(57)【要約】【課題】共通の直流電圧を入力とする複数のインバータ部による複数のモータの駆動において、共通の直流電圧を用いて駆動するすべてのモータの駆動に必要な直流電圧を確保することができるモータインバータ制御装置を提供すること。【解決手段】交流電源１の電力を直流電力に変換し昇圧機能を有するコンバータ部２と、複数のモータ１０とコンバータ部２との間に、それぞれ配置された複数のインバータ部１１と、コンバータ部２と複数のインバータ部１１とを制御する制御部７と、を備え、制御部７は、複数のインバータ部１１と複数のモータ１０におけるそれぞれの変調率を演算する変調率演算部８と、それぞれの変調率の中で最大となる変調率が、所定の変調率未満で、かつ、所定の変調率に近づくにように、コンバータ部２における昇圧電圧を調整する昇圧電圧調整部９と、を備えたことを特徴とするモータインバータ制御装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源の電力を直流電力に変換し昇圧機能を有するコンバータ部と、
複数のモータと前記コンバータ部との間に、それぞれ配置された複数のインバータ部と、前記コンバータ部と前記複数のインバータ部とを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記複数のインバータ部と前記複数のモータにおけるそれぞれの変調率を演算する変調率演算部と、
前記それぞれの変調率の中で最大となる変調率が、所定の変調率未満で、かつ、前記所定の変調率に近づくにように、前記コンバータ部における昇圧電圧を調整する昇圧電圧調整部と、
を備えたことを特徴とするモータインバータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータインバータ制御装置における直流電圧制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のモータインバータ装置における電圧調整の手順を示したフローチャートを、図８に示す。まず、入力電流、モータ回転数、直流電圧の計測値を入力する（ステップＳＡ１）。
【０００３】
次に、図９に示すような入力された入力電流Ｉａに基づき、電源高調波規制をクリアできる第１直流電圧指令Ｖｉ＊を決定する（ステップＳＡ２）。次に、図１０に示すような、入力されたモータ回転数ω＊に基づき、モータ駆動に必要となる第２直流電圧指令Ｖω＊を決定する（ステップＳＡ３）。
【０００４】
続いて、第１直流電圧指令Ｖｉ＊及び第２直流電圧指令Ｖω＊のうち、値の大きい方を直流電圧指令として選択する（ステップＳＡ４）。そして、選択された直流電圧指令に基づき直流電圧の調整を行う（ステップＳＡ５）。
【０００５】
このように、直流電圧を調整することで、圧縮機のモータの安定駆動と電源高調波規制のクリアを実現することができる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５９２５３３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記従来のモータインバータ制御装置の構成では、圧縮機のモータを駆動するための直流電圧と共通の直流電圧を用いて異なるモータ（例えば、ファンモータ）を駆動する場合、異なるモータを駆動するために必要となる直流電圧が、圧縮機のモータを駆動するために必要となる直流電圧より大きくなると、異なるモータで目標とする運転状態を実現できないことが課題を有していた。
【０００８】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、共通の直流電圧を入力とする複数のインバータ部による複数のモータの駆動において、共通の直流電圧を用いて駆動するすべてのモータの駆動に必要な直流電圧を確保することができるモータインバータ制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、本発明のモータインバータ制御装置は、交流電源の電力を直流電力に変換し昇圧機能を有するコンバータ部と、複数のモータと前記コンバータ部との間に、それぞれ配置された複数のインバータ部と、前記コンバータ部と前記複数のインバータ部とを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記複数のインバータ部と前記複数のモータにおけるそれぞれの変調率を演算する変調率演算部と、前記それぞれの変調率の中で最大となる変調率が、所定の変調率未満で、かつ、前記所定の変調率に近づくにように、前記コンバータ部における昇圧電圧を調整する昇圧電圧調整部と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
これにより、共通の直流電圧を入力とする複数のインバータ部による複数のモータの駆動において、共通の直流電圧を用いて駆動するすべてのモータの駆動に必要な直流電圧を確保することができるモータインバータ制御装置を提供できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、共通の直流電圧を入力とする複数のインバータ部による複数のモータの駆動において、共通の直流電圧を用いて駆動するすべてのモータの駆動に必要な直流電圧を確保することができるモータインバータ制御装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１におけるモータインバータ制御装置の構成図
【図２】同モータインバータ制御装置における変調率演算のフローチャートを示す図
【図３】同モータインバータ制御装置における電圧調整の手順を示すフローチャートを示す図
【図４】（ａ）本発明の実施の形態１における圧縮機モータの回転数の変化を示す図（ｂ）同圧縮機モータの電流位相の変化を示す図（ｃ）同圧縮機モータの変調率の変化を示す図（ｄ）同昇圧電圧調整部で調整される共通のＤＣ電圧の変化を示す図（ｅ）同ファンモータの回転数の変化を示す図（ｆ）同ファンモータの電流位相の変化を示す図（ｇ）同ファンモータの変調率の変化を示す図
【図５】（ａ）本発明の実施の形態１における圧縮機モータの回転数の変化を示す図（ｂ）同圧縮機モータの電流位相の変化を示す他の図（ｃ）同圧縮機モータの変調率の変化を示す他の図（ｄ）同昇圧電圧調整部で調整される共通のＤＣ電圧の変化を示す他の図（ｅ）同ファンモータの回転数の変化を示す図（ｆ）同ファンモータの電流位相の変化を示す図（ｇ）同ファンモータの変調率の変化を示す他の図
【図６】本発明の実施の形態１におけるモータ電圧とモータ回転数との関係を示す図
【図７】同モータ電圧と電流位相との関係を示す図
【図８】従来のモータインバータ装置における電圧調整の手順のフローチャートを示す図
【図９】従来のモータインバータ装置における入力電流に対する直流電圧指令を示す図
【図１０】従来のモータインバータ装置におけるモータ回転数に対する直流電圧指令を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
第１の発明は、交流電源の電力を直流電力に変換し昇圧機能を有するコンバータ部と、複数のモータと前記コンバータ部との間に、それぞれ配置された複数のインバータ部と、前記コンバータ部と前記複数のインバータ部とを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記複数のインバータ部と前記複数のモータにおけるそれぞれの変調率を演算する変調率演算部と、前記それぞれの変調率の中で最大となる変調率が、所定の変調率未満で、かつ、前記所定の変調率に近づくにように、前記コンバータ部における昇圧電圧を調整する昇圧電圧調整部と、を備えたことを特徴とするモータインバータ制御装置である。
【００１４】
これにより、コンバータ部に複数のインバータ部を接続した場合でも、それぞれのインバータ部でモータを駆動させるために必要な直流電圧を供給することができる。
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるモータインバータ制御装置の構成図を示すものである。
【００１７】
本発明の実施の形態１におけるモータインバータ制御装置は、交流電源１の電力を直流電力に変換し昇圧機能を有するコンバータ部２と、複数のモータ１０（第１のモータ３と第２のモータ４の２つのモータ）と、コンバータ部２との間にそれぞれ配置された複数のインバータ部１１（第１のインバータ部５と第２のインバータ部６の２つのインバータ部）と、コンバータ部２と複数のインバータ部１１とを制御する制御部７と、を備えている。
【００１８】
そして、制御部７は、複数のインバータ部１１（第１のインバータ部５と第２のインバータ部６の２つのインバータ部））と複数のモータ１０（第１のモータ３と第２のモータ４の２つのモータ）とにおけるそれぞれの変調率を演算する変調率演算部８と、変調率演算部８で演算される第１のインバータ部５と第１のモータ３における第１の変調率と、第２のインバータ部６と第２のモータ４における第２の変調率のうち、大きい方の変調率が所定の変調率に近づくように、かつ、所定の変調率を超えないように、コンバータ部２における昇圧電圧を調整する昇圧電圧調整部９と、を備えている。
【００１９】
以上のように構成されたモータインバータ制御装置について、以下その動作、作用について説明する。
【００２０】
図２は、変調率演算部８における変調率の演算についてのフローチャートを示す図である。図３は、昇圧電圧調整部９における昇圧電圧の調整手順についてのフローチャートを示す図である。
【００２１】
図２において、変調率演算部８では第１のインバータ部５における変調率を演算し（ステップＳＢ１）、次いで第２のインバータ部６における変調率を演算する（ステップＳＢ２）。そして、図３において、昇圧電圧調整部９では変調率演算部８で演算された第１の変調率を読み込み（ステップＳＣ１）、次いで第２の変調率を読み込む（ステップＳＣ２）。
【００２２】
そして、読み込んだ第１の変調率と第２の変調率の大小比較を行う（ステップＳＣ３）。ここで、第１の変調率が第２の変調率以上となる場合は、第１の変調率を最大変調率とする（ステップＳＣ４）。第１の変調率が第２の変調率以上でない場合は、第２の変調率を最大変調率とする（ステップＳＣ５）。
【００２３】
次に、ステップＳＣ３の大小比較により設定された最大変調率と過変調など許容できる最大に設定される所定の変調率との大小比較を行う（ステップＳＣ６）。最大変調率が所定の変調率以上の場合は、最大変調率が所定の変調率と一致するか判断する（ステップＳＣ７）。
【００２４】
そして、最大変調率と所定の変調率が一致する場合は、直流電圧を維持する（ステップＳＣ８）。一致しない、つまり、最大変調率が所定の変調率を超える場合は、直流電圧を増加するように調整する（ステップＳＣ９）。ステップＳＣ６において、最大変調率が所定の変調率未満となる場合は、直流電圧を減少するように調整する（ステップＳＣ１０）。
【００２５】
次に、第１のモータ３を圧縮機モータとし、第２のモータ４をファンモータとして、それぞれの回転数を最小から最大まで駆動させた場合における回転数、電流位相、変調率演算部８により演算される変調率と、昇圧電圧調整部９とにより調整されるＤＣ電圧との関係について説明する。
【００２６】
図４は、圧縮機モータ、ファンモータとも、できるだけモータ電流が小さくなるように、それぞれの電流位相を調整した結果、圧縮機モータ側の変調率が高くなる場合を想定している。
【００２７】
図５は、暖房運転開始時や除霜運転中や除霜運転後の暖房運転時などにおいて、圧縮機モータに流すモータ電流を大きくして、ヒータ効果により、圧縮機内部の冷媒を加熱して暖房能力を補助するような場合を想定している。これにより、圧縮機モータのモータ電流をできるだけ大きくなるように、ファンモータのモータ電流をできるだけ小さくなるように、それぞれの電流位相を調整した結果、ファンモータ側の変調率が高くなる場合を示している。
【００２８】
図４、図５の（ａ）（ｂ）（ｃ）は圧縮機モータの回転数、電流位相、変調率の変化、図４、図５の（ｅ）（ｆ）（ｇ）はファンモータの回転数、電流位相、変調率の変化、さらに、圧縮機モータを駆動する第１のインバータ部５とファンモータを駆動する第２のインバータ部６に印加され、昇圧電圧調整部９で調整される共通のＤＣ電圧の変化を図４、図５の（ｄ）に示している。ここで、所定の変調率を過変調で、かつ、許容できる最大となる変調率σ１としている。
【００２９】
圧縮機モータの電流位相は、予め設定される最小値ｃｏｍｐ＿βｍｉｎから最大値ｃｏｍｐ＿βｍａｘまでの間で調整し、モータ電流をできるだけ小さくする場合は、変調率がσ１となるように、あるいはσ１に近づくように電流位相を調整する。
【００３０】
また、モータ電流をできるだけ大きくする場合は、変調率σ１に関係なく、できるだけ大きくなるよう電流位相を調整する。
【００３１】
また、ファンモータの電流位相は予め設定される最小値ｆｍ＿βｍｉｎから最大値ｆｍ_βｍａｘ（図４、図５ではファンモータのモータ電流を増やさないことを想定して最小値ｆｍ＿βｍｉｎと等しくなるよう最大値ｆｍ＿βｍａｘを設定している）までの間で変調率がσ１となるように、あるいは、σ１に近づくように電流位相を調整している。
【００３２】
また、ＤＣ電圧は、予め設定される最小値Ｖｄｃ＿ｍｉｎから最大値Ｖｄｃ＿ｍａｘまでの間で変調率がσ１となるように、あるいは、σ１に近づくように調整される。
【００３３】
まず、図４について説明する。時間ｔ１までは圧縮機モータ及びファンモータは、最小回転数となる回転数ｃｏｍｐ＿ｒｐｓ＿ｍｉｎ、回転数ｆｍ＿ｒｐｓ＿ｍｉｎで駆動している。
【００３４】
この期間は、変調率をできるだけ大きくして所定の変調率σ１に近づくようにするため、電流位相はそれぞれ最小値となるｃｏｍｐ＿βｍｉｎ、ｆｍ＿βｍｉｎが設定され、変調率はいずれもσ１未満でσ＿ｃｏｍｐ１、σ＿ｆｍ１となる。
【００３５】
そのため、昇圧電圧調整部９では、図３におけるステップＳＣ１０が処理されることになるため、昇圧電圧調整部９によるＤＣ電圧の設定は、最小値となるＶｄｃ＿ｍｉｎが設定される。
【００３６】
時間ｔ１より圧縮機モータ及びファンモータの回転数を上昇させ、時間ｔ２で圧縮機モータ側の変調率がσ１に到達すると、時間ｔ２以降では、圧縮機モータの回転数が上昇しても変調率σ１を超過することなく維持できるように、昇圧電圧調整部９では、図３におけるステップＳＣ９によりＤＣ電圧を増加調整する。
【００３７】
時間ｔ３で、ＤＣ電圧が最大値Ｖｄｃ＿ｍａｘに到達すると、時間ｔ３以降では、圧縮機モータの回転数が上昇しても、変調率σ１を超過することなく維持できるように圧縮機モータにおける電流位相を増加調整する。
【００３８】
そして、時間ｔ４で圧縮機モータ及びファンモータのそれぞれ最大となる回転数ｃｏｍｐ＿ｒｐｓ＿ｍａｘ、ｆｍ＿ｒｐｓ＿ｍａｘに到達している。時間ｔ４以降では、圧縮機モータ側の変調率σ＿ｃｏｍｐ４（＝σ１）、ファンモータ側の変調率σ＿ｆｍ４（＜σ１）となる。このように、圧縮機モータ側の変調率が高くなる場合は、圧縮機モータ側の変調率がσ１を超えないように、昇圧電圧調整部９によるＤＣ電圧の調整を行う。
【００３９】
次に、図５について説明する。時間ｔ１までは、圧縮機モータ及びファンモータは最小回転数となる回転数ｃｏｍｐ＿ｒｐｓ＿ｍｉｎ、回転数ｆｍ＿ｒｐｓ＿ｍｉｎで駆動している。
【００４０】
この期間の電流位相について、圧縮機モータの電流位相はヒータ効果により暖房能力を補助することを目的として変調率σ１とは関係なく最大となる電流位相ｃｏｍｐ＿βｍａｘを設定し、ファンモータの電流位相は変調率を大きくして所定の変調率σ１に近づくようにするため、電流位相は最小値となるｆｍ＿βｍｉｎが設定される。
【００４１】
このときの変調率は、いずれもσ１未満でσ＿ｃｏｍｐ１ａ、σ＿ｆｍ１ａとなる。そのため、昇圧電圧調整部９では、図３におけるステップＳＣ１０が処理されることになるため、昇圧電圧調整部９によるＤＣ電圧の設定は、最小値となるＶｄｃ＿ｍｉｎが設定される。
【００４２】
時間ｔ１より、圧縮機モータ及びファンモータの回転数を上昇させると、圧縮機モータ側の電流位相は、暖房能力補助のため最大値のｃｏｍｐ＿βｍａｘが設定されているため、変調率は回転数増加に伴い増加するものの、図４に示す圧縮機モータのモータ電流をできるだけ小さくするようにしている状態と比較すると低く抑えられる。
【００４３】
そのため、ファンモータ側の変調率が、圧縮機モータ側の変調率より大きくなり、圧縮機モータ側に先行して、ファンモータ側で時間ｔ５においてσ１に到達している。時間ｔ５以降では、ファンモータの回転数が上昇しても、変調率σ１を超過することなく維持できるように、昇圧電圧調整部９では図３におけるステップＳＣ９により、ＤＣ電圧を増加調整する。
【００４４】
そして、時間ｔ４で、圧縮機モータ及びファンモータのそれぞれ最大となる回転数ｃｏｍｐ＿ｒｐｓ＿ｍａｘ、ｆｍ＿ｒｐｓ＿ｍａｘに到達している。時間ｔ４以降では、圧縮機側の変調率σ＿ｃｏｍｐ４ａ（＜σ１）、ファンモータ側の変調率σ＿ｆｍ４ａ（＝σ１）となる。
【００４５】
このように同一モータを用いていても、変調率は、誘起電圧などのモータ特性や回転数、電流位相などのモータの運転状態によって異なり、モータ電圧が大きくなるほど、変調率は高くなる。
【００４６】
モータ電圧は、図６に示すように、回転数が高くなるほど大きくなり、また、誘起電圧の大きなモータほど大きくなる。また、図７に示すように、モータの電流位相が大きくなるほど、モータ電圧は小さくなる傾向にあるため、複数のモータ１０を、同一ＤＣ電圧が供給される複数のインバータ部１１で駆動させる場合は、各モータ（第１のモータ３、第２のモータ４）の駆動目的に応じた必要最小限のＤＣ電圧のなかで最も高いＤＣ電圧に設定することが必要となる。
【００４７】
ここで、複数のモータ１０および複数のインバータ部１１として２つのモータ（第１のモータと第２のモータ）と２つのインバータ部（第１のインバータ部と第２のインバータ部）で説明を行ったが、２つ以上の場合も同様である。
【００４８】
以上のように、本発明の実施の形態１におけるモータインバータ制御装置では、圧縮機モータ側の変調率が、所定の変調率σ１を超えないことだけを考慮してＤＣ電圧を調整するのではなく、ファンモータなど複数のモータ１０が接続される場合は、それぞれのモータ側の変調率が、所定の変調率σ１を超えないよう考慮して、ＤＣ電圧を調整する。
【００４９】
これにより、例えば、圧縮機モータの電流位相が大きく異なる設定を行った場合においても、接続される他のモータにおいて、過変調状態となる所定の変調率σ１を大きく超えて、過度な過変調状態となり、モータの駆動が不安定になることを防止することができる。
【００５０】
すなわち、本発明の実施の形態１におけるモータインバータ制御装置では、共通のＤＣ電圧が入力される複数のインバータ部１１と複数のモータ１０におけるそれぞれの変調率の中で最大となる変調率が、所定の変調率に近づくように、かつ、所定の変調率を超えないようにＤＣ電圧を調整する。
【００５１】
これにより、接続される各モータの誘起電圧などの特性や、各モータの回転数やモータ電流位相などの運転状態に影響されずに、各モータに所定の変調率以下で安定駆動するために必要となるＤＣ電圧を供給することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
以上のように、本発明にかかるモータインバータ制御装置は、共通の直流電圧を入力とする複数のインバータ部による複数のモータの駆動において、共通の直流電圧を用いて駆動するすべてのモータの駆動に必要な直流電圧を確保することができるので、インバータ制御により駆動するモータを搭載した電気機器に適用できる。
【符号の説明】
【００５３】
１    交流電源
２    コンバータ部
３    第１のモータ
４    第２のモータ
５    第１のインバータ部
６    第２のインバータ部
７    制御部
８    変調率演算部
９    昇圧電圧調整部
１０  複数のモータ
１１  複数のインバータ部
【図１】
2020022244.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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