JP2005094982A - Motor drive - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、交流電源を整流した直流電力を交流電力に変換し、冷蔵庫や空調機等のモータをインバーター制御するモータの駆動装置に関する。 The present invention relates to a motor drive device that converts DC power obtained by rectifying an AC power source into AC power and inverter-controls a motor such as a refrigerator or an air conditioner.
近年、家庭用の冷蔵庫や空調機のモータの駆動装置は、インバーター回路によりモータの周波数を変えてモータの回転数を大幅に変えることにより省エネ性能や騒音・振動性能を向上させている。 2. Description of the Related Art In recent years, motor drives for household refrigerators and air conditioners have improved energy saving performance and noise / vibration performance by changing the motor frequency by an inverter circuit and changing the motor speed significantly.
従来、上記モータの駆動装置として、インバーター回路に電力を供給する直流電源回路の供給電圧が基準値より低下するとインバーター回路を停止させて、駆動装置を保護するものが提案されている(特許文献1)。
しかし、上記の駆動装置においては、基準値より電圧が低下すると、インバーター回路が停止するために、冷蔵庫など連続運転される機器においては、運転時におけるインバーター回路の停止が極力回避する事が望ましいので、上記モータの駆動装置は、冷蔵庫などに使用するのは好適でない。 However, in the above drive device, when the voltage drops below the reference value, the inverter circuit stops. Therefore, it is desirable to avoid stopping the inverter circuit during operation as much as possible in devices that are continuously operated, such as refrigerators. The motor driving device is not suitable for use in a refrigerator or the like.
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、インバーター回路の入力電圧の低下を検知することでモータが過負荷状態かどうかを判断し、過負荷状態であればその負荷の度合いに応じて設定されているモータ回転数を低下させ、インバーター回路に過電流が加えられるのを防止すると同時に、電流値に余裕がある限りモータを回し続けることで、安全かつ信頼性の高いモータの駆動装置を提供することを目的としている。 Therefore, in view of the above problems, the present invention determines whether the motor is overloaded by detecting a decrease in the input voltage of the inverter circuit, and if it is overloaded, it is set according to the degree of the load. To provide a safe and highly reliable motor drive device by reducing the motor rotation speed and preventing the overcurrent from being applied to the inverter circuit, and at the same time keeping the motor running as long as there is a margin in the current value It is an object.
請求項1に係る発明は、交流電源に接続された整流回路と、前記整流回路の直流電力を交流電力に変換するインバーター回路と、前記インバーター回路により駆動されるモータと、前記インバーター回路を駆動する駆動回路と、前記整流回路の直流電力を制御用の低電圧に変換する電源回路と、前記インバーター回路を制御してモータ回転を制御する回転制御回路と、を有するモータの駆動回路において、前記インバーター回路の入力電圧を検知する電圧検知手段と、前記電圧検知手段により検知した電圧の絶対値が予め設定された第1基準電圧値と第2基準電圧値の範囲にあるときに、前記検知した電圧の絶対値が低下する割合にあわせて前記モータの回転数が低下するように前記回転制御回路を制御する電圧低下検知手段と、を有することを特徴とするモータの駆動装置である。
The invention according to
請求項2に係る発明は、前記制御回路は、積算機能を持つ第1タイマー手段を有し、前記第1タイマー手段は、前記第1タイマー手段は、前記電圧検知手段により検知した電圧の絶対値が前記第1基準電圧値と前記第2基準電圧値の範囲にあるときの第1積算時間を計測し、その計測した第1積算時間T1が設定時間を越えたときに警告を行うことを特徴とする請求項1記載のモータの駆動装置である。
According to a second aspect of the present invention, the control circuit includes a first timer unit having an integration function, and the first timer unit includes an absolute value of a voltage detected by the voltage detection unit. Measuring the first integrated time when the value is within the range of the first reference voltage value and the second reference voltage value, and issuing a warning when the measured first integrated time T1 exceeds the set time. A motor driving apparatus according to
請求項3に係る発明は、前記制御回路は、積算機能を持つ第2タイマー手段を有し、前記第2タイマー手段は、前記第1タイマー手段が前第1積算時間T1を計数している間に、前記電圧検知手段が検知した電圧の絶対値が前記第1基準電圧値と前記第2基準電圧値のうち、絶対値の高い方の基準電圧値よりも高い範囲にあるときの第2積算時間T2を計測し、その計測した第2積算時間T2が設定時間を越えたときに、前記第1タイマー手段の前記第1積算時間を初期化することを特徴とする請求項1記載のモータの駆動装置である。
According to a third aspect of the present invention, the control circuit includes second timer means having an integration function, and the second timer means is configured so that the first timer means is counting the previous first integration time T1. In addition, the second integration when the absolute value of the voltage detected by the voltage detection means is in a range higher than the reference voltage value having the higher absolute value of the first reference voltage value and the second reference voltage value. 2. The motor according to
請求項4に係る発明は、前記第2タイマー手段は、前記第2積算時間T2を計測している間に、前記電圧検知手段により検知した電圧の絶対値が前記第1基準電圧値と前記第2基準電圧値の範囲まで低下したときには、前記第2積算時間T2を初期化することを特徴とする請求項1記載のモータの駆動装置である。
According to a fourth aspect of the present invention, the absolute value of the voltage detected by the voltage detection means while the second timer means is measuring the second integration time T2 is the first reference voltage value and the first reference voltage value. 2. The motor driving apparatus according to
請求項5に係る発明は、前記モータの駆動装置を冷蔵庫または空調機の圧縮機のモータの駆動装置に用いることを特徴とする請求項1記載のモータの駆動装置である。
The invention according to claim 5 is the motor drive device according to
請求項1に係る発明のモータの駆動装置は、モータ回転数を低下させることで、スイッチング素子に流れる電流値をおさえて過電流や熱による素子の破壊を防止することができ、信頼性を向上させることができる。そして、電圧検知手段により検知した検知した電圧低下の絶対値が予め設定した第1基準電圧値と第2基準電圧値の範囲(以下、危険報知領域という)にあるとき、電圧が低下する割合に比例させて、モータの回転数を低下させるよう構成したことにより、直流電圧が低下してもモータ回転数がそれに比例して低下するため負荷に供給される電流値は一定であり、過電流による素子の破壊を防止することができ、モータ自身も停止せず駆動し続けることができるので信頼性を向上することができる。
The motor drive device of the invention according to
請求項2に係る発明のモータの駆動装置は、危険報知領域の延べ時間である第1積算時間を第1タイマー手段により計測するもので、第1積算時間間が設定時間を超えた場合、ブザーや発光ダイオードといった手段により警告を行うよう構成したものであり、限界値に近い制御を続けていることによって放熱板や周辺回路の温度上昇が相当な状態であることを使用者に知らせることができ、信頼性を向上する事ができる。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a motor drive device for measuring a first accumulated time, which is a total time of a danger notification area, by a first timer means. When the first accumulated time exceeds a set time, a buzzer is used. It is configured to warn by means such as light emitting diodes, and by continuing control close to the limit value, it can notify the user that the temperature rise of the heat sink and peripheral circuits is in a considerable state. , Reliability can be improved.
請求項3に係る発明のモータの駆動装置は、第1タイマー手段による計測が行われている間に電圧低下の絶対値が設定した基準電圧値よりも高くなって危険報知領域を外れた場合、第1タイマー手段による計測は中断されるが、その中断の延べ時間である第2積算時間を第2タイマー手段により計測するもので、第2積算時間が設定時間を超えた場合、過負荷による電圧低下の状態は解除されたと判断し、第1タイマー手段で計数していた時間をクリアして初期状態に戻すよう構成したものであり、冷蔵庫や空調機のインバーターのように電源を遮断しない機器であっても確実にタイマーの初期化を行うことができる。
In the motor drive device of the invention according to
請求項4に係る発明のモータの駆動装置は、第2タイマー手段による計測が行われている間に電圧低下の絶対値が予め設定した危険報知範囲に入ったとき、過負荷による電圧低下の状態は一時的に解除されたもので完全には解除されていないと判断し、第2タイマー手段で計数していた時間をクリアして初期状態に戻すよう構成したものであり、負荷変動によって負荷が一時的に軽くなり、再び過負荷状態となった場合でも確実に回路の状態を検知することができる。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a motor drive device in which a voltage drop caused by an overload occurs when the absolute value of the voltage drop enters a preset danger notification range while the measurement by the second timer means is performed. Is determined to be temporarily released but not completely released, and is configured to clear the time counted by the second timer means and return to the initial state. The circuit state can be reliably detected even when it becomes temporarily light and becomes overloaded again.
以下、本発明の一実施形態について図1〜図2を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1は、本実施形態によるモータの駆動装置のブロック回路図、図2は、駆動装置の制御動作を示したフローチャートである。 FIG. 1 is a block circuit diagram of a motor driving apparatus according to the present embodiment, and FIG. 2 is a flowchart showing a control operation of the driving apparatus.
(1)モータ10の駆動装置12の構成
モータ10の駆動装置12について、図1に基づいて説明する。
(1) Configuration of
モータ10は、三相のブラシレスDCモータであり、冷蔵庫の圧縮機を駆動させるモータである。
The
交流電源16は整流回路18に接続し、交流電力を直流電力に変換する。整流回路18の出力直流電力をインバーター回路52により三相の交流電力に変換し、モータ18に交流電力を加える。
The
整流回路18は、ダイオードブリッジ32と2個の電解コンデンサ30より倍電圧整流回路を構成している。
The
インバーター回路14は、6個のスイッチング素子を1パッケージに納めたIPM(インテリジェントパワーモジュール)やMOSFETなどの素子によって構成されている。具体的には、スイッチングトランジスターTr1〜Tr6と逆並列接続したダイオードD1〜D6よりなるスイッチング素子を6個用いて三相ブリッジ回路を構成し、三相交流電流をモータ18に加えている。インバーター回路14は制御回路60によりモータの位置検知信号に応じてスイッチング素子の導通を制御することにより三相交流電力を発生させる。
The
制御回路20は、整流回路18の直流電力を制御用の低電圧に変換する電源回路22と、回転制御回路24と、駆動回路34と、インバーター回路14の入力電圧を検知する電圧検知回路26と、電圧検知回路26の信号により電圧低下異常を検知する電圧低下検知回路28より構成している。
The
電源回路22は、倍電圧整流回路のコンデンサ30の直流電圧を制御回路20の5V、あるいは12〜15Vの直流低電圧に変換するもので、スイッチング電源と低電圧ICなどで構成している。
The
電圧検知回路26は、整流回路18の直流電圧を検知するもので、倍電圧直流電圧を抵抗36,36で分圧し、マイクロコンピュータのA/D変換入力に加えて、電圧低下検知回路28に出力される。
The
電圧低下検知回路28は、インバーター回路14の入力電圧の絶対値が所定の範囲にある場合に、回転制御回路24の出力信号を制御して、モータの回転数を制御する。
The voltage
回転制御回路24は、インバーター回路14からモータ10の三相の固定子巻線に出力される三相の駆動電流Iu、Iv、Iwを検知して、回転子の位置及び回転数を検知する。そして、その検知した回転数が冷蔵庫の主制御部から入力した速度指令信号Sに合致するようにフィードバック制御して、制御信号を駆動回路34に出力する。
The
駆動回路34は、回転制御回路24からの制御信号によってPWM信号をインバーター回路14の各スイッチングトランジスターTr1〜Tr6のベース端子に出力して、PWM制御を行う。
The
(2)駆動装置12の制御動作
電圧低下検知回路28と回転制御回路24と駆動回路34とは、マイクロコンピュータとそのソフトウェアより実現するもので、以下図2のフローチャートに基づいて駆動装置12の動作内容を説明する。
(2) Control Operation of
まず、図2において、nは、サンプリングが行われた際の、検知電圧V(t)が予め設定された基準電圧V1〜V2の範囲にあった延べ回数を、mは、同様に検知電圧V(t)が最後にV1を上回った延べ回数をそれぞれ指す。そして、nは第1タイマー手段により積算される第1積算時間T1の基礎となり、mは第2タイマー手段により積算される第2積算時間T2の基礎となる。なお、V1の絶対値>V2の絶対値である。 First, in FIG. 2, n is the total number of times that the detection voltage V (t) is within the preset reference voltages V1 to V2 when sampling is performed, and m is the detection voltage V similarly. (T) indicates the total number of times that last exceeded V1. N is the basis of the first integration time T1 integrated by the first timer means, and m is the basis of the second integration time T2 integrated by the second timer means. Note that the absolute value of V1> the absolute value of V2.
ステップ1において、n=0とm=0に初期化する。
In
ステップ2において、サンプリング時間Δtを計測する。
In
ステップ3において、サンプリング時間Δt経過後、検知電圧V(t)の絶対値がV1〜V2の領域にあるか否かを判断する。ここで、V(t)>V1以上が安全領域であり、V1>=V(t)>=V2が危険報知領域であり、V2>V(t)は危険領域となる。
In
ステップ4において、図3に示すように、検知電圧V(t)の絶対値が基準電圧値V1〜V2の危険報知領域にある場合は、インバーター回路14に供給されている電流値がかなり高い状態であると判断されるので、検知電圧V(t)の絶対値に比例してモータの回転数を制御する。その制御は、検知電圧V(t)の絶対値が低下する割合にあわせてモータ10の回転数を低下させ、逆に、検知電圧V(t)の絶対値が増加する割合にあわせてモータ10の回転数を増加させる。この理由は、モータ10が一定のトルクで回転している場合は、消費する電力値は一定であるが、整流回路18の直流電圧が低下するとモータ10は一定量の電力を得ようと電流値を増加させることになる。この電流値があまりに許容値ぎりぎりであると、インバーター回路14における発熱やスイッチング素子の劣化など好ましくない状態となる。そのため、直流電圧が低下した場合は、その低下の割合に合わせてモータ10の回転数を低下させる。モータ10の回転数が低下すればそれに合わせて消費電力も低下するのでモータ10に流れる電流値は一定となる。これによりインバーター回路14への負担は軽減され、モータ10自身も回転数は低下するものの回転を継続することから機器の信頼性が高まることになる。
In step 4, as shown in FIG. 3, when the absolute value of the detection voltage V (t) is in the danger notification region of the reference voltage values V1 to V2, the current value supplied to the
ステップ5において、nをインクリメントする。また、m=0に初期化する。なお、このmの初期化は、後から説明する第2積算時間T2の初期化に該当する。 In step 5, n is incremented. Also, m = 0 is initialized. The initialization of m corresponds to the initialization of the second integration time T2 described later.
ステップ6において、このインクリメントした値nとサンプリング時間ΔtをかけたものであるT1=n×Δtが、検知電圧V(t)が危険報知領域にあった延べ時間である第1積算時間T1であり、この第1積算時間T1が予め設定した設定時間よりも大きいと判断された場合は、冷蔵庫が好ましくない状態にあると判断する。この第1積算時間T1の計測を行うのが第1タイマー手段の機能である。
In
ステップ6において、冷蔵庫の使用者に対し、ブザーやランプといった手段での報知を行う。この動作において、ノイズなどによって検知電圧V(t)が一時的にV1より高くなった場合でも、nのそれまでの値は保持されているため信頼性の高い制御ができる。
In
一方、ステップ8において、図3に示すように、負荷の軽減などの理由で検知電圧V(t)がV1を上回ったまま安定状態で安全領域となった場合には、Δt経過毎にmがインクリメントされる。 On the other hand, in step 8, as shown in FIG. 3, when the detection voltage V (t) exceeds V1 and becomes a safe region in a stable state for reasons such as load reduction, m is increased every Δt. Incremented.
ステップ9において、検知電圧V(t)が最後にV1を上回ったタイミングからの経過時間である第2積算時間T2が、T2=Δt×mで計算される。この第2積算時間T2の計測を行うのが第2タイマー手段の機能である。
In
この第2積算時間T2が予め設定した設定時間よりも長くなった場合は、ステップ10において、モータ10は完全に安定状態に入ったと見なして先にカウントしたnの値を初期化する。なお、一度でも検知電圧V(t)は危険報知範囲に戻ると、前記ステップ5でmが初期化されて、安定状態になったとは判断されないために、確実に冷蔵庫の保護を行うことができる。
When the second integrated time T2 is longer than the preset set time, in
これにより冷蔵庫のように一般の使用で電源を遮断しない機器であってもカウンタの初期化が可能となる。 As a result, the counter can be initialized even in a device such as a refrigerator that does not shut off the power supply in general use.
本発明のモータの駆動装置は、冷蔵庫や空調機の圧縮機のモータに用いることが好適である。 The motor drive device of the present invention is preferably used for a compressor motor of a refrigerator or an air conditioner.
10 モータ
12 駆動装置
14 インバーター回路
16 交流電源
18 整流回路
20 制御回路
22 電源回路
24 回転制御回路
26 電圧検知回路
28 電圧低下検知回路
30 電解コンデンサ
34 駆動回路
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記整流回路の直流電力を交流電力に変換するインバーター回路と、
前記インバーター回路により駆動されるモータと、
前記インバーター回路を駆動する駆動回路と、
前記整流回路の直流電力を制御用の低電圧に変換する電源回路と、
前記インバーター回路を制御してモータ回転を制御する回転制御回路と、
を有するモータの駆動回路において、
前記インバーター回路の入力電圧を検知する電圧検知手段と、
前記電圧検知手段により検知した電圧の絶対値が予め設定された第1基準電圧値と第2基準電圧値の範囲にあるときに、前記検知した電圧の絶対値が低下する割合にあわせて前記モータの回転数が低下するように前記回転制御回路を制御する電圧低下検知手段と、
を有する
ことを特徴とするモータの駆動装置。 A rectifier circuit connected to an AC power source;
An inverter circuit for converting DC power of the rectifier circuit into AC power;
A motor driven by the inverter circuit;
A drive circuit for driving the inverter circuit;
A power supply circuit that converts the DC power of the rectifier circuit into a low voltage for control;
A rotation control circuit for controlling the motor circuit by controlling the inverter circuit;
In a motor drive circuit having
Voltage detection means for detecting an input voltage of the inverter circuit;
When the absolute value of the voltage detected by the voltage detecting means is in a range between a first reference voltage value and a second reference voltage value set in advance, the motor is adjusted in accordance with the rate at which the absolute value of the detected voltage decreases. Voltage drop detection means for controlling the rotation control circuit so that the number of rotations decreases,
The motor drive device characterized by having.
前記第1タイマー手段は、
前記第1タイマー手段は、前記電圧検知手段により検知した電圧の絶対値が前記第1基準電圧値と前記第2基準電圧値の範囲にあるときの第1積算時間を計測し、
その計測した第1積算時間T1が設定時間を越えたときに警告を行う
ことを特徴とする請求項1記載のモータの駆動装置。 The control circuit includes first timer means having an integration function,
The first timer means includes
The first timer means measures a first integration time when the absolute value of the voltage detected by the voltage detection means is in a range between the first reference voltage value and the second reference voltage value;
The motor driving device according to claim 1, wherein a warning is given when the measured first accumulated time T1 exceeds a set time.
前記第2タイマー手段は、
前記第1タイマー手段が前第1積算時間T1を計数している間に、前記電圧検知手段が検知した電圧の絶対値が前記第1基準電圧値と前記第2基準電圧値のうち、絶対値の高い方の基準電圧値よりも高い範囲にあるときの第2積算時間T2を計測し、
その計測した第2積算時間T2が設定時間を越えたときに、前記第1タイマー手段の前記第1積算時間を初期化する
ことを特徴とする請求項1記載のモータの駆動装置。 The control circuit has a second timer means having an integration function,
The second timer means includes
While the first timer means is counting the previous first integration time T1, the absolute value of the voltage detected by the voltage detection means is the absolute value of the first reference voltage value and the second reference voltage value. Measure the second accumulated time T2 when it is in a range higher than the higher reference voltage value,
2. The motor driving device according to claim 1, wherein when the measured second accumulated time T <b> 2 exceeds a set time, the first accumulated time of the first timer unit is initialized. 3.
前記第2積算時間T2を計測している間に、前記電圧検知手段により検知した電圧の絶対値が前記第1基準電圧値と前記第2基準電圧値の範囲まで低下したときには、前記第2積算時間T2を初期化する
ことを特徴とする請求項1記載のモータの駆動装置。 The second timer means includes
When the absolute value of the voltage detected by the voltage detection means falls to the range between the first reference voltage value and the second reference voltage value while measuring the second integration time T2, the second integration time 2. The motor driving apparatus according to claim 1, wherein time T2 is initialized.
ことを特徴とする請求項1記載のモータの駆動装置。 The motor driving device according to claim 1, wherein the motor driving device is used as a motor driving device for a compressor of a refrigerator or an air conditioner.
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