JP2007116770A - Motor driving unit and its control method, and air conditioner - Google Patents

Motor driving unit and its control method, and air conditioner Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor driving unit, which can reduce the stress to an element by the eddy current at start of a motor, its control method, and an air conditioner. <P>SOLUTION: A motor driver 40, which sets the target value Iqtgt of a current from the difference between the target velocity ωtgt and the present velocity ω of the motor 30 and controls a drive signal to be supplied to each phase of the motor 30, based on this current target value Iqtgt, suppresses the divergence of the target value Iqtgt of the current by setting the upper limit value Iqmax of the target value Iqtgt of the current in the case of starting the motor 30, and also performs the open phase processing for detecting the open phase of a motor wire, based on the values Iu, Iv, and Iw of currents supplied to each phase of the motor. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、モータを駆動するモータ駆動装置、その制御方法及び圧縮機をモータ駆動する空気調和装置に関する。   The present invention relates to a motor driving device that drives a motor, a control method thereof, and an air conditioner that drives a compressor.

従来より、永久磁石型同期モータであるブラシレスDCモータの速度制御を、ロータの回転速度検出及び位置検出用のセンサレスで行い、このモータにより圧縮機を駆動する空気調和装置が知られている。この種のセンサレス制御には、三相電源からブラシレスDCモータへ供給される三相交流電流の一部をロータの回転座標系に変換してトルク電流Iqとし、この電流からロータの回転速度(回転数)を推定し、この推定値と目標速度との差に基づきトルク電流目標値を設定し、このトルク電流目標値とトルク電流実測値との偏差に基づきモータ速度を目標速度に制御するものがある(例えば特許文献1参照)。
また、この特許文献1記載の空気調和装置は、三相電源によって駆動されるモータの各相を流れる電流値(モータ電流)のばらつき状態を求め、このばらつき状態からモータ線の欠相を検知する欠相検知処理を行っている。
特開2005−181167号公報
2. Description of the Related Art Conventionally, there is known an air conditioner that performs speed control of a brushless DC motor, which is a permanent magnet type synchronous motor, without a sensor for detecting the rotational speed and position of a rotor and driving a compressor by this motor. In this type of sensorless control, a part of a three-phase AC current supplied from a three-phase power source to a brushless DC motor is converted into a rotating coordinate system of the rotor to obtain a torque current Iq. The torque current target value is set based on the difference between the estimated value and the target speed, and the motor speed is controlled to the target speed based on the deviation between the torque current target value and the measured torque current. Yes (see, for example, Patent Document 1).
The air conditioner described in Patent Document 1 obtains a variation state of a current value (motor current) flowing through each phase of a motor driven by a three-phase power source, and detects a missing phase of the motor line from the variation state. Phase loss detection processing is performed.
JP-A-2005-181167

従来のモータ制御では、モータを始動する場合、目標速度と推定速度とがずれているためにトルク電流目標値が発散傾向となり、このトルク電流目標値に基づいて設定されるモータ電流が高くなる場合が生じる。この場合、モータ線が欠相していると、モータ電流がより高くなってしまい、過電流により保護回路等の素子にストレスがかかってしまう。
また、従来の欠相検知処理は、モータの各相を流れる電流値のばらつき状態からモータ線の欠相を検知するため、電流値が安定しないモータ始動時は欠相検知を行っていなかった。
In the conventional motor control, when starting the motor, the target speed and the estimated speed are different, so the torque current target value tends to diverge, and the motor current set based on this torque current target value increases. Occurs. In this case, if the motor wire is out of phase, the motor current becomes higher, and the overcurrent causes stress on elements such as a protection circuit.
Further, since the conventional phase loss detection process detects the phase loss of the motor wire from the variation state of the current value flowing through each phase of the motor, the phase loss detection is not performed at the time of starting the motor where the current value is not stable.

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、モータ始動時における過電流による素子へのストレスを低減すると共に、モータ始動時にモータ線の欠相を検知可能なモータ駆動装置、その制御方法及び空気調和装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and reduces a stress on an element due to an overcurrent at the time of starting the motor, and also detects a motor wire phase loss at the time of starting the motor, and its control It is to provide a method and an air conditioner.

上述した課題を解決するため、本発明は、目標速度とモータの現在速度との差から電流目標値を設定し、この電流目標値に基づいてモータの各相に供給する駆動信号を制御するモータ駆動装置において、前記モータを始動する場合、前記電流目標値の上限値を設定して前記電流目標値の発散を抑制すると共に、前記モータの各相に供給された電流値に基づきモータ線の欠相を検知する欠相検知処理を行うことを特徴とする。
この発明によれば、モータを始動する場合、電流目標値の上限値を設定して電流目標値の発散を抑制すると共に、モータの各相に供給された電流値に基づきモータ線の欠相を検知する欠相検知処理を行うので、過電流による素子へのストレスを低減すると共に、モータ始動時にモータ線の欠相を検知することができる。
In order to solve the above-described problems, the present invention sets a current target value from a difference between a target speed and a current speed of the motor, and controls a drive signal supplied to each phase of the motor based on the current target value. In the drive device, when starting the motor, an upper limit value of the current target value is set to suppress the divergence of the current target value, and the motor line is missing based on the current value supplied to each phase of the motor. A phase loss detection process for detecting a phase is performed.
According to the present invention, when starting the motor, the upper limit value of the current target value is set to suppress the divergence of the current target value, and the motor wire phase loss is determined based on the current value supplied to each phase of the motor. Since the phase loss detection process to be detected is performed, it is possible to reduce the stress on the element due to overcurrent and to detect the phase loss of the motor wire when starting the motor.

上記構成において、前記モータの各相に供給される電流値からモータの現在速度を推定する推定手段を有し、前記モータを始動する場合、目標速度と予め設定した仮想現在速度との差から目標電流値を設定して前記駆動信号を制御する始動時速度制御を行い、所定期間経過後に、この始動時速度制御から、前記推定手段により推定される現在速度と目標速度との差から目標電流値を設定して前記駆動信号を制御する通常速度制御へと移行するようにしてもよい。   In the above configuration, there is an estimation means for estimating the current speed of the motor from the current value supplied to each phase of the motor, and when starting the motor, the target is determined based on the difference between the target speed and a preset virtual current speed. A starting speed control is performed to control the drive signal by setting a current value. After a predetermined period, a target current value is calculated from the difference between the current speed and the target speed estimated by the estimating means from the starting speed control. May be set to shift to normal speed control for controlling the drive signal.

また、上記構成において、前記始動時速度制御時のゲインを、前記通常速度制御時のゲインと同じ、又は、前記ゲイン近傍の値に設定することが好ましい。また、上記構成において、前記仮想現在速度は、時間経過に応じて増加する速度が好ましい。また、前記所定期間は、前記始動時速度制御を開始して前記モータの現在速度が前記目標速度と略一致した後に相当する予め定めた時間が好ましい。   In the above configuration, it is preferable that the gain at the start speed control is set to a value that is the same as or close to the gain at the normal speed control. In the above configuration, the virtual current speed is preferably a speed that increases with time. Further, the predetermined period is preferably a predetermined time corresponding to after the start speed control is started and the current speed of the motor substantially matches the target speed.

また、上記構成において、前記モータは、冷媒を圧縮する圧縮機を駆動するモータであり、モータ始動時における前記圧縮機の出入口の差圧に基づいて前記電流目標値の上限値を設定する上限値設定手段を有するようにしてもよい。この構成によれば、圧縮機16の出入口圧力が均圧していない等により負荷が高い状況でもモータを始動させることができる。   Further, in the above configuration, the motor is a motor that drives a compressor that compresses refrigerant, and an upper limit value that sets an upper limit value of the current target value based on a differential pressure at the inlet and outlet of the compressor at the time of starting the motor. You may make it have a setting means. According to this configuration, the motor can be started even in a situation where the load is high due to the pressure at the inlet / outlet of the compressor 16 being not equalized.

また、本発明は、目標速度とモータの現在速度との差から電流目標値を設定し、この電流目標値に基づいてモータの各相に供給する駆動信号を制御するモータ駆動装置の制御方法において、前記モータを始動する場合、前記電流目標値の上限値を設定して前記電流目標値の発散を抑制すると共に、前記モータの各相に供給された電流値に基づきモータ線の欠相を検知する欠相検知処理を行うことを特徴とする。   Further, the present invention provides a control method for a motor drive device that sets a current target value from a difference between a target speed and a current speed of the motor, and controls a drive signal supplied to each phase of the motor based on the current target value. When starting the motor, the upper limit value of the target current value is set to suppress the divergence of the target current value, and the motor wire phase is detected based on the current value supplied to each phase of the motor. The phase loss detection process is performed.

また、本発明は、目標速度とモータの現在速度との差から電流目標値を設定し、この電流目標値に基づいてモータの各相に供給する駆動信号を制御するモータ制御部を有し、このモータにより冷媒圧縮用の圧縮機が駆動される空気調和装置において、前記モータ制御部は、前記モータを始動する場合、前記電流目標値の上限値を設定して前記電流目標値の発散を抑制すると共に、前記モータの各相に供給された電流値に基づきモータ線の欠相を検知する欠相検知処理を行うことを特徴とする。   Further, the present invention has a motor control unit that sets a current target value from the difference between the target speed and the current speed of the motor, and controls a drive signal supplied to each phase of the motor based on the current target value, In the air conditioner in which the compressor for refrigerant compression is driven by the motor, the motor control unit sets an upper limit value of the current target value and suppresses the divergence of the current target value when starting the motor. In addition, a phase loss detection process for detecting a phase loss of the motor wire based on the current value supplied to each phase of the motor is performed.

本発明は、モータを始動する場合、電流目標値の上限値を設定して電流目標値の発散を抑制すると共に、モータの各相に供給された電流値に基づきモータ線の欠相を検知する欠相検知処理を行うので、モータ始動時における過電流による素子へのストレスを低減すると共に、モータ始動時にモータ線の欠相を検知することができる。   In the present invention, when starting a motor, the upper limit value of the current target value is set to suppress the divergence of the current target value, and the motor wire phase loss is detected based on the current value supplied to each phase of the motor. Since the phase loss detection process is performed, it is possible to reduce stress on the element due to overcurrent at the time of starting the motor and to detect the phase loss of the motor line at the time of starting the motor.

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳述する。
図1は、永久磁石型同期電動機(以下、ブラシレスDCモータという。)により駆動される圧縮機を備えた空気調和装置の構成を示す図である。
この空気調和装置10は、図1に示すように、室外機11、室内機12及び制御装置13を備え、室外機11の室外冷媒配管14と室内機12の室内冷媒配管15とが連結配管24、25を介して連結され、これら室外機11及び室内機12が制御装置13によって運転制御される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an air conditioner including a compressor driven by a permanent magnet type synchronous motor (hereinafter referred to as a brushless DC motor).
As shown in FIG. 1, the air conditioner 10 includes an outdoor unit 11, an indoor unit 12, and a control device 13, and an outdoor refrigerant pipe 14 of the outdoor unit 11 and an indoor refrigerant pipe 15 of the indoor unit 12 are connected to a pipe 24. , 25, and the outdoor unit 11 and the indoor unit 12 are controlled by the control device 13.

室外機11は、室外に設置され、室外冷媒配管14に圧縮機16が配設され、この圧縮機16の吸込側には、アキュムレータ17が接続され、圧縮機16の吐出側には、四方弁18と室外熱交換器19とが順に接続されている。また、室外機11には、室外熱交換器19へ向かって送風する室外ファン20が配設されている。
室内機12は、室内に設置され、室内冷媒配管15に室内熱交換器21と電動膨張弁22とが配設されると共に、室内熱交換器21へ送風する室内ファン23が配設されている。
The outdoor unit 11 is installed outside, a compressor 16 is disposed in the outdoor refrigerant pipe 14, an accumulator 17 is connected to the suction side of the compressor 16, and a four-way valve is connected to the discharge side of the compressor 16. 18 and the outdoor heat exchanger 19 are connected in order. The outdoor unit 11 is provided with an outdoor fan 20 that blows air toward the outdoor heat exchanger 19.
The indoor unit 12 is installed indoors, an indoor heat exchanger 21 and an electric expansion valve 22 are disposed in the indoor refrigerant pipe 15, and an indoor fan 23 for blowing air to the indoor heat exchanger 21 is disposed. .

この空気調和装置10は、室外機11の四方弁18が冷房側あるいは暖房側に切り換えられることにより、冷房運転又は暖房運転に設定される。つまり、四方弁18が冷房側に切り換えられたときには、冷媒が実線矢印の如く流れ、室外熱交換器19が凝縮器に、室内熱交換器21が蒸発器として機能して冷房運転状態となり、室内を冷房する。また、四方弁18が暖房側に切り換えられたときには、冷媒が破線矢印の如く流れ、室内熱交換器21が凝縮器に、室外熱交換器19が蒸発器として機能して暖房運転状態となり、室内を暖房する。   The air conditioner 10 is set to the cooling operation or the heating operation by switching the four-way valve 18 of the outdoor unit 11 to the cooling side or the heating side. That is, when the four-way valve 18 is switched to the cooling side, the refrigerant flows as indicated by the solid line arrow, the outdoor heat exchanger 19 functions as a condenser, and the indoor heat exchanger 21 functions as an evaporator to enter a cooling operation state. Cool the air. When the four-way valve 18 is switched to the heating side, the refrigerant flows as indicated by broken arrows, the indoor heat exchanger 21 functions as a condenser, and the outdoor heat exchanger 19 functions as an evaporator to enter a heating operation state. Heat up.

上記圧縮機16には、図示しない固定子巻線及び永久磁石の回転子(ロータ)を備えたブラシレスDCモータ30が内蔵され、このブラシレスDCモータ30は、モータ駆動部(モータ駆動装置)40により駆動される。
図2はモータ駆動部40のブロック図である。同図に示すように、モータ駆動部40は、ブラシレスDCモータ30の各相に駆動信号を供給する三相PWMインバータ41と、制御部50とを備え、三相PWMインバータ41には、交流電源42からの交流電力が整流回路43により直流電力に変換されて供給されている。
この三相PWMインバータ41は、制御部50からの三相電圧指令Vu、Vv、Vwに従って、整流回路43から供給される直流電力を所定の周波数と電圧の三相交流電力に変換し、駆動信号としてブラシレスDCモータ30の三相のモータ線へ供給することにより、ブラシレスDCモータ30を回転駆動させる。
The compressor 16 includes a brushless DC motor 30 having a stator winding (not shown) and a permanent magnet rotor (rotor). The brushless DC motor 30 is driven by a motor drive unit (motor drive device) 40. Driven.
FIG. 2 is a block diagram of the motor drive unit 40. As shown in the figure, the motor drive unit 40 includes a three-phase PWM inverter 41 that supplies a drive signal to each phase of the brushless DC motor 30, and a control unit 50. The three-phase PWM inverter 41 includes an AC power supply. AC power from 42 is converted into DC power by a rectifier circuit 43 and supplied.
The three-phase PWM inverter 41 converts the DC power supplied from the rectifier circuit 43 into three-phase AC power having a predetermined frequency and voltage in accordance with the three-phase voltage commands Vu, Vv, and Vw from the control unit 50, and a drive signal As a result, the brushless DC motor 30 is driven to rotate.

制御部50は、電力入力部(電流検出部)51、三相/二相座標変換部52、現在速度・位置推定部53、速度制御部54、位相制御部55、電流制御部56、二相/三相座標変換部57、モータ駆動部40の動作を制御するコントローラ60とを有している。なお、このコントローラ60は、空気調和装置10の動作を制御する制御装置13で兼ねてもよい。   The control unit 50 includes a power input unit (current detection unit) 51, a three-phase / two-phase coordinate conversion unit 52, a current speed / position estimation unit 53, a speed control unit 54, a phase control unit 55, a current control unit 56, and a two-phase control unit. / A three-phase coordinate conversion unit 57 and a controller 60 that controls the operation of the motor drive unit 40. The controller 60 may also serve as the controller 13 that controls the operation of the air conditioner 10.

電流入力部51は、三相PWMインバータ41からブラシレスDCモータ30へ供給される三相交流電流のうち、二相の交流電流値Iu及びIvをA/D変換(analog to digital変換)して取り込む。本実施の形態において添字u、v、wは、ブラシレスDCモータ30のu相、v相、w相にそれぞれ対応している。   The current input unit 51 takes in two-phase AC current values Iu and Iv from the three-phase AC current supplied from the three-phase PWM inverter 41 to the brushless DC motor 30 by A / D conversion (analog to digital conversion). . In the present embodiment, the suffixes u, v, and w correspond to the u-phase, v-phase, and w-phase of the brushless DC motor 30, respectively.

三相/二相座標変換部52は、電流入力部51により検出された交流電流Iu及びIvを、ブラシレスDCモータ30におけるロータ上の回転座標系(d−q座標系)に座標変換し、磁束電流Id(d軸電流)及びトルク電流Iq(q軸電流)を算出する。   The three-phase / two-phase coordinate conversion unit 52 converts the alternating currents Iu and Iv detected by the current input unit 51 into a rotational coordinate system (dq coordinate system) on the rotor in the brushless DC motor 30 to generate a magnetic flux. A current Id (d-axis current) and a torque current Iq (q-axis current) are calculated.

現在速度・位置推定部53は、三相/二相座標変換部52により座標変換された磁束電流Id及びトルク電流Iqに基づき、ブラシレスDCモータ30の現在速度ω及び位置を、例えば100μ秒毎に算出して推定する。   The current speed / position estimation unit 53 determines the current speed ω and position of the brushless DC motor 30 every 100 μsec, for example, based on the magnetic flux current Id and the torque current Iq coordinate-converted by the three-phase / two-phase coordinate conversion unit 52. Calculate and estimate.

速度制御部54は、現在速度・位置推定部53で推定された現在速度ωと目標速度ωtgtとの偏差に基づき、例えば1ms毎に比例積分制御(PI制御)を実行して、トルク電流目標値Iqtgtを生成する。なお、ロータの目標速度ωtgtは、コントローラ60が設定している。   Based on the deviation between the current speed ω estimated by the current speed / position estimation unit 53 and the target speed ωtgt, the speed control unit 54 executes, for example, proportional integral control (PI control) every 1 ms to obtain a torque current target value. Iqtgt is generated. The rotor target speed ωtgt is set by the controller 60.

電流制御部56は、速度制御部54により生成されたトルク電流目標値Iqtgtと実際のトルク電流Iqとの偏差に基づきPI制御を実行して、トルク電圧Vq(Vq軸電圧)を算出すると共に、位相制御部55により生成された磁束電流目標値Idtgtと実際の磁束電流Idとの偏差に基づきPI制御を実行して、磁束電圧Vd(Vd軸電圧)を算出する。このPI制御によって、これらの偏差が零になるように制御される。   The current control unit 56 performs PI control based on the deviation between the torque current target value Iqtgt generated by the speed control unit 54 and the actual torque current Iq, and calculates the torque voltage Vq (Vq axis voltage). PI control is executed based on the deviation between the magnetic flux current target value Idtgt generated by the phase controller 55 and the actual magnetic flux current Id, and the magnetic flux voltage Vd (Vd axis voltage) is calculated. By this PI control, these deviations are controlled to be zero.

二相/三相座標変換部57は、電流制御部56にて算出された磁束電圧Vd及びトルク電圧Vqを三相交流の座標系に変換して、パルス変調された正弦波の電圧指令Vu、Vv、Vwを算出し、これらの電圧指令Vu、Vv、Vwが三相PWMインバータ41のスイッチング素子へ出力する。これにより、電圧がパルス幅変調を受けた擬似正弦波となる三相交流電力が、三相PWMインバータ41からブラシレスDCモータ30へ供給され、ブラシレスDCモータ30の現在速度ωが目標速度ωtgtとなるように制御される。   The two-phase / three-phase coordinate conversion unit 57 converts the magnetic flux voltage Vd and the torque voltage Vq calculated by the current control unit 56 into a three-phase AC coordinate system, and a pulse-modulated sinusoidal voltage command Vu, Vv and Vw are calculated, and these voltage commands Vu, Vv and Vw are output to the switching element of the three-phase PWM inverter 41. As a result, the three-phase AC power, which is a pseudo sine wave whose voltage is subjected to pulse width modulation, is supplied from the three-phase PWM inverter 41 to the brushless DC motor 30, and the current speed ω of the brushless DC motor 30 becomes the target speed ωtgt. To be controlled.

コントローラ60は、CPUと、CPUが読み出して実行する制御プログラムや各種データが格納されたROMと、各種データを一時的に格納するRAMとを備えるコンピュータであり、CPUがROMに格納された制御プログラムを実行することによってモータ駆動部40全体の制御する。また、このコントローラ60は、モータ線の欠相を検知する欠相検知処理を実行し、すなわち、モータ線の欠相を検知する故障検知手段としても機能している。   The controller 60 is a computer that includes a CPU, a ROM that stores and executes various control data read and executed by the CPU, and a RAM that temporarily stores various data. The control program stores the CPU in the ROM. To control the entire motor drive unit 40. The controller 60 also performs a phase loss detection process for detecting a phase loss of the motor line, that is, functions as a failure detection means for detecting the phase loss of the motor wire.

以上の構成の下、モータ運転時(モータ始動時を除く)においては、室内機12の負荷が変動すると、コントローラ60が、この負荷変動に合わせて目標速度ωtgtを変更し、このコントローラ60の制御の下、速度制御部54が、現在速度・位置推定部53にて推定された現在速度ωと目標速度ωtgtとの偏差に基づきトルク電流目標値Iqtgtを生成すると共に、位相制御部55が、トルク電流Iqに基づき磁束電流目標値Idtgtを生成し、電流制御部56が、トルク電流目標値Iqtgtと実際のトルク電流Iqとの偏差及び磁束電流目標値Idtgtと実際の磁束電流Idとの偏差に基づきPI制御を実行して、二相/三相座標変換部57を介して電圧指令Vu、Vv、Vwを三相PWMインバータ41に出力する。これにより、室内機12の負荷に応じてモータ30の回転速度、つまり、圧縮機16の回転速度が適切に制御される。以上が通常の速度制御(通常速度制御)である。なお、この速度制御時、コントローラ60は後段に詳述する欠相検知処理を実行している。   Under the above configuration, when the load of the indoor unit 12 fluctuates during motor operation (except when the motor is started), the controller 60 changes the target speed ωtgt in accordance with the load fluctuation, and the control of the controller 60 The speed control unit 54 generates a torque current target value Iqtgt based on the deviation between the current speed ω estimated by the current speed / position estimation unit 53 and the target speed ωtgt, and the phase control unit 55 The magnetic flux current target value Idtgt is generated based on the current Iq, and the current control unit 56 is based on the deviation between the torque current target value Iqtgt and the actual torque current Iq and the deviation between the magnetic flux current target value Idtgt and the actual magnetic flux current Id. PI control is executed, and voltage commands Vu, Vv, Vw are output to the three-phase PWM inverter 41 via the two-phase / three-phase coordinate converter 57. Thereby, the rotational speed of the motor 30, that is, the rotational speed of the compressor 16 is appropriately controlled according to the load of the indoor unit 12. The above is the normal speed control (normal speed control). During this speed control, the controller 60 executes a phase loss detection process that will be described in detail later.

ところで、モータ始動時は、モータ30の目標速度ωtgtと現在速度ωとのずれによりトルク電流目標値Iqtgtが発散傾向となり、トルク電流目標値Iqtgtに基づいて設定されるモータ電流が高くなる場合が生じ、過電流により図示せぬ保護回路等の素子にストレスがかかってしまうおそれがある。
そこで、本実施形態では、モータ始動時は、コントローラ60が、速度制御部54に対してトルク電流目標値Iqtgtの上限値Iqmaxを設定し、モータ電流が過度に高くならないようにしている。以下、モータ30の始動制御について説明する。
By the way, when the motor is started, the torque current target value Iqtgt tends to diverge due to the difference between the target speed ωtgt of the motor 30 and the current speed ω, and the motor current set based on the torque current target value Iqtgt may increase. There is a risk that stress will be applied to elements such as a protection circuit (not shown) due to overcurrent.
Therefore, in the present embodiment, when the motor is started, the controller 60 sets an upper limit value Iqmax of the torque current target value Iqtgt to the speed control unit 54 so that the motor current does not become excessively high. Hereinafter, start control of the motor 30 will be described.

モータ30の始動指示が入力されると、まず、コントローラ60は、位相制御部55の磁束電流目標値Idtgtを零に設定すると共に、速度制御部54のトルク電流目標値Iqtgtの上限値Iqmaxを設定し、さらに、速度制御部54のPI制御のゲインを通常速度制御時のゲインと同じ、又は、そのゲイン近傍の値に設定する。
また、モータ始動時は、コントローラ60により、目標速度ωtgtとして予め定められた低速の始動用目標速度ωtgt1(例えば4Hz)が設定され、この始動用目標速度ωtgt1が、この始動用目標速度ωtgt1とモータ30の現在速度ωとが少なくとも一致するまで保持される。
ここで、上記上限値Iqmaxは、モータ速度を始動用目標速度ωtgt1に制御するのに十分な値であって、かつ、モータ電流を素子にストレスが係らない値以下に抑える値に設定されている。
When a start instruction for the motor 30 is input, first, the controller 60 sets the magnetic flux current target value Idtgt of the phase control unit 55 to zero and sets the upper limit value Iqmax of the torque current target value Iqtgt of the speed control unit 54. Further, the PI control gain of the speed control unit 54 is set to a value that is the same as or close to the gain during the normal speed control.
At the time of starting the motor, the controller 60 sets a predetermined low-speed starting target speed ωtgt1 (for example, 4 Hz) as the target speed ωtgt. The starting target speed ωtgt1 is set to the starting target speed ωtgt1 and the motor. It is held until at least the current speed ω of 30 matches.
Here, the upper limit value Iqmax is set to a value that is sufficient to control the motor speed to the starting target speed ωtgt1 and that keeps the motor current below a value that does not cause stress on the element. .

また、モータ始動時、速度制御部54には、コントローラ60により、所定の制御周期毎に段階的に増加する仮想現在速度ω1が現在速度ωとして設定され、現在速度・位置推定部53にて推定された現在速度ωは使用しないように構成されている。   Further, when the motor is started, the controller 60 sets a virtual current speed ω1 that increases step by step for each predetermined control cycle as the current speed ω, and the current speed / position estimation unit 53 estimates the speed control unit 54. The configured current speed ω is not used.

従って、上記モータ始動制御(始動時速度制御)により、速度制御部54は、コントローラ60が設定した仮想現在速度ω1と始動用目標速度ωtgt1との偏差に基づきトルク電流目標値Iqtgtを生成し、このとき、トルク電流目標値Iqtgtの上限値Iqmaxが設定されているため、トルク電流目標値Iqtgtが上限値Iqmax以下の値に制限され、トルク電流目標値Iqtgtの発散が抑制される。
このため、電流制御部56が、トルク電流目標値Iqtgtと実際のトルク電流Iqとの偏差に基づき算出したトルク電圧Vqの上限値も低くなり、結果的に、三相PWMインバータ41に出力される電圧指令Vu、Vv、Vwにより三相PWMインバータ41から各相に供給されるモータ電流の上限値を抑制することができる。これにより、モータ電流が過度に上昇するのを抑えながらモータ30の回転速度を徐々に増大させて、始動用目標速度ωtgt1までモータ速度を上昇させることができる。
Therefore, by the motor start control (starting speed control), the speed control unit 54 generates the torque current target value Iqtgt based on the deviation between the virtual current speed ω1 set by the controller 60 and the starting target speed ωtgt1. Since the upper limit value Iqmax of the torque current target value Iqtgt is set, the torque current target value Iqtgt is limited to a value equal to or lower than the upper limit value Iqmax, and the divergence of the torque current target value Iqtgt is suppressed.
For this reason, the upper limit value of the torque voltage Vq calculated by the current control unit 56 based on the deviation between the torque current target value Iqtgt and the actual torque current Iq is also lowered, and as a result, it is output to the three-phase PWM inverter 41. The upper limit value of the motor current supplied from the three-phase PWM inverter 41 to each phase can be suppressed by the voltage commands Vu, Vv, and Vw. Thus, the motor speed can be increased to the starting target speed ωtgt1 by gradually increasing the rotational speed of the motor 30 while suppressing an excessive increase in the motor current.

そして、モータ速度が始動用目標速度ωtgt1に到達して所定期間が経過すると、コントローラ60は、上限値Iqmax及び速度ω1の設定を解消し、速度制御部54が現在速度・位置推定部53にて推定された現在速度ωと目標速度ωtgtの偏差に基づいて速度制御を行う通常速度制御に移行させる。なお、この通常速度制御への移行タイミングは、モータ30の始動時制御の開始タイミングから、モータ30が正常であることを前提としてモータ速度が始動用目標速度ωtgt1に到達するのに十分な時間に相当する予め定めた設定時間が経過したタイミングに設定される。   When the motor speed reaches the starting target speed ωtgt1 and a predetermined period elapses, the controller 60 cancels the settings of the upper limit value Iqmax and the speed ω1, and the speed control unit 54 performs the current speed / position estimation unit 53. Transition is made to normal speed control in which speed control is performed based on the deviation between the estimated current speed ω and the target speed ωtgt. The transition timing to the normal speed control is a time sufficient for the motor speed to reach the start target speed ωtgt1 on the assumption that the motor 30 is normal from the start timing of the start control of the motor 30. It is set at a timing when a corresponding preset set time has elapsed.

また、本実施形態では、コントローラ60が、上記モータ始動制御と並行して、欠相検知処理を行っている。この欠相検知処理は、モータ30の各相を流れる電流値Iu、Iv、Iwのばらつき状態によりモータ線の欠相を検知する処理であり、具体的には、コントローラ60が、電流入力部51によって検出された三相(u相、v相、w相)の電流値Iu、Iv及びIwを取得し、電流値Iu、Iv、Iwのうち最も大きい電流値をIa、最も小さい電流値をIbとした場合、X=Ia/Ibの算出式により電流比Xを求め、この電流比Xを予め定めた欠相判別用基準値と比較して、この基準値未満であれば欠相無しと判断し、この基準値以上であれば、モータ線が欠相していると判断し、モータ30を強制停止させると共にその旨を図示せぬ報知手段により報知する処理である。
本実施形態では、上記したように、トルク電流目標値Iqtgtの上限値Iqmaxを設定してトルク電流目標値Iqtgtの発散を抑制するので、上限値Iqmaxを設定しない場合に比してモータ電流が比較的安定し、モータ始動時であってもモータ線の欠相を検知することが可能となっている。
In the present embodiment, the controller 60 performs the phase loss detection process in parallel with the motor start control. This phase loss detection process is a process for detecting a phase loss of the motor line based on the variation state of the current values Iu, Iv, and Iw flowing through the respective phases of the motor 30. Specifically, the controller 60 performs the current input unit 51. The current values Iu, Iv, and Iw of the three phases (u phase, v phase, and w phase) detected by the above are acquired, the largest current value among the current values Iu, Iv, and Iw is Ia, and the smallest current value is Ib In this case, the current ratio X is obtained by a calculation formula of X = Ia / Ib, and this current ratio X is compared with a predetermined reference value for phase loss determination. If it is equal to or greater than this reference value, it is determined that the motor wire is in phase, and the motor 30 is forcibly stopped and a notification means (not shown) notifies the fact.
In the present embodiment, as described above, the upper limit value Iqmax of the torque current target value Iqtgt is set to suppress the divergence of the torque current target value Iqtgt. Therefore, the motor current is compared as compared with the case where the upper limit value Iqmax is not set. It is possible to detect the phase loss of the motor wire even when the motor is started.

以上説明したように、本実施形態によれば、モータ30を始動する場合に、トルク電流目標値Iqtgtの上限値Iqmaxを設定するので、モータ始動時におけるトルク電流目標値Iqtgtの発散を抑制して過電流による素子へのストレスを低減することができると共に、モータ始動時にモータ線の欠相を検知することが可能になる。このように、モータ始動中にモータ線の欠相を検知可能なため、モータ線の欠相を原因とする過電流の発生を回避でき、これによっても素子へのストレスを低減することが可能になる。   As described above, according to this embodiment, when the motor 30 is started, the upper limit value Iqmax of the torque current target value Iqtgt is set, so that the divergence of the torque current target value Iqtgt at the time of starting the motor is suppressed. It is possible to reduce the stress on the element due to overcurrent, and to detect the phase loss of the motor wire when starting the motor. As described above, since the phase failure of the motor wire can be detected during the motor start, it is possible to avoid the occurrence of overcurrent caused by the phase loss of the motor wire, thereby also reducing the stress on the element. Become.

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変更実施が可能である。
例えば、上記実施形態では、トルク電流目標値Iqtgtの上限値Iqmaxを固定値とする場合を例示したが、この上限値Iqmaxを可変させてもよい。例えば、圧縮機16の出入口の差圧(冷媒回路の高圧部と低圧部の差圧を含む)を検出し、この差圧に応じて上限値Iqmaxを増減させてもよい。この場合、圧縮機16を運転停止直後に再起動する際、つまり、圧縮機16の出入口圧力が均圧していないために負荷が比較的高い状況でモータ30を始動する際に、その負荷に応じて上限値Iqmaxを高く設定することができ、モータ始動時のトルクを増大させてモータ30を始動させることが可能になる。なお、この上限値Iqmaxを設定する上限値設定手段はコントローラ60に限らず、制御装置13であってもよい。
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to this, A various change implementation is possible.
For example, in the above embodiment, the case where the upper limit value Iqmax of the torque current target value Iqtgt is set as a fixed value is exemplified, but the upper limit value Iqmax may be varied. For example, the differential pressure at the inlet / outlet of the compressor 16 (including the differential pressure between the high pressure portion and the low pressure portion of the refrigerant circuit) may be detected, and the upper limit value Iqmax may be increased or decreased according to this differential pressure. In this case, when the compressor 16 is restarted immediately after the operation is stopped, that is, when the motor 30 is started in a situation where the load is comparatively high because the inlet / outlet pressure of the compressor 16 is not equalized, the load depends on the load. Thus, the upper limit value Iqmax can be set high, and the motor 30 can be started by increasing the torque when starting the motor. The upper limit value setting means for setting the upper limit value Iqmax is not limited to the controller 60 and may be the control device 13.

また、上記実施形態では、三相(u相、v相、w相)の電流値Iu、Iv及びIwを取得してこれら電流値Iu、Iv、Iwのばらつき状態からモータ線の欠相を検知する欠相検知処理を例示したが、これに限らず、二相(u相、v相)の電流値Iu及びIvを検出し、この検出結果から残りの一相(w相)の電流値Iwを推定してこれら電流値Iu、Iv、Iwのばらつき状態からモータ線の欠相を検知してもよい。この場合、モータ30の各相に流れる電流値の合計が常に零(Iu+Iv+Iw=0)であることを利用して、検出した二相(u相、v相)の電流値Iu及びIvから、残りの一相(w相)の電流値Iwを推定すればよい。また、上記欠相検知処理に限らず、公知の欠相検知処理を広く適用してもよい。   In the above embodiment, the current values Iu, Iv, and Iw of the three phases (u phase, v phase, and w phase) are acquired, and the motor wire missing phase is detected from the variation state of these current values Iu, Iv, and Iw. However, the present invention is not limited to this, and two-phase (u-phase, v-phase) current values Iu and Iv are detected, and the remaining one-phase (w-phase) current value Iw is detected from this detection result. May be detected, and the phase loss of the motor wire may be detected from the variation state of these current values Iu, Iv, and Iw. In this case, using the fact that the sum of the current values flowing through the phases of the motor 30 is always zero (Iu + Iv + Iw = 0), the remaining current values Iu and Iv of the detected two phases (u-phase and v-phase) are used. The one-phase (w-phase) current value Iw may be estimated. Further, not only the above-described phase loss detection processing, but also known phase loss detection processing may be widely applied.

本実施形態に係る空気調和装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the air conditioning apparatus which concerns on this embodiment. 空気調和装置のモータ駆動部のブロック図である。It is a block diagram of the motor drive part of an air conditioning apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

10 空気調和装置
11 室外機
12 室内機
13 制御装置(上限値設定手段)
16 圧縮機
30 ブラシレスDCモータ
40 モータ駆動部(モータ駆動装置)
51 電力入力部(電流検出部)
52 三相/二相座標変換部
53 現在速度・位置推定部
54 速度制御部
55 位相制御部
56 電流制御部
57 二相/三相座標変換部
60 コントローラ(欠相検知手段、上限値設定手段)

DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Air conditioning apparatus 11 Outdoor unit 12 Indoor unit 13 Control apparatus (upper limit value setting means)
16 Compressor 30 Brushless DC motor 40 Motor drive unit (motor drive device)
51 Power input unit (current detection unit)
52 Three-phase / two-phase coordinate conversion unit 53 Current speed / position estimation unit 54 Speed control unit 55 Phase control unit 56 Current control unit 57 Two-phase / three-phase coordinate conversion unit 60 Controller (open phase detection means, upper limit value setting means)

Claims (8)

目標速度とモータの現在速度との差から電流目標値を設定し、この電流目標値に基づいてモータの各相に供給する駆動信号を制御するモータ駆動装置において、
前記モータを始動する場合、前記電流目標値の上限値を設定して前記電流目標値の発散を抑制すると共に、前記モータの各相に供給された電流値に基づきモータ線の欠相を検知する欠相検知処理を行うことを特徴とするモータ駆動装置。
In the motor drive device that sets the current target value from the difference between the target speed and the current speed of the motor, and controls the drive signal supplied to each phase of the motor based on the current target value.
When starting the motor, an upper limit value of the current target value is set to suppress the divergence of the current target value, and a motor line phase loss is detected based on the current value supplied to each phase of the motor. A motor driving device that performs phase loss detection processing.
前記モータの各相に供給される電流値からモータの現在速度を推定する推定手段を有し、
前記モータを始動する場合、目標速度と予め設定した仮想現在速度との差から目標電流値を設定して前記駆動信号を制御する始動時速度制御を行い、所定期間経過後に、この始動時速度制御から、前記推定手段により推定される現在速度と目標速度との差から目標電流値を設定して前記駆動信号を制御する通常速度制御へと移行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。
Having estimation means for estimating a current speed of the motor from a current value supplied to each phase of the motor;
When starting the motor, start speed control is performed to control the drive signal by setting a target current value from the difference between the target speed and a preset virtual current speed. After a predetermined period, the start speed control is performed. 2. The motor according to claim 1, wherein the motor shifts to normal speed control in which a target current value is set based on a difference between a current speed and a target speed estimated by the estimation means and the drive signal is controlled. Drive device.
前記始動時速度制御時のゲインは、前記通常速度制御時のゲインと同じ、又は、前記ゲイン近傍の値に設定されてい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 motor drive device according to claim 2, wherein the gain at the time of starting speed control is set to a value that is the same as or close to the gain at the time of normal speed control. 前記仮想現在速度は、時間経過に応じて増加する速度であることを特徴とする請求項2又は3に記載のモータ駆動装置。   The motor driving apparatus according to claim 2, wherein the virtual current speed is a speed that increases as time elapses. 前記所定期間は、前記始動時速度制御を開始して前記モータの現在速度が前記目標速度と略一致した後に相当する予め定めた時間に設定されていることを特徴とする請求項2乃至4のいずれかに記載のモータ駆動装置。   5. The predetermined period is set to a predetermined time after the start speed control is started and the current speed of the motor substantially coincides with the target speed. The motor drive device according to any one of the above. 前記モータは、冷媒を圧縮する圧縮機を駆動するモータであり、
モータ始動時における前記圧縮機の出入口の差圧に基づいて前記電流目標値の上限値を設定する上限値設定手段を有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のモータ駆動装置。
The motor is a motor that drives a compressor that compresses the refrigerant,
6. The motor drive device according to claim 1, further comprising upper limit value setting means for setting an upper limit value of the current target value based on a differential pressure at an inlet / outlet of the compressor at the time of starting the motor. .
目標速度とモータの現在速度との差から電流目標値を設定し、この電流目標値に基づいてモータの各相に供給する駆動信号を制御するモータ駆動装置の制御方法において、
前記モータを始動する場合、前記電流目標値の上限値を設定して前記電流目標値の発散を抑制すると共に、前記モータの各相に供給された電流値に基づきモータ線の欠相を検知する欠相検知処理を行うことを特徴とするモータ駆動装置の制御方法。
In a control method of a motor drive device that sets a current target value from a difference between a target speed and a current speed of the motor, and controls a drive signal supplied to each phase of the motor based on the current target value.
When starting the motor, an upper limit value of the current target value is set to suppress the divergence of the current target value, and a motor line phase loss is detected based on the current value supplied to each phase of the motor. A method for controlling a motor drive device, comprising performing phase loss detection processing.
目標速度とモータの現在速度との差から電流目標値を設定し、この電流目標値に基づいてモータの各相に供給する駆動信号を制御するモータ制御部を有し、このモータにより冷媒圧縮用の圧縮機が駆動される空気調和装置において、
前記モータ制御部は、前記モータを始動する場合、前記電流目標値の上限値を設定して前記電流目標値の発散を抑制すると共に、前記モータの各相に供給された電流値に基づきモータ線の欠相を検知する欠相検知処理を行うことを特徴とする空気調和装置。

A current control value is set from the difference between the target speed and the current speed of the motor, and a motor control unit that controls a drive signal supplied to each phase of the motor based on the current target value is provided. In the air conditioner in which the compressor is driven,
When starting the motor, the motor control unit sets an upper limit value of the current target value to suppress divergence of the current target value, and based on the current value supplied to each phase of the motor, the motor line An air conditioner that performs an open phase detection process for detecting an open phase.

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