JP2013211954A - Motor control method, control circuit for motor, motor with power supply module, compressor, and air conditioner - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動機の制御方法および電動機向け制御回路、並びに、それら制御方法や制御回路を利用した電源モジュール付き電動機および圧縮機および空気調和装置に関する。 The present invention relates to an electric motor control method, an electric motor control circuit, an electric motor with a power supply module using the control method and the control circuit, a compressor, and an air conditioner.
例えば圧縮機に組み込まれる電動機は一般に知られる。電動機の駆動にあたってインバータ回路が用いられる。インバータ回路にはAC/DC変換回路が接続される。AC/DC変換回路の出力電圧は交流電圧の周期的変動に応じて脈動する。AC/DC変換回路に平滑コンデンサが接続されると、AC/DC変換回路の出力電圧は平滑化される。 For example, an electric motor incorporated in a compressor is generally known. An inverter circuit is used for driving the electric motor. An AC / DC conversion circuit is connected to the inverter circuit. The output voltage of the AC / DC conversion circuit pulsates according to the periodic fluctuation of the AC voltage. When a smoothing capacitor is connected to the AC / DC conversion circuit, the output voltage of the AC / DC conversion circuit is smoothed.
特許文献1に開示されるように、平滑コンデンサの省略が模索される。平滑コンデンサが省略されると、インバータ回路には脈動する直流電圧が供給される。インバータ回路のスイッチング動作に基づき出力電圧の平滑化が試みられる。出力電圧はAC/DC変換回路の最大出力で平滑化されることはできず、電圧の利用率が低下してしまう。
As disclosed in
本発明のいくつかの態様によれば、平滑コンデンサを省略しながら電圧の利用率の低下を防止することができる電動機の制御方法および電動機向け制御回路は提供されることができる。 According to some aspects of the present invention, it is possible to provide a motor control method and a motor control circuit that can prevent a decrease in voltage utilization rate while omitting a smoothing capacitor.
本発明の一形態は、周期的に変動するAC/DC変換回路の出力電圧の位相を特定する工程と、電動機の回転の位相を特定する工程と、前記電動機の回転数を制御して前記出力電圧の位相に前記回転の位相を合わせる工程とを備える電動機の制御方法に関する。 One aspect of the present invention includes a step of specifying a phase of an output voltage of an AC / DC conversion circuit that varies periodically, a step of specifying a phase of rotation of an electric motor, and the output by controlling the rotation speed of the electric motor. And a step of adjusting the rotation phase to a voltage phase.
こうして出力電圧の周期的変動と回転の位相とは合わせ込まれる。回転の位相は負荷トルクの周期的変動に同期することから、出力電圧の周期的変動と負荷トルクの周期的変動とは同調することができる。その結果、出力電圧の調整は省略されることができる。負荷トルクの変動に拘わらず電動機の回転むらは抑制されることができる。平滑コンデンサは省略される。回転むらの解消にあたって出力電圧の周期的変動が利用されることから、出力電圧は切り捨てられずに最大限に利用されることができる。電圧の利用率の低下は防止されることができる。 Thus, the periodic variation of the output voltage and the phase of rotation are matched. Since the rotation phase is synchronized with the periodic variation of the load torque, the periodic variation of the output voltage and the periodic variation of the load torque can be synchronized. As a result, adjustment of the output voltage can be omitted. Irregular rotation of the electric motor can be suppressed regardless of fluctuations in the load torque. The smoothing capacitor is omitted. Since the periodic fluctuation of the output voltage is used to eliminate the rotation unevenness, the output voltage can be used to the maximum without being discarded. A decrease in the voltage utilization factor can be prevented.
電動機の制御方法は、前記位相の合わせ込みにあたって、前記出力電圧のゼロクロスを特定する工程と、前記電動機の回転に前記ゼロクロスの時点を照らし合わせる工程とを備えることができる。回転子の1回転内で電動機の負荷トルクは変動し、その変動が1回転ごとに繰り返される。こうした負荷トルクの変動は予め特定されることができる。例えば最低負荷トルクの回転位置に出力電圧のゼロクロスが合わせられれば、出力電圧の周期的変動と負荷トルクの周期的変動とは同調することができる。その結果、最大限に回転むらは阻止されることができる。 The method for controlling the electric motor can include a step of specifying a zero cross of the output voltage and a step of checking the time of the zero cross against the rotation of the electric motor when the phase is adjusted. The load torque of the electric motor fluctuates within one rotation of the rotor, and the fluctuation is repeated every rotation. Such fluctuations in load torque can be specified in advance. For example, if the zero crossing of the output voltage is adjusted to the rotational position of the minimum load torque, the periodic fluctuation of the output voltage and the periodic fluctuation of the load torque can be synchronized. As a result, the rotational unevenness can be prevented to the maximum.
電動機の制御方法は、前記出力電圧および前記回転の間で同期を維持する工程と、同期が維持される間に前記出力電圧および前記回転の間で位相ずれが検出されると、前記出力電圧の周期に一致する回転数から前記電動機の回転数を増減する工程とを備えることができる。こうして回転数が増減すると、出力電圧の位相に対して電動機の回転の位相はずれていく。回転の位相が出力電圧の位相に一致した時点で回転数が出力電圧に一致する回転数に戻されると、電動機の回転は出力電圧に対して位相の一致を維持したまま出力電圧の周期に同期することができる。出力電圧および回転の間で位相ずれは解消されることができる。 The method for controlling the electric motor includes a step of maintaining synchronization between the output voltage and the rotation, and a phase shift between the output voltage and the rotation is detected while the synchronization is maintained. And a step of increasing / decreasing the number of rotations of the electric motor from the number of rotations matching the cycle. When the rotational speed increases or decreases in this way, the phase of the motor rotation deviates from the phase of the output voltage. If the rotation speed is restored to the rotation speed that matches the output voltage when the rotation phase matches the output voltage phase, the rotation of the motor is synchronized with the output voltage period while maintaining the phase match with the output voltage. can do. The phase shift between output voltage and rotation can be eliminated.
本発明の他の形態は、周期的に変動するAC/DC変換回路の出力電圧の位相を特定する第1信号を受ける第1ポートと、電動機の回転の位相を特定する第2信号を受ける第2ポートと、前記第1ポートおよび前記第2ポートに接続されて、前記電動機の回転数を制御して前記出力電圧の位相に前記回転の位相を合わせる演算回路とを備える電動機向け制御回路に関する。こうした電動機向け制御回路は上述の制御方法の実現にあたって利用されることができる。 According to another aspect of the present invention, a first port that receives a first signal that specifies a phase of an output voltage of an AC / DC conversion circuit that varies periodically, and a second signal that specifies a phase of rotation of an electric motor. The present invention relates to a control circuit for an electric motor comprising two ports and an arithmetic circuit connected to the first port and the second port and controlling the rotational speed of the electric motor to adjust the phase of the rotation to the phase of the output voltage. Such a control circuit for an electric motor can be used to realize the above-described control method.
本発明の他の形態は、周期的に変動するAC/DC変換回路の出力電圧の位相を検出する第1検出回路と、回転子の位相を検出する第2検出回路と、前記第1検出回路および前記第2検出回路に接続されて、前記回転子の回転数を制御して前記出力電圧の位相に前記回転子の位相を合わせる演算回路とを備える電源モジュール付き電動機に関する。こうした電源モジュール付き電動機では前述の制御方法は簡単に実現されることができる。 According to another aspect of the present invention, a first detection circuit that detects a phase of an output voltage of an AC / DC conversion circuit that varies periodically, a second detection circuit that detects a phase of a rotor, and the first detection circuit And an arithmetic circuit connected to the second detection circuit and including an arithmetic circuit that controls the number of rotations of the rotor and adjusts the phase of the rotor to the phase of the output voltage. In such an electric motor with a power supply module, the aforementioned control method can be easily realized.
電源モジュール付き電動機は圧縮機に組み込まれて利用されることができる。このとき、圧縮機は、電源モジュール付き電動機と、前記電源モジュール付き電動機に連結されてピストン室内に圧縮室を区画するピストンとを備えることができる。圧縮機は空気調和装置に組み込まれて利用されることができる。 An electric motor with a power supply module can be used by being incorporated in a compressor. At this time, the compressor may include an electric motor with a power supply module and a piston that is connected to the electric motor with the power supply module and partitions the compression chamber in the piston chamber. The compressor can be used by being incorporated in an air conditioner.
以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は一実施形態に係る圧縮機11を概略的に示す。圧縮機11は筐体12を備える。筐体12は密閉空間13を区画する。密閉空間13は気密に外部空間から隔てられる。筐体12には第1吸入管14a、第2吸入管14bおよび吐出管15が接続される。気体は第1および第2吸入管14a、14bから密閉空間13に流入することができる。密閉空間13内の気体は吐出管15から密閉空間の外側に吐出されることができる。
FIG. 1 schematically shows a
密閉空間13には電動機16および圧縮ユニット17が配置される。電動機16は駆動軸18を備える。駆動軸18は支持板19に回転自在に支持される。支持にあたって支持板19には軸受け21が形成される。支持板19は筐体12に固定される。こうして駆動軸18は筐体12に回転自在に取り付けられる。
An
電動機16は回転子22および固定子23を備える。回転子22は駆動軸18に固定される。回転子22は磁極24を有する。磁極24は例えば永久磁石で構成されることができる。固定子23は駆動軸18の軸心回りに配置される。固定子23は筐体12に固定される。固定子23は磁極25を有する、磁極25は例えばインダクタで構成されることができる。磁極24、25同士の相互作用で駆動軸18に回転駆動力は生成されることができる。
The
圧縮ユニット17はシリンダ26を備える。シリンダ26は筐体12に固定される。シリンダ26は上部材、環状の第1中間部材27、仕切り板28、環状の第2中間部材29および下部材31を備える。ここでは、第1中間部材27は支持板19および仕切り板28の間に挟まれる。これらは順番に重ね合わせられる。相互の接触面は駆動軸18の軸心に直交する平滑な平面に形成される。接触面同士は気密に接触することができる。同様に、第2中間部材29は仕切り板28および下部材31の間に挟まれる。これらは順番に重ね合わせられる。相互の接触面は駆動軸18の軸心に直交する平滑な平面に形成される。接触面同士は気密に接触することができる。第1中間部材27の中空空間は第1ピストン室32を形成する。第2中間部材29の中空空間は第2ピストン室33を形成する。
The
第1中間部材27には吸入ポート34が形成される。吸入ポート34は第1ピストン室32に開口する。吸入ポート34には吸入管14aが接続される。こうしてピストン室32には吸入管14aから気体が導入されることができる。同様に、第2中間部材29には吸入ポート35が形成される。吸入ポート35は第2ピストン室33に開口する。吸入ポート35には吸入管14bが接続される。こうしてピストン室33には吸入管14bから気体が導入されることができる。
A
支持板19には吐出ポート36が形成される。吐出ポート36は第1ピストン室32に開口する。支持板19の外側には第1吐出室37が形成される。吐出ポート36は第1吐出室37に接続される。下部材31には吐出ポート38が形成される。吐出ポート38は第2ピストン室33に開口する。下部材31の外側には第2吐出室39が形成される。吐出ポート37は第2吐出室39に接続される。第2吐出室39は第1吐出室37に接続される。接続にあたって支持板19、第1中間部材27、仕切り板28、第2中間部材29および下部材31には貫通経路が形成されればよい。第1吐出室37は筐体12内の密閉空間13に開口する。こうして第1吐出室37および第2吐出室39は吐出管15に接続される。
A
圧縮ユニット17は第1ピストン41を備える。第1ピストン41は第1ピストン室32に収容される。第1ピストン41は駆動軸18に固定される。第1ピストン41は支持板19および仕切り板28の間にスライド自在に挟まれる。第1ピストン41は駆動軸18の軸心回りに途切れなく駆動軸18を囲む環状に形成される。第1ピストン41の上面および下面は1対の相互に平行な平面で仕切られる。上面および下面は駆動軸18の軸心に直交する。第1ピストン41は駆動軸18の軸心回りで全周にわたって上面で支持板19の下向き面に気密に接触し下面で仕切り板28の上向き面に気密に接触する。
The
圧縮ユニット17は第2ピストン42を備える。第2ピストン42は第2ピストン室33に収容される。第2ピストン42は駆動軸18に固定される。第2ピストン42は仕切り板28および下部材31の間にスライド自在に挟まれる。第2ピストン42は駆動軸18の軸心回りに途切れなく駆動軸18を囲む環状に形成される。第2ピストン42の上面および下面は1対の相互に平行な平面で仕切られる。上面および下面は駆動軸18の軸心に直交する。第2ピストン42は駆動軸18の軸心回りで全周にわたって上面で仕切り板28の下向き面に気密に接触し下面で下部材31の上向き面に気密に接触する。
The
図2に示されるように、第2ピストン室33は駆動軸18に同軸の円筒面で仕切られる。第2ピストン42は駆動軸18の軸心から偏心して駆動軸18に固定される。第2ピストン42は駆動軸18の軸心から最も離れる1母線で第2ピストン室33の内壁面に接触する。駆動軸18が軸心回りで回転すると、第2ピストン42は当該母線で第2ピストン室33の内壁面に接触し続けることができる。第2ピストン室33の内壁面と第2ピストン42の外壁との間には圧縮室が区画される。
As shown in FIG. 2, the
第2ピストン室33内で第2中間部材29には羽根板43が組み込まれる。羽根板43は駆動軸18の軸心を含む平面に沿って広がる。羽根板43は駆動軸18の軸心を含む平面に平行に駆動軸18の軸心に対して進退自在に羽根溝44に挿入される。羽根板43は仕切り板28および下部材31の間で直線的に延びる接触縁43aを有する。羽根板43は接触縁43aで第2ピストン42の外壁に接触する。羽根板43には第2ピストン42に向かって押し付け力が付与される。その結果、第2ピストン42の偏心に拘わらず第2ピストン42の回転時に羽根板43の接触縁43aは第2ピストン42の外壁に接触し続けることができる。第1ピストン41は第2ピストン42と同様に第1ピストン室32に収容される。
A blade plate 43 is incorporated in the second
羽根板43の働きで圧縮室は二分割される。第2ピストン42の回転方向で羽根板43の下流側には第2ピストン室33の内壁面と第2ピストン42との間に拡張室46が区画される。拡張室46には吸入ポート35が開口する。吸入ポート35はできる限り羽根板43に近接して配置される。第2ピストン42の回転方向で羽根板43の上流側には第2ピストン室33の内壁面と第2ピストン42との間に縮小室47が区画される。縮小室47には吐出ポート38が開口する。吐出ポート38はできる限り羽根板43に近接して配置される。第2ピストン42の回転に応じて吸入ポート35が閉じられると、縮小室47は最大限に拡大する。その後、縮小室47は縮小する。その結果、縮小室47内の気体は圧縮される。圧縮された気体は吐出ポート38から吐出される。縮小室47が縮小していく間、平行して拡張室46は拡大していく。拡張室46には吸入ポート35から気体が導入される。こうして第2ピストン42の1回転ごとに気体の導入および圧縮が実現される。同様に、第1ピストン41の1回転ごとに気体の導入および圧縮は実現される。ただし、第1ピストン41の圧縮行程と第2ピストン42の圧縮行程とは駆動軸18の回転角で180度の位相差が設定される。
The compression chamber is divided into two parts by the action of the blades 43. An
図3は電動機の制御系を概略的に示す。なお、本実施形態に係る電動機16は4極電動機である。電動機16には電源モジュール51が接続される。電源モジュール51は電源回路52およびインバータ回路53を備える。電源回路52はAC/DC変換回路54を備える。AC/DC変換回路54は交流電源55に接続される。AC/DC変換回路54は交流電圧を全波整流する。その結果、AC/DC変換回路54は直流電圧を出力する。
FIG. 3 schematically shows a control system of the electric motor. The
インバータ回路53はU相、V相およびW相に対応して3群のスイッチング素子56a、56bを備える。個々の群ごとにスイッチング素子56a、56bは直列に接続される。スイッチング素子56a、56bには電界効果トランジスタ(例えばMOSFET)が用いられることができる。上流のスイッチング素子56aのソースにAC/DC変換回路54の正極端子が接続される。上流のスイッチング素子56aのドレインに下流のスイッチング素子56bのソースが接続される。上流のスイッチング素子56aのドレインおよび下流のスイッチング素子56bのソースに群ごとに固定子23の磁極25の巻線が接続される。下流のスイッチング素子56bのドレインにはAC/DC変換回路54の負極端子が接続される。
The
スイッチング素子56a、56bのゲートには制御回路57が接続される。制御回路57は各スイッチング素子56a、56bのゲートに制御信号を供給する。制御信号の供給にあたって制御回路57はPWM(パルス幅変調)制御を実行する。個々の群ごとに上流のスイッチング素子56aおよび下流のスイッチング素子56bのいずれかでゲートに制御電圧が供給される。制御電圧が供給されると、AC/DC変換回路54の出力はU相、V相およびW相ごとに磁極25の巻線に供給される。後述されるように、スイッチング素子56a、56bのオンオフが規定のパターンで繰り返される結果、固定子23に対して回転子22は回転する。こうして電動機16は作動する。
A
制御回路57にはゼロクロス検出回路(第1検出回路)58および位置検出回路(第2検出回路)59が接続される。制御信号の生成にあたって制御回路57はゼロクロス検出回路58および位置検出回路59の出力を参照する。ゼロクロス検出回路58および位置検出回路59は制御回路57の第1ポート57aおよび第2ポート57bにそれぞれ接続されることができる。第1ポート57aおよび第2ポート57bは例えば制御回路57を構成するマイクロプロセッサーチップのそれぞれ1端子で提供されることができる。
A zero-cross detection circuit (first detection circuit) 58 and a position detection circuit (second detection circuit) 59 are connected to the
ゼロクロス検出回路58はAC/DC変換回路54に接続される。ゼロクロス検出回路58はAC/DC変換回路54の入力電圧のゼロ点を検出する。AC/DC変換回路54は交流電流を整流することから、その出力電圧は一定の周期(電源電圧周期の1/2倍)で変動する。ゼロ点同士の間隔が変動の周期に相当する。したがって、出力電圧のゼロ点が検出されれば、出力電圧の位相は特定されることができる。ゼロクロス検出回路58はゼロクロス信号(第1信号)を出力する。ゼロクロス信号でAC/DC変換回路54の出力電圧の位相は特定される。
The zero
位置検出回路59は固定子23に対して回転子22の位置を検出する。検出にあたってU相、V相およびW相の誘起電圧が監視される。誘起電圧は基準電圧に比較される。電動機16はいわゆるセンサーレスに構成される。回転子22上に検出点が設定される。検出点の通過が均一な角度間隔の固定点で監視される。通過のたびに位置検出回路59は回転子の位置信号(第2信号)を出力する。すなわち、位置信号で回転子22の位置は特定される。電動機16の負荷トルクは回転子22の1回転内で変動し、その変動が1回転ごとに繰り返される。したがって、負荷トルクの変動は回転子22の位置に関連づけられることができる。こうして位置信号で回転子22の負荷トルクの位相は特定されることができる。ここでは、図4に示されるように、電動機16の負荷トルクは2つのピストン41、42の作用で回転子22の1/2回転の周期で変動する。
The
次に制御回路57の動作を説明する。制御回路57は演算回路を含む。演算回路は所定のソフトウェアプログラムに基づき動作を実現することができる。その他、制御回路57は個々の動作に対応する機能ブロックを有するハードウェアで構成されることができる。図5に示されるように、制御回路57は電動機16の回転数を制御する。ステップS1で圧縮機11の起動処理を実施する。ステップS2で制御回路57は位置検出回路59から位置信号を取得する。位置信号を取得すると、ステップS3で制御回路57は電動機16の相を切り替える。スイッチング素子56a、56bが切り替えられる。位置検出信号はスイッチング素子56a、56bの切り替えのトリガーとなる。
Next, the operation of the
ステップS4では制御回路57は今回の位置信号の時点と前回の位置信号の時点とに基づき時間間隔を算出する。この時間間隔は電動機16の相の時間長さに相当する。回転速度が上昇すると、相の時間長さは短縮される。回転速度が下降すると、相の時間長さは増大する。
In step S4, the
ステップS5で制御回路57は時間長さに基づき回転子22の回転速度すなわち実回転数を算出する。ここでは、個々の相は12分割の角度範囲で固定されるため、時間間隔から簡単に回転速度は算出されることができる。ステップS6で制御回路57は指示回転数に実回転数を照らし合わせる。実回転数が指示回転数を下回っていれば、ステップS7で制御回路57はPWM制御のパルス幅を増してインバータ回路53の出力電圧を上げる。その結果、実回転数の上昇が見込まれる。制御回路57の処理動作はステップS2に戻る。制御回路57は次の位置信号の入力まで待機する。ステップS8で実回転数が指示回転数を上回っていれば、制御回路57はステップS9でPWM制御のパルス幅を縮小してインバータ回路53の出力電圧を下げる。その結果、実回転数の下降が見込まれる。制御回路57の処理動作はステップS2に戻る。実回転数が指示回転数に一致すれば、制御回路57の処理動作はステップS8からステップS2に戻る。こうして回転子22の回転は指示回転数に維持される。
In step S5, the
その一方で、制御回路57は、図6に示されるように、回転子22の回転数を制御することで結果として負荷トルクの位相を制御する。負荷トルクの位相は位置信号に対応する。この制御では回転子22の特定の位置は出力電圧のゼロクロスに合わせ込まれる。ステップT1で制御回路57はゼロクロス信号を取得する。ゼロクロス信号を取得すると、ステップT2で制御回路57はゼロクロス信号の取得の時点で電動機16の相を特定する。特定された相は記憶される。前述のように、負荷トルクの変動は回転子22の位置に関連づけられることから、相の記憶に応じて負荷トルクの位相は記憶されることができる。
On the other hand, the
ステップT3で制御回路57は今回のゼロクロス信号の時点と前回のゼロクロス信号の時点との時間間隔を算出する。この時間間隔は出力電圧の周期に相当する。この出力電圧の周期は交流電源55の電圧周波数の2倍である。したがって、交流電源55の電圧周波数が低下すれば、出力電圧の周期は延びる。
In step T3, the
ステップT4で制御回路57は出力電圧の周期に基づき電源周波数を算出する。ステップT5で制御回路57は回転制御の指示回転数を設定する。指示回転数には電源周波数(交流電源55の電圧周波数)に相当する回転数が設定される。したがって、出力電圧の変動と負荷トルクの変動とは同期する。
In step T4, the
ステップT6で制御回路57は指示回転数に実回転数を照らし合わせる。実回転数が指示回転数に一致すれば、制御回路57はステップT7で出力電圧および回転子22の回転同期の間の位相ずれを検出する。制御回路57は出力電圧および負荷トルクの間で同期が維持されると判断する。実回転数が指示回転数からずれていれば、制御回路57は位相制御を終了する。出力電圧および負荷トルクの間で同期が確保されないと制御回路57は判断する。制御回路57の処理動作はステップT1に戻る。制御回路57は次のゼロクロス信号の入力まで待機する。
In step T6, the
位相ずれの検出にあたって制御回路57はステップT2で記憶した回転子22の位置を呼び出す。回転子22の位相が所望の位相に一致すれば、制御回路57の処理動作はステップT1に戻る。位相ずれは確認されない。制御回路57は次のゼロクロス信号の入力まで待機する。ステップT7で位相ずれが確認されると、制御回路57はステップT8で指示回転数を設定し直す。制御回路57は微小な回転数βだけ電源周波数に相当する回転数から指示回転数を増減する。
In detecting the phase shift, the
ステップT8で指示回転数が設定し直されると、制御回路57はステップT9で位相ずれの解消を監視する。位相ずれが解消されれば、制御回路57はステップT10で指示回転数を設定し直す。指示回転数は電源周波数に相当する回転数に戻される。その結果、再び出力電圧および回転子22の回転の間で同期が確保される。位相の一致は維持される。
When the command rotational speed is reset at step T8, the
ステップT9で位相ずれが解消されていなければ、制御回路57はステップT11で次のゼロクロス信号の入力まで待機する。ゼロクロス信号を取得すると、制御回路57はステップT12で電動機16の相を特定する。特定された相は記憶される。こうして位相ずれが解消されるまで、ステップT9、T11およびT12の処理は繰り返される。その結果、出力電圧および負荷トルクの間で位相は一致する。
If the phase shift is not eliminated in step T9, the
図7に示されるように、電源モジュール51ではスイッチング素子56a、56bのオンオフが切り替えられる。例えばスイッチング素子56a(U)およびスイッチング素子56b(Y)に制御信号が供給されると、電動機16でUY相は確立される。回転子22の半回転にあたって「UY相」「UZ相」「VZ相」「VX相」「WX相」「WY相」が順番に確立される。こうしてスイッチング素子56a、56bの組み合わせに応じて「相」が切り替えられる。ここで、第1ピストン41および第2ピストン42は駆動軸18に固定されることから、圧縮機11の負荷変動は電動機16の相に関連づけられる。ここでは、電動機16の「UY相」は圧縮機11の最軽負荷相に相当する。
As shown in FIG. 7, in the
図7に示されるように、AC/DC変換回路54に平滑コンデンサが接続されないことから、AC/DC変換回路54の出力電圧は交流電圧の周期Tの2分の1の周期で変動する。PWM制御のデューティ比が100%で維持されると、インバータ回路53の出力電圧はT/2の周期で変動する。このとき、圧縮機11の負荷の最軽負荷相と出力電圧のゼロクロスの時点とが合わせ込まれると、出力電圧の変動と負荷トルクの変動とは同調することができる。出力電圧の周期的変動と負荷トルクの周期的変動とは合わせ込まれる。その結果、出力電圧の調整は省略されることができる。出力電圧は負荷トルクの変動を反映することから、負荷トルクの変動に拘わらず電動機16の回転むらは抑制されることができる。回転むらの解消にあたって出力電圧の周期的変動が利用されることから、出力電圧は切り捨てられずに最大限に利用されることができる。電圧の利用率の低下は防止されることができる。ここでは、最軽負荷相は最低負荷トルクの回転位置に相当する。
As shown in FIG. 7, since no smoothing capacitor is connected to the AC /
前述のように回転子22の1回転内で電動機16の負荷トルクは変動し(図4参照)、その変動が1回転ごとに繰り返される。こうした負荷トルクの変動は予め特定されることができる。前述のように最低負荷トルクの回転位置に出力電圧のゼロクロスが合わせられれば、出力電圧の周期的変動と負荷トルクの周期的変動とは同調することができる。増減のタイミングが一致する。その結果、最大限に回転むらは阻止されることができる。
As described above, the load torque of the
本実施形態では位相の制御にあたって指示回転数は電源周波数に相当する回転数から意図的にずらされる。こうして回転数がずれると、出力電圧の位相に対して電動機16の回転の位相はずれていく。回転の位相が出力電圧の位相に一致した時点で回転数が出力電圧に一致する回転数に戻されると、電動機16の回転は出力電圧に対して位相の一致を維持したまま出力電圧の周期に同期することができる。出力電圧および負荷トルクの間で位相ずれは解消されることができる。
In the present embodiment, the instruction rotational speed is intentionally shifted from the rotational speed corresponding to the power supply frequency in controlling the phase. When the rotational speed deviates in this way, the phase of rotation of the
図8は空気調和装置の構成を概略的に示す。空気調和装置101は圧縮機11を備える。圧縮機11は第1循環経路102に組み込まれる。第1循環経路102は四方弁103の第1口103aおよび第2口103bを相互に結ぶ。圧縮機11の第1および第2吸入管14a、14bは四方弁103の第1口103aに冷媒配管を介して接続される。第1口103aからガス冷媒は圧縮機11の第1および第2吸入管14a、14bに供給される。圧縮機11は低圧のガス冷媒を所定の圧力まで圧縮する。圧縮機11の吐出管15は四方弁103の第2口103bに冷媒配管を介して接続される。圧縮機11の吐出管15からガス冷媒は四方弁103の第2口103bに供給される。第1循環経路102は例えば銅管などの冷媒配管で形成される。
FIG. 8 schematically shows the configuration of the air conditioner. The
四方弁103の第3口103cおよび第4口103dには第2循環経路104を形成する冷媒配管が接続される。第2循環経路104は四方弁103の第3口103cおよび第4口103dを相互に結ぶ。第2循環経路104には、第3口103c側から順番に室外熱交換器105、膨張弁106および室内熱交換器107が組み込まれる。室外熱交換器105は、通過する冷媒と周囲の空気との間で熱エネルギーの交換を実現する。室内熱交換器107は、通過する冷媒と周囲の空気との間で熱エネルギーの交換を実現する。第2循環経路1104は例えば銅管などの冷媒配管で形成されればよい。
Refrigerant piping that forms the
室外熱交換器105に関連づけられて送風ファン108が設置される。送風ファン108は羽根車の回転に応じて気流を生成する。気流は室外熱交換器105を通過する。通過する気流の流量は羽根車の毎分回転数に応じて調整される。気流の流量に応じて室外熱交換器105では冷媒と空気との間で交換される熱エネルギー量が調整される。
A
室内熱交換器107に関連づけられて送風ファン109が設置される。送風ファン109は羽根車の回転に応じて気流を生成する。気流は室内熱交換器107を通過する。通過する気流の流量は羽根車の毎分回転数に応じて調整される。気流の流量に応じて室内熱交換器107では冷媒と空気との間で交換される熱エネルギー量が調整されることができる。室内熱交換器107および送風ファン109は例えば室内機に組み込まれる。室内機は例えば建物内の室内空間RMに設置される。その他、室内機は室内空間RMに相当する環境空間に設置されればよい。
A
冷房運転が設定されると、四方弁103は第2口103bおよび第3口103cを相互に接続し第1口103aおよび第4口103dを相互に接続する。したがって、圧縮機11から高温高圧の冷媒が室外熱交換器105に供給される。冷媒は室外熱交換器105、膨張弁106および室内熱交換器107を順番に流通する。室外熱交換器105では冷媒の熱エネルギーが外気に放出される。膨張弁106で冷媒は低圧まで減圧される。減圧された冷媒は室内熱交換器107で周囲の空気から吸熱する。冷気が生成される。冷気は送風ファン109の働きで室内空間RMに流される。
When the cooling operation is set, the four-
暖房運転が設定されると、四方弁103は第2口103bおよび第4口104dを相互に接続し第1口103aおよび第3口103cを相互に接続する。圧縮機11から高温高圧の冷媒が室内熱交換器107に供給される。冷媒は室内熱交換器107、膨張弁106および室外熱交換器105を順番に流通する。室内熱交換機107では冷媒の熱エネルギーが周囲の空気に放出される。暖気が生成される。暖気は送風ファン109の働きで室内空間RMに流される。膨張弁106で冷媒は低圧まで減圧される。減圧された冷媒は室外熱交換器105で周囲の空気から吸熱する。その後、冷媒は圧縮機11に戻される。
When the heating operation is set, the four-
その他、圧縮機11は冷蔵庫、冷凍庫、冷蔵商品ケース、冷凍商品ケース、車載用空調装置、その他の機器で使用されることができる。その他、圧縮機11には、前述のようなロータリーピストンだけでなく、レシプロピストンやスクロールピストンが用いられることができる。
In addition, the
11 圧縮機、16 電動機、54 AC/DC変換回路、57 制御回路、57a 第1ポート、57b 第2ポート、58 第1検出回路(ゼロクロス検出回路)、59 第2検出回路(位置検出回路)。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
電動機の回転の位相を特定する工程と、
前記電動機の回転数を制御して前記出力電圧の位相に前記回転の位相を合わせる工程と
を備えることを特徴とする電動機の制御方法。 Identifying the phase of the output voltage of the AC / DC conversion circuit that varies periodically;
Identifying the phase of rotation of the motor;
And a step of controlling the number of rotations of the motor to adjust the phase of the rotation to the phase of the output voltage.
電動機の回転の位相を特定する第2信号を受ける第2ポートと、
前記第1ポートおよび前記第2ポートに接続されて、前記電動機の回転数を制御して前記出力電圧の位相に前記回転の位相を合わせる演算回路と
を備えることを特徴とする電動機向け制御回路。 A first port that receives a first signal that specifies a phase of an output voltage of an AC / DC conversion circuit that varies periodically;
A second port for receiving a second signal specifying the phase of rotation of the electric motor;
An electric motor control circuit, comprising: an arithmetic circuit connected to the first port and the second port to control the rotation speed of the electric motor and adjust the phase of the rotation to the phase of the output voltage.
回転子の位相を検出する第2検出回路と、
前記第1検出回路および前記第2検出回路に接続されて、前記回転子の回転数を制御して前記出力電圧の位相に前記回転子の位相を合わせる演算回路と
を備えることを特徴とする電源モジュール付き電動機。 A first detection circuit for detecting a phase of the output voltage of the AC / DC conversion circuit that varies periodically;
A second detection circuit for detecting the phase of the rotor;
And an arithmetic circuit connected to the first detection circuit and the second detection circuit, for controlling the number of rotations of the rotor to adjust the phase of the rotor to the phase of the output voltage. Motor with module.
Priority Applications (1)
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JP2012079096A JP2013211954A (en) | 2012-03-30 | 2012-03-30 | Motor control method, control circuit for motor, motor with power supply module, compressor, and air conditioner |
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