CN113491065A - 电动机驱动装置以及空调机 - Google Patents

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Abstract

电动机驱动装置(1)具备：接线切换器(50)，具有与电动机(2)的绕组(2a～2c)连接的电磁接触器(51～53)，通过切换电磁接触器的状态来切换绕组的接线状态；逆变器(30)，经由接线切换器(50)对绕组(2a～2c)施加作为交流电压的输出电压；短路电路(80、90)，具有整流电路(81、91)及开关(82、92)；以及控制部(60)，控制电磁接触器(51～53)、逆变器(30)及开关(82、92)，其中，当将开关(82、92)设为接通时，由短路电路(80、90)和绕组(2a～2c)形成循环电路，在电动机的旋转动作过程中将逆变器(30)的输出电压设为零、并且由电动机的旋转动作产生的电流在循环电路中循环的期间，接线切换器(50)切换绕组(2a～2c)的接线状态。

Description

电动机驱动装置以及空调机
技术领域
本发明涉及电动机驱动装置以及空调机。
背景技术
根据室内环境来切换驱动压缩机的电动机的定子绕组的接线状态的空调机已经普及。另外，提出了在电动机的旋转动作过程中进行电动机的接线状态的切换的技术。例如，专利文献1提出如下方法：在电动机的旋转动作过程中控制逆变器的输出电压以使从逆变器流到电动机的电流为零的期间，执行由构成接线切换器的开关进行的切换动作，以切换绕组的接线状态。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-62888号公报
发明内容
发明所要解决的技术课题
然而，在专利文献1所记载的方法中，在由接线切换器进行的切换动作时，在开关的触点间产生与逆变器的线间电压相当的电位差，在触点间产生电弧。因此存在如下技术课题：在接线切换器容易产生由于触点磨损或触点熔焊等导致的故障。
本发明是为了解决上述以往的技术课题而做出的，目的在于提供即使在电动机的旋转动作过程中进行接线状态的切换，接线切换器也不会产生故障的电动机驱动装置以及具备该电动机驱动装置的空调机。
用于解决技术课题的技术方案
本发明的一个方案的电动机驱动装置的特征在于，具备：接线切换器，具有与电动机的绕组连接的电磁接触器，通过切换所述电磁接触器的状态来切换所述绕组的接线状态；逆变器，经由所述接线切换器对所述绕组施加作为交流电压的输出电压；短路电路，具有整流电路及开关；以及控制部，控制所述电磁接触器、所述逆变器及所述开关，其中，当将所述开关设为接通时，由所述短路电路和所述绕组形成循环电路(circulating circuit)，在所述电动机的旋转动作过程中将所述逆变器的所述输出电压设为零、并且由所述旋转动作产生的电流在所述循环电路中循环的期间，所述接线切换器切换所述绕组的所述接线状态。
另外，本发明的其它方案的空调机的特征在于，具备电动机和驱动所述电动机的上述电动机驱动装置。
发明效果
根据本发明，可以得到即使在电动机的旋转动作过程中进行接线状态的切换，接线切换器也不会产生故障的效果。
附图说明
图1为示出本发明的实施方式的空调机的结构例的概略图。
图2为将本发明的实施方式的电动机驱动装置与电动机及交流电源一同示出的概略布线图。
图3为示出实施方式的电动机驱动装置的工作的流程图。
图4的(A)及(B)为示出图3的步骤S20及S30的处理的详情的流程图。
图5为示出实施方式的电动机驱动装置的工作的时序图。
图6为示出在无传感器控制期间中，流过接线状态为Y接线的电动机的绕组和电动机驱动装置的接线切换器的电流的路径的图。
图7为示出在接线状态的切换准备期间中，流过接线状态为Y接线的电动机的绕组和电动机驱动装置的接线切换器的电流的路径的图。
图8为示出在接线状态的切换准备期间中，流过电动机的绕组和电动机驱动装置的短路电路的电流的路径的图。
图9为示出在接线状态的切换动作完成时，流过电动机的绕组和电动机驱动装置的短路电路的电流的路径的图。
图10为示出在逆变器的上支路为全相断开(OFF)、下支路为全相接通(ON)、短路电路的开关为断开的期间中，流过电动机的绕组和电动机驱动装置的电动机的旋转位置计算用的电流的路径的图。
图11为示出在无传感器控制期间中，流过接线状态为Δ接线的电动机的绕组和电动机驱动装置的接线切换器的电流的路径的图。
图12为用曲线图示出逆变器的输出电压为零时的电动机转速与电动机电流的关系的图。
图13为用曲线图示出电动机转速与电动机的制动转矩的关系的图。
图14为用曲线图示出将接线状态从Y接线切换为Δ接线的切换动作期间的电动机转速的图。
图15为示出实施方式的变形例的电动机驱动装置的工作的时序图。
图16为示出在逆变器稳定运行状态与下支路的全相接通状态之间设置的临时电压保护动作的例子的图。
附图标记
1：电动机驱动装置；2：电动机；2a、2b、2c：绕组；3：空调机；10：交流电源；20：转换器；21：电抗器；22：电容器；30：逆变器；31：上支路；32：下支路；40：电压检测部；50：接线切换器；51、52、53：电磁接触器；60：控制部；70：电流检测部；80、90：短路电路；81、91：整流电路；82、92：开关。
具体实施方式
以下参照附图说明本发明的实施方式的电动机驱动装置及空调机。以下的实施方式仅为例子，在本发明的范围内能够进行各种变更。
《1》空调机
图1为示出本发明的实施方式的空调机3的结构例的概略图。如图1所示，空调机3具备压缩制冷剂的压缩机901、四通阀902、室内的热交换器903、使制冷剂减压而膨胀的膨胀阀904、室外的热交换器905、驱动压缩机901的电动机2及驱动电动机2的电动机驱动装置1。这些构成要素构成制冷环路装置900。空调机3能够利用四通阀902的切换来进行制热运行或制冷运行。
在制热运行时，制冷剂被压缩机901加压并送出，沿以实线箭头所示的方向通过四通阀902，通过室内的热交换器903、膨胀阀904、室外的热交换器905及四通阀902并返回至压缩机901。在制热运行时，室内的热交换器903作为冷凝器发挥作用而进行放热，其结果是室内被制热，室外的热交换器905作为蒸发器发挥作用而进行吸热。
在制冷运行时，制冷剂被压缩机901加压并送出，沿以虚线箭头所示的方向通过四通阀902，通过室外的热交换器905、膨胀阀904、室内的热交换器903及四通阀902并返回至压缩机901。在制冷运行时，室外的热交换器905作为冷凝器发挥作用而进行放热，室内的热交换器903作为蒸发器发挥作用而进行吸热，其结果是室内被制冷。
电动机驱动装置1基于包括室内温度及设定温度等的来自外部的信息(也称为“室内环境”)对电动机2进行变速控制。另外，电动机驱动装置1基于室内环境来切换电动机2的接线状态。在本实施方式中，电动机驱动装置1在电动机2的旋转动作过程中切换接线状态。另外，在本实施方式中，说明接线状态在星形接线(即Y接线)与三角形接线(即Δ接线)之间被切换的例子。但是，接线状态的切换不限于Y接线与Δ接线之间的切换。例如，接线状态的切换也可以为绕组的匝数的切换。
此外，虽然本实施方式的电动机驱动装置1被用于压缩机用的电动机2的驱动，但也可以被用于如鼓风风扇用的电动机等其它用途的电动机的驱动。
《2》电动机控制装置
《2-1》结构
图2为将本发明的实施方式的电动机驱动装置1与电动机2及交流电源10一同示出的概略布线图。电动机驱动装置1从交流电源10接受电力，驱动电动机2。如图2所示，电动机驱动装置1具备转换器20、逆变器30、接线切换器50、控制部60和短路电路80、90。另外，电动机驱动装置1可以具备电抗器21、电容器22、电压检测部40和电流检测部70。此外，短路电路的数量不限于两个，也可以为3个以上。
转换器20将从交流电源10供给的交流电压变换为直流电压。转换器20为直流电压供给部。电压检测部40检测作为从转换器20输出的直流电压的母线电压。
逆变器30具有上支路31和下支路32。构成上支路31的U、V、W相的开关元件和构成下支路32的U、V、W相的开关元件通过从控制部60提供的控制信号Sr1～Sr6而被进行PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)控制。构成上支路31的开关元件和构成下支路32的开关元件为半导体开关元件。控制信号Sr1～Sr6也记载为控制信号Sr。逆变器30从转换器20接受作为母线电压的直流电压，输出期望频率的交流电压。逆变器30经由接线切换器50对电动机2的定子绕组(也简称为“绕组”)2a、2b、2c施加作为交流(AC)电压的输出电压。
电动机2为3相永磁体同步电动机。电动机2的U、V、W相的绕组2a～2c的端部被引出至电动机2的外部，连接于逆变器30和接线切换器50。
接线切换器50具有作为与电动机2的U、V、W相的绕组2a～2c连接的切换开关的电磁接触器51、52、53。电磁接触器51～53为触点以电磁方式进行开闭以切换状态的装置。电磁接触器51～53也被称为继电器、接触器等。接线切换器50通过切换电磁接触器51～53的触点间的连接状态来切换电动机2的绕组2a～2c的接线状态。在图2的例子中，通过接线切换器50的状态的切换，电动机2的绕组2a～2c的接线状态被切换为Y接线或Δ接线。
短路电路80、90分别具有使电流沿一个方向流过的整流电路81、91和开关82、92。整流电路81、91为由U、V、W相用的二极管构成的二极管整流电路。开关82、92优选为动作速度快的半导体开关元件。在开关82、92为接通时，在电动机2的旋转动作过程中由在绕组2a～2c中产生的反电动势产生的电流能够作为循环电流流过整流电路81、91和开关82、92。
控制部60基于由电压检测部40检测的母线电压、由电流检测部70测量的电流或这两者来控制逆变器30。控制部60例如能够确认流过与逆变器30的下支路32连接的电流检测用的分流电阻的电流波形并计算电动机2的旋转相位。控制部60向逆变器30提供控制信号Sr，向接线切换器50提供控制信号Sw，向短路电路80、90提供控制信号C1、C2。此外，控制部60可以具有作为存储程序的存储部的存储器和执行该程序的CPU(Central ProcessingUnit，中央处理单元)等处理器。
在停止由逆变器30执行的交流的输出电压的输出期间、即逆变器30的输出电压为零期间，通过将开关82、92设为接通，使由旋转动作过程中的电动机2的绕组2a～2c的反电动势产生的电流作为循环电流流过由短路电路80、90和绕组2a～2c形成的循环电路。在循环电流流动期间，接线切换器50切换电动机2的绕组2a～2c的接线状态。
通过像这样使开关82、92为接通(ON)、使上支路31及下支路32为全相断开(OFF)，流过电动机2的电流在作为包括短路电路80、90的路径的循环电路中循环，因此接线切换器50的电磁接触器51～53中不流过电流。因此，在对用于切换接线状态的接线切换器50的电磁接触器51～53的状态进行切换时，在电磁接触器51～53的触点间不产生电弧。因此，即使在不使电动机的旋转动作停止的情况下切换接线切换器50的电磁接触器51～53的状态，电磁接触器51～53也不产生故障。
《2-2》工作
图3为示出本实施方式的电动机驱动装置1的工作的流程图。在图3中，接线状态A和B为例如Y接线和Δ接线。但是接线状态A和B不限于Y接线和Δ接线。
如图3所示，首先，控制部60将电动机2的接线状态决定为A(步骤S1)，向接线切换器50发送控制信号Sw，从而将接线状态设为A。接下来，控制部60基于室内环境来决定电动机2的目标频率(步骤S2)。接下来，控制部60执行电动机2的起动控制处理，驱动电动机2(步骤S3)。之后，控制部60基于由电流检测部70求出的电流值，对电动机2进行无传感器控制。但是也可以是利用传感器检测电动机2的旋转位置，控制部60基于该检测值控制电动机2。
接下来，控制部60判定接线状态是否为A(步骤S5)。如果接线状态为A，则控制部60使处理从步骤S5前进至步骤S6，判定接线状态A是否为最优(步骤S6)。如果接线状态A为最优，则控制部60使处理从步骤S6前进至步骤S7，在接线状态A下对电动机2进行无传感器控制(步骤S7)。如果接线状态A不是最优，则控制部60使处理从步骤S6前进至步骤S20，在电动机2的旋转动作过程中将接线状态从A切换为B，在接线状态B下对电动机2进行无传感器控制(步骤S20)。步骤S20的处理的详情将在后面使用图4的(A)及图5来说明。
在步骤S5中，如果接线状态不是A，则控制部60使处理从步骤S5前进至步骤S8，判定接线状态B是否为最优(步骤S8)。如果接线状态B为最优，则控制部60使处理从步骤S8前进至步骤S9，在接线状态B下对电动机2进行无传感器控制(步骤S9)。如果接线状态B不是最优，则控制部60使处理从步骤S8前进至步骤S30，在电动机2的旋转动作过程中将接线状态从B切换为A，在接线状态A下对电动机2进行无传感器控制(步骤S30)。步骤S30的处理的详情将在后面使用图4的(B)及图5来说明。
之后，控制部60判定有无驱动停止信号(步骤S10)，如果有驱动停止信号，则使电动机2的工作停止。另外，如果没有驱动信号，则控制部60使处理从步骤S10返回至步骤S5。也就是说，在直到被输入驱动停止信号为止的期间，控制部60重复步骤S5～S10、S20、S30所示的处理。
图4的(A)及(b)为示出图3的步骤S20及S30的处理的详情的流程图。另外，图5为示出本实施方式的电动机驱动装置1的工作的时序图。此外，在图4的(A)及(b)和图5中，接线状态A和B为例如Y接线和Δ接线。但是接线状态A和B不限于Y接线和Δ接线。
如图4的(A)所示，在步骤S20中，控制部60输出接线状态的切换指令(图5中的时刻t1)，通过对逆变器30进行PWM控制来使电动机2的转速上升(步骤S201，图5中的时刻t2～t3)。
接下来，控制部60判定电动机2的转速是否超过预定的切换转速(步骤S202)。也就是说，控制部60使电动机2的转速增速，并判定转速是否达到过调制区域的切换转速。在电动机2的转速超过切换转速的情况下，控制部60使处理从步骤S202前进至步骤S203，将逆变器30的上支路31设为全相断开，将下支路32设为全相接通(步骤S203，图5中的时刻t3)。将上支路31设为全相断开是指将构成上支路31的U、V、W相的开关元件全部设为断开。将下支路32设为全相接通是指将构成下支路32的U、V、W相的开关元件全部设为接通。此时，逆变器30的输出电压的值为零，施加至电动机2及接线切换器50的电压的值也为零。在转速为切换转速以下的情况下，控制部60使处理从步骤S202返回至步骤S201。
接下来，控制部60将短路电路80、90的开关82、92设为接通(步骤S204，图5中的时刻t4)。在将短路电路80、90的开关82、92设为接通时，逆变器30的输出电压的值为零。
接下来，控制部60将逆变器30的上支路31设为全相断开并将下支路32设为全相断开(步骤S205，图5中的时刻t5)。将下支路32设为全相断开是指将构成下支路32的U、V、W相的开关元件全部设为断开。
接下来，控制部60控制接线切换器50，将接线状态从A切换为B(步骤S206，图5中的时刻t6～t7)。也就是说，由接线切换器50执行的接线状态的切换是在逆变器30的上支路31为全相断开、下支路32为全相断开、短路电路80、90的开关82、92为接通时执行的。
接下来，控制部60将逆变器30的上支路31设为全相断开，将下支路32设为全相接通(步骤S207，图5中的时刻t8)。
接下来，控制部60将短路电路80、90的开关82、92设为断开(步骤S208，图5中的时刻t9)。
接下来，控制部60计算电动机2的旋转位置(步骤S208，图5中的时刻t10～t11)。也就是说，控制部60在切换动作完成后，将短路电路80、90的开关82、92的状态从接通切换为断开，基于从逆变器30的下支路32供给的电流计算电动机2的相位。控制部60依据计算出的相位信息，在不使电动机2的旋转动作停止的情况下，将电动机2从作为无控制状态的自由旋转状态切换为无传感器控制状态。控制部60在接线状态B下对电动机2进行无传感器控制(步骤S209，图5中的时刻t11以后)。
图4的(B)所示的步骤S301～S310的处理与图4的(A)所示的步骤S201～S210的处理是同样的。
图6为示出在无传感器控制期间(例如在图5中的时刻t3之前)中，流过接线状态为Y接线的电动机2的绕组2a～2c和电动机驱动装置1的接线切换器50的电流的路径的图。图6示出例如图3的步骤S7和图4的(A)的步骤S201中的电流的路径。在图6中，用作为3重线的粗线示出了接线状态为Y接线的电动机2根据基于由电流检测部70得到的电流值计算出的电动机2的旋转位置而被进行无传感器控制时的、在逆变器30下游侧的电流的路径。
图7为示出在接线状态的切换准备期间(例如图5中的时刻t3)中，流过接线状态为Y接线的电动机2的绕组2a～2c和电动机驱动装置1的接线切换器50的电流的路径的图。图7示出例如图4的(A)的步骤S203中的电流的路径。在图7中，用作为3重线的粗线示出了接线状态为Y接线的电动机2在逆变器30的上支路31为全相断开、下支路32为全相接通时的、在逆变器30下游侧的电流的路径。
图8为示出在接线状态的切换准备期间(例如图5中的时刻t5)中，流过电动机2的绕组2a～2c和电动机驱动装置1的短路电路80、90的电流的路径的图。图8示出例如图4的(A)的步骤S205中的电流的路径。在图8中，用作为3重线的粗线示出了短路电路80、90的开关82、92为接通时的、流过电动机2的绕组2a～2c和短路电路80、90的电流路径。如图8所示，使开关82、92为接通，使上支路31及下支路32为全相断开，从而流过电动机2的电流按照包括短路电路80、90的路径而循环，因此接线切换器50的电磁接触器51～53中不流过电流。
图9为示出在切换接线状态的切换期间(例如图5中的时刻t7)中，流过电动机2的绕组2a～2c和电动机驱动装置1的短路电路80、90的电流的路径的图。图9示出例如图4的(A)的步骤S206中的电流的路径。在图9中，用作为3重线的粗线示出了短路电路80、90的开关82、92为接通时的、流过电动机2的绕组2a～2c和短路电路80、90的电流路径。如图9所示，使开关82、92为接通，使上支路31及下支路32为全相断开，从而流过电动机2的电流按照包括短路电路80、90的路径而循环，因此接线切换器50的电磁接触器51～53中不流过电流。因此，在对用于切换接线状态的接线切换器50的电磁接触器51～53的状态进行切换时，在电磁接触器51～53的触点间不产生电弧。因此，接线切换器50的电磁接触器51～53不产生故障。
图10为示出在逆变器30的上支路31为全相断开、下支路32为全相接通、短路电路80、90的开关82、92为断开的期间(例如图5中的时刻t9)中，流过电动机2的绕组2a～2c和电动机驱动装置1的电动机2的旋转位置计算用的电流的路径的图。在图10中，用作为3重线的粗线示出例如图4的(A)的步骤S209中的电流的路径。在图10中，逆变器30的下支路32为全相接通，并且逆变器30的上支路31为全相断开，从而在下支路32与电动机2之间形成有电流路径。因此，确认流过与逆变器30的下支路32连接的电流检测用的分流电阻的电流波形，能够计算电动机2的旋转相位。
图11为示出在无传感器控制期间(例如在图5中的时刻t11之后)中，流过接线状态为Δ接线的电动机2的绕组2a～2c和电动机驱动装置1的接线切换器50的电流的路径的图。图11示出例如图4的(A)的步骤S210中的电流的路径。在图11中，用作为3重线的粗线示出了接线状态为Δ接线的电动机2根据基于由电流检测部70得到的电流值计算出的电动机2的旋转位置而被进行无传感器控制时的、在逆变器30下游侧的电流的路径。
图12为用曲线图示出逆变器30的输出电压为零时的作为电动机2的转速的电动机转速与作为流过电动机2的电流的电动机电流的关系的图。也就是说，图12的曲线图示出将逆变器30的输出电压设为零时的电动机2的电流峰值相对于转速的特性。已知永磁体同步电动机的电压方程式用以下的式1来表示。
[数学式1]
Figure BDA0003216650770000111
在此，Vd、Vq表示dq轴电压，Id、Iq表示dq轴电流，ω表示电角度频率，R表示绕组电阻，Ld、Lq表示dq轴电感，
Figure BDA0003216650770000112
表示感应电压常数。
在本实施方式中，因为在逆变器30的输出电压为零时执行由接线切换器50执行的接线状态的切换，所以Vd＝Vq＝0。因此，d轴电流Id与q轴电流Iq用以下的式(2)及(3)来表示。
[数学式2]
Figure BDA0003216650770000113
Figure BDA0003216650770000114
另外，电动机转矩τm用以下的式(4)来表示。
[数学式3]
Figure BDA0003216650770000121
由于电动机常数
Figure BDA0003216650770000122
为固定值，根据上述式(2)至(4)，可知电动机2的dq轴电流Id、Iq根据电动机2的转速ω而变化，电动机转矩τm根据dq轴电流Id、Iq而变化。另外，电动机电流的峰值Ip能够用以下的式(5)表示。
[数学式4]
Figure BDA0003216650770000123
根据式(5)，在横轴为表示电动机转速的坐标轴、纵轴为表示电动机电流的电流峰值Ip的坐标轴的坐标系中，得到图12所示的电动机转速-电动机电流的特性曲线图。根据图12可知，在使逆变器30的输出电压为零的情况下，当电动机2的转速变高时，电动机电流收敛为一定值。
图13为用曲线图示出电动机转速与电动机2的制动转矩T(＝τb)的关系的图。图13中，在横轴表示电动机转速、纵轴表示电动机2的制动转矩T的坐标系中，示出电动机2的制动转矩T相对于电动机转速的特性。根据图13可知，随着电动机转速变大，逆变器30的输出电压为零时的电动机2的制动转矩T变小。电动机转速的变化Δω能够用以下的式(6)表示。
[数学式5]
Figure BDA0003216650770000124
在此，τm表示电动机转矩，τl表示负载转矩，J表示惯性。
当将逆变器30的输出电压设为零时，电动机转矩τm为制动转矩τb。也就是说，当将逆变器30的输出电压控制为零时，τm＝－τb成立。因此，根据式(6)可知，电动机转速越增加，则制动转矩τb越变小，电动机转速的变动Δω越变小。
在本实施方式的电动机驱动装置1中，由于进行将逆变器30的输出电压设为零的控制，因此不论逆变器30的电压调制率如何，都能够实现将输出电压设为零的控制。因而，如果在电动机2能够以更高速进行旋转的过调制区域实施将逆变器30的输出电压设为零的控制，则能够抑制电动机2的转速的降低，其结果是能够在不使电动机2的旋转动作停止的情况下(即不停机地)切换电动机2的接线状态。
通过像这样使开关82、92为接通(ON)、使上支路31及下支路32为全相断开(OFF)，流过电动机2的电流在作为包括短路电路80、90的路径的循环电路中循环，因此接线切换器50的电磁接触器51～53中不流过电流。因此，在对用于切换接线状态的接线切换器50的电磁接触器51～53的状态进行切换时，在电磁接触器51～53的触点间不产生电弧。因此，即使在不使电动机的旋转动作停止的情况下切换接线切换器50的电磁接触器51～53的状态，电磁接触器51～53也不产生故障。
图14为用曲线图示出将接线状态从Y接线切换为Δ接线时的电动机2的转速的变化的图。如图14所示，通过在将电动机2的转速加速至高速区域(即过调制区域)之后的期间、即制动转矩τb小的期间，进行将逆变器30的输出电压设为零的控制，能够减少电动机2的转速的降低。换言之，能够使图14的时刻t5～t8所示的示出电动机转速降低的线段的下降斜率变缓。
进而，在本实施方式中，能够将逆变器30的输出电压设为零以执行过调制区域中的电动机2的接线切换。因此，能够实现比以往方式更高速旋转下的接线切换动作。因此，适用于过调制区域设定于低转速的电动机，即使是由于负载转矩大而在切换动作过程中电动机转速下降至零附近的电动机，也能够在不使电动机的旋转停止的情况下(即不停机地)切换电动机的接线状态。
《2-3》变形例
图15为示出本实施方式的变形例的电动机驱动装置的工作的时序图。关于在时刻t3～t3a执行临时电压保护动作这点，图15与图5所示的时序图不同。图16为示出在逆变器30的稳定运行状态(在时刻t3之前)与下支路32的全相接通状态(时刻t3a之后)之间设置的临时电压保护动作的例子的图。也就是说，在图16所示的例子中，在逆变器30的下支路32的接通输出时、即图15中的时刻3～t3a的期间中，用PWM信号控制逆变器30的下支路32的开关元件。通过像这样进行控制，能够抑制在PWM全相断开时在一次电压侧即电容器22侧流过急剧的再生电流。据此，能够抑制作为一次电压侧的结构的电容器22等的故障的发生。
《2-4》效果
根据本实施方式，通过将短路电路80、90的开关82、92设为接通以形成流过循环电流的电路，并使上支路31及下支路32这两者为全相断开，从而流过电动机2的电流在作为包括短路电路80、90的路径的循环电路中循环，电磁接触器51～53中不流过电流。因此，在对用于切换接线状态的电磁接触器51～53的状态进行切换时，在电磁接触器51～53的触点间不产生电弧。因此，即使在不使电动机的旋转动作停止的情况下切换接线切换器50的电磁接触器51～53的状态，电磁接触器51～53也不产生故障。
另外，根据本实施方式，因为在电动机2以高速进行旋转的过调制区域实施将逆变器30的输出电压设为零的控制，所以能够在不使电动机2的旋转动作停止的情况下切换电动机2的接线状态。
另外，根据本实施方式，因为控制部60在继续将上支路31设为全相断开的状态下将下支路32的全相接通，并且在将短路电路80、90的开关82、92设为断开的期间(例如在图5中的时刻t9之后)重启无传感器控制，所以能够在重启逆变器30的PWM控制时(例如图5中的时刻t11)，立即执行无传感器控制。

Claims (11)

1.一种电动机驱动装置，具备：
接线切换器，具有与电动机的绕组连接的电磁接触器，通过切换所述电磁接触器的状态来切换所述绕组的接线状态；
逆变器，经由所述接线切换器对所述绕组施加作为交流电压的输出电压；
短路电路，具有整流电路及开关；以及
控制部，控制所述电磁接触器、所述逆变器及所述开关，
其中，当将所述开关设为接通时，由所述短路电路和所述绕组形成循环电路，
在所述电动机的旋转动作过程中将所述逆变器的所述输出电压设为零、并且由所述旋转动作产生的电流在所述循环电路中循环的期间，所述接线切换器切换所述绕组的所述接线状态。
2.根据权利要求1所述的电动机驱动装置，其中，
所述逆变器将所述输出电压设为零的动作以及将所述开关设为接通的切换是在将所述电动机的转速增速至所述逆变器的过调制区域后执行的。
3.根据权利要求1或2所述的电动机驱动装置，其中，
所述逆变器具有上支路的开关元件和下支路的开关元件，
所述短路电路的所述开关从断开向接通的切换是在将所述上支路的开关元件设为断开、将所述下支路的开关元件设为接通的切换准备期间执行的。
4.根据权利要求1或2所述的电动机驱动装置，其中，
所述逆变器具有上支路的开关元件和下支路的开关元件，
所述短路电路的所述开关从断开向接通的切换是在将所述上支路的开关元件设为断开、对所述下支路的开关元件进行PWM控制的保护动作期间之后，在继续将所述上支路的开关元件设为断开的状态下将所述下支路的开关元件设为接通的切换准备期间执行的。
5.根据权利要求3或4所述的电动机驱动装置，其中，
所述逆变器将所述输出电压设为零的动作是通过如下方法执行的：在将所述上支路的开关元件设为断开、将所述下支路的开关元设为接通的期间之后，在继续将所述上支路的开关元件设为断开的状态下将所述下支路的开关元件设为断开。
6.根据权利要求5所述的电动机驱动装置，其中，
所述短路电路的所述开关从接通向断开的切换是在继续将所述上支路的开关元件设为断开的状态下将所述下支路的开关元件设为断开的期间之后，在继续将所述上支路的开关元件设为断开的状态下将所述下支路的开关元件设为接通的期间执行的。
7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的电动机驱动装置，其中，
还具备电流检测部，该电流检测部检测从所述逆变器供给至所述电动机的电流，
所述控制部执行基于由所述电流检测部检测出的电流来控制所述逆变器的无传感器控制。
8.根据权利要求6所述的电动机驱动装置，其中，
还具备电流检测部，该电流检测部检测从所述逆变器供给至所述电动机的电流，
在继续将所述上支路的开关元件设为断开的状态下将所述下支路的开关元件设为接通并且将所述短路电路的所述开关设为断开的期间，所述控制部重启无传感器控制。
9.根据权利要求1至8中的任意一项所述的电动机驱动装置，其中，
所述接线切换器将所述接线状态从Y接线切换为Δ接线或者从Δ接线切换为Y接线。
10.根据权利要求1至9中的任意一项所述的电动机驱动装置，其中，
所述短路电路的所述开关为半导体开关元件。
11.一种空调机，具备：
电动机；以及
权利要求1至10中的任意一项所述的电动机驱动装置，驱动所述电动机。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7112037B2 (ja) * 2019-06-24 2022-08-03 三菱電機株式会社 空気調和装置および空気調和システム

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008182783A (ja) * 2007-01-23 2008-08-07 Yaskawa Electric Corp ３相交流電動機の巻線切替装置及び切替方法
JP2009273348A (ja) * 2008-04-07 2009-11-19 Mitsubishi Electric Corp 電動機駆動装置および冷凍空気調和装置ならびに電動機駆動方法
JP2011199974A (ja) * 2010-03-18 2011-10-06 Toyota Central R&D Labs Inc 動力伝達装置
US20130271056A1 (en) * 2010-11-05 2013-10-17 Lti Drives Gmbh Pitch motor drive circuit which can operate in emergency mode
CN104412049A (zh) * 2012-06-29 2015-03-11 三菱电机株式会社 热泵装置、热泵系统、空调机和制冷机
WO2018163363A1 (ja) * 2017-03-09 2018-09-13 三菱電機株式会社 電動機の駆動装置および冷凍サイクル適用機器
WO2019030842A1 (ja) * 2017-08-09 2019-02-14 三菱電機株式会社 電動機の駆動装置及び冷凍サイクル装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006033954A (ja) 2004-07-14 2006-02-02 Fujita Corp 電動機の始動装置
JP4722069B2 (ja) 2007-03-15 2011-07-13 三菱電機株式会社 電動機駆動装置および電動機駆動方法並びに冷凍空調装置
JP2013062888A (ja) 2010-01-18 2013-04-04 Yamaha Motor Co Ltd 鞍乗型車両
JP6009834B2 (ja) * 2012-06-22 2016-10-19 株式会社東芝 駆動装置及び電動機の巻線切り換え方法
JP6493164B2 (ja) * 2015-11-06 2019-04-03 株式会社デンソー 回転電機駆動システム
WO2019026282A1 (ja) * 2017-08-04 2019-02-07 三菱電機株式会社 電動機駆動装置および空気調和機
EP3667897A4 (en) * 2017-08-08 2020-10-07 Mitsubishi Electric Corporation ELECTRIC MOTOR AND AIR CONDITIONER DRIVE DEVICE

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008182783A (ja) * 2007-01-23 2008-08-07 Yaskawa Electric Corp ３相交流電動機の巻線切替装置及び切替方法
JP2009273348A (ja) * 2008-04-07 2009-11-19 Mitsubishi Electric Corp 電動機駆動装置および冷凍空気調和装置ならびに電動機駆動方法
JP2011199974A (ja) * 2010-03-18 2011-10-06 Toyota Central R&D Labs Inc 動力伝達装置
US20130271056A1 (en) * 2010-11-05 2013-10-17 Lti Drives Gmbh Pitch motor drive circuit which can operate in emergency mode
CN104412049A (zh) * 2012-06-29 2015-03-11 三菱电机株式会社 热泵装置、热泵系统、空调机和制冷机
US9746216B2 (en) * 2012-06-29 2017-08-29 Mitsubishi Electric Corporation Heat pump device, heat pump system, air conditioner, and freezer
WO2018163363A1 (ja) * 2017-03-09 2018-09-13 三菱電機株式会社 電動機の駆動装置および冷凍サイクル適用機器
WO2019030842A1 (ja) * 2017-08-09 2019-02-14 三菱電機株式会社 電動機の駆動装置及び冷凍サイクル装置

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