JP2004064904A - Power supply device and motor control device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は交流電力を直流電力に変換する電源装置に係り、特に交流電源半周期に一回もしくは複数回の短絡動作で電源電流波形を正弦波状に制御して力率改善を行う電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
交流電源の電源半周期に一回の短絡動作を行って入力電流波形を正弦波状に制御し力率改善を行う電源装置が、特開2002−101550号公報に開示されている。特開2002−101550号公報には力率改善方法と、全波整流回路と倍電圧整流回路を切り替える回路構成の電源装置が記載されていて、前記電源装置の過電圧や過電流時の保護動作が記載されている。
【0003】
前記従来技術では、整流回路出力側の直流電流や短絡回路の電流の値が所定値を超えたら短絡動作を停止し、短絡回路を過電流から保護し、同時に整流回路構成を全波整流回路に切り替え、空調機用モータ制御装置などのシステムを初期状態に戻す処理を記載している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
前記特開2002−101550号公報に記載の従来技術では、交流電源の異常時のように電源周期が検出できない場合の保護方法や、交流電源の異常検出方法については記載がない。言い換えると、前記従来技術のように交流電源の電源周期(零クロス信号)に同期して短絡回路の短絡動作を行う力率改善方法では、交流電源の電源周期(零クロス信号)が正しく得られていることを前提にしているために、誤った電源周期(零クロス信号)を基に短絡動作を行うと過電流や短絡回路の破壊等の不都合を招く。
【0005】
一般的に過電流時の保護は速い動作が要求されるため、過電流検出回路も瞬時に動作する設定となっている。このため、外来ノイズ等の影響を受けやすく誤検出する可能性が大きい。しかし、前記従来技術では、過電流検出回路の誤検出時の誤動作防止については考慮されていない。
【0006】
さらに、前記従来技術では過電流保護動作を行うと同時に空調機用モータ制御装置などのシステムを初期状態に戻しているが、過電流保護動作が動作するたびに初期状態に戻っていてはシステムの動作を継続できない。空調機用モータ制御装置を例に説明すると、いったん過電流保護動作が動作すると、モータ制御装置はモータを停止(初期状態に設定)させ再度起動を行うが、空調機の圧縮機駆動用モータ制御装置では圧縮機の負荷(圧力)をバランスさせるため3分間停止する。このため、空調機は3分間仕事をしないことになり、使用者に不快感を与える。
【0007】
本発明の目的は交流電源の異常を検出し短絡動作を停止する電源装置を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の電源装置は、交流電源の異常を正しく検出する。交流電源の異常には瞬停,停電,周波数変動,電圧変動がある。さらに、日本の場合、商用交流電源の周波数は50Hzと60Hzとがあるので、電源周波数の検出と自動認識(設定)も必要である。
【0009】
本発明の電源装置は、交流電源の零クロス点を検出する零クロス検出回路からの零クロス信号の入力周期を測定し入力周期が所定値、例えば60Hz電源の場合8.333ms 、50Hz電源の場合10ms、もしくは所定の範囲、例えば60Hz電源の場合8.3ms から8.36ms 、50Hz電源の場合9.96msから10.04ms以外の場合に短絡回路の短絡動作を停止する。
【0010】
本発明の電源装置は、零クロス信号の入力信号の入力周期が変化したときに短絡回路の短絡動作を停止する。
【0011】
本発明の電源装置は、零クロス信号の入力信号が所定の時間入力されないときに短絡回路の短絡動作を停止する。
【0012】
本発明の電源装置は、零クロス信号の入力時点から第1の所定時間以降第2の所定時間までの範囲に零クロス信号の入力がない時に短絡回路の短絡動作を停止する。
【0013】
本発明の電源装置は、零クロス信号の入力時点から所定の時間だけ次の零クロス信号の入力を受け付けない。
【0014】
本発明の電源装置は、零クロス信号の入力時点から第1の所定時間以降第2の所定時間までの範囲に前記零クロス信号の入力が無いと、零クロス信号が異常であると判断し零クロス信号を受け付けない。
【0015】
本発明の電源装置は、検出した零クロス信号の入力周期から所定値もしくは所定の範囲を決定することにより自動的に電源の周期(周波数)を設定できる。
【0016】
本発明の電源装置は、電源に異常があるときには短絡回路の短絡動作を速やかに停止し、交流電源の異常による誤動作を防止できる。
【0017】
本発明の電源装置は、短絡回路が短絡している期間にのみ過電流検出信号を受け付け、システム停止を含む過電流保護動作を行う。
【0018】
本発明の電源装置は、前記保護動作の動作時間を積算もしくは動作回数をカウントし、その値が所定値に達したところでシステムを停止もしくはシステムに異常信号を出力する。また、本発明の電源装置は、前記カウントを保護動作が連続的に続いた期間もしくは回数として、システムの停止頻度を最小限に抑える。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電源装置について、図面を用いて詳しく説明する。各図面の同じ符号は同じ構成要素を示す。
【0020】
本実施例の電源装置は、交流電源の電源半周期に1回もしくは複数回リアクトルを介して交流電源を短絡し、電源の力率を改善する。図1に本実施例の電源装置13を示す。図1は、電源装置13のインバータ回路7に空調機圧縮機駆動用のモータ8を接続した空調機の圧縮機駆動用モータの制御装置の場合の回路構成を示す。
【0021】
図1に示す本実施例の電源装置13は交流電源1の一方の端子に接続されたリアクトル2と、リアクトル2を介して交流電源1を短絡するように接続した短絡回路3と、リアクトル2を介して接続している、交流を直流に変換する整流回路4と、整流回路4を全波整流回路構成と倍電圧整流回路構成とに切替える切替スイッチ5と、平滑回路6とを備えており、短絡回路3と切替スイッチ5は、制御回路9が出力する短絡信号3Sと切替信号5Sとによって動作する。
【0022】
図1に示すように、制御回路9には、交流電源1の電圧がゼロになる零クロス点を検出する零クロス検出回路10が出力する零クロス信号10Sと、電源装置13に流入する電流を検出する入力電流検出回路11が出力する入力電流値11Sとが入力される。前記各信号は短絡回路3と、切替スイッチ5とを制御するために使用する。
【0023】
短絡回路3は双方向に電流が流せる双方向スイッチであり、本実施例ではダイオードブリッジ回路と、IGBTやパワーMOSFETなどの電力半導体スイッチング素子とを備えている。切替スイッチ5も短絡回路3と同様に双方向スイッチであり、本実施例ではパワーリレーである。平滑回路6は図1に示すように平滑コンデンサを直列接続しており、中間点が切替スイッチ5に接続していて、切替スイッチ5で全波整流回路構成と倍電圧整流回路構成とに切り替える。
【0024】
モータ8の回転数制御は制御回路9内のソフトウエア処理で行い、PWM信号7Sでインバータ回路7を駆動する。本実施例ではモータ制御の方法についての詳細な説明は省略するが、インバータ回路7に流入する直流電流を抵抗12Aと直流電流検出回路12とで検出し、その出力である直流電流値12Sを制御回路9に入力してモータ8に流れるモータ電流を再現し、そのモータ電流情報を基にベクトル制御を行って、モータの回転数とトルクとを制御する。
【0025】
次に図2と、図3とを用いて本実施例の電源回路の力率改善動作と短絡信号の発生方法を説明する。図2は交流電源1の電源電圧と入力電流と、零クロス信号10Sと、短絡信号3Sとの時間変化を示した波形図である。以下、本実施例では電源周波数の半周期に一回短絡動作を行う場合を説明するが、電源周波数の半周期に複数回短絡動作をする場合も同様である。
【0026】
図2に示すように零クロス信号10Sは、電源電圧の零点で「H」と「L」とが反転する矩形波信号であり、信号が反転するエッジ部分が零クロス点である。短絡信号3Sは、零クロス信号10Sのエッジ部分を基準にディレイ時間Td,パルス幅Tpとなるパルスである。ここで、ディレイ時間Tdとは零クロス点(基準点)から短絡動作を開始するまでの時間、パルス幅Tpとは短絡している時間を示す。短絡信号3Sで短絡回路3を動作させると、図2に示すように電源装置13の入力電流の通流幅が増加するので力率が向上する。
【0027】
本実施例の制御回路9は市販のシングルチップマイクロコンピュータ(以下マイコンと呼ぶ)を用い、全ての処理をソフトウエアで処理した。図3に、零クロス信号10Sと、前記マイコン内のフリーランタイマの値と、このフリーランタイマ値と逐次比較を行い一致した時に割込を発生するアウトプットコンペアマッチレジスタ(以下OPレジスタと呼ぶ)の値と、短絡信号3Sとを時系列に示す。
【0028】
時刻T0で零クロス信号10Sが反転すると、第1の割込処理によりOPレジスタにディレイ時間TdのデータD0が書き込まれる。時刻T1でフリーランタイマの値とOPレジスタの値とが一致して第2の割込処理が起動され、短絡信号3Sを「H」出力すると同時に前記OPレジスタにパルス幅TpのデータD1が書き込まれる。
【0029】
時刻T2では再度フリーランタイマの値とOPレジスタの値とが一致して第3の割込処理が起動され短絡信号3Sを「L」出力にする。この後は、再度零クロス信号10Sの反転が発生するまで短絡信号3Sは「L」出力を維持する。ここで、短絡信号3Sは「H」が短絡、「L」が開放を意味する。前記動作を零クロス信号10Sが入力(反転)する度に繰り返して電源周波数の半周期毎に所定の短絡動作を続ける。
【0030】
本実施例の電源装置13が交流電源1の異常を検出し、短絡動作を停止する保護方法を説明する。図4は、交流電源1の電源電圧波形と電源電圧から作成される零クロス信号10Sと、零クロス信号10Sの入力に応じて動作する割込処理の動作を禁止する割込マスク信号とを示し、瞬停や重畳ノイズなどで電圧歪みが生じて零クロス信号10Sにチャタリングが発生した場合を示す。図4に示すように零クロス信号10Sがチャタリングを起こすと、割込処理が続けて起動され所定のタイミングの短絡動作ができなくなり過電流等を発生するおそれがある。
【0031】
そこで、図4に示すように、零クロス信号10Sの入力(反転)後の一定時間、零クロス信号に伴う割込処理を実行しない、言い換えると、割込マスク時間Tmの間、零クロス信号10Sを受け付けない割込マスク信号を発生する。割込マスク信号処理により、電源環境が悪くても零クロス信号の誤検出による短絡動作の誤動作を無くし、過電流発生やシステム停止を予防し、正規の動作を維持できる。なお、零クロス検出回路10の出力特性が悪く零クロス信号10Sがチャタリングを起こす回路構成である場合にも前記割込マスク信号処理が有効である。
【0032】
図5を用いて、零クロス信号10Sが所定の周期で正しく制御回路9に入力されているかどうかを監視する方法を説明する。日本国内では、商用交流電源の電源周波数は50Hzと60Hzであるが、この周波数が極端に変動することは皆無である。本実施例では、瞬停や雷サージ等により零クロス信号10Sが所定の周期以外で発生した場合の誤動作を主に防止する。
【0033】
商用交流電源の電源周波数は安定しているので、いったん電源周波数が検出できれば、その後は決まった周期で零クロス信号10Sが入力されるはずである。そこで、零クロス信号10Sが入力された図5のA点から次に零クロス信号10Sが入力されるC点までの周期(時間)を測り、その周期が電源周波数の周期もしくはその付近の周期になっているかを確認し、そうでない場合は短絡信号3Sを停止(「L」出力)にする。あるいは、零クロス信号10Sが入力されたA点の時刻から次に零クロス信号10Sが入力される予定のC点の時刻もしくはその付近の時刻(B点からD点)のみ前記零クロス信号10Sの入力を受け付けてもよい。これらの方法によって、所定の周期もしくは時刻以外に入る誤った零クロス信号10Sやノイズなどを排除できる。
【0034】
図6に示すフローチャートを用いて零クロス信号10Sの前記異常判定方法を説明する。図6(あ)のステップで図5のAに示す零クロス信号10Sの入力時刻A点から、図5のCに示す次回入力時刻C点までの時間間隔を測定し、ステップ(い)でその時間間隔(周期)が8.333ms(1/60Hz/2(s))、あるいは10ms(1/50Hz/2(s))に一致、あるいは、実際には電源周波数は50Hz,60Hzの何れの場合にも±0.2Hz 程度の変動があるのでその変動を含んだ8.30ms〜8.36msの範囲、あるいは9.96ms〜10.04ms の範囲になっているかどうかを判断する。Yesであれば正常動作と判定してステップ(う),ステップ(え)へ進み、Noであれば異常動作と判定してステップ(お)に進み短絡動作を停止させる。ここで、ステップ(う)で測定した周期を用いて電源が50Hzか60Hzかを判断すれば自動的に電源周波数の検出ができる。
【0035】
また、設置場所が固定されれば商用交流電源の電源周波数は固定されるので、動作中に電源周波数が変化することはないので、電源周期が変化すること自体が電源異常である。従って、動作中に前記測定周波数が変わった場合にも短絡動作を停止する。これにより、偶然比較値(周期)と同じようなタイミングで入力した誤信号による異常動作も予防できる。図7にこの場合のフローチャートを示す。
【0036】
図8を用いて、零クロス信号10Sが所定の周期で正しく入力されているかどうかを監視する方法を説明する。零クロス信号10Sの入力時刻A点から時刻B点までの期間と、時刻D点以降の期間には、零クロス信号10S入力を受け付けないようにする。言い換えると、時刻B点から時刻D点の範囲のみ零クロス信号10Sの入力を許可しそれ以外は許可しない。もしくは、零クロス信号10Sの入力が許可された時間範囲に零クロス信号10Sの入力がない場合は短絡動作を停止する。図8では電源周波数が50Hzの場合を例に、ある程度の周波数変動に対応できるように、時刻A点から時刻B点までの時間幅T55を電源周波数55Hzの半周期相当に設定、時刻A点から時刻D点までの時間幅T45を電源周波数45Hzの半周期相当に設定したものである。電源周波数がf(Hz)の場合には、前記のようにf±0.1f の範囲に図8の時刻A点からの時間幅を決めればよい。
【0037】
図9は零クロス信号10Sと、短絡信号3Sと、零クロス信号10Sの入力状態から短絡動作を許可/停止する短絡動作許可信号と、電源異常状態が連続的に続いたときに上位システムに異常を知らせる電源異常信号との関係をタイミングチャートに示す。図9は電源周波数50Hzで動作中に、時刻T2で停電が発生し時刻T2以降零クロス信号10Sの入力がない状態を示す。
【0038】
この場合、時刻T2までは正しく零クロス信号10Sが入力されているので短絡信号3Sは出力されるが、時刻T3では零クロス信号10Sが入力されないので短絡動作を停止する。その後時刻T5になっても零クロス信号10Sが入力されない場合、引き続き短絡動作を停止すると同時に電源異常信号を上位システムに知らせる。本実施例では圧縮機を駆動するモータの運転を停止する。ここで、時刻T5とは最後の零クロス信号10S入力時刻T2から予め設定されている時間Tw経過した時刻である。本実施例では電源周期の3倍に設定した場合を示す。これにより零クロス信号10Sの入力が所定時間以上無いときに短絡動作を停止し、同時に上位システムに異常を知らせてシステムを停止できる。また、零クロス検出回路10が故障した場合にも同様に動作するので、零クロス検出回路の異常判定に使用できる。
【0039】
図10を用いて過電流検出回路の誤検出に伴う過電流保護動作の誤動作防止方法を説明する。図10は零クロス信号10Sと、短絡信号3Sと、図1の入力電流検出回路11内で検出する過電流検出信号と、マイコン内部で使用している過電流フラグと、過電流カウンタ(過電流保護動作回数をカウント)と、上位システムに知らせる過電流エラー信号との関係を示すタイミングチャートである。図10は過電流信号に外来ノイズが重畳している状態を示し、「F」と示す信号が誤検出信号、「T」と示す信号が正規の過電流信号である。
【0040】
図10に示すように誤った過電流信号に反応して過電流保護動作を行うとシステムとして安定した制御ができない。そこで、短絡信号3Sが「H」、つまり短絡回路3が短絡中に入力される過電流信号のみに反応するように設定する。このように設定すると、図10に示す過電流信号「F」入力時には過電流保護が動作せず、本当に過電流状態のときのみ保護動作がするので安定した制御ができる。ここで、過電流保護動作が実行されたときに図10に示すようにマイコン内部の過電流フラグが「H」状態に変化する。
【0041】
図10では過電流保護動作を実行すると過電流フラグを「H」にする。その後、次の零クロス信号10Sのエッジ入力時に過電流フラグが「H」であれば過電流カウンタを一つダウンカウントすると同時に前記過電流フラグをクリアする。過電流フラグが「L」の場合は、前記過電流カウンタを初期値に戻す。この動作を繰り返すことにより保護動作が連続的に実行される回数(もしくは時間)を計測する。過電流カウンタが0になったときに上位システムに過電流エラー信号を出力して異常を知らせる。本実施例では圧縮機を駆動するモータの運転を停止する。
【0042】
以上により保護動作発生時の頻繁なシステムの停止を防止でき安定したシステムの動作ができる。また、本当にシステムを停止しなければならない異常時には確実にシステムを停止できる。なお、本保護動作は電源異常保護動作時にも適用できることは言うまでもない。
【0043】
また、本実施例では前記で説明したすべての保護動作を常時行っており、安全性と安定性を確保している。本実施例の電源装置は、空調機や冷蔵庫の圧縮機のモータの駆動に好適である。
【0044】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の電源装置を用いれば、交流電源異常時の保護が容易にできる。また、外来ノイズ等の大きな環境でも保護動作の誤動作を防げ、システムの安定性に貢献できる。さらに、保護動作発生時の頻繁なシステムの停止を防止でき安定したシステムの動作ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例のモータ制御装置の回路構成の説明図。
【図2】実施例の電源装置の力率改善と、短絡信号の発生方法の説明図。
【図3】実施例の電源装置の短絡信号作成方法の説明図。
【図4】実施例の電源装置の割込マスク信号の説明図。
【図5】実施例の電源装置の電源周期異常保護の説明図。
【図6】実施例の電源装置の零クロス信号異常判定フローチャート。
【図7】実施例の電源装置の零クロス信号異常判定の別の方法のフローチャート。
【図8】実施例の電源装置の電源周期保護の説明図。
【図9】実施例の電源装置の停電時保護の説明図。
【図10】実施例の電源装置の過電流保護の説明図。
【符号の説明】
1…交流電源、2…リアクトル、3…短絡回路、4…整流回路、5…切替スイッチ、6…平滑回路、7…インバータ回路、8…モータ、9…制御回路、10…零クロス検出回路、11…入力電流検出回路、12…直流電流検出回路、3S…短絡信号、5S…切替信号、6S…直流電圧値、7S…インバータPWM信号、10S…零クロス信号、11S…入力電流値、12S…直流電流値。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a power supply device that converts AC power into DC power, and more particularly to a power supply device that controls a power supply current waveform in a sine wave shape by performing a short-circuit operation once or a plurality of times in a half cycle of an AC power supply to improve a power factor.
[0002]
[Prior art]
Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2002-101550 discloses a power supply device that performs a short-circuit operation once in a power supply half cycle of an AC power supply to control an input current waveform in a sine wave shape to improve a power factor. Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2002-101550 describes a power factor improving method and a power supply device having a circuit configuration for switching between a full-wave rectifier circuit and a voltage doubler rectifier circuit. Has been described.
[0003]
In the prior art, when the value of the DC current on the output side of the rectifier circuit or the current of the short circuit exceeds a predetermined value, the short circuit operation is stopped, the short circuit is protected from overcurrent, and at the same time, the rectifier circuit configuration is changed to a full-wave rectifier circuit. It describes a process of switching and returning a system such as an air conditioner motor control device to an initial state.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the prior art described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-101550, there is no description about a protection method when a power supply cycle cannot be detected, such as when an AC power supply is abnormal, or a method for detecting an AC power supply abnormality. In other words, in the power factor improving method of performing the short-circuit operation of the short circuit in synchronization with the power supply cycle (zero cross signal) of the AC power supply as in the above-described related art, the power supply cycle (zero cross signal) of the AC power supply can be obtained correctly. Therefore, if a short-circuit operation is performed based on an erroneous power supply cycle (zero cross signal), inconveniences such as overcurrent and breakage of a short-circuit will be caused.
[0005]
In general, protection against overcurrent requires a fast operation, so that the overcurrent detection circuit is set to operate instantaneously. For this reason, it is susceptible to external noise and the like, and the possibility of erroneous detection is high. However, the prior art does not take into consideration malfunction prevention at the time of erroneous detection of the overcurrent detection circuit.
[0006]
Further, in the above prior art, the system such as the air conditioner motor control device is returned to the initial state at the same time as performing the overcurrent protection operation. However, the system returns to the initial state every time the overcurrent protection operation is performed. Operation cannot be continued. Taking the motor control device for an air conditioner as an example, once the overcurrent protection operation is activated, the motor control device stops the motor (sets the motor to an initial state) and restarts the motor. The apparatus is stopped for 3 minutes to balance the load (pressure) of the compressor. For this reason, the air conditioner does not work for three minutes, which gives the user discomfort.
[0007]
An object of the present invention is to provide a power supply device that detects an abnormality of an AC power supply and stops a short circuit operation.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The power supply device of the present invention correctly detects an abnormality in the AC power supply. Abnormalities in AC power supply include instantaneous power failure, power failure, frequency fluctuation, and voltage fluctuation. Further, in the case of Japan, since the frequency of the commercial AC power supply is 50 Hz or 60 Hz, it is necessary to detect the power supply frequency and automatically recognize (set) it.
[0009]
The power supply device of the present invention measures the input cycle of a zero-cross signal from a zero-cross detection circuit that detects a zero-cross point of an AC power supply, and determines that the input cycle is a predetermined value, for example, 8.333 ms for a 60 Hz power supply, and 8.333 ms for a 50 Hz power supply. The short-circuit operation of the short-circuit circuit is stopped in a time period other than 10 ms or a predetermined range, for example, 8.3 ms to 8.36 ms for a 60 Hz power supply, and 9.96 ms to 10.04 ms for a 50 Hz power supply.
[0010]
The power supply device of the present invention stops the short circuit operation of the short circuit when the input cycle of the input signal of the zero cross signal changes.
[0011]
The power supply device of the present invention stops the short circuit operation of the short circuit when the input signal of the zero cross signal is not input for a predetermined time.
[0012]
The power supply device of the present invention stops the short-circuit operation of the short circuit when there is no input of the zero cross signal in a range from the first predetermined time to the second predetermined time from the input time of the zero cross signal.
[0013]
The power supply device of the present invention does not accept the input of the next zero cross signal for a predetermined time from the time of input of the zero cross signal.
[0014]
The power supply device according to the present invention determines that the zero-cross signal is abnormal if the zero-cross signal is not input within a range from the first predetermined time to the second predetermined time from the input time of the zero-cross signal, and determines that the zero-cross signal is abnormal. Does not accept cross signals.
[0015]
The power supply device of the present invention can automatically set the cycle (frequency) of the power supply by determining a predetermined value or a predetermined range from the input cycle of the detected zero cross signal.
[0016]
ADVANTAGE OF THE INVENTION The power supply device of this invention can stop the short circuit operation | movement of a short circuit immediately when there is abnormality in a power supply, and can prevent malfunction by abnormalities of AC power supply.
[0017]
The power supply device of the present invention receives an overcurrent detection signal only during a period in which the short circuit is short-circuited, and performs an overcurrent protection operation including a system stop.
[0018]
The power supply device of the present invention integrates the operation time of the protection operation or counts the number of operations, and stops the system when the value reaches a predetermined value or outputs an abnormal signal to the system. Further, the power supply device of the present invention minimizes the frequency of stopping the system by setting the count as a period or the number of times that the protection operation is continuously performed.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the power supply device of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same reference numerals in the drawings indicate the same components.
[0020]
In the power supply device of the present embodiment, the AC power supply is short-circuited via the reactor once or plural times in a half cycle of the power supply of the AC power supply, thereby improving the power factor of the power supply. FIG. 1 shows a
[0021]
A
[0022]
As shown in FIG. 1, the
[0023]
The
[0024]
The rotation speed of the motor 8 is controlled by software processing in the
[0025]
Next, a power factor improving operation and a method of generating a short-circuit signal of the power supply circuit according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a waveform diagram showing a time change of the power supply voltage and the input current of the
[0026]
As shown in FIG. 2, the zero cross signal 10S is a rectangular wave signal in which “H” and “L” are inverted at the zero point of the power supply voltage, and the edge where the signal is inverted is the zero cross point. The short-
[0027]
The
[0028]
When the zero cross signal 10S is inverted at the time T0, the data D0 of the delay time Td is written to the OP register by the first interrupt processing. At time T1, the value of the free-run timer coincides with the value of the OP register, the second interrupt processing is started, and the short-
[0029]
At time T2, the value of the free-run timer matches the value of the OP register again, the third interrupt process is started, and the short-
[0030]
A protection method in which the
[0031]
Therefore, as shown in FIG. 4, the interrupt processing associated with the zero cross signal is not executed for a certain time after the input (inversion) of the zero cross signal 10S. In other words, the zero cross signal 10S is not interrupted during the interrupt mask time Tm. Generates an interrupt mask signal that does not accept By the interrupt mask signal processing, even if the power supply environment is bad, the malfunction of the short-circuit operation due to the erroneous detection of the zero cross signal can be eliminated, the occurrence of overcurrent and the stop of the system can be prevented, and the normal operation can be maintained. The interrupt mask signal processing is also effective when the output characteristic of the zero
[0032]
A method of monitoring whether the zero cross signal 10S is correctly input to the
[0033]
Since the power supply frequency of the commercial AC power supply is stable, once the power supply frequency can be detected, the zero cross signal 10S should be input at a fixed cycle thereafter. Therefore, the period (time) from the point A in FIG. 5 where the zero cross signal 10S is input to the point C where the zero cross signal 10S is next input is measured, and the period is set to the period of the power supply frequency or a period near the same. It is confirmed that the short-
[0034]
The abnormality determination method for the zero cross signal 10S will be described with reference to the flowchart shown in FIG. In the step of FIG. 6A, the time interval from the input time point A of the zero cross signal 10S shown in FIG. 5A to the next input time point C shown in FIG. 5C is measured. When the time interval (period) matches 8.333 ms (1/60 Hz / 2 (s)) or 10 ms (1/50 Hz / 2 (s)), or the power supply frequency is actually 50 Hz or 60 Hz Since there is a fluctuation of about ± 0.2 Hz, it is determined whether the fluctuation is in the range of 8.30 ms to 8.36 ms or the range of 9.96 ms to 10.04 ms including the fluctuation. If Yes, it is determined that the operation is normal, and the process proceeds to steps (U) and (E). If No, it is determined that the operation is abnormal and the process proceeds to Step (O) to stop the short-circuit operation. Here, if it is determined whether the power supply is 50 Hz or 60 Hz using the cycle measured in step (c), the power supply frequency can be automatically detected.
[0035]
In addition, if the installation location is fixed, the power frequency of the commercial AC power supply is fixed, so that the power frequency does not change during operation, and the change in the power cycle itself is a power abnormality. Therefore, even when the measurement frequency changes during operation, the short-circuit operation is stopped. As a result, it is possible to prevent an abnormal operation due to an erroneous signal input at the same timing as the accidental comparison value (cycle). FIG. 7 shows a flowchart in this case.
[0036]
A method of monitoring whether the zero cross signal 10S is correctly input at a predetermined cycle will be described with reference to FIG. The input of the zero cross signal 10S is not accepted during the period from the time point A to the time point B of the input of the zero cross signal 10S and during the period after the time point D. In other words, the input of the zero cross signal 10S is permitted only in the range from the time point B to the time point D, and is not permitted in any other range. Alternatively, if there is no input of the zero cross signal 10S in the time range in which the input of the zero cross signal 10S is permitted, the short-circuit operation is stopped. In FIG. 8, a case where the power supply frequency is 50 Hz is taken as an example, and a time width T55 from the time point A to the time point B is set to a half cycle of the power supply frequency 55 Hz so as to be able to cope with some frequency fluctuation. The time width T45 up to the time point D is set to be equivalent to a half cycle of the power supply frequency of 45 Hz. When the power supply frequency is f (Hz), the time width from the point A in FIG. 8 may be determined in the range of f ± 0.1f as described above.
[0037]
FIG. 9 shows a zero-cross signal 10S, a short-
[0038]
In this case, the short-
[0039]
With reference to FIG. 10, a method for preventing a malfunction of the overcurrent protection operation due to an erroneous detection of the overcurrent detection circuit will be described. FIG. 10 shows a zero-cross signal 10S, a short-
[0040]
If an overcurrent protection operation is performed in response to an erroneous overcurrent signal as shown in FIG. 10, stable control cannot be performed as a system. Therefore, the setting is made so that the short-
[0041]
In FIG. 10, when the overcurrent protection operation is performed, the overcurrent flag is set to “H”. Thereafter, if the overcurrent flag is "H" at the next edge input of the zero cross signal 10S, the overcurrent counter is down-counted by one and the overcurrent flag is cleared at the same time. When the overcurrent flag is "L", the overcurrent counter is returned to the initial value. By repeating this operation, the number of times (or time) that the protection operation is continuously executed is measured. When the overcurrent counter becomes 0, an overcurrent error signal is output to the host system to notify the abnormality. In this embodiment, the operation of the motor that drives the compressor is stopped.
[0042]
As described above, frequent system stoppage at the time of occurrence of the protection operation can be prevented, and stable system operation can be performed. In addition, the system can be reliably stopped in the event of an abnormal situation where the system must be stopped. Needless to say, the present protection operation can be applied to the power supply abnormality protection operation.
[0043]
Further, in the present embodiment, all the protection operations described above are always performed, so that safety and stability are ensured. The power supply device of the present embodiment is suitable for driving a motor of an air conditioner or a compressor of a refrigerator.
[0044]
【The invention's effect】
As described above, the use of the power supply device of the present invention facilitates protection when an AC power supply is abnormal. In addition, malfunction of the protection operation can be prevented even in a large environment such as external noise, which contributes to system stability. In addition, frequent system stoppage when a protection operation occurs can be prevented, and stable system operation can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a circuit configuration of a motor control device according to an embodiment.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a power factor improvement of the power supply device according to the embodiment and a method of generating a short-circuit signal.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a method for generating a short-circuit signal of the power supply device according to the embodiment.
FIG. 4 is an explanatory diagram of an interrupt mask signal of the power supply device according to the embodiment.
FIG. 5 is an explanatory diagram of power cycle abnormality protection of the power supply device according to the embodiment.
FIG. 6 is a flowchart of a zero cross signal abnormality determination of the power supply device according to the embodiment.
FIG. 7 is a flowchart of another method for determining a zero-cross signal abnormality in the power supply device according to the embodiment.
FIG. 8 is an explanatory diagram of power supply cycle protection of the power supply device according to the embodiment.
FIG. 9 is an explanatory diagram of protection during a power failure of the power supply device according to the embodiment.
FIG. 10 is an explanatory diagram of overcurrent protection of the power supply device according to the embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記零クロス信号の異常を検出して前記短絡回路の短絡動作を停止する制御手段を備えたことを特徴とする電源装置。A rectifier circuit for converting the AC power into DC, a zero-cross detection circuit for detecting a zero-cross point of the AC power and outputting a zero-cross signal, and short-circuiting the AC power via a reactor based on the zero-cross signal; In a power supply device including a short circuit and a smoothing circuit connected to an output terminal of the rectifier circuit,
A power supply device comprising: a control unit configured to detect an abnormality of the zero cross signal and stop a short circuit operation of the short circuit.
該制御回路が、前記入力電流検出回路の検出信号から過電流を検出する過電流検出回路と、該過電流検出回路が出力する過電流検出信号に基づいて、前記短絡回路の短絡動作を停止し、かつ上位システムに過電流状態を通知する過電流停止回路とを備えていて、前記短絡回路を短絡制御している時に前記過電流停止回路動作を行うことを特徴とする電源装置。A rectifier circuit for converting the AC power into DC, a zero-cross detection circuit for detecting a zero-cross point of the AC power and outputting a zero-cross signal, and short-circuiting the AC power via a reactor based on the zero-cross signal; In a power supply device including a short circuit, an input current detection circuit, a smoothing circuit connected to an output terminal of the rectifier circuit, and a control circuit,
An overcurrent detection circuit configured to detect an overcurrent from a detection signal of the input current detection circuit; anda control unit configured to stop a short circuit operation of the short circuit based on an overcurrent detection signal output by the overcurrent detection circuit. An overcurrent stop circuit that notifies an upper system of an overcurrent state, and performs the overcurrent stop circuit operation when the short circuit is controlled to be short-circuited.
該制御回路が、前記入力電流検出回路の検出信号から過電流を検出する過電流検出回路と、該過電流検出回路が出力する過電流検出信号に基づいて、前記短絡回路の短絡動作を停止し、かつ上位システムに過電流状態を通知する過電流停止回路とを備えていて、前記短絡回路が短絡制御している時に発生した前記過電流検出信号だけを受け付けることを特徴とする電源装置。A rectifier circuit for converting the AC power into DC, a zero-cross detection circuit for detecting a zero-cross point of the AC power and outputting a zero-cross signal, and short-circuiting the AC power via a reactor based on the zero-cross signal; In a power supply device including a short circuit, an input current detection circuit, a smoothing circuit connected to an output terminal of the rectifier circuit, and a control circuit,
An overcurrent detection circuit configured to detect an overcurrent from a detection signal of the input current detection circuit; anda control unit configured to stop a short circuit operation of the short circuit based on an overcurrent detection signal output by the overcurrent detection circuit. A power supply device comprising: an overcurrent stop circuit that notifies an upper system of an overcurrent state, and receives only the overcurrent detection signal generated when the short circuit controls the short circuit.
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