(57)【要約】【課題】電源ブレーカの作動を防止しながら、直流電動機の仕様に影響されることなく常に安定した状態で最大能力運転が可能な直流電動機駆動用のインバータ制御装置を得る。【解決手段】マイコン８は前記商用交流電源の電流の制限値を１次電流制限値として記憶する電流制限記憶部１１と、脱調状態検出手段１７の出力と１次電流検出手段９の出力とに基づいて前記直流電動機７が正常に運転できる限界電流値を算出する運転限界電流値算出部１５と、電流制限記憶部１１に記憶された１次電流制限値と運転限界電流値算出部１５の出力を比較し低い方の電流値を直流電動機７に供給する電流の電流制限値として出力する電流制限値算出部１２と、この電流制限値算出部１２の出力になるように運転周波数を決定する運転周波数算出部１３と、この運転周波数算出部１３の出力に合わせた駆動信号をインバータ部６に出力する波形生成部１４とを備えている。【選択図】図１
2010233304.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用交流電源の電力を直流電力に変換するコンバータ部と、このコンバータ部からの直流電力を交流電力に変換して直流電動機に供給するインバータ部と、このインバータ部を制御するインバータ制御部と、前記商用交流電源の電流を検出する電流検出手段と、前記直流電動機の脱調状態を検出する脱調状態検出手段と、を備え、
前記インバータ制御部は前記商用交流電源の電流の制限値を１次電流制限値として記憶する記憶手段と、前記脱調状態検出手段の出力と前記電流検出手段の出力とに基づいて前記直流電動機が正常に運転できる限界電流値を算出する運転限界電流値算出手段と、前記記憶手段に記憶された１次電流制限値と前記運転限界電流値算出手段の出力を比較し低い方の電流値を前記直流電動機に供給する電流の電流制限値として出力する電流制限値算出部と、この電流制限値算出部の出力になるように運転周波数を決定する運転周波数算出部と、この運転周波数算出部の出力に合わせた駆動信号を前記インバータ部に出力する波形生成部と、を備えたことを特徴とする直流電動機駆動用のインバータ制御装置。
【請求項２】
商用交流電源の電力を直流電力に変換するコンバータ部と、このコンバータ部からの直流電力を交流電力に変換して直流電動機に供給するインバータ部と、このインバータ部を制御するインバータ制御部と、前記商用交流電源の電流を検出する電流検出手段と、前記直流電動機の脱調状態を検出する脱調状態検出手段と、を備え、
前記インバータ制御部は前記商用交流電源の電流の制限値を１次電流制限値として記憶する記憶手段と、前記脱調状態検出手段の出力と前記電流検出手段の出力とに基づいて前記直流電動機が正常に運転できる限界電流値を算出する運転限界電流値算出手段と、前記商用交流電源の電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段の出力と定格電圧の比率に応じて前記１次電流制限値を補正する１次電流制限値補正手段とを具備し、この１次電流制限値補正手段の出力と前記運転限界電流値算出手段の出力を比較し低い方の電流値を前記直流電動機に供給する電流の電流制限値として出力する電流制限値算出部と、この電流制限値算出部の出力になるように運転周波数を決定する運転周波数算出部と、この運転周波数算出部の出力に合わせた駆動信号を前記インバータ部に出力する波形生成部と、を備えたことを特徴とする直流電動機駆動用のインバータ制御装置。
【請求項３】
商用交流電源の電力を直流電力に変換するコンバータ部と、このコンバータ部からの直流電力を交流電力に変換して直流電動機に供給するインバータ部と、このインバータ部を制御するインバータ制御部と、前記商用交流電源の電流を検出する電流検出手段と、前記直流電動機の脱調状態を検出する脱調状態検出手段と、を備え、
前記インバータ制御部は前記商用交流電源の電流の制限値を１次電流制限値として記憶する第１の記憶手段と、前記直流電動機が脱調した時の電流値を記憶する第２の記憶手段と、前記第２の記憶手段に記憶した脱調時の電流値に一定の比率を乗じた値を運転限界電流値として算出する運転限界電流値算出手段とを具備し、前記第１の記憶手段に記憶された１次電流制限値と前記運転限界電流値算出手段の出力を比較し低い方の電流値を前記直流電動機に供給する電流の電流制限値として出力する電流制限値算出部と、この電流制限値算出部の出力になるように運転周波数を決定する運転周波数算出部と、この運転周波数算出部の出力に合わせた駆動信号を前記インバータ部に出力する波形生成部と、を備えたことを特徴とする直流電動機駆動用のインバータ制御装置。
【請求項４】
商用交流電源の電力を直流電力に変換するコンバータ部と、このコンバータ部からの直流電力を交流電力に変換して直流電動機に供給するインバータ部と、このインバータ部を制御するインバータ制御部と、前記商用交流電源の電流を検出する電流検出手段と、前記直流電動機の脱調状態を検出する脱調状態検出手段と、を備え、
前記インバータ制御部は前記商用交流電源の電流の制限値を１次電流制限値として記憶する第１の記憶手段と、前記商用交流電源の電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段の出力と定格電圧の比率に応じて前記１次電流制限値を補正する１次電流制限値補正手段と、前記直流電動機が脱調した時の電流値を記憶する第２の記憶手段と、この第２の記憶手段に記憶された脱調時の電流値に一定の比率を乗じた値を運転限界電流値として算出する運転限界電流値算出手段とを具備し、前記１次電流制限値補正手段の出力と前記運転限界電流値算出手段の出力を比較し低い方の電流値を前記直流電動機に供給する電流の電流制限値として出力する電流制限値算出部と、この電流制限値算出部の出力になるように運転周波数を決定する運転周波数算出部と、この運転周波数算出部の出力に合わせた駆動信号を前記インバータ部に出力する波形生成部と、を備えたことを特徴とする直流電動機駆動用のインバータ制御装置。
【請求項５】
前記インバータ制御部は、前記電圧検出手段の出力が定格電圧より低い場合は前記１次電流制限値の補正を行わないことを特徴とする請求項２または請求項４に記載の直流電動機駆動用のインバータ制御装置。
【請求項６】
前記インバータ制御部は、脱調時の運転限界電流値を算出する時に乗算する比率を１未満とすることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の直流電動機駆動用のインバータ制御装置。
【請求項７】
前記インバータ制御部は、脱調時の運転限界電流値を算出する時に乗算する比率を脱調するごとに１から漸減させることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の直流電動機駆動用のインバータ制御装置。
【請求項８】
前記インバータ制御部は、前記１次電流の制限値を製品で規定している電流値以下に設定することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の直流電動機駆動用のインバータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、インバータに接続される直流電動機を駆動する直流電動機駆動用のインバータ制御装置に関するものであり、直流電動機を最大能力で安定して運転させるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に空気調和機用の圧縮機を駆動するインバータ制御装置は、屋内配線のブレーカを介して商用交流電源を供給される空気調和装置において、この電源ブレーカの電流容量（例えば１５Ａ）を超えないように圧縮機を制御する。例えば、ブレーカの入力側に１次電流検出手段を設け、商用交流電源１の電流（１次電流）の値を１次電流検出手段により検出しその情報をマイクロコンピュータ（インバータ制御装置の主要部であり、以下、マイコンと呼ぶ）に取り込む。マイコン内部では取り込まれた一次電流の値が電流制限値記憶部にあらかじめ記憶されている電流規制値を超えないように運転周波数算出部により周波数を決定する。波形生成部は運転周波数算出部で決められた周波数に合わせた駆動信号をインバータ部に出力し、インバータ部から圧縮機に所望の波形を印加することにより圧縮機が運転する。この時、電流制限値記憶部に記憶されている電流規制値を電源ブレーカの電流容量より小さい値（例えば１４Ａ）に設定することにより、電源ブレーカの作動を防止しながら空気調和機の最大能力運転を実現している。電源ブレーカの電流容量以下に運転電流を制限する制御装置の具体的な例としては、例えば、特許文献１に開示されている方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−１０６３４８号公報（第１頁〜第３頁、第１図、第２図）
【特許文献２】特許第３６８００１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の空気調和機用のインバータ装置は以上のように構成され、電源ブレーカの電流容量以下に電流を制限して圧縮機を運転するように構成していた。また、従来は電源ブレーカの電流容量に対して圧縮機の運転限界の方が高いため、電源ブレーカの電流容量に対する制限のみを実施してもシステムとして問題が発生していなかった。これに対して近年の空気調和機では、高効率化の要求により圧縮機用の電動機としては直流電動機が主流であり、更に効率を改善するための方法として直流電動機の磁力を強くして電流を減らす方法が用いられている。一般に直流電動機の磁力を強くした場合は直流電動機の脱調に対する限界値が低下する（即ち、脱調し易くなる）。このため電源ブレーカの電流容量に対して、圧縮機の運転限界の方が低くなる逆転現象が起きる可能性があり、従来のような電源ブレーカに対してだけ電流値を制限する方法では電動機が脱調してしまい、結果として空気調和機のシステムとして停止する虞があった。
【０００５】
また、従来の電源ブレーカの電流容量に対する電流制限方法では、電源電圧が変動するとそれに合わせてインバータ制御装置の入力値が変動するため、結果として電源電圧が高い場合に入力値が大きくなっていた。従って電源電圧が高いときにインバータ装置のスイッチング素子の発熱が大きくなり、温度による保護停止やスイッチング素子の破壊が発生する等の課題があった。
【０００６】
更に、脱調の限界値が不明な直流電動機を最大負荷条件で運転する場合に、電源ブレーカに対する電流制限のみでは直流電動機の脱調を防止することができず、結果として空気調和機のシステムとして停止する虞があった。また、圧縮機用の直流電動機の種類が多数となった場合に、電動機毎に脱調の限界値が異なるため、全ての電動機に対して別々の電流制限値を設定する必要があり非常に煩雑な設定の切替えを行うか、設定を簡単にした場合には直流電動機の脱調限界に対して大きなマージンを持った電流規制値としていたため、直流電動機の性能を十分に発揮できないという課題があった。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、電源ブレーカの作動を防止しながら、直流電動機の仕様に影響されることなく常に安定した状態で最大能力運転が可能な直流電動機駆動用のインバータ制御装置を得ることを目的とする。
また、電源電圧が変動した場合でも直流電動機の不用な脱調による停止やスイッチング素子の過大な発熱による保護に入らずに、安定した状態で最大能力運転が可能な直流電動機駆動用のインバータ制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る直流電動機駆動用のインバータ制御装置は、商用交流電源の電力を直流電力に変換するコンバータ部と、このコンバータ部からの直流電力を交流電力に変換して直流電動機に供給するインバータ部と、このインバータ部を制御するインバータ制御部と、前記商用交流電源の電流を検出する電流検出手段と、前記直流電動機の脱調状態を検出する脱調状態検出手段と、を備え、
前記インバータ制御部は前記商用交流電源の電流の制限値を１次電流制限値として記憶する記憶手段と、前記脱調状態検出手段の出力と前記電流検出手段の出力とに基づいて前記直流電動機が正常に運転できる限界電流値を算出する運転限界電流値算出手段と、前記記憶手段に記憶された１次電流制限値と前記運転限界電流値算出手段の出力を比較し低い方の電流値を前記直流電動機に供給する電流の電流制限値として出力する電流制限値算出部と、この電流制限値算出部の出力になるように運転周波数を決定する運転周波数算出部と、この運転周波数算出部の出力に合わせた駆動信号を前記インバータ部に出力する波形生成部と、を備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、電源ブレーカの作動を防止しながら直流電動機の仕様に影響されることなく、常に安定した状態で最大能力運転が可能となり、電源電圧が変動した場合でも直流電動機の不用な脱調による停止やスイッチング素子の過大な発熱による保護に入らずに安定した状態で運転が可能となるため、直流電動機を使用するシステムの性能を最大限に引き出しながら信頼性を向上させることができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１における直流電動機駆動用のインバータ制御装置の構成を表す模式図である。
【図２】本発明の実施の形態２における直流電動機駆動用のインバータ制御装置の構成を表す模式図である。
【図３】本発明の実施の形態３における直流電動機駆動用のインバータ制御装置の構成を表す模式図である。
【図４】本発明の実施の形態４における直流電動機駆動用のインバータ制御装置の構成を表す模式図である。
【図５】本発明の実施の形態７における脱調回数と限界電流算出係数の関係を示す概念図である。
【図６】本発明の実施の形態１における処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態２における処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態３における処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態４における処理の流れを示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態７における処理の流れを示すフローチャートである。
【図１１】本発明における脱調時の処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
以下、本発明に係る直流電動機の駆動用のインバータ制御装置の形態について、図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態１における直流電動機駆動用のインバータ制御装置の構成を示す模式図である。
【００１２】
図１に示すように、直流電動機の駆動用のインバータ制御装置は、商用交流電源１の交流電力を直流電力に変換するコンバータ部５と、コンバータ部５からの直流電力を交流電力に変換して直流電動機７に供給するインバータ部６と、インバータ部６を制御するマイクロコンピュータ（インバータ制御部であり、以下マイコンと呼ぶ）８と、商用交流電源１の電流を検出する１次電流検出手段９と直流電動機７の脱調状態を検出する脱調状態検出手段１７とから構成される。コンバータ部５は、リアクタ２、整流用のダイオードブリッジ３、平滑用の電解コンデンサ４から構成されている。また、インバータ部６は、コンバータ部５で作られた直流電圧をマイコン８からの駆動信号によってオン／オフ制御することにより３相交流に変換するスイッチング素子（図示せず）で構成されている。直流電動機７はインバータ部６に接続されており、インバータ部６から供給される電圧を制御することにより任意の回転数で運転することができる。
【００１３】
なお、マイコン８は１次電流の規制値を記憶する電流制限値記憶部１１と、直流電動機７の脱調状態検出手段１７から直流電動機７が正常に運転できる限界電流値（以下、運転限界電流値と呼ぶ）を算出する運転限界電流値算出部１５とを備え、１次電流検出手段９が検出した１次電流の規制値と運転限界電流値を比較し低い方の電流値を電流制限値として制御する。
【００１４】
直流電動機７の脱調状態を検出する脱調状態検出手段１７は、直流電動機の電流を検出するモータ電流検出部１０と検出した電流をマイコン内部で処理して脱調の有無を判定する脱調判定部１６で構成されている。直流電動機の脱調状態を検出する方法としては色々な方法が開示されているが、代表的な方法として特許文献２がある。
上記特許文献２は直流電動機の電流を検出して、この電流情報をマイコン内部で処理することにより通常運転状態と脱調状態を判定する方法を開示している。具体的には直流電動機の電流を検出し、検出した電流を励磁電流成分（ｄ軸電流）とトルク電流成分（ｑ軸電流）とに座標変換し、このｄ−ｑ軸電流の交流成分を抽出してｄ−ｑ軸電流交流成分のどちらかがあらかじめ設定された脱調判定値を超えた場合に脱調と判定している。例えば脱調検出信号にｑ軸電流交流成分を用いた場合はｑ軸電流交流成分の絶対値を算出し、あらかじめ設定した脱調判定値を超えた場合に脱調と判定する。
【００１５】
このように特許文献２においては、脱調判定値を設けることによって脱調状態を判定しているが、本発明においても、同様の回路構成、検出方式を使って脱調判定値より下のレベルに別の判定値（運転限界判定値）を設けることによって、脱調する直前の状態を検出することが可能となる。また、この運転限界判定値の情報を制御に組み込むことにより、脱調による停止状態に陥ることなく直流電動機を限界電流で運転することが可能となる。
【００１６】
図６は本発明の実施の形態１における直流電動機駆動用のインバータ制御装置の電流制限値を決定する処理の流れを示すフローチャートである。
次に、本実施の形態１の動作を図１及び図６を用いて説明する。
【００１７】
図６のＳＴ１で処理を開始する。ＳＴ２で運転限界電流値算出部１５は脱調検出信号と運転限界判定値を比較し、脱調判定信号が運転限界判定値を超えた場合は、圧縮機が脱調異常を発生したので、ＳＴ３に進む。なお、「脱調判定信号が運転限界判定値を超えた」とは、運転限界電流値算出部１５が脱調判定部１６からの脱調判定信号と予め設定された圧縮機の運転限界判定値とに基づいて、極めて短い周期で繰り返し監視しているため、直流電動機の軽微な脱調を検出したことを意味する。
ＳＴ３で運転限界電流値算出部１５はその時点（脱調を検出した時点）の１次電流の検出値を運転限界電流値として設定しＳＴ５に進む。なお、１次電流の検出値は、上記の通り微少な脱調を検出した時点の一次電流値であるため、実質的に運転可能な最大電流値を示しており、ここでは、この実質的に運転可能な最大電流値を運転限界電流値として設定することを意味している。ＳＴ５で電流制限値算出部１２は前記運転限界電流値と１次電流規制値を比較し、比較結果によりＳＴ６、ＳＴ７の処理に分岐する。
ＳＴ６、ＳＴ７はＳＴ５で比較した結果の小さい方の電流値を電流制限値として決定する処理である。つまり電流制限値算出部１２は、１次電流規制値が運転限界電流値よりも小さい場合はＳＴ６で１次電流規制値を電流制限値に設定し、運転限界電流値が１次電流規制値よりも小さい場合はＳＴ７で運転限界電流値を電流制限値に設定する。
また、ＳＴ２において、電流制限値算出部１２は脱調検出信号が運転限界判定値より小さい場合は、脱調のない正常な運転を実行中であるため、ＳＴ４で運転限界電流値を２０Ａに設定する。この２０Ａの意味は１次電流規制値の値より大きい値（例えば電流容量が１５Ａのブレーカ機種に対して２０Ａ）を設定することにより、次ステップ（ＳＴ５）で必ず１次電流規制値を電流制限値とするための値である。
【００１８】
図１において、運転限界電流値算出部１５は図６のＳＴ２〜ＳＴ４で説明した処理により運転限界電流値を決定する。電流制限値算出部１２は図６のＳＴ５〜ＳＴ７で説明した処理により最終的な電流制限値を算出する。運転周波数算出部１３は前記電流制限値になるように運転周波数を決定する。波形生成部１４は運転周波数算出部１３で決められた周波数に合わせた駆動信号をインバータ部６に出力し、直流電動機７に所望の波形を印加することにより直流電動機７を運転する。
【００１９】
以上により、電源ブレーカの作動を防止するための１次電流規制値と直流電動機を脱調させないで運転できる運転限界電流値のうち、小さい方の電流値を電流制限値として直流電動機を運転することができる。
【００２０】
これにより、常に電源ブレーカの作動を防止しながら直流電動機の運転限界での運転が実現できる。
【００２１】
実施の形態２．
実施の形態１では、電源電圧が変動した場合、高電圧によってスイッチング素子の過大な発熱による保護を行うことが必要な場合がある。そこで、本実施の形態２では、このような事態の発生を未然に防ぐ方法について説明する。
【００２２】
図２は本発明の実施の形態２における直流電動機駆動用のインバータ制御装置の構成を表す模式図である。
図２において、図１と同符号は同一又は相当部分を示す。１次電圧検出手段１８および１次電流制限値補正部１９以外は図１と同じ構成であるため、異なる部分のみについて説明する。１次電圧検出手段１８は商用交流電源の電圧（1次電圧）を検出する。１次電流制限値補正部１９は１次電圧検出手段１８が検出した１次電圧を用いて電流制限値記憶部１１に記憶されている１次電流規制値を補正する。１次電圧検出手段１８および１次電流制限値補正部１９はマイコン８によって実現される。
【００２３】
図７はマイコン８による１次電流規制値の補正処理の流れを示すフローチャートである。次に、本実施の形態２におけるマイコン８による１次電流規制値の補正処理について図８のフローチャートを用いて説明する。図７において、図６と同一ステップ番号は同一処理内容を示している。図７のＳＴ１〜ＳＴ４までの処理は図６と同様であるため、説明を省略する。ＳＴ３及びＳＴ４の処理終了後、ＳＴ９に進む。ＳＴ９で１次電圧検出手段１８は１次電圧（Ｖin）を検出する。ＳＴ１０で１次電流制限値補正部１９は、１次電圧検出手段１８によって検出された１次電圧と定格電圧（Ｖs）の比率を計算し電圧比を決定する（電圧比＝Ｖin／Ｖs）。ＳＴ１１で１次電流制限値補正部１９は、前記電圧比が１．０より大きいかを判断し１．０より大きい場合はＳＴ１２で1次電流規制値に電圧比の逆数（１／電圧比）を乗算して1次電流規制値を補正する。前記電圧比が１．０以下の場合は１次電流制限値補正部１９は、ＳＴ１３で１次電流規制値を補正せずにそのままの値とする。ＳＴ９からＳＴ１３の処理により、１次電圧が定格電圧より低い場合は１次電圧の値を維持するように１次電流規制値を補正せずにそのままの値とし、1次電圧が定格電圧より高い場合は1次電圧が定格電圧となるように定格電圧と1次電圧の比率に応じて1次電流規制値が補正される。図７のＳＴ５〜ＳＴ８までの処理は図６と同様であるため、説明を省略する。
【００２４】
例えば、定格電圧１００Ｖ、１次電流規制値１５Ａとした直流電動機の場合には、インバータ装置の最大入力は１００Ｖ×１５Ａ＝１５００Ｗ（電源力率1の場合）となる。1次電圧が９０Ｖの場合は９０Ｖ×１５Ａ＝１３５０Ｗ、１次電圧が１１０Ｖの場合は１１０Ｖ×１５Ａ＝１６５０Ｗとなる。上記のように１次電流規制値が一定の場合は１次電圧により最大入力が変動することになる。つまり、１次電圧が定格電圧より高いときに１次電流規制値を補正しない場合は、インバータに対する負荷が大きくなりスイッチング素子の発熱が大きくなる。
【００２５】
これに対して、本発明による1次電圧が定格電圧より高いときに定格電圧と1次電圧の比率に応じて1次電流規制値を補正した場合について説明する。１次電圧が１１０Ｖの場合の電圧比は、電圧比＝１１０Ｖ／１００Ｖ＝１．１となり、１次電流規制補正値＝１５Ａ×（1／１．１）＝１３．６４Ａとなる。最大入力値は１１０Ｖ×１３．６４Ａ＝１５００Ｗとなり、１次電圧が変動しても入力は一定になりインバータに対する負荷は変動しない。従って、電源電圧が高い場合でもインバータ装置のスイッチング素子の発熱が大きくなることはない。
【００２６】
これにより、電源ブレーカの作動を防止しながら直流電動機の運転限界での運転を実現し、更に電源電圧が変動した場合でもスイッチング素子の過大な発熱による保護に入らずに安定した状態での運転が実現できる。
【００２７】
実施の形態３．
上記実施の形態では脱調の限界値が予め分かっていることを前提として説明した。この実施の形態３では、脱調の限界値が不明な直流電動機を最大負荷条件で運転する場合の脱調回数を最小にする形態について説明する。
【００２８】
図３は本発明の実施の形態３における直流電動機駆動用のインバータ制御装置の構成を表す模式図である。図３において脱調電流記憶部２０以外は図１と同じ構成であるため、異なる部分のみについて説明する。脱調電流記憶部２０は脱調状態検出手段１７により脱調を検出した時の１次電流の値を記憶するものであり、マイコン８によって実現される。
【００２９】
図１１はマイコン８による脱調時の処理の流れを示すフローチャートである。次に、本実施の形態３におけるマイコン８による脱調時の処理について図１１のフローチャートを用いて説明する。
【００３０】
ＳＴ１０１で脱調判定処理を開始する。ＳＴ１０２で脱調判定部１６はモータ電流検出部１０によって検出されたモータ電流を脱調検出信号に変換し、この脱調検出信号と予め設定された脱調判定値を比較し、脱調検出信号が脱調判定値を超えた場合はＳＴ１０３に進む。ＳＴ１０３は脱調した時の１次電流の値を脱調電流記憶部２０に記憶し、ＳＴ１０４で脱調カウントをインクリメント（＋１）する。脱調検出信号が脱調判定値を超えない時はＳＴ１０３、ＳＴ１０４の処理を実行せずＳＴ１０５で脱調判定処理を終了する。これにより、脱調と判定した場合だけ、脱調時の１次電流値を記憶し脱調した回数をカウントする。なお、脱調判定部１６は脱調カウントも脱調電流記憶部２０に記憶する。
【００３１】
以上のように脱調時の１次電流および脱調した回数を記憶する。
【００３２】
図８は本実施の形態３において直流電動機の脱調限界値が不明の場合のマイコン８による限界運転処理の流れを示すフローチャートである。次に、本実施の形態３におけるマイコン８による脱調限界値が不明の場合の１次電流規制値の補正処理について図８のフローチャートを用いて説明する。図８において、図６と同一ステップ番号は同一処理内容を示している。  
【００３３】
図８のＳＴ１で処理を開始する。ＳＴ１４で運転限界電流値算出部１５は脱調カウントの値を調べ脱調カウント＝０の場合はＳＴ４に進み、脱調カウントが１以上の場合はＳＴ１５に進む。ＳＴ４で運転限界電流値算出部１５は運転限界電流を２０Ａに設定し、ＳＴ５に進む。また、ＳＴ１５で運転限界電流値算出部１５は運転限界電流値を算出する（運転限界電流＝脱調時の１次電流×限界電流算出係数）。例えば、脱調時の１次電流が１０Ａであり、限界電流算出係数を０．８とした場合は、運転限界電流値＝１０Ａ×０．８＝８Ａとなる。この後、ＳＴ５に進む。図８のＳＴ５〜ＳＴ８までの処理は図６と同様であるため、説明を省略する。
【００３４】
以上により、脱調時の１次電流の情報を用いて直流電動機の運転限界電流を決定しているため、直流電動機の脱調限界値が不明の場合でも限界運転が可能となる。
【００３５】
これにより、脱調の限界値が不明な直流電動機を最大負荷条件で運転する場合においても、常に電源ブレーカの作動を防止しながら、最小の脱調回数で直流電動機の限界電流値で運転することが可能となる。
【００３６】
実施の形態４．
実施の形態３では、電源電圧が変動した場合、高電圧によってスイッチング素子の過大な発熱による保護を行うことが必要な場合がある。そこで、本実施の形態４では、実施の形態３の条件を満たしつつこのような事態の発生を未然に防ぐ方法について説明する。
図１１はこの実施の形態４でも用いられるが、説明の重複を避けるため、説明を省略する。
【００３７】
図４は本発明の実施の形態４における直流電動機駆動用のインバータ制御装置の構成を表す模式図である。図４において脱調電流記憶部２０以外は図２と同じ構成であるため、異なる部分のみについて説明する。脱調電流記憶部２０は脱調状態検出手段１７により脱調を検出した時の１次電流の値を記憶するものであり、マイコン８によって実現される。脱調電流記憶部２０の動作については図３で説明した内容と同様である。
【００３８】
図９が直流電動機の脱調限界値が不明の場合に直流電動機が脱調したときの１次電流値を使って限界運転を行い、更に電源電圧が変動しても安定して直流電動機の限界運転を行う場合の処理の流れを示すフローチャートである。
【００３９】
図９において、ＳＴ１〜ＳＴ１５の動作は図８と同様であるため、説明を省略する。また、次のＳＴ９〜ＳＴ１３の動作は図７のそれと同様であるため、説明を省略する。また、次のＳＴ５〜ＳＴ８の動作は図６のそれと同様であるため、説明を省略する。
【００４０】
図９の処理を実行した結果得られる効果としては、図８と図７の効果を合わせたものとなる。具体的には、脱調時の１次電流の情報を用いて直流電動機の運転限界電流を決定した後に、電源電圧が高くなったことによりインバータ装置の最大入力値が増加し、一度決定した脱調限界値よりインバータ装置の最大入力値が過大になり再度直流電動機が脱調状態になるということを防ぐことができる。
【００４１】
これにより、脱調の限界値が不明な直流電動機を最大負荷条件で運転する場合においても、常に電源ブレーカの作動を防止しながら、電源電圧が変動したときでも安定に直流電動機を運転でき、かつ最小の脱調回数で限界運転が実現できる。
【００４２】
実施の形態５．
この実施の形態５では、１次電圧検出値が定格電圧以下の場合は１次電流規制値の補正を行わない形態について説明する。
図７または図９のフローチャートに記載のＳＴ９〜ＳＴ１３の処理が本発明に係る内容を表している。
【００４３】
ＳＴ９で１次電圧検出手段により１次電圧を検出し、ＳＴ１０で検出した１次電圧と定格電圧の比率を計算し電圧比を決定する。ＳＴ１１で電圧比が１．０以下の場合はＳＴ１３で１次電流規制値を補正せずにそのままの値とする。つまり、１次電圧検出値が定格電圧以下の場合は１次電流規制値の補正を行わないことになる。
【００４４】
例えば、定格電圧１００Ｖ、電源ブレーカの電流容量１５Ａの電源に１次電流規制値１４．５Ａのインバータ装置を接続したとする。1次電圧が９０Ｖの時に電圧比に合わせて1次電流規制値を補正した場合は、電圧比＝９０Ｖ／１００Ｖ＝０．９となり、１次電流規制補正値＝１４．５Ａ×（1／０．９）＝１６．１Ａとなる。１次電流規制値が電源ブレーカの電流容量１５Ａを超えてしまうため電源ブレーカが作動する可能性がある。電源ブレーカの作動を防止するためには、補正を行っても電源ブレーカの電流容量を超えない値まで１次電流規制値を低くする必要があり、その場合、電源の性能を十分に利用することができなくなる。
【００４５】
本実施の形態５のように、１次電圧検出値が定格電圧以下の場合は１次電流規制値の補正を行わないこととすれば、１次電流規制値を電源ブレーカ容量ぎりぎりに設定しても常に電源ブレーカの作動を防止できる。
【００４６】
実施の形態６．
この実施の形態６では、さらに脱調回数を最小にする別の形態について説明する。
次に実施の形態６について説明する。図８または図９のフローチャートに記載のＳＴ１５の処理が本発明に係る内容を表している。
【００４７】
ＳＴ１４で脱調カウントが１以上の場合はＳＴ１５で運転限界電流値を算出する（運転限界電流＝脱調時の１次電流×限界電流算出係数）。このとき限界電流算出係数を1以上にすると再度脱調状態になる可能性がある。脱調状態を確実に防止するためには限界電流算出係数を1未満とする必要があり、直流電動機によって限界電流算出係数を変更しても良い。例えば脱調限界値が既知の直流電動機の場合には限界電流算出係数＝０．９程度にし、脱調限界値が未知の直流電動機の場合には０．８程度にするという切り替えを行うことにより、限界運転を行いながら脱調を確実に防止できる。当然のことながら限界電流算出係数を１に近づけるほど直流電動機の限界近くで運転することが可能となる。
【００４８】
実施の形態７．
この実施の形態７では、さらに脱調回数を最小にする別の形態について説明する。
次に実施の形態７について説明する。本発明に係る発明の内容は図１０および図５に記載している。
【００４９】
図１０のフローチャートは図９のフローチャートにＳＴ１６の処理を追加したものであり、その他の処理については図９と同様である。ＳＴ１６の処理は限界電流値算出係数を脱調が発生する毎に漸減させることにより、直流電動機を脱調限界ぎりぎりで運転させるようにしたものである。
【００５０】
ＳＴ１６において脱調カウント＝１（脱調回数１回）、電流制限分解能＝０．１とすると、限界電流算出係数＝１−（０．１×１）＝０．９となる。直流電動機の回転数やその他条件により更に脱調が発生した場合は脱調カウント＝２（脱調回数２回）となり、限界電流算出係数＝１−（０．１×２）＝０．８となる。この状態で脱調が発生しなくなれば限界電流算出係数＝０．８としてＳＴ９以下の処理を実施する。
【００５１】
図５に本発明の特徴となる脱調回数と限界電流算出係数の関係を示す。図５に示すように脱調回数が増加するほど限界電流算出係数が漸減していき、電流制限分解能を小さくするほど脱調限界ぎりぎりでの運転が可能となる。ただし、電流制限分解能を小さくすると安定して動作可能となるまでに脱調する回数が増加するため注意が必要である。
【００５２】
実施の形態１〜４の発明を空気調和機用インバータに搭載する場合には1次電流の制限値を製品毎に規定している電流値以下とする。これにより、同一電源システムで空気調和機と他の機器の併用運転をした場合においても、空気調和機の選定を製品の電流値で的確に行っていれば電源ブレーカの作動が防止できる。また、空気調和機の1次電流の制限値を切り替えられるようにしておいてももちろん構わない。
【００５３】
また、図１〜図４に記載の直流電動機駆動用のインバータ制御装置においては、脱調状態検出手段の電動機電流検出部を直流電動機の相電流を検出する方法で記載しているが、もちろん直流電流から検出しても良い。また、相電流を検出する場合においても２相分の電流を検出しても良いし３相分の電流を検出しても良い。
【００５４】
また、今回記載の脱調状態検出手段は、直流電動機の電流から脱調を検出しているが、もちろんその他の方法で脱調状態を検出しても良い。
【００５５】
図１〜図４に記載の直流電動機駆動用のインバータ制御装置においては、コンバータ部をパッシブ回路方式で記載しているが、コンバータ部は直流電圧を制御できるアクティブコンバータ方式を含んでいてももちろん良く同様の効果を有する。
【００５６】
図５で説明した脱調回数と限界電流算出係数の関係において、最初に脱調した時の限界電流算出係数＝１としているが、最初に脱調した時の限界電流算出係数を１以外（例えば０．９）としても良く、初期値を1以外にして電流制限分解能を小さくしても良い。
【符号の説明】
【００５７】
１  商用交流電源、２  リアクタ、３  整流用のダイオードブリッジ、４  平滑用の電解コンデンサ、５  コンバータ部、６  インバータ部、７  直流電動機、８  マイコン、９  １次電流検出手段、１０  モータ電流検出部、１１  電流制限値記憶部、１２  電流制限値算出部、１３  運転周波数算出部、１４  波形生成部、１５  運転限界電流値算出部、１６  脱調判定部、１７  脱調状態検出手段、１８  1次電圧検出手段、１９  1次電流制限値補正部、２０  脱調電流記憶部。
【図１】
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【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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【図１１】
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