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JP7638448B2 - Power conversion device, refrigeration cycle device using the same, and leakage inductance calculation method - Google Patents

Power conversion device, refrigeration cycle device using the same, and leakage inductance calculation method Download PDF

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JP7638448B2 JP2024521390A JP2024521390A JP7638448B2 JP 7638448 B2 JP7638448 B2 JP 7638448B2 JP 2024521390 A JP2024521390 A JP 2024521390A JP 2024521390 A JP2024521390 A JP 2024521390A JP 7638448 B2 JP7638448 B2 JP 7638448B2
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Description

本開示は、供給された電力を三相交流電圧によって駆動する電動機に適した電力に変換する電力変換装置およびこれを用いた冷凍サイクル装置、ならびに、漏れインダクタンス算出方法に関するものである。 The present disclosure relates to a power conversion device that converts supplied power into power suitable for an electric motor driven by a three-phase AC voltage, a refrigeration cycle device using the same, and a method for calculating leakage inductance.

従来、商用交流電源を整流回路とインバータ回路とで任意の周波数かつ任意の電圧に変換し、電動機等の負荷に供給する電力変換装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。また、一般的に、交流電圧によって駆動する三相の電動機の配線には、Δ結線とY結線とがあるが、Y結線の電動機よりもΔ結線の電動機の方が駆動に必要な電圧が低い。そのため、結線状態によって駆動に必要な電力が異なることを利用し、主に大容量の分野では、Y結線とΔ結線とを切り替えられるようにして駆動効率を高めた電動機が用いられている。Conventionally, there is known a power conversion device that converts commercial AC power into an arbitrary frequency and an arbitrary voltage using a rectifier circuit and an inverter circuit, and supplies the converted power to a load such as an electric motor (see, for example, Patent Document 1). In addition, three-phase electric motors driven by AC voltage generally have delta and Y connections, but a delta-connected electric motor requires a lower voltage to drive than a Y-connected electric motor. Therefore, taking advantage of the fact that the power required to drive the motor differs depending on the connection state, electric motors that can be switched between Y and delta connections to improve drive efficiency are used mainly in large-capacity fields.

特開平11-69897号公報Japanese Patent Application Publication No. 11-69897

しかしながら、結線状態を切り替えることができる電動機において、Δ結線の状態では、漏れインダクタンスに起因する漏れ電流が問題となることがある。漏れ電流の特性を把握して対策を行うためには、漏れインダクタンスの値を知る必要があるが、漏れインダクタンスは、有効インダクタンスと比較して小さいため、Δ結線の電動機の漏れインダクタンスを正確に測定することは困難である。 However, in motors that can switch connection states, leakage current caused by leakage inductance can become a problem when the motor is in a delta connection. In order to understand the characteristics of the leakage current and take measures to prevent it, it is necessary to know the value of the leakage inductance, but because leakage inductance is small compared to the effective inductance, it is difficult to accurately measure the leakage inductance of a delta-connected motor.

本開示は、上記従来の技術における課題に鑑みてなされたものであって、Δ結線の電動機の漏れインダクタンスを正確に測定することができる電力変換装置およびこれを用いた冷凍サイクル装置、ならびに、漏れインダクタンス算出方法を提供することを目的とする。The present disclosure has been made in consideration of the problems in the above-mentioned conventional technology, and aims to provide a power conversion device capable of accurately measuring the leakage inductance of a delta-connected electric motor, a refrigeration cycle device using the same, and a leakage inductance calculation method.

本開示に係る電力変換装置は、直流電圧を交流電圧に変換し、三相の電動機に対して変換した前記交流電圧を供給する電圧印加手段と、前記電動機に流れる電流を検出する電流検出手段と、前記電圧印加手段を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記電動機の結線状態が、Δ結線の結線部分を1箇所外したV字型の測定用Δ結線とされた状態において、前記電流検出手段で検出された電流に基づき、前記電動機における漏れインダクタンスを算出するものである。The power conversion device disclosed herein comprises a voltage application means for converting a DC voltage into an AC voltage and supplying the converted AC voltage to a three-phase electric motor, a current detection means for detecting a current flowing through the electric motor, and a control device for controlling the voltage application means, and the control device calculates the leakage inductance in the electric motor based on the current detected by the current detection means when the connection state of the electric motor is a V-shaped measurement delta connection in which one connection part of the delta connection has been removed.

本開示に係る冷凍サイクル装置は、上記の電力変換装置を備えるものである。The refrigeration cycle device of the present disclosure is equipped with the above-mentioned power conversion device.

本開示に係る漏れインダクタンス算出方法は、三相の電動機の漏れインダクタンスを算出する漏れインダクタンス算出方法であって、前記電動機の巻線の結線状態が、Δ結線の結線部分を1箇所外したV字型の測定用Δ結線とされた状態で、交流電圧が印加された前記電動機に流れる電流に基づき、前記電動機における漏れインダクタンスを算出するものである。The leakage inductance calculation method disclosed herein is a leakage inductance calculation method for calculating the leakage inductance of a three-phase electric motor, which calculates the leakage inductance in the electric motor based on the current flowing through the electric motor to which an AC voltage is applied, in a state in which the windings of the electric motor are connected to a V-shaped measurement delta connection in which one connection part of the delta connection has been removed.

本開示によれば、電動機の結線状態を測定用Δ結線とし、測定用Δ結線の状態で電動機に流れる電流を検出する。そして、検出された電流に基づき漏れインダクタンスを算出するため、Δ結線の電動機の漏れインダクタンスを正確に測定することができる。According to the present disclosure, the connection state of the motor is a measurement delta connection, and the current flowing through the motor is detected in the measurement delta connection state. The leakage inductance is then calculated based on the detected current, so that the leakage inductance of a delta-connected motor can be accurately measured.

実施の形態1に係る電力変換装置の構成の一例を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing an example of a configuration of a power conversion device according to a first embodiment; 図1の制御装置の構成の一例を示すハードウェア構成図である。FIG. 2 is a hardware configuration diagram showing an example of the configuration of the control device of FIG. 1 . 図1の制御装置の構成の他の例を示すハードウェア構成図である。1. FIG. 4 is a hardware configuration diagram showing another example of the configuration of the control device of FIG. 電動機の結線状態を動作用Δ結線とした場合の回路図である。FIG. 11 is a circuit diagram when the motor is in an operational Δ connection state. 電動機の結線状態を測定用Δ結線とした場合の回路図である。FIG. 11 is a circuit diagram when the connection state of the motor is a measurement Δ connection. 実施の形態1に係る漏れインダクタンス測定処理の流れの一例を示すフローチャートである。5 is a flowchart showing an example of a flow of a leakage inductance measurement process according to the first embodiment. 第1接続状態における電圧印加手段のスイッチング素子の状態について説明するための概略図である。5 is a schematic diagram for explaining a state of a switching element of a voltage application means in a first connection state. FIG. 第1接続状態における電流の流れについて説明するための回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram for explaining a current flow in a first connection state. 第2接続状態における電圧印加手段のスイッチング素子の状態について説明するための概略図である。10 is a schematic diagram for explaining a state of a switching element of a voltage application means in a second connection state. FIG. 第2接続状態における電流の流れについて説明するための回路図である。FIG. 11 is a circuit diagram for explaining a current flow in a second connection state. 第3接続状態における電圧印加手段のスイッチング素子の状態について説明するための概略図である。13 is a schematic diagram for explaining a state of a switching element of a voltage application means in a third connection state. FIG. 第3接続状態における電流の流れについて説明するための回路図である。FIG. 11 is a circuit diagram for explaining a current flow in a third connection state. 実施の形態2に係る空気調和装置の構成の一例を示す構成図である。FIG. 11 is a configuration diagram showing an example of the configuration of an air conditioning device according to a second embodiment.

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して説明する。本開示は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本開示の主旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各図において、同一の符号を付したものは、同一のまたはこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。さらにまた、電圧および電流の高低については、特に絶対的な値との関係で高低が定まっているものではなく、装置等の状態および動作等において相対的に定まるものとする。 The following describes embodiments of the present disclosure with reference to the drawings. The present disclosure is not limited to the following embodiments, and various modifications are possible without departing from the spirit of the present disclosure. In addition, in each drawing, the same reference numerals are used to denote the same or equivalent parts, and this is common throughout the entire specification. Furthermore, the highs and lows of voltage and current are not determined in relation to absolute values, but are determined relatively in the state and operation of the device, etc.

実施の形態1.
以下、本実施の形態1に係る電力変換装置について説明する。本実施の形態1に係る電力変換装置は、供給される電力を、Y結線とΔ結線とを切り替えられる電動機を駆動するのに適した電力に変換するものである。
Embodiment 1.
Hereinafter, a description will be given of the power conversion device according to the present embodiment 1. The power conversion device according to the present embodiment 1 converts supplied power into power suitable for driving an electric motor that can be switched between a Y connection and a Δ connection.

[電力変換装置100の構成]
図1は、本実施の形態1に係る電力変換装置の構成の一例を示す回路図である。図1に示すように、電力変換装置100は、電圧印加手段1、電流検出手段2、接続切替装置3および制御装置4を備えている。また、電力変換装置100には、直流電圧源200および負荷である電動機300が接続されている。
[Configuration of power conversion device 100]
Fig. 1 is a circuit diagram showing an example of the configuration of a power conversion device according to the present embodiment 1. As shown in Fig. 1, the power conversion device 100 includes a voltage application means 1, a current detection means 2, a connection switching device 3, and a control device 4. In addition, a DC voltage source 200 and an electric motor 300, which is a load, are connected to the power conversion device 100.

直流電圧源200は、電力変換装置100の電圧印加手段1に直流電圧Vdcを供給する。直流電圧源200の出力端は、電力変換装置100の母線である正側母線5および負側母線6に接続されている。正側母線5は、高電位側の母線であり、負側母線6は、低電位側の母線である。電動機300は、電力変換装置100で変換された交流電圧により駆動する、U相、V相およびW相の固定子巻線を有する三相の電動機である。 DC voltage source 200 supplies DC voltage Vdc to voltage application means 1 of power conversion device 100. An output end of DC voltage source 200 is connected to a positive side busbar 5 and a negative side busbar 6 which are busbars of power conversion device 100. Positive side busbar 5 is a busbar on the high potential side, and negative side busbar 6 is a busbar on the low potential side. Motor 300 is a three-phase motor having U-phase, V-phase and W-phase stator windings, which is driven by AC voltage converted by power conversion device 100.

電圧印加手段1は、直流電圧源200の出力端である正側母線5および負側母線6に接続されている。電圧印加手段1は、直流電圧源200から供給される直流電圧Vdcを交流電圧に変換する。電圧印加手段1には、電動機300が接続され、電動機300に対して変換した交流電圧を供給する。 The voltage application means 1 is connected to a positive bus 5 and a negative bus 6 which are output terminals of the DC voltage source 200. The voltage application means 1 converts the DC voltage Vdc supplied from the DC voltage source 200 into an AC voltage. The voltage application means 1 is connected to the electric motor 300 and supplies the converted AC voltage to the electric motor 300.

電圧印加手段1は、例えば三相電圧形インバータであり、6つのスイッチング素子11~16を備えたフルブリッジ回路で構成されている。具体的には、電圧印加手段1では、2つのスイッチング素子が直列に接続されて、直列体が形成されている。そして、3つの当該直列体を並列に接続することにより、フルブリッジ回路が形成される。また、それぞれのスイッチング素子11~16には、還流用ダイオードが逆並列で接続されている。 The voltage application means 1 is, for example, a three-phase voltage-type inverter, and is composed of a full-bridge circuit equipped with six switching elements 11 to 16. Specifically, in the voltage application means 1, two switching elements are connected in series to form a series body. Then, three such series bodies are connected in parallel to form a full-bridge circuit. In addition, a freewheeling diode is connected in inverse parallel to each of the switching elements 11 to 16.

電圧印加手段1は、これらのスイッチング素子11~16が制御装置4から供給される電圧指令によって制御されることにより、PWM(Pulse Width Modulation)電圧であるパルス状の交流電圧を出力する。スイッチング素子11~16は、制御装置4から供給されるスイッチング信号である電圧指令に基づいて、互いに独立してオン動作およびオフ動作を行う。The voltage application means 1 outputs a pulsed AC voltage, which is a PWM (Pulse Width Modulation) voltage, by controlling these switching elements 11 to 16 with a voltage command supplied from the control device 4. The switching elements 11 to 16 perform on and off operations independently of each other based on the voltage command, which is a switching signal supplied from the control device 4.

電流検出手段2は、電圧印加手段1から出力されて電動機300に供給される電流を検出し、検出した電流の値を電流情報として出力する。本実施の形態1において、電流検出手段2は、電圧印加手段1の負側母線6にシャント抵抗が設けられて構成されている。なお、電流検出手段2は、シャント抵抗に限られず、例えば、CT(Current Transformer)と称する計器用変流器を用いた電流センサが用いられてもよい。The current detection means 2 detects the current output from the voltage application means 1 and supplied to the electric motor 300, and outputs the value of the detected current as current information. In this embodiment 1, the current detection means 2 is configured by providing a shunt resistor on the negative bus 6 of the voltage application means 1. Note that the current detection means 2 is not limited to a shunt resistor, and for example, a current sensor using an instrument current transformer called a CT (Current Transformer) may be used.

接続切替装置3は、電動機300の相の数に応じて設けられた切替器31~33を有している。接続切替装置3は、制御装置4からの切替指令に基づき、切替器31~33の切り替え動作を行うことにより、電動機300の各相の接続状態をY結線またはΔ結線に切り替える。なお、切替器31~33は、例えば、メカリレーで構成してもよいし、半導体スイッチで構成してもよい。The connection switching device 3 has switches 31 to 33 provided according to the number of phases of the electric motor 300. The connection switching device 3 switches the connection state of each phase of the electric motor 300 to Y connection or Δ connection by performing a switching operation of the switches 31 to 33 based on a switching command from the control device 4. The switches 31 to 33 may be configured, for example, as mechanical relays or semiconductor switches.

制御装置4は、外部からの指令、あるいは、電力変換装置100に設けられた各種の検出手段およびセンサ等からの情報に基づき、電力変換装置100全体を制御する。また、本実施の形態1において、制御装置4は、電動機300における漏れインダクタンスの値を測定するための漏れインダクタンス測定処理を行う。漏れインダクタンス測定処理の詳細については、後述する。The control device 4 controls the entire power conversion device 100 based on commands from the outside or information from various detection means and sensors provided in the power conversion device 100. In addition, in this embodiment 1, the control device 4 performs a leakage inductance measurement process to measure the value of the leakage inductance in the electric motor 300. Details of the leakage inductance measurement process will be described later.

制御装置4は、電圧制御部41、切替制御部42および測定部43を備えている。制御装置4は、マイクロコンピュータなどの演算装置上でソフトウェアを実行することにより各種機能が実現され、もしくは各種機能を実現する回路デバイスなどのハードウェア等で構成されている。The control device 4 includes a voltage control unit 41, a switching control unit 42, and a measurement unit 43. The control device 4 is configured such that various functions are realized by executing software on a calculation device such as a microcomputer, or is configured with hardware such as a circuit device that realizes various functions.

電圧制御部41は、外部から入力される速度指令またはトルク指令等の運転指令に基づき、電圧印加手段1のスイッチング素子11~16を制御するための電圧指令を生成する。そして、電圧制御部41は、生成した電圧指令を電圧印加手段1に対して出力する。The voltage control unit 41 generates a voltage command for controlling the switching elements 11 to 16 of the voltage application means 1 based on an operation command such as a speed command or a torque command input from the outside. The voltage control unit 41 then outputs the generated voltage command to the voltage application means 1.

このとき、制御装置4は、電圧印加手段1から電動機300に適切な交流電圧が供給されるように、各種の制御方法を用いて電圧指令を生成する。例えば、制御方法として、V/f一定制御、ベクトル制御または直接トルク制御等が用いられる。V/f一定制御は、電動機300の運転周波数に比例した電圧を出力する制御方法である。ベクトル制御は、回転座標系を用いて電動機300に流れる電流を制御する制御方法である。直接トルク制御は、電動機300の磁束およびトルクを制御する制御方法である。At this time, the control device 4 generates a voltage command using various control methods so that an appropriate AC voltage is supplied from the voltage application means 1 to the electric motor 300. For example, constant V/f control, vector control, direct torque control, etc. are used as control methods. Constant V/f control is a control method that outputs a voltage proportional to the operating frequency of the electric motor 300. Vector control is a control method that controls the current flowing through the electric motor 300 using a rotating coordinate system. Direct torque control is a control method that controls the magnetic flux and torque of the electric motor 300.

切替制御部42は、接続切替装置3の切替器31~33を切り替えるための切替指令を生成する。そして、切替制御部42は、生成した切替指令を接続切替装置3に対して出力する。The switching control unit 42 generates a switching command for switching the switches 31 to 33 of the connection switching device 3. The switching control unit 42 then outputs the generated switching command to the connection switching device 3.

測定部43は、漏れインダクタンス測定処理の際に、電流検出手段2から供給された電流情報に基づき、漏れインダクタンスを算出する。漏れインダクタンスの算出方法の詳細については、後述する。During the leakage inductance measurement process, the measurement unit 43 calculates the leakage inductance based on the current information supplied from the current detection means 2. Details of the method for calculating the leakage inductance will be described later.

図2は、図1の制御装置の構成の一例を示すハードウェア構成図である。制御装置4の各種機能がハードウェアで実行される場合、図1の制御装置4は、図2に示すように、処理回路51で構成される。図1の電圧制御部41、切替制御部42および測定部43の各機能は、処理回路51により実現される。 Figure 2 is a hardware configuration diagram showing an example of the configuration of the control device in Figure 1. When the various functions of the control device 4 are executed by hardware, the control device 4 in Figure 1 is configured by a processing circuit 51 as shown in Figure 2. Each function of the voltage control unit 41, switching control unit 42 and measurement unit 43 in Figure 1 is realized by the processing circuit 51.

各機能がハードウェアで実行される場合、処理回路51は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、またはこれらを組み合わせたものが該当する。電圧制御部41、切替制御部42および測定部43の各部の機能それぞれを処理回路51で実現してもよいし、各部の機能を1つの処理回路51で実現してもよい。When each function is executed by hardware, the processing circuit 51 corresponds to, for example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), an FPGA (Field-Programmable Gate Array), or a combination of these. The functions of each of the voltage control unit 41, the switching control unit 42, and the measurement unit 43 may be realized by the processing circuit 51, or the functions of each unit may be realized by a single processing circuit 51.

図3は、図1の制御装置の構成の他の例を示すハードウェア構成図である。制御装置4の各種機能がソフトウェアで実行される場合、図1の制御装置4は、図3に示すように、プロセッサ52およびメモリ53で構成される。電圧制御部41、切替制御部42および測定部43の各機能は、プロセッサ52およびメモリ53により実現される。 Figure 3 is a hardware configuration diagram showing another example of the configuration of the control device of Figure 1. When the various functions of the control device 4 are executed by software, the control device 4 of Figure 1 is configured with a processor 52 and a memory 53 as shown in Figure 3. The functions of the voltage control unit 41, the switching control unit 42 and the measurement unit 43 are realized by the processor 52 and the memory 53.

各機能がソフトウェアで実行される場合、電圧制御部41、切替制御部42および測定部43の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアおよびファームウェアは、プログラムとして記述され、メモリ53に格納される。プロセッサ52は、メモリ53に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各部の機能を実現する。 When each function is performed by software, the functions of the voltage control unit 41, the switching control unit 42 and the measurement unit 43 are realized by software, firmware, or a combination of software and firmware. The software and firmware are written as programs and stored in the memory 53. The processor 52 realizes the function of each unit by reading and executing the programs stored in the memory 53.

メモリ53として、例えば、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、EPROM(Erasable and Programmable ROM)およびEEPROM(Electrically Erasable and Programmable ROM)等の不揮発性または揮発性の半導体メモリ等が用いられる。また、メモリ53として、例えば、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、CD(Compact Disc)、MD(Mini Disc)およびDVD(Digital Versatile Disc)等の着脱可能な記録媒体が用いられてもよい。As the memory 53, for example, a non-volatile or volatile semiconductor memory such as a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), a flash memory, an EPROM (Erasable and Programmable ROM), and an EEPROM (Electrically Erasable and Programmable ROM) is used. In addition, as the memory 53, for example, a removable recording medium such as a magnetic disk, a flexible disk, an optical disk, a CD (Compact Disc), an MD (Mini Disc), and a DVD (Digital Versatile Disc) may be used.

[電動機300の結線状態]
ここで、電動機300の結線状態について説明する。電動機300の結線状態をY結線状態としたときの線間電圧を「V」とし、固定子巻線に流れ込む電流を「I」とする。また、電動機300の結線状態をΔ結線状態としたときの線間電圧を「VΔ」とし、固定子巻線に流れ込む電流を「IΔ」とする。
[Connection state of the electric motor 300]
Here, we will explain the connection state of the electric motor 300. When the connection state of the electric motor 300 is a Y connection state, the line voltage is " VY " and the current flowing into the stator winding is " IY ". Furthermore, when the connection state of the electric motor 300 is a Δ connection state, the line voltage is " " and the current flowing into the stator winding is " ".

各相の固定子巻線に加わる電圧が互いに等しいと仮定した場合、電圧Vと電圧VΔとの間には、式(1)の関係が成立する。また、電流Iと電流IΔとの間には、式(2)の関係が成立する。
Δ=V/√3 ・・・(1)
Δ=√3×I ・・・(2)
Assuming that the voltages applied to the stator windings of each phase are equal to each other, the relationship shown in formula (1) holds between the voltage VY and the voltage , and the relationship shown in formula (2) holds between the currents IY and .
= VY /√3...(1)
I Δ =√3×I Y ...(2)

Y結線状態の電圧Vおよび電流Iと、Δ結線状態の電圧VΔおよび電流IΔとが式(1)および式(2)の関係を有する場合、Y結線状態とΔ結線状態とにおいて電動機300に供給される電力は、互いに等しい。すなわち、電動機300に供給される電力が互いに等しいとき、Δ結線状態の方がY結線状態よりも固定子巻線に流れ込む電流が大きく、電動機300の駆動に必要な電圧が低い。 When the voltage VY and current IY in the Y-connection state and the voltage and current in the Δ-connection state have the relationship shown in formula (1) and formula (2), the power supplied to the motor 300 in the Y-connection state and the Δ-connection state are equal to each other. In other words, when the powers supplied to the motor 300 are equal to each other, the current flowing into the stator winding is larger in the Δ-connection state than in the Y-connection state, and the voltage required to drive the motor 300 is lower.

このことから、電動機300を駆動する場合には、負荷条件に合わせて結線状態を選択することが考えられる。例えば、低負荷時において、電動機300は、Y結線状態で低速運転が行われ、高負荷時において、電動機300は、Δ結線状態で高速運転が行われる。これにより、低負荷時における効率を向上させることができ、高負荷時における出力を高出力化することができる。For this reason, when driving the electric motor 300, it is possible to select the connection state according to the load conditions. For example, at low load, the electric motor 300 operates at low speed in a Y connection state, and at high load, the electric motor 300 operates at high speed in a Δ connection state. This makes it possible to improve efficiency at low loads and increase output at high loads.

しかしながら、背景技術の項でも説明したように、漏れインダクタンスは、有効インダクタンスと比較して小さいため、Δ結線状態の電動機における漏れインダクタンスを正確に測定することは困難である。そこで、本実施の形態1に係る電力変換装置100は、Δ結線の電動機の漏れインダクタンスを正確に測定するため、電動機300の結線状態を特殊なΔ結線として、漏れインダクタンス測定処理を行う。However, as explained in the Background section, since leakage inductance is small compared to effective inductance, it is difficult to accurately measure leakage inductance in a motor in a delta connection state. Therefore, in order to accurately measure the leakage inductance of a delta-connected motor, the power conversion device 100 according to the first embodiment performs leakage inductance measurement processing by treating the connection state of the motor 300 as a special delta connection.

図4は、電動機の結線状態を動作用Δ結線とした場合の回路図である。図5は、電動機の結線状態を測定用Δ結線とした場合の回路図である。なお、図4および図5では、結線状態が容易に理解できるように、接続切替装置3および制御装置4の図示を省略している。 Figure 4 is a circuit diagram when the motor is connected in an operating Δ connection. Figure 5 is a circuit diagram when the motor is connected in a measurement Δ connection. Note that in Figures 4 and 5, the connection switching device 3 and the control device 4 are omitted from the illustration so that the connection state can be easily understood.

動作用Δ結線は、通常のΔ結線であり、図4に示すように、各相間の固定子巻線が完全なΔ結線となっている。この場合、U-V相間の固定子巻線は、一端が電圧印加手段1のスイッチング素子11とスイッチング素子12との間に接続され、他端がスイッチング素子13とスイッチング素子14との間に接続されている。また、V-W相間の固定子巻線は、一端が電圧印加手段1のスイッチング素子13とスイッチング素子14との間に接続され、他端がスイッチング素子15とスイッチング素子16との間に接続されている。さらに、W-U相間の固定子巻線は、一端が電圧印加手段1のスイッチング素子15とスイッチング素子16との間に接続され、他端がスイッチング素子11とスイッチング素子12との間に接続されている。 The operating delta connection is a normal delta connection, and as shown in Figure 4, the stator windings between each phase are completely delta connected. In this case, one end of the stator winding between the U- and V-phases is connected between switching elements 11 and 12 of the voltage application means 1, and the other end is connected between switching elements 13 and 14. Also, one end of the stator winding between the V- and W-phases is connected between switching elements 13 and 14 of the voltage application means 1, and the other end is connected between switching elements 15 and 16. Furthermore, one end of the stator winding between the W- and U-phases is connected between switching elements 15 and 16 of the voltage application means 1, and the other end is connected between switching elements 11 and 12.

これに対して、測定用Δ結線は、図5に示すように、各相間の固定子巻線のうち、1つの固定子巻線の一方の端部を外した不完全なΔ結線となっている。すなわち、測定用Δ結線は、Δ結線の結線部分を1箇所外した所謂V字型の結線となっている。図5に示す例では、W-U相間の固定子巻線の一端を外し、U-V相間とV-W相間との固定子巻線でV字型が形成された状態が示されている。具体的には、U-V相間の固定子巻線は、一端が電圧印加手段1のスイッチング素子11とスイッチング素子12との間に接続され、他端がスイッチング素子13とスイッチング素子14との間に接続されている。また、V-W相間の固定子巻線は、一端が電圧印加手段1のスイッチング素子13とスイッチング素子14との間に接続され、他端がスイッチング素子15とスイッチング素子16との間に接続されている。一方、W-U相間の固定子巻線は、一端が電圧印加手段1のスイッチング素子15とスイッチング素子16との間に接続されるが、他端がどこにも接続されておらず、外れた状態となっている。 In contrast, the measurement delta connection is an incomplete delta connection in which one end of one of the stator windings between each phase is removed, as shown in Figure 5. In other words, the measurement delta connection is a so-called V-shaped connection in which one connection part of the delta connection is removed. In the example shown in Figure 5, one end of the stator winding between the W-U phases is removed, and a V-shape is formed by the stator windings between the U-V phases and the V-W phases. Specifically, one end of the stator winding between the U-V phases is connected between switching elements 11 and 12 of the voltage application means 1, and the other end is connected between switching elements 13 and 14. In addition, one end of the stator winding between the V-W phases is connected between switching elements 13 and 14 of the voltage application means 1, and the other end is connected between switching elements 15 and 16. On the other hand, one end of the stator winding between the W- and U-phases is connected between the switching elements 15 and 16 of the voltage application means 1, but the other end is not connected anywhere and is in a disconnected state.

電動機300の結線状態としてこのような測定用Δ結線を用いた場合には、電力変換装置100における電圧印加手段1のそれぞれのスイッチング素子11~16が制御されることにより、電動機300の特定の相間に電圧を印加することができる。そして、特定の相間に電圧を印加した場合に流れる電流を測定することにより、そのときのインダクタンスの値を導出することができる。When such a measurement delta connection is used as the connection state of the motor 300, the switching elements 11 to 16 of the voltage application means 1 in the power conversion device 100 are controlled to apply a voltage between specific phases of the motor 300. Then, by measuring the current that flows when a voltage is applied between specific phases, the inductance value at that time can be derived.

[漏れインダクタンス測定処理]
本実施の形態1では、漏れインダクタンス測定処理が行われる際に、電動機300の結線状態が図4の動作用Δ結線から図5の測定用Δ結線に切り替えられる。そして、電動機300の結線状態が測定用Δ結線とされた状態で、電力変換装置100と電動機300との接続状態を切り替えて、漏れインダクタンス測定処理が行われる。
[Leakage inductance measurement process]
In the first embodiment, when the leakage inductance measurement process is performed, the connection state of the electric motor 300 is switched from the operation Δ connection in Fig. 4 to the measurement Δ connection in Fig. 5. Then, with the connection state of the electric motor 300 set to the measurement Δ connection, the connection state between the power conversion device 100 and the electric motor 300 is switched, and the leakage inductance measurement process is performed.

図6は、本実施の形態1に係る漏れインダクタンス測定処理の流れの一例を示すフローチャートである。本実施の形態1に係る漏れインダクタンス測定処理は、電動機300が動作することによって発生する速度起電力の影響を防ぐため、電動機300が停止した状態で行われる。 Figure 6 is a flowchart showing an example of the flow of the leakage inductance measurement process according to the present embodiment 1. The leakage inductance measurement process according to the present embodiment 1 is performed in a state where the electric motor 300 is stopped in order to prevent the influence of the speed electromotive force generated by the operation of the electric motor 300.

まず、ステップS1では、電動機300の結線状態が測定用Δ結線に切り替えられる。この場合、制御装置4の切替制御部42は、電動機300の結線状態が図5に示す測定用Δ結線となるように、接続切替装置3に対して切替指令を出力し、切替器31~33を切り替える。First, in step S1, the connection state of the electric motor 300 is switched to the measurement delta connection. In this case, the switching control unit 42 of the control device 4 outputs a switching command to the connection switching device 3 to switch the switches 31 to 33 so that the connection state of the electric motor 300 becomes the measurement delta connection shown in FIG. 5.

次に、ステップS2では、電力変換装置100と電動機300との接続が第1接続状態とされる。第1接続状態は、U-V相間の固定子巻線に電流を流すようにするための接続状態である。Next, in step S2, the connection between the power conversion device 100 and the electric motor 300 is set to a first connection state. The first connection state is a connection state for allowing current to flow through the stator windings between the U and V phases.

図7は、第1接続状態における電圧印加手段のスイッチング素子の状態について説明するための概略図である。図7では、電圧制御部41からの電圧指令により、電力変換装置100と電動機300との接続を第1接続状態とするための、電圧印加手段1のスイッチング素子11~16の設定状態が示されている。 Figure 7 is a schematic diagram for explaining the state of the switching elements of the voltage application means in the first connection state. Figure 7 shows the setting states of the switching elements 11 to 16 of the voltage application means 1 for bringing the connection between the power conversion device 100 and the electric motor 300 into the first connection state in response to a voltage command from the voltage control unit 41.

図8は、第1接続状態における電流の流れについて説明するための回路図である。図8において、回路図中の太線は、スイッチング素子11~16が図7に示すように設定された場合の第1接続状態における電流経路を示す。また、回路図中の矢印は、電流経路を流れる電流Iを示す。 Fig. 8 is a circuit diagram for explaining the flow of current in the first connection state. In Fig. 8, the thick lines in the circuit diagram indicate the current paths in the first connection state when the switching elements 11 to 16 are set as shown in Fig. 7. The arrows in the circuit diagram indicate the current I1 flowing through the current paths.

この場合、電圧制御部41は、図7に示すように、スイッチング素子11および14をオンとし、スイッチング素子12、13、15および16をオフとする電圧指令を電圧印加手段1に出力し、スイッチング素子11~16を切り替える。これにより、電動機300のU-V相間には、パルス状の電圧が印加され、電流Iが流れる。 7, the voltage control unit 41 outputs a voltage command to the voltage application means 1 to turn on the switching elements 11 and 14 and turn off the switching elements 12, 13, 15 and 16, thereby switching the switching elements 11 to 16. As a result, a pulsed voltage is applied between the UV phases of the electric motor 300, and a current I1 flows.

電流検出手段2は、パルス状の電圧が印加されることによって負側母線6に流れる、U-V相間の電流である負側直流母線電流Iを検出する。そして、負側直流母線電流Iが検出されると、電圧制御部41は、すべてのスイッチング素子11~16をオフとする電圧指令を電圧印加手段1に出力し、電流検出手段2に流れる電流を十分小さくする。 The current detection means 2 detects the negative DC bus current I1 , which is a current between the U and V phases that flows in the negative bus 6 as a result of the application of a pulsed voltage. Then, when the negative DC bus current I1 is detected, the voltage control unit 41 outputs a voltage command to the voltage application means 1 to turn off all the switching elements 11 to 16, and makes the current flowing in the current detection means 2 sufficiently small.

図6のステップS3では、電力変換装置100と電動機300との接続が第2接続状態とされる。第2接続状態は、V-W相間の固定子巻線に電流を流すようにするための接続状態である。In step S3 of Figure 6, the connection between the power conversion device 100 and the electric motor 300 is set to a second connection state. The second connection state is a connection state for allowing current to flow through the stator winding between the V-W phases.

図9は、第2接続状態における電圧印加手段のスイッチング素子の状態について説明するための概略図である。図9では、電圧制御部41からの電圧指令により、電力変換装置100と電動機300との接続を第2接続状態とするための、電圧印加手段1のスイッチング素子11~16の設定状態が示されている。 Figure 9 is a schematic diagram for explaining the state of the switching elements of the voltage application means in the second connection state. Figure 9 shows the setting states of the switching elements 11 to 16 of the voltage application means 1 for bringing the connection between the power conversion device 100 and the electric motor 300 into the second connection state in response to a voltage command from the voltage control unit 41.

図10は、第2接続状態における電流の流れについて説明するための回路図である。図10において、回路図中の太線は、スイッチング素子11~16が図9に示すように設定された場合の第2接続状態における電流経路を示す。また、回路図中の矢印は、電流経路を流れる電流Iを示す。 Fig. 10 is a circuit diagram for explaining the flow of current in the second connection state. In Fig. 10, the thick lines in the circuit diagram indicate the current paths in the second connection state when the switching elements 11 to 16 are set as shown in Fig. 9. The arrows in the circuit diagram indicate the current I2 flowing through the current paths.

この場合、電圧制御部41は、図9に示すように、スイッチング素子13および16をオンとし、スイッチング素子11、12、14および15をオフとする電圧指令を電圧印加手段1に出力し、スイッチング素子11~16を切り替える。これにより、電動機300のV-W相間には、パルス状の電圧が印加され、電流Iが流れる。 9, the voltage control unit 41 outputs a voltage command to the voltage application means 1 to turn on the switching elements 13 and 16 and turn off the switching elements 11, 12, 14 and 15, thereby switching the switching elements 11 to 16. As a result, a pulsed voltage is applied between the V-W phase of the motor 300, and a current I2 flows.

電流検出手段2は、パルス状の電圧が印加されることによって負側母線6に流れる、V-W相間の電流である負側直流母線電流Iを検出する。そして、負側直流母線電流Iが検出されると、電圧制御部41は、すべてのスイッチング素子11~16をオフとする電圧指令を電圧印加手段1に出力し、電流検出手段2に流れる電流を十分小さくする。 The current detection means 2 detects the negative DC bus current I2 , which is a current between the V-W phase and flows in the negative bus 6 as a result of the application of a pulsed voltage. Then, when the negative DC bus current I2 is detected, the voltage control unit 41 outputs a voltage command to the voltage application means 1 to turn off all the switching elements 11 to 16, and makes the current flowing in the current detection means 2 sufficiently small.

図6のステップS4では、電力変換装置100と電動機300との接続が第3接続状態とされる。第3接続状態は、W-U相間の固定子巻線に電流を流すようにするための接続状態である。ここで、測定用Δ結線では、W相とU相との間の固定子巻線が外れた状態となっている。そのため、第3接続状態では、V-W相間の固定子巻線と、U-V相間の固定子巻線とに電流が流れる。 In step S4 of FIG. 6, the connection between the power conversion device 100 and the electric motor 300 is set to the third connection state. The third connection state is a connection state for allowing current to flow through the stator winding between the W- and U-phases. Here, in the measurement delta connection, the stator winding between the W- and U-phases is in a disconnected state. Therefore, in the third connection state, current flows through the stator winding between the V- and W-phases and the stator winding between the U- and V-phases.

図11は、第3接続状態における電圧印加手段のスイッチング素子の状態について説明するための概略図である。図11では、電圧制御部41からの電圧指令により、電力変換装置100と電動機300との接続を第3接続状態とするための、電圧印加手段1のスイッチング素子11~16の設定状態が示されている。 Figure 11 is a schematic diagram for explaining the state of the switching elements of the voltage application means in the third connection state. Figure 11 shows the setting states of the switching elements 11 to 16 of the voltage application means 1 for bringing the connection between the power conversion device 100 and the electric motor 300 into the third connection state in response to a voltage command from the voltage control unit 41.

図12は、第3接続状態における電流の流れについて説明するための回路図である。図12において、回路図中の太線は、スイッチング素子11~16が図11に示すように設定された場合の第3接続状態における電流経路を示す。また、回路図中の矢印は、電流経路を流れる電流Iを示す。 Fig. 12 is a circuit diagram for explaining the flow of current in the third connection state. In Fig. 12, the thick lines in the circuit diagram indicate the current paths in the third connection state when the switching elements 11 to 16 are set as shown in Fig. 11. The arrows in the circuit diagram indicate the current I3 flowing through the current paths.

この場合、電圧制御部41は、図11に示すように、スイッチング素子12および15をオンとし、スイッチング素子11、13、14および16をオフとする電圧指令を電圧印加手段1に出力し、スイッチング素子11~16を切り替える。これにより、電動機300のW-U相間には、パルス状の電圧が印加され、電流Iが流れる。 11, the voltage control unit 41 outputs a voltage command to the voltage application means 1 to turn on the switching elements 12 and 15 and turn off the switching elements 11, 13, 14 and 16, thereby switching the switching elements 11 to 16. As a result, a pulsed voltage is applied between the W-U phases of the motor 300, and a current I3 flows.

電流検出手段2は、パルス状の電圧が印加されることによって負側母線6に流れる、W-U相間の電流である負側直流母線電流Iを検出する。そして、負側直流母線電流Iが検出されると、電圧制御部41は、すべてのスイッチング素子11~16をオフとする電圧指令を電圧印加手段1に出力し、電流検出手段2に流れる電流を十分小さくする。 The current detection means 2 detects the negative DC bus current I3 , which is a current between the W-U phases that flows in the negative bus 6 as a result of the application of a pulsed voltage. Then, when the negative DC bus current I3 is detected, the voltage control unit 41 outputs a voltage command to the voltage application means 1 to turn off all the switching elements 11 to 16, and makes the current flowing in the current detection means 2 sufficiently small.

次に、図6のステップS5において、測定部43は、直流電圧源200から供給される直流電圧Vdcと、電流検出手段2で検出された負側直流母線電流I~Iとに基づき、漏れインダクタンスを算出する。ここで、一般的に、抵抗RおよびインダクタンスLからなるRL負荷に電圧Vをステップ入力した場合の電流Iの応答は、「電圧V/インダクタンスL」の傾きで立ち上がる。そのため、インダクタンスLは、「V/I」から算出することができる。 6, the measuring unit 43 calculates the leakage inductance based on the DC voltage Vdc supplied from the DC voltage source 200 and the negative DC bus currents I1 to I3 detected by the current detection means 2. Generally, when a voltage V is input in a step to an RL load consisting of a resistance R and an inductance L, the response of the current I rises with a slope of "voltage V/inductance L". Therefore, the inductance L can be calculated from "V/I".

本実施の形態1において、ステップS2の第1接続状態では、電動機300におけるU-V相間の固定子巻線にのみ、電流Iが流れる。そのため、このときの電流経路のインダクタンスLは、式(3)のように表される。式(3)において、「L」は、電動機300の一相あたりの有効インダクタンスの平均値を示す。また、「l」は、一相あたりの漏れインダクタンスを示す。
=I/Vdc=L+l ・・・(3)
In the first embodiment, in the first connection state of step S2, a current I1 flows only through the stator winding between the U and V phases of the electric motor 300. Therefore, the inductance L1 of the current path at this time is expressed as in equation (3). In equation (3), "L a " represents the average value of the effective inductance per phase of the electric motor 300. Furthermore, "l a " represents the leakage inductance per phase.
L 1 =I 1 /V dc =L a +l a ...(3)

また、ステップS3の第2接続状態では、電動機300におけるV-W相間の固定子巻線にのみ、電流が流れる。そのため、このときの電流経路のインダクタンスLは、式(4)のように表される。
=I/Vdc=L+l ・・・(4)
In the second connection state in step S3, a current flows only through the stator winding between the V- and W-phases in the electric motor 300. Therefore, the inductance L2 of the current path at this time is expressed as in equation (4).
L 2 =I 2 /V dc =L a +l a ...(4)

一方、ステップS4の第3接続状態では、電動機300におけるU-V相間とV-W相間とのそれぞれの固定子巻線の両方に電流が流れる。また、それぞれの固定子巻線には、互いに磁束を弱め合う方向に相互誘導が作用する。そのため、このときの電流経路のインダクタンスLは、式(5)のように表される。式(5)において、「M」は相間の相互インダクタンスを示し、「M=L/2」の関係となる。
=(L+l-M)×2
=(L+l-L/2)×2
=L+2l ・・・(5)
On the other hand, in the third connection state of step S4, current flows through both the U-V phase and V-W phase stator windings of the electric motor 300. Furthermore, mutual induction acts in the respective stator windings in a direction that weakens the magnetic flux of each other. Therefore, the inductance L3 of the current path at this time is expressed as in equation (5). In equation (5), "M" represents the mutual inductance between the phases, and the relationship is "M = L a /2."
L 3 = (L a + l a −M)×2
=(L a +l a -L a /2)×2
=L a +2l a ...(5)

したがって、ステップS2およびステップS4で取得した電流IおよびIと、直流電圧Vdcとから、漏れインダクタンスlは、式(3)および式(5)を用いることにより、式(6)に基づき算出される。なお、漏れインダクタンスlは、Iの代わりにIを用いて算出してもよい。
=L-L=Vdc/(I-I) ・・・(6)
Therefore, the leakage inductance la is calculated based on the equation (6) by using the currents I1 and I3 acquired in steps S2 and S4 and the DC voltage Vdc , and by using the equations (3) and (5). Note that the leakage inductance la may be calculated by using I2 instead of I1 .
l a = L 3 - L 1 = V dc / (I 3 - I 1 ) ... (6)

最後に、図6のステップS6では、電動機300の結線状態が図4に示す動作用Δ結線状態に切り替えられる。そして、一連の処理が終了する。Finally, in step S6 of FIG. 6, the wiring state of the electric motor 300 is switched to the operational Δ wiring state shown in FIG. 4. Then, the series of processes ends.

このように、漏れインダクタンス測定処理では、電動機300の結線状態を測定用Δ結線とし、U-V相間の電流IまたはV-W相間を流れる電流Iと、W-U相間を流れる電流Iとに基づき、漏れインダクタンスが算出される。このとき、電流Iを算出する場合には、相互誘導作用に着目するため、有効インダクタンスと比較して小さい漏れインダクタンスを正確に算出することができる。算出された漏れインダクタンスは、例えば、次回以降の電動機を設計する際に利用することができる。 Thus, in the leakage inductance measurement process, the connection state of the motor 300 is set as a measurement Δ connection, and the leakage inductance is calculated based on the current I1 flowing between the U-V phases or the current I2 flowing between the V-W phases , and the current I3 flowing between the W-U phases. At this time, when calculating the current I3 , attention is paid to the mutual induction effect, so that it is possible to accurately calculate a leakage inductance that is small compared to the effective inductance. The calculated leakage inductance can be used, for example, when designing the next or subsequent motors.

また、算出された漏れインダクタンスは、電動機300の使用時間に応じて変化する可能性がある。そこで、変化する漏れインダクタンスを用いて、電動機300または電力変換装置100の寿命または故障等の異常を検出することもできる。この場合、電力変換装置100の制御装置4は、漏れインダクタンスに対して閾値を予め設定しておき、算出された漏れインダクタンスが閾値を超えた場合に電動機300または電力変換装置100に異常が発生したと判断する。 The calculated leakage inductance may also change depending on the usage time of the electric motor 300. Therefore, the changing leakage inductance can be used to detect abnormalities such as the life span or failure of the electric motor 300 or the power conversion device 100. In this case, the control device 4 of the power conversion device 100 presets a threshold value for the leakage inductance, and determines that an abnormality has occurred in the electric motor 300 or the power conversion device 100 when the calculated leakage inductance exceeds the threshold value.

以上のように、本実施の形態1に係る電力変換装置100では、結線状態をY結線またはΔ結線に切替可能な三相の電動機300の結線状態が、Δ結線の結線部分を1箇所外したV字型の測定用Δ結線とされる。そして、測定用Δ結線の状態の電動機300を流れる電流に基づき、電動機300における漏れインダクタンスが算出される。これにより、電動機300における漏れインダクタンスを正確に算出することができる。As described above, in the power conversion device 100 according to the first embodiment, the connection state of the three-phase motor 300, which can be switched between a Y connection and a Δ connection, is a V-shaped measurement Δ connection in which one connection part of the Δ connection is removed. Then, the leakage inductance in the motor 300 is calculated based on the current flowing through the motor 300 in the measurement Δ connection state. This allows the leakage inductance in the motor 300 to be accurately calculated.

また、このようにして漏れインダクタンスが正確に算出できるため、例えば定期的に漏れインダクタンスを取得することで、電動機300の故障の予知が期待できる。 Furthermore, since the leakage inductance can be accurately calculated in this manner, it is possible to predict failure of the motor 300, for example, by obtaining the leakage inductance periodically.

実施の形態2.
次に、本実施の形態2について説明する。本実施の形態2では、実施の形態1で説明した電力変換装置100を空気調和装置に適用した例について説明する。
Embodiment 2.
Next, a description will be given of a second embodiment of the present invention. In the second embodiment of the present invention, an example in which the power conversion device 100 described in the first embodiment is applied to an air conditioner will be described.

[空気調和装置500の構成]
図13は、本実施の形態2に係る空気調和装置の構成の一例を示す構成図である。図13の空気調和装置500は、ヒートポンプ方式により、冷房運転および暖房運転を行うものである。
[Configuration of the air conditioning device 500]
Fig. 13 is a configuration diagram showing an example of the configuration of an air conditioner according to Embodiment 2. An air conditioner 500 in Fig. 13 performs cooling operation and heating operation by using a heat pump system.

図13に示すように、空気調和装置500は、圧縮機501、冷媒流路切替装置502、室外熱交換器503および膨張弁504を備える室外機500Aと、室内熱交換器505を備える室内機500Bとで構成されている。空気調和装置500では、圧縮機501、冷媒流路切替装置502、室外熱交換器503、膨張弁504および室内熱交換器505が冷媒配管によって順次接続されることにより、冷媒配管内を冷媒が循環する冷媒回路が形成されている。As shown in Figure 13, the air conditioning device 500 is composed of an outdoor unit 500A equipped with a compressor 501, a refrigerant flow switching device 502, an outdoor heat exchanger 503, and an expansion valve 504, and an indoor unit 500B equipped with an indoor heat exchanger 505. In the air conditioning device 500, the compressor 501, the refrigerant flow switching device 502, the outdoor heat exchanger 503, the expansion valve 504, and the indoor heat exchanger 505 are sequentially connected by refrigerant piping to form a refrigerant circuit in which the refrigerant circulates through the refrigerant piping.

このうち、圧縮機501は、冷媒を圧縮する圧縮要素501aと、圧縮要素501aに連結された、電力変換装置100により電力が供給される電動機300としてのモータMとを有している。電力変換装置100は、上述した実施の形態1に係る装置であり、電力源である直流電圧源200から電力供給を受け、変換された電力をモータMに供給してモータMを回転駆動させる。Of these, the compressor 501 has a compression element 501a that compresses the refrigerant, and a motor M as an electric motor 300 that is connected to the compression element 501a and is supplied with power by the power conversion device 100. The power conversion device 100 is a device according to the above-mentioned embodiment 1, and receives power from a DC voltage source 200 that is a power source, and supplies the converted power to the motor M to rotate the motor M.

冷媒流路切替装置502は、例えば四方弁であり、冷媒の流れる方向を切り替えることにより、冷房運転および暖房運転の切り替えを行う。室外熱交換器503は、冷媒と外部の空気との間で熱交換を行う。室外熱交換器503は、冷房運転時に凝縮器として機能し、暖房運転時に蒸発器として機能する。膨張弁504は、冷媒を膨張させる。室内熱交換器505は、冷媒と空調対象空間の室内空気との間で熱交換を行う。室内熱交換器505は、冷房運転時に蒸発器として機能し、暖房運転時に凝縮器として機能する。 The refrigerant flow switching device 502 is, for example, a four-way valve, and switches between cooling and heating operations by switching the direction of refrigerant flow. The outdoor heat exchanger 503 exchanges heat between the refrigerant and the outside air. The outdoor heat exchanger 503 functions as a condenser during cooling operation and as an evaporator during heating operation. The expansion valve 504 expands the refrigerant. The indoor heat exchanger 505 exchanges heat between the refrigerant and the indoor air in the space to be air-conditioned. The indoor heat exchanger 505 functions as an evaporator during cooling operation and as a condenser during heating operation.

[空気調和装置500の動作]
次に、本実施の形態2に係る空気調和装置500の動作について、図13を参照して説明する。ここでは、冷房運転を例にとって説明する。冷房運転を行う場合、冷媒流路切替装置502は、圧縮機501から吐出された冷媒が室外熱交換器503に向かい、室内熱交換器505から流出した冷媒が圧縮機501に向かうように、流路を予め切り替えているものとする。このとき、室外熱交換器503は凝縮器として機能し、室内熱交換器505は蒸発器として機能する。
[Operation of the air conditioning device 500]
Next, the operation of the air-conditioning apparatus 500 according to the second embodiment will be described with reference to Fig. 13. Here, the cooling operation will be described as an example. When performing the cooling operation, the refrigerant flow path switching device 502 switches the flow path in advance so that the refrigerant discharged from the compressor 501 flows toward the outdoor heat exchanger 503, and the refrigerant flowing out from the indoor heat exchanger 505 flows toward the compressor 501. At this time, the outdoor heat exchanger 503 functions as a condenser, and the indoor heat exchanger 505 functions as an evaporator.

電力変換装置100によって圧縮機501のモータMが回転駆動することによって、モータMに連結された圧縮機501の圧縮要素501aが低温低圧の冷媒を圧縮し、圧縮機501は高温高圧のガス冷媒を吐出する。圧縮機501から吐出された高温高圧のガス冷媒は、冷媒流路切替装置502を経由して、凝縮器として機能する室外熱交換器503へ流入する。 When the motor M of the compressor 501 is driven by the power conversion device 100, the compression element 501a of the compressor 501 connected to the motor M compresses the low-temperature, low-pressure refrigerant, and the compressor 501 discharges a high-temperature, high-pressure gas refrigerant. The high-temperature, high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 501 flows through the refrigerant flow switching device 502 into the outdoor heat exchanger 503, which functions as a condenser.

室外熱交換器503に流入した高温高圧のガス冷媒は、外部の空気と熱交換して放熱しながら凝縮し、高圧の液冷媒となって室外熱交換器503から流出する。室外熱交換器503から流出した高圧の液冷媒は、膨張弁504によって膨張および減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となり、蒸発器として機能する室内熱交換器505へ流入する。The high-temperature, high-pressure gas refrigerant that flows into the outdoor heat exchanger 503 condenses while exchanging heat with the outside air and releasing heat, becoming a high-pressure liquid refrigerant that flows out of the outdoor heat exchanger 503. The high-pressure liquid refrigerant that flows out of the outdoor heat exchanger 503 is expanded and decompressed by the expansion valve 504, becoming a low-temperature, low-pressure, gas-liquid two-phase refrigerant that flows into the indoor heat exchanger 505, which functions as an evaporator.

室内熱交換器505に流入した低温低圧の気液二相冷媒は、空調対象空間の空気と熱交換して吸熱および蒸発することにより室内空気を冷却し、低温低圧のガス冷媒となって室内熱交換器505から流出する。室内熱交換器505から流出した低温低圧のガス冷媒は、冷媒流路切替装置502を経由して圧縮機501に吸入され、再び圧縮される。以下、上述した動作が繰り返される。The low-temperature, low-pressure, two-phase gas-liquid refrigerant that flows into the indoor heat exchanger 505 exchanges heat with the air in the space to be air-conditioned, absorbing heat and evaporating, thereby cooling the indoor air, and flows out of the indoor heat exchanger 505 as a low-temperature, low-pressure gas refrigerant. The low-temperature, low-pressure gas refrigerant that flows out of the indoor heat exchanger 505 is sucked into the compressor 501 via the refrigerant flow switching device 502 and compressed again. The above-mentioned operations are then repeated.

なお、図13においては、空気調和装置500の圧縮機501に、実施の形態1に係る電力変換装置100を適用した例を示したが、これに限られず、例えば、室外熱交換器503に対して送風する図示しないファンの駆動用電源に適用してもよい。また、電力変換装置100は、例えば、圧縮機501を用いたヒートポンプ装置、冷凍装置およびその他の冷凍サイクル装置一般に適用してもよい。13 shows an example in which the power conversion device 100 according to embodiment 1 is applied to the compressor 501 of the air conditioning device 500, but the present invention is not limited to this and may be applied, for example, to a power source for driving a fan (not shown) that blows air to the outdoor heat exchanger 503. The power conversion device 100 may also be applied, for example, to a heat pump device using the compressor 501, a refrigeration device, and other refrigeration cycle devices in general.

以上のように、本実施の形態2に係る空気調和装置500では、電力変換装置100から供給される電力により、冷媒回路に設けられた圧縮機501が駆動される。電力変換装置100は、圧縮機501の電動機300であるモータMが停止した状態で漏れインダクタンスを測定するため、実施の形態1と同様に、Δ結線の電動機300における漏れインダクタンスを正確に測定することができる。As described above, in the air conditioning device 500 according to the second embodiment, the compressor 501 provided in the refrigerant circuit is driven by power supplied from the power conversion device 100. The power conversion device 100 measures the leakage inductance when the motor M, which is the electric motor 300 of the compressor 501, is stopped, so that the leakage inductance in the Δ-connected electric motor 300 can be accurately measured, as in the first embodiment.

以上、本実施の形態1および2について説明したが、本開示は、上述した実施の形態1および2に限定されるものではなく、本開示要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。実施の形態1では、電力変換装置100に直流電圧源200が接続され、直流電圧Vdcが供給される場合について説明したが、これはこの例に限られない。例えば、電力変換装置100に三相交流電源である商用交流電源が接続されてもよい。 Although the first and second embodiments have been described above, the present disclosure is not limited to the first and second embodiments described above, and various modifications and applications are possible within the scope of the present disclosure. In the first embodiment, a case has been described in which the DC voltage source 200 is connected to the power conversion device 100 and the DC voltage Vdc is supplied, but this is not limited to this example. For example, a commercial AC power supply that is a three-phase AC power supply may be connected to the power conversion device 100.

ただし、この場合、電力変換装置100には、電圧印加手段1の前段に整流回路および平滑コンデンサが設けられる。これにより、交流電源から供給される交流電圧が整流回路により整流され、整流された直流電圧が平滑コンデンサにより平滑化される。そして、後段の電圧印加手段1には、平滑コンデンサから直流電圧源200から出力される直流電圧Vdcと同等の直流電圧が供給される。 In this case, however, a rectifier circuit and a smoothing capacitor are provided in power conversion device 100 in the upstream of voltage application means 1. As a result, the AC voltage supplied from the AC power supply is rectified by the rectifier circuit, and the rectified DC voltage is smoothed by the smoothing capacitor. Then, a DC voltage equivalent to the DC voltage Vdc output from DC voltage source 200 is supplied from the smoothing capacitor to voltage application means 1 in the downstream stage.

また、実施の形態1では、測定用Δ結線において、W-U相間の固定子巻線における両端のうちの一方の端部が外れた状態となっている場合について説明したが、これはこの例に限られない。例えば、測定用Δ結線では、U-V相間の固定子巻線における両端のうちの一方の端子が外れた状態となっていてもよいし、V-W相間の固定子巻線における両端のうちの一方の端子が外れた状態となっていてもよい。 In addition, in the first embodiment, a case has been described in which one of the two ends of the stator winding between the W-U phases is in a disconnected state in the measurement delta connection, but this is not limited to this example. For example, in the measurement delta connection, one of the two ends of the stator winding between the U-V phases may be in a disconnected state, or one of the two ends of the stator winding between the V-W phases may be in a disconnected state.

さらに、電力変換装置100は、1つの電圧印加手段1で負荷としての1つの電動機300の駆動を制御するように説明したが、これはこの例に限られない。例えば、電力変換装置100は、1つの電圧印加手段1で複数の負荷(電動機)の駆動を制御してもよい。 Furthermore, the power conversion device 100 has been described as controlling the driving of one electric motor 300 as a load with one voltage application means 1, but this is not limited to this example. For example, the power conversion device 100 may control the driving of multiple loads (electric motors) with one voltage application means 1.

1 電圧印加手段、2 電流検出手段、3 接続切替装置、4 制御装置、5 正側母線、6 負側母線、11、12、13、14、15、16 スイッチング素子、31、32、33 切替器、41 電圧制御部、42 切替制御部、43 測定部、51 処理回路、52 プロセッサ、53 メモリ、100 電力変換装置、200 直流電圧源、300 電動機、500 空気調和装置、500A 室外機、500B 室内機、501 圧縮機、501a 圧縮要素、502 冷媒流路切替装置、503 室外熱交換器、504 膨張弁、505 室内熱交換器。1 Voltage application means, 2 Current detection means, 3 Connection switching device, 4 Control device, 5 Positive busbar, 6 Negative busbar, 11, 12, 13, 14, 15, 16 Switching element, 31, 32, 33 Switch, 41 Voltage control unit, 42 Switching control unit, 43 Measurement unit, 51 Processing circuit, 52 Processor, 53 Memory, 100 Power conversion device, 200 DC voltage source, 300 Electric motor, 500 Air conditioning device, 500A Outdoor unit, 500B Indoor unit, 501 Compressor, 501a Compression element, 502 Refrigerant flow switching device, 503 Outdoor heat exchanger, 504 Expansion valve, 505 Indoor heat exchanger.

Claims (7)

直流電圧を交流電圧に変換し、三相の電動機に対して変換した前記交流電圧を供給する電圧印加手段と、
前記電動機に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記電圧印加手段を制御する制御装置と
を備え、
前記制御装置は、
前記電動機の結線状態が、Δ結線の結線部分を1箇所外したV字型の測定用Δ結線とされた状態において、前記電流検出手段で検出された電流に基づき、前記電動機における漏れインダクタンスを算出する
電力変換装置。
a voltage application means for converting a DC voltage into an AC voltage and supplying the converted AC voltage to a three-phase motor;
A current detection means for detecting a current flowing through the electric motor;
A control device for controlling the voltage application means,
The control device includes:
A power conversion device that calculates the leakage inductance in the motor based on the current detected by the current detection means when the wiring state of the motor is a V-shaped measurement Δ connection in which one connection part of the Δ connection is removed.
前記電圧印加手段は、
複数のスイッチング素子で構成され、
前記制御装置は、
前記測定用Δ結線の状態の前記電動機に対して、第1の相間に電流が流れる第1接続状態と、第2の相間に電流が流れる第2接続状態と、第3の相間に電流が流れる第3接続状態となるように、前記スイッチング素子を順次制御し、
前記第1接続状態または前記第2接続状態の際に前記電動機にそれぞれ流れる電流である第1の電流または第2の電流と、前記第3接続状態の際に前記電動機に流れる電流である第3の電流とに基づき、前記漏れインダクタンスを算出する
請求項1に記載の電力変換装置。
The voltage application means is
It is composed of multiple switching elements,
The control device includes:
sequentially controlling the switching elements so that the motor in the measurement delta connection state is in a first connection state in which a current flows between first phases, a second connection state in which a current flows between second phases, and a third connection state in which a current flows between third phases;
2. The power conversion device according to claim 1, wherein the leakage inductance is calculated based on a first current or a second current which is a current flowing through the motor in the first connection state or the second connection state, respectively, and a third current which is a current flowing through the motor in the third connection state.
前記制御装置は、
前記第3接続状態における前記電動機の第3のインダクタンスから、前記第1接続状態における前記電動機の第1のインダクタンスまたは前記第2接続状態における前記電動機の第2のインダクタンスを減算することによって前記漏れインダクタンスを算出する
請求項2に記載の電力変換装置。
The control device includes:
3. The power conversion device according to claim 2, wherein the leakage inductance is calculated by subtracting the first inductance of the motor in the first connection state or the second inductance of the motor in the second connection state from the third inductance of the motor in the third connection state.
前記電圧印加手段は、
2つの前記スイッチング素子が直列に接続された直列体が3つ並列に接続されて形成されている
請求項2または3に記載の電力変換装置。
The voltage application means is
4. The power conversion device according to claim 2, wherein the power conversion device is formed by connecting three series bodies, each of which has two of the switching elements connected in series, in parallel.
前記電動機が巻線の結線状態をY結線またはΔ結線に切り替え可能な三相の電動機である場合に、前記電動機の結線状態を切り替える接続切替装置をさらに備え、
前記制御装置は、
前記漏れインダクタンスを算出する際に、前記電動機の結線状態が前記Δ結線から前記測定用Δ結線に切り替えられるように前記接続切替装置を制御する
請求項1~の何れか一項に記載の電力変換装置。
When the motor is a three-phase motor capable of switching a winding connection state between a Y connection and a Δ connection, a connection switching device is further provided for switching the connection state of the motor,
The control device includes:
The power conversion device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the connection switching device is controlled so that a connection state of the motor is switched from the Δ connection to the measurement Δ connection when the leakage inductance is calculated.
請求項1~のいずれか一項に記載の電力変換装置を備える
冷凍サイクル装置。
A refrigeration cycle device comprising the power conversion device according to any one of claims 1 to 3 .
三相の電動機の漏れインダクタンスを算出する漏れインダクタンス算出方法であって、
前記電動機の巻線の結線状態が、Δ結線の結線部分を1箇所外したV字型の測定用Δ結線とされた状態で、交流電圧が印加された前記電動機に流れる電流に基づき、前記電動機における漏れインダクタンスを算出する
漏れインダクタンス算出方法。
A leakage inductance calculation method for calculating a leakage inductance of a three-phase electric motor, comprising the steps of:
A leakage inductance calculation method for calculating leakage inductance in a motor based on the current flowing through the motor to which an AC voltage is applied, when the windings of the motor are connected in a V-shaped measurement delta connection in which one connection part of the delta connection is removed.
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