JP6008474B2 - Motor control device - Google Patents

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  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Description

本発明は、モータ制御装置に関する。   The present invention relates to a motor control device.

モータを利用した装置では、エネルギーの損失を抑えて、いかに効率よくモータを駆動するかについての技術の検討が多く行われている。このような技術においては、モータにおいて生じる起電力をいかに効率よく蓄電し、蓄電した電力をモータで消費するかが問題となる。
例えば、特許文献１に記載の技術では、モータと回生エネルギー蓄積手段との間にＤＣ／ＤＣコンバータを設け、当該ＤＣ／ＤＣコンバータを制御して、モータにおいて生じた電力を回生エネルギー蓄積手段に蓄電している。 In a device using a motor, many studies have been made on how to efficiently drive a motor while suppressing energy loss. In such a technique, there is a problem of how efficiently the electromotive force generated in the motor is stored and the stored power is consumed by the motor.
For example, in the technique described in Patent Document 1, a DC / DC converter is provided between the motor and the regenerative energy storage unit, and the DC / DC converter is controlled to store the electric power generated in the motor in the regenerative energy storage unit. doing.

特開２００３−１９９２０３号公報JP 2003-199203 A

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、回生エネルギー蓄積手段に蓄積した電力をモータに供給する際、電力を蓄電した際と同様に、ＤＣ／ＤＣコンバータを再度制御する必要があり、電力を蓄積する場合と、蓄積した電力を放出する場合とにおいてＤＣ／ＤＣコンバータの制御を切り替えるなどの複雑な制御が必要であるという問題があった。   However, in the technique described in Patent Document 1, when the electric power stored in the regenerative energy storage unit is supplied to the motor, it is necessary to control the DC / DC converter again in the same manner as when the electric power is stored. There is a problem that complicated control such as switching the control of the DC / DC converter is required between the case where the power is stored and the case where the accumulated power is discharged.

本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、モータで生じた電力の蓄積、及び、蓄積した電力の放出における制御を簡素化できるモータ制御装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a motor control device that can simplify control of accumulation of electric power generated in a motor and discharge of the accumulated electric power.

上記問題を解決するために、本発明は、供給される交流電力を用いてモータを駆動するモータ制御装置であって、前記交流電力を直流電力に変換する整流部と、前記整流部が出力する直流電力を交流電力に変換して前記モータに供給するインバータ部と、前記整流部と前記インバータ部とを接続する高電位側の配線に、一端が接続されたスイッチング素子と、一端が前記スイッチング素子の他端に接続され、他端が前記整流部と前記インバータ部とを接続する低電位側の配線に接続されている蓄電部と、アノードが前記蓄電部の一端に接続されているダイオードと、前記ダイオードのカソードと前記高電位側の配線との間に前記ダイオードと直列に接続され、前記蓄電部の端子間の電圧に応じて、前記ダイオードのカソードの電圧を降圧して前記高電位側の配線へ供給する電圧降圧部と、前記高電位側の配線と前記低電位側の配線との電位差に応じて、前記スイッチング素子を通電状態にするか、非通電状態にするかを選択する回生制御部と、を備えることを特徴とするモータ制御装置である。 In order to solve the above problem, the present invention is a motor control device that drives a motor using supplied AC power, and the rectifier that converts the AC power into DC power and the rectifier output An inverter unit that converts DC power to AC power and supplies the motor, a switching element having one end connected to a high-potential-side wiring that connects the rectifier unit and the inverter unit, and one end of the switching element A power storage unit connected to the other end of the power storage unit, the other end connected to the low-potential-side wiring connecting the rectification unit and the inverter unit, a diode whose anode is connected to one end of the power storage unit, the diode is connected a cathode and to the diode in series between the high potential side wiring, according to the voltage between the terminals of the power storage unit, by lowering the cathode voltage of the diode Depending on the potential difference between the voltage step-down unit supplied to the high potential side wiring and the high potential side wiring and the low potential side wiring, the switching element is turned on or off. A regenerative control unit that selects the motor control device.

この発明によれば、整流部とインバータ部とを接続する、高電位側の配線と低電位側の配線の電位差に応じて、スイッチング素子を通電状態にするか、非通電状態にするかを選択するという単純な制御を用いて、モータにおいて生じた回生電力を蓄電することができる。   According to the present invention, the switching element is selected to be energized or de-energized depending on the potential difference between the high potential side wiring and the low potential side wiring connecting the rectifying unit and the inverter unit. The regenerative electric power generated in the motor can be stored using a simple control.

第１実施形態におけるモータ装置１の構成を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the motor apparatus 1 in 1st Embodiment. 同実施形態における電圧降圧部１５２の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the voltage step-down part 152 in the embodiment. 同実施形態におけるモータ制御部１０の動作を示すグラフである。It is a graph which shows operation | movement of the motor control part 10 in the embodiment. 第２実施形態におけるモータ装置２の構成を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the motor apparatus 2 in 2nd Embodiment. 同実施形態における電圧昇降圧部２６の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the voltage buck-boost part 26 in the embodiment. 同実施形態におけるモータ制御部２０の動作を示すグラフである。It is a graph which shows operation | movement of the motor control part 20 in the same embodiment.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態におけるモータ制御装置を説明する。   Hereinafter, a motor control device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態におけるモータ装置１の構成を示す概略ブロック図である。同図に示すように、モータ装置１は、モータ制御部１０と、交流電源部１１と、モータ１４とを具備している。モータ制御部１０は、整流部１２と、インバータ部１３と、回生部１５と、平滑用のコンデンサＣ１とを備えている。
交流電源部１１は、交流電力を供給する。整流部１２は、交流電源部１１が供給する交流電力を整流して直流電力に変換して出力する。本実施形態では、整流部１２が全波整流する場合について説明する。 (First embodiment)
FIG. 1 is a schematic block diagram illustrating a configuration of a motor device 1 according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the motor device 1 includes a motor control unit 10, an AC power supply unit 11, and a motor 14. The motor control unit 10 includes a rectification unit 12, an inverter unit 13, a regeneration unit 15, and a smoothing capacitor C1.
The AC power supply unit 11 supplies AC power. The rectification unit 12 rectifies AC power supplied from the AC power supply unit 11, converts it into DC power, and outputs the DC power. In the present embodiment, a case where the rectification unit 12 performs full-wave rectification will be described.

インバータ部１３は、モータ１４の駆動に応じて、整流部１２が出力する直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力をモータ１４に出力してモータ１４を駆動する。本実施形態においては、モータ１４が三相モータの場合を示している。
平滑用のコンデンサＣ１は、電解コンデンサであり、陽極端が整流部１２とインバータ部１３とを接続する高電位側の配線ＬＨに接続され、陰極端が整流部１２とインバータ部１３とを接続する低電位側の配線ＬＬに接続されている。 The inverter unit 13 converts the DC power output from the rectification unit 12 into AC power according to the driving of the motor 14, and outputs the converted AC power to the motor 14 to drive the motor 14. In the present embodiment, the motor 14 is a three-phase motor.
A smoothing capacitor C1 is an electrolytic capacitor, an anode terminal connected to the wiring L H of the high-potential side that connects the rectifier 12 and the inverter unit 13, the cathode end connects the rectifier 12 and the inverter unit 13 Connected to the low-potential-side wiring L L.

回生部１５は、モータ１４の回転速度を減速させた場合などにおいてモータ１４に生じる電力を、インバータ部１３を介して入力して蓄積する。また、回生部１５は、蓄積した電力をインバータ部１３に出力する。
また、回生部１５は、ダイオードＤ１、Ｄ２と、抵抗Ｒ１と、スイッチング素子Ｑ１と、電解コンデンサＣ２と、回生制御部１５１と、電圧降圧部１５２とを備えている。
ダイオードＤ１は、アノードが整流部１２とインバータ部１３とを接続する高電位側の配線ＬＨに接続され、カソードが抵抗Ｒ１の一端に接続されている。抵抗Ｒ１は、スイッチング素子Ｑ１を介して、他端が電解コンデンサＣ２の陽極端とダイオードＤ２のアノードとに接続されている。 The regenerative unit 15 inputs and accumulates electric power generated in the motor 14 through the inverter unit 13 when the rotational speed of the motor 14 is reduced. Further, the regenerative unit 15 outputs the accumulated power to the inverter unit 13.
The regenerative unit 15 includes diodes D1 and D2, a resistor R1, a switching element Q1, an electrolytic capacitor C2, a regenerative control unit 151, and a voltage step-down unit 152.
Diode D1 has an anode connected to the wiring L H of the high-potential side that connects the rectifier 12 and the inverter unit 13 and the cathode connected to one end of the resistor R1. The other end of the resistor R1 is connected to the anode end of the electrolytic capacitor C2 and the anode of the diode D2 via the switching element Q1.

スイッチング素子Ｑ１は、上述のように、電解コンデンサＣ２の陽極端、及びダイオードＤ２のアノードと、抵抗Ｒ１の他端とに接続されており、回生制御部１５１の制御に応じて、抵抗Ｒ１と、電解コンデンサＣ２及びダイオードＤ２との間を通電状態にするか、非通電状態にするかを切り替える。例えば、スイッチング素子Ｑ１は、電界効果トランジスタを用いて構成される。
本実施形態では、スイッチング素子Ｑ１にＮ型の電界効果トランジスタを用いた場合について説明する。この場合、Ｎ型の電界効果トランジスタは、ドレインが抵抗Ｒ１の他端に接続され、ソースが電解コンデンサＣ２の陽極端とダイオードＤ２のアノードに接続され、ゲートが回生制御部１５１に接続される。 As described above, the switching element Q1 is connected to the anode end of the electrolytic capacitor C2, the anode of the diode D2, and the other end of the resistor R1, and according to the control of the regeneration control unit 151, the resistor R1; The electrolytic capacitor C2 and the diode D2 are switched between an energized state and a non-energized state. For example, the switching element Q1 is configured using a field effect transistor.
In the present embodiment, a case where an N-type field effect transistor is used as the switching element Q1 will be described. In this case, the N-type field effect transistor has a drain connected to the other end of the resistor R1, a source connected to the anode end of the electrolytic capacitor C2 and the anode of the diode D2, and a gate connected to the regeneration control unit 151.

電解コンデンサＣ２は、負極端が整流部１２とインバータ部１３とを接続する低電位側の配線ＬＬに接続されている。ダイオードＤ２は、カソードが電圧降圧部１５２に接続されている。
回生制御部１５１は、整流部１２とインバータ部１３とを接続する、低電位側の配線ＬＬ及び高電位側の配線ＬＨの電位差を検出する。回生制御部１５１は、検出した電位差が予め定められた電位差閾値以上の場合、スイッチング素子Ｑ１をオンにして、抵抗Ｒ１と電解コンデンサＣ２との間を通電状態にして電解コンデンサＣ２に電力を蓄積させる。すなわち、モータ１４において電力が発生し、配線ＬＨと配線ＬＬとの間の電位差が上昇したことを回生制御部１５１が検出すると、回生制御部１５１がスイッチング素子Ｑ１をオンにして電力回生を行う。一方、回生制御部１５１は、検出した電位差が電位差閾値未満の場合、スイッチング素子Ｑ１をオフにして、抵抗Ｒ１と電解コンデンサＣ２との間を非通電状態にする。ここで、電位差閾値は、モータ１４において生じる電力の最大値に応じて、予め定められる。 The electrolytic capacitor C <b> 2 has a negative electrode end connected to a low-potential-side wiring L L that connects the rectifying unit 12 and the inverter unit 13. The cathode of the diode D2 is connected to the voltage step-down unit 152.
The regeneration control unit 151 detects a potential difference between the low-potential-side wiring L L and the high-potential-side wiring L H that connects the rectifying unit 12 and the inverter unit 13. When the detected potential difference is equal to or greater than a predetermined potential difference threshold, the regeneration control unit 151 turns on the switching element Q1, energizes the resistor R1 and the electrolytic capacitor C2, and accumulates power in the electrolytic capacitor C2. . That is, when the regeneration control unit 151 detects that electric power is generated in the motor 14 and the potential difference between the wiring L H and the wiring L L is increased, the regeneration control unit 151 turns on the switching element Q1 to perform power regeneration. Do. On the other hand, when the detected potential difference is less than the potential difference threshold, the regeneration control unit 151 turns off the switching element Q1 and puts the resistor R1 and the electrolytic capacitor C2 into a non-energized state. Here, the potential difference threshold is determined in advance according to the maximum value of the electric power generated in the motor 14.

電圧降圧部１５２は、電解コンデンサＣ２から電解コンデンサＣ１へ供給する電力量を制御して、低電位側の配線ＬＬに対する高電位側の配線ＬＨの電位を一定に保つ。
図２は、本実施形態における電圧降圧部１５２の構成例を示す回路図である。同図に示すように、電圧降圧部１５２は、スイッチング素子Ｑ５１と、ダイオードＤ５１と、コイルＬ５１と、電圧制御部１５３とを有している。ここでは、スイッチング素子Ｑ５１に絶縁ゲートバイポーラトランジスタを用いた場合について説明する。 Voltage step-down unit 152 controls the amount of power supplied from the electrolytic capacitor C2 to the electrolytic capacitor C1, keeping the potential of the wiring L H on the high potential side of the low potential side with respect to the wiring L L constant.
FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a configuration example of the voltage step-down unit 152 in the present embodiment. As shown in the figure, the voltage step-down unit 152 includes a switching element Q51, a diode D51, a coil L51, and a voltage control unit 153. Here, a case where an insulated gate bipolar transistor is used as the switching element Q51 will be described.

スイッチング素子Ｑ５１は、電圧制御部１５３の制御に応じて、ダイオードＤ２（図１）のカソードと、コイルＬ５１の一端とを通電状態にするか、非通電状態にするかを切り替える。スイッチング素子Ｑ５１を構成する絶縁ゲートバイポーラトランジスタは、コレクタがダイオードＤ２のカソードに接続され、エミッタがコイルＬ５１の一端に接続され、ゲートが電圧制御部１５３に接続されている。コイルＬ５１は、他端が高電位側の配線ＬＨに接続されている。ダイオードＤ５１は、アノードが低電位側配線ＬＬに接続され、カソードがスイッチング素子Ｑ５１を構成する絶縁ゲートバイポーラトランジスタのエミッタ及びコイルＬ５１の一端に接続されている。
電圧制御部１５３は、電解コンデンサＣ２の端子間の電圧に応じて、スイッチング素子Ｑ５１の通電状態と非通電状態とを切り替えて、コイルＬ５１の他端の電位を予め定められた電位以下にする。 The switching element Q51 switches between energizing or de-energizing the cathode of the diode D2 (FIG. 1) and one end of the coil L51 according to the control of the voltage control unit 153. The insulated gate bipolar transistor constituting the switching element Q51 has a collector connected to the cathode of the diode D2, an emitter connected to one end of the coil L51, and a gate connected to the voltage control unit 153. Coil L51 has the other end is connected to the wiring L H on the high potential side. The diode D51 has an anode connected to the low potential side wiring LL and a cathode connected to the emitter of an insulated gate bipolar transistor constituting the switching element Q51 and one end of the coil L51.
The voltage control unit 153 switches between the energized state and the non-energized state of the switching element Q51 in accordance with the voltage between the terminals of the electrolytic capacitor C2, and sets the potential at the other end of the coil L51 below a predetermined potential.

電圧降圧部１５２は、上述のようにチョッパ方式の降圧回路であり、電解コンデンサＣ２に蓄えられた電力が増加した場合においても、ダイオードＤ２を介して電解コンデンサＣ２から供給される電力を制限して、高電位側の配線ＬＨと低電位側の配線ＬＬとの電位差を予め定められた電圧以下に保つ制御をする。 The voltage step-down unit 152 is a chopper step-down circuit as described above, and limits the power supplied from the electrolytic capacitor C2 via the diode D2 even when the power stored in the electrolytic capacitor C2 increases. , the predetermined voltage control to keep the following potential difference between the wiring L L of the wiring L H and the low potential side of the high potential side.

回生部１５は、上記の構成により、モータ１４において電力が生じた場合、インバータ部１３を介して、その電力を入力して蓄積する。また、回生部１５は、整流部１２から出力される脈流の電位が低いときに蓄積した電力を出力する。
具体的には、回生部１５において、配線ＬＬと配線ＬＨとの間の電位差が大きくなり、当該電位差が電位差閾値以上になると、回生制御部１５１がスイッチング素子Ｑ１をオンにして、モータ１４において生じた電力を電解コンデンサＣ２に蓄積させる。電解コンデンサＣ２に蓄積された電力は、配線ＬＨと配線ＬＬとの間の電位差が、予め定められた電位差より低くなると、ダイオードＤ２及び電圧降圧部１５２を介してインバータ部１３に供給される。 With the above configuration, the regenerative unit 15 receives and accumulates electric power via the inverter unit 13 when electric power is generated in the motor 14. The regenerative unit 15 outputs the accumulated power when the pulsating potential output from the rectifying unit 12 is low.
Specifically, in the regeneration unit 15, when the potential difference between the wiring L L and the wiring L H becomes large and the potential difference becomes equal to or greater than the potential difference threshold, the regeneration control unit 151 turns on the switching element Q1, and the motor 14 Is stored in the electrolytic capacitor C2. Power stored in the electrolytic capacitor C2, the potential difference between the wiring L H and the wiring L L is supplied to the inverter unit 13 via the lower than the potential difference to a predetermined, the diode D2 and a voltage step-down unit 152 .

図３は、本実施形態におけるモータ制御部１０の動作を示すグラフである。ここでは、電解コンデンサＣ２に電力が十分に蓄電されている場合について説明する。また、同図において、ハッチングされている部分は、電解コンデンサＣ２から供給される電力により上昇している電圧を示している。   FIG. 3 is a graph showing the operation of the motor control unit 10 in the present embodiment. Here, a case where electric power is sufficiently stored in the electrolytic capacitor C2 will be described. Moreover, in the same figure, the hatched portion shows the voltage rising due to the electric power supplied from the electrolytic capacitor C2.

図３（ａ）は、モータ１４を定速で回転させている場合における、配線ＬＬに対する点Ａの電位を示す図である。同図に示すように、整流部１２から出力される直流は脈流であり、整流部１２から出力される直流の電位が下がると、電解コンデンサＣ２に蓄積された電力が出力される。電解コンデンサＣ２から電力が供給されるので、インバータ部１３に入力される直流の電圧の変化を抑制することができ、モータ１４の駆動を安定させることができる。 FIG. 3A is a diagram illustrating the potential of the point A with respect to the wiring L L when the motor 14 is rotated at a constant speed. As shown in the figure, the direct current output from the rectifying unit 12 is a pulsating flow, and when the potential of the direct current output from the rectifying unit 12 is lowered, the electric power accumulated in the electrolytic capacitor C2 is output. Since electric power is supplied from the electrolytic capacitor C2, a change in the DC voltage input to the inverter unit 13 can be suppressed, and the drive of the motor 14 can be stabilized.

図３（ｂ）は、モータ１４の回転を加速させる場合、すなわちモータ１４の電力消費量が増加する場合における、配線ＬＬに対する点Ａの電位を示す図である。同図に示すように、モータ１４の回転速度を上昇させる場合、モータ１４に流れる電流が増加して、整流部１２が出力する直流の電圧が一時的に下がることがある。このようなとき、電解コンデンサＣ２に蓄積された電力がインバータ部１３に出力されるので、インバータ部１３に入力される直流の電圧変化を抑制することができ、モータ１４の駆動を安定させることができる。 FIG. 3B is a diagram illustrating the potential of the point A with respect to the wiring L L when the rotation of the motor 14 is accelerated, that is, when the power consumption of the motor 14 increases. As shown in the figure, when the rotational speed of the motor 14 is increased, the current flowing through the motor 14 increases, and the DC voltage output from the rectifier 12 may temporarily decrease. In such a case, since the electric power stored in the electrolytic capacitor C2 is output to the inverter unit 13, a change in the DC voltage input to the inverter unit 13 can be suppressed, and the drive of the motor 14 can be stabilized. it can.

このように、回生部１５は、モータ１４の駆動状態によらず、整流部１２から出力される直流の電圧変化を抑制するように、蓄積した電力を出力して、モータ１４の駆動を安定させることができる。換言すると、回生部１５は、電解コンデンサＣ２に蓄積した電力を用いて、整流部１２から出力される脈流の電圧変化を抑制することができる。その結果、モータ装置１における電力の利用効率を向上させることができる。   As described above, the regenerative unit 15 outputs the accumulated power so as to suppress the change in the DC voltage output from the rectifying unit 12 regardless of the driving state of the motor 14, thereby stabilizing the driving of the motor 14. be able to. In other words, the regenerative unit 15 can suppress the voltage change of the pulsating current output from the rectifying unit 12 using the electric power stored in the electrolytic capacitor C2. As a result, the power use efficiency in the motor device 1 can be improved.

以上のように、本実施形態における回生部１５は、整流部１２とインバータ部１３との間を接続する、配線ＬＨと配線ＬＬとの間の電位差が、電位差閾値以上であるか否かに応じて、スイッチング素子Ｑ１のオンとオフとを切り替えて、通電状態と非通電状態とのいずれかを選択するという単純な制御を用いて、モータ１４において生じた電力を電解コンデンサＣ２に蓄積することができる。また、回生部１５は、蓄積した電力をインバータ部１３に供給（放出）際に制御を必要としないため、制御をより簡素化することができる。
また、モータ１４において生じた電力を有効に利用することができ、電力の利用効率を向上させることができる。 As described above, the regenerative unit 15 in this embodiment is connected between the rectifier 12 and the inverter unit 13, the potential difference between the wiring L H and the wiring L L is, whether or not a potential difference equal to or more than the threshold Accordingly, the electric power generated in the motor 14 is stored in the electrolytic capacitor C2 by using a simple control of switching the switching element Q1 on and off and selecting either the energized state or the non-energized state. be able to. Further, the regenerative unit 15 does not require control when supplying (discharging) the accumulated power to the inverter unit 13, so that the control can be further simplified.
Moreover, the electric power generated in the motor 14 can be used effectively, and the power use efficiency can be improved.

（第２実施形態）
図４は、第２実施形態におけるモータ装置２の構成を示す概略ブロック図である。同図に示すように、モータ装置２は、モータ制御部１０に替えてモータ制御部２０を具備している。モータ制御部２０は、整流部１２と、インバータ部１３と、回生部２５と、電圧昇降圧部２６と、電解コンデンサＣ１と、コンデンサＣ３とを備えている。モータ装置２において、第１実施形態のモータ装置１（図１）と同じ部分には同じ符号を付して、その説明を省略する。 (Second Embodiment)
FIG. 4 is a schematic block diagram illustrating the configuration of the motor device 2 according to the second embodiment. As shown in the figure, the motor device 2 includes a motor control unit 20 instead of the motor control unit 10. The motor control unit 20 includes a rectification unit 12, an inverter unit 13, a regeneration unit 25, a voltage step-up / step-down unit 26, an electrolytic capacitor C1, and a capacitor C3. In the motor device 2, the same parts as those of the motor device 1 (FIG. 1) of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

回生部２５は、モータ１４の回転速度を減速させた場合などにおいてモータ１４に生じる電力を、インバータ部１３を介して入力して蓄積する。また、回生部２５は、蓄積した電力を電圧昇降圧部２６に出力する。回生部２５は、電圧降圧部１５２を有していない点が第１実施形態の回生部１５と異なり、ダイオードＤ２のカソードが高電位側の配線ＬＨ１に接続されている。 The regenerative unit 25 inputs and accumulates electric power generated in the motor 14 when the rotational speed of the motor 14 is decelerated through the inverter unit 13. Further, the regenerative unit 25 outputs the accumulated power to the voltage step-up / step-down unit 26. Unlike the regeneration unit 15 of the first embodiment, the regeneration unit 25 does not have the voltage step-down unit 152, and the cathode of the diode D2 is connected to the high-potential-side wiring LH1 .

電圧昇降圧部２６は、整流部１２とインバータ部１３との間に設けられ、高電位側の配線ＬＨ１、及び低電位側の配線ＬＬ１とを介して整流部１２と接続され、整流部１２から直流電力が入力される。また、電圧昇降圧部２６は、高電位側の配線ＬＨ２、及び低電位側の配線ＬＬ２を介してインバータ部１３と接続され、整流部１２から入力された直流電力の電圧を予め定められた電圧を最大値とする直流電力に変換してインバータ部１３に出力する。コンデンサＣ３は、一端が配線ＬＨ１に接続され、他端が配線ＬＬ１に接続されている。 The voltage step-up / step-down unit 26 is provided between the rectifying unit 12 and the inverter unit 13 and is connected to the rectifying unit 12 via the high-potential side wiring L H1 and the low-potential side wiring L L1. DC power is input from 12. The voltage step-up / step-down unit 26 is connected to the inverter unit 13 via the high-potential side wiring L H2 and the low-potential side wiring L L2 , and the voltage of the DC power input from the rectifying unit 12 is determined in advance. The obtained voltage is converted into DC power having the maximum value and output to the inverter unit 13. Capacitor C3 has one end connected to the wiring L H1, the other end is connected to the wiring L L1.

本実施形態において、電解コンデンサＣ２は陰極端が配線ＬＬ１に接続されている。また、ダイオードＤ２はカソードが配線ＬＨ１に接続されている。電解コンデンサＣ１は陽極端が配線ＬＨ２に接続され、陰極端が配線ＬＬ２に接続されている。回生部１５が備える回生制御部１５１は、配線ＬＨ２と配線ＬＬ２との間の電位差に応じて、スイッチング素子Ｑ１を制御する。ダイオードＤ１は、アノードが配線ＬＨ２に接続されている。モータ装置２における、回生制御部１５１の動作は、第１実施形態と同じである。 In the present embodiment, the electrolytic capacitor C2 has a cathode end connected to the wiring L L1 . The cathode of the diode D2 is connected to the wiring LH1 . The electrolytic capacitor C1 has an anode end connected to the wiring LH2 and a cathode end connected to the wiring LL2 . The regeneration control unit 151 included in the regeneration unit 15 controls the switching element Q1 in accordance with the potential difference between the wiring L H2 and the wiring L L2 . The diode D1 has an anode connected to the wiring LH2 . The operation of the regeneration control unit 151 in the motor device 2 is the same as that in the first embodiment.

図５は、本実施形態における電圧昇降圧部２６の構成例を示す回路図である。同図に示すように、電圧昇降圧部２６は、スイッチング素子Ｑ６１、Ｑ６２と、ダイオードＤ６１、Ｄ６２と、コイルＬ６１と、電圧制御部２６１とを備えている。ここでは、スイッチング素子Ｑ６１、Ｑ６２に絶縁ゲートバイポーラトランジスタを用いた場合について説明する。
スイッチング素子Ｑ６１は、電圧制御部２６１の制御に応じて、配線ＬＨ１とコイルＬ６１の一端との間を通電状態にするか、非通電状態にするかを切り替える。スイッチング素子Ｑ６１を構成する絶縁ゲートバイポーラトランジスタは、コレクタが配線ＬＨ１に接続され、エミッタがコイルＬ６１の一端に接続され、ゲートが電圧制御部２６１に接続されている。コイルＬ６１は、他端がダイオードＤ６１のアノードに接続されている。ダイオードＤ６１は、カソードが配線ＬＨ２に接続されている。 FIG. 5 is a circuit diagram illustrating a configuration example of the voltage step-up / step-down unit 26 in the present embodiment. As shown in the figure, the voltage step-up / step-down unit 26 includes switching elements Q61 and Q62, diodes D61 and D62, a coil L61, and a voltage control unit 261. Here, a case where insulated gate bipolar transistors are used for switching elements Q61 and Q62 will be described.
Switching element Q61 is in accordance with the control of the voltage control unit 261, or between one end of the wire L H1 and the coil L61 is energized, switches whether to de-energized. Insulated gate bipolar transistor constituting the switching element Q61 has a collector connected to the wiring L H1, emitter connected to one end of the coil L61, the gate is connected to the voltage control unit 261. The other end of the coil L61 is connected to the anode of the diode D61. Diode D61 has a cathode connected to the wiring L H2.

ダイオードＤ６２は、アノードが配線ＬＬ１と配線ＬＬ２とを接続している低電位側の配線に接続されている。スイッチング素子Ｑ６２は、配線ＬＬ１と配線ＬＬ２とを接続している低電位側の配線と、ダイオードＤ６１のアノードとの間を通電状態にするか、非通電状態にするかを、電圧制御部２６１の制御に応じて切り替える。スイッチング素子Ｑ６２を構成する絶縁ゲートバイポーラトランジスタは、コレクタがダイオードＤ６１のアノードに接続され、エミッタが配線ＬＬ１と配線ＬＬ２とを接続している低電位側の配線に接続され、ゲートが電圧制御部２６１に接続されている。
電圧制御部２６１は、整流部１２が出力する直流の電圧と、電圧昇降圧部２６がインバータ部１３に出力する電圧との差に応じて、スイッチング素子Ｑ６１及びスイッチング素子６２の通電状態と非通電状態とを予め定められたタイミングで切り替える。 The diode D62 has an anode connected to the low potential side wiring that connects the wiring L L1 and the wiring L L2 . The switching element Q62 determines whether the low-potential side wiring connecting the wiring L L1 and the wiring L L2 and the anode of the diode D61 are energized or non-energized. Switching according to the control of H.261. In the insulated gate bipolar transistor constituting the switching element Q62, the collector is connected to the anode of the diode D61, the emitter is connected to the low-potential side wiring connecting the wiring L L1 and the wiring L L2, and the gate is voltage controlled. Connected to the unit 261.
The voltage control unit 261 determines whether the switching element Q61 and the switching element 62 are energized or not according to the difference between the DC voltage output from the rectification unit 12 and the voltage output from the voltage buck-boost unit 26 to the inverter unit 13. The state is switched at a predetermined timing.

図６は、本実施形態におけるモータ制御部２０の動作を示すグラフである。ここでは、電解コンデンサＣ２に電力が十分に蓄電されている場合について説明する。また、同図において、ハッチングされている部分は、電解コンデンサＣ２から供給される電力により上昇している電圧を示している。   FIG. 6 is a graph showing the operation of the motor control unit 20 in the present embodiment. Here, a case where electric power is sufficiently stored in the electrolytic capacitor C2 will be described. In the same figure, the hatched portion indicates the voltage rising due to the electric power supplied from the electrolytic capacitor C2.

図６（ａ）は、配線ＬＬ１に対する点Ｂの電位を示す図である。同図に示すように、電解コンデンサＣ２に蓄積されている電力は、整流部１２から出力される直流の電圧に応じて出力され、電圧昇降圧部２６に入力される直流の電圧の変化を抑制する。
図６（ｂ）は、配線ＬＬ２に対する点Ｃの電位を示す図である。同図に示すように、電解コンデンサＣ２から供給された電力は、電圧昇降圧部２６から出力される直流における電圧の変化を抑制することになる。これにより、インバータ部１３に入力される直流の電圧変化を抑制することができ、モータ１４の駆動を安定させることができる。 FIG. 6A is a diagram illustrating the potential of the point B with respect to the wiring L L1 . As shown in the figure, the electric power stored in the electrolytic capacitor C2 is output according to the DC voltage output from the rectifying unit 12, and suppresses the change in the DC voltage input to the voltage step-up / step-down unit 26. To do.
FIG. 6B is a diagram illustrating the potential of the point C with respect to the wiring LL2 . As shown in the figure, the electric power supplied from the electrolytic capacitor C <b> 2 suppresses a change in voltage at the direct current output from the voltage step-up / step-down unit 26. As a result, a change in the DC voltage input to the inverter unit 13 can be suppressed, and the drive of the motor 14 can be stabilized.

このように、回生部１５は、整流部１２とインバータ部１３との間に電圧昇降圧部２６が備えられた場合においても、第１実施形態と同様に、単純な制御により、モータ１４で生じた電力を蓄積し、蓄積した電力を電圧昇降圧部２６に出力することができる。これにより、単純な制御を用いて、モータ１４において生じた電力を有効に利用することができ、電力の利用効率を向上させることができる。なお、電圧昇降圧部２６と整流部１２との間にコンデンサＣ３が設けられているが、コンデンサＣ３は容量の小さい場合が多く、整流部１２から出力される脈流を抑制できるほど大きいものでない。そのため、電解コンデンサＣ２から電力を供給して、脈流における電圧の変化量を減少させることにより、モータ１４の駆動を安定させることができる。
また、モータ制御装置２０は、電圧昇降圧部２６を備えているので、モータ１４の回生時に1次側である高電位側の配線ＬＨ１の電圧が上昇したとしても、インバータ部１３に接続されている高電位側の配線ＬＨ２の電圧を一定に保つことができ、モータ１４の駆動を安定させることができる。 Thus, even when the voltage step-up / step-down unit 26 is provided between the rectifying unit 12 and the inverter unit 13, the regenerative unit 15 is generated by the motor 14 by simple control as in the first embodiment. The accumulated power can be stored, and the stored power can be output to the voltage step-up / step-down unit 26. Thereby, the electric power generated in the motor 14 can be effectively used by using simple control, and the power use efficiency can be improved. In addition, although the capacitor C3 is provided between the voltage step-up / step-down unit 26 and the rectifying unit 12, the capacitor C3 often has a small capacity and is not large enough to suppress the pulsating flow output from the rectifying unit 12. . Therefore, the drive of the motor 14 can be stabilized by supplying electric power from the electrolytic capacitor C2 and reducing the amount of voltage change in the pulsating flow.
Further, since the motor control device 20 includes the voltage step-up / step-down unit 26, even if the voltage of the high-potential side wiring L H <b> 1 that is the primary side rises during regeneration of the motor 14, the motor control device 20 is connected to the inverter unit 13. The voltage of the high potential side wiring LH2 can be kept constant, and the drive of the motor 14 can be stabilized.

また、上記の第１及び第２実施形態では、平滑用の電解コンデンサＣ１と、電力回生に用いる電解コンデンサＣ２とを設けるようにしているので、電解コンデンサＣ１、Ｃ２の容量をモータ１４が発生させる電力に対して小さくすることができる。その結果、モータ制御部１０、２０を小型化することができる。また、電解コンデンサＣ１、Ｃ２の容量は、モータ１４が発生させる電力（起電力）の最大値に応じて予め定められる。   In the first and second embodiments described above, since the smoothing electrolytic capacitor C1 and the electrolytic capacitor C2 used for power regeneration are provided, the motor 14 generates the capacity of the electrolytic capacitors C1 and C2. The power can be reduced. As a result, the motor control units 10 and 20 can be reduced in size. Moreover, the capacity | capacitance of the electrolytic capacitors C1 and C2 is predetermined according to the maximum value of the electric power (electromotive force) which the motor 14 generates.

なお、上記の第１及び第２実施形態では、整流部１２が全波整流をする構成について説明したが、これに限ることなく、整流部１２が半波整流をするようにしてもよい。
また、上記の第１及び第２実施形態では、モータ１４が発生させる電力を電解コンデンサＣ２に蓄積させる構成に着いて説明したが、これに限ることなく、直流電力を蓄えることができる素子を用いるようにしてもよい。 In the first and second embodiments, the configuration in which the rectifying unit 12 performs full-wave rectification has been described. However, the present invention is not limited to this, and the rectifying unit 12 may perform half-wave rectification.
In the first and second embodiments described above, a description has been given of the configuration in which the electric power generated by the motor 14 is stored in the electrolytic capacitor C2. However, the present invention is not limited to this, and an element capable of storing DC power is used. You may do it.

また、上記の第１及び第２実施形態では、スイッチング素子Ｑ１として電界効果トランジスタを用いた場合を示したが、これに限ることなく、スイッチング可能な他の半導体素子を用いるようにしてもよい。また、スイッチング素子Ｑ５１、Ｑ６１、Ｑ６２として絶縁ゲートバイポーラトランジスタを用いた場合を示したが、これに限ることなく、スイッチング可能な他の半導体素子を用いるようにしてもよい。
また、本発明に記載の電圧変換部は、上記の第１及び第２実施形態に記載の電圧昇降圧部２６に対応する。また、本発明に記載の蓄電部は、上記の第１及び第２実施形態に記載の電解コンデンサＣ２に対応する。 In the first and second embodiments, the field effect transistor is used as the switching element Q1. However, the present invention is not limited to this, and another semiconductor element that can be switched may be used. Moreover, although the case where the insulated gate bipolar transistor was used as switching element Q51, Q61, Q62 was shown, you may make it use not only this but the semiconductor element which can be switched.
The voltage converter described in the present invention corresponds to the voltage step-up / step-down unit 26 described in the first and second embodiments. The power storage unit described in the present invention corresponds to the electrolytic capacitor C2 described in the first and second embodiments.

１０，２０…モータ制御部、１１…交流電源部、１２…整流部、１３…インバータ部、１４…モータ、２６…電圧昇降圧部、１５１…回生制御部、Ｑ１…スイッチング素子、Ｃ２…電解コンデンサ（蓄電部）、Ｄ２…ダイオード   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,20 ... Motor control part, 11 ... AC power supply part, 12 ... Rectification part, 13 ... Inverter part, 14 ... Motor, 26 ... Voltage buck-boost part, 151 ... Regenerative control part, Q1 ... Switching element, C2 ... Electrolytic capacitor (Electric storage unit), D2 ... diode

Claims (2)

供給される交流電力を用いてモータを駆動するモータ制御装置であって、
前記交流電力を直流電力に変換する整流部と、
前記整流部が出力する直流電力を交流電力に変換して前記モータに供給するインバータ部と、
前記整流部と前記インバータ部とを接続する高電位側の配線に、一端が接続されたスイッチング素子と、
一端が前記スイッチング素子の他端に接続され、他端が前記整流部と前記インバータ部とを接続する低電位側の配線に接続されている蓄電部と、
アノードが前記蓄電部の一端に接続されているダイオードと、
前記ダイオードのカソードと前記高電位側の配線との間に前記ダイオードと直列に接続され、前記蓄電部の端子間の電圧に応じて、前記ダイオードのカソードの電圧を降圧して前記高電位側の配線へ供給する電圧降圧部と、
前記高電位側の配線と前記低電位側の配線との電位差に応じて、前記スイッチング素子を通電状態にするか、非通電状態にするかを選択する回生制御部と、
を備えることを特徴とするモータ制御装置。 A motor control device that drives a motor using supplied AC power,
A rectifying unit that converts the AC power into DC power;
An inverter unit for converting the DC power output by the rectifier unit into AC power and supplying the AC power;
A switching element having one end connected to a high-potential-side wiring connecting the rectifying unit and the inverter unit;
A power storage unit having one end connected to the other end of the switching element and the other end connected to a low-potential-side wiring connecting the rectifying unit and the inverter unit;
A diode having an anode connected to one end of the power storage unit;
The diode is connected in series between the cathode of the diode and the wiring on the high potential side, and the voltage on the cathode of the diode is stepped down according to the voltage between the terminals of the power storage unit. A voltage step-down unit supplied to the wiring;
A regenerative control unit that selects whether the switching element is in an energized state or a non-energized state in accordance with a potential difference between the high-potential side wiring and the low-potential side wiring;
A motor control device comprising: 前記回生制御部は、前記高電位側の配線と、前記低電位側の配線との電位差が予め定められた電位差閾値以上の場合に前記スイッチング素子を通電状態にし、前記電位差が前記電位差閾値未満の場合に前記スイッチング素子を非通電状態にする
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。 The regeneration control unit energizes the switching element when the potential difference between the high potential side wiring and the low potential side wiring is equal to or greater than a predetermined potential difference threshold, and the potential difference is less than the potential difference threshold. The motor control device according to claim 1, wherein the switching element is in a non-energized state.
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