JPH11155299A - Inverter device of two-phase induction motor - Google Patents
Inverter device of two-phase induction motorInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、今日電気洗濯機や
エアコンの室外器等家電製品に広く使用されている二相
誘導電動機を駆動する際に用いるインバータ装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inverter device used for driving a two-phase induction motor widely used in home electric appliances such as electric washing machines and outdoor units of air conditioners today.
【0002】[0002]
【従来の技術】これまで、前記二相誘導電動機を駆動さ
せる場合は、一般にコンデンサを用いて運転する駆動方
式が大半であった。前記のコンデンサ運転方式は、例え
ば、図6で示すように、交流電源1に直接接続した二相
誘導電動機2の主巻線(正相側巻線)3と、コンデンサ
4を介して交流電源1に接続した補助巻線(90°位相
側巻線)5とによって構成されている。2. Description of the Related Art Heretofore, when driving the above-described two-phase induction motor, most of the driving systems generally use a capacitor. For example, as shown in FIG. 6, the above-described capacitor operation method includes a main winding (positive-phase side winding) 3 of a two-phase induction motor 2 directly connected to an AC power supply 1 and an AC power supply 1 And an auxiliary winding (90 ° phase-side winding) 5 connected to the power supply.
【0003】そして、前記主巻線3には交流電源1から
直接電源電圧を印加し、補助巻線5にはコンデンサ4を
介して電源電圧を印加する。この結果、主巻線3に流れ
る電流に対して補助巻線5に流れる電流は、前記コンデ
ンサ4によって約90°の位相差を有する電流となって
通電される。前記主,補助の各巻線3,5への通電によ
って各巻線3,5により作られる磁界は、回転磁界とな
り、回転子6を回転させる。A power supply voltage is directly applied to the main winding 3 from the AC power supply 1, and a power supply voltage is applied to the auxiliary winding 5 via a capacitor 4. As a result, the current flowing through the auxiliary winding 5 with respect to the current flowing through the main winding 3 is passed by the capacitor 4 as a current having a phase difference of about 90 °. The magnetic field generated by the windings 3 and 5 by energizing the main and auxiliary windings 3 and 5 becomes a rotating magnetic field, and rotates the rotor 6.
【0004】又、前記二相誘導電動機をコンデンサを用
いて駆動する方式に代えて、例えば、単相変圧器を2台
用いてこれをスコット結線により接続し、このスコット
結線を利用して三相交流電源から二相交流電源を得て二
相誘導電動機を駆動することも可能である。[0004] In place of the method of driving the two-phase induction motor using a capacitor, for example, two single-phase transformers are connected by a Scott connection, and a three-phase transformer is used by using the Scott connection. It is also possible to drive a two-phase induction motor by obtaining a two-phase AC power supply from an AC power supply.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】然るに、前記二相誘導
電動機をコンデンサを用いて駆動する方式においては、
長時間使用に際してコンデンサ自体の特性が変化するこ
とによって、電動機自体の回転が停止したり、あるい
は、電動機に大電流が流れてコイルが発熱し、焼損事故
を誘発するおそれがあった。However, in the system in which the two-phase induction motor is driven by using a capacitor,
When the characteristics of the capacitor itself change during long-term use, the rotation of the motor itself may be stopped, or a large current may flow through the motor, causing the coil to generate heat and causing a burnout accident.
【0006】又、前記コンデンサの特性変化に伴い、9
0°位相差が変化することにより、二相誘導電動機の駆
動効率が大幅に低下するという問題もあった。その上、
二相誘導電動機を可変速運転する場合に際しては、単相
交流電源の周波数を可変させるうえから、補助巻線側に
接続するコンデンサを複数用意し、これを単相交流の周
波数変化にあわせて、その周波数に見合うコンデンサを
選択して切り換える必要があるため非常に面倒であり、
不経済であった。Further, with the change in the characteristics of the capacitor, 9
There is also a problem that the drive efficiency of the two-phase induction motor is significantly reduced due to the change of the 0 ° phase difference. Moreover,
When the two-phase induction motor is operated at a variable speed, in order to vary the frequency of the single-phase AC power supply, prepare a plurality of capacitors connected to the auxiliary winding side, and adjust them according to the change in the frequency of the single-phase AC. It is very troublesome because it is necessary to select and switch a capacitor that matches the frequency,
It was uneconomic.
【0007】更に、三相交流電源からスコット結線を介
して得た二相交流電源によって二相誘導電動機を駆動す
る場合は、前記二相交流電源が、周波数を固定した三相
交流電源から供給するようになっているため、前記二相
誘導電動機の回転速度を可変することができないという
根本的な問題があった。Further, when a two-phase induction motor is driven by a two-phase AC power source obtained via a Scott connection from a three-phase AC power source, the two-phase AC power source is supplied from a three-phase AC power source having a fixed frequency. Therefore, there is a fundamental problem that the rotation speed of the two-phase induction motor cannot be varied.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は、二相誘導電動
機をコンデンサを介在させることなくインバータによっ
て駆動させるようにしたインバータ装置において、第1
のスイッチング部と第2のスイッチング部とを並列に接
続して構成した複数のスイッチング素子からなる回路切
換手段を具備するインバータと、前記インバータの第
1,第2のスイッチング部の両端に供給する2つの直流
電源を直列に接続してなる第1及び第2の直流電源と、
更に、第1,第2のスイッチング部を構成するスイッチ
ング素子を個々に駆動制御するインバータ制御部とを具
備して構成したことを特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to an inverter apparatus in which a two-phase induction motor is driven by an inverter without an intervening capacitor.
Provided with a circuit switching means composed of a plurality of switching elements constituted by connecting the switching unit and the second switching unit in parallel, and supplying the voltage to both ends of the first and second switching units of the inverter. A first and a second DC power supply formed by connecting two DC power supplies in series;
Furthermore, an inverter control unit for individually controlling the driving of the switching elements forming the first and second switching units is provided.
【0009】又、本発明に用いる前記インバータ制御部
は、第1及び第2のスイッチング部を構成する複数のス
イッチング素子をそれぞれ所定の位相区間において導通
させる信号手段を、方形波信号と正弦波信号とを出力さ
せることができるように構成したことを特徴とする。Further, the inverter control unit used in the present invention includes a signal unit for conducting a plurality of switching elements constituting the first and second switching units in a predetermined phase section, respectively, by a square wave signal and a sine wave signal. Is output.
【0010】本発明は、インバータで発生した二相交流
を二相誘導電動機の主巻線と補助巻線とに直接供給して
駆動するようにしたので、コンデンサが不要となり、し
かも、インバータを駆動する場合、前記インバータ自体
を方形波及び正弦波を用いて駆動制御可能に構成したの
で、前者(方形波を用いた駆動)では、電動機の回転速
度が可変でき、後者(正弦波を用いた駆動)では、電動
機自体の駆動効率を著しく向上させることを可能とし
た。According to the present invention, since the two-phase alternating current generated by the inverter is directly supplied to the main winding and the auxiliary winding of the two-phase induction motor for driving, no capacitor is required, and the inverter is driven. In this case, since the inverter itself is configured to be drive-controllable using a square wave and a sine wave, in the former (drive using a square wave), the rotation speed of the motor can be changed, and in the latter (drive using a sine wave), In (2), the driving efficiency of the motor itself can be significantly improved.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図1
〜図3によって説明する。図1において、本発明のイン
バータ装置11は、第1,第2の直流電源12,13
と、トランジスタからなるスイッチング素子14a〜1
4dによって構成されたインバータ15と、前記インバ
ータ15に制御信号を供給するインバータ制御部16と
からなり、このインバータ装置11の出力端には、主巻
線(正相側巻線)17と補助巻線(90°位相側巻線)
18とからなる二相誘導電動機19が接続されている。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
This will be described with reference to FIG. In FIG. 1, an inverter device 11 according to the present invention includes first and second DC power supplies 12 and 13.
And switching elements 14a-1
4d, and an inverter control unit 16 for supplying a control signal to the inverter 15. An output terminal of the inverter device 11 has a main winding (positive-phase side winding) 17 and an auxiliary winding. Wire (90 ° phase side winding)
18 is connected.
【0012】次に、前記インバータ装置11の詳細構造
について説明する。最初に、インバータ15は、2個の
スイッチング素子14a,14bを直列に接続した第1
のスイッチング部20と、同じくスイッチング素子14
c,14dを直列接続してなる第2のスイッチング部2
1とによって構成されている。そして、これら第1,第
2のスイッチング部20,21は、直列接続した第1,
第2の直流電源12,13に通電可能に並列接続されて
おり、又、各スイッチング部20,21を構成するスイ
ッチング素子14a〜14dの各ベースは、インバータ
制御部16の各出力端に接続されている。Next, the detailed structure of the inverter device 11 will be described. First, the inverter 15 includes a first switching element 14a and 14b connected in series.
And the switching element 14
c, 14d, a second switching unit 2 connected in series
1. The first and second switching units 20 and 21 are connected in series to the first and second switching units 20 and 21.
The respective bases of the switching elements 14 a to 14 d constituting the respective switching units 20 and 21 are connected to the respective output terminals of the inverter control unit 16. ing.
【0013】更に、二相誘導電動機19の主巻線17
は、その一方を第1のスイッチング部20を構成するス
イッチング素子14a,14bの直列接続部の接続点a
に接続し、他方は第1,第2の直流電源12,13の直
列接続部である接続点bに接続する。又、補助巻線18
は、一方を第2のスイッチング部21のスイッチング素
子14c,14dの直列接続部となる接続点cと接続
し、他方は主巻線17の他方と接続点dにて接続し、こ
の接続点dと直流電源12,13の接続点bとを例え
ば、共通線eを用いて接続する。Furthermore, the main winding 17 of the two-phase induction motor 19
Is a connection point a of a series connection of the switching elements 14a and 14b constituting the first switching unit 20.
, And the other is connected to a connection point b, which is a series connection of the first and second DC power supplies 12 and 13. The auxiliary winding 18
Is connected to a connection point c which is a series connection part of the switching elements 14c and 14d of the second switching unit 21, and the other is connected to the other of the main winding 17 at a connection point d. And a connection point b of the DC power supplies 12 and 13 are connected using, for example, a common line e.
【0014】そして、図1において前記第1のスイッチ
ング部20の接続点aと直流電源12,13の接続点b
との間で得られる単相交流に相当する位相を備えた出力
(正相側巻線電圧e1 )を、二相誘導電動機19の主巻
線17に供給し、又、第2のスイッチング部21の接続
点cと前記接続点bとの間で得られる前記正相側巻線電
圧e1 に対して位相が90°異なる単相交流に相当する
位相を備えた出力(位相側巻線電圧e2 )を、補助巻線
18に供給するように構成されている。In FIG. 1, a connection point a of the first switching unit 20 and a connection point b of the DC power supplies 12 and 13 are connected.
An output (positive-phase side winding voltage e 1 ) having a phase corresponding to a single-phase alternating current obtained between the main winding 17 of the two-phase induction motor 19 and the second switching unit output 21 of phase relative to the positive-phase winding voltage e 1 obtained between the connecting point c to the connection point b is provided with a phase corresponding to the AC 90 ° different single phase (phase winding voltage e 2 ) to the auxiliary winding 18.
【0015】つづいて、前記インバータ15を駆動制御
するインバータ制御部16の構成を図2によって説明す
る。このインバータ制御部16は、インバータ15の各
スイッチング素子14a〜14dを所要の位相区間で導
通させるパルス信号を、必要とする周波数の単相交流の
半サイクル周期における位相の範囲内において出力する
ように構成されている。Next, the configuration of the inverter control section 16 for controlling the drive of the inverter 15 will be described with reference to FIG. The inverter control unit 16 outputs a pulse signal for turning on each of the switching elements 14a to 14d of the inverter 15 in a required phase section within a range of a phase in a half cycle cycle of a single-phase AC having a required frequency. It is configured.
【0016】即ち、例えば、図1に示すインバータ制御
部16から出力されるパルス信号30は、第1のスイッ
チング部20のスイッチング素子14aを図3に示す波
形図(方形波)のように、45°〜135°の位相区間
において導通させ、パルス信号33は第2のスイッチン
グ部21のスイッチング素子14dを135°〜225
°の位相区間において導通させ、又、パルス信号31は
第1のスイッチング部20のスイッチング素子14bを
225°〜315°の位相区間で導通させ、更に、パル
ス信号32は第2のスイッチング部21のスイッチング
素子14cを315°〜45°の位相区間で導通させる
ことができるように、前記インバータ制御部16はスイ
ッチング動作可能に構成されている。That is, for example, the pulse signal 30 output from the inverter control section 16 shown in FIG. 1 is generated by switching the switching element 14a of the first switching section 20 to 45 as shown in the waveform diagram (square wave) shown in FIG. The pulse signal 33 causes the switching element 14d of the second switching unit 21 to be turned on in the 135 ° -225 ° phase section.
The pulse signal 31 makes the switching element 14b of the first switching section 20 conductive in the phase section of 225 ° to 315 °, and the pulse signal 32 makes the switching element 14b of the second switching section 21 conduct. The inverter control unit 16 is configured to perform a switching operation so that the switching element 14c can be turned on in a phase section of 315 ° to 45 °.
【0017】そして、前記各スイッチング部20,21
をスイッチング動作させるためのパルス信号30〜33
を所定の順序で出力するインバータ制御部16は、例え
ば、図2で示すように、一定周期(90°の位相区間毎
の周期に相当する周期)でクロック信号を出力するクロ
ック回路22と、クロック信号を4個計数したらリセッ
トする機能を備えたカウンタ回路23と、カウンタ回路
23から出力される所定数のパルスに対応してターンオ
ン及びターンオフするフリップフロップ回路FF1 〜F
F4 とによって構成されている。The switching units 20, 21
Signals 30 to 33 for switching operation of
Are output in a predetermined order, for example, as shown in FIG. 2, a clock circuit 22 that outputs a clock signal at a constant cycle (a cycle corresponding to a cycle of each 90 ° phase section), A counter circuit 23 having a function of resetting when four signals are counted, and flip-flop circuits FF 1 to FF which turn on and off in response to a predetermined number of pulses output from the counter circuit 23
It is constituted by the F 4.
【0018】前記インバータ制御部16において、フリ
ップフロップ回路FF1 からは、カウンタ回路23が1
個計数してリセットする際に出力するパルスPS1 にて
ターンオンし、クロック回路22から次のクロックパル
スの入力によりターンオフしてパルス信号30を出力す
る。In the inverter control section 16, the counter circuit 23 outputs 1 from the flip-flop circuit FF1.
Number counted turns on during the pulse PS 1 to be output at the time of resetting, and outputs a pulse signal 30 turns off the clock circuit 22 by the input of the next clock pulse.
【0019】フリップフロップ回路FF2 からは、カウ
ンタ回路23が2個計数してリセットする際に出力する
パルスPS2 にてターンオンし、次のクロックパルスの
入力によりターンオフしてパルス信号33を出力する。The flip-flop circuit FF 2 is turned on by a pulse PS 2 output when the counter circuit 23 counts and resets two, and is turned off by the input of the next clock pulse to output a pulse signal 33. .
【0020】更に、フリップフロップ回路FF3 から
は、カウンタ回路23が3個計数してリセットする際に
出力するパルスPS3 にてターンオンし、次のクロック
パルスの入力によりターンオフしてパルス信号31を出
力する。Furthermore, the flip-flop circuit FF 3, the counter circuit 23 are three counted turns on during the pulse PS 3 outputs when reset, the pulse signal 31 turns off the input of the next clock pulse Output.
【0021】又、フリップフロップ回路FF4 からは、
カウンタ回路23が4個計数してリセットする際に出力
するパルスPS4 にてターンオンし、次のクロックパル
スの入力によりターンオフしてパルス信号32を出力す
る。[0021] In addition, from the flip-flop circuit FF 4,
The counter circuit 23 is turned on by a pulse PS4 output when the counter circuit 23 counts and resets four, and is turned off by the input of the next clock pulse to output a pulse signal 32.
【0022】前記のように、リセットされたカウンタ回
路23が再度計数を繰返すことにより、各フリップフロ
ップ回路FF1 〜FF4 がカウンタ回路23から順次出
力されるパルスPS1 〜PS4 に対応して前記の如く動
作を繰返し、これにより、各パルス信号30〜33をイ
ンバータ制御部16からインバータ15の所定のスイッ
チング素子14a〜14dに出力し、該インバータ15
を駆動制御させる。この結果、カウンタ回路23から出
力されるパルスPS1 〜PS4 の出力間隔を、カウンタ
回路23に入力されるクロックパルスの入力周期にて可
変させることにより、主巻線17及び補助巻線18に印
加される電圧周波数を任意に変化させることができる。[0022] As described above, by repeating the counting counter circuit 23 is reset again, in response to the pulse PS 1 ~PS 4 to the flip-flop circuits FF 1 to ff 4 are sequentially outputted from the counter circuit 23 The operation is repeated as described above, whereby the pulse signals 30 to 33 are output from the inverter control unit 16 to the predetermined switching elements 14 a to 14 d of the inverter 15.
Drive control. As a result, the output interval of the pulses PS 1 to PS 4 output from the counter circuit 23 is varied by the input period of the clock pulse input to the counter circuit 23, so that the main winding 17 and the auxiliary winding 18 The applied voltage frequency can be changed arbitrarily.
【0023】前記インバータ制御部16を設けることに
よりインバータ15は、二相誘導電動機19の主巻線1
7に対しては、例えば、図3に示すように、正相側巻線
電圧e1 のような正負の方形波による正相側交流電圧を
直接的に供給し、一方、補助巻線18に対しては、図3
に示す90°位相側巻線電圧e2 のような正負の方形波
による90°位相交流電圧を直接的に供給して、二相誘
導電動機19を駆動する。By providing the inverter control unit 16, the inverter 15 can operate the main winding 1 of the two-phase induction motor 19.
7, for example, as shown in FIG. 3, a positive-phase AC voltage of positive and negative square waves such as a positive-phase winding voltage e 1 is directly supplied to the auxiliary winding 18. Figure 3
The two-phase induction motor 19 is driven by directly supplying a 90 ° phase alternating voltage of positive and negative square waves such as the 90 ° phase side winding voltage e 2 shown in FIG.
【0024】即ち、前記インバータ15の動作を更に詳
述する。インバータ制御部16からのパルス信号30の
出力により、インバータ15の第1のスイッチング部2
0のスイッチング素子14aが導通すると、電源12−
スイッチング素子14a−主巻線17−電源12の経路
で電流が図1のX方向に沿って流れ、主巻線17に通電
される。つづいて、インバータ制御部16からパルス信
号33が出力されると、第2のスイッチング部21のス
イッチング素子14dが導通し、電源13−補助巻線1
8−スイッチング素子14d−電源13の経路で電流が
図1に示すY’方向に沿って流れ、補助巻線18に通電
される。That is, the operation of the inverter 15 will be described in more detail. The output of the pulse signal 30 from the inverter control unit 16 causes the first switching unit 2
0 when the switching element 14a is turned on, the power supply 12-
A current flows along the path of the switching element 14a-the main winding 17-the power supply 12 along the X direction in FIG. Subsequently, when the pulse signal 33 is output from the inverter control unit 16, the switching element 14d of the second switching unit 21 conducts, and the power supply 13 and the auxiliary winding 1 are turned on.
A current flows along the Y ′ direction shown in FIG.
【0025】更に、インバータ制御部16からパルス信
号31の出力により、第1のスイッチング部20のスイ
ッチング素子14bが導通し、電源13−主巻線17−
スイッチング素子14b−電源13の経路で電流がY方
向に流れ、主巻線17に通電される。又、インバータ制
御部16からパルス信号32が出力されると、第2のス
イッチング部21のスイッチング素子14cが導通し、
電源12−スイッチング素子14c−補助巻線18−電
源12の経路で電流がX’方向に流れ、補助巻線18に
通電される。Further, the switching element 14b of the first switching section 20 is turned on by the output of the pulse signal 31 from the inverter control section 16, and the power supply 13-main winding 17-
A current flows in the Y direction through the path between the switching element 14 b and the power supply 13, and is supplied to the main winding 17. When the pulse signal 32 is output from the inverter control unit 16, the switching element 14c of the second switching unit 21 conducts,
A current flows in the X ′ direction through the path of the power supply 12, the switching element 14 c, the auxiliary winding 18, and the power supply 12, and the current flows through the auxiliary winding 18.
【0026】以上説明したように、本発明のインバータ
装置11においては、インバータ15の各スイッチング
素子14a〜14dを、インバータ制御部16から出力
されるパルス信号30〜33により簡単な90°ステッ
プの方形波のみを用いて駆動させることができるので、
二相誘導電動機19を図3に示すような正弦波の単相交
流e1 S,e2 Sに比べて疑似的な単相交流にて良好に
駆動させることができる。As described above, in the inverter device 11 according to the present invention, each of the switching elements 14a to 14d of the inverter 15 is formed into a simple 90 ° step square by the pulse signals 30 to 33 output from the inverter control unit 16. Since it can be driven using only waves,
The two-phase induction motor 19 can be satisfactorily driven by a quasi-single-phase alternating current as compared with sinusoidal single-phase alternating currents e 1 S and e 2 S as shown in FIG.
【0027】この結果、前記インバータ装置11によっ
て生成した単相交流を直接的に二相誘導電動機の主巻線
(正相側巻線)17と補助巻線(90°位相側巻線)1
8に通電することにより、コンデンサを介在させること
なく二相誘導電動機19の駆動を可能とするとともに、
インバータ15のスイッチング周波数を変更することに
よって容易に回転速度を変更しての駆動が可能となる。As a result, the single-phase alternating current generated by the inverter device 11 is directly applied to the main winding (positive-phase winding) 17 and the auxiliary winding (90 ° phase-side winding) 1 of the two-phase induction motor.
8, the two-phase induction motor 19 can be driven without a capacitor,
By changing the switching frequency of the inverter 15, it is possible to easily change the rotation speed and drive.
【0028】又、インバータ装置11は、二相誘導電動
機19の主巻線17用のスイッチング部20と補助巻線
18用のスイッチング部21とを相互に切り換えての通
電を可能とし、しかも、前記スイッチング部20,21
を相互に切り換えて作動させることと相まって、二相誘
導電動機19を2つの直流電源12,13にて駆動でき
るように構成したので、インバータ15は最少のスイッ
チング素子14a〜14dを用いて構成することが可能
となり、簡素な構成で経済的に製作でき利便である。Further, the inverter device 11 enables the switching section 20 for the main winding 17 and the switching section 21 for the auxiliary winding 18 of the two-phase induction motor 19 to be switched to each other so as to be energized. Switching units 20, 21
, And the two-phase induction motor 19 can be driven by the two DC power supplies 12 and 13, so that the inverter 15 is configured using the minimum number of switching elements 14a to 14d. It is possible to economically manufacture with a simple configuration and it is convenient.
【0029】次に、前記インバータ装置11は所定のス
イッチング部20,21に方形波状のパルス信号30〜
33を出力して疑似的な単相交流を得ることによって、
二相誘導電動機19を速度制御可能に駆動できるように
した例で説明したが、本発明はこれに限定せず、図4に
示すインバータ制御部41からインバータ15に所定の
交流信号(電流)を出力して二相誘導電動機19を効率
的に駆動する方式を本発明の第2実施例として説明す
る。Next, the inverter device 11 sends predetermined square wave pulse signals 30 to 21 to predetermined switching units 20 and 21.
By outputting 33 and obtaining a quasi-single-phase alternating current,
Although an example has been described in which the two-phase induction motor 19 can be driven so that the speed can be controlled, the present invention is not limited to this, and a predetermined AC signal (current) is supplied from the inverter control unit 41 to the inverter 15 shown in FIG. A method for efficiently driving the two-phase induction motor 19 by outputting the output will be described as a second embodiment of the present invention.
【0030】この場合は、前記第1の実施例のように、
方形波を使用するのではなく、図3にe1 S,e2 Sで
示すような交流信号の正弦波を備えた出力をインバータ
15から、二相誘導電動機19の主巻線17と補助巻線
18に供給することにより、二相誘導電動機19の回転
トルクの脈動を良好に抑制し、静音駆動を実現すること
が可能となる。In this case, as in the first embodiment,
Instead of using a square wave, an output having a sine wave of an AC signal as shown by e 1 S and e 2 S in FIG. 3 is output from the inverter 15 to the main winding 17 and the auxiliary winding of the two-phase induction motor 19. By supplying the power to the line 18, the pulsation of the rotational torque of the two-phase induction motor 19 can be suppressed well, and the silent drive can be realized.
【0031】例えば、図4に示すインバータ制御部41
からインバータ15に出力される図1に示す正弦波信号
30’は、第1のスイッチング部20のスイッチング素
子14aを図5に示す波形図のように、0〜180°の
位相区間において導通し、正弦波信号33’は、第2の
スイッチング部21のスイッチング素子14dを90°
〜270°の位相区間において導通し、正弦波信号3
1’は、第1のスイッチング部20のスイッチング素子
14bを180°〜360°の位相区間において導通
し、更に、正弦波信号32’は、第2のスイッチング部
21のスイッチング素子14cを270°〜90°の位
相区間において導通することができるように、前記イン
バータ制御部41はスイッチング動作可能に構成されて
いる。For example, the inverter control unit 41 shown in FIG.
The sine wave signal 30 ′ shown in FIG. 1 output from the inverter 15 to the inverter 15 conducts the switching element 14a of the first switching unit 20 in the phase section of 0 to 180 ° as shown in the waveform diagram of FIG. The sine wave signal 33 ′ causes the switching element 14 d of the second
Conducted in the phase section of ~ 270 °, the sine wave signal 3
1 ′ conducts the switching element 14b of the first switching unit 20 in a phase section of 180 ° to 360 °, and the sine wave signal 32 ′ causes the switching element 14c of the second switching unit 21 to conduct the switching element 14c of 270 ° to 360 °. The inverter control unit 41 is configured to be able to perform a switching operation so that conduction can be performed in a phase section of 90 °.
【0032】この場合、例えば図4に示すインバータ制
御部41からインバータ15に出力される図1に示す正
弦波信号30’は、第1のスイッチング部20のスイッ
チング素子14aを図5に示す波形図のように、0°〜
180°の位相区間において導通し、正弦波信号33’
は、第2のスイッチング部21のスイッチング素子14
dを90°〜270°の位相区間において導通し、正弦
波信号31’は、第1のスイッチング部20のスイッチ
ング素子14bを180°〜360°の位相区間におい
て導通し、更に、正弦波信号32’は、第2のスイッチ
ング部21のスイッチング素子14cを270°〜90
°の位相区間において導通することができるように、前
記インバータ制御部41はスイッチング動作可能に構成
されている。In this case, for example, the sine wave signal 30 'shown in FIG. 1 output from the inverter control unit 41 shown in FIG. 4 to the inverter 15 is obtained by switching the switching element 14a of the first switching unit 20 to the waveform shown in FIG. 0 ° ~
Conducts in the phase section of 180 °, and the sine wave signal 33 ′
Is the switching element 14 of the second switching unit 21
d is conducted in the phase section of 90 ° to 270 °, and the sine wave signal 31 ′ conducts the switching element 14b of the first switching section 20 in the phase section of 180 ° to 360 °. 'Sets the switching element 14c of the second switching unit 21 to 270 ° to 90 °.
The inverter control unit 41 is configured to be able to perform a switching operation so that conduction can be performed in a phase section of °.
【0033】図4はインバータ15を駆動制御するイン
バータ制御部41の概略図であり、前記インバータ制御
部41は図1に示すインバータ15の上アーム側のスイ
ッチング素子14a,14cを作動させる第1の指令回
路42と、下アーム側のスイッチング素子14b,14
dを作動させる第2の指令回路43とからなり、これら
第1,第2の指令回路42,43の各出力端は、それぞ
れ図4で示すように所定のスイッチング素子14a〜1
4dと接続されている。FIG. 4 is a schematic diagram of an inverter control unit 41 for driving and controlling the inverter 15. The inverter control unit 41 operates the first switching elements 14a and 14c on the upper arm side of the inverter 15 shown in FIG. The command circuit 42 and the switching elements 14b, 14 on the lower arm side
d, the output terminals of the first and second command circuits 42 and 43 are respectively connected to predetermined switching elements 14a to 14a as shown in FIG.
4d.
【0034】前記第1の指令回路42は、交流電源44
の入力電圧を所定の電圧に降圧する降圧変圧器等からな
る降圧回路45と、降圧回路45の出力を90°位相を
ずらすための遅相回路46と、遅相回路46からの出力
を半波整流する半波整流回路47と、インバータ15の
上アームを構成するスイッチング素子14a,14cと
下アームを構成するスイッチング素子14b,14dと
が短絡するのを阻止するデッドタイム作成回路48と、
更に、デッドタイム作成回路48から出力される電圧を
その電圧に見合う電流に変換する電圧・電流変換回路4
9とによって構成され、この第1の指令回路42の出力
端は、インバータ15のスイッチング素子14a,14
cと接続する。The first command circuit 42 includes an AC power supply 44
A step-down circuit 45 comprising a step-down transformer or the like for stepping down the input voltage to a predetermined voltage, a delay circuit 46 for shifting the output of the step-down circuit 45 by 90 °, and a half-wave output from the delay circuit 46. A half-wave rectifier circuit 47 for rectifying, a dead time generating circuit 48 for preventing the switching elements 14a and 14c forming the upper arm of the inverter 15 and the switching elements 14b and 14d forming the lower arm from being short-circuited;
Further, the voltage / current conversion circuit 4 converts the voltage output from the dead time creation circuit 48 into a current corresponding to the voltage.
9, the output terminal of the first command circuit 42 is connected to the switching elements 14a, 14a of the inverter 15.
Connect to c.
【0035】つづいて、第2の指令回路43は、基本的
には前記第1の指令回路42とほぼ同じであるが、遅相
回路46aと半波整流回路47aとの間に、遅相回路4
6aにて90°ずらした位相を更に反転させる機能を備
えて、下アーム側のスイッチング素子14b,14dを
駆動可能とした位相反転回路50を、挿設した点のみが
異なり、この第2の指令回路43はその出力端がスイッ
チング素子14b,14dと接続されている。そして、
前記位相反転回路50を除き第2の制御回路43を構成
する降圧回路45a,遅相回路46a,半波整流回路4
7a,デッドタイム作成回路48a,電圧・電流変換回
路49aは、第1の制御回路42と同様に構成されてい
るので説明は省略する。Next, the second command circuit 43 is basically the same as the first command circuit 42 except that a delay circuit 46a and a half-wave rectifier circuit 47a 4
This second command is different only in that a phase inverting circuit 50 having a function of further inverting the phase shifted by 90 ° in 6a and enabling driving of the switching elements 14b and 14d on the lower arm side is inserted. The output terminal of the circuit 43 is connected to the switching elements 14b and 14d. And
Except for the phase inversion circuit 50, the step-down circuit 45a, the phase delay circuit 46a, and the half-wave rectifier circuit 4 which constitute the second control circuit 43
7a, the dead time creation circuit 48a, and the voltage / current conversion circuit 49a are configured in the same manner as the first control circuit 42, and thus description thereof is omitted.
【0036】このように、インバータ制御部41はその
出力端から正弦波信号をインバータ15の各スイッチン
グ素子14a〜14dに出力し、これら各スイッチング
素子14a〜14dを所定時間(固定)導通させること
により、二相誘導電動機19に正弦波信号30’,3
1’,32’,33’の正弦波形を有する電流波形に応
じて正弦波形である電流を出力し、前記二相誘導電動機
19を速度制御を行うことなく、始動トルク及び運転ト
ルクを大きくして効率よく駆動させることが可能とな
る。As described above, the inverter control section 41 outputs a sine wave signal from the output terminal thereof to each of the switching elements 14a to 14d of the inverter 15, and conducts these switching elements 14a to 14d for a predetermined time (fixed) to thereby conduct. , Sinusoidal signals 30 ′, 3
A current having a sine waveform is output according to a current waveform having a sine waveform of 1 ′, 32 ′, and 33 ′, and the starting torque and the operating torque of the two-phase induction motor 19 are increased without performing speed control. It is possible to drive efficiently.
【0037】即ち、前記インバータ制御部41を用いて
インバータ15を駆動制御することは、二相誘導電動機
19の主巻線17,補助巻線18に位相が90°ずれ、
振幅の等しい電流を流すことが可能(スイッチング素子
のベースには振幅の等しいsin波及び90°位相をず
らしたcos波の印加が可能)となり、これにより、回
転磁界における磁束の振幅の均一化(磁束真円磁界)を
はかることができ、二相誘導電動機19を効率的に駆動
することができる。That is, the drive control of the inverter 15 by using the inverter control unit 41 means that the phases of the main winding 17 and the auxiliary winding 18 of the two-phase induction motor 19 are shifted by 90 °,
A current having the same amplitude can flow (a sine wave having the same amplitude and a cos wave whose phase is shifted by 90 ° can be applied to the base of the switching element), whereby the amplitude of the magnetic flux in the rotating magnetic field is made uniform ( (A magnetic circle magnetic field), and the two-phase induction motor 19 can be efficiently driven.
【0038】一方、これまでのコンデンサを用いた二相
誘導電動機においては、巻線の抵抗値とリアクタンスと
よりなる合成のインピーダンスによって巻線に流れる電
流の位相にずれが生じ、これによって磁束の真円磁界を
形成することが難しく効率を高めることが困難であっ
た。この結果、磁束の真円磁界を得るには、電流の位相
を常に90°となるようにし、かつ、主巻線と補助巻線
との磁束の振幅を等しくなるように制御することができ
なかった。然るに、前記インバータ制御部41を用いて
インバータ15を制御すれば、主巻線17と補助巻線1
8に位相が90°ずれ、振幅の等しい電流を流すことが
でき、これにより両巻線17,18に交番磁界が発生
し、巻線の2次側においては交番磁界を打消す方向に磁
束が発生するように電流が流れ、この交番磁界を打消す
方向に発生した磁束によって真円磁界を生じさせること
ができ、この結果、二相誘導電動機19の駆動効率をコ
ンデンサを用いた場合に比べ飛躍的に向上させることが
できる。On the other hand, in a conventional two-phase induction motor using a capacitor, the phase of the current flowing through the winding is shifted due to the combined impedance consisting of the resistance value and the reactance of the winding, whereby the true magnetic flux is generated. It was difficult to form a circular magnetic field, and it was difficult to increase efficiency. As a result, in order to obtain a perfect circular magnetic field of the magnetic flux, it is not possible to control the phase of the current to always be 90 ° and to control the amplitude of the magnetic flux between the main winding and the auxiliary winding to be equal. Was. However, if the inverter 15 is controlled using the inverter control unit 41, the main winding 17 and the auxiliary winding 1 are controlled.
8, an electric current having the same amplitude can be applied to the windings 17, 18 so that an alternating magnetic field is generated in both windings 17 and 18, and a magnetic flux is generated on the secondary side of the windings in a direction to cancel the alternating magnetic field. A current flows so as to generate the magnetic field, and a magnetic field generated in a direction to cancel the alternating magnetic field can generate a perfect circular magnetic field. As a result, the driving efficiency of the two-phase induction motor 19 is greatly increased as compared with the case where a capacitor is used. Can be improved.
【0039】[0039]
【発明の効果】本発明は、以上説明したように、コンデ
ンサが存在しなくても、二相誘導電動機の運転が可能と
なるばかりでなく、コンデンサの損傷による運転中の事
故(モータの停止、短絡火災)を解消し、しかも、電動
機の効率化・静音化運転の向上が良好に図れる。従っ
て、家電製品(交流電動機を使用している冷凍機やエア
コンの室外機等)の省力化に寄与できる。As described above, according to the present invention, not only the operation of the two-phase induction motor can be performed without the presence of the capacitor, but also the accident during the operation (motor stop, Short-circuit fire) can be eliminated, and moreover, the efficiency of the motor can be improved and the quiet operation can be improved. Therefore, it is possible to contribute to power saving of home electric appliances (refrigerator using AC motor, outdoor unit of air conditioner, and the like).
【0040】又、本発明のインバータ装置は、4つのス
イッチング素子と2つの直流電源を組合せることにより
構成することができるので、構成の簡素化がはかれるこ
とはもとより、経済的な製作が可能となる。しかも、イ
ンバータ自体を方形波あるいは正弦波を用いて駆動制御
することにより、前者では回転速度が可変でき、後者で
は、電動機自体の効率的使用が可能となるため、二相誘
導電動機の使用範囲を著しく拡大できるという利点も備
えている。Further, the inverter device of the present invention can be constituted by combining four switching elements and two DC power supplies, so that not only the structure can be simplified but also economical production is possible. Become. In addition, by controlling the drive of the inverter itself using a square wave or a sine wave, the former can change the rotation speed, and the latter makes it possible to use the motor itself more efficiently. It also has the advantage of being able to expand significantly.
【図1】本発明のインバータ装置を示す要部結線構成図
である。FIG. 1 is a main part connection configuration diagram showing an inverter device of the present invention.
【図2】インバータ制御部の第1実施例を示す要部ブロ
ック構成図である。FIG. 2 is a main part block configuration diagram showing a first embodiment of an inverter control unit.
【図3】インバータ制御部の第1実施例における信号波
形図である。FIG. 3 is a signal waveform diagram in the first embodiment of the inverter control unit.
【図4】インバータ制御部の第2実施例を示す要部ブロ
ック構成図である。FIG. 4 is a block diagram showing a main part of a second embodiment of the inverter control unit.
【図5】同じく第2実施例のインバータ制御部から出力
される信号波形図である。FIG. 5 is a signal waveform diagram output from the inverter control unit of the second embodiment.
【図6】従来の二相誘導電動機における要部結線構成図
である。FIG. 6 is a diagram showing a main part connection configuration of a conventional two-phase induction motor.
11 インバータ装置 12 第1の直流電源 13 第2の直流電源 14a〜14d スイッチング素子 15 インバータ 16,41 インバータ制御部 17 主巻線 18 補助巻線 19 二相誘導電動機 20 第1のスイッチング部 21 第2のスイッチング部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Inverter apparatus 12 1st direct-current power supply 13 2nd direct-current power supply 14a-14d Switching element 15 Inverter 16,41 Inverter control part 17 Main winding 18 Auxiliary winding 19 Two-phase induction motor 20 1st switching part 21 2nd Switching section
Claims (4)
ることなくインバータによって駆動させるようにしたイ
ンバータ装置において、第1のスイッチング部と第2の
スイッチング部とを並列に接続して構成した複数のスイ
ッチング素子からなる回路切換手段を具備するインバー
タと、前記インバータの第1,第2のスイッチング部の
両端に供給する2つの直流電源を直列に接続してなる第
1及び第2の直流電源と、更に、第1,第2のスイッチ
ング部を構成するスイッチング素子を個々に駆動制御す
るインバータ制御部とを具備して構成したことを特徴と
する二相誘導電動機のインバータ装置。In an inverter device in which a two-phase induction motor is driven by an inverter without an intervening capacitor, a plurality of switching devices configured by connecting a first switching unit and a second switching unit in parallel are provided. An inverter including circuit switching means composed of elements, first and second DC power supplies formed by connecting in series two DC power supplies to both ends of first and second switching units of the inverter, and And an inverter control section for individually controlling the driving of the switching elements constituting the first and second switching sections. 2. An inverter apparatus for a two-phase induction motor, comprising:
は、二相誘導電動機の主巻線と補助巻線との共通接続点
を共通線により接続したことを特徴とする請求項1記載
の二相誘導電動機のインバータ装置。2. A connection point of the first and second DC power supplies, wherein a common connection point of a main winding and an auxiliary winding of a two-phase induction motor is connected by a common line. 2. The inverter device for a two-phase induction motor according to claim 1.
のスイッチング部を構成する複数のスイッチング素子を
それぞれ所定の位相区間において導通させる方形波信号
を出力させるように構成したことを特徴とする請求項1
記載の二相誘導電動機のインバータ装置。3. The method according to claim 1, wherein the inverter control unit includes first and second inverters.
2. A method of outputting a square wave signal for conducting a plurality of switching elements constituting the switching unit in a predetermined phase section.
An inverter device for the two-phase induction motor according to the above.
のスイッチング部を構成する複数のスイッチング素子を
それぞれ所定の位相区間において連続的に導通させる正
弦波信号を出力させるように構成したことを特徴とする
請求項1記載の二相誘導電動機のインバータ装置。4. The method according to claim 1, wherein the inverter control unit includes first and second inverters.
2. The inverter device for a two-phase induction motor according to claim 1, wherein a sine wave signal for continuously conducting a plurality of switching elements constituting said switching unit in a predetermined phase section is output.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9337872A JPH11155299A (en) | 1997-11-21 | 1997-11-21 | Inverter device of two-phase induction motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9337872A JPH11155299A (en) | 1997-11-21 | 1997-11-21 | Inverter device of two-phase induction motor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11155299A true JPH11155299A (en) | 1999-06-08 |
Family
ID=18312791
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9337872A Pending JPH11155299A (en) | 1997-11-21 | 1997-11-21 | Inverter device of two-phase induction motor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11155299A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2013132538A1 (en) * | 2012-03-09 | 2015-07-30 | パナソニック株式会社 | Power conversion device, power conversion method, motor system, two-phase induction motor |
| JP2017041996A (en) * | 2015-08-21 | 2017-02-23 | 国立大学法人横浜国立大学 | Electromechanical energy conversion device |
| WO2021251536A1 (en) * | 2020-06-10 | 2021-12-16 | 엘지전자 주식회사 | Two-phase motor assembly |
-
1997
- 1997-11-21 JP JP9337872A patent/JPH11155299A/en active Pending
Cited By (6)
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| EP4167470A4 (en) * | 2020-06-10 | 2024-08-07 | Lg Electronics Inc. | TWO-PHASE MOTOR ARRANGEMENT |
| US12301145B2 (en) | 2020-06-10 | 2025-05-13 | Lg Electronics Inc. | Two-phase motor assembly |
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