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公開番号2020188665
公報種別公開特許公報(A)
公開日20201119
出願番号2019093769
出願日20190517
発明の名称信号生成装置、モータシステム、信号生成方法及びプログラム
出願人三菱重工サーマルシステムズ株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類H02M 7/48 20070101AFI20201023BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】瞬間的な電圧降下が発生した場合であっても、モータに対して所望の制御を継続することのできる信号生成装置を提供する。
【解決手段】信号生成装置は、コンバータからインバータに供給される電圧が所定のしきい値以下であるか否かを判定する判定部と、前記判定部がコンバータから前記インバータに供給される電圧が所定のしきい値以下であると判定した場合に、前記インバータに供給される電圧を昇圧させる制御信号を生成する生成部と、を備える。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項1】
コンバータからインバータに供給される電圧が所定のしきい値以下であるか否かを判定する判定部と、
前記判定部がコンバータから前記インバータに供給される電圧が所定のしきい値以下であると判定した場合に、前記インバータに供給される電圧を昇圧させる制御信号を生成する生成部と、
を備える信号生成装置。
続きを表示(約 430 文字)【請求項2】
前記制御信号を前記コンバータに出力する制御部、
を備える請求項1に記載の信号生成装置。
【請求項3】
請求項1または請求項2に記載の信号生成装置と、
前記コンバータと、
を備えるモータシステム。
【請求項4】
インバータに供給される電圧が所定のしきい値以下であるか否かを判定することと、
前記インバータに供給される電圧が所定のしきい値以下であると判定した場合に、前記インバータに供給される電圧を昇圧させる制御信号を生成することと、
を含む信号生成方法。
【請求項5】
コンピュータに、
インバータに供給される電圧が所定のしきい値以下であるか否かを判定することと、
前記インバータに供給される電圧が所定のしきい値以下であると判定した場合に、前記インバータに供給される電圧を昇圧させる制御信号を生成することと、
を実行させるプログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、信号生成装置、モータシステム、信号生成方法及びプログラムに関する。
続きを表示(約 8,900 文字)【背景技術】
【0002】
モータシステムでは、可能な限りモータの回転を継続させることが要求される場合がある。
特許文献1には、関連する技術として、電力負荷の変動に応じて母線電圧指令値を変化させてモータを駆動させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2014−057521号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、瞬間的な電圧降下が発生した場合、モータシステムにおけるインバータへ供給される電圧が低下する場合がある。この場合、モータに対して所望の制御を継続することができない(いわゆる、脱調状態となる)可能性がある。
そのため、瞬間的な電圧降下が発生した場合であっても、モータに対して所望の制御を継続することのできる技術が求められている。
【0005】
そこでこの発明は、上述の課題を解決することのできる信号生成装置、モータシステム、信号生成方法及びプログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の第1の態様によれば、信号生成装置は、コンバータからインバータに供給される電圧が所定のしきい値以下であるか否かを判定する判定部と、前記判定部がコンバータから前記インバータに供給される電圧が所定のしきい値以下であると判定した場合に、前記インバータに供給される電圧を昇圧させる制御信号を生成する生成部と、を備える。
【0007】
本発明の第2の態様によれば、第1の態様における信号生成装置は、前記制御信号を前記コンバータに出力する制御部、を備えるものであってもよい。
【0008】
本発明の第3の態様によれば、モータシステムは、第1の態様または第2の態様における信号生成装置と、前記コンバータと、を備える。
【0009】
本発明の第4の態様によれば、信号生成方法は、インバータに供給される電圧が所定のしきい値以下であるか否かを判定することと、前記インバータに供給される電圧が所定のしきい値以下であると判定した場合に、前記インバータに供給される電圧を昇圧させる制御信号を生成することと、を含む。
【0010】
本発明の第5の態様によれば、プログラムは、コンピュータに、インバータに供給される電圧が所定のしきい値以下であるか否かを判定することと、前記インバータに供給される電圧が所定のしきい値以下であると判定した場合に、前記インバータに供給される電圧を昇圧させる制御信号を生成することと、を実行させる。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、瞬間的な電圧降下が発生した場合であっても、モータに対して所望の制御を継続することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
本発明の一実施形態によるモータシステムの構成の一例を示す図である。
本発明の一実施形態によるインバータの構成の一例を示す図である。
本発明の一実施形態による制御装置の構成の一例を示す図である。
本発明の一実施形態によるモータシステムの処理フローの一例を示す図である。
本発明の別の実施形態によるモータシステムの構成の一例を示す図である。
少なくとも1つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
<実施形態>
以下、図面を参照しながら実施形態について詳しく説明する。
本発明の一実施形態によるモータシステム1の構成について説明する。
モータシステム1は、図1に示すように、交流電源10、コンバータ20、インバータ30、モータ40、電圧検出装置50、制御装置60(信号生成装置の一例)を備える。
モータシステム1は、インバータ30へ供給される電圧が低下した、または、インバータ30へ供給される電圧が低下すると判定した場合に、インバータ30へ供給される電圧を昇圧し、インバータ30へ供給される電圧の低下を抑制するシステムである。
例えば、モータシステム1は、空気調和システムで使用されるモータシステムである。
【0014】
交流電源10は、発電所などから供給される電力に基づく電源である。そのため、瞬間的な電圧降下が発生した場合、交流電源10の出力電圧は低下する。
【0015】
コンバータ20は、図1に示すように、整流回路201、スイッチング回路202、平滑コンデンサ203を備える。
整流回路201は、ダイオード201a、201b、201c、201dを備える。整流回路201は、交流電源10から供給される交流電力を直流電力に変換し、スイッチング回路202へ出力する。
【0016】
スイッチング回路202は、リアクタ202a、ダイオード202b、スイッチング素子202cを備える。リアクタ202aは、第1端子、第2端子を備える。ダイオード202bは、アノード端子、カソード端子を備える。スイッチング素子202cは、第1端子、第2端子、第3端子を備える。スイッチング素子202cは、制御装置60から第1端子が受ける制御信号sig1に応じて、オン状態となる期間とオフ状態となる期間とが切り替わることにより、第2端子から第3端子に流れる電流を制御し、スイッチング回路202に流れる電流の値を変化させる。スイッチング素子202cとしては、電界効果トランジスタ(FET:Field Effect Transistor)、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等が挙げられる。スイッチング素子202cが例えばMOSFETである場合、スイッチング素子202cの第1端子はゲート端子であり、第2端子はソース端子であり、第3端子はドレイン端子である。
スイッチング回路202は、平滑コンデンサ203へ電流を流し、インバータ30に入力される電圧を生成する回路である。スイッチング回路202は、インバータ30に供給される電圧が低下した場合に、その電圧を昇圧させる。
【0017】
平滑コンデンサ203は、第1端子、第2端子を備える。平滑コンデンサ203は、スイッチング回路202から電流を取得する。
【0018】
インバータ30は、制御装置60が行う制御に基づいて、コンバータ20から受ける電力からモータ40を駆動する三相交流電力を生成する。
【0019】
例えば、インバータ30は、図2に示すように、6つのトランジスタスイッチ301、302、303、304、305、306を備える回路である。6つのトランジスタスイッチ301、302、303、304、305、306のそれぞれが、制御装置60が出力する制御信号sig2に基づいてオン状態とオフ状態とで切り替わることによって、インバータ30は、三相交流電圧を生成する。この場合の制御信号sig2は、例えば、6つのトランジスタスイッチ301、302、303、304、305、306のそれぞれに応じたPWM信号である。
インバータ30は、生成した三相交流電力をモータ40に出力する。
【0020】
モータ40は、インバータ30が出力する三相交流電力によって動作するモータである。モータ40は、例えば、コンプレッサモータである。
【0021】
電圧検出装置50は、所定の短い時間間隔ごとに、コンバータ20の出力電圧を検出する装置である。電圧検出装置50は、検出したコンバータ20の出力電圧値を示す情報inf1を制御装置60に出力する。例えば、情報inf1は、コンバータ20の出力電圧そのものである。
【0022】
制御装置60は、図3に示すように、記憶部601、第1制御部602(判定部の一例、生成部の一例)、第2制御部603を備える。
記憶部601は、制御装置60が行う処理に必要な種々の情報を記憶する。
【0023】
第1制御部602は、電圧検出装置50から受ける情報inf1に基づいて、インバータ30へ供給される電圧の値を取得する。
第1制御部602は、取得した電圧の値に基づいて、制御信号sig1を生成する。そして、第1制御部602は、生成した制御信号sig1をコンバータ20へ出力する。
【0024】
例えば、第1制御部602は、取得した電圧の値が所定のしきい値以下である場合に、インバータ30へ供給される電圧が低下する前の標準的な電圧を昇圧の上限値として、インバータ30へ供給される電圧を昇圧させる制御信号sig1を生成する。所定のしきい値とは、インバータ30が生成する交流電圧ではモータ40を制御できなくなる(すなわち、脱調する)程度まで低下したインバータ30に供給される電圧にマージンを持たせた電圧(すなわち、制御できなくなる前の電圧)のことである。そして、第1制御部602は、生成した制御信号sig1をスイッチング回路202へ出力する。この場合、第1制御部602がインバータ30へ供給される電圧を昇圧させる制御を行う度に、制御信号sig1は、昇圧の程度を徐々に抑える制御信号となる。
また、第1制御部602は、取得した電圧の値が所定のしきい値を超えている場合には、インバータ30へ供給される標準的な電圧を出力させる制御信号sig1を生成する。そして、第1制御部602は、生成した制御信号sig1をスイッチング回路202へ出力する。
【0025】
第2制御部603は、電圧検出装置50から受ける情報inf1に基づいて、インバータ30へ供給される電圧の値を取得する。
第2制御部603は、取得した電圧の値に基づいて、制御信号sig2を生成する。そして、第2制御部603は、生成した制御信号sig2をインバータ30へ出力する。
【0026】
なお、第2制御部603は、インバータ30へ供給される電圧がわかれば、その電圧からモータ40に供給する交流電圧をどのように生成すればよいか、すなわち、インバータ30をどのように制御すればよいかがわかる。そのため、第2制御部603は、取得した電圧の値に基づいて、制御信号sig2を生成することができる。
【0027】
次に、本発明の一実施形態によるモータシステム1の処理について説明する。
ここでは、図4に示すモータシステム1の処理フローについて説明する。
【0028】
電圧検出装置50は、所定の短い時間間隔ごとに、検出したインバータ30へ供給される出力の値を示す情報inf1を制御装置60に出力する。
【0029】
第1制御部602は、電圧検出装置50から情報inf1を受ける。第1制御部602は、受けた情報inf1に基づいて、インバータ30へ供給される電圧の値を取得する(ステップS1)。
第1制御部602は、取得した電圧の値に基づいて、制御信号sig1を生成する。そして、第1制御部602は、生成した制御信号sig1をコンバータ20へ出力する。
【0030】
具体的には、第1制御部602は、取得した電圧の値と所定のしきい値とを比較する。第1制御部602は、取得した電圧の値が所定のしきい値以下であるか否かを判定する(ステップS2)。
第1制御部602は、取得した電圧の値が所定のしきい値以下であると判定した場合(ステップS2においてYES)、インバータ30へ供給される電圧が低下する前の標準的な電圧を昇圧の上限値として、インバータ30へ供給される電圧を昇圧させる制御信号sig1を生成する(ステップS3)。そして、第1制御部602は、生成した制御信号sig1をスイッチング回路202へ出力する(ステップS4)。
また、第1制御部602は、取得した電圧の値が所定のしきい値を超えていると判定した場合(ステップS2においてNO)、インバータ30へ供給される標準的な電圧を出力させる制御信号sig1を生成する(ステップS5)。そして、第1制御部602は、ステップS4の処理を行う。
【0031】
また、第2制御部603は、電圧検出装置50から受ける情報inf1に基づいて、インバータ30へ供給される電圧の値を取得する。
第2制御部603は、取得した電圧の値に基づいて、制御信号sig2を生成する(ステップS6)。そして、第2制御部603は、生成した制御信号sig2をインバータ30へ出力する(ステップS7)。
【0032】
以上、本発明の一実施形態によるモータシステム1について説明した。
制御装置60(信号生成装置の一例)において、第1制御部602(判定部の一例、生成部の一例)は、コンバータ20からインバータ30に供給される電圧が所定のしきい値以下であるか否かを判定する。第1制御部602は、コンバータ20からインバータ30に供給される電圧が所定のしきい値以下であると判定した場合に、インバータ30に供給される電圧を昇圧させる制御信号sig1を生成する。
このように制御装置60が制御信号sig1を生成することによって、モータシステム1は、コンバータ20からインバータ30へ供給される電圧を昇圧させることができる。その結果、瞬間的な電圧降下が発生した場合であっても、モータ40に対して所望の制御を継続することができる。
【0033】
なお、本発明の一実施形態によるモータシステム1では、電圧検出装置50がインバータ30に供給される電圧を検出して、第1制御部602が電圧検出装置50の検出結果に基づいて瞬間的な電圧降下が発生したか否かを判定するものとして説明した。しかしながら、本発明の別の実施形態によるモータシステム1では、図5に示すように、電圧検出装置50が交流電源10の出力電圧を検出して、第1制御部602が電圧検出装置50の検出結果に基づいて瞬間的な電圧降下が発生したか否かを判定するものであってもよい。この場合も、本発明の一実施形態によるモータシステム1と同様に、インバータ30が生成する交流電圧ではモータ40を制御できなくなる(すなわち、脱調する)程度まで低下したインバータ30に供給される電圧にマージンを持たせた電圧(すなわち、制御できなくなる前の電圧)を所定のしきい値として設定すればよい。なお、電圧検出装置50の検出箇所が異なるため、本発明の一実施形態における所定のしきい値と本発明の別の実施形態における所定のしきい値とは、値が異なるものであってよい。
【0034】
なお、スイッチング回路202は、PAM(Pulse Amplitude Modulation)制御を行い、交流電源10が出力する電圧(すなわち、系統電圧)の位相と、モータシステム1の入力電流の位相とを近づける目的、及び、モータシステム1の入力電流の歪み率を低減する(例えば、高調波成分を抑制する)目的で、多くのモータシステムにおいて(特に、空気調和システムで使用される多くのモータシステムにおいて)設けられている回路である。本発明の別の実施形態によるモータシステム1では、スイッチング回路202が、上記目的(位相を近づける目的及び高調波成分を抑制する目的)でモータシステムに予め設けられている場合には、そのスイッチング回路202は、上記目的の動作と並行してインバータ30に供給される電圧を昇圧するものであってよい。
このようにすれば、新たなスイッチング回路202を追加する必要がない。
【0035】
なお、本発明の実施形態における処理は、適切な処理が行われる範囲において、処理の順番が入れ替わってもよい。
【0036】
本発明の実施形態における記憶部601、その他の記憶装置(レジスタ、ラッチを含む)のそれぞれは、適切な情報の送受信が行われる範囲においてどこに備えられていてもよい。また、記憶部601、その他の記憶装置のそれぞれは、適切な情報の送受信が行われる範囲において複数存在しデータを分散して記憶していてもよい。
【0037】
本発明の実施形態について説明したが、上述の制御装置60、第1制御部602、第2制御部603、その他の制御装置は内部に、コンピュータシステムを有していてもよい。そして、上述した処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。コンピュータの具体例を以下に示す。
図6は、少なくとも1つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
コンピュータ5は、図6に示すように、CPU6、メインメモリ7、ストレージ8、インターフェース9を備える。
例えば、上述の制御装置60、第1制御部602、第2制御部603、その他の制御装置のそれぞれは、コンピュータ5に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でストレージ8に記憶されている。CPU6は、プログラムをストレージ8から読み出してメインメモリ7に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、CPU6は、プログラムに従って、上述した各記憶部に対応する記憶領域をメインメモリ7に確保する。
【0038】
ストレージ8の例としては、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM(Compact Disc Read Only Memory)、DVD−ROM(Digital Versatile Disc Read Only Memory)、半導体メモリ等が挙げられる。ストレージ8は、コンピュータ5のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インターフェース9または通信回線を介してコンピュータ5に接続される外部メディアであってもよい。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ5に配信される場合、配信を受けたコンピュータ5が当該プログラムをメインメモリ7に展開し、上記処理を実行してもよい。少なくとも1つの実施形態において、ストレージ8は、一時的でない有形の記憶媒体である。
【0039】
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現してもよい。さらに、上記プログラムは、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるファイル、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であってもよい。
なお、コンピュータ5は、上記構成に加えて、または上記構成に代えてPLD(Programmable Logic Device)などのカスタムLSI(Large Scale Integrated Circuit)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、GPU(Graphics Processing Unit)、及びこれらに類する処理装置を備えてもよい。PLDの例としては、PAL(Programmable Array Logic)、GAL(Generic Array Logic)、CPLD(Complex Programmable Logic Device)、FPGA(Field Programmable Gate Array)が挙げられる。この場合、CPU6によって実現される機能の一部または全部が当該集積回路によって実現されてもよい。
【0040】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例であり、発明の範囲を限定しない。これらの実施形態は、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の追加、種々の省略、種々の置き換え、種々の変更を行ってよい。
【符号の説明】
【0041】
1・・・モータシステム
5・・・コンピュータ
6・・・CPU
7・・・メインメモリ
8・・・ストレージ
9・・・インターフェース
10・・・交流電源
20・・・コンバータ
30・・・インバータ
40・・・モータ
50・・・電圧検出装置
60・・・制御装置
201・・・整流回路
201a、201b、201c、201d・・・ダイオード
202・・・スイッチング回路
202a・・・リアクタ
202b・・・ダイオード
202c・・・スイッチング素子
203・・・平滑コンデンサ
301、302、303、304、305、306・・・トランジスタスイッチ

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