JP4617536B2

JP4617536B2 - Pump control device

Info

Publication number: JP4617536B2
Application number: JP2000159859A
Authority: JP
Inventors: 陽一宿里
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2000-05-30
Filing date: 2000-05-30
Publication date: 2011-01-26
Anticipated expiration: 2020-05-30
Also published as: JP2001342966A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エアコン、給湯器などの家電機器に使用され、効率の良いＰＷＭ制御で能力可変をするＤＣモータをポンプの駆動源とするポンプ制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
機器組込み用の循環ポンプにおいては、給湯器に代表されるように、従来はＡＣモータを駆動源とする為、ポンプの能力可変ができず、更に商用電源の周波数５０／６０Ｈｚによってポンプの能力が変わるという不具合があった。このことを図９の従来のＡＣポンプ（ＡＣモータで駆動されるポンプ）の特性をもって説明する。
【０００３】
図９は従来のＡＣポンプ特性の電源周波数依存性を示す図である。
【０００４】
図９において、１０１は商用電源周波数が５０Ｈｚの場合の従来のＡＣポンプ特性、１０２は商用電源周波数が６０Ｈｚの場合の従来のＡＣポンプ特性、１０３はある配管条件のもとで、商用電源が６０Ｈｚの場合のポンプの運転点である。このように商用電源周波数６０Ｈｚのほうが、５０Ｈｚの場合よりもポンプ性能が高いのが一般的である。また、Ｑ０はポンプ能力として必要な定格流量を示す。一般的に機器組込みポンプで必要なことは、どんな配管条件でも定格流量が確保されることである。
【０００５】
図１０は従来のポンプ制御装置を示す回路図であり、吐出流量一定の制御を行うポンプ周りの回路を示しており、この回路は例えば特公昭５９−４７１５５号公報に記載されている。この公報においては、吐出流量を一定に保つように高精度に回転速度を制御する発明が記載されている。
【０００６】
図１０において、１０５はポンプ１０６を駆動するポンプ駆動電動機、１０５ａはポンプ駆動電動機１０５の回転数を検出するタコジェネレーター等の速度検出器、１０８は流量設定器１１４で設定された流量設定値Ｑｓを得る回転数Ｎｓを演算する速度演算器、１０９、１０９’は入力値の絶対値を得る絶対値演算器、１１０、１１０’は絶対値演算器１０９、１０９’の出力値と微少回転数設定器１１１、１１１’の設定値ＮＬとを比較する比較器、１１２、１１２’は比較器１１０、１１０’の出力レベルにより制御されるリードリレー、１１３は流量制御におけるＰＩ制御を行うＰＩ制御器、１１５はポンプ駆動電動機１０５の回転数制御を行う速度制御器、１１６はポンプの吐出流量を計測する流量センサ、Ｒ１ａはリレー１１２の接点、Ｒ２ａ、Ｒ２ｂはリレー１１２’の接点である。
【０００７】
このように構成されたポンプ制御装置について、その動作を説明する。
【０００８】
まず、速度演算器１０８は、流量設定器１１４で設定された流量Ｑｓを得る回転数Ｎｓ演算し、速度制御器１１５は、ポンプ１０６の回転数が演算回転数Ｎｓになるようにポンプ駆動電動機１０５を制御する。これと同時に速度指令値（つまり演算回転数）Ｎｓとポンプ駆動電動機１０５に設けた速度検出器１０５ａからの回転数Ｎｉとの偏差ε１が絶対値演算器１０９を経て比較器１１０に入力され、最少回転数設定器１１１の設定値ＮＬと比較され、ＮＬの方が大きいときは比較器１１０の出力電流によってリードリレー１１２が励磁されて接点Ｒ１ａを閉じる。これにより、流量設定器１１４の設定値ＱｓがＰＩ制御器１１３に入力され、その出力Ｎ０は漸次増加し、演算回転数Ｎｓとの偏差ε２が設定値ＮＬより小さくなったところでリードリレー１１２’が励磁され、接点Ｒ２ｂは開くと共に接点Ｒ２ａは閉じ、流量センサ１１６からの計測流量はＰＩ制御器１１３にフィードバックされ、ポンプ１０６の吐出流量を制御する流量制御へ移行し、ＰＩ制御器１１３の出力回転数Ｎ０と演算回転数Ｎｓとが一致するように速度制御器１１５を介してポンプ駆動電動機１０５を制御する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のＡＣポンプ特性（図９）を使用するようなポンプ制御装置では、ＡＣモータ１０５をポンプ１０６の駆動源としており、配管状況や商用電源の周波数に対応するために、給湯器側の熱交換器で能力制御する必要があり、制御が煩雑であるという問題点を有していた。また、ポンプ１０６が必要能力以上の能力で動作してしまい、無駄な電力を消費してしまうという問題点も有していた。さらに、特公昭５９−４７１５５号公報に記載されたようなポンプ制御装置では、能力可変ができるモータ１０５を駆動源とするポンプ１０６を使用しているが、定格流量を確保するために流量センサ１１６を必要とするという問題点を有していた。
【００１０】
このポンプ制御装置では、流量センサを用いることなく、また無駄に電力を消費することなく、あらゆる配管状況に対応して、ポンプの定格流量を確保することが要求されている。
【００１１】
本発明は、流量センサを用いることなく、また無駄に電力を消費することなく、あらゆる配管状況に対応して、ポンプの定格流量を確保することができるポンプ制御装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明のポンプ制御装置は、可変バルブを有する配管系に配設されたポンプをＤＣモータにより駆動するポンプ制御装置であって、ＤＣモータに定格電圧Ｖ０を印加している時のポンプ特性を記憶するポンプ特性記憶部と、ＤＣモータのロータの磁極位置を検出する磁極位置検出部と、磁極位置検出部における検出結果に基づいてＤＣモータの実回転数を演算して演算実回転数を得る回転数変換部と、定格電圧Ｖ０を印加しているときの演算実回転数Ｎ１とポンプ特性とに基づいて運転点（流量Ｑ１，揚程Ｈ１）を予測する配管系予測部と、全体を制御する制御部とを有し、制御部は、予測された揚程Ｈ１とポンプの定格点（流量Ｑ０，揚程Ｈ０，回転数Ｎ０）の揚程Ｈ０とを用いて（数１）から目標回転数Ｎｐを演算し、演算実回転数Ｎ１と演算された目標回転数Ｎｐとを比較した結果に基づいてＤＣモータに印加する電圧を制御する構成を備えている。
【００１３】
これにより、流量センサを用いることなく、また無駄に電力を消費することなく、あらゆる配管状況に対応して、ポンプの定格流量を確保することができるポンプ制御装置が得られる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載されたポンプ制御装置は、可変バルブを有する配管系に配設されたポンプをＤＣモータにより駆動するポンプ制御装置であって、ＤＣモータに定格電圧Ｖ０を印加している時のポンプ特性を記憶するポンプ特性記憶部と、ＤＣモータのロータの磁極位置を検出する磁極位置検出部と、磁極位置検出部における検出結果に基づいてＤＣモータの実回転数を演算して演算実回転数を得る回転数変換部と、定格電圧Ｖ０を印加しているときの演算実回転数Ｎ１とポンプ特性とに基づいて運転点（流量Ｑ１，揚程Ｈ１）を予測する配管系予測部と、全体を制御する制御部とを有し、制御部は、予測された揚程Ｈ１とポンプの定格点（流量Ｑ０，揚程Ｈ０，回転数Ｎ０）の揚程Ｈ０とを用いて（数１）から目標回転数Ｎｐを演算し、演算実回転数Ｎ１と演算された目標回転数Ｎｐとを比較した結果に基づいてＤＣモータに印加する電圧を制御することとしたものである。
【００１５】
この構成により、流量センサを用いることなく、ポンプ回転数は定格流量Ｑ０を吐出する目標回転数Ｎｐに設定されるので、可変バルブの配管系のあらゆる配管状況に応じて定格流量Ｑ０が確保され、またポンプは適正能力で運転され、無駄な電力消費が生じることもないという作用を有する。
【００１６】
請求項２に記載されたポンプ制御装置は、可変バルブを有する配管系に配設されたポンプをＤＣモータにより駆動するポンプ制御装置であって、ＤＣモータに定格電圧Ｖ０を印加している時のポンプ特性を記憶するポンプ特性記憶部と、ＤＣモータのロータの磁極位置を検出する磁極位置検出部と、磁極位置検出部における検出結果に基づいてＤＣモータの実回転数を演算して演算実回転数を得る回転数変換部と、定格電圧Ｖ０を印加しているときの演算実回転数Ｎ１とポンプ特性とに基づいて運転点（流量Ｑ１，揚程Ｈ１）を予測する配管系予測部と、全体を制御する制御部とを有し、制御部は、予測された揚程Ｈ１とポンプの定格点（流量Ｑ０，揚程Ｈ０，回転数Ｎ０）の揚程Ｈ０とを用いて（数２）から目標電圧Ｖｐを演算し、演算された目標電圧Ｖｐと実印加電圧Ｖ０とを比較した結果に基づいてＤＣモータに印加する電圧を制御することとしたものである。
【００１７】
この構成により、流量センサを用いることなく、ポンプ回転数は定格流量Ｑ０を吐出する目標回転数Ｎｐに設定されるので、可変バルブの配管系のあらゆる配管状況に応じて定格流量Ｑ０が確保され、ポンプは適正能力で運転されると共に無駄な電力消費が生じることもないという作用を有する。また、回転数制御をせずに電圧をオープンループで制御するため、制御部における制御動作が簡単になり、短時間で適正運転に移行するという作用を有する。
【００１８】
請求項３に記載のポンプ制御装置は、固定バルブを有する配管系に配設されたポンプをＤＣモータにより駆動するポンプ制御装置であって、ＤＣモータに定格電圧Ｖ０を印加している時のポンプ特性を記憶するポンプ特性記憶部と、ＤＣモータのロータの磁極位置を検出する磁極位置検出部と、磁極位置検出部における検出結果に基づいてＤＣモータの実回転数を演算して演算実回転数を得る回転数変換部と、定格電圧Ｖ０を印加しているときの演算実回転数Ｎ１とポンプ特性とに基づいて運転点（流量Ｑ１，揚程Ｈ１）を予測する配管系予測部と、全体を制御する制御部とを有し、制御部は、予測された揚程Ｈ１とポンプの定格点（流量Ｑ０，揚程Ｈ０，回転数Ｎ０）の揚程Ｈ０とを用いて（数３）から目標回転数Ｎｐを演算し、演算実回転数Ｎ１と演算された目標回転数Ｎｐとを比較した結果に基づいてＤＣモータに印加する電圧を制御することとしたものである。
【００１９】
この構成により、流量センサを用いることなく、ポンプ回転数は定格流量Ｑ０を吐出する目標回転数Ｎｐに設定されるので、可変バルブの配管系のあらゆる配管状況に応じて定格流量Ｑ０が確保され、またポンプは適正能力で運転され、無駄な電力消費が生じることもないという作用を有する。
【００２０】
請求項４に記載のポンプ制御装置は、固定バルブを有する配管系に配設されたポンプをＤＣモータにより駆動するポンプ制御装置であって、ＤＣモータに定格電圧Ｖ０を印加している時のポンプ特性を記憶するポンプ特性記憶部と、ＤＣモータのロータの磁極位置を検出する磁極位置検出部と、磁極位置検出部における検出結果に基づいてＤＣモータの実回転数を演算して演算実回転数を得る回転数変換部と、定格電圧Ｖ０を印加しているときの演算実回転数Ｎ１とポンプ特性とに基づいて運転点（流量Ｑ１，揚程Ｈ１）を予測する配管系予測部と、全体を制御する制御部とを有し、制御部は、予測された揚程Ｈ１とポンプの定格点（流量Ｑ０，揚程Ｈ０，回転数Ｎ０）の揚程Ｈ０とを用いて（数４）から目標電圧Ｖｐを演算し、演算された目標電圧Ｖｐと実印加電圧Ｖ０とを比較した結果に基づいてＤＣモータに印加する電圧を制御することとしたものである。
【００２１】
この構成により、流量センサを用いることなく、ポンプ回転数は定格流量Ｑ０を吐出する目標回転数Ｎｐに設定されるので、可変バルブの配管系のあらゆる配管状況に応じて定格流量Ｑ０が確保され、ポンプは適正能力で運転されると共に無駄な電力消費が生じることもないという作用を有する。また、回転数制御をせずに電圧をオープンループで制御するため、制御部における制御動作が簡単になり、短時間で適正運転に移行するという作用を有する。
【００２２】
請求項５に記載のポンプ制御装置は、可変バルブもしくは固定バルブを有する配管系に配設されたポンプをＤＣモータにより駆動するポンプ制御装置であって、前記ＤＣモータに定格電圧Ｖ０を印加している時のポンプ特性を記憶するとともに定格流量Ｑ０が得られる目標回転数Ｎｐもしくは目標電圧Ｖｐをあらかじめ各揚程毎に記憶するポンプ特性記憶部と、前記ＤＣモータのロータの磁極位置を検出する磁極位置検出部と、前記磁極位置検出部における検出結果に基づいて前記ＤＣモータの実回転数を演算して演算実回転数を得る回転数変換部と、定格電圧Ｖ０を印加しているときの演算実回転数Ｎ１とポンプ特性とに基づいて運転点（流量Ｑ１，揚程Ｈ１）を予測する配管系予測部と、全体を制御する制御部とを有し、前記制御部は、前記ＤＣモータに定格電圧Ｖ０を印加した時に可変バルブもしくは固定バルブを有する配管系で推定された運転点（流量Ｑ１，揚程Ｈ１）の揚程Ｈ１における目標回転数Ｎｐもしくは目標電圧Ｖｐを前記ポンプ特性記憶部から読み出し、前記演算実回転数Ｎ１と前記読み出した目標回転数Ｎｐとの比較結果もしくは実印加電圧Ｖ０と前記読み出した目標電圧Ｖｐとの比較結果に基づいて前記ＤＣモータに印加する電圧を制御することとしたものである。
【００２３】
この構成により、制御部は目標回転数Ｎｐもしくは目標電圧Ｖｐを演算する必要がなく、制御部における処理動作が簡単になり、高速化が図れるという作用を有する。
【００２４】
請求項６に記載のポンプ制御装置は、請求項１乃至５のいずれか１に記載のポンプ制御装置において、制御部は、ＤＣモータの印加電圧としてＰＷＭ制御された電圧を用い、定格電圧Ｖ０におけるＰＷＭのデューティ比がＡで目標電圧がＶｐであるときは、ＰＷＭのデューティ比をＡ×（Ｖｐ／Ｖ０）とすることとしたものである。
【００２５】
この構成により、印加電圧の調整が可能な可変電源が不要となり、コスト低減を図れると共に効率の良い電圧調整が可能になるという作用を有する。
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図８を用いて説明する。
【００２７】
（実施の形態１）
まず、図１を用いて理論の面を説明する。
【００２８】
図１は、水量（流量）と揚程との関係を示す図であり、基本となる定格電圧Ｖ０を印加したときのポンプ特性を実曲線で表す。
【００２９】
図１において、ポイントＡは定格電圧Ｖ０印加時のポンプの定格点である流量Ｑ０、揚程Ｈ０、回転数Ｎ０を表している。そこで、次にある配管系にポンプが設置された時、定格電圧Ｖ０が印加された時の運転点（流量Ｑ１、揚程Ｈ１、回転数Ｎ１）がＢだとする。この配管系が可変バルブの配管系の場合、運転点Ｂから定格流量Ｑ０になるように制御された結果、運転点がＣ（流量Ｑ０、揚程Ｈ１、回転数Ｎｐ１、印加電圧Ｖｐ１）となることを表している。また前記配管系が固定バルブの配管系の場合、運転点Ｂから定格流量Ｑ０になるように制御された結果、運転点がＤ（流量Ｑ０、揚程Ｈ２、回転数Ｎｐ２、印加電圧Ｖｐ２）となることを表している。
【００３０】
ここで、揚程Ｈと回転数Ｎとは、基本理論として（数５）の関係にある。
【００３１】
【数５】

【００３２】
そこで、回転数を制御対象とした時、可変バルブの配管系の場合の目標回転数Ｎｐ１は、定格点Ａから運転点Ｃに移行すると考えて、（数６）に示す式で導出される。
【００３３】
【数６】

【００３４】
次に、固定バルブの配管系を考えた場合、ポンプの配管抵抗Ｒと流量Ｑとは基本理論として（数７）の関係にある。
【００３５】
【数７】

【００３６】
よって、ポンプの揚程Ｈと流量Ｑとの関係も（数８）の通りとなる（図１の点線）。
【００３７】
【数８】

【００３８】
この関係を用い、固定バルブの配管系の場合の目標回転数Ｎｐ２は、定格点Ａから運転点Ｄに移行すると考えて、（数９）に示す式で導出される。
【００３９】
【数９】

【００４０】
次に、ＤＣモータへの印加電圧を制御対象とした場合について説明する。まずＤＣモータの出力Ｗｏｕｔは（数１０）の式で表される。
【００４１】
【数１０】

【００４２】
ここで、ＶはＤＣモータへの印加電圧（ボルト）、αとβは相切換えの転流のタイミングに依存する係数、ＶＢは１相の巻線に誘起される誘起電圧（ボルト）、Ｖｅはモータの駆動用回路による電圧降下の大きさ（ボルト）、Ｚは巻線のインピーダンス（Ω）である。また誘起電圧ＶＢは回転数Ｎと（数１１）に示す関係がある。
【００４３】
【数１１】

【００４４】
この関係を使うと、（数１０）は（数１２）のようになる。
【００４５】
【数１２】

【００４６】
一方、ポンプの仕事Ｌ（Ｗ，ワット）は（数１３）のように表すことができる。
【００４７】
【数１３】

【００４８】
以上の関係式を用い、配管系が可変バルブの時の目標電圧Ｖｐ１を導き出すと、（数１４）のようになる。
【００４９】
【数１４】

【００５０】
（数１４）を展開し変形すると、（数１５）となる。
【００５１】
【数１５】

【００５２】
ここで（数１６）の条件が成立すると、（数１７）の式が導出される。
【００５３】
【数１６】

【００５４】
【数１７】

【００５５】
次に、配管系が固定バルブの時の目標電圧Ｖｐ２を導き出すと、（数１８）で示すようになる。
【００５６】
【数１８】

【００５７】
（数１８）を配管系が可変バルブの場合と同じように展開し変形すると、（数１９）に示すようになる。
【００５８】
【数１９】

【００５９】
以上が今回の発明に係る制御の理論面からの説明である。
【００６０】
図２は、本発明の実施の形態１によるポンプ制御装置を示すブロック図である。
【００６１】
図２において、１は駆動源であるＤＣモータ６のマグネットロータの磁極位置をホール素子等によって検出する磁極位置検出部、２は磁極位置検出部１で検出された磁極位置をマグネットロータの実回転数（ポンプ８の実回転数）に変換する回転数変換部、３は定格電圧Ｖ０印加時のポンプ特性（流量Ｑ、揚程Ｈ、回転数Ｎ）を記憶しているポンプ特性記憶部、４は回転数変換部２の出力である回転数Ｎ１を入力し、この回転数Ｎ１とポンプ特性記憶部３からのデータとに基づいて、ポンプ８が配置されている配管系でのポンプの運転点（Ｑ１、Ｈ１）を予測する配管系予測部、５は配管系予測部４で予測されたポンプ運転点（Ｑ１、Ｈ１）から定格流量Ｑ０に制御するため、前記理論面での説明により導き出されたように、配管系が可変バルブもしくは固定バルブに合わせて、目標回転数Ｎｐ１もしくはＮｐ２又は目標電圧Ｖｐ１もしくはＶｐ２を算出するとともに、ＤＣモータ６に印可する電圧の大きさをＰＷＭ制御等により調整する電圧調整信号ａを出力する制御部である。ここでＰＷＭ制御の場合は、電圧調整信号ａはデュティ比をＡ×Ｖｐ１／Ｖ０（Ａは例えば０．５）として矩形波で出力される。更に制御部５は、磁極位置検出部１の信号により、モータの複数の巻線に流す電流を切換える複数のトランジスタ群で構成されるドライブ部７のどのトランジスタをＯＮするか決定するドライバ制御信号ｂを生成する。９はドライバ制御信号ｂと電圧調整信号ａを入力し、２つの信号を合成してドライブ部７に出力するプリドライブ部である。ここで目標回転数で制御する場合は、一般的にＰＩＤ制御等を使いながら制御部５は、実回転数と目標回転数とを比較し、電圧調整信号ａを随時生成する。
【００６２】
このような構成、動作を有するポンプ制御装置について、その制御特性を図３〜図８を用いて説明する。図３は可変バルブの時に水量を制御した場合のポンプ特性（流量Ｑ、揚程Ｈ、消費電力Ｗ）を示す図であり、図４は可変バルブの時に回転数を制御した場合の任意の揚程Ｈ１に対する目標回転数Ｎｐ１との関係を表す図、図５は可変バルブの時にＤＣモータ６への印加電圧を制御した場合の任意の揚程Ｈ１に対する目標電圧Ｖｐ１との関係を表す図、図６は固定バルブの時に制御した場合のポンプ特性（流量Ｑ、揚程Ｈ、消費電力Ｗ）を示す図、図７は固定バルブの時に回転数を制御した場合の任意の揚程Ｈ１と（数２０）との積に対する目標回転数Ｎｐ１との関係を表す図、図８は固定バルブの時にＤＣモータ６への印加電圧を制御した場合の任意の揚程Ｈ１と（数２０）との積に対する目標電圧Ｖｐ１との関係を表す図である。
【００６３】
【数２０】

【００６４】
まず図３から説明する。図３の点線はＨ−Ｑ特性を表し、実線はＨ−Ｗ特性を表している。例えば、定格電圧Ｖ０＝９０Ｖ印加時、回転数２９３０（ｒ／ｍｉｎ）が検出され、この検出された回転数によりポンプ特性記憶部３から現在の運転点（Ｈ１、Ｑ１）＝（３．３ｍ、２８．６Ｌ／ｍｉｎ）が導き出される。一方実線のＨ−Ｗ特性を見て分かるように未制御の場合、一般のポンプである遠心ポンプでは、大流量側（低揚程側）程消費電力が増大するが、実際はこのような可変バルブの配管系で定格流量に制御すると、定格点での消費電力よりはるかに小さい消費電力で済むことがわかる。例えば前記未制御での運転点では消費電力が５６Ｗとなるところが、定格流量５Ｌ／ｍｉｎに制御すると１６Ｗで済み、約４０Ｗの省エネ効果が得られる。
【００６５】
次に、図４を用いて可変バルブ時の実験での目標回転数と理論での目標回転数とが一致することを実証する。図４に近似曲線式を同時に掲載しているが、式を見て分かるように理論上累乗の値は０．５であるが、実験での近似曲線では０．５１とほぼ一致するとともに、近似曲線の相関係数（数２１）と非常に一致した結果となっている。
【００６６】
【数２１】

【００６７】
次に、図５を用いて可変バルブ時の実験での目標電圧と理論での目標電圧とが一致することを実証する。図５に近似曲線式を同時に掲載しているが、式を見て分かるように理論上累乗の値は０．５であるが、実験での近似曲線では０．５８とほぼ一致するとともに、近似曲線の相関係数（数２２）と非常に一致した結果となっている。
【００６８】
【数２２】

【００６９】
累乗の値の比較から分かるように、目標電圧が僅かに目標回転数よりも大きく理論と実験がずれているのは、理論においてポンプ効率が定格点と制御後の運転点とで一致している（数２３）としているからである。
【００７０】
【数２３】

【００７１】
一般的に高揚程ほどポンプ効率が低下する（ηｐ１＞ηｐ０）ため、低揚程側の目標電圧が低下し、０．５より大きい側にずれているのである。よってポンプ効率を加味して目標電圧を決定する理論計算をすれば、累乗の値は実験値に酷似することとなる。
【００７２】
次に、図６を説明する。図６の点線はＨ−Ｑ特性を表し、実線はＨ−Ｗ特性を表している。例えば、定格電圧Ｖ０＝９０Ｖ印加時、回転数３２００（ｒ／ｍｉｎ）が検出され、この検出された回転数によりポンプ特性記憶部３から現在の運転点（Ｈ１，Ｑ１）＝（６．４ｍ，１０Ｌ／ｍｉｎ）が導き出される。一方、実線のＨ−Ｗ特性を見て分かるように、未制御の場合、一般のポンプである遠心ポンプでは、大流量側（低揚程側）程消費電力が増大するが、実際はこのような固定バルブの配管系で定格流量に制御すると、定格点での消費電力よりはるかに小さい消費電力で済むことがわかる。例えば、前記未制御での運転点では消費電力が４２Ｗ程度となるところが、定格流量５Ｌ／ｍｉｎに制御すると１０Ｗで済み、約３２Ｗの省エネルギー効果が得られる。
【００７３】
次に、図７を用いて固定バルブ時の実験での目標回転数と理論での目標回転数とが一致することを実証する。図７に近似曲線式を同時に掲載しているが、式を見て分かるように理論上累乗の値は０．５であるが、実験での近似曲線では０．５０と一致するとともに、近似曲線の相関係数（数２４）と非常に一致した結果となっている。
【００７４】
【数２４】

【００７５】
次に、図８を用いて固定バルブ時の実験での目標電圧と理論での目標電圧とが一致することを実証する。図８に近似曲線式を同時に掲載しているが、式を見て分かるように理論上累乗の値は０．５であるが、実験での近似曲線では０．５１とほぼ一致するとともに、近似曲線の相関係数（数２２）と非常に一致した結果となっている。前記可変バルブにおけるように目標電圧が僅かに目標回転数よりも大きく理論と実験がずれていることは見られなかった。これは、理論においてポンプ効率が定格点と制御後の運転点で一致している（数２３）としていたことに対し、それがほぼ実証されたことを裏付けている。つまり固定バルブに関しては、理論で導き出した計算式が仮定を含めて非常に一致したことがわかる。
【００７６】
なお、定格流量Ｑ０が得られる目標回転数Ｎｐもしくは目標電圧Ｖｐをあらかじめ各揚程毎にポンプ特性記憶部３に記憶し、制御部５は、ＤＣモータ６に定格電圧Ｖ０を印加した時に配管系で推定された運転点（流量Ｑ１，揚程Ｈ１）の揚程Ｈ１における目標回転数Ｎｐもしくは目標電圧Ｖｐをポンプ特性記憶部３から読み出すようにしてもよく、この場合は制御部５における処理負担が軽減されることになる。
【００７７】
以上のように本実施の形態によれば、ＤＣモータ６に定格電圧Ｖ０を印加している時のポンプ特性を記憶するポンプ特性記憶部３と、ＤＣモータ６のロータの磁極位置を検出する磁極位置検出部１と、磁極位置検出部１における検出結果に基づいてＤＣモータ６の実回転数を演算して演算実回転数を得る回転数変換部２と、定格電圧Ｖ０を印加しているときの演算実回転数Ｎ１とポンプ特性とに基づいて運転点（流量Ｑ１，揚程Ｈ１）を予測する配管系予測部４と、全体を制御する制御部５とを有し、制御部５は、予測された揚程Ｈ１とポンプの定格点（流量Ｑ０，揚程Ｈ０，回転数Ｎ０）の揚程Ｈ０とを用いて（数１）または（数３）から目標回転数Ｎｐを演算し、演算実回転数Ｎ１と演算された目標回転数Ｎｐとを比較した結果に基づいてＤＣモータ６に印加する電圧を制御するようにしたことにより、流量センサを用いることなく、ポンプ回転数を定格流量Ｑ０を吐出する目標回転数Ｎｐに設定することができるので、可変バルブまたは固定バルブの配管系のあらゆる配管状況に応じて定格流量Ｑ０を確保することができ、またポンプを適正能力で運転することができ、無駄な電力消費が生じることを防止することができる。
【００７８】
また、制御部５は、予測された揚程Ｈ１とポンプ８の定格点（流量Ｑ０，揚程Ｈ０，回転数Ｎ０）の揚程Ｈ０とを用いて（数２）または（数４）から目標電圧Ｖｐを演算し、演算された目標電圧Ｖｐと実印加電圧Ｖ０とを比較した結果に基づいてＤＣモータ６に印加する電圧を制御するようにしたことにより、流量センサを用いることなく、ポンプ回転数を定格流量Ｑ０を吐出する目標回転数Ｎｐに設定することができるので、可変バルブまたは固定バルブの配管系のあらゆる配管状況に応じて定格流量Ｑ０を確保することができ、ポンプ８を適正能力で運転できると共に無駄な電力消費が生じることを防止することができる。また、回転数制御をせずに電圧をオープンループで制御するので、制御部５における制御動作が簡単になり、短時間で適正運転に移行することができる。
【００７９】
さらに、ポンプ特性記憶部３は定格流量Ｑ０が得られる目標回転数Ｎｐもしくは目標電圧Ｖｐをあらかじめ各揚程毎に記憶し、制御部５は、ＤＣモータ６に定格電圧Ｖ０を印加した時に可変バルブもしくは固定バルブを有する配管系で推定された運転点（流量Ｑ１，揚程Ｈ１）の揚程Ｈ１における目標回転数Ｎｐもしくは目標電圧Ｖｐをポンプ特性記憶部３から読み出し、演算実回転数Ｎ１と読み出した目標回転数Ｎｐとの比較結果もしくは実印加電圧Ｖ０と読み出した目標電圧Ｖｐとの比較結果に基づいてＤＣモータ６に印加する電圧を制御するようにしたことにより、制御部５は目標回転数Ｎｐもしくは目標電圧Ｖｐを演算する必要がなくなるので、制御部５における処理動作が簡単になり、高速化を図ることができる。
【００８０】
さらに、制御部５は、ＤＣモータ６の印加電圧としてＰＷＭ制御された電圧を用い、定格電圧Ｖ０におけるＰＷＭのデューティ比がＡで目標電圧がＶｐであるときは、ＰＷＭのデューティ比をＡ×（Ｖｐ／Ｖ０）とするようにしたことにより、印加電圧の調整が可能な可変電源が不要となり、コスト低減を図れると共に効率の良い電圧調整が可能になる。
【００８１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項１に記載のポンプ制御装置によれば、可変バルブを有する配管系に配設されたポンプをＤＣモータにより駆動するポンプ制御装置であって、ＤＣモータに定格電圧Ｖ０を印加している時のポンプ特性を記憶するポンプ特性記憶部と、ＤＣモータのロータの磁極位置を検出する磁極位置検出部と、磁極位置検出部における検出結果に基づいてＤＣモータの実回転数を演算して演算実回転数を得る回転数変換部と、定格電圧Ｖ０を印加しているときの演算実回転数Ｎ１とポンプ特性とに基づいて運転点（流量Ｑ１，揚程Ｈ１）を予測する配管系予測部と、全体を制御する制御部とを有し、制御部は、予測された揚程Ｈ１とポンプの定格点（流量Ｑ０，揚程Ｈ０，回転数Ｎ０）の揚程Ｈ０とを用いて（数１）から目標回転数Ｎｐを演算し、演算実回転数Ｎ１と演算された目標回転数Ｎｐとを比較した結果に基づいてＤＣモータに印加する電圧を制御することにより、流量センサを用いることなく、ポンプ回転数を定格流量Ｑ０を吐出する目標回転数Ｎｐに設定することができるので、可変バルブの配管系のあらゆる配管状況に応じて定格流量Ｑ０を確保することができ、またポンプを適正能力で運転することができ、無駄な電力消費が生じることを防止することができるという有利な効果が得られる。
【００８２】
請求項２に記載されたポンプ制御装置によれば、可変バルブを有する配管系に配設されたポンプをＤＣモータにより駆動するポンプ制御装置であって、ＤＣモータに定格電圧Ｖ０を印加している時のポンプ特性を記憶するポンプ特性記憶部と、ＤＣモータのロータの磁極位置を検出する磁極位置検出部と、磁極位置検出部における検出結果に基づいてＤＣモータの実回転数を演算して演算実回転数を得る回転数変換部と、定格電圧Ｖ０を印加しているときの演算実回転数Ｎ１とポンプ特性とに基づいて運転点（流量Ｑ１，揚程Ｈ１）を予測する配管系予測部と、全体を制御する制御部とを有し、制御部は、予測された揚程Ｈ１とポンプの定格点（流量Ｑ０，揚程Ｈ０，回転数Ｎ０）の揚程Ｈ０とを用いて（数２）から目標電圧Ｖｐを演算し、演算された目標電圧Ｖｐと実印加電圧Ｖ０とを比較した結果に基づいてＤＣモータに印加する電圧を制御することにより、流量センサを用いることなく、ポンプ回転数を定格流量Ｑ０を吐出する目標回転数Ｎｐに設定することができるので、可変バルブの配管系のあらゆる配管状況に応じて定格流量Ｑ０を確保することができ、またポンプを適正能力で運転することができ、無駄な電力消費が生じることを防止することができるという有利な効果が得られ、また、回転数制御をせずに電圧をオープンループで制御することができるので、制御部における制御動作を簡単にして、短時間で適正運転に移行することができるという有利な効果が得られる。
【００８３】
請求項３に記載のポンプ制御装置によれば、固定バルブを有する配管系に配設されたポンプをＤＣモータにより駆動するポンプ制御装置であって、ＤＣモータに定格電圧Ｖ０を印加している時のポンプ特性を記憶するポンプ特性記憶部と、ＤＣモータのロータの磁極位置を検出する磁極位置検出部と、磁極位置検出部における検出結果に基づいてＤＣモータの実回転数を演算して演算実回転数を得る回転数変換部と、定格電圧Ｖ０を印加しているときの演算実回転数Ｎ１とポンプ特性とに基づいて運転点（流量Ｑ１，揚程Ｈ１）を予測する配管系予測部と、全体を制御する制御部とを有し、制御部は、予測された揚程Ｈ１とポンプの定格点（流量Ｑ０，揚程Ｈ０，回転数Ｎ０）の揚程Ｈ０とを用いて（数３）から目標回転数Ｎｐを演算し、演算実回転数Ｎ１と演算された目標回転数Ｎｐとを比較した結果に基づいてＤＣモータに印加する電圧を制御することにより、流量センサを用いることなく、ポンプ回転数を定格流量Ｑ０を吐出する目標回転数Ｎｐに設定することができるので、可変バルブの配管系のあらゆる配管状況に応じて定格流量Ｑ０を確保することができ、またポンプを適正能力で運転することができ、無駄な電力消費が生じることを防止することができるという有利な効果が得られる。
【００８４】
請求項４に記載のポンプ制御装置によれば、固定バルブを有する配管系に配設されたポンプをＤＣモータにより駆動するポンプ制御装置であって、ＤＣモータに定格電圧Ｖ０を印加している時のポンプ特性を記憶するポンプ特性記憶部と、ＤＣモータのロータの磁極位置を検出する磁極位置検出部と、磁極位置検出部における検出結果に基づいてＤＣモータの実回転数を演算して演算実回転数を得る回転数変換部と、定格電圧Ｖ０を印加しているときの演算実回転数Ｎ１とポンプ特性とに基づいて運転点（流量Ｑ１，揚程Ｈ１）を予測する配管系予測部と、全体を制御する制御部とを有し、制御部は、予測された揚程Ｈ１とポンプの定格点（流量Ｑ０，揚程Ｈ０，回転数Ｎ０）の揚程Ｈ０とを用いて（数４）から目標電圧Ｖｐを演算し、演算された目標電圧Ｖｐと実印加電圧Ｖ０とを比較した結果に基づいてＤＣモータに印加する電圧を制御することにより、流量センサを用いることなく、ポンプ回転数を定格流量Ｑ０を吐出する目標回転数Ｎｐに設定することができるので、可変バルブの配管系のあらゆる配管状況に応じて定格流量Ｑ０を確保することができ、またポンプを適正能力で運転することができ、無駄な電力消費が生じることを防止することができるという有利な効果が得られ、また、回転数制御をせずに電圧をオープンループで制御することができるので、制御部における制御動作を簡単にして、短時間で適正運転に移行することができるという有利な効果が得られる。
【００８５】
請求項５に記載のポンプ制御装置によれば、可変バルブもしくは固定バルブを有する配管系に配設されたポンプをＤＣモータにより駆動するポンプ制御装置であって、前記ＤＣモータに定格電圧Ｖ０を印加している時のポンプ特性を記憶するとともに定格流量Ｑ０が得られる目標回転数Ｎｐもしくは目標電圧Ｖｐをあらかじめ各揚程毎に記憶するポンプ特性記憶部と、ＤＣモータのロータの磁極位置を検出する磁極位置検出部と、磁極位置検出部における検出結果に基づいてＤＣモータの実回転数を演算して演算実回転数を得る回転数変換部と、定格電圧Ｖ０を印加しているときの演算実回転数Ｎ１とポンプ特性とに基づいて運転点（流量Ｑ１，揚程Ｈ１）を予測する配管系予測部と、全体を制御する制御部とを有し、制御部は、ＤＣモータに定格電圧Ｖ０を印加した時に可変バルブもしくは固定バルブを有する配管系で推定された運転点（流量Ｑ１，揚程Ｈ１）の揚程Ｈ１における目標回転数Ｎｐもしくは目標電圧Ｖｐをポンプ特性記憶部から読み出し、演算実回転数Ｎ１と読み出した目標回転数Ｎｐとの比較結果もしくは実印加電圧Ｖ０と読み出した目標電圧Ｖｐとの比較結果に基づいてＤＣモータに印加する電圧を制御することにより、制御部は目標回転数Ｎｐもしくは目標電圧Ｖｐを演算する必要がないので、制御部における処理動作を簡単にして高速化を図ることができるという有利な効果が得られる。
【００８６】
請求項６に記載のポンプ制御装置によれば、請求項１乃至５のいずれか１に記載のポンプ制御装置において、制御部は、ＤＣモータの印加電圧としてＰＷＭ制御された電圧を用い、定格電圧Ｖ０におけるＰＷＭのデューティ比がＡで目標電圧がＶｐであるときは、ＰＷＭのデューティ比をＡ×（Ｖｐ／Ｖ０）とすることにより、印加電圧の調整が可能な可変電源が不要となるので、コスト低減を図ることができると共に効率良く電圧調整を行うことができるという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】水量（流量）と揚程との関係を示す図
【図２】本発明の実施の形態１によるポンプ制御装置を示すブロック図
【図３】可変バルブの時に水量を制御した場合のポンプ特性を示す図
【図４】可変バルブの時に回転数を制御した場合の任意の揚程に対する目標回転数との関係を表す図
【図５】可変バルブの時にＤＣモータへの印加電圧を制御した場合の任意の揚程に対する目標電圧との関係を表す図
【図６】固定バルブの時に制御した場合のポンプ特性を示す図
【図７】固定バルブの時に回転数を制御した場合の任意の揚程と（数２０）との積に対する目標回転数との関係を表す図
【図８】固定バルブの時にＤＣモータへの印加電圧を制御した場合の任意の揚程と（数２０）との積に対する目標電圧との関係を表す図
【図９】従来のＡＣポンプ特性の電源周波数依存性を示す図
【図１０】従来のポンプ制御装置を示す回路図
【符号の説明】
１磁極位置検出部
２回転数変換部
３ポンプ特性記憶部
４配管系予測部
５制御部
６ＤＣモータ
７ドライブ部
８ポンプ
９プリドライブ部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pump control device that is used in home appliances such as an air conditioner and a water heater, and uses a DC motor whose capacity is varied by efficient PWM control as a pump drive source.
[0002]
[Prior art]
In the circulation pump for equipment built-in, as represented by the hot water heater, since the AC motor is used as the driving source in the past, the pump capacity cannot be varied, and further, the pump capacity is controlled by the commercial power supply frequency 50/60 Hz. There was a bug that changed. This will be described with the characteristics of the conventional AC pump (pump driven by an AC motor) of FIG.
[0003]
FIG. 9 is a diagram showing the power supply frequency dependence of the conventional AC pump characteristics.
[0004]
In FIG. 9, 101 is a conventional AC pump characteristic when the commercial power supply frequency is 50 Hz, 102 is a conventional AC pump characteristic when the commercial power supply frequency is 60 Hz, and 103 is a commercial power supply of 60 Hz under certain piping conditions. Is the operating point of the pump. As described above, the commercial power supply frequency of 60 Hz generally has higher pump performance than the case of 50 Hz. Q0 indicates a rated flow rate necessary for the pump capacity. In general, what is required for a built-in pump is that the rated flow is ensured under any piping conditions.
[0005]
FIG. 10 is a circuit diagram showing a conventional pump control device, which shows a circuit around a pump for controlling the discharge flow rate constant. This circuit is described in, for example, Japanese Patent Publication No. 59-47155. This publication describes an invention for controlling the rotational speed with high accuracy so as to keep the discharge flow rate constant.
[0006]
In FIG. 10, 105 is a pump drive motor that drives the pump 106, and 105 a detects the rotation speed of the pump drive motor 105. Octopus generator A speed detector 108, a speed calculator 108 for calculating the rotational speed Ns for obtaining the flow rate set value Qs set by the

flow rate setter

114, 109, 109 ', an absolute value calculator 110 for obtaining the absolute value of the input value, 110 , 110 ′ is a comparator for comparing the output values of the

absolute value calculators

109, 109 ′ with the set value NL of the minute rotational

speed setting devices

111, 111 ′, and 112, 112 ′ are the output levels of the

comparators

110, 110 ′. , 113 is a PI controller that performs PI control in flow control, 115 is a speed controller that controls the rotation speed of the

pump drive motor

105, 116 is a flow sensor that measures the pump discharge flow rate, and R1a is Contact points of the relay 112, R2a and R2b are contact points of the relay 112 ′.
[0007]
About the pump control apparatus comprised in this way, the operation | movement is demonstrated.
[0008]
First, the speed calculator 108 calculates the rotational speed Ns for obtaining the flow rate Qs set by the flow rate setter 114, and the speed controller 115 calculates the pump drive motor 105 so that the rotational speed of the pump 106 becomes the calculated rotational speed Ns. To control. At the same time, the deviation ε1 between the speed command value (that is, the calculated rotational speed) Ns and the rotational speed Ni from the speed detector 105a provided in the pump drive motor 105 is input to the comparator 110 via the absolute value calculator 109, and is minimized. It is compared with the set value NL of the rotation speed setting device 111. When NL is larger, the reed relay 112 is excited by the output current of the comparator 110 and the contact R1a is closed. As a result, the set value Qs of the flow rate setting device 114 is input to the PI controller 113, the output N0 gradually increases, and when the deviation ε2 from the operation rotational speed Ns becomes smaller than the set value NL, the reed relay 112 ′ is turned on. When excited, the contact R2b is opened and the contact R2a is closed, and the measured flow rate from the flow sensor 116 is fed back to the PI controller 113, and the flow shifts to the flow rate control for controlling the discharge flow rate of the pump 106. The pump drive motor 105 is controlled via the speed controller 115 so that the number N0 and the calculated rotational speed Ns match.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the pump control apparatus using the above-described conventional AC pump characteristics (FIG. 9), the AC motor 105 is used as the drive source of the pump 106, and in order to cope with the piping situation and the frequency of the commercial power source, It was necessary to control the capacity with the heat exchanger, and there was a problem that the control was complicated. In addition, the pump 106 operates at a capacity exceeding the necessary capacity, and has a problem that wasteful power is consumed. Furthermore, in the pump control apparatus described in Japanese Patent Publication No. 59-47155, the pump 106 using the motor 105 whose capacity is variable as a drive source is used. In order to ensure the rated flow rate, the flow rate sensor 116 is used. It had the problem of needing.
[0010]
In this pump control device, it is required to ensure the rated flow rate of the pump in accordance with all piping situations without using a flow rate sensor or consuming wasteful power.
[0011]
It is an object of the present invention to provide a pump control device that can ensure the rated flow rate of a pump for any piping situation without using a flow rate sensor or consuming wasteful power. .
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve this problem, a pump control device of the present invention is a pump control device that drives a pump disposed in a piping system having a variable valve by a DC motor, and applies a rated voltage V0 to the DC motor. A pump characteristic storage unit that stores the pump characteristics when the motor is running, a magnetic pole position detection unit that detects the magnetic pole position of the rotor of the DC motor, and the actual rotational speed of the DC motor is calculated based on the detection results of the magnetic pole position detection unit A rotation speed conversion unit that obtains a calculated actual rotation number, and a piping system prediction unit that predicts an operating point (flow rate Q1, head H1) based on the calculated actual rotation number N1 and the pump characteristics when the rated voltage V0 is applied. And a control unit that controls the whole, and the control unit uses the predicted head H1 and the head H0 of the rated point of the pump (flow rate Q0, head H0, rotation speed N0) from (Equation 1) Target rotational speed Np Calculation and has a structure for controlling a voltage applied to the DC motor based on a result of comparison operation with actual rotation speed N1 and the calculated target rotation speed Np.
[0013]
As a result, a pump control device capable of ensuring the rated flow rate of the pump can be obtained in accordance with any piping situation without using a flow rate sensor or consuming wasteful power.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The pump control apparatus according to claim 1 of the present invention is a pump control apparatus that drives a pump disposed in a piping system having a variable valve by a DC motor, and applies a rated voltage V0 to the DC motor. A pump characteristic storage unit that stores the pump characteristics when the motor is running, a magnetic pole position detection unit that detects the magnetic pole position of the rotor of the DC motor, and the actual rotational speed of the DC motor is calculated based on the detection results of the magnetic pole position detection unit A rotation speed conversion unit that obtains a calculated actual rotation number, and a piping system prediction unit that predicts an operating point (flow rate Q1, head H1) based on the calculated actual rotation number N1 and the pump characteristics when the rated voltage V0 is applied. And a control unit that controls the whole, and the control unit uses the predicted head H1 and the head H0 of the rated point of the pump (flow rate Q0, head H0, rotation speed N0) from (Equation 1) Calculate target speed Np Is obtained by the controlling the voltage applied to the DC motor based on a result of comparison operation with actual rotation speed N1 and the calculated target rotation speed Np.
[0015]
With this configuration, the pump rotational speed is set to the target rotational speed Np that discharges the rated flow Q0 without using a flow sensor, so that the rated flow Q0 is ensured according to any piping situation of the piping system of the variable valve, Further, the pump is operated with an appropriate capacity, and there is an effect that wasteful power consumption does not occur.
[0016]
The pump control device according to claim 2 is a pump control device that drives a pump disposed in a piping system having a variable valve by a DC motor, and when the rated voltage V0 is applied to the DC motor. A pump characteristic storage unit that stores the pump characteristics, a magnetic pole position detection unit that detects the magnetic pole position of the rotor of the DC motor, and an actual rotation by calculating the actual rotational speed of the DC motor based on the detection result in the magnetic pole position detection unit A rotational speed conversion unit that obtains a number, a piping system prediction unit that predicts an operating point (flow rate Q1, lift H1) based on the actual rotational speed N1 and the pump characteristics when the rated voltage V0 is applied, and the whole The control unit controls the target voltage Vp from (Equation 2) using the predicted head H1 and the head H0 of the rated point of the pump (flow rate Q0, head H0, speed N0). Calculate the And it is based on the target voltage Vp and the results of the comparison between the actual applied voltage V0 that was controlling the voltage applied to the DC motor.
[0017]
With this configuration, the pump rotational speed is set to the target rotational speed Np that discharges the rated flow Q0 without using a flow sensor, so that the rated flow Q0 is ensured according to any piping situation of the piping system of the variable valve, The pump is operated at an appropriate capacity and has an effect that no wasteful power consumption occurs. Further, since the voltage is controlled in an open loop without controlling the rotational speed, the control operation in the control unit is simplified, and the operation is shifted to a proper operation in a short time.
[0018]
The pump control device according to claim 3 is a pump control device for driving a pump disposed in a piping system having a fixed valve by a DC motor, and the pump when the rated voltage V0 is applied to the DC motor. A pump characteristic storage unit for storing characteristics, a magnetic pole position detection unit for detecting the magnetic pole position of the rotor of the DC motor, and an actual rotation number calculated by calculating the actual rotation number of the DC motor based on the detection result in the magnetic pole position detection unit A rotation speed conversion unit that obtains the operating point (flow rate Q1, head H1) based on the actual rotation speed N1 and the pump characteristics when the rated voltage V0 is applied, and a piping system prediction unit And the control unit uses the predicted head H1 and the head H0 of the rated point of the pump (flow rate Q0, head H0, speed N0) to calculate the target speed Np from (Expression 3). And the actual operation Is obtained by the controlling the voltage applied to the DC motor based on the result of comparing the number N1 and the calculated target rotation speed Np.
[0019]
With this configuration, the pump rotational speed is set to the target rotational speed Np that discharges the rated flow Q0 without using a flow sensor, so that the rated flow Q0 is ensured according to any piping situation of the piping system of the variable valve, Further, the pump is operated with an appropriate capacity, and there is an effect that wasteful power consumption does not occur.
[0020]
The pump control device according to claim 4 is a pump control device that drives a pump disposed in a piping system having a fixed valve by a DC motor, and is a pump when a rated voltage V0 is applied to the DC motor. A pump characteristic storage unit for storing characteristics, a magnetic pole position detection unit for detecting the magnetic pole position of the rotor of the DC motor, and an actual rotation number calculated by calculating the actual rotation number of the DC motor based on the detection result in the magnetic pole position detection unit A rotation speed conversion unit that obtains the operating point (flow rate Q1, head H1) based on the actual rotation speed N1 and the pump characteristics when the rated voltage V0 is applied, and a piping system prediction unit The control unit controls the target voltage Vp from (Equation 4) using the predicted head H1 and the head H0 of the rated point of the pump (flow rate Q0, head H0, speed N0). Calculated and calculated Is obtained by the controlling the voltage applied to the DC motor based on a result of comparison target voltage Vp and the actual applied voltage V0.
[0021]
With this configuration, the pump rotational speed is set to the target rotational speed Np that discharges the rated flow Q0 without using a flow sensor, so that the rated flow Q0 is ensured according to any piping situation of the piping system of the variable valve, The pump is operated at an appropriate capacity and has an effect that no wasteful power consumption occurs. Further, since the voltage is controlled in an open loop without controlling the rotational speed, the control operation in the control unit is simplified, and the operation is shifted to a proper operation in a short time.
[0022]
The pump control device according to claim 5 is a pump control device for driving a pump disposed in a piping system having a variable valve or a fixed valve by a DC motor, Stores the pump characteristics when the rated voltage V0 is applied to the DC motor. A pump characteristic storage unit that stores a target rotation speed Np or a target voltage Vp for obtaining a rated flow rate Q0 in advance for each head, a magnetic pole position detection unit that detects a magnetic pole position of the rotor of the DC motor, and the magnetic pole position detection unit Based on the detection result in, based on the rotation speed conversion unit that calculates the actual rotation speed of the DC motor to obtain the calculated actual rotation speed, the calculated actual rotation speed N1 when the rated voltage V0 is applied, and the pump characteristics. A piping system prediction unit that predicts the operating point (flow rate Q1, head H1) and a control unit that controls the whole, and the control unit is a variable valve or fixed when the rated voltage V0 is applied to the DC motor. The target rotational speed Np or target voltage Vp at the head H1 at the operating point (flow rate Q1, head H1) estimated in the piping system having the valve is read from the pump characteristic storage unit, The voltage applied to the DC motor is controlled based on the comparison result between the actual rotation speed N1 and the read target rotation speed Np or the comparison result between the actual applied voltage V0 and the read target voltage Vp. is there.
[0023]
With this configuration, the control unit does not need to calculate the target rotational speed Np or the target voltage Vp, so that the processing operation in the control unit is simplified and the speed can be increased.
[0024]
A pump control device according to a sixth aspect is the pump control device according to any one of the first to fifth aspects, wherein the control unit uses a voltage subjected to PWM control as an applied voltage of the DC motor, and at a rated voltage V0. When the PWM duty ratio is A and the target voltage is Vp, the PWM duty ratio is A × (Vp / V0).
[0025]
With this configuration, there is no need for a variable power supply that can adjust the applied voltage, and the cost can be reduced and the voltage can be adjusted efficiently.
[0026]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0027]
(Embodiment 1)
First, the theoretical aspect will be described with reference to FIG.
[0028]
FIG. 1 is a diagram showing the relationship between the amount of water (flow rate) and the head, and represents the pump characteristics when a basic rated voltage V0 is applied, as a real curve.
[0029]
In FIG. 1, point A represents a flow rate Q0, a lift H0, and a rotational speed N0, which are rated points of the pump when the rated voltage V0 is applied. Therefore, when the pump is installed in the next piping system, the operating point (flow rate Q1, lift H1, rotation speed N1) when the rated voltage V0 is applied is B. When this piping system is a variable valve piping system, the operating point is C (flow rate Q0, head H1, rotational speed Np1, applied voltage Vp1) as a result of controlling from operating point B to the rated flow Q0. Represents. When the piping system is a fixed valve piping system, the operating point is D (flow rate Q0, head H2, rotational speed Np2, applied voltage Vp2) as a result of controlling the operating point B to be the rated flow rate Q0. Represents that.
[0030]
Here, the head H and the rotational speed N have a relationship of (Equation 5) as a basic theory.
[0031]
[Equation 5]

[0032]
Therefore, when the rotational speed is controlled, the target rotational speed Np1 in the case of the variable valve piping system is determined from the rated point A. Driving point Assuming that the process shifts to C, it is derived by the equation shown in (Expression 6).
[0033]
[Formula 6]

[0034]
Next, when considering the piping system of the fixed valve, the piping resistance R and the flow rate Q of the pump have a relationship of (Equation 7) as a basic theory.
[0035]
[Expression 7]

[0036]
Therefore, the relationship between the pump head H and the flow rate Q is as shown in (Equation 8) (dotted line in FIG. 1).
[0037]
[Equation 8]

[0038]
Using this relationship, the target rotational speed Np2 for the fixed valve piping system is Driving point It is derived by the equation shown in (Equation 9) on the assumption that the process shifts to D.
[0039]
[Equation 9]

[0040]
Next, a case where the voltage applied to the DC motor is a control target will be described. First, the output Wout of the DC motor is expressed by the equation (Equation 10).
[0041]
[Expression 10]

[0042]
Here, V is a voltage applied to the DC motor (volt), α and β are coefficients depending on the phase switching commutation timing, VB is an induced voltage (volt) induced in one-phase winding, and Ve is The magnitude of the voltage drop due to the motor drive circuit (volts), Z is the impedance (Ω) of the winding. In addition, the induced voltage VB has the relationship shown in the equation (11) with the rotational speed N.
[0043]
## EQU11 ##

[0044]
Using this relationship, (Equation 10) becomes (Equation 12).
[0045]
[Expression 12]

[0046]
On the other hand, the work L (W, watt) of the pump can be expressed as (Equation 13).
[0047]
[Formula 13]

[0048]
Using the above relational expression, the target voltage Vp1 when the piping system is a variable valve is derived as shown in (Expression 14).
[0049]
[Expression 14]

[0050]
When (Formula 14) is expanded and deformed, (Formula 15) is obtained.
[0051]
[Expression 15]

[0052]
Here, when the condition of (Expression 16) is satisfied, the expression of (Expression 17) is derived.
[0053]
[Expression 16]

[0054]
[Expression 17]

[0055]
Next, when the target voltage Vp2 when the piping system is a fixed valve is derived, it is expressed by (Equation 18).
[0056]
[Formula 18]

[0057]
When (Equation 18) is developed and deformed in the same manner as in the case where the piping system is a variable valve, it is as shown in (Equation 19).
[0058]
[Equation 19]

[0059]
The above is the explanation from the theoretical aspect of the control according to the present invention.
[0060]
FIG. 2 is a block diagram showing a pump control apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
[0061]
In FIG. 2, reference numeral 1 denotes a magnetic pole position detection unit that detects the magnetic pole position of the magnet rotor of the DC motor 6 that is a drive source by a Hall element or the like, and 2 denotes the actual rotation of the magnet rotor by detecting the magnetic pole position detected by the magnetic pole position detection unit A rotation speed conversion unit for converting into a number (actual rotation number of the pump 8), 3 is a pump characteristic storage unit for storing pump characteristics (flow rate Q, lift H, rotation speed N) when the rated voltage V0 is applied, The rotational speed N1 that is the output of the rotational speed conversion unit 2 is input, and based on the rotational speed N1 and the data from the pump characteristic storage unit 3, the operating point of the pump in the piping system in which the pump 8 is disposed ( The piping system prediction unit 5 for predicting Q1, H1) is derived from the above theoretical explanation in order to control from the pump operating point (Q1, H1) predicted by the piping system prediction unit 4 to the rated flow rate Q0. The piping system is A control for calculating a target rotational speed Np1 or Np2 or a target voltage Vp1 or Vp2 in accordance with a control valve or a fixed valve and outputting a voltage adjustment signal a for adjusting the magnitude of a voltage applied to the DC motor 6 by PWM control or the like. Part. In the case of PWM control, the voltage adjustment signal a is output as a rectangular wave with a duty ratio of A × Vp1 / V0 (A is 0.5, for example). Further, the control unit 5 determines, based on the signal from the magnetic pole position detection unit 1, a driver control signal b that determines which transistor of the drive unit 7 including a plurality of transistor groups that switches currents that flow through the plurality of windings of the motor is turned on. Is generated. Reference numeral 9 denotes a pre-drive unit that receives the driver control signal b and the voltage adjustment signal a, synthesizes the two signals, and outputs them to the drive unit 7. When the control is performed with the target rotational speed, the control unit 5 compares the actual rotational speed with the target rotational speed while generally using PID control or the like, and generates the voltage adjustment signal a as needed.
[0062]
Control characteristics of the pump control device having such a configuration and operation will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a diagram showing pump characteristics (flow rate Q, head H, power consumption W) when the amount of water is controlled when the variable valve is used, and FIG. 4 is an arbitrary head H1 when the rotational speed is controlled when the variable valve is used. FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the target rotation speed Np1 and the target voltage Vp1 with respect to an arbitrary head H1 when the voltage applied to the DC motor 6 is controlled when the variable valve is used, and FIG. 6 is fixed. FIG. 7 is a diagram showing pump characteristics (flow rate Q, head H, power consumption W) when controlled at the time of a valve, and FIG. 7 is a product of an arbitrary head H1 and (Formula 20) when the number of revolutions is controlled when a fixed valve is used. FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the target rotation speed Np1 and the target voltage Vp1 with respect to the product of an arbitrary head H1 and (Expression 20) when the voltage applied to the DC motor 6 is controlled when the valve is fixed. FIG.
[0063]
[Expression 20]

[0064]
First, FIG. 3 will be described. The dotted line in FIG. 3 represents the HQ characteristic, and the solid line represents the HW characteristic. For example, when the rated voltage V0 = 90V is applied, the rotational speed 2930 (r / min) is detected, and the current operating point (H1, Q1) = (3.3 m, 28.6 L / min) is derived. On the other hand, as can be seen from the solid line H-W characteristics, when uncontrolled, the centrifugal pump, which is a general pump, increases power consumption on the large flow rate side (low head side). Piping system so It can be seen that when the flow rate is controlled to the rated flow, the power consumption is much smaller than the power consumption at the rated point. For example, the power consumption is 56 W at the uncontrolled operating point. However, when the rated flow rate is controlled to 5 L / min, 16 W is required and an energy saving effect of about 40 W can be obtained.
[0065]
Next, it will be demonstrated using FIG. 4 that the target rotational speed in the experiment with the variable valve matches the theoretical target rotational speed. Although the approximate curve equation is shown in FIG. 4 at the same time, as can be seen from the equation, the theoretical power value is 0.5, the approximate curve in the experiment is almost the same as 0.51, and the approximation The result is very consistent with the correlation coefficient (Equation 21) of the curve.
[0066]
[Expression 21]

[0067]
Next, it is demonstrated using FIG. 5 that the target voltage in the experiment with the variable valve matches the target voltage in theory. Although the approximate curve equation is shown in FIG. 5 at the same time, as can be seen from the equation, the theoretical power value is 0.5, but the approximate curve in the experiment is approximately equal to 0.58 and approximate. The result is very consistent with the curve correlation coefficient (Equation 22).
[0068]
[Expression 22]

[0069]
As can be seen from the comparison of the power values, the reason why the target voltage is slightly larger than the target rotational speed and the theory and the experiment are different is that the pump efficiency is the same between the rated point and the operating point after control in theory. This is because (Equation 23) is used.
[0070]
[Expression 23]

[0071]
In general, the pump efficiency decreases as the head height increases (ηp1> ηp0), so the target voltage on the low head side decreases and shifts to a side larger than 0.5. Therefore, if a theoretical calculation is performed in which the target voltage is determined in consideration of the pump efficiency, the power value will be very similar to the experimental value.
[0072]
Next, FIG. 6 will be described. The dotted line in FIG. 6 represents the HQ characteristic, and the solid line represents the HW characteristic. For example, when the rated voltage V0 = 90V is applied, the rotational speed 3200 (r / min) is detected, and the current operating point (H1, Q1) = (6.4 m, 10 L / min) is derived. On the other hand, as can be seen from the solid-line HW characteristics, when uncontrolled, the centrifugal pump, which is a general pump, increases the power consumption on the large flow rate side (low lift side), but in reality such a fixed Valve piping system so It can be seen that when the flow rate is controlled to the rated flow, the power consumption is much smaller than the power consumption at the rated point. For example, the power consumption is about 42 W at the uncontrolled operating point. However, when the rated flow rate is controlled to 5 L / min, 10 W is required, and an energy saving effect of about 32 W is obtained.
[0073]
Next, it will be demonstrated using FIG. 7 that the target rotational speed in the experiment with the fixed valve matches the theoretical target rotational speed. Although the approximate curve equation is shown in FIG. 7 at the same time, as can be seen from the equation, the theoretical power is 0.5, but the approximate curve in the experiment matches 0.50, and the approximate curve The result is very consistent with the correlation coefficient (Equation 24).
[0074]
[Expression 24]

[0075]
Next, it will be demonstrated using FIG. 8 that the target voltage in the experiment with the fixed valve matches the target voltage in theory. Although the approximate curve formula is simultaneously shown in FIG. 8, as can be seen from the formula, the theoretical power value is 0.5, but the approximate curve in the experiment is almost the same as 0.51 and approximated. The result is very consistent with the curve correlation coefficient (Equation 22). As in the variable valve, it was not found that the target voltage was slightly larger than the target rotational speed and the theory and the experiment were not shifted. This confirms that, in theory, the pump efficiency is the same between the rated point and the operating point after control (Equation 23), which is almost demonstrated. In other words, regarding the fixed valve, it can be seen that the calculation formula derived in theory is very consistent with the assumptions.
[0076]
The target rotational speed Np or target voltage Vp at which the rated flow rate Q0 is obtained is stored in advance in the pump characteristic storage unit 3 for each head, and the control unit 5 is connected to the DC motor 6 when the rated voltage V0 is applied. The target rotational speed Np or the target voltage Vp at the head H1 at the estimated operating point (flow rate Q1, head H1) may be read from the pump characteristic storage unit 3. In this case, the processing load on the control unit 5 is reduced. Will be.
[0077]
As described above, according to the present embodiment, the pump characteristic storage unit 3 that stores the pump characteristic when the rated voltage V0 is applied to the DC motor 6 and the magnetic pole that detects the magnetic pole position of the rotor of the DC motor 6. When the position detection unit 1, the rotation speed conversion unit 2 that calculates the actual rotation number of the DC motor 6 based on the detection result in the magnetic pole position detection unit 1 and obtains the calculated actual rotation number, and the rated voltage V0 are applied The piping system prediction unit 4 that predicts the operating point (flow rate Q1, head H1) based on the calculated actual rotational speed N1 and the pump characteristics, and the control unit 5 that controls the whole, the control unit 5 predicts The target rotational speed Np is calculated from (Equation 1) or (Equation 3) using the lifted head H1 and the lift H0 of the rated point of the pump (flow rate Q0, lift H0, rotational speed N0), and the actual rotational speed N1 Based on the result of comparing the calculated target rotational speed Np with Since the voltage applied to the DC motor 6 is controlled, the pump rotational speed can be set to the target rotational speed Np that discharges the rated flow Q0 without using a flow rate sensor. The rated flow rate Q0 can be ensured according to all piping conditions of the piping system, and the pump can be operated with an appropriate capacity, thereby preventing wasteful power consumption.
[0078]
Further, the control unit 5 calculates the target voltage Vp from (Equation 2) or (Equation 4) using the predicted lift H1 and the lift H0 of the rated point of the pump 8 (flow rate Q0, lift H0, rotation speed N0). By calculating and comparing the calculated target voltage Vp and the actual applied voltage V0, the voltage applied to the DC motor 6 is controlled, so that the pump rotation speed can be rated without using a flow sensor. Since the target rotational speed Np for discharging the flow rate Q0 can be set, the rated flow rate Q0 can be secured according to any piping situation of the variable valve or fixed valve piping system, and the pump 8 can be operated with an appropriate capacity. In addition, it is possible to prevent wasteful power consumption. Further, since the voltage is controlled in an open loop without controlling the rotational speed, the control operation in the control unit 5 is simplified, and the operation can be shifted to a proper operation in a short time.
[0079]
Further, the pump characteristic storage unit 3 previously stores the target rotational speed Np or the target voltage Vp at which the rated flow rate Q0 is obtained for each head, and the control unit 5 applies a variable valve or a variable valve when the rated voltage V0 is applied to the DC motor 6. The target rotational speed Np or the target voltage Vp at the head H1 at the operating point (flow rate Q1, head H1) estimated in the piping system having a fixed valve is read from the pump characteristic storage unit 3, and the calculated actual speed N1 is read as the target speed. Since the voltage applied to the DC motor 6 is controlled based on the comparison result with the number Np or the comparison result between the actual applied voltage V0 and the read target voltage Vp, the control unit 5 can control the target rotational speed Np or target Since it is not necessary to calculate the voltage Vp, the processing operation in the control unit 5 is simplified and the speed can be increased.
[0080]
Further, the control unit 5 uses a PWM-controlled voltage as the applied voltage of the DC motor 6, and when the PWM duty ratio at the rated voltage V 0 is A and the target voltage is Vp, the PWM duty ratio is set to A × ( Vp / V0) eliminates the need for a variable power source that can adjust the applied voltage, thereby reducing costs and enabling efficient voltage adjustment.
[0081]
【The invention's effect】
As described above, according to the pump control apparatus of the first aspect of the present invention, the pump control apparatus drives the pump disposed in the piping system having the variable valve by the DC motor, and is rated for the DC motor. A pump characteristic storage unit that stores the pump characteristic when the voltage V0 is applied, a magnetic pole position detection unit that detects the magnetic pole position of the rotor of the DC motor, and the actual performance of the DC motor based on the detection result in the magnetic pole position detection unit. The operating point (flow rate Q1, head H1) is calculated based on the actual speed N1 and the pump characteristics when the rated voltage V0 is applied, and the speed converter that calculates the actual speed and calculates the actual speed. It has a piping system prediction unit that predicts and a control unit that controls the whole, and the control unit uses the predicted head H1 and the head H0 of the rated point of the pump (flow rate Q0, head H0, speed N0). From (Equation 1) By calculating the target rotation speed Np and controlling the voltage applied to the DC motor based on the result of comparing the calculated actual rotation speed N1 and the calculated target rotation speed Np, the pump rotation can be performed without using a flow sensor. The number can be set to the target rotational speed Np that discharges the rated flow Q0, so that the rated flow Q0 can be secured according to any piping situation of the variable valve piping system, and the pump is operated with an appropriate capacity. Therefore, an advantageous effect of preventing wasteful power consumption can be obtained.
[0082]
According to the pump control device of the second aspect, the pump control device drives the pump disposed in the piping system having the variable valve by the DC motor, and the rated voltage V0 is applied to the DC motor. The pump characteristic storage unit that stores the pump characteristics at the time, the magnetic pole position detection unit that detects the magnetic pole position of the rotor of the DC motor, and the actual rotation speed of the DC motor is calculated based on the detection result in the magnetic pole position detection unit A rotation speed conversion unit that obtains the actual rotation speed, a piping system prediction section that predicts the operating point (flow rate Q1, lift H1) based on the calculated actual rotation speed N1 and the pump characteristics when the rated voltage V0 is applied. The control unit controls the whole, and the control unit uses the predicted head H1 and the head H0 of the rated point of the pump (flow rate Q0, head H0, number of revolutions N0) as a target from (Equation 2). Calculate the voltage Vp, By controlling the voltage applied to the DC motor based on the comparison result between the calculated target voltage Vp and the actual applied voltage V0, the target rotation for discharging the rated flow rate Q0 to the pump speed without using a flow sensor. Since it can be set to several Np, the rated flow rate Q0 can be secured according to any piping situation of the variable valve piping system, and the pump can be operated with an appropriate capacity, resulting in useless power consumption. It is possible to prevent this problem, and it is possible to control the voltage in an open loop without controlling the rotation speed. The advantageous effect of being able to shift to operation is obtained.
[0083]
According to the pump control device of the third aspect, the pump control device drives the pump disposed in the piping system having the fixed valve by the DC motor, and when the rated voltage V0 is applied to the DC motor. The pump characteristic storage unit for storing the pump characteristics of the motor, the magnetic pole position detection unit for detecting the magnetic pole position of the rotor of the DC motor, and the actual rotational speed of the DC motor based on the detection result in the magnetic pole position detection unit. A rotation number conversion unit for obtaining a rotation number, a piping system prediction unit for predicting an operating point (flow rate Q1, head H1) based on a calculation actual rotation number N1 and a pump characteristic when the rated voltage V0 is applied; The control unit controls the entire system, and the control unit uses the predicted head H1 and the head H0 of the rated point of the pump (flow rate Q0, head H0, speed N0) to achieve the target rotation from (Equation 3). Calculate the number Np By controlling the voltage applied to the DC motor based on the comparison result between the actual rotational speed N1 and the calculated target rotational speed Np, the target for discharging the pump rotational speed to the rated flow Q0 without using a flow sensor. Since the rotation speed can be set to Np, the rated flow rate Q0 can be secured according to any piping situation of the variable valve piping system, and the pump can be operated with an appropriate capacity, resulting in unnecessary power consumption. An advantageous effect is obtained that it can be prevented from occurring.
[0084]
According to the pump control device of the fourth aspect, the pump control device drives the pump disposed in the piping system having the fixed valve by the DC motor, and when the rated voltage V0 is applied to the DC motor. The pump characteristic storage unit for storing the pump characteristics of the motor, the magnetic pole position detection unit for detecting the magnetic pole position of the rotor of the DC motor, and the actual rotational speed of the DC motor based on the detection result in the magnetic pole position detection unit. A rotation number conversion unit for obtaining a rotation number, a piping system prediction unit for predicting an operating point (flow rate Q1, head H1) based on a calculation actual rotation number N1 and a pump characteristic when the rated voltage V0 is applied; The control unit controls the entire system, and the control unit uses the predicted head H1 and the head H0 of the rated point of the pump (flow rate Q0, head H0, rotation speed N0) to obtain the target voltage from (Formula 4). Calculate Vp and calculate By controlling the voltage applied to the DC motor based on the comparison result between the target voltage Vp and the actual applied voltage V0, the target rotational speed for discharging the rated flow Q0 to the pump rotational speed without using a flow sensor. Since it can be set to Np, the rated flow rate Q0 can be secured according to any piping situation of the variable valve piping system, and the pump can be operated with an appropriate capacity, resulting in unnecessary power consumption. In addition, the voltage can be controlled in an open loop without controlling the number of revolutions. The advantageous effect that it can shift to is obtained.
[0085]
According to the pump control device of claim 5, a pump control device for driving a pump arranged in a piping system having a variable valve or a fixed valve by a DC motor, Stores the pump characteristics when the rated voltage V0 is applied to the DC motor. A pump characteristic storage unit that stores a target rotation speed Np or a target voltage Vp for obtaining a rated flow rate Q0 in advance for each head, a magnetic pole position detection unit that detects the magnetic pole position of the rotor of the DC motor, and detection in the magnetic pole position detection unit Based on the result, the actual speed of the DC motor is calculated to obtain the calculated actual speed, and the operating point based on the calculated actual speed N1 and the pump characteristics when the rated voltage V0 is applied. A piping system prediction unit that predicts (flow rate Q1, head H1) and a control unit that controls the whole, and the control unit has a variable valve or a fixed valve when the rated voltage V0 is applied to the DC motor. The target rotational speed Np or the target voltage Vp at the head H1 at the operating point (flow rate Q1, head H1) estimated in step S1 is read from the pump characteristic storage unit, and the calculation actual rotational speed N1 is read. The control unit calculates the target rotational speed Np or the target voltage Vp by controlling the voltage applied to the DC motor based on the comparison result with the rotational speed Np or the comparison result between the actual applied voltage V0 and the read target voltage Vp. Therefore, there is an advantageous effect that the processing operation in the control unit can be simplified and the speed can be increased.
[0086]
According to the pump control device according to claim 6, in the pump control device according to any one of claims 1 to 5, the control unit uses a voltage subjected to PWM control as an applied voltage of the DC motor, and uses a rated voltage. When the PWM duty ratio at V0 is A and the target voltage is Vp, by setting the PWM duty ratio to A × (Vp / V0), a variable power source capable of adjusting the applied voltage becomes unnecessary. An advantageous effect that the cost can be reduced and the voltage can be adjusted efficiently can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing the relationship between the amount of water (flow rate) and the head
FIG. 2 is a block diagram showing a pump control apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing pump characteristics when the amount of water is controlled when a variable valve is used.
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a target rotational speed for an arbitrary head when the rotational speed is controlled when the variable valve is used;
FIG. 5 is a diagram showing a relationship with a target voltage for an arbitrary head when a voltage applied to a DC motor is controlled when a variable valve is used.
FIG. 6 is a diagram showing pump characteristics when controlled with a fixed valve.
FIG. 7 is a diagram illustrating a relationship between a target rotational speed with respect to a product of an arbitrary head and (Expression 20) when the rotational speed is controlled when a fixed valve is used;
FIG. 8 is a diagram illustrating a relationship between a target voltage with respect to a product of an arbitrary head and (Expression 20) when a voltage applied to a DC motor is controlled when a fixed valve is used;
FIG. 9 is a graph showing power supply frequency dependence of conventional AC pump characteristics.
FIG. 10 is a circuit diagram showing a conventional pump control device.
[Explanation of symbols]
1 Magnetic pole position detector
2 Speed converter
3 Pump characteristics storage
4 Piping system prediction section
5 Control unit
6 DC motor
7 Drive section
8 Pump
9 Pre-drive section

Claims

A pump control device for driving a pump disposed in a piping system having a variable valve by a DC motor, and storing a pump characteristic when a rated voltage V0 is applied to the DC motor; A magnetic pole position detector that detects the magnetic pole position of the rotor of the DC motor, and a rotational speed converter that calculates the actual rotational speed of the DC motor based on the detection result in the magnetic pole position detector and obtains the calculated actual rotational speed; A piping system prediction unit that predicts an operating point (flow rate Q1, head H1) based on the calculated actual rotational speed N1 when the rated voltage V0 is applied and the pump characteristics, and a control unit that controls the whole The control unit calculates a target rotational speed Np from (Equation 1) using the predicted lift H1 and the lift H0 of the rated point of the pump (flow rate Q0, lift H0, rotation speed N0). , Pump control apparatus characterized by controlling the voltage applied to the DC motor based on a result of comparison rolling number N1 and the said calculated target rotation speed Np.

A pump control device for driving a pump disposed in a piping system having a variable valve by a DC motor, and storing a pump characteristic when a rated voltage V0 is applied to the DC motor; A magnetic pole position detector that detects the magnetic pole position of the rotor of the DC motor, and a rotational speed converter that calculates the actual rotational speed of the DC motor based on the detection result in the magnetic pole position detector and obtains the calculated actual rotational speed; A piping system prediction unit that predicts an operating point (flow rate Q1, head H1) based on the calculated actual rotational speed N1 when the rated voltage V0 is applied and the pump characteristics, and a control unit that controls the whole The control unit calculates the target voltage Vp from (Equation 2) using the predicted head H1 and the head H0 of the rated point of the pump (flow rate Q0, head H0, rotation speed N0), Calculated Pump control apparatus characterized by controlling the voltage applied to the DC motor based on the result of comparing the target voltage Vp and the actual applied voltage V0.

A pump control device for driving a pump disposed in a piping system having a fixed valve by a DC motor, and storing a pump characteristic when a rated voltage V0 is applied to the DC motor; A magnetic pole position detector that detects the magnetic pole position of the rotor of the DC motor, and a rotational speed converter that calculates the actual rotational speed of the DC motor based on the detection result in the magnetic pole position detector and obtains the calculated actual rotational speed; A piping system prediction unit that predicts an operating point (flow rate Q1, head H1) based on the calculated actual rotational speed N1 when the rated voltage V0 is applied and the pump characteristics, and a control unit that controls the whole The control unit calculates a target rotational speed Np from (Equation 3) using the predicted head H1 and the head H0 of the rated point of the pump (flow rate Q0, head H0, speed N0). , Pump control apparatus characterized by controlling the voltage applied to the DC motor based on a result of comparison rolling number N1 and the said calculated target rotation speed Np.

A pump control device for driving a pump disposed in a piping system having a fixed valve by a DC motor, and storing a pump characteristic when a rated voltage V0 is applied to the DC motor; A magnetic pole position detector that detects the magnetic pole position of the rotor of the DC motor, and a rotational speed converter that calculates the actual rotational speed of the DC motor based on the detection result in the magnetic pole position detector and obtains the calculated actual rotational speed; A piping system prediction unit that predicts an operating point (flow rate Q1, head H1) based on the calculated actual rotational speed N1 when the rated voltage V0 is applied and the pump characteristics, and a control unit that controls the whole The control unit calculates the target voltage Vp from (Equation 4) using the predicted head H1 and the head H0 of the rated point of the pump (flow rate Q0, head H0, speed N0), Calculated Pump control apparatus characterized by controlling the voltage applied to the DC motor based on the result of comparing the target voltage Vp and the actual applied voltage V0.

A pump control device for driving a pump disposed in a piping system having a variable valve or a fixed valve by a DC motor, storing a pump characteristic when a rated voltage V0 is applied to the DC motor and a rated flow rate A pump characteristic storage unit that stores a target rotation speed Np or a target voltage Vp for obtaining Q0 in advance for each head, a magnetic pole position detection unit that detects the magnetic pole position of the rotor of the DC motor, and detection by the magnetic pole position detection unit Based on the rotational speed converter that calculates the actual rotational speed of the DC motor based on the result and obtains the calculated actual rotational speed, the calculated actual rotational speed N1 when the rated voltage V0 is applied, and the pump characteristics. A piping system prediction unit that predicts the operating point (flow rate Q1, head H1), and a control unit that controls the whole, and the control unit supplies a rated voltage V to the DC motor. The target rotational speed Np or target voltage Vp at the head H1 at the operating point (flow rate Q1, head H1) estimated in the piping system having a variable valve or a fixed valve when A pump that controls a voltage applied to the DC motor based on a comparison result between the rotation speed N1 and the read target rotation speed Np or a comparison result between the actual applied voltage V0 and the read target voltage Vp. Control device.

The control unit uses a PWM-controlled voltage as the applied voltage of the DC motor, and when the PWM duty ratio at the rated voltage V0 is A and the target voltage is Vp, the PWM duty ratio is set to A × (Vp / V0), The pump control device according to any one of claims 1 to 5.