JP6921221B2 - 電動機駆動装置、冷凍サイクル装置、空気調和機、給湯機、及び冷蔵庫 - Google Patents
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Description
《1−1》実施の形態1の概要
図4は、本発明の実施の形態1の電動機駆動装置2を、電動機7及び交流電源4とともに示す概略配線図である。電動機駆動装置2は、電動機7を駆動するためのものである。図4に示されるように、電動機駆動装置2は、インバータ30と、接続切替装置60と、制御装置100とを備える。また、電動機駆動装置2は、交流電源入力端子2a,2bと、リアクトル8と、整流回路10と、コンデンサ20と、制御電源生成回路80と、母線電流検出手段85と、電気量検出部90とを備えてもよい。
制御装置100は、例えば、制御情報をソフトウェアプログラムとして記憶する記憶装置としてのメモリと、このプログラムを実行する情報処理装置としてのCPU(Central Processing Unit)とを備えたマイコン(マイクロコンピュータ)、又はDSP(Digital Signal Processor)等で構成される。また、制御装置100は、専用のハードウェア(例えば、処理回路)で構成されていてもよい。以下では、制御装置100がマイコンで構成されている場合を説明する。
VΔ=VY/√3 (1)
IΔ=√3×IY (2)
以下、電動機7の運転中(即ち、回転動作中)に接続切替装置60の切替器61〜63の切替えを実行させた際の電動機駆動装置2の動作について説明する。最初に、従来技術の問題点、即ち、本発明の特徴を備えない電動機駆動装置における動作について、図4を用いて簡単に説明する。
電動機が運転中、即ち、接続切替装置60を構成する切替器61,62,63に電流が流れている状態で、励磁コイル611,621,631に流れる電流を操作した場合、共通接点61c,62c,63cは、常閉接点61b,62b,63b、又は常開接点61a,62a,63aに接続が切替わる。切替わりが起きるときに、インバータ30から電動機7への給電が続いており、電動機7の回転数Nmが未だゼロになっていないとすると、切替器61,62,63の接点間にアーク放電が発生し、これにより接点溶着等の故障が発生する可能性がある。
そこで、実施の形態1の電動機7では、電動機7の回転動作中(運転中)に電動機7の巻線又は接続切替装置60に流れる電流の値(実効値)をゼロに近づけるように制御し、その状態で(電流制御期間Pc中に)接続切替装置60の切替器を動作させることで、切替器61,62,63の接点間にアーク放電を発生させることなく切替えを完了させる。
以上の動作により、電動機7の巻線に流れる電流、即ち、切替器61〜63に流れる電流の値(実効値)を、図11に示される電流制御期間Pcのように、ゼロに近づける制御(望ましくは、ゼロにする制御)(以降「ゼロ電流制御」と称す)をさせることができる。よって、切替器61〜63に電流が流れていない状態で切替器61〜63の切替え動作を行うことができ、切替器61〜63の接点間にアーク放電を生じさせることが無い。このため、切替器61〜63としてメカリレーを用いた場合に、接点溶着を防止し、信頼性の高い電動機の駆動装置を実現できる。なお、ここで言う「ゼロにする制御」とは、切替器61〜63に流れる電流の値(実効値)を正確にゼロにするという意味ではなく、実質的にゼロとみなすことができるほどゼロに近いという意味である。
整流回路10の整流素子11〜14としては、ダイオードなどを用いることが一般的である。しかし、整流回路10の構成は、図2の例に限定されない。例えば、整流回路10の整流素子11〜14の代わりに、例えば、MOSFET(Metal−Oxide−Semiconductor Field−Effect−Transistor)等のトランジスタ素子(半導体スイッチ)を用いて、交流電源4から供給される電圧(入力交流電圧)の極性に合わせてオン状態とすることで、整流を行うように構成してもよい。
本発明の実施の形態2の電動機駆動装置は、接続切替装置60の代わりに、接続切替装置260を用いた点が、実施の形態1の電動機駆動装置と異なる。図4の構成では、接続切替装置60の切替器61〜63は、切替スイッチ(選択スイッチ)を用いている。実施の形態2では、接続切替装置260の各切替器を、常閉スイッチと常開スイッチとの組み合わせ、すなわち、オン・オフ式のスイッチの組み合わせで構成している。
実施の形態1及び2では、巻線71〜73をY結線とΔ結線の間で切替え可能な電動機7に、本発明が適用された電動機駆動装置が接続されている例を説明している。実施の形態3では、巻線71〜73の各々の巻数を切替え可能な電動機7aに、本発明が適用された電動機駆動装置が接続されている例を説明している。実施の形態3では、例えば、各相の巻線71〜73が、2以上の巻線部分から成るものを用いる。この場合、各相の巻線71〜73を構成する2以上の巻線部分の各々の両端部を、電動機7aの外部に接続可能として、接続切替装置360で固定子巻線71,72,73の接続状態(実施の形態3においては、巻線の巻数)を切替える。また、本発明が適用された接続切替装置は、巻線部分を並列接続及び直列接続のいずれかに切替えることができる電動機にも適用できる。
Claims (10)
- 永久磁石同期電動機を駆動する電動機駆動装置であって、
切替器を有し、電動機の回転動作中に前記切替器の切替え動作を行うことによって前記電動機の巻線の接続状態をY結線とΔ結線の間で切替える接続切替装置と、
前記切替器を介して前記巻線に交流電圧を印加するとともに、前記切替器を介して回転動作中の前記電動機の前記巻線から逆起電圧が印加されるインバータと、
前記インバータに供給される電流を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段によって検出された電流に基づいて前記インバータを制御することによって前記電動機の回転動作を制御し、前記接続状態に応じて切替えられる設定電流値である保護レベル以下の電流が前記電動機に流れるように前記インバータを制御し、前記接続切替装置に前記接続状態の切替えを実行させる制御装置と、
を有し、
前記巻線に流れる交流電流の第1の実効値が前記切替器の切替え動作の前において前記巻線に流れる交流電流の第2の実効値よりゼロに近づけられている電流制御期間内に、前記切替器の切替え動作を実行させ、
前記接続状態が前記Y結線であるときの前記保護レベルである第1の保護レベルは、前記接続状態が前記Δ結線であるときの前記保護レベルである第2の保護レベルよりも低く設定され、
前記巻線に流れる交流電流の第2の実効値よりゼロに近づける制御を開始した時点における又は前記巻線に流れる交流電流の第2の実効値よりゼロに近づける制御を開始してから前記接続状態の切替えが完了するまでの期間における前記保護レベルは、前記第1の保護レベルに設定される
電動機駆動装置。 - 前記電流制御期間において、前記インバータは、前記巻線に交流電圧を印加しており、前記電動機の前記巻線から逆起電圧が印加されている
請求項1に記載の電動機駆動装置。 - 前記切替器は、電磁接触器を有し、
前記電磁接触器は、励磁コイルと、前記励磁コイルに流れる電流により駆動される接点とを有し、
前記励磁コイルに供給される電流を制御する
請求項1又は2に記載の電動機駆動装置。 - 前記切替器は、制御端子に入力される信号より制御される半導体スイッチを有し、
前記制御端子に入力される信号を制御する
請求項1から3のいずれか1項に記載の電動機駆動装置。 - 前記半導体スイッチは、ワイドバンドギャップ半導体で形成される
請求項3に記載の電動機駆動装置。 - 前記電動機は圧縮機に備えられ、
前記電流制御期間は1秒以下である
請求項1から5のいずれか1項に記載の電動機駆動装置。 - 請求項1から5のいずれか1項に記載の電動機駆動装置を備える冷凍サイクル装置。
- 請求項7に記載の冷凍サイクル装置を備える空気調和機。
- 請求項7に記載の冷凍サイクル装置を備える給湯機。
- 請求項7に記載の冷凍サイクル装置を備える冷蔵庫。
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