[go: up one dir, main page]

JP6255573B2 - Ventilation equipment - Google Patents

Ventilation equipment Download PDF

Info

Publication number
JP6255573B2
JP6255573B2 JP2013199538A JP2013199538A JP6255573B2 JP 6255573 B2 JP6255573 B2 JP 6255573B2 JP 2013199538 A JP2013199538 A JP 2013199538A JP 2013199538 A JP2013199538 A JP 2013199538A JP 6255573 B2 JP6255573 B2 JP 6255573B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
air volume
current
unit
motor
voltage
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.)
Active
Application number
JP2013199538A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2015064174A (en
Inventor
山口 雅弘
雅弘 山口
列樹 中島
列樹 中島
温元 伊藤
温元 伊藤
和樹 堂本
和樹 堂本
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.)
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
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 Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd filed Critical Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority to JP2013199538A priority Critical patent/JP6255573B2/en
Priority to CN201480036942.3A priority patent/CN105339671B/en
Priority to PCT/JP2014/003424 priority patent/WO2014208095A1/en
Priority to US14/898,186 priority patent/US10041496B2/en
Publication of JP2015064174A publication Critical patent/JP2015064174A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6255573B2 publication Critical patent/JP6255573B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y02B30/746

Landscapes

  • Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)
  • Ventilation (AREA)
  • Air Conditioning Control Device (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Description

本発明は、空調装置などのインバータ制御を行うファンモータや換気装置などの換気装置の風量制御方法に関するものである。   The present invention relates to an air volume control method for a ventilator such as a fan motor or a ventilator that performs inverter control of an air conditioner or the like.

従来のこの種の送風装置の制御回路は、以下の構成を有している。まず、交流電源からの交流電力を交直変換回路にて交流から直流に変換し、コンデンサにて平滑化する。コンデンサの両端には、直流電圧が発生しており、電流検出器を介してインバータへ入力する。インバータを構成する6つの半導体を相互に動作(スイッチング)させ、モータを駆動する。モータに流れる電流は、インバータ、電流検出器を介して流れるため、電流検出器の両端に誘起される電圧にて電流は検出される。   A conventional control circuit of this type of blower has the following configuration. First, AC power from an AC power source is converted from AC to DC by an AC / DC converter circuit and smoothed by a capacitor. A DC voltage is generated at both ends of the capacitor and is input to the inverter via the current detector. The six semiconductors constituting the inverter are operated (switched) with each other to drive the motor. Since the current flowing through the motor flows through the inverter and the current detector, the current is detected by the voltage induced at both ends of the current detector.

また、位置センサは、モータの回転による回転子の位置に応じた信号を発生させるように取りつけられている。位置センサからの信号により回転数検出部では、モータの回転数を検出する。ここで検出された回転数は、風量演算部と速度制御部へ出力される。また、風量演算部は、電流検出部にて検出されたモータの電流値と回転数検出部にて検出されたモータの回転数からモータと接続されているファンにて発生している風量を演算する。   The position sensor is mounted so as to generate a signal corresponding to the position of the rotor due to the rotation of the motor. The rotational speed detection unit detects the rotational speed of the motor based on a signal from the position sensor. The rotation speed detected here is output to the air volume calculation unit and the speed control unit. The air volume calculation unit calculates the air volume generated by the fan connected to the motor from the motor current value detected by the current detection unit and the motor rotation speed detected by the rotation speed detection unit. To do.

風量演算部では、回転数検出部により検出された回転数と電流検出部により検出された電流から風量演算部にて風量を演算し、目標回転数算出部にて演算された演算風量と目標風量との偏差をとり、その偏差が0となるようにモータの動作の目標となる目標回転数を算出する。速度制御部は風量演算部にて算出された目標回転数になるようにモータを速度制御する。したがって、モータに接続されているファンにて発生する風量と目標風量とが一致するようになるので、風量を一定に制御するよう行う構成となっていた(たとえば、下記特許文献1)。   In the air volume calculation unit, the air volume calculation unit calculates the air volume from the rotation speed detected by the rotation speed detection unit and the current detected by the current detection unit, and the calculated air volume and target air volume calculated by the target rotation speed calculation unit. And a target rotational speed that is a target of motor operation is calculated so that the deviation becomes zero. The speed controller controls the speed of the motor so as to achieve the target rotational speed calculated by the air volume calculator. Therefore, since the air volume generated by the fan connected to the motor matches the target air volume, the air volume is controlled to be constant (for example, Patent Document 1 below).

特開2002−165477号公報JP 2002-165477 A

このような従来の送風装置は、風量の算出を電流と回転数を用いて行っているが、電流検出部は、インバータ回路の下段を構成するスイッチング素子の負電位側端子を1本にまとめた箇所と回路グランドとの間に接続される構成になっていた。   In such a conventional blower, the air volume is calculated using the current and the rotational speed, but the current detection unit combines the negative potential side terminals of the switching elements constituting the lower stage of the inverter circuit into one. It was configured to be connected between the location and the circuit ground.

このような送風装置における課題としては、モータの電流を電流検出部で測定するが、回路のグランドに接続されているため、モータ電流を3相合成電流でしか検出できず、また、スイッチング素子がドライバ組みになっている場合は、ドライバに必要な電流を検出してしまい正確なモータの相電流が検出できないという課題があった。   As a problem in such a blower, the current of the motor is measured by the current detection unit, but since it is connected to the circuit ground, the motor current can be detected only by the three-phase combined current, and the switching element is In the case of a driver assembly, there is a problem that a current necessary for the driver is detected and an accurate motor phase current cannot be detected.

更に、送風装置を大風量運転する場合は回路に流れる電流が大きい(例えば1.2A)。一方、前述のドライバに必要な電流は約10mAとその占める割合は小さく、風量に影響しない。しかし、小風量で運転する場合、回路に流れる電流は、小さく(30mA程度)となり、ドライバに必要な電流(10mA)の占める割合が大きくなる。そのため、検出する電流は実際の風量に対応する電流値に対して大きな誤差を含み、風量に対して精度よく制御できない。   Furthermore, when the air blower is operated with a large air volume, the current flowing through the circuit is large (eg, 1.2 A). On the other hand, the current required for the driver is about 10 mA, which is a small proportion and does not affect the air volume. However, when operating with a small air volume, the current flowing in the circuit is small (about 30 mA), and the ratio of the current (10 mA) necessary for the driver is large. Therefore, the detected current includes a large error with respect to the current value corresponding to the actual air volume, and cannot be accurately controlled with respect to the air volume.

更に、送風装置を小風量で運転する場合、回路に流れる電流が小さくなるため、実際の風量に対する電流値に対して認識誤差が大きくなり、精度よく制御できない。   Further, when the blower is operated with a small air volume, since the current flowing through the circuit is small, the recognition error becomes large with respect to the current value with respect to the actual air volume, and it cannot be controlled with high accuracy.

そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、モータに流れる電流を精度よく検出し、目標風量に対して精度よく風量制御を行なう換気装置を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a ventilator that accurately detects a current flowing through a motor and accurately controls the air flow with respect to a target air flow.

そしてこの目的を達成するために本発明は、風量を可変できる換気装置であって、
この換気装置内部には、羽根を駆動するモータと、このモータを制御する制御回路を備え、この制御回路内部には、上段と下段からなり、相反するON/OFF動作を行う2つのスイッチング素子を直流電圧に直列に接続して成る三つのアームを三相ブリッジ状に結線し、三相PWM方式の交流電圧を前記モータに印加するインバータ回路と、このインバータ回路に商用電源を整流平滑した後に所望の直流電圧を生成する直流電圧可変手段を具備した電源回路と、このインバータ回路の各相の下段と負電位側の間に相ごとに挿入したシャント抵抗と、このシャント抵抗の端子間電圧を増幅する増幅部と、この増幅部の出力からモータに流れる各相の電流を検出する電流検出部と、この電流検出部で検出された電流に基づいてモータの回転数と位置を算出する回転検出部と、
目標風量を指示する目標風量指示部と、前記電流検出部で検出した各相の電流値のうちいずれか1相の電流値と、前記回転検出部が算出した回転数とを入力して現在の出力風量を算出し算出された前記出力風量と前記目標風量とを比較する風量演算部と、前記風量演算部の比較結果に基づいて、前記インバータ回路に対してデューティを可変させて前記モータの回転数を制御する速度制御部を備え、前記直流電圧可変手段は、前記目標風量指示部が指示する目標風量に応じて出力する直流電圧を可変することにより、所期の目的を達成するものである。
In order to achieve this object, the present invention is a ventilation device that can vary the air volume,
The ventilation device includes a motor for driving the blades and a control circuit for controlling the motor. The control circuit includes two switching elements that are in an upper stage and a lower stage and perform opposite ON / OFF operations. Three arms connected in series with a DC voltage are connected in a three-phase bridge shape, and an inverter circuit for applying a three-phase PWM AC voltage to the motor, and a commercial power source is rectified and smoothed to the inverter circuit, and then desired. A power supply circuit having a DC voltage varying means for generating a DC voltage, a shunt resistor inserted for each phase between the lower stage and the negative potential side of each phase of the inverter circuit, and a voltage between terminals of the shunt resistor are amplified. An amplifying unit, a current detecting unit for detecting a current of each phase flowing from the output of the amplifying unit to the motor, and a rotation speed of the motor based on the current detected by the current detecting unit. A rotation detection unit for calculating a location,
A target air quantity instruction unit for instructing the target airflow, and the current value of any one phase of the current value of each phase detected by the current detection unit, the rotational speed and to the input of the currently to the rotation detecting section is calculated Based on the comparison result of the air volume calculation unit that calculates the output air volume and compares the calculated output air volume with the target air volume , the duty is varied with respect to the inverter circuit, and the motor A speed control unit for controlling the number of rotations, and the DC voltage varying means achieves an intended purpose by varying a DC voltage output according to a target air volume indicated by the target air volume indicating unit. It is.

以上のように本発明は、風量を可変できる換気装置であって、
この換気装置内部には、羽根を駆動するモータと、このモータを制御する制御回路を備え、この制御回路内部には、上段と下段からなり、相反するON/OFF動作を行う2つのスイッチング素子を直流電圧に直列に接続して成る三つのアームを三相ブリッジ状に結線し、三相PWM方式の交流電圧を前記モータに印加するインバータ回路と、このインバータ回路に商用電源を整流平滑した後に所望の直流電圧を生成する直流電圧可変手段を具備した電源回路と、このインバータ回路の各相の下段と負電位側の間に相ごとに挿入したシャント抵抗と、このシャント抵抗の端子間電圧を増幅する増幅部と、この増幅部の出力からモータに流れる各相の電流を検出する電流検出部と、この電流検出部で検出された電流に基づいてモータの回転数と位置を算出する回転検出部と、目標風量を指示する目標風量指示部と、前記電流検出部で検出した各相の電流値のうちいずれか1相の電流値と、前記回転検出部が算出した回転数とを入力して現在の出力風量を算出し算出された前記出力風量と前記目標風量とを比較する風量演算部と、前記風量演算部の比較結果に基づいて、前記インバータ回路に対してデューティを可変させて前記モータの回転数を制御する速度制御部を備え、前記直流電圧可変手段は、前記目標風量指示部が指示する目標風量に応じて出力する直流電圧を可変するため、モータの巻線に流れる電流のみを直接検出することが可能となり、さらに目標風量に応じて出力する直流電圧を可変させて、小風量の場合には、直流電圧を小さく生成して、モータの巻線に流れる電流を増加させることにより、風量演算部が認識する電流値を増加させて、認識誤差を少なくすることにより、正確にモータ巻線の電流を検出することが可能になり、換気風量を常に一定に保ち、且つ無駄なエネルギーを低減できるという効果を奏する。
As described above, the present invention is a ventilation device capable of changing the air volume,
The ventilation device includes a motor for driving the blades and a control circuit for controlling the motor. The control circuit includes two switching elements that are in an upper stage and a lower stage and perform opposite ON / OFF operations. Three arms connected in series with a DC voltage are connected in a three-phase bridge shape, and an inverter circuit for applying a three-phase PWM AC voltage to the motor, and a commercial power source is rectified and smoothed to the inverter circuit, and then desired. A power supply circuit having a DC voltage varying means for generating a DC voltage, a shunt resistor inserted for each phase between the lower stage and the negative potential side of each phase of the inverter circuit, and a voltage between terminals of the shunt resistor are amplified. An amplifying unit, a current detecting unit for detecting a current of each phase flowing from the output of the amplifying unit to the motor, and a rotation speed of the motor based on the current detected by the current detecting unit. A rotation detection unit that calculates a position; a target air volume instruction unit that indicates a target air volume; and a current value of one phase among current values detected by the current detection unit, and the rotation detection unit The current output air volume is calculated by inputting the rotational speed, and the inverter circuit is compared with the air volume calculating unit that compares the calculated output air volume with the target air volume, and the comparison result of the air volume calculating unit. In contrast, a speed control unit that controls the rotational speed of the motor by varying the duty is provided, and the DC voltage varying means varies the DC voltage output according to the target air volume indicated by the target air volume indicating unit. Only the current flowing in the motor winding can be detected directly, and the DC voltage to be output can be varied according to the target air volume. Electricity flowing in the wire Increases the current value recognized by the air flow calculation unit and reduces the recognition error, so that the motor winding current can be detected accurately and the ventilation air flow is always kept constant. And, there is an effect that wasteful energy can be reduced.

同換気装置を天井に取り付けた状態を示す取り付け図Installation drawing showing the ventilation device installed on the ceiling 同換気装置の制御回路の構成を示したブロック図Block diagram showing the configuration of the control circuit of the ventilator 同換気装置の運転動作を示すフローチャートFlow chart showing operation of the ventilator

本発明の請求項1の換気装置は、風量を可変できる換気装置であって、
この換気装置内部には、羽根を駆動するモータと、このモータを制御する制御回路を備え、この制御回路内部には、上段と下段からなり、相反するON/OFF動作を行う2つのスイッチング素子を直流電圧に直列に接続して成る三つのアームを三相ブリッジ状に結線し、三相PWM方式の電圧を前記モータに印加するインバータ回路と、このインバータ回路に商用電源を整流平滑した後に所望の直流電圧を生成する直流電圧可変手段を具備した電源回路と、このインバータ回路の各相の下段と負電位側の間に相ごとに挿入したシャント抵抗と、このシャント抵抗の端子間電圧を増幅する増幅部と、この増幅部の出力からモータに流れる各相の電流を検出する電流検出部と、この電流検出部で検出された電流に基づいてモータの回転数と位置を算出する回転検出部と、目標風量を指示する目標風量指示部と、前記電流検出部で検出した各相の電流値のうちいずれか1相の電流値と、前記回転検出部が算出した回転数とを入力して現在の出力風量を算出し算出された前記出力風量と前記目標風量とを比較する風量演算部と、前記風量演算部の比較結果に基づいて、前記インバータ回路に対して、デューティを可変させて前記モータの回転数を制御する速度制御部を備え、前記直流電圧可変手段は、前記目標風量指示部が指示する目標風量に応じて出力する直流電圧を可変するもの
である。
The ventilator according to claim 1 of the present invention is a ventilator capable of changing the air volume,
The ventilation device includes a motor for driving the blades and a control circuit for controlling the motor. The control circuit includes two switching elements that are in an upper stage and a lower stage and perform opposite ON / OFF operations. Three arms connected in series with a DC voltage are connected in a three-phase bridge shape, and an inverter circuit for applying a three-phase PWM voltage to the motor, and a commercial power source is rectified and smoothed in the inverter circuit and then desired. A power supply circuit having DC voltage varying means for generating a DC voltage, a shunt resistor inserted for each phase between the lower stage and the negative potential side of each phase of the inverter circuit, and a voltage between terminals of the shunt resistor are amplified. An amplifying unit; a current detecting unit for detecting a current of each phase flowing to the motor from the output of the amplifying unit; and a rotational speed and a position of the motor based on the current detected by the current detecting unit A rotation detection unit to be calculated, a target air volume instruction unit for instructing a target air volume, a current value of one phase among current values detected by the current detection unit, and a rotation speed calculated by the rotation detection unit To calculate the current output air volume, and to compare the calculated output air volume with the target air volume, and to the inverter circuit based on the comparison result of the air volume calculator A speed control unit that controls the number of revolutions of the motor by varying the duty, and the DC voltage varying unit varies the DC voltage that is output according to the target air volume indicated by the target air volume indicating unit. .

これにより、モータの巻線に流れる電流のみを直接検出することが可能となり、さらに目標風量に基づいて、小風量の場合には、直流電圧を小さく可変して、モータの巻線に流れる電流を増加させることにより、風量演算部が認識する電流値を増加させて、認識誤差を少なくすることにより、正確にモータ巻線の電流を検出することが可能になり、換気風量を常に一定に保つことができる。   As a result, it is possible to directly detect only the current flowing in the motor winding. Further, based on the target air volume, in the case of a small air volume, the DC voltage can be varied to reduce the current flowing in the motor winding. By increasing the current value recognized by the air flow calculation unit and reducing the recognition error, it is possible to accurately detect the current of the motor winding and keep the ventilation air flow constant at all times. Can do.

また、制御回路には、前記増幅部の増幅率を変更する増幅率変更手段を備え、この増幅
率変更手段は、前記目標風量に基づいて前記増幅部の増幅率を切り替える構成を有している。
The control circuit includes a gain changing means for changing the amplification factor of the amplification unit, the amplification factor changing means has a configuration for switching the amplification factor of the front Symbol amplifying unit based on the target air volume Yes.

これにより、目標風量に応じて増幅変更手段の大きさを変更し、モータの巻線に流れる電流を正確に検出することが可能になり、目標風量が小さい場合においても換気風量を常に一定に保つことができる。   This makes it possible to change the size of the amplification changing means according to the target air volume, accurately detect the current flowing in the motor winding, and keep the ventilation air volume constant even when the target air volume is small. be able to.

また、前記制御回路には、前記増幅部の増幅率を変更する増幅率変更手段を備え、この増幅率変更手段は、前記電流検出部が検出する電流に基づいて前記増幅部の増幅率を切り替える構成としてもよい。 In addition, the said control circuit comprises a gain changing means for changing the amplification factor of the amplification unit, the amplification factor changing means, the gain of the pre-Symbol amplifying section based on the current the current detection unit detects It is good also as a structure to switch.

これにより、電流検出部が検出する電流に応じて増幅変更手段の大きさを変更し、モータの巻線に流れる電流を正確に検出することが可能になり、目標風量が小さい場合においても換気風量を常に一定に保つことができる。   As a result, the size of the amplification changing means can be changed according to the current detected by the current detection unit, and the current flowing in the motor winding can be accurately detected. Even when the target air volume is small, the ventilation air volume is small. Can always be kept constant.

以下、本発明の一実施形態を、添付の図面を用いて説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

(実施の形態1)
本発明の換気装置の一実施の形態として、建物内の天井に設けられた換気装置によって説明する。
(Embodiment 1)
As an embodiment of the ventilator of the present invention, a ventilator provided on a ceiling in a building will be described.

本実施の形態の換気装置は、DCモータの特徴を生かし、低い回転数から高い回転数までの制御を行い、低風量から大風量まで一つの換気装置でまかなうものである。   The ventilator according to the present embodiment takes advantage of the characteristics of the DC motor, performs control from a low speed to a high speed, and covers a single air ventilator from a low air volume to a large air volume.

図1に示すように、本実施の形態の換気装置は、室内1の天井裏2に設置されており、本体3の下方に吸込口3aを有している。本体3の側面にはアダプタ4が設けられ、排気ダクト5を通して外壁などに設けられている排気口(図示せず)に接続されている。本体3内部には、モータとして、羽根7と羽根7を回転させるセンサレスブラシレスDCモータ8を備え、吸込口3aには、この吸込口3aを覆うルーバ9を備える。このルーバ9は室内の空気が通過する通気口を有している。また、センサレスブラシレスDCモータ8を駆動する制御回路10は、換気装置の本体3の内部に配置されている。そして、リモコン装置11(電源入/切スイッチ11a、ファンノッチ設定スイッチ11bを一体にして構成したスイッチ)は室内の壁に配置され、制御回路10と接続されている。   As shown in FIG. 1, the ventilator of the present embodiment is installed in the ceiling 2 of the room 1 and has a suction port 3 a below the main body 3. An adapter 4 is provided on the side surface of the main body 3 and is connected to an exhaust port (not shown) provided on an outer wall or the like through an exhaust duct 5. Inside the main body 3, as a motor, there are provided a blade 7 and a sensorless brushless DC motor 8 for rotating the blade 7, and a suction port 3a is provided with a louver 9 covering the suction port 3a. The louver 9 has a vent through which indoor air passes. A control circuit 10 for driving the sensorless brushless DC motor 8 is disposed inside the main body 3 of the ventilation device. A remote control device 11 (a switch formed by integrating a power on / off switch 11a and a fan notch setting switch 11b) is disposed on an indoor wall and connected to the control circuit 10.

図2は、換気装置の本体3の制御回路10の構成を示したブロック図である。図2において、商用電源12から供給される交流電圧は、交直変換回路13にて直流変換した後、直流電圧可変手段14が後述する方法で所望の直流電圧を生成する。生成された直流電圧は平滑コンデンサ16にて平滑化し、インバータ回路17に印加される。インバータ回路17は6個のスイッチング素子を順番に導通させ、センサレスブラシレスDCモータ8を駆動している。センサレスブラシレスDCモータ8は巻線を巻装した固定子118と磁石を備えた回転子19からなる。   FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the control circuit 10 of the main body 3 of the ventilation device. In FIG. 2, the AC voltage supplied from the commercial power supply 12 is DC converted by the AC / DC converter circuit 13, and then the DC voltage varying means 14 generates a desired DC voltage by a method described later. The generated DC voltage is smoothed by the smoothing capacitor 16 and applied to the inverter circuit 17. The inverter circuit 17 sequentially connects the six switching elements to drive the sensorless brushless DC motor 8. The sensorless brushless DC motor 8 includes a stator 118 around which windings are wound and a rotor 19 having a magnet.

また、インバータ回路17の各相の下段と負電位側の間には、相ごとにシャント抵抗20が挿入されている。このシャント抵抗20に流れる電流により発生するシャント抵抗20の両端の電位差を増幅部21で増幅する。この増幅部21の出力から、電流検出部22は、センサレスブラシレスDCモータ8に流れる各相の電流を検出する。回転検出部23は、この電流検出部22で検出された電流に基づいてセンサレスブラシレスDCモータ8の回転数と位置を算出する。   A shunt resistor 20 is inserted for each phase between the lower stage of each phase of the inverter circuit 17 and the negative potential side. The amplifying unit 21 amplifies the potential difference between both ends of the shunt resistor 20 generated by the current flowing through the shunt resistor 20. From the output of the amplification unit 21, the current detection unit 22 detects the current of each phase flowing through the sensorless brushless DC motor 8. The rotation detector 23 calculates the rotation speed and position of the sensorless brushless DC motor 8 based on the current detected by the current detector 22.

風量演算部24は、後述する目標風量Qsに対して、電流検出部22で検出された電流と、回転検出部23で検出した回転数に基づいて算出した風量に対して比較し、高いか低いかを判断する。   The air volume calculation unit 24 compares the current detected by the current detection unit 22 with the air volume calculated based on the number of rotations detected by the rotation detection unit 23 with respect to the target air volume Qs described later, and is higher or lower. Determine whether.

目標風量指示部25は、ファンノッチ設定スイッチ11bの設定に対応して、目標風量Qsを決定する。そして、目標風量指示部25は、風量演算部24に目標風量Qsを伝達するとともに、直流電圧可変手段14、増幅率変更手段26に対して目標風量Qsを伝達する。直流電圧可変手段14は、この目標風量Qsに応じて、出力する直流電圧を変更する。   The target air volume instruction unit 25 determines the target air volume Qs in accordance with the setting of the fan notch setting switch 11b. The target air volume instructing unit 25 transmits the target air volume Qs to the air volume calculating unit 24 and also transmits the target air volume Qs to the DC voltage varying unit 14 and the amplification factor changing unit 26. The DC voltage varying means 14 changes the output DC voltage according to the target air volume Qs.

増幅率変更手段26は、目標風量指示部25が決定した目標風量Qsを入力し、この目標風量Qsの大きさに応じて所定の相の増幅部21の増幅率を変更する。   The amplification factor changing means 26 receives the target air volume Qs determined by the target air volume instruction unit 25, and changes the amplification factor of the amplification unit 21 of a predetermined phase according to the magnitude of the target air volume Qs.

詳しくは後述するが、速度制御部27は、風量演算部24が出力する現在の出力風量Qnと目標風量Qsの比較結果に基づいて、インバータ回路17に対してデューティを出力して、センサレスブラシレスDCモータ8の回転数を制御する。   As will be described in detail later, the speed control unit 27 outputs a duty to the inverter circuit 17 based on a comparison result between the current output air volume Qn output from the air volume calculating unit 24 and the target air volume Qs, and sensorless brushless DC. The number of rotations of the motor 8 is controlled.

このようにして、センサレスブラシレスDCモータ8は、回転数を可変させて必要な風量を出力する。   In this way, the sensorless brushless DC motor 8 outputs the necessary air volume by varying the rotation speed.

以下、図3を用いて、本実施の形態の換気装置の動作を説明する。   Hereinafter, the operation of the ventilation device of the present embodiment will be described with reference to FIG.

使用者が、換気装置を運転するためにリモコン装置11を操作して換気装置の本体3に電源を投入し、ファンノッチ設定スイッチ11bを例えば弱ノッチに設定する。そうすると、制御回路10に電源が印加されるとともに、目標風量指示部25はファンノッチ設定スイッチ11bの設定「弱ノッチ」に従って、弱ノッチに対応する目標風量Qsを決定する。この目標風量Qsの決定方法は、メモリに記憶されたテーブルを参照して決定してもよいし、予め設定された算出式に基づいたものでもよい。この目標風量Qsは、風量演算部24、直流電圧可変手段14、増幅率変更手段26に伝達される。   A user operates the remote controller 11 to operate the ventilator to turn on the main body 3 of the ventilator, and sets the fan notch setting switch 11b to, for example, a weak notch. Then, power is applied to the control circuit 10 and the target air volume instruction unit 25 determines the target air volume Qs corresponding to the weak notch according to the setting “weak notch” of the fan notch setting switch 11b. The method for determining the target air volume Qs may be determined with reference to a table stored in the memory, or may be based on a preset calculation formula. This target air volume Qs is transmitted to the air volume calculator 24, the DC voltage varying means 14, and the amplification factor changing means 26.

直流電圧可変手段14は、出力する直流電圧を入力された目標風量Qsに応じて変更する。   The DC voltage varying means 14 changes the DC voltage to be output according to the inputted target air volume Qs.

ここで、直流電圧可変手段14によって出力される電圧は、弱ノッチの場合に出力する最大デューティ(例えば、95%)の場合に、所定の目標風量を満足できる出力電圧となるように設定している。これにより、モータの巻線に流れる電流が増加することになり、風量演算部24が認識する電流値が増加する。   Here, the voltage output by the DC voltage varying means 14 is set so as to be an output voltage that can satisfy a predetermined target air volume in the case of a maximum duty (for example, 95%) output in the case of a weak notch. Yes. Thereby, the electric current which flows into the winding of a motor will increase, and the electric current value which the air volume calculating part 24 recognizes will increase.

目標風量Qsが決定されると、目標風量Qsに従って3相のうちいずれか1相の増幅率を増幅率変更手段26で変更する。速度制御部27は、風量演算部24が出力する現在の出力風量と目標風量Qsの比較結果に基づいて、インバータ回路17にデューティを出力する。   When the target air volume Qs is determined, the amplification factor of any one of the three phases is changed by the amplification factor changing means 26 according to the target air volume Qs. The speed control unit 27 outputs a duty to the inverter circuit 17 based on the comparison result between the current output air volume output from the air volume calculating unit 24 and the target air volume Qs.

インバータ回路17にデューティを出力すると、6個のスイッチング素子を順番に導通させ、センサレスブラシレスDCモータ8を駆動する。センサレスブラシレスDCモータ8が駆動するとシャント抵抗20に電流が流れる。増幅部21は、各シャント抵抗20の両端の電位差を増幅する。電流検出部22では、増幅した各シャント抵抗20の両端の電位差を検出し、この電位差をもとにモータ巻線に流れる電流(巻線電流)を相ごとに検出する。検出された巻線電流のうち、2相分を回転検出部23に入力する。詳しくは後述するが、残りの1相分の巻線電流は、風量演算部24に入力する。回転検出部23では2相分の巻線電流からセンサレスブラシレスDCモータ8の回転数と位置を算出する。   When the duty is output to the inverter circuit 17, the six switching elements are sequentially turned on to drive the sensorless brushless DC motor 8. When the sensorless brushless DC motor 8 is driven, a current flows through the shunt resistor 20. The amplifying unit 21 amplifies the potential difference between both ends of each shunt resistor 20. The current detector 22 detects a potential difference between both ends of each amplified shunt resistor 20, and detects a current (winding current) flowing through the motor winding for each phase based on the potential difference. Two phases of the detected winding current are input to the rotation detector 23. As will be described in detail later, the remaining winding current for one phase is input to the air volume calculation unit 24. The rotation detector 23 calculates the rotation speed and position of the sensorless brushless DC motor 8 from the winding currents for two phases.

次に、風量演算部24では、電流検出部22で検出された1相分の電流値と回転検出部23によって検出された回転数から現在の出力風量Qnを算出する。そして、風量演算部24は、算出された出力風量Qnと目標風量Qsとを比較する。出力風量Qnが目標風量Qsに対して小さい場合は、風量演算部24は速度制御部27にデューティを大きく出力する指示を行う。出力風量Qnが目標風量Qsに対して大きい場合は、風量演算部24は速度制御部27にデューティを小さく出力する指示を行って、出力風量Qnと目標風量Qsとの偏差を小さくするように制御することとなる。   Next, the air volume calculation unit 24 calculates the current output air volume Qn from the current value for one phase detected by the current detection unit 22 and the rotation speed detected by the rotation detection unit 23. Then, the air volume calculation unit 24 compares the calculated output air volume Qn with the target air volume Qs. When the output air volume Qn is smaller than the target air volume Qs, the air volume calculator 24 instructs the speed controller 27 to output a large duty. When the output air volume Qn is larger than the target air volume Qs, the air volume calculation unit 24 instructs the speed control unit 27 to output a small duty, and controls to reduce the deviation between the output air volume Qn and the target air volume Qs. Will be.

ここで、出力風量Qnが定格風量に対して十分小さい場合、シャント抵抗20に流れる電流が小さく、電流検出部22では、巻線電流に流れる電流を正確に検出し難くなる。そこで、目標風量Qsが所定の風量Qaよりも小さい場合には、増幅率変更手段26は、風量演算部24に入力する電流値を検出するための増幅部21の増幅率を上げる処理を行なう。所定の風量Qaは、予め記憶された風量の値である。このQaは、定格風量に対して十分小さく、増幅率を切り替えて検出しないと電流検出部22で正確な巻線電流の検出ができなくなるような値を設定しておく。   Here, when the output air volume Qn is sufficiently small with respect to the rated air volume, the current flowing through the shunt resistor 20 is small, and it is difficult for the current detector 22 to accurately detect the current flowing through the winding current. Therefore, when the target air volume Qs is smaller than the predetermined air volume Qa, the amplification factor changing unit 26 performs a process of increasing the amplification factor of the amplifier 21 for detecting the current value input to the air volume calculator 24. The predetermined air volume Qa is an air volume value stored in advance. This Qa is set to a value that is sufficiently small with respect to the rated air volume and that the current detector 22 cannot accurately detect the winding current unless the amplification factor is switched and detected.

以上のように構成した換気装置は、センサレスブラシレスDCモータ8に流れる電流をインバータ回路17の各相の下段と負電位側の間に相ごとにシャント抵抗20を挿入し、シャント抵抗20に流れる電流を検出することにより精度よく巻線電流を検出することができる。   In the ventilator configured as described above, the current flowing through the sensorless brushless DC motor 8 has a shunt resistor 20 inserted between the lower stage and the negative potential side of each phase of the inverter circuit 17, and the current flowing through the shunt resistor 20. The winding current can be detected with high accuracy by detecting.

また、目標風量Qsに応じて、直流電圧可変手段14によって出力する直流電圧を変更する。特に、小風量の場合には、出力する直流電圧を小さくして、センサレスブラシレスDCモータ8の巻線に流れる電流を増加させる。このようにして、風量演算部24が認識する電流値を増加させて、認識誤差を少なくすることにより、正確にモータ巻線の電流を検出するため、換気風量を常に一定に保つことができる。   Further, the DC voltage output by the DC voltage varying means 14 is changed according to the target air volume Qs. In particular, in the case of a small air volume, the output DC voltage is reduced to increase the current flowing through the winding of the sensorless brushless DC motor 8. In this way, by increasing the current value recognized by the air volume calculating unit 24 and reducing the recognition error, the current of the motor winding is accurately detected, so that the ventilation air volume can always be kept constant.

また、各相のうちいずれか1相の増幅率を増幅率変更手段26で変更することで巻線電流を正確に検出することができる。従って、DCモータの特徴を生かした小さい風量から大きい風量までの換気を一つの本体でできる。   Further, the winding current can be accurately detected by changing the amplification factor of any one of the phases by the amplification factor changing means 26. Accordingly, ventilation from a small air volume to a large air volume utilizing the characteristics of the DC motor can be performed with one main body.

また、本実施の形態では、増幅率変更手段26は、目標風量Qsに対応して増幅率を切り替える構成としたが、電流検出部22が検出した電流値に基づいて増幅率を切り替えてもよい。   Further, in the present embodiment, the amplification factor changing means 26 is configured to switch the amplification factor corresponding to the target air volume Qs. However, the amplification factor may be switched based on the current value detected by the current detection unit 22. .

また、本実施の形態では、センサレスブラシレスDCモータ8を用いて構成したが、増幅率を切り替える増幅率変更手段26は、固定子18に対する回転子19の相対的位置を磁気センサの出力を利用して位置検出をしているブラシレスDCモータに適用することも可能である。すなわち、シャント抵抗20をどれか1相に接続し、増幅率変更手段26は、そのシャント抵抗20の両端の電位差を増幅する増幅部21の増幅率を切り替える構成においても効果は同じである。   In this embodiment, the sensorless brushless DC motor 8 is used. However, the gain changing means 26 for switching the gain uses the output of the magnetic sensor to determine the relative position of the rotor 19 with respect to the stator 18. It is also possible to apply to a brushless DC motor that detects the position. That is, the effect is the same in the configuration in which the shunt resistor 20 is connected to any one phase and the amplification factor changing unit 26 switches the amplification factor of the amplification unit 21 that amplifies the potential difference between both ends of the shunt resistor 20.

また、目標風量指示部25は、リモコン装置11で設定したノッチを入力としているが、本体内にスイッチを設け、そのスイッチで設定したノッチを入力としてもよい。   Further, although the target air volume instruction unit 25 uses the notch set by the remote control device 11 as an input, a switch may be provided in the main body and the notch set by the switch may be input.

本発明にかかる建物に取り付けられる換気装置は、ダクト抵抗、外風圧に拘わりなく所定の時間内で風量が得られる製品のおいて広く有用である。   The ventilation device attached to a building according to the present invention is widely useful in products that can obtain an air volume within a predetermined time regardless of duct resistance and external wind pressure.

1 室内
2 天井裏
3 本体
4 アダプタ
5 排気ダクト
7 羽根
8 センサレスブラシレスDCモータ
9 ルーバ
10 制御回路
11 リモコン装置
11a 電源入/切スイッチ
11b ファンノッチ設定スイッチ
12 商用電源
13 交直変換回路
14 直流電圧可変手段
15 電源回路
16 平滑コンデンサ
17 インバータ回路
18 固定子
19 回転子
20 シャント抵抗
21 増幅部
22 電流検出部
23 回転検出部
24 風量演算部
25 目標風量指示部
26 増幅率変更手段
27 速度制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Indoor 2 Ceiling back 3 Main body 4 Adapter 5 Exhaust duct 7 Blade 8 Sensorless brushless DC motor 9 Louver 10 Control circuit 11 Remote control device 11a Power on / off switch 11b Fan notch setting switch 12 Commercial power supply 13 AC / DC conversion circuit 14 DC voltage variable means DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 Power supply circuit 16 Smoothing capacitor 17 Inverter circuit 18 Stator 19 Rotor 20 Shunt resistance 21 Amplifying part 22 Current detection part 23 Rotation detection part 24 Air volume calculating part 25 Target air volume instruction | indication part 26 Amplification rate change means 27 Speed control part

Claims (3)

風量を可変できる換気装置であって、
この換気装置内部には、
羽根を駆動するモータと、
このモータを制御する制御回路を備え、
この制御回路内部には、
上段と下段からなり、相反するON/OFF動作を行う2つのスイッチング素子を直流電圧に直列に接続して成る三つのアームを三相ブリッジ状に結線し、三相PWM方式の電圧を前記モータに印加するインバータ回路と、
このインバータ回路に商用電源を整流平滑した後に所望の直流電圧を生成する直流電圧可変手段を具備した電源回路と、
このインバータ回路の各相の下段と負電位側の間に相ごとに挿入したシャント抵抗と、
このシャント抵抗の端子間電圧を増幅する増幅部と、
この増幅部の出力からモータに流れる各相の電流を検出する電流検出部と、
この電流検出部で検出された電流に基づいてモータの回転数と位置を算出する回転検出部と、
目標風量を指示する目標風量指示部と、
前記電流検出部で検出した各相の電流値のうちいずれか1相の電流値と、前記回転検出部が算出した回転数とを入力して現在の出力風量を算出し算出された前記出力風量と前記目標風量とを比較する風量演算部と、
前記風量演算部の比較結果に基づいて、前記インバータ回路に対して、デューティを可変させて前記モータの回転数を制御する速度制御部を備え、
前記直流電圧可変手段は、前記目標風量指示部が指示する目標風量に応じて出力する直流電圧を可変する換気装置。
A ventilation device with variable air volume,
Inside this ventilator,
A motor for driving the blades;
A control circuit for controlling this motor is provided,
In this control circuit,
Three arms consisting of an upper stage and a lower stage and two switching elements that perform opposite ON / OFF operations connected in series to a DC voltage are connected in a three-phase bridge shape, and a three-phase PWM voltage is applied to the motor. An inverter circuit to be applied;
A power supply circuit comprising a DC voltage variable means for generating a desired DC voltage after rectifying and smoothing a commercial power supply in the inverter circuit;
A shunt resistor inserted for each phase between the lower stage of each phase of the inverter circuit and the negative potential side;
An amplifier for amplifying the voltage across the terminals of the shunt resistor;
A current detector for detecting the current of each phase flowing from the output of the amplifier to the motor;
A rotation detector that calculates the rotational speed and position of the motor based on the current detected by the current detector;
A target air volume instruction section for instructing the target air volume;
The current output air volume is calculated by inputting the current value of any one phase among the current values of each phase detected by the current detection unit and the rotation speed calculated by the rotation detection unit, and the calculated output An air volume calculating unit for comparing the air volume with the target air volume ;
Based on the comparison result of the air volume calculation unit, the inverter circuit includes a speed control unit that controls the rotational speed of the motor by varying the duty.
The DC voltage varying means is a ventilator that varies a DC voltage output in accordance with a target air volume indicated by the target air volume indicating unit.
前記制御回路には、前記増幅部の増幅率を変更する増幅率変更手段を備え、
この増幅率変更手段は、前記目標風量に基づいて前記増幅部の増幅率を切り替える請求項1記載の換気装置。
The control circuit includes amplification factor changing means for changing the amplification factor of the amplification unit,
The amplification factor changing unit ventilator of claim 1, wherein switching the amplification factor of the front Symbol amplifying unit based on the target air amount.
前記制御回路には、前記増幅部の増幅率を変更する増幅率変更手段を備え、
この増幅率変更手段は、前記電流検出部が検出する電流に基づいて前記増幅部の増幅率を切り替える請求項1記載の換気装置。
The control circuit includes amplification factor changing means for changing the amplification factor of the amplification unit,
The amplification factor changing unit ventilator of claim 1, wherein switching the amplification factor of the front Symbol amplifying section based on the current the current detection section detects.
JP2013199538A 2013-06-28 2013-09-26 Ventilation equipment Active JP6255573B2 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013199538A JP6255573B2 (en) 2013-09-26 2013-09-26 Ventilation equipment
CN201480036942.3A CN105339671B (en) 2013-06-28 2014-06-26 Air interchanger
PCT/JP2014/003424 WO2014208095A1 (en) 2013-06-28 2014-06-26 Ventilation device
US14/898,186 US10041496B2 (en) 2013-06-28 2014-06-26 Ventilation device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013199538A JP6255573B2 (en) 2013-09-26 2013-09-26 Ventilation equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015064174A JP2015064174A (en) 2015-04-09
JP6255573B2 true JP6255573B2 (en) 2018-01-10

Family

ID=52832195

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013199538A Active JP6255573B2 (en) 2013-06-28 2013-09-26 Ventilation equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6255573B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7556696B2 (en) * 2020-03-24 2024-09-26 三菱電機株式会社 Motor drive control device and fan device

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3738685B2 (en) * 2000-11-21 2006-01-25 三菱電機株式会社 Inverter device and blower device
JP2005214486A (en) * 2004-01-29 2005-08-11 Toshiba Corp Refrigerator
JP5289415B2 (en) * 2010-11-10 2013-09-11 三菱電機株式会社 Method for manufacturing synchronous motor

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015064174A (en) 2015-04-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9835350B2 (en) Method for controlling constant air volume of ECM motor in HVAC system
JP3738685B2 (en) Inverter device and blower device
AU2013204591B2 (en) Methods and systems for controlling an electric motor
CN101233326B (en) Air supply device and electrical equipment equipped with the same
US8669730B2 (en) Ventilation device
JP6609796B2 (en) Ventilation equipment
JP6255576B2 (en) Ventilation equipment
WO2014208095A1 (en) Ventilation device
CN102741619B (en) Ventilation device
JP6225326B2 (en) Ventilation equipment
JP6569089B2 (en) Ceiling fan
JP6255573B2 (en) Ventilation equipment
US20150180383A1 (en) Air blower equipped with brushless dc motor
JP6221057B2 (en) Ventilation equipment
JP6182736B2 (en) Ventilation equipment
JP2015047000A (en) Ventilation device
WO2017110081A1 (en) Brushless dc motor voltage control device and air-blowing device equipped with same
JP2010022102A (en) Brushless dc motor and ventilation blower mounting it
JP2010268647A (en) Brushless DC motor driving device and ventilation blower equipped with the same
JP7345688B2 (en) ventilation blower
WO2024261799A1 (en) Blower device
JP2014155258A (en) Brushless motor

Legal Events

Date Code Title Description
RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20160519

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160908

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170808

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20171004

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: 20171024

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20171106

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6255573

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151