JP7499594B2 - 制御装置、モータ駆動システム、制御装置による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、スイッチを切り替えることによって、1倍圧または2倍圧を出力することのできるコンバータが開示されている。
シングルロータリのコンプレッサは、ツインロータリのコンプレッサに比べて振動が大きい。そのため、シングルロータリのコンプレッサが使用される場合には、その振動を抑制するトルクを発生させるために、コンプレッサの振動周期に合わせて、コンプレッサを駆動するインバータの出力電流を意図的に振動させることがある。しかしながら、コンプレッサの振動周期に合わせてインバータの出力電流を意図的に振動させる場合、インバータに電力を供給するコンバータの出力電圧は、インバータの出力電流の振動と併せて搖動してしまう。
また、空気調和機において、ツインロータリのコンプレッサをシングルロータリのコンプレッサに変更した場合、コンバータの入力電流の変動が大きくなる傾向にある。そして、コンバータの出力電圧は、コンバータの入力電圧の変動の影響も受ける。
よって、空気調和機においてツインロータリのコンプレッサが使用される場合のコンバータの出力電圧は、空気調和機においてツインロータリのコンプレッサが使用される場合のコンバータの出力電圧に比べて大きく歪む。
そのため、シングルロータリのコンプレッサを使用する空気調和機において、コンバータの動作中に1倍圧から2倍圧へリレーで切り替えるときの突入電流を低減することのでき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。
(システムの構成)
本開示の一実施形態によるモータ駆動システム1について説明する。
モータ駆動システム1は、コンバータ装置の出力を1倍圧から2倍圧へ切り替えるときに発生する突入電流を抑制するシステムである。モータ駆動システム1は、図1に示すように、コンプレッサモータ10、インバータ装置20、コンバータ装置30(コンバータ回路の一例)、アクティブフィルタ40、交流電源50、指令生成装置60、リレー制御装置70(制御装置の一例)を備える。
リアクタ302は、昇圧動作を実現する(可能にする)ために設けられるリアクタである。なお、ここでの昇圧動作とは、2倍圧回路による昇圧とは別の昇圧である。
また、リアクタ302は、キャパシタ303、304とともにLCフィルタを構成する。このLCフィルタによって、ノイズが除去される。
また、キャパシタ303、304は、リレー305がオン状態のときにコンバータ装置30が2倍圧を出力できるように、直列接続されている。
キャパシタ303、304は、例えば、電解コンデンサである。
コンバータ装置30は、リレー305がオフ状態の場合、全波整流(1倍圧回路)として動作し、1倍圧を出力する。ここでの1倍圧とは、リアクタ302による昇圧を含めた電圧振幅のことである。
また、コンバータ装置30は、リレー305がオン状態の場合であって、キャパシタ303、304それぞれの両端の電圧がリアクタ302による昇圧を含めた電圧振幅まで充電される場合、2倍圧回路として動作し、2倍圧を出力する。
交流電源50は、コンバータ装置30に電力を供給する電源である。交流電源50は、例えば、電力系統である。
例えば、指令生成装置60は、コンプレッサモータ10のさまざまな回転数ごとに、1倍圧の場合の効率、2倍圧の場合の効率を記憶しており、コンプレッサモータ10から取得した回転数において効率の良い方の電圧をコンバータ装置30に出力させるように決定する。
指令生成装置60は、1倍圧を出力させると判定した場合、1倍圧を示す指令を生成する。そして、指令生成装置60は、1倍圧を示す指令をリレー制御装置70に出力する。
また、指令生成装置60は、2倍圧を出力させると判定した場合、2倍圧を示す指令を生成する。そして、指令生成装置60は、2倍圧を示す指令をリレー制御装置70に出力する。
例えば、判定部702は、コンバータ装置30の出力電圧が高いと判定した場合に所定の条件を満たすと判定する。
具体的には、判定部702は、コンバータ装置30の出力電圧を所定周期ごとにサンプリングする。判定部702は、過去の所定期間においてサンプリングしたすべての電圧の平均値(すなわち、過去の移動平均)と、サンプリングした電圧のうちの最大値との間の所定の範囲に入ったと判定した場合に、所定の条件を満たすと判定する。例えば、判定部702は、図3に示すように、コンバータ装置30の出力電圧が過去の所定期間(図3では過去の3周期)においてサンプリングしたすべての電圧の平均値(移動平均)と、サンプリングした電圧のうちの最大値との差を100パーセントとし、上位30パーセントの範囲に入ったと判定した場合に所定の条件を満たすと判定する。
また、具体的には、判定部702は、コンバータ装置30の出力電圧を所定周期ごとにサンプリングする。そして、判定部702は、サンプリングした電圧が所定のしきい値を超えると判定した場合に、所定の条件を満たすと判定する。
例えば、判定部702が所定の条件を満たすと判定すると、制御部703は、受付部701の判定結果が1倍圧を示す場合、リレー305をオフ状態にする制御信号をリレー305に直ちに出力する。また、判定部702が所定の条件を満たすと判定すると、制御部703は、受付部701の判定結果が2倍圧を示す場合、リレー305をオン状態にする制御信号をリレー305に直ちに出力する。
次に、本開示の一実施形態によるモータ駆動システム1の処理について説明する。
ここでは、図4に示す指令生成装置60の処理フローと、図5に示すリレー制御装置70の処理フローについて説明する。
まず、図4に示す指令生成装置60の処理フローについて説明する。
指令生成装置60は、コンプレッサモータ10の回転数に基づいて、コンバータ装置30に1倍圧を出力させるか、2倍圧を出力させるかを判定する(ステップS1)。
指令生成装置60は、1倍圧を出力させると判定した場合(ステップS1において「1倍圧」)、1倍圧を示す指令を生成する(ステップS2)。指令生成装置60は、1倍圧を示す指令をリレー制御装置70に出力する(ステップS3)。そして、指令生成装置60は、処理を終了する。
また、指令生成装置60は、2倍圧を出力させると判定した場合(ステップS1において「2倍圧」)、2倍圧を示す指令を生成する(ステップS4)。指令生成装置60は、2倍圧を示す指令をリレー制御装置70に出力する(ステップS5)。そして、指令生成装置60は、処理を終了する。
次に、図5に示すリレー制御装置70の処理フローについて説明する。
受付部701は、指令生成装置60から指令を受けると(ステップS11)、受けた指令が1倍圧を示すか2倍圧を示すかを判定する(ステップS12)。
受付部701は、受けた指令が1倍圧を示すと判定した場合(ステップS12において「1倍圧」)、1倍圧を示す判定結果を制御部703に出力する(ステップS13)。
また、受付部701は、受けた指令が2倍圧を示すと判定した場合(ステップS12において「2倍圧」)、2倍圧を示す判定結果を制御部703に出力する(ステップS14)。
制御部703は、判定部702が所定の条件を満たすと判定し(ステップS15においてYES)、かつ、受付部701の判定結果を受けた場合、受付部701の判定結果に基づいて、直ちにリレー305を制御する(ステップS16)。
本開示の一実施形態によるモータ駆動システム1のリレー制御装置70において、受付部701は、1倍圧か2倍圧かを示す指令を受ける。判定部702は、受付部701が指令を受けた場合、コンバータ装置30の出力電圧が所定の条件を満たすか否かを判定する。制御部703は、判定部702が前記所定の条件を満たすと判定した場合にリレー305を切り替える。
こうすることで、制御部703は、突入電流の生じ難い状態でリレー305を切り替えることができる。その結果、シングルロータリのコンプレッサを使用する空気調和機において、コンバータ装置30の動作中に1倍圧から2倍圧へリレー305で切り替えるときの突入電流を低減することができる。
図6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6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、上述のモータ駆動システム1、アクティブフィルタ40、指令生成装置60、リレー制御装置70、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。
本開示の各実施形態に記載の制御装置(70)、モータ駆動システム(1)、制御方法及びプログラムは、例えば以下のように把握される。
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・・・コンプレッサモータ
20・・・インバータ装置
30・・・コンバータ装置
40・・・アクティブフィルタ
50・・・交流電源
60・・・指令生成装置
70・・・リレー制御装置
701・・・受付部
702・・・判定部
703・・・制御部
Claims (7)
- リレーがオフ状態の場合に1倍圧回路として動作し、前記リレーがオン状態の場合に2倍圧回路として動作するコンバータ回路における前記リレーを前記オフ状態または前記オン状態に制御する制御装置であって、
1倍圧か2倍圧かを示す指令を受け、受けた指令が1倍圧を示すか2倍圧を示すかを判定する受付部と、
前記受付部が指令を受けた場合、前記コンバータ回路の出力電圧が所定の条件を満たすか否かを判定する判定部であって、前記コンバータ回路の出力電圧が高いと判定した場合に前記所定の条件を満たすと判定する判定部と、
前記判定部が前記所定の条件を満たすと判定し、かつ、前記受付部の判定結果が1倍圧を示す場合に、前記リレーをオフ状態に制御し、前記判定部が前記所定の条件を満たすと判定し、かつ、前記受付部の判定結果が2倍圧を示す場合に、前記リレーをオン状態に制御する制御部と、
を備える制御装置。 - 前記判定部は、
前記コンバータ回路の出力電圧が過去の所定期間における平均値とピーク値との間の所定の範囲に入ったと判定した場合に前記所定の条件を満たすと判定する、
請求項1に記載の制御装置。 - 前記判定部は、
前記コンバータ回路の出力電圧が過去の所定期間における平均値とピーク値との間の範囲の上位30パーセントに入ったと判定した場合に前記所定の条件を満たすと判定する、
請求項2に記載の制御装置。 - 前記判定部は、
前記コンバータ回路の出力電圧が所定のしきい値を超えると判定した場合に前記所定の条件を満たすと判定する、
請求項1に記載の制御装置。 - 請求項1から請求項4の何れか一項に記載の制御装置と、
前記制御装置による制御の下、前記1倍圧回路または前記2倍圧回路として動作するコンバータ回路と、
を備えるモータ駆動システム。 - リレーがオフ状態の場合に1倍圧回路として動作し、前記リレーがオン状態の場合に2倍圧回路として動作するコンバータ回路における前記リレーを前記オフ状態または前記オン状態に制御する制御装置による制御方法であって、
1倍圧か2倍圧かを示す指令を受け、受けた指令が1倍圧を示すか2倍圧を示すかを判定することと、
指令を受けた場合、前記コンバータ回路の出力電圧が所定の条件を満たすか否かを判定することであって、前記コンバータ回路の出力電圧が高いと判定した場合に前記所定の条件を満たすと判定することと、
前記所定の条件を満たすと判定し、かつ、前記受けた指令が1倍圧を示す場合に、前記リレーをオフ状態に制御し、前記所定の条件を満たすと判定し、かつ、前記受けた指令が2倍圧を示す場合に、前記リレーをオン状態に制御することと、
を含む制御装置による制御方法。 - リレーがオフ状態の場合に1倍圧回路として動作し、前記リレーがオン状態の場合に2倍圧回路として動作するコンバータ回路における前記リレーを前記オフ状態または前記オン状態に制御する制御装置のコンピュータに、
1倍圧か2倍圧かを示す指令を受け、受けた指令が1倍圧を示すか2倍圧を示すかを判定することと、
指令を受けた場合、前記コンバータ回路の出力電圧が所定の条件を満たすか否かを判定することであって、前記コンバータ回路の出力電圧が高いと判定した場合に前記所定の条件を満たすと判定することと、
前記所定の条件を満たすと判定し、かつ、前記受けた指令が1倍圧を示す場合に、前記リレーをオフ状態に制御し、前記所定の条件を満たすと判定し、かつ、前記受けた指令が2倍圧を示す場合に、前記リレーをオン状態に制御することと、
を実行させるプログラム。
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