(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動対象機械を駆動する電動機を、インバータにて変換した交流電圧に基づき制御するインバータ制御装置であって、
前記電動機は、機械角一回転中の電力変動における電力または軸トルクの変動成分周波数を有する運転モードで運転され、
前記電動機に制御電圧を印加する電源線の電流から前記電動機の電力または軸トルクを推定し、推定した推定電力または推定トルクの変動成分周波数に関連した周波数成分に基づいて、前記電動機の前記運転モードを判別する運転モード判別部と、
前記運転モード判別部にて判別した前記運転モードに応じた回転速度指令を生成する回転速度指令値生成部と、
前記回転速度指令の値に基づいて前記電動機に印加する前記制御電圧の電圧指令を生成するインバータ出力電圧制御部と、を備えたことを特徴とするインバータ制御装置。
【請求項２】
駆動対象機械を駆動する電動機を、インバータにて変換した交流電圧に基づき制御するインバータ制御装置であって、
前記電動機は、機械角一回転中の電力変動における電力または軸トルクの変動成分周波数を有する運転モードで運転され、
前記電動機に制御電圧を印加する電源線の電流から推定された前記電動機の電力である推定電力または推定された前記電動機の軸トルクである推定トルクにおける変動成分周波数に関連した周波数成分に基づいて求められた前記運転モードに応じた回転速度指令を生成する回転速度指令値生成部と、
前記回転速度指令の値に基づいて前記電動機に印加する前記制御電圧の電圧指令を生成するインバータ出力電圧制御部と、を備えたことを特徴とするインバータ制御装置。
【請求項３】
前記推定電力または前記推定トルクの前記変動成分周波数に関連した前記周波数成分に基づいて、前記電動機の前記運転モードを判別する運転モード判別部を備え、
前記回転速度指令値生成部は、前記運転モード判別部にて判別した前記運転モードに応じた前記回転速度指令を生成することを特徴とする請求項２に記載のインバータ制御装置。
【請求項４】
前記運転モード判別部は、
前記推定電力を算出する電力推定部と、
前記推定電力における前記電動機の機械回転周波数の１以上の整数倍の値である変動成分周波数を有する電力脈動の振幅を抽出する電力脈動抽出部と、を備え、
前記電力脈動の振幅に基づいて前記運転モードを判別することを特徴とする請求項１または３に記載のインバータ制御装置。
【請求項５】
前記運転モード判別部は、
前記推定電力を算出する電力推定部と、
前記推定電力から算出した推定トルクにおける変動成分周波数を有するトルク脈動の振幅を抽出するトルク脈動抽出部と、を備え、
前記トルク脈動の振幅に基づいて前記運転モードを判別することを特徴とする請求項１または３に記載のインバータ制御装置。
【請求項６】
前記トルク脈動抽出部は、
抽出された前記トルク脈動の振幅における最も支配的な前記変動成分周波数である選択周波数を決定し、前記選択周波数と当該選択周波数の前記トルク脈動の振幅とを有する合成トルク脈動成分を生成し、
前記インバータ出力電圧制御部は、
前記回転速度指令の値に基づいてトルク指令を生成する速度制御部と、
前記トルク指令の値と前記合成トルク脈動成分とに基づいて電流指令を生成するトルク制御部と、を備え、
前記電流指令に基づいて、前記電圧指令を生成することを特徴とする請求項５に記載のインバータ制御装置。
【請求項７】
前記インバータ出力電圧制御部は、
前記電流指令および前記電源線の電流を用いて推定された前記電動機の回転速度である推定回転速度に基づいて、前記電動機の機械回転角度を推定して推定機械回転角度を生成する電動機位相推定部と、
前記推定回転速度と前記回転速度指令との差、および前記推定機械回転角度に基づいて、前記トルク指令、および前記推定トルクの位相を補正した補正トルク指令のいずれか一方であるトルク補正指令を生成するトルク指令値切替部と、をさらに備え、
トルク指令値切替部が生成した前記トルク補正指令に基づいて前記電流指令を生成し、
前記電流指令に基づいて前記電圧指令を生成することを特徴とする請求項６に記載のインバータ制御装置。
【請求項８】
前記インバータ出力電圧制御部は、
前記推定機械回転角度を予め定められた分解能で記憶する角度記憶部と、
前記推定機械回転角度に対応する前記推定トルクを記憶する推定トルク記憶部と、をさらに備え、
前記推定機械回転角度に基づいて選択した前記角度記憶部の記憶回転角度値である選択記憶回転角度値、および前記推定回転速度と前記回転速度指令との差に基づいて、前記推定機械回転角度を調整し、この調整された新たな記憶回転角度値を前記角度記憶部から選択し、前記新たな記憶回転角度値に対応する記憶推定トルク値を前記推定トルク記憶部から出力し、この記憶推定トルク値を前記補正トルク指令として生成することを特徴とする請求項７に記載のインバータ制御装置。
【請求項９】
前記インバータ出力電圧制御部は、
前記電流指令および前記電源線の電流を用いて推定された前記電動機の回転速度である推定回転速度を生成する磁束推定部を備え、
前記トルク脈動抽出部は、
前記推定回転速度と前記回転速度指令との差、および前記推定回転速度に基づいて推定された前記電動機の推定回転角度に基づいて、前記選択周波数における前記トルク脈動の初期位相を補正し、この補正された前記合成トルク脈動成分である補正合成トルク脈動成分を生成し、
前記インバータ出力電圧制御部は、
前記トルク脈動抽出部が生成した前記補正合成トルク脈動成分に基づいて前記電流指令を生成し、
前記電流指令に基づいて前記電圧指令を生成することを特徴とすることを特徴とする請求項６に記載のインバータ制御装置。
【請求項１０】
前記運転モード判別部は、
前記推定トルクの位相を進め、位相が進められた前記推定トルクである調整推定トルクを生成する位相調整部をさらに備え、
前記トルク脈動抽出部は、
前記調整推定トルクにおいて抽出された前記トルク脈動の振幅における最も支配的な前記変動成分周波数である選択周波数を決定し、前記選択周波数と当該選択周波数の前記トルク脈動の振幅とを有する合成トルク脈動成分を生成することを特徴とする請求項６に記載のインバータ制御装置。
【請求項１１】
一個以上の圧縮部と、前記圧縮部の全てを一つの回転軸で駆動する前記電動機と、前記電動機をインバータにて変換した交流電圧に基づき制御する請求項１、及び３から１０のいずれか１項に記載のインバータ制御装置を備えたインバータ圧縮機。
【請求項１２】
一個以上の圧縮部と、前記圧縮部の全てを一つの回転軸で駆動する前記電動機と、前記電動機をインバータにて変換した交流電圧に基づき制御する請求項２に記載のインバータ制御装置を備えたインバータ圧縮機。
【請求項１３】
前記運転モード判別部にて判別した前記運転モードは、前記圧縮部の圧縮動作個数に関連しており、
前記圧縮部が一つのみ圧縮動作している前記回転速度指令の値を基準回転速度指令値とし、
前記回転速度指令値生成部は、前記運転モードが変化した場合に、前記運転モードと関連付けられた前記圧縮動作個数に応じて、前記基準回転速度指令値を前記圧縮動作個数で割った値を示す前記回転速度指令を生成することを特徴とする請求項１１に記載のインバータ圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機を制御するインバータ制御装置とそれを用いたインバータ圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化防止のための温室効果ガスの排出削減目標を含む京都議定書が、２００５年に採択されてから、各国でＣＯ２排出量の削減規制が強化され、空調機でも省エネ規制基準が厳しくなっている。欧州では、国内の指標のように、定格時の効率を評価するものではなく、年間消費電力に基づいて省エネ性能を評価するものが指標とされており、冷房４条件、暖房４条件から、冷房、暖房それぞれの効率を算出する方法が採用されたため、低負荷時の効率改善が新たな技術課題となっている。【０００３】
ロータリ圧縮機において、二つの圧縮室を備え、二つの圧縮室のうち、一方のみを圧縮運転する単独運転と、両者を圧縮運転する並列運転を切り替える構造をもつことにより、圧縮効率改善を図るロータリ圧縮機が開発されている。この場合並列運転と単独運転の切り替えを判別して、冷媒循環量の違いに応じた適切な制御を行う必要がある。【０００４】
例えば、特許文献１には、二気筒ローリングピストン式ロータリ圧縮機が開示されており、負荷が小さい場合に自動的に能力半減運転が選択され、この際に一方の圧縮部を非圧縮状態として冷媒循環流量を半減させる構成が開示されている。この構成では、ロータリ圧縮機のピストンを回転する電動機の回転速度を落とさずに運転できるので、圧縮機効率を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２０３８６１号公報（００４９段〜００５２段、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の二気筒のロータリ圧縮機では、単独運転と並列運転との切り替える場合に、二気筒のロータリ圧縮機の能力が変化しない様にするには、すなわち冷媒循環流量を変化させないためには、電動機を制御するインバータの出力周波数を運転モードに合わせる必要がある。従って、各運転モードを安定に制御するには、圧縮機における現在の運転モードを正しく把握する必要がある。しかし、その方法は特許文献１のロータリ圧縮機には運転モードの判別について開示されておらず、運転モードの切り替えの際に、最適な運転が行われず、誤った制御で運転してしまう問題が発生する可能性があった。【０００７】
本発明は、上述のような問題を解決するためになされたもので、圧縮機等の駆動対象機械の運転モードを判別できるインバータ制御装置の実現を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るインバータ制御装置は、駆動対象機械を駆動する電動機を、インバータにて変換した交流電圧に基づき制御するインバータ制御装置であって、電動機は、機械角一回転中の電力変動における電力または軸トルクの変動成分周波数を有する運転モードで運転され、電動機に制御電圧を印加する電源線の電流から電動機の電力または軸トルクを推定し、推定した推定電力または推定トルクの変動成分周波数に関連した周波数成分に基づいて、電動機の運転モードを判別する運転モード判別部と、運転モード判別部にて判別した運転モードに応じた回転速度指令を生成する回転速度指令値生成部と、回転速度指令の値に基づいて電動機に印加する制御電圧の電圧指令を生成するインバータ出力電圧制御部と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るインバータ制御装置は、電動機の電力または軸トルクを推定し、推定した推定電力または推定トルクの変動成分周波数に関連した周波数成分を算出するので、圧縮機等の駆動対象機械の運転モードを判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１によるインバータ制御装置及びインバータ圧縮機を示すブロック図である。
【図２】図１の座標変換器を示す図である。
【図３】図１の電力推定部を示す図である。
【図４】図１の電力脈動抽出部を示す図である。
【図５】図１の判別信号生成部を示す図である。
【図６】図１のインバータ出力電圧制御部を示す図である。
【図７】図１の電動機における一回転での軸トルク変動を示す図である。
【図８】一つの圧縮部が動作した場合における、図１の電力脈動抽出部の抽出結果を示す図である。
【図９】二つの圧縮部が動作した場合における、図１の電力脈動抽出部の抽出結果を示す図である。
【図１０】三つの圧縮部が動作した場合における、図１の電力脈動抽出部の抽出結果を示す図である。
【図１１】四つの圧縮部が動作した場合における、図１の電力脈動抽出部の抽出結果を示す図である。
【図１２】図１の電力脈動抽出部による、スクロール機とシングル機の電力の脈動成分の解析結果を示す図である。
【図１３】図１の他の判別信号生成部を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態１によるインバータ制御装置及びインバータ圧縮機のハードウェア構成を示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態２によるインバータ制御装置及びインバータ圧縮機を示すブロック図である。
【図１６】図１５の電力推定部と出力トルク推定部を示す図である。
【図１７】図１５の電力脈動抽出部を示す図である。
【図１８】図１５のインバータ出力電圧制御部を示す図である。
【図１９】図１５のトルク制御部を示す図である。
【図２０】トルク脈動による回転速度変化を説明する図である。
【図２１】本発明の実施の形態２によるトルク脈動の補償を説明する図である。
【図２２】本発明の実施の形態２による電流ベクトルを説明する図である。
【図２３】本発明の実施の形態２による振動抑制結果を示す図である。
【図２４】本発明の実施の形態３による圧縮機を示す図である。
【図２５】図２４の第一圧縮部における概略横断面図である。
【図２６】図２４の第二圧縮部における概略横断面図である。
【図２７】本発明の実施の形態３によるインバータ制御装置及びインバータ圧縮機を示すブロック図である。
【図２８】図２７の運転モード切替検出部とトルク脈動抽出部を示す図である。
【図２９】本発明の実施の形態３による圧縮機の制御例を示す図である。
【図３０】本発明の実施の形態３による圧縮機の制御例を示す図である。
【図３１】本発明の実施の形態４によるインバータ制御装置及びインバータ圧縮機を示すブロック図である。
【図３２】図３１の位相調整部における進み相フィルタのボード線図である。
【図３３】本発明の実施の形態４による進み相フィルタ無の場合における振動抑制結果を示す図である。
【図３４】本発明の実施の形態４による進み相フィルタ有の場合における振動抑制結果を示す図である。
【図３５】本発明の実施の形態５によるインバータ制御装置及びインバータ圧縮機を示すブロック図である。
【図３６】図３５のトルク脈動抽出部を示す図である。
【図３７】図３６の余弦波生成部と正弦波生成部を示す図である。
【図３８】図３６の学習部のフローチャットを示す図である。
【図３９】電動機の回転速度の指令ω＾eの波形を示す図である。
【図４０】本発明の実施の形態６によるインバータ制御装置及びインバータ圧縮機を示すブロック図である。
【図４１】図４０のトルク指令値切替部を示す図である。
【図４２】図４０のトルク学習部を説明する図である。
【図４３】図４０の電動機位相推定部の構成を示す図である。
【図４４】図４２の角度記憶部及び推定トルク記憶部を示す図である。
【図４５】図４２の角度記憶部及び推定トルク記憶部にデータが記録された図である。
【図４６】図４２の学習アルゴリズム処理部のフローチャットを示す図である。
【図４７】図４６の記録モード実行処理のフローチャットを示す図である。
【図４８】図４６の出力モード実行処理のフローチャットを示す図である。
【図４９】図４２の学習アルゴリズム処理部による学習前における電動機の負荷トルク及び出力トルクの波形を示す図である。
【図５０】図４２の学習アルゴリズム処理部による学習後における電動機の負荷トルク及び出力トルクの波形を示す図である。
【図５１】図４２の学習アルゴリズム処理部による学習前後における電動機の回転速度を示す図である。
【図５２】図４２の学習アルゴリズム処理部による学習前における電動機の回転速度のＦＦＴ分析結果を示す図である。
【図５３】図４２の学習アルゴリズム処理部による学習後における電動機の回転速度のＦＦＴ分析結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１によるインバータ制御装置及びインバータ圧縮機を示すブロック図である。図２は図１の座標変換器を示す図であり、図３は図１の電力推定部を示す図である。図４は図１の電力脈動抽出部を示す図であり、図５は図１の判別信号生成部を示す図である。図６は、図１のインバータ出力電圧制御部を示す図である。インバータ圧縮機１００は、インバータ制御装置１７、圧縮機８０を備えている。インバータ制御装置１７は、圧縮機８０の電動機１の制御を行う。図１において、インバータ制御装置１７は、Ｎ個（Ｎは１以上の整数）の圧縮部で冷媒の循環をさせる圧縮機８０に用いる電動機１に三相制御電圧を出力して回転させるものである。電動機１は、同期またはブラシレスの電動機である。インバータ１６は、直流電源１５を用いて所定の周波数や振幅で三相交流のＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）電圧を、三相電源線を介して電動機１に出力する。電流センサ２、３、４は、電動機１に流れる電流、すなわち、三相電源線に流れる電流を検出する。電流センサ２は、ｕ相の三相電源線に流れる電流を検出する。電流センサ３、４は、それぞれｖ相、ｗ相の三相電源線に流れる電流を検出する。適宜、ｕ相の三相電源線、ｖ相の三相電源線、ｗ相の三相電源線を、それぞれ三相電源線ｕ、三相電源線ｖ、三相電源線ｗと表記する。電流検出部５は、電流センサ２、３、４の出力から三相電流を算出する。
【００１２】
インバータ制御装置１７は、座標変換器６、運転モード判別部７、回転速度指令値生成部１３、インバータ出力電圧制御部１２、インバータゲート信号生成部１４、インバータ１６、電流検出部５を備えている。座標変換器６は、電流検出部５で検出した交流三相電流から二相直流電流に座標変換する。回転速度指令値生成部１３は、電動機１の回転速度の指令値を生成する。インバータ出力電圧制御部１２は、指令された回転速度で電動機１を駆動する制御電圧を生成する。運転モード判別部７は、ｄｑ軸電流ベクトルＩｄｑとｄｑ軸電圧指令ベクトルＶｄｑ＊とに基づいて判別信号ｈｎｔを生成する。運転モード判別部７は、電力推定部８と、電力脈動抽出部９と、判別信号生成部１０とを備えている。電力推定部８は、インバータ出力電圧制御部１２から出力されたｄｑ軸電圧指令ベクトルＶｄｑ＊と、電流検出部５で計算した電流値から座標変換器６に基づき変換されたｄｑ軸電流ベクトルＩｄｑに基づいて電動機１の電力を推定し、推定電力Ｐ＾を計算する。電力脈動抽出部９は、推定電力Ｐ＾を所定の周波数で検波した電力の脈動成分（リプル成分）の振幅||ｘｋｆ||を抽出する。ｋは１からＮの整数であり、脈動成分の振幅は、||ｘ１ｆ||から||ｘＮｆ||まで存在する。判別信号生成部１０は、抽出した脈動成分における支配的な脈動成分に基づいて、圧縮機８０が現在運転している運転モードを判別した判別信号ｈｎｔを生成する。判別信号生成部１０は、抽出した脈動成分における支配的な脈動成分の周波数である選択周波数を決定し、この選択周波数と関連付けされた運転モードを判別している。以上の構成のインバータ制御装置１７は、圧縮機８０の運転モードにおける所定の回転速度を設定するように、電動機１の入力を制御できる。
【００１３】
インバータ制御装置１７を詳しく説明する。図１の電流検出部５は、三相埋込永久磁石同期式の電動機１のｕ相、ｖ相、ｗ相からなる三相電源線ｕ、ｖ、ｗに設けられた電流センサ２、３、４の信号から、三相電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを成分とする検出電流ベクトルＩｄｔ（図２参照）を測定するように構成のものである。ただし、電動機１の三相のうち二相に電流センサ（例えば、電流センサ２、３）を設けて、以下の式（１）によって電動機１の三相の電流値を得る構成としても良い。
【００１４】
【数１】
0005868564.tif 000002
【００１５】
図２に示すように、座標変換器６は、座標変換器８５と座標変換器８６を備える。座標変換器８５は、検出電流ベクトルＩｄｔの成分である三相電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを固定二相電流である二相電流ｉα、ｉβに変換する。座標変換器８６は、電動機１の回転子の推定回転角度θ＾ｅに基づいて、二相電流ｉα、ｉβを、ｄｑ軸電流ベクトルＩｄｑに変換する。ｄｑ軸電流ベクトルＩｄｑの成分は、ｄ軸電流ｉｄとｑ軸電流ｉｑである。座標変換器８５は、検出電流ベクトルＩｄｔの三相電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを、式（２）に基づき二相電流ｉα、ｉβに変換する。式（２）は、三相座標（ｕ，ｖ，ｗ）から固定二相座標（α，β）への変換式である。また、座標変換器８６は、二相電流ｉα、ｉβを、式（３）に基づきｄ軸電流ｉｄとｑ軸電流ｉｑに変換する。式（３）は、固定二相座標（α，β）から回転二相座標（ｄ，ｑ）への変換式である。推定回転角度θ＾ｅは後述する磁束推定部１８及び積分器１９（図６参照）から演算される。
【００１６】
【数２】
0005868564.tif 000003
【数３】
0005868564.tif 000004
【００１７】
図３に示すように、電力推定部８は、電流検出部５及び座標変換器６に基づき、変換された電動機１のｄｑ軸電流ベクトルのｄ軸電流ｉｄ、ｑ軸電流ｉｑと、インバータ出力電圧制御部１２が出力したｄｑ軸電圧指令ベクトルＶｄｑ＊のｄ軸指令電圧ｖｄ＊、ｑ軸指令電圧ｖｑ＊から電動機１の推定電力Ｐ＾を演算するものである。すなわち、電動機１のｄ軸電流ｉｄ、ｑ軸電流ｉｑとｄ軸指令電圧ｖｄ＊、ｑ軸指令電圧ｖｑ＊に基づいて、式（４）のように推定電力Ｐ＾を演算する。
【００１８】
【数４】
0005868564.tif 000005
【００１９】
式（４）の演算を実現する回路は、図３に示すように、２つ乗算器２６ａ、２６ｂと加算器２７を備えている。乗算器２６ａの入力は、ｄ軸指令電圧ｖｄ＊とｄ軸電流ｉｄである。乗算器２６ｂの入力は、ｑ軸指令電圧ｖｑ＊とｑ軸電流ｉｑである。加算器２７は、乗算器２６ａ、２６ｂのそれぞれの出力を加算する。
【００２０】
図４に示すように、電力脈動抽出部９は、圧縮機８０の運転モード、すなわち運転されている圧縮部の個数を判別するために、圧縮部の個数分の電力の脈動成分の振幅を生成する。圧縮機８０がＮ個の圧縮部を備えている例で説明する。図７は、図１の電動機における一回転での軸トルク変動を示す図である。図７は、Ｎ個の圧縮部の内ｋ個の圧縮部が動作している場合の軸トルク変動である。横軸は回転角度であり、縦軸は負荷トルクである。図７では、ｋの値が１、２、３、４の場合を示した。なお、ｋは０より大きくＮ以下の整数である。トルク特性９１ａは、ｋが１の場合であり、１個の圧縮部が動作している場合である。トルク特性９１ｂは、ｋが２の場合であり、２個の圧縮部が動作している場合である。トルク特性９１ｃは、ｋが３の場合であり、３個の圧縮部が動作している場合である。トルク特性９１ｄは、ｋが４の場合であり、４個の圧縮部が動作している場合である。図７に示すように、電動機１の一回転（機械角の０〜３６０度）において、圧縮機８０の内部の圧力の変動または電動機１の軸トルクの変動に起因する電力脈動が生じている。
【００２１】
電力脈動抽出部９は、動作しているｋ個の圧縮部のそれぞれが、冷媒を圧縮させるタイミングがずれていることを利用して、電動機１の一回転（機械角の０〜３６０度）において、圧縮機８０の内部の圧力の変動または電動機１の軸トルクの変動に起因する電力脈動を抽出するものである。電動機１の一回転において、ｋ個の圧縮部で冷媒をそれぞれの（３６０／ｋ）度の位相をずらして圧縮させる圧縮機８０の電動機１では、電力に電動機１の機械回転周波数（以下周波数ｆ１ｆとする）のｋ倍の周波数（ｆｋｆ＝ｋ×ｆ１ｆ）を有する脈動が発生する。機械回転周波数のｋ倍の周波数を、周波数ｆｋｆとする。その結果、ある時間でｋ個の圧縮部で冷媒を圧縮させる圧縮機８０の場合には、電動機１の電力には周波数ｆｋｆの脈動成分が生じる。脈動成分の周波数ｆｋｆを判別することよって、運転モード判別部７は、圧縮機８０の運転モード、すなわち運転されている圧縮部の個数を判別することが可能である。具体的には、運転モード判別部７は、電動機１の電力から可能な周波数、すなわちＮ個の周波数（ｆ１ｆ，〜，ｆｋｆ，〜，ｆＮｆ）に対応した脈動成分の大きさを抽出することにより、それら脈動成分の内支配的な脈動成分に基づいて、圧縮機８０の運転モード、すなわち運転されている圧縮部の個数を判別することが可能である。
【００２２】
図４に示すように、電力脈動抽出部９は、Ｎ個の電力脈動成分抽出器を備えている。それぞれの電力脈動成分抽出器は、特定周波数を有する脈動成分の大きさを算出する。図４では、３つの電力脈動成分抽出器８１ａ、８１ｂ、８１ｃを具体的に示した。電力脈動成分抽出器の符号は、総括的に８１を用い、区別する場合に８１ａ、８１ｂ、８１ｃを用いる。電力脈動成分抽出器８１は、電力推定部８で推定した推定電力Ｐ＾に、所定の周波数ｆｋｆで、周知の離散フーリエ変換（ＤＦＴ：Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）の演算を実行して、その周波数成分ｘｋｆの振幅を求める。離散フーリエ変換は、式（５）のように行った。
【００２３】
【数５】
0005868564.tif 000006
ここで、Ｍは一周期Ｔの間隔数で１以上の整数である。また、式（５）の複素数ｅ＾（ｊωｋｔｍ）の展開によって式（５）は以下のようになる。
【００２４】
【数６】
0005868564.tif 000007
【００２５】
式（６）の右辺におけるｘｋＡ、ｘｋＢの振幅は、一周期Ｔの積分と一致するため、式（７）のようになる。また、ｘｋｆの振幅は式（８）のようになる。
【００２６】
【数７】
0005868564.tif 000008
【数８】
0005868564.tif 000009
【００２７】
式（５）〜式（８）に基づいて、Ｎ個の圧縮部を有する圧縮機８０の電動機１において、動作中の圧縮部の数に応じて電力に周波数の異なる脈動成分が生じる可能性があるので、電力脈動抽出部９はＮ個の電力脈動成分抽出器を備えている。電力脈動成分抽出器８１ａは、周波数ｆ１ｆの脈動成分の振幅を計算する。電力脈動成分抽出器８１ｂは周波数ｆｋｆの脈動成分の振幅を計算し、電力脈動成分抽出器８１ｃは周波数Ｎｆの脈動成分の振幅を計算する。電力脈動成分抽出器８１の構成を、電力脈動成分抽出器８１ｂを例として説明する。
【００２８】
時刻ｔで所定の周波数ｆｋｆに基づいた回転角θｋは、２＊π＊ｆｋｆ＊ｔである。電力脈動成分抽出器８１ｂは、この回転角θｋにおける正弦成分（ｓｉｎ成分）及び余弦成分（ｃｏｓ成分）を生成する正弦波生成部２９ｂ及び余弦波生成部２８ｂと、それぞれの成分と推定電力Ｐ＾とを乗算する乗算器３０ｃ、３０ｄと、乗算器から求めた値を式（７）のように積分する積分器３１ｃ、３１ｄと、積分した||ｘｋＡ||及び||ｘｋＢ||を（８）式によって所定周波数の振動成分の大きさ、すなわち振幅||ｘｋｆ||を計算する振幅算出部３２ｂを備えている。なお、積分器３１ｃは||ｘｋＡ||を計算し、積分器３１ｄは||ｘｋＢ||を計算する。
【００２９】
他の周波数成分においても同様の構成に基づき計算する。電力脈動成分抽出器８１ａは、余弦波生成部２８ａ、正弦波生成部２９ａ、乗算器３０ａ、３０ｂ、積分器３１ａ、３１ｂ、振幅算出部３２ａを備えている。電力脈動成分抽出器８１ｃは、余弦波生成部２８ｃ、正弦波生成部２９ｃ、乗算器３０ｅ、３０ｆ、積分器３１ｅ、３１ｆ、振幅算出部３２ｃを備えている。電力脈動成分抽出器８１ａは時刻ｔで所定の周波数ｆ１ｆの脈動成分の振幅||ｘ１ｆ||を計算し、電力脈動成分抽出器８１ｃは時刻ｔで所定の周波数Ｎｆの脈動成分の振幅||ｘＮｆ||を計算する。
【００３０】
図８〜図１１に、Ｎ＝４の場合である４個の周波数ｆ１ｆ、ｆ２ｆ、ｆ３ｆ、ｆ４ｆの脈動成分の振幅（大きさ）を示した。図８〜図１１において、周波数ｆ１ｆ、ｆ２ｆ、ｆ３ｆ、ｆ４ｆの脈動成分は、それぞれ周波数次数が１ｆ、２ｆ、３ｆ、４ｆの脈動成分である。図８は一つの圧縮部が動作した場合における、図１の電力脈動抽出部の抽出結果を示す図であり、図９は二つの圧縮部が動作した場合における、図１の電力脈動抽出部の抽出結果を示す図である。図１０は三つの圧縮部が動作した場合における、図１の電力脈動抽出部の抽出結果を示す図であり、図１１は四つの圧縮部が動作した場合における、図１の電力脈動抽出部の抽出結果を示す図である。図８〜図１１の横軸は周波数次数であり、縦軸は電力である。図８のように、１個の圧縮部（ｋ＝１）しか冷媒を循環させない圧縮機８０の運転モードでは、周波数ｆ１ｆを有する電力脈動成分が支配的である。この場合、周波数ｆ１ｆを選択周波数とする。図９のように、２個の圧縮部（ｋ＝２）で冷媒を循環させる圧縮機８０の運転モードでは、周波数ｆ２ｆを有する電力脈動成分が大きい。この場合、周波数ｆ２ｆを選択周波数とする。図１０のように、３個の圧縮部（ｋ＝３）冷媒を循環させる圧縮機８０の運転モードでは、周波数ｆ３ｆを有する電力脈動成分が支配的になる。この場合、周波数ｆ３ｆを選択周波数とする。図１１のように、全ての圧縮部（ｋ＝４）冷媒を圧縮する圧縮機８０の運転モードでは、周波数ｆ４ｆを有する電力脈動成分が大きい。この場合、周波数ｆ４ｆを選択周波数とする。
【００３１】
図５に、脈動成分の大きさ（振幅）に基づいて運転モードを判別する判別信号生成部１０を示した。判別信号生成部１０は、最大振幅検出部３３と判別部３４を備える。最大振幅検出部３３は、電力脈動抽出部９に出力した各脈動成分の振幅||ｘ１ｆ||〜||ｘＮｆ||を互いに比較しており、最大の振幅を持つ周波数を検出し、関数値Ｕとして出力する。すなわち、最大振幅を持つ周波数は、式（９）に示す関数ａｒｇｍａｘで求められる。なお、図５では３つの振幅||ｘ１ｆ||、||ｘｋｆ||、||ｘＮｆ||のみ記載した。
【００３２】
【数９】
0005868564.tif 000010
【００３３】
関数値Ｕの値によって、以下のような言語表現の判別ルールに基づいて判別する判別部３４により、圧縮機８０が運転する運転モードを判別し、判別信号ｈｎｔを生成する。
Ｕ＝ｍｆの場合、ｈｎｔ＝ｍとする。この場合、ｍ個の圧縮部で冷媒を循環させる運転モードと判別する。なお、ｍは１〜Ｎの整数である。３つの場合を以下に具体的に示す。
Ｕ＝１ｆの場合、ｈｎｔ＝１とする。この場合、１個の圧縮部で冷媒を循環させる運転モードと判別する。
Ｕ＝ｋｆの場合、ｈｎｔ＝ｋとする。この場合、ｋ個の圧縮部で冷媒を循環させる運転モードと判別する。
Ｕ＝Ｎｆの場合、ｈｎｔ＝Ｎとする。この場合、全ての圧縮部で冷媒を循環させる運転モードと判別する。
【００３４】
図１に示すように、回転速度指令値生成部１３では、判別信号生成部１０が出力した判別信号ｈｎｔと、あらかじめ記憶した各運転モードに対する最適な運転速度指令値とに基づいて、各運転モードに合わせた回転速度指令ωｅ＊を生成する。例えば、電動機１に、圧縮機８０の冷媒循環流量が一定になるようにする駆動する場合には、回転速度指令ωｅ＊は、以下のような設定を行う。
ｈｎｔ＝ｍの場合、ωｅ＊＝ωｅ０／ｍとする。なお、ｍは１〜Ｎの整数である。ωｅ０は、基準回転速度指令値であり、１個の圧縮部が圧縮動作している場合の回転速度指令値である。３つの場合を以下に具体的に示す。
ｈｎｔ＝１の場合、ωｅ＊＝ωｅ０とする。
ｈｎｔ＝ｋの場合、ωｅ＊＝ωｅ０／ｋとする。
ｈｎｔ＝Ｎの場合、ωｅ＊＝ωｅ０／Ｎとする。
【００３５】
図６に示すように、インバータ出力電圧制御部１２は、磁束推定部１８、積分器１９、減算器２０、速度制御部２１、電流制御部２２、電圧座標変換器２３を備える。インバータ出力電圧制御部１２は、電動機１の磁束の推定に基づいた推定回転速度ω＾ｅをフィードバックする速度制御を行う。本実施の形態では、圧縮機８０の電動機１が冷媒の中にあって、電動機１の回転子の位置を検出するエンコーダー等を取り付けるのは困難である。そのため、インバータ出力電圧制御部１２は、図６に示した構成を採用した。
【００３６】
圧縮機８０が運転する運転モードによって、同じ差圧であっても電動機１の電力の振幅と変動周波数は異なる。上記の判別に基づき、差圧に適した電力になるように、運転モードに合わせた電動機１の回転速度指令を生成すると良い。
【００３７】
速度制御部２１は、回転速度指令値生成部１３で生成する回転速度指令ωｅ＊の値と磁束推定部１８で推定した推定回転速度ω＾ｅの速度差分Δωを入力として、推定回転速度ω＾ｅが回転速度指令ωｅ＊の値と一致するように、ｄｑ軸電流指令ベクトルＩｄｑ＊を生成し、出力する。ここで、速度差分Δωは、ωｅ＊−ω＾ｅである。なお、回転速度指令ωｅ＊の値は、適宜、回転速度指令値ωｅ＊と表現する。ｄｑ軸電流指令ベクトルＩｄｑ＊の成分は、ｄ軸電流指令ｉｄ＊とｑ軸電流指令ｉｑ＊である。
【００３８】
電流制御部２２は、速度制御部２１から入力されたｄｑ軸電流指令ベクトルＩｄｑ＊と、電流検出部５で検出した電動機１の検出電流ベクトルＩｄｔを座標変換器６でｄｑ軸電流ベクトルＩｄｑとに基づいて、ｄｑ軸電流ベクトルＩｄｑがｄｑ軸電流指令ベクトルＩｄｑ＊に一致するようにｄｑ軸電圧指令ベクトルＶｄｑ＊を出力する。
【００３９】
電圧座標変換器２３は、算出したｄｑ軸電圧指令ベクトルＶｄｑ＊におけるｄ軸指令電圧ｖｄ＊、ｑ軸指令電圧ｖｑ＊を、式（２）、式（３）の関係から、入力と出力を逆にした逆変換に基づき、電圧指令ベクトルＶｕｖｗ＊における三相の指令電圧ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊に変換する。このように、インバータ出力電圧制御部１２は、電動機１の電流がｄｑ軸電流指令ベクトルＩｄｑ＊と一致するように、電圧指令ベクトルＶｕｖｗ＊を生成する。インバータゲート信号生成部１４（図１参照）は、電圧指令ベクトルＶｕｖｗ＊を用いてインバータ１６の各スイッチング素子のオン及びオフ（ＯＮ／ＯＦＦ）を制御するゲート信号を出力する。
【００４０】
図６の磁束推定部１８は、ｄｑ軸電流ベクトルＩｄｑとｄｑ軸電圧指令ベクトルＶｄｑ＊を用いて、推定回転速度ω＾ｅを算出する。まず、状態空間表現でｄｑ軸の磁束ベクトルは、ｄｑ軸電流ベクトルＩｄｑとｄｑ軸電圧指令ベクトルＶｄｑ＊を用いて、式（１０）の微分方程式で表される。
【００４１】
【数１０】
0005868564.tif 000011
ただし、Φ＾ｄｓはｄ軸電気子反作用の磁束であり、Φ＾ｑｓはｑ軸電気子反作用の磁束である。Φ＾ｄｒはｄ軸回転子磁束である。Ｒは電機子の抵抗であり、ＬｄとＬｑはそれぞれ、電機子におけるｄ軸インダクタンス及びｑ軸インダクタンスである。ｈ１１、ｈ１２、ｈ２１、ｈ２２、ｈ３１、ｈ３２は設定したフィードバックゲインである。なお、磁束ベクトル（Φ＾ｄｓ，Φ＾ｑｓ，Φ＾ｄｒ）に基づいたｄ軸推定電流ｉ＾ｄ及びｑ軸推定電流ｉ＾ｑは、式（１１）のように表せる。また、電動機１の推定回転速度ω＾ｅは、式（１２）に基づいて計算できる。ただし、ｉ＾ｄ及びｉ＾ｑは磁束推定部１８内のｄ軸推定電流及びｑ軸推定電流を示す。
【００４２】
【数１１】
0005868564.tif 000012
【００４３】
【数１２】
0005868564.tif 000013
ただし、ｋａｐは加速度推定比例ゲインであり、ωａｐｉは加速度推定積分ゲインである。
【００４４】
その結果、電動機１の回転子の推定回転角度θ＾ｅは、図６の積分器１９に基づき式（１３）のように算出される。
【数１３】
0005868564.tif 000014
【００４５】
実施の形態１のインバータ制御装置１７は、この様な構成によって、圧縮機８０内部の圧力変動または軸トルク変動に応じて変動する圧縮機８０の電動機１の検出電流ベクトルＩｄｔから変換したｄｑ軸電流ベクトルＩｄｑと、電動機１の回転を駆動するｄｑ軸電圧指令ベクトルＶｄｑ＊に基づいて、電動機１の出力電力を推定し、推定した推定電力Ｐ＾からリアルタイムに算出した各周波数成分の振幅||ｘ１ｆ||、||ｘｋｆ||、||ｘＮｆ||を比較することで、圧縮機８０における現在の圧縮運転モードを判別することができる。
【００４６】
また、実施の形態１のインバータ制御装置１７は、電動機１の回転子の位置を検出する位置センサを使用しなくても、推定磁束であるｄ軸電気子反作用の磁束Φ＾ｄｓ、ｑ軸電気子反作用の磁束Φ＾ｑｓ、ｄ軸回転子磁束Φ＾ｄｒに基づいて電動機１の回転速度を推定し、推定した推定回転速度ω＾ｅを計算するインバータ出力電圧制御部１２を備えることに基づき、電動機１の速度制御を安定に行うことができる。また、電動機１の回転子の位置を検出する位置センサを使用しないので、インバータ制御装置１７とインバータ１６に基づき制御される圧縮機８０の位置センサのコストの低減が図れる。
【００４７】
さらに、実施の形態１のインバータ制御装置１７が行う圧縮機８０の圧縮運転モードを判別する判別方法は、一個以上の圧縮部を有する圧縮機８０に適合するだけでなく、異なる圧力変動パターンを持つ圧縮機８０の圧縮運転モードを判別することができる。異なる圧力変動パターンを持つ圧縮機８０の場合でも、電動機１の電力における脈動成分の各振幅||ｘ１ｆ||、||ｘｋｆ||、||ｘＮｆ||に基づいて圧縮運転モードを判別できる。なお、一個の圧力運動パターンを持つ圧縮機８０の場合でも圧縮運転モードを判別できるのは言うまでもない。
【００４８】
この場合、判別信号生成部１０の判別部３４における判別ルールは、上記で説明したルールから、他のものに変更する。例えば、一対の渦巻き体を有するスクロール圧縮機による圧縮運転モードか、一個の圧縮部を有するシングル圧縮機における圧縮運転モードかを判別する例を説明する。一対の渦巻き体を有するスクロール圧縮機と、一個の圧縮部を有するシングル圧縮機における支配的な電力脈動成分の周波数は両方でｆ１ｆとなっており、今まで説明してきた判別部３４における判別ルールに基づいてスクロール機なのかシングル機なのかを判別するのは困難である。
【００４９】
スクロール機なのかシングル機なのかを判別する判別ルールを以下に示す。図１２は、図１の電力脈動抽出部９による、スクロール機とシングル機の電力の脈動成分の解析結果を示す図である。図１２の横軸は周波数次数であり、縦軸は電力である。図１２に示すように、電力の０ｆ成分（平均値）の強さ（振幅||ｘ０ｆ||）と、１ｆ成分の強さ（振幅||ｘ１ｆ||）との比率ｓ（||ｘ０ｆ||／||ｘ１ｆ||）を比較すると、スクロール機の比率ｓはシングル機の比率ｓより大きくなる。よって、この特徴を用いて、図１３に示す判別信号生成部１０のように構成する。図１３は、図１の他の判別信号生成部を示す図である。図１３の判別信号生成部１０は、比率算出部９０と判別部３４を備える。比率算出部９０は、電力の０ｆ成分（平均値）の強さと１ｆ成分の強さとの比率ｓ（||ｘ０ｆ||／||ｘ１ｆ||）を算出する。判別部３４における判別ルールは以下のように設定する。
【００５０】
ｓ＞５の場合に、スクロール機と判別し、判別信号ｈｎｔの値を例えば１０とする。
ｓ＜３の場合に、シングル機と判別し、判別信号ｈｎｔの値を例えば１とする。
【００５１】
よって、図１３に示す判別信号生成部１０を備えたインバータ制御装置１７は、スクロール圧縮機の運転とシングルロータリ圧縮機（シングル機）の運転とを判別できる。圧縮機８０の機種が複数ある場合にも、圧縮機８０の機種を判別する判別信号生成部１０を構成することで、回転速度指令値生成部１３ではあらかじめ記憶した各運転モードに対する最適な運転速度指令と、判別信号生成部１０から出力された判別信号ｈｎｔによって、圧縮機８０の機種に合わせた回転速度指令値ωｅ＊を生成することができる。
【００５２】
なお、本発明の実施の形態１において閉ループ制御を行う例で説明したが、磁束ベクトル制御やＶ／ｆ制御のような開ループ制御を行う場合でも、インバータ制御装置１７が運転モード判別部７を有するため、圧縮機８０の圧縮運転モードを判別できる。
【００５３】
また、上記に示した電動機１の回転速度を推定する方法は、位置センサを使用せずに、電動機１の回転速度を推定する方法の一例であり、上記以外の回転速度の推定方法を用いてもよい。
【００５４】
実施の形態１のインバータ圧縮機１００は、実施の形態１のインバータ制御装置１７を備えるので、圧縮機８０の運転モードを判別することができる。また、実施の形態１のインバータ圧縮機１００は、冷媒を圧縮させる圧縮部の数が変わる圧縮機８０における運転モードの切り替わりを自動的に検出し、そのモード毎に電動機１の回転速度ωｅを変更するように制御することによって、冷媒循環流量が一定になるようにすることができる。
【００５５】
以上のように、実施の形態１のインバータ制御装置１７は、駆動対象機械（圧縮機８０）を駆動する電動機１を、インバータ１６にて変換した交流電圧に基づき制御するインバータ制御装置であって、電動機１は、機械角一回転中の電力変動における電力または軸トルクの変動成分周波数を有する運転モードで運転され、電動機１に制御電圧を印加する電源線（三相電源線ｕ、ｖ、ｗ）の電流から電動機１の電力または軸トルクを推定し、推定した推定電力Ｐ＾または推定トルクτ＾の変動成分周波数に関連した周波数成分に基づいて、電動機１の運転モードを判別する運転モード判別部７と、運転モード判別部７にて判別した運転モードに応じた回転速度指令ωｅ＊を生成する回転速度指令値生成部１３と、回転速度指令ωｅ＊の値に基づいて電動機１に印加する制御電圧の電圧指令（電圧指令ベクトルＶｕｖｗ＊）を生成するインバータ出力電圧制御部１２と、を備えたことを特徴とする。この構成に基づき、実施の形態１のインバータ制御装置１７は、電動機１の電力または軸トルクを推定し、推定した推定電力Ｐ＾または推定トルクτ＾の変動成分周波数に関連した周波数成分を算出するので、駆動対象機械（圧縮機８０）の運転モードを判別することができる。
【００５６】
実施の形態１のインバータ圧縮機１００は、複数の圧縮部と、圧縮部の全てを一つの回転軸で駆動する電動機１と、電動機１をインバータ１６にて変換した交流電圧に基づき制御するインバータ制御装置１７を備える。インバータ圧縮機１００のインバータ制御装置１７は、駆動対象機械（圧縮機８０）を駆動する電動機１を、インバータ１６にて変換した交流電圧に基づき制御するインバータ制御装置であって、電動機１は、機械角一回転中の電力変動における電力または軸トルクの変動成分周波数を有する運転モードで運転され、電動機１に制御電圧を印加する電源線（三相電源線ｕ、ｖ、ｗ）の電流から電動機１の電力または軸トルクを推定し、推定した推定電力Ｐ＾または推定トルクτ＾の変動成分周波数に関連した周波数成分に基づいて、電動機１の運転モードを判別する運転モード判別部７と、運転モード判別部７にて判別した運転モードに応じた回転速度指令ωｅ＊を生成する回転速度指令値生成部１３と、回転速度指令ωｅ＊の値に基づいて電動機１に印加する制御電圧の電圧指令（電圧指令ベクトルＶｕｖｗ＊）を生成するインバータ出力電圧制御部１２と、を備えたことを特徴とする。この構成に基づき、実施の形態１のインバータ圧縮機１００は、電動機１の電力または軸トルクを推定し、推定した推定電力Ｐ＾または推定トルクτ＾の変動成分周波数に関連した周波数成分を算出するので、駆動対象機械（圧縮機８０）の運転モードを判別することができる。
【００５７】
なお、上記変動成分周波数は、電動機１の機械角一回転中、機械の負荷が周期的に変動することに起因した軸トルクまたは電力の一つ以上の変動成分の周波数であり、上記の電力の脈動成分の周波数を含む。
【００５８】
なお、図１の機能ブロック図の回転速度指令値生成部１３、座標変換器６、運転モード判別部７、インバータ出力電圧制御部１２及びインバータゲート信号生成部１４は、図１４に示す記憶装置３０２に記憶されたプログラムを実行するプロセッサ３０１により実現される。図１４は本実施の形態によるインバータ制御装置及びインバータ圧縮機のハードウェア構成を示す図である。インバータ制御装置１７はプロセッサ３０１、記憶装置３０２、電流検出部５、インバータ１６を備えている。記憶装置３０２では各実施の形態における機能プログラムが予め記憶される。プロセッサ３０１は記憶装置３０２で記憶される機能プログラムを実施するものである。プロセッサ３０１は上位のコントローラ３００と通信を行う。また、複数のプロセッサ３０１及び複数の記憶装置３０２が連携して上記の機能プログラムを実行しても良い。さらに、プロセッサ３０１及び記憶装置３０２は、本発明の機能を実行するだけでなく、直流電源の制御やリモートコントローラとの通信等の他の機能を同時に実施しても良い。
【００５９】
実施の形態２．
図１５は、本発明の実施の形態２によるインバータ制御装置及びインバータ圧縮機を示すブロック図である。図１６は図１５の電力推定部と出力トルク推定部を示す図であり、図１７は図１５の電力脈動抽出部を示す図である。図１８は図１５のインバータ出力電圧制御部を示す図であり、図１９は図１５のトルク制御部を示す図である。図１５において、運転モード判別部７、インバータ出力電圧制御部１２の構成以外は実施の形態１と同様である。実施の形態２のインバータ制御装置１７は、座標変換器６、運転モード判別部７、回転速度指令値生成部１３、インバータ出力電圧制御部１２、インバータゲート信号生成部１４を備えている。実施の形態２の運転モード判別部７は、電力推定部８、トルク補償値生成部２５、判別信号生成部１０を備えている。すなわち、実施の形態２の運転モード判別部７は、実施の形態１の電力脈動抽出部９の代わりにトルク補償値生成部２５を備えている。トルク補償値生成部２５は、出力トルク推定部３５、トルク脈動抽出部３６を備えている。実施の形態２のインバータ出力電圧制御部１２は、図１８に示すように、電流制御部２２、電圧座標変換器２３、速度制御部４６、トルク指令値補償部４７、トルク制御部４８、磁束推定部１８、積分器１９、減算器２０を備えている。なお、図１５では、インバータ出力電圧制御部１２の構成として、電流制御部２２、電圧座標変換器２３、速度制御部４６、トルク指令値補償部４７、トルク制御部４８のみを示した。
【００６０】
出力トルク推定部３５は、電力推定部８が演算した推定電力Ｐ＾に基づいて電動機１のトルク（推定トルクτ＾）を計算する。トルク脈動抽出部３６は、出力トルク推定部３５が推定した推定トルクτ＾を特定の周波数で検波した電力の脈動成分（トルク脈動成分τ＾ｋｆ）を抽出する。また、トルク脈動抽出部３６は、推定トルクτ＾を所定の周波数で検波したトルクの脈動成分（リプル成分）の振幅||τｋｆ||を抽出する。インバータ出力電圧制御部１２の速度制御部４６は、回転速度指令ωｅ＊に基づいたトルク指令τ＊を生成する。トルク指令値補償部４７は、速度制御部４６が生成したトルク指令τ＊と、トルク脈動抽出部３６が抽出したトルク脈動成分τ＾ｋｆに基づいて補正された補償値であるトルク補正指令τｒｅｆを生成する。トルク制御部４８は、補正されたトルク補正指令τｒｅｆに基づいて、ｄｑ軸電流指令ベクトルＩｄｑ＊を生成する。電圧座標変換器２３は、電動機１を制御するための電圧指令ベクトルＶｕｖｗ＊を算出する。運転モード判別部７の判別信号生成部１０は、トルク脈動抽出部３６で抽出したトルク脈動成分τ＾ｋｆの内、支配的な脈動成分に基づいて圧縮機８０の圧縮運転モードを判別する判別信号ｈｎｔを生成する。以上の構成において、実施の形態２のインバータ制御装置１７は、電動機１の出力トルクを軸トルクに追従させることができて、電動機１の回転速度の変動を低減できる。
【００６１】
図１６のように、出力トルク推定部３５は、除算器３８と乗算器３７を備え、電力推定部８が算出した推定電力Ｐ＾から推定トルクτ＾を算出する。出力トルク推定部３５は、電力推定部８が算出した推定電力Ｐ＾と、電動機１の極対数Ｐｍと、電動機１の推定回転速度ω＾ｅとに基づいて、推定トルクτ＾を式（１４）のように演算する。
【００６２】
【数１４】
0005868564.tif 000015
【００６３】
なお、推定電力Ｐ＾から推定トルクτ＾を求める計算式は、式（１４）に限定されず、次の式（１５）に示すように電動機１の電流（ｄ軸電流ｉｄ、ｑ軸電流ｉｑ）に基づいて算出しても良い。ただし、Φｆは永久磁石による電機子鎖交磁束である。
【数１５】
0005868564.tif 000016
【００６４】
図１７に、圧縮機８０の圧力変動または軸トルク変動に起因するトルク脈動成分及びそのトルク脈動成分の大きさ（振幅）を算出するトルク脈動抽出部３６を示した。トルク脈動抽出部３６は、実施の形態１の電力脈動抽出部９と同様に、推定トルクτ＾を所定の周波数で検波したトルクの脈動成分（リプル成分）の振幅||τｋｆ||を抽出する。ｋは１からＮの整数であり、脈動成分の振幅は、||τ１ｆ||から||τＮｆ||まで存在する。しかし、トルク脈動抽出部３６は、実施の形態１の電力脈動抽出部９と異なり、所定の周波数（例えばｆｋｆ、ｋは１〜Ｎの整数）における時間的な振動成分であるトルク脈動成分τ＾ｋｆを以下の式（１６）のように抽出する。トルク脈動抽出部３６が抽出するトルク脈動成分は、τ＾１ｆからτ＾Ｎｆまで存在する。
【００６５】
トルク脈動抽出部３６は、実施の形態１と同様に、圧縮機８０の運転モード、すなわち運転されている圧縮部の個数を判別するために、圧縮部の個数分のトルク脈動成分を抽出する。図１７に示すように、トルク脈動抽出部３６は、圧縮機８０がＮ個の圧縮部を備えている例で説明する。トルク脈動抽出部３６は、Ｎ個のトルク脈動成分抽出器を備えている。それぞれのトルク脈動成分抽出器は、特定周波数を有するトルク脈動成分を生成すると共に、このトルク脈動成分の大きさ（振幅）を算出する。図１７では、３つのトルク脈動成分抽出器１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃを示した。電力脈動成分抽出器の符号は、総括的に１０１を用い、区別する場合に１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃを用いる。トルク脈動成分抽出器１０１の具体的な構成は、トルク脈動成分抽出器１０１ｂに示した。トルク脈動成分抽出器１０１ａは、周波数ｆ１ｆにおけるトルク脈動成分τ＾１ｆ及びその振幅||τ１ｆ||を計算する。トルク脈動成分抽出器１０１ｂは、周波数ｆｋｆにおけるトルク脈動成分τ＾ｋｆ及びその振幅||τｋｆ||を計算する。トルク脈動成分抽出器１０１ｃは、周波数ｆＮｆにおけるトルク脈動成分τ＾Ｎｆ及びその振幅||τＮｆ||を計算する。トルク脈動成分抽出器１０１の構成を、トルク脈動成分抽出器１０１ｂを例として説明する。
【００６６】
トルク脈動成分抽出器１０１は、余弦波生成部３９、正弦波生成部４０、積分器４２ａ、４２ｂ、乗算器４１ａ、４１ｂ、４３ａ、４３ｂ、加算器４４、振幅算出部１０２を備える。推定トルクτ＾の余弦波成分であるトルク余弦波成分τｋＡは、次のように生成する。まず、余弦波生成部３９及び乗算器４１ａで、周波数ｆｋｆの推定トルクτ＾の余弦波成分、すなわちノイズを含む初期余弦波成分を生成する。積分器４２ａでこの初期余弦波成分を積分し、余弦波成分の振幅||τｋＡ||を算出する。乗算器４３ａで振幅||τｋＡ||と周波数ｆｋｆの余弦波とを乗算することで、ノイズが除去されたトルク余弦波成分τｋＡが生成される。トルク余弦波成分τｋＡは、式（１６）の右辺における第一項（ｃｏｓの項）である。
【００６７】
推定トルクτ＾の正弦波成分であるトルク正弦波成分τｋＢは、次のように生成する。まず、正弦波生成部４０及び乗算器４１ｂで、周波数ｆｋｆの推定トルクτ＾の正弦波成分、すなわちノイズを含む初期正弦波成分を生成する。積分器４２ｂでこの初期正弦波成分を積分し、正弦波成分の振幅||τｋＢ||を算出する。乗算器４３ｂで振幅||τｋＢ||と周波数ｆｋｆの正弦波を乗算することで、ノイズが除去されたトルク正弦波成分τｋＢが生成される。トルク正弦波成分τｋＢは、式（１６）の右辺における第二項（ｓｉｎの項）である。加算器４４に基づき、トルク余弦波成分τｋＡとトルク正弦波成分τｋＢとを統合することで、所定の周波数ｆｋｆにおける推定トルクτ＾の時間的な振動成分であるトルク脈動成分τ＾ｋｆが生成される。トルク脈動成分τ＾ｋｆは合成トルク脈動成分である。
【００６８】
【数１６】
0005868564.tif 000017
【００６９】
振幅算出部１０２は、余弦波成分の振幅||τｋＡ||と正弦波成分の振幅||τｋＢ||から、式（１７）のように、周波数ｆｋｆにおけるトルク脈動成分τ＾ｋｆの振幅||τｋｆ||を計算する。
【数１７】
0005868564.tif 000018
【００７０】
図２０、図２１を用いてトルク補償の原理を説明する。図２０はトルク脈動による回転速度変化を説明する図であり、図２１は本発明の実施の形態２によるトルク脈動の補償を説明する図である。まず、電動機１が出力する機械回転速度ωｍは、式（１８）のように算出できる。
【００７１】
【数１８】
0005868564.tif 000019
ここで、ｐは微分数子であり、ＴｅとＴＬはそれぞれ電動機１の出力トルクと負荷トルクである。Ｊは慣性モーメントである。
【００７２】
図２０は速度制御部４６の出力に補償がない場合を示すものであり、図２１は速度制御部４６の出力に補償がある場合を示すものである。図２０の上段には、トルク指令τ＊のトルク指令波形９２を示した。図２０の中段には、出力トルクＴｅの出力トルク波形９４ａ及び負荷トルクＴＬの負荷トルク波形９３ａを示した。図２０の下段には、電動機１の機械回転速度ωｍの回転速度波形９５ａを示した。図２０の横軸は時間であり、縦軸はトルク及び回転速度である。図２１の上段には、トルク指令τ＊のトルク指令波形９２と、トルク振動成分のトルク振動成分波形９６を示した。図２１の中段には、出力トルクＴｅの出力トルク波形９４ｂ及び負荷トルクＴＬの負荷トルク波形９３ｂを示した。図２１の下段には、電動機１の機械回転速度ωｍの回転速度波形９５ｂを示した。図２１の横軸は時間であり、縦軸はトルク及び回転速度である。
【００７３】
速度制御部４６では、磁束推定部１８で算出した磁束（ｄ軸回転子磁束Φ＾ｄｒ）に基づいた電動機１の推定回転速度ω＾ｅが回転速度指令値生成部１３から設定された回転速度（回転速度指令ωｅ＊の値）に釣り合うように、トルク指令τ＊を演算する。そのため、回転速度指令ωｅ＊が一定であればトルク指令τ＊は一定となる。しかし、図２０の中段に示すように、一定のトルク指令値で制御される電動機１の出力トルクＴｅと圧縮機８０の運転モードにおける負荷トルクＴＬの差分Ｔｅ−ＴＬ（負荷トルク波形９３ａと出力トルク波形９４ａとで囲まれた斜線部分）は、周期的に変っている。このため、図２０の下段の回転速度波形９５ａに示すように、回転速度ωｅの脈動は大きくなる。従って、出力トルクＴｅを負荷トルクＴＬに追従できるように差分Ｔｅ−ＴＬを小さくして、回転速度ωｅの脈動を低減する必要がある。そのため、図２１に示すように、負荷トルクＴＬから抽出したトルク脈動成分τ＾ｋｆを補償量としてトルク指令τ＊に重畳させることに基づき、出力トルクＴｅは負荷トルクＴＬに釣り合い、その結果として回転速度ωｅの脈動を低減できる。補償がされていない場合における回転速度波形９５ａの回転速度振幅はＡ１であり、補償がされている場合における回転速度波形９５ｂの回転速度振幅はＡ２であり、回転速度振幅Ａ２は回転速度振幅Ａ１よりも小さくなっている。
【００７４】
トルク脈動成分τ＾ｋｆは、周波数ｆｋｆのトルク脈動成分であり、周波数はｆ１ｆからｆＮｆまでいずれかである。最適な周波数は次のように選べばよい。例えば、支配的な脈動成分の周波数、すなわち脈動成分の振幅||τｋｆ||が最大となる周波数を選ぶ。この場合、周波数ｆｋｆが選択周波数である。
【００７５】
判別信号生成部１０は、図５に示す構成と同様である。ただし、実施の形態２の判別信号生成部１０の最大振幅検出部３３は、トルク脈動抽出部３６で算出した複数の周波数（ｆ１ｆ〜ｆＮｆ）のトルク脈動の振幅（||τ１ｆ||〜||τＮｆ||）を入力とし、最大の振幅を持つ周波数を検出し、式（９）の入力を||τ１ｆ||か〜||τＮｆ||に変えて演算した関数値Ｕを出力する。関数値Ｕの値によって、以下のような言語表現の判別ルールに基づいて判別する判別部３４に基づき、圧縮機８０が運転する運転モードを判別し、判別信号ｈｎｔを生成する。
【００７６】
Ｕ＝ｍｆの場合、ｈｎｔ＝ｍとする。この場合、ｍ個の圧縮部で冷媒を循環させる運転モードと判別する。なお、ｍは１〜Ｎの整数である。３つの場合を以下に具体的に示す。
Ｕ＝１ｆの場合、ｈｎｔ＝１とする。この場合、１個の圧縮部で冷媒を循環させる運転モードと判別する。
Ｕ＝ｋｆの場合、ｈｎｔ＝ｋとする。この場合、ｋ個の圧縮部で冷媒を循環させる運転モードと判別する。
Ｕ＝Ｎｆの場合、ｈｎｔ＝Ｎとする。この場合、全ての圧縮部で冷媒を循環させる運転モードと判別する。
【００７７】
回転速度指令値生成部１３は、実施の形態１と同様に、各運転モードに対する運転速度指令ωｅ＊が用意されている。回転速度指令値生成部１３は、判別信号生成部１０で出力した判別信号ｈｎｔに基づき、各運転モードにおける所定の回転速度指令ωｅ＊を出力する。
【００７８】
図１８は、図２１のトルク補償の原理を適用したインバータ出力電圧制御部１２の構成を示すものである。図１８において、実施の形態２のインバータ出力電圧制御部１２は、実施の形態１の速度制御部２１に代えて、速度制御部４６、トルク指令値補償部４７、トルク制御部４８を備えている。速度制御部４６は、回転速度指令値生成部１３で生成する回転速度指令ωｅ＊の値と磁束推定部１８で推定した推定回転速度ω＾ｅの速度差分Δωを入力として、推定回転速度ω＾ｅが回転速度指令ωｅ＊の値と一致するように、トルク指令τ＊を生成し、出力する。ここで、速度差分Δωは、ωｅ＊−ω＾ｅである。
【００７９】
トルク指令値補償部４７は、トルク脈動抽出部３６で計算した電動機１の推定トルクτ＾の振動成分であるトルク脈動成分τ＾ｋｆと、速度制御部４６で出力したトルク指令τ＊とを足して補正したトルク補正指令τｒｅｆを出力する。トルク補正指令τｒｅｆは、式（１９）のように表せる。
【００８０】
【数１９】
0005868564.tif 000020
【００８１】
一般的な補償方法は、予め記録した負荷トルクデータを電動機１の回転角に対するトルク指令に変換するものである。この一般的な補償方法を適用しようとすると、圧縮機８０の電動機１の回転に基づき負荷トルクは変動するため、電動機１の回転速度に対する負荷トルクの多くのデータを保存しなければならない。また、一般的な補償方法は、一定の回転速度でも負荷トルクが異なるので、正確な補償量の算出は困難である。本発明では、負荷トルクＴＬの脈動をリアルタイムに推定しており、負荷トルクＴＬが変動しても補償量となるトルク脈動成分τ＾ｋｆをリアルタイムで算出できる。よって、負荷トルクＴＬのデータが不要となり、トルク補償も正確に行うことができる。
【００８２】
トルク制御部４８は、補正したトルク補正指令τｒｅｆが入力され、電動機１がトルク補正指令τｒｅｆで指定された値のトルクを出力するように、電動機１のｄｑ軸電流指令ベクトルＩｄｑ＊を算出する。例えば、既存の最大トルク制御を使用する場合は、図１９に示すように、ｄｑ軸電流指令ベクトルＩｄｑ＊のｄ軸電流指令ｉｄ＊及びｑ軸電流指令ｉｑ＊を計算できる。そして、ｄ軸電流指令ｉｄ＊及びｑ軸電流指令ｉｑ＊を、式（２０）から求める。トルク制御部４８は、図１９に示すように、電流指令値生成部４９ａ、角度指令値生成部４９ｂ、余弦演算部５０、正弦演算部５１、乗算器５２ａ、５２ｂを備える。
【００８３】
電流指令値生成部４９ａは、トルクτと電流ベクトルＩａの関係を記載した電流トルクマップを有しており、トルク補正指令値τｒｅｆから電流指令ベクトルＩａ＊を生成する。角度指令値生成部４９ｂは、電流ベクトルＩａとｑ軸からの進み角度βの関係を記載した角度電流マップを有しており、電流指令ベクトルＩａ＊をｑ軸からの進み角度の指令値β＊を求める。正弦演算部５１及び乗算器５２ａに基づき、ｄ軸電流指令ｉｄ＊が生成され、余弦演算部５０及び乗算器５２ｂに基づき、ｑ軸電流指令ｉｑ＊が生成される。ただし、角度βは、図２２に示すように、ｄ軸電流ｉｄとｑ軸電流ｉｑを構成する電流ベクトルＩａのｑ軸からの進み角度である。図２２は、本発明の実施の形態２による電流ベクトルを説明する図である。
【００８４】
【数２０】
0005868564.tif 000021
【００８５】
なお、電流指令値生成部４９ａの電流トルクマップと、角度指令値生成部４９ｂの角度電流マップは、電動機１の定数に基づいて事前に簡単に解析したものを用いても良い。また、電流トルクマップと角度電流マップとして、実測定値から求めた関係を使用してもよい。
【００８６】
図２３は、本発明の実施の形態２による振動抑制結果を示す図である。図２３は、トルク補償を用いたインバータ出力電圧制御部１２及びインバータ１６で圧縮機８０を制御した場合の効果、すなわち圧縮機８０に生じる振動を低減する効果を示すものである。図２３の横軸は電動機１の回転速度の脈動の周波数であり、縦軸は振動レベル、すなわち回転速度脈動振動成分の振幅（ｍｍ／ｓ＾２）である。圧縮機８０の振動レベルは、一軸加速度センサを圧縮機８０の本体に取り付けて測定した。図２３において、圧縮機８０の単独運転時に２１００ｒｐｍ（３５ｒｐｓ）の回転速度指令値で電動機１を駆動している。単独運転における周波数ｆ１ｆとその２倍の周波数ｆ２ｆの脈動成分を有する回転速度波形をフーリエ変換（ＦＦＴ）分析し、補償有りの場合の振動レベルを補償無しの場合の振動レベルと比べている。
【００８７】
周波数が３５Ｈｚの脈動成分特性６６、６７は周波数ｆ１ｆの特性である。脈動成分特性６６が抑制なし（トルク補償なし）の測定結果であり、脈動成分特性６７が抑制あり（トルク補償なり）の測定結果である。周波数が７０Ｈｚの脈動成分特性６８、６９は周波数ｆ２ｆの特性である。脈動成分特性６８が抑制なし（トルク補償なし）の測定結果であり、脈動成分特性６９が抑制あり（トルク補償なり）の測定結果である。周波数ｆ１ｆの脈動成分特性６６はトルク補償を行いことで、約１／４の脈動成分特性６７にすることができる。周波数ｆ２ｆの脈動成分特性６８はトルク補償を行いことで、約１／４の脈動成分特性６９にすることができる。したがって、実施の形態２のインバータ出力電圧制御部１２は、トルク補償を行いことで、図２３のように、電動機１の推定回転速度ω＾ｅの脈動成分の内、主な周波数ｆ１ｆを有する脈動成分を、補償無しの場合に基づき少なくとも半分以下に低減できる。
【００８８】
さらに、実施の形態２のインバータ出力電圧制御部１２は、圧縮機８０の機械に起因する支配的な軸トルク変動（トルク脈動成分τ＾ｋｆ）を補償量として、トルク指令τ＊に足すことに基づき生成された、制御トルクであるトルク補正指令τｒｅｆが、負荷トルクＴＬに追従できており、生じる電動機１の回転速度変動（振動）を低減できる。さらに、実施の形態２のインバータ出力電圧制御部１２は、トルク補償量（トルク脈動成分τ＾ｋｆ）をリアルタイムで算出することで、電動機１の回転速度ωｅに基づき圧縮機８０の負荷変動が増減しても、トルクパターンを用意することなく負荷トルクＴＬに追従できる。さらに、実施の形態２のインバータ出力電圧制御部１２は、負荷が必要とする電力になるように制御する際に、出力電力の脈動を低減して、圧縮機の効率を改善することが可能である。
【００８９】
また、従来のトルク外乱の推定では、大半がｑ軸電流の変動に基づいて計算したものなので、圧縮機８０の圧力または電動機１の軸トルクが大幅に変動すると、ｑ軸電流とｄ軸電流の両方が変動するため、正しく算出できない。これに対して、実施の形態２のインバータ出力電圧制御部１２は、推定電力Ｐ＾から求めた推定トルクτ＾から最も大きな振幅を有する脈動成分τ＾ｋｆを補償量として、トルク指令τ＊に加算して、制御トルクであるトルク補正指令τｒｅｆを生成するので、トルク補正指令τｒｅｆに基づいて圧縮機８０の電動機１を制御することで、負荷トルクＴＬの変動の大きさと速さに関係なく制御トルクを追従させることができる。また、実施の形態２のインバータ出力電圧制御部１２は、制御指令のｄｑ軸と電動機１のｄｑ軸のずれをフィードバックして補正するので、正確なトルクを算出できる。
【００９０】
なお、本実施の形態２において、回転速度指令値生成部１３は実施の形態１と同様に、各運転モードに対する運転速度指令ωｅ＊が用意されているとしたが、必ずしも運転速度指令ωｅ＊を運転モード別に設定する必要はない。例えば、電力推定部８で求めた推定電力Ｐ＾と出力トルク推定部３５で求めた推定トルクτ＾もしくは、実施の形態１の判別信号生成部１０の最大振幅検出部３３で求めた最も大きな振幅を有する電力変動成分Ｐ＾ｋｆと実施の形態２の判別信号生成部で求めた最も大きな振幅を有すトルク脈動成分τ＾ｋｆを用いて、運転速度指令ωｅ＊をその都度生成してもよい。また、上位の空調機制御が室内温度とユーザ設定温度の差等を用いて決定する圧縮機内部の冷媒の差圧条件と、上記の推定電力Ｐ＾、推定トルクτ＾もしくは電力変動成分Ｐ＾ｋｆとトルク脈動成分τ＾ｋｆから運転電力目標値を設定し、その電力となるように運転速度指令すなわち回転速度指令ωｅ＊を決定してもよい。
【００９１】
実施の形態２のインバータ圧縮機１００は、実施の形態２のインバータ制御装置１７を備えるので、圧縮機８０の運転モードを判別することができる。また、実施の形態２のインバータ圧縮機１００は、冷媒を圧縮させる圧縮部の数が変わる圧縮機８０における運転モードの切り替わりを自動的に検出し、そのモード特有の軸トルク変動パターンに合わせて電動機１のトルクを出力できるように制御することによって、運転モードに左右されない振動抑制制御を行うことができる。ただし、運転モードが一つのみである圧縮機（例えば実施の形態１のシングル圧縮機またはスクロール圧縮機）にも適用できる。
【００９２】
実施の形態３．
図２４は本発明の実施の形態３による圧縮機を示す図である。図２５は図２４の第一圧縮部における概略横断面図であり、図２６は図２４の第二圧縮部における概略横断面図である。図２７は本発明の実施の形態３によるインバータ制御装置及びインバータ圧縮機を示すブロック図であり、図２８は図２７の運転モード切替検出部とトルク脈動抽出部を示す図である。本発明の実施の形態３では、圧縮機８０がツインロータリ圧縮機の場合である。図２４に、ツインロータリ圧縮機として二気筒圧縮機である圧縮機８０を示した。圧縮機８０は、電動機１、第一圧縮部８３ａ、第二圧縮部８３ｂ、シャフト８４を備えている。
【００９３】
圧縮機８０の電動機１を駆動する駆動モードは、単独運転モードと並列運転モードである。単独運転モードは、二つの圧縮部（第一圧縮部８３ａ、第二圧縮部８３ｂ）のうち一方の圧縮部が電動機１のシャフト８４が回転しても冷媒を圧縮しない運転モードであり、すなわち単独の圧縮部が圧縮運転される運転モードである。並列運転モードは、冷媒を圧縮させるタイミングを１８０度ずらして二つの圧縮部（第一圧縮部８３ａ、第二圧縮部８３ｂ）が同時に圧縮運転される運転モードがある。従って、単独運転モードは、一つ圧縮部のみが動いているので、電力脈動成分の周波数が電動機１の機械回転周波数と同じであり、すなわち周波数ｆ１ｆである。一方、並列運転は、二つ圧縮部が二つ動いているので、電力脈動成分の周波数が電動機１の機械回転周波数の２倍であり、すなわち周波数ｆ２ｆ（２×ｆ１ｆ）である。ツインロータリ圧縮機は単独運転と並列運転を内部の差圧条件によって自動で切り替える。
【００９４】
第一圧縮部８３ａは、シャフト８４の回転に伴って動くピストン７４ａ、ベーン７６ａ、バネ７７ａ、冷媒を吸入する吸入口７５ａ、冷媒を吐出する吐出口７８ａ、吐出口７８ａを開閉する開閉弁７９ａを備える。図２５の矢印８８ａは、シャフト８４の回転方向を示している。図２５の矢印８９は、吐出口７８ａから吐出されるガスの流れを示している。第二圧縮部８３ｂは、シャフト８４の回転に伴って動くピストン７４ｂ、ベーン７６ｂ、ベーン７６ｂの先端をピストン７４ｂから離間する方向へ吸引磁力を付与する磁石８７、冷媒を吸入する吸入口７５ｂ、冷媒を吐出する吐出口７８ｂ、吐出口７８ｂを開閉する開閉弁７９ｂを備える。第一圧縮部８３ａのピストン７４ａの位置（ピストン７４ａとシャフト８４との接触位置）は、第二圧縮部８３ｂのピストン７４ｂの位置（ピストン７４ｂとシャフト８４との接触位置）に対して、１８０度ずれている。図２６の矢印８８ｂは、シャフト８４の回転方向を示している。
【００９５】
図２５の第一圧縮部８３ａは圧縮運転中の状態であり、図２６の第二圧縮部８３ｂは圧縮停止中の状態である。図２５の圧縮運転中の第一圧縮部８３ａは、ベーン７６ａの先端側がピストン７４ａに接触しており、ピストン７４ａの回転に伴って、第一圧縮部８３ａの内壁、ピストン７４ａ、ベーン７６ａに基づき圧縮室８２が形成される。吸入口７５ａから吸入された冷媒は、圧縮室８２で圧縮された後に、吐出口７８ａから吐出される。図２６の圧縮停止中の第二圧縮部８３ｂでは、ベーン７６ｂの後端側が磁石８７に吸着固定され、ベーン７６ｂの先端がピストン７４ｂから離間しており、第二圧縮部８３ｂの内壁、ピストン７４ｂ、ベーン７６ｂに基づき圧縮室を形成せず、ピストン７４ｂを回転しても圧縮運転しない。
【００９６】
図２７では、実施の形態３における最適な制御を行うインバータ制御装置１７の構成を示した。実施の形態３のインバータ制御装置１７は、運転モードを自動で切り替えられる二気筒圧縮機である圧縮機８０の電動機１を、インバータ１６を介して制御する。実施の形態３のインバータ制御装置１７は、運転モード判別部７の構成以外は実施の形態２と同様である。実施の形態３の運転モード判別部７は、実施の形態２の運転モード判別部７におけるトルク補償値生成部２５、判別信号生成部１０に代えて、運転モード切替検出部５３、トルク脈動抽出部７０を備えている。図２８に示すように、運転モード切替検出部５３は、実施の形態２の判別信号生成部１０と同様に判別信号ｈｎｔを生成する運転モード判別部６０を備えている。
【００９７】
運転モード切替検出部５３は、圧縮機８０が運転する圧縮運転モードが切り替わったときに単独運転なのか並列運転なのかを、実施の形態１に示すような電力脈動成分の大きさに基づいて判別する。トルク脈動抽出部７０は、運転モード切替検出部５３で判別した運転モードのトルク脈動成分を抽出する。以上の構成によって、実施の形態３のインバータ制御装置１７は、抽出したトルク脈動（トルク脈動成分τ＾ｋｆ）を補償量としてインバータ出力電圧制御部１２で出力したトルク指令τ＊に足すことに基づき、電動機１の出力トルクが、二気筒圧縮機である圧縮機８０の軸トルクに追従でき、電動機１の回転速度ωｅの変動を低減できる。
【００９８】
図２８を用いて、圧縮機８０が運転する圧縮運転モードを判別する運転モード切替検出部５３と、判別した運転モードにおけるトルク脈動で抽出するトルク脈動抽出部７０を詳しく説明する。運転モード切替検出部５３は、電力脈動抽出部６１と、電力脈動抽出部６１で算出した脈動成分振幅によって運転モードを判別する運転モード判別部６０を備えている。電力脈動抽出部６１は、電力推定部８で算出した推定電力Ｐ＾から電動機機械周波数と同じ周波数ｆ１ｆの電力脈動成分ｘ１ｆ及び振幅||ｘ１ｆ||を抽出する離散フーリエ変換部６２と、電動機機械周波数の２倍の周波数ｆ２ｆの電力脈動成分ｘ２ｆ及び振幅||ｘ２ｆ||を抽出する離散フーリエ変換部６３を備えている。周波数ｆ１ｆは、単独運転における電動機機械周波数であり、周波数ｆ２ｆは、並列運転において発生する脈動成分の周波数である。離散フーリエ変換部６２、式（５）〜式（８）のように脈動成分を検波し、電力脈動成分ｘ１ｆとその振幅||ｘ１ｆ||を抽出する。離散フーリエ変換部６３、式（５）〜式（８）のように脈動成分を検波し、電力脈動成分ｘ２ｆとその振幅||ｘ２ｆ||を抽出する。
【００９９】
運転モード判別部６０は、脈動成分における支配的な脈動成分に基づいて圧縮機８０の運転モードを判別し、判別信号ｈｎｔを出力する。運転モード判別部６０は、最大振幅検出部３３と判別部３４を備える。運転モード判別部６０において、圧縮機８０の運転モードが単独運転か並列運転かを判別する方法は後述する。
【０１００】
トルク脈動抽出部７０は、電力脈動抽出成分を切り替える切替部５７、運転モードにおけるトルク脈動を抽出するトルク脈動生成部６５を備えている。切替部５７は、判別信号ｈｎｔに基づいて、圧縮機８０の運転モードに応じた電力脈動成分を切り替える。切替部５７は、運転モードが単独運転の場合に電力脈動成分ｘ１ｆをトルク脈動生成部６５に出力し、運転モードが並列運転の場合に電力脈動成分ｘ２ｆをトルク脈動生成部６５に出力する。切替部５７の端子５４に電力脈動成分ｘ１ｆが接続され、端子５５に電力脈動成分ｘ２ｆが接続される。選択された電力脈動成分は、切替部５７の出力端子５６からトルク脈動生成部６５に出力される。
【０１０１】
トルク脈動生成部６５は、除算器５８、乗算器５９を備えている。除算器５８は、入力された電力脈動成分を磁束推定部１８（図１８参照）で算出した推定回転速度ω＾ｅで除算する。乗算器５９は、入力を電動機１の極対数であるＰｍ倍にする。トルク脈動生成部６５は、運転モードに応じたトルク脈動成分τ＾ｋｆを生成する。ここでは、ｋは１または２である。したがって、トルク脈動生成部６５は、運転モードが単独運転の場合にトルク脈動成分τ＾１ｆを生成し、運転モードが並列運転の場合にトルク脈動成分τ＾２ｆを生成する。なお、図２７において、インバータ出力電圧制御部１２の電力脈動成分を磁束推定部１８から出力される推定回転速度ω＾ｅは省略した。
【０１０２】
運転モード判別部６０の判別方法を説明する。運転モード判別部６０は、実施の形態１の判別信号生成部１０と同様に、電力脈動成分ｘ１ｆの振幅||ｘ１ｆ||と電力脈動成分ｘ２ｆの振幅||ｘ２ｆ||とに基づいて、圧縮機８０が現在運転する運転モードを判別する。運転モード判別部６０で出力される判別信号ｈｎｔは様々なパターンがあるが、以下のような表現としてもよい。
運転モードが単独運転の場合、ｈｎｔ＝１
運転モードが並列運転の場合、ｈｎｔ＝２
【０１０３】
運転モード判別部６０の最大振幅検出部３３は、実施の形態１の判別信号生成部１０の最大振幅検出部３３と同様であり、入力された２つの振幅||ｘ１ｆ||、||ｘ２ｆ||から最大の振幅を持つ周波数を検出し、関数値Ｕとして出力する。関数値Ｕの値によって、以下のような言語表現の判別ルールに基づいて判別する判別部３４に基づき、圧縮機８０が運転する運転モードを判別し、判別信号ｈｎｔを生成する。
Ｕ＝１ｆの場合、ｈｎｔ＝１とする。この場合、１個の圧縮部で冷媒を循環させる単独運転の運転モードと判別する。
Ｕ＝２ｆの場合、ｈｎｔ＝２とする。この場合、２個の圧縮部で冷媒を循環させる並列運転の運転モードと判別する。
【０１０４】
切替部５７において端子の接続条件を以下に示す。
ｈｎｔ＝１の場合、出力端子５６が端子５４と接続
ｈｎｔ＝２の場合、出力端子５６が端子５５と接続
【０１０５】
運転モード切替検出部５３で生成された判別信号ｈｎｔは、トルク脈動抽出部７０と回転速度指令値生成部１３に出力される。運転モード切替検出部５３では、判別信号ｈｎｔに応じて切替部５７で圧縮運転モードにおけるトルク脈動成分に切り替えられる。そして、回転速度指令値生成部１３は、判別信号ｈｎｔに基づいて各運転モードにおける所定の回転速度指令ωｅ＊を出力する。
【０１０６】
さらに、トルク指令値補償部４７において、判別信号ｈｎｔに基づく補償量として判別信号ｈｎｔに基づくトルク脈動成分τ＾ｋｆを、速度制御部４６で生成されたトルク指令τ＊に足すことに基づき、補正したトルク補正指令τｒｅｆを出力する。この補正指令τｒｅｆに基づいて、トルク制御部４８が電動機１のｄｑ軸電流指令ベクトルＩｄｑ＊を算出する（図１８参照）。その後、電流制御部２２、電圧座標変換器２３、インバータゲート信号生成部１４、インバータ１６を経由して、圧縮機８０の電動機１が制御される。実施の形態３のインバータ制御装置１７は、補正指令τｒｅｆに基づいて、出力トルクＴｅが負荷トルクＴＬに釣り合うように電動機１を制御でき、かつ電動機１の回転速度ωｅに生じる脈動を低減できる。
【０１０７】
したがって、実施の形態３のインバータ制御装置１７は、複数の運転モードが自動で切り替えられるようなツインロータリ圧縮機（圧縮機８０）の運転モード判定を自動で行い、それに基づいて出力トルクＴｅを負荷トルクＴＬに追従させることに基づき、電動機１の回転速度ωｅの脈動を低減し、電動機１の安定な運転を実現できる。また、実施の形態３のインバータ制御装置１７は、電動機１の回転速度ωｅの脈動を低減し、電動機１の安定な運転を実現できるので、電動機１を低騒音かつ低振動で運転でき、圧縮機８０における最適な制御を達成することができる。
【０１０８】
また、実施の形態３のインバータ制御装置１７は、圧縮運転モードを自動で切り替える機能を持つ圧縮機８０において異なる圧力変動を持つ圧縮運転モードに切り替わると、すぐに圧縮運転モードを判別して圧力変動が電動機１の電力に反映されるため、運転モードに応じて最適な制御を行うことができる。
【０１０９】
上記のように、ツインロータリ圧縮機（圧縮機８０）の２個の圧縮部のうち、一つの圧縮部が冷媒を圧縮する単独運転をすれば、冷媒循環量は半減する。従って、圧縮機８０は通常並列運転されているが、圧縮機８０の単独運転で並列運転のときと同等の冷媒循環量を出力するためには、電動機１の回転速度ωｅを並列運転時の２倍にする必要がある。実施の形態３のインバータ制御装置１７は、圧縮機８０が単独運転になる場合に、電動機１の回転速度ωｅを並列運転時の２倍にするので、圧縮機８０の効率改善を図ることができる。また、実施の形態３のインバータ制御装置１７は、単独運転から２個の圧縮部で冷媒を圧縮させる並列運転に切り替えた場合の電力が一定になるように、回転速度ωｅを単独運転時の１／２倍にする必要がある。
【０１１０】
回転速度指令ωｅ＊を上記のように、単独運転と並列運転とで切り替える例を、図２９、図３０に示す。図２９及び図３０は本発明の実施の形態３による圧縮機の制御例を示す図である。図２９は圧縮機８０が並列運転から単独運転に切り替わる場合であり、図３０は圧縮機８０が単独運転から並列運転に切り替わる場合である。図２９及び図３０の横軸は時間であり、縦軸は信号値または回転速度指令ωｅ＊の指令周波数である。波形７１は並列運転信号であり、波形７２は単独運転信号である。波形７３は、回転速度指令ωｅ＊の指令周波数である。本実施の形態では、運転モード切替検出部５３にて電動機１の推定電力Ｐ＾から運転モードを判別しているので、並列運転信号７１及び単独運転信号７２を生成してはいないが、単独運転か並列運転か区別するために記載した。
【０１１１】
図２９に示すように、圧縮機８０が時刻ｔ１において自動で並列運転から単独運転に切り替わると、すなわち、並列運転信号７１が１から０になると同時に単独運転信号７２が０から１になると、運転モード切替検出部５３は電動機１の推定電力Ｐ＾から運転モードを判別する。運転モード切替検出部５３は運転モードを確認すると、すぐに判別信号ｈｎｔを回転速度指令値生成部１３に出力する。回転速度指令値生成部１３は判別信号ｈｎｔを受けると、直ちに並列運転の回転速度を２倍にする命令を速度制御部４６に出力する。すなわち、回転速度指令値生成部１３は、判別信号ｈｎｔを受けると、指令周波数７３のように回転速度指令ωｅ＊を変化させる。図２９では、時刻ｔ１から指令周波数７３が変化するように記載しているが、実際は多少の遅れ時間が発生する。
【０１１２】
図３０に示すように、圧縮機８０が時刻ｔ１において自動で単独運転から並列運転に切り替わると、すなわち、並列運転信号７１が０から１になると同時に単独運転信号７２が１から０になると、運転モード切替検出部５３は電動機１の推定電力Ｐ＾から運転モードを判別する。運転モード切替検出部５３は運転モードを確認すると、すぐに判別信号ｈｎｔを回転速度指令値生成部１３に出力する。回転速度指令値生成部１３は判別信号ｈｎｔを受けると、直ちに単独運転時の回転速度を半分にする命令を速度制御部４６に出力する。すなわち、回転速度指令値生成部１３は、判別信号ｈｎｔを受けると、指令周波数７３のように回転速度指令ωｅ＊を変化させる。図３０では、時刻ｔ１から指令周波数７３が変化するように記載しているが、実際は多少の遅れ時間が発生する。
【０１１３】
したがって、実施の形態３のインバータ制御装置１７は、ツインロータリ圧縮機（圧縮機８０）の運転モード判定を自動で行い、それに基づいて、並列運転から単独運転への切り替わりの場合に回転速度を２倍にする回転速度指令ωｅ＊を設定し、単独運転から並列運転への切り替わりの場合に回転速度を１／２倍にする回転速度指令ωｅ＊を設定するので、圧縮機８０内の圧縮される冷媒循環量を安定させることができ、出力の電力が一定になるようにでき、圧縮機８０の効率が低下するのを回避できる。
【０１１４】
実施の形態３のインバータ圧縮機１００は、インバータ制御装置１７を備えるので、圧縮機８０の運転モードを判別することができる。また、実施の形態３のインバータ圧縮機１００は、冷媒を圧縮させる圧縮部の数が変わる圧縮機８０における運転モードの切り替わりを自動的に検出し、そのモード特有の軸トルク変動パターンに合わせて電動機１のトルクを出力できるように制御することによって、運転モードに左右されない振動抑制制御を行うことができる。
【０１１５】
なお、実施の形態１〜３のインバータ制御装置１７は、圧縮機８０を制御する例で説明したが、制御対象は圧縮機に限らず、電動機１の一回転で変動する電力または軸トルクの変動成分周波数を有する運転モードを備えた機械にも適用できる。
【０１１６】
実施の形態４．
図３１は、本発明の実施の形態４によるインバータ制御装置及びインバータ圧縮機を示すブロック図である。図３２は、図３１の位相調整部における進み相フィルタのボード線図である。図３２のボード線図は、位相調整部１９０のフィルタの伝達特性を示す。実施の形態４のインバータ制御装置１７は、トルク補償値生成部２５において位相調整部１９０を備える点で、実施の形態２のインバータ制御装置１７と異なる。図３１において、位相調整部１９０の構成以外は実施の形態２のインバータ制御装置１７と同様である。
【０１１７】
図３１の出力トルク推定部３５は、実施の形態２と同様に、電力推定部８が演算した推定電力Ｐ＾に基づいて電動機１のトルクを計算する。トルク脈動抽出部３６は、出力トルク推定部３５が推定した推定トルクτ＾を特定の周波数で検波した電力の脈動成分を抽出する。また、トルク脈動抽出部３６は、推定トルクτ＾又は位相調整された調整推定トルクτ＾ｕを所定の周波数で検波したトルクの脈動成分振幅を抽出する。さらに、トルク指令値補償部４７は、トルク脈動抽出部３６で計算した電動機１の推定トルクτ＾の振幅成分であるトルク脈動成分τ＾ｋｆと、速度制御部４６で出力したトルク指令τ＊とを足して補正したトルク補正指令τｒｅｆを出力することで、電動機１の出力トルクを軸トルクに追従させることができる。実施の形態４のインバータ制御装置１７は、実施の形態２の図２３が示すように、電動機１の回転速度の脈動を低減できる。
【０１１８】
しかし、速度制御や磁束オブザーバ等を行う時に、制御応答や制御装置の処理遅延が発生するため、出力トルク推定部３５で計算した電動機１の推定トルクτ＾は補正したトルク指令補正であるのに、推定トルクτ＾は負荷トルクより位相が遅延する。したがって、推定トルクにおける位相遅延を抑制することにより、具体的には推定トルクτ＾の位相が進むように調整された調整推定トルクτ＾ｕを用いることにより、出力トルクを負荷トルクに近づけることで、電動機１の回転速度の変動の低減効果の改良を図れる。
【０１１９】
推定トルクτ＾の位相遅延を抑制するため、図３１が示すように、出力トルク推定部３５で算出して推定トルクτ＾を位相調整部１９０に入力する。具体的には、位相調整部１９０で、式（２１）の伝達関数が示すような進み相フィルタを採用する。位相調整部１９０は、式（２２）のように、位相が進むように調整された調整推定トルクτ＾ｕを出力する。
【数２１】
0005868564.tif 000022
【数２２】
0005868564.tif 000023
【０１２０】
ただし、ｓは複素数である。Ｔ１とＴ２はフィルタの時間定数であり、式（２３）のように定義される。
【数２３】
0005868564.tif 000024
ω１とω２はフィルタの指定した角周波数［ｒａｄ／ｓ］であり、電動機１の運転周波数範囲によって決められる。
【０１２１】
図３２のボード線図では、トルク補正指令τｒｅｆに対する調整推定トルクτ＾ｕと推定トルクτ＾とのそれぞれの伝達特性（振幅と位相）を示している。図３２の上段は振幅の伝達特性であり、図３２の下段は位相の伝達特性である。図３２の上段において、横軸は角周波数［ｒａｄ／ｓ］であり、縦軸は振幅のゲイン［ｄＢ］である。図３２の下段において、横軸は角周波数［ｒａｄ／ｓ］であり、縦軸は位相［ｄｅｇ］である。位相特性１９１及び振幅特性１９３は、フィルタ有の場合の特性であり、すなわち位相調整部１９０で調整された調整推定トルクτ＾ｕの特性である。位相特性１９２及び振幅特性１９４は、フィルタ無の場合の特性であり、すなわち位相調整部１９０で調整されていない推定トルクτ＾の特性である。
【０１２２】
図３２に示すように、フィルタ無の場合には、電動機１の指定した運転周波数範囲であるω１〜ω２の範囲、例えば機械回転角周波数６０ｒａｄ／ｓから３００ｒａｄ／ｓまでにおいて、推定トルクτ＾の位相特性１９２は遅延することが分かった。一方、フィルタ有の場合には、位相調整部１９０で調整された調整推定トルクτ＾ｕの位相特性１９１は遅延が抑制されている。従って、位相調整部１９０の進み相フィルタにおける角周波数ω１と角周波数ω２を適切に設計することにより、電動機１の運転周波数範囲において、推定トルクの遅延を抑制できる。すなわち、電動機１の運転周波数範囲において、推定トルクτ＾の位相が進むように調整された調整推定トルクτ＾ｕを用いて、出力トルクを負荷トルクに近づけることで、電動機１の回転速度の変動の低減効果の改良を図れることができる。
【０１２３】
図３３及び図３４に、本発明の実施の形態４による振動抑制結果、すなわち電動機１の回転速度の脈動を低減する効果を示した。図３３は本発明の実施の形態４による進み相フィルタ無の場合における振動抑制結果を示す図であり、図３４は本発明の実施の形態４による進み相フィルタ有の場合における振動抑制結果を示す図である。図３３及び図３４の横軸は電動機１の回転速度の脈動の周波数次数であり、図３３及び図３４の縦軸は振動レベル、すなわち回転速度脈動振動成分の振幅［ｒｐｍ］である。図３３及び図３４は、圧縮機８０の単独運転時に１６３８ｒｐｍ（２７．３ｒｐｓ）の回転速度指令値で電動機１を駆動した場合における脈動成分を有する電動機１の回転速度波形をフーリエ変換（ＦＦＴ）し、振動抑制効果を比較した結果である。
【０１２４】
図３３は進み相フィルタ無のトルク推定値τ＾を用いてトルク指令を補償し振動抑制した場合の電動機１の回転速度のＦＦＴである。図３３において、脈動成分特性１９５、１９６は、周波数が２７．３Ｈｚの場合における脈動成分特性であり、周波数ｆ１ｆの特性である。脈動成分特性１９５が抑制なしの結果であり、脈動成分特性１９６が抑制ありの結果である。図３３において、周波数ｆ１ｆの脈動成分特性１９５にトルク補正を行うことで、周波数ｆ１ｆの脈動成分の振幅を１５５ｒｐｍから４１ｒｐｍに低減することができる。脈動成分特性１９７、１９８は、周波数ｆ１ｆの２倍の周波数における脈動成分特性であり、周波数ｆ２ｆの特性である。脈動成分特性１９９、２００は、周波数ｆ１ｆの３倍の周波数における脈動成分特性であり、周波数ｆ３ｆの特性である。
【０１２５】
図３４は進み相フィルタ有の調整推定トルクτ＾ｕを用いてトルク指令を補償し振動抑制した場合の電動機１の回転速度のＦＦＴである。図３４において、脈動成分特性２０１、２０２は、周波数が２７．３Ｈｚの場合における脈動成分特性であり、周波数ｆ１ｆの特性である。脈動成分特性２０１が抑制なしの結果であり、脈動成分特性２０２が抑制ありの結果である。図３４において、周波数ｆ１ｆの脈動成分特性２０１にトルク補正を行うことで、周波数ｆ１ｆの脈動成分の振幅を１５５ｒｐｍから２０ｒｐｍに低減することができる。脈動成分特性２０３、２０４は、周波数ｆ１ｆの２倍の周波数における脈動成分特性であり、周波数ｆ２ｆの特性である。脈動成分特性２０５、２０６は、周波数ｆ１ｆの３倍の周波数における脈動成分特性であり、周波数ｆ３ｆの特性である。
【０１２６】
実施の形態４のインバータ制御装置１７では、図３３と図３４に示すように、進み相フィルタを使用することで、すなわち推定トルクτ＾の位相が進むように調整された調整推定トルクτ＾ｕを用いることで、推定トルクτ＾の推定遅れによる補正ずれを避けることができ、圧縮機８０における負荷トルク変動に起因する電動機１の回転速度脈動成分の振幅を更に低減することができる。
【０１２７】
実施の形態５．
図３５は、本発明の実施の形態５によるインバータ制御装置及びインバータ圧縮機を示すブロック図である。図３６は図３５のトルク脈動抽出部を示す図であり、図３７は図３６の余弦波生成部と正弦波生成部を示す図である。実施の形態５のインバータ制御装置１７は、トルク補償値生成部２５においてトルク脈動抽出部１８０の構成が、実施の形態２のインバータ制御装置１７と異なる。図３５において、トルク脈動抽出部１８０の構成以外は実施の形態２のインバータ制御装置１７と同様である。
【０１２８】
本実施の形態５の目的は、実施の形態４の目的と同様であり、インバータ制御における推定トルクの遅延を回避することである。ただし、実施の形態４のインバータ制御装置１７では、採用された進み位相フィルタにおいて、推定トルクの位相を調整するとともに、推定トルクの振幅（ゲイン）が変動してしまう可能性がある。従って、本実施の形態５では、トルク脈動抽出部１８０に学習部１１１を備え、学習部１１１が出力する位相量（初期位相）θｃに基づいてトルク脈動成分τ＾ｋｆの位相量θｃを確定することで、トルク脈動成分τ＾ｋｆの推定遅れの回避を図ることができる。
【０１２９】
図３６に示したトルク脈動抽出部１８０は、実施の形態２のトルク脈動抽出部３６（図１７参照）に学習部１１１が追加されており、余弦波生成部、正弦波生成部に位相量θｃが入力されるように構成したものである。図３６においてトルク脈動成分抽出器１０１ｂは、図１７のトルク脈動成分抽出器１０１ｂと同様に、トルク脈動抽出部１８０を構成するＮ個のトルク脈動成分抽出器１０１の内の一つである。トルク脈動抽出部１８０は、学習部１１１を備えており、学習部１１１が出力する位相量θｃがＮ個のトルク脈動成分抽出器１０１における余弦波生成部１５９と正弦波生成部１６０に主力される。図３６では、図１７と同様に３つのトルク脈動成分抽出器１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃを示した。トルク脈動成分抽出器１０１の具体的な構成は、トルク脈動成分抽出器１０１ｂに示した。
【０１３０】
トルク脈動成分抽出器１０１は、余弦波生成部１５９、正弦波生成部１６０、積分器４２ａ、４２ｂ、乗算器４１ａ、４１ｂ、４３ａ、４３ｂ、加算器４４、振幅算出部１０２を備える。推定トルクτ＾の余弦波成分であるトルク余弦波成分τｋＡは、次のように生成する。まず、余弦波生成部１５９及び乗算器４１ａで、周波数ｆｋｆの推定トルクτ＾の余弦波成分、すなわちノイズを含む初期余弦波成分を生成する。積分器４２ａでこの初期余弦波成分を積分し、余弦波成分の振幅||τｋＡ||を算出する。乗算器４３ａで振幅||τｋＡ||と周波数ｆｋｆの余弦波とを乗算することで、ノイズが除去されたトルク余弦波成分τｋＡが生成される。トルク余弦波成分τｋＡは、式（２４）の右辺における第一項（ｃｏｓの項）である。
【０１３１】
推定トルクτ＾の正弦波成分であるトルク正弦波成分τｋＢは、次のように生成する。まず、正弦波生成部１６０及び乗算器４１ｂで、周波数ｆｋｆの推定トルクτ＾の正弦波成分、すなわちノイズを含む初期正弦波成分を生成する。積分器４２ｂでこの初期正弦波成分を積分し、正弦波成分の振幅||τｋＢ||を算出する。乗算器４３ｂで振幅||τｋＢ||と周波数ｆｋｆの正弦波を乗算することで、ノイズが除去されたトルク正弦波成分τｋＢが生成される。トルク正弦波成分τｋＢは、式（２４）の右辺における第二項（ｓｉｎの項）である。加算器４４に基づき、トルク余弦波成分τｋＡとトルク正弦波成分τｋＢとを統合することで、所定の周波数ｆｋｆにおける推定トルクτ＾の時間的な振動成分であるトルク脈動成分τ＾ｋｆが生成される。トルク脈動成分τ＾ｋｆは合成トルク脈動成分である。
【０１３２】
本実施の形態５におけるトルク脈動成分τ＾ｋｆを生成する式（２４）は、実施の形態２で述べたトルク脈動成分τ＾ｋｆを生成する式（１６）に、ｃｏｓ関数及びｓｉｎ関数に位相量θｃを導入した方程式になっている。トルク脈動成分抽出器１０１は、推定トルクτ＾の余弦波成分τｋＡと正弦波成分τｋＢに基づいて、生成したトルク余弦波成分τｋＡとトルク正弦波成分τｋＢとを加算器４４で統合することで、所定の周波数ｆｋｆにおける推定トルクτ＾の脈動成分τ＾ｋｆが生成される。
【０１３３】
【数２４】
0005868564.tif 000025
【０１３４】
余弦波生成部１５９及び正弦波生成部１６０の具体的な構成は以下のようになる。図３７に示すように、余弦波生成部１５９は、乗算器１０５、加算器１０９、余弦波関数１０７を備える。余弦波生成部１５９は、所定の周波数ｆｋｆ及び学習部１１１が出力する位相量θｃに基づいて、余弦波関数１０７に入力する入力角度を算出し、算出した入力角度を余弦波関数１０７に通すことで、所定の周波数ｆｋｆにおけるｃｏｓ成分を生成する。ここで、入力角度は２×π×ｆｋｆ×ｔ＋θｃであり、ｃｏｓ成分はｃｏｓ（２×π×ｆｋｆ×ｔ＋θｃ）である。
【０１３５】
同様に、図３７に示すように、正弦波生成部１６０は、乗算器１０６、加算器１１０、正弦波関数１０８を備える。正弦波生成部１６０は、所定の周波数ｆｋｆ及び学習部１１１が出力する位相量θｃに基づいて、正弦波関数１０８に入力する入力角度を算出し、算出した入力角度を正弦波関数１０８に通すことで、所定の周波数ｆｋｆにおけるｓｉｎ成分を生成する。ここで、入力角度は２×π×ｆｋｆ×ｔ＋θｃであり、ｓｉｎ成分はｓｉｎ（２×π×ｆｋｆ×ｔ＋θｃ）である。
【０１３６】
図３８を用いて、学習部１１１が位相量θｃを出力する動作を説明する。図３８は、図３６の学習部のフローチャットを示す図である。先ず、位相量θｃの初期値を０に設定する（ステップＳ００１）。次に、ステップＳ００２にて、図１８に示したインバータ出力電圧制御部１２の磁束推定部１８で算出した電動機１の回転速度の推定値である推定回転速度ω＾ｅを読込む。電動機１の推定回転速度ω＾ｅと回転速度指令値生成部１３から出力された回転速度指令値ωｅ＊の差である回転速度差異ωｅｒｒを式（２５）により算出する。図３５、図３６、図３７において、トルク脈動抽出部１８０の学習部１１１に入力される推定回転速度ω＾ｅ及び回転速度指令値ωｅ＊は省略した。
【０１３７】
【数２５】
0005868564.tif 000026
【０１３８】
次に、算出した現在のサンプリングの回転速度差異ωｅｒｒと記憶された前回のサンプリングの回転速度差異ωｅｒｒｐとに基づき、回転速度差異の変動量Δωｅｒｒを式（２６）により計算する。また、変動量Δωｅｒｒの絶対値｜Δωｅｒｒ｜を計算する。
【数２６】
0005868564.tif 000027
【０１３９】
式（２６）で計算された回転速度差異の変動量Δωｅｒｒは、電動機１の回転速度の脈動の大きさの影響を受ける。
【０１４０】
次に、ステップＳ００３にて、ステップＳ００２で計算した回転速度差異の変動量の絶対値｜Δωｅｒｒ｜と指定した閾値ε１とを比較する。ステップＳ００３で回転速度差異の変動量の絶対値｜Δωｅｒｒ｜がε１以上であると判断すれば（判定結果がＮｏの場合）ステップＳ００４に進む。ステップＳ００４では、式（２７）のように、位相量θｃに指定した正の数のインクリメントδθを足して、新たな位相量θｃを生成する。
【数２７】
0005868564.tif 000028
ただし、位相量θｃは所定の位相量θｃｍａｘを上限として制限されている。
【０１４１】
ステップＳ００３で回転速度差異の変動量Δωｅｒｒの絶対値｜Δωｅｒｒ｜がε１より小さいと判断すれば（判定結果がＹｅｓの場合）、位相量θｃを調整する必要はなく、ステップＳ００５に進む。ステップＳ００５にて、学習部１１１は、位相量θｃを余弦波生成部１５９の加算器１０９と正弦波生成部１６０の加算器１１０に出力する。トルク脈動成分抽出器１０１は、出力された位相量θｃを用いて、式（２４）に基づいたトルク脈動成分τ＾ｋｆを算出する。ステップＳ００６にて、トルク脈動成分τ＾ｋｆを出力した後に、推定回転速度ω＾ｅのサンプリングが終了の場合は学習動作を終了し、サンプリングを継続する場合はステップＳ００２に戻り、次のサンプリングについて上述と同じ処理を繰り返す。
【０１４２】
図３９は、電動機の回転速度の指令ω＾ｅの波形を示す図である。横軸は時間であり、縦軸は振幅である。破線１１６は回転速度指令ωｅ＊の指令値であり、波形１１５は推定回転速度ω＾ｅの波形である。図３９に示すように、電動機１の推定回転速度ω＾ｅは、学習部１１１により、振幅変動が減少する傾向になることが分かる。図３９では、推定回転速度ω＾ｅの脈動の各周期における同じ位相でのサンプリング周期Δｔｓ毎に計算した４回分の回転速度差異の変動量Δωｅｒｒ、すなわちΔωｅｒｒ１、Δωｅｒｒ２、Δωｅｒｒ３、Δωｅｒｒ４を示した。４回分の回転速度差異の変動量Δωｅｒｒ１、Δωｅｒｒ２、Δωｅｒｒ３、Δωｅｒｒ４を見れば、回転速度差異の変動量Δωｅｒｒも除々に小さくなる傾向であることが分かる。
【０１４３】
実施の形態５のインバータ制御装置１７は、学習部１１１により、電動機１の回転速度差異の変動量Δωｅｒｒが指定した閾値を下回るようにトルク脈動成分の位相を調整することで、トルク脈動成分の位相の遅延をなくすことができる。また、実施の形態５のインバータ制御装置１７は、電動機１の回転速度指令ω＾ｅの指令値が変われば、その回転速度指令ω＾ｅの指令値に応じて、学習部１１１が回転速度における適切な位相量をリアルタイムに調整できる。また、学習部１１１は推定回転速度ω＾ｅを読込む度にリアルタイムで調整された位相量θｃを出力するので、実施の形態５のインバータ制御装置１７は、事前に位相量を設定する必要がなく、インバータ制御装置１７の生産における事前の調整時間の低減を図れる。
【０１４４】
実施の形態６．
図４０は、本発明の実施の形態６によるインバータ制御装置及びインバータ圧縮機を示すブロック図である。図４１は図４０のトルク指令値切替部を示す図であり、図４２は図４０のトルク学習部を示す図である。また、図４３は図４０の電動機位相推定部の構成を示す図である。実施の形態６のインバータ制御装置１７は、実施の形態２のインバータ制御装置１７におけるトルク指令値補償部４７をトルク指令値切替部１２０に変更し、インタフェーススイッチ１２２、トルク学習部１２１、電動機位相推定部１５０を備える点で、実施の形態２のインバータ制御装置１７と異なる。図４０において、インタフェーススイッチ１２２、トルク指令値切替部１２０、トルク学習部１２１、電動機位相推定部１５０の構成以外は実施の形態２のインバータ制御装置１７と同様である。
【０１４５】
電動機位相推定部１５０は、図４３に示すように、乗算器１５１と積分器１５２とを備え、磁束推定部１８で計算した電動機１の推定回転速度ω＾ｅに基づいて電動機１の回転子の回転角度を推定する。電動機１の機械回転速度ωｍを推定した推定機械回転速度ω＾ｍは式（２８）によって算出される。
【数２８】
0005868564.tif 000029
ただし、Ｐｍは電動機１の極対数である。
【０１４６】
乗算器１５１により推定回転速度ω＾ｅが１／Ｐｍ倍された推定機械回転速度ω＾ｍは、積分器１５２に入力される。電動機１の回転子の推定回転角度θ＾ｍは、積分器１５２に基づき式（２９）のように算出される。なお、推定回転角度θ＾ｍは、適宜、推定機械回転角度θ＾ｍとも呼ぶ。
【数２９】
0005868564.tif 000030
【０１４７】
インタフェーススイッチ１２２は、電動機１の回転速度の脈動を抑制するタイミングを判断する。具体的には、振動抑制を実施する時に、インタフェーススイッチ１２２は１を出力し、振動抑制を停止する時に、インタフェーススイッチ１２２は０を出力する。振動抑制を実施するか停止するかの判断を自動で行っても、手動で行っても良い。例えば、以下に示す場合は、実施している振動抑制を停止させる動作と、再び実施する動作を自動で行う。これにより振動抑制が働きにくい場合でも、学習をやり直すことで振動抑制の効果を大きくすることができる。
【０１４８】
自動で振動抑制を停止する判断を行う判断条件は、以下の２通りの場合がある。
（１）電動機１の推定回転速度ω＾eの脈動振幅が指定した閾値を超えた場合には、振動抑制を停止する判断を出す。
（２）圧縮機８０の運転切り替えにおける判別信号ｈｎｔの変動に基づいて、振動抑制を停止する判断を出す。
【０１４９】
一方、手動で振動抑制を停止する判断する場合は、例えば、ユーザがリモートコントローラにおいて「静」のモードを選んだ時に振動抑制を実施する。
【０１５０】
図４１において、トルク指令値切替部１２０は、スイッチング信号ｓｗｔに基づいて、電動機１におけるトルク指令値を切り替える。具体的には、トルク学習部１２１で生成されるスイッチング信号ｓｗｔが０の場合に、トルク指令値切替部１２０は、端子１２４と出力端子１２６を接続する。この場合には、トルク補正指令τｒｅｆは速度制御部４６で算出したトルク指令τ＊となる。すなわち、式（３０）のようになる。
【数３０】
0005868564.tif 000031
【０１５１】
一方、スイッチング信号ｓｗｔが１の場合に、トルク指令値切替部１２０は、端子１２５と出力端子１２６を接続する。この場合には、トルク補正指令τｒｅｆはトルク学習部１２１で出力されたトルク指令（補正トルク指令）τ＊＊となる。すなわち、式（３１）のようになる。
【数３１】
0005868564.tif 000032
【０１５２】
つまり、スイッチング信号ｓｗｔが０の場合にはフィードバック制御を行うトルク制御部４８に、速度制御部４６で算出したトルク指令τ＊がトルク指令値として入力される。すなわち、スイッチング信号ｓｗｔが０の場合には、トルク補正指令τｒｅｆがトルク指令τ＊になるので、トルク補正を行わないことになる。一方、スイッチング信号ｓｗｔが１の場合にはトルク学習部１２１で位相を補正したトルク指令値τ＊＊がトルク制御部４８に入力される。すなわち、スイッチング信号ｓｗｔが１の場合には、トルク学習部１２１で位相を補正したトルク指令値τ＊＊に基づいてトルク補正を行うことになる。
【０１５３】
図４２はトルク学習部１２１の構成を示したものである。図４２では、トルク学習部１２１は、推定トルクτ＾の入力を制御するトルクスイッチ１２８と学習アルゴリズム処理部１２７とを備えている。学習アルゴリズム処理部１２７は、角度記憶部１４２と推定トルク記憶部１４３を備えている。角度記憶部１４２は、電動機１の推定機械回転角度θ＾ｍを記憶し、推定トルク記憶部１４３は、電動機１の推定機械回転角度θ＾ｍに対応する推定トルクτ＾を記憶する。図４４は図４２の角度記憶部及び推定トルク記憶部を示す図であり、図４５は図４２の角度記憶部及び推定トルク記憶部にデータが記録された図である。
【０１５４】
トルク学習部１２１は、インタフェーススイッチ１２２の状態によって電動機位相推定部１５０で算出した電動機１の推定機械回転角度θ＾ｍに対する推定トルクτ＾を記憶するのか、学習に基づいて推定トルクの位相を調整した後のθ＾ｍに対する推定トルクτ＾を出力するのかを決める。
【０１５５】
学習アルゴリズム処理部１２７は、図４６のフローチャートの流れによって行われる。図４６は、図４２の学習アルゴリズム処理部のフローチャットを示す図である。図４７は図４６の記録モード実行処理のフローチャットを示す図であり、図４８は図４６の出力モード実行処理のフローチャットを示す図である。先ず、インタフェーススイッチ（ＩＦスイッチ）１２２の状態をモニタリングする（ステップＳ１０１）。インタフェーススイッチがＯＦＦの場合は、ステップＳ１０１に待機する。インタフェーススイッチがＯＮの場合は、ステップＳ１０２に進み、記録モード実行処理を行う。
【０１５６】
図４７に示すように、ステップＳ２０１にて、トルクスイッチ（ＴＱスイッチ）１２８をＯＮ状態にし、インデックスｉを１にする。ステップＳ２０２にて、インデックスｉにおける電動機１の推定機械回転角度θ＾ｍであるθ＾ｍｉと、この推定機械回転角度θ＾ｍｉに対応するインデックスｉにおける推定トルクτ＾であるτ＾ｉとを、角度記憶部１４２及び推定トルク記憶部１４３に記憶する（推定トルク記憶手順）。
【０１５７】
角度記憶部１４２及び推定トルク記憶部１４３は、電動機１の機械角一回転の０°から３６０°までを所定の分解能Ｎ（例えば、Ｎ＝３６０）に対応するＮ個の記憶領域をそれぞれ備える。角度記憶部１４２はＮ個の記憶領域θ（１）からθ（Ｎ）を備え、推定トルク記憶部１４３はＮ個の記憶領域τ（１）からτ（Ｎ）を備える。角度記憶部１４２に記憶された推定機械回転角度情報をθ［Ｎ］とし、推定トルク記憶部１４３に記憶された推定トルク情報をτ［Ｎ］とする。推定機械回転角度情報θ［Ｎ］、推定トルク情報τ［Ｎ］は、以下のように、配列として扱うことができる。
【０１５８】
【数３２】
0005868564.tif 000033
ただし、ｉは１からＮまでの正数のインデックスであり、推定機械回転角度情報θ［Ｎ］と推定トルク情報τ［Ｎ］の各要素はインデックスｉによって関連付けされている。
【０１５９】
θ（１）はτ（１）と関連しており、記憶領域θ（１）に推定機械回転角度θ＾ｍの値である推定機械回転角度値θ＾ｍ１が記憶され、記憶領域τ（１）に推定機械回転角度値θ＾ｍ１に対応した推定トルクτ＾の値である推定トルク値τ＾ｍ１が記憶される。インデックスｉの記憶領域θ（ｉ）には推定機械回転角度値θ＾ｍｉが記憶され、インデックスｉの記憶領域τ（ｉ）には推定トルク値τ＾ｍｉが記憶される。インデックスｉがＮの場合の記憶領域θ（Ｎ）には推定機械回転角度値θ＾ｍＮが記憶され、インデックスｉがＮの場合の記憶領域τ（Ｎ）には推定トルク値τ＾ｍＮが記憶される。すなわち、以下の式（３３）の様になる。
θ（ｉ）＝θ＾ｍｉ
τ（ｉ）＝τ＾ｍｉ        ・・・（３３）
ただし、インデックスｉは１からＮまでの正数である。
【０１６０】
図４５には、角度記憶部１４２及び推定トルク記憶部１４３に、それぞれ定機械回転角度値θ＾ｍｉ及び推定トルク値τ＾ｍｉが記憶された例を示した。図４５において、インデックスｉが１の場合の推定機械回転角度値θ＾ｍ１は記憶回転角度値θ１であり、インデックスｉが１の場合の推定トルク値τ＾ｍ１は記憶推定トルク値τ１である。インデックスｉの推定機械回転角度値θ＾ｍｉは記憶回転角度値θｉであり、インデックスｉの推定トルク値τ＾ｍｉは記憶推定トルク値τｉである。
【０１６１】
ステップＳ２０２で、インデックスｉにおいて、電動機１の推定機械回転角度θ＾ｍの推定機械回転角度値θ＾ｍｉを角度記憶部１４２の記憶領域θ（ｉ）に記憶し、推定トルクτ＾の推定トルク値τ＾ｍｉを推定トルク記憶部１４３の記憶領域τ（ｉ）に記憶することを完了したら、ステップＳ２０３に進む。ステップＳ２０３で、インデックスｉだけ１でインクリメントさせる。ステップＳ２０４にて、インデックスｉが分解能Ｎを超えるどうかを判断する。インデックスｉが分解能Ｎ以下の場合はステップＳ２０２に戻る。一方、ステップＳ２０４にて、インデックスｉが分解能Ｎを超えた場合は、記録モード実行処理のステップＳ１０２を終了し、ステップＳ１０３に進む。
【０１６２】
ステップＳ１０３にて、トルクスイッチ（ＴＱスイッチ）１２８をＯＦＦ状態にして、スイッチング信号ｓｗｔを１に設定する。そして、ステップＳ１０４にて、インデックスｋの初期値を０に設定して、出力モード実行処理のステップＳ１０５に進む。
【０１６３】
図４８に示すように、ステップＳ３０１にて、電動機１の推定機械回転角度θ＾ｍを読み込んで、角度記憶部１４２に記憶された記憶回転角度値θｉの中から、推定機械回転角度θ＾ｍの値に近い記憶回転角度値θｉに対するインデックスｉを確定する。次に、ステップＳ３０２にて、図３８のフローチャットのステップＳ００２と同様に、回転速度差異の変動量Δωｅｒｒの絶対値｜Δωｅｒｒ｜を計算して、計算した回転速度差異の変動量Δωｅｒｒの絶対値｜Δωｅｒｒ｜と、指定した閾値ε１とを比較する。ステップＳ３０２で回転速度差異の変動量Δωｅｒｒの絶対値｜Δωｅｒｒ｜がε１以上であることを判断すれば（判定結果がＮｏの場合）ステップＳ３０３に進む。ステップＳ３０３では、インデックスｋを１でインクリメントし、式（３４）のように新たなインデックスｋを生成する。
ｋ＝ｋ＋１        ・・・（３４）
ただし、インデックスｋは指定したインデックスｋの最大値ｋｍａｘに上限されている。
【０１６４】
ステップＳ３０２で回転速度差異の変動量Δωｅｒｒの絶対値｜Δωｅｒｒ｜がε１より小さいと判断すれば（判定結果がＹｅｓの場合）、インデックスｋを調整することなく、ステップＳ３０４に進む。ステップＳ３０４にて、インデックスｉとインデックスｋとの和を推定トルク記憶部１４３のインデックスとして用いて、以下の条件の様にトルク指令τ＊＊を出力する。
（ｉ＋ｋ）≦Ｎの場合は、トルク指令τ＊＊をτ（ｉ＋ｋ）とする。
（ｉ＋ｋ）＞Ｎの場合は、トルク指令τ＊＊をτ（ｉ＋ｋ−Ｎ）とする。
【０１６５】
ステップＳ３０４でトルク指令τ＊＊を出力したら、出力モード実行処理を終了してステップＳ１０６に進む。ステップＳ１０６にて、インタフェーススイッチ（ＩＦスイッチ）１２２の状態をモニタリングする。インタフェーススイッチ（ＩＦスイッチ）１２２がＯＦＦの場合（ステップＳ１０６でＹｅｓの場合）にステップＳ１０７に進む。一方、インタフェーススイッチ（ＩＦスイッチ）１２２がＯＮの場合（ステップＳ１０６でＮｏの場合）はステップＳ１０５に戻る。ステップＳ１０７では、スイッチング信号ｓｗｔを０に設定して、学習アルゴリズム処理部１２７におけるトルク指令τ＊＊の出力を停止する。
【０１６６】
図４９〜図５３を用いて、学習アルゴリズム処理部１２７の動作によって、電動機１の回転速度脈動が低減することができることを説明する。図４９は、図４２の学習アルゴリズム処理部による学習前における電動機の負荷トルク及び出力トルクの波形を示す図である。図５０は、図４２の学習アルゴリズム処理部による学習後における電動機の負荷トルク及び出力トルクの波形を示す図である。図５１は、図４２の学習アルゴリズム処理部による学習前後における電動機の回転速度を示す図である。図５２は、図４２の学習アルゴリズム処理部による学習前における電動機の回転速度のＦＦＴ分析結果を示す図である。図５３は、図４２の学習アルゴリズム処理部による学習後における電動機の回転速度のＦＦＴ分析結果を示す図である。
【０１６７】
図４９、図５０、図５１において、電動機１が単独運転の場合による１６３８ｒｐｍ（すなわち、機械周波数は２７．３Ｈｚである）の回転速度指令値で駆動している場合の結果を示した。図４９、図５０において、横軸は機械回転角度［ｒａｄ］であり、縦軸はトルク［Ｎｍ］である。図５１において、横軸は時間［ｓ］であり、縦軸は回転速度［ｒｐｍ］である。図５２、図５３において、横軸は周波数次数であり、縦軸は振動レベル［ｒｐｍ］である。
【０１６８】
図４９、図５０には、電動機１の機械角一回転までの機械回転角度に対する負荷トルクと電動機１の出力トルクを示す。図４９では、学習アルゴリズム処理部１２７の学習処理を実施しない場合（すなわち、学習前）における負荷トルク波形１３０及び出力トルク波形１３１を示した。図４９に示すように、電動機１の出力トルク波形１３１は負荷トルク波形１３０より時間的に遅延することが分かった。図５０では、学習アルゴリズム処理部１２７の学習処理を実施した場合（すなわち、学習後）おける負荷トルク波形１３２及び出力トルク波形１３３を示した。図５０に示すように、電動機１の出力トルク波形１３３は負荷トルク波形１３２とほぼ重なることを確認できた。
【０１６９】
図５１では、学習前と学習中と学習後における電動機１の実際の回転速度波形１３６を示した。図５２では、図５１の期間ＴＡ１における電動機１の実際の回転速度波形１３６のＦＦＴ分析のスペクトル結果である脈動成分振幅スペクトル１３４を示した。図５３では、図５１の期間ＴＡ２における電動機１の実際の回転速度波形１３６のＦＦＴ分析のスペクトル結果である脈動成分振幅スペクトル１３５を示した。図５１において、学習をした後の電動機１の回転速度波形１３６の脈動成分の振幅は、学習前の脈動成分の振幅より大幅に減少する。具体的には、図５２、図５３において、周波数次数が１ｆの脈動成分振幅１ｆ特性１３７、１３８は、１ｆ成分の周波数２７．３Ｈｚにおける脈動成分の振幅である。図５２における脈動成分振幅１ｆ特性１３７が学習前の結果であり、図５３における脈動成分振幅１ｆ特性１３８が学習後の結果である。脈動成分振幅１ｆ特性１３７の振幅値は１５５ｒｐｍであり、脈動成分振幅１ｆ特性１３８の振幅値は１８ｒｐｍである。このように、学習アルゴリズム処理部１２７の学習処理を行うことで、周波数次数１ｆに対応する周波数ｆ１ｆにおける脈動成分の振幅を１５５ｒｐｍから１８ｒｐｍに低減できることを確認できた。
【０１７０】
実施の形態６のインバータ制御装置１７は、トルク指令値切替部１２０とトルク学習部１２１とを備えるため、圧縮機８０の電動機１の出力トルクは負荷トルクにほぼ重なり、電動機１の回転速度の脈動を大幅に低減できる。また、トルク学習部１２１は、電動機１の推定機械回転角度θ＾ｍを記憶する角度記憶部１４２と、推定機械回転角度θ＾ｍに対応する推定トルクτ＾を記憶する推定トルク記憶部１４３とを備える。推定トルク記憶部１４３に記憶された推定トルク情報τ［Ｎ］は、推定トルクτ＾におけるトルクパターンである。トルク学習部１２１は、角度記憶部１４２と推定トルク記憶部１４３とを備えるため、圧縮機８０の運転条件が変わると、学習アルゴリズム処理部１２７が再び学習処理を実施することで角度記憶部１４２と推定トルク記憶部１４３とが更新される。したがって、運転条件におけるトルクパターンを予め多数に記憶する必要がない。このため、実施の形態６のインバータ制御装置１７は、図１４に示した記憶装置３０２の容量を低減できる。
【０１７１】
従来のインバータ制御装置では、トルクパターンが事前に用意されて、基準となる負荷トルクパターンを事前に記憶し、圧縮機８０の運転条件が異なる毎に記憶したトルクパターンを調整するなどインバータ制御装置の記憶装置の容量を低減する工夫が必要であった。これに対して、本発明の実施の形態６のインバータ制御装置１７では、トルク学習部１２１の学習アルゴリズム処理部１２７が自動的に学習した出力トルクの推定値である推定トルクτ＾と、実際にかかる負荷トルクとを、トルク制御部４８で近づける制御をする。このため、実施の形態６のインバータ制御装置１７は、圧縮機８０の負荷トルクが変動しても、事前に用意された負荷トルクパターンを事前に記憶することなく、出力トルクを負荷トルクに近づけることができる。さらに、実施の形態６のインバータ制御装置１７は、自動的に学習した推定トルクτ＾だけを記憶できればよいため、インバータ制御装置１７の記憶装置（図１４に示した記憶装置３０２）の容量を低減することができる。
【０１７２】
また、実施の形態６のインバータ制御装置１７では、磁束推定部１８を備えるため、トルクスイッチ１２８の状態に関係なく、磁束推定部１８で電動機１の機械回転角度と回転速度が推定されるため、トルク学習部１２１の学習アルゴリズム処理部１２７における学習処理の安定性を高めることができる。
【０１７３】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【０１７４】
１…電動機、７…運転モード判別部、８…電力推定部、９…電力脈動抽出部、１２…インバータ出力電圧制御部、１３…回転速度指令値生成部、１６…インバータ、１７…インバータ制御装置、１８…磁束推定部、３６…トルク脈動抽出部、４６…速度制御部、４８…トルク制御部、６０…運転モード判別部、６１…電力脈動抽出部、８０…圧縮機（駆動対象機械）、８３ａ…第一圧縮部、８３ｂ…第二圧縮部、８４…シャフト（回転軸）、１００…インバータ圧縮機、１２０…トルク指令値切替部、１４２…角度記憶部、１４３…推定トルク記憶部、１８０…トルク脈動抽出部、Ｐ＾…推定電力、τ＾…推定トルク、τ＊…トルク指令、τ＊＊…トルク指令（補正トルク指令）、τｒｅｆ…トルク補正指令、τ＾ｋｆ…トルク脈動成分（合成トルク脈動成分）、ω＾ｅ…推定回転速度、ωｅ＊…回転速度指令、Ｉｄｑ＊…ｄｑ軸電流指令ベクトル（電流指令）、Ｖｄｑ＊…ｄｑ軸電圧指令ベクトル（前段電圧指令）、Ｖｕｖｗ＊…電圧指令ベクトル（電圧指令）、||ｘｋｆ||、||ｘ１ｆ||、||ｘ２ｆ||、||ｘＮｆ||…振幅（電力脈動の振幅）、||τｋｆ||、||τ１ｆ||、|τＮｆ||…振幅（トルク脈動の振幅）、ωｅ０…基準回転速度指令値、θ＾ｍ…推定回転角度（推定機械回転角度）、θｉ…記憶回転角度値、θｃ…位相量（初期位相）、ωｅｒｒ…回転速度差異、τｉ…記憶推定トルク値、τ＾ｕ…調整推定トルク。
【要約】
圧縮機等の駆動対象機械の運転モードを判別できるインバータ制御装置の実現を目的とする。
本発明のインバータ制御装置（１７）は、機械角一回転中の電力変動における電力または軸トルクの変動成分周波数を有する運転モードで運転される電動機（１）に、制御電圧を印加する電源線の電流から電動機（１）の電力または軸トルクを推定し、推定した推定電力または推定トルクの変動成分周波数に関連した周波数成分に基づいて、電動機（１）の運転モードを判別する運転モード判別部（７）と、運転モード判別部（７）にて判別した運転モードに応じた回転速度指令（ωｅ＊）を生成する回転速度指令値生成部（１３）と、回転速度指令（ωｅ＊）の値に基づいて電動機（１）に印加する制御電圧の電圧指令（電圧指令ベクトル（Ｖｕｖｗ＊））を生成するインバータ出力電圧制御部（１２）と、を備えたことを特徴とする。【図１】
0005868564.tif 000034
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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