WO2018164000A1 - Motor driving device - Google Patents
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Definitions
- an input terminal of a boost converter (so-called PWM converter) 2 is connected to a three-phase AC power source 1, and a smoothing capacitor 3 is connected to an output terminal of the converter 2.
- An input terminal of an inverter 4 is connected to the smoothing capacitor 3, and a direct current motor such as a brushless DC motor 5 is connected to an output terminal of the inverter 4.
- the brushless DC motor 5 drives, for example, a compressor (load) of a heat pump heat source machine.
- the stator (armature) having a plurality of phase windings and a rotor (rotation) in which a plurality of permanent magnets are embedded. Child).
- the converter controller 41 When the power supply voltage abnormality is resolved (YES in S11), the converter controller 41 returns to the first process of S1. At this time, if the brushless DC motor 5 is still in operation (YES in S1) and the converter 2 needs to be boosted (YES in S3), the converter controller 41 checks the boost flag f (S4). ). At this time, since the boost flag f is “0” (YES in S4), the converter controller 41 determines whether or not the boost start condition is satisfied (S5).
- a boosting start condition that all effective values Irms of each phase current input to the converter 2 are equal to or less than a set value Irms1 and the estimated rotational speed N of the brushless DC motor 5 is equal to or less than a predetermined value Ns.
- the set value and the predetermined value of the boosting start condition can be appropriately selected according to the capacity of the converter 2, the capacity of the inverter 4, the capacity of the brushless DC motor 5, and the like.
- the condition that all the effective values Irms of each phase current input to the converter 2 are equal to or less than the set value Irms1 is equivalent to the highest effective value of the three phase currents being equal to or less than the set value Irms1. is there.
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Abstract
According to the present invention, voltage boosting of a converter is stopped when an abnormality occurs in an input to the converter, and after the abnormality is resolved, the voltage boosting of the converter is started under the conditions that an input current to the converter is no more than a set value and the rotation speed of a motor is no greater than a predetermined value.
Description
本発明は、昇圧型のコンバータを備えたモータ駆動装置に関する。
The present invention relates to a motor driving device provided with a step-up converter.
三相交流電源の電圧を昇圧型のコンバータ（いわゆるＰＷＭコンバータ）で直流変換し、その直流電圧をインバータで所定周波数の交流電圧に変換し、その交流電圧をモータの駆動用として出力するモータ駆動装置が知られている。
A motor drive device that converts the voltage of a three-phase AC power source into a DC voltage with a boost converter (so-called PWM converter), converts the DC voltage into an AC voltage of a predetermined frequency with an inverter, and outputs the AC voltage for driving a motor. It has been known.
昇圧型のコンバータは、ダイオードおよびスイッチング素子を有し、スイッチング素子のオン,オフを繰り返すスイッチングにより電源電圧を昇圧および直流変換し、スイッチング素子のオフを維持する非スイッチングにより電源電圧をダイオードで全波整流する。
A step-up converter has a diode and a switching element, boosts and DC converts the power supply voltage by switching the switching element on and off repeatedly, and full-waves the power supply voltage with a diode by non-switching to keep the switching element off. Rectify.
このコンバータで電源電圧を昇圧することにより、コンバータから交流電源側に流出する高調波電流を抑制できるとともに、モータの高回転時に同モータの逆起電圧が高くなった場合でもその逆起電圧より高いレベルの電圧をインバータから出力させてモータの回転数をさらに上昇させることができる。
By boosting the power supply voltage with this converter, the harmonic current flowing out from the converter to the AC power supply side can be suppressed, and even if the back electromotive voltage of the motor becomes high at the time of high rotation of the motor, it is higher than the back electromotive voltage. The level voltage can be output from the inverter to further increase the rotational speed of the motor.
このようなモータ駆動装置では、コンバータへの入力電流が異常上昇した場合にそれを過電流異常と判定してコンバータの昇圧（スイッチング）を停止する保護制御、および電源電圧が短期間だけ一時的に低下するサグ（Sag）が発生した場合にそれを電源電圧異常と判定してコンバータの昇圧を停止する保護制御などが採用される。これら保護制御には、異常の判定時にインバータの運転を継続するものもある。
In such a motor drive device, when the input current to the converter rises abnormally, it is judged as an overcurrent abnormality, and protection control for stopping the boosting (switching) of the converter, and the power supply voltage is temporarily only for a short period. When a sag that decreases is detected, a protection control that determines that the power supply voltage is abnormal and stops the boosting of the converter is employed. Some of these protection controls continue the operation of the inverter when an abnormality is determined.
サグによる電源電圧異常が解消した後にコンバータが昇圧を再開すると、コンバータへの入力電流のピークが一時的に上昇する。このとき、モータの高負荷運転などによりコンバータへの入力電流がもともと高めの状態にあると、入力電流が異常上昇して過電流異常が判定されてしまい、このためコンバータの昇圧が再び停止してしまう。つまり、コンバータの昇圧の開始（再開）と停止が頻繁に繰り返されてしまう。この頻繁な運転と停止の繰り返しはコンバータのダイオードやスイッチング素子にとってストレスとなり、コンバータの寿命を縮める可能性がある。
When the converter resumes boosting after the power supply voltage abnormality due to sag is resolved, the peak of the input current to the converter temporarily rises. At this time, if the input current to the converter is originally high due to high load operation of the motor, etc., the input current will rise abnormally and an overcurrent abnormality will be determined, so the boosting of the converter will stop again. End up. That is, the start (restart) and stop of the boosting of the converter are frequently repeated. This frequent operation and stoppage is stressful for the diodes and switching elements of the converter and may shorten the life of the converter.
本実施形態の目的は、コンバータの昇圧の開始と停止の頻繁な繰り返しを未然に防ぐことができるモータ駆動装置を提供することである。
An object of the present embodiment is to provide a motor drive device that can prevent frequent repetition of start and stop of boosting of a converter.
請求項１のモータ駆動装置は、交流電源の電圧を昇圧および直流変換するコンバータと、このコンバータの出力電圧を交流変換しそれをモータの駆動用として出力するインバータと、前記コンバータへの入力電流が設定値以下かつ前記モータの回転数が所定値以下であることを条件に前記コンバータの昇圧を開始するコントローラと、を備える。
The motor drive device according to claim 1 is a converter that boosts and converts a voltage of an AC power source, an inverter that converts an output voltage of the converter and outputs the converted voltage for driving a motor, and an input current to the converter. A controller that starts boosting the converter on condition that the motor speed is equal to or less than a set value and the motor rotation speed is equal to or less than a predetermined value.
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
図１に示すように、三相交流電源１に昇圧型のコンバータ（いわゆるＰＷＭコンバータ）２の入力端が接続され、そのコンバータ２の出力端に平滑コンデンサ３が接続されている。この平滑コンデンサ３にインバータ４の入力端が接続され、そのインバータ４の出力端に直流モータたとえばブラシレスＤＣモータ５が接続されている。ブラシレスＤＣモータ５は、例えばヒートポンプ式熱源機の圧縮機（負荷）を駆動するもので、複数の相巻線が装着されたステータ（電機子）、および複数の永久磁石が埋設されたロータ（回転子）を含む。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, an input terminal of a boost converter (so-called PWM converter) 2 is connected to a three-phaseAC power source 1, and a smoothing capacitor 3 is connected to an output terminal of the converter 2. An input terminal of an inverter 4 is connected to the smoothing capacitor 3, and a direct current motor such as a brushless DC motor 5 is connected to an output terminal of the inverter 4. The brushless DC motor 5 drives, for example, a compressor (load) of a heat pump heat source machine. The stator (armature) having a plurality of phase windings and a rotor (rotation) in which a plurality of permanent magnets are embedded. Child).
図１に示すように、三相交流電源１に昇圧型のコンバータ（いわゆるＰＷＭコンバータ）２の入力端が接続され、そのコンバータ２の出力端に平滑コンデンサ３が接続されている。この平滑コンデンサ３にインバータ４の入力端が接続され、そのインバータ４の出力端に直流モータたとえばブラシレスＤＣモータ５が接続されている。ブラシレスＤＣモータ５は、例えばヒートポンプ式熱源機の圧縮機（負荷）を駆動するもので、複数の相巻線が装着されたステータ（電機子）、および複数の永久磁石が埋設されたロータ（回転子）を含む。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, an input terminal of a boost converter (so-called PWM converter) 2 is connected to a three-phase
コンバータ２は、リアクタ１１，１２，１３、これらリアクタ１１，１２，１３を介して三相交流電源１に接続されるダイオード２１ａ～２６ａのブリッジ回路、これらダイオード２１ａ～２６ａにそれぞれ並列接続したスイッチング素子たとえばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）２１～２６を含み、ＩＧＢＴ２１～２６のオン，オフを繰り返すスイッチングにより三相交流電源１の電圧を昇圧および直流変換するとともに、ＩＧＢＴ２１～２６をオフしたままの非スイッチングにより三相交流電源１の電圧をダイオード２１ａ～２６ａで全波整流する。ダイオード２１ａ～２６ａは、ＩＧＢＴ２１～２６の回生用ダイオードである。
The converter 2 includes reactors 11, 12, and 13, bridge circuits of diodes 21a to 26a connected to the three-phase AC power source 1 through the reactors 11, 12, and 13, and switching elements connected in parallel to the diodes 21a to 26a, respectively. For example, including IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) 21 to 26, the voltage of the three-phase AC power source 1 is boosted and DC converted by switching on and off of the IGBTs 21 to 26, and non-switching with the IGBTs 21 to 26 kept off. Thus, the voltage of the three-phase AC power source 1 is full-wave rectified by the diodes 21a to 26a. The diodes 21a to 26a are regenerative diodes for the IGBTs 21 to 26.
インバータ４は、コンバータ２の出力電圧（平滑コンデンサ３の電圧）をスイッチングにより所定周波数（出力周波数という）Ｆの三相交流電圧に変換し、その三相交流電圧をブラシレスＤＣモータ５の駆動用として出力する。出力周波数Ｆに応じてブラシレスＤＣモータ５の回転数Ｎが変化する。このインバータ４の出力端とブラシレスＤＣモータ５との間の通電路に、モータ電流検知用の電流センサ６が配置されている。この電流センサ６の検知結果はインバータコントローラ４２に通知される。
The inverter 4 converts the output voltage of the converter 2 (voltage of the smoothing capacitor 3) into a three-phase AC voltage having a predetermined frequency (referred to as output frequency) F by switching, and uses the three-phase AC voltage for driving the brushless DC motor 5. Output. The rotation speed N of the brushless DC motor 5 changes according to the output frequency F. A current sensor 6 for detecting a motor current is disposed in a current path between the output terminal of the inverter 4 and the brushless DC motor 5. The detection result of the current sensor 6 is notified to the inverter controller 42.
インバータコントローラ４２は、ブラシレスＤＣモータ５の運転時、電流センサ６の検知結果からブラシレスＤＣモータ５の回転数Ｎを推定し、この推定回転数ＮがブラシレスＤＣモータ５の負荷に応じた目標回転数となるように、インバータ４のスイッチングのオン，オフデューティを制御（センサレス・ベクトル制御）する。具体的には、インバータコントローラ４２は、低回転域ではインバータ４のスイッチングのオン，オフデューティを小さくしてインバータ４からブラシレスＤＣモータ５への供給電力を低下させ、中回転域から高回転域ではインバータ４のスイッチングのオン，オフデューティを大きくしてインバータ４からブラシレスＤＣモータ５への供給電力を高める制御を行う。また、インバータコントローラ４２は、ブラシレスＤＣモータ５が運転中であるか停止中であるかを推定回転数Ｎと共に通信線５０によりコンバータコントローラ４１に通知する。
The inverter controller 42 estimates the rotational speed N of the brushless DC motor 5 from the detection result of the current sensor 6 during operation of the brushless DC motor 5, and the estimated rotational speed N is a target rotational speed corresponding to the load of the brushless DC motor 5. Thus, the switching ON / OFF duty of the inverter 4 is controlled (sensorless vector control). Specifically, the inverter controller 42 reduces the on / off duty of switching of the inverter 4 in the low rotation range to reduce the power supplied from the inverter 4 to the brushless DC motor 5, and in the middle rotation range to the high rotation range. Control for increasing the on / off duty of switching of the inverter 4 to increase the power supplied from the inverter 4 to the brushless DC motor 5 is performed. Further, the inverter controller 42 notifies the converter controller 41 through the communication line 50 together with the estimated rotational speed N whether the brushless DC motor 5 is operating or stopped.
三相交流電源１とコンバータ２との間の通電路に、サグ検出部３１、位相検出部３２、および電流検出部３３が順次に配置されている。サグ検出部３１は、三相交流電源１の電圧（電源電圧）が短時間だけ一時的に低下するサグ（Sag）を検出する。位相検出部３２は、三相交流電源１の各相電圧の位相、およびその各相電圧の位相の互いの差（位相差という）を検出する。電流検出部３３は、コンバータ２に入力する各相電流の瞬時値Ｉを常に検出するとともに、その瞬時値Ｉに基づき、コンバータ２に入力する各相電流の実効値Ｉrmsを算出する。コンバータ２に入力する各相電流のことを、以下、入力電流と略称する。これらサグ検出部３１の検出結果、位相検出部３２の検出結果、電流検出部３３の検出結果と算出結果が、コンバータコントローラ４１に通知される。
A sag detection unit 31, a phase detection unit 32, and a current detection unit 33 are sequentially arranged in the energization path between the three-phase AC power supply 1 and the converter 2. The sag detection unit 31 detects a sag (Sag) in which the voltage (power supply voltage) of the three-phase AC power supply 1 temporarily decreases for a short time. The phase detector 32 detects the phase of each phase voltage of the three-phase AC power supply 1 and the difference between the phases of each phase voltage (referred to as phase difference). The current detector 33 always detects the instantaneous value I of each phase current input to the converter 2 and calculates the effective value Irms of each phase current input to the converter 2 based on the instantaneous value I. Hereinafter, each phase current input to the converter 2 is abbreviated as an input current. The detection result of the sag detection unit 31, the detection result of the phase detection unit 32, and the detection result and calculation result of the current detection unit 33 are notified to the converter controller 41.
コンバータコントローラ４１は、コンバータ２から三相交流電源１側に流出する高調波電流の増加時やブラシレスＤＣモータ５の高回転時など、コンバータ２の昇圧が必要な場合に、位相検出部３２で検出される各相電圧の位相および電流検出部３３で検出される入力電流の瞬時値Ｉに基づき、コンバータ２に対する駆動用のＰＷＭ信号パターンを算出し、算出したＰＷＭ信号パターンに基づいてコンバータ２のＩＧＢＴ２１～２６をオン，オフ駆動（ＰＷＭスイッチング）する。このオン，オフ駆動により、電源電圧がコンバータ２で昇圧および直流変換される。そして、このオン，オフ駆動に伴い、コンバータコントローラ４１は、コンバータ２の出力電圧Ｖdcが昇圧目標値となるように、かつコンバータ２から三相交流電源１側に流出する高調波電流が少なくなるように、ＩＧＢＴ２１～２６のオン，オフデューティを制御する。
The converter controller 41 is detected by the phase detection unit 32 when boosting of the converter 2 is necessary, for example, when the harmonic current flowing out from the converter 2 to the three-phase AC power source 1 increases or when the brushless DC motor 5 is rotating at high speed. The drive PWM signal pattern for the converter 2 is calculated based on the phase of each phase voltage and the instantaneous value I of the input current detected by the current detector 33, and the IGBT 21 of the converter 2 is calculated based on the calculated PWM signal pattern. 26 to 26 are turned on and off (PWM switching). By this on / off driving, the power supply voltage is boosted and DC converted by the converter 2. With this on / off driving, the converter controller 41 causes the output voltage Vdc of the converter 2 to become the boost target value and reduces the harmonic current flowing out from the converter 2 to the three-phase AC power source 1 side. Further, the on / off duty of the IGBTs 21 to 26 is controlled.
また、コンバータコントローラ４１は、例えばコンバータ２から三相交流電源１側に流出する高調波電流が少ない場合やブラシレスＤＣモータ５の低回転時など、コンバータ２の昇圧が不要な場合に、コンバータ２のＩＧＢＴ２１～２６のオフを維持する非スイッチングにより電源電圧をコンバータ２で全波整流させる。
In addition, the converter controller 41 may be used when the converter 2 does not need to be boosted, for example, when the harmonic current flowing out from the converter 2 to the three-phase AC power source 1 is small or when the brushless DC motor 5 is rotating at a low speed. The power supply voltage is full-wave rectified by the converter 2 by non-switching that keeps the IGBTs 21 to 26 off.
コンバータコントローラ４１とインバータコントローラ４２は、相互に必要なデータや指示を通信線５０によりやり取りする。
The converter controller 41 and the inverter controller 42 exchange necessary data and instructions with each other via the communication line 50.
コンバータコントローラ４１は、コンバータ２から三相交流電源１側に流出する高調波電流の増加に対処するため、電流検出部３３で検出される入力電流の瞬時値Ｉの変化をフーリエ展開することにより抑制すべき次数の高調波電流の値を算出し、その算出値が予め定めた制限値に達した場合にコンバータ２の昇圧（スイッチング）を開始する。この昇圧により、高調波電流が抑制される。
The converter controller 41 suppresses the change of the instantaneous value I of the input current detected by the current detection unit 33 by Fourier expansion in order to cope with the increase of the harmonic current flowing out from the converter 2 to the three-phase AC power supply 1 side. The value of the harmonic current of the order to be calculated is calculated, and when the calculated value reaches a predetermined limit value, boosting (switching) of the converter 2 is started. This boosting suppresses the harmonic current.
高調波電流の値が上記制限値に達していない状況下で、ブラシレスＤＣモータ５の高回転によってブラシレスＤＣモータ５の逆起電圧が高くなった場合には、その逆起電圧より高いレベルの電圧をインバータ４から出力させてブラシレスＤＣモータ５の回転数Ｎをさらに上昇させる必要がある。この場合、インバータコントローラ４２は、逆起電圧より高いレベルの電圧をインバータ４から出力させるべく、インバータ４のスイッチングのオン，オフデューティを増大する。ただし、インバータ４のスイッチングのオン，オフデューティには、コンバータ２の昇圧がない状態において設定される制御上の上限値がある。この上限値を超えてのオン，オフデューティはできない。インバータ４のスイッチングのオン，オフデューティが上限値に達した段階で、インバータコントローラ４２は、その旨をコンバータコントローラ４１に通知する。この通知を受けたコンバータコントローラ４１は、コンバータ２の昇圧を開始する。
When the back electromotive voltage of the brushless DC motor 5 becomes high due to the high rotation of the brushless DC motor 5 under the situation where the value of the harmonic current does not reach the above limit value, the voltage is higher than the back electromotive voltage. Is output from the inverter 4 to further increase the rotational speed N of the brushless DC motor 5. In this case, the inverter controller 42 increases the on / off duty of switching of the inverter 4 in order to output a voltage of a level higher than the counter electromotive voltage from the inverter 4. However, the switching ON / OFF duty of the inverter 4 has a control upper limit value set in a state where the converter 2 is not boosted. On / off duty exceeding this upper limit value is not possible. When the on / off duty of the switching of the inverter 4 reaches the upper limit value, the inverter controller 42 notifies the converter controller 41 to that effect. Upon receiving this notification, the converter controller 41 starts boosting the converter 2.
つまり、コンバータコントローラ４１は、高調波電流の値が制限値に達した場合にコンバータ２の昇圧を開始するとともに、ブラシレスＤＣモータ５の逆起電圧が高くなってインバータ４のスイッチングのオン，オフデューティが上限値に達した場合にもコンバータ２の昇圧を開始する。なお、ブラシレスＤＣモータ５の逆起電圧はブラシレスＤＣモータ５の回転数Ｎに比例するので、インバータコンバータ４２の推定回転数Ｎが予め定めた所定値Ｎａを超えた場合、またはインバータ４の出力周波数Ｆが上記所定値Ｎａに対応する値を越えた場合に、コンバータ２の昇圧を開始してもよい。所定値Ｎａは、実際にブラシレスＤＣモータ５の回転数Ｎをそれ以上に上げることができない限度値よりも、余裕を持って低い値であり、例えば60(rps)に設定される。ブラシレスＤＣモータ５には、誘導電動機のような“滑り”がないため、インバータ４の出力周波数ＦとブラシレスＤＣモータ５の回転数Ｎは完全に比例関係にある。
That is, the converter controller 41 starts boosting the converter 2 when the value of the harmonic current reaches the limit value, and the back electromotive voltage of the brushless DC motor 5 is increased to turn on / off the switching of the inverter 4. When the voltage reaches the upper limit, boosting of the converter 2 is started. Since the back electromotive voltage of the brushless DC motor 5 is proportional to the rotational speed N of the brushless DC motor 5, the estimated rotational speed N of the inverter converter 42 exceeds a predetermined value Na or the output frequency of the inverter 4 When F exceeds a value corresponding to the predetermined value Na, boosting of the converter 2 may be started. The predetermined value Na is a value with a margin lower than the limit value at which the rotational speed N of the brushless DC motor 5 cannot actually be increased further, and is set to 60 (rps), for example. Since the brushless DC motor 5 does not have “slip” unlike an induction motor, the output frequency F of the inverter 4 and the rotation speed N of the brushless DC motor 5 are in a completely proportional relationship.
さらに、コンバータコントローラ４１は、コンバータ２への入力に異常が生じた場合にコンバータ２の昇圧を停止し、その異常の解消後、コンバータ２への入力電流の実効値Ｉrmsが設定値Ｉrms１以下でかつブラシレスＤＣモータ５の回転数Ｎが所定値Ｎｓ（≧Ｎａ）以下であることを条件にコンバータ２の昇圧を開始する。インバータコントローラ４２は、コンバータ２への入力に異常が生じた際にコンバータコントローラ４１によってコンバータ２の昇圧が停止された場合でも、ヒートポンプ式熱源機の熱利用側の状態に基づいてインバータ４の運転（スイッチング）を継続する。熱利用側の負荷が重い状況下では、インバータ４の出力周波数Ｆが高められて、ブラシレスＤＣモータ５の回転数Ｎが高くなる。この場合、当然、コンバータ２への入力電流の実効値Ｉrmsも大きくなる。
Further, converter controller 41 stops boosting of converter 2 when an abnormality occurs in the input to converter 2, and after the abnormality is resolved, effective value Irms of the input current to converter 2 is equal to or less than set value Irms1 and Boosting of the converter 2 is started on condition that the rotation speed N of the brushless DC motor 5 is equal to or less than a predetermined value Ns (≧ Na). The inverter controller 42 operates the inverter 4 based on the state on the heat utilization side of the heat pump heat source unit even when the boost of the converter 2 is stopped by the converter controller 41 when an abnormality occurs in the input to the converter 2 ( Switching). Under a heavy load on the heat utilization side, the output frequency F of the inverter 4 is increased and the rotation speed N of the brushless DC motor 5 is increased. In this case, naturally, the effective value Irms of the input current to the converter 2 also increases.
コンバータコントローラ４１は、異常に対する保護制御手段として第１～第３制御部４１ａ～４１ｃを含むとともに、異常が解消した際の起動制御手段として第４制御部４１ｄを含む。
The converter controller 41 includes first to third control units 41a to 41c as protection control means against abnormality, and includes a fourth control unit 41d as activation control means when the abnormality is resolved.
第１制御部４１ａは、コンバータ２への入力電流の瞬時値Ｉが過電流検出用の設定値Ｉｓ以上に異常上昇した場合、具体的には電流検出部３３で検出される各相電流の瞬時値Ｉのうち少なくとも１つの瞬時値Ｉが過電流検出用の設定値Ｉｓ以上に異常上昇した場合に、それをコンバータ２への入力の異常いわゆる過電流異常と判定してコンバータ２の昇圧を停止する。この停止後、第１制御部４１ａは、コンバータ２への入力電流の瞬時値Ｉが設定値Ｉｓ未満に下降した場合、具体的には電流検出部３３で検出される各相電流の瞬時値Ｉのすべてが設定値Ｉｓ未満に下降した場合に、過電流異常が解消したと判定する。設定値Ｉｓは例えば80（A）である。
When the instantaneous value I of the input current to the converter 2 abnormally rises above the set value Is for overcurrent detection, the first control unit 41a, specifically, the instantaneous of each phase current detected by the current detection unit 33 When at least one instantaneous value I out of the value I abnormally rises above the set value Is for detecting overcurrent, it is determined that the input to the converter 2 is abnormal, so-called overcurrent abnormality, and boosting of the converter 2 is stopped. To do. After this stop, when the instantaneous value I of the input current to the converter 2 falls below the set value Is, the first control unit 41a, specifically, the instantaneous value I of each phase current detected by the current detection unit 33. Is all determined to be less than the set value Is, it is determined that the overcurrent abnormality has been resolved. The set value Is is, for example, 80 (A).
第２制御部４１ｂは、位相検出部３２で検出される各相電圧の位相差が、正規の三相交流正弦波電圧の各相電圧の位相差（120°）に対して所定値以上ずれている場合に、それをコンバータ２への入力の異常いわゆる位相異常と判定してコンバータ２の昇圧を停止する。この停止後、第２制御部４１ｂは、位相検出部３２で検出される各相電圧の位相差が、正規の三相交流正弦波電圧の各相電圧の位相差に対して所定値未満のずれに収まった場合に、位相異常が解消したと判定する。
In the second control unit 41b, the phase difference of each phase voltage detected by the phase detection unit 32 is shifted by a predetermined value or more with respect to the phase difference (120 °) of each phase voltage of the normal three-phase AC sine wave voltage. If so, it is determined that the input to the converter 2 is abnormal, so-called phase abnormality, and the boosting of the converter 2 is stopped. After this stop, the second control unit 41b detects that the phase difference of each phase voltage detected by the phase detection unit 32 is less than a predetermined value with respect to the phase difference of each phase voltage of the normal three-phase AC sine wave voltage. If it falls within the range, it is determined that the phase abnormality has been resolved.
第３制御部４１ｃは、三相交流電源１の電圧が短時間だけ一時的に低下するサグをサグ検出部３１が検出した場合に、それをコンバータ２への入力の異常いわゆる電源電圧異常と判定してコンバータ２の昇圧を停止する。この停止後、第３制御部４１ｃは、上記サグをサグ検出部３１が検出しなくなった場合に、電源電圧異常が解消したと判定する。
When the sag detection unit 31 detects a sag in which the voltage of the three-phase AC power supply 1 temporarily decreases for a short time, the third control unit 41c determines that the input to the converter 2 is abnormal, that is, a power supply voltage abnormality. Then, the boosting of the converter 2 is stopped. After this stop, the third control unit 41c determines that the power supply voltage abnormality has been resolved when the sag detection unit 31 no longer detects the sag.
なお、第１～第３制御部４１ａ～４１ｃがそれぞれ異常を判定してコンバータ２の昇圧を停止した場合でも、インバータコントローラ４２はインバータ４の運転（スイッチング）を継続する。
Note that the inverter controller 42 continues the operation (switching) of the inverter 4 even when the first to third control units 41a to 41c each determine abnormality and stop the boosting of the converter 2.
第４制御部４１ｄは、三相交流電源１側に流出する高調波電流の増加またはブラシレスＤＣモータ５の高回転（ブラシレスＤＣモータ５の逆起電圧の上昇）に対処するべくコンバータ２の昇圧が必要な条件下において、第１～第３制御部４１ａ～４１ｃのいずれかが異常を判定してコンバータ２の昇圧が停止されその停止後に第１～第３制御部４１ａ～４１ｃのいずれかが異常の解消を判定した際に、昇圧開始条件が成立していればコンバータ２の昇圧を開始し、昇圧開始条件が成立していない場合はレリース制御の実行をインバータコントローラ４２に指示する。昇圧開始条件とは、コンバータ２に入力する各相電流のすべての実効値Ｉrmsが設定値Ｉrms1以下（Ｉrms≦Ｉrms1）で、しかもブラシレスＤＣモータ５の推定回転数Ｎが所定値Ｎｓ以下（Ｎ≦Ｎｓ）である条件のことである。昇圧開始条件が成立しない場合とは、コンバータ２に入力する各相電流のいずれかの実効値Ｉrmsが設定値Ｉrms1より大きい場合（Ｉrms＞Ｉrms1）、またはブラシレスＤＣモータ５の推定回転数Ｎが所定値Ｎｓより大きい場合（Ｎ＞Ｎｓ）のことである。レリース制御とは、インバータ４の出力周波数Ｆを所定値ΔＦだけ低減する制御のことである。
The fourth control unit 41d boosts the converter 2 to cope with an increase in harmonic current flowing out to the three-phase AC power source 1 side or a high rotation of the brushless DC motor 5 (an increase in the back electromotive voltage of the brushless DC motor 5). Under the necessary conditions, any of the first to third control units 41a to 41c determines that an abnormality has occurred, and the boosting of the converter 2 is stopped. After the stop, any of the first to third control units 41a to 41c is abnormal. When the boosting start condition is satisfied, the boosting of the converter 2 is started. When the boosting start condition is not satisfied, the inverter controller 42 is instructed to execute the release control. The boosting start condition is that all effective values Irms of each phase current input to the converter 2 are not more than a set value Irms1 (Irms ≦ Irms1), and the estimated rotational speed N of the brushless DC motor 5 is not more than a predetermined value Ns (N ≦ Ns). The case where the boosting start condition is not satisfied means that the effective value Irms of each phase current input to the converter 2 is larger than the set value Irms1 (Irms> Irms1), or the estimated rotational speed N of the brushless DC motor 5 is predetermined. This is the case when it is larger than the value Ns (N> Ns). The release control is control for reducing the output frequency F of the inverter 4 by a predetermined value ΔF.
また、第４制御部４１ｄは、レリース制御の実行を指示した後に昇圧開始条件が成立した場合、コンバータ２の昇圧を開始（再開）するとともに、レリース制御の解除をインバータコントローラ４２に指示する。なお、設定値Ｉrms1は例えば30(A)であり、所定値Ｎｓは例えば70(rps)である。
Further, the fourth control unit 41d starts (resumes) boosting of the converter 2 and instructs the inverter controller 42 to release the release control when the boosting start condition is satisfied after instructing the execution of the release control. The set value Irms1 is, for example, 30 (A), and the predetermined value Ns is, for example, 70 (rps).
つぎに、コンバータコントローラ４１が実行する制御を図２のフローチャートを参照しながら説明する。図２のフローチャート中の符号Ｓ１～Ｓ１１は処理ステップを示す。
Next, the control executed by the converter controller 41 will be described with reference to the flowchart of FIG. Reference numerals S1 to S11 in the flowchart of FIG. 2 indicate processing steps.
ブラシレスＤＣモータ５が運転中でない場合（Ｓ１のＮＯ）、コンバータコントローラ４１は、コンバータ２の昇圧を停止（オフ）して昇圧フラグｆを“０”にリセットし（Ｓ２）、最初のＳ１に戻ってブラシレスＤＣモータ５の運転を待つ。昇圧フラグｆは、コンバータ２が昇圧中（スイッチング中）であるか非昇圧中であるかを確認するためのもので、“１”は昇圧中を示し、“０”は非昇圧中を示す。
When the brushless DC motor 5 is not in operation (NO in S1), the converter controller 41 stops (turns off) boosting of the converter 2 and resets the boosting flag f to “0” (S2), and returns to the first S1. Then wait for the operation of the brushless DC motor 5. The boost flag f is used to confirm whether the converter 2 is boosting (switching) or not boosting. “1” indicates boosting and “0” indicates non-boosting.
ブラシレスＤＣモータ５が運転中である場合（Ｓ１のＹＥＳ）、コンバータコントローラ４１は、コンバータ２から三相交流電源１側に流出する高調波電流の大きさ、ブラシレスＤＣモータ５の推定回転数Ｎの大きさ、ブラシレスＤＣモータ５の逆起電圧の高さなどに基づき、コンバータ２の昇圧が必要であるか否かを判定する（Ｓ３）。コンバータ２の昇圧が必要な場合（Ｓ３のＹＥＳ）、コンバータコントローラ４１は、コンバータ２が昇圧中であるか否かを昇圧フラグｆにより確認する（Ｓ４）。
When the brushless DC motor 5 is in operation (YES in S1), the converter controller 41 determines the magnitude of the harmonic current that flows from the converter 2 to the three-phase AC power source 1 side and the estimated rotational speed N of the brushless DC motor 5. Based on the magnitude, the height of the back electromotive voltage of the brushless DC motor 5, etc., it is determined whether or not the converter 2 needs to be boosted (S3). When boosting of the converter 2 is necessary (YES in S3), the converter controller 41 confirms whether or not the converter 2 is boosting with the boost flag f (S4).
昇圧フラグｆが“０”の場合（Ｓ４のＹＥＳ）、コンバータコントローラ４１は、コンバータ２が非昇圧中であるとの判断の下に、コンバータ２への入力電流の実効値Ｉrmsが設定値Ｉrms1以下（Ｉrms≦Ｉrms1）でかつブラシレスＤＣモータ５の推定回転数Ｎが所定値Ｎｓ以下（Ｎ≦Ｎｓ）という昇圧開始条件が成立するか否かを判定する（Ｓ５）。
When the boost flag f is “0” (YES in S4), the converter controller 41 determines that the effective value Irms of the input current to the converter 2 is equal to or less than the set value Irms1 based on the determination that the converter 2 is not boosting. It is determined whether or not a boosting start condition that (Irms ≦ Irms1) and the estimated rotational speed N of the brushless DC motor 5 is equal to or less than a predetermined value Ns (N ≦ Ns) is satisfied (S5).
ブラシレスＤＣモータ５の運転状態が例えば高負荷運転状態でなければ、コンバータ２への入力電流が低くてブラシレスＤＣモータ５の回転数Ｎも低い状態にあるので、昇圧開始条件は必ず成立する。昇圧開始条件が成立する場合（Ｓ５のＹＥＳ）、コンバータコントローラ４１は、コンバータ２の昇圧を開始するとともに昇圧フラグｆを“１”にセットする（Ｓ７）。続いて、コンバータコントローラ４１は、インバータコントローラ４２に対しレリース制御の解除を指示し（Ｓ８）、最初のＳ１の処理に戻る。ただし、Ｓ８においてレリース制御の解除指示を発した時点では、インバータコントローラ４２がレリース制御を実行中ではないので、レリース制御の解除指示はインバータコントローラ４２において無視される。
If the operation state of the brushless DC motor 5 is not, for example, a high load operation state, the input current to the converter 2 is low and the rotation speed N of the brushless DC motor 5 is also low. When the boosting start condition is satisfied (YES in S5), converter controller 41 starts boosting of converter 2 and sets boosting flag f to “1” (S7). Subsequently, the converter controller 41 instructs the inverter controller 42 to release the release control (S8), and returns to the first processing of S1. However, when the release control release instruction is issued in S8, the inverter controller 42 is not executing the release control, so the release control release instruction is ignored by the inverter controller 42.
コンバータ２が昇圧を開始したとき、コンバータ２へ入力する各相電流の瞬時値ＩのピークＩｐが一時的に上昇するが、もともとコンバータ２への入力電流の実効値Ｉrmsが設定値Ｉrms1以下の低い状態にあってしかもブラシレスＤＣモータ５の推定回転数Ｎが所定値Ｎｓ以下の状態にあるので（昇圧開始条件が成立しているので）、コンバータ２への入力電流の瞬時値ＩのピークＩｐが異常検出用の設定値Ｉｓに達することはない。すなわち、コンバータ２への入力電流の瞬時値Ｉが設定値Ｉｓ以上に異常上昇する過電流異常は生じない。過電流異常が生じないので、コンバータ２の昇圧の開始と停止の頻繁な繰り返しを未然に防ぐことができる。コンバータ２の昇圧を円滑に開始することができる。
When the converter 2 starts boosting, the peak value Ip of the instantaneous value I of each phase current input to the converter 2 temporarily rises, but the effective value Irms of the input current to the converter 2 is originally lower than the set value Irms1. In addition, since the estimated rotational speed N of the brushless DC motor 5 is not more than the predetermined value Ns (since the boost start condition is satisfied), the peak Ip of the instantaneous value I of the input current to the converter 2 is The set value Is for detecting an abnormality is not reached. In other words, there is no overcurrent abnormality in which the instantaneous value I of the input current to the converter 2 abnormally rises above the set value Is. Since no overcurrent abnormality occurs, frequent repetition of the start and stop of boosting of the converter 2 can be prevented. Boosting of the converter 2 can be started smoothly.
コンバータ２の昇圧開始後、コンバータコントローラ４１は、ブラシレスＤＣモータ５がまだ運転中で（Ｓ１のＹＥＳ）、かつコンバータ２の昇圧がまだ必要な状態にあれば（Ｓ３のＹＥＳ）、昇圧フラグｆを確認する（Ｓ４）。この時点では昇圧フラグｆが“１”なので（Ｓ４のＮＯ）、コンバータコントローラ４１は、過電流異常，位相異常，電源電圧異常の有無をそれぞれ判定する（Ｓ９）。過電流異常，位相異常，電源電圧異常のいずれも無い場合（Ｓ９のＮＯ）、コンバータコントローラ４１は、最初のＳ１の処理に戻る。
After the boosting of the converter 2 starts, the converter controller 41 sets the boost flag f if the brushless DC motor 5 is still in operation (YES in S1) and the converter 2 is still in a state where boosting is still necessary (YES in S3). Confirm (S4). At this time, since the boost flag f is “1” (NO in S4), the converter controller 41 determines the presence / absence of an overcurrent abnormality, phase abnormality, and power supply voltage abnormality (S9). If none of the overcurrent abnormality, phase abnormality, and power supply voltage abnormality is present (NO in S9), the converter controller 41 returns to the first processing of S1.
ここで、例えばサグによる電源電圧異常が有る場合（Ｓ９のＹＥＳ）、コンバータコントローラ４１は、直ちにコンバータ２の昇圧を停止するとともに昇圧フラグｆを“０”にリセットし（Ｓ１０）、電源電圧異常の解消を監視する（Ｓ１１）。
Here, for example, when there is a power supply voltage abnormality due to sag (YES in S9), the converter controller 41 immediately stops boosting the converter 2 and resets the boosting flag f to “0” (S10). The cancellation is monitored (S11).
電源電圧異常が解消したとき（Ｓ１１のＹＥＳ）、コンバータコントローラ４１は、最初のＳ１の処理に戻る。この時点で、ブラシレスＤＣモータ５がまだ運転中で（Ｓ１のＹＥＳ）、かつコンバータ２の昇圧が必要な状態にあれば（Ｓ３のＹＥＳ）、コンバータコントローラ４１は、昇圧フラグｆを確認する（Ｓ４）。この時点では昇圧フラグｆが “０”なので（Ｓ４のＹＥＳ）、コンバータコントローラ４１は、昇圧開始条件が成立するか否かを判定する（Ｓ５）。
When the power supply voltage abnormality is resolved (YES in S11), the converter controller 41 returns to the first process of S1. At this time, if the brushless DC motor 5 is still in operation (YES in S1) and the converter 2 needs to be boosted (YES in S3), the converter controller 41 checks the boost flag f (S4). ). At this time, since the boost flag f is “0” (YES in S4), the converter controller 41 determines whether or not the boost start condition is satisfied (S5).
電源電圧異常が解消したときのブラシレスＤＣモータ５の運転状態が例えば高負荷運転状態でなければ、昇圧開始条件が直ちに成立する（Ｓ５のＹＥＳ）。したがって、コンバータ２への入力電流の瞬時値が設定値Ｉｓ以上に異常上昇する過電流異常を生じることなく、コンバータ２の昇圧を円滑に開始することができる。
If the operation state of the brushless DC motor 5 when the power supply voltage abnormality is resolved is not a high load operation state, for example, the boosting start condition is immediately established (YES in S5). Therefore, boosting of the converter 2 can be started smoothly without causing an overcurrent abnormality in which the instantaneous value of the input current to the converter 2 abnormally rises above the set value Is.
ただし、電源電圧異常が解消したときのブラシレスＤＣモータ５の運転状態が例えば高負荷運転状態にあって、コンバータ２への入力電流が高いかあるいはブラシレスＤＣモータ５の回転数Ｎが高い状態にある場合、昇圧開始条件が成立しない。昇圧開始条件が成立しない場合（Ｓ５のＮＯ）、コンバータコントローラ４１は、インバータ４の出力周波数Ｆを所定値ΔＦだけ低減するレリース制御の実行をインバータコントローラ４２に指示し（Ｓ６）、昇圧開始条件の成立を監視する（Ｓ５）。
However, the operation state of the brushless DC motor 5 when the power supply voltage abnormality is eliminated is, for example, a high load operation state, and the input current to the converter 2 is high or the rotation speed N of the brushless DC motor 5 is high. In this case, the boosting start condition is not satisfied. When the boost start condition is not satisfied (NO in S5), the converter controller 41 instructs the inverter controller 42 to execute release control for reducing the output frequency F of the inverter 4 by a predetermined value ΔF (S6). The establishment is monitored (S5).
レリース制御の実行の指示を受けたインバータコントローラ４２は、レリース制御を実行する。この実行によってインバータ４の出力周波数Ｆが低減すると、ブラシレスＤＣモータ５の回転数Ｎが低下し、それに伴いコンバータ２への入力電流の実効値Ｉrmsも低下する。インバータ４の出力周波数Ｆが低減したにもかかわらず昇圧開始条件が成立しない場合（Ｓ５のＮＯ）、コンバータコントローラ４１は、インバータ４の出力周波数Ｆをさらに所定値ΔＦだけ低減するレリース制御の実行をインバータコントローラ４２に再び指示する（Ｓ６）。このレリース制御の実行の再指示は、昇圧開始条件が成立しない限り（Ｓ５のＮＯ）、繰り返される。レリース制御の実行の再指示ごとに、インバータ４の出力周波数Ｆが所定時間ごとに所定値ΔＦずつ低減していく。
The inverter controller 42 that has received the instruction to execute the release control executes the release control. When the output frequency F of the inverter 4 is reduced by this execution, the rotational speed N of the brushless DC motor 5 is lowered, and accordingly, the effective value Irms of the input current to the converter 2 is also lowered. When the boost start condition is not satisfied even though the output frequency F of the inverter 4 is reduced (NO in S5), the converter controller 41 executes release control for further reducing the output frequency F of the inverter 4 by a predetermined value ΔF. The inverter controller 42 is instructed again (S6). This re-instruction to execute the release control is repeated as long as the boost start condition is not satisfied (NO in S5). Each time the release control is instructed again, the output frequency F of the inverter 4 decreases by a predetermined value ΔF every predetermined time.
昇圧開始条件が成立したとき（Ｓ５のＹＥＳ）、コンバータコントローラ４１は、コンバータ２の昇圧を開始するとともに昇圧フラグｆを“１”にセットする（Ｓ７）。そして、コンバータコントローラ４１は、インバータコントローラ４２に対しレリース制御の解除を指示し（Ｓ８）、最初のＳ１の処理に戻る。
When the boost start condition is satisfied (YES in S5), the converter controller 41 starts boosting the converter 2 and sets the boost flag f to “1” (S7). Then, the converter controller 41 instructs the inverter controller 42 to cancel the release control (S8), and returns to the first processing of S1.
レリース制御の解除の指示を受けたインバータコントローラ４２は、レリース制御を解除する。この解除により、インバータ４の出力周波数Ｆが、熱利用側の負荷に基づいて設定される本来の目標周波数に向けて所定の増加速度で徐々に上昇する。これに伴い、ブラシレスＤＣモータ５の回転数ＮがブラシレスＤＣモータ５の負荷に対応する値へと上昇する。
When receiving the release control release instruction, the inverter controller 42 releases the release control. By this cancellation, the output frequency F of the inverter 4 gradually increases at a predetermined increase rate toward the original target frequency set based on the load on the heat utilization side. Accordingly, the rotational speed N of the brushless DC motor 5 increases to a value corresponding to the load of the brushless DC motor 5.
コンバータ２が昇圧を再開した時点でコンバータ２への入力電流の瞬時値ＩのピークＩｐが一時的に上昇するが、もともとコンバータ２へ入力する各相電流の実効値Ｉrmsが設定値Ｉrms1以下の低い状態にあってかつブラシレスＤＣモータ５の推定回転数Ｎが所定値Ｎｓ以下の状態にあるので（昇圧開始条件が成立しているので）、入力電流の瞬時値ＩのピークＩｐが異常検出用の設定値Ｉｓに達することはない。すなわち、コンバータ２への入力電流の瞬時値Ｉが設定値Ｉｓ以上に異常上昇する過電流異常は生じない。過電流異常が生じないので、コンバータ２の昇圧の開始と停止の頻繁な繰り返しを未然に防ぐことができる。コンバータ２の昇圧を円滑に開始することができる。
When the converter 2 resumes boosting, the peak value Ip of the instantaneous value I of the input current to the converter 2 temporarily rises, but the effective value Irms of each phase current originally input to the converter 2 is low below the set value Irms1. Since the estimated rotational speed N of the brushless DC motor 5 is equal to or less than the predetermined value Ns (since the boosting start condition is satisfied), the peak Ip of the instantaneous value I of the input current is used for abnormality detection. The set value Is is not reached. In other words, there is no overcurrent abnormality in which the instantaneous value I of the input current to the converter 2 abnormally rises above the set value Is. Since no overcurrent abnormality occurs, frequent repetition of the start and stop of boosting of the converter 2 can be prevented. Boosting of the converter 2 can be started smoothly.
昇圧を再開したコンバータ２への入力電流は、レリース制御の解除によるインバータ４の出力周波数Ｆの上昇に伴って上昇する。ただし、このとき入力電流は出力周波数Ｆの上昇に合わせて徐々に上昇するだけであり、入力電流の瞬時値Ｉのピーク値Ｉｐが一時的に急上昇することはなく、そのピーク値Ｉｐが異常検出用の設定値Ｉｓに達することもない。
The input current to the converter 2 that has resumed boosting increases as the output frequency F of the inverter 4 increases due to the release control being released. However, at this time, the input current only rises gradually as the output frequency F increases, and the peak value Ip of the instantaneous value I of the input current does not rise suddenly, and the peak value Ip is detected as abnormal. Therefore, the set value Is is not reached.
上記Ｓ９～Ｓ１１において、サグによる電源電圧異常に対処する例を説明したが、過電流異常および位相異常についても同様に対処することができる。
In the above S9 to S11, the example of dealing with the power supply voltage abnormality due to the sag has been described, but overcurrent abnormality and phase abnormality can be dealt with in the same manner.
なお、異常の解消後にコンバータ２の昇圧が必要な状況において（Ｓ１１のＹＥＳ、Ｓ１のＹＥＳ、Ｓ３のＹＥＳ、Ｓ４のＹＥＳ）、ブラシレスＤＣモータ５の運転状態が例えば高負荷運転状態であるがために昇圧開始条件が成立しない場合に（Ｓ５のＮＯ）、仮にレリース制御の実行がないとすると、コンバータ２の昇圧がないままインバータ４の運転が継続することになる。コンバータ２の昇圧がないままインバータ４の運転が継続すると、コンバータ２から三相交流電源１側に高レベルの高調波電流が流れ続けたり、ブラシレスＤＣモータ５を高回転まで駆動することができなくなってしまう等の支障を生じる。このような支障が生じないよう、本実施形態では、昇圧開始条件が成立しない場合（Ｓ５のＮＯ）、Ｓ６の指示によりレリース制御を実行し、これによりできるだけ早い段階で昇圧開始条件を成立させてコンバータ２の昇圧を再開するようにしている。
In the situation where the converter 2 needs to be boosted after the abnormality is resolved (YES in S11, YES in S1, YES in S3, YES in S4), the operating state of the brushless DC motor 5 is, for example, a high load operating state. If the boost start condition is not satisfied (NO in S5), if the release control is not executed, the operation of the inverter 4 continues without boosting the converter 2. If the operation of the inverter 4 is continued without boosting the converter 2, a high-level harmonic current continues to flow from the converter 2 to the three-phase AC power source 1 side, or the brushless DC motor 5 cannot be driven to a high speed. Cause troubles. In order to prevent such trouble, in this embodiment, when the boost start condition is not satisfied (NO in S5), the release control is executed according to the instruction of S6, and thereby the boost start condition is satisfied as early as possible. The boosting of the converter 2 is resumed.
コンバータ２の昇圧開始時に同コンバータ２に入力する各相電流のうち１つの相電流の瞬時値Ｉの変化の一例を図３に示す。この例は、コンバータ２への入力電流の実効値Ｉrmsが設定値Ｉrms1と同じ30(A)で、ブラシレスＤＣモータ５の回転数Ｎが所定値Ｎｓより低い40(rps)の状態でコンバータ２が昇圧を開始（オン）した場合に、上記１つの相電流の瞬時値Ｉがどのように変化するかを実験により確かめたものである。コンバータ２の昇圧開始に伴い入力電流の瞬時値Ｉのピーク値Ｉｐが一時的に上昇するが、そのピーク値Ｉｐは過電流検出用のそのピーク値Ｉｐは過電流検出用の設定値Ｉｓである80(A)より低い70(A)に抑制される。よって、入力電流の瞬時値Ｉの上昇が過電流異常として判定されない。過電流異常が判定されないので、コンバータ２の昇圧の開始と停止の頻繁な繰り返しを未然に防ぐことができる。昇圧が一旦開始されるとその昇圧が途切れずに継続するので、図３から分かるように、昇圧開始後の入力電流の波形が正弦波波形に近づいて力率が向上するとともに、高調波電流が低減している。
FIG. 3 shows an example of a change in the instantaneous value I of one phase current among the phase currents input to the converter 2 when the converter 2 starts boosting. In this example, the effective value Irms of the input current to the converter 2 is 30 (A) which is the same as the set value Irms1, and the converter 2 is in a state where the rotational speed N of the brushless DC motor 5 is 40 (rps) lower than a predetermined value Ns. The experiment confirms how the instantaneous value I of the one phase current changes when boosting is started (turned on). The peak value Ip of the instantaneous value I of the input current temporarily rises as the boosting of the converter 2 starts. The peak value Ip is the overcurrent detection set value Is for detecting the overcurrent. It is suppressed to 70 (A) lower than 80 (A). Therefore, an increase in the instantaneous value I of the input current is not determined as an overcurrent abnormality. Since the overcurrent abnormality is not determined, frequent repetition of start and stop of boosting of the converter 2 can be prevented. Once the boosting is started, the boosting continues without interruption. As can be seen from FIG. 3, the waveform of the input current after the boosting starts approaches the sine waveform, the power factor is improved, and the harmonic current is increased. Reduced.
これに対し、図４の例は、コンバータ２への入力電流の実効値Ｉrmsが設定値Ｉrms1と同じ30(A)ではあるが、ブラシレスＤＣモータ５の回転数Ｎが所定値Ｎｓより高い85(rps)の状態でコンバータ２が昇圧を開始した場合に、上記１つの相電流の瞬時値Ｉがどのように変化するかを実験により確かめたものである。コンバータ２の昇圧開始に伴い、コンバータ２への入力電流の瞬時値Ｉのピーク値Ｉｐが一時的に異常上昇して過電流検出用の設定値Ｉｓを超えた100(A)に達する。このとき、入力電流の瞬時値Ｉの上昇が過電流異常と判定され、コンバータ２の昇圧が停止される。こうなると、コンバータ２の昇圧の開始と停止が頻繁に繰り返されてしまう。本実施形態では、このような不具合を未然に防ぐことができる。
On the other hand, in the example of FIG. 4, the effective value Irms of the input current to the converter 2 is 30 (A), which is the same as the set value Irms1, but the rotational speed N of the brushless DC motor 5 is 85 (which is higher than a predetermined value Ns 85). It is confirmed by experiment how the instantaneous value I of the one phase current changes when the converter 2 starts boosting in the state of rps). As the boosting of the converter 2 starts, the peak value Ip of the instantaneous value I of the input current to the converter 2 temporarily rises abnormally and reaches 100 (A), which exceeds the set value Is for overcurrent detection. At this time, an increase in the instantaneous value I of the input current is determined as an overcurrent abnormality, and the boosting of the converter 2 is stopped. If this happens, the start and stop of boosting of the converter 2 are frequently repeated. In this embodiment, such a problem can be prevented in advance.
なお、本実施形態では、コンバータ２に入力する各相電流のすべての実効値Ｉrmsが設定値Ｉrms1以下かつブラシレスＤＣモータ５の推定回転数Ｎが所定値Ｎｓ以下であることを昇圧開始条件として定めたが、この昇圧開始条件の設定値および所定値についてはコンバータ２の容量、インバータ４の容量、ブラシレスＤＣモータ５の容量などに応じて適宜に選定可能である。また、コンバータ２に入力する各相電流のすべての実効値Ｉrmsが設定値Ｉrms1以下という条件は、３つの相電流のそれぞれ実効値のうち最も高い実効値が、設定値Ｉrms1以下ということと同値である。
In this embodiment, it is determined as a boosting start condition that all effective values Irms of each phase current input to the converter 2 are equal to or less than a set value Irms1 and the estimated rotational speed N of the brushless DC motor 5 is equal to or less than a predetermined value Ns. However, the set value and the predetermined value of the boosting start condition can be appropriately selected according to the capacity of the converter 2, the capacity of the inverter 4, the capacity of the brushless DC motor 5, and the like. Further, the condition that all the effective values Irms of each phase current input to the converter 2 are equal to or less than the set value Irms1 is equivalent to the highest effective value of the three phase currents being equal to or less than the set value Irms1. is there.
さらに、本実施形態においては、過電流異常，位相異常，電源電圧異常を例にとって説明したが、これ以外の三相交流電源１側からの入力の異常を判定してもよい。要は、コンバータ２を停止する必要はあるがインバータ４は運転を継続し得る様々な異常に適応することができる。
Furthermore, in the present embodiment, an explanation has been given taking an example of an overcurrent abnormality, a phase abnormality, and a power supply voltage abnormality, but other abnormalities in input from the three-phase AC power supply 1 side may be determined. In short, it is necessary to stop the converter 2, but the inverter 4 can be adapted to various abnormalities that can continue operation.
その他、上記実施形態および変形例は、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。
Other than the above, the above-described embodiment and modification examples are presented as examples, and are 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 changes can be made without departing from the spirit of the invention. In these embodiments and modifications, the scope of the invention is included in the gist, and is included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
１…三相交流電源、２…コンバータ、３…平滑コンデンサ、４…インバータ、５…ブラシレスＤＣモータ、３１…サグ検出部、３２…位相検出部、３３…電流検出部、４１…コンバータコントローラ、４１ａ…第１制御部、４１ｂ…第２制御部、４１ｃ…第３制御部、４１ｄ…第４制御部、４２…インバータ制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Three-phase alternating current power supply, 2 ... Converter, 3 ... Smoothing capacitor, 4 ... Inverter, 5 ... Brushless DC motor, 31 ... Sag detection part, 32 ... Phase detection part, 33 ... Current detection part, 41 ... Converter controller, 41a ... 1st control part, 41b ... 2nd control part, 41c ... 3rd control part, 41d ... 4th control part, 42 ... Inverter control part
Claims (7)
- 交流電源の電圧を昇圧および直流変換するコンバータと、
前記コンバータの出力電圧を交流変換しそれをモータの駆動用として出力するインバータと、
前記コンバータへの入力電流が設定値以下かつ前記モータの回転数が所定値以下であることを条件に前記コンバータの昇圧を開始するコントローラと、
を備えることを特徴とするモータ駆動装置。 A converter that boosts and converts the voltage of the AC power supply; and
An inverter that converts the output voltage of the converter into an alternating current and outputs it for driving a motor;
A controller that starts boosting the converter on condition that an input current to the converter is a set value or less and a rotation speed of the motor is a predetermined value or less;
A motor drive device comprising: - 前記コントローラは、前記コンバータへの入力に異常が生じた場合に前記コンバータの昇圧を停止し、その異常の解消後、前記コンバータへの入力電流が前記設定値以下かつ前記モータの回転数が前記所定値以下であることを条件に前記コンバータの昇圧を開始する、
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。 The controller stops the boosting of the converter when an abnormality occurs in the input to the converter, and after the abnormality is resolved, the input current to the converter is equal to or less than the set value and the rotational speed of the motor is the predetermined value. Start boosting the converter on condition that it is below the value,
The motor driving apparatus according to claim 1. - 前記コントローラは、前記異常の解消後、前記コンバータへの入力電流が前記設定値以下かつ前記モータの回転数が前記所定値以下の条件を満たさない場合に前記インバータの出力を低減し、この低減後、前記コンバータへの入力電流が前記設定値以下かつ前記モータの回転数が前記所定値以下となった場合に前記コンバータの昇圧を開始する、
ことを特徴とする請求項２に記載のモータ駆動装置。 The controller reduces the output of the inverter when the input current to the converter is equal to or less than the set value and the rotational speed of the motor does not satisfy the condition equal to or less than the predetermined value after the abnormality is resolved. The boosting of the converter is started when the input current to the converter is equal to or lower than the set value and the rotational speed of the motor is equal to or lower than the predetermined value.
The motor driving apparatus according to claim 2, wherein - 前記コントローラは、前記低減後、前記コンバータへの入力電流が前記設定値以下かつ前記モータの回転数が前記所定値以下となった場合に前記コンバータの昇圧を開始するとともに、前記インバータの出力の低減を解除する、
ことを特徴とする請求項３に記載のモータ駆動装置。 After the reduction, the controller starts boosting the converter when the input current to the converter is equal to or lower than the set value and the rotational speed of the motor is equal to or lower than the predetermined value, and reduces the output of the inverter ,
The motor driving device according to claim 3. - 前記コントローラは、
前記交流電源の電圧にサグが発生した場合にそれを前記異常と判定して前記コンバータの昇圧を停止する第１制御部と、
前記異常の解消後、前記コンバータへの入力電流の実効値Ｉrmsが前記設定値Ｉrms1（＜Ｉrms2）以下かつ前記モータの回転数Ｎが前記所定値Ｎｓ以下という昇圧開始条件が成立する場合に前記コンバータの昇圧を開始し、その昇圧開始条件が成立しない場合は前記インバータの出力を低減し、この低減後、前記昇圧開始条件が成立した際に前記コンバータの昇圧を開始するとともに前記インバータの出力の低減を解除する第２制御部と、
を含む、
ことを特徴とする請求項２に記載のモータ駆動装置。 The controller is
A first control unit that determines that the abnormality occurs when the sag occurs in the voltage of the AC power supply and stops the boosting of the converter;
After the abnormality is resolved, the converter starts when the boosting start condition that the effective value Irms of the input current to the converter is not more than the set value Irms1 (<Irms2) and the rotational speed N of the motor is not more than the predetermined value Ns is satisfied. If the boost start condition is not satisfied, the output of the inverter is reduced. After this reduction, the boost of the converter is started and the output of the inverter is reduced when the boost start condition is satisfied. A second control unit for releasing
including,
The motor driving apparatus according to claim 2, wherein - 前記第１制御部は、さらに、前記コンバータへの入力電流の瞬時値Ｉが設定値Ｉｓ以上に上昇した場合にそれを異常と判定して前記コンバータの昇圧を停止することを特徴とする請求項５に記載のモータ駆動装置。 The said 1st control part determines that it is abnormal when the instantaneous value I of the input current to the said converter rises more than the setting value Is, and stops the pressure | voltage rise of the said converter. 5. The motor drive device according to 5.
- 前記第１制御部は、さらに、前記交流電源の電圧位相のずれが設定値以上に上昇した場合にそれを異常と判定して前記コンバータの昇圧を停止することを特徴とする請求項５または６のいずれかに記載のモータ駆動装置。 The said 1st control part determines that it is abnormal when the shift | offset | difference of the voltage phase of the said AC power supply rises more than a setting value, and stops the pressure | voltage rise of the said converter. The motor drive device in any one of.
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