(57)【要約】  モータ駆動装置（１０）は、交流電流を供給するインバータ（１５）と、インバータから交流電流が供給される１台以上の永久磁石同期モータ（２０ａ、２０ｂ）の台数を切替える切替部（１７）と、前記１台以上の永久磁石同期モータ（２０ａ、２０ｂ）に供給される交流電流（ｉｕａ，ｉｖａ，ｉｗａ）に対応する検出値（ｖＲｕ，ｖＲｖ，ｖＲｗ）を検出する検出部（１９）と、インバータ（１５）及び切替部（１７）を制御する制御装置（１８）とを有し、制御装置（１８）は、過電流遮断閾値（ＴＨｃ）を前記台数に応じた値（ＴＨ１、ＴＨ２）に設定し、検出値（ｖＲｕ，ｖＲｖ，ｖＲｗ）が過電流遮断閾値（ＴＨｃ）以上であるときに、インバータ（１５）に、前記１台以上の永久磁石同期モータ（２０ａ、２０ｂ）への交流電流（ｉｕａ，ｉｖａ，ｉｗａ）の供給を停止させる。
2019239539.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１台以上の永久磁石同期モータを駆動するモータ駆動装置であって、
交流電流を供給するインバータと、
前記インバータから前記交流電流が供給される前記１台以上の永久磁石同期モータの台数を切替える切替部と、
前記１台以上の永久磁石同期モータに供給される前記交流電流に対応する検出値を検出する検出部と、
前記インバータ及び前記切替部を制御する制御装置と、
を有し、
前記制御装置は、
過電流遮断閾値を前記台数に応じた値に設定し、
前記検出値が前記過電流遮断閾値以上であるときに、前記インバータに、前記１台以上の永久磁石同期モータへの前記交流電流の供給を停止させる
モータ駆動装置。
【請求項２】
前記台数が１台である場合、前記制御装置は、駆動する前記永久磁石同期モータの不可逆減磁電流値に予め決められた第１の比率を掛けることで第１の保護電流レベルを算出し、前記第１の保護電流レベル未満の前記交流電流が供給されるように、前記過電流遮断閾値として第１の過電流遮断閾値を設定する請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
前記第１の比率は、０．９である請求項２に記載のモータ駆動装置。
【請求項４】
前記台数が２台である場合、前記制御装置は、駆動する２台の前記永久磁石同期モータの各々が最大トルクを出力する電流値に、第２の比率を掛けることによって第２の保護電流レベルを算出し、前記第２の保護電流レベル以下の値の前記交流電流が前記２台の永久磁石同期モータに供給されるように、前記過電流遮断閾値として第２の過電流遮断閾値を設定する請求項２又は３に記載のモータ駆動装置。
【請求項５】
前記第２の比率は、２．４１４である請求項４に記載のモータ駆動装置。
【請求項６】
前記駆動する永久磁石同期モータに流れるモータ電流の電流値を検出するモータ電流検出部をさらに有し、
前記制御装置は、
前記切替部にショート故障が発生したと判断したときに、前記検出値に基づいて、前記検出部に前記第１の過電流遮断閾値が示す電流値以上の電流が流れていると判定した場合に、前記インバータから供給される電流の電流値と前記モータ電流の検出値とを比較し、
前記インバータから供給される電流の電流値と前記モータ電流の電流値との間に、予め決められた値以上の違いがある場合、前記過電流遮断閾値を前記第２の過電流遮断閾値に変更する
請求項４又は５に記載のモータ駆動装置。
【請求項７】
前記予め決められた値以上の違いがある場合は、前記インバータから供給される電流の電流値が前記モータ電流の電流値の２倍以上である場合である請求項６に記載のモータ駆動装置。
【請求項８】
前記制御装置は、
前記切替部にオープン故障が発生したと判断したときに、前記過電流遮断閾値として前記第１の過電流遮断閾値より大きい第３の過電流遮断閾値を設定する請求項４から７のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
【請求項９】
複数の永久磁石同期モータと、
前記複数の永久磁石同期モータの内の１台以上の永久磁石同期モータを駆動するモータ駆動装置と、
を有し、
前記モータ駆動装置は、
交流電流を供給するインバータと、
前記インバータから前記交流電流が供給される前記１台以上の永久磁石同期モータの台数を切替える切替部と、
前記１台以上の永久磁石同期モータに供給される前記交流電流に対応する検出値を検出する検出部と、
前記インバータ及び前記切替部を制御する制御装置と、
を有し、
前記制御装置は、
過電流遮断閾値を前記台数に応じた値に設定し、
前記検出値が前記過電流遮断閾値以上であるときに、前記インバータに、前記１台以上の永久磁石同期モータへの前記交流電流の供給を停止させる
空気調和機。
【請求項１０】
前記制御装置は、前記空気調和機に要求される空調能力を示す空調能力要求値を受け取り、前記空調能力要求値に基づいて前記切替部の接続状態を切替える請求項９に記載の空気調和機。
【請求項１１】
前記制御装置は、
前記空調能力要求値が現在の空調能力の上限を示す空調能力閾値未満であるときに、前記切替部の接続状態を開状態にすることで前記台数を変更せず、
前記空調能力要求値が前記空調能力閾値以上であるときに前記切替部の接続状態を閉状態にすることで前記台数を増加させる
請求項１０に記載の空気調和機。
【請求項１２】
前記空調能力要求値は、駆動することが必要な前記永久磁石同期モータの台数で指定され、
前記空調能力閾値は、現在駆動している前記永久磁石同期モータの台数で指定される
請求項１１に記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石同期モータを駆動するモータ駆動装置、及びこれを備えた空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータ駆動装置の１つのインバータによって複数台のモータを並列駆動する場合、交流電圧を印加することにより、特別な制御を行うことなく駆動することが可能な誘導モータが使用されていた（例えば、特許文献１参照）。誘導モータでは二次銅損などの損失が発生するので、近年、二次銅損が無く高効率である永久磁石（ＰＭ）同期モータが広く普及している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６１−１７７１８９号公報（第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＰＭ同期モータを駆動する場合、モータ駆動装置のインバータは、回転子に備えられた永久磁石の磁極位置に応じた電圧を固定子巻線に印加する必要がある。したがって、１つのインバータが複数台のＰＭ同期モータに交流電圧を印加すると、ＰＭ同期モータの特性バラツキなどにより、複数台のＰＭ同期モータの回転子を同一の動作点で動作させることができない場合がある。この場合、複数台のＰＭ同期モータの動作電流値にバラツキが生じ、動作点が大きくずれたＰＭ同期モータに脱調が発生し、その固定子巻線に過大な電流が流れるおそれがある。【０００５】
ＰＭ同期モータでは、固定子巻線に過大な電流（すなわち、ＰＭ同期モータに固有の不可逆減磁電流値以上の値の電流）が流れると、永久磁石に不可逆減磁が生じて出力トルクの低下及び効率の低下が生じる。このため、ＰＭ同期モータを駆動するモータ駆動装置は、保護電流レベル以上の値の電流がＰＭ同期モータに流れないように、インバータによる電流の供給を停止させる過電流保護機能を備えている。【０００６】
しかし、モータ駆動装置に、駆動するＰＭ同期モータの台数を切替える機能を持たせ、複数台のＰＭ同期モータを並列駆動するときに脱調又は故障が発生すると、ＰＭ同期モータに不可逆減磁電流値以上の値の電流が流れ、永久磁石に不可逆減磁が生じるおそれがある。【０００７】
本発明は、上記従来技術の課題を解決するためになされたものであり、駆動する永久磁石同期モータの台数を切替えることができ、且つ永久磁石同期モータに不可逆減磁を生じさせないことができるモータ駆動装置及びこれを備えた空気調和機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】
【０００８】
本発明の一態様に係るモータ駆動装置は、１台以上の永久磁石同期モータを駆動する装置であって、交流電流を供給するインバータと、前記インバータから前記交流電流が供給される前記１台以上の永久磁石同期モータの台数を切替える切替部と、前記１台以上の永久磁石同期モータに供給される前記交流電流に対応する検出値を検出する検出部と、前記インバータ及び前記切替部を制御する制御装置と、を有し、前記制御装置は、過電流遮断閾値を前記台数に応じた値に設定し、前記検出値が前記過電流遮断閾値以上であるときに、前記インバータに、前記１台以上の永久磁石同期モータへの前記交流電流の供給を停止させるものである。【０００９】
本発明の他の態様に係る空気調和機は、複数の永久磁石同期モータと、前記複数の永久磁石同期モータの内の１台以上の永久磁石同期モータを駆動するモータ駆動装置と、を有し、前記モータ駆動装置は、交流電流を供給するインバータと、前記インバータから前記交流電流が供給される前記１台以上の永久磁石同期モータの台数を切替える切替部と、前記１台以上の永久磁石同期モータに供給される前記交流電流に対応する検出値を検出する検出部と、前記インバータ及び前記切替部を制御する制御装置と、を有し、前記制御装置は、過電流遮断閾値を前記台数に応じた値に設定し、前記検出値が前記過電流遮断閾値以上であるときに、前記インバータに、前記１台以上の永久磁石同期モータへの前記交流電流の供給を停止させるものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、駆動する永久磁石同期モータの台数を切替えることができ、且つ永久磁石同期モータに不可逆減磁を生じさせないことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１に係るモータ駆動装置（１台のＰＭ同期モータを駆動するとき）の構成を概略的に示す図である。
【図２】実施の形態１に係るモータ駆動装置（２台のＰＭ同期モータを駆動するとき）の構成を概略的に示す図である。
【図３】図１のＰＭ同期モータで駆動するファンを備えた空気調和機の構成を示す概略図である。
【図４】図１のインバータの構成を示す図である。
【図５】過電流遮断閾値の設定動作の例を示す図である。
【図６】過電流遮断閾値の設定処理を示すフローチャートである。
【図７】実施の形態１に係るモータ駆動装置により２台のＰＭ同期モータを並列駆動するときに２台のＰＭ同期モータの固定子巻線に流れる相電流の位相差を示す図である。
【図８】実施の形態１に係るモータ駆動装置により２台のＰＭ同期モータを駆動するときに２台のＰＭ同期モータの固定子巻線に流れる相電流の進み角と出力トルクとの関係を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係るモータ駆動装置（切替部のショート故障発生時）の状態を示す図である。
【図１０】実施の形態２に係るモータ駆動装置（過電流遮断閾値の変更後）の状態を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態３に係るモータ駆動装置（切替部のオープン故障発生時）の状態を示す図である。
【図１２】実施の形態３に係るモータ駆動装置（過電流遮断閾値の変更後）の状態を示す図である。
【図１３】実施の形態１〜３におけるモータ駆動装置の制御装置の構成例を示す機能ブロック図である。
【図１４】（ａ）〜（ｃ）は、図１３のＰＷＭ信号生成部の動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の実施の形態に係るモータ駆動装置及びこれを備えた空気調和機を、添付図面を参照しながら説明する。実施の形態に係るモータ駆動装置は、１台以上の永久磁石（ＰＭ）同期モータを駆動する装置である。各実施の形態の構成は、互いに組み合わせることが可能である。以下の実施の形態は、例にすぎず、本発明の範囲内で種々の変更が可能である。
【００１３】
《１》実施の形態１．
《１−１》構成
図１は、実施の形態１に係るモータ駆動装置１０（１台のＰＭ同期モータ２０ａを駆動するとき）の構成を概略的に示す図である。図２は、実施の形態１に係るモータ駆動装置１０（２台のＰＭ同期モータ２０ａ及び２０ｂを駆動するとき）の構成を概略的に示す図である。
【００１４】
図１及び図２に示されるように、モータ駆動装置１０は、切替部１７の接続状態を切替えることによって、１台のＰＭ同期モータ２０ａを駆動する動作モード（図１）と２台のＰＭ同期モータ２０ａ及び２０ｂを並列駆動する動作モード（図２）のいずれかを選択することができる。モータ駆動装置１０は、３台以上のＰＭ同期モータを並列駆動する動作モードを有するものであってもよい。以下の説明では、駆動するＰＭ同期モータの数が２台以下である場合について説明する。また、ＰＭ同期モータ２０ａを「第１のＰＭ同期モータ２０ａ」とも言い、ＰＭ同期モータ２０ｂを「第２のＰＭ同期モータ２０ｂ」とも言う。
【００１５】
図３は、図１及び図２に示される第１及び第２のＰＭ同期モータ２０ａ及び２０ｂにそれぞれ連結された第１及び第２のファン９０３及び９０４を備えた空気調和機９００の構成を示す概略図である。図３に示されるように、空気調和機９００は、室外機９０１と、室内機９０８と、これらを繋ぐ冷媒配管９０９とを有する。冷媒配管９０９としては、室外機９０１に備えられるＰＭ同期モータの台数に対応する数の系統の冷媒配管が備えられる。冷媒配管９０９の途中に配置される弁及びポンプなどのような冷媒回路を構成する各種の部材は、公知であるため図示していない。
【００１６】
第１及び第２のＰＭ同期モータ２０ａ及び２０ｂは、例えば、空気調和機９００の室外機９０１の第１及び第２のファン９０３及び９０４をそれぞれ駆動するためのものである。第１及び第２のファン９０３及び９０４は、例えば、第１及び第２の熱交換器９０５及び９０６に対して設けられたものであり、これらに向けて送風する。第１のＰＭ同期モータ２０ａのみが動作するときは、電磁弁９０７は閉状態であり、第１の熱交換器９０５に冷媒が流れる。第１及び第２のＰＭ同期モータ２０ａ及び２０ｂが並列動作するときは、電磁弁９０７は開状態であり、第１及び第２の熱交換器９０５及び９０６の両方に冷媒が流れる。第１及び第２のＰＭ同期モータ２０ａ及び２０ｂが並列動作することによって、空気調和機９００の空調能力（例えば、冷房能力又は暖房能力）は向上する。
【００１７】
図１及び図２に示されるように、モータ駆動装置１０は、交流電源１１から入力された交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ１２と、コンデンサ１３と、電圧検出部１４と、交流電流を供給するインバータ１５とを有する。また、モータ駆動装置１０は、モータ電流検出部１６と、交流電流が供給されるＰＭ同期モータの台数である駆動モータ数を切替える切替部１７と、インバータ１５及び切替部１７を制御する制御装置１８と、供給する交流電流ｉｕａ，ｉｖａ，ｉｗａに対応する検出値ｖＲｕ，ｖＲｖ，ｖＲｗを検出するための、抵抗値Ｒｕ、Ｒｖ、Ｒｗのシャント抵抗を備えたインバータ電流検出部（単に「検出部」とも言う）１９とを有する。シャント抵抗の位置及び数は、図示の例に限定されない。シャント抵抗は、インバータ１５が出力する交流電流に対応する値を検出可能なものであれば、他の位置に配置されてもよく、また、１個の抵抗であってもよい。
【００１８】
モータ電流検出部１６は、第１のＰＭ同期モータ２０ａに流れる電流ｉｕｍ，ｉｖｍ，ｉｗｍの大きさを制御装置１８にフィードバックする。インバータ電流検出部１９は、例えば、インバータ１５のＧＮＤ（グランド）側に設置され、インバータ１５に流れる電流値を検出する。インバータ電流検出部１９は、インバータ１５から出力される交流電流の大きさを制御装置１８にフィードバックする。制御装置１８は、駆動モータ数に応じて過電流遮断閾値ＴＨｃの値を設定し、検出値（例えば、ｖＲｕ，ｖＲｖ，ｖＲｗ）が過電流遮断閾値ＴＨｃ以上であるときに、インバータ１５に、ＰＭ同期モータへの電流ｉｕａ，ｉｖａ，ｉｗａの供給を停止させる。
【００１９】
制御装置１８は、例えば、メモリなどの記憶部に記憶されたソフトウェアであるプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）を備えたマイコン（マイクロコンピュータ）、或いはＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などで構成されてもよく、半導体集積回路などを含む専用のハードウェアで構成されてもよい。また、制御装置１８は、プログラムを実行するマイコンと専用のハードウェアの組み合わせであってもよい。以下では、制御装置１８がマイコンである場合を説明する。
【００２０】
コンバータ１２の入力端子は、外部の交流電源１１に接続され、交流電源１１から交流電圧が印加される。コンバータ１２は、整流回路を有しており、交流電源１１から入力された交流電圧を整流して直流電圧を生成する。整流回路は、例えば、ダイオード等の整流素子をブリッジ接続することで形成された全波整流回路である。コンデンサ１３は、コンバータ１２で生成された直流電圧を平滑化して、直流電圧Ｖ１３を出力する。
【００２１】
図４は、図１のインバータ１５の構成を示す図である。図４に示されるように、インバータ１５は、インバータ主回路１５０と、駆動回路１８０とを有する。インバータ主回路１５０の入力端子は、コンデンサ１３０の電極に接続されている。コンバータ１２の出力、コンデンサ１３の電極、及びインバータ主回路１５０の入力端子を結ぶ線を、直流母線と言う。
【００２２】
インバータ１５は、制御装置１８によって制御されて、インバータ主回路１５０の６つのアームのスイッチング素子１５１〜１５６がオン、オフ動作し、周波数可変で電圧可変の三相交流電流を生成し、これをＰＭ同期モータ２０ａ及び２０ｂに供給する。スイッチング素子１５１〜１５６には、還流用の整流素子１６１〜１６６がそれぞれ並列接続されている。
【００２３】
切替部１７が閉状態であるときに、ＰＭ同期モータ２０ａ及び２０ｂは、インバータ１５により並列駆動するものであり、インバータ出力端子１７１、１７２、１７３に並列接続されている。
【００２４】
モータ電流検出部１６は、インバータ出力端子１７１、１７２、１７３と第１のＰＭ同期モータ２０ａとを結ぶ線に流れる電流ｉｕｍ、ｉｖｍ、ｉｗｍを検出する。なお、モータ駆動装置１０は、インバータ出力端子１７１、１７２、１７３と第２のＰＭ同期モータ２０ｂとを結ぶ線に流れる電流ｉ′ｕｍ、ｉ′ｖｍ、ｉ′ｗｍを検出し、検出値を制御装置１８に出力する他のモータ電流検出部（図示せず）を備えてもよい。モータ電流検出部１６で検出された電流ｉｕｍ、ｉｖｍ、ｉｗｍは、制御装置１８で図示しないＡ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ  ｔｏ  Ｄｉｇｉｔａｌ）変換部によりデジタル信号に変換されて制御装置１８の内部での処理に用いられる。
【００２５】
電圧検出部１４は、インバータ１５に入力される直流電圧、すなわち、コンデンサ１３の端子間の直流電圧Ｖ１３を検出する。電圧検出部１４で検出された電圧Ｖｄｃは、制御装置１８で図示しないＡ／Ｄ変換部によりデジタル信号に変換されて制御装置１８の内部での処理に用いられる。
【００２６】
制御装置１８は、検出された三相電流としてのモータ電流（以下「相電流」とも言う）ｉｕｍ、ｉｖｍ、ｉｗｍ及び電圧検出部１４で検出されたインバータ１５の入力電圧Ｖｄｃに基づいて、インバータ１５の出力電圧の大きさ及び周波数の制御を行う。インバータ１５の制御のため、制御装置１８は、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号Ｓｍ１〜Ｓｍ６を生成して、インバータ１５に供給する。
【００２７】
インバータ１５は、上記のようにインバータ主回路１５０のほかに、駆動回路１８０を備えており、駆動回路１８０がＰＷＭ信号Ｓｍ１〜Ｓｍ６に基づいて駆動信号Ｓｒ１〜Ｓｒ６を生成する。インバータ１５は、駆動信号Ｓｒ１〜Ｓｒ６によりスイッチング素子１５１〜１５６のオン、オフを制御し、これにより、周波数可変で電圧可変の三相交流電圧がＰＭ同期モータ７に印加されるようにする。
【００２８】
ＰＷＭ信号Ｓｍ１〜Ｓｍ６が論理回路の信号レベルの大きさ（０〜５［Ｖ］）のものであるのに対し、駆動信号Ｓｒ１〜Ｓｒ６は、スイッチング素子１５１〜１５６を制御するのに必要な電圧レベル、例えば、＋１５［Ｖ］〜−１５［Ｖ］の大きさを持つ信号である。また、ＰＷＭ信号Ｓｍ１〜Ｓｍ６が、制御装置１８の接地電位を基準電位とするものであるのに対し、駆動信号Ｓｒ１〜Ｓｒ６は、それぞれ対応するスイッチング素子の負側の端子（エミッタ端子）の電位を基準電位とするものである。
【００２９】
制御装置１８は、ＰＭ同期モータの通常回転時（起動後の回転時）の制御を行うほか、ＰＭ同期モータ起動時に起動処理を行う。この起動処理おいて、第１及び第２のＰＭ同期モータ２０ａ及び２０ｂの固定子巻線に直流電流を流す直流励磁を行って、第１及び第２のＰＭ同期モータ２０ａ及び２０ｂの各々の回転子を指定された位置に引き込む動作を行う。制御装置１８の構成例の詳細は、後述される。
【００３０】
《１−２》動作
制御装置１８は、インバータ１５及び第１のＰＭ同期モータ２０ａ（又は、インバータ１５及び第１及び第２のＰＭ同期モータ２０ａ及び２０ｂ）によって駆動する空気調和機９００（図３）に要求される空調能力を示す空調能力要求値Ｐｒに応じて、切替部１７の接続状態を開状態又は閉状態に切り替える。空調能力要求値Ｐｒは、空気調和機９００において指定された設定温度、室内機９０８が設置されている室内の温度、及び室外機９０１が設置されている室外の温度などの各種の条件に基づく値である。空調能力要求値Ｐｒは、連続的に変化する数値（例えば、単位［Ｗ］）で表すことができるが、不連続に変化する数値（例えば、駆動が必要なＰＭ同期モータの台数）でも表すこともできる。
【００３１】
制御装置１８は、空調能力要求値Ｐｒが現在の空調能力の上限を示す空調能力閾値Ｐｔ未満であるときには、切替部１７の接続状態を開状態で維持することで、駆動するＰＭ同期モータの台数を変更しない。制御装置１８は、空調能力要求値Ｐｒが空調能力閾値Ｐｔ以上であるときに切替部１７の接続状態を閉状態にすることで、駆動するＰＭ同期モータの台数を増加させる。すなわち、制御装置１８は、Ｐｒ＜Ｐｔのときには、切替部１７の接続状態を開状態にし（図１）、Ｐｒ≧Ｐｔのときには切替部１７の接続状態を閉状態にする（図２）。図１の例では、空調能力閾値Ｐｔは、例えば、１台のＰＭ同期モータ２０ａのみを用いたときの空気調和機の空調能力の上限値である。
【００３２】
図５は、過電流遮断閾値ＴＨｃの変更動作を示す図である。図５において、空調能力要求値Ｐｒは実線で示され、空調能力閾値Ｐｔは破線で示される。まず、区間ＲＡにおける空調能力要求値Ｐｒは、空調能力閾値Ｐｔ未満である。したがって、制御装置１８は、空調能力要求値Ｐｒが空調能力閾値Ｐｔ未満の範囲内で変化しても、切替部１７の接続状態を開状態のまま維持する。
【００３３】
また、区間ＲＢにおける空調能力要求値Ｐｒは、空調能力閾値Ｐｔ以上である。したがって、制御装置１８は、空調能力要求値Ｐｒが、空調能力閾値Ｐｔ以上の範囲内で変化しても、切替部１７の接続状態を閉状態のまま維持する。
【００３４】
また、区間ＲＡと区間ＲＢとの間の区間ＲＣでは、制御装置１８は、インバータ１５に交流電流の供給を一時的に停止させる。区間ＲＣでは、制御装置１８は、切替部１７の接続状態を開状態から閉状態に切り替えさせ、第１及び第２のＰＭ同期モータ２０ａ及び２０ｂの同期を取りつつ、第１及び第２のＰＭ同期モータ２０ａ及び２０ｂを駆動して、空調能力要求値Ｐｒを満たす強さの空調動作を実行できるようにする。また、切替部１７の接続状態を閉状態から開状態に切り替えるときにも、インバータ１５からの交流電流の供給は停止される。
【００３５】
実施の形態１では、区間ＲＡにおいてモータ電流検出部１６にて検出されるモータ電流の値と区間ＲＡにおいてモータ電流検出部１６にて検出されるモータ電流の値とは大きく異なるので、第１及び第２のＰＭ同期モータ２０ａ及び２０ｂに不可逆減磁電流値Ｉｄ以上の値の電流を流さないようするための制御方法として、区間ＲＡとＲＢでは互いに異なる方法を用いる必要がある。このため、実施の形態１に係るモータ駆動装置１０では、空調能力要求値Ｐｒに合わせて、ＰＭ同期モータに流れる電流の電流値が不可逆減磁電流値Ｉｄを超えないように、過電流遮断閾値ＴＨｃを変更する。
【００３６】
言い換えれば、接続される複数台のＰＭ同期モータの不可逆減磁電流値Ｉｄが、インバータ１５によって供給可能な電流の値よりも小さい場合には、複数台のＰＭ同期モータの位相及び駆動状況によって不可逆減磁電流値Ｉｄ以上の値の電流がＰＭ同期モータに流れる状況が発生するおそれがある。実施の形態１に係るモータ駆動装置１０は、接続される複数台のＰＭ同期モータの不可逆減磁電流値Ｉｄが、インバータ１５によって供給可能な電流値よりも小さい場合であっても、複数台のＰＭ同期モータの位相及び駆動状況によって不可逆減磁電流値Ｉｄ以上の値の電流が流れる状況の発生を回避できる。
【００３７】
図６は、過電流遮断閾値ＴＨｃの設定処理を示すフローチャートである。図６の例では、空調能力要求値Ｐｒと空調能力閾値Ｐｔに基づいて過電流遮断閾値ＴＨｃを決定する。先ず、ステップＳ１において、制御装置１８は、空調能力要求値Ｐｒを取得する。空調能力要求値Ｐｒは、例えば、空気調和機を使用するユーザが入力する値、又は、ユーザが入力する温度設定信号などに基づいて制御装置１８が決定する値である。空調能力要求値Ｐｒは、例えば、駆動するＰＭ同期モータの台数を示す情報であってもよい。次のステップＳ２において、制御装置１８は、空調能力要求値Ｐｒが空調能力閾値Ｐｔより小さいか否かを判断する。
【００３８】
空調能力要求値Ｐｒが空調能力閾値Ｐｔより小さい場合（ステップＳ２においてＹＥＳ）、ステップＳ３において、制御装置１８は、第１のＰＭ同期モータ２０ａのみの動作で空調能力要求値Ｐｒで示される空調能力を実現できるので、切替部１７の接続状態を開状態のまま維持し、過電流遮断閾値ＴＨｃを１台のＰＭ同期モータの動作時の値である第１の過電流遮断閾値ＴＨ１に設定する。第１の過電流遮断閾値ＴＨ１が設定されたときには、インバータ１５から供給される交流電流の上限値である保護電流レベル（第１の保護電流レベル）は、例えば、第１のＰＭ同期モータ２０ａの不可逆減磁電流値Ｉｄに予め決められた第１の比率（例えば、１未満の数値）を掛けることで得られた値である。予め決められた第１の比率は、例えば、比率０．９、すなわち、９０％である。このようにすれば、１台のＰＭ同期モータの運転時において、第１のＰＭ同期モータ２０ａに不可逆減磁電流値Ｉｄ以上の値の電流が流れないように運転することが可能である。
【００３９】
空調能力要求値Ｐｒが空調能力閾値Ｐｔ以上である場合（ステップＳ２においてＮＯ）、ステップＳ４において、制御装置１８は、切替部１７の接続状態が開状態（図１）であるか閉状態（図２）であるかを判断する。切替部１７の接続状態が閉状態である場合（ステップＳ４においてＹＥＳ）、ステップＳ６において、制御装置１８は、第１及び第２のＰＭ同期モータ２０ａ及び２０ｂが動作していると判断し、過電流遮断閾値ＴＨｃを２台のＰＭ同期モータの動作時の値である第２の過電流遮断閾値ＴＨ２に設定する。
【００４０】
切替部１７の接続状態が開状態である場合（ステップＳ４においてＮＯ）、ステップＳ５において、制御装置１８は、第１のＰＭ同期モータ２０ａが動作（すなわち、回転）中か否かを判断する。第１のＰＭ同期モータ２０ａが回転中であれば（ステップＳ５においてＹＥＳ）、ステップＳ７において、制御装置１８は、電流の供給を停止して、処理をステップＳ５に戻し、その後、処理をステップＳ６に進める。ステップＳ６において、制御装置１８は、第１及び第２のＰＭ同期モータ２０ａ及び２０ｂが動作していると判断し、過電流遮断閾値ＴＨｃを２台のＰＭ同期モータの動作時の値である第２の過電流遮断閾値ＴＨ２に設定する。
【００４１】
図７は、実施の形態１に係るモータ駆動装置１０により２台のＰＭ同期モータを駆動するときの相電流の位相差を示す図である。図７に示されるように、第２のＰＭ同期モータ２０ｂ（相電流は実線で示される）は、第１のＰＭ同期モータ２０ａ（相電流は破線で示される）の制御に付いて行くように動作する。そのため、図７に示されるように、第１のＰＭ同期モータ２０ａの電流と第２のＰＭ同期モータ２０ｂの電流とは、位相差を持っており、位相差がある値以上になると、脱調が発生する。第１のＰＭ同期モータ２０ａと第２のＰＭ同期モータ２０ｂの相電流の電流値の比は、１：１であることが理想的である。しかし、第１のＰＭ同期モータ２０ａと第２のＰＭ同期モータ２０ｂの特性バラツキ、及び第１のＰＭ同期モータ２０ａと第２のＰＭ同期モータ２０ｂの設置位置の温度環境の違いなどにより、位相差が拡大して、第１のＰＭ同期モータ２０ａと第２のＰＭ同期モータ２０ｂの相電流の電流値の比が、１：１の関係を維持できないことが想定される。
【００４２】
図８は、実施の形態１に係るモータ駆動装置が２台のＰＭ同期モータを駆動するときのＰＭ同期モータの出力トルクと電流の進み角β［度］を示す図である。２つのＰＭ同期モータの相電流に位相差があるとき、第１のＰＭ同期モータ２０ａが最大トルクを出力する場合（β＝０度）、第２のＰＭ同期モータ２０ｂのマグネットトルクは、図８のようにβ＞０度で表される。図８から分かるように、第１のＰＭ同期モータ２０ａに比べ、第２のＰＭ同期モータ２０ｂは、出力トルクが小さいので、第２のＰＭ同期モータ２０ｂには、第１のＰＭ同期モータ２０ａよりも大きい電流が流れる。ここで、許容される最大位相差の上限が４５度であると仮定する。４５度の位相差があるときには、第１のＰＭ同期モータ２０ａの出力トルクと第２のＰＭ同期モータ２０ｂの出力トルクとの比は、１：（１／√２）である。そのため、同一の出力トルクを得るためには、第２のＰＭ同期モータ２０ｂの相電流を、第１のＰＭ同期モータ２０ａの相電流の、√２倍（すなわち、約１．４１４倍）にすることが必要である。
【００４３】
第１のＰＭ同期モータ２０ａと第２のＰＭ同期モータ２０ｂの電流値の比が、１：√２となると仮定し、理想状態において最大負荷が駆動可能な電流値が１０［Ａ］である場合、第１のＰＭ同期モータ２０ａの最大負荷が駆動可能な電流値が１０［Ａ］であり、第２のＰＭ同期モータ２０ｂの最大負荷が駆動可能な電流値が１０［Ａ］×√２＝１４．１４［Ａ］である。すなわち、インバータ１５から供給される交流電流の保護電流レベル（第２の保護電流レベル）を、１０［Ａ］＋１０［Ａ］×√２＝２４．１４［Ａ］にするように、過電流判定部１８ａの判定に用いられる過電流遮断閾値ＴＨｃを決定することで、位相差が生じた場合においても最大負荷条件にて運転を継続することが可能となる。
【００４４】
なお、各ＰＭ同期モータは、製造バラツキ及び温度バラツキがあるため、これらを見込んで過電流遮断閾値ＴＨｃを調整してもよい。
【００４５】
また、設定した過電流遮断閾値ＴＨｃは、保護電流レベルが２台のＰＭ同期モータ（すなわち、第１及び第２のＰＭ同期モータ２０ａ及び２０ｂ）の各々の不可逆減磁電流値Ｉｄの合計である２×Ｉｄ［Ａ］を超えないよう設定する必要がある。例えば、Ｉｄ＝２０［Ａ］である場合、インバータ１５から２台のＰＭ同期モータに供給される電流の上限値である保護電流レベルは、２×Ｉｄ［Ａ］＝４０［Ａ］以下である。
【００４６】
ここで、第１のＰＭ同期モータ２０ａを相電流１［Ａ］で駆動し、第２のＰＭ同期モータ２０ｂを相電流１［Ａ］で駆動しているときに、１台のＰＭ同期モータが脱調して、相電流が保護電流レベルである２４．１４［Ａ］に達し、インバータ１５の運転を停止した場合を検討する。この場合には、最大２３．１４［Ａ］（＝２４．１４［Ａ］−１［Ａ］）の電流が、動作中の１台のＰＭ同期モータに流れる可能性がある。つまり、ＰＭ同期モータの不可逆減磁電流値Ｉｄである２０［Ａ］を超える電流が、ＰＭ同期モータに流れるおそれがある。したがって、各ＰＭ同期モータの電流値を個別に検出する手段を備え、各ＰＭ同期モータに流れる相電流が不可逆減磁電流値Ｉｄを超える前に、制御装置１８にて、インバータ１５による電流の供給を停止させることで不可逆減磁を防止させることが望ましい。
【００４７】
《１−３》効果
以上に説明したように、実施の形態１に係るモータ駆動装置１０及び空気調和機によれば、１つのインバータ１５で複数台のＰＭ同期モータを駆動する空気調和機において、空調能力要求値Ｐｒに応じて過電流遮断閾値ＴＨｃを変更することで、インバータ１５によって駆動するＰＭ同期モータの台数を切替えることができ、且つＰＭ同期モータに不可逆減磁を生じさせないことができる。
【００４８】
また、実施の形態１に係るモータ駆動装置１０及び空気調和機によれば、インバータ１５を複数備えた場合に比べ、モータ駆動装置１０の構成を簡素化、低価格化、及び小型化することができる。
【００４９】
インバータ１５の電流容量に比べ１台当たりのＰＭ同期モータの不可逆減磁電流値Ｉｄと運転台数の積が大きい場合には、インバータ１５の電流容量を保護電流レベルとすることも可能である。この場合には、インバータ１５を保護することが可能となり、さらに信頼性の高いＰＭ同期モータのモータ駆動装置を得ることができる。
【００５０】
また、保護電流レベルを、複数台のＰＭ同期モータの台数に比例した値に設定するのではなく、運転中に想定される最大電流に対して複数台のＰＭ同期モータ間に生じる動作点のバラツキにより生じ得る電流増加量を考慮に入れて設定することにより、確実にＰＭ同期モータの不可逆減磁を抑制でき、過負荷時に運転を継続させることが可能となる。
【００５１】
《２》実施の形態２．
図９は、実施の形態２に係るモータ駆動装置２０（切替部１７のショート故障発生時）の状態を示す図である。図１０は、実施の形態２に係るモータ駆動装置２０（過電流遮断閾値ＴＨｃをＴＨ１からＴＨ３に変更後）の状態を示す図である。図９及び図１０において、図１及び図２に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図１及び図２に示される符号と同じ符号が付される。
【００５２】
実施の形態２に係るモータ駆動装置２０は、切替部１７の接点が閉状態であり、切替部１７がオン、オフ動作できないショート故障が発生した場合に、過電流遮断閾値ＴＨｃを適切に設定することで、延命運転を可能にした点が、実施の形態１に係るモータ駆動装置１０と相違する。ショート故障は、例えば、切替部１７の接点における溶着が原因で発生することがある。この相違点以外について、実施の形態２は、実施の形態１と同じである。以下の説明では、切替部１７を構成するリレーが、ショート故障の発生を制御装置１８に通知する故障通知手段を備えている場合を説明する。ただし、制御装置１８による故障の検知方法は、特に限定されない。
【００５３】
図９には、空調能力要求値Ｐｒが空調能力閾値Ｐｔ未満であるときに（すなわち、Ｐｒ＜Ｐｔのときに）、切替部１７にショート故障が発生した場合のモータ駆動装置２０の状態が示されている。Ｐｒ＜Ｐｔの場合には、制御装置１８は、例えば、第１のＰＭ同期モータ２０ａの不可逆減磁電流値Ｉｄの９０％（図６におけるステップＳ３に示される）の電流値を保護電流レベル（第１の保護電流レベル）とする、第１の過電流遮断閾値ＴＨ１を設定している。つまり、制御装置１８は、過電流遮断閾値ＴＨｃを、１台のＰＭ同期モータを運転しているときの第１の過電流遮断閾値ＴＨ１に設定している。
【００５４】
しかし、切替部１７にショート故障が発生した場合には、制御装置１８からの指令信号にかかわらず、インバータ１５には第１のＰＭ同期モータ２０ａと第２のＰＭ同期モータ２０ｂの両方が接続され続ける。このとき、インバータ電流検出部１９には、第１のＰＭ同期モータ２０ａに供給される電流と第２のＰＭ同期モータ２０ｂに供給される電流の合計値に対応する値の電流が流れる。このため、インバータ電流検出部１９の検出値が示す電流値が、第１の過電流遮断閾値ＴＨ１以上の電流値であり、制御装置１８が、インバータ１５が第１及び第２のＰＭ同期モータ２０ａ及び２０ｂへの交流電流の供給を停止することで、空気調和機の運転が停止するおそれがある。
【００５５】
このような状況の発生を回避するために、実施の形態２に係るモータ駆動装置２０では、図１０に示されるように、制御装置１８が、切替部１７のショート故障を検知し、制御装置１８の過電流判定部１８ａが、インバータ電流検出部１９に第１の過電流遮断閾値ＴＨ１以上の電流が流れていると判定した場合に、制御装置１８は、インバータ電流検出部１９で検出された電流の値と第１のＰＭ同期モータ２０ａから取得しているモータ電流検出部１６で検出されたモータ電流の電流値とを比較する。制御装置１８は、インバータ電流検出部１９で検出された電流値と第１のＰＭ同期モータ２０ａから取得しているモータ電流検出部１６で検出された電流値との間に、予め決められた値（例えば、２倍）以上の違いがあるか否かを判定する。予め決められた値（例えば、２倍）以上の違いがあった場合、制御装置１８は、ショート故障が発生していると判断して、過電流遮断閾値ＴＨｃを２台のＰＭ同期モータ用の第２の過電流遮断閾値ＴＨ２（図６におけるステップＳ６に示される）に変更する。このため、切替部１７がショート故障した後から修理によってショート故障が無くなったときまでの期間にも、２台のＰＭ同期モータ２０ａ及び２０ｂを駆動すること、すなわち、延命運転を行うことが可能である。
【００５６】
以上に説明したように、実施の形態２に係るモータ駆動装置２０及び空気調和機によれば、１つのインバータ１５で複数台のＰＭ同期モータを駆動する空気調和機において、空調能力要求値Ｐｒに応じて過電流遮断閾値ＴＨｃを変更することで、インバータ１５によって駆動するＰＭ同期モータの台数を切替えることができ、且つＰＭ同期モータに不可逆減磁を生じさせないことができる。
【００５７】
また、実施の形態２に係るモータ駆動装置２０及び空気調和機によれば、切替部１７のショート故障が発生した場合であっても、過電流遮断閾値ＴＨｃを第２の過電流遮断閾値ＴＨ２に変更することで、不可逆減磁を発生させることなく、延命運転を行うことができる。
【００５８】
《３》実施の形態３．
図１１は、実施の形態３に係るモータ駆動装置３０（切替部１７のオープン故障発生時）の状態を示す図である。図１２は、実施の形態３に係るモータ駆動装置３０（過電流遮断閾値ＴＨｃをＴＨ１からＴＨ３に変更後）の状態を示す図である。図１１及び図１２において、図１及び図２に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図１及び図２に示される符号と同じ符号が付される。
【００５９】
実施の形態３に係るモータ駆動装置３０は、切替部１７の接点が開状態であり、切替部１７の接点がオン、オフ動作しないオープン故障が発生した場合に、過電流遮断閾値ＴＨｃを適切に設定することで、延命運転を可能にした点が、実施の形態１に係るモータ駆動装置１０と相違する。この相違点以外について、実施の形態３は、実施の形態１と同じである。また、実施の形態３の機能は、実施の形態２の装置に適用してもよい。以下の説明では、切替部１７を構成するリレーが、オープン故障の発生を制御装置１８に通知する故障通知手段を備えている場合を説明する。ただし、制御装置１８による故障の検知方法は、特に限定されない。
【００６０】
図１１には、空調能力要求値Ｐｒが空調能力閾値Ｐｔ以上であるときに（すなわち、Ｐｒ≧Ｐｔのときに）、切替部１７にオープン故障が発生した場合のモータ駆動装置３０の状態が示されている。Ｐｒ≧Ｐｔの場合には、制御装置１８は、第１のＰＭ同期モータ２０ａと第２のＰＭ同期モータ２０ｂの電流位相を考慮した電流値を保護電流レベル（第２の保護電流レベル）とする、第２の過電流遮断閾値ＴＨ２（図６におけるステップＳ６に示される）を設定している。
【００６１】
しかし、切替部１７にオープン故障が発生した場合には、制御装置１８からの指令信号にかかわらず、インバータ１５には第１のＰＭ同期モータ２０ａのみが接続されている。このとき、第１のＰＭ同期モータ２０ａのみが動作しているので、空調能力要求値Ｐｒが示す空調能力を発揮できない。制御装置１８は、空調能力要求値Ｐｒが示す空調能力を発揮するために、第１のＰＭ同期モータ２０ａの回転をさらに加速するが、供給される交流電流が増加して、第１のＰＭ同期モータ２０ａの不可逆減磁電流値Ｉｄを超えるおそれがある。
【００６２】
このような状況の発生を回避するために、実施の形態３に係るモータ駆動装置３０では、図１２に示されるように、制御装置１８が、切替部１７のオープン故障を検知した場合、インバータ電流検出部１９で検出された電流の電流値と第１のＰＭ同期モータ２０ａから取得しているモータ電流検出部１６で検出されたモータ電流ｉｕｍ，ｉｖｍ，ｉｗｍの電流値とを比較する。制御装置１８は、インバータ電流検出部１９で検出された電流値と第１のＰＭ同期モータ２０ａから取得しているモータ電流検出部１６で検出された電流値との差が、予め決められた値以内（例えば、電流値の差異が、１０％以内）である場合、オープン故障が発生していると判断して、過電流遮断閾値ＴＨｃを１台のＰＭ同期モータ用の第１の過電流遮断閾値ＴＨ１（図６におけるステップＳ３に示される）に変更する。このため、切替部１７がオープン故障した後から修理によってオープン故障が無くなったときまでの期間にも、ＰＭ同期モータを駆動すること、すなわち、延命運転が可能である。
【００６３】
次に、空調能力要求値Ｐｒに応じて不可逆減磁電流値Ｉｄが変化することについて説明する。ＰＭ同期モータは回転子に永久磁石を備えている。永久磁石の温度特性によって、減磁耐力は変化する。永久磁石の材料としてネオジムなどの希土類元素を含む希土類磁石は、高温になるほど不可逆減磁が発生しやすくなる、すなわち、不可逆減磁電流値Ｉｄが低下する。空気調和機の室外機において、実施の形態３に係るモータ駆動装置を適用した場合、冷房運転時には、室外機が高温となり、より減磁耐力が低くなるおそれがある。また、圧縮機などの熱源付近では、ＰＭ同期モータがより高温になり減磁耐力が低くなるおそれがある。そのため、空気調和機の空調能力要求値Ｐｒに合わせた温度データから、不可逆減磁電流値Ｉｄを計算することで、適切な過電流遮断設定値を決めることが可能になる。特に、図１２で示したオープン故障の場合に、第１のＰＭ同期モータ２０ａのみで空調能力要求値Ｐｒが示す空調能力を発揮するために、過電流遮断閾値ＴＨｃとして、より不可逆減磁電流値Ｉｄに近い値に対応する第３の過電流遮断閾値ＴＨ３を設定することで、能力不足を補った空調運転が可能になる。第３の過電流遮断閾値ＴＨ３は、第１の過電流遮断閾値ＴＨ１（＝０．９×Ｉｄ）に対応する値である。
【００６４】
以上に説明したように、実施の形態３に係るモータ駆動装置３０及び空気調和機によれば、１つのインバータ１５で複数台のＰＭ同期モータを駆動する空気調和機において、空調能力要求値Ｐｒに応じて過電流遮断閾値ＴＨｃを変更することで、インバータ１５が駆動するＰＭ同期モータの台数を切替えることができ、且つＰＭ同期モータに不可逆減磁を生じさせないことができる。
【００６５】
また、実施の形態３に係るモータ駆動装置３０及び空気調和機によれば、切替部１７にオープン故障が発生した場合であっても、過電流遮断閾値ＴＨｃを変更することで、不可逆減磁を発生させることなく、延命運転を行うことができる。
【００６６】
《４》変形例．
実施の形態１〜３における制御装置１８は、例えば、以下のように構成することができる。図１３は、実施の形態１〜３における制御装置１８の構成例を示す機能ブロック図である。図示のように、制御装置１８は、運転指令部１０１と、減算部１０２と、座標変換部１０３、１０４と、速度推定部１０５、１０６と、積分部１０７、１０８と、電圧指令生成部１０９と、脈動補償制御部１１０と、座標変換部１１１と、ＰＷＭ信号生成部１１２とを有する。
【００６７】
運転指令部１０１は、モータの回転数指令値ωｍ＊を生成して出力する。運転指令部１０１はまた、接続切替部８を制御するための切替制御信号Ｓｗを生成して出力する。
【００６８】
減算部１０２は、インバータ電流検出部１９で検出された電流（すなわち、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の相電流）ｉｕａ、ｉｖａ、ｉｗａから第１のＰＭ同期モータ２０ａの電流（すなわち、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の相電流）ｉｕｍ，ｉｖｍ，ｉｗｍを減算することで第２のＰＭ同期モータ２０ｂの電流（すなわち、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の相電流）ｉｕ＿ｓｌ，ｉｖ＿ｓｌ，ｉｗ＿ｓｌを求める。これは、第１のＰＭ同期モータ２０ａの電流ｉｕｍ，ｉｖｍ，ｉｗｍと第２のＰＭ同期モータ２０ｂの相電流ｉｕ＿ｓｌ，ｉｖ＿ｓｌ，ｉｗ＿ｓｌの和がインバータの相電流ｉｕａ、ｉｖａ、ｉｗａに等しいという関係を利用したものである。
【００６９】
座標変換部１０３は、後述の第１のモータ４１の位相推定値（磁極位置推定値）θｍを用いて第１のＰＭ同期モータ２０ａの相電流ｉｕｍ，ｉｖｍ，ｉｗｍを静止三相座標系から回転二相座標系に座標変換して、第１のＰＭ同期モータ２０ａのｄｑ軸電流ｉｄ＿ｍ，ｉｑ＿ｍを求める。
【００７０】
座標変換部１０４は、後述の第２のＰＭ同期モータ２０ｂの位相推定値（磁極位置推定値）θｓｌを用いて第２のＰＭ同期モータ２０ｂの相電流ｉｕ＿ｓｌ，ｉｖ＿ｓｌ，ｉｗ＿ｓｌを静止三相座標系から回転二相座標系に座標変換して第２のＰＭ同期モータ２０ｂのｄｑ軸電流ｉｄ＿ｓｌ，ｉｑ＿ｓｌを求める。
【００７１】
第１のモータ速度推定部１０５は、ｄｑ軸電流ｉｄ＿ｍ、ｉｑ＿ｍ及び後述のｄｑ軸電圧指令値ｖｄ＊、ｖｑ＊に基づいて第１のＰＭ同期モータ２０ａの回転数推定値ωｍを求める。同様に、第２のモータ速度推定部１０６は、ｄｑ軸電流ｉｄ＿ｓｌ、ｉｑ＿ｓｌ及びｄｑ軸電圧指令値ｖｄ＊、ｖｑ＊に基づいて第２のＰＭ同期モータ２０ｂの回転数推定値ωｓｌを求める。
【００７２】
積分部１０７は、第１のＰＭ同期モータ２０ａの回転数推定値ωｍを積分することで、第１のＰＭ同期モータ２０ａの位相推定値θｍを求める。同様に、積分部１０８は、第２のＰＭ同期モータ２０ｂの回転数推定値ωｓｌを積分することで、第２のＰＭ同期モータ２０ｂの位相推定値θｓｌを求める。
【００７３】
なお、回転数及び位相の推定には、例えば、特許第４６７２２３６号公報に示されている方法を用いることができるが、回転数及び位相が推定可能な方法であればどのような方法を用いてもよい。また、回転数或いは位相を直接検出する方法を用いてもよい。
【００７４】
電圧指令生成部１０９は、第１のＰＭ同期モータ２０ａのｄｑ軸電流ｉｄ＿ｍ，ｉｑ＿ｍと、第１のＰＭ同期モータ２０ａの回転数推定値ωｍと、脈動補償電流指令値ｉｓｌ＊とに基づいて、ｄｑ軸電圧指令値ｖｄ＊，ｖｑ＊を算出する。
【００７５】
座標変換部１１１は、第１のＰＭ同期モータ２０ａの位相推定値θｍと、ｄｑ軸電圧指令値ｖｄ＊，ｖｑ＊とから、印加電圧位相θｖを求め、印加電圧位相θｖに基づき、ｄｑ軸電圧指令値ｖｄ＊，ｖｑ＊を回転二相座標系から静止三相座標系に座標変換して、静止三相座標系上の電圧指令値ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊を求める。
【００７６】
印加電圧位相θｖは、例えば、ｄｑ軸電圧指令値ｖｄ＊，ｖｑ＊から
θｆ＝ｔａｎ-１（ｖｄ＊／ｖｑ＊）
により得られる進み位相角θｆを、第１のＰＭ同期モータ２０ａの位相推定値θｍに加算することで得られる。
【００７７】
位相推定値θｍ、進み位相角θｆ、及び印加電圧位相θｖの例が図１４（ａ）に示され、座標変換部１１１で求められる電圧指令値ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊の例が図１４（ｂ）に示されている。
【００７８】
ＰＷＭ信号生成部１１２は、入力電圧Ｖｄｃと、電圧指令値ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊とから図１４（ｃ）に示されるＰＷＭ信号ＵＰ，ＶＰ，ＷＰ，ＵＮ，ＶＮ，ＷＮを生成する。
ＰＷＭ信号ＵＰ，ＶＰ，ＷＰ，ＵＮ，ＶＮ，ＷＮはインバータ１５に供給され、スイッチング素子の制御に用いられる。
【００７９】
インバータ１５には、ＰＷＭ信号ＵＰ，ＶＰ，ＷＰ，ＵＮ，ＶＮ，ＷＮに基づいて、それぞれ対応するアームのスイッチング素子を駆動する駆動信号を生成する、図示しない駆動回路が設けられている。
【００８０】
上記のＰＷＭ信号ＵＰ，ＶＰ，ＷＰ，ＵＮ，ＶＮ，ＷＮに基づいてインバータ１５のスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦを制御することで、インバータ１５から周波数及び電圧値が可変の交流電圧を出力させ、第１のＰＭ同期モータ２０ａ及び第２のＰＭ同期モータ２０ｂに印加することができる。
【００８１】
電圧指令値ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊は、図１４（ｂ）に示される例では正弦波であるが、電圧指令値は、三次高調波を重畳させたものであっても良く、第１のＰＭ同期モータ２０ａ及び第２のＰＭ同期モータ２０ｂを駆動することが可能であればどのような波形のものであってもよい。
【００８２】
電圧指令生成部１０９が、ｄｑ軸電流ｉｄ＿ｍ，ｉｑ＿ｍ及び第１のＰＭ同期モータ２０ａの回転数推定値ωｍのみに基づいて電圧指令を生成する構成であるとすれば、第１のＰＭ同期モータ２０ａが適切に制御される一方、第２のＰＭ同期モータ２０ｂは、第１のＰＭ同期モータ２０ａのために生成された電圧指令値に応じて動作するだけであり、直接的には制御されていない状態にある。
【００８３】
そのため、第１のＰＭ同期モータ２０ａ及び第２のＰＭ同期モータ２０ｂは、位相推定値θｍ及び位相推定値θｓｌに誤差を伴う状態で動作し、特に低速域で誤差が顕著に現れる。誤差が発生すると第２のＰＭ同期モータ２０ｂの電流脈動が発生し、第２のＰＭ同期モータ２０ｂの脱調、過大電流による発熱による損失悪化のおそれがある。さらに、過大電流に応じて回路遮断が行われて、モータが停止し、負荷の駆動ができなくなるおそれがある。
【００８４】
脈動補償制御部１１０はこのような問題を解決するために設けられたものであり、第２のＰＭ同期モータ２０ｂのｑ軸電流ｉｑ＿ｓｌと、第１のＰＭ同期モータ２０ａの位相推定値θｍと、第２のＰＭ同期モータ２０ｂの位相推定値θｓｌとを用いて、第２のＰＭ同期モータ２０ｂの電流脈動を抑制するための脈動補償電流指令値ｉｓｌ＊を出力する。
【００８５】
脈動補償電流指令値ｉｓｌ＊は、第１のＰＭ同期モータ２０ａの位相推定値θｍと、第２のＰＭ同期モータ２０ｂの位相推定値θｓｌとから、第１のＰＭ同期モータ２０ａと第２のＰＭ同期モータ２０ｂとの位相関係を判定し、判定結果に基づいて、第２のＰＭ同期モータ２０ｂのトルク電流に該当するｑ軸電流ｉｑ＿ｓｌの脈動を抑制するように定められる。
【００８６】
電圧指令生成部１０９は、運転指令部１０１からの第１のＰＭ同期モータ２０ａの回転数指令値ωｍ＊と第１のＰＭ同期モータ２０ａの回転数推定値ωｍの偏差に対して比例積分演算を行って、第１のＰＭ同期モータ２０ａのｑ軸電流指令値Ｉｑ＿ｍ＊を求める。
【００８７】
一方、第１のＰＭ同期モータ２０ａのｄ軸電流は、励磁電流成分であり、その値を変化させることで、電流位相を制御すること、及び第１のＰＭ同期モータ２０ａを強め磁束又は弱め磁束で駆動させることが可能となる。その特性を利用し、先に述べた脈動補償電流指令値ｉｓｌ＊を、第１のＰＭ同期モータ２０ａのｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｍ＊に反映させることで、電流位相を制御し、これにより脈動の抑制を図ることが可能である。
【００８８】
電圧指令生成部１０９は、上記のようにして求めたｄｑ軸電流指令値Ｉｄ＿ｍ＊，Ｉｑ＿ｍ＊と、座標変換部１０３で求めたｄｑ軸電流ｉｄ＿ｍ，ｉｑ＿ｍとに基づいてｄｑ軸電圧指令値ｖｄ＊，ｖｑ＊を求める。即ち、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｍ＊とｄ軸電流ｉｄ＿ｍとの偏差に対して比例積分演算を行ってｄ軸電圧指令値ｖｄ＊を求め、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＿ｍ＊とｑ軸電流ｉｑ＿ｍとの偏差に対して比例積分演算を行ってｑ軸電圧指令値ｖｑ＊を求める。
【００８９】
なお、電圧指令生成部１０９及び脈動補償制御部１１０については同様の機能を実現可能であれば、どのような構成のものであってもよい。
【００９０】
以上のような制御を行うことで、第１のＰＭ同期モータ２０ａと第２のＰＭ同期モータ２０ｂとを、第２のＰＭ同期モータ２０ｂに脈動が生じないように、１台のインバータ１５で駆動することが可能となる。
【符号の説明】
【００９１】
１０，２０，３０  モータ駆動装置、  １１  交流電源、  １２  コンバータ、  １３  コンデンサ、  １４  電圧検出部、  １５  インバータ、  １６  モータ電流検出部、  １７  切替部、  １８  制御装置、  １８ａ  過電流判定部、  １９  インバータ電流検出部（検出部）、  ２０ａ  第１のＰＭ同期モータ、  ２０ｂ  第２のＰＭ同期モータ、  Ｉｄ  不可逆減磁電流値、  Ｐｒ  空調能力要求値、  Ｐｔ  空調能力閾値、  ＴＨｃ  過電流遮断閾値、  ＴＨ１  第１の過電流遮断閾値、  ＴＨ２  第２の過電流遮断閾値、  ＴＨ３  第３の過電流遮断閾値、  ｉｕａ，ｉｖａ，ｉｗａ  交流電流（相電流）、  ｉｕｍ，ｉｖｍ，ｉｗｍ  モータ電流（相電流）、  ｖＲｕ，ｖＲｖ，ｖＲｗ  検出値。
【図１】
2019239539.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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年6月12日(2020.6.12)
【手続補正１】
【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】
１台以上の永久磁石同期モータを駆動するモータ駆動装置であって、
交流電流を供給するインバータと、
前記インバータから前記交流電流が供給される前記１台以上の永久磁石同期モータの台数を切替える切替部と、
前記１台以上の永久磁石同期モータに供給される前記交流電流に対応する検出値を検出する検出部と、
前記インバータ及び前記切替部を制御する制御装置と、
を有し、
前記制御装置は、
過電流遮断閾値を前記台数に応じた値に設定し、
前記検出値が前記過電流遮断閾値以上であるときに、前記インバータに、前記１台以上の永久磁石同期モータへの前記交流電流の供給を停止させる
モータ駆動装置。
【請求項２】
前記台数が１台である場合、前記制御装置は、駆動する前記永久磁石同期モータの不可逆減磁電流値に予め決められた第１の比率を掛けることで第１の保護電流レベルを算出し、前記第１の保護電流レベル未満の前記交流電流が供給されるように、前記過電流遮断閾値として第１の過電流遮断閾値を設定する請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
前記第１の比率は、０．９である請求項２に記載のモータ駆動装置。
【請求項４】
前記台数が２台である場合、前記制御装置は、駆動する２台の前記永久磁石同期モータの各々が最大トルクを出力する電流値に、第２の比率を掛けることによって第２の保護電流レベルを算出し、前記第２の保護電流レベル以下の値の前記交流電流が前記２台の永久磁石同期モータに供給されるように、前記過電流遮断閾値として第２の過電流遮断閾値を設定する請求項２又は３に記載のモータ駆動装置。
【請求項５】
前記第２の比率は、２．４１４である請求項４に記載のモータ駆動装置。
【請求項６】
前記駆動する永久磁石同期モータに流れるモータ電流の電流値を検出するモータ電流検出部をさらに有し、
前記制御装置は、
前記切替部にショート故障が発生したと判断したときに、前記検出値に基づいて、前記検出部に前記第１の過電流遮断閾値が示す電流値以上の電流が流れていると判定した場合に、前記インバータから供給される電流の電流値と前記モータ電流の検出値とを比較し、
前記インバータから供給される電流の電流値と前記モータ電流の電流値との間に、予め決められた値以上の違いがある場合、前記過電流遮断閾値を前記第２の過電流遮断閾値に変更する
請求項４又は５に記載のモータ駆動装置。
【請求項７】
前記予め決められた値以上の違いがある場合は、前記インバータから供給される電流の電流値が前記モータ電流の電流値の２倍以上である場合である請求項６に記載のモータ駆動装置。
【請求項８】
前記制御装置は、
前記切替部にオープン故障が発生したと判断したときに、前記過電流遮断閾値として前記第１の過電流遮断閾値より大きい第３の過電流遮断閾値を設定する請求項４から７のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
【請求項９】
複数の永久磁石同期モータと、
前記複数の永久磁石同期モータの内の１台以上の永久磁石同期モータを駆動するモータ駆動装置と、
を有し、
前記モータ駆動装置は、
交流電流を供給するインバータと、
前記インバータから前記交流電流が供給される前記１台以上の永久磁石同期モータの台数を切替える切替部と、
前記１台以上の永久磁石同期モータに供給される前記交流電流に対応する検出値を検出する検出部と、
前記インバータ及び前記切替部を制御する制御装置と、
を有し、
前記制御装置は、
過電流遮断閾値を前記台数に応じた値に設定し、
前記検出値が前記過電流遮断閾値以上であるときに、前記インバータに、前記１台以上の永久磁石同期モータへの前記交流電流の供給を停止させる
空気調和機。
【請求項１０】
前記制御装置は、前記空気調和機に要求される空調能力を示す空調能力要求値を受け取り、前記空調能力要求値に基づいて前記切替部の接続状態を切替える請求項９に記載の空気調和機。
【請求項１１】
前記制御装置は、
前記空調能力要求値が現在の空調能力の上限を示す空調能力閾値未満であるときに、前記切替部の接続状態を開状態にすることで前記台数を変更せず、
前記空調能力要求値が前記空調能力閾値以上であるときに前記切替部の接続状態を閉状態にすることで前記台数を増加させる
請求項１０に記載の空気調和機。
【請求項１２】
前記空調能力要求値は、駆動することが必要な前記永久磁石同期モータの台数で指定され、
前記空調能力閾値は、現在駆動している前記永久磁石同期モータの台数で指定される
請求項１１に記載の空気調和機。
【請求項１３】
１台以上の永久磁石同期モータに交流電流を供給するインバータと、前記インバータから前記交流電流が供給される前記１台以上の永久磁石同期モータの台数を切替える切替部と、前記１台以上の永久磁石同期モータに供給される前記交流電流に対応する検出値を検出する検出部と、を有するモータ駆動装置を制御する、モータ駆動装置の制御装置であって、
過電流遮断閾値を前記台数に応じた値に設定し、
前記検出値が前記過電流遮断閾値以上であるときに、前記インバータに、前記１台以上の永久磁石同期モータへの前記交流電流の供給を停止させるように、前記インバータ及び前記切替部を制御する
モータ駆動装置の制御装置。
【請求項１４】
１台以上の永久磁石同期モータに交流電流を供給するインバータと、前記インバータから前記交流電流が供給される前記１台以上の永久磁石同期モータの台数を切替える切替部と、前記１台以上の永久磁石同期モータに供給される前記交流電流に対応する検出値を検出する検出部と、を有するモータ駆動装置を制御するための、モータ駆動装置の制御方法であって、
過電流遮断閾値を前記台数に応じた値に設定し、
前記検出値が前記過電流遮断閾値以上であるときに、前記インバータに、前記１台以上の永久磁石同期モータへの前記交流電流の供給を停止させるように、前記インバータ及び前記切替部を制御する
モータ駆動装置の制御方法。
【国際調査報告】
2019239539.tif 000017
2019239539.tif 000018
2019239539.tif 000019
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