JP2008160916A - Blower driver - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はヒートポンプ式エアコンディショナーの室外機における熱交換を促進するための送風機駆動用モータの制御に関するものである。 The present invention relates to control of a fan driving motor for promoting heat exchange in an outdoor unit of a heat pump air conditioner.
ヒートポンプ式エアコンディショナーの効率を改善する方法として、主動力である圧縮機の効率を改善する方法に加えて、補機である送風機の駆動効率を改善する方法がある。これらの動力には、電気駆動の場合はモータが使用されるが、ヒートポンプの環境条件や負荷条件により、その最適動作点が変化してしまう。 As a method of improving the efficiency of the heat pump type air conditioner, there is a method of improving the driving efficiency of the blower as an auxiliary machine in addition to the method of improving the efficiency of the compressor as the main power. For these powers, a motor is used in the case of electric drive, but the optimum operating point varies depending on the environmental conditions and load conditions of the heat pump.
このため、駆動用モータは広範囲で効率の良いものが必要であるが、誘導モータ単体ではその実現が困難であり、半導体電力変換技術を用いて、可変周波数、可変電圧の擬似交流を発生せしめて、モータを広範囲で効率よく駆動する方法が採用されている。特に、回転子に永久磁石を搭載することにより、回転側の磁束発生に電力を必要としないものの効率が優れている。 For this reason, the drive motor needs to be efficient over a wide range, but it is difficult to achieve it with an induction motor alone, and by using semiconductor power conversion technology, a pseudo alternating current with variable frequency and variable voltage is generated. A method of efficiently driving a motor over a wide range is employed. In particular, by mounting a permanent magnet on the rotor, power is not required for generating magnetic flux on the rotating side, but the efficiency is excellent.
図2は、圧縮機モータと送風機モータとを、独立に駆動する駆動回路構成を示したものである。交流電源1を整流ダイオードブリッジ4で整流し、平滑コンデンサ6にて平滑することにより、直流電源を構成し、この直流電源に三相ブリッジ回路A102を経由して圧縮機モータ103を駆動するように接続すると共に、別の三相ブリッジ回路B2を経由して送風機モータ3を駆動するように接続する。
FIG. 2 shows a drive circuit configuration for independently driving the compressor motor and the blower motor. The
それぞれのモータの駆動は、制御回路A106、制御回路B6により制御されている。なお、圧縮機モータ103の駆動制御では、モータの回転位置を直接検出することが困難であり、印加電圧や電流などから回転位置を推定する制御方法がとられている。一方、送風機モータ3の駆動制御では、モータの回転位置を直接検出することが比較的容易であり、回転位置検出器5を用いて回転位置を検出し、検出情報を制御回路B6に入力する。
The driving of each motor is controlled by a control circuit A106 and a control circuit B6. In the drive control of the
なお、制御回路A,Bの電源は、前述の平滑コンデンサ7により作成された直流電源から、スイッチングレギュレータなどの手法により構成することができる。
The power sources of the control circuits A and B can be configured from a DC power source created by the
この構成では、送風機モータ3は、圧縮機モータ103と駆動用の直流電源を共有化しており、圧縮機モータ103の方が、容量が大きいので、直流電源回路に用いる部品の耐電圧などは、できるかぎり圧縮機モータにあわせることが合理的である。
In this configuration, the blower motor 3 shares a driving DC power supply with the
しかしながら、図5に示すように、室外機501は屋外で使用するものであり、送風機は自分自身が発生する風以外に、天候により送風機の羽根車502を駆動されてしまうことがあり、特に台風時などの強風では非常に高速の回転数になることもある。このときに回転子が永久磁石であると、発電される電圧が非常に高くなり、前述の直流電源回路の部品の耐電圧を越えてしまう可能性もある。
However, as shown in FIG. 5, the
特に効率の高いモータは、発電する電圧も高いので、この課題が顕著になる。この課題を解決するために、駆動回路とモータとを遮断するなどの手段が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In particular, a motor with high efficiency has a high voltage to generate, so this problem becomes remarkable. In order to solve this problem, means for shutting off the drive circuit and the motor has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
また、高速の回転数になったときには風車発電機を弱め界磁制御駆動することにより、発電機の端子電圧の上昇を防止する方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
しかしながら、特許文献1記載の方法では電気的に遮断するための部品が必要なるという課題があり、特許文献2記載の方法では、モータ電流のd−q変換理論にもとづく複雑な演算を必要とするという課題を有していた。また、このような手段を必要としない方法として、モータが発生する電圧を非常に低くしておくことも考えられるが、その場合は、モータの効率が低下してしまうという別の課題が発生し、高効率なシステムを構築するという全体の目的とは相容れない。
However, the method described in
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、簡易な方法で、強風によって高速で回ってしまった送風機モータが発生する高電圧を低下せしめることが可能で、かつ、モータの駆動時の効率を維持できることが可能な送風機駆動装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and it is possible to reduce the high voltage generated by the blower motor rotated at high speed by strong wind in a simple method, and the efficiency at the time of driving the motor. An object of the present invention is to provide a blower drive device capable of maintaining the above.
従来の課題を解決するために、本発明の送風機駆動装置は、直流電流を検出し、検出した結果の高周波成分を除去し、高周波成分が除去された直流電流の値が、回生方向でしかも一定以下になるように、送風機モータへの通電位相を早めるものである。 In order to solve the conventional problems, the blower driving device of the present invention detects a direct current, removes a high frequency component as a result of the detection, and the value of the direct current from which the high frequency component has been removed is constant in the regeneration direction. As will be described below, the energization phase to the blower motor is advanced.
これによって、弱め界磁駆動になり、モータの発電電圧が、直流電圧よりも低くなり、回生動作が停止し、直流部分の電圧上昇が停止するので、直流部分の部品の耐電圧が低い部品を使用できる。 As a result, field weakening driving is performed, and the generated voltage of the motor becomes lower than the DC voltage, the regenerative operation stops, and the voltage rise of the DC part stops. Can be used.
本発明の送風機駆動装置は、羽根車が外部からの風により、高速回転してしまっているときにも、直流部分の電圧上昇が高くならないので、直流部分の部品の耐電圧が低い部品を使用でき、さらに、発電電圧の高い、効率のよいモータを使用することができる。 The blower driving device of the present invention uses a component with a low withstand voltage of the DC portion because the voltage rise of the DC portion does not increase even when the impeller has been rotated at high speed by the wind from the outside. In addition, an efficient motor with a high generated voltage can be used.
第1の発明は、直流電源もしくは、交流電源を整流平滑して得た擬似直流電源から、パルス幅変調手段を用いて任意の周波数と任意の電圧の擬似交流へと変換して、送風機モータへ供給する電源を構成し、前記直流電源とパルス幅変調手段との間の電流を検出する手段を設け、検出した電流の極性が前記パルス幅変調手段から前記直流電源へとエネルギーが移動する方向である場合には、前記パルス幅変調手段から発生する擬似交流の振幅を前記直流電源の電圧に略一致させたまま、擬似交流の位相を調整して、前記電流の値が微少もしくは、逆方向の電流になるように制御する。 The first invention converts a DC power source or a pseudo DC power source obtained by rectifying and smoothing an AC power source into a pseudo AC current having an arbitrary frequency and an arbitrary voltage using a pulse width modulation means, to a blower motor. A power supply is configured, and means for detecting a current between the DC power supply and the pulse width modulation means is provided, and the polarity of the detected current is such that the energy moves from the pulse width modulation means to the DC power supply. In some cases, the phase of the pseudo alternating current is adjusted while the amplitude of the pseudo alternating current generated from the pulse width modulation means is substantially matched to the voltage of the direct current power source, and the current value is small or in the reverse direction. Control to become current.
これにより、弱め界磁駆動になり、モータの発電電圧が、直流電圧よりも低くなり、回生動作がほぼ停止し、直流部分の電圧上昇が停止するので、直流部分の部品の耐電圧が低い部品を使用できる。 This results in field-weakening drive, the motor's power generation voltage is lower than the DC voltage, the regenerative operation is almost stopped, and the voltage rise in the DC part stops, so the parts with low withstand voltage of the DC part Can be used.
第2の発明は、特に、第1の発明の電流検出手段において、検出した電流の平均値が、前記パルス幅変調手段から前記直流電源へとエネルギーが移動する方向である場合には、前記パルス幅変調手段から発生する擬似交流の振幅を前記直流電源の電圧に略一致させたまま、擬似交流の位相を調整して、前記電流の平均値が微少もしくは、逆方向の電流になるように制御し、前記パルス幅変調手段から前記直流電源へとエネルギーが移動する方向でない場合には、前記パルス幅変調手段のパルス変化ごとの電流に基づいて、前記送風機
モータへの印加電圧位相を調整する。
According to a second aspect of the invention, in particular, in the current detection means of the first aspect of the invention, when the average value of the detected current is in the direction in which energy is transferred from the pulse width modulation means to the DC power source, the pulse While the amplitude of the pseudo alternating current generated from the width modulation means is substantially matched to the voltage of the DC power supply, the phase of the pseudo alternating current is adjusted to control the average value of the current to be small or in the reverse direction. When the energy does not move in the direction from the pulse width modulation means to the DC power source, the voltage phase applied to the blower motor is adjusted based on the current for each pulse change of the pulse width modulation means.
これによって、同一の電流検出手段にて、直流部分の部品の耐電圧が低い部品を使用できるという第1の発明の効果に加えて、高効率な駆動も実現できるという効果を生じる。 As a result, in addition to the effect of the first invention in which the same current detection means can use a component with a low withstand voltage of the component in the DC portion, there is an effect that highly efficient driving can be realized.
第3の発明は、特に、第1の発明の制御実現手段の電源を、直流電源もしくは擬似直流電源を用いて実現する。 In particular, the third invention realizes the power supply of the control realizing means of the first invention using a DC power supply or a pseudo DC power supply.
これにより、停電などで直流電源が動作していない場合でも、送風機モータの電圧上昇による直流電圧を用いて第1の発明の制御が行え、停電が想定される場合でも、直流部分の部品の耐電圧が低い部品を使用できる。 As a result, even when the DC power source is not operating due to a power failure or the like, the control of the first invention can be performed using the DC voltage due to the rise in the voltage of the blower motor. Parts with low voltage can be used.
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。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図1は、本発明の第1の実施の形態における送風機駆動装置の回路構成図を示すものである。図1において、交流電源1を整流ダイオードブリッジ4で整流し、平滑コンデンサ6にて平滑することにより、直流電源を構成し、この直流電源に三相ブリッジ回路2を経由して送風機モータ3を駆動するように接続する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a circuit configuration diagram of a blower driving device according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, an
モータの駆動は、制御回路6により実現している。送風機モータ3の駆動制御では、モータの回転位置を直接検出することが比較的容易であり、回転位置検出器5を用いて回転位置を検出し、検出情報を制御回路6に入力する。制御回路6では、送風機モータ3の制御用に検出抵抗8の両端の電圧すなわち三相ブリッジ回路2と平滑コンデンサ6の間の電流を直接検出するとともに、低域通過フィルタ9を経由させて電流の平均値も入力する。検出した電流を用いてモータを適正に制御する方法は、例えば、特許文献3に記載されている方式を使うことができる。
The drive of the motor is realized by the
次に、図5に示すような強風により、送風機の羽根車502が高速で回転させられているとき、特に、駆動を停止しているときには、制動力が働かないので、高速で回転してしまうことがあり、この場合の処理手順を、図4を用いて説明する。
Next, when the
この処理は一定の時間間隔ごとに行われるものとする。この処理プログラムが起動させられると、判断901において、まず、駆動中かどうかを調べる。駆動中であれば、処理プログラムを抜け出し、駆動中でなければ、判断902へと進む。
This process is performed at regular time intervals. When this processing program is activated, it is first determined in
判断902では、回生電力が所定の幅に入っているかどうかを調べ、回生電力が所定の幅に入っていれば、処理905へと進み、所定の幅よりも大きければ処理903へ進み、回生電力が検出できない場合には処理906へと進む。
In
処理905では、出力電圧振幅を最大値すなわち直流電圧の値に設定し、一連の処理を終了する。処理903では、出力電圧振幅を最大値すなわち直流電圧の値に設定し、処理904で通電位相を進める操作を行い、一連の処理を終了する。また、処理906では、モータへの通電をOFFすることにより、一連の処理を終了する。
In
図3は、動作の原理を示すグラフである。抵抗の平均電圧は、エネルギーがどちらの方向に流れているかを示す値であり、正方向の場合は「力行」、逆方向の場合は「回生」である。強風などで回生電力が大きいと、平滑コンデンサ6の電圧が過度に上昇してしまうおそれがある。これは発電性能の高い高効率なモータであればあるほど顕著になる。
FIG. 3 is a graph showing the principle of operation. The average voltage of the resistance is a value indicating in which direction the energy flows, and is “powering” in the forward direction and “regeneration” in the reverse direction. If the regenerative power is large due to strong wind or the like, the voltage of the smoothing
このときに、モータへの印加電圧を大きいまま、通電位相を変化させると、モータ端子電圧を下げることができる。これは通電位相を変化させると、モータに無効電流が流れ、モータのインダクタンスによる電圧降下により、端子電圧を下げることができるからである。 At this time, if the energization phase is changed while the applied voltage to the motor is kept large, the motor terminal voltage can be lowered. This is because when the energization phase is changed, a reactive current flows through the motor, and the terminal voltage can be lowered due to a voltage drop due to the inductance of the motor.
端子電圧を下げることにより回生状態を緩和することができ、直流電圧の上昇を回避できる。また、力行状態のときには、直流電圧を上昇させることが発生していないため、特に何もしなくてよい。 By reducing the terminal voltage, the regenerative state can be relaxed and an increase in DC voltage can be avoided. Further, in the power running state, no particular action is required because no increase in the DC voltage has occurred.
また、微小な回生状態に保つのは、回生電力を用いて制御回路の電源を供給できるようにするためである。すなわち、スイッチング電源7への電力を回生電力によりまかなうことにより、交流電源1が停電状態であっても制御動作を実現することができる。
The reason why the regenerative state is kept small is that the power of the control circuit can be supplied using regenerative power. That is, by supplying power to the switching
なお、図2に示すような、2つのモータを駆動する制御系であっても同じことが適用できることは明白である。 It is obvious that the same can be applied to a control system for driving two motors as shown in FIG.
以上のように、本発明にかかる送風機駆動回路は、強風などで高速に回転してしまった場合でも、制御のみで電圧上昇による回路損傷をしない方法を提供できるので、発電性能のよい高効率なモータを使用することが可能になる。 As described above, the blower drive circuit according to the present invention can provide a method that does not cause circuit damage due to voltage rise only by control even when the fan drive circuit is rotated at a high speed by strong wind or the like. It becomes possible to use a motor.
2 三相ブリッジ回路
3 送風機モータ
6 平滑コンデンサ
7 スイッチング電源
8 検出抵抗
9 低域通過フィルタ
2 Three-phase bridge circuit 3
Claims (4)
前記パルス幅変調手段から発生する擬似交流の振幅を前記直流電源の電圧に略一致させたまま、擬似交流の位相を調整して、前記送風機モータの端子電圧が前記直流電源の電圧を上回らないように制御することを特徴とする送風機駆動装置。 A DC power supply or a pseudo DC power supply obtained by rectifying and smoothing an AC power supply is converted to a pseudo AC with an arbitrary frequency and voltage using pulse width modulation means, and a power supply for supplying to a blower motor is configured. When the maximum value of the electromotive force generated by the motor exceeds the voltage of the DC power supply,
The phase of the pseudo alternating current is adjusted while keeping the amplitude of the pseudo alternating current generated from the pulse width modulation means substantially equal to the voltage of the direct current power supply so that the terminal voltage of the blower motor does not exceed the voltage of the direct current power supply. The blower drive device characterized by controlling to.
前記パルス幅変調手段から前記直流電源へとエネルギーが移動する方向でない場合には、前記パルス幅変調手段のパルス変化ごとの電流に基づいて、前記送風機モータへの印加電圧位相を調整することを特徴とする請求項2に記載の送風機駆動装置。 When a means for detecting a current between the DC power supply and the pulse width modulation means is provided, and the average value of the detected currents is a direction in which energy moves from the pulse width modulation means to the DC power supply, The phase of the pseudo alternating current is adjusted while the amplitude of the pseudo alternating current generated from the pulse width modulation means is substantially matched with the voltage of the direct current power source so that the average value of the current becomes a minute or reverse current. Control to
When the energy does not move from the pulse width modulation means to the DC power source, the voltage phase applied to the blower motor is adjusted based on the current for each pulse change of the pulse width modulation means. The blower driving device according to claim 2.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006344087A JP2008160916A (en) | 2006-12-21 | 2006-12-21 | Blower driver |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006344087A JP2008160916A (en) | 2006-12-21 | 2006-12-21 | Blower driver |
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JP2006344087A Pending JP2008160916A (en) | 2006-12-21 | 2006-12-21 | Blower driver |
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JP (1) | JP2008160916A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015049011A (en) * | 2013-09-03 | 2015-03-16 | 月島機械株式会社 | Pressurized fluidized bed incinerator facilities and control method for pressurized fluidized bed incinerator facilities |
-
2006
- 2006-12-21 JP JP2006344087A patent/JP2008160916A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2015049011A (en) * | 2013-09-03 | 2015-03-16 | 月島機械株式会社 | Pressurized fluidized bed incinerator facilities and control method for pressurized fluidized bed incinerator facilities |
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