WO2015140867A1 - モータ駆動制御装置、圧縮機、送風機、及び空気調和機 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施の形態1におけるモータ駆動制御装置1の構成、動作、及び効果について図を用いて順に説明する。
まず、本発明の実施の形態1におけるモータ駆動制御装置1の構成について説明する。図1は、本発明の実施の形態1におけるモータ駆動制御装置1の概略構成の一例と、モータ駆動制御装置1で駆動する圧縮機71を備えた冷媒回路5の概略構成の一例と、を示す図である。図1に示されるように、モータ駆動制御装置1は、三相交流電源3と、冷媒回路5との間に設けられ、三相交流電源3から供給される電力を変換し、冷媒回路5の圧縮機71のモータ81、例えば、負荷Mに供給する。なお、モータ駆動制御装置1と、冷媒回路5とで、空気調和装置が構成されている。ここで、冷媒回路5は、圧縮機71と、凝縮器73と、絞り装置75と、蒸発器77と、がそれぞれ冷媒配管を介して接続され、冷媒が循環することで、冷凍サイクルが形成される。
次に、本発明の実施の形態1におけるモータ駆動制御装置1の動作について説明する。図6は、本発明の実施の形態1におけるインバータ回路17のインバータ出力電力、スイッチング素子23のオンデューティ、及び平滑コンデンサ15に流れるリプル電流の推定値である推定リプル電流の相関関係の一例を示す図である。
(ステップS11)
モータ駆動制御装置1は、昇圧回路13が動作しているか否かを判定する。モータ駆動制御装置1は、昇圧回路13が動作している場合、ステップS12に進む。一方、モータ駆動制御装置1は、昇圧回路13が動作していない場合、ステップS13に進む。
モータ駆動制御装置1は、インバータ出力電力とオンデューティと推定リプル電流との相関関係に基づいてリプル電流を推定する。
モータ駆動制御装置1は、直流母線電圧Vdcの脈動幅からリプル電流を推定する。
(ステップS14)
モータ駆動制御装置1は、推定リプル電流が閾値を超えたか否かを判定する。モータ駆動制御装置1は、推定リプル電流が閾値を超えた場合、ステップS15に進む。一方、モータ駆動制御装置1は、推定リプル電流が閾値を超えない場合、ステップS21に進む。ここで、閾値とは、上記で説明したように、図6に示すような予め設定された閾値である。
(ステップS15)
モータ駆動制御装置1は、変調度Kを求める。
モータ駆動制御装置1は、変調度Kが1未満であるか否かを判定する。モータ駆動制御装置1は、変調度Kが1未満である場合、ステップS17に進む。一方、モータ駆動制御装置1は、変調度Kが1未満でない場合、すなわち、変調度Kが1以上の場合、ステップS18に進む。
(ステップS17)
モータ駆動制御装置1は、オンデューティ制限制御を実行する。
モータ駆動制御装置1は、圧縮機回転数制限制御を実行する。
モータ駆動制御装置1は、変調度Kを求める。
モータ駆動制御装置1は、変調度Kが1未満であるか否かを判定する。モータ駆動制御装置1は、変調度Kが1未満である場合、ステップS21に進む。一方、モータ駆動制御装置1は、変調度Kが1未満でない場合、すなわち、変調度Kが1以上の場合、ステップS18に進む。
(ステップS21)
モータ駆動制御装置1は、動作終了指令が有るか否かを判定する。モータ駆動制御装置1は、動作終了指令が有る場合、処理を終了する。一方、モータ駆動制御装置1は、動作終了指令が無い場合、ステップS11に戻る。
一般的には、モータ81に流れる電流の過電流を防止するために、モータ電流が予め設定された閾値、例えば、減磁レベル等から決まる値を超えた場合、インバータ制御手段53は、圧縮機71の回転数を抑制し、モータ電流を抑制する。よって、オンデューティ制限手段61が動作し、インバータ出力電力が低下した場合、インバータ制御手段53がモータ電流を増加することで、減磁レベル等から決まる値を超えるため、圧縮機回転数制限手段63と同様に、圧縮機71の回転数を抑制する。この結果、上記で説明した圧縮機回転数制限手段63の動作と同様に、インバータ制御手段53は、平滑コンデンサ15及び平滑コンデンサ15の周囲の各種部品及び平滑コンデンサ15の配線部のそれぞれの保護を行うことができる。
(モータ駆動制御装置1の構成)
実施の形態2におけるモータ駆動制御装置1について図8及び図9を用いて説明する。実施の形態1で説明したように、インバータ回路17のインバータ出力電力が大きくなるにつれ、平滑コンデンサ15に流れるリプル電流が大きくなる相関関係がある。実施の形態1では、インバータ回路17のインバータ出力電力を抑制手段とすることで、圧縮機71の回転数を低減する方法について説明した。そこで、本実施の形態2では、空気調和装置の圧力条件を操作する高圧圧力抑制手段69を用いた構成を説明する。
図9は、本発明の実施の形態2におけるモータ駆動制御装置1の電流抑制制御例を説明するフローチャートである。なお、ステップS31~ステップS33の処理は、推定リプル電流演算処理である。また、ステップS34の処理は、リプル電流増加検知処理である。また、ステップS35の処理は、制限制御処理である。また、ステップS36の処理は、動作終了判定処理である。
(ステップS31)
モータ駆動制御装置1は、昇圧回路13が動作しているか否かを判定する。モータ駆動制御装置1は、昇圧回路13が動作している場合、ステップS32に進む。一方、モータ駆動制御装置1は、昇圧回路13が動作していない場合、ステップS33に進む。
モータ駆動制御装置1は、インバータ出力電力とオンデューティと推定リプル電流との相関関係に基づいてリプル電流を推定する。
モータ駆動制御装置1は、直流母線電圧Vdcの脈動幅からリプル電流を推定する。
(ステップS34)
モータ駆動制御装置1は、推定リプル電流が閾値と比べて大きいか否かを判定する。モータ駆動制御装置1は、推定リプル電流が閾値と比べて大きい場合、ステップS35に進む。一方、モータ駆動制御装置1は、推定リプル電流が閾値と比べて大きくない場合、ステップS36に進む。ここで、閾値とは、上記で説明したように、図6に示すような予め設定された閾値である。
(ステップS35)
モータ駆動制御装置1は、高圧圧力を抑制する。ここで、高圧圧力を抑制する動作は、上記で説明したように、例えば、送風機79の回転数を高圧圧力抑制用回転数に上げることである。なお、モータ駆動制御装置1は、送風機79の回転数を現在の回転数と比べて増加させることで、圧縮機71の吐出圧力を低下させる。よって、高圧圧力抑制用回転数とは、特に定まった固定値である必要はなく、現在の回転数と比べて高い回転数がその都度設定されればよい。
(ステップS36)
モータ駆動制御装置1は、動作終了指令が有るか否かを判定する。モータ駆動制御装置1は、動作終了指令が有る場合、処理を終了する。一方、モータ駆動制御装置1は、動作終了指令が無い場合、ステップS31に戻る。
以上の説明から、モータ駆動制御装置1は、高圧圧力抑制手段69を用いることで、圧縮機71の吐出圧力を下げることができるため、圧縮機71を駆動させるインバータ出力電力を低減させることができる。よって、モータ駆動制御装置1は、平滑コンデンサ15に流れるリプル電流を抑制することができる。したがって、モータ駆動制御装置1は、高い信頼性を確保することができる。
Claims (9)
- 交流電源から供給された交流電圧を整流する整流器と、
リアクトル、スイッチング素子、及び逆流防止素子を有し、前記整流器から供給された直流母線電圧を昇圧する昇圧回路と、
前記昇圧回路の出力を平滑化する平滑コンデンサと、
前記平滑コンデンサで平滑化された直流母線電圧を交流電圧に変換してモータに出力するインバータ回路と、
前記昇圧回路の動作を制御する昇圧制御手段と、
前記インバータ回路の動作を制御するインバータ制御手段と、
前記平滑コンデンサに流れるリプル電流を抑制する回路保護手段と、
を備え、
前記回路保護手段は、
前記昇圧回路に含まれる前記スイッチング素子のオンデューティと、前記インバータ回路の出力電力と、前記平滑コンデンサに流れるリプル電流の推定値である推定リプル電流と、の相関関係が設定され、
前記スイッチング素子の前記オンデューティと、前記インバータ回路の出力電力と、前記相関関係と、に基づいて、前記平滑コンデンサに流れるリプル電流の推定値である推定リプル電流を求め、該推定リプル電流が予め設定された閾値を超えた場合、前記平滑コンデンサのリプル電流を抑制する
モータ駆動制御装置。 - 前記回路保護手段は、
前記出力電力を演算するインバータ出力電力演算手段と、
前記インバータ出力電力演算手段で演算された前記出力電力と、前記昇圧制御手段で求められた前記スイッチング素子の前記オンデューティと、に基づいて、前記推定リプル電流を求めるリプル電流推定手段と、
を備えた請求項1に記載のモータ駆動制御装置。 - 前記回路保護手段は、
前記リプル電流推定手段で求められた前記推定リプル電流が前記予め設定された閾値を超え、前記インバータ回路の変調度が1未満の場合、前記昇圧回路の前記オンデューティを減少させ、昇圧量を低下させるオンデューティ制限手段と、
前記リプル電流推定手段で求められた前記推定リプル電流が前記予め設定された閾値を超え、前記インバータ回路の変調度が1以上の場合、前記出力電力を低減させる回転数制限手段と、
をさらに備えた請求項2に記載のモータ駆動制御装置。 - 前記モータは、
圧縮機、凝縮器、絞り装置、及び蒸発器を有する冷媒回路の前記圧縮機を駆動し、
前記回路保護手段は、
前記リプル電流推定手段で求められた前記推定リプル電流が前記予め設定された閾値を超えた場合、前記凝縮器又は前記蒸発器に送風する送風機の回転数を増加させ、前記圧縮機の吐出圧力を低下させる高圧圧力抑制手段をさらに備えた
請求項2に記載のモータ駆動制御装置。 - 前記スイッチング素子及び前記逆流防止素子のうち、少なくとも何れか一方は、ワイドバンドギャップ半導体で構成された
請求項1~4の何れか一項に記載のモータ駆動制御装置。 - 前記ワイドバンドギャップ半導体は、
炭化珪素を用いた素子、窒化ガリウム系材料を用いた素子、又はダイヤモンドを用いた素子である
請求項5に記載のモータ駆動制御装置。 - 請求項1~6の何れか一項に記載のモータ駆動制御装置で駆動するモータを備えた圧縮機。
- 請求項1~6の何れか一項に記載のモータ駆動制御装置で駆動するモータと、
前記モータで駆動する送風ファンと、
を備えたことを特徴とする送風機。 - 請求項7に記載の圧縮機及び請求項8に記載の送風機のうち、少なくとも何れか一方を備えた空気調和装置。
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