JP2006262632A - Controller for inverter for driving motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、単相整流回路とインバータ回路により構成されるシステムによりモータを駆動するモータ駆動用インバータ制御装置に関する。 The present invention relates to an inverter control device for driving a motor that drives a motor by a system including a single-phase rectifier circuit and an inverter circuit.
従来のモータ駆動用インバータ制御装置は、単相整流回路とインバータ回路とにより構成されるシステムにより、モータを駆動するものである。ここで、単相整流回路は力率改善用リアクタと、前記単相整流回路の出力電圧を平滑する平滑コンデンサとを有している。 A conventional motor drive inverter control apparatus drives a motor by a system including a single-phase rectifier circuit and an inverter circuit. Here, the single-phase rectifier circuit includes a power factor improving reactor and a smoothing capacitor that smoothes the output voltage of the single-phase rectifier circuit.
前記力率改善用リアクタと前記平滑コンデンサは、電源からモータ駆動用インバータ制御装置に流れ込む電流の歪により力率が劣化するのを回避するために、大容量のものが用いられている。すなわち、モータ駆動用インバータ制御装置では、平滑コンデンサ及び力率改善リアクタの値が小さくなると、電源からモータに流れ込む電流の波形の歪みにより力率が劣化し、それに伴って高調波成分が増大し、該モータ駆動用インバータ制御装置は、国際的な高調波規制であるＩＥＣ（Internａtionａl Electrotechnicａl Commission）高調波規制を満足できないものとなってしまう。 The power factor improving reactor and the smoothing capacitor have large capacities in order to prevent the power factor from deteriorating due to distortion of the current flowing from the power source to the motor drive inverter control device. That is, in the motor drive inverter control device, when the values of the smoothing capacitor and the power factor improving reactor are reduced, the power factor is deteriorated due to the distortion of the waveform of the current flowing from the power source to the motor, and the harmonic component is increased accordingly. The inverter control device for driving the motor cannot satisfy the IEC (International Electrotechnical Commission) harmonic regulation which is an international harmonic regulation.
そこで、平滑コンデンサと力率改善用リアクタの容量を激減させ、さらに、モータ駆動用インバータ制御装置（第１の従来技術）の入力力率を改善させる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。 Thus, a method has been proposed in which the capacity of the smoothing capacitor and the power factor improving reactor is drastically reduced, and further, the input power factor of the motor drive inverter control device (first prior art) is improved (for example, Patent Document 1). reference).
この方法を用いたモータ駆動用インバータ制御装置について説明する。このモータ駆動用インバータ制御装置は、単相交流電源１を入力とする単相ダイオード全波整流回路１１と、該単相ダイオード全波整流回路１１に接続され、モータ３に電流及び電圧を出力するインバータ回路２とを有している。前記単相ダイオード全波整流回路１１の出力側には平滑コンデンサ６が接続されている。
A motor drive inverter control apparatus using this method will be described. This motor drive inverter control device is connected to a single-phase diode full-wave rectifier circuit 11 having a single-phase
前記モータ駆動用インバータ制御装置は、単相交流電源１が出力する電圧の絶対値｜ｖ｜、外部から入力される指令トルクＴｏ、及び単相ダイオード全波整流回路１１とインバータ回路２との間を流れる電流（直流リンク電流）ｉｄｃに基づいて、電流指令値ｉｏを出力する電流指令演算部１２と、電流指令値ｉｏと実際にモータ２に流れている電流ｉとに基づいて、前記インバータ回路２の各スイッチング素子のゲートにドライブ信号（ゲート信号）Ｓｇを出力する電流制御部１３とを有している。
The motor drive inverter control apparatus includes an absolute value | v | of a voltage output from the single-phase
前記電流指令演算部１２は、外部からの指令トルクＴｏを単相交流電源１の出力電圧ｖの絶対値｜ｖ｜により変調して変調トルク波形を形成し、上記電流リンク電流ｉｄｃの波形が該変調トルク波形と同様な波形となるよう、電流指令値ｉｏを算出するものである。前記電流制御部１３は、電流指令演算部１２により演算された電流指令値ｉｏと、実際にモータに流れている電流ｉとを比較し、その偏差がなくなるよう、ゲート信号Ｓｇをインバータ回路２に出力して、該インバータ回路２を制御するものである。なお、この電流制御回路１３は、実際は、制御対象となる電流ｉを３相２相変換する等の制御も行っている。
The current command calculation unit 12 modulates the command torque To from the outside with the absolute value | v | of the output voltage v of the single-phase
上記のようなモータ駆動用インバータ制御装置では、単相ダイオード全波整流回路１１とインバータ回路２との間を流れる直流リンク電流ｉｄｃは、単相交流電源１が出力する電圧ｖの絶対値｜ｖ｜と同形の波形となり、単相交流電源１の電流波形が改善され、力率
が向上する。このため、平滑コンデンサと力率改善用リアクタの容量を小さくすることができる。
In the motor drive inverter control apparatus as described above, the DC link current idc flowing between the single-phase diode full-wave rectifier circuit 11 and the
ところが、平滑コンデンサの容量を小さくすると、インバータ回路２の入力電圧は脈動し、その結果、インバータ回路２の入力電圧のレベルが低くなり、例えば、ＤＣブラシレスモータに印加したい所望の電圧が得られない場合がある。
However, when the capacity of the smoothing capacitor is reduced, the input voltage of the
そこで、例えば、インバータ回路の出力電圧が飽和したときには、出力電圧の位相を進めるモータ駆動用インバータ回路装置（第２の従来技術）が提案されている（例えば、特許文献２参照）。 Thus, for example, a motor drive inverter circuit device (second prior art) that advances the phase of the output voltage when the output voltage of the inverter circuit is saturated has been proposed (see, for example, Patent Document 2).
このモータ駆動用インバータ制御装置によれば、モータ駆動電圧を出力するインバータ回路の出力電圧が飽和したとき、モータ駆動電圧の位相を進ませることによって、ブラシレスモータをいわゆる弱め界磁状態にして、ブラシレスモータに必要な駆動電圧のレベルを小さくし、インバータ回路の入力電圧が小さい場合でも、インバータ回路の出力電圧が飽和するのを回避して、モータを駆動し続ける事ができる。
しかしながら、第１の従来技術であるモータ駆動用インバータ制御装置では、平滑コンデンサへの充電電流が考慮されていないため、入力される電源電圧の絶対値を用いて、モータ駆動電流をその波形が該入力される電源電圧の波形と同様な波形となるよう変調するだけでは、力率改善の効果は低い。 However, since the motor driving inverter control device according to the first prior art does not consider the charging current to the smoothing capacitor, the absolute value of the input power supply voltage is used to determine the motor driving current waveform. The effect of power factor improvement is low simply by modulating the input power supply voltage to have a waveform similar to that of the input power supply voltage.
また、モータの負荷状態が変化した場合、負荷状態の変化に対応して、平滑コンデンサ１２ａへの充電電流が変化するが、上記で述べたように、充電電流を考慮していないため、力率改善の効果は低い。 Further, when the load state of the motor changes, the charging current to the smoothing capacitor 12a changes corresponding to the change of the load state. However, as described above, since the charging current is not considered, the power factor The effect of improvement is low.
一方、第２の従来技術であるモータ駆動用インバータ制御装置では、インバータ回路の出力電圧が飽和し、モータの誘起電圧がより高くなった場合には、モータへの電流の供給が維持されるよう出力電圧の位相を進めているが、これはモータの効率を低下させることとなる。つまり、モータ内に存在するリアクタンス成分の影響で、インバータ回路の出力電圧がモータの誘起電圧より低くなっても一定時間はモータ駆動電流は流れ続け、トルクは発生しつづけている。このとき、インバータ回路の出力電圧を進角させることは、その出力電流と出力電圧との位相差を広げることとなり、モータの駆動効率を低下させることとなる。 On the other hand, in the inverter control apparatus for driving a motor that is the second prior art, when the output voltage of the inverter circuit is saturated and the induced voltage of the motor becomes higher, the supply of current to the motor is maintained. Although the phase of the output voltage is advanced, this reduces the efficiency of the motor. In other words, due to the reactance component present in the motor, even if the output voltage of the inverter circuit becomes lower than the induced voltage of the motor, the motor drive current continues to flow for a certain period of time and torque continues to be generated. At this time, advancing the output voltage of the inverter circuit widens the phase difference between the output current and the output voltage, and reduces the driving efficiency of the motor.
また、インバータ回路の出力電圧の進角調整を行っても、該インバータ回路出力電圧がモータの誘起電圧より低い状態が維持され、この状態のまま一定時間が過ぎると、モータからインバータ回路に逆方向に電流が流れることにより電力が回生される。この回生電力を発生させる電流はモータにブレーキをかけることとなるため、モータ駆動効率が低下する。しかも、この回生期間は、単相交流電源からインバータ回路への電流供給が行われないため、単相交流電源の電流波形が歪み、インバータ回路の入力力率が低下するという問題もある。 Even if the advance angle of the output voltage of the inverter circuit is adjusted, the inverter circuit output voltage is kept lower than the induced voltage of the motor. The electric power is regenerated by the current flowing through. Since the current for generating the regenerative power brakes the motor, the motor driving efficiency is lowered. In addition, during this regeneration period, current supply from the single-phase AC power supply to the inverter circuit is not performed, so that the current waveform of the single-phase AC power supply is distorted and the input power factor of the inverter circuit is reduced.
本発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、平滑コンデンサおよび力率改善用リアクタの容量が極めて小さくても、また、モータの負荷状態が変化しても、モータの駆動電流あるいは駆動電圧の制御により、電源から供給される電流の波形歪みに
よる力率の低下を小さく抑えて、電源高調波電流を抑制するモータ駆動用インバータ制御装置を提供することを目的としている。
The present invention has been made to solve the above-described problems. Even if the capacity of the smoothing capacitor and the power factor improving reactor is extremely small or the load state of the motor is changed, the motor drive is performed. It is an object of the present invention to provide a motor drive inverter control device that suppresses a power source harmonic current by suppressing a decrease in power factor due to waveform distortion of a current supplied from a power source by controlling a current or a drive voltage.
前記従来の課題を解決するために、本発明のモータ駆動用インバータ制御装置は、交流電源を入力とし、ダイオードブリッジ、前記ダイオードブリッジの交流入力側または直流出力側に接続された小容量のリアクタからなる整流回路と、直流電力から交流電力に変換するインバータ回路と、前記インバータ回路の直流母線間に設けられた小容量のコンデンサと、モータと、前記モータが駆動されるよう前記インバータ回路を制御するインバータ制御部と、前記モータの負荷状態を検出する負荷検出手段とを備え、前記インバータ制御部は、前記交流電源の電圧を推定する電源電圧推定部を有し、前記電源電圧推定部が推定した電源電圧がゼロ電圧からピーク電圧へ移行しているとき、前記インバータ回路の出力電流あるいは出力電圧の値を小さくする第１の制御と、前記電源電圧推定部が推定した電源電圧がピーク電圧からゼロ電圧へ移行しているとき、前記インバータ回路の出力電流あるいは出力電圧の値を大きくする第２の制御のうち、少なくとも一方の制御を行うとともに、前記負荷検出手段の出力に応じて前記インバータ回路の出力する電流あるいは電圧の値を変化させることを特徴とするもので、平滑コンデンサおよび力率改善用リアクタの容量が極めて小さくても、また、モータの負荷状態が変化しても、モータの駆動電流あるいは駆動電圧を制御することにより、電源から供給される電流の波形歪みによる力率の低下を小さく抑えて、電源高調波電流を抑制することができる。 In order to solve the above-described conventional problems, an inverter control apparatus for driving a motor according to the present invention includes an AC power supply as an input and a diode bridge, a small capacity reactor connected to the AC input side or DC output side of the diode bridge. A rectifier circuit, an inverter circuit for converting DC power into AC power, a small-capacitance capacitor provided between the DC buses of the inverter circuit, a motor, and controlling the inverter circuit to drive the motor An inverter control unit; and a load detection unit that detects a load state of the motor, wherein the inverter control unit includes a power supply voltage estimation unit that estimates a voltage of the AC power supply, and the power supply voltage estimation unit estimates When the power supply voltage shifts from zero voltage to peak voltage, the value of the output current or output voltage of the inverter circuit is reduced. And the second control for increasing the value of the output current or the output voltage of the inverter circuit when the power supply voltage estimated by the power supply voltage estimating unit shifts from the peak voltage to the zero voltage. Among them, at least one of the controls is performed, and the value of the current or voltage output from the inverter circuit is changed according to the output of the load detection means. Even if the capacity is extremely small or the load state of the motor changes, by controlling the drive current or drive voltage of the motor, the reduction in power factor due to waveform distortion of the current supplied from the power supply can be kept small. , Power harmonic current can be suppressed.
本発明のモータ駆動用インバータ制御装置は、平滑コンデンサおよび力率改善用リアクタの容量が極めて小さくても、また、モータの負荷状態が変化しても、モータの駆動電流あるいは駆動電圧の制御により、電源から供給される電流の波形歪みによる力率の低下を小さく抑えて、電源高調波電流を抑制することができる。 Even if the capacity of the smoothing capacitor and the power factor improving reactor is extremely small, or the load state of the motor changes, the motor drive inverter control device of the present invention can control the motor drive current or drive voltage, It is possible to suppress the power factor decrease due to the waveform distortion of the current supplied from the power source and to suppress the power source harmonic current.
第１の発明は、交流電源を入力とし、ダイオードブリッジ、前記ダイオードブリッジの交流入力側または直流出力側に接続された小容量のリアクタからなる整流回路と、直流電力から交流電力に変換するインバータ回路と、前記インバータ回路の直流母線間に設けられた小容量のコンデンサと、モータと、前記モータが駆動されるよう前記インバータ回路を制御するインバータ制御部と、前記モータの負荷状態を検出する負荷検出手段とを備え、前記インバータ制御部は、前記交流電源の電圧を推定する電源電圧推定部を有し、前記電源電圧推定部が推定した電源電圧がゼロ電圧からピーク電圧へ移行しているとき、前記インバータ回路の出力電流あるいは出力電圧の値を小さくする第１の制御と、前記電源電圧推定部が推定した電源電圧がピーク電圧からゼロ電圧へ移行しているとき、前記インバータ回路の出力電流あるいは出力電圧の値を大きくする第２の制御のうち、少なくとも一方の制御を行うとともに、前記負荷検出手段の出力に応じて前記インバータ回路の出力する電流あるいは電圧の値を変化させることを特徴とするもので、平滑コンデンサおよび力率改善用リアクタの容量が極めて小さくても、また、モータの負荷状態が変化しても、モータの駆動電流あるいは駆動電圧を制御することにより、電源から供給される電流の波形歪みによる力率の低下を小さく抑えて、電源高調波電流を抑制することができる。 A first aspect of the present invention is a rectifier circuit comprising an AC power supply as an input, a diode bridge, a small capacity reactor connected to the AC input side or DC output side of the diode bridge, and an inverter circuit for converting DC power to AC power A small-capacitance capacitor provided between the DC buses of the inverter circuit, a motor, an inverter control unit that controls the inverter circuit so that the motor is driven, and load detection that detects a load state of the motor And the inverter control unit has a power supply voltage estimation unit that estimates the voltage of the AC power supply, and when the power supply voltage estimated by the power supply voltage estimation unit is shifted from zero voltage to a peak voltage, The first control for reducing the value of the output current or output voltage of the inverter circuit, and the power supply voltage estimated by the power supply voltage estimation unit are At least one of the second controls to increase the value of the output current or the output voltage of the inverter circuit when the voltage shifts from the peak voltage to the zero voltage, and according to the output of the load detection means The value of the current or voltage output from the inverter circuit is changed, and even if the capacity of the smoothing capacitor and the power factor improving reactor is extremely small, or the load state of the motor changes. By controlling the driving current or driving voltage of the motor, it is possible to suppress the power factor decrease due to the waveform distortion of the current supplied from the power source, and to suppress the power source harmonic current.
第２の発明は、負荷検出手段にインバータ回路に供給される直流電流を検出する直流電流検出手段を設けるとともに、インバータ制御部は、前記直流電流検出手段が検出した直流電流に基づいて、前記インバータ回路の出力する電流あるいは電圧の値を変化させることを特徴とするもので、直流電流を検出することで、モータの駆動電流あるいは駆動電圧の制御量を決定し、電源から供給される電流の波形歪みによる力率の低下を小さく抑えて、電源高調波電流を抑制することができる。 According to a second aspect of the present invention, the load detection means is provided with a direct current detection means for detecting a direct current supplied to the inverter circuit, and the inverter control unit is configured to provide the inverter based on the direct current detected by the direct current detection means. It is characterized by changing the value of the current or voltage output from the circuit. By detecting the direct current, the control amount of the drive current or drive voltage of the motor is determined, and the waveform of the current supplied from the power supply It is possible to suppress the power factor decrease due to distortion and suppress the power supply harmonic current.
第３の発明は、インバータ回路に直流電流を供給する整流回路に交流電源から供給する入力電流を検出する入力電流検出手段を設けるとともに、インバータ制御部は、前記入力電流検出手段が検出した入力電流に基づいて、前記インバータ回路の出力する電流あるいは電圧の値を変化させることを特徴とするもので、入力電流を検出することで、モータの駆動電流あるいは駆動電圧の制御量を決定し、電源から供給される電流の波形歪みによる力率の低下を小さく抑えて、電源高調波電流を抑制することができる。 According to a third aspect of the present invention, there is provided an input current detecting means for detecting an input current supplied from an AC power source to a rectifier circuit for supplying a direct current to the inverter circuit, and the inverter control unit is configured to detect the input current detected by the input current detecting means. Based on the above, the value of the current or voltage output from the inverter circuit is changed. By detecting the input current, the control amount of the motor driving current or driving voltage is determined and It is possible to suppress the power factor decrease due to the waveform distortion of the supplied current and to suppress the power supply harmonic current.
第４の発明は、第１〜３のいずれか１つの発明のモータ駆動インバータ制御装置を有する圧縮機である。 4th invention is a compressor which has the motor drive inverter control apparatus of any one invention of 1st-3rd.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiment.
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態であるモータ駆動用インバータ制御装置を説明するためのブロック図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram for explaining a motor drive inverter control apparatus according to a first embodiment of the present invention.
このモータ駆動用インバータ制御装置は、単相交流電源１を入力とし、交流電源を入力とする整流回路と直流電力から交流電力に変換するインバータ回路２と、モータ３とを含み、整流回路はダイオードブリッジ４と、ダイオードブリッジの交流入力側または直流出力側に接続される２ｍＨ以下の小容量のリアクタ５で構成され、インバータ回路の直流母線間には、０．４μＦ以上で１００μＦ以下の小容量のコンデンサ６とを備え、モータ３が駆動されるようインバータ回路２を制御するインバータ制御部７と、モータの負荷状態を検出する負荷検出手段８とを備え、インバータ制御部７は、交流電源の電圧を推定する電源電圧推定部９を備えている。ここで、モータ２は、インダクションモータ、ＤＣブラシレスモータ、リラクタンスモータ等といったもので、その種類は限定されない。
This motor drive inverter control device includes a single-phase
また、上記、モータ駆動用インバータ制御装置における、インバータ制御部７は、モータ２が、使用者が望む回転数で駆動されるよう、インバータ回路２にドライブ信号Ｓｇを供給するものであり、電源電圧推定部９とドライブ信号生成部１０から構成されている。電源電圧推定部９は、単相交流電源１の出力電圧（以下、電源電圧という。）のモニタ信号Ｓｖｍ１に基づいて電源電圧ｖの波形を推定し、該波形を示す信号を出力するものである。本実施の形態１では、この電源電圧推定部９は、単相交流電源１から出力される交流電圧（電源電圧）を抵抗分圧等により直接検出して、出力電圧の波形を求める回路構成を用いている。
The
ドライブ信号生成手段１０は、モータ駆動用インバータ制御装置の外部から入力される回転数指令ωｏと、上記推定された電源電圧ｖの波形とに基づいて、インバータ回路２を制御するものである。具体的には、上記ドライブ信号生成部１０は、回転数指令ωｏから、インバータ回路２を構成する各スイッチング素子を通電するパルス信号のＰＷＭ幅を算出し、算出したＰＷＭ幅を有するパルス信号を、モータ２に３相電流が供給されるようドライブ信号Ｓｇとしてインバータ回路２に出力するものである。また、上記ドライブ信号生成部１０は、電源電圧ｖがゼロからピークへと変化する動作区間でモータ２に供給するモータ駆動電流を減少させる制御、および電源電圧ｖがピークからゼロへと変化する動作区間でモータ駆動電流を増加させる制御を行うものである。この制御はどちらか一方の制御を行うものであってもよい。
The drive signal generator 10 controls the
また、このドライブ信号生成手段１０は、負荷検出手段８より検出された出力Ｉａｃと、回転数指令値ωｏに基づいて、モータ駆動電流制御を行う。すなわち、回転数指令値ω
ｏと、入力電流検出手段の検出出力Ｉａｃから、駆動電流の制御量を決定し、それに基づきモータ駆動電流を制御するものである。本実施の形態１では、この負荷検出手段８として、交流電源から供給する入力電流を検出する入力電流検出手段（カレントトランス等）を用いているが、この負荷検出手段８は、インバータ回路２に供給される直流電流を検出する直流電流検出手段であっても、その他、モータ２の負荷を検出できる構成であれば構わない。
The drive signal generation means 10 performs motor drive current control based on the output Iac detected by the load detection means 8 and the rotation speed command value ωo. That is, the rotational speed command value ω
The control amount of the drive current is determined from o and the detection output Iac of the input current detection means, and the motor drive current is controlled based on the determined control amount. In the first embodiment, an input current detecting means (such as a current transformer) for detecting an input current supplied from an AC power source is used as the
次に、実施の形態１におけるモータ駆動用インバータ制御装置の動作の説明を行う。単相交流電源１の出力である交流電圧は、整流回路により整流され、整流回路からは、直流電圧がインバータ回路２に出力される。インバータ回路２では、ドライブ信号生成部１０からのドライブ信号Ｓｇにより、各スイッチング素子のオンオフ動作が行われ、該インバータ回路２からはモータ駆動電流が出力される。モータ３は、インバータ回路２からのモータ駆動電流により駆動する。このとき、電源電圧推定部９では、電源電圧のモニター信号Ｓｖｍ１に基づいて、電源電圧ｖの波形が推定され、該波形を示す信号が上記ドライブ信号生成部１０に出力される。
Next, the operation of the motor drive inverter control apparatus in the first embodiment will be described. The AC voltage that is the output of the single-phase
ドライブ生成部１０では、外部からの回転数指令ωｏと、電源電圧ｖの波形、および負荷検出手段８からの検出出力Ｉａｃとに基づいて、上記スイッチング素子のゲートにドライブ信号Ｓｇとして印加するパルス信号が生成される。 In the drive generation unit 10, a pulse signal applied as a drive signal Sg to the gate of the switching element based on the external rotation speed command ωo, the waveform of the power supply voltage v, and the detection output Iac from the load detection means 8. Is generated.
以下、上記ドライブ信号生成部１０の具体的な基本動作を簡単に説明する。 Hereinafter, a specific basic operation of the drive signal generator 10 will be briefly described.
上記モータ２がＤＣブラシレスモータである場合には、ドライブ信号生成部１０は、モータの位相、及びモータに供給される３相駆動電流に基づいて、インバータ回路２に対する電流マイナ制御を行って、パルス信号のＰＷＭ幅を決定する。つまり、ドライブ信号生成部１０は、モータの位相を検出する位相検出部（図示せず）の検出出力、およびモータ駆動電流を検出する駆動電流検出部（図示せず）の検出出力に基づいて、３相駆動電流の波形が、上記検出したモータの位相に基づいた電流波形となるよう、パルス信号のＰＷＭ幅を決定する。なお、このドライブ信号生成部１０の基本動作については、一般的に、駆動するモータ３の種類に応じて様々な種類のものがあるが、この実施の形態１では、ドライブ信号生成部１０の基本動作が、どのような種類のモータに対応するものであっても問題ない。
When the
そして、上記ドライブ信号生成部１０は、電源電圧ｖがゼロからピークへと変位する動作区間でモータ３に供給するモータ駆動電流が減少するよう、パルス信号のＰＷＭ幅を調整する制御、および電源電圧ｖがピークからゼロへと変位する動作区間でモータ駆動電流が増加するようパルス信号のＰＷＭ幅を調整する制御を行う。
The drive signal generator 10 adjusts the PWM width of the pulse signal so that the motor drive current supplied to the
単相交流電源１からモータ駆動用インバータ制御装置に流入する電流には、モータ３が消費する電流だけではなく、インバータ回路２に存在する寄生容量、スイッチングノイズ低減のためのスナバ回路を構成するコンデンサ、入力電圧を平滑化する、インバータ回路２の入力側に接続された平滑コンデンサ６などへの充放電電流が含まれていることから、モータ３が消費する電流が上記充放電電流より小さい、もしくは同等であれば、上記充放電電流が、単相交流電源１からモータ駆動用インバータ制御装置へ流入する電流のうちの大半を占め、これが、モータ駆動用インバータ制御装置の入力電流の波形を歪ませる要因となる。
The current flowing from the single-phase
ここで、本実施の形態１のように、単相交流電源１からモータ駆動用インバータ制御装置に供給される電流を、上記充放電電流を考慮に入れて変化させることにより、単相交流電源１からインバータ回路２に流入する電流の波形を改善することができ、モータ駆動用
インバータ制御装置の入力力率が改善することができる。
Here, as in the first embodiment, the single-phase
また、モータの回転数および負荷状態が変化すると、コンデンサへの充放電電流が変化する。この場合、上記ドライブ信号生成部１０によって、負荷検出手段８より検出された出力Ｉａｃと、回転数指令値ωｏに基づいて、モータ３の負荷状態に応じた駆動電流の制御量を決定し、最適なモータ駆動電流制御を行う。つまり、上記ドライブ信号生成部１０に、回転数指令値ωｏと、負荷検出手段８より検出された検出出力Ｉａｃに応じた駆動電流の制御量のテーブルをあらかじめ設け、回転数指令値ωｏと、負荷検出手段の検出出力Ｉａｃにより、駆動電流の制御量を決定し、パルス信号のＰＷＭ幅を調整する制御を行う。
Further, when the rotation speed and load state of the motor change, the charge / discharge current to the capacitor changes. In this case, the drive signal generation unit 10 determines the control amount of the drive current according to the load state of the
上記制御を行うことで、モータの回転数および負荷状態が変化しても、負荷検出手段８の検出出力Ｉａｃと、回転数指令値ωｏにより、モータの駆動電流の制御量を決めることで、モータの負荷に応じた力率改善を施すことができる。 By performing the above control, even if the rotation speed and load state of the motor change, the motor drive current control amount is determined by the detection output Iac of the load detection means 8 and the rotation speed command value ωo. The power factor can be improved according to the load.
次に、本実施の形態１のモータ駆動装置を用いた場合の、単相交流電源１が出力する電流波形の変化を、実際にモータ３がＤＣブラシレスモータである場合を例に挙げて、説明する。
Next, the change in the current waveform output from the single-phase
図２（ｂ）は、本実施の形態１のモータ駆動電流の制御を行う場合の電圧波形及び電流波形を示し、図２（ａ）は、上記モータ駆動電流の制御を行わない場合の電圧波形及び電流波形を示している。図中、｜ｖ｜は、単相交流電源１の電圧の絶対値、Ｖpnは、インバータ回路２の入力電圧、Ｃpsは、単相交流電源１から出力される電流、Ａmdは、モータ３に入力される電流の振幅値である。
FIG. 2B shows a voltage waveform and a current waveform when the motor drive current is controlled according to the first embodiment, and FIG. 2A is a voltage waveform when the motor drive current is not controlled. And the current waveform is shown. In the figure, | v | is the absolute value of the voltage of the single-phase
図２（ｂ）から、本実施の形態１のモータ駆動用インバータ制御装置では、モータ３に入力する電流の振幅値Ａmdが、上記コンデンサに充電電流が流れ込む、電源電圧ｖがゼロからピークへと変化する動作区間で減少し、上記コンデンサから放電電流が流れ出す、電源電圧ｖがピークからゼロへと変化する動作区間で、増加していることがわかる。
From FIG. 2B, in the motor drive inverter control apparatus according to the first embodiment, the amplitude value Amd of the current input to the
この結果、インバータ回路２の入力電圧Ｖpnの波形と、単相交流電源１の出力電圧の絶対値｜ｖ｜の波形とが近似したものとなり、単相交流電源１からの出力電流Ｃpsの通電幅も広がり、入力電圧Ｖpnの波形が改善されている。本実施の形態１では、モータ駆動装置の入力力率が０．４から０．９まで向上している。
As a result, the waveform of the input voltage Vpn of the
このように本実施の形態１では、単相交流電源１に接続された整流回路と、整流回路に接続され、モータ３に電流及び電圧を出力するインバータ回路２と、インバータ回路２を制御するインバータ制御部７とを備え、インバータ制御部７により、電源電圧ｖがゼロからピークへと変化する動作区間でモータ２に供給する電流（モータ駆動電流）を減少させ、電源電圧ｖがピークからゼロへと変化する動作区間でモータ２に供給する電流（モータ駆動電流）を増加させるので、単相交流電源１の出力する電流が平準化されることとなる。
As described above, in the first embodiment, the rectifier circuit connected to the single-phase
つまり、単相交流電源がゼロからピークへと立ち上がる区間では、インバータ回路２には単相交流電源１から、モータに供給する電流だけでなく、寄生容量への充電電流も流れ込むことなるが、その区間で、モータ３に供給する電流量を減少させることにより、単相交流電源１からインバータ回路２に流れ込む電流が増加するのを抑えることができる。
That is, in the section where the single-phase AC power supply rises from zero to the peak, not only the current supplied from the single-phase
また、逆に電源電圧がピークからゼロへと立ち下がる区間では、インバータ回路２では、モータ３に供給する電流が減少するだけでなく、寄生容量からの放電電流も発生するこ
ととなって、単相交流電源１からインバータ回路２に流れ込む電流が減少するが、その区間で、モータに供給する電流を増やすことにより、単相交流電源１からインバータ回路２に流れ込む電流が減少するのを抑えることができる。この結果、単相交流電源１の出力する電流を平準化することができる。
On the contrary, in the section where the power supply voltage falls from the peak to zero, the
また、インバータ回路２の出力電流の値を、電源電圧推定部９が推定した電源電圧に応じて変化させるので、モータ駆動電流を単相交流電源１の出力波形により変調する従来の力率改善方法（第１の従来技術）に比べると、モータ３の駆動電流あるいは駆動電圧の制御を簡単な構成により実現できる。
In addition, since the value of the output current of the
また、推定した電源電圧に応じてインバータ回路２の出力電流を制御するので、インバータ回路２の制御は、モータ３の誘起電圧に応じてモータ３の駆動電圧の位相を制御する従来の力率改善方法（第２の従来技術）とは異なり、モータ３からインバータ回路２への回生電流が考慮されたものとなり、回生電流の発生によるモータ駆動効率の低下や入力力率の劣化を回避することができる。この結果、簡単な回路構成により、モータ駆動効率を高く保持しつつ力率の低下を効果的に抑制することができる、ＩＥＣ高調波規制を満足するモータ駆動用インバータ制御装置を得ることができる。
Further, since the output current of the
なお、この実施の形態１では、図２（ｂ）に示すように、モータ３に入力される電流の振幅値Ａmdの波形は、正弦波の、位相が０〜πの区間の波形をπ〜２πの区間側へずらしたような形状となっているが、モータへの電流の振幅値Ａmdの波形は、図２（ｂ）のものに限定されるものではなく、矩形波や三角波等の形であってもよい。さらに、モータ３の回転数および負荷に応じて、振幅値Ａｍｄの波形を変化させることにより、モータ３の回転数および負荷が変化しても、最適なモータ駆動制御が可能で、入力力率の劣化を回避することができる。
In the first embodiment, as shown in FIG. 2B, the waveform of the amplitude value Amd of the current input to the
また、この実施の形態１では、インバータ制御部７は、モータ３に供給する電流を直接制御しているが、インバータ制御部７の制御はこれに限るものではなく、インバータ制御部７は、モータ３に供給する電圧を制御するものであってもよい。例えば、インバータ制御部７は、電源電圧ｖがゼロからピークへと変化する動作区間でモータ３に供給する電圧（モータ駆動電圧）を減少させる制御、及び電源電圧ｖがピークからゼロへと変化する動作区間でモータ３に供給する電圧（モータ駆動電圧）を増加させる制御のすくなくとも一方の制御を行うものであってもよい。この場合も上記実施の形態１と同様の効果がある。
In the first embodiment, the
また、本発明のモータ駆動用インバータ制御装置は、インバータ回路を搭載した圧縮機、圧縮機を搭載した空気調和機に適用することができる。さらに、本発明のモータ駆動用インバータ制御装置は、空気調和機に使用される圧縮機のモータを駆動制御するものに限らず、インバータ回路を使用してモータを駆動制御するモータ駆動用インバータ制御装置に適用できる。例えば、インバータ回路を搭載した冷蔵庫、電気洗濯機、電気乾燥機、電気掃除機、送風機、ヒートポンプ給湯器等である。いずれの製品についても、モータ駆動用インバータ制御装置を小型化、軽量化することで、製品の設計の自由度が向上し、安価な製品を提供することができる。 Moreover, the inverter control apparatus for motor drive of this invention is applicable to the compressor which mounts an inverter circuit, and the air conditioner which mounts a compressor. Furthermore, the motor drive inverter control apparatus according to the present invention is not limited to the drive control of the motor of the compressor used in the air conditioner, and the motor drive inverter control apparatus controls the drive of the motor using an inverter circuit. Applicable to. For example, a refrigerator equipped with an inverter circuit, an electric washing machine, an electric dryer, a vacuum cleaner, a blower, a heat pump water heater, and the like. For any of the products, by reducing the size and weight of the motor drive inverter control device, the degree of freedom in product design is improved, and an inexpensive product can be provided.
本発明のモータ駆動用インバータ制御装置は、インバータ回路を使用してモータを駆動するモータ駆動用インバータ制御装置に適用できる。例えば、インバータ回路を搭載した空気調和機、冷蔵庫、電気洗濯機、電気乾燥機、電気掃除機、送風機、ヒートポンプ給湯器等である。いずれの製品についても、モータ駆動装置を小型化、軽量化することで、製品の設計の自由度が向上し、安価な製品を提供することができる。 The motor drive inverter control apparatus of the present invention can be applied to a motor drive inverter control apparatus that drives a motor using an inverter circuit. For example, an air conditioner equipped with an inverter circuit, a refrigerator, an electric washing machine, an electric dryer, an electric vacuum cleaner, a blower, a heat pump water heater and the like. For any product, by reducing the size and weight of the motor drive device, the degree of freedom in product design is improved, and an inexpensive product can be provided.
１ 単相交流電源
２ インバータ回路
３ モータ
４ ダイオードブリッジ
５ リアクタ
６ 平滑コンデンサ
７ インバータ制御部
８ 負荷検出手段
９ 電源電圧推定部
１０ ドライブ信号生成部
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