JP6835052B2 - A motor drive circuit and a refrigeration device equipped with the motor drive circuit - Google Patents
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Description
DCモータを駆動するモータ駆動回路、及びそのモータ駆動回路を備えた冷凍装置に関する。 The present invention relates to a motor drive circuit for driving a DC motor and a refrigeration device including the motor drive circuit.
ブラシレスDCモータを駆動するモータ駆動回路では、モータが回転数にほぼ比例した誘起電圧を発生させるので、ファンモータとして採用する場合には、強風による誘起電圧で特定の電子部品が破壊されないように、強風時の誘起電圧ピーク値がその電子部品の破壊耐圧よりも大きくならないようにモータを設計する必要がある。 In a motor drive circuit that drives a brushless DC motor, the motor generates an induced voltage that is almost proportional to the number of revolutions. Therefore, when using it as a fan motor, prevent specific electronic components from being destroyed by the induced voltage due to strong wind. It is necessary to design the motor so that the induced voltage peak value at the time of strong wind does not become larger than the breaking voltage of the electronic component.
一方で、特許文献1(特開2012−50332号公報)に開示されているモータ駆動回路は、直流電源から電力が供給されていない状態であっても、ブラシレスDCモータが外力で回転させられると、発生した誘起電圧によってモータ駆動回路の制御手段を動作させるように構成されている。 On the other hand, the motor drive circuit disclosed in Patent Document 1 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-50332) states that the brushless DC motor can be rotated by an external force even when power is not supplied from the DC power supply. , It is configured to operate the control means of the motor drive circuit by the generated induced voltage.
上記のモータ駆動回路は、モータからの誘起電圧が所定値以上になると直流電源から電源が供給されたときと同じように制御手段の動作が可能となるという前提で構成されており、その動作が可能となった制御手段によって、誘起電圧の過度な上昇を防止する。 The above motor drive circuit is configured on the premise that when the induced voltage from the motor exceeds a predetermined value, the control means can operate in the same manner as when power is supplied from the DC power supply, and the operation is performed. The enabled control means prevents an excessive rise in the induced voltage.
しかしながら、たとえ誘起電圧が所定値以上であっても安定せず変動している場合には、制御手段のマイクロコンピュータの起動も不安定となり信頼性に欠ける。したがって、信頼性の高いモータ駆動回路の提供が、現実の課題として存在している。 However, even if the induced voltage is more than a predetermined value, if it is not stable and fluctuates, the start-up of the microcomputer of the control means becomes unstable and lacks reliability. Therefore, the provision of a highly reliable motor drive circuit exists as a real problem.
第1観点のモータ駆動回路は、機器を駆動するDCモータを回転させるモータ駆動回路であって、第1電源と、第2電源と、マイクロコンピュータとを備えている。第1電源は、少なくとも一対のDCバスに電力を供給する。第2電源は、第1電源とは別に、機器によって生じるDCモータの誘起電圧から制御用電圧を生成する。マイクロコンピュータは、第2電源から電力供給を受けて起動する。マイクロコンピュータは、起動後、第2電源が誘起電圧から制御用電圧を生成したか否かを判断し、第2電源が誘起電圧から制御用電圧を生成したと判断したときは、誘起電圧を下げる電圧抑制制御を行う。 The motor drive circuit of the first aspect is a motor drive circuit that rotates a DC motor that drives an apparatus, and includes a first power source, a second power source, and a microcomputer. The first power source supplies power to at least a pair of DC buses. The second power supply, separately from the first power supply, generates a control voltage from the induced voltage of the DC motor generated by the device. The microcomputer is started by receiving power from the second power source. After starting, the microcomputer determines whether or not the second power supply generates the control voltage from the induced voltage, and when it determines that the second power supply generates the control voltage from the induced voltage, lowers the induced voltage. Performs voltage suppression control.
このモータ駆動回路では、第2電源が誘起電圧を利用して制御用電圧を生成し、その制御用電圧によってマイクロコンピュータが動作して誘起電圧を下げる制御を行うので、誘起電圧で制御部品が破壊されることを抑制することができる。 In this motor drive circuit, the second power supply uses the induced voltage to generate a control voltage, and the microcomputer operates to control the induced voltage to be lowered by the control voltage, so that the control component is destroyed by the induced voltage. It can be suppressed from being done.
第2観点のモータ駆動回路は、第1観点のモータ駆動回路であって、機器が送風機である。 The motor drive circuit of the second aspect is the motor drive circuit of the first aspect, and the device is a blower.
送風機は強風によってモータが回転し誘起電圧を発生させるが、その誘起電圧を利用して制御用電圧を生成し、その制御用電圧によってマイクロコンピュータが動作して誘起電圧を下げる制御を行うので、誘起電圧で制御部品が破壊されることを抑制することができる。 In the blower, the motor rotates due to strong wind to generate an induced voltage, but the induced voltage is used to generate a control voltage, and the microcomputer operates to control the induced voltage to be lowered by the control voltage. It is possible to prevent the control component from being destroyed by the voltage.
第3観点のモータ駆動回路は、第1観点又は第2観点のモータ駆動回路であって、第1電源が、整流回路とコンデンサとを有している。整流回路は、交流電源の交流電圧を整流する。コンデンサは、整流回路によって整流された電圧を平滑する。第2電源は、コンデンサと並列に接続される。 The motor drive circuit of the third aspect is the motor drive circuit of the first aspect or the second aspect, and the first power source has a rectifier circuit and a capacitor. The rectifier circuit rectifies the AC voltage of the AC power supply. The capacitor smoothes the voltage rectified by the rectifier circuit. The second power supply is connected in parallel with the capacitor.
このモータ駆動回路では、誘起電圧によってコンデンサが充電されるとDCバス電圧が昇圧するので、第2電源がコンデンサと並列に接続されることによって、誘起電圧を利用して制御用電圧を生成することができる。 In this motor drive circuit, when the capacitor is charged by the induced voltage, the DC bus voltage is boosted. Therefore, by connecting the second power supply in parallel with the capacitor, the induced voltage is used to generate the control voltage. Can be done.
第4観点のモータ駆動回路は、第1観点から第3観点のいずれか一つのモータ駆動回路であって、DCバス間の電圧であるDCバス電圧または誘起電圧を検出する電圧検出器をさらに備えている。第2電源は、電圧検出器の検出値が第1閾値以上のときに制御用電圧を生成する。 The motor drive circuit of the fourth aspect is a motor drive circuit of any one of the first to third aspects, and further includes a voltage detector for detecting a DC bus voltage or an induced voltage which is a voltage between DC buses. ing. The second power supply generates a control voltage when the detection value of the voltage detector is equal to or higher than the first threshold value.
第5観点のモータ駆動回路は、第1観点から第3観点のいずれか1つのモータ駆動回路であって、DCバス間の電圧であるDCバス電圧を検出する電圧検出器をさらに備えている。マイクロコンピュータは、電圧検出器の検出値が第2閾値以上となったとき電圧抑制制御を行う。 The motor drive circuit of the fifth aspect is any one of the motor drive circuits of the first aspect to the third aspect, and further includes a voltage detector that detects a DC bus voltage which is a voltage between DC buses. The microcomputer performs voltage suppression control when the detection value of the voltage detector becomes equal to or higher than the second threshold value.
このモータ駆動回路では、電圧検出器の検出値が所定閾値以上のとき、DCバス電圧の上昇により電子部品が破壊する虞があるので、電圧抑制制御を行って、部品破壊を回避する。 In this motor drive circuit, when the detection value of the voltage detector is equal to or higher than a predetermined threshold value, electronic components may be destroyed due to an increase in the DC bus voltage. Therefore, voltage suppression control is performed to avoid component destruction.
第6観点のモータ駆動回路は、第1観点から第3観点のいずれか1つのモータ駆動回路であって、回転数制御回路をさらに備えている。回転数制御回路は、マイクロコンピュータから指令を受けてDCモータの回転数を制御する。マイクロコンピュータは、回転数制御回路への回転数指令がないときのDCモータの回転数が所定回転数以上である場合に、電圧抑制制御を行う。 The motor drive circuit according to the sixth aspect is any one of the motor drive circuits from the first aspect to the third aspect, and further includes a rotation speed control circuit. The rotation speed control circuit controls the rotation speed of the DC motor in response to a command from the microcomputer. The microcomputer performs voltage suppression control when the rotation speed of the DC motor is equal to or higher than a predetermined rotation speed when there is no rotation speed command to the rotation speed control circuit.
このモータ駆動回路では、回転数指令がきていない(0回転)ときにDCモータが所定回転数以上となっている場合は、DCバス電圧の上昇により電子部品が破壊する虞があるので、電圧抑制制御を行って、部品破壊を回避する。 In this motor drive circuit, if the DC motor has a predetermined rotation speed or higher when the rotation speed command has not been issued (0 rotation rotation), electronic components may be destroyed due to an increase in the DC bus voltage, so voltage suppression Control to avoid component destruction.
第7観点のモータ駆動回路は、第1観点から第6観点のいずれか1つのモータ駆動回路であって、第1電源からの出力を交流に変換してDCモータに供給するインバータをさらに備えている。マイクロコンピュータは、電圧抑制制御として、インバータの全ての上アーム又は下アームのスイッチング素子をオンにする。 The motor drive circuit of the seventh aspect is any one of the motor drive circuits of the first aspect to the sixth aspect, and further includes an inverter that converts the output from the first power source into alternating current and supplies it to the DC motor. There is. The microcomputer turns on all the switching elements of the upper arm or the lower arm of the inverter as the voltage suppression control.
このモータ駆動回路では、全ての上アーム又は下アームのスイッチング素子をオンにすることによって、モータからの電流を還流させ、モータの誘起電圧によるDCバス電圧の昇圧を抑制する。 In this motor drive circuit, by turning on all the switching elements of the upper arm or the lower arm, the current from the motor is recirculated and the boosting of the DC bus voltage due to the induced voltage of the motor is suppressed.
第8観点のモータ駆動回路は、第1観点から第6観点のいずれか一つのモータ駆動回路であって、DCモータに機械的な制動をかけるブレーキをさらに備えている。マイクロコンピュータは、電圧抑制制御として、ブレーキを介してDCモータに制動をかける。 The motor drive circuit of the eighth aspect is any one of the motor drive circuits of the first aspect to the sixth aspect, and further includes a brake for mechanically braking the DC motor. The microcomputer brakes the DC motor via a brake as a voltage suppression control.
このモータ駆動回路では、DCモータに機械的制動をかけることによって、DCモータの回転エネルギーを減衰させ、DCバス電圧の昇圧を抑制する。 In this motor drive circuit, the rotational energy of the DC motor is attenuated by mechanically braking the DC motor, and the boosting of the DC bus voltage is suppressed.
第9観点のモータ駆動回路は、第1観点から第6観点のいずれか1つのモータ駆動回路であって、負荷と、スイッチをさらに備えている。スイッチは、接点をオン又はオフすることによって、DCモータの各相と負荷との間を導通させる状態および導通させない状態のいずれかの状態に切り換わる。マイクロコンピュータは、電圧抑制制御として、スイッチを介してDCモータの各相と負荷との間を導通させる。 The motor drive circuit of the ninth aspect is any one of the motor drive circuits of the first aspect to the sixth aspect, and further includes a load and a switch. The switch switches between a conductive state and a non-conducting state between each phase of the DC motor and the load by turning the contacts on or off. As a voltage suppression control, the microcomputer conducts conduction between each phase of the DC motor and the load via a switch.
このモータ駆動回路では、モータに電気的ブレーキをかけることによって、モータの回転エネルギーを減衰させ、DCバス電圧の昇圧を抑制する。 In this motor drive circuit, the rotational energy of the motor is attenuated by applying an electric brake to the motor, and the boosting of the DC bus voltage is suppressed.
第10観点のモータ駆動回路は、第9観点のモータ駆動回路であって、コンデンサと並列に負荷が接続されている。マイクロコンピュータは、電圧抑制制御として、負荷を動作させる。 The motor drive circuit of the tenth aspect is the motor drive circuit of the ninth aspect, and the load is connected in parallel with the capacitor. The microcomputer operates the load as a voltage suppression control.
第11観点のモータ駆動回路は、第9又は第10観点のモータ駆動回路であって、負荷が圧縮機のモータである。 The motor drive circuit of the eleventh aspect is the motor drive circuit of the ninth or tenth aspect, and the load is a compressor motor.
第12観点の冷凍装置は、利用ユニットと熱源ユニットとを配管接続して冷媒回路を構成した冷凍装置であって、冷凍装置に搭載されるDCモータに適用する第1観点から第11観点のいずれか一つのモータ駆動回路を備えている。 The refrigerating device of the twelfth aspect is a refrigerating device in which a utilization unit and a heat source unit are connected by piping to form a refrigerant circuit, and is any of the first to eleventh viewpoints applied to a DC motor mounted on the refrigerating device. It is equipped with one motor drive circuit.
<第1実施形態>
(1)空調機100の概要
図1は、本開示の第1実施形態に係るモータ駆動回路が搭載されている冷凍装置である空調機100の構成図である。図1において、空調機100は、利用ユニット2と熱源ユニット3とによって構成されている。
<First Embodiment>
(1) Outline of
空調機100は、圧縮機15、四路切換弁16,熱源側熱交換器17、減圧機構としての膨張弁18、及び利用側熱交換器13が、冷媒配管によって環状に接続された冷媒回路110を有している。
The
(1−1)利用ユニット2
冷媒回路11のうち、利用側熱交換器13は利用ユニット2に属している。また、利用ユニット2には、利用側ファン14が搭載されている。利用側ファン14は、利用側熱交換器13への空気の流れを生成する。
(1-1)
Of the refrigerant circuits 11, the utilization
図2は、本開示の第1実施形態に係るモータ駆動回路30を含む回路ブロック図である。図2において、利用ユニット2側には、制御用電源31、利用側通信器35、及び利用側マイクロコンピュータ41が搭載されている。制御用電源31および利用側通信器35はともに利用側マイクロコンピュータ41に接続されている。
FIG. 2 is a circuit block diagram including a
利用側通信器35は、利用ユニット2が熱源ユニット3と通信を行う際に使用される。制御用電源31は、交流電源91から電源ライン801,802を介して電力を受け制御用電圧を利用側マイクロコンピュータ41に供給しているので、空調機100が運転していない待機中も利用側マイクロコンピュータ41は起動している。
The user-
(1−2)熱源ユニット3
冷媒回路11のうちの圧縮機15、四路切換弁16,熱源側熱交換器17、及び膨張弁18は熱源ユニット3に属している。また、熱源ユニット3には、熱源側ファン19が搭載されている。熱源側ファン19は、熱源側熱交換器17への空気の流れを生成する。
(1-2) Heat source unit 3
Of the refrigerant circuits 11, the
また、図2に示すように、熱源ユニット3側には、モータ駆動回路30、制御用電源32、熱源側通信器36、及び熱源側マイクロコンピュータ42が搭載されている。モータ駆動回路30、制御用電源32および熱源側通信器36はともに熱源側マイクロコンピュータ42に接続されている。
Further, as shown in FIG. 2, a
モータ駆動回路30は、ファンモータ19bを駆動するための回路である。熱源側通信器36は、熱源ユニット3が利用ユニット2と通信を行う際に使用される。制御用電源32は、制御用電圧を熱源側マイクロコンピュータ42に供給する。熱源側マイクロコンピュータ42はモータ駆動回路30を介してファンモータ19bを制御し、さらに熱源ユニット3の他の機器の制御も行う。
The
ファンモータ19bは、3相のブラシレスDCモータであって、ステータ191と、ロータ193とを備えている。ステータ191は、スター結線されたU相、V相及びW相の駆動コイルLu,Lv,Lwを含む。各駆動コイルLu,Lv,Lwの一方端は、それぞれインバータ25から延びるU相、V相及びW相の各配線の駆動コイル端子TU,TV,TWに接続されている。各駆動コイルLu,Lv,Lwの他方端は、互いに端子TNとして接続されている。これら3相の駆動コイルLu,Lv,Lwは、ロータ193が回転することによりその回転速度とロータ193の位置に応じた誘起電圧を発生させる。
The
ロータ193は、N極及びS極からなる複数極の永久磁石を含み、ステータ191に対し回転軸を中心として回転する。
The
(2)モータ駆動回路30の詳細構成
モータ駆動回路30は、図2に示すように、熱源ユニット3側に搭載されている。モータ駆動回路30は、主に、電源回路20、インバータ25と、ゲート駆動回路26と、制御用電源32と、熱源側マイクロコンピュータ42とで構成されている。
(2) Detailed configuration of the
電源回路20は、主に、整流回路21と、コンデンサ22と、電圧検出器23と、限流回路86とで構成されている。なお、熱源側マイクロコンピュータ42は、各種リレーを操作して電源回路20を制御するので、電源回路20の構成要素でもある。
The
(2−1)整流回路21
整流回路21は、4つのダイオードD1a,D1b,D2a,D2bによってブリッジ状に構成されている。具体的には、ダイオードD1aとD1b、D2aとD2bは、それぞれ互いに直列に接続されている。ダイオードD1a,D2aの各カソード端子は、共にコンデンサ22のプラス側端子に接続されており、整流回路21の正側出力端子として機能する。ダイオードD1b,D2bの各アノード端子は、共にコンデンサ22のマイナス側端子に接続されており、整流回路21の負側出力端子として機能する。
(2-1)
The
ダイオードD1a及びダイオードD1bの接続点は、交流電源91の一方の極に電源ライン805、メインリレー87、電源ライン804を介して接続されている。ダイオードD2a及びダイオードD2bの接続点は、交流電源91の他方の極に電源ライン803を介して接続されている。整流回路21は、交流電源91から出力される交流電圧を整流して直流電圧を生成し、これをコンデンサ22へ供給する。
The connection points of the diode D1a and the diode D1b are connected to one pole of the
(2−2)コンデンサ22
コンデンサ22は、一端が整流回路21の正側出力端子に接続され、他端が整流回路21の負側出力端子に接続されている。コンデンサ22は、交流電圧が整流回路21を介して充電され、電荷を貯えることで、電圧を平滑する。以下、説明の便宜上、コンデンサ22による平滑後の電圧をDCバス電圧Vdcという。
(2-2)
One end of the
DCバス電圧Vdcは、コンデンサ22の出力側に接続されるインバータ25へ印加される。つまり、整流回路21及びコンデンサ22は、インバータ25に対する電源回路20を構成している。
The DC bus voltage Vdc is applied to the
なお、コンデンサの種類としては、電解コンデンサやフィルムコンデンサ、タンタルコンデンサ等が挙げられるが、本実施形態においては、コンデンサ22としてフィルムコンデンサが採用される。
Examples of the type of capacitor include an electrolytic capacitor, a film capacitor, a tantalum capacitor, and the like, but in the present embodiment, a film capacitor is adopted as the
(2−3)電圧検出器23
電圧検出器23は、コンデンサ22の出力側に接続されており、コンデンサ22の両端電圧、即ちDCバス電圧Vdcの値を検出するためのものである。電圧検出器23は、例えば、互いに直列に接続された2つの抵抗がコンデンサ22に並列接続され、DCバス電圧Vdcが分圧されるように構成される。それら2つの抵抗同士の接続点の電圧値は、熱源側マイクロコンピュータ42に入力される。
(2-3)
The
(2−4)電流検出器24
電流検出器24は、コンデンサ22及びインバータ25の間であって、かつコンデンサ22の負側出力端子側に接続されている。電流検出器24は、ファンモータ19bの起動後、ファンモータ19bに流れるモータ電流を三相分の電流の合計値として検出する。
(2-4)
The
電流検出器24は、例えば、シャント抵抗及び該抵抗の両端の電圧を増幅させるオペアンプを用いた増幅回路で構成されてもよい。電流検出器24によって検出されたモータ電流は、熱源側マイクロコンピュータ42に入力される。
The
(2−5)インバータ25
インバータ25は、ファンモータ19bのU相、V相及びW相の駆動コイルLu,Lv,Lwそれぞれに対応する3つの上下アームが互いに並列に、且つコンデンサ22の出力側に接続されている。
(2-5)
In the
図2において、インバータ25は、複数のIGBT(絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ、以下、単にトランジスタという)Q3a,Q3b,Q4a,Q4b,Q5a,Q5b及び複数の還流用のダイオードD3a,D3b,D4a,D4b,D5a,D5bを含む。
In FIG. 2, the
トランジスタQ3aとQ3b、Q4aとQ4b、Q5aとQ5bは、それぞれ互いに直列に接続されることによって各上下アームを構成しており、それによって形成された接続点NU,NV,NWそれぞれから対応する相の駆動コイルLu,Lv,Lwに向かって出力線が延びている。 The transistors Q3a and Q3b, Q4a and Q4b, and Q5a and Q5b are connected in series to each other to form each upper and lower arm, and the connecting points NU, NV, and NW formed by the transistors are of the corresponding phases. The output line extends toward the drive coils Lu, Lv, and Lw.
各ダイオードD3a〜D5bは、各トランジスタQ3a〜Q5bに、トランジスタのコレクタ端子とダイオードのカソード端子が、また、トランジスタのエミッタ端子とダイオードのアノード端子が接続されるよう、並列接続されている。このそれぞれ並列接続されたトランジスタとダイオードにより、スイッチング素子が構成される。 The diodes D3a to D5b are connected in parallel to the transistors Q3a to Q5b so that the collector terminal of the transistor and the cathode terminal of the diode are connected, and the emitter terminal of the transistor and the anode terminal of the diode are connected. A switching element is composed of these transistors and diodes connected in parallel.
インバータ25は、コンデンサ22からのDCバス電圧Vdcが印加され、かつゲート駆動回路26により指示されたタイミングで各トランジスタQ3a〜Q5bがオン及びオフを行うことによって、ファンモータ19bを駆動する駆動電圧SU,SV,SWを生成する。この駆動電圧SU,SV,SWは、各トランジスタQ3aとQ3b、Q4aとQ4b、Q5aとQ5bの各接続点NU,NV,NWからファンモータ19bの駆動コイルLu,Lv,Lwに出力される。
The
(2−6)ゲート駆動回路26
ゲート駆動回路26は、熱源側マイクロコンピュータ42からの指令電圧に基づき、インバータ25の各トランジスタQ3a〜Q5bのオン及びオフの状態を変化させる。具体的には、ゲート駆動回路26は、熱源側マイクロコンピュータ42によって決定されたデューティを有するパルス状の駆動電圧SU,SV,SWがインバータ25からファンモータ19bに出力されるように、各トランジスタQ3a〜Q5bのゲートに印加するゲート制御電圧Gu,Gx,Gv,Gy,Gw,Gzを生成する。生成されたゲート制御電圧Gu,Gx,Gv,Gy,Gw,Gzは、それぞれのトランジスタQ3a〜Q5bのゲート端子に印加される。
(2-6)
The
(2−7)制御用電源32
制御用電源32は、DCバス電圧Vdcを受けて制御用電圧を生成する。DCバス電圧Vdcは、コンデンサ22の端子間電圧であり、コンデンサ22への充電状態と電源電圧位相、及び負荷状態に依存する。
(2-7)
The
コンデンサ22は、通常は、交流電源91の交流電圧により流れる電流が限流抵抗81を介して流れることによって、徐々に充電される。一方、空調機100が運転を停止している間は、交流電源91からの電力供給を受けないので、コンデンサ22は充電されておらず、制御用電源32への電源供給はない。
Normally, the
一方、熱源ユニット3は、通常、屋外に配置されるので、強風によって熱源側ファン19のプロペラファン19aが回転し、それに応じてファンモータ19bが回転する。図3は、モータ回転数に対する誘起電圧ピーク値を示すグラフであるが、図3に示すように、ファンモータ19bはブラシレスDCモータであり、回転数にほぼ比例した誘起電圧を発生させる。誘起電圧が発生することにより、DCバス電圧Vdcが上昇する。
On the other hand, since the heat source unit 3 is usually arranged outdoors, the
本実施形態では、ファンモータ19bの回転数NoがN1以上となり、ファンモータ19bから発生した誘起電圧によってDCバス電圧Vdcが第1閾値V1以上になったとき、その電圧を利用して制御用電圧を生成することができるように構成されている。
In the present embodiment, when the rotation speed No. of the
(2−8)限流抵抗81
限流抵抗81は、コンデンサ22を徐々に充電するために設けられている。利用ユニット2が起動リレー80をオンしたとき、いきなり交流電源91が電源回路20に接続されると、過大な突入電流によりインバータ25を構成する電子部品が破壊される虞がある。それゆえ、通常ではメインリレー87が接点間をオフして、交流電源91とコンデンサ22とを結ぶ電源ラインを導通させていない。
(2-8)
The current limiting
したがって、利用ユニット2が起動リレー80をオンすると、交流電源91の交流電圧は起動リレー80、限流抵抗81と電源ライン804、803を介して整流回路21に印加され、限流抵抗81の抵抗値と交流電源91の交流電圧に応じた電流がコンデンサ22に流れて、コンデンサ22が徐々に充電される。
Therefore, when the
(2−9)限流リレー83
限流リレー83の接点間はノーマルオンの状態であり、利用ユニット2が起動リレー80をオンしたとき、メインリレー87をバイパスするように限流抵抗81と整流回路21との間を導通状態にする。
(2-9) Current limiting
The contacts of the current limiting
つまり、限流リレー83は、接点をオン又はオフすることによって、限流抵抗81に電流を流す第1状態および電流を流さない第2状態のいずれかの状態に切り換わる。なお、限流リレー83は、コンデンサ22が適度に充電されてからオフ動作する。
That is, the current limiting
(2−10)メインリレー87
メインリレー87は、交流電源91とコンデンサ22とを結ぶ電源ライン上に接続されている。メインリレー87は、電源ラインを導通させる状態および導通させない状態のいずれかの状態に切り換わる。
(2-10)
The
既に説明した通り、利用ユニット2が起動リレー80をオンしたときに、いきなり交流電源91が電源回路20に投入されることを防止するために、メインリレー87の接点間はオフして、電源ラインを導通させない状態になっている。
As described above, when the
説明の便宜上、リレーの接点間がオンすることを「・・・リレーがオンする」、リレーの接点間がオフすることを「・・・リレーがオフする」という。メインリレー87は、コンデンサ22が適度に充電され、限流リレー83がオフした後に、オンする。
For convenience of explanation, turning on between the contacts of the relay is called "... the relay turns on", and turning off between the contacts of the relay is called "... the relay turns off". The
(2−11)熱源側マイクロコンピュータ42
熱源側マイクロコンピュータ42は、電圧検出器23、電流検出器24、及びゲート駆動回路26と接続されている。本実施形態では、熱源側マイクロコンピュータ42は、ファンモータ19bをロータ位置センサレス方式にて駆動させている。なお、ロータ位置センサレス方式に限定されるものではないので、センサ方式で行なってもよい。
(2-11) Heat
The heat
ロータ位置センサレス方式とは、ファンモータ19bの特性を示す各種パラメータ、ファンモータ19b起動後の電圧検出器23の検出結果、電流検出器24の検出結果、及びファンモータ19bの制御に関する所定の数式モデル等を用いて、ロータ位置及び回転数の推定、回転数に対するPI制御、モータ電流に対するPI制御等を行い駆動する方式である。ファンモータ19bの特性を示す各種パラメータとしては、使用されるファンモータ19bの巻線抵抗、インダクタンス成分、誘起電圧、極数などが挙げられる。なお、ロータ位置センサレス制御については多くの特許文献が存在するので、詳細はそれらを参照されたい(例えば、特開2013−17289号公報)。
The rotor position sensorless method is a predetermined mathematical model relating to various parameters indicating the characteristics of the
(3)メインリレーがオンするまでの利用側マイクロコンピュータ41の動作
図2において、制御用電源31は、交流電源91から電源ライン801,802を介して電力を受け制御用電圧を利用側マイクロコンピュータ41に供給しているので、待機中も利用側マイクロコンピュータ41は起動している。
(3) Operation of the User-
図4は、熱源側マイクロコンピュータ42が起動するまでの通常の動作を示すフローチャートである。以下、図4のフローに沿って説明する。
FIG. 4 is a flowchart showing a normal operation until the heat
(ステップS1)
利用側マイクロコンピュータ41は、ステップS1において、運転指令の有無を判定する。例えば、空調機100がリモコン(図示せず)から「冷房」、「暖房」、「送風」のいずれかの運転指令信号を受信すると、利用側マイクロコンピュータ41は「運転指令がある」と判定する。
(Step S1)
The user-
(ステップS2)
利用側マイクロコンピュータ41は、ステップS2において、利用ユニット2の起動リレー80をオンし、同時にタイマーを起動して、ステップS3へ進む。
(Step S2)
In step S2, the user-
起動リレー80がオンすることによって、利用側通信器35に電力が供給されるので、利用側通信器35は通信が可能となる。
When the
また、熱源ユニット3の限流回路86にも電力が供給され、限流回路86の限流リレー83の接点間はノーマルオンであるので、限流抵抗81を介してコンデンサ22に充電電流が流れる。このとき、熱源側通信器36にも電力が供給されるので、熱源側通信器36は通信が可能となる。
Further, power is also supplied to the current limiting
(ステップS3)
利用側マイクロコンピュータ41は、ステップS3において、利用ユニット2の起動リレー80がオンしてから所定時間tが経過したか否かを判定し、所定時間tが経過しているときはステップS4へ進む。
(Step S3)
In step S3, the user-
なお、回路に以上がなければ起動リレー80がオンしてから所定時間tが経過する前に、コンデンサ22の端子間電圧(DCバス電圧Vdc)が第1閾値V1以上になり、熱源ユニット3の制御用電源32が制御用電圧を生成し熱源側マイクロコンピュータ42が起動する。
If there is no circuit above, the voltage between the terminals of the capacitor 22 (DC bus voltage Vdc) becomes equal to or higher than the first threshold value V1 before a predetermined time t elapses after the
(ステップS4)
利用側マイクロコンピュータ41は、ステップS4において、利用側通信器35を介して熱源側通信器36に「限流リレー83をオフしてメインリレー87をオンするための指令」を送信する。
(Step S4)
In step S4, the user-
なお、利用側マイクロコンピュータ41は先のステップS3において起動リレー80がオンしてから所定時間tが経過しているので、熱源側マイクロコンピュータ42が起動しているものと推定されている。
Since the predetermined time t has passed since the
熱源側マイクロコンピュータ42は、熱源側通信器36が受けた当該指令に従って、限流リレー83をオフしてメインリレー87をオンする。
The heat
上記の動作を行うことによって、限流されないままコンデンサ22への充電が開始されることが防止されている。
By performing the above operation, it is prevented that charging of the
(4)誘起電圧で起動した熱源側マイクロコンピュータ42の動作
しかしながら、制御用電源32がファンモータ19bからの誘起電圧を利用して制御用電圧が生成された場合、コンデンサ22が十分に充電されないまま、メインリレー87をオンにすると、限流抵抗81を介さずにコンデンサ22の充電が開始されるので、突入電流が流れてインバータ25を構成する電子部品が破壊される虞がある。
(4) Operation of the heat
そこで、起動した熱源側マイクロコンピュータ42は、コンデンサ22が本来の経路(限流抵抗81を介した経路)で充電されたか否かを判定し、本来の経路で充電されていないと判定したときは、メインリレー87をオンさせない。
Therefore, the activated heat
さらに、熱源側マイクロコンピュータ42は、メインリレー87をオンさせないまま、DCバス電圧Vdcの検出を行い、ファンモータ19bの回転数Noを推定している。
Further, the heat
これは、熱源側マイクロコンピュータ42が回転数指令を出力していないにもかかわらず、回転数Noが所定回転数N2以上になった場合に、DCバス電圧Vdcが第2閾値V2以上となって電子部品を危険に晒す虞があり、それを回避する手段として、誘起電圧を抑制してDCバス電圧Vdcを下げる「電圧抑制制御」をするためである。以下、制御フローを参照しながら説明する。
This is because the DC bus voltage Vdc becomes the second threshold value V2 or more when the rotation speed No becomes the predetermined rotation speed N2 or more even though the heat
図5は、熱源側マイクロコンピュータ42が誘起電圧によって起動してから電圧抑制制御に至るまでのフローチャートである。
FIG. 5 is a flowchart from the start of the heat
(ステップS11)
先ず、熱源側マイクロコンピュータ42は、ステップS11において、制御用電源32から制御用電圧の供給を受けて起動する。
(Step S11)
First, in step S11, the heat source-
(ステップS12)
次に、熱源側マイクロコンピュータ42は、ステップS12において、電圧検出器23を介してDCバス電圧Vdcを検出する。
(Step S12)
Next, the heat
(ステップS13)
次に、熱源側マイクロコンピュータ42は、ステップS13において、DCバス電圧Vdcが適正充電電圧Vchgに到達しているか否かを判定する。熱源側マイクロコンピュータ42は、「DCバス電圧Vdcが適正充電電圧Vchgに到達していない(Vdc<Vchg)」と判定したときはステップS14に進み、それ以外はステップS19へ進む。
(Step S13)
Next, in step S13, the heat
(ステップS14)
次に、熱源側マイクロコンピュータ42は、ステップS14において、メインリレー87をオンさせない。なぜなら、Vdc<Vchgであるので、コンデンサ22が十分に充電されておらず、メインリレー87がオンすると突入電流が発生し、インバータ25を構成する部品を破壊する虞があるからである。
(Step S14)
Next, the heat
(ステップS15)
次に、熱源側マイクロコンピュータ42は、ステップS15において、電圧検出器23を介してDCバス電圧Vdcを検出し、ファンモータ19bの回転数Noを推定する。
(Step S15)
Next, in step S15, the heat
(ステップS16)
次に、熱源側マイクロコンピュータ42は、ステップS16において、回転数Noが所定回転数N2以上であるか否かを判定し、No≧N2と判定したときはステップS17へ進む。
(Step S16)
Next, the heat
(ステップS17)
次に、熱源側マイクロコンピュータ42は、ステップS17において、回転数指令を出力していないか否かを判定し、回転数指令を出力していないと判定したときはステップS18へ進む。
(Step S17)
Next, the heat
(ステップS18)
次に、熱源側マイクロコンピュータ42は、ステップS18において、ファンモータ19bの誘起電圧を抑制する制御である「電圧抑制制御」を行う。電圧抑制制御は、ファンモータ19bに制動をかける制御であり、詳細は後段にて説明する。
(Step S18)
Next, in step S18, the heat
(ステップS19)
一方、先のステップS13で熱源側マイクロコンピュータ42が「DCバス電圧Vdcが適正充電電圧Vchgに到達している(Vdc≧Vchg)」と判定した場合は、ステップS14において、メインリレー87をオンにする。なぜなら、Vdc≧Vchgであるので、コンデンサ22が十分に充電されており、メインリレー87がオンしても突入電流が抑制されるからである。
(Step S19)
On the other hand, when the heat
なお、電圧抑制制御は、DCバス電圧を上昇させないために行なう制御であるから、前記ステップS15及びS16を省略してファンモータ19bの回転数推定と回転数判断を行なわず、DCバス電圧が第2閾値V2以上となっていることをもって電圧抑制制御を行なうことにしてもよい。
Since the voltage suppression control is a control performed so as not to raise the DC bus voltage, the rotation speed estimation and the rotation speed determination of the
(5)熱源側マイクロコンピュータ42の電圧抑制制御
熱源側マイクロコンピュータ42が起動後、「コンデンサ22が適正充電電圧Vchgまで充電されていない」、又は「コンデンサ22が本来の経路で充電されていない」と判断した場合、メインリレー87をオンさせずに、ファンモータ19bの誘起電圧を抑制する電圧抑制制御を行う。
(5) Voltage suppression control of the heat
電圧抑制制御とは、ファンモータ19bに制動をかける制御であって、本実施形態では、全ての上下アームの2つのトランジスタQ3a、Q3b,Q4a、Q4b,Q5a、Q5bのいずれか片方のアームのトランジスタ全てをオンにして、ファンモータ19bに制動をかけている。
The voltage suppression control is a control for braking the
例えば、下アームの全てのトランジスタをオフにし、上アームの全てのトランジスタをオンしてもよいし、反対に、上アームの全てのトランジスタをオフにし、下アームの全てのトランジスタをオンにしてもよい。 For example, all transistors in the lower arm may be turned off and all transistors in the upper arm may be turned on, or conversely, all transistors in the upper arm may be turned off and all transistors in the lower arm may be turned on. Good.
図6は、電圧抑制制御時のU相、V相及びW相に対応する上アームおよび下アームのトランジスタのオンオフ状態を示した表である。また、図7は、図6のように上アームの全てのトランジスタをオフ、下アームの全てのトランジスタをオンしたときのインバータ25とファンモータ19bとを流れる電流を示すイメージ図である。電流の流れる方向は、各相の誘起電圧位相すなわち回転中のロータ位置により変化する。
FIG. 6 is a table showing on / off states of the transistors of the upper arm and the lower arm corresponding to the U phase, the V phase, and the W phase during the voltage suppression control. Further, FIG. 7 is an image diagram showing a current flowing through the
図6及び図7において、本実施形態では、上アームの全てのトランジスタQ3a,Q4a,Q5aをオフにし、下アームの全てのトランジスタQ3b,Q4b,Q5bをオンにしている。 In FIGS. 6 and 7, in the present embodiment, all the transistors Q3a, Q4a, and Q5a of the upper arm are turned off, and all the transistors Q3b, Q4b, and Q5b of the lower arm are turned on.
全ての下アームのトランジスタQ3b,Q4b,Q5bをオンにすることによって、ファンモータ19bの誘起電圧によって流れる電流を還流させ、ファンモータ19bの誘起電圧によるDCバス電圧Vdcの昇圧を防止しながら、ファンモータ19bの内部インピーダンスに応じた電流を流して制動させるので、回転数の上昇を抑制し、誘起電圧の上昇が抑制される。
By turning on all the lower arm transistors Q3b, Q4b, and Q5b, the current flowing due to the induced voltage of the
(6)特徴
(6−1)
モータ駆動回路30では、空調機100の運転停止中に強風によりプロペラファン19aが回転し、ファンモータ19bの誘起電圧によってDCバス電圧Vdcが上昇して、電圧検出器23の検出値が第1閾値V1以上となったとき、制御用電源32が制御用電圧を生成し、その制御用電圧によって熱源側マイクロコンピュータ42が起動する。さらに、熱源側マイクロコンピュータ42は、誘起電圧が第2閾値V2以上になったとき、誘起電圧を抑制してDCバス電圧Vdcを下げる電圧抑制制御を行い、インバータ25の部品を誘起電圧から保護し、モータ駆動回路30の信頼性を高めている。
(6) Features (6-1)
In the
(6−2)
熱源側マイクロコンピュータ42は、ゲート駆動回路26からインバータ25に対して信号が出力されていないときに、ファンモータ19bの回転数Noが所定回転数N2以上であると判定したときは、誘起電圧によってDCバス電圧が過度に上昇している虞があるで、誘起電圧を抑制してDCバス電圧Vdcを下げる電圧抑制制御を行い、インバータ25の部品を誘起電圧から保護し、モータ駆動回路30の信頼性を高めている。
(6-2)
When the heat
(6−3)
モータ駆動回路30では、電圧抑制制御として、熱源側マイクロコンピュータ42が上アームの全てのトランジスタQ3a,Q4a,Q5aをオフにし、下アームの全てのトランジスタQ3b,Q4b,Q5bをオンにする。これによって、ファンモータ19bの誘起電圧によって流れる電流を還流させ、ファンモータ19bの誘起電圧によるDCバスの昇圧を防止しながら、ファンモータ19bの内部インピーダンスに応じた電流を流して制動させ、回転数の上昇を抑制する。
(6-3)
In the
<第2実施形態>
(1)概要
図8は、本開示の第2実施形態に係るモータ駆動回路30の要部を示す回路ブロック図である。図8おいて、第2実施形態に係るモータ駆動回路30は、図2で示された第1実施形態のモータ駆動回路のファンモータ19bの出力軸に着脱可能な機械的なブレーキ61が新たに追加されたものである。
<Second Embodiment>
(1) Outline FIG. 8 is a circuit block diagram showing a main part of the
したがって、ここではブレーキ61について説明し、それ以外の要素は第1実施形態と同様であるので、同じ名称及び符号を付して詳細な説明を省略する。
Therefore, the
(2)モータ駆動回路30の構成
ブレーキ61は、機械的ブレーキであって、電磁クラッチ63と、ファンモータ19bの回転軸に電磁クラッチ63を介して接続される負荷65とで構成されている。電磁クラッチ63は、熱源側マイクロコンピュータ42からの駆動信号によって、ファンモータ19bの回転軸と負荷65とを連結又は解除する。
(2) Configuration of
負荷65は、ロータ193の回転力を減衰させるため、ファンモータ19bのロータ193よりも十分に大きい慣性モーメントを有する回転盤、或いは、ロータリーダンパで構成されている。もちろん、回転盤及びロータリーダンパに限定されるものではなく、負荷65はロータ193の回転力を減衰することができるものであればよい。
The
(3)モータ駆動回路30の動作
以下、モータ駆動回路30の動作について説明する。熱源側マイクロコンピュータ42が回転数指令を出力していないにもかかわらず、回転数Noが所定回転数N2以上になった、もしくはDCバス電圧が第2閾値V2以上となったと判断したとき、トランジスタQ3a〜Q5bをオフしたまま、電磁クラッチ63を動作させて、ファンモータ19bの回転軸と負荷65とを連結する。
(3) Operation of
このとき、ファンモータ19bのインダクタンス成分がもつエネルギーとファンモータ19bの回転エネルギーとが、負荷65を回転させようとするエネルギーとして消費される。
At this time, the energy of the inductance component of the
(4)第2実施形態の特徴
ファンモータ19bのインダクタンス成分がもつエネルギー及びファンモータ19bの回転エネルギーを機械的なブレーキ61で消費させることによって、ファンモータ19bの回転数上昇を抑制し、誘起電圧の上昇が抑制されてDCバス電圧Vdcを上昇させない。
(4) Features of the Second Embodiment By consuming the energy of the inductance component of the
<第3実施形態>
(1)概要
図9は、本開示の第3実施形態に係るモータ駆動回路30の要部を示す回路ブロック図である。図9において、第3実施形態に係るモータ駆動回路30は、図2で示された第1実施形態におけるモータ駆動回路に、負荷抵抗71及びスイッチ(リレー回路73)が追加されたものである。
<Third Embodiment>
(1) Outline FIG. 9 is a circuit block diagram showing a main part of the
なお、スイッチは、リレー回路73に限定されるものではなく、半導体スイッチ、その他のスイッチであってもよい。
The switch is not limited to the
ここでは、負荷抵抗71及びリレー回路73について説明し、それ以外の要素は第1実施形態と同様であるので、同じ名称及び符号を付して詳細な説明を省略する。
Here, the load resistor 71 and the
(2)モータ駆動回路30の詳細構成
(2−1)負荷抵抗71
図13において、負荷抵抗71は、3つの抵抗素子71u、71v、71wで構成されている。抵抗素子71uは、U相の駆動コイルLuと接続点NUとを結ぶラインの途中に接続されている。抵抗素子71vは、V相の駆動コイルLvと接続点NVとを結ぶラインの途中に接続されている。抵抗素子71wは、W相の駆動コイルLwと接続点NWとを結ぶラインの途中に接続されている。通常、上記各ラインはリレー回路73によって遮断されている。
(2) Detailed configuration of motor drive circuit 30 (2-1) Load resistance 71
In FIG. 13, the load resistance 71 is composed of three
(2−2)リレー回路73
リレー回路73は、ファンモータ19bの各相の駆動コイルLu,Lv,Lwと、それらに対応する各抵抗素子71u,71v,71wを結ぶラインを電気的に開閉するリレー接点73aと、リレー接点73aを動作させるリレーコイル73bと、リレーコイル73bへの通電と非通電とを行うトランジスタ73cとを含んでいる。リレーコイル73bの一端は、駆動用電源Vbの正極に接続され、他端はトランジスタ73cのコレクタ側に接続されている。熱源側マイクロコンピュータ42は、トランジスタ73cのベース電流の有無を切り換えて、コレクタとエミッタ間をオンオフし、リレーコイル73bへの通電と非通電を行う。
(2-2)
The
(3)モータ駆動回路30の動作
以下、モータ駆動回路30の動作について説明する。熱源側マイクロコンピュータ42が回転数指令を出力していないにもかかわらず、回転数Noが所定回転数N2以上になった、もしくはDCバス電圧が第2閾値V2以上となったと判断したとき、トランジスタQ3a〜Q5bをオフしたまま、リレー回路73のトランジスタ73cのベースに駆動信号を出力し、各コレクタ−エミッタ間を導通状態にする。このとき、リレーコイル73bが励磁され、リレー接点73aが閉じて、抵抗素子71uとU相の駆動コイルLuとを、また抵抗素子71vとV相の駆動コイルLvとを、さらに抵抗素子71wとW相の駆動コイルLwとを結び、ファンモータ19bのインダクタンス成分がもつエネルギーを抵抗素子71u,71v,71wで消費させ、電気的ブレーキをかける。
(3) Operation of
(4)第3実施形態の特徴
モータ駆動回路30では、ファンモータ19bのインダクタンス成分がもつエネルギーを抵抗素子71u,71v,71wで消費させることによって、ファンモータ19bの回転数上昇を抑制し、誘起電圧の上昇が抑制されてDCバス電圧Vdcを上昇させない。
(4) Features of the Third Embodiment In the
(5)第3実施形態の変形例
(5−1)第1変形例
図10は、第3実施形態の第1変形例に係るモータ駆動回路30の要部を示す回路ブロック図である。図10において、第1変形例に係るモータ駆動回路30は、DCバスを共用する第1モータ駆動回路30Aおよび第2モータ駆動回路30Bを含んでいる。
(5) Modified Example of Third Embodiment (5-1) First Modified Example FIG. 10 is a circuit block diagram showing a main part of a
DCバスには、第1インバータ25Aが接続され、その第1インバータ25Aにファンモータ19bが接続されている。
A
また、同一のDCバスから延びてDCバスの正側・負側を共有する一対の分岐線には、第2インバータ25Bが接続され、その第2インバータ25Bの圧縮機モータ15bが接続されている。圧縮機モータ15bは圧縮機15に内蔵されている(図1参照)。
Further, a
第1インバータ25Aには第1ゲート駆動回路26A、第2インバータ25Bには第2ゲート駆動回路26Bが接続されている。
The first
また、第1モータ駆動回路30Aは、第1〜第3実施形態のモータ駆動回路30と同様の機能を果たす電圧検出器23A及び電流検出部24Aを有し、それらは熱源側マイクロコンピュータ42に接続されている。
Further, the first
さらに、第2モータ駆動回路30Bは、第1〜第3実施形態のモータ駆動回路30と同様の機能を果たす電圧検出部23B及び電流検出部24Bを有し、それらも熱源側マイクロコンピュータ42に接続されている。
Further, the second
なお、図10正面視でコンデンサ22より左側の回路構成は、第1実施形態(図2)と同じであるので記載を省略した。
Since the circuit configuration on the left side of the
次に、第1モータ駆動回路30Aの動作について説明する。熱源側マイクロコンピュータ42が、熱源側マイクロコンピュータ42が回転数指令を出力していないにもかかわらず、回転数Noが所定回転数N2以上になった、もしくはDCバス電圧が第2閾値V2以上となったと判断したとき、熱源側マイクロコンピュータ42は、第2ゲート駆動回路26Bに回転数指令を出力し、第2インバータ25Bを介して圧縮機モータ15bを動作させる。
Next, the operation of the first
これによって、ファンモータ19bの誘起電圧によってコンデンサ22に貯えられた電荷が圧縮機モータ15bの動作により消費されるので、DCバス電圧Vdcを下げることができる。また、DCバス電圧Vdcが下がることによって、誘起電圧によりコンデンサ22を充電する電流すなわちモータ電流が増加し制動がかかるので、モータ19bの回転数上昇を抑制することができる。
As a result, the electric charge stored in the
(5−2)第2変形例
図11は、第3実施形態の第2変形例に係るモータ駆動回路30の要部を示す回路ブロック図である。図11において、本変形例の特徴は、第3実施形態の第1変形例における圧縮機モータ15aの駆動コイルLu,Lv,Lwを、第3実施形態の負荷抵抗71のように利用する点である。
(5-2) Second Modified Example FIG. 11 is a circuit block diagram showing a main part of the
すなわち、熱源側マイクロコンピュータ42が、熱源側マイクロコンピュータ42が回転数指令を出力していないにもかかわらず、回転数Noが所定回転数N2以上になった、もしくはDCバス電圧が第2閾値V2以上となったと判断したとき、トランジスタQ3a〜Q5bをオフしたまま、リレー回路73のトランジスタ73cのベースに駆動信号を出力し、各コレクタ−エミッタ間を導通状態にする。
That is, even though the heat
このとき、リレーコイル73bが励磁され、リレー接点73aが閉じて、圧縮機モータ15bのU相の駆動コイルLucとファンモータ19bのU相の駆動コイルLuとを結び、また圧縮機モータ15bのV相の駆動コイルLvcとファンモータ19bのV相の駆動コイルLvとを結び、さらに圧縮機モータ15bのW相の駆動コイルLwcとファンモータ19bのW相の駆動コイルLwとを結び、ファンモータ19bのインダクタンス成分がもつエネルギーを圧縮機モータ15bの駆動コイルLuc,Lvc,Lwcで消費させ、電気的ブレーキをかける。
At this time, the
その結果、モータ駆動回路30では、ファンモータ19bのインダクタンス成分がもつエネルギーを圧縮機モータ15bの駆動コイルLuc,Lvc,Lwcで消費させることによって、誘起電圧の上昇が抑制されてDCバス電圧を上昇させない。
As a result, in the
<全実施形態に共通の変形例>
上記の第1実施形態、第2実施形態。3実施形態、その第1変形例および第2変形例では、電圧抑制制御を実行するための条件として、DCバス電圧Vdcの値に基づいて、ファンモータ19bの回転数を推定し、さらに熱源側マイクロコンピュータ42からゲート駆動回路26に対して回転数指令を出力していないことを挙げている。
<Modification example common to all embodiments>
The first embodiment and the second embodiment described above. In the third embodiment, the first modification and the second modification, the rotation speed of the
しかしながら、それに限定されるものでなく、熱源ユニット3が運転状態にないことを判断できればよい。例えば、コンデンサ22が本来の経路(限流抵抗81を介した経路)で充電されたか否かを判定し、コンデンサ22が本来の経路で充電されていなければ、ファンモータ19bの誘起電圧によってコンデンサ22が充電されたものとみなして、その後のDCバス電圧Vdcが電子部品を危険に晒すような電圧まで上昇したと判断されれば、電圧抑制制御の対象となり得る。
However, the present invention is not limited to this, and it is sufficient if it can be determined that the heat source unit 3 is not in the operating state. For example, it is determined whether or not the
以下、上記の第1実施形態、第2実施形態、3実施形態、その第1変形例および第2変形例の共通の変形例について説明する。 Hereinafter, common modifications of the first embodiment, the second embodiment, the third embodiment, the first modification, and the second modification will be described.
(1)第1共通変形例
以下、図面を参照しながら、第1共通変形例における熱源側マイクロコンピュータ42によるメインリレー87の制御について説明する。
(1) First Common Modification Example The control of the
図12は、第1共通変形例において、熱源側マイクロコンピュータ42が誘起電圧によって起動してから電圧抑制制御に至るまでのフローチャートである。
FIG. 12 is a flowchart from the start of the heat
(ステップS21)
先ず、熱源側マイクロコンピュータ42は、ステップS21において、制御用電源32から制御用電圧の供給を受けて起動する。
(Step S21)
First, in step S21, the heat
(ステップS22)
次に、熱源側マイクロコンピュータ42は、ステップS22において、電圧検出器23を介してDCバス電圧Vdcを検出する。
(Step S22)
Next, the heat
(ステップS23)
次に、熱源側マイクロコンピュータ42は、ステップS23において、DCバス電圧Vdcが適正充電電圧Vchgに到達しているか否かを判定する。熱源側マイクロコンピュータ42は、Vdc<Vchgであると判定したときはステップS24に進み、それ以外はステップS28へ進む。
(Step S23)
Next, in step S23, the heat
(ステップS24)
次に、熱源側マイクロコンピュータ42は、ステップS24において、メインリレー87をオンさせない。なぜなら、Vdc<Vchgであるので、コンデンサ22が十分に充電されておらず、メインリレー87がオンすると突入電流が発生し、インバータ25を構成する部品を破壊する虞があるからである。
(Step S24)
Next, the heat
(ステップS25)
次に、熱源側マイクロコンピュータ42は、ステップS25において、電圧検出器23を介してDCバス電圧Vdcを検出する。
(Step S25)
Next, the heat
(ステップS26)
次に、熱源側マイクロコンピュータ42は、ステップS26において、電圧検出器23の検出値(Vdc)が第2閾値V2以上であるか否かを判定し、Vdc≧V2と判定したときはステップS27へ進む。
(Step S26)
Next, in step S26, the heat source-
(ステップS27)
次に、熱源側マイクロコンピュータ42は、ステップS27において、上記の第1実施形態、第2実施形態、3実施形態、その第1変形例および第2変形例で説明したいずれかの「電圧抑制制御」を行う。
(Step S27)
Next, in step S27, the heat source-
(ステップS28)
一方、先のステップS23で熱源側マイクロコンピュータ42が「DCバス電圧Vdcが適正充電電圧Vchgに到達している」と判定した場合は、ステップS28において、メインリレー87をオンにする。なぜなら、DCバス電圧Vdc≧適正充電電圧Vchgであるので、コンデンサ22が十分に充電されており、メインリレー87がオンしても突入電流が抑制されるからである。
(Step S28)
On the other hand, when the heat
(2)第2共通変形例
図13は、第2共通変形例における限流回路86Bの拡大図である。図13において、限流回路86Bは充電電流検出器85を有しているという点で、上記実施形態における限流回路86と相違する。
(2) Second Common Deformation Example FIG. 13 is an enlarged view of the current limiting
コンデンサ22が本来の経路で充電され、制御用電源32によって制御用電圧が生成されて熱源側マイクロコンピュータ42が起動したとき、熱源側マイクロコンピュータ42は充電電流検出器85を介して充電電流を検出することができる。
When the
以下、図面を参照しながら、第2変形例における熱源側マイクロコンピュータ42によるメインリレー87の制御について説明する。
Hereinafter, the control of the
図14は、第2共通変形例において、熱源側マイクロコンピュータ42が誘起電圧によって起動してから電圧抑制制御に至るまでのフローチャートである。
FIG. 14 is a flowchart from the start of the heat
(ステップS31)
先ず、熱源側マイクロコンピュータ42は、ステップS31において、制御用電源32から制御用電圧の供給を受けて起動する。
(Step S31)
First, in step S31, the heat source-
(ステップS32)
次に、熱源側マイクロコンピュータ42は、ステップS32において、充電電流検出器85を介して充電電流Icを検出する。
(Step S32)
Next, the heat
(ステップS33)
次に、熱源側マイクロコンピュータ42は、ステップS33において、充電電流Icが0であるか否かを判定する。熱源側マイクロコンピュータ42は、充電電流Ic=0であると判定したときはステップS34に進み、それ以外はステップS38へ進む。
(Step S33)
Next, the heat
(ステップS34)
次に、熱源側マイクロコンピュータ42は、ステップS34において、メインリレー87をオンさせない。なぜなら、コンデンサ22が本来の経路で充電されておらず、メインリレー87がオンすると突入電流が発生し、インバータ25を構成する部品を破壊する虞があるからである。
(Step S34)
Next, the heat
(ステップS35)
次に、熱源側マイクロコンピュータ42は、ステップS35において、電圧検出器23を介してDCバス電圧Vdcを検出する。
(Step S35)
Next, the heat
(ステップS36)
次に、熱源側マイクロコンピュータ42は、ステップS36において、電圧検出器23の検出値(Vdc)が第2閾値V2以上であるか否かを判定し、Vdc≧V2と判定したときはステップS37へ進む。
(Step S36)
Next, in step S36, the heat
(ステップS37)
次に、熱源側マイクロコンピュータ42は、ステップS37において、上記の第1実施形態、第2実施形態、3実施形態、その第1変形例および第2変形例で説明したいずれかの「電圧抑制制御」を行う。
(Step S37)
Next, in step S37, the heat source-
(ステップS38)
一方、先のステップS33で熱源側マイクロコンピュータ42が「充電電流Ic=0である」と判定しなかったときは、熱源側マイクロコンピュータ42は、ステップS38において、メインリレー87をオンにする。なぜなら、充電電流Ic>0であるので、平滑コンデンサ22が本来の経路で充電されており、メインリレー87がオンしても突入電流が抑制されるからである。
(Step S38)
On the other hand, when the heat
(3)第3共通変形例
先のコンデンサ22の通常の充電動作で説明したとおり、熱源側マイクロコンピュータ42は、熱源側通信器36が利用ユニット2から受けた指令に従って、限流リレー83をオフしてメインリレー87をオンする。
(3) Third Common Deformation Example As described in the normal charging operation of the
したがって、熱源側マイクロコンピュータ42は起動後、利用ユニット2と通信を行って、限流抵抗81に通電したか否かを確認すれば、コンデンサ22が本来の経路で充電されたか否かを判定することができる。
Therefore, after the heat
図15は、第3共通変形例において、熱源側マイクロコンピュータ42が誘起電圧によって起動してから電圧抑制制御に至るまでの制御を示すフローチャートである。
FIG. 15 is a flowchart showing the control from the start of the heat
(ステップS41)
先ず、熱源側マイクロコンピュータ42は、ステップS41において、制御用電源32から制御用電圧の供給を受けて起動する。
(Step S41)
First, in step S41, the heat source-
(ステップS42)
次に、熱源側マイクロコンピュータ42は、ステップS42において、熱源側通信器36の通信履歴を確認する。
(Step S42)
Next, the heat
(ステップS43)
次に、熱源側マイクロコンピュータ42は、ステップS43において、利用ユニット2からの要求指令に従って限流抵抗81に通電したか否かを判定する。熱源側マイクロコンピュータ42は、「限流抵抗81に通電していない」と判定したときはステップS44に進み、それ以外はステップS48へ進む。
(Step S43)
Next, in step S43, the heat
(ステップS44)
次に、熱源側マイクロコンピュータ42は、ステップS44において、メインリレー87をオンさせない。なぜなら、コンデンサ22が本来の経路で充電されておらず、メインリレー87がオンすると突入電流が発生し、インバータ25を構成する部品を破壊する虞があるからである。
(Step S44)
Next, the heat
(ステップS45)
次に、熱源側マイクロコンピュータ42は、ステップS45において、電圧検出器23を介してDCバス電圧Vdcを検出する。
(Step S45)
Next, the heat
(ステップS46)
次に、熱源側マイクロコンピュータ42は、ステップS46において、電圧検出器23の検出値(Vdc)が第2閾値V2以上であるか否かを判定し、Vdc≧V2と判定したときはステップS47へ進む。
(Step S46)
Next, in step S46, the heat
(ステップS47)
次に、熱源側マイクロコンピュータ42は、ステップS47において、上記の第1実施形態、第2実施形態、3実施形態、その第1変形例および第2変形例で説明したいずれかの「電圧抑制制御」を行う。
(Step S47)
Next, in step S47, the heat source-
(ステップS48)
一方、先のステップS43で熱源側マイクロコンピュータ42が「限流抵抗81に通電した」と判定したときは、熱源側マイクロコンピュータ42は、ステップS48において、メインリレー87をオンにする。なぜなら、コンデンサ22が本来の経路で充電されており、メインリレー87がオンしても突入電流が抑制されるからである。
(Step S48)
On the other hand, when the heat
(4)第4共通変形例
上記各実施形態では、モータ駆動回路30はインバータ25を搭載しているので、インバータ制御のために、交流電源の電源電圧位相を検出する回路(図示せず。以下、電源電圧位相検出回路という。)が搭載されている。
(4) Fourth Common Modification Example In each of the above embodiments, since the
コンデンサ22が本来の経路で充電されているときは交流電源91から電力供給を受けているので、電源電圧位相検出回路において位相が検出される。
When the
電源電圧位相検出回路において位相が検出されないときは、コンデンサ22が本来の経路で充電されていないことを意味しているので、熱源側マイクロコンピュータ42が起動しても、メインリレー87はオンしないように制御すればよい。
When the phase is not detected in the power supply voltage phase detection circuit, it means that the
図16は、第4共通変形例において、熱源側マイクロコンピュータ42が誘起電圧によって起動してから電圧抑制制御に至るまでの制御を示すフローチャートである。
FIG. 16 is a flowchart showing the control from the start of the heat
(ステップS51)
先ず、熱源側マイクロコンピュータ42は、ステップS51において、制御用電源32から制御用電圧の供給を受けて起動する。
(Step S51)
First, in step S51, the heat source-
(ステップS52)
次に、熱源側マイクロコンピュータ42は、ステップS52において、電源電圧位相を検出する。
(Step S52)
Next, the heat
(ステップS53)
次に、熱源側マイクロコンピュータ42は、ステップS53において、電源電圧位相を検出することができたか否かを判定する。熱源側マイクロコンピュータ42は、「電源電圧位相を検出することができなかった」と判定したときはステップS54に進み、それ以外はステップS58へ進む。
(Step S53)
Next, the heat
(ステップS54)
次に、熱源側マイクロコンピュータ42は、ステップS54において、メインリレー87をオンさせない。なぜなら、コンデンサ22が本来の経路で充電されておらず、メインリレー87がオンすると突入電流が発生し、インバータ25を構成する部品を破壊する虞があるからである。
(Step S54)
Next, the heat
(ステップS55)
次に、熱源側マイクロコンピュータ42は、ステップS55において、電圧検出器23を介してDCバス電圧Vdcを検出する。
(Step S55)
Next, the heat
(ステップS56)
次に、熱源側マイクロコンピュータ42は、ステップS56において、電圧検出器23の検出値(Vdc)が第2閾値V2以上であるか否かを判定し、Vdc≧V2と判定したときはステップS57へ進む。
(Step S56)
Next, in step S56, the heat source-
(ステップS57)
次に、熱源側マイクロコンピュータ42は、ステップS57において、上記の第1実施形態、第2実施形態、3実施形態、その第1変形例および第2変形例で説明したいずれかの「電圧抑制制御」を行う。
(Step S57)
Next, in step S57, the heat source-
(ステップS58)
一方、先のステップS53で熱源側マイクロコンピュータ42が「電源電圧位相を検出することができた」と判定したときは、熱源側マイクロコンピュータ42は、ステップS58において、メインリレー87をオンにする。なぜなら、電源電圧位相を検出することができたので、コンデンサ22が本来の経路で充電されており、メインリレー87がオンしても突入電流が抑制されるからである。
(Step S58)
On the other hand, when the heat
以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。 Although the embodiments of the present disclosure have been described above, it will be understood that various modifications of the forms and details are possible without departing from the purpose and scope of the present disclosure described in the claims. ..
実施形態においては、モータとしてブラシレスDCモータを例にとり説明したが、ブラシ付きDCモータの場合にも、モータが回転することにより誘起電圧が発生するため、同様に考えることができる。そこで、これらを共通に表す言葉として「DCモータ」を用いている。 In the embodiment, a brushless DC motor has been described as an example of the motor, but even in the case of a brushed DC motor, an induced voltage is generated by the rotation of the motor, so that the same can be considered. Therefore, "DC motor" is used as a common term for these.
本開示のモータ駆動装置は、ファンモータに限らず、外力によって回転し誘起電圧を発生させるモータの駆動装置に有用である。 The motor drive device of the present disclosure is useful not only for fan motors but also for drive devices for motors that rotate by an external force to generate an induced voltage.
2 利用ユニット
3 熱源ユニット
11 冷媒回路
15 圧縮機
15b 圧縮機モータ
19 熱源側ファン(送風機)
19b ファンモータ(DCモータ)
20 電源回路(第1電源)
21 整流回路
22 コンデンサ
23 電圧検出器
25 インバータ
26 ゲート駆動回路(回転数制御回路)
30 モータ駆動回路
32 制御用電源(第2電源)
42 熱源側マイクロコンピュータ
61 ブレーキ
71 負荷
73 スイッチ(リレー回路)
91 交流電源
100 冷凍装置
2 Utilization unit 3 Heat source unit 11
19b Fan motor (DC motor)
20 power supply circuit (first power supply)
21
30
42 Heat
91
Claims (12)
少なくとも一対のDCバスに電力を供給する第1電源(20)と、
前記第1電源(20)とは別に、前記機器によって生じる前記DCモータ(19b)の誘起電圧から制御用電圧を生成する第2電源(32)と、
前記第2電源(32)から電力供給を受けて起動するマイクロコンピュータ(42)と、
を備え、
前記マイクロコンピュータ(42)は、起動後、前記第2電源(32)が前記誘起電圧から前記制御用電圧を生成したか否かを判断し、前記第2電源(32)が前記誘起電圧から前記制御用電圧を生成したと判断したときは、前記誘起電圧を下げる電圧抑制制御を行う、
モータ駆動回路(30)。 A motor drive circuit that rotates a DC motor (19b) that drives equipment.
A first power source (20) that supplies power to at least a pair of DC buses,
In addition to the first power supply (20), a second power supply (32) that generates a control voltage from the induced voltage of the DC motor (19b) generated by the equipment.
A microcomputer (42) that is activated by receiving power from the second power source (32), and
Equipped with a,
After startup, the microcomputer (42) determines whether or not the second power supply (32) has generated the control voltage from the induced voltage, and the second power supply (32) determines from the induced voltage the induced voltage. When it is determined that the control voltage has been generated, voltage suppression control for lowering the induced voltage is performed.
Motor drive circuit (30).
請求項1に記載のモータ駆動回路(30)。 The device is a blower (19).
The motor drive circuit (30) according to claim 1.
交流電源(91)の交流電圧を整流する整流回路(21)と、
前記整流回路(21)の出力に接続されたコンデンサ(22)と、
を有し、
前記第2電源(32)は、前記コンデンサ(22)と並列に接続される、
請求項1又は請求項2に記載のモータ駆動回路(30)。 The first power source (20) is
A rectifier circuit (21) that rectifies the AC voltage of the AC power supply (91),
A capacitor (22) connected to the output of the rectifier circuit (21) and
Have,
The second power supply (32) is connected in parallel with the capacitor (22).
The motor drive circuit (30) according to claim 1 or 2.
前記第2電源(32)は、前記電圧検出器(23)の検出値が第1閾値以上のときに制御用電圧を生成する、
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のモータ駆動回路(30)。 A voltage detector (23) for detecting the DC bus voltage, which is the voltage between the DC buses, or the induced voltage is further provided.
The second power supply (32) generates a control voltage when the detection value of the voltage detector (23) is equal to or higher than the first threshold value.
The motor drive circuit (30) according to any one of claims 1 to 3.
前記マイクロコンピュータ(42)は、前記電圧検出器(23)の検出値が第2閾値以上となったとき前記電圧抑制制御を行う、
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のモータ駆動回路(30)。 A voltage detector (23) for detecting the DC bus voltage, which is the voltage between the DC buses, or the induced voltage is further provided.
The microcomputer (42) performs the voltage suppression control when the detection value of the voltage detector (23) becomes equal to or higher than the second threshold value.
The motor drive circuit (30) according to any one of claims 1 to 3.
前記マイクロコンピュータ(42)は、前記回転数制御回路(26)への回転数指令がないときの前記DCモータ(19b)の回転数が所定回転数以上である場合に、前記電圧抑制制御を行う、
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のモータ駆動回路(30)。 A rotation speed control circuit (26) for controlling the rotation speed of the DC motor (19b) in response to a command from the microcomputer (42) is further provided.
The microcomputer (42) performs the voltage suppression control when the rotation speed of the DC motor (19b) is equal to or higher than a predetermined rotation speed when there is no rotation speed command to the rotation speed control circuit (26). ,
The motor drive circuit (30) according to any one of claims 1 to 3.
前記マイクロコンピュータ(42)は、前記電圧抑制制御として、前記インバータ(25)の全ての上アーム又は下アームのスイッチング素子をオンにする、
請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のモータ駆動回路(30)。 An inverter (25) that converts the output from the first power supply (20) into alternating current and supplies it to the DC motor (19b) is further provided.
The microcomputer (42) turns on all the switching elements of the upper arm or the lower arm of the inverter (25) as the voltage suppression control.
The motor drive circuit (30) according to any one of claims 1 to 6.
前記マイクロコンピュータ(42)は、前記電圧抑制制御として、前記ブレーキ(61)を介して前記DCモータ(19b)に制動をかける、
請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のモータ駆動回路(30)。 A brake (61) for mechanically braking the DC motor (19b) is further provided.
The microcomputer (42) brakes the DC motor (19b) via the brake (61) as the voltage suppression control.
The motor drive circuit (30) according to any one of claims 1 to 6.
接点をオン又はオフすることによって、前記DCモータ(19b)の各相と前記負荷(71)との間を導通させる状態および導通させない状態のいずれかの状態に切り換わるスイッチ(73)と、
をさらに備え、
前記マイクロコンピュータ(42)は、前記電圧抑制制御として、前記スイッチ(73)を介して前記DCモータ(19b)の各相と前記負荷(71)との間を導通させる、
請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のモータ駆動回路(30)。 Load (71) and
A switch (73) that switches between a state in which each phase of the DC motor (19b) and the load (71) are conducted or not, by turning the contacts on or off.
With more
As the voltage suppression control, the microcomputer (42) conducts conduction between each phase of the DC motor (19b) and the load (71) via the switch (73).
The motor drive circuit (30) according to any one of claims 1 to 6.
前記マイクロコンピュータ(42)は、前記電圧抑制制御として、前記負荷を動作させる、
請求項9に記載のモータ駆動回路(30)。 The load is connected in parallel with the capacitor (22).
The microcomputer (42) operates the load as the voltage suppression control.
The motor drive circuit (30) according to claim 9.
請求項9又は請求項10に記載のモータ駆動回路。 The load is the motor (15b) of the compressor (15).
The motor drive circuit according to claim 9 or 10.
前記冷凍装置に搭載されるDCモータに適用する請求項1から請求項11のいずれか1項に記載のモータ駆動回路(30)を備える、
冷凍装置(100)。 It is a refrigerating device in which the utilization unit (2) and the heat source unit (3) are connected by piping to form a refrigerant circuit (11).
The motor drive circuit (30) according to any one of claims 1 to 11, which is applied to a DC motor mounted on the refrigeration apparatus.
Refrigeration equipment (100).
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