JPWO2016051456A1 - Winding switching motor driving apparatus, winding switching motor driving control method, and refrigeration air conditioning equipment using them - Google Patents

Winding switching motor driving apparatus, winding switching motor driving control method, and refrigeration air conditioning equipment using them Download PDF

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Abstract

永久磁石同期モータ3を駆動するモータ駆動回路1と、前記永久磁石同期モータ3の巻線の結線を切替える巻線切替回路2と、前記モータ駆動回路1と前記巻線切替回路2を制御する制御回路4と、を備え、前記制御回路4の制御によって前記モータ駆動回路1が前記永久磁石同期モータ3を停止させ、前記制御回路4の制御によって前記巻線切替回路2が前記永久磁石同期モータ3の巻線の結線を切替え、前記制御回路4の制御によって前記モータ駆動回路1が前記永久磁石同期モータ3の再起動を行う際に、前記制御回路4が前記永久磁石同期モータ3のモータ電流初期値を、停止前のモータ電流値と前記巻線の結線状態とから算出したモータ電流値以上に設定する。A motor drive circuit 1 for driving the permanent magnet synchronous motor 3, a winding switching circuit 2 for switching the connection of the windings of the permanent magnet synchronous motor 3, and a control for controlling the motor drive circuit 1 and the winding switching circuit 2 Circuit 4, the motor drive circuit 1 stops the permanent magnet synchronous motor 3 under the control of the control circuit 4, and the winding switching circuit 2 is controlled with the permanent magnet synchronous motor 3 under the control of the control circuit 4. When the motor drive circuit 1 restarts the permanent magnet synchronous motor 3 under the control of the control circuit 4, the control circuit 4 starts the motor current initial of the permanent magnet synchronous motor 3. The value is set to be equal to or greater than the motor current value calculated from the motor current value before stopping and the wiring connection state.

Description

本発明は、永久磁石同期モータを可変速駆動する巻線切替モータ駆動装置と、巻線切替モータ(永久磁石同期モータ)の駆動制御方法、及びそれらを用いた冷凍空調機器に関する。   The present invention relates to a winding switching motor driving device that drives a permanent magnet synchronous motor at a variable speed, a drive control method for the winding switching motor (permanent magnet synchronous motor), and a refrigeration and air conditioning apparatus using them.

永久磁石同期モータ(適宜、単に「モータ」とも表記する)は、誘導モータに比べて高効率な特性を有するため、家電製品から産業機器あるいは電動車両分野へと適用範囲が広がっている。
また、前記モータを搭載した機器は、地球温暖化防止や省エネルギー化の動向に伴い、低中速域(軽負荷)の高効率化が求められている。それとともに、機器の使用感(快適性)を向上させるために高速領域(高負荷)における駆動範囲の拡大も求められている。
例えば,家電製品のルームエアコンの場合,省エネルギーの指標である通年エネルギー消費効率(Annual Performance Factor、以下「APF」と適宜、表記する)の向上及び,高出力化の指標である外気温2℃での暖房能力(以下「低温暖房能力」と表記する)の向上の両立が求められている。
また、電気自動車等の主機では、低速大トルク、高速小トルクの運転状態となり、この運転条件においての高効率化が要求される。
Permanent magnet synchronous motors (as appropriate, also simply referred to as “motors”) have higher efficiency than induction motors, and thus have a wide range of applications from home appliances to industrial equipment or electric vehicle fields.
In addition, devices equipped with the motor are required to have high efficiency in a low and medium speed range (light load) in accordance with the trend of global warming prevention and energy saving. At the same time, in order to improve the usability (comfort) of the device, it is also required to expand the drive range in a high speed region (high load).
For example, in the case of a room air conditioner for home appliances, an improvement in annual energy consumption efficiency (annual performance factor, hereinafter referred to as “APF” where appropriate), which is an energy saving index, and an outside temperature of 2 ° C., which is an index for higher output. There is a need to improve both the heating capacity (hereinafter referred to as “low temperature heating capacity”).
In addition, a main machine such as an electric vehicle is in an operation state of low speed and large torque and high speed and small torque, and high efficiency is required under these operation conditions.

これらの要望、要求に対して以下の技術がある。
モータ駆動装置による(特に低中速域における)高効率化の手段としては、磁石量及び巻線量を増加させることによるモータの低速設計化がある。

また、低速設計されたモータの高速駆動領域を拡大する手段として、モータ駆動装置における直流電圧を昇圧する方式がある。
また、特許文献1には、エアコンの負荷、つまり室温が設定温度に近く安定している状態でモータを停止させて機械式スイッチでモータの巻線を切替える技術が記載されている。
The following technologies are available for these requests and requests.
As a means for improving the efficiency (especially in the low and medium speed range) by the motor drive device, there is a low speed design of the motor by increasing the magnet amount and the winding amount.

Further, as a means for expanding the high-speed driving area of a motor designed at a low speed, there is a method of boosting a DC voltage in the motor driving device.
Patent Document 1 describes a technique in which a motor is stopped and a motor switch is switched by a mechanical switch while a load of an air conditioner, that is, a room temperature is stable near a set temperature.

また、特許文献1に関連して、モータを停止した際の差圧を持った圧縮機の再起動手段の関連技術として、特許文献2、3、4がある。
特許文献2には、スクロール圧縮機において、停止時に圧縮機を逆転させて差圧を低減する技術が記載されている。
また、特許文献3には、レシプロ圧縮機において、同期運転中(オープンループ制御時)のモータ電流値から圧縮機の負荷を推定してセンサレス運転時の電流指令値として使用する技術が記載されている。
また、特許文献4には、パルスを印加したときの端子電圧を検出することで、モータが停止中でもロータの位置を検出することができることを応用して、同期運転を用いない方式の技術が記載されている。
Further, in relation to Patent Document 1, there are Patent Documents 2, 3, and 4 as related techniques of the restarting means of the compressor having a differential pressure when the motor is stopped.
Patent Document 2 describes a technique for reducing a differential pressure by reversing the compressor when stopped in a scroll compressor.
Patent Document 3 describes a technique in a reciprocating compressor in which a compressor load is estimated from a motor current value during synchronous operation (during open loop control) and used as a current command value during sensorless operation. Yes.
Patent Document 4 describes a technique that does not use synchronous operation by applying the fact that the position of the rotor can be detected even when the motor is stopped by detecting the terminal voltage when a pulse is applied. Has been.

また、特許文献5には、コイルを直列と並列とに可変な永久磁石同期モータを備え、室内機の設定温度と室内温度との偏差によって前記モータのコイルの接続を選択する空気調和機の技術が記載されている。   Patent Document 5 discloses a technology of an air conditioner that includes a permanent magnet synchronous motor in which coils are variable in series and in parallel, and selects connection of the motor coil according to a deviation between a set temperature of the indoor unit and a room temperature. Is described.

特開2008-178207号公報JP 2008-178207 A 特開2004-011473号公報JP 2004-011473 A 特開2012-249355号公報JP 2012-249355 A 特開2013-055744号公報JP 2013-0555744 A 特許第5501132号明細書Japanese Patent No. 5501132

しかしながら、前記した永久磁石同期モータの磁石量及び巻線量を増加させるモータの低速設計化方法は、高速域で発生する誘起電圧が増大するため、駆動可能領域が狭くなり、高速域での効率が大幅に低下するという問題がある。
また、前記した単にモータ駆動装置の直流電圧を昇圧する方式は、直流電圧を昇圧するための回路が追加となり、回路規模の増加や昇圧回路等の損失の増加が問題となる。
However, the low-speed design method of the motor that increases the magnet amount and winding amount of the permanent magnet synchronous motor described above increases the induced voltage generated in the high-speed region, so that the drivable region becomes narrow and the efficiency in the high-speed region is reduced. There is a problem of a significant drop.
In addition, the above-described method of simply boosting the DC voltage of the motor drive device requires an additional circuit for boosting the DC voltage, which causes problems such as an increase in circuit scale and an increase in loss of the booster circuit.

また、特許文献1に開示されたモータの巻線を直列接続と並列接続を切替える技術は、モータの巻線を切替えるタイミング(切替条件)が限定されるという問題がある。また、再起動時に圧縮機の差圧(吐出圧力と吸込圧力の差)が大きいとモータにかかる負荷トルクが大きくなり、モータを起動できなくなる可能性があるため、圧縮機の差圧が低くなるまで圧縮機を停止させる必要があり、巻線切替時の停止時間も長くなるという問題がある。また、環境条件によっては、停止時間に室温が大きく変化して使用者を不快にするという問題がある。
また、特許文献2に開示された圧縮機の差圧を無くすことで再起動を確実にする技術は、圧縮機の差圧を無くすことは、エアコンシステムとして考えると、エネルギーの無駄となるという問題がある。すなわち、停止前のエアコンの能力を確保するためには、再度、停止前の差圧まで上げる必要があり、その分エネルギーを無駄に使うことになる。さらに、差圧が停止前の値に戻るまではエアコンの出力も低下しているので室温の安定した制御ができなくなり、不快感を与えるという問題がある。
In addition, the technique for switching the motor windings disclosed in Patent Document 1 between series connection and parallel connection has a problem that the timing (switching conditions) for switching the motor windings is limited. In addition, if the differential pressure of the compressor (the difference between the discharge pressure and the suction pressure) is large at the time of restart, the load torque applied to the motor will increase, and the motor may not be able to start, so the differential pressure of the compressor will be low There is a problem that the compressor needs to be stopped up to a long time, and the stop time at the time of winding switching becomes long. Also, depending on the environmental conditions, there is a problem that the room temperature changes greatly during the stop time, which makes the user uncomfortable.
In addition, the technology for ensuring restart by eliminating the differential pressure of the compressor disclosed in Patent Document 2 is a waste of energy when considered as an air conditioner system to eliminate the differential pressure of the compressor. There is. That is, in order to ensure the capacity of the air conditioner before stopping, it is necessary to increase the pressure difference before stopping again, and energy is wasted correspondingly. Furthermore, since the output of the air conditioner also decreases until the differential pressure returns to the value before stopping, there is a problem that the room temperature cannot be stably controlled and uncomfortable.

また、特許文献3に開示された技術は、起動時の同期運転中に負荷を推定しているので、同期運転が安定してないと適用できないという問題がある。換言すれば、確実に起動するために同期運転中は駆動回路の最大電流で起動するため、差圧の状態(差圧が小さい場合)によっては過トルクとなることがあり、起動安定性に関しては問題がある。
また、特許文献4に開示された技術は、起動時の初期電流値の設定によっては急加速したり加速が遅くなったりする可能性がある。すなわち所望の加速レートで制御ができないという問題がある。
Moreover, since the technique disclosed in Patent Document 3 estimates the load during the synchronous operation at the time of startup, there is a problem that it cannot be applied unless the synchronous operation is stable. In other words, in order to start reliably, since it starts at the maximum current of the drive circuit during synchronous operation, it may become overtorque depending on the state of the differential pressure (when the differential pressure is small). There's a problem.
In addition, the technique disclosed in Patent Document 4 may accelerate rapidly or accelerate slowly depending on the setting of the initial current value at startup. That is, there is a problem that control cannot be performed at a desired acceleration rate.

また、特許文献5に開示された技術は、モータを直列(並列)から並列(直列)に切り替える際の停止時間が比較的長く、その停止期間における空気調和機の過渡的な特性変化が問題となる可能性がある。   Moreover, the technique disclosed in Patent Document 5 has a problem that the stop time when the motor is switched from series (parallel) to parallel (series) is relatively long, and the transient characteristic change of the air conditioner during the stop period is a problem. There is a possibility.

そこで、本発明の課題は、低中速域の高効率化と高速域の駆動範囲の拡大の両立を達成するとともに、圧縮機の差圧を維持したまま短時間で安定的に再起動するモータ駆動装置、その駆動制御方法、並びにそれらを用いた冷凍空調機器を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to achieve both high efficiency in the low and medium speed range and expansion of the drive range in the high speed range, and a motor that can be stably restarted in a short time while maintaining the differential pressure of the compressor. A drive device, a drive control method thereof, and a refrigerating and air-conditioning apparatus using them.

前記の課題を解決するために、本発明を以下のように構成した。
すなわち、本発明の巻線切替モータ駆動装置は、永久磁石同期モータを駆動するモータ駆動回路と、前記永久磁石同期モータの巻線の結線を切替える巻線切替回路と、前記モータ駆動回路と前記巻線切替回路を制御する制御回路と、を備え、前記制御回路の制御によって前記モータ駆動回路が前記永久磁石同期モータを停止させ、前記制御回路の制御によって前記巻線切替回路が前記永久磁石同期モータの巻線の結線を切替え、前記制御回路の制御によって前記モータ駆動回路が前記永久磁石同期モータの再起動を行う際に、前記制御回路が前記永久磁石同期モータのモータ電流初期値を、停止前のモータ電流値と前記巻線の結線状態とから算出したモータ電流値以上に設定する。
In order to solve the above problems, the present invention is configured as follows.
That is, the winding switching motor driving device of the present invention includes a motor driving circuit that drives a permanent magnet synchronous motor, a winding switching circuit that switches connection of windings of the permanent magnet synchronous motor, the motor driving circuit, and the winding. A control circuit for controlling a line switching circuit, wherein the motor driving circuit stops the permanent magnet synchronous motor by the control of the control circuit, and the winding switching circuit is controlled by the control circuit When the motor driving circuit restarts the permanent magnet synchronous motor by the control of the control circuit, the control circuit sets the initial value of the motor current of the permanent magnet synchronous motor before the stop. And the motor current value calculated from the connection state of the windings.

また、その他の手段は、発明を実施するための形態のなかで説明する。   Other means will be described in the embodiment for carrying out the invention.

本発明によれば、低中速域の高効率化と高速域の駆動範囲の拡大の両立を達成するとともに、圧縮機の差圧を維持したまま短時間で安定的に再起動するモータ駆動装置、その駆動制御方法、並びにそれらを用いた冷凍空調機器を提供できる。   According to the present invention, a motor drive device that achieves both high efficiency in the low and medium speed range and expansion of the drive range in the high speed range and stably restarts in a short time while maintaining the differential pressure of the compressor. , Its drive control method, and refrigerating and air-conditioning equipment using them.

本発明の第1実施形態に係る巻線切替モータ駆動装置の構成例と、巻線切替モータ駆動装置が駆動制御するモータと、モータが駆動する圧縮機の全体の構成、関連を示す図である。It is a figure which shows the example of a structure of the coil | winding switching motor drive device which concerns on 1st Embodiment of this invention, the motor which a coil switching motor drive device drive-controls, and the whole structure of the compressor which a motor drives, and a relationship. . 本発明の第1実施形態に係る巻線切替モータ駆動装置のモータ駆動回路の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the motor drive circuit of the coil | winding switching motor drive device which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る巻線切替モータ駆動装置の巻線切替回路の内部の構成例と、モータの各巻線との接続関係、およびモータ駆動回路の接続端子との接続関係を示す図である。The figure which shows the internal structural example of the coil | winding switching circuit of the coil | winding switching motor drive device which concerns on 1st Embodiment of this invention, the connection relationship with each winding of a motor, and the connection relationship with the connection terminal of a motor drive circuit. It is. 本発明の第1実施形態に係る巻線切替モータ駆動装置の巻線切替回路によって、モータの巻き線が切り替わった状態を示す図であり、(a)は各相の巻線が直列接続の状態を示し、(b)は各相のそれぞれの巻線が並列になった状態を示す図である。It is a figure which shows the state by which the winding of the motor switched by the coil | winding switching circuit of the coil | winding switching motor drive device which concerns on 1st Embodiment of this invention, (a) is the state in which the winding of each phase was connected in series (B) is a figure which shows the state which each coil | winding of each phase became parallel. 本発明の第1実施形態に係る巻線切替モータ駆動装置の制御回路の処理の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the process of the control circuit of the coil | winding switching motor drive device which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る巻線切替モータ駆動装置の制御回路のIq設定処理の内部における処理の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the process inside the Iq * setting process of the control circuit of the coil | winding switching motor drive device which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る巻線切替モータ駆動装置の制御回路のIq設定処理の動作例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation example of the Iq * setting process of the control circuit of the coil | winding switching motor drive device which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る巻線切替モータ駆動装置の制御回路のId設定処理の動作例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation example of the Id * setting process of the control circuit of the coil | winding switching motor drive device which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る巻線切替モータ駆動装置の制御回路の通電方式切替判定処理の動作例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation example of the electricity supply system switch determination process of the control circuit of the coil | winding switching motor drive device which concerns on 1st Embodiment of this invention. モータの誘起電圧と120度通電時の位相モードとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the induced voltage of a motor, and the phase mode at the time of 120 degree | times energization. 本発明の第1実施形態に係る巻線切替モータ駆動装置の起動方法である巻線切替モータの駆動制御方法の例と各波形例について説明する図である。It is a figure explaining the example of a drive control method of a coil switching motor which is a starting method of the coil switching motor drive device concerning a 1st embodiment of the present invention, and each waveform example. 図11で説明した再起動の方法を適用した場合の実際のモータ電流波形例を示した図である。It is the figure which showed the example of an actual motor current waveform at the time of applying the restarting method demonstrated in FIG. 本発明の第1実施形態に係る巻線切替モータ駆動装置を空調機の圧縮機駆動装置として適用したときの空調機と圧縮機の特性例を示す図である。It is a figure which shows the example of a characteristic of an air conditioner and a compressor when the coil | winding switching motor drive device which concerns on 1st Embodiment of this invention is applied as a compressor drive device of an air conditioner. エアコンの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of an air conditioner. 本発明の第1実施形態に係る巻線切替モータ駆動装置を空調機の圧縮機駆動装置として適用したときの回転速度に対するモータとインバータの総合効率の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the total efficiency of a motor and an inverter with respect to rotational speed when the coil | winding switching motor drive device which concerns on 1st Embodiment of this invention is applied as a compressor drive device of an air conditioner. 本発明の第1実施形態に係る巻線切替モータ駆動装置を空調機の圧縮機駆動装置として適用したときのモータの回転速度−トルク特性の概要を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the outline | summary of the rotational speed-torque characteristic of a motor when the coil | winding switching motor drive device which concerns on 1st Embodiment of this invention is applied as a compressor drive device of an air conditioner. 本発明の第2実施形態に係る巻線切替モータ駆動装置のモータ駆動回路の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the motor drive circuit of the coil | winding switching motor drive device which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係るモータの巻線が切り替わる構造・状態を示す図であり、(a)は各相がそれぞれ3つの巻線を直列に接続してY結線としたものであり、(b)は各相のひとつずつの巻線でY結線とし、3つのY結線を並列に接続したものである。It is a figure which shows the structure and state which the coil | winding of the motor which concerns on 2nd Embodiment of this invention switches, (a) is each phase connecting each 3 coil | windings in series, and making it Y connection, (B) is a Y connection with one winding for each phase, and three Y connections are connected in parallel. 本発明の第2実施形態における起動時の起動方法の例と波形例を示す図である。It is a figure which shows the example of the starting method at the time of starting in 2nd Embodiment of this invention, and a waveform example. 本発明の第2実施形態における回転速度に対するモータとインバータの総合効率の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the total efficiency of a motor and an inverter with respect to the rotational speed in 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態におけるモータの回転速度−トルク特性の概要を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the outline | summary of the rotational speed-torque characteristic of the motor in 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係る巻線切替モータ駆動装置の構成例と、モータと、圧縮機との全体の構成、関連を示す図である。It is a figure which shows the example of a structure of the coil | winding switching motor drive device which concerns on 3rd Embodiment of this invention, the whole structure of a motor, and a compressor, and a relationship. 120度通電方式のモータの駆動方法、モータ誘起電圧、モータ電流の関係を示す図である。It is a figure which shows the drive method of the motor of a 120 degree | times electricity supply system, a motor induced voltage, and the relationship of a motor current. 180度通電方式のモータの駆動方法、モータ誘起電圧、モータ電流の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of the drive method of a 180 degree energization system motor, a motor induced voltage, and a motor current. 本発明の第1実施形態に係る巻線切替モータ駆動装置における通電方式と巻線状態に対応した演算式を示す図である。It is a figure which shows the computing equation corresponding to the electricity supply system and winding state in the coil | winding switching motor drive device which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明のその他の実施形態として、U相における3段階の直並列巻線切替方法を説明する図であり、(a)はU1〜U4の巻線が直列に接続され、(b)はU1、U2およびU3、U4がそれぞれ並列に接続され、(c)はU1〜U4の巻線がすべて並列に接続されていることを示している。It is a figure explaining the three-step series-parallel winding switching method in U phase as other embodiment of this invention, (a) is U1-U4 winding connected in series, (b) is U1, U2 and U3, U4 are respectively connected in parallel, and (c) shows that all the windings of U1 to U4 are connected in parallel. 比較例の起動法を説明する図である。It is a figure explaining the starting method of a comparative example. 比較例を用いた場合の空調機の能力と圧縮機の吐出圧力、吸込圧力の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the capability of an air conditioning machine at the time of using a comparative example, the discharge pressure of a compressor, and suction pressure.

以下に、本願の発明を実施するための形態(以下、「実施形態」と称す)を、図面を参照して説明する。   Hereinafter, modes for carrying out the invention of the present application (hereinafter referred to as “embodiments”) will be described with reference to the drawings.

(第1実施形態:巻線切替モータ駆動装置)
本発明の第1実施形態に係る巻線切替モータ駆動装置(100)を図1〜図13を参照して説明する。また、巻線切替モータの駆動制御方法の説明を兼ねる。
(First embodiment: winding switching motor driving device)
A winding switching motor driving apparatus (100) according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. It also serves as a description of the drive control method for the winding switching motor.

なお、後記するように、巻線切替モータ駆動装置100(図1)の巻線切替回路2(図1)によって、モータ3(図1)の各相の巻線を直列と並列に切り替える。
ちなみに、低速の回転速度(単位時間あたりの回転数)の場合には、モータ3(図1)の各相において、2つの巻線の結線を直列(U相では、U1、U2:図4の(a))にする。
また、高速の回転速度の場合には、モータ3の各相において、2つの巻線の結線を並列(図4の(b))にする。
その理由は、低速の回転速度の場合には、巻線における誘起電圧(逆起電力)が少ないので、巻線の結線を直列接続にした方が高い電圧がかけられ、モータ効率がよい。これに対して、高速の回転速度の場合には、巻線における誘起電圧が大きくなるので、その影響を小さくするため巻線の結線を並列にした方が、モータ効率がよいことによる。
また、巻線の結線を直列接続から並列接続に切り替える時機は、巻線における誘起電圧が巻線の端子電圧を超える飽和状態であることが望ましい。
また、モータ3の巻線を直列から並列に切り替える際には、モータ3を一時、停止する。
As will be described later, the windings of each phase of the motor 3 (FIG. 1) are switched in series and in parallel by the winding switching circuit 2 (FIG. 1) of the winding switching motor driving device 100 (FIG. 1).
Incidentally, in the case of a low rotational speed (number of revolutions per unit time), in each phase of the motor 3 (FIG. 1), the connection of two windings is connected in series (U1, U2 in the U phase: FIG. 4). (A)).
Further, in the case of a high rotational speed, the connections of the two windings are arranged in parallel in each phase of the motor 3 ((b) in FIG. 4).
The reason for this is that when the rotational speed is low, the induced voltage (counterelectromotive force) in the winding is small, so that a higher voltage is applied and the motor efficiency is better when the windings are connected in series. On the other hand, in the case of a high rotational speed, the induced voltage in the winding increases, so that the motor efficiency is better when the windings are connected in parallel in order to reduce the influence.
In addition, when switching the connection of the winding from the series connection to the parallel connection, it is desirable that the induced voltage in the winding is in a saturated state exceeding the terminal voltage of the winding.
Further, when switching the winding of the motor 3 from serial to parallel, the motor 3 is temporarily stopped.

≪巻線切替モータ駆動装置の構成≫
以下、具体的な巻線切替モータ駆動装置の構成、及び動作、処理について説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る巻線切替モータ駆動装置100の構成例と、この巻線切替モータ駆動装置100が駆動制御するモータ(永久磁石同期モータ)3と、このモータ3が駆動する圧縮機5の全体の構成、関連を示す図である。
また、図1において、巻線切替モータ駆動装置100は、モータ駆動回路1と前記モータ3の巻線を直列接続と並列接続を切替える巻線切替回路2と全体を制御する制御回路4とを備えて構成されている。
まず、巻線切替モータ駆動装置100の構成の詳細について説明する。
≪Configuration of winding switching motor drive system≫
Hereinafter, a specific configuration, operation, and processing of the winding switching motor driving device will be described.
FIG. 1 shows a configuration example of a winding switching motor driving apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention, a motor (permanent magnet synchronous motor) 3 that is controlled by the winding switching motor driving apparatus 100, and the motor 3. It is a figure which shows the whole structure and relationship of the compressor 5 which drive.
In FIG. 1, a winding switching motor driving apparatus 100 includes a motor driving circuit 1, a winding switching circuit 2 for switching the windings of the motor 3 in series connection and parallel connection, and a control circuit 4 for controlling the whole. Configured.
First, the details of the configuration of the winding switching motor driving apparatus 100 will be described.

<モータ駆動回路1>
図2は、モータ駆動回路1の構成例を示す図である。
図2に示すように、モータ駆動回路1は、交流電源(図示せず)を直流に変換する整流回路10と、コンデンサからなる平滑回路11と、前記モータ3(図1)を駆動するインバータ回路12とを備えて構成されている。
すなわち、交流電源の交流電力(電圧)を整流回路10によって、直流電力(電圧)に変換し、平滑回路11によって前記直流電圧(電力)の平滑化と安定化を行い、この直流電力(電圧)をインバータ回路12によって可変周波数の3相(U相、V相、W相)の交流電力(電圧)に変換する。
なお、インバータ回路12は、制御回路4(図1)により、インバータの各素子を駆動するドライブ信号4Cを入力し、この信号に制御されて動作する。
<Motor drive circuit 1>
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the motor drive circuit 1.
As shown in FIG. 2, the motor drive circuit 1 includes a rectifier circuit 10 that converts an alternating current power source (not shown) into direct current, a smoothing circuit 11 that includes a capacitor, and an inverter circuit that drives the motor 3 (FIG. 1). 12.
That is, the AC power (voltage) of the AC power supply is converted into DC power (voltage) by the rectifier circuit 10, and the DC voltage (power) is smoothed and stabilized by the smoothing circuit 11. Is converted into three-phase (U-phase, V-phase, W-phase) AC power (voltage) of variable frequency by the inverter circuit 12.
The inverter circuit 12 receives a drive signal 4C for driving each element of the inverter by the control circuit 4 (FIG. 1), and operates under the control of this signal.

また、モータ駆動回路1は、さらに、モータ3の各相の端子電圧を検出する端子電圧検出回路14と、前記インバータ回路12に流入する直流電流を検出する電流検出回路13と、平滑回路11の両端の直流電圧を検出する直流電圧検出回路15とを備えて構成されている。
ここで、端子電圧検出回路14は、複数の抵抗14Rによる分圧抵抗によって構成され、インバータ回路12の3相出力であるU相、V相、W相の各相の端子電圧を検出して、端子電圧検出値4Dを制御回路4に出力する。
直流電圧検出回路15は、詳細を図示してないが、前記した端子電圧検出回路14と同様に、分圧抵抗で構成され、平滑回路11の両端の直流電圧である直流電圧検出値4Aを制御回路4に出力している。
電流検出回路13は、インバータ回路12に流入する直流電流を検出して直流電流検出値4Bを制御回路4に出力している。
The motor drive circuit 1 further includes a terminal voltage detection circuit 14 that detects a terminal voltage of each phase of the motor 3, a current detection circuit 13 that detects a direct current flowing into the inverter circuit 12, and a smoothing circuit 11. And a DC voltage detection circuit 15 for detecting a DC voltage at both ends.
Here, the terminal voltage detection circuit 14 is configured by a voltage dividing resistor by a plurality of resistors 14R, and detects the terminal voltage of each phase of the U phase, V phase, and W phase, which is the three-phase output of the inverter circuit 12, The terminal voltage detection value 4D is output to the control circuit 4.
Although not shown in detail, the DC voltage detection circuit 15 is composed of a voltage dividing resistor as in the case of the terminal voltage detection circuit 14 described above, and controls a DC voltage detection value 4A that is a DC voltage across the smoothing circuit 11. It is output to the circuit 4.
The current detection circuit 13 detects a direct current flowing into the inverter circuit 12 and outputs a direct current detection value 4 </ b> B to the control circuit 4.

<巻線切替回路2>
次に、巻線切替回路2を、図3と図4を参照して説明する。
図3は、巻線切替回路2の内部の構成例と、モータ3(図1)のU相、V相、W相の各巻線との接続関係、およびモータ駆動回路1(図1)の接続端子U、V、Wとの接続関係を示す図である。
また、図4は、巻線切替回路2によって、モータの巻線が切り替わった状態を示す図であり、(a)は各相の巻線が直列接続の状態を示し、(b)は各相のそれぞれの巻線が並列になった状態を示す図である。
<Winding switching circuit 2>
Next, the winding switching circuit 2 will be described with reference to FIGS.
FIG. 3 shows an example of the internal configuration of the winding switching circuit 2, the connection relationship between the U-phase, V-phase, and W-phase windings of the motor 3 (FIG. 1), and the connection of the motor drive circuit 1 (FIG. 1). It is a figure which shows the connection relationship with the terminals U, V, and W.
FIG. 4 is a diagram showing a state in which the motor windings are switched by the winding switching circuit 2. FIG. 4A shows a state in which the windings of each phase are connected in series, and FIG. It is a figure which shows the state which each coil | winding of became parallel.

図3において、スイッチ21、22、23、24は、前記制御回路4からの巻線切替信号4Eに従って動作する。
スイッチ21、22、23は、巻線切替信号4Eが並列を指示する信号のときは、図3におけるスイッチ21、22、23の「並列」側に接続される。また、直列を指示する信号のときは、スイッチ21、22、23の「直列」側に接続される。
また、スイッチ24は、巻線切替信号4Eが並列を指示する信号のときは、2つのスイッチが共に接続され、直列を指示する信号のときは、2つのスイッチが共に未接続とされる。
In FIG. 3, the switches 21, 22, 23, and 24 operate according to the winding switching signal 4 </ b> E from the control circuit 4.
The switches 21, 22, 23 are connected to the “parallel” side of the switches 21, 22, 23 in FIG. When the signal indicates series, it is connected to the “series” side of the switches 21, 22, and 23.
The switch 24 is connected together when the winding switching signal 4E is a signal for instructing parallelism, and is not connected when the signal for instructing series is used.

スイッチ21の1接点の固定側の端子(紙面視左側の端子、以下「固定側端子」端子と称す)は、巻線U2の第1端子(1番端子)に接続されている。
また、スイッチ21の2接点の可動側の並列側の端子(紙面視右側の「並列」と表記された端子、以下「可動並列側端子」と称す)は、巻線U1の第1端子(2番端子)に接続され、2接点の可動側の直列側の端子(紙面視右側の「直列」と表記された端子、以下「可動直列側端子」と称す)は、巻線U1の第2端子(3番端子)に接続されている。
A terminal on the fixed side of the contact of the switch 21 (terminal on the left side in the drawing, hereinafter referred to as “fixed side terminal” terminal) is connected to the first terminal (first terminal) of the winding U2.
In addition, the movable side parallel side terminal of the two contacts of the switch 21 (the terminal indicated as “parallel” on the right side in the drawing, hereinafter referred to as “movable parallel side terminal”) is the first terminal (2 of the winding U1). The terminal on the movable side in series with the two contacts (terminal indicated as “series” on the right side in the drawing, hereinafter referred to as “movable series terminal”) is the second terminal of the winding U1. (No. 3 terminal) is connected.

スイッチ22の固定側端子は、巻線V2の第1端子(4番端子)に接続されている。
また、スイッチ22の可動並列側端子は、巻線V1の第1端子(5番端子)に接続され、可動直列側端子は、巻線V1の第2端子(6番端子)に接続されている。
The fixed terminal of the switch 22 is connected to the first terminal (fourth terminal) of the winding V2.
Further, the movable parallel side terminal of the switch 22 is connected to the first terminal (No. 5 terminal) of the winding V1, and the movable series side terminal is connected to the second terminal (No. 6 terminal) of the winding V1. .

スイッチ23の固定側端子は、巻線W2の第1端子(7番端子)に接続されている。
また、スイッチ23の可動並列側端子は、巻線W1の第1端子(8番端子)に接続され、可動直列側端子は、巻線W1の第2端子(9番端子)に接続されている。
The fixed terminal of the switch 23 is connected to the first terminal (7th terminal) of the winding W2.
The movable parallel terminal of the switch 23 is connected to the first terminal (8th terminal) of the winding W1, and the movable series terminal is connected to the second terminal (9th terminal) of the winding W1. .

スイッチ24の2接点の固定側端子は、巻線W1の第2端子(9番端子)と、スイッチ23の可動直列側端子に接続されている。
また、スイッチ24の2接点の可動並列側端子は、巻線W1の第2端子(6番端子)と、スイッチ22の可動直列側端子に接続されている。
また、スイッチ24の2接点の可動直列側端子は、巻線U1の第2端子(3番端子)と、スイッチ21の可動直列側端子に接続されている。
The two contact fixed side terminals of the switch 24 are connected to the second terminal (No. 9 terminal) of the winding W <b> 1 and the movable series side terminal of the switch 23.
Further, the two contact movable parallel terminals of the switch 24 are connected to the second terminal (No. 6 terminal) of the winding W <b> 1 and the movable series terminal of the switch 22.
Further, the two contact movable series side terminals of the switch 24 are connected to the second terminal (third terminal) of the winding U1 and the movable series side terminal of the switch 21.

モータ駆動回路1(図1)の接続端子Uは、巻線U1の第1端子(2番端子)と、スイッチ21の可動並列側端子に接続されている。
モータ駆動回路1の接続端子Vは、巻線V1の第1端子(5番端子)と、スイッチ22の可動並列側端子に接続されている。
モータ駆動回路1の接続端子Wは、巻線W1の第1端子(8番端子)と、スイッチ23の可動並列側端子に接続されている。
The connection terminal U of the motor drive circuit 1 (FIG. 1) is connected to the first terminal (second terminal) of the winding U1 and the movable parallel terminal of the switch 21.
The connection terminal V of the motor drive circuit 1 is connected to the first terminal (No. 5 terminal) of the winding V <b> 1 and the movable parallel terminal of the switch 22.
The connection terminal W of the motor drive circuit 1 is connected to the first terminal (8th terminal) of the winding W1 and the movable parallel terminal of the switch 23.

また、モータ3の巻線U2、巻線V2、巻線W2のそれぞれの第2端子は、互いに接続されている。   The second terminals of the winding U2, winding V2, and winding W2 of the motor 3 are connected to each other.

以上の構成によって、前記制御回路4からの巻線切替信号4Eが「直列」の指令をだすと、巻線切替回路2のスイッチ21、22、23とスイッチ24が直列側に位置する。
このとき、図4(a)に示すように、モータ3の巻線U1、U2、巻線V1、V2、巻線W1、W2は、それぞれ直列に接続され、モータ駆動回路1の接続端子U、V、Wとの間にY結線が構成される(直列接続「1Y」)。
With the above configuration, when the winding switching signal 4E from the control circuit 4 issues a “series” command, the switches 21, 22, 23 and the switch 24 of the winding switching circuit 2 are positioned on the series side.
At this time, as shown in FIG. 4A, the windings U1 and U2, the windings V1 and V2, and the windings W1 and W2 of the motor 3 are connected in series, and the connection terminals U and A Y connection is formed between V and W (series connection “1Y”).

また、前記制御回路4からの巻線切替信号4Eが「並列」の指令をだすと、巻線切替回路2のスイッチ21、22、23とスイッチ24が並列側に位置する。
このとき、図4(b)に示すように、モータ3の巻線U1、巻線V1、巻線W1は、モータ駆動回路1の接続端子U、V、Wとの間にY結線が構成される。
また、モータ3の巻線U2、巻線V2、巻線W2は、モータ駆動回路1の接続端子U、V、Wとの間にY結線が構成される。
すなわち、巻線U1、V1、W1によるY結線と、巻線U2、V2、W2によるY結線とが、接続端子U、V、Wとの間に2つのY結線が並列に構成される(並列接続「2Y」)。
Further, when the winding switching signal 4E from the control circuit 4 gives a command "parallel", the switches 21, 22, 23 and the switch 24 of the winding switching circuit 2 are positioned on the parallel side.
At this time, as shown in FIG. 4B, the winding U1, the winding V1, and the winding W1 of the motor 3 are Y-connected to the connection terminals U, V, and W of the motor driving circuit 1. The
Further, the winding U2, the winding V2, and the winding W2 of the motor 3 are configured with a Y connection between the connection terminals U, V, and W of the motor driving circuit 1.
That is, the Y connection by the windings U1, V1, and W1 and the Y connection by the windings U2, V2, and W2 are configured in parallel with the two Y connections between the connection terminals U, V, and W (in parallel). Connection “2Y”).

なお、巻線U1、U2、V1、V2、W1、W2を有するモータ3と、巻線切替回路2は、9本の配線で接続され、図1、図3においては、これらの9本の配線を符号2Aで表記している。
また、図3において、スイッチ21〜24は、機械式スイッチ(機械的接点、開閉は電気信号による制御)の表記をしているが、半導体スイッチを用いても良い。
The motor 3 having the windings U1, U2, V1, V2, W1, and W2 and the winding switching circuit 2 are connected by nine wires. In FIGS. 1 and 3, these nine wires are connected. Is denoted by reference numeral 2A.
In FIG. 3, switches 21 to 24 are represented as mechanical switches (mechanical contacts, opening and closing are controlled by electric signals), but semiconductor switches may be used.

<制御回路4の処理:その1>
図5は、第1実施形態の制御回路4の処理の構成例を示すブロック図であるが、何故に、図5に示す処理をするかを理解するために、まず、本発明の第1実施形態の起動方法、および、その関連技術等を先に説明する。
その後、図5の制御回路4の処理ブロック図などの第1実施形態の詳細な方法、技術を説明する。
<Processing of control circuit 4: Part 1>
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of processing of the control circuit 4 of the first embodiment. In order to understand why the processing shown in FIG. 5 is performed, first, the first embodiment of the present invention is used. The form activation method and the related technology will be described first.
Thereafter, a detailed method and technique of the first embodiment such as a processing block diagram of the control circuit 4 of FIG. 5 will be described.

≪本発明の起動法≫
次に、本発明の起動法について図11を参照して説明する。
図11は、本発明の巻線切替モータ駆動装置の起動方法である巻線切替モータの駆動制御方法の例について説明する図である。なお、図6〜図10については、図5と同様に後で説明する。
図11において、横軸は時間の経緯であり、縦軸には、回転速度指令、電流指令(Id)、電流指令(Iq)、モータ電流(Iu)、通電方式切替信号の各項目が記載されている。
なお、電流指令(Id)は、励磁電流指令であり、電流指令(Iq)は、トルク電流指令である。また、同期モータであるので、界磁磁極(永久磁石)の中心軸をd軸、それと電気的に直角方向をq軸としている。
また、通電方式切替信号は、120度通電(120度通電方式)と180度通電(180度通電方式)の2種類の通電方式を選択して切り替える。
なお、120度通電方式と180度通電方式の詳細については、後記する。
≪Starting method of the present invention≫
Next, the starting method of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a drive control method for a winding switching motor, which is a starting method for the winding switching motor driving device according to the present invention. 6 to 10 will be described later as in FIG.
In FIG. 11, the horizontal axis represents the history of time, and the vertical axis represents the items of rotation speed command, current command (Id * ), current command (Iq * ), motor current (Iu), and energization method switching signal. Have been described.
The current command (Id * ) is an excitation current command, and the current command (Iq * ) is a torque current command. Further, since it is a synchronous motor, the central axis of the field magnetic pole (permanent magnet) is d-axis and the direction perpendicular to it is q-axis.
In addition, the energization method switching signal selects and switches between two types of energization methods: 120-degree energization (120-degree energization method) and 180-degree energization (180-degree energization method).
Details of the 120-degree energization method and the 180-degree energization method will be described later.

《時間T1以前》
時間(時刻)T1以前は、モータ3(図1)の回転速度を変更するために、モータを停止している。なお、モータ3を停止する以前は、180度通電(180度通電方式)で動作していたものとする。
<Before time T1>
Prior to time (time) T1, the motor is stopped in order to change the rotational speed of the motor 3 (FIG. 1). In addition, before stopping the motor 3, it shall operate | move by 180 degree | times energization (180 degree energization system).

《時間T1〜T2の区間》
モータ3を適正に再起動するために時間T1〜T2の間(区間)に、モータ(回転子)の位置決めを行う。この位置決めにあたって励磁電流指令である電流指令(Id)をだすことによって行う。
時間T1で起動がかかると、駆動中に算出していた位置決め時の初期設定電流値を励磁電流指令である電流指令(Id)の最終値として設定して徐々に電流値を増加させる(特性線111)。
なお特性線111は、電流指令(Id)が時間T1〜T2において上昇していることを示している。また、電流指令(Id)によって、モータ電流(Iu)も上昇している(特性線112)。
<< Section of time T1-T2 >>
In order to restart the motor 3 properly, the motor (rotor) is positioned during the time T1 to T2 (section). This positioning is performed by issuing a current command (Id * ) which is an excitation current command.
When starting at time T1, the initial setting current value calculated during driving is set as the final value of the current command (Id * ) that is the excitation current command, and the current value is gradually increased (characteristics) Line 111).
Note that the characteristic line 111 indicates that the current command (Id * ) rises at time T1 to T2. Further, the motor current (Iu) is also increased by the current command (Id * ) (characteristic line 112).

《時間T2〜T3の区間》
時間T2で、位置決め処理が終了し、容易に可変速制御が可能な120度通電方式(120度通電)に切替える。
切替え時には、上記同様、駆動中に算出していた120度通電時の初期設定電流値をトルク電流指令(Iq)に設定する。
時間T2からT3の間は加速するため、後記する速度制御処理によってトルク電流指令(Iq)が増加することで120度通電のモータ電流値も増加する(特性線114)。
なお、特性線114は、トルク電流指令(電流指令Iq)が次第に増加する様子を示している。
また、回転速度指令は時間T2−T3の区間でモータの回転速度を上昇させる指令を出す(特性線113)。
<< Interval from time T2 to T3 >>
At time T2, the positioning process is completed, and the mode is switched to the 120-degree energization method (120-degree energization) that allows easy variable speed control.
At the time of switching, similarly to the above, the initial setting current value at the time of 120-degree energization calculated during driving is set in the torque current command (Iq * ).
Since acceleration occurs during the period from time T2 to time T3, the motor current value of 120-degree energization increases as the torque current command (Iq * ) increases by the speed control process described later (characteristic line 114).
The characteristic line 114 shows how the torque current command (current command Iq * ) gradually increases.
Further, the rotational speed command is a command for increasing the rotational speed of the motor in the section of time T2-T3 (characteristic line 113).

また、特性線115は、T2−T3区間におけるモータ電流(Iu)の電流波形を示している。
なお、120度通電方式(120度通電)では、後記するように駆動波形(ドライブ信号)が矩形波状(図23)であるので、図11においても、モータ電流(Iu)は、矩形波に近い波形である(特性線115)。
また、前記したように、回転速度指令(特性線113)が上昇し、電流指令(Iq)も上昇するので、モータ電流(Iu)の電流波形は、振動する周期が速くなりながら電流の波高値も上昇している(特性線115)。
A characteristic line 115 indicates a current waveform of the motor current (Iu) in the T2-T3 section.
In the 120-degree energization method (120-degree energization), the drive waveform (drive signal) has a rectangular wave shape (FIG. 23), as will be described later. Therefore, also in FIG. 11, the motor current (Iu) is close to a rectangular wave. It is a waveform (characteristic line 115).
Further, as described above, since the rotational speed command (characteristic line 113) rises and the current command (Iq * ) also rises, the current waveform of the motor current (Iu) becomes a current wave while the oscillation period becomes faster. The high value is also rising (characteristic line 115).

《時間T3〜T4の区間》
その後、モータ回転速度が、180度通電制御の可能な回転速度になると、時間T3で120度通電から、トルク変動の小さい180度通電に通電方式が切替わる。
このとき、切替わる直前の120度通電時のモータ電流値と巻線仕様から算出した180度通電時の初期設定電流値をトルク電流指令(Iq)に設定する(特性線116のT3における値)。
時間T3〜T4の区間も加速中であるので、速度制御処理によってトルク電流指令(Iq)は増加され、モータ電流(Iu)は、振動する周波数が増加するとともに、電流の波高値も増加する(特性線117)。
<< Interval from time T3 to T4 >>
Thereafter, when the motor rotational speed reaches a rotational speed at which 180-degree energization control is possible, the energization method is switched from 120-degree energization to 180-degree energization with a small torque fluctuation at time T3.
At this time, the motor current value at the time of 120-degree energization immediately before switching and the initial setting current value at the time of 180-degree energization calculated from the winding specifications are set in the torque current command (Iq * ) (value at T3 of the characteristic line 116) ).
Since the section from time T3 to T4 is also accelerating, the torque current command (Iq * ) is increased by the speed control process, and the motor current (Iu) increases the frequency of vibration and the peak value of the current. (Characteristic line 117).

《時間T4以降》
時間T4で加速が終了すると圧縮機の負荷と回転速度の状態に応じた所定の電流値に落ち着く。
すなわち、トルク電流指令(Iq)は特性線118となり、モータ電流(Iu)は特性線119で示した周波数と波高値の電流波形となる。
<After time T4>
When the acceleration is completed at time T4, a predetermined current value corresponding to the state of the compressor load and the rotational speed is settled.
That is, the torque current command (Iq * ) is a characteristic line 118, and the motor current (Iu) is a current waveform having a frequency and a peak value indicated by the characteristic line 119.

以上の処理を行うことで、巻線切替後の差圧が維持されている状態でも安定的かつ短時間で圧縮機の再起動が可能となる。   By performing the above processing, the compressor can be restarted stably and in a short time even when the differential pressure after switching the windings is maintained.

前記のように本起動法は、位置決め処理の後に従来(後記する比較例、図27参照)の同期運転処理は行わず、120度通電方式を採用する。
そして、所定の回転速度以上では、120度通電方式から180度通電(ベクトル制御)に切替える。
ここで、180度通電方式を使用するのは、120度通電方式に対して、モータのトルク変動が小さくできること、そして、高速領域での弱め界磁制御(電圧飽和時に励磁電流を負に流して界磁を弱める制御)が可能なためである。
また、本発明の他の特徴は、図11に示すとおり、位置決め処理時の電流値(特性線111)並びに120度通電方式から180度通電方式に切替える時の電流初期値(T3における特性線116の電流値)を可変にすることである。
As described above, this activation method adopts the 120-degree energization method without performing the conventional synchronous operation processing (see the comparative example described later, FIG. 27) after the positioning processing.
Then, at a predetermined rotational speed or higher, the 120-degree energization method is switched to 180-degree energization (vector control).
Here, the 180 degree energization method is used because the torque fluctuation of the motor can be reduced compared to the 120 degree energization method, and field weakening control in the high speed region (excitation current is made to flow negatively at the time of voltage saturation to make the field This is because control to weaken the image is possible.
In addition, as shown in FIG. 11, other features of the present invention include a current value (characteristic line 111) at the time of positioning processing and an initial current value (characteristic line 116 at T3 when switching from the 120-degree energization method to the 180-degree energization method). Current value) is variable.

また、本発明は、巻線切替を行うときにモータを一旦停止させ、差圧を維持した状態で、すぐに安定的に再起動をすることが目的である。
そこで、モータの停止直前のモータ電流値と巻線状態と通電方式から停止直前のモータトルク(負荷トルク)を計算し、このトルクから巻線切替後のモータ電流値を算出し、その値を位置決め電流値の設定値とする。そうすれば、必要なトルク電流は確保されるため、モータトルクの過不足が無くなり安定的な起動が可能となる。
また、120度通電と180度通電の切替時は、通電方式の違いで同一モータ電流でも発生トルクの値が異なるため、通電方式の違いに対する出力トルクの差分を補償してモータ電流を設定することで、切替時のトルク変動が最小にでき、安定的な起動を確保できる。
Another object of the present invention is to immediately and stably restart the motor while temporarily switching the winding and maintaining the differential pressure.
Therefore, the motor torque (load torque) immediately before the stop is calculated from the motor current value immediately before the motor stop, the winding state, and the energization method, the motor current value after the coil switching is calculated from this torque, and the value is positioned. The current value is set. By doing so, the necessary torque current is ensured, so that the motor torque is not excessive or insufficient, and stable start-up is possible.
Also, when switching between 120-degree energization and 180-degree energization, the value of the generated torque differs even with the same motor current due to the difference in energization method, so the motor current should be set by compensating for the difference in output torque for the difference in energization method. Thus, torque fluctuation at the time of switching can be minimized, and stable starting can be ensured.

<実際のモータ電流波形>
図12は、図11で説明した再起動の方法を適用した場合の実際のモータ電流波形例を示した図である。
図12において、横軸は時間の経緯であり、縦軸は電流値である。また、「位置決め」、「120度通電」、「180度通電」の意味は、図11に対応し、「停止中」は図11におけるT1以前の状態に対応している。
また、「加速度中」は、図11におけるT2〜T4の区間の状態に対応している。
図12は、負荷トルク6[Nm]の状態で回転速度指令を1800[rpm]として再起動を行ったときの波形である。
起動(位置決め)から回転速度が安定するまで約1sで到達しており、その間の大きなモータ電流の乱れもない事が分かる。
<Actual motor current waveform>
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of an actual motor current waveform when the restart method described in FIG. 11 is applied.
In FIG. 12, the horizontal axis is the time course and the vertical axis is the current value. Further, the meanings of “positioning”, “120-degree energization”, and “180-degree energization” correspond to FIG. 11, and “stopped” corresponds to the state before T1 in FIG.
Further, “in acceleration” corresponds to the state of the section from T2 to T4 in FIG.
FIG. 12 is a waveform when restarting with a rotational speed command of 1800 [rpm] in a state of a load torque of 6 [Nm].
It can be seen that it takes about 1 s from the start (positioning) until the rotational speed becomes stable, and there is no significant disturbance of the motor current during that time.

<空調機と圧縮機の特性>
図13は、第1実施形態の巻線切替モータ駆動装置を空調機の圧縮機駆動装置として適用したときの空調機と圧縮機の特性例を示す図である。
図13において、横軸は時間の経緯であり、縦軸に空調機の能力、圧縮機の吐出圧力、吸込圧力を示している。
本発明の第1実施形態の巻線切替モータ駆動装置は、巻線を切替えるタイミングに制約はなく自由に切り替えが可能であるので、巻線切替後の停止時間(圧縮機停止時間131)を後記する比較例(図28、圧縮機停止時間281)に対して、非常に小さくすることができる。
また、圧縮機停止時間131における空調機の能力134、圧縮機の吐出圧力133、吸込圧力132も後記する比較例(図28、能力284、吐出圧力283、吸込圧力282)に対して、圧縮機停止時間131における低下(変動)を非常に小さく抑えることができる。
<Characteristics of air conditioner and compressor>
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of characteristics of an air conditioner and a compressor when the winding switching motor drive device of the first embodiment is applied as a compressor drive device of an air conditioner.
In FIG. 13, the horizontal axis represents the course of time, and the vertical axis represents the capacity of the air conditioner, the discharge pressure of the compressor, and the suction pressure.
Since the winding switching motor driving device according to the first embodiment of the present invention can freely switch without any restriction on the timing of switching the winding, the stop time (compressor stop time 131) after switching the winding is described later. Compared to the comparative example (FIG. 28, compressor stop time 281), it can be made very small.
In addition, the compressor 134 is compared with the comparative example (FIG. 28, ability 284, discharge pressure 283, suction pressure 282) described later also with respect to the air conditioner capacity 134, compressor discharge pressure 133, and suction pressure 132 during the compressor stop time 131. A decrease (fluctuation) in the stop time 131 can be suppressed very small.

≪120度通電方式と180度通電方式について≫
ここで、120度通電方式と180度通電方式の動作原理、効果、特徴に関して簡単に説明する。
≪About 120 degree conduction method and 180 degree conduction method≫
Here, the operation principle, effects, and features of the 120-degree energization method and the 180-degree energization method will be briefly described.

<120度通電方式>
まず、120度通電方式について説明する。
図23は、120度通電方式のモータの駆動方法、モータ誘起電圧、モータ電流の関係を示す図である。なお、図14〜図22については、後で説明する。
図23において、横軸は、電気角(あるいは時間の経緯)である。また、縦軸に、モータの誘起電圧(誘起電圧)、モータ端子電圧から検出したロータの磁石位置検出信号(位置検出信号)、インバータのスイッチング素子の駆動信号であるドライブ信号(ドライブ信号)、モータのモータ電流(モータ電流)を示している。
<120 degree energization method>
First, the 120-degree energization method will be described.
FIG. 23 is a diagram illustrating a relationship between a 120-degree energization motor driving method, a motor induced voltage, and a motor current. 14 to 22 will be described later.
In FIG. 23, the horizontal axis represents an electrical angle (or time course). Also, on the vertical axis, the induced voltage (induced voltage) of the motor, the magnet position detection signal of the rotor (position detection signal) detected from the motor terminal voltage, the drive signal (drive signal) that is the drive signal of the inverter switching element, the motor The motor current (motor current) is shown.

また、前記のモータ端子電圧は、前記した端子電圧検出回路14(図2)の検出信号である端子電圧検出値4Dから得られる。
また、ドライブ信号のU、V、Wは、モータの各相巻線に対応したインバータ回路12(図2)の出力信号を生成する上下のアームのスイッチング素子の制御信号に対応しており、+は上アーム素子、−は下アーム素子を示している。
前記位置検出信号は、モータ誘起電圧の各相の誘起電圧が同位電圧になる点(交差する点)で変化する信号となっている。
また、図23に示ように、位置検出信号が変化する点でインバータのスイッチング素子の通電素子を順次切り替えると、一相(U相、V相、W相のいずれか)に通電される期間は、電気角120度分となり、モータ電流は、概ね矩形波状の電流となる。
The motor terminal voltage is obtained from a terminal voltage detection value 4D which is a detection signal of the terminal voltage detection circuit 14 (FIG. 2).
Drive signals U, V, and W correspond to control signals for the switching elements of the upper and lower arms that generate the output signal of the inverter circuit 12 (FIG. 2) corresponding to each phase winding of the motor. Indicates an upper arm element, and − indicates a lower arm element.
The position detection signal is a signal that changes at a point where the induced voltage of each phase of the motor-induced voltage becomes the isotope voltage (intersection point).
Also, as shown in FIG. 23, when the energization elements of the switching elements of the inverter are sequentially switched at the point where the position detection signal changes, the period of energization in one phase (either U phase, V phase, or W phase) The electric angle is 120 degrees, and the motor current is a substantially rectangular wave current.

120度通電方式は、前記のとおり、モータの端子電圧を基に位置検出信号を作成し、位置検出信号に従ってインバータの通電素子を順次切り替えることで簡単に永久磁石同期モータを駆動できる。
換言すれば、後記する180度通電(ベクトル制御)の様に永久磁石同期モータの定数を必要としないので、容易に永久磁石同期モータの可変速制御が可能である。
ただし、図23に示すように、モータ電流は矩形波状となるため、インバータのスイッチング素子の切替えるタイミングでモータ電流の変動によるトルク変動が生じる。
なお、以上においては、モータの端子電圧から位置検出信号を作成することで説明したが、モータにホール素子等を用いた磁極位置センサが取り付けられるシステムでは、磁極位置センサを用いて位置検出信号を作成してもよい。
As described above, the 120-degree energization method can easily drive the permanent magnet synchronous motor by creating a position detection signal based on the motor terminal voltage and sequentially switching the energization elements of the inverter according to the position detection signal.
In other words, the constant of the permanent magnet synchronous motor is not required unlike 180 degree energization (vector control) to be described later, so that the variable speed control of the permanent magnet synchronous motor can be easily performed.
However, as shown in FIG. 23, since the motor current has a rectangular wave shape, torque fluctuation due to fluctuation of the motor current occurs at the timing when the switching element of the inverter is switched.
In the above description, the position detection signal is generated from the terminal voltage of the motor. However, in a system in which a magnetic pole position sensor using a Hall element or the like is attached to the motor, the position detection signal is output using the magnetic pole position sensor. You may create it.

<180度通電方式>
次に、180度通電方式について説明する。
図24は、180度通電方式のモータの駆動方法、モータ誘起電圧、モータ電流の関係を示す図である。
図24において、横軸は、電気角(あるいは時間の経緯)である。また、縦軸に、モータの誘起電圧(誘起電圧)、モータ電流からロータの磁石位置をベクトル演算で推定した位相信号(位相信号)、インバータのスイッチング素子の駆動信号であるドライブ信号(ドライブ信号)、モータのモータ電流(モータ電流)を示している。
<180 degree conduction method>
Next, the 180 degree energization method will be described.
FIG. 24 is a diagram illustrating a relationship between a 180-degree energization motor driving method, a motor induced voltage, and a motor current.
In FIG. 24, the horizontal axis represents the electrical angle (or time course). Also, on the vertical axis, the induced voltage of the motor (induced voltage), the phase signal (phase signal) obtained by estimating the magnet position of the rotor from the motor current by vector calculation, and the drive signal (drive signal) that is the drive signal of the switching element of the inverter The motor current of the motor (motor current) is shown.

位相信号は、U相巻線の位置を基準として、d−q座標系の回転位相を示しており、後記する図5の180度通電速度/位置推定処理404で推定している。
具体的には、検出したモータ電流値(d−q座標系)とモータ印加電圧(d−q座標系)から、次に示す式(1)を用いて制御軸と実軸(モータ軸)との誤差である軸誤差を直接演算する。そして、前記軸誤差が0になるように制御軸の速度を調整する。
調整された速度を積分することで位相信号を作成している。
また、位置推定の周期は500μs周期等の高速で演算しているので、位相信号は実質的にリニアで変化する。
The phase signal indicates the rotational phase of the dq coordinate system with reference to the position of the U-phase winding, and is estimated by a 180-degree energization speed / position estimation process 404 in FIG.
Specifically, from the detected motor current value (dq coordinate system) and the motor applied voltage (dq coordinate system), the control axis and the real axis (motor axis) are expressed using the following equation (1). The axis error, which is the error of, is directly calculated. Then, the speed of the control axis is adjusted so that the axis error becomes zero.
The phase signal is created by integrating the adjusted speed.
Further, since the position estimation period is calculated at a high speed such as a 500 μs period, the phase signal changes substantially linearly.

Figure 2016051456
ここで、Δθd:軸誤差演算値、Vd*:d軸モータ印加電圧指令値、
Vq*:q軸モータ印加電圧指令値、R:巻線抵抗、
Ld:d軸インダクタンス、Lq:q軸インダクタンス
ω:電気角周波数指令、Id:d軸モータ電流検出値、
Iq:q軸モータ電流検出値
Figure 2016051456
Where Δθd: axis error calculation value, Vd * : d-axis motor applied voltage command value,
Vq * : q-axis motor applied voltage command value, R: winding resistance,
Ld: d-axis inductance, Lq: q-axis inductance
ω * : electrical angular frequency command, Id: d-axis motor current detection value,
Iq: q-axis motor current detection value

また、ドライブ信号(U+、U−、V+、V−、W+、W−)は、モータ電流が正弦波になるようにPWM(Pulse Width Modulation)制御されるので、図24に示すように細かく分割された信号列(信号)となる。
このように、正弦波が再現されるように細かく分割して駆動することと、モータの巻線(コイル)のインダクタンスが大きいことにより、モータ電流は正弦波状の波形となる。
以上のように、180度通電は、モータ電流を正弦波として制御できるので、モータ出力トルクは、ほぼ一定となりトルク変動が小さい。
また、誘起電圧とモータ電流の位相差も自由に制御できるので、トルク/電流比の最大制御や弱め界磁制御が容易に行える。
ただし、ベクトル演算を行うために、永久磁石同期モータのモータ定数を把握していることが必要であり、また、高速でベクトル演算が行えるマイクロコンピュータ(適宜「マイコン」と表記する)等も必要になる。そのため、制御回路としては120度通電方式に比べて高価となる。
Further, since the drive signals (U +, U−, V +, V−, W +, W−) are controlled by PWM (Pulse Width Modulation) so that the motor current becomes a sine wave, they are finely divided as shown in FIG. Signal sequence (signal).
As described above, the motor current has a sinusoidal waveform due to the finely divided driving so that the sine wave is reproduced and the large winding (coil) inductance of the motor.
As described above, the 180-degree energization can control the motor current as a sine wave, so the motor output torque is almost constant and the torque fluctuation is small.
In addition, since the phase difference between the induced voltage and the motor current can be freely controlled, maximum control of the torque / current ratio and field-weakening control can be easily performed.
However, in order to perform vector calculations, it is necessary to know the motor constants of the permanent magnet synchronous motor, and a microcomputer capable of performing vector calculations at high speed (referred to as “microcomputer” as appropriate) is also required. Become. Therefore, the control circuit is more expensive than the 120-degree energization method.

<モータの誘起電圧と120度通電時の位相モードの関係>
次に、モータの誘起電圧と120度通電時の位相モードの関係について、説明する。
図10は、モータの誘起電圧と120度通電時の位相モードとの関係を示す図である。
図10に示すように、120度通電は、電気角60度毎に位相モード(1〜6)を設定し、位相モードに従って、インバータ素子の通電相を決定している。
図10においては、位相モード(モード)1で通電方式を切替える設定しているので、誘起電圧の位相信号が、240度から300度にある時に切替が実行される。
以上の処理を実行することで、通電方式の切替が可能となる。
<Relationship between induced voltage of motor and phase mode at 120 degrees energization>
Next, the relationship between the induced voltage of the motor and the phase mode at 120 degrees energization will be described.
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the induced voltage of the motor and the phase mode at 120 degrees energization.
As shown in FIG. 10, in the 120-degree energization, the phase mode (1 to 6) is set for each electrical angle of 60 degrees, and the energization phase of the inverter element is determined according to the phase mode.
In FIG. 10, since the energization method is set to be switched in the phase mode (mode) 1, the switching is executed when the phase signal of the induced voltage is from 240 degrees to 300 degrees.
By executing the above processing, the energization method can be switched.

ここで、位相モードの関連事項について補足説明をする。
位相モードとは、図10に示すように、誘起電圧の位相を電気角60度毎に区切って振り分けて任意に設定したモード(1〜6)である。
換言すれば、図23に示すように、120度通電方式は、電気角60度毎にしかロータの位置が分からない(電気角60度以下の詳細な位置は分からない)ので、電気角60度を一つの単位としてロータの位置を特定するために設定したものである。
例えば、図10において、位相モード(モード)3は、誘起電圧位相330度から30度の範囲を示しており、その間の通電状態は、図23に示すように、V相の上アーム素子(V+)をオン、W相の下アーム素子(W−)をオンしている領域であり、位相モードでインバータのスイッチング素子のオンオフ状態が一意的に決まる。
Here, a supplementary explanation will be given regarding the matters related to the phase mode.
As shown in FIG. 10, the phase mode is a mode (1 to 6) in which the phase of the induced voltage is arbitrarily set by dividing the phase of the induced voltage every 60 degrees.
In other words, as shown in FIG. 23, in the 120-degree energization method, the position of the rotor is known only at every electrical angle of 60 degrees (the detailed position below the electrical angle of 60 degrees is unknown), so the electrical angle is 60 degrees. Is set to specify the position of the rotor.
For example, in FIG. 10, the phase mode (mode) 3 shows a range of the induced voltage phase from 330 degrees to 30 degrees, and the energized state between them is as shown in FIG. ) And the W-phase lower arm element (W−) is turned on, and the on / off state of the switching element of the inverter is uniquely determined in the phase mode.

<制御回路4の処理:その2>
制御回路4の構成の背景にある本発明の第1実施形態の起動方法、および、その関連技術・事項、また、120度通電方式と180度通電方式の説明をしたので、制御回路4の説明に戻る。
図5は、前記したように、制御回路4の処理の構成例を示すブロック図である。
図5のブロック図は、モータ駆動に関する部分を主として記載している(システム全体の制御に関する部分は省略している)。
また、制御回路4は、マイコンを用い、すべての処理をソフトウエアで実現している。
<Processing of control circuit 4: Part 2>
Since the start-up method of the first embodiment of the present invention behind the configuration of the control circuit 4 and related technologies and matters, and the 120-degree energization method and the 180-degree energization method have been described, the description of the control circuit 4 Return to.
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of processing of the control circuit 4 as described above.
The block diagram of FIG. 5 mainly describes portions relating to motor driving (portions relating to control of the entire system are omitted).
The control circuit 4 uses a microcomputer to realize all processing by software.

Iq設定処理401は、上位処理から設定される回転速度指令Nと、運転状態信号と、巻線切替信号と、後記する通電方式切替信号400Aと、回転速度Nと、モータ電流のdq変換値である励磁電流Idと、トルク電流Iqを信号として入力している。
そして、これらの信号を基に、電流指令値Iq、および、Id初期値を算出する。詳細は後記する。
なお、図5においては、「Iq設定処理」をブロック内の表記では、「Iq設定」として、「処理」という文言を簡単化のため省略している。
以下においても、図5の各ブロック401〜412の表記は、説明の文言に対して「処理」の文言を省略して表記している。
The Iq * setting process 401 is a rotation speed command N * , an operation state signal, a winding switching signal, an energization method switching signal 400A to be described later, a rotation speed N, and a dq conversion of motor current. Excitation current Id and torque current Iq, which are values, are input as signals.
Based on these signals, current command values Iq * and Id * initial values are calculated. Details will be described later.
In FIG. 5, the "Iq * setting process" notation in the block, as "Iq * Setting", is omitted for simplicity the word "treatment".
In the following, the description of each block 401 to 412 in FIG. 5 is expressed by omitting the word “processing” from the wording of the explanation.

Id設定処理412は、前記運転状態信号と通電方式切替信号400AとId初期値を基に、電流指令Idを算出する。詳細は後記する。The Id * setting process 412 calculates a current command Id * based on the operation state signal, the energization method switching signal 400A, and the Id * initial value. Details will be described later.

電流制御処理402は、前記電流指令値(Id、Iq)と電流検出値(Id、Iq)の差が0になるように第二の電流指令値(Id**、Iq**)を演算する。
具体的には、各電流偏差を基に比例積分制御を用いて第二の電流指令値(Id**、Iq**)を算出している。
The current control process 402 sets the second current command value (Id ** , Iq ** ) so that the difference between the current command value (Id * , Iq * ) and the current detection value (Id, Iq) becomes zero. Calculate.
Specifically, the second current command values (Id ** , Iq ** ) are calculated using proportional integral control based on each current deviation.

ベクトル演算処理403は、前記第二の電流指令値(Id**、Iq**)と、後記するモータ3の回転速度N180と回転位相θ180を入力している。
また、ベクトル演算処理403は、前記第二の電流指令値(Id**、Iq**)と設定されたモータ定数(R、Ld、Lq、Ke)を基に、次に示す式(2)を用いて180度通電時のモータ印加電圧(Vd、Vq)を算出している。
The vector calculation process 403 receives the second current command value (Id ** , Iq ** ), the rotation speed N 180 and the rotation phase θ 180 of the motor 3 to be described later.
The vector calculation processing 403 is based on the second current command value (Id ** , Iq ** ) and the set motor constants (R, Ld, Lq, Ke). Is used to calculate motor applied voltages (Vd * , Vq * ) at 180 degrees energization.

Figure 2016051456
ここで、
Ke:発電定数
Figure 2016051456
here,
Ke: Power generation constant

このベクトル演算処理403において、モータ定数として直列巻線定数と並列巻線定数の二種類を具備し、巻線切替信号に同期してモータ定数の変更がされる。   In this vector calculation processing 403, there are two types of motor constants, a series winding constant and a parallel winding constant, and the motor constant is changed in synchronization with the winding switching signal.

電圧演算処理406は、前記電流指令値Iqを基に120度通電時の電圧指令値V120 を算出している。The voltage calculation process 406 calculates a voltage command value V 120 * at 120 degrees energization based on the current command value Iq * .

電圧指令選択/パターン発生処理407は、通電方式切替信号400Aに応じて、前記モータ印加電圧(Vd、Vq)及び電圧指令値V120 のどちらかを選択し、通電方式に対応した電圧パターン(180度通電は正弦波、120度通電は矩形波)を出力する。
また、電圧指令選択/パターン発生処理407は、平滑回路11(図2)の両端の直流電圧である直流電圧検出値4Aも入力している。
The voltage command selection / pattern generation processing 407 selects either the motor applied voltage (Vd * , Vq * ) or the voltage command value V 120 * according to the energization method switching signal 400A, and the voltage corresponding to the energization method. A pattern (180 degree energization is a sine wave, 120 degrees energization is a rectangular wave) is output.
The voltage command selection / pattern generation processing 407 also receives a DC voltage detection value 4A that is a DC voltage across the smoothing circuit 11 (FIG. 2).

PWM信号出力処理408は、前記電圧指令選択/パターン発生処理407が出力した電圧パターンをPWMパルス信号(ドライブ信号)4Cに変換して前記インバータ回路12に出力している。   The PWM signal output processing 408 converts the voltage pattern output from the voltage command selection / pattern generation processing 407 into a PWM pulse signal (drive signal) 4C and outputs the PWM pulse signal (drive signal) 4C to the inverter circuit 12.

120度通電速度/位置推定処理405は、前記端子電圧検出値4Dを基に前記モータ3の回転速度N120と回転位相θ120を算出している。The 120-degree energization speed / position estimation process 405 calculates the rotation speed N 120 and the rotation phase θ 120 of the motor 3 based on the terminal voltage detection value 4D.

電流再現処理411は、前記直流電流検出値4BとPWMパルス信号(ドライブ信号)4Cのスイッチタイミングからモータ電流検出値(Id、Iq)を再現している。   The current reproduction process 411 reproduces the motor current detection values (Id, Iq) from the switch timing of the DC current detection value 4B and the PWM pulse signal (drive signal) 4C.

180度通電速度/位置推定処理404は、前記電流検出値(Id、Iq)と前記モータ印加電圧(Vd、Vq)とを用いて、前記モータ3の回転速度N180と回転位相θ180を算出している。The 180-degree energization speed / position estimation process 404 uses the current detection values (Id, Iq) and the motor applied voltages (Vd * , Vq * ) to rotate the motor 3 at a rotational speed N 180 and a rotational phase θ 180. Is calculated.

速度選択処理410は、前記通電方式切替信号400Aを基に、前記回転速度N180と回転速度N120のどちらかを選択し、回転速度Nとして出力している。
具体的には、通電方式が120度通電の場合は回転速度N120を、180度通電の場合は回転速度N180を選択する。
The speed selection process 410 selects either the rotation speed N 180 or the rotation speed N 120 based on the energization method switching signal 400A and outputs it as the rotation speed N.
Specifically, when the energization method is 120-degree energization, the rotational speed N 120 is selected, and when the energization method is 180-degree energization, the rotational speed N 180 is selected.

通電方式切替判定処理409は、前記運転状態信号及び、回転速度N、回転位相θ180、回転位相θ120を用いて通電方式切替信号400Aを出力している。詳細は後記する。The energization method switching determination processing 409 outputs an energization method switching signal 400A using the operation state signal, the rotation speed N, the rotation phase θ 180 , and the rotation phase θ 120 . Details will be described later.

≪Iq設定処理、Id設定処理、通電方式切替判定処理≫
次に本発明の主要部となるIq設定処理401、Id設定処理412、通電方式切替判定処理409について詳細を説明する。
≪Iq * setting process, Id * setting process, energization method switching determination process≫
Next, Iq * setting processing 401, Id * setting processing 412, and energization method switching determination processing 409, which are main parts of the present invention, will be described in detail.

図6にIq設定処理401の内部構成を示し、図7にIq設定処理401のフローチャートを示す。順に説明する。FIG. 6 shows an internal configuration of the Iq * setting process 401, and FIG. 7 shows a flowchart of the Iq * setting process 401. These will be described in order.

<Iq設定処理401のブロック図>
図6は、Iq設定処理401の内部における処理の構成例を示すブロック図である。
Iq設定処理401は、速度制御処理401Aと、初期値選択処理401Bと、120度初期値処理401Cと、180度初期値処理401Dとを備えて構成されている。
ここで、速度制御処理401Aは、上位処理からの回転速度指令Nと回転速度Nとの偏差からトルク電流指令Iqを算出する。なお、速度制御処理401Aは、演算の過程に積分(積分項)を有する。
また、初期値選択処理401Bは、通電方式切替信号400Aと運転状態信号と巻線切替信号(巻線状態を把握)とを用いて、前記Iq設定処理401と前記Id設定処理412の積分項初期値を選択する。
また、120度初期値処理401Cは、前記初期値選択処理401Bで選択する120度通電の初期値を算出する。
また、180度初期値処理401Dは、前記初期値選択処理401Bで選択する180度通電の初期値を算出する。
<Block Diagram of Iq * Setting Process 401>
FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration example of processing inside the Iq * setting processing 401.
The Iq * setting process 401 includes a speed control process 401A, an initial value selection process 401B, a 120 degree initial value process 401C, and a 180 degree initial value process 401D.
Here, the speed control process 401A calculates the torque current command Iq * from the deviation between the rotational speed command N * and the rotational speed N from the host process. The speed control process 401A has an integral (integral term) in the calculation process.
In addition, the initial value selection processing 401B uses the energization method switching signal 400A, the operation state signal, and the winding switching signal (for understanding the winding state) to integrate the Iq * setting processing 401 and the Id * setting processing 412. Select the term initial value.
The 120 degree initial value process 401C calculates the initial value of 120 degree energization selected in the initial value selection process 401B.
The 180 degree initial value process 401D calculates the initial value of 180 degree energization selected in the initial value selection process 401B.

<Iq設定処理401のフローチャート>
図7は、Iq設定処理401の動作例を示すフローチャートである。
図7のフローチャートを用いてIq設定処理401の動作について説明する。
<Flowchart of Iq * setting process 401>
FIG. 7 is a flowchart illustrating an operation example of the Iq * setting process 401.
The operation of the Iq * setting process 401 will be described using the flowchart of FIG.

《ステップS100、S101》
図7において、丸印に「1」で表記したステップS100が開始状態である。
まず、ステップS101で運転状態信号を用いて運転状態を判断する(運動状態は?)。
「停止及び位置決め中」であればステップS102に進む。
また、「駆動中」であれば、ステップS105に進む。
<< Steps S100 and S101 >>
In FIG. 7, step S100 indicated by “1” in a circle is the start state.
First, in step S101, the driving state is determined using the driving state signal (what is the exercise state?).
If it is “stopping and positioning”, the process proceeds to step S102.
If it is “driving”, the process proceeds to step S105.

《ステップ102》
ステップ102では、位置決めが完了しているかを確認する(位置決め完了?)。
停止もしくは位置決め中(「停止・位置決め中」)であれば、ステップS103に進む。
位置決めが完了(「位置決め完了」)であれば、ステップS104に進む。
<< Step 102 >>
In step 102, it is confirmed whether positioning is completed (positioning complete?).
If it is stopped or positioning (“stopping / positioning”), the process proceeds to step S103.
If the positioning is complete (“positioning complete”), the process proceeds to step S104.

《ステップ103》
ステップS103において、トルク電流指令Iqに0を設定する。
そして、丸印に「1」のステップに進む。つまり、ステップS100の開始状態に戻る。
<Step 103>
In step S103, 0 is set to the torque current command Iq * .
Then, the process proceeds to the step “1” indicated by a circle. That is, the process returns to the start state of step S100.

《ステップ104》
ステップ104において、トルク電流指令Iq及び前記速度制御処理401Aの積分項に前記120度初期値処理401Cで算出されているIq120度初期値をセットする。
そして、丸印に「1」のステップに進む。つまり、ステップS100の開始状態に戻る。
<< Step 104 >>
In step 104, the torque current command Iq * and the integral term of the speed control process 401A are set to the Iq * 120 degree initial value calculated in the 120 degree initial value process 401C.
Then, the process proceeds to the step “1” indicated by a circle. That is, the process returns to the start state of step S100.

《ステップ105》
前記したステップS101において、「駆動中」であれば、ステップS105に進む。
ステップS105において通電方式切替信号400Aを基に通電方式を確認する(180度通電?)。
「120度通電中」の場合は、ステップS106に進む。また、「180度通電中」の場合は、ステップS108に進む。
<Step 105>
If “in driving” in step S101 described above, the process proceeds to step S105.
In step S105, the energization method is confirmed based on the energization method switching signal 400A (180-degree energization?).
If “120 degrees energized”, the process proceeds to step S106. On the other hand, in the case of “180 ° energization”, the process proceeds to step S108.

《ステップ106》
ステップ106では、前記180度初期値処理401Dにおいて、Iq180度初期値を算出・保持する。そして、ステップS107に進む。
<Step 106>
In step 106, the Iq * 180 degree initial value is calculated and held in the 180 degree initial value process 401D. Then, the process proceeds to step S107.

《ステップ107》
ステップ107では、通電方式切替信号400Aを確認して通電方式の切替えの有無を判断する(180度通電切替?)。
「180度切替時」の場合、すなわち180度通電への切替え要求があればステップS110に進む。
180度通電への切替え要求が無ければ「No」、ステップ111へ進む。
<< Step 107 >>
In step 107, the energization method switching signal 400A is confirmed to determine whether or not the energization method is switched (180-degree energization switching?).
In the case of “180 degree switching”, that is, if there is a request for switching to 180 degree energization, the process proceeds to step S110.
If there is no request for switching to 180-degree energization, the process proceeds to step 111.

《ステップ110》
ステップ110では、トルク電流指令Iq及び前記した速度制御処理401Aの積分項に、前記180度初期値処理401Dで算出されているIq180度初期値をセットする(Iq及び前記した速度制御積分項にIq180度初期値をセット)。
<< Step 110 >>
In step 110, the integral term of the torque current command Iq * and the speed control processing 401A described above, sets the Iq * 180 initial value calculated by the 180 degree initial value processing 401D (Iq * and the above-mentioned speed control Iq * 180 degree initial value is set in the integral term).

《ステップ111》
ステップ111では、前記したとおり、速度制御処理401Aにてトルク電流指令Iqを算出する(速度制御)。
<Step 111>
In step 111, as described above, the torque control command Iq * is calculated in the speed control process 401A (speed control).

《ステップ108》
前記したステップS105において、「180度通電中」であれば、ステップS108に進む。
ステップS108において、前記した120度初期値処理401CにおけるIq120度初期値を算出・保持する。
そして、ステップS109に進む。
<Step 108>
In step S105 described above, if “180 degrees energized”, the process proceeds to step S108.
In step S108, the Iq * 120 degree initial value in the 120 degree initial value processing 401C described above is calculated and held.
Then, the process proceeds to step S109.

《ステップS109》
ステップS109では、通電方式切替信号400Aを確認して通電方式の切替えの有無を判断する(120度通電切替?)。
120度通電への切替え要求があれば(120度切替時)、ステップS112に進む。
切替え要求が無ければ(No)、ステップS111に進む。
<< Step S109 >>
In step S109, the energization method switching signal 400A is confirmed to determine whether or not the energization method is switched (120-degree energization switching?).
If there is a request for switching to 120-degree energization (when switching to 120 degrees), the process proceeds to step S112.
If there is no switching request (No), the process proceeds to step S111.

《ステップS111:再掲》
ステップS111は、前記したので重複する説明は省略する。
<< Step S111: Repost >>
Since step S111 has been described above, a duplicate description is omitted.

《ステップS112》
ステップS112では、トルク電流指令Iq及び前記速度制御処理401Aの積分項に前記120度初期値処理401Cで算出されているIq120度初期値をセットする。
<< Step S112 >>
In step S112, it sets the Iq * 120 degrees initial value is calculated by the 120-degree initial value processing 401C to the integral term of the torque current command Iq * and the speed control processing 401A.

以上のステップS101〜S112処理を行うことにより、Iq120度初期値、Iq180度通電初期値の算出・保持を行いながら、速度制御処理及び安定した巻線切替後の再起動並びに通電方式切替処理が可能となる。
また、以上のIq設定処理401の処理、動作によって、巻線切替後のモータ電流初期値は、停止前のモータ電流値と巻線の結線状態とから算出したモータ電流値以上となるように設定される。
また、トルク電流指令(Iq)は、Iq設定処理401によってなされるので、モータ3(図1)のトルクに関しても、巻線切替後のトルクは、停止前のトルク以上が確保される。
By performing the above steps S101 to S112, the Iq * 120 degree initial value and the Iq * 180 degree initial energization value are calculated and maintained, while the speed control process and the restart after the stable coil switching and the energization method are performed. Switching processing is possible.
Further, by the process and operation of the Iq * setting process 401 described above, the initial value of the motor current after the coil switching is set to be equal to or greater than the motor current value calculated from the motor current value before the stop and the connection state of the winding. Is set.
Further, since the torque current command (Iq * ) is made by the Iq * setting process 401, the torque after the winding switching is ensured to be equal to or higher than the torque before the stop for the torque of the motor 3 (FIG. 1).

<初期電流設定値(120度通電、180度通電)の算出法>
ここで、前述の初期電流設定値(120度通電、180度通電)の算出法に関して説明する。
図25は、通電方式と巻線状態に対応した演算式の例を示す図である。なお、図8〜図10については、後で説明する。
図25において、左端の欄には、上から下に、「180度通電→120度通電」、「120度→180度通電」、「180度通電」、「120度通電」の項目が記載されている。
これらの項目は、図11の再起動時において、通電方式を切り替えるか、それとも継続するかを意味している。
すなわち、「180度通電→120度通電」は、180度通電方式から120度通電方式に切り替えることを意味する。
また、「120度→180度通電」は、120度通電方式から180度通電方式に切り替えることを意味する。
また、「180度通電」は、180度通電方式を継続することを意味する。
また、「120度通電」は、120度通電方式を継続することを意味する。
<Calculation method of initial current set value (120-degree conduction, 180-degree conduction)>
Here, a method for calculating the above-described initial current setting values (120-degree energization, 180-degree energization) will be described.
FIG. 25 is a diagram illustrating an example of an arithmetic expression corresponding to the energization method and the winding state. 8 to 10 will be described later.
In FIG. 25, items “180-degree energization → 120-degree energization”, “120-degree → 180-degree energization”, “180-degree energization”, and “120-degree energization” are entered from the top to the bottom in the leftmost column. ing.
These items mean whether the energization method is switched or continued at the time of restart in FIG.
That is, “180 degree energization → 120 degree energization” means switching from the 180 degree energization method to the 120 degree energization method.
Further, “120 ° → 180 ° energization” means switching from the 120 ° energization method to the 180 ° energization method.
“180 degree energization” means that the 180 degree energization method is continued.
Further, “120 degree energization” means that the 120 degree energization method is continued.

図25において、上段の欄には、左から右へ、「並列接続→直列接続」、「直列接続→並列接続」、「並列接続」、「直列接続」の項目が記載されている。
これらの項目は、図11のT1以前、あるいは図12の「停止中」、あるいは図13の圧縮機停止時間131において、モータの巻線の結線を切り替えるか、継続するかを意味する。
すなわち、「並列接続→直列接続」は、図4において(b)に示した結線から(a)に示した結線に切り替えることを意味する。
また、「直列接続→並列接続」は、図4において(a)に示した結線から(b)に示した結線に切り替えることを意味する。
また、「並列接続」は、図4において(b)に示した結線を継続することを意味する。
また、「直列接続」は、図4において(a)に示した結線を継続することを意味する。
In FIG. 25, in the upper column, items “parallel connection → series connection”, “series connection → parallel connection”, “parallel connection”, and “series connection” are described from left to right.
These items mean whether to switch or continue the connection of the motor windings before T1 in FIG. 11, “during stop” in FIG. 12, or compressor stop time 131 in FIG. 13.
That is, “parallel connection → series connection” means switching from the connection shown in FIG. 4B to the connection shown in FIG.
Further, “series connection → parallel connection” means switching from the connection shown in FIG. 4A to the connection shown in FIG.
“Parallel connection” means that the connection shown in FIG. 4B is continued.
Further, “series connection” means that the connection shown in FIG. 4A is continued.

以上のように、再起動時において、通電方式を切り替えるか継続するか、また、モータの停止時において、モータの巻線の結線を切り替えるか、継続するか、の様々な組み合わせによって、初期電流設定値(120度通電、180度通電)が異なる。
図25は、以上の組み合わせに対して、初期電流設定値(120度通電、180度通電)を算出する演算式を一覧にしたものである。
なお、図25における各欄の演算式において、「Ia」は、初期電流設定値であることを意味し、添字の「120」あるいは「180」は、それぞれ120度通電、180度通電を意味し、添字の「s」あるいは「p」は、それぞれ直列、並列を意味している。
As described above, the initial current setting is made by various combinations of switching the energization method or continuing at the time of restart, and switching or continuing the connection of the motor winding when the motor is stopped. Values (120 degree energization, 180 degree energization) are different.
FIG. 25 is a list of arithmetic expressions for calculating initial current setting values (120-degree energization, 180-degree energization) for the above combinations.
In the arithmetic expressions in the respective columns in FIG. 25, “Ia” means the initial current set value, and the subscript “120” or “180” means 120 degree energization and 180 degree energization, respectively. The subscript “s” or “p” means series or parallel, respectively.

なお、本発明の第1実施形態では、図25に示す演算式を用いてそれぞれの状況に合わせた初期電流設定値を予め計算している。
ここで、図25に示した演算式の基となる式を、以下に式(3)、(4)として示す。
また、図25に示す演算式は、式(3)、(4)をもちいて、出力トルクが一定となる電流値をそれぞれの条件のもとで求めた関係式である。
In the first embodiment of the present invention, the initial current set value according to each situation is calculated in advance using the arithmetic expression shown in FIG.
Here, equations that are the basis of the arithmetic expression shown in FIG. 25 are shown as equations (3) and (4) below.
The arithmetic expression shown in FIG. 25 is a relational expression obtained by using equations (3) and (4) and obtaining a current value at which the output torque is constant under each condition.

ここで、例えば、停止前の状態が、モータ巻線は並列接続で180度通電しており、停止後再起動時に、モータ巻線を直列接続に切替えて、120度通電で駆動する場合は、図25の(A)の式を使用する。
また、停止前の状態が、モータ巻線は直列接続で180度通電しており、停止後再起動時に、モータ巻線を並列接続に切替えて、そのまま180度通電で駆動する場合は、図25の(B)の式を使用する。
このように、停止前と停止後再起動時の巻線の接続状態と通電方法で演算式を選択する。
Here, for example, when the motor windings are energized 180 degrees in parallel connection and the motor windings are switched to series connection and restarted at 120 degrees energization when restarting after stopping, The formula of (A) of FIG. 25 is used.
Further, when the motor windings are energized 180 degrees in series connection before the stop, and the motor windings are switched to the parallel connection and restarted after being stopped, the motor windings are driven with 180 degrees energization as shown in FIG. (B) is used.
As described above, the calculation formula is selected based on the connection state of the windings and the energization method before the stop and at the restart after the stop.

Figure 2016051456
Figure 2016051456
ここで、
T180:180度通電の出力トルク
T120:120度通電の出力トルク
Kta:1相あたりのトルク定数、
Ia180:180度通電時のモータ相電流波高値
Ia120:120度通電時のモータ相電流波高値
Figure 2016051456
Figure 2016051456
here,
T180: Output torque of 180 degree energization
T120: Output torque of 120 degree energization
Kta: torque constant per phase,
Ia180: Motor phase current peak value at 180 degrees energization
Ia120: Motor phase current peak value at 120 degrees energization

なお、図25において、トルク定数は、並列接続のトルク定数に対して直列接続時のトルク定数は2倍と設定して計算している。
すなわち、図4に示す通り、並列接続(1Y)−直列接続(2Y)の切替えのため、トルク定数は1対2の関係となる。
また、電流値は、並列接続時の電流と直列接続の電流を区別するために、添え字を付けている(並列接続「p」、直列接続「s」)。
ここで、モータ相電流波高値Iaは、式(5)の関係になる。本実施形態では突極性を持たないモータを想定しているので、Idは0となる。そのため、Ia=Iqと扱える。
In FIG. 25, the torque constant is calculated by setting the torque constant at the time of series connection to twice that of the torque constant at the parallel connection.
That is, as shown in FIG. 4, the torque constant has a one-to-two relationship because of switching between parallel connection (1Y) and series connection (2Y).
In addition, the current value is subscripted to distinguish the current in parallel connection from the current in series connection (parallel connection “p”, series connection “s”).
Here, the motor phase current peak value Ia has the relationship of Expression (5). In the present embodiment, since a motor having no saliency is assumed, Id is 0. Therefore, it can be handled as Ia = Iq.

Figure 2016051456
Figure 2016051456

本実施形態では、トルク式として式(3)を適用したが、dq座標系のトルク式(相対変換で表記)である式(6)を用いることも可能である。   In this embodiment, the formula (3) is applied as the torque formula, but it is also possible to use the formula (6) which is a torque formula (expressed by relative conversion) in the dq coordinate system.

Figure 2016051456
ここで、τ:モータ出力トルク、P:極対数
Figure 2016051456
Where τ: motor output torque, P: number of pole pairs

突極性があるモータを使用する場合は、突極性も考慮した式((6)式など)を使用する必要がある。換言すれば、図25に示す演算式は、モータの巻線仕様、及び適用するトルク演算式に応じて変化する。
また、本実施形態では、説明の簡単化のため加速トルク分を考慮してないが、急加速が必要なシステムでは、加速トルク分を考慮することも必要である。
すなわち、図25で算出した初期電流設定値に加速トルク分の電流値を加算して設定することが望ましい。
When using a motor with saliency, it is necessary to use an equation (such as equation (6)) that also considers saliency. In other words, the arithmetic expression shown in FIG. 25 changes according to the motor winding specifications and the applied torque arithmetic expression.
In the present embodiment, the acceleration torque is not taken into account for simplification of description, but in a system that requires rapid acceleration, it is also necessary to take into account the acceleration torque.
That is, it is desirable to set the initial current set value calculated in FIG. 25 by adding the current value for the acceleration torque.

<Id設定処理412のフローチャートと動作>
図8は、Id設定処理412の動作例を示すフローチャートである。
次に図8のフローチャートを用いてId設定処理412の動作について説明する。
<Flowchart and Operation of Id * Setting Process 412>
FIG. 8 is a flowchart illustrating an operation example of the Id * setting process 412.
Next, the operation of the Id * setting process 412 will be described using the flowchart of FIG.

《ステップS200、S201》
図8において、丸印に「2」で表記したステップS200が開始状態である。
まず、ステップS201において運転状態を判断する。停止もしくは駆動中(停止・駆動中)であればステップS202へ、起動時(起動)であればステップS206へ、位置決め中であればステップ207へ、それぞれ進む。
<< Steps S200 and S201 >>
In FIG. 8, step S200 indicated by “2” in a circle is in the start state.
First, an operation state is determined in step S201. If it is stopped or driving (stopping / driving), the process proceeds to step S202, if it is activated (activated), the process proceeds to step S206, and if positioning is being performed, the process proceeds to step 207.

《ステップS202》
ステップS202では、通電方式を確認する(180度通電?)。
120度通電時(120度通電中)であればステップS203に進む。
また、180度通電中であれば、ステップS204に進む。
<< Step S202 >>
In step S202, the energization method is confirmed (180-degree energization?).
If it is 120 degrees energization (120 degrees energization), the process proceeds to step S203.
On the other hand, if the current is 180 degrees, the process proceeds to step S204.

《ステップS203》
ステップS203において、励磁電流指令(Id)を0に設定する(Id=0セット)。
そして、丸印に「2」のステップに進む。つまり、ステップS200の開始状態に戻る。
<< Step S203 >>
In step S203, the excitation current command (Id * ) is set to 0 (Id * = 0 set).
Then, the process proceeds to the step “2” indicated by a circle. That is, the process returns to the start state of step S200.

《ステップS204》
180度通電中が確認された後のステップS204において、弱め界磁制御中かを確認する(弱め界磁制御?)。
通常制御中であれば、ステップS203に進む。
また、弱め界磁中であれば、ステップS205に進む。
<< Step S204 >>
In step S204 after confirming that 180-degree energization is being performed, it is confirmed whether field-weakening control is being performed (field-weakening control?).
If it is under normal control, the process proceeds to step S203.
If the field is weak, the process proceeds to step S205.

《ステップS203:再掲》
ステップS203は、前記したので重複する説明は省略する。
<< Step S203: Repost >>
Since step S203 has been described above, a duplicate description is omitted.

《ステップS205》
ステップS205において、弱め界磁制御で励磁電流指令(Id)を変更する。
そして、丸印に「2」のステップに進む。つまり、ステップS200の開始状態に戻る。
なお、弱め界磁制御の方法に関しては特に特定しない。
<< Step S205 >>
In step S205, the excitation current command (Id * ) is changed by field weakening control.
Then, the process proceeds to the step “2” indicated by a circle. That is, the process returns to the start state of step S200.
The field weakening control method is not particularly specified.

《ステップS206》
ステップS206では、Id位置決め電流値(最終値)を前記Iq設定処理401で算出していたIq120度初期値を設定する(Id位置決め電流(最終値)=Iq120度初期値セット)。
ここで、位置決め電流値を別に算出して設定しても良いが、位置決め処理後の120度通電との電流値を一致させるために、Iq120度初期値を設定するのが望ましい。
そして、丸印に「2」のステップに進む。つまり、ステップS200の開始状態に戻る。
<< Step S206 >>
In step S206, the Id * positioning current value (final value) is set to the Iq * 120 degree initial value calculated in the Iq * setting process 401 (Id * positioning current (final value) = Iq * 120 degree initial value. set).
Here, the positioning current value may be calculated and set separately, but it is desirable to set the Iq * 120 degree initial value in order to match the current value with the 120 degree energization after the positioning process.
Then, the process proceeds to the step “2” indicated by a circle. That is, the process returns to the start state of step S200.

《ステップS207》
ステップS207は、位置決め電流の増加処理であり、励磁電流(Id)が設定値(最終値)になるまで増加させる(IdがId最終値になるまで徐々に増加)。
そして、丸印に「2」のステップに進む。つまり、ステップS200の開始状態に戻る。
<< Step S207 >>
Step S207 is a process for increasing the positioning current, and the excitation current (Id * ) is increased until it reaches the set value (final value) (Id * is gradually increased until it reaches the Id * final value).
Then, the process proceeds to the step “2” indicated by a circle. That is, the process returns to the start state of step S200.

<通電方式切替判定処理409のフローチャート>
図9は、通電方式切替判定処理409の動作例を示すフローチャートである。
次に図9のフローチャートを用いて、通電方式切替判定処理409の動作について説明する。
<Flowchart of energization method switching determination processing 409>
FIG. 9 is a flowchart illustrating an operation example of the energization method switching determination process 409.
Next, the operation of the energization method switching determination process 409 will be described using the flowchart of FIG.

《ステップS300、S301》
図9において、丸印に「3」で表記したステップS300が開始状態である。
まず、ステップS301において、運転状態を確認する。
位置決め中であれば、ステップS302に進む。
駆動中であれば、ステップS304に進む。
停止中であれば、丸印に「3」で表記したステップS300の開始状態に戻る。
<< Steps S300 and S301 >>
In FIG. 9, step S300 indicated by “3” in a circle is the start state.
First, in step S301, the operating state is confirmed.
If positioning is in progress, the process proceeds to step S302.
If driving, the process proceeds to step S304.
If it is stopped, the process returns to the start state of step S300 indicated by “3” in a circle.

《ステップS302》
ステップS302においては、位置決めが完了しているかを確認する(位置決めが完了?)。
位置決めが完了している場合は、ステップS303に進む。
位置決め中の場合は、ステップS301に戻る。
すなわち、ステップS302においては、位置決めが完了しているかを確認し、完了するまでステップS301、S302の処理を繰り返す。
<< Step S302 >>
In step S302, it is confirmed whether positioning has been completed (positioning is completed?).
If the positioning has been completed, the process proceeds to step S303.
If positioning is in progress, the process returns to step S301.
That is, in step S302, it is confirmed whether the positioning is completed, and the processes in steps S301 and S302 are repeated until completion.

《ステップS303》
ステップS303において、通電方式切替信号を1(120度通電)にセットする。
そして、丸印に「3」のステップに進む。つまり、ステップS300の開始状態に戻る。
<< Step S303 >>
In step S303, the energization method switching signal is set to 1 (120-degree energization).
Then, the process proceeds to the step “3” indicated by a circle. That is, the process returns to the start state of step S300.

《ステップS304》
ステップS304において、現状の通電方式を確認する。
120度通電の場合は、ステップS305に進む。
180度通電の場合は、ステップS308に進む。
<< Step S304 >>
In step S304, the current energization method is confirmed.
In the case of 120-degree energization, the process proceeds to step S305.
In the case of 180 degree energization, the process proceeds to step S308.

《ステップS305》
ステップS305では、動作している回転速度(単位時間あたりの回転数)Nと、180度通電に切替える前の回転速度であるN120とを、比較する(N≧N120)。
回転速度Nが切替回転速度(N120)以上であれば、ステップS306に移行する。
回転速度Nが切替回転速度(N120)未満であれば、丸印に「3」のステップに進む。つまり、ステップS300の開始状態に戻る。
<< Step S305 >>
In step S305, the operating rotational speed (the rotational speed per unit time) N is compared with N 120 , which is the rotational speed before switching to 180-degree energization (N ≧ N 120 ).
If the rotational speed N is equal to or higher than the switching rotational speed (N 120 ), the process proceeds to step S306.
If the rotational speed N is less than the switching rotational speed (N 120 ), the process proceeds to the step “3” circled. That is, the process returns to the start state of step S300.

《ステップS306》
ステップS306においては、120度通電の位相信号θ120がモード1か否かを判定する。
120度通電の位相信号θ120がモード1の場合は、ステップS307に進む。なお、120度通電の位相信号θ120がモード1(図10)になったタイミングでステップS307に進む
また、120度通電の位相信号θ120がモード1以外の場合は、丸印に「3」のステップに進む。つまり、ステップS300の開始状態に戻る。
<< Step S306 >>
In step S306, it is determined whether or not the 120 ° energization phase signal θ 120 is mode 1.
When the 120-degree energization phase signal θ 120 is mode 1, the process proceeds to step S307. The process proceeds to step S307 when the 120-degree energization phase signal θ 120 becomes mode 1 (FIG. 10). When the 120-degree energization phase signal θ 120 is other than mode 1, the circle indicates “3”. Go to step. That is, the process returns to the start state of step S300.

《ステップS307》
ステップS307においては、通電方式切替信号を0(180度通電)にセットする。
そして、丸印に「3」のステップに進む。つまり、ステップS300の開始状態に戻る。
<< Step S307 >>
In step S307, the energization method switching signal is set to 0 (180-degree energization).
Then, the process proceeds to the step “3” indicated by a circle. That is, the process returns to the start state of step S300.

《ステップS308》
ステップS308においては、回転速度Nと、120度通電に切替える回転速度であるN180とを比較する(N≦N180)。
回転速度Nが切替回転速度(N180)以下であれば、ステップS309に進む、
また、回転速度Nが切替回転速度(N180)より大きければ、丸印に「3」のステップに進む。つまり、ステップS300の開始状態に戻る。
<< Step S308 >>
In step S308, the rotational speed N is compared with N 180 which is the rotational speed for switching to 120-degree energization (N ≦ N 180 ).
If the rotation speed N is equal to or lower than the switching rotation speed (N 180 ), the process proceeds to step S309.
Further, if the rotational speed N is higher than the switching rotational speed (N 180 ), the process proceeds to the step “3” in a circle. That is, the process returns to the start state of step S300.

《ステップS309》
ステップS309において、180度通電の位相信号θ180がモード1である場合には、ステップS310に進む。
ステップS309において、180度通電の位相信号θ180がモード1でない場合には、丸印に「3」のステップに進む。つまり、ステップS300の開始状態に戻る。
<< Step S309 >>
In step S309, the when the 180-degree energization of the phase signal theta 180 is mode 1, the process proceeds to step S310.
In step S309, if the 180 ° energization phase signal θ 1880 is not in mode 1, the process proceeds to step “3” in a circle. That is, the process returns to the start state of step S300.

《ステップS310》
ステップS310において、通電方式切替信号を1(120度通電)にセットする。
そして、丸印に「3」のステップに進む。つまり、ステップS300の開始状態に戻る。
<< Step S310 >>
In step S310, the energization method switching signal is set to 1 (120-degree energization).
Then, the process proceeds to the step “3” indicated by a circle. That is, the process returns to the start state of step S300.

<巻線切替動作と効果の関係>
これまで説明してきたモータ駆動装置をエアコン(冷凍空調機器)に適用した場合の巻線切替動作と効果の関係について説明する。
図14は、エアコンの構成例を示す図である。
図14において、エアコンは、エアコン室内機(エバポレータ)141と、エアコン室外機(コンデンサ)142とを備えて構成されている。
本発明の実施形態の巻線切替モータ駆動装置(モータ駆動装置)100(図1)と、このモータ駆動装置が駆動するモータ3(図1)とこのモータ3が駆動する圧縮機5(図1)は、図14におけるエアコン室外機(コンデンサ)142に搭載されている。
<Relationship between winding switching operation and effect>
The relationship between the winding switching operation and the effect when the motor driving device described so far is applied to an air conditioner (refrigeration air conditioning equipment) will be described.
FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration example of an air conditioner.
In FIG. 14, the air conditioner includes an air conditioner indoor unit (evaporator) 141 and an air conditioner outdoor unit (condenser) 142.
Winding switching motor drive device (motor drive device) 100 (FIG. 1), motor 3 (FIG. 1) driven by this motor drive device, and compressor 5 driven by this motor 3 (FIG. 1) ) Is mounted on the air conditioner outdoor unit (condenser) 142 in FIG.

<モータとインバータの総合効率>
次に、モータとインバータの総合効率について説明する。
図15は、回転速度に対するモータとインバータの総合効率の例を示す図である。また、巻線状態とエアコンの能力(APFの測定条件)も併記している。
図15において、特性線151は、従来(巻線切替しないモータ)の一般的なモータの総合効率を示している。
また、特性線152は、本実施形態の巻線切替駆動装置が駆動するモータ(巻線切替のモータ)の直列接続時のモータを使用した効率、特性線153は、並列接続時のモータを使用した効率を示している。
<Total efficiency of motor and inverter>
Next, the overall efficiency of the motor and inverter will be described.
FIG. 15 is a diagram illustrating an example of the total efficiency of the motor and the inverter with respect to the rotation speed. In addition, the winding state and the capacity of the air conditioner (APF measurement conditions) are also shown.
In FIG. 15, a characteristic line 151 indicates the overall efficiency of a conventional general motor (a motor that does not switch windings).
In addition, the characteristic line 152 is an efficiency using a motor connected in series with a motor (winding switching motor) driven by the winding switching drive device of this embodiment, and the characteristic line 153 is a motor using a parallel connection. Efficiency.

巻線切替をしないモータ(特性線151)の場合は、過負荷能力領域で駆動を確保する必要があるため、効率のピーク点をあまり低回転速度域に設定できない。
このため、運転時間の長い最小能力域や中間能力域の効率向上が小さくなりAPFも大幅な向上が望めない。
In the case of a motor that does not switch windings (characteristic line 151), since it is necessary to ensure driving in the overload capacity region, the efficiency peak point cannot be set in a very low rotational speed region.
For this reason, the efficiency improvement in the minimum capacity area and the intermediate capacity area having a long operation time is reduced, and the APF cannot be expected to be significantly improved.

これに対して、本実施形態の巻線切替駆動装置が駆動する巻線切替モータは、巻線を切替えることで効率のピーク点を変更できる。そのため、中間能力以下の領域では、直列接続(特性線152)に切替え効率のピーク値を低回転側に移動する。
反対に、定格能力以上の能力を出力する場合は、定格能力の効率向上と過負荷能力域の駆動確保のため、並列接続(特性線153)に切替える。
On the other hand, the winding switching motor driven by the winding switching drive device of this embodiment can change the peak point of efficiency by switching the winding. For this reason, in the region below the intermediate capacity, the peak value of the switching efficiency is moved to the low rotation side in series connection (characteristic line 152).
On the other hand, when outputting a capacity higher than the rated capacity, the connection is switched to the parallel connection (characteristic line 153) in order to improve the efficiency of the rated capacity and to secure driving in the overload capacity range.

なお、図15において、最小能力、中間能力、定格能力、過負荷能力と表記しているが、これらはAPFの評価試験で定められた所定の項目である。例えば、定格能力は範囲を示しており、機器として記載された定格値と必ずしも一致しない。エアコンの場合においても、冷房や換気や暖房において定格値付近の特性は異なる。そのため評価試験における定格能力は図15に示すような所定の範囲を有している。
なお、中間能力は定格能力の概ね50%と設定されている。また、定格能力と過負荷能力の中間の範囲は、評価試験においては、格別な名称のない範囲である。
In FIG. 15, the minimum capacity, the intermediate capacity, the rated capacity, and the overload capacity are indicated, but these are predetermined items determined in the APF evaluation test. For example, the rated capacity indicates a range and does not necessarily match the rated value described as a device. Even in the case of an air conditioner, the characteristics near the rated value are different in cooling, ventilation and heating. Therefore, the rated capacity in the evaluation test has a predetermined range as shown in FIG.
The intermediate capacity is set to approximately 50% of the rated capacity. Moreover, the range between the rated capacity and the overload capacity is a range without a special name in the evaluation test.

図16は、モータの回転速度−トルク特性の概要を示す模式図である。また、併せてエアコンの能力域(最小能力、中間能力、定格能力、過負荷能力)が回転速度−トルク特性において、どの範囲に位置するかを示している。
図16において、特性線171が従来(巻線切替しないモータ)である。
また、特性線172が本実施形態の巻線切替駆動装置が駆動するモータ(巻線切替のモータ)の直列接続時、特性線173が本実施形態の巻線切替駆動装置が駆動するモータ(巻線切替のモータ)の並列接続時のモータの特性である。
図16からも分かるように、モータの巻線を低負荷から高負荷に変わるにつれ、直列接続から、並列接続に適宜、切替えることで過負荷能力域を拡大することも可能である。
FIG. 16 is a schematic diagram showing an outline of the rotational speed-torque characteristics of the motor. In addition, it also indicates in which range the capacity range (minimum capacity, intermediate capacity, rated capacity, overload capacity) of the air conditioner is located in the rotational speed-torque characteristics.
In FIG. 16, the characteristic line 171 is conventional (a motor that does not switch windings).
Further, when the characteristic line 172 is connected in series with a motor (winding switching motor) driven by the winding switching drive device of this embodiment, the characteristic line 173 is a motor (winding) driven by the winding switching drive device of this embodiment. It is the characteristic of the motor at the time of the parallel connection of the motor of a line switch.
As can be seen from FIG. 16, as the motor winding is changed from a low load to a high load, the overload capacity range can be expanded by appropriately switching from the series connection to the parallel connection.

以上の通り、巻線切替モータ及び起動法を適用することで、広範囲の負荷(回転速度と能力)に対応して効率向上が図れる。言い換えると、低中速域の高効率化と高速域の駆動範囲の拡大の両立をするとともに、差圧を維持した圧縮機を短時間で安定的に再起動する手法、及びそれを用いたモータ駆動装置並びに冷凍空調機器を提供することが可能となる。   As described above, by applying the winding switching motor and the starting method, it is possible to improve the efficiency corresponding to a wide range of loads (rotational speed and capacity). In other words, a method that achieves both high efficiency in the low and medium speed range and expansion of the drive range in the high speed range, and stably restarts the compressor maintaining the differential pressure in a short time, and a motor using the same It becomes possible to provide a drive device and a refrigerating and air-conditioning apparatus.

以上において、本発明の第1実施形態では、モータ巻線を切替えるタイミング(時機)をエアコンの中間条件と定格条件の間として説明した。ただし、具体的には、予め設定した回転速度やモータ電流値、あるいは、モータ出力、電圧飽和状態(誘起電圧が端子電圧を超える状態)を示す数値などを用いて巻線切替タイミングを判断すれば良い。
特に、直列接続から並列接続に切替える場合は、電圧飽和領域で切替えると最大効率を維持できる。例えば、図15の符号Aで示したタイミングのように、直列接続(特性線152)と並列接続(特性線153)の効率曲線が交わる位置である。
ただし、大規模なシステムであれば、システム駆動中に実際に効率を計算することで切替タイミングを決定することも可能である。
また、巻線切替モータは、システムとして最大効率が得られるように、巻線仕様の設計をする必要ある。
In the above, in 1st Embodiment of this invention, the timing (time) which switches a motor winding was demonstrated as between the intermediate conditions and rated conditions of an air-conditioner. However, specifically, if the winding switching timing is determined using a preset rotation speed, motor current value, motor output, voltage saturation state (state where induced voltage exceeds terminal voltage), etc. good.
In particular, when switching from series connection to parallel connection, maximum efficiency can be maintained by switching in the voltage saturation region. For example, like the timing indicated by the symbol A in FIG. 15, the efficiency curves of the series connection (characteristic line 152) and the parallel connection (characteristic line 153) intersect.
However, in the case of a large-scale system, it is possible to determine the switching timing by actually calculating the efficiency during system driving.
Further, the winding switching motor needs to be designed with a winding specification so that the maximum efficiency can be obtained as a system.

(第2実施形態:巻線切替モータ駆動装置)
本発明の第2実施形態に係る巻線切替モータ駆動装置を図17〜21を参照して説明する。
第2実施形態は、第1実施形態の巻線切替モータ駆動装置のモータ駆動回路における整流回路の後段に昇圧回路16(図17)を追加し、かつモータの仕様も変更して、モータのより広範囲な高効率な駆動を目指したものである。
(Second Embodiment: Winding Switching Motor Drive Device)
A winding switching motor driving apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In the second embodiment, a booster circuit 16 (FIG. 17) is added after the rectifier circuit in the motor drive circuit of the winding switching motor drive device of the first embodiment, and the motor specifications are also changed. It aims to drive a wide range of high efficiency.

<第2実施形態のモータ駆動装置の構成>
図17は、第2実施形態の巻線切替モータ駆動装置のモータ駆動回路の構成例を示す図である。
図17において、図2の構成と異なる部分は、昇圧チョッパ回路(昇圧回路)16が整流回路10の後段に追加された部分である。
追加された昇圧チョッパ回路16は、昇圧リアクトル160、ダイオード161、スイッチング素子162を備えて構成されている。
スイッチング素子162をスイッチング動作させることで、整流回路10の出力電圧を昇圧することが可能である。図17においては、基本的な昇圧チョッパ回路16で記載しているが、インターリーブ方式やその他の昇圧回路を適用してもよい。
なお、図17において、図2と同一符号の回路、素子は、同一の機能、動作をするので、重複する説明は省略する。
<Configuration of Motor Drive Device of Second Embodiment>
FIG. 17 is a diagram illustrating a configuration example of a motor drive circuit of the winding switching motor drive device according to the second embodiment.
17 is different from the configuration of FIG. 2 in that a boost chopper circuit (boost circuit) 16 is added to the subsequent stage of the rectifier circuit 10.
The added step-up chopper circuit 16 includes a step-up reactor 160, a diode 161, and a switching element 162.
By switching the switching element 162, the output voltage of the rectifier circuit 10 can be boosted. Although the basic boost chopper circuit 16 is shown in FIG. 17, an interleave method or other boost circuits may be applied.
Note that in FIG. 17, circuits and elements having the same reference numerals as those in FIG. 2 have the same functions and operations, and thus redundant description is omitted.

<第2実施形態のモータの巻線構造>
次に、第2実施形態のモータの巻線構造について説明する。
図18は、第2実施形態のモータの巻線が切り替わる構造と状態を示す図であり、(a)はU相、V相、W相がそれぞれ3つの巻線を直列に接続してY結線としたものであり、(b)はU相、V相、W相のひとつずつの巻線でY結線とし、3つのY結線を並列に接続したものである。
図18の(a)は、モータ(3)の巻線U1、U2、U3、巻線V1、V2、V3、巻線W1、W2、W3は、それぞれ直列に接続され、モータ駆動回路(1)の接続端子U、V、Wとの間にY結線が構成される(直列接続1Y)。
また、図18の(b)は、モータ(3)の巻線U1、V1、W1でひとつのY結線が構成され、巻線U2、V2、W2で2つ目のY結線が構成され、巻線U3、V3、W3で3つ目のY結線が構成されている(並列接続3Y)。
<Winding structure of motor of second embodiment>
Next, the winding structure of the motor of the second embodiment will be described.
FIG. 18 is a diagram showing a structure and a state in which the windings of the motor according to the second embodiment are switched. FIG. 18A is a diagram showing a Y-connection by connecting three windings in series for the U phase, the V phase, and the W phase. (B) is one in which each of the U-phase, V-phase, and W-phase windings is Y-connected, and three Y-connections are connected in parallel.
In FIG. 18A, the windings U1, U2, U3, windings V1, V2, V3 and windings W1, W2, W3 of the motor (3) are connected in series, and the motor drive circuit (1). Are connected to the connection terminals U, V, and W (series connection 1Y).
In FIG. 18B, the windings U1, V1, and W1 of the motor (3) form one Y connection, and the windings U2, V2, and W2 form the second Y connection. A third Y connection is formed by the lines U3, V3, and W3 (parallel connection 3Y).

すなわち、第1実施形態では、2つの巻線の切り替えによる直列接続(1Y)と並列接続(2Y)としたが、第2実施形態では、3つの巻線の切り替えによる直列接続(1Y)、並列接続(3Y)とする。
この3つの巻線による直列と並列の切り替えでは、直列接続と並列接続との特性の差がさらに顕著になるので、第2実施形態は、第1実施形態に比較して、低域および高域の回転速度のそれぞれの領域において、さらなるモータの効率向上が図れる。
なお、図18の(a)から(b)への巻線切替回路(2)の具体的な回路構成については、実在することは自明であるが、煩雑であるので記載を省略する。
That is, in the first embodiment, the series connection (1Y) and the parallel connection (2Y) are achieved by switching two windings. In the second embodiment, the series connection (1Y) and the parallel connection are achieved by switching three windings. Connection (3Y) is assumed.
In the switching between the series connection and the parallel connection by the three windings, the difference in characteristics between the series connection and the parallel connection becomes more prominent. Therefore, the second embodiment has a low frequency and a high frequency compared to the first embodiment. Further efficiency improvement of the motor can be achieved in each region of the rotational speed.
In addition, although it is obvious that the specific circuit configuration of the winding switching circuit (2) from (a) to (b) of FIG. 18 exists, the description is omitted because it is complicated.

<第2実施形態における起動時の波形>
図19は、第2実施形態における起動時の起動方法の例と波形例を示す図である。
第2実施形態においては、前記したように、モータ駆動回路に昇圧チョッパ回路16を追加したこと、モータの巻線、および巻線切替回路を3つの巻線の直列と並列の切り替えにしたことであるが、さらに、起動時の手順を変えている。
図19に示す第2実施形態の起動時の波形が、図11に示す第1実施形態の起動時の波形と異なるのは、位置決め処理を無くしたことである。
<Waveform at startup in the second embodiment>
FIG. 19 is a diagram illustrating an example of a starting method and a waveform example at the time of starting in the second embodiment.
In the second embodiment, as described above, the step-up chopper circuit 16 is added to the motor drive circuit, and the winding of the motor and the winding switching circuit are switched in series and parallel of three windings. In addition, the startup procedure has been changed.
The waveform at the time of activation in the second embodiment shown in FIG. 19 is different from the waveform at the time of activation in the first embodiment shown in FIG. 11 in that the positioning process is eliminated.

モータの停止状態でもロータ位置が分かる場合には、位置決め処理は必ずしも必要でない。
第2実施形態では、位置決め処理に変わり、初期位相検出パルスを出力し、そのときの端子電圧から初期位相を検出する初期位相検出処理を行い、検出した初期位相から120度通電で駆動するものである。
120度通電動作以降の動作は、図19と図11と同じである。
If the rotor position is known even when the motor is stopped, the positioning process is not necessarily required.
In the second embodiment, instead of the positioning process, an initial phase detection pulse is output, an initial phase detection process for detecting the initial phase from the terminal voltage at that time is performed, and driving is performed by energizing 120 degrees from the detected initial phase. is there.
The operation after the 120-degree energization operation is the same as in FIGS.

<第2実施形態のモータとインバータの総合効率>
図20は、第2実施形態の回転速度に対するモータとインバータの総合効率の例を示す図である。また、図20においては、モータ駆動回路における昇圧チョッパ回路16の出力後の平滑回路11の両端の直流電圧も併せて示している。なお、昇圧チョッパ回路16を追加することで、前記の直流電圧を昇圧できる。
また、第2実施形態では、図18に示した通り、各相の巻線が3個ずつ(U1〜U3、V1〜V3、W1〜W3)で、直列接続(1Y)−並列接続(3Y)切替を行うため、直列接続(1Y)のときは第1実施形態の場合より更に低速設計が可能となる。
すなわち、図20に示す通り、直列接続時の効率曲線(特性線202)の効率ピーク値を最小能力側に移動できる。
ここで、効率ピーク値を最小能力側に移動すると中間能力範囲では、弱め界磁制御を行う必要があり効率が低下してしまう。
そこで、中間能力範囲で直流電圧を昇圧(特性線204)すると効率曲線は特性線202Bに示すとおり、弱め界磁制御分の損失が少なくなり効率向上が可能となる。
<The overall efficiency of the motor and inverter of the second embodiment>
FIG. 20 is a diagram illustrating an example of the overall efficiency of the motor and the inverter with respect to the rotation speed according to the second embodiment. FIG. 20 also shows the DC voltage across the smoothing circuit 11 after the output of the step-up chopper circuit 16 in the motor drive circuit. The DC voltage can be boosted by adding the boost chopper circuit 16.
In the second embodiment, as shown in FIG. 18, three windings of each phase (U1 to U3, V1 to V3, W1 to W3) are connected in series (1Y) -parallel connection (3Y). Since switching is performed, a lower speed design is possible in the case of series connection (1Y) than in the case of the first embodiment.
That is, as shown in FIG. 20, the efficiency peak value of the efficiency curve (characteristic line 202) at the time of series connection can be moved to the minimum capacity side.
Here, if the efficiency peak value is moved to the minimum capacity side, it is necessary to perform field-weakening control in the intermediate capacity range, resulting in a decrease in efficiency.
Therefore, when the DC voltage is boosted (characteristic line 204) in the intermediate capacity range, the efficiency curve is reduced as shown in the characteristic line 202B, so that the loss of field weakening control is reduced and the efficiency can be improved.

定格条件では、図18の(b)に示すように並列接続(3Y)に切替えることで、定格能力付近の効率向上を図る。なお、このときは直流電圧を昇圧しなくても(特性線205)、並列接続(3Y)による効率向上がある。   Under the rated conditions, the efficiency is improved near the rated capacity by switching to parallel connection (3Y) as shown in FIG. At this time, even if the DC voltage is not boosted (characteristic line 205), the efficiency is improved by the parallel connection (3Y).

その後、回転速度が増加すると、中間能力時と同様に直流電圧の昇圧を行う(特性線206)ことで、過負荷能力域の効率向上及び過負荷能力領域を大幅に拡大する(特性線203→特性線203B)ことができる。   Thereafter, when the rotational speed increases, the DC voltage is boosted as in the intermediate capacity (characteristic line 206), so that the efficiency of the overload capacity area is improved and the overload capacity area is greatly expanded (characteristic line 203 → Characteristic line 203B).

<第2実施形態のモータの回転速度−トルク特性>
図21は、第2実施形態のモータの回転速度−トルク特性の概要を示す模式図である。併せてエアコンの能力域(最小能力、中間能力、定格能力、過負荷能力)が回転速度−トルク特性において、どの範囲に位置するかを示している。
図21において、特性線201が従来(巻線切替しないモータ)の回転速度−トルク特性である。
また、特性線202が第2実施形態の巻線切替駆動装置が駆動するモータ(巻線切替のモータ)の直列接続時の回転速度−トルク特性である。ただし、直流電圧を昇圧させている領域については、特性線202Bとして特性線202に付随して表記している。
また、特性線203が第2実施形態の巻線切替駆動装置が駆動するモータ(巻線切替のモータ)の並列接続時の回転速度−トルク特性である。ただし、直流電圧を昇圧させている領域については特性線203Bとして特性線203に付随して表記している。
<Rotational speed-torque characteristics of the motor of the second embodiment>
FIG. 21 is a schematic diagram illustrating an outline of the rotational speed-torque characteristics of the motor according to the second embodiment. In addition, it shows the range in which the capacity range (minimum capacity, intermediate capacity, rated capacity, overload capacity) of the air conditioner is located in the rotational speed-torque characteristics.
In FIG. 21, a characteristic line 201 is a conventional rotational speed-torque characteristic (a motor that does not switch the winding).
A characteristic line 202 is a rotational speed-torque characteristic when a motor (winding switching motor) driven by the winding switching drive device of the second embodiment is connected in series. However, the region where the DC voltage is boosted is indicated as the characteristic line 202B along with the characteristic line 202.
A characteristic line 203 is a rotational speed-torque characteristic when a motor (winding switching motor) driven by the winding switching drive device of the second embodiment is connected in parallel. However, the region where the DC voltage is boosted is indicated as the characteristic line 203B along with the characteristic line 203.

図21に示すように、特性線201で示す従来の巻線切替しないモータの特性に比較して、前記した直列接続(1Y)−並列接続(3Y)切替の巻線切替モータと昇圧動作を組み合わせることで、低速域の効率向上(特性線202、202B)と過負荷能力範囲を大幅に拡大(特性線203(203B))が図れる。
さらに、図21を図16(直列接続(1Y)−並列接続(2Y)の切替のみ)を比較すれば、図21に示す特性線202(202B)が、低速域においてはトルクを増大している。また、特性線203(203B)が、高速域においては高い回転速度の領域を広げている。
すなわち、第2実施形態において、前記した直列接続(1Y)−並列接続(3Y)切替の巻線切替モータと昇圧動作を組み合わせることで、低速域の効率向上(特性線202、202B)と過負荷能力範囲を大幅に拡大(特性線203(203B))が図れる。
As shown in FIG. 21, in comparison with the characteristics of the conventional non-winding-switching motor indicated by the characteristic line 201, the above-described series connection (1Y) -parallel connection (3Y) switching winding switching motor is combined with the boosting operation. As a result, the efficiency improvement in the low speed region (characteristic lines 202 and 202B) and the overload capacity range can be greatly expanded (characteristic line 203 (203B)).
Further, when FIG. 21 is compared with FIG. 16 (only switching of serial connection (1Y) -parallel connection (2Y)), the characteristic line 202 (202B) shown in FIG. 21 increases the torque in the low speed range. . In addition, the characteristic line 203 (203B) widens the high rotational speed region in the high speed region.
That is, in the second embodiment, the combination of the above-described series connection (1Y) -parallel connection (3Y) switching coil switching motor and boosting operation improves the efficiency in the low speed range (characteristic lines 202 and 202B) and overload. The capability range can be greatly expanded (characteristic line 203 (203B)).

なお、第2実施形態においては、第1実施形態の位置決めの方法ではなく、初期位相検出パルスによる方法に変えたが、この相違は、前記の図21に示した回転速度−トルク特性には、無関係である。図21に示した回転速度−トルク特性は、前記した直列接続(1Y)−並列接続(3Y)切替の巻線切替モータと昇圧動作を組み合わせによる特性であり、効果である。   In the second embodiment, the method is changed to the method using the initial phase detection pulse instead of the positioning method of the first embodiment, but this difference is different from the rotational speed-torque characteristic shown in FIG. Unrelated. The rotation speed-torque characteristic shown in FIG. 21 is a characteristic obtained by combining the above-described winding switching motor of series connection (1Y) -parallel connection (3Y) and boosting operation, and is effective.

(第3実施形態:巻線切替モータ駆動装置)
次に、第3実施形態として、直列接続の巻線の半分の巻線と全部の巻線を使用する様に切替える構成について説明する。
図22は、本発明の第3実施形態に係る巻線切替モータ駆動装置103の構成例と、この巻線切替モータ駆動装置103が駆動制御するモータ(永久磁石同期モータ)30と、このモータ30が駆動する圧縮機5の全体の構成、関連を示す図である。
図22で、第1実施形態を示す図1と異なるのは、巻線切替モータ駆動装置103における巻線切替回路20とモータ30の構成である。
(Third embodiment: winding switching motor driving device)
Next, as a third embodiment, a description will be given of a configuration in which switching is performed so that half and all of the series-connected windings are used.
FIG. 22 shows a configuration example of a winding switching motor driving device 103 according to the third embodiment of the present invention, a motor (permanent magnet synchronous motor) 30 controlled by the winding switching motor driving device 103, and the motor 30. It is a figure which shows the whole structure and relationship of the compressor 5 which drive.
22 is different from FIG. 1 showing the first embodiment in the configuration of the winding switching circuit 20 and the motor 30 in the winding switching motor driving device 103.

第1、第2実施形態では、モータの巻線構造は並列接続と直列接続を切替えることを前提で述べているが、直列接続の巻線の例えば半分の巻線(誘起電圧が低くなる直列接続)と全部の巻線(誘起電圧が高くなる直列接続)を使用する様に切替える構成でも本願を適用できる。
具体的には、図4の(a)の直列接続(1Y)の図において、U相では巻線U1と巻線U2を直列接続した状態で使用する場合と、巻線U1と巻線U2の間に端子を設け、巻線U2のみを使用する場合である。
また、V相、W相でも同様に切り替える。
図22に示す構成では、モータ30の出力端子は6本(U1、U2、V1、V2、W1、W2)となり、図1のモータ3の出力端子の9本(図3)に比較して3本低減でき、圧縮機等モータを組込み機器のコスト低減に有利である。ただし、モータの巻線利用率は低下する。
In the first and second embodiments, the winding structure of the motor is described on the assumption that the parallel connection and the series connection are switched. However, for example, half the winding of the series connection winding (the series connection in which the induced voltage is reduced). ) And all the windings (series connection in which the induced voltage increases) can be applied to the present application.
Specifically, in the diagram of the series connection (1Y) in FIG. 4A, in the U phase, the winding U1 and the winding U2 are used in a state of being connected in series, and the winding U1 and the winding U2 are connected. This is a case where terminals are provided between them and only the winding U2 is used.
In addition, the switching is performed similarly for the V phase and the W phase.
In the configuration shown in FIG. 22, the number of output terminals of the motor 30 is six (U1, U2, V1, V2, W1, W2), which is 3 compared to the nine output terminals (FIG. 3) of the motor 3 of FIG. This can be reduced, and it is advantageous to reduce the cost of a built-in motor such as a compressor. However, the winding utilization of the motor is reduced.

(第4実施形態:冷凍空調機器)
図14において、第1実施形態の巻線切替モータ駆動装置100によってモータ3を駆動し、このモータによって圧縮機5を稼動し、この圧縮機5を搭載したエアコン(141、142:冷凍空調機器)を示した。
このように、第1〜第3実施形態の巻線切替モータ駆動装置(100、103)によってモータ(3、30)を駆動し、このモータによって圧縮機5を稼動し、この圧縮機5を備えた冷凍空調機器は、モータの低速域、高速域における前記した特性向上により、性能が向上することが期待できる。
なお、冷凍空調機器は、前記したエアコンには限らない。ビル用マルチ エアコン、冷凍機、冷水機、製氷機、チラー、自動販売機、食品売り場ショーケース等の各種の冷凍空調機器およびその範疇に属する機器が対象となる。
(Fourth embodiment: Refrigeration and air conditioning equipment)
In FIG. 14, the motor 3 is driven by the winding switching motor driving apparatus 100 of the first embodiment, the compressor 5 is operated by this motor, and the air conditioner (141, 142: refrigeration air conditioner) on which the compressor 5 is mounted. showed that.
Thus, the motor (3, 30) is driven by the winding switching motor driving device (100, 103) of the first to third embodiments, the compressor 5 is operated by this motor, and the compressor 5 is provided. The refrigeration and air-conditioning equipment can be expected to improve performance due to the above-described improvement in characteristics in the low-speed range and high-speed range of the motor.
The refrigerating and air-conditioning equipment is not limited to the above-described air conditioner. Multi-type air conditioners for buildings, refrigerators, water coolers, ice makers, chillers, vending machines, food refrigeration showcases, etc.

(その他の実施形態)
以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があってもよく、以下にその例をあげる。
(Other embodiments)
As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, this invention is not limited to these embodiment, There may be a design change etc. of the range which does not deviate from the summary of this invention, and the following. An example is given below.

《3段階の直並列巻線切替方法》
第1、第2実施形態においては、巻線を直列と並列の2段階に切り替える方法について説明したが、切り替えは2段階に限定されない。次に3段階の直並列巻線切替方法について説明する。
図26は、U相における3段階の直並列巻線切替方法を説明する図であり、(a)はU1〜U4の巻線が直列に接続され、(b)はU1、U2およびU3、U4がそれぞれ並列に接続され、(c)はU1〜U4の巻線がすべて並列に接続されていることを示している。
<< Three-stage series-parallel winding switching method >>
In the first and second embodiments, the method of switching the windings in two stages of series and parallel has been described, but the switching is not limited to two stages. Next, a three-stage series / parallel winding switching method will be described.
FIG. 26 is a diagram for explaining a three-stage series-parallel winding switching method in the U phase, where (a) shows the windings U1 to U4 connected in series, and (b) shows U1, U2 and U3, U4. Are connected in parallel, and (c) shows that all the windings of U1 to U4 are connected in parallel.

図26の(a)は、U1〜U4の巻線がすべて直列に接続されているので、モータは低回転速度域での特性にすぐれ、(c)はU1〜U4の巻線がすべて並列に接続されているので、モータは高回転速度域での特性にすぐれている。
ただし、図26の(a)のU1〜U4の巻線がすべて直列に接続された状態から(c)のU1〜U4の巻線がすべて並列に接続された状態にすると、その切り替え時において特性の変動が大きい場合がある。
この急激な特性の変動を軽減するために、図26の(b)においては、U1、U2の巻線、およびU3、U4の巻線をそれぞれ並列に接続し、これらの2つの並列に接続された巻線同士を直列に接続する構成としている。
すなわち、図26の(a)、(b)、(c)の構成を、負荷の状況に応じて順次移行、あるいは選択することにより、より望ましい特性が得られる。
なお、図26においては、3段階に移行する例をあげたが、4段階以上に移行させてもよい。
In FIG. 26 (a), since all the windings of U1 to U4 are connected in series, the motor has excellent characteristics in a low rotational speed region, and (c) shows that all of the windings of U1 to U4 are in parallel. Because it is connected, the motor has excellent characteristics in the high rotation speed range.
However, if the windings U1 to U4 in FIG. 26A are all connected in series to the state in which all windings U1 to U4 in FIG. 26 are connected in parallel, the characteristics are changed at the time of switching. There may be large fluctuations.
In order to reduce this sudden fluctuation in characteristics, in FIG. 26 (b), the windings of U1 and U2 and the windings of U3 and U4 are connected in parallel, and these two are connected in parallel. The windings are connected in series.
That is, more desirable characteristics can be obtained by sequentially shifting or selecting the configurations shown in FIGS. 26A, 26B, and 26C according to the load status.
In addition, although the example which transfers to 3 steps | paragraphs was given in FIG. 26, you may transfer to 4 steps | paragraphs or more.

《巻線の部分を半分以外に利用する方法》
第3実施形態において、図4の(a)のU相における巻線U1、U2を直列接続した状態で使用する場合と、巻線U1と巻線U2の間に端子を設け、巻線U2のみを使用する場合について説明したが、2つの巻線U1、U2の場合について限定されない。
図18の(a)のように、U相において巻線U1、U2、U3を3つ直列接続した場合と、巻線U2、U3の2つ直列接続した場合と、巻線U3のみを使用する場合を、切り替えて使い分ける方法もある。
《Method of using winding part other than half》
In the third embodiment, when the U-phase windings U1 and U2 in FIG. 4A are used in a state of being connected in series, a terminal is provided between the winding U1 and the winding U2, and only the winding U2 is provided. However, the present invention is not limited to the case of two windings U1 and U2.
As shown in FIG. 18 (a), when three windings U1, U2, U3 are connected in series in the U phase, when two windings U2, U3 are connected in series, only the winding U3 is used. There is also a way to switch between cases.

《Δ結線における方法》
第1実施形態の図4、および第2実施形態の図18では、Y結線において、直列接続と並列接続を切り替える方法を説明したが、Y結線には限定されない。
U相の巻線U1、U2を直列に接続し、また同様にV相の巻線V1、V2を直列、W相の巻線W1、W2を直列に接続して、それぞれ直列に接続したU相、V相、W相の巻線でΔ結線を構成する。
そして、次に切り替える方法として、巻線U1、V1、W1で第1のΔ結線を構成し、巻線U2、V2、W2で第2のΔ結線を構成し、第1のΔ結線Y結線と第2のΔ結線を並列状態で接続する。
このように、Y結線のみならずΔ結線で直列接続と並列接続を切り替える方法もある。
《Method for Δ connection》
In FIG. 4 of the first embodiment and FIG. 18 of the second embodiment, the method of switching the serial connection and the parallel connection in the Y connection has been described. However, the method is not limited to the Y connection.
U-phase windings U1 and U2 are connected in series, V-phase windings V1 and V2 are connected in series, W-phase windings W1 and W2 are connected in series, and U-phases are connected in series. A Δ connection is formed by windings of V phase and W phase.
As a next switching method, the windings U1, V1, and W1 constitute a first Δ connection, the windings U2, V2, and W2 constitute a second Δ connection, and the first Δ connection Y connection and The second Δ connection is connected in parallel.
In this way, there is a method of switching between serial connection and parallel connection not only with Y connection but also with Δ connection.

《Y結線とΔ結線を混在させる方法》
以上において、Y結線で直列接続と並列接続を切り替える方法と、Δ結線で直列接続と並列接続を切り替える方法について説明したが、Y結線とΔ結線を混在させる方法もある。
Y結線で直列接続する場合を最も低回転速度域とし、Δ結線で並列接続する場合を最も高回転速度域とする。そして、Δ結線で直列接続やY結線で並列接続を前記の回転速度の中間域とする方法もある。
《Method of mixing Y connection and Δ connection》
In the above, the method of switching the serial connection and the parallel connection with the Y connection and the method of switching the series connection and the parallel connection with the Δ connection have been described, but there is also a method of mixing the Y connection and the Δ connection.
The case where the Y connection is connected in series is the lowest rotation speed region, and the case where the Δ connection is used in parallel is the highest rotation speed region. There is also a method in which a series connection with a Δ connection or a parallel connection with a Y connection is used as an intermediate region of the rotation speed.

《冷凍空調機器以外の機器》
第4実施形態においては、第1〜第3実施形態の巻線切替モータ駆動装置(100、103)によってモータ(3、30)を駆動し、このモータによって圧縮機5を稼動し、この圧縮機5を搭載した冷凍空調機器について説明した。
しかし、第1〜第3実施形態の巻線切替モータ駆動装置は、モータを駆動する場合に効果があるので、第1〜第3実施形態の巻線切替モータ駆動装置(100、103)およびモータ(3、30)を応用する機器は、冷凍空調機器に限定されない。
巻線の切り替え時において、一時、モータが停止することを許容されるならば、モータを使用する機器において、第1〜第3実施形態の巻線切替モータ駆動装置および巻線切替モータの駆動方法は、有効で広く活用できる。
《Equipment other than refrigeration and air conditioning equipment》
In the fourth embodiment, the motor (3, 30) is driven by the winding switching motor driving device (100, 103) of the first to third embodiments, and the compressor 5 is operated by this motor. The refrigeration and air conditioning equipment equipped with 5 was explained.
However, since the winding switching motor driving device of the first to third embodiments is effective when driving the motor, the winding switching motor driving device (100, 103) and the motor of the first to third embodiments are effective. A device to which (3, 30) is applied is not limited to a refrigerating and air-conditioning device.
If the motor is allowed to stop temporarily at the time of switching the windings, the winding switching motor driving device and the winding switching motor driving method according to the first to third embodiments in a device using the motor. Is effective and widely available.

(モータの起動法の比較例)
次に、本発明の巻線切替モータ駆動装置および巻線切替モータの駆動方法の特徴をより分かりやすくするために、モータの起動法の比較例をあげてその特徴を説明する。
図27は、比較例のモータの起動法を説明する図である。なお、図27に示す起動方法は、位置センサレス制御の方式である。
図27において、横軸は時間の経緯である。縦軸は上から回転速度指令、電流指令(Id、Iq)、モータ電流(U相電流)を示している。
(Comparison example of motor starting method)
Next, in order to make the characteristics of the winding switching motor driving device and the winding switching motor driving method of the present invention easier to understand, the characteristics of the motor starting method will be described with reference to a comparative example.
FIG. 27 is a diagram illustrating a starting method of a motor of a comparative example. Note that the activation method shown in FIG. 27 is a position sensorless control method.
In FIG. 27, the horizontal axis represents the history of time. The vertical axis indicates the rotational speed command, current command (Id * , Iq * ), and motor current (U-phase current) from the top.

位置センサレス制御の方式は、誘起電圧を利用した方式のため、停止時並び極低速時にはロータの位置を検出できない。そのため、位置決め、同期運転と呼ぶ処理が必要になる。位置決め処理は、モータ巻線の所定の相に直流電流を流しロータを所定の位置に引き付ける処理である。
比較例では、U相からV相とW相に電流を流す。このとき、ロータが所定の位置付近に来ないと同期運転処理に移行してもロータが回転しない。
そのため、図27に示すように、モータに最大トルクが印加されていると想定し最大電流を流す(Id最大値、特性線271)。
Since the position sensorless control method uses an induced voltage, the position of the rotor cannot be detected at the time of stop and at extremely low speed. Therefore, processing called positioning and synchronous operation is necessary. The positioning process is a process in which a direct current is passed through a predetermined phase of the motor winding to attract the rotor to a predetermined position.
In the comparative example, current flows from the U phase to the V phase and the W phase. At this time, if the rotor does not come near the predetermined position, the rotor does not rotate even if the operation shifts to the synchronous operation process.
Therefore, as shown in FIG. 27, it is assumed that the maximum torque is applied to the motor, and a maximum current is passed (Id * maximum value, characteristic line 271).

同期運転処理は、当該処理で所定の位置に位置決めされた位相から交流電流を流しながら周波数を増加させていく処理である。交流電流が流れることで回転トルクが発生しモータが回り始める。
ただし、前記の同期運転はオープンループのため、モータの発生トルクに対して負荷トルクが大きいとすぐに脱調(停止)してしまう。
そのため、モータに最大トルクが印加されていると想定し最大電流を流す(Id最大値)設定としている。
The synchronous operation process is a process of increasing the frequency while flowing an alternating current from the phase positioned at a predetermined position in the process. When alternating current flows, rotational torque is generated and the motor starts to rotate.
However, since the synchronous operation is an open loop, if the load torque is large with respect to the torque generated by the motor, it will step out (stop) immediately.
For this reason, it is assumed that the maximum torque is applied to the motor and the maximum current is supplied (Id * maximum value).

しかし、負荷トルクが小さかった場合、モータの発生トルクが過大となり、急加速が発生するなど不安定となる。
回転速度が増加したところで、位置センサレス制御(センサレス運転)に移行する。
以上のように、永久磁石同期モータを位置センサレス制御で駆動するためには、位置決め、同期運転が不可欠である。
比較例の技術を空調機の圧縮機駆動装置として適用した場合、過大な差圧が付いた状態では圧縮機を駆動できないため、一定時間圧縮機を停止する処理が設定されている。
However, when the load torque is small, the generated torque of the motor becomes excessive and becomes unstable such as sudden acceleration.
When the rotational speed increases, the control shifts to position sensorless control (sensorless operation).
As described above, positioning and synchronous operation are indispensable for driving a permanent magnet synchronous motor by position sensorless control.
When the technique of the comparative example is applied as a compressor driving device for an air conditioner, since the compressor cannot be driven in a state where an excessive differential pressure is applied, processing for stopping the compressor for a certain time is set.

図28は、比較例を用いた場合の空調機の能力と圧縮機の吐出圧力、吸込圧力の関係を示す図である。
図28において、横軸は時間の経緯であり、縦軸に空調機の能力と圧縮機の吐出圧力、吸込圧力の関係を示している。また、併せて圧縮機の停止時間も示している。
前記したように、比較例の起動法を使用している場合、所定の時間(圧縮機停止時間281)圧縮機を停止させ、吐出圧力283と吸込圧力282をバランスさせてから起動する。そのため、空調機の能力284は、停止前の能力に到達するまでに時間がかかる。
FIG. 28 is a diagram illustrating the relationship between the capacity of the air conditioner, the discharge pressure of the compressor, and the suction pressure when the comparative example is used.
In FIG. 28, the horizontal axis represents the time course, and the vertical axis represents the relationship between the capacity of the air conditioner, the discharge pressure of the compressor, and the suction pressure. In addition, the compressor stop time is also shown.
As described above, when the starting method of the comparative example is used, the compressor is stopped for a predetermined time (compressor stop time 281), and the discharge pressure 283 and the suction pressure 282 are balanced before starting. Therefore, it takes time until the capacity 284 of the air conditioner reaches the capacity before stopping.

(本発明の第1実施形態と比較例との対比)
なお、比較例の各特性の関係を示す図28と、本発明の第1実施形態の各特性の関係を示す図13とを比較すると、図13の圧縮機停止時間131は、図28の圧縮機停止時間281より大幅に短時間となっている。
そのため、本発明の第1実施形態の巻線切替モータ駆動装置および巻線切替モータの駆動方法を用いるとモータ3(図1)、および圧縮機5(図1)は、短時間で安定的に再起動ができる。
(Contrast between the first embodiment of the present invention and a comparative example)
When comparing FIG. 28 showing the relationship between the characteristics of the comparative example and FIG. 13 showing the relationship between the characteristics of the first embodiment of the present invention, the compressor stop time 131 of FIG. The time is significantly shorter than the machine stop time 281.
Therefore, when the winding switching motor driving device and the winding switching motor driving method according to the first embodiment of the present invention are used, the motor 3 (FIG. 1) and the compressor 5 (FIG. 1) are stably provided in a short time. You can restart.

1 モータ駆動回路
2、20 巻線切替回路
3、30 永久磁石同期モータ、モータ
4 制御回路
5 圧縮機
10 整流回路
11 平滑回路
12 インバータ回路
13 電流検出回路
14 端子電圧検出回路
14R 抵抗
15 直流電圧検出回路
16 昇圧回路、昇圧チョッパ回路
21、22、23、24 スイッチ
100、103 巻線切替モータ駆動装置
141 エアコン室内機(冷凍空調機器)
142 エアコン室外機(冷凍空調機器)
160 昇圧リアクトル
161 ダイオード
162 スイッチング素子
401 Iq設定処理
401A 速度制御処理
401B 初期値選択処理
401C 120度初期値処理
401D 180度初期値処理
402 電流制御処理
403 ベクトル演算処理
404 180度通電速度/位置推定処理
405 120度通電速度/位置推定処理
406 電圧演算処理
407 電圧指令選択/パターン発生処理
408 PWM信号出力処理
409 通電方式切替判定処理
410 速度選択処理
411 電流再現処理
412 Id設定処理
U1〜U3、V1〜V3、W1〜W3 巻線、巻線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Motor drive circuit 2, 20 Winding switching circuit 3, 30 Permanent magnet synchronous motor, motor 4 Control circuit 5 Compressor 10 Rectifier circuit 11 Smoothing circuit 12 Inverter circuit 13 Current detection circuit 14 Terminal voltage detection circuit 14R Resistance 15 DC voltage detection Circuit 16 Booster circuit, Booster chopper circuit 21, 22, 23, 24 Switch 100, 103 Winding switching motor drive device 141 Air conditioner indoor unit (refrigeration air conditioner)
142 Air conditioner outdoor unit (refrigeration air conditioner)
160 Step-up reactor 161 Diode 162 Switching element 401 Iq * Setting process 401A Speed control process 401B Initial value selection process 401C 120 degree initial value process 401D 180 degree initial value process 402 Current control process 403 Vector calculation process 404 180 degree conduction speed / position estimation Process 405 120-degree energization speed / position estimation process 406 Voltage calculation process 407 Voltage command selection / pattern generation process 408 PWM signal output process 409 Energization method switching determination process 410 Speed selection process 411 Current reproduction process 412 Id * Setting process U1 to U3 V1-V3, W1-W3 Winding, Winding

Claims (13)

永久磁石同期モータを駆動するモータ駆動回路と、
前記永久磁石同期モータの巻線の結線を切替える巻線切替回路と、
前記モータ駆動回路と前記巻線切替回路を制御する制御回路と、
を備え、
前記制御回路の制御によって前記モータ駆動回路が前記永久磁石同期モータを停止させ、前記制御回路の制御によって前記巻線切替回路が前記永久磁石同期モータの巻線の結線を切替え、前記制御回路の制御によって前記モータ駆動回路が前記永久磁石同期モータの再起動を行う際に、前記制御回路が前記永久磁石同期モータのモータ電流初期値を、停止前のモータ電流値と前記巻線の結線状態とから算出したモータ電流値以上に設定する
ことを特徴とする巻線切替モータ駆動装置。
A motor drive circuit for driving a permanent magnet synchronous motor;
A winding switching circuit for switching the wiring connection of the permanent magnet synchronous motor;
A control circuit for controlling the motor drive circuit and the winding switching circuit;
With
Under the control of the control circuit, the motor driving circuit stops the permanent magnet synchronous motor, and under the control of the control circuit, the winding switching circuit switches connection of the windings of the permanent magnet synchronous motor. When the motor driving circuit restarts the permanent magnet synchronous motor, the control circuit calculates the initial motor current value of the permanent magnet synchronous motor from the motor current value before stopping and the connection state of the windings. A winding switching motor driving device, characterized by being set to be equal to or greater than a calculated motor current value.
請求項1において、
前記制御回路により制御されることによって前記モータ駆動回路は、
前記永久磁石同期モータの再起動後の通電方式として、120度通電方式と180度通電方式の2種類の通電方式を有し、
前記120度通電方式と前記180度通電方式とを切替える際に、前記2種類の通電方式の切替え後のモータ電流初期値を、前記通電方式の切替え前のモータ電流値を基に設定する
ことを特徴とする巻線切替モータ駆動装置。
In claim 1,
The motor drive circuit is controlled by the control circuit,
As the energization method after restarting the permanent magnet synchronous motor, there are two energization methods of a 120-degree energization method and a 180-degree energization method,
When switching between the 120-degree energization method and the 180-degree energization method, the motor current initial value after switching between the two energization methods is set based on the motor current value before switching the energization method. A winding-switching motor drive device.
請求項2において、
前記通電方式の切替え後のモータ電流初期値を前記停止前のモータ電流初期値、または前記通電方式の切替え前のモータ出力トルクと同一もしくはそれ以上とするモータ電流初期値に設定する
ことを特徴とする巻線切替モータ駆動装置。
In claim 2,
The initial value of the motor current after the switching of the energization method is set to the initial value of the motor current before the stop, or the initial value of the motor current that is equal to or greater than the motor output torque before the switching of the energization method, Winding switching motor drive device.
請求項1乃至請求項3のいずれか一項において、
前記巻線切替回路は、前記永久磁石同期モータの巻線の結線を直列接続と並列接続とに切替える
ことを特徴とする巻線切替モータ駆動装置。
In any one of Claims 1 thru | or 3,
The winding switching circuit driving device, wherein the winding switching circuit switches the connection of windings of the permanent magnet synchronous motor between a serial connection and a parallel connection.
請求項1乃至請求項3のいずれか一項において、
前記巻線切替回路は、前記永久磁石同期モータの巻線の結線を、誘起電圧が高くなる直列接続と誘起電圧が低くなる直列接続とに切替える
ことを特徴とする巻線切替モータ駆動装置。
In any one of Claims 1 thru | or 3,
The winding switching circuit is characterized in that the winding connection of the permanent magnet synchronous motor is switched between a series connection in which the induced voltage is increased and a series connection in which the induced voltage is reduced.
請求項1において、
前記巻線切替回路は、前記永久磁石同期モータの巻線の結線を誘起電圧が高くなる接続から誘起電圧が低くなる接続に切替え、かつ切替える時機は前記誘起電圧が巻線の端子電圧を超える飽和状態である
ことを特徴とする巻線切替モータ駆動装置。
In claim 1,
The winding switching circuit switches the connection of the windings of the permanent magnet synchronous motor from a connection in which the induced voltage is increased to a connection in which the induced voltage is lowered, and when the switching is performed, the induced voltage exceeds the terminal voltage of the winding. A winding switching motor driving device characterized by being in a state.
請求項1において、
前記モータ駆動回路は、昇圧回路を有し、
前記永久磁石同期モータの負荷または回転速度の増大に応じて、前記昇圧回路の電圧を上昇させる
ことを特徴とする巻線切替モータ駆動装置。
In claim 1,
The motor drive circuit has a booster circuit,
The winding switching motor driving device, wherein the voltage of the booster circuit is increased in accordance with an increase in load or rotation speed of the permanent magnet synchronous motor.
永久磁石同期モータからなる巻線切替モータの制御方法であって、
モータ駆動回路が前記永久磁石同期モータを駆動し、
前記巻線切替回路が前記永久磁石同期モータの巻線を切替え、
制御回路が前記モータ駆動回路と前記巻線切替回路を制御し、
前記制御回路の制御によって前記モータ駆動回路が前記永久磁石同期モータを停止させ、前記制御回路の制御によって前記巻線切替回路が前記永久磁石同期モータの巻線の結線を切替え、前記制御回路の制御によって前記モータ駆動回路が前記永久磁石同期モータの再起動を行う際に、前記制御回路が前記永久磁石同期モータのモータ電流初期値を、停止前のモータ電流値と前記巻線の結線状態とから算出したモータ電流値以上に設定する
ことを特徴とする巻線切替モータの駆動制御方法。
A method for controlling a winding switching motor composed of a permanent magnet synchronous motor,
A motor drive circuit drives the permanent magnet synchronous motor;
The winding switching circuit switches the winding of the permanent magnet synchronous motor,
A control circuit controls the motor drive circuit and the winding switching circuit;
Under the control of the control circuit, the motor driving circuit stops the permanent magnet synchronous motor, and under the control of the control circuit, the winding switching circuit switches connection of the windings of the permanent magnet synchronous motor. When the motor driving circuit restarts the permanent magnet synchronous motor, the control circuit calculates the initial motor current value of the permanent magnet synchronous motor from the motor current value before stopping and the connection state of the windings. A drive control method for a winding switching motor, characterized by being set to be equal to or greater than a calculated motor current value.
請求項8において、
前記制御回路により制御されることによって前記モータ駆動回路は、
前記永久磁石同期モータの再起動後の通電方式として、120度通電方式と180度通電方式の2種類の通電方式を有し、
前記120度通電方式と前記180度通電方式とを切替える際に、前記2種類の通電方式の切替え後のモータ電流初期値を、前記通電方式の切替え前のモータ電流値を基に設定する
ことを特徴とする巻線切替モータの駆動制御方法。
In claim 8,
The motor drive circuit is controlled by the control circuit,
As the energization method after restarting the permanent magnet synchronous motor, there are two energization methods of a 120-degree energization method and a 180-degree energization method,
When switching between the 120-degree energization method and the 180-degree energization method, the motor current initial value after switching between the two energization methods is set based on the motor current value before switching the energization method. A drive control method for a winding switching motor.
請求項9において、
前記通電方式の切替え後のモータ電流初期値を前記停止前のモータ電流初期値、または前記通電方式の切替え前のモータ出力トルクと同一もしくはそれ以上とするモータ電流初期値に設定する
ことを特徴とする巻線切替モータの駆動制御方法。
In claim 9,
The initial value of the motor current after the switching of the energization method is set to the initial value of the motor current before the stop, or the initial value of the motor current that is equal to or greater than the motor output torque before the switching of the energization method, Drive control method for winding switching motor.
請求項8乃至請求項10のいずれか一項において、
前記巻線切替回路は、前記永久磁石同期モータの巻線の結線を直列接続と並列接続とに切替える
ことを特徴とする巻線切替モータの駆動制御方法。
In any one of Claims 8 to 10,
The winding switching circuit switches the connection of windings of the permanent magnet synchronous motor between a serial connection and a parallel connection.
永久磁石同期モータと、
前記永久磁石同期モータを駆動するモータ駆動回路と、前記永久磁石同期モータの巻線の結線を切替える巻線切替回路と、前記モータ駆動回路と前記巻線切替回路を制御する制御回路と、を具備する巻線切替モータ駆動装置と、
前記永久磁石同期モータが駆動する圧縮機と、
を備え、
前記巻線切替モータ駆動装置の前記制御回路の制御によって前記モータ駆動回路が前記永久磁石同期モータを停止させ、前記制御回路の制御によって前記巻線切替回路が前記永久磁石同期モータの巻線の結線を切替え、前記制御回路の制御によって前記モータ駆動回路が前記永久磁石同期モータの再起動を行う際に、前記制御回路が前記永久磁石同期モータのモータ電流初期値を、停止前のモータ電流値と前記巻線の結線状態とから算出したモータ電流値以上に設定する
ことを特徴とする冷凍空調機器。
A permanent magnet synchronous motor;
A motor driving circuit for driving the permanent magnet synchronous motor, a winding switching circuit for switching the wiring connection of the permanent magnet synchronous motor, and a control circuit for controlling the motor driving circuit and the winding switching circuit. A winding switching motor driving device,
A compressor driven by the permanent magnet synchronous motor;
With
The motor driving circuit stops the permanent magnet synchronous motor by the control of the control circuit of the winding switching motor driving device, and the winding switching circuit connects the windings of the permanent magnet synchronous motor by the control of the control circuit. When the motor drive circuit restarts the permanent magnet synchronous motor by the control of the control circuit, the control circuit sets the motor current initial value of the permanent magnet synchronous motor as the motor current value before stopping. A refrigerating and air-conditioning apparatus characterized by being set to a motor current value or more calculated from the connection state of the winding.
請求項12において、
前記制御回路により制御されることによって前記モータ駆動回路は、
前記永久磁石同期モータの再起動後の通電方式として、120度通電方式と180度通電方式の2種類の通電方式を有し、
前記120度通電方式と180度通電方式とを切替える際に、前記通電方式の切替え後のモータ電流初期値を、前記通電方式の切替え前のモータ電流値を基に設定する
ことを特徴とする冷凍空調機器。
In claim 12,
The motor drive circuit is controlled by the control circuit,
As the energization method after restarting the permanent magnet synchronous motor, there are two energization methods of a 120-degree energization method and a 180-degree energization method,
When switching between the 120-degree energization method and the 180-degree energization method, a motor current initial value after switching the energization method is set based on a motor current value before switching the energization method. Air conditioning equipment.
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