JP2022120488A - Motor drive device - Google Patents

Abstract

To provide a motor drive device capable of shortening or canceling the period in which a line voltage does not become zero during execution of a pseudo neutral point operation.SOLUTION: A motor drive device executes, when operating a circuit breaker, a pseudo neutral point operation which sets a percentage modulation of PWM switching of a second inverter at 0% and decreases a carrier frequency of PWM switching of a first inverter and the second inverter.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、互いに非接続状態の複数の相巻線を有するモータを駆動するモータ駆動装置に関する。 The present invention relates to a motor drive device for driving a motor having a plurality of phase windings that are not connected to each other.

空気調和機等の熱源機器の冷凍サイクル装置に搭載される圧縮機の駆動モータとして、複数の相巻線を有する永久磁石同期モータが使用される。また、複数の相巻線を互いに非接続状態とした構成のオープン巻線モータ（Open-Winding Motor）が知られている。 A permanent magnet synchronous motor having a plurality of phase windings is used as a drive motor for a compressor mounted in a refrigeration cycle apparatus of heat source equipment such as an air conditioner. Also known is an open-winding motor in which a plurality of phase windings are disconnected from each other.

このオープン巻線モータ（モータと略称する）を駆動するモータ駆動装置は、モータの各相巻線の一端への通電を制御する第１インバータ、モータの各相巻線の他端への通電を制御する第２インバータ、各相巻線の他端の相互間に接続される開閉器を備え、この開閉器の閉成により各相巻線をスター結線（星形結線ともいう）して第１インバータをＰＷＭ（パルス幅変調）により単独でスイッチングするスター結線モード、および上記開閉器の開放により各相巻線を非接続状態として第１および第２インバータを互いに連係してＰＷＭスイッチングするオープン巻線モードを、選択的に設定する。オープン巻線モードの設定によりモータを高回転数で駆動することができ、低回転数域でのスター結線モードの設定によりモータを高効率で駆動することができ、よって高回転数から低回転数まで幅広い運転範囲にわたりモータをできるだけ効率よく駆動することが可能となる。これにより、モータの運転範囲の拡大とモータ駆動装置の効率向上を両立させることができる。 A motor driving device for driving this open-winding motor (abbreviated as a motor) includes a first inverter that controls energization to one end of each phase winding of the motor, and a first inverter that controls energization to the other end of each phase winding of the motor. A second inverter to be controlled has a switch connected between the other ends of the windings of each phase. A star connection mode in which the inverter is switched independently by PWM (Pulse Width Modulation), and an open winding mode in which each phase winding is disconnected by opening the switch, and the first and second inverters are linked to each other and PWM-switched. Selectively set the mode. By setting the open winding mode, the motor can be driven at a high rotation speed, and by setting the star connection mode in the low rotation speed range, the motor can be driven with high efficiency, so that the motor can be driven from high rotation speed to low rotation speed. It is possible to drive the motor as efficiently as possible over a wide operating range. As a result, it is possible to achieve both an expansion of the operating range of the motor and an improvement in the efficiency of the motor drive device.

スター結線モード時、上記開閉器を通して各相巻線に電流が流れる。運転中の効率向上のため、この電流に対する抵抗をできるだけ小さくするよう機械式の開閉接点を有するリレーが上記開閉器として使用される。ただし、モータの駆動中にリレーの開閉接点に電圧が加わった状態でその開閉接点を開閉すると、開閉接点の両端間にサージ電圧やアーク放電が発生したり、高周波電流が流れるなどの不具合を生じる可能性があり、リレーの寿命に悪影響を与えるとともに、場合によってはインバータの駆動回路やスイッチ素子が破壊に至る可能性もある。 In the star connection mode, a current flows through each phase winding through the switch. For increased efficiency during operation, relays with mechanical switching contacts are used as the switch to provide as little resistance to this current as possible. However, if the switching contact of the relay is opened and closed while voltage is applied to the switching contact while the motor is running, problems such as surge voltage or arc discharge may occur between both ends of the switching contact, or high-frequency current may flow. This may adversely affect the service life of the relay, and in some cases, may lead to destruction of the inverter drive circuit and switch elements.

対策として、モータの駆動中にリレーを切替える場合、第２インバータのＰＷＭスイッチングの変調率を０％まで変化させて各相巻線の線間電圧（リレーの開閉接点の両端間の電圧）を０にする疑似中性点動作を実行し、その疑似中性点動作の実行中にリレーの開閉接点を開閉する制御が知られている。 As a countermeasure, when switching the relay while the motor is running, the modulation rate of the PWM switching of the second inverter is changed to 0% to reduce the line-to-line voltage of each phase winding (the voltage across the open/close contacts of the relay) to 0%. A control is known in which a quasi-neutral point operation is performed to set the quasi-neutral point, and the open/close contacts of a relay are opened and closed during the quasi-neutral point operation.

特許第4804381号公報Patent No. 4804381 特開2019-62726号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2019-62726

各インバータのスイッチングに際しては、各インバータの構成要素である正側のスイッチ素子および負側のスイッチ素子の同時オンによる短絡を防ぐため、いずれか一方の素子がオンする前に両方のスイッチ素子が共にオフするいわゆるデッドタイムが設定される。 When switching each inverter, in order to prevent short-circuiting due to simultaneous turn-on of the positive side switch element and the negative side switch element, which are the constituent elements of each inverter, both switch elements are turned on before either element is turned on. A so-called dead time for turning off is set.

このデッドタイムは、上述の疑似中性点動作中も実行されるため、疑似中性点動作の実行中であっても、このデッドタイムの影響で実際は線間電圧が０とならない期間がごく短時間、散発的に発生する。本発明者らの試験によると、きわめて稀であるが、疑似中性点動作中に線間電圧が０となっていないタイミングでリレー接点の開閉接点が開閉する可能性が、ある程度の確率で発生することが分かった。要するに、疑似中性点動作の実行だけでは上記したサージ電圧、アーク放電、高周波電流などの不具合を十分には回避できない。 Since this dead time is executed even during the pseudo-neutral point operation described above, even during the pseudo-neutral point operation, the period during which the line voltage does not become 0 is actually very short due to the effect of this dead time. Occurs sporadically over time. According to the tests conducted by the present inventors, although it is extremely rare, there is a certain probability that the opening and closing contacts of the relay contact will open and close at the timing when the line voltage is not 0 during the pseudo-neutral point operation. I found out to do. In short, it is not possible to sufficiently avoid problems such as surge voltage, arc discharge, and high-frequency current just by executing the quasi-neutral point operation.

本発明の実施形態の目的は、疑似中性点動作の実行中に線間電圧が０とならない期間を短縮または解消できるモータ駆動装置を提供することである。 An object of the embodiments of the present invention is to provide a motor driving device capable of shortening or eliminating the period during which the line voltage does not become 0 during execution of the quasi-neutral point operation.

本発明の第１実施形態のモータ駆動装置は、互いに非接続状態の複数の相巻線を有するモータのモータ駆動装置であって；上側スイッチ素子と下側スイッチ素子の直列回路を複数含み、これら直列回路における上側スイッチ素子と下側スイッチ素子の相互接続点が前記各相巻線の一端に接続される第１インバータと；上側スイッチ素子と下側スイッチ素子の直列回路を複数含み、これら直列回路における上側スイッチ素子と下側スイッチ素子の相互接続点が前記各相巻線の他端に接続される第２インバータと；前記各相巻線の他端の相互間に接続された機械式の開閉接点を有する開閉器と；前記開閉接点の開放により前記各相巻線の他端を非接続状態として前記第１および第２インバータを互いに連係してＰＷＭスイッチングするオープン巻線モード、および前記開閉接点の閉成により前記各相巻線の他端を相互接続して前記第１インバータを単独でＰＷＭスイッチングするスター結線モードを、選択的に設定するコントローラと；を備える。コントローラは、前記開閉器の作動に際し、前記第２インバータのＰＷＭスイッチングの変調率を０％とする疑似中性点動作を実行するとともに、前記第１および第２インバータのＰＷＭスイッチングのキャリア周波数を低下する。 A motor drive device according to a first embodiment of the present invention is a motor drive device for a motor having a plurality of phase windings that are not connected to each other; a first inverter in which an interconnection point between the upper switching element and the lower switching element in the series circuit is connected to one end of each phase winding; a second inverter in which the mutual connection point of the upper switching element and the lower switching element in is connected to the other end of each phase winding; and a mechanical switching device connected between the other ends of the respective phase windings a switch having a contact; an open winding mode in which the first and second inverters are linked to each other and PWM-switched by making the other end of each phase winding disconnected by opening the switching contact; and the switching contact. a controller for selectively setting a star connection mode in which the other ends of the windings of the respective phases are interconnected by the closing of the first inverter and the first inverter is independently PWM-switched. When the switch is operated, the controller performs a quasi-neutral point operation in which the PWM switching modulation rate of the second inverter is set to 0%, and lowers the carrier frequency of the PWM switching of the first and second inverters. do.

本発明の第２実施形態のモータ駆動装置は、互いに非接続状態の複数の相巻線を有するモータのモータ駆動装置であって；上側スイッチ素子と下側スイッチ素子の直列回路を複数含み、これら直列回路における上側スイッチ素子と下側スイッチ素子の相互接続点が前記各相巻線の一端に接続される第１インバータと；上側スイッチ素子と下側スイッチ素子の直列回路を複数含み、これら直列回路における上側スイッチ素子と下側スイッチ素子の相互接続点が前記各相巻線の他端に接続される第２インバータと；前記各相巻線の他端の相互間に接続された機械式の開閉接点を有する開閉器と；前記開閉接点の開放により前記各相巻線の他端を非接続状態として前記第１および第２インバータを互いに連係してＰＷＭスイッチングするオープン巻線モード、および前記開閉接点の閉成により前記各相巻線の他端を相互接続して前記第１インバータを単独でＰＷＭスイッチングするスター結線モードを、選択的に設定するコントローラと；を備える。コントローラは、前記開閉器の作動に際し、前記第２インバータのＰＷＭスイッチングの変調率を０％とする疑似中性点動作を実行するとともに、その第２インバータのＰＷＭスイッチングのオン，オフデューティを減少側または増加側に所定値だけシフトする。 A motor drive device according to a second embodiment of the present invention is a motor drive device for a motor having a plurality of phase windings that are not connected to each other; a first inverter in which an interconnection point between the upper switching element and the lower switching element in the series circuit is connected to one end of each phase winding; a second inverter in which the mutual connection point of the upper switching element and the lower switching element in is connected to the other end of each phase winding; and a mechanical switching device connected between the other ends of the respective phase windings a switch having a contact; an open winding mode in which the first and second inverters are linked to each other and PWM-switched by making the other end of each phase winding disconnected by opening the switching contact; and the switching contact. a controller for selectively setting a star connection mode in which the other ends of the windings of the respective phases are interconnected by the closing of the first inverter and the first inverter is independently PWM-switched. When the switch is operated, the controller performs a pseudo-neutral point operation in which the modulation rate of the PWM switching of the second inverter is 0%, and reduces the on/off duty of the PWM switching of the second inverter. Alternatively, it is shifted by a predetermined value to the increasing side.

図１は第１実施形態および第２実施形態の構成を示す回路ブロック図。FIG. 1 is a circuit block diagram showing the configuration of a first embodiment and a second embodiment; FIG. 図２は第１実施形態の制御を示すフローチャート。FIG. 2 is a flowchart showing control in the first embodiment; 図３は第１実施形態における各リレーの動作およびモータ電流の変化を示すタイムチャート。FIG. 3 is a time chart showing the operation of each relay and changes in motor current in the first embodiment; 図４は第１実施形態における各スイッチ素子のコレクタ・エミッタ間電圧、線間電圧、零軸電流がキャリア周波数の低下により変わる様子を示すタイムチャート。FIG. 4 is a time chart showing how the collector-emitter voltage, line-to-line voltage, and zero-axis current of each switch element in the first embodiment change with a decrease in carrier frequency. 図５は図４のキャリア周波数の低下に伴い生じる零軸電流、モータ電流、線間電圧の関係を示す波形図。5 is a waveform diagram showing the relationship among zero-axis current, motor current, and line voltage that occur as the carrier frequency of FIG. 4 decreases. 図６は図４のキャリア周波数の低下がない場合の零軸電流、モータ電流、線間電圧の関係を参考として示す波形図。6 is a waveform diagram showing, for reference, the relationship between the zero-axis current, the motor current, and the line voltage when the carrier frequency of FIG. 4 does not decrease. 図７は第２実施形態の制御を示すフローチャート。FIG. 7 is a flowchart showing control of the second embodiment; 図８は第２実施形態における通常の各インバータのＰＷＭスイッチングの変調率、線間電圧、モータ電流、零軸電流の関係を示す波形図。FIG. 8 is a waveform diagram showing the relationship between the normal PWM switching modulation factor of each inverter, the line voltage, the motor current, and the zero axis current in the second embodiment. 図９は図８の第２インバータのＰＷＭスイッチングの変調率の低下に伴い生じる線間電圧、モータ電流、零軸電流の関係を示す波形図。9 is a waveform diagram showing the relationship between the line voltage, the motor current, and the zero-axis current that occur as the modulation rate of the PWM switching of the second inverter shown in FIG. 8 decreases. 図１０は図９の第２インバータのＰＷＭスイッチングの変調率が０％まで低下した際の線間電圧、モータ電流、零軸電流の関係を示す波形図。10 is a waveform diagram showing the relationship between line voltage, motor current, and zero-axis current when the modulation rate of PWM switching of the second inverter in FIG. 9 is reduced to 0%; FIG. 図１１は図１０の状態において第２インバータのＰＷＭスイッチングのオン，オフデューティを増加側にシフトした際の線間電圧、モータ電流、零軸電流の関係を示す波形図。11 is a waveform diagram showing the relationship between the line voltage, the motor current, and the zero axis current when the on/off duty of the PWM switching of the second inverter is shifted to the increasing side in the state of FIG. 10; FIG. 図１２は図１１の状態において第２インバータのＰＷＭスイッチングを停止した際の線間電圧、モータ電流、零軸電流の関係を示す波形図。12 is a waveform diagram showing the relationship between line voltage, motor current, and zero-axis current when PWM switching of the second inverter is stopped in the state of FIG. 11; FIG. 図１３は図１１の一部を時間的に拡大して示す波形図。FIG. 13 is a waveform diagram showing a part of FIG. 11 enlarged in terms of time; 図１４は図８または図９の一部を時間的に拡大して示す波形図。FIG. 14 is a waveform diagram showing a part of FIG. 8 or FIG. 9 enlarged in terms of time;

［１］第１実施形態
図１に示すように、３相商用交流電源１にモータ駆動回路２が接続され、そのモータ駆動回路２にモータ３およびコントローラ４が接続されている。 [1] First embodiment
As shown in FIG. 1, a motor drive circuit 2 is connected to a three-phase commercial AC power supply 1, and a motor 3 and a controller 4 are connected to the motor drive circuit 2. As shown in FIG.

モータ３は、互いに非接続状態の複数の相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗを有し、空気調和機等の熱源機器の冷凍サイクル用圧縮機を駆動する三相永久磁石同期モータであり、相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗのそれぞれ両端となる６つの端子を備えるいわゆるオープン巻線モータ（Open-Winding Motor）である。 The motor 3 is a three-phase permanent magnet synchronous motor having a plurality of phase windings Lu, Lv, and Lw that are not connected to each other, and drives a refrigerating cycle compressor of heat source equipment such as an air conditioner. It is a so-called open-winding motor having six terminals at both ends of lines Lu, Lv, and Lw.

モータ駆動回路２は、３相商用交流電源１に接続され、その３相交流電圧を直流電圧に変換し出力するコンバータ１０、このコンバータ１０の出力端からオープン巻線モータ１Ｍの相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗのそれぞれ一端となる３つの端子への通電を制御するインバータ（第１インバータ）２０、およびコンバータ１０の出力端からオープン巻線モータ１Ｍの相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗのそれぞれ他端となる３つの端子への通電を制御するインバータ（第２インバータ）３０を含む。コンバータ１０をインバータ２０，３０の共通の直流電源とするＤＣリンク共通方式を採用している。コンバータ１０は全波整流器やＰＷＭコンバータ等である。 A motor drive circuit 2 is connected to a three-phase commercial AC power supply 1, and has a converter 10 that converts the three-phase AC voltage into a DC voltage and outputs the DC voltage. Inverter (first inverter) 20 that controls energization to three terminals that are one ends of Lv and Lw, and the output end of converter 10 to the other ends of phase windings Lu, Lv, and Lw of open winding motor 1M. It includes an inverter (second inverter) 30 that controls energization to the three terminals that become . A DC link common system in which the converter 10 is used as a common DC power supply for the inverters 20 and 30 is adopted. Converter 10 is a full-wave rectifier, a PWM converter, or the like.

インバータ２０は、上側スイッチ素子Ｔｕaと下側スイッチ素子Ｔｕbを直列接続しコンバータ１０の出力電圧が印加されるＵ相直列回路、上側スイッチ素子Ｔｖaと下側スイッチ素子Ｔｖbを直列接続しコンバータ１０の出力電圧が印加されるＶ相直列回路、上側スイッチ素子Ｔｗaと下側スイッチ素子Ｔｗbを直列接続しコンバータ１０の出力電圧が印加されるＷ相直列回路を含む三相インバータである。これら直列回路における上側スイッチ素子と下側スイッチ素子の相互接続点Ｘｕ，Ｘｖ，Ｘｗが相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗの一端にそれぞれ接続される。 The inverter 20 is a U-phase series circuit to which the output voltage of the converter 10 is applied by connecting the upper switching element Tua and the lower switching element Tub in series. It is a three-phase inverter including a V-phase series circuit to which a voltage is applied and a W-phase series circuit in which an upper switching element Twa and a lower switching element Twb are connected in series and to which the output voltage of the converter 10 is applied. Interconnection points Xu, Xv, and Xw of the upper switching element and the lower switching element in these series circuits are connected to one ends of the phase windings Lu, Lv, and Lw, respectively.

インバータ３０も、インバータ２０と同じく、上側スイッチ素子Ｔｕaと下側スイッチ素子Ｔｕbを直列接続しコンバータ１０の出力電圧が印加されるＵ相直列回路、上側スイッチ素子Ｔｖaと下側スイッチ素子Ｔｖbを直列接続しコンバータ１０の出力電圧が印加されるＶ相直列回路、上側スイッチ素子Ｔｗaと下側スイッチ素子Ｔｗbを直列接続しコンバータ１０の出力電圧が印加されるＷ相直列回路を含む三相インバータである。インバータ３０の直列回路における上側スイッチ素子と下側スイッチ素子の相互接続点Ｙｕ，Ｙｖ，Ｙｗが相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗの他端にそれぞれ接続される。 Like the inverter 20, the inverter 30 is also a U-phase series circuit to which the upper switching element Tua and the lower switching element Tub are connected in series and the output voltage of the converter 10 is applied, and the upper switching element Tva and the lower switching element Tvb are connected in series. It is a three-phase inverter including a V-phase series circuit to which the output voltage of the converter 10 is applied and a W-phase series circuit in which the upper switching element Twa and the lower switching element Twb are connected in series and to which the output voltage of the converter 10 is applied. Interconnection points Yu, Yv and Yw of the upper switching element and the lower switching element in the series circuit of inverter 30 are connected to the other ends of phase windings Lu, Lv and Lw, respectively.

これらインバータ２０，３０の各スイッチ素子は、例えばＩＧＢＴであり、それぞれのスイッチ素子本体に逆並列接続された還流ダイオード（フリー・ホイール・ダイオードともいう）Ｄを含む。ＩＧＢＴに限らず、ＭＯＳ－ＦＥＴ等の他の半導体スイッチ素子を用いてもよい。 Each switch element of these inverters 20 and 30 is, for example, an IGBT, and includes a free wheel diode (also referred to as a free wheel diode) D connected in anti-parallel to each switch element body. Not limited to IGBTs, other semiconductor switching elements such as MOS-FETs may be used.

インバータ２０，３０は、Ｕ相直列回路・Ｖ相直列回路・Ｗ相直列回路をブリッジ接続した主回路と、この主回路のスイッチ素子を駆動する駆動回路やスイッチ素子を保護する過電流保護回路などの周辺回路とを、単一のパッケージに収納したモジュールいわゆるＩＰＭ（Intelligent Power Module）が用いられる。なお、全ての各スイッチ素子および駆動回路をディスクリート部品として構成してもよい。インバータ２０，３０はそれぞれ三相インバータであるが、単相インバータを三個使用してインバータ２０，３０をそれぞれ構成してもよい。 The inverters 20 and 30 include a main circuit in which a U-phase series circuit, a V-phase series circuit, and a W-phase series circuit are bridge-connected, a drive circuit that drives the switch elements of the main circuit, an overcurrent protection circuit that protects the switch elements, and the like. and peripheral circuits in a single package, a so-called IPM (Intelligent Power Module) is used. Note that all the switch elements and drive circuits may be configured as discrete components. Each of the inverters 20 and 30 is a three-phase inverter, but each of the inverters 20 and 30 may be configured using three single-phase inverters.

モータ１Ｍの相巻線Ｌｕの他端と相巻線Ｌｖの他端の相互間に、機械式の開閉接点を有する開閉器である例えばリレー１２の常開形の開閉接点（リレー接点という）１２ａが接続されている。モータ１Ｍの相巻線Ｌｖの他端と相巻線Ｌｗの他端の相互間に、機械式の開閉接点を有する開閉器である例えばリレー１３の常開形の開閉接点（リレー接点という）１３ａが接続されている。リレー１２，１３は、モータ１Ｍの相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗの他端側を共通接続して、モータ１Ｍをスター結線状態に変更するために設けられるものであり、リレー１２，１３が短絡する相巻線は、相巻線Ｌｕの他端と相巻線Ｌｗの他端と、相巻線Ｌｕの他端と相巻線Ｌｖの他端間でも良い。これらリレー１２，１３は、コントローラ４により、励磁電流の供給によるオン（付勢）と励磁電流の遮断によるオフ（消勢）が、互いに同期するタイミングで実行される。２つの常開接点を有する１つのリレーをリレー１２，１３に代えて用いる構成としてもよい。 Between the other end of the phase winding Lu and the other end of the phase winding Lv of the motor 1M, a normally open switching contact (referred to as a relay contact) 12a of a relay 12, for example, a switch having a mechanical switching contact. is connected. Between the other end of the phase winding Lv and the other end of the phase winding Lw of the motor 1M, a normally open switching contact (referred to as a relay contact) 13a of, for example, a relay 13, which is a switch having a mechanical switching contact. is connected. The relays 12 and 13 are provided to commonly connect the other ends of the phase windings Lu, Lv, and Lw of the motor 1M to change the motor 1M to the star connection state. The phase winding to be connected may be between the other end of the phase winding Lu and the other end of the phase winding Lw, or between the other end of the phase winding Lu and the other end of the phase winding Lv. These relays 12 and 13 are turned on (energized) by the supply of the excitation current and turned off (deenergized) by the interruption of the excitation current by the controller 4 at mutually synchronized timings. A single relay having two normally open contacts may be used instead of the relays 12 and 13 .

リレー１２，１３がオンするとリレー接点１２ａ，１３ａが閉成し、相巻線Ｌｕの他端と相巻線Ｌｖの他端が相互接続されるとともに、相巻線Ｌｖの他端と相巻線Ｌｗの他端が相互接続されて、相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗがスター結線状態となる。リレー１２,１３がオフするとリレー接点１２ａ，１３ａが開放し、相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗが非接続状態つまり電気的に分離したオープン巻線状態となる。このオープン巻線状態では、リレー接点１２ａに相巻線Ｌｕ，Ｌｖの線間電圧Ｅｕｖが加わり、リレー接点１３ａに相巻線Ｌｖ，Ｌｗの線間電圧Ｅｖｗ加わり、リレー接点１２ａ，１３ａの直列回路に相巻線Ｌｗ，Ｌｕの線間電圧Ｅｗｕが加わる。 When the relays 12 and 13 are turned on, the relay contacts 12a and 13a are closed, the other end of the phase winding Lu and the other end of the phase winding Lv are interconnected, and the other end of the phase winding Lv and the phase winding are connected. The other ends of Lw are interconnected, and the phase windings Lu, Lv, Lw are in a star connection state. When the relays 12 and 13 are turned off, the relay contacts 12a and 13a are opened, and the phase windings Lu, Lv and Lw are in a non-connected state, that is, an electrically separated open winding state. In this open winding state, the relay contact 12a is applied with the line voltage Euv of the phase windings Lu and Lv, the relay contact 13a is applied with the line voltage Evw of the phase windings Lv and Lw, and the relay contacts 12a and 13a form a series circuit. is applied with the line voltage Ewu of the phase windings Lw and Lu.

インバータ２０と相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗの一端との間の３つの通電ラインに電流センサ１１ｕ，１１ｖ，１１ｗが配置され、これら電流センサの出力信号がコントローラ４に送られる。電流センサ１１ｕ，１１ｖ，１１ｗは、相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗに流れる電流（モータ電流という）Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを検知する。 Current sensors 11u, 11v, and 11w are arranged in three conducting lines between the inverter 20 and one ends of the phase windings Lu, Lv, and Lw, and the output signals of these current sensors are sent to the controller 4 . The current sensors 11u, 11v, 11w detect currents (referred to as motor currents) Iu, Iv, Iw flowing through the phase windings Lu, Lv, Lw.

コントローラ４は、モータ３の回転速度Ｎが上位の外部制御器５０から指令される目標回転速度Ｎｔとなるようリレー接点１２ａ，１３ａの開閉およびインバータ２０，３０のＰＷＭ（パルス幅変調）によるスイッチング（ＰＷＭスイッチングという）を制御するもので、主制御部４０、電流検出部４１、リレー駆動部４２、タイマー４３，ＰＷＭ信号生成部４４，キャリア周波数切替部４５を含む。外部制御器５０は、例えば空気調和機の制御器である。 The controller 4 opens and closes the relay contacts 12a and 13a and switches the inverters 20 and 30 by PWM (pulse width modulation) so that the rotation speed N of the motor 3 becomes the target rotation speed Nt commanded by the external controller 50 ( PWM switching) includes a main control section 40 , a current detection section 41 , a relay drive section 42 , a timer 43 , a PWM signal generation section 44 and a carrier frequency switching section 45 . The external controller 50 is, for example, an air conditioner controller.

電流検出部４１は、電流センサ１１ｕ，１１ｖ，１１ｗで検知されるモータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗのそれぞれの瞬時値を検出する。リレー駆動部４２は、主制御部４０からの指令に応じてリレー１２，１３を付勢および消勢する。ＰＷＭ信号生成部４４は、外部制御器５０から指令される上記目標回転速度Ｎｔおよび主制御部４０からの指令などに応じてＵ相ＰＷＭスイッチング用の駆動信号（Ｕ相上側駆動信号・Ｕ相下側駆動信号），Ｖ相ＰＷＭスイッチング用の駆動信号（Ｖ相上側駆動信号・Ｖ相下側駆動信号），Ｗ相ＰＷＭスイッチング用の駆動信号（Ｗ相上側駆動信号・Ｗ相下側駆動信号）を生成する。キャリア周波数切替部４５は、ＰＷＭ信号生成部４４のＰＷＭスイッチングのキャリア周波数を主制御部４０からの指令に応じて切替えることが可能である。 The current detection unit 41 detects instantaneous values of the motor currents Iu, Iv and Iw detected by the current sensors 11u, 11v and 11w. Relay drive unit 42 energizes and deenergizes relays 12 and 13 according to commands from main control unit 40 . The PWM signal generator 44 generates drive signals for U-phase PWM switching (U-phase upper drive signal, U-phase lower side drive signal), drive signal for V-phase PWM switching (V-phase upper drive signal/V-phase lower drive signal), drive signal for W-phase PWM switching (W-phase upper drive signal/W-phase lower drive signal) to generate The carrier frequency switching section 45 can switch the carrier frequency of PWM switching of the PWM signal generating section 44 according to a command from the main control section 40 .

主制御部４０は、マイクロコンピュータおよびその周辺回路により構成され、電流検出部４１の検出結果に基づいてモータ３の回転速度Ｎを推定（検出）するとともに、ＰＷＭ信号生成部４４で生成される上記各駆動信号に応じてインバータ２０，３０の各スイッチ素子をオン，オフ駆動する。 The main control unit 40 is composed of a microcomputer and its peripheral circuits, estimates (detects) the rotation speed N of the motor 3 based on the detection result of the current detection unit 41, and generates the above-mentioned signal generated by the PWM signal generation unit 44. Each switch element of inverters 20 and 30 is turned on and off according to each drive signal.

主制御部４０は、リレー接点１２ａ，１３ａの開放により相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗの他端を非接続状態としてインバータ２０，３０を互いに連係してＰＷＭスイッチングするオープン巻線モード、及びリレー接点１２ａ，１３ａの閉成により相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗの他端を相互接続してインバータ２０を単独でＰＷＭスイッチングするスター結線モードを、上記推定した回転速度Ｎおよび外部制御器５０からのモード指令などに応じて選択的に設定する。例えば、モータ回転数Ｎが低くてモータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗが所定値未満となる低負荷時はスター結線モードを設定し、モータ回転数Ｎが上昇してモータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの値が所定値以上となる高負荷時はオープン巻線モードを設定する。これによりモータの運転範囲全域で高効率が得られる。 The main control unit 40 operates in an open winding mode in which the other ends of the phase windings Lu, Lv, and Lw are disconnected by opening the relay contacts 12a and 13a, and the inverters 20 and 30 are linked to each other for PWM switching, and a relay contact mode. 12a and 13a are closed to interconnect the other ends of the phase windings Lu, Lv and Lw to perform PWM switching of the inverter 20 alone. Selectively set according to instructions. For example, when the motor rotation speed N is low and the motor currents Iu, Iv, and Iw are less than a predetermined value at low load, the star connection mode is set, and as the motor rotation speed N increases, the values of the motor currents Iu, Iv, and Iw are set. The open winding mode is set when the load is higher than a predetermined value. This provides high efficiency over the entire operating range of the motor.

主制御部４０は、インバータ２０，３０の各直列回路における上側スイッチ素子と下側スイッチ素子のオン，オフ駆動に際し、一方のスイッチ素子がオンすると他方のスイッチ素子はオフする相補的動作を行う。この際、直列接続された上側スイッチ素子および下側スイッチ素子が同時にオンしないように、いずれかのスイッチ素子をオフからオンに変更する際には両スイッチ素子が共にオフするデッドタイムｔｄを確保する。 The main control unit 40 performs a complementary operation in turning on and off the upper switching element and the lower switching element in each series circuit of the inverters 20 and 30 such that when one switching element is turned on, the other switching element is turned off. At this time, in order to prevent the upper switching element and the lower switching element connected in series from turning on at the same time, a dead time td is ensured during which both switching elements are turned off when one of the switching elements is changed from off to on. .

主制御部４０は、リレー接点１２ａ，１３ａの開閉作動に際し、その閉動作前にリレー接点１２ａ，１３ａに加わる線間電圧Ｅｕｖ，Ｅｖｗ，Ｅｗｕが０となるよう、インバータ３０のＰＷＭスイッチングの変調率を０％へと変更してインバータ３０における各上側スイッチ素子と各下側スイッチ素子とを所定のオン，オフデューティたとえばオン，オフデューティ50％で交互にオン，オフする疑似中性点動作を実行する。 When the relay contacts 12a and 13a are opened and closed, the main control unit 40 controls the modulation rate of the PWM switching of the inverter 30 so that the line voltages Euv, Evw, and Ewu applied to the relay contacts 12a and 13a before the closing operation become zero. is changed to 0%, and each upper switching element and each lower switching element in the inverter 30 are alternately turned on and off at a predetermined on/off duty, for example, an on/off duty of 50%. do.

主制御部４０は、この疑似中性点動作を実行に伴い、キヤリア周波数切替部４５を制御することでインバータ２０，３０のＰＷＭスイッチングのキャリア周波数を通常の値（第２所定値）たとえば５KHzより低い値（第１所定値）たとえば４KHzに低下させる。 Along with the execution of this pseudo-neutral point operation, main control unit 40 controls carrier frequency switching unit 45 to change the carrier frequency of PWM switching of inverters 20 and 30 from a normal value (second predetermined value), for example, 5 kHz. It is lowered to a low value (first predetermined value), for example 4 KHz.

つぎに、主制御部４０が実行する主要な制御を図２のフローチャート、図３・図４のタイムチャート、および図５・図６の波形図を参照しながら説明する。フローチャート中のステップS1，S2…については単にS1，S2…と略称する。 2, the time charts of FIGS. 3 and 4, and the waveform diagrams of FIGS. Steps S1, S2, . . . in the flowchart are abbreviated as S1, S2, .

モータ３の駆動中、主制御部４０は、オープン巻線モードからスター結線モードへの切替えが必要か否かを確認するとともに（S1）、スター結線モードからオープン巻線モードへの切替えが必要か否かを確認する（S10）。 While the motor 3 is being driven, the main control unit 40 confirms whether switching from the open winding mode to the star connection mode is necessary (S1), and whether switching from the star connection mode to the open winding mode is necessary. Confirm whether or not (S10).

オープン巻線モードからスター結線モードへの切替えが必要な場合（S1のYES）、主制御部４０は、インバータ２０の出力電圧がそれまでの２倍となるようインバータ２０のＰＷＭスイッチングの変調率を増加方向へ徐々に変更するとともに、インバータ３０の出力電圧が０となるようインバータ３０のＰＷＭスイッチングの変調率を０％へと徐々に変更し（S2）、これら変更の完了を確認する（S3）。 When it is necessary to switch from the open winding mode to the star connection mode (YES in S1), the main control unit 40 changes the PWM switching modulation rate of the inverter 20 so that the output voltage of the inverter 20 is doubled. While gradually changing in the increasing direction, the modulation rate of the PWM switching of the inverter 30 is gradually changed to 0% so that the output voltage of the inverter 30 becomes 0 (S2), and the completion of these changes is confirmed (S3). .

インバータ３０のＰＷＭスイッチングの変調率を０％へと変更することにより、インバータ３０における各上側スイッチ素子と各下側スイッチ素子とをオン，オフデューティ50％で交互にオン，オフする疑似中性点動作が実行される。これにより、線間電圧Ｅｕｖ，Ｅｖｗ，Ｅｗｕが０に近づく。 By changing the PWM switching modulation rate of the inverter 30 to 0%, each upper switching element and each lower switching element in the inverter 30 are alternately turned on and off at an on/off duty of 50%. Action is performed. As a result, the line voltages Euv, Evw, and Ewu approach zero.

上記変調率の変更が完了したとき（S3のYES）、主制御部４０は、疑似中性点動作に入ったとの判断の下に、インバータ２０，３０のＰＷＭスイッチングのキャリア周波数を通常の５KHzより低い４KHzに低下する（S4）。 When the change of the modulation rate is completed (YES in S3), the main control unit 40 determines that the quasi-neutral point operation has started, and reduces the carrier frequency of the PWM switching of the inverters 20 and 30 from the normal 5 kHz. It drops to a low 4 KHz (S4).

このキャリア周波数の低下後、主制御部４０は、リレー１２，１３をオン（付勢）する（S5）。そして、このリレー１２，１３のオンから実際にリレー接点１２ａ，１３ａが閉成するまでに要する時間よりも長い一定時間ｔ１がタイマー４３の計時により経過した後（S6のYES）、主制御部４０は、キャリア周波数切替部４５を制御してインバータ２０，３０のＰＷＭスイッチングのキャリア周波数を上記４KHzから通常の５KHzに戻す（S7）。続いて、主制御部４０は、インバータ３０のスイッチングを停止し（S8）、かつインバータ２０の単独のＰＷＭスイッチングを開始し（S9）、これによりスター結線モードへと移行する。この移行後、主制御部４０は、上記S1，S10の判定に戻る。 After the carrier frequency is lowered, the main controller 40 turns on (energizes) the relays 12 and 13 (S5). Then, after a certain time t1 longer than the time required for the relay contacts 12a and 13a to actually close after the relays 12 and 13 are turned on (YES in S6), the main control unit 40 controls the carrier frequency switching unit 45 to return the carrier frequency of the PWM switching of the inverters 20 and 30 from the above 4 KHz to the normal 5 KHz (S7). Subsequently, the main control unit 40 stops switching of the inverter 30 (S8) and starts independent PWM switching of the inverter 20 (S9), thereby shifting to the star connection mode. After this transition, the main control unit 40 returns to the above determinations of S1 and S10.

上記疑似中性点動作の実行中、例えば図１に実線矢印で示すように、相巻線Ｌｕ，Ｌｖからインバータ３０の相互接続点Ｙｕ，Ｙｖに向かってモータ電流Ｉｕ，Ｉｖが流れ、インバータ３０の相互接続点Ｙｗから相巻線Ｌｗに向かってモータ電流Ｉｗが流れるタイミングにおいて、インバータ２０，３０のＰＷＭスイッチングのキャリア周波数が通常の５KHz（キャリア周期Ｔが200μsec）のままであれば、リレー接点１２ａに加わる線間電圧Ｅｕｖは０となるが、リレー接点１３ａに加わる線間電圧Ｅｖｗは図４に示すように上側スイッチ素子と下側スイッチ素子が共にオフするデッドタイムｔｄの期間で０とならない。 During execution of the pseudo neutral point operation, motor currents Iu and Iv flow from the phase windings Lu and Lv to the interconnection points Yu and Yv of the inverter 30 as indicated by solid line arrows in FIG. When the motor current Iw flows from the interconnection point Yw toward the phase winding Lw, if the carrier frequency of the PWM switching of the inverters 20 and 30 remains the normal 5 kHz (carrier cycle T is 200 μsec), the relay contact The line voltage Euv applied to the relay contact 12a becomes 0, but the line voltage Evw applied to the relay contact 13a does not become 0 during the dead time td during which both the upper switching element and the lower switching element are turned off as shown in FIG. .

この理由は、モータ電流Ｉｕ，Ｉｖの流れ方向とモータ電流Ｉｗの流れ方向とが異なること、および上側スイッチ素子Ｔｕa，Ｔｖa，Ｔｗaおよび下側スイッチ素子Ｔｕb，Ｔｖb，Ｔｗbのいずれかの還流ダイオードＤを通って電流経路が形成されることで、上側スイッチ素子Ｔｗaの両端電圧（コレクタ・エミッタ間電圧）Ｖｗaと下側スイッチ素子Ｔｗbの両端電圧（コレクタ・エミッタ間電圧）Ｖｗbとで定まる相互接続点Ｙｗの電位と、上側スイッチ素子Ｔｕa，Ｔｖaのそれぞれ両端電圧（コレクタ・エミッタ間電圧Ｖｕa，Ｖｖa）と下側スイッチ素子Ｔｕb，Ｔｖbのそれぞれ両端電圧（コレクタ・エミッタ間電圧）Ｖｕb，Ｖｖbとで定まる相互接続点Ｙｕ，Ｙｖの電位とが、デッドタイムｔｄの期間だけ互いに異なる値となるからである。 This is because the direction of flow of the motor currents Iu and Iv is different from the direction of flow of the motor current Iw, and the freewheeling diode D of any one of the upper switching elements Tua, Tva, Twa and the lower switching elements Tub, Tvb, Twb By forming a current path through It is determined by the potential of Yw, the voltages across the upper switching elements Tua and Tva (collector-emitter voltages Vua and Vva), and the voltages across the lower switching elements Tub and Tvb (collector-emitter voltages) Vub and Vvb. This is because the potentials of the interconnection points Yu and Yv have different values only during the period of the dead time td.

仮に、線間電圧Ｅｖｗが０とならないタイミングとリレー接点１３ａが閉成するタイミングとが偶然に重なると、線間電圧Ｅｖｗが０Ｖまで急激に下降することにより、リレー接点１３ａの両端間に放電が生じたり、リレー接点１３ａ間に存在する微小な容量成分を通して急峻な高周波電流が流れる。すなわち、インバータ３０における上側スイッチ素子Ｔｖaおよび下側スイッチ素子ＴｗbであるＩＧＢＴの出力容量（Output Capacitance）すなわちコレクタ・エミッタ間容量が充電されることで、上側スイッチ素子Ｔｖaおよび下側スイッチ素子Ｔｗbがオフであるにもかかわらず、上側スイッチ素子Ｔｖaおよび下側スイッチ素子Ｔｗbのそれぞれ両端電圧が通常のスイッチング動作時の何倍もの速さで急増する。このとき、上側スイッチ素子Ｔｖaおよび下側スイッチ素子Ｔｗbのそれぞれコレクタ・ゲート間寄生容量を通して高周波電流が流れる。 If the timing at which the line voltage Evw does not become 0 coincides with the timing at which the relay contact 13a is closed, the line voltage Evw drops rapidly to 0 V, causing discharge across the relay contact 13a. A steep high-frequency current flows through a minute capacitance component existing between the relay contacts 13a. That is, the upper switching element Tva and the lower switching element Twb are turned off by charging the output capacitance of the IGBT, which is the upper switching element Tva and the lower switching element Twb in the inverter 30, that is, the capacitance between the collector and the emitter. In spite of this, the voltage across each of the upper switching element Tva and the lower switching element Twb increases rapidly at a speed many times higher than that during normal switching operation. At this time, a high-frequency current flows through the collector-gate parasitic capacitance of each of the upper switching element Tva and the lower switching element Twb.

この高周波電流は、上側スイッチ素子Ｔｖaおよび下側スイッチ素子Ｔｗbのそれぞれゲート・エミッタ間寄生容量を通ってそれぞれのエミッタ側へと流れていく。その際、上側スイッチ素子Ｔｖaおよび下側スイッチ素子Ｔｗbのそれぞれゲート・エミッタ間電圧に高周波ノイズが重畳する。下側スイッチ素子Ｔｖbおよび上側スイッチ素子Ｔｗaにおいてはそれぞれの両端電圧が通常のスイッチングの何倍もの速さで急減し、上記と同様の原理にて各スイッチ素子のゲート部に高周波ノイズが重畳する。これらの高周波ノイズのレベルが高かったり、あるいはその高周波ノイズの発生頻度が高いと、各スイッチ素子を駆動する駆動回路の誤動作や、その駆動回路の発振による熱破壊やゲート部の過電圧破壊に至る可能性がある。以上は線間電圧Ｅｖｗの例で説明したが、この現象はいずれの相間においても発生する。 This high-frequency current flows through the gate-emitter parasitic capacitances of the upper switching element Tva and the lower switching element Twb to the respective emitter sides. At that time, high-frequency noise is superimposed on the gate-emitter voltage of each of the upper switching element Tva and the lower switching element Twb. In the lower switching element Tvb and the upper switching element Twa, the voltages across the respective ends rapidly decrease at a rate many times faster than normal switching, and high frequency noise is superimposed on the gate portion of each switching element based on the same principle as above. If the level of these high-frequency noises is high or the frequency of occurrence of such high-frequency noises is high, the drive circuits that drive the switching elements may malfunction, and the oscillations of the drive circuits may lead to thermal destruction or overvoltage damage to the gate. have a nature. Although the line voltage Evw has been described above as an example, this phenomenon occurs between any phases.

ここで、オープン巻線モードにおいては、インバータ２０とインバータ３０の同相（コモンモード）電圧の差分で発生する零軸電圧がモータ３に印加されることで各相に同相（コモンモード）で流れる成分である零軸電流Ｉｏが流れる。この零軸電流Ｉｏは、モータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの各相に同じ方向で、かつ同じ値として重畳する。この零軸電流Ｉｏは、インバータ２０，３０のＰＷＭスイッチングのキャリア周波数が低いほど大きな値となる。 Here, in the open winding mode, the zero-axis voltage generated by the difference between the in-phase (common mode) voltages of the inverters 20 and 30 is applied to the motor 3, and the component that flows in each phase in the same phase (common mode) is A zero-axis current Io flows. This zero-axis current Io is superimposed on each phase of the motor currents Iu, Iv, and Iw in the same direction and with the same value. The value of this zero-axis current Io increases as the carrier frequency of PWM switching of inverters 20 and 30 decreases.

そこで、疑似中性点動作の実行中、モータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗが上記同様に図１の実線矢印の方向に流れるタイミングにおいて、インバータ２０，３０のＰＷＭスイッチングのキャリア周波数が通常の５KHzより低い４KHz（キャリア周期Ｔが250μsec）とすれば、図１に破線矢印で示すように、インバータ３０の相互接続点Ｙｕ，Ｙｖ，Ｙｗから相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗに向かって流れる零軸電流Ｉoのリプル成分が通常の５KHz時より増加する。このとき、相巻線Ｌｗに向かう零軸電流Ｉoは実線矢印で示すモータ電流Ｉｗと流れ方向が同じであり、相巻線Ｌｕ，Ｌｖに向かう零軸電流Ｉo，Ｉoは実線矢印で示すモータ電流Ｉｕ，Ｉｖと流れ方向が逆でしかもモータ電流Ｉｕ，Ｉｖの値より上記リプル成分の増加分だけ大きくなる。 Therefore, during execution of the pseudo-neutral point operation, at the timing when the motor currents Iu, Iv, and Iw flow in the direction of the solid line arrows in FIG. Assuming 4 kHz (carrier period T is 250 μsec), the zero-axis current Io flowing from the interconnection points Yu, Yv, Yw of the inverter 30 to the phase windings Lu, Lv, Lw as indicated by the dashed arrows in FIG. , the ripple component increases from the normal 5KHz. At this time, the zero-axis current Io directed to the phase winding Lw flows in the same direction as the motor current Iw indicated by the solid-line arrow, and the zero-axis currents Io and Io directed to the phase windings Lu and Lv are the motor currents indicated by the solid-line arrows. The flow direction is opposite to that of Iu and Iv, and it is larger than the values of the motor currents Iu and Iv by the increment of the ripple component.

この時点の零軸電流Ｉo，モータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ、線間電圧Ｅｖｗの関係、および時間的に拡大した線間電圧Ｅｖｗの波形を図５に示す。すなわち、キャリア周波数を低下したことにより、モータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗより大きい零軸電流Ｉoがモータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに対し支配的に流れる。この零軸電流Ioのリプル成分がモータ電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの基本波成分よりも大きい場合、モータ電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの流れ方向が一致し、疑似中性点動作の実行中に、リレー接点１２ａ，１３ａに加わる線間電圧Ｅｕｖ，Ｅｖｗ，Ｅｗｕが０とならない期間の発生を防ぐことができる、あるいは、線間電圧Ｅｕｖ，Ｅｖｗ，Ｅｗｕが０とならない期間を短縮することができる。 FIG. 5 shows the relationship between the zero-axis current Io, the motor currents Iu, Iv, Iw, and the line voltage Evw at this time, and the waveform of the line voltage Evw expanded over time. That is, by lowering the carrier frequency, the zero-axis current Io, which is larger than the motor currents Iu, Iv, and Iw, predominantly flows over the motor currents Iu, Iv, and Iw. When the ripple component of this zero-axis current Io is larger than the fundamental wave component of the motor currents Iu, Iv, and Iw, the motor currents Iu, Iv, and Iw flow in the same direction, and during execution of the quasi-neutral point operation, the relay It is possible to prevent occurrence of a period during which the line voltages Euv, Evw, and Ewu applied to the contacts 12a and 13a are not 0, or to shorten a period during which the line voltages Euv, Evw, and Ewu are not 0.

線間電圧Ｅｕｖ，Ｅｖｗ，Ｅｗｕが０とならない期間を短縮すれば、線間電圧Ｅｕｖ，Ｅｖｗ，Ｅｗｕが０とならない期間とリレー接点１２ａ，１３ａの閉成のタイミングとが重なる確率を低減することができる。これにより、リレー接点１２ａ，１３ａの両端間にサージ電圧やアーク放電が発生したり、高周波電流が流れるなどの不具合を生じる可能性を低くできる。よってインバータ２０，３０の各スイッチ素子が破壊に至る可能性も低くなる。 By shortening the period during which the line voltages Euv, Evw, and Ewu do not become 0, it is possible to reduce the probability that the period during which the line voltages Euv, Evw, and Ewu do not become 0 overlap with the closing timing of the relay contacts 12a and 13a. can be done. As a result, it is possible to reduce the possibility of problems such as surge voltage or arc discharge occurring across the relay contacts 12a and 13a and high-frequency current flowing. Therefore, the possibility that each switch element of inverters 20 and 30 will be destroyed is also reduced.

ちなみに、キャリア周波数を低下させない場合は、図６に示すように、零軸電流Ｉoがそれほど大きくならないので、リレー接点１２ａ，１３ａに加わる線間電圧Ｅｕｖ，Ｅｖｗが０とならない期間が長期に渡って発生する。 Incidentally, when the carrier frequency is not lowered, the zero axis current Io does not increase so much as shown in FIG. Occur.

なお、キャリア周波数を低減することに加え、例えばリレー接点１２ａ，１３ａの配線長を所定以上に長くしてリレー接点１２ａ，１３ａの通電路に所定のインピーダンス成分を持たせる構成を採用すれば、たとえ線間電圧Ｅｕｖ，Ｅｖｗ，Ｅｗｕが０とならない期間とリレー接点１２ａ，１３ａの閉成のタイミングとが重なっても、リレー接点１２ａ，１３ａの両端間にサージ電圧やアーク放電が発生したり高周波電流が流れるなどの不具合を解消することができる。 In addition to reducing the carrier frequency, for example, if the wiring length of the relay contacts 12a and 13a is increased beyond a predetermined length to give a predetermined impedance component to the energizing path of the relay contacts 12a and 13a, even if Even if the period during which the line voltages Euv, Evw, and Ewu do not become 0 coincides with the timing of the closing of the relay contacts 12a and 13a, surge voltage or arc discharge may occur between both ends of the relay contacts 12a and 13a, or a high frequency current may occur. It is possible to solve problems such as flowing.

一方、スター結線モードからオープン巻線モードへの切替えが必要な場合（S1のNO，S10のYES）、主制御部４０は、インバータ２０の出力電圧がそれまでの１／２倍となるようインバータ２０のＰＷＭスイッチングの変調率を減少方向へ徐々に変更するとともに、インバータ３０の出力電圧が０となるようインバータ３０のＰＷＭスイッチングを変調率０％で開始し（S11）、上記変調率の変更の完了を確認する（S12）。インバータ３０のＰＷＭスイッチングを変調率０％で開始することにより、インバータ３０においてオン，オフデューティ50％の疑似中性点動作が開始となる。 On the other hand, when it is necessary to switch from the star connection mode to the open winding mode (NO in S1, YES in S10), the main control unit 40 adjusts the inverter so that the output voltage of the inverter 20 becomes 1/2. 20 is gradually changed in a decreasing direction, and the PWM switching of the inverter 30 is started at a modulation rate of 0% so that the output voltage of the inverter 30 becomes 0 (S11). Confirm completion (S12). By starting the PWM switching of the inverter 30 at a modulation rate of 0%, the inverter 30 starts a quasi-neutral point operation with an ON/OFF duty of 50%.

上記変調率の変更が完了したとき（S3のYES）、主制御部４０は、疑似中性点動作に入ったとの判断の下に、インバータ２０，３０のＰＷＭスイッチングのキャリア周波数を通常の５KHzから上記４KHzに低下する（S13）。 When the change of the modulation rate is completed (YES in S3), the main control unit 40 determines that the quasi-neutral point operation has started, and changes the carrier frequency of the PWM switching of the inverters 20 and 30 from the normal 5 kHz. It drops to 4 KHz (S13).

このキャリア周波数の低下後、主制御部４０は、リレー１２，１３をオフする（S14）。そして、このリレー１２，１３のオフから実際にリレー接点１２ａ，１３ａが開放するまでに要する時間よりも長い一定時間ｔ２がタイマー４３の計時により経過した後（S15のYES）、主制御部４０は、インバータ２０，３０のＰＷＭスイッチングのキャリア周波数を上記４KHzから上記５KHzに戻す（S16）。続いて、主制御部４０は、インバータ２０，３０の出力電圧が上記S11による変更前のインバータ２０の出力電圧と同じ（１倍）となるようインバータ２０，３０のＰＷＭスイッチングの変調率を徐々に変更し（S17）、その変更の完了を確認する（S18）。変更が完了すると（S18のYES）、主制御部４０は、疑似中性点動作が終了したとの判断の下に、インバータ２０，３０の連係のＰＷＭスイッチングを開始し（S19）、これによりオープン巻線モードに移行する。この移行後、主制御部４０は、上記S1，S10の判定に戻る。 After the carrier frequency is lowered, the main controller 40 turns off the relays 12 and 13 (S14). Then, after a certain time t2 longer than the time required for the relay contacts 12a and 13a to actually open after the relays 12 and 13 are turned off (YES in S15), the main control unit 40 , the PWM switching carrier frequency of the inverters 20 and 30 is returned from the above 4 KHz to the above 5 KHz (S16). Subsequently, the main control unit 40 gradually adjusts the PWM switching modulation rate of the inverters 20 and 30 so that the output voltage of the inverters 20 and 30 becomes the same (1 time) as the output voltage of the inverter 20 before the change in S11. change (S17) and confirm completion of the change (S18). When the change is completed (YES in S18), the main control unit 40 starts linked PWM switching of the inverters 20 and 30 under the judgment that the quasi-neutral point operation is completed (S19). Switch to winding mode. After this transition, the main control unit 40 returns to the above determinations of S1 and S10.

このオープン巻線モードへの移行に際しても、疑似中性点動作を実行しかつキャリア周波数を低下することにより、モータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗより大きい零軸電流Ｉoがモータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに対し支配的に流れる。これにより、疑似中性点動作の実行中に、リレー接点１２ａ，１３ａに加わる線間電圧Ｅｕｖ，Ｅｖｗが０とならない期間の発生を防ぐことができる、あるいは発生期間を短縮できる。 At the time of transition to the open winding mode, the quasi-neutral point operation is executed and the carrier frequency is lowered so that the zero-axis current Io, which is larger than the motor currents Iu, Iv and Iw, is applied to the motor currents Iu, Iv and Iw. flow dominantly. As a result, it is possible to prevent the occurrence of a period during which the line voltages Euv and Evw applied to the relay contacts 12a and 13a do not become 0, or shorten the occurrence period during the execution of the pseudo-neutral point operation.

線間電圧Ｅｕｖ，Ｅｖｗ，Ｅｗｕが０とならない期間を短縮できるので、線間電圧Ｅｕｖ，Ｅｖｗ，Ｅｗｕが０とならない期間とリレー接点１２ａ，１３ａの開放のタイミングとが重なる確率を低減することができる。これにより、リレー接点１２ａ，１３ａの両端間にサージ電圧やアーク放電が発生したり高周波電流が流れるなどの不具合を生じる可能性が低くなり、よってインバータ２０，３０の各スイッチ素子が破壊に至る可能性も低くなる。 Since the period during which the line voltages Euv, Evw, and Ewu do not become 0 can be shortened, it is possible to reduce the probability that the period during which the line voltages Euv, Evw, and Ewu do not become 0 overlap with the opening timing of the relay contacts 12a and 13a. can. This reduces the possibility of problems such as surge voltage or arc discharge occurring between both ends of the relay contacts 12a and 13a and high-frequency current flowing, which may lead to destruction of the switching elements of the inverters 20 and 30. sex is also lower.

上記一定時間ｔ１，ｔ２は互いに同じ時間でよく、かつ、できるだけ短い時間にすることが望ましい。機械式のリレー１２，１３の場合、励磁電流による付勢と消勢から実際にリレー接点１２ａ，１３ａが開閉するまでに10～30msecの遅延がある。これを考慮すると、一定時間ｔ１，ｔ２は50msec～100msec程度が望ましい。 The predetermined times t1 and t2 may be the same time, and it is desirable that they be as short as possible. In the case of the mechanical relays 12 and 13, there is a delay of 10 to 30 msec from the activation and deactivation of the excitation current to the actual opening and closing of the relay contacts 12a and 13a. Considering this, it is desirable that the constant times t1 and t2 are about 50 msec to 100 msec.

なお、機械式のリレー接点１２ａ，１３ａに代えて半導体スイッチ素子を用いた場合、その半導体スイッチ素子のオンタイミングをμsec単位で制御することが可能である。このため、上記した問題は発生しないが、半導体スイッチ素子はリレーに較べるとオン抵抗が大きく、しかもスター結線時は半導体スイッチ素子に常に電流が流れるため、損失が大きくなり、放熱対策を施さねばならなくなる等の課題がある。
本実施形態では、抵抗が非常に小さい機械式のリレー接点１２ａ，１３ａを用いるので、損失がほぼ発生せず、放熱対策も不要である。 If a semiconductor switch element is used instead of the mechanical relay contacts 12a and 13a, it is possible to control the on-timing of the semiconductor switch element in units of microseconds. For this reason, the above-mentioned problem does not occur, but the on-resistance of the semiconductor switch element is higher than that of the relay, and moreover, the current always flows through the semiconductor switch element during star connection, so the loss increases, and heat dissipation measures must be taken. There are problems such as disappearance.
In this embodiment, since the mechanical relay contacts 12a and 13a with very low resistance are used, there is almost no loss and heat dissipation measures are not required.

［２］第２実施形態
第２実施形態は、主制御部４０の機能が第１実施形態と少し異なり、その他の構成は第１実施形態の図１と同じである。その同一部分の説明については省略する。
主制御部４０は、リレー接点１２ａ，１３ａの開閉作動に際し、リレー接点１２ａ，１３ａに加わる線間電圧Ｅｕｖ，Ｅｖｗ，Ｅｗｕが０となるよう、インバータ３０のＰＷＭスイッチングの変調率を０％へと変更してインバータ３０における各上側スイッチ素子と各下側スイッチ素子とを所定のオン，オフデューティたとえば50％で交互にオン，オフする疑似中性点動作を実行する。 [2] Second embodiment
The second embodiment is slightly different from the first embodiment in the function of the main control unit 40, and the rest of the configuration is the same as that of the first embodiment shown in FIG. The description of the same parts will be omitted.
The main control unit 40 sets the PWM switching modulation rate of the inverter 30 to 0% so that the line voltages Euv, Evw, and Ewu applied to the relay contacts 12a and 13a become 0 when the relay contacts 12a and 13a are opened and closed. A pseudo-neutral point operation is executed in which each upper switching element and each lower switching element in the inverter 30 are alternately turned on and off at a predetermined on/off duty, for example, 50%.

主制御部４０は、疑似中性点動作の実行によって線間電圧Ｅｕｖ，Ｅｖｗ，Ｅｗｕが０に近づいたところで、インバータ３０のオン，オフデューティを通常の50％から減少側（または増加側）に所定値たとえば3％だけシフトする。さらに、主制御部４０は、キャリア周波数切替部４５を制御してインバータ２０，３０のＰＷＭスイッチングのキャリア周波数を通常の第２所定値たとえば５KHzより高い第３所定値たとえば６KHzに上昇する。 When the line voltages Euv, Evw, and Ewu approach 0 due to the execution of the quasi-neutral point operation, the main control unit 40 reduces (or increases) the on/off duty of the inverter 30 from the normal 50%. Shift by a predetermined value, for example, 3%. Further, main control unit 40 controls carrier frequency switching unit 45 to increase the carrier frequency of PWM switching of inverters 20 and 30 to a third predetermined value, such as 6 kHz, which is higher than the normal second predetermined value, such as 5 kHz.

主制御部４０が実行する主要な制御を図７のフローチャート、および図８～図１３の波形図を参照しながら説明する。フローチャートにおいて、第１実施形態の図２と同一部分には同一符号を付している。 The main control executed by the main control unit 40 will be described with reference to the flowchart of FIG. 7 and the waveform diagrams of FIGS. 8 to 13. FIG. In the flowchart, the same reference numerals are given to the same parts as in FIG. 2 of the first embodiment.

オープン巻線モードにおいて、インバータ２０，３０のＰＷＭスイッチングの変調率、線間電圧Ｅｕｖ，Ｅｖｗ，Ｅｗｕ、モータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ、零軸電流Ｉoの関係は図８に示す状態となる。零軸電流Ｉoを１つだけ示しているが、実際にはこの零軸電流Ｉoが各相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗに流れる。 In the open winding mode, the relationship between the PWM switching modulation factor of the inverters 20 and 30, the line voltages Euv, Evw and Ewu, the motor currents Iu, Iv and Iw, and the zero axis current Io is as shown in FIG. Although only one zero-axis current Io is shown, this zero-axis current Io actually flows through each phase winding Lu, Lv, Lw.

オープン巻線モードからスター結線モードへの切替えが必要となった場合（S1のYES）、主制御部４０は、モータ３の回転数を概ね維持するために、インバータ２０の出力電圧がそれまでの２倍となるようインバータ２０のＰＷＭスイッチングの変調率を増加方向に徐々に変更するとともに、インバータ３０の出力電圧が０となるようインバータ３０のＰＷＭスイッチングの変調率を０％へと徐々に変更し（S2）、これら変更の完了を確認する（S3）。 When it becomes necessary to switch from the open winding mode to the star connection mode (YES in S1), the main control unit 40 reduces the output voltage of the inverter 20 to the previous level in order to maintain the rotation speed of the motor 3 approximately. The modulation rate of the PWM switching of the inverter 20 is gradually changed in the increasing direction so that the output voltage of the inverter 30 becomes 0, and the modulation rate of the PWM switching of the inverter 30 is gradually changed to 0% so that the output voltage of the inverter 30 becomes 0. (S2) and confirm completion of these changes (S3).

これら変調率が変化する過程でのインバータ２０，３０のＰＷＭスイッチングの変調率、線間電圧Ｅｕｖ，Ｅｖｗ，Ｅｗｕ、モータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ、零軸電流Ｉoの関係を図９に示す。モータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの０レベルを中心とする振幅および零軸電流Ｉoの０レベルを中心とする振幅が図８の場合より増えている。 FIG. 9 shows the relationship between the PWM switching modulation rate of the inverters 20 and 30, the line voltages Euv, Evw, and Ewu, the motor currents Iu, Iv, and Iw, and the zero axis current Io in the process of changing the modulation rate. The amplitudes of the motor currents Iu, Iv and Iw centered on the 0 level and the amplitude of the zero axis current Io centered on the 0 level are increased compared to the case of FIG.

上記変調率の変更が完了したとき（S3のYES）、主制御部４０は、疑似中性点動作に入ったとの判断の下に、インバータ３０のオン，オフデューティをそれまでの50％から47％にシフトするとともに、インバータ３０のＰＷＭスイッチングのキャリア周波数を通常の５KHzより高い６KHzに上昇させる（S4´）。オン，オフデューティをシフトしても、線間電圧を０にするための疑似中性点動作は続くことに変わりはない。 When the change of the modulation rate is completed (YES in S3), the main control section 40 determines that the quasi-neutral point operation has started, and changes the on/off duty of the inverter 30 from 50% to 47%. %, and the carrier frequency of PWM switching of the inverter 30 is increased to 6 kHz, which is higher than the normal 5 kHz (S4'). Even if the on/off duty is shifted, the quasi-neutral point operation for setting the line voltage to 0 continues.

この時点におけるインバータ２０，３０のＰＷＭスイッチングの変調率、線間電圧Ｅｕｖ，Ｅｖｗ，Ｅｗｕ、モータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ、零軸電流Ｉoの関係を図１０に示す。インバータ３０のオン，オフデューティを47％にシフトしたことにより、相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗからインバータ３０の相互接続点Ｙｕ，Ｙｖ，Ｙｗに向かって零軸電流Ｉo，Ｉo，Ｉoが流れるとともに、その零軸電流Ｉo，Ｉo，Ｉoが振幅を増しながらその振幅全体が当初の０レベルを中心とするところから正レベル側へ徐々にシフトしていく。 FIG. 10 shows the relationship between the PWM switching modulation factor of the inverters 20 and 30, the line voltages Euv, Evw and Ewu, the motor currents Iu, Iv and Iw, and the zero axis current Io at this point. By shifting the on/off duty of inverter 30 to 47%, zero-axis currents Io, Io, and Io flow from phase windings Lu, Lv, and Lw toward interconnection points Yu, Yv, and Yw of inverter 30. , the zero-axis currents Io, Io, Io increase in amplitude, and the entire amplitude gradually shifts from the center of the initial 0 level to the positive level side.

この零軸電流Ｉoの振幅のシフトに伴い、モータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗも振幅を増しながらその振幅全体が当初の０レベルを中心とするところから正レベル側へ徐々にシフトしていく。このモータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗのシフトが進むのに伴い、線間電圧Ｅｕｖ，Ｅｖｗ，Ｅｗｕが０に近づいていく。そして、図１１に示すように、零軸電流Ｉoの振幅全体が０レベルから十分に離れたところで、モータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの振幅全体も０レベルから十分に離れ、これにより線間電圧Ｅｕｖ，Ｅｖｗ，Ｅｗｕの発生を防ぐことができる、あるいは発生期間をほぼ０とできる。 As the amplitude of the zero-axis current Io shifts, the amplitudes of the motor currents Iu, Iv, and Iw also increase, and the overall amplitude gradually shifts from the initial 0 level to the positive level side. Line voltages Euv, Evw, and Ewu approach zero as the motor currents Iu, Iv, and Iw shift. Then, as shown in FIG. 11, when the entire amplitude of the zero-axis current Io is sufficiently away from the 0 level, the entire amplitude of the motor currents Iu, Iv, and Iw is also sufficiently removed from the 0 level. , Evw, and Ewu can be prevented from occurring, or the occurrence period can be made almost zero.

こうして、線間電圧Ｅｕｖ，Ｅｖｗ，Ｅｗｕがほぼ０となるころ、主制御部４０は、リレー１２，１３をオンする（S5）。このS5の処理のタイミングを図１１中に矢印で示している。 Thus, when the line voltages Euv, Evw, Ewu become approximately 0, the main control unit 40 turns on the relays 12, 13 (S5). The timing of this processing of S5 is indicated by an arrow in FIG.

リレー１２，１３のオンから実際にリレー接点１２ａ，１３ａが閉成するまでに要する時間よりも長い一定時間ｔ１がタイマー４３の計時により経過した後（S6のYES）、主制御部４０は、オン，オフデューティの47％へのシフトを解除してオン，オフデューティを通常の50％に戻すとともに、インバータ３０のＰＷＭスイッチングのキャリア周波数を上記６KHzから通常の５KHzに戻す（S7´）。続いて、主制御部４０は、インバータ３０のスイッチングを停止し（S8）、かつインバータ２０の単独のＰＷＭスイッチングを開始し（S9）、これによりスター結線モードへと移行する。 After a certain time t1 longer than the time required for the relay contacts 12a and 13a to actually close after the relays 12 and 13 are turned on (YES in S6), the main control unit 40 is turned on. , off-duty shift to 47% is canceled to return the on-off duty to the normal 50%, and the carrier frequency of the PWM switching of the inverter 30 is returned from the above 6 kHz to the normal 5 kHz (S7'). Subsequently, the main control unit 40 stops switching of the inverter 30 (S8) and starts independent PWM switching of the inverter 20 (S9), thereby shifting to the star connection mode.

この時点におけるインバータ２０，３０のＰＷＭスイッチングの変調率、線間電圧Ｅｕｖ，Ｅｖｗ，Ｅｗｕ、モータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ、零軸電流Ｉoの関係を図１２に示す。上記S8の処理のタイミングを図１２中に矢印で示している。 FIG. 12 shows the relationship between the PWM switching modulation factor of the inverters 20 and 30, the line voltages Euv, Evw and Ewu, the motor currents Iu, Iv and Iw, and the zero axis current Io at this point. The timing of the processing of S8 is indicated by an arrow in FIG.

以上のように、疑似中性点動作の実行中、インバータ３０のオン，オフデューティを通常の50％から47％にシフトすることにより、リレー接点１２ａ，１３ａに加わる線間電圧Ｅｕｖ，Ｅｖｗ，Ｅｗｕが０とならない期間を短縮または解消できる。 As described above, by shifting the on/off duty of the inverter 30 from the normal 50% to 47% during execution of the pseudo neutral point operation, the line voltages Euv, Evw, Ewu applied to the relay contacts 12a, 13a can shorten or eliminate the period during which is not 0.

線間電圧Ｅｕｖ，Ｅｖｗ，Ｅｗｕが０とならない期間を短縮または解消できるので、線間電圧Ｅｕｖ，Ｅｖｗ，Ｅｗｕが０とならないままリレー接点１２ａ，１３ａが閉成してしまう確率を低減することができる。これにより、リレー接点１２ａ，１３ａの両端間にサージ電圧やアーク放電が発生したり高周波電流が流れるなどの不具合を生じる可能性が低くなり、よってインバータ２０，３０の各スイッチ素子が破壊に至る可能性も低くなる。 Since the period during which the line voltages Euv, Evw, and Ewu do not become 0 can be shortened or eliminated, the probability of the relay contacts 12a and 13a closing while the line voltages Euv, Evw, and Ewu do not become 0 can be reduced. can. This reduces the possibility of problems such as surge voltage or arc discharge occurring between both ends of the relay contacts 12a and 13a and high-frequency current flowing, which may lead to destruction of the switching elements of the inverters 20 and 30. sex is also lower.

なお、インバータ２０，３０が過電流保護回路を内蔵したＩＰＭである場合、オン，オフデューティのシフトによって零軸電流Ｉoの振幅が増した際に、その過電流保護回路が動作してしまう可能性がある。この不要な動作を防ぐため、上記S4´の処理において、オン，オフデューティをシフトするのに伴い、インバータ３０のＰＷＭスイッチングのキャリア周波数を通常の５KHzより高い６KHzに上昇している。キャリア周波数を通常の５KHzより高い６KHzに上昇させることにより、零軸電流Ｉoのリプル成分が減少する。これにより、過電流保護回路の不要な動作を回避することができる。 If the inverters 20 and 30 are IPMs with built-in overcurrent protection circuits, there is a possibility that the overcurrent protection circuits will operate when the amplitude of the zero-axis current Io increases due to the shift of the on/off duty. There is In order to prevent this unnecessary operation, the carrier frequency of the PWM switching of the inverter 30 is raised to 6 kHz, which is higher than the normal 5 kHz, as the on/off duty is shifted in the process of S4'. By increasing the carrier frequency to 6 KHz, which is higher than the usual 5 KHz, the ripple component of the zero axis current Io is reduced. This can avoid unnecessary operation of the overcurrent protection circuit.

図１１のように、零軸電流Ｉoの振幅全体が０レベルから十分に離れた波形、モータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの振幅全体も０レベルから十分に離れた波形、これにより線間電圧Ｅｕｖ，Ｅｖｗ，Ｅｗｕが０となる波形の一部を時間的に拡大して示したのが図１３であり、線間電圧が発生している期間は存在しない。これに対し、図８や図９のようにオン，オフデューティのシフトがないときの波形の一部を時間的に拡大して示したのが図１４であり、線間電圧が発生する期間が存在している。 As shown in FIG. 11, the waveform in which the entire amplitude of the zero-axis current Io is sufficiently away from the 0 level, and the waveform in which the entire amplitude of the motor currents Iu, Iv, and Iw is also sufficiently away from the 0 level. FIG. 13 shows a temporally enlarged portion of the waveform where Evw and Ewu are 0, and there is no period during which the line voltage is generated. On the other hand, FIG. 14 is a temporally enlarged view of a portion of the waveform when there is no on/off duty shift as in FIGS. Existing.

なお、オン，オフデューティをシフトすることに加え、例えばリレー接点１２ａ，１３ａの配線長を所定以上に長くしてリレー接点１２ａ，１３ａの通電路に所定のインピーダンス成分を持たせる構成を採用すれば、たとえ線間電圧Ｅｕｖ，Ｅｖｗ，Ｅｗｕが０とならない期間とリレー接点１２ａ，１３ａの閉成のタイミングとが重なっても、リレー接点１２ａ，１３ａの両端間にサージ電圧やアーク放電が発生したり高周波電流が流れるなどの不具合を生じる可能性を確実に解消することができる。 In addition to shifting the on/off duty, for example, if the wiring length of the relay contacts 12a and 13a is increased beyond a predetermined length to give a predetermined impedance component to the current path of the relay contacts 12a and 13a. Even if the period during which the line voltages Euv, Evw, and Ewu do not become 0 coincides with the timing of the closing of the relay contacts 12a and 13a, a surge voltage or arc discharge may occur across the relay contacts 12a and 13a. It is possible to reliably eliminate the possibility of problems such as the flow of high-frequency current.

一方、スター結線モードからオープン巻線モードへの切替えが必要な場合（S1のNO，S10のYES）、主制御部４０は、インバータ２０の出力電圧がそれまでの１／２倍となるようインバータ２０のＰＷＭスイッチングの変調率を減少方向へ徐々に変更するとともに、インバータ３０の出力電圧が０となるようインバータ３０のＰＷＭスイッチングを変調率０％で開始し（S11）、上記変調率の変更の完了を確認する（S12）。インバータ３０のＰＷＭスイッチングを変調率０％で開始することにより、インバータ３０においてオン，オフデューティ50％の疑似中性点動作が開始となる。 On the other hand, when it is necessary to switch from the star connection mode to the open winding mode (NO in S1, YES in S10), the main control unit 40 adjusts the inverter so that the output voltage of the inverter 20 becomes 1/2. 20 is gradually changed in a decreasing direction, and the PWM switching of the inverter 30 is started at a modulation rate of 0% so that the output voltage of the inverter 30 becomes 0 (S11). Confirm completion (S12). By starting the PWM switching of the inverter 30 at a modulation rate of 0%, the inverter 30 starts a quasi-neutral point operation with an ON/OFF duty of 50%.

上記変調率の変更が完了したとき（S3のYES）、主制御部４０は、疑似中性点動作に入ったとの判断の下に、インバータ３０のオン，オフデューティをそれまでの50％から47％にシフトするとともに、インバータ３０のＰＷＭスイッチングのキャリア周波数を通常の５KHzより高い６KHzに上昇する（S13´）。 When the change of the modulation rate is completed (YES in S3), the main control section 40 determines that the quasi-neutral point operation has started, and changes the on/off duty of the inverter 30 from 50% to 47%. %, and the carrier frequency of PWM switching of the inverter 30 is raised to 6 kHz, which is higher than the normal 5 kHz (S13').

このキャリア周波数の低下後、主制御部４０は、リレー１２，１３をオフする（S14）。そして、このリレー１２，１３のオフから実際にリレー接点１２ａ，１３ａが開放するまでに要する時間よりも長い一定時間ｔ２がタイマー４３の計時により経過した後（S15のYES）、主制御部４０は、オン，オフデューティの47％へのシフトを解除してオン，オフデューティを通常の50％に戻すとともに、インバータ３０のＰＷＭスイッチングのキャリア周波数を上記６KHzから通常の５KHzに戻す（S16´）。 After the carrier frequency is lowered, the main controller 40 turns off the relays 12 and 13 (S14). Then, after a certain time t2 longer than the time required for the relay contacts 12a and 13a to actually open after the relays 12 and 13 are turned off (YES in S15), the main control unit 40 , the shift of the ON/OFF duty to 47% is canceled to return the ON/OFF duty to the normal 50%, and the PWM switching carrier frequency of the inverter 30 is returned from the above 6 kHz to the normal 5 kHz (S16').

続いて、主制御部４０は、インバータ２０，３０の出力電圧が上記S11による変更前のインバータ２０の出力電圧と同じ（１倍）となるようインバータ２０，３０のＰＷＭスイッチングの変調率を徐々に変更し（S17）、その変更の完了を確認する（S18）。変更が完了すると（S18のYES）、主制御部４０は、疑似中性点動作が終了したとの判断の下に、インバータ２０，３０の連係のＰＷＭスイッチングを開始し（S19）、これによりオープン巻線モードに移行する。この移行後、主制御部４０は、上記S1，S10の判定に戻る。 Subsequently, the main control unit 40 gradually adjusts the PWM switching modulation rate of the inverters 20 and 30 so that the output voltage of the inverters 20 and 30 becomes the same (1 time) as the output voltage of the inverter 20 before the change in S11. change (S17) and confirm completion of the change (S18). When the change is completed (YES in S18), the main control unit 40 starts linked PWM switching of the inverters 20 and 30 under the judgment that the quasi-neutral point operation is completed (S19). Switch to winding mode. After this transition, the main control unit 40 returns to the above determinations of S1 and S10.

このオープン巻線モードへの移行に際しても、疑似中性点動作の実行中、インバータ３０のオン，オフデューティを通常の50％から47％にシフトするので、リレー接点１２ａ，１３ａに加わる線間電圧Ｅｕｖ，Ｅｖｗ，Ｅｗｕが０とならない期間を短縮または解消できる。 Even when shifting to the open winding mode, the on/off duty of the inverter 30 is shifted from the normal 50% to 47% during execution of the pseudo-neutral point operation, so the line voltage applied to the relay contacts 12a and 13a The period during which Euv, Evw, and Ewu are not 0 can be shortened or eliminated.

なお、インバータ３０のオン，オフデューティを減少側にシフトしたが、増加側の例えば53％にシフトしてもよい。オン，オフデューティを53％にシフトした場合、インバータ３０の相互接続点Ｙｕ，Ｙｖ，Ｙｗから相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗに向かって零軸電流Ｉoが流れ、その零軸電流Ｉoが振幅を増しながらその振幅全体が当初の０レベルを中心とするところから負レベル側へ徐々にシフトしていく。この零軸電流Ｉoの振幅のシフトに伴い、モータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗも振幅を増しながらその振幅全体が当初の０レベルを中心とするところから負レベル側へ徐々にシフトしていく。このモータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗのシフトが進むのに伴い、線間電圧Ｅｕｖ，Ｅｖｗ，Ｅｗｕが０に近づいていく。 Although the on/off duty of the inverter 30 is shifted to the decreasing side, it may be shifted to the increasing side, for example, 53%. When the on/off duty is shifted to 53%, a zero-axis current Io flows from the interconnection points Yu, Yv, and Yw of the inverter 30 toward the phase windings Lu, Lv, and Lw, and the amplitude of the zero-axis current Io changes. While increasing, the entire amplitude gradually shifts from the center of the initial 0 level to the negative level side. As the amplitude of the zero-axis current Io shifts, the amplitudes of the motor currents Iu, Iv, and Iw also increase, and the entire amplitude gradually shifts from the initial 0 level to the negative level side. Line voltages Euv, Evw, and Ewu approach zero as the motor currents Iu, Iv, and Iw shift.

上記各実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態および変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、書き換え、変更を行うことができる。これら実施形態や変形は、発明の範囲は要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Each of the embodiments described above is presented as an example and is not intended to limit the scope of the invention. The novel embodiments and modifications can be implemented in various other forms, and various omissions, rewrites, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications are included in the scope of the invention, and are included in the scope of the invention described in the claims and equivalents thereof.

２…駆動回路、３…オープン巻線モータ、Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ…相巻線、４…コントローラ、１２，１３…リレー（開閉器）、１２ａ，１３ａ…リレー接点（開閉接点）、２０…インバータ（第１インバータ）、３０…インバータ（第２インバータ）、４０…主制御部 2 Drive circuit 3 Open winding motor Lu, Lv, Lw Phase winding 4 Controller 12, 13 Relay (switch) 12a, 13a Relay contact (switching contact) 20 Inverter (first inverter), 30... inverter (second inverter), 40... main control section

Claims (4)

互いに非接続状態の複数の相巻線を有するモータのモータ駆動装置であって、
上側スイッチ素子と下側スイッチ素子の直列回路を複数含み、これら直列回路における上側スイッチ素子と下側スイッチ素子の相互接続点が前記各相巻線の一端に接続される第１インバータと、
上側スイッチ素子と下側スイッチ素子の直列回路を複数含み、これら直列回路における上側スイッチ素子と下側スイッチ素子の相互接続点が前記各相巻線の他端に接続される第２インバータと、
前記各相巻線の他端の相互間に接続された機械式の開閉接点を有する開閉器と、
前記開閉接点の開放により前記各相巻線の他端を非接続状態として前記第１および第２インバータを互いに連係してＰＷＭスイッチングするオープン巻線モード、および前記開閉接点の閉成により前記各相巻線の他端を相互接続して前記第１インバータを単独でＰＷＭスイッチングするスター結線モードを、選択的に設定するコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、前記開閉器の作動に際し、前記第２インバータのＰＷＭスイッチングの変調率を０％とする疑似中性点動作を実行するとともに、前記第１および第２インバータのＰＷＭスイッチングのキャリア周波数を低下する、
モータ駆動装置。 A motor drive device for a motor having a plurality of phase windings that are not connected to each other,
a first inverter including a plurality of series circuits of an upper switching element and a lower switching element, wherein an interconnection point of the upper switching element and the lower switching element in the series circuit is connected to one end of each phase winding;
a second inverter including a plurality of series circuits of an upper switching element and a lower switching element, wherein an interconnection point of the upper switching element and the lower switching element in the series circuit is connected to the other end of each phase winding;
a switch having a mechanical switching contact connected between the other ends of the windings of each phase;
An open winding mode in which the first and second inverters are linked to each other and PWM-switched with the other end of each phase winding disconnected by opening the switching contacts, and each phase is switched by closing the switching contacts. a controller that selectively sets a star connection mode in which the other ends of the windings are interconnected and the first inverter is independently PWM-switched;
with
When the switch is operated, the controller performs a quasi-neutral point operation in which the PWM switching modulation rate of the second inverter is set to 0%, and the carrier frequency of the PWM switching of the first and second inverters is set to descend,
motor drive. 互いに非接続状態の複数の相巻線を有するモータのモータ駆動装置であって、
上側スイッチ素子と下側スイッチ素子の直列回路を複数含み、これら直列回路における上側スイッチ素子と下側スイッチ素子の相互接続点が前記各相巻線の一端に接続される第１インバータと、
上側スイッチ素子と下側スイッチ素子の直列回路を複数含み、これら直列回路における上側スイッチ素子と下側スイッチ素子の相互接続点が前記各相巻線の他端に接続される第２インバータと、
前記各相巻線の他端の相互間に接続された機械式の開閉接点を有する開閉器と、
前記開閉接点の開放により前記各相巻線の他端を非接続状態として前記第１および第２インバータを互いに連係してＰＷＭスイッチングするオープン巻線モード、および前記開閉接点の閉成により前記各相巻線の他端を相互接続して前記第１インバータを単独でＰＷＭスイッチングするスター結線モードを、選択的に設定するコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、前記開閉器の作動に際し、前記第２インバータのＰＷＭスイッチングの変調率を０％とする疑似中性点動作を実行するとともに、その第２インバータのＰＷＭスイッチングのオン，オフデューティを減少側または増加側に所定値だけシフトする、
モータ駆動装置。 A motor drive device for a motor having a plurality of phase windings that are not connected to each other,
a first inverter including a plurality of series circuits of an upper switching element and a lower switching element, wherein an interconnection point of the upper switching element and the lower switching element in the series circuit is connected to one end of each phase winding;
a second inverter including a plurality of series circuits of an upper switching element and a lower switching element, wherein an interconnection point of the upper switching element and the lower switching element in the series circuit is connected to the other end of each phase winding;
a switch having a mechanical switching contact connected between the other ends of the windings of each phase;
An open winding mode in which the first and second inverters are linked to each other and PWM-switched with the other end of each phase winding disconnected by opening the switching contacts, and each phase is switched by closing the switching contacts. a controller that selectively sets a star connection mode in which the other ends of the windings are interconnected and the first inverter is independently PWM-switched;
with
When the switch is operated, the controller performs a pseudo-neutral point operation in which the modulation rate of the PWM switching of the second inverter is 0%, and reduces the on/off duty of the PWM switching of the second inverter. shift by a predetermined value to the side or the increasing side,
motor drive. 前記コントローラは、前記シフトに伴い、前記第１および第２インバータのＰＷＭスイッチングのキャリア周波数を上昇する、
請求項２に記載のモータ駆動装置。 The controller increases a carrier frequency of PWM switching of the first and second inverters along with the shift.
3. The motor driving device according to claim 2. 前記モータは熱源機器の冷凍サイクル用圧縮機を駆動するモータである、
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。 The motor is a motor that drives a refrigeration cycle compressor of the heat source device,
The motor driving device according to any one of claims 1 to 3.

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