(57)【要約】【課題】圧縮機の種類によりトルク制御有無の選択および回転子磁極位置推定方法に違いがあるため、電動機駆動装置を分ける必要があり、そのため開発コストがかかるという課題がある。【解決手段】前記従来の課題を解決するために、正弦波トルク駆動を実現するシステムにトルク制御手段１１の補正量をオンオフできるトルク制御出力切換手段１６を設け、使用する圧縮機によって前記トルク制御出力切換出段によりトルク制御有り無しを選択し、正弦波トルク駆動方式または正弦波駆動方式の２方式の制御を切換え、一台の電動機駆動装置でトルク制御の有り無しの切換えをすることが出来る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相電動機と、インバータと、前記三相電動機が駆動する際に発生する負荷トルクを補正するトルク制御手段と、前期トルク制御手段が出力するトルク補正の出力のオンオフを切り換えることが可能なトルク制御出力切換手段を備えた正弦波トルク駆動方式において、使用する電動機によって、前記トルク制御出力切換出段により、トルク制御有り無しを選択し、正弦波トルク駆動方式または正弦波駆動方式の２方式の制御を切換え可能な電動機駆動装置。
【請求項２】
三相電動機の相電流をインバータ母線から検出する、請求項１に記載の電動機駆動装置。
【請求項３】
三相電動機の相電流を電流センサを用いて検出する、請求項１に記載の電動機駆動装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動機駆動装置を備えたことを特徴とする空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧縮機を駆動する電動機の駆動制御装置およびその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
１ピストンのロータリー圧縮機のような、電動機の回転子の１回転中に発生する負荷トルクの変動が大きい電動機を駆動する際、負荷トルク変動を抑制するために、トルク制御手段を備えた正弦波トルク駆動（例えば、特許文献１）が発明されている。前記正弦波トルク駆動では、負荷トルク変動を抑制するためトルク制御手段より求めたトルク補正量で正弦波信号を補正し、ＰＷＭ信号生成手段に出力している。
一方、スクロール圧縮機のような電動機の回転子の一回転中に発生する負荷トルクの変動が少なく、振動、音の発生も少ない電動機を駆動する際、負荷トルク変動を抑制する必要がないため、トルク制御手段が不要であり、正弦波駆動方式（例えば、特許文献２）が発明されている。
【０００３】
図４は特許文献１記載の正弦波トルク駆動を実現するシステム構成である。１は直流電源、２はインバータ、３はブラシレスモータ、４は制御部である。
【０００４】
このインバータ２は、スイッチング素子１２ｕ〜１３ｗと還流ダイオード１４ｕ〜１５ｗとから構成されおり、インバータ２に印加されている直流電圧は、上述したインバータ２内のスイッチング素子などの回路によって三相の交流電圧に変換され、それによりブラシレスモータ３が駆動される。
【０００５】
回転子位置速度検出手段６は、電流検出手段７で検出したブラシレスモータに流れる相電流と、インバータ印加電圧検出手段５が検出した直流電源２から出力される直流電圧と、ブラシレスモータ３のモータ定数を用いて、モータのモデル式からモータの推定電流値を演算し、電流検出手段７で検出した相電流との誤差を用いることで、回転子の位置を推定する。ここで、電流検出手段７で検出された相電流値と、モータのモデル式から推定された電流値を、回転磁界の軸δ方向の電流ｉδと磁束の向きの軸γ方向の電流ｉγに変換し、直流値として取り扱うことにより、トルク制御を容易に実現している。ＰＷＭ信号生成手段９は外部より与えられる目標速度を実現するべく、現在の速度との誤差から演算された出力電圧に目標加速度を実現するトルク指令量を加減算し、インバータ２のスイッチング素子を駆動するＰＷＭ信号が生成され、さらに、スイッチング素子を電気的に駆動するためのドライブ信号にベースドライバ８により変換され、各スイッチング素子１２ｕ、１２ｖ、１２ｗ、１３ｕ、１３ｖ、１３ｗが動作する。
【０００６】
図５は特許文献２記載の正弦波駆動方式を実現するシステム構成である。
【０００７】
制御部４は、インバータ母線に配した電流検出手段７により検出されたブラシレスモータ３の相電流と、ＰＷＭ信号生成手段９で演算される出力電圧とインバータ印加電圧検出手段５が検出した直流電源１から出力されるＤＣ電圧より、ブラシレスモータ３の誘起電圧が誘起電圧推定手段１７により推定される。推定された誘起電圧は、回転子位置速度検出手段６で、ブラシレスモータ３の各相の相電圧方程式に基づいて決定される誘起電圧と比較し、その比較結果によってブラシレスモータ３の回転子磁極位置および速度を推定する。
【特許文献１】特開２００１−３７２８１号公報
【特許文献２】特開２００３−１８９６７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
現在、空気調和機の圧縮機制御がロータリー圧縮機なら負荷トルク変動を抑制するためのトルク制御手段を備えた正弦波トルク駆動方式が必要である。一方、スクロール圧縮機は負荷トルクの変動が少ないため、トルク制御手段は不要であり、正弦波駆動方式を用いる。
【０００９】
前記の正弦波トルク駆動方式はトルク制御を実現するため、インバータが出力した直流電圧と、ブラシレスモータのモータ定数を用いて演算した推定電流値と、電流検出手段で検出した電流との誤差を用いて回転子磁極位置を推定している。前記正弦波駆動方式は、誘起電圧を用いて回転子磁極位置を推定している。従って、圧縮機の種類によりトルク制御有無の選択および回転子磁極位置推定方法に違いがあるため、電動機駆動装置を分ける必要があり、そのため開発コストがかかるという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記従来の課題を解決するために、本発明の電動機駆動装置は、トルク制御手段で決定したトルク補正量をオンオフできるトルク制御出力切換を設け、一台の電動機駆動装置でトルク制御の有り無しの選択を可能とし、位置検出方式を正弦波トルク駆動方式と同様の電流により位置を検出する方式とすることで、使用する電動機の仕様の影響を受けない電動機駆動装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の電動機駆動装置は、トルク補正の出力のオンオフを切り換えることが可能なトルク制御出力切換手段を備えた正弦波トルク駆動方式において、使用する電動機によって、前記トルク制御出力切換出段により、トルク制御有り無しを選択でき、正弦波トルク駆動方式または、正弦波駆動方式両方の制御が可能な電動機駆動装置であり、開発コストが下がる効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
第１の発明は、トルク制御のオンオフを切り換えられるトルク制御出力切換手段を備えた、電動機の正弦波トルク駆動方式において、トルク制御有り無しを選択でき、正弦波トルク駆動方式または、正弦波駆動方式の両方の制御が可能な電動機駆動装置を実現するものであり、使用する電動機の仕様に影響を受けず、開発コストを下げることができる。
【００１３】
第２の発明は、特に、第１の発明の三相電動機に流れる相電流の検出を電流センサを用いて検出するもので、精度よく相電流を検出することができる。
【００１４】
第３の発明は、特に、第１の発明の三相電動機に流れる相電流の検出をインバータ母線に配した電流検出手段を用いて検出するもので、低コストで相電流を検出することができる。
【００１５】
第４の発明は、特に、第１から第３の発明の電動機駆動装置を、１ピストンのロータリー圧縮機やスクロール圧縮機の駆動に使用した空気調和機を提供するものであり、使用する圧縮機によって、一台の電動機駆動装置でトルク制御の有り無しの選択ができ、使用する圧縮機の仕様に影響を受けず、開発コストを下げることができる。
【００１６】
以下本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態におけるブロック図である。１は直流電源、２はインバータ、３はブラシレスモータ、４は制御部である。
このインバータ２は、スイッチング素子１２ｕ〜１３ｗと還流ダイオード１４ｕ〜１５ｗとから構成されおり、インバータ２に印加されている直流電圧は、上述したインバータ２内のスイッチング素子などの回路によって三相の交流電圧に変換され、それによりブラシレスモータ３が駆動される。
【００１８】
回転子位置速度検出手段１８は、電流検出手段７で検出した電流と、インバータ２が出力した直流電圧と、ブラシレスモータ３のモータ定数を用いて、モータのモデル式からモータの推定電流値を演算し、電流検出手段７で検出した電流との誤差を用いることで、回転子の位置を推定する。ここで、電流検出手段７で検出された電流値と、モータのモデル式から推定された電流値を、回転磁界の軸δ方向の電流ｉδと磁束の向きの軸γ方向の電流ｉγに変換し、直流値として取り扱うことにより、トルク制御を容易に実現している。ＰＷＭ信号生成手段９は外部より与えられる目標速度を実現するべく、現在の速度との誤差から演算された出力電圧に目標加速度を実現するトルク指令量を加減算し、インバータ２のスイッチング素子を駆動するＰＷＭ信号が生成され、さらに、スイッチング素子を電気的に駆動するためのドライブ信号にベースドライバ８により変換され、各スイッチング素子１２ｕ、１２ｖ、１２ｗ、１３ｕ、１３ｖ、１３ｗが動作する。
【００１９】
制御部４にあるトルク制御手段１１より求めたトルク補正量は、トルク制御出力切換手段１６を経て、正弦波信号生成手段１０の信号を補正し、ＰＷＭ信号生成部９に入力される。トルク制御出力切換手段１６は、トルク制御有り無しを選択することで、正弦波駆動方式と正弦波トルク駆動方式の切り換えができるものである。
【００２０】
トルク制御が必要な場合、トルク制御出力切換手段１６でトルク制御オンを行い、トルク制御手段１１によるトルク補正された正弦波信号生成手段１０の信号がＰＷＭ信号生成部９に入力され、トルク制御が必要な圧縮機の駆動を実現できる。
【００２１】
一方、トルク制御が不要な場合、トルク制御出力切換手段１６でトルク制御オフを行い、トルク制御手段１１によるトルク補正なしの正弦波信号生成手段１０の信号がＰＷＭ信号生成部９に入力され、トルク制御が不要な圧縮機の駆動を実現できる。
【００２２】
正弦波トルク駆動方式はトルク制御手段１１によるトルク補正量で正弦波信号生成手段１０をトルク補正しており、トルク補正されていない時は正弦波駆動方式である。したがって正弦波駆動の位置検出は、正弦波トルク駆動方式の正弦波駆動の位置を検出する方式と同じ、電流により位置を検出する方式にすることができ、正弦波駆動方式と正弦波トルク駆動方式の切り換えを実現することができる。
【００２３】
（実施の形態２）
図２は本発明の第２の実施の形態におけるブロック図であり、ブラシレスモータ３に流れる相電流をインバータ母線に配した電流検出手段７で検出することにより、相電流を精度よく検出するものであり、その他の構成および動作は第１の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。尚、相電流を電流センサを用いて検出してもよい。
【００２４】
（実施の形態３）
図３は本発明の第３の実施の形態におけるブロック図であり、１８は空気調和機の室外機であり、１９は圧縮機である。本実施の形態は、１ピストンのロータリー圧縮機、またはスクロール圧縮機など圧縮機１９の仕様に影響を受けない電動機駆動装置で駆動できる空気調和機を実現するものである。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
以上のように、本発明の電動機駆動装置は、空気調和機をはじめ電動機駆動の圧縮機を使用する産業機器、製品等の用途に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態１における電動機駆動装置のブロック図
【図２】本発明の実施の形態２における電動機駆動装置のブロック図
【図３】本発明の実施の形態３における空気調和機のブロック図
【図４】従来のトルク制御駆動方式の電動機駆動装置のブロック図
【図５】従来の正弦波駆動方式の電動機駆動装置のブロック図
【符号の説明】
【００２７】
１  直流電源
２  インバータ
３  ブラシレスモータ
４  制御部
５  インバータ印加電圧検出手段
６  回転子位置速度検出手段
７  電流検出手段
８  ベースドライバ
９  ＰＷＭ信号生成手段
１０  正弦波信号生成手段
１１  トルク制御手段
１６  トルク制御出力切換手段
【図１】
2010178407.tif 000003
【図２】
2010178407.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010178407.tif 000006
【図５】
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