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JP2016007113A - Drive unit of compressor - Google Patents

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JP2016007113A JP2014127452A JP2014127452A JP2016007113A JP 2016007113 A JP2016007113 A JP 2016007113A JP 2014127452 A JP2014127452 A JP 2014127452A JP 2014127452 A JP2014127452 A JP 2014127452A JP 2016007113 A JP2016007113 A JP 2016007113A
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敏章 下田
Toshiaki Shimoda
敏章 下田
信吾 笠井
Shingo Kasai
信吾 笠井
稗方 孝之
Takashi Hiekata
孝之 稗方
裕志 橋本
Hiroshi Hashimoto
裕志 橋本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a unit capable of safely driving a compressor in an area on a higher-speed side than in a critical speed area, without being associated with a marked rise in cost.SOLUTION: A drive unit includes an electric motor 32, an inverter 40, and a control part 50. The control part 50 inputs a control signal into the inverter 40 by generating the control signal for performing PWM control in an operating area in which an actuation speed of a compressor is lower than a specific speed higher than a critical speed, and inputs a control signal into the inverter 40 by generating the control signal for performing rectangular wave drive control in an area in which the actuation speed is as high as or higher than the specific speed.

Description

本発明は、オイルフリースクリュー圧縮機をはじめとする各種圧縮機を駆動するための装置に関する。   The present invention relates to an apparatus for driving various compressors including an oil-free screw compressor.

従来、圧縮機を駆動するための装置として、例えば、特許文献1に開示されるものが知られている。この装置は、スクリュー圧縮機のスクリューロータを回転駆動するための装置であり、当該スクリュー圧縮機は、一対のスクリューロータである雌ロータ及び雄ロータと、これらを収容するロータケーシングと、を備えたスクリュー圧縮機に設けられ、当該雌ロータ及び雄ロータのうちの一方のスクリューロータ、例えば雄ロータを回転させる。当該装置は電動機を備え、この電動機は電磁力によって前記雄ロータを回転駆動する。   Conventionally, as an apparatus for driving a compressor, for example, one disclosed in Patent Document 1 is known. This device is a device for rotationally driving a screw rotor of a screw compressor, and the screw compressor includes a female rotor and a male rotor that are a pair of screw rotors, and a rotor casing that accommodates them. A screw compressor is provided to rotate one of the female rotor and the male rotor, for example, a male rotor. The apparatus includes an electric motor, and the electric motor rotates the male rotor by electromagnetic force.

前記スクリュー圧縮機の中には、例えばオイルフリースクリュー圧縮機のように、20,000rpm以上の高速回転で運転が行われるものがある。この高速運転域は、ロータ軸の振幅が著しく増大する危険速度域を超える領域であるため、当該高速運転域での運転を行うためには、スクリュー圧縮機の立ち上げ加速時に前記危険速度域を通過しなければならない。   Some of the screw compressors are operated at a high speed of 20,000 rpm or more, such as an oil-free screw compressor. Since this high-speed operation region is a region exceeding the critical speed region where the amplitude of the rotor shaft significantly increases, in order to operate in the high-speed operation region, the critical speed region is set at the time of acceleration of the startup of the screw compressor. Must pass.

図10は、スクリュー圧縮機のロータ回転数と振幅との関係の一例を示す。この例によれば、例えば油冷式スクリュー圧縮機のように危険速度(この例では6000rpm)よりも低い速度領域で通常運転が行われる場合には、当該危険速度を常に回避することが可能であるが、オイルフリースクリュー圧縮機のように前記危険速度よりも高い運転領域で通常運転が行われる圧縮機においては、その通常運転に達する前に危険速度を通過しなければならない。この危険速度またはその近傍でのスクリューロータの回転は、ロータ接触限界を超える振幅、すなわち、一対のスクリューロータ同士を接触させてしまうような振幅、をもつ振動を招くおそれがある。   FIG. 10 shows an example of the relationship between the rotor rotational speed and the amplitude of the screw compressor. According to this example, when normal operation is performed in a speed range lower than the critical speed (in this example, 6000 rpm) as in an oil-cooled screw compressor, for example, the critical speed can always be avoided. However, in a compressor such as an oil-free screw compressor in which normal operation is performed in an operation region higher than the critical speed, the critical speed must be passed before the normal operation is reached. The rotation of the screw rotor at or near the critical speed may cause vibration having an amplitude that exceeds the rotor contact limit, that is, an amplitude that causes a pair of screw rotors to contact each other.

このような危険速度域での運転による大きな振動の発生を回避して安全な運転を行うための手段として、前記特許文献1には次のような方策A及びBが記載されている。   As means for avoiding large vibrations caused by driving in such a dangerous speed range and performing safe driving, Patent Document 1 describes the following measures A and B.

A.スクリューロータと、その回転軸に組み付けられるビルトイン型の電動機の回転子との間に中間軸受を介在させ、これにより前記スクリューロータ及び回転子のアセンブリの固有振動数を高める。   A. An intermediate bearing is interposed between the screw rotor and the rotor of a built-in type electric motor assembled to the rotating shaft, thereby increasing the natural frequency of the screw rotor and rotor assembly.

B.スクリュー圧縮機を立ち上げる際に低速域からのスクリューロータの加速度を十分に大きくして前記危険速度域、すなわち、ロータ軸の振幅が著しく大きくなる回転数領域、を短時間のうちに通過させる。   B. When starting up the screw compressor, the acceleration of the screw rotor from the low speed range is sufficiently increased to pass the critical speed range, that is, the rotation speed range where the amplitude of the rotor shaft is remarkably increased in a short time.

特開2002−122084号公報JP 2002-122084 A

方策Aのように、中間軸受の装着によって危険速度域を運転回転域よりもさらに高速側に移行させるためには、きわめて特殊で高価な軸受の使用を要し、かつ、その使用に伴って新たな冷却装置の装備やメンテナンスも必要となる。従って、著しいコストの上昇は避けられない。   As in Measure A, in order to shift the dangerous speed range to a higher speed side than the operating rotation range by installing an intermediate bearing, it is necessary to use a very special and expensive bearing, and a new one is added along with that use. Equipment and maintenance are also required. Therefore, a significant increase in cost is inevitable.

方策Bのように危険速度域を短時間で通過して高速運転領域に至るためには、電動機の速度制御について優れた加速性が要求されるのと同時に、当該高速運転領域での発熱の抑制が重要な課題となり、その両立が難しい。具体的に、20,000rpm以上の高速回転では、モータの回転子に電磁力の変化によるコアの鉄損や渦電流損に起因して著しい発熱が生じやすい。その放熱のために大掛かりな冷却構造を増設することは、方策Aと同様にコストの著しい上昇を招く結果となる。   In order to pass through the dangerous speed range in a short time and reach the high speed operation area as in Measure B, excellent acceleration performance is required for the speed control of the motor, and at the same time, suppression of heat generation in the high speed operation area is required. Is an important issue, and it is difficult to achieve both. Specifically, at high speed rotation of 20,000 rpm or more, significant heat generation is likely to occur in the rotor of the motor due to core iron loss and eddy current loss due to changes in electromagnetic force. Adding a large cooling structure to dissipate the heat results in a significant increase in cost, as in Measure A.

以上説明した課題は、オイルフリースクリュー圧縮機において顕著であるが、他の圧縮機の駆動に際しても同様に生じ得る。   The problem described above is remarkable in an oil-free screw compressor, but may occur in the same manner when driving other compressors.

本発明は、このような事情に鑑み、コストの著しい上昇を伴うことなく圧縮機を危険速度域よりも高速側の領域で安全に駆動することが可能な装置を提供することを目的とする。   In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide an apparatus that can safely drive a compressor in a region on a higher speed side than a dangerous speed region without significantly increasing the cost.

前記課題を解決するための手段として、本発明者らは、圧縮機を駆動するための電動モータの制御方式としてPWM制御と矩形波駆動制御とを併用することに想到した。PWM制御は、そのキャリア周波数に起因する高調波成分のノイズを有するため、高速度領域で実行すると著しい発熱を生じやすい反面、精度の高い加速制御を実現して十分な加速性を得ることが可能であり、また前記のような高調波成分はスクリューロータに大きな加振力を与えるおそれがない利点を有する。一方、矩形波駆動制御は、特に低速度域で高い制御精度が得られにくく、優れた加速性は得られにくい反面、高速度域においてもPWM制御のような高調波成分のノイズに起因する著しい発熱は生じにくい。   As means for solving the above problems, the present inventors have conceived that PWM control and rectangular wave drive control are used together as a control method of an electric motor for driving a compressor. Since PWM control has harmonic component noise due to its carrier frequency, it can easily generate significant heat when executed in a high-speed region, but it can achieve high-accuracy acceleration control and achieve sufficient acceleration. Moreover, the harmonic component as described above has an advantage that there is no possibility of giving a large excitation force to the screw rotor. On the other hand, in the rectangular wave drive control, it is difficult to obtain high control accuracy particularly in a low speed region, and it is difficult to obtain excellent acceleration. Fever is unlikely to occur.

本発明は、このような観点からなされたものであり、圧縮機を高速度領域で駆動するにあたり、その立ち上がり時に危険速度域を短時間で通過することが可能な優れた加速性をもつ速度制御と、高速回転領域での発熱の抑制との両立が可能な装置を提供する。すなわち、本発明が提供するのは、圧縮機を駆動するための装置であって、当該圧縮機に連結された電動機と、前記電動機とその電源とに接続されて当該電動機の駆動を行うインバータと、このインバータに制御信号を入力して前記電動機の駆動制御を行う制御部と、を備える。この制御部は、前記圧縮機の作動速度に関する情報に基づき、当該作動速度が当該圧縮機の振動が最大となる危険速度よりも高い領域で予め定められた特定速度よりも低い運転領域では前記電動機のPWM制御を行うための制御信号を生成して前記インバータに入力し、当該作動速度が前記特定速度以上の領域では前記電動機の矩形波駆動制御を行うための制御信号を生成して前記インバータに入力する。   The present invention has been made from such a viewpoint, and when driving the compressor in the high speed region, the speed control with excellent acceleration that can pass through the dangerous speed region in a short time when starting up the compressor. And a device capable of coexisting with suppression of heat generation in a high-speed rotation region. That is, the present invention provides an apparatus for driving a compressor, an electric motor connected to the compressor, and an inverter connected to the electric motor and its power source to drive the electric motor. And a control unit that inputs a control signal to the inverter and performs drive control of the electric motor. Based on information related to the operating speed of the compressor, the control unit is configured to operate the electric motor in an operating region in which the operating speed is lower than a predetermined specific speed in a region higher than a critical speed at which vibration of the compressor is maximum. A control signal for performing PWM control is generated and input to the inverter, and a control signal for performing rectangular wave drive control of the electric motor is generated in the region where the operating speed is equal to or higher than the specific speed. input.

この装置によれば、前記圧縮機の作動速度が前記特定速度よりも低い運転領域では、精度の高い速度制御が可能なPWM制御を実行することによって高い加速性を得ることができ、これにより、危険速度を短時間で通過して圧縮機の振動の増大を回避することができる。そして、当該回転速度が当該特定速度以上である高速運転領域においては、PWM制御のようにキャリア周波数に起因する高調波成分のノイズが発生することのない矩形波駆動制御を実行することによって、スクリューロータの発熱を抑えることができる。   According to this device, in the operation region where the operating speed of the compressor is lower than the specific speed, it is possible to obtain high acceleration performance by executing PWM control capable of highly accurate speed control. It is possible to avoid an increase in compressor vibration by passing the critical speed in a short time. Then, in the high-speed operation region where the rotation speed is equal to or higher than the specific speed, the screw is executed by executing the rectangular wave drive control that does not generate the harmonic component noise caused by the carrier frequency like the PWM control. Heat generation of the rotor can be suppressed.

前記PWM制御及び前記矩形波駆動制御は、共通のインバータを用いて実行することが可能である。これにより、低コストで高い加速性と発熱の抑制との両立を実現することができる。   The PWM control and the rectangular wave drive control can be executed using a common inverter. Thereby, it is possible to realize both high acceleration and suppression of heat generation at low cost.

前記圧縮機の作動速度に関する情報としては、前記制御部に入力される速度指令であってもよいし、磁極位置センサその他の検出器により検出される実際の電動機の回転速度であってもよい。   The information regarding the operating speed of the compressor may be a speed command input to the control unit, or an actual rotation speed of the electric motor detected by a magnetic pole position sensor or other detectors.

本発明に係る装置は、さらに、前記圧縮機の振動の大きさを検出する振動検出器をさらに備え、前記制御部は、当該振動検出器により検出される振動の大きさが予め設定された許容値を超える場合には前記回転速度に関する情報にかかわらずPWM制御を実行するための制御信号を生成してインバータに入力すること、すなわち振動の抑制を優先した制御を行うこと、が好ましい。これにより、圧縮機の作動速度のみならず、実機における振動状態に適した電動機の制御を行うことが、可能である。   The apparatus according to the present invention further includes a vibration detector that detects a magnitude of vibration of the compressor, and the control unit is configured to allow the magnitude of vibration detected by the vibration detector to be set in advance. When the value is exceeded, it is preferable to generate a control signal for executing PWM control and input it to the inverter regardless of the information on the rotational speed, that is, to perform control giving priority to suppression of vibration. Thereby, it is possible to control not only the operating speed of the compressor but also the electric motor suitable for the vibration state in the actual machine.

以上のように、本発明によれば、コストの著しい上昇を伴うことなく圧縮機を危険速度域よりも高速側の高速領域で安全に駆動することが可能な装置が、提供される。   As described above, according to the present invention, there is provided an apparatus capable of safely driving a compressor in a high speed region higher than the dangerous speed region without significantly increasing the cost.

本発明の各実施の形態に係る装置により駆動される圧縮機の例であるスクリュー圧縮機の断面図である。It is sectional drawing of the screw compressor which is an example of the compressor driven by the apparatus which concerns on each embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る圧縮機の駆動装置の回路図である。It is a circuit diagram of the drive device of the compressor concerning a 1st embodiment of the present invention. 図2に示される制御部が実行する制御動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control operation which the control part shown by FIG. 2 performs. PWM制御のためのゲート信号の波形の例を示すグラフである。It is a graph which shows the example of the waveform of the gate signal for PWM control. PWM制御における周波数とノイズ成分との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the frequency and noise component in PWM control. 矩形波駆動制御のためのゲート信号の波形の例を示すグラフである。It is a graph which shows the example of the waveform of the gate signal for rectangular wave drive control. 矩形波駆動制御における周波数とノイズ成分との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the frequency and noise component in rectangular wave drive control. 本発明の第2の実施の形態に係る圧縮機の駆動装置の回路図である。It is a circuit diagram of the drive device of the compressor which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 図8に示される制御部が実行する制御動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control operation which the control part shown by FIG. 8 performs. スクリュー圧縮機のロータ回転数と振幅との関係の例を示すグラフである。It is a graph which shows the example of the relationship between the rotor rotation speed of a screw compressor, and an amplitude.

本発明の第1の実施の形態を、図1〜図7を参照しながら説明する。   A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1は前記実施形態に係る駆動装置により駆動される圧縮機であるスクリュー圧縮機10を示す。このスクリュー圧縮機10はいわゆるオイルフリー型の圧縮機であって、互いに噛み合う一対のスクリューロータである雄ロータ11及び雌ロータ12と、ロータケーシング14と、電動機ケーシング16と、を有する。   FIG. 1 shows a screw compressor 10 which is a compressor driven by the driving device according to the embodiment. The screw compressor 10 is a so-called oil-free compressor, and includes a male rotor 11 and a female rotor 12, which are a pair of screw rotors that mesh with each other, a rotor casing 14, and an electric motor casing 16.

前記雄ロータ11及び雌ロータ12は、それぞれ、一方向に延びるロータ軸11a,12aと、各ロータ軸11a,11bの中間部分の周囲に設けられたロータ本体11b,12bと、を有する。これら雄ロータ11及び雌ロータ12は、ロータ本体11b,12b同士が適当な隙間をおいて噛み合うように、前記ロータケーシング14内に収容される。   The male rotor 11 and the female rotor 12 have rotor shafts 11a and 12a extending in one direction, respectively, and rotor main bodies 11b and 12b provided around the intermediate portions of the rotor shafts 11a and 11b. The male rotor 11 and the female rotor 12 are accommodated in the rotor casing 14 so that the rotor bodies 11b and 12b mesh with each other with an appropriate gap.

前記各ロータ軸11a,12aの同じ側の端部(図1では左側端部)にはそれぞれタイミングギア17,18が固定されている。これらタイミングギア17,18は互いに噛合することによって雄雌ロータ11,12の同期回転を可能にする。また、雄ロータ11のロータ軸11aは、雌ロータ12のロータ軸12aに比べて、前記タイミングギア17と反対の側に延長されている。   Timing gears 17 and 18 are fixed to end portions (left end portion in FIG. 1) on the same side of the rotor shafts 11a and 12a, respectively. These timing gears 17 and 18 engage with each other to enable synchronous rotation of the male and female rotors 11 and 12. Further, the rotor shaft 11 a of the male rotor 11 is extended to the side opposite to the timing gear 17 as compared with the rotor shaft 12 a of the female rotor 12.

前記ロータケーシング14は、前記雄ロータ11のうち前記ロータ軸11aの延長部分を除く本体部分と、前記雌ロータ12の全体を収容する。具体的に、ロータケーシング14は、前記ロータ軸11a,12aのうち、前記ロータ本体11b,12bと前記タイミングギア17,18との間の部分をそれぞれロータ側軸受(図1では転がり軸受)21,22を介して回転可能に保持するとともに、前記ロータ本体11b,12bを挟んで前記タイミングギア17,18と反対の側の部分をそれぞれ中間軸受(図1では転がり軸受)23,24を介して回転可能に保持する。   The rotor casing 14 accommodates the main body portion of the male rotor 11 excluding the extended portion of the rotor shaft 11 a and the entire female rotor 12. Specifically, the rotor casing 14 includes portions of the rotor shafts 11a and 12a between the rotor main bodies 11b and 12b and the timing gears 17 and 18, respectively, on the rotor side bearings (rolling bearings in FIG. 1) 21, 22, while being rotatably held via the rotor main bodies 11 b and 12 b, the portions on the opposite side of the timing gears 17 and 18 are rotated via intermediate bearings (rolling bearings in FIG. 1) 23 and 24, respectively. Hold as possible.

前記電動機ケーシング16は、前記雄ロータ11のロータ軸11aの前記延長部分を収容するように前記ロータケーシング14と軸方向に連結される。具体的に、当該電動機ケーシング16は、前記ロータ軸11aの延長部分の端部を電動機側軸受26を介して回転可能に保持する。   The electric motor casing 16 is connected to the rotor casing 14 in the axial direction so as to accommodate the extended portion of the rotor shaft 11 a of the male rotor 11. Specifically, the electric motor casing 16 holds the end portion of the extended portion of the rotor shaft 11a via the electric motor side bearing 26 so as to be rotatable.

前記ロータケーシング14は、図示しないガスの吸込口と吐出口とを有する。また、前記ロータケーシング14及び電動機ケーシング16は、前記ロータ側軸受21,22、前記中間軸受23,24及び前記電動機側軸受26をそれぞれ冷却する油を供給するための給油路27,28,29を有する。   The rotor casing 14 has a gas suction port and a discharge port (not shown). The rotor casing 14 and the motor casing 16 are provided with oil supply passages 27, 28, 29 for supplying oil for cooling the rotor side bearings 21, 22, the intermediate bearings 23, 24 and the motor side bearing 26, respectively. Have.

このスクリュー圧縮機10は、さらに、図2に示すような圧縮機コントローラ30と、この圧縮機コントローラ30の指令を受けて前記スクリュー圧縮機10を駆動する駆動装置と、を備える。   The screw compressor 10 further includes a compressor controller 30 as shown in FIG. 2 and a drive device that drives the screw compressor 10 in response to a command from the compressor controller 30.

前記圧縮機コントローラ30は、図示されないスイッチ等を含む操作装置に電気的に接続され、当該操作装置に与えられる操作に対応して前記スクリュー圧縮機10の運転制御を司る。当該圧縮機コントローラ30は、その主要な機能として、前記一対のスクリューロータである雄雌ロータ11,12の回転速度についての速度指令を出力する機能を有する。   The compressor controller 30 is electrically connected to an operating device including a switch (not shown) and controls the operation of the screw compressor 10 in response to an operation given to the operating device. The compressor controller 30 has a function of outputting a speed command for the rotational speeds of the male and female rotors 11 and 12 as the pair of screw rotors as a main function.

前記駆動装置は、電動機32と、インバータ40と、電動機コントローラ50と、を有する。   The drive device includes an electric motor 32, an inverter 40, and an electric motor controller 50.

前記電動機32は、この実施の形態では3相交流電動機からなり、前記インバータ40を介して図2に示す交流電源34に接続され、前記一対のスクリューロータである雌雄ロータ11,12のうちの一方である雄ロータ11を電磁力によって回転させる。この実施の形態に係る電動機32は、図1に示すようないわゆるビルトイン型のモータからなり、前記雄ロータ11のロータ軸11aの前記延長部分の周囲に構築されるとともに前記電動機ケーシング16に内蔵されている。   The electric motor 32 is a three-phase AC electric motor in this embodiment, and is connected to the AC power source 34 shown in FIG. 2 via the inverter 40, and is one of the male and female rotors 11 and 12 that are the pair of screw rotors. The male rotor 11 is rotated by electromagnetic force. The electric motor 32 according to this embodiment is a so-called built-in motor as shown in FIG. ing.

具体的に、前記電動機32は、前記ロータ軸11aの前記延長部分の周囲に固定された回転子36と、前記電動機ケーシング16に固定された固定子38と、を有する。前記回転子36は、周方向に配列された複数の永久磁石を含む。前記固定子38は、周方向に配列された複数の固定子コア38a及び各固定子コア38aの周囲に形成された複数の励磁コイル38bを含む。各固定子コア38aは、前記回転子36の径方向の外側の位置で当該回転子36の各永久磁石と径方向に対向可能となるように前記電動機ケーシング16の内側面に固定されている。   Specifically, the electric motor 32 includes a rotor 36 fixed around the extended portion of the rotor shaft 11 a and a stator 38 fixed to the electric motor casing 16. The rotor 36 includes a plurality of permanent magnets arranged in the circumferential direction. The stator 38 includes a plurality of stator cores 38a arranged in the circumferential direction and a plurality of exciting coils 38b formed around each stator core 38a. Each stator core 38a is fixed to the inner surface of the electric motor casing 16 so as to be able to face each permanent magnet of the rotor 36 in the radial direction at a position outside the rotor 36 in the radial direction.

前記インバータ40は、前記交流電源34と前記電動機32の各励磁コイル38bとの間に介在し、当該各励磁コイル38bに適切な電流を流すことにより電動機32を作動させる。すなわち、当該電動機32に前記雄ロータ11を回転駆動させる。   The inverter 40 is interposed between the AC power supply 34 and each excitation coil 38b of the electric motor 32, and operates the electric motor 32 by causing an appropriate current to flow through each excitation coil 38b. That is, the male rotor 11 is driven to rotate by the electric motor 32.

具体的に、インバータ40は、図2に示すような整流回路42、平滑回路43、インバータ回路44及びゲートドライブ回路45を有する。整流回路42は、複数のダイオードを含み、交流電源34から供給される交流を直流に変換する。平滑回路43は、コンデンサを含み、前記整流回路42で変換された電流を平滑化する。インバータ回路44は、前記電動機32におけるU相、V相及びW相のそれぞれについて与えられた複数のスイッチングデバイス(例えばIGBT)を含み、これらのスイッチデバイスのオンオフによって前記各相に対応する励磁コイル38bを流れる電流が制御される。前記ゲートドライブ回路45は、前記電動機コントローラ50から入力されるゲート信号に対応して前記各スイッチングデバイスのゲート端子にゲート電流を流し、これにより当該スイッチングデバイスを駆動する。   Specifically, the inverter 40 includes a rectifier circuit 42, a smoothing circuit 43, an inverter circuit 44, and a gate drive circuit 45 as shown in FIG. The rectifier circuit 42 includes a plurality of diodes, and converts alternating current supplied from the alternating current power supply 34 into direct current. The smoothing circuit 43 includes a capacitor and smoothes the current converted by the rectifier circuit 42. The inverter circuit 44 includes a plurality of switching devices (for example, IGBTs) provided for each of the U phase, the V phase, and the W phase in the electric motor 32, and the excitation coils 38b corresponding to the respective phases by turning on and off these switching devices. The current flowing through is controlled. The gate drive circuit 45 supplies a gate current to the gate terminal of each switching device corresponding to the gate signal input from the electric motor controller 50, thereby driving the switching device.

さらに、この実施の形態に係るインバータ40には、複数の検出器が与えられている。当該複数の検出器には、前記平滑回路43におけるコンデンサの端子間電圧を検出する電圧センサ46と、前記インバータ回路44におけるU相電流及びW相電流をそれぞれ検出するU相電流センサ47及びW相電流センサ48と、が含まれる。また、前記電動機32には、その磁極位置を検出する磁極位置センサ39が与えられている。前記各センサは、その検出対象についての情報信号である検出信号を生成し、前記電動機コントローラ50に入力する。   Further, the inverter 40 according to this embodiment is provided with a plurality of detectors. The plurality of detectors include a voltage sensor 46 that detects the voltage across the capacitor in the smoothing circuit 43, a U-phase current sensor 47 that detects a U-phase current and a W-phase current in the inverter circuit 44, and a W-phase, respectively. A current sensor 48. The electric motor 32 is provided with a magnetic pole position sensor 39 for detecting the magnetic pole position. Each of the sensors generates a detection signal that is an information signal about the detection target, and inputs the detection signal to the electric motor controller 50.

前記電動機コントローラ50は、本発明に係る制御部に相当するもので、前記圧縮機コントローラ30から出力される速度指令と前記各センサから入力される検出信号とに基づいて適当なゲート信号を生成し、当該ゲート信号を前記ゲートドライブ回路45に入力することにより、前記電動機32の回転速度を制御する。具体的に、この電動機コントローラ50は、電圧指令部52と、制御モード指令部54と、ゲート信号生成部56と、を有する。   The motor controller 50 corresponds to a control unit according to the present invention, and generates an appropriate gate signal based on a speed command output from the compressor controller 30 and detection signals input from the sensors. Then, the rotational speed of the motor 32 is controlled by inputting the gate signal to the gate drive circuit 45. Specifically, the electric motor controller 50 includes a voltage command unit 52, a control mode command unit 54, and a gate signal generation unit 56.

前記電圧指令部52は、前記圧縮機コントローラ30から出力される速度指令と、前記各センサから入力される検出信号と、に基づき、前記インバータ40についての目標出力電圧に相当する電圧指令を生成する。   The voltage command unit 52 generates a voltage command corresponding to a target output voltage for the inverter 40 based on a speed command output from the compressor controller 30 and a detection signal input from each sensor. .

制御モード指令部54は、前記速度指令に基づき、前記インバータ40による前記電動機32の駆動の制御について予め与えられた複数の制御モードのうちいずれの制御モードを選択すべきかを判定し、その選択した制御モードについての制御モード指令を生成する。前記複数の制御モードには、PWM(パルス幅変調)制御モードと、矩形波駆動制御モードと、が含まれる。   Based on the speed command, the control mode command unit 54 determines which control mode should be selected from among a plurality of control modes given in advance for controlling the drive of the electric motor 32 by the inverter 40, and selects the selected mode. A control mode command for the control mode is generated. The plurality of control modes include a PWM (pulse width modulation) control mode and a rectangular wave drive control mode.

前記ゲート信号生成部56は、前記制御モード指令によって指定された制御モードに基づくゲート信号であって、前記電圧指令により指定される目標出力電圧を得るためのゲート信号を生成し、前記ゲートドライブ回路45に入力する。具体的に、当該ゲート信号生成部56は、前記PWM制御を行うためのゲート信号を生成するPWM制御部56aと、前記矩形波駆動制御を行うためのゲート信号を生成する矩形波駆動制御部56bと、を有する。   The gate signal generation unit 56 generates a gate signal based on a control mode specified by the control mode command, and obtains a target output voltage specified by the voltage command, and the gate drive circuit 45. Specifically, the gate signal generation unit 56 includes a PWM control unit 56a that generates a gate signal for performing the PWM control, and a rectangular wave drive control unit 56b that generates a gate signal for performing the rectangular wave drive control. And having.

次に、この電動機コントローラ50が行う具体的な制御動作を、図3のフローチャート及び図4〜図7を併せて参照しながら、説明する。この制御動作は、駆動対象たるスクリュー圧縮機10の各ロータ11,12が図10に示す振動特性を有することを前提とし、当該図10に示される危険速度(6000rpm)の近傍の領域を短時間で通過するとともに当該危険速度よりも十分高い高回転速度(20000rpm)において発熱を抑えながら安全にロータ11,12を回転駆動することを目的として行われる。ここで、前記危険速度の具体的な数値は、スクリュー圧縮機10の設計及び製作の際に計測または予測が可能であり、既知の値として取り扱われることが可能である。   Next, a specific control operation performed by the motor controller 50 will be described with reference to the flowchart of FIG. 3 and FIGS. This control operation is based on the premise that each of the rotors 11 and 12 of the screw compressor 10 to be driven has the vibration characteristics shown in FIG. 10, and a region near the critical speed (6000 rpm) shown in FIG. In order to safely drive the rotors 11 and 12 while suppressing heat generation at a high rotational speed (20000 rpm) sufficiently higher than the critical speed. Here, the specific numerical value of the critical speed can be measured or predicted when the screw compressor 10 is designed and manufactured, and can be handled as a known value.

電動機コントローラ50は、まず、前記圧縮機コントローラ30が出力する速度指令と、各センサが生成する検出信号を取り込む(図4のステップS1)。   First, the motor controller 50 takes in the speed command output from the compressor controller 30 and the detection signal generated by each sensor (step S1 in FIG. 4).

電圧指令部52は、当該速度指令及び当該各検出信号に基いて電圧指令を生成する。具体的に、電圧指令部52は、前記磁極位置センサ39により検出される磁極位置の時間微分によって電動機32の実回転速度を算定し(ステップS2)、この実回転速度と前記速度指令との対比に基いて、当該実回転速度を当該速度指令により指定される目標回転速度に合致させる、すなわち電動機32の回転速度をフィードバック制御する、ためのトルク指令を算定する(ステップS3)。さらに、電圧指令部52は、当該トルク指令を電動機32の目標電流を指定する電流指令に変換し(ステップS4)、前記U相及びW相電流センサ47,48がそれぞれ検出する実電流(実際のU相電流及びW相電流)と前記電流指令との対比に基いて、当該実電流を当該電流指令により指定される目標電流に合致させる、すなわち、電動機32の電流をフィードバック制御する、ための電圧指令を算定する(ステップS5)。   The voltage command unit 52 generates a voltage command based on the speed command and the detection signals. Specifically, the voltage command unit 52 calculates the actual rotational speed of the electric motor 32 by time differentiation of the magnetic pole position detected by the magnetic pole position sensor 39 (step S2), and compares this actual rotational speed with the speed command. Based on the above, a torque command is calculated to match the actual rotational speed with the target rotational speed specified by the speed command, that is, to feedback control the rotational speed of the electric motor 32 (step S3). Further, the voltage command unit 52 converts the torque command into a current command that specifies the target current of the motor 32 (step S4), and the actual current (actual current) detected by the U-phase and W-phase current sensors 47 and 48, respectively. Based on the comparison between the U-phase current and the W-phase current) and the current command, the voltage for matching the actual current with the target current specified by the current command, that is, feedback control of the current of the motor 32 A command is calculated (step S5).

一方、制御モード指令部54は、速度指令により指定された指定速度が予め設定された特定速度以上であるか否かを判別する(ステップS6)。この特定速度は、前記危険速度よりも十分高い速度に設定される。具体的には、図10に示されるようにロータ回転数(回転速度)に応じて変化する振幅がロータ11,12同士の接触を確実に回避できる程度まで小さい振幅となる回転速度、例えば10000rpm、に設定される。   On the other hand, the control mode command unit 54 determines whether or not the specified speed specified by the speed command is equal to or higher than a predetermined specific speed (step S6). This specific speed is set to a speed sufficiently higher than the dangerous speed. Specifically, as shown in FIG. 10, the rotational speed that changes according to the rotor rotational speed (rotational speed) is small enough to avoid contact between the rotors 11 and 12, for example, 10000 rpm, Set to

当該指定速度が前記特定速度未満の低速領域では(ステップS6でNO)、制御モード指令部54は制御モードとしてPWM制御を選択し(ステップS7)、これを指定する制御モード指令を生成する。この制御モード指令に基づき、ゲート信号生成部56は、電圧センサ46により検出される電圧を前記電圧指令により指定された目標電圧に合致させるためのPWM制御用ゲート信号を生成し、ゲートドライブ回路45に入力する(ステップS8)。   In the low speed region where the designated speed is less than the specific speed (NO in step S6), the control mode command unit 54 selects PWM control as the control mode (step S7), and generates a control mode command for designating this. Based on this control mode command, the gate signal generating unit 56 generates a PWM control gate signal for matching the voltage detected by the voltage sensor 46 with the target voltage specified by the voltage command, and the gate drive circuit 45. (Step S8).

図4は、前記PWM制御モードにおいて生成されるゲート信号の波形を示す。このPWM制御モードでは、前記ゲート信号として、目標交流電圧の振幅に対応してパルス幅が変化するパルス信号が生成される。図4は、100Hzの正弦波電圧を得るためのパルス信号であってキャリア周波数が10kHzである信号の波形を例示している。このようなキャリア周波数によるPWM制御は、制御精度が高く、従って、スクリュー圧縮機10の立ち上がり時には目標速度の増加に確実に追従する優れた加速性でもって電動機32の回転速度を増加させることを可能にする。つまり、実際の回転速度が図10に示される危険速度及びその近傍の領域を確実に短時間で通過することを可能にする。   FIG. 4 shows the waveform of the gate signal generated in the PWM control mode. In this PWM control mode, a pulse signal whose pulse width changes in accordance with the amplitude of the target AC voltage is generated as the gate signal. FIG. 4 illustrates a waveform of a pulse signal for obtaining a sinusoidal voltage of 100 Hz and having a carrier frequency of 10 kHz. The PWM control based on such carrier frequency has high control accuracy. Therefore, when the screw compressor 10 starts up, it is possible to increase the rotation speed of the electric motor 32 with excellent acceleration that reliably follows the increase of the target speed. To. That is, it is possible to ensure that the actual rotation speed passes through the critical speed shown in FIG.

その一方、前記PWM制御は前記危険速度及びその近傍領域において雄ロータ11に加振力を与えるような周波数特性を有しておらず、当該領域での安全性にも優れている。図5は、PWM制御モードにおいて発生するノイズの周波数特性を示す。この図5に示されるように、PWM制御モードは、10kHzのキャリア周波数に起因する高調波成分、すなわち10kHz×n次の高調波成分を含むノイズを伴うが、当該高調波成分が雄ロータ11に深刻な加振力を与えるおそれはない。   On the other hand, the PWM control does not have a frequency characteristic that gives an excitation force to the male rotor 11 in the critical speed and the vicinity thereof, and is excellent in safety in the area. FIG. 5 shows frequency characteristics of noise generated in the PWM control mode. As shown in FIG. 5, the PWM control mode is accompanied by noise including a harmonic component caused by a carrier frequency of 10 kHz, that is, a 10 kHz × n-order harmonic component. There is no fear of giving a serious excitation force.

このようなPWM制御に基づく加速が進むうち、前記指定速度が前記特定値以上である高速領域に達すると(ステップS6でYES)、制御モード指令部54は制御モードとして矩形波駆動制御を選択し(ステップS9)、これを指定する制御モード指令を生成する。この制御モード指令に基づき、ゲート信号生成部56は、電圧センサ46により検出される電圧を前記電圧指令により指定された目標電圧に合致させるための矩形波駆動制御用ゲート信号を生成し、ゲートドライブ回路45に入力する(ステップS10)。   While acceleration based on such PWM control proceeds, when the designated speed reaches a high speed region that is equal to or greater than the specific value (YES in step S6), the control mode command unit 54 selects rectangular wave drive control as the control mode. (Step S9), a control mode command designating this is generated. Based on this control mode command, the gate signal generation unit 56 generates a rectangular wave drive control gate signal for matching the voltage detected by the voltage sensor 46 with the target voltage specified by the voltage command, and the gate drive Input to the circuit 45 (step S10).

図6は、矩形波駆動制御モードおいて生成されるゲート信号の波形を示す。この矩形波駆動制御モードでは、前記ゲート信号として、磁極位置センサ39が検出する磁極位置に応じてU相、V相及びW相のスイッチングを順次行うような矩形波信号が生成される。この矩形波信号には、信号電圧が0となる部分が含まれており、この部分の長さを変えることによって電圧の制御が可能となる。   FIG. 6 shows the waveform of the gate signal generated in the rectangular wave drive control mode. In this rectangular wave drive control mode, a rectangular wave signal is generated as the gate signal so as to sequentially switch the U phase, the V phase, and the W phase according to the magnetic pole position detected by the magnetic pole position sensor 39. This rectangular wave signal includes a portion where the signal voltage is 0, and the voltage can be controlled by changing the length of this portion.

図7は、矩形波駆動制御モードにおいて発生するノイズの周波数特性を示す。この図7に示されるように、矩形波駆動制御モードで発生するノイズは、基本周波数(駆動周波数)100Hzのn倍の比較的低い周波数成分を有するのみで、PWM制御において見られるようなキャリア周波数に起因する高周波成分を含まない。従って、当該高周波成分に起因する顕著な発熱は生じず、電動機32での著しい温度上昇が回避される。   FIG. 7 shows frequency characteristics of noise generated in the rectangular wave drive control mode. As shown in FIG. 7, the noise generated in the rectangular wave drive control mode has a relatively low frequency component n times the fundamental frequency (drive frequency) of 100 Hz, and is a carrier frequency as seen in PWM control. Does not contain high frequency components due to Therefore, remarkable heat generation due to the high frequency component does not occur, and a significant temperature rise in the electric motor 32 is avoided.

以上のように、この駆動装置によれば、指定速度が特定速度(=危険速度+α)未満の低速度領域では、発熱を生じさせやすい高調波成分は含むものの加速性に優れかつ雄ロータ11に深刻な加振力を与えないPWM制御の選択が、危険速度及びその近傍の領域を安全かつ確実に短時間で通過することを可能にする一方、指定速度が特定速度以上の高速度領域では、高調波成分を抑えた矩形波駆動制御の選択が電動機32の温度上昇の抑制を可能にし、当該温度上昇に起因するロータ11,12の熱膨張による相互接触や回転子36における永久磁石の熱減磁の防止を可能にする。   As described above, according to this drive device, in the low speed region where the designated speed is less than the specific speed (= dangerous speed + α), although it includes harmonic components that tend to generate heat, it has excellent acceleration performance and the male rotor 11 While the selection of the PWM control that does not give a serious excitation force enables the dangerous speed and the area near it to pass safely and reliably in a short time, while in the high speed area where the specified speed is higher than the specific speed, The selection of the rectangular wave drive control that suppresses harmonic components enables suppression of the temperature rise of the electric motor 32, mutual contact due to thermal expansion of the rotors 11 and 12 due to the temperature rise, and heat reduction of the permanent magnet in the rotor 36. Allows prevention of magnetism.

矩形波駆動制御の選択による発熱の回避の理由の詳細は次のとおりである。一般に、発熱の要因となる渦電流損Peは、次のスタインメッツの実験式により与えられる。   Details of the reason for avoiding heat generation by selecting the rectangular wave drive control are as follows. In general, the eddy current loss Pe that causes heat generation is given by the following Steinmetz empirical formula.

Pe=Ke×(t×f×Bm)/ρ
ここで、Keは比例定数、tは渦電流が生じ得る板の厚み(電動機32では回転子36を構成する永久磁石の径方向の厚み)、fは周波数、Bmは最大磁束密度、ρは磁性体の抵抗率を示す。このように、渦電流損Peは周波数fの二乗に比例するので、高速領域において高調波成分を含むノイズを伴わない矩形波駆動制御モードを選択することが、発熱の抑制にきわめて有効である。
Pe = Ke × (t × f × Bm) 2 / ρ
Here, Ke is a proportional constant, t is the thickness of a plate that can generate eddy current (in the electric motor 32, the radial thickness of the permanent magnet constituting the rotor 36), f is the frequency, Bm is the maximum magnetic flux density, and ρ is magnetic. Indicates the resistivity of the body. Thus, since the eddy current loss Pe is proportional to the square of the frequency f, selecting a rectangular wave drive control mode that does not involve noise including harmonic components in the high-speed region is extremely effective in suppressing heat generation.

次に、本発明の第2の実施の形態を、図8及び図9を参照しながら説明する。   Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

この第2の実施の形態に係る駆動装置は、第1の実施の形態に係る駆動装置の構成要素を全て包含するのに加え、前記ロータ11,12の振動のレベル(例えば振動方向の速度や加速度、振幅)を検出する振動検出器60をさらに備える。この振動検出器60は、例えば速度センサや加速度センサにより構成され、前記ロータ11,12の振動の検出が可能な箇所、例えば前記ロータケーシング14、に取付けられる。   The drive device according to the second embodiment includes all the components of the drive device according to the first embodiment, and in addition to the vibration level of the rotors 11 and 12 (for example, the speed in the vibration direction, A vibration detector 60 for detecting acceleration and amplitude) is further provided. The vibration detector 60 is composed of, for example, a speed sensor or an acceleration sensor, and is attached to a location where vibration of the rotors 11 and 12 can be detected, for example, the rotor casing 14.

一方、電動機コントローラ50の制御モード指令部54は、指定速度が特定速度未満である場合に加え、指定速度が特定速度以上であっても前記振動検出器60が検出する振動のレベルが予め設定された特定値以上である場合にはPWM制御モードを選択する。ここで、前記振動のレベルについての特定値は、例えばISO7919において規定される「非往復動機械の回転部にて測定された機械振動の評価基準のクラスIII・ZONEB」(長期連続運転可能領域)に基いて設定されるのが好ましく、これによれば前記特定値は例えば4.5mm/sが好適である。   On the other hand, in addition to the case where the designated speed is less than the specified speed, the control mode command unit 54 of the motor controller 50 is preset with the vibration level detected by the vibration detector 60 even if the designated speed is equal to or higher than the specified speed. If the value is equal to or greater than the specific value, the PWM control mode is selected. Here, the specific value for the vibration level is, for example, “Class III · ZONEB of evaluation criteria of mechanical vibration measured at the rotating part of the non-reciprocating machine” defined in ISO 7919 (long-term continuous operation possible region) Preferably, the specific value is, for example, 4.5 mm / s.

前記制御モード指令部54は、図9に示すフローチャートにおいては、図3に示されるステップS6、すなわち指定速度が特定速度以上であるか否かの判断、に代え、ステップS6Aすなわち指定速度が特定速度以上であるか否かの判断と、ステップS6Bすなわち検出された振幅が特定値以上であるか否かの判断と、を行い、指定速度が特定速度以上であっても振幅が特定値以上の場合には(ステップS6AでNOかつステップS6BでYES)PWM制御モードを選択し(ステップS7)、指定速度が特定速度以上でかつ振幅が特定値未満である場合にのみ(ステップS6AでNOかつステップS6BでNO)矩形波駆動制御モードを選択する。   In the flowchart shown in FIG. 9, the control mode command unit 54 replaces step S6 shown in FIG. 3, that is, whether or not the designated speed is equal to or higher than the specific speed, step S6A, that is, the designated speed is the specific speed. When it is determined whether or not it is above and step S6B, that is, whether or not the detected amplitude is equal to or greater than a specific value, the amplitude is equal to or greater than the specific value even if the specified speed is equal to or greater than the specific speed. (NO in step S6A and YES in step S6B), the PWM control mode is selected (step S7), and only when the specified speed is equal to or higher than the specific speed and the amplitude is less than the specific value (NO in step S6A and step S6B). NO), the rectangular wave drive control mode is selected.

具体的に、この第2の実施の形態では、停止状態からの加速運転において、指定速度が特定速度(>危険速度)に達するまでは第1の実施の形態と同様にPWM制御モードが選択されるが、指定速度が特定速度以上になっても検出される振動のレベルが特定値以上である場合にはPWM制御モードが継続して採択され、当該振動のレベルが特定値未満になった時点ではじめて矩形波制御モードが採択される。減速時も同様であり、指定速度が特定速度よりも高い高速運転領域にて検出される振動レベルが特定値を下回る間は第1の実施の形態と同様に矩形波駆動方式が採択されるが、当該振動レベルが当該特定値を上回ると前記指定速度にかかわらず制御モードはPWM制御モードに切換えられ、以降はスクリュー圧縮機が停止するまで当該PWM制御モードの選択が継続される。   Specifically, in the second embodiment, in the acceleration operation from the stop state, the PWM control mode is selected as in the first embodiment until the designated speed reaches a specific speed (> dangerous speed). However, when the detected vibration level is higher than the specified value even if the specified speed is higher than the specified speed, the PWM control mode is continuously adopted and the vibration level becomes lower than the specified value. For the first time, the rectangular wave control mode is adopted. The same applies when decelerating, and while the vibration level detected in the high-speed operation region where the specified speed is higher than the specific speed is below the specific value, the rectangular wave drive method is adopted as in the first embodiment. When the vibration level exceeds the specific value, the control mode is switched to the PWM control mode regardless of the designated speed, and the selection of the PWM control mode is continued until the screw compressor stops thereafter.

このような制御モードの選択は、危険速度を特定することができない場合、あるいは、装置の状態の変化に伴って危険速度が変化する可能性のある場合に、特に有効であり、これらの場合においても高い安全性を保証することができる。   Such control mode selection is particularly effective when the critical speed cannot be specified, or when the critical speed may change as the state of the device changes. Even high safety can be guaranteed.

本発明は、以上説明した実施の形態に限定されない。本発明は、例えば次のような実施の形態を含む。   The present invention is not limited to the embodiment described above. The present invention includes the following embodiments, for example.

1)回転速度に関する情報について
本発明は、圧縮機の作動速度に関する情報に基いて制御モードの選択を行うことを特徴とするが、当該作動速度の情報は、図2に示すような圧縮機コントローラ30が出力する速度指令に限られない。例えば、図2に示される磁極位置センサ39の検出信号に基いて算定される実回転速度と前記特定速度との対比に基いて制御モードの選択が行われてもよい。
1) Information on rotational speed The present invention is characterized in that the control mode is selected based on information on the operating speed of the compressor. The information on the operating speed is a compressor controller as shown in FIG. It is not restricted to the speed command which 30 outputs. For example, the control mode may be selected based on the comparison between the actual rotational speed calculated based on the detection signal of the magnetic pole position sensor 39 shown in FIG. 2 and the specific speed.

2)駆動対象について
本発明に係る装置によって駆動される圧縮機は、前記のオイルフリースクリュー圧縮機に限られない。本発明は、他の圧縮機、例えば、油冷式のスクリュー圧縮機や、スクリュー圧縮機以外の圧縮機、例えばターボ圧縮機、の駆動にも適用されることが可能である。
2) About drive object The compressor driven by the apparatus which concerns on this invention is not restricted to the said oil free screw compressor. The present invention can also be applied to driving other compressors, for example, oil-cooled screw compressors, and compressors other than screw compressors, for example, turbo compressors.

3)電動機について
本発明において用いられる電動機の構造や種類は特に限定されない。例えば本発明に係る電動機は、図1に示されるようなビルトイン型のものに限られず、図1に示されるロータケーシング14及びロータ軸11aと独立して構築され、当該ロータ軸11aにカップリング等で連結されるものであってもよい。
3) Electric motor The structure and type of the electric motor used in the present invention are not particularly limited. For example, the electric motor according to the present invention is not limited to the built-in type as shown in FIG. 1, and is constructed independently of the rotor casing 14 and the rotor shaft 11a shown in FIG. 1, and coupled to the rotor shaft 11a. It may be connected by.

また、本発明に係る電動機が連結される圧縮機の部位も限定されない。当該電動機は、例えばスクリュー圧縮機における雄ロータのロータ軸ではなく雌ロータのロータ軸に連結されてもよい。あるいは、他の種類の圧縮機の回転軸や、当該圧縮機と電動機との間に介在する変速機の入力軸に連結されてもよい。   Moreover, the site | part of the compressor with which the electric motor which concerns on this invention is connected is not limited. For example, the electric motor may be connected to the rotor shaft of the female rotor instead of the rotor shaft of the male rotor in the screw compressor. Alternatively, it may be connected to a rotary shaft of another type of compressor or an input shaft of a transmission interposed between the compressor and the electric motor.

4)PWM制御モードでのキャリア周波数について
本発明に係るPWM制御モードでは、前記キャリア周波数が一定の周波数に固定されてもよいし、回転速度その他の因子に応じて増減されてもよい。例えば、高い加速性が要求される危険速度及びその近傍の領域、あるいは精度が出にくい低速領域では、高精度の制御を実現するために高いキャリア周波数が設定され、それ以外の領域ではスイッチングロスの低減のために比較的低いキャリア周波数が設定されてもよい。
4) Carrier frequency in PWM control mode In the PWM control mode according to the present invention, the carrier frequency may be fixed at a constant frequency, or may be increased or decreased according to a rotational speed or other factors. For example, a high carrier frequency is set in order to achieve high-precision control in critical speeds where high acceleration is required and in the vicinity, or in low-speed areas where accuracy is difficult to achieve, and in other areas switching loss A relatively low carrier frequency may be set for reduction.

10 スクリュー圧縮機
11 雄ロータ(スクリューロータ)
12 雌ロータ(スクリューロータ)
30 圧縮機コントローラ
32 電動機
34 交流電源
36 回転子
38 固定子
39 磁極位置センサ
40 インバータ
50 電動機コントローラ(制御部)
52 電圧指令部
54 制御モード指令部
56 ゲート信号生成部
60 振動検出器
10 Screw compressor 11 Male rotor (screw rotor)
12 Female rotor (screw rotor)
30 Compressor controller 32 Electric motor 34 AC power supply 36 Rotor 38 Stator 39 Magnetic pole position sensor 40 Inverter 50 Electric motor controller (control unit)
52 Voltage command section 54 Control mode command section 56 Gate signal generation section 60 Vibration detector

Claims (3)

圧縮機を駆動するための装置であって、
前記圧縮機に連結される電動機と、
前記電動機とその電源とに接続されて当該電動機の駆動を行うインバータと、
前記インバータに制御信号を入力して前記電動機の駆動制御を行う制御部と、を備え、制御部は、前記圧縮機の作動速度に関する情報に基づき、当該作動速度が前記圧縮機の振動が最大となる危険速度よりも高い領域で予め定められた特定速度よりも低い運転領域では前記電動機のPWM制御を行うための制御信号を生成して前記インバータに入力し、当該作動速度が前記特定速度以上の領域では前記電動機の矩形波駆動制御を行うための制御信号を生成して前記インバータに入力する、圧縮機の駆動装置。
An apparatus for driving a compressor,
An electric motor coupled to the compressor;
An inverter connected to the electric motor and its power source for driving the electric motor;
A control unit that inputs a control signal to the inverter and performs drive control of the electric motor, the control unit based on information about the operating speed of the compressor, the operating speed is the maximum vibration of the compressor A control signal for performing PWM control of the electric motor is generated and input to the inverter in an operation region lower than a predetermined specific speed in a region higher than the critical speed, and the operation speed is equal to or higher than the specific speed. In the region, a compressor driving device that generates a control signal for performing rectangular wave drive control of the electric motor and inputs the control signal to the inverter.
請求項1記載の圧縮機の駆動装置であって、前記制御部は、前記PWM制御及び前記矩形波駆動制御を共通の前記インバータを用いて実行する、圧縮機の駆動装置。   The compressor driving apparatus according to claim 1, wherein the control unit executes the PWM control and the rectangular wave driving control using the common inverter. 請求項1または2記載の圧縮機の駆動装置であって、前記圧縮機の振動の大きさを検出する振動検出器をさらに備え、前記制御部は、当該振動検出器により検出される振動の大きさが予め設定された許容値を超える場合には前記圧縮機の作動速度に関する情報にかかわらずPWM制御を実行するための制御信号を生成してインバータに入力する、圧縮機の駆動装置。   3. The compressor driving apparatus according to claim 1, further comprising a vibration detector that detects a magnitude of vibration of the compressor, wherein the control unit detects a magnitude of vibration detected by the vibration detector. A compressor driving device that generates a control signal for executing PWM control and inputs the control signal to the inverter regardless of the information on the operating speed of the compressor when the value exceeds a preset allowable value.
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