JP6628887B2 - モータ駆動装置、冷凍サイクル装置及び空気調和機 - Google Patents
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Description
図1は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置の構成例を示すブロック図である。図1に示す冷凍サイクル装置100は、例えば、セパレート形の空気調和機を構成する。本実施の形態では、冷凍サイクル装置100が空気調和機を構成する例を説明するが、冷凍サイクル装置100は空気調和機に限定されず、冷蔵庫、冷凍庫等の冷凍サイクルを備える機器に適用可能である。
第1のPWM信号生成部15及び第2のPWM信号生成部20の内部で使用するキャリア信号の周波数(キャリア周波数)については、第1のPWM信号生成部15の方が第20のPWM信号生成部20よりも高く設定されている。これは、第1のインバータ3のスイッチング素子を、スイッチング損失がより小さいワイドバンドギャップ半導体素子を用いて構成しているためである。なお、具体的な設定値は、第1のインバータ3及び第2のインバータ4のスイッチング損失、及びキャリア信号によるキャリア音を考慮して設定すればよい。
各モジュール内の素子の駆動方法については、モジュールの各相(U,V,W)における上側素子と下側素子との間の短絡を防ぐため、同時にオンしないようにスイッチング素子を駆動することは大前提である。その上で、モジュール内の駆動信号はモジュールによらず同じ信号で駆動する構成とする。一例として、第1モジュール3A内のU相上側素子とV相下側の素子がオンしている状態であれば、第2モジュール3B及び第3モジュール3C内においても、U相上側素子とV相下側素子がオンしている状態となるようにスイッチング素子をオン制御する。
図3では、速度推定値ωの推定を第1巻線群6に流れる電流の検出値を用いて行っているが、図6に示すように、第1巻線群6に流れる電流の検出値と第2巻線群7に流れる電流の検出値の双方を用いて行ってもよい。図6の構成例では、図3の構成において、トルク電流指令部22の内部に、第1のトルク電流指令部22b、第2のトルク電流指令部22c及びトルク電流指令分配部22dを備えると共に、さらに第2巻線群7に流れる電流の検出値を用いて速度推定を行う第2の速度推定部24を備えている。
また、図3及び図6の例では、第2の三相二相変換部21が、第3の電流検出手段10及び第4の電流検出手段11からの電流情報に基づいて、dq座標系の電流値であるd軸電流Id2及びq軸電流Iq2を演算する構成であるが、図7の例では、第3の電流検出手段10、第4の電流検出手段11及び第2の三相二相変換部21の構成部を省略している。図7の構成の場合、第2の電流制御部18は、d軸電流Id2及びq軸電流Iq2は使用せずに、トルク電流指令分配部22aによって分配された第2のインバータ4へのトルク電流指令Iq2*と、予め設定あるいは外部から入力あるいは演算で求めたd軸電流指令Id2*に基づいて、d軸電圧Vd2及びq軸電圧Vq2を演算する。
図8は、実施の形態2に係る第1のインバータ3を構成する3つのモジュールの詳細と3つのモジュールを使用してモータ5の第1巻線群6を駆動する場合の第2の例を示す図である。図4に示す実施の形態1における第1の例では、第1モジュール3A、第2モジュール3B及び第3モジュール3Cにおける各1つのスイッチング素子対が、第1巻線群6のU相端子、V相端子及びW相端子のそれぞれに接続される構成であったが、実施の形態2に係る第2の例では、第1モジュール3Aにおける3つのスイッチング素子対の全てが第1巻線群6のU相端子に接続され、第2モジュール3Bにおける3つのスイッチング素子対の全てが第1巻線群6のV相端子に接続され、第3モジュール3Cにおける3つのスイッチング素子対の全てが第1巻線群6のW相端子に接続される構成である。すなわち、実施の形態2では、1つのモジュールが1つの相を並列駆動する構成であり、モジュール内でスイッチング素子を並列駆動する構成である。
実施の形態1及び実施の形態2では、第1のインバータ3及び第2のインバータ4を構成するスイッチング素子(以下、本実施の形態では「主素子」と称する)をナローバンドギャップ半導体素子(以下、本実施の形態では「Si」とする)又はワイドバンドギャップ半導体素子(以下、本実施の形態では「SiC」とする)の何れかとしていたが、実施の形態3では、第1のインバータ3及び第2のインバータ4を構成する主素子としてSi及びSiCを混在させた構成とする。
第1のインバータ3の主素子はSiであり、モジュール数は1である。第2のインバータ4の主素子もSiであるが、モジュール数は複数である。なお、第1のインバータ3と第2のインバータ4の構成は、互いに入れ替えても同一の構成となる。パターン1の構成では、並列駆動する必要がある場合には、第2のインバータ4を使用し、並列駆動する必要がない場合には、第1のインバータ3を使用するといった運用が可能である。
第1のインバータ3の主素子はSiCであり、モジュール数は複数である。一方、第2のインバータ4の主素子はSi又はSiCであり、モジュール数は複数である。すなわち、第2のインバータ4では、Siを主素子とする1又は複数のモジュールと、SiCを主素子とする1又は複数のモジュールとが混在している。パターン16の構成では、負荷の特性に応じて、Siのモジュール又はSiCのモジュールの選択が可能であり、また、並列駆動するか否かの選択も可能であり、負荷の特性に応じた柔軟な運用が可能となる。
Claims (11)
- 三相の交流電圧が印加される3つの巻線部からなる巻線群を複数有し、複数の前記巻線群が互いに電気的に独立して構成されたモータ、を駆動するために用いられるモータ駆動装置であって、
第1及び第2のインバータを備え、
前記第1及び第2のインバータのそれぞれは、少なくとも1つの前記巻線群に前記交流電圧を印加し、
前記第1及び第2のインバータのそれぞれは、1又は並列に接続された複数のモジュールで構成され、
1又は複数の前記モジュールのそれぞれは、直列に接続されたスイッチング素子の対を1以上有し、
前記第1のインバータの前記モジュールにおける前記スイッチング素子のそれぞれは、ワイドバンドギャップ半導体素子で形成され、
前記第1のインバータに接続される前記巻線群に流れる電流から速度推定値を推定し、速度指令と前記速度推定値との偏差に基づいて前記モータにおける全体のトルク電流指令を生成し、全体のトルク電流指令から前記第1のインバータに付与するための第1のトルク電流指令及び前記第2のインバータに付与するための第2のトルク電流指令を生成する
モータ駆動装置。 - 三相の交流電圧が印加される3つの巻線部からなる巻線群を複数有し、複数の前記巻線群が互いに電気的に独立して構成されたモータ、を駆動するために用いられるモータ駆動装置であって、
第1及び第2のインバータを備え、
前記第1及び第2のインバータのそれぞれは、少なくとも1つの前記巻線群に前記交流電圧を印加し、
前記第1及び第2のインバータのそれぞれは、1又は並列に接続された複数のモジュールで構成され、
1又は複数の前記モジュールのそれぞれは、直列に接続されたスイッチング素子の対を1以上有し、
前記第1のインバータの前記モジュールにおける前記スイッチング素子のそれぞれは、ワイドバンドギャップ半導体素子で形成され、
前記第1のインバータに接続される前記巻線群に流れる電流から第1の速度推定値を推定し、
前記第2のインバータに接続される前記巻線群に流れる電流から第2の速度推定値を推定し、
速度指令と前記第1の速度推定値との偏差に基づいて第1のトルク電流指令を生成し、
前記速度指令と前記第2の速度推定値との偏差に基づいて第2のトルク電流指令を生成し、
前記第1のトルク電流指令を補正して前記第1のインバータに付与し、
前記第2のトルク電流指令を補正して前記第2のインバータに付与する
モータ駆動装置。 - 前記モータは、三相モータである請求項1又は2に記載のモータ駆動装置。
- 前記巻線群は、2つの巻線群で構成される請求項1から3の何れか1項に記載のモータ駆動装置。
- 前記モジュールは、6in1モジュールである請求項1から4の何れか1項に記載のモータ駆動装置。
- 3つの前記6in1モジュールが設けられ、1つの前記6in1モジュールが1つの相を並列駆動する請求項5に記載のモータ駆動装置。
- 3つの前記6in1モジュールが設けられ、3つの前記6in1モジュールにおける各1つのスイッチング素子対が1つの相を並列駆動する請求項5に記載のモータ駆動装置。
- 前記モジュールは、2in1モジュールである請求項1から4の何れか1項に記載のモータ駆動装置。
- 前記第1及び第2のインバータのそれぞれには、独立に駆動信号が与えられる請求項1から8の何れか1項に記載のモータ駆動装置。
- 請求項1から9の何れか1項に記載のモータが圧縮機に組み込まれ、前記圧縮機は、凝縮器、膨張器、及び蒸発器が冷媒配管によって接続された冷凍サイクル回路と、を備えたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
- 請求項10に記載の冷凍サイクル装置を備えた空気調和機。
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