(57)【要約】  複数台の電動機に三相電圧を供給する電力変換装置と、少なくとも、電力変換装置と１台を除く電動機との間を電気的に接続し又は切断するスイッチ装置と、電力変換装置及びスイッチ装置の動作を制御する制御部と、を有する電動機制御装置。また、電動機制御装置を備えた熱交換器ユニット。制御部は、２台以上の電動機が運転している状態から、設定された１台の電動機である設定電動機だけが運転する１台運転に切り替える際、運転している２台以上の電動機の回転数を低下させてからスイッチ装置をオフ状態にするものである。
2019145993.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力を変換して互いに並列に接続された複数台の電動機に三相電圧を供給する電力変換装置と、
少なくとも、電力変換装置と１台を除く前記電動機との間をオンオフ動作によって電気的に接続し又は切断するスイッチ装置と、
前記電力変換装置及び前記スイッチ装置の動作を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、
２台以上の前記電動機が運転している状態から、設定された１台の前記電動機である設定電動機だけが運転する１台運転に切り替える際、運転している２台以上の前記電動機の回転数を低下させてから前記スイッチ装置をオフ状態にするものである、電動機制御装置。
【請求項２】
前記電力変換装置は、
前記三相電圧を生成する複数のスイッチング素子を有し、
前記制御部は、
複数の前記スイッチング素子を全てオフにすることで、前記電力変換装置から前記スイッチ装置に流れる電流を遮断すると共に、運転している２台以上の前記電動機の回転数を低下させるものである、請求項１に記載の電動機制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記スイッチ装置をオフした後、前記設定電動機にブレーキをかけて回転数を低下させるブレーキ処理を実施するものである、請求項２に記載の電動機制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、
複数の前記スイッチング素子を全てオフにする直前の前記電動機の回転数である初期回転数に応じて定まるブレーキ処理時間が経過したときに、前記設定電動機を再起動させるものである、請求項３に記載の電動機制御装置。
【請求項５】
前記制御部は、
複数の前記初期回転数と複数の前記ブレーキ処理時間とを関連づけた処理時間テーブルを有し、
前記初期回転数を前記処理時間テーブルに照らすことにより、前記ブレーキ処理時間を求めるものである、請求項４に記載の電動機制御装置。
【請求項６】
前記制御部は、
前記電動機がフリーラン状態になってからの回転数の経時的な変化を示す回転数低下情報を有し、
複数の前記スイッチング素子を全てオフにしてからの経過時間を前記回転数低下情報に照らすことにより推定回転数を求め、前記推定回転数と、複数の前記スイッチング素子を全てオフにする直前の前記設定電動機の回転子の磁極位置の情報と、前記経過時間とを用いて、前記設定電動機の回転子の位置の推定値である推定位置情報を求め、前記推定位置情報を用いて前記設定電動機の回転子と固定子の磁極位置を同期させ、前記設定電動機を再起動させるものである、請求項３に記載の電動機制御装置。
【請求項７】
前記制御部は、
運転している２台以上の前記電動機のそれぞれの回転数を運転可能な最低回転数まで低下させた後、前記電動機に流れる三相電流のゼロクロスを検出したときに、前記スイッチ装置にオフ信号を出力して前記スイッチ装置をオフ状態にするものである、請求項１に記載の電動機制御装置。
【請求項８】
前記スイッチ装置は、
前記電力変換装置の三相のうちの１つの相に接続された第１接点部と、
前記電力変換装置の三相のうちの他の１つの相に接続された第２接点部と、を有し、
前記制御部は、
前記三相電流のゼロクロスとして、前記電力変換装置の三相のうちの１つの相に流れる電流のゼロクロスと、前記電力変換装置の三相のうちの他の１つの相に流れる電流のゼロクロスとを定期的に入れ替えて用いるものである、請求項７に記載の電動機制御装置。
【請求項９】
前記制御部は、
前記三相電流のゼロクロスのタイミングに対して所定のオフセットをかけて、前記オフ信号を前記スイッチ装置に出力するものである、請求項７又は８に記載の電動機制御装置。
【請求項１０】
前記スイッチ装置は、
前記電力変換装置の三相のうちの１つの相に接続された第１接点部と、
前記電力変換装置の三相のうちの他の１つの相に接続された第２接点部と、を有し、
前記制御部は、
前記電力変換装置の三相のうちの残りの１つの相に流れる電流のピークを検出したときに、前記スイッチ装置にオフ信号を出力して前記スイッチ装置をオフ状態にするものである、請求項７に記載の電動機制御装置。
【請求項１１】
前記制御部は、
前記電力変換装置の三相のうちの残りの１つの相に流れる電流のピークのタイミングに対して所定のオフセットをかけて、前記オフ信号を前記スイッチ装置に出力するものである、請求項１０に記載の電動機制御装置。
【請求項１２】
前記制御部は、
２台以上の前記電動機の回転数が基準回転数以下になったときに、前記設定電動機の１台運転に切り替えるものである、請求項１〜１１の何れか一項に記載の電動機制御装置。
【請求項１３】
前記電力変換装置は、
複数台の前記電動機としての２台の前記電動機に接続されており、
前記制御部は、
２台の前記電動機の回転数が基準回転数以下になったとき、又は一方の前記電動機に流れる電流と他方の前記電動機に流れる電流との差分値が基準電流値以上になったときに、前記設定電動機の１台運転に切り替えるものである、請求項１〜１１の何れか一項に記載の電動機制御装置。
【請求項１４】
複数台の電動機と、
複数台の前記電動機のそれぞれに接続された複数のファンと、
請求項１〜１１の何れか一項に記載の電動機制御装置と、
２台以上の前記電動機が運転している場合に、運転している前記電動機の各々の回転数が基準回転数まで低下したとき、前記電動機制御装置に台数切替指令を送信する上位制御装置と、を備え、
前記基準回転数は、
２台以上の前記電動機が運転している場合の複数の前記ファンによる吸込風量が、１台の前記電動機だけが運転している場合の前記吸込風量の最大値と等しくなるときの前記電動機の回転数に設定され、
前記制御部は、
前記上位制御装置から前記台数切替指令が送信されたとき、運転している２台以上の前記電動機の回転数を低下させてから前記スイッチ装置をオフ状態にするものである、熱交換器ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータからなる電力変換装置を用いて電動機の回転を制御する電動機制御装置及び熱交換器ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、空気調和装置は、圧縮機、熱源側熱交換器、減圧装置、及び負荷側熱交換器などが冷媒配管で接続され、封入された冷媒が循環する冷媒回路を有している。例えば、圧縮機及び熱源側熱交換器は室外機に設けられ、負荷側熱交換器は室内機に設けられる。空気調和装置は、冷媒回路内で冷媒を循環させることにより、室内機が配置された室内の空調を行う。空気調和装置において、室外機及び室内機は、それぞれ、熱交換器を含む熱交換器ユニットとして機能する。【０００３】
上記のような空気調和装置の室外機は、熱源側熱交換器に送風するファンと、ファンを駆動する電動機制御装置とを備えている。電動機制御装置は、ファンの動力源となる電動機を駆動し、ファンを回転させることにより、熱源側熱交換器での冷媒と外気との間の熱交換を行う。電動機制御装置は、熱交換能力を制御する場合、ファンの回転数を制御し、ファンによって吸い込まれる風量を調整する。【０００４】
空気調和装置には、吸い込む風量を大きくするため、複数台のファンが搭載された室外機を有するものもある。こうした室外機において、１台のファンに対し１台の電力変換装置を設ける構成を採ると、複数台のファンが搭載された室外機には、複数台のインバータが必要となる。また、１台の電力変換装置によって複数台の電動機を駆動する技術も知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の電動機制御装置では、１台の電力変換装置に、スイッチ装置を介して、３台の電動機が並列に接続されている。【０００５】
複数台のファンが搭載された熱交換器ユニットにおいて、吸い込む風量を制御する場合、ファンの運転台数を切り替えることがある。例えば、熱交換器ユニットは、吸い込む風量を小さくする場合に、ファンの運転台数を減少させる。また、熱交換器ユニットは、複数台の電動機を低回転領域で運転させると、制御が不安定になる。そのため、熱交換器ユニットは、低回転領域では、複数台の電動機が運転しないよう、１台の電動機だけが運転する１台運転に切り替える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２５９５５４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、特許文献１の構成において、複数台の電動機が運転している状態から１台運転に切り替えるために、スイッチ装置をオフ状態にすると、スイッチ装置にサージ電圧が発生する。スイッチ装置にサージ電圧がかかると、スイッチ装置の破損及び寿命の低下に繋がるという課題がある。【０００８】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、スイッチ装置にかかるサージ電圧を抑制し、スイッチ装置の破損及び寿命低下を抑制する電動機制御装置及び熱交換器ユニット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】
本発明に係る電動機制御装置は、電力を変換して互いに並列に接続された複数台の電動機に三相電圧を供給する電力変換装置と、少なくとも、電力変換装置と１台を除く電動機との間をオンオフ動作によって電気的に接続し又は切断するスイッチ装置と、電力変換装置及びスイッチ装置の動作を制御する制御部と、を有し、制御部は、２台以上の電動機が運転している状態から、設定された１台の電動機である設定電動機だけが運転する１台運転に切り替える際、運転している２台以上の電動機の回転数を低下させてからスイッチ装置をオフ状態にするものである。【００１０】
本発明に係る熱交換器ユニットは、複数台の電動機と、複数台の電動機のそれぞれに接続された複数のファンと、上記の電動機制御装置と、２台以上の電動機が運転している場合に、運転している電動機の各々の回転数が基準回転数まで低下したとき、電動機制御装置に台数切替指令を送信する上位制御装置と、を備え、基準回転数は、２台以上の電動機が運転しているときの複数のファンによる吸込風量が、１台の電動機だけが運転しているときの複数のファンによる吸込風量の最大値と等しくなるときの２台以上の電動機のそれぞれの回転数に設定され、制御部は、上位制御装置から台数切替指令が送信されたとき、運転している２台以上の電動機の回転数を低下させてからスイッチ装置をオフ状態にするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、複数台の電動機の回転数を低下させ、スイッチ装置に流れる電流を小さくしてからスイッチ装置をオフ状態にするため、スイッチ装置にかかるサージ電圧を抑制し、スイッチ装置の破損及び寿命低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の構成を例示した概略図である。
【図２】本発明の実施の形態１における電動機制御装置の構成を例示した制御ブロック図である。
【図３】図２に示した電力変換装置の構成の一例を示す図である。
【図４】図１の上位制御装置による処理を示すフローチャートである。
【図５】図１の制御部による一部の処理を示すフローチャートである。
【図６】図１の制御部による一部の処理を示すタイムチャートである。
【図７】本発明の実施の形態２に係る電動機制御装置の制御部による一部の処理を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態２に係る電動機制御装置の制御部による一部の処理を示すタイムチャートである。
【図９】本発明の実施の形態３に係る電動機制御装置の制御部による一部の処理を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態３に係る電動機制御装置の制御部による一部の処理を示すタイムチャートである。
【図１１】本発明の実施の形態４に係る空気調和装置の電動機に流れる三相交流電流の波形を示すグラフである。
【図１２】本発明の実施の形態４に係る電動機制御装置の制御部による一部の処理を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の実施の形態５に係る電動機制御装置の構成を例示した制御ブロック図である。
【図１４】本発明の実施の形態５に係る空気調和装置の上位制御装置による処理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】
【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の構成を例示した概略図である。図１に示すように、空気調和装置１００は、室外機４０と室内機５０とを有する。室外機４０は、圧縮機４１と、四方弁４２と、熱源側熱交換器４３と、熱源側絞り装置４４と、アキュムレータ４５と、を有する。室内機５０は、負荷側熱交換器５１を有する。すなわち、空気調和装置１００は、圧縮機４１、四方弁４２、熱源側熱交換器４３、熱源側絞り装置４４、負荷側熱交換器５１、及びアキュムレータ４５が冷媒配管６１を介して接続され、冷媒が循環する冷媒回路６０を有している。
【００１４】
また、室外機４０には、上位制御装置４６と、電動機制御装置１０と、第１電動機２１と、第２電動機２２と、第１ファン３１と、第２ファン３２とが設けられている。室内機５０には、負荷側ファン５２と、ファンモータ５２ａと、負荷側上位制御装置５３と、負荷側電動機制御装置５４とが設けられている。
【００１５】
圧縮機４１は、例えばインバータによって駆動される圧縮機モータ（図示せず）を有し、冷媒を吸入して圧縮する。四方弁４２は、圧縮機４１に接続されており、上位制御装置４６により制御されて冷媒の流路を切り替える。四方弁４２は、熱源側熱交換器４３が凝縮器として機能し、負荷側熱交換器５１が蒸発器として機能する冷房運転時において、図１の実線の流路となる。一方、四方弁４２は、負荷側熱交換器５１が凝縮器として機能し、熱源側熱交換器４３が蒸発器として機能する暖房運転時において、図１の破線の流路となる。
【００１６】
熱源側熱交換器４３は、例えばフィンアンドチューブ型熱交換器からなり、冷媒回路６０を流れる冷媒と外気との間で熱交換させる。熱源側絞り装置４４は、例えば電子膨張弁からなり、冷媒を減圧し膨張させる。アキュムレータ４５は、過剰な冷媒を貯留し、圧縮機４１への液冷媒の流入を抑制する。
【００１７】
電動機制御装置１０は、第１電動機２１及び第２電動機２２のそれぞれの回転数と、電動機の運転台数とを制御することで、室外機４０における熱交換能力を制御する。第１ファン３１及び第２ファン３２は、熱源側熱交換器４３に付設されており、熱源側熱交換器４３に送風する。第１ファン３１は、第１電動機２１に接続されており、第１電動機２１を動力源として回転する。第２ファン３２は、第２電動機２２に接続されており、第２電動機２２を動力源として回転する。
【００１８】
ここで、第１電動機２１の回転数をｆ１とし、第２電動機２２の回転数をｆ２とする。一般に、電動機の並列運転、つまり電動機の複数台同時運転のとき、各電動機の回転数は等しくなる。すなわち、通常の２台同時運転のとき、第１電動機２１の回転数ｆ１と第２電動機２２の回転数ｆ２とは等しくなる。そのため、本実施の形態１の各処理を行っていない通常の２台同時運転時の第１電動機２１及び第２電動機２２の回転数をｆとする。
【００１９】
負荷側熱交換器５１は、例えばフィンアンドチューブ型熱交換器からなり、冷媒回路６０を流れる冷媒と室内の空気との間で熱交換させる。第１電動機２１及び第２電動機２２は、負荷側上位制御装置５３に設けられたインバータ（図示せず）によって駆動される。負荷側ファン５２は、ファンモータ５２ａを動力源として回転し、負荷側熱交換器５１に空気を送風する。負荷側上位制御装置５３は、負荷側電動機制御装置５４を介して、負荷側ファン５２の動作を制御する。負荷側電動機制御装置５４は、ファンモータ５２ａの回転数を制御することで、室内機５０における熱交換能力を制御する。
【００２０】
図２は、本発明の実施の形態１における電動機制御装置の構成を例示した制御ブロック図である。電動機制御装置１０は、互いに並列に接続された複数台の電動機を駆動するものである。図２に示すように、電動機制御装置１０は、制御部１と、直流電源２と、直流電圧を三相電圧に変換する電力変換装置３と、電力変換装置３と第２電動機２２との間をオンオフ動作によって電気的に接続し又は切断するスイッチ装置７と、を有する。
【００２１】
スイッチ装置７は、例えばリレーであり、電力変換装置３の三相のうちの１つの相に接続された第１接点部７ｘと、電力変換装置３の三相のうちの他の１つの相に接続された第２接点部７ｙと、を有する。本実施の形態１において、第１接点部７ｘは、電力変換装置３の三相のうちのＵ相に接続され、三相電力線９のうちのＵ２相の電力線を電気的に接続し又は切断する。第２接点部７ｙは、電力変換装置３の三相のうちのＷ相に接続され、三相電力線９のうちのＷ２相の電力線を電気的に接続し又は切断する。
【００２２】
電力変換装置３は、例えばインバータであり、電力を変換して互いに並列に接続された複数台の電動機に三相電圧を供給する。本実施の形態１では、電動機制御装置１０の制御対象となる第１電動機２１及び第２電動機２２が並列に接続されている。ここで、電動機制御装置１０、第１電動機２１、第２電動機２２、第１ファン３１、及び第２ファン３２は、熱交換器ユニット３０に含まれている。熱交換器ユニット３０は、室外機４０であってもよいし、室外機４０の一部の構成であってもよい。
【００２３】
第１電動機２１及び第２電動機２２は、例えばブラシレスＤＣモータであり、電力変換装置３によって駆動される。第１電動機２１には、負荷となる第１ファン３１が取り付けられており、第２電動機２２には、負荷となる第２ファン３２が取り付けられている。第１電動機２１は、三相電力線８を介して電力変換装置３と接続されている。ここで、本実施の形態１では、電力変換装置３と直接接続されている第１電動機２１が、１台運転させる電動機に設定されている。つまり、第１電動機２１は、本発明の「設定電動機」に相当する。
【００２４】
第２電動機２２は、三相電力線８の途中から分岐した三相電力線９を介して電力変換装置３と接続されている。三相電力線９における三相電力線８との分岐と第２電動機２２との間には、スイッチ装置７が設けられている。第１電動機２１及び第２電動機２２は、それぞれ、回転子（不図示）と、印加される三相電圧にしたがって回転子の周囲に回転磁界を発生させる固定子（不図示）と、を有する。
【００２５】
ここで、ブラシレスＤＣモータは、回転子の位置に応じて適切な位相及び周波数の三相交流電圧を固定子（不図示）に印加し、回転子の周囲に回転磁界を発生させ、回転磁界と回転子との吸引及び反発を利用して、回転子を所望の回転数で回転させる。その際、回転子の位置を検出する必要がある。回転子の位置を検出する方法としては、例えば、電動機に設置されたホールセンサによって検出する方法、又は周知の電動機に流れる三相電流から演算によって算出する方法を用いることができる。本実施の形態１では、電動機制御装置１０が、後者の方法によって回転子の位置を推定する場合を例示する。
【００２６】
直流電源２は、例えば、電動機制御装置１０の外部の単相電源又は三相電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換して出力する整流回路である。電力変換装置３は、制御部１からの三相電圧指令値Ｖｕｖｗ＿ｒｅｆに基づいて、第１電動機２１及び第２電動機２２を駆動する。すなわち、電力変換装置３は、制御部１から出力される三相電圧指令値Ｖｕｖｗ＿ｒｅｆを、変調が行われていない基準信号であるキャリア波と比較し、ＰＷＭ制御を実行する。
【００２７】
制御部１は、第１電動機２１の回転数ｆ１と、第２電動機２２の回転数ｆ２とを経時的に取得する。制御部１は、上位制御装置４６から入力される回転数指令値ω_ｒｅｆと、検出した三相電流Ｉｕｖｗに基づいて、周知のベクトル制御を実施し、電力変換装置３に三相電圧指令値Ｖｕｖｗ＿ｒｅｆを出力する。また、制御部１は、スイッチ装置７に切替指示信号ＳＷを出力する。切替指示信号ＳＷは、例えば、スイッチ装置７に対して、オフ状態からオン状態への切り替え、又はオン状態からオフ状態への切り替えを指示するものである。
【００２８】
ここで、スイッチ装置７は、制御部１から切替指示信号ＳＷを受け取ると、切替指示信号ＳＷにしたがって、電力変換装置３と第１電動機２１とを接続する三相電力線８に第２電動機２２を接続したり、三相電力線８から第２電動機２２を切り離したりする。すなわち、スイッチ装置７は、第１接点部７ｘ及び第２接点部７ｙがオンであるオン状態のときに、第２電動機２２を三相電力線８に接続し、第１接点部７ｘ及び第２接点部７ｙがオフであるオフ状態のときに、第２電動機２２を三相電力線８から切り離す。
【００２９】
また、第１ファン３１及び第２ファン３２は、第１電動機２１及び第２電動機２２のそれぞれに個別に接続されている。そして、スイッチ装置７がオフ状態にあるとき、第２電動機２２は、電力変換装置３と電気的に切り離された状態となる。したがって、外風などの外乱トルクによって第２電動機２２が回転しても、スイッチ装置７がオフ状態であれば、第２電動機２２が第１電動機２１と接続されていないため、第２電動機２２の回転で発生する回生電流の第１電動機２１に対する影響を遮断できる。すなわち、フリーラン状態の第２ファン３２が、第１ファン３１の負荷とならないようになっている。
【００３０】
制御部１は、上位制御装置４６から台数切替指令を受信したとき、電力変換装置３を構成している６個のスイッチング素子４ａ〜４ｆのそれぞれに素子オフ信号を出力する全スイッチング素子オフ処理を実行する。６個のスイッチング素子４ａ〜４ｆは、それぞれ、素子オフ信号によりオフとなる。そして、制御部１は、６個のスイッチング素子４ａ〜４ｆにオフの状態を維持させたまま、スイッチ装置７に接点オフ信号を出力するスイッチ装置オフ処理を実行する。スイッチ装置７は、接点オフ信号によりオフ状態となる。すなわち、第１接点部７ｘ及び第２接点部７ｙは、それぞれ、接点オフ信号によりオフとなる。
【００３１】
さらに、制御部１は、スイッチ装置７をオフ状態にした後、後続する起動処理へ移るため、第１電動機２１にブレーキをかけて第１電動機２１の回転を止めるブレーキ処理を実行する。ここで、第１電動機２１及び第２電動機２２は、自身が回転することによって生じる電気エネルギーを素早く消費することで、素早く減速することができる。すなわち、制御部１は、第１電動機２１の電気エネルギーを素早く消費するために、ブレーキ処理の一環として、第１電動機２１の線間を短絡させる。第１電動機２１の線間の短絡は、例えばスイッチング素子４ａ〜４ｃを同時にオンすること、又はスイッチング素子４ｄ〜４ｆを同時にオンすることによって実現される。
【００３２】
また、制御部１は、ブレーキ処理に移行したとき、つまり第１電動機２１の線間を短絡させたときからカウントを開始する。そして、制御部１は、カウントの積算値であるカウント時間が所定のブレーキ処理時間に到達したときに、起動処理を開始する。なお、制御部１は、起動処理を開始したとき、カウント時間をリセットする。
【００３３】
ここで、ブレーキ処理時間は、全スイッチング素子オフ処理へ移行する直前の回転数ｆ、つまり複数のスイッチング素子４ａ〜４ｆを全てオフにする直前の回転数ｆである初期回転数ｆ０に応じて定まる。すなわち、本実施の形態１では、予め、初期回転数ｆ０を想定した複数の回転数ｆごとに、全スイッチング素子オフ処理、スイッチ装置オフ処理、及びブレーキ処理を実施しておく。その際、ブレーキ処理の開始から第１電動機２１の回転数ｆ１が０［ｒ／ｍｉｎ］になるまでの時間データを、ブレーキ処理時間として取得する。そして、複数の回転数ｆと複数のブレーキ処理時間とを関連づけた処理時間テーブルを作成し、制御部１の記憶部１ａに記憶させておく。処理時間テーブルでは、複数の回転数ｆと複数のブレーキ処理時間とが、回転数ｆが増加すると、ブレーキ処理時間が増加するように関連づけられている。よって、制御部１は、回転数ｆを処理時間テーブルに照らすことにより、ブレーキ処理時間を求めることができる。
【００３４】
制御部１は、起動処理として、第１電動機２１が正転して駆動するのに必要な三相電圧指令値Ｖｕｖｗ＿ｒｅｆを電力変換装置３に出力する。制御部１は、三相電圧指令値Ｖｕｖｗ＿ｒｅｆを、上位制御装置４６から入力される回転数指令値ω_ｒｅｆに基づいて生成する。すなわち、第１電動機２１は、回転数指令値ω_ｒｅｆに応じて加速する。本実施の形態１の第１電動機２１は、ブラシレスＤＣモータであるため、制御部１は、三相電圧指令値Ｖｕｖｗ＿ｒｅｆを出力する前に、固定子と回転子の磁極位置をあわせる同期引き込み動作を実施する。
【００３５】
制御部１は、例えば、マイコンなどの演算装置と、こうした演算装置と協働して上記の各機能を実現させるソフトウェアとによって構成することができる。制御部１は、上記の各機能のうちの一部又は全部を実現する回路デバイスのようなハードウェアを含んで構成してもよい。
【００３６】
上位制御装置４６は、第１電動機２１及び第２電動機２２のそれぞれの回転数を示す回転数指令値ω_ｒｅｆを制御部１に出力する。上位制御装置４６は、種々の情報を記憶する記憶部４６ａを有している。記憶部４６ａには、電動機の台数を切り替える際の判定基準となる回転数であり、実機試験などにより予め設定された基準回転数Ｘ１が記憶されている。基準回転数Ｘ１は、第１電動機２１と第２電動機２２との２台同時運転から第１電動機２１の１台運転に切り替える際の基準となる回転数である。
【００３７】
本実施の形態１において、基準回転数Ｘ１は、２台同時運転時の吸込風量が、１台運転時の吸込風量の最大値と等しくなるときの回転数ｆに設定される。吸込風量とは、第１ファン３１及び第２ファン３２によって熱交換器ユニット３０へ吸い込まれる風量のことである。１台運転時の吸込風量の最大値とは、１台運転時において、電動機の回転数ｆを最大にしたとき、あるいは回転数ｆを切替回転数にしたときに、熱交換器ユニット３０へ吸い込まれる風量のことである。切替回転数は、例えば、１台の電動機における回転数ｆの最大値の８０［％］に設定され、適宜変更することができる。
【００３８】
上位制御装置４６は、制御部１から第１電動機２１及び第２電動機２２の回転数ｆを取得するようになっている。また、上位制御装置４６は、記憶部４６ａから基準回転数Ｘ１を読み出し、回転数ｆが基準回転数Ｘ１以下であるか否かを判定する。そして、上位制御装置４６は、回転数ｆが基準回転数Ｘ１以下であれば、制御部１に台数切替指令を送信する。
【００３９】
上位制御装置４６は、マイコンなどの演算装置と、こうした演算装置と協働して上記の各機能を実現させるソフトウェアとによって構成することができる。また、上位制御装置４６は、上記の各機能のうちの一部又は全部を実現する回路デバイスのようなハードウェアを含んでいてもよい。
【００４０】
図３は、図２に示した電力変換装置の構成の一例を示す図である。図３に示すように、電力変換装置３は、６個のスイッチング素子４ａ〜４ｆと、各スイッチング素子４ａ〜４ｆに並列に設けられた逆流防止素子５ａ〜５ｆと、三相電流Ｉｕｖｗの演算用の電流検出部６と、を有する。電力変換装置３は、制御部１から受け取る三相電圧指令値Ｖｕｖｗ＿ｒｅｆに対応して、直流電源２の直流電圧をＰＷＭ制御し、直流電圧を三相電圧に変換して第１電動機２１及び第２電動機２２に供給する。スイッチング素子４ａ〜４ｆは、それぞれ、例えばＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。逆流防止素子５ａ〜５ｆは、それぞれ、例えばダイオードである。
【００４１】
また、図３では、電流検出部６の一例として、シャント抵抗６ｕ〜６ｗを含む構成を示している。シャント抵抗６ｕは電力変換装置３のＵ相に設けられ、シャント抵抗６ｖは電力変換装置３のＶ相に設けられ、シャント抵抗６ｗは電力変換装置３のＷ相に設けられている。すなわち、本実施の形態１において、制御部１は、シャント抵抗６ｕ〜６ｗを用いた電流検出方法により、三相電流Ｉｕｖｗを検出する。
【００４２】
具体的には、電力変換装置３の各相に設けられたシャント抵抗６ｕ〜６ｗに電流が流れると、各相のそれぞれの電流値に応じた三相電圧降下ｄＶｕｖｗが生じる。三相電圧降下ｄＶｕｖｗは、シャント抵抗６ｕの電圧降下ｄＶｕと、シャント抵抗６ｖの電圧降下ｄＶｖと、シャント抵抗６ｗの電圧降下ｄＶｗとからなり、それぞれ制御部１に入力される。
【００４３】
制御部１は、三相電圧降下ｄＶｕｖｗをＡＤ変換し、適当なゲインを乗じて、シャント抵抗６ｕ〜６ｗに流れる三相電流Ｉｕｖｗを検出する。もっとも、シャント抵抗６ｕ〜６ｗの代わりに、電流検出部６として、ＡＣＣＴ又はＤＣＣＴなどの周知の電流センサを採用し、電流検出部６が直接的に三相電流Ｉｕｖｗを計測して制御部１へ出力してもよい。
【００４４】
図４は、図１の上位制御装置による処理を示すフローチャートである。図５は、図１の制御部による一部の処理を示すフローチャートである。図６は、図１の制御部による一部の処理を示すタイムチャートである。図４〜図６を参照して、電動機の運転状態を２台同時運転から１台運転に切り替える場合の動作を説明する。
【００４５】
まず、図４を参照して、上位制御装置４６が電動機の台数切り替えに関して行う制御の手順を説明する。上位制御装置４６は、制御部１から回転数ｆを受信する（ステップＳ１０１）。次いで、上位制御装置４６は、制御部１から受信した回転数ｆと基準回転数Ｘ１とを比較し、回転数ｆが基準回転数Ｘ１以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。
【００４６】
上位制御装置４６は、回転数ｆが基準回転数Ｘ１以下であれば（ステップＳ１０２／ＹＥＳ）、制御部１に対し、台数切替指令を送信する（ステップＳ１０３）。一方、上位制御装置４６は、回転数ｆが基準回転数Ｘ１よりも大きければ（ステップＳ１０２／ＮＯ）、ステップＳ１０１の処理に戻る。
【００４７】
次に、図５を参照して、第１電動機２１と第２電動機２２との２台同時運転から第１電動機２１のみの１台運転に切り替える際に制御部１が行う制御の手順を説明する。
【００４８】
まず、制御部１は、上位制御装置４６から台数切替指令を受信するまで待機する（ステップＳ２０１／ＮＯ）。すなわち、制御部１は、上位制御装置４６から台数切替指令を受信しなければ、電動機の台数切り替えに関する処理を行わない。
【００４９】
制御部１は、上位制御装置４６から台数切替指令を受信すると（ステップＳ２０１／ＹＥＳ）、各スイッチング素子４ａ〜４ｆのそれぞれに素子オフ信号を出力する。これにより、各スイッチング素子４ａ〜４ｆはオフとなる（ステップＳ２０２）。次いで、制御部１は、スイッチ装置７に接点オフ信号を出力する。これにより、スイッチ装置７はオフ状態となる（ステップＳ２０３）。
【００５０】
次に、制御部１は、第１電動機２１の線間を短絡させて、第１電動機２１の回転にブレーキをかける。その際、制御部１は、カウントを開始する（ステップＳ２０４）。次いで、制御部１は、カウント時間がブレーキ処理時間以上になるまで待機する（ステップＳ２０５／ＮＯ）。そして、制御部１は、カウント時間がブレーキ処理時間以上になると、ブレーキ処理を終了し、第１電動機２１が正転して駆動するのに必要な三相電圧指令値Ｖｕｖｗ＿ｒｅｆを電力変換装置３に出力する。これにより、第１電動機２１が駆動を開始する（ステップＳ２０６）。
【００５１】
続いて、図６では、２台同時運転を行っているときに、台数切替指令が送信されてから第１電動機２１が起動処理を実行するまでの動作の流れを示している。図６のタイムチャートでは、横軸に経過時間をとり、縦軸の１段目に電動機の回転数をとり、縦軸の２段目にスイッチ装置７の駆動状態をとっている。つまり、１段目には、第１電動機２１の回転数を実線で表し、第２電動機２２の回転数を破線で表している。また、２段目には、スイッチ装置７のオンオフ状態を表している。
【００５２】
ここで、期間Ｔ１は、図５のステップＳ２０２の全スイッチング素子オフ処理に対応し、期間Ｔ２は、図５のステップＳ２０３のスイッチ装置オフ処理に対応する。また、期間Ｔ３は、図５のステップＳ２０４及びＳ２０５のブレーキ処理に対応し、期間Ｔ４は、図５のステップＳ２０６の起動処理に対応する。図６を参照して、図５の各処理に対応する期間ごとに、第１電動機２１及び第２電動機２２の動作と、スイッチ装置７の動作とを説明する。
【００５３】
［全スイッチング素子オフ処理（Ｔ１）］
期間Ｔ０では、第１電動機２１と第２電動機２２とが等しい回転数ｆで同期しながら運転している。このとき、第１電動機２１と第２電動機２２とは、何れも電力変換装置３と電気的に接続されているため、スイッチ装置７はオンの状態である。制御部１は、上位制御装置４６から台数切替指令を受けると、期間Ｔ１において、電力変換装置３を構成する６個のスイッチング素子４ａ〜４ｆにオフ信号を出力する。６個のスイッチング素子４ａ〜４ｆがオフすると、電力変換装置３から第１電動機２１及び第２電動機２２に電流が流れなくなり、第１電動機２１及び第２電動機２２はフリーラン状態になる。また、スイッチ装置７には、電流が流れない状態となる。フリーラン状態になった第１電動機２１及び第２電動機２２は、それぞれ、空気抵抗等の影響により、回転数が徐々に減少する。
【００５４】
［スイッチ装置オフ処理（Ｔ２）］
期間Ｔ２において、第１電動機２１及び第２電動機２２はフリーラン状態である。制御部１からスイッチ装置７に対し、接点オフ信号が出力されると、スイッチ装置７はオフ状態となり、第２電動機２２が電力変換装置３から電気的に切り離される。このとき、全スイッチング素子オフ処理により、スイッチ装置７に流れる電流は遮断されている。
【００５５】
［ブレーキ処理（Ｔ３）］
期間Ｔ３において、第１電動機２１は、電力変換装置３と電気的に接続されており、フリーラン状態である。ブレーキ処理が開始され、第１電動機２１の線間が短絡すると、第１電動機２１は減速し、回転数ｆ１は０［ｒ／ｍｉｎ］となる。このときの第１電動機２１の減速スピードは、フリーラン状態で減速するスピードよりも速い。つまり、フリーラン状態よりも短時間で、第１電動機２１の回転数ｆ１は０［ｒ／ｍｉｎ］となる。
【００５６】
［起動処理（Ｔ４）］
期間Ｔ４が始まる時刻において、第１電動機２１の回転数は、０［ｒ／ｍｉｎ］である。また、スイッチ装置７はオフ状態である。このとき、第２電動機２２は、フリーラン状態であっても問題はない。同期引き込み動作が実施された後、第１電動機２１は、電力変換装置３により制御され、第１電動機２１の回転数ｆ１は目標回転数まで増加する。
【００５７】
（実施の形態１の作用効果）
以上のように、本実施の形態１の電動機制御装置１０は、スイッチ装置７をオフする前に、６個のスイッチング素子４ａ〜４ｆをオフすることにより、電力変換装置３から第２電動機２２に流れる電流を遮断することができる。すると、電力変換装置３からスイッチ装置７に流れる電流が遮断されるため、スイッチ装置７をオフした際の電流変化量が小さくなり、スイッチ装置７をオフする際の電流変化に比例するサージ電圧も小さくなる。すなわち、制御部１は、２台の電動機が運転している状態から設定電動機だけが運転する１台運転に切り替える際、運転している２台の電動機の回転数を現在の回転数よりも低下させてからスイッチ装置７をオフ状態にする。よって、電動機制御装置１０によれば、スイッチ装置７をオフする際に、スイッチ装置７に流れる電流を小さくすることができるため、電流変化量に比例するサージ電圧を低く抑えることができる。そのため、スイッチ装置７の破損及び寿命低下を抑制すると共に、電動機制御装置１０の信頼性を高めることができる。
【００５８】
また、電動機制御装置１０は、スイッチ装置７をオフにし、第２電動機２２を電力変換装置３から電気的に切り離してからブレーキ処理を実施する。そのため、２台の電動機に対して同時にブレーキをかける場合と比べて、ブレーキ時に発生する電流を小さくすることができる。加えて、本実施の形態１のブレーキ処理によれば、２台の電動機に対して同時にブレーキをかける場合よりも短い時間で、迅速に第１電動機２１の回転数ｆ１を０［ｒ／ｍｉｎ］にすることができる。そのため、再起動までの時間を短くすることができ、第１ファン３１が回転していないことによる熱交換器ユニット３０の熱交換能力の低下を緩和することができる。
【００５９】
複数の初期回転数ｆ０と複数のブレーキ処理時間とを関連づけた処理時間テーブルを参照して、ブレーキ処理時間を決定することにより、第１電動機２１の回転数ｆ１が０［ｒ／ｍｉｎ］になるタイミングを予測して、第１電動機２１の再起動を開始する。そのため、再起動までの時間をさらに短くすることができる。もっとも、制御部１は、処理時間テーブルの代わりに、初期回転数ｆ０とブレーキ処理時間とを関連づけたグラフなどを用いてもよい。
【００６０】
また、電動機制御装置１０は、全スイッチング素子オフ処理と、スイッチ装置オフ処理と、ブレーキ処理とを、この順に実行する。よって、第２電動機２２にはブレーキがかからず、フリーラン状態を保つことができるため、熱交換器ユニット３０の熱交換能力の低下を緩和することができる。
【００６１】
すなわち、本実施の形態１の電動機制御装置１０によれば、スイッチ装置７にかかるサージ電圧を低く抑えることができるため、スイッチ装置７の破損及び寿命低下を抑制することができる。その結果、電動機制御装置１０の信頼性を高めることができる。また、熱交換器ユニット３０の熱交換能力への影響を抑えながら、電動機の運転台数の切り替え処理を実施することができる。
【００６２】
さらに、基準回転数Ｘ１は、２台同時運転時の吸込風量が、１台運転時の吸込風量の最大値と等しくなるときの回転数ｆに設定される。すなわち、基準回転数Ｘ１は、１台のファンによって吸い込むことのできる風量が基準となっているため、１台運転への切り替え時に吸込風量を維持することができ、熱交換器ユニット３０の熱交換能力を保つことができる。
【００６３】
実施の形態２．
本実施の形態２の空気調和装置及び電動機制御装置の構成は図１と同様であるため、前述した実施の形態１と同等の構成については同一の符号を付して説明は省略する。本実施の形態２の制御部１は、上位制御装置４６から台数切替指令を受信すると、全スイッチング素子オフ処理と、スイッチ装置オフ処理と、推定処理と、起動処理と、をこの順で実行する。すなわち、制御部１は、実施の形態１におけるブレーキ処理の代わりに、推定処理を行うようになっている。
【００６４】
本実施の形態２において、制御部１は、フリーラン状態になっている第１電動機２１の回転数ｆ１と、第１電動機２１の回転子の位置とを推定し、各推定値に基づいて起動処理を実行する。なお、回転子の位置は、回転子の位相に対応する。本実施の形態２において、制御部１の記憶部１ａには、第１電動機２１、第２電動機２２、第１ファン３１、及び第２ファン３２の慣性等の特性を示す特性情報の他、後述する回転数低下情報などが記憶されている。
【００６５】
制御部１は、第１電動機２１の回転数ｆ１の推定、及び第１電動機２１の回転子の磁極位置の推定を、初期回転数ｆ０と、初期位置情報と、オフ後経過時間と、特性情報と、を用いて行う。初期回転数ｆ０は、全スイッチング素子オフ処理に移行する直前の回転数ｆである。初期位置情報は、全スイッチング素子オフ処理に移行する直前の第１電動機２１の回転子の磁極位置の情報である。つまり、初期位置情報は、複数のスイッチング素子４ａ〜４ｆを全てオフにする直前の設定電動機の回転子の磁極位置の情報である。オフ後経過時間は、複数のスイッチング素子４ａ〜４ｆを全てオフにしてからの経過時間であり、制御部１が計時するようになっている。特性情報は、第１電動機２１及び第１ファン３１の慣性等の特性を示す情報である。なお、全スイッチング素子オフ処理に移行する直前において、回転数ｆと回転数ｆ１とは等しくなっている。
【００６６】
より具体的に、本実施の形態２では、予め、使用する電動機及びファンがある回転数で運転しているときに、６個のスイッチング素子４ａ〜４ｆをオフにすると、その後、時間の経過とともにフリーラン回転数がどのように変化するかを実験にて確認しておく。ここで、フリーラン回転数とは、フリーラン状態にある電動機の回転数であり、本実施の形態２では、各スイッチング素子４ａ〜４ｆをオフしてからの第１電動機２１の回転数ｆ１のことである。
【００６７】
すなわち、実機での試験などにより、回転数ｆごとに、フリーラン回転数の経時的な変化を示す情報を記録し、回転数低下情報として記憶部１ａに記憶させておく。回転数低下情報は、オフ後経過時間とフリーラン回転数の推定値である推定回転数とを関連づけた情報であり、オフ後経過時間が増加すると、推定回転数が減少するように構成される。回転数低下情報としては、オフ後経過時間と推定回転数とを関連づけた低下情報テーブル、又はオフ後経過時間と推定回転数とを関連づけたグラフなどを採用することができる。
【００６８】
したがって、制御部１は、初期回転数ｆ０とオフ後経過時間とを用いて、フリーラン状態になっている第１電動機２１の回転数ｆ１を推定することができる。つまり、制御部１は、オフ後経過時間を、初期回転数ｆ０に対応する回転数低下情報に照らすことにより、推定回転数を求めることができる。
【００６９】
回転子の磁極位置は、回転子の回転角速度の時間積分により計算できる。すなわち、制御部１は、予め実験にて確認したオフ後経過時間とフリーラン回転数との関係を示す情報、オフ後経過時間、及び初期位置情報をもとに、フリーラン状態になっている第１電動機２１の回転子の磁極位置を推定することができる。つまり、制御部１は、フリーラン状態になっている第１電動機２１の回転子の磁極位置の推定値を、推定位置情報として求める。本実施の形態２において、制御部１は、オフ後経過時間とフリーラン回転数との関係を示す情報として、回転数低下情報から求めた推定回転数を用いる。
【００７０】
そして、制御部１は、起動処理として、直前の推定処理で推定した推定回転数及び推定位置情報を用いることにより、三相電圧指令値Ｖｕｖｗ＿ｒｅｆを生成し、電力変換装置３に出力する。これにより、電力変換装置３は、第１電動機２１に対し、回転子に同期した大きさ、周波数、及び位相の電圧を出力する。第１電動機２１は、固定子と回転子とが同期した後、目標回転数に追従する。
【００７１】
すなわち、制御部１は、オフ後経過時間を回転数低下情報に照らして推定回転数を求める。また、制御部１は、求めた推定回転数と、初期位置情報と、オフ後経過時間とを用いて推定位置情報を求める。そして、制御部１は、求めた推定位置情報を用いて設定電動機の回転子と固定子の磁極位置を同期させ、設定電動機を再起動させる。
【００７２】
図７は、本発明の実施の形態２に係る電動機制御装置の制御部による一部の処理を示すフローチャートである。図８は、本発明の実施の形態２に係る電動機制御装置の制御部による一部の処理を示すタイムチャートである。図７及び図８を参照して、電動機の運転状態を２台同時運転から１台運転に切り替える場合の動作を説明する。図５及び図６と同様の処理については同一の符号を用いて説明は省略する。なお、上位制御装置４６による動作は、図４の場合と同様である。
【００７３】
まず、図７を参照して、第１電動機２１と第２電動機２２との２台同時運転から第１電動機２１のみの１台運転に切り替える際に制御部１が行う制御の手順を説明する。制御部１は、ステップＳ２０１〜Ｓ２０３までの処理を、図５の場合と同様に実行する。
【００７４】
次に、制御部１は、計時中のオフ後経過時間を、初期回転数ｆ０に対応する回転数低下情報に照らすことにより、第１電動機２１の推定回転数を求める（ステップＳ３０１）。そして、制御部１は、オフ後経過時間とフリーラン回転数との関係、オフ後経過時間、及び初期位置情報を用いて、第１電動機２１の回転子の磁極位置の推定値である推定位置情報を求める（ステップＳ３０２）。
【００７５】
次いで、制御部１は、推定回転数及び推定位置情報を用いて、第１電動機２１の固定子と回転子とが同期し、かつ第１電動機２１の回転数ｆ１を目標回転数に追従させるための三相電圧指令値Ｖｕｖｗ＿ｒｅｆを生成する。そして、制御部１は、生成した三相電圧指令値Ｖｕｖｗ＿ｒｅｆを電力変換装置３に出力する（ステップＳ３０３）。
【００７６】
続いて、図８では、２台同時運転を行っているときに、台数切替指令が送信されてから第１電動機２１が起動処理を実行するまでの動作の流れを示している。図８のタイムチャートの基本的な構成は、図６のタイムチャートと同様である。期間Ｔ１は、図７のステップＳ２０２の全スイッチング素子オフ処理に対応し、期間Ｔ２は、図７のステップＳ２０３のスイッチ装置オフ処理に対応している。また、期間Ｔ５は、図７のステップＳ３０１及びＳ３０２の推定処理に対応し、期間Ｔ４は、図７のステップＳ３０３の起動処理に対応している。図８を参照して、推定処理を中心に、第１電動機２１及び第２電動機２２の動作と、スイッチ装置７の動作とを説明する。
【００７７】
期間Ｔ１において、６個のスイッチング素子４ａ〜４ｆをオフにすると、第１電動機２１及び第２電動機２２はフリーラン状態となり、それぞれの回転数が徐々に減少する。次に、期間Ｔ２でスイッチ装置７をオフにした後、期間Ｔ５において、推定回転数及び推定位置情報を求める。ここで、期間Ｔ１、期間Ｔ２、及び期間Ｔ５までの間、第１電動機２１及び第２電動機２２はフリーラン状態である。期間Ｔ４では、期間Ｔ５の推定処理で求めた推定回転数及び推定位置情報を用いて第１電動機２１を再起動する。その後、第１電動機２１は、目標回転数まで加速する。
【００７８】
本実施の形態２では、第１電動機２１の回転数ｆ１が減少している途中の期間Ｔ５及び期間Ｔ４において、推定処理及び起動処理を実施するため、第１電動機２１の回転数ｆ１が０［ｒ／ｍｉｎ］まで減少しない。一方、第２電動機２２は、期間Ｔ２でスイッチ装置７をオフした後、電力変換装置３からは電気的に切り離されているので、フリーラン状態のまま、回転数ｆ２は０［ｒ／ｍｉｎ］まで減少する。
【００７９】
（実施の形態２の作用効果）
以上のように、本実施の形態２の制御部１は、２台の電動機が運転している状態から設定電動機だけが運転する１台運転に切り替える際、運転している２台の電動機の回転数を現在の回転数よりも低下させてからスイッチ装置７をオフ状態にする。したがって、本実施の形態２の電動機制御装置１０によっても、実施の形態１と同様、スイッチ装置７にかかるサージ電圧を低く抑えることができ、スイッチ装置７の破損及び寿命低下を抑制することができる。よって、信頼性の高い電動機制御装置１０を提供することができる。加えて、熱交換器ユニット３０の熱交換能力への影響を抑えながら、電動機の運転台数の切り替え処理を実施することができる。
【００８０】
また、本実施の形態２の電動機制御装置１０は、第１電動機２１の回転数ｆ１が減少している途中で、回転数推定処理と起動処理を実施するため、フリーラン状態の第１ファン３１の回転を停止させることなく、第１電動機２１を再起動させることができる。そのため、熱交換器ユニット３０の熱交換能力の低下をさらに緩和することができる。
【００８１】
さらに、電動機制御装置１０は、ブレーキ処理を行わないため、ブレーキ処理に要する時間が不要となる。加えて、電動機制御装置１０は、第１電動機２１の回転数ｆ１を０［ｒ／ｍｉｎ］までは低下させないため、０［ｒ／ｍｉｎ］から第１電動機２１を加速させる動作が不要となる。そのため、電動機の運転台数の切り替え処理に要する時間を短縮することができる。
【００８２】
実施の形態３．
本実施の形態３の空気調和装置及び電動機制御装置の構成は図１と同様であるため、上述した実施の形態１及び２と同等の構成については同一の符号を付して説明は省略する。本実施の形態３の制御部１は、上位制御装置４６から台数切替指令を受信すると、減速処理と、電流ゼロクロス検出処理と、スイッチ装置オフ処理と、加速処理と、をこの順に実行する。すなわち、制御部１は、実施の形態１におけるブレーキ処理の代わりに、減速処理及び電流ゼロクロス検出処理を行うようになっている。
【００８３】
減速処理は、制御部１が、第１電動機２１及び第２電動機２２を運転可能な最低回転数まで減速させる処理である。すなわち、制御部１は、第１電動機２１及び第２電動機２２を運転可能な最低回転数で運転させるための三相電圧指令値Ｖｕｖｗ＿ｒｅｆを、減速指令として電力変換装置３に出力する。
【００８４】
スイッチ装置７に流れる電流は、その値である電流値の正負が周期的に変化する交流電流である。つまり、電流ゼロクロス検出処理は、制御部１が、電流値が正から負、又は負から正に切り替わるタイミング、すなわちゼロクロスを検出する処理である。
【００８５】
ここで、シャント抵抗６ｕ〜６ｗを用いて検出される各相の電流は、それぞれ、スイッチ装置７の各相に流れる電流と同位相である。つまり、シャント抵抗６ｕ〜６ｗを用いて制御部１が検出した三相電流Ｉｕｖｗのゼロクロスと、スイッチ装置７に流れる電流のゼロクロスとは一致する。したがって、本実施の形態３の制御部１は、電流ゼロクロス検出処理として、三相電流Ｉｕｖｗのゼロクロスである電流ゼロクロスを検出する。
【００８６】
また、本実施の形態３において、制御部１は、スイッチ装置オフ処理として、電流ゼロクロスにてスイッチ装置７をオフできるように、スイッチ装置７に接点オフ信号を出力する。ここで、実際には、制御部１が電流ゼロクロスを検出してからスイッチ装置７がオフ状態になるまでにはタイムラグが生じる。電流ゼロクロスを検出した後、制御部１がスイッチ装置７にオフ信号を出力し、スイッチ装置７がオフ状態になる、という一連の動作が存在するからである。つまり、制御部１は、電流ゼロクロスを検出した時点で、即座にスイッチ装置７をオフ状態にすることはできない。
【００８７】
そのため、本実施の形態３では、より厳密に電流ゼロクロスにてスイッチ装置７をオフするため、制御部１は、電流ゼロクロスのタイミングに対して所定のオフセットをかけて、スイッチ装置７に接点オフ信号を出力するようになっている。制御部１は、電流の周波数、及びスイッチ装置７がオフするまでの遅れ時間に基づいて、所定のオフセットを演算する。
【００８８】
ところで、図１に示す構成では、スイッチ装置７において、Ｕ２相とＷ２相との２相に接点部が接続されている。つまり、Ｕ２相に第１接点部７ｘが接続され、Ｗ２相に第２接点部７ｙが接続されている。また、Ｕ２相に流れる電流と、Ｗ２相に流れる電流との間には、２４０°の位相差があり、Ｕ２相の電流とＷ２相の電流との双方が同時にゼロクロスすることはない。しかしながら、制御部１がスイッチ装置７に送信する切替指示信号ＳＷは、相ごとに分かれておらず、複数の相を同一の指令で一括して管理する構成となっている。そのため、Ｕ２相の電流とＷ２相の電流とがゼロクロスするタイミングで、第１接点部７ｘと第２接点部７ｙとのそれぞれに独立して、切替指示信号ＳＷとしての接点オフ信号を送信することはできない。
【００８９】
ここで、スイッチ装置７に接点オフ信号を出力する契機を、Ｕ２相の電流がゼロクロスするタイミングに固定すると、Ｗ２相に接続された第２接点部７ｙにかかるストレスが大きくなる。逆の場合も同様である。つまり、スイッチ装置７に接点オフ信号を出力する契機を、一方の相の電流がゼロクロスするタイミングに固定すると、他方の相の接点部の負担が相対的に大きくなる。そのため、他方の相の接点部が、一方の相の接点部よりも早く寿命を迎えることとなる。
【００９０】
そこで、本実施の形態３では、制御部１が、接点オフ信号を出力する契機を、Ｕ２相の電流がゼロクロスするタイミングと、Ｗ２相の電流がゼロクロスするタイミングとで、交互に入れ替えるようになっている。すなわち、制御部１は、三相電流Ｉｕｖｗのゼロクロスとして、電力変換装置３のＵ相に流れる電流のゼロクロスと、電力変換装置３のＷ相に流れる電流のゼロクロスとを交互に用いるようになっている。より具体的に、制御部１は、Ｕ２相に流れる電流がゼロクロスするタイミングでスイッチ装置７をオフにすると、次のスイッチ装置オフ処理の際は、Ｗ２相に流れる電流がゼロクロスするタイミングでスイッチ装置７をオフにする。
【００９１】
もっとも、ゼロクロスを検出する相は、スイッチ装置オフ処理の度に入れ替えるのではなく、例えば一定の回数ごとに入れ替えてもよい。つまり、制御部１は、接点オフ信号を出力する契機を、Ｕ２相の電流がゼロクロスするタイミングと、Ｗ２相の電流がゼロクロスするタイミングとで、定期的に入れ替えるとよい。このようにすれば、スイッチ装置７における第１接点部７ｘと第２接点部７ｙとの間で負担を分散することができる。
【００９２】
加速処理は、運転可能な最低回転数で運転している第１電動機２１を目標回転数まで加速する処理である。つまり、制御部１は、加速処理として、第１電動機２１の回転数ｆ１を目標回転数に追従させる三相電圧指令値Ｖｕｖｗ＿ｒｅｆを生成し、電力変換装置３に出力する。
【００９３】
図９は、本発明の実施の形態３に係る電動機制御装置の制御部による一部の処理を示すフローチャートである。図１０は、本発明の実施の形態３に係る電動機制御装置の制御部による一部の処理を示すタイムチャートである。図９及び図１０を参照して、電動機の運転状態を２台同時運転から１台運転に切り替える場合の動作を説明する。図５及び図６と同様の処理については同一の符号を用いて説明は省略する。なお、上位制御装置４６による動作は、図４の場合と同様である。
【００９４】
まず、図９を参照して、第１電動機２１と第２電動機２２との２台同時運転から第１電動機２１の１台運転に切り替える際に制御部１が行う制御の手順を説明する。
【００９５】
制御部１は、上位制御装置４６から台数切替指令を受信すると（ステップＳ２０１／ＹＥＳ）、第１電動機２１及び第２電動機２２が運転可能な最低回転数で運転するよう、電力変換装置３に減速指令を出力する（ステップＳ４０１）。次いで、制御部１は、回転数ｆが最低回転数に低下するまで待機する（ステップＳ４０２／ＮＯ）。
【００９６】
制御部１は、回転数ｆが最低回転数まで低下すると（ステップＳ４０２／ＹＥＳ）、三相電流Ｉｕｖｗにおける電流ゼロクロスを検出する（ステップＳ４０３）。そして、制御部１は、電流ゼロクロスのタイミングに対して所定のオフセットをかけて、スイッチ装置７に接点オフ信号を出力する（ステップＳ４０４）。そして、制御部１は、第１電動機２１の回転数ｆ１が目標回転数となるように三相電圧指令値Ｖｕｖｗ＿ｒｅｆを生成し、電力変換装置３に出力する（ステップＳ４０５）。
【００９７】
続いて、図１０では、２台同時運転を行っているときに、台数切替指令が送信されてから第１電動機２１が起動処理を実行するまでの動作の流れを示している。図１０のタイムチャートの基本的な構成は、図６及び図８のタイムチャートと同様である。期間Ｔ６は、図９のステップＳ４０１及びＳ４０２の減速処理に対応し、期間Ｔ７は、図９のステップＳ４０３の電流ゼロクロス検出処理に対応している。また、期間Ｔ２は、図９のステップＳ４０４のスイッチ装置オフ処理に対応し、期間Ｔ８は、図９のステップＳ４０５の加速処理に対応している。図１０を参照して、第１電動機２１及び第２電動機２２の動作と、スイッチ装置７の動作とを説明する。
【００９８】
期間Ｔ６において、上位制御装置４６から台数切替指令を受けた制御部１は、第１電動機２１及び第２電動機２２が運転可能な最低回転数で運転するように、電力変換装置３に三相電圧指令値Ｖｕｖｗ＿ｒｅｆを出力する。そのため、第１電動機２１及び第２電動機２２は、制御定数として定められた減速スピードで最低回転数まで減速する。
【００９９】
第１電動機２１及び第２電動機２２が最低回転数まで減速した後、期間Ｔ７での電流ゼロクロス検出処理を経て、期間Ｔ２に移行し、スイッチ装置７はオフ状態へと遷移する。スイッチ装置７がオフ状態になると、第２電動機２２は、電力変換装置３から電気的に切り離され、フリーラン状態となる。そのため、図１０に示すように減速して、第２電動機２２の回転数ｆ２は、０［ｒ／ｍｉｎ］まで減少する。
【０１００】
一方、期間Ｔ２において、第１電動機２１は、電力変換装置３と電気的に接続されたままであり、それまでの運転状態が継続される。つまり、第１電動機２１は、最低回転数での運転を継続する。そして、期間Ｔ８に移行すると、第１電動機２１は、目標回転数まで加速する。
【０１０１】
（実施の形態３の作用効果）
以上のように、本実施の形態３の制御部１は、２台の電動機が運転している状態から設定電動機だけが運転する１台運転に切り替える際、運転している２台の電動機の回転数を現在の回転数よりも低下させてからスイッチ装置７をオフ状態にする。より具体的に、本実施の形態３の電動機制御装置１０は、スイッチ装置７をオフ状態にする前に、減速処理により、第１電動機２１及び第２電動機２２の回転数ｆを最低回転数まで減速させる。つまり、電動機制御装置１０は、スイッチ装置７に流れる電流を最小した上で、スイッチ装置７をオフ状態にするため、スイッチ装置７にかかるサージ電圧を低く抑えることができる。さらに、電動機制御装置１０は、Ｕ２相又はＷ２相の電流がゼロクロスするタイミングでスイッチ装置７をオフ状態にする。そのため、スイッチ装置７にかかるサージ電圧をさらに抑制することができる。
【０１０２】
加えて、スイッチ装置７をオフ状態にするタイミングは、Ｕ２相の電流ゼロクロスを採用した次の回はＷ２相の電流ゼロクロスを採用するという風に、ゼロクロスの判定に用いる相を交互に入れ替えるようになっている。つまり、制御部１は、スイッチ装置７をオフ状態にする条件に用いる電流の相を、スイッチ装置７をオフ状態にする度に切り替える。よって、一方の相に接続されたスイッチ装置７の接点部のみにストレスがかかり続けることを防止することができるため、スイッチ装置７の故障を抑制し、寿命を延ばすことができる。
【０１０３】
すなわち、本実施の形態３の電動機制御装置１０によっても、実施の形態１と同様、スイッチ装置７にかかるサージ電圧を低く抑えることができ、スイッチ装置７の破損及び寿命低下を抑制することができる。よって、信頼性の高い電動機制御装置１０を提供することができる。また、熱交換器ユニット３０の熱交換能力への影響を抑えながら、電動機の運転台数の切り替え処理を実施することができる。
【０１０４】
そして、電動機制御装置１０は、スイッチ装置７をオフ状態にする際、第１電動機２１の駆動を停止させずに再起動させることから、第１ファン３１の回転を停止させることがない。そのため、実施の形態２と同様、熱交換器ユニット３０の熱交換能力の低下を緩和することができる。
【０１０５】
また、実施の形態２と同様、ブレーキ処理に要する時間が不要であり、かつ第１電動機２１の０［ｒ／ｍｉｎ］からの加速が不要であることから、電動機の運転台数の切り替え処理に要する時間を短縮することができる。また、フリーラン状態の第１電動機２１における回転子の磁極と固定子の磁極とを同期させて再起動させる、という処理が不要となるため、制御内容を簡素化することができる。
【０１０６】
実施の形態４．
本実施の形態４の空気調和装置及び電動機制御装置の構成は図１と同様であるため、上述した実施の形態１〜３と同等の構成については同一の符号を付して説明は省略する。本実施の形態４は、前述した実施の形態３における電流ゼロクロス検出処理の代わりに、制御部１が、電流ピーク検出処理を行う点に特徴がある。その他の制御構成は実施の形態３と同様である。
【０１０７】
図１１は、本発明の実施の形態４に係る空気調和装置の電動機に流れる三相交流電流の波形を示すグラフである。図１１では、Ｕ２相の電流、Ｖ２相の電流、及びＷ２相の電流の経時的な変化を例示している。図１１では、Ｕ２相の電流を実線で示し、Ｖ２相の電流を破線で示し、Ｗ２相の電流の一点鎖線で示している。
【０１０８】
ここで、Ｕ２相の電流及びＷ２相の電流の大きさに偏りがなく、できる限り最小になるのは、図１１に示す点Ａである。そして、図１１によると、点Ａが位置する時刻において、Ｖ２相の電流が最大値又は最小値となっている。そこで、本実施の形態４では、上記のような各相の電流の関連性を利用して、Ｖ２相の電流のピークを検出することにより、図１１の点Ａで示すポイントを検出するという構成を採っている。
【０１０９】
すなわち、本実施の形態４の制御部１は、電流ピーク検出処理として、接点部が設けられていないＶ２相の電流の正弦波の山又は谷、つまり電流ピークを検出するようになっている。そして、制御部１は、スイッチ装置オフ処理として、電流ピーク検出処理で検出したＶ２相の電流ピークでスイッチ装置７をオフできるように、スイッチ装置７に接点オフ信号を出力する。
【０１１０】
ここで、実際には、制御部１がＶ２相の電流ピークを検出してからスイッチ装置７がオフ状態になるまでにはタイムラグが生じる。そのため、本実施の形態４では、より厳密にＶ２相の電流ピークにてスイッチ装置７をオフするために、制御部１は、Ｖ２相の電流ピークのタイミングに対して所定のオフセットをかけて、スイッチ装置７に接点オフ信号を出力するようになっている。制御部１は、電流の周波数、及びスイッチ装置７がオフするまでの遅れ時間に基づいて、所定のオフセットを演算する。
【０１１１】
図１２は、本発明の実施の形態４に係る電動機制御装置の制御部による一部の処理を示すフローチャートである。図１２を参照して、電動機の運転状態を２台同時運転から１台運転に切り替える場合の動作を説明する。図９と同様の処理については同一の符号を用いて説明は省略する。なお、実施の形態４におけるタイムチャートは、実施の形態３における図１０と同様になるため省略する。また、上位制御装置４６による動作は、図４の場合と同様である。
【０１１２】
制御部１は、ステップＳ２０１、Ｓ４０１、及びＳ４０２の処理を図９の場合と同様に実行する。そして、制御部１は、回転数ｆが最低回転数まで減速すると（ステップＳ４０２／ＹＥＳ）、制御部１は、接点部が設けられていないＶ２相の電流ピークを検出する（ステップＳ５０１）。そして、制御部１は、Ｖ２相の電流ピークのタイミングに対して所定のオフセットをかけて、スイッチ装置７に接点オフ信号を出力する（ステップＳ５０２）。次いで、制御部１は、ステップＳ４０５の処理を図９の場合と同様に実行する。
【０１１３】
（実施の形態４の作用効果）
本実施の形態４の電動機制御装置１０は、スイッチ装置７をオフ状態にする前に、減速処理により、第１電動機２１及び第２電動機２２の回転数ｆを最低回転数まで減速させる。さらに、電動機制御装置１０は、Ｕ２相の電流とＷ２相の電流の大きさに偏りがなく、できる限り最小になるタイミングでスイッチ装置７をオフ状態にする。そのため、スイッチ装置７にかかるサージ電圧を低く抑えることができる。
【０１１４】
加えて、スイッチ装置７をオフ状態にするタイミングであるＶ２相の電流ピークでは、Ｕ２相の電流値とＷ２相の電流値とが、等しく且つ相対的に小さな値となる。したがって、Ｕ２相の第１接点部７ｘ及びＷ２相の第２接点部７ｙにかかるストレスを小さくし、かつ第１接点部７ｘと第２接点部７ｙとの間で負担を分散することができる。よって、スイッチ装置７の故障を抑制し、寿命を延ばすことができる。その他の作用効果は、実施の形態３と同様である。
【０１１５】
実施の形態５．
本実施の形態５の空気調和装置は、上述した実施の形態１〜４と比較して、電動機制御装置の構成の一部が異なる。また、上位制御装置による制御内容が図４のフローチャートとは異なる。ただし、空気調和装置の構成は図１と同様であるため、上述した実施の形態１〜４と同等の構成については同一の符号を付して説明は省略する。
【０１１６】
図１３は、本発明の実施の形態５に係る電動機制御装置の構成を例示した制御ブロック図である。本実施の形態５の電動機制御装置１１０は、図２の電動機制御装置１０と比較すると、電流検出装置１３が追加されている。電流検出装置１３は、例えば電流センサであり、第１電動機２１と電力変換装置３とを接続している三相電力線８に流れる電流を検出する。また、電動機制御装置１１０は、制御部１の代わりに、制御部１０１を有している。制御部１０１は、２台の電動機が運転している状態から設定電動機だけが運転する１台運転に切り替える際、運転している２台の電動機の回転数を現在の回転数よりも低下させてからスイッチ装置７をオフ状態にする。
【０１１７】
ここで、第１電動機２１と第２電動機２２の並列運転においては、第１電動機２１と第２電動機２２との回転数差の影響で、乱調現象が発生する。乱調現象が発生すると、制御が不安定となって電流が発散し、電動機を制御することが困難になる。そこで、本実施の形態５では、乱調現象が発生したことを、第１電動機２１に流れる電流Ｉｕｖｗ１と第２電動機２２に流れる電流Ｉｕｖｗ２との差分である電流差分値Ｉｄが基準電流値Ｘ２以上になったことから判断する。そして、電流差分値Ｉｄが基準電流値Ｘ２以上になったときに、第１電動機２１と第２電動機２２の並列運転から、第１電動機２１のみの単独運転に切り替える。
【０１１８】
第１電動機２１に流れる電流Ｉｕｖｗ１は、電流検出装置１３によって検出される。ここで、図３に示したシャント抵抗６ｕ〜６ｗによって検出される電流は、第１電動機２１に流れる電流Ｉｕｖｗ１と第２電動機２２に流れる電流Ｉｕｖｗ２との和になっている。よって、第２電動機２２に流れる電流Ｉｕｖｗ２は、シャント抵抗６ｕ〜６ｗによって検出される三相電流Ｉｕｖｗから電流検出装置１３によって検出される電流Ｉｕｖｗ１を引くことで求められる。
【０１１９】
より具体的に、制御部１０１は、第１電動機２１及び第２電動機２２の回転数ｆを取得して、上位制御装置４６に出力する。制御部１０１は、経時的に、電流検出装置１３から第１電動機２１に流れる電流Ｉｕｖｗ１を取得する。また、制御部１０１は、三相電流Ｉｕｖｗから電流Ｉｕｖｗ１を減算することにより、第２電動機２２に流れる電流Ｉｕｖｗ２を求める。そして、制御部１０１は、電流Ｉｕｖｗ１と電流Ｉｕｖｗ２との差分である電流差分値Ｉｄを求め、求めた電流差分値Ｉｄを上位制御装置４６へ出力する。制御部１０１の他の構成は、実施の形態１〜４の制御部１と同様である。
【０１２０】
上位制御装置４６は、上記各実施の形態と同様、制御部１０１から受信した回転数ｆと基準回転数Ｘ１と比較し、回転数ｆが基準回転数Ｘ１以下である場合に、制御部１に対して台数切替指令を送信する。また、本実施の形態５の上位制御装置４６は、制御部１０１から出力される電流差分値Ｉｄと基準電流値Ｘ２とを比較し、電流差分値Ｉｄが基準電流値Ｘ２以上である場合にも、制御部１に対して台数切替指令を送信する。
【０１２１】
図１４は、本発明の実施の形態５に係る空気調和装置の上位制御装置による処理を示すフローチャートである。図１４を参照して、上位制御装置４６が電動機の台数切り替えに関して行う制御の手順を説明する。図１４では、図４と比較して、台数切替指令を送信する際の判定条件が異なっている。図４と同様の処理については同一の符号を用いて説明は省略する。
【０１２２】
上位制御装置４６は、制御部１から回転数ｆと電流差分値Ｉｄとを受信する（ステップＳ６０１）。次いで、上位制御装置４６は、回転数ｆが基準回転数Ｘ１以下であるか否かを判定する。また、上位制御装置４６は、電流差分値Ｉｄと基準電流値Ｘ２とを比較し、電流差分値Ｉｄが基準電流値Ｘ２以上であるか否かを判定する（ステップＳ６０２）。
【０１２３】
上位制御装置４６は、回転数ｆが基準回転数Ｘ１以下、又は電流差分値Ｉｄが基準電流値Ｘ２以上であるという判定条件を満たせば（ステップＳ６０２／ＹＥＳ）、制御部１に対し、台数切替指令を送信する（ステップＳ１０３）。一方、上位制御装置４６は、上記の判定条件を満たさなければ（ステップＳ６０２／ＮＯ）、ステップＳ６０１の処理に戻る。
【０１２４】
上記の動作説明では、回転数ｆと基準回転数Ｘ１との比較判定と、電流差分値Ｉｄと基準電流値Ｘ２との比較判定を同じタイミングで行う例を示したが、これに限らず、上位制御装置４６は、各比較判定を異なるタイミングで行ってもよい。したがって、制御部１から回転数ｆを受信するタイミングと、制御部１から電流差分値Ｉｄを受信するタイミングとは、異なっていてもよい。
【０１２５】
また、上記の説明では、制御部１０１が電流差分値Ｉｄを求めて上位制御装置４６へ出力する場合を例示したが、これに限定されない。例えば、制御部１０１は、電流Ｉｕｖｗ１及び電流Ｉｕｖｗ２、又は電流Ｉｕｖｗ１及び電流Ｉｕｖｗ１を上位制御装置４６へ出力してもよい。この場合は、上位制御装置４６が、電流差分値Ｉｄを求めた上で、基準電流値Ｘ２との比較を行うことになる。
【０１２６】
（実施の形態５の作用効果）
本実施の形態５の電動機制御装置１１０によっても、実施の形態１〜４と同様、スイッチ装置７にかかるサージ電圧を低く抑えることができ、スイッチ装置７の破損及び寿命低下を抑制することができる。よって、電動機制御装置１１０の信頼性を高めることができる。また、熱交換器ユニット３０の熱交換能力への影響を抑えながら、電動機の運転台数の切り替え処理を実施することができる。
【０１２７】
さらに、本実施の形態５の電動機制御装置１１０には、電流Ｉｕｖｗ１と電流Ｉｕｖｗ２との差分である電流差分値Ｉｄが基準電流値Ｘ２以上のときにも、上位制御装置４６から台数切替指令が送信される。よって、乱調現象によって電流が発散し、電動機の運転継続が困難になる前に、第１電動機２１と第２電動機２２の並列運転から第１電動機２１のみの単独運転に切り替えることができる。そのため、第１電動機２１及び第２電動機２２の異常停止を回避し、第１ファン３１の回転を継続させることができる。
【０１２８】
ところで、乱調現象の発生を抑制する方法として、乱調を抑制する制御も存在するが、電動機の低回転領域では、乱調を抑制することが難しいことがあり、このような乱調を抑制する制御が有効に働かない場合がある。この点、本実施の形態５の手法によれば、電動機の低回転領域においても、電動機の異常停止を回避し、運転を継続させることができる。ここで、実施の形態５の構成は、実施の形態１〜４のそれぞれに適用することができる。
【０１２９】
上述した実施の形態は、電動機制御装置における好適な具体例であり、本発明の技術的範囲は、これらの態様に限定されるものではない。例えば、図１及び図１３では、スイッチ装置７が、電力変換装置３と第２電動機２２との間にだけ設けられている場合を例示したが、これに限らず、スイッチ装置７は、三相電力線８と三相電力線９との分岐と第１電動機２１との間に設けられてもよい。すなわち、スイッチ装置７は、少なくとも、電力変換装置３と１台を除く電動機との間に設けられる。スイッチ装置７が第１電動機２１及び第２電動機２２の双方に接続されている場合、制御部１及び１０１は、例えば第１電動機２１の稼働時間と第２電動機２２の稼働時間とが等しくなるように、１台運転させる電動機の設定を定期的に変更するとよい。つまり、制御部１及び１０１は、第１電動機２１と第２電動機２２との負荷バランスに基づいて、設定電動機を適宜変更するとよい。
【０１３０】
また、図１、図２、及び図１３では、電動機制御装置１０又は１１０に２台の電動機が接続された構成を例示したが、これに限らず、電動機制御装置１０又は１１０には、３台以上の電動機が接続されてもよい。この場合、制御部１及び１０１は、２台以上の電動機が運転している状態から、設定電動機だけが運転する１台運転に切り替える際、運転している２台以上の電動機の回転数を現在の回転数よりも低下させてからスイッチ装置をオフ状態にする。スイッチ装置７は、電力変換装置３と１台を除く電動機との間にそれぞれ設けられてもよいし、全ての電動機のそれぞれに対応づけて設けられてもよい。すなわち、スイッチ装置７は、少なくとも、電力変換装置３と１台を除く電動機との間にそれぞれ設けられてもよい。スイッチ装置７が全ての電動機のそれぞれに対応づけて設けられている場合、制御部１及び１０１は、例えば全ての電動機の稼働時間が均等になるよう、１台運転させる電動機の設定を定期的に変更するとよい。つまり、制御部１及び１０１は、全ての電動機の負荷バランスに基づいて、設定電動機を適宜変更するとよい。加えて、基準回転数Ｘ１は、２台以上の電動機が運転している場合の複数のファンによる吸込風量が、１台の電動機だけが運転している場合の吸込風量の最大値と等しくなるときの電動機の回転数に設定される。また、実施の形態３及び４の制御部１は、運転している２台以上の電動機のそれぞれの回転数を運転可能な最低回転数まで低下させた後、電動機に流れる三相電流のゼロクロスを検出したときに、スイッチ装置７にオフ信号を出力してスイッチ装置７をオフ状態にする。
【０１３１】
さらに、上記各実施の形態では、室外機４０に電動機制御装置１０又は１１０が設けられた例を示したが、これに限定されない。例えば、室内機５０に負荷側ファン５２及びファンモータ５２ａが複数台ずつ設けられている場合は、負荷側電動機制御装置５４に、電動機制御装置１０又は１１０と同様の機能をもたせてもよい。加えて、上記各実施の形態では、電動機として、ファンを駆動するモータを例示したが、これに限らず、各実施の形態における電動機は、圧縮機を駆動する圧縮機モータなどであってもよい。
【０１３２】
また、上記各実施の形態では、回転数ｆが基準回転数Ｘ１以下であるか否かの判定を上位制御装置４６が行う場合を例示したが、これに限らず、回転数ｆが基準回転数Ｘ１以下であるか否かの判定は、制御部１及び１０１が行ってもよい。この場合、基準回転数Ｘ１は記憶部１ａに記憶させるとよい。そして、制御部１及び１０１は、２台以上の電動機の回転数ｆが基準回転数Ｘ１以下になったとき、設定電動機の１台運転に切り替えるとよい。
【０１３３】
加えて、上記実施の形態５では、電流差分値Ｉｄが基準電流値Ｘ２以上であるか否かの判定を上位制御装置４６が行う場合を例示したが、これに限らず、電流差分値Ｉｄが基準電流値Ｘ２以上であるか否かの判定は、制御部１０１が行ってもよい。この場合、基準電流値Ｘ２は記憶部１ａに記憶させるとよい。そして、制御部１は、電流差分値Ｉｄが基準電流値Ｘ２以上になったときに、設定電動機の１台運転に切り替えるとよい。
【０１３４】
ところで、回転数ｆが基準回転数Ｘ１以下となった瞬間に設定電動機の１台運転に切り替えると、複数台同時運転と１台運転との切り替え回数が増え、制御が煩雑になる可能性がある。そのため、上位制御装置４６又は制御部１及び１０１は、回転数ｆが基準回転数Ｘ１以下である状態が一定時間継続したときに、設定電動機の１台運転に切り替えるよう制御してもよい。同様に、上位制御装置４６又は制御部１０１は、電流差分値Ｉｄが基準電流値Ｘ２以上である状態が一定時間継続したときに、設定電動機の１台運転に切り替えるよう制御してもよい。
【０１３５】
また、図２及び図１３では、スイッチ装置７の接点部が、電力変換装置３のＵ相とＷ相とに接続された場合を例示したが、これに限らず、スイッチ装置７の接点部は、電力変換装置３の三相のうちの何れか２つの相に接続されていればよい。つまり、実施の形態３の制御部１は、三相電流Ｉｕｖｗのゼロクロスとして、電力変換装置３の三相のうちの１つの相に流れる電流のゼロクロスと、電力変換装置３の三相のうちの他の１つの相に流れる電流のゼロクロスとを定期的に入れ替えて用いる。さらに、実施の形態４の制御部１は、電力変換装置３の三相のうちの各接点部が接続されていない残りの１つの相に流れる電流のピークを検出したときに、スイッチ装置７にオフ信号を出力する。
【０１３６】
加えて、空気調和装置１００の構成は、冷媒配管によって室外機と室内機とが接続された図１のような構成に限らず、空気調和装置１００は、チラーなどの室外機と室内機とを組み合わせたものであってよい。さらに、各実施の形態のうちの一部を除いても、上記各効果を得ることができる場合がある。また、各実施の形態のそれぞれの構成の一部を他の実施の形態に組み込んで電動機制御装置を構成してもよい。
【符号の説明】
【０１３７】
１、１０１  制御部、１ａ  記憶部、２  直流電源、３  電力変換装置、４ａ〜４ｆ  スイッチング素子、５ａ〜５ｆ  逆流防止素子、６  電流検出部、６ｕ〜６ｗ  シャント抵抗、７  スイッチ装置、７ｘ  第１接点部、７ｙ  第２接点部、８、９  三相電力線、１０、１１０  電動機制御装置、１３  電流検出装置、２１  第１電動機、２２  第２電動機、３０  熱交換器ユニット、３１  第１ファン、３２  第２ファン、４０  室外機、４１  圧縮機、４２  四方弁、４３  熱源側熱交換器、４４  熱源側絞り装置、４５  アキュムレータ、４６  上位制御装置、４６ａ  記憶部、５０  室内機、５１  負荷側熱交換器、５２  負荷側ファン、５２ａ  ファンモータ、５３  負荷側上位制御装置、５４  負荷側電動機制御装置、６０  冷媒回路、６１  冷媒配管、１００  空気調和装置、Ｉｄ  電流差分値、Ｉｕｖｗ  三相電流、Ｉｕｖｗ１、Ｉｕｖｗ２  第１電動機に流れる電流、ＳＷ  切替指示信号、Ｔ０〜Ｔ８  期間、Ｖｕｖｗ＿ｒｅｆ  三相電圧指令値、Ｘ１  基準回転数、Ｘ２  基準電流値、ｄＶｕ〜ｄＶｗ  電圧降下、ｄＶｕｖｗ  三相電圧降下、ｆ  回転数、ｆ０  初期回転数、ｆ１、ｆ２  回転数、ω_ｒｅｆ  回転数指令値。
【図１】
2019145993.tif 000003
【図２】
2019145993.tif 000004
【図３】
2019145993.tif 000005
【図４】
2019145993.tif 000006
【図５】
2019145993.tif 000007
【図６】
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【図７】
2019145993.tif 000009
【図８】
2019145993.tif 000010
【図９】
2019145993.tif 000011
【図１０】
2019145993.tif 000012
【図１１】
2019145993.tif 000013
【図１２】
2019145993.tif 000014
【図１３】
2019145993.tif 000015
【図１４】
2019145993.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】令和2年2月13日(2020.2.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明に係る電動機制御装置は、電力を変換して互いに並列に接続された複数台の電動機に三相電圧を供給する電力変換装置と、少なくとも、電力変換装置と１台を除く前記電動機との間をオンオフ動作によって電気的に接続し又は切断するスイッチ装置と、前記電力変換装置及び前記スイッチ装置の動作を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、２台以上の前記電動機が運転している状態から、設定された１台の前記電動機である設定電動機だけが運転する１台運転に切り替える際、運転している２台以上の前記電動機の回転数を低下させてから前記スイッチ装置をオフ状態にするものであって、前記電力変換装置は、前記三相電圧を生成する複数のスイッチング素子を有し、前記制御部は、複数の前記スイッチング素子を全てオフにすることで、前記電力変換装置から前記スイッチ装置に流れる電流を遮断すると共に、運転している２台以上の前記電動機の回転数を低下させるものであり、前記スイッチ装置をオフした後、前記設定電動機にブレーキをかけて回転数を低下させるブレーキ処理を実施するものであって、複数の前記スイッチング素子を全てオフにする直前の前記電動機の回転数である初期回転数に応じて定まるブレーキ処理時間が経過したときに、前記設定電動機を再起動させるものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力を変換して互いに並列に接続された複数台の電動機に三相電圧を供給する電力変換装置と、
少なくとも、電力変換装置と１台を除く前記電動機との間をオンオフ動作によって電気的に接続し又は切断するスイッチ装置と、
前記電力変換装置及び前記スイッチ装置の動作を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、
２台以上の前記電動機が運転している状態から、設定された１台の前記電動機である設定電動機だけが運転する１台運転に切り替える際、運転している２台以上の前記電動機の回転数を低下させてから前記スイッチ装置をオフ状態にするものであって、
前記電力変換装置は、
前記三相電圧を生成する複数のスイッチング素子を有し、
前記制御部は、
複数の前記スイッチング素子を全てオフにすることで、前記電力変換装置から前記スイッチ装置に流れる電流を遮断すると共に、運転している２台以上の前記電動機の回転数を低下させるものであり、
前記スイッチ装置をオフした後、前記設定電動機にブレーキをかけて回転数を低下させるブレーキ処理を実施するものであって、
複数の前記スイッチング素子を全てオフにする直前の前記電動機の回転数である初期回転数に応じて定まるブレーキ処理時間が経過したときに、前記設定電動機を再起動させるものである、電動機制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、
複数の前記初期回転数と複数の前記ブレーキ処理時間とを関連づけた処理時間テーブルを有し、
前記初期回転数を前記処理時間テーブルに照らすことにより、前記ブレーキ処理時間を求めるものである、請求項１に記載の電動機制御装置。
【請求項３】
電力を変換して互いに並列に接続された複数台の電動機に三相電圧を供給する電力変換装置と、
少なくとも、電力変換装置と１台を除く前記電動機との間をオンオフ動作によって電気的に接続し又は切断するスイッチ装置と、
前記電力変換装置及び前記スイッチ装置の動作を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、
２台以上の前記電動機が運転している状態から、設定された１台の前記電動機である設定電動機だけが運転する１台運転に切り替える際、運転している２台以上の前記電動機の回転数を低下させてから前記スイッチ装置をオフ状態にするものであって、
前記電力変換装置は、
前記三相電圧を生成する複数のスイッチング素子を有し、
前記制御部は、
複数の前記スイッチング素子を全てオフにすることで、前記電力変換装置から前記スイッチ装置に流れる電流を遮断すると共に、運転している２台以上の前記電動機の回転数を低下させるものであり、
前記スイッチ装置をオフした後、前記設定電動機にブレーキをかけて回転数を低下させるブレーキ処理を実施するものであって、
前記電動機がフリーラン状態になってからの回転数の経時的な変化を示す回転数低下情報を有し、
複数の前記スイッチング素子を全てオフにしてからの経過時間を前記回転数低下情報に照らすことにより推定回転数を求め、前記推定回転数と、複数の前記スイッチング素子を全てオフにする直前の前記設定電動機の回転子の磁極位置の情報と、前記経過時間とを用いて、前記設定電動機の回転子の位置の推定値である推定位置情報を求め、前記推定位置情報を用いて前記設定電動機の回転子と固定子の磁極位置を同期させ、前記設定電動機を再起動させるものである、電動機制御装置。
【請求項４】
電力を変換して互いに並列に接続された複数台の電動機に三相電圧を供給する電力変換装置と、
少なくとも、電力変換装置と１台を除く前記電動機との間をオンオフ動作によって電気的に接続し又は切断するスイッチ装置と、
前記電力変換装置及び前記スイッチ装置の動作を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、
２台以上の前記電動機が運転している状態から、設定された１台の前記電動機である設定電動機だけが運転する１台運転に切り替える際、運転している２台以上の前記電動機の回転数を低下させてから前記スイッチ装置をオフ状態にするものであって、
運転している２台以上の前記電動機のそれぞれの回転数を運転可能な最低回転数まで低下させた後、前記電動機に流れる三相電流のゼロクロスを検出したときに、前記スイッチ装置にオフ信号を出力して前記スイッチ装置をオフ状態にするものである、電動機制御装置。
【請求項５】
前記スイッチ装置は、
前記電力変換装置の三相のうちの１つの相に接続された第１接点部と、
前記電力変換装置の三相のうちの他の１つの相に接続された第２接点部と、を有し、
前記制御部は、
前記三相電流のゼロクロスとして、前記電力変換装置の三相のうちの１つの相に流れる電流のゼロクロスと、前記電力変換装置の三相のうちの他の１つの相に流れる電流のゼロクロスとを定期的に入れ替えて用いるものである、請求項４に記載の電動機制御装置。
【請求項６】
前記制御部は、
前記三相電流のゼロクロスのタイミングに対して所定のオフセットをかけて、前記オフ信号を前記スイッチ装置に出力するものである、請求項４又は５に記載の電動機制御装置。
【請求項７】
前記スイッチ装置は、
前記電力変換装置の三相のうちの１つの相に接続された第１接点部と、
前記電力変換装置の三相のうちの他の１つの相に接続された第２接点部と、を有し、
前記制御部は、
前記電力変換装置の三相のうちの残りの１つの相に流れる電流のピークを検出したときに、前記スイッチ装置にオフ信号を出力して前記スイッチ装置をオフ状態にするものである、請求項４に記載の電動機制御装置。
【請求項８】
前記制御部は、
前記電力変換装置の三相のうちの残りの１つの相に流れる電流のピークのタイミングに対して所定のオフセットをかけて、前記オフ信号を前記スイッチ装置に出力するものである、請求項７に記載の電動機制御装置。
【請求項９】
前記制御部は、
２台以上の前記電動機の回転数が基準回転数以下になったときに、前記設定電動機の１台運転に切り替えるものである、請求項１〜８の何れか一項に記載の電動機制御装置。
【請求項１０】
前記電力変換装置は、
複数台の前記電動機としての２台の前記電動機に接続されており、
前記制御部は、
２台の前記電動機の回転数が基準回転数以下になったとき、又は一方の前記電動機に流れる電流と他方の前記電動機に流れる電流との差分値が基準電流値以上になったときに、前記設定電動機の１台運転に切り替えるものである、請求項１〜８の何れか一項に記載の電動機制御装置。
【請求項１１】
複数台の電動機と、
複数台の前記電動機のそれぞれに接続された複数のファンと、
請求項１〜１０の何れか一項に記載の電動機制御装置と、
２台以上の前記電動機が運転している場合に、運転している前記電動機の各々の回転数が基準回転数まで低下したとき、前記電動機制御装置に台数切替指令を送信する上位制御装置と、を備え、
前記基準回転数は、
２台以上の前記電動機が運転している場合の複数の前記ファンによる吸込風量が、１台の前記電動機だけが運転している場合の前記吸込風量の最大値と等しくなるときの前記電動機の回転数に設定され、
前記制御部は、
前記上位制御装置から前記台数切替指令が送信されたとき、運転している２台以上の前記電動機の回転数を低下させてから前記スイッチ装置をオフ状態にするものである、熱交換器ユニット。
【国際調査報告】
2019145993.tif 000017
2019145993.tif 000018
2019145993.tif 000019
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