JPWO2020059095A1 - Motor drive and refrigeration cycle equipment - Google Patents

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Abstract

モータコントローラは、オープン巻線モードから星形結線モードへの切換えに際し、切換え前のオープン巻線モードのスイッチングのオン,オフデューティ(または電圧利用率)が設定値を超えている場合、そのオン,オフデューティ(または電圧利用率)を前記設定値以下に低下させ、この低下後、前記オープン巻線モードから前記星形結線モードへの切換えを実行する。When switching from the open winding mode to the star connection mode, the motor controller turns on the switching of the open winding mode before switching, and if the off-duty (or voltage utilization rate) exceeds the set value, turns it on. The off-duty (or voltage utilization rate) is reduced to the set value or less, and after this reduction, switching from the open winding mode to the star-shaped connection mode is executed.

Description

本発明は、互いに非接続状態の複数の相巻線を有する永久磁石同期モータいわゆるオープン巻線モータを駆動するモータ駆動装置及び冷凍サイクル装置に関する。 The present invention relates to a motor drive device and a refrigeration cycle device for driving a permanent magnet synchronous motor, a so-called open winding motor, which has a plurality of phase windings that are not connected to each other.

空気調和機や熱源機などの冷凍サイクル装置に搭載される圧縮機の駆動用モータとして、複数の相巻線を有する永久磁石同期モータが使用される。また、永久磁石同期モータの一例として、複数の相巻線を互いに非接続状態とした構成のオープン巻線モータ(Open-Windings Motor)が知られている。 A permanent magnet synchronous motor having a plurality of phase windings is used as a driving motor for a compressor mounted on a refrigeration cycle device such as an air conditioner or a heat source machine. Further, as an example of a permanent magnet synchronous motor, an open winding motor (Open-Windings Motor) having a configuration in which a plurality of phase windings are not connected to each other is known.

このオープン巻線モータ(モータと略称する)を駆動するモータ駆動装置は、モータの各相巻線の一端への通電を制御する第1インバータ、モータの各相巻線の他端への通電を制御する第2インバータ、各相巻線の他端の相互間に接続される開閉器を備え、この開閉器の閉成により各相巻線を星形結線して第1インバータのみを単独でスイッチングする星形結線モード、および開閉器の開放により各相巻線を非接続状態(オープン状態)として第1インバータおよび第2インバータを互いに協調してスイッチングするオープン巻線モードを、選択的に設定する。 The motor drive device that drives this open winding motor (abbreviated as a motor) energizes the first inverter that controls energization of one end of each phase winding of the motor and the other end of each phase winding of the motor. It is equipped with a second inverter to control and a switch connected between the other ends of each phase winding, and by closing this switch, each phase winding is connected in a star shape and only the first inverter is switched independently. Selectively set the star-shaped connection mode and the open winding mode in which each phase winding is disconnected (open state) by opening the switch and the first inverter and the second inverter are switched in cooperation with each other. ..

オープン巻線モードでは、星形結線モード時の約2倍の高レベルの電圧を各相巻線に印加することができることから、モータの速度が閾値以下の低速度運転域(低・中速度運転域ともいう)では星形結線モードを設定し、モータの速度が目標速度となるよう、第1インバータの単独のスイッチングのオン,オフデューティを制御する。モータの速度が閾値以上の高速度運転域ではオープン巻線モードを設定し、モータの速度が目標速度となるよう、第1インバータおよび第2インバータの協調のスイッチングのオン,オフデューティを制御する。このように切換えることで、高回転での運転が可能となり、幅広い運転速度範囲で高効率を得ることができる。 In the open winding mode, a high level voltage that is about twice as high as in the star connection mode can be applied to each phase winding, so the motor speed is in the low speed operation range (low / medium speed operation) below the threshold value. In the region), the star-shaped connection mode is set, and the on / off duty of the independent switching of the first inverter is controlled so that the speed of the motor becomes the target speed. In the high speed operation range where the speed of the motor is equal to or higher than the threshold value, the open winding mode is set, and the on / off duty of the cooperative switching of the first inverter and the second inverter is controlled so that the speed of the motor becomes the target speed. By switching in this way, it is possible to operate at a high speed, and high efficiency can be obtained in a wide operating speed range.

モータ駆動装置は、モータを停止させることなく、運転を継続しつつ星形結線モードからオープン巻線モードへ切換える場合、切換え後のオープン巻線モードにおいて星形結線モード時の1/2のオン,オフデューティを設定する。逆に、オープン巻線モードから星形結線モードへ切換える場合は、切換え後の星形結線モードにおいてオープン巻線モード時の2倍のオン,オフデューティを設定する。 When switching from the star connection mode to the open winding mode while continuing the operation without stopping the motor, the motor drive device turns on 1/2 of the star connection mode in the open winding mode after switching. Set off duty. On the contrary, when switching from the open winding mode to the star connection mode, the on / off duty is set twice as much as in the open winding mode in the star connection mode after the switching.

特許第4906836号Patent No. 4906836

オープン巻線モードから星形結線モードへの切換えに際し、切換え前のオープン巻線モードのオン,オフデューティが50%を超えている場合、切換え後の星形結線モードにおいて100%を超えるオン,オフデューティの設定が必要となる。100%を超えるオン,オフデューティの設定は不可能であり、星形結線モードに移行することができない。 When switching from the open winding mode to the star connection mode, if the on / off duty of the open winding mode before switching exceeds 50%, the on / off of over 100% in the star connection mode after switching It is necessary to set the duty. It is not possible to set on / off duty exceeding 100%, and it is not possible to shift to the star connection mode.

このため、オープン巻線モードのオン,オフデューティが50%以下の状態となるところに、星形結線モードへの切換え点を設定せざるを得なかった。 For this reason, the switching point to the star-shaped connection mode had to be set when the on / off duty of the open winding mode was 50% or less.

しかしながら、オープン巻線モードから星形結線モードへの切換え点は、モータ仕様や機器(冷凍サイクル装置)の仕様及び運転状況に応じて、最も高効率になるところにすることが好ましい。したがって、オープン巻線モードのオン,オフデューティが50%を超えている状況からも円滑に星形結線モードに切り替えできることが望まれる。 However, it is preferable that the switching point from the open winding mode to the star connection mode has the highest efficiency depending on the specifications of the motor, the specifications of the equipment (refrigeration cycle device), and the operating conditions. Therefore, it is desirable to be able to smoothly switch to the star connection mode even when the on / off duty of the open winding mode exceeds 50%.

本発明の実施形態の目的は、オープン巻線モードのオン,オフデューティが高い状態であっても、オープン巻線モードから星形結線モードへ確実に移行することができるモータ駆動装置及び冷凍サイクル装置を提供することである。 An object of the embodiment of the present invention is a motor drive device and a refrigeration cycle device capable of reliably shifting from the open winding mode to the star connection mode even when the on / off duty of the open winding mode is high. Is to provide.

請求項1のモータ駆動装置は、互いに非接続状態の複数の相巻線を有するモータのモータ駆動装置であって;複数のスイッチング素子を含み、これらスイッチング素子により前記モータの各相巻線の一端への通電を制御する第1インバータと;複数のスイッチング素子を含み、これらスイッチング素子により前記モータの各相巻線の他端への通電を制御する第2インバータと;前記各相巻線の他端の相互間に接続された開閉器と;前記開閉器の閉成により前記各相巻線を星形結線して前記第1インバータをスイッチングする星形結線モード、および前記開閉器の開放により前記各相巻線を非接続状態として前記第1インバータおよび前記第2インバータをスイッチングするオープン巻線モードを有するモータコントローラと;を備える。このモータコントローラは、前記オープン巻線モードから前記星形結線モードへの切換えに際し、切換え前のオープン巻線モードのスイッチングのオン,オフデューティまたはそのオン,オフデューティに対応する電圧利用率が設定値を超えている場合、そのオン,オフデューティまたは電圧利用率を前記設定値以下に低下させし、この低下後、前記オープン巻線モードから前記星形結線モードへの切換えを実行する。 The motor drive device of claim 1 is a motor drive device of a motor having a plurality of phase windings that are not connected to each other; a plurality of switching elements are included, and these switching elements allow one end of each phase winding of the motor. A first inverter that controls energization to the motor; a second inverter that includes a plurality of switching elements and controls energization of the other end of each phase winding of the motor by these switching elements; With a switch connected between the ends; a star connection mode in which each phase winding is connected in a star shape by closing the switch to switch the first inverter, and the switch is opened by opening the switch. It includes a motor controller having an open winding mode for switching between the first inverter and the second inverter with each phase winding disconnected. In this motor controller, when switching from the open winding mode to the star-shaped connection mode, the set value is the voltage utilization rate corresponding to the on / off duty or the on / off duty of the switching of the open winding mode before the switching. If it exceeds, the on / off duty or voltage utilization rate is reduced to the set value or less, and after this reduction, switching from the open winding mode to the star connection mode is executed.

第1および第2実施形態に係る冷凍サイクル装置の構成を示す図。The figure which shows the structure of the refrigerating cycle apparatus which concerns on 1st and 2nd Embodiment. 第1および第2実施形態の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of 1st and 2nd Embodiment. 図2におけるインバータ制御部の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the inverter control part in FIG. 第1および第2実施形態のモード選択条件を示す図。The figure which shows the mode selection condition of 1st and 2nd Embodiment. 第1実施形態のモータコントローラの制御を示すフローチャート。The flowchart which shows the control of the motor controller of 1st Embodiment. 第1および第2実施形態の星形結線モード時の電流経路の一部を示す図。The figure which shows a part of the current path in the star-shaped connection mode of 1st and 2nd embodiments. 第2実施形態のモータコントローラの制御を示すフローチャート。The flowchart which shows the control of the motor controller of 2nd Embodiment.

[1]第1実施形態について説明する。第1実施形態に係る空気調和機用の冷凍サイクル装置の構成を図1に示す。 [1] The first embodiment will be described. The configuration of the refrigeration cycle device for the air conditioner according to the first embodiment is shown in FIG.

オープン巻線モータ(Open-Windings Motor)1Mを駆動用モータとして有する圧縮機1の吐出口に、四方弁2を介して室外熱交換器3の一端が配管接続され、その室外熱交換器3の他端に減圧器である電動膨張弁4を介して室内熱交換器5の一端が配管接続されている。そして、室内熱交換器5の他端が上記四方弁2を介して圧縮機1の吸込口に配管接続されている。室外熱交換器3の近傍に室外ファン6が配置され、室内熱交換器5の近傍に室内ファン7が配置されている。オープン巻線モータ1Mのことを、以下、モータ1Mと略称する。 One end of the outdoor heat exchanger 3 is connected to the discharge port of the compressor 1 having the Open-Windings Motor 1M as a drive motor via a four-way valve 2, and the outdoor heat exchanger 3 is connected to the outlet. One end of the indoor heat exchanger 5 is connected to the other end by a pipe via an electric expansion valve 4 which is a compressor. The other end of the indoor heat exchanger 5 is connected to the suction port of the compressor 1 via the four-way valve 2. The outdoor fan 6 is arranged in the vicinity of the outdoor heat exchanger 3, and the indoor fan 7 is arranged in the vicinity of the indoor heat exchanger 5. The open winding motor 1M is hereinafter abbreviated as the motor 1M.

冷房運転時は、図1中に実線矢印で示すように、圧縮機1から吐出されるガス冷媒が四方弁2を介して室外熱交換器3に流れる。室外熱交換器3に流れたガス冷媒は、外気に熱を放出して凝縮する。この室外熱交換器(凝縮器)3から流出する液冷媒は、電動膨張弁4で減圧された状態で室内熱交換器5に流れる。室内熱交換器5に流れた液冷媒は、室内空気から熱を奪って蒸発する。この室内熱交換器(蒸発器)5から流出するガス冷媒は、四方弁2を通って圧縮機1に吸い込まれる。暖房運転時は、コントローラ10によって四方弁2の流路が切換えられることにより、図1中に破線矢印で示すように、圧縮機1から吐出されるガス冷媒が四方弁2を介して室内熱交換器5に流れる。室内熱交換器5に流れたガス冷媒は、室内空気に熱を放出して凝縮する。この室内熱交換器(凝縮器)5から流出する液冷媒は、電動膨張弁4で減圧されて室外熱交換器3に流れる。室外熱交換器3に流れた液冷媒は、外気から熱を奪って蒸発する。この室外熱交換器(蒸発器)3から流出するガス冷媒は、四方弁2を通って圧縮機1に吸い込まれる。 During the cooling operation, as shown by the solid arrow in FIG. 1, the gas refrigerant discharged from the compressor 1 flows to the outdoor heat exchanger 3 via the four-way valve 2. The gas refrigerant flowing through the outdoor heat exchanger 3 releases heat to the outside air and condenses. The liquid refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger (condenser) 3 flows to the indoor heat exchanger 5 in a state of being depressurized by the electric expansion valve 4. The liquid refrigerant flowing through the indoor heat exchanger 5 takes heat from the indoor air and evaporates. The gas refrigerant flowing out of the indoor heat exchanger (evaporator) 5 is sucked into the compressor 1 through the four-way valve 2. During the heating operation, the flow path of the four-way valve 2 is switched by the controller 10, and as shown by the broken line arrow in FIG. 1, the gas refrigerant discharged from the compressor 1 exchanges indoor heat via the four-way valve 2. It flows into the vessel 5. The gas refrigerant flowing through the indoor heat exchanger 5 releases heat to the indoor air and condenses. The liquid refrigerant flowing out of the indoor heat exchanger (condenser) 5 is decompressed by the electric expansion valve 4 and flows to the outdoor heat exchanger 3. The liquid refrigerant flowing through the outdoor heat exchanger 3 takes heat from the outside air and evaporates. The gas refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger (evaporator) 3 is sucked into the compressor 1 through the four-way valve 2.

コントローラ10は、四方弁2、電動膨張弁4、室外ファン6、および室内ファン7を制御するとともに、本実施形態のモータ駆動装置11を介してモータ1Mの駆動を制御する。モータ駆動装置11は、図2に示す駆動回路12およびモータコントローラ13を含む。 The controller 10 controls the four-way valve 2, the electric expansion valve 4, the outdoor fan 6, and the indoor fan 7, and also controls the driving of the motor 1M via the motor driving device 11 of the present embodiment. The motor drive device 11 includes the drive circuit 12 and the motor controller 13 shown in FIG.

モータ1Mは、互いに非接続状態の複数たとえば3つの相巻線Lu,Lv,Lwを有する永久磁石同期モータである。モータ1Mの相巻線Lu,Lv,Lwは、低速度運転域(低・中速度運転域ともいう)で効率が向上するよう、細径の銅線を高い密度で巻回して構成される。ただし、細径の相巻線Lu,Lv,Lwを用いると、モータ1Mの速度の上昇に伴って相巻線Lu,Lv,Lwに誘起する電圧が早期に上昇し、その誘起電圧とインバータから相巻線Lu,Lv,Lwに供給される電圧との差が早い段階で小さくなり、それ以上はモータ1Mの速度を上昇させることができなくなる。そこで、モータコントローラ13は、後述するように、低速度運転域では相巻線Lu,Lv,Lwを星形結線してインバータ30のみを単独でスイッチングする星形結線モードを設定し、高速度運転域では相巻線Lu,Lv,Lwを非接続状態(オープン状態)としてインバータ30,40を互いに協調してスイッチングするオープン巻線モードを設定する。この設定により、低速度運転域で高効率の運転を可能としながら、低速度運転域から高速度運転域まで幅広い速度可変幅を得ることができる。 The motor 1M is a permanent magnet synchronous motor having a plurality of, for example, three phase windings Lu, Lv, and Lw that are not connected to each other. The phase windings Lu, Lv, and Lw of the motor 1M are configured by winding a small diameter copper wire at a high density so as to improve efficiency in a low speed operation range (also referred to as a low / medium speed operation range). However, when the small-diameter phase windings Lu, Lv, and Lw are used, the voltage induced in the phase windings Lu, Lv, and Lw rises early as the speed of the motor 1M increases, and the induced voltage and the inverter increase. The difference from the voltage supplied to the phase windings Lu, Lv, and Lw becomes small at an early stage, and the speed of the motor 1M cannot be increased any more. Therefore, as will be described later, the motor controller 13 sets a star-shaped connection mode in which the phase windings Lu, Lv, and Lw are connected in a star shape to switch only the inverter 30 independently in the low-speed operation range, and the motor controller 13 operates at high speed. In the region, the open winding mode in which the inverters 30 and 40 are switched in cooperation with each other is set with the phase windings Lu, Lv, and Lw in the non-connected state (open state). With this setting, it is possible to obtain a wide speed variable range from the low speed operation range to the high speed operation range while enabling high efficiency operation in the low speed operation range.

[駆動回路12の説明]
3相交流電源20にノイズフィルタ21を介してダイオードブリッジの全波整流回路22が接続され、その全波整流回路22の出力端にリアクタ23を介してコンデンサ24が接続されている。この全波整流回路22、リアクタ23、コンデンサ24により、直流電圧Vdcを出力する直流電源25が構成される。
[Explanation of drive circuit 12]
A diode bridge full-wave rectifier circuit 22 is connected to the three-phase AC power supply 20 via a noise filter 21, and a capacitor 24 is connected to the output end of the full-wave rectifier circuit 22 via a reactor 23. The full-wave rectifier circuit 22, the reactor 23, and the capacitor 24 constitute a DC power supply 25 that outputs a DC voltage Vdc.

この直流電源25とモータ1Mの相巻線Lu,Lv,Lwの一端との間に、相巻線Lu,Lv,Lwの一端への通電を制御するインバータ(第1インバータやマスタインバータともいう)30が接続されている。直流電源25とモータ1Mの相巻線Lu,Lv,Lwの他端との間に、相巻線Lu,Lv,Lwの他端への通電を制御するインバータ(第2インバータやスレーブインバータともいう)40が接続されている。インバータ30,40が共通の直流電源25に接続される電源共通方式を採用している。電源共通方式に限らず、インバータ30,40を別々の直流電源に接続する電源絶縁方式を採用してもよい。 An inverter (also referred to as a first inverter or a master inverter) that controls energization of one end of the phase winding Lu, Lv, Lw between the DC power supply 25 and one end of the phase winding Lu, Lv, Lw of the motor 1M. 30 is connected. An inverter (also referred to as a second inverter or a slave inverter) that controls energization of the other ends of the phase windings Lu, Lv, and Lw between the DC power supply 25 and the other ends of the phase windings Lu, Lv, and Lw of the motor 1M. ) 40 is connected. A common power supply system is adopted in which the inverters 30 and 40 are connected to a common DC power supply 25. Not limited to the common power supply method, a power supply insulation method in which the inverters 30 and 40 are connected to separate DC power supplies may be adopted.

インバータ30は、スイッチング素子たとえばIGBT31,32を直列接続しそのIGBT31,32の相互接続点がオープン巻線モータ1Mの相巻線Luの一端に接続されるU相直列回路、IGBT33,34を直列接続しそのIGBT33,34の相互接続点がオープン巻線モータ1Mの相巻線Lvの一端に接続されるV相直列回路、IGBT35,36を直列接続しそのIGBT35,36の相互接続点がオープン巻線モータ1Mの相巻線Lwの一端に接続されるW相直列回路を含み、直流電源25の直流電圧VdcをIGBT31〜36のスイッチングにより所定周波数の3相交流電圧に変換し、その3相交流電圧をオープン巻線モータ1Mの相巻線Lu,Lv,Lwのそれぞれ一端へ供給する。IGBT31〜36には、回生用ダイオード(フリー・ホイール・ダイオードともいう)31a〜36aが逆並列接続されている。 The inverter 30 connects the switching elements, for example, the IGBTs 31 and 32 in series, and connects the IGBTs 33 and 34 in series to the U-phase series circuit in which the interconnection points of the IGBTs 31 and 32 are connected to one end of the phase winding Lu of the open winding motor 1M. A V-phase series circuit in which the interconnection points of the IGBTs 33 and 34 are connected to one end of the phase winding Lv of the open winding motor 1M, the IGBTs 35 and 36 are connected in series, and the interconnection points of the IGBTs 35 and 36 are open windings. A W-phase series circuit connected to one end of the phase winding Lw of the motor 1M is included, and the DC voltage Vdc of the DC power supply 25 is converted into a three-phase AC voltage of a predetermined frequency by switching the IGBT 31 to 36, and the three-phase AC voltage thereof. Is supplied to one end of each of the phase windings Lu, Lv, and Lw of the open winding motor 1M. Regenerative diodes (also referred to as freewheel diodes) 31a to 36a are connected in antiparallel to the IGBTs 31 to 36.

インバータ40は、IGBT41,42を直列接続しそのIGBT41,42の相互接続点がオープン巻線モータ1Mの相巻線Luの他端に接続されるU相直列回路、IGBT43,44を直列接続しそのIGBT43,44の相互接続点がモータ1Mの相巻線Lvの他端に接続されるV相直列回路、IGBT45,46を直列接続しそのIGBT45,46の相互接続点がオープン巻線モータ1Mの相巻線Lwの他端に接続されるW相直列回路を含み、直流電源25の直流電圧VdcをIGBT41〜46のスイッチングにより所定周波数の3相交流電圧に変換し、その3相交流電圧をモータ1Mの相巻線Lu,Lv,Lwのそれぞれ他端へ供給する。IGBT41〜46には、回生用ダイオード(フリー・ホイール・ダイオードともいう)41a〜46aが逆並列接続されている。 The inverter 40 connects the IGBTs 41 and 42 in series and connects the IGBTs 43 and 44 in series to the U-phase series circuit in which the interconnection points of the IGBTs 41 and 42 are connected to the other end of the phase winding Lu of the open winding motor 1M. A V-phase series circuit in which the interconnection points of the IGBTs 43 and 44 are connected to the other end of the phase winding Lv of the motor 1M, the IGBTs 45 and 46 are connected in series, and the interconnection point of the IGBTs 45 and 46 is the phase of the open winding motor 1M. A W-phase series circuit connected to the other end of the winding Lw is included, and the DC voltage Vdc of the DC power supply 25 is converted into a three-phase AC voltage of a predetermined frequency by switching the IGBTs 41 to 46, and the three-phase AC voltage is converted to the motor 1M. It is supplied to the other end of each of the phase windings Lu, Lv, and Lw. Regenerative diodes (also referred to as freewheel diodes) 41a to 46a are connected in antiparallel to the IGBTs 41 to 46.

インバータ30は、2つのスイッチング素子の直列回路を3組並列に接続してなる主回路と、この主回路の6つのスイッチング素子を駆動する駆動回路などの周辺回路とを、単一のパッケージに収納したモジュールいわゆるIPM(Intelligent Power Module)である。インバータ40も、同じ構成のIPMである。 The inverter 30 contains a main circuit in which three sets of series circuits of two switching elements are connected in parallel and peripheral circuits such as a drive circuit for driving the six switching elements of the main circuit in a single package. This is a so-called IPM (Intelligent Power Module). The inverter 40 is also an IPM having the same configuration.

モータ1Mの相巻線Luの他端と相巻線Lvの他端との相互間に、開閉器たとえばリレー51の常開形接点(リレー接点という)51aが接続されている。モータ1Mの相巻線Lvの他端と相巻線Lwの他端との相互間に、開閉器たとえばリレー52の常開形接点(リレー接点という)52aが接続されている。リレー51,52は、モータコントローラ13により、互いに同期した状態で付勢と消勢が制御される。リレー接点51a,52aが閉成すると、相巻線Lu,Lv,Lwの他端が相互接続されて相巻線Lu,Lv,Lwが星形結線状態となる。相巻線Lu,Lv,Lwの他端の相互接続点が星形結線の中性点となる。リレー接点51a,52aが開放すると、相巻線Lu,Lv,Lwが非接続状態(オープン状態)となって相巻線Lu,Lv,Lwが電気的に分離する。 A switch, for example, a normally open contact (referred to as a relay contact) 51a of a switch 51 is connected between the other end of the phase winding Lu of the motor 1M and the other end of the phase winding Lv. A switch, for example, a normally open contact (referred to as a relay contact) 52a of a switch 52, for example, is connected between the other end of the phase winding Lv of the motor 1M and the other end of the phase winding Lw. The relays 51 and 52 are urged and de-energized by the motor controller 13 in a state of being synchronized with each other. When the relay contacts 51a and 52a are closed, the other ends of the phase windings Lu, Lv and Lw are interconnected and the phase windings Lu, Lv and Lw are in a star-shaped connection state. The interconnection point at the other ends of the phase windings Lu, Lv, and Lw is the neutral point of the star connection. When the relay contacts 51a and 52a are opened, the phase windings Lu, Lv and Lw are disconnected (open state) and the phase windings Lu, Lv and Lw are electrically separated.

インバータ30とモータ1Mとの間の各通電ラインに電流センサ53,53v,53wが配置され、これら電流センサ53,53v,53wの検知信号がモータコントローラ13に送られる。モータコントローラ13は、コントローラ10からの指令に応じて駆動回路12を制御するもので、制御の中枢となる主制御部60、電圧検出部61、インバータ制御部62、リレー駆動部63、リレー51,52などを含む。電圧検出部61は、直流電源25の出力電圧Vdcを検出する。リレー駆動部63は、主制御部60からの指令に応じてリレー51,52を付勢または消勢する。 Current sensors 53, 53v, 53w are arranged on each energizing line between the inverter 30 and the motor 1M, and the detection signals of these current sensors 53, 53v, 53w are sent to the motor controller 13. The motor controller 13 controls the drive circuit 12 in response to a command from the controller 10, and is a main control unit 60, a voltage detection unit 61, an inverter control unit 62, a relay drive unit 63, a relay 51, which are the centers of control. Including 52 and the like. The voltage detection unit 61 detects the output voltage Vdc of the DC power supply 25. The relay drive unit 63 urges or deenergizes the relays 51 and 52 in response to a command from the main control unit 60.

インバータ制御部62は、電流センサ53,53v,53wの検知結果に基づいてモータ1Mの速度(回転数)ωestを推定し、その推定速度ωestと目標速度ωrefとの差に応じてインバータ30,40のスイッチングを制御するセンサレス・ベクトル制御を行うもので、図3に示すように電流検出部71、速度推定演算部72、積分部73、減算部74、速度制御部75、Id制御部76、減算部77,78、電流制御部81,82、PWM信号生成部83を含む。 The inverter control unit 62 estimates the speed (rotation speed) ωest of the motor 1M based on the detection results of the current sensors 53, 53v, 53w, and the inverters 30, 40 according to the difference between the estimated speed ωest and the target speed ωref. As shown in FIG. 3, the current detection unit 71, the speed estimation calculation unit 72, the integration unit 73, the subtraction unit 74, the speed control unit 75, the Id control unit 76, and the subtraction are performed. It includes units 77 and 78, current control units 81 and 82, and PWM signal generation unit 83.

電流検出部71は、モータ1Mの相巻線Lu,Lv,Lwに流れる電流(モータ電流)を電流センサ53,53v,53wの出力から捕らえ、捕らえた電流の界磁成分(d軸成分)Idおよびトルク成分(q軸成分)Iqを検出する。電流の界磁成分Idを界磁成分電流Idといい、電流のトルク成分Iqをトルク成分電流Iqという。界磁成分電流Idは、ロータ軸上の界磁軸(d軸)座標に換算された電流のことで、d軸電流や無効電流とも称される。トルク成分電流Iqは、ロータ軸上のトルク軸(q軸)座標に換算された電流のことで、q軸電流や有効電流とも称される。これら界磁成分電流Idおよびトルク成分電流Iqのデータが積分部73、減算部74、主制御部60に送られる。 The current detection unit 71 captures the current (motor current) flowing through the phase windings Lu, Lv, Lw of the motor 1M from the outputs of the current sensors 53, 53v, 53w, and the field component (d-axis component) Id of the captured current. And the torque component (q-axis component) Iq is detected. The field component Id of the current is called the field component current Id, and the torque component Iq of the current is called the torque component current Iq. The field component current Id is a current converted into field axis (d-axis) coordinates on the rotor axis, and is also called a d-axis current or a reactive current. The torque component current Iq is a current converted into torque axis (q-axis) coordinates on the rotor shaft, and is also called a q-axis current or an effective current. The data of the field component current Id and the torque component current Iq are sent to the integrating unit 73, the subtracting unit 74, and the main control unit 60.

速度推定演算部72は、界磁成分電流Idおよびトルク成分電流Iqに基づく演算により、モータ1Mの速度(ロータの回転速度)ωestを推定する。この推定速度ωestのデータが積分部73および主制御部60に送られる。積分部73は、推定速度ωestを積分することにより、モータ1Mのロータ位置θestを検出する。このロータ位置θestのデータが電流検出部71、PWM信号生成部83、および主制御部60に送られる。減算部74は、主制御部60で設定される目標速度ωrefから推定速度ωestを減算することにより、目標速度ωrefと推定速度ωestとの偏差ωerrを得る。この偏差ωerrのデータが速度制御部75に送られる。 The speed estimation calculation unit 72 estimates the speed (rotational speed of the rotor) ωest of the motor 1M by calculation based on the field component current Id and the torque component current Iq. The data of the estimated speed ωest is sent to the integrating unit 73 and the main control unit 60. The integrating unit 73 detects the rotor position θest of the motor 1M by integrating the estimated speed ωest. The data of the rotor position θest is sent to the current detection unit 71, the PWM signal generation unit 83, and the main control unit 60. The subtraction unit 74 obtains the deviation ωerr between the target speed ωref and the estimated speed ωest by subtracting the estimated speed ωest from the target speed ωref set by the main control unit 60. The data of this deviation ωerr is sent to the speed control unit 75.

速度制御部75は、偏差ωerrを比例・積分制御(PI制御)演算することにより、トルク成分電流Iqの目標値Iqrefを求める。この目標値IqrefのデータがId制御部76に送られる。Id制御部76は、目標値Iqrefから界磁成分電流Idの目標値Idrefを求める。この目標値Idrefのデータが減算部77に送られる。なお、Id制御部76は、負の界磁成分電流“−Id”を相巻線Lu,Lv,Lwに注入する弱め界磁制御の実行が主制御部60から指令された場合に、所定レベルの負の界磁成分電流“−Id”を上記求めた目標値Idrefに加える。減算部77は、目標値Idrefと界磁成分電流Idとの偏差ΔIdを求める。減算部78は、目標値Iqrefとトルク成分電流Iqとの偏差ΔIqを求める。これら偏差ΔId,ΔIqのデータが電流制御部81,82にそれぞれ送られる。 The speed control unit 75 obtains the target value Iqref of the torque component current Iq by calculating the deviation ωerr in proportional / integral control (PI control). The data of the target value Iqref is sent to the Id control unit 76. The Id control unit 76 obtains the target value Idref of the field component current Id from the target value Iqref. The data of the target value Idref is sent to the subtraction unit 77. The Id control unit 76 has a predetermined level of negative field control when the main control unit 60 commands the execution of the field weakening control for injecting the negative field component current “−Id” into the phase windings Lu, Lv, Lw. The field component current "-Id" of is added to the above-determined target value Idref. The subtraction unit 77 obtains the deviation ΔId between the target value Idref and the field component current Id. The subtraction unit 78 obtains the deviation ΔIq between the target value Iqref and the torque component current Iq. The data of the deviations ΔId and ΔIq are sent to the current control units 81 and 82, respectively.

電流制御部81は、偏差ΔIdを比例・積分制御(PI制御)演算することにより、モータ1Mに供給するべき駆動電圧の界磁成分(d軸成分)Vdを求める。この界磁成分電圧Vdは、ロータ軸上の界磁軸(d軸)座標に換算された電圧のことで、d軸電圧や無効電圧とも称される。電流制御部82は、偏差ΔIqを比例・積分制御(PI制御)演算することにより、モータ1Mに供給するべき駆動電圧のトルク成分(q軸成分)Vqを求める。このトルク成分電圧Vqは、ロータ軸上のトルク軸(q軸)座標に換算された電圧のことで、q軸電圧や有効電圧とも称される。これら界磁成分電圧Vdおよびトルク成分電圧VqのデータがPWM信号生成部83および主制御部60に送られる。 The current control unit 81 obtains the field component (d-axis component) Vd of the drive voltage to be supplied to the motor 1M by calculating the deviation ΔId in proportional / integral control (PI control). This field component voltage Vd is a voltage converted into field axis (d axis) coordinates on the rotor axis, and is also called a d-axis voltage or an invalid voltage. The current control unit 82 obtains the torque component (q-axis component) Vq of the drive voltage to be supplied to the motor 1M by calculating the deviation ΔIq in proportional / integral control (PI control). This torque component voltage Vq is a voltage converted into torque axis (q-axis) coordinates on the rotor axis, and is also called a q-axis voltage or an effective voltage. The data of the field component voltage Vd and the torque component voltage Vq are sent to the PWM signal generation unit 83 and the main control unit 60.

PWM信号生成部83は、主制御部60が星形結線モードを設定した場合、インバータ30を単独でスイッチングするためのPWM信号(パルス幅変調信号)P1を、界磁成分電圧Vd、トルク成分電圧Vq、ロータ位置θestなどに基づき生成する。また、PWM信号生成部83は、主制御部60がオープン巻線モードを設定した場合、インバータ30,40を互いに協調してスイッチングするためのPWM信号P2を、界磁成分電圧Vd、トルク成分電圧Vq、ロータ位置θestなどに基づき生成する。生成されるPWM信号P1,P2に応じてインバータ30,40の各スイッチング素子がオン,オフ動作する。これらPWM信号P1,P2のオン,オフデューティDu1,Du2のデータが主制御部60に送られる。 When the main control unit 60 sets the star connection mode, the PWM signal generation unit 83 sets the PWM signal (pulse width modulation signal) P1 for switching the inverter 30 independently, the field component voltage Vd, and the torque component voltage. Generated based on Vq, rotor position θest, etc. Further, when the main control unit 60 sets the open winding mode, the PWM signal generation unit 83 transmits the PWM signal P2 for switching the inverters 30 and 40 in cooperation with each other with the field component voltage Vd and the torque component voltage. Generated based on Vq, rotor position θest, etc. The switching elements of the inverters 30 and 40 operate on and off according to the generated PWM signals P1 and P2. The on / off-duty Du1 and Du2 data of the PWM signals P1 and P2 are sent to the main control unit 60.

主制御部60は、マイクロコンピュータおよびその周辺回路により構成され、コントローラ10からの指令、電圧検出部61の検出結果、インバータ制御部62の制御内容などに応じてリレー接点51a,52aの開閉およびインバータ30,40のスイッチングを制御するもので、第1制御部60a、第2制御部60b、第3制御部60cを含む。 The main control unit 60 is composed of a microcomputer and its peripheral circuits. The relay contacts 51a and 52a are opened and closed and the inverter is opened and closed according to a command from the controller 10, a detection result of the voltage detection unit 61, a control content of the inverter control unit 62, and the like. It controls the switching of 30 and 40, and includes a first control unit 60a, a second control unit 60b, and a third control unit 60c.

第1制御部60aは、コントローラ10から通知される空調負荷に応じてモータ1Mの目標速度ωrefを設定し、設定した目標速度ωrefをインバータ制御部62に指令する。また、第1制御部60aは、インバータ制御部62で生成されるPWM信号P1,P2のオン,オフデューティDu1,Du2が制御上の上限値に達してモータ速度の上昇ができなくなった場合に、モータ速度のそれ以上の上昇を可能とするため、負の界磁成分電流“−Id”を相巻線Lu,Lv,Lwに加える弱め界磁制御をインバータ制御部62に指令する。 The first control unit 60a sets the target speed ωref of the motor 1M according to the air conditioning load notified from the controller 10, and commands the set target speed ωref to the inverter control unit 62. Further, when the on / off duty Du1 and Du2 of the PWM signals P1 and P2 generated by the inverter control unit 62 reach the upper limit value in the control, the first control unit 60a cannot increase the motor speed. In order to enable the motor speed to be further increased, the inverter control unit 62 is instructed to perform field weakening control in which a negative field component current “−Id” is applied to the phase windings Lu, Lv, and Lw.

第2制御部60bは、リレー接点51a,52aの閉成により相巻線Lu,Lv,Lwを星形結線してインバータ30のみを単独でスイッチングする星形結線モード、およびリレー接点51a,52aの開放により相巻線Lu,Lv,Lwを非接続状態(オープン状態)としてインバータ30,40を互いに協調してスイッチングするオープン巻線モードを、インバータ制御部62の推定速度ωestおよび内部メモリに記憶している図4のモード選択条件の参照により選択的に設定する。 The second control unit 60b has a star-shaped connection mode in which the phase windings Lu, Lv, and Lw are connected in a star shape by closing the relay contacts 51a and 52a to switch only the inverter 30 independently, and the relay contacts 51a and 52a. The open winding mode in which the inverters 30 and 40 are switched in cooperation with each other with the phase windings Lu, Lv, and Lw disconnected (open state) by opening is stored in the estimated speed ωest of the inverter control unit 62 and the internal memory. It is selectively set by referring to the mode selection condition of FIG.

モード選択条件は、推定速度ωestの上昇方向の変化に際し、推定速度ωestが閾値ωest2未満の低速度運転域に存する場合は効率の高い星形結線モードを指定し、推定速度ωestが閾値ωest2以上の高速度運転域に存する場合はオープン巻線モードを指定する。また、モード選択条件は、推定速度ωestの下降方向の変化に際し、推定速度ωestが閾値ωest1(<ωest2)超の高速度運転域に存する場合はオープン巻線モードを指定し、推定速度ωestが閾値ωest1以下の低速度運転域に存する場合は星形結線モードを指定する。 The mode selection condition specifies a highly efficient star-shaped connection mode when the estimated speed ωest changes in the ascending direction and the estimated speed ωest is in the low-speed operating range less than the threshold ωest2, and the estimated speed ωest is the threshold ωest2 or more. If it is in the high speed operating range, specify the open winding mode. As for the mode selection condition, when the estimated speed ωest changes in the descending direction, the open winding mode is specified when the estimated speed ωest exists in the high speed operation range exceeding the threshold value ωest1 (<ωest2), and the estimated speed ωest is the threshold value. If it exists in the low speed operation range of ωest1 or less, specify the star connection mode.

第3制御部60cは、第2制御部60bによるオープン巻線モードから星形結線モードへの切換えに際し、切換え前のオープン巻線モードのスイッチングのオン,オフデューティDu2またはそのオン,オフデューティDu2に対応する電圧利用率Xが設定値(例えば50%)以下の場合、第2制御部60bによるオープン巻線モードから前記星形結線モードへの切換えを直ちに許容(実行)する。また、第3制御部60cは、第2制御部60bによるオープン巻線モードから星形結線モードへの切換えに際し、切換え前のオープン巻線モードのスイッチングのオン,オフデューティDu2またはそのオン,オフデューティDu2に対応する電圧利用率Xが上記設定値を超えている場合、上記目標速度ωrefを低下させることでそのオン,オフデューティDu2または電圧利用率Xを上記設定値以下に低下させ、この低下後、第2制御部60bによるオープン巻線モードから星形結線モードへの切換えを許容(実行)する。さらに、第3制御部60cは、第2制御部60bによるオープン巻線モードから星形結線モードへの切換えが完了した後、上記目標速度ωrefの低下を解除する。 When the second control unit 60b switches from the open winding mode to the star connection mode, the third control unit 60c sets the switching of the open winding mode before switching to on, off-duty Du2 or its on, off-duty Du2. When the corresponding voltage utilization rate X is equal to or less than the set value (for example, 50%), the second control unit 60b immediately allows (executes) switching from the open winding mode to the star-shaped connection mode. Further, when the second control unit 60b switches from the open winding mode to the star connection mode, the third control unit 60c turns on the switching of the open winding mode before switching, and off-duty Du2 or its on-off duty. When the voltage utilization rate X corresponding to Du2 exceeds the above set value, the on / off duty Du2 or the voltage utilization rate X is lowered to the above set value or less by lowering the target speed ωref, and after this decrease. , Allows (executes) switching from the open winding mode to the star connection mode by the second control unit 60b. Further, the third control unit 60c releases the decrease in the target speed ωref after the switching from the open winding mode to the star connection mode by the second control unit 60b is completed.

なお、第3制御部60cは、インバータ制御部62で検出されるロータ位置θestに基づいてモータ1Mの1回転を認識し、その1回転中のオン,オフデューティDu2および電圧利用率Xのうち、最大のオン,オフデューティDu2または最大の電圧利用率Xを上記設定値以下であるか否かの判定に用いる。 The third control unit 60c recognizes one rotation of the motor 1M based on the rotor position θest detected by the inverter control unit 62, and of the on / off-duty Du2 and the voltage utilization rate X during the one rotation, The maximum on / off duty Du2 or the maximum voltage utilization rate X is used to determine whether or not it is equal to or less than the above set value.

電圧利用率Xは、オン,オフデューティDu2に応じてインバータ30,40から出力される電圧が同インバータ30,40の定格上の最大出力電圧に占める割合ことで、インバータ制御部62からデータとして供給される界磁成分電圧Vdおよびトルク成分電圧Vqを用いる下式(1)の演算により求めることができる。

Figure 2020059095
The voltage utilization rate X is supplied as data from the inverter control unit 62 by the ratio of the voltage output from the inverters 30 and 40 to the rated maximum output voltage of the inverters 30 and 40 according to the on / off duty Du2. It can be obtained by the calculation of the following equation (1) using the field component voltage Vd and the torque component voltage Vq.
Figure 2020059095

つぎに、モータコントローラ13が実行する制御を図5のフローチャートを参照しながら説明する。フローチャート中のステップS1,S2…については、単にS1,S2…と略称する。 Next, the control executed by the motor controller 13 will be described with reference to the flowchart of FIG. Steps S1, S2 ... In the flowchart are simply abbreviated as S1, S2 ...

[星形結線モード]
コントローラ10から運転開始指令を受けた場合(S1のYES)、モータコントローラ13は、リレー接点51a,52aを閉成して相巻線Lu,Lv,Lwを星形結線しかつインバータ30を単独でスイッチングする星形結線モードを設定する(S2)。
[Star-shaped connection mode]
When the operation start command is received from the controller 10 (YES in S1), the motor controller 13 closes the relay contacts 51a and 52a, connects the phase windings Lu, Lv, and Lw in a star shape, and connects the inverter 30 independently. The star-shaped connection mode to be switched is set (S2).

この星形結線モード時に形成される電流経路の一部を図6に示す。まず、インバータ30における上流側のIGBT31がオンし、下流側のIGBT34,36が互いに同期しながら上記オン,オフデューティDu1のオン,オフを繰返す。これにより、破線矢印で示すように、直流電源25の正側端子からIGBT31を通って相巻線Luに電流が流れ、その相巻線Luを経た電流がリレー接点51a,52aを通って相巻線Lv,Lwに流れ、これら相巻線Lv,Lwを経た電流がIGBT34,36を通って直流電源25の負側端子に流れる。次に、インバータ30における上流側のIGBT33がオンし、下流側のIGBT32,36が互いに同期しながら上記オン,オフデューティDu1のオン,オフを繰返す。これにより、直流電源25の正側端子からIGBT33を通って相巻線Lvに電流が流れ、その相巻線Lvを経た電流がリレー接点51a,52aを通って相巻線Lu,Lwに流れ、これら相巻線Lu,Lwを経た電流がIGBT32,36を通って直流電源25の負側端子に流れる。次に、インバータ30における上流側のIGBT35がオンし、下流側のIGBT32,34が互いに同期しながら上記オン,オフデューティDu1のオン,オフを繰返す。これにより,直流電源25の正側端子からIGBT35を通って相巻線Lwに電流が流れ、その相巻線Lwを経た電流がリレー接点51a,52aを通って相巻線Lu,Lvに流れ、これら相巻線Lu,Lvを経た電流がIGBT32,34を通って直流電源25の負側端子に流れる。これら3つのパターンの電流経路が順に切換わることにより、モータ1Mのロータが回転する。なお、この場合、インバータ40は停止状態、すなわち、スイッチング動作していない状態、に保持される。この星形結線モードによるモータ1Mの起動時、モータコントローラ13は、推定速度ωestが閾値ωest2まで上昇したか否かを判定する(S4)。推定速度ωestが閾値ωest2よりも低い間(S4のNO,S5のNO)、モータコントローラ13は、コントローラ10からの運転停止指令がなければ(S12のNO)、上記S3に戻り、推定速度ωestが目標速度ωrefとなるようインバータ30のスイッチングのオン,オフデューティDu1を制御する(S3)。 A part of the current path formed in this star-shaped connection mode is shown in FIG. First, the IGBT 31 on the upstream side of the inverter 30 is turned on, and the IGBTs 34 and 36 on the downstream side are repeatedly turned on and off of the on and off duty Du1 while synchronizing with each other. As a result, as shown by the broken line arrow, a current flows from the positive terminal of the DC power supply 25 through the IGBT 31 to the phase winding Lu, and the current passing through the phase winding Lu passes through the relay contacts 51a and 52a and is phase-wound. The current flows through the lines Lv and Lw, and the current passing through these phase windings Lv and Lw flows through the IGBTs 34 and 36 to the negative terminal of the DC power supply 25. Next, the IGBT 33 on the upstream side of the inverter 30 is turned on, and the IGBTs 32 and 36 on the downstream side are repeatedly turned on and off of the on and off duty Du1 while synchronizing with each other. As a result, a current flows from the positive terminal of the DC power supply 25 through the IGBT 33 to the phase winding Lv, and the current passing through the phase winding Lv flows to the phase windings Lu and Lw through the relay contacts 51a and 52a. The current passing through these phase windings Lu and Lw flows through the IGBTs 32 and 36 to the negative terminal of the DC power supply 25. Next, the IGBT 35 on the upstream side of the inverter 30 is turned on, and the IGBTs 32 and 34 on the downstream side are repeatedly turned on and off of the on and off duty Du1 while synchronizing with each other. As a result, a current flows from the positive terminal of the DC power supply 25 through the IGBT 35 to the phase winding Lw, and the current passing through the phase winding Lw flows to the phase windings Lu and Lv through the relay contacts 51a and 52a. The current passing through these phase windings Lu and Lv flows through the IGBTs 32 and 34 to the negative terminal of the DC power supply 25. By sequentially switching the current paths of these three patterns, the rotor of the motor 1M rotates. In this case, the inverter 40 is held in a stopped state, that is, a state in which the switching operation is not performed. When the motor 1M is started in this star-shaped connection mode, the motor controller 13 determines whether or not the estimated speed ωest has risen to the threshold value ωest2 (S4). While the estimated speed ωest is lower than the threshold value ωest2 (NO in S4, NO in S5), the motor controller 13 returns to S3 if there is no stop command from the controller 10 (NO in S12), and the estimated speed ωest becomes The switching on / off duty Du1 of the inverter 30 is controlled so that the target speed ωref is obtained (S3).

[星形結線モードからオープン巻線モードへの切換え]
星形結線モードにおいて、目標速度ωrefが上昇し、それに伴って推定速度ωestが上昇して閾値ωest2に達した場合(高回転数領域;S4のYES)、つまり星形結線モードからオープン巻線モードへの切換えが必要な状態に至ると、モータコントローラ13は、リレー接点51a,52aの開放により相巻線相巻線Lu,Lv,Lwの他端を非接続(開放:オープン)状態としてインバータ30,40を互いに協調してスイッチングするオープン巻線モードを設定する(S6)。そして、モータコントローラ13は、コントローラ10からの運転停止指令がなければ(S12のNO)、上記S3に移行し、推定速度ωestが目標速度ωrefとなるようインバータ30,40のスイッチングのオン,オフデューティDu2を制御する(S3)。
[Switching from star connection mode to open winding mode]
In the star connection mode, when the target speed ωref increases and the estimated speed ωest increases and reaches the threshold value ωest2 (high rotation speed region; YES in S4), that is, from the star connection mode to the open winding mode. When the state where switching to is required is reached, the motor controller 13 sets the other ends of the phase windings, phase windings Lu, Lv, and Lw in a non-connected (open: open) state by opening the relay contacts 51a and 52a, and sets the inverter 30. , 40 are switched in cooperation with each other to set an open winding mode (S6). Then, if there is no operation stop command from the controller 10 (NO in S12), the motor controller 13 shifts to the above S3, and the switching on / off duty of the inverters 30 and 40 is set so that the estimated speed ωest becomes the target speed ωref. Du2 is controlled (S3).

このオープン巻線モード時の電流経路の一部を図2に破線で示している。まず、インバータ30における上流側のIGBT31がオンしてインバータ40における下流側のIGBT42が上記オン,オフデューティDu2のオン,オフを繰返すとともに、インバータ40における上流側のIGBT43,45が共にオンしてインバータ30における下流側のIGBT34,36が互いに同期しながら上記オン,オフデューティDu2のオン,オフを繰返す。これにより、破線矢印で示すように、直流電源25の正側端子からIGBT31を通って相巻線Luに電流が流れ、その相巻線Luを経た電流がIGBT42を通って直流電源25の負側端子に流れるとともに、直流電源25の正側端子からIGBT43,45を通って相巻線Lv,Lwに電流が流れ、その相巻線Lv,Lwを経た電流がIGBT34,36を通って直流電源25の負側端子に流れる。次に、インバータ30における上流側のIGBT33がオンしてインバータ40における下流側のIGBT44が上記オン,オフデューティDu2のオン,オフを繰返すとともに、インバータ40における上流側のIGBT41,45が共にオンしてインバータ30における下流側のIGBT32,36が互いに同期しながら上記オン,オフデューティDu2のオン,オフを繰返す。これにより、直流電源25の正側端子からIGBT33を通って相巻線Lvに電流が流れ、その相巻線Lvを経た電流がIGBT44を通って直流電源25の負側端子に流れるとともに、直流電源25の正側端子からIGBT41,45を通って相巻線Lu,Lwに電流が流れ、その相巻線Lu,Lwを経た電流がIGBT32,36を通って直流電源25の負側端子に流れる。次に、インバータ30における上流側のIGBT35がオンしてインバータ40における下流側のIGBT46が上記オン,オフデューティDu2のオン,オフを繰返すとともに、インバータ40における上流側のIGBT41,43が共にオンしてインバータ30における下流側のIGBT32,34が互いに同期しながら上記オン,オフデューティDu2のオン,オフを繰返す。これにより、直流電源25の正側端子からIGBT35を通って相巻線Lwに電流が流れ、その相巻線Lwを経た電流がIGBT46を通って直流電源25の負側端子に流れるとともに、直流電源25の正側端子からIGBT41,43を通って相巻線Lu,Lvに電流が流れ、その相巻線Lu,Lvを経た電流がIGBT32,34を通って直流電源25の負側端子に流れる。これら3パターンの電流経路が順に切換わることにより、モータ1Mのロータが回転する。 A part of the current path in this open winding mode is shown by a broken line in FIG. First, the upstream side IGBT 31 of the inverter 30 is turned on, the downstream side IGBT 42 of the inverter 40 is turned on and the off-duty Du2 is turned on and off repeatedly, and the upstream side IGBTs 43 and 45 of the inverter 40 are both turned on and the inverter. The downstream side IGBTs 34 and 36 in 30 repeat the on and off duty Du2 on and off while synchronizing with each other. As a result, as shown by the broken line arrow, a current flows from the positive terminal of the DC power supply 25 through the IGBT 31 to the phase winding Lu, and the current passing through the phase winding Lu passes through the IGBT 42 to the negative side of the DC power supply 25. Along with flowing to the terminal, a current flows from the positive terminal of the DC power supply 25 through the IGBTs 43 and 45 to the phase windings Lv and Lw, and the current passing through the phase windings Lv and Lw passes through the IGBTs 34 and 36 and the DC power supply 25. Flows to the negative terminal of. Next, the upstream side IGBT 33 of the inverter 30 is turned on, the downstream side IGBT 44 of the inverter 40 is turned on and the off-duty Du2 is turned on and off repeatedly, and the upstream side IGBTs 41 and 45 of the inverter 40 are turned on together. The IGBTs 32 and 36 on the downstream side of the inverter 30 repeatedly turn on and off the on and off duty Du2 while synchronizing with each other. As a result, a current flows from the positive terminal of the DC power supply 25 through the IGBT 33 to the phase winding Lv, and the current passing through the phase winding Lv flows through the IGBT 44 to the negative terminal of the DC power supply 25 and the DC power supply. A current flows from the positive terminal of 25 through the IGBTs 41 and 45 to the phase windings Lu and Lw, and a current passing through the phase windings Lu and Lw flows through the IGBTs 32 and 36 to the negative terminal of the DC power supply 25. Next, the upstream side IGBT 35 of the inverter 30 is turned on, the downstream side IGBT 46 of the inverter 40 is turned on and the off-duty Du2 is turned on and off repeatedly, and the upstream side IGBTs 41 and 43 of the inverter 40 are turned on together. The IGBTs 32 and 34 on the downstream side of the inverter 30 repeat the on and off duty Du2 on and off while synchronizing with each other. As a result, a current flows from the positive terminal of the DC power supply 25 through the IGBT 35 to the phase winding Lw, and the current passing through the phase winding Lw flows through the IGBT 46 to the negative terminal of the DC power supply 25 and the DC power supply. A current flows from the positive terminal of 25 through the IGBTs 41 and 43 to the phase windings Lu and Lv, and a current passing through the phase windings Lu and Lv flows through the IGBTs 32 and 34 to the negative terminal of the DC power supply 25. By switching the current paths of these three patterns in order, the rotor of the motor 1M rotates.

このオープン巻線モードの設定により、星形結線モード時のほぼ1.7倍の高レベルの電圧が相巻線Lu,Lv,Lwに加わり、モータ1Mが高速度回転させることが可能となる。 By setting this open winding mode, a high level voltage of about 1.7 times that in the star connection mode is applied to the phase windings Lu, Lv, and Lw, and the motor 1M can be rotated at a high speed.

コントローラ10から運転停止指令を受けた場合(S12のYES)、モータコントローラ13は、インバータ30,40のスイッチングを停止する(S13)。 When the operation stop command is received from the controller 10 (YES in S12), the motor controller 13 stops the switching of the inverters 30 and 40 (S13).

[オープン巻線モードから星形結線モードへの切換え]
オープン巻線モード中に、目標速度ωrefの低下に伴い推定速度ωestが下降して閾値ωest1に達した場合(低回転数領域;S4のNO,S5のYES)、つまりオープン巻線モードから星形結線モードへの切換えが必要な場合、モータコントローラ13は、オン,オフデューティDu2が設定値である50%以下であるか否かを監視する(S7)。
[Switching from open winding mode to star connection mode]
In the open winding mode, when the estimated speed ωest decreases as the target speed ωref decreases and reaches the threshold value ωest1 (low rotation speed region; NO in S4, YES in S5), that is, a star shape from the open winding mode. When switching to the connection mode is required, the motor controller 13 monitors whether the on / off duty Du2 is 50% or less of the set value (S7).

オープン巻線モードのオン,オフデューティDu2が50%以下の例えば40%である場合、切換え後の星形結線モードにおいてオープン巻線モード時と同レベルの電圧を相巻線Lu,Lv,Lwに印加するためには、切換え後の星形結線モードにおいて80%(=40%×2)のオン,オフデューティDu1を設定する必要がある。80%のオン,オフデューティDu1は、星形結線モードにおいて設定が可能である。 When the on / off duty Du2 of the open winding mode is 50% or less, for example 40%, the same level voltage as in the open winding mode is applied to the phase winding Lu, Lv, Lw in the star-shaped connection mode after switching. In order to apply it, it is necessary to set 80% (= 40% × 2) on / off duty Du1 in the star-shaped connection mode after switching. The 80% on / off duty Du1 can be set in the star connection mode.

そこで、モータコントローラ13は、オープン巻線モードのオン,オフデューティDu2が50%以下の場合(S7のYES)、リレー接点51a,52aの閉成により相巻線Lu,Lv,Lwを星形結線してインバータ30を単独でスイッチングする星形結線モードを直ちに設定する(S9)。こうして、オープン巻線モードから星形結線モードへの切換えが完了した後、モータコントローラ13は、後述のS8による目標速度ωrefの低下処理があるかどうかを確認する(S10)。この時点では、目標速度ωrefの低下処理がないので(S10のNO)、モータコントローラ13は、次のS11の解除処理を実行することなく、コントローラ10からの運転停止指令を確認する(S12)。 Therefore, when the open winding mode on / off duty Du2 is 50% or less (YES in S7), the motor controller 13 connects the phase windings Lu, Lv, and Lw in a star shape by closing the relay contacts 51a and 52a. Then, the star-shaped connection mode for switching the inverter 30 independently is immediately set (S9). In this way, after the switching from the open winding mode to the star-shaped connection mode is completed, the motor controller 13 confirms whether or not there is a reduction process of the target speed ωref by S8 described later (S10). At this point, since there is no reduction process of the target speed ωref (NO in S10), the motor controller 13 confirms the operation stop command from the controller 10 without executing the next release process of S11 (S12).

運転停止指令がない場合(S12のNO)、モータコントローラ13は、上記S3に移行し、推定速度ωestが目標速度ωrefとなるようインバータ30のスイッチングのオン,オフデューティDu1を制御する(S3)。 When there is no operation stop command (NO in S12), the motor controller 13 shifts to S3 and controls the switching on / off duty Du1 of the inverter 30 so that the estimated speed ωest becomes the target speed ωref (S3).

一方、オープン巻線モードのオン,オフデューティDu2が50%を超える例えば55%である場合、切換え後の星形結線モードにおいてオープン巻線モード時と同レベルの電圧を相巻線Lu,Lv,Lwに印加するためには、切換え後の星形結線モードにおいて110%(=55%×2)のオン,オフデューティDu1を設定する必要がある。当然ながら、100%を超えるオン,オフデューティDu1は、設定できない。 On the other hand, when the on / off duty Du2 of the open winding mode exceeds 50%, for example, 55%, the same level voltage as in the open winding mode is applied in the star-shaped connection mode after switching to the phase winding Lu, Lv, In order to apply to Lw, it is necessary to set 110% (= 55% × 2) on / off duty Du1 in the star-shaped connection mode after switching. Of course, on / off duty Du1 exceeding 100% cannot be set.

そこで、モータコントローラ13は、オープン巻線モード時のオン,オフデューティDu2が上記55%の場合のように50%を超える場合(S7のNO)、目標速度ωrefを所定値だけ低下させる(S8)。この目標速度ωrefの低下により、オープン巻線モードのオン,オフデューティDu2が減少方向に変化する。続いて、モータコントローラ13は、上記S7に戻り、オン,オフデューティDu2が50%以下となったか否かを監視する(S7)。 Therefore, when the on / off duty Du2 in the open winding mode exceeds 50% (NO in S7) as in the case of 55%, the motor controller 13 reduces the target speed ωref by a predetermined value (S8). .. Due to this decrease in the target speed ωref, the on / off duty Du2 in the open winding mode changes in the decreasing direction. Subsequently, the motor controller 13 returns to S7 and monitors whether or not the on / off duty Du2 is 50% or less (S7).

目標速度ωrefを低下させたにもかかわらず、オン,オフデューティDu2がまだ50%を超えている場合(S7のNO)、モータコントローラ13は、目標速度ωrefをさらに所定値だけ低下させる(S8)。そして、モータコントローラ13は、上記S7に戻り、オン,オフデューティDu2が50%以下であるか否かを再び監視する(S7)。モータコントローラ13は、オン,オフデューティDu2が50%以下に低下するまで、上記S7,S8の処理を繰り返す。なお、上記S8による目標速度ωrefの低下は一時的な処置であり、本来の目標速度ωrefは、外部からの指令に基づくもので、そのまま存在している。 When the on / off duty Du2 still exceeds 50% (NO in S7) even though the target speed ωref is lowered, the motor controller 13 further lowers the target speed ωref by a predetermined value (S8). .. Then, the motor controller 13 returns to S7 and monitors again whether or not the on / off duty Du2 is 50% or less (S7). The motor controller 13 repeats the processes of S7 and S8 until the on / off duty Du2 is reduced to 50% or less. The decrease in the target speed ωref due to S8 is a temporary measure, and the original target speed ωref is based on an external command and exists as it is.

オープン巻線モードのオン,オフデューティDu2が50%以下の例えば48%まで低下した場合、切換え後の星形結線モードにおいてオープン巻線モード時と同レベルの電圧を相巻線Lu,Lv,Lwに印加するためには、切換え後の星形結線モードにおいて96%(=48%×2)のオン,オフデューティDu1を設定する必要がある。96%のオン,オフデューティDu1は、星形結線モードにおいて設定が可能である。 When the on / off duty Du2 of the open winding mode drops to 50% or less, for example, 48%, the same level voltage as in the open winding mode is applied in the star connection mode after switching to the phase winding Lu, Lv, Lw. It is necessary to set 96% (= 48% × 2) on / off duty Du1 in the star-shaped connection mode after switching. 96% on-duty Du1 can be set in star connection mode.

そこで、モータコントローラ13は、オープン巻線モード時のオン,オフデューティDu2が50%以下となる上記48%以下に低下した場合(S7のYES)、リレー接点51a,52aを閉成して96%のオン,オフデューティDu1でインバータ30を単独でスイッチングさせて星形結線モードを設定する(S9)。こうして、オープン巻線モードから星形結線モードへの切換えが完了した後、モータコントローラ13は、上記S8での目標速度ωrefの低下処理があるかどうかを確認する(S10)。この時点では、目標速度ωrefの低下処理があるので(S10のYES)、モータコントローラ13は、目標速度ωrefの低下を解除する(S11)。これにより、目標速度ωrefは外部からの指令に基づく本来の目標速度ωrefに復帰する。この解除後、モータコントローラ13は、コントローラ10からの運転停止指令を確認する(S12)。 Therefore, when the on / off duty Du2 in the open winding mode is reduced to 48% or less, which is 50% or less (YES in S7), the motor controller 13 closes the relay contacts 51a and 52a to 96%. The star-shaped connection mode is set by switching the inverter 30 independently with the on / off duty Du1 (S9). In this way, after the switching from the open winding mode to the star connection mode is completed, the motor controller 13 confirms whether or not there is a reduction process of the target speed ωref in S8 (S10). At this point, since there is a reduction process of the target speed ωref (YES in S10), the motor controller 13 cancels the reduction of the target speed ωref (S11). As a result, the target speed ωref returns to the original target speed ωref based on an external command. After this release, the motor controller 13 confirms the operation stop command from the controller 10 (S12).

コントローラ10からの運転停止指令がない場合(S12のNO)、モータコントローラ13は、上記S3に移行し、推定速度ωestが本来の目標速度ωrefとなるようインバータ30のスイッチングのオン,オフデューティDu1を制御し(S3)、目標速度ωrefの低下処理が以前なされていた場合には、元の速度に戻るよう増速される。コントローラ10からの運転停止指令を受けた場合(S12のYES)、モータコントローラ13は、インバータ30のスイッチングを停止する(S13)。 When there is no operation stop command from the controller 10 (NO in S12), the motor controller 13 shifts to the above S3 and turns on / off-duty Du1 of the switching of the inverter 30 so that the estimated speed ωest becomes the original target speed ωref. Controlled (S3), if the target speed ωref has been lowered before, the speed is increased so as to return to the original speed. When the operation stop command is received from the controller 10 (YES in S12), the motor controller 13 stops the switching of the inverter 30 (S13).

以上のように、オープン巻線モードから星形結線モードへの切換えに際し、オープン巻線モードのオン,オフデューティDu2(または電圧利用率X)が設定値を超えていれば、そのオン,オフデューティDu2(または電圧利用率X)を設定値以下に低下させ、この低下後にオープン巻線モードから星形結線モードへの切換えを実行するので、オープン巻線モードのオン,オフデューティがどのような値であっても、オープン巻線モードから星形結線モードへ確実に移行することができる。 As described above, when switching from the open winding mode to the star connection mode, if the on / off duty Du2 (or voltage utilization rate X) of the open winding mode exceeds the set value, the on / off duty Du2 (or voltage utilization rate X) is lowered below the set value, and after this drop, switching from the open winding mode to the star connection mode is executed, so what value is the on / off duty of the open winding mode? Even so, it is possible to reliably shift from the open winding mode to the star connection mode.

なお、モータコントローラ13は、オープン巻線モードから星形結線モードへの切換えおよび星形結線モードからオープン巻線モードへの切換えに際し、インバータ30,40を協調して同期するように双方のスイッチングを制御する。これにより、モータ1Mを停止させることなくオープン巻線モードと星形結線モードの切換えが完了する。 The motor controller 13 switches both of the inverters 30 and 40 so as to coordinately synchronize the inverters 30 and 40 when switching from the open winding mode to the star connection mode and switching from the star connection mode to the open winding mode. Control. As a result, switching between the open winding mode and the star connection mode is completed without stopping the motor 1M.

また、モータコントローラ13は、オープン巻線モードと星形結線モードの切換えに際し、リレー接点51a,52aに電流が流れないようにインバータ30,40のスイッチングを適切に制御しながら、リレー接点51a,52aを開閉する。リレー接点51a,52aに電流が流れない状態でリレー接点51a,52aが開閉するので、リレー接点51a,52aにおける火花の発生等を防ぐことができ、ひいてはリレー接点51a,52aの溶着等の故障を回避できる。 Further, when switching between the open winding mode and the star-shaped connection mode, the motor controller 13 appropriately controls the switching of the inverters 30 and 40 so that no current flows through the relay contacts 51a and 52a, and the relay contacts 51a and 52a. Opens and closes. Since the relay contacts 51a and 52a open and close while no current flows through the relay contacts 51a and 52a, it is possible to prevent sparks from occurring at the relay contacts 51a and 52a, and eventually to prevent failures such as welding of the relay contacts 51a and 52a. It can be avoided.

オン,オフデューティDu2(または電圧利用率X)の低下はモータ速度の減少につながるが、オン,オフデューティDu2(または電圧利用率X)の低下量は設定値以下に収めるまでの少量であり、しかもオン,オフデューティDu2(または電圧利用率X)の低下はモード切換時の一時的なものなので、モータ速度の減少は大きさ的にも時間的にもほぼ無視することができる。 A decrease in on / off-duty Du2 (or voltage utilization rate X) leads to a decrease in motor speed, but the amount of decrease in on / off-duty Du2 (or voltage utilization rate X) is a small amount until it falls below the set value. Moreover, since the decrease in on / off duty Du2 (or voltage utilization rate X) is temporary at the time of mode switching, the decrease in motor speed can be almost ignored in terms of both magnitude and time.

[2]第2実施形態について説明する。 [2] A second embodiment will be described.

第2実施形態は、オープン巻線モードから星形結線モードへの切換えの際の制御・動作が第1実施形態と異なっている。その他は第1実施形態と同じである。 In the second embodiment, the control / operation at the time of switching from the open winding mode to the star-shaped connection mode is different from that in the first embodiment. Others are the same as in the first embodiment.

主制御部60の第3制御部60cは、第2制御部60bによるオープン巻線モードから星形結線モードへの切換えに際し、切換え前のオープン巻線モードのスイッチングのオン,オフデューティDu2(または電圧利用率X)が設定値(例えば50%)以下の場合、第2制御部60bによるオープン巻線モードから前記星形結線モードへの切換えを直ちに許容(実行)する。また、第3制御部60cは、第2制御部60bによるオープン巻線モードから星形結線モードへの切換えに際し、切換え前のオープン巻線モードのスイッチングのオン,オフデューティDu2が上記設定値を超えている場合、負の界磁成分電流を前記各相巻線に加える弱め界磁制御を実行することによりそのオン,オフデューティDu2を上記設定値以下に低下させ、その後、第2制御部60bによるオープン巻線モードから星形結線モードへの切換えを許容(実行)する。さらに、第3制御部60cは、第2制御部60bによるオープン巻線モードから星形結線モードへの切換えが完了した後、上記目標速度ωrefの低下を解除する。 When the second control unit 60b switches from the open winding mode to the star connection mode, the third control unit 60c of the main control unit 60 turns on the switching of the open winding mode before switching, and off-duty Du2 (or voltage). When the utilization rate X) is equal to or less than the set value (for example, 50%), the second control unit 60b immediately allows (executes) switching from the open winding mode to the star-shaped connection mode. Further, in the third control unit 60c, when the second control unit 60b switches from the open winding mode to the star-shaped connection mode, the on / off duty Du2 of the switching of the open winding mode before the switching exceeds the above set value. If so, the on / off duty Du2 is lowered to the above set value or less by executing the field weakening control in which a negative field component current is applied to each of the phase windings, and then the open winding by the second control unit 60b is performed. Allows (executes) switching from line mode to star connection mode. Further, the third control unit 60c releases the decrease in the target speed ωref after the switching from the open winding mode to the star connection mode by the second control unit 60b is completed.

通常、弱め界磁制御は、モータが高速回転し、オン,オフデューティが100%の状態で、巻線の誘起電圧が上昇し、それ以上回転数が上げられなくなった場合に、さらに回転数を上昇させるために用いられる制御であるが、本実施形態においては、モータの回転数を一定に保ちながら、オン,オフデューティDu2を低下させるために用いている。 Normally, field weakening control further increases the rotation speed when the motor rotates at high speed and the on / off duty is 100%, the induced voltage of the winding increases, and the rotation speed cannot be increased any more. However, in the present embodiment, it is used to reduce the on / off duty Du2 while keeping the rotation speed of the motor constant.

モータコントローラ13は、図7のフローチャートに示すように、図5のフローチャートのS8,S10,S11の処理に代えてS8´,S10´,S11´の処理を実行する。 As shown in the flowchart of FIG. 7, the motor controller 13 executes the processes of S8', S10', and S11'instead of the processes of S8, S10, and S11 of the flowchart of FIG.

すなわち、モータコントローラ13は、オープン巻線モードから星形結線モードへの切換えが必要な状況において、オープン巻線モードのオン,オフデューティDu2が設定値である50%を超えている場合(S7のNO)、所定の大きさの負の界磁成分電流“−ΔId”を相巻線Lu,Lv,Lwに注入する弱め界磁制御を行う(S8´)。この弱め界磁制御によりオープン巻線モードのオン,オフデューティDu2が低下する。 That is, when the motor controller 13 needs to switch from the open winding mode to the star connection mode, and the on / off duty Du2 of the open winding mode exceeds the set value of 50% (S7). NO), field weakening control is performed by injecting a negative field component current “−ΔId” of a predetermined magnitude into the phase windings Lu, Lv, Lw (S8 ′). This weakening field control reduces the on / off duty Du2 of the open winding mode.

この負の界磁成分電流“−ΔId”の注入の後、モータコントローラ13は、上記S7に戻り、オン,オフデューティDu2が50%以下に到達したか否かを再び監視する(S7)。 After injecting the negative field component current “−ΔId”, the motor controller 13 returns to S7 and monitors again whether the on / off duty Du2 reaches 50% or less (S7).

負の界磁成分電流“−ΔId”を注入したにもかかわらず、オン,オフデューティDu2が50%をまだ超えている場合(S7のNO)、モータコントローラ13は、さらに所定の大きさの負の界磁成分電流“−ΔId”を相巻線Lu,Lv,Lwにさらに注入する(S8´)。これにより負の界磁成分電流は、2倍の“−2・ΔId”となる。 If the on / off duty Du2 still exceeds 50% (NO in S7) despite the injection of the negative field component current “−ΔId”, the motor controller 13 further has a predetermined magnitude of negative. The field component current “−ΔId” of the above is further injected into the phase windings Lu, Lv, and Lw (S8 ′). As a result, the negative field component current is doubled to "-2 · ΔId".

この結果、同じ速度でモータ1Mを回転させている場合、オン,オフデューティDu2は、さらに低下する。そして、モータコントローラ13は、上記S7に戻り、オン,オフデューティDu2が50%以下であるか否かを再び監視する(S7)。オン,オフデューティDu2が50%以下に低下するまで、上記S7,S8´の処理が繰り返されて、負の界磁成分電流が増加される。 As a result, when the motor 1M is rotated at the same speed, the on / off duty Du2 is further reduced. Then, the motor controller 13 returns to S7 and monitors again whether or not the on / off duty Du2 is 50% or less (S7). The process of S7 and S8'is repeated until the on / off duty Du2 is reduced to 50% or less, and the negative field component current is increased.

オン,オフデューティDu2が50%以下に低下した場合(S7のYES)、モータコントローラ13は、リレー接点51a,52aを閉成し、それまでのオープン巻線モードに換えて星形結線モードを設定する(S9)。そして、モータコントローラ13は、上記S8´の弱め界磁制御があるかどうかを確認する(S10´)。この時点では、弱め界磁制御が入っているので(S10´のYES)、モータコントローラ13は、以後、星形結線モードでの弱め界磁制御に移行してその弱め界磁量(負の界磁成分電流“−ΔId”)を調整し(S11´)、これによりモータ1Mの速度を適切に制御する。この後、モータコントローラ13は、コントローラ10からの運転停止指令を確認する(S12)。 When the on / off duty Du2 drops to 50% or less (YES in S7), the motor controller 13 closes the relay contacts 51a and 52a and sets the star connection mode instead of the open winding mode up to that point. (S9). Then, the motor controller 13 confirms whether or not there is the field weakening control of S8'(S10'). At this point, since the field weakening control is included (YES in S10'), the motor controller 13 subsequently shifts to the field weakening control in the star connection mode, and the field weakening amount (negative field component current "". -ΔId ") is adjusted (S11'), whereby the speed of the motor 1M is appropriately controlled. After that, the motor controller 13 confirms the operation stop command from the controller 10 (S12).

以上のように、オープン巻線モードから星形結線モードへの切換えに際し、オープン巻線モードのオン,オフデューティDu2(または電圧利用率X)が設定値を超えていれば、その負の界磁成分電流“−Id”を注入する弱め界磁制御を実行することでオン,オフデューティDu2(または電圧利用率X)を低下させ、オン,オフデューティDu2が50%以下に低下後にオープン巻線モードから星形結線モードへの切換えを実行するので、第1実施形態のようにモータ速度を変更(低下)させることなく、オープン巻線モードから星形結線モードへ確実に移行することができる。この結果、冷凍サイクルの安定性が高まる。 As described above, when switching from the open winding mode to the star connection mode, if the on / off duty Du2 (or voltage utilization rate X) of the open winding mode exceeds the set value, its negative field. By executing field weakening control that injects the component current "-Id", the on / off-duty Du2 (or voltage utilization rate X) is lowered, and after the on / off-duty Du2 drops to 50% or less, the star is released from the open winding mode. Since the switching to the shape connection mode is executed, it is possible to reliably shift from the open winding mode to the star connection mode without changing (decreasing) the motor speed as in the first embodiment. As a result, the stability of the refrigeration cycle is enhanced.

他の構成および制御は第1実施形態と同じである。 Other configurations and controls are the same as in the first embodiment.

[変形例]
上記各実施形態では、オン,オフデューティDu2(または最大の電圧利用率X)に対する設定値が50%である場合を例に説明したが、その設定値については50%以下の範囲で適宜に選定可能である。
[Modification example]
In each of the above embodiments, the case where the set value for the on / off duty Du2 (or the maximum voltage utilization rate X) is 50% has been described as an example, but the set value is appropriately selected within the range of 50% or less. It is possible.

また、上記各実施形態では、モード選択条件として、推定速度ωestに応じてオープン巻線モードから星形結線モードへの切換えを行うようにしたが、目標速度ωrefに応じてオープン巻線モードから星形結線モードへの切換えを行うようにしてもよい。このオープン巻線モードから星形結線モードへの切換え点となる閾値については、冷凍サイクルの状況やモータ電流値に応じて、可変設定してもよい。加えて、推定速度ωestや目標速度ωrefなどのモータ速度以外のデータを基準にしてオープン巻線モードから星形結線モードへの切換えを行うようにしてもよい。上記第1実施形態では、目標速度ωrefの低下操作によってオン,オフデューティDu2(または電圧利用率X)を低下させる構成としたが、インバータ制御部62で生成されるPWM信号P2のオン,オフデューティDu2(または電圧利用率X)を直接的に低下操作する構成としてもよい。 Further, in each of the above embodiments, as a mode selection condition, switching from the open winding mode to the star-shaped connection mode is performed according to the estimated speed ωest, but the open winding mode is changed to the star according to the target speed ωref. Switching to the shape connection mode may be performed. The threshold value, which is the switching point from the open winding mode to the star connection mode, may be variably set according to the refrigeration cycle condition and the motor current value. In addition, the open winding mode may be switched to the star connection mode based on data other than the motor speed such as the estimated speed ωest and the target speed ωref. In the first embodiment, the on / off duty Du2 (or voltage utilization rate X) is reduced by the operation of lowering the target speed ωref, but the PWM signal P2 generated by the inverter control unit 62 is turned on / off duty. The Du2 (or the voltage utilization rate X) may be directly lowered.

上記各実施形態では、開閉器がリレー接点51a,52aである場合を例に説明したが、半導体スイッチを開閉器として用いることもできる。 In each of the above embodiments, the case where the switch has relay contacts 51a and 52a has been described as an example, but a semiconductor switch can also be used as the switch.

上記各実施形態では、圧縮機の駆動用モータとして用いるオープン巻線モータを例に説明したが、他の用途に用いるオープン巻線モータについても同様に実施できる。 In each of the above embodiments, the open winding motor used as the driving motor of the compressor has been described as an example, but the same can be applied to the open winding motor used for other purposes.

上記各実施形態では、6つのスイッチング素子からなる3相インバータ装置をインバータ30として用い、6つのスイッチング素子からなる3相インバータ装置をインバータ40として用いる場合を例に説明したが、4つのスイッチング素子からなる単相インバータ装置を3個用いてインバータ30とインバータ40を構成してもよい。 In each of the above embodiments, a case where a three-phase inverter device composed of six switching elements is used as the inverter 30 and a three-phase inverter device composed of six switching elements is used as the inverter 40 has been described as an example, but from four switching elements The inverter 30 and the inverter 40 may be configured by using three single-phase inverter devices.

また、オープン巻線モードから星形結線モードへの切換えに際したオン,オフデューティDu2(または電圧利用率X)の低下を、第1実施形態のようにモータ1Mの回転数を低下させると同時に第2実施形態における弱め界磁制御を加えることで実行してもよい。 Further, the reduction of the on / off duty Du2 (or the voltage utilization rate X) at the time of switching from the open winding mode to the star connection mode is reduced at the same time as the rotation speed of the motor 1M as in the first embodiment. 2 It may be executed by adding the field weakening control in the embodiment.

その他、上記各実施形態および変形例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な各実施形態および変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、書き換え、変更を行うことができる。これら実施形態や変形は、発明の範囲は要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 In addition, each of the above embodiments and modifications is presented as an example, and is not intended to limit the scope of the invention. Each of the novel embodiments and modifications can be implemented in various other forms, and various omissions, rewrites, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications are included in the gist of the invention as well as in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.

1…圧縮機、1M…オープン巻線モータ、Lu,Lv,Lw…相巻線、2…四方弁、3…室外熱交換器、4…電動膨張弁、5…室内熱交換器、10…コントローラ、11…モータ駆動装置、12…駆動回路、13…モータコントローラ、20…3相交流電源、25…直流電源、30…インバータ(第1インバータ)、40…インバータ(第2インバータ)、51,52…リレー、51a,52a…リレー接点、60…主制御部、62…インバータ制御部、63…リレー駆動部 1 ... Compressor, 1M ... Open winding motor, Lu, Lv, Lw ... Phase winding, 2 ... Four-way valve, 3 ... Outdoor heat exchanger, 4 ... Electric expansion valve, 5 ... Indoor heat exchanger, 10 ... Controller , 11 ... Motor drive device, 12 ... Drive circuit, 13 ... Motor controller, 20 ... 3-phase AC power supply, 25 ... DC power supply, 30 ... Inverter (first inverter), 40 ... Inverter (second inverter), 51, 52 ... Relay, 51a, 52a ... Relay contact, 60 ... Main control unit, 62 ... Inverter control unit, 63 ... Relay drive unit

Claims (7)

互いに非接続状態の複数の相巻線を有するモータのモータ駆動装置であって、
複数のスイッチング素子を含み、これらスイッチング素子により前記モータの各相巻線の一端への通電を制御する第1インバータと、
複数のスイッチング素子を含み、これらスイッチング素子により前記モータの各相巻線の他端への通電を制御する第2インバータと、
前記各相巻線の他端の相互間に接続された開閉器と、
前記開閉器の閉成により前記各相巻線を星形結線して前記第1インバータをスイッチングする星形結線モード、および前記開閉器の開放により前記各相巻線を非接続状態として前記第1インバータおよび前記第2インバータをスイッチングするオープン巻線モードを有するモータコントローラと、
を備え、
前記モータコントローラは、
前記オープン巻線モードから前記星形結線モードへの切換えに際し、切換え前のオープン巻線モードのスイッチングのオン,オフデューティまたはそのオン,オフデューティに対応する電圧利用率が設定値を超えている場合、そのオン,オフデューティまたは電圧利用率を前記設定値以下に低下させし、この低下後、前記オープン巻線モードから前記星形結線モードへの切換えを実行する
ことを特徴とするモータ駆動装置。
A motor drive for a motor that has multiple phase windings that are disconnected from each other.
A first inverter that includes a plurality of switching elements and controls the energization of one end of each phase winding of the motor by these switching elements.
A second inverter that includes a plurality of switching elements and controls the energization of the other end of each phase winding of the motor by these switching elements.
A switch connected between the other ends of each phase winding and
A star-shaped connection mode in which each phase winding is connected in a star shape by closing the switch to switch the first inverter, and the first phase winding is disconnected by opening the switch. A motor controller having an open winding mode for switching the inverter and the second inverter,
With
The motor controller is
When switching from the open winding mode to the star connection mode, when the voltage utilization rate corresponding to the on / off duty or its on / off duty of the switching of the open winding mode before the switching exceeds the set value. , The motor drive device characterized in that the on / off duty or the voltage utilization rate is lowered to the set value or less, and after the reduction, the switching from the open winding mode to the star connection mode is executed.
前記モータコントローラは、
前記オープン巻線モードから前記星形結線モードへの切換えに際し、切換え前のオープン巻線モードのスイッチングのオン,オフデューティまたはそのオン,オフデューティに対応する電圧利用率が前記設定値以下の場合、前記オープン巻線モードから前記星形結線モードへの切換えを直ちに実行する
ことを特徴とする請求項1に記載のモータ駆動装置。
The motor controller is
When switching from the open winding mode to the star connection mode, when the voltage utilization rate corresponding to the on / off duty or the on / off duty of the switching of the open winding mode before the switching is equal to or less than the set value, The motor drive device according to claim 1, wherein the switching from the open winding mode to the star connection mode is immediately executed.
前記モータコントローラは、
前記開閉器の閉成により前記各相巻線を星形結線して前記第1インバータをスイッチングしこのスイッチングのオン,オフデューティを前記モータの速度が目標速度となるよう制御する星形結線モード、および前記開閉器の開放により前記各相巻線を非接続状態として前記第1インバータおよび前記第2インバータをスイッチングしこのスイッチングのオン,オフデューティを前記モータの速度が前記目標速度となるように制御するオープン巻線モードを、選択的に設定する
ことを特徴とする請求項1に記載のモータ駆動装置。
The motor controller is
A star-shaped connection mode in which each phase winding is connected in a star shape by closing the switch, the first inverter is switched, and the on / off duty of this switching is controlled so that the speed of the motor becomes the target speed. By opening the switch, the first inverter and the second inverter are switched with each phase winding disconnected, and the on / off duty of this switching is controlled so that the speed of the motor becomes the target speed. The motor drive device according to claim 1, wherein the open winding mode to be used is selectively set.
前記モータコントローラは、
前記オープン巻線モードから前記星形結線モードへの切換えに際し、切換え前のオープン巻線モードのスイッチングのオン,オフデューティまたはそのオン,オフデューティに対応する電圧利用率が前記設定値を超えている場合、前記モータの速度を低下させることによりそのオン,オフデューティまたは電圧利用率を前記設定値以下に低下させ、その後、前記オープン巻線モードから前記星形結線モードへの切換えを実行する
ことを特徴とする請求項1に記載のモータ駆動装置。
The motor controller is
When switching from the open winding mode to the star connection mode, the voltage utilization rate corresponding to the on / off duty or the on / off duty of the switching of the open winding mode before the switching exceeds the set value. In this case, the on / off duty or voltage utilization rate of the motor is reduced to the set value or less by reducing the speed of the motor, and then the switching from the open winding mode to the star connection mode is executed. The motor drive device according to claim 1.
前記コントローラは、
前記オープン巻線モードから前記星形結線モードへの切換えに際し、切換え前のオープン巻線モードのスイッチングのオン,オフデューティまたはそのオン,オフデューティに対応する電圧利用率が前記設定値を超えている場合、負の界磁成分電流を前記各相巻線に加える弱め界磁制御を実行することによりそのオン,オフデューティまたは電圧利用率を前記設定値以下に低下させ、その後、前記オープン巻線モードから前記星形結線モードへの切換えを実行する
ことを特徴とする請求項1に記載のモータ駆動装置。
The controller
When switching from the open winding mode to the star connection mode, the voltage utilization rate corresponding to the on / off duty or the on / off duty of the switching of the open winding mode before the switching exceeds the set value. In this case, the on / off duty or voltage utilization rate is reduced to the set value or less by executing a field weakening control in which a negative field component current is applied to each of the phase windings, and then the open winding mode is performed. The motor drive device according to claim 1, wherein the switching to the star connection mode is performed.
前記コントローラは、
前記モータの低速度運転域で前記星形結線モードを設定し、前記モータの高速度運転域で前記オープン巻線モードを設定する
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。
The controller
Any one of claims 1 to 5, wherein the star-shaped connection mode is set in the low-speed operation range of the motor, and the open winding mode is set in the high-speed operation range of the motor. The motor drive device according to.
請求項1に記載のモータ駆動装置を備えた冷凍サイクル装置であって、
前記オープン巻線モータを駆動用モータとして有し、冷媒を吸込んで圧縮し吐出する圧縮機と、
前記圧縮機、四方弁、凝縮器、減圧器、蒸発器を配管接続し、前記圧縮機から吐出される前記冷媒を前記四方弁、前記凝縮器、前記減圧器、前記蒸発器に通して前記圧縮機の吸込み側に戻すヒートポンプ式冷凍サイクルと、
を備えることを特徴とする冷凍サイクル装置。
A refrigeration cycle device including the motor drive device according to claim 1.
A compressor that has the open winding motor as a drive motor and sucks in refrigerant, compresses it, and discharges it.
The compressor, the four-way valve, the condenser, the decompressor, and the evaporator are connected by piping, and the refrigerant discharged from the compressor is passed through the four-way valve, the condenser, the decompressor, and the evaporator to compress the compressor. A heat pump refrigeration cycle that returns to the suction side of the machine,
A refrigeration cycle device characterized by being equipped with.
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