JP2005337583A - Refrigerator - Google Patents
Refrigerator Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005337583A JP2005337583A JP2004156870A JP2004156870A JP2005337583A JP 2005337583 A JP2005337583 A JP 2005337583A JP 2004156870 A JP2004156870 A JP 2004156870A JP 2004156870 A JP2004156870 A JP 2004156870A JP 2005337583 A JP2005337583 A JP 2005337583A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- axis
- motor
- current
- control method
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
Description
本発明は、インバータ回路によりコンプレッサのモータを駆動する冷蔵庫に関するものである。 The present invention relates to a refrigerator that drives a motor of a compressor by an inverter circuit.
可燃性冷媒を使用した冷蔵庫において、コンプレッサの冷却ファンが故障した場合でも冷媒漏れによる発火の恐れが無いようにするために、コンプレッサが運転中か停止中かを判定し、運転中の場合には冷却ファンを駆動させ、故障検知装置により冷却ファンが故障しているかを判定して故障している場合にはコンプレッサを低速回転してオーバーロードリレーが動作しないようにした冷蔵庫が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
最近のインバータ制御の冷蔵庫においては、レシプロ式のコンプレッサを回転させるブラシレスDCモータの回転子の磁束に対応した電流成分であるd軸電流と、ブラシレスDCモータのトルクに対応した電流成分であるq軸電流とに変換して、コンプレッサの回転数を制御するベクトル制御が行なわれている。このようなベクトル制御におけるコンプレッサの運転においても、上記したように可燃性冷媒の発火の恐れが無いよう安全性を確保する必要があるが、冷却ファンの故障時に圧縮機の低速回転を行なう制御を実行することは困難であるという問題点がある。 In recent inverter-controlled refrigerators, a d-axis current that is a current component corresponding to the magnetic flux of the rotor of a brushless DC motor that rotates a reciprocating compressor and a q-axis that is a current component corresponding to the torque of the brushless DC motor. Vector control is performed to control the rotational speed of the compressor by converting into current. Even in the operation of the compressor in such vector control, it is necessary to ensure safety so as not to ignite the flammable refrigerant as described above. However, the compressor is controlled to rotate at a low speed when the cooling fan fails. There is a problem that it is difficult to implement.
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、インバータ回路を用いてコンプレッサのベクトル制御を行なう冷蔵庫であっても、冷却ファンの故障時にはコンプレッサの運転を低速運転できる冷蔵庫を提供する。 Therefore, in view of the above problems, the present invention provides a refrigerator capable of operating the compressor at a low speed when a cooling fan fails even if the refrigerator performs vector control of the compressor using an inverter circuit.
本発明は、三相のブラシレスDCモータで回転するレシプロ式のコンプレッサと、凝縮器と、蒸発器を少なくとも有する冷凍サイクルを備え、前記コンプレッサを冷却する冷却ファンが配され、前記ブラシレスDCモータを制御する駆動装置が配され、前記駆動装置を制御する主制御装置が配された冷蔵庫において、前記駆動装置は、前記ブラシレスDCモータの固定子巻線へ三相の駆動電流を供給するインバータ回路と、前記インバータ回路へPWM信号を供給するPWM回路と、前記三相の駆動電流を検知する駆動電流検知手段と、前記検知した三相の駆動電流に基づいて、前記ブラシレスDCモータの回転子の磁束に対応した電流成分であるd軸電流と、前記ブラシレスDCモータのトルクに対応した電流成分であるq軸電流とに変換するdq変換手段と、前記変換したd軸電流とq軸電流と前記主制御装置から入力する速度指令信号に基づいて、基準q軸電流と基準d軸電流を出力する制御手段と、前記基準q軸電流と基準d軸電流とを、基準q軸電圧と基準d軸電圧に変換する電圧変換手段と、前記変換した基準q軸電圧と基準d軸電圧を三相電圧に変換して前記PWM回路へ出力する三相変換手段と、を有し、前記駆動装置は、前記ブラシレスDCモータの低速回転域では前記基準q軸電圧を回転数と共に増加させ、かつ、前記基準d軸電圧をほぼ一定に維持する最大トルク制御法を実行し、前記ブラシレスDCモータの高速回転域では前記基準q軸電圧を最大基準q軸電圧で一定に維持し、かつ、前記基準d軸電圧を回転数と共に減少させる弱め界磁制御法を実行し、前記主制御装置は、前記冷却ファンの故障を検出した時に、前記駆動装置に前記弱め界磁制御法を実行させないように制御することを特徴とする冷蔵庫である。 The present invention includes a reciprocating compressor rotated by a three-phase brushless DC motor, a condenser, and a refrigeration cycle having at least an evaporator, and a cooling fan for cooling the compressor is arranged to control the brushless DC motor. In the refrigerator in which the driving device is arranged, and the main control device that controls the driving device is arranged, the driving device includes an inverter circuit that supplies a three-phase driving current to a stator winding of the brushless DC motor; A PWM circuit for supplying a PWM signal to the inverter circuit, a drive current detecting means for detecting the three-phase drive current, and a magnetic flux of the rotor of the brushless DC motor based on the detected three-phase drive current. Converts d-axis current, which is a corresponding current component, and q-axis current, which is a current component corresponding to the torque of the brushless DC motor. Dq conversion means, control means for outputting a reference q-axis current and a reference d-axis current based on the converted d-axis current and q-axis current, and a speed command signal input from the main controller, and the reference q A voltage conversion means for converting an axis current and a reference d-axis current into a reference q-axis voltage and a reference d-axis voltage; and the PWM circuit by converting the converted reference q-axis voltage and reference d-axis voltage into a three-phase voltage. Three-phase conversion means for outputting to the motor, and the drive device increases the reference q-axis voltage together with the rotational speed in the low-speed rotation range of the brushless DC motor, and makes the reference d-axis voltage substantially constant. The maximum torque control method is executed, the reference q-axis voltage is kept constant at the maximum reference q-axis voltage in the high-speed rotation range of the brushless DC motor, and the reference d-axis voltage is decreased with the rotation speed. Execute field control method The main control unit, upon detecting a failure of the cooling fan, a refrigerator and controlling so as not to perform the field weakening control method to the driving device.
本発明の冷蔵庫においては、主制御装置が冷却ファンの故障を検出した時に、駆動装置に弱め界磁制御法を実行させないように制御するものである。すなわち、冷却ファンの故障時にはコンプレッサを停止させるか、最大トルク制御法によりコンプレッサを制御するものである。このように最大トルク制御法によってコンプレッサを制御することにより、ブラシレスDCモータは低速回転域で回転するか、または、停止するため、コンプレッサの発熱を抑制することができ、冷却ファンが回転しない状態であってもその温度上昇を抑えることができる。 In the refrigerator according to the present invention, when the main control device detects a failure of the cooling fan, the drive device is controlled not to execute the field weakening control method. That is, when the cooling fan fails, the compressor is stopped or the compressor is controlled by the maximum torque control method. By controlling the compressor by the maximum torque control method in this way, the brushless DC motor rotates or stops in the low-speed rotation region, so that heat generation of the compressor can be suppressed and the cooling fan does not rotate. Even if it exists, the temperature rise can be suppressed.
以下、本発明の一実施形態の冷蔵庫1を説明する。 Hereinafter, the refrigerator 1 of one Embodiment of this invention is demonstrated.
(1)冷蔵庫1の構造
まず、冷蔵庫1の構造について図1に基づいて説明する。
(1) Structure of the refrigerator 1 First, the structure of the refrigerator 1 is demonstrated based on FIG.
図1は、本実施形態を示す冷蔵庫1の断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view of a refrigerator 1 showing the present embodiment.
冷蔵庫1のキャビネットは、断熱箱体9と内箱8で形成され、断熱仕切壁2によって冷蔵温度帯30と冷凍温度帯31に区画され、両温度帯30、31の冷気は完全に独立し、各冷気が混合することのない構造となっている。
The cabinet of the refrigerator 1 is formed of a heat insulating box 9 and an inner box 8, and is partitioned into a
冷蔵温度帯30の庫内は冷蔵仕切板3によって冷蔵貯蔵室4と野菜室5とに仕切られ、冷凍温度帯31の庫内は第1冷凍室6と第2冷凍室7から成り、各室はそれぞれ開閉ドア4a、5a、6a、7aを有している。また、冷蔵貯蔵室4には、庫内温度を検知するための温度センサ(以下、Rセンサという)34と、脱臭装置35が配されている。
The inside of the refrigerated
野菜室5の背面には冷蔵室蒸発器10と冷蔵室冷却ファン(以下、Rファンという)11が配置され、Rファン11は庫内温度変動やドア開閉によって任意に運転される。そして、冷蔵貯蔵室4の背面は、冷気を冷蔵温度帯30内に供給するための冷気循環路18となっている。冷凍室蒸発器12の下部には、除霜ヒータ26が配されている。
A
冷凍室蒸発器12と冷凍室冷却ファン(以下、Fファンという)13は第1及び第2冷凍室6、7の背壁に配置され、冷気を循環することで第1及び第2冷凍室6、7が冷却される。
A
冷蔵庫1の背壁下部には、機械室14が設けられている。図2は、機械室14の横断面図であり、機械室14の内部は、機械室冷却ファン(以下、Cファンという)25によって、二つに区画されている。一方の区画には、コンプレッサ15が配され、他方の空間には、冷蔵庫1の制御を行なう主制御部33とコンプ駆動装置32が配線された配線基板が収納された基板収納部72が収納されている。機械室14の前方には、凝縮器21が配され、冷蔵庫1のキャビネットの前面から浸入した空気がCファン25によって機械室14内部に吸い込まれ、機械室14の背面に開口した排気口74から排出される。この場合に、Cファン25によって流れている空気により、凝縮器21、基板収納部72、コンプレッサ15が冷却される。
A
(2)冷凍サイクルの構造
図3に基づいて冷凍サイクルの構造について説明する。
(2) Structure of refrigeration cycle The structure of the refrigeration cycle will be described with reference to FIG.
冷凍サイクルの圧縮流体である冷媒は、自然の可燃性冷媒であるイソブタン(R600a)である。 The refrigerant that is the compressed fluid of the refrigeration cycle is isobutane (R600a) that is a natural combustible refrigerant.
冷凍サイクルは、コンプレッサ15、凝縮器21がそれぞれ配置され、コンプレッサ15から吐出された可燃性冷媒は、凝縮器21を通った後、切替弁22の冷媒切換機構によって冷媒流路が交互に切り替えられて冷凍モードと冷蔵モードを交互に実現できる。
In the refrigeration cycle, the
切替弁22の一方の出口には冷蔵キャピラリーチューブ23と冷蔵室蒸発器10が順次接続され、切替弁22の他方の出口には冷凍キャピラリーチューブ24と冷凍室蒸発器12が順次接続され、冷凍室蒸発器12にアキュームレータ16が接続されている。
The refrigerating
(3)冷蔵庫1の動作状態
上記構成の冷蔵庫1に動作状態について説明する。
(3) Operation state of refrigerator 1 An operation state is demonstrated to the refrigerator 1 of the said structure.
切替弁22によって冷媒流路が切り替わり、冷凍温度帯31冷却時の冷凍モードでは、可燃性冷媒が冷凍キャピラリーチューブ24で減圧されて冷凍室蒸発器12に入り、冷凍温度帯31を冷却した後、再びコンプレッサ15に戻る。そして、Fファン13の運転によって冷気が庫内を循環し、第1及び第2冷凍室6、7の冷却が行われる。
In the refrigeration mode when the refrigerant flow path is switched by the
冷蔵温度帯30冷却時の冷蔵モードでは、可燃性冷媒は冷蔵キャピラリーチューブ23で減圧され、冷蔵室蒸発器10に入り、冷蔵温度帯30を冷却した後、冷凍室蒸発器12を通って再びコンプレッサ15に戻る。Rファン11の運転によって冷蔵貯蔵室4と野菜室5を冷却する。
In the refrigerating mode at the time of cooling in the refrigerating
(2)冷蔵庫1の電気系統の構造
冷蔵庫1の電気系統の構造について、図8のブロック図に基づいて説明する。
(2) Structure of the electric system of the refrigerator 1 The structure of the electric system of the refrigerator 1 is demonstrated based on the block diagram of FIG.
図8に示すように、コンプレッサ15を駆動する三相のブラシレスDCモータ(以下、コンプモータという)28と、このコンプモータ28を駆動する駆動装置(以下、コンプ駆動装置という)32と、このコンプ駆動装置32を制御する冷蔵庫1の主制御部33とから構成されている。この主制御部33は、上記したように機械室14内部に配され、各部屋4,5,6,7のドア4a〜7aにそれぞれ設けられたドアスイッチ4b〜7bが接続されている。さらに、主制御部33には、脱臭装置35、除霜ヒータ26、Rセンサ34、Rファン11、Fファン13、Cファン25が接続され、また、冷蔵庫1が置かれている部屋の温度、すなわち、外気温を測定する外気温センサ70が接続されている。
As shown in FIG. 8, a three-phase brushless DC motor (hereinafter referred to as a “comp motor”) 28 that drives the
コンプレッサ15はレシプロ式圧縮機構であり、縦型の密閉ケース内の上部側には圧縮機構部が載設され、下部側にはコンプモータ28が設けられている。
The
コンプモータ28は、図4に示すように、ブラシレスDCモータであって、三相6スロット4極モータである。すなわち、三相6スロットの固定子118の内周側で、4極の回転子117が回転する。回転子117内部にはマグネット119が設けられたIPM(Inner Permanent Magnet)ロータである。コンプ駆動装置32によりコンプモータ28の各相に電圧を印加した場合、モータ内部では180°対称に同じ制御を行う。
As shown in FIG. 4, the
(3)コンプ駆動装置32の構造
コンプ駆動装置32の構造について図5に基づいて説明する。
(3) Structure of
コンプ駆動装置32は、インバータ回路42と、整流回路44と、交流電源46と、PWM形成部48と、AD変換部50と、dq変換部52と、速度検出部54と、速度指令出力部56と、速度PI制御部58と、q軸電流PI制御部60と、d軸電流PI制御部62と、三相変換部64と、初期パターン出力部66より構成されている。
The
コンプレッサ15を回転させるコンプモータ28は、上記したように三相のブラシレスDCモータである。このコンプモータ28の三相(u相、v相、w相)の固定子巻線40u,40v,40Wにインバータ回路42が三相の駆動電流を流す。
The
このインバータ回路42は、6個のパワースイッチング半導体であるトランジスタTr1〜Tr6より構成されたフルブリッジインバータ回路である。なお、図では示されていないが、このスイッチングトランジスタTr1〜Tr6に対して並列に逆方向にダイオードが接続されている。また、スイッチングトランジスタT1とTr4に直列に駆動電流を検知するための検知抵抗R1が接続され、スイッチングトランジスタTr2とTr5に直列に検知抵抗R2が接続され、スイッチングトランジスタTr28とTr6に直列に検知抵抗R28が接続されている。 The inverter circuit 42 is a full bridge inverter circuit composed of transistors Tr1 to Tr6 which are six power switching semiconductors. Although not shown in the figure, a diode is connected in reverse to the switching transistors Tr1 to Tr6 in parallel. A detection resistor R1 for detecting a drive current is connected in series to the switching transistors T1 and Tr4, a detection resistor R2 is connected in series to the switching transistors Tr2 and Tr5, and a detection resistor R28 is connected in series to the switching transistors Tr28 and Tr6. Is connected.
整流回路44は商用電源(AC100V)である交流電源46から交流電圧が供給され、これを整流してインバータ回路42に供給する。
The rectifier circuit 44 is supplied with an AC voltage from an
PWM形成部48は、6個のスイッチングトランジスタTr1〜Tr6のゲート端子に、PWM信号を供給する。PWM形成部48は、後から説明する三相の電圧Vu,Vv,Vwに基づいてパルス幅変調を行い、所定のタイミングで各スイッチングトランジスタTr1〜Tr6をON/OFFする。 The PWM forming unit 48 supplies a PWM signal to the gate terminals of the six switching transistors Tr1 to Tr6. The PWM forming unit 48 performs pulse width modulation based on three-phase voltages Vu, Vv, and Vw, which will be described later, and turns on / off the switching transistors Tr1 to Tr6 at a predetermined timing.
AD変換部50は、シャント抵抗R1,R2,R28における電圧値を検知して、各相の電圧値をアナログ値からデジタル値に変換し、三相の駆動電流Iu,Iv,Iwを出力する。
The
dq変換部52は、AD変換部50から出力された駆動電流Iu,Iv,Iwを、磁束に対応した電流成分であるd軸(direct-axis)の電流Idと、コンプモータ28のトルクに対応した電流成分であるq軸(quadrature-axis)の電流Iqに変換する。
The
この変換方法は、(1)式に示すように、三相のIu,Iv,Iwを二相のIα,Iβに変換する。この三相の電流と二相の電流との関係を表したベクトル図が図6である。
次に、このように変換した二相の電流Iα,Iβをq軸電流Iqとd軸電流Idに(2)式を用いて変換する。この二相の駆動電流と変換(検知)したq軸電流Iqとd軸電流Idとの関係は図7に示すベクトル図のような関係を有する。
速度検出部54では、検知したq軸電流Iqとd軸電流Idに基づいて、コンプモータ28の回転角θと回転速度ωを検出する。q軸電流とd軸電流に基づいてコンプモータ28の回転子の位置である回転角θを求め、このθを微分することにより回転速度ωを求める。
The speed detector 54 detects the rotation angle θ and the rotation speed ω of the
冷蔵庫1の主制御部33では、dq変換部52から送られてきたq軸電流Iqに基づいて速度指令信号Sを出力する。
The main control unit 33 of the refrigerator 1 outputs a speed command signal S based on the q-axis current Iq sent from the
速度指令出力部56は、主制御部33からの速度指令信号Sと、速度検出部54からの回転速度ωに基づいて基準回転速度ωrefを出力する。基準回転速度ωrefは、現在の回転速度ωと共に速度PI制御部58に入力される。
The speed
速度PI制御部58では、基準回転速度ωrefと現在の回転速度ωとの差分量Δωに基づいてPI制御を行い、基準q軸電流Iqrefと基準d軸電流Idrefを出力し、現在のq軸電流Iqと現在のd軸電流Idと共にq軸電流PI制御部60とd軸電流PI制御部62にそれぞれ出力する。
The speed
q軸電流PI制御部60では、PI制御を行うと共に電流/電圧変換を行い、基準q軸電圧Vqを出力する。
The q-axis current
d軸電流PI制御部62では、PI制御を行うと共に電流/電圧変換を行い、基準d軸電圧Vdを出力する。
The d-axis current
三相変換部64では、基準d軸電圧Vdと基準q軸電圧Vqを、まず二相の電圧に(3)式に基づいて変換する。
この変換された二相の電圧Vα,Vβを、三相の電圧Vu,Vv,Vwに(4)式に基づいて変換する。
この変換された三相の電圧Vu,Vv,Vwを前記したPWM形成部48に出力する。 The converted three-phase voltages Vu, Vv, and Vw are output to the PWM forming unit 48 described above.
以上のコンプ駆動装置32によれば、検知したd軸電流Idとq軸電流Iqに基づいて回転速度を検知し、この回転速度ωと、主制御部からの速度指令信号Sに基づいてフィードバック制御を行い、速度指令信号Sに合わせた回転速度ωrefでコンプモータ28が回転するようにPWM形成部48からPWM信号をインバータ回路42に出力する。インバータ回路42はこれに基づいて、三相の駆動電流をコンプモータ28の三相の固定子巻線40に出力する。起動時以外の通常運転時の制御方法については後から詳しく説明する。
According to the
そして、初期パターン出力部66は、コンプレッサ15の起動時の起動モータ定数が設定されており、起動時はこの設定された起動モータ定数により起動特性が決まる。設定されている起動モータ定数としては、回転初期位置θinit、起動加速速度ωinit、始動d軸電流Idinit、始動q軸電流Iqinitであり、起動加速速度ωinitは速度指令出力部56に出力され、回転初期位置θinitは、dq変換部52に出力され、始動d軸電流Idinit、始動q軸電流Iqinitは、速度PI制御部58に出力される。
The initial
(4)通常運転時の制御方法
次に、冷蔵庫1の通常運転時の制御方法について説明する。
(4) Control Method During Normal Operation Next, a control method during normal operation of the refrigerator 1 will be described.
通常運転時の制御方法は、コンプモータ28の回転数が低速回転域で行なう最大トルク制御法と、高速回転域で行なう弱め界磁制御法に分かれる。
The control method during normal operation is divided into a maximum torque control method in which the rotational speed of the
コンプモータ28が起動し、回転数が上昇すると所定の回転数までは最大トルク制御法を行ない、所定の回転数を越えた場合には弱め界磁制御法を行なうこととなる。この最大トルク制御法と弱め界磁制御法の切り替えるタイミングについて図6のグラフについて説明する。
When the
図8の縦軸は、インバータ回路42からの出力電圧の値を示し、横軸が時間を示している。 The vertical axis in FIG. 8 indicates the value of the output voltage from the inverter circuit 42, and the horizontal axis indicates time.
回転数が上昇すると、出力電圧が上昇し、弱め界磁制御開始電圧に到達する。この弱め界磁制御開始電圧とは、図5における出力電圧V0(=280V)から理論的に求められる線間電圧の最大値を意味し、(5)式のように表される。
そして、この弱め界磁制御開始電圧を越えると最大トルク制御法から、弱め界磁制御法に切り替えられ、この弱め界磁制御法はDC電圧V0に到達するまで行なわれることとなる。 When the field-weakening control start voltage is exceeded, the maximum torque control method is switched to the field-weakening control method, and this field-weakening control method is performed until the DC voltage V0 is reached.
一方、回転数が低下し、出力電圧が弱め界磁制御解除電圧よりも低くなった場合には最大トルク制御法に復帰する。この弱め界磁制御解除電圧は、弱め界磁制御開始電圧よりも、所定電圧低い値に設定されている。線間電圧は、三相変換部64に入力するVqとVdから計算することができるため、これに基づいて計算された線間電圧がDC電圧V0から理論的に導かれる最大値になった場合に弱め界磁制御法に移行する。
On the other hand, when the rotational speed decreases and the output voltage becomes lower than the field weakening control release voltage, the maximum torque control method is restored. The field weakening control release voltage is set to a value lower than the field weakening control start voltage by a predetermined voltage. Since the line voltage can be calculated from Vq and Vd input to the three-
図9は、横軸を周波数(すなわち、回転数)で示し、縦軸をd軸電流とq軸電流の値(A)で示し、周波数によってq軸電流とd軸電流がどの様に変化をするかを示したものである。 In FIG. 9, the horizontal axis indicates the frequency (that is, the rotation speed), the vertical axis indicates the d-axis current and the q-axis current value (A), and how the q-axis current and the d-axis current change depending on the frequency. It shows what to do.
図7に示すように、最大トルク制御法においてはd軸電流がほぼ0A付近で一定であり、q軸電流が周波数と共に増加している。一方、弱め界磁制御法においてはd軸電流は周波数と共に減少し、q軸電流は最大基準q軸電流の値で維持されている。 As shown in FIG. 7, in the maximum torque control method, the d-axis current is constant around 0 A, and the q-axis current increases with frequency. On the other hand, in the field weakening control method, the d-axis current decreases with frequency, and the q-axis current is maintained at the value of the maximum reference q-axis current.
なお、上記したように、最大トルク制御法と弱め界磁制御法の閾値(界磁制御開始電圧と界磁制御解除電圧)は、上記したように出力電圧で行なわれており、回転数を閾値としているものではないが、結果的に、出力電圧は回転数に比例するため、低速域では最大トルク制御法が行なわれ、高速域では弱め界磁制御法が行なわれることとなる。 As described above, the thresholds (field control start voltage and field control release voltage) of the maximum torque control method and the field weakening control method are performed using the output voltage as described above, and the rotation speed is not a threshold value. As a result, since the output voltage is proportional to the rotational speed, the maximum torque control method is performed in the low speed region, and the field weakening control method is performed in the high speed region.
次に、最大トルク制御法と弱め界磁制御法について順番に説明する。 Next, the maximum torque control method and the field weakening control method will be described in order.
(5)最大トルク制御法
低速域で行なわれる最大トルク制御法について、図10と図11に基づいて説明する。
(5) Maximum Torque Control Method The maximum torque control method performed in the low speed range will be described with reference to FIGS.
まず、コンプモータ28の回転子117は、上記したようにIPMロータであり、マグネット119のマグネットトルクとリラクタンストルクと合成トルクの関係は図8のようになる。
First, the
図10に示すように、合成トルクは、マグネットトルクとリラクタンストルクの合計したものであり、このマグネットトルクの周期が誘起電圧の位相に対応する。なお、誘起電圧とは、各固定子巻線間の電圧である。 As shown in FIG. 10, the combined torque is the sum of the magnet torque and the reluctance torque, and the period of the magnet torque corresponds to the phase of the induced voltage. The induced voltage is a voltage between the stator windings.
そして、インバータ回路42から各固定子巻線40u,40v,40wに流れる駆動電流と、誘起電圧の関係を示したものが図11である。 FIG. 11 shows the relationship between the drive current flowing from the inverter circuit 42 to the stator windings 40u, 40v, 40w and the induced voltage.
この駆動電流と誘起電圧との位相差は、各固定子巻線40の位置と回転子117の回転位置との関係で決定され、すなわち、機械的な位置関係で予め決定されているものである。図11においては、駆動電流が誘起電圧に対し進み角γだけ進んでいる状態である。なお、最大トルク制御法においてはγ=10°である。
The phase difference between the drive current and the induced voltage is determined by the relationship between the position of each stator winding 40 and the rotation position of the
この最大トルク制御法においては、速度PI制御部58において、基準q軸電流を(6)式に基づいて算出する。
但し、nは、PWM制御を行なう場合のPWM周期の搬送波の周期(秒)毎に行なうものであり、基準q軸電流は離散的な値となる。Kpは、周波数制御比例ゲイン(A/Hz)であり、Kiは周波数制御積分ゲイン(A・秒/Hz)である。また、Δωは、速度検出部54で検出されたωと、速度指令出力部56から出力された基準回転速度の差分量である。
However, n is performed every carrier wave period (second) of the PWM period when PWM control is performed, and the reference q-axis current has a discrete value. Kp is a frequency control proportional gain (A / Hz), and Ki is a frequency control integral gain (A · sec / Hz). Δω is a difference amount between ω detected by the speed detector 54 and the reference rotational speed output from the speed
次に、基準d軸電流は、(7)式に基づいて計算される。
但し、φは、モータ磁束(wb)であり、Ldはd軸モータインダクタンス(H)であり、Lqはq軸モータインダクタンス(H)である。そして、この制御周期は、(6)式のPWM周期とは異なり、駆動装置32における制御周期で行なうものであり、その制御周期はq軸電流の制御周期よりも長く設定されている。
Where φ is the motor magnetic flux (wb), Ld is the d-axis motor inductance (H), and Lq is the q-axis motor inductance (H). This control cycle is different from the PWM cycle of the equation (6), and is performed in the control cycle of the
上記のように(6)式と(7)式に基づいて基準q軸電流と基準d軸電流を算出して三相変換部64で三相の電圧に変換しPWM制御を行なっている。このように計算された基準q軸電流と基準d軸電流の変化を示したものが図7である。
As described above, the reference q-axis current and the reference d-axis current are calculated based on the equations (6) and (7), converted into a three-phase voltage by the three-
(6)弱め界磁制御法の内容
次に、高速域で行なわれる弱め界磁制御法について説明する。
(6) Contents of field weakening control method Next, a field weakening control method performed in a high speed range will be described.
最大トルク制御法において基準q軸電流が増加し、上記したように最大基準q軸電流に到達すると、一定値になりそれ以上は上昇しないため、最大トルク制御法から弱め界磁制御法に切り替えられる。 When the reference q-axis current increases in the maximum torque control method and reaches the maximum reference q-axis current as described above, it becomes a constant value and does not increase any more, so the maximum torque control method is switched to the field weakening control method.
弱め界磁制御法においては、回転数を増加させ、出力電圧の値が線間電圧の理論値に近付いた場合には、それ以上の回転数では回転させることはできない。そのため、最大トルク制御法においては駆動電流と誘起電圧との位相差γを一定にしていたが、誘起電圧に対する駆動電流の位相をさらに進め、最大進み角γ=85°まで進めるようにする。なお、最大トルク制御法においては上記したように進み角γ=10°である。 In the field weakening control method, when the number of rotations is increased and the value of the output voltage approaches the theoretical value of the line voltage, the rotation cannot be performed at a higher number of rotations. Therefore, in the maximum torque control method, the phase difference γ between the drive current and the induced voltage is made constant, but the phase of the drive current with respect to the induced voltage is further advanced to advance to the maximum advance angle γ = 85 °. In the maximum torque control method, the lead angle γ = 10 ° as described above.
基準d軸電流は、(7)式から算出されるが、この(7)式で算出される電流値から、回転数に伴ってさらに低い電圧になるように設定する。すなわち、(7)式で求めた基準d軸電流を補正し、この補正量が周波数と共に増加させ、図7に示すように基準d軸電流が周波数と共に低下するように算出する。このように基準d軸電流が減少すると、誘起電圧に対して駆動電流の位相γが進むこととなり、回転数を増加させることができる。 The reference d-axis current is calculated from the equation (7). From the current value calculated by the equation (7), the reference d-axis current is set to become a lower voltage with the rotation speed. That is, the reference d-axis current obtained by the equation (7) is corrected, the correction amount is increased with the frequency, and the reference d-axis current is calculated to decrease with the frequency as shown in FIG. Thus, when the reference d-axis current decreases, the phase γ of the drive current advances with respect to the induced voltage, and the rotation speed can be increased.
なお、この弱め界磁制御法における最大回転数は、駆動電流の進み角γが85°に到達した時点に設定しておく。もし、この進み角γが90°になると、トルクが0になるからである。 The maximum number of revolutions in the field weakening control method is set when the drive current advance angle γ reaches 85 °. This is because if the advance angle γ becomes 90 °, the torque becomes zero.
(7)Cファン25の故障時の制御法
Cファン25も、コンプモータ28と同様にインバータ制御が行なわれており、主制御部33からの速度指令信号によってその回転数を制御することができる。そして、Cファン25を回転させるモータからの電流値を常に主制御部33が検知し、この駆動電流が0になった場合には、Cファン25が故障であると判定する。
(7) Control method at the time of failure of the
主制御部33がCファン25の故障を検知した場合には、コンプレッサ15の冷却が行なわれなくなるため、コンプレッサ15の加熱を防止する必要がある。そのため、コンプモータ28の回転数が上昇しないようにするため、コンプ駆動装置32において、上記した弱め界磁制御法を実施できないように制御する。具体的には、弱め界磁制御法に至るような回転数でコンプモータ28を回転させないようにするため、出力電圧を常に検知し、その出力電圧が弱め界磁制御開始電圧に到達しようとするときに速度指令出力部56に対し回転数を落とすように速度指令信号Sを出力する。
When the main control unit 33 detects a failure of the
これによって、Cファン25が故障したときでも、コンプレッサ15が加熱し、可燃性冷媒の発火を完全に防止することができる。また、Cファン25は、主制御部33と駆動装置32が配された基板収納部72も冷却しており、Cファン25の故障により主制御部33や駆動装置32の放熱特性が悪化している状況であっても、コンプレッサ15が高い回転数で回転しないため、主制御部33とコンプ駆動装置32の熱の上昇を防止することができる。
As a result, even when the
(変更例)
本発明は上記各実施形態に限らず、その主旨を逸脱しない限り種々に変更することができる。
(Example of change)
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist thereof.
上記実施形態では、可燃性冷媒で説明したが、不燃性冷媒であってもよい。 In the said embodiment, although it demonstrated with the combustible refrigerant | coolant, a nonflammable refrigerant | coolant may be sufficient.
本発明の冷蔵庫は、家庭用冷蔵庫に好適である。 The refrigerator of the present invention is suitable for a household refrigerator.
1 冷蔵庫
14 機械室
15 コンプレッサ
25 Cファン
28 コンプモータ
32 コンプ駆動装置
33 主制御部
42 インバータ回路
48 PWM形成部
52 dq変換部
64 三相変換部
66 初期パターン出力部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
前記コンプレッサを冷却する冷却ファンが配され、
前記ブラシレスDCモータを制御する駆動装置が配され、
前記駆動装置を制御する主制御装置が配された冷蔵庫において、
前記駆動装置は、
前記ブラシレスDCモータの固定子巻線へ三相の駆動電流を供給するインバータ回路と、
前記インバータ回路へPWM信号を供給するPWM回路と、
前記三相の駆動電流を検知する駆動電流検知手段と、
前記検知した三相の駆動電流に基づいて、前記ブラシレスDCモータの回転子の磁束に対応した電流成分であるd軸電流と、前記ブラシレスDCモータのトルクに対応した電流成分であるq軸電流とに変換するdq変換手段と、
前記変換したd軸電流とq軸電流と前記主制御装置から入力する速度指令信号に基づいて、基準q軸電流と基準d軸電流を出力する制御手段と、
前記基準q軸電流と基準d軸電流とを、基準q軸電圧と基準d軸電圧に変換する電圧変換手段と、
前記変換した基準q軸電圧と基準d軸電圧を三相電圧に変換して前記PWM回路へ出力する三相変換手段と、
を有し、
前記駆動装置は、前記ブラシレスDCモータの低速回転域では前記基準q軸電圧を回転数と共に増加させ、かつ、前記基準d軸電圧をほぼ一定に維持する最大トルク制御法を実行し、前記ブラシレスDCモータの高速回転域では前記基準q軸電圧を最大基準q軸電圧で一定に維持し、かつ、前記基準d軸電圧を回転数と共に減少させる弱め界磁制御法を実行し、
前記主制御装置は、前記冷却ファンの故障を検出した時に、前記駆動装置に前記弱め界磁制御法を実行させないように制御する
ことを特徴とする冷蔵庫。 A reciprocating compressor rotating with a three-phase brushless DC motor, a condenser, and a refrigeration cycle having at least an evaporator;
A cooling fan for cooling the compressor is arranged,
A driving device for controlling the brushless DC motor is disposed;
In the refrigerator provided with a main control device for controlling the drive device,
The driving device includes:
An inverter circuit for supplying a three-phase drive current to the stator winding of the brushless DC motor;
A PWM circuit for supplying a PWM signal to the inverter circuit;
Drive current detection means for detecting the three-phase drive current;
Based on the detected three-phase drive current, a d-axis current that is a current component corresponding to the magnetic flux of the rotor of the brushless DC motor, and a q-axis current that is a current component corresponding to the torque of the brushless DC motor, Dq conversion means for converting to
Control means for outputting a reference q-axis current and a reference d-axis current based on the converted d-axis current, the q-axis current, and a speed command signal input from the main controller;
Voltage converting means for converting the reference q-axis current and the reference d-axis current into a reference q-axis voltage and a reference d-axis voltage;
Three-phase conversion means for converting the converted reference q-axis voltage and reference d-axis voltage into a three-phase voltage and outputting the same to the PWM circuit;
Have
The driving device executes a maximum torque control method for increasing the reference q-axis voltage together with the rotation speed in the low-speed rotation range of the brushless DC motor and maintaining the reference d-axis voltage substantially constant, and the brushless DC motor Executing a field-weakening control method for maintaining the reference q-axis voltage constant at the maximum reference q-axis voltage in the high-speed rotation range of the motor and reducing the reference d-axis voltage together with the rotational speed;
The main control device performs control so that the drive device does not execute the field-weakening control method when a failure of the cooling fan is detected.
ことを特徴とする請求項1記載の冷蔵庫。 The refrigerator according to claim 1, wherein the main controller is also cooled by the cooling fan.
ことを特徴とする請求項1記載の冷蔵庫。 The main control device controls the drive device not to execute the field-weakening control method only when the outside air temperature detected by the outside air temperature sensor is equal to or higher than a certain temperature and when the failure of the cooling fan is detected. The refrigerator according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1記載の冷蔵庫。
The timing for switching from the maximum torque control method in the low-speed rotation region to the field weakening control method in the high-speed rotation region is such that the rotation speed increases and the line voltage of each phase reaches the maximum output voltage. The refrigerator according to claim 1, wherein the refrigerator is switched when the voltage reaches a maximum reference q-axis voltage.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004156870A JP2005337583A (en) | 2004-05-26 | 2004-05-26 | Refrigerator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004156870A JP2005337583A (en) | 2004-05-26 | 2004-05-26 | Refrigerator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005337583A true JP2005337583A (en) | 2005-12-08 |
Family
ID=35491350
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004156870A Pending JP2005337583A (en) | 2004-05-26 | 2004-05-26 | Refrigerator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005337583A (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4045307B1 (en) * | 2006-09-26 | 2008-02-13 | 三菱電機株式会社 | Vector controller for permanent magnet synchronous motor |
JP2009264660A (en) * | 2008-04-24 | 2009-11-12 | Toshiba Corp | Refrigerator |
JP2010233383A (en) * | 2009-03-27 | 2010-10-14 | Aisin Seiki Co Ltd | Device for control of three-phase ac motor |
JP2013078200A (en) * | 2011-09-30 | 2013-04-25 | Sanken Electric Co Ltd | Control device and control method for synchronous motor |
CN104038125A (en) * | 2013-03-04 | 2014-09-10 | 株式会社电装 | Rotary electric machine control apparatus |
JP2015119565A (en) * | 2013-12-18 | 2015-06-25 | 株式会社東芝 | Inverter device and inverter control method |
-
2004
- 2004-05-26 JP JP2004156870A patent/JP2005337583A/en active Pending
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4045307B1 (en) * | 2006-09-26 | 2008-02-13 | 三菱電機株式会社 | Vector controller for permanent magnet synchronous motor |
US8148926B2 (en) | 2006-09-26 | 2012-04-03 | Mitsubishi Electric Corporation | Permanent magnet synchronization motor vector control device |
JP2009264660A (en) * | 2008-04-24 | 2009-11-12 | Toshiba Corp | Refrigerator |
TWI414739B (en) * | 2008-04-24 | 2013-11-11 | Toshiba Kk | Refrigerator |
JP2010233383A (en) * | 2009-03-27 | 2010-10-14 | Aisin Seiki Co Ltd | Device for control of three-phase ac motor |
JP2013078200A (en) * | 2011-09-30 | 2013-04-25 | Sanken Electric Co Ltd | Control device and control method for synchronous motor |
CN104038125A (en) * | 2013-03-04 | 2014-09-10 | 株式会社电装 | Rotary electric machine control apparatus |
JP2014171326A (en) * | 2013-03-04 | 2014-09-18 | Denso Corp | Rotary electric machine control device |
US9124211B2 (en) | 2013-03-04 | 2015-09-01 | Denso Corporation | Rotary electric machine control apparatus |
JP2015119565A (en) * | 2013-12-18 | 2015-06-25 | 株式会社東芝 | Inverter device and inverter control method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI495252B (en) | A motor drive and a power machine using it | |
US10605500B2 (en) | Heat pump device, air conditioner, and freezer | |
US20080072619A1 (en) | Control device of motor for refrigerant compressor | |
AU2012383156B2 (en) | Heat pump device, air conditioner, and refrigerating machine | |
KR100775703B1 (en) | Brushless motor start method, drive device, and refrigerator | |
JP2005090925A (en) | Refrigerant leakage detecting device and refrigerator using the same | |
JP2008289310A (en) | Motor drive and refrigerator using the same | |
JP4509518B2 (en) | Compressor drive unit and refrigerator using the same | |
JP2005337583A (en) | Refrigerator | |
JP2018067981A (en) | Motor controller and heat pump-type refrigeration cycle device | |
JP6235381B2 (en) | Compressor | |
JP2005214486A (en) | Refrigerator | |
US10727736B2 (en) | Power converting apparatus and home appliance including the same | |
JP2004064902A (en) | Controller for synchronous motor, and apparatus using it | |
JP2007212113A (en) | Coolant leakage detecting device, coolant leakage detecting method, and refrigerator using it | |
US20080246431A1 (en) | Apparatus and method of driving compressor | |
KR20110090546A (en) | Refrigerator and controlling method thereof | |
KR100582126B1 (en) | Motor driving device and cooling fan driving device in refrigerator | |
JP4157737B2 (en) | Brushless DC motor driving device and refrigerator using the same | |
JP2005061709A (en) | Cooling fan driving device of refrigerator | |
JP6979568B2 (en) | Motor drive device and refrigerator using it | |
JP5747145B2 (en) | Motor drive device and electric apparatus using the same | |
JP2007288938A (en) | Motor drive and storage device having the same | |
JP3998615B2 (en) | Refrigerator motor drive device | |
JP2017070049A (en) | Control method for brushless dc motor and inverter device |