JP5188734B2 - DC brushless motor controller - Google Patents

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Description

本発明は、直流ブラシレスモータ制御装置に係り、特に、パルス幅変調周波数を制御することのできる直流ブラシレスモータ制御装置に関する。   The present invention relates to a DC brushless motor control device, and more particularly, to a DC brushless motor control device capable of controlling a pulse width modulation frequency.

直流ブラシレスモータ駆動装置のパルス幅変調周波数を運転中に可変制御する方法として、特許文献1記載の技術が知られている。この文献には、パルス幅変調により出力される信号のパルス幅が短かくなった場合、パルス幅変調周波数を低くすることにより、同じデューティ比でもパルス幅を広くして、これにより直流ブラシレスモータの位置検出を確実にして安定した運転制御を可能とすることが示されている。
特開2000-316294号公報
As a method of variably controlling the pulse width modulation frequency of a DC brushless motor driving device during operation, a technique described in Patent Document 1 is known. In this document, when the pulse width of a signal output by pulse width modulation becomes short, the pulse width is widened even at the same duty ratio by lowering the pulse width modulation frequency, and thereby the DC brushless motor. It is shown that position detection is ensured and stable operation control is possible.
JP 2000-316294 A

前記従来技術によれば、直流ブラシレスモータ駆動装置のパルス幅変調周波数を運転中に安定して可変制御することができる。しかしながら、直流ブラシレスモータ駆動装置を高効率運転するための方策については述べられていない。   According to the prior art, the pulse width modulation frequency of the DC brushless motor driving device can be stably and variably controlled during operation. However, there is no description about a measure for operating the DC brushless motor driving device with high efficiency.

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、パルス幅変調の周波数を最適な周波数に制御することで高効率な直流ブラシレスモータ駆動装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and it is an object of the present invention to provide a highly efficient DC brushless motor driving device by controlling the frequency of pulse width modulation to an optimum frequency.

本発明は上記課題を解決するため、次のような手段を採用した。   In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.

交流入力電圧を直流電圧に変換するコンバータと、該コンバータの出力する直流電圧をパルス幅変調して交流電圧を出力するインバータを備え、該インバータの出力電圧により直流ブラシレスモータを回転駆動する直流ブラシレスモータ制御装置において、前記インバータはパルス幅変調周波数の増加に伴い損失が増加し、前記直流ブラシレスモータはパルス幅変調周波数の増加に伴い損失が減少する特性を有し、前記インバータのパルス幅変調周波数を前記直流電圧、交流入力電流、直流入力電流および回転数の変化に応じて可変制御する制御器を備え、入力電力が増加して、前記直流電圧が低下したとき前記パルス幅変調周波数を上昇させ、モータ回転数を低下させるとき前記パルス変調周波数を低下させ、入力電力が減少して、前記交流入力電流が減少したとき前記パルス幅変調周波数を低下させて、前記コンバータ、インバータ、および直流ブラシレスモータからなる装置全体の効率を改善する。 A DC brushless motor comprising: a converter that converts an AC input voltage into a DC voltage; and an inverter that outputs an AC voltage by pulse width modulation of the DC voltage output from the converter, and the DC brushless motor is driven to rotate by the output voltage of the inverter In the control device, the inverter has a characteristic that loss increases as the pulse width modulation frequency increases, and the DC brushless motor has a characteristic that loss decreases as the pulse width modulation frequency increases, and the pulse width modulation frequency of the inverter is increased. A controller that variably controls the DC voltage, the AC input current, the DC input current, and the number of revolutions, and when the input power increases and the DC voltage decreases, the pulse width modulation frequency is increased. reduce the pulse width modulation frequency when decreasing the motor speed, the input power decreases, the When flowing force current decreases by decreasing the pulse width modulation frequency, to improve the converter, inverter, and DC consists brushless motor device overall efficiency.

本発明は、以上の構成を備えるため、パルス幅変調の周波数を最適な周波数に制御して、高効率な直流ブラシレスモータ駆動装置を提供することができる。   Since the present invention has the above-described configuration, it is possible to provide a highly efficient direct current brushless motor driving device by controlling the frequency of pulse width modulation to an optimum frequency.

以下、最良の実施形態を添付図面を参照しながら説明する。以下の例では、直流ブラシレスモータとして永久磁石型同期電動機(以下、PMモータと称する)を用いて説明するが、他の同期電動機(例えば、巻線型同期電動機、リラクタンスモータなど)にも、同様に適用できる。   Hereinafter, the best embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. In the following example, a permanent magnet type synchronous motor (hereinafter referred to as a PM motor) will be described as a DC brushless motor. Applicable.

図1は、第1の実施形態にかかる直流ブラシレスモータ駆動装置を説明する図である。図1において、1は回転数指令発生器であり、電動機に回転数指令N*を与える。2は制御器であり、PMモータに印加すべき交流印加電圧を演算し、パルス幅変調波信号(PWM信号)に変換して出力する。3はインバータであり、前記PWM信号により駆動される。4はインバータ3に電力を供給するコンバータ、5は制御対象であるPMモータ、6はPMモータの負荷(例えば、空調機等の熱ポンプを構成する圧縮機)である。7はコンバータからインバータに供給される電流Idを検出する電流検出器、8はコンバータの直流電圧V0を検出する直流電圧検出器である。   FIG. 1 is a diagram for explaining a DC brushless motor driving apparatus according to the first embodiment. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a rotation speed command generator which gives a rotation speed command N * to the electric motor. Reference numeral 2 denotes a controller that calculates an AC applied voltage to be applied to the PM motor, converts it into a pulse width modulated wave signal (PWM signal), and outputs it. An inverter 3 is driven by the PWM signal. 4 is a converter that supplies power to the inverter 3, 5 is a PM motor to be controlled, and 6 is a load of the PM motor (for example, a compressor constituting a heat pump such as an air conditioner). 7 is a current detector for detecting a current Id supplied from the converter to the inverter, and 8 is a DC voltage detector for detecting the DC voltage V0 of the converter.

制御器2は、電流Idを検出して、PMモータ5に印加すべき三相交流指令電圧Vu*、Vv*、Vw*(*は先行する符号が「指令値」であることを表す)を演算するモータ印加電圧演算器10、コンバータ4の直流電圧VdをもとにPWM周波数指令f*を決定するPWM周波数指令発生器11、並びに前記三相交流指令電圧Vu*、Vv*、Vw*およびPWM周波数fをもとに、パルス幅変調信号(PWM信号)u+、u−、v+、v−、w+、w−を発生するPWM信号発生器12を備える。   The controller 2 detects the current Id and generates three-phase AC command voltages Vu *, Vv *, Vw * (* indicates that the preceding code is a “command value”) to be applied to the PM motor 5. A motor applied voltage calculator 10 for calculating, a PWM frequency command generator 11 for determining a PWM frequency command f * based on the DC voltage Vd of the converter 4, and the three-phase AC command voltages Vu *, Vv *, Vw * and A PWM signal generator 12 that generates a pulse width modulation signal (PWM signal) u +, u−, v +, v−, w +, w− based on the PWM frequency f is provided.

インバータ3に電力を供給するコンバータ4は、交流電源41および交流を整流するダイオードブリッジ42、および直流電源に含まれる脈動成分を抑制する平滑コンデンサ43を備える。   The converter 4 that supplies power to the inverter 3 includes an AC power supply 41, a diode bridge 42 that rectifies the AC, and a smoothing capacitor 43 that suppresses pulsation components included in the DC power supply.

次に、図1を参照しながら、本実施形態にかかる直流ブラシレスモータ駆動装置を説明する。まず、モータ印加電圧演算器10は、回転数指令発生器1が発信した回転数指令N*、電流検出器7が検出した電流Id、および直流電圧検出器8が検出した電圧Vdをもとにモータ印加電圧指令Vu*、Vv*、Vw*を決定する。   Next, a DC brushless motor driving apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. First, the motor applied voltage calculator 10 is based on the rotational speed command N * transmitted by the rotational speed command generator 1, the current Id detected by the current detector 7, and the voltage Vd detected by the DC voltage detector 8. Motor application voltage commands Vu *, Vv *, Vw * are determined.

PWM周波数指令発生器11は、直流電圧検出器8が検出した電圧VdをもとにPWM周波数指令f*を決定する。PWM信号発生器12は前記モータ印加電圧指令Vu*、Vv*、Vw*およびPWM周波数指令f*をもとにパルス幅変調信号(PWM信号)u+、u−、v+、v−、w+、w−を生成する。   The PWM frequency command generator 11 determines the PWM frequency command f * based on the voltage Vd detected by the DC voltage detector 8. The PWM signal generator 12 generates pulse width modulation signals (PWM signals) u +, u−, v +, v−, w +, w based on the motor applied voltage commands Vu *, Vv *, Vw * and the PWM frequency command f *. -Is generated.

図2は、直流ブラシレスモータ駆動装置における各損失とインバータのPWM周波数との関係を説明する図である。直流ブラシレスモータ駆動装置の効率を上げるためには、該装置を構成するコンバータ、インバータ、およびモータの各損失を低減する必要がある。ブラシレスモータ駆動装置の全損失をPt、コンバータの損失をPc、インバータの損失をPi、モータの損失をPmとすると、全損失Ptは
Pt=Pc+Pi+Pm ・・・(1)
で表すことができる。
FIG. 2 is a diagram illustrating the relationship between each loss and the inverter PWM frequency in the DC brushless motor driving apparatus. In order to increase the efficiency of the DC brushless motor drive device, it is necessary to reduce the losses of the converter, inverter, and motor that constitute the device. If the total loss of the brushless motor drive device is Pt, the converter loss is Pc, the inverter loss is Pi, and the motor loss is Pm, the total loss Pt is
Pt = Pc + Pi + Pm (1)
Can be expressed as

図2に示すように、インバータ損失PiはインバータPWM周波数が大きくなると増加し、モータ損失PmはインバータPWM周波数が大きくなると減少する。   As shown in FIG. 2, the inverter loss Pi increases as the inverter PWM frequency increases, and the motor loss Pm decreases as the inverter PWM frequency increases.

ここで、インバータ損失Piは、それを構成するスイッチング損失がインバータPWM周波数に比例して増加するため、インバータ損失とインバータPWM周波数は右上がりの1次関数に類似する関係となる。   Here, since the inverter loss Pi increases in proportion to the inverter PWM frequency, the inverter loss and the inverter PWM frequency have a relationship similar to a linear function that rises to the right.

モータ損失Pmは、インバータPWM周波数の増加に伴い、モータ電流の波形が正弦波に近づきモータ力率が上昇し、またリップル電流のインバータ周波数成分が低下してモータ電流の実効値が低下するため、モータ損失は少なくなる。   As the motor loss Pm increases as the inverter PWM frequency increases, the motor current waveform approaches a sine wave, the motor power factor increases, the inverter frequency component of the ripple current decreases, and the effective value of the motor current decreases. Motor loss is reduced.

このように、インバータPWM周波数の増加に伴い、インバータ損失は増加し、モータ損失は低下する。このため、インバータPWM周波数を可変とし、全損失が少なくなるインバータPWM周波数を選択することのより、直流ブラシレスモータを高効率に運転することができる。   Thus, as the inverter PWM frequency increases, the inverter loss increases and the motor loss decreases. For this reason, the DC brushless motor can be operated with high efficiency by making the inverter PWM frequency variable and selecting the inverter PWM frequency that reduces the total loss.

図3は、モータ出力と装置(コンバータ入力からモータ出力まで)効率の関係を示す図である。この図では、横軸にモータ出力を、また縦軸に装置効率をとり、コンバータ出力電圧Vdを250,260,270Vと変化させた場合の効率のデータである。   FIG. 3 is a diagram showing the relationship between motor output and device (converter input to motor output) efficiency. In this figure, motor output is plotted on the horizontal axis, device efficiency is plotted on the vertical axis, and efficiency data when the converter output voltage Vd is changed to 250, 260, and 270V.

図3に示すように、入力電力(≒モータ出力)が約700Wまではコンバータ出力電圧Vdは低いほうが効率がよい。これは同じ負荷に対して出力電圧Vdが低下した場合、インバータ損失およびモータ損失が低下するためである。すなわち、出力電圧Vdが低下したことによりスイッチング損失が低下し、更にモータ力率が増加するためである。   As shown in FIG. 3, the lower the converter output voltage Vd, the better the efficiency until the input power (≈motor output) is about 700 W. This is because when the output voltage Vd is reduced for the same load, the inverter loss and the motor loss are reduced. That is, because the output voltage Vd is reduced, the switching loss is reduced and the motor power factor is further increased.

しかし、入力電力が低いときは出力電圧Vdは低下しない。特に入力電圧が200Vのときは顕著である。入力電圧が100Vで倍電圧整流している場合も同様である。入力電力が低いときは、出力電圧Vdが高くなるため、インバータPWM周波数を下げることで、インバータ損失を下げるのがよい。入力電力が増加して、出力電圧Vdが低下した場合には、インバータPWM周波数を上げるとよい。この場合には、インバータ損失はやや増加するもののモータ損失は低下するので効率を高くすることができる。   However, the output voltage Vd does not decrease when the input power is low. This is particularly noticeable when the input voltage is 200V. The same applies when voltage doubler rectification is performed at an input voltage of 100V. When the input power is low, the output voltage Vd increases. Therefore, it is preferable to reduce the inverter loss by reducing the inverter PWM frequency. When the input power increases and the output voltage Vd decreases, the inverter PWM frequency may be increased. In this case, the inverter loss increases slightly, but the motor loss decreases, so that the efficiency can be increased.

次にインバータPWM周波数可変による効果を説明する。出力電圧Vd=270〜260Vの間はインバータ周波数を3.63kHz、Vd=250V以下となった場合に4kHzとした場合、インバータPWM周波数を3.63kHz一定にした場合よりも総合効率として0.2%の効果がある。ここでは直流電圧に応じて2段階にインバータPWM周波数を設定する例を説明したが、直流電圧に応じてさらにインバータPWM周波数を細かく設定してもよい。また、直流電圧とインバータPWM周波数の関係を線形で設定しもよいし、2次関数またはそれ以上の多次関数で設定してもよい。   Next, the effect of changing the inverter PWM frequency will be described. When the inverter frequency is 3.63 kHz between the output voltages Vd = 270 to 260 V and 4 kHz when Vd = 250 V or less, the total efficiency is 0.2 as compared with the case where the inverter PWM frequency is constant 3.63 kHz. % Effect. Here, an example in which the inverter PWM frequency is set in two stages according to the DC voltage has been described, but the inverter PWM frequency may be set more finely according to the DC voltage. Further, the relationship between the DC voltage and the inverter PWM frequency may be set linearly, or may be set by a quadratic function or a multi-order function higher than that.

図4は、第2の実施形態を説明する図である。図において、13はモータ回転数演算器であり、電流検出器7が検出した電流I0をもとにモータ回転数Nを演算する。なお、図4において図1に示される部分と同一部分については同一符号を付してその説明を省略する。   FIG. 4 is a diagram for explaining the second embodiment. In the figure, reference numeral 13 denotes a motor rotation speed calculator, which calculates a motor rotation speed N based on the current I0 detected by the current detector 7. 4 that are the same as those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.

第1の実施形態1との相違点はPWM周波数fの決定法であり、電流検出器7から検出された電流Idをもとにモータ回転数演算器13でモータ回転数Nを演算する。また、PWM周波数指令発生器11は前記演算された回転数NをもとにPWM周波数指令f*を決定する。   The difference from the first embodiment is a method of determining the PWM frequency f. The motor rotation number calculator 13 calculates the motor rotation number N based on the current Id detected from the current detector 7. The PWM frequency command generator 11 determines the PWM frequency command f * based on the calculated rotation speed N.

次に、前記周波数指令f*の決定法について説明する。モータを駆動する場合、モータには回転数に応じて次式で表される誘起電圧が発生する。   Next, a method for determining the frequency command f * will be described. When driving a motor, an induced voltage represented by the following equation is generated in the motor according to the number of rotations.

Vr=Ke×N ・・・(式2)
ここで、Vrは誘起電圧、Keは誘起電圧定数、Nは回転数である。
Vr = Ke × N (Formula 2)
Here, Vr is an induced voltage, Ke is an induced voltage constant, and N is a rotation speed.

モータ損失を低減させる要因のモータ力率の上昇はこの誘起電圧と直流電圧の差によるところが大きい。よって、インバータPWM周波数をモータの回転数Nにより決定することによって効率を改善することができる。例えば2000回転以下は3.63kHz、2000回転を超える場合は4kHzにする。この場合も実施形態1と同様な効果が期待できる。   The increase in motor power factor, which is a factor for reducing motor loss, is largely due to the difference between this induced voltage and DC voltage. Therefore, the efficiency can be improved by determining the inverter PWM frequency based on the motor rotation speed N. For example, it is 3.63 kHz for 2000 revolutions or less, and 4 kHz for more than 2000 revolutions. In this case, the same effect as in the first embodiment can be expected.

ここでは直流電圧に応じて2段階にインバータPWM周波数を設定する例を説明したが、モータ回転数に応じてさらに細かくインバータPWM周波数を設定してもよい。このとき、モータ回転数とインバータPWM周波数の関係は線形に設定しもよいし、2次関数またはそれ以上の多次関数で設定してもよい。   Here, an example in which the inverter PWM frequency is set in two stages according to the DC voltage has been described, but the inverter PWM frequency may be set more finely according to the motor speed. At this time, the relationship between the motor rotation speed and the inverter PWM frequency may be set linearly, or may be set by a quadratic function or a multi-order function higher than that.

また、ここでは回転数Nをモータ電流Idから演算する例で説明したが、回転数指令N*を用いてもよいし、エンコーダあるいはホールセンサ等を用いて測定したモータ回転数を使用してもよい。   Further, here, the example in which the rotational speed N is calculated from the motor current Id has been described, but the rotational speed command N * may be used, or the motor rotational speed measured using an encoder or a hall sensor may be used. Good.

図5は、第3の実施形態を説明する図である。図において、44は交流入力電流を検出する交流電流検出器である。なお、図5において図1に示される部分と同一部分については同一符号を付してその説明を省略する。   FIG. 5 is a diagram for explaining the third embodiment. In the figure, reference numeral 44 denotes an AC current detector that detects an AC input current. 5 that are the same as those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.

第1の実施形態との相違点はPWM周波数指令f*の決定法である。この例では、PWM周波数指令発生器11は交流電流検出器44により検出された交流入力電流IsをもとにPWM周波数指令f*を決定する。   The difference from the first embodiment is the method of determining the PWM frequency command f *. In this example, the PWM frequency command generator 11 determines the PWM frequency command f * based on the AC input current Is detected by the AC current detector 44.

次に周波数指令f*の決定法について説明する。モータの負荷トルクをTとするとモータの出力(N×T)と交流入力電流Isは次式の関係式で表される。   Next, a method for determining the frequency command f * will be described. When the motor load torque is T, the motor output (N × T) and the AC input current Is are expressed by the following relational expression.

N×T=Vs×Is×cosθ×ηc×ηi×ηm ・・・(式3)
ここでVsは交流入力電圧、cosθは力率、ηcはコンバータ効率、ηiはインバータ効率、ηmはモータ効率である。交流入力電圧Vsは100Vか200Vでほぼ一定のため、交流入力電流によりモータ負荷の大きさがわかる。よって交流入力電流Isに基づいてインバータPWM周波数を決定しても第1の実施形態と同様の効果が得られる。例えば交流入力電流8A以下は3.63kHz、8Aを超える場合は4kHzにする。ここでは交流入力電流に応じて2段階にインバータPWM周波数を設定する例を説明したが、交流入力電流に応じてさらにインバータPWM周波数を細かく設定してもよいし、交流入力電流とインバータPWM周波数の関係を線形で設定しもよいし、2次関数またはそれ以上の多次関数で設定してもよい。
N × T = Vs × Is × cos θ × ηc × ηi × ηm (Expression 3)
Here, Vs is an AC input voltage, cos θ is a power factor, ηc is a converter efficiency, ηi is an inverter efficiency, and ηm is a motor efficiency. Since the AC input voltage Vs is approximately constant at 100V or 200V, the magnitude of the motor load can be determined from the AC input current. Therefore, even if the inverter PWM frequency is determined based on the AC input current Is, the same effect as in the first embodiment can be obtained. For example, the AC input current of 8 A or less is 3.63 kHz, and if it exceeds 8 A, it is set to 4 kHz. Here, the example in which the inverter PWM frequency is set in two stages according to the AC input current has been described. However, the inverter PWM frequency may be set more finely according to the AC input current, or the AC input current and the inverter PWM frequency may be set. The relationship may be set linearly, or may be set by a quadratic function or a multi-order function higher than that.

図6は、第4の実施形態を説明する図である。図において、14は電流検出器7が検出した電流I0をもとに直流電流IDを演算する直流電流演算器である。なお、図において図1に示される部分と同一部分については同一符号を付してその説明を省略する。   FIG. 6 is a diagram for explaining the fourth embodiment. In the figure, reference numeral 14 denotes a DC current calculator for calculating a DC current ID based on the current I0 detected by the current detector 7. In the figure, the same parts as those shown in FIG.

第1の実施形態との相違点はPWM周波数指令f*の決定法である。この例では、直流電流演算器14は、電流検出器7が検出した電流Idをもとに直流電流(平均値)IDを演算し、PWM周波数指令発生器11は前記直流電流IDをもとにPWM周波数指令f*を決定する。   The difference from the first embodiment is the method of determining the PWM frequency command f *. In this example, the direct current calculator 14 calculates a direct current (average value) ID based on the current Id detected by the current detector 7, and the PWM frequency command generator 11 based on the direct current ID. The PWM frequency command f * is determined.

次に周波数指令f*の決定法について説明する。モータの負荷トルクをTとするとモータの出力(N×T)と直流電流IDは次式の関係式で表される。   Next, a method for determining the frequency command f * will be described. If the load torque of the motor is T, the motor output (N × T) and the direct current ID are expressed by the following relational expression.

N×T=Vd×ID×ηi×ηm ・・・(式4)
なお、直流電流Idによりモータ負荷の大きさがわかるため直流電流IdをもとにインバータPWM周波数を決定しても第1の実施形態と同様の効果を得られる。例えば直流電流5A以下は3.63kHz、5Aを超える場合は4kHzとする。ここでは直流電流に応じて2段階にインバータPWM周波数を設定する例を説明したが、直流電流に応じてさらにインバータPWM周波数指令を細かく設定してもよいし、直流電流とインバータPWM周波数の関係を線形で設定しもよいし、2次関数またはそれ以上の多次関数で設定してもよい。
N × T = Vd × ID × ηi × ηm (Formula 4)
Since the magnitude of the motor load is known from the direct current Id, the same effect as in the first embodiment can be obtained even if the inverter PWM frequency is determined based on the direct current Id. For example, when the direct current is 5 A or less, 3.63 kHz, and when exceeding 5 A, the frequency is 4 kHz. Here, the example in which the inverter PWM frequency is set in two stages according to the direct current has been described. However, the inverter PWM frequency command may be set more finely according to the direct current, or the relationship between the direct current and the inverter PWM frequency may be set. It may be set linearly or may be set by a quadratic function or a multi-order function higher than that.

図7は、以上の各実施形態におけるPWM周波数の決定方法をまとめて示す図であり、図7(a)は、直流電圧Vd、回転数N、交流電流Isおよび直流電流Idの各状態量と、この状態量に対応して決定されるPWM周波数の対応関係を示し、図7(b)は運転時間(運転開始後の経過時間)とPWM周波数の関係を示す図である。   FIG. 7 is a diagram collectively showing the determination method of the PWM frequency in each of the above embodiments. FIG. 7A shows the state quantities of the DC voltage Vd, the rotational speed N, the AC current Is, and the DC current Id. FIG. 7B is a diagram showing the relationship between the operation time (elapsed time after the start of operation) and the PWM frequency.

図7(a)における各実施形態の下段は運転開始後の高負荷状態を示し、上段は運転開始直後、および運転が安定した後の軽負荷状態を示している。   The lower part of each embodiment in FIG. 7A shows a high load state after the start of operation, and the upper part shows a light load state immediately after the start of operation and after the operation is stabilized.

図7(b)に示すように、例えば、空調機等の熱ポンプを構成する圧縮機の運転開始から予め設定した第1の所定期間(例えば3分)は第1のPWM周波数(例えば3.63kHz)で駆動し、前記所定期間の経過後は前記第1のPWM周波数よりも高い第2のPWM周波数(例えば4kHz)で駆動し、前記空調機を設置した室の温度変化が予め設定した範囲内に収まったとき(例えば運転開始から60分が経過して負荷が軽くなった後)、前記第2のPWM周波数よりも低い第3の周波数(例えば3.63kHz)で駆動する。   As shown in FIG. 7B, for example, a first predetermined period (for example, 3 minutes) set in advance from the start of operation of a compressor constituting a heat pump such as an air conditioner is set to a first PWM frequency (for example, 3.. 63 kHz), and after the elapse of the predetermined period, it is driven at a second PWM frequency (for example, 4 kHz) higher than the first PWM frequency, and the temperature change of the room in which the air conditioner is installed is set in a predetermined range. When it falls within (for example, after 60 minutes have elapsed from the start of operation and the load has become lighter), the motor is driven at a third frequency (eg, 3.63 kHz) lower than the second PWM frequency.

以上の説明において、種々の数値を使用して説明したが、これらの数値は一例であり、他の数値であっても差し支えない。   In the above description, various numerical values are used. However, these numerical values are examples, and other numerical values may be used.

また、インバータの制御法として、直流電源4の電流Idを検出してモータ電流を再現する方法を用いたが、各相電流を直接ホールCTあるいはシャント抵抗を用いて検出することもできる。   Further, as a method of controlling the inverter, a method of detecting the current Id of the DC power supply 4 and reproducing the motor current is used. However, each phase current can also be detected directly using a Hall CT or a shunt resistor.

以上説明したように、本実施形態によれば、パルス幅変調周波数を最適な周波数に制御する。このためインバータ損失およびモータ損失を低減し、高効率な運転を実現することができる。   As described above, according to the present embodiment, the pulse width modulation frequency is controlled to an optimum frequency. For this reason, inverter loss and motor loss can be reduced, and highly efficient operation can be realized.

第1の実施形態にかかる直流ブラシレスモータ駆動装置を説明する図である。It is a figure explaining the direct-current brushless motor drive device concerning a 1st embodiment. 直流ブラシレスモータ駆動装置における各損失とインバータのPWM周波数との関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship between each loss and the PWM frequency of an inverter in a direct-current brushless motor drive device. モータ出力電力と装置効率の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between motor output electric power and apparatus efficiency. 第2の実施形態を説明する図である。It is a figure explaining 2nd Embodiment. 第3の実施形態を説明する図である。It is a figure explaining 3rd Embodiment. 第4の実施形態を説明する図である。It is a figure explaining 4th Embodiment. PWM周波数の決定方法をまとめて示す図である。It is a figure which shows collectively the determination method of PWM frequency.

符号の説明Explanation of symbols

1 回転数指令発生器
2 制御器
3 インバータ
4 直流電源
5 PMモータ
6 圧縮機
7 電流検出器
10 モータ印加電圧演算器
11 PWM周波数指令発生器
12 PWM信号発生器
13 モータ回転数演算器。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotational speed command generator 2 Controller 3 Inverter 4 DC power supply 5 PM motor 6 Compressor 7 Current detector 10 Motor applied voltage calculator 11 PWM frequency command generator 12 PWM signal generator 13 Motor rotational speed calculator

14 直流電流演算器   14 DC current calculator

Claims (2)

交流入力電圧を直流電圧に変換するコンバータと、
該コンバータの出力する直流電圧をパルス幅変調して交流電圧を出力するインバータを備え、
該インバータの出力電圧により直流ブラシレスモータを回転駆動する直流ブラシレスモータ制御装置において、
前記インバータはパルス幅変調周波数の増加に伴い損失が増加し、前記直流ブラシレスモータはパルス幅変調周波数の増加に伴い損失が減少する特性を有し、
前記インバータのパルス幅変調周波数を前記直流電圧、交流入力電流、直流入力電流および回転数の変化に応じて可変制御する制御器を備え、
入力電力が増加して、前記直流電圧が低下したとき前記パルス幅変調周波数を上昇させ、
モータ回転数を低下させるとき前記パルス変調周波数を低下させ、
入力電力が減少して、前記交流入力電流が減少したとき前記パルス幅変調周波数を低下させて、
前記コンバータ、インバータ、および直流ブラシレスモータからなる装置全体の効率を改善することを特徴とする直流ブラシレスモータ制御装置。
A converter that converts an AC input voltage into a DC voltage;
An inverter that outputs an AC voltage by pulse-width modulating the DC voltage output by the converter;
In the DC brushless motor control device that rotationally drives the DC brushless motor by the output voltage of the inverter,
The inverter has a characteristic that the loss increases as the pulse width modulation frequency increases, and the DC brushless motor has a characteristic that the loss decreases as the pulse width modulation frequency increases,
A controller for variably controlling the pulse width modulation frequency of the inverter according to changes in the DC voltage, AC input current, DC input current, and rotation speed;
When the input power is increased and the DC voltage is decreased, the pulse width modulation frequency is increased,
Lowering the pulse width modulation frequency when lowering the motor speed,
When the input power is reduced and the AC input current is reduced, the pulse width modulation frequency is lowered,
A direct current brushless motor control device for improving the efficiency of the entire device comprising the converter, the inverter, and the direct current brushless motor.
交流入力電圧を直流電圧に変換するコンバータと、
該コンバータの出力する直流電圧をパルス幅変調して交流電圧を出力するインバータを備え、
該インバータの出力電圧により直流ブラシレスモータを回転駆動する直流ブラシレスモータ制御装置において、
前記インバータはパルス幅変調周波数の増加に伴い損失が増加し、前記直流ブラシレスモータはパルス幅変調周波数の増加に伴い損失が減少する特性を有し、
前記インバータのパルス幅変調周波数を前記直流電圧、交流入力電流、直流入力電流および回転数の変化に応じて可変制御する制御器を備え、
入力電力が増加して、前記直流電圧が低下したとき前記パルス幅変調周波数を上昇させ、モータ回転数を低下させるとき前記パルス変調周波数を低下させ、
入力電力が減少して、前記直流入力電流が低下したとき前記パルス幅変調周波数を低下させて、
前記コンバータ、インバータ、および直流ブラシレスモータからなる装置全体の効率を改善することを特徴とする直流ブラシレスモータ制御装置。
A converter that converts an AC input voltage into a DC voltage;
An inverter that outputs an AC voltage by pulse-width modulating the DC voltage output by the converter;
In the DC brushless motor control device that rotationally drives the DC brushless motor by the output voltage of the inverter,
The inverter has a characteristic that the loss increases as the pulse width modulation frequency increases, and the DC brushless motor has a characteristic that the loss decreases as the pulse width modulation frequency increases,
A controller for variably controlling the pulse width modulation frequency of the inverter according to changes in the DC voltage, AC input current, DC input current, and rotation speed;
When the input power is increased and the DC voltage is decreased, the pulse width modulation frequency is increased.When the motor rotational speed is decreased, the pulse width modulation frequency is decreased.
When the input power decreases and the DC input current decreases, the pulse width modulation frequency is decreased,
A direct current brushless motor control device for improving the efficiency of the entire device comprising the converter, the inverter, and the direct current brushless motor.
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