JP6000801B2 - Motor control device and air conditioner using the same - Google Patents

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Description

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

従来、空気調和機に使用されている小型ファンモータは、ロータとファンの共振を原因とした特定回転数で発生する騒音が問題となっていた。この共振による騒音の問題を解決するためロータ部に防振ゴムを設けたり、ファンのシャフト受け部に防振ゴムを設けたりして音を低減していた。
この原因の一つとしてモータの誘起電圧の歪と印加電圧との差による電流波形の歪が挙げられ、この電流波形の歪を取り除くべく種々の方法が提案されている。
例えば、特許文献1において、誘起電圧の歪みに起因して発生するトルクリプルを相殺する電圧を事前に誘起電圧リプルテーブルとして作成し、指令電圧に加算するという技術が開示されている。
また、特許文献2においては、高効率運転を実現するために、トルクと回転数のマップまたはid電流(d軸)、iq電流(q軸)の2次元座標に従い、変調方式を切り替える制御方法が開示されている。
Conventionally, in a small fan motor used in an air conditioner, noise generated at a specific rotation speed due to resonance between the rotor and the fan has been a problem. In order to solve the problem of noise due to resonance, the vibration is reduced by providing an anti-vibration rubber on the rotor part or an anti-vibration rubber on the fan shaft receiving part.
One of the causes is current waveform distortion due to the difference between the induced voltage distortion of the motor and the applied voltage, and various methods have been proposed to eliminate this current waveform distortion.
For example, Patent Document 1 discloses a technique in which a voltage that cancels torque ripple generated due to distortion of an induced voltage is created in advance as an induced voltage ripple table and added to a command voltage.
In Patent Document 2, there is a control method for switching a modulation method according to a map of torque and rotation speed or two-dimensional coordinates of id current (d-axis) and iq current (q-axis) in order to realize high-efficiency operation. It is disclosed.

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

しかしながら、ファンとロータの共振音を下げるために防振ゴムを設ける方法は、モータやファンの構造が複雑になり、かつ原価が高くなるという問題があった。
また、特許文献1に開示された電流の正弦波化の技術では、ファンとロータの共振音は消えないことを、本発明者は実験により確認した。
また、特許文献2に開示された変調方式を切り替える方法では、ファンとロータの共振音が消える場合と消えない場合があることを、本発明者は実験により確認した。
However, the method of providing the anti-vibration rubber for reducing the resonance noise of the fan and the rotor has a problem that the structure of the motor and the fan is complicated and the cost is increased.
Further, the inventor has confirmed through experiments that the resonance sound of the fan and the rotor does not disappear with the current sine wave technology disclosed in Patent Document 1.
Further, the present inventor has confirmed through experiments that the method of switching the modulation method disclosed in Patent Document 2 may or may not eliminate the resonance sound of the fan and the rotor.

そこで、本発明は、このような問題点を解決するもので、その目的とするところは、防振ゴムを設けたモータやファンでなくても、ファンとロータの共振による音を低減した高効率なモータ制御装置を提供することである。   Therefore, the present invention solves such problems, and the object of the present invention is to achieve high efficiency by reducing the noise caused by the resonance between the fan and the rotor, even if the motor or fan is not provided with an anti-vibration rubber. Is to provide a simple motor control device.

前記の課題を解決して、本発明の目的を達成するために、以下のように構成した。
すなわち、本発明のモータ制御装置は、直流電源に接続され、該直流電源の直流電力を可変電圧可変周波数の交流電力に変換して、3相モータを駆動制御するインバータと、負荷を回転駆動する前記3相モータに印加する電圧を演算するベクトル制御部と、前記ベクトル制御部の印加電圧の基本波の高次成分を演算する高次成分生成部と、前記ベクトル制御部の演算した印加電圧に前記高次成分生成部が演算した高次成分を加算する電圧加算部と、固定2相変調方式を含む複数の変調方式を有し、前記電圧加算部の信号に基づいて前記インバータをパルス幅制御するPWMパルス生成部と、該PWMパルス生成部が有する前記複数の変調方式を選択する変調方式選択部と、を備え、前記ベクトル制御部が得た前記3相モータの回転情報に基づいて、共振周波数成分が所定の範囲を超えた際に、前記変調方式選択部が前記複数の変調方式のいずれかを選択し、該選択された変調方式で前記PWMパルス生成部が前記インバータを制御し、前記3相モータの回転周波数の(6m+3)倍(mは正の整数)の周波数で共振する共振音を低減することを特徴とする。
また、その他の手段は、発明を実施するための形態のなかで説明する。
In order to solve the above-described problems and achieve the object of the present invention, the present invention is configured as follows.
That is, the motor control device of the present invention is connected to a DC power source, converts the DC power of the DC power source into AC power of variable voltage and variable frequency, and rotationally drives a load and an inverter for driving and controlling a three-phase motor. A vector control unit that calculates a voltage applied to the three-phase motor, a high-order component generation unit that calculates a high-order component of a fundamental wave of an applied voltage of the vector control unit, and an applied voltage calculated by the vector control unit A voltage addition unit for adding higher-order components calculated by the higher-order component generation unit and a plurality of modulation methods including a fixed two-phase modulation method, and controlling the pulse width of the inverter based on a signal from the voltage addition unit And a modulation method selection unit that selects the plurality of modulation methods included in the PWM pulse generation unit, based on the rotation information of the three-phase motor obtained by the vector control unit. When the resonance frequency component exceeds a predetermined range, the modulation method selection unit selects one of the plurality of modulation methods, and the PWM pulse generation unit controls the inverter with the selected modulation method. The resonance noise that resonates at a frequency (6m + 3) times (m is a positive integer) times the rotational frequency of the three-phase motor is reduced.
Other means will be described in the embodiment for carrying out the invention.

本発明によれば、防振ゴムを設けたモータやファンでなくても、ファンとロータの共振による音を低減した高効率なモータ制御装置を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if it is not a motor and fan which provided the vibration proof rubber, the highly efficient motor control apparatus which reduced the sound by the resonance of a fan and a rotor can be provided.

本発明の第1実施形態に係るモータ制御装置の内部の構成と、この直流モータ制御装置と電源と3相交流同期電動機と負荷との関連を示す図である。It is a figure which shows the internal structure of the motor control apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention, and the relationship between this DC motor control apparatus, a power supply, a three-phase alternating current synchronous motor, and load. 本発明の第1実施形態において、高次成分生成部の高次成分をベクトル制御部の基本波へ、電圧加算部で回転座標系を用いて加算する方法を示す図である。In 1st Embodiment of this invention, it is a figure which shows the method of adding the high-order component of a high-order component production | generation part to the fundamental wave of a vector control part using a rotation coordinate system in a voltage addition part. 本発明の第1実施形態において、高次成分生成部の高次成分をベクトル制御部の基本波へ、電圧加算部23で固定座標系を用いて加算する方法を示す図である。In 1st Embodiment of this invention, it is a figure which shows the method of adding the high order component of a high order component production | generation part to the fundamental wave of a vector control part using a fixed coordinate system in the voltage addition part. ファンの騒音の回転数に対する特性の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the characteristic with respect to the rotation speed of the noise of a fan. モータの回転数が450min−1におけるファンの騒音の周波数スペクトルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the frequency spectrum of the noise of a fan in case the rotation speed of a motor is 450min- 1 . モータの回転数が510min−1におけるファンの騒音の周波数スペクトルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the frequency spectrum of the noise of a fan in case the rotation speed of a motor is 510min- 1 . モータの回転数が600min−1におけるファンの騒音の周波数スペクトルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the frequency spectrum of the noise of a fan in case the rotation speed of a motor is 600min- 1 . モータの回転数が650min−1におけるファンの騒音の周波数スペクトルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the frequency spectrum of the noise of a fan in case the rotation speed of a motor is 650min- 1 . 本発明の第1実施形態において、高次成分の印加式でG=3%、φ=60度、G=5%、φ=20度の場合の騒音のスペクトルの一例を示す図である。In a first embodiment of the present invention, G 5 = 3% at an applied type high-order components, φ 5 = 60 degrees, G 7 = 5%, shows an example of a spectrum of the noise in the case of phi 7 = 20 degrees It is. 図9のスペクトルを示したときのモータ波形と、モータ電流のFFT解析を実行した波形の一例を示す図であり、(a)はモータ端子電圧の波形、(b)はモータ電流の波形、(c)はモータ電流のFFT解析を実行した波形である。It is a figure which shows an example of the waveform when the spectrum of FIG. 9 was shown, and the waveform which performed the FFT analysis of the motor current, (a) is a waveform of a motor terminal voltage, (b) is a waveform of a motor current, ( c) is a waveform obtained by performing FFT analysis of the motor current. 下固定相120度切り替え方式でモータを動作させた場合のモータ波形(電圧、電流)とモータ電流のFFT解析を実行した波形の一例を示す図であり、(a)はモータ端子電圧の波形、(b)はモータ電流の波形、(c)はモータ電流のFFT解析を実行した波形である。It is a figure which shows an example of the waveform which performed the FFT analysis of the motor waveform (voltage, current) and motor current at the time of operating a motor by the lower stationary phase 120 degree | times switching system, (a) is a waveform of a motor terminal voltage, (B) is a waveform of the motor current, and (c) is a waveform obtained by performing FFT analysis of the motor current. 比較例1のモータ制御装置の全体の構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the motor control apparatus of the comparative example 1. 誘起電圧波形が理想的な正弦波の場合の固定座標系での波形の概略を表す図であり、(a)は誘起電圧、(b)は印加する指令電圧、(c)はモータ電流を示している。It is a figure showing the outline of the waveform in a fixed coordinate system in case an induced voltage waveform is an ideal sine wave, (a) shows an induced voltage, (b) shows the command voltage to apply, (c) shows motor current. ing. 誘起電圧波形が歪んだ場合の固定座標系での波形の概略を表す図であり、(a)は誘起電圧、(b)は印加する指令電圧、(c)はモータ電流を示している。It is a figure showing the outline of the waveform in a fixed coordinate system when an induced voltage waveform is distorted, (a) shows an induced voltage, (b) shows an applied command voltage, and (c) shows a motor current. 誘起電圧波形が理想的な正弦波の場合の永久磁石の磁束を基準とした回転座標系での波形の概略を表す図であり、(a)は誘起電圧、(b)は印加する指令電圧、(c)はモータ電流を示している。It is a figure showing the outline of the waveform in the rotation coordinate system on the basis of the magnetic flux of a permanent magnet in case the induced voltage waveform is an ideal sine wave, (a) is an induced voltage, (b) is the command voltage to apply, (C) shows the motor current. 誘起電圧波形が歪んだ場合の永久磁石の磁束を基準とした回転座標系での波形の概略を表す図であり、(a)は誘起電圧、(b)は印加する指令電圧、(c)はモータ電流を示している。It is a figure showing the outline of the waveform in the rotation coordinate system on the basis of the magnetic flux of a permanent magnet when an induced voltage waveform is distorted, (a) is an induced voltage, (b) is a command voltage to apply, (c) is The motor current is shown. 誘起電圧の高次成分を印加電圧に加算した場合の固定座標での概略波形を示す図であり、(a)は誘起電圧、(b)は印加する指令電圧、(c)はモータ電流を示している。It is a figure which shows the general | schematic waveform in the fixed coordinate at the time of adding the higher-order component of an induced voltage to an applied voltage, (a) is an induced voltage, (b) is the command voltage to apply, (c) shows a motor current. ing. 誘起電圧の高次成分を印加電圧に加算した場合の回転座標系での概略波形を示す図であり、(a)は誘起電圧、(b)は印加する指令電圧、(c)はモータ電流を示している。It is a figure which shows the general | schematic waveform in a rotation coordinate system at the time of adding the higher order component of an induced voltage to an applied voltage, (a) is an induced voltage, (b) is the command voltage to apply, (c) is a motor current. Show. 一般的な3相変調におけるU相、V相、W相の電圧波形を示す図である。It is a figure which shows the voltage waveform of U phase, V phase, and W phase in general three phase modulation. 2相変調方式である固定相60度切り替え方式におけるU相、V相、W相の電圧波形を示す図である。It is a figure which shows the voltage waveform of U phase, V phase, and W phase in the stationary phase 60 degree switching system which is a two-phase modulation system. 2相変調方式である上固定相120度切り替え方式におけるU相、V相、W相の電圧波形を示す図である。It is a figure which shows the voltage waveform of the U phase in the upper stationary phase 120 degree switching system which is a two-phase modulation system, a V phase, and a W phase. 2相変調方式である下固定相120度切り替え方式におけるU相、V相、W相の電圧波形を示す図である。It is a figure which shows the voltage waveform of U phase, V phase, and W phase in the lower stationary phase 120 degree | times switching system which is a two-phase modulation system. 本発明の第2実施形態に係るモータ制御装置の内部の構成と、この直流モータ制御装置と直流電源と3相モータとファンとの関係を示す図である。It is a figure which shows the internal structure of the motor control apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention, and the relationship between this DC motor control apparatus, DC power supply, a three-phase motor, and a fan. 本発明の第3実施形態に係るモータ制御装置の内部の構成と、この直流モータ制御装置と直流電源と3相モータとファンとの関連を示す図である。It is a figure which shows the internal structure of the motor control apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention, and the relationship between this DC motor control apparatus, DC power supply, a three-phase motor, and a fan. 510min−1において、5次成分の印加と、2相変調の固定相60°切替方式を実施した場合のモータ端子電圧とモータ電流の波形と、FFT解析を実行した波形を示す図であり、(a)はモータ端子電圧の波形、(b)はモータ電流の波形、(c)はモータ電流のFFT解析を実行した波形である。It is a figure which shows the waveform which performed the analysis of the motor terminal voltage and motor current at the time of implementing the application of a 5th-order component and the fixed phase 60 degree switching system of two-phase modulation in 510min- 1 , and (FFT analysis), a) is a waveform of the motor terminal voltage, (b) is a waveform of the motor current, and (c) is a waveform obtained by performing FFT analysis of the motor current. 図25のモータの測定条件時のファンの騒音スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the noise spectrum of the fan at the time of the measurement conditions of the motor of FIG. 本発明の第4実施形態に係る空気調和機の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the air conditioner which concerns on 4th Embodiment of this invention.

以下に本願の発明を実施するための形態(以下、「実施形態」と称す)を、図面を参照して説明する。   EMBODIMENT OF THE INVENTION The form for implementing invention of this application (henceforth "embodiment") is demonstrated with reference to drawings below.

(第1実施形態)
本発明の第1実施形態に係るモータ制御装置を図1〜図3を参照して説明する。
(First embodiment)
A motor control device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

[モータ制御装置の構成:その1]
図1は、本発明の第1実施形態に係るモータ制御装置11の内部の構成と、このモータ制御装置11と直流電源12と3相交流同期電動機(適宜「モータ」もしくは「3相モータ」と略す)13と負荷(ファン)14との関連を示す図である。
図1において、モータ制御装置11は、DC−AC電力変換器であるインバータ15とインバータ15を制御する制御装置17とを備えて構成されている。
また、制御装置17は、PWM(Pulse Width Modulation)パルス生成部24とベクトル制御部21と高次成分生成部22と電圧加算部23とを備えて構成されている。
第1実施形態のモータ制御装置11の特徴は、制御装置17に高次成分生成部22を備え、制御装置17がインバータ15をPWM制御する際に、高次成分生成部22から電圧加算部23へ誘起電圧の高次成分を加算することである。この方法によって、モータ13と負荷であるファン14の共鳴による騒音を除去するものである。
この共鳴による騒音を除去する方法を特徴とする第1実施形態のモータ制御装置11の詳細を説明する前に、モータとファンの共鳴による騒音について先に説明し、その後、あらためて、図1の第1実施形態のモータ制御装置11について詳細に説明する。
[Configuration of motor controller: Part 1]
FIG. 1 shows an internal configuration of a motor control device 11 according to the first embodiment of the present invention, a motor control device 11, a DC power source 12, a three-phase AC synchronous motor (as appropriate “motor” or “three-phase motor”). It is a figure which shows the relationship between (abbreviated) 13 and load (fan) 14.
In FIG. 1, the motor control device 11 includes an inverter 15 that is a DC-AC power converter and a control device 17 that controls the inverter 15.
The control device 17 includes a PWM (Pulse Width Modulation) pulse generation unit 24, a vector control unit 21, a high-order component generation unit 22, and a voltage addition unit 23.
A feature of the motor control device 11 of the first embodiment is that the control device 17 includes a high-order component generation unit 22, and when the control device 17 performs PWM control of the inverter 15, the high-order component generation unit 22 to the voltage addition unit 23. It is to add the higher order component of the induced voltage. By this method, noise due to resonance between the motor 13 and the fan 14 as a load is removed.
Before describing details of the motor control device 11 of the first embodiment, which is characterized by a method for removing noise due to resonance, noise due to resonance between the motor and the fan will be described first. The motor control device 11 of one embodiment will be described in detail.

<ファンの騒音について>
モータ13(図1)でファン14(図1)を駆動した際のファン14の発生する騒音について説明する。
図4は、ファン14の騒音の回転数に対する特性の一例を示す図である。なお、図2、図3については、後で説明する。
図4において、横軸は回転数[min−1]であり、縦軸は騒音[dB]である。なお、回転数[min−1]とは回転数/分である。また、rpm(rotation per minute)に相当する。また、以下においては、例えば510回転数/分を510min−1とのように簡略化して表記するものとする。
ファン14の騒音は、図4で、250min−1、510min−1、650min−1のようにファン14の特定の回転数の付近に出現している。
次に、これらの複数の特定の回転数における周波数スペクトルを図5〜図8に示す。
<Fan noise>
The noise generated by the fan 14 when the fan 14 (FIG. 1) is driven by the motor 13 (FIG. 1) will be described.
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of characteristics of the noise of the fan 14 with respect to the rotation speed. 2 and 3 will be described later.
In FIG. 4, the horizontal axis is the rotational speed [min −1 ], and the vertical axis is the noise [dB]. The rotation speed [min −1 ] is the rotation speed / minute. Also, it corresponds to rpm (rotation per minute). In the following description, for example, 510 rpm / min is simply expressed as 510 min −1 .
Fan noise 14 in FIG 4, 250min -1, 510min -1, has appeared in the vicinity of a particular rotational speed of the fan 14 as 650 min -1.
Next, frequency spectra at these specific rotation speeds are shown in FIGS.

図5は、モータ13の回転数が450min−1におけるファン14の騒音の周波数スペクトルの一例を示す図である。 FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a frequency spectrum of noise of the fan 14 when the rotation speed of the motor 13 is 450 min −1 .

図6は、モータ13の回転数が510min−1におけるファン14の騒音の周波数スペクトルの一例を示す図である。 FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a frequency spectrum of noise of the fan 14 when the rotational speed of the motor 13 is 510 min −1 .

図7は、モータ13の回転数が600min−1におけるファン14の騒音の周波数スペクトルの一例を示す図である。 FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a frequency spectrum of noise of the fan 14 when the rotational speed of the motor 13 is 600 min −1 .

図8は、モータ13の回転数が650min−1におけるファン14の騒音の周波数スペクトルの一例を示す図である。 FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a frequency spectrum of noise of the fan 14 when the rotation speed of the motor 13 is 650 min −1 .

以上の図5〜図8において、横軸は周波数[Hz]であり、縦軸は騒音[dB]を表記している。また、横軸においては、1/3オクターブ単位で測定点をとっている。したがって200Hzの測定点から3番目の測定点は400Hzであるが、測定の際の設定上の端数の蓄積から398Hzとなっている。同様に794Hz、1585Hz、3162Hz、6310Hz、12589Hzは、それぞれ順に800Hz、1600Hz、3200Hz、6400Hz、12800Hzに対応するものである。   5 to 8, the horizontal axis represents frequency [Hz] and the vertical axis represents noise [dB]. On the horizontal axis, the measurement points are taken in 1/3 octave units. Therefore, the third measurement point from the 200 Hz measurement point is 400 Hz, but it is 398 Hz due to the accumulation of fractions on the setting at the time of measurement. Similarly, 794 Hz, 1585 Hz, 3162 Hz, 6310 Hz, and 12589 Hz respectively correspond to 800 Hz, 1600 Hz, 3200 Hz, 6400 Hz, and 12800 Hz, respectively.

図5〜図8の周波数解析結果において、図5の450min−1と図7の600min−1とにおいては、騒音が突出した測定点はみられない。
しかし、図6の510min−1においては、200Hzと316Hzに騒音が突出した測定点がある。また、図8の650min−1においては、251Hzに騒音が突出した測定点がある。
このように、ファン14とモータ13の共振音は200〜300Hz付近に出現する。
また、回転数510min−1を基準とすれば、モータが3相交流同期電動機であるので、モータの極数が8極であれば、モータの電気周波数は34Hz[510/{60×(2/8)}]である。この34Hzを基本周波数として6次成分の204Hz(34×6、図6の200Hzに対応)と9次成分の306Hz(34×9、図6の316Hzに対応)付近の加振トルクにより音が発生していることがわかる。
したがって、ファン14とモータ(モータのロータ)13との共振音を消去するには、これらの高次成分への対策をとることになる。
In the frequency analysis results of FIGS. 5 to 8, in 600 min -1 Metropolitan of 450Min -1 and 7 in FIG. 5, is not observed measurement point noise is projected.
However, at 510 min −1 in FIG. 6, there are measurement points at which noise protruded at 200 Hz and 316 Hz. Further, at 650 min −1 in FIG. 8, there is a measurement point where noise protruded at 251 Hz.
Thus, the resonance sound of the fan 14 and the motor 13 appears in the vicinity of 200 to 300 Hz.
If the rotation speed is 510 min −1 , the motor is a three-phase AC synchronous motor. Therefore, if the motor has 8 poles, the electric frequency of the motor is 34 Hz [510 / {60 × (2 / 8)}]. Sound is generated by the excitation torque near the sixth-order component of 204 Hz (34 × 6, corresponding to 200 Hz in FIG. 6) and the ninth-order component of 306 Hz (34 × 9, corresponding to 316 Hz in FIG. 6) with 34 Hz as a fundamental frequency. You can see that
Therefore, in order to eliminate the resonance noise between the fan 14 and the motor (motor rotor) 13, measures against these higher-order components are taken.

[モータ制御装置の構成:その2]
図1の本発明の第1実施形態に係るモータ制御装置11の構成について、あらためて詳細に説明する。
[Configuration of motor controller: Part 2]
The configuration of the motor control device 11 according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 will be described again in detail.

<モータ制御装置と直流電源、モータ、ファンとの関連>
前記したように、図1は、本発明の第1実施形態に係るモータ制御装置11の構成と、直流電源12とモータ13とファン(負荷)14との関連を示す図である。
図1において、モータ制御装置11は、直流電源12から直流電力を受けて、3相交流電力に変換する。また、モータ(3相交流同期電動機)13は、モータ制御装置11から3相交流電力を供給され、駆動制御されて回転し、ファン14を回転駆動させる。
次に、モータ制御装置11の、詳細について説明する。
<Relationship between motor controller and DC power supply, motor, fan>
As described above, FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of the motor control device 11 according to the first embodiment of the present invention and the relationship among the DC power supply 12, the motor 13, and the fan (load) 14.
In FIG. 1, a motor control device 11 receives DC power from a DC power supply 12 and converts it into three-phase AC power. Further, the motor (three-phase AC synchronous motor) 13 is supplied with the three-phase AC power from the motor control device 11, is driven and controlled to rotate, and rotates the fan 14.
Next, details of the motor control device 11 will be described.

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

《インバータ》
また、インバータ15は、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などの半導体スイッチング素子と逆並列に接続されたダイオード素子から構成された電力変換主回路51と、後記するPWMパルス生成部24からのPWMパルス信号17Aに基づいて電力変換主回路51のIGBT(Sup、Sun、Svp、Svn、Swp、Swn)へのゲート信号を発生するゲート・ドライバ52とを備えて構成されている。
IGBTが直列に接続されてレッグを構成するIGBT(Sup、Sun)は、直流電源12の間に接続され、それぞれの上アーム(Sup)と下アーム(Sup)の接続点は、U相の交流出力端子となっている。
<Inverter>
The inverter 15 includes a power conversion main circuit 51 including a diode element connected in reverse parallel to a semiconductor switching element such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), and a PWM pulse signal from a PWM pulse generation unit 24 described later. And a gate driver 52 that generates a gate signal to the IGBT (Sup, Sun, Svp, Svn, Swp, Swn) of the power conversion main circuit 51 based on 17A.
The IGBTs (Sup, Sun) constituting the legs by connecting the IGBTs in series are connected between the DC power sources 12, and the connection points of the upper arm (Sup) and the lower arm (Sup) are U-phase AC. Output terminal.

同様に直列に接続されてレッグを構成するIGBT(Svp、Svn)は、直流電源12の間に接続され、それぞれの上アーム(Svp)と下アーム(Svn)の接続点は、V相の交流出力端子となっている。
また、直列に接続されてレッグを構成するIGBT(Swp、Swn)は、直流電源12の間に接続され、それぞれの上アーム(Swp)と下アーム(Swn)の接続点は、W相の交流出力端子となっている。
以上のIGBT(Sup、Sun、Svp、Svn、Swp、Swn)を制御装置17がゲート・ドライバ52を介して、適切に制御をすることにより、直流電源12の直流電力は、可変電圧可変周波数の3相交流電力(3相交流電圧Vu,Vv,Vw、三相交流電流Iu,Iv,Iw)が前記のU相、V相、W相の交流出力端子から出力される。
Similarly, IGBTs (Svp, Svn) that are connected in series to form a leg are connected between the DC power supplies 12, and the connection points of the upper arm (Svp) and the lower arm (Svn) are V-phase AC. Output terminal.
Further, IGBTs (Swp, Swn) that are connected in series and constitute a leg are connected between the DC power supplies 12, and the connection points of the upper arm (Swp) and the lower arm (Swn) are the AC of the W phase. Output terminal.
When the control device 17 appropriately controls the above IGBTs (Sup, Sun, Svp, Svn, Swp, Swn) via the gate driver 52, the DC power of the DC power supply 12 can be changed to a variable voltage variable frequency. Three-phase AC power (three-phase AC voltages Vu, Vv, Vw, three-phase AC currents Iu, Iv, Iw) is output from the U-phase, V-phase, and W-phase AC output terminals.

《制御装置》
また、制御装置17は、PWMパルス生成部24とベクトル制御部21と高次成分生成部22と電圧加算部23とを備えて構成されている。
ベクトル制御部21は、直流母線電流検出回路16で検出された直流母線電流情報(適宜「相電流の情報」と表記する)16Aをもとに前記永久磁石同期モータ13への基本波印加電圧指令21Bと前記永久磁石同期モータ13のモータ回転数・位相情報21Aを算出する。
また、高次成分生成部22は、前記モータ回転数・位相情報(回転情報)21Aをもとに、前記永久磁石同期モータ13の誘起電圧の高次成分22Aを電圧加算部23へ出力する。
また、電圧加算部23は、前記の基本波印加電圧指令21Bに前記の誘起電圧の高次成分22Aを加算して印加電圧指令23Aを出力する。
"Control device"
The control device 17 includes a PWM pulse generation unit 24, a vector control unit 21, a high-order component generation unit 22, and a voltage addition unit 23.
The vector control unit 21 generates a fundamental wave application voltage command to the permanent magnet synchronous motor 13 based on DC bus current information (appropriately expressed as “phase current information”) 16A detected by the DC bus current detection circuit 16. 21B and motor rotation speed / phase information 21A of the permanent magnet synchronous motor 13 are calculated.
The high-order component generator 22 outputs the high-order component 22A of the induced voltage of the permanent magnet synchronous motor 13 to the voltage adder 23 based on the motor rotation speed / phase information (rotation information) 21A.
The voltage adding unit 23 adds the higher-order component 22A of the induced voltage to the fundamental wave applied voltage command 21B and outputs the applied voltage command 23A.

また、PWMパルス生成部24は、前記の印加電圧指令23Aと内部に有するキャリア信号を基づき、インバータ15をパルス幅制御するPWMパルス信号17Aへ変換する。
なお、ベクトル制御部21のベクトル制御は、例えば、非特許文献1としての「「高速用永久磁石同期モータの新ベクトル制御方式の検討」電学論D、 Vol.129 (2009) No.1 pp.36-45」や、非特許文献2としての「「家電機器向け位置センサレス永久磁石同期モータの簡易ベクトル制御」 電学論D、 Vol.124 (2004) No.11 pp.1133-1140」に示されている方式を用いることで実現可能である。
Further, the PWM pulse generator 24 converts the inverter 15 into a PWM pulse signal 17A for controlling the pulse width based on the applied voltage command 23A and the internal carrier signal.
The vector control of the vector control unit 21 is, for example, as described in Non-Patent Document 1, “Examination of a New Vector Control Method for a High-Speed Permanent Magnet Synchronous Motor”, Electrotechnical D, Vol. 129 (2009) No. 1 pp. .36-45 "and Non-Patent Document 2," Simple Vector Control of Position Sensorless Permanent Magnet Synchronous Motors for Home Appliances, "Electrology D, Vol.124 (2004) No.11 pp.1133-1140 This can be achieved by using the scheme shown.

《直流母線電流検出回路》
直流母線電流検出回路16は、直流電源12の負側の直流母線に接続され、U相、V相、W相の脈流が混載した直流母線電流IDCから相電流情報を取得する。取得された相電流情報は、直流母線電流情報(相電流の情報)16Aとして、ベクトル制御部21へ出力される。
なお、相電流情報の取得する方法は、例えば、特許文献3として特開2004−48886号に開示されている方式などで可能である。
<< DC bus current detection circuit >>
DC bus current detecting circuit 16 is connected to the negative side of the DC bus of the DC power source 12, U-phase, V-phase, pulsating of W phase to obtain a phase current information from the DC bus current I DC were mixed. The acquired phase current information is output to the vector control unit 21 as DC bus current information (phase current information) 16A.
In addition, the method of acquiring phase current information is possible by the system etc. which are disclosed by Unexamined-Japanese-Patent No. 2004-48886 as patent document 3, for example.

[高次成分生成部と電圧加算部の動作]
第1実施形態では、騒音を低減するため以下に示す誘起電圧の高次成分生成部22と電圧加算部23により、高次成分を印加する構成をとっている。
以下において、誘起電圧の高次成分22Aを生成する高次成分生成部22と、高次成分22Aを基本波印加電圧指令21Bへ加算する電圧加算部23の動作を、図2、図3、図17、図18を参照して説明する。
[Operation of higher-order component generator and voltage adder]
In the first embodiment, in order to reduce noise, a high-order component is applied by a high-order component generation unit 22 and a voltage addition unit 23 of induced voltage described below.
Hereinafter, the operations of the high-order component generation unit 22 that generates the high-order component 22A of the induced voltage and the voltage addition unit 23 that adds the high-order component 22A to the fundamental wave applied voltage command 21B will be described with reference to FIGS. 17 and with reference to FIG.

<高次成分の生成>
高次成分生成部22では、あらかじめ設定した後記する(式1)、(式2)におけるGとφの値を用いて前記モータ回転数・位相情報21Aをもとに高次成分を生成し、高次成分22Aを電圧加算部23へ出力する。
<Generation of higher order components>
The high-order component generation unit 22 generates a high-order component based on the motor rotation speed / phase information 21A using the values of G and φ in (Expression 1) and (Expression 2) described later, which are set in advance, The high-order component 22A is output to the voltage adding unit 23.

<印加電圧への加算>
電圧加算部23では、ベクトル制御部21が出力した基本波印加電圧指令21Bと、高次成分生成部22が出力した誘起電圧の高次成分22Aとを加算し、PWMパルス生成部24へ出力する。
具体的な構成としては、回転座標系での加算と、固定座標系での加算とがある。次に、これらの方法について順に説明する。
<Addition to applied voltage>
In the voltage addition unit 23, the fundamental wave applied voltage command 21 B output from the vector control unit 21 and the high-order component 22 A of the induced voltage output from the high-order component generation unit 22 are added and output to the PWM pulse generation unit 24. .
As a specific configuration, there are addition in a rotating coordinate system and addition in a fixed coordinate system. Next, these methods will be described in order.

《回転座標系での加算》
回転座標系での加算の方式について、図2を参照して説明する。
図2は、本発明の第1実施形態において、高次成分生成部22の高次成分(誘起電圧の高次成分22A)をベクトル制御部21の基本波(基本波印加電圧指令21B)へ、電圧加算部23で、回転座標系を用いて加算する方法を示す図である。
図2において、ベクトル制御部21は、相電流の情報16Aに基づき、モータ回転子の磁石磁束方向(d軸)を基準とし、このd軸と直角方向(q軸)とによる回転座標系であるdq座標軸上において、基本波印加電圧指令21B(Vd、Vq)と、モータ回転数・位相情報(回転情報)21Aを出力する。なお、Vdがd軸、Vqがq軸に関わる基本波印加電圧指令21B(図1)である。
《Addition in rotating coordinate system》
A method of addition in the rotating coordinate system will be described with reference to FIG.
FIG. 2 shows that in the first embodiment of the present invention, the higher-order component of the higher-order component generator 22 (the higher-order component 22A of the induced voltage) is changed to the fundamental wave (fundamental wave applied voltage command 21B) of the vector controller 21. It is a figure which shows the method of adding using the rotation coordinate system in the voltage addition part.
In FIG. 2, the vector control unit 21 is a rotating coordinate system based on the magnet flux direction (d axis) of the motor rotor based on the phase current information 16 </ b> A and based on the d axis and a perpendicular direction (q axis). On the dq coordinate axis, a fundamental wave applied voltage command 21B (Vd * , Vq * ) and motor rotation speed / phase information (rotation information) 21A are output. Note that Vd * is the fundamental wave applied voltage command 21B (FIG. 1) relating to the d-axis and Vq * is related to the q-axis.

高次成分生成部22は、ベクトル制御部21からのモータ回転数・位相情報21Aに基づき、dq座標軸上における高次成分22A−d(d軸)、22A−q(q軸)を生成する。なお、高次成分22A−d、22A−qは、図1では高次成分22Aに相当する。
電圧加算部23は、d軸において、基本波印加電圧指令(Vd)と高次成分22A‐dを加算して、d軸の印加電圧指令23A−dを出力する。
また、電圧加算部23は、q軸において、基本波印加電圧指令(Vq)と高次成分22A−qを加算して、q軸の印加電圧指令23A−qを出力する。
なお、印加電圧指令23A−d、23A−qは、図示していない変換部によってU相、V相、W相の成分に変換されて、PWMパルス生成部24(図1)に入力される。
The higher-order component generation unit 22 generates higher-order components 22A-d (d-axis) and 22A-q (q-axis) on the dq coordinate axis based on the motor rotation speed / phase information 21A from the vector control unit 21. Note that the high-order components 22A-d and 22A-q correspond to the high-order component 22A in FIG.
The voltage adder 23 adds the fundamental wave applied voltage command (Vd * ) and the higher-order component 22A-d on the d-axis, and outputs a d-axis applied voltage command 23A-d.
The voltage adding unit 23 adds the fundamental wave applied voltage command (Vq * ) and the higher-order component 22A-q on the q axis, and outputs a q-axis applied voltage command 23A-q.
The applied voltage commands 23A-d and 23A-q are converted into U-phase, V-phase, and W-phase components by a converter (not shown), and input to the PWM pulse generator 24 (FIG. 1).

《固定座標系での加算》
また、固定座標系での加算の方式について、図3を参照して説明する。
図3は、本発明の第1実施形態において、高次成分生成部22の高次成分(誘起電圧の高次成分22A)をベクトル制御部21の基本波(基本波印加電圧指令21B)へ、電圧加算部23で、固定座標系を用いて加算する方法を示す図である。
図3において、ベクトル制御部21は、相電流の情報16Aに基づき、固定座標系の三相交流の基本波印加電圧指令21B(Vu、Vv、Vw)と、モータ回転数・位相情報21Aとを出力する。
高次成分生成部22は、ベクトル制御部21からのモータ回転数・位相情報21Aに基づき、各相の高次成分22A−U、22A−V、22A−Wを生成する。
電圧加算部23は、固定座標系の三相交流の基本波印加電圧指令21B(Vu、Vv、Vw)と高次成分22A−U、22A−V、22A−Wを、各相(U、V、W)毎に加算して、それぞれ印加電圧指令23A−U、23A−V、23A−Wを出力する。
《Addition in fixed coordinate system》
The addition method in the fixed coordinate system will be described with reference to FIG.
FIG. 3 shows that in the first embodiment of the present invention, the higher-order component of the higher-order component generator 22 (the higher-order component 22A of the induced voltage) is changed to the fundamental wave (fundamental wave applied voltage command 21B) of the vector controller 21. It is a figure which shows the method of adding using the fixed coordinate system in the voltage addition part.
In FIG. 3, the vector control unit 21 is based on the phase current information 16A, and the three-phase AC fundamental wave applied voltage command 21B (Vu * , Vv * , Vw * ) in the fixed coordinate system and the motor rotation speed / phase information. 21A is output.
The high-order component generator 22 generates high-order components 22A-U, 22A-V, and 22A-W for each phase based on the motor rotation speed / phase information 21A from the vector controller 21.
The voltage adding unit 23 outputs a three-phase AC fundamental wave applied voltage command 21B (Vu * , Vv * , Vw * ) of a fixed coordinate system and higher-order components 22A-U, 22A-V, 22A-W to each phase ( U, V, and W) are added to output applied voltage commands 23A-U, 23A-V, and 23A-W, respectively.

[6次振動の低減]
次に、モータ回転数の6次倍で発生するファン14とロータ(モータ13のロータ)の共振音の低減方法について説明する。
ファン14とロータ(13)による共振は、回転方向の振動に起因するものであり、モータの各相の電圧もしくは電流と座標軸が異なる。モータの120度(2π/3)毎に位相の異なる3相の合成から生ずる回転磁界の座標軸の成分にファンとロータによる共振は関係する。したがって、3相モータ(モータ)の各相の電圧ではなく、回転座標系のdq座標系に変換して共振音の低減の対策をたてることが妥当である。
[Reduction of 6th vibration]
Next, a method for reducing the resonance noise of the fan 14 and the rotor (the rotor of the motor 13) generated at the sixth order of the motor rotation speed will be described.
The resonance caused by the fan 14 and the rotor (13) is caused by vibration in the rotation direction, and the voltage or current of each phase of the motor is different from the coordinate axis. The resonance of the fan and the rotor is related to the component of the coordinate axis of the rotating magnetic field resulting from the synthesis of three phases having different phases every 120 degrees (2π / 3) of the motor. Therefore, it is appropriate to take measures to reduce resonance noise by converting to the dq coordinate system of the rotating coordinate system instead of the voltage of each phase of the three-phase motor (motor).

一般に3相モータの各相での(3m−1)次成分と(3m+1)次成分とは、dq座標系の3m次成分に変換される。ここで、mは正の整数とする。
なお、基本波(1次成分)と(3m−1)次成分の合成の際の和の作用により3m次成分が生成される。また、基本波(1次成分)と(3m+1)次成分の合成の際の差の作用により3m次成分が生成される。
この変換を発展させ、dq座標系、つまり回転座標系での6次成分(m=2)を消すために、3相モータの各相(U、V、W)の印加電圧に誘起電圧成分の5次成分と7次成分(m=2)を加えることを本発明者らは考案した。以下に説明する。
In general, the (3m-1) th order component and the (3m + 1) th order component in each phase of the three-phase motor are converted into a 3mth order component of the dq coordinate system. Here, m is a positive integer.
The 3m-order component is generated by the action of the sum of the fundamental wave (first-order component) and the (3m-1) -order component. Further, a 3m-order component is generated by the action of the difference in the synthesis of the fundamental wave (first-order component) and the (3m + 1) -order component.
In order to develop this transformation and eliminate the 6th order component (m = 2) in the dq coordinate system, that is, the rotational coordinate system, the induced voltage component is applied to the applied voltage of each phase (U, V, W) of the three-phase motor. The inventors devised adding a quintic component and a quintic component (m = 2). This will be described below.

<高次成分の印加式について>
この場合に、誘起電圧1次成分E、高次成分の印加式E、Eは、次の(式1)と(式2)と(式3)とになる。
《1次成分の式》
<Application formula for higher-order components>
In this case, the applied equations E 5 and E 7 for the induced voltage primary component E 1 and the high-order component are the following (Equation 1), (Equation 2), and (Equation 3).
<< Formula of primary component >>

《5次成分の印加式》
各相(U、V、W)への5次成分の印加式については、以下の式となる。
<< Fourth-component application formula >>
The expression for applying the fifth-order component to each phase (U, V, W) is as follows.

《7次成分の印加式》
また、各相(U、V、W)への7次成分の印加式については、以下の式となる。
<< Applying formula for 7th order component >>
Moreover, about the application formula of the 7th order component to each phase (U, V, W), it becomes the following formula | equation.

この(式1)、(式2)、(式3)において、ω:モータ電気角周波数、K:誘起電圧定数、θ:位相、G:誘起電圧基本波振幅に対する5次波振幅の割合、G:誘起電圧基本波振幅に対する7次波振幅の割合、φ:基本波成分と5次成分の位相差、φ:基本波成分と7次成分の位相差である。
(式1)、(式2)、(式3)で表される1次成分と5次成分と7次成分をベクトル制御で用いられているdq変換することで次に示す(式4)となり、(式2)と(式3)の5次成分と7次成分は、dq座標系(トルク系)の6次成分とすることができる。この6次成分が加振トルクを打ち消すトルクとして作用し、回転数の6次成分の音を消すことができる。
In (Expression 1), (Expression 2), and (Expression 3), ω: motor electrical angular frequency, K e : induced voltage constant, θ: phase, G 5 : ratio of fifth-order wave amplitude to induced voltage fundamental wave amplitude , G 7 : ratio of seventh-order wave amplitude to induced voltage fundamental wave amplitude, φ 5 : phase difference between fundamental wave component and fifth-order component, and φ 7 : phase difference between fundamental wave component and seventh-order component.
The following (Expression 4) is obtained by performing dq conversion used in vector control on the primary component, the fifth order component, and the seventh order component represented by (Expression 1), (Expression 2), and (Expression 3). , (Equation 2) and (Equation 3), the fifth order component and the seventh order component can be the sixth order component of the dq coordinate system (torque system). This sixth-order component acts as a torque that cancels the excitation torque, and the sixth-order component of the rotational speed can be eliminated.

《dq座標系への変換》
誘起電圧1次成分E1と高次成分E5、E7から、dq座標系のそれぞれの電圧Ed、Eqは、次の(4式)によって変換される。
<< Conversion to dq coordinate system >>
From the induced voltage primary component E1 and the high order components E5 and E7, the voltages Ed and Eq in the dq coordinate system are converted by the following (Equation 4).

<各種の高次成分の低減>
また、(式1)、(式2)は、誘起電圧の振幅に対する比率G(G、G)と誘起電圧成分に対する位相差φ(φ、φ)で表現しているが、Gとφを変更することによって、自在に高次成分を印加することができる。
<Reduction of various high-order components>
Further, (Expression 1) and (Expression 2) are expressed by the ratio G (G 5 , G 7 ) to the amplitude of the induced voltage and the phase difference φ (φ 5 , φ 7 ) to the induced voltage component. And φ can be changed to freely apply higher order components.

《510min−1における6次音の低減》
次に、510min−1における6次音を低減するための実験例を示す。
本発明者らは実験的にG、G、φ、φの値を変更し、G=3%、φ=60度、G=5%、φ=20度の場合が6次音、つまり略200Hzの騒音の低減に効果的であることを見出した。
図9は、高次成分の印加式において、G=3%、φ=60度、G=5%、φ=20度の場合の騒音のスペクトルの一例を示す図である。なお、横軸は周波数[Hz]であり、縦軸は騒音[dB]を表記している。また、横軸においては、1/3オクターブ単位で測定点をとっている。
図9において、図6で見られた200Hzの騒音の突出した測定点はなくなっている。200Hzのスペクトルはあるものの、200Hz前後のスペクトラムと大きな差はない測定結果が得られている。したがって、6次音(略200Hz)の低減に効果があったことを示している。
<< Reduction of 6th order sound at 510 min -1 >>
Next, an experimental example for reducing the sixth order sound at 510 min −1 is shown.
The inventors experimentally changed the values of G 5 , G 7 , φ 5 , and φ 7 , and G 5 = 3%, φ 5 = 60 degrees, G 7 = 5%, and φ 7 = 20 degrees. Has been found to be effective in reducing the sixth order sound, that is, approximately 200 Hz.
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a noise spectrum when G 5 = 3%, φ 5 = 60 degrees, G 7 = 5%, and φ 7 = 20 degrees in the high-order component application formula. The horizontal axis represents frequency [Hz], and the vertical axis represents noise [dB]. On the horizontal axis, the measurement points are taken in 1/3 octave units.
In FIG. 9, the protruding measurement point of the 200 Hz noise seen in FIG. 6 disappears. Although there is a spectrum at 200 Hz, a measurement result that is not significantly different from the spectrum around 200 Hz is obtained. Therefore, it shows that there was an effect in the reduction of the 6th order sound (approximately 200 Hz).

また、図10は、図9のスペクトルを示したときのモータ波形(電圧、電流)とモータ電流のFFT(Fast Fourier Transform)解析を実行した波形の一例を示す図であり、(a)はモータ端子電圧の波形、(b)はモータ電流の波形、(c)はモータ電流のFFT解析を実行した波形である。
また、図10(a)、(b)の横軸は時間の推移であり、縦軸はそれぞれ電圧値と電流値である。また、図10(c)の横軸は周波数であり、縦軸は電流の成分の割合である。
図10(c)のFFTをみると5次成分が大きく含まれている。ただし、このモータの5次成分は、ファンとは共鳴しない(ファンで減衰してしまう)ので、残っていても問題はない。
FIG. 10 is a diagram showing an example of a waveform obtained by performing FFT (Fast Fourier Transform) analysis of the motor waveform (voltage, current) and motor current when the spectrum of FIG. 9 is shown. A waveform of the terminal voltage, (b) is a waveform of the motor current, and (c) is a waveform obtained by performing an FFT analysis of the motor current.
In addition, the horizontal axis of FIGS. 10A and 10B is a transition of time, and the vertical axis is a voltage value and a current value, respectively. In FIG. 10C, the horizontal axis represents frequency, and the vertical axis represents the ratio of current components.
Looking at the FFT in FIG. 10C, the fifth-order component is largely included. However, since the fifth-order component of this motor does not resonate with the fan (it is attenuated by the fan), there is no problem even if it remains.

《250min−1における12次音の低減》
次に、250min−1における12次音の低減方法について説明する。
図4においては、250min−1に騒音の突出点がある。スペクトラムは図示していないが、略200Hzの騒音である。
モータの極数が8極の場合には、250min−1における略200Hzの音は、モータ電気周波数で16.67Hz[250/{60×(2/8)}]に相当する。
したがって、12次(≒200/16.67)の高次成分に起因する騒音である。この12次の高次成分の低減の仕方について説明する。
6次の場合と同様に、高次成分と基本波の和と差の関係により、12次に対しては、11次と13次の高次成分を3相モータに印加する。
この12次に対しては、11次と13次の高次成分の両方、もしくはどちらか一方を印加することによって、ファン回転数の12倍の周波数のファンとロータの共振音を低減することができる。
<< Reduction of 12th order sound at 250 min -1 >>
Next, a 12th-order sound reduction method at 250 min −1 will be described.
In FIG. 4, there is a protruding point of noise at 250 min −1 . Although the spectrum is not shown, the noise is approximately 200 Hz.
When the number of poles of the motor is eight, a sound of approximately 200 Hz at 250 min −1 corresponds to 16.67 Hz [250 / {60 × (2/8)}] at the motor electrical frequency.
Therefore, the noise is caused by the 12th order (≈200 / 16.67) high order component. A method of reducing this 12th order higher order component will be described.
As with the 6th order, the 11th and 13th order higher order components are applied to the three-phase motor for the 12th order due to the relationship between the sum and difference of the higher order components and the fundamental wave.
For the 12th order, by applying both or 11th order and / or 13th order higher order components, the resonance noise of the fan and rotor having a frequency 12 times the fan speed can be reduced. it can.

《6m次の音の低減》
以上において、6次と12次の場合について説明した。
さらに、正弦波駆動をしている場合、一周期内において対称形である各相の偶数次は、消えることになる。
したがって、第1実施形態で説明した手法で効果があるのは、前記した6次、12次の他、一般にmを正の整数として6m次(mは正の整数、すなわちm=1、2、3・・・)の音の低減ができる。
<< Reduction of 6m order sound >>
The 6th and 12th orders have been described above.
Further, when the sine wave drive is performed, the even order of each phase that is symmetric within one period disappears.
Accordingly, the method described in the first embodiment is effective in the 6th order (where m is a positive integer, that is, m = 1, 2, in general) where m is a positive integer in addition to the 6th order and 12th order described above. 3 ...) can be reduced.

<印加するときのソフトスタート、ソフトエンド>
高次成分を印加する場合の最初(スタート)と最後(エンド)の印加する手法について、説明する。
高次成分生成部22において、高次成分を印加する回転数となったときは、高次成分の振幅値を0から所定の振幅まで徐々に増やす(ソフトスタート)。例えば、5次と7次の成分を印加する(式1)と(式2)においては、G、G(誘起電圧基本波振幅に対する割合)の係数を徐々に増やすことに相当する。
また、高次成分を印加している状態から高次成分を印加しない回転数となったときは高次成分の振幅値を所定の振幅から0まで徐々に減らす(ソフトエンド)。
この高次成分を印加するときのソフトスタート、ソフトエンドを採用することにより、高次成分の印加を開始したときと終了したときのショックがなく、安定した制御となる。
<Soft start and soft end when applying>
A method of applying the first (start) and the last (end) when applying a higher-order component will be described.
In the high-order component generation unit 22, when the rotational speed at which the high-order component is applied is reached, the amplitude value of the high-order component is gradually increased from 0 to a predetermined amplitude (soft start). For example, in (Equation 1) and (Equation 2) in which fifth-order and seventh-order components are applied, this corresponds to gradually increasing the coefficients of G 5 and G 7 (ratio to the induced voltage fundamental wave amplitude).
Further, when the rotational speed at which the high-order component is not applied is reached from the state where the high-order component is applied, the amplitude value of the high-order component is gradually reduced from a predetermined amplitude to 0 (soft end).
By adopting the soft start and soft end when applying this higher-order component, there is no shock when the application of the higher-order component is started and finished, and stable control is achieved.

<第1実施形態の効果>
図1に示した第1実施形態により6m次の高次成分を所定の位相、振幅で印加することで、モータ回転数の6m倍の周波数のファンとロータの共振音を低減することができる。
<Effects of First Embodiment>
By applying a 6m-order higher-order component with a predetermined phase and amplitude according to the first embodiment shown in FIG. 1, it is possible to reduce the resonance noise of the fan and rotor having a frequency 6 m times the motor rotation speed.

≪比較例1≫
次に比較例1として、電流制御器によって電流波形を正弦波状に制御する方式を、説明する。なお、この方式は、非特許文献1としての「「高速用永久磁石同期モータの新ベクトル制御方式の検討」電学論D、 Vol.129 (2009) No.1 pp.36-45」等に同じ、あるいは類似の技術が開示されている。
≪Comparative example 1≫
Next, as Comparative Example 1, a method of controlling a current waveform in a sine wave shape by a current controller will be described. This method is described in Non-Patent Document 1, "Examination of New Vector Control Method for Permanent Magnet Synchronous Motor for High Speed", Electron Theory D, Vol.129 (2009) No.1 pp.36-45, etc. The same or similar techniques are disclosed.

<電流波形を正弦波状に制御する方式>
まず、電流制御器によって電流波形を正弦波状に制御する方式を、図12〜図16を参照して説明する。
図12は、比較例1の全体の構成を示す図である。なお、図1と同一の符号を付したものは、同一の機能を有するものとして重複する説明は省略する。
図12が図1と異なる構成は、制御装置18がベクトル制御部21とPWMパルス生成部24(出力はPWMパルス信号18A)とによって構成されていることである。つまり、図1における高次成分生成部22と電圧加算部23が、図12には存在していない。
制御装置18では、直流母線電流情報16Aから再現した相電流情報を基にベクトル制御部21で演算を行っている。すなわち、高次成分を印加しない方式である。
<Method to control current waveform to sine wave>
First, a method of controlling a current waveform in a sine wave shape by a current controller will be described with reference to FIGS.
FIG. 12 is a diagram illustrating an overall configuration of the first comparative example. In addition, what attached | subjected the code | symbol same as FIG. 1 is abbreviate | omitted as what has the same function, and abbreviate | omits description.
12 differs from FIG. 1 in that the control device 18 includes a vector control unit 21 and a PWM pulse generation unit 24 (output is a PWM pulse signal 18A). That is, the high-order component generation unit 22 and the voltage addition unit 23 in FIG. 1 do not exist in FIG.
In the control device 18, the vector control unit 21 performs an operation based on the phase current information reproduced from the DC bus current information 16A. That is, this is a method in which no higher-order component is applied.

次に、図13〜図16を参照して、誘起電圧波形と電圧・電流の関係を述べる。
図13は、誘起電圧波形が理想的な正弦波の場合の固定座標系での波形の概略を表す図であり、(a)は誘起電圧E1[V]、(b)は印加する指令電圧V1[V]、(c)はモータ電流I1[A]を示している。
Next, the relationship between the induced voltage waveform and the voltage / current will be described with reference to FIGS.
13A and 13B are diagrams showing an outline of a waveform in a fixed coordinate system when the induced voltage waveform is an ideal sine wave. FIG. 13A is an induced voltage E1 [V], and FIG. 13B is an applied command voltage V1. [V] and (c) show the motor current I1 [A].

また、図14は、誘起電圧波形が歪んだ場合の固定座標系での波形の概略を表す図であり、(a)は誘起電圧E1[V]、(b)は印加する指令電圧V1[V]、(c)はモータ電流I1[A]を示している。   FIG. 14 is a diagram showing an outline of a waveform in a fixed coordinate system when the induced voltage waveform is distorted. FIG. 14A is an induced voltage E1 [V], and FIG. 14B is an applied command voltage V1 [V. ] And (c) show the motor current I1 [A].

また、図15は、誘起電圧波形が理想的な正弦波の場合の永久磁石の磁束を基準とした回転座標系での波形の概略を表す図であり、(a)は誘起電圧E[V]、(b)は印加する指令電圧V[V]、(c)はモータ電流I[A]を示している。   FIG. 15 is a diagram showing an outline of a waveform in a rotating coordinate system based on the magnetic flux of the permanent magnet when the induced voltage waveform is an ideal sine wave, and (a) shows the induced voltage E [V]. , (B) shows the applied command voltage V [V], and (c) shows the motor current I [A].

また、図16は、誘起電圧波形が歪んだ場合の永久磁石の磁束を基準とした回転座標系での波形の概略を表す図であり、(a)は誘起電圧E[V]、(b)は印加する指令電圧V[V]、(c)はモータ電流I[A]を示している。   FIG. 16 is a diagram showing an outline of a waveform in a rotating coordinate system based on the magnetic flux of the permanent magnet when the induced voltage waveform is distorted. FIG. 16A is an induced voltage E [V], and FIG. Indicates the command voltage V [V] to be applied, and (c) indicates the motor current I [A].

また、図13〜図16の(a)、(b)、(c)の横軸は、電気角θν[rad]である。
また、図13、図14の(a)、(b)におけるφは、指令電圧と誘起電圧との位相差である。
また、図15、図16において、誘起電圧Ed、Eq、指令電圧Vd、Vq、モータ電流Id、Iqにおける添え字d、qは、それぞれd軸、q軸に対応するものである。
The horizontal axes of FIGS. 13 to 16 are the electrical angle θ ν [rad].
Further, φ in FIGS. 13 and 14 (a) and (b) is a phase difference between the command voltage and the induced voltage.
15 and 16, the subscripts d and q in the induced voltages Ed and Eq, the command voltages Vd and Vq, and the motor currents Id and Iq correspond to the d axis and the q axis, respectively.

永久磁石同期モータの誘起電圧波形が理想的な正弦波状の場合、図13(b)、(c)に示すように、印加電圧指令の指令電圧、およびモータ電流は正弦波状の波形となり、回転座標系では図15(b)、(c)に示すように一定の値となる。   When the induced voltage waveform of the permanent magnet synchronous motor has an ideal sine wave shape, as shown in FIGS. 13B and 13C, the command voltage of the applied voltage command and the motor current have a sine wave shape, and rotation coordinates In the system, a constant value is obtained as shown in FIGS.

しかし、図14、図16に示すように、誘起電圧波形が正弦波状から歪んだ場合(a)、これらの歪みに起因してモータ電流波形にも歪み(c)、トルクに回転数の高次成分が発生する。
トルクの高次成分がファンやモータの構造に起因する共振周波数と一致すると振動・騒音の発生となる。
以上より、図12に示した比較例1のモータ制御装置は、振動・騒音の発生が起きる可能性の高い構成である。
However, as shown in FIGS. 14 and 16, when the induced voltage waveform is distorted from a sinusoidal waveform (a), the motor current waveform is also distorted (c) due to these distortions, and the torque has a higher rotational speed. Ingredients are generated.
When the higher order component of the torque matches the resonance frequency caused by the fan or motor structure, vibration and noise are generated.
From the above, the motor control device of Comparative Example 1 shown in FIG. 12 has a configuration that is highly likely to generate vibration and noise.

≪比較例2≫
次に比較例2として、誘起電圧の高次成分22Aを、そのまま基本波印加電圧指令21Bに加算する方式について、図17、図18を参照して説明する。なお、比較例2を構成する回路の図示は省略する。
図17は、誘起電圧の高次成分を印加電圧に加算した場合の固定座標での概略波形を示す図であり、(a)は誘起電圧[V]、(b)は印加する指令電圧[V]、(c)はモータ電流[A]を示している。
図18は、誘起電圧の高次成分を印加電圧に加算した場合の回転座標系での概略波形を示す図であり、(a)は誘起電圧[V]、(b)は印加する指令電圧[V]、(c)はモータ電流[A]を示している。
また、図17、図18の(a)、(b)、(c)の横軸は、電気角θν[rad]である。
また、図17の(a)、(b)におけるφは指令電圧と誘起電圧との位相差である。
また、図17、図18において、誘起電圧Ed、Eq、指令電圧Vd、Vq、モータ電流Id、Iqにおける添え字d、qは、それぞれd軸、q軸に対応するものである。
≪Comparative example 2≫
Next, as Comparative Example 2, a method of adding the higher-order component 22A of the induced voltage to the fundamental wave applied voltage command 21B as it is will be described with reference to FIGS. In addition, illustration of the circuit which comprises the comparative example 2 is abbreviate | omitted.
FIG. 17 is a diagram showing a schematic waveform at a fixed coordinate when a higher-order component of the induced voltage is added to the applied voltage. (A) is the induced voltage [V], and (b) is the command voltage [V to be applied. ] And (c) show the motor current [A].
18A and 18B are diagrams showing schematic waveforms in the rotating coordinate system when a higher-order component of the induced voltage is added to the applied voltage. FIG. 18A shows the induced voltage [V], and FIG. 18B shows the command voltage to be applied [ V] and (c) show the motor current [A].
The horizontal axes of FIGS. 17 and 18 are the electrical angle θ ν [rad].
Further, φ in FIGS. 17A and 17B is a phase difference between the command voltage and the induced voltage.
In FIGS. 17 and 18, the subscripts d and q in the induced voltages Ed and Eq, the command voltages Vd and Vq, and the motor currents Id and Iq correspond to the d axis and the q axis, respectively.

比較例2では、高次成分22Aを基本波印加電圧指令21Bに加算する。このため、図17(b)、図18(b)に示すように、印加電圧指令23Aには高次成分22Aが印加された電圧が出力される。
この電圧の高次成分印加により、モータ電流として、図17(c)、図18(c)には電圧の高次成分印加により電流(Id、Iq)の高次成分が除去された波形が出力されている。
このように高次成分の電圧を印加することにより電流に含まれる高次成分を除去することができる。そして、電流の高次成分を除去することによりトルクの高次成分も減ることになるはずである。
しかしながら、ファンとロータの共振音に関しては相電流の5次成分を低減しても消えなかった。したがって、単純に電圧の高次成分を印加する方式では、騒音が消去できない場合がある。
In Comparative Example 2, the higher-order component 22A is added to the fundamental wave applied voltage command 21B. For this reason, as shown in FIGS. 17B and 18B, a voltage to which the higher-order component 22A is applied is output to the applied voltage command 23A.
By applying the higher-order component of the voltage, the motor current is output as a motor current waveform in FIGS. 17C and 18C from which the higher-order component of the current (Id, Iq) is removed by applying the higher-order component of the voltage. Has been.
Thus, by applying a high-order component voltage, the high-order component contained in the current can be removed. Then, the higher order component of the torque should be reduced by removing the higher order component of the current.
However, the resonance noise of the fan and rotor did not disappear even if the fifth component of the phase current was reduced. Therefore, there are cases where noise cannot be eliminated by simply applying a high-order component of voltage.

また、図17(c)、図18(c)のように、モータ電流を綺麗な正弦波形としても、モータとしてのトルクは回転に関わるものであるので、相の座標と回転座標との相異により、トルクに起因するファンとロータの共振音は必ずしも消えるとは限らない。したがって、第1実施形態では、5次、7次の高次成分をさらに積極的に印加する方法をとっている。   Further, as shown in FIGS. 17 (c) and 18 (c), even if the motor current has a clean sine waveform, the torque as the motor is related to the rotation, so the difference between the phase coordinates and the rotation coordinates is different. Therefore, the resonance sound of the fan and the rotor due to the torque is not always eliminated. Therefore, in the first embodiment, a method of more actively applying the fifth-order and seventh-order higher-order components is adopted.

(第2実施形態)
本発明の第2実施形態に係るモータ制御装置を図19〜図23、図11を参照して説明する。
第2実施形態においては、3相交流モータのPWM制御の変調方式として、後記する固定相60度切り替え方式、または固定相120度切り替え方式を採用した場合において、発生する9次成分、さらに(6m+3)次成分(mは正の整数)のファンとモータの共鳴する騒音を低減する方法について説明する。
なお、後記する固定相60度切り替え方式と、固定相120度切り替え方式とを含めて、所定の電気角において、1相の電位を固定し、他の2相を変調する方式を固定2相変調と称するものとする。
まず、モータ制御装置の制御方法である固定相60度切り替え方式と、固定相120度切り替え方式について先に説明する。そして、その後で、この制御方法で発生する9次成分、さらに(6m+3)次成分を低減する方法、および具体的な回路構成について説明する。
(Second Embodiment)
A motor control device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 19 to 23 and FIG. 11.
In the second embodiment, when a fixed phase 60 degree switching method or a fixed phase 120 degree switching method, which will be described later, is employed as a modulation method for PWM control of a three-phase AC motor, ) A method for reducing the noise of resonance between the fan and motor of the next component (m is a positive integer) will be described.
In addition, fixed two-phase modulation is a method in which the potential of one phase is fixed and the other two phases are modulated at a predetermined electrical angle, including a fixed phase 60 degree switching method and a fixed phase 120 degree switching method described later. Shall be referred to as
First, the stationary phase 60 degree switching method and the stationary phase 120 degree switching method, which are control methods of the motor control device, will be described first. After that, a method for reducing the ninth-order component generated by this control method, and further a (6m + 3) -order component, and a specific circuit configuration will be described.

<固定相60度切り替え方式>
ここでモータ制御装置におけるPWM制御の変調方式について説明する。
一般的な3相交流モータのPWM制御は3相変調(3相変調方式)であるが、3相交流モータがY結線の場合には、相電圧と相間電圧が異なることを利用して2相変調(2相変調方式)で行う方法がある。
すなわち、モータ電流が相電圧ではなく相間電圧により決定されることを利用して、相間電圧を確保しつつ、各相電圧を所定期間毎にインバータのスイッチング素子を常時オンすることにより、1相毎に高位電源レベル又は低位電源レベルに電気角π/3(60度、60°)だけ順次固定してインバータのスイッチング損失を低減する方法である。
なお、この方法では前記したように、所定の区間において1相が電位的に固定され、他の2相のみが変調(PWM制御)される。そして、この電位的に固定される相が順番に繰り返される。したがって、どの時間においても、変調されているのは2相のみであるので、2相変調と称される。
以下、前記の2相変調方式を固定相60度切り替え方式と呼ぶものとする。
<Stationary phase 60 degree switching method>
Here, a PWM control modulation method in the motor control device will be described.
PWM control of a general three-phase AC motor is three-phase modulation (three-phase modulation method), but when the three-phase AC motor is Y-connected, two-phase is utilized by utilizing the fact that the phase voltage and the interphase voltage are different. There is a method of performing modulation (two-phase modulation method).
That is, by utilizing the fact that the motor current is determined not by the phase voltage but by the interphase voltage, while ensuring the interphase voltage, each phase voltage is always turned on at every predetermined period by switching on the inverter switching element. In this method, the switching loss of the inverter is reduced by sequentially fixing the electrical power level π / 3 (60 °, 60 °) to the higher power level or the lower power level.
In this method, as described above, one phase is fixed in potential in a predetermined section, and only the other two phases are modulated (PWM control). And this phase fixed in potential is repeated in order. Therefore, since only two phases are modulated at any time, this is called two-phase modulation.
Hereinafter, the two-phase modulation method is referred to as a fixed phase 60-degree switching method.

次に、固定相60度切り替え方式の電圧波形(電圧指令)を図20に示して、この方式について説明する。
図20は、2相変調方式である固定相60度切り替え方式におけるU相、V相、W相の電圧波形(電圧指令)を示す図である。
また、図19は、参考として、一般的な3相変調方式におけるU相、V相、W相の電圧波形(電圧指令)を示す図である。
図20と図19において、横軸は電気角の角度[°]であり、縦軸は各電気角における電圧の最大電圧に対する比、すなわちデューティ[%]を示している。
Next, the voltage waveform (voltage command) of the fixed phase 60 degree switching method is shown in FIG. 20, and this method will be described.
FIG. 20 is a diagram showing U-phase, V-phase, and W-phase voltage waveforms (voltage commands) in the fixed-phase 60-degree switching method, which is a two-phase modulation method.
FIG. 19 is a diagram showing voltage waveforms (voltage commands) of the U phase, the V phase, and the W phase in a general three-phase modulation method as a reference.
20 and 19, the horizontal axis represents the electrical angle [°], and the vertical axis represents the ratio of the voltage to the maximum voltage at each electrical angle, that is, the duty [%].

図20において、W相は電気角が0度([°]に相当)から60度において、デューティ0%の下限の電圧で一定としている。
このW相がデューティ0%の電圧の区間である0度から60度において、U相とV相とは、W相との電圧差、位相を、図19に示した3相変調方式の場合と同じ関係を保つような電圧波形をとる。すなわち、0度から60度においては、W相がデューティ0%のため、U相とV相とは、本来の電圧値より、やや低めの値をとる。
In FIG. 20, the W phase is constant at a lower limit voltage of 0% duty when the electrical angle is 0 degree (corresponding to [°]) to 60 degrees.
When the W phase is 0 to 60 degrees where the duty is 0%, the voltage difference and phase between the U phase and the V phase are the same as in the case of the three-phase modulation method shown in FIG. Take a voltage waveform that maintains the same relationship. That is, from 0 degrees to 60 degrees, the W-phase has a duty of 0%, so that the U-phase and the V-phase are slightly lower than the original voltage values.

また、60度から120度においては、U相がデューティ100%の上限の電圧で一定となる。この区間においては、V相とW相は、U相との電圧差、位相を、図19に示した3相変調の場合と同じ関係を保つような電圧波形をとるので、本来の電圧値より、やや高めの値をとる。なお、U相が一挙にデューティ100%となる60度においては、V相とW相は、急に電圧が上昇する。   Further, from 60 degrees to 120 degrees, the U phase is constant at the upper limit voltage with a duty of 100%. In this section, the V phase and the W phase have a voltage waveform in which the voltage difference and phase with the U phase maintain the same relationship as in the case of the three-phase modulation shown in FIG. Take a slightly higher value. Note that at 60 degrees when the U phase is 100% duty at once, the voltages of the V phase and the W phase suddenly rise.

また、120度から180度においては、V相がデューティ0%の下限の電圧で一定となる。この区間においては、W相とU相は、V相との電圧差、位相を、図19に示した3相変調方式の場合と同じ関係を保つような電圧波形をとるので、本来の電圧値より、やや低めの値をとる。なお、V相が一挙にデューティ0%となる120度においては、W相とU相は、急に電圧が下降する。   Also, from 120 degrees to 180 degrees, the V phase is constant at the lower limit voltage with a duty of 0%. In this section, the W phase and the U phase have a voltage waveform that maintains the same relationship as the case of the three-phase modulation method shown in FIG. A slightly lower value. It should be noted that at 120 degrees when the V phase becomes a duty of 0% at once, the voltages of the W phase and the U phase suddenly drop.

以上のようなU相、V相、W相の動作波形となるように繰り返して制御する。
図20に示すように、U相、V相、W相の相間電圧は、正弦波と異なる波形であるが、U相−V相の線間電圧、V相−W相の線間電圧、W相−U相の線間電圧は、それぞれ正弦波形となっているので、3相の線間電圧によって駆動されるモータ13(図23)、およびファン14(図23)は、図19に示した3相変調方式の場合と同じように動作する。
しかしながら、W相は0度から60度において、U相は60度から120度において、V相は120度から180度において、それぞれ一定となっているので、インバータ15によるPWM制御の動作回数が低減できる。したがって、インバータ15の低消費電力化に効果がある。
Control is repeated so that the operation waveforms of the U phase, V phase, and W phase are as described above.
As shown in FIG. 20, the U-phase, V-phase, and W-phase interphase voltages have different waveforms from the sine wave, but the U-phase-V phase line voltage, V-phase-W-phase line voltage, W Since the phase-U phase line voltage has a sine waveform, the motor 13 (FIG. 23) and the fan 14 (FIG. 23) driven by the three-phase line voltage are shown in FIG. The operation is the same as in the case of the three-phase modulation method.
However, since the W phase is constant from 0 to 60 degrees, the U phase is from 60 to 120 degrees, and the V phase is from 120 to 180 degrees, the number of PWM control operations by the inverter 15 is reduced. it can. Therefore, the power consumption of the inverter 15 is reduced.

なお、0度から360度、およびそれが繰り返されるすべて区間において、U相、V相、W相のいずれかの相が固定されていて、変調されるのは残りの2相である。したがって、前記したように2相変調である。
また、非特許文献3としての「半導体電力変換回路」1987年3月の社団法人電気学会発行の第110、111、125頁等に以上と同じ、あるいは類似の技術が示されている。
In addition, in 0 to 360 degrees and all the sections in which it is repeated, any of the U phase, V phase, and W phase is fixed, and the remaining two phases are modulated. Therefore, as described above, the two-phase modulation is performed.
Further, “Semiconductor power conversion circuit” as Non-Patent Document 3, pages 110, 111, 125, etc., published by the Institute of Electrical Engineers of Japan in March 1987, show the same or similar technology.

<固定相120度切り替え方式:その1>
次に、1相あたりの固定区間が前記の固定相60度切り替え方式より長い、固定相120度切り替え方式について説明する。
なお、固定相120度切り替え方式には、固定相を直流電圧の高電位に固定する上固定相120度切り替え方式と、固定相を直流電圧の低電位に固定するものを下固定相120度切り替え方式の2種類がある。次に、順に、上固定相120度切り替え方式と下固定相120度切り替え方式について説明する。
<Stationary phase 120 degree switching method: Part 1>
Next, the stationary phase 120 degree switching method in which the fixed section per phase is longer than the stationary phase 60 degree switching method will be described.
The stationary phase 120 degree switching method includes an upper stationary phase 120 degree switching method for fixing the stationary phase to a high DC voltage potential, and a lower stationary phase 120 degree switching for fixing the stationary phase to a low DC voltage potential. There are two types of methods. Next, the upper stationary phase 120 degree switching method and the lower stationary phase 120 degree switching method will be described in order.

《上固定相120度切り替え方式》
図21は、2相変調方式である上固定相120度切り替え方式におけるU相、V相、W相の電圧波形(電圧指令)を示す図である。なお、横軸は電気角の角度[°]であり、縦軸は電圧のデューティ[%]を示している。
図21において、U相は30度([°]に相当)から150度において、デューティ100%の上限の電圧で一定となっている。
また、W相は150度から270度において、デューティ100%の上限の電圧で一定となっている。
また、V相は270度から(390)度において、デューティ100%の上限の電圧で一定となっている。
<< Upper stationary phase 120 degree switching method >>
FIG. 21 is a diagram showing U-phase, V-phase, and W-phase voltage waveforms (voltage commands) in the upper stationary phase 120-degree switching method that is a two-phase modulation method. The horizontal axis represents the electrical angle [°], and the vertical axis represents the voltage duty [%].
In FIG. 21, the U-phase is constant from 30 degrees (corresponding to [°]) to 150 degrees at the upper limit voltage of 100% duty.
The W phase is constant from 150 degrees to 270 degrees with the upper limit voltage of 100% duty.
The V phase is constant from the upper limit voltage of 100% duty from 270 degrees to (390) degrees.

以上のように、U相、V相、W相ともそれぞれ1相毎に、電気角2π/3(120度)の間に高位電源レベルに固定する。
また、U相、V相、W相のそれぞれの1相が固定されている区間は、他の相は、前記の相との電圧差、位相を、図19に示した3相変調方式の場合と同じ関係を保つような電圧波形をとるように制御する。
したがって、U相、V相、W相をY結線として、それぞれの線間電圧で3相交流モータを駆動することができる。
As described above, each of the U phase, the V phase, and the W phase is fixed at a high power supply level for each phase at an electrical angle of 2π / 3 (120 degrees).
Further, in the section where one phase of each of the U phase, the V phase, and the W phase is fixed, the other phases indicate the voltage difference and phase with the above phases in the case of the three-phase modulation method shown in FIG. Control to take a voltage waveform that maintains the same relationship as.
Therefore, the U-phase, V-phase, and W-phase can be Y-connected, and the three-phase AC motor can be driven with the respective line voltages.

《下固定相120度切り替え方式》
図22は、2相変調方式である下固定相120度切り替え方式におけるU相、V相、W相の電圧波形(電圧指令)を示す図である。なお、横軸は電気角の角度[°]であり、縦軸は電圧のデューティ[%]を示している。
図22において、V相は90度([°]に相当)から210度において、デューティ0%の下限の電圧で一定となっている。
また、U相は210度から330度において、デューティ0%の下限の電圧で一定となっている。
また、W相は330度から(450)度において、また、(−30)度から90度において、デューティ0%の下限の電圧で一定となっている。
<< Lower stationary phase 120 degree switching method >>
FIG. 22 is a diagram illustrating voltage waveforms (voltage commands) of the U phase, the V phase, and the W phase in the lower fixed phase 120-degree switching method that is a two-phase modulation method. The horizontal axis represents the electrical angle [°], and the vertical axis represents the voltage duty [%].
In FIG. 22, the V-phase is constant from 90 degrees (corresponding to [°]) to 210 degrees at the lower limit voltage of 0% duty.
Further, the U phase is constant at a lower limit voltage of 0% duty from 210 degrees to 330 degrees.
Further, the W phase is constant from 330 degrees to (450) degrees and from (-30) degrees to 90 degrees with a lower limit voltage of 0% duty.

以上のように、U相、V相、W相ともそれぞれ1相毎に、電気角2π/3(120度)の間に低電位電源レベルに固定する。
また、U相、V相、W相のそれぞれの1相が固定されている区間は、他の相は、前記の相との電圧差、位相を、図19に示した3相変調方式の場合と同じ関係を保つような電圧波形をとる。
したがって、U相、V相、W相をY結線として、それぞれの線間電圧で3相モータを駆動することができる。
As described above, each of the U phase, the V phase, and the W phase is fixed to the low potential power supply level for each phase during an electrical angle of 2π / 3 (120 degrees).
Further, in the section where one phase of each of the U phase, the V phase, and the W phase is fixed, the other phases indicate the voltage difference and phase with the above phases in the case of the three-phase modulation method shown in FIG. Take a voltage waveform that maintains the same relationship as.
Therefore, it is possible to drive the three-phase motor with each line voltage with the U-phase, V-phase, and W-phase as Y connections.

<固定相120度切り替え方式:その2>
以上のように、上固定相120度切り替え方式および下固定相120度切り替え方式とも、1相毎に高位電源レベル又は低位電源レベルに電気角2π/3(120度、120°)だけ順次固定するので、インバータのスイッチング損失を低減できる。
なお、相電圧の振幅が所定の電圧値より低くなると、図21や図22に示した制御が適切でない状況が生ずる場合には、2相変調方式を停止して3相変調方式によってモータに3相電圧を印加する方法もある。
また、特許文献2において、以上と同じ、あるいは類似の技術が開示されている。
<Stationary phase 120 degree switching method: Part 2>
As described above, both the upper stationary phase 120 degree switching method and the lower stationary phase 120 degree switching method are sequentially fixed to the high power level or the low power level for each phase by an electrical angle of 2π / 3 (120 degrees, 120 °). Therefore, the switching loss of the inverter can be reduced.
When the amplitude of the phase voltage becomes lower than a predetermined voltage value, if the situation shown in FIG. 21 or FIG. 22 is not appropriate, the two-phase modulation method is stopped and the motor is controlled by the three-phase modulation method. There is also a method of applying a phase voltage.
Patent Document 2 discloses the same or similar technique as described above.

[9次成分の低減]
前記した2相変調方式の固定相60度切り替え方式や、固定相120度切り替え方式においては、9次成分が発生する。
すなわち、3相モータを正弦波駆動している場合には、一般に3相の偶数次成分は発生しないが、図22に示す下固定相120度切り替え方式を行い、波形が上下対象となっていない場合に偶数次数が発生する。この偶数次数である8次、10次成分(各相の成分)により、9次成分(回転座標系の成分)が発生して、9次成分の騒音の原因となりうる。
したがって、3相モータの9次成分(回転座標系の成分)を低減するために、3相の8次、10次成分(各相の成分)を低減することが必要となることがある。
なお、基本波(1次成分)と8次成分の合成の際の和の作用により9次成分が生成される。また、基本波(1次成分)と10次成分の合成の際の差の作用により9次成分が生成される。
[Reduction of 9th order component]
In the two-phase modulation type fixed phase 60 ° switching method and the fixed phase 120 ° switching method, a ninth-order component is generated.
That is, when a three-phase motor is driven with a sine wave, even though the three-phase even-order component does not generally occur, the lower stationary phase 120 degree switching method shown in FIG. Even order occurs. The even-order 8th-order and 10th-order components (components of each phase) generate 9th-order components (components of the rotating coordinate system), which can cause noise of the 9th-order components.
Therefore, in order to reduce the 9th-order component (component of the rotating coordinate system) of the 3-phase motor, it may be necessary to reduce the 8th-order and 10th-order components (components of each phase) of the three phases.
A ninth-order component is generated by the action of the sum of the fundamental wave (first-order component) and the eighth-order component. Further, a ninth-order component is generated by the action of the difference between the fundamental wave (first-order component) and the tenth-order component.

なお、図11は、前記の下固定相120度切り替え方式でモータを動作させた場合のモータ波形(電圧、電流)とモータ電流のFFT解析を実行した波形の一例を示す図であり、(a)はモータ端子電圧の波形、(b)はモータ電流の波形、(c)はモータ電流のFFT解析を実行した波形である。
また、図11(a)、(b)の横軸は時間の推移であり、縦軸はそれぞれ電圧値と電流値である。また、11(c)の横軸は周波数であり、縦軸は電流の成分の割合である。
図11(c)のFFTをみると8次成分と10次成分が比較的、多く含まれている。
次に、前記した固定相60度切り替え方式を行い、その際に発生する偶数次数(8次と10次)を低減することで9次の音を低減する方式について説明する。
なお、この変調方式の選択で音低減効果のある次数は9次の他に、15次、21次、・・・、などの一般に(6m+3)次(mは正の整数)である。
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a motor waveform (voltage, current) and a waveform obtained by performing FFT analysis of the motor current when the motor is operated by the lower stationary phase 120-degree switching method. ) Is a waveform of the motor terminal voltage, (b) is a waveform of the motor current, and (c) is a waveform obtained by performing FFT analysis of the motor current.
In addition, the horizontal axis of FIGS. 11A and 11B is the transition of time, and the vertical axis is the voltage value and the current value, respectively. Further, the horizontal axis of 11 (c) is the frequency, and the vertical axis is the ratio of the current component.
Looking at the FFT in FIG. 11 (c), the eighth-order component and the tenth-order component are relatively large.
Next, a method for reducing the ninth order sound by reducing the even order (8th order and 10th order) generated in the above-described stationary phase 60 degree switching method will be described.
In addition, the order having the sound reduction effect by the selection of this modulation method is generally (6m + 3) th order (m is a positive integer) such as 15th order, 21st order,.

<回路構成>
次に、2相変調方式の固定相60度切り替え方式や、固定相120度切り替え方式において、(6m+3)次(mは正の整数)の高次成分を低減するモータ制御装置の構成について説明する。
図23は、本発明の第2実施形態に係るモータ制御装置11の内部の構成と、このモータ制御装置11と直流電源12とモータ(3相モータ)13とファン14との関連を示す図である。
図23において、モータ制御装置11の制御装置171の構成に第2実施形態としての特徴がある。
なお、直流電源12、モータ13、ファン14、インバータ15、直流母線電流検出回路16については、図1の第1実施形態と同様であるので重複する説明は省略する。
<Circuit configuration>
Next, the configuration of the motor control device that reduces the (6m + 3) th order (m is a positive integer) high-order component in the two-phase modulation type fixed phase 60 degree switching method and the fixed phase 120 degree switching method will be described. .
FIG. 23 is a diagram showing the internal configuration of the motor control device 11 according to the second embodiment of the present invention and the relationship among the motor control device 11, the DC power source 12, the motor (three-phase motor) 13, and the fan 14. is there.
In FIG. 23, the configuration of the control device 171 of the motor control device 11 is characterized as the second embodiment.
The DC power supply 12, the motor 13, the fan 14, the inverter 15, and the DC bus current detection circuit 16 are the same as those in the first embodiment shown in FIG.

制御装置19は、ベクトル制御部21と、PWMパルス生成部24と、変調方式選択部25とを備えて構成される。
ベクトル制御部21は、直流母線電流検出回路16から相電流の情報16Aを取得し、モータ回転数・位相情報(回転情報)21Aを演算して、変調方式選択部25に出力する。また、ベクトル制御部21は、併せて、基本波印加電圧指令21BをPWMパルス生成部24に出力する。
変調方式選択部25は、モータ回転数・位相情報(回転情報)21Aに基づき、共振周波数成分が騒音の限度となる所定の範囲を超えた際に、2相変調方式の固定相60度(もしくは120度)切り替え方式か、3相変調方式かを選択し、変調方式選択信号12AをPWMパルス生成部24に出力する。
PWMパルス生成部24は、基本波印加電圧指令21Bと変調方式選択信号25Aとに基づき、インバータ15をパルス幅制御するPWMパルス情報19Aを生成する。
以上の構成により、2相変調方式の固定相60度切り替え方式や、固定相120度切り替え方式において、(6m+2)次と(6m+4)次の高次成分を制御装置19で前記の2相変調方式の基本成分に印加して、(6m+3)次の高次成分を低減する。
The control device 19 includes a vector control unit 21, a PWM pulse generation unit 24, and a modulation method selection unit 25.
The vector control unit 21 acquires the phase current information 16 A from the DC bus current detection circuit 16, calculates the motor rotation speed / phase information (rotation information) 21 A, and outputs it to the modulation method selection unit 25. The vector control unit 21 also outputs a fundamental wave applied voltage command 21B to the PWM pulse generation unit 24.
Based on the motor rotation speed / phase information (rotation information) 21A, the modulation method selection unit 25, when the resonance frequency component exceeds a predetermined range that is a noise limit, 60 degrees (or 60 degrees) of the fixed phase of the two-phase modulation method (or 120 degrees) The switching method or the three-phase modulation method is selected, and the modulation method selection signal 12A is output to the PWM pulse generator 24.
The PWM pulse generator 24 generates PWM pulse information 19A for controlling the pulse width of the inverter 15 based on the fundamental wave applied voltage command 21B and the modulation method selection signal 25A.
With the above configuration, in the two-phase modulation method of the fixed phase 60 degree switching method and the stationary phase 120 degree switching method, the control device 19 uses the control device 19 to add the (6m + 2) -order and (6m + 4) -order higher-order components. (6m + 3) -order higher-order component is reduced by applying to the basic component.

<第2実施形態の効果>
第2実施形態により3相変調あるいは固定相60度切り替え方式の2相変調にすることで、低消費電力化を図りながら、かつ、モータ回転数の(6m+3)次(mは正の整数)の周波数のファンとロータの共振音を低減することができる。
<Effects of Second Embodiment>
According to the second embodiment, the three-phase modulation or the two-phase modulation of the fixed-phase 60-degree switching method is used, and while reducing power consumption, the motor rotation speed is (6m + 3) order (m is a positive integer). Resonance noise of the fan and rotor of the frequency can be reduced.

(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態に係るモータ制御装置を、図24を参照して説明する。
第3実施形態は、第1実施形態の高次成分生成部22および電圧加算部23と、第2実施形態の変調方式選択部25を併せて備えるものである。
(Third embodiment)
Next, a motor control device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The third embodiment includes the higher-order component generation unit 22 and the voltage addition unit 23 of the first embodiment and the modulation scheme selection unit 25 of the second embodiment.

<3実施形態に係るモータ制御装置の構成>
図24は、本発明の第3実施形態に係るモータ制御装置11の内部の構成と、このモータ制御装置11と直流電源12と3相モータ13とファン14との関連を示す図である。
図24において、モータ制御装置11の制御装置20の構成に第3実施形態としての特徴がある。
なお、直流電源12、モータ13、ファン14、インバータ15、直流母線電流検出回路16については、図1の第1実施形態と同様であるので重複する説明は省略する。
<Configuration of Motor Control Device According to Third Embodiment>
FIG. 24 is a diagram illustrating an internal configuration of the motor control device 11 according to the third embodiment of the present invention, and a relationship among the motor control device 11, the DC power source 12, the three-phase motor 13, and the fan 14.
In FIG. 24, the configuration of the control device 20 of the motor control device 11 is characterized as the third embodiment.
The DC power supply 12, the motor 13, the fan 14, the inverter 15, and the DC bus current detection circuit 16 are the same as those in the first embodiment shown in FIG.

制御装置20は、ベクトル制御部21と、PWMパルス生成部24と、高次成分生成部22と、電圧加算部23と、変調方式選択部25とを備えて構成される。
ベクトル制御部21は、直流母線電流検出回路16から相電流の情報16Aを取得し、モータ回転数・位相情報21Aを演算して、高次成分生成部22と変調方式選択部25とに出力する。また、ベクトル制御部21は、併せて、電圧加算部23に基本波印加電圧指令21Bを出力する。
高次成分生成部22は、モータ回転数・位相情報21Aに基づき高次成分22Aを生成し、電圧加算部23に出力する。
電圧加算部23は、基本波印加電圧指令21Bと高次成分22Aとを加算して印加電圧指令23Aを出力する。
The control device 20 includes a vector control unit 21, a PWM pulse generation unit 24, a high-order component generation unit 22, a voltage addition unit 23, and a modulation scheme selection unit 25.
The vector control unit 21 acquires the phase current information 16A from the DC bus current detection circuit 16, calculates the motor rotation speed / phase information 21A, and outputs it to the high-order component generation unit 22 and the modulation method selection unit 25. . The vector control unit 21 also outputs a fundamental wave applied voltage command 21B to the voltage adding unit 23.
The high-order component generator 22 generates a high-order component 22A based on the motor rotation speed / phase information 21A and outputs the high-order component 22A to the voltage adder 23.
The voltage adding unit 23 adds the fundamental wave applied voltage command 21B and the higher-order component 22A and outputs the applied voltage command 23A.

変調方式選択部25は、モータ回転数・位相情報21Aに基づき、2相変調方式の固定相60度(もしくは120度)切り替え方式か、3相変調方式かを選択し、変調方式選択信号25AをPWMパルス生成部24に出力する。
PWMパルス生成部24は、印加電圧指令23Aと変調方式選択信号25Aとに基づき、PWMパルス情報20Aを生成する。
以上の構成により、6m次の高次成分を所定の位相、振幅で印加して、周波数のファン14とロータ(13)の共振音を低減する。また、3相変調あるいは固定相60度切り替え方式の2相変調にすることでモータ回転数の3m次(mは正の整数)の周波数のファン14とロータ(13)の共振音を低減することができる。
Based on the motor rotation speed / phase information 21A, the modulation method selection unit 25 selects either the fixed phase 60 degree (or 120 degree) switching method of the two-phase modulation method or the three-phase modulation method, and sends the modulation method selection signal 25A. Output to the PWM pulse generator 24.
The PWM pulse generator 24 generates PWM pulse information 20A based on the applied voltage command 23A and the modulation method selection signal 25A.
With the above configuration, a high-order component of 6 m order is applied with a predetermined phase and amplitude, and the resonance noise of the fan 14 and the rotor (13) having a frequency is reduced. In addition, the resonance sound of the fan 14 and the rotor (13) having a frequency of 3m order (m is a positive integer) of the motor rotation speed can be reduced by using the three-phase modulation or the two-phase modulation of the fixed phase 60 degree switching method. Can do.

<3実施形態の騒音の低減の測定結果>
次に、3実施形態の騒音の低減の測定結果を図25〜図26を参照して説明する。
<Measurement results of noise reduction of the third embodiment>
Next, measurement results of noise reduction of the third embodiment will be described with reference to FIGS.

《測定波形》
図25は、510min−1において、5次成分の印加と、2相変調の固定相60°切替方式を実施した場合のモータ端子電圧とモータ電流の波形と、FFT解析を実行した波形を示す図であり、(a)はモータ端子電圧の波形、(b)はモータ電流の波形、(c)はモータ電流のFFT解析を実行した波形である。
また、図25(a)、(b)の横軸は時間の推移であり、縦軸はそれぞれ電圧値と電流値である。また、図25(c)の横軸は周波数であり、縦軸は電流の成分の割合である。
なお、510min−1における5次成分の印加は、(式1)において位相θを62度、誘起電圧基本波振幅に対する比率Gを3%としている。
<Measurement waveform>
FIG. 25 is a diagram showing waveforms of motor terminal voltage and motor current when FFT is applied in the case of applying a fifth-order component and switching a fixed phase 60 ° of two-phase modulation at 510 min −1 . (A) is a waveform of the motor terminal voltage, (b) is a waveform of the motor current, and (c) is a waveform obtained by performing FFT analysis of the motor current.
In addition, the horizontal axis of FIGS. 25A and 25B is a transition of time, and the vertical axis is a voltage value and a current value, respectively. In FIG. 25C, the horizontal axis represents frequency, and the vertical axis represents the ratio of current components.
Note that the application of the fifth-order component at 510 min −1 is (Formula 1) in which the phase θ is 62 degrees and the ratio G 5 to the induced voltage fundamental wave amplitude is 3%.

《騒音スペクトル》
また、図26は、図25のモータの測定条件時のファンの騒音スペクトルを示す図である。
図26の騒音スペクトルを図6の騒音スペクトルと比較すると、図6にみられた200Hzと316Hzの周波数の突発した騒音が低減されている。
《Noise spectrum》
FIG. 26 is a diagram showing the noise spectrum of the fan under the measurement conditions of the motor of FIG.
When the noise spectrum of FIG. 26 is compared with the noise spectrum of FIG. 6, sudden noises having frequencies of 200 Hz and 316 Hz seen in FIG. 6 are reduced.

<第3実施形態の効果>
したがって、第3実施形態は、ファンとロータの多種の共振音を低減する効果がある。
<Effect of the third embodiment>
Therefore, the third embodiment has an effect of reducing various resonance sounds of the fan and the rotor.

(第4実施形態)
次に、第1実施形態から第3実施形態で説明したモータ制御装置11を、空気調和機100の室外機101のファンのモータ制御装置108に適用した形態を第4実施形態として説明する。
図27は、本発明の第4実施形態に係る空気調和機100の構成例を示す図である。
図27において、空気調和機100は、外気と熱交換を行う室外機101、室内と熱交換を行う室内機102、両者をつなぐ配管103とを備えて構成される。
室外機101は、冷媒を圧縮する圧縮機104と、外気と熱交換する熱交換機105と、この熱交換機105に送風する室外ファン106と、この室外ファン106を回転する室外ファンモータ107と、この室外ファンモータ107を駆動するモータ制御装置108とを備えて構成される。なお、モータ制御装置108には、前記の第1実施形態から第3実施形態のモータ制御装置11が適用される。
(Fourth embodiment)
Next, a mode in which the motor control device 11 described in the first to third embodiments is applied to the fan motor control device 108 of the outdoor unit 101 of the air conditioner 100 will be described as a fourth embodiment.
FIG. 27 is a diagram illustrating a configuration example of an air conditioner 100 according to the fourth embodiment of the present invention.
In FIG. 27, the air conditioner 100 includes an outdoor unit 101 that exchanges heat with the outside air, an indoor unit 102 that exchanges heat with the room, and a pipe 103 that connects the two.
The outdoor unit 101 includes a compressor 104 that compresses a refrigerant, a heat exchanger 105 that exchanges heat with the outside air, an outdoor fan 106 that blows air to the heat exchanger 105, an outdoor fan motor 107 that rotates the outdoor fan 106, And a motor control device 108 for driving the outdoor fan motor 107. Note that the motor control device 108 of the first to third embodiments is applied to the motor control device 108.

また、室内機102は、室内と熱交換を行う熱交換機109と、室内に送風する送風機110とを備えて構成される。
第4実施形態では、前記したように、第1実施形態から第3実施形態のモータ制御装置11を空気調和機100に適用する。すなわち、インバータ15を制御する制御装置(17、19、20)において、高次成分を印加したり、変調方式を選択したりすることでモータ回転数の高次の周波数のファン14とロータ(モータ13)の共振音を低減する。
The indoor unit 102 includes a heat exchanger 109 that exchanges heat with the room, and a blower 110 that blows air into the room.
In the fourth embodiment, as described above, the motor control device 11 of the first to third embodiments is applied to the air conditioner 100. That is, in the control device (17, 19, 20) for controlling the inverter 15, a high-order component is applied or a modulation method is selected, whereby the fan 14 and rotor (motor) 13) Resonance noise is reduced.

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

(その他の実施形態)
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、本発明はこれら実施形態およびその変形に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があってもよく、以下にその例をあげる。
(Other embodiments)
As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail with reference to drawings, this invention is not limited to these embodiment and its deformation | transformation, There exists a design change etc. of the range which does not deviate from the summary of this invention. Well, here are some examples:

《各構成、機能の実現》
前記の本実施形態の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現しても良い。また、プログラム変更可能なソフトウェアにより実現してもよい。また、ハードウェアとソフトウェアを混載してもよい。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
《Realization of each configuration and function》
Each configuration, function, processing unit, processing means, and the like of the present embodiment may be realized by hardware by designing a part or all of them with an integrated circuit, for example. Moreover, you may implement | achieve by the software which can change a program. Also, hardware and software may be mixed.
Further, the control lines and information lines indicate what is considered necessary for the explanation, and not all the control lines and information lines on the product are necessarily shown. Actually, it may be considered that almost all the components are connected to each other.

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

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

《相電流情報の取得》
直流母線電流検出回路16による相電流情報の取得は、特許文献3として特開2004−48886号に開示されている方式など、一般的な方式を用いる事で可能であり、検出方式を特定するものではない。
<Acquisition of phase current information>
The acquisition of the phase current information by the DC bus current detection circuit 16 can be performed by using a general method such as the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-48886 as Patent Document 3, and specifies the detection method. is not.

《ベクトル制御》
ベクトル制御部21は前記した非特許文献1や非特許文献2で提案されている方式など、一般的なベクトル制御を用いることで実現可能であり、制御方式を特定するものではない。
《Vector control》
The vector control unit 21 can be realized by using general vector control such as the methods proposed in Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2, and does not specify a control method.

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

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

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

11、108 モータ制御装置
12 直流電源
13 モータ、3相モータ、3相交流同期電動機
14 負荷、ファン
15 インバータ、電力変換回路
16 直流母線電流検出回路
17、18、19、20 制御装置
21 ベクトル制御部
22 高次成分生成部
23 電圧加算部
24 PWMパルス生成部
25 変調方式選択部
51 電力変換主回路
52 ゲート・ドライバ
100 空気調和機
101 室外機
102 室内機
103 配管
104 圧縮機
105 熱交換器(室外の熱交換器)
106 室外ファン
107 室外ファンモータ
109 熱交換器(室内の熱交換器)
110 送風機
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11, 108 Motor control device 12 DC power supply 13 Motor, 3 phase motor, 3 phase AC synchronous motor 14 Load, fan 15 Inverter, power conversion circuit 16 DC bus current detection circuit 17, 18, 19, 20 Control device 21 Vector control unit 22 Higher Order Component Generation Unit 23 Voltage Addition Unit 24 PWM Pulse Generation Unit 25 Modulation Method Selection Unit 51 Power Conversion Main Circuit 52 Gate Driver 100 Air Conditioner 101 Outdoor Unit 102 Indoor Unit 103 Piping 104 Compressor 105 Heat Exchanger (Outdoor Heat exchanger)
106 outdoor fan 107 outdoor fan motor 109 heat exchanger (indoor heat exchanger)
110 Blower

Claims (6)

直流電源に接続され、該直流電源の直流電力を可変電圧可変周波数の交流電力に変換して、3相モータを駆動制御するインバータと、
負荷を回転駆動する前記3相モータに印加する電圧を演算するベクトル制御部と、
前記ベクトル制御部の印加電圧の基本波の高次成分を演算する高次成分生成部と、
前記ベクトル制御部の演算した印加電圧に前記高次成分生成部が演算した高次成分を加算する電圧加算部と、
固定2相変調方式を含む複数の変調方式を有し、前記電圧加算部の信号に基づいて前記インバータをパルス幅制御するPWMパルス生成部と、
該PWMパルス生成部が有する前記複数の変調方式を選択する変調方式選択部と、
を備え、
前記ベクトル制御部が得た前記3相モータの回転情報に基づいて、共振周波数成分が所定の範囲を超えた際に、前記変調方式選択部が前記複数の変調方式のいずれかを選択し、該選択された変調方式で前記PWMパルス生成部が前記インバータを制御し、前記3相モータの回転周波数の(6m+3)倍(mは正の整数)の周波数で共振する共振音を低減することを特徴とするモータ制御装置。
An inverter that is connected to a DC power source, converts DC power of the DC power source into AC power of variable voltage and variable frequency, and drives and controls a three-phase motor;
A vector control unit for calculating a voltage applied to the three-phase motor that rotationally drives a load;
A high-order component generation unit that calculates a high-order component of the fundamental wave of the applied voltage of the vector control unit;
A voltage addition unit that adds the higher-order component calculated by the higher-order component generation unit to the applied voltage calculated by the vector control unit;
A PWM pulse generation unit having a plurality of modulation methods including a fixed two-phase modulation method, and performing pulse width control of the inverter based on a signal of the voltage addition unit;
A modulation method selection unit that selects the plurality of modulation methods included in the PWM pulse generation unit;
With
Based on the rotation information of the three-phase motor obtained by the vector control unit, when a resonance frequency component exceeds a predetermined range, the modulation method selection unit selects one of the plurality of modulation methods, The PWM pulse generation unit controls the inverter with the selected modulation method to reduce resonance sound that resonates at a frequency of (6m + 3) times (m is a positive integer) the rotation frequency of the three-phase motor. A motor control device.
直流電源に接続され、該直流電源の直流電力を可変電圧可変周波数の交流電力に変換して、3相モータを駆動制御するインバータと、
負荷を回転駆動する前記3相モータに印加する電圧を演算するベクトル制御部と、
前記ベクトル制御部の印加電圧の基本波の高次成分を演算する高次成分生成部と、
前記ベクトル制御部の演算した印加電圧に前記高次成分生成部が演算した高次成分を加算する電圧加算部と、
固定2相変調方式を含む複数の変調方式を有し、前記電圧加算部の信号に基づいて前記インバータをパルス幅制御するPWMパルス生成部と、
該PWMパルス生成部が有する前記複数の変調方式を選択する変調方式選択部と、
を備え、
前記高次成分生成部が、3相の印加電圧の基本波成分の(6m−1)次と(6m+1)次の両方またはどちらか一方の高次成分を生成して前記電圧加算部に印加し、前記3相モータの回転周波数の6m倍(mは正の整数)の周波数で共振する共振音を低減する機能と、
前記ベクトル制御部が得た前記3相モータの回転情報に基づいて、共振周波数成分が所定の範囲を超えた際に、前記変調方式選択部が前記変調方式のいずれかを選択し、該選択された変調方式で前記PWMパルス生成部が前記インバータを制御し、前記3相モータの回転周波数の(6m+3)倍(mは正の整数)の周波数で共振する共振音を低減する機能と、
を併せて有することを特徴とするモータ制御装置。
An inverter that is connected to a DC power source, converts DC power of the DC power source into AC power of variable voltage and variable frequency, and drives and controls a three-phase motor;
A vector control unit for calculating a voltage applied to the three-phase motor that rotationally drives a load;
A high-order component generation unit that calculates a high-order component of the fundamental wave of the applied voltage of the vector control unit;
A voltage addition unit that adds the higher-order component calculated by the higher-order component generation unit to the applied voltage calculated by the vector control unit;
A PWM pulse generation unit having a plurality of modulation methods including a fixed two-phase modulation method, and performing pulse width control of the inverter based on a signal of the voltage addition unit;
A modulation method selection unit that selects the plurality of modulation methods included in the PWM pulse generation unit;
With
The high-order component generation unit generates (6m-1) -order and (6m + 1) -order high-order components or any one of the fundamental components of the three-phase applied voltage, and applies them to the voltage addition unit. A function of reducing resonance sound that resonates at a frequency 6 m times (m is a positive integer) the rotational frequency of the three-phase motor;
Based on the rotation information of the three-phase motor obtained by the vector control unit, when the resonance frequency component exceeds a predetermined range, the modulation method selection unit selects one of the modulation methods and the selected The PWM pulse generator controls the inverter with the modulation method, and reduces the resonance sound that resonates at a frequency of (6m + 3) times (m is a positive integer) the rotational frequency of the three-phase motor;
And a motor control device characterized by comprising:
前記固定2相変調方式は、固定相60度切り替え方式、または上固定相120度切り替え方式、または下固定相120度切り替え方式であることを特徴とする請求項または請求項に記載のモータ制御装置。 The stationary 2-phase modulation method, the stationary phase 60 degrees switching system or on the stationary phase 120 degrees switching mode or motor according to claim 1 or claim 2, characterized in that the lower stationary phase 120 degrees switching scheme, Control device. 前記複数の変調方式に3相変調方式が備えられていることを特徴とする請求項または請求項に記載のモータ制御装置。 The motor control device according to claim 1 or claim 2, characterized in that 3-phase modulation method is provided in the plurality of modulation schemes. 前記3相モータの負荷がファンであることを特徴する請求項1乃至請求項のいずれか一項に記載のモータ制御装置。 The motor control device according to any one of claims 1 to 4 , wherein the load of the three-phase motor is a fan. 請求項1乃至請求項のいずれか一項に記載のモータ制御装置を搭載したことを特徴とする空気調和機。 An air conditioner equipped with the motor control device according to any one of claims 1 to 5 .
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