JP5785126B2 - Synchronous motor drive device - Google Patents
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本発明は同期モータ駆動装置に関し、特にインバータ回路で生成した3相交流電力を同期モータへ供給する、同期モータ駆動装置に関する。 The present invention relates to a synchronous motor driving device, and more particularly to a synchronous motor driving device that supplies three-phase AC power generated by an inverter circuit to a synchronous motor.
同期モータ駆動装置は商用交流電源から供給される入力交流電力(以下、交流電圧および交流電流の意味も含む。)をコンバータ回路で直流電力(以下、直流電圧および直流電流の意味も含む。)に変換し、その直流電力インバータ回路で交流電力(交流電流)に変換して、同期モータを駆動する。 The synchronous motor drive device converts input AC power (hereinafter also including the meanings of AC voltage and AC current) supplied from a commercial AC power source into DC power (hereinafter also including the meanings of DC voltage and DC current) using a converter circuit. It converts, and it converts into alternating current power (alternating current) with the direct-current power inverter circuit, and drives a synchronous motor.
直流電力インバータ回路はコンバータ回路が出力する直流電圧をIPM(Intelligent Power Module)等でチョッピングすることにより、周波数可変の交流電流を生成する。冷凍・空調装置は、商法交流電源から供給される入力交流電流が、ブレーカを作動させる電流を超えないように、交流回路部にヒューズを備えている。 The DC power inverter circuit generates a variable frequency AC current by chopping the DC voltage output from the converter circuit with an IPM (Intelligent Power Module) or the like. The refrigeration / air conditioning apparatus includes a fuse in the AC circuit unit so that the input AC current supplied from the commercial AC power supply does not exceed the current for operating the breaker.
しかしながら、冷凍・空調装置の連続性および快適性を維持するため、入力交流電流が所定の値以上になると、圧縮機モータへの印加電圧を下げて圧縮機回転数を低下させて交流電流値が閾値以上にならないような制御を行っている。 However, in order to maintain the continuity and comfort of the refrigeration / air-conditioning system, when the input AC current exceeds a predetermined value, the applied voltage to the compressor motor is lowered to reduce the compressor rotational speed and the AC current value is reduced. Control that does not exceed the threshold is performed.
また、この入力交流電流を抑制する制御(以下、ピークコントロール制御と称する。)はヒューズ溶断を防いで冷凍・空調装置の連続性を維持するためのものである。しかし一方、冷凍能力が低く通常使用ではヒューズ断までの大電流が流さなくとも機能を達成するだけの出力を得られるような製品では、コストダウンのため低い電流に合わせた電装部品を採用することがある。この場合、その部品を保護するために部品の規格電流内にピークコントロール制御閾値を設定し、ピークコントロール制御を行う。 The control for suppressing the input AC current (hereinafter referred to as peak control control) is for preventing the fuse from being blown and maintaining the continuity of the refrigeration / air-conditioning apparatus. On the other hand, for products that have a low refrigeration capacity and can obtain an output sufficient to achieve the function even if a large current until the fuse blows does not flow in normal use, use electrical components that match the low current for cost reduction. There is. In this case, in order to protect the component, a peak control control threshold is set within the standard current of the component, and peak control control is performed.
また、入力力率を検出する技術として、下記のようなものがある。特開2001−309660号公報(特許文献1)に開示されている技術は、アナログ/デジタル変換回路を用いず、簡単な回路構成でPWMサイクロコンバータの入力力率検出装置を提供することを目的としている。 Further, there are the following techniques for detecting the input power factor. The technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-309660 (Patent Document 1) is intended to provide an input power factor detection device for a PWM cycloconverter with a simple circuit configuration without using an analog / digital conversion circuit. Yes.
特開2001−309660号公報(特許文献1)に開示されている入力力率検出装置は、電流検出用CT、電圧検出用トランスでそれぞれ検出された入力電流信号、入力電圧信号はそれぞれコンパレータで零電圧と比較され、入力電流方向信号と入力電圧極性信号が出力される。入力電流方向信号と入力電圧極性信号はXOR回路に入力され、クロック発振器の出力クロックとXOR回路の出力がAND回路に入力され、両信号の位相差信号が出力される。メインコントローラは位相差信号と、予めわかっている入力電圧信号の入力電流信号に対する進み/遅れからPWMサイクロコンバータの入力力率を検出する。 In the input power factor detection device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-309660 (Patent Document 1), an input current signal and an input voltage signal detected by a current detection CT and a voltage detection transformer are respectively zero by a comparator. Compared with the voltage, an input current direction signal and an input voltage polarity signal are output. The input current direction signal and the input voltage polarity signal are input to the XOR circuit, the output clock of the clock oscillator and the output of the XOR circuit are input to the AND circuit, and the phase difference signal of both signals is output. The main controller detects the input power factor of the PWM cycloconverter from the phase difference signal and the advance / delay of the input voltage signal known in advance with respect to the input current signal.
しかしながら、機能を達成するだけの出力が得られるような電流値でピークコントロール制御閾値を設定している製品は、少なくとも商用電源が定格電圧の時の出力で考慮されて設計されているため、商用電源が低下した場合は力率が低くなる。このため、出力側で使用できる電力が低下してしまい、冷凍・空調装置の圧縮機などが十分に能力を出力できない場合がある。 However, products that set the peak control control threshold value with a current value that provides an output sufficient to achieve the function are designed with consideration given to the output when the commercial power supply is at the rated voltage. When the power supply is lowered, the power factor is lowered. For this reason, the electric power that can be used on the output side is reduced, and the compressor of the refrigeration / air-conditioning apparatus may not be able to output the capacity sufficiently.
また、特開2001−309660号公報(特許文献1)に開示されている技術には、コンバータ回路に入力される変換前の交流電力と変換後の交流電力を用いて力率を算出することは、詳しく検討されていない。 Further, in the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-309660 (Patent Document 1), the power factor is calculated using the AC power before conversion and the AC power after conversion input to the converter circuit. It has not been studied in detail.
本発明の目的は、同期モータ駆動装置の電源力率を算出・推定が容易な同期モータ駆動装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a synchronous motor driving device that can easily calculate and estimate the power source power factor of the synchronous motor driving device.
この発明のある局面に従う同期モータ駆動装置は、交流電源と、交流電圧を直流電圧に変換して出力するコンバータ回路と、交流電源とコンバータ回路との間に設置された交流電流を検出する交流電流検出回路と、コンバータ回路の出力直流電圧を検出する直流電圧検出回路と、直流電圧を可変周波数の交流電圧に変換し、同期モータに出力するインバータ回路と、コンバータ回路とインバータ回路との間に設けられる直流電流検出回路とインバータ回路を制御する制御部とを備え、制御部は、記憶部と、交流電流から導出される皮相電力および出力直流電圧から導出される有効電力に基づき電源力率を推定する電源力率推定部と、直流電圧を可変周波数の交流電圧に変換するためのPWM信号を生成するPWM信号生成部とを含み、コンバータ回路は、交流電源から整流電圧を生成する整流回路と、直流電圧を平滑化する平滑化回路とを含む。 A synchronous motor driving device according to an aspect of the present invention includes an AC power source, a converter circuit that converts an AC voltage into a DC voltage, and outputs an AC current that is detected between the AC power source and the converter circuit. Detecting circuit, DC voltage detecting circuit that detects the output DC voltage of the converter circuit, an inverter circuit that converts the DC voltage to a variable frequency AC voltage and outputs it to the synchronous motor, and is provided between the converter circuit and the inverter circuit And a control unit for controlling the inverter circuit. The control unit estimates the power source power factor based on the storage unit, the apparent power derived from the AC current, and the effective power derived from the output DC voltage. A power source power factor estimating unit for generating a PWM signal for generating a PWM signal for converting a DC voltage into an AC voltage of a variable frequency. Capacitor circuit includes a rectifier circuit for generating a rectified voltage from an AC power source, and a smoothing circuit for smoothing the DC voltage.
好ましくは、電源力率推定部は、直流電流検出回路からの出力直流電流および出力直流電圧の各々の瞬時値により導出された瞬時電力に基づき、同期モータの第1の有効電力を算出する有効電力計算部と、第1の有効電力に比例する第2の電力を算出するための比例定数が格納される比例定数格納部と、第1の有効電力および第2の電力とに基づき、第3の有効電力を算出する総合有効電力計算部と、交流電流と予め記憶されている定格交流電圧とにより皮相電力を算出する皮相電力計算部と、第3の有効電力と皮相電力とに基づき、電源力率を算出する電源力率計算部を有する。 Preferably, the power source power factor estimator calculates the first active power of the synchronous motor based on the instantaneous power derived from the instantaneous values of the output DC current and the output DC voltage from the DC current detection circuit. Based on the calculation unit, the proportionality constant storage unit that stores the proportionality constant for calculating the second power proportional to the first active power, the first active power and the second power, Based on the total active power calculation unit for calculating the active power, the apparent power calculation unit for calculating the apparent power based on the alternating current and the pre-stored rated AC voltage, and the third active power and the apparent power, A power source power factor calculation unit for calculating the rate;
好ましくは、電源力率推定部は、直流電流検出回路からの出力直流電流および出力直流電圧の各々の瞬時値により導出された瞬時電力に基づき、同期モータの第1の有効電力を算出する有効電力計算部と、第1の有効電力に比例する第2の電力を算出するための比例定数が格納される比例定数格納部と、第1の有効電力および第2の電力とに基づき、第3の有効電力を算出する総合有効電力計算部と、出力直流電圧の瞬時値と、出力直流電圧に重畳されたリプル周期と、第1の有効電力とに基づき、交流電圧実効値を算出する電圧実効値計算部と、電圧実効値計算部の出力と交流電流とにより、皮相電力を算出する皮相電力計算部と、第3の有効電力と皮相電力とに基づき、電源力率を算出する電源力率計算部を有する。 Preferably, the power source power factor estimator calculates the first active power of the synchronous motor based on the instantaneous power derived from the instantaneous values of the output DC current and the output DC voltage from the DC current detection circuit. Based on the calculation unit, the proportionality constant storage unit that stores the proportionality constant for calculating the second power proportional to the first active power, the first active power and the second power, A voltage effective value for calculating an AC voltage effective value based on a total active power calculating unit for calculating active power, an instantaneous value of the output DC voltage, a ripple cycle superimposed on the output DC voltage, and the first active power A power source power factor calculation for calculating a power source power factor based on the third active power and the apparent power, and an apparent power calculator for calculating the apparent power based on the output of the voltage effective value calculator and the alternating current. Part.
また、好ましくは、同期モータ駆動装置は、交流電源の交流電圧が所定電圧値に達したときに、交流電源の交流電圧の位相を検出し、検出された位相に応じたパルス幅を有するパルス信号を出力する電圧位相検出回路をさらに備え、コンバータ回路は、交流電流検出回路に直列接続されるリアクトルと、リアクトルを介して交流電源の交流電圧を短絡させる短絡回路とを含み、制御部は、パルス信号に基づいて、短絡回路の動作を制御する。 Preferably, the synchronous motor driving device detects a phase of the AC voltage of the AC power supply when the AC voltage of the AC power supply reaches a predetermined voltage value, and has a pulse signal having a pulse width corresponding to the detected phase. The converter circuit further includes a reactor connected in series to the AC current detection circuit, and a short circuit that short-circuits the AC voltage of the AC power supply via the reactor. The operation of the short circuit is controlled based on the signal.
記憶部は、パルス信号と交流電圧との関係データを予め格納し、制御部は、関係データを読出し、関係データと、電圧位相検出回路から検出された出力とを比較することにより、交流電源の交流電圧を算出し、電源力率を算出する。 The storage unit stores in advance the relationship data between the pulse signal and the AC voltage, and the control unit reads the relationship data and compares the relationship data with the output detected from the voltage phase detection circuit, thereby The AC voltage is calculated, and the power source power factor is calculated.
この発明の別の局面に従う同期モータ駆動装置は、交流電源と、交流電圧を直流電圧に変換して出力するコンバータ回路と、交流電源とコンバータ回路との間に設置された交流電流を検出する交流電流検出回路と、コンバータ回路の出力直流電圧を検出する直流電圧検出回路と、各々が直流電圧を可変周波数の交流電圧に変換し、複数の同期モータにそれぞれ出力する複数のインバータ回路と、コンバータ回路と複数のインバータ回路との間に設けられる複数の直流電流検出回路と複数のインバータ回路を制御する制御部とを備え、制御部は、記憶部と、交流電流から導出される皮相電力および出力直流電圧から導出される有効電力に基づき、複数の同期モータの電源力率をそれぞれ推定する複数の電源力率推定部と、複数の同期モータの直流電圧を可変周波数の交流電圧に変換するためのPWM信号をそれぞれ生成する複数のPWM信号生成部とを含み、コンバータ回路は、交流電源から整流電圧を生成する整流回路と、直流電圧を平滑化する平滑化回路とを含み、複数の電源力率推定部の各々は、直流電流検出回路からの出力直流電流および出力直流電圧の各々の瞬時値により導出された瞬時電力に基づき同期モータの第1の有効電力を算出する有効電力計算部と、第1の有効電力に比例する第2の電力を算出するための比例定数が格納される比例定数格納部と、第1の有効電力および第2の電力とに基づき、第3の有効電力を算出する総合有効電力計算部と、交流電流と予め記憶されている定格交流電圧と交流電流とにより皮相電力を算出する皮相電力計算部と、第3の有効電力と皮相電力とに基づき、電源力率を算出する電源力率計算部を有する。 A synchronous motor drive device according to another aspect of the present invention includes an AC power source, a converter circuit that converts an AC voltage into a DC voltage, and an AC current that is detected between an AC power source and the converter circuit. A current detection circuit; a DC voltage detection circuit that detects an output DC voltage of the converter circuit; a plurality of inverter circuits that each convert the DC voltage into an AC voltage of variable frequency and output to a plurality of synchronous motors; and a converter circuit And a plurality of DC current detection circuits provided between the plurality of inverter circuits and a control unit for controlling the plurality of inverter circuits, the control unit includes a storage unit, an apparent power derived from the AC current, and an output DC Based on the active power derived from the voltage, a plurality of power source power factor estimators for estimating the power source power factors of the plurality of synchronous motors, respectively, A plurality of PWM signal generators each generating a PWM signal for converting a voltage into an AC voltage of a variable frequency, and the converter circuit smoothes the DC voltage and a rectifier circuit that generates a rectified voltage from an AC power supply Each of the plurality of power source power factor estimators includes a first circuit of the synchronous motor based on the instantaneous power derived from the instantaneous values of the output DC current and the output DC voltage from the DC current detection circuit. An active power calculation unit for calculating active power, a proportionality constant storage unit for storing a proportionality constant for calculating a second power proportional to the first active power, a first active power, and a second power Based on the above, the total active power calculation unit for calculating the third active power, the apparent power calculation unit for calculating the apparent power from the alternating current, the rated AC voltage and the AC current stored in advance, and the third effective power Based on the power and apparent power, having a power factor calculation unit for calculating the power factor of the power supply.
さらに好ましくは、記憶部は、基準電源力率とおよび基準交流電流実効値を予め格納し、制御部は、記憶部から基準電源力率および基準交流電流実効値を読出し、電源力率計算部からの出力が基準電源力率より小さい場合であって、かつ、交流電流検出回路からの出力が基準交流電流実効値よりも大きい場合には、同期モータへ印加する電圧を小さくし、交流電流検出回路からの出力が所定電流値よりも大きくしないように、ピークコントロール制御に使用する電流値を変更する。 More preferably, the storage unit stores the reference power source power factor and the reference AC current effective value in advance, and the control unit reads the reference power source power factor and the reference AC current effective value from the storage unit, and from the power source power factor calculation unit. Is less than the reference power source power factor, and if the output from the AC current detection circuit is greater than the reference AC current effective value, the voltage applied to the synchronous motor is reduced, and the AC current detection circuit The current value used for the peak control control is changed so that the output from is not larger than the predetermined current value.
好ましくは、記憶部は、同期モータ駆動装置の使用される部品が受けることが可能な部品保護電流値とピークコントロール制御のためのピークコントロール電流閾値ををさらに格納し、基準電源力率は、定格電圧印加時の電源力率と力率誤差との差で設定され、基準交流電流実効値は、定格電圧の印加時にピークコントロール電流閾値と誤差電流との差で設定され、制御部は、電源力率計算部からの出力が基準電源力率より小さい場合で、交流電流検出回路からの出力が基準交流電流実効値よりも大きいときには、ピークコントロール制御に使用する電流値の閾値をピークコントロール電流閾値から部品保護電流値に切替える。 Preferably, the storage unit further stores a component protection current value that can be received by a component used in the synchronous motor driving device and a peak control current threshold value for peak control control, and the reference power source power factor is rated. The reference AC current effective value is set as the difference between the peak control current threshold and the error current when the rated voltage is applied, and the control unit When the output from the rate calculation unit is smaller than the reference power source power factor and the output from the AC current detection circuit is larger than the reference AC current effective value, the threshold value of the current value used for peak control control is determined from the peak control current threshold value. Switch to the component protection current value.
さらに好ましくは、制御部は、ピークコントロール電流閾値が部品保護電流値に設定されている場合であって、電源力率計算部からの出力が基準電源力率より大きいときには、ピークコントロール制御に使用する電流値の閾値を部品保護電流値からピークコントロール電流閾値に切替える。 More preferably, the control unit is used for peak control control when the peak control current threshold is set to the component protection current value and the output from the power source power factor calculation unit is larger than the reference power source power factor. The threshold value of the current value is switched from the component protection current value to the peak control current threshold value.
さらに好ましくは、制御部は、ピークコントロール電流閾値が部品保護電流値に設定されている場合であって、交流電流検出回路からの出力が基準交流電流実効値よりも小さいときには、ピークコントロール制御に使用する電流値の閾値を部品保護電流値からピークコントロール電流閾値に切替える。 More preferably, the control unit is used for peak control control when the peak control current threshold is set to the component protection current value and the output from the AC current detection circuit is smaller than the reference AC current effective value. The threshold value of the current value to be switched is switched from the component protection current value to the peak control current threshold value.
本発明によれば、冷凍・空調装置の力率を算出することができる。さらに力率を算出することができるため、商用電源電圧が低下した場合でも能力が低下することなく、機能を満足するための出力が得られ、快適性の高い冷凍・空調装置を提供することができる。 According to the present invention, the power factor of the refrigeration / air conditioning apparatus can be calculated. Further, since the power factor can be calculated, an output for satisfying the function can be obtained without lowering the capacity even when the commercial power supply voltage is lowered, and a highly comfortable refrigeration / air conditioning apparatus can be provided. it can.
以下、本発明について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一の符号を付してその説明は繰り返さない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same or an equivalent part in a figure, and the description is not repeated.
[実施の形態1]
図1は、本発明の実施の形態1に係る同期モータ駆動装置MD1の構成および動作を説明する。
[Embodiment 1]
FIG. 1 illustrates the configuration and operation of a synchronous motor drive device MD1 according to
図1を参照して、同期モータ駆動装置MD1は、コンバータ回路2、インバータ回路3、電流検出抵抗(シャント抵抗)R1、抵抗Rdc1、抵抗Rdc2、直流電流検出回路5、およびマイクロコンピュータA1より構成される。マイクロコンピュータA1は、図示しないがインバータ回路3のチョッピング動作を制御するIPMを含む。
Referring to FIG. 1, synchronous motor drive device MD1 includes a
コンバータ回路2は、電圧実効値Vacおよび電流実効値Iacを有する商用交流電源1から供給される交流電力を直流電圧Vdcに変換し、正極直流ラインPL1と負極直流ラインPL2間に出力する。
図2は、コンバータ回路2の具体例を示す図である。図2(a)は、電圧実効値Vacが、例えば、200Vの交流電圧から直流電圧Vdcを出力するコンバータ回路である。交流電圧はダイオードブリッジDBおよびコンデンサCにより整流・平滑化され、直流電圧Vdcとして出力される。
FIG. 2 is a diagram illustrating a specific example of the
図2(b)は、電圧実効値Vacが、例えば、100Vの交流電圧から図2(a)と同等の直流電圧Vdcを出力するコンバータ回路である。交流電圧は、ダイオードブリッジDB、コンデンサC1およびコンデンサC2で構成される倍電圧回路により昇圧された直流電圧Vdcに変換される。同期モータ駆動装置MD1に供給される電圧実効値Vacの値に応じて、必要な構成を有するコンバータ回路が選択される。 FIG. 2B is a converter circuit that outputs a DC voltage Vdc equivalent to that in FIG. 2A from an AC voltage having a voltage effective value Vac of, for example, 100V. The AC voltage is converted into a DC voltage Vdc boosted by a voltage doubler circuit composed of a diode bridge DB, a capacitor C1, and a capacitor C2. A converter circuit having a necessary configuration is selected according to the value of the effective voltage value Vac supplied to the synchronous motor drive device MD1.
再び、図1を参照して、インバータ回路3は、正極直流ラインPL1と負極直流ラインPL2間に接続される3相(U相/V相/W相)のインバータ(Qu/Qx,Qv/Qy,Qw/Qz)を有する。3相の各インバータは、直流電圧Vdcを3相の交流電流(U相/V相/W相)に変換して、同期モータM4に供給する。
Referring to FIG. 1 again,
コンバータ回路2の出力側とインバータ回路3の入力側とは、正極直流ラインPL1および負極直流ラインPL2で接続され、両回路間の負極直流ラインPL2上には、電流検出抵抗R1が設けられている。
The output side of the
直流電流検出回路5は、電流検出抵抗R1の両端に発生する電圧に基づき、インバータ回路3を流れる直流電流Idcを検出し、増幅して直流電流モニタ信号Idc_sigとしてマイクロコンピュータA1に出力する。
The direct
抵抗Rdc1および抵抗Rdc2は、正極直流ラインPL1と負極直流ラインPL2との間に直列接続され、直流電圧モニタ回路を形成する。抵抗Rdc1および抵抗Rdc2の接続点から、直流電圧Vdcを両抵抗で分圧した直流電圧モニタ信号Vdc_sig1がマイクロコンピュータA1へ出力される。 Resistor Rdc1 and resistor Rdc2 are connected in series between positive DC line PL1 and negative DC line PL2 to form a DC voltage monitor circuit. A DC voltage monitor signal Vdc_sig1 obtained by dividing the DC voltage Vdc by both resistances is output to the microcomputer A1 from the connection point between the resistors Rdc1 and Rdc2.
交流電流検出回路16は、いわゆる電流センサであり、商用交流電源1の有する電流実効値Iacを検出し、交流電流モニタ信号Iac_sigとしてマイクロコンピュータA1に出力する。
The AC
交流電流検出回路16は、主にカレントトランスと呼ばれるセンサが一般的用いられている。カレントトランスは交流電流を内部回路(たとえば、マイクロコンピュータなど)に入力可能な電圧に変換する装置で、交流波形のままマイクロコンピュータに入力したり、直流に平滑してマイクロコンピュータに入力させたりすることでAC電流を検出することが可能な部品である。
As the alternating
なお、マイクロコンピュータでは入力された交流電流情報が交流波形の場合、サンプリング周期毎に電流相当電圧値を検出して電源周期毎に平均化して交流電流実効値を算出する。一方、直流波形で入力される場合は、直流電圧値と交流電流の実効値との関係をマイクロコンピュータに予め記憶させておき、交流電流実効値を得る。直流波形で入力される場合は交流波形で出力された電流相当電圧を全波整流もしくは半波整流を行い、それらを平滑コンデンサにより直流化させてマイコンに入力することが多い。このようにして、交流電流の実効値を検出することが可能である。 When the input AC current information is an AC waveform, the microcomputer detects the current equivalent voltage value for each sampling period and averages it for each power supply period to calculate the AC current effective value. On the other hand, when the input is performed with a DC waveform, the relationship between the DC voltage value and the effective value of the AC current is stored in advance in the microcomputer to obtain the AC current effective value. In the case of input with a DC waveform, full-wave rectification or half-wave rectification is performed on the current-equivalent voltage output with an AC waveform, which is converted into a DC with a smoothing capacitor and input to a microcomputer. In this way, it is possible to detect the effective value of the alternating current.
(構成)
図3は、本発明の実施の形態1に係るマイクロコンピュータA1の構成および動作を説明する。
(Constitution)
FIG. 3 illustrates the configuration and operation of the microcomputer A1 according to the first embodiment of the present invention.
図3を参照して、マイクロコンピュータA1は、PWM信号生成部7と、電源力率推定部6とを含む。PWM信号生成部7は、PWM信号を生成してインバータ回路3へ出力する。電源力率推定部6は、直流電流検出回路5から出力される直流電流モニタ信号Idc_sig、PWM信号生成部7から出力されるPWM信号、直流電圧モニタ信号Vdc_sig1および交流電流モニタ信号Iac_sigに基づき、有効電力Pを算出し、さらに、この有効電力Pを用いて熱損失などでその有効電力に比例して消費その他電力を加算して得られる総合有効電力を算出し、この総合有効電力を用いて電源力率を算出する。
Referring to FIG. 3, microcomputer A1 includes a PWM signal generation unit 7 and a power source power
電源力率推定部6は、瞬時電流分配部61、瞬時電力計算部62、有効電力計算部63、総合有効電力計算部64および電源力率計算部65を有する。さらに、電源力率推定部6は、同期モータ駆動装置MD1が駆動する同期モータM4の極数を格納する同期モータ極数格納部612、インバータ回路3の直流電流Idcの検出周期を格納する検出周期格納部613、直流電流Idcを検出するモータの電気角度のピッチを設定する検出電気角度設定部611、および直流電流Idcを検出した時刻におけるコンバータ回路2が出力する直流電圧Vdcの電圧値を検出する瞬時直流電圧検出部621を有する。さらに、電源力率推定部6は、比例定数格納部642、皮相電力計算部651および定格交流電圧格納部652を有する。
The power source power
(瞬時電流Iu(t)/Iv(t)/Iw(t)の検出)
瞬時電流分配部61は、所定の時刻tで検出した直流電流モニタ信号Idc_sigに基づき、時刻tにおいてインバータ回路3に流れる直流電流Idcを、3相(U相/V相/W相)の各インバータに流れる瞬時電流Iu(t)、Iv(t)、およびIw(t)に分配する。インバータ回路3の直流電流Idcは、3相の各インバータから負極直流ラインPL2に流れる電流の合計である。その3相の各インバータに流れる電流は、マイクロコンピュータA1に含まれるPWM信号生成部7が出力するPWM信号で制御される。
(Detection of instantaneous current Iu (t) / Iv (t) / Iw (t))
The instantaneous
瞬時電流分配部61は、3相の各インバータのスイッチング直前と直後のタイミングで、直流電流モニタ信号Idc_sigの変化分を求める。その変化分をPWM信号のスイッチング情報に基づき3相の各インバータに分配することで、インバータ回路3を流れる直流電流Idcを、3相の各インバータに分配する。
The instantaneous
瞬時直流電圧検出部621は、入力された直流電圧モニタ信号Vdc_sig1に基づき、設定された時刻におけるコンバータ回路2が出力する直流電圧Vdcの値を検出し、瞬時電力計算部62へ出力する。
The instantaneous DC
(瞬時電力p(t)の計算)
瞬時電力計算部62は、3相の瞬時電流Iu(t)、Iv(t)、およびIw(t)に基づき、所定の時刻tにおける瞬時電力p(t)を計算する。瞬時直流電圧検出部621は、コンバータ回路2が出力する時刻tにおける直流電圧Vdcの電圧値Vdcを検出して出力する。瞬時電力p(t)は、瞬時電流Iu(t)、Iv(t)、およびIw(t)と瞬時直流電圧検出部621から出力される直流電圧Vdcに基づき、以下の式で計算される。なお、以降の式で、記号”*”は乗算記号を、記号”/”は除算記号を、各々意味する。
(Calculation of instantaneous power p (t))
The
p(t)=pu(t)+pv(t)+pw(t)
ここで、pu(t)、pv(t)、pw(t)は各々、U相、V相、W相の瞬時電力であり、下記の式により求められる。
p (t) = pu (t) + pv (t) + pw (t)
Here, pu (t), pv (t), and pw (t) are the instantaneous powers of the U-phase, V-phase, and W-phase, respectively, and are obtained by the following equations.
pu(t)=Vdc*U相PWMデューティー比*Iu(t)
pv(t)=Vdc*V相PWMデューティー比*Iv(t)
pw(t)=Vdc*W相PWMデューティー比*Iw(t)
ここで、PWMデューティー比とは、PWM波形のデューティー比である。
pu (t) = Vdc * U-phase PWM duty ratio * Iu (t)
pv (t) = Vdc * V-phase PWM duty ratio * Iv (t)
pw (t) = Vdc * W-phase PWM duty ratio * Iw (t)
Here, the PWM duty ratio is a duty ratio of the PWM waveform.
(瞬時電力の検出時刻t1〜tn)
図4は、本発明の実施の形態に係る同期モータ駆動装置MD1において、インバータ回路3が出力する3相交流電流の波形を示す模式図である。図4を参照して、同期モータM4の機械的1回転の周期Tで設定する瞬時電力p(t)の検出時刻t1〜tnについて説明する。横軸は、同期モータM4の機械的1回転、つまり機械角度360°に対応する範囲を示す。縦軸は、インバータ回路3の相別(U相/V相/W相)の出力電流波形を模式的に示す。
(Instantaneous power detection times t1 to tn)
FIG. 4 is a schematic diagram showing a waveform of a three-phase alternating current output from the
4極3相の構造を有する同期モータの場合、機械的1回転の間に、電気的には2回転する。つまり、機械角度360°は、電気角度720°に対応する。図4では、同期モータの機械的1回転の周期Tにおいて、電気角度30°の時刻をt1とし、以降、電気角度60°毎(電気角度60°のピッチ)に検出時刻を設定する。周期Tにおける最後の検出時刻tnは、電気角度690°に対応する時刻となり、検出回数は総計12回となる。 In the case of a synchronous motor having a four-pole three-phase structure, it makes two electrical revolutions during one mechanical revolution. That is, the mechanical angle 360 ° corresponds to the electrical angle 720 °. In FIG. 4, in the period T of one mechanical rotation of the synchronous motor, the time at the electrical angle of 30 ° is t1, and thereafter, the detection time is set for every electrical angle of 60 ° (pitch at the electrical angle of 60 °). The last detection time tn in the cycle T is a time corresponding to an electrical angle of 690 °, and the total number of detections is 12 times.
本実施の形態1では、瞬時電力の検出を電気角度60°を周期と設定して説明した。有効電力の計算精度は、瞬時電力の検出時間(設定する電気角度のピッチ)をより小さく設定することで向上可能となる。
In the first embodiment, the detection of the instantaneous power has been described by setting the
実際には、図1のマイクロコンピュータA1の処理性能や他の演算処理との関係を考慮して、瞬時電力p(t)を検出する電気角度のピッチは、1°、10°、30°または60°の周期から選択することが好ましい。但し、選択する電気角度のピッチが大きすぎると、有効電力計算部が出力する計算結果の精度が低下する。従って、設定する電気角度のピッチは、60°以下とすることが好ましい。 Actually, considering the processing performance of the microcomputer A1 in FIG. 1 and the relationship with other arithmetic processing, the pitch of the electrical angle for detecting the instantaneous power p (t) is 1 °, 10 °, 30 ° or It is preferable to select from a period of 60 °. However, if the pitch of the electrical angle to be selected is too large, the accuracy of the calculation result output by the active power calculation unit is reduced. Therefore, the pitch of the electrical angle to be set is preferably 60 ° or less.
再び図3を参照して、電源力率推定部6が有する、検出電気角度設定部611、同期モータ極数格納部612、検出周期格納部613、および有効電力計算部63の動作を説明する。
With reference to FIG. 3 again, operations of the detected electrical
同期モータ極数格納部612は、インバータ回路3が駆動する同期モータM4の極数を格納している。本実施の形態1では、4極3相の構造を有する同期モータを一例として説明している。この場合、同期モータ極数格納部612には、同期モータの極数が4極であることを示す情報が格納される。本実施の形態1に係る同期モータ駆動装置MD1は、同期モータ極数格納部612に書き込む情報を変更することで、容易に、他の構造を有する同期モータを制御することが可能となる。
The synchronous motor pole
検出周期格納部613は、同期モータM4の機械的1回転の周期Tにおいて、瞬時電力p(t)を検出する電気角度のピッチを格納している。本実施の形態に係る同期モータ駆動装置MD1は、電気角度のピッチが変更可能であり、ユーザが必要とする精度で有効電力を計算することが可能となる。
The detection
検出電気角度設定部611は、直流電流検出回路5が出力する直流電流モニタ信号Idc_sigを検出する時刻tを、瞬時電流分配部61に出力する。瞬時電流分配部61は、指定された時刻tにおける、インバータ回路3が有する3相の各インバータに流れる瞬時電流Iu(t)、Iv(t)、およびIw(t)を計算する。
The detected electrical
同期モータ極数格納部612および検出周期格納部613から出力される情報に基づき、検出電気角度設定部611は、瞬時電流分配部61に対して、インバータ回路3に流れる直流電流Idcの検出時刻t1〜tnを通知する。
Based on the information output from the synchronous motor pole
(有効電力Pの計算)
有効電力計算部63は、瞬時電力計算部62から出力される瞬時電力p(t)を所定の周期Tに亘り積算し、その積算結果を周期Tで除算して、有効電力Pを計算する。モータの場合は、まず、モータが機械的に1回転する時間を周期Tとし、この周期Tに亘り複数の時刻t1〜tnを設定する。同期モータM4で消費される有効電力Pは、各時刻における瞬時電力p(t1)〜p(tn)の総和を周期Tで除算した以下の式1で求められる。
(Calculation of active power P)
The active
P=(p(t1)+p(t2)+ … +p(tn))/T …式1
有効電力計算部63は、式1に記載の通り、各時刻における瞬時電力p(t1)〜p(tn)の総和を周期Tで除算して、同期モータM4で消費される有効電力Pを算出し、総合有効電力計算部64へ出力する。以下に、具体的な同期モータM4の極数および検出する電気角度のピッチを例に、有効電力Pの計算式を説明する。
P = (p (t1) + p (t2) +... + P (tn)) / T.
The active
同期モータM4が4極3相構造の場合は、機械的1回転は電気的2回転に対応する。従って、電気角度60°のピッチでインバータ回路3の瞬時電力p(t)を検出した場合、検出回数は12回となる。従って、有効電力Pは、次の通り計算される。
When the synchronous motor M4 has a four-pole three-phase structure, one mechanical rotation corresponds to two electrical rotations. Therefore, when the instantaneous power p (t) of the
P=(p(t1)+ … +p(t12))/12
4極3相の同期モータの有効電力Pは、上記計算式により求められる。
P = (p (t1) +... + P (t12)) / 12
The effective power P of the four-pole three-phase synchronous motor is obtained by the above formula.
同期モータM4が6極3相構造の場合は、機械的1回転は電気的3回転に対応する。したがって、電気角度60°のピッチでインバータ回路3の瞬時電力p(t)を検出した場合、検出回数は18回となる。その有効電力Pは次の通り計算される。
When the synchronous motor M4 has a six-pole three-phase structure, one mechanical rotation corresponds to three electrical rotations. Therefore, when the instantaneous power p (t) of the
P=(p(t1)+ … +p(t18))/18
6極3相の同期モータの有効電力Pは、上記計算式により求められる。
P = (p (t1) +... + P (t18)) / 18
The effective power P of the 6-pole 3-phase synchronous motor is obtained by the above formula.
再び図1を参照して、商用交流電源1から同期モータ駆動装置MD1へ供給される交流電圧および交流電流の実効値は、各々、VacおよびIacである。この交流電圧と交流電流との位相差を”θ”とすると、その有効電力は、Vac*Iac*cos(θ)となる。ここで、同期モータ駆動装置MD1が消費する総合有効電力をP_md1とすると、両者の有効電力の値には、
Vac*Iac*cos(θ)=P_md1
という関係が成立する。
Referring to FIG. 1 again, the effective values of the AC voltage and AC current supplied from commercial
Vac * Iac * cos (θ) = P_md1
This relationship is established.
図1に示す同期モータ駆動装置MD1において、商用交流電源1からダイオードブリッジ等で構成されるコンバータ回路2へ供給される有効電力と、コンバータ回路2の出力電力とは、ほぼ等しいと考えられる。このコンバータ回路2の出力電力は、主に、インバータ回路3で駆動される同期モータM4で消費される。この同期モータM4の有効電力は、図3に示す有効電力計算部63が出力する有効電力Pとして求められる。同期モータM4の有効電力Pの計算式は式1に示す通りである。
In the synchronous motor driving device MD1 shown in FIG. 1, it is considered that the effective power supplied from the commercial
さらに、コンバータ回路2の出力電力は、同期モータM4の有効電力Pに加えて、インバータ回路3を制御するマイクロコンピュータA1部の熱損失に起因する消費電力が無視できない場合もある。インバータ回路3のチョッピング動作を制御するIPM(マイクロコンピュータA1)の熱損失分の電力をP_ipm1とする。このP_ipm1は、インバータ回路3が駆動する同期モータM4の有効電力Pに比例する。その比例定数をk1とすると、以下の関係が成立する。
Furthermore, as for the output power of the
P_ipm1=k1*P
なお、比例定数k1は実験等により得られる値であり、比例定数格納部642に格納される。
P_ipm1 = k1 * P
The proportionality constant k1 is a value obtained by experiments or the like, and is stored in the proportionality
以上から、同期モータ駆動装置MD1が消費する総合有効電力P_md1は、同期モータM4の有効電力PおよびIPMの熱損失分の電力P_ipm1の和となる。以下に、商用交流電源1からコンバータ回路2へ供給される有効電力と同期モータ駆動装置MD1で消費される総合有効電力P_md1との関係を示す。
From the above, the total effective power P_md1 consumed by the synchronous motor driving device MD1 is the sum of the effective power P of the synchronous motor M4 and the power P_ipm1 corresponding to the heat loss of the IPM. The relationship between the active power supplied from the commercial
Vac*Iac*cos(θ)=P_md1 … 式2
P_md1=P+P_ipm1=(1+k1)*P … 式3
以下に、電源力率の算出方法を説明する。
Vac * Iac * cos (θ) =
P_md1 = P + P_ipm1 = (1 + k1) *
Below, the calculation method of a power supply power factor is demonstrated.
(電源力率の計算)
次に、商用交流電源1の変動がほぼ無視できるときに、同期モータ駆動装置MD1の電源力率を算出する。図1の交流電流検出回路(カレントトランス)16により検出された交流電流モニタ信号Iac_sigの交流電流実効値と、予め記憶させてある定格交流電圧格納部652の定格交流電圧実効値と乗算することで皮相電力(S)が算出できる。また、上述したように有効電力(P)も算出できることから、電源力率は下記のように算出できる。
(Calculation of power factor)
Next, when the fluctuation of the commercial
皮相電力(S)=交流電圧実効値(V)×交流電流実効値(I)
有効電力(P)=交流電圧実効値(V)×交流電流実効値(I)×電源力率(cosθ)
=皮相電力(S)×電源力率(cosθ)
電源力率(cosθ)=有効電力(P)/皮相電力(S)
以上、実施の形態1の同期モータ駆動装置MD1の構成を取ることにより、IPMを含むマイクロコンピュータA1が備える汎用演算処理機能を使用することにより、複雑な構成の回路部品を追加することなく、電気力率を算出することができる。
Apparent power (S) = AC voltage effective value (V) x AC current effective value (I)
Active power (P) = AC voltage effective value (V) × AC current effective value (I) × power source power factor (cos θ)
= Apparent power (S) x Power source power factor (cosθ)
Power source power factor (cos θ) = active power (P) / apparent power (S)
As described above, by adopting the configuration of the synchronous motor driving device MD1 of the first embodiment, the general-purpose arithmetic processing function provided in the microcomputer A1 including the IPM can be used without adding complicated circuit components. Power factor can be calculated.
[実施の形態1の変形例]
図5は、実施の形態1の変形例の同期モータ駆動装置MD2を示す図である。図5を参照して、同期モータ駆動装置MD2の構成および動作について説明する。
[Modification of Embodiment 1]
FIG. 5 is a diagram showing a synchronous motor driving device MD2 according to a modification of the first embodiment. With reference to FIG. 5, the configuration and operation of synchronous motor drive device MD2 will be described.
図5に示す同期モータ駆動装置MD2は、コンバータ回路2、インバータ回路3A、シャント抵抗R1、抵抗Rdc1、抵抗Rdc2,電流検出回路53、およびマイクロコンピュータA3より構成される。
The synchronous motor driving device MD2 shown in FIG. 5 includes a
コンバータ回路2は、電圧実効値Vacおよび電流実効値Iacを有する商用交流電源1から供給される交流電力を直流電圧Vdcに変換し、正極直流ラインPL1と負極直流ラインPL2間に出力する。コンバータ回路2は同期モータ駆動装置MD2に供給される交流電源の電圧実効値Vacの値に応じて、図2(a)または図2(b)に示すものが適宜選択される。
インバータ回路3は正極直流ラインPL1と負極直流ラインPL2間に接続される2相(U相/V相/W相)のインバータ(Qu/Qx、Qv/Qy、Qw/Qz)を有する。3相の各インバータは、直流電圧Vdcを3相の交流電流(U相/V相/W相)に変換して、同期モータ4に供給する。
The
マイクロコンピュータA3は、PWM(Pulse Width Modulation)信号を生成し、3相の各インバータのスイッチングを制御する。このスイッチング制御により、インバータ回路3Aは、直流電圧Vdcから3相の交流電流を生成する。 The microcomputer A3 generates a PWM (Pulse Width Modulation) signal and controls switching of each of the three-phase inverters. By this switching control, the inverter circuit 3A generates a three-phase AC current from the DC voltage Vdc.
コンバータ回路2の出力側とインバータ回路3Aの入力側とは、正極直流ラインPL1および負極直流ラインPL2で接続され、両回路間の負極直流ラインPL2上には、シャント抵抗R1が設けられている。
The output side of the
抵抗Rdc1および抵抗Rdc2は、正極直流ラインPL1と負極直流ラインPL2との間に直流接続され、直流電圧モニタ回路を形成する。抵抗Rdc1および抵抗Rdc2の接続点から、直流電圧Vdcを両抵抗で分割した直流電圧モニタ信号Vdc_sig2がマイクロコンピュータA3へ出力される。 Resistor Rdc1 and resistor Rdc2 are DC-connected between positive DC line PL1 and negative DC line PL2 to form a DC voltage monitor circuit. A DC voltage monitor signal Vdc_sig2 obtained by dividing the DC voltage Vdc by both resistors is output from the connection point of the resistors Rdc1 and Rdc2 to the microcomputer A3.
図5において、実施の形態1と相違する点は次のとおりである。即ち、インバータ回路3Aを構成する3相(U相/V相/W相)の各インバータと負極直流ラインPL2との間に、各々に電流検出抵抗Ru、Rv、Rwが配置されている。実施の形態1では、インバータ回路3の直流電流Idcをシャント抵抗でもある抵抗R1で検出していた。
In FIG. 5, the differences from the first embodiment are as follows. That is, current detection resistors Ru, Rv, and Rw are arranged between the three-phase (U-phase / V-phase / W-phase) inverters constituting the inverter circuit 3A and the negative DC line PL2. In the first embodiment, the DC current Idc of the
しかしながら、実施の形態1の変形例では、3相の各インバータと電流検出抵抗Ru、Rv、Rwとの接続点の電位は、電流検出回路53に入力される。電流検出回路53は、各相の電位の値を各インバータに流れる直流電流信号Iru、Irv、Irwに変換して、マイクロコンピュータA3に出力する。上述したような回路構成でも、より精度の高い電源力率を算出できる。
However, in the modification of the first embodiment, the potential at the connection point between each of the three-phase inverters and the current detection resistors Ru, Rv, Rw is input to the
[実施の形態2]
実施の形態1では商用交流電源1の変動がほぼ無視できるときについて検討したが、実施の形態2では、無視できないときについて検討する。たとえば圧縮機以外のファンなどに用いられているモータの電力も算出し、これを有効電力に追加することにより、有効電力の精度を高めてより正確な電源力率を算出できる。
[Embodiment 2]
In the first embodiment, the case where the fluctuation of the commercial
図6は、本発明の実施の形態2に係る同期モータ駆動装置MD11の構成および動作を説明する。 FIG. 6 illustrates the configuration and operation of the synchronous motor drive device MD11 according to the second embodiment of the present invention.
図6を参照して、同期モータ駆動装置MD11は、交流電圧および交流電流の実効値が、各々、VacおよびIacである商用交流電源1から供給される入力交流電力を、直流電圧Vdcに変換し、正極直流ラインPL1Aと負極直流ラインPL2Aとの間に出力するコンバータ回路2を含む。図1に示す同期モータ駆動装置MD1と異なり、同期モータ駆動装置MD11は、正極直流ラインPL1Aおよび負極直流ラインPL2Aに並列に接続される、インバータ回路31およびインバータ回路32を含む。
Referring to FIG. 6, synchronous motor drive device MD11 converts the input AC power supplied from commercial
さらに、同期モータ駆動装置MD11は、マイクロコンピュータA11、抵抗Rdc11,Rdc12、抵抗R11,R12および直流電流検出回路51,52を含む。マイクロコンピュータA11は、図1のマイクロコンピュータA1と同様に、IPMを含む。
Synchronous motor drive device MD11 further includes microcomputer A11, resistors Rdc11 and Rdc12, resistors R11 and R12, and DC
インバータ回路31および32は、直流電圧Vdcから3相交流電流を生成し、各々、冷凍・空調装置の圧縮機用同期モータM41および室外機のファン用同期モータFM42に供給する。マイクロコンピュータA11は、PWM1信号およびPWM2信号を生成し、各々、インバータ回路31および32のスイッチング動作を制御する。
コンバータ回路2とインバータ回路31間を接続する負極直流ラインPL2A上には、電流検出抵抗R11が設けられている。コンバータ回路2とインバータ回路32間を接続する負極直流ラインPL2A上には、電流検出抵抗R12が設けられている。電流検出抵抗R11およびR12の両端に発生する電圧に基づき、直流電流検出回路51および直流電流検出回路52は、各々、インバータ回路31および32を流れる直流電流Idc1およびIdc2を検出し、増幅して、直流検出信号Idc1_sigおよびIdc2_sigをマイクロコンピュータA11に出力する。
A current detection resistor R11 is provided on the negative DC line PL2A that connects the
(構成)
図7は、マイクロコンピュータA11の構成および動作を説明する。図7を参照して、マイクロコンピュータA11は、電源力率推定部6M,6FM、PWM信号生成部7M,7FMを有する。PWM信号生成部7MおよびPWM信号生成部7FMは、各々、PWM1信号およびPWM2信号を生成し、インバータ回路31および32へ出力する。
(Constitution)
FIG. 7 illustrates the configuration and operation of the microcomputer A11. Referring to FIG. 7, microcomputer A11 includes power source
電源力率推定部6Mは、同期モータ極数格納部612M、検出周期格納部613M、比例定数格納部642M、定格交流電圧格納部652M、瞬時電流分配部61Mおよび電源力率計算部65Mを有する。
The power source power
一方、電源力率推定部6FMは、同期モータ極数格納部612FM、検出周期格納部613FM、比例定数格納部642FM、定格交流電圧格納部652FM、瞬時電流分配部61FMおよび電源力率計算部65FMを有する。 On the other hand, the power source power factor estimation unit 6FM includes a synchronous motor pole number storage unit 612FM, a detection cycle storage unit 613FM, a proportional constant storage unit 642FM, a rated AC voltage storage unit 652FM, an instantaneous current distribution unit 61FM, and a power source power factor calculation unit 65FM. Have.
同期モータ極数格納部612Mおよび同期モータ極数格納部612FMには、各々、圧縮機用同期モータM41およびファン用同期モータFM42が有するモータの極数を示す数値が格納される。検出周期格納部613M,613FMには、瞬時電力を検出する電気角度のピッチが格納される。比例定数格納部642M,642FMには、実験等で得られた同期モータの有効電力に対するIPM(マイクロコンピュータA11)の熱損失分の電力の比率が格納される。それぞれの定格交流電圧格納部652M,652FMにはそれぞれ製品の定格交流電圧の値が格納される。
The synchronous motor pole number storage unit 612M and the synchronous motor pole number storage unit 612FM store numerical values indicating the motor pole numbers of the compressor synchronous motor M41 and the fan synchronous motor FM42, respectively. The detection
再び図6を参照して、商用交流電源1の入力交流電圧と入力交流電流との位相差を”θ”とすると、その有効電力は、Vac*Iac*cos(θ)となる。同期モータ駆動装置MD11が消費する総合有効電力をP_md11とすると、両者の有効電力の値には、
Vac*Iac*cos(θ)=P_md11
という関係が成立する。
Referring to FIG. 6 again, if the phase difference between the input AC voltage and the input AC current of commercial
Vac * Iac * cos (θ) = P_md11
This relationship is established.
図7の電源力率推定部6Mにおいて、比例定数格納部642Mには比例定数k1が格納され、第2の電源力率推定部6FMにおいて、比例定数格納部642FMには比例定数k2が格納される。電源力率推定部6Mで求めた圧縮機用同期モータM41の有効電力をP_compとし、電源力率推定部6FMで求めたファン用同期モータFM42の有効電力をP_fanとする。
7, the proportionality constant storage unit 642M stores the proportionality constant k1, and the second power supply power factor estimation unit 6FM stores the proportionality constant k2 in the proportionality constant storage unit 642FM. . The effective power of the compressor synchronous motor M41 obtained by the power source power
そうすると、インバータ回路31および32のチョッピング動作制御に起因するIPM(マイクロコンピュータA11)の熱損失分の電力P_ipm11は、以下の式により求められる。
Then, the power P_ipm11 corresponding to the heat loss of the IPM (microcomputer A11) resulting from the chopping operation control of the
P_ipm11=k1*P_comp+k2*P_fan
従って、P_compおよびP_fanをも加えた同期モータ駆動装置MD11の総合有効電力P_md11は、
Vac*Iac*cos(θ)=P_md11
P_md11=(1+k1)*P_comp+(1+k2)*P_fan
となる。
P_ipm11 = k1 * P_comp + k2 * P_fan
Therefore, the total effective power P_md11 of the synchronous motor driving device MD11 including P_comp and P_fan is
Vac * Iac * cos (θ) = P_md11
P_md11 = (1 + k1) * P_comp + (1 + k2) * P_fan
It becomes.
この算出された有効電力を用いて、同期モータ駆動装置MD11についてより精度の高い電源力率を算出できる。実施の形態2の構成により、同期モータ駆動装置MD11は、IPMとして動作するマイクロコンピュータA11が備える汎用演算処理機能を使用することにより、複雑な構成の回路部品を追加することなく、より精度の高い電気力率を算出できる。 Using this calculated active power, a power source power factor with higher accuracy can be calculated for the synchronous motor driving device MD11. With the configuration of the second embodiment, the synchronous motor driving device MD11 uses the general-purpose arithmetic processing function provided in the microcomputer A11 that operates as an IPM, so that it is more accurate without adding complicated circuit components. Electric power factor can be calculated.
[実施の形態3]
実施の形態3では、実施の形態1,2と異なり、商用交流電源1が変動しても、精度の高い電源力率を算出する。図8は、本発明の実施の形態3に係る同期モータ駆動装置MD1Aの構成および動作を説明するための図である。図8を参照して、同期モータ駆動装置MD1Aの構成は、実施の形態1の同期モータ駆動装置MD1の構成と比較して、マイクロコンピュータA1に代わり、マイクロコンピュータA21を含む。なお、同期モータ駆動装置MD1Aの他の構成は、同期モータ駆動装置MD1と同様なため、ここでは説明は繰返さない。
[Embodiment 3]
In the third embodiment, unlike the first and second embodiments, even if the commercial
図8に示す商用交流電源1の電圧実効値Vacの算出方法について説明する。同期モータM4の回転速度が上昇するに従いコンバータ回路2の出力電流が増加するため、コンバータ回路2の直流電圧Vdcは低下する。
A method for calculating the voltage effective value Vac of the commercial
即ち、コンバータ回路2が有効電力Pを出力していない場合に比べて、同期モータM4へ有効電力Pを供給しているコンバータ回路2の直流電圧Vdcは低下する。この直流電圧Vdcの降下分を降下直流電圧ΔVdcとする。
That is, the DC voltage Vdc of the
降下直流電圧ΔVdcは負の値を有し、コンバータ回路2が同期モータM4へ有効電力Pを供給していないときの直流電圧Vdcを基準値とする降下電圧値である。
The drop DC voltage ΔVdc has a negative value, and is a drop voltage value using the DC voltage Vdc as a reference value when the
たとえば、図2(a)に示すコンバータ回路2が有効電力Pを出力している場合、電圧実効値Vac、直流電圧Vdcおよび降下直流電圧ΔVdcは以下の関係を有する。
For example, when
Vac=(Vdc−ΔVdc)/√2
=(Vdc+abs(ΔVdc))/√2 … 式5
ここで、√2は2の平方根、abs(ΔVdc)はΔVdcの絶対値である。
Vac = (Vdc−ΔVdc) / √2
= (Vdc + abs (ΔVdc)) / √2
Here, √2 is the square root of 2, and abs (ΔVdc) is the absolute value of ΔVdc.
他の例として、図2(b)に示すコンバータ回路2(倍電圧回路)が有効電力Pを出力している場合、電圧実効値Vac、直流電圧Vdcおよび降下直流電圧ΔVdcは以下の関係を有する。 As another example, when the converter circuit 2 (voltage doubler circuit) shown in FIG. 2B outputs active power P, the voltage effective value Vac, the DC voltage Vdc, and the drop DC voltage ΔVdc have the following relationship: .
Vac=(Vdc−ΔVdc)/2/√2
=(Vdc+abs(ΔVdc))/2/√2 … 式51
コンバータ回路2の回路構成に基づき、いずれか一方の式が選択される。
Vac = (Vdc−ΔVdc) / 2 / √2
= (Vdc + abs (ΔVdc)) / 2 / √2
One of the equations is selected based on the circuit configuration of the
以下に降下直流電圧ΔVdcの計算方法を説明する。図9は、有効電力と効果直流電圧との関係を示す図である。図9を参照して、同期モータM4の有効電力P(横軸)に対する降下直流電圧ΔVdc(縦軸)の変化を示す6本のグラフが示される。6本のグラフは、大別すると、商用交流電圧の周波数が50Hzのグループと60Hzのグループとに分けられる。各グループは、さらに、交流電圧の実効値が90V、100V、および110Vの場合のグラフで構成される。6本のグラフに示される通り、同期モータM4の有効電力Pが増加すると、降下直流電圧ΔVdcは減少(ΔVdcの絶対値は増加)する。即ち、コンバータ回路2が出力する直流電圧Vdcは減少する。
A method for calculating the drop DC voltage ΔVdc will be described below. FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the active power and the effective DC voltage. Referring to FIG. 9, six graphs showing changes in the drop DC voltage ΔVdc (vertical axis) with respect to the active power P (horizontal axis) of the synchronous motor M4 are shown. The six graphs can be broadly divided into a group with a commercial AC voltage frequency of 50 Hz and a group with 60 Hz. Each group is further configured by a graph when the effective value of the AC voltage is 90V, 100V, and 110V. As shown in the six graphs, when the active power P of the synchronous motor M4 increases, the drop DC voltage ΔVdc decreases (the absolute value of ΔVdc increases). That is, the DC voltage Vdc output from the
図9に示される通り、有効電力Pと降下直流電圧ΔVdcとは反比例に近い関係を有し、その関係は入力交流電圧の周波数で更に変化することがわかる。従って、商用交流電圧の各周波数別に、有効電力Pと降下直流電圧ΔVdcのデータテーブル(以下、単に、データテーブルとも記載する)をマイクロコンピュータA21に格納しておき、有効電力Pおよび商用交流電圧の周波数を指定することにより、降下直流電圧ΔVdcを求めることができる。 As shown in FIG. 9, it can be seen that the active power P and the drop DC voltage ΔVdc have a nearly inverse relationship, and the relationship further changes with the frequency of the input AC voltage. Therefore, for each frequency of the commercial AC voltage, a data table (hereinafter also simply referred to as a data table) of the active power P and the drop DC voltage ΔVdc is stored in the microcomputer A21, and the active power P and the commercial AC voltage. By specifying the frequency, it is possible to obtain the drop DC voltage ΔVdc.
図10は、マイクロコンピュータA21の構成および動作を説明する。図10を参照して、電源力率推定部6Aは、図2の電源力率推定部6と比較して、定格交流電圧格納部652に代わり、電圧実効値計算部641を含む。この電圧実効値計算部641は、有効電力計算部63の出力である有効電力Pと、瞬時直流電圧検出部621からの直流電圧Vdcおよびリプル周期f_rplとを受け、電圧実効値Vacを皮相電力計算部651Aに出力する。電源力率推定部6Aの他の構成は、電源力率推定部6と同様なため、ここでは説明は繰返さない。
FIG. 10 illustrates the configuration and operation of the microcomputer A21. Referring to FIG. 10, power supply power
図10に示す電圧実効値計算部641は、リプル周期f_rpl、直流電圧Vdc、有効電力P、およびデータテーブルに基づき、電圧実効値Vacを算出する。
The voltage effective
瞬時直流電圧検出部621が出力するリプル周期f_rplから商用交流電源1の周波数が判別され、データテーブルに格納される2つのデータ群のうち、判別した周波数のデータ群が選択される。
The frequency of the commercial
以上により、同期モータM4の有効電力Pに対応した降下直流電圧ΔVdcが決定される。さらに、有効電力計算部63が出力する有効電力Pに基づき、データテーブルを参照して降下直流電圧ΔVdcが決定される。
As described above, the DC drop voltage ΔVdc corresponding to the active power P of the synchronous motor M4 is determined. Furthermore, based on the active power P output from the active
電圧実効値計算部641は、決定した降下直流電圧ΔVdcおよび瞬時直流電圧検出部621が出力する直流電圧Vdcを式5または式51に当てはめ、電圧実効値Vacを計算し、皮相電力計算部651へ出力する。
The voltage effective
有効電力Pと降下直流電圧ΔVdcとの関係をデータテーブルの形式でマイクロコンピュータA21に格納する代わりに、各交流電圧の周波数別に、両者の関係を近似式に設定して演算処理してもよい。近似式は2次式でもよいし、有効電力Pの範囲を適宜分割し、分割した電力区間を1次式で近似してもよい。 Instead of storing the relationship between the active power P and the drop DC voltage ΔVdc in the form of a data table in the microcomputer A21, the relationship between the two may be set as an approximate expression for each AC voltage frequency and may be processed. The approximate expression may be a quadratic expression, or the range of the active power P may be divided as appropriate, and the divided power section may be approximated by a primary expression.
同期モータM4の回転数が変化する頻度に応じて、降下直流電圧ΔVdcを計算してもよい。例えば、同じ回転数でTA秒間以上継続して同期モータM4が回転した場合に、降下直流電圧ΔVdcを計算する構成としてもよい。有効電力Pがある程度の期間に亘って変化しない場合、この計算方法により誤差の少ない電圧実効値Vacを推定できる。継続期間として設定する時間TAは、予め、マイクロコンピュータA21に設定しておく。 The drop DC voltage ΔVdc may be calculated according to the frequency with which the rotation speed of the synchronous motor M4 changes. For example, the DC voltage drop ΔVdc may be calculated when the synchronous motor M4 continuously rotates at the same rotation speed for TA seconds or more. When the effective power P does not change over a certain period, the voltage effective value Vac with less error can be estimated by this calculation method. The time TA set as the continuation period is set in advance in the microcomputer A21.
実施の形態3の構成により、商用交流電源1の周波数やコンバータ回路2の回路構成に対応して、同期モータM4の運転期間中における商用交流電源1の電圧実効値Vacが検出可能となる。また、運転期間中に交流電圧に変動があった場合でも、その電圧実効値Vacを検出することができる。
With the configuration of the third embodiment, the voltage effective value Vac of the commercial
上記で算出された電圧実効値Vacを用いて、実施の形態1と同様に電源力率を算出することで、より精度の高い電源力率が算出・推定することが可能となる。 By calculating the power source power factor using the voltage effective value Vac calculated above as in the first embodiment, a more accurate power source power factor can be calculated and estimated.
[実施の形態4およびその変形例]
図11は、実施の形態4に係る同期モータ駆動装置MDA(商用交流電源100V)の構成を示す回路図である。実施の形態4では、商用交流電源1が変動しない場合の同期モータ駆動装置MDAの電源力率を算出する。
[Embodiment 4 and its modifications]
FIG. 11 is a circuit diagram showing a configuration of a synchronous motor driving device MDA (commercial
図11を参照して、同期モータ駆動装置MDAは、商用交流電源1から供給される交流電力を直流電力に変換して出力するコンバータ回路(昇圧コンバータ)2A、ゼロクロス検知部(電圧位相検知回路)22、交流電流検出回路23、マイクロコンピュータ(スイッチング制御部)A1、インバータ回路351、直流電圧検出回路321および直流電流検出回路331を含む。ここでは説明のためマイクロコンピュータA1を用いているがこれに限らず、マイクロコンピュータA11、A21,A3のいずれでもよい。
Referring to FIG. 11, synchronous motor drive device MDA converts converter power (boost converter) 2 </ b> A that converts AC power supplied from commercial
なお、商用交流電源1から供給される交流電力を直流電力に変換して出力するコンバータ回路(昇圧コンバータ)2A、ゼロクロス検知部22、交流電流検出回路23およびマイクロコンピュータ(スイッチング制御部)A1から構成される回路を直流電源装置120Aとも称する。
In addition, it comprises a converter circuit (boost converter) 2A that converts AC power supplied from the commercial
コンバータ回路2Aは、リアクトル211、整流回路212,215、平滑コンデンサ213,214、トランジスタ216を含む。
リアクトル211は、整流回路212の入力側(商用交流電源1側)に接続され、トランジスタ216のオン・オフによってエネルギの蓄積及び放出が切り換えられる。
整流回路212は、4個のダイオード212a〜212dで構成されたブリッジ型の単相全波整流回路であって、リアクトル211を介して商用交流電源1から供給される交流電流に対して全波整流を行う。
The
平滑コンデンサ213,214は、整流回路212の出力側(同期モータM4側)に接続され、整流回路212から出力される全波整流波を平滑化する。
Smoothing
整流回路215は、4個のダイオード215a〜215dで構成されたブリッジ型の単相全波整流回路であって、トランジスタ216のオン・オフに従って、リアクトル211に対してエネルギの蓄積及び放出を切り換えさせる。言い換えると、トランジスタ216は、リアクトル211に対するエネルギの蓄積及び放出を切り換えるべくオン・オフ動作を行うスイッチング素子として機能する。
The
トランジスタ216(スイッチング素子に相当)は、マイクロコンピュータ(スイッチング制御部)24からの指示(スイッチング信号d)に従ってオン・オフ動作を行い、整流回路215を介してリアクトル211に対してエネルギの蓄積及び放出を切り換えさせる。
The transistor 216 (corresponding to a switching element) is turned on and off in accordance with an instruction (switching signal d) from the microcomputer (switching control unit) 24, and stores and releases energy to and from the
ゼロクロス検知部22は、商用交流電源1のゼロクロス点(具体的には、交流電圧が「0」となる点)を検出する。検出されたゼロクロス点を示すゼロクロス信号aを、スイッチング制御部24へ出力する。
The zero
交流電流検出回路23は、商用交流電源1とリアクトル211との間に介設され、リアクトル211に流れる入力電流I0を検出する。スイッチング制御部24は、具体的にはCPU(Central Processing Unit)等を備える。ゼロクロス検知部22からのゼロクロス信号a、交流電流検出回路23によって検出された入力電流I0(交流電流モニタ信号b)、直流電流検出回路331によって検出されたDC電流cおよび直流電圧検出回路321によって検出されたDC電圧Vdc(出力電圧値Vdc)に基づいて、トランジスタ216の動作が制御される。
The AC
次に、図12は、実施の形態4の変形例に係る同期モータ駆動装置MDB(商用交流電源200V)の構成を示す回路図である。上述した同期モータ駆動装置MDAと比較して同期モータ駆動装置MDBを説明する。図12を参照して、同期モータ駆動装置MDBは、図11の平滑コンデンサ213,214に代え、平滑コンデンサ213Bを含む。同期モータ駆動装置MDBの他の構成および動作は、同期モータ駆動装置MDAの他の構成および動作と同様なため、ここでは説明は繰返さない。
Next, FIG. 12 is a circuit diagram showing a configuration of a synchronous motor driving device MDB (commercial AC power supply 200V) according to a modification of the fourth embodiment. The synchronous motor drive device MDB will be described in comparison with the synchronous motor drive device MDA described above. Referring to FIG. 12, synchronous motor drive device MDB includes a smoothing capacitor 213B instead of smoothing
実施の形態4およびその変形例に係る同期モータ駆動装置MDA,MDBについても実施の形態1,2に係る同期モータ駆動装置MD1,MD11と同様に皮相電力と有効電力を検出することにより、直流電源回路がある場合でも電源力率を算出・推定することが可能となる。 For the synchronous motor driving devices MDA and MDB according to the fourth embodiment and its modification, the DC power supply is detected by detecting the apparent power and the effective power in the same manner as the synchronous motor driving devices MD1 and MD11 according to the first and second embodiments. Even when there is a circuit, it is possible to calculate and estimate the power factor.
[実施の形態5]
実施の形態5では、商用交流電源1が変動しても、同期モータ駆動装置が精度の高い電源力率を算出する。まず、実施の形態5に係る同期モータ駆動装置(図示せず)は、実施の形態1に係る同期モータ駆動装置MD1に直流電源回路を加えた同期モータ駆動装置である。なお、直流電源回路とは、直流電流装置120のことを指し、直流電流装置120は、交流電流検出回路16とコンバータ回路2から構成される。
[Embodiment 5]
In the fifth embodiment, even if the commercial
次に、図1の直流電源回路120が電装基板で構成される場合、直流電圧を昇圧して、インバータ回路3に供給するため、有効電力と降下直流電圧が一定の関係が成立しない。
Next, when the DC
そのため、実施の形態3で説明したような降下直流電圧から商用交流電源1の推定を行うことができない。そこで、ゼロクロス検知部から検出されるクロック幅により、商用交流電源1の推定を行なう。
For this reason, the commercial
ゼロクロス検出回路は交流電源電圧がゼロとなる点を検出するものだが、別の観点から見ると、交流電源電圧が所定の基準電圧に達している間継続して出力ONを行い、所定の基準電圧以下になると、出力をOFFするような動作をする回路である。このゼロクロス信号のエッジを検出タイミングのトリガにして直流電源回路のスイッチングタイミング制御を行っている。 The zero cross detection circuit detects the point where the AC power supply voltage becomes zero, but from another point of view, the output is continuously turned ON while the AC power supply voltage reaches the predetermined reference voltage, and the predetermined reference voltage is set. In the following, the circuit operates to turn off the output. Switching timing control of the DC power supply circuit is performed using the edge of the zero cross signal as a trigger of detection timing.
図13は、商用交流電源1とゼロクロス検出回路の出力との関係を説明するための図である。図13を参照して、商用交流電源1が変動することで、ゼロクロス検出回路の出力幅も変動する。なお、横軸に時間が示され、縦軸には上から順に商用交流電源1の波形W1〜W3と、上述した波形W1〜W3と基準電圧Vrefを示す点線L1との比較して生成されるゼロクロス検出回路の出力波形WA1〜WA3とが示される。なお、波形W1〜W3の周期はいずれも周期T0を有する。
FIG. 13 is a diagram for explaining the relationship between the commercial
具体的には、たとえば、波形W3が示す商用交流電源1(振幅低)の場合に、波形W2が示す商用交流電源1(標準)が基準電圧以上になるまでの時間と比較して、波形W3が示す商用交流電源1(振幅低)が基準電圧以上になるまでの時間が遅いため、対応するゼロクロス検出回路の出力波形WA3はON(High)になるタイミングが波形WA2がON(High)になるタイミングよりも遅い。 Specifically, for example, in the case of the commercial AC power supply 1 (low amplitude) indicated by the waveform W3, the waveform W3 is compared with the time until the commercial AC power supply 1 (standard) indicated by the waveform W2 becomes equal to or higher than the reference voltage. Since the time until the commercial AC power supply 1 (low amplitude) becomes equal to or higher than the reference voltage is slow, the output waveform WA3 of the corresponding zero-cross detection circuit is ON (High), and the waveform WA2 is ON (High). Slower than timing.
また、逆に波形W3が示す商用交流電源1(振幅低)が基準電圧Vref以下になるまでのタイミングは、波形W2が示す商用交流電源1(標準)が基準電圧Vref以下になるまでのタイミングよりも早いため、対応するゼロクロス検出回路の出力波形WA3はOFF(Low)になるタイミングが波形WA2がOFF(Low)になるタイミングよりも早くなる。よって、ゼロクロス検出回路の出力波形WA3が示すON(High)状態のパルス幅が、対応する出力波形WA2のパルス幅に比べて短くなる。 Conversely, the timing until the commercial AC power source 1 (low amplitude) indicated by the waveform W3 becomes equal to or lower than the reference voltage Vref is compared to the timing until the commercial AC power source 1 (standard) indicated by the waveform W2 becomes equal to or lower than the reference voltage Vref. Therefore, the timing at which the output waveform WA3 of the corresponding zero-cross detection circuit is turned off (Low) is earlier than the timing at which the waveform WA2 is turned off (Low). Therefore, the pulse width of the ON (High) state indicated by the output waveform WA3 of the zero cross detection circuit is shorter than the pulse width of the corresponding output waveform WA2.
波形W1が示す商用交流電源1(振幅高)の場合に、波形W2が示す商用交流電源1(標準)が基準電圧以上になるまでの時間と比較して、波形W1が示す商用交流電源1(振幅高)が基準電圧以上になるまでの時間が早いため、対応するゼロクロス検出回路の出力波形WA1はON(High)になるタイミングが波形WA2がON(High)になるタイミングよりも早い。 In the case of the commercial AC power source 1 (amplitude high) indicated by the waveform W1, the commercial AC power source 1 (shown by the waveform W1 is compared with the time until the commercial AC power source 1 (standard) indicated by the waveform W2 becomes equal to or higher than the reference voltage. Since the time until the (high amplitude) becomes equal to or higher than the reference voltage is early, the output waveform WA1 of the corresponding zero-cross detection circuit is turned on (High) earlier than the timing when the waveform WA2 is turned on (High).
また、逆に波形W1が示す商用交流電源1(振幅高)が基準電圧Vref以下になるまでのタイミングは、波形W2が示す商用交流電源1(標準)が基準電圧Vref以下になるまでのタイミングよりも遅いため、対応するゼロクロス検出回路の出力波形WA1はOFF(Low)になるタイミングが波形WA2がOFF(Low)になるタイミングよりも遅くなる。よって、ゼロクロス検出回路の出力波形WA1が示すON(High)状態のパルス幅が、対応する出力波形WA2のパルス幅に比べて長くなる。 Conversely, the timing until the commercial AC power source 1 (high amplitude) indicated by the waveform W1 becomes equal to or lower than the reference voltage Vref is compared to the timing until the commercial AC power source 1 (standard) indicated by the waveform W2 becomes equal to or lower than the reference voltage Vref. Therefore, the timing at which the output waveform WA1 of the corresponding zero-cross detection circuit becomes OFF (Low) is later than the timing at which the waveform WA2 becomes OFF (Low). Therefore, the pulse width of the ON (High) state indicated by the output waveform WA1 of the zero cross detection circuit is longer than the pulse width of the corresponding output waveform WA2.
このパルス幅と商用交流電源の電圧実効値との関係を予めマイクロコンピュータ内に記憶させておき、検出されたゼロクロス回路の出力クロック幅により、商用交流電源の電圧実効値の変動を検出することが可能となる。 The relationship between the pulse width and the effective voltage value of the commercial AC power supply is stored in the microcomputer in advance, and the fluctuation of the effective voltage value of the commercial AC power supply can be detected based on the detected output clock width of the zero cross circuit. It becomes possible.
上記より算出された商用交流電源の電圧実効値と、交流電流検出回路から検出された交流電流実効値を用いて皮相電力を算出し、実施の形態1〜3で説明した同様の方法で有効電力を算出して、より精度の高い電源力率を算出・推定することが可能となる。 The apparent power is calculated by using the voltage effective value of the commercial AC power source calculated above and the AC current effective value detected from the AC current detection circuit, and the active power is obtained by the same method described in the first to third embodiments. It is possible to calculate and estimate a power source power factor with higher accuracy.
[実施の形態6]
実施の形態6では、実施の形態1〜5で算出される電源力率を使用して、ピークコントロール制御を行う際に、電装部品に負荷をかけずに製品の能力低下を抑えて運転し続ける制御方法を説明する。
[Embodiment 6]
In the sixth embodiment, when peak control control is performed using the power source power factor calculated in the first to fifth embodiments, the operation is continued while suppressing a decrease in product capability without applying a load to the electrical components. A control method will be described.
電装部品保護のためにピークコントロール制御を行っている製品であって、部品保護電流値によりもさらに低い電流でも十分機能の達成できる機種では、部品保護電流値に対してもマージンを持っていることが多く、実際、ピークコントロール制御電流値よりも大きな電流を流しても問題が無い場合がある。 Products that perform peak control control for electrical component protection and that can achieve sufficient functions even with a current lower than the component protection current value must have a margin for the component protection current value. In fact, there may be no problem even if a current larger than the peak control control current value is actually supplied.
たとえば空気調和機の場合では、定格能力2.2kWの機種と2.5kWの機種では開発パワーの削減や共通化設計によるコストダウンのため部品等を共通化して生産することがある。 For example, in the case of an air conditioner, a model with a rated capacity of 2.2 kW and a model with a 2.5 kW may be produced by sharing parts and the like in order to reduce development power and reduce costs by common design.
その場合、上記2種類は同じ電装部品を採用しているため部品保護電流は同じであるが、能力を達成するための電流は2.2kWの方が小さくて済む。そのため2.2kWの製品は部品保護電流に対してマージンを持ったピークコントロール電流閾値(Ipeak1)を設定することがある。 In this case, the same electrical component is used for the above two types, so the component protection current is the same, but the current for achieving the capability is smaller at 2.2 kW. For this reason, a product of 2.2 kW may set a peak control current threshold (Ipeak1) having a margin with respect to the component protection current.
上記のような場合があるため、ピークコントロール電流閾値とは別に、部品保護電流値(Ipeak2)を図11のマイクロコンピュータA1の記憶部8に予め格納させておくこととする。
In some cases, the component protection current value (Ipeak2) is stored in advance in the
また、通常状態での定格電圧の電源力率を実験などにより予め測定しておき、有効電力と電源力率との関係をマイクロコンピュータA1の記憶部8に格納しておく。
Further, the power source power factor of the rated voltage in the normal state is measured in advance by experiments or the like, and the relationship between the active power and the power source power factor is stored in the
図14は、有効電力と電源力率との関係を示す一例である。図14を参照して、有効電力100,200,…,900,1000(W)に応じて、電気力率0.6,0.7,…,0.9,0.9が予め設定され、この関係がマイクロコンピュータA1の記憶部8に格納される。また、図15は、圧縮機回転数と電源力率との対応関係を示す図である。図15を参照して、圧縮機回転数500,1000,…,7000(rpm)に応じて、電気力率0.6,0.6,…,0.9が予めされ、この関係がマイクロコンピュータA1の記憶部8に格納される。このように有効電力と電源力率との関係を用いずに、圧縮機回転数と電源力率との関係を記憶部8に格納してもよい。なお、このときの電源力率は、定格電圧が印加され、このときの状態を標準状態という。
FIG. 14 is an example showing the relationship between the active power and the power source power factor. Referring to FIG. 14, electric power factors 0.6, 0.7,..., 0.9, 0.9 are preset according to
さらに、電源力率が悪い状態かどうかを判定するための力率誤差PFdegもマイクロコンピュータA1の記憶部8に予め格納しておく。このPFdegは有効電力の大きさにかかわらず一定としておく。
Further, a power factor error PFdeg for determining whether the power source power factor is in a bad state is also stored in advance in the
また、交流電流実効値がピークコントロール電流閾値(Ipeak1)に近い状態かどうか判定するために、ピークコントロールエリア電流誤差(Ipeak_th)もマイクロコンピュータA1の記憶部8に予めに格納させておく。
Further, in order to determine whether or not the AC current effective value is close to the peak control current threshold (Ipeak1), the peak control area current error (Ipeak_th) is also stored in advance in the
ここで、マイクロコンピュータA1は、上述した各種情報を読出し、実施の形態4〜5で算出される電源力率が、マイクロコンピュータに記憶されている(標準状態の電源力率−力率誤差PFdeg)の差よりも小さい場合に、電源力率が悪いと判定する。 Here, the microcomputer A1 reads out the various information described above, and the power factor calculated in the fourth to fifth embodiments is stored in the microcomputer (standard power factor-power factor error PFdeg). If the difference is smaller than the difference, it is determined that the power source power factor is bad.
そして、電源力率が悪いと判定した場合であって、さらに交流電流実効値が(ピークコントロール電流閾値(Ipeak1)−ピークコントロールエリア電流誤差(Ipeak_th))の差以上の電流値のときには、ピークコントロール電流閾値(Ipeak1)を部品保護電流値(Ipeak2)と置き換えてピークコントロール制御を行う。 When the power source power factor is determined to be poor and the AC current effective value is a current value equal to or greater than the difference of (peak control current threshold (Ipeak1) −peak control area current error (Ipeak_th)), the peak control is performed. Peak control control is performed by replacing the current threshold (Ipeak1) with the component protection current value (Ipeak2).
これにより、たとえば蒸発側熱交の雰囲気温度が高い(サイクル負荷が高い)場合などで、ピークコントロール制御により圧縮機回転数が抑制される場合でも、少しでも高い電流値で制御することが可能となるので製品の能力低下が抑えられ、より快適な製品を提供することができる。 As a result, even when the compressor rotation speed is suppressed by peak control control, for example, when the evaporation side heat exchange atmosphere temperature is high (cycle load is high), it is possible to control with a slightly higher current value. As a result, it is possible to provide a more comfortable product by suppressing a decrease in product performance.
[実施の形態7]
実施の形態7は、実施の形態1〜5で算出される電源力率を使用して、実施の形態6において説明したピークコントロール制御を行った際に、再度ピークコントロール電流閾値を通常ピークコントロール閾値に戻す制御方法を説明する。
[Embodiment 7]
In the seventh embodiment, when the peak control control described in the sixth embodiment is performed using the power source power factor calculated in the first to fifth embodiments, the peak control current threshold is set to the normal peak control threshold again. The control method to return to will be described.
図11のマイクロコンピュータA1は、実施の形態6の制御方法により、ピークコントロール電流閾値(Ipeak1)が部品保護電流値に置換され、算出された電源力率が(標準状態での力率−力率誤差PFdeg)の差よりも大きくなった場合、もしくは交流電流実効値が(ピークコントロール電流閾値(Ipeak1)−ピークコントロールエリア電流誤差(Ipeak_th))の差よりも小さくなった場合、のどちらか一方でも満たした場合には、ピークコントロール電流閾値を部品保護電流値(Ipeak2)から、通常ピークコントロール電流閾値(Ipeak2)に戻して運転をし続ける。 In the microcomputer A1 of FIG. 11, the peak control current threshold value (Ipeak1) is replaced with the component protection current value by the control method of the sixth embodiment, and the calculated power source power factor is (power factor-power factor in the standard state). Either the error PFdeg) is greater than the difference, or the AC current effective value is smaller than the difference (peak control current threshold (Ipeak1) −peak control area current error (Ipeak_th)). When satisfied, the peak control current threshold is returned from the component protection current value (Ipeak2) to the normal peak control current threshold (Ipeak2), and the operation is continued.
これにより、快適性を損なわないような場合では、過度な能力アップを抑えて省エネ運転を行うことが可能となる。 Thereby, in the case where the comfort is not impaired, it is possible to perform an energy saving operation while suppressing an excessive increase in capacity.
なお、実施の形態6,7においてマイクロコンピュータA1を用いて説明したが、これに限定することなく、マイクロコンピュータA11,A21,A3を用いてもよい。
In addition, although it demonstrated using microcomputer A1 in
ここで、実施の形態6,7の動作の流れを図等を用いて、再度簡単に説明する。図16は、実施の形態6の動作を説明するためのフローチャートである。図17は、実施の形態7の動作を説明するためのフローチャートである。 Here, the operation flow of the sixth and seventh embodiments will be briefly described again with reference to the drawings. FIG. 16 is a flowchart for explaining the operation of the sixth embodiment. FIG. 17 is a flowchart for explaining the operation of the seventh embodiment.
図16、図17を参照して、図1の同期モータ駆動装置に電源が投入されると、実施の形態1〜5において説明したように電源力率が算出され、マイクロコンピュータA1に内蔵される記憶部8(図3)に格納される。マイクロコンピュータA1(制御部)は、この格納された電源力率を記憶部8から読出す。
Referring to FIGS. 16 and 17, when power is supplied to the synchronous motor driving device of FIG. 1, the power factor is calculated as described in the first to fifth embodiments, and is built in microcomputer A1. It is stored in the storage unit 8 (FIG. 3). The microcomputer A1 (control unit) reads the stored power source power factor from the
次に、マイクロコンピュータA1は、記憶部8に予め格納されるピークコントロール閾値電流(Ipeak1)および部品保護電流値(Ipeak2)を読出し(ステップS2)、さらに有効電力および電源力率(標準状態)の関係情報(図14)を読出す(ステップS3)。 Next, the microcomputer A1 reads the peak control threshold current (Ipeak1) and the component protection current value (Ipeak2) stored in advance in the storage unit 8 (step S2), and further, the active power and power source power factor (standard state). The relationship information (FIG. 14) is read (step S3).
さらに、マイクロコンピュータA1は、記憶部8に予め格納される電源力率誤差PFdegを読出し(ステップS4)、また、ピークコントロール電流誤差(Ipeak_th)を読出す(ステップS5)。 Further, the microcomputer A1 reads the power source power factor error PFdeg stored in advance in the storage unit 8 (step S4), and reads the peak control current error (Ipeak_th) (step S5).
マイクロコンピュータA1は、上述した情報に基づいて、ピークコントロール制御のための電流値を設定する。具体的には、マイクロコンピュータA1は、算出された電源力率が(標準状態の電源力率−電源力率誤差PFdeg)よりも小さいか否かを判断する(ステップS6)。 The microcomputer A1 sets a current value for peak control control based on the information described above. Specifically, the microcomputer A1 determines whether or not the calculated power source power factor is smaller than (power source power factor in the standard state−power source power factor error PFdeg) (step S6).
算出された電源力率が(標準状態の電源力率−電源力率誤差PFdeg)よりも小さい場合(ステップS6:YES)には、さらに、図1の交流電流検出回路16から取得する交流電流実効値が(ピークコントロール電流閾値(Ipeak1)−ピークコントロール電流誤差(Ipeak_th)よりも大きいか否かを判断する(ステップS7)。
When the calculated power source power factor is smaller than (power source power factor in the standard state−power source power factor error PFdeg) (step S6: YES), the AC current effective acquired from the AC
交流電流実効値が(ピークコントロール電流閾値(Ipeak1)−ピークコントロール電流誤差(Ipeak_th)よりも大きい場合(ステップS7:YES)には、ピークコントロール制御電流値として、部品保護電流値(Ipeak2)を選択する(ステップS8)。 When the AC current effective value is larger than (peak control current threshold (Ipeak1) −peak control current error (Ipeak_th)) (step S7: YES), the component protection current value (Ipeak2) is selected as the peak control control current value. (Step S8).
一方、算出された電源力率が(標準状態の電源力率−電源力率誤差PFdeg)よりも大きい場合(ステップS6:NO)または交流電流実効値が(ピークコントロール電流閾値(Ipeak1)−ピークコントロール電流誤差(Ipeak_th)よりも小さい場合(ステップS7:NO)には、ピークコントロール制御電流値として、ピークコントロール閾値電流(Ipeak1)を選択する(ステップS9)。 On the other hand, when the calculated power source power factor is larger than (power source power factor in standard state−power source power factor error PFdeg) (step S6: NO), or the AC current effective value is (peak control current threshold (Ipeak1) −peak control). When it is smaller than the current error (Ipeak_th) (step S7: NO), the peak control threshold current (Ipeak1) is selected as the peak control control current value (step S9).
次に、ステップS8の処理後の状態において、マイクロコンピュータA1は算出された電源力率が(標準状態の電源力率−電源力率誤差PFdeg)よりも大きいか否かまたは交流電流実効値が(ピークコントロール電流閾値(Ipeak1)−ピークコントロール電流誤差(Ipeak_th)よりも小さいか否かを判断する(ステップS11)。 Next, in the state after the process of step S8, the microcomputer A1 determines whether the calculated power source power factor is larger than (power source power factor-power source power factor error PFdeg in the standard state) or whether the AC current effective value is ( It is determined whether or not it is smaller than the peak control current threshold (Ipeak1) −peak control current error (Ipeak_th) (step S11).
ステップS11において、いずれか一方でも満足する場合(ステップS11:YES)には、ピークコントロール制御電流値として、部品保護電流値(Ipeak2)からピークコントロール閾値電流(Ipeak1)へ切替える(ステップS12)。 In step S11, when either one is satisfied (step S11: YES), the peak control control current value is switched from the component protection current value (Ipeak2) to the peak control threshold current (Ipeak1) (step S12).
一方、ステップS11の条件をいずれも満足しない場合(ステップS11:NO)には、ピークコントロール制御電流値として、ステップS8で設定された部品保護電流値(Ipeak2)を用いる(ステップS13)。 On the other hand, when none of the conditions in step S11 is satisfied (step S11: NO), the component protection current value (Ipeak2) set in step S8 is used as the peak control control current value (step S13).
なお、ステップS6およびステップS7の順に判断したが、ステップS7を判断した後に、ステップS6を判断してもよい。 In addition, although it determined in order of step S6 and step S7, you may determine step S6 after determining step S7.
なお、実施の形態6,7においてマイクロコンピュータA1を用いて説明したが、これに限定することなく、マイクロコンピュータA11,A21,A3を用いてもよい。
In addition, although it demonstrated using microcomputer A1 in
最後に、図等を用いて、実施の形態1〜7について総括する。
実施の形態1、3〜7に係る同期モータ駆動装置は、図1、図8、図11、図12に示すように、交流電源1と、交流電圧を直流電圧に変換して出力するコンバータ回路2と、交流電源1とコンバータ回路2との間に設置された交流電流を検出する交流電流検出回路16,23と、コンバータ回路2の出力直流電圧を検出する直流電圧検出回路(Rdc1,Rdc2)と、直流電圧を可変周波数の交流電圧に変換し、同期モータ4に出力するインバータ回路3と、コンバータ回路2とインバータ回路3との間に設けられる直流電流検出回路5、53とインバータ回路3を制御するマイクロコンピュータA1,A21とを備え、マイクロコンピュータA1は、記憶部8と、交流電流から導出される皮相電力および出力直流電圧から導出される有効電力に基づき電源力率を推定する電源力率推定部6と、直流電圧を可変周波数の交流電圧に変換するためのPWM信号を生成するPWM信号生成部7とを含み、コンバータ回路2は、交流電源から整流電圧を生成する整流回路(DB,212)と、直流電圧を平滑化する平滑化回路(213,214,C,C1,C2)とを含む。
Finally, the first to seventh embodiments will be summarized with reference to the drawings and the like.
As shown in FIGS. 1, 8, 11, and 12, the synchronous motor driving device according to the first and third to seventh embodiments includes an
好ましくは、実施の形態1に係る同期モータ駆動装置は、図1、図3に示すように、電源力率推定部6は、直流電流検出回路5,53からの出力直流電流および出力直流電圧の各々の瞬時値により導出された瞬時電力に基づき、同期モータの第1の有効電力を算出する有効電力計算部63と、第1の有効電力に比例する第2の電力を算出するための比例定数が格納される比例定数格納部642と、第1の有効電力および第2の電力とに基づき、第3の有効電力を算出する総合有効電力計算部64と、交流電流と予め記憶されている定格交流電圧とにより皮相電力を算出する皮相電力計算部651と、第3の有効電力と皮相電力とに基づき、電源力率を算出する電源力率計算部65を有する。
Preferably, in the synchronous motor driving apparatus according to the first embodiment, as shown in FIGS. 1 and 3, the power source power
好ましくは、実施の形態3に係る同期モータ駆動装置は、図8、図10に示すように、電源力率推定部6Aは、直流電流検出回路5,53からの出力直流電流および出力直流電圧の各々の瞬時値により導出された瞬時電力に基づき、同期モータの第1の有効電力を算出する有効電力計算部63と、第1の有効電力に比例する第2の電力を算出するための比例定数が格納される比例定数格納部642と、第1の有効電力および第2の電力とに基づき、第3の有効電力を算出する総合有効電力計算部64と、出力直流電圧の瞬時値と、出力直流電圧に重畳されたリプル周期と、第1の有効電力とに基づき、交流電圧実効値を算出する電圧実効値計算部641と、電圧実効値計算部の出力と交流電流とにより、皮相電力を算出する皮相電力計算部651Aと、第3の有効電力と皮相電力とに基づき、電源力率を算出する電源力率計算部65を有する。
Preferably, in the synchronous motor drive device according to the third embodiment, as shown in FIGS. 8 and 10, the power source power
好ましくは、実施の形態4に係る同期モータ駆動装置は、図11、図12に示すように、交流電源1の交流電圧が所定電圧値に達したときに、交流電源1の交流電圧の位相を検出し、検出された位相に応じたパルス幅を有するパルス信号を出力する電圧位相検出回路22をさらに備え、コンバータ回路2Aは、交流電流検出回路に直列接続されるリアクトル211と、リアクトルを介して交流電源の交流電圧を短絡させる短絡回路215とをさらに含み、マイクロコンピュータA1は、パルス信号に基づいて、短絡回路の動作を制御する。
Preferably, the synchronous motor driving device according to Embodiment 4 changes the phase of the AC voltage of
さらに好ましくは、実施の形態5の同期モータ駆動装置において、図13〜図15に示すように、記憶部8はパルス信号と交流電圧との関係データを予め格納し、マイクロコンピュータA1は、関係データを読出し、関係データと、電圧位相検出回路22から検出された出力とを比較することにより、交流電源1の交流電圧を算出し、電源力率を算出する。
More preferably, in the synchronous motor driving apparatus of the fifth embodiment, as shown in FIGS. 13 to 15, the
また、実施の形態2に係る同期モータ駆動装置は、図6、図7に示すように、交流電源1と、交流電圧を直流電圧に変換して出力するコンバータ回路2と、交流電源1とコンバータ回路2との間に設置された交流電流を検出する交流電流検出回路16と、コンバータ回路2の出力直流電圧を検出する直流電圧検出回路(Rdc1,Rdc2)と、各々が直流電圧を可変周波数の交流電圧に変換し、複数の同期モータ41,42にそれぞれ出力する複数のインバータ回路31、32と、コンバータ回路2と複数のインバータ回路31,32との間に設けられる複数の直流電流検出回路51,52と複数のインバータ回路31,32を制御するマイクロコンピュータA11とを備え、マイクロコンピュータA11は、記憶部8と、交流電流から導出される皮相電力および出力直流電圧から導出される有効電力に基づき、複数の同期モータ41,42の電源力率をそれぞれ推定する複数の電源力率推定部6M、6FMと、複数の同期モータ41,42の直流電圧を可変周波数の交流電圧に変換するためのPWM信号をそれぞれ生成する複数のPWM信号生成部7M,7FMとを含み、コンバータ回路2は、交流電源から整流電圧を生成する整流回路DB,212と、直流電圧を平滑化する平滑化回路213,214,C,C1,C2とを含み、複数の電源力率推定部6M、6FMの各々は、直流電流検出回路からの出力直流電流および出力直流電圧の各々の瞬時値により導出された瞬時電力に基づき同期モータの第1の有効電力を算出する有効電力計算部63と、第1の有効電力に比例する第2の電力を算出するための比例定数が格納される比例定数格納部642と、第1の有効電力および第2の電力とに基づき、第3の有効電力を算出する総合有効電力計算部64と、交流電流と予め記憶されている定格交流電圧と交流電流とにより皮相電力を算出する皮相電力計算部651と、第3の有効電力と皮相電力とに基づき、電源力率を算出する電源力率計算部65を有する。
Moreover, as shown in FIGS. 6 and 7, the synchronous motor drive device according to the second embodiment includes an
好ましくは、実施の形態6では、図16、図17に示すように、記憶部8は、基準電源力率とおよび基準交流電流実効値を予め格納し、マイクロコンピュータA1、A11、A21は、記憶部8から基準電源力率および基準交流電流実効値を読出し、電源力率計算部65,65M,65FMからの出力が基準電源力率より小さい場合であって、かつ、交流電流検出回路16,23からの出力が基準交流電流実効値よりも大きい場合には、同期モータへ印加する電圧を小さくし、交流電流検出回路16,23からの出力が所定電流値よりも大きくしないように、ピークコントロール制御に使用する電流値を変更する。
Preferably, in the sixth embodiment, as shown in FIGS. 16 and 17, the
さらに好ましくは、記憶部8は、同期モータ駆動装置の使用される部品が受けることが可能な部品保護電流値とピークコントロール制御のためのピークコントロール電流閾値ををさらに格納し、基準電源力率は、定格電圧印加時の電源力率と力率誤差との差で設定され、基準交流電流実効値は、定格電圧の印加時にピークコントロール電流閾値と誤差電流との差で設定され、マイクロコンピュータA1,A11,A21は、電源力率計算部65,65M,65FMからの出力が基準電源力率より小さい場合で、交流電流検出回路16,23からの出力が基準交流電流実効値よりも大きいときには、ピークコントロール制御に使用する電流値の閾値をピークコントロール電流閾値から部品保護電流値に切替える。
More preferably, the
好ましくは、実施の形態7では、図16、図17に示すように、マイクロコンピュータA1、A11,A21は、ピークコントロール電流閾値が部品保護電流値に設定されている場合であって、電源力率計算部65,65M,65FMからの出力が基準電源力率より大きいときには、ピークコントロール制御に使用する電流値の閾値を部品保護電流値からピークコントロール電流閾値に切替える。
Preferably, in the seventh embodiment, as shown in FIGS. 16 and 17, the microcomputers A1, A11, and A21 are the cases where the peak control current threshold is set to the component protection current value, and the power source power factor When the outputs from the
好ましくは、実施の形態7では、図16、図17に示すように、マイクロコンピュータA1、A11,A21は、ピークコントロール電流閾値が部品保護電流値に設定されている場合であって、交流電流検出回路16,23からの出力が基準交流電流実効値よりも小さいときには、ピークコントロール制御に使用する電流値の閾値を部品保護電流値からピークコントロール電流閾値に切替える。
Preferably, in the seventh embodiment, as shown in FIGS. 16 and 17, the microcomputers A1, A11, and A21 are the cases where the peak control current threshold is set to the component protection current value, and the alternating current detection is performed. When the outputs from the
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 商用交流電源、2,2A コンバータ回路、3,3A,31,32,351 インバータ回路、M4,M41,FM42 同期モータ、5,51〜53,331 直流電流検出回路、6,6A,6M,6FM 電源力率推定部、7,7M,7FM PWM信号生成部、8 記憶部、16,23 交流電流検出回路、22 ゼロクロス検知部(電圧位相検出回路)、A1,A11,A21,A3 マイクロコンピュータ、61,61M、61FM 瞬時電流分配部、62 瞬時電力計算部、63 有効電力計算部、64 総合有効電力計算部、65,65M、65FM 電源力率計算部、211 リアクトル、212,DB 整流回路、213,214,C,C1,C2 平滑化回路、215 短絡回路、216 トランジスタ、321 直流電圧検出回路、R1 電流検出抵抗(シャント抵抗)、Rdc1,Rdc2 抵抗。 1 commercial AC power supply, 2, 2A converter circuit, 3, 3A, 31, 32, 351 inverter circuit, M4, M41, FM42 synchronous motor, 5, 51-53, 331 DC current detection circuit, 6, 6A, 6M, 6FM Power source power factor estimation unit, 7, 7M, 7FM PWM signal generation unit, 8 storage unit, 16, 23 AC current detection circuit, 22 zero cross detection unit (voltage phase detection circuit), A1, A11, A21, A3 microcomputer, 61 , 61M, 61FM Instantaneous current distribution unit, 62 Instantaneous power calculation unit, 63 Active power calculation unit, 64 Total active power calculation unit, 65, 65M, 65FM Power source power factor calculation unit, 211 Reactor, 212, DB Rectifier circuit, 213 214, C, C1, C2 Smoothing circuit, 215 short circuit, 216 transistor, 321 DC voltage detection circuit , R1 current detection resistor (shunt resistor), Rdc1, Rdc2 resistance.
Claims (10)
交流電圧を直流電圧に変換して出力するコンバータ回路と、
前記交流電源と前記コンバータ回路との間に設置された交流電流を検出する交流電流検出回路と、
前記コンバータ回路の出力直流電圧を検出する直流電圧検出回路と、
前記直流電圧を可変周波数の交流電圧に変換し、同期モータに出力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との間に設けられる直流電流検出回路と、
前記インバータ回路を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
記憶部と、
前記交流電流から導出される皮相電力および前記出力直流電圧から導出される有効電力に基づき電源力率を推定する電源力率推定部と、
前記直流電圧を可変周波数の交流電圧に変換するためのPWM信号を生成するPWM信号生成部とを含み、
前記コンバータ回路は、
前記交流電源から整流電圧を生成する整流回路と、
前記直流電圧を平滑化する平滑化回路とを含む、同期モータ駆動装置。 AC power supply,
A converter circuit for converting an AC voltage into a DC voltage and outputting it;
An AC current detection circuit for detecting an AC current installed between the AC power supply and the converter circuit;
A DC voltage detection circuit for detecting an output DC voltage of the converter circuit;
An inverter circuit that converts the DC voltage into an AC voltage of variable frequency and outputs it to a synchronous motor;
A direct current detection circuit provided between the converter circuit and the inverter circuit;
A control unit for controlling the inverter circuit,
The controller is
A storage unit;
A power source power factor estimator for estimating a power source power factor based on the apparent power derived from the alternating current and the active power derived from the output DC voltage;
A PWM signal generator that generates a PWM signal for converting the DC voltage into an AC voltage of variable frequency,
The converter circuit is
A rectifier circuit for generating a rectified voltage from the AC power supply;
A synchronous motor driving device including a smoothing circuit for smoothing the DC voltage.
前記直流電流検出回路からの出力直流電流および前記出力直流電圧の各々の瞬時値により導出された瞬時電力に基づき、前記同期モータの第1の有効電力を算出する有効電力計算部と、
前記第1の有効電力に比例する第2の電力を算出するための比例定数が格納される比例定数格納部と、
前記第1の有効電力および前記第2の電力とに基づき、第3の有効電力を算出する総合有効電力計算部と、
前記交流電流と予め記憶されている定格交流電圧とにより前記皮相電力を算出する皮相電力計算部と、
前記第3の有効電力と前記皮相電力とに基づき、電源力率を算出する電源力率計算部を有する、請求項1に記載の同期モータ駆動装置。 The power source power factor estimator is
An active power calculation unit that calculates a first active power of the synchronous motor based on an instantaneous power derived from an instantaneous value of each of the output DC current and the output DC voltage from the DC current detection circuit;
A proportionality constant storage for storing a proportionality constant for calculating the second power proportional to the first active power;
Based on the first active power and the second power, a total active power calculation unit for calculating a third active power;
An apparent power calculation unit for calculating the apparent power based on the alternating current and a pre-stored rated alternating voltage;
The synchronous motor drive device according to claim 1, further comprising a power source power factor calculation unit that calculates a power source power factor based on the third active power and the apparent power.
前記直流電流検出回路からの出力直流電流および前記出力直流電圧の各々の瞬時値により導出された瞬時電力に基づき、前記同期モータの第1の有効電力を算出する有効電力計算部と、
前記第1の有効電力に比例する第2の電力を算出するための比例定数が格納される比例定数格納部と、
前記第1の有効電力および前記第2の電力とに基づき、第3の有効電力を算出する総合有効電力計算部と、
前記出力直流電圧の瞬時値と、前記出力直流電圧に重畳されたリプル周期と、前記第1の有効電力とに基づき、交流電圧実効値を算出する電圧実効値計算部と、
前記電圧実効値計算部の出力と前記交流電流とにより、前記皮相電力を算出する皮相電力計算部と、
前記第3の有効電力と前記皮相電力とに基づき、電源力率を算出する電源力率計算部を有する、請求項1に記載の同期モータ駆動装置。 The power source power factor estimator is
An active power calculation unit that calculates a first active power of the synchronous motor based on an instantaneous power derived from an instantaneous value of each of the output DC current and the output DC voltage from the DC current detection circuit;
A proportionality constant storage for storing a proportionality constant for calculating the second power proportional to the first active power;
Based on the first active power and the second power, a total active power calculation unit for calculating a third active power;
Based on the instantaneous value of the output DC voltage, the ripple period superimposed on the output DC voltage, and the first active power, a voltage effective value calculation unit that calculates an AC voltage effective value;
An apparent power calculation unit that calculates the apparent power based on the output of the voltage effective value calculation unit and the alternating current;
The synchronous motor drive device according to claim 1, further comprising a power source power factor calculation unit that calculates a power source power factor based on the third active power and the apparent power.
前記交流電源の交流電圧が所定電圧値に達したときに、前記交流電源の交流電圧の位相を検出し、検出された位相に応じたパルス幅を有するパルス信号を出力する電圧位相検出回路をさらに備え、
前記コンバータ回路は、
前記交流電流検出回路に直列接続されるリアクトルと、
前記リアクトルを介して前記交流電源の交流電圧を短絡させる短絡回路とを含み、
前記制御部は、前記パルス信号に基づいて、前記短絡回路の動作を制御する、請求項2に記載の同期モータ駆動装置。 The synchronous motor driving device is
A voltage phase detection circuit for detecting a phase of the AC voltage of the AC power supply when the AC voltage of the AC power supply reaches a predetermined voltage value and outputting a pulse signal having a pulse width corresponding to the detected phase; Prepared,
The converter circuit is
A reactor connected in series to the alternating current detection circuit;
Including a short circuit that short-circuits the AC voltage of the AC power supply through the reactor,
The synchronous motor driving apparatus according to claim 2, wherein the control unit controls an operation of the short circuit based on the pulse signal.
前記制御部は、前記関係データを読出し、前記関係データと、前記電圧位相検出回路から検出された出力とを比較することにより、前記交流電源の交流電圧を算出し、電源力率を算出する、請求項4に記載の同期モータ駆動装置。 The storage unit stores in advance relationship data between the pulse signal and the AC voltage,
The control unit reads the relation data, compares the relation data with an output detected from the voltage phase detection circuit, thereby calculating an AC voltage of the AC power source, and calculates a power source power factor. The synchronous motor drive device according to claim 4.
交流電圧を直流電圧に変換して出力するコンバータ回路と、
前記交流電源と前記コンバータ回路との間に設置された交流電流を検出する交流電流検出回路と、
前記コンバータ回路の出力直流電圧を検出する直流電圧検出回路と、
各々が前記直流電圧を可変周波数の交流電圧に変換し、複数の同期モータにそれぞれ出力する複数のインバータ回路と、
前記コンバータ回路と前記複数のインバータ回路との間に設けられる複数の直流電流検出回路と、
前記複数のインバータ回路を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
記憶部と、
前記交流電流から導出される皮相電力および前記出力直流電圧から導出される有効電力に基づき、前記複数の同期モータの電源力率をそれぞれ推定する複数の電源力率推定部と、
前記複数の同期モータの前記直流電圧を可変周波数の交流電圧に変換するためのPWM信号をそれぞれ生成する複数のPWM信号生成部とを含み、
前記コンバータ回路は、
前記交流電源から整流電圧を生成する整流回路と、
前記直流電圧を平滑化する平滑化回路とを含み、
前記複数の電源力率推定部の各々は、
前記直流電流検出回路からの出力直流電流および前記出力直流電圧の各々の瞬時値により導出された瞬時電力に基づき前記同期モータの第1の有効電力を算出する有効電力計算部と、
前記第1の有効電力に比例する第2の電力を算出するための比例定数が格納される比例定数格納部と、
前記第1の有効電力および前記第2の電力とに基づき、第3の有効電力を算出する総合有効電力計算部と、
前記交流電流と予め記憶されている定格交流電圧と前記交流電流とにより前記皮相電力を算出する皮相電力計算部と、
前記第3の有効電力と前記皮相電力とに基づき、電源力率を算出する電源力率計算部を有する、同期モータ駆動装置。 AC power supply,
A converter circuit for converting an AC voltage into a DC voltage and outputting it;
An AC current detection circuit for detecting an AC current installed between the AC power supply and the converter circuit;
A DC voltage detection circuit for detecting an output DC voltage of the converter circuit;
A plurality of inverter circuits each of which converts the DC voltage into a variable frequency AC voltage and outputs the same to a plurality of synchronous motors;
A plurality of DC current detection circuits provided between the converter circuit and the plurality of inverter circuits;
A control unit for controlling the plurality of inverter circuits,
The controller is
A storage unit;
A plurality of power source power factor estimators for respectively estimating a power source power factor of the plurality of synchronous motors based on an apparent power derived from the AC current and an active power derived from the output DC voltage;
A plurality of PWM signal generators each generating a PWM signal for converting the DC voltage of the plurality of synchronous motors into an AC voltage of variable frequency,
The converter circuit is
A rectifier circuit for generating a rectified voltage from the AC power supply;
A smoothing circuit for smoothing the DC voltage,
Each of the plurality of power source power factor estimators is
An active power calculator that calculates a first active power of the synchronous motor based on an instantaneous power derived from an instantaneous value of each of the output DC current and the output DC voltage from the DC current detection circuit;
A proportionality constant storage for storing a proportionality constant for calculating the second power proportional to the first active power;
Based on the first active power and the second power, a total active power calculation unit for calculating a third active power;
An apparent power calculation unit for calculating the apparent power based on the alternating current, a pre-stored rated alternating voltage and the alternating current;
The synchronous motor drive device which has a power supply power factor calculation part which calculates a power supply power factor based on the 3rd effective power and the apparent power.
前記制御部は、
前記記憶部から前記基準電源力率および前記基準交流電流実効値を読出し、
前記電源力率計算部からの出力が前記基準電源力率より小さい場合であって、かつ、前記交流電流検出回路からの出力が前記基準交流電流実効値よりも大きい場合には、
前記同期モータへ印加する電圧を小さくし、前記交流電流検出回路からの出力が所定電流値よりも大きくしないように、ピークコントロール制御に使用する電流値を変更する、請求項2〜6のいずれか1項に記載の同期モータ駆動装置。 The storage unit stores in advance a reference power source power factor and a reference alternating current effective value,
The controller is
Reading the reference power factor and the reference alternating current effective value from the storage unit,
When the output from the power source power factor calculation unit is smaller than the reference power source power factor and the output from the AC current detection circuit is larger than the reference AC current effective value,
The voltage applied to the synchronous motor is reduced, and the current value used for peak control control is changed so that the output from the AC current detection circuit does not exceed a predetermined current value. 2. The synchronous motor drive device according to item 1.
前記基準電源力率は、定格電圧印加時の電源力率と力率誤差との差で設定され、
前記基準交流電流実効値は、定格電圧の印加時に前記ピークコントロール電流閾値と誤差電流との差で設定され、
前記制御部は、
前記電源力率計算部からの出力が前記基準電源力率より小さい場合で、前記交流電流検出回路からの出力が前記基準交流電流実効値よりも大きいときには、ピークコントロール制御に使用する電流値の閾値を前記ピークコントロール電流閾値から前記部品保護電流値に切替える、請求項7に記載の同期モータ駆動装置。 The storage unit further stores a component protection current value that can be received by a component used in the synchronous motor driving device and a peak control current threshold for peak control control,
The reference power factor is set by the difference between the power factor and the power factor error when the rated voltage is applied,
The reference AC current effective value is set by the difference between the peak control current threshold and the error current when a rated voltage is applied,
The controller is
When the output from the power source power factor calculation unit is smaller than the reference power source power factor and the output from the AC current detection circuit is larger than the reference AC current effective value, the threshold value of the current value used for peak control control The synchronous motor driving device according to claim 7, wherein the motor is switched from the peak control current threshold value to the component protection current value.
前記ピークコントロール電流閾値が前記部品保護電流値に設定されている場合であって、前記電源力率計算部からの出力が前記基準電源力率より大きいときには、ピークコントロール制御に使用する電流値の閾値を前記部品保護電流値から前記ピークコントロール電流閾値に切替える、請求項8に記載の同期モータ駆動装置。 The controller is
When the peak control current threshold is set to the component protection current value, and the output from the power source power factor calculation unit is larger than the reference power source power factor, the threshold value of the current value used for peak control control The synchronous motor drive device according to claim 8, wherein the component protection current value is switched from the component protection current value to the peak control current threshold value.
前記ピークコントロール電流閾値が前記部品保護電流値に設定されている場合であって、前記交流電流検出回路からの出力が前記基準交流電流実効値よりも小さいときには、ピークコントロール制御に使用する電流値の閾値を前記部品保護電流値から前記ピークコントロール電流閾値に切替える、請求項8に記載の同期モータ駆動装置。 The controller is
When the peak control current threshold is set to the component protection current value and the output from the alternating current detection circuit is smaller than the reference alternating current effective value, the current value used for peak control control is The synchronous motor drive device according to claim 8, wherein the threshold value is switched from the component protection current value to the peak control current threshold value.
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