[go: up one dir, main page]

JP2017022877A - Control device for two-phase induction motor and heat pump device - Google Patents

Control device for two-phase induction motor and heat pump device Download PDF

Info

Publication number
JP2017022877A
JP2017022877A JP2015138517A JP2015138517A JP2017022877A JP 2017022877 A JP2017022877 A JP 2017022877A JP 2015138517 A JP2015138517 A JP 2015138517A JP 2015138517 A JP2015138517 A JP 2015138517A JP 2017022877 A JP2017022877 A JP 2017022877A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phase
voltage
induction motor
phase induction
value
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.)
Granted
Application number
JP2015138517A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6486224B2 (en
Inventor
元士 松下
Motoshi Matsushita
元士 松下
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.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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 Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP2015138517A priority Critical patent/JP6486224B2/en
Publication of JP2017022877A publication Critical patent/JP2017022877A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6486224B2 publication Critical patent/JP6486224B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To control a two-phase induction motor so as to reduce a peak value of a motor current at the time of start-up, while preventing a motor voltage from being limited as much as possible.SOLUTION: In a control device 10 of a two-phase induction motor 2, a first driving circuit 30 applies a single-phase AC voltage supplied from a switching circuit 20 to a first winding 4, and applies it to a second winding 5 via a capacitor 31. A second driving circuit 60 includes a converter 40 for converting the single-phase AC voltage supplied from the switching circuit 20 into a DC voltage, and an inverter 50 for converting the output DC voltage of the converter 40 into a two-phase AC voltage and applying the same to the first and second windings 4 and 5. By switching control of the switching circuit 20, when an effective value of the single-phase AC voltage is equal to or less than a threshold value, a control unit 61 starts and operates the two-phase induction motor 2 using the first driving circuit 30. When the effective value of the single-phase AC voltage exceeds the threshold value, the control unit 61 starts and operates the two-phase induction motor 2 using the second driving circuit 60.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

この発明は、二相誘導モータの制御装置、および二相誘導モータで駆動される圧縮機を備えたヒートポンプ機器に関し、たとえば、空気調和機などにおいて好適に用いられるものである。   The present invention relates to a control device for a two-phase induction motor and a heat pump device including a compressor driven by the two-phase induction motor, and is suitably used in, for example, an air conditioner.

二相誘導モータは、二相の固定子巻線(主巻線および補助巻線)によって回転磁界を生成し、この回転磁界によって回転子を駆動するものである。通常は、補助巻線にコンデンサを接続することによって、主巻線を流れる電流と補助巻線を流れる電流とに90°の位相差を生じさせる方式(ランニングコンデンサ方式)が用いられる。これに対して、ランニングコンデンサを設けずに、インバータ回路によって生成した二相交流電流を主巻線および補助巻線に供給するインバータ駆動方式も用いられている。さらに、上記のランニングコンデンサ方式とインバータ駆動方式とを切替えて二相誘導モータを駆動する方法も提案されている。   The two-phase induction motor generates a rotating magnetic field by two-phase stator windings (main winding and auxiliary winding), and drives the rotor by this rotating magnetic field. Normally, a system (running capacitor system) is used in which a phase difference of 90 ° is generated between the current flowing through the main winding and the current flowing through the auxiliary winding by connecting a capacitor to the auxiliary winding. On the other hand, an inverter drive system is also used in which a two-phase alternating current generated by an inverter circuit is supplied to the main winding and the auxiliary winding without providing a running capacitor. Furthermore, a method of driving a two-phase induction motor by switching between the running capacitor method and the inverter driving method has been proposed.

たとえば、特許文献1(特開2010−101518号公報)は、通常時は、インバータ駆動方式で二相誘導モータを駆動し、インバータの故障時にランニングコンデンサ方式によって二相誘導モータを駆動する運転制御方法を開示する。   For example, Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-101518) discloses an operation control method in which a two-phase induction motor is normally driven by an inverter drive method and a two-phase induction motor is driven by a running capacitor method when the inverter fails. Is disclosed.

特許文献2(実開昭63−55798号公報)に開示された制御回路は、ランニングコンデンサ方式の誘導モータを、商用電源およびインバータ電源の各々で駆動できるようにしたものであり、上記の特許文献1に開示されたものとは構成が異なる。具体的にこの文献の場合、補助巻線に接続された複数のコンデンサの接続が切替可能になっており、これらのコンデンサは商用電源での運転時に並列接続され、インバータ電源での運転時に直列接続される。   The control circuit disclosed in Patent Document 2 (Japanese Utility Model Publication No. 63-55798) is configured such that a running capacitor type induction motor can be driven by each of a commercial power source and an inverter power source. 1 is different in configuration. Specifically, in the case of this document, the connection of a plurality of capacitors connected to the auxiliary winding can be switched, and these capacitors are connected in parallel when operated with a commercial power supply, and are connected in series when operated with an inverter power supply. Is done.

特開2010−101518号公報JP 2010-101518 A 実開昭63−55798号公報Japanese Utility Model Publication No. 63-55798

本願の発明者は、ランニングコンデンサ方式の二相誘導モータとインバータ駆動方式の二相誘導モータとを比較検討した結果、これまで十分に認識されてこなかった以下のような問題点があることを見出した。すなわち、ランニングコンデンサ方式の二相誘導モータは、回路構成がシンプルであるために低コストであるが、モータ起動時に非常に大きなモータ電流が流れるという問題がある。入力される交流電源電圧が大きい場合には電源ブレーカが作動する場合もあり得る。一方、インバータ駆動方式の場合には、起動時のモータ電流は大幅に低減できるが、インバータの変換効率に限界があるために固定子巻線に印加する電圧が不足し、結果としてモータの回転速度を十分に上げられないという問題がある。   The inventor of the present application has found the following problems that have not been fully recognized until now as a result of a comparative study between a running capacitor type two-phase induction motor and an inverter drive type two-phase induction motor. It was. That is, the running capacitor type two-phase induction motor is low in cost because of its simple circuit configuration, but has a problem that a very large motor current flows when the motor is started. When the input AC power supply voltage is large, the power supply breaker may be activated. On the other hand, in the case of the inverter drive system, the motor current at start-up can be greatly reduced, but the voltage applied to the stator winding is insufficient due to the limitation of the inverter conversion efficiency, resulting in the motor rotation speed. There is a problem that cannot be raised sufficiently.

この発明は上記の問題点を考慮してなされたものであり、その主な目的は、二相誘導モータの制御装置において、起動時のモータ電流のピーク値を抑制するとともにモータ電圧ができるだけ制限されないようにすることである。   The present invention has been made in consideration of the above-mentioned problems, and its main object is to suppress the peak value of the motor current at the start and to limit the motor voltage as much as possible in the control device for the two-phase induction motor. Is to do so.

この発明は、一局面において、二相誘導モータの制御装置である。二相誘導モータは、回転磁界を生成するための第1巻線および第2巻線を含む。制御装置は、切替回路と、第1の駆動回路と、第2の駆動回路と、制御部とを備える。切替回路は、単相交流電圧の供給先を切替える。第1の駆動回路は、切替回路から供給された単相交流電圧を第1巻線に印加するとともにコンデンサを介して第2巻線に印加する。第2の駆動回路は、コンバータおよびインバータを含む。コンバータは、切替回路から供給された単相交流電圧を直流電圧に変換する。インバータは、コンバータの出力直流電圧を2相交流電圧に変換し、変換した2相交流電圧を第1および第2巻線に印加する。制御部は、切替回路の切替制御を行うことによって、単相交流電圧の実効値または振幅が閾値以下の場合に、第1の駆動回路を用いて二相誘導モータの起動および運転を行い、単相交流電圧の実効値または振幅が閾値を超える場合に、第2の駆動回路を用いて二相誘導モータの起動および運転を行う。   In one aspect, the present invention is a control device for a two-phase induction motor. The two-phase induction motor includes a first winding and a second winding for generating a rotating magnetic field. The control device includes a switching circuit, a first drive circuit, a second drive circuit, and a control unit. The switching circuit switches the supply destination of the single-phase AC voltage. The first drive circuit applies the single-phase AC voltage supplied from the switching circuit to the first winding and to the second winding via the capacitor. The second drive circuit includes a converter and an inverter. The converter converts the single-phase AC voltage supplied from the switching circuit into a DC voltage. The inverter converts the output DC voltage of the converter into a two-phase AC voltage, and applies the converted two-phase AC voltage to the first and second windings. The control unit performs switching control of the switching circuit to start and operate the two-phase induction motor using the first driving circuit when the effective value or amplitude of the single-phase AC voltage is equal to or less than the threshold. When the effective value or amplitude of the phase AC voltage exceeds the threshold value, the two-phase induction motor is started and operated using the second drive circuit.

第1の駆動回路によって二相誘導モータが駆動される場合、単相交流電圧の実効値または振幅が増加するにつれて、二相誘導モータの起動時における第1および第2巻線の電流ピーク値は増加する。この場合、好ましくは、起動時の電流ピーク値が上限値に達したときの単相交流電圧の実効値または振幅を第1の基準値とすると、閾値は第1の基準値に等しく設定される。   When the two-phase induction motor is driven by the first drive circuit, as the effective value or amplitude of the single-phase AC voltage increases, the current peak values of the first and second windings at the start of the two-phase induction motor are To increase. In this case, preferably, the threshold value is set equal to the first reference value when the effective value or amplitude of the single-phase AC voltage when the current peak value at start-up reaches the upper limit value is the first reference value. .

第2の駆動回路によって二相誘導モータが駆動される場合、単相交流電圧の実効値または振幅が増加するにつれて、二相誘導モータの最大回転速度は増加する。この場合、好ましくは、第2の駆動回路によって駆動された場合の二相誘導モータの最大回転速度が、第1の駆動回路によって駆動された場合の二相誘導モータの回転速度に達したときの単相交流電圧の実効値または振幅を第2の基準値とすると、第1の基準値が第2の基準値未満の場合、閾値は第1の基準値に等しく設定され、第1の基準値が第2の基準値以上の場合、閾値は第2の基準値に等しく設定される。   When the two-phase induction motor is driven by the second drive circuit, the maximum rotation speed of the two-phase induction motor increases as the effective value or amplitude of the single-phase AC voltage increases. In this case, preferably, the maximum rotation speed of the two-phase induction motor when driven by the second drive circuit reaches the rotation speed of the two-phase induction motor when driven by the first drive circuit. Assuming that the effective value or amplitude of the single-phase AC voltage is the second reference value, when the first reference value is less than the second reference value, the threshold is set equal to the first reference value, and the first reference value Is equal to or greater than the second reference value, the threshold is set equal to the second reference value.

この発明は、他の局面において、ヒートポンプ機器である。ヒートポンプ機器は、冷媒を凝縮させる凝縮器と、凝縮器を通過した冷媒を膨張させる膨張弁と、膨張弁を通過した冷媒を蒸発させる蒸発器と、蒸発器を通過した冷媒を圧縮し、圧縮した冷媒を凝縮器に吐出する圧縮機とを備える。圧縮機は、圧縮機構を駆動する二相誘導モータと、二相誘導モータを制御する上記の制御装置とを含む。   In another aspect, the present invention is a heat pump device. The heat pump device compresses and compresses the condenser that condenses the refrigerant, the expansion valve that expands the refrigerant that has passed through the condenser, the evaporator that evaporates the refrigerant that has passed through the expansion valve, and the refrigerant that has passed through the evaporator A compressor that discharges the refrigerant to the condenser. The compressor includes a two-phase induction motor that drives the compression mechanism and the above-described control device that controls the two-phase induction motor.

好ましくは、制御部は、圧縮機の運転を開始する直前の凝縮器の温度または凝縮器の周辺温度に基づいて閾値を設定する。   Preferably, the control unit sets the threshold based on the temperature of the condenser immediately before starting the operation of the compressor or the ambient temperature of the condenser.

この発明によれば、起動時のモータ電流のピーク値を抑制するとともにモータ電圧ができるだけ制限されないように二相誘導モータを制御することができる。   According to the present invention, it is possible to control the two-phase induction motor so as to suppress the peak value of the motor current at start-up and to limit the motor voltage as much as possible.

第1の実施形態による二相誘導モータの制御装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the control apparatus of the two-phase induction motor by 1st Embodiment. 二相誘導モータのモータ電圧およびモータ電流の波形の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the waveform of the motor voltage and motor current of a two-phase induction motor. 第1の実施形態による二相誘導モータの運転制御手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation control procedure of the two-phase induction motor by 1st Embodiment. 入力電源電圧の実効値と二相誘導モータの最大回転速度および起動時のモータ電流のピーク値との関係を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the relationship between the effective value of an input power supply voltage, the maximum rotational speed of a two-phase induction motor, and the peak value of the motor current at the time of starting. 図4で負荷トルクが大きい場合において、電圧VB1を閾値に設定した場合の二相誘導モータの特性を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the characteristics of a two-phase induction motor when voltage VB1 is set as a threshold value when the load torque is large in FIG. 図4で負荷トルクが小さい場合において、電圧VB2を閾値に設定した場合の二相誘導モータの特性を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the characteristics of a two-phase induction motor when voltage VB2 is set as a threshold value when load torque is small in FIG. 図3のステップS110で用いられる閾値の設定方法の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the setting method of the threshold value used by step S110 of FIG. 図3のステップS110で用いられる閾値の設定方法の変形例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the modification of the setting method of the threshold value used by step S110 of FIG. 空気調和機の冷媒回路を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the refrigerant circuit of an air conditioner. 二相誘導モータの始動時の負荷トルクと凝縮器温度との関係を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the relationship between the load torque at the time of starting of a two-phase induction motor, and a condenser temperature. 図3のステップS110で用いられる閾値と圧縮機停止時の凝縮器温度との関係の一例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically an example of the relationship between the threshold value used by step S110 of FIG. 3, and the condenser temperature at the time of a compressor stop. 図3のステップS110で用いられる閾値と圧縮機停止時の凝縮器温度との関係の他の例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the other example of the relationship between the threshold value used by step S110 of FIG. 3, and the condenser temperature at the time of a compressor stop. 空気調和機の圧縮機で用いられる二相誘導モータの運転制御手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation control procedure of the two-phase induction motor used with the compressor of an air conditioner.

以下、実施形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その説明を繰返さない。   Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings. The same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.

<第1の実施形態>
[二相誘導モータの制御装置の構成]
図1は、第1の実施形態による二相誘導モータの制御装置の構成を示すブロック図である。図1を参照して、二相誘導モータ2を駆動制御する制御装置10は、切替回路20と、第1の駆動回路30と、第2の駆動回路60と、交流電圧検出器70,73,74と、交流電流検出器71,72と、制御部61とを含む。
<First Embodiment>
[Configuration of control device for two-phase induction motor]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a control device for a two-phase induction motor according to the first embodiment. Referring to FIG. 1, a control device 10 that drives and controls the two-phase induction motor 2 includes a switching circuit 20, a first drive circuit 30, a second drive circuit 60, and AC voltage detectors 70, 73, 74, AC current detectors 71 and 72, and a control unit 61.

二相誘導モータ2は、回転子3と、固定子巻線としての主巻線4および補助巻線5とを含む。回転子3として、たとえば、かご型回転子を用いることができる。図1において、主巻線4に印加された電圧をVmainとし、主巻線4に流れる電流をImainとする。補助巻線5に印加された電圧をVauxとし、補助巻線5に流れる電流をIauxとする。主巻線4に流れる電流Imainの位相と補助巻線5に流れる電流Iauxの位相とを異ならせることによって回転磁界が形成され、この回転磁界によって回転子3が回転駆動される。   The two-phase induction motor 2 includes a rotor 3 and a main winding 4 and an auxiliary winding 5 as stator windings. As the rotor 3, for example, a cage rotor can be used. In FIG. 1, the voltage applied to the main winding 4 is Vmain, and the current flowing through the main winding 4 is Imain. The voltage applied to the auxiliary winding 5 is Vaux, and the current flowing through the auxiliary winding 5 is Iaux. A rotating magnetic field is formed by making the phase of the current Imain flowing in the main winding 4 different from the phase of the current Iaux flowing in the auxiliary winding 5, and the rotor 3 is driven to rotate by this rotating magnetic field.

制御装置10において、切替回路20は、制御部61からの制御信号SW1に基づいて、単相交流電源1からの単相交流電圧を第1の駆動回路30に供給する場合と第2の駆動回路60に供給する場合とのいずれかに切替え可能に構成されている。   In the control device 10, the switching circuit 20 is configured to supply a single-phase AC voltage from the single-phase AC power supply 1 to the first drive circuit 30 and a second drive circuit based on the control signal SW <b> 1 from the control unit 61. It can be switched to either the case of supplying to 60.

具体的に、図1の例では、切替回路20は、切替スイッチ21,24を含む。切替スイッチ21は入力端子22と出力端子23a,23bとを含み、切替スイッチ24は入力端子25と出力端子26a,26bとを含む。単相交流電源1は、切替スイッチ21の入力端子22と切替スイッチ24の入力端子25との間に接続される。切替スイッチ21,24を第1の出力端子23a,26aの側にそれぞれ切替えることによって、単相交流電源1からの電圧は第1の駆動回路30に供給される。逆に、切替スイッチ21,24を第2の出力端子23b,26bの側にそれぞれ切替えることによって、単相交流電源1からの電圧は第2の駆動回路60に供給される。   Specifically, in the example of FIG. 1, the switching circuit 20 includes changeover switches 21 and 24. The changeover switch 21 includes an input terminal 22 and output terminals 23a and 23b, and the changeover switch 24 includes an input terminal 25 and output terminals 26a and 26b. The single-phase AC power source 1 is connected between the input terminal 22 of the changeover switch 21 and the input terminal 25 of the changeover switch 24. By switching the changeover switches 21 and 24 to the first output terminals 23 a and 26 a, the voltage from the single-phase AC power supply 1 is supplied to the first drive circuit 30. Conversely, the voltage from the single-phase AC power supply 1 is supplied to the second drive circuit 60 by switching the changeover switches 21 and 24 to the second output terminals 23b and 26b, respectively.

第1の駆動回路30は、切替回路20を介して供給された単相交流電圧に基づいて、ランニングコンデンサ方式によって二相誘導モータ2を駆動する。駆動回路30は、コンデンサ31と開閉回路32とを含む。   The first drive circuit 30 drives the two-phase induction motor 2 by a running capacitor method based on the single-phase AC voltage supplied via the switching circuit 20. The drive circuit 30 includes a capacitor 31 and an open / close circuit 32.

コンデンサ31は、補助巻線5を流れる電流Iauxの位相を、主巻線4を流れる電流Imainの位相よりも90°遅らせるために設けられている。具体的に、切替スイッチ21の第1の出力端子23aは、主巻線4の一方端(ノードN1)と接続されるとともに、コンデンサ31を介して補助巻線5の一方端(ノードN2)と接続される。切替スイッチ24の第1の出力端子26aは、主巻線4の他方端および補助巻線5の他方端(両者の共通ノードN3)と接続される。   The capacitor 31 is provided to delay the phase of the current Iaux flowing through the auxiliary winding 5 by 90 ° with respect to the phase of the current Imain flowing through the main winding 4. Specifically, the first output terminal 23a of the changeover switch 21 is connected to one end (node N1) of the main winding 4 and to one end (node N2) of the auxiliary winding 5 via the capacitor 31. Connected. The first output terminal 26a of the changeover switch 24 is connected to the other end of the main winding 4 and the other end of the auxiliary winding 5 (the common node N3 of both).

開閉回路32は、コンデンサ31の一方端と二相誘導モータ2のノードN1との間に接続された開閉スイッチ33と、コンデンサ31の他方端と二相誘導モータ2のノードN2との間に接続された開閉スイッチ34とを含む。開閉スイッチ33,34は、制御部61からの制御信号SW2に基づいてオンまたはオフに切替わる。具体的に、切替回路20を介して単相交流電源1からの電圧が第1の駆動回路30に供給されている場合には、開閉スイッチ33,34はオン状態に設定される。逆に、単相交流電源1からの電圧が第2の駆動回路60に供給されている場合には、開閉スイッチ33,34はオフ状態に設定される。これによって、コンデンサ31が二相誘導モータ2から切り離される。   The open / close circuit 32 is connected between the open / close switch 33 connected between one end of the capacitor 31 and the node N1 of the two-phase induction motor 2, and between the other end of the capacitor 31 and the node N2 of the two-phase induction motor 2. Open / close switch 34. The open / close switches 33 and 34 are switched on or off based on a control signal SW2 from the controller 61. Specifically, when the voltage from the single-phase AC power supply 1 is supplied to the first drive circuit 30 via the switching circuit 20, the open / close switches 33 and 34 are set to the on state. Conversely, when the voltage from the single-phase AC power supply 1 is supplied to the second drive circuit 60, the open / close switches 33 and 34 are set to the off state. As a result, the capacitor 31 is disconnected from the two-phase induction motor 2.

第2の駆動回路60は、切替回路20を介して供給された単相交流電圧に基づいて、インバータ駆動方式によって二相誘導モータ2を駆動する。第2の駆動回路60は、切替回路20を介して供給された単相交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ40と、コンバータ40の出力直流電圧を二相交流電圧に変換して固定子巻線に供給するインバータ50とを含む。   The second drive circuit 60 drives the two-phase induction motor 2 by an inverter drive system based on the single-phase AC voltage supplied via the switching circuit 20. The second drive circuit 60 converts the single-phase AC voltage supplied via the switching circuit 20 into a DC voltage, and converts the output DC voltage of the converter 40 into a two-phase AC voltage to convert the stator winding And an inverter 50 to be supplied.

図1の例では、コンバータ40は、ダイオード41,42,43,44によって構成されるダイオードブリッジ整流回路と平滑コンデンサ45とを含む。平滑コンデンサ45に代えて、力率改善コンバータを設けても構わない。   In the example of FIG. 1, the converter 40 includes a diode bridge rectifier circuit constituted by diodes 41, 42, 43, 44 and a smoothing capacitor 45. Instead of the smoothing capacitor 45, a power factor correction converter may be provided.

インバータ50は、6個の半導体スイッチング素子51〜56と、これらの半導体スイッチング素子に対して並列かつ逆バイアス方向にそれぞれ接続された6個のダイオードとを含む。図1の場合、半導体スイッチング素子51〜56の各々はIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)によって構成されるが、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)またはバイポーラトランジスタなどであっても構わない。   Inverter 50 includes six semiconductor switching elements 51 to 56 and six diodes connected to these semiconductor switching elements in parallel and in a reverse bias direction, respectively. In the case of FIG. 1, each of the semiconductor switching elements 51 to 56 is configured by an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), but may be a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) or a bipolar transistor.

以下、半導体スイッチング素子51〜56の接続について説明する。半導体スイッチング素子51,52は、コンバータ40の高電圧側の出力ノードNpと低電圧側の出力ノードNnとの間に直列に接続される。半導体スイッチング素子51,52の接続ノードNaは、二相誘導モータ2のノードN1と接続される。同様に、半導体スイッチング素子53,54は、出力ノードNp,Nn間に直列に、かつ直列接続された半導体スイッチング素子51,52の全体と並列に接続される。半導体スイッチング素子53,54の接続ノードNbは、二相誘導モータ2のノードN2と接続される。半導体スイッチング素子55,56は、出力ノードNp,Nn間に直列に、かつ直列接続された半導体スイッチング素子51,52の全体および直列接続された半導体スイッチング素子53,54の全体と並列に接続される。半導体スイッチング素子55,56の接続ノードNcは、二相誘導モータ2のノードN3と接続される。   Hereinafter, the connection of the semiconductor switching elements 51 to 56 will be described. Semiconductor switching elements 51 and 52 are connected in series between output node Np on the high voltage side of converter 40 and output node Nn on the low voltage side. The connection node Na of the semiconductor switching elements 51 and 52 is connected to the node N1 of the two-phase induction motor 2. Similarly, the semiconductor switching elements 53 and 54 are connected in series between the output nodes Np and Nn and in parallel with the entire semiconductor switching elements 51 and 52 connected in series. Connection node Nb of semiconductor switching elements 53 and 54 is connected to node N2 of two-phase induction motor 2. Semiconductor switching elements 55 and 56 are connected in series between output nodes Np and Nn and in parallel with the whole of semiconductor switching elements 51 and 52 connected in series and the whole of semiconductor switching elements 53 and 54 connected in series. . Connection node Nc of semiconductor switching elements 55 and 56 is connected to node N3 of two-phase induction motor 2.

次に、インバータ50の動作について簡単に説明する。半導体スイッチング素子51〜56のスイッチングは、制御部61からの制御信号S1〜S6によってそれぞれ制御される。最初に、半導体スイッチング素子51,56がオン状態となり、他のスイッチング素子がオフ状態になることによって、主巻線4に正方向の主電流Imainが流れる。次に、半導体スイッチング素子53,56がオン状態になり、他のスイッチング素子がオフ状態になることによって、補助巻線5に正方向の補助電流Iauxが流れる。次に、半導体スイッチング素子52,55がオン状態となり、他のスイッチング素子がオフ状態になることによって、主巻線4に負方向の主電流Imainが流れる。次に、半導体スイッチング素子54,55がオン状態となり、他のスイッチング素子がオフ状態になることによって、補助巻線5に負方向の補助電流Iauxが流れる。以下、上記の制御が繰り返されることによって回転磁界が生成される。   Next, the operation of the inverter 50 will be briefly described. Switching of the semiconductor switching elements 51 to 56 is controlled by control signals S1 to S6 from the control unit 61, respectively. First, the semiconductor switching elements 51 and 56 are turned on, and the other switching elements are turned off, so that the main current Imain in the positive direction flows through the main winding 4. Next, when the semiconductor switching elements 53 and 56 are turned on and the other switching elements are turned off, the auxiliary current Iaux in the positive direction flows through the auxiliary winding 5. Next, when the semiconductor switching elements 52 and 55 are turned on and the other switching elements are turned off, a main current Imain in the negative direction flows through the main winding 4. Next, when the semiconductor switching elements 54 and 55 are turned on and the other switching elements are turned off, the auxiliary current Iaux in the negative direction flows through the auxiliary winding 5. Hereinafter, a rotating magnetic field is generated by repeating the above control.

交流電圧検出器70は、単相交流電源1から入力される入力電源電圧Vinを検出する。交流電流検出器71は、主巻線4に供給される主電流Imainを検出する。交流電流検出器72は、補助巻線5に供給される補助電流Iauxを検出する。交流電圧検出器73は、主巻線4に印加される電圧Vmainを検出する。交流電圧検出器74は、補助巻線5に印加される電圧Vauxを検出する。   The AC voltage detector 70 detects the input power supply voltage Vin input from the single-phase AC power supply 1. The alternating current detector 71 detects the main current Imain supplied to the main winding 4. The alternating current detector 72 detects the auxiliary current Iaux supplied to the auxiliary winding 5. The AC voltage detector 73 detects the voltage Vmain applied to the main winding 4. The AC voltage detector 74 detects the voltage Vaux applied to the auxiliary winding 5.

制御部61は、CPUおよびメモリなどを含むマイクロコンピュータを基に構成され、二相誘導モータ2の制御装置10全体の動作を制御する。たとえば、制御部61は、検出された入力電圧Vin、主巻線4の電流検出値Saおよび電圧検出値Sc、ならびに補助巻線5の電流検出値Sbおよび電圧検出値Sdに基づいて、インバータ50を構成する半導体スイッチング素子51〜56のスイッチングをそれぞれ制御するための制御信号S1〜S6を生成する。さらに、制御部61は、入力電源電圧Vinの実効値または振幅に基づいて、切替回路20の切替えならびに開閉回路32の開閉をそれぞれ制御するための制御信号SW1,SW2を生成する。切替回路20の制御方法の詳細については、図3〜図8を参照して後述する。   The control unit 61 is configured based on a microcomputer including a CPU and a memory, and controls the operation of the entire control device 10 for the two-phase induction motor 2. For example, the control unit 61 sets the inverter 50 based on the detected input voltage Vin, the current detection value Sa and the voltage detection value Sc of the main winding 4, and the current detection value Sb and the voltage detection value Sd of the auxiliary winding 5. Control signals S1 to S6 are generated for controlling the switching of the semiconductor switching elements 51 to 56 constituting the circuit. Further, the control unit 61 generates control signals SW1 and SW2 for controlling the switching of the switching circuit 20 and the opening / closing of the switching circuit 32 based on the effective value or amplitude of the input power supply voltage Vin. Details of the control method of the switching circuit 20 will be described later with reference to FIGS.

[ランニングコンデンサ方式とインバータ駆動方式の各々の問題点について]
以下、ランニングコンデンサ方式で二相誘導モータを駆動する場合、ならびにインバータ駆動方式で二相誘導モータを駆動する場合の各々の問題点について説明する。
[Problems of running capacitor method and inverter drive method]
Hereinafter, each problem when driving a two-phase induction motor by a running capacitor method and when driving a two-phase induction motor by an inverter drive method will be described.

図2は、二相誘導モータのモータ電圧およびモータ電流の波形の一例を示す図である。図2(A)は、ランニングコンデンサ方式で二相誘導モータを起動して運転する場合のモータ電圧およびモータ電流の波形の一例を示す。図2(B)は、インバータ駆動方式で二相誘導モータを起動して運転する場合のモータ電圧およびモータ電流の波形の一例を示す。図2(A)および(B)のいずれの場合も入力交流電圧の実効値は200Vであるとする。   FIG. 2 is a diagram showing an example of motor voltage and motor current waveforms of a two-phase induction motor. FIG. 2A shows an example of waveforms of motor voltage and motor current when the two-phase induction motor is started and operated by the running capacitor method. FIG. 2B shows an example of waveforms of motor voltage and motor current when the two-phase induction motor is started and operated by the inverter driving method. 2A and 2B, the effective value of the input AC voltage is assumed to be 200V.

図2(A)を参照して、横軸の時間が200m秒のときに二相誘導モータが起動される。ランニングコンデンサ方式の場合には、起動時に、200Vの実効値の交流電圧が二相誘導モータの主巻線4および補助巻線5に急に印加されることになるので、過剰なモータ電流が起動時に流れるという問題点がある。図2(A)の場合に、起動時のモータ電流のピーク値は約38Aである。起動時のピーク電流値は、入力交流電圧の実効値が増加するほど増加する。この結果、単相交流電源1の入力部に通常設けられている過電流ブレーカ(図1において不図示)が動作する場合がある。   Referring to FIG. 2A, the two-phase induction motor is started when the time on the horizontal axis is 200 milliseconds. In the case of the running capacitor method, an AC voltage having an effective value of 200 V is suddenly applied to the main winding 4 and the auxiliary winding 5 of the two-phase induction motor at the time of starting, so excessive motor current is started. There is a problem that it sometimes flows. In the case of FIG. 2A, the peak value of the motor current at startup is about 38A. The peak current value at start-up increases as the effective value of the input AC voltage increases. As a result, an overcurrent breaker (not shown in FIG. 1) normally provided at the input section of the single-phase AC power supply 1 may operate.

図2(B)を参照して、横軸の時間が0.2秒のときに二相誘導モータが起動される。インバータ駆動方式の場合は、インバータから出力される電流および電圧の振幅ならびに周波数を制限することによって、起動時のモータ電流にピーク値が生じないようにすることができる。図2(B)のピーク電流値は4Aまで低減されている。しかしながら、インバータの変換効率に限界があるので(特に、二相モータは三相モータに比べて変換効率が低くなる)、ランニングコンデンサ方式の場合に比べてモータ電圧が低くなる。図2(B)のモータ電圧は約100Vである。インバータ駆動方式の場合のモータ電圧は、入力交流電圧の実効値が増加するほど増加する。   Referring to FIG. 2B, the two-phase induction motor is activated when the time on the horizontal axis is 0.2 seconds. In the case of the inverter drive system, it is possible to prevent a peak value from occurring in the motor current at the time of starting by limiting the amplitude and frequency of the current and voltage output from the inverter. The peak current value in FIG. 2B is reduced to 4A. However, since the conversion efficiency of the inverter is limited (particularly, the conversion efficiency of the two-phase motor is lower than that of the three-phase motor), the motor voltage is lower than that of the running capacitor system. The motor voltage in FIG. 2B is about 100V. The motor voltage in the case of the inverter drive system increases as the effective value of the input AC voltage increases.

[制御部の動作]
以上の問題点を考慮して、この実施形態の制御装置10の制御部61は、以下のように二相誘導モータの運転制御を行う。
[Operation of control unit]
Considering the above problems, the control unit 61 of the control device 10 of this embodiment performs operation control of the two-phase induction motor as follows.

図3は、第1の実施形態による二相誘導モータの運転制御手順を示すフローチャートである。図1および図3を参照して、まず、制御部61は、二相誘導モータ2の起動前に、交流電圧検出器70を用いて単相交流電源1からの入力電圧Vinの実効値(または振幅値)を検出する(ステップS100)。この結果、入力電圧Vinの実効値(または振幅値)が予め設定された閾値を超えている場合には(ステップS110でYES)は、制御部61は、切替回路20の接続を第2の駆動回路60側(インバータ50側)に切替える(ステップS120)。そして、制御部61は、インバータ50によって二相誘導モータ2を起動し、運転する(ステップS130)。   FIG. 3 is a flowchart showing the operation control procedure of the two-phase induction motor according to the first embodiment. With reference to FIG. 1 and FIG. 3, first, the control unit 61 uses the AC voltage detector 70 before starting the two-phase induction motor 2 to determine the effective value (or the input voltage Vin from the single-phase AC power source 1). (Amplitude value) is detected (step S100). As a result, when the effective value (or amplitude value) of the input voltage Vin exceeds a preset threshold value (YES in step S110), the control unit 61 connects the switching circuit 20 to the second drive. The circuit is switched to the circuit 60 side (inverter 50 side) (step S120). And the control part 61 starts and operates the two-phase induction motor 2 by the inverter 50 (step S130).

一方、入力電圧Vinの実効値(または振幅値)が閾値以下の場合には(ステップS110でNO)は、制御部61は、切替回路20の接続を第1の駆動回路30側(ランニングコンデンサ回路側)に切替える(ステップS140)。そして、制御部61は、第1の駆動回路30(ランニングコンデンサ回路)によって二相誘導モータ2を起動し、運転する(ステップS150)。   On the other hand, when the effective value (or amplitude value) of the input voltage Vin is equal to or less than the threshold value (NO in step S110), the control unit 61 connects the switching circuit 20 to the first drive circuit 30 side (running capacitor circuit). (Step S140). And the control part 61 starts and operates the two-phase induction motor 2 by the 1st drive circuit 30 (running capacitor circuit) (step S150).

以上の制御によって、起動時のモータ電流のピーク値を抑制するとともにモータ電圧ができるだけ制限されないようにすることができる。以下、上記の閾値の決定方法について説明する。以下の説明では、切替回路20の接続を第1の駆動回路30側に切替えて、二相誘導モータ2を起動して運転する場合を第1の運転モードと称し、切替回路20の接続を第2の駆動回路60側に切替えて、二相誘導モータ2を起動して運転する場合を第2の運転モードと称する。   By the above control, it is possible to suppress the peak value of the motor current at the start-up and to limit the motor voltage as much as possible. Hereinafter, a method for determining the threshold value will be described. In the following description, the case where the connection of the switching circuit 20 is switched to the first drive circuit 30 side and the two-phase induction motor 2 is started to operate is referred to as a first operation mode, and the connection of the switching circuit 20 is the first. A case in which the two-phase induction motor 2 is started and operated by switching to the second drive circuit 60 side is referred to as a second operation mode.

[運転制御の際の閾値の設定手順]
図4は、入力電源電圧の実効値と二相誘導モータの最大回転速度および起動時のモータ電流のピーク値との関係を概略的に示す図である。
[Threshold setting procedure for operation control]
FIG. 4 is a diagram schematically showing the relationship between the effective value of the input power supply voltage, the maximum rotation speed of the two-phase induction motor, and the peak value of the motor current at start-up.

図4の上側のグラフを参照して、第1の運転モード(ランニングコンデンサ方式)の場合、二相誘導モータの回転速度R1は、入力電源電圧Vinの周波数で決まる一定値になる。第2の運転モード(インバータ駆動方式)の場合、二相誘導モータ2の最大回転速度R2は、電源電圧Vinの実効値(または振幅値)が増加するほど増加する。第1の運転モードの場合の回転速度R1の特性曲線と第2の運転モードの場合の最大回転速度R2の特性曲線との交点における電圧をVCとする。   Referring to the upper graph of FIG. 4, in the case of the first operation mode (running capacitor method), the rotational speed R1 of the two-phase induction motor is a constant value determined by the frequency of the input power supply voltage Vin. In the case of the second operation mode (inverter drive method), the maximum rotation speed R2 of the two-phase induction motor 2 increases as the effective value (or amplitude value) of the power supply voltage Vin increases. Let VC be the voltage at the intersection of the characteristic curve of the rotation speed R1 in the first operation mode and the characteristic curve of the maximum rotation speed R2 in the second operation mode.

図4の下側のグラフを参照して、第2の運転モード(インバータ駆動方式)の場合、起動時のモータ電流のピーク値IP2は、入力電源電圧Vinの実効値(または振幅値)によらず比較的低い値に抑制することができる。一方、第1の運転モード(ランニングコンデンサ方式)の場合、起動時のモータ電流のピーク値IP1は、電源電圧Vinの実効値(または振幅値)が増加するほど増加する。さらに、二相誘導モータ2の負荷トルクが大きい程、起動時のピーク電流は増大する。   Referring to the lower graph of FIG. 4, in the case of the second operation mode (inverter drive method), the peak value IP2 of the motor current at start-up depends on the effective value (or amplitude value) of the input power supply voltage Vin. Therefore, it can be suppressed to a relatively low value. On the other hand, in the first operation mode (running capacitor method), the peak value IP1 of the motor current at start-up increases as the effective value (or amplitude value) of the power supply voltage Vin increases. Furthermore, the peak current at startup increases as the load torque of the two-phase induction motor 2 increases.

ここで、モータ電流の上限値をBLとする。上限値BLは、二相誘導モータの固定子巻線の定格電流およびコンデンサ31の耐圧などを考慮して決定されるが、通常は、制御装置10の入力側に設けられた過電流ブレーカの動作電流よりも若干低い値に設定される。図4を参照して、ランニングコンデンサ方式におけるモータ電流のピーク値IP1が上限値BLに達したときの電圧をVBとする(負荷トルクが大きい場合をVB1とし、負荷トルクが小さい場合VB2とする)。一実施例では、この電圧VBが前述の二相誘導モータの運転制御の場合の閾値に設定される。変形例では、電圧VCが電圧VBよりも小さい場合には、電圧VCが閾値に設定され、電圧VCが電圧VB以上の場合には、電圧VBが閾値に設定される。以下、図面を参照してさらに詳しく説明する。   Here, the upper limit value of the motor current is set to BL. The upper limit value BL is determined in consideration of the rated current of the stator winding of the two-phase induction motor, the withstand voltage of the capacitor 31, and the like. Usually, the operation of the overcurrent breaker provided on the input side of the control device 10 is performed. It is set to a value slightly lower than the current. Referring to FIG. 4, the voltage when the peak value IP1 of the motor current in the running capacitor system reaches the upper limit value BL is VB (VB1 when the load torque is large and VB2 when the load torque is small). . In one embodiment, this voltage VB is set as a threshold value in the case of operation control of the above-described two-phase induction motor. In the modification, when the voltage VC is smaller than the voltage VB, the voltage VC is set as a threshold value, and when the voltage VC is equal to or higher than the voltage VB, the voltage VB is set as the threshold value. Hereinafter, it will be described in more detail with reference to the drawings.

図5は、図4で負荷トルクが大きい場合において、電圧VB1を閾値に設定した場合の二相誘導モータの特性を示す図である。図5を参照して、ランニングコンデンサ方式における入力電源電圧Vinの実効値が電圧VB1に等しいとき、モータ電流のピーク値IP1がモータ電流の上限値BLに等しくなったとする。この場合において、入力電源電圧Vinの実効値が電圧VB1(=閾値)以下の場合に、制御部61は、第1の運転モード(ランニングコンデンサ方式)で二相誘導モータ2を起動して運転する。入力電源電圧Vinの実効値が電圧VB1(=閾値)を超えている場合には、制御部61は、第2の運転モード(インバータ制御方式)で二相誘導モータ2を起動して運転する。このような運転制御によって、起動時のモータ電流のピーク値が上限値BLを超えないようにできるともに、入力電源電圧Vinの実効値が比較的大きい場合に、ランニングコンデンサ方式の場合よりもモータの回転速度を上昇させることができる。   FIG. 5 is a diagram showing the characteristics of the two-phase induction motor when the voltage VB1 is set as a threshold value when the load torque is large in FIG. Referring to FIG. 5, when the effective value of input power supply voltage Vin in the running capacitor method is equal to voltage VB1, it is assumed that peak value IP1 of the motor current is equal to upper limit value BL of the motor current. In this case, when the effective value of the input power supply voltage Vin is equal to or lower than the voltage VB1 (= threshold), the control unit 61 activates and operates the two-phase induction motor 2 in the first operation mode (running capacitor method). . When the effective value of the input power supply voltage Vin exceeds the voltage VB1 (= threshold), the control unit 61 activates and operates the two-phase induction motor 2 in the second operation mode (inverter control method). By such operation control, the peak value of the motor current at the time of starting can be prevented from exceeding the upper limit value BL, and when the effective value of the input power supply voltage Vin is relatively large, the motor power is higher than that of the running capacitor method. The rotational speed can be increased.

図6は、図4で負荷トルクが小さい場合において、電圧VB2を閾値に設定した場合の二相誘導モータの特性を示す図である。図6を参照して、ランニングコンデンサ方式における入力電源電圧Vinの実効値が電圧VB2に等しいとき、モータ電流のピーク値IP1がモータ電流の上限値BLに等しくなったとする。この場合において、入力電源電圧Vinの実効値が電圧VB2(=閾値)以下の場合に、制御部61は、第1の運転モード(ランニングコンデンサ方式)で二相誘導モータ2を起動して運転することができる。入力電源電圧Vinの実効値が電圧VB2(=閾値)を超えている場合には、制御部61は、第2の運転モード(インバータ制御方式)で二相誘導モータ2を起動して運転することができる。   FIG. 6 is a diagram showing the characteristics of the two-phase induction motor when the voltage VB2 is set as a threshold value when the load torque is small in FIG. Referring to FIG. 6, when the effective value of input power supply voltage Vin in the running capacitor method is equal to voltage VB2, it is assumed that peak value IP1 of motor current is equal to upper limit value BL of motor current. In this case, when the effective value of the input power supply voltage Vin is equal to or lower than the voltage VB2 (= threshold), the control unit 61 activates and operates the two-phase induction motor 2 in the first operation mode (running capacitor method). be able to. When the effective value of the input power supply voltage Vin exceeds the voltage VB2 (= threshold), the control unit 61 starts and operates the two-phase induction motor 2 in the second operation mode (inverter control method). Can do.

ただし、図6の場合には、変形例として、電圧VB2よりも低い電圧VCを閾値に設定してもよい。電圧VCにおいて、インバータ駆動方式の場合の最大回転速度R2がランニングコンデンサ方式の場合の回転速度R1に等しくなるので、電圧VCにおいて運転モードを切替えることによって、二相誘導モータの最大回転数をより上昇させることができるからである。   However, in the case of FIG. 6, as a modification, a voltage VC lower than the voltage VB2 may be set as the threshold value. At voltage VC, the maximum rotation speed R2 in the case of the inverter drive system becomes equal to the rotation speed R1 in the case of the running capacitor system, so that the maximum rotation speed of the two-phase induction motor is further increased by switching the operation mode at voltage VC. It is because it can be made.

以上を総括して、図3のフローチャートのステップS110で用いられる閾値の設定方法について説明する。   The threshold value setting method used in step S110 in the flowchart of FIG. 3 will be described collectively.

図7は、図3のステップS110で用いられる閾値の設定方法の一例を示すフローチャートである。図7の手順に従って閾値が予め設定される。   FIG. 7 is a flowchart showing an example of a threshold setting method used in step S110 of FIG. A threshold value is preset according to the procedure of FIG.

図1および図7を参照して、まず、切替回路20の接続をランニングコンデンサ回路(第1の駆動回路30)側に切替える(ステップS200)。次に、入力電源電圧Vinの実効値を徐々に増加させながら、第1の運転モード(ランニングコンデンサ方式)で二相誘導モータ2を起動することを繰返す。そして、起動時のピーク電流が上限値(ブレーカ動作電流よりも若干低い値)に等しくなったときの入力電源電圧VBを特定する(ステップS210)。この入力電源電圧VBが閾値に設定される(ステップS250)。   Referring to FIGS. 1 and 7, first, connection of switching circuit 20 is switched to the running capacitor circuit (first drive circuit 30) side (step S200). Next, starting the two-phase induction motor 2 in the first operation mode (running capacitor method) is repeated while gradually increasing the effective value of the input power supply voltage Vin. Then, the input power supply voltage VB when the starting peak current becomes equal to the upper limit value (a value slightly lower than the breaker operating current) is specified (step S210). This input power supply voltage VB is set as a threshold value (step S250).

図8は、図3のステップS110で用いられる閾値の設定方法の変形例を示すフローチャートである。図8の手順に従って閾値が予め設定される。   FIG. 8 is a flowchart showing a modification of the threshold setting method used in step S110 of FIG. A threshold value is preset according to the procedure of FIG.

図1および図8を参照して、まず、切替回路20の接続をランニングコンデンサ回路(第1の駆動回路30)側に切替える(ステップS200)。この接続状態で、入力電源電圧Vinの実効値を徐々に増加させながら、第1の運転モード(ランニングコンデンサ方式)で二相誘導モータ2を起動することを繰返す。そして、起動時のピーク電流が上限値(ブレーカ動作電流よりも若干低い値)に等しくなったときの入力電源電圧VBを特定する(ステップS210)。   Referring to FIGS. 1 and 8, first, connection of switching circuit 20 is switched to the running capacitor circuit (first drive circuit 30) side (step S200). In this connection state, the two-phase induction motor 2 is repeatedly started in the first operation mode (running capacitor method) while gradually increasing the effective value of the input power supply voltage Vin. Then, the input power supply voltage VB when the starting peak current becomes equal to the upper limit value (a value slightly lower than the breaker operating current) is specified (step S210).

次に、切替回路20の接続をインバータ(第2の駆動回路60)側に切替える(ステップS220)。この接続状態で、入力電源電圧Vinの実効値を徐々に増加させながら、第2の運転モード(インバータ駆動方式)で二相誘導モータ2を運転する。そして、モータの最大回転速度がランニングコンデンサ方式での回転速度に等しくなったときの入力電源電圧VCを検出する(ステップS230)。   Next, the connection of the switching circuit 20 is switched to the inverter (second drive circuit 60) side (step S220). In this connected state, the two-phase induction motor 2 is operated in the second operation mode (inverter drive system) while gradually increasing the effective value of the input power supply voltage Vin. Then, the input power supply voltage VC when the maximum rotation speed of the motor becomes equal to the rotation speed in the running capacitor method is detected (step S230).

上記の電圧VBが電圧VCよりも小さい場合には(ステップS240でYES)、電圧VBが閾値に設定される(ステップS250)。電圧VBが電圧VC以上の場合には(ステップS240でNO)、電圧VCが閾値に設定される(ステップS260)。   When the voltage VB is smaller than the voltage VC (YES in step S240), the voltage VB is set as a threshold value (step S250). When voltage VB is equal to or higher than voltage VC (NO in step S240), voltage VC is set as a threshold value (step S260).

[効果]
以上の二相誘導モータの駆動装置によれば、起動時のモータ電流のピーク値を抑制するとともにモータ電圧ができるだけ制限されないように二相誘導モータを制御できる。
[effect]
According to the above two-phase induction motor drive device, it is possible to control the two-phase induction motor so that the peak value of the motor current at the time of startup is suppressed and the motor voltage is not limited as much as possible.

<第2の実施形態>
第2の実施形態では、第1の実施形態の二相誘導モータの制御装置を、ヒートポンプ機器の圧縮機に適用した場合について説明する。以下では、空気調和機を例に挙げて説明するが、以下の実施形態は、空気調和機以外のヒートポンプ機器(たとえば、冷蔵庫、給湯機など)にも適用可能である。
<Second Embodiment>
2nd Embodiment demonstrates the case where the control apparatus of the two-phase induction motor of 1st Embodiment is applied to the compressor of heat pump equipment. Hereinafter, an air conditioner will be described as an example, but the following embodiments are applicable to heat pump devices (for example, a refrigerator, a water heater, etc.) other than the air conditioner.

[空気調和機の冷媒回路]
図9は、空気調和機の冷媒回路を模式的に示す図である。図9を参照して、空気調和機100は、室外機側の熱交換器(以下「室外熱交換器」という)101と、膨張弁102と、室内機側の熱交換器(以下「室内熱交換器」という)103と、四方弁104と、圧縮機105とを含み、それらが順に閉ループ状に接続されている。圧縮機105は、冷媒を圧縮する。室外熱交換器101は、室外の空気および冷媒の間で熱交換する。膨張弁102は、冷媒の流量を調整するために制御される。室内熱交換器103は、室内の空気および冷媒の間で熱交換する。四方弁104は、冷房運転および暖房運転において冷媒の巡回方向を切替える。
[Refrigerant circuit of air conditioner]
FIG. 9 is a diagram schematically showing a refrigerant circuit of the air conditioner. Referring to FIG. 9, an air conditioner 100 includes an outdoor unit-side heat exchanger (hereinafter referred to as “outdoor heat exchanger”) 101, an expansion valve 102, and an indoor unit-side heat exchanger (hereinafter referred to as “indoor heat”). 103 ”, a four-way valve 104, and a compressor 105, which are sequentially connected in a closed loop. The compressor 105 compresses the refrigerant. The outdoor heat exchanger 101 exchanges heat between outdoor air and refrigerant. The expansion valve 102 is controlled to adjust the flow rate of the refrigerant. The indoor heat exchanger 103 exchanges heat between indoor air and refrigerant. The four-way valve 104 switches the circulation direction of the refrigerant in the cooling operation and the heating operation.

圧縮機105の圧縮機構を駆動するためのモータとして第1の実施形態で説明した二相誘導モータ2が用いられる。さらにこの二相誘導モータの制御装置として第1の実施形態で説明した制御装置10が用いられる。   As the motor for driving the compression mechanism of the compressor 105, the two-phase induction motor 2 described in the first embodiment is used. Further, the control device 10 described in the first embodiment is used as a control device for the two-phase induction motor.

冷房運転時には、図9の実線の矢印で示されるように、圧縮機105、四方弁104、室外熱交換器101、膨張弁102、室内熱交換器103、四方弁104、圧縮機105の順に冷媒が巡回する。この場合、室外熱交換器101が、圧縮された高温の冷媒を凝縮して液化させるための凝縮器として機能し、室内熱交換器103が、液化された冷媒を蒸発させることで冷媒を低温の気体に変化させるための蒸発器として機能する。暖房運転時には、図9の破線の矢印で示されるように、圧縮機105、四方弁104、室内熱交換器103、膨張弁102、室外熱交換器101、四方弁104、圧縮機105の順に冷媒が巡回する。この場合、室外熱交換器101が蒸発器として機能し、室内熱交換器103が凝縮器として機能する。   During the cooling operation, as indicated by the solid line arrows in FIG. 9, the compressor 105, the four-way valve 104, the outdoor heat exchanger 101, the expansion valve 102, the indoor heat exchanger 103, the four-way valve 104, and the compressor 105 are sequentially cooled. Goes around. In this case, the outdoor heat exchanger 101 functions as a condenser for condensing and liquefying the compressed high-temperature refrigerant, and the indoor heat exchanger 103 evaporates the liquefied refrigerant to reduce the refrigerant to a low temperature. It functions as an evaporator for changing to gas. During the heating operation, as indicated by the broken-line arrows in FIG. 9, the refrigerant is refrigerant in the order of the compressor 105, the four-way valve 104, the indoor heat exchanger 103, the expansion valve 102, the outdoor heat exchanger 101, the four-way valve 104, and the compressor 105. Goes around. In this case, the outdoor heat exchanger 101 functions as an evaporator, and the indoor heat exchanger 103 functions as a condenser.

空気調和機は、さらに、室外熱交換器101の温度を測定するための温度センサ106と、圧縮機105の出口での冷媒温度である吐出温度を測定するための温度センサ107と、室内熱交換器103の温度を測定するための温度センサ108とを含む。これらの温度センサ106,107,108は、たとえばサーミスタである。室外熱交換器101用の温度センサ106および室内熱交換器103用の温度センサ108はいずれも、熱交換器の入口と出口の中間に配置される。したがって、通常の場合には、これらの熱交換器が凝縮器として機能するときに検出される温度は冷媒の凝縮温度であり、蒸発器として機能するときに検出される温度は冷媒の蒸発温度である。   The air conditioner further includes a temperature sensor 106 for measuring the temperature of the outdoor heat exchanger 101, a temperature sensor 107 for measuring the discharge temperature, which is the refrigerant temperature at the outlet of the compressor 105, and indoor heat exchange. And a temperature sensor 108 for measuring the temperature of the vessel 103. These temperature sensors 106, 107, 108 are, for example, thermistors. Both the temperature sensor 106 for the outdoor heat exchanger 101 and the temperature sensor 108 for the indoor heat exchanger 103 are arranged between the inlet and the outlet of the heat exchanger. Therefore, in normal cases, the temperature detected when these heat exchangers function as a condenser is the refrigerant condensation temperature, and the temperature detected when they function as an evaporator is the refrigerant evaporation temperature. is there.

さらに、外気温を測定するための温度センサ(不図示)が室外熱交換器101を収納する室外機に取り付けられ、室内温度を測定するための温度センサ(不図示)が室内熱交換器103を収納する室内機に取り付けられている。これの温度センサもたとえばサーミスタによって構成することができる。   Further, a temperature sensor (not shown) for measuring the outside air temperature is attached to the outdoor unit that houses the outdoor heat exchanger 101, and a temperature sensor (not shown) for measuring the indoor temperature is used for the indoor heat exchanger 103. It is attached to the indoor unit that houses it. This temperature sensor can also be constituted by a thermistor, for example.

なお、本実施の形態では、暖房運転および冷房運転を切替え可能として説明するが、空気調和機は、暖房運転および冷房運転の一方のみ可能であってもよい。その場合、室外熱交換器101および室内熱交換器103の機能は、凝縮器または蒸発器として固定される。   In the present embodiment, the heating operation and the cooling operation are described as being switchable, but the air conditioner may be capable of only one of the heating operation and the cooling operation. In that case, the functions of the outdoor heat exchanger 101 and the indoor heat exchanger 103 are fixed as a condenser or an evaporator.

[二相誘導モータの運転制御について]
図9に示す冷媒回路を駆動するヒートポンプ機器の場合、圧縮機105を駆動する二相誘導モータの負荷トルクは圧縮機105の出力側の冷媒温度によって変化する。したがって、冷媒温度に応じて図3のステップS110で用いられる閾値が変化することになる。以下、この点について詳しく説明する。
[Operation control of two-phase induction motor]
In the case of the heat pump device that drives the refrigerant circuit shown in FIG. 9, the load torque of the two-phase induction motor that drives the compressor 105 varies depending on the refrigerant temperature on the output side of the compressor 105. Therefore, the threshold value used in step S110 of FIG. 3 changes according to the refrigerant temperature. Hereinafter, this point will be described in detail.

図10は、二相誘導モータの始動時の負荷トルクと凝縮器温度との関係を模式的に示す図である。図9および図10を参照して、二相誘導モータの起動時の負荷トルクは、起動直前の圧縮機105の出力側の冷媒温度、すなわち、凝縮器の温度に依存する。具体的には、凝縮器の温度が増加するにつれて二相誘導モータの起動時の負荷トルクが増加する。なお、圧縮機105の停止時には、凝縮器の温度は凝縮器の周辺温度(冷房運転時の外気温、暖房運転時の室内温度)に等しいので、凝縮器の温度に代えて凝縮器の周辺温度を圧縮機の出力側の冷媒温度としてもよい。   FIG. 10 is a diagram schematically showing the relationship between the load torque and the condenser temperature when starting the two-phase induction motor. Referring to FIGS. 9 and 10, the load torque at the start of the two-phase induction motor depends on the refrigerant temperature on the output side of compressor 105 immediately before the start, that is, the temperature of the condenser. Specifically, the load torque at the start of the two-phase induction motor increases as the condenser temperature increases. When the compressor 105 is stopped, the temperature of the condenser is equal to the ambient temperature of the condenser (outside air temperature during cooling operation, indoor temperature during heating operation), so the ambient temperature of the condenser instead of the condenser temperature. May be the refrigerant temperature on the output side of the compressor.

図11は、図3のステップS110で用いられる閾値と圧縮機停止時の凝縮器温度との関係の一例を模式的に示す図である。図7で説明した方法で閾値を設定する場合には、図11に示すように、圧縮機停止時(起動直前)の凝縮器の温度が増加するほど、閾値はより小さな値に設定される。なぜなら、凝縮器の温度が増加するほど(すなわち、冷媒温度が増加するほど)二相誘導モータの起動時の負荷トルクが増加するので、起動時のモータ電流のピーク値がより増加するからである。   FIG. 11 is a diagram schematically illustrating an example of the relationship between the threshold used in step S110 of FIG. 3 and the condenser temperature when the compressor is stopped. When the threshold value is set by the method described with reference to FIG. 7, the threshold value is set to a smaller value as the temperature of the condenser increases when the compressor is stopped (immediately before starting), as shown in FIG. 11. This is because as the condenser temperature increases (that is, as the refrigerant temperature increases), the load torque at the start of the two-phase induction motor increases, so the peak value of the motor current at the start increases. .

図12は、図3のステップS110で用いられる閾値と圧縮機停止時の凝縮器温度との関係の他の例を模式的に示す図である。図8で説明した方法で閾値を設定する場合には、図11に示すように、圧縮機停止時(起動直前)の凝縮器の温度が閾値温度Tth以下の場合には、閾値は一定値VCに設定される。図4、図6、および図8で説明したように、凝縮器温度が比較的低い場合、すなわち、負荷トルクが比較的小さい場合には、図4および図6の電圧VCに閾値を設定することができるからである。逆に、圧縮機停止時(起動直前)の凝縮器の温度が閾値温度Tthを超えている場合には、圧縮機停止時(起動直前)の凝縮器の温度が増加するほど、閾値はより小さな値に設定される。図4、図5、および図8で説明したように、凝縮器温度が比較的高い場合、すなわち、負荷トルクが比較的大きい場合には、起動時のモータ電流のピーク値が上限値BLを超えないように、図4および図5の電圧VB1に閾値を設定する必要があるからである。   FIG. 12 is a diagram schematically illustrating another example of the relationship between the threshold value used in step S110 of FIG. 3 and the condenser temperature when the compressor is stopped. When the threshold value is set by the method described with reference to FIG. 8, as shown in FIG. 11, if the condenser temperature when the compressor is stopped (immediately before starting) is equal to or lower than the threshold temperature Tth, the threshold value is a constant value VC. Set to 4, 6, and 8, when the condenser temperature is relatively low, that is, when the load torque is relatively small, a threshold value is set for voltage VC in FIGS. 4 and 6. Because you can. On the contrary, when the temperature of the condenser when the compressor is stopped (immediately before starting) exceeds the threshold temperature Tth, the threshold is smaller as the temperature of the condenser when the compressor is stopped (immediately before starting) increases. Set to a value. As described with reference to FIGS. 4, 5, and 8, when the condenser temperature is relatively high, that is, when the load torque is relatively large, the peak value of the motor current at the start exceeds the upper limit value BL. This is because it is necessary to set a threshold value for the voltage VB1 in FIGS.

図13は、空気調和機の圧縮機で用いられる二相誘導モータの運転制御手順を示すフローチャートである。以下の説明において、図1の制御部61は、温度センサを用いた温度の検出および空気調和機全体の制御も行う。   FIG. 13 is a flowchart showing the operation control procedure of the two-phase induction motor used in the compressor of the air conditioner. In the following description, the control unit 61 in FIG. 1 also performs temperature detection using a temperature sensor and control of the entire air conditioner.

図1、図9、および図13を参照して、まず、制御部61は、冷房運転を開始する場合には(ステップS10でYES)、二相誘導モータ2の起動前に、外気温(または室外熱交換器101の温度)を、温度センサを用いて検出する(ステップS20)。制御部61は、検出した外気温(または室外熱交換器101の温度)に基づいて閾値を決定する(ステップS30)。閾値と外気温(室外熱交換器101の温度)との関係の一例は、図11または図12に示されている。この関係は、予め実験的に決定され、制御部61を構成するコンピュータのメモリに記憶される。   Referring to FIGS. 1, 9, and 13, first, when starting the cooling operation (YES in step S <b> 10), control unit 61 sets the outside air temperature (or before starting two-phase induction motor 2). The temperature of the outdoor heat exchanger 101) is detected using a temperature sensor (step S20). The controller 61 determines a threshold based on the detected outside air temperature (or the temperature of the outdoor heat exchanger 101) (step S30). An example of the relationship between the threshold value and the outside air temperature (the temperature of the outdoor heat exchanger 101) is shown in FIG. 11 or FIG. This relationship is experimentally determined in advance and stored in the memory of the computer that constitutes the control unit 61.

一方、制御部61は、暖房運転を開始する場合には(ステップS10でNO)、二相誘導モータ2の起動前に、室内温度(または室内熱交換器103の温度)を、温度センサを用いて検出する(ステップS30)。制御部61は、検出した室内温度(または室内熱交換器103の温度)に基づいて閾値を決定する(ステップS40)。閾値と室内温度(室内熱交換器103の温度)との関係の一例は、図11または図12に示されている。この関係は、予め実験的に決定され、制御部61を構成するコンピュータのメモリに記憶される。   On the other hand, when the heating operation is started (NO in step S10), the control unit 61 uses the temperature sensor for the indoor temperature (or the temperature of the indoor heat exchanger 103) before starting the two-phase induction motor 2. (Step S30). The controller 61 determines a threshold based on the detected indoor temperature (or the temperature of the indoor heat exchanger 103) (step S40). An example of the relationship between the threshold and the room temperature (the temperature of the indoor heat exchanger 103) is shown in FIG. 11 or FIG. This relationship is experimentally determined in advance and stored in the memory of the computer that constitutes the control unit 61.

次に、制御部61は、交流電圧検出器70を用いて単相交流電源1からの入力電圧Vinの実効値(または振幅値)を検出する(ステップS100)。この結果、入力電圧Vinの実効値(または振幅値)がステップS30またはS50で設定した閾値を超えている場合には(ステップS110でYES)は、制御部61は、切替回路20の接続を第2の駆動回路60側(インバータ50側)に切替える(ステップS120)。そして、制御部61は、インバータ50によって二相誘導モータ2を起動し、運転する(ステップS130)。   Next, the control part 61 detects the effective value (or amplitude value) of the input voltage Vin from the single-phase alternating current power supply 1 using the alternating voltage detector 70 (step S100). As a result, when the effective value (or amplitude value) of the input voltage Vin exceeds the threshold set in step S30 or S50 (YES in step S110), the control unit 61 connects the switching circuit 20 to the first. 2 is switched to the drive circuit 60 side (inverter 50 side) (step S120). And the control part 61 starts and operates the two-phase induction motor 2 by the inverter 50 (step S130).

一方、入力電圧Vinの実効値(または振幅値)が閾値以下の場合には(ステップS110でNO)は、制御部61は、切替回路20の接続を第1の駆動回路30側(ランニングコンデンサ回路側)に切替える(ステップS140)。そして、制御部61は、第1の駆動回路30(ランニングコンデンサ回路)によって二相誘導モータ2を起動し、運転する(ステップS150)。   On the other hand, when the effective value (or amplitude value) of the input voltage Vin is equal to or less than the threshold value (NO in step S110), the control unit 61 connects the switching circuit 20 to the first drive circuit 30 side (running capacitor circuit). (Step S140). And the control part 61 starts and operates the two-phase induction motor 2 by the 1st drive circuit 30 (running capacitor circuit) (step S150).

以上の制御によって、起動時のモータ電流のピーク値を抑制するとともにモータ電圧ができるだけ制限されないように、圧縮機用の二相誘導モータを制御することができる。   With the above control, the two-phase induction motor for the compressor can be controlled so that the peak value of the motor current at the time of starting is suppressed and the motor voltage is not limited as much as possible.

<第3の実施形態>
空気調和機で冷房運転または暖房運転を行う場合には、室内温度が設定温度に達したら圧縮機(すなわち、二相誘導モータ)を停止し、室内温度と設定温度との差の絶対値が所定値以上の場合に圧縮機(すなわち、二相誘導モータ)の運転を開始するように圧縮機の運転制御が行われる場合がある。このように圧縮機をオンオフ制御する場合にも、停止時の凝縮器温度(または凝縮器周辺温度)に基づいて、次に圧縮機を始動するときの運転モードを第1の運転モードおよび第2の運転モードのいずれかに切替えることができる。これによって、第2の実施形態の場合と同様に、起動時のモータ電流のピーク値を抑制するとともにモータ電圧ができるだけ制限されないように、圧縮機用の二相誘導モータを制御することができる。
<Third Embodiment>
When performing cooling operation or heating operation with an air conditioner, the compressor (that is, the two-phase induction motor) is stopped when the room temperature reaches the set temperature, and the absolute value of the difference between the room temperature and the set temperature is predetermined. When the value is greater than or equal to the value, the operation control of the compressor may be performed so as to start the operation of the compressor (that is, the two-phase induction motor). Even when the compressor is controlled to be turned on / off in this way, the operation mode when the compressor is started next is determined based on the condenser temperature at the time of stoppage (or the condenser ambient temperature). It is possible to switch to one of the operation modes. As a result, as in the case of the second embodiment, it is possible to control the two-phase induction motor for the compressor so that the peak value of the motor current at the time of startup is suppressed and the motor voltage is not limited as much as possible.

<付記>
以下、以上の各実施形態で開示された発明の一部を列挙する。
<Appendix>
Hereinafter, some of the inventions disclosed in the above embodiments will be listed.

(1)二相誘導モータ2の制御装置10が提供される。二相誘導モータ2は、回転磁界を生成するための第1巻線4および第2巻線5を含む。制御装置10は、切替回路20と、第1の駆動回路30と、第2の駆動回路60と、制御部61とを備える。切替回路20は、単相交流電圧の供給先を切替える。第1の駆動回路30は、切替回路20から供給された単相交流電圧を第1巻線4に印加するとともにコンデンサ31を介して第2巻線5に印加する。第2の駆動回路60は、コンバータ40およびインバータ50を含む。コンバータ40は、切替回路20から供給された単相交流電圧を直流電圧に変換する。インバータ50は、コンバータ40の出力直流電圧を2相交流電圧に変換し、変換した2相交流電圧を第1巻線4および第2巻線5に印加する。制御部61は、切替回路20の切替制御を行うことによって、単相交流電圧の実効値または振幅が閾値以下の場合に、第1の駆動回路30を用いて二相誘導モータ2の起動および運転を行い、単相交流電圧の実効値または振幅が閾値を超える場合に、第2の駆動回路60を用いて二相誘導モータ2の起動および運転を行う。   (1) A control device 10 for the two-phase induction motor 2 is provided. The two-phase induction motor 2 includes a first winding 4 and a second winding 5 for generating a rotating magnetic field. The control device 10 includes a switching circuit 20, a first drive circuit 30, a second drive circuit 60, and a control unit 61. The switching circuit 20 switches the supply destination of the single-phase AC voltage. The first drive circuit 30 applies the single-phase AC voltage supplied from the switching circuit 20 to the first winding 4 and to the second winding 5 via the capacitor 31. Second drive circuit 60 includes a converter 40 and an inverter 50. Converter 40 converts the single-phase AC voltage supplied from switching circuit 20 into a DC voltage. Inverter 50 converts the output DC voltage of converter 40 into a two-phase AC voltage, and applies the converted two-phase AC voltage to first winding 4 and second winding 5. The control unit 61 performs switching control of the switching circuit 20 to start and operate the two-phase induction motor 2 using the first drive circuit 30 when the effective value or amplitude of the single-phase AC voltage is equal to or less than the threshold value. When the effective value or amplitude of the single-phase AC voltage exceeds the threshold value, the second drive circuit 60 is used to start and operate the two-phase induction motor 2.

(2) 上記(1)において、第1の駆動回路30によって二相誘導モータ2が駆動される場合、単相交流電圧の実効値または振幅が増加するにつれて、二相誘導モータ2の起動時における第1および第2巻線の電流ピーク値は増加する。起動時の電流ピーク値が上限値BLに達したときの単相交流電圧の実効値または振幅を第1の基準値VBとすると、閾値は第1の基準値VBに等しく設定される。   (2) In the above (1), when the two-phase induction motor 2 is driven by the first drive circuit 30, as the effective value or amplitude of the single-phase AC voltage increases, The current peak values of the first and second windings increase. Assuming that the effective value or amplitude of the single-phase AC voltage when the current peak value at startup reaches the upper limit value BL is the first reference value VB, the threshold value is set equal to the first reference value VB.

(3) 上記(2)において、第2の駆動回路60によって二相誘導モータ2が駆動される場合、単相交流電圧の実効値または振幅が増加するにつれて、二相誘導モータ2の最大回転速度は増加する。第2の駆動回路60によって駆動された場合の二相誘導モータ2の最大回転速度が、第1の駆動回路30によって駆動された場合の二相誘導モータ2の回転速度に達したときの単相交流電圧の実効値または振幅を第2の基準値VCとすると、第1の基準値VBが第2の基準値VC未満の場合、閾値は第1の基準値VBに等しく設定され、第1の基準値VBが第2の基準値VC以上の場合、閾値は第2の基準値VCに等しく設定される。   (3) In the above (2), when the two-phase induction motor 2 is driven by the second drive circuit 60, the maximum rotational speed of the two-phase induction motor 2 increases as the effective value or amplitude of the single-phase AC voltage increases. Will increase. Single phase when the maximum rotation speed of the two-phase induction motor 2 when driven by the second drive circuit 60 reaches the rotation speed of the two-phase induction motor 2 when driven by the first drive circuit 30 Assuming that the effective value or amplitude of the AC voltage is the second reference value VC, when the first reference value VB is less than the second reference value VC, the threshold is set equal to the first reference value VB, When the reference value VB is greater than or equal to the second reference value VC, the threshold value is set equal to the second reference value VC.

(4) ヒートポンプ機器100は、冷媒を凝縮させる凝縮器(101または103)と、凝縮器を通過した冷媒を膨張させる膨張弁102と、膨張弁を通過した冷媒を蒸発させる蒸発器(103または101)と、蒸発器を通過した冷媒を圧縮し、圧縮した冷媒を凝縮器に吐出する圧縮機105とを備える。圧縮機105は、圧縮機構を駆動する二相誘導モータ2と、二相誘導モータ2を制御する上記(1)に記載の制御装置10とを含む。   (4) The heat pump device 100 includes a condenser (101 or 103) that condenses the refrigerant, an expansion valve 102 that expands the refrigerant that has passed through the condenser, and an evaporator (103 or 101) that evaporates the refrigerant that has passed through the expansion valve. ) And a compressor 105 that compresses the refrigerant that has passed through the evaporator and discharges the compressed refrigerant to the condenser. The compressor 105 includes a two-phase induction motor 2 that drives a compression mechanism, and the control device 10 described in the above (1) that controls the two-phase induction motor 2.

(5) 上記(4)において、制御部61は、圧縮機105の運転を開始する直前の凝縮器(101または103)の温度または凝縮器の周辺温度に基づいて上記の閾値を設定する。   (5) In the above (4), the control unit 61 sets the threshold value based on the temperature of the condenser (101 or 103) immediately before the operation of the compressor 105 is started or the ambient temperature of the condenser.

(6) 上記(5)において、制御部61は、凝縮器(101または103)の温度または凝縮器の周辺温度が増加するほど閾値を減少させる。   (6) In the above (5), the control unit 61 decreases the threshold as the temperature of the condenser (101 or 103) or the ambient temperature of the condenser increases.

(7) 上記(5)において、制御部61は、凝縮器(101または103)の温度または凝縮器の周辺温度が基準温度Vth未満の場合には、閾値を凝縮器の温度または凝縮器の周辺温度によらない一定値VCに設定する。制御部61は、凝縮器(101または103)の温度または凝縮器の周辺温度が基準温度Vth以上の場合には、凝縮器の温度または凝縮器の周辺温度が増加するほど、閾値を減少させる。   (7) In the above (5), when the temperature of the condenser (101 or 103) or the ambient temperature of the condenser is lower than the reference temperature Vth, the control unit 61 sets the threshold value to the condenser temperature or the ambient temperature of the condenser. Set to a constant value VC independent of temperature. When the temperature of the condenser (101 or 103) or the ambient temperature of the condenser is equal to or higher than the reference temperature Vth, the control unit 61 decreases the threshold as the temperature of the condenser or the ambient temperature of the condenser increases.

(8) 上記(5)において、ヒートポンプ機器は、空気調和機であり、四方弁をさらに備える。四方弁は、冷房運転時に圧縮機から凝縮器としての室外熱交換器に冷媒が流れ、暖房運転時に圧縮機から凝縮器としての室内熱交換器に冷媒が流れるように、冷媒の流路を切替える。制御部61は、冷房運転時に室外熱交換器101の温度または外気温に基づいて閾値を設定する。制御部61は、暖房運転時に室内熱交換器103の温度または室内温度に基づいて閾値を設定する。   (8) In the above (5), the heat pump device is an air conditioner and further includes a four-way valve. The four-way valve switches the refrigerant flow path so that the refrigerant flows from the compressor to the outdoor heat exchanger as a condenser during cooling operation, and the refrigerant flows from the compressor to the indoor heat exchanger as a condenser during heating operation. . The controller 61 sets a threshold value based on the temperature or the outside air temperature of the outdoor heat exchanger 101 during the cooling operation. The controller 61 sets a threshold based on the temperature of the indoor heat exchanger 103 or the room temperature during the heating operation.

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   It should be thought that embodiment disclosed this time is an illustration and restrictive at no points. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

1 単相交流電源、2 二相誘導モータ、3 回転子、4 主巻線(第1巻線)、5 補助巻線(第2巻線)、10 制御装置、20 切替回路、30 第1の駆動回路(ランニングコンデンサ回路)、31 コンデンサ、32 開閉回路、40 コンバータ、50 インバータ、51〜56 半導体スイッチング素子、60 第2の駆動回路、61 制御部、70,73,74 交流電圧検出器、71,72 交流電流検出器、100 空気調和機(ヒートポンプ機器)、101 室外熱交換器、102 膨張弁、103 室内熱交換器、104 四方弁、105 圧縮機、106,107,108 温度センサ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Single-phase alternating current power supply, 2 Two-phase induction motor, 3 Rotor, 4 Main winding (1st winding), 5 Auxiliary winding (2nd winding), 10 Control apparatus, 20 Switching circuit, 30 1st Driving circuit (running capacitor circuit), 31 capacitor, 32 switching circuit, 40 converter, 50 inverter, 51 to 56 semiconductor switching element, 60 second driving circuit, 61 control unit, 70, 73, 74 AC voltage detector, 71 , 72 AC current detector, 100 air conditioner (heat pump device), 101 outdoor heat exchanger, 102 expansion valve, 103 indoor heat exchanger, 104 four-way valve, 105 compressor, 106, 107, 108 temperature sensor.

Claims (5)

二相誘導モータの制御装置であって、
前記二相誘導モータは、回転磁界を生成するための第1巻線および第2巻線を含み、
前記制御装置は、
単相交流電圧の供給先を切替える切替回路と、
前記切替回路から供給された前記単相交流電圧を前記第1巻線に印加するとともにコンデンサを介して前記第2巻線に印加する第1の駆動回路と、
コンバータおよびインバータを含む第2の駆動回路とを備え、
前記コンバータは、前記切替回路から供給された前記単相交流電圧を直流電圧に変換し、
前記インバータは、前記コンバータの出力直流電圧を2相交流電圧に変換し、変換した前記2相交流電圧を前記第1および第2巻線に印加し、
さらに、前記切替回路の切替制御を行うことによって、前記単相交流電圧の実効値または振幅が閾値以下の場合に、前記第1の駆動回路を用いて前記二相誘導モータの起動および運転を行い、前記単相交流電圧の実効値または振幅が前記閾値を超える場合に、前記第2の駆動回路を用いて前記二相誘導モータの起動および運転を行う制御部とを備える、二相誘導モータの制御装置。
A control device for a two-phase induction motor,
The two-phase induction motor includes a first winding and a second winding for generating a rotating magnetic field,
The controller is
A switching circuit for switching the supply destination of the single-phase AC voltage;
A first drive circuit for applying the single-phase AC voltage supplied from the switching circuit to the first winding and applying the single-phase AC voltage to the second winding via a capacitor;
A second drive circuit including a converter and an inverter,
The converter converts the single-phase AC voltage supplied from the switching circuit into a DC voltage,
The inverter converts the output DC voltage of the converter into a two-phase AC voltage, applies the converted two-phase AC voltage to the first and second windings,
Further, by performing switching control of the switching circuit, the two-phase induction motor is started and operated using the first drive circuit when the effective value or amplitude of the single-phase AC voltage is not more than a threshold value. A control unit that starts and operates the two-phase induction motor using the second drive circuit when the effective value or amplitude of the single-phase AC voltage exceeds the threshold value. Control device.
前記第1の駆動回路によって前記二相誘導モータが駆動される場合、前記単相交流電圧の実効値または振幅が増加するにつれて、前記二相誘導モータの起動時における前記第1および第2巻線の電流ピーク値は増加し、
前記起動時の電流ピーク値が上限値に達したときの前記単相交流電圧の実効値または振幅を第1の基準値とすると、前記閾値は前記第1の基準値に等しく設定される、請求項1に記載の二相誘導モータの制御装置。
When the two-phase induction motor is driven by the first drive circuit, the first and second windings at the start of the two-phase induction motor as the effective value or amplitude of the single-phase AC voltage increases. Current peak value increases,
The threshold value is set equal to the first reference value when the effective value or amplitude of the single-phase AC voltage when the current peak value at the time of starting reaches an upper limit value is a first reference value. Item 2. The control device for a two-phase induction motor according to Item 1.
前記第2の駆動回路によって前記二相誘導モータが駆動される場合、前記単相交流電圧の実効値または振幅が増加するにつれて、前記二相誘導モータの最大回転速度は増加し、
前記第2の駆動回路によって駆動された場合の前記二相誘導モータの最大回転速度が、前記第1の駆動回路によって駆動された場合の前記二相誘導モータの回転速度に達したときの前記単相交流電圧の実効値または振幅を第2の基準値とすると、前記第1の基準値が前記第2の基準値未満の場合、前記閾値は前記第1の基準値に等しく設定され、前記第1の基準値が前記第2の基準値以上の場合、前記閾値は前記第2の基準値に等しく設定される、請求項2に記載の二相誘導モータの制御装置。
When the two-phase induction motor is driven by the second drive circuit, the maximum rotational speed of the two-phase induction motor increases as the effective value or amplitude of the single-phase AC voltage increases.
The single rotation speed when the maximum rotation speed of the two-phase induction motor when driven by the second drive circuit reaches the rotation speed of the two-phase induction motor when driven by the first drive circuit. Assuming that the effective value or amplitude of the phase alternating voltage is the second reference value, when the first reference value is less than the second reference value, the threshold is set equal to the first reference value, The control device for a two-phase induction motor according to claim 2, wherein when the reference value of 1 is equal to or greater than the second reference value, the threshold value is set equal to the second reference value.
冷媒を凝縮させる凝縮器と、
前記凝縮器を通過した前記冷媒を膨張させる膨張弁と、
前記膨張弁を通過した前記冷媒を蒸発させる蒸発器と、
前記蒸発器を通過した前記冷媒を圧縮し、圧縮した前記冷媒を前記凝縮器に吐出する圧縮機とを備え、
前記圧縮機は、
圧縮機構を駆動する二相誘導モータと、
前記二相誘導モータを制御する請求項1に記載の制御装置とを含む、ヒートポンプ機器。
A condenser that condenses the refrigerant,
An expansion valve for expanding the refrigerant that has passed through the condenser;
An evaporator for evaporating the refrigerant that has passed through the expansion valve;
A compressor that compresses the refrigerant that has passed through the evaporator and discharges the compressed refrigerant to the condenser;
The compressor is
A two-phase induction motor that drives the compression mechanism;
A heat pump device comprising: the control device according to claim 1 that controls the two-phase induction motor.
前記制御部は、前記圧縮機の運転を開始する直前の前記凝縮器の温度または前記凝縮器の周辺温度に基づいて前記閾値を設定する、請求項4に記載のヒートポンプ機器。   The heat pump device according to claim 4, wherein the control unit sets the threshold based on a temperature of the condenser immediately before starting operation of the compressor or an ambient temperature of the condenser.
JP2015138517A 2015-07-10 2015-07-10 Two-phase induction motor control device and heat pump device Active JP6486224B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015138517A JP6486224B2 (en) 2015-07-10 2015-07-10 Two-phase induction motor control device and heat pump device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015138517A JP6486224B2 (en) 2015-07-10 2015-07-10 Two-phase induction motor control device and heat pump device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017022877A true JP2017022877A (en) 2017-01-26
JP6486224B2 JP6486224B2 (en) 2019-03-20

Family

ID=57889965

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015138517A Active JP6486224B2 (en) 2015-07-10 2015-07-10 Two-phase induction motor control device and heat pump device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6486224B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USD891476S1 (en) 2017-03-02 2020-07-28 Environment One Corporation Motor controller
JP2021023087A (en) * 2019-07-29 2021-02-18 嶋田 隆一 Induction motor start control device and control method of the same

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5136216A (en) * 1991-02-15 1992-08-04 York International Corporation Ac motor drive system
WO2014002251A1 (en) * 2012-06-29 2014-01-03 三菱電機株式会社 Heat pump device, heat pump system, air conditioner, and refrigerator

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5136216A (en) * 1991-02-15 1992-08-04 York International Corporation Ac motor drive system
JPH0654585A (en) * 1991-02-15 1994-02-25 York Internatl Corp Driving gear of ac electric motor
WO2014002251A1 (en) * 2012-06-29 2014-01-03 三菱電機株式会社 Heat pump device, heat pump system, air conditioner, and refrigerator

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USD891476S1 (en) 2017-03-02 2020-07-28 Environment One Corporation Motor controller
JP2021023087A (en) * 2019-07-29 2021-02-18 嶋田 隆一 Induction motor start control device and control method of the same
JP7191304B2 (en) 2019-07-29 2022-12-19 隆一 嶋田 STARTING CONTROL DEVICE AND CONTROL SYSTEM FOR INDUCTION MOTOR

Also Published As

Publication number Publication date
JP6486224B2 (en) 2019-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2011377665B2 (en) Heat pump device, heat pump system, and inverter control method
AU2010362331B2 (en) Heat pump device, heat pump system, and method for controlling three-phase inverter
JP5264849B2 (en) Power converter and refrigeration air conditioner
US9618249B2 (en) Heat pump device, heat pump system, and method for controlling three-phase inverter
KR20160113858A (en) Fan motor driving device and air conditioner including the same
US11509251B2 (en) Motor driving device and air conditioner
US11940194B2 (en) Power converting apparatus and air conditioner including the same
JP2013198243A (en) Motor control device, motor driving device using the same, compressor, freezing device, air conditioner, and motor control method
JP7004869B2 (en) Drive and air conditioner
WO2011155270A1 (en) Motor control device and compression device
US11923797B2 (en) Motor driving device and air conditioner including the same
JP6486224B2 (en) Two-phase induction motor control device and heat pump device
JP6742257B2 (en) Heat pump equipment
JP6182462B2 (en) Power converter
JP2017118755A (en) Motor drive control device and heat pump device
US12163688B2 (en) Motor driving apparatus and air conditioner including the same
JP6837311B2 (en) Heat pump device
KR102102756B1 (en) Power converting apparatus and home appliance including the same
JP6093606B2 (en) Motor drive device
JPH06265244A (en) Air conditioner
JP2017219220A (en) Heat pump device
JP2023083672A (en) Drive controller, drive control method and refrigerating air conditioning device of motor
US11588427B2 (en) Motor drive device and air conditioner
KR101889777B1 (en) Motor driving device and chiller including the same
WO2023095264A1 (en) Power conversion device, motor drive device, and refrigeration cycle application equipment

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180323

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190122

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190129

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190219

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6486224

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150