JP2556867B2 - Inverter device - Google Patents
Inverter deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、空気調和機等に用いられるモータ駆動用
のインバータ装置に関するものである。The present invention relates to an inverter device for driving a motor used in an air conditioner or the like.
第６図は例えば特開昭62−31393号公報に示された従
来のインバータ装置を示すブロック図である。図におい
て、１は商用交流電源、２はその交流を直流に変換する
コンバータ、３は変換された直流をスイッチングするス
イッチング素子、４は負荷であるモータ、５は直流電流
検出用の抵抗、６はその直流電流の平均値を検出する検
出器、７は上記直流電流が最小となる出力電圧を検出す
る最小化電圧検出器、８は制御回路、９はスイッチング
素子３にPWM（パルス幅変調）信号を出力するPWM信号発
生器である。FIG. 6 is a block diagram showing a conventional inverter device disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 62-31393. In the figure, 1 is a commercial AC power supply, 2 is a converter that converts the AC into DC, 3 is a switching element that switches the converted DC, 4 is a motor that is a load, 5 is a resistance for DC current detection, and 6 is Detector for detecting the average value of the direct current, 7 is a minimized voltage detector for detecting the output voltage at which the direct current is the minimum, 8 is a control circuit, 9 is a PWM (pulse width modulation) signal for the switching element 3. Is a PWM signal generator that outputs.
次に動作について説明する。商用交流電源１はコンバ
ータ２により直流電力に変換され、この直流電力は更に
スイッチング素子３により所望の周波数および電圧の交
流電力に変換される。そして、このスイッチング素子３
から出力される擬似交流電力によりモータ４が駆動され
る。この時、上記出力交流電力の周波数および電圧は制
御回路８により設定され、PWM信号発生器９はその設定
値に従ってPWM信号を発生し、スイッチング素子３をド
ライブする。Next, the operation will be described. The commercial AC power supply 1 is converted into DC power by the converter 2, and this DC power is further converted into AC power of a desired frequency and voltage by the switching element 3. And this switching element 3
The motor 4 is driven by the pseudo AC power output from the. At this time, the frequency and voltage of the output AC power are set by the control circuit 8, and the PWM signal generator 9 generates a PWM signal according to the set value and drives the switching element 3.
一方、コンバータ２の直流出力電流を検出するため、
コンバータ２の出力端に抵抗５が設けられており、この
抵抗５の両端には上述のように直流電流の平均値を検出
する検出器６が設けられ、コンバータ２から流れる直流
電流の平均値が検出される。この直流電流を検出するこ
とにより、コンバータ２の出力直流電力を検出すること
ができる。また、検出器６からの直流電流平均値信号は
最小化電圧検出器７に入力され、この最小化電圧検出器
７により、出力交流電力の周波数を一定にして電圧を変
化した場合に直流電流が最小になる電圧V1が検出され、
その最適な設定電圧でモータ４が駆動される。On the other hand, in order to detect the DC output current of the converter 2,
A resistor 5 is provided at the output end of the converter 2, and a detector 6 for detecting the average value of the direct current as described above is provided at both ends of the resistor 5 so that the average value of the direct current flowing from the converter 2 is To be detected. By detecting this DC current, the output DC power of the converter 2 can be detected. Further, the DC current average value signal from the detector 6 is input to the minimized voltage detector 7, and this minimized voltage detector 7 produces a DC current when the frequency of the output AC power is constant and the voltage is changed. The minimum voltage V 1 is detected,
The motor 4 is driven with the optimum set voltage.
すなわち、第７図はモータ４の特性を示したものであ
り、周波数一定で電圧を変化させた時の効率及び上述の
直流電力（直流電流）を示している。同一周波数におい
て電圧を変化させ、モータ効率の最高点を検出し、その
電圧V2でモータ４を運転するようにしている。That is, FIG. 7 shows the characteristics of the motor 4, and shows the efficiency and the above-mentioned DC power (DC current) when the voltage is changed at a constant frequency. The voltage is changed at the same frequency, the highest point of motor efficiency is detected, and the motor 4 is operated at the voltage V 2 .
従来のインバータ装置は以上のように構成されている
ので、最高効率点を検出するために負荷とは無関係に出
力電圧を変化させなければならず、制御が複雑で無駄な
動作が必要となり、応答もおそく、またコンバータの直
流電力によってモータ出力も変化するので、第７図のよ
うに直流電力の最小値がモータ効率最高点と異なること
があり、実際の効率最高点の検出が困難であるという問
題点があった。Since the conventional inverter device is configured as described above, it is necessary to change the output voltage regardless of the load in order to detect the maximum efficiency point, which requires complicated control and wasteful operation. In addition, since the motor output also changes depending on the DC power of the converter, the minimum value of DC power may differ from the motor efficiency maximum point as shown in Fig. 7, and it is difficult to detect the actual efficiency maximum point. There was a problem.
この発明は、上記のような問題点を解消する為になさ
れたもので、簡単な制御で無駄な動作がなく、常に最高
効率点でモータを運転できるインバータ装置を得ること
を目的とする。The present invention has been made in order to solve the above problems, and an object thereof is to obtain an inverter device capable of always operating a motor at the highest efficiency point with simple control without wasteful operation.
本願発明は、上記目的を達成するために、交流電源を
直流電源に変換し、その直流を再び交流に変換してモー
タを駆動するインバータ装置において、モータ駆動時の
力率を検出する力率検出器と、出力電圧と周波数のパタ
ーン及び任意の周波数毎に効率が最大となる力率値を予
め記憶するメモリを設け、そのメモリ内に記憶されてい
る力率値を基準値としその基準値と前記検出器により検
出され前記モータの巻線温度に応じて補正された力率値
を比較して、両者の差をとって、それが負であれば電圧
パラメータを上げ、正であれば電圧パラメータを下げ、
また両者の差が０であればそのパラメータで出力電圧を
制御することを特徴とするインバータ装置を提供しよう
とするものである。In order to achieve the above object, the present invention is a power factor detection for detecting a power factor at the time of driving a motor in an inverter device for converting a direct current power supply into an alternating current power supply and converting the direct current into an alternating current to drive a motor. And a memory that pre-stores the power factor value that maximizes the efficiency for each pattern and the output voltage and frequency pattern, and the power factor value stored in the memory is used as the reference value. The power factor values detected by the detector and corrected according to the winding temperature of the motor are compared, and the difference between the two is taken. If it is negative, the voltage parameter is increased, and if positive, the voltage parameter is increased. Lower,
Further, another object of the present invention is to provide an inverter device characterized in that if the difference between the two is 0, the output voltage is controlled by that parameter.
この発明のインバータ装置においては、メモリ上の最
適力率とモータ駆動時の検出力率が比較され、検出力率
が低ければ出力電圧が下がり、検出力率が高ければ出力
電圧が上がり、検出力率が最適力率に近づくように出力
電圧が制御される。In the inverter device of the present invention, the optimum power factor on the memory is compared with the detection power factor when driving the motor, and if the detection power factor is low, the output voltage decreases, and if the detection power factor is high, the output voltage increases and the detection power factor increases. The output voltage is controlled so that the factor approaches the optimum power factor.
以下、この発明の一実施例を図面について説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第１図はこの発明に係るインバータ装置の概略構成を
示すブロック図、図において、１は商用交流電源、２は
その交流を直流に変換するコンバータ、３はその直流を
再び交流に変換するスイッチング素子、４は負荷である
モータ、９はPWM信号発生器、10はモータ駆動時の力率
を検出する力率検出器、11はモータ４の巻線温度を検出
する温度検出器、12は基準電圧設定器、13は出力電圧補
正器、14は温度補正器、15は基準力率発生器、16は任意
の周波数で効率が最大となる力率を予め記憶しているメ
モリである。FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an inverter device according to the present invention, in which 1 is a commercial AC power supply, 2 is a converter for converting the AC into DC, and 3 is a switching element for converting the DC into AC again. 4 is a motor which is a load, 9 is a PWM signal generator, 10 is a power factor detector that detects the power factor when driving the motor, 11 is a temperature detector that detects the winding temperature of the motor 4, and 12 is a reference voltage. A setter, 13 is an output voltage corrector, 14 is a temperature corrector, 15 is a reference power factor generator, and 16 is a memory in which a power factor that maximizes efficiency at an arbitrary frequency is stored in advance.
次に動作について説明する。 Next, the operation will be described.
先ず第２図の特性図を用いて動作原理について説明す
る。First, the operating principle will be described with reference to the characteristic diagram of FIG.
第２図はモータ（誘導電動機）のすべりに対する効
率，力率の関係を示す特性図である。よく知られている
ように、すべりが小さい領域ではモータは誘導性負荷と
なり力率は低下し効率も低下する。逆にすべりの大きい
状態ではモータは抵抗性負荷となり力率は上がり効率も
下がる。すなわち、あるすべりの点で効率は最大とな
り、その点に対しすべりが小さくなっても大きくなって
も効率は低下する。また、このすべり点に対して力率値
は一義的に定まり、その点に対しすべりが小さくなれば
力率は低下し、すべりが大きくなれば力率は増加する。
従って、最高効率になる力率（最適力率）へ運転力率を
近づけることにより、簡単に最高効率点での運転が可能
となる。その際、最適力率と検出力率の大小関係だけで
電圧が変更できるため、従来のように電圧をある範囲で
上下させて最適点を検出するような無駄な動作が不要と
なる。また、第２図に示すようにすべりに対する効率，
力率は周波数特性をもっている。このため、任意の周波
数毎に最適力率値が記憶されている。FIG. 2 is a characteristic diagram showing the relationship between the slip and the efficiency of the motor (induction motor) and the power factor. As is well known, the motor becomes an inductive load in the region where the slip is small and the power factor and efficiency decrease. On the contrary, when the slip is large, the motor becomes a resistive load and the power factor increases and the efficiency decreases. That is, the efficiency becomes maximum at a certain slip point, and the efficiency decreases at that point even if the slip becomes smaller or larger. Further, the power factor value is uniquely determined with respect to this slip point, and if the slip is small with respect to that point, the power factor decreases, and if the slip is large, the power factor increases.
Therefore, by bringing the driving power factor close to the power factor (optimum power factor) that maximizes efficiency, it is possible to easily operate at the highest efficiency point. At that time, since the voltage can be changed only by the magnitude relationship between the optimum power factor and the detected power factor, there is no need for a wasteful operation of detecting the optimum point by raising and lowering the voltage within a certain range as in the conventional case. Also, as shown in FIG.
Power factor has a frequency characteristic. Therefore, the optimum power factor value is stored for each arbitrary frequency.
以上の原理に基づいて、本実施例の動作を説明する。 The operation of this embodiment will be described based on the above principle.
第１図の回路において、基準電圧設定器12は所望の周
波数ｆに対応した基準電圧ｖを出力し、基準力率発生器
15はその周波数ｆに対応した基準力率PFを出力する。こ
の時、第３図に示すような出力電圧と周波数のV/Fパタ
ーン及び最適力率パターンがメモリ上に記憶されてい
る。また、温度補正器14は温度検出器11の検出値により
上記基準力率PFを補正する。In the circuit of FIG. 1, the reference voltage setting unit 12 outputs the reference voltage v corresponding to the desired frequency f, and the reference power factor generator
15 outputs a reference power factor PF corresponding to the frequency f. At this time, the V / F pattern of the output voltage and the frequency and the optimum power factor pattern as shown in FIG. 3 are stored in the memory. Further, the temperature corrector 14 corrects the reference power factor PF based on the detection value of the temperature detector 11.
一方、力率検出器10は任意の１相の電圧波形，電流波
形よりモータ駆動時の力率PFを検出する。そして、基準
力率PFと検出力率PFを比較してその差分を出力電圧補正
器13へ入力し、出力電圧補正器13はその入力により上記
基準電圧ｖを補正してPWM信号発生器９へ出力する。On the other hand, the power factor detector 10 detects the power factor PF at the time of driving the motor from an arbitrary one-phase voltage waveform and current waveform. Then, the reference power factor PF and the detected power factor PF are compared, and the difference is input to the output voltage corrector 13, and the output voltage corrector 13 corrects the reference voltage v by the input to the PWM signal generator 9. Output.
PWM信号発生器９は、上記入力された設定周波数ｆと
電圧ｖに応じたPWM信号を発生し、スイッチング素子３
を駆動する。そして、所望の周波数及び最適電圧の交流
出力をモータ４に与える。The PWM signal generator 9 generates a PWM signal according to the input set frequency f and voltage v, and the switching element 3
Drive. Then, an AC output having a desired frequency and an optimum voltage is applied to the motor 4.
第４図は負荷トルク特性を示す図で、負荷トルクを変
化させた時の電圧一定制御の例と、本実施例を応用した
例を示している。電圧一定制御ではある１点においては
本実施例と同等であるが負荷トルクが大きくなるとすべ
りが増加し効率が低下する。他方、負荷トルクが小さく
なると逆にすべりが小さくなり効率が低下する。これに
対し本実施例では結果的に負荷に応じて電圧を変化させ
るため、負荷が大きい時は電圧を高くし効率の低下を防
ぎ、ストール限界を高くし、負荷の小さい時は電圧を下
げて効率の低下を防げ、騒音を低下させている。FIG. 4 is a diagram showing load torque characteristics, showing an example of constant voltage control when the load torque is changed, and an example to which this embodiment is applied. The voltage constant control is equivalent to that of the present embodiment at a certain point, but when the load torque increases, slippage increases and efficiency decreases. On the other hand, when the load torque becomes smaller, slippage becomes smaller and efficiency decreases. On the other hand, in this embodiment, since the voltage is changed according to the load as a result, the voltage is increased when the load is large to prevent the efficiency from decreasing, the stall limit is increased, and the voltage is decreased when the load is small. It prevents the decrease in efficiency and reduces the noise.
また上記実施例では、力率値で制御を行なっている
が、力率位相角で行なっても同じであり、同等の効果が
得られるのは言うまでもない。Further, in the above embodiment, the control is performed by the power factor value, but it is the same even if the power factor phase angle is used, and it goes without saying that the same effect can be obtained.
第５図は上述の動作を示すフローチャートである。先
ず、ステップ101で実際の力率を検出し、同時にステッ
プ102でその時の周波数での最適力率基準値をメモリか
らサーチして設定する。次に、ステップ103でこの設定
された基準値をモータの巻線温度に応じて補正し、ステ
ップ104でその補正された基準値と上記検出値を比較す
る。そして、その比較結果により電圧パラメータを下げ
たり（ステップ105）、上げたり（ステップ106）、また
両者の差分が０であればそのパラメータで出力電圧を制
御する（ステップ107）。FIG. 5 is a flowchart showing the above operation. First, at step 101, the actual power factor is detected, and at the same time, at step 102, the optimum power factor reference value at the frequency at that time is searched from the memory and set. Next, in step 103, the set reference value is corrected according to the winding temperature of the motor, and in step 104 the corrected reference value and the detected value are compared. Then, the voltage parameter is decreased (step 105) or increased (step 106) based on the comparison result, and if the difference between the two is 0, the output voltage is controlled by the parameter (step 107).
このように、周波数に応じた最適力率をメモリ上に有
し、検出力率との差分によって電圧を制御することによ
り、周波数にかかわらず負荷に応じた電圧でモータが運
転可能となり、かつ電圧補正パラメータを用いることに
より安定性の高い制御が行なえ、ストール限界が高く、
高効率，低騒音のシステムが得られる。特に空気調和機
等で騒音が問題になるのは周囲が静かになる夜間が多
く、この時外気温が低く負荷が軽くなるため、電圧を下
げる結果となり、大幅な低騒音化が実現できる。In this way, by having the optimum power factor according to frequency in the memory and controlling the voltage by the difference with the detected power factor, the motor can be operated at a voltage according to the load regardless of the frequency, and the voltage By using the correction parameters, highly stable control can be performed, the stall limit is high,
A system with high efficiency and low noise can be obtained. Especially in air conditioners and the like, noise is often a problem at night when the surroundings are quiet. At this time, the outside temperature is low and the load is light, so that the voltage is lowered and a significant noise reduction can be realized.
以上説明したように、この発明によれば、モータ駆動
時の検出力率を予めメモリに記憶されている力率の基準
値と比較して両者の差をとって、それが負であれば電圧
パラメータを上げ、正であれば電圧パラメータを下げ、
また両者の差が０であればそのパラメータで出力電圧を
制御するため、簡単な制御で無駄な動作もなく、常に最
高の効率点でモータを駆動することができるという効果
がある。As described above, according to the present invention, the detected power factor at the time of driving the motor is compared with the reference value of the power factor stored in the memory in advance, and the difference between the two is calculated. Increase the parameter, if positive, decrease the voltage parameter,
Further, if the difference between the two is 0, the output voltage is controlled by that parameter, so that there is an effect that the motor can be driven at the highest efficiency point with simple control without wasteful operation.
第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２図
はモータのすべりと効率及び力率の関係を示す特性図、
第３図はメモリに記憶されている基準力率と基準電圧の
パターン図、第４図はモータのトルクと効率及び電圧の
関係を示す特性図、第５図は第１図の回路動作を示すフ
ローチャート、第６図は従来例を示すブロック図、第７
図はモータの電圧に対する効率及びコンバータの直流電
力（電流）の関係を示す特性図である。 １……商用交流電源 ２……コンバータ ３……スイッチング素子 ４……モータ ９……PWM信号発生器 10……力率検出器 11……温度検出器 12……基準電圧設定器 13……出力電圧補正器 14……温度補正器 15……基準力率発生器 16……メモリ なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a characteristic diagram showing the relationship between motor slip and efficiency and power factor,
FIG. 3 is a pattern diagram of the reference power factor and reference voltage stored in the memory, FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between motor torque, efficiency and voltage, and FIG. 5 shows the circuit operation of FIG. Flow chart, FIG. 6 is a block diagram showing a conventional example, FIG.
The figure is a characteristic diagram showing the relationship between the efficiency of the motor and the DC power (current) of the converter. 1 ... Commercial AC power supply 2 ... Converter 3 ... Switching element 4 ... Motor 9 ... PWM signal generator 10 ... Power factor detector 11 ... Temperature detector 12 ... Reference voltage setter 13 ... Output Voltage compensator 14 …… Temperature compensator 15 …… Reference power factor generator 16 …… Memory In the figure, the same symbols indicate the same or corresponding parts.
Claims (1)
再び交流に変換してモータを駆動するインバータ装置に
おいて、モータ駆動時の力率を検出する力率検出器と、
出力電圧と周波数のパターン及び任意の周波数ごとに効
率が最大となる力率値を予め記憶するメモリを設け、そ
のメモリ内に記憶されている力率値を基準値としその基
準値と前記検出器により検出され前記モータの巻線温度
に応じて補正された力率値を比較して、両者の差をとっ
て、それが負であれば電圧パラメータを上げ、正であれ
ば電圧パラメータを下げ、また両者の差が０であればそ
のパラメータで出力電圧を制御することを特徴とするイ
ンバータ装置。1. An inverter device for converting a direct current power supply into a direct current power supply and converting the direct current into an alternating current to drive a motor, and a power factor detector for detecting a power factor when the motor is driven,
A memory for previously storing a pattern of output voltage and frequency and a power factor value that maximizes efficiency for each arbitrary frequency is provided, and the power factor value stored in the memory is used as a reference value and the reference value and the detector. By comparing the power factor values detected by the above and corrected according to the winding temperature of the motor, the difference between the two is taken, if it is negative, the voltage parameter is increased, and if it is positive, the voltage parameter is decreased, If the difference between the two is 0, the output voltage is controlled by that parameter.
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| JP62205908A JP2556867B2 (en) | 1987-08-19 | 1987-08-19 | Inverter device |
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| JPS6450792A JPS6450792A (en) | 1989-02-27 |
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ID=16514745
Family Applications (1)
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| JP62205908A Expired - Lifetime JP2556867B2 (en) | 1987-08-19 | 1987-08-19 | Inverter device |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| EXPY | Cancellation because of completion of term |