(57)【要約】【課題】電動機一回転中の回転速度が一定となる速度指令を行うことで、電動機の一回転中の回転速度を安定させた駆動を行うインバータ装置を提供すること。【解決手段】交流電源１を整流する整流手段２と、前記整流手段２からの出力電圧が交流電源周波数の略２倍周波で脈動するようコンデンサの値を設定した平滑手段３と、電動機５を駆動するため平滑電圧を所望の交流電圧に変換する直交変換手段４と、前記平滑電圧に対応した電動機駆動を行うための情報を前記直交変換手段４に伝達する駆動制御手段６とを備え、前記駆動制御手段６は、前記電動機５の一回転中の速度が略一定となるよう速度制御を行うことを特徴とするもので、電動機５のトルク脈動によらず平滑手段３を構成するコンデンサおよびリアクタの容量を低減させたインバータ装置において、電動機５の回転速度を一定に維持した安定駆動を実現できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源を整流する整流手段と、前記整流手段からの出力電圧が交流電源周波数の略２倍周波で脈動するようコンデンサの値を設定した平滑手段と、電動機を駆動するため平滑電圧を所望の交流電圧に変換する直交変換手段と、前記平滑電圧に対応した電動機駆動を行うための情報を前記直交変換手段に伝達する駆動制御手段とを備え、前記駆動制御手段は、前記電動機の一回転中の速度が略一定となるよう速度制御を行うことを特徴とするインバータ装置。
【請求項２】
平滑手段はコンデンサおよびリアクタで構成され、該コンデンサおよびリアクタにより求められる共振周波数を、交流電源周波数の４０倍以上になるよう設定したことを特徴とする請求項１記載のインバータ装置。
【請求項３】
平滑手段を構成するコンデンサに、フィルムコンデンサを用いたことを特徴とする請求項１または２記載のインバータ装置。
【請求項４】
電動機に１ピストンロータリコンプレッサを用いたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のインバータ装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のインバータ装置を搭載した空調機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、整流手段の出力端子に著しく小容量のコンデンサで構成される平滑手段を接続し出力電圧が交流電源周波数の２倍周波で大きく脈動するようなインバータ装置において、電動機の回転速度に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の小容量コンデンサで構成される平滑手段を有したインバータ装置ではトルク脈動の大きな電動機を用いた場合、一回転中の回転速度を略一定にすることが出来ない。
【０００３】
図５は、従来のインバータ装置の速度指令の概略図を示したものである。一般的にこのような小容量コンデンサで構成される平滑手段を有したインバータ装置では交流電源周波数の２倍周波で大きく脈動した出力電圧に合せてインバータ装置を動作させる（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−２２３５９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の構成による駆動制御では、負荷トルク脈動が大きく一回転中の回転速度が安定しない電動機を用いた場合、一回転中の電動機の回転速度を一定に維持した安定駆動を行うことが出来ないという課題を有していた。
【０００５】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、電動機一回転中の回転速度が一定となる速度指令を行うことで、電動機の一回転中の回転速度を安定させた駆動を行うインバータ装置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】
【０００６】
前記従来の課題を解決するために、本発明のインバータ装置は、交流電源を整流する整流手段と、前記整流手段からの出力電圧が交流電源周波数の略２倍周波で脈動するようコンデンサの値を設定した平滑手段と、電動機を駆動するため平滑電圧を所望の交流電圧に変換する直交変換手段と、前記平滑電圧に対応した電動機駆動を行うための情報を前記直交変換手段に伝達する駆動制御手段とを備え、前記駆動制御手段は、前記電動機の一回転中の速度が略一定となるよう速度制御を行うことを特徴とするもので、電動機のトルク脈動によらず平滑手段を構成するコンデンサおよびリアクタの容量を低減させたインバータ装置において、電動機の回転速度を略一定に維持した安定駆動を実現できる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のインバータ装置は、電動機の一回転中の回転速度を安定させた駆動を行うことで、電動機の振動・騒音を抑制した安定駆動を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
第１の発明は、交流電源を整流する整流手段と、前記整流手段からの出力電圧が交流電源周波数の略２倍周波で脈動するようコンデンサの値を設定した平滑手段と、電動機を駆動するため平滑電圧を所望の交流電圧に変換する直交変換手段と、前記平滑電圧に対応した電動機駆動を行うための情報を前記直交変換手段に伝達する駆動制御手段とを備え、前記駆動制御手段は、前記電動機の一回転中の速度が略一定となるよう速度制御を行うことを特徴とするもので、使用する電動機のトルク脈動によらず、一回転中の回転速度を略一
定に維持することができるため、平滑手段を構成するコンデンサおよびリアクタの容量を削減して装置サイズの小型化・コスト削減と電動機駆動時の振動・騒音を抑制した安定駆動の両立を実現させることができる。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明のインバータ装置において、平滑手段はコンデンサおよびリアクタで構成され、該コンデンサおよびリアクタにより求められる共振周波数を、交流電源周波数の４０倍以上になるよう設定したことを特徴とするもので、整流手段への入力電流の電源高調波特性の高性能化を実現することが出来る。
【００１０】
第３の発明は、第１または第２の発明のいずれかのインバータ装置において、平滑手段を構成するコンデンサに、フィルムコンデンサを用いたことを特徴とするもので、温度による寿命特性への影響を気にせず使用環境を選択することが出来る。
【００１１】
第４の発明は、第１から第３の発明のいずれかのインバータ装置において、駆動させる電動機に１ピストンロータリコンプレッサを適用することにより、安価な電動機を用いて安定した駆動と低振動・低騒音を実現することができる。
【００１２】
第５の発明は、第１から第４の発明のいずれかのインバータ装置を空気調和機に具備することにより、グローバル市場で広く使用され、安価でスタンダードとなっているコンプレッサを用い、安定した駆動と低振動・低騒音を実現することができる。
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態における電動機にトルク脈動の大きな１ピストンロータリコンプレッサを用いたインバータ装置の構成図を示したものである。
【００１５】
図１のインバータ装置は、単相交流電源である商用電源などの交流電源１より電力を供給され、供給された交流電源１を全波整流するダイオードブリッジで構成された整流手段２と、前記整流手段２からの出力電圧が交流電源周波数の２倍周波で大きく脈動するようコンデンサの値を設定した平滑手段３と、前記平滑手段３からの出力電圧を電動機５の駆動のために、所望の電圧値・周波数に変換する複数の半導体スイッチング素子により構成される直交変換手段４と、大きく脈動する平滑電圧に対応した電動機駆動指令と、電動機５の一回転中の回転速度が、一定となる速度指令の合成指令を直交変換手段４に与えるマイコンで構成される駆動制御手段６を有している。
【００１６】
また、前記平滑手段３は、共振周波数が交流電源周波数の４０倍以上になるように設定された小容量のフィルムコンデンサと該コンデンサへの突入充放電電流のピーク値を下げるためのリアクタを有している。
【００１７】
なお、前記平滑手段３を構成するリアクタは、交流電源１と平滑手段３を構成するフィルムコンデンサの間に挿入するため、整流手段２の前後どちらでも構わない。
【００１８】
以上のように構成されたインバータ装置について、以下にその動作、作用を説明する。
【００１９】
図２は、本実施の形態における各部の動作波形である。ここでまず、従来のインバータ装置の動作について説明する。
【００２０】
交流電源１に交流電源周波数ｆａｃ＝５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚの商用電源を用いた場
合、その出力電圧波形は図２（ａ）に示すように周期Ｔａｃ＝２０ｍｓｅｃあるいは１６．７ｍｓｅｃの正弦波波形となる。これを複数のダイオードを組み合わせたダイオードブリッジで構成される整流手段２にて全波整流すると図２（ｂ）に示すように電源周期の半分の周期Ｔａｃ／２で脈動する全波整流波形となる。
【００２１】
次に、この全波整流波形を平滑手段３により平滑した波形を図２（ｃ）に示す。平滑手段２を構成するリアクタとコンデンサの共振周波数fｃは以下のようになる。
【００２２】
【数１】
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【００２３】
リアクタとコンデンサの値は、共振周波数fｃが交流電源周波数ｆａｃの４０倍以上になるように設定する。例えば、交流電源周波数ｆａｃ＝５０Ｈｚの場合、リアクタンス値０．５ｍＨ、キャパシタンス値１０μＦのリアクタとコンデンサを用いると、共振周波数fｃ以下のようになる。
【００２４】
【数２】
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【００２５】
このように平滑手段３のコンデンサ容量を著しく小さくすることで、図２（ｃ）に示すように全波整流波形と同様、交流電源周期の半分の周期Ｔａｃ／２で大きく脈動し、交流入力電流の通電幅は、図２（ｄ）に示すように広くなるため高入力力率および電源高調波特性の高性能化を実現することができる。
【００２６】
次に、この周期Ｔａｃ／２で大きく脈動する平滑電圧に対応した従来の電動機駆動指令のブロック図を図５に示す。一定の直流電圧印加時に対して脈動電圧が印加される場合、その差分により駆動指令を作成することにより、電圧不足時は不足分を補うように、また電圧過多時は過多分を減少させるよう駆動制御手段６にて指令を作成し、直行変換手段４へ出力を行う。これにより脈動電圧に対応した駆動制御を行うことができる。
【００２７】
しかしながら、上記従来の駆動指令作成ブロックでは、図３に示すような負荷トルク特性により、トルク脈動が大きく、一回転中の回転速度の変動が大きくなる１ピストンロータリコンプレッサを用いる場合、一回転中の回転速度を略一定に維持した安定駆動を実現させることができない。
【００２８】
そこで図４に印加電圧および電動機５の負荷トルク脈動が大きく脈動する場合の駆動指令作成ブロックを示す。脈動する電圧印加に対しては一定の電圧印加時との差分により駆動指令を作成することにより電圧不足時は不足分を補うように、また電圧過多時は過多分を減少させるように駆動指令を作成する一方、トルク脈動による一回転中の回転速度変動に対しては目標とする一定回転速度との差分により減速時には加速指令、加速時には減速指令を与えるような速度指令を作成する。
【００２９】
これら両指令の合成を駆動制御手段６にて作成し直行変換手段４へ出力を行う。これにより平滑電圧が大きく脈動するインバータ装置において負荷トルク脈動の大きくなる１ピストンロータリコンプレッサのような電動機５を用いた場合においても、一回転中の回転速度を略一定に維持した低振動・低騒音の安定した駆動を実現することができる。
【００３０】
以上のように本実施の形態においては平滑手段３からの出力電圧の脈動に対応した駆動指令および一回転中の回転速度が一定となる速度指令を合成したものを、直行変換手段４に出力する駆動制御手段６を備えることにより、装置の小型化・コスト削減のため平滑手段３のコンデンサ容量を小さくして電圧脈動が大きくなるインバータ装置において、負荷トルク脈動の大きな１ピストンロータリコンプレッサのような電動機５の一回転中の回転速度が略一定となるように安定駆動させることができ、低振動・低騒音の駆動を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
以上のように、本発明にかかるインバータ装置は、装置の小型化・コスト削減のためフィルムコンデンサなどの小容量コンデンサで構成された平滑手段からの出力電圧が大きく脈動するインバータ装置において、負荷トルク脈動の大きな１ピストンロータリコンプレッサなどの電動機を低振動・低騒音で駆動することができるため空気調和機など電動機を備えたあらゆる機器への適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態におけるインバータ装置のブロック構成図
【図２】（ａ）〜（ｄ）同インバータ装置の各部動作波形図
【図３】同電動機の負荷トルク特性図
【図４】同駆動制御手段の制御ブロック概略図
【図５】従来のインバータ装置における駆動制御手段の制御ブロック概略図
【符号の説明】
【００３３】
１  交流電源
２  整流手段
３  平滑手段
４  直交変換手段
５  電動機
６  駆動制御手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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