JP7286523B2 - Water supply device, control device and inverter - Google Patents
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Description
本発明は、ポンプを使用して、集合住宅やオフィスビルなどの建物に水を供給する給水装置、制御装置及びインバータに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a water supply device, a control device, and an inverter that use a pump to supply water to buildings such as collective housing and office buildings.
給水装置には電動機の回転数を制御してポンプの出力を調整するインバータが取付けられており、これに動力線が接続されてポンプの電動機へ給電するようになっている。インバータは例えば、トランジスタ等のスイッチング素子をオン・オフ制御することにより、所望の多相交流出力を得るＰＷＭインバータ装置である。オン・オフ動作をさせるためのスイッチング信号を得る方法として、各相電圧指令となる正弦波信号を変調波である三角波信号と比較し、各スイッチング素子のオン・オフ信号を得る方法がある。このときの変調波の周波数をキャリア周波数という。 The water supply system is equipped with an inverter that controls the number of revolutions of the motor to adjust the output of the pump, and a power line is connected to the inverter to supply power to the motor of the pump. The inverter is, for example, a PWM inverter device that obtains a desired multiphase AC output by controlling switching elements such as transistors on and off. As a method of obtaining switching signals for on/off operation, there is a method of obtaining on/off signals for each switching element by comparing a sine wave signal, which is a voltage command for each phase, with a triangular wave signal, which is a modulating wave. The frequency of the modulated wave at this time is called a carrier frequency.
キャリア周波数が低いとスイッチング素子をオン・オフ制御する際の損失は少ないが、モータ駆動時に発生する磁気音が大きくなる。逆に、キャリア周波数を高く（例えば１０ＫＨｚ以上に）すると、スイッチング素子をオン・オフ制御する際の損失は増えるが、磁気音の周波数が人間の可聴域を超えるので、不快な音を感じにくくなる。 If the carrier frequency is low, there is little loss during on/off control of the switching element, but the magnetic noise generated when the motor is driven increases. Conversely, if the carrier frequency is increased (e.g., 10 kHz or higher), the loss during on/off control of the switching element increases, but the frequency of the magnetic sound exceeds the human audible range, making it difficult to perceive unpleasant sounds. .
このような給水装置では、夜間等の周囲が静かな環境下等でもポンプを駆動する事があるので、低騒音化が望まれ、比較的高いキャリア周波数でインバータが運転されている場合が多い。例えば、特許文献１には、夜間等の閑散時に、キャリア周波数を高くして騒音を抑える運転方法が記載されている。 In such a water supply apparatus, the pump may be driven even in a quiet environment such as at night. Therefore, noise reduction is desired, and the inverter is often operated at a relatively high carrier frequency. For example, Patent Literature 1 describes a driving method for suppressing noise by increasing the carrier frequency during off-peak hours such as at night.
この様な給水装置が設置されている場所の周囲温度が想定よりも高い場合、またはインバータを冷却するためのファンや通気口の不具合で想定よりも冷却性能が悪かった場合に、インバータの過熱保護が動作し、給水を停止する場合がある。この様な過熱保護が動作して停止した場合、通常、リトライ機能により、停止後に再び給水を開始する。しかしながら、周囲温度の条件やインバータ冷却性能が改善しない限り、再び、過熱保護が動作し、給水が停止に至る事になる。 Inverter overheating protection when the ambient temperature in the location where such water supply equipment is installed is higher than expected, or when the cooling performance is lower than expected due to a malfunction of the fan or vent for cooling the inverter. may operate and stop water supply. When such overheat protection is activated and the water supply is stopped, normally, the retry function restarts water supply after the stop. However, unless the ambient temperature conditions and the inverter cooling performance improve, the overheat protection will operate again and the water supply will stop.
これらを回避する方法として、インバータストール（電流制限）機能を使用して、過熱保護に至らない様にポンプの運転周波数を下げる方法がある。しかしながら、インバータストール機能により運転周波数を下げてしまうので、給水に必要な圧力を出すことができず、十分に給水できない問題がある。 As a method of avoiding these, there is a method of using the inverter stall (current limit) function to lower the operating frequency of the pump so as not to lead to overheat protection. However, since the inverter stall function lowers the operating frequency, there is a problem that the pressure required for water supply cannot be generated and sufficient water supply cannot be performed.
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、インバータの過熱保護で給水を停止した後に、再び給水を開始する場合において、過熱保護による給水停止の確率を低減することを可能とする給水装置、制御装置及びインバータを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and is capable of reducing the probability of water supply being stopped due to overheat protection when restarting water supply after stopping water supply due to overheat protection of an inverter. An object is to provide a device, a control device and an inverter.
本発明の第１の態様に係る給水装置は、ポンプと、前記ポンプを駆動する電動機と、複数のスイッチング素子を有し且つ前記電動機を可変速駆動するインバータと、を備え、前記インバータの内部または外部にプロセッサを有し、前記プロセッサは、搬送波と各相電圧指令となる正弦波信号とを比較してスイッチング信号を生成し、生成したスイッチング信号を前記複数のスイッチング素子に供給し、前記プロセッサは、前記ポンプが過熱保護により停止した後、再起動する場合において再起動時以降のタイミングで、前記搬送波のキャリア周波数を停止前より下げる。 A water supply device according to a first aspect of the present invention includes a pump, an electric motor that drives the pump, and an inverter that has a plurality of switching elements and drives the electric motor at a variable speed, and A processor is provided externally, the processor compares a carrier wave with a sinusoidal signal as a voltage command for each phase to generate a switching signal, and supplies the generated switching signal to the plurality of switching elements, the processor and, when the pump is restarted after being stopped due to overheat protection, the carrier frequency of the carrier wave is lowered from before the stop at the timing after the restart.
この構成によれば、スイッチング素子をオン・オフ制御する際の損失を低減し、発熱を抑制するので、インバータの過熱保護で給水を停止した後に、再び給水を開始する場合において、過熱保護による給水停止の確率を低減することができる。 According to this configuration, loss during on/off control of the switching element is reduced and heat generation is suppressed. Probability of outage can be reduced.
本発明の第２の態様に係る給水装置は、第１の態様に係る給水装置であって、前記プロセッサは、ポンプの運転開始から過熱保護による給水の停止までの時間に応じて、前記再起動時以降のキャリア周波数を決定する。 A water supply apparatus according to a second aspect of the present invention is the water supply apparatus according to the first aspect, wherein the processor restarts the restart according to the time from the start of operation of the pump to the stop of water supply due to overheat protection. Determines the carrier frequency after the hour.
この構成によれば、ポンプの運転開始から過熱保護による給水の停止までの時間に応じて、キャリア周波数を決定するので、時間が長い場合に、キャリア周波数をより下げることができ、スイッチング素子をオン・オフ制御する際の損失をより低減し、発熱をより抑制するので、過熱保護による給水停止の確率を低減することができる。 According to this configuration, the carrier frequency is determined according to the time from the start of operation of the pump to the stoppage of water supply due to overheat protection.・Since loss during off control is further reduced and heat generation is further suppressed, the probability of water supply stop due to overheat protection can be reduced.
本発明の第３の態様に係る給水装置は、第２の態様に係る給水装置であって、前記プロセッサは、ポンプの運転開始から過熱保護による給水の停止までの時間が短いほど、前記ポンプが過熱保護停止後の再起動時のキャリア周波数を下げる。 A water supply apparatus according to a third aspect of the present invention is the water supply apparatus according to the second aspect, wherein the processor detects that the shorter the time from the start of operation of the pump to the stoppage of water supply due to overheat protection, the faster the pump. Lower the carrier frequency when restarting after stopping overheat protection.
この構成によれば、ポンプの運転開始から過熱保護による給水の停止までの時間が短いほど、設置されている場所の周囲温度が高いか、またはインバータを冷却するためのファンや通気口の不具合で想定よりも冷却性能が悪いが、再起動時以降のキャリア周波数をより下げることにより、過熱保護による給水停止の確率を低減することができる。 According to this configuration, the shorter the time from the start of operation of the pump until the water supply is stopped by the overheat protection, the higher the ambient temperature of the installation location, or the malfunction of the fan or vent for cooling the inverter. Cooling performance is worse than expected, but by lowering the carrier frequency after restarting, the probability of water supply stop due to overheat protection can be reduced.
本発明の第４の態様に係る給水装置は、第１の態様に係る給水装置であって、前記ポンプ、前記電動機、前記インバータは複数の組を有し、前記プロセッサは、前記ポンプが過熱保護により停止した後、再起動する場合において再起動時以降のタイミングで、前記インバータそれぞれの前記搬送波のキャリア周波数を停止前より下げる。 A water supply apparatus according to a fourth aspect of the present invention is the water supply apparatus according to the first aspect, wherein the pump, the electric motor, and the inverter have a plurality of sets, and the processor controls the overheating protection of the pump. When the inverter is restarted after being stopped by , the carrier frequency of the carrier wave of each of the inverters is lowered from that before the stop at the timing after the restart.
この構成によれば、スイッチング素子をオン・オフ制御する際の損失を低減し、発熱を抑制するので、過熱保護による給水停止の確率を低減することができる。 According to this configuration, the loss during on/off control of the switching element is reduced and heat generation is suppressed, so the probability of water supply stop due to overheat protection can be reduced.
本発明の第５の態様に係る給水装置は、第１の態様に係る給水装置であって、前記ポンプは、第１のポンプと第２のポンプを有し、前記プロセッサは、前記第２のポンプが駆動される前に前記第１のポンプの過熱保護停止した場合において、その後に第１のポンプと第２のポンプが並列運転している状態で、運転周波数が予め設定された周波数を超えた場合、搬送波のキャリア周波数を通常時のキャリア周波数より下げる。 A water supply device according to a fifth aspect of the present invention is the water supply device according to the first aspect, wherein the pump has a first pump and a second pump, and the processor When the overheat protection of the first pump is stopped before the pump is driven, the operating frequency exceeds a preset frequency while the first pump and the second pump are operating in parallel after that. In this case, the carrier frequency of the carrier wave is lowered from the normal carrier frequency.
この構成によれば、スイッチング素子をオン・オフ制御する際の損失を低減し、発熱を抑制するので、過熱保護による給水停止の確率を低減することができる。 According to this configuration, the loss during on/off control of the switching element is reduced and heat generation is suppressed, so the probability of water supply stop due to overheat protection can be reduced.
本発明の第６の態様に係る給水装置は、第５の態様に係る給水装置であって、前記プロセッサは、前記第２のポンプが起動される前に前記第１のポンプの過熱保護が動作した場合において、前記第１のポンプを再始動する際、第１のポンプの運転周波数が、前記第２のポンプを追加する通常の運転周波数より低い運転周波数に到達した場合、前記第２のポンプを起動するとともに前記第１のポンプの運転周波数を下げる。 A water supply apparatus according to a sixth aspect of the present invention is the water supply apparatus according to the fifth aspect, wherein the processor causes overheat protection of the first pump to operate before the second pump is activated. , when restarting the first pump, if the operating frequency of the first pump reaches an operating frequency lower than the normal operating frequency at which the second pump is added, the second pump is started and the operating frequency of the first pump is lowered.
この構成によれば、第１のポンプの過熱保護が再度、動作する前に、運転周波数を下げることにより、第１のポンプで過熱保護が再度動作する可能性を低減させつつ、第２のポンプの運転を開始し吐き出し流量を確保することができる。 According to this configuration, by lowering the operating frequency before the overheat protection of the first pump operates again, the possibility that the overheat protection will operate again in the first pump is reduced, and the second pump operation can be started and the discharge flow rate can be secured.
本発明の第７の態様に係る制御装置は、複数のスイッチング素子を有し且つポンプを駆動する電動機を可変速駆動するインバータを制御する制御装置であって、搬送波と各相電圧指令となる正弦波信号とを比較してスイッチング信号を生成し、生成したスイッチング信号を前記複数のスイッチング素子に供給し、前記ポンプが過熱保護により停止した後、再起動する場合において再起動時以降のタイミングで、前記搬送波のキャリア周波数を停止前より下げるプロセッサを備える。 A control device according to a seventh aspect of the present invention is a control device that controls an inverter that has a plurality of switching elements and variable-speed drives an electric motor that drives a pump, the control device comprising: wave signal to generate a switching signal, supply the generated switching signal to the plurality of switching elements, and when the pump is restarted after being stopped by overheat protection, at a timing after the restart, A processor is provided for lowering the carrier frequency of the carrier wave from before stopping.
この構成によれば、スイッチング素子をオン・オフ制御する際の損失を低減し、発熱を抑制するので、インバータの過熱保護で給水を停止した後に、再び給水を開始する場合において、過熱保護による給水停止の確率を低減することができる。 According to this configuration, loss during on/off control of the switching element is reduced and heat generation is suppressed. Probability of outage can be reduced.
本発明の第８の態様に係るインバータは、複数のスイッチング素子を有し且つポンプを駆動する電動機を可変速駆動するインバータであって、搬送波と各相電圧指令となる正弦波信号とを比較してスイッチング信号を生成し、生成したスイッチング信号を前記複数のスイッチング素子に供給し、前記ポンプが過熱保護により停止した後、再起動する場合において再起動時以降のタイミングで、前記搬送波のキャリア周波数を停止前より下げるプロセッサを備える。 An inverter according to an eighth aspect of the present invention is an inverter that has a plurality of switching elements and variable-speed drives an electric motor that drives a pump, and compares a carrier wave with a sine wave signal that is a voltage command for each phase. to generate a switching signal, supply the generated switching signal to the plurality of switching elements, and when the pump is restarted after being stopped by overheat protection, the carrier frequency of the carrier wave is changed at the timing after restarting Equipped with a processor lower than before stopping.
この構成によれば、スイッチング素子をオン・オフ制御する際の損失を低減し、発熱を抑制するので、インバータの過熱保護で給水を停止した後に、再び給水を開始する場合において、過熱保護による給水停止の確率を低減することができる。 According to this configuration, loss during on/off control of the switching element is reduced and heat generation is suppressed. Probability of outage can be reduced.
本発明の一態様によれば、スイッチング素子をオン・オフ制御する際の損失を低減し、発熱を抑制するので、インバータの過熱保護で給水を停止した後に、再び給水を開始する場合において、過熱保護による給水停止の確率を低減することができる。 According to one aspect of the present invention, loss during on/off control of the switching element is reduced and heat generation is suppressed. The probability of water supply interruption due to protection can be reduced.
以下、各実施形態について、図面を参照しながら説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。 Hereinafter, each embodiment will be described with reference to the drawings. However, more detailed description than necessary may be omitted. For example, detailed descriptions of well-known matters and redundant descriptions of substantially the same configurations may be omitted. This is to avoid unnecessary verbosity in the following description and to facilitate understanding by those skilled in the art.
＜第１の実施形態＞
第１の実施形態では、給水装置が設置されている場所の周囲温度が想定よりも高い場合、またはインバータを冷却する為のファンや通気口の不具合で想定よりも冷却性能が悪い場合など、インバータの過熱保護が動作し、給水を停止した後、インバータのリトライ機能で再起動する場合において、再起動時以降において、通常運転中のキャリア周波数よりも低いキャリア周波数で運転を行う。
<First embodiment>
In the first embodiment, if the ambient temperature of the place where the water supply device is installed is higher than expected, or if the cooling performance is worse than expected due to a problem with the fan or vent for cooling the inverter, the inverter After the overheat protection of , and the supply of water is stopped, the retry function of the inverter restarts, after the restart, operation is performed at a carrier frequency lower than the carrier frequency during normal operation.
これにより、インバータのリトライ機能で再起動する場合に、通常運転中の搬送波のキャリア周波数よりも低いキャリア周波数で運転を行うことにより、運転中の不快な磁気音は発生するが、スイッチング素子をオン・オフ制御する際の損失を低減し、発熱を抑制するので、過熱保護による給水停止の確率を低減することができる。 As a result, when restarting with the retry function of the inverter, by operating at a carrier frequency lower than the carrier frequency of the carrier wave during normal operation, unpleasant magnetic noise is generated during operation, but the switching element is turned on.・Since loss during off control is reduced and heat generation is suppressed, the probability of water supply stop due to overheat protection can be reduced.
図１は、第１の実施形態に係る給水装置の概略構成図である。この給水装置は主に戸建て、マンション、オフィスビル、商業施設、又は、学校等の建物（給水対象）に水道水を給水するための設備である。
図１に示すように、ポンプ設備１０の給水装置３０の吸込口は、導入管２を介して水道管（水道本管）１または図示しない受水槽に接続されている。給水装置３０の吐出口には給水管７が接続されており、この給水管７は、各建物の給水栓（例えば蛇口）に連通している。ポンプ設備１０は、水道管（または受水槽）からの水を増圧し、建物の各給水栓（図示せず）に水を供給する。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a water supply device according to a first embodiment. This water supply apparatus is a facility for supplying tap water mainly to single-family houses, condominiums, office buildings, commercial facilities, or buildings (to be supplied with water) such as schools.
As shown in FIG. 1, a suction port of a
給水装置３０は、ポンプ２０と、このポンプ２０を駆動する駆動源としての電動機（以下モータともいう）２１と、複数のスイッチング素子を有し且つ電動機２１を可変速駆動する駆動装置としてのインバータ２２と、を備えている。更に、給水装置３０は、ポンプ２０の吐出側（下流側）に、逆止弁２３と、フロースイッチ２４と、圧力センサ２６と、圧力タンク２８と、インバータ２２を制御する制御装置４０とを備える。なお、電動機２１とインバータ２２とが一体となって接続された一体型のポンプ装置として構成してもよく、さらに制御装置４０を一体化させてもよい。
The
逆止弁２３は、ポンプ２０の吐出口に接続された吐出管（吐出し部）３２に設けられており、ポンプ２０が停止したときの水の逆流を防止する。逆止弁２３の下流側（二次側）には、フロースイッチ２４が設けられている。フロースイッチ２４は、吐出管３２を流れる水の流量が所定の値にまで低下したこと、すなわち過少水量を検出する流量検出器である。
The
吐出管３２におけるフロースイッチ２４のさらに下流側には、圧力センサ２６、及び、圧力タンク２８が設けられている。圧力センサ（第１圧力センサ）２６は、ポンプ２０の吐出側圧力（以降、吐出側圧力とは、圧力センサ２６にて測定した圧力値を示す。）を測定するための圧力測定器である。圧力タンク２８は、ポンプ２０が停止している間の吐出側圧力を保持するための圧力保持器である。
Further downstream of the
制御装置４０は、記憶部４１とプロセッサ４２とを有する。記憶部４１には、プロセッサ４２が実行するためのプログラムが記憶されている。プログラムには、インバータの制御を行う機能の他、ポンプ２０の吐き出し側圧力が低下した時、ポンプ２０を始動させ、吐き出し側の圧力を所定の圧力まで昇圧させる給水動作、およびポンプ吐き出し側の水の使用量が少なくなった小水量状態となった時にポンプを停止する停止動作を行うポンプの運転制御機能等も搭載している。プロセッサ４２は、インバータ２２を制御する。
なお、記憶部４１とプロセッサ４２は、上述の様に一つの記憶部とプロセッサで、ポンプの運転制御機能とインバータ制御機能の両方を行ってもよいし、それぞれの制御用に記憶部とプロセッサを備えてもよい。
The
Note that the
図２は、第１の実施形態に係るインバータの概略構成図である。図２に示すように、インバータ２２は、入力電圧を整流するコンバータ２２１と、直流電圧を蓄える直流電圧蓄積部２２２と、電動機２１に接続されている直流交流変換器２２３とを備える。直流交流変換器２２３は、直流電圧蓄積部２２２で蓄積された直流電圧を交流電圧に変換し、変換後の３相の交流電圧を電動機２１に供給する。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the inverter according to the first embodiment. As shown in FIG. 2 , the
コンバータ２２１は、電源３１に接続されている。例えば、コンバータ２２１は、アノードが電源３１の第１の相に接続されているダイオードＤ１１、カソードがダイオードＤ１１に接続されているダイオードＤ１２を有する。
更にコンバータ２２１は、カソードがダイオードＤ１１のカソードに接続されており且つアノードが電源３１の第２の相に接続されているダイオードＤ１３、カソードがダイオードＤ１３のアノードに接続されており且つアノードがダイオードＤ１２のアノードに接続されているダイオードＤ１４を有する。
更にコンバータ２２１は、カソードがダイオードＤ１３のカソードに接続されており且つアノードが電源３１の第３の相に接続されているダイオードＤ１５、カソードがダイオードＤ１５のアノードに接続されており且つアノードがダイオードＤ１４のアノードに接続されているダイオードＤ１６を有する。
直流電圧蓄積部２２２は一例として、一端がダイオードＤ１５のカソードに接続され且つ他端がダイオードＤ１６のアノードに接続されているコンデンサＣである。
As an example, the DC
直流交流変換器２２３は、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６と、ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６を有する。ここでは一例としてスイッチング素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６は、ｎ型のトランジスタである。なお、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６は、ＭＯＳＦＥＴであってもよい。
The DC/
スイッチング素子Ｓ１は、プロセッサ４２に接続されスイッチング信号が供給されるベースと、コンデンサＣの一端に接続されているコレクタと、電動機２１の第１の相に接続されているエミッタとを有する。ダイオードＤ１は、カソードがスイッチング素子Ｓ１のコレクタに接続され、アノードがスイッチング素子Ｓ１のエミッタに接続されている。
Switching element S1 has a base connected to
スイッチング素子Ｓ２は、プロセッサ４２に接続されスイッチング信号が供給されるベースと、コンデンサＣの一端に接続されているコレクタと、コンデンサＣの他端に接続されているエミッタとを有する。ダイオードＤ２は、カソードがスイッチング素子Ｓ２のコレクタに接続され、アノードがスイッチング素子Ｓ２のエミッタに接続されている。
The switching element S2 has a base connected to the
スイッチング素子Ｓ３は、プロセッサ４２に接続されスイッチング信号が供給されるベースと、コンデンサＣの一端に接続されているコレクタと、電動機２１の第２の相に接続されているエミッタとを有する。ダイオードＤ３は、カソードがスイッチング素子Ｓ３のコレクタに接続され、アノードがスイッチング素子Ｓ３のエミッタに接続されている。
Switching element S3 has a base connected to
スイッチング素子Ｓ４は、プロセッサ４２に接続されスイッチング信号が供給されるベースと、コンデンサＣの一端に接続されているコレクタと、コンデンサＣの他端に接続されているエミッタとを有する。ダイオードＤ４は、カソードがスイッチング素子Ｓ４のコレクタに接続され、アノードがスイッチング素子Ｓ４のエミッタに接続されている。
The switching element S4 has a base connected to the
スイッチング素子Ｓ５は、プロセッサ４２に接続されスイッチング信号が供給されるベースと、コンデンサＣの一端に接続されているコレクタと、電動機２１の第３の相に接続されているエミッタとを有する。ダイオードＤ５は、カソードがスイッチング素子Ｓ５のコレクタに接続され、アノードがスイッチング素子Ｓ５のエミッタに接続されている。
The switching element S5 has a base connected to the
スイッチング素子Ｓ６は、プロセッサ４２に接続されスイッチング信号が供給されるベースと、コンデンサＣの一端に接続されているコレクタと、コンデンサＣの他端に接続されているエミッタとを有する。ダイオードＤ６は、カソードがスイッチング素子Ｓ６のコレクタに接続され、アノードがスイッチング素子Ｓ６のエミッタに接続されている。
The switching element S6 has a base connected to the
図３は、各相電圧指令となる正弦波信号、搬送波と、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２に供給されるスイッチング信号の時系列変化の一例を示す図である。図３において、正弦波信号の波形Ｗ１と、搬送波の波形Ｗ２、スイッチング素子Ｓ１に供給されるスイッチング信号の波形Ｗ３、スイッチング素子Ｓ２に供給されるスイッチング信号の波形Ｗ４が示されている。図３の波形Ｗ３に示すように、スイッチング素子Ｓ１に供給されるスイッチング信号は、正弦波信号の電圧が搬送波の電圧より高い場合、ハイレベルに、正弦波信号の電圧が搬送波の電圧より低い場合、ローレベルになる。反対に、図３の波形Ｗ４に示すように、スイッチング素子Ｓ２に供給されるスイッチング信号は、正弦波信号の電圧が搬送波の電圧より高い場合、ローレベルに、正弦波信号の電圧が搬送波の電圧より低い場合、ハイレベルになる。 FIG. 3 is a diagram showing an example of time-series changes of a sine wave signal, a carrier wave, and switching signals supplied to the switching elements S1 and S2, which are voltage commands for each phase. FIG. 3 shows the waveform W1 of the sine wave signal, the waveform W2 of the carrier wave, the waveform W3 of the switching signal supplied to the switching element S1, and the waveform W4 of the switching signal supplied to the switching element S2. As shown by the waveform W3 in FIG. 3, the switching signal supplied to the switching element S1 is at a high level when the voltage of the sine wave signal is higher than the voltage of the carrier wave, and at a high level when the voltage of the sine wave signal is lower than the voltage of the carrier wave. , goes low. Conversely, as shown by waveform W4 in FIG. 3, the switching signal supplied to switching element S2 is at a low level when the voltage of the sine wave signal is higher than the voltage of the carrier wave, and when the voltage of the sine wave signal is higher than the voltage of the carrier wave. If it is lower, it becomes a high level.
スイッチング素子Ｓ３に供給されるスイッチング信号は、スイッチング素子Ｓ１に供給されるスイッチング信号から位相が１２０度ずれており、同様にスイッチング素子Ｓ４に供給されるスイッチング信号は、スイッチング素子Ｓ２に供給されるスイッチング信号から位相が１２０度ずれている。スイッチング素子Ｓ５に供給されるスイッチング信号は、スイッチング素子Ｓ３に供給されるスイッチング信号から位相が更に１２０度ずれており、同様にスイッチング素子Ｓ６に供給されるスイッチング信号は、スイッチング素子Ｓ４に供給されるスイッチング信号から位相が更に１２０度ずれている。 The switching signal supplied to switching element S3 is 120 degrees out of phase with the switching signal supplied to switching element S1, and similarly the switching signal supplied to switching element S4 is the switching signal supplied to switching element S2. 120 degrees out of phase with the signal. The switching signal supplied to switching element S5 is further 120 degrees out of phase with the switching signal supplied to switching element S3, and similarly the switching signal supplied to switching element S6 is supplied to switching element S4. It is also 120 degrees out of phase with the switching signal.
プロセッサ４２は、搬送波と各相電圧指令となる正弦波信号とを比較してスイッチング信号を生成し、生成したスイッチング信号を複数のスイッチング素子Ｓ１～Ｓ６に供給する。プロセッサ４２は、ポンプ２０が過熱保護により停止後、再起動する場合において再起動時以降のタイミングで、当該搬送波のキャリア周波数を停止前より下げる。ここではそのタイミングは一例としてポンプの再起動時である。これにより、スイッチング素子Ｓ１～Ｓ６をオン・オフ制御する際の損失を低減し、発熱を抑制するので、過熱保護による給水停止の確率を低減することができる。
The
その際に、プロセッサ４２は、ポンプ２０の運転開始から過熱保護による給水の停止までの時間に応じて、当該再起動時以降のキャリア周波数を決定してもよい。具体的には例えば、プロセッサ４２は、ポンプの運転開始から過熱保護による給水の停止までの時間が短いほど、当該再起動時以降のキャリア周波数を下げてもよい。これにより、ポンプの運転開始から過熱保護による給水の停止までの時間が短いほど、設置されている場所の周囲温度が高いか、またはインバータを冷却するためのファンや通気口の不具合で想定よりも冷却性能が悪いが、再起動時以降のキャリア周波数をより下げることにより、過熱保護による給水停止の確率を低減することができる。
At that time, the
以上、第１の実施形態に係る給水装置は、ポンプ２０と、ポンプ２０を駆動する電動機２１と、複数のスイッチング素子を有し且つ電動機２１を可変速駆動するインバータ２２と、プロセッサ４２と、を備える。プロセッサ４２は、搬送波と各相電圧指令となる正弦波信号とを比較してスイッチング信号を生成し、生成したスイッチング信号を複数のスイッチング素子Ｓ１～Ｓ６に供給する。プロセッサ４２は、ポンプ２０が過熱保護により停止した後、再起動する場合において再起動時以降のタイミングで、搬送波のキャリア周波数を停止前より下げる。
As described above, the water supply apparatus according to the first embodiment includes the
この構成により、スイッチング素子Ｓ１～Ｓ６をオン・オフ制御する際の損失を低減し、発熱を抑制するので、過熱保護による給水停止の確率を低減することができる。 With this configuration, loss during on/off control of the switching elements S1 to S6 is reduced and heat generation is suppressed, so the probability of water supply stop due to overheat protection can be reduced.
＜第２の実施形態＞
続いて第２の実施形態について説明する。図４は、第２の実施形態に係る給水装置の概略構成図である。図１と同様の要素には同様の符号をふりその説明を省略する。図４に示す例では、図１と比べて、第２の実施形態に係る給水装置３０ｂは、ポンプ２０、電動機２１、インバータ２２、逆止弁２３、および、フロースイッチ２４が２組設けられ、これらは並列に設けられている点が異なっている。複数台のポンプ２０を設けることにより、一部のポンプ２０が運転不可となった場合には、運転可能な他のポンプ２０にて給水を継続し極力断水を避けることができる。
<Second embodiment>
Next, a second embodiment will be described. FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a water supply device according to a second embodiment. Elements that are the same as those in FIG. 1 are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted. In the example shown in FIG. 4, compared to FIG. 1, the
また、制御装置４０のプロセッサ４２は、２組のインバータ２２を制御する。以下、２組のポンプ２０のうち、一方を第１のポンプ、他方を第２のポンプという。
The
＜制御例１＞
続いて、ポンプが過熱保護により停止した後、再起動する場合における制御例１について説明する。第１の実施形態と同様に、プロセッサ４２は、ポンプが過熱保護により停止した後、再起動する場合において再起動時以降のタイミングで、インバータ２２それぞれの（すなわち全てのインバータ２２）搬送波のキャリア周波数を停止前より下げる。具体的には例えば、プロセッサ４２は、ポンプが過熱保護により停止した後、再起動する場合において全てのインバータの搬送波のキャリア周波数を通常時よりも低い周波数に下げる。
<Control example 1>
Next, control example 1 when the pump is restarted after being stopped by overheat protection will be described. As in the first embodiment, the
この構成により、スイッチング素子Ｓ１～Ｓ６をオン・オフ制御する際の損失を低減し、発熱を抑制するので、過熱保護による給水停止の確率を低減することができる。 With this configuration, loss during on/off control of the switching elements S1 to S6 is reduced and heat generation is suppressed, so the probability of water supply stop due to overheat protection can be reduced.
＜制御例２＞
続いて、ポンプが過熱保護により停止した後、再起動する場合における制御例２について説明する。通常、第１のポンプが運転し、運転周波数（回転数）が上昇し、第１のポンプの運転周波数が所定の周波数に到達したら、第２のポンプが起動され、二台のポンプで並列運転が行われる。
<Control example 2>
Next, control example 2 in the case where the pump is restarted after being stopped by overheat protection will be described. Normally, the first pump operates, the operating frequency (rotational speed) increases, and when the operating frequency of the first pump reaches a predetermined frequency, the second pump is started and the two pumps operate in parallel. is done.
図５は、第２の実施形態の制御例２において、過熱保護動作後の運転周波数の変化を示す図である。図５に示すように、プロセッサ４２は例えば、第２のポンプが起動される前に第１のポンプの過熱保護が動作した場合において、リトライ機能で第１のポンプを再始動する際、第１のポンプの運転周波数が、第２のポンプを追加する通常の運転周波数（第１の通常周波数）より低い運転周波数（第２の設定周波数）Ｆ１に到達した場合、第２のポンプを起動するとともに第１のポンプの運転周波数を下げる。これにより、第１のポンプの過熱保護が再度、動作する前に、運転周波数を下げることにより、第１のポンプで過熱保護が再度動作する可能性を低減させつつ、第２のポンプの運転を開始し吐き出し流量を確保することができる。そして、プロセッサ４２は例えば、第１のポンプと第２のポンプの運転周波数が同じになった場合、第１のポンプと第２のポンプの運転周波数を例えば図５に示すように同じ時間変化で上昇させる。
FIG. 5 is a diagram showing changes in the operating frequency after the overheat protection operation in Control Example 2 of the second embodiment. As shown in FIG. 5, the
そして、第１のポンプと第２のポンプが並列運転している状態で、運転周波数が予め設定された周波数Ｆ２（あるいは出力電流が所定の出力電流値）を超えた場合、搬送波のキャリア周波数を予め設定された通常時のキャリア周波数より下げる。これにより、スイッチング素子をオン・オフ制御する際の損失を低減し、発熱を抑制するので、過熱保護による給水停止の確率を低減することができる。 Then, when the operating frequency exceeds a preset frequency F2 (or the output current exceeds a predetermined output current value) while the first pump and the second pump are operating in parallel, the carrier frequency of the carrier wave is changed to Lower than the preset carrier frequency for normal times. As a result, loss during ON/OFF control of the switching element is reduced and heat generation is suppressed, so the probability of water supply stop due to overheat protection can be reduced.
なお、３組以上のポンプ２０、電動機２１、インバータ２２、逆止弁２３、およびフロースイッチ２４を設けてもよい。
Three or more sets of
なお、各実施形態において、プロセッサ４２がインバータ２２の外部にあるものとして説明したが、これに限ったものではなく、プロセッサ４２がインバータ２２の内部に設けられていてもよい。
In each embodiment, the
以上、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the present invention at the implementation stage. Further, various inventions can be formed by appropriate combinations of the plurality of constituent elements disclosed in the above embodiments. For example, some components may be omitted from all components shown in the embodiments. Furthermore, components across different embodiments may be combined as appropriate.
１０、１０ｂ ポンプ設備
２０ ポンプ
２１ 電動機
２２ インバータ
２２１ コンバータ
２２２ 直流電圧蓄積部
２２３ 直流交流変換器
２３ 逆止弁
２４ フロースイッチ
２６ 圧力センサ
２８ 圧力タンク
３０、３０ｂ 給水装置
３１ 電源
３２ 吐出管
４０ 制御装置
４１ 記憶部
４２ プロセッサ
Ｄ１～Ｄ６、Ｄ１１～Ｄ１６ ダイオード
Ｓ１～Ｓ６ スイッチング素子
10,
Claims (8)
前記ポンプを駆動する電動機と、
複数のスイッチング素子を有し且つ前記電動機を可変速駆動するインバータと、
を備え、
前記インバータの内部または外部にプロセッサを有し、
前記プロセッサは、搬送波と各相電圧指令となる正弦波信号とを比較してスイッチング信号を生成し、生成したスイッチング信号を前記複数のスイッチング素子に供給し、
前記プロセッサは、前記ポンプが過熱保護により停止した後、再起動する場合において再起動時以降のタイミングで、前記搬送波のキャリア周波数を停止前より下げる
給水装置。 a pump;
an electric motor that drives the pump;
an inverter having a plurality of switching elements and variable-speed driving the electric motor;
with
having a processor inside or outside the inverter;
The processor compares a carrier wave and a sine wave signal that is a voltage command for each phase to generate a switching signal, supplies the generated switching signal to the plurality of switching elements,
When the pump is restarted after being stopped due to overheat protection, the processor lowers the carrier frequency of the carrier wave from before the stop at a timing after the restart.
請求項１に記載の給水装置。 The water supply apparatus according to claim 1, wherein the processor determines the carrier frequency after the restart according to the time from the start of operation of the pump to the stop of water supply due to overheat protection.
請求項２に記載の給水装置。 The water supply device according to claim 2, wherein the processor lowers the carrier frequency when the pump is restarted after the overheat protection is stopped, as the time from the start of operation of the pump to the stop of the water supply by the overheat protection is shorter.
前記プロセッサは、前記ポンプが過熱保護により停止した後、再起動する場合において再起動時以降のタイミングで、前記インバータそれぞれの前記搬送波のキャリア周波数を停止前より下げる
請求項１に記載の給水装置。 The pump, the electric motor, and the inverter have a plurality of sets,
The water supplying apparatus according to claim 1, wherein when the pump is restarted after being stopped due to overheat protection, the processor lowers the carrier frequency of the carrier wave of each of the inverters from before the stop at a timing after the restart.
前記プロセッサは、前記第２のポンプが駆動される前に前記第１のポンプの過熱保護停止した場合において、その後に第１のポンプと第２のポンプが並列運転している状態で、運転周波数が予め設定された周波数を超えた場合、搬送波のキャリア周波数を通常時のキャリア周波数より下げる
請求項１に記載の給水装置。 the pump comprises a first pump and a second pump;
When the overheat protection of the first pump is stopped before the second pump is driven, the processor determines the operating frequency of the first pump and the second pump while the first pump and the second pump are operating in parallel after that. exceeds a preset frequency, the carrier frequency of the carrier wave is lowered below the normal carrier frequency.
請求項５に記載の給水装置。 When the overheat protection of the first pump operates before the second pump is started, the processor sets the operating frequency of the first pump to the above-mentioned 6. The water supply system according to claim 5, wherein when an operating frequency lower than the normal operating frequency for adding a second pump is reached, the second pump is activated and the operating frequency of the first pump is reduced.
搬送波と各相電圧指令となる正弦波信号とを比較してスイッチング信号を生成し、生成したスイッチング信号を前記複数のスイッチング素子に供給し、前記ポンプが過熱保護により停止した後、再起動する場合において再起動時以降のタイミングで、前記搬送波のキャリア周波数を停止前より下げるプロセッサを備える制御装置。 A control device that controls an inverter that has a plurality of switching elements and that drives a motor that drives a pump at variable speeds,
A case where a switching signal is generated by comparing a carrier wave and a sine wave signal serving as a voltage command for each phase, the generated switching signal is supplied to the plurality of switching elements, and the pump is restarted after being stopped by overheat protection. A control device comprising a processor that lowers the carrier frequency of the carrier wave from before the stop at a timing after the restart in the above.
搬送波と各相電圧指令となる正弦波信号とを比較してスイッチング信号を生成し、生成したスイッチング信号を前記複数のスイッチング素子に供給し、前記ポンプが過熱保護により停止した後、再起動する場合において再起動時以降のタイミングで、前記搬送波のキャリア周波数を停止前より下げるプロセッサを備えるインバータ。 An inverter that has a plurality of switching elements and variable-speed drives an electric motor that drives a pump,
A case where a switching signal is generated by comparing a carrier wave and a sine wave signal serving as a voltage command for each phase, the generated switching signal is supplied to the plurality of switching elements, and the pump is restarted after being stopped by overheat protection. The inverter provided with a processor that lowers the carrier frequency of the carrier wave from before the stop at a timing after restarting.
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