(57)【要約】【課題】従来のモータ駆動装置では、リアクトルへの短絡時間を長くすることにより直流リンク電圧を高めているが、リアクトルへの短絡時間を長くしすぎるとリアクトルのコアが磁気飽和して、リアクトルに過剰な電流が流れることによりリアクトルが過熱し、リアクトルが破損するおそれが生じる。【解決手段】リアクトルへの短絡時間を増減して補正すると共に、リアクトルの短絡時間の上限時間を設定し、補正後のリアクトルへの短絡時間がこの上限時間を超える場合には短絡時間が上限時間を超えないように制限する短絡時間制御と、直流リンク電圧の測定値が目標電圧の低圧側限界電圧より下がった場合であって、かつ、前回測定した直流リンク電圧より下がっている場合に、上記インバータに対して減速処理を行う回転数制御とを行う。【選択図】  図１
2015208106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部の交流電源から供給される交流電力を、リアクトルを備えた部分スイッチング回路で昇圧し、整流して所望する直流リンク電圧の直流電力に変換した後、インバータで所定の周波数の交流電力に変換し、その交流電源でモータを駆動するモータ駆動装置において、上記直流リンク電圧を監視し、直流リンク電圧が所定の目標電圧からずれた場合に、直流リンク電圧をこの目標電圧に一致させるため、上記リアクトルへの短絡時間を増減して補正すると共に、リアクトルの短絡時間の上限時間を設定し、補正後のリアクトルへの短絡時間がこの上限時間を超える場合には短絡時間が上限時間を超えないように制限する短絡時間制御と、直流リンク電圧の測定値が目標電圧の低圧側限界電圧より下がった場合であって、かつ、前回測定した直流リンク電圧より下がっている場合に、上記インバータに対して減速処理を行う回転数制御とを行うことを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項２】
上記回転数制御において、回転速度の下限値を設定し、減速処理後の回転速度がこの下限値を下回らないように制限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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リアクトルを備えた部分スイッチング回路によって電圧を昇圧するモータ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上述のようなモータ駆動装置として、外部の交流電源から供給される交流電力を部分スイッチング回路によって昇圧した後、整流して直流電力に変換し、さらにその直流電力をインバータによって所定の周波数の交流電力に変換してモータを駆動するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このものでは、外部から供給されている交流電力の電圧が低下した場合、部分スイッチング回路内のリアクトルへの短絡時間を長くしてリアクトルに蓄えられるエネルギーを増大させることにより、インバータに供給される直流電力の電圧、すなわち直流リンク電圧を維持するように制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−９５２６２号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の従来のモータ駆動装置では、リアクトルへの短絡時間を長くすることにより直流リンク電圧を高めているが、リアクトルへの短絡時間を長くしすぎると、リアクトルのコアが磁気飽和して、リアクトルに過剰な電流が流れることによりリアクトルが過熱し、リアクトルが破損するおそれが生じる。
【０００６】
そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、外部から供給される交流電力の電圧が低下した場合であっても、リアクトルが破損することのないモータ駆動装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明によるモータ駆動装置は、外部の交流電源から供給される交流電力を、リアクトルを備えた部分スイッチング回路で昇圧し、整流して所望する直流リンク電圧の直流電力に変換した後、インバータで所定の周波数の交流電力に変換し、その交流電源でモータを駆動するモータ駆動装置において、上記直流リンク電圧を監視し、直流リンク電圧が所定の目標電圧からずれた場合に、直流リンク電圧をこの目標電圧に一致させるため、上記リアクトルへの短絡時間を増減して補正すると共に、リアクトルの短絡時間の上限時間を設定し、補正後のリアクトルへの短絡時間がこの上限時間を超える場合には短絡時間が上限時間を超えないように制限する短絡時間制御と、直流リンク電圧の測定値が目標電圧の低圧側限界電圧より下がった場合であって、かつ、前回測定した直流リンク電圧より下がっている場合に、上記インバータに対して減速処理を行う回転数制御とを行うことを特徴とする。
【０００８】
上記構成では、リアクトルへの短絡時間制御とモータの回転数に対する回転数制御とを行うことを特徴としている。特に電源電圧が低下した場合にはリアクトルへの短絡時間を長くすることによって直流リンク電圧の低下を防止するが、リアクトルが磁気飽和することを防止するため、リアクトルへの短絡時間の上限時間を設けておく。これによってリアクトルの磁気飽和を防止できるが、直流リンク電圧が低下するとモータに脱調等の不具合が生じるおそれがある。そこで、回転数制御では、直流リンク電圧が低下した場合に、一時的にモータの回転数を低下させて、直流リンク電圧の回復を待つ。
【０００９】
なお、上記回転数制御において、回転速度の下限値を設定し、減速処理後の回転速度がこの下限値を下回らないように制限することが望ましい。
【発明の効果】
【００１０】
以上の説明から明らかなように、本発明は、リアクトルへの短絡時間に上限時間を設定することよってリアクトルが磁気飽和することを防止することができ、この上限時間を設けることにより直流リンク電圧が低下しても、モータの回転数を一時的に減速することによりモータでの脱調を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施の形態の構成を示すブロック図
【図２】部分スイッチング回路の構成を示す図
【図３】短絡時間制御を示すフロー図
【図４】回転数制御を示すフロー図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１を参照して、１は本発明によるモータ駆動装置の一例を示している。このモータ駆動装置１には外部の交流電源ＰＳから供給される交流電力が入力される部分スイッチング回路３が設けられており、この部分スイッチング回路３でのスイッチングのタイミングを決定するため、交流電源の位相を検知する位相検知部１２が並設されている。
【００１３】
この部分スイッチング回路３で昇圧され、かつ直流に整流された直流電力はインバータ４に供給され、所定の周波数の交流電力に変換されてモータ５に供給される。なお、部分スイッチング回路３からインバータ４に供給される直流電力の電圧、すなわち直流リンク電圧は電圧検知部１３によって検知される。
【００１４】
この電圧検知部１３および上記位相検知部１２で検知した信号はマイコン２に入力される。このマイコン２はこれら入力信号に基づいて、部分スイッチング回路３に対して後述するリアクトルへの短絡時間の制御、および、インバータ４に対してモータ５の回転数制御を行う。
【００１５】
図２を合わせて参照して、上記部分スイッチング回路３にはリアクトル３１が内蔵されており、整流器３２で整流された直流が、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ）３３のオンしている時間に供給される。そしてリアクトル３１には短絡中にエネルギーが蓄えられ、ＩＧＢＴ３３がオフになるとその蓄えられたエネルギーが逆起電力となって外部からの交流電力に重畳し、外部からの交流電力の電圧を昇圧する。そして、その昇圧された交流電力は別の整流器３４で整流されて上記インバータ４に供給される。上記マイコン２はこのＩＧＢＴ３３オンオフのタイミングをコントロールしている。
【００１６】
この部分スイッチング回路３に対する短絡時間制御について、図３を参照して説明する。この短絡時間制御は一定の周期毎に行われる。マイコン２は予め設定された周期で電圧検知部１３が検知する直流リンク電圧を取り込む（ＳＡ１）。マイコン２は取り込んだ直流リンク電圧Ｖｄｃと電圧目標値Ｖｃとを比較して、直流リンク電圧Ｖｄｃの値が次の３つの区分のいずれかに入るかを判断する（ＳＡ２）。この３つの区分とは、直流リンク電圧のヒステリシス値ａを設定しておき、実際の直流リンク電圧Ｖｄｃが（Ｖｃ＋ａ）と（Ｖｃ−ａ）との間に入る区分と、Ｖｄｃ＜（Ｖｃ−ａ）の区分と、Ｖｄｃ＞（Ｖｃ＋ａ）の区分である。
【００１７】
直流リンク電圧Ｖｄｃが（Ｖｃ＋ａ）と（Ｖｃ−ａ）との間に入る場合には、直流電圧Ｖｄｃが正常な状態であるとしてリアクトル３１の短絡時間を変更しない。次に、Ｖｄｃ＞（Ｖｃ＋ａ）の場合には、リアクトル３１の短絡時間が長すぎるので、リアクトル３１の短絡時間に関するパラメータを、短絡時間が短い新たなパラメータに置き換える（ＳＡ５）。
【００１８】
注意しなければならないのは、Ｖｄｃ＜（Ｖｃ−ａ）の場合である。この場合には直流リンク電圧Ｖｄｃが低いのでリアクトル３１の短絡時間を延長する必要があるが、所定の上限時間よりも長くすることができない。そこで、その時点での短絡時間がすでに上限時間に一致するまで延長されているか否かを判断する（ＳＡ３）。この時点で短絡時間が上限時間まで延長されていれば、それ以上短絡時間を延長することができないので、短絡時間はその時点の短絡時間が維持される。これに対して、その時点での短絡時間が上限時間まで延長されていなければ、まだ短絡時間を延長することができるので、ステップＳＡ４に進み、リアクトル３１の短絡時間に関するパラメータを、短絡時間を所定時間延長した新たなパラメータに置き換える。
【００１９】
このパラメータが前回のまま維持されている場合や、短絡時間を短縮するように置き換えられている場合には、そのパラメータを用いて短絡時間を調節するが、短絡時間を所定時間延長する場合は、その延長によって上記上限時間を越えていないかをチェックし、もし延長後のパラメータによる短絡時間が上限時間を越えている場合には再度パラメータを変更して短絡時間が上限時間になるようにしてから実際に短絡時間を調節する（ＳＡ６）。
【００２０】
このように、リアクトル３１の短絡時間が上限時間で制限され所定時間延長することができないと、インバータ４に供給される直流リンク電圧Ｖｄｃが電圧目標値Ｖｃよりも低下する場合が生じる。このように直流リンク電圧Ｖｄｃが低下した状態でモータ５の回転数を維持し続けると、モータ５が脱調するなどの不具合が生じる。
【００２１】
そこで、このような不具合が生じないように、マイコン２はモータ５の回転数制御を行う。図４を参照して、この回転数制御はインバータ４に対して行われるものであり、上記図３に示した短絡時間制御と同様に所定の周期毎に行われる。
【００２２】
直流リンク電圧Ｖｄｃが上記電圧目標値Ｖｃと比較してＶｄｃ＞Ｖｃであれば、インバータ４には十分な電圧の電力が供給されているので回転数を下げる必要はないが、Ｖｄｃ＜Ｖｃであれば、回転数を変更する必要が生じる（ＳＢ１）。
【００２３】
Ｖｄｃ＜Ｖｃの場合、前回測定した直流リンク電圧と今回測定した直流リンク電圧とを比較して、今回の測定値の方が低い場合、すなわち直流リンク電圧が低下し続けている場合にはモータ５の減速処理を行うようにした（ＳＢ２→ＳＢ５）。ただし、減速処理をする前にその時点での回転速度がすでに下限値まで減速されているかを判断し（ＳＢ５）、すでに回転速度が下限値まで減速されていれば、次のステップＳＢ６をパスする。このステップＳＢ６では、回転速度に関するパラメータを所定速度減速された新たなパラメータに置き換える。
【００２４】
また、上記ステップＳＢ２で前回測定した直流リンク電圧より今回測定した直流リンク電圧の方が高い場合には、直流リンク電圧が回復しつつある状態であり、かつ、その時点ではすでにモータ５の回転速度は減速されている状態であるので、加速処理を行い、回転速度を回復する必要がある（ＳＢ２→ＳＢ３）。
【００２５】
ただし、加速処理をする前にその時点での回転速度がすでに上限値まで加速されているかを判断し（ＳＢ５）、すでに回転速度が上限値まで加速されていれば、次のステップＳＢ４をパスする。このステップＳＢ４では、回転速度に関するパラメータを所定速度加速された新たなパラメータに置き換える。なお、この上限値とは、本来の回転速度、すなわち直流リンク電圧の低下がない場合の回転速度である。
【００２６】
このようにパラメータが変更されると、その変更されたパラメータによってモータ５の回転速度を調節するが、ステップＳＢ６で減速処理された結果、下限値を下回っている場合には再度パラメータを変更して回転速度が下限値になるようにする。また、ステップＳＢ４で加速処理された結果、上限値を上回っている場合には再度パラメータを変更して回転速度が上限値になるようにする（ＳＢ７）。
【００２７】
そして最後に、上記ステップＳＢ２で用いる前回測定した電圧値の値をステップＳＢ１で取り込んだ今回の電圧値で更新する（ＳＢ８。）
【００２８】
なお、本発明は上記した形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもかまわない。
【符号の説明】
【００２９】
１ モータ駆動装置
２ マイコン
３ 部分スイッチング回路
４ インバータ
５ モータ
１２ 位相検知部
１３ 電圧検知部
３１ リアクトル
３２ 整流器
３４ 整流器
Ｖｃ 電圧目標値
Ｖｄｃ 直流リンク電圧
ａ ヒステリシス値
【図１】
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【図２】
2015208106.tif 000004
【図３】
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【図４】
2015208106.tif 000006