[go: up one dir, main page]

JP2014166082A - Motor control device and air conditioner using the same - Google Patents

Motor control device and air conditioner using the same Download PDF

Info

Publication number
JP2014166082A
JP2014166082A JP2013036567A JP2013036567A JP2014166082A JP 2014166082 A JP2014166082 A JP 2014166082A JP 2013036567 A JP2013036567 A JP 2013036567A JP 2013036567 A JP2013036567 A JP 2013036567A JP 2014166082 A JP2014166082 A JP 2014166082A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
order component
motor
voltage
phase
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2013036567A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Okuyama
敦 奥山
Kenji Tamura
建司 田村
Hirohisa Ogura
洋寿 小倉
Biswas Swapan
スワパン ビスワス
Hirotaka Aihara
央尭 藍原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Global Life Solutions Inc
Original Assignee
Hitachi Appliances Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Appliances Inc filed Critical Hitachi Appliances Inc
Priority to JP2013036567A priority Critical patent/JP2014166082A/en
Priority to KR1020130091321A priority patent/KR101422132B1/en
Priority to CN201310368130.6A priority patent/CN104009692A/en
Publication of JP2014166082A publication Critical patent/JP2014166082A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/05Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation specially adapted for damping motor oscillations, e.g. for reducing hunting
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • F25B49/025Motor control arrangements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00Control issues
    • F25B2600/11Fan speed control

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Multiple Motors (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

【課題】ファンとロータの共振による音を低減した高効率なモータ制御装置を提供する。
【解決手段】直流電源に接続され、該直流電源の直流電力を可変電圧可変周波数の交流電力に変換して、3相モータを駆動制御するインバータと、負荷を回転駆動する3相モータに印加する電圧を演算するベクトル制御部と、ベクトル制御部の印加電圧の基本波の高次成分を演算する高次成分生成部と、ベクトル制御部の演算した印加電圧に高次成分生成部が演算した高次成分を加算する電圧加算部と、該電圧加算部の信号に基づいてインバータをパルス幅制御するPWMパルス生成部とを備え、3相モータとその負荷の共振により発生する共振音について、高次成分生成部が共振音の共振周波数又はモータ周波数であらわされる次数の高次成分を演算し、電圧加算部が高次成分を印加電圧に加えることで、共振音を低減する。
【選択図】図1
A high-efficiency motor control device that reduces noise due to resonance between a fan and a rotor is provided.
The power source is connected to a DC power source, and the DC power of the DC power source is converted into AC power of variable voltage and variable frequency, and applied to an inverter for driving and controlling a three-phase motor and a three-phase motor for rotationally driving a load. A vector control unit that calculates voltage, a high-order component generation unit that calculates a higher-order component of the fundamental wave of the applied voltage of the vector control unit, and a high-order component generation unit that calculates the applied voltage calculated by the vector control unit A voltage adding unit for adding a second component, and a PWM pulse generating unit for controlling the pulse width of the inverter based on a signal from the voltage adding unit, with respect to a resonance sound generated by resonance of the three-phase motor and its load. The component generation unit calculates a high-order component of the order expressed by the resonance frequency of the resonance sound or the motor frequency, and the voltage addition unit adds the high-order component to the applied voltage, thereby reducing the resonance sound.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、モータ制御装置の制御方法、およびそれを用いた空気調和機に関するものである。特にファン用のモータに起因する音の低減に関するものである。   The present invention relates to a control method of a motor control device and an air conditioner using the same. In particular, the present invention relates to a reduction in sound caused by a fan motor.

従来、空気調和機に使用されている小型ファンモータは、ロータとファンの共振を原因とした特定回転数で発生する騒音が問題となっていた。この共振による騒音の問題を解決するためロータ部に防振ゴムを設けたり、ファンのシャフト受け部に防振ゴムを設けたりして音を低減していた。   Conventionally, in a small fan motor used in an air conditioner, noise generated at a specific rotation speed due to resonance between the rotor and the fan has been a problem. In order to solve the problem of noise due to resonance, the vibration is reduced by providing an anti-vibration rubber on the rotor part or an anti-vibration rubber on the fan shaft receiving part.

この原因の一つとしてモータの誘起電圧の歪と印加電圧との差による電流波形の歪が挙げられ、この電流波形の歪を取り除くべく種々の方法が提案されている。   One of the causes is current waveform distortion due to the difference between the induced voltage distortion of the motor and the applied voltage, and various methods have been proposed to eliminate this current waveform distortion.

例えば、特許文献1において、誘起電圧の歪みに起因して発生するトルクリプルを相殺する電圧を事前に誘起電圧リプルテーブルとして作成し、指令電圧に加算するという技術が開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses a technique in which a voltage that cancels torque ripple generated due to distortion of an induced voltage is created in advance as an induced voltage ripple table and added to a command voltage.

また、特許文献2においては、高効率運転を実現するために、トルクと回転数のマップまたはid電流(d軸)、iq電流(q軸)の2次元座標に従い、変調方式を切り替える制御方法が開示されている。   In Patent Document 2, there is a control method for switching a modulation method according to a map of torque and rotation speed or two-dimensional coordinates of id current (d-axis) and iq current (q-axis) in order to realize high-efficiency operation. It is disclosed.

特開2008−219966号公報JP 2008-219966 A 特開2005−229676号公報JP 2005-229676 A

しかしながら、ファンとロータの共振音を下げるために防振ゴムを設ける方法は、モータやファンの構造が複雑になり、原価が高くなるという問題があった。   However, the method of providing the anti-vibration rubber for reducing the resonance noise of the fan and the rotor has a problem that the structure of the motor and the fan becomes complicated and the cost becomes high.

また、特許文献1に開示された電流の正弦波化の技術では、ファンとロータの共振音は消えないことを、本発明者は実験により確認した。   Further, the inventor has confirmed through experiments that the resonance sound of the fan and the rotor does not disappear with the current sine wave technology disclosed in Patent Document 1.

また、特許文献2に開示された変調方式を切り替える方法では、ファンとロータの共振音が消える場合と消えない場合があることを、本発明者は実験により確認した。   Further, the present inventor has confirmed through experiments that the method of switching the modulation method disclosed in Patent Document 2 may or may not eliminate the resonance sound of the fan and the rotor.

そこで、本発明は、ファンとロータの共振による音を低減した高効率なモータ制御装置を提供することを課題とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a high-efficiency motor control device that reduces noise caused by resonance between a fan and a rotor.

本発明のモータ制御装置は、直流電源に接続され、該直流電源の直流電力を可変電圧可変周波数の交流電力に変換して、3相モータを駆動制御するインバータと、負荷を回転駆動する3相モータに印加する電圧を演算するベクトル制御部と、ベクトル制御部の印加電圧の基本波の高次成分を演算する高次成分生成部と、ベクトル制御部の演算した印加電圧に高次成分生成部が演算した高次成分を加算する電圧加算部と、該電圧加算部の信号に基づいてインバータをパルス幅制御するPWMパルス生成部とを備え、3相モータとその負荷の共振により発生する共振音について、高次成分生成部が共振音の共振周波数又はモータ周波数であらわされる次数の高次成分を演算し、電圧加算部が高次成分を印加電圧に加えることで、共振音を低減する。   The motor control device of the present invention is connected to a DC power source, converts the DC power of the DC power source into AC power of variable voltage and variable frequency, and controls an inverter that drives and controls a three-phase motor, and a three-phase that drives a load to rotate. A vector control unit that calculates a voltage applied to the motor, a high-order component generation unit that calculates a high-order component of a fundamental wave of the applied voltage of the vector control unit, and a high-order component generation unit that calculates the applied voltage calculated by the vector control unit Resonance voltage generated by resonance of the three-phase motor and its load, the voltage adding unit for adding the higher-order components calculated by the above and a PWM pulse generating unit for controlling the pulse width of the inverter based on the signal of the voltage adding unit The high-order component generation unit calculates a high-order component of the order represented by the resonance frequency of the resonance sound or the motor frequency, and the voltage addition unit adds the high-order component to the applied voltage, thereby reducing the resonance sound.

本発明によれば、ファンとロータの共振による音を低減した高効率なモータ制御装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the highly efficient motor control apparatus which reduced the sound by the resonance of a fan and a rotor can be provided.

本発明の第1実施形態に係るモータ制御装置の内部の構成と、この直流モータ制御装置と電源と3相交流同期電動機と負荷との関連を示す図である。It is a figure which shows the internal structure of the motor control apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention, and the relationship between this DC motor control apparatus, a power supply, a three-phase alternating current synchronous motor, and load. 本発明の第1実施形態において、高次成分生成部の高次成分をベクトル制御部の基本波へ、電圧加算部で回転座標系を用いて加算する方法を示す図である。In 1st Embodiment of this invention, it is a figure which shows the method of adding the high-order component of a high-order component production | generation part to the fundamental wave of a vector control part using a rotation coordinate system in a voltage addition part. 本発明の第1実施形態において、高次成分生成部の高次成分をベクトル制御部の基本波へ、電圧加算部で固定座標系を用いて加算する方法を示す図である。In 1st Embodiment of this invention, it is a figure which shows the method of adding the high order component of a high order component production | generation part to the fundamental wave of a vector control part using a fixed coordinate system in a voltage addition part. 回転数と音周波数に対するファン騒音の特性を示す図である。It is a figure which shows the characteristic of the fan noise with respect to rotation speed and a sound frequency. 130min−1における36次の高次成分を印加した場合の騒音変化を示す図である。It is a figure which shows the noise change at the time of applying the 36th-order high order component in 130min-1. 回転数に対して複数の次数の高次成分を印加する制御の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the control which applies the high order component of several order with respect to rotation speed. 本発明の第2実施形態に係るモータ制御装置の内部の構成と、この直流モータ制御装置と電源と3相交流同期電動機と負荷との関連を示す図である。It is a figure which shows the internal structure of the motor control apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention, and the relationship between this DC motor control apparatus, a power supply, a three-phase alternating current synchronous motor, and load. 本発明の第2実施形態において、高次成分生成部の高次成分をベクトル制御部の基本波へ、電流加算部で回転座標系を用いて加算する方法を示す図である。In 2nd Embodiment of this invention, it is a figure which shows the method of adding the high order component of a high order component production | generation part to the fundamental wave of a vector control part using a rotation coordinate system in a current addition part. 本発明の第2実施形態において、高次成分生成部の高次成分をベクトル制御部の基本波へ、電流加算部で固定座標系を用いて加算する方法を示す図である。In 2nd Embodiment of this invention, it is a figure which shows the method of adding the high order component of a high order component production | generation part to the fundamental wave of a vector control part using a fixed coordinate system in a current addition part. 一般的な3相変調におけるU相、V相、W相の電圧波形を示す図である。It is a figure which shows the voltage waveform of U phase, V phase, and W phase in general three phase modulation. 2相変調方式である固定相60度切り替え方式におけるU相、V相、W相の電圧波形を示す図である。It is a figure which shows the voltage waveform of U phase, V phase, and W phase in the stationary phase 60 degree switching system which is a two-phase modulation system. 2相変調方式である上固定相120度切り替え方式におけるU相、V相、W相の電圧波形を示す図である。It is a figure which shows the voltage waveform of the U phase in the upper stationary phase 120 degree switching system which is a two-phase modulation system, a V phase, and a W phase. 2相変調方式である下固定相120度切り替え方式におけるU相、V相、W相の電圧波形を示す図である。It is a figure which shows the voltage waveform of U phase, V phase, and W phase in the lower stationary phase 120 degree | times switching system which is a two-phase modulation system. 本発明の第3実施形態に係るモータ制御装置の内部の構成と、この直流モータ制御装置と電源と3相交流同期電動機と負荷との関連を示す図である。It is a figure which shows the internal structure of the motor control apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention, and the relationship between this DC motor control apparatus, a power supply, a three-phase alternating current synchronous motor, and load. 本発明の第4実施形態に係る空気調和機の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the air conditioner which concerns on 4th Embodiment of this invention.

本実施例のモータ制御装置は、直流電源に接続され、該直流電源の直流電力を可変電圧可変周波数の交流電力に変換して、モータを駆動制御するインバータと、負荷を回転駆動する前記モータに印加する電圧を演算するベクトル制御部と、前記ベクトル制御部の印加電圧の基本波の高次成分を演算する高次成分生成部と、前記ベクトル制御部の演算した印加電圧に前記高次成分生成部が演算した高次成分を加算する電圧加算部と、該電圧加算部の信号に基づいて前記インバータをパルス幅制御するPWMパルス生成部と、を備え、前記モータとその負荷の共振により発生する共振音について、前記高次成分生成部が前記共振音の共振周波数とモータ周波数の比(前記共振音の共振周波数周波/モータ周波数)であらわされる次数の高次成分を演算し、前記電圧加算部が前記高次成分を印加電圧に加える。   The motor control device of the present embodiment is connected to a DC power source, converts the DC power of the DC power source into AC power of variable voltage and variable frequency, and controls the inverter for driving the motor and the motor for rotationally driving the load. A vector control unit for calculating an applied voltage; a high-order component generation unit for calculating a higher-order component of a fundamental wave of the applied voltage of the vector control unit; and generating the higher-order component in the applied voltage calculated by the vector control unit A voltage adding unit for adding higher-order components calculated by the unit, and a PWM pulse generating unit for controlling the pulse width of the inverter based on a signal from the voltage adding unit, and generated by resonance between the motor and its load For the resonance sound, the higher-order component generation unit calculates a higher-order component of the order expressed by the ratio of the resonance frequency of the resonance sound to the motor frequency (resonance frequency frequency of the resonance sound / motor frequency). Calculated, and the voltage adding unit is added to the applied voltage the higher order components.

また、本実施例のモータ制御装置は、直流電源に接続され、該直流電源の直流電力を可変電圧可変周波数の交流電力に変換して、モータを駆動制御するインバータと、前記モータに通流する電流を演算する指令電流演算部と、前記指令電流演算部の出力である指令電流の基本波の高次成分を演算する高次成分生成部と、前記指令電流に前記高次成分生成部が演算した前記高次成分を加算する電流加算部と、前記電流加算部の出力から前記モータに印加する電圧を演算するベクトル制御部と、前記ベクトル制御部の信号に基づいて前記インバータをパルス幅制御するPWMパルス生成部と、を備え、前記モータとその負荷の共振により発生する共振音について、前記高次成分生成部が前記共振音の共振周波数とモータ周波数の比(前記共振音の共振周波数周波/モータ周波数)であらわされる次数の高次成分を演算し、前記電流加算部が前記高次成分を指令電流に加える。   Further, the motor control device of the present embodiment is connected to a DC power source, converts DC power of the DC power source into AC power of variable voltage variable frequency, and passes the inverter to the motor and the motor. A command current calculation unit that calculates current, a high-order component generation unit that calculates a high-order component of a fundamental wave of the command current that is an output of the command current calculation unit, and the high-order component generation unit calculates the command current A current adding unit for adding the higher-order components, a vector control unit for calculating a voltage to be applied to the motor from an output of the current adding unit, and pulse width controlling the inverter based on a signal from the vector control unit A PWM pulse generator, and for a resonance sound generated by resonance of the motor and its load, the higher-order component generator generates a ratio of a resonance frequency of the resonance sound to a motor frequency (of the resonance sound). Represented by excitation frequency frequency / motor frequency) calculates the higher order components of the order, the current adding unit adding the high-order component to the command current.

また、本実施例のモータ制御装置は、直流電源に接続され、該直流電源の直流電力を可変電圧可変周波数の交流電力に変換して、モータを駆動制御するインバータと、負荷を回転駆動する前記モータに印加する電圧を演算するベクトル制御部と、前記ベクトル制御部の印加電圧の基本波の高次成分を演算する高次成分生成部と、固定2相変調方式を含む複数の変調方式を有し、前記電圧加算部の信号に基づいて前記インバータをパルス幅制御するPWMパルス生成部と、複数の変調方式に対応して前記高次成分を補正する高次成分補正部を有し、前記ベクトル制御部の演算した印加電圧に前記高次成分補正部が演算した高次成分を加算する電圧加算部と、を備え、前記モータとその負荷の共振により発生する共振音について、前記高次成分生成部が前記共振音の共振周波数とモータ周波数の比(前記共振音の共振周波数周波/モータ周波数)であらわされる次数の高次成分を演算し、前記高次成分が補正した前記高次成分を前記電圧加算部が印加電圧に加える。   In addition, the motor control device of the present embodiment is connected to a DC power source, converts the DC power of the DC power source into AC power of variable voltage variable frequency, and drives the motor to drive and rotates the load. A vector control unit that calculates a voltage applied to the motor, a high-order component generation unit that calculates a high-order component of the fundamental wave of the applied voltage of the vector control unit, and a plurality of modulation methods including a fixed two-phase modulation method. And a PWM pulse generator for controlling the pulse width of the inverter based on a signal from the voltage adder, and a high-order component corrector for correcting the high-order component corresponding to a plurality of modulation schemes. A voltage adding unit that adds the higher-order component calculated by the higher-order component correction unit to the applied voltage calculated by the control unit, and for the resonance sound generated by resonance of the motor and its load, The unit calculates a higher order component of the order represented by the ratio of the resonance frequency of the resonance sound and the motor frequency (resonance frequency frequency of the resonance sound / motor frequency), and the higher order component corrected by the higher order component is A voltage adding unit adds the applied voltage.

また、本実施例のモータ制御装置は、直流電源に接続され、該直流電源の直流電力を可変電圧可変周波数の交流電力に変換して、モータを駆動制御するインバータと、前記モータに通流する電流を演算する指令電流演算部と、前記指令電流演算部の出力である指令電流の基本波の高次成分を演算する高次成分生成部と、複数の変調方式に対応して前記高次成分を補正する高次成分補正部を有し、前記指令電流に前記高次成分補正部が補正した前記高次成分を加算する電流加算部と、前記電流加算部の出力から前記3相モータに印加する電圧を演算するベクトル制御部と、固定2相変調方式を含む複数の変調方式を有し、前記ベクトル制御部の信号に基づいて前記インバータをパルス幅制御するPWMパルス生成部と、を備え、前記モータとその負荷の共振により発生する共振音について、前記高次成分生成部が前記共振音の共振周波数とモータ周波数の比(前記共振音の共振周波数周波/モータ周波数)であらわされる次数の高次成分を演算し、変調方式に応じて、前記高次成分補正部が補正した前記高次成分を前記電流加算部が前記指令電流に加えるこ。   Further, the motor control device of the present embodiment is connected to a DC power source, converts DC power of the DC power source into AC power of variable voltage variable frequency, and passes the inverter to the motor and the motor. A command current calculation unit that calculates current, a high-order component generation unit that calculates a high-order component of a fundamental wave of the command current that is an output of the command current calculation unit, and the high-order component corresponding to a plurality of modulation methods A high-order component correction unit that corrects the current, a current addition unit that adds the high-order component corrected by the high-order component correction unit to the command current, and an output from the current addition unit that is applied to the three-phase motor A vector control unit that calculates a voltage to be output, and a PWM pulse generation unit that has a plurality of modulation schemes including a fixed two-phase modulation scheme, and that controls the pulse width of the inverter based on a signal of the vector control unit, The motor and the motor For the resonance sound generated by the resonance of the load, the higher-order component generator calculates the higher-order component of the order expressed by the ratio of the resonance frequency of the resonance sound to the motor frequency (resonance frequency frequency of the resonance sound / motor frequency). Then, the high-order component corrected by the high-order component correction unit is added to the command current by the current adding unit according to a modulation method.

以下に本願の発明を実施するための形態(以下、「実施形態」と称す)を、図面を参照して説明する。本発明の第1実施形態に係るモータ制御装置を図1〜図3を参照して説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係るモータ制御装置11の内部の構成と、このモータ制御装置11と直流電源12と3相交流同期電動機(適宜「モータ」もしくは「3相モータ」と略す)13と負荷(ファン)14との関連を示す図である。   EMBODIMENT OF THE INVENTION The form for implementing invention of this application (henceforth "embodiment") is demonstrated with reference to drawings below. A motor control device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows an internal configuration of a motor control device 11 according to the first embodiment of the present invention, a motor control device 11, a DC power source 12, a three-phase AC synchronous motor (as appropriate “motor” or “three-phase motor”). It is a figure which shows the relationship between (abbreviated) 13 and load (fan) 14. FIG.

図1において、モータ制御装置11は、DC−AC電力変換器であるインバータ15とインバータ15を制御する制御装置17とを備えて構成されている。   In FIG. 1, the motor control device 11 includes an inverter 15 that is a DC-AC power converter and a control device 17 that controls the inverter 15.

また、制御装置17は、PWM(Pulse Width Modulation)パルス生成部24とベクトル制御部21と高次成分生成部22と電圧加算部23とを備えて構成されている。   The control device 17 includes a PWM (Pulse Width Modulation) pulse generation unit 24, a vector control unit 21, a high-order component generation unit 22, and a voltage addition unit 23.

第1実施形態のモータ制御装置11の特徴は、制御装置17に高次成分生成部22を備え、制御装置17がインバータ15をPWM制御する際に、高次成分生成部22から電圧加算部23へ電圧の高次成分を加算することである。この方法によって、モータ13と負荷であるファン14の共振による騒音を除去するものである。   A feature of the motor control device 11 of the first embodiment is that the control device 17 includes a high-order component generation unit 22, and when the control device 17 performs PWM control of the inverter 15, the high-order component generation unit 22 to the voltage addition unit 23. Is to add the higher order component of the voltage. By this method, noise due to resonance between the motor 13 and the fan 14 as a load is removed.

この共振による騒音を除去する方法を特徴とする第1実施形態のモータ制御装置11の詳細を説明する前に、モータとファンの共振による騒音について先に説明し、その後、あらためて、図1の第1実施形態のモータ制御装置11について詳細に説明する。   Before describing details of the motor control device 11 of the first embodiment, which is characterized by a method for removing noise due to resonance, noise due to resonance between the motor and the fan will be described first. The motor control device 11 of one embodiment will be described in detail.

モータ13(図1)でファン14(図1)を駆動した際のファン3の発生する騒音について説明する。   The noise generated by the fan 3 when the fan 14 (FIG. 1) is driven by the motor 13 (FIG. 1) will be described.

図4は、ファン14の騒音の回転数に対する特性の一例を示す図である。なお、図2、図3については、後で説明する。   FIG. 4 is a diagram illustrating an example of characteristics of the noise of the fan 14 with respect to the rotation speed. 2 and 3 will be described later.

図4において、横軸は回転数[min-1]であり、縦軸は音周波数で、色の濃さが騒音[dB]を示している。なお、回転数[min-1]とは回転数/分である。また、rpm(rotation per minute)に相当する。また、以下においては、例えば520回転数/分を520min-1とのように簡略化して表記するものとする。データは回転数を10min-1毎に振ってデータを取得したものである。色の濃いところは音周波数で280Hz、310Hz近傍に現れるが、音が大きい回転数と小さい回転数があることがわかる。ここで音の大きい回転数とは780min-1、520min-1、390min-1、270min-1、130min-1近傍である。これはまた高回転に比べて低回転はファンが発生する音の合計が小さいため、310Hzの周波数の騒音の絶対値が小さくても聴感が悪くなるという特徴がある。 In FIG. 4, the horizontal axis represents the rotational speed [min −1 ], the vertical axis represents the sound frequency, and the color density represents the noise [dB]. The rotation speed [min −1 ] is the rotation speed / minute. Also, it corresponds to rpm (rotation per minute). In the following description, for example, 520 rpm / min is simply expressed as 520 min −1 . The data is obtained by changing the number of rotations every 10 min −1 . The dark portion appears in the vicinity of the sound frequencies of 280 Hz and 310 Hz, but it can be seen that the sound has a high rotation speed and a low rotation speed. Here, the rotational speed at which the sound is loud is around 780 min −1 , 520 min −1 , 390 min −1 , 270 min −1 , and 130 min −1 . This is also characterized in that the audibility deteriorates even if the absolute value of the noise at a frequency of 310 Hz is small because the total sound generated by the fan is small at low speed compared to high speed.

回転数780min−1を基準とすれば、モータが3相交流同期電動機であるので、モータの極数が8極であれば、モータの電気周波数は52Hz[520/{60×(2/8)}]である。この54Hzを基本周波数として6次成分の312Hz付近の加振トルクにより音が発生していることがわかる。このような考え方を展開すると520、390、310、260、190、160、130、110min−1は順に9次、12次、15次、18次、24次、30次、36次、42次となる。グラフ中にはそれぞれの次数の周波数とファン回転数の関係を点線の直線で表しており、この直線と音の共振周波数(グラフ中の実線)が公差する点が、共振音が発生する回転数とそのときの周波数を表すことになる。   If the rotation speed is 780 min-1, the motor is a three-phase AC synchronous motor. Therefore, if the number of poles of the motor is 8, the electrical frequency of the motor is 52 Hz [520 / {60 × (2/8) }]. It can be seen that the sound is generated by the excitation torque in the vicinity of 312 Hz, which is the sixth-order component, with 54 Hz as the fundamental frequency. When this concept is developed, 520, 390, 310, 260, 190, 160, 130, 110 min-1 are 9th order, 12th order, 15th order, 18th order, 24th order, 30th order, 36th order, 42nd order in order. Become. In the graph, the relationship between the frequency of each order and the fan speed is represented by a dotted line, and the point where the straight line and the resonance frequency of the sound (solid line in the graph) are within tolerance is the speed at which the resonance sound is generated. And the frequency at that time.

したがって、ファン14とモータ(モータのロータ)13との共振音を消去するには、これらの高次成分への対策をとることになる。
(モータ制御装置の構成:その2)
図1の本発明の第1実施形態に係るモータ制御装置11の構成について、あらためて詳細に説明する。
Therefore, in order to eliminate the resonance noise between the fan 14 and the motor (motor rotor) 13, measures against these higher-order components are taken.
(Configuration of motor controller: Part 2)
The configuration of the motor control device 11 according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 will be described again in detail.

前記したように、図1は、本発明の第1実施形態に係るモータ制御装置11の構成と、直流電源12とモータ13とファン(負荷)14との関連を示す図である。   As described above, FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of the motor control device 11 according to the first embodiment of the present invention and the relationship among the DC power supply 12, the motor 13, and the fan (load) 14.

図1において、モータ制御装置11は、直流電源12から直流電力を受けて、3相交流電力に変換する。また、モータ(3相交流同期電動機)13は、モータ制御装置11から3相交流電力を供給され、駆動制御されて回転し、ファン14を回転駆動させる。   In FIG. 1, a motor control device 11 receives DC power from a DC power supply 12 and converts it into three-phase AC power. Further, the motor (three-phase AC synchronous motor) 13 is supplied with the three-phase AC power from the motor control device 11, is driven and controlled to rotate, and rotates the fan 14.

次に、モータ制御装置11の、詳細について説明する。   Next, details of the motor control device 11 will be described.

図1において、前記したように、モータ制御装置11は、直流電力を可変電圧可変周波数の3相交流電力に変換するインバータ15(電力変換器)とインバータ15を制御する制御装置17とを備えて構成されている。また、直流母線電流検出回路16をインバータ15の直流電源に備えている。   In FIG. 1, as described above, the motor control device 11 includes the inverter 15 (power converter) that converts DC power into three-phase AC power of variable voltage and variable frequency, and the control device 17 that controls the inverter 15. It is configured. Further, a DC bus current detection circuit 16 is provided in the DC power source of the inverter 15.

また、インバータ15は、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などの半導体スイッチング素子と逆並列に接続されたダイオード素子から構成された電力変換主回路51と、後記するPWMパルス生成部24からのPWMパルス信号17Aに基づいて電力変換主回路51のIGBT(Sup、Sun、Svp、Svn、Swp、Swn)へのゲート信号を発生するゲート・ドライバ52とを備えて構成されている。   The inverter 15 includes a power conversion main circuit 51 including a diode element connected in reverse parallel to a semiconductor switching element such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), and a PWM pulse signal from a PWM pulse generation unit 24 described later. And a gate driver 52 that generates a gate signal to the IGBT (Sup, Sun, Svp, Svn, Swp, Swn) of the power conversion main circuit 51 based on 17A.

IGBTが直列に接続されてレッグを構成するIGBT(Sup、Sun)は、直流電源12の間に接続され、それぞれの上アーム(Sup)と下アーム(Sup)の接続点は、U相の交流出力端子となっている。   The IGBTs (Sup, Sun) constituting the legs by connecting the IGBTs in series are connected between the DC power sources 12, and the connection points of the upper arm (Sup) and the lower arm (Sup) are U-phase AC. Output terminal.

同様に直列に接続されてレッグを構成するIGBT(Svp、Svn)は、直流電源12の間に接続され、それぞれの上アーム(Svp)と下アーム(Svn)の接続点は、V相の交流出力端子となっている。   Similarly, IGBTs (Svp, Svn) that are connected in series to form a leg are connected between the DC power supplies 12, and the connection points of the upper arm (Svp) and the lower arm (Svn) are V-phase AC. Output terminal.

また、直列に接続されてレッグを構成するIGBT(Swp、Swn)は、直流電源12の間に接続され、それぞれの上アーム(Swp)と下アーム(Swn)の接続点は、W相の交流出力端子となっている。   Further, IGBTs (Swp, Swn) that are connected in series and constitute a leg are connected between the DC power supplies 12, and the connection points of the upper arm (Swp) and the lower arm (Swn) are the AC of the W phase. Output terminal.

以上のIGBT(Sup、Sun、Svp、Svn、Swp、Swn)を制御装置17がゲート・ドライバ52を介して、適切に制御をすることにより、直流電源12の直流電力は、可変電圧可変周波数の3相交流電力が前記のU相、V相、W相の交流出力端子から出力される。   When the control device 17 appropriately controls the above IGBTs (Sup, Sun, Svp, Svn, Swp, Swn) via the gate driver 52, the DC power of the DC power supply 12 can be changed to a variable voltage variable frequency. Three-phase AC power is output from the U-phase, V-phase, and W-phase AC output terminals.

また、制御装置17は、PWMパルス生成部24とベクトル制御部21と高次成分生成部22と電圧加算部23とを備えて構成されている。   The control device 17 includes a PWM pulse generation unit 24, a vector control unit 21, a high-order component generation unit 22, and a voltage addition unit 23.

ベクトル制御部21は、直流母線電流検出回路16で検出された直流母線電流情報(適宜「相電流の情報」と表記する)16Aをもとに永久磁石同期モータ13への基本波印加電圧指令21Bと永久磁石同期モータ13のモータ回転数・位相情報21Aを算出する。   The vector control unit 21 generates a fundamental wave applied voltage command 21B to the permanent magnet synchronous motor 13 based on DC bus current information (appropriately expressed as “phase current information”) 16A detected by the DC bus current detection circuit 16. And the motor rotation speed / phase information 21A of the permanent magnet synchronous motor 13 is calculated.

また、高次成分生成部22は、モータ回転数・位相情報21Aをもとに、永久磁石同期モータ13の電圧の高次成分22Aを電圧加算部23へ出力する。   The high-order component generation unit 22 outputs the high-order component 22A of the voltage of the permanent magnet synchronous motor 13 to the voltage addition unit 23 based on the motor rotation speed / phase information 21A.

また、電圧加算部23は、基本波印加電圧指令21Bに電圧の高次成分22Aを加算して印加電圧指令23Aを出力する。   Moreover, the voltage addition part 23 adds the high-order component 22A of a voltage to the fundamental wave applied voltage command 21B, and outputs the applied voltage command 23A.

また、PWMパルス生成部24は、印加電圧指令23Aと内部に有するキャリア信号を基にしてPWMパルス信号17Aへ変換する。   Further, the PWM pulse generator 24 converts the PWM voltage signal 17A into the PWM pulse signal 17A based on the applied voltage command 23A and the internal carrier signal.

なお、ベクトル制御部21のベクトル制御は、例えば、「「高速用永久磁石同期モータの新ベクトル制御方式の検討」電学論D、 Vol.129 (2009) No.1 pp.36-45」や、「「家電機器向け位置センサレス永久磁石同期モータの簡易ベクトル制御」 電学論D、 Vol.124 (2004) No.11 pp.1133-1140」に示されている方式を用いることで実現可能である。   The vector control of the vector control unit 21 is, for example, ““ Study of a new vector control method for a high-speed permanent magnet synchronous motor ”, Electrotechnical D, Vol.129 (2009) No.1 pp.36-45” , "Simple vector control of a position sensorless permanent magnet synchronous motor for home appliances," Electrotechnical D, Vol.124 (2004) No.11 pp.1133-1140. is there.

直流母線電流検出回路16は、直流電源12の負側の直流母線に接続され、U相、V相、W相の脈流が混載した相電流情報を取得する。取得された相電流情報は、直流母線電流情報(相電流の情報)16Aとして、ベクトル制御部21へ出力される。   The DC bus current detection circuit 16 is connected to the negative DC bus of the DC power supply 12 and acquires phase current information in which U-phase, V-phase, and W-phase pulsating currents are mixed. The acquired phase current information is output to the vector control unit 21 as DC bus current information (phase current information) 16A.

なお、相電流情報の取得する方法は、例えば、特開2004−48886号に開示されている方式などで可能である。   In addition, the method of acquiring phase current information is possible by the system etc. which are disclosed by Unexamined-Japanese-Patent No. 2004-48886, for example.

第1実施形態では、騒音を低減するため以下に示す電圧の高次成分生成部22と電圧加算部23により、高次成分を印加する構成をとっている。   In the first embodiment, in order to reduce noise, a high-order component is applied by the following high-order component generation unit 22 and voltage addition unit 23 of voltage.

以下において、電圧の高次成分22Aを生成する高次成分生成部22と、高次成分22Aを基本波印加電圧指令21Bへ加算する電圧加算部23の動作を、図2、図3を参照して説明する。   Hereinafter, the operations of the high-order component generation unit 22 that generates the high-order component 22A of the voltage and the voltage addition unit 23 that adds the high-order component 22A to the fundamental wave applied voltage command 21B will be described with reference to FIGS. I will explain.

高次成分生成部22では、あらかじめ設定した後記する(数2)、(数4)におけるGとφの値を用いてモータ回転数・位相情報21Aをもとに高次成分を生成し、高次成分22Aを電圧加算部23へ出力する。   The high-order component generation unit 22 generates a high-order component based on the motor rotation speed / phase information 21A using the values of G and φ in (Equation 2) and (Equation 4) which will be described later, which are set in advance. The next component 22A is output to the voltage adder 23.

電圧加算部23では、ベクトル制御部21が出力した基本波印加電圧指令21Bと、高次成分生成部22が出力した電圧の高次成分22Aとを加算し、PWMパルス生成部24へ出力する。   The voltage adder 23 adds the fundamental wave applied voltage command 21B output from the vector controller 21 and the higher-order component 22A of the voltage output from the higher-order component generator 22, and outputs the result to the PWM pulse generator 24.

具体的な構成としては、回転座標系での加算と、固定座標系での加算とがある。次に、これらの方法について順に説明する。   As a specific configuration, there are addition in a rotating coordinate system and addition in a fixed coordinate system. Next, these methods will be described in order.

回転座標系での加算の方式について、図2を参照して説明する。   A method of addition in the rotating coordinate system will be described with reference to FIG.

図2は、本発明の第1実施形態において、高次成分生成部22の高次成分(電圧の高次成分22A)をベクトル制御部21の基本波(基本波印加電圧指令21B)へ、電圧加算部23で、回転座標系を用いて加算する方法を示す図である。   FIG. 2 shows the first embodiment of the present invention in which the higher-order component (voltage higher-order component 22A) of the higher-order component generator 22 is transferred to the fundamental wave (fundamental wave applied voltage command 21B) of the vector controller 21. It is a figure which shows the method to add using the rotation coordinate system in the addition part.

図2において、ベクトル制御部21は、相電流の情報16Aに基づき、モータ回転子の磁石磁束方向(d軸)を基準とし、このd軸と直角方向(q軸)とによる回転座標系であるdq座標軸上において、基本波印加電圧指令21B(Vd*、Vq*)と、モータ回転数・位相情報21Aを出力する。なお、Vd*がd軸、Vq*がq軸に関わる基本波印加電圧指令21B(図1)である。 In FIG. 2, the vector control unit 21 is a rotating coordinate system based on the magnet flux direction (d axis) of the motor rotor based on the phase current information 16 </ b> A and based on the d axis and a perpendicular direction (q axis). On the dq coordinate axis, a fundamental wave applied voltage command 21B (Vd * , Vq * ) and motor rotation speed / phase information 21A are output. Note that Vd * is the fundamental wave applied voltage command 21B (FIG. 1) relating to the d-axis and Vq * is related to the q-axis.

高次成分生成部22は、ベクトル制御部21からのモータ回転数・位相情報21Aに基づき、dq座標軸上における高次成分22A‐d(d軸)、22A−q(q軸)を生成する。なお、高次成分22A‐d、22A−qは、図1では高次成分22Aに相当する。   The higher-order component generation unit 22 generates higher-order components 22A-d (d-axis) and 22A-q (q-axis) on the dq coordinate axis based on the motor rotation speed / phase information 21A from the vector control unit 21. Note that the high-order components 22A-d and 22A-q correspond to the high-order component 22A in FIG.

電圧加算部23は、d軸において、基本波印加電圧指令(Vd*)と高次成分22A‐dを加算して、d軸の印加電圧指令23A−dを出力する。 The voltage adding unit 23 adds the fundamental wave applied voltage command (Vd * ) and the higher-order component 22A-d on the d-axis, and outputs a d-axis applied voltage command 23A-d.

また、電圧加算部23は、q軸において、基本波印加電圧指令(Vq*)と高次成分22A−qを加算して、q軸の印加電圧指令23A−qを出力する。 In addition, the voltage adding unit 23 adds the fundamental wave applied voltage command (Vq * ) and the higher-order component 22A-q on the q axis, and outputs a q-axis applied voltage command 23A-q.

なお、印加電圧指令23A−d、23A−qは、図示していない変換部によってU相、V相、W相の成分に変換されて、PWMパルス生成部24(図1)に入力される。   The applied voltage commands 23A-d and 23A-q are converted into U-phase, V-phase, and W-phase components by a converter (not shown), and input to the PWM pulse generator 24 (FIG. 1).

また、固定座標系での加算の方式について、図3を参照して説明する。   The addition method in the fixed coordinate system will be described with reference to FIG.

図3は、本発明の第1実施形態において、高次成分生成部22の高次成分(電圧の高次成分22A)をベクトル制御部21の基本波(基本波印加電圧指令21B)へ、電圧加算部23で、固定座標系を用いて加算する方法を示す図である。   FIG. 3 shows a case where the high-order component (voltage high-order component 22A) of the high-order component generation unit 22 is transferred to the fundamental wave (fundamental wave applied voltage command 21B) of the vector control unit 21 in the first embodiment of the present invention. It is a figure which shows the method of adding using a fixed coordinate system in the addition part.

図3において、ベクトル制御部21は、相電流の情報16Aに基づき、固定座標系の三相交流の基本波印加電圧指令21B(Vu*、Vv*、Vw*)と、モータ回転数・位相情報21Aとを出力する。 In FIG. 3, the vector control unit 21 is based on the phase current information 16A, and the three-phase AC fundamental wave applied voltage command 21B (Vu * , Vv * , Vw * ) in the fixed coordinate system and the motor rotation speed / phase information. 21A is output.

高次成分生成部22は、ベクトル制御部21からのモータ回転数・位相情報21Aに基づき、各相の高次成分22A−U、22A−V、22A−Wを生成する。   The high-order component generator 22 generates high-order components 22A-U, 22A-V, and 22A-W for each phase based on the motor rotation speed / phase information 21A from the vector controller 21.

電圧加算部23は、固定座標系の三相交流の基本波印加電圧指令21B(Vu*、Vv*、Vw*)と高次成分22A−U、22A−V、22A−Wを、各相(U、V、W)毎に加算して、それぞれ印加電圧指令23A−U、23A−V、23A−Wを出力する。 The voltage adding unit 23 outputs a three-phase alternating current fundamental wave applied voltage command 21B (Vu * , Vv * , Vw * ) of a fixed coordinate system and higher-order components 22A-U, 22A-V, 22A-W to each phase ( U, V, and W) are added to output applied voltage commands 23A-U, 23A-V, and 23A-W, respectively.

次に、モータ回転数のn倍で発生するファン14とロータ(モータ13のロータ)の共振音の低減方法について説明する。   Next, a method for reducing the resonance noise of the fan 14 and the rotor (rotor of the motor 13) generated at n times the motor rotation speed will be described.

ファン14とロータ(13)による共振は、回転方向の振動に起因するものであり、モータの各相の電圧もしくは電流と座標軸が異なる。モータの120度(2π/3)毎に位相の異なる3相の合成から生ずる回転磁界の座標軸の成分にファンとロータによる共振は関係する。したがって、3相モータ(モータ)の各相の電圧ではなく、回転座標系のdq座標系に変換して共振音の低減の対策をたてることが妥当である。   The resonance caused by the fan 14 and the rotor (13) is caused by vibration in the rotation direction, and the voltage or current of each phase of the motor is different from the coordinate axis. The resonance of the fan and the rotor is related to the component of the coordinate axis of the rotating magnetic field resulting from the synthesis of three phases having different phases every 120 degrees (2π / 3) of the motor. Therefore, it is appropriate to take measures to reduce resonance noise by converting to the dq coordinate system of the rotating coordinate system instead of the voltage of each phase of the three-phase motor (motor).

一般にベクトル制御においてdq座標での電圧指令は(数1)のように与えられる。   In general, in vector control, a voltage command in the dq coordinate is given as (Equation 1).

ここで、r:モータ相抵抗、ω1 *:指令角速度、Ld、Lq:d軸とq軸のリアクタンス、Id *、Iq *:d軸とq軸の指令電流、KE:誘起電圧定数。 Where, r: motor phase resistance, ω 1 * : command angular velocity, L d , L q : d-axis and q-axis reactance, I d * , I q * : d-axis and q-axis command current, K E : Induced voltage constant.

これに対して(数2)のように高次成分を演算し、(数3)のように加算して新たな電圧指令Vd **、Vq **とする。 On the other hand, a high-order component is calculated as in (Equation 2) and added as shown in (Equation 3) to obtain new voltage commands V d ** and V q ** .

ここでVdn *、Vqn *:d軸とq軸の電圧高次成分、Gn:n次高次成分の振幅係数、n:高次次数、θd:d軸位相、φn:n次高次成分の初期位相。 Where V dn * , V qn * : d-axis and q-axis high-order voltage components, G n : n-order high-order component amplitude coefficient, n: high-order, θ d : d-axis phase, φ n : n The initial phase of the next higher order component.

この(数2)でGnとφnを最適に選ぶことでモータ周波数のn倍の音が低減することを本発明者は実験にて確認した。n次成分電圧を印加することにより音の発生源となっているトルク変動を抑制し音を低減できる。 The present inventor has confirmed through experiments that sound of n times the motor frequency is reduced by optimally selecting G n and φ n in this (Equation 2). By applying the n-th order component voltage, it is possible to suppress the torque fluctuation that is the source of the sound and reduce the sound.

図3のように固定座標系で電圧を印加する場合の高次成分の式は(数4)となる。   As shown in FIG. 3, a high-order component expression when a voltage is applied in a fixed coordinate system is (Expression 4).

ここでVUn *、VVn *、VWn *:U,V,W相のn次電圧高次成分。 Here, V Un * , V Vn * , V Wn * : n-order voltage higher-order components of U, V, and W phases.

また、(数2)は、電圧の振幅に対する比率Gnと電圧成分に対する位相差φnで表現しているが、Gnとφnを変更することによって、自在に高次成分を印加することができる。 Further, (Equation 2) is expressed by the ratio G n to the voltage amplitude and the phase difference φ n for the voltage component. By changing G n and φ n , a higher-order component can be freely applied. Can do.

次に130min-1のときの騒音の低減例を示す。高次電圧を印加しない場合、312Hzに35dBの騒音が発生していた。図5に横軸を36次の初期位相φ36、縦軸を騒音変化値とし、36次の高次成分の振幅係数G36=0.5%としてφ36を−180[deg]から180[deg]まで変化さえた場合の騒音変化値とφ36=−134[deg]のときにG36を変化させた場合の騒音変化値を示す。このようにφ36=−134deg、G36=0.4%とすることで騒音を19dB低減することができた。 Next, an example of noise reduction at 130 min −1 is shown. When a high-order voltage was not applied, a noise of 35 dB was generated at 312 Hz. In FIG. 5, the horizontal axis represents the 36th-order initial phase φ 36 , the vertical axis represents the noise change value, the 36th-order higher-order component amplitude coefficient G 36 = 0.5%, and φ 36 from −180 [deg] to 180 [deg]. deg] until they show noise variation value in the case of changing the G 36 when the noise variation value and phi 36 = -134 when the even changed [deg]. Thus, by setting φ 36 = −134 deg and G 36 = 0.4%, noise could be reduced by 19 dB.

高次成分を印加する場合の最初(スタート)と最後(エンド)の印加する手法について、説明する。   A method of applying the first (start) and the last (end) when applying a higher-order component will be described.

高次成分生成部22において、高次成分を印加する回転数となったときは、高次成分の振幅値を0から所定の振幅まで徐々に増やす(ソフトスタート)。例えば、6次の成分を印加する(数2)においては、G6(電圧基本波振幅に対する割合)の係数を徐々に増やすことに相当する。 In the high-order component generation unit 22, when the rotational speed at which the high-order component is applied is reached, the amplitude value of the high-order component is gradually increased from 0 to a predetermined amplitude (soft start). For example, applying a sixth-order component (Equation 2) corresponds to gradually increasing the coefficient of G 6 (ratio to the voltage fundamental wave amplitude).

また、高次成分を印加している状態から高次成分を印加しない回転数となったときは高次成分の振幅値を所定の振幅から0まで徐々に減らす(ソフトエンド)。   Further, when the rotational speed at which the high-order component is not applied is reached from the state where the high-order component is applied, the amplitude value of the high-order component is gradually reduced from a predetermined amplitude to 0 (soft end).

この高次成分を印加するときのソフトスタート、ソフトエンドを採用することにより、高次成分の印加を開始したときと終了したときのショックがなく、安定した制御となる。   By adopting the soft start and soft end when applying this higher-order component, there is no shock when the application of the higher-order component is started and finished, and stable control is achieved.

高次成分を複数組み合わせる場合について図6を用いて説明する。図6の縦軸は各次数の振幅の係数の大きさ、横軸をファン回転数としている。ファン回転数に応じて各次数の振幅の係数を図6のように実施すれば、ある共振音に対して全回転数で音を低減できるようになる。また図6の例ではある次数はある回転数近傍で現れた場合、他の回転数で現れないが、共振点が複数ある場合、同じ次数でも複数の回転数で設定してもよい。   A case where a plurality of higher-order components are combined will be described with reference to FIG. The vertical axis in FIG. 6 represents the magnitude of the amplitude coefficient of each order, and the horizontal axis represents the fan speed. If the coefficients of the amplitudes of the respective orders are implemented as shown in FIG. 6 according to the fan rotational speed, the sound can be reduced at a full rotational speed for a certain resonance sound. In the example of FIG. 6, when a certain order appears in the vicinity of a certain number of revolutions, it does not appear at any other number of revolutions. However, when there are a plurality of resonance points, the same order or a plurality of revolutions may be set.

本発明者らは高次成分の振幅の適正値について1次成分の振幅(VdとVqの2乗和の2乗根)を基準にした場合5%以下で、それ以上大きくすると音が大きくなってしまうことを確認した。   The present inventors have less than 5% of the proper value of the amplitude of the higher-order component based on the amplitude of the first-order component (the square root of the sum of squares of Vd and Vq). I confirmed that

図1に示した第1実施形態によりn次の高次成分を所定の位相、振幅で印加することで、モータ周波数のn倍の周波数のファンとロータの共振音を低減することができる。   According to the first embodiment shown in FIG. 1, the resonance noise of the fan and the rotor having a frequency n times the motor frequency can be reduced by applying the n-order higher-order component with a predetermined phase and amplitude.

第2実施形態について図7〜図9を用いて説明する。これまでは電圧の高次成分を印加して音を低減できることを説明したが、電流の高次成分を印加しても実現できる。   A second embodiment will be described with reference to FIGS. So far, it has been explained that the sound can be reduced by applying a higher-order component of voltage, but it can also be realized by applying a higher-order component of current.

図7は本発明の第2実施形態に係るモータ制御装置11の内部の構成と、このモータ制御装置11と直流電源12と3相交流同期電動機(適宜「モータ」もしくは「3相モータ」と略す)13と負荷(ファン)14との関連を示す図である。   FIG. 7 shows the internal configuration of the motor control device 11 according to the second embodiment of the present invention, the motor control device 11, the DC power source 12, and the three-phase AC synchronous motor (appropriately referred to as “motor” or “three-phase motor” as appropriate). ) 13 and a load (fan) 14.

図7において、モータ制御装置11の制御装置18の構成に第2実施形態としての特徴がある。   In FIG. 7, the configuration of the control device 18 of the motor control device 11 is characterized as the second embodiment.

なお、直流電源12、モータ13、ファン14、インバータ15、直流母線電流検出回路16については、図1の第1実施形態と同様であるので重複する説明は省略する。   The DC power supply 12, the motor 13, the fan 14, the inverter 15, and the DC bus current detection circuit 16 are the same as those in the first embodiment shown in FIG.

制御装置18は、ベクトル制御部21と、高次成分生成部22と、PWMパルス生成部24を備え、ベクトル制御部21は電流指令生成部25と、電流加算部26と、電圧指令演算部を備えて構成される。   The control device 18 includes a vector control unit 21, a higher-order component generation unit 22, and a PWM pulse generation unit 24. The vector control unit 21 includes a current command generation unit 25, a current addition unit 26, and a voltage command calculation unit. It is prepared for.

電流指令生成部25は、直流母線電流検出回路16から相電流の情報16Aを取得し、モータ回転数・位相情報25Aを演算して、高次成分生成部22に出力する。また、指令電流生成部25は、併せて、基本波電流指令25Bを電流加算部26に出力する。   The current command generation unit 25 acquires the phase current information 16A from the DC bus current detection circuit 16, calculates the motor rotation speed / phase information 25A, and outputs it to the higher-order component generation unit 22. In addition, the command current generation unit 25 also outputs a fundamental wave current command 25B to the current addition unit 26.

高次成分生成部22は、モータ回転数・位相情報25Aをもとに、永久磁石同期モータ13の電流の高次成分22Aを電流加算部26へ出力する。   The high-order component generator 22 outputs the high-order component 22A of the current of the permanent magnet synchronous motor 13 to the current adder 26 based on the motor rotation speed / phase information 25A.

電流加算部26は、基本波印加電流指令25Bに電流の高次成分22Aを加算して電流指令26Aを出力する。   The current adder 26 adds the higher-order component 22A of the current to the fundamental wave applied current command 25B and outputs a current command 26A.

電圧指令演算部27は、電流指令26Aをもとに電圧指令27Aを演算しPWMパルス生成部24に出力する。   The voltage command calculation unit 27 calculates the voltage command 27A based on the current command 26A and outputs the voltage command 27A to the PWM pulse generation unit 24.

その他第1実施形態と同じ構成のものは説明を省略する。   Other parts having the same configuration as the first embodiment will not be described.

第2実施形態では、騒音を低減するため以下に示す電流の高次成分生成部22と電流加算部26により、高次成分を印加する構成をとっている。   In the second embodiment, in order to reduce noise, a high-order component is applied by a high-order component generation unit 22 and a current addition unit 26 described below.

以下において、電流の高次成分22Aを生成する高次成分生成部22と、高次成分22Aを基本波電流指令25Bへ加算する電流加算部26の動作を、図8、図9を参照して説明する。   Hereinafter, the operations of the high-order component generator 22 that generates the high-order component 22A of the current and the current adder 26 that adds the high-order component 22A to the fundamental current command 25B will be described with reference to FIGS. explain.

高次成分生成部22では、あらかじめ設定した後記する(数5)、(数6)におけるGとφの値を用いてモータ回転数・位相情報21Aをもとに高次成分を生成し、高次成分22Aを電圧加算部23へ出力する。   The high-order component generation unit 22 generates a high-order component based on the motor rotation speed / phase information 21A using the values of G and φ in (Equation 5) and (Equation 6) which are set in advance and are described later. The next component 22A is output to the voltage adder 23.

電圧加算部23では、ベクトル制御部21が出力した基本波印加電圧指令21Bと、高次成分生成部22が出力した電圧の高次成分22Aとを加算し、PWMパルス生成部24へ出力する。   The voltage adder 23 adds the fundamental wave applied voltage command 21B output from the vector controller 21 and the higher-order component 22A of the voltage output from the higher-order component generator 22, and outputs the result to the PWM pulse generator 24.

具体的な構成としては、回転座標系での加算と、固定座標系での加算とがある。次に、これらの方法について順に説明する。   As a specific configuration, there are addition in a rotating coordinate system and addition in a fixed coordinate system. Next, these methods will be described in order.

回転座標系での加算の方式について、図8を参照して説明する。   A method of addition in the rotating coordinate system will be described with reference to FIG.

図8は、本発明の第2実施形態において、高次成分生成部22の高次成分(電流の高次成分22A)を電流指令生成部25の基本波(基本波電流指令25B)へ、電流加算部26で、回転座標系を用いて加算する方法を示す図である。   FIG. 8 shows a second embodiment of the present invention in which a higher-order component (current higher-order component 22A) of the higher-order component generator 22 is transferred to a fundamental wave (fundamental current command 25B) of the current command generator 25. It is a figure which shows the method to add in the addition part 26 using a rotation coordinate system.

図8において、電流指令生成部25は、相電流の情報16Aに基づき、モータ回転子の磁石磁束方向(d軸)を基準とし、このd軸と直角方向(q軸)とによる回転座標系であるdq座標軸上において、基本波電流指令25B(Id*、Iq*)と、モータ回転数・位相情報25Aを出力する。なお、Id*がd軸、Iq*がq軸に関わる基本波電流指令25B(図7)である。 In FIG. 8, the current command generation unit 25 is based on the phase current information 16A and is based on the magnet magnetic flux direction (d-axis) of the motor rotor in a rotational coordinate system based on the d-axis and the perpendicular direction (q-axis). On a certain dq coordinate axis, a fundamental wave current command 25B (Id * , Iq * ) and motor rotation speed / phase information 25A are output. Note that Id * is the fundamental wave current command 25B (FIG. 7) related to the d-axis and Iq * is related to the q-axis.

高次成分生成部22は、電流指令生成部25からのモータ回転数・位相情報25Aに基づき、dq座標軸上における高次成分22A‐d(d軸)、22A−q(q軸)を生成する。なお、高次成分22A‐d、22A−qは、図7では高次成分22Aに相当する。   The high-order component generator 22 generates high-order components 22A-d (d-axis) and 22A-q (q-axis) on the dq coordinate axis based on the motor rotation speed / phase information 25A from the current command generator 25. . Note that the high-order components 22A-d and 22A-q correspond to the high-order component 22A in FIG.

電流加算部26は、d軸において、基本波電流指令(Id*)と高次成分22A‐dを加算して、d軸の電流指令23A−dを出力する。 The current adder 26 adds the fundamental current command (Id * ) and the higher-order component 22A-d on the d-axis, and outputs a d-axis current command 23A-d.

また、電流加算部23は、q軸において、基本波電流指令(Iq*)と高次成分22A−qを加算して、q軸の印加電流指令23A−qを出力する。 In addition, the current addition unit 23 adds the fundamental wave current command (Iq * ) and the higher-order component 22A-q on the q axis, and outputs a q-axis applied current command 23A-q.

なお、印加電流指令23A−d、23A−qは、図示していない変換部によってU相、V相、W相の成分に変換されて、PWMパルス生成部24(図7)に入力される。   The applied current commands 23A-d and 23A-q are converted into U-phase, V-phase, and W-phase components by a converter (not shown), and input to the PWM pulse generator 24 (FIG. 7).

また、固定座標系での加算の方式について、図9を参照して説明する。   Further, the addition method in the fixed coordinate system will be described with reference to FIG.

図9は、本発明の第2実施形態において、高次成分生成部22の高次成分(電流の高次成分22A)を電流指令生成部25の基本波(基本波電流指令25B)へ、電流加算部26で、固定座標系を用いて加算する方法を示す図である。   FIG. 9 shows a case where a high-order component (current high-order component 22A) of the high-order component generator 22 is transferred to a fundamental wave (fundamental current command 25B) of the current command generator 25 in the second embodiment of the present invention. It is a figure which shows the method of adding using the fixed coordinate system in the addition part.

図9において、電流指令生成部25は、相電流の情報16Aに基づき、固定座標系の三相交流の基本波電流指令25B(Iu*、Iv*、Iw*)と、モータ回転数・位相情報25Aとを出力する。 In FIG. 9, the current command generation unit 25 is based on the phase current information 16A, and a three-phase alternating current fundamental wave command 25B (Iu * , Iv * , Iw * ) in a fixed coordinate system and motor rotation speed / phase information. 25A is output.

高次成分生成部22は、電流指令生成部25からのモータ回転数・位相情報25Aに基づき、各相の高次成分22A−U、22A−V、22A−Wを生成する。   The high-order component generator 22 generates high-order components 22A-U, 22A-V, and 22A-W for each phase based on the motor rotation speed / phase information 25A from the current command generator 25.

電流加算部26は、固定座標系の三相交流の基本波印加電圧指令25B(Iu*、Iv*、Iw*)と高次成分22A−U、22A−V、22A−Wを、各相(U、V、W)毎に加算して、それぞれ印加電圧指令23A−U、23A−V、23A−Wを出力する。 The current adder 26 outputs a three-phase alternating current fundamental voltage application voltage command 25B (Iu * , Iv * , Iw * ) in a fixed coordinate system and higher-order components 22A-U, 22A-V, 22A-W to each phase ( U, V, and W) are added to output applied voltage commands 23A-U, 23A-V, and 23A-W, respectively.

次に、モータ回転数のn倍で発生するファン14とロータ(モータ13のロータ)の共振音の低減方法について説明する。   Next, a method for reducing the resonance noise of the fan 14 and the rotor (rotor of the motor 13) generated at n times the motor rotation speed will be described.

ファン14とロータ(13)による共振は、回転方向の振動に起因するものであり、モータの各相の電圧もしくは電流と座標軸が異なる。モータの120度(2π/3)毎に位相の異なる3相の合成から生ずる回転磁界の座標軸の成分にファンとロータによる共振は関係する。したがって、3相モータ(モータ)の各相の電圧ではなく、回転座標系のdq座標系に変換して共振音の低減の対策をたてることが妥当である。   The resonance caused by the fan 14 and the rotor (13) is caused by vibration in the rotation direction, and the voltage or current of each phase of the motor is different from the coordinate axis. The resonance of the fan and the rotor is related to the component of the coordinate axis of the rotating magnetic field resulting from the synthesis of three phases having different phases every 120 degrees (2π / 3) of the motor. Therefore, it is appropriate to take measures to reduce resonance noise by converting to the dq coordinate system of the rotating coordinate system instead of the voltage of each phase of the three-phase motor (motor).

一般にベクトル制御においてdq座標での電圧指令は(数1)のように与えられる。   In general, in vector control, a voltage command in the dq coordinate is given as (Equation 1).

共振音の低減に対しては電流の高次成分を(数5)で定義し(数1)のdq軸のId *,Iq *に加算することで実現できる。 Resonance noise can be reduced by defining a higher-order component of the current by (Equation 5) and adding it to I d * and I q * of the dq axis in (Equation 1).

また、Iu*、Iv*、Iw*で加算してもよい。この場合の高次電流は(数6)のようになる。 Moreover, you may add by Iu * , Iv * , Iw * . In this case, the high-order current is as shown in (Formula 6).

図7に示した第1実施形態によりn次の高次成分を所定の位相、振幅で印加することで、モータ周波数のn倍の周波数のファンとロータの共振音を低減することができる。   According to the first embodiment shown in FIG. 7, the resonance noise of the fan and rotor having a frequency n times the motor frequency can be reduced by applying the n-th order higher-order component with a predetermined phase and amplitude.

本発明の第3実施形態に係るモータ制御装置を図10〜図14を参照して説明する。第3実施形態は、第1実施形態の高次成分生成部22および電圧加算部23と、後述する3相交流モータのPWM制御の変調方式を切り替える制御とを両方備えるものである。   A motor control device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The third embodiment includes both the high-order component generation unit 22 and the voltage addition unit 23 of the first embodiment, and control for switching the modulation method of PWM control of a three-phase AC motor described later.

一般に変調方式を高効率化や音の低減や電気的ノイズの低減のため切り替えることは知られている。   In general, it is known to switch modulation schemes for higher efficiency, sound reduction, and electrical noise reduction.

なお、後記する固定相60度切り替え方式と、固定相120度切り替え方式とを含めて、所定の電気角において、1相の電位を固定し、他の2相を変調する方式を固定2相変調と称するものとする。   In addition, fixed two-phase modulation is a method in which the potential of one phase is fixed and the other two phases are modulated at a predetermined electrical angle, including a fixed phase 60 degree switching method and a fixed phase 120 degree switching method described later. Shall be referred to as

まず、モータ制御装置の制御方法である固定相60度切り替え方式と、固定相120度切り替え方式について先に説明する。そして、その後で、この制御方式が音に与える影響を説明し高次電圧印加制御と組み合わせた制御について説明する。   First, the stationary phase 60 degree switching method and the stationary phase 120 degree switching method, which are control methods of the motor control device, will be described first. Then, after that, the influence of this control method on sound will be described, and control combined with high-order voltage application control will be described.

ここでモータ制御装置におけるPWM制御の変調方式について説明する。   Here, a PWM control modulation method in the motor control device will be described.

一般的な3相交流モータのPWM制御は3相変調(3相変調方式)であるが、3相交流モータがY結線の場合には、相電圧と相間電圧が異なることを利用して2相変調(2相変調方式)で行う方法がある。   PWM control of a general three-phase AC motor is three-phase modulation (three-phase modulation method), but when the three-phase AC motor is Y-connected, two-phase is utilized by utilizing the fact that the phase voltage and the interphase voltage are different. There is a method of performing modulation (two-phase modulation method).

すなわち、モータ電流が相電圧ではなく相間電圧により決定されることを利用して、相間電圧を確保しつつ、各相電圧を所定期間毎にインバータのスイッチング素子を常時オンすることにより、1相毎に高位電源レベル又は低位電源レベルに電気角π/3(60度、60°)だけ順次固定してインバータのスイッチング損失を低減する方法である。   That is, by utilizing the fact that the motor current is determined not by the phase voltage but by the interphase voltage, while ensuring the interphase voltage, each phase voltage is always turned on at every predetermined period by switching on the inverter switching element. In this method, the switching loss of the inverter is reduced by sequentially fixing the electrical power level π / 3 (60 °, 60 °) to the higher power level or the lower power level.

なお、この方法では前記したように、所定の区間において1相が電位的に固定され、他の2相のみが変調(PWM制御)される。そして、この電位的に固定される相が順番に繰り返される。したがって、どの時間においても、変調されているのは2相のみであるので、2相変調と称される。   In this method, as described above, one phase is fixed in potential in a predetermined section, and only the other two phases are modulated (PWM control). And this phase fixed in potential is repeated in order. Therefore, since only two phases are modulated at any time, this is called two-phase modulation.

以下、前記の2相変調方式を固定相60度切り替え方式と呼ぶものとする。   Hereinafter, the two-phase modulation method is referred to as a fixed phase 60-degree switching method.

次に、固定相60度切り替え方式の電圧波形(電圧指令)を図11に示して、この方式について説明する。   Next, the voltage waveform (voltage command) of the fixed phase 60 degree switching method is shown in FIG. 11, and this method will be described.

図11は、2相変調方式である固定相60度切り替え方式におけるU相、V相、W相の電圧波形(電圧指令)を示す図である。   FIG. 11 is a diagram showing U-phase, V-phase, and W-phase voltage waveforms (voltage commands) in the fixed-phase 60-degree switching method that is a two-phase modulation method.

また、図10は、参考として、一般的な3相変調方式におけるU相、V相、W相の電圧波形(電圧指令)を示す図である。   FIG. 10 is a diagram showing voltage waveforms (voltage commands) of the U phase, the V phase, and the W phase in a general three-phase modulation method as a reference.

図11と図10において、横軸は電気角の角度[°]であり、縦軸は各電気角における電圧の最大電圧に対する比、すなわちデューティ[%]を示している。   11 and 10, the horizontal axis represents the electrical angle [°], and the vertical axis represents the ratio of the voltage to the maximum voltage at each electrical angle, that is, the duty [%].

図11において、W相は電気角が0度([°]に相当)から60度において、デューティ0%の下限の電圧で一定としている。   In FIG. 11, the W phase is constant at a lower limit voltage of 0% duty when the electrical angle is 0 degree (corresponding to [°]) to 60 degrees.

このW相がデューティ0%の電圧の区間である0度から60度において、U相とV相とは、W相との電圧差、位相を、図10に示した3相変調方式の場合と同じ関係を保つような電圧波形をとる。すなわち、0度から60度においては、W相がデューティ0%のため、U相とV相とは、本来の電圧値より、やや低めの値をとる。   When the W phase is 0 to 60 degrees where the duty is 0%, the voltage difference and phase between the U phase and the V phase are the same as in the case of the three-phase modulation method shown in FIG. Take a voltage waveform that maintains the same relationship. That is, from 0 degrees to 60 degrees, the W-phase has a duty of 0%, so that the U-phase and the V-phase are slightly lower than the original voltage values.

また、60度から120度においては、U相がデューティ100%の上限の電圧で一定となる。この区間においては、V相とW相は、U相との電圧差、位相を、図10に示した3相変調の場合と同じ関係を保つような電圧波形をとるので、本来の電圧値より、やや高めの値をとる。なお、U相が一挙にデューティ100%となる60度においては、V相とW相は、急に電圧が上昇する。   Further, from 60 degrees to 120 degrees, the U phase is constant at the upper limit voltage with a duty of 100%. In this section, the V phase and the W phase have a voltage waveform in which the voltage difference and phase with the U phase maintain the same relationship as in the case of the three-phase modulation shown in FIG. Take a slightly higher value. Note that at 60 degrees when the U phase is 100% duty at once, the voltages of the V phase and the W phase suddenly rise.

また、120度から180度においては、V相がデューティ0%の下限の電圧で一定となる。この区間においては、W相とU相は、V相との電圧差、位相を、図10に示した3相変調方式の場合と同じ関係を保つような電圧波形をとるので、本来の電圧値より、やや低めの値をとる。なお、V相が一挙にデューティ0%となる120度においては、W相とU相は、急に電圧が下降する。   Also, from 120 degrees to 180 degrees, the V phase is constant at the lower limit voltage with a duty of 0%. In this section, the W phase and the U phase have a voltage waveform in which the voltage difference and phase with the V phase maintain the same relationship as in the case of the three-phase modulation method shown in FIG. A slightly lower value. It should be noted that at 120 degrees when the V phase becomes a duty of 0% at once, the voltages of the W phase and the U phase suddenly drop.

以上のようなU相、V相、W相の動作波形となるように繰り返して制御する。   Control is repeated so that the operation waveforms of the U phase, V phase, and W phase are as described above.

図11に示すように、U相、V相、W相の相間電圧は、正弦波と異なる波形であるが、U相−V相の線間電圧、V相−W相の線間電圧、W相−U相の線間電圧は、それぞれ正弦波形となっているので、3相の線間電圧によって駆動されるモータ13(図14)、およびファン14(図14)は、図10に示した3相変調方式の場合と同じように動作する。   As shown in FIG. 11, the U-phase, V-phase, and W-phase interphase voltages have different waveforms from the sine wave, but the U-phase-V phase line voltage, V-phase-W-phase line voltage, W Since the phase-U phase line voltage has a sine waveform, the motor 13 (FIG. 14) and the fan 14 (FIG. 14) driven by the three-phase line voltage are shown in FIG. The operation is the same as in the case of the three-phase modulation method.

しかしながら、W相は0度から60度において、U相は60度から120度において、W相は120度から180度において、それぞれ一定となっているので、インバータ15によるPWM制御の動作回数が低減できる。したがって、インバータ15の低消費電力化に効果がある。   However, since the W phase is constant from 0 to 60 degrees, the U phase is from 60 to 120 degrees, and the W phase is from 120 to 180 degrees, the number of PWM control operations by the inverter 15 is reduced. it can. Therefore, the power consumption of the inverter 15 is reduced.

なお、0度から360度、およびそれが繰り返されるすべて区間において、U相、V相、W相のいずれかの相が固定されていて、変調されるのは残りの2相である。したがって、前記したように2相変調である。   In addition, in 0 to 360 degrees and all the sections in which it is repeated, any of the U phase, V phase, and W phase is fixed, and the remaining two phases are modulated. Therefore, as described above, the two-phase modulation is performed.

また、「半導体電力変換回路」1987年3月の社団法人電気学会発行の第110、111、125頁等に以上と同じ、あるいは類似の技術が示されている。   Further, “Semiconductor power conversion circuit”, pages 110, 111, 125, etc., published by the Institute of Electrical Engineers of Japan in March 1987, shows the same or similar technology.

次に、1相あたりの固定区間が前記の固定相60度切り替え方式より長い、固定相120度切り替え方式について説明する。   Next, the stationary phase 120 degree switching method in which the fixed section per phase is longer than the stationary phase 60 degree switching method will be described.

なお、固定相120度切り替え方式には、固定相を直流電圧の高電位に固定する上固定相120度切り替え方式と、固定相を直流電圧の低電位に固定するものを下固定相120度切り替え方式の2種類がある。次に、順に、上固定相120度切り替え方式と下固定相120度切り替え方式について説明する。   The stationary phase 120 degree switching method includes an upper stationary phase 120 degree switching method for fixing the stationary phase to a high DC voltage potential, and a lower stationary phase 120 degree switching for fixing the stationary phase to a low DC voltage potential. There are two types of methods. Next, the upper stationary phase 120 degree switching method and the lower stationary phase 120 degree switching method will be described in order.

図12は、2相変調方式である上固定相120度切り替え方式におけるU相、V相、W相の電圧波形(電圧指令)を示す図である。なお、横軸は電気角の角度[°]であり、縦軸は電圧のデューティ[%]を示している。   FIG. 12 is a diagram illustrating voltage waveforms (voltage commands) of the U phase, the V phase, and the W phase in the upper stationary phase 120-degree switching method that is a two-phase modulation method. The horizontal axis represents the electrical angle [°], and the vertical axis represents the voltage duty [%].

図12において、U相は30度([°]に相当)から150度において、デューティ100%の上限の電圧で一定となっている。   In FIG. 12, the U-phase is constant from 30 degrees (corresponding to [°]) to 150 degrees with an upper limit voltage of 100% duty.

また、W相は150度から270度において、デューティ100%の上限の電圧で一定となっている。   The W phase is constant from 150 degrees to 270 degrees with the upper limit voltage of 100% duty.

また、V相は270度から(390)度において、デューティ100%の上限の電圧で一定となっている。   The V phase is constant from the upper limit voltage of 100% duty from 270 degrees to (390) degrees.

以上のように、U相、V相、W相ともそれぞれ1相毎に、電気角2π/3(120度)の間に高位電源レベルに固定する。   As described above, each of the U phase, the V phase, and the W phase is fixed at a high power supply level for each phase at an electrical angle of 2π / 3 (120 degrees).

また、U相、V相、W相のそれぞれの1相が固定されている区間は、他の相は、前記の相との電圧差、位相を、図10に示した3相変調方式の場合と同じ関係を保つような電圧波形をとるように制御する。   Further, in the section where one phase of each of the U phase, the V phase, and the W phase is fixed, the other phases are voltage differences and phases with respect to the above phases in the case of the three-phase modulation method shown in FIG. Control to take a voltage waveform that maintains the same relationship as.

したがって、U相、V相、W相をY結線として、それぞれの線間電圧で3相交流モータを駆動することができる。   Therefore, the U-phase, V-phase, and W-phase can be Y-connected, and the three-phase AC motor can be driven with the respective line voltages.

図13は、2相変調方式である下固定相120度切り替え方式におけるU相、V相、W相の電圧波形(電圧指令)を示す図である。なお、横軸は電気角の角度[°]であり、縦軸は電圧のデューティ[%]を示している。   FIG. 13 is a diagram illustrating voltage waveforms (voltage commands) of the U phase, the V phase, and the W phase in the lower fixed phase 120-degree switching method that is a two-phase modulation method. The horizontal axis represents the electrical angle [°], and the vertical axis represents the voltage duty [%].

図13において、V相は90度([°]に相当)から210度において、デューティ0%の下限の電圧で一定となっている。   In FIG. 13, the V phase is constant at a lower limit voltage of 0% duty from 90 degrees (corresponding to [°]) to 210 degrees.

また、U相は210度から330度において、デューティ0%の下限の電圧で一定となっている。   Further, the U phase is constant at a lower limit voltage of 0% duty from 210 degrees to 330 degrees.

また、W相は330度から(450)度において、また、(−30)度から90度において、デューティ0%の下限の電圧で一定となっている。   Further, the W phase is constant from 330 degrees to (450) degrees and from (-30) degrees to 90 degrees with a lower limit voltage of 0% duty.

以上のように、U相、V相、W相ともそれぞれ1相毎に、電気角2π/3(120度)の間に低電位電源レベルに固定する。   As described above, each of the U phase, the V phase, and the W phase is fixed to the low potential power supply level for each phase during an electrical angle of 2π / 3 (120 degrees).

また、U相、V相、W相のそれぞれの1相が固定されている区間は、他の相は、前記の相との電圧差、位相を、図10に示した3相変調方式の場合と同じ関係を保つような電圧波形をとる。   Further, in the section where one phase of each of the U phase, the V phase, and the W phase is fixed, the other phases are voltage differences and phases with respect to the above phases in the case of the three-phase modulation method shown in FIG. Take a voltage waveform that maintains the same relationship as.

したがって、U相、V相、W相をY結線として、それぞれの線間電圧で3相モータを駆動することができる。   Therefore, it is possible to drive the three-phase motor with each line voltage with the U-phase, V-phase, and W-phase as Y connections.

以上のように、上固定相120度切り替え方式および下固定相120度切り替え方式とも、1相毎に高位電源レベル又は低位電源レベルに電気角2π/3(120度、120°)だけ順次固定するので、インバータのスイッチング損失を低減できる。   As described above, both the upper stationary phase 120 degree switching method and the lower stationary phase 120 degree switching method are sequentially fixed to the high power level or the low power level for each phase by an electrical angle of 2π / 3 (120 degrees, 120 °). Therefore, the switching loss of the inverter can be reduced.

なお、相電圧の振幅が所定の電圧値より低くなると、図12や図13に示した制御が適切でない状況が生ずる場合には、2相変調方式を停止して3相変調方式によってモータに3相電圧を印加する方法もある。   When the amplitude of the phase voltage becomes lower than a predetermined voltage value and the situation shown in FIG. 12 or 13 is not appropriate, the two-phase modulation method is stopped and the motor is controlled by the three-phase modulation method. There is also a method of applying a phase voltage.

また、特許文献2において、以上と同じ、あるいは類似の技術が開示されている。   Patent Document 2 discloses the same or similar technique as described above.

変調方式の変更により電圧変動が変わる。例えば2相変調方式の固定相60°切替方式では電圧の不連続点が1回転につき6回あるため、6の倍数次に影響を与える。例えば下固定相120°切替方式とした場合は不連続点が図13において90,210、330°の3回あるため、3の倍数次に影響を与える。これらの説明は変調方式の変更は線間電圧として変わらないという上記の説明に矛盾するようであるが、変調方式の誤差は印加電圧1次振幅に対して数%以下の誤差であるため計測はほぼ不可能であり音に影響してしまう。   The voltage fluctuation changes due to the change of the modulation method. For example, in the fixed phase 60 ° switching method of the two-phase modulation method, there are six voltage discontinuities per rotation, so that the next multiple of 6 is affected. For example, in the case of the lower stationary phase 120 ° switching method, there are three discontinuous points 90, 210, and 330 ° in FIG. These explanations seem to contradict the above explanation that the change of the modulation method does not change as the line voltage, but the error of the modulation method is an error of several percent or less with respect to the applied voltage primary amplitude. It is almost impossible and affects sound.

従って変調方式が変わった場合、位相φnと振幅Gnに補正値を加えることにより変調方式が変わっても同様な音低減効果が得られる。   Therefore, when the modulation method is changed, the same sound reduction effect can be obtained even if the modulation method is changed by adding correction values to the phase φn and the amplitude Gn.

次に、変調方式切替制御において、音を低減するモータ制御装置の構成について説明する。   Next, the configuration of a motor control device that reduces sound in modulation system switching control will be described.

図14は、本発明の第3実施形態に係るモータ制御装置11の内部の構成と、このモータ制御装置11と直流電源12とモータ(3相モータ)13とファン14との関連を示す図である。   FIG. 14 is a diagram showing the internal configuration of the motor control device 11 according to the third embodiment of the present invention and the relationship among the motor control device 11, the DC power supply 12, the motor (three-phase motor) 13, and the fan 14. is there.

図14において、モータ制御装置11の制御装置20の構成に第3実施形態としての特徴がある。   In FIG. 14, the configuration of the control device 20 of the motor control device 11 has a feature as the third embodiment.

なお、直流電源12、モータ13、ファン14、インバータ15、直流母線電流検出回路16については、図1の第1実施形態と同様であるので重複する説明は省略する。   The DC power supply 12, the motor 13, the fan 14, the inverter 15, and the DC bus current detection circuit 16 are the same as those in the first embodiment shown in FIG.

制御装置20は、ベクトル制御部21と、PWMパルス生成部24と、高次成分生成部22と、電圧加算部23と、高次成分補正部28と、変調方式選択部29とを備えて構成される。   The control device 20 includes a vector control unit 21, a PWM pulse generation unit 24, a high-order component generation unit 22, a voltage addition unit 23, a high-order component correction unit 28, and a modulation scheme selection unit 29. Is done.

ベクトル制御部21は、直流母線電流検出回路16から相電流の情報16Aを取得し、モータ回転数・位相情報21Aを演算して、高次成分生成部22と変調方式選択部29とに出力する。また、ベクトル制御部21は、併せて、電圧加算部23に基本波印加電圧指令21Bを出力する。   The vector control unit 21 acquires the phase current information 16A from the DC bus current detection circuit 16, calculates the motor rotation speed / phase information 21A, and outputs it to the high-order component generation unit 22 and the modulation method selection unit 29. . The vector control unit 21 also outputs a fundamental wave applied voltage command 21B to the voltage adding unit 23.

高次成分生成部22は、モータ回転数・位相情報21Aに基づき高次成分22Aを生成し、高次電圧補正部28に出力する。   The high-order component generation unit 22 generates a high-order component 22A based on the motor rotation speed / phase information 21A and outputs the high-order component 22A to the high-order voltage correction unit 28.

変調方式選択部29は、モータ回転数・位相情報21Aに基づき、2相変調方式の固定相60度(もしくは120度)切り替え方式か、3相変調方式かを選択し、変調方式選択信号25AをPWMパルス生成部24と高次成分補正部28に出力する。   The modulation method selection unit 29 selects the fixed phase 60 degree (or 120 degree) switching method of the two-phase modulation method or the three-phase modulation method based on the motor rotation speed / phase information 21A, and sends the modulation method selection signal 25A. This is output to the PWM pulse generator 24 and the high-order component corrector 28.

高次電圧補正部28は、変調方式情報25Aと高次成分22Aから高次成分を補正し補正後高次成分26Aとして電圧加算部23に出力する。   The high-order voltage correction unit 28 corrects the high-order component from the modulation scheme information 25A and the high-order component 22A and outputs the corrected high-order component 26A to the voltage addition unit 23.

電圧加算部23は、基本波印加電圧指令21Bと高次成分22Aとを加算して印加電圧指令23Aを出力する。 PWMパルス生成部24は、印加電圧指令23Aと変調方式選択信号25Aとに基づき、PWMパルス情報20Aを生成する。   The voltage adding unit 23 adds the fundamental wave applied voltage command 21B and the higher-order component 22A and outputs the applied voltage command 23A. The PWM pulse generator 24 generates PWM pulse information 20A based on the applied voltage command 23A and the modulation method selection signal 25A.

以上の構成により、2相変調方式の固定相60度切り替え方式や、固定相120度切り替え方式において、電圧高次成分を印加することによりファンとロータの共振音を低減する。   With the above configuration, the resonance noise of the fan and the rotor is reduced by applying a higher voltage component in the two-phase modulation type fixed phase 60 degree switching method and the fixed phase 120 degree switching method.

したがって、第3実施形態は、変調方式の変更による高効率化や音の低減や電気的ノイズの低減に加えてファンとロータの共振音を低減する効果がある。   Therefore, the third embodiment has an effect of reducing the resonance noise of the fan and the rotor in addition to high efficiency by reducing the modulation method, reduction of sound, and reduction of electrical noise.

以上第3実施形態は電圧高次成分を加算する場合で説明したが、電流高次成分を加算する方式でも電圧高次成分を加算する方式と同様な効果を期待できる。   As described above, the third embodiment has been described in the case where the voltage high-order component is added. However, the same effect as the method of adding the voltage high-order component can be expected in the method of adding the current high-order component.

本発明の第4実施形態に係るモータ制御装置を説明する。第4実施形態は、第2実施形態の高次成分生成部22および電流加算部26と、第3実施形態の高次成分補正部28と変調方式選択部29とを備えるものである。実施方法は第3実施形態の高次電圧を高次電流におきかえたものとなる。   A motor control device according to a fourth embodiment of the present invention will be described. The fourth embodiment includes the higher-order component generation unit 22 and the current addition unit 26 of the second embodiment, and the higher-order component correction unit 28 and the modulation scheme selection unit 29 of the third embodiment. The implementation method is obtained by replacing the high-order voltage of the third embodiment with a high-order current.

次に、第5実施形態について説明する。本実施形態では、第1実施形態から第3実施形態で説明したモータ制御装置11を、空気調和機100の室外機101のファンのモータ制御装置108に適用する。   Next, a fifth embodiment will be described. In the present embodiment, the motor control device 11 described in the first to third embodiments is applied to the fan motor control device 108 of the outdoor unit 101 of the air conditioner 100.

図15は、本発明の第5実施形態に係る空気調和機100の構成例を示す図である。図15において、空気調和機100は、外気と熱交換を行う室外機101、室内と熱交換を行う室内機102、両者をつなぐ配管103とを備えて構成される。   FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration example of an air conditioner 100 according to the fifth embodiment of the present invention. 15, the air conditioner 100 includes an outdoor unit 101 that exchanges heat with the outside air, an indoor unit 102 that exchanges heat with the room, and a pipe 103 that connects the two.

室外機101は、冷媒を圧縮する圧縮機104と、外気と熱交換する熱交換機105と、この熱交換機105に送風する室外ファン106と、この室外ファン106を回転する室外ファンモータ107と、この室外ファンモータ107を駆動するモータ制御装置108とを備えて構成される。なお、モータ制御装置108には、前記の第1実施形態から第4実施形態のモータ制御装置11が適用され、室外ファンモータ107は3相モータ13、室外ファン106は負荷14に相当する。   The outdoor unit 101 includes a compressor 104 that compresses a refrigerant, a heat exchanger 105 that exchanges heat with the outside air, an outdoor fan 106 that blows air to the heat exchanger 105, an outdoor fan motor 107 that rotates the outdoor fan 106, And a motor control device 108 for driving the outdoor fan motor 107. Note that the motor control device 11 of the first to fourth embodiments is applied to the motor control device 108, the outdoor fan motor 107 corresponds to the three-phase motor 13, and the outdoor fan 106 corresponds to the load 14.

また、室内機102は、室内と熱交換を行う熱交換機109と、室内に送風する送風機110とを備えて構成される。   The indoor unit 102 includes a heat exchanger 109 that exchanges heat with the room, and a blower 110 that blows air into the room.

第5実施形態では、前記したように、第1実施形態から第4実施形態のモータ制御装置11を空気調和機100に適用する。すなわち、インバータ15を制御する制御装置(17、18、20)において、高次成分を印加したり、変調方式を選択したりすることでモータ回転数の高次の周波数のファン14とロータ(モータ13)の共振音を低減する。   In the fifth embodiment, as described above, the motor control device 11 of the first to fourth embodiments is applied to the air conditioner 100. That is, in the control devices (17, 18, 20) for controlling the inverter 15, a high-order component is applied or a modulation method is selected so that the fan 14 and rotor (motor) 13) Resonance noise is reduced.

第4実施形態により、室外ファンモータ107のロータ部の防振ゴムやファン部の防振ゴムを使うことなく、音の低減ができるので静かな空気調和機100を安価に製作することが可能となる。   According to the fourth embodiment, it is possible to reduce the sound without using the vibration isolation rubber of the rotor part of the outdoor fan motor 107 or the vibration isolation rubber of the fan part, so that the quiet air conditioner 100 can be manufactured at low cost. Become.

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、本発明はこれら実施形態およびその変形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の設計変更等があってもよく、以下にその例をあげる。   As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail with reference to drawings, this invention is not limited to these embodiment and its deformation | transformation, There exists a design change etc. of the range which does not deviate from the summary of this invention. Well, here are some examples:

前記の本実施形態の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現しても良い。また、プログラム変更可能なソフトウェアにより実現してもよい。また、ハードウェアとソフトウェアを混載してもよい。   Each configuration, function, processing unit, processing means, and the like of the present embodiment may be realized by hardware by designing a part or all of them with an integrated circuit, for example. Moreover, you may implement | achieve by the software which can change a program. Also, hardware and software may be mixed.

また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。   Further, the control lines and information lines indicate what is considered necessary for the explanation, and not all the control lines and information lines on the product are necessarily shown. Actually, it may be considered that almost all the components are connected to each other.

ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加える事も可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。   Part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. In addition, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.

また、説明を明確に行うために、主に負荷としてファンを駆動する場合の説明を行ったが、構造的な共振周波数を起因する音の低減に本発明は有効であり、負荷としてファンに限定するものではない。   In addition, for the sake of clarity, the description has been given mainly for the case where the fan is driven as a load. However, the present invention is effective in reducing the sound caused by the structural resonance frequency, and the load is limited to the fan. Not what you want.

直流母線電流検出回路16による相電流情報の取得は、特開2004−48886号に開示されている方式など、一般的な方式を用いる事で可能であり、検出方式を特定するものではない。   The acquisition of phase current information by the DC bus current detection circuit 16 can be performed by using a general method such as the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-48886, and does not specify a detection method.

ベクトル制御部21は前記した「「高速用永久磁石同期モータの新ベクトル制御方式の検討」電学論D、 Vol.129 (2009) No.1 pp.36-45」や、「「家電機器向け位置センサレス永久磁石同期モータの簡易ベクトル制御」 電学論D、 Vol.124 (2004) No.11 pp.1133-1140」で提案されている方式など、一般的なベクトル制御を用いることで実現可能であり、制御方式を特定するものではない。   The vector control unit 21 is described in the above "" Examination of a new vector control method for a high-speed permanent magnet synchronous motor ", Electrotechnical D, Vol.129 (2009) No.1 pp.36-45" Realized by using general vector control such as the method proposed in "Electronic theory D, Vol.124 (2004) No.11 pp.1133-1140". It does not specify the control method.

また電力変換主回路51のスイッチング素子としてIGBTを用いたが、他の半導体素子のスイッチング素子を用いてもよく、例えばMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)でもよい。また、素子の組成として、SiC(Silicon Carbide、炭化ケイ素)やGaN(Gallium Nitride、窒化ガリウム)を用いた半導体素子でもよい。   The IGBT is used as the switching element of the power conversion main circuit 51. However, a switching element of another semiconductor element may be used, for example, a MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor). Further, a semiconductor element using SiC (Silicon Carbide, silicon carbide) or GaN (Gallium Nitride, gallium nitride) as the composition of the element may be used.

高次成分の印加式におけるG(電圧基本波振幅に対する高次波振幅の割合)とφ(基本波成分と高次成分の位相差)については当初、設定した値を用いる場合について、説明したが、直流母線電流検出回路16の情報を基に、ベクトル制御部21において、Gとφを状況に応じて適宜、変更して、最適な制御をする方法もある。   In the high-order component application formula, G (ratio of higher-order wave amplitude to voltage fundamental wave amplitude) and φ (phase difference between the fundamental wave component and higher-order component) were initially described using the set values. Based on the information of the DC bus current detection circuit 16, there is a method in which the vector control unit 21 changes G and φ as appropriate according to the situation and performs optimal control.

図1におけるゲート・ドライバ52は、PWMパルス生成部24の信号の駆動能力を高めることに主機能があるので、PWMパルス生成部24の出力部に充分な駆動能力があるか、もしくはゲート・ドライバ52の機能をPWMパルス生成部24に内蔵すれば、インバータ15にゲート・ドライバ52を備えなくともよい。   The gate driver 52 in FIG. 1 has a main function to increase the signal drive capability of the PWM pulse generation unit 24. Therefore, the gate driver 52 has sufficient drive capability at the output unit of the PWM pulse generation unit 24, or the gate driver. If the function 52 is built in the PWM pulse generator 24, the inverter 15 does not have to include the gate driver 52.

11、108 モータ制御装置
12 直流電源
13 モータ、3相モータ、3相交流同期電動機
14 負荷、ファン
15 インバータ、電力変換回路
16 直流母線電流検出回路
17、18、20 制御装置
21 ベクトル制御部
22 高次成分生成部
23 電圧加算部
24 PWMパルス生成部
25 指令電流生成部
26 電流加算部
27 電圧指令演算部
28 高次成分補正部
29 変調方式選択部
51 電力変換主回路
52 ゲート・ドライバ
100 空気調和機
101 室外機
102 室内機
103 配管
104 圧縮機
105 熱交換器(室外の熱交換器)
106 室外ファン
107 室外ファンモータ
109 熱交換器(室内の熱交換器)
110 送風機
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11, 108 Motor control apparatus 12 DC power supply 13 Motor, 3 phase motor, 3 phase AC synchronous motor 14 Load, fan 15 Inverter, power conversion circuit 16 DC bus current detection circuit 17, 18, 20 Control apparatus 21 Vector control section 22 High Next component generation unit 23 Voltage addition unit 24 PWM pulse generation unit 25 Command current generation unit 26 Current addition unit 27 Voltage command calculation unit 28 Higher order component correction unit 29 Modulation method selection unit 51 Power conversion main circuit 52 Gate driver 100 Air conditioning Machine 101 Outdoor unit 102 Indoor unit 103 Piping 104 Compressor 105 Heat exchanger (outdoor heat exchanger)
106 outdoor fan 107 outdoor fan motor 109 heat exchanger (indoor heat exchanger)
110 Blower

Claims (8)

直流電源に接続され、該直流電源の直流電力を可変電圧可変周波数の交流電力に変換して、モータを駆動制御するインバータと、
負荷を回転駆動する前記モータに印加する電圧を演算するベクトル制御部と、
前記ベクトル制御部の印加電圧の基本波の高次成分を演算する高次成分生成部と、
前記ベクトル制御部の演算した印加電圧に前記高次成分生成部が演算した高次成分を加算する電圧加算部と、
該電圧加算部の信号に基づいて前記インバータをパルス幅制御するPWMパルス生成部と、
を備え、
前記モータとその負荷の共振により発生する共振音について、前記高次成分生成部が前記共振音の共振周波数とモータ周波数の比であらわされる次数の高次成分を演算し、前記電圧加算部が前記高次成分を印加電圧に加えることを特徴とするモータ制御装置。
An inverter connected to a DC power source, converting DC power of the DC power source into AC power of variable voltage and variable frequency, and driving and controlling the motor;
A vector control unit for calculating a voltage applied to the motor for rotationally driving a load;
A high-order component generation unit that calculates a high-order component of the fundamental wave of the applied voltage of the vector control unit;
A voltage addition unit that adds the higher-order component calculated by the higher-order component generation unit to the applied voltage calculated by the vector control unit;
A PWM pulse generator for controlling the pulse width of the inverter based on a signal from the voltage adder;
With
For the resonance sound generated by resonance of the motor and its load, the high-order component generation unit calculates a high-order component of the order represented by the ratio of the resonance frequency of the resonance sound and the motor frequency, and the voltage addition unit A motor control device characterized by adding a high-order component to an applied voltage.
直流電源に接続され、該直流電源の直流電力を可変電圧可変周波数の交流電力に変換して、モータを駆動制御するインバータと、
前記モータに通流する電流を演算する指令電流演算部と、
前記指令電流演算部の出力である指令電流の基本波の高次成分を演算する高次成分生成部と、
前記指令電流に前記高次成分生成部が演算した前記高次成分を加算する電流加算部と、
前記電流加算部の出力から前記モータに印加する電圧を演算するベクトル制御部と、
前記ベクトル制御部の信号に基づいて前記インバータをパルス幅制御するPWMパルス生成部と、
を備え、
前記モータとその負荷の共振により発生する共振音について、前記高次成分生成部が前記共振音の共振周波数とモータ周波数の比であらわされる次数の高次成分を演算し、前記電流加算部が前記高次成分を指令電流に加えることを特徴とするモータ制御装置。
An inverter connected to a DC power source, converting DC power of the DC power source into AC power of variable voltage and variable frequency, and driving and controlling the motor;
A command current calculation unit for calculating a current flowing through the motor;
A high-order component generation unit that calculates a high-order component of a fundamental wave of a command current that is an output of the command current calculation unit;
A current adder for adding the higher order component calculated by the higher order component generator to the command current;
A vector control unit for calculating a voltage to be applied to the motor from the output of the current addition unit;
A PWM pulse generator for controlling the pulse width of the inverter based on the signal of the vector controller;
With
For the resonance sound generated by resonance of the motor and its load, the high-order component generation unit calculates a high-order component of the order represented by the ratio of the resonance frequency of the resonance sound to the motor frequency, and the current addition unit A motor control device characterized by adding a high-order component to a command current.
直流電源に接続され、該直流電源の直流電力を可変電圧可変周波数の交流電力に変換して、モータを駆動制御するインバータと、
負荷を回転駆動する前記モータに印加する電圧を演算するベクトル制御部と、
前記ベクトル制御部の印加電圧の基本波の高次成分を演算する高次成分生成部と、
固定2相変調方式を含む複数の変調方式を有し、前記電圧加算部の信号に基づいて前記インバータをパルス幅制御するPWMパルス生成部と、
複数の変調方式に対応して前記高次成分を補正する高次成分補正部を有し、
前記ベクトル制御部の演算した印加電圧に前記高次成分補正部が演算した高次成分を加算する電圧加算部と、
を備え、
前記モータとその負荷の共振により発生する共振音について、前記高次成分生成部が前記共振音の共振周波数とモータ周波数の比であらわされる次数の高次成分を演算し、前記高次成分が補正した前記高次成分を前記電圧加算部が印加電圧に加えることを特徴とするモータ制御装置。
An inverter connected to a DC power source, converting DC power of the DC power source into AC power of variable voltage and variable frequency, and driving and controlling the motor;
A vector control unit for calculating a voltage applied to the motor for rotationally driving a load;
A high-order component generation unit that calculates a high-order component of the fundamental wave of the applied voltage of the vector control unit;
A PWM pulse generation unit having a plurality of modulation methods including a fixed two-phase modulation method, and performing pulse width control of the inverter based on a signal of the voltage addition unit;
A high-order component correction unit that corrects the high-order component corresponding to a plurality of modulation methods;
A voltage addition unit that adds the higher-order component calculated by the higher-order component correction unit to the applied voltage calculated by the vector control unit;
With
For the resonance sound generated by resonance between the motor and its load, the high-order component generator calculates a high-order component of the order expressed by the ratio of the resonance frequency of the resonance sound to the motor frequency, and the high-order component is corrected. The motor control apparatus, wherein the high-order component is added to the applied voltage by the voltage adding unit.
直流電源に接続され、該直流電源の直流電力を可変電圧可変周波数の交流電力に変換して、モータを駆動制御するインバータと、
前記モータに通流する電流を演算する指令電流演算部と、
前記指令電流演算部の出力である指令電流の基本波の高次成分を演算する高次成分生成部と、
複数の変調方式に対応して前記高次成分を補正する高次成分補正部を有し、
前記指令電流に前記高次成分補正部が補正した前記高次成分を加算する電流加算部と、
前記電流加算部の出力から前記3相モータに印加する電圧を演算するベクトル制御部と、
固定2相変調方式を含む複数の変調方式を有し、前記ベクトル制御部の信号に基づいて前記インバータをパルス幅制御するPWMパルス生成部と、
を備え、
前記モータとその負荷の共振により発生する共振音について、前記高次成分生成部が前記共振音の共振周波数とモータ周波数の比であらわされる次数の高次成分を演算し、
変調方式に応じて、前記高次成分補正部が補正した前記高次成分を前記電流加算部が前記指令電流に加えることを特徴とするモータ制御装置。
An inverter connected to a DC power source, converting DC power of the DC power source into AC power of variable voltage and variable frequency, and driving and controlling the motor;
A command current calculation unit for calculating a current flowing through the motor;
A high-order component generation unit that calculates a high-order component of a fundamental wave of a command current that is an output of the command current calculation unit;
A high-order component correction unit that corrects the high-order component corresponding to a plurality of modulation methods;
A current addition unit that adds the higher-order component corrected by the higher-order component correction unit to the command current;
A vector control unit for calculating a voltage to be applied to the three-phase motor from an output of the current adding unit;
A PWM pulse generator having a plurality of modulation schemes including a fixed two-phase modulation scheme, and performing pulse width control of the inverter based on a signal of the vector controller;
With
For the resonance sound generated by resonance of the motor and its load, the high-order component generation unit calculates a high-order component of the order represented by the ratio of the resonance frequency of the resonance sound and the motor frequency,
The motor control apparatus according to claim 1, wherein the current addition unit adds the high-order component corrected by the high-order component correction unit to the command current according to a modulation method.
前記高次成分の振幅は前記基本波の振幅の5%以下であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載のモータ制御装置。   5. The motor control device according to claim 1, wherein an amplitude of the higher-order component is 5% or less of an amplitude of the fundamental wave. 前記高次成分は基本波の3m次(m=1,2,3,・・・)であることを特徴とした請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載のモータ制御装置。   6. The motor control device according to claim 1, wherein the high-order component is a 3 m-order fundamental wave (m = 1, 2, 3,...). 前記3相モータの負荷がファンであることを特徴する請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載のモータ制御装置。   The motor control device according to claim 1, wherein the load of the three-phase motor is a fan. 請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載のモータ制御装置を搭載したことを特徴とする空気調和機。 An air conditioner equipped with the motor control device according to any one of claims 1 to 7.
JP2013036567A 2013-02-27 2013-02-27 Motor control device and air conditioner using the same Pending JP2014166082A (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013036567A JP2014166082A (en) 2013-02-27 2013-02-27 Motor control device and air conditioner using the same
KR1020130091321A KR101422132B1 (en) 2013-02-27 2013-08-01 Motor control device, and air-conditioner using the same
CN201310368130.6A CN104009692A (en) 2013-02-27 2013-08-22 Motor control device and air conditioner using the motor control device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013036567A JP2014166082A (en) 2013-02-27 2013-02-27 Motor control device and air conditioner using the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2014166082A true JP2014166082A (en) 2014-09-08

Family

ID=51370212

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013036567A Pending JP2014166082A (en) 2013-02-27 2013-02-27 Motor control device and air conditioner using the same

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP2014166082A (en)
KR (1) KR101422132B1 (en)
CN (1) CN104009692A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023276181A1 (en) * 2021-06-29 2023-01-05 株式会社日立産機システム Power conversion device

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113091283B (en) * 2021-04-07 2022-10-28 青岛海尔空调器有限总公司 Compressor working frequency control method and device, air conditioner, storage medium and product

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11220900A (en) * 1997-11-25 1999-08-10 Fuji Electric Co Ltd Control method of permanent magnet type synchronous motor
US20030090232A1 (en) * 2001-11-06 2003-05-15 International Rectifier Current ripple reduction by harmonic current regulation
JP2005000510A (en) * 2003-06-13 2005-01-06 Toshiba Corp Washing machine and inverter device
WO2005035333A1 (en) * 2003-10-07 2005-04-21 Jtekt Corporation Electric power steering device
JP2007282311A (en) * 2006-04-03 2007-10-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd Motor drive control device and compressor
JP2010178586A (en) * 2009-02-02 2010-08-12 Asmo Co Ltd Motor control device and method

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0746918B2 (en) * 1987-06-03 1995-05-17 株式会社日立製作所 Power converter
JP3837986B2 (en) * 1999-12-24 2006-10-25 三菱電機株式会社 Permanent magnet type motor, control method for permanent magnet type motor, control device for permanent magnet type motor, compressor, refrigeration / air conditioner.
ATE386362T1 (en) * 2002-12-12 2008-03-15 Matsushita Electric Industrial Co Ltd ENGINE CONTROL DEVICE
JP2004289985A (en) * 2003-03-25 2004-10-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd Inverter control device for motor drive and air conditioner
US7053587B2 (en) * 2004-02-10 2006-05-30 Denso Corporation Apparatus for controlling three-phase AC motor on two-phase modulation technique
JP5045020B2 (en) * 2006-08-07 2012-10-10 パナソニック株式会社 Inverter controller for motor drive

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11220900A (en) * 1997-11-25 1999-08-10 Fuji Electric Co Ltd Control method of permanent magnet type synchronous motor
US20030090232A1 (en) * 2001-11-06 2003-05-15 International Rectifier Current ripple reduction by harmonic current regulation
JP2005000510A (en) * 2003-06-13 2005-01-06 Toshiba Corp Washing machine and inverter device
WO2005035333A1 (en) * 2003-10-07 2005-04-21 Jtekt Corporation Electric power steering device
JP2007282311A (en) * 2006-04-03 2007-10-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd Motor drive control device and compressor
JP2010178586A (en) * 2009-02-02 2010-08-12 Asmo Co Ltd Motor control device and method

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023276181A1 (en) * 2021-06-29 2023-01-05 株式会社日立産機システム Power conversion device
JP2023005629A (en) * 2021-06-29 2023-01-18 株式会社日立産機システム Power conversion device
US12334847B2 (en) 2021-06-29 2025-06-17 Hitachi Industrial Equipment Systems Co., Ltd. Power converter apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
CN104009692A (en) 2014-08-27
KR101422132B1 (en) 2014-07-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6566105B2 (en) Power converter
JP5968010B2 (en) Power converter control device
KR101474263B1 (en) Motor control device, and air-conditioner using the same
JP6000801B2 (en) Motor control device and air conditioner using the same
CN105765851B (en) Power inverter, motor drive, air blower, compressor, air conditioner and refrigerator
JP2018064313A (en) AC motor control device and control method, and AC motor drive system
JP6046446B2 (en) Vector control device, motor control device using the same, and air conditioner
JP5813934B2 (en) Power converter
JP5915614B2 (en) Current source inverter device
JP6847774B2 (en) Inverter device, air conditioner, control method and program of inverter device
JP4631672B2 (en) Magnetic pole position estimation method, motor speed estimation method, and motor control apparatus
JP6425898B2 (en) Inverter control device and method thereof
JP6351652B2 (en) Power converter control device
JP6847775B2 (en) Inverter device, air conditioner, control method and program of inverter device
JP2014166082A (en) Motor control device and air conditioner using the same
WO2013161159A1 (en) Inverter device and pwm signal control method
KR101445201B1 (en) Motor control device, and air conditioner using the same
JP2017070000A (en) Control apparatus of rotary electric machine
CN110785923A (en) Motor control device and motor control method
JP2020089203A (en) Motor drive device
JP5998804B2 (en) Power converter
JP2010252504A (en) Turbomolecular pump and driving method thereof
JP2023158414A (en) Motor controller, electric compressor, motor control method and motor control program
CN110326210B (en) Air conditioner
WO2024023920A1 (en) Inverter control device, motor driving device, blower, and air conditioner

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150223

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150223

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150715

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150728

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20150818

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20150903

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20151201