JP6884916B1 - モータ駆動装置および冷凍機器 - Google Patents
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Abstract
Description
入力された直流電力から変換した交流電力を永久磁石同期モータに出力するインバータと、前記インバータの動作を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記永久磁石同期モータが空転状態である場合に、前記インバータによるPWM制御をオン状態とすることで検出される前記永久磁石同期モータのモータ電流に基づいて、前記空転状態における前記永久磁石同期モータの回転子の状態を算出し、
算出された前記回転子の状態に基づいて、前記永久磁石同期モータが前記空転状態から回転を開始するように前記インバータを制御することを特徴とする。
図1は、本発明の実施例1であるモータ駆動装置の全体構成図である。図1に示すモータ駆動装置は、直流電源1と、直流電源1からの直流電力を交流電力に変換するインバータ2と、駆動対象となる永久磁石同期モータ3と、永久磁石同期モータ3によって駆動される機械的なモータ負荷4と、インバータ2を制御する制御部5と、直流電源1とインバータ2の間にあるシャント抵抗6およびシャント抵抗6の信号を増幅する増幅器7とを備える。なお、本実施例において、モータ負荷4は冷凍機器用のファンである。
図2は、本実施例1における制御部5の制御構成を示すブロック図である。制御部5は、半導体演算装置が所定のプログラムを実行することにより、各ブロックが示す各機能を備える。
永久磁石同期モータ3が空転状態から再始動する場合、永久磁石同期モータ3の回転速度によっては、回転子位置と回転速度情報を取得しなければ、図2に示した制御によるモータ起動が難しくなる。
また、上述したように、PWM動作のオン状態のモータ電流は誘起電圧と関係もあることから、空転速度が高い場合には誘起電圧が高くなるため、過大なモータ電流が発生して、半導体スイッチング素子あるいはダイオードが破壊される恐れがある。一方、空転速度が低い場合には、誘起電圧が低くなるため、モータ電流も小さくなり、十分な精度でモータ電流を検出することが難しくなる。
電流位相演算器21では、オンオフ信号生成器20からのオンオフ信号がオンからオフに変化する際に、三相モータ電流の最後の再現値(iu,iv,iw)から、数式8を用いて電流位相(θi)を演算する。
また、電流位相(θi)演算の2回目以降は、数式9に示すように、前後の電流位相の演算結果の差分と時間差(Δt)から、速度演算器22で初期回転速度(ω0)を演算する。
図5は、空転時に永久磁石同期モータ3を再起動する際のモータ駆動装置の運転状態の遷移を示す状態遷移図である。
2…インバータ、
3…永久磁石同期モータ、
4…モータ負荷、
5…制御部、
6…シャント抵抗、
7…増幅器、
10…速度制御器、
11…d軸電流指令発生器、
12…電圧制御器、
13…2軸3相変換器、
14…速度および位相推定器、
15…3相2軸変換器、
16…電流再現演算器、
17…空転状態算出器、
18…電圧指令切替器、
19…PWM制御器、
20…オンオフ信号生成器、
21…電流位相演算器、
22…速度演算器、
23…モータ位相演算器、
24…電圧指令生成器、
30…U相下アーム素子のPWM信号、
31…V相下アーム素子のPWM信号、
32…W相下アーム素子のPWM信号、
33…シャント抵抗電流波形、
40…dc軸電流指令波形、
41…qc軸電流指令波形、
42…回転速度指令波形、
300…冷凍機器、
301,302…熱交換器、
303,304…ファン、
305…ファンモータ、
306…圧縮機、
307…配管、
308…モータ駆動装置
Claims (7)
- 入力された直流電力から変換した交流電力を永久磁石同期モータに出力するインバータと、前記インバータの動作を制御する制御部とを備えるモータ駆動装置において、
前記制御部は、
前記インバータによるPWM動作がオン状態である場合に、各相の信号の立ち上がりおよび立ち下がりのタイミングをずらす制御を行い、
前記永久磁石同期モータが空転状態である場合に、前記インバータによるPWM制御をオン状態とすることで検出される前記永久磁石同期モータのモータ電流に基づいて、前記空転状態における前記永久磁石同期モータの回転子の状態を算出し、
算出された前記回転子の状態に基づいて、前記永久磁石同期モータが前記空転状態から回転を開始するように前記インバータを制御することを特徴とする、モータ駆動装置。 - 入力された直流電力から変換した交流電力を永久磁石同期モータに出力するインバータと、前記インバータの動作を制御する制御部とを備えるモータ駆動装置において、
前記制御部は、
前記永久磁石同期モータが空転状態である場合に、前記インバータによるPWM制御をオン状態とすることで検出される前記永久磁石同期モータのモータ電流に基づいて、前記空転状態における前記永久磁石同期モータの回転子の状態を算出し、
前記モータ電流の値が所定の閾値を超えた場合に、前記インバータによるPWM制御をオフ状態に切り替え、
算出された前記回転子の状態に基づいて、前記永久磁石同期モータが前記空転状態から回転を開始するように前記インバータを制御することを特徴とする、モータ駆動装置。 - 前記制御部は、
前記インバータによるPWM制御をオフ状態とする際に、前記モータ電流が0に減衰するように制御することを特徴とする、請求項2に記載のモータ駆動装置。 - 前記インバータの直流側の母線にシャント抵抗または電流センサを有し、
前記制御部は、
前記シャント抵抗または前記電流センサによる検出信号に基づいて、前記モータ電流を算出することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載のモータ駆動装置。 - 前記制御部は、
前記回転子の状態として前記回転子の位置を算出することを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載のモータ駆動装置。 - 前記制御部は、
異なる時点において算出された前記回転子の位置の差分に基づいて、前記回転子の回転速度または回転方向を算出することを特徴とする、請求項5に記載のモータ駆動装置。 - 熱交換器と、冷媒を圧縮して循環させる圧縮機と、前記熱交換器への送風を行うファンと、前記ファンを駆動する永久磁石同期モータと、請求項1〜6のいずれか1項に記載のモータ駆動装置と、を備える冷凍機器。
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