JP2020031458A - オープン巻線モータ駆動装置及び冷凍サイクル装置 - Google Patents
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Abstract
Description
そこで、零軸電流の発生を抑制できるオープン巻線モータ駆動装置,及びその装置を備えてなる冷凍サイクル装置を提供する。
前記モータの出力端子の残り3つの出力端子に接続される2次側インバータと、
PWM制御における前記1次側及び2次側インバータそれぞれの線間デューティ比に基づいて、前記モータに通電する電流及び回転速度を制御する制御部と、
前記モータに通電される電流を検出する電流検出器とを備え、
前記制御部は、前記1次側,2次側インバータそれぞれの線間のデューティに基づき各モータの電流,回転速度を制御すると共に、前記1次側,2次側インバータの間において3相を同方向に流れる零軸電流を抑制する零軸電流抑制部を有し、
前記零軸電流抑制部は、モータの3相に等しく作用する零軸電圧を発生させず且つ前記モータに印加する電圧を発生させる第1スイッチングパターンを続けて出力する間と、前記第1スイッチングパターンと、零軸電圧を発生させず且つ前記モータの相間に作用する電圧を発生させない第2スイッチングパターンとを交互に出力する間に、
零軸電圧を発生させ、且つ前記モータの相間に作用する電圧を発生させる第3スイッチングパターンを挿入する。
また、実施形態の冷凍サイクル装置は、3相巻線がそれぞれ独立であり、6つの巻線端子を備えるオープン巻線構造のモータと、
実施形態のオープン巻線モータ駆動装置とを備える。
V42:インバータ1(U,V,W)=(オフ,オン,オン)
インバータ2(U,V,W)=(オン,オン,オフ)
V31:インバータ1(U,V,W)=(オフ,オン,オフ)
インバータ2(U,V,W)=(オン,オフ,オフ)
である。これらに、インバータ1,2の全相がオンとなるV77,全相がオフとなるV00を加える。各ベクトルのPWM波形から分かるように、インバータ1,2のオン相数が完全に一致するので、零軸電圧V0が発生しない。つまり、このPWMスイッチングパターンで通電すれば、図4,5に示した零軸電流のキャリア成分のリップルを抑制できる。
<第1ベクトルパターン>
モータMに印加する電圧を発生させ、且つ3相に等しく作用する零軸電圧が発生しないパターン。
<第2ベクトルパターン>
モータMの相間に作用する電圧を発生させず、且つ3相に等しく作用する零軸電圧が発生しないパターン。
<第3ベクトルパターン>
モータMの相間に作用する電圧を発生させ、且つ3相に等しく作用する零軸電圧が発生するパターン。
(1)V77,V42を出力する間にV47を挿入する。
(2)V42,V31を出力する間にV32を挿入する。
(3)V31,V00を出力する間にV01を挿入する。
(1)では、(111)→(011)→(011)
(111) (111) (110)
(2)では、(011)→(010)→(010)
(110) (110) (100)
(3)では、(110)→(000)→(000)
(100) (100) (000)
のようにスイッチングパターンが変化する。第3ベクトルパターンであるV47,V32,V01は何れも、インバータ2のFET3がオンする相数が、インバータ1よりも1つ多くなっている。これにより、零軸電流I0を減少させる。また、ベクトルパターンが切り替わる毎に、トータルでのオン相数がデクリメントされている。
(1)V77,V42を出力する間にV72を挿入する。
(2)V42,V31を出力する間にV41を挿入する。
(3)V31,V00を出力する間にV30を挿入する。
(1)では、(111)→(111)→(011)
(111) (110) (110)
(2)では、(011)→(011)→(010)
(110) (100) (100)
(3)では、(110)→(010)→(000)
(100) (000) (000)
のようにスイッチングパターンが変化する。この場合の第3ベクトルパターンであるV72,V41,V30は何れも、インバータ1のFET3がオンする相数が、インバータ2よりも1つ多くなっている。これにより、零軸電流I0を増加させる。また、図9のケースと同様に、ベクトルパターンが切り替わる毎にトータルでのオン相数がデクリメントされている。
以上の演算によりインバータ1,2それぞれの3相電圧の大きさが得られるため、直流電圧VDCで除して各相のデューティDu1,Dv1,Dw1,Du2,Dv2,Dw2が決定されて出力される。
零軸電流抑制制御部21は、モータMの3相に等しく作用する零軸電圧を発生させず且つモータMに印加する電圧を発生させる第1ベクトルパターンを続けて出力する間と、第1ベクトルパターンと、零軸電圧を発生させず且つモータMの相間に作用する電圧を発生させない第2ベクトルパターンとを交互に出力する間に、零軸電圧を発生させ、且つモータMの相間に作用する電圧を発生させる第3ベクトルパターンを挿入する。
加えて、本実施形態のオープン巻線モータ駆動装置を空気調和機30に適用することで、空調運転を高効率で行うことができる。
電流センサ7は、シャント抵抗でもCTでも良い。
交流電源は単相であっても良い。
スイッチング素子はMOSFETに限ることなく、その他IGBT,パワートランジスタ、SiC,GaN等のワイドバンドギャップ半導体等を使用しても良い。
空気調和機に限ることなく、その他の製品等に適用しても良い。
Claims (4)
- 3相巻線がそれぞれ独立であり、6つの出力端子を備えるオープン巻線構造のモータが備える6つの出力端子のうち3つの出力端子に接続される1次側インバータと、
前記モータの出力端子の残り3つの出力端子に接続される2次側インバータと、
PWM制御における前記1次側及び2次側インバータそれぞれの線間デューティ比に基づいて、前記モータに通電する電流及び回転速度を制御する制御部と、
前記モータに通電される電流を検出する電流検出器とを備え、
前記制御部は、前記1次側,2次側インバータそれぞれの線間のデューティに基づきモータの電流,回転速度を制御すると共に、前記1次側,2次側インバータの間において3相を同方向に流れる零軸電流を抑制する零軸電流抑制部を有し、
前記零軸電流抑制部は、モータの3相に等しく作用する零軸電圧を発生させず且つ前記モータに印加する電圧を発生させる第1スイッチングパターンを続けて出力する間と、前記第1スイッチングパターンと、零軸電圧を発生させず且つ前記モータの相間に作用する電圧を発生させない第2スイッチングパターンとを交互に出力する間に、
零軸電圧を発生させ、且つ前記モータの相間に作用する電圧を発生させる第3スイッチングパターンを挿入するオープン巻線モータ駆動装置。 - 前記零軸電流抑制部は、
負極性の零軸電圧を発生させる際には、前記第3スイッチングパターンとして、前記2次側インバータを構成するスイッチング素子のオン数が、前記1次側インバータを構成するスイッチング素子のオン数よりも多くなるスイッチングパターンのみを選択し、
正極性の零軸電圧を発生させる際には、前記第3スイッチングパターンとして、前記1次側インバータを構成するスイッチング素子のオン数が、前記2次側インバータを構成するスイッチング素子のオン数よりも多くなるスイッチングパターンのみを選択する請求項1記載のオープン巻線モータ駆動装置。 - 前記零軸電流抑制部は、前記1次側及び2次側インバータのオンオフパターンの組合せである64の電圧ベクトルからなる空間電圧ベクトルについて、
前記第2スイッチングパターンが2つずつ位置するポイントを中心とし、前記第1スイッチングパターンがそれぞれ2つずつ位置するポイントを頂点として6つのセクタに分割し、各セクタに応じて用いる第1及び第3スイッチングパターンを選択する請求項2記載のオープン巻線モータ駆動装置。 - 3相巻線がそれぞれ独立であり、6つの巻線端子を備えるオープン巻線構造のモータと、
請求項1から3の何れか一項に記載のオープン巻線モータ駆動装置とを備える冷凍サイクル装置。
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