JP6877592B2 - 駆動装置、流体利用装置及び空気調和機 - Google Patents
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Description
図1は本発明の実施の形態1に係る駆動装置の構成を示す図である。同期電動機は、回転子に永久磁石が設けられる永久磁石界磁式同期電動機と、回転子に界磁巻線が巻かれている巻線界磁式同期電動機と、回転子の突極性を利用して回転トルクを得るリラクタンス式同期電動機とに大別される。実施の形態1に係る駆動装置100には、これらの同期電動機の種別の内、同種の同期電動機、例えば永久磁石界磁式同期電動機が2台並列に接続されている。実施の形態1では、2台の同期電動機の内、一方をメイン側同期電動機1aと称し、他方をサブ側同期電動機1bと称する。メイン側同期電動機1aは第1の同期電動機であり、サブ側同期電動機1bは第2の同期電動機である。
(参考文献1)伊東淳一、豊崎次郎、大沢博著 「永久磁石同期電動機のV/f制御の高性能化」、電気学会論文誌D、122巻(2002年)3号 P253−259
実施の形態2では、サブ側同期電動機1bで消費される有効電力の脈動成分を利用して磁束電流を決定する構成例について説明する。騒音及び振動が大きくなり、モータ効率が低下するなどの課題を解決するには、電機ばね共振によるサブ側同期電動機1bの自己発振現象を、磁束電流が大きく変化する条件でも正確に検出する必要がある。そのための1つの手法が実施の形態1で述べたトルク電流の脈動成分を用いる手法である。但し、メイン側同期電動機1a及びサブ側同期電動機1bに接続される負荷である機械系の慣性モーメントが比較的大きい場合、トルク電流の脈動成分の代わりに、有効電力の脈動成分を用いて磁束電流を決定しても良い。前述したとおり、ファン、ブロワーなどの流体利用装置では機械系の慣性モーメントが大きい場合があるため、このような場合、推定速度信号を観測するよりも、有効電力の脈動成分を観測した方が良い。
図24は本発明の実施の形態3に係る駆動装置の構成を示す図である。実施の形態3に係る駆動装置100Bは、図1に示す脈動成分抽出部70の代わりに、脈動成分抽出部70Bを備える。脈動成分抽出部70Bは、サブ側トルク電流脈動成分抽出部7と、メイン側トルク電流脈動成分抽出部11と、第2の減算器である減算器8aとを備える。その他の構成については、実施の形態1の構成と同一又は同等であり、同一又は同等の構成部には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
実施の形態4では、実施の形態1,2,3に係る駆動装置100,100A,100Bを用いた流体利用装置の構成例について説明する。図25は本発明の実施の形態4に係る流体利用装置の構成図である。実施の形態4では、メイン側同期電動機1aの回転軸にプロペラファン300aが設けられ、サブ側同期電動機1bの回転軸にプロペラファン300bが設けられている流体利用装置300について説明する。
実施の形態5では、実施の形態4に係る流体利用装置300を用いた空気調和機の構成例について説明する。図26は本発明の実施の形態5に係る空気調和機の構成図である。実施の形態5に係る空気調和機400は、流体利用装置300、冷媒圧縮機401、凝縮器403、受液器404、膨張弁405及び蒸発器406を備える。冷媒圧縮機401と凝縮器403との間は配管で接続される。同様に、凝縮器403と受液器404との間は配管で接続され、受液器404と膨張弁405との間は配管で接続され、膨張弁405と蒸発器406との間は配管で接続され、蒸発器406と冷媒圧縮機401との間は配管で接続される。これにより、冷媒圧縮機401、凝縮器403、受液器404、膨張弁405及び蒸発器406には冷媒が循環する。なお、図26では図示が省略されているが、流体利用装置300は、図1などに示す電流検出部4a,4b、磁極位置推定部5a,5cなどを備える。
Claims (15)
- 並列接続される第1の同期電動機及び第2の同期電動機に電力を供給する電力変換器と、
前記第1の同期電動機に流れる第1の電流を検出する第1の電流検出器と、
前記第2の同期電動機に流れる第2の電流を検出する第2の電流検出器と、
前記第1の同期電動機を駆動するための電圧指令と、前記第1の電流とを用いて、前記第1の同期電動機が有する回転子の第1の磁極位置を推定する第1の磁極位置推定部と、
前記電圧指令と、前記第2の電流とを用いて、前記第2の同期電動機が有する回転子の第2の磁極位置を推定する第2の磁極位置推定部と、
トルク電流指令と磁束電流指令と前記第1の電流と前記第1の磁極位置とを用いて前記電圧指令を出力する制御部と、
前記第2の同期電動機に流れるトルク電流に含まれるトルク電流脈動成分と前記第2の同期電動機で消費される有効電力に含まれる有効電力脈動成分との少なくとも一方の脈動成分を抽出する脈動成分抽出部と、
前記第1の磁極位置と前記第2の磁極位置とを用いて、前記第1の同期電動機及び前記第2の同期電動機がそれぞれ有する回転子の磁極位置の差である角度差を求める第1の減算器と、
前記脈動成分抽出部で抽出された脈動成分と、前記角度差とを用いて、前記磁束電流指令を決定する磁束電流指令決定部と、
を備えることを特徴とする駆動装置。 - 前記脈動成分抽出部は、
前記第1の同期電動機に流れるトルク電流に含まれるトルク電流脈動成分と、前記第2の同期電動機に流れるトルク電流に含まれるトルク電流脈動成分との差分を求めて、前記脈動成分として出力する第2の減算器を備えることを特徴とする請求項1に記載の駆動装置。 - 前記脈動成分抽出部は、
前記第1の同期電動機で消費される有効電力に含まれる有効電力脈動成分と、前記第2の同期電動機で消費される有効電力に含まれる有効電力脈動成分との差分を求めて、前記脈動成分として出力する第2の減算器を備えることを特徴とする請求項1に記載の駆動装置。 - 前記磁束電流指令決定部は、
前記角度差を用いて前記磁束電流指令の補償方向を決定する補償方向決定部と、
前記脈動成分を用いて前記脈動成分を抑制する脈動抑制制御部と、
を備え、
前記脈動抑制制御部により抑制された前記脈動成分と前記補償方向決定部により決定された前記補償方向とにより、前記磁束電流指令を決定することを特徴とする請求項1から3の何れか一項に記載の駆動装置。 - 前記脈動抑制制御部は、
前記脈動成分の位相を調整し、位相が調整された脈動成分を出力する位相調整部と、前記脈動成分にゲインを乗じて、振幅が調整された脈動成分を出力するゲイン乗算部との少なくとも一方を備えることを特徴とする請求項4に記載の駆動装置。 - 前記位相調整部は、前記脈動成分の位相を遅らせる位相遅れ補償器であることを特徴とする請求項5に記載の駆動装置。
- 前記位相調整部は、1次ローパスフィルタによる近似積分器であり、
前記近似積分器のカットオフ角周波数は、電機ばね共振角周波数の1/3以下に設定されることを特徴とする請求項5に記載の駆動装置。 - 前記脈動成分抽出部は、
前記第1の電流又は前記第2の電流をdq座標系に座標変換する座標変換器と、
座標変換後のq軸電流に含まれる直流成分を除去することにより、前記トルク電流脈動成分を演算するハイパスフィルタと、
を備えることを特徴とする請求項1から7の何れか一項に記載の駆動装置。 - 前記脈動成分抽出部は、
前記第1の電流又は前記第2の電流をdq座標系に座標変換する座標変換器と、
座標変換後のq軸電流に含まれる電機ばね共振角周波数成分を抽出することにより、電機ばね共振角周波数を中心周波数とする前記トルク電流脈動成分を演算するバンドパスフィルタと、
を備えることを特徴とする請求項1から7の何れか一項に記載の駆動装置。 - 前記脈動成分抽出部は、
前記電機ばね共振角周波数を計測する共振周波数計測手段を備え、
前記バンドパスフィルタの中心周波数を動的に変更することを特徴とする請求項9に記載の駆動装置。 - 前記脈動成分抽出部は、
前記有効電力を計算する有効電力計算手段と、
前記有効電力に含まれる直流分を除去することにより、前記有効電力の脈動成分を演算するハイパスフィルタと
を備えることを特徴とする請求項1から7の何れか一項に記載の駆動装置。 - 前記脈動成分抽出部は、
前記有効電力を計算する有効電力計算手段と、
前記有効電力に含まれる電機ばね共振角周波数成分を抽出することにより、電機ばね共振角周波数を中心周波数とする前記有効電力脈動成分を演算するバンドパスフィルタと、
を備えることを特徴とする請求項1から7の何れか一項に記載の駆動装置。 - 前記脈動成分抽出部は、
前記電機ばね共振角周波数を計測する共振周波数計測手段を備え、
前記バンドパスフィルタの中心周波数を動的に変更することを特徴とする請求項12に記載の駆動装置。 - 請求項1から13の何れか一項に記載の駆動装置を備えることを特徴とする流体利用装置。
- 請求項14に記載の流体利用装置を備えることを特徴とする空気調和機。
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