JP2006223014A - Motor drive device - Google Patents

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JP2006223014A JP2005031403A JP2005031403A JP2006223014A JP 2006223014 A JP2006223014 A JP 2006223014A JP 2005031403 A JP2005031403 A JP 2005031403A JP 2005031403 A JP2005031403 A JP 2005031403A JP 2006223014 A JP2006223014 A JP 2006223014A
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Hidenao Tanaka
秀尚 田中
Keiji Ogawa
啓司 小川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor drive device capable of attaining size and cost reduction and high efficiency. <P>SOLUTION: This drive device includes a rectification circuit 4 having a capacitor with a small capacity with an AC power supply 1 as an input; an inverter 5 connected to the rectification circuit 4; a motor 6 driven by the inverter 5; an inverter controller 17 for controlling the inverter 5; a position detector 18 for detecting a position of the motor 6; a controller 19 for determining a commanded rotational speed of the motor 6; and an inverter power switch 22 for supplying power to the inverter 5 or stopping it. When a rotational speed determined by the controller 19 is 0 r/s (stopping), the power supply of the inverter 5 is shut down by an inverter power switch 22, so that the loss of the motor drive device is suppressed during motor stopping to suppress the power consumption of the device. Because the capacity of the capacitor of the rectification circuit 4 is small, a harmonic current can be suppressed and the use of a harmonic accommodation circuit can be eliminated, thus attaining size and cost reduction in the device. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、インバータ制御によるモータ駆動装置に関するものである。 The present invention relates to a motor drive device by inverter control.

従来この種のモータ駆動装置は、モータ停止中の消費電力を低減するために、インバータ回路に電源を供給するためのAC/DCコンバータの電源を遮断する様にしている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, this type of motor drive device cuts off the power supply of the AC / DC converter for supplying power to the inverter circuit in order to reduce power consumption while the motor is stopped (see, for example, Patent Document 1). ).

図8は特許文献1に記載された従来のモータ駆動装置を示すものである。図8に示す様に、商用電源101は、例えば一般家庭における100V50Hzまたは60Hzの交流電源である。ダイオードブリッジ等の整流回路102は商用電源101を整流する。電解コンデンサ103は整流回路102からの出力電圧を平滑化する。   FIG. 8 shows a conventional motor driving apparatus described in Patent Document 1. In FIG. As shown in FIG. 8, the commercial power source 101 is, for example, a 100V 50 Hz or 60 Hz AC power source in a general home. A rectifier circuit 102 such as a diode bridge rectifies the commercial power supply 101. The electrolytic capacitor 103 smoothes the output voltage from the rectifier circuit 102.

インバータ104は電解コンデンサ103の出力電圧を電源とし、圧縮機105はインバータ104によって運転される。バイメタル等の接点型の温度センサ106は庫内に配置され、庫内温度を検出する。   The inverter 104 uses the output voltage of the electrolytic capacitor 103 as a power source, and the compressor 105 is operated by the inverter 104. A contact-type temperature sensor 106 such as a bimetal is disposed in the cabinet and detects the temperature in the cabinet.

AC/DCコンバータ107は、整流回路102の入力側の交流電源ライン両端を入力とするものであり、トランス等で構成される。制御部108は、AC/DCコンバータ107の出力を電源入力として、圧縮機運転指令の遮断手段を受けてインバータ104の制御を行う。   The AC / DC converter 107 inputs both ends of the AC power supply line on the input side of the rectifier circuit 102, and is constituted by a transformer or the like. The control unit 108 uses the output of the AC / DC converter 107 as a power input and receives the compressor operation command cutoff means to control the inverter 104.

以上のように構成された冷蔵庫の制御装置について、つぎにその動作を説明する。   Next, the operation of the refrigerator control device configured as described above will be described.

電源投入後、冷蔵庫の庫内温度tが設定された温度Tよりも大きいと、温度センサ106がONし、AC/DCコンバータ107が動作して、制御部108への電源が供給される。次に制御部108から運転指令が出力され、圧縮機105がインバータ104により運転される。   After the power is turned on, when the refrigerator interior temperature t is higher than the set temperature T, the temperature sensor 106 is turned on, the AC / DC converter 107 is operated, and power is supplied to the control unit 108. Next, an operation command is output from the control unit 108, and the compressor 105 is operated by the inverter 104.

冷蔵庫の庫内温度tが設定された温度Tよりも小さいと、温度センサ106がOFFし、AC/DCコンバータ107への入力が遮断される。次に制御部108への電源供給も遮断されて、圧縮機105が停止する。このように庫内温度によって圧縮機105がON/OFFを繰り返す動作によって冷蔵庫は制御される。   When the refrigerator internal temperature t is lower than the set temperature T, the temperature sensor 106 is turned OFF and the input to the AC / DC converter 107 is shut off. Next, the power supply to the control unit 108 is also cut off, and the compressor 105 stops. Thus, the refrigerator is controlled by the operation in which the compressor 105 repeats ON / OFF according to the internal temperature.

以上のような動作で圧縮機105停止時は、温度センサ106が整流回路102への交流電源入力には依存しない位置にあるため、電解コンデンサ103は充電された状態が継続する。次に庫内温度が上昇し、圧縮機105が再起動する時、電解コンデンサ103の電荷は充電された状態にあるので、大きな突入電流が流れない。   When the compressor 105 is stopped by the operation as described above, the temperature sensor 106 is in a position that does not depend on the AC power supply input to the rectifier circuit 102, so that the electrolytic capacitor 103 remains charged. Next, when the internal temperature rises and the compressor 105 restarts, the electric charge of the electrolytic capacitor 103 is in a charged state, so that a large inrush current does not flow.

このように、圧縮機105の再起動時に電解コンデンサ103が充電されていて、大きな突入電流が流れないため、突入電流防止回路を設ける必要もなく、圧縮機105停止時にはAC/DCコンバータ107の入力を遮断するので、圧縮機105停止時の消費電力が更に低減できるという冷蔵庫の制御装置を提供することができる。
特開平11−101541号公報
As described above, when the compressor 105 is restarted, the electrolytic capacitor 103 is charged and a large inrush current does not flow. Therefore, it is not necessary to provide an inrush current prevention circuit, and the input of the AC / DC converter 107 is not required when the compressor 105 is stopped. Therefore, it is possible to provide a refrigerator control device that can further reduce power consumption when the compressor 105 is stopped.
JP-A-11-101541

しかしながら、上記の事例においては、圧縮機105が運転停止時の消費電力をほぼゼロとできるが、温度制御自体は接点型の温度センサ106に頼るため温度精度が悪化する課題を有していた。さらに本構成では平滑回路に大容量の電解コンデンサ103を必要とするため、圧縮機105の駆動時は電源電流に高調波成分を含み、高調波電流の抑制として電源部にパッシブフィルタまたはアクティブフィルタの挿入が必要となり、回路のコストアップおよび大型化が伴う課題を有していた。   However, in the above case, the power consumption when the compressor 105 is stopped can be made almost zero, but the temperature control itself has a problem that the temperature accuracy deteriorates because it relies on the contact temperature sensor 106. Furthermore, since this configuration requires a large-capacity electrolytic capacitor 103 in the smoothing circuit, when the compressor 105 is driven, the power supply current includes a harmonic component, and a passive filter or an active filter is included in the power supply unit to suppress the harmonic current. Insertion is required, and there is a problem that increases the cost and size of the circuit.

本発明は、上記の課題を解決するもので、小型・低コスト・低消費電力を実現するモータ駆動装置を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-described problems, and to provide a motor drive device that realizes small size, low cost, and low power consumption.

上記目的を達成するために本発明のモータ駆動装置は、交流電源と、前記交流電源を入力として小容量のコンデンサをもつ整流回路と、前記整流回路に接続したインバータと、前記インバータにより駆動されるモータと、前記インバータを制御するインバータ制御部と、前記モータの位置を検出して前記インバータ制御部に出力する位置検出手段と、前記モータの指令回転数を決定して前記インバータ制御部に出力する制御手段と、前記制御手段により操作され前記インバータへの電源を供給または停止するためのインバータ電源スイッチを有し、前記制御手段により決定した回転数が停止の場合、前記制御手段は、前記インバータ電源スイッチを操作して前記インバータの電源を遮断するのである。   In order to achieve the above object, a motor driving device of the present invention is driven by an AC power source, a rectifier circuit having a small-capacitance capacitor with the AC power source as an input, an inverter connected to the rectifier circuit, and the inverter. A motor, an inverter control unit for controlling the inverter, position detection means for detecting the position of the motor and outputting it to the inverter control unit, and determining a command rotational speed of the motor and outputting it to the inverter control unit A control means, and an inverter power switch operated by the control means for supplying or stopping power to the inverter, and when the rotational speed determined by the control means is stopped, the control means The switch is operated to shut off the power source of the inverter.

これによりモータ停止時のインバータによる消費電力を無くすことができる。さらにコンデンサ容量が非常に小さいため高調波電流が発生しないため、パッシブフィルタやアクティブフィルタが不要であり、システムの小型化・低コスト化が可能となる。   As a result, power consumption by the inverter when the motor is stopped can be eliminated. Furthermore, since the capacitor capacity is very small, no harmonic current is generated, so that no passive filter or active filter is required, and the system can be reduced in size and cost.

本発明のモータ駆動装置は、モータが停止中はインバータへの供給電源を遮断するので、モータ駆動装置の消費電力を低減することができるとともに、平滑回路は非常に小容量のコンデンサを使用することから、インバータへの電源再供給時にコンデンサの充電による突入電流の影響がなく、さらに高調波電流を無くすことが出来ることから、回路の小型化・低コスト化が可能となる。   Since the motor drive device of the present invention cuts off the power supply to the inverter while the motor is stopped, the power consumption of the motor drive device can be reduced, and the smoothing circuit uses a very small capacitor. Therefore, there is no influence of the inrush current due to the charging of the capacitor when the power is supplied again to the inverter, and the harmonic current can be eliminated, so that the circuit can be reduced in size and cost.

また、モータを駆動する際は、インバータへの電源を供給した後、一定時間経過後にモータ回転数を指令するので、モータの起動性が向上できる。   Further, when the motor is driven, the motor rotational speed is instructed after a predetermined time has elapsed after power is supplied to the inverter, so that the startability of the motor can be improved.

また、第2の通信手段はインバータ回路への電源供給後、モータ駆動が可能な状態となったことを第1の通信手段を介して制御手段に送り、制御手段はインバータ回路がモータ駆動可能状態であることを確認した上で第1の通信手段から、モータの駆動回転数を第2の通信手段を介して転流手段に支持するため、確実なモータの起動が可能となる。   In addition, the second communication means sends to the control means via the first communication means that the motor can be driven after supplying power to the inverter circuit, and the control means is in a state where the inverter circuit can drive the motor. After confirming that, the first communication means supports the motor rotation speed to the commutation means via the second communication means, so that the motor can be reliably started.

また、インバータへの電源供給後から一定時間経過後も、インバータ制御部からの応答が無い場合、インバータ制御部の電源を遮断し、再度供給することでインバータ制御部を初期化した後に再度モータの起動を行うので、モータ駆動装置の信頼性を向上することができる。   In addition, if there is no response from the inverter control unit even after a certain period of time has elapsed since the power supply to the inverter, the inverter control unit power is shut off and supplied again to initialize the inverter control unit and then the motor again. Since the activation is performed, the reliability of the motor driving device can be improved.

また、表示手段によりモータ駆動の異常を検出したとき、警告を発するので、ユーザーに異常を知らせることでサービス性を向上できる。   In addition, since a warning is issued when a motor drive abnormality is detected by the display means, serviceability can be improved by notifying the user of the abnormality.

また、インバータ電源スイッチは商用電源からフィルタ回路を介して設置されているため、モータ駆動装置の小型化・低コスト化が可能となる。   In addition, since the inverter power switch is installed from the commercial power source through the filter circuit, the motor drive device can be reduced in size and cost.

またモータの固定子に永久磁石を有するブラシレスDCモータを採用することで、システムの高効率する事ができる。   Further, by adopting a brushless DC motor having a permanent magnet as a stator of the motor, the efficiency of the system can be increased.

また、モータが冷蔵庫やエアコンの圧縮機を駆動することで、圧縮機停止時の消費電力を削減できることにより、低消費電力の商品を提供することができる。   In addition, since the motor drives the compressor of the refrigerator or the air conditioner, the power consumption when the compressor is stopped can be reduced, so that a product with low power consumption can be provided.

請求項1に記載のモータ駆動装置の発明は、交流電源と、前記交流電源を入力として小容量のコンデンサをもつ整流回路と、前記整流回路に接続したインバータと、前記インバータにより駆動されるモータと、前記インバータを制御するインバータ制御部と、前記モータの位置を検出して前記インバータ制御部に出力する位置検出手段と、前記モータの指令回転数を決定して前記インバータ制御部に出力する制御手段と、前記制御手段により操作され前記インバータへの電源を供給または停止するためのインバータ電源スイッチを有し、前記制御手段により決定した回転数が停止の場合、前記制御手段は、前記インバータ電源スイッチを操作して前記インバータの電源を遮断するものであり、モータ停止時のインバータ回路のロスを無くすことが可能となり、モータ駆動装置の消費電力を低減することができる。   The invention of the motor drive device according to claim 1 includes an AC power supply, a rectifier circuit having a small-capacitance capacitor with the AC power supply as an input, an inverter connected to the rectifier circuit, and a motor driven by the inverter. An inverter control unit that controls the inverter; a position detection unit that detects the position of the motor and outputs the detected position to the inverter control unit; and a control unit that determines the command rotational speed of the motor and outputs the command to the inverter control unit And an inverter power switch operated by the control means for supplying or stopping power supply to the inverter, and when the rotational speed determined by the control means is stopped, the control means turns the inverter power switch Operates to shut down the inverter power supply and eliminates inverter circuit loss when the motor is stopped. It can become possible, to reduce the power consumption of the motor driving device.

請求項2に記載のモータ駆動装置の発明は、請求項1に記載の発明に加えて、制御手段により決定したモータの回転数を送信する第1の通信手段と、前記第1の通信手段からの信号を受信し、インバータ制御部へ指令回転数を出力する第2の通信手段とを有し、前記モータが停止中でインバータの電源が遮断されている状態から前記モータを駆動する場合、前記制御手段がインバータ電源スイッチを操作して前記インバータへの電源を供給し、その後所定の時間が経過後、前記制御手段により決定した前記モータの指令回転数を、前記第1の通信手段および前記第2の通信手段を介して前記インバータ制御部へ送り、前記モータを前記指令回転数で駆動するものであり、インバータ回路への電源投入後、インバータ電源回路の安定後および、制御部の初期化が確実に終了した後に、モータの駆動を指示するため、モータの起動性を向上することができる。   According to a second aspect of the present invention, in addition to the first aspect, the first communication means for transmitting the number of revolutions of the motor determined by the control means, and the first communication means And when the motor is driven from a state in which the motor is stopped and the power supply of the inverter is cut off, The control means operates the inverter power switch to supply power to the inverter, and thereafter, after a predetermined time has elapsed, the command rotational speed of the motor determined by the control means is determined by the first communication means and the first communication means. 2 is sent to the inverter control unit via the communication means, and the motor is driven at the command rotational speed, after power is supplied to the inverter circuit, after the inverter power supply circuit is stabilized, and After the initialization of the control unit has ended reliably, for instructing driving of the motor, it is possible to improve the motor starting characteristics.

請求項3に記載のモータ駆動装置の発明は、請求項1または請求項2に記載の発明において、インバータ制御部が、第2の通信手段および第1の通信手段を介してモータを駆動できる状態にあることを制御手段に伝え、前記制御手段が、前記インバータ制御部がモータを駆動出来る状態にあることを確認した後、決定したモータの指令回転数を前記インバータ制御部に送信するものであり、インバータ回路がモータ駆動可能な状態であることを確認した後に、モータの駆動を指示するため、確実な起動を確保出来ると共に、インバータ電源供給後からモータ駆動開始までのレスポンスを上げることができる。   According to a third aspect of the present invention, there is provided the motor drive device according to the first or second aspect, wherein the inverter control unit can drive the motor via the second communication means and the first communication means. Is transmitted to the inverter control unit after confirming that the inverter control unit is ready to drive the motor. After confirming that the inverter circuit is in a state where the motor can be driven, the motor is instructed, so that reliable start-up can be ensured and response from the inverter power supply to the start of motor driving can be increased.

請求項4に記載のモータ駆動装置の発明は、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の発明において、制御手段が、モータを駆動するためインバータへの電源を供給した後、所定の時間経過後もインバータ制御部からの応答が無い場合、異常と判断し、インバータ電源を遮断したのち、再度前記インバータへ電源を供給するものであり、外来ノイズ等の影響によりインバータ制御部の暴走や初期化異常等の場合、一旦インバータ電源を遮断し、インバータシステムを再度初期化することで、起動性が向上する事ができ、起動不良を低減できるため、モータ駆動装置の信頼性を向上することができる。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a motor drive device according to any one of the first to third aspects, wherein after the control means supplies power to the inverter to drive the motor, If there is no response from the inverter controller even after the elapse of time, the inverter is judged to be abnormal, the inverter power supply is shut off, and then power is supplied to the inverter again. In the case of an abnormal initialization or the like, the inverter power supply is shut off and the inverter system is initialized again, so that the startability can be improved and the start-up failure can be reduced, thus improving the reliability of the motor drive device. be able to.

請求項5に記載のモータ駆動装置の発明は、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の発明に加えて、モータの駆動状態を表示する表示手段を有し、制御手段が、モータ駆動の異常を検出したとき、前記表示手段で警告表示を行うものであり、ユーザーはモータ駆動装置の異常を認識しやすくなり、サービス性を向上することができる。   In addition to the invention according to any one of claims 1 to 4, the invention of the motor drive device according to claim 5 includes display means for displaying the drive state of the motor, and the control means includes: When an abnormality in the motor drive is detected, a warning is displayed on the display means, and the user can easily recognize the abnormality in the motor drive device, thereby improving serviceability.

請求項6に記載のモータ駆動装置の発明は、請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の発明に加えて、インバータから発生するノイズが商用電源へ流出するのを防止するとともに、商用電源からのノイズ流入を防止するためのフィルタ回路を有し、前記フィルタ回路が商用電源に直接接続されるものであり、制御部とインバータ部のフィルタ回路を兼用できるため、モータ駆動装置の小型化・低コスト化が可能となる。   In addition to the invention according to any one of claims 1 to 5, the motor drive device according to claim 6 prevents noise generated from the inverter from flowing out to the commercial power supply, It has a filter circuit for preventing noise inflow from the commercial power supply, and the filter circuit is directly connected to the commercial power supply. Since the filter circuit of the control unit and the inverter unit can be used together, the motor drive device can be reduced in size. And cost reduction.

請求項7に記載のモータ駆動装置の発明は、請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の発明におけるモータを、回転子に永久磁石を有するブラシレスDCモータとするものであり、モータ駆動システムの効率を上げることが出来、消費電力をさらに低減することが可能となる。   According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a motor drive device according to any one of the first to sixth aspects, wherein the motor according to any one of the first to sixth aspects is a brushless DC motor having a permanent magnet in a rotor. The efficiency of the drive system can be increased and the power consumption can be further reduced.

請求項8に記載のモータ駆動装置の発明は、請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の発明におけるモータが、圧縮機を駆動するものであり、冷蔵庫やエアコンの圧縮機の停止時の消費電力を削減できることで、商品の消費電力を低減することができる。   According to an eighth aspect of the present invention, the motor according to any one of the first to seventh aspects drives the compressor, and the compressor of the refrigerator or the air conditioner is stopped. The power consumption of the product can be reduced by reducing the power consumption at the time.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明するが、従来例または先に説明した実施の形態と同一構成については同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The same reference numerals are given to the same configurations as those of the conventional example or the embodiments described above, and detailed descriptions thereof will be omitted. The present invention is not limited to the embodiments.

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1におけるモータ駆動装置のブロック図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram of a motor drive device according to Embodiment 1 of the present invention.

図1において、交流電源1は、日本の場合100V50Hzまたは60Hzの一般的な商用電源である。整流ブリッジ2は4個のダイオードがブリッジ接続している。   In FIG. 1, an AC power source 1 is a general commercial power source of 100 V 50 Hz or 60 Hz in the case of Japan. The rectifier bridge 2 is a bridge connection of four diodes.

小容量のコンデンサ3は、1μFの積層セラミックコンデンサである。積層セラミックコンデンサは近年高耐圧で大容量のコンデンサがチップで実現できるようになってきている。従来このコンデンサには主には大容量(200W出力の場合には数百μF)の電解コンデンサが使われていたため、これにより非常に小型の駆動装置が実現できることになる。整流ブリッジ2とコンデンサ3とを組み合わせた回路が整流回路4となる。   The small-capacitance capacitor 3 is a 1 μF multilayer ceramic capacitor. In recent years, multilayer ceramic capacitors have come to be realized with a chip having a high withstand voltage and a large capacity. Conventionally, an electrolytic capacitor having a large capacity (several hundred μF in the case of 200 W output) has been mainly used for this capacitor, so that a very small driving device can be realized. A circuit combining the rectifier bridge 2 and the capacitor 3 is a rectifier circuit 4.

従来このコンデンサは一般的にはインバータ5の出力容量(WまたはVA)や駆動装置全体の入力容量(WまたはVA)から、直流電圧のリプル含有量やリプル電流による平滑用コンデンサの耐リプル電流の特性などからコンデンサの容量を決定する。これらの条件を加味して、一般的には2〜4μF/W程度の容量を確保する。すなわち200Wの出力容量の場合は400〜800μF程度の電解コンデンサを使用していた。   Conventionally, this capacitor generally has the ripple resistance of the smoothing capacitor due to the ripple content of the DC voltage and the ripple current from the output capacity (W or VA) of the inverter 5 and the input capacity (W or VA) of the entire driving device. Determine the capacitance of the capacitor from the characteristics. In consideration of these conditions, a capacity of about 2 to 4 μF / W is generally secured. That is, in the case of an output capacity of 200 W, an electrolytic capacitor of about 400 to 800 μF was used.

これに対し、本実施の形態1では、コンデンサ3には0.1μF/W以下の容量を持つコンデンサを使用する。すなわち200Wの出力容量の場合は20μF以下のコンデンサを使用する。   On the other hand, in the first embodiment, a capacitor having a capacitance of 0.1 μF / W or less is used as the capacitor 3. That is, in the case of an output capacity of 200 W, a capacitor of 20 μF or less is used.

インバータ5は、スイッチング素子IGBTと逆向きに接続されたダイオードをセットにした回路を6回路3相ブリッジ接続している。   The inverter 5 is a six-circuit three-phase bridge connected to a set of diodes connected in the opposite direction to the switching element IGBT.

モータ6は、インバータ5の3相出力により駆動される。モータ6の固定子には3相スター結線された巻線が施されている。この巻き方は集中巻であっても、分布巻であっても構わない。またその配置方法は表面磁石型(SPM)でも磁石埋め込み型(IPM)であっても構わず、また永久磁石はフェライトでも希土類でも構わない。   The motor 6 is driven by the three-phase output of the inverter 5. The stator of the motor 6 is provided with a three-phase star-connected winding. This winding method may be concentrated winding or distributed winding. The arrangement method may be a surface magnet type (SPM) or a magnet embedded type (IPM), and the permanent magnet may be a ferrite or a rare earth.

なお実施の形態1のモータは、回転子に永久磁石を配置したブラシレスDCモータとするが、インダクションモータであっても、シンクロナスリラクタンスモータであっても構わない。   The motor of the first embodiment is a brushless DC motor in which a permanent magnet is arranged on the rotor, but it may be an induction motor or a synchronous reluctance motor.

圧縮要素7は、モータ6の回転子の軸に接続され、冷媒ガスを吸入し、圧縮して、吐出する。このモータ6と圧縮要素7とを同一の密閉容器に収納し、圧縮機8を構成する。   The compression element 7 is connected to the rotor shaft of the motor 6 and sucks, compresses and discharges the refrigerant gas. The motor 6 and the compression element 7 are accommodated in the same hermetic container to constitute the compressor 8.

圧縮機8で圧縮された吐出ガスは、凝縮器9、減圧器10、蒸発器11を通って圧縮機8の吸い込みに戻るような冷凍空調システムを構成する。この時、凝縮器9では放熱、蒸発器11では吸熱を行うので、冷却や加熱を行うことができる。必要に応じて凝縮器9や蒸発器11に送風機などを使い、熱交換をさらに促進することもある。   The discharge gas compressed by the compressor 8 constitutes a refrigeration air conditioning system that returns to the suction of the compressor 8 through the condenser 9, the decompressor 10, and the evaporator 11. At this time, the condenser 9 dissipates heat and the evaporator 11 absorbs heat, so that cooling and heating can be performed. If necessary, a blower or the like may be used for the condenser 9 or the evaporator 11 to further promote heat exchange.

位置検出手段12は、モータ6の誘起電圧またはモータ電流からモータ6の回転子の回転位置を検出する。本実施の形態1では、誘起電圧から回転子の回転位置を検出する方法であり、インバータ5は120度通電の矩形波PWMインバータとし、常時通電されていない相から誘起電圧のゼロクロス点を検出し、回転位置を検出する方法について説明するが、通電角120度以上、180度以下の任意の波形を生成し、モータ電流から回転子の相対位置を検出する駆動方式であっても構わない。   The position detector 12 detects the rotational position of the rotor of the motor 6 from the induced voltage or motor current of the motor 6. In the first embodiment, the rotational position of the rotor is detected from the induced voltage. The inverter 5 is a 120-degree energized rectangular wave PWM inverter, and detects the zero-cross point of the induced voltage from a phase that is not always energized. Although a method for detecting the rotational position will be described, a driving method may be used in which an arbitrary waveform with a conduction angle of 120 degrees or more and 180 degrees or less is generated and the relative position of the rotor is detected from the motor current.

位置推定手段13は、位置検出手段12が正常に位置検出しているときは、その検出タイミングの時間測定を行っている。このタイミング時間をベースに位置推定を行い駆動出力を出している。   The position estimation means 13 performs time measurement of the detection timing when the position detection means 12 normally detects the position. Based on this timing time, position estimation is performed to output a drive output.

電圧検出手段14は、コンデンサ3の両端電圧を検出し、その電圧値があらかじめ設定された所定値より大きいか小さいか判断を行う。切換手段15は、電圧検出手段14の出力を入力とし、位置検出手段12か位置推定手段13かいずれかを選択し、出力する。   The voltage detection means 14 detects the voltage across the capacitor 3 and determines whether the voltage value is larger or smaller than a predetermined value set in advance. The switching means 15 receives the output of the voltage detection means 14 as an input, selects either the position detection means 12 or the position estimation means 13 and outputs it.

転流手段16は、切換手段15の出力を入力とし、インバータ5の6個のIGBTのON/OFFを制御するものである。インバータ制御部17は上記の位置検出手段12、位置推定手段13、電圧検出手段14、切替手段15、転流手段16により構成され、モータ6をインバータ5により駆動するための制御を行う。   The commutation means 16 receives the output of the switching means 15 and controls ON / OFF of the six IGBTs of the inverter 5. The inverter control unit 17 includes the position detection unit 12, the position estimation unit 13, the voltage detection unit 14, the switching unit 15, and the commutation unit 16, and performs control for driving the motor 6 by the inverter 5.

サーミスタ18は各部の温度を検出するものであり、本実施の形態1では冷蔵庫の庫内温度を検出している。   The thermistor 18 detects the temperature of each part, and in the first embodiment, the temperature inside the refrigerator is detected.

制御手段19はサーミスタ18で検出した温度情報から圧縮機8の停止および運転を決定すると共に、運転時は圧縮機の駆動速度を決定し、第1の通信手段20に決定した圧縮機の駆動速度を出力し、インバータ制御部17に送信する。第2の通信手段21は第1の通信手段20から送信されたデータを受け取り、インバータ制御部へ送るものである。   The control means 19 determines the stop and operation of the compressor 8 from the temperature information detected by the thermistor 18, determines the compressor drive speed during operation, and determines the compressor drive speed determined by the first communication means 20. Is transmitted to the inverter control unit 17. The second communication means 21 receives the data transmitted from the first communication means 20 and sends it to the inverter control unit.

なお第1の通信手段20および第2の通信手段21は送受信が可能な構成となっており、通信方法はシリアル通信でもパラレル通信でも特に構わない。   The first communication means 20 and the second communication means 21 are configured to be able to transmit and receive, and the communication method may be either serial communication or parallel communication.

インバータ電源スイッチ22は整流回路以下のインバータ回路部の電源供給スイッチであり、制御手段19で圧縮機が停止状態にある場合、スイッチ駆動手段23によりインバータ回路の電源を遮断し、圧縮機が運転状態の場合はスイッチ駆動手段23でインバータ回路への電源を供給するものである。表示手段24は制御手段19において、インバータ回路の異常を検出した場合、警告表示を発するものである。   The inverter power switch 22 is a power supply switch for the inverter circuit portion below the rectifier circuit. When the compressor is stopped by the control means 19, the inverter drive power is shut off by the switch drive means 23, and the compressor is in the operating state. In this case, the switch drive means 23 supplies power to the inverter circuit. The display means 24 gives a warning display when the control means 19 detects an abnormality in the inverter circuit.

制御電源回路25はサーミスタ18、制御手段19、第1の通信手段20、スイッチ駆動手段23、表示手段24の電源であり、AC/DCコンバータで構成されている。   The control power supply circuit 25 is a power supply for the thermistor 18, the control means 19, the first communication means 20, the switch drive means 23, and the display means 24, and is constituted by an AC / DC converter.

インバータ電源回路26は、整流ダイオード(図示せず)と平滑コンデンサ(図示せず)とで構成された第2整流回路27とDC/DCコンバータ28で構成され、インバータ制御部17と第2の通信手段21への供給電源である。   The inverter power supply circuit 26 includes a second rectifier circuit 27 configured by a rectifier diode (not illustrated) and a smoothing capacitor (not illustrated), and a DC / DC converter 28. The inverter controller 17 and the second communication circuit This is a power supply for the means 21.

またインバータ電源回路26はモータ6が脱調等により急停止した場合発生する回生エネルギを第2整流回路27の平滑コンデンサにより吸収し、整流ダイオードによりインバータ回路への帰還を防止し、吸収した回生エネルギをDC/DCコンバータ28で消費するので、回生エネルギによるインバータの破壊を防止している。   The inverter power supply circuit 26 absorbs the regenerative energy generated when the motor 6 stops suddenly due to out-of-step or the like by the smoothing capacitor of the second rectifier circuit 27, prevents the feedback to the inverter circuit by the rectifier diode, and absorbs the regenerated energy absorbed. Is consumed by the DC / DC converter 28, so that destruction of the inverter due to regenerative energy is prevented.

尚平滑コンデンサの容量は、モータの回生エネルギと、第2電源回路の出力により決定されるが最高回転数が80r/s程度の場合、0.1μF/2W(モータ出力)程度となる。   The capacity of the smoothing capacitor is determined by the regenerative energy of the motor and the output of the second power supply circuit. However, when the maximum rotational speed is about 80 r / s, it becomes about 0.1 μF / 2 W (motor output).

フィルタ回路29は交流電源1に直接接続され、フィルタ回路の後方にインバータ電源スイッチを介して、インバータ回路の構成要素である整流回路4とインバータ5、モータ6、インバータ電源回路26が接続されている。また制御電源回路は、インバータ回路と並列に接続されフィルタ回路とインバータ電源スイッチの間で分岐している。   The filter circuit 29 is directly connected to the AC power source 1, and the rectifier circuit 4, the inverter 5, the motor 6, and the inverter power source circuit 26 that are components of the inverter circuit are connected to the rear side of the filter circuit via an inverter power switch. . The control power circuit is connected in parallel with the inverter circuit and branches between the filter circuit and the inverter power switch.

これにより、制御電源回路25、制御手段19、第1の通信手段20、センサ18、SW駆動手段23、表示手段24で構成される制御部とインバータ回路部のフィルタ回路を兼用できるため、モータ駆動システムの小型・低コスト化を実現している。   As a result, since the control unit composed of the control power circuit 25, the control unit 19, the first communication unit 20, the sensor 18, the SW drive unit 23, and the display unit 24 can be used as the filter circuit of the inverter circuit unit, the motor drive The system has been reduced in size and cost.

以上のように構成されたモータの駆動装置についてその動作を説明する。   The operation of the motor driving apparatus configured as described above will be described.

交流電源1は整流ブリッジ2で全波整流されるが、コンデンサ3は従来に比べて非常に小容量であるため、その出力電圧(コンデンサ3の両端の電圧)は平滑されず、大きなリプルを持ったものとなる。   The AC power source 1 is full-wave rectified by the rectifier bridge 2, but the capacitor 3 has a very small capacity compared to the conventional one, so its output voltage (voltage across the capacitor 3) is not smoothed and has a large ripple. It will be.

位置検出手段14は、誘起電圧またはモータ電流からモータ6の回転子の回転位置を検出するものであるから、整流ブリッジ2の出力電圧が低い時、所望の電圧または電流が十分に確保できないためその位置検出は不可能となる。   Since the position detecting means 14 detects the rotational position of the rotor of the motor 6 from the induced voltage or the motor current, when the output voltage of the rectifier bridge 2 is low, a desired voltage or current cannot be sufficiently secured. Position detection is impossible.

一方位置推定手段13は、位置検出手段12の位置検出のタイミングを常に検出しており、位置検出信号が入力されなかった場合、前のタイミングと同一のタイミングで位置推定信号を出力する。   On the other hand, the position estimation means 13 always detects the position detection timing of the position detection means 12 and outputs a position estimation signal at the same timing as the previous timing when no position detection signal is input.

電圧検出手段12で検出したコンデンサ3の両端の電圧が、あらかじめ設定された所定値(本実施の形態1では50Vとする)より高ければ切換手段15は位置検出手段12の信号を選択・切換し、転流手段16に出力する。逆に所定値より低ければ切換手段15は位置推定手段13の信号を選択・切換し、転流手段16に出力する。   If the voltage across the capacitor 3 detected by the voltage detection means 12 is higher than a preset value (50 V in the first embodiment), the switching means 15 selects and switches the signal of the position detection means 12. To the commutation means 16. Conversely, if it is lower than the predetermined value, the switching means 15 selects / switches the signal of the position estimating means 13 and outputs it to the commutation means 16.

ここで図は省略しているが、コンデンサ3の両端電圧が変化するのを電圧検出手段14で検出し、出力のPWM制御のデューティにフィードフォワード制御を行い、インバータ5の出力の電圧または電流を一定にするように制御を行う。   Although not shown here, the voltage detection means 14 detects that the voltage across the capacitor 3 changes, feed-forward control is performed to the duty of the PWM control of the output, and the output voltage or current of the inverter 5 is calculated. Control to keep it constant.

すなわち、速度制御で得られた基底デューティに対しコンデンサ3の両端電圧が高い場合はデューティを低くし、逆に低い場合はデューティを高くすることによって出力の電圧または電流を調整することにより、モータ6を滑らかに駆動する。   That is, when the voltage across the capacitor 3 is higher than the base duty obtained by speed control, the duty is lowered, and conversely, when the voltage is lower, the duty is increased to adjust the output voltage or current, thereby adjusting the motor 6. Drive smoothly.

次に、コンデンサ3の両端の電圧波形について図2および図1を用いて説明する。図2は本発明の実施の形態1におけるモータ駆動装置のコンデンサ3の電圧波形を示すタイミングチャートである。   Next, voltage waveforms at both ends of the capacitor 3 will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a timing chart showing a voltage waveform of capacitor 3 of the motor drive device according to the first embodiment of the present invention.

図2において、縦軸には電圧を示し、横軸は時間を示す。また交流電源1は100V50Hzの交流電源とした。   In FIG. 2, the vertical axis represents voltage, and the horizontal axis represents time. The AC power source 1 was a 100 V 50 Hz AC power source.

図2の点線Aに示す電圧波形は、非常に負荷電流が小さい(ほとんど電流は流れていない)時の状態でコンデンサ3の充電電荷がほとんど使われず電圧の低下はほとんどない。ただし、ここでいう負荷電流は整流回路の出力電流、すなわちインバータ5への入力電流であるものとする。   In the voltage waveform shown by the dotted line A in FIG. 2, when the load current is very small (almost no current flows), the charge of the capacitor 3 is hardly used and the voltage is hardly lowered. However, the load current here is the output current of the rectifier circuit, that is, the input current to the inverter 5.

平均電圧は141Vであり、リプル電圧は0V、リプル含有率は0%である。なお、リプル電圧およびリプル含有率は次の(数1)(数2)の通り定義するものとする。   The average voltage is 141 V, the ripple voltage is 0 V, and the ripple content is 0%. In addition, a ripple voltage and a ripple content rate shall be defined as the following (Formula 1) (Formula 2).

Figure 2006223014
Figure 2006223014

Figure 2006223014
次に負荷電流を大きくしていくとコンデンサ3の充電電荷が使われ、図2の一点鎖線Bに示す電圧波形のように瞬時最低電圧が低下してくる。ただし、電源電圧から決まる瞬時最高電圧は141Vで変わらない。
Figure 2006223014
Next, when the load current is increased, the charge of the capacitor 3 is used, and the instantaneous minimum voltage decreases as shown by the voltage waveform shown by the one-dot chain line B in FIG. However, the instantaneous maximum voltage determined from the power supply voltage does not change at 141V.

一点鎖線Bに示す電圧波形の場合、瞬時最低電圧は40Vであるので、平均電圧が約112Vであり、リプル電圧は101V、リプル含有率は90%となる。   In the case of the voltage waveform shown by the alternate long and short dash line B, since the instantaneous minimum voltage is 40V, the average voltage is about 112V, the ripple voltage is 101V, and the ripple content is 90%.

更に負荷電流を大きくしていくとコンデンサ3にはほとんど充電電荷が蓄えられず、図2の実線Cに示す電圧波形のように瞬時最低電圧がほとんど0Vまで低下してくる。ただし、電源電圧から決まる瞬時最高電圧は141Vで変わらない。実線Cに示す電圧波形の場合、瞬時最低電圧は0Vであるので、平均電圧が約100Vであり、リプル電圧は141V、リプル含有率は141%となる。   When the load current is further increased, almost no charge is stored in the capacitor 3, and the instantaneous minimum voltage decreases to almost 0V as shown by the voltage waveform shown by the solid line C in FIG. However, the instantaneous maximum voltage determined from the power supply voltage is 141 V and does not change. In the case of the voltage waveform shown by the solid line C, the instantaneous minimum voltage is 0V, so the average voltage is about 100V, the ripple voltage is 141V, and the ripple content is 141%.

このようにコンデンサ3が小容量の場合、負荷電流を取り出すとほとんど平滑されず入力の交流電源1を全波整流した波形となる。   In this way, when the capacitor 3 has a small capacity, when the load current is taken out, the input AC power supply 1 is not fully smoothed but a waveform obtained by full-wave rectification.

次に、負荷電流と瞬時最低電圧、リプル含有率との関係について、図3を用いてさらに詳しく説明する。図3は本実施の形態1におけるモータ駆動装置の負荷電流と瞬時最低電圧・リプル含有率を示す特性図である。   Next, the relationship between the load current, the instantaneous minimum voltage, and the ripple content will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 3 is a characteristic diagram showing the load current and the instantaneous minimum voltage / ripple content of the motor drive apparatus according to the first embodiment.

図3において、横軸は負荷電流であり、縦軸は瞬時最低電圧とリプル含有率を示す。また、実線は瞬時最低電圧の特性を、破線はリプル含有率の特性をそれぞれ示す。   In FIG. 3, the horizontal axis represents the load current, and the vertical axis represents the instantaneous minimum voltage and the ripple content. Further, the solid line indicates the instantaneous minimum voltage characteristic, and the broken line indicates the ripple content ratio characteristic.

図2において説明を行った点線Aに示す電流波形の時は負荷電流0Aであり、瞬時最低電圧141V、リプル含有率0%である。また一点鎖線Bに示す電流波形の時は負荷電流0.25Aであり、瞬時最低電圧40V、リプル含有率90%である。また実線Cに示す電流波形の時は負荷電流0.35Aであり、瞬時最低電圧0V、リプル含有率141%である。0.35A以上の電流においては瞬時最低電圧、リプル含有率ともに変化はしない。   In the case of the current waveform indicated by the dotted line A described in FIG. 2, the load current is 0 A, the instantaneous minimum voltage is 141 V, and the ripple content is 0%. In the case of the current waveform shown by the alternate long and short dash line B, the load current is 0.25 A, the instantaneous minimum voltage is 40 V, and the ripple content is 90%. In the case of the current waveform shown by the solid line C, the load current is 0.35 A, the instantaneous minimum voltage is 0 V, and the ripple content is 141%. In the current of 0.35 A or more, neither the instantaneous minimum voltage nor the ripple content is changed.

本発明の実施の形態1のモータの駆動装置においては、実使用範囲は負荷電流0.25A以上1.3A以下であるものとする。実使用範囲においては、リプル含有率は常に90%以上であるような小容量のコンデンサ3を選定している。   In the motor drive device according to the first embodiment of the present invention, the actual use range is assumed to be a load current of 0.25 A to 1.3 A. In the actual use range, a small-capacitance capacitor 3 is selected such that the ripple content is always 90% or more.

本実施の形態1においては、前述したように50V以下において位置検出ができない状態であり、その結果、実使用範囲のいずれにおいても位置検出が不可能な部分を含まれることとなる。   In the first embodiment, as described above, the position cannot be detected at 50 V or less, and as a result, a portion where the position cannot be detected in any actual use range is included.

次に、図1における動作を更に詳しく図4と図1とを用いて説明する。図4は、本実施の形態1におけるモータ駆動装置のインバータ制御部の動作を示すフローチャートである。   Next, the operation in FIG. 1 will be described in more detail with reference to FIGS. FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the inverter control unit of the motor drive device according to the first embodiment.

まずSTEP1において、電圧検出手段22で直流電圧Vdcを検出する。ここでいう直流電圧Vdcはコンデンサ3の両端電圧である。次にSTEP2において、位置検出ができなくなる電圧の所定値50Vと比較し、50V未満であれば、STEP3に進む。   First, in STEP 1, the voltage detection means 22 detects the DC voltage Vdc. The DC voltage Vdc here is the voltage across the capacitor 3. Next, in STEP2, the voltage is compared with a predetermined value 50V at which the position cannot be detected. If it is less than 50V, the process proceeds to STEP3.

STEP3において、切換手段15は位置推定手段13を選択し、切り換える。位置推定手段13では、STEP4に示すように、位置検出信号が前の変化から一定時間経過したかどうかを判断する。この一定時間は位置検出によりあらかじめ決められた時間であり、回転数によりその時間は変化するものである。   In STEP 3, the switching means 15 selects and switches the position estimation means 13. The position estimation means 13 determines whether or not a certain time has elapsed since the previous change in the position detection signal, as shown in STEP 4. This fixed time is a time determined in advance by position detection, and the time varies depending on the rotational speed.

一定時間が経過していなければ、そのまま通過・完了し、一定時間が通過していれば、STEP5に進み、転流すなわち位置検出を行ったものとしてインバータ5のスイッチング素子を転流手段16で切り換える動作を行う。   If the fixed time has not passed, the process passes and completes as it is, and if the fixed time has passed, the process proceeds to STEP 5 and the switching element of the inverter 5 is switched by the commutation means 16 assuming that commutation, that is, position detection has been performed. Perform the action.

また、STEP2において、位置検出ができなくなる電圧の所定値50Vと比較し、50V以上であれば、STEP6に進む。STEP6において、切換手段24は位置検出手段12を選択し、切り換える。位置検出手段12では、STEP7に示すように、位置検出信号が前の変化から状態が変化したかどうかを判断する。   In STEP 2, the voltage is compared with a predetermined value 50V at which the position cannot be detected. If it is 50V or more, the process proceeds to STEP 6. In STEP 6, the switching means 24 selects and switches the position detection means 12. The position detection means 12 determines whether or not the position detection signal has changed its state from the previous change, as shown in STEP 7.

STEP7で状態が変化していなければ、そのまま通過・完了し、状態が変化していれば、STEP8に進み、転流すなわち位置検出を行ったものとしてインバータ5のスイッチング素子を転流手段16で切り換える動作を行う。   If the state has not changed in STEP 7, the process passes and completes as it is. If the state has changed, the process proceeds to STEP 8, and the switching element of the inverter 5 is switched by the commutation means 16 as having performed commutation, that is, position detection. Perform the action.

これらの動作を一定時間内に繰り返すことにより、常に電圧検出手段14で直流電圧の状態を検出し、その状態によって位置検出手段12と位置推定手段13との信号を切換手段15で切り換えることができ、直流電圧の低い位置検出ができない状態においても転流動作を行うことができ、運転を継続することができる。   By repeating these operations within a predetermined time, the voltage detection means 14 can always detect the state of the DC voltage, and the signal between the position detection means 12 and the position estimation means 13 can be switched by the switching means 15 according to the state. The commutation operation can be performed even in a state where the position detection with a low DC voltage cannot be performed, and the operation can be continued.

以上説明した動作を行った場合の波形について、さらに図5と図1を用いて説明する。   The waveforms when the operation described above is performed will be further described with reference to FIGS.

図5は、本実施の形態1のモータ駆動装置の各部の波形を示すタイミングチャートである。図5において、(A)は直流電圧であり、コンデンサ3の両端の電圧である。(B)は電圧検出であり、電圧検出手段14の出力である。電圧検出手段14では、(A)の直流電圧を所定電圧(本実施の形態1では50V)と比較した結果を出力し、50V以上であればHighレベルを、50V未満であればLowレベルの信号を出力する。図5においては時間T6、T7において直流電圧が50V以下である場合を示す。   FIG. 5 is a timing chart showing waveforms of respective parts of the motor drive device according to the first embodiment. In FIG. 5, (A) is a DC voltage, which is the voltage across the capacitor 3. (B) is voltage detection, which is the output of the voltage detection means 14. The voltage detection means 14 outputs a result obtained by comparing the direct current voltage of (A) with a predetermined voltage (50 V in the first embodiment). If the voltage detection means 14 is 50 V or more, the High level signal is output, and if it is less than 50 V, the Low level signal is output. Is output. FIG. 5 shows a case where the DC voltage is 50 V or less at times T6 and T7.

(C)は位置検出であり、位置検出手段12の出力を示す。また、(D)は位置推定であり、位置推定手段13の出力を示す。直流電圧が50V以上の時は位置検出が可能で図5の時間T1〜T5、T8〜T12の区間では位置検出を正常な状態で行うことができる。   (C) is position detection, and shows the output of the position detection means 12. Moreover, (D) is position estimation and shows the output of the position estimation means 13. When the DC voltage is 50 V or more, position detection is possible, and position detection can be performed in a normal state during the time periods T1 to T5 and T8 to T12 in FIG.

一方、図5の時間T6,T7では、直流電圧が50V未満であるので位置検出手段12からの位置検出信号が出てこない。または出てきたとしてもタイミングの全く合っていない誤動作を引き起こすものが発生する可能性が高い。   On the other hand, at time T6 and T7 in FIG. 5, since the DC voltage is less than 50V, the position detection signal from the position detection means 12 does not come out. Or, even if it comes out, there is a high possibility that something that causes a malfunction that does not match timing at all will occur.

そこで時間T6,T7においては転流に位置推定手段13の信号を使用する。位置推定手段では前の転流のタイミングT5からの時間を計測しており、あらかじめ決められた所定時間が経過すると時間T6のタイミングで転流を行う。また同様に時間T7でも時間T6から所定時間経過後に転流を行う。ここでいう所定時間は正常に位置検出ができている時間、例えば時間T4〜T5間の時間を測定し、所定時間としている。   Therefore, the signal of the position estimation means 13 is used for commutation at times T6 and T7. The position estimation means measures the time from the previous commutation timing T5, and performs commutation at the timing of time T6 when a predetermined time has elapsed. Similarly, at time T7, commutation is performed after a predetermined time has elapsed from time T6. The predetermined time here is a predetermined time by measuring a time during which the position can be normally detected, for example, a time between time T4 and T5.

以上のように、時間T1〜T5および時間T8〜T12においては、切換手段15は位置検出手段12の出力を選択し出力する。また時間T6,T7においては、切換手段15は位置推定手段13の出力を選択し出力する。   As described above, the switching means 15 selects and outputs the output of the position detection means 12 at times T1 to T5 and times T8 to T12. At times T6 and T7, the switching means 15 selects and outputs the output of the position estimating means 13.

切換手段15の出力は、転流手段16に入力され、転流手段16ではインバータ5の6個のスイッチング素子を、図5の(E)〜(J)に示すようにON/OFFさせる。図5においてはHighレベルがON、LowレベルがOFFとする。   The output of the switching means 15 is input to the commutation means 16, and the commutation means 16 turns on / off the six switching elements of the inverter 5 as shown in (E) to (J) of FIG. In FIG. 5, the High level is ON and the Low level is OFF.

インバータ5の出力電圧波形の一例として図5(K)にU相電圧を示す。出力の最大電圧は直流電圧により規制され、U相電圧の包絡線(破線で示す)は(A)の直流電圧に一致する。前述した通り、直流電圧の電圧レベルによりPWM制御のデューティを変更しているので、図5(K)に示すとおり、電圧の低いところ(例えば時間T5〜T6間)ではデューティを高くし、電圧の高いところ(例えば時間T11〜T12間)ではデューティを低くしている。これにより電圧変動による電流の不安定を未然に防止する。   As an example of an output voltage waveform of the inverter 5, FIG. The maximum output voltage is regulated by the DC voltage, and the envelope of the U-phase voltage (shown by a broken line) matches the DC voltage of (A). As described above, since the duty of PWM control is changed according to the voltage level of the DC voltage, as shown in FIG. 5 (K), the duty is increased at a low voltage (for example, between time T5 and T6), and the voltage At high points (for example, between times T11 and T12), the duty is lowered. This prevents current instability due to voltage fluctuations.

以上、整流回路に小容量のコンデンサを使用した場合のモータ駆動について説明した。以降、圧縮機の運転または停止の指示について、図1、図6、図7を用いて説明する。図6は、本実施の形態1におけるモータ駆動装置の制御手段の動作を示すフローチャート、図7は、本実施の形態1におけるモータ駆動装置のインバータ制御部の動作を示すフローチャートである。   The motor driving when using a small-capacitance capacitor in the rectifier circuit has been described above. Hereinafter, the operation or stop instruction of the compressor will be described with reference to FIGS. 1, 6, and 7. FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the control means of the motor drive device according to the first embodiment, and FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the inverter control unit of the motor drive device according to the first embodiment.

まず図6に示す制御手段の動作を説明する。TEP101において、サーミスタ18からの電気的情報をA/D変換し、温度情報を取得する。そしてSTEP102で取得した温度情報からモータの回転数を決定する。   First, the operation of the control means shown in FIG. 6 will be described. In the TEP 101, the electrical information from the thermistor 18 is A / D converted to obtain temperature information. Then, the rotational speed of the motor is determined from the temperature information acquired in STEP102.

STEP103ではSTEP102で決定したモータの回転数が0r/s(即ちモータ停止)以外かを判断し、0r/s以外であればSTEP104で、現在モータが停止中であるかどうかを判断する。   In STEP 103, it is determined whether the rotation speed of the motor determined in STEP 102 is other than 0 r / s (that is, motor stop). If it is not 0 r / s, it is determined in STEP 104 whether the motor is currently stopped.

モータが停止中の場合STEP105で現在インバータ回路の電源状態を判断し、電源遮断中であればSTEP106ではスイッチ駆動手段23によりインバータ電源スイッチ22をオンし、インバータ回路への電源を供給する。   If the motor is stopped, the current power state of the inverter circuit is determined in STEP 105. If the power is shut off, in STEP 106, the inverter power switch 22 is turned on by the switch driving means 23 to supply power to the inverter circuit.

STEP105でインバータへの電源供給がされている場合はSTEP107でインバータ制御部からのスタンバイ完了の応答が未取得の場合はSTEP108に進む。   If power is supplied to the inverter in STEP 105, the process proceeds to STEP 108 if a standby completion response from the inverter control unit is not acquired in STEP 107.

STEP108では、インバータ部へのスタンバイ完了したか否かの問い合わせ回数が規定の回数(例えば5回)以内であればSTEP109で、インバータ制御部へスタンバイ完了したか否かを問い合わせ信号を第1の通信手段20に出力し、第2の通信手段21を介してインバータ制御部に送信すると共に、問い合わせ回数をカウントする。   In STEP 108, if the number of inquiries as to whether or not standby to the inverter unit has been completed is within a prescribed number (for example, 5 times), in STEP 109, an inquiry signal is sent to the inverter control unit as to whether or not standby has been completed. The data is output to the means 20 and transmitted to the inverter control unit via the second communication means 21 and the number of inquiries is counted.

STEP108で規定の回数以上に達していた場合は、STEP110でスイッチ駆動手段23によりインバータ電源スイッチ22でインバータ回路への電源を遮断する。STEP111では異常時の電源遮断フラグ状態をチェックし、フラグがセットされていない場合は、STEP112で1にセットし、セットされている場合はSTEP113で表示手段24によりインバータ回路の異常であることを警告表示する。   If the predetermined number of times has been reached in STEP 108, the power to the inverter circuit is shut off by the inverter power switch 22 by the switch driving means 23 in STEP 110. In STEP 111, the power-off flag state at the time of abnormality is checked. If the flag is not set, it is set to 1 in STEP 112. If it is set, the display means 24 warns that the inverter circuit is abnormal in STEP 113. indicate.

またSTEP107でインバータ制御部からスタンバイ完了の応答があった場合、STEP114で決定したモータの回転数指令値を第1の通信手段20に出力し、第2の通信手段21を介してインバータ制御部へ送信し、STEP115で、問い合わせ回数カウンタ及びインバータ異常時の電源遮断フラグを0にクリアする。   Further, when there is a standby completion response from the inverter control unit in STEP 107, the motor rotational speed command value determined in STEP 114 is output to the first communication unit 20, and is transmitted to the inverter control unit via the second communication unit 21. In step 115, the inquiry counter and the power shut-off flag when the inverter is abnormal are cleared to zero.

またSTEP104においてモータが駆動中であった場合、STEP116で決定したモータの回転数指令値を第1の通信手段20に出力し、第2の通信手段21を介してインバータ制御部へ送信する。   If the motor is being driven in STEP 104, the motor rotation speed command value determined in STEP 116 is output to the first communication means 20 and transmitted to the inverter control unit via the second communication means 21.

STEP103で決定したモータの回転数が0r/s(即ち停止指令)であった場合は、STEP117で現在モータが駆動中であるかを確認し、モータが駆動中であればSTEP118で0r/s(停止)指令を第1の通信手段20に出力し、第2の通信手段21を介してインバータ制御部へ送信する。STEP117でモータが停止中である場合、スイッチ駆動手段23によりインバータ電源スイッチ22でインバータ回路への電源を遮断する。   If the rotational speed of the motor determined in STEP 103 is 0 r / s (that is, a stop command), it is confirmed in STEP 117 whether the motor is currently being driven. If the motor is being driven, 0 r / s ( Stop) command is output to the first communication means 20 and transmitted to the inverter control unit via the second communication means 21. When the motor is stopped in STEP 117, the switch drive means 23 cuts off the power to the inverter circuit by the inverter power switch 22.

次に図7に示すインバータ制御部の動作を説明する。まず電源が供給されたとき、STEP202で初期化を行い、STEP202で制御部からスタンバイ完了したか否かの問い合わせを待つ。   Next, the operation of the inverter control unit shown in FIG. 7 will be described. First, when power is supplied, initialization is performed in STEP 202, and an inquiry as to whether or not standby is completed is waited from the control unit in STEP 202.

問い合わせがあった時、スタンバイ完了データを第2の通信手段21に出力し、第1の通信手段20を介して制御手段に送信する。そしてSTEP204で駆動する回転数を受信し、STEP205では図4に示したフローチャートにより指令回転数でモータを駆動する。   When an inquiry is made, the standby completion data is output to the second communication means 21 and transmitted to the control means via the first communication means 20. In step 204, the rotational speed to be driven is received. In STEP 205, the motor is driven at the command rotational speed according to the flowchart shown in FIG.

本発明のモータ駆動装置は、モータが停止中はインバータへの供給電源を遮断するので、モータ駆動装置の消費電力を低減することができるとともに、平滑回路は非常に小容量のコンデンサを使用することから、電源の再投入時にコンデンサの充電による突入電流の影響がなく、また高調波電流を無くすことが出来ることから、回路の小型化・低コスト化が可能となる。従って、インバータによりモータ駆動する機器において、主電源が入れられた状態で、スイッチ入力や温度状態により、モータが運転と停止を繰り返す機器への適用が容易である。   Since the motor drive device of the present invention cuts off the power supply to the inverter while the motor is stopped, the power consumption of the motor drive device can be reduced, and the smoothing circuit uses a very small capacitor. Therefore, there is no influence of the inrush current due to the charging of the capacitor when the power is turned on again, and the harmonic current can be eliminated, so that the circuit can be reduced in size and cost. Therefore, in a device driven by a motor by an inverter, it can be easily applied to a device in which the motor repeats operation and stop depending on the switch input and the temperature state with the main power turned on.

本発明の実施の形態1におけるモータ駆動装置のブロック図1 is a block diagram of a motor drive device according to Embodiment 1 of the present invention. 同実施の形態におけるモータ駆動装置のコンデンサの電圧波形を示すタイミングチャートTiming chart showing voltage waveform of capacitor of motor drive device in same embodiment 同実施の形態におけるモータ駆動装置の負荷電流と瞬時最低電圧・リプル含有率を示す特性図Characteristic diagram showing load current and instantaneous minimum voltage / ripple content of motor drive device in the same embodiment 同実施の形態におけるモータ駆動装置のインバータ制御部の動作を示すフローチャートThe flowchart which shows operation | movement of the inverter control part of the motor drive device in the embodiment 同実施の形態におけるモータ駆動装置の各部の波形を示すタイミングチャートTiming chart showing waveforms of respective parts of the motor drive device in the same embodiment 同実施の形態におけるモータ駆動装置の制御手段の動作を示すフローチャートThe flowchart which shows operation | movement of the control means of the motor drive device in the embodiment 同実施の形態におけるモータ駆動装置のインバータ制御部の動作を示すフローチャートThe flowchart which shows operation | movement of the inverter control part of the motor drive device in the embodiment 従来のモータ駆動装置のブロック図Block diagram of a conventional motor drive device

符号の説明Explanation of symbols

1 交流電源
4 整流回路
5 インバータ
6 モータ
8 圧縮機
13 位置検出手段
17 インバータ制御部
19 制御手段
20 第1の通信手段
21 第2の通信手段
22 インバータ電源スイッチ
24 表示手段
29 フィルタ回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 AC power supply 4 Rectifier circuit 5 Inverter 6 Motor 8 Compressor 13 Position detection means 17 Inverter control part 19 Control means 20 1st communication means 21 2nd communication means 22 Inverter power switch 24 Display means 29 Filter circuit

Claims (8)

交流電源と、前記交流電源を入力として小容量のコンデンサをもつ整流回路と、前記整流回路に接続したインバータと、前記インバータにより駆動されるモータと、前記インバータを制御するインバータ制御部と、前記モータの位置を検出して前記インバータ制御部に出力する位置検出手段と、前記モータの指令回転数を決定して前記インバータ制御部に出力する制御手段と、前記制御手段により操作され前記インバータへの電源を供給または停止するためのインバータ電源スイッチを有し、前記制御手段により決定した回転数が停止の場合、前記制御手段は、前記インバータ電源スイッチを操作して前記インバータの電源を遮断することを特徴とするモータ駆動装置。   AC power source, a rectifier circuit having a small-capacitance capacitor with the AC power source as an input, an inverter connected to the rectifier circuit, a motor driven by the inverter, an inverter control unit for controlling the inverter, and the motor Position detecting means for detecting the position of the motor and outputting it to the inverter control section; control means for determining the command rotational speed of the motor and outputting it to the inverter control section; and a power supply to the inverter operated by the control means An inverter power switch for supplying or stopping the power supply, and when the rotational speed determined by the control means is stopped, the control means operates the inverter power switch to shut off the power supply of the inverter A motor drive device. 制御手段により決定したモータの回転数を送信する第1の通信手段と、前記第1の通信手段からの信号を受信し、インバータ制御部へ指令回転数を出力する第2の通信手段とを有し、前記モータが停止中でインバータの電源が遮断されている状態から前記モータを駆動する場合、前記制御手段はインバータ電源スイッチを操作して前記インバータへの電源を供給し、その後所定の時間が経過後、前記制御手段により決定した前記モータの指令回転数を、前記第1の通信手段および前記第2の通信手段を介して前記インバータ制御部へ送り、前記モータを前記指令回転数で駆動することを特徴とする請求項1に記載のモータ駆動装置。   A first communication means for transmitting the rotational speed of the motor determined by the control means; and a second communication means for receiving a signal from the first communication means and outputting a command rotational speed to the inverter control unit. When driving the motor from a state where the motor is stopped and the inverter is powered off, the control means operates the inverter power switch to supply power to the inverter, and then the predetermined time After the elapse, the command rotational speed of the motor determined by the control means is sent to the inverter control unit via the first communication means and the second communication means, and the motor is driven at the command rotational speed. The motor driving apparatus according to claim 1. インバータ制御部は、第2の通信手段および第1の通信手段を介してモータを駆動できる状態にあることを制御手段に伝え、前記制御手段は、前記インバータ制御部がモータを駆動出来る状態にあることを確認した後、決定したモータの指令回転数を前記インバータ制御部に送信することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のモータ駆動装置。   The inverter control unit notifies the control unit that the motor can be driven via the second communication unit and the first communication unit, and the control unit is in a state where the inverter control unit can drive the motor. The motor drive device according to claim 1, wherein after confirming this, the determined command rotational speed of the motor is transmitted to the inverter control unit. 制御手段は、モータを駆動するためインバータへの電源を供給した後、所定の時間経過後もインバータ制御部からの応答が無い場合、異常と判断し、インバータ電源を遮断したのち、再度前記インバータへ電源を供給することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。   After supplying power to the inverter to drive the motor, the control means determines that there is no response from the inverter control unit even after a predetermined time has elapsed. The motor drive device according to any one of claims 1 to 3, wherein power is supplied. モータの駆動状態を表示する表示手段を有し、制御手段は、モータ駆動の異常を検出したとき、前記表示手段で警告表示を行う請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。   5. The motor according to claim 1, further comprising a display unit configured to display a driving state of the motor, wherein the control unit displays a warning on the display unit when an abnormality in driving the motor is detected. Drive device. インバータから発生するノイズが商用電源へ流出するのを防止するとともに、商用電源からのノイズ流入を防止するためのフィルタ回路を有し、前記フィルタ回路は商用電源に直接接続されることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。   It has a filter circuit for preventing noise generated from the inverter from flowing out to the commercial power source and preventing noise inflow from the commercial power source, and the filter circuit is directly connected to the commercial power source. The motor drive apparatus as described in any one of Claims 1-5. モータは、回転子に永久磁石を有するブラシレスDCモータであることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。   The motor drive device according to any one of claims 1 to 6, wherein the motor is a brushless DC motor having a permanent magnet in a rotor. モータは、圧縮機を駆動することを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。   The motor driving apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the motor drives a compressor.
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