JP3785875B2 - centrifuge - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、遠心分離用ロータを駆動するモータの制御装置特にインバータ制御装置において、いわゆるDCリンク電圧を測定する平滑コンデンサ電圧センサの校正に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の遠心機用モータの制御装置は特開平7−246351号公報に記載のように、交流側はリアクトルを介し交流電源に接続され直流側は平滑コンデンサに接続される電源用双方向電力変換器と、交流側はモータに接続され直流側は平滑用コンデンサに接続されるモータ用双方向電力変換器を設け、モータの力行・電源回生運転に際し、力率改善制御回路に電源電圧波形と平滑コンデンサ電圧と電源電流波形をフィードバックし、力率改善用ICから出力されるPWM制御信号を基に、電源用双方向電力変換器のスイッチング素子をオン・オフさせ、遠心機用ロータを加速するためのモータ力行運転時は平滑コンデンサの充電電圧を電源電圧のピーク値よりも高い電圧に保つようにリアクトルと電源用双方向電力変換器を昇圧コンバータとして動作させ、ロータを減速させるためのモータの電力回生時に於いては平滑コンデンサの充電電圧は電源電圧のピーク値よりも高い電圧に調節しつつリアクトルと電源用双方向電力変換器を降圧コンバータとして動作させることにより、交流電源電流を力行、回生時とも高力率で高調波電流を低減させたものとしていた。
【0003】
図3の力率改善用ICのブロック機能図を用いて力率改善用IC13の動作を説明すると、直流基準電圧41と、平滑コンデンサ電圧センサ11から出力される平滑コンデンサの充電電圧フィードバック信号Vinを抵抗器40、42とフィルタコンデンサ43とオペアンプ44により誤差増幅し電圧誤差増幅信号Vfbを得る。電圧誤差増幅信号Vfbは乗算器45により電源電圧センサ9の信号出力である電源電圧フィードバック信号Vdetと乗算され、乗算器45は交流電源電流の基準信号Iinを出力する。交流電源電流の基準信号Iinと電源電流センサ10の信号出力である電源電流フィードバック信号Idetを抵抗器46、49コンデンサ47、48とオペアンプ50により誤差増幅し電流誤差増幅信号Ifbを得る。Ifbが抵抗器52、コンデンサ53からなる発振器51の鋸歯状波信号とPWM比較器54により比較され、力率改善用IC13のOut端子からPWM制御信号が出力される。すなわち、力率改善用IC13はVinと直流基準電圧41との誤差増幅作用によりVinと直流基準電圧41とが同電圧になる状態で平滑コンデンサの充電電圧を電源電圧のピーク値よりも高い所定の電圧に保ち、またIinとIdetとの誤差増幅作用によりIinとVdetは比例しているため電源電流を電源電圧波形と相似になるようなPWM制御を行うようになっていた。
【0004】
平滑コンデンサ電圧センサ11は、例えばアナログフォトカプラ等の絶縁型の電圧信号伝達器により構成される。 上記した力率改善用ICの平滑コンデンサの充電電圧を一定に保つ機能により平滑コンデンサの充電電圧は平滑コンデンサ電圧センサ11の出力信号Vinと直流基準電圧41とが同電圧になるように制御されるが、アナログフォトカプラは入力電圧に対する出力電圧の特性が個々にばらつき、平滑コンデンサの充電電圧に対するVinの大きさが個々の平滑コンデンサ電圧センサ11により異なるのでモータ運転時の平滑コンデンサの充電電圧も遠心機の機体によりばらつく。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来の遠心分離機用モータの制御装置は、モータ整定運転及び低速回転領域での加速等のモータ負荷が小となりモータの印可電圧を低下させるため平滑コンデンサの充電電圧を低い電圧に調整する場合に、平滑コンデンサの充電電圧が遠心機機体固有のばらつきにより高くなるとモータ印可電圧が高くなりモータ巻線の磁気飽和による無効電力の増加のためモータ効率が低下し、一方、平滑コンデンサの充電電圧が低いとモータ印可電圧も低くなりモータトルクが不足するためモータ印可電圧の最適化が図れない問題があった。
【0006】
本発明の目的は、上記問題を解消し、遠心機の運転時の平滑コンデンサの充電電圧の遠心機機体でのばらつきを排除し、モータの運転状態に従いモータ印可電圧の最適化を図るモータの制御装置を有する遠心分離機を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、交流電源を直流電源に変換し直流電源の電圧を制御する直流電力変換器と、直流電力変換器に接続され直流電源となる平滑コンデンサと、平滑コンデンサに接続されロータを回転駆動するモータの回転制御を行うモータ用双方向電力変換器と、交流電源から前記直流電力変換器への電力の供給をオン・オフする給電スイッチと、直流電力変換器を制御し平滑コンデンサの充電電圧を制御する制御回路と、制御回路に前記平滑コンデンサの充電電圧フィードバック信号を出力する平滑コンデンサ電圧センサと、平滑コンデンサの予め定められた所定の充電電圧を検出する直流電圧検出手段と、制御回路を制御する制御手段と、平滑コンデンサ電圧センサの出力電圧を把握する手段と、平滑コンデンサの充電電圧に対する平滑コンデンサ電圧センサの出力電圧の特性を記憶する記憶手段を設け、制御手段はモータ停止時に前記制御回路を制御し平滑コンデンサの充電電圧を調整し、直流電圧検出手段により平滑コンデンサの所定の充電電圧を検出し、平滑コンデンサの充電電圧に対する平滑コンデンサ電圧センサの出力電圧の特性を前記記憶手段に記憶し、モータの運転時は記憶手段に記憶された平滑コンデンサの充電電圧に対する平滑コンデンサ電圧センサの出力電圧の特性を基に制御回路を制御し、平滑コンデンサの充電電圧をモータの運転状況に従い調整することにより達成される。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明の具体的実施例を以下図面に基づき詳細に説明する。図1は本発明の具体的実施例となる遠心機用モータの制御装置のブロック回路図であり、1は交流側をリアクトル2と給電スイッチ7を介して交流電源8に接続し直流側を平滑コンデンサ4に接続する環流整流回路に該環流整流回路を構成する夫々の整流素子に逆方向並列にIGBT、FET等のスイッチング素子を接続した直流電力変換器となる電源用双方向電力変換器であり、3はロータ5を加速するための誘導モータ等のモータ6が力行運転する場合は平滑コンデンサ4の直流電源電力を交流電源電力に変換しモータ6を駆動し、ロータ5の減速によるモータ6が回生運転する場合は、回転するロータ5の力学的エネルギを帰還させるため、モータ6の交流電源電力を直流電源電力に変換し平滑コンデンサ4に回生電力を充電するモータ用双方向電力変換器(以下インバータと称す)である。12は電源用双方向電力変換器1を制御し平滑コンデンサ4の充電電圧を制御する制御回路となる力率改善制御回路であり、力率改善制御回路12の信号出力はフォトカプラ21を駆動し電源用双方向電力変換器1のスイッチング素子1u、1v、1x、1yをオン・オフする。力率改善制御回路12の動作により電源用双方向電力変換器1は、モータ6が力行運転する場合はリアクトル2と協同して交流電源8の電圧波形に相似な電源電流が流れるよう昇圧コンバータとして動作し平滑コンデンサ4を電源電圧より高い電圧に充電する順方向運転を行い、一方、モータ6が回生運転する場合はリアクトル2と協同して電圧波形に相似な電源電流が流れるよう降圧コンバータとして逆方向運転を行い、平滑コンデンサ4の充電電圧が電源電圧より高い電圧で保持するように動作する。10は交流電源8を流れる交流電源電流を力率改善制御回路12にフィードバックするためのホールカレントセンサ等による電源電流センサ(以下Iセンサと称す)であり、9は絶縁トランス等により構成される電源電圧センサ(以下Vセンサと称す)であり、その信号出力である交流電源8の電源電圧フィードバック信号Vdetは力率改善制御回路12内の力率改善用IC13に入力される。18は力率改善制御回路12を制御する制御手段となるCPUであり、 23は力率改善制御回路12内で平滑コンデンサ電圧センサ11(以下CVセンサと称す)が出力する平滑コンデンサの充電電圧フィードバック信号の電圧を調整し平滑コンデンサの充電電圧を制御する例えばデジタル値を入力することでデジタル値に応じた分圧抵抗値の設定が行える、アナログ・デバイセズ(株)製AD8402のようなデジタルポテンショメータであり、24は平滑コンデンサ電圧センサ11の出力電圧を把握する手段となるCPU18内蔵のA/D変換器である。CVセンサ11の信号出力はデジタルポテンショメータ23とA/D変換器24に入力され、CPU18はデジタルポテンショメータ23の分圧抵抗比を設定するデジタル値をP1ポートから出力し、デジタルポテンショメータ23はCVセンサ11の信号出力を該デジタル値の入力に応じ分圧することで力率改善用IC13への平滑コンデンサ電圧フィードバック信号の電圧を変更し平滑コンデンサ4の充電電圧を制御する。22は平滑コンデンサのあらかじめ定められた所定の充電電圧を検出する直流電圧検出手段であり、その出力信号はCPU18のP4ポートに入力される。25は平滑コンデンサ4の充電電圧に対するCVセンサ11の出力電圧の特性を記憶する記憶手段となるE2PROM又はフラッシュメモリ等のBUSを介しデータ書き換え可能な不揮発性メモリである。17はアナログスイッチであり、上記した電源用双方向電力変換器1の順方向運転、逆方向運転が力率改善用ICの同一の制御作用により行えるよう、Iセンサ10の信号出力は、力率改善用IC13へ入力される電源電流フィードバック信号Idetとして減衰器16により信号の大きさの切換選択ができ、デジタルポテンショメータ23の信号出力は、力率改善用IC13へ入力される平滑コンデンサ電圧フィードバック信号Vinとして差動増幅器15により基準電圧からの引算信号との切換選択が可能となるように設けてあり、CPU18のP2ポート出力により切換が行われる。14は交流電源8の正・負のサイクル状態を検出し論理信号を出力する電源の正・負サイクル検出器であり、19はCPU18のP3ポート出力により電源正・負サイクル検出器14の論理信号出力を基に電源用双方向電力変換器1のスイッチング素子1u、1v、1x、1yのオン・オフパターンを切り換えるパターン切換器である。力率改善用IC13はVdet信号、Vin信号、Idet信号がフィードバックされPWM制御信号を出力し、該PWM制御信号は前記パターン切換器19に入力され、パターン切換器19は電源正・負サイクル及び順方向運転、逆方向運転時の前記スイッチング素子1u、1v、1x、1yのオン・オフパターン信号を出力し、ゲートドライバ20により該オン・オフパターン信号は増幅され力率改善制御回路12の出力として電源用双方向電力変換器1の制御信号が出力される。
【0009】
次に、上記した実施例の動作について、図2から図8を参照して説明する。なお図2から図8に於いては、図1と同一の機能の部分には同一の番号が付してある。図2は直流電圧検出手段22の構成を示すブロック図である。図2に於いて、26bは平滑コンデンサ4の陰極ライン、26aは同じく陽極ラインであり、ライン26aと26bでいわゆるDCリンク電圧を形成し、31は例えばナショナル・セミコンダクタ製パワーシャント型基準電圧LM4040等による高精度の基準電圧であり、抵抗30を介し強電系電圧源29に接続され平滑コンデンサ4の陰極ライン26bを基準とした所定の電圧を出力するものである。基準電圧31は抵抗33を介しオペアンプ34のプラス端子に入力され、オペアンプ34のマイナス端子には抵抗32を介し平滑コンデンサ4の充電電圧を抵抗27、28で分圧した電圧が入力される。フォトカプラ35は強電系と制御系との絶縁を図るために設けてあり、フォトカプラ35の発光ダイオードのアノード端子は抵抗35を介し強電系電圧源29に接続され、カソード端子はオペアンプ34の出力端子に接続されており、フォトカプラ35のトランジスタのエミッタ端子は制御系電源グランド37に接続されコレクタ端子は抵抗39を介し制御系電圧源38に接続されている。抵抗27、28による平滑コンデンサ4の充電電圧を分圧した電圧が基準電圧31より高くなるとオペアンプ34の出力はLOWレベルとなり、フォトカプラ35の発光ダイオードに強電系電圧源29より抵抗35を介し電流が流れ、フォトカプラ35のトランジスタがオンし直流電圧検出手段22の出力であるフォトカプラ35のトランジスタのコレクタ端子がLOWレベルになる。従って、平滑コンデンサ4の充電電圧の抵抗27、28による分圧と基準電圧31が同電圧となる平滑コンデンサ4の充電電圧を検出電圧とし、直流電圧検出手段22は平滑コンデンサ4の充電電圧が検出電圧未満であればHI論理を、検出電圧以上であればLOW論理をCPU18のP4ポートに出力する。
【0010】
本実施例では、インバータ3のスイッチング素子3u、3v、3w、3x、3y、3zの制御用電源を図4のブロック回路図に示すような回路で構成しており、下アーム素子3x、3y、3zのスイッチング動作により下アーム素子のそれぞれにに対応する上アーム素子3u、3v、3wの電源をダイオード61、62、63と電解コンデンサ64、65、66によるチャージポンプ回路を構成し、例えば、下アーム素子3xがオンすることにより強電系電圧源29からダイオード61、電解コンデンサ64、下アーム素子3xのルートを通してコンデンサ64が充電され、下アーム素子3xのオフに従いコンデンサ64の陰極側は強電系電圧源29と基準電位を異にするフローティング状態となる。また、全ての下アーム素子3u、3v、3wのオフ時に平滑コンデンサ4の充電電圧が強電系電圧源29の電圧より低い場合は、強電系電圧源29からダイオード61、電解コンデンサ64、ブリッジ端子U、環流ダイオード67、ライン26a、平滑コンデンサ4、ライン26bのルートをを通して平滑コンデンサ4を充電するため、給電スイッチ7がオフでインバータ3が動作していないモータ停止時の平滑コンデンサ4の充電電圧は強電系電圧源29の電圧とほぼ等しくなる。
【0011】
図5は本実施例に於ける電源用双方向電力変換器1の昇圧コンバータ動作時のデジタルポテンショメータ23の分圧抵抗比デジタル値(以下Wpdataと称す)に対する平滑コンデンサ4の充電電圧(以下DCVと称す)の変化の様子を示したものである。平滑コンデンサ4の充電電圧DCVはCVセンサ11の減衰率をα、力率改善用IC13内の直流基準電圧41をVref、Wpdataの上限値をWpmax、 WpdataがWpmaxである時のDCVをVLとすると、概略、以下の式で表され、
DCV=(Vref ×Wpmax)÷(α×Wpdata)+VL (1)
図5の実線に示したようにWpdataとDCVの間には反比例の関係がある。V1は直流電圧検出手段22の平滑コンデンサ4の充電電圧の検出電圧であり、Wp1は平滑コンデンサ4の充電電圧が直流電圧検出手段22の検出電圧V1となる時のデジタルポテンショメータ23の分圧抵抗比デジタル値である。
【0012】
図6は平滑コンデンサ4の充電電圧に対するCPU18内蔵A/D変換器24のA/D変換値(以下DCVADと称す)の様子を示した図である。 図6に於いて、AD0はモータの停止時に給電スイッチ7がオフで平滑コンデンサ4の充電電圧が強電系電圧源29の電圧と同等である時のA/D変換値DCVADであり、AD1は平滑コンデンサ4の充電電圧が上記直流電圧検出手段22の検出電圧V1となる時のA/D変換値DCVADであり、一点破線はAD0とAD 1の補問により求まる平滑コンデンサ4の充電電圧DCVに対するA/D変換器24のA/D変換値DCVADの特性であり、 d(DCVAD)/d(DCV) は平滑コンデンサ4の充電電圧DCVに対するA/D変換器24のA/D変換値DCVADの傾きであり、 AD2は平滑コンデンサ4の充電電圧が0Vの時のA/D変換値のオフセットである。VTはモータの運転状態で決まるモータ印可電圧をインバータ3が出力するための平滑コンデンサ4の制御電圧であり、ADTは平滑コンデンサ4の制御電圧VTでのA/D変換値DCVADである。ADTはd(DCVAD)/d(DCV)、VT、AD2を用い下式より求まる。
【0013】
ADT= d(DCVAD)/d(DCV)×VT+AD2 (2)
なお、CVセンサ11の平滑コンデンサ4の充電電圧に対する出力電圧特性が遠心機機体により異なるため、上記のAD0、AD1及び DCVに対するDCVADの特性、VTに対するADTの値も機体により異なるものとなる。
【0014】
図7は本実施例におけるCPU18がモータ停止時に力率改善制御回路12及びデジタルポテンショメータ23を制御して平滑コンデンサ4の充電電圧DCVを調整し、平滑コンデンサの所定の充電電圧を直流電圧検出手段22により検出し、平滑コンデンサ4の充電電圧に対するCVセンサ11の出力電圧の特性を記憶手段25に記憶する処理のフローチャート図を示したものであり、 CPU18内蔵のROMにあらかじめ定められた処理手順が記憶されてある。図7に於いて処理101はP0ポートにより給電スイッチ7をオフする処理であり、処理102は平滑コンデンサ4の電圧が強電系電圧源29の電圧と同等になるように所定の時間インバータ3を例えば直流制動で駆動し平滑コンデンサ4を放電する処理であり、処理103に進みインバータ3の動作を止めて平滑コンデンサ4の充電電圧が強電系電圧源29の電圧と同等である状態でのCVセンサ11の出力電圧のA/D値AD0をサンプリングする。処理104はP0ポートにより給電スイッチ7をオンし平滑コンデンサ4を交流電源8のピーク電圧まで充電する処理であり、処理105はP1ポートよりデジタルポテンショメータ23に分圧抵抗比デジタル値の上限値Wpmaxを出力する処理であり、処理106に進みP2、P3ポート出力により力行動作の力率改善制御を開始し、平滑コンデンサ4の充電電圧は図4に示したVLとなる。処理106は平滑コンデンサ4の充電電圧を高めるためのデジタルポテンショメータ23の分圧抵抗比デジタル値Wpdataの−1減算処理であり、処理107は分圧抵抗比デジタル値WpdataをP1ポートよりデジタルポテンショメータ23に出力することで平滑コンデンサ4の充電電圧を変更する処理であり、判断108に進みP4ポートの入力により平滑コンデンサ4の充電電圧DCVが直流電圧検出手段22の検出電圧V1未満であり直流電圧検出手段22の出力がHI論理であれば処理106以降を繰り返し、DCVがV1以上となり直流電圧検出手段22の出力がLOW論理であれば処理109に進みDCVがV1以上となった状態での平滑コンデンサ電圧センサ11の出力電圧のA/D値AD1をサンプリングする。処理110は平滑コンデンサ電圧センサ11の出力電圧のA/D値AD0とAD1の補問により平滑コンデンサ電圧センサ11の入出力特性となる平滑コンデンサ4の充電電圧DCVに対するA/D変換器24のA/D変換値DCVADの傾きd(DCVAD)/d(DCV)と平滑コンデンサ4の充電電圧が0Vの時のA/D変換値のオフセットAD2を計算する処理であり、処理111に進み上記のd(DCVAD)/d(DCV)と AD2を記憶手段25に書き込む処理を実行する。
【0015】
図8は本実施例に於けるCPU18がモータ運転時の平滑コンデンサ4の充電電圧をモータの運転状態に従い調整する処理のフローチャート図を示したものであり、CPU18内蔵のROMにあらかじめ定められた処理手順が記憶されてある。図8に於いて処理201は記憶手段25に記憶されたCVセンサ11の入出力特性となる平滑コンデンサ4の充電電圧DCVに対するA/D変換器24のA/D変換値DCVADの傾きd(DCVAD)/d(DCV)と平滑コンデンサ4の充電電圧が0Vの時のA/D変換値のオフセットAD2を読み出す処理であり、処理202に進み平滑コンデンサ4の充電電圧が制御電圧VTとなる時の目標A/D変換値ADTを上記の(2)式より求める処理を行い、処理203に進みP0ポートにより給電スイッチ7をオンし平滑コンデンサ4を交流電源8のピーク電圧まで充電し、処理204に進み力率改善制御を開始する。処理205は平滑コンデンサ4の充電電圧DCVに対するA/D変換値DCVADをサンプリングし、判断206に進みA/D変換値の調整許容誤差をXとしDCVADがADT+X以下であれば判断208に進み、 DCVADがADT+Xを超えていれば処理207に進み、処理207で平滑コンデンサ4の充電電圧を低下させるためデジタルポテンショメータ23の分圧抵抗比デジタル値Wpdataの+1加算処理を行い処理210に進む。判断208はDCVADがADT−X以上であればDCVADが目標のADTの調整許容誤差以内となり平滑コンデンサ4の充電電圧DCVの制御電圧VTへの電圧調整が完了し処理を終え、DCVADがADT−X未満であれば処理209に進み、処理209で平滑コンデンサ4の充電電圧を高めるためデジタルポテンショメータ23の分圧抵抗比デジタル値Wpdataの−1減算処理を行い、処理210に進み分圧抵抗比デジタル値WpdataをP1ポートよりデジタルポテンショメータ23に出力することで平滑コンデンサ4の充電電圧を変更する処理を行い、DCVADが目標のADTの調整許容誤差以内となるまで処理205以降を繰り返す。
【0016】
従って、CPU18は、モータ停止時にデジタルポテンショメータ23を制御して平滑コンデンサ4の充電電圧DCVを直流電圧検出手段22の検出電圧であるV1に調整し、平滑コンデンサ4の充電電圧に対するCVセンサ11の出力電圧の特性となる平滑コンデンサ4の充電電圧DCVに対するA/D変換値DCVADの傾きd(DCVAD)/d(DCV)と平滑コンデンサ4の充電電圧が0Vの時のA/D変換値のオフセットAD2を記憶手段25に記憶することで遠心機機体固有のCVセンサ11の入出力特性を把握し、モータ運転時は記憶手段25に記憶されたd(DCVAD)/d(DCV)とAD2を読み出しこれを基に平滑コンデンサ4の充電電圧がモータの運転状態であらかじめ決められた所定の制御電圧になるようにデジタルポテンショメータ23を制御するので、モータの運転状態に従い遠心機の機体によらず平滑コンデンサ4の充電電圧を所定の電圧に調整しモータ印可電圧の最適化を図ることができる。
【0017】
なお、遠心分離機の機体固有のCVセンサ11の入出力特性を把握するための平滑コンデンサ4の充電電圧の直流電圧検出手段22の検出電圧の調整及び平滑コンデンサ4の充電電圧に対するCVセンサ11の出力電圧の特性の記憶はモータ停止時に行うと説明したが、モータを運転する前の例えば工場出荷時に一度だけ行い、モータを運転する直前に記憶手段25より平滑コンデンサ4の充電電圧DCVに対するA/D変換値DCVADの傾きd(DCVAD)/d(DCV)とオフセットAD2を読み出し、モータの運転時にモータの運転状況に従いデジタルポテンショメータ23を制御して平滑コンデンサ4の充電電圧を調整することによっても本発明の目的は達成できる。
【0018】
また、本実施例では記憶手段25に記憶するCVセンサ11の入出力特性は上記のAD0とAD1の補問により求めた傾きd(DCVAD)/d(DCV)とオフセットAD2であったが、モータ停止時にAD0、AD1を記憶し、モータ運転時に平滑コンデンサ4の充電電圧が制御電圧VTとなる時の目標A/D変換値ADTをAD0、AD1の補問より求めても良い。
【0019】
本実施例においては、直流電力変換器として電源用双方向電力変換器1を、直流電力変換器を制御し平滑コンデンサの充電電圧を制御する制御回路は力率改善制御回路12を用いた例を挙げ説明したが、平滑コンデンサ4の充電電圧を位相制御により変更するサイリスタ、トライアック等の自己消孤機能の持つデバイスにより構成される直流電力変換器とその制御回路を用いた場合に於いても同様の効果を得ることができる。
【0020】
また、本実施例のように直流電力変換器として電源用双方向電力変換器1を、直流電力変換器を制御し平滑コンデンサの充電電圧を制御する制御回路として力率改善制御回路12を用いることにより交流電源電流の高調波成分を抑制し電源力率を向上させる機能を持つ装置では、個々のCVセンサ11の入出力特性のばらつきにより平滑コンデンサ4の充電電圧が電源電圧のピーク値に対し十分高くない場合に、モータの力行、回生運転時とも電源用双方向電力変換器の昇圧、降圧コンバータ動作による電源電流の高力率化動作が電源電圧のピーク近傍で行われず、電源電圧のピーク近傍で電源電流が歪み交流電源電流の力率が低下する欠点があったが、本実施例に於けるCVセンサ11の入出力特性の把握及び本特性を基にした平滑コンデンサの充電電圧の調整を行うと、モータの力行・回生運転時とも遠心機の機体によらず平滑コンデンサ4の充電電圧を電源電圧のピーク値より十分高い電圧に保つことができるため、電源電流の力率を一定の高い値とすることが可能となる。
【0021】
【発明の効果】
本発明によれば、遠心機機体固有の平滑コンデンサ電圧センサの入出力特性の把握することで遠心分離機の運転時の平滑コンデンサの充電電圧の製品ばらつきを排除し、モータの運転状態に従いモータ印可電圧の最適化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明になる遠心分離機用モータの制御装置の具体的実施例を示すブロック回路図である。
【図2】 図1の詳細な実施例を示すブロック回路図である。
【図3】 力率改善用IC13のブロック機能図である。
【図4】 図1の詳細な実施例を示すブロック回路図である。
【図5】 電源用双方向電力変換器の昇圧コンバータ動作時のデジタルポテンショメータの分圧抵抗比デジタル値に対する平滑コンデンサ4の充電電圧の変化の様子を示した図である。
【図6】 平滑コンデンサの充電電圧に対するCPU内蔵A/D変換器のA/D変換値の様子を示した図である。
【図7】 CPUがモータ停止時に力率改善制御回路及びデジタルポテンショメータを制御して平滑コンデンサの充電電圧を調整し、平滑コンデンサの所定の充電電圧を直流電圧検出手段により検出し、平滑コンデンサの充電電圧に対する平滑コンデンサ電圧センサの出力電圧の特性を記憶手段に記憶する処理のフローチャートを示した図である。
【図8】 CPUがモータ運転時の平滑コンデンサの充電電圧をモータの運転状態に 従い調整する処理のフローチャートを示した図である。
【符号の説明】
1は直流電力変換器、3はモータ用双方向電力変換器、4は平滑コンデンサ、7は給電スイッチ、11は平滑コンデンサ4の充電電圧をフィードバックする平滑コンデンサ電圧センサ、12は平滑コンデンサの充電電圧を制御する制御回路、18はCPU、22は平滑コンデンサのあらかじめ定められた所定の充電電圧を検出する直流電圧検出手段、23はデジタルポテンショメータ、24は平滑コンデンサ電圧センサの出力電圧を把握する手段、25は平滑コンデンサの充電電圧に対する平滑コンデンサ電圧センサの出力電圧の特性を記憶する記憶手段である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to calibration of a smoothing capacitor voltage sensor that measures a so-called DC link voltage in a control device for a motor that drives a centrifuge rotor, particularly an inverter control device.
[0002]
[Prior art]
As described in JP-A-7-246351, a conventional control device for a centrifuge motor is a power bidirectional power converter in which an AC side is connected to an AC power source via a reactor and a DC side is connected to a smoothing capacitor. In addition, a motor bidirectional power converter is connected to the motor on the AC side and connected to the smoothing capacitor on the DC side. During powering and power regeneration operation of the motor, the power supply voltage waveform and smoothing capacitor are used in the power factor correction control circuit. Feedback of voltage and power supply current waveform, power factor improvement IC Et Based on the PWM control signal that is output, the switching element of the bidirectional power converter for power supply is turned on and off, and the motor charging power for driving the centrifuge rotor is accelerated. In order to maintain the voltage higher than the value, the reactor and the bidirectional power converter for power supply operate as a step-up converter, and during motor power regeneration to decelerate the rotor, the charging voltage of the smoothing capacitor is the peak value of the power supply voltage. By operating the reactor and the bidirectional power converter for power supply as a step-down converter while adjusting the voltage to a higher voltage, the AC power supply current was power-run and the harmonic current was reduced at a high power factor both during regeneration.
[0003]
The operation of the power
[0004]
The smoothing
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional centrifuge motor control device is used when the charging voltage of the smoothing capacitor is adjusted to a low voltage in order to reduce the motor load such as motor settling operation and acceleration in the low-speed rotation region and reduce the applied voltage of the motor. When the charging voltage of the smoothing capacitor increases due to the inherent variation of the centrifuge body, the motor applied voltage increases and the motor efficiency decreases due to an increase in reactive power due to magnetic saturation of the motor windings, while the charging voltage of the smoothing capacitor is low As a result, the motor applied voltage is lowered and the motor torque is insufficient, so that the motor applied voltage cannot be optimized.
[0006]
An object of the present invention is to control a motor that solves the above problems, eliminates variation in the charging voltage of the smoothing capacitor during the operation of the centrifuge, and optimizes the motor applied voltage according to the operating state of the motor. apparatus Centrifuge with Is to provide.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The purpose is to convert an AC power source into a DC power source to control the voltage of the DC power source, a smoothing capacitor connected to the DC power converter to serve as a DC power source, and a rotor connected to the smoothing capacitor to rotate the rotor. A bidirectional power converter for the motor that controls the rotation of the motor, a power supply switch that turns on / off the power supply from the AC power source to the DC power converter, and the charging voltage of the smoothing capacitor by controlling the DC power converter A control circuit for controlling, a smoothing capacitor voltage sensor for outputting a charging voltage feedback signal of the smoothing capacitor to the control circuit, a DC voltage detecting means for detecting a predetermined charging voltage predetermined for the smoothing capacitor, and a control circuit. Control means, means for grasping the output voltage of the smoothing capacitor voltage sensor, and a smoothing capacitor for the charging voltage of the smoothing capacitor. Storage means for storing the characteristics of the output voltage of the voltage sensor, the control means controls the control circuit when the motor is stopped to adjust the charging voltage of the smoothing capacitor, and the DC voltage detecting means sets the predetermined charging voltage of the smoothing capacitor. Detecting and storing the characteristic of the output voltage of the smoothing capacitor voltage sensor with respect to the charging voltage of the smoothing capacitor in the storage means, and during operation of the motor, the output voltage of the smoothing capacitor voltage sensor with respect to the charging voltage of the smoothing capacitor stored in the storage means This is achieved by controlling the control circuit based on the above characteristics and adjusting the charging voltage of the smoothing capacitor in accordance with the operating condition of the motor.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Specific embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block circuit diagram of a centrifuge motor control apparatus according to a specific embodiment of the present invention.
[0009]
Next, the operation of the above-described embodiment will be described with reference to FIGS. 2 to 8, the same reference numerals are given to the same functional parts as those in FIG. 1. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the DC voltage detection means 22. In FIG. 2, 26b is a cathode line of the smoothing
[0010]
In the present embodiment, the control power supply for the
[0011]
FIG. 5 shows the charging voltage (hereinafter referred to as DCV) of the smoothing
DCV = (Vref x Wpmax) / (α x Wpdata) + VL (1)
As shown by the solid line in FIG. 5, there is an inversely proportional relationship between Wpdata and DCV. V1 is a detection voltage of the charging voltage of the smoothing
[0012]
FIG. 6 is a diagram showing the state of the A / D conversion value (hereinafter referred to as DCVAD) of the A /
[0013]
ADT = d (DCVAD) / d (DCV) x VT + AD2 (2)
In addition, since the output voltage characteristic with respect to the charging voltage of the smoothing
[0014]
In FIG. 7, the
[0015]
FIG. 8 shows a flowchart of the process in which the
[0016]
Therefore, the
[0017]
It should be noted that the adjustment of the detection voltage of the DC voltage detection means 22 of the charging voltage of the smoothing
[0018]
In the present embodiment, the input / output characteristics of the
[0019]
In the present embodiment, the
[0020]
Further, as in this embodiment, the power
[0021]
【The invention's effect】
According to the present invention, by grasping the input / output characteristics of the smoothing capacitor voltage sensor unique to the centrifuge body, product variations in the charging voltage of the smoothing capacitor during operation of the centrifuge are eliminated, and the motor application is performed according to the motor operating state. The voltage can be optimized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block circuit diagram showing a specific embodiment of a control device for a centrifuge motor according to the present invention.
FIG. 2 is a block circuit diagram showing a detailed embodiment of FIG. 1;
FIG. 3 is a block functional diagram of a power
FIG. 4 is a block circuit diagram showing a detailed embodiment of FIG. 1;
FIG. 5 is a diagram showing a change in the charging voltage of the smoothing
FIG. 6 is a diagram showing a state of an A / D conversion value of a CPU built-in A / D converter with respect to a charging voltage of a smoothing capacitor.
FIG. 7 shows the control of the power factor correction control circuit and the digital potentiometer when the motor is stopped, adjusting the charging voltage of the smoothing capacitor, detecting the predetermined charging voltage of the smoothing capacitor by the DC voltage detecting means, and charging the smoothing capacitor. It is the figure which showed the flowchart of the process which memorize | stores the characteristic of the output voltage of the smoothing capacitor voltage sensor with respect to a voltage in a memory | storage means.
FIG. 8 is a flowchart illustrating a process in which a CPU adjusts a charging voltage of a smoothing capacitor during motor operation according to a motor operating state.
[Explanation of symbols]
1 is a DC power converter, 3 is a bidirectional power converter for a motor, 4 is a smoothing capacitor, 7 is a power supply switch, 11 is a smoothing capacitor voltage sensor that feeds back a charging voltage of the smoothing
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