CN111837332A - 电动机驱动装置以及空调机 - Google Patents

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CN111837332A CN201880090605.0A CN201880090605A CN111837332A CN 111837332 A CN111837332 A CN 111837332A CN 201880090605 A CN201880090605 A CN 201880090605A CN 111837332 A CN111837332 A CN 111837332A
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Abstract

电动机驱动装置(1)具备：接线状态切换部(14)，将电动机(3)的定子绕组(3u、3v、3w)的接线状态切换为三角形接线状态与星形接线状态中的任一个状态；逆变器(13)，驱动电动机(3)；以及继电器电压检测电路(21)，检测作为接线状态切换部(14)的电源电压的继电器电压(VR)，并在继电器电压(VR)比阈值降低时将逆变器(13)停止。

Description

电动机驱动装置以及空调机
技术领域
本发明涉及对构成为能够切换定子绕组的接线状态的电动机进行驱动的电动机驱动装置以及空调机。
背景技术
在电动机的每单位时间的转速高的额定条件下，作为定子绕组的接线状态的三角形接线状态与星形接线状态相比，由于电动机的反电动势较小，所以能够使电动机运转至更高的转速。另一方面，星形接线状态与三角形接线状态相比，由于电动机的反电动势较大，所以无法使转速高到三角形接线状态的情况。
在电动机的每单位时间的转速比额定条件低的中间条件下，三角形接线状态与星形接线状态相比，由于电动机中流动的电流较大，所以电力损耗较大。另一方面，星形接线状态与三角形接线状态相比，由于电动机中流动的电流较小，所以电力损耗较小。
现有的对构成为能够以星形接线状态与三角形接线状态切换定子绕组的接线状态的电动机进行驱动的电动机驱动装置具备逆变器和接线状态切换用的继电器(例如参照专利文献1)。现有的电动机驱动装置在电动机的转速高的高负载时，以三角形接线状态运转电动机，在电动机的转速比高负载时低的低负载时，以星形接线状态运转电动机。由此，在高负载时以高的转速运转电动机，在低负载时进行电动机的电力损耗较少的高效的运转。
专利文献1：日本特开2009-216324号公报
如上所述，在高负载时以三角形接线状态进行电动机的运转，在低负载时以星形接线进行电动机的运转。该情况下，由于在星形接线状态与三角形接线状态下电动机的磁铁可能达到减磁的、电动机中流动的电流的值不同，所以需要进行在星形接线状态与三角形接线状态下使用不同的电流的值来切断过电流的控制。
一般，由于星形接线状态的电动机的磁铁可能达到减磁的、电动机中流动的电流的值比三角形接线状态的电动机的磁铁可能达到减磁的、电动机中流动的电流的值低，所以需要使将星形接线状态的过电流切断的控制所使用的电流的值(以下，称为“星形接线状态的过电流切断值”)小于将三角形接线状态的过电流切断的控制所使用的电流的值(以下，称为“三角形接线状态的过电流切断值”)。
在逆变器的电源以及接线状态切换用的继电器的电源从共通的交流电源生成、若继电器接通则定子绕组的接线状态变为三角形接线状态、若继电器断开则变为星形接线状态的结构中，当在三角形接线状态下因交流电源的意外的电压降低等导致逆变器的电源电压降低了的情况下，继电器的电源电压也降低，存在无法再维持继电器的接通、即无法再维持三角形接线状态的情况。该情况下，即便在继电器断开、切换为星形接线状态的情况下，逆变器也将与在三角形接线状态下供给的电流同样的电流供给至电动机。并且，进行将三角形接线状态的过电流切断的控制、即进行使用比星形接线状态的过电流切断值大的值的三角形接线状态的过电流切断值的将过电流切断的控制。因此，供给至电动机的电流的值可能超过星形接线状态的过电流切断值，存在电动机的磁铁可能达到减磁这一问题。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，获得一种即便在因意外的电压降低等而电源电压降低的情况下也能够使电动机的磁铁不减磁的电动机驱动装置。
为了解决上述的课题、实现目的，本发明所涉及的电动机驱动装置具备：切换部，将电动机的定子绕组的接线状态切换为第1接线状态与第2接线状态中的任一个状态；逆变器部，驱动电动机；以及电源电压检测部，检测作为切换部的电源电压的第1电源电压，并在第1电源电压比阈值降低时将逆变器部停止。
本发明所涉及的电动机驱动装置起到即使在因意外的电压降低等而导致电源电压降低的情况下也能够使电动机的磁铁不减磁的效果。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1所涉及的电动机驱动装置的构成例的图。
图2是表示图1所示的继电器电压检测电路的构成例的图。
图3是用于对本发明的实施方式1所涉及的电动机驱动装置的三角形接线状态进行说明的图。
图4是用于对图1所示的电动机的磁铁达到减磁的流程进行说明的图。
图5是图1所示的电动机驱动装置所执行的检测继电器电压的降低并使逆变器停止的处理的流程图。
图6是用于对图1所示的电动机的磁铁不达到减磁的流程进行说明的图。
图7是用于对图1所示的电动机驱动装置中的平滑电容器电压与继电器电压的时滞进行说明的图。
图8是表示本发明的实施方式2所涉及的空调机的结构的功能框图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式所涉及的电动机驱动装置以及空调机详细进行说明。此外，本发明并不被该实施方式限定。
实施方式1.
首先，对本发明的实施方式1所涉及的电动机驱动装置进行说明。图1是表示本发明的实施方式1所涉及的电动机驱动装置的构成例的图。图1所示的本实施方式所涉及的电动机驱动装置1从由交流电源2供给的交流电力生成用于驱动电动机3的电力。
图1所示的本实施方式所涉及的电动机驱动装置1具备AC(AlternatingCurrent)/DC(Direct Current)转换器11、平滑电容器12、逆变器13、接线状态切换部14、DC/DC转换器19、继电器驱动电路20、继电器电压检测电路21、过电流切断电路22以及控制电路23。在AC/DC转换器11的输入侧连接交流电源2，在逆变器13的输出侧连接电动机3。电动机3是转子具备永磁铁的永磁铁同步电动机，从逆变器13接受三相交流电的供给而被驱动。
AC/DC转换器11将从交流电源2供给的交流电力转换为直流电力。AC/DC转换器11对应于第1电压转换部。平滑电容器12使从AC/DC转换器11供给的直流电压变为恒定的直流电压(以下，称为“平滑电容器电压VDC”)。平滑电容器电压VDC是逆变器13的电源电压。逆变器13通过脉冲宽度调制将平滑电容器电压VDC转换为交流电压，将交流电压施加于驱动对象的电动机3。逆变器13具备使逆变器13停止的停止电路24。逆变器13对应于逆变器部。这里，电动机3构成为使3个定子绕组3u、3v、3w的两端均处于开放状态并能够变更接线状态。
接线状态切换部14具备继电器15、16、17，将电动机3的定子绕组3u、3v、3w的接线状态在星形接线状态与三角形接线状态之间切换。三角形接线状态与第1接线状态对应。星形接线状态与第2接线状态对应。接线状态切换部14与切换部对应。继电器15、16、17是C触点继电器，具备：触点板，一方的端子与定子绕组连接，另一方的端子与第1触点或者第2触点连接；和线圈，用于使触点板动作。继电器15具备触点板25、触点45、55以及线圈35。对于触点板25而言，当在线圈35未流动有某个值以上的电流时与作为第1触点的触点45连接，当在线圈35流动有某个值以上的电流时与作为第2触点的触点55连接。继电器15的断开是指触点板25与触点45连接的状态、继电器15的接通是指触点板25与触点55连接的状态。继电器16的结构以及继电器17的结构与继电器15的结构同样，因而省略说明。
电动机3的三个定子绕组3u、3v、3w的一方的端子与逆变器13的3个输出端子连接，另一方的端子与3个继电器15、16、17的触点板25、26、27连接。触点45、46、47分别与中性点端子18连接。触点55、56、57分别与逆变器13的3个输出端子连接。中性点端子18是电动机3的定子绕组3u、3v、3w为星形接线的情况下的中性点。在触点板25与触点45连接、触点板26与触点46连接、且触点板27与触点47连接的情况下，电动机3的定子绕组3u、3v、3w为星形接线。另一方面，在触点板25与触点55连接、触点板26与触点56连接、且触点板27与触点57连接的情况下，电动机3的定子绕组3u、3v、3w成为三角形接线。图1表示了星形接线状态。
DC/DC转换器19对平滑电容器电压VDC进行电压转换，并将电压转换后的电压(以下，称为“继电器电压VR”)施加于继电器15、16、17所具备的线圈35、36、37。继电器电压VR是接线状态切换部14的电源电压，与第1电源电压对应。DC/DC转换器19与第2电压转换部对应。继电器驱动电路20具备开关，根据从控制电路23接收到的继电器驱动信号DR来进行开关的开闭动作。当继电器驱动电路20的开关闭合时，在继电器15、16、17的线圈35、36、37流动电流。
继电器电压检测电路21与DC/DC转换器19的输出侧连接。继电器电压检测电路21检测继电器电压VR，在继电器电压VR的值比预先决定的阈值C降低时，将用于使逆变器13停止的停止信号D1发送至停止电路24。阈值C被设定为比无法再维持继电器15、16、17的接通的继电器电压VR稍大的电压值。无法再维持继电器15、16、17的接通的继电器电压VR的值与第1值对应。继电器电压检测电路21与电源电压检测部对应。图2是表示图1所示的继电器电压检测电路的构成例的图。图2所示的继电器电压检测电路21具备电阻101、102、103、104和比较器(comparator)105。继电器电压检测电路21利用电阻101电阻102分压继电器电压VR，将分压后的电压V1输入至比较器105的负端子。继电器电压检测电路21例如利用电阻103电阻104分压DC/DC转换器19生成的与继电器电压VR不同的电压V来生成基准电压V2，将生成的基准电压V2输入至比较器105的正端子。在继电器电压VR的值比阈值C降低时，这样构成的继电器电压检测电路21将作为停止信号D1的Hi信号发送至停止电路24。
返回到图1，从AC/DC转换器11与逆变器13之间的点N分支并连接过电流切断电路22。当在电动机3的定子绕组3u、3v、3w流动有过大的电流的情况下，过电流切断电路22基于逆变器13中流动的电流I1对其进行检测，使在电动机3的定子绕组3u、3v、3w流动有过大的电流的状态消除。为了保护电动机3，过电流切断电路22防止在电动机3的定子绕组3u、3v、3w持续流动有超过预先决定的值的过大的电流而导致构成转子的永磁铁减磁这一情况。过电流切断电路22进行在星形接线状态与三角形接线状态下使用不同的电流的值来切断过电流的控制。一般，由于星形接线状态的电动机3的磁铁可能达到减磁的电流的值比三角形接线状态的电动机3的磁铁可能达到减磁的电流的值低，所以使星形接线状态的过电流切断值IS1小于三角形接线时的过电流切断值IS2。过电流切断值IS2与第1切断值对应。过电流切断值IS1与第2切断值对应。过电流切断电路22在基于逆变器13中流动的电流检测为正流动比所保持的过电流切断值IS1或者过电流切断值IS2大的值的电流的情况下，将用于使逆变器13停止的停止信号D2发送至停止电路24。
控制电路23向逆变器13发送逆变器驱动信号DI，对构成逆变器13的各开关元件进行控制。为了切换定子绕组3u、3v、3w的接线状态，控制电路23向继电器驱动电路20发送继电器驱动信号DR来控制继电器驱动电路20的开关的接通断开。控制电路23根据定子绕组3u、3v、3w的接线状态来向过电流切断电路22发送用于切换过电流切断值的切断值切换信号DS，来对过电流切断电路22切断过电流的控制所使用的过电流切断值的切换进行控制。
图3是用于对本发明的实施方式1所涉及的电动机驱动装置的三角形接线状态进行说明的图。图4是用于对图1所示的电动机的磁铁达到减磁的流程进行说明的图。在图3所示的三角形接线状态下，当因交流电源2的电压降低等而导致平滑电容器电压VDC降低的情况下，继电器电压VR也降低，在线圈35、36、37不流动某个值以上的电流，存在无法维持继电器15、16、17的接通、即无法维持三角形接线状态的情况。该情况下，即便在继电器15、16、17断开、切换为星形接线状态的情况下，逆变器13也将在三角形接线状态下供给的电流保持不变地供给至电动机3，并且在过电流切断电路22中进行使用了三角形接线状态的过电流切断值IS2的将过电流切断的控制。若控制电路23能够识别当前的接线状态，则能够从控制电路23向过电流切断电路22发送用于切换过电流切断值的切断值切换信号DS，但若因交流电源2的意外的电压降低而从三角形接线状态切换为星形接线状态，则控制电路23无法识别该切换。其结果是，过电流切断电路22继续保持三角形接线状态的过电流切断值IS2。因此，如图4所示，供给至电动机3的电流I1的值可能超过星形接线状态的过电流切断值IS1，电动机3的磁铁可能减磁。
在本实施方式中，电动机驱动装置1通过如后述那样执行检测继电器电压的降低并使逆变器停止的处理，由此即便在因意外的电压降低等而导致电源电压降低的情况下，也能够使电动机3的磁铁不减磁。
图5是图1所示的电动机驱动装置所执行的检测继电器电压的降低并使逆变器停止的处理的流程图。图6是用于对图1所示的电动机的磁铁不达到减磁的流程进行说明的图。
首先，控制电路23决定为以三角形接线状态运转电动机3(步骤S101)。
接下来，控制电路23向过电流切断电路22发送切断值切换信号DS，该切断值切换信号DS用于将过电流切断电路22所保持的过电流切断值切换为三角形接线状态的过电流切断值IS2(步骤S102)。接收到在步骤S102中发送出的切断值切换信号DS的过电流切断电路22保持三角形接线状态的过电流切断值IS2作为过电流切断值。
接下来，控制电路23向继电器驱动电路20发送用于将定子绕组3u、3v、3w的接线状态切换为三角形接线状态的继电器驱动信号DR(步骤S103)。接收到在步骤S103中发送出的继电器驱动信号DR的继电器驱动电路20将开关关闭，使继电器15、16、17的线圈35、36、37处于通电状态，使继电器15、16、17接通。
接下来，控制电路23向逆变器13发送逆变器驱动信号DI(步骤S104)。接收到在步骤S104中发送出的逆变器驱动信号DI的逆变器13根据逆变器驱动信号DI来控制各开关元件。
接下来，继电器电压检测电路21检测继电器电压VR(步骤S105)，对继电器电压VR是否比预先决定的阈值C降低进行判别(步骤S106)。
在步骤S106中的判别的结果为继电器电压VR未比阈值C降低时(在步骤S106中为否)，返回至步骤S105的处理。
在步骤S106中的判别的结果是继电器电压VR比阈值C降低时(在步骤S106中为是)，继电器电压检测电路21向停止电路24发送停止信号D1(步骤S107)。接收到在步骤S107中发送出的停止信号D1的停止电路24使逆变器13停止(步骤S108)。
根据图5所示的处理，如图6所示，在因交流电源2的意外的电压降低等而从三角形接线状态向星形接线状态切换之前，逆变器13停止，不向电动机3供给电流。由此，即便在因意外的电压降低等而导致电源电压降低的情况下，电动机3的磁铁也能够不减磁。
图7是用于对图1所示的电动机驱动装置中的平滑电容器电压与继电器电压的时滞进行说明的图。根据本实施方式，检测继电器电压VR，对继电器电压VR是否比阈值C降低进行判别而使逆变器13停止。继电器电压VR是通过DC/DC转换器19对平滑电容器电压VDC进行电压转换而生成的电压。如图7所示，在因交流电源2的电压降低等而导致平滑电容器电压VDC降低的情况下，继电器电压VR因经由DC/DC转换器19而不立即降低。即，平滑电容器电压VDC的降低与继电器电压VR的降低之间存在时滞，继电器电压与平滑电容器电压相比，电压不立即变低。根据本实施方式，由于将继电器电压VR作为检测对象，所以与将平滑电容器电压VDC作为检测对象并使用同一阈值C的情况相比，在交流电源2因瞬时电压降低等而立即恢复的情况下，能够提高不无益地使逆变器13停止即可的可能性。
实施方式2.
上述的实施方式1所涉及的电动机驱动装置能够应用于使空调机的压缩机或者风扇动作的电动机。在本实施方式中，对应用了实施方式1中说明的电动机驱动装置的空调机进行说明。
图8是表示本发明的实施方式2所涉及的空调机的结构的功能框图。图8所示的空调机200具备：电动机驱动装置1a、1b；电动机3a，被电动机驱动装置1a驱动；风扇201，通过电动机3a来进行动作；电动机3b，被电动机驱动装置1b驱动；以及压缩机202，通过电动机3b来进行动作。电动机驱动装置1a、1b与实施方式1中的电动机驱动装置1同样，电动机3a、3b与实施方式1中的电动机3同样。
风扇201通过电动机3a来进行动作，从而对于空调机200的被空调空间进行送风。压缩机202通过电动机3b来进行动作，从而使未图示的制冷剂回路的制冷剂循环。
图8中示出了具备电动机驱动装置1a以及电动机驱动装置1b的空调机200，但本发明并不限定于此，空调机200也可以构成为仅具备电动机驱动装置1a或者电动机驱动装置1b的任意一方。
以上的实施方式示出的结构表示本发明的内容的一个例子，还能够与其他公知的技术组合，在不脱离本发明主旨的范围内还能够省略以及变更结构的一部分。
附图标记说明：
1、1a、1b…电动机驱动装置；2…交流电源；3、3a、3b…电动机；3u、3v、3w…定子绕组；11…AC/DC转换器；12…平滑电容器；13…逆变器；14…接线状态切换部；15、16、17…继电器；18…中性点端子；19…DC/DC转换器；20…继电器驱动电路；21…继电器电压检测电路；22…过电流切断电路；23…控制电路；24…停止电路；25、26、27…触点板；35、36、37…线圈；45、46、47、55、56、57…触点；101、102、103、104…电阻；105…比较器；200…空调机；201…风扇；202…压缩机。

Claims (7)

1.一种电动机驱动装置，其特征在于，具备：
切换部，将电动机的定子绕组的接线状态切换为第1接线状态与第2接线状态中的任一个状态；
逆变器部，驱动所述电动机；以及
电源电压检测部，检测作为所述切换部的电源电压的第1电源电压，并在所述第1电源电压比阈值降低时将所述逆变器部停止。
2.根据权利要求1所述的电动机驱动装置，其特征在于，
在所述第1电源电压小于第1值时，所述切换部切换为所述第2接线状态侧，
在所述第1电源电压大于第1值时，所述切换部切换为所述第1接线状态侧，
所述阈值是大于所述第1值的值。
3.根据权利要求1或2所述的电动机驱动装置，其特征在于，
所述第1接线状态为三角形接线状态，
所述第2接线状态为星形接线状态。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的电动机驱动装置，其特征在于，
所述电动机驱动装置还具备过电流切断部，
在所述定子绕组处于所述第1接线状态时，若在所述逆变器部流动的电流超过第1切断值，则所述电流切断部将所述逆变器部停止，
在所述定子绕组处于所述第2接线状态时，若在所述逆变器部流动的电流超过比第1切断值小的第2切断值，则所述过电流切断部将所述逆变器部停止。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的电动机驱动装置，其特征在于，所述电动机驱动装置还具备：
第1电压转换部，将从交流电源供给的交流电压转换为直流电压而生成所述逆变器部的电源电压；和
第2电压转换部，对所述逆变器部的所述电源电压进行电压转换而生成所述第1电源电压。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的电动机驱动装置，其特征在于，
所述逆变器部具备：
逆变器，生成向所述电动机供给的电力；和
停止电路，接收来自外部的停止信号而使所述逆变器停止。
7.一种空调机，其特征在于，具备：
权利要求1～6中任一项所述的电动机驱动装置；和
电动机，被所述电动机驱动装置驱动。
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