JP7250570B2 - 制御装置、モータシステム、制御方法及びプログラム - Google Patents
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Description
特許文献1には、関連する技術として、回生電力が発生したときに室外ファン用モータ、第1及び第2アクチュエータの負荷それぞれを現時点よりも上げることで、圧縮機用モータにて生じた回生電圧を、室外ファン用モータ、第1及び第2アクチュエータの駆動にて消費させる技術が開示されている。
そのため、モータにおいて回生電力が発生した場合に、その回生電力に起因する電子部品における不具合の発生を低減させる技術が求められている。
以下、図面を参照しながら実施形態について詳しく説明する。
本発明の一実施形態によるモータシステム1の構成について説明する。
モータシステム1は、図1に示すように、交流電源10、コンバータ20、第1インバータ30、第1モータ40、圧縮機50、第1電圧検出部60、第2電圧検出部70、第2インバータ80、第2モータ90、ファン100、制御装置110を備える。
モータシステム1は、第1モータ40が空転し、回生電力を発生させたときに、その回生電力を第2モータ90における巻線の抵抗によって熱として消費させることによって、電子部品における不具合の発生を低減させるシステムである。
モータシステム1は、例えば、空気調和機の圧縮機などで使用されるモータシステムである。
ブリッジ回路201は、交流電力を直流電力に整流する回路である。例えば、ブリッジ回路201は、図2に示すように、ダイオード2011、2012、キャパシタ2013、2014、抵抗2015、2016、スイッチング素子2017、2018を備える。
キャパシタ203は、ブリッジ回路201が出力する直流電力を平滑化するキャパシタである。キャパシタ203によって、電圧値の変動の少ない直流電圧がコンバータ20から第1インバータ30及び第2インバータ80へ供給される。キャパシタ203は、例えば、電解コンデンサである。
例えば、コンバータ20は、制御装置110が出力する制御信号sig1に基づいてスイッチング素子2017、2018がオン状態とオフ状態の間で切り替わることにより、交流電源10から供給される交流電力から直流電力を生成する。なお、制御信号sig1は、例えば、スイッチング素子2017、2018をオン状態とオフ状態の間で切り替えるPWM(Pulse Width Modulation)信号である。
第1インバータ30は、生成した三相交流電力を第1モータ40に出力する。
第2インバータ80は、生成した三相交流電力を第2モータ90に出力する。
記憶部1104は、制御装置110が行う処理に必要な種々の情報を記憶する。
第1制御部1101は、取得した電圧の波形に基づいて、コンバータ20が第1インバータ30へ供給する直流電圧を生成するための制御信号sig1を生成する。第1制御部1101は、生成した制御信号sig1をコンバータ20に出力する。
第2制御部1102は、取得した電圧の値に基づいて、第1インバータ30が第1モータ40へ供給する三相交流電圧を生成するための制御信号sig2を生成する。第2制御部1102は、生成した制御信号sig2を第1インバータ30に出力する。
例えば、第3制御部1103は、情報inf2が示す電圧の値を、第2インバータ80に入力される電圧の値として取得する。
第3制御部1103は、比較結果と、取得した第2インバータ80に入力される電圧の値とに基づいて、第2インバータ80が第2モータ90へ供給する電圧を生成するための制御信号sig3を生成する。
例えば、第3制御部1103は、比較結果が、第2インバータ80に入力される電圧の値が所定のしきい値を超えていると判定した場合、トランジスタスイッチ801、804、806をオン状態にし、トランジスタスイッチ802、803、805をオフ状態にする制御信号sig3(すなわち、トランジスタスイッチ801、804、806のゲート(バイポーラトランジスタの場合にはベース)にHighレベルの電圧を印加し、トランジスタスイッチ802、803、805のゲートにLowレベルの電圧を印加する制御信号sig3)を生成する。そして、第3制御部1103は、生成した制御信号sig3を第2インバータ80に出力する。
このように、第3制御部1103が、第2モータ90を停止させ、第2モータ90における巻線の抵抗によって第1モータ40で発生する回生電力を熱として消費させるように第2インバータ80を制御することによって、第1モータ40で発生する回生電力は、コンバータ20の電子部品に供給される前に、第2モータ90の巻線の抵抗で熱として消費される。その結果、第1モータ40で発生する回生電力のうちコンバータ20へ供給される電力は低減されるため、その回生電力に起因する電子部品における不具合の発生を低減させることができる。
ここでは、図6に示すモータシステム1の処理フローについて説明する。
第1制御部1101は、取得した電圧の波形に応じて、コンバータ20が第1インバータ30へ供給する電圧を生成するための制御信号sig1を生成する(ステップS4)。第1制御部1101は、生成した制御信号sig1をコンバータ20に出力する(ステップS5)。
第2制御部1102は、取得した電圧の値に基づいて、制御信号sig2を生成する(ステップS8)。第2制御部1102は、生成した制御信号sig2を第1インバータ30に出力する(ステップS9)。
第3制御部1103は、第2電圧検出部70から情報inf2を受ける。
第3制御部1103は、第2電圧検出部70から受ける情報inf2に基づいて、第2インバータ80に入力される電圧の値を取得する。
例えば、第3制御部1103は、情報inf2が示す電圧の値を、第2インバータ80に入力される電圧の値として取得する。
第3制御部1103は、比較結果が、第2インバータ80に入力される電圧の値が所定のしきい値以下であると判定した場合(ステップS12においてNO)、第2インバータ80に入力される電圧の値に基づいて、第2インバータ80が第2モータ90を回転させる三相交流電圧を生成するための制御信号sig3を生成する(ステップS13)。この制御信号sig3は、例えば、PWM信号である。第3制御部1103は、生成した制御信号sig3を第2インバータ80に出力する(ステップS14)。
例えば、第3制御部1103は、比較結果が、第2インバータ80に入力される電圧の値が所定のしきい値を超えていると判定した場合、トランジスタスイッチ801、804、806をオン状態にし、トランジスタスイッチ802、803、805をオフ状態にする制御信号sig3(すなわち、トランジスタスイッチ801、804、806のゲート(バイポーラトランジスタの場合にはベース)にHighレベルの電圧を印加し、トランジスタスイッチ802、803、805のゲートにLowレベルの電圧を印加する制御信号sig3)を生成する。
そして、第3制御部1103は、生成した制御信号sig3を第2インバータ80に出力する(ステップS16)。
第1モータ40(コンプレッサモータの一例)を駆動する第1インバータ30と、第2モータ90(ファンモータの一例)を駆動する第2インバータ80と、第1インバータ30及び第2インバータ80に直流電圧を供給するコンバータ20とを備えるモータシステム1において、制御装置110が備える第3制御部1103(判定部の一例、制御部の一例)は、コンバータ20から第1インバータ30及び第2インバータ80に供給される直流電圧の値が所定のしきい値を超えているか否かに基づいて、第2モータ90を回転させるか第2モータ90を停止させるかを判定する。第3制御部1103は、判定結果に基づいて、第2インバータ80を制御する。
このように第3制御部1103が第2インバータ80を制御することによって、第1モータ40において回生電力が発生した場合に、その回生電力を第2モータ90における巻線の抵抗によって熱として消費させることができる。その結果、第1モータ40で発生する回生電力のうちコンバータ20へ供給される電力は低減されるため、その回生電力に起因する電子部品における不具合の発生を低減させることができる。
図7は、少なくとも1つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
コンピュータ5は、図7に示すように、CPU6、メインメモリ7、ストレージ8、インターフェース9を備える。
例えば、上述の制御装置110、第1制御部1101、第2制御部1102、第3制御部1103、その他の制御装置のそれぞれは、コンピュータ5に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でストレージ8に記憶されている。CPU6は、プログラムをストレージ8から読み出してメインメモリ7に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、CPU6は、プログラムに従って、上述した各記憶部に対応する記憶領域をメインメモリ7に確保する。
5・・・コンピュータ
6・・・CPU
7・・・メインメモリ
8・・・ストレージ
9・・・インターフェース
10・・・交流電源
20・・・コンバータ
30・・・第1インバータ
40・・・第1モータ
50・・・圧縮機
60・・・第1電圧検出部
70・・・第2電圧検出部
80・・・第2インバータ
90・・・第2モータ
100・・・ファン
110・・・制御装置
201・・・ブリッジ回路
202・・・リアクタ
203、2013、2014・・・キャパシタ
301、302、303、304、305、306・・・トランジスタスイッチ
1101・・・第1制御部
1102・・・第2制御部
1103・・・第3制御部
1104・・・記憶部
2011、2012・・・ダイオード
2015、2016・・・抵抗
2017、2018・・・スイッチング素子
2017a、2018a・・・トランジスタ部
2017b、2018b・・・寄生ダイオード
Claims (5)
- コンプレッサモータを駆動する第1インバータと、ファンモータを駆動する第2インバータと、前記第1インバータ及び前記第2インバータに直流電圧を供給するコンバータとを備えるモータシステムに設けられる制御装置であって、
前記直流電圧の値が所定のしきい値以下の場合、前記ファンモータを回転させ、前記直流電圧の値が前記所定のしきい値を超えている場合、前記ファンモータを停止させると判定する判定部と、
前記判定部が前記ファンモータを停止させると判定した場合、前記ファンモータを停止させ、前記ファンモータにおける巻線の抵抗によって発生している回生電力を熱として消費させるように前記第2インバータを制御する制御部と、
を備える制御装置。 - 前記制御部は、
前記直流電圧が所定のしきい値以下であると前記判定部が判定した場合に、前記第2インバータが前記ファンモータを回転させる三相交流電圧を生成するように前記第2インバータを制御し、前記直流電圧が所定のしきい値を超えていると前記判定部が判定した場合に、前記ファンモータの3つの相のうちの1つの相に対応する巻線から前記1つの相とは異なる2つの相に対応する巻線へ直流電流が流れるように前記第2インバータを制御する、
請求項1に記載の制御装置。 - 請求項1または請求項2に記載の制御装置と、
前記ファンモータを駆動する第2インバータと、
を備えるモータシステム。 - コンプレッサモータを駆動する第1インバータと、ファンモータを駆動する第2インバータと、前記第1インバータ及び前記第2インバータに直流電圧を供給するコンバータとを備えるモータシステムに設けられる制御装置による制御方法であって、
前記直流電圧の値が所定のしきい値以下の場合、前記ファンモータを回転させ、前記直流電圧の値が前記所定のしきい値を超えている場合、前記ファンモータを停止させると判定することと、
前記ファンモータを停止させると判定した場合、前記ファンモータを停止させ、前記ファンモータにおける巻線の抵抗によって発生している回生電力を熱として消費させるように前記第2インバータを制御することと、
を含む制御方法。 - コンプレッサモータを駆動する第1インバータと、ファンモータを駆動する第2インバータと、前記第1インバータ及び前記第2インバータに直流電圧を供給するコンバータとを備えるモータシステムに設けられる制御装置のコンピュータに、
前記直流電圧の値が所定のしきい値以下の場合、前記ファンモータを回転させ、前記直流電圧の値が前記所定のしきい値を超えている場合、前記ファンモータを停止させると判定することと、
前記ファンモータを停止させると判定した場合、前記ファンモータを停止させ、前記ファンモータにおける巻線の抵抗によって発生している回生電力を熱として消費させるように前記第2インバータを制御することと、
を実行させるプログラム。
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JP2000287485A (ja) | 1999-03-30 | 2000-10-13 | Toshiba Corp | 空気調和機用コンプレッサモータ制御装置 |
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JP2012135157A (ja) | 2010-12-22 | 2012-07-12 | Daikin Ind Ltd | モータ駆動システム |
JP2018137932A (ja) | 2017-02-23 | 2018-08-30 | コニカミノルタ株式会社 | 電動機制御装置、制御方法、および画像形成装置 |
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