(57)【要約】【課題】コンバータ回路とインバータ回路間の平滑コンデンサがないインバータ駆動電流が直接的に単相交流電源の電流に現れる高調波電流成分を低減すること。【解決手段】一次電源電圧推定手段３と、コンバータ回路１と、一次電源位相情報とモータ駆動電流情報をもとにモータ負荷電流を制御するインバータ駆動回路２と、駆動波形を生成する制御手段から構成されるインバータ駆動装置において、電動機運転電流の転流周波数ｆ１（インバータ運転周波数×モータ極数×モータ相数）と電源周波数ｆ２との関係を下記の条件で運転すること。  【数１】2006246668.tif 000015  【数２】2006246668.tif 000016【選択図】図１
2006246668.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次電源電圧推定手段と、電源を整流しインバータ手段へ供給するコンバータ回路と、１次電源位相情報とモータ駆動電流情報とに基づいて、モータ負荷電流を制御するインバータ駆動回路と、前記インバータ駆動回路への駆動波形を生成する制御手段から構成されるインバータ駆動装置において、電動機運転電流の転流周波数ｆ１（インバータ運転周波数×モータ極数×モータ相数）と電源周波数ｆ２との関係が、
【数１】
2006246668.tif 000013
【数２】
2006246668.tif 000014
にあることを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項２】
上記請求項１のモータ駆動装置を具備した空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高リップル出力電圧特性をもつ平滑回路を具備したインバータ駆動のモータ駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のモータ駆動装置は平滑回路における電解コンデンサを小型、少容量化している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図３は、特許文献１に記載された従来のモータ駆動装置を示すものである。図３に示すように、単相整流回路１と、インバータ回路２と、電源電圧推定部３と、ドライブ生成部４とから構成されている。電源５からの電力を整流平滑する単相整流回路１は、平滑電解コンデンサがないためにインバータ母線電圧はリップル電圧を含み、インバータ入力電圧検出部６でその電圧を検出し、電圧の変動に合わせてドライブ信号生成部４を介してＰＷＭ信号を発生するものである。
【０００４】
しかしながら、この構成では、モータ７を駆動するインバータ駆動電流がほぼ電源電流として現れるために、電源５における電源高調波歪（電源に含まれる高調波電流成分）が高くなり、モータ７の運転条件で大きく変動するとともに、電源力率の低下が発生していた。そこで特許文献１では、電源電圧推定部３を介して、電源５の位相情報を用いて、電源の力率を低下させないような電流情報をドライブ信号生成部４へ取り込み両者の信号に基づき、インバータ回路２を駆動することにより、モータ駆動と電源力率、電源高調波電流歪の低下を実現していた。
【特許文献１】特開２００４−３３６９９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の構成では、コンバータ回路とインバータ回路間の平滑コンデンサがないので、インバータ駆動電流が直接的に単相交流電源の電流に現れるという課題を有し、特にインバータ駆動におけるトランジスタの相切り替えに起因する（インバータ運転周波数×モータ極数×モータ相数）の周波数成分のリップルが単相電源電流に現れるとともに、電源電圧設定部にからの信号に基づき制御される電源電流位相の補正制御（電源周波数の２倍の周波数成分）とが直列制御されるために両者の周波数成分の変調現象により、｛（インバータ運転周波数×モータ極数×モータ相数）＋（電源周波数の２倍の周波数成分）｝と｛（インバータ運転周波数×モータ極数×モータ相数）―（電源周波数の２倍の周波数成分）の高調波成分が電源電流として発生していた。
【０００６】
たとえば、３相六極モータあれば、インバータ周波数の１８倍の周波数成分の発生が該当する。これは、次の原理に基づくものである。信号伝達系における直列信号の共振は下記の式で示される（周波数ｆ２による周波数ｆ１への変調現象となる）。
【０００７】
【数３】
2006246668.tif 000003
【０００８】
なる関係で、電源高調波電流に側波周波数のスペクトラム成分をもつ。
【０００９】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、コンデンサ容量を小型にすることにより、電源力率の大幅な改善と電源高調波歪の低減を実現する小型・軽量のインバータシステムを備えたモータ駆動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】
【００１０】
前記従来の課題を解決するために、本発明のモータ駆動装置は、１次電源電圧推定手段と、電源を整流しインバータ手段へ供給するコンバータ回路と、１次電源位相情報とモータ駆動電流情報とに基づいて、モータ負荷電流を制御するインバータ駆動回路と、前記インバータ駆動回路への駆動波形を生成する制御手段から構成されるインバータ駆動装置において、電動機運転電流の転流周波数ｆ１（インバータ運転周波数×モータ極数×モータ相数）と電源周波数ｆ２との関係が、
【００１１】
【数１】
2006246668.tif 000004
【００１２】
【数２】
2006246668.tif 000005
【００１３】
にあることを特徴とするもので、インバータ回路内部において発生する高周波成分のうちモータ駆動相数の整数倍次数は相互に打ち消されてインバータからコンバータ回路へ流出しない。（たとえば、３相モータでは３ｎ次成分であり、５０Ｈｚでの周波数では１５０Ｈｚ、３００Ｈｚ、・・・が該当する）
すなわち、前記従来課題により発生する高周波成分の周波数成分を、インバータ周波数の相数の整数倍周波数に設定すれば、母線電流において互いに打ち消す電流成分となり、インバータシステムの外部に流れることはなく電源電流に現れることはないものである。
【００１４】
そこで、インバータ周波数の相数の整数倍周波数の（和）と（差）の周波数になるようなインバータ周波数のみを選択的に使用することにより、インバータアーム内部での（相数ｘ、極数ｘｎ次）電流はインバータアーム内部で互いに打ち消す電流となり、インバータ外部への１次電流成分として観測されることは無い。これにより、インバータ転流周波数成分のリップル成分と電源周波数との共振現象を防止し、電源における不要な高調波電流を低減することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、コンデンサ容量を小型にすることにより、電源力率の大幅な改善と電源高調波歪の低減を実現する小型・軽量のインバータシステムを備えたモータ駆動装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
第１の発明は、１次電源電圧推定手段と、電源を整流しインバータ手段へ供給するコンバータ回路と、１次電源位相情報とモータ駆動電流情報とに基づいて、モータ負荷電流を制御するインバータ駆動回路と、前記インバータ駆動回路への駆動波形を生成する制御手段から構成されるインバータ駆動装置において、電動機運転電流の転流周波数ｆ１（インバータ運転周波数×モータ極数×モータ相数）と電源周波数ｆ２との関係が、
【００１７】
【数１】
2006246668.tif 000006
【００１８】
【数２】
2006246668.tif 000007
【００１９】
にあることを特徴とするモータ駆動装置で、インバータ回路内部において発生する高周波成分のうちモータ駆動相数の整数倍次数は相互に打ち消されてインバータからコンバータ回路へ流出しないことなり、コンデンサ容量を小型しても、電源力率と電源高調波歪が大幅に改善され、小型・軽量のインバータシステムが構成することができる。
【００２０】
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。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるモータ駆動装置の制御構成図を示すものである。同図において、背景技術と同じ構成については、同じ符号を付与し、説明を省略する。
【００２２】
図１において、コンバータ回路１は単相電源５を全波整流したものであり、インバータ回路２への電源を供給するものである。このコンバータ回路１は、平滑コンデンサを具備しないために全波整流状態のハイリップル電源をインバータ回路２へ供給する。
【００２３】
以上のように構成されたモータ駆動装置について、以下その動作、作用を説明する。
【００２４】
まず、本実施の形態において、１次電源電圧推定手段である電源電圧推定部３からの信号波形１００は、図２（ａ）に示すようにおもに電源周波数の２倍の周波数成分から成立する（２×１００、１００Ｈｚの場合）。また、インバータ回路部２においては、モータ７の相数と極数とインバータ周波数の積に相当する周波数成分で、モータ７への入力電流は転流をおこなっている。そのために、モータ７の巻線（インダクタンス成分）への流れる電流は、インダクタンスへの電流となり、転流動作時点での電流は流れにくくなり、インダクタンス成分への流れる電流であり、時間に対して直線的に増加する電流成分となり、図２（ｂ）の１０１に示されるようなインバータ周波数×極数×相数の積（７０×６×３、電源５０Ｈｚ、インバータ７０Ｈｚ、３相６極モータの場合）となる周波数成分を含む電流指示信号となる。
【００２５】
この両信号は、制御上直列に信号が形成されるので周波数の積となり、インバータ駆動電流は図２（ｃ）の１０２に示されるような電流波形となる。この電流波形は、電源周波数が５０Ｈｚ、インバータ駆動周波数７０Ｈｚ、モータが３相六極であれば、基本は成分以外の高調波電流成分としては、
【００２６】
【数４】
2006246668.tif 000008
【００２７】
に示されるような関係式から１２６０Ｈｚの側波周波数１１６０、１３６０Ｈｚの周波数成分として現れる。
【００２８】
しかしながら、インバータ回路２内で発生する相数の整数倍における電流成分はインバータ回路２中で互いに打ち消す電流成分であり、コンバータ回路１へ流出しない。そこで、本実施の形態では、電動機運転電流の転流周波数ｆ１（インバータ運転周波数×モータ極数×モータ相数）と電源周波数ｆ２との関係が、
【００２９】
【数１】
2006246668.tif 000009
【００３０】
【数２】
2006246668.tif 000010
【００３１】
となる離散的なインバータ周波数でのみ運転をおこなうことにより、インバータ駆動にともなって発生する相切り替えの転流に起因する高調波電流成分は電源５へ流出することはないものである。
【００３２】
以上のように、本実施の形態においてはインバータ駆動周波数を電動機運転電流の転流周波数ｆ１（インバータ運転周波数×モータ極数×モータ相数）と電源周波数ｆ２との関係を、
【００３３】
【数１】
2006246668.tif 000011
【００３４】
【数２】
2006246668.tif 000012
【００３５】
とすることにより、インバータ回路内部で発生する相数の整数倍次数の高周波電流成分が互いに打消すことになり、電源へ流出する電源高調波歪を低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
以上のように、本発明にかかるモータ駆動装置は、コンデンサ容量を小型にすることによりコンデンサインプット型の回路構成から改善され電源力率と電源高調波歪が大幅に改善され、小型・軽量のインバータシステムが構成するが可能となるので、次のような応用も可能である。
１  インバータ駆動車両において、車輪回転数とインバータ転流周波数との関係において共振音、振動低減化
２  インダクションモータ駆動の送風機におけるファン羽根とモータ共振の低減化
３  ＰＷＭ１次側制御のＳＷ電源リップル電流流出の高調波歪の低減化や電源周波数とキャリヤ周波数との共振による１次電流共振現象の低減化
等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態１におけるインバータ回路の構成図
【図２】（ａ）本発明の実施の形態１における電源電圧推定部からの信号波形を示す図（ｂ）同モータ巻線（インダクタンス成分）へ流れる電流波形を示す図（ｃ）同インバータ駆動電流波形を示す図
【図３】従来のインバータ回路の構成図
【符号の説明】
【００３８】
１  コンバータ回路
２  インバータ駆動回路
３  １次電源電圧推定手段
４  ドライブ信号生成部（駆動波形を生成する制御手段）
【図１】
2006246668.tif 000017
【図２】
2006246668.tif 000018
【図３】
2006246668.tif 000019