JP7414923B2 - オープン巻線モータ駆動装置及び冷凍サイクル装置 - Google Patents
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Description
そこで、零軸電流の発生を抑制できるオープン巻線モータ駆動装置,及びその装置を備えてなる冷凍サイクル装置を提供する。
前記モータの出力端子の残り3つの出力端子に接続される2次側インバータと、
PWM制御における前記1次側及び2次側インバータそれぞれの線間デューティ比に基づいて、前記モータに通電する電流及び回転速度を制御する制御部と、
前記モータに通電される電流を検出する電流検出器とを備え、
前記制御部は、前記1次側,2次側インバータそれぞれの線間のデューティに基づき各モータの電流,回転速度を制御すると共に、前記1次側,2次側インバータの間において3相を同方向に流れる零軸電流を抑制する零軸電流抑制部を有し、
前記零軸電流抑制部は、モータの3相に等しく作用する零軸電圧を発生させず且つ前記モータに印加する電圧を発生させる第1スイッチングパターンを出力した後に、再び前記第1スイッチングパターンを出力する間と、前記第1スイッチングパターンと、零軸電圧を発生させず且つ前記モータの相間に作用する電圧を発生させない第2スイッチングパターンとを出力する間とにそれぞれ、
零軸電圧を発生させ、且つ前記モータの相間に作用する電圧を発生させる第3スイッチングパターンを挿入する。
また、実施形態の冷凍サイクル装置は、3相巻線がそれぞれ独立であり、6つの巻線端子を備えるオープン巻線構造のモータと、
実施形態のオープン巻線モータ駆動装置とを備える。
V42:インバータ1(U,V,W)=(オフ,オン,オン)
インバータ2(U,V,W)=(オン,オン,オフ)
V31:インバータ1(U,V,W)=(オフ,オン,オフ)
インバータ2(U,V,W)=(オン,オフ,オフ)
である。これらに、インバータ1,2の全相がオンとなるV77,全相がオフとなるV00を加える。各ベクトルのPWM波形から分かるように、インバータ1,2のオン相数が完全に一致するので、零軸電圧V0が発生しない。つまり、このPWMスイッチングパターンで通電すれば、図4,5に示した零軸電流のキャリア成分のリップルを抑制できる。
<第1ベクトルパターン>
モータMに印加する電圧を発生させ、且つ3相に等しく作用する零軸電圧が発生しないパターン。
<第2ベクトルパターン>
モータMの相間に作用する電圧を発生させず、且つ3相に等しく作用する零軸電圧が発生しないパターン。
<第3ベクトルパターン>
モータMの相間に作用する電圧を発生させ、且つ3相に等しく作用する零軸電圧が発生するパターン。
(1)V77,V42を出力する間にV47を挿入する。
(2)V42,V31を出力する間にV32を挿入する。
(3)V31,V00を出力する間にV01を挿入する。
(1)では、(111)→(011)→(011)
(111) (111) (110)
(2)では、(011)→(010)→(010)
(110) (110) (100)
(3)では、(110)→(000)→(000)
(100) (100) (000)
のようにスイッチングパターンが変化する。第3ベクトルパターンであるV47,V32,V01は何れも、インバータ2のFET3がオンする相数が、インバータ1よりも1つ多くなっている。これにより、零軸電流I0を減少させる。また、ベクトルパターンが切り替わる毎に、トータルでのオン相数がデクリメントされている。
(1)V77,V42を出力する間にV72を挿入する。
(2)V42,V31を出力する間にV41を挿入する。
(3)V31,V00を出力する間にV30を挿入する。
(1)では、(111)→(111)→(011)
(111) (110) (110)
(2)では、(011)→(011)→(010)
(110) (100) (100)
(3)では、(110)→(010)→(000)
(100) (000) (000)
のようにスイッチングパターンが変化する。この場合の第3ベクトルパターンであるV72,V41,V30は何れも、インバータ1のFET3がオンする相数が、インバータ2よりも1つ多くなっている。これにより、零軸電流I0を増加させる。また、図9のケースと同様に、ベクトルパターンが切り替わる毎にトータルでのオン相数がデクリメントされている。
以上の演算によりインバータ1,2それぞれの3相電圧の大きさが得られるため、直流電圧VDCで除して各相のデューティDu1,Dv1,Dw1,Du2,Dv2,Dw2が決定されて出力される。
零軸電流抑制制御部21は、モータMの3相に等しく作用する零軸電圧を発生させず且つモータMに印加する電圧を発生させる第1ベクトルパターンを続けて出力する間と、第1ベクトルパターンと、零軸電圧を発生させず且つモータMの相間に作用する電圧を発生させない第2ベクトルパターンとを交互に出力する間に、零軸電圧を発生させ、且つモータMの相間に作用する電圧を発生させる第3ベクトルパターンを挿入する。
加えて、本実施形態のオープン巻線モータ駆動装置を空気調和機30に適用することで、空調運転を高効率で行うことができる。
電流センサ7は、シャント抵抗でもCTでも良い。
交流電源は単相であっても良い。
スイッチング素子はMOSFETに限ることなく、その他IGBT,パワートランジスタ、SiC,GaN等のワイドバンドギャップ半導体等を使用しても良い。
空気調和機に限ることなく、その他の製品等に適用しても良い。
Claims (5)
- 3相巻線がそれぞれ独立であり、6つの出力端子を備えるオープン巻線構造のモータが備える6つの出力端子のうち3つの出力端子に接続される1次側インバータと、
前記モータの出力端子の残り3つの出力端子に接続される2次側インバータと、
PWM制御における前記1次側及び2次側インバータそれぞれの線間デューティ比に基づいて、前記モータに通電する電流及び回転速度を制御する制御部と、
前記モータに通電される電流を検出する電流検出器とを備え、
前記制御部は、前記1次側,2次側インバータそれぞれの線間のデューティに基づきモータの電流,回転速度を制御すると共に、前記1次側,2次側インバータの間において3相を同方向に流れる零軸電流を抑制する零軸電流抑制部を有し、
前記零軸電流抑制部は、モータの3相に等しく作用する零軸電圧を発生させず且つ前記モータに印加する電圧を発生させる第1スイッチングパターンを出力した後に、再び前記第1スイッチングパターンを出力する間と、前記第1スイッチングパターンと、零軸電圧を発生させず且つ前記モータの相間に作用する電圧を発生させない第2スイッチングパターンとを出力する間とにそれぞれ、
零軸電圧を発生させ、且つ前記モータの相間に作用する電圧を発生させる第3スイッチングパターンを挿入するオープン巻線モータ駆動装置。 - 前記零軸電流抑制部は、
負極性の零軸電圧を発生させる際には、前記第3スイッチングパターンとして、前記2次側インバータを構成する上アームのスイッチング素子のオン数が、前記1次側インバータを構成する上アームのスイッチング素子のオン数よりも多くなるスイッチングパターンのみを選択し、
正極性の零軸電圧を発生させる際には、前記第3スイッチングパターンとして、前記1次側インバータを構成する上アームのスイッチング素子のオン数が、前記2次側インバータを構成する上アームのスイッチング素子のオン数よりも多くなるスイッチングパターンのみを選択する請求項1記載のオープン巻線モータ駆動装置。 - 前記零軸電流抑制部は、前記1次側及び2次側インバータのオンオフパターンの組合せである64の電圧ベクトルからなる空間電圧ベクトルについて、
前記第2スイッチングパターンが2つずつ位置するポイントを中心とし、前記第1スイッチングパターンがそれぞれ2つずつ位置するポイントを頂点として6つのセクタに分割し、各セクタに応じて用いる第1及び第3スイッチングパターンを選択する請求項2記載のオープン巻線モータ駆動装置。 - 前記第3スイッチングパターンを複数回出力する際に、それらの振幅の合計値は、前記零軸電圧の振幅に等しくなるように設定される請求項1から3の何れか一項に記載のオープン巻線モータ駆動装置。
- 3相巻線がそれぞれ独立であり、6つの巻線端子を備えるオープン巻線構造のモータと、
請求項1から4の何れか一項に記載のオープン巻線モータ駆動装置とを備える冷凍サイクル装置。
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