KR20130137073A - Motor control device, and air conditioner using the same - Google Patents

Motor control device, and air conditioner using the same Download PDF

Info

Publication number
KR20130137073A
KR20130137073A KR1020130015275A KR20130015275A KR20130137073A KR 20130137073 A KR20130137073 A KR 20130137073A KR 1020130015275 A KR1020130015275 A KR 1020130015275A KR 20130015275 A KR20130015275 A KR 20130015275A KR 20130137073 A KR20130137073 A KR 20130137073A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
voltage
motor
permanent magnet
order component
control device
Prior art date
Application number
KR1020130015275A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101445201B1 (en
Inventor
와타루 하츠세
야스오 노토하라
가즈아키 도바리
Original Assignee
히타치 어플라이언스 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 히타치 어플라이언스 가부시키가이샤 filed Critical 히타치 어플라이언스 가부시키가이샤
Publication of KR20130137073A publication Critical patent/KR20130137073A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101445201B1 publication Critical patent/KR101445201B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H02P27/08—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • F25B49/025—Motor control arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation

Abstract

If rev count of a motor becomes high speed at the state that PWM pulse number is regular, the PWM pulse number including a voltage-current 1 cycle is fewer than low speed. Therefore, the output of an element in which induced voltage high-order element is big gets in trouble. The purpose of the present invention is to prevent a situation that a current wave form is distorted by not outputting a high-order element. To solve the problem, a motor driving device of the present invention comprises; a power converter for driving a permanent magnet motor; a control device for controlling output voltage of the power converter; and a voltage adding part which adds the high-order element of the induced voltage to a voltage command value of the control device. The higher the rev count of the permanent magnet motor, the lower degree of the high-order element of the induced voltage added to the voltage command value of the control device. [Reference numerals] (10) Voltage additional part;(42) Gate · driver;(7) PWM pulse producing part;(8) Vector control part;(9) Induced voltage high-order element producing part

Description

모터 제어 장치, 및 그것을 이용한 공기 조화기{MOTOR CONTROL DEVICE, AND AIR CONDITIONER USING THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a motor control device and an air conditioner using the same,

본 발명은 모터 제어 장치의 제어 방법, 및 그것을 이용한 기기, 특히 전류맥동의 억제에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a control method of a motor control apparatus and an apparatus using the same, particularly to suppression of current pulsation.

공조기(空調機) 등에 사용되고 있는 모터는 소형화, 고효율, 고출력화에의 요구가 강하다.The motors used in air conditioners are strongly demanded for miniaturization, high efficiency, and high output.

모터 고정자측을 집중 권선(卷線)화하고, 영구 자석을 모터의 회전자의 내부에 매립한 매립 자석형 모터(이하 「IPM 모터」라고 함)를 채용함으로써, 모터의 소형화, 고효율, 고출력화를 도모할 수 있다.(Hereinafter referred to as " IPM motor ") in which a permanent magnet is embedded in a rotor of a motor by concentrically winding the motor stator side, .

그러나, IPM 모터의 권선에 유기되는 유기 전압의 파형은 IPM 모터의 회전자의 각도에 대하여 이상적인 정현파 형상으로부터 왜곡된 파형이 된다. 유기 전압 파형의 왜곡에 기인하여, 전류 파형에 왜곡이 발생한다.However, the waveform of the induced voltage induced in the winding of the IPM motor becomes a distorted waveform from the ideal sinusoidal shape with respect to the angle of the rotor of the IPM motor. Distortion occurs in the current waveform due to distortion of the induced voltage waveform.

특허문헌 1은, 공진형 필터를 이용하여 모터 회전수 변동의 주기적인 성분을 추출하고, 변동의 주기적인 성분을 기초로 토크 전류 지령치를 보정하는 기술을 개시하고 있다. 특허문헌 1에 의하면, 유기 전압 파형의 왜곡에 기인하는 회전수의 변동을 억제할 수 있다.Patent Document 1 discloses a technique for extracting a periodic component of motor rotational speed variation using a resonant filter and correcting a torque current command value based on a periodic component of fluctuation. According to Patent Document 1, it is possible to suppress fluctuation in the number of revolutions caused by distortion of the induced voltage waveform.

특허문헌 2는, 모터의 토크 리플과 역(逆)위상의 토크를 생기게 하는 고조파 전류 지령을 연산하고, 고조파 전류를 제어하는 기술을 개시하고 있다. 특허문헌 2에 의하면, 모터 토크의 변동을 저감할 수 있다.Patent Document 2 discloses a technique of calculating a harmonic current command that causes a torque in a phase opposite to that of a torque ripple of a motor and controlling the harmonic current. According to Patent Document 2, the fluctuation of the motor torque can be reduced.

일본국 특개2006-191737호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-191737 일본국 특개2004-64909호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-64909

특허문헌 1에 기재된 기술에 의하면, 이상적으로는 모터의 유기 전압에 포함되는 모든 고차 성분의 출력이 가능하지만, PWM 펄스수는 유한한 값이기 때문에, 현실적으로는 모터의 유기 전압에 포함되는 모든 고차 성분을 출력할 수 없다.According to the technique described in Patent Document 1, ideally all the higher-order components included in the induced voltage of the motor can be output. However, since the number of PWM pulses is a finite value, practically all the higher- Can not be output.

특히, PWM 펄스수가 일정한 상태에서 모터 회전수가 고속역이 되면, 저속역에 비해 전압·전류 1주기에 포함되는 PWM 펄스수가 적어지기 때문에, 유기 전압 고차 성분의 차수가 큰 성분의 출력이 곤란해진다.In particular, when the number of PWM pulses is constant and the number of revolutions of the motor becomes high, the number of PWM pulses included in one cycle of voltage and current becomes smaller than that in the low speed range.

특허문헌 2에 기재된 기술은, 토크 리플과 역위상의 토크를 생기게 하는 고조파 전류 지령을 출력하기 때문에, 전류 파형에 왜곡이 발생한다.The technique described in Patent Document 2 outputs a harmonic current command that causes a torque in a phase opposite to that of the torque ripple, so that distortion occurs in the current waveform.

그래서, 본 발명은 고차 성분을 출력할 수 없게 되어, 역으로 전류 파형이 왜곡되는 사태를 방지하는 것을 목적으로 한다.Therefore, the present invention aims to prevent a situation in which a high-order component can not be output, and consequently a current waveform is distorted.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 모터 구동 장치는, 영구 자석 모터에 전력을 공급하는 전력 변환기와, 전력 변환기의 출력 전압을 제어하는 제어 장치와, 영구 자석 모터의 유기 전압의 고차 성분을 제어 장치의 전압 지령치에 가산하는 전압 가산부를 구비하고, 영구 자석 모터의 회전수가 높을수록, 제어 장치의 전압 지령치에 가산되는 유기 전압의 고차 성분의 차수가 적다.In order to solve the above problems, a motor drive apparatus of the present invention includes: a power converter for supplying power to a permanent magnet motor; a control device for controlling an output voltage of the power converter; The higher the number of revolutions of the permanent magnet motor, the smaller the degree of the higher-order component of the induced voltage added to the voltage command value of the control device.

본 발명에 의하면, 고차 성분을 출력할 수 없게 되어, 역으로 전류 파형이 왜곡되는 사태를 방지할 수 있다.According to the present invention, it is possible to prevent a situation in which a high-order component can not be outputted and the current waveform is distorted inversely.

도 1은 실시예 1의 모터 제어 장치의 전체 구성도를 나타내는 블록도.
도 2는 유기 전압 파형이 이상적인 정현파일 경우의 고정 좌표에서의 유기 전압, 지령 전압, 모터 전류의 관계를 나타낸 개요도.
도 3은 유기 전압 파형이 왜곡되었을 경우의 종래 방식에 있어서의 고정 좌표에서의 유기 전압, 지령 전압, 모터 전류의 관계를 나타낸 개요도.
도 4는 유기 전압 파형이 이상적인 정현파일 경우의 회전 좌표에서의 유기 전압, 지령 전압, 모터 전류의 관계를 나타낸 개요도.
도 5는 유기 전압 파형이 왜곡되었을 경우의 종래 방식에 있어서의 회전 좌표에서의 유기 전압, 지령 전압, 모터 전류의 관계를 나타낸 개요도.
도 6은 유기 전압 파형이 왜곡되었을 경우의 실시예 1의 방식에 있어서의 고정 좌표에서의 유기 전압, 지령 전압, 모터 전류의 관계를 나타낸 개요도.
도 7은 유기 전압 파형이 왜곡되었을 경우의 실시예 1의 방식에 있어서의 회전 좌표에서의 유기 전압, 지령 전압, 모터 전류의 관계를 나타낸 개요도.
도 8은 종래 방식에 의해 실기(實機)를 구동했을 경우의 U상 전류의 파형·FFT 해석예.
도 9는 실시예 1의 방식에 의해 실기를 구동했을 경우의 U상 전류의 파형·FFT 해석예.
도 10은 종래 방식과 실시예 1의 방식에 의해 실기를 구동했을 경우의 종합 손실을 비교한 개요도.
도 11은 종래의 PWM 제어 방식의 모터 제어 장치의 전체 구성을 나타내는 블록도.
도 12는 회전 좌표계인 dq축 상에서 인가 전압 지령에 유기 전압 고차 성분을 가산할 경우의 블록도.
도 13은 삼상 교류의 인가 전압 지령에 유기 전압 고차 성분을 가산할 경우의 블록도.
도 14는 유기 전압 고차 성분 진폭치의 설정예를 나타낸 도면.
도 15는 유기 전압 고차 성분 진폭치의 전환 설정예를 나타낸 도면.
도 16은 본 실시예 2에 있어서의 PWM 주파수의 전환 설정예를 나타낸 도면.
도 17은 모터 제어 장치를 이용한 공조기의 전체 구성도.
도 18은 압축기용 모터의 모터 회전수에 대한 효율과 직류 전압·인가 전압 지령의 개략도.
도 19는 본 실시예 3에 있어서의 공조기에 직류 전압 승압 장치를 적용한 전체 구성도.
도 20은 본 실시예 3에 있어서의 압축기용 모터의 모터 회전수에 대한 효율과 직류 전압·인가 전압 지령의 개략도.1 is a block diagram showing an overall configuration of a motor control apparatus according to a first embodiment;
FIG. 2 is a schematic diagram showing the relationship between an induced voltage, a command voltage, and a motor current at fixed coordinates in the case of a sinusoidal file in which an induced voltage waveform is ideal; FIG.
3 is a schematic diagram showing a relationship between an induced voltage, a command voltage, and a motor current in a fixed coordinate system in a conventional system when an induced voltage waveform is distorted;
4 is a schematic diagram showing a relationship between an induced voltage, a command voltage, and a motor current at a rotational coordinate in the case of a sinusoidal file in which an induced voltage waveform is ideal;
5 is a schematic diagram showing a relationship between an induced voltage, a command voltage, and a motor current in a rotational coordinate system according to a conventional method when the induced voltage waveform is distorted.
6 is a schematic diagram showing a relationship between an induced voltage, a command voltage, and a motor current at fixed coordinates in the method of the first embodiment when the induced voltage waveform is distorted;
FIG. 7 is a schematic diagram showing the relationship between an induced voltage, a command voltage, and a motor current at a rotational coordinate in the method of the first embodiment when the induced voltage waveform is distorted; FIG.
FIG. 8 is an example of waveforms and FFT analysis of a U phase current when a real machine is driven by a conventional method.
FIG. 9 is an example of waveforms and FFT analysis of a U phase current when a real machine is driven by the method of the first embodiment; FIG.
Fig. 10 is a schematic diagram comparing a total loss when a real machine is driven by the conventional system and the system of the embodiment 1. Fig.
11 is a block diagram showing the overall configuration of a conventional motor control apparatus of PWM control system.
12 is a block diagram for adding an induced voltage higher-order component to an applied voltage command on a dq axis as a rotation coordinate system.
13 is a block diagram for adding an induced voltage higher-order component to an applied voltage command of three-phase alternating current.
14 is a diagram showing an example of setting an amplitude value of an induced voltage higher-order component;
Fig. 15 is a diagram showing an example of switching setting of an organic voltage higher-order component amplitude value; Fig.
16 is a diagram showing an example of switching setting of the PWM frequency in the second embodiment;
17 is an overall configuration view of an air conditioner using a motor control device.
18 is a schematic diagram of efficiency and DC voltage / applied voltage command for the motor rotational speed of the compressor motor.
Fig. 19 is an overall configuration diagram of a DC voltage boosting device applied to an air conditioner in accordance with the third embodiment; Fig.
20 is a schematic diagram of efficiency and DC voltage / applied voltage command of the motor for the compressor according to the third embodiment with respect to the number of revolutions of the motor;

이하, 본 발명의 실시예에 대해서 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.

[실시예 1]Example 1

본 발명의 실시예 1을 설명한다.Embodiment 1 of the present invention will be described.

본 실시예는, 본 발명의 제어 방법을, 영구 자석 동기(同期) 모터(이하 「모터」라고 함)(3)를 PWM 제어로 구동하는 모터 제어 장치에 적용하고, 전압 지령에 유기 전압 고차 성분을 가산하는 예를 설명한다This embodiment applies the control method of the present invention to a motor control device for driving a permanent magnet synchronous motor (hereinafter referred to as " motor ") 3 by PWM control, Will be described below

우선, 도 1을 이용하여 회로 구성을 설명한다. 모터 제어 장치(1)는, 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 전력 변환 회로(4)와, 전력 변환 회로(4)에 흐르는 직류 모선 전류를 검출하는 직류 모선 전류 검출 회로(5)와, 직류 모선 전류 검출 회로(5)에 의해 검출된 직류 모선 전류 정보(5A)를 기초로 벡터 제어를 행하는 제어 장치(6)로 구성되어 있다.First, the circuit configuration will be described with reference to Fig. The motor control device 1 includes a power conversion circuit 4 for converting DC power into AC power, a DC bus current detection circuit 5 for detecting a DC bus current flowing in the power conversion circuit 4, And a control device 6 for performing vector control on the basis of the DC bus current information 5A detected by the current detection circuit 5. [

제어 장치(6)는, 벡터 제어부(8), 유기 전압 고차 성분 생성부(9), 전압 가산부(10) 및 PWM 펄스 생성부(7)로 구성된다.The control device 6 includes a vector control unit 8, an organic voltage higher-order component generation unit 9, a voltage addition unit 10, and a PWM pulse generation unit 7.

벡터 제어부(8)는, 직류 모선 전류 검출 회로(5)에 의해 검출된 직류 모선 전류 정보(5A)를 기초로 영구 자석 동기 모터(3)에의 기본파 인가 전압 지령(8B)과 영구 자석 동기 모터(3)의 모터 회전수·위상 정보(8A)를 산출한다.The vector control unit 8 controls the basic wave applying voltage command 8B to the permanent magnet synchronous motor 3 based on the direct current bus line current information 5A detected by the direct current bus line current detecting circuit 5, The motor rotation number / phase information 8A of the motor 3 is calculated.

유기 전압 고차 성분 생성부(9)는, 모터 회전수·위상 정보(8A)를 기초로, 영구 자석 동기 모터(3)의 유기 전압 고차 성분(9A)을 전압 가산부(10)에 출력한다.The induced voltage higher-order component generation section 9 outputs the induced voltage higher-order component 9A of the permanent magnet synchronous motor 3 to the voltage addition section 10 based on the motor revolution number / phase information 8A.

전압 가산부(10)는, 기본파 인가 전압 지령(8B)에 유기 전압 고차 성분(9A)을 가산하여 인가 전압 지령(10A)을 출력한다.The voltage addition section 10 adds the organic voltage higher-order component 9A to the basic-wave applying voltage instruction 8B and outputs the applied voltage instruction 10A.

PWM 펄스 생성부(7)는, 인가 전압 지령(10A)과 캐리어 신호를 기초로 하여 PWM 펄스 신호(7A)로 변환한다.The PWM pulse generating section 7 converts the PWM pulse signal 7A based on the applied voltage command 10A and the carrier signal.

또한, 전력 변환 회로(4)는, IGBT와 다이오드 등의 반도체 스위칭 소자로 구성된 전력 변환 주회로(41)와, PWM 펄스 생성부(7)로부터의 PWM 펄스 신호(7A)에 의거하여 주회로의 IGBT에의 게이트 신호를 발생하는 게이트·드라이버(42)로 구성되어 있다.The power conversion circuit 4 includes a power conversion main circuit 41 constituted by a semiconductor switching element such as an IGBT and a diode and a power conversion main circuit 41 for generating a PWM pulse signal 7A from the PWM pulse generation section 7, And a gate driver 42 for generating a gate signal to the IGBT.

한편, 직류 모선 전류 검출 회로(5)에 의한 상전류 정보의 취득은, 일반적인 방식을 이용하는 것이 가능하며, 검출 방식을 특정하는 것이 아니다. 또한, 벡터 제어부(8)는 특허문헌 1에서 제안되어 있는 방식 등, 일반적인 벡터 제어를 이용함으로써 실현 가능하며, 제어 방식을 특정하는 것이 아니다.On the other hand, the acquisition of the phase current information by the DC bus current detection circuit 5 can use a general method and does not specify the detection method. The vector control unit 8 can be realized by using general vector control such as the method proposed in Patent Document 1, and does not specify the control method.

전류 제어기에 의해 전류 파형을 정현파 형상으로 제어하는 벡터 제어를 도 2∼도 5, 도 11을 이용하여 설명한다.A vector control for controlling the current waveform in the sinusoidal waveform by the current controller will be described with reference to Figs. 2 to 5 and 11. Fig.

도 11에서, 도 1과 동일 부호는 동일한 기능을 갖는다. 제어 장치(60)에서는, 직류 모선 전류 정보(5A)로부터 재현한 상전류 정보를 기초로 벡터 제어부(8)에서 연산을 행하고 있다.In Fig. 11, the same reference numerals as in Fig. 1 have the same functions. In the control device 60, the vector control unit 8 performs calculation based on the phase current information reproduced from the DC bus current information 5A.

다음으로, 도 2∼도 5를 이용하여, 유기 전압 파형과 전압·전류의 관계를 설명한다. 도 2는 유기 전압 파형이 이상적인 정현파에 있어서의 고정 좌표계에서의 파형을 나타내고 있다. 도 4는 유기 전압 파형이 이상적인 정현파에 있어서의 영구 자석의 자속을 기준으로 한 회전 좌표계에서의 파형을 나타내고 있다. 도 2의 (a) 및 도 4의 (a)는 유기 전압, 도 2의 (b) 및 도 4의 (b)는 인가 전압 지령, 도 2의 (c) 및 도 4의 (c)는 모터 전류를 나타내고 있다.Next, the relationship between the induced voltage waveform and the voltage / current will be described with reference to Figs. 2 to 5. Fig. Fig. 2 shows waveforms in a fixed coordinate system in a sinusoidal waveform in which the induced voltage waveform is ideal. Fig. 4 shows waveforms in a rotational coordinate system with reference to the magnetic flux of the permanent magnet in a sinusoidal waveform in which the induced voltage waveform is ideal. 2 (b) and 4 (b) show the applied voltage command. Fig. 2 (c) and Fig. 4 (c) Current.

도 3은 유기 전압 파형이 왜곡되었을 경우에 있어서의 고정 좌표계에서의 파형을 나타내고 있다. 도 5는 유기 전압 파형이 왜곡되었을 경우에 있어서의 고정 좌표계와 회전 좌표계에서의 파형을 나타내고 있다. 도 3의 (a) 및 도 5의 (a)는 유기 전압, 도 3의 (b) 및 도 5의 (b)는 인가 전압 지령, 도 3의 (c) 및 도 5의 (c)는 모터 전류를 나타내고 있다.3 shows waveforms in the fixed coordinate system when the induced voltage waveform is distorted. 5 shows the waveforms in the fixed coordinate system and the rotating coordinate system when the induced voltage waveform is distorted. 3 (a) and 5 (a) show the induced voltage, and FIG. 3 (b) and FIG. 5 Current.

영구 자석 동기 모터의 유기 전압 파형이 이상적인 정현파 형상일 경우, 도 2의 (b) 및 도 2의 (c)에 나타내는 바와 같이 고정 좌표계에서는 인가 전압 지령 및 모터 전류는 정현파 형상의 파형이 된다. 또한, 도 4의 (b) 및 도 4의 (c)에 나타내는 바와 같이 회전 좌표계에서는 인가 전압 지령 및 모터 전류는 일정한 값이 된다.When the induced voltage waveform of the permanent magnet synchronous motor is an ideal sinusoidal waveform, as shown in Figs. 2B and 2C, in the fixed coordinate system, the applied voltage command and the motor current have sinusoidal waveforms. 4 (b) and 4 (c), the applied voltage command and the motor current become constant values in the rotary coordinate system.

한편, 유기 전압 파형이 정현파 형상으로부터 왜곡되었을 경우, 이들 왜곡에 기인하여 모터 전류 파형에도 왜곡이 생겨, 진동·소음의 발생, 효율의 저하가 발생한다.On the other hand, when the induced voltage waveform is distorted from the sinusoidal waveform, the motor current waveform is distorted due to these distortions, and vibration and noise are generated and efficiency is lowered.

제어 장치(60)의 벡터 제어부(8)는, 도 3의 (b) 및 도 5의 (b)에 나타내는 바와 같이 유기 전압 파형이 왜곡되었을 경우에도 모터 전류가 정현파 형상이 되도록, 상전류 정보를 피드백하여 전압 지령치를 제어하고 있다.The vector control unit 8 of the control device 60 outputs the phase current information as feedback so that the motor current becomes a sinusoidal wave form even when the induced voltage waveform is distorted as shown in Fig. 3 (b) and Fig. 5 Thereby controlling the voltage command value.

그러나, 전류 제어기의 제어 주기를 고속화하고, 제어의 응답성을 크게 하기 위해서는 마이크로컴퓨터의 연산 능력 등에 의한 한계가 있다. 이 때문에, 유기 전압 파형의 왜곡이 큰 모터를 구동하면, 전류 제어기에 의해 모터 전류에 나타나는 유기 전압의 왜곡의 영향을 충분히 저감할 수 없어, 도 3의 (c) 및 도 5의 (c)에 나타내는 바와 같이 모터 전류 파형에 왜곡이 발생한다.However, in order to increase the control period of the current controller and increase the responsiveness of the control, there is a limit due to the computing ability of the microcomputer. Therefore, when a motor having a large distortion of the induced voltage waveform is driven, the influence of the distortion of the induced voltage appearing in the motor current by the current controller can not be sufficiently reduced. As shown in Figs. 3C and 5C, Distortion occurs in the motor current waveform as shown.

다음으로, 도 6∼도 10을 이용하여, 유기 전압 파형의 왜곡에 기인하여 생기는 전류 파형의 왜곡을 억제하는 제어를 설명한다.Next, the control for suppressing the distortion of the current waveform caused by the distortion of the induced voltage waveform will be described with reference to Figs. 6 to 10. Fig.

유기 전압 고차 성분 생성부(9)는, 미리 취득한 유기 전압 파형을 이용하여, 모터 회전수·위상 정보(8A)를 기초로 유기 전압 고차 성분을 생성하고, 유기 전압 고차 성분(9A)을 전압 가산부(10)에 출력한다.The organic voltage higher-order component generating section 9 generates an induced voltage higher-order component based on the motor revolution number / phase information 8A using the previously obtained induced voltage waveform, (10).

유기 전압 고차 성분 생성부(9)가 출력하는 유기 전압 고차 성분(9A)은, 미리 실험이나 해석에 의해 구한 유기 전압 파형을 기초로 테이블화한 데이터를 이용하여 생성하고 있다. 여기에서, 모터 제어 장치로서 구동하고 있을 경우에도, 예를 들면 모터 공전시의 단자간 전압을 취득함으로써 유기 전압 고차 성분(9A)의 생성·보정을 행하는 것도 가능하다.The organic voltage higher-order component 9A output by the organic voltage higher-degree component generation section 9 is generated by using data obtained by tabulating the organic voltage waveform based on the waveform of the induced voltage previously determined by experiment or analysis. Here, even in the case of driving as the motor control device, it is also possible to generate and correct the induced voltage higher-order component 9A by acquiring the inter-terminal voltage at the time of motor revolution, for example.

전압 가산부(10)는, 벡터 제어부(8)가 출력한 기본파 인가 전압 지령(8B)과 유기 전압 고차 성분 생성부(9)가 출력한 유기 전압 고차 성분(9A)을 가산하고, PWM 펄스 생성부(7)에 출력한다. 구체적으로는, 도 12에 나타내는 바와 같이 모터 회전자의 자석 자속 방향을 기준으로 한 회전 좌표계인 dq 좌표축 상에서, 기본파 인가 전압 지령(8B-d, 8B-q)에 유기 전압 고차 성분(9A-d, 9A-q)을 가산함으로써, 유기 전압 고차 성분을 인가 전압 지령에 가산하는 것이 가능하다.The voltage adding unit 10 adds the basic wave applying voltage command 8B outputted by the vector control unit 8 and the organic voltage higher-order component 9A outputted by the organic voltage higher-degree-of-component generating unit 9, And outputs it to the generation unit 7. More specifically, as shown in Fig. 12, the induced voltage higher-order components 9A-1 and 8B-q are applied to the fundamental wave applying voltage commands 8B-d and 8B-q on the dq coordinate axes, which are rotational coordinate systems based on the magnetic flux direction of the motor rotor, d, 9A-q), it is possible to add the organic voltage higher-order component to the applied voltage command.

또한, 도 13에 나타내는 바와 같이 고정 좌표계의 삼상 교류 지령 전압(8B-U, 8B-V, 8B-W)에 유기 전압 고차 성분(9A-U, 9A-V, 9A-W)을 가산하는 방식이어도 된다.13, a method of adding the organic voltage higher-order components 9A-U, 9A-V and 9A-W to the three-phase alternating current command voltages 8B-U, 8B-V and 8B-W of the fixed coordinate system .

여기에서, 도 6에 유기 전압 고차 성분을 인가 전압에 가산했을 경우에 있어서의 고정 좌표계에서의 개략 파형을 나타내고 있다. 도 7에 유기 전압 고차 성분을 인가 전압에 가산했을 경우에 있어서의 회전 좌표계에서의 개략 파형을 나타내고 있다.Here, Fig. 6 shows a schematic waveform in the fixed coordinate system when the organic voltage higher-order component is added to the applied voltage. Fig. 7 shows a schematic waveform in the rotational coordinate system when the organic voltage higher-order component is added to the applied voltage.

도 6의 (a) 및 도 7의 (a)에 나타내는 바와 같이, 본 방식은, 유기 전압 파형 왜곡의 고차 성분을 유기 전압 고차 성분(9A)으로서 기본파 인가 전압 지령(8B)에 가산한다. 이 때문에, 도 6의 (b) 및 도 7의 (b)에 나타내는 바와 같이 인가 전압 지령(10A)에는 유기 전압 고차 성분(9A)이 인가된 전압이 출력된다. 이에 따라, 도 6의 (c) 및 도 7의 (c)에 나타내는 바와 같이 유기 전압 파형 왜곡에 기인하는 전류 파형의 왜곡을 저감하는 것이 가능해진다.As shown in Figs. 6A and 7A, in this method, the higher-order component of the induced voltage waveform distortion is added to the fundamental wave applied voltage instruction 8B as the induced voltage higher-order component 9A. Therefore, as shown in Figs. 6 (b) and 7 (b), a voltage to which the organic voltage higher-order component 9A is applied is output to the applied voltage command 10A. Thus, as shown in Figs. 6C and 7C, the distortion of the current waveform due to the induced voltage waveform distortion can be reduced.

이와 같이, 유기 전압 고차 성분 생성부(9)는 유기 전압 고차 성분(9A)을 생성하고, 전압 가산부(10)는 유기 전압 고차 성분(9A)을 기본파 인가 전압 지령(8B)에 가산한다. 바꿔 말하면, 전력 변환 회로(4)의 출력 전압에 포함되는 고차 성분은, 모터 유기 전압 고차 성분과 유사한 파형이 출력된다. 따라서, 유기 전압 고차 성분 생성부(9)와 전압 가산부(10)에 의해, 유기 전압 파형의 왜곡에 기인하여 생기는 전류 파형의 왜곡을 억제할 수 있다.As described above, the induced voltage higher-level component generation section 9 generates the induced voltage higher-order component 9A, and the voltage addition section 10 adds the induced voltage higher-level component 9A to the base-wave applied voltage instruction 8B . In other words, the higher-order component included in the output voltage of the power conversion circuit 4 outputs a waveform similar to the motor induced voltage higher-order component. Therefore, distortion of the current waveform caused by the distortion of the induced voltage waveform can be suppressed by the induced voltage higher-order component generation section 9 and the voltage addition section 10. [

한편, 전류 검출부에 변위가 가해졌을 경우, 특허문헌 1의 기술은 전류 검출 정보로부터 출력 전압 고차 성분을 생성하고 있기 때문에, 출력 전압 고차 성분이 변화한다. 한편, 본 실시예의 기술은, 전류 검출부에 변위가 가해졌을 경우이더라도, 출력 전압 고차 성분의 변화에 영향은 없고, 상술한 바와 같이 모터 유기 전압 고차 성분과 유사한 파형을 출력할 수 있다.On the other hand, when displacement is applied to the current detection unit, the technique of Patent Document 1 generates the output voltage higher-order component from the current detection information, and therefore, the output voltage higher-order component changes. On the other hand, the technique of this embodiment can output a waveform similar to the motor induced voltage higher-order component as described above without affecting the change of the output voltage higher-order component, even when displacement is applied to the current detection unit.

또한, 전력 변환 회로(4)의 출력 전압에 포함되는 고차 성분은, 모터 유기 전압 고차 성분과 완전히 겹쳐 있을 필요는 없고, 유사한 파형이면 전류 파형의 왜곡을 저감할 수 있다.Further, the higher-order component included in the output voltage of the power conversion circuit 4 does not need to completely overlap with the motor induced voltage higher-order component, and distortion of the current waveform can be reduced in a similar waveform.

또한, 실제로는, 유기 전압 고차 성분(9A)의 전체 차수를 기본파 인가 전압 지령(8B)에 인가할 수 없기 때문에, 특정의 차수 성분만이 포함되는 파형이 된다.In fact, since the total order of the organic voltage higher-order component 9A can not be applied to the fundamental-wave applying voltage instruction 8B, only the specific-order component is included.

도 8 및 도 9에, 유기 전압 고차 성분 중 5차 성분 및 7차 성분을 지령 전압에 가산하여 실기를 구동했을 경우에 있어서의 전류 파형을 나타낸다. 도 8은 유기 전압 고차 성분을 가산하지 않은 종래의 제어 방식에 있어서의 파형이며, 도 9는 유기 전압 고차 성분을 가산한 본 실시예의 제어 방식에 있어서의 파형이다.Figs. 8 and 9 show the current waveforms when the actual voltage is added by adding the fifth-order component and the seventh-order component of the organic voltage higher-order component to the command voltage. Fig. 8 shows waveforms in a conventional control system not adding the organic voltage higher-order component, and Fig. 9 shows waveforms in the control system of this embodiment in which the organic voltage higher-degree component is added.

도 8의 (a) 및 도 9의 (a)는 모터(3)의 U상에서의 전류를 나타내고 있다. 도 8의 (b) 및 도 9의 (b)는 U상에서의 전류 파형의 FFT 해석 결과를 기본파 성분을 100％로 하여 나타내고 있다.Figures 8 (a) and 9 (a) show the current on the U side of the motor 3. 8 (b) and 9 (b) show FFT analysis results of the current waveform on U with the fundamental wave component as 100%.

도 8의 (a) 및 도 8의 (b)에 나타내는 바와 같이, 유기 전압 고차 성분을 가산하지 않을 경우, 유기 전압의 왜곡의 영향으로 전류 파형에도 왜곡이 생겨, 5차·7차의 전류 고차 성분이 크게 발생해 있음을 확인할 수 있다.As shown in Figs. 8A and 8B, when the organic voltage higher-order component is not added, the current waveform is distorted due to the influence of the distortion of the induced voltage, and the fifth- It can be confirmed that the components are largely generated.

한편, 도 9의 (a) 및 도 9의 (b)에 나타내는 바와 같이, 본 실시예의 방식에 의해, 유기 전압 고차 성분을 지령 전압에 가산하면, 모터 전류 파형의 왜곡이 억제되어, 5차·7차의 전류 고차 성분을 저감할 수 있음을 확인할 수 있다.On the other hand, as shown in Figs. 9A and 9B, when the induced voltage higher-order component is added to the command voltage by the method of this embodiment, the distortion of the motor current waveform is suppressed, It can be confirmed that the current higher-order component of the seventh order can be reduced.

또한, 도 10에, 유기 전압 고차 성분을 지령 전압에 인가하지 않을 경우에 있어서의 전력 변환 회로와 모터의 손실을 합친 총합 손실을 100％로 하고, 유기 전압 고차 성분을 지령 전압에 가산했을 경우에 있어서의 총합 손실을 나타낸다. 도 10에 나타내는 바와 같이, 유기 전압 고차 성분을 지령 전압에 가산하고, 전류 고차 성분을 억제함으로써, 총합 손실을 저감할 수 있다.10 is a graph showing the relationship between the total loss of the power conversion circuit and the loss of the motor when the induced voltage component is not applied to the command voltage, Lt; / RTI > As shown in Fig. 10, by adding the organic voltage higher-order component to the command voltage and suppressing the current higher-order component, the total loss can be reduced.

이상과 같이, 본 실시예에 의하면, 모터 전류의 고차 성분을 억제하는 것이 가능해진다. 바꿔 말하면, 모터 유기 전압이 왜곡되었을 경우에도, 모터 전류의 고차 성분을 억제하는 것이 가능해진다. 모터 전류의 고차 성분의 억제에 의해, 전류 고차 성분에 기인한 전력 변환기의 출력 전력 고차 성분을 억제하고, 모터 제어 장치의 고효율화를 실현하는 것이 가능해진다.As described above, according to the present embodiment, the high-order component of the motor current can be suppressed. In other words, even when the motor induced voltage is distorted, the high-order component of the motor current can be suppressed. By suppressing the higher-order component of the motor current, it is possible to suppress the output-power higher-order component of the power converter due to the current higher-order component, thereby achieving high efficiency of the motor control device.

여기에서, 도 14를 이용하여 유기 전압 고차 성분(9A)을 기본파 인가 전압 지령(8B)에 가산하는 방식의 예로서, 운전 조건에 따라 유기 전압 고차 성분(9A)을 전환하는 방식을 설명한다. 이상적으로는 유기 전압 고차 성분(9A)으로서, 모터의 유기 전압에 포함되는 모든 고차 성분을 출력함으로써, 전류 고차 성분을 억제하는 것이 가능해진다. 그러나, PWM 펄스수가 일정한 상태에서 모터 회전수가 고속역이 되면, 저속역에 비해 전압·전류 1주기에 포함되는 PWM 펄스수가 적기 때문에, 유기 전압 고차 성분의 차수가 큰 성분의 출력이 곤란해진다.Here, as an example of a method of adding the organic voltage higher-order component 9A to the fundamental-wave applying voltage instruction 8B with reference to Fig. 14, a method of switching the organic voltage higher-order component 9A according to the operating condition will be described . Ideally, by outputting all higher-order components included in the induced voltage of the motor as the induced voltage higher-order component 9A, it becomes possible to suppress the current higher-order component. However, when the number of PWM pulses is constant and the number of revolutions of the motor becomes a high speed, the number of PWM pulses included in one cycle of voltage and current is smaller than that of low speed, so that output of a component having a large degree of the induced voltage higher order component becomes difficult.

그래서, 도 14에 나타내는 바와 같이, 모터(3)의 회전수에 의해 유기 전압 고차 성분 생성부(9)로부터 차수가 큰 성분의 출력을 정지한다. 여기에서는, 모터(3)의 회전수에 따라, 유기 전압 3·5·7·9·11·13차 성분의 출력을 전환하고 있다.Thus, as shown in Fig. 14, the output of the component having a large order is stopped by the rotational speed of the motor 3 from the induced voltage higher-degree component generating section 9. [ Here, the outputs of the organic voltage 3, 5, 7, 9, 11, 13 components are switched in accordance with the number of revolutions of the motor 3.

도 14의 (c)에 나타내는 바와 같이, 모터(3)의 회전수를 가속시켜 회전수 N1 이상이 되었을 경우, 차수가 큰 9·11·13차 성분의 진폭치를 O으로 하여, 유기 전압 고차 성분 생성부(9)로부터의 출력을 정지한다.14 (c), when the number of revolutions of the motor 3 is accelerated to be equal to or greater than the number of revolutions N1, the amplitude value of the 9 · 11 · 13th order component having a large degree is set to 0, And stops the output from the generator 9.

또한, 도 14의 (b)에 나타내는 바와 같이 모터 회전수가 N2 이상이 되었을 경우, 5차 ·7차 성분의 진폭치를 O으로 하여, 유기 전압 고차 성분 생성부(9)로부터의 출력을 정지한다.14 (b), when the number of revolutions of the motor becomes N2 or more, the amplitude value of the fifth-order / seventh-order component is set to O and the output from the organic voltage higher-degree-of-component generating section 9 is stopped.

바꿔 말하면, 회전수 N2 이하에서는, 유기 전압 고차 성분 생성부(9)로부터 출력되는 유기 전압 고차 성분은 3·5·7·9·11·13차의 성분을 포함한다. 회전수 N1∼N2에서는, 유기 전압 고차 성분 생성부(9)로부터 출력되는 유기 전압 고차 성분은 3·5·7차의 성분을 포함한다. 회전수 N2 이상에서는, 유기 전압 고차 성분 생성부(9)로부터 출력되는 유기 전압 고차 성분은 3차 성분을 포함한다.In other words, when the number of revolutions is N2 or less, the induced voltage higher-order component output from the induced voltage higher-level component generator 9 includes components of 3, 5, 7, 9, 11, At revolutions N1 to N2, the induced voltage higher-order component output from the induced voltage higher-level component generator 9 includes the components of the 3 · 5 · 7 order. When the number of revolutions is N2 or more, the induced voltage higher-order component output from the induced voltage higher-level component generator 9 includes a tertiary component.

한편, 전환시의 전류·회전수·토크의 변동을 억제하기 위해, 도 15의 (b)에 나타내는 바와 같이 유기 전압 고차 성분의 진폭치를 회전수 N4에서 회전수 N5까지 일정한 비율로 변화시키는 방식이어도 된다.On the other hand, in order to suppress the fluctuation of the current, the number of revolutions, and the torque at the time of switching, the amplitude of the organic voltage higher-order component is changed from the number of revolutions N4 to the number of revolutions N5 at a constant rate as shown in Fig. do.

또한, 전환을 더 원활하게 하기 위해, 도 15의 (c)에 나타내는 바와 같이 유기 전압 고차 성분의 진폭치를 회전수 N4에서 회전수 N5까지 곡선과 같이 비율을 바꾸면서 변화시키는 방식이어도 된다.15 (c), the amplitude of the organic voltage higher-order component may be changed from the number of revolutions N4 to the number of revolutions N5 while changing the ratio as shown by a curve.

또한, 진폭치의 전환은, 모터(3)의 출력 토크나 직류 모선 전류 정보(5A)를 이용하여 행하는 방식이어도 된다.The amplitude value may be switched by using the output torque of the motor 3 or the DC bus current information 5A.

이와 같이, 모터 회전수가 고속역일 경우에는, 저속역에 비해 전압·전류 1주기에 포함되는 PWM 펄스수가 적다. 그 때문에, 1주기에 포함되는 PWM 펄스수가 많고 차수가 낮은 유기 전압 고차 성분을 지령 전압에 가산함으로써, 고차 성분을 출력할 수 없게 되어, 역으로 전류 파형이 왜곡되는 사태를 방지할 수 있다.Thus, when the number of revolutions of the motor is high, the number of PWM pulses included in one cycle of voltage and current is smaller than that in the low speed region. Therefore, a high-order component can not be output by adding an organic voltage higher-order component having a large number of PWM pulses and a low order to the command voltage in one period, and it is possible to prevent the current waveform from being distorted.

한편, 모터 회전수가 저속역일 경우에는, 1주기에 포함되는 PWM 펄스수가 많고 차수가 낮은 유기 전압 고차 성분에 대해서도 지령 전압에 가산함으로써, 전류 파형의 왜곡을 억제할 수 있다.On the other hand, when the number of revolutions of the motor is in the low-speed range, the distortion of the current waveform can be suppressed by adding the command voltage to the induced voltage higher-order component having a large number of PWM pulses and a low degree in one period.

한편, 본 실시예에서는 도 14에 나타내는 바와 같이 3단계의 전환에 대해서 설명했지만, 이에 한정되는 것이 아니다.On the other hand, in the present embodiment, the three-stage switching is described as shown in Fig. 14, but the present invention is not limited to this.

다음으로, 도 17, 도 18을 이용하여, 본 실시예의 모터 제어 장치(1)를 공조기(100)의 압축기 구동에 적용한 예를 설명한다.17 and 18, an example in which the motor control device 1 of the present embodiment is applied to driving the compressor of the air conditioner 100 will be described.

도 17에 나타내는 바와 같이, 본 실시예의 공조기(100)는, 외기와 열교환을 행하는 실외기(101), 실내와 열교환을 행하는 실내기(102), 양자를 연결하는 배관(103)으로 구성된다. 실외기(101)는, 냉매를 압축하는 압축기(104)와, 그것을 구동하는 압축기 구동 모터(105)와, 그것을 제어하는 모터 제어 장치(1)와, 압축 냉매를 이용하여 외기와 열교환하는 열교환기(107)로 구성된다. 또한, 실내기(102)는, 실내와 열교환을 행하는 열교환기(108)와, 실내에 송풍하는 송풍기(109)로 구성된다.17, the air conditioner 100 of the present embodiment includes an outdoor unit 101 for performing heat exchange with outdoor air, an indoor unit 102 for performing heat exchange with the indoor unit, and a pipe 103 for connecting the indoor unit 102 and the indoor unit. The outdoor unit 101 includes a compressor 104 for compressing the refrigerant, a compressor drive motor 105 for driving the compressor 104, a motor control unit 1 for controlling the compressor 104, and a heat exchanger 107). The indoor unit 102 is composed of a heat exchanger 108 for performing heat exchange with the room and an air blower 109 for blowing air into the room.

여기에서, 도 18을 이용하여, 압축기 구동 모터(105)의 효율과 직류 전압·인가 전압 지령에 대해서 설명한다. 도 18의 (a)는, 횡축은 압축기 구동 모터(105)의 회전수를 나타내고, 종축은 압축기 구동 모터(105)의 효율을 나타낸다. 도 18의 (b)는, 횡축은 압축기 구동 모터(105)의 회전수를 나타내고, 종축은 전력 변환 회로(4)에 공급되는 직류 전압과 인가 전압 지령의 진폭치를 나타낸다.Here, the efficiency of the compressor drive motor 105 and the DC voltage / applied voltage command will be described with reference to Fig. 18 (a), the axis of abscissas indicates the number of revolutions of the compressor drive motor 105, and the axis of ordinates indicates the efficiency of the compressor drive motor 105. In Fig. 18B, the axis of abscissas indicates the number of revolutions of the compressor drive motor 105, and the axis of ordinates indicates amplitude values of the DC voltage supplied to the power conversion circuit 4 and the applied voltage command.

직류 전압이 일정하고 PWM 제어를 이용할 경우, 도 18의 (b)에 나타내는 바와 같이 회전수 N9 이상에서는 인가 전압 지령의 진폭치가 직류 전압을 상회하는 전압 포화 영역이 된다. 전압 포화 영역에서는, 인가 전압 지령 진폭치가 포화하여 제어할 수 없게 되기 때문에, 전력 변환 회로(4)로부터 원하는 유기 전압 고차 성분(9A)을 출력할 수 없게 된다.When the DC voltage is constant and the PWM control is used, as shown in Fig. 18 (b), the amplitude value of the applied voltage command becomes a voltage saturation region above the DC voltage at the number of revolutions N9 or more. In the voltage saturation region, since the applied voltage command amplitude value becomes saturated and can not be controlled, the desired high voltage component 9A can not be output from the power conversion circuit 4. [

따라서, 유기 전압 고차 성분의 가산에 의한 영향을 없애기 위해, 유기 전압 고차 성분 생성부(9)로부터의 출력을 정지하고, 통상의 PWM 제어로 전환하여 구동을 행한다.Therefore, in order to eliminate the influence of addition of the organic voltage higher-order component, the output from the organic voltage higher-degree component generator 9 is stopped, and the drive is performed by switching to normal PWM control.

이와 같이, 전력 변환 회로(4)의 전력 고차 성분을 저감함으로써, 도 18의 (a)의 일점파선에 나타내는 바와 같이 효율이 피크가 되는 회전수 N9보다 저속 회전의 영역에서, 효율의 향상을 도모하는 것이 가능해진다. 종래의 모터 제어 장치와 동일한 전력 변환 회로의 구성으로 전력 변환 회로의 전력 고차 성분을 줄일 수 있기 때문에, 부품의 추가를 행하지 않고, 공조기의 고효율화를 행하는 것이 가능해진다.By reducing the power high-order component of the power conversion circuit 4 as described above, efficiency can be improved in the region of lower speed than the rotation speed N9 at which the efficiency becomes the peak as shown by the dotted broken line in Fig. 18 (a) . The power high-order component of the power conversion circuit can be reduced by the same power conversion circuit configuration as that of the conventional motor control apparatus, and it becomes possible to perform the high efficiency of the air conditioner without adding any components.

[실시예 2][Example 2]

도 16을 이용하여, 전력 변환 회로(4)를 구동하는 PWM 주파수를 변경하는 구성으로 한 실시예 2를 설명한다. 한편, 회로 구성은 도 1에 나타내는 모터 제어 장치(1)와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.A second embodiment in which the PWM frequency for driving the power conversion circuit 4 is changed will be described with reference to Fig. Since the circuit configuration is the same as that of the motor control apparatus 1 shown in Fig. 1, a description thereof will be omitted.

상술한 바와 같이, PWM 펄스수가 일정한 상태에서 모터 회전수가 고속역이 되면, 저속역에 비해 전압·전류 1주기에 포함되는 PWM 펄스수가 적어지기 때문에, 유기 전압 고차 성분의 차수가 큰 성분은 전력 변환 회로(4)로부터 출력하는 것이 곤란해진다.As described above, when the number of PWM pulses is constant and the number of rotations of the motor becomes high, the number of PWM pulses included in one cycle of voltage and current becomes smaller than that in the low speed range. And it becomes difficult to output from the circuit 4.

그래서, 본 실시예 2에서는, 도 16에 나타내는 바와 같이 모터 회전수에 따라 PWM 주파수를 변경한다. 여기에서는, 회전수에 따라 PWM 주파수를 f1과 f2로 전환하고 있다. 도 16의 (a)에 나타내는 바와 같이, 모터 회전수를 가속시켜 회전수 N6 이상이 되었을 경우, PWM 주파수를 f2로부터 f1의 상태로 전환한다. 도 16의 (b) 및 도 16의 (c)는 주파수의 변경 방법의 변형예이다.Thus, in the second embodiment, as shown in Fig. 16, the PWM frequency is changed in accordance with the number of revolutions of the motor. Here, the PWM frequency is switched to f1 and f2 according to the number of rotations. As shown in Fig. 16 (a), when the number of rotations of the motor is increased and the number of rotations becomes N6 or more, the PWM frequency is switched from f2 to f1. Figs. 16B and 16C are modifications of the frequency changing method. Fig.

이와 같이, 모터 회전수에 따라 PWM 주파수를 바꿈으로써, 고속역에서는 PWM 주파수를 크게 하여 전압·전류 1주기에 포함되는 PWM 펄스수를 유지하고, 유기 전압 고차 성분의 차수가 큰 성분의 출력이 가능해진다.By changing the PWM frequency in accordance with the number of revolutions of the motor, the PWM frequency is increased in the high-speed range to keep the number of PWM pulses included in one cycle of voltage and current, and output of components having a large degree of the organic voltage higher- It becomes.

또한, 저속역에서는 PWM 주파수를 작게 함으로써, 스위칭 손실을 저감하여, 모터 제어 장치(1)의 고효율화가 가능해진다.Further, by reducing the PWM frequency in the low-speed range, the switching loss can be reduced and the motor control apparatus 1 can be made more efficient.

한편, 모터 회전수에 따라, 본 실시예에서 설명한 PWM 주파수를 변경하는 방식과, 실시예 1에서 설명한 지령 전압에 가산하는 유기 전압 고차 성분의 차수를 변경하는 방식을 조합해도 된다. 이와 같은 2개의 방식을 조합함으로써, PWM 주파수를 크게 하는 것에 기인하는 스위칭 손실의 증대와, 유기 전압 고차 성분의 차수가 큰 성분을 출력하지 않는 것에 기인하는 전류 파형의 왜곡에 의한 효율 저하를 비교하여, PWM 주파수와 유기 전압 고차 성분의 차수를 선택할 수 있다. 예를 들면, 스위칭 손실의 증대가 전류 파형의 왜곡의 억제에 의한 효율 향상 효과보다 클 경우, 유기 전압 고차 성분의 차수가 큰 성분의 출력을 행하지 않도록 함으로써, 종합적인 효율의 향상을 도모할 수 있다.On the other hand, a method of changing the PWM frequency described in the present embodiment and a method of changing the order of the organic voltage higher-order components added to the command voltage described in Embodiment 1 may be combined according to the number of motor rotations. By combining these two schemes, it is possible to compare the increase in the switching loss due to the increase in the PWM frequency and the decrease in the efficiency due to the distortion of the current waveform due to the output of the component having the higher order of the organic voltage higher- , The order of the PWM frequency and the high voltage component of the induced voltage can be selected. For example, when the increase in the switching loss is larger than the efficiency improvement effect due to the suppression of the distortion of the current waveform, the output of the component having a large degree of the organic voltage higher order component is not performed, thereby improving the overall efficiency .

또한, 본 실시예에서는 도 16에 나타내는 바와 같이 2단계의 전환에 대해서 설명했지만, 이에 한정되는 것이 아니다.In the present embodiment, the two-stage switching is described as shown in Fig. 16, but the present invention is not limited to this.

[실시예 3][Example 3]

도 19, 도 20을 이용하여, 직류 전압 승압 장치(107)를 실시예 3의 공조기(100)의 구성에 적용한 실시예 3을 설명한다.19 and 20, a third embodiment in which the DC voltage booster 107 is applied to the configuration of the air conditioner 100 of the third embodiment will be described.

도 19에 나타내는 바와 같이, 본 실시예는, 모터 구동 장치(106)에 직류 전압 승압 장치(107)를 접속하는 구성이다. 한편, 그 밖의 구성은, 실시예 1의 공조기(100)와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.As shown in Fig. 19, the present embodiment has a configuration in which the DC voltage boosting device 107 is connected to the motor driving device 106. Fig. On the other hand, the other configuration is the same as that of the air conditioner 100 of the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

여기에서, 도 20을 이용하여, 본 실시예의 압축기 구동 모터(105)의 효율과 직류 전압·인가 전압 지령에 대해서 설명한다. 도 20의 (a)는 압축기 구동 모터(105)의 효율을 나타내고 있다. 도 20의 (b)는 직류 전압과 인가 전압 지령의 진폭치를 나타내고 있다.Here, with reference to Fig. 20, the efficiency of the compressor drive motor 105 of this embodiment and the dc voltage / applied voltage command will be described. 20 (a) shows the efficiency of the compressor drive motor 105. In Fig. 20 (b) shows amplitude values of the DC voltage and the applied voltage command.

실시예 1에서 설명한 바와 같이, 인가 전압 지령의 진폭치가 직류 전압을 상회하는 전압 포화 영역에서는, 인가 전압 지령 진폭치를 제어할 수 없게 되어, 전력 변환 회로(4)로부터 원하는 유기 전압 고차 성분(9A)을 출력할 수 없게 된다.As described in the first embodiment, in the voltage saturation region in which the amplitude value of the applied voltage command exceeds the DC voltage, the amplitude of the applied voltage command can not be controlled and the desired high voltage component 9A of the induced voltage from the power conversion circuit 4, Can not be output.

그래서, 본 실시예의 구성에서는, 도 20의 (b)에 나타내는 바와 같이 전압 포화 영역이 개시하는 회전수 N9 이상에서 직류 전압 승압 장치(107)에 의해 모터 구동 장치(106)에 공급하는 직류 전압의 승압을 행한다. 이에 따라, 회전수 N9 이상이어도 인가 전압 지령 진폭치가 제어 가능해져, 전력 변환 회로(4)로부터 원하는 유기 전압 고차 성분(9A)을 출력하는 것이 가능해진다.20 (b), the DC voltage supplied to the motor driving device 106 by the DC voltage booster 107 at the rotation speed N9 or more at which the voltage saturation region starts Up. Accordingly, even if the number of revolutions is N9 or more, the applied voltage command amplitude value can be controlled, and the desired high voltage component 9A of the induced voltage can be outputted from the power conversion circuit 4. [

실시예 3의 구성에 의하면, 실시예 1에서 유기 전압 고차 성분 생성부(9)로부터의 출력을 정지하고 있었던 회전수 N9 이상의 영역에서도, 유기 전압 고차 성분(9A)의 출력을 행함으로써, 유기 전압 왜곡에 기인하여 발생하는 모터 전류의 고차 성분을 억제할 수 있다. 따라서, 모터 구동 장치(106)의 손실을 저감하여, 공조기의 고효율화를 행하는 것이 가능해진다.According to the configuration of the third embodiment, the output of the organic voltage higher-order component 9A is also performed in the region where the output from the organic voltage higher-level component generator 9 is stopped in the first embodiment, It is possible to suppress the high-order component of the motor current caused by the distortion. Therefore, it is possible to reduce the loss of the motor drive device 106 and to achieve high efficiency of the air conditioner.

한편, 본 발명은 실시예 1∼실시예 3에 한정되는 것이 아니라, 다양한 변형예가 포함되어 있다. 예를 들면, 상기한 실시예는 본 발명을 이해하기 쉽게 설명하기 위해 상세하게 설명한 것이며, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되는 것이 아니다.On the other hand, the present invention is not limited to the first to third embodiments, but includes various modifications. For example, the above-described embodiments have been described in detail in order to facilitate understanding of the present invention and are not limited to those having all the configurations described above.

또한, 어느 실시예의 구성의 일부를 다른 실시예의 구성으로 치환하는 것이 가능하며, 또한, 어느 실시예의 구성에 다른 실시예의 구성을 더하는 것도 가능하다.It is also possible to replace part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment, and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment.

또한, 각 실시예의 구성의 일부에 대해서, 다른 구성의 추가·삭제·치환을 하는 것이 가능하다.Further, it is possible to add, delete, and replace other configurations with respect to some of the configurations of the embodiments.

또한, 각 구성, 기능, 처리부, 처리 수단 등은, 그들의 일부 또는 전부를, 예를 들면 집적 회로로 설계하는 등에 의해 하드웨어로 실현해도 된다.Further, the components, the functions, the processing units, the processing means, and the like may be realized by hardware by designing a part or all of them with, for example, an integrated circuit.

또한, 제어선이나 정보선은 설명상 필요하다고 생각되는 것을 나타내고 있고, 제품상 반드시 모든 제어선이나 정보선을 나타내고 있다고는 할 수 없다. 실제로는 거의 모든 구성이 상호 접속되어 있다고 생각해도 된다.In addition, the control line and the information line show what is considered necessary for description, and it does not necessarily need to show all the control line or information line on a product. In practice, you may think that almost all of the configurations are interconnected.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 모터 구동 장치는, 영구 자석 모터에 전력을 공급하는 전력 변환기와, 전력 변환기의 출력 전압을 제어하는 제어 장치와, 영구 자석 모터의 유기 전압의 고차 성분을 제어 장치의 전압 지령치에 가산하는 전압 가산부를 구비하고, 영구 자석 모터의 회전수가 높을수록, 제어 장치의 전압 지령치에 가산되는 유기 전압의 고차 성분의 차수가 적다. 본 발명에 의하면, 고차 성분을 출력할 수 없게 되어, 역으로 전류 파형이 왜곡되는 사태를 방지할 수 있다.As described above, the motor drive apparatus of the present invention comprises: a power converter for supplying power to a permanent magnet motor; a control device for controlling an output voltage of the power converter; The higher the number of revolutions of the permanent magnet motor, the smaller the degree of the higher-order component of the induced voltage added to the voltage command value of the control device. According to the present invention, it is possible to prevent a situation in which a high-order component can not be outputted and the current waveform is distorted inversely.

또한, 본 발명의 모터 제어 장치는, 영구 자석 모터에 전력을 공급하는 전력 변환기와, 전력 변환기의 출력 전압을 제어하는 제어 장치와, 유기 전압의 고차 성분을 제어 장치의 전압 지령치에 가산하는 전압 가산부를 구비하고, 영구 자석 모터의 회전수가 높을수록, 영구 자석 모터의 PWM 주파수가 높다. 본 발명에 의하면, 회전수의 증가에 의한 전류 1주기에 포함되는 PWM 펄스수의 감소를 억제함으로써, 고차 성분의 출력이 가능해진다.The motor control device of the present invention further includes a power converter for supplying electric power to the permanent magnet motor, a control device for controlling the output voltage of the power converter, and a voltage adding device for adding a higher- The higher the number of revolutions of the permanent magnet motor, the higher the PWM frequency of the permanent magnet motor. According to the present invention, by suppressing the decrease in the number of PWM pulses included in one cycle of current due to the increase in the number of revolutions, the output of the higher-order component becomes possible.

또한, 본 발명의 모터 제어 장치는, 직류 전원의 직류 전압을 승압하는 승압 회로를 구비하고, 출력 전압의 진폭치가 직류 전압보다 높을 때에는, 승압 회로가 직류 전압을 출력 전압의 진폭치 이상으로 승압한다.The motor control apparatus of the present invention further includes a boosting circuit for boosting the DC voltage of the DC power supply. When the amplitude value of the output voltage is higher than the DC voltage, the boosting circuit boosts the DC voltage to an amplitude value or more of the output voltage .

또한, 본 발명의 모터 제어 장치는, 영구 자석 모터의 회전수, 영구 자석 모터의 출력 토크 또는 전력 변환기의 직류 모선 전류에 따라, 유기 전압의 고차 성분 데이터로부터 유기 전압의 고차 성분을 생성하는 유기 전압 고차 성분 생성부를 구비하고, 유기 전압의 고차 성분을 제어 장치의 전압 지령치에 가산한다. 본 발명에 의하면, 간이한 구성으로 유기 전압의 왜곡에 기인하는 전류 파형의 왜곡을 억제할 수 있다.The motor control device of the present invention is a motor control device for generating an induced voltage that generates a higher-order component of an induced voltage from higher-order component data of an induced voltage in accordance with the number of revolutions of the permanent magnet motor, the output torque of the permanent magnet motor, And a higher-order component generator, and adds the higher-order component of the induced voltage to the voltage command value of the controller. According to the present invention, the distortion of the current waveform due to the distortion of the induced voltage can be suppressed with a simple structure.

또한, 본 발명의 공기 조화기는, 제어 장치에 의해 제어되는 영구 자석 모터를 갖는 압축기와, 응축기와, 팽창 장치와, 증발기를 구비한다.Further, the air conditioner of the present invention includes a compressor having a permanent magnet motor controlled by a controller, a condenser, an expansion device, and an evaporator.

1: 모터 제어 장치
2: 직류 전원
3: 영구 자석 동기 모터
4: 전력 변환 회로
5: 직류 모선 전류 검출 회로
6: 제어 장치
7: PWM 펄스 생성부
8: 벡터 제어부
9: 유기 전압 고차 성분 생성부
10: 전압 가산부
41: 전력 변환 주회로
42: 게이트·드라이버1: motor control unit
2: DC power source
3: Permanent magnet synchronous motor
4: Power conversion circuit
5: DC bus current detection circuit
6: Control device
7: PWM pulse generating section
8:
9: Organic voltage high-order component generating unit
10:
41: Power conversion main circuit
42: gate driver

Claims (5)

영구 자석 모터에 전력을 공급하는 전력 변환기와,
상기 전력 변환기의 출력 전압을 제어하는 제어 장치와,
상기 영구 자석 모터의 유기 전압의 고차 성분을 상기 제어 장치의 전압 지령치에 가산하는 전압 가산부를 구비하고,
상기 영구 자석 모터의 회전수가 높을수록, 상기 제어 장치의 전압 지령치에 가산되는 상기 유기 전압의 고차 성분의 차수가 적은 모터 제어 장치.A power converter for supplying power to the permanent magnet motor,
A control device for controlling an output voltage of the power converter,
And a voltage adder for adding the higher order component of the induced voltage of the permanent magnet motor to the voltage command value of the control device.
The higher the rotation speed of the permanent magnet motor, the smaller the order of higher order components of the induced voltage added to the voltage command value of the control device. 영구 자석 모터에 전력을 공급하는 전력 변환기와,
상기 전력 변환기의 출력 전압을 제어하는 제어 장치와,
상기 영구 자석 모터의 유기 전압의 고차 성분을 상기 제어 장치의 전압 지령치에 가산하는 전압 가산부를 구비하고,
상기 영구 자석 모터의 회전수가 높을수록, 상기 영구 자석 모터의 PWM 주파수가 높은 모터 제어 장치.A power converter for supplying power to the permanent magnet motor,
A control device for controlling an output voltage of the power converter,
And a voltage adder for adding the higher order component of the induced voltage of the permanent magnet motor to the voltage command value of the control device.
Wherein the higher the number of revolutions of the permanent magnet motor, the higher the PWM frequency of the permanent magnet motor. 제1항 또는 제2항에 있어서,
직류 전원의 직류 전압을 승압하는 승압 회로를 구비하고,
상기 출력 전압의 진폭치가 상기 직류 전압보다 높을 때에는, 상기 승압 회로가 상기 직류 전압을 상기 출력 전압의 진폭치 이상으로 승압하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.3. The method according to claim 1 or 2,
And a step-up circuit for stepping up the DC voltage of the DC power supply,
Wherein when the amplitude value of the output voltage is higher than the DC voltage, the step-up circuit raises the DC voltage to an amplitude value or more of the output voltage. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 영구 자석 모터의 회전수, 상기 영구 자석 모터의 출력 토크 또는 상기 전력 변환기의 직류 모선 전류에 따라, 유기 전압의 고차 성분 데이터로부터 유기 전압의 고차 성분을 생성하는 유기 전압 고차 성분 생성부를 구비하고,
상기 유기 전압의 고차 성분을 상기 제어 장치의 전압 지령치에 가산하는 모터 제어 장치.3. The method according to claim 1 or 2,
An organic voltage higher order component generator for generating a higher order component of the organic voltage from higher order component data of the organic voltage according to the rotational speed of the permanent magnet motor, the output torque of the permanent magnet motor, or the DC bus current of the power converter,
The motor control apparatus which adds the high order component of the said induced voltage to the voltage command value of the said control apparatus. 제1항 또는 제2항에 기재된 상기 모터 제어 장치에 의해 제어되는 상기 영구 자석 모터를 갖는 압축기와, 응축기와, 팽창 장치와, 증발기를 구비하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.

An air conditioner comprising: a compressor having the permanent magnet motor controlled by the motor control device according to claim 1 or 2; a condenser; an expansion device; and an evaporator.

KR1020130015275A 2012-06-06 2013-02-13 Motor control device, and air conditioner using the same KR101445201B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2012-128793 2012-06-06
JP2012128793A JP6085102B2 (en) 2012-06-06 2012-06-06 Motor control device and air conditioner using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130137073A true KR20130137073A (en) 2013-12-16
KR101445201B1 KR101445201B1 (en) 2014-09-29

Family

ID=49800039

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130015275A KR101445201B1 (en) 2012-06-06 2013-02-13 Motor control device, and air conditioner using the same

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP6085102B2 (en)
KR (1) KR101445201B1 (en)
CN (1) CN103475307B (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103780167A (en) * 2014-01-15 2014-05-07 西北工业大学 Motor driving controller used for near-space aircraft system and device thereof

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6499405B2 (en) * 2014-06-27 2019-04-10 日立ジョンソンコントロールズ空調株式会社 Motor control device and air conditioner equipped with the motor control device
JP6542304B2 (en) * 2017-08-10 2019-07-10 本田技研工業株式会社 Control device and control method of rotating electric machine

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3809783B2 (en) * 2000-11-22 2006-08-16 日産自動車株式会社 Motor control device
JP4154149B2 (en) 2001-12-28 2008-09-24 株式会社東芝 Vector control inverter device
JP2005033861A (en) * 2003-07-08 2005-02-03 Nissan Motor Co Ltd Motor controller
US7474067B2 (en) * 2003-10-07 2009-01-06 Jtekt Corporation Electric power steering system
JP4752352B2 (en) * 2005-06-24 2011-08-17 トヨタ自動車株式会社 AC voltage output device and hybrid vehicle equipped with the same
US7952308B2 (en) * 2008-04-04 2011-05-31 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus for torque ripple reduction
US7768220B2 (en) * 2008-04-24 2010-08-03 Gm Global Technology Operations, Inc. Harmonic torque ripple reduction at low motor speeds
JP4730420B2 (en) * 2008-10-09 2011-07-20 トヨタ自動車株式会社 Motor drive device and control method of motor drive device
JP2011087429A (en) * 2009-10-16 2011-04-28 Toyota Motor Corp Control device of ac motor and control method
JP5417195B2 (en) 2010-01-19 2014-02-12 国産電機株式会社 Torque ripple suppression control device for permanent magnet motor, electric power steering system
IT1400456B1 (en) * 2010-06-04 2013-05-31 St Microelectronics Srl METHOD OF CONTROL OF A SYNCHRONOUS THREE-PHASE MOTOR WITH PERMANENT MAGNETS TO REDUCE NOISE AND RELATIVE CONTROL DEVICE
JP2012100369A (en) * 2010-10-29 2012-05-24 Hitachi Appliances Inc Refrigerator, and control device for permanent magnet synchronous motors
KR101162954B1 (en) 2010-12-28 2012-07-06 전자부품연구원 Oscillation reductive method of compressor based on a frequency analysis with speed ripple and apparatus thereof

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103780167A (en) * 2014-01-15 2014-05-07 西北工业大学 Motor driving controller used for near-space aircraft system and device thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013255328A (en) 2013-12-19
KR101445201B1 (en) 2014-09-29
JP6085102B2 (en) 2017-02-22
CN103475307B (en) 2016-03-16
CN103475307A (en) 2013-12-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3971979B2 (en) Air conditioner
WO2017022084A1 (en) Inverter control device and air-conditioner
KR101474263B1 (en) Motor control device, and air-conditioner using the same
JP6621356B2 (en) Power conversion device, motor drive device, and refrigeration equipment using the same
WO2014006820A1 (en) Motor driving device
JP2012165603A (en) Drive unit of sensorless brushless motor
JP6046446B2 (en) Vector control device, motor control device using the same, and air conditioner
KR101445201B1 (en) Motor control device, and air conditioner using the same
JP6259236B2 (en) Motor drive device
JP2007330011A (en) Drive method and drive unit for brushless dc motor
JP4679487B2 (en) Motor control device and refrigeration air conditioner
JP5975830B2 (en) Motor control device and refrigeration equipment using the same
JP5508943B2 (en) Power converter
US9621102B2 (en) Inverter device and PWM signal control method
JP2008172880A (en) Method and device for driving brushless dc motor
JP4186750B2 (en) Motor control device
JP2001286181A (en) Motor control method
JP6591081B2 (en) Inverter device, compressor drive device and air conditioner
JP2014166082A (en) Motor control device and air conditioner using the same
JP2015186318A (en) Control device for electrically-driven compressor
JP6499405B2 (en) Motor control device and air conditioner equipped with the motor control device
JP2004328912A (en) Drive method for brushless dc motor and device therefor
JP4984495B2 (en) Inverter controller for motor drive
CN110326210B (en) Air conditioner
CN117595752A (en) Motor with a motor housing having a motor housing with a motor housing

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170823

Year of fee payment: 4