WO2023144881A1 - 電動機駆動装置及び空気調和機 - Google Patents

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WO2023144881A1
WO2023144881A1 PCT/JP2022/002659 JP2022002659W WO2023144881A1 WO 2023144881 A1 WO2023144881 A1 WO 2023144881A1 JP 2022002659 W JP2022002659 W JP 2022002659W WO 2023144881 A1 WO2023144881 A1 WO 2023144881A1
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WO
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connection
electric motor
connection state
switching signal
magnetic flux
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PCT/JP2022/002659
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English (en)
French (fr)
Inventor
洋平 瀧川
貴彦 小林
美津夫 鹿嶋
Original Assignee
三菱電機株式会社
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    • 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
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/16—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the circuit arrangement or by the kind of wiring
    • H02P25/18—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the circuit arrangement or by the kind of wiring with arrangements for switching the windings, e.g. with mechanical switches or relays

Definitions

  • the present disclosure relates to electric motor drive devices and air conditioners.
  • a motor drive device that can switch the connection state of the windings of the motor between Y connection and ⁇ connection.
  • the winding current which is the current flowing through the windings
  • a motor drive is used that has a protective function to prevent the magnet from demagnetizing.
  • a motor drive device having a protection function detects current flowing through an inverter, and stops the inverter if the detected current exceeds a threshold value.
  • the threshold used in the case of Y connection is 1/ ⁇ 3 times the threshold used in the case of ⁇ connection. need to be
  • Patent Document 1 when the stator winding of the electric motor is Y-connected, the overcurrent detection signal is changed from low level to high level at the time when the current value signal exceeds the threshold value determined for Y-connection, Disclosed is a control device for a synchronous motor that changes an overcurrent detection signal from a low level to a high level when a current value signal exceeds a threshold value determined for delta connection when the stator winding of the motor is delta connection. It is
  • the reference for overcurrent detection is set to ⁇
  • the overcurrent cannot be detected because the threshold for ⁇ connection is larger than the threshold for judging overcurrent in Y connection, and demagnetization occurs in the motor. was there.
  • An object of the present invention is to obtain a motor drive device capable of performing
  • an electric motor drive device outputs a connection switching signal indicating to which of a plurality of connection states the windings of a stator of an electric motor should be switched.
  • a connection determination control unit that switches the connection state based on a connection switching signal; and an overcurrent protection circuit that prevents a current exceeding the overcurrent threshold from flowing through the motor.
  • the connection determination control unit includes a rotor magnetic flux estimation unit that estimates the rotor magnetic flux of the motor, a connection switching control unit that generates an overcurrent threshold switching signal for switching the overcurrent threshold and a connection switching signal, and a rotor magnetic flux estimation unit.
  • a determination processing unit that identifies an actual connection state using the estimation result of the rotor magnetic flux and determines whether or not the connection state indicated by the connection switching signal matches the actual connection state; If the connection state indicated by the connection switching signal is a connection state in which the overcurrent threshold value is larger than that before switching, and the connection state indicated by the connection switching signal matches the actual connection state, the connection state before switching is determined. output to the overcurrent protection circuit an overcurrent threshold switching signal for changing from the overcurrent threshold corresponding to the overcurrent threshold to the overcurrent threshold corresponding to the post-switching connection state.
  • the electric motor drive device has the effect of performing overcurrent protection so as to prevent the occurrence of demagnetization in an electric motor that can switch the connection state of the windings of the electric motor between Y connection and ⁇ connection. .
  • FIG. 1 shows a configuration of an electric motor drive device according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the connection determination control unit of the electric motor drive device according to Embodiment 1;
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of hardware that realizes the control circuit unit of the electric motor drive device according to Embodiment 1;
  • 4 is a flow chart showing the operation procedure of the electric motor drive device according to the first embodiment;
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an electric motor drive device according to Embodiment 1.
  • the electric motor drive device 100 drives the electric motor 2 .
  • the electric motor 2 is of the three-phase type and has multiple windings.
  • the electric motor drive device 100 includes a converter 10 that converts an AC voltage supplied from an AC power supply 1 into a DC voltage, an inverter 20 that converts the DC voltage into an AC voltage and supplies the AC voltage to the electric motor 2 , and a voltage that is supplied from the inverter 20 to the electric motor 2 .
  • a current detection unit 21 that detects the current value of the current applied, a connection switching unit 22 that switches the connection state of the electric motor 2, and a command for driving the electric motor 2 to the inverter 20 based on the detected current value, and a control circuit unit 23 for giving a connection switching signal to the connection switching unit 22 .
  • the connection switching signal is a signal that indicates to which of a plurality of connection states the windings of the stator of the electric motor 2 should be switched.
  • Electric motor drive device 100 is configured to obtain the current value of the current supplied from inverter 20 to electric motor 2 by detecting the current flowing between converter 10 and inverter 20 with current detection resistor 11 instead of current detection unit 21 .
  • the converter 10 may be configured to rectify with a diode bridge, or may be configured to step up and step down the DC voltage using a known chopper.
  • the control circuit unit 23 includes an overcurrent protection circuit 40 that detects overcurrent from the current value of the current detection resistor 11, and a control microcontroller 50 that controls commands and connection switching signals for driving the electric motor 2.
  • the control microcontroller 50 identifies the rotor magnetic flux of the electric motor 2 based on voltage information such as a command value of the voltage applied to the electric motor 2 by the inverter 20 and the detected current value, and determines the estimated rotor magnetic flux. It has a connection determination control unit 30 that identifies the connection state based on the connection status.
  • the connection switching unit 22 has three relays when the electric motor 2 is of the three-phase type, and switches the three relays according to the connection switching signal given from the control microcontroller 50 .
  • the overcurrent protection circuit 40 changes the overcurrent threshold based on a command from the control microcontroller 50.
  • the electric motor 2 can switch the connection state of the windings, and the connection state is switched from Y connection to ⁇ connection or from ⁇ connection to Y connection by the connection switching unit 22 switching each relay.
  • the connection state is Y connection when the common contact of each relay is connected to the b contact.
  • the connection state when the common contact of each relay is connected to the a-contact is delta connection.
  • a relationship of ⁇ 3:1 is established between the rotor magnetic flux when the connection state is Y connection and the rotor magnetic flux when the connection state is ⁇ connection.
  • the electric motor 2 is not limited to one that can switch the connection state between the Y connection and the ⁇ connection, as long as the connection state can be switched.
  • the electric motor 2 may be switchable between three or more types of connection states.
  • the connection state that the electric motor 2 can take is not limited to a specific connection state as long as the rotor magnetic flux can be changed by switching the connection state.
  • the inverter 20 has a plurality of switching elements. In FIG. 1, illustration of switching elements is omitted.
  • the inverter 20 converts the DC current into a three-phase AC current by turning on and off each switching element according to a PWM (Pulse Width Modulation) signal given from the control microcontroller 50 .
  • PWM Pulse Width Modulation
  • the current detection unit 21 detects current values of two-phase alternating currents among the three-phase alternating currents supplied from the inverter 20 to the electric motor 2 .
  • the current detection unit 21 outputs current information, which is the result of detection of the current value of alternating current.
  • Current detection by the current detection unit 21 is not limited to detection of two-phase alternating current.
  • the current detection unit 21 may detect the current of each phase of the three-phase AC current, and as described above, the current detection resistor 11 detects the combined current of the three-phase AC currents flowing between the converter 10 and the inverter 20 . may be detected by
  • FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the connection determination control section of the electric motor drive device according to Embodiment 1. As shown in FIG. In FIG. 2, illustration of the control circuit unit 23 other than the connection determination control unit 30 is omitted.
  • the connection determination control unit 30 includes a rotor magnetic flux estimation unit 31 , a connection switching control unit 34 , a determination value storage unit 35 , a determination processing unit 33 and a drive signal control unit 32 .
  • the rotor magnetic flux estimation unit 31 acquires the current information input from the current detection unit 21, and calculates the rotor magnetic flux of the electric motor 2 based on the voltage information such as the voltage command value applied to the electric motor 2 by the inverter 20 and the current information.
  • the rotor magnetic flux estimator 31 estimates the rotor magnetic flux of the electric motor 2 based on the voltage information indicating the voltage applied to the electric motor 2 and the detected value of the current flowing through the electric motor 2 .
  • connection switching control unit 34 generates a connection switching signal for controlling switching of the connection state, and transmits the generated connection switching signal to the connection switching unit 22 and the determination processing unit 33 .
  • the connection switching control unit 34 also generates an overcurrent threshold switching signal for switching the overcurrent threshold, and outputs the overcurrent threshold switching signal to the overcurrent protection circuit 40 .
  • the determination value storage unit 35 stores a connection determination threshold that is a value used to determine the connection state.
  • the determination processing unit 33 acquires the estimation result of the estimated rotor magnetic flux from the rotor magnetic flux estimation unit 31, and determines the connection state based on the estimation result of the estimated rotor magnetic flux.
  • a connection switching signal generated by the connection switching control unit 34 is input to the determination processing unit 33 .
  • the determination processing unit 33 reads the connection determination threshold value from the determination value storage unit 35, identifies the actual connection state by comparing the estimation result of the rotor magnetic flux and the connection determination threshold value, and indicates the actual connection state and the connection switching signal.
  • An abnormality in the connection state is determined by comparing the connection state with the connection state.
  • An abnormal connection state means that the actual connection state of the electric motor 2 is different from the connection state recognized by the electric motor driving device 100 for controlling the electric motor 2 .
  • the determination processing unit 33 identifies the actual connection state using the estimation result of the rotor magnetic flux by the rotor magnetic flux estimation unit 31, and the connection state indicated by the connection switching signal matches the actual connection state. Determine whether or not
  • connection determination threshold value is a value between the value of the rotor magnetic flux when the connection state is the Y connection and the value of the rotor magnetic flux when the connection state is the ⁇ connection.
  • the connection determination threshold is determined in advance based on the specifications of the electric motor 2 .
  • the overcurrent protection circuit 40 sets the overcurrent threshold for Y connection and the overcurrent threshold for ⁇ connection based on the judgment value stored in the judgment value storage unit 35 .
  • the overcurrent protection circuit 40 may set the overcurrent threshold by switching by hardware, or may set the overcurrent threshold by switching by software.
  • the control circuit unit 23 allows the suspension of the electric motor 2 to be postponed when the connection state is determined to be abnormal.
  • the determination processing unit 33 determines whether or not the postponement of stopping the electric motor 2 is possible.
  • the determination processing unit 33 counts the number of times the stop of the electric motor 2 is postponed.
  • the determination processing unit 33 determines that the stop of the electric motor 2 is postponed when the number of postponed times of stopping the electric motor 2 has not reached the preset number of times.
  • the determination processing unit 33 determines not to postpone the stop of the electric motor 2 when the number of postponed stops of the electric motor 2 reaches a preset number of times.
  • the drive signal control unit 32 stops generating the PWM signal based on the judgment result of the judgment processing unit 33 and stops the power supply from the inverter 20 to the electric motor 2 .
  • Information indicating the number of times that is set in advance as a reference for judging whether or not to allow suspension of the electric motor 2 is referred to as grace number information.
  • the grace period information is stored in the judgment value storage unit 35 .
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of hardware that implements the control circuit unit of the electric motor drive device according to Embodiment 1.
  • the control circuit unit 23 is configured by hardware including a processing circuit 61 including a processor 63 and a memory 64 and an input unit 62 and an output unit 65 .
  • a CPU Central Processing Unit
  • Processor 63 executes the control program.
  • the control program is a program in which processes for realizing the functions of the rotor magnetic flux estimation unit 31, the connection switching control unit 34, the determination processing unit 33, and the drive signal control unit 32 are described.
  • the memory 64 includes non-volatile memory such as RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), flash memory, EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory), EEPROM (registered trademark) (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) or volatile You can apply sexual memory.
  • the memory 64 stores control programs.
  • the memory 64 is also used as temporary memory when the processor 63 executes various processes.
  • the judgment value storage unit 35 is implemented by a nonvolatile memory.
  • the input unit 62 receives an input signal from the outside to the control circuit unit 23 .
  • input unit 62 receives current information.
  • the output unit 65 outputs the signal generated by the control circuit unit 23 to the outside of the control circuit unit 23 .
  • the output unit 65 outputs a PWM signal and a connection switching signal.
  • the functions of the processing circuit 61 may be realized by dedicated hardware.
  • the processing circuit 61 can be realized by an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), an FPGA (Field Programmable Gate Array), or a circuit combining these.
  • a part of the control circuit section 23 may be realized by the processor 63 and the memory 64, and the remaining part may be realized by dedicated hardware.
  • the estimated rotor magnetic flux is found in the process of estimating the rotational speed and rotational position of the electric motor 2 using a known adaptive observer.
  • the rotor magnetic flux estimator 31 calculates an estimated rotor magnetic flux obtained in the process of estimating the rotational speed and rotational position of the electric motor 2 .
  • the rotor magnetic flux estimator 31 converts the current value of the three-phase alternating current indicated by the current information into the current value of the dq axis, which is a rotating coordinate system.
  • An estimated magnetic flux vector and an estimated current vector can be calculated from a state equation based on a voltage vector applied to the electric motor 2, a current vector output from the electric motor 2, and an estimated angular velocity by a method using an adaptive observer. is known.
  • Ld represents d-axis inductance and Lq represents q-axis inductance.
  • R is the resistance of the electric motor 2
  • ⁇ is the primary angular frequency
  • ⁇ r is the angular velocity
  • vds is the d-axis voltage
  • vqs is the q-axis voltage
  • ids is the d-axis current
  • i qs is the q-axis current
  • ⁇ ds is the d-axis stator flux
  • ⁇ qs is the q-axis stator flux
  • ⁇ dr is the d-axis rotor flux.
  • h 11 , h 12 , h 21 , h 22 , h 31 and h 32 represent observer gains.
  • a constant arbitrarily set according to the electric motor 2 is used for the observer gain.
  • variables with the symbol “ ⁇ ” represent estimated values.
  • the rotor flux is only the rotor flux in the d-axis direction, and the rotor flux in the q-axis direction is zero. Therefore, ⁇ qr , which is the q-axis rotor flux, is not described in equations (1) and (2).
  • the value of the output voltage command is used for the d-axis voltage vds and the q-axis voltage vqs in equation (1).
  • the d-axis current ids and the q-axis current iqs are calculated based on the current information.
  • the estimated d-axis stator flux ⁇ ds ⁇ , the estimated q-axis stator flux ⁇ qs ⁇ , the estimated d-axis current i ds ⁇ , the estimated q-axis current i qs ⁇ , the primary angular frequency ⁇ , and the estimated angular velocity ⁇ r ⁇ are: The previous value in the control cycle is used.
  • the integrated value of the estimated d-axis stator magnetic flux ⁇ ds ⁇ and the integrated value of the estimated q-axis stator magnetic flux ⁇ qs ⁇ are used, respectively.
  • the rotor magnetic flux estimator 31 estimates the d-axis rotor magnetic flux ⁇ dr and detects switching of the connection state by using the estimation result. From the relationship of Equation (1), the estimated d-axis rotor magnetic flux ⁇ dr ⁇ can be calculated using Equation (3) below.
  • the integral value of the calculation result by Equation (3) is the previous value in the control cycle.
  • Estimated d-axis rotor magnetic flux ⁇ dr ⁇ is obtained by obtaining (d/dt ) ⁇ dr ⁇ considering the control cycle and adding the obtained result to the previous value, which is the integrated value of Equation (3).
  • the determination processing unit 33 uses the fact that the rotor magnetic flux changes according to the connection state to identify the connection state from the calculation result of the estimated rotor magnetic flux.
  • the determination processing unit 33 uses the connection switching signal acquired from the connection switching control unit 34 and the threshold value read from the determination value storage unit 35 to determine the connection state. Based on the connection switching signal, the determination processing unit 33 grasps the currently instructed connection state.
  • the determination processing unit 33 determines an abnormality in the connection state by comparing the actual connection state specified based on the estimation result of the estimated rotor magnetic flux and the connection state indicated by the connection switching signal.
  • FIG. 4 is a flow chart showing the operating procedure of the electric motor drive device according to the first embodiment.
  • the determination processing unit 33 determines whether or not the Y-connection is switched to the ⁇ -connection. For example, the determination processing unit 33 determines whether switching from Y connection to ⁇ connection is made based on whether the connection switching signal is a signal indicating switching to Y connection or a signal indicating switching to ⁇ connection. to judge.
  • the overcurrent threshold is a value corresponding to the connection before normal switching.
  • connection determination control unit 30 When switching from ⁇ connection to Y connection, No is determined in step S1, and in step S4, the connection determination control unit 30 sends a connection switching signal generated by the connection switching control unit 34 to switch from ⁇ connection to Y connection to the connection switching unit 22. , and change the connection from ⁇ connection to Y connection. In addition, the connection determination control unit 30 outputs an overcurrent threshold switching signal for switching from the overcurrent threshold value for the ⁇ connection generated in the connection switching control unit 34 to the overcurrent threshold value for the Y connection to the overcurrent protection circuit 40. Change the current threshold for wye connections.
  • step S10 the control circuit unit 23 continues driving the electric motor 2 .
  • step S1 If the Y connection is to be switched to the ⁇ connection, the determination in step S1 is Yes, and in step S2, the connection determination control unit 30 sends the connection switching signal generated by the connection switching control unit 34 to the connection switching unit 22 to switch from the Y connection to the ⁇ connection. , and change the connection to ⁇ connection.
  • the overcurrent threshold remains the overcurrent threshold for Y-connection.
  • step S3 the rotor magnetic flux estimator 31 calculates the estimated rotor magnetic flux.
  • the rotor magnetic flux estimator 31 calculates an estimated rotor magnetic flux in the process of estimating the rotational speed and rotational position of the electric motor 2 by computation using an adaptive observer.
  • step S5 the determination processing unit 33 determines whether or not the estimated rotor magnetic flux is greater than the connection determination threshold.
  • the connection determination threshold value is a value between the value of the rotor magnetic flux when the connection state is the Y connection and the value of the rotor magnetic flux when the connection state is the ⁇ connection.
  • the determination processing unit 33 determines whether or not the current actual connection state is Y connection by comparing the estimated rotor magnetic flux with the connection determination threshold value.
  • step S5 If the estimated rotor magnetic flux is greater than the connection determination threshold value, the determination in step S5 is Yes, and the determination processing unit 33 determines that the current actual connection state is Y connection. Since the currently commanded connection state is delta connection and the current connection state is Y connection, the currently commanded connection state does not match the current actual connection state. Therefore, the determination processing unit 33 determines that the connection state is abnormal. If the current actual connection state is determined to be Y connection, the process proceeds to step S6.
  • step S5 determines that the current actual connection state is ⁇ connection. Since both the currently commanded wire connection state and the current actual wire connection state match with ⁇ connection, the determination processing unit 33 determines that the wire connection state is normal. If the current actual connection state is determined to be ⁇ connection, the process proceeds to step S7.
  • step S6 the determination processing unit 33 determines whether or not the number of times the electric motor 2 has been suspended has reached a preset number of times. If the number of suspension delay times of the electric motor 2 has reached the preset number of times, the determination in step S6 is Yes, and the process proceeds to step S8. On the other hand, if the number of suspension delay times of the electric motor 2 has not reached the preset number of times, the result of step S6 is No, and the process proceeds to step S9.
  • step S8 the drive signal control unit 32 outputs a drive signal for stopping the electric motor 2, and stops the electric motor 2.
  • the determination processing unit 33 ends the processing.
  • step S ⁇ b>9 the determination processing unit 33 increments the number of suspension delays of the electric motor 2 by 1, and updates the suspension frequency information stored in the judgment value storage unit 35 . After step S9, the process proceeds to step S3.
  • step S7 the connection determination control unit 30 outputs to the overcurrent protection circuit 40 an overcurrent threshold switching signal for switching from the overcurrent threshold for the Y connection generated by the connection switching control unit 34 to the overcurrent threshold for the ⁇ connection. , change the overcurrent threshold for delta connections.
  • step S10 the drive signal control unit 32 outputs a drive signal to the electric motor 2 to continue driving the electric motor 2.
  • the electric motor drive device 100 calculates the estimated rotor magnetic flux and specifies the actual connection state of the electric motor 2 based on the estimated rotor magnetic flux, thereby confirming the actual state of the electric motor 2 during its operation. Change the overcurrent threshold based on the wiring state. For example, if the connection state indicated by the connection switching signal is a connection state in which the overcurrent threshold value is larger than that before switching, the connection determination control unit 30 determines that the connection state indicated by the connection switching signal matches the actual connection state. Then, it outputs to the overcurrent protection circuit 40 an overcurrent threshold switching signal for changing the overcurrent threshold value corresponding to the connection state before switching to the overcurrent threshold value corresponding to the connection state after switching. Therefore, when the connection state of the electric motor drive device 100 is switched to a connection state with a larger overcurrent threshold than that before switching during normal operation, the actual connection state and the set overcurrent threshold are different. , the electric motor 2 is not driven.
  • the motor driving device 100 can avoid erroneous overcurrent detection by driving the motor 2 in a state where the actual connection state and the set value of the overcurrent threshold do not match. For example, erroneous overcurrent detection can be avoided by driving the electric motor 2 in a state where the overcurrent threshold is for Y connection even though the actual connection state is ⁇ connection during normal operation.
  • the overcurrent protection circuit 40 if the switching of the overcurrent threshold value by the overcurrent protection circuit 40 is normal but the wiring state is abnormal, demagnetization may occur when the current flowing through the electric motor 2 increases.
  • the overcurrent protection circuit 40 has switched from the overcurrent threshold for Y-connection to the overcurrent threshold for ⁇ -connection, the connection state remains Y-connection. Otherwise, the motor 2 will be driven with the overcurrent threshold too high. Therefore, the electric motor 2 can be protected by stopping the electric motor 2 when there is an abnormality in the connection state. This makes it possible to extend the life of the electric motor 2 and improve the reliability of the electric motor 2 .
  • the electric motor drive device 100 calculates the estimated rotor magnetic flux in the process of estimating the rotational speed and rotational position of the electric motor 2 using the adaptive observer. Therefore, the electric motor drive device 100 can confirm the connection state by a simple process. Therefore, the electric motor drive device 100 can reduce the processing load while the electric motor 2 is operating. In addition, the electric motor drive device 100 can reduce the situation where the processing cannot catch up with the control period. As a result, the electric motor drive device 100 can stably control the electric motor 2 and achieve high reliability.
  • the motor drive device 100 identifies the actual connection state based on the estimated rotor magnetic flux.
  • the electric motor driving device 100 can identify the connection state by easily comparing the rotor magnetic flux and the connection determination threshold without using parameters such as the rotation speed or the load of the electric motor 2 . Therefore, the electric motor drive device 100 can reduce the number of parameters used for specifying the connection state.
  • the electric motor drive device 100 can simplify the conditions used to identify the connection state. As a result, the electric motor driving device 100 can reduce the processing load, and can stably control the electric motor 2 .
  • FIG. 5 is a diagram showing a configuration of an air conditioner according to Embodiment 2.
  • the air conditioner 200 according to the second embodiment includes the electric motor driving device 100 and the electric motor 2 according to the first embodiment. That is, the air conditioner 200 is supplied with AC power from the AC power supply 1 .
  • the air conditioner 200 includes a compressor 71 incorporating a compression mechanism 77 and the electric motor 2, a four-way valve 72, an outdoor heat exchanger 73, an expansion valve 74, an indoor heat exchanger 75, and a refrigerant pipe 76. .
  • the air conditioner 200 is not limited to a separate type air conditioner in which the outdoor unit is separated from the indoor unit, and may be one in which the compressor 71, the indoor heat exchanger 75, and the outdoor heat exchanger 73 are provided in one housing.
  • a body type air conditioner may be used.
  • the electric motor 2 is driven by an electric motor driving device 100 .
  • a compression mechanism 77 that compresses the refrigerant and an electric motor 2 that operates the compression mechanism 77 are provided inside the compressor 71 .
  • a refrigeration cycle is configured by circulating the refrigerant through the compressor 71, the four-way valve 72, the outdoor heat exchanger 73, the expansion valve 74, the indoor heat exchanger 75, and the refrigerant pipe 76.
  • the air conditioner 200 has been described as an example of the refrigeration cycle apparatus including the electric motor drive device 100 and the electric motor 2 according to Embodiment 1, the refrigerator including the electric motor drive device 100 and the electric motor 2 according to Embodiment 1 is described.
  • the cycle device is not limited to the air conditioner 200, and can be applied to a refrigerator, a heat pump water heater, or the like.
  • the electric motor 2 may be applied to the drive source for driving the indoor unit fan and the outdoor unit fan (not shown) provided in the air conditioner 200 and the electric motor 2 may be driven by the electric motor driving device 100 .
  • the electric motor 2 may be applied to the drive source of the indoor blower, the outdoor blower, and the compressor 71 , and the electric motor 2 may be driven by the electric motor driving device 100 .
  • the air conditioner 200 of the present embodiment uses the electric motor drive device 100 according to the first embodiment to detect that the overcurrent threshold for the ⁇ connection is applied in the Y connection state. can be prevented. Further, when the identified connection state and the overcurrent threshold do not match, the operation of the air conditioner 200 can be stopped because the electric motor 2 is stopped. Therefore, it is possible to suppress the continuation of the pressure increasing operation in the state of open phase, and it is possible to suppress the phenomenon that the air conditioner 200 cannot be operated continuously. As a result, comfort and energy saving can be maintained. Even when the electric motor drive device 100 according to Embodiment 1 is applied to a refrigeration cycle device other than the air conditioner 200, the same effect as that of the air conditioner 200 can be obtained.
  • the configuration shown in the above embodiment shows an example of the contents, and it is possible to combine it with another known technique, and part of the configuration is omitted or changed without departing from the scope. is also possible.

Abstract

電動機駆動装置（１００）は、電動機（２）の固定子の巻線をいずれに切り替えるかを示す結線切替信号を出力する結線判定制御部（３０）と、結線切替信号に基づいて結線状態を切り替える結線切替部（２２）と、電動機（２）に過電流閾値以上の電流が流れることを防止する過電流保護回路とを備え、結線判定制御部（３０）は、電動機の回転子磁束を推定する回転子磁束推定部（３１）と、過電流閾値を切り替える過電流閾値切替信号及び結線切替信号を生成する結線切替制御部（３４）と、回転子磁束の推定結果を用いて実際の結線状態を特定し、結線切替信号が示す結線状態と実際の結線状態とが一致するか否かを判定する判定処理部（３３）とを含み、結線判定制御部（３０）は、結線切替信号の示す結線状態が、切替前よりも過電流閾値が大きい結線状態であれば、結線切替信号が示す結線状態と実際の結線状態とが一致する場合に過電流閾値切替信号を出力する。

Description

電動機駆動装置及び空気調和機
　本開示は、電動機駆動装置及び空気調和機に関する。
　従来、電動機駆動装置において、電動機の巻線の結線状態をＹ結線とΔ結線とに切り替えが可能な電動機駆動装置が知られている。特に、永久磁石を用いた電動機は、巻線に流れる電流である巻線電流が予め定められた許容値を超えると磁石が減磁するため、巻線電流が許容値以下となるように抑えて磁石が減磁するのを防止する保護機能を有する電動機駆動装置が用いられている。保護機能を有する電動機駆動装置は、インバータに流れる電流を検出し、検出した電流が閾値を超えていればインバータを停止させる。
　インバータに流れる電流を検出して閾値と比較する場合、検出した電流と巻線電流との比が結線状態に応じて異なるため、結線状態に応じて異なる閾値を用いる必要がある。Ｙ結線では、インバータから出力される電流と巻線電流とは大きさが同じであるが、Δ結線では、インバータから出力される電流は巻線電流の√３倍になる。したがって、減磁の防止を目的としてインバータに流れる電流が閾値を超えないようにインバータを制御する場合、Ｙ結線の場合に使用する閾値は、Δ結線の場合に使用する閾値の１／√３倍にする必要がある。
　特許文献１には、電動機の固定子巻線がＹ結線の場合には、電流値信号がＹ結線用に定められた閾値を超えた時点で過電流検出信号をロウレベルからハイレベルに変化させ、電動機の固定子巻線がΔ結線の場合には、電流値信号がΔ結線用に定められた閾値を超えた時点で過電流検出信号をロウレベルからハイレベルに変化させる同期電動機の制御装置が開示されている。
国際公開第２０１９／０８２２７２号
　しかしながら、特許文献１に開示される同期電動機の制御装置は、結線切替遷移中であったり、切替回路に故障が生じたりすることにより、結線状態がＹ結線の状態で過電流検出の基準がΔ結線用の閾値に変更されると、Ｙ結線において過電流と判定すべき閾値よりもΔ結線用の閾値の方が大きいために過電流を検出できず、電動機に減磁が発生してしまう課題があった。
　本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、電動機の巻線の結線状態をＹ結線とΔ結線とで切り替えることが可能な電動機において、減磁の発生を防止できるように過電流保護を行える電動機駆動装置を得ることを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る電動機駆動装置は、電動機の固定子の巻線を、複数の結線状態のうちのいずれに切り替えるかを示す結線切替信号を出力する結線判定制御部と、結線切替信号に基づいて結線状態を切り替える結線切替部と、電動機に過電流閾値以上の電流が流れることを防止する過電流保護回路とを備える。結線判定制御部は、電動機の回転子磁束を推定する回転子磁束推定部と、過電流閾値を切り替える過電流閾値切替信号及び結線切替信号を生成する結線切替制御部と、回転子磁束推定部による回転子磁束の推定結果を用いて実際の結線状態を特定し、結線切替信号が示す結線状態と実際の結線状態とが一致するか否かを判定する判定処理部とを含み、結線判定制御部は、結線切替信号の示す結線状態が、切替前よりも過電流閾値が大きい結線状態であれば、結線切替信号が示す結線状態と実際の結線状態とが一致する場合に、切替前の結線状態に対応する過電流閾値から切替後の結線状態に対応する過電流閾値に変更する過電流閾値切替信号を過電流保護回路へ出力する。
　本開示に係る電動機駆動装置は、電動機の巻線の結線状態をＹ結線とΔ結線とで切り替えることが可能な電動機において、減磁の発生を防止できるように過電流保護を行えるという効果を奏する。
実施の形態１に係る電動機駆動装置の構成を示す図 実施の形態１に係る電動機駆動装置の結線判定制御部の構成を示す図 実施の形態１に係る電動機駆動装置の制御回路部を実現するハードウェアの構成例を示す図 実施の形態１にかかる電動機駆動装置の動作手順を示すフローチャート 実施の形態２に係る空気調和機の構成を示す図
　以下に、実施の形態に係る電動機駆動装置及び空気調和機を図面に基づいて詳細に説明する。
実施の形態１．
　図１は、実施の形態１に係る電動機駆動装置の構成を示す図である。電動機駆動装置１００は、電動機２を駆動する。図１に示すように、電動機２は、三相型であり、複数の巻線を有する。電動機駆動装置１００は、交流電源１から供給される交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ１０と、直流電圧を交流電圧に変換して電動機２に供給するインバータ２０と、インバータ２０から電動機２に供給される電流の電流値を検出する電流検出部２１と、電動機２の結線状態を切り替える結線切替部２２と、検出された電流値に基づいてインバータ２０に電動機２を駆動するための指令を与え、かつ、結線切替部２２に結線切替信号を与える制御回路部２３とを備える。結線切替信号は、電動機２の固定子の巻線を、複数の結線状態のうちのいずれに切り替えるかを示す信号である。
　電動機駆動装置１００は、電流検出部２１の代わりにコンバータ１０とインバータ２０との間に流れる電流を電流検出抵抗１１によって検出することによってインバータ２０から電動機２へ供給される電流の電流値を求める構成であってもよい。また、コンバータ１０は、ダイオードブリッジで整流する構成でもよいし、公知のチョッパを用いて直流電流の電圧を昇圧及び降圧する構成であってもよい。
　制御回路部２３は、電流検出抵抗１１の電流値から過電流を検出する過電流保護回路４０と、電動機２を駆動するための指令及び結線切替信号を制御する制御用マイクロコントローラ５０とを備えている。制御用マイクロコントローラ５０は、インバータ２０が電動機２に印加する電圧の指令値などの電圧情報と検出された電流値とに基づいて電動機２の回転子磁束を特定定し、推定した回転子磁束に基づいて結線状態を特定する結線判定制御部３０を有する。
　結線切替部２２は、電動機２が三相型の場合は３個のリレーを備え、制御用マイクロコントローラ５０から与えられた結線切替信号にしたがって３個のリレーを切り替える。
　過電流保護回路４０は、制御用マイクロコントローラ５０からの指令に基づいて過電流閾値を変更する。
　電動機２は、巻線の結線状態を切替可能であり、結線切替部２２が各リレーを切り替えることにより、Ｙ結線からΔ結線へ、又はΔ結線からＹ結線へ結線状態が切り替わる。各リレーの共通接点がｂ接点に接続されているときにおける結線状態はＹ結線である。一方、各リレーの共通接点がａ接点に接続されているときにおける結線状態はΔ結線である。
　結線状態がＹ結線であるときの回転子磁束と結線状態がΔ結線であるときの回転子磁束とには、√３：１の関係が成り立つ。なお、電動機２は、結線状態を切替可能であればよく、Ｙ結線とΔ結線との間で結線状態を切替可能であるものに限られない。電動機２は、３種類以上の結線状態を切替可能であってもよい。電動機２が取り得る結線状態は、結線状態の切替によって回転子磁束を変更可能であれば、特定の結線状態に限定されない。
　インバータ２０は、複数のスイッチング素子を有する。図１では、スイッチング素子の図示は省略している。インバータ２０は、制御用マイクロコントローラ５０から与えられたＰＷＭ（Pulse　Width　Modulation）信号に従って各スイッチング素子がオンオフ動作をすることによって、直流電流を三相交流電流に変換する。
　電流検出部２１は、インバータ２０から電動機２へ供給される三相交流電流のうち二相の交流電流の電流値を検出する。電流検出部２１は、交流電流の電流値の検出結果である電流情報を出力する。電流検出部２１による電流検出は、二相交流電流の検出に限定されない。電流検出部２１は、三相交流電流の各相の電流を検出してもよく、上記のように、コンバータ１０とインバータ２０との間に流れる三相交流電流を合成した電流を電流検出抵抗１１によって検出してもよい。
　図２は、実施の形態１に係る電動機駆動装置の結線判定制御部の構成を示す図である。なお、図２では、制御回路部２３のうち、結線判定制御部３０以外の図示を省略している。結線判定制御部３０は、回転子磁束推定部３１、結線切替制御部３４、判定値記憶部３５、判定処理部３３及び駆動信号制御部３２を備える。回転子磁束推定部３１は、電流検出部２１から入力された電流情報を取得し、インバータ２０が電動機２に印加する電圧の指令値といった電圧情報と電流情報とに基づいて電動機２の回転子磁束の推定値である推定回転子磁束を算出する。すなわち、回転子磁束推定部３１は、電動機２に印加され電圧を示す電圧情報と、電動機２に流れる電流の検出値とに基づいて、電動機２の回転子磁束を推定する。
　結線切替制御部３４は、結線状態の切替を制御するための結線切替信号を生成し、生成した結線切替信号を結線切替部２２及び判定処理部３３へ送信する。また、結線切替制御部３４は、過電流閾値を切り替えるための過電流閾値切替信号を生成し、過電流保護回路４０へ出力する。判定値記憶部３５は、結線状態の判定に使用される値である結線判定閾値を記憶する。
　判定処理部３３は、回転子磁束推定部３１から推定回転子磁束の推定結果を取得し、推定回転子磁束の推定結果に基づいて結線状態を判定する。また、判定処理部３３には、結線切替制御部３４が生成した結線切替信号が入力される。判定処理部３３は、判定値記憶部３５から結線判定閾値を読み出し、回転子磁束の推定結果と結線判定閾値との比較によって実際の結線状態を特定し、実際の結線状態と結線切替信号に示される結線状態とを比較することによって、結線状態の異常を判定する。結線状態の異常とは、電動機２の実際の結線状態と、電動機２の制御のために電動機駆動装置１００が認識している結線状態とが異なることを指す。このように、判定処理部３３は、回転子磁束推定部３１による回転子磁束の推定結果を用いて実際の結線状態を特定し、結線切替信号が示す結線状態と実際の結線状態とが一致するか否かを判定する。
　上記の結線判定閾値には、各結線状態の回転子磁束の値同士の間の値が設定される。すなわち、結線判定閾値は、結線状態がＹ結線であるときの回転子磁束の値と、結線状態がΔ結線であるときの回転子磁束の値との間の値である。結線判定閾値は、電動機２の仕様に基づいて予め決定されている。
　過電流保護回路４０は、判定値記憶部３５に格納された判定値に基づきＹ結線用の過電流閾値及びΔ結線用の過電流閾値を設定する。過電流保護回路４０は、ハードウェアによる切替で過電流閾値を設定してもよいし、ソフトウェアによる切替で過電流閾値を設定してもよい。
　制御回路部２３は、結線状態が異常と判定された場合において、電動機２の停止を猶予可能とする。判定処理部３３は、電動機２の停止の猶予についての可否を判断する。判定処理部３３は、電動機２の停止を猶予した回数をカウントする。判定処理部３３は、電動機２の停止を猶予した回数が予め設定された回数に達していない場合は、電動機２の停止を猶予すると判断する。判定処理部３３は、電動機２の停止を猶予した回数が予め設定された回数に達した場合には、電動機２の停止を猶予しないと判断する。電動機２の停止を猶予しない場合、駆動信号制御部３２は、判定処理部３３の判断結果に基づいて、ＰＷＭ信号の生成を停止し、インバータ２０から電動機２への電力供給を停止する。電動機２の停止の猶予の可否を判断するために基準として予め設定された回数を示す情報を、猶予回数情報と称する。猶予回数情報は、判定値記憶部３５に記憶される。
　図３は、実施の形態１に係る電動機駆動装置の制御回路部を実現するハードウェアの構成例を示す図である。制御回路部２３は、プロセッサ６３及びメモリ６４を備えた処理回路６１と、入力部６２と出力部６５とを備えたハードウェアによって構成される。
　プロセッサ６３には、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）を適用できる。プロセッサ６３は、制御プログラムを実行する。制御プログラムは、回転子磁束推定部３１、結線切替制御部３４、判定処理部３３及び駆動信号制御部３２の機能を実現する処理が記述されたプログラムである。
　メモリ６４には、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable　Programmable　Read　Only　Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically　Erasable　Programmable　Read　Only　Memory）といった不揮発性メモリ又は揮発性メモリを適用できる。メモリ６４は、制御プログラムを記憶する。メモリ６４は、プロセッサ６３が各種処理を実行する際の一時メモリにも用いられる。判定値記憶部３５は、不揮発性メモリによって実現される。
　入力部６２は、制御回路部２３に対する外部からの入力信号を受信する。例えば、入力部６２は、電流情報を受信する。出力部６５は、制御回路部２３で生成した信号を制御回路部２３の外部へ出力する。例えば、出力部６５は、ＰＷＭ信号及び結線切替信号を出力する。
　処理回路６１の機能は、専用のハードウェアで実現してもよい。例えば、処理回路６１は、ＡＳＩＣ（Application　Specific　Integrated　Circuit）、ＦＰＧＡ（Field　Programmable　Gate　Array）又はこれらを組み合わせた回路で実現することができる。制御回路部２３の一部分をプロセッサ６３及びメモリ６４で実現し、残りの部分を専用のハードウェアで実現してもよい。
　次に、推定回転子磁束の算出について説明する。推定回転子磁束は、公知の適応オブザーバを用いて、電動機２の回転速度及び回転位置を推定する過程において求まる。回転子磁束推定部３１は、電動機２の回転速度及び回転位置を推定する過程において求まる推定回転子磁束を算出する。回転子磁束推定部３１は、電流情報に示される三相交流電流の電流値を、回転座標系であるｄ－ｑ軸の電流値へ変換する。
　適応オブザーバを用いた手法により、電動機２に印加される電圧ベクトルと、電動機２が出力する電流ベクトルと、推定角速度とに基づいて、推定磁束ベクトル及び推定電流ベクトルを状態方程式から演算可能であることが公知である。
　下記式（１）及び式（２）は、電動機２の状態方程式である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　式（１）及び式（２）において、Ｌｄはｄ軸インダクタンス、Ｌｑはｑ軸インダクタンスを表す。また、式（１）及び式（２）において、Ｒは電動機２の抵抗、ωは一次角周波数、ωｒは角速度、ｖｄｓはｄ軸電圧、ｖｑｓはｑ軸電圧、ｉｄｓはｄ軸電流、ｉｑｓはｑ軸電流、φｄｓはｄ軸固定子磁束、φｑｓはｑ軸固定子磁束、φｄｒはｄ軸回転子磁束を表す。ｈ１１，ｈ１２，ｈ２１，ｈ２２，ｈ３１，ｈ３２はオブザーバゲインを表す。オブザーバゲインには、電動機２に合わせて任意に設定された定数が使用される。また、式（１）及び式（２）において、記号「^」が付された変数は推定値を表す。回転子磁束は、ｄ軸方向の回転子磁束のみであって、ｑ軸方向の回転子磁束はゼロとなる。このため、ｑ軸回転子磁束であるφｑｒは、式（１）及び式（２）に記載されていない。
　式（１）におけるｄ軸電圧ｖｄｓ及びｑ軸電圧ｖｑｓには、出力電圧指令の値が使用される。ｄ軸電流ｉｄｓ及びｑ軸電流ｉｑｓは、電流情報を基に算出される。推定ｄ軸固定子磁束φｄｓ^、推定ｑ軸固定子磁束φｑｓ^、推定ｄ軸電流ｉｄｓ^、推定ｑ軸電流ｉｑｓ^、一次角周波数ω、及び推定角速度ωｒ^には、制御周期における前回値が使用される。推定ｄ軸電流ｉｄｓ^及び推定ｑ軸電流ｉｑｓ^には、それぞれ、推定ｄ軸固定子磁束φｄｓ^の積分値、推定ｑ軸固定子磁束φｑｓ^の積分値が使用される。
　電動機２の結線状態が切り替わると、電動機２の磁束は変化する。このとき、磁束は、ｄ軸方向、すなわち磁石の極性方向となる。回転子磁束推定部３１は、ｄ軸回転子磁束φｄｒを推定し、推定結果を利用することによって結線状態の切替えを検出する。式（１）の関係から、推定ｄ軸回転子磁束φｄｒ^は、下記式（３）を用いて算出できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　式（３）による算出結果の積分値は、制御周期における前回値である。制御周期を考慮した（ｄ／ｄｔ）φｄｒ^を求め、求めた結果を、式（３）の積分値である前回値に加算すことによって、推定ｄ軸回転子磁束φｄｒ^が求まる。
　判定処理部３３は、結線状態に応じて回転子磁束が変化することを利用して、推定回転子磁束の算出結果から結線状態を特定する。判定処理部３３は、結線切替制御部３４から取得された結線切替信号と判定値記憶部３５から読み出された閾値とを、結線状態の判定に用いる。判定処理部３３は、結線切替信号を基に、現在指令されている結線状態を把握する。判定処理部３３は、推定回転子磁束の推定結果に基づいて特定した実際の結線状態と、結線切替信号が示す結線状態とを比較することによって、結線状態の異常を判定する。
　図４は、実施の形態１にかかる電動機駆動装置の動作手順を示すフローチャートである。ステップＳ１において、判定処理部３３は、Ｙ結線からΔ結線への切替か否かを判断する。例えば、判定処理部３３は、結線切替信号がＹ結線への切替を示す信号であるか、Δ結線への切替を示す信号であるかに基づいて、Ｙ結線からΔ結線への切替か否かを判断する。ステップＳ１の時点では、過電流閾値は、通常切替前の結線に対応した値である。
　Δ結線からＹ結線へ切り替える場合は、ステップＳ１でＮｏとなり、ステップＳ４において、結線判定制御部３０は、結線切替制御部３４において生成したΔ結線からＹ結線に切り替える結線切替信号を結線切替部２２に出力し、結線をΔ結線からＹ結線に変更する。また、結線判定制御部３０は、結線切替制御部３４において生成したΔ結線用の過電流閾値からＹ結線用の過電流閾値に切り替える過電流閾値切替信号を過電流保護回路４０に出力し、過電流閾値をＹ結線用に変更する。
　Δ結線からＹ結線に切り替える場合、過電流閾値を小さくする変更であり、Ｙ結線の状態で過電流閾値がΔ結線用になることがないため、結線切替信号及び過電流閾値切替信号の出力後に処理はステップＳ１０に進む。ステップＳ１０において、制御回路部２３は、電動機２の駆動を継続する。
　Ｙ結線からΔ結線に切り替える場合は、ステップＳ１でＹｅｓとなり、ステップＳ２において、結線判定制御部３０は、結線切替制御部３４において生成したＹ結線からΔ結線に切り替える結線切替信号を結線切替部２２に出力し、結線をΔ結線に変更する。ステップＳ２の時点では、過電流閾値は、Ｙ結線用の過電流閾値のままである。
　ステップＳ３において、回転子磁束推定部３１は、推定回転子磁束を算出する。回転子磁束推定部３１は、適応オブザーバを用いた演算により、電動機２の回転速度及び回転位置を推定する過程において、推定回転子磁束を算出する。
　ステップＳ５において、判定処理部３３は、推定回転子磁束が結線判定閾値よりも大きいか否かを判断する。上記のように、結線判定閾値は、結線状態がＹ結線であるときの回転子磁束の値と、結線状態がΔ結線であるときの回転子磁束の値との間の値である。判定処理部３３は、推定回転子磁束を結線判定閾値と比較することによって、現在の実際の結線状態がＹ結線であるか否かを判断する。
　推定回転子磁束が結線判定閾値よりも大きい場合、ステップＳ５でＹｅｓとなり、判定処理部３３は、現在の実際の結線状態がＹ結線であると判断する。現在指令されている結線状態がΔ結線であるのに対し、現在の結線状態がＹ結線であることから、現在指令されている結線状態と現在の実際の結線状態とが一致していない。このため、判定処理部３３は、結線状態は異常であると判定する。現在の実際の結線状態をＹ結線と判定した場合、処理はステップＳ６に進む。
　推定回転子磁束が結線判定閾値以下である場合、ステップＳ５でＮｏとなり、判定処理部３３は、現在の実際の結線状態がΔ結線であると判断する。現在指令されている結線状態と現在の実際の結線状態とがいずれもΔ結線で一致していることから、判定処理部３３は、結線状態は正常であると判定する。現在の実際の結線状態をΔ結線と判定した場合、処理はステップＳ７に進む。
　ステップＳ６において、判定処理部３３は、電動機２の停止猶予回数が予め設定された回数に達しているか否かを判断する。電動機２の停止猶予回数が予め設定された回数に達していれば、ステップＳ６でＹｅｓとなり、処理はステップＳ８に進む。一方、電動機２の停止猶予回数が予め設定された回数に達していなければ、ステップＳ６でＮｏとなり、処理はステップＳ９に進む。
　ステップＳ８において、駆動信号制御部３２は、電動機２を停止させる駆動信号を出力し、電動機２を停止させる。ステップＳ８の後、判定処理部３３は処理を終了する。
　ステップＳ９において、判定処理部３３は、電動機２の停止猶予回数を１増やして、判定値記憶部３５に記憶されている猶予回数情報を更新する。ステップＳ９の後、処理はステップＳ３に進む。
　ステップＳ７において、結線判定制御部３０は、結線切替制御部３４において生成したＹ結線用の過電流閾値からΔ結線用の過電流閾値に切り替える過電流閾値切替信号を過電流保護回路４０へ出力し、過電流閾値をΔ結線用に変更する。
　ステップＳ１０において、駆動信号制御部３２は、電動機２に駆動信号を出力し、電動機２の駆動を継続する。
　実施の形態１に係る電動機駆動装置１００は、推定回転子磁束を算出し、推定回転子磁束を基に電動機２の実際の結線状態を特定することによって、電動機２の動作中に確認した実際の結線状態に基づいて過電流閾値を変更する。例えば、結線判定制御部３０は、結線切替信号の示す結線状態が、切替前よりも過電流閾値が大きい結線状態であれば、結線切替信号が示す結線状態と実際の結線状態とが一致する場合に、切替前の結線状態に対応する過電流閾値から切替後の結線状態に対応する過電流閾値に変更する過電流閾値切替信号を過電流保護回路４０へ出力する。このため、電動機駆動装置１００は、通常運転時において、切替前よりも過電流閾値が大きい結線状態に結線状態が切り替えられる場合には、実際の結線状態と設定された過電流閾値とが異なる状態で電動機２が駆動されることがない。
　電動機駆動装置１００は、実際の結線状態と過電流閾値の設定値とが適合していない状態で電動機２を駆動して過電流を誤検出することを回避できる。例えば、通常運転時に実際の結線状態がΔ結線であるにも関わらず、過電流閾値がＹ結線用であるといった状態で電動機２を駆動することにより、過電流を誤検出することを回避できる。
　また、過電流保護回路４０による過電流閾値の切替えが正常である一方で結線状態が異常であると、電動機２に流れる電流が増加したときに減磁が生じる可能性がある。特に、Ｙ結線からΔ結線への切替において、過電流保護回路４０ではＹ結線用の過電流閾値からΔ結線用の過電流閾値に切り替わっているにもかかわらず、結線状態がＹ結線のまま切り替わっていなければ、過電流閾値が高すぎる状態で電動機２を駆動してしまうことになる。したがって、結線状態の異常があった場合に電動機２を停止させることによって、電動機２を保護することができる。これにより、電動機２の長寿命化と、電動機２の信頼性向上とが可能となる。
　電動機駆動装置１００は、適応オブザーバを用いて電動機２の回転速度及び回転位置を推定する過程で推定回転子磁束を算出する。このため、電動機駆動装置１００は、簡易な処理によって結線状態を確認することができる。したがって、電動機駆動装置１００は、電動機２の動作中における処理負担を低減できる。また、電動機駆動装置１００は、制御周期に処理が追いつかなくなる事態を低減できる。これにより、電動機駆動装置１００は、電動機２を安定して制御することができ、かつ高い信頼性を実現できる。
　電動機駆動装置１００は、回転子磁束の推定結果に基づいて実際の結線状態を特定する。電動機駆動装置１００は、回転速度又は電動機２の負荷といったパラメータを用いずに、回転子磁束と結線判定閾値との容易な比較によって結線状態を特定できる。このため、電動機駆動装置１００は、結線状態の特定のために用いるパラメータを少なくすることができる。また、電動機駆動装置１００は、結線状態の特定するために使用される条件を簡易なものとすることができる。これにより、電動機駆動装置１００は、処理負担を低減可能とし、電動機２を安定して制御することができる。
実施の形態２．
　図５は、実施の形態２に係る空気調和機の構成を示す図である。図５に示すように、実施の形態２に係る空気調和機２００は、実施の形態１に係る電動機駆動装置１００及び電動機２を備える。すなわち、空気調和機２００は、交流電源１から交流電力が供給される。空気調和機２００は、圧縮機構７７及び電動機２を内蔵した圧縮機７１と、四方弁７２と、室外熱交換器７３と、膨張弁７４と、室内熱交換器７５と、冷媒配管７６とを備える。空気調和機２００は、室外機が室内機から分離されたセパレート型空気調和機に限定されず、圧縮機７１、室内熱交換器７５及び室外熱交換器７３が一つの筐体内に設けられた一体型空気調和機でもよい。電動機２は、電動機駆動装置１００によって駆動される。
　圧縮機７１の内部には、冷媒を圧縮する圧縮機構７７と、圧縮機構７７を動作させる電動機２とが設けられる。圧縮機７１、四方弁７２、室外熱交換器７３、膨張弁７４、室内熱交換器７５及び冷媒配管７６に冷媒が循環することにより、冷凍サイクルが構成される。なお、実施の形態１に係る電動機駆動装置１００及び電動機２を備える冷凍サイクル装置の一例に空気調和機２００を挙げて説明したが、実施の形態１の係る電動機駆動装置１００及び電動機２を備える冷凍サイクル装置は、空気調和機２００に限定されず、冷蔵庫又はヒートポンプ給湯装置などに適用することもできる。
　また、上記の実施の形態２では、圧縮機７１の駆動源に電動機２を利用し、電動機駆動装置１００によって電動機２を駆動する構成例を説明した。しかしながら、空気調和機２００が備える不図示の室内機送風機及び室外機送風機を駆動する駆動源に電動機２を適用し、電動機２を電動機駆動装置１００で駆動してもよい。また、室内機送風機、室外機送風機及び圧縮機７１の駆動源に電動機２を適用し、電動機２を電動機駆動装置１００で駆動してもよい。
　以上説明したように、本実施の形態の空気調和機２００は、実施の形態１に係る電動機駆動装置１００を用いることで、Ｙ結線の状態でΔ結線用の過電流閾値が適用されることを防止することができる。また、特定した結線状態と過電流閾値とが適合しない場合には、電動機２を停止させるため、空気調和機２００の運転を停止させることができる。したがって、欠相となった状態で昇圧動作が続けることを抑制することができ、空気調和機２００の連続運転ができなくなる現象を抑制することができる。これによって、快適性、省エネルギー性を保つことができる。空気調和機２００以外の冷凍サイクル装置に実施の形態１に係る電動機駆動装置１００を適用した場合にも、空気調和機２００と同様の効果を奏することができる。
　以上の実施の形態に示した構成は、内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
　１　交流電源、２　電動機、１０　コンバータ、１１　電流検出抵抗、２０　インバータ、２１　電流検出部、２２　結線切替部、２３　制御回路部、３０　結線判定制御部、３１　回転子磁束推定部、３２　駆動信号制御部、３３　判定処理部、３４　結線切替制御部、３５　判定値記憶部、４０　過電流保護回路、５０　制御用マイクロコントローラ、６１　処理回路、６２　入力部、６３　プロセッサ、６４　メモリ、６５　出力部、７１　圧縮機、７２　四方弁、７３　室外熱交換器、７４　膨張弁、７５　室内熱交換器、７６　冷媒配管、７７　圧縮機構、１００　電動機駆動装置、２００　空気調和機。

Claims (5)

  1. 　電動機の固定子の巻線を、複数の結線状態のうちのいずれに切り替えるかを示す結線切替信号を出力する結線判定制御部と、
    　前記結線切替信号に基づいて前記結線状態を切り替える結線切替部と、
    　前記電動機に過電流閾値以上の電流が流れることを防止する過電流保護回路とを備え、
    　前記結線判定制御部は、
    　前記電動機の回転子磁束を推定する回転子磁束推定部と、
    　前記過電流閾値を切り替える過電流閾値切替信号及び前記結線切替信号を生成する結線切替制御部と、
    　前記回転子磁束推定部による前記回転子磁束の推定結果を用いて実際の前記結線状態を特定し、前記結線切替信号が示す前記結線状態と実際の前記結線状態とが一致するか否かを判定する判定処理部とを含み、
    　前記結線判定制御部は、前記結線切替信号の示す前記結線状態が、切替前よりも前記過電流閾値が大きい前記結線状態であれば、前記結線切替信号が示す前記結線状態と実際の前記結線状態とが一致する場合に、切替前の前記結線状態に対応する前記過電流閾値から切替後の前記結線状態に対応する前記過電流閾値に変更する前記過電流閾値切替信号を前記過電流保護回路へ出力する電動機駆動装置。
  2. 　前記判定処理部は、前記結線切替信号が示す前記結線状態と実際の前記結線状態とが一致しない回数をカウントし、カウント回数が予め設定した回数に達したら前記電動機を停止させる処理を行う請求項１に記載の電動機駆動装置。
  3. 　前記電動機に電流を供給するインバータと、
    　前記インバータから前記電動機へ供給される電流値を検出する電流検出部を備え、
    　前記回転子磁束推定部は、前記電流検出部の検出結果に基づいて前記回転子磁束を推定する請求項１又は２に記載の電動機駆動装置。
  4. 　前記結線状態はＹ結線又はΔ結線である請求項１から３のいずれか１項に記載の電動機駆動装置。
  5. 　請求項１から４のいずれか１項に記載の電動機駆動装置を備える空気調和機。
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