JP2005160183A - 同期電動機駆動装置及び同期電動機駆動装置の制御方法及び冷凍冷蔵庫及び空気調和機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】この発明に係る同期電動機駆動装置は、インバータ装置により同期電動機を駆動する同期電動機駆動装置において、回転速度指令値に応じてインバータ装置が出力する出力電圧ベクトルを求める出力電圧ベクトル演算手段と、出力電圧ベクトルに応じて電圧を矩形波状の120度〜180度間の任意の通電幅で出力する矩形波通電手段と、出力電圧ベクトルに応じて電圧を正弦波状の通電で出力する正弦波通電手段と、同期電動機の駆動に要求される条件に応じて通電方式及び通電幅を選択する通電波形選択手段と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
図1は実施の形態1を示す図で、同期電動機駆動装置を示すものである。図において、直流電源部1はインバータ装置2と接続され、インバータ装置2に直流電力を供給する。同期電動機6はインバータ装置2と接続され、インバータ装置2より同期電動機6を駆動するための電力が供給される。ここで、直流電源部1は、交流電源を整流回路を用いて直流に変換し平滑したものや、昇圧回路や降圧回路を用いたもの、或いは電池等である。
通電波形選択手段は通電波形選択手段14に相当する。
矩形波通電手段は矩形波PWM発生手段15に相当する。
正弦波通電手段は正弦波PWM発生手段16に相当する。
インバータ制御手段8内において、電流検出手段7a、7bにより検出された2相分の電流信号Iu、Ivを用いて、相電流演算手段11において、同期電動機6に流入する3相電流Iu、Iv、Iwが求められる。3相電流Iu、Iv、Iwは出力電圧ベクトル演算手段12に与えられ、出力電圧ベクトル演算手段12は3相電流Iu、Iv、Iw及び回転速度指令値ω*より同期電動機6の回転速度が回転速度指令値ω*を満たすように駆動するための出力電圧ベクトル指令値Vo*を演算により求める。
Vk*=√2×|Vo*|/Vdc (1)
Nv=2π×fc/ωe (2)
Vemf=ωe×φf (3)
K0=0.0078×θon+0.0284 (4)
Vk*’=K0×Vk* (5)
図20は実施の形態2を示す図で、同期電動機駆動装置を示すものである。本実施の形態では、出力電圧ベクトル指令値Vo*を求める際に、3相の電流を励磁電流成分(d軸電流)とトルク電流成分(q軸電流)とに変換し、それぞれを同期電動機6の駆動状態に応じて、所定の値へと制御するベクトル制御を用いた場合について説明する。
図24は実施の形態3を示す図で、同期電動機駆動装置を用いた冷凍・冷蔵庫における構成例を示す。図24において、冷凍冷蔵庫40は、入出力装置41と、冷凍冷蔵庫制御手段42と、ダンパー43と、ファン及びファンモータ44と、ヒータ45と、同期電動機駆動装置46と、密閉型圧縮機47と、冷媒回路48と、温度センサ49とを備える。電源50は冷凍冷蔵庫40に電力を供給する電源である。
図25は実施の形態4を示す図で、同期電動機駆動装置を用いた空気調和機における構成例を示す。図25において、室外機51と室内機60とからなるセパレート式の空気調和機について示したものである。室外機51は、空気調和機制御手段52と、温度センサ53と、室外機用ファン及びファンモータ54と、同期電動機駆動装置55と、密閉型圧縮機56と、四方弁57と、室外熱交換器58と、膨張弁59からなる。また、室内機60は、室内機制御手段61と、温度センサ62と、室内機ファン及びファンモータ63と、室内機熱交換器64とを備える。また、電源50は空気調和機に電力を供給する電源である。
Claims (23)
- インバータ装置により同期電動機を駆動する同期電動機駆動装置において、
回転速度指令値に応じて前記インバータ装置が出力する出力電圧ベクトルを求める出力電圧ベクトル演算手段と、
前記出力電圧ベクトルに応じて電圧を矩形波状の120度〜180度間の任意の通電幅で出力する矩形波通電手段と、
前記出力電圧ベクトルに応じて電圧を正弦波状の通電で出力する正弦波通電手段と、
前記同期電動機の駆動に要求される条件に応じて通電方式及び通電幅を選択する通電波形選択手段と、
を備えたことを特徴とする同期電動機駆動装置。 - 前記正弦波通電手段は、電圧飽和時に過変調状態による通電を行うことを特徴とする請求項1に記載の同期電動機駆動装置。
- 前記同期電動機の駆動に要求される条件は、インバータ効率と電動機効率を含めた総合駆動効率を所定値以上とすることであることを特徴とする請求項1に記載の同期電動機駆動装置。
- 前記同期電動機の駆動に要求される条件は、前記同期電動機の騒音を所定値以下とすることであることを特徴とする請求項1に記載の同期電動機駆動装置。
- 前記矩形波通電手段は、120度通電時及び180度通電時に電気角で1周期中に出力する電圧ベクトルを6個とすることを特徴とする請求項1に記載の同期電動機駆動装置。
- 前記矩形波通電手段は、120度より大きく、180度より小さい通電幅で通電する場合は電気角で1周期中に出力する電圧ベクトルを12個とすることを特徴とする請求項1に記載の同期電動機駆動装置。
- 前記矩形波通電手段は、通電幅に応じた出力電圧補正手段を備え、正弦波通電手段により出力される電圧に含まれる1次成分と矩形波通電手段により出力される電圧に含まれる1次成分とが等しくなるように、通電幅に応じ、出力されるPWMのパルス幅を補正することを特徴とする請求項1に記載の同期電動機駆動装置。
- 前記矩形波通電手段は、3相間通電時におけるPWMオンパルス幅を2相間通電時の1/√3とすることを特徴とする請求項1に記載の同期電動機駆動装置。
- 前記通電波形選択手段は、前記同期電動機の駆動に要求される条件に応じた通電波形を選択する際に、予め設定されたテーブル或いは関数を用いて通電波形を選択することを特徴とする請求項1に記載の同期電動機駆動装置。
- 前記通電波形選択手段は、高効率運転を行う際に、通電波形を適宜切換え、インバータ装置の入力電流が最小となる通電波形を探索することを特徴とする請求項1に記載の同期電動機駆動装置。
- 前記通電波形選択手段は、通電方式を正弦波通電から矩形波通電に切り換えるに当たり、180度矩形波通電に切り換えた後、所定の通電幅となるように通電幅を所定の割合で変化させることを特徴とする請求項1に記載の同期電動機駆動装置。
- 前記通電波形選択手段は、通電方式を矩形波通電から正弦波通電に切り換えるに当たり、通電幅を所定の割合で180度矩形波通電状態に変化させた後、正弦波通電に切り換えることを特長とする請求項1に記載の同期電動機駆動装置。
- 前記通電波形選択手段は、出力電圧が飽和状態に近づいた際に、正弦波通電を選択し、過変調運転へと移行させることを特徴とする請求項1に記載の同期電動機駆動装置。
- 前記通電波形選択手段は、前記同期電動機を加速或いは減速する際に、正弦波通電を選択することを特徴とする請求項1に記載の同期電動機駆動装置。
- 前記通電波形選択手段は、前記同期電動機に流入する電流の実効値が所定の値より小となる場合は正弦波通電を用いることを特徴とする請求項1に記載の同期電動機駆動装置。
- 前記出力電圧ベクトル演算手段は、前記同期電動機に流入する電流相電流を検出する電流検出手段と、この電流検出手段により得られた相電流を励磁電流成分とトルク電流成分とに変換する3相2相変換手段と、この3相2相変換手段により得られた励磁電流成分及びトルク電流成分に基づき出力電圧指令値を求める電圧指令値演算手段を備え、前記通電波形選択手段により選択された通電方式或いは通電幅によらず、同一の電圧指令値演算手段を用いることを特徴とする請求項1に記載の同期電動機駆動装置。
- 前記出力電圧ベクトル演算手段は、前記同期電動機の回転子位置或いは回転子速度を検出するための位置センサ或いは速度センサを必要としない、位置・速度センサレス制御手段であることを特徴とする請求項1に記載の同期電動機駆動装置。
- 前記出力電圧ベクトル演算手段は、前記通電波形選択手段が矩形波通電を選択した際に、矩形波通電時に出力される6個或いは12個の出力電圧ベクトルの切替りから所定時間経過後に電流検出と出力電圧ベクトル演算を行うことを特徴とする請求項1に記載の同期電動機駆動装置。
- 前記出力電圧ベクトル演算手段は、相電流を励磁電流成分とトルク電流成分とに変換する3相2相変換手段より得られる励磁電流及びトルク電流から所定の周波数成分を除去する電流フィルタ手段を備え、前記通電波形選択手段が矩形波通電を選択した際に、前記電流フィルタ手段より得られる所定の周波数成分が除去された励磁電流及びトルク電流を用いて前記出力電圧演算手段は出力電圧ベクトル指令値を求めることを特徴とする請求項1に記載の同期電動機駆動装置。
- 冷凍冷蔵庫において、冷媒回路に含まれる密閉型圧縮機に備えられた同期電動機の駆動手段に請求項1に記載の同期電動機駆動装置を用いたことを特徴とする冷凍冷蔵庫。
- 空気調和機において、冷媒回路に含まれる密閉型圧縮機に備えられた同期電動機の駆動手段に請求項1に記載の同期電動機駆動装置を用いたことを特徴とする空気調和機。
- インバータ装置により同期電動機を駆動する同期電動機駆動装置の制御方法において、
外部からの速度指令値に応じて前記インバータ装置が出力する出力電圧ベクトルを求める出力電圧ベクトル演算ステップと、
前記出力電圧ベクトルに応じ電圧を矩形波状の120度〜180度間の任意の通電幅で出力する矩形波通電ステップと、
前記出力電圧ベクトルに応じ電圧を正弦波状の通電で出力する正弦波通電ステップと、
前記同期電動機の駆動に要求される条件に応じて通電方式及び通電幅を選択する通電波形選択ステップと、
を備えたことを特徴とする同期電動機駆動装置の制御方法。 - 前記正弦波通電ステップは、電圧飽和時に過変調状態による通電を行うことを特徴とする請求項22に記載の同期電動機駆動装置の制御方法。
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