JP2009077526A - Inverter device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば電動コンプレッサのモータ等の運転を制御するインバータ装置に関するものである。 The present invention relates to an inverter device that controls the operation of, for example, a motor of an electric compressor.
近年の空調用のエアコンは、電動コンプレッサのモータの運転をインバータによって周波数制御している。この場合、インバータ装置は室内の設定温度と現在温度から算出される所定の制御入力に基づいてモータの運転周波数を増減するものであるが、家庭用のエアコン等では、この運転周波数の上昇速度は例えば2Hz/sec程度であった。これは家庭で使用されるエアコンでは十分な値であるが、近年普及して来ている電気自動車(ハイブリッド自動車を含む)のカーエアコンでは、夏場等に早急に車室内の温度を下げることが要求されるため、当該カーエアコンで使用される電動コンプレッサの運転周波数も早期に上昇させる必要がある(例えば、特許文献1参照)。
ここで、電動コンプレッサを駆動するモータの運転周波数を上昇させる場合、その上昇速度(運転周波数の変化速度)によって、モータに流れる電流値は図10に示すような変化を示す。尚、縦軸の電流はモータに流れる電流値であり、インバータ装置を流れる入力電流値(インバータ装置のスイッチング部に流れる全DC電流の値)や相電流値(スイッチング部の各相を流れる電流の値)として把握される。また、図10では負荷トルク(モータに加わるトルク)は一定とし、8Hz/sec、4Hz/sec、及び、2Hz/secの上昇速度で或る低い運転周波数からそれよりも高い運転周波数に上昇させた場合の入力電流値の変化をそれぞれ示している。 Here, when the operating frequency of the motor driving the electric compressor is increased, the value of the current flowing through the motor changes as shown in FIG. 10 depending on the increasing speed (the changing speed of the operating frequency). The current on the vertical axis is the current value that flows through the motor. The input current value that flows through the inverter device (the value of the total DC current that flows through the switching unit of the inverter device) and the phase current value (the current that flows through each phase of the switching unit). Value). In FIG. 10, the load torque (torque applied to the motor) is constant, and is increased from a certain low operating frequency to a higher operating frequency at an increasing rate of 8 Hz / sec, 4 Hz / sec, and 2 Hz / sec. The change in the input current value in each case is shown.
モータに流れる電流値は、当初モータのイナシャー(慣性)に対向するための出力に消費されるため、何れの上昇速度でも始め急激に上昇した後、やがて安定に向かうが、運転周波数の上昇速度が高い8Hz/secで最もピーク値が高くなり、それより低い4Hz/secではピークが下がり、更に低い2Hz/secで最もピーク値が低くなっていることが分かる。 The value of the current that flows through the motor is initially consumed by the output to oppose the inertia of the motor, so it starts to rise at any speed and then suddenly rises. It can be seen that the peak value is highest at the higher 8 Hz / sec, the peak is lowered at the lower 4 Hz / sec, and the peak value is lowest at the lower 2 Hz / sec.
また、図11はモータの運転周波数の上昇速度(変化速度)を一定とした場合の、モータに流れる入力電流値の変化の様子を負荷トルク(そのときにモータに加わるトルク)毎に示している。この図からは負荷トルクが大きい程、運転周波数を上昇させるときの電流値の変化のピーク値が高くなることが分かる。 FIG. 11 shows, for each load torque (torque applied to the motor at that time), how the input current value flowing in the motor changes when the speed of increase (change speed) of the operating frequency of the motor is constant. . From this figure, it can be seen that the larger the load torque, the higher the peak value of the change in the current value when the operating frequency is increased.
このように、電動コンプレッサのモータの運転周波数を上昇させる場合、モータに流れる電流値はその上昇速度と負荷トルクによって異なってくる。即ち、負荷トルクが大きい運転状態において、高い上昇速度で運転周波数を変化させる程、モータに流れる電流値は高くなるので、運転周波数の上昇速度が高すぎると、電流値がモータの巻線の電流許容値や、インバータ装置のスイッチング部を構成するスイッチング素子(例えばIGBT等)の電流許容値を超えてしまい、巻線焼損やスイッチング素子の破壊を引き起こす危険性が出てくる。 As described above, when the operating frequency of the motor of the electric compressor is increased, the value of the current flowing through the motor varies depending on the increasing speed and the load torque. That is, in an operating state where the load torque is large, the value of the current flowing through the motor increases as the operating frequency is changed at a higher speed. Therefore, if the operating frequency is increased too quickly, the current value will be the current of the motor winding. The allowable value and the current allowable value of a switching element (for example, IGBT) constituting the switching unit of the inverter device are exceeded, and there is a risk of causing winding burnout and destruction of the switching element.
これを危惧して従来では、これら許容値(インバータ装置やモータによって決まる)に応じ、想定し得るあらゆる運転状態(負荷トルクの状態)でこの許容値を超えないように、予め設定した一定の上昇速度(例えばカーエアコンの場合20Hz/sec)でモータの運転周波数を変化させていた。そのため、例えば早急に自動車の車室内の温度を低下させるにしても限界があった。 In fear of this, in the past, according to these permissible values (determined by the inverter device and motor), a constant ascending speed that is set in advance so that this permissible value is not exceeded in all possible operating states (load torque states). The operating frequency of the motor was changed at 20 Hz / sec (for example, in the case of a car air conditioner). For this reason, for example, there is a limit even if the temperature in the passenger compartment of an automobile is quickly reduced.
本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、負荷の状況により許容される最大の上昇速度でモータの運転周波数を変化させることができるインバータ装置を提供するものである。 The present invention has been made to solve the conventional technical problems, and provides an inverter device capable of changing the operating frequency of the motor at the maximum ascent rate allowed by the load condition. It is.
本発明のインバータ装置は、直流電圧を交流電圧に変換してモータの運転周波数を制御するものであって、所定の制御入力に基づいてモータの運転周波数を決定する制御部を備え、この制御部は、モータに通電される電流値、又は、当該モータの出力値が許容値以下となる範囲内で、運転周波数の上昇速度を最大とすることを特徴とする。 An inverter device of the present invention controls a motor operating frequency by converting a DC voltage into an AC voltage, and includes a control unit that determines a motor operating frequency based on a predetermined control input. Is characterized in that the speed of increase of the operating frequency is maximized within a range where the current value supplied to the motor or the output value of the motor is less than the allowable value.
請求項2の発明のインバータ装置は、上記において制御部が、前記電流値、又は、出力値を監視し、前記許容値と現在の当該電流値、又は、出力値との比較に基づいて運転周波数の上昇速度を決定することを特徴とする。 In the inverter device of the invention according to claim 2, the control unit monitors the current value or the output value in the above, and based on the comparison between the allowable value and the current value or the current output value, the operating frequency It is characterized in that the rising speed of the is determined.
請求項3の発明のインバータ装置は、上記において制御部が、前記許容値と現在の前記電流値、又は、出力値との偏差に基づき、PID制御により運転周波数の上昇速度を決定すると共に、現在の前記電流値、又は、出力値が前記許容値に近づいた場合、PID制御のゲインを下げることを特徴とする。
In the inverter device of the invention according to
請求項4の発明のインバータ装置は、請求項2において制御部が、前記許容値と前記電流値、又は、出力値との差と、モータのイナシャーとに基づいて運転周波数の上昇速度の最大値を決定することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an inverter device according to the second aspect, wherein the control unit has a maximum value of an increase rate of the operating frequency based on the difference between the allowable value and the current value or the output value and the inertia of the motor. It is characterized by determining.
請求項5の発明のインバータ装置は、請求項1において制御部が、前記電流値、又は、出力値と、それらが前記許容値以下となる運転周波数の上昇速度の最大値との相関関係を保持しており、前記電流値、又は、出力値を監視し、現在の当該電流値、又は、出力値に基づき、前記相関関係から運転周波数の上昇速度の最大値を決定することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the inverter device according to the first aspect, wherein the control unit maintains a correlation between the current value or the output value and the maximum value of the increase speed of the operating frequency at which they are equal to or less than the allowable value. The current value or the output value is monitored, and the maximum value of the rising speed of the operating frequency is determined from the correlation based on the current value or the output value.
請求項6の発明のインバータ装置は、請求項2乃至請求項5の何れかにおいて決定された運転周波数の上昇速度を上限値とし、制御部がモータの運転周波数を上昇させることを特徴とする。 An inverter device according to a sixth aspect of the invention is characterized in that the operating frequency determined in any one of the second to fifth aspects is set as an upper limit value, and the control unit increases the operating frequency of the motor.
本発明によれば、モータやスイッチング素子を損傷すること無く、最大の上昇速度でモータの運転周波数を加速することができるようになる。特に、請求項2の如くモータに通電される電流値やモータの出力値を監視し、それらの許容値と比較して運転周波数の上昇速度を決定するようにすれば、負荷の状況にかかわらず、許容される最大の上昇速度で運転周波数を変化させることができるようになり、負荷の変動に対する応答性が向上し、例えば電動コンプレッサを用いたカーエアコンでは車室内の冷房性能を著しく改善することが可能となる。 According to the present invention, the operating frequency of the motor can be accelerated at the maximum rising speed without damaging the motor and the switching element. In particular, if the current value supplied to the motor and the output value of the motor are monitored as in claim 2 and the rate of increase in the operating frequency is determined by comparison with the allowable values, the load frequency is not affected. The operating frequency can be changed at the maximum allowable climbing speed, and the response to fluctuations in load is improved. For example, in a car air conditioner using an electric compressor, the cooling performance in the passenger compartment is remarkably improved. Is possible.
また、請求項3の如く前記許容値と現在の前記電流値、又は、出力値との偏差に基づき、PID制御により運転周波数の上昇速度を決定する場合に、現在の前記電流値、又は、出力値が前記許容値に近づいたときはPID制御のゲインを下げるようにすれば、電流値や出力値の許容値以下で的確にモータの運転周波数の最大上昇速度を得ることが可能となる。
Further, when the speed of increase of the operation frequency is determined by PID control based on the deviation between the allowable value and the current value or the output value as in
また、請求項4の発明の如く前記許容値と前記電流値、又は、出力値との差と、モータのイナシャーとに基づいて運転周波数の上昇速度の最大値を決定するようにすれば、モータのイナシャーによって電流値や出力値が許容値を超えてしまう不都合を解消することができるようになる。 If the maximum value of the increase speed of the operating frequency is determined based on the difference between the allowable value and the current value or the output value and the inertia of the motor as in the invention of claim 4, the motor Thus, it is possible to eliminate the inconvenience that the current value and the output value exceed the allowable values.
更に、請求項5の発明の如く前記電流値、又は、出力値と、それらが前記許容値以下となる運転周波数の上昇速度の最大値との相関関係を予め求めておき、前記電流値、又は、出力値を監視し、現在の当該電流値、又は、出力値に基づき、前記相関関係から運転周波数の上昇速度の最大値を決定するようにすれば、請求項2乃至請求項4の発明のように、その都度上昇速度を演算によって求めること無く、許容される最大の上昇速度を得ることができるようになる。 Further, as in the invention of claim 5, a correlation between the current value or output value and the maximum value of the rising speed of the operating frequency at which they are below the allowable value is obtained in advance, and the current value or If the output value is monitored, and the maximum value of the rising speed of the operation frequency is determined from the correlation based on the current value or the current output value, the invention of claim 2 to claim 4 Thus, the maximum allowable rising speed can be obtained without calculating the rising speed every time.
尚、請求項6の発明の如く請求項2乃至請求項5の何れかにおいて決定された運転周波数の上昇速度を上限値とし、制御部がモータの運転周波数を上昇させるようにしても負荷の状況に応じた最大限の上昇速度を得ることが可能である。特に、電動コンプレッサのモータを制御する場合などには、コンプレッサからのオイル吐出の問題から上昇速度が制限されるため、有効である。 As in the sixth aspect of the present invention, even if the control unit increases the operating frequency of the motor by setting the increasing speed of the operating frequency determined in any of the second to fifth aspects as the upper limit, It is possible to obtain the maximum ascent rate according to. In particular, when controlling the motor of an electric compressor, the rising speed is limited due to the problem of oil discharge from the compressor, which is effective.
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳述する。尚、以下の実施例ではカーエアコンの電動コンプレッサを駆動するモータを制御するインバータ装置について説明しているが、それに限らず、モータの運転周波数の制御するものであれば、本発明は有効である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following embodiments, an inverter device that controls a motor that drives an electric compressor of a car air conditioner has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is effective as long as the motor operating frequency is controlled. .
図1において、1は電動コンプレッサを駆動するモータであり、電動コンプレッサ自体は図示しないカーエアコンの冷媒回路の一部を構成する。この電動コンプレッサモータ1は、電気自動車(ハイブリッド自動車を含む)のバッテリー2(DC電源)を電源とし、本発明のインバータ装置3によって運転が制御される。インバータ装置3は入力回路4を介してバッテリー2に接続されており、例えばIGBTから成る6個のスイッチング素子6から構成されるスイッチング部7と、スイッチング部7のスイッチング素子6を駆動するドライブ回路8と、このドライブ回路8を制御する制御手段としての制御部9と、これら制御部9やドライブ回路8の電源(例えばDC5V)を生成する電源部10などを備え、前記スイッチング部7に電動コンプレッサモータ1が接続されている。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a motor for driving an electric compressor, and the electric compressor itself constitutes a part of a refrigerant circuit of a car air conditioner (not shown). The electric compressor motor 1 is controlled by an
上記制御部9には、分圧抵抗11、12から構成される電圧検出部13から入力電圧Vdcの値が入力され、制御部9はこの入力電圧Vdcの値を監視している。また、制御部9にはスイッチング部7の相電流(二相分)Ifを検出するためのシャント抵抗13、14及び増幅回路16、17、スイッチング部7に流れ込む全DC電流である入力電流Idcを検出するためのシャント抵抗18及び増幅回路19などから成る電流検出部21から相電流If及び入力電流Idcの値が入力され、制御部9はこれら相電流If及び入力電流Idcの値を監視している。
The control unit 9 receives the value of the input voltage Vdc from the
また、制御部9には電気回路が設けられた基板の温度を検出する温度センサ22や電動コンプレッサの吐出ガス(冷媒)温度を検出する温度センサ23の出力も入力される。そして、この制御部9には通信回路24を介してエアコンコントローラACからの制御信号が入力される。エアコンコントローラACには車室内の温度センサや日射センサが設けられ、それらからの入力と設定温度とに基づき、エアコンコントローラACは車室内を快適にするための電動コンプレッサモータ1の運転周波数に関する制御信号を生成する。
The controller 9 also receives outputs from a
インバータ装置3の制御部9は、係るエアコンコントローラACからの制御信号を入力し、この制御信号による運転周波数で電動コンプレッサモータ1を駆動するようにドライブ回路8にスイッチング信号を出力し、このドライブ回路8によりスイッチング部7のスイッチング素子6をスイッチングして可変周波数、又は、可変電圧の交流電圧に変換する。尚、制御部9は、温度センサ22や23からの出力によっても、エアコンコントローラACからの制御信号に優先して独自に電動コンプレッサモータ1の運転周波数を制限する。
The control unit 9 of the
次に、図2、図3を用いて制御部9による電動コンプレッサモータ1の運転周波数の上昇速度制御の一実施例を説明する。前述した如くインバータ装置3の制御部9は、エアコンコントローラACからの制御信号を入力し、この制御信号による運転周波数となるように電動コンプレッサモータ1の回転数(運転周波数)を増減するものであるが、運転周波数を上昇させる際の速度は、電流検出部21からの出力に基づいて決定する。
Next, an embodiment of the control for increasing the operating frequency of the electric compressor motor 1 by the control unit 9 will be described with reference to FIGS. As described above, the control unit 9 of the
尚、以下の説明では電動コンプレッサモータ1に流れる電流として、電流検出部21で検出される入力電流Idcに基づいて上昇速度を決定することとするが、その他にも、電動コンプレッサモータ1に流れる電流の指標として相電流Ifを用いても良いし、電動コンプレッサモータ1の出力値、即ち、出力値相当のIdc×Vdcを用いても良い。但し、それらの場合以下の許容値は、相電流値の許容値、或いは、出力値の許容値に置き換えられるものとする。
In the following description, the rising speed is determined based on the input current Idc detected by the
図2は、電動コンプレッサモータ1の運転周波数の上昇速度を決定するための制御ブロック図を示している。この実施例の場合、制御部9はPID制御を実行する周波数上昇速度決定部31と、スイッチング信号生成部32とを備える。そして、周波数上昇速度決定部31は、入力電流Idcの許容値(電流許容値)−αと、電流検出部21から入力される現在の入力電流Idcの値とを比較し、それらの偏差eに基づき、当該偏差eを縮小する方向で比例(P)、積分(I)、微分(D)演算を行い、操作量としての運転周波数上昇速度を決定し、スイッチング信号生成部32に出力する。
FIG. 2 shows a control block diagram for determining the rising speed of the operating frequency of the electric compressor motor 1. In the case of this embodiment, the control unit 9 includes a frequency increase
このように、周波数上昇速度決定部31は、現在の入力電流Idcの値を許容値−αに近づけるように運転周波数の上昇速度を決定するので、即ち、上昇速度は、入力電流Idcの値が許容値以下となる範囲内で、最大とされることになる。
Thus, the frequency increase
そして、電動コンプレッサモータ1の運転周波数を上昇させる場合、この周波数上昇速度決定部31で決定された運転周波数の上昇速度に基づき、スイッチング信号生成部32は当該決定された上昇速度で運転周波数を上昇(加速)させるようスイッチング信号を生成する。生成されたスイッチング信号はドライブ回路8(図2では省略)に入力され、スイッチング部7のスイッチング素子6がスイッチングされて電動コンプレッサモータ1は加速される。そして、最終的にエアコンコントローラACからの制御入力に基づく運転周波数とされる。
When the operating frequency of the electric compressor motor 1 is increased, the
図3は係る制御部9における制御による電動コンプレッサモータ1の運転周波数の上昇速度の変化(下段)と入力電流Idcの変化(上段)とを示している。この図からも明らかなように、運転周波数の上昇速度の変化に略近似して入力電流Idcは変化し、PID制御によって許容値−αに収束していくことが分かる。ここで、周波数上昇速度決定部31における目標値を、許容値−αとしているのは、オーバーシュートによって入力電流Idcが許容値を超えてしまわないよう、許容値の下に余裕を持たせるためである。このαの値は装置により必要最小限で決定するものとする。
FIG. 3 shows a change in the operating speed of the electric compressor motor 1 (lower stage) and a change in the input current Idc (upper stage) under the control of the control unit 9. As is apparent from this figure, it can be seen that the input current Idc changes approximately approximating to the change in the operating frequency rise rate, and converges to the allowable value −α by the PID control. Here, the target value in the frequency increase
このように、制御部9は電動コンプレッサモータ1に通電される入力電流Idcの値(相電流If、出力値相当のIdc×Vdcでもよい)を監視し、入力電流Idcの値が許容値以下となる範囲内で、電動コンプレッサモータ1の運転周波数の上昇速度を最大とするので、電動コンプレッサモータ1やスイッチング素子6を損傷すること無く、最大の上昇速度で電動コンプレッサモータ1の運転周波数を加速することができるようになる。
In this way, the control unit 9 monitors the value of the input current Idc (which may be phase current If or Idc × Vdc corresponding to the output value) supplied to the electric compressor motor 1 and the value of the input current Idc is less than the allowable value. Within this range, the operating speed of the electric compressor motor 1 is maximized, so that the operating frequency of the electric compressor motor 1 is accelerated at the maximum ascending speed without damaging the electric compressor motor 1 and the
特に、冷媒回路を構成する電動コンプレッサ(モータ1)の負荷の状況にかかわらず、許容される最大の上昇速度で電動コンプレッサモータ1の運転周波数を変化させることができるようになり、負荷の変動に対する応答性が向上し、実施例のような電動コンプレッサを用いたカーエアコンでは、車室内の冷房性能(クールダウン性能)を著しく改善することが可能となる。 In particular, the operating frequency of the electric compressor motor 1 can be changed at the maximum allowable rising speed regardless of the load condition of the electric compressor (motor 1) constituting the refrigerant circuit, and the load fluctuation can be prevented. The responsiveness is improved, and in the car air conditioner using the electric compressor as in the embodiment, it is possible to remarkably improve the cooling performance (cool down performance) in the passenger compartment.
尚、この実施例1では上述のようなPID制御に限らず、許容値(或いは、許容値−α)と入力電流Idcを比較し、その差を縮小させる方向で上昇速度を決定するものであれば、他の制御方式(例えば後述する実施例3)でも構わない。 In the first embodiment, not only the above-described PID control but also the allowable value (or allowable value -α) is compared with the input current Idc, and the rising speed is determined in a direction to reduce the difference. For example, other control methods (for example, a third embodiment described later) may be used.
次に、図4、図5は制御部9による電動コンプレッサモータ1の運転周波数の上昇速度制御の他の実施例(実施例2)を示している。尚、この図において図2、図3と同一符号で示すものは同一若しくは同様の機能を奏するものとする。この場合、図4の制御ブロックにおける制御部9の周波数上昇速度決定部31には、入力電流Idcの許容値−αの更に下に許容値−βが設定される(α<β)。そして、この許容値−βより入力電流Idcの値が小さい場合にはPID制御上のゲイン(PID演算の係数)を高くし(PIDのゲイン:大)、入力電流Idcの値が許容値に近づいて許容値−β以上となったら、ゲインを下げる(PIDのゲイン:小)ように切り替える。それ以外の制御は図2と同様である。
Next, FIG. 4 and FIG. 5 show another embodiment (embodiment 2) of control for increasing the operating frequency of the electric compressor motor 1 by the controller 9. In this figure, the same reference numerals as those in FIGS. 2 and 3 indicate the same or similar functions. In this case, the allowable value −β is set further below the allowable value −α of the input current Idc in the frequency increase
このように、現在の入力電流Idcの値が許容値に近づいたときにPID制御のゲインを下げるようにすれば、所謂オーバーシュートが一層抑制され、入力電流Idcの許容値以下で的確に電動コンプレッサモータ1の運転周波数の最大上昇速度を得ることが可能となる。 Thus, if the gain of the PID control is lowered when the current value of the input current Idc approaches the permissible value, so-called overshoot is further suppressed, and the electric compressor can be accurately performed below the permissible value of the input current Idc. It becomes possible to obtain the maximum rising speed of the operating frequency of the motor 1.
次に、図6、図7は制御部9による電動コンプレッサモータ1の運転周波数の上昇速度制御の更に他の実施例(実施例3)を示している。この場合、制御部9は入力電流Idcの許容値と、現在の入力電流Idcの値との差と、電動コンプレッサモータ1のイナシャー(慣性)とに基づき、運転周波数の上昇速度の最大値を決定する。 Next, FIGS. 6 and 7 show still another embodiment (embodiment 3) of the control of the speed increase of the operating frequency of the electric compressor motor 1 by the control unit 9. FIG. In this case, the control unit 9 determines the maximum value of the increase speed of the operating frequency based on the difference between the allowable value of the input current Idc and the current value of the input current Idc and the inertia (inertia) of the electric compressor motor 1. To do.
前述した如く電動コンプレッサモータ1を加速する場合、その運転周波数の上昇速度が大きい程、入力電流Idcが上昇するが、許容値と現在の入力電流Idcとの差が大きい場合には、上昇速度を増大させるための余裕が十分にあると云える。また、電動コンプレッサモータ1を加速する場合、そのイナシャーが大きい程、それに対向するための大出力が必要となる。 As described above, when the electric compressor motor 1 is accelerated, the input current Idc increases as the operating frequency increases, but if the difference between the allowable value and the current input current Idc is large, the increasing speed is increased. It can be said that there is enough room for the increase. Moreover, when accelerating the electric compressor motor 1, the larger the inertia, the greater the output required to face it.
そこで、制御部9は、電動コンプレッサモータ1の運転周波数が例えばΔa上昇する毎に、最大周波数上昇速度=((許容値−現在の入力電流Idcの値)/イナシャー)×Kの計算式に基づいて上昇速度を決定し、決定された速度で電動コンプレッサモータ1の運転周波数を上昇させていく。尚、Kは係数である。 Therefore, every time the operating frequency of the electric compressor motor 1 increases by, for example, Δa, the control unit 9 is based on a calculation formula of maximum frequency increase speed = ((allowable value−current input current Idc value) / inertia) × K. The rising speed is determined, and the operating frequency of the electric compressor motor 1 is increased at the determined speed. K is a coefficient.
即ち、図6はその場合のフローチャートを示している。制御部9は図6のステップS1で上記計算式を用いて電動コンプレッサモータ1の運転周波数の上昇速度の最大値を決定する。そして、ステップS2で運転周波数がΔaだけ上昇したか判断し、上昇したらステップS1に戻り、これを繰り返す。計算式より許容値と現在の入力電流Idcの値の差が大きい程、上昇速度の最大値は大きくなり、電動コンプレッサモータ1のイナシャーが大きい程、上昇速度の最大値は制限されることが分かる。そして、電動コンプレッサモータ1の運転周波数を上昇させる場合、制御部9はこの決定された最大値の上昇速度で加速する。 That is, FIG. 6 shows a flowchart in that case. The control unit 9 determines the maximum value of the rising speed of the operating frequency of the electric compressor motor 1 using the above calculation formula in step S1 of FIG. In step S2, it is determined whether the operating frequency has increased by Δa. If it has increased, the process returns to step S1, and this is repeated. From the calculation formula, it can be seen that the greater the difference between the allowable value and the current input current Idc, the greater the maximum value of the ascending speed, and the greater the inertia of the electric compressor motor 1, the more the maximum value of the ascending speed is limited. . When the operating frequency of the electric compressor motor 1 is increased, the control unit 9 accelerates at the determined maximum increase rate.
このような制御による入力電流Idcの変化の様子が図7に示されている。図7では或る低い運転周波数からそれより高い運転周波数に上昇させている。この上昇の過程で、負荷トルクとイナシャーに対処するために入力電流Idcは急激に上昇するが、そのピーク値は許容値以下に抑えられていることが分かる。そして、この抑えられた範囲内で、電動コンプレッサモータ1の運転周波数の上昇速度は最大値とされる。 FIG. 7 shows how the input current Idc is changed by such control. In FIG. 7, the frequency is raised from a certain low operating frequency to a higher operating frequency. In the course of this increase, the input current Idc increases rapidly in order to cope with the load torque and inertia, but it can be seen that the peak value is kept below the allowable value. Then, the rising speed of the operating frequency of the electric compressor motor 1 is set to the maximum value within the suppressed range.
このように、入力電流Idcの許容値と現在の入力電流Idcの値との差と、電動コンプレッサモータ1のイナシャーとに基づいて運転周波数の上昇速度を決定するようにすれば、電動コンプレッサモータ1のイナシャーによって入力電流Idcの値が許容値を超えてしまう不都合を解消することができるようになる。 In this way, if the speed of increase in the operating frequency is determined based on the difference between the allowable value of the input current Idc and the current value of the input current Idc and the inertia of the electric compressor motor 1, the electric compressor motor 1 Thus, the disadvantage that the value of the input current Idc exceeds the allowable value can be solved by the inertia.
次に、図8、図9は制御部9による電動コンプレッサモータ1の運転周波数の上昇速度制御の更に他の実施例(実施例4)を示している。この場合、当該装置における現在の入力電流Idcの値と、当該値であるときに入力電流Idcが許容値以下に収まる電動コンプレッサモータ1の運転周波数の上昇速度の最大値との相関関係(図9)を予め実験により求め、それを制御部9に記憶(保持)させておく。 Next, FIGS. 8 and 9 show still another embodiment (embodiment 4) of the control of the speed increase of the operating frequency of the electric compressor motor 1 by the controller 9. FIG. In this case, the correlation between the current value of the input current Idc in the device and the maximum value of the increase speed of the operating frequency of the electric compressor motor 1 at which the input current Idc falls below the allowable value when the value is the value (FIG. 9). ) Is obtained in advance by experiments, and stored (held) in the control unit 9.
そこで、制御部9は、電動コンプレッサモータ1の運転周波数が例えばΔa上昇する毎に、現在の入力電流Idcの値を用い、記憶している相関関係(図9)を用いて上昇速度の最大値を決定し、決定された速度で電動コンプレッサモータ1の運転周波数を上昇させていく。 Therefore, the control unit 9 uses the current value of the input current Idc every time the operating frequency of the electric compressor motor 1 increases by Δa, for example, and uses the stored correlation (FIG. 9) to determine the maximum value of the increasing speed. And the operating frequency of the electric compressor motor 1 is increased at the determined speed.
即ち、図8はその場合のフローチャートを示している。制御部9は図8のステップS3で上記相関関係を用いて電動コンプレッサモータ1の運転周波数の上昇速度の最大値を決定する。そして、ステップS4で運転周波数がΔaだけ上昇したか判断し、上昇したらステップS3に戻り、これを繰り返す。図9のように、入力電流Idcの値が小さい程、運転周波数の上昇速度の最大値(最大周波数上昇速度)は大きくなり、入力電流Idcの値が大きい程、最大値は小さくなる傾向となる。 That is, FIG. 8 shows a flowchart in that case. The control unit 9 determines the maximum value of the rising speed of the operating frequency of the electric compressor motor 1 using the above correlation in step S3 of FIG. Then, in step S4, it is determined whether the operating frequency has increased by Δa. If it has increased, the process returns to step S3 and is repeated. As shown in FIG. 9, the smaller the value of the input current Idc, the larger the maximum value of the operating frequency increase rate (maximum frequency increasing rate), and the larger the value of the input current Idc, the smaller the maximum value tends to be. .
このように、入力電流Idcの値と、それらが許容値以下となる運転周波数の上昇速度の最大値との相関関係を予め求めておき、入力電流Idcを監視して現在の入力電流Idcの値に基づき、前述した相関関係から運転周波数の上昇速度の最大値を決定すれば、前述した実施例のように、その都度上昇速度を演算によって求めること無く、許容される最大の上昇速度を得ることができるようになる。 As described above, the correlation between the value of the input current Idc and the maximum value of the increase rate of the operating frequency at which they are below the allowable value is obtained in advance, and the current value of the current input current Idc is monitored by monitoring the input current Idc. Based on the above, if the maximum value of the rising speed of the operating frequency is determined from the above-described correlation, the maximum allowable rising speed can be obtained without calculating the rising speed each time as in the above-described embodiment. Will be able to.
尚、以上の各実施例では制御部9により、電動コンプレッサモータ1の運転周波数の上昇速度が許容される入力電流Idc(相電流値や出力値でもよい)の値の範囲内で最大となるように制御したが、それに限らず、各実施例で決定された上昇速度を上限値として設定し、この上限値以下の範囲内で上昇速度を決定して、電動コンプレッサモータ1を加速するようにしてもよい。 In each of the above embodiments, the controller 9 maximizes the operating frequency of the electric compressor motor 1 within the allowable input current Idc (which may be a phase current value or an output value). However, the present invention is not limited to this, and the rising speed determined in each embodiment is set as an upper limit value, and the rising speed is determined within a range equal to or lower than the upper limit value to accelerate the electric compressor motor 1. Also good.
例えば、カーエアコンの場合には、電動コンプレッサモータ1を急激に加速すると、電動コンプレッサからのオイルの吐出量が増大する。そのため、運転周波数の上昇速度も制限しなければならなくなるが、この実施例のように前述した実施例で決定した上昇速度を上限値とすれば、オイル吐出制限も加味して許容される最大の上昇速度を得ることができるようになる。 For example, in the case of a car air conditioner, if the electric compressor motor 1 is accelerated rapidly, the amount of oil discharged from the electric compressor increases. Therefore, it is necessary to limit the rising speed of the operating frequency. However, if the rising speed determined in the above-described embodiment is set as the upper limit value as in this embodiment, the maximum allowable value is considered in consideration of oil discharge restriction. You will be able to gain ascending speed.
1 電動コンプレッサモータ
2 バッテリー
3 インバータ装置
6 スイッチング素子
7 スイッチング部
8 ドライブ回路
9 制御部
13 電圧検出部
21 電流検出部
31 周波数上昇速度決定部
32 スイッチング信号生成部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric compressor motor 2
Claims (6)
所定の制御入力に基づいて前記モータの運転周波数を決定する制御部を備え、該制御部は、前記モータに通電される電流値、又は、当該モータの出力値が許容値以下となる範囲内で、前記運転周波数の上昇速度を最大とすることを特徴とするインバータ装置。 In the inverter device that controls the motor operating frequency by converting DC voltage to AC voltage,
A control unit that determines an operating frequency of the motor based on a predetermined control input, the control unit being within a range in which a current value energized to the motor or an output value of the motor is equal to or less than an allowable value; An inverter device characterized by maximizing the rising speed of the operating frequency.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2016202592A (en) * | 2015-04-23 | 2016-12-08 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Motor driving device and washing machine or washing and drying machine using the same |
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