JP2007097249A

JP2007097249A - Controller for inverter

Info

Publication number: JP2007097249A
Application number: JP2005279709A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Koda; 篤志甲田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-09-27
Filing date: 2005-09-27
Publication date: 2007-04-12

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a controller 1 for inverter which continues the stable operation of a motor by avoiding a motor stopping frequently under the bad environment of power conditions. <P>SOLUTION: This controller is equipped with: a revolution commanding means 108 which sets the goal of the revolution of a motor by the operation command from outside, a power state judging means 109 which judges the supply state of an AC power source, and a revolution deciding means 110 which limits the revolution of the motor 104 prior to the revolution setting of the revolution commanding means 108, based on the judgement of the power state judging means 109. It continues the stable operation of the motor, avoiding the operation of the motor 104 stopping frequently when the power supply ability of the AC power source is unstable, by judging the supply state of the AC power source 101 by means of the power state judging means 109, and by limiting the upper limit of the revolution to the target revolution by the revolution commanding means 108. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、交流電源を整流した直流電力を交流電力に変換し冷凍圧縮機等のモータを駆動するインバータの制御装置に関するものである。 The present invention relates to an inverter control device that converts DC power obtained by rectifying an AC power source into AC power and drives a motor such as a refrigeration compressor.

従来、この種のインバータの制御装置は、インバータ回路の入力電圧の電圧低下を検知し、パワースイッチング半導体の駆動を停止して電圧低下による破壊を防止するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, this type of inverter control device detects the voltage drop of the input voltage of the inverter circuit and stops driving the power switching semiconductor to prevent the breakdown due to the voltage drop (for example, Patent Documents). 1).

以下、図面を参照しながら上記従来のインバータの制御装置を説明する。 The conventional inverter control device will be described below with reference to the drawings.

図４は、特許文献１に記載された従来のインバータの制御装置の構成を示すブロック図である。 FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a conventional inverter control device described in Patent Document 1. In FIG.

図４において、交流電源１に接続された整流回路２は、ダイオード２０ａ、２０ｂとコンデンサ２１ａ、２１ｂにより倍電圧整流回路を構成している。インバータ回路３は、通常、インテリジェントパワーモジュール（以下、ＩＰＭという）と呼ばれるパワースイッチング半導体とその駆動回路および保護手段により構成されている。ＩＰＭを構成するパワースイッチング半導体は、トランジスタと逆並列接続したダイオードよりなるスイッチング素子を６個用いて三相ブリッジ回路を構成し、三相交流電力をモータ４に加える。制御回路５は、モータ４の回転子の位置を検出する位置検知手段５０と、インバータ回路３を制御してモータ４の回転を制御する回転制御手段５１と、インバータ回路３の入力電圧を検出する電圧検知手段５３と、電圧検知手段５３の出力により電圧低下異常を検出する電圧低下検知手段５５と、電圧低下検知手段５５の出力信号によりインバータ回路３の出力を停止する出力禁止手段５６により構成される。 In FIG. 4, the rectifier circuit 2 connected to the AC power source 1 constitutes a voltage doubler rectifier circuit by diodes 20a and 20b and capacitors 21a and 21b. The inverter circuit 3 is usually composed of a power switching semiconductor called an intelligent power module (hereinafter referred to as IPM), a drive circuit thereof, and protection means. The power switching semiconductor constituting the IPM constitutes a three-phase bridge circuit using six switching elements made of diodes connected in antiparallel with the transistors, and applies three-phase AC power to the motor 4. The control circuit 5 detects position of the rotor of the motor 4, position detection means 50, rotation control means 51 for controlling the rotation of the motor 4 by controlling the inverter circuit 3, and detection of the input voltage of the inverter circuit 3. The voltage detecting means 53, the voltage drop detecting means 55 for detecting a voltage drop abnormality by the output of the voltage detecting means 53, and the output prohibiting means 56 for stopping the output of the inverter circuit 3 by the output signal of the voltage drop detecting means 55. The

以上の様に構成されたインバータの制御装置の動作を説明する。 The operation of the inverter control apparatus configured as described above will be described.

交流電源１の交流電力は、整流回路２によって直流電力に変換される。整流回路２は、交流電源１の正弦波交流を直流に変換してインバータ回路３に電力を供給する。インバータ回路３は、制御回路５によりモータ４の回転子の位置に応じてＩＰＭの導通を制御することにより、整流回路２の出力直流電力を三相交流電力に変換してモータ４を駆動する。 The AC power of the AC power source 1 is converted into DC power by the rectifier circuit 2. The rectifier circuit 2 converts the sine wave AC of the AC power supply 1 into DC and supplies power to the inverter circuit 3. The inverter circuit 3 drives the motor 4 by converting the output DC power of the rectifier circuit 2 into three-phase AC power by controlling the conduction of the IPM according to the position of the rotor of the motor 4 by the control circuit 5.

位置検知手段５０は、モータ４の三相巻線の非導通期間における誘起電圧から回転子の位置を検出して回転制御手段７にモータ４の回転子の位置を出力し、回転制御手段７は、設定された目標回転数に対して、位置検知手段５０の信号に応じてインバータ回路３のＩＰＭを駆動してモータ４の目標回転数に相当する三相１２０度矩形波交流を発生させてモータ４の運転を行なう。 The position detection means 50 detects the position of the rotor from the induced voltage during the non-conduction period of the three-phase winding of the motor 4 and outputs the position of the rotor of the motor 4 to the rotation control means 7. Then, for the set target rotational speed, the IPM of the inverter circuit 3 is driven in accordance with the signal of the position detecting means 50 to generate a three-phase 120 degree rectangular wave alternating current corresponding to the target rotational speed of the motor 4 to 4 is performed.

電圧検知手段５３はインバータ回路３の入力電圧を検出し、検知電圧を電圧低下検知手段５５に出力する。電圧低下検知手段５５は、電圧検知手段５３により検出したインバータ回路３の入力電圧に対して、電圧低下の変化率が所定値以上となった場合、出力禁止手段５６に信号を出力する。その結果、出力禁止手段５６はインバータ回路３の出力を停止させるよう回転制御手段５１を駆動することで、インバータ回路３の入力電圧の瞬時電圧低下を高速に検知し、パワースイッチング半導体の駆動を停止して電圧低下による破壊を防止するように動作する。
特開２０００−３３４２６２号公報 The voltage detection unit 53 detects the input voltage of the inverter circuit 3 and outputs the detection voltage to the voltage drop detection unit 55. The voltage drop detecting means 55 outputs a signal to the output prohibiting means 56 when the rate of change in voltage drop is a predetermined value or more with respect to the input voltage of the inverter circuit 3 detected by the voltage detecting means 53. As a result, the output prohibiting means 56 drives the rotation control means 51 to stop the output of the inverter circuit 3, thereby detecting an instantaneous voltage drop of the input voltage of the inverter circuit 3 at a high speed and stopping the driving of the power switching semiconductor. Thus, it operates to prevent breakdown due to voltage drop.
JP 2000-334262 A

しかしながら、上記構成では、交流電源１から整流回路２に至るまでの配電線における電圧降下が大きいなどの悪環境条件でモータ４を駆動した場合、モータ４の電流によってインバータ回路３の入力電圧が変動する。モータ４を高速で運転するとモータ４の電流による電圧降下によってインバータ回路３の入力電圧が低下するため、電圧低下検知手段５５が電圧低下異常信号を出力しモータ４が停止する。モータ４が停止すると、インバータ回路３の入力電圧が上昇し運転を再開するため、起動、停止を繰り返すこととなる。この様に負荷電流の変化によって電源の電圧降下による変動が大きな条件では、モータ４の運転状態によって電源電圧が不安定となりモータ４の安定運転が行なえない。 However, in the above configuration, when the motor 4 is driven under adverse environmental conditions such as a large voltage drop in the distribution line from the AC power supply 1 to the rectifier circuit 2, the input voltage of the inverter circuit 3 fluctuates due to the current of the motor 4. To do. When the motor 4 is operated at a high speed, the input voltage of the inverter circuit 3 is lowered due to a voltage drop caused by the current of the motor 4, so that the voltage drop detecting means 55 outputs a voltage drop abnormality signal and the motor 4 stops. When the motor 4 stops, the input voltage of the inverter circuit 3 rises and the operation is restarted, so that the start and stop are repeated. As described above, under the condition that the fluctuation due to the voltage drop of the power supply is large due to the change of the load current, the power supply voltage becomes unstable depending on the operation state of the motor 4 and the stable operation of the motor 4 cannot be performed.

本発明は上記課題を解決するもので、モータ４の安定運転を行なうことによって信頼性の高いインバータ装置を提供することを目的とするものである。 The present invention solves the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a highly reliable inverter device by performing stable operation of the motor 4.

上記従来の課題を解決するために、本発明は交流電源の供給状態によって、モータの運転回転範囲を決定するようにしたもので、インバータ回路の入力電圧の低下に対してモータ電流による電源の電圧降下による影響が及ばない回転数範囲で運転を継続できるのでモータの安定運転を行なうことができるという作用を有する。 In order to solve the above-described conventional problems, the present invention determines the motor operation rotation range according to the supply state of the AC power supply, and the voltage of the power supply due to the motor current against the decrease of the input voltage of the inverter circuit. Since the operation can be continued in the rotation speed range that is not affected by the descent, the motor can be stably operated.

本発明は、電源の供給状態が不安定な条件でモータの運転の安定を図り信頼性の高いインバータ装置を提供することができる。 The present invention can provide a highly reliable inverter device by stabilizing the operation of the motor under conditions where the power supply state is unstable.

請求項１に記載の発明は、交流電源に接続された整流回路と、複数個の駆動用スイッチング素子により構成され直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、前記交流電力で駆動されるモータの回転を制御する回転制御手段と、外部からの運転指令によって前記モータの回転数の目標設定を行なう回転数指令手段と、前記交流電源の供給電圧の状態を判断する電源状態判断手段と、前記電源状態判断手段の判定に基づき前記回転数指令手段の回転数設定に優先してモータの回転数を制限する回転数決定手段を設けたもので、電源状態判断手段によって交流電源の供給状態を判定し、回転数指令手段による目標回転数に対して回転数の上限を制限するため、交流電源の供給能力が不安定である場合にモータの運転が頻繁に停止することを回避し、モータの運転状態が安定する効果を得ることができる。 The invention described in claim 1 includes a rectifier circuit connected to an AC power source, an inverter circuit configured by a plurality of switching elements for driving and converting DC power to AC power, and a motor driven by the AC power. A rotation control means for controlling the rotation; a rotation speed command means for setting a target of the rotation speed of the motor by an external operation command; a power supply state determination means for determining a state of a supply voltage of the AC power supply; and the power supply Based on the determination of the state determination means, there is provided a rotation speed determination means for limiting the rotation speed of the motor in preference to the rotation speed setting of the rotation speed command means. The power supply state determination means determines the supply state of the AC power supply. In order to limit the upper limit of the rotational speed with respect to the target rotational speed by the rotational speed command means, the operation of the motor is frequently stopped when the AC power supply capability is unstable. And the operating state of the motor can be obtained an effect to stabilize.

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、電源状態判断手段はインバータ回路の入力電圧から商用交流電源の状態を検出するようにしたものであり、モータの運転状態の変化によって発生する交流電源の供給能力の変動の判断を簡略な回路構成によって行うことができる。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the power supply state determining means detects the state of the commercial AC power supply from the input voltage of the inverter circuit, and the change in the operating state of the motor The change in the supply capacity of the AC power generated by the above can be determined with a simple circuit configuration.

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、電源状態判断手段は運転停止中のインバータ回路の入力電圧を検出するようにしたものであり、交流電源の供給電圧が、モータ始動後の目標回転数に対する必要電圧に対して不足することで起動と停止を短時間で繰り返すことを避けることができる。 According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the power supply state judging means detects the input voltage of the inverter circuit that is stopped, and the supply voltage of the AC power supply is the motor It is possible to avoid repeated starting and stopping in a short time by lacking the required voltage with respect to the target rotational speed after starting.

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、回転数設定手段は運転始動時に一定時間、所定の回転数でモータを駆動し、電源状態判断手段は所定回転数で駆動中のインバータ回路の入力電圧を検出するようにしたもので、モータの運転によって生じる配電線路等における電圧降下によるインバータ回路の入力電圧の低下を予測して回転数範囲を制限し、モータの運転状態を安定することができる。 According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the rotational speed setting means drives the motor at a predetermined rotational speed for a predetermined time at the start of operation, and the power supply state judging means is driven at the predetermined rotational speed. The inverter circuit's input voltage is detected, the reduction of the inverter circuit's input voltage due to the voltage drop in the distribution line caused by the motor's operation, etc. Can be stable.

請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、運転始動時に一定時間、所定の回転数でモータを駆動し、運転停止中のインバータ回路の入力電圧と、所定回転数で駆動中のインバータ回路の入力電圧の変化より、モータ回転数の変化量とインバータ回路の入力電圧の電圧降下の大きさとの関係を求めるため、インバータ回路の入力電圧の低下の予測の精度を向上することができる。 According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the motor is driven at a predetermined rotational speed for a certain period of time at the start of operation, and is driven at an input voltage of the inverter circuit that is stopped and the predetermined rotational speed. To improve the accuracy of the prediction of the decrease in the input voltage of the inverter circuit in order to determine the relationship between the amount of change in the motor speed and the magnitude of the voltage drop in the input voltage of the inverter circuit from the change in the input voltage of the inverter circuit Can do.

請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、回転数決定手段はモータ運転中のインバータ回路の入力電圧の変化に応じて回転数の制限範囲を選択するため、モータの運転中に交流電源の供給電圧が変動した場合、インバータ回路の入力電圧の変動に対して回転数範囲を補正しモータの運転を安定することができる。 According to a sixth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the rotational speed determining means selects the rotational speed limit range in accordance with a change in the input voltage of the inverter circuit during motor operation. When the supply voltage of the AC power supply fluctuates during this, the motor speed can be corrected by correcting the rotation speed range with respect to the fluctuation of the input voltage of the inverter circuit.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるインバータの制御装置のブロック図である。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram of an inverter control apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.

図１において、交流電源１０１の交流電力は、整流回路１０２によって直流電力に変換される。整流回路１０２の出力直流電力はインバータ回路１０３により三相交流電力に変換されモータ１０４を駆動する。整流回路１０２は、ダイオード１０２ａ、１０２ｂとコンデンサ１０２ｃ、１０２ｄにより倍電圧整流回路を構成している。インバータ回路３は、通常、インテリジェントパワーモジュール（以下、ＩＰＭという）と呼ばれるパワースイッチング半導体とその駆動回路および保護手段により構成されている。 In FIG. 1, AC power from an AC power source 101 is converted into DC power by a rectifier circuit 102. The output DC power of the rectifier circuit 102 is converted into three-phase AC power by the inverter circuit 103 and drives the motor 104. In the rectifier circuit 102, diodes 102a and 102b and capacitors 102c and 102d constitute a voltage doubler rectifier circuit. The inverter circuit 3 is usually composed of a power switching semiconductor called an intelligent power module (hereinafter referred to as IPM), a drive circuit thereof, and protection means.

ＩＰＭを構成するパワースイッチング半導体は、トランジスタと逆並列接続したダイオードよりなるスイッチング素子を６個用いて三相ブリッジ回路を構成し、三相交流電力をモータ１０４に加えている。インバータ回路１０３は、制御回路１０５によりモータ１０４の回転子の位置に応じてＩＰＭの導通を制御することにより、三相交流電力を発生させる。 The power switching semiconductor constituting the IPM forms a three-phase bridge circuit using six switching elements made of diodes connected in antiparallel with transistors, and applies three-phase AC power to the motor 104. The inverter circuit 103 generates three-phase AC power by controlling the conduction of the IPM according to the position of the rotor of the motor 104 by the control circuit 105.

位置検知手段１０６は、モータ１０４の三相巻線の非導通期間における誘起電圧から回転子の位置を検出し、回転制御手段１０７は、位置検知手段１０６の信号に応じてＩＰＭを駆動してモータ１０４の回転を制御する。 The position detection means 106 detects the position of the rotor from the induced voltage during the non-conduction period of the three-phase winding of the motor 104, and the rotation control means 107 drives the IPM in accordance with the signal from the position detection means 106 to drive the motor. The rotation of 104 is controlled.

制御回路１０５に対して外部から回転数指令を入力することによって回転数指令手段１０８は、モータ１０４の回転数の設定を行なう。 The rotational speed command means 108 sets the rotational speed of the motor 104 by inputting a rotational speed command from the outside to the control circuit 105.

また、電源状態判断手段１０９は、交流電源１０１からの交流電力の供給状態を判定して回転数決定手段１１０に判定結果を出力し、回転数決定手段１１０は、電源状態判断手段１０９の判定に基づき回転数指令手段１０８による目標回転数設定に優先してモータ１０４の回転数を決定して回転制御手段１０７を動作させる。電圧検出手段１１１は、インバータ回路１０３の入力電圧を検出し電源状態判断手段１０９に電圧値を出力する様に構成されている。 Further, the power state determination means 109 determines the supply state of AC power from the AC power supply 101 and outputs a determination result to the rotation speed determination means 110. The rotation speed determination means 110 determines the power supply state determination means 109. Based on the target rotation speed setting by the rotation speed command means 108, the rotation speed of the motor 104 is determined and the rotation control means 107 is operated. The voltage detection unit 111 is configured to detect an input voltage of the inverter circuit 103 and output a voltage value to the power supply state determination unit 109.

以上の様に構成されたインバータの制御装置についてその動作を説明する。 The operation of the inverter control apparatus configured as described above will be described.

まず、モータ１０４の運転回転数を回転数指令手段１０８に対して入力する。回転数指
令手段１０８は、与えられた回転数を目標回転数として回転数決定手段１１０に対して出力する。回転数決定手段１１０は、モータ１０４の運転回転数が回転数指令手段１０８から入力された目標回転数となるように、回転制御手段１０７に運転回転数を出力する。 First, the operating rotational speed of the motor 104 is input to the rotational speed command means 108. The rotational speed command means 108 outputs the given rotational speed to the rotational speed determination means 110 as a target rotational speed. The rotational speed determination means 110 outputs the operational rotational speed to the rotational control means 107 so that the operational rotational speed of the motor 104 becomes the target rotational speed input from the rotational speed command means 108.

モータ１０４の負荷電流に対して交流電源１０１の電源容量が小さく、インバータ１０３への交流電力の供給能力が不足している場合は、回転数指令手段１０８による目標回転数が増加した時、交流電源１０１は所定の電圧を維持出来なくなるためインバータ回路１０３の入力電圧が低下して電圧検知手段１１１の出力電圧は低下する。 When the power supply capacity of the AC power supply 101 is small with respect to the load current of the motor 104 and the supply capacity of the AC power to the inverter 103 is insufficient, the AC power supply is increased when the target rotational speed by the rotational speed command means 108 increases. Since 101 cannot maintain a predetermined voltage, the input voltage of the inverter circuit 103 decreases and the output voltage of the voltage detection means 111 decreases.

このように交流電源１０１の供給状態が不足している場合は、モータ１０４の出力増加による変化に対して交流電源１０１が必要とする交流電力を供給出来なくなるため、インバータ回路１０３の入力直流電力が不安定となり、インバータ回路１０３は不安定な入力による誤動作によってスイッチング素子が破損するのを防ぐためにＩＰＭの保護動作によって三相交流電力の出力を停止してモータ１０４を停止するように動作する。モータ１０４の始動時にＩＰＭの保護動作によってモータ１０４が停止した場合は、停止後にインバータ回路１０３の入力電圧が再び上昇するために、一定の周期で始動と停止を連続して行なうためモータの安定運転が不能となり信頼性に影響を及ぼすこととなる。 As described above, when the supply state of the AC power supply 101 is insufficient, the AC power required by the AC power supply 101 cannot be supplied in response to a change caused by an increase in the output of the motor 104. The inverter circuit 103 operates to stop the output of the three-phase AC power and stop the motor 104 by the protection operation of the IPM in order to prevent the switching element from being damaged due to a malfunction caused by an unstable input. When the motor 104 is stopped by the IPM protection operation when the motor 104 is started, the input voltage of the inverter circuit 103 rises again after the motor 104 is stopped. It becomes impossible to affect reliability.

一方、電源状態判断手段１０９はモータ１０４停止中におけるインバータ回路１０３の入力電圧を電圧検知手段１１１によって検出した結果が所定値以下の場合は、交流電源１０１の供給能力がモータ１０４の運転に対して始動後の目標回転数に対する必要電圧に対して不足しておりモータ１０４の安定運転が継続できないと判定して、モータ１０４の運転回転数を指令回転数より低い回転数に制限するように回転数決定手段１１０に信号を出力する。 On the other hand, if the result of detecting the input voltage of the inverter circuit 103 when the motor 104 is stopped by the voltage detection unit 111 is equal to or less than a predetermined value, the power supply state determination unit 109 determines that the supply capacity of the AC power supply 101 is relative to the operation of the motor 104. It is determined that the stable operation of the motor 104 cannot be continued because the required voltage with respect to the target rotation speed after the start is insufficient, and the rotation speed is set so as to limit the operation rotation speed of the motor 104 to a rotation speed lower than the command rotation speed. A signal is output to the determination unit 110.

そして、回転数決定手段１１０はモータ１０４の出力を制限するために、回転数指令手段１０８によって設定された目標回転数に対して運転回転数の上限を設け、回転制御手段１０７は回転数が一定以上とならないようにインバータ回路１０３を駆動してモータ１０４の運転を行なう。 Then, in order to limit the output of the motor 104, the rotational speed determining means 110 provides an upper limit of the operational rotational speed with respect to the target rotational speed set by the rotational speed command means 108, and the rotational control means 107 has a constant rotational speed. The inverter circuit 103 is driven so that the motor 104 is operated so as not to become above.

したがって、交流電源１０１の供給能力が不足している場合にモータ１０４の指令回転数が増加した時に、ＩＰＭの保護動作によってモータ１０４の運転が頻繁に停止することを回避し、電源供給能力の範囲内においてモータ１０４の運転を継続することが出来るため、モータ１０４の運転状態を安定する効果を得ることができる。 Therefore, when the command rotation speed of the motor 104 increases when the supply capacity of the AC power supply 101 is insufficient, it is avoided that the operation of the motor 104 is frequently stopped by the protection operation of the IPM, and the range of the power supply capacity Since the operation of the motor 104 can be continued, the effect of stabilizing the operation state of the motor 104 can be obtained.

また、電源状態判断手段１０９は、電圧検知手段１１１からの出力信号を確認することによって、インバータ回路１０３の入力電圧の状態から交流電源１０１の供給能力の変動といった電源状態を、簡単な構成で判断することができる効果が得られる。 Further, the power supply state determination unit 109 determines a power supply state such as a change in the supply capacity of the AC power supply 101 from the input voltage state of the inverter circuit 103 by checking the output signal from the voltage detection unit 111 with a simple configuration. The effect which can be done is acquired.

また、回転数決定手段１１０によってモータ１０４の始動時の回転数に対して上限回転数の制限を設けるよう動作することで、商用交流電源の電圧不足によってモータ１０４が起動と停止を短時間で繰り返すことを避けることができるという効果が得られる。 Further, by operating the rotational speed determining means 110 to limit the rotational speed at the time of starting the motor 104, the motor 104 is repeatedly started and stopped in a short time due to insufficient voltage of the commercial AC power supply. The effect that it can be avoided is obtained.

この様に本実施の形態によれば、モータ１０４の運転状態によってインバータ回路１０３の入力の変動が大きい電源条件の場合にモータ１０４が頻繁に停止することを避けることによって、モータ１０４の運転を安定して継続し得ることができる。 As described above, according to the present embodiment, the operation of the motor 104 can be stabilized by avoiding frequent stoppage of the motor 104 in the case of power supply conditions in which the fluctuation of the input of the inverter circuit 103 is large depending on the operation state of the motor 104. And can continue.

（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２におけるインバータの制御装置のブロック図、図３は同実施の形態におけるモータ回転数とインバータ入力電圧の関係を示す図である。 (Embodiment 2)
FIG. 2 is a block diagram of an inverter control device according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a diagram showing a relationship between the motor rotation speed and the inverter input voltage in the second embodiment.

図２において、交流電源２０１の交流電力は、整流回路２０２によって直流電力に変換される。整流回路２０２の出力直流電力はインバータ回路２０３により三相交流電力に変換されモータ２０４を駆動する。整流回路２０２は、ダイオード２０２ａ、２０２ｂとコンデンサ２０２ｃ、２０２ｄにより倍電圧整流回路を構成している。インバータ回路２０３は、通常、インテリジェントパワーモジュール（以下、ＩＰＭという）と呼ばれるパワースイッチング半導体とその駆動回路および保護手段により構成されている。 In FIG. 2, AC power from the AC power source 201 is converted into DC power by the rectifier circuit 202. The output DC power of the rectifier circuit 202 is converted into three-phase AC power by the inverter circuit 203 and drives the motor 204. In the rectifier circuit 202, diodes 202a and 202b and capacitors 202c and 202d constitute a voltage doubler rectifier circuit. The inverter circuit 203 is usually composed of a power switching semiconductor called an intelligent power module (hereinafter referred to as IPM), its drive circuit, and protection means.

ＩＰＭを構成するパワースイッチング半導体は、トランジスタと逆並列接続したダイオードよりなるスイッチング素子を６個用いて三相ブリッジ回路を構成し、三相交流電力をモータ２０４に加えている。インバータ回路２０３は、制御回路２０５によりモータ２０４の回転子の位置に応じてＩＰＭの導通を制御することにより、三相交流電力を発生させる。 The power switching semiconductor constituting the IPM forms a three-phase bridge circuit using six switching elements made of diodes connected in antiparallel with transistors, and applies three-phase AC power to the motor 204. The inverter circuit 203 generates three-phase AC power by controlling the conduction of the IPM according to the position of the rotor of the motor 204 by the control circuit 205.

位置検知手段２０６は、モータ２０４の三相巻線の非導通期間における誘起電圧から回転子の位置を検出し、回転制御手段２０７は、位置検知手段２０６の信号に応じてＩＰＭを駆動してモータ２０４の回転を制御する。 The position detection means 206 detects the position of the rotor from the induced voltage during the non-conduction period of the three-phase winding of the motor 204, and the rotation control means 207 drives the IPM in accordance with the signal from the position detection means 206 to drive the motor. The rotation of 204 is controlled.

制御回路２０５に対して外部から回転数指令を入力することによって回転数指令手段２０８は、モータ２０４の回転数の設定を行なう。 By inputting a rotational speed command from the outside to the control circuit 205, the rotational speed command means 208 sets the rotational speed of the motor 204.

また、電源状態判断手段２０９は、交流電源２０１からの交流電力の供給状態を判定して回転数決定手段２１０に判定結果を出力し、回転数決定手段２１０は、電源状態判断手段２０９の判定に基づき回転数指令手段２０８による目標回転数設定に優先してモータ２０４の回転数を決定して回転制御手段２０７を動作させる。 The power supply state determination unit 209 determines the supply state of the AC power from the AC power supply 201 and outputs a determination result to the rotation speed determination unit 210. The rotation speed determination unit 210 determines whether the power supply state determination unit 209 determines. Based on the target rotation speed setting by the rotation speed command means 208, the rotation speed of the motor 204 is determined and the rotation control means 207 is operated.

電圧検出手段２１１は、インバータ回路２０３の入力電圧を検出し電源状態判断手段２０９に電圧値を出力する。電圧記憶手段２１２は、電圧検知手段２１１の検出電圧を保存して電源状態判断手段２０９に保存した電圧を出力する。回転数切換手段２１３は回転数指令手段２０８からの回転数に対して所定の時間モータ２０４の回転数を変更して回転制御手段２０７を駆動する様に構成されている。 The voltage detection unit 211 detects the input voltage of the inverter circuit 203 and outputs a voltage value to the power supply state determination unit 209. The voltage storage unit 212 stores the detection voltage of the voltage detection unit 211 and outputs the voltage stored in the power supply state determination unit 209. The rotational speed switching means 213 is configured to drive the rotational control means 207 by changing the rotational speed of the motor 204 for a predetermined time with respect to the rotational speed from the rotational speed command means 208.

なお、実施の形態１と同一の動作については詳細な説明を省略する。 Detailed description of the same operations as those in the first embodiment will be omitted.

電圧検知手段２１１によって検出しているインバータ回路２０３の入力電圧は、インバータ回路２０３の三相交流電力の出力に応じて変動する。この変動の程度は、交流電源２０１の供給能力による電源条件だけでなく、整流回路２０２に至るまでの線路のインピーダンス等によっても変化し、モータ２０４の電流の増加に伴って線路における電圧降下も増加するためインバータ回路２０３の入力電圧は低下する。このため、インバータ回路２０３の入力電圧は図３に示すようにモータ２０４の停止中に最大値となり、回転数の上昇にともなって次第に低下する。 The input voltage of the inverter circuit 203 detected by the voltage detection unit 211 varies according to the output of the three-phase AC power of the inverter circuit 203. The degree of this variation varies depending not only on the power supply conditions depending on the supply capability of the AC power supply 201 but also on the impedance of the line leading to the rectifier circuit 202, and the voltage drop on the line also increases as the current of the motor 204 increases. As a result, the input voltage of the inverter circuit 203 decreases. For this reason, as shown in FIG. 3, the input voltage of the inverter circuit 203 becomes the maximum value while the motor 204 is stopped, and gradually decreases as the rotational speed increases.

電圧記憶手段２１２は、モータ２０４が始動前のインバータ回路２０３の入力電圧を保存し、回転数切換手段２１３は、モータ２０４を停止状態から始動する時に所定時間、低速の一定回転数で駆動するように回転数を設定し回転制御手段２０７に対してモータ２０４の回転数を出力する。 The voltage storage unit 212 stores the input voltage of the inverter circuit 203 before the motor 204 is started, and the rotation speed switching unit 213 drives the motor 204 at a low constant rotation speed for a predetermined time when the motor 204 is started from a stopped state. Then, the rotation speed is set, and the rotation speed of the motor 204 is output to the rotation control means 207.

電源状態判断手段２０９は、モータ２０４の始動後一定回転数で運転中の電圧検知手段２１１からの出力が所定値以下の場合、一定回転数運転の所定時間が経過した後、回転数指令手段２０８からの目標回転数に対して上限回転数を制限した回転数を回転数決定手段２１０に出力する。回転数決定手段２１０は、回転数指令手段２０８の目標回転数が、電源状態判断手段２０９からの回転数より高い場合は、電源状態判断手段２０９の信号によってモータ２０４の上限回転数を制限するように回転制御手段２０７を動作させる。また、モータ２０４の停止中における電圧記憶手段２１２の信号とモータ２０４の始動時に一定回転数で運転中の電圧検知手段２１１の信号によるインバータ回路２０３の入力電圧の変化が一定値以上の場合は、回転数決定手段２１０はモータ２０４の回転数の変化量に対するインバータ回路２０３の入力電圧の電圧降下を直線近似により推定し、モータ２０４が高速回転となった場合の電圧降下量が所定値以下とならないように回転数指令手段２０８からの目標回転数に対して上限を制限する。更に、回転数決定手段２１０によって回転数指令手段２０８からの目標回転数を制限している状態にてモータ２０４を運転中に、電圧検知手段２１１で検出したインバータ回路２０３の入力電圧が変化した場合、例えば、モータ２０４の運転中に商用電源の同一系統で他の機器が動作することで交流電源２０１の供給電圧が一時的に変動したような場合は、電圧検知手段２１１の出力に比例して電源状態判断手段２０９は運転回転数の上限を変化させて回転数決定手段２１０に対して回転数の制限を行なう。 When the output from the voltage detection means 211 operating at a constant rotational speed after the start of the motor 204 is less than or equal to a predetermined value, the power supply state determining means 209 determines the rotational speed command means 208 after a predetermined time for the constant rotational speed operation has elapsed. Is output to the rotational speed determination means 210 with the upper rotational speed being limited with respect to the target rotational speed. When the target rotational speed of the rotational speed command means 208 is higher than the rotational speed from the power supply state determination means 209, the rotational speed determination means 210 limits the upper limit rotational speed of the motor 204 by a signal from the power supply state determination means 209. The rotation control means 207 is operated. In addition, when the change in the input voltage of the inverter circuit 203 by the signal of the voltage storage unit 212 when the motor 204 is stopped and the signal of the voltage detection unit 211 that is operating at a constant rotation speed when the motor 204 is started is a certain value or more, The rotation speed determination means 210 estimates the voltage drop of the input voltage of the inverter circuit 203 with respect to the change amount of the rotation speed of the motor 204 by linear approximation, and the voltage drop amount when the motor 204 rotates at a high speed does not become a predetermined value or less. Thus, the upper limit is limited with respect to the target rotational speed from the rotational speed command means 208. Further, when the input voltage of the inverter circuit 203 detected by the voltage detecting means 211 is changed while the motor 204 is operating in a state where the target rotational speed from the rotational speed command means 208 is limited by the rotational speed determining means 210. For example, when the supply voltage of the AC power supply 201 is temporarily fluctuated due to the operation of another device in the same system of the commercial power supply during the operation of the motor 204, it is proportional to the output of the voltage detection means 211. The power supply state determination means 209 limits the rotational speed of the rotational speed determination means 210 by changing the upper limit of the operational rotational speed.

したがって、電源状態判断手段２０９は、モータ２０４の運転によって生じる配電線路等における電圧降下によるインバータ回路２０３の入力電圧の低下を予測して、モータ２０４の回転数の増加による負荷電流の変化によりインバータ回路２０３の入力電圧が低下することを避けることができ、電源電圧の下限に近い条件においてもモータ２０４の運転を継続し得ることが可能となる。 Therefore, the power supply state determination means 209 predicts a decrease in the input voltage of the inverter circuit 203 due to a voltage drop in the distribution line or the like caused by the operation of the motor 204, and the inverter circuit due to a change in load current due to an increase in the rotation speed of the motor 204. It is possible to avoid a decrease in the input voltage 203, and it is possible to continue the operation of the motor 204 even under conditions close to the lower limit of the power supply voltage.

また、モータ２０４の停止中における電圧検知手段２１１の信号と、モータ２０４の始動時に一定回転数で運転中の電圧検知手段２１１の信号によるインバータ回路２０３の入力電圧の変化によって、モータ２０４の回転数の変化量とインバータ回路２０３の入力電圧の電圧降下の大きさとの関係を求めることでインバータ回路２０３の入力電圧の低下の予測の精度を向上することができる。 Further, the rotation speed of the motor 204 is determined by a change in the input voltage of the inverter circuit 203 due to the signal of the voltage detection means 211 when the motor 204 is stopped and the signal of the voltage detection means 211 operating at a constant rotation speed when the motor 204 is started. By obtaining the relationship between the amount of change in the voltage and the magnitude of the voltage drop of the input voltage of the inverter circuit 203, it is possible to improve the accuracy of prediction of the drop in the input voltage of the inverter circuit 203.

また、モータ２０４の運転中に商用電源の同一電源系統で他の機器が動作することで交流電源２０１の供給電圧が一時的に変動したような場合においてもインバータ回路２０３の入力電圧の変動に対して回転数範囲を補正することができる。 Further, even when the supply voltage of the AC power supply 201 is temporarily changed due to other devices operating with the same power supply system of the commercial power supply during the operation of the motor 204, the change in the input voltage of the inverter circuit 203 can be prevented. The rotation speed range can be corrected.

この様に本実施の形態によれば、モータ２０４の運転状態によって負荷電流による配電線の電圧降下が変動する場合において、モータ２０４が頻繁に停止することを避けることができるため、モータ２０４の運転を安定して継続し得ることができる。 As described above, according to the present embodiment, when the voltage drop of the distribution line due to the load current varies depending on the operation state of the motor 204, it is possible to prevent the motor 204 from stopping frequently. Can be stably continued.

以上のように、本発明にかかるインバータの制御装置は、電源条件が悪い環境下でモータの安定運転を継続し得ることが可能となるので、冷蔵庫、空調や自販機等の圧縮機モータのインバータ駆動装置の用途に適用できる。 As described above, since the inverter control device according to the present invention can continue the stable operation of the motor in an environment where the power supply condition is bad, the inverter drive of the compressor motor such as a refrigerator, an air conditioner or a vending machine is possible. Applicable to the use of the device.

本発明の実施の形態１におけるインバータの制御装置のブロック図The block diagram of the control apparatus of the inverter in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態２におけるインバータの制御装置のブロック図The block diagram of the control apparatus of the inverter in Embodiment 2 of this invention 同実施の形態におけるモータ回転数とインバータ入力電圧の関係を示す図The figure which shows the relationship between the motor rotation speed and inverter input voltage in the embodiment 従来のインバータの制御装置のブロック図Block diagram of a conventional inverter control device

符号の説明Explanation of symbols

１０１，２０１交流電源
１０２，２０２整流回路
１０３，２０３インバータ回路
１０４，２０４モータ
１０８，２０８回転数指令手段
１０９，２０９電源状態判断手段
１１０，２１０回転数決定手段
１１１，２１１電圧検知手段 101, 201 AC power supply 102, 202 Rectifier circuit 103, 203 Inverter circuit 104, 204 Motor 108, 208 Speed command means 109, 209 Power supply status judgment means 110, 210 Speed determination means 111, 211 Voltage detection means

Claims

交流電源に接続された整流回路と、複数個の駆動用スイッチング素子により構成され、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、前記交流電力で駆動されるモータの回転を制御する回転制御手段と、外部からの運転指令によって前記モータの回転数の目標設定を行なう回転数指令手段と、前記交流電源の状態を判断する電源状態判断手段と、前記電源状態判断手段の判定に基づき、前記回転数指令手段の回転数設定に優先してモータの回転数を制限する回転数決定手段を設けたインバータの制御装置。 A rectifier circuit connected to an AC power supply, an inverter circuit configured by a plurality of switching elements for driving and converting DC power to AC power, and rotation control means for controlling rotation of a motor driven by the AC power A rotation speed command means for setting a target rotation speed of the motor by an external operation command; a power supply state determination means for determining the state of the AC power supply; and the rotation speed based on the determination of the power supply state determination means. An inverter control device provided with a rotational speed determining means for limiting the rotational speed of a motor in preference to the rotational speed setting of the command means.

電源状態判断手段はインバータ回路の入力電圧から交流電源の供給電圧の状態を判断する請求項１に記載のインバータの制御装置。 The inverter control device according to claim 1, wherein the power supply state determination means determines the state of the supply voltage of the AC power supply from the input voltage of the inverter circuit.

電源状態判断手段は運転停止中の商用交流電源の電圧から交流電源の供給電圧の状態を判断する請求項１に記載のインバータの制御装置。 The inverter control device according to claim 1, wherein the power supply state determining means determines the state of the supply voltage of the AC power supply from the voltage of the commercial AC power supply during operation stop.

回転数設定手段は運転始動時に所定時間一定の低速回転運転周波数でモータを駆動し、電源状態判断手段は前記所定回転数で駆動中のインバータ回路の入力電圧から交流電源の供給電圧の状態を判断する請求項１に記載のインバータの制御装置。 The rotation speed setting means drives the motor at a constant low speed rotation operation frequency for a predetermined time at the start of operation, and the power supply state determination means determines the state of the supply voltage of the AC power supply from the input voltage of the inverter circuit being driven at the predetermined rotation speed. The inverter control device according to claim 1.

電源状態判定手段は運転開始前の商用交流電源の電圧と運転始動時に所定の回転運転周波数でモータを駆動させた時のインバータ回路の入力電圧とを比較判定し交流電源の供給電圧の状態を判断する請求項１に記載のインバータの制御装置。 The power supply state judgment means compares the voltage of the commercial AC power supply before the start of operation with the input voltage of the inverter circuit when the motor is driven at a predetermined rotational operation frequency at the start of operation, and determines the state of the supply voltage of the AC power supply. The inverter control device according to claim 1.

回転数決定手段はモータ運転中のインバータ回路の入力電圧に応じて回転数の制限範囲を選択する請求項１に記載のインバータの制御装置。 The inverter control device according to claim 1, wherein the rotation speed determination means selects a rotation speed limit range according to an input voltage of the inverter circuit during motor operation.