WO2019171549A1 - 電動機駆動装置および空気調和機 - Google Patents

電動機駆動装置および空気調和機 Download PDF

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    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/032—Preventing damage to the motor, e.g. setting individual current limits for different drive conditions

Definitions

  • the present invention relates to an electric motor drive device and an air conditioner for driving an electric motor configured to be capable of switching the connection state of a stator winding.
  • the delta connection state as the stator winding connection state has a smaller back electromotive force than the star connection state. It is possible to make it.
  • the back electromotive force of the motor is larger in the star connection state than in the delta connection state, the rotation speed cannot be increased as in the case of the delta connection state.
  • the current flowing through the motor is larger in the delta connection state than in the star connection state, resulting in a large power loss.
  • the power loss is small in the star connection state because the current flowing through the motor is smaller than in the delta connection state.
  • a conventional motor driving apparatus for driving an electric motor configured to be able to switch the connection state of a stator winding between a star connection state and a delta connection state includes an inverter and a relay for switching the connection state (for example, see Patent Document 1).
  • the conventional motor drive device operates the motor in the delta connection state when the motor rotation speed is high and the high load, and operates the motor in the star connection state when the motor rotation speed is lower than the high load. I'm driving. As a result, the motor is operated at a high rotational speed when the load is high, and the motor is efficiently operated with less power loss when the load is low.
  • the motor when the load is high, the motor is operated in a delta connection state, and when the load is low, the motor is operated with a star connection.
  • the value of the current that flows to the motor may be demagnetized in the star connection state and the delta connection state, different current values are used in the star connection state and the delta connection state. Therefore, it is necessary to control to cut off the overcurrent.
  • the magnet of a motor in a star connection state may lead to demagnetization, and the value of the current flowing through the motor may cause the magnet of a motor in a delta connection state to demagnetize. Therefore, the current value used for controlling the overcurrent in the star connection state (hereinafter referred to as the “star connection state overcurrent cutoff value”) is the delta connection state overcurrent. It is necessary to make it smaller than the value of the current used for the control to cut off (hereinafter referred to as “the overcurrent cutoff value in the delta connection state”).
  • the inverter power supply and the relay power supply for switching the connection state are generated from a common AC power supply.
  • the relay When the relay is turned on, the stator winding connection state is changed to the delta connection state, and when the relay is turned off, the star power supply is switched on.
  • the inverter power supply voltage drops due to an unexpected voltage drop of the AC power supply in the delta connection state in the configuration that results in a connection state, the relay power supply voltage also decreases, maintaining the relay on, that is, maintaining the delta connection state It may disappear. In this case, even when the relay is turned off and switched to the star connection state, the inverter supplies a current similar to that supplied in the delta connection state to the electric motor.
  • control for interrupting overcurrent in the delta connection state that is, control for interrupting overcurrent using an overcurrent cutoff value in the delta connection state having a value larger than the overcurrent cutoff value in the star connection state is performed. For this reason, there is a possibility that the value of the current supplied to the electric motor may exceed the overcurrent cutoff value in the star connection state, and there is a possibility that the magnet of the electric motor may be demagnetized.
  • the present invention has been made in view of the above, and provides an electric motor drive device that can prevent a magnet of an electric motor from demagnetizing even when a power supply voltage is reduced due to an unexpected voltage drop or the like. For the purpose.
  • an electric motor driving device sets the connection state of a stator winding of an electric motor to one of a first connection state and a second connection state.
  • a switching unit that switches, an inverter unit that drives an electric motor, and a first power source voltage that is a power source voltage of the switching unit is detected, and when the first power source voltage falls below a threshold value, a power source voltage detection that stops the inverter unit A part.
  • the motor drive device has an effect that the magnet of the motor can be prevented from demagnetizing even when the power supply voltage is lowered due to an unexpected voltage drop or the like.
  • the figure which shows the structural example of the relay voltage detection circuit shown in FIG. The figure for demonstrating the delta connection state of the electric motor drive device concerning Embodiment 1 of this invention.
  • the flowchart of the process which detects the fall of the relay voltage which the motor drive device shown in FIG. 1 performs, and stops an inverter The figure for demonstrating the flow in which the magnet of the motor shown in FIG. 1 does not reach demagnetization.
  • Functional block diagram which shows the structure of the air conditioner concerning Embodiment 2 of this invention.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of an electric motor drive device according to a first embodiment of the present invention.
  • the motor drive device 1 according to the present embodiment shown in FIG. 1 generates power for driving the motor 3 from AC power supplied from the AC power supply 2.
  • the motor drive device 1 includes an AC (Alternating Current) / DC (Direct Current) converter 11, a smoothing capacitor 12, an inverter 13, a connection state switching unit 14, a DC / A DC converter 19, a relay drive circuit 20, a relay voltage detection circuit 21, an overcurrent cutoff circuit 22, and a control circuit 23 are provided.
  • the AC power supply 2 is connected to the input side of the AC / DC converter 11, and the electric motor 3 is connected to the output side of the inverter 13.
  • the electric motor 3 is a permanent magnet synchronous motor whose rotor includes a permanent magnet, and is driven by the supply of three-phase AC power from the inverter 13.
  • the AC / DC converter 11 converts AC power supplied from the AC power source 2 into DC power.
  • the AC / DC converter 11 corresponds to a first voltage converter.
  • Smoothing capacitor 12 causes the DC voltage supplied from AC / DC converter 11 to be a constant DC voltage (hereinafter referred to as “smoothing capacitor voltage VDC”).
  • the smoothing capacitor voltage VDC is a power supply voltage for the inverter 13.
  • the inverter 13 converts the smoothing capacitor voltage VDC into an AC voltage by pulse width modulation, and applies the AC voltage to the electric motor 3 to be driven.
  • the inverter 13 includes a stop circuit 24 that stops the inverter 13.
  • the inverter 13 corresponds to an inverter unit.
  • the electric motor 3 is configured such that both ends of the three stator windings 3u, 3v, 3w are in an open state and the connection state can be changed.
  • the connection state switching unit 14 includes relays 15, 16, and 17, and switches the connection state of the stator windings 3 u, 3 v, and 3 w of the electric motor 3 between a star connection state and a delta connection state.
  • the delta connection state corresponds to the first connection state.
  • the star connection state corresponds to the second connection state.
  • the connection state switching unit 14 corresponds to a switching unit.
  • Relays 15, 16, and 17 are C contact relays. One terminal is connected to the stator winding, and the other terminal is connected to the first contact or the second contact, and the contact plate is operated. And a coil.
  • the relay 15 includes a contact plate 25, contacts 45 and 55, and a coil 35.
  • the contact plate 25 is connected to a contact 45 that is a first contact when a current greater than a certain value is not flowing through the coil 35, and is a second contact when a current that is greater than a certain value is flowing through the coil 35. Connected to a certain contact 55.
  • the relay 15 is turned off when the contact plate 25 is connected to the contact 45, and the relay 15 is turned on when the contact plate 25 is connected to the contact 55. Since the configuration of the relay 16 and the configuration of the relay 17 are the same as the configuration of the relay 15, description thereof is omitted.
  • One terminal of the three stator windings 3u, 3v, 3w of the motor 3 is the three output terminals of the inverter 13, and the other terminal is a contact plate 25, 26, three of the relays 15, 16, 17, 27, respectively.
  • the contacts 45, 46 and 47 are each connected to the neutral point terminal 18.
  • the contacts 55, 56 and 57 are connected to the three output terminals of the inverter 13, respectively.
  • the neutral point terminal 18 is a neutral point when the stator windings 3u, 3v, 3w of the electric motor 3 are star-connected.
  • FIG. 1 shows a star connection state.
  • the DC / DC converter 19 converts the smoothing capacitor voltage VDC into voltage, and applies the voltage after voltage conversion (hereinafter referred to as “relay voltage VR”) to the coils 35, 36, and 37 included in the relays 15, 16, and 17. .
  • the relay voltage VR is a power supply voltage of the connection state switching unit 14 and corresponds to the first power supply voltage.
  • the DC / DC converter 19 corresponds to a second voltage conversion unit.
  • the relay drive circuit 20 includes a switch, and performs an opening / closing operation of the switch according to the relay drive signal DR received from the control circuit 23. When the switch of the relay drive circuit 20 is closed, current flows through the coils 35, 36, and 37 of the relays 15, 16, and 17.
  • the relay voltage detection circuit 21 is connected to the output side of the DC / DC converter 19.
  • the relay voltage detection circuit 21 detects the relay voltage VR, and transmits a stop signal D1 for stopping the inverter 13 to the stop circuit 24 when the value of the relay voltage VR is lower than a predetermined threshold value C.
  • the threshold value C is set to a voltage value slightly larger than the relay voltage VR at which the relays 15, 16, and 17 cannot be kept on.
  • the value of the relay voltage VR at which the relays 15, 16, and 17 cannot be kept on corresponds to the first value.
  • the relay voltage detection circuit 21 corresponds to a power supply voltage detection unit.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of the relay voltage detection circuit shown in FIG.
  • the relay voltage detection circuit 21 divides the relay voltage VR by the resistor 101 and the resistor 102 and inputs the divided voltage V 1 to the negative terminal of the comparator 105.
  • the relay voltage detection circuit 21 divides, for example, a voltage V different from the relay voltage VR generated by the DC / DC converter 19 by the resistor 103 and the resistor 104 to generate the reference voltage V2, and the generated reference voltage V2 is compared with the comparator 105. Input to the positive terminal.
  • the relay voltage detection circuit 21 configured as described above transmits a Hi signal as the stop signal D1 to the stop circuit 24 when the value of the relay voltage VR is lower than the threshold value C.
  • the overcurrent cutoff circuit 22 is branched and connected from the point N between the AC / DC converter 11 and the inverter 13.
  • the overcurrent cutoff circuit 22 detects when an excessive current flows in the stator windings 3u, 3v, 3w of the electric motor 3 based on the current I1 flowing through the inverter 13, and detects the stator winding of the electric motor 3. The state where an excessive current flows through the lines 3u, 3v, 3w is eliminated.
  • the overcurrent interruption circuit 22 is a permanent magnet that constitutes the rotor when an excessive current exceeding a predetermined value continues to flow in the stator windings 3 u, 3 v, 3 w of the electric motor 3. Prevents demagnetization.
  • the overcurrent cut-off circuit 22 performs control to cut off the overcurrent using different current values in the star connection state and the delta connection state.
  • the current value at which the magnet of the motor 3 in the star connection state may be demagnetized is greater than the current value at which the magnet of the motor 3 in the delta connection state may be demagnetized. Therefore, the overcurrent cutoff value IS1 in the star connection state is made smaller than the overcurrent cutoff value IS2 in the delta connection.
  • the overcurrent cutoff value IS2 corresponds to the first cutoff value.
  • the overcurrent cutoff value IS1 corresponds to the second cutoff value.
  • the overcurrent cutoff circuit 22 detects that a current larger than the overcurrent cutoff value IS1 or the overcurrent cutoff value IS2 is flowing based on the current flowing through the inverter 13, the overcurrent cutoff circuit 22 A stop signal D2 for stopping 13 is transmitted to the stop circuit 24.
  • the control circuit 23 transmits an inverter drive signal DI to the inverter 13 to control each switching element constituting the inverter 13.
  • the control circuit 23 transmits a relay drive signal DR to the relay drive circuit 20 in order to switch the connection state of the stator windings 3u, 3v, 3w, and controls on / off of the switch of the relay drive circuit 20.
  • the control circuit 23 transmits a cutoff value switching signal DS for switching the overcurrent cutoff value to the overcurrent cutoff circuit 22 in accordance with the connection state of the stator windings 3u, 3v, 3w, and the overcurrent cutoff circuit 22 Controls the switching of the overcurrent cutoff value used for the control to cut off the overcurrent.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a delta connection state of the electric motor drive device according to the first exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a flow in which the magnet of the motor shown in FIG. 1 reaches demagnetization.
  • the relay voltage VR In the delta connection state shown in FIG. 3, when the smoothing capacitor voltage VDC decreases due to the voltage drop of the AC power supply 2 or the like, the relay voltage VR also decreases, so that a current greater than a certain value does not flow in the coils 35, 36, and 37. There are cases where 15, 16 and 17 are kept on, that is, the delta connection state cannot be maintained.
  • the inverter 13 supplies the current supplied in the delta connection state to the electric motor 3 as it is, and the overcurrent cutoff circuit 22 further performs the delta Control is performed to cut off the overcurrent using the overcurrent cut-off value IS2 in the connected state.
  • the control circuit 23 can recognize the current connection state, it is possible to transmit the cutoff value switching signal DS for switching the overcurrent cutoff value from the control circuit 23 to the overcurrent cutoff circuit 22.
  • the overcurrent cutoff circuit 22 continues to hold the overcurrent cutoff value IS2 in the delta connection state. Therefore, as shown in FIG. 4, the value of the current I1 supplied to the motor 3 may exceed the overcurrent cutoff value IS1 in the star connection state, and the magnet of the motor 3 may be demagnetized. .
  • FIG. 5 is a flowchart of a process for detecting a drop in the relay voltage executed by the motor drive device shown in FIG. 1 and stopping the inverter.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a flow in which the magnet of the motor shown in FIG. 1 does not reach demagnetization.
  • control circuit 23 determines to operate the electric motor 3 in the delta connection state (step S101).
  • control circuit 23 transmits a cutoff value switching signal DS for switching the overcurrent cutoff value held by the overcurrent cutoff circuit 22 to the overcurrent cutoff value IS2 in the delta connection state to the overcurrent cutoff circuit 22 ( Step S102).
  • the overcurrent cutoff circuit 22 that has received the cutoff value switching signal DS transmitted in step S102 holds the overcurrent cutoff value IS2 in the delta connection state as the overcurrent cutoff value.
  • the control circuit 23 transmits a relay drive signal DR for switching the connection state of the stator windings 3u, 3v, 3w to the delta connection state to the relay drive circuit 20 (step S103).
  • the relay drive circuit 20 that has received the relay drive signal DR transmitted in step S103 closes the switch, energizes the coils 35, 36, and 37 of the relays 15, 16, and 17, and turns on the relays 15, 16, and 17 Let me.
  • control circuit 23 transmits an inverter drive signal DI to the inverter 13 (step S104).
  • the inverter 13 that has received the inverter drive signal DI transmitted in step S104 controls each switching element in accordance with the inverter drive signal DI.
  • the relay voltage detection circuit 21 detects the relay voltage VR (step S105), and determines whether or not the relay voltage VR is lower than a predetermined threshold C (step S106).
  • step S106 If it is determined in step S106 that the relay voltage VR is not lower than the threshold value C (No in step S106), the process returns to step S105.
  • step S106 when the relay voltage VR is lower than the threshold value C (Yes in step S106), the relay voltage detection circuit 21 transmits a stop signal D1 to the stop circuit 24 (step S107). .
  • the inverter 13 stops and the electric current is supplied to the motor 3 before the delta connection state is switched to the star connection state due to an unexpected voltage drop of the AC power supply 2. It will not be supplied. Thereby, even when the power supply voltage is lowered due to an unexpected voltage drop or the like, the magnet of the electric motor 3 can be prevented from demagnetizing.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a time lag between the smoothing capacitor voltage and the relay voltage in the electric motor driving device shown in FIG.
  • the relay voltage VR is detected, it is determined whether or not the relay voltage VR is lower than the threshold value C, and the inverter 13 is stopped.
  • the relay voltage VR is generated by converting the smoothing capacitor voltage VDC by the DC / DC converter 19. As shown in FIG. 7, when the smoothing capacitor voltage VDC decreases due to a voltage decrease of the AC power supply 2 or the like, the relay voltage VR does not decrease immediately because it passes through the DC / DC converter 19.
  • the relay voltage VR is a detection target, the AC power supply 2 is quickly restored due to an instantaneous voltage drop or the like as compared with the case where the smoothing capacitor voltage VDC is the detection target and the same threshold C is used. In this case, it is possible to increase the possibility that the inverter 13 need not be stopped unnecessarily.
  • Embodiment 2 The electric motor drive apparatus according to the first embodiment described above can be applied to an electric motor that operates a compressor or a fan of an air conditioner.
  • an air conditioner to which the electric motor drive device described in the first embodiment is applied will be described.
  • FIG. 8 is a functional block diagram showing the configuration of the air conditioner according to the second embodiment of the present invention.
  • An air conditioner 200 shown in FIG. 8 includes motor drive devices 1a and 1b, a motor 3a driven by the motor drive device 1a, a fan 201 operated by the motor 3a, and a motor 3b driven by the motor drive device 1b. And a compressor 202 operated by the electric motor 3b.
  • Electric motor drive devices 1a and 1b are the same as electric motor drive device 1 in the first embodiment, and electric motors 3a and 3b are the same as electric motor 3 in the first embodiment.
  • the fan 201 operates by the electric motor 3a to blow air to the air-conditioned space of the air conditioner 200.
  • the compressor 202 circulates refrigerant in a refrigerant circuit (not shown) by operating with the electric motor 3b.
  • FIG. 8 shows an air conditioner 200 including an electric motor drive device 1a and an electric motor drive device 1b
  • the present invention is not limited to this, and the air conditioner 200 may be an electric motor drive device 1a or an electric motor drive.
  • the configuration may include only one of the devices 1b.
  • the configuration described in the above embodiment shows an example of the contents of the present invention, and can be combined with another known technique, and can be combined with other configurations without departing from the gist of the present invention. It is also possible to omit and change the part.

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Abstract

電動機駆動装置（１）は、電動機（３）の固定子巻線（３ｕ，３ｖ，３ｗ）の結線状態をデルタ結線状態およびスター結線状態のうちのいずれかに切り替える結線状態切替部（１４）と、電動機（３）を駆動するインバータ（１３）と、結線状態切替部（１４）の電源電圧であるリレー電圧（ＶＲ）を検知し、リレー電圧（ＶＲ）が閾値より低下したときは、インバータ（１３）を停止するリレー電圧検知回路（２１）とを備える。

Description

電動機駆動装置および空気調和機
　本発明は、固定子巻線の結線状態を切り替え可能に構成された電動機を駆動する電動機駆動装置および空気調和機に関する。
　電動機の単位時間当たりの回転数の高い定格条件において、固定子巻線の結線状態としてのデルタ結線状態はスター結線状態に比べて電動機の逆起電力が小さいため、より高い回転数まで電動機を運転させることが可能である。一方、スター結線状態はデルタ結線状態に比べて電動機の逆起電力が大きいため、回転数をデルタ結線状態の場合ほど高くすることはできない。
　電動機の単位時間当たりの回転数が定格条件より低い中間条件において、デルタ結線状態はスター結線状態に比べて電動機に流れる電流が大きいため電力損失が大きい。一方、スター結線状態はデルタ結線状態に比べて電動機に流れる電流が小さいため電力損失が小さい。
　従来の固定子巻線の結線状態をスター結線状態とデルタ結線状態とで切り替え可能に構成された電動機を駆動する電動機駆動装置は、インバータと、結線状態の切り替え用のリレーとを備えている（たとえば、特許文献１参照）。従来の電動機駆動装置は、電動機の回転数が高い高負荷時においては、デルタ結線状態で電動機を運転し、電動機の回転数が高負荷時より低い低負荷時においては、スター結線状態で電動機を運転している。これにより、高負荷時において電動機を高い回転数で運転し、低負荷時においては電動機の電力損失が少ない効率的な運転を行っている。
特開２００９－２１６３２４号公報
　上述したように、高負荷時においては、デルタ結線状態で電動機の運転を行い、低負荷時においては、スター結線で電動機の運転を行っている。この場合、スター結線状態とデルタ結線状態とで電動機の磁石が減磁に至る可能性のある、電動機に流れる電流の値は異なるため、スター結線状態とデルタ結線状態とで異なる電流の値を用いて過電流を遮断する制御を行う必要がある。
　一般的には、スター結線状態の電動機の磁石が減磁に至る可能性のある、電動機に流れる電流の値の方が、デルタ結線状態の電動機の磁石が減磁に至る可能性のある、電動機に流れる電流の値よりも低いため、スター結線状態の過電流を遮断する制御に用いられる電流の値（以下、「スター結線状態の過電流遮断値」という）を、デルタ結線状態の過電流を遮断する制御に用いられる電流の値（以下、「デルタ結線状態の過電流遮断値」という）と比較して小さくする必要がある。
　インバータの電源、および結線状態の切り替え用のリレーの電源を共通の交流電源から生成するものとし、リレーがオンになると固定子巻線の結線状態がデルタ結線状態になり、リレーがオフになるとスター結線状態になる構成において、デルタ結線状態で交流電源の予期しない電圧低下などによりインバータの電源電圧が低下した場合、リレーの電源電圧も低下し、リレーのオンを維持、すなわちデルタ結線状態を維持できなくなる場合がある。この場合、リレーがオフとなり、スター結線状態に切り替わってしまった場合でも、インバータはデルタ結線状態で供給する電流と同様の電流を電動機に供給する。さらに、デルタ結線状態の過電流を遮断する制御、すなわちスター結線状態の過電流遮断値よりも大きい値のデルタ結線状態の過電流遮断値を用いた過電流を遮断する制御が行われている。このため、電動機に供給される電流の値がスター結線状態の過電流遮断値を超える可能性があり、電動機の磁石が減磁に至る可能性があるという問題があった。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、予期しない電圧低下などにより電源電圧が低下した場合においても、電動機の磁石が減磁に至らないようにすることができる電動機駆動装置を得ることを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる電動機駆動装置は、電動機の固定子巻線の結線状態を第１の結線状態および第２の結線状態のうちのいずれかに切り替える切替部と、電動機を駆動するインバータ部と、切替部の電源電圧である第１の電源電圧を検知し、第１の電源電圧が閾値より低下したときは、インバータ部を停止する電源電圧検知部とを備える。
　本発明にかかる電動機駆動装置は、予期しない電圧低下などにより電源電圧が低下した場合においても、電動機の磁石が減磁に至らないようにすることができるという効果を奏する。
本発明の実施の形態１にかかる電動機駆動装置の構成例を示す図 図１に示すリレー電圧検知回路の構成例を示す図 本発明の実施の形態１にかかる電動機駆動装置のデルタ結線状態を説明するための図 図１に示す電動機の磁石が減磁に至る流れを説明するための図 図１に示す電動機駆動装置が実行するリレー電圧の低下を検知してインバータを停止させる処理のフローチャート 図１に示す電動機の磁石が減磁に至らない流れを説明するための図 図１に示す電動機駆動装置における平滑コンデンサ電圧とリレー電圧とのタイムラグを説明するための図 本発明の実施の形態２にかかる空気調和機の構成を示す機能ブロック図
　以下に、本発明の実施の形態にかかる電動機駆動装置および空気調和機を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態１．
　まず、本発明の実施の形態１にかかる電動機駆動装置について説明する。図１は、本発明の実施の形態１にかかる電動機駆動装置の構成例を示す図である。図１に示す、本実施の形態にかかる電動機駆動装置１は、交流電源２から供給される交流電力から電動機３を駆動するための電力を生成する。
　図１に示す、本実施の形態にかかる電動機駆動装置１は、ＡＣ（Alternating　Current）／ＤＣ（Direct　Current）コンバータ１１と、平滑コンデンサ１２と、インバータ１３と、結線状態切替部１４と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１９と、リレー駆動回路２０と、リレー電圧検知回路２１と、過電流遮断回路２２と、制御回路２３とを備える。ＡＣ／ＤＣコンバータ１１の入力側には交流電源２が接続され、インバータ１３の出力側には電動機３が接続される。電動機３は、回転子が永久磁石を備える永久磁石同期電動機であり、インバータ１３から３相交流電力の供給を受けて駆動される。
　ＡＣ／ＤＣコンバータ１１は、交流電源２から供給される交流電力を直流電力に変換する。ＡＣ／ＤＣコンバータ１１は、第１の電圧変換部に対応する。平滑コンデンサ１２は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１から供給される直流電圧が一定の直流電圧（以下、「平滑コンデンサ電圧ＶＤＣ」という）になるようにする。平滑コンデンサ電圧ＶＤＣは、インバータ１３の電源電圧である。インバータ１３は、平滑コンデンサ電圧ＶＤＣをパルス幅変調により交流電圧に変換し、交流電圧を駆動対象の電動機３に印加する。インバータ１３は、インバータ１３を停止させる停止回路２４を備える。インバータ１３は、インバータ部に対応する。ここで、電動機３は、３個の固定子巻線３ｕ，３ｖ，３ｗの両端をともに開放状態とし、結線状態を変更可能に構成されている。
　結線状態切替部１４は、リレー１５，１６，１７を備え、電動機３の固定子巻線３ｕ，３ｖ，３ｗの結線状態をスター結線状態とデルタ結線状態との間で切り替える。デルタ結線状態は、第１の結線状態に対応する。スター結線状態は、第２の結線状態に対応する。結線状態切替部１４は、切替部に対応する。リレー１５，１６，１７はＣ接点リレーであり、一方の端子が固定子巻線に接続され、他方の端子が第１の接点または第２の接点に接続する接点板と、接点板を動作させるためのコイルとを備える。リレー１５は、接点板２５、接点４５，５５およびコイル３５を備える。接点板２５は、コイル３５にある値以上の電流が流れていないときは第１の接点である接点４５に接続され、コイル３５にある値以上の電流が流れているときは第２の接点である接点５５に接続される。リレー１５のオフとは、接点板２５が接点４５に接続されている状態をいい、リレー１５のオンとは、接点板２５が接点５５に接続されている状態をいうものとする。リレー１６の構成およびリレー１７の構成はリレー１５の構成と同様であるため、説明については省略する。
　電動機３の３個の固定子巻線３ｕ，３ｖ，３ｗの一方の端子はインバータ１３の３個の出力端子に、他方の端子は３個のリレー１５，１６，１７の接点板２５，２６，２７に、それぞれ接続される。接点４５，４６，４７は、それぞれ中性点端子１８に接続される。接点５５，５６，５７は、それぞれインバータ１３の３個の出力端子に接続される。中性点端子１８は、電動機３の固定子巻線３ｕ，３ｖ，３ｗがスター結線の場合の中性点である。接点板２５が接点４５に接続し、接点板２６が接点４６に接続し、かつ接点板２７が接点４７に接続している場合、電動機３の固定子巻線３ｕ，３ｖ，３ｗはスター結線となる。一方、接点板２５が接点５５に接続し、接点板２６が接点５６に接続し、かつ接点板２７が接点５７に接続している場合、電動機３の固定子巻線３ｕ，３ｖ，３ｗはデルタ結線となる。図１は、スター結線状態を示している。
　ＤＣ／ＤＣコンバータ１９は、平滑コンデンサ電圧ＶＤＣを電圧変換して、電圧変換後の電圧（以下、「リレー電圧ＶＲ」という）をリレー１５，１６，１７が備えるコイル３５，３６，３７に印加する。リレー電圧ＶＲは、結線状態切替部１４の電源電圧であり、第１の電源電圧に対応する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１９は、第２の電圧変換部に対応する。リレー駆動回路２０は、スイッチを備え、制御回路２３から受信したリレー駆動信号ＤＲに従って、スイッチの開閉動作を行う。リレー駆動回路２０のスイッチが閉じているときにリレー１５，１６，１７のコイル３５，３６，３７に電流が流れる。
　リレー電圧検知回路２１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１９の出力側に接続される。リレー電圧検知回路２１は、リレー電圧ＶＲを検知し、リレー電圧ＶＲの値が、予め定められた閾値Ｃよりも低下したときに、インバータ１３を停止させるための停止信号Ｄ１を停止回路２４に送信する。閾値Ｃは、リレー１５，１６，１７のオンを維持することができなくなるリレー電圧ＶＲより少し大きな電圧値に設定される。リレー１５，１６，１７のオンを維持することができなくなるリレー電圧ＶＲの値は、第１の値に対応する。リレー電圧検知回路２１は、電源電圧検知部に対応する。図２は、図１に示すリレー電圧検知回路の構成例を示す図である。図２に示すリレー電圧検知回路２１は、抵抗１０１，１０２，１０３，１０４と、コンパレータ１０５とを備える。リレー電圧検知回路２１は、リレー電圧ＶＲを抵抗１０１と抵抗１０２で分圧し、分圧した電圧Ｖ１をコンパレータ１０５のマイナス端子に入力する。リレー電圧検知回路２１は、たとえばＤＣ／ＤＣコンバータ１９が生成したリレー電圧ＶＲとは別の電圧Ｖを抵抗１０３と抵抗１０４で分圧して基準電圧Ｖ２を生成し、生成した基準電圧Ｖ２をコンパレータ１０５のプラス端子に入力する。このように構成されたリレー電圧検知回路２１は、リレー電圧ＶＲの値が、閾値Ｃよりも低下したときに、停止信号Ｄ１としてのＨｉ信号を停止回路２４に送信する。
　図１に戻り、過電流遮断回路２２は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１とインバータ１３との間の点Ｎから分岐されて接続される。過電流遮断回路２２は、インバータ１３に流れる電流Ｉ１に基づいて、電動機３の固定子巻線３ｕ，３ｖ，３ｗに過大な電流が流れている場合にこれを検知し、電動機３の固定子巻線３ｕ，３ｖ，３ｗに過大な電流が流れている状態を解消させる。過電流遮断回路２２は、電動機３を保護するために、電動機３の固定子巻線３ｕ，３ｖ，３ｗに予め定められた値を超える過大な電流が流れ続けて回転子を構成する永久磁石が減磁してしまうのを防止する。過電流遮断回路２２は、スター結線状態とデルタ結線状態とで異なる電流の値を用いて過電流を遮断する制御を行う。一般的には、スター結線状態の電動機３の磁石が減磁に至る可能性のある電流の値の方が、デルタ結線状態の電動機３の磁石が減磁に至る可能性のある電流の値よりも低いため、スター結線状態の過電流遮断値ＩＳ１を、デルタ結線時の過電流遮断値ＩＳ２と比較して小さくする。過電流遮断値ＩＳ２は、第１の遮断値に対応する。過電流遮断値ＩＳ１は、第２の遮断値に対応する。過電流遮断回路２２は、インバータ１３に流れる電流に基づいて、保持している過電流遮断値ＩＳ１または過電流遮断値ＩＳ２よりも大きな値の電流が流れていることを検知した場合には、インバータ１３を停止させるための停止信号Ｄ２を停止回路２４に送信する。
　制御回路２３は、インバータ１３にインバータ駆動信号ＤＩを送信して、インバータ１３を構成している各スイッチング素子を制御する。制御回路２３は、固定子巻線３ｕ，３ｖ，３ｗの結線状態を切り替えるために、リレー駆動回路２０にリレー駆動信号ＤＲを送信して、リレー駆動回路２０のスイッチのオンオフを制御する。制御回路２３は、固定子巻線３ｕ，３ｖ，３ｗの結線状態に応じて、過電流遮断回路２２に過電流遮断値を切り替えるための遮断値切り替え信号ＤＳを送信して、過電流遮断回路２２が過電流を遮断する制御に用いている過電流遮断値の切り替えを制御する。
　図３は、本発明の実施の形態１にかかる電動機駆動装置のデルタ結線状態を説明するための図である。図４は、図１に示す電動機の磁石が減磁に至る流れを説明するための図である。図３に示すデルタ結線状態において、交流電源２の電圧低下などにより平滑コンデンサ電圧ＶＤＣが低下した場合、リレー電圧ＶＲも低下し、コイル３５，３６，３７にある値以上の電流が流れなくなり、リレー１５，１６，１７のオンを維持、すなわちデルタ結線状態を維持できなくなる場合がある。この場合、リレー１５，１６，１７がオフとなり、スター結線状態に切り替わってしまった場合でも、インバータ１３はデルタ結線状態で供給する電流をそのまま電動機３に供給し、さらに過電流遮断回路２２ではデルタ結線状態の過電流遮断値ＩＳ２を用いた過電流を遮断する制御が行われている。制御回路２３が現在の結線状態を認識することができれば、制御回路２３から過電流遮断回路２２に過電流遮断値を切り替えるための遮断値切り替え信号ＤＳを送信することが可能であるが、交流電源２の予期しない電圧低下により、デルタ結線状態からスター結線状態に切り替わると、制御回路２３はその切り替わりを認識することはできない。その結果、過電流遮断回路２２はデルタ結線状態の過電流遮断値ＩＳ２を保持し続ける。このため、図４に示すように、電動機３に供給される電流Ｉ１の値がスター結線状態の過電流遮断値ＩＳ１を超える可能性があり、電動機３の磁石が減磁に至る可能性がある。
　本実施の形態では、電動機駆動装置１が後述するように、リレー電圧の低下を検知してインバータを停止させる処理を実行することにより、予期しない電圧低下などにより電源電圧が低下した場合においても、電動機３の磁石が減磁に至らないようにすることができる。
　図５は、図１に示す電動機駆動装置が実行するリレー電圧の低下を検知してインバータを停止させる処理のフローチャートである。図６は、図１に示す電動機の磁石が減磁に至らない流れを説明するための図である。
　まず、制御回路２３は、電動機３をデルタ結線状態で運転することを決定する（ステップＳ１０１）。
　次いで、制御回路２３は、過電流遮断回路２２が保持している過電流遮断値をデルタ結線状態の過電流遮断値ＩＳ２に切り替えるための遮断値切り替え信号ＤＳを過電流遮断回路２２に送信する（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０２で送信された遮断値切り替え信号ＤＳを受信した過電流遮断回路２２は、過電流遮断値としてデルタ結線状態の過電流遮断値ＩＳ２を保持する。
　次いで、制御回路２３は、固定子巻線３ｕ，３ｖ，３ｗの結線状態をデルタ結線状態に切り替えるためのリレー駆動信号ＤＲをリレー駆動回路２０に送信する（ステップＳ１０３）。ステップＳ１０３で送信されたリレー駆動信号ＤＲを受信したリレー駆動回路２０は、スイッチを閉じて、リレー１５，１６，１７のコイル３５，３６，３７を通電状態にし、リレー１５，１６，１７をオンにさせる。
　次いで、制御回路２３は、インバータ駆動信号ＤＩをインバータ１３に送信する（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０４で送信されたインバータ駆動信号ＤＩを受信したインバータ１３は、インバータ駆動信号ＤＩに従って、各スイッチング素子を制御する。
　次いで、リレー電圧検知回路２１は、リレー電圧ＶＲを検知し（ステップＳ１０５）、リレー電圧ＶＲが、予め定められた閾値Ｃよりも低下したか否かを判別する（ステップＳ１０６）。
　ステップＳ１０６での判別の結果、リレー電圧ＶＲが閾値Ｃよりも低下していないときは（ステップＳ１０６でＮｏ）、ステップＳ１０５の処理に戻る。
　ステップＳ１０６での判別の結果、リレー電圧ＶＲが閾値Ｃよりも低下しているときは（ステップＳ１０６でＹｅｓ）、リレー電圧検知回路２１は、停止信号Ｄ１を停止回路２４に送信する（ステップＳ１０７）。ステップＳ１０７で送信された停止信号Ｄ１を受信した停止回路２４は、インバータ１３を停止させる（ステップＳ１０８）。
　図５に示す処理によれば、図６に示すように、交流電源２の予期しない電圧低下などにより、デルタ結線状態からスター結線状態に切り替わる前に、インバータ１３が停止し、電動機３に電流が供給されないようになる。これにより、予期しない電圧低下などにより電源電圧が低下した場合においても、電動機３の磁石が減磁に至らないようにすることができる。
　図７は、図１に示す電動機駆動装置における平滑コンデンサ電圧とリレー電圧とのタイムラグを説明するための図である。本実施の形態によれば、リレー電圧ＶＲを検知して、リレー電圧ＶＲが閾値Ｃよりも低下したか否かを判別して、インバータ１３を停止させている。リレー電圧ＶＲは、平滑コンデンサ電圧ＶＤＣをＤＣ／ＤＣコンバータ１９によって電圧変換して生成されたものである。図７に示すように、交流電源２の電圧低下などにより平滑コンデンサ電圧ＶＤＣが低下した場合に、リレー電圧ＶＲはＤＣ／ＤＣコンバータ１９を介しているためすぐに低下しない。すなわち、平滑コンデンサ電圧ＶＤＣの低下とリレー電圧ＶＲの低下との間にはタイムラグがあり、リレー電圧は平滑コンデンサ電圧と比較して、すぐには電圧が低くはならない。本実施の形態によれば、リレー電圧ＶＲを検知対象としているため、平滑コンデンサ電圧ＶＤＣを検知対象とし同一の閾値Ｃを用いる場合と比較して、交流電源２が瞬時電圧低下などによりすぐに復帰する場合に、無駄にインバータ１３を停止させずに済む可能性を高くすることができる。
実施の形態２．
　上述した実施の形態１にかかる電動機駆動装置は、空気調和機の圧縮機またはファンを動作させる電動機に適用することが可能である。本実施の形態では、実施の形態１にて説明した電動機駆動装置を適用した空気調和機について説明する。
　図８は、本発明の実施の形態２にかかる空気調和機の構成を示す機能ブロック図である。図８に示す空気調和機２００は、電動機駆動装置１ａ，１ｂと、電動機駆動装置１ａによって駆動される電動機３ａと、電動機３ａによって動作するファン２０１と、電動機駆動装置１ｂによって駆動される電動機３ｂと、電動機３ｂによって動作する圧縮機２０２とを備える。電動機駆動装置１ａ，１ｂは、実施の形態１における電動機駆動装置１と同様であり、電動機３ａ，３ｂは、実施の形態１における電動機３と同様である。
　ファン２０１は、電動機３ａによって動作することで、空気調和機２００の被空調空間に対して送風を行う。圧縮機２０２は、電動機３ｂによって動作することで、図示しない冷媒回路の冷媒を循環させる。
　図８には、電動機駆動装置１ａおよび電動機駆動装置１ｂを備える空気調和機２００を示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、空気調和機２００は電動機駆動装置１ａまたは電動機駆動装置１ｂのいずれか一方のみを備える構成であってもよい。
　以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略および変更することも可能である。
　１，１ａ，１ｂ　電動機駆動装置、２　交流電源、３，３ａ，３ｂ　電動機、３ｕ，３ｖ，３ｗ　固定子巻線、１１　ＡＣ／ＤＣコンバータ、１２　平滑コンデンサ、１３　インバータ、１４　結線状態切替部、１５，１６，１７　リレー、１８　中性点端子、１９　ＤＣ／ＤＣコンバータ、２０　リレー駆動回路、２１　リレー電圧検知回路、２２　過電流遮断回路、２３　制御回路、２４　停止回路、２５，２６，２７　接点板、３５，３６，３７　コイル、４５，４６，４７，５５，５６，５７　接点、１０１，１０２，１０３，１０４　抵抗、１０５　コンパレータ、２００　空気調和機、２０１　ファン、２０２　圧縮機。

Claims (7)

  1. 　電動機の固定子巻線の結線状態を第１の結線状態および第２の結線状態のうちのいずれかに切り替える切替部と、
    　前記電動機を駆動するインバータ部と、
    　前記切替部の電源電圧である第１の電源電圧を検知し、前記第１の電源電圧が閾値より低下したときは、前記インバータ部を停止する電源電圧検知部とを備える
    　電動機駆動装置。
  2. 　前記切替部は、
    　前記第１の電源電圧が第１の値より小さいときに、前記第２の結線状態側に切り替え、
    　前記第１の電源電圧が第１の値より大きいときに、前記第１の結線状態側に切り替え、
    　前記閾値は、前記第１の値より大きい値である
    　請求項１に記載の電動機駆動装置。
  3. 　前記第１の結線状態は、デルタ結線状態であり、
    　前記第２の結線状態は、スター結線状態である
    　請求項１または２に記載の電動機駆動装置。
  4. 　前記固定子巻線が前記第１の結線状態にあるとき、前記インバータ部を流れる電流が第１の遮断値を越えると、前記インバータ部を停止し、
    　前記固定子巻線が前記第２の結線状態にあるとき、前記インバータ部を流れる電流が、第１の遮断値よりも小さな第２の遮断値を越えると、前記インバータ部を停止する過電流遮断部をさらに備える
    　請求項１から３のいずれか１項に記載の電動機駆動装置。
  5. 　交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換して前記インバータ部の電源電圧を生成する第１の電圧変換部と、
    　前記インバータ部の前記電源電圧を電圧変換して前記第１の電源電圧を生成する第２の電圧変換部とをさらに備える
    　請求項１から４のいずれか１項に記載の電動機駆動装置。
  6. 　前記インバータ部は、
    　前記電動機に供給する電力を生成するインバータと、
    　外部からの停止信号を受信し、前記インバータを停止させる停止回路とを備える
    　請求項１から５のいずれか１項に記載の電動機駆動装置。
  7. 　請求項１から６のいずれか１項に記載の電動機駆動装置と、
    　前記電動機駆動装置によって駆動される電動機とを備える
    　空気調和機。
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