JP2013135516A - Electric power conversion system and air conditioner - Google Patents

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Michizo Iwaki
道三 岩城
Tetsuo Kanie
徹雄 蟹江
Kiyotaka Kadofuji
清隆 角藤
Kenji Shimizu
健志 清水
Junichi Yoshida
純一 吉田
Atsushi Sumiya
敦之 角谷
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve miniaturization of an apparatus.SOLUTION: The electric power conversion system 1 includes a converter device 2 and a converter control device 3. The converter device 2 includes a rectification circuit 5, a first switching circuit 10a, a second switching circuit 10b, and a smoothing capacitor 12. The first switching circuit 10a includes an inductor 6a, a diode 7a, and a switching element 8a. The second switching circuit 10b includes an inductor 6b, a diode 7b, and a switching element 8b. The converter control device 3 acquires a parameter of a motor current used in the motor control device 20 as input information and determines whether or not the switching elements 8a and 8b are operated on the basis of the acquired input information.

Description

本発明は、電力変換装置及びそれを備える空気調和機に関するものである。   The present invention relates to a power conversion device and an air conditioner including the same.

従来、電力変換装置として、特許文献1に開示される装置が知られている。特許文献1に開示されている電力変換装置は、交流電力を直流電力に変換するコンバータ電源装置であり、高調波成分の低減及び力率改善を目的として、基本スイッチング回路と増設スイッチング回路からなる2つのスイッチング回路を有している。そして、負荷の小さいときには基本スイッチング回路のみを作動させ、負荷が大きい場合に基本スイッチング回路と増設スイッチング回路の両方を作動させる。   Conventionally, an apparatus disclosed in Patent Document 1 is known as a power conversion apparatus. The power conversion device disclosed in Patent Document 1 is a converter power supply device that converts AC power into DC power, and is composed of a basic switching circuit and an additional switching circuit for the purpose of reducing harmonic components and improving power factor. It has two switching circuits. When the load is small, only the basic switching circuit is operated, and when the load is large, both the basic switching circuit and the additional switching circuit are operated.

より具体的には、特許文献1に開示されるコンバータ電源装置は、整流器から出力される電流が基準電流よりも小さいか否かを判定する比較回路と、平滑コンデンサの両端電圧が基準電圧よりも大きいか否かを判定する比較回路と、これら二つの比較回路からの出力信号に応じてオンオフされる制御信号スイッチとを有している。制御信号スイッチは、増設スイッチング回路とコンバータ電源装置との接続を切断させるためのスイッチである。   More specifically, the converter power supply device disclosed in Patent Document 1 includes a comparison circuit that determines whether or not the current output from the rectifier is smaller than the reference current, and the voltage across the smoothing capacitor is higher than the reference voltage. It has a comparison circuit that determines whether or not it is large, and a control signal switch that is turned on and off in accordance with the output signals from these two comparison circuits. The control signal switch is a switch for disconnecting the connection between the additional switching circuit and the converter power supply device.

特開2010−233439号公報JP 2010-233439 A

特許文献1に開示されているコンバータ電源装置は、増設スイッチング回路を作動させるか否かを判定するのに、整流器から出力される電流を検出する電流検出器、及び平滑コンデンサの両端電圧を検出する電圧検出器を必要とする。更に、増設スイッチング回路をコンバータ電源装置から切り離すための制御信号スイッチを有しており、装置構成が多く、装置が大型化する等の問題が生ずる。   The converter power supply device disclosed in Patent Document 1 detects a current detector that detects a current output from a rectifier and a voltage across a smoothing capacitor to determine whether or not to operate an additional switching circuit. Requires a voltage detector. Furthermore, since the control signal switch for disconnecting the additional switching circuit from the converter power supply device is provided, there are many device configurations, which causes problems such as an increase in the size of the device.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、装置の小型化を図ることのできる電力変換装置及び空気調和機を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of such a situation, Comprising: It aims at providing the power converter device and air conditioner which can achieve size reduction of an apparatus.

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、モータ負荷を制御するモータ制御装置を備えたシステムに適用される電力変換装置であって、交流電力を直流電力に変換して前記モータ負荷側へ出力するコンバータ装置と、前記コンバータ装置を制御するコンバータ制御装置とを備え、前記コンバータ装置は、整流回路と、前記整流回路の出力側に接続される2本の直流母線と、一方の前記直流母線に、互いに並列に接続された複数のインダクタと、前記直流母線において前記インダクタの出力側に設けられ、一端が一方の前記直流母線に、他端が他方の前記直流母線に接続されたコンデンサと、各前記インダクタの出力側と他方の前記直流母線とをそれぞれ接続する配線と、複数の前記配線にそれぞれ設けられた複数のスイッチング素子とを備え、前記コンバータ制御装置は、前記コンバータ装置の出力側に接続される前記モータ負荷を制御するモータ制御装置で使用されるモータ電流に関するパラメータを入力情報として取得する入力手段と、取得した前記入力情報に基づいて前記スイッチング素子を作動させるか否かを決定する第1処理手段とを具備する電力変換装置を提供する。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
The present invention is a power conversion device applied to a system including a motor control device for controlling a motor load, which converts AC power into DC power and outputs the DC power to the motor load side, and the converter device A converter control device for controlling the rectifier, the converter device comprising: a rectifier circuit; two DC buses connected to the output side of the rectifier circuit; and a plurality of DC buses connected in parallel to one of the DC buses An inductor, a capacitor provided on the output side of the inductor in the DC bus, one end connected to the DC bus and the other end connected to the other DC bus, the output side of each inductor and the other A wiring for connecting the DC bus, and a plurality of switching elements respectively provided on the plurality of wirings; An input means for acquiring, as input information, a parameter relating to a motor current used in a motor control device for controlling the motor load connected to the output side of the converter device, and operating the switching element based on the acquired input information There is provided a power conversion device comprising first processing means for determining whether or not to perform.

本発明によれば、モータ制御装置で使用されるモータ電流に関するパラメータが入力情報としてコンバータ制御装置に入力される。コンバータ制御装置では、モータ制御装置から取得したモータ電流に関するパラメータに基づいてスイッチング素子を作動させるか否かが決定される。このように、モータ制御装置において用いられた情報を利用して、スイッチング素子を作動させるか否かを決定するので、その決定のためだけに、電流検出器や電圧検出器を設ける必要がない。これにより、装置の簡素化を図ることが可能となる。   According to the present invention, parameters relating to the motor current used in the motor control device are input to the converter control device as input information. In the converter control device, whether or not to operate the switching element is determined based on the parameter relating to the motor current acquired from the motor control device. As described above, since it is determined whether to operate the switching element using the information used in the motor control device, it is not necessary to provide a current detector or a voltage detector only for the determination. This makes it possible to simplify the apparatus.

上記電力変換装置において、前記コンバータ制御装置は、前記モータ制御装置において使用される要求回転数指令と、前記要求回転数指令を所定のレートで変化させたモータ回転数指令とを入力情報として取得し、前記要求回転数指令と前記モータ回転数指令とに基づいて、作動させるスイッチング素子の数を決定する第2処理手段を備えることとしてもよい。   In the power conversion device, the converter control device acquires, as input information, a requested rotation speed command used in the motor control device and a motor rotation speed command obtained by changing the requested rotation speed command at a predetermined rate. A second processing means may be provided for determining the number of switching elements to be activated based on the requested rotational speed command and the motor rotational speed command.

このように、コンバータ制御装置において、モータ制御装置から取得した情報に基づいて作動させるスイッチング素子の数を決定するので、作動させるスイッチング素子の数を決定するために、電流検出器や電流検出器を設ける必要がなく、装置の簡素化を図ることが可能となる。   Thus, in the converter control device, the number of switching elements to be operated is determined based on the information acquired from the motor control device. Therefore, in order to determine the number of switching elements to be operated, a current detector or a current detector is used. There is no need to provide it, and the device can be simplified.

上記電力変換装置において、前記第1処理手段は、前記モータ電流に関するパラメータまたは該パラメータを用いて算出される評価値と、予め設定されている所定の基準値とを比較する比較手段を備え、前記パラメータまたは前記評価値が前記基準値以上であった場合に、前記スイッチング素子を作動させると判定することとしてもよい。   In the power converter, the first processing unit includes a comparison unit that compares a parameter related to the motor current or an evaluation value calculated using the parameter with a predetermined reference value set in advance. When the parameter or the evaluation value is equal to or higher than the reference value, it may be determined that the switching element is activated.

上記電力変換装置において、前記パラメータは、モータトルク、モータ回転数、モータ電流、モータ電圧の少なくともいずれか一つであり、前記比較手段は、取得した前記パラメータと予め設定されている基準値とを比較することとしてもよい。   In the power conversion device, the parameter is at least one of motor torque, motor rotation speed, motor current, and motor voltage, and the comparison unit calculates the acquired parameter and a preset reference value. It is good also as comparing.

上記電力変換装置において、前記パラメータは、モータトルクと、モータ回転数であり、前記評価値は、前記モータトルクとモータ回転数とを乗じて得られる値であってもよい。   In the power conversion device, the parameter may be a motor torque and a motor rotational speed, and the evaluation value may be a value obtained by multiplying the motor torque and the motor rotational speed.

本発明は、上記の電力変換装置と、前記電力変換装置の出力側に接続され、該電力変換装置からの直流電力を三相交流電力に変換して出力するインバータ装置と、前記インバータ装置からの三相交流電力により駆動される圧縮機モータと、前記インバータ装置を制御するモータ制御装置とを具備する空気調和機を提供する。   The present invention relates to the above power conversion device, an inverter device connected to the output side of the power conversion device, which converts DC power from the power conversion device into three-phase AC power and outputs the output, and from the inverter device An air conditioner comprising a compressor motor driven by three-phase AC power and a motor control device for controlling the inverter device is provided.

装置の小型化を図ることができるという効果を奏する。   There exists an effect that size reduction of an apparatus can be achieved.

本発明の一実施形態に係る空気調和機に適用される電力変換装置及び電力変換装置の周辺構成を示した図である。It is the figure which showed the peripheral structure of the power converter device applied to the air conditioner which concerns on one Embodiment of this invention, and a power converter device. 図1に示した第1制御装置が備える機能ブロック図である。It is a functional block diagram with which the 1st control apparatus shown in FIG. 1 is provided.

以下に、本発明の一実施形態に係る電力変換装置及び空気調和機について図面を参照して説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る空気調和機における電力変換装置及び電力変換装置の周辺構成を示した図である。
図1に示すように、電力変換装置1は、交流電源4から出力された交流電力を直流電力に変換して出力するコンバータ装置2と、コンバータ装置2を制御するコンバータ制御装置3とを備えている。
Hereinafter, a power converter and an air conditioner according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating a power converter and a peripheral configuration of the power converter in an air conditioner according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the power conversion device 1 includes a converter device 2 that converts AC power output from an AC power source 4 into DC power and outputs the converter device, and a converter control device 3 that controls the converter device 2. Yes.

コンバータ装置2は、交流電力を全波整流する整流回路5を備えている。整流回路5の出力側には、直流母線Lp,Lnが接続されている。
一方の直流母線Lpには、複数のインダクタ6a,6bが互いに並列に接続されている。各インダクタ6a、6bには、ダイオード7a、7bがそれぞれ直列に接続されている。インダクタ6aとダイオード7aとの間と、直流母線Lnとは配線Laにより接続されている。インダクタ6bとダイオード7bとの間と、直流母線Lnとは配線Lbにより接続されている。配線Laにはスイッチング素子8aが、配線Lbにはスイッチング素子8bが接続されている。
スイッチング素子8a,8bは、例えば、電界効果トランジスタ(FET:Field Effect Transistor)である。
The converter device 2 includes a rectifier circuit 5 that full-wave rectifies AC power. DC buses Lp and Ln are connected to the output side of the rectifier circuit 5.
A plurality of inductors 6a and 6b are connected in parallel to one DC bus Lp. Diodes 7a and 7b are connected in series to the inductors 6a and 6b, respectively. Between the inductor 6a and the diode 7a, the DC bus Ln is connected by a wiring La. Between the inductor 6b and the diode 7b, the DC bus Ln is connected by a wiring Lb. The switching element 8a is connected to the wiring La, and the switching element 8b is connected to the wiring Lb.
The switching elements 8a and 8b are, for example, field effect transistors (FETs).

上記インダクタ6a、ダイオード7a、及びスイッチング素子8aにより、第1スイッチング回路10aが構成されている。また、インダクタ6b、ダイオード7b、及びスイッチング素子8bにより、第2スイッチング回路10bが構成されている(以下、全てのスイッチング回路を示すときは単に符号「10」を付し、各スイッチング回路を示すときは符号「10a」、「10b」を付す。)。
上記直流母線において、スイッチング回路10の出力側には、一端が直流母線Lpに、他端が直流母線Lnに接続される平滑コンデンサ12が設けられている。
The inductor 6a, the diode 7a, and the switching element 8a constitute a first switching circuit 10a. Further, the inductor 6b, the diode 7b, and the switching element 8b constitute a second switching circuit 10b (hereinafter, when all switching circuits are indicated, the reference numeral “10” is simply added, and each switching circuit is indicated). ("10a" and "10b" are attached).
In the DC bus, a smoothing capacitor 12 having one end connected to the DC bus Lp and the other end connected to the DC bus Ln is provided on the output side of the switching circuit 10.

更に、コンバータ装置2の出力側には、インバータ装置15が接続されている。インバータ装置15は、コンバータ装置2からの直流電力をU相、V相、W相の3相交流電力に変換してモータ負荷18に出力する。
インバータ装置15は、各相に対応するスイッチング素子を備えており、このスイッチング素子の制御がモータ制御装置20により行われることで、所望のモータ電流、モータ電圧がモータ負荷18に供給される。ここで、モータ負荷18は、圧縮機モータである。
Furthermore, an inverter device 15 is connected to the output side of the converter device 2. The inverter device 15 converts the DC power from the converter device 2 into U-phase, V-phase, and W-phase three-phase AC power and outputs it to the motor load 18.
The inverter device 15 includes a switching element corresponding to each phase, and the motor control device 20 controls the switching element, whereby a desired motor current and motor voltage are supplied to the motor load 18. Here, the motor load 18 is a compressor motor.

モータ制御装置20は、例えば、上位装置(図示略)から入力される要求回転数指令ωに基づいてインバータ装置15が備えるスイッチング素子のゲート駆動信号Spwmを生成し、インバータ装置15へ出力する。
モータ制御の具体的な手法の一例としては、ベクトル制御、センサレスベクトル制御、V/F制御、過変調制御、1パルス制御などが挙げられる。
上記のような制御を実現するために、モータ制御装置20には、インバータ装置15の入力直流電圧Vdc、モータ負荷18に流れる各相電流iu、iv、iwが検出されて入力されるようになっている。
The motor control device 20 generates, for example, a gate drive signal Spwm of the switching element included in the inverter device 15 based on a requested rotation speed command ω * input from a host device (not shown), and outputs the gate drive signal Spwm to the inverter device 15.
Examples of specific methods of motor control include vector control, sensorless vector control, V / F control, overmodulation control, and 1 pulse control.
In order to realize the control as described above, the input DC voltage Vdc of the inverter device 15 and the phase currents iu, iv, iw flowing through the motor load 18 are detected and input to the motor control device 20. ing.

また、モータ制御装置20においては、制御の過程において、要求回転数指令ωからモータ回転数指令ωmが決定され、このモータ回転数指令ωmを実現させるためのトルク(モータ電流)Tが計算され、このトルク(モータ電流)Tに基づいて3相電圧指令が決定され、この3相電圧指令からゲート駆動信号Spwmが生成される。なお、このようなモータ制御装置20の制御については、公知のためここでの詳細説明は省略する。 Further, the motor controller 20, in the course of control, the required rotation number command omega * motor rotational speed command from .omega.m * is determined, the torque (motor current) T for realizing the motor rotational speed command .omega.m * The three-phase voltage command is determined based on the calculated torque (motor current) T, and the gate drive signal Spwm is generated from the three-phase voltage command. Since the control of the motor control device 20 is well known, detailed description thereof is omitted here.

ここで、モータ回転数指令ωmは、要求回転数指令ωが変化した場合に、その変化レートが予め設定されている所定の基準値を超えないように徐々に変化させるための指令であり、例えば、要求回転数指令ωがレートリミッタを通過した後の値に相当する。
モータ制御装置20におけるゲート駆動信号Spwmの生成過程で使用される上記要求回転数指令ω、モータ回転数指令ωm、トルクTの情報はコンバータ制御装置3に出力される。
Here, the motor rotational speed command ωm * is a command for gradually changing the change rate so that the change rate does not exceed a predetermined reference value when the required rotational speed command ω * changes. For example, it corresponds to a value after the required rotational speed command ω * has passed through the rate limiter.
Information on the required rotational speed command ω * , motor rotational speed command ωm * , and torque T used in the generation process of the gate drive signal Spwm in the motor control device 20 is output to the converter control device 3.

コンバータ制御装置3は、第1スイッチング回路10aが備えるスイッチング素子8a及び第2スイッチング回路10bが備えるスイッチング素子8bのオンオフ制御を行う。コンバータ制御装置3は、例えば、MPU(Micro Processing Unit)であり、以下に記載する各処理を実行するためのプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体を有しており、CPUがこの記録媒体に記録されたプログラムをRAM等の主記憶装置に読み出して実行することにより、以下の各処理が実現される。コンピュータ読み取り可能な記録媒体としては、例えば、磁気ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ等が挙げられる。   The converter control device 3 performs on / off control of the switching element 8a included in the first switching circuit 10a and the switching element 8b included in the second switching circuit 10b. The converter control device 3 is, for example, an MPU (Micro Processing Unit), and has a computer-readable recording medium in which a program for executing each process described below is recorded. The following processing is realized by reading the program recorded in the main memory device such as a RAM and executing it. Examples of the computer-readable recording medium include a magnetic disk, a magneto-optical disk, and a semiconductor memory.

コンバータ制御装置3は、第1制御装置31及び第2制御装置32を主な構成として備えている。
図2は、コンバータ制御装置3が備える第1制御装置31の機能ブロック図を示した図である。図2に示すように、第1制御装置31は、入力部41と、第1処理部42と、第2処理部43とを備えている。
The converter control device 3 includes a first control device 31 and a second control device 32 as main components.
FIG. 2 is a functional block diagram of the first control device 31 provided in the converter control device 3. As shown in FIG. 2, the first control device 31 includes an input unit 41, a first processing unit 42, and a second processing unit 43.

入力部41は、上述したモータ制御装置20から出力される要求回転数指令ω、モータ回転数指令ωm、トルクTの情報を取得し、これら情報を第1処理部42及び第2処理部43に出力する。 The input unit 41 obtains information on the requested rotational speed command ω * , the motor rotational speed command ωm * , and the torque T that are output from the motor control device 20 described above, and uses these information as the first processing unit 42 and the second processing unit. Output to 43.

第1処理部42は、モータ電流が予め設定されている基準値よりも大きいか否かを判定するものである。具体的には、第1処理部42は、モータ電流に関するパラメータまたはこれらパラメータから求められる評価値と予め設定されている基準値とを比較し、この比較結果を第1信号S1として出力する。
モータ電流に関するパラメータとしては、モータトルク、モータ回転数、モータ電流、モータ電圧等が挙げられる。
第1処理部42は、例えば、評価値算出部51と、比較部52とを備えている。
The first processing unit 42 determines whether or not the motor current is larger than a preset reference value. Specifically, the first processing unit 42 compares a parameter relating to the motor current or an evaluation value obtained from these parameters with a preset reference value, and outputs the comparison result as the first signal S1.
Examples of the parameters relating to the motor current include motor torque, motor rotation speed, motor current, and motor voltage.
The first processing unit 42 includes, for example, an evaluation value calculation unit 51 and a comparison unit 52.

評価値算出部51は、入力部41から入力されたモータ回転数指令ωmとモータトルクTとを乗算して評価値を算出し、これを比較部52に出力する。比較部52は、入力された評価値と予め設定されている基準値とを比較し、評価値が基準値以上である場合にH(ハイ)信号を、評価値が基準値未満である場合にL(ロー)信号を出力する。比較部52の出力であるH/L信号は、第1信号S1として第2制御装置32に出力される。
ここで、H信号はスイッチング回路10を作動させる必要がないことを意味し、L信号はスイッチング回路10を作動させる必要があることを意味している。
The evaluation value calculation unit 51 calculates an evaluation value by multiplying the motor rotational speed command ωm * input from the input unit 41 by the motor torque T, and outputs this to the comparison unit 52. The comparison unit 52 compares the input evaluation value with a preset reference value, and outputs an H (high) signal when the evaluation value is equal to or greater than the reference value, and when the evaluation value is less than the reference value. The L (low) signal is output. The H / L signal that is the output of the comparison unit 52 is output to the second control device 32 as the first signal S1.
Here, the H signal means that the switching circuit 10 does not need to be operated, and the L signal means that the switching circuit 10 needs to be operated.

なお、本実施形態では評価値と基準値とを比較する場合を例示したが、この例に代えて、例えば、トルク一定の制御を行っている場合には、要求回転数指令ωまたはモータ回転数指令ωmと予め設定されている所定の基準値とを比較することにより、モータ電流が大きいか否かを判定することとしてもよい。また、回転数一定の制御を行っている場合には、トルクTと予め設定されている所定の基準値とを比較することとしてもよい。また、他の例としては、例えば、各相電流iu、iv、iw、入力直流電圧Vdc或いは、モータ電流指令値やモータ電圧指令値等を取得し、これらの情報と基準値とを比較することとしてもよい。 In this embodiment, the evaluation value is compared with the reference value. However, instead of this example, for example, when a constant torque control is performed, the required rotation speed command ω * or the motor rotation It may be determined whether or not the motor current is large by comparing the number command ωm * with a predetermined reference value set in advance. Further, when the control is performed at a constant rotation speed, the torque T may be compared with a predetermined reference value set in advance. As another example, for example, each phase current iu, iv, iw, input DC voltage Vdc, motor current command value, motor voltage command value, or the like is acquired, and the information is compared with a reference value. It is good.

モータ電流が大きい場合には、コンバータ装置2の直流母線Lp,Lnに発生するリップル成分が大きくなる。一方、モータ電流が小さい場合には、直流母線Lp,Lnに発生するリップル成分は小さく、所定の許容範囲内に収まる。このような場合には、スイッチング回路10の作動を停止させ、スイッチングによる損失を回避する方が好ましい。したがって、第1処理部42により、モータ電流がどの程度のレベルなのかを監視することにより、スイッチング回路10を効果的な範囲でのみ作動させることができ、スイッチング損失を低減させることが可能となる。   When the motor current is large, ripple components generated in the DC buses Lp and Ln of the converter device 2 are large. On the other hand, when the motor current is small, the ripple component generated in the DC buses Lp and Ln is small and falls within a predetermined allowable range. In such a case, it is preferable to stop the operation of the switching circuit 10 and avoid loss due to switching. Therefore, by monitoring the level of the motor current by the first processing unit 42, the switching circuit 10 can be operated only in an effective range, and the switching loss can be reduced. .

第2処理部43は、作動させるスイッチング回路10の数を決定するものであり、第1比較部61と、第2比較部62と、作動数決定部63とを備えている。
第1比較部61は、入力部41から入力された要求回転数指令ωと予め設定されている第1基準値とを比較し、要求回転数指令ωが第1基準値以上である場合にH信号を、要求回転数指令ωが第1基準値未満である場合にL信号を出力する。
The second processing unit 43 determines the number of switching circuits 10 to be operated, and includes a first comparison unit 61, a second comparison unit 62, and an operation number determination unit 63.
The first comparison unit 61 compares the required rotational speed command ω * input from the input unit 41 with a preset first reference value, and the required rotational speed command ω * is equal to or greater than the first reference value. The H signal is output in the case where the required rotational speed command ω * is less than the first reference value.

第2比較部62は、入力部41から入力されたモータ回転数指令ωmと予め設定されている第2基準値とを比較し、モータ回転数指令ωmが第2基準値以上である場合にH信号を、モータ回転数指令ωmが第2基準値未満である場合にL信号を出力する。
第1基準値及び第2基準値は異なる値であってもよいし、同じ値であってもよい。
The second comparison unit 62 compares the motor rotation speed command ωm * input from the input unit 41 with a preset second reference value, and the motor rotation speed command ωm * is equal to or greater than the second reference value. The H signal is output at the time when the motor rotational speed command ωm * is less than the second reference value.
The first reference value and the second reference value may be different values or the same value.

作動数決定部63は、例えば、論理和回路(OR回路)であり、第1比較部61及び第2比較部62の少なくともいずれか一方の出力がH信号である場合にH信号を出力し、第1比較部61及び第2比較部62の出力がいずれもL信号の場合にL信号を出力する。作動数決定部63の出力であるH/L信号は、第2信号S2として第2制御装置32に出力される。第2信号S2がH信号であれば、作動させるスイッチング回路が2つであることを意味し、L信号であれば、作動させるスイッチング回路が1つであることを意味する。   The operation number determination unit 63 is, for example, an OR circuit (OR circuit), and outputs an H signal when the output of at least one of the first comparison unit 61 and the second comparison unit 62 is an H signal, When the outputs of the first comparison unit 61 and the second comparison unit 62 are both L signals, the L signal is output. The H / L signal that is the output of the operation number determination unit 63 is output to the second control device 32 as the second signal S2. If the second signal S2 is an H signal, it means that there are two switching circuits to be operated, and if it is an L signal, it means that there is one switching circuit to be operated.

第2処理部43は、上述のように、要求回転数指令ω及びモータ回転数指令ωmに基づいて、モータ電流の増減を監視している。モータ電流が増加する場合には、直流電流に含まれるリップル成分が大きくなることから、2つのスイッチング回路10を作動させて、リップル低減の効果を大きくする。これに対し、モータ電流が減少する場合には、作動させるスイッチング回路10の数を少なくして、スイッチング損失の低減を図る。 As described above, the second processing unit 43 monitors the increase / decrease in the motor current based on the required rotational speed command ω * and the motor rotational speed command ωm * . When the motor current increases, the ripple component included in the direct current increases, so the two switching circuits 10 are operated to increase the ripple reduction effect. On the other hand, when the motor current decreases, the number of switching circuits 10 to be operated is reduced to reduce the switching loss.

第2制御装置32(図1参照)は、第1制御装置31から入力される第1信号S1及び第2信号S2に基づいて、各スイッチング素子8a,8bのオンオフの駆動信号を生成し、各スイッチング素子8a,8bへ与える。
例えば、第2制御装置32は、第1信号S1としてL信号を受信した場合には、第1スイッチング回路10a及び第2スイッチング回路10bの両方とも作動させる必要はないと判断して、いずれのスイッチング素子8a,8bに対しても駆動信号を出力しない。
The second control device 32 (see FIG. 1) generates on / off drive signals for the switching elements 8a and 8b based on the first signal S1 and the second signal S2 input from the first control device 31, respectively. This is applied to the switching elements 8a and 8b.
For example, when the second control device 32 receives the L signal as the first signal S1, the second control device 32 determines that it is not necessary to operate both the first switching circuit 10a and the second switching circuit 10b, so A drive signal is not output to the elements 8a and 8b.

これに対し、第1信号S1としてH信号を受信した場合には、第2信号S2を参照し、作動させるスイッチング素子の数を確認する。この結果、第2信号S2がH信号である場合には、スイッチング素子8a,8bの両方に対して、所定の周波数、例えば、電源周波数よりも高い周波数のスイッチング駆動信号を出力する。これにより、スイッチング素子8a,8bの両方が所定の周波数でオンオフ制御され、力率改善及びリップル成分の減少に寄与することとなる。   On the other hand, when the H signal is received as the first signal S1, the number of switching elements to be operated is confirmed with reference to the second signal S2. As a result, when the second signal S2 is an H signal, a switching drive signal having a predetermined frequency, for example, a frequency higher than the power supply frequency, is output to both of the switching elements 8a and 8b. As a result, both the switching elements 8a and 8b are on / off controlled at a predetermined frequency, which contributes to power factor improvement and reduction of ripple components.

また、第1信号がH信号であり、第2信号がL信号である場合には、いずれか一方、例えば、第1スイッチング回路10aのスイッチング素子8aに対してのみ、所定の周波数でオンオフを繰り返す駆動信号を出力し、第2スイッチング回路10bのスイッチング素子8bに対しては駆動信号を出力しない。これにより、第2スイッチング回路10bは作動を停止し、第1スイッチング回路10aのスイッチング素子8aのみが所定の周波数でオンオフ制御されることとなる。   Further, when the first signal is an H signal and the second signal is an L signal, either one of the switching elements 8a of the first switching circuit 10a is repeatedly turned on and off at a predetermined frequency. A drive signal is output, and no drive signal is output to the switching element 8b of the second switching circuit 10b. As a result, the second switching circuit 10b stops operating, and only the switching element 8a of the first switching circuit 10a is on / off controlled at a predetermined frequency.

なお、第1信号がH信号かつ第2信号がL信号である場合、すなわち、いずれか一方のスイッチング素子を駆動させ、他方を作動停止させる場合には、駆動させるスイッチング素子を切り替えるようにしてもよい。このように、駆動させるスイッチング素子を切り替えることにより、双方の作動時間を同じ程度とすることができ、一方にのみ耐久の負担がかかることを回避することができる。   When the first signal is an H signal and the second signal is an L signal, that is, when one of the switching elements is driven and the other is stopped, the switching element to be driven may be switched. Good. In this way, by switching the switching element to be driven, the operation time of both can be made the same level, and it is possible to avoid the burden of durability on only one side.

次に、上記構成を備える電力変換装置1の動作について図1及び図2を参照して説明する。
まず、モータ制御装置20に入力直流電圧Vdc、モータ電流iu,iv,iw等の情報が入力され、これらの情報に基づいてインバータ装置15のゲート駆動信号Spwmが生成される。また、モータ制御装置20において、ゲート駆動信号Spwmを生成する過程で用いられた要求回転数指令ω、モータ回転数指令ωm、トルクTの情報がコンバータ装置3の第1制御装置31に出力される。
Next, operation | movement of the power converter device 1 provided with the said structure is demonstrated with reference to FIG.1 and FIG.2.
First, information such as the input DC voltage Vdc and motor currents iu, iv, and iw is input to the motor control device 20, and the gate drive signal Spwm of the inverter device 15 is generated based on these information. Further, in the motor control device 20, information on the requested rotational speed command ω * , the motor rotational speed command ωm * , and the torque T used in the process of generating the gate drive signal Spwm is output to the first control device 31 of the converter device 3. Is done.

第1制御装置31において、入力部41によりこれらの情報は受信され、第1処理部42及び第2処理部43に出力される。
第1処理部42では、評価値算出部51において要求回転数指令ωとトルクTとが乗算されて評価値が算出され、比較部52において評価値と基準値とが比較される。この結果、評価値が基準値以上であればH信号が、評価値が基準値未満であればL信号が、第1信号S1として第2制御装置32に出力される。
In the first control device 31, these pieces of information are received by the input unit 41 and output to the first processing unit 42 and the second processing unit 43.
In the first processing unit 42, the evaluation value calculation unit 51 multiplies the required rotational speed command ω * and the torque T to calculate the evaluation value, and the comparison unit 52 compares the evaluation value with the reference value. As a result, the H signal is output to the second control device 32 as the first signal S1 if the evaluation value is greater than or equal to the reference value, and the L signal is output as the first signal S1 if the evaluation value is less than the reference value.

第2処理部43では、第1比較部61により、入力部41から入力された要求回転数指令ωと第1基準値とが比較される。この結果、要求回転数指令ωが第1基準値以上であればH信号が、要求回転数指令ωが第1基準値未満であればL信号が、作動数決定部63に出力される。 In the second processing unit 43, the first comparison unit 61 compares the requested rotational speed command ω * input from the input unit 41 with the first reference value. As a result, if the required rotational speed command ω * is greater than or equal to the first reference value, the H signal is output to the operating speed determination unit 63, and if the required rotational speed command ω * is less than the first reference value, the L signal is output. .

同様に、第2比較部62では、入力部41から入力されたモータ回転数指令ωmと第2基準値とが比較され、モータ回転数指令ωmが第2基準値以上であればH信号が、モータ回転数指令ωmが第2基準値未満であればL信号が作動数決定部63に出力される。 Similarly, the second comparison unit 62 compares the motor rotational speed command ωm * input from the input unit 41 with the second reference value. If the motor rotational speed command ωm * is greater than or equal to the second reference value, the H signal However, if the motor rotation speed command ωm * is less than the second reference value, the L signal is output to the operation number determination unit 63.

作動数決定部63では、第1比較部61及び第2比較部62の少なくともいずれか一方の出力がH信号である場合に、第2信号S2としてH信号が第2制御装置32に出力され、第1比較部61及び第2比較部62の出力がいずれもL信号の場合に、第2信号S2としてL信号が第2制御装置32に出力される。   In the operation number determination unit 63, when the output of at least one of the first comparison unit 61 and the second comparison unit 62 is an H signal, the H signal is output to the second control device 32 as the second signal S2, When the outputs of the first comparison unit 61 and the second comparison unit 62 are both L signals, the L signal is output to the second control device 32 as the second signal S2.

第2制御装置32では、第1制御装置31から入力される第1信号S1がL信号である場合に、スイッチング回路10の作動が停止される。一方、第1信号S1がH信号である場合には、第2信号S2が確認される。この場合、第2信号S2がH信号であれば、第1スイッチング素子8a及び第2スイッチング素子8bに対して所定の周波数でオンオフを繰り返す駆動信号が出力される。これに対し、第2信号S2がL信号であれば、一方のスイッチング素子8aまたは8bに駆動信号を出力し、他方のスイッチング素子8bまたは8aには駆動信号を出力しない。これにより、2つあるスイッチング素子8a,8bの一方のみが所定の周波数でオンオフ制御されることとなる。   In the second control device 32, when the first signal S1 input from the first control device 31 is the L signal, the operation of the switching circuit 10 is stopped. On the other hand, when the first signal S1 is an H signal, the second signal S2 is confirmed. In this case, if the second signal S2 is an H signal, a drive signal that repeatedly turns on and off at a predetermined frequency is output to the first switching element 8a and the second switching element 8b. On the other hand, if the second signal S2 is an L signal, a drive signal is output to one switching element 8a or 8b, and no drive signal is output to the other switching element 8b or 8a. Thus, only one of the two switching elements 8a and 8b is on / off controlled at a predetermined frequency.

このように、本実施形態に係る電力変換装置及び空気調和機によれば、モータ制御装置20において用いられる制御量を入力情報としてコンバータ装置3に入力することとし、この入力情報を用いてスイッチング回路10の作動/作動停止を判定するとともに、作動させるスイッチング回路の数を決定する。これにより、スイッチング回路10を作動させるか否か、また、作動させる数を決めるためだけに、電圧センサや電流センサを設ける必要がなくなり、装置構成を簡素化することが可能となる。この結果、装置の小型化を図ることが可能となる。   Thus, according to the power converter device and the air conditioner according to the present embodiment, the control amount used in the motor control device 20 is input to the converter device 3 as input information, and the switching circuit is used using this input information. 10 activation / deactivations are determined and the number of switching circuits to be activated is determined. Thereby, it is not necessary to provide a voltage sensor or a current sensor only to determine whether or not to operate the switching circuit 10 and the number to be operated, and the apparatus configuration can be simplified. As a result, it is possible to reduce the size of the apparatus.

更に、モータ電流に基づいて、スイッチング回路10の作動/作動停止、及び、作動させるスイッチング素子の数を決定するので、直流母線Lp、Lnに発生するリップル成分の大きさなどに応じてスイッチング回路の作動数を適切な数に決定することが可能となる。これにより、可能な限りスイッチング損失を低減しながら、リップル成分を低減させることが可能となる。   Further, since the switching circuit 10 is activated / deactivated, and the number of switching elements to be activated is determined based on the motor current, the switching circuit 10 It becomes possible to determine the number of operation to an appropriate number. As a result, the ripple component can be reduced while reducing the switching loss as much as possible.

なお、本実施形態では、2つのスイッチング回路10を備える場合を例示したが、スイッチング回路10の設置数については限定されない。また、スイッチング回路10が3つ以上設けられる場合には、そのスイッチング回路の設置数に応じて、第2処理部43における基準値を設けることとし、作動させるスイッチング回路の数と、作動を停止させるスイッチング回路の数とを動的に決定するとよい。   In the present embodiment, the case where the two switching circuits 10 are provided is illustrated, but the number of installed switching circuits 10 is not limited. When three or more switching circuits 10 are provided, the reference value in the second processing unit 43 is provided according to the number of installed switching circuits, and the number of switching circuits to be operated and the operation are stopped. The number of switching circuits may be determined dynamically.

また、本実施形態では、電力変換装置1を空気調和機に適用した場合を想定して説明したが、本発明に係る電力変換装置は、モータ負荷を備えるシステムに広く適用可能である。   Moreover, although this embodiment demonstrated and assumed the case where the power converter device 1 was applied to the air conditioner, the power converter device which concerns on this invention is widely applicable to the system provided with a motor load.

1 電力変換装置
2 コンバータ装置
3 コンバータ制御装置
4 交流電源
5 整流回路
6a,6b インダクタ
7a,7b ダイオード
8a,8b スイッチング素子
10a 第1スイッチング回路
10b 第2スイッチング回路
12 平滑コンデンサ
15 インバータ装置
18 モータ負荷
20 モータ制御装置
31 第1制御装置
32 第2制御装置
41 入力部
42 第1処理部
43 第2処理部
51 評価値算出部
52 比較部
61 第1比較部
62 第2比較部
63 作動数決定部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power converter 2 Converter apparatus 3 Converter control apparatus 4 AC power supply 5 Rectifier circuit 6a, 6b Inductor 7a, 7b Diode 8a, 8b Switching element 10a 1st switching circuit 10b 2nd switching circuit 12 Smoothing capacitor 15 Inverter apparatus 18 Motor load 20 Motor control device 31 First control device 32 Second control device 41 Input unit 42 First processing unit 43 Second processing unit 51 Evaluation value calculation unit 52 Comparison unit 61 First comparison unit 62 Second comparison unit 63 Operation number determination unit

Claims (6)

モータ負荷を制御するモータ制御装置を備えたシステムに適用される電力変換装置であって、
交流電力を直流電力に変換して前記モータ負荷側へ出力するコンバータ装置と、
前記コンバータ装置を制御するコンバータ制御装置と
を備え、
前記コンバータ装置は、
整流回路と、
前記整流回路の出力側に接続される2本の直流母線と、
一方の前記直流母線に、互いに並列に接続された複数のインダクタと、
前記直流母線において前記インダクタの出力側に設けられ、一端が一方の前記直流母線に、他端が他方の前記直流母線に接続されたコンデンサと、
各前記インダクタの出力側と他方の前記直流母線とをそれぞれ接続する配線と、
複数の前記配線にそれぞれ設けられた複数のスイッチング素子と
を備え、
前記コンバータ制御装置は、
前記コンバータ装置の出力側に接続される前記モータ負荷を制御するモータ制御装置で使用されるモータ電流に関するパラメータを入力情報として取得する入力手段と、
取得した前記入力情報に基づいて前記スイッチング素子を作動させるか否かを決定する第1処理手段と
を具備する電力変換装置。
A power conversion device applied to a system including a motor control device for controlling a motor load,
A converter device that converts alternating current power into direct current power and outputs it to the motor load side;
A converter control device for controlling the converter device,
The converter device is
A rectifier circuit;
Two DC buses connected to the output side of the rectifier circuit;
A plurality of inductors connected to one of the DC buses in parallel;
A capacitor provided on the output side of the inductor in the DC bus, one end connected to one of the DC buses, and the other end connected to the other DC bus;
Wiring connecting the output side of each inductor and the other DC bus;
A plurality of switching elements respectively provided on the plurality of wirings,
The converter control device
Input means for acquiring, as input information, a parameter relating to a motor current used in a motor control device that controls the motor load connected to the output side of the converter device;
A power converter comprising: a first processing unit that determines whether to operate the switching element based on the acquired input information.
前記コンバータ制御装置は、前記モータ制御装置において使用される要求回転数指令と、前記要求回転数指令を所定のレートで変化させたモータ回転数指令とを入力情報として取得し、前記要求回転数指令と前記モータ回転数指令とに基づいて、作動させるスイッチング素子の数を決定する第2処理手段を備える請求項1に記載の電力変換装置。   The converter control device acquires, as input information, a requested rotational speed command used in the motor control device and a motor rotational speed command obtained by changing the requested rotational speed command at a predetermined rate, and the requested rotational speed command The power converter according to claim 1, further comprising: a second processing unit that determines the number of switching elements to be activated based on the motor rotation speed command. 前記第1処理手段は、
前記モータ電流に関するパラメータまたは該パラメータを用いて算出される評価値と、予め設定されている所定の基準値とを比較する比較手段を備え、
前記パラメータまたは前記評価値が前記基準値以上であった場合に、前記スイッチング素子を作動させると判定する請求項1または請求項2に記載の電力変換装置。
The first processing means includes
Comparing means for comparing the parameter relating to the motor current or an evaluation value calculated using the parameter with a predetermined reference value set in advance,
The power converter according to claim 1 or 2, wherein when the parameter or the evaluation value is equal to or greater than the reference value, the switching element is determined to be activated.
前記パラメータは、モータトルク、モータ回転数、モータ電流、モータ電圧の少なくともいずれか一つであり、
前記比較手段は、取得した前記パラメータと予め設定されている基準値とを比較する請求項3に記載の電力変換装置。
The parameter is at least one of motor torque, motor rotation speed, motor current, and motor voltage.
The power converter according to claim 3, wherein the comparison unit compares the acquired parameter with a preset reference value.
前記パラメータは、モータトルクと、モータ回転数であり、
前記評価値は、前記モータトルクとモータ回転数とを乗じて得られる値である請求項1から請求項3のいずれかに記載の電力変換装置。
The parameters are motor torque and motor speed,
The power conversion device according to any one of claims 1 to 3, wherein the evaluation value is a value obtained by multiplying the motor torque and the motor rotation number.
請求項1から請求項5のいずれかに記載の電力変換装置と、
前記電力変換装置の出力側に接続され、該電力変換装置からの直流電力を三相交流電力に変換して出力するインバータ装置と、
前記インバータ装置からの三相交流電力により駆動される圧縮機モータと、
前記インバータ装置を制御するモータ制御装置と
を具備する空気調和機。
The power conversion device according to any one of claims 1 to 5,
An inverter device connected to the output side of the power converter, which converts the DC power from the power converter into three-phase AC power and outputs it;
A compressor motor driven by three-phase AC power from the inverter device;
An air conditioner comprising: a motor control device that controls the inverter device.
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