JP5470098B2 - Inverter control device and air conditioner using the same - Google Patents
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Description
本発明は、例えば空気調和機や冷凍機などの冷凍装置に関し、特に、冷凍サイクルの圧縮機を駆動する永久磁石同期モータの回転数を可変制御するインバータ制御装置に関する。 The present invention relates to a refrigeration apparatus such as an air conditioner or a refrigerator, and more particularly to an inverter control apparatus that variably controls the rotation speed of a permanent magnet synchronous motor that drives a compressor of a refrigeration cycle.
電流センサの電流検出精度はシャント抵抗による電流再現制御より良いため、インバータ電流が大きい製品において使用されている。一方、モータ電流センサを用いずにモータ電流情報を検出するような技術も知られている。例えば特許文献1には、PWM信号に同期したAD変換器によって、一定の時間間隔で第1のAD変換と第2のAD変換とを行い、該AD変換した第1の直流電流情報と、第2の直流電流情報とを基にインバータ回路の出力電流を再現して同期モータを制御し、これによって、高価なモータ電流センサを用いることなくモータ電流情報を得て、安価に高品質なモータ制御装置を実現できる技術が開示されている。これには、インバータ回路近傍に備えたシャント抵抗にインバータ回路からの直流電流を流し、直流電流によりインバータのモータ電流を再現する制御が用いられている。
Since the current detection accuracy of the current sensor is better than the current reproduction control by the shunt resistor, it is used in products with a large inverter current. On the other hand, a technique for detecting motor current information without using a motor current sensor is also known. For example, in
モータを駆動する時に、電流検知は冷凍サイクルの制御性能、例えば、駆動効率,応答速度,安定性に影響を与えるので、インバータ電流の検出精度は、モータの駆動効率に影響を与え、冷凍サイクルの能力にも影響を与え得る。75Aまでインバータ電流を増大させた基板を使用する場合、従来の電流検出手段では電流センサを使用するが、電流センサは高価である。電流センサを用いないシャント抵抗による電流検出手段とすればコストが抑えられる。 When driving a motor, current detection affects the control performance of the refrigeration cycle, for example, drive efficiency, response speed, and stability, so the inverter current detection accuracy affects the motor drive efficiency, and the refrigeration cycle It can also affect your ability. When using a substrate with an inverter current increased to 75 A, a current sensor is used in the conventional current detection means, but the current sensor is expensive. Cost can be reduced by using a current detecting means using a shunt resistor without using a current sensor.
しかし、現在の回路定数とシャント抵抗による電流検出では、電流がシャント抵抗に流れた際のシャント抵抗における電力損失が大きくなり、現実的な電力容量のシャント抵抗を選定することが難しい。また、従来の電流検出幅のままでは60A/Vであり、インバータ電流が大きい場合に2相分のインバータ電流情報が現れる直流電流IDCにリンギング等のノイズが重畳してマイコンの電流再現部に入った際に例えば1Vのノイズが入った場合、現在の電流検出幅では60Aのノイズとなり影響が大きい。 However, current detection using current circuit constants and shunt resistors increases power loss in the shunt resistor when current flows through the shunt resistor, and it is difficult to select a shunt resistor having a realistic power capacity. Moreover, it remains of a conventional current sensing wide and 60A / V, the direct current I DC to the inverter current information of two phases when the inverter current is large appears superimposed noise such as ringing in the current reproduction unit of the microcomputer For example, when noise of 1 V enters when entering, the current detection width becomes 60 A noise, which has a great influence.
本発明は、大容量インバータにおいてシャント抵抗による電流再現制御の電流検出精度を向上することを目的とする。 An object of the present invention is to improve current detection accuracy of current reproduction control using a shunt resistor in a large-capacity inverter.
上記目的を達成するため本発明は、
交流電源からの交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ回路と、
複数のスイッチング素子が三相ブリッジ結線され、前記コンバータ回路で生成された直流電圧から交流電圧を生成してモータに供給するインバータ回路と、
前記コンバータ回路と前記インバータ回路間に設けられたシャント抵抗と、
該シャント抵抗に流れる前記コンバータ回路から前記インバータ回路への入力直流電流を増幅回路を用いて検出する電流検出回路と、
前記複数のスイッチング素子を制御するとともに、前記電流検出回路で検出した直流電流の値に基づいて前記モータに流れるモータ電流を再現し、前記モータを可変制御するためのマイコンと、
を備えたインバータ制御装置において、
前記増幅回路の定数である電圧増幅率Gv、電流増幅率Gi、を
22≦Gv≦33
0.017<Gi≦0.042
とするとともに、
前記マイコンでの電流検出幅を±60Aとした。
In order to achieve the above object, the present invention
A converter circuit that converts an AC voltage from an AC power source into a DC voltage;
A plurality of switching elements connected in a three-phase bridge, an inverter circuit that generates an AC voltage from the DC voltage generated by the converter circuit and supplies the AC voltage to the motor;
A shunt resistor provided between the converter circuit and the inverter circuit;
A current detection circuit for detecting by using an amplifier circuit an input DC current from the converter circuit flowing through the shunt resistor to the inverter circuit,
It controls the plurality of switching elements, and a microcomputer for reproducing a motor current flowing through the motor based on the value of the DC current detected by said current detecting circuit, for variably controlling the motor,
In an inverter control device comprising:
The voltage amplification factor Gv and the current amplification factor Gi, which are constants of the amplifier circuit, are 22 ≦ Gv ≦ 33.
0.017 <Gi ≦ 0.042
With the,
The current detection width in the microcomputer was set to ± 60A .
本発明によれば、電流検出精度を向上することができる。 According to the present invention, it is possible to improve current detection accuracy.
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態である空気調和機の構成を表す概略図である。 FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of an air conditioner according to an embodiment of the present invention.
この図1において、空気調和機110は、圧縮機101の吐出側,室内熱交換器102,室内膨張弁104,室外熱交換器105,アキュームレータ107、そして元に戻って圧縮機101の吸込側を順次連結した冷凍サイクルを有している。そして、例えば室内を冷房する場合に、圧縮機101で圧縮された冷媒は、室外熱交換器105で凝縮されて液化し、その後、室内膨張弁104で減圧され室内熱交換器102で蒸発し、圧縮機101に戻るようになっている。なお、室内熱交換器102及び室内膨張弁104は室内機109に備えられており、室内機109には熱交換を促進するための室内送風機103が設けられている。また、圧縮機101,室外熱交換器105、及びアキュームレータ107等は室外機108に備えられており、室外機108には熱交換を促進するための室外送風機106が設けられている。
In FIG. 1, an
圧縮機101は永久磁石同期モータ111によって駆動され、このモータ111の回転数(運転周波数)がインバータ装置210によって可変制御されている。これにより、冷凍サイクルに必要な能力に対応するようになっている。また、室内膨張弁104又は室外膨張弁(図示せず)の開度、室内送風機103及び室外送風機106の回転数、冷房/暖房の運転モードを切り替える四方弁(図示せず)などが制御されている。
The
図2は、上記インバータ装置210の構成を表す概略図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the
この図2において、インバータ装置210は、交流電源251からの交流電力を直流電力に変換するコンバータ回路225と、このコンバータ回路225で生成された直流電力から交流電力を生成してモータ111に供給するインバータ回路221と、ドライバ回路232を介してインバータ回路221を制御するマイコン231と、コンバータ回路225で生成された高電圧を例えば5V又は15V程度の制御電源に調整してマイコン231及びドライバ回路232等に供給する電源回路235と、コンバータ回路225の出力直流電圧を検出する電圧検出回路234と、シャント抵抗224を用いてインバータ回路221の入力直流電流を検出する電流検出回路233と、外気温度サーミスタ261を用いて外気温度を検出する外気温度検出回路262と、吐出温度サーミスタ263を用いて圧縮機101の吐出温度を検出する吐出温度検出回路264と、吐出圧力センサ265を用いて圧縮機101の吐出圧力を検出する吐出圧力検出回路266とを備えている。
In FIG. 2, the
コンバータ回路225は、複数の整流素子226がブリッジ結線された回路であり、交流電源251からの交流電力を直流電力に変換するようになっている。インバータ回路221は、複数のスイッチング素子222が三相ブリッジ結線された回路である。また、スイッチング素子222がスイッチング時に発生する逆起電力を回生するため、スイッチング素子222と併設してフライホイール素子223が設けられている。ドライバ回路232は、マイコン231からの微弱な信号(後述するPWM信号)を増幅して、スイッチング素子222のスイッチング動作を制御するようになっている。これにより、インバータ回路221で交流電力が生成されるとともにその周波数が制御されるようになっている。
The
保護回路A274はシャント抵抗224に発生する電圧を取り込みスイッチング素子222を保護する。保護回路B275を通過してスイッチング素子222にON信号を送ることによりインバータ回路221が駆動してモータ111を動作させる。スイッチング素子222の定格電流を超えた場合は、スイッチング素子222かFo信号がマイコン231に出力される。シャント抵抗224に発生する電圧を電流検出回路233によって増幅し、マイコン231に直流電圧を入力し、モータ111を停止させる。保護回路A274を備えることによりインバータ回路221の定格電流を超えて運転しないようにソフト保護を行う。また、Fo信号を出力するスイッチング素子222を使用する場合には保護回路B275を実装しない。保護回路A274はスイッチング素子222の定格電流の1倍の過電流からスイッチング素子222を保護している。保護回路Aは電流検出回路233の検出幅を狭くしたことにより、備えている。
The protection circuit A274 takes in the voltage generated in the
Fo信号を出力しないスイッチング素子222を使用する場合には保護回路A274に代えて保護回路B275を実装することによりスイッチング素子222を保護する。保護回路B275はスイッチング素子222の定格電流の1.3倍の過電流からスイッチング素子222を保護している。
When the
コンバータ回路225とインバータ回路221との間には、モータ111を運転又は停止させるための電磁接触器253と、力率改善用リアクトル252と、平滑コンデンサ270とが接続されている。さらに、雷サージ電圧吸収用のバリスタ271と、スナバコンデンサ272が接続されている。また、電源投入時等に閉路する電磁接触器253が平滑コンデンサ270に流れる過大な突入電流で溶着しないように、電磁接触器253と並列して突入電流制限抵抗器254が設けられている。
Between the
マイコン231は、センサレスタイプのベクトル制御機能を有している。すなわち、電流検出回路233で検出されたインバータ回路221の入力直流電流等に基づいてモータ111の駆動電流、つまり、インバータ回路221の出力交流電流、を再現するようになっており、交流電流を検出する電流センサを不要としている。また、モータ111の回転速度や位相(磁極位置)を推定するようになっており、速度センサや磁極位置センサを不要としている。このようなモータ制御の詳細を以下説明する。
The
図3は電流検出回路である。シャント抵抗224に発生する電圧が、電流検出回路233内の増幅回路277において2.5V足されて増幅され、フィルタ回路278により電圧リップルを除去する。
FIG. 3 shows a current detection circuit. The voltage generated in the
図4は増幅回路277とフィルタ回路278の部品構成を示す。R1=R2=R3=R4とし、R3とR4により5Vを分圧しオペアンプ282の−端子に2.5Vを入力している。電圧増幅度Gvによって決まる増幅度にて増幅された電圧がフィルタ回路278に入力される。フィルタ回路278のR7とC3によってリンギング電圧除去される。
FIG. 4 shows a component configuration of the
図5は、マイコン231の機能的構成を表すブロック図である。図6は、図5で示された速度・位相推定部18の機能的構成を表すブロック図であり、図7は、図5で示されたモータ定数同定部14及びベクトル制御演算部15の機能的構成を表すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram illustrating a functional configuration of the
マイコン231は、図5に示す内容を処理している。モータ111の回転速度検出値ω及び位相検出値θdcを推定する速度・位相推定部18と、電流検出回路233で検出された直流電流IDC等からモータ111の駆動電流(3相交流の電流検出値)Iu,Iv,Iwを推定する電流再現部19と、位相検出値θdcに基づいて3相交流の電流検出値Iu,Iv,Iwをdc軸電流検出値Idc及びqc軸電流検出値Iqcに変換する3相/2軸変換部20と、回転速度指令値ω*を生成する速度指令生成部10と、減算部で演算された回転速度指令値ω*と回転速度検出値ωとの偏差が零となるように、第1のqc軸電流指令値Iqc*を生成するq軸電流指令生成部12と、第1のdc軸電流指令値Idc*を生成するd軸電流指令生成部13と、モータ定数設定値(詳細には、抵抗設定値r*,誘起電圧設定値Ke*、及び仮想インダクタンス設定値L*)を出力するモータ定数同定部14と、第1のdc軸電流指令値Idc*,第1のqc軸電流指令値Iqc*,モータ定数設定値、及び回転速度指令値ω*等に基づいてdc軸電圧指令値Vdc*及びqc軸電圧指令値Vqc*を演算するベクトル制御演算部15と、位相検出値θdcに基づいてdc軸電圧指令値Vdc*及びqc軸電圧指令値Vqc*dc軸電圧指令値を3相交流の電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*に変換する2軸/3相変換部16と、3相交流の電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*にそれぞれ比例したPWM信号(パルス幅変調信号)を生成してドライバ回路232に出力するPWM出力部17とを有している。
The
電流再現部19は、電流検出回路233で検出された直流電流IDCと2軸/3相変換部16で演算された3相交流の電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*に基づき、モータ111の3相交流の電流検出値Iu,Iv,Iwを推定する。3相/2軸変換部20は、速度・位相推定部で推定された位相検出値θdcに基づき、3相交流の電流検出値Iu,Iv,Iwをdc軸電流検出値Idc及びqc軸電流検出値Iqcに変換する。
速度演算部23は、軸誤差演算部21で演算された軸誤差Δθcが零となるように、回転速度検出値ωを推定している。速度演算部23は、例えば軸誤差Δθcが正の場合、制御系のdc−qc軸がモータ最大トルクのdo−qo軸より進んでいるため、回転速度検出値ωを増加させるように推定する。一方、例えば軸誤差Δθcが負の場合、制御系のdc−qc軸がモータ最大トルクのdo−qo軸より遅れているため、回転速度検出値ωが減少させるように推定されることになる。そして、d軸電流指令生成部13は、速度演算部23で推定された回転速度検出値ωと速度指令生成部10で生成された回転速度指令値ω*との偏差が零となるように、第1のqc軸電流指令値を生成する。
The
ベクトル制御演算部15は、q軸電流指令演算部31と、d軸電流指令演算部33と、電圧指令演算部34とを有している。q軸電流指令演算部31は、減算部30で演算された第1のqc軸電流指令値Iqc*とqc軸電流検出値Iqcとの差に基づいて第1のqc軸電流指令値Iqc*を補正して第2のqc軸電流指令値Iqc**を生成する。同様に、d軸電流指令演算部33は、減算部32で演算された第1のdc軸電流指令値Idc*とdc軸電流検出値Idcとの差に基づいて第1のdc軸電流指令値Idc*を補正して第2のdc軸電流指令値Idc**を生成する。
The vector
電圧指令演算部34は、第2のqc軸電流指令値Iqc**,第2のdc軸電流指令値Idc**,モータ定数設定値r*,Ke*,L*、及び回転速度指令値ω*に基づいて、dc軸電圧指令値Vdc*及びqc軸電圧指令値Vqc*を演算する。
The voltage
電流検出回路233で検出された直流電流IDCと2軸/3相変換部16で演算された3相交流の電圧指令に基づき、モータ111の3相交流の電流検出値を推定する。電流検出回路233は5V電圧供給回路276と増幅回路277とフィルタ回路278を備える。電源電圧を直流に変換した後、直流電流がインバータ回路221に流入し、インバータ回路221にて発生した交流電流がモータに流入する。インバータ回路221を通過した直流電流がシャント抵抗224に流れることで電圧を発生させる。発生した電圧を増幅回路277にて増幅し、フィルタ回路278にてリンギング電圧を除去しマイコン231に入力する。
Based on the voltage command of the detected DC current I DC and the calculated three-phase alternating current in a twin / 3-
マイコン231にて入力電圧の検出を行う際に、設定した動作内で電圧から電流に変換して検出するように設定されている。電流増幅率Gi[V/A]と5V電圧を分圧したバイアス電圧により検出幅I-が決まる。中心値の2.5Vと5V電圧の差とGiにより検出幅I+が決まる(数1参照)。
When the input voltage is detected by the
条件にあてはまる電流について、電流増幅率Giを決定する。
For current true condition, to determine the current amplification factor G i.
電流検出範囲をインバータ回路221の運転範囲±60A(42.4*√2)とすることにより、従来の検出幅が2倍以上ある場合よりノイズによる誤動作の影響が小さくできる。具体的には、電流検出幅が±60Aの場合に、マイコン231が認識する電圧と電流の比は24A/Vであり、電流検出幅が±150Aの場合では、60A/Vである。0.5Vのノイズがマイコンに入力された場合に30Aから12Aとノイズ影響を改善できる。この時に、Gi=0.0416(=2.5/60)[V/A]とする必要があり、電圧増幅率Gv[1]は次式により求められる(数2参照)。
By setting the current detection range to the operation range ± 60 A (42.4 * √2) of the
Gv[1]が所定値を満足するようにR1〜R5を組み合わせる必要があり(数3参照)、満たさないと検出ができないために条件を満たすような定数決定を行う。
It is necessary to combine R1 to R5 so that G v [1] satisfies a predetermined value (see Expression 3), and since it cannot be detected unless it satisfies, constant determination is performed so as to satisfy the condition.
定数決定においては計算の簡略化のためR1=R2=R3=R4として計算を行っても良い。
In the constant determination, the calculation may be performed with R1 = R2 = R3 = R4 in order to simplify the calculation.
図8は電流検出のタイミングと直流電流IDCの関係を示す。 Figure 8 shows the relationship between the direct current I DC and the timing of current detection.
図8において、三相モータ電流Iu,Iv,Iwに対して、PWM信号を入力しPWM出力のパターンにより4通りの状態があり、直流電流IDCは電圧最小相出力OFFであって、電圧最大相出力ONまたは電圧中間相出力ON、の場合に流れている。×印で示している電流検出点において電流を読み取る。電流検出点で電流を検出することにより電圧最大相と電圧最小相のモータ電流を検出できる。 In FIG. 8, the PWM signal is input to the three-phase motor currents Iu, Iv, and Iw, and there are four states depending on the PWM output pattern. The DC current IDC is the voltage minimum phase output OFF and the voltage maximum It flows when the phase output is ON or the voltage intermediate phase output is ON. The current is read at the current detection point indicated by a cross. By detecting the current at the current detection point, the motor current of the maximum voltage phase and the minimum voltage phase can be detected.
次に、本実施形態の動作を図9により説明する。 Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIG.
インバータ装置210は、シャント抵抗224に発生した電圧を検出し、電流を再現することによる制御を行っている。例えば、電流検出幅が±150Aである従来のものから本実施例のように電流検出幅を±60Aとした場合において、検出電圧が実際の電圧より0.5Vずれたときを考える。このときには、従来であれば30A電流がずれていたことになるが、本実施例では電流が12Aずれるだけで済む。つまり、従来のように電流検出幅が±150Aで300Aの範囲では誤差を読み取るのに過分な範囲を設定していたことになる。実際は、本実施例のように電流検出幅が±60Aで120Aの範囲で十分である。マイコンにて認識するノイズが小さければ、ソフトのフィードバック制御による検出電流の補正が少なくて良い。安定した制御ができる。
The
このように電流検出幅を±60A(42.4*√2)として、最適な電流検出回路とするためにシャント抵抗値を1mΩ〜2mΩ、抵抗R1=R2=R3=R4=500Ω、コンデンサC1=200pF,R6=100Ω,C3=5000pF,R5=4.25kΩの回路定数とする。また、前述したとおり、シャント抵抗224の前後に発生する電圧からインバータ回路221を保護するため、保護回路A274とB275を備える。保護回路Aは50msのフィルタ処理をしたパワー素子定格電流の1倍の過電流が流れた場合の保護用である。保護回路B275はパワー素子定格の1.3倍を超える電流が流れた場合の保護用である。パワー素子定格の1.3倍を超える電流が流れるとドライバ回路に信号を送り、ドライバ回路からFo信号がマイコンに送られる。ドライバ回路に過電流保護回路内蔵型のパワー素子を使用する場合は、保護回路B275を備えなくてよい。
In this way, the current detection width is set to ± 60 A (42.4 * √2), and in order to obtain an optimum current detection circuit, the shunt resistance value is 1 mΩ to 2 mΩ, the resistance R1 = R2 = R3 = R4 = 500Ω, the capacitor C1 = The circuit constants are 200 pF, R6 = 100Ω, C3 = 5000 pF, R5 = 4.25 kΩ. Further, as described above, the protection circuits A274 and B275 are provided to protect the
このように、トランジスタモジュールからの直流電流をシャント抵抗に流し、発生する電圧を増幅回路にて増幅し、電圧をフィルタ回路に通し、リンギング電圧を除去してマイコンに入力し、入力した電圧の立ち上がりから6μs後の値を読むことによりインバータ出力電流を再現し、再現インバータ電流が実インバータ電流に近くなるようにフィードバックによる制御を行い、マイコンでの電流検出幅を±60Aとして検出幅を狭くする。 In this way, direct current from the transistor module is passed through the shunt resistor, the generated voltage is amplified by the amplifier circuit, the voltage is passed through the filter circuit, the ringing voltage is removed and input to the microcomputer, and the input voltage rises. The inverter output current is reproduced by reading the value 6 μs later, and control by feedback is performed so that the reproduced inverter current becomes close to the actual inverter current, and the detection width is narrowed by setting the current detection width in the microcomputer to ± 60A.
これにより、±150Aの場合よりマイコンにおいて検出されるノイズの影響を改善でき、検出幅変更後に電流を検出するためにインバータ回路の増幅回路の定数を、電圧増幅率Gvが条件を満たすように決定する電流検出回路と、過電圧保護用に使用しているシャント抵抗の電圧を検出する電流検出回路を設けることにより、電流検出をより正確にすることで、製品の信頼性を上げる冷凍装置。 This can ameliorate the effects of noise detected in the microcomputer than with ± 150A, the constants of the amplifier circuit of the inverter circuit to detect a current after detection width changing, so that the voltage gain G v satisfies the condition A refrigeration apparatus that increases the reliability of a product by providing a current detection circuit for determining and a current detection circuit for detecting a voltage of a shunt resistor used for overvoltage protection, thereby making current detection more accurate.
なお、このときの電圧増幅率Gv,電流増幅率Giはそれぞれ以下の通りである。 The voltage amplification factor G v and current amplification factor G i at this time are as follows.
22≦Gv≦33
0.017<Gi≦0.042
電圧増幅率Gvは、従来5.5程度であったので、4〜6倍にしている。また、電流増幅率Giは、従来0.017=2.5/150であったので、これより大きく、0.042=2.5/60としている。
22 ≦ G v ≦ 33
0.017 <G i ≦ 0.042
Voltage gain G v is, since a conventional 5.5 mm, are 4-6 fold. The current amplification factor G i is 0.017 = 2.5 / 150 in the prior art, and is larger than this, and is set to 0.042 = 2.5 / 60.
以上に説明してきたとおりであるが、まとめて分かりやすく説明すると次のとおりである。従来の電流検出幅のままでは60A/Vであるが、電流検出幅を小さくして例えば24A/Vなどとする。インバータ電流が大きい場合に2相分のインバータ電流情報が現れる直流電流IDCにリンギング等のノイズが重畳してマイコンの電流再現部に入った際に例えば1Vのノイズが入った場合、従来方式では60Aのノイズとなり影響が大きい。一方、電流検出幅を小さくして24A/Vとすれば24Aのノイズとなり影響が小さくなる。よって、電流検出と再現時にノイズの影響が小さくなる為に電流センサを使用した場合と同等の安定した制御性を実現できる。 Although it has been described above, it is as follows when it is explained in an easy-to-understand manner. While the current detection width is 60 A / V, the current detection width is reduced to, for example, 24 A / V. If noise such as ringing containing noise, for example 1V when entering superimposed on the current reproduction unit of the microcomputer into a direct current I DC to the inverter current appears when two phases of the inverter current information to a large, in the conventional manner The noise is 60A and the influence is large. On the other hand, if the current detection width is reduced to 24 A / V, the noise becomes 24 A and the influence is reduced. Therefore, since the influence of noise is reduced during current detection and reproduction, stable controllability equivalent to that when a current sensor is used can be realized.
インバータ電流が大きい場合でも、ノイズの影響を小さくでき、分解能が上がるために制御性を電流センサと同等にすることができる。また、電流センサを使用しないことによりコストダウンが可能である。スイッチング素子の保護を行い素子の破損を防ぎ、運転中の誤検出による圧縮機動作の不具合を防ぐ。よってモータのドライブ精度が向上することからモータ効率の改善によりAPFが改善する。 Even when the inverter current is large, the influence of noise can be reduced and the resolution can be increased, so that the controllability can be equivalent to that of the current sensor. Further, the cost can be reduced by not using the current sensor. It protects switching elements and prevents damage to the elements, and prevents malfunctions in the compressor due to erroneous detection during operation. Therefore, since the drive accuracy of the motor is improved, the APF is improved by improving the motor efficiency.
このようなインバータを冷凍サイクル装置に適用すれば冷凍サイクル装置のAPFを改善することができる。その冷凍サイクル装置は、冷凍サイクルの圧縮機と、前記圧縮機を駆動する永久磁石同期モータと、ベクトル制御によって前記モータの回転数を可変制御するインバータ装置とを備えている。 If such an inverter is applied to a refrigeration cycle apparatus, the APF of the refrigeration cycle apparatus can be improved. The refrigeration cycle apparatus includes a refrigeration cycle compressor, a permanent magnet synchronous motor that drives the compressor, and an inverter device that variably controls the rotation speed of the motor by vector control.
10 速度指令生成部
12 q軸電流指令生成部
13 d軸電流指令生成部
14 モータ定数同定部
15 ベクトル制御演算部
16 2軸/3相変換部(インバータ制御手段)
17 PWM出力部(インバータ制御手段)
18 速度・位相推定部(回転数取得手段)
19 電流再現部(電流検出演算手段)
20 3相/2軸変換部(電流検出演算手段)
23 速度演算部
30 IqcとIqc*の合流点
31 q軸電流指令演算部(q軸電流指令演算手段)
32 IdcとIdc*の合流点
33 d軸電流指令演算部(d軸電流指令演算手段)
34 電圧指令演算部(電圧指令演算手段)
35 同定モード制御部(同定モード制御手段)
36 入力切替部(インダクタンス同定手段)
37 積算部(インダクタンス同定手段)
38 保存部(インダクタンス同定手段)
39 加算部(インダクタンス同定手段)
40 減算部(インダクタンス同定手段)
101 圧縮機
102 室内熱交換器
103 室内送風機
104 室内膨張弁
105 室外熱交換器
106 室外送風機
107 アキュームレータ
108 室外機
109 室内機
110 空気調和機
111 永久磁石同期モータ
210 インバータ装置
221 インバータ回路
222 スイッチング素子
223 フライホイール素子
224 シャント抵抗(電流検出手段)
225 コンバータ回路
226 整流素子
231 マイコン
232 ドライバ回路
233 電流検出回路(電流検出手段)
234 電圧検出回路
235 電源回路
251 交流電源
252 力率改善用リアクトル
253 電磁接触器
254 突入電流制限抵抗器
261 外気温度サーミスタ(外気温度検出手段)
262 外気温度検出回路(外気温度検出手段)
263 吐出温度サーミスタ(吐出温度検出手段)
264 吐出温度検出回路(吐出温度検出手段)
265 吐出圧力センサ(吐出圧力検出手段)
266 吐出圧力検出回路(吐出圧力検出手段)
270 平滑コンデンサ
271 バリスタ
272 スナバコンデンサ
273 三相電源
274 保護回路A
275 保護回路B
276 5V電圧供給回路
277 増幅回路
278 フィルタ回路
279 増幅回路の抵抗
280 増幅率を決める抵抗
281 ノイズ除去用コンデンサ
282 オペアンプ
283 オペアンプ駆動用コンデンサ
284 オペアンプ安定駆動抵抗
285 5V電圧保護ダイオード
286 フィルタ回路抵抗
287 フィルタ回路コンデンサ
Idc dc軸電流検出値
Idc* 第1のdc軸電流指令値
Idc** 第2のdc軸電流指令値
Iqc qc軸電流検出値
Iqc* 第1のqc軸電流指令値
Iqc** 第2のqc軸電流指令値
Ke* 誘起電圧設定値
L* インダクタンス設定値
r* 抵抗設定値
Vdc* dc軸電圧指令値
Vqc* qc軸電圧指令値
ω* 回転速度指令値
θdc 位相検出値
Δθc 軸誤差
ω 回転速度検出値
10 speed command generator 12 q-axis current command generator 13 d-axis
17 PWM output section (inverter control means)
18 Speed / phase estimation unit (rotation speed acquisition means)
19 Current reproduction unit (current detection calculation means)
20 3-phase / 2-axis converter (current detection calculation means)
23
32 Junction point of Idc and Idc * 33 d-axis current command calculation unit (d-axis current command calculation means)
34 Voltage command calculation unit (voltage command calculation means)
35 Identification mode control unit (identification mode control means)
36 Input switching unit (inductance identification means)
37 Integration part (Inductance identification means)
38 Storage unit (inductance identification means)
39 Adder (Inductance identification means)
40 Subtraction unit (inductance identification means)
101
225
234
262 Outside air temperature detection circuit (outside air temperature detection means)
263 Discharge temperature thermistor (discharge temperature detection means)
264 Discharge temperature detection circuit (Discharge temperature detection means)
265 Discharge pressure sensor (Discharge pressure detection means)
266 Discharge pressure detection circuit (discharge pressure detection means)
270
275 Protection circuit B
276 5V
Claims (3)
複数のスイッチング素子が三相ブリッジ結線され、前記コンバータ回路で生成された直流電圧から交流電圧を生成してモータに供給するインバータ回路と、
前記コンバータ回路と前記インバータ回路間に設けられたシャント抵抗と、
該シャント抵抗に流れる前記コンバータ回路から前記インバータ回路への入力直流電流を増幅回路を用いて検出する電流検出回路と、
前記複数のスイッチング素子を制御するとともに、前記電流検出回路で検出した直流電流の値に基づいて前記モータに流れるモータ電流を再現し、前記モータを可変制御するためのマイコンと、
を備えたインバータ制御装置において、
前記増幅回路の定数である電圧増幅率Gv、電流増幅率Gi、を
22≦Gv≦33
0.017<Gi≦0.042
とするとともに、
前記マイコンでの電流検出幅を±60Aとしたことを特徴とするインバータ制御装置。 A converter circuit that converts an AC voltage from an AC power source into a DC voltage;
A plurality of switching elements connected in a three-phase bridge, an inverter circuit that generates an AC voltage from the DC voltage generated by the converter circuit and supplies the AC voltage to the motor;
A shunt resistor provided between the converter circuit and the inverter circuit;
A current detection circuit for detecting by using an amplifier circuit an input DC current from the converter circuit flowing through the shunt resistor to the inverter circuit,
It controls the plurality of switching elements, and a microcomputer for reproducing a motor current flowing through the motor based on the value of the DC current detected by said current detecting circuit, for variably controlling the motor,
In an inverter control device comprising:
The voltage amplification factor Gv and the current amplification factor Gi, which are constants of the amplifier circuit, are 22 ≦ Gv ≦ 33.
0.017 <Gi ≦ 0.042
With the,
An inverter control device characterized in that a current detection width in the microcomputer is set to ± 60A .
前記シャント抵抗の値を1mΩ〜2mΩとしたことを特徴とするインバータ制御装置。 In claim 1,
The value of the shunt resistor is 1 mΩ to 2 mΩ, and the inverter control device is characterized in that
室外熱交換器、アキュームレータ、圧縮機、および、室外送風機を有する室外機と、 An outdoor heat exchanger, an accumulator, a compressor, and an outdoor unit having an outdoor fan;
を具備するとともに、 And having
前記圧縮機の吐出側、前記室内熱交換器、前記室内膨張弁、前記室外熱交換器、前記アキュームレータ、前記圧縮機の吸込側を順次連結して冷凍サイクルを構成し、 Constructing a refrigeration cycle by sequentially connecting the discharge side of the compressor, the indoor heat exchanger, the indoor expansion valve, the outdoor heat exchanger, the accumulator, and the suction side of the compressor,
前記圧縮機を駆動するモータの回転数は、請求項1または2に記載のインバータ制御装置によって可変制御されることを特徴とする空気調和機。 The air conditioner characterized in that the number of rotations of the motor that drives the compressor is variably controlled by the inverter control device according to claim 1 or 2.
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