JP2015201933A - Single-phase induction motor controller and air conditioner using the same - Google Patents

Single-phase induction motor controller and air conditioner using the same Download PDF

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京極 章弘
Akihiro Kyogoku
章弘 京極
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a controller for a single-phase induction motor that safely performs the switching operation from an operation based on a commercial power source to an operation based on an inverter without temporarily stopping a motor.SOLUTION: A controller for a single-phase induction motor has an inverter 5 for applying to a primary winding 7 and an auxiliary winding 8 an AC voltage having a frequency which is not more than a commercial power source frequency, first opening/closing parts (SW1a, SW1b) connected so as to form a closed circuit together with a commercial power source 1 and the primary winding 7, and a second opening/closing part (SW2) connected to the commercial power source 1 and the auxiliary winding 8 in series so as to form a closed circuit together with the commercial power source 1 and the auxiliary winding 8. When a first driving mode in which the opening/closing parts are set to ON-state, the inverter 5 is set to OFF-state, and a single-phase induction motor 9 is driven by the commercial power source 1 is switched to a second driving mode in which the opening/closing parts are set to ON and the single-phase induction motor 9 is driven by the inverter 5, the inverter 5 is kept to OFF-state while the contact points of the opening/closing parts are set to ON-state.

Description

本発明は、インバータと商用電源とを切り替えて誘導電動機を駆動する制御装置、及びこれを用いた空気調和機に関するものである。   The present invention relates to a control device that drives an induction motor by switching between an inverter and a commercial power source, and an air conditioner using the same.

従来、インバータと商用電源とを択一的に切り替えて誘導電動機を運転する誘導電動機の制御装置として、商用電源に接続されたインバータ、進相コンデンサ、誘導電動機と、それらの間の接続を切り替える複数の接点とによって構成された制御装置において、誘導電動機のフリーラン時の回生電力を検出する検出手段と、回生電力が検出されている間はインバータによる運転を禁止する切替禁止手段(回生電力検出回路)と、インバータによる運転停止後であって商用電源による運転の開始前から、商用電源による運転停止後であってインバータによる運転開始前までの間に誘導電動機に進相コンデンサを接続するコンデンサ接続手段を具備する制御装置が知られている(例えば、特許文献1を参照)。   Conventionally, as an induction motor control device that operates an induction motor by selectively switching between an inverter and a commercial power source, a plurality of inverters, phase-advanced capacitors, induction motors connected to the commercial power source and a connection between them are switched. And a switching prohibiting means (regenerative power detection circuit for prohibiting operation by the inverter while the regenerative power is being detected) and detecting means for detecting the regenerative power when the induction motor is free running ) And a capacitor connection means for connecting a phase advance capacitor to the induction motor after the operation is stopped by the inverter and before the operation is started by the commercial power source and after the operation is stopped by the commercial power source and before the operation is started by the inverter. Is known (see, for example, Patent Document 1).

図6は、特許文献1に記載された従来の誘導電動機の制御装置の構成を示すものである。   FIG. 6 shows the configuration of a conventional induction motor control device described in Patent Document 1. In FIG.

図6に示された従来の制御装置101は、商用電源1に接続され、誘導電動機Mに給電するものであって、商用電源1により給電されるインバータ102を備えている。   A conventional control device 101 shown in FIG. 6 is connected to the commercial power source 1 and supplies power to the induction motor M, and includes an inverter 102 supplied with power from the commercial power source 1.

制御装置101において、商用電源1に接続される電源端子Yaには電磁接触器MCのコイルおよび第1接点m11を介して出力端子Ybが接続される。   In the control device 101, the output terminal Yb is connected to the power supply terminal Ya connected to the commercial power supply 1 through the coil of the electromagnetic contactor MC and the first contact m11.

また、第1接点m11と出力端子Ybとの接続点にはコンデンサ接続手段である第2接点m21を介して進相コンデンサ103が接続される。   Further, a phase advance capacitor 103 is connected to a connection point between the first contact m11 and the output terminal Yb via a second contact m21 which is a capacitor connection means.

電磁接触器MCのコイルと第1接点m11との接続点にはインバータの1次側が接続され、インバータの2次側は第3接点m31を介して出力端子Ybに接続される。   The primary side of the inverter is connected to the connection point between the coil of the magnetic contactor MC and the first contact m11, and the secondary side of the inverter is connected to the output terminal Yb via the third contact m31.

制御装置101の出力端子YbにはサーマルリレーThを介して誘導電動機Mが接続される。   An induction motor M is connected to the output terminal Yb of the control device 101 via a thermal relay Th.

また、図7は、特許文献1に記載された従来の誘導電動機の制御装置における各接点の制御タイミングを示す図である。   FIG. 7 is a diagram showing the control timing of each contact in the conventional induction motor control device described in Patent Document 1. In FIG.

図7に示すように、制御装置101は、インバータ102にて誘導電動機Mを運転する際には、第1の接点m11および第2の接点m21はオフであり、第3の接点m31をオンにする。   As shown in FIG. 7, when the control apparatus 101 operates the induction motor M with the inverter 102, the first contact m11 and the second contact m21 are off, and the third contact m31 is turned on. To do.

次に、商用電源による誘導電動機Mの運転を行う際には、第3の接点m31をオフにした後、第2の接点m21をオンにして進相コンデンサ103が接続された後に、第1の接点m11をオンにする。   Next, when the induction motor M is operated by the commercial power source, the first contact m31 is turned off, the second contact m21 is turned on, and the phase advance capacitor 103 is connected. The contact m11 is turned on.

その後、再びインバータ102による運転に切り替える際には、まず第1接点m11をオフにして商用電源による運転を停止した後、フリーランによって回転を続ける誘導電動機Mの回生電力を回生電力検出回路(図示せず)で検出されなくなるまで待った後、第2接点m21をオフにして進相コンデンサ103を切り離し、一定時間の休止期間の後に、
第3接点m31をオンにしてインバータによる運転を再開する。
Thereafter, when switching to the operation by the inverter 102 again, the first contact m11 is first turned off to stop the operation by the commercial power supply, and then the regenerative power of the induction motor M that continues to rotate by free run is detected as a regenerative power detection circuit (FIG. (Not shown), the second contact m21 is turned off, the phase advance capacitor 103 is disconnected, and after a fixed period of time,
The third contact m31 is turned on to restart the operation by the inverter.

特開平5−300789号公報JP-A-5-300789

しかしながら、上記特許文献1に記載の誘導電動機の制御装置において、商用電源による運転とインバータによる運転とを切り替えるための開閉部の接点(図6におけるm11、m21、m31)の異常時やバウンス発生時の影響については述べられておらず、このような場合には、例えば、開閉部の接点が本来オフであるべきタイミングでオン状態となっているときに商用電源による運転からインバータによる運転に切り替わると、商用電源からの交流電圧がインバータを介して短絡状態となって、インバータに大電流が流れてしまうという課題がある。   However, in the induction motor control device described in Patent Document 1, when the contact (m11, m21, m31 in FIG. 6) of the switching part for switching between the operation by the commercial power supply and the operation by the inverter is abnormal or when bounce occurs In such a case, for example, when switching from the commercial power supply to the inverter operation is performed when the contact of the switching unit is in the on state at the timing when it should be originally off. There is a problem that an alternating voltage from a commercial power supply is short-circuited through the inverter and a large current flows through the inverter.

さらに、上記従来の誘導電動機の制御装置を空気調和機の圧縮機等の駆動装置として用いた場合には、一般に、圧縮機を駆動する誘導電動機は、無通電状態になってからフリーラン状態が継続する期間が極めて短いため、商用電源による運転からインバータによる運転に切り替える際、回生電力が検出されなくなるまでインバータの運転を停止している間に圧縮機が停止してしまう。   Furthermore, when the conventional induction motor control device is used as a drive device for an air conditioner compressor or the like, generally, the induction motor that drives the compressor is in a free-run state after being in a non-energized state. Since the duration to continue is extremely short, when switching from operation using a commercial power supply to operation using an inverter, the compressor stops while the operation of the inverter is stopped until no regenerative power is detected.

空気調和機の圧縮機の運転を停止させると、圧縮機の吸入圧力(低圧側)と吐出圧力(高圧側)との圧力差(高低圧差)が大きな状態で停止するために、次に圧縮機を再起動する際に要する電動機の負荷トルクが非常に大きくなる。その結果、電動機の始動トルク不足のために、圧縮機の高低圧差がある程度解消するまで待ってからでないと圧縮機を再起動できないなどの運転上の制約が生じる。   When the operation of the compressor of the air conditioner is stopped, since the pressure difference (high-low pressure difference) between the suction pressure (low-pressure side) and the discharge pressure (high-pressure side) of the compressor stops in a large state, the compressor The load torque of the electric motor required for restarting the motor becomes very large. As a result, since the starting torque of the electric motor is insufficient, there are operational restrictions such as the compressor cannot be restarted until the difference between the high and low pressures of the compressor is solved to some extent.

以上のように、上記従来の誘導電動機の制御装置を空気調和機の圧縮機の駆動装置として用いる場合、商用電源をインバータ故障時のバックアップとして使用するような用途では特に問題は生じないが、空調負荷の大きさに応じて商用電源による運転とインバータによる運転を連続的に切り替えて使用するような用途では、運転切替時に圧縮機をいったん停止させてしまう従来の方法では、室内の温度変動を小さく抑えて温度むらの少ない空調制御を行うという本来のインバータエアコンのメリットが享受できなくなるという課題が生じる。   As described above, when the conventional induction motor control device is used as a drive device for an air conditioner compressor, there is no particular problem in an application in which a commercial power source is used as a backup in case of inverter failure. In applications where commercial power supply operation and inverter operation are continuously switched according to the size of the load, the conventional method of temporarily stopping the compressor when switching operation reduces the indoor temperature fluctuation. There arises a problem that it is impossible to enjoy the merits of the original inverter air conditioner that suppresses the air conditioning control with less temperature unevenness.

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、商用電源による運転とインバータによる運転との切替を、誘導電動機を停止させることなく、かつ安全に行うことができる誘導電動機の制御装置およびこれを用いた空気調和機を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-described conventional problems, and an induction motor control apparatus capable of switching between operation by a commercial power source and operation by an inverter safely without stopping the induction motor, and It aims at providing the used air conditioner.

前記従来の課題を解決するために、本発明の単相誘導電動機の制御装置は、商用電源からの交流電圧を直流に整流する整流回路の直流出力より電力供給を得て、単相誘導電動機の主巻線または補助巻線のいずれか一方の巻線に、商用電源周波数よりも低い周波数の交流電圧を印加するインバータと、商用電源および前記主巻線と合わせて閉回路を形成するように接続された第1の開閉部と、第1の開閉部のオン時に、商用電源および前記補助巻線と合わせて閉回路を形成するように、互いに直列に接続された進相コンデンサおよび第2の開閉部とを備えて、第1の開閉部および第2の開閉部をともにオン状態とし、かつ、前記インバータをオフ状態として、商用電源により前記単相誘導電動機を回転制御する第1の駆動モード、または、第1の開閉部および第2の開閉部をともにオフ状態とし、前記
インバータにより、前記単相誘導電動機を回転制御する第2の駆動モード、のいずれかの駆動モードを選択して、前記単相誘導電動機を回転制御する。
In order to solve the above-described conventional problems, a control device for a single-phase induction motor according to the present invention obtains power supply from a DC output of a rectifier circuit that rectifies an AC voltage from a commercial power source into a DC, and An inverter that applies an AC voltage having a frequency lower than the commercial power supply frequency to either the main winding or the auxiliary winding and a commercial power supply and the main winding are connected to form a closed circuit. The first open / close unit and the phase advance capacitor and the second open / close unit connected in series so as to form a closed circuit with the commercial power source and the auxiliary winding when the first open / close unit is turned on. A first drive mode in which the first open / close unit and the second open / close unit are both turned on, and the inverter is turned off, and the single-phase induction motor is rotationally controlled by a commercial power source, Or first The open / close unit and the second open / close unit are both turned off, and the inverter selects either one of the second drive modes in which the single-phase induction motor is rotationally controlled by the inverter, and the single-phase induction motor is Control rotation.

さらに、本発明の単相誘導電動機の制御装置は、第1の開閉部および第2の開閉部の接点の開閉状態を検出する開閉部接点検出部を備えて、第1の駆動モードから第2の駆動モードに駆動モードを切り替える際、少なくともいずれか1つの前記開閉部の接点がオン状態であることが検出されている間は、前記インバータをオフ状態に保つ。   Furthermore, the control device for a single-phase induction motor according to the present invention includes an opening / closing part contact detection unit that detects an opening / closing state of the contacts of the first opening / closing part and the second opening / closing part, and the second drive unit from the first drive mode to the second. When the drive mode is switched to the drive mode, the inverter is kept in the off state while it is detected that the contact of at least one of the opening / closing sections is in the on state.

これによって、第1の駆動モード(商用電源による運転)から第2の駆動モード(インバータによる運転)に切り替える際、第1の開閉部または第2の開閉部の接点においてオフにならない接点異常や、オンとオフ状態を繰り返す接点バウンスが生じている期間にはインバータによる運転を開始しないため、商用電源からの交流電圧がインバータを構成するレグを介して短絡状態となるのを確実に回避することができる。   Thereby, when switching from the first drive mode (operation by commercial power supply) to the second drive mode (operation by inverter), a contact abnormality that does not turn off at the contact point of the first opening / closing part or the second opening / closing part, Since the operation by the inverter is not started during the period when the contact bounce that repeats the ON and OFF states occurs, it is possible to surely prevent the AC voltage from the commercial power supply from being short-circuited through the legs constituting the inverter. it can.

また、本単相誘導電動機の制御装置を備えて、単相誘導電動機によって空気調和機の圧縮機を駆動することで、第1の駆動モード(商用電源による運転)から第2の駆動モード(インバータによる運転)へのモード切替の際に生じる、単相誘導電動機への無通電期間を、前記開閉部の接点バウンスの終了を確認できる程度の時間(およそ10ms〜40ms)以下に抑えることができるので、圧縮機をいったん停止することなく、安全かつ速やかに、商用電源による運転からインバータによる運転に切り替えることができる。   In addition, the control device for the single-phase induction motor is provided, and the compressor of the air conditioner is driven by the single-phase induction motor, so that the first drive mode (operation by a commercial power source) is changed to the second drive mode (inverter). Since the non-energization period to the single-phase induction motor, which occurs when the mode is switched to (operating by), can be suppressed to a time (about 10 ms to 40 ms) or less enough to confirm the end of the contact bounce of the switching unit. The operation from the commercial power source can be switched to the operation by the inverter safely and promptly without stopping the compressor.

商用電源による運転からインバータによる運転に切り替える際、開閉部の接点がオン状態のままインバータ運転に移行することを防止することができるので、開閉部の接点異常や接点バウンス中にインバータによる運転を開始してしまい、商用電源からの交流電圧がインバータを経由して大きな短絡電流が流れてしまうという状況を確実に防止することができる。   When switching from commercial power supply operation to inverter operation, it is possible to prevent the inverter from switching to inverter operation while the contact of the switch is on, so operation by the inverter is started during contact failure or contact bounce of the switch Thus, it is possible to reliably prevent a situation in which a large short-circuit current flows from the commercial power supply via the inverter.

さらに、本単相誘導電動機の制御装置を用いて空気調和機の圧縮機を駆動する場合に、定格運転時など誘導電動機を高速で駆動する時には商用運転を行い、軽負荷時など誘導電動機を低速で駆動する時にはインバータ運転に切り替えることで、誘導電動機の可変速制御に必要なインバータの容量を低く抑えることが可能となる。   In addition, when driving a compressor of an air conditioner using this single-phase induction motor control device, commercial operation is performed when the induction motor is driven at high speed such as during rated operation, and the induction motor is operated at low speed such as during light loads. By switching to the inverter operation when driving at, it is possible to keep the capacity of the inverter required for variable speed control of the induction motor low.

本発明の実施の形態1における単相誘導電動機の制御装置の回路構成例を示す図The figure which shows the circuit structural example of the control apparatus of the single phase induction motor in Embodiment 1 of this invention 実施の形態1における開閉部接点状態検出部13の具体的な回路構成の一例を示す図The figure which shows an example of the concrete circuit structure of the switching part contact state detection part 13 in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における開閉部接点状態検出部13に印加される電圧、出力信号および、制御部におけるインバータ5の出力許可判定結果に関するタイミングを示す図The figure which shows the timing regarding the voltage applied to the switching part contact state detection part 13 in Embodiment 1, an output signal, and the output permission determination result of the inverter 5 in a control part. 実施の形態1における単相誘導電動機の制御装置の別の回路構成例を示す図The figure which shows another circuit structural example of the control apparatus of the single phase induction motor in Embodiment 1 実施の形態2における単相誘導電動機の制御装置の回路構成例を示す図The figure which shows the circuit structural example of the control apparatus of the single phase induction motor in Embodiment 2 従来の誘導電動機の制御装置の回路構成を示す図The figure which shows the circuit structure of the control apparatus of the conventional induction motor 従来の誘導電動機の制御装置における第1〜第3接点および誘導電動機の動作タイミングを示す図The figure which shows the operation | movement timing of the 1st-3rd contact and the induction motor in the control apparatus of the conventional induction motor.

第1の発明は、主巻線および補助巻線から成る固定子巻線を備えた単相誘導電動機と、商用電源からの交流電圧を直流に整流する整流回路と、前記整流回路の直流出力より電力供給を得て、単相誘導電動機の主巻線または補助巻線のいずれかの巻線に、商用電源周波
数よりも低い周波数の交流電圧を印加するインバータと、商用電源および前記主巻線と合わせて閉回路を形成するように接続された、少なくとも1個以上の開閉手段から成る第1の開閉部と、第1の開閉部のオン時に、商用電源および前記補助巻線と合わせて閉回路を形成するように、互いに直列に接続された進相コンデンサおよび第2の開閉部とを備え、第1の開閉部および第2の開閉部をともにオン状態とし、かつ、前記インバータをオフ状態として、商用電源により前記単相誘導電動機を回転制御する第1の駆動モード、または、第1の開閉部および第2の開閉部をともにオフ状態とし、前記インバータにより、前記単相誘導電動機を回転制御する第2の駆動モード、のいずれかの駆動モードを選択して、前記単相誘導電動機を回転制御する制御装置であって、第1の開閉部および第2の開閉部の接点の開閉状態を検出する開閉部接点検出部を備えて、第1の駆動モードから第2の駆動モードに駆動モードを切り替える際、少なくともいずれか1つの前記開閉部の接点がオン状態であることが検出されている間は、前記インバータをオフ状態に保つことにより、第1の開閉部または第2の開閉部の接点がオフ状態にならない接点異常や、オンとオフ状態を繰り返す接点バウンス中にはインバータによる駆動を開始しないため、商用電源からの交流電圧がインバータを介して短絡状態となるのを確実に回避することができる。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a single-phase induction motor having a stator winding composed of a main winding and an auxiliary winding, a rectifying circuit for rectifying an AC voltage from a commercial power source into a DC, and a DC output of the rectifying circuit. An inverter that obtains power supply and applies an AC voltage having a frequency lower than the commercial power supply frequency to either the main winding or the auxiliary winding of the single-phase induction motor; the commercial power supply and the main winding; A first open / close unit comprising at least one open / close means connected so as to form a closed circuit together with the commercial power supply and the auxiliary winding when the first open / close unit is turned on. A phase advance capacitor and a second opening / closing part connected in series with each other, the first opening / closing part and the second opening / closing part are both turned on, and the inverter is turned off. , The commercial power supply A first drive mode for controlling the rotation of the phase induction motor, or a second drive mode for controlling the rotation of the single-phase induction motor by the inverter with both the first opening / closing section and the second opening / closing section turned off. A control device that selects one of the drive modes and controls the rotation of the single-phase induction motor, and detects the open / close state of the contact points of the first open / close unit and the second open / close unit. And when the drive mode is switched from the first drive mode to the second drive mode, the inverter is turned on while it is detected that the contact point of at least one of the opening / closing parts is on. By maintaining the switch in the OFF state, the drive by the inverter is opened during contact anomalies where the contact of the first switching unit or the second switching unit does not enter the OFF state or contact bounce that repeats the ON and OFF states. Since it does not, can be an AC voltage from the commercial power supply is reliably prevented from being short-circuited via the inverter.

また、第1の駆動モードから第2の駆動モードへのモード切替の際における単相誘導電動機への無通電期間を第1および第2の開閉部における接点バウンスの終了を確認できる程度の時間(およそ10ms〜40ms)以下に抑えることができるので、安全かつ速やかに、商用電源による運転からインバータによる運転に切り替えることができる。   In addition, the period of time when the end of the contact bounce in the first and second switching parts can be confirmed during the non-energization period to the single-phase induction motor when the mode is switched from the first drive mode to the second drive mode ( Therefore, it is possible to switch from operation using a commercial power source to operation using an inverter safely and quickly.

第2の発明は、特に、第1の発明における整流回路を、倍電圧整流回路とし、インバータによって駆動される主巻線または補助巻線の一端と、倍電圧整流回路の中点電位部とを常に接続するもので、第1の発明よりも少ないレグ数でインバータを実現できるため、より安価な構成とすることができる。   In the second invention, in particular, the rectifier circuit in the first invention is a voltage doubler rectifier circuit, and one end of a main winding or an auxiliary winding driven by an inverter and a midpoint potential portion of the voltage doubler rectifier circuit are provided. Since it is always connected and an inverter can be realized with a smaller number of legs than in the first invention, a cheaper configuration can be achieved.

第3の発明は、特に、第1または第2の発明の単相誘導電動機の制御装置を備えて、単相誘導電動機によって圧縮機を駆動するものであり、定格運転時など比較的高速運転時には、第1の駆動モードにてインバータを用いずに商用電源にて圧縮機を駆動し、軽負荷時にのみインバータにて圧縮機を駆動することができるので、圧縮機を可変速するにあたり、一般的なインバータエアコンのように定格周波数以上の負荷に対応するだけのインバータ容量を必要としないことから、従来のインバータエアコンに比べてインバータ容量を小さく抑えることができ、安価な構成とすることが可能となる。   In particular, the third aspect of the invention includes the control device for the single-phase induction motor of the first or second aspect of the invention, and drives the compressor by the single-phase induction motor. In the first drive mode, the compressor can be driven by a commercial power supply without using an inverter, and the compressor can be driven by the inverter only during light loads. Unlike conventional inverter air conditioners, it does not require an inverter capacity that can handle loads exceeding the rated frequency. Therefore, the inverter capacity can be reduced compared to conventional inverter air conditioners, and an inexpensive configuration can be achieved. Become.

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単相誘導電動機の制御装置の構成を示す図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a control device for a single-phase induction motor according to a first embodiment of the present invention.

図1に示すように、本実施の形態における制御装置は、単相の商用電源1からの交流電圧を直流に整流するためにリアクトル2を介して商用電源1に接続された整流回路3と、整流回路3の出力端に接続された平滑コンデンサ4と、整流回路3の出力端に接続された電圧型のインバータ5を備える。   As shown in FIG. 1, the control device in the present embodiment includes a rectifier circuit 3 connected to a commercial power source 1 via a reactor 2 in order to rectify an AC voltage from a single-phase commercial power source 1 into a direct current, A smoothing capacitor 4 connected to the output terminal of the rectifier circuit 3 and a voltage type inverter 5 connected to the output terminal of the rectifier circuit 3 are provided.

インバータ5は、2つのレグ(第1のレグ6a,第2のレグ6b)から成り、互いに電気的に約90度の関係に配置された主巻線7および補助巻線8を固定子巻線として有する単相誘導電動機9を負荷として備える。   The inverter 5 includes two legs (a first leg 6a and a second leg 6b), and a main winding 7 and an auxiliary winding 8 which are arranged in an electrical relationship of about 90 degrees with each other as a stator winding. As a load.

インバータ5の各レグ(6a,6b)は、それぞれ直列に接続された2個のスイッチング素子から成る上下アームで構成されており、インバータ5の各レグの駆動信号を生成する制御部10と、制御部10からの駆動信号を受けてインバータ5の各レグの上下アームスイッチをオン・オフするドライバ回路11を備える。   Each leg (6a, 6b) of the inverter 5 is composed of upper and lower arms each made up of two switching elements connected in series, and a control unit 10 that generates a drive signal for each leg of the inverter 5; A driver circuit 11 is provided for turning on and off the upper and lower arm switches of each leg of the inverter 5 in response to a drive signal from the unit 10.

さらに、本実施の形態の単相誘導電動機の制御装置は、商用電源1及び主巻線7と合わせて閉回路(商用電源1−第1の開閉手段SW1a−主巻線7−第2の開閉手段SW1b−商用電源1)を形成するように、商用電源1の両ラインと主巻線7の両端間に各々接続された第1の開閉部(第1の開閉手段SW1a及び第2の開閉手段SW1b)を備えるとともに、商用電源1、補助巻線8及び第1の開閉部(SW1a)と合わせて閉回路(商用電源1−第1の開閉手段SW1a−補助巻線8−進相コンデンサ12−第3の開閉手段SW2−商用電源1)を形成するように、進相コンデンサ12と直列に接続された第2の開閉部(第3の開閉手段SW2)を備える。   Further, the control device for the single-phase induction motor according to the present embodiment includes a closed circuit (commercial power source 1-first opening / closing means SW1a-main winding 7-second opening / closing together with the commercial power source 1 and the main winding 7). Means SW1b-commercial power supply 1), the first open / close sections (first open / close means SW1a and second open / close means) connected between both lines of the commercial power supply 1 and both ends of the main winding 7, respectively. SW1b) and a closed circuit (commercial power source 1-first opening / closing means SW1a-auxiliary winding 8-phase advance capacitor 12-) together with the commercial power source 1, auxiliary winding 8 and first opening / closing portion (SW1a). A second opening / closing part (third opening / closing means SW2) connected in series with the phase advance capacitor 12 is provided so as to form a third opening / closing means SW2-commercial power source 1).

第1の開閉部(SW1a、SW1b)および第2の開閉部(SW2)には、それぞれ開閉部の接点の開閉状態を検出する接点状態検出部(接点状態検出部13a、接点状態検出部13b、接点状態検出部13c)が設けられ、制御部10は、接点状態検出部(13a、13b、13c)からの検出信号を元に開閉部の接点状態を判断する。   The first opening / closing part (SW1a, SW1b) and the second opening / closing part (SW2) include a contact state detection unit (contact state detection unit 13a, contact state detection unit 13b, A contact state detection unit 13c) is provided, and the control unit 10 determines the contact state of the opening / closing unit based on detection signals from the contact state detection units (13a, 13b, 13c).

本発明の単相誘導電動機の制御装置は、負荷である単相誘導電動機9の駆動モードとして、以下の2つのモードを有する。駆動モードの選択方法については、制御装置の使用者が外部よりリモコンなどによって駆動モードを指示してもよいし、何らかの負荷条件の変化を元に制御部10等によって自動的に駆動モードを選択しても構わない。   The control device for a single-phase induction motor of the present invention has the following two modes as drive modes of the single-phase induction motor 9 that is a load. As for the selection method of the drive mode, the user of the control device may instruct the drive mode from the outside with a remote controller or the like, or the drive mode is automatically selected by the control unit 10 or the like based on a change in some load condition. It doesn't matter.

第1の駆動モードは、単相誘導電動機9を商用電源1によって駆動するモードであり、第1の開閉部(SW1a、SW1b)および第2の開閉部(SW2)を全てオン状態に制御することで、主巻線7には商用電源1からの交流電圧を印加するとともに、補助巻線8には、商用電源1からの交流電圧が進相コンデンサ12を介して印加されることで、主巻線7に対して電気的に約90度進んだ位相の電流を流して、いわゆるコンデンサランモータとして単相誘導電動機9を駆動する。   The first drive mode is a mode in which the single-phase induction motor 9 is driven by the commercial power source 1 and all the first opening / closing parts (SW1a, SW1b) and the second opening / closing part (SW2) are controlled to be in the ON state. Thus, an AC voltage from the commercial power source 1 is applied to the main winding 7, and an AC voltage from the commercial power source 1 is applied to the auxiliary winding 8 via the phase advance capacitor 12. A single-phase induction motor 9 is driven as a so-called capacitor run motor by flowing a current having a phase advanced about 90 degrees electrically with respect to the line 7.

第2の駆動モードは、単相誘導電動機9を純単相誘導電動機として、インバータ5によって駆動するモードであり、第1の開閉部(SW1a、SW1b)および第2の開閉部(SW2)を全てオフ状態に制御した後、制御部10よりインバータ5の各レグ(6a、6b)の駆動信号を生成し、ドライバ回路11を介してインバータ5の各レグ(6a、6b)中の上下アームをオン・オフ駆動することによって、単相誘導電動機9を回転制御する。   The second drive mode is a mode in which the single-phase induction motor 9 is a pure single-phase induction motor and is driven by the inverter 5, and all of the first opening / closing parts (SW1a, SW1b) and the second opening / closing part (SW2) are used. After controlling to the off state, the control unit 10 generates a drive signal for each leg (6a, 6b) of the inverter 5, and turns on the upper and lower arms in each leg (6a, 6b) of the inverter 5 via the driver circuit 11. -The single-phase induction motor 9 is rotationally controlled by being driven off.

図1に示すように、インバータ5は、第1のレグ6aと第2のレグとでHブリッジを構成し、整流回路3から直流電力供給を得て、前記単相誘導電動機9の主巻線7に、商用電源1の電源周波数よりも低い周波数の交流電圧を印加する。   As shown in FIG. 1, the inverter 5 forms an H bridge with the first leg 6 a and the second leg, obtains DC power supply from the rectifier circuit 3, and the main winding of the single-phase induction motor 9. 7, an AC voltage having a frequency lower than the power supply frequency of the commercial power supply 1 is applied.

インバータ5の制御方法については、V/f制御等によって、主巻線の励磁電流が周波数によらず概略等しくなるように、印加される交流電圧の大きさをインバータ5の駆動周波数に概略比例させて制御する。   As for the control method of the inverter 5, the magnitude of the applied AC voltage is approximately proportional to the drive frequency of the inverter 5 so that the excitation current of the main winding becomes substantially equal regardless of the frequency by V / f control or the like. Control.

以下に、V/f制御を行う場合の例として、インバータ5の各レグ(6a,6b)への出力電圧パターンの一例を示す。なお、実際の各レグへの出力電圧は、直流電圧(Vdc)に応じたPWM制御のデューティ調整によって制御されることは言うまでもない。   Below, an example of the output voltage pattern to each leg (6a, 6b) of the inverter 5 is shown as an example in the case of performing V / f control. Needless to say, the actual output voltage to each leg is controlled by duty adjustment of PWM control according to the DC voltage (Vdc).

レグ(6a)の出力電位= Vdc/2
レグ(6b)の出力電位= Vdc/2+√2Vm・sinωt
ただし、Vm:主巻線への印加電圧(実効値)、Va:補助巻線への印加電圧(実効値)、ω:駆動各周波数(=2π×駆動周波数)、t:時刻
Output potential of the leg (6a) = Vdc / 2
Output potential of the leg (6b) = Vdc / 2 + √2Vm · sin ωt
Where Vm: applied voltage (effective value) to main winding, Va: applied voltage (effective value) to auxiliary winding, ω: driving frequency (= 2π × driving frequency), t: time

一般に、インバータ5を用いて単相誘導電動機9を第1の駆動モード(商用電源による運転)での動作周波数(f1とする)と同一周波数にて駆動するためには、商用電源1の定格AC電圧のピーク相当の直流電圧が必要である。   In general, in order to drive the single-phase induction motor 9 using the inverter 5 at the same frequency as the operation frequency (referred to as f1) in the first drive mode (operation by the commercial power source), the rated AC of the commercial power source 1 is used. A DC voltage corresponding to the voltage peak is required.

そのため、インバータ5を構成する2つのレグ(6a,6b)のうち、出力電位が低い側のレグ(相)の下アームをベタオンにして他のレグの出力電位を調整する、いわゆる「下貼り付けの」二相変調等の変調方式を採用することによって、同一直流電圧条件において、主巻線7(または補助巻線8)に印加可能な交流電圧を高くすることが可能である。   Therefore, of the two legs (6a, 6b) constituting the inverter 5, the lower arm of the leg (phase) on the side with the lower output potential is beta-on to adjust the output potential of the other leg. By adopting a modulation method such as two-phase modulation, it is possible to increase the AC voltage that can be applied to the main winding 7 (or the auxiliary winding 8) under the same DC voltage condition.

単相誘導電動機9を純単相誘導電動機として駆動する場合、停止状態(すべり1の状態)では出力トルクがゼロとなって電動機を始動させることはできないが、本発明の制御装置では、いったん第1の駆動モード(商用電源1による運転)にて単相誘導電動機9を始動した後、第2の駆動モード(純単相インバータによる運転)に、単相誘導電動機9を停止させることなく切り替えるため、出力トルクがゼロになる心配がなく、継続して負荷である単相誘導電動機9を駆動し続けることが可能となる。   When the single-phase induction motor 9 is driven as a pure single-phase induction motor, the output torque becomes zero and the motor cannot be started in the stopped state (slip 1 state). To switch the single-phase induction motor 9 to the second drive mode (operation using a pure single-phase inverter) without stopping after the single-phase induction motor 9 is started in the first drive mode (operation using the commercial power source 1) Thus, there is no fear that the output torque becomes zero, and it is possible to continue to drive the single-phase induction motor 9 that is a load.

図2は、本発明の単相誘導電動機の制御装置における、開閉部接点状態検出部13の具体的な回路構成の一例を示す図である。   FIG. 2 is a diagram showing an example of a specific circuit configuration of the switching unit contact state detection unit 13 in the control device for a single-phase induction motor of the present invention.

図2では、開閉部(SW1b)の検出手段のみ記載し、見やすくするために、開閉部(SW1aおよびSW2)に関連する回路部分の記述を省略している。   In FIG. 2, only the detection means of the opening / closing part (SW1b) is described, and the description of the circuit part related to the opening / closing parts (SW1a and SW2) is omitted for easy viewing.

図2に示すように、開閉部の接点状態検出部13は、フォトカプラPC1と電流制限用の抵抗R1と、フォトカプラPC1の2次側に接続された負荷抵抗R2とから構成され、商用電源1と接点状態を検出する開閉部(図2中では、SW1b)との直列回路の両端間に電流制限用の抵抗R1を介してフォトカプラPC1の1次側が接続されるとともに、フォトカプラPC1の2次側が制御部10に接続されており、制御部10は、開閉部接点状態検出部13からの検出信号によって、対応する開閉部の接点の開閉状態を判断し、インバータ5の出力許可判定を行う。   As shown in FIG. 2, the contact state detection unit 13 of the switching unit includes a photocoupler PC1, a current limiting resistor R1, and a load resistor R2 connected to the secondary side of the photocoupler PC1, and includes a commercial power supply. 1 and the primary side of the photocoupler PC1 are connected to both ends of a series circuit with a switching circuit (SW1b in FIG. 2) that detects a contact state via a current limiting resistor R1. The secondary side is connected to the control unit 10, and the control unit 10 determines the open / close state of the contact of the corresponding open / close unit based on the detection signal from the open / close unit contact state detection unit 13, and determines the output permission of the inverter 5. Do.

図3は、本発明の単相誘導電動機の制御装置における、開閉部接点状態検出部13に印加される電圧、出力信号および、制御部10におけるインバータ5の出力許可判定結果のタイミングを示す図である。   FIG. 3 is a diagram showing the voltage applied to the switching unit contact state detection unit 13, the output signal, and the timing of the output permission determination result of the inverter 5 in the control unit 10 in the control device for the single phase induction motor of the present invention. is there.

図3(A)に示すように、開閉部接点状態検出部13の一次側に印加される電圧は、インバータ5がオフ状態のため、開閉部の接点がオン状態の場合には、商用電源1からの交流電圧にほぼ等しく、接点がオフ状態の場合には、ゼロ(電位差なし)となる。   As shown in FIG. 3A, the voltage applied to the primary side of the switching unit contact state detection unit 13 is the commercial power source 1 when the contact of the switching unit is on because the inverter 5 is off. When the contact is off, it is zero (no potential difference).

また、図3(B)に示すように、開閉部接点状態検出部13の検出信号は、開閉部接点状態検出部13の一次側に印加される電圧の絶対値が閾値電圧(図のVth)以下の場合(図中のP0点など)にはH出力、それ以外の場合にはL出力となる。   Further, as shown in FIG. 3B, the detection signal of the switching unit contact state detection unit 13 is such that the absolute value of the voltage applied to the primary side of the switching unit contact state detection unit 13 is a threshold voltage (Vth in the figure). In the following cases (such as point P0 in the figure), the output is H, and in other cases, the output is L.

図中の時刻t1において、制御部10は、第1の駆動モード(商用運転)から第2の駆動モード(インバータ運転)への移行要求を受けて、すべての開閉手段(SW1a、SW1b、SW2)に対してオフ指示を出力し、開閉部を構成するリレーは少し遅れてオフす
る(図中のP1点)。
At time t1 in the figure, the control unit 10 receives a request for transition from the first drive mode (commercial operation) to the second drive mode (inverter operation), and all the opening / closing means (SW1a, SW1b, SW2). Is turned off with a little delay (point P1 in the figure).

開閉部を構成するリレーにおいて、接点バウンスが発生した場合には、接点がいったんオフとなった時点(図中のP1点)において上述の検出電圧はいったんH出力となるが、接点が再度オンとなった時点(図中のP2点)で再びL出力となる。   When contact bounce occurs in the relay constituting the switching part, the above detection voltage once becomes H output when the contact is once turned off (point P1 in the figure), but the contact is turned on again. At that time (point P2 in the figure), the output becomes L again.

図3(C)に示すように、制御部10は、開閉部接点状態検出部13からの検出信号がL出力の場合及び、L出力からH出力となった後、H出力が所定時間T1以上継続するまでの期間については、インバータ出力禁止と判定し、インバータ5をオフに保つ。時間T1は、開閉部を構成するリレー等のバウンス時間を考慮しておおよそ商用電源1の1/2〜2電源周期程度(バウンス時間と同等〜2倍程度で、およそ10ms〜40ms)に設定される。   As shown in FIG. 3 (C), the control unit 10 outputs the H output for a predetermined time T1 or more after the detection signal from the switching unit contact state detection unit 13 is the L output and after the L output becomes the H output. About the period until it continues, it determines with inverter output prohibition and the inverter 5 is kept off. The time T1 is set to about 1/2 to 2 power cycles of the commercial power source 1 in consideration of the bounce time of the relay or the like constituting the opening / closing unit (approximately 10 ms to 40 ms, equivalent to or twice the bounce time). The

その結果、開閉部(SW1b他)を構成するリレーが完全にオフ状態になった時点(図中のP3)から時間T1経過した時点(時刻t2)において、制御部10は、インバータ出力許可と判定し、第2の駆動モードであるインバータ運転を開始する。   As a result, at the time (time t2) when the time T1 has elapsed from the time (P3 in the figure) when the relays constituting the opening / closing unit (SW1b, etc.) are completely turned off, the control unit 10 determines that the inverter output is permitted. Then, the inverter operation that is the second drive mode is started.

図中では簡単のために、1つの開閉部接点状態検出部13のみ記載しているが、実際には全ての開閉部接点状態検出部(13a、13b、13c)からの検出信号を確認して、1つでもインバータ出力禁止と判定される開閉部がある場合には、第2の駆動モードでの運転が選択されてもすぐにはインバータ5の駆動を開始せず、全ての開閉部接点状態検出部13からの検出信号を元に制御部10にてインバータ出力許可判定が得られてからインバータ5の駆動を開始する。   For the sake of simplicity, only one switching unit contact state detection unit 13 is shown in the figure, but actually, the detection signals from all the switching unit contact state detection units (13a, 13b, 13c) are confirmed. If there is at least one switching unit that is determined to be prohibited from inverter output, even if the operation in the second driving mode is selected, the driving of the inverter 5 is not started immediately, and all switching unit contact states The drive of the inverter 5 is started after the inverter output permission determination is obtained by the control unit 10 based on the detection signal from the detection unit 13.

すなわち、本実施の形態の単相誘導電動機の制御装置は、商用電源1による第1の駆動モードからインバータ5による第2の駆動モードへ移行する際、インバータ5をオフに保ったまま、先に、第1の開閉部(SW1a、SW1b)及び第2の開閉部(SW2)をオフし、接点状態検出部13からの出力信号がL出力からH出力になってから所定時間T1経過以上H出力状態を継続することを確認してからインバータ5への通電を開始する。   That is, when the control device for the single-phase induction motor according to the present embodiment shifts from the first drive mode by the commercial power source 1 to the second drive mode by the inverter 5, the inverter 5 is kept off while keeping the inverter 5 off. The first opening / closing section (SW1a, SW1b) and the second opening / closing section (SW2) are turned off, and the output signal from the contact state detection section 13 becomes H output for a predetermined time T1 or more after the output signal changes from L output to H output. Energization of the inverter 5 is started after confirming that the state is continued.

第1の開閉部および第2の開閉部をオンからオフにする際、誘導電動機からの回生電圧が平滑コンデンサ4の直流電圧よりも高い場合であっても、インバータ5内のダイオードを介して平滑コンデンサ4を充電する方向に電流が流れて単相誘導電動機9の巻線に蓄えられていたエネルギーを安全に吸収することができるため、商用電源1による第1の駆動モードからインバータ5による第2の駆動モードに切り替わる際に、開閉部に高い電圧が印加されるのを回避することができる。   Even when the regenerative voltage from the induction motor is higher than the DC voltage of the smoothing capacitor 4 when turning the first open / close unit and the second open / close unit off from on, smoothing is performed via the diode in the inverter 5. Since the current flows in the direction of charging the capacitor 4 and the energy stored in the winding of the single-phase induction motor 9 can be safely absorbed, the second drive by the inverter 5 from the first drive mode by the commercial power source 1 can be performed. When switching to the drive mode, it is possible to avoid applying a high voltage to the open / close section.

また逆に、インバータ5による駆動モードから商用電源1による駆動モードに移行する際には、先にインバータ5をオフした後、第1の開閉部および第2の開閉部をオンすればよい。この際、インバータ5の駆動信号がすべてオフとなっている場合にのみ、第1および第2の開閉部(SW1a、SW1b、SW2)のオンが可能となるように、インバータ5のオフ信号時にのみ第1の開閉部(SW1a、SW1b)および第2の開閉部(SW2)の駆動用の電源供給が可能となるような回路構成(図示せず)にすれば、さらに安全性が増してよい。   Conversely, when shifting from the drive mode by the inverter 5 to the drive mode by the commercial power supply 1, the inverter 5 may be turned off first, and then the first opening and closing unit may be turned on. At this time, only when the drive signal of the inverter 5 is turned off, only when the inverter 5 is turned off so that the first and second opening / closing sections (SW1a, SW1b, SW2) can be turned on only when the drive signals of the inverter 5 are all turned off. If the circuit configuration (not shown) enables the power supply for driving the first opening / closing section (SW1a, SW1b) and the second opening / closing section (SW2), the safety may be further increased.

図4は、本実施の形態の単相誘導電動機の制御装置の別の回路構成を示す図である。   FIG. 4 is a diagram showing another circuit configuration of the control device for the single-phase induction motor according to the present embodiment.

先に述べた図1の制御装置との違いは、第2の開閉部(SW2)の位置で、商用電源1と補助巻線8とを含む閉回路の経路に第1の開閉部(SW1b)が加わった形となっているだけである。   The difference from the control device of FIG. 1 described above is that the position of the second opening / closing section (SW2) is the first opening / closing section (SW1b) in the closed circuit path including the commercial power source 1 and the auxiliary winding 8. It is only the form that added.

第1の開閉部(SW1b)と第2の開閉部(SW2)は、ほぼ同時にその開閉状態を制御されることから、作用については図1の構成の場合と同様であるため、説明を省略する。   Since the first opening / closing part (SW1b) and the second opening / closing part (SW2) are controlled in the opening / closing state almost simultaneously, the operation is the same as in the configuration of FIG. .

また、本実施の形態の単相誘導電動機の制御装置を、空気調和機の圧縮機の駆動に用いれば、開閉部のバウンス時間程度のオフ期間をはさんで、商用電源による圧縮機駆動とインバータによる圧縮機駆動とを、圧縮機をいったん停止することなく安全に切り替えることができる。   In addition, if the control device for a single-phase induction motor according to the present embodiment is used for driving a compressor of an air conditioner, a compressor driven by a commercial power source and an inverter across an off period of about the bounce time of an opening / closing unit The compressor can be safely switched without stopping the compressor.

なお、駆動モードの選択方法については、例えば、室温を検出する温度検出手段と、目標温度の設定手段とを備えて、設定された目標温度と前記温度検出手段によって検出された室温との差の大きさに基づいて、前記第1の駆動モードと第2の駆動モードのいずれかを選択する駆動モード選択部(図示せず)を有し、室温が目標温度から離れている場合には、第1の駆動モードを選択し、室温が目標温度に近づいた場合には、第2の駆動形態を選択するなどとすればよい。   The drive mode selection method includes, for example, a temperature detection means for detecting a room temperature and a target temperature setting means, and the difference between the set target temperature and the room temperature detected by the temperature detection means. A drive mode selection unit (not shown) for selecting either the first drive mode or the second drive mode based on the size, and when the room temperature is away from the target temperature, When the first driving mode is selected and the room temperature approaches the target temperature, the second driving mode may be selected.

また、インバータエアコンは、通常、定格周波数以上の負荷に対応するだけのインバータ容量を必要とするが、本発明のように、圧縮機を駆動する電動機として単相誘導電動機9を用い、定格運転付近の動作時には、第1および第2の開閉部をオンして商用電源1によって単相誘導電動機9の駆動を行い(第1の駆動モード)、室温が目標温度に近づいて安定した場合など空調負荷が軽い場合には、第1および第2の開閉部をオフしてインバータ5で圧縮機を駆動することができるので(第2の駆動モード)、従来のインバータエアコンに比べてインバータ容量を小さく抑えることができ、安価な構成とすることが可能となる。   Inverter air conditioners usually require an inverter capacity corresponding to a load of a rated frequency or higher. However, as in the present invention, a single-phase induction motor 9 is used as a motor for driving a compressor, and the vicinity of the rated operation is used. During the operation, the first and second opening / closing sections are turned on and the single-phase induction motor 9 is driven by the commercial power source 1 (first driving mode), and the air conditioning load is stabilized when the room temperature approaches the target temperature and becomes stable Is lighter, the first and second opening / closing sections are turned off and the compressor can be driven by the inverter 5 (second drive mode), so that the inverter capacity can be kept small compared to the conventional inverter air conditioner. Therefore, an inexpensive configuration can be obtained.

なお、室内ユニットと室外ユニットとで構成されるセパレートタイプの空気調和機においては、室外ユニット内に設けられた圧縮機を駆動する単相誘導電動機9を制御するインバータ5を室内ユニット内に設けることで、インバータ5の制御装置であるマイコンや、切替手段を構成するリレー、及び、マイコン・リレー等を駆動する直流電源などを室内ユニット側の回路と共用化でき、室外ユニット側に新たに設ける必要がなくなることから、より安価な構成にすることが可能である。   In a separate type air conditioner composed of an indoor unit and an outdoor unit, an inverter 5 that controls a single-phase induction motor 9 that drives a compressor provided in the outdoor unit is provided in the indoor unit. Therefore, the microcomputer that is the control device of the inverter 5, the relay that constitutes the switching means, the DC power source that drives the microcomputer / relay, etc. can be shared with the circuit on the indoor unit side, and must be newly provided on the outdoor unit side Therefore, it is possible to make the structure cheaper.

(実施の形態2)
図6は、本発明の第2の実施の形態における単相誘導電動機の制御装置の回路構成を示す図である。
(Embodiment 2)
FIG. 6 is a diagram showing a circuit configuration of a control device for a single-phase induction motor according to the second embodiment of the present invention.

図6に示すように、本発明における単相誘導電動機の制御装置は、第1の実施の形態の回路構成における整流回路部がいわゆる倍電圧整流回路となっており、倍電圧コンデンサ4aと4bの接続点(中点電位)が単相誘導電動機9の主巻線7に接続されている。   As shown in FIG. 6, in the control device for a single-phase induction motor according to the present invention, the rectifier circuit portion in the circuit configuration of the first embodiment is a so-called voltage doubler rectifier circuit, and the voltage doubler capacitors 4a and 4b A connection point (middle point potential) is connected to the main winding 7 of the single-phase induction motor 9.

図6に示すように、インバータ5はただ1つのレグで構成され、倍電圧整流回路を用いることでインバータ5には、商用電源1の交流電圧の実効値をVacとして、√2・Vac近くの直流電圧が供給されるため、倍電圧コンデンサ(4a,4b)の中点を基準として、主巻線7の両端間に、最大Vacまでの交流電圧を印加することが可能とある。   As shown in FIG. 6, the inverter 5 is composed of only one leg, and by using a voltage doubler rectifier circuit, the inverter 5 has an effective value of the AC voltage of the commercial power supply 1 as Vac and is close to √2 · Vac. Since a DC voltage is supplied, it is possible to apply an AC voltage up to the maximum Vac across the main winding 7 with the middle point of the voltage doubler capacitors (4a, 4b) as a reference.

以上のように、本実施の形態の誘導電動機の制御装置は、倍電圧整流回路を用いることによって、インバータ5をさらに簡単な構成とすることができる。   As described above, the control device for the induction motor according to the present embodiment can further simplify the configuration of the inverter 5 by using the voltage doubler rectifier circuit.

なお、本実施の形態では、インバータ5によって交流電圧が印加される巻線を主巻線7
としたが、主巻線7の代わりに補助巻線8を用いても同様の効果を奏することは言うまでもない。
In the present embodiment, the winding to which the AC voltage is applied by the inverter 5 is the main winding 7.
However, it goes without saying that the same effect can be obtained even if the auxiliary winding 8 is used instead of the main winding 7.

以上のように、本発明にかかる単相誘導電動機の制御装置は、簡単な構成にて小容量のインバータを用いて負荷を駆動する誘導電動機の可変速制御を実現するものであり、空気調和機やヒートポンプ給湯機、冷蔵庫、洗濯機など、単相交流電源によって電力供給される電化製品への用途に適用できる。   As described above, the control device for a single-phase induction motor according to the present invention realizes variable speed control of an induction motor that drives a load using a small-capacity inverter with a simple configuration, and is an air conditioner. It can be applied to electric appliances that are powered by a single-phase AC power source such as a heat pump water heater, a refrigerator, and a washing machine.

1 商用電源
2 リアクトル
3 整流回路
5 インバータ
6a 第1のレグ
6b 第2のレグ
7 主巻線
8 補助巻線
9 単相誘導電動機
10 制御部
12 進相コンデンサ
13a、13b、13c 接点状態検出部
R1 電流制限用の抵抗
R2 負荷抵抗
SW1a 第1の開閉手段
SW1b 第2の開閉手段
SW2 第3の開閉手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Commercial power supply 2 Reactor 3 Rectifier circuit 5 Inverter 6a 1st leg 6b 2nd leg 7 Main winding 8 Auxiliary winding 9 Single phase induction motor 10 Control part 12 Phase advance capacitor 13a, 13b, 13c Contact state detection part R1 Current limiting resistor R2 Load resistance SW1a First opening / closing means SW1b Second opening / closing means SW2 Third opening / closing means

Claims (3)

主巻線および補助巻線から成る固定子巻線を備えた単相誘導電動機と、
商用電源からの交流電圧を直流に整流する整流回路と、
前記整流回路の直流出力より電力供給を得て、前記単相誘導電動機の主巻線または補助巻線のいずれか一方の巻線に、商用電源周波数よりも低い周波数の交流電圧を印加するインバータと、
商用電源および前記主巻線と合わせて閉回路を形成するように接続された、少なくとも1個以上の開閉手段から成る第1の開閉部と、
前記第1の開閉部のオン時に、商用電源および前記補助巻線と合わせて閉回路を形成するように、互いに直列に接続された進相コンデンサおよび第2の開閉部とを備え、
前記第1の開閉部および前記第2の開閉部をともにオン状態とし、かつ、前記インバータをオフ状態として、商用電源により前記単相誘導電動機を回転制御する第1の駆動モード、または、
前記第1の開閉部および前記第2の開閉部をともにオフ状態とし、前記インバータにより、前記単相誘導電動機を回転制御する第2の駆動モード、のいずれかの駆動モードを選択して、前記単相誘導電動機を回転制御する単相誘導電動機の制御装置であって、
前記第1の開閉部および前記第2の開閉部の接点の開閉状態を検出する開閉部接点検出部を備えて、前記第1の駆動モードから前記第2の駆動モードに駆動モードを切り替える際、前記第1の開閉部の接点と前記第2の開閉部の接点の少なくともいずれか1つがオン状態であることが検出されている間は、前記インバータをオフ状態に保つことを特徴とする単相誘導電動機の制御装置。
A single-phase induction motor with a stator winding consisting of a main winding and an auxiliary winding;
A rectifier circuit for rectifying an alternating voltage from a commercial power source into a direct current;
An inverter that obtains power supply from a DC output of the rectifier circuit and applies an AC voltage having a frequency lower than a commercial power supply frequency to either the main winding or the auxiliary winding of the single-phase induction motor; ,
A first opening / closing portion comprising at least one opening / closing means connected to form a closed circuit together with a commercial power source and the main winding;
A phase advance capacitor and a second switching unit connected in series so as to form a closed circuit together with a commercial power source and the auxiliary winding when the first switching unit is turned on;
A first driving mode in which both the first opening and closing unit and the second opening and closing unit are turned on, and the inverter is turned off, and the single-phase induction motor is rotationally controlled by a commercial power source, or
The first open / close section and the second open / close section are both turned off, and the inverter selects one of the drive modes of the second drive mode for controlling the rotation of the single-phase induction motor, A control device for a single-phase induction motor that controls the rotation of a single-phase induction motor,
When switching the drive mode from the first drive mode to the second drive mode, comprising an open / close unit contact detection unit that detects an open / closed state of the contacts of the first open / close unit and the second open / close unit, The inverter is kept off while at least one of the contact of the first switch and the contact of the second switch is detected to be on. Induction motor controller.
前記整流回路は、倍電圧整流回路であって、前記主巻線の一端と、倍電圧整流回路の中点電位部とが常に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の単相誘導電動機の制御装置。 The single-phase according to claim 1, wherein the rectifier circuit is a voltage doubler rectifier circuit, and one end of the main winding is always connected to a midpoint potential portion of the voltage doubler rectifier circuit. Induction motor controller. 前記請求項1または2に記載の単相誘導電動機の制御装置を備えて、単相誘導電動機によって圧縮機を駆動することを特徴とする空気調和機。
An air conditioner comprising the control device for a single-phase induction motor according to claim 1 or 2 and driving a compressor by the single-phase induction motor.
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JP2021023087A (en) * 2019-07-29 2021-02-18 嶋田 隆一 Induction motor start control device and control method of the same
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