进行驱动的模式。
10.根据权利要求1、2及9中任一项所述的电动机驱动装置，其中，
所述第一开闭部、第二开闭部及第三开闭部具备机械式继电器或半导体开关。
11.一种电动机系统，其中，所述电动机系统具备：
电动机，所述电动机具有卷绕第一多相绕组及第二多相绕组而成的绕组构造；
第一逆变器，所述第一逆变器与所述第一多相绕组连接并向所述电动机施加多相交流电压；
第二逆变器，所述第二逆变器与所述第二多相绕组连接并向所述电动机施加多相交流电压；
第一开闭部，所述第一开闭部进行所述第一多相绕组的各相间的连接及释放；
第二开闭部，所述第二开闭部进行所述第二多相绕组的各相间的连接及释放；以及
第三开闭部，所述第三开闭部进行所述第一多相绕组与所述第二多相绕组的连接及释放，
所述第一多相绕组设置在所述第一逆变器与所述第一开闭部之间，具有第一U相绕组、第一V相绕组及第一W相绕组，
所述第二多相绕组设置在所述第二逆变器与所述第二开闭部之间，具有第二U相绕组、第二V相绕组及第二W相绕组，
所述第三开闭部具备进行第一U相绕组与第二U相绕组的连接及释放的U相开闭部、进行第一V相绕组与第二V相绕组的连接及释放的V相开闭部、以及进行第一W相绕组与第二W相绕组的连接及释放的W相开闭部，
作为第一模式，具有通过使所述第一开闭部、所述第二开闭部及所述第三开闭部断开而成为使所述第一逆变器及所述第二逆变器不进行驱动的休止状态的模式，
作为第二模式，具有通过使所述第一开闭部接通、使所述第二开闭部断开并使所述第三开闭部断开而使所述第二多相绕组成为开放状态、使所述第一逆变器驱动所述第一多相绕组且使所述第二逆变器不进行驱动的模式，
作为第三模式，具有通过使所述第一开闭部断开、使所述第二开闭部接通并使所述第三开闭部断开而使所述第一多相绕组成为开放状态、使所述第二逆变器驱动所述第二多相绕组且使所述第一逆变器不进行驱动的模式，
作为第四模式，具有通过使所述第一开闭部接通、使所述第二开闭部接通并使所述第三开闭部断开而使所述第一逆变器驱动所述第一多相绕组、使所述第二逆变器驱动所述第二多相绕组且使所述第一逆变器及第二逆变器分别作为半桥逆变器进行驱动的模式，
作为第五模式，具有通过使所述第一开闭部断开、使所述第二开闭部断开并使所述第三开闭部接通而使所述第一多相绕组与所述第二多相绕组按各相连接并使所述第一逆变器及所述第二逆变器作为全桥逆变器进行驱动的模式。
12.一种制冷循环装置，其中，所述制冷循环装置具备权利要求1至10中任一项所述的电动机驱动装置。
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