JP3585728B2

JP3585728B2 - Compressor control device

Info

Publication number: JP3585728B2
Application number: JP07043998A
Authority: JP
Inventors: 光徳堺; 博明市川
Original assignee: Makita Corp
Current assignee: Makita Corp
Priority date: 1998-03-19
Filing date: 1998-03-19
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2018-03-19
Also published as: JP2000192888A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エアコンプレッサ等を制御するコンプレッサ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、可搬式のエアコンプレッサ等では、駆動用の電動機として単相誘導電動機が用いられている。
このような可搬式のエアコンプレッサ等は、商用電源のコンセント等から離れた場所に設置されることが多い。この場合には、商用電源のコンセント等とエアコンプレッサとの間に接続される電源コードが長くなり、電源コードによる電圧降下が大きくなる。一方、電源コードが長くなっても周波数は変化しない。このため、エアコンプレッサを駆動する単相誘導電動機には、周波数は定格周波数であるが電圧は定格電圧より低い交流電源が接続されることになる。例えば、定格が１００Ｖ／６０ＨＺの単相誘導電動機に８０Ｖ／６０ＨＺの交流電源が印加される場合もある。
ところで、周波数は定格周波数であるが電圧が定格電圧より低い交流電源が単相誘導電動機に接続されると、単相誘導電動機の出力トルクが低下するため、単相誘導電動機の出力トルクと負荷トルクが等しくなるように交流電源から単相誘導電動機に供給される電流が増加し、交流電源の電流容量をオーバーし、さらに電圧が低下する。この電圧低下が大きい場合には、負荷トルクが単相誘導電動機の停動トルクを上回り、コンプレッサが運転停止することもある。このため、従来は、電源ケーブルによる電圧降下が最大の場合でも十分なトルクを発生できる単相誘導電動機を用いている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電源ケーブルによる電圧降下が最大の場合でも十分なトルクを発生できる単相誘導電動機は、大型で、重量が重く、搬送作業等が困難である。
また、タンク内の圧力が低い場合等の負荷トルクが小さい場合においても単相誘導電動機に定格周波数の交流電源を供給しているため、出力トルクに余裕があり単相誘導電動機が有効に利用されていない。
また、単相誘導電動機を用いたエアコンプレッサでは、５０ＨＺ地域と６０ＨＺ地域等のように電源の周波数が異なると、回転数が異なり、同じ出力を発生させるためには使用周波数毎に機械設計を行う必要がある。
【０００４】
本出願人は、前記問題点を解決するために種々検討した結果、同じトルクで同出力の単相誘導電動機と多相交流電動機では多相交流電動機の方が単相誘導電動機に比べて小型、軽量、安価であること、多相交流電動機の出力トルク、回転速度は多相交流電動機に供給する交流電源の電圧、周波数を変えることによって変更できること、周波数変換装置を用いれば任意の周波数の交流電源を出力できるという知見に基づき、多相交流電動機と周波数変換装置を組み合わせることによって電源の周波数が異なる場合や電源ケーブル等によって電圧降下が発生した場合でも最適な効率でコンプレッサを運転することができることを見出した。
そこで、本発明の課題は、小型、軽量で、最適な効率でコンプレッサを運転することができるコンプレッサ制御装置を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記した課題は、以下の各請求項によって解決される。
請求項１に記載のコンプレッサ制御装置は、コンプレッサを駆動する多相交流電動機と、入力電源から供給された交流電力を異なる周波数の交流電力に変換して前記多相交流電動機に供給する電源装置とを有しており、前記電源装置は、前記多相交流電動機がほぼ定出力で運転可能なように、前記コンプレッサにより供給される流体の圧力に基づいて前記周波数を設定するとともに、前記入力電源からその電源装置に供給される電流が設定電流を越えないように、前記設定された周波数を補正可能に構成されていることを特徴とする。
請求項１に記載のコンプレッサ制御装置を用いれば、小型、軽量で、最適な効率でコンプレッサを運転することができる。
請求項２の発明は、運転モードを設定する運転モード設定手段を備え、前記電源装置は、前記流体の圧力に基づいた周波数を運転モード毎に設定可能に構成されている。これによって、意識的に入力電流を減らすことができ、他の電気機器等との併用が可能となる。また、コンプレッサ運転時の騒音を減少させることができる。
請求項３の発明は、コンプレッサを駆動する多相交流電動機と、入力電源から供給された交流電力を異なる周波数及び電圧の交流電力に変換して前記多相交流電動機に供給する電源装置とを有しており、前記電源装置は、前記多相交流電動機がほぼ定出力で運転可能なように、前記コンプレッサにより供給される流体の圧力に基づいて前記周波数及び電圧を設定するとともに、前記入力電源からその電源装置に供給される電流が設定電流を越えないように、前記設定された周波数及び電圧を補正可能に構成されている。
請求項３に記載のコンプレッサ制御装置によっても、小型、軽量で、最適な効率でコンプレッサを運転することができる。
請求項４の発明は、運転モードを設定する運転モード設定手段を備え、前記電源装置は、前記流体の圧力に基づいた周波数及び電圧を運転モード毎に設定可能に構成されている。これによって、意識的に入力電流を減らすことができ、他の電気機器等との併用が可能となる。また、コンプレッサ運転時の騒音を減少させることができる。
請求項５の発明によれば、電源装置は、コンプレッサにより供給される流体の圧力が上昇するにつれて、前記周波数を低下させる。
請求項６の発明によれば、電源装置は、前記入力電源からその電源装置に供給される電圧が低下するにつれて、前記周波数を低下させる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
図１は、本発明のコンプレッサ制御装置をエアコンプレッサに適用した場合の概略構成図である。
商用電源のコンセントから出力される商用電圧（１００Ｖ、２００Ｖ等）及び商用周波数（５０ＨＺ、６０ＨＺ等）を有する交流電源等は、電源ケーブルを介して本発明のコンプレッサ制御装置に入力される（以下、コンプレッサ制御装置に入力される電源を「入力電源」という）。
入力電源は、メインスイッチ１、ノイズフィルタ２を介してコンバータ３に供給される。コンバータ３は、例えば整流回路と昇圧回路により構成され、入力電源を３相交流誘導電動機６の定格電圧より高い電圧を有する直流電源に変換する。
コンバータ３から出力される直流電源は、平滑回路４を介してインバータ（周波数変換回路）５に供給される。インバータ５は、入力された直流電源を３相交流電源に変換する。
インバータ５から出力される３相交流電源は、エアコンプレッサを駆動する３相誘導電動機６に供給される。
なお、エアコンプレッサが駆動されると、圧縮された空気がエアタンク等に供給される。
【０００７】
制御回路１０は、処理回路（ＣＰＵ）１１、入力回路１２、出力回路１３等により構成されている。入力回路１２には、圧力センサ２１からのタンク内圧力検出信号、入力電流検出回路２２からの電流検出信号、直流電圧検出回路２３及び入力電圧検出回路２４からの電圧検出信号、インバータ５からの異常信号（スイッチング素子の短絡信号、過熱信号等）、３相誘導電動機６からの異常信号（過熱信号等）等が入力される。
電流検出回路２２は、入力電源から供給される電流（以下、「入力電流」という）が設定電流（例えば、商用電源コンセントの定格電流）を越えないようにインバータ５から出力される３相交流電源の周波数及び電圧を制御するために設けられている。
直流電圧検出回路２３は、インバータ５から出力される３相交流電源の電圧と周波数を制御することによって３相誘導電動機６の回転磁界の強さを調整する際、インバータ５から出力される３相交流電源の電圧を所定電圧に制御するために設けられている。
入力電圧検出回路２４は、入力電源の電圧を検出するために設けられている。
切換スイッチ等により構成される運転モード設定手段２５は、エアコンプレッサの運転モードを、例えば通常運転モードあるいは低入力（低騒音）モードに設定するために設けられている。
処理回路１１は、入力回路１２からの入力信号及び運転モード設定手段２５からの運転モード設定信号等に基づいて周波数指令値及び電圧指令値を設定し、インバータ５から出力される交流電源の周波数及び電圧がそれぞれ周波数指令値及び電圧指令値となるように出力回路１３を介してインバータ５に出力する。なお、インバータ制御回路をインバータ５に内蔵させ、処理回路１１から周波数指令値及び電圧指令値をインバータ制御回路に出力するようにしてもよい。
コンバータ３、平滑回路４、インバータ５、制御回路１０等によって本願発明の電源装置が構成されている。
【０００８】
本実施の形態では、まずタンク内圧力Ｐに基づいて周波数指令値ｆを設定する。タンク内圧力Ｐと周波数指令値ｆとの関係の一例を、入力電源の電圧が定格電圧である場合について図２に示す。図２では、通常運転モード時及び低入力（低騒音）モード時におけるタンク内圧力Ｐと周波数指令値ｆとの関係を示している。
タンク内圧力Ｐが上昇して上限圧力ＰＵに近づき、エアコンプレッサの運転を停止する直前における３相誘導電動機６の出力を定格出力とした場合、タンク内圧力Ｐが上限圧力ＰＵより低い（負荷トルクが小さい）時も上限圧力ＰＵに近い時（負荷トルクが大きい）と同じ周波数及び同じ電圧の交流電源を供給すると、３相誘導電動機６の電流が低下して出力が定格未満となり、最適な効率での運転状態ではなくなる。そこで、タンク内圧力Ｐが低い時には、３相誘導電動機６に供給する交流電源の周波数をタンク内圧力Ｐが上限圧力ＰＵに近い時の周波数より上昇させ、タンク内圧力に関わらず３相誘導電動機６を定出力運転させる。この時、入力電源の電圧が定格電圧で一定であれば、３相誘導電動機に供給する交流電源の周波数及び電圧を変化させても入力電流はほぼ一定である。
【０００９】
図２では、通常運転モード時には、タンク内圧力Ｐがゼロの場合は周波数指令値ｆをｆ２とし、タンク内圧力Ｐが上昇するに従って周波数指令値ｆをｆ２から徐々に減少させ、上限圧力ＰＵに達する直前の周波数指令値ｆを定格周波数ｆ１とし、上限圧力ＰＵに達すると周波数指令値ｆをゼロとしている。
また、低入力（低騒音）モード時には、タンク内圧力Ｐがゼロの場合は周波数指令値ｆをｆ５とし、タンク内圧力Ｐが上昇するに従って周波数指令値ｆをｆ５から徐々に減少させ、上限圧力ＰＵに達する直前の周波数指令値ｆをｆ４とし、上限圧力ＰＵに達すると周波数指令値ｆをゼロとしている。この低入力（低騒音）モード時には、通常運転モード時に比べてタンク内圧力Ｐに応じた周波数指令値ｆを小さく設定しているため、３相誘導電動機６の回転数が抑えられ、入力電流を低くすることができる。これにより、入力電源の余裕率が増加し、またコンプレッサ運転時の回転騒音が小さくなる。
なお、図２に示した再運転開始圧力ＰＲは、タンク内圧力Ｐが上限圧力ＰＵに達する等によってコンプレッサの運転が停止した後、コンプレッサの再運転を開始する時のタンク内圧力である。
【００１０】
以上のようにして３相誘導電動機６を定出力で運転させる際、入力電源の電圧がほぼ定格電圧ＶＲである場合は問題はない。しかしながら、電源ケーブルによる電圧降下等によって入力電源の電圧が定格電圧ＶＲより低下すると、３相誘導電動機６のトルクが小さくなるため、定格電圧ＶＲからの低下分に応じて入力電流が増加する。この入力電流が入力電源の定格電流を越えると、入力電源のさらなる電圧低下、ブレーカ遮断等の障害が発生する。
入力電源の電圧が低下しても入力電流が設定電流を越えないようにするには、周波数指令値を補正する必要がある。
【００１１】
入力電源の電圧が定格電圧より低下した時の周波数指令値ｆの補正方法の一例を図３に示す。
入力電源の電圧Ｖが定格電圧ＶＲより高い時には、定格出力で運転させるために、周波数指令値ｆの補正を行わず一定とする。例えば、タンク内圧力Ｐがゼロの場合には、図２に示した周波数指令値ｆ２（通常運転モード時）あるいはｆ５（低入力モード時）を上限周波数ｆＵ１とし、タンク内圧力Ｐが上限圧力ＰＵ直前の場合には、図２に示した周波数指令値ｆ１（通常運単モード時）あるいはｆ４（低入力モード時）を上限周波数ｆＵ２とする。
入力電源の電圧Ｖが定格電圧ＶＲより低い時には、入力電流が設定電流を越えないように周波数指令値ｆの補正を行う。図３では、タンク内圧力Ｐがゼロの場合には、入力電源の電圧Ｖが定格電圧ＶＲより低下するに従って周波数指令値ｆを上限周波数ｆＵ１から徐々に低下させ、コンプレッサを運転可能な下限電圧ＶＬに達する直前で下限周波数ｆＬ１とし、下限電圧ＶＬに達するとゼロとしている。タンク内圧力Ｐが上限圧力ＰＵ直前の場合には、入力電源の電圧Ｖが定格電圧ＶＲより低下するに従って周波数指令値ｆを上限周波数ｆＵ２から徐々に低下させ、下限電圧ＶＬに達する直前で下限周波数ｆＬ２とし、下限電圧ＶＬに達するとゼロとしている。
入力電源の電圧Ｖに対する周波数指令値の補正量や補正後の周波数指令値等は、タンク内圧力毎に予め求めておき、マップ形式や数式等の形で処理回路１１内に入力しておくのが好ましい。
【００１２】
以上は、入力電源の電圧に応じて周波数指令値ｆを補正する場合を説明したが、入力電流に応じて周波数指令値ｆを補正することもできる。
例えば、入力電流と設定電流（定格電流等）を比較し、入力電流が設定電流を越えると周波数指令値ｆを低下させる。また、入力電流が設定電流を下回ると、周波数指令値を上昇させる、つまり、周波数指令値ｆを操作することで、入力電流のフィードバック制御を行う。そして、周波数指令値ｆを下限周波数、例えばタンク内圧力がゼロの場合はｆＬ１、タンク内圧力が上限圧力ＰＵ直前の場合はｆＬ２（図３参照）まで低下させても入力電流が設定電流を越える時には、指令周波数をゼロとしてコンプレッサの運転を停止する。
【００１３】
次に、本実施の形態の動作を説明する。
処理回路１１は、圧力センサ２１によりタンク内圧力Ｐを検出し、タンク内圧力Ｐに基づいて周波数指令値ｆ及び電圧指令値ｖを設定する。例えば、運転モード設定手段２５に設定されている運転モードを判別し、図２に示したタンク内圧力Ｐに対する周波数指令値ｆの関係に基づいてタンク内圧力Ｐに応じた周波数指令値ｆを設定する。また、周波数指令値ｆに対応した電圧指令値ｖを設定する。そして、インバータ５から出力される交流電源の周波数及び電圧が周波数指令値ｆ及び電圧指令値ｖとなるように制御信号を出力回路１３を介してインバータ５に出力する。インバータ５に入力される直流電源の電圧は入力電源の電圧等に応じて変化することがあるため、処理回路１１は、直流電圧検出回路２３によってインバータ５に入力される直流電源の電圧を検出し、電圧検出値と電圧指令値とに基づいて制御信号をインバータ５に出力する。
インバータ５の制御方法は、ＰＷＭ（パルス幅変調制御）等種々の方法が可能である。
【００１４】
また、処理回路１１は、入力電流検出回路２２により検出した入力電流が設定電流を越えているか否かを判断し、入力電流が設定電流を越えた時にはタンク内圧力Ｐに基づいて設定した周波数指令値ｆ及び電圧指令値ｖを減少させる補正を行う。例えば、図３に示した入力電源の電圧Ｖに対する周波数指令値の補正量の関係に基づいて周波数指令値ｆを補正する。また、補正後の周波数指令値ｆに対応した最適な補正後の電圧指令値ｖを決める。そして、インバータ５から出力される交流電源の周波数及び電圧がそれぞれ補正後の周波数及び補正後の電圧となるように制御信号を出力回路１３を介してインバータ５に出力する。
周波数指令値がタンク内圧力に対応する下限周波数まで低下しても入力電流が設定電流以下にならない時には、インバータを停止させる。
【００１５】
以上の実施の形態では、電源装置を商用電源等の交流電源を入力電源として入力する昇圧型のコンバータ及び可変周波数／可変電圧型のインバータ等により構成したが、電源装置の構成は種々変更可能である。例えば、コンバータとして非昇圧型のコンバータを用いる、コンバータとして非昇圧型のコンバータを用いるとともにインバータとして可変周波数型のインバータを用いる、直流電源を入力電源として入力する可変周波数型のインバータを用いる等。
また、設定電流を任意の値に設定可能な電流設定手段を設けてもよい。設定電流を低下させることによって、入力電源の他の機器が使用可能な電流容量を増加させることができる。
またコンプレッサを駆動する駆動電動機として３相誘導電動機を用いたが、駆動電動機としては３相同期電動機等を用いることもでき、さらに相数は３相に限定されない。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によると、小型、軽量、かつ最適な効率でコンプレッサを運転することができ、電源事情の悪い環境下でも運転が可能である。また、意識的に入力電流を減少させて、他の機器との併用を可能できるとともに、運転時の騒音を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のコンプレッサ制御装置の概略構成図である。
【図２】タンク内圧力と周波数指令値との関係を示す図である。
【図３】入力電源の電圧と周波数指令値の補正量との関係を示す図である。
【符号の説明】
３コンバータ
５インバータ
６三相誘導電動機
１０制御回路
１１ＣＰＵ（処理回路）
２２入力電流検出回路
２３直流電圧検出回路
２４入力電圧検出回路
２５モード切換スイッチ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a compressor control device that controls an air compressor and the like.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a single-phase induction motor has been used as a driving motor in a portable air compressor or the like.
Such a portable air compressor or the like is often installed in a place away from an outlet of a commercial power supply or the like. In this case, the power cord connected between the outlet of the commercial power supply or the like and the air compressor becomes longer, and the voltage drop due to the power cord becomes larger. On the other hand, the frequency does not change even if the power cord becomes longer. For this reason, an AC power supply whose frequency is the rated frequency but whose voltage is lower than the rated voltage is connected to the single-phase induction motor that drives the air compressor. For example, an AC power supply of 80 V / 60 HZ may be applied to a single-phase induction motor having a rating of 100 V / 60 HZ.
By the way, when an AC power supply whose frequency is the rated frequency but the voltage is lower than the rated voltage is connected to the single-phase induction motor, the output torque of the single-phase induction motor decreases, so that the output torque and the load torque of the single-phase induction motor are reduced. The current supplied from the AC power supply to the single-phase induction motor increases so that the AC power becomes equal, the current capacity of the AC power supply is exceeded, and the voltage further decreases. If the voltage drop is large, the load torque exceeds the stop torque of the single-phase induction motor, and the compressor may stop operating. For this reason, conventionally, a single-phase induction motor that can generate a sufficient torque even when the voltage drop due to the power cable is the largest is used.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, a single-phase induction motor that can generate sufficient torque even when the voltage drop due to the power cable is the largest is large, heavy, and difficult to carry out.
In addition, even when the load torque is low, such as when the pressure in the tank is low, the AC power of the rated frequency is supplied to the single-phase induction motor, so there is ample output torque and the single-phase induction motor can be used effectively. Not.
Also, in an air compressor using a single-phase induction motor, if the frequency of the power supply is different, such as in the 50HZ area and the 60HZ area, the number of revolutions will be different, and in order to generate the same output, mechanical design is performed for each frequency used. There is a need.
[0004]
The present applicant has conducted various studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, among the single-phase induction motor and the polyphase AC motor having the same torque and the same output, the polyphase AC motor is smaller in size than the single-phase induction motor. Lightweight and inexpensive, output torque and rotation speed of the polyphase AC motor can be changed by changing the voltage and frequency of the AC power supply supplied to the polyphase AC motor. Based on the knowledge that a compressor can be operated with optimum efficiency even when the frequency of the power supply is different or when a voltage drop occurs due to a power cable, etc. by combining a polyphase AC motor and a frequency converter. I found it.
Therefore, an object of the present invention is to provide a compressor control device that is small, lightweight, and can operate a compressor with optimal efficiency.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The above-mentioned problem is solved by the following claims.
The compressor control device according to claim 1, further comprising : a polyphase AC motor that drives a compressor; and a power supply device that converts AC power supplied from an input power supply into AC power having a different frequency and supplies the AC power to the polyphase AC motor. The power supply device sets the frequency based on the pressure of the fluid supplied by the compressor , so that the multi-phase AC motor can be operated at a substantially constant output, and the input power supply The set frequency can be corrected so that the current supplied to the power supply device does not exceed the set current.
By using the compressor control device according to the first aspect, the compressor can be operated with small size, light weight, and optimal efficiency.
The invention according to claim 2 includes operation mode setting means for setting an operation mode, and the power supply device is configured to be able to set a frequency based on the pressure of the fluid for each operation mode . As a result, the input current can be intentionally reduced, and it can be used in combination with other electric devices and the like. Also, noise during compressor operation can be reduced.
The invention according to claim 3 has a polyphase AC motor that drives a compressor, and a power supply device that converts AC power supplied from an input power source into AC power having a different frequency and voltage and supplies the AC power to the polyphase AC motor. The power supply device sets the frequency and the voltage based on the pressure of the fluid supplied by the compressor so that the multi-phase AC motor can be operated at a substantially constant output. The set frequency and voltage can be corrected so that the current supplied to the power supply does not exceed the set current .
By compressor control device according to claim 3, small, lightweight, it is possible to operate the compressor at optimum efficiency.
The invention according to claim 4 includes an operation mode setting means for setting an operation mode, and the power supply device is configured to be able to set a frequency and a voltage based on the pressure of the fluid for each operation mode . As a result, the input current can be intentionally reduced, and it can be used in combination with other electric devices and the like. Also, noise during compressor operation can be reduced.
According to the invention of claim 5, the power supply device reduces the frequency as the pressure of the fluid supplied by the compressor increases.
According to the invention of claim 6, the power supply device reduces the frequency as the voltage supplied from the input power supply to the power supply device decreases.
[0006]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram when the compressor control device of the present invention is applied to an air compressor.
An AC power supply having a commercial voltage (100 V, 200 V, etc.) and a commercial frequency (50 HZ, 60 HZ, etc.) output from an outlet of the commercial power supply is input to the compressor control device of the present invention via a power cable (hereinafter, referred to as a “commercial power supply”) The power input to the compressor control device is referred to as “input power”.
Input power is supplied to the converter 3 via the main switch 1 and the noise filter 2. Converter 3 is composed of, for example, a rectifier circuit and a booster circuit, and converts the input power to a DC power having a voltage higher than the rated voltage of three-phase AC induction motor 6.
The DC power output from the converter 3 is supplied to an inverter (frequency conversion circuit) 5 via a smoothing circuit 4. Inverter 5 converts the input DC power into a three-phase AC power.
The three-phase AC power output from the inverter 5 is supplied to a three-phase induction motor 6 that drives an air compressor.
When the air compressor is driven, compressed air is supplied to an air tank or the like.
[0007]
The control circuit 10 includes a processing circuit (CPU) 11, an input circuit 12, an output circuit 13, and the like. The input circuit 12 includes a tank pressure detection signal from the pressure sensor 21, a current detection signal from the input current detection circuit 22, a voltage detection signal from the DC voltage detection circuit 23 and the input voltage detection circuit 24, and an abnormality from the inverter 5. A signal (a short-circuit signal of a switching element, an overheat signal, etc.), an abnormal signal (an overheat signal, etc.) from the three-phase induction motor 6 and the like are input.
The current detection circuit 22 controls the three-phase AC power output from the inverter 5 so that the current supplied from the input power supply (hereinafter referred to as “input current”) does not exceed a set current (for example, the rated current of a commercial power outlet). Is provided to control the frequency and voltage.
When adjusting the strength of the rotating magnetic field of the three-phase induction motor 6 by controlling the voltage and frequency of the three-phase AC power output from the inverter 5, the DC voltage detection circuit 23 controls the three-phase output from the inverter 5. It is provided to control the voltage of the AC power supply to a predetermined voltage.
The input voltage detection circuit 24 is provided for detecting a voltage of an input power supply.
The operation mode setting means 25 constituted by a changeover switch or the like is provided for setting the operation mode of the air compressor to, for example, a normal operation mode or a low input (low noise) mode.
The processing circuit 11 sets a frequency command value and a voltage command value based on an input signal from the input circuit 12, an operation mode setting signal from the operation mode setting means 25, and the like. The voltage is output to the inverter 5 via the output circuit 13 so that the voltage becomes the frequency command value and the voltage command value, respectively. Note that the inverter control circuit may be built in the inverter 5 and the processing circuit 11 may output the frequency command value and the voltage command value to the inverter control circuit.
The converter 3, the smoothing circuit 4, the inverter 5, the control circuit 10, and the like constitute the power supply device of the present invention.
[0008]
In the present embodiment, first, the frequency command value f is set based on the tank pressure P. FIG. 2 shows an example of the relationship between the tank internal pressure P and the frequency command value f when the voltage of the input power supply is the rated voltage. FIG. 2 shows the relationship between the tank internal pressure P and the frequency command value f in the normal operation mode and the low input (low noise) mode.
When the pressure P in the tank rises and approaches the upper limit pressure PU and the output of the three-phase induction motor 6 immediately before the operation of the air compressor is stopped is the rated output, the tank pressure P is lower than the upper limit pressure PU (load torque When the AC power is supplied at the same frequency and the same voltage as when the pressure is close to the upper limit pressure PU (when the load torque is large) when the power is close to the upper limit pressure PU, the current of the three-phase induction motor 6 decreases and the output becomes less than the rated value, and the optimum efficiency It is no longer in the driving state. Therefore, when the pressure P in the tank is low, the frequency of the AC power supplied to the three-phase induction motor 6 is increased from the frequency when the pressure P in the tank is close to the upper limit pressure PU. 6 is operated at a constant output. At this time, if the voltage of the input power supply is constant at the rated voltage, the input current is substantially constant even if the frequency and voltage of the AC power supply supplied to the three-phase induction motor are changed.
[0009]
In FIG. 2, in the normal operation mode, when the tank pressure P is zero, the frequency command value f is set to f2, and as the tank pressure P increases, the frequency command value f is gradually decreased from f2, and is set to the upper limit pressure PU. The frequency command value f immediately before reaching is set to the rated frequency f1, and when reaching the upper limit pressure PU, the frequency command value f is set to zero.
In the low input (low noise) mode, when the tank pressure P is zero, the frequency command value f is set to f5. As the tank pressure P increases, the frequency command value f is gradually decreased from f5, and the upper limit pressure is set. The frequency command value f immediately before reaching PU is set to f4, and when reaching the upper limit pressure PU, the frequency command value f is set to zero. In the low input (low noise) mode, the frequency command value f corresponding to the tank pressure P is set smaller than in the normal operation mode, so that the rotation speed of the three-phase induction motor 6 is suppressed, and the input current is reduced. Can be lower. As a result, the margin of the input power supply increases, and the rotational noise during compressor operation decreases.
Note that the restart pressure PR shown in FIG. 2 is the pressure in the tank when the compressor restarts after the compressor operation is stopped due to the tank pressure P reaching the upper limit pressure PU or the like.
[0010]
When the three-phase induction motor 6 is operated at a constant output as described above, there is no problem if the voltage of the input power supply is almost the rated voltage VR. However, if the voltage of the input power supply falls below the rated voltage VR due to a voltage drop or the like caused by the power cable, the torque of the three-phase induction motor 6 decreases, and the input current increases in accordance with the decrease from the rated voltage VR. If the input current exceeds the rated current of the input power supply, a failure such as a further voltage drop of the input power supply or breaker cutoff occurs.
In order to prevent the input current from exceeding the set current even when the voltage of the input power supply decreases, it is necessary to correct the frequency command value.
[0011]
FIG. 3 shows an example of a method of correcting the frequency command value f when the voltage of the input power supply drops below the rated voltage.
When the voltage V of the input power supply is higher than the rated voltage VR, the operation is performed at the rated output, and the frequency command value f is kept constant without correction. For example, when the tank pressure P is zero, the frequency command value f2 (in the normal operation mode) or f5 (in the low input mode) shown in FIG. 2 is set as the upper limit frequency fU1, and the tank pressure P is set as the upper limit pressure PU. In the case immediately before, the frequency command value f1 (in the normal operation mode) or f4 (in the low input mode) shown in FIG. 2 is set as the upper limit frequency fU2.
When the voltage V of the input power supply is lower than the rated voltage VR, the frequency command value f is corrected so that the input current does not exceed the set current. In FIG. 3, when the pressure P in the tank is zero, the frequency command value f is gradually decreased from the upper limit frequency fU1 as the voltage V of the input power source falls below the rated voltage VR, and the lower limit voltage VL at which the compressor can be operated. Immediately before reaching the lower limit voltage fL1, and zero when reaching the lower limit voltage VL. When the tank internal pressure P is immediately before the upper limit pressure PU, the frequency command value f is gradually reduced from the upper limit frequency fU2 as the voltage V of the input power supply becomes lower than the rated voltage VR. fL2, and zero when the voltage reaches the lower limit voltage VL.
The correction amount of the frequency command value with respect to the voltage V of the input power supply, the corrected frequency command value, and the like are obtained in advance for each tank pressure, and are input into the processing circuit 11 in the form of a map, a mathematical expression, or the like. Is preferred.
[0012]
The case where the frequency command value f is corrected according to the voltage of the input power supply has been described above. However, the frequency command value f can be corrected according to the input current.
For example, the input current is compared with a set current (such as a rated current), and when the input current exceeds the set current, the frequency command value f is reduced. Further, when the input current falls below the set current, the frequency command value is increased, that is, the feedback control of the input current is performed by operating the frequency command value f. The input current exceeds the set current even if the frequency command value f is lowered to the lower limit frequency, for example, fL1 when the tank pressure is zero, and to fL2 (see FIG. 3) when the tank pressure is immediately before the upper limit pressure PU. At times, the operation of the compressor is stopped with the command frequency set to zero.
[0013]
Next, the operation of the present embodiment will be described.
The processing circuit 11 detects the tank pressure P with the pressure sensor 21 and sets the frequency command value f and the voltage command value v based on the tank pressure P. For example, the operation mode set in the operation mode setting means 25 is determined, and the frequency command value f corresponding to the tank pressure P is set based on the relation of the frequency command value f to the tank pressure P shown in FIG. I do. Further, a voltage command value v corresponding to the frequency command value f is set. Then, a control signal is output to the inverter 5 via the output circuit 13 so that the frequency and voltage of the AC power supply output from the inverter 5 become the frequency command value f and the voltage command value v. Since the voltage of the DC power supply input to the inverter 5 may change according to the voltage of the input power supply or the like, the processing circuit 11 detects the voltage of the DC power supply input to the inverter 5 by the DC voltage detection circuit 23. , And outputs a control signal to the inverter 5 based on the voltage detection value and the voltage command value.
As a control method of the inverter 5, various methods such as PWM (pulse width modulation control) are possible.
[0014]
The processing circuit 11 determines whether the input current detected by the input current detection circuit 22 exceeds the set current, and when the input current exceeds the set current, the frequency command set based on the tank pressure P Correction for reducing the value f and the voltage command value v is performed. For example, the frequency command value f is corrected based on the relationship between the voltage V of the input power supply and the correction amount of the frequency command value shown in FIG. Further, an optimal corrected voltage command value v corresponding to the corrected frequency command value f is determined. Then, a control signal is output to the inverter 5 via the output circuit 13 so that the frequency and voltage of the AC power supply output from the inverter 5 become the corrected frequency and the corrected voltage, respectively.
If the input current does not fall below the set current even if the frequency command value drops to the lower limit frequency corresponding to the tank pressure, the inverter is stopped.
[0015]
In the above embodiments, the power supply device is configured by a boost converter that inputs an AC power supply such as a commercial power supply as an input power supply, a variable frequency / variable voltage type inverter, and the like. However, the configuration of the power supply device can be variously changed. is there. For example, a non-boost converter is used as the converter, a non-boost converter is used as the converter and a variable frequency inverter is used as the inverter, and a variable frequency inverter that inputs DC power as input power is used.
Further, a current setting unit that can set the set current to an arbitrary value may be provided. By reducing the set current, the current capacity that can be used by other devices of the input power supply can be increased.
Although a three-phase induction motor is used as a drive motor for driving the compressor, a three-phase synchronous motor or the like can be used as the drive motor, and the number of phases is not limited to three.
[0016]
【The invention's effect】
According to the present invention , the compressor can be operated with a small size, light weight , and optimal efficiency , and can be operated even in an environment where power supply conditions are poor. Also reduces consciously input current, we are possible to allow the combination with other devices, it is possible to reduce the noise during operation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a compressor control device of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a tank internal pressure and a frequency command value.
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between a voltage of an input power supply and a correction amount of a frequency command value.
[Explanation of symbols]
3 converter 5 inverter 6 three-phase induction motor 10 control circuit 11 CPU (processing circuit)
22 Input current detection circuit 23 DC voltage detection circuit 24 Input voltage detection circuit 25 Mode switch

Claims

A polyphase AC motor that drives the compressor,
A power supply device that converts AC power supplied from an input power supply into AC power of a different frequency and supplies the AC power to the polyphase AC motor,
The power supply device sets the frequency based on the pressure of the fluid supplied by the compressor so that the polyphase AC motor can be operated at a substantially constant output, and is supplied from the input power supply to the power supply device. A compressor configured to correct the set frequency so that the current does not exceed a set current.

The compressor control device according to claim 1,
An operation mode setting means for setting an operation mode is provided,
The compressor control device , wherein the power supply device is configured to be able to set a frequency based on a pressure of the fluid for each operation mode .

A polyphase AC motor that drives the compressor,
A power supply device that converts AC power supplied from an input power supply into AC power having a different frequency and voltage and supplies the AC power to the polyphase AC motor,
The power supply device sets the frequency and voltage based on the pressure of the fluid supplied by the compressor so that the polyphase AC motor can be operated at a substantially constant output, and from the input power supply to the power supply device. A compressor control device characterized in that the set frequency and voltage can be corrected so that the supplied current does not exceed the set current.

The compressor control device according to claim 3, wherein
An operation mode setting means for setting an operation mode is provided,
The compressor control device , wherein the power supply device is configured to be able to set a frequency and a voltage based on a pressure of the fluid for each operation mode .

A compressor control device according to any one of claims 1 to 4,
A compressor control device, wherein the power supply device decreases the frequency as the pressure of the fluid supplied by the compressor increases.

A compressor control device according to any one of claims 1 to 5,
The compressor control device, wherein the power supply device reduces the frequency as the voltage supplied from the input power supply to the power supply device decreases.