(57)【要約】【課題】圧縮機に逆止弁を設けることなく、ブレーキ制御に伴って発生する過電流等の問題を解消することが可能なモータ制御装置および空気調和機を提供する。【解決手段】停止指令Ｃｓに従い圧縮機停止遅延区間Ｔｄで減速運転した後、インバータ出力開放区間Ｔｄ２で上アームおよび下アームの全スイッチング素子をオフにして、モータの電流がゼロになった後でブレーキ制御区間ＴＢを開始する。ブレーキ制御区間ＴＢでは上アームまたは下アームの複数のスイッチング素子を同時にオンにして電気モータのコイルを短絡し逆回転に対する制動トルクを発生させる。インバータ出力開放区間Ｔｄ２の時間長の最小値は、モータのコイルの時定数に基づき予め決定する。インバータ出力開放区間Ｔｄ２の時間長の最大値は、制動遅れによるブレーキトルクの不足が生じないように規制する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気モータの電機子の複数相の電気コイルの各々と第１電源ラインとの間を相毎に接続する複数の高電位側スイッチング素子と、前記電気コイルの各々と第２電源ラインとの間を相毎に接続する複数の低電位側スイッチング素子とを有するスイッチング回路を含むモータ制御装置であって、
前記電気モータを駆動している状態において、駆動を停止するための停止指令が発生した後で、第１の一定時間以上、全相の前記高電位側スイッチング素子、および前記低電位側スイッチング素子をオフ状態に制御するインバータ出力開放区間の制御を行い、前記インバータ出力開放区間が終了した後で、第２の一定時間以上、前記高電位側スイッチング素子または前記低電位側スイッチング素子を、複数相について同時にオン状態に制御するブレーキ制御区間の制御を行う停止制御部、
を備えることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記第１の一定時間は、前記電気コイルの固有の時定数に基づいて予め決定され、
前記第１の一定時間が経過する前に、前記第１電源ラインおよび前記第２電源ラインのいずれか、または前記電気モータに流れる電流がゼロになるように、前記第１の一定時間の最小値が規制される
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記第１の一定時間は、前記ブレーキ制御区間の開始遅れによって制動特性が悪化しないように事前に定めた最大値以内に規制される
ことを特徴とする請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記停止制御部は、前記ブレーキ制御区間の制御を、前記電気モータの各電気コイルが発生する誘起電圧が、前記第１電源ラインおよび前記第２電源ラインの直流電圧よりも低い時に開始して、前記電気モータに流れる電流の増大を抑制する
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記停止制御部は、前記ブレーキ制御区間で、複数相の前記高電位側スイッチング素子または前記低電位側スイッチング素子のオン状態とオフ状態とを交互に周期的に繰り返す
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記停止制御部は、前記ブレーキ制御区間で、複数相の前記高電位側スイッチング素子または前記低電位側スイッチング素子がオン状態になる時間とオフ状態になる時間との比率を、時間の経過に伴って調整する
ことを特徴とする請求項５に記載のモータ制御装置。
【請求項７】
前記停止制御部は、前記ブレーキ制御区間で、３相または全相の前記高電位側スイッチング素子または前記低電位側スイッチング素子をオン状態に制御する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項８】
前記停止制御部は、前記電気モータが駆動する圧縮機が停止した際に、前記圧縮機の圧力差により前記電気モータの逆回転が発生しない状態になるまで、前記ブレーキ制御区間が継続するように、前記第２の一定時間を定める
ことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項９】
前記停止制御部は、前記インバータ出力開放区間または前記ブレーキ制御区間の制御を開始する前に、前記スイッチング回路に電力を供給する直流電源装置の動作を停止する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載のモータ制御装置を備える
ことを特徴とする空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ制御装置および空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
負荷として電気モータを搭載した電車や自動車並びに空気調和機等の機器においては、昨今の地球環境保全の要請から、省資源、省エネルギを強く求められるようになってきた。したがって、例えばルームエアコンにおいては、圧縮機のモータ制御装置の電源にインバータ、すなわち直流電力を交流電力に変換する電力変換回路が一般的に採用されている。これにより、圧縮機駆動用モータを所望の回転速度に制御することが可能であるため、圧縮機の出力を必要に応じて自動的に調整し、高効率な運転を実現できる。
【０００３】
このような圧縮機駆動用の電気モータを停止させる場合、圧縮機としてスクロールタイプなどを採用していると、圧縮機の入出力の圧力差により、電気モータが逆回転し、唸り音等の異常音が発生する。また、圧縮機を駆動する電気モータの逆回転が高速になると、永久磁石を内蔵している電気モータの逆回転により過大な誘起電圧が発生し、電力変換回路の素子を破壊する場合がある。
【０００４】
このような、問題を回避するために、圧縮機の吸込み側あるいは吐出側に逆止弁を設ける場合がある。この逆止弁を設けることで、入出力圧力差による圧縮機駆動用の電気モータの逆回転を防止できる。
【０００５】
しかしながら、逆止弁を設けると弊害も発生する。例えば、冷媒流路の阻害により性能の低下が発生する。また、逆止弁設置スペースの確保による吐出形状と吸い込み形状の制約が生じる。また、部品点数が増えることによるコストアップ等の問題もある。
【０００６】
そこで、逆止弁の削減要求に対しては、例えば特許文献１、特許文献２に示されているように、圧縮機に接続されたモータ制御装置により圧縮機停止時の逆回転を抑制する方式が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−２８７４８５号公報
【特許文献２】特開平１１−４６４９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
圧縮機の停止時に冷媒の圧力差によって生じる逆回転をインバータ制御装置を用いて防止するために、特許文献１、特許文献２のように、複数のスイッチング素子を停止時に同時に連続してオン状態にする制御（以下、ブレーキ制御と称す）を行う場合がある。このようなブレーキ制御を行う際には、圧縮機を駆動する電気モータのコイル（巻線）が短絡状態になるため、制動トルクが発生して逆回転が抑制される。
【０００９】
しかしながら、前記ブレーキ制御の際に、圧縮機を駆動する電気モータに過電流が流れる可能性がある。そして、この過電流によって様々な問題が引き起こされる。例えば、モータ磁石の減磁が発生する可能性がある。また、電力変換回路において素子破壊が発生する可能性がある。また、圧縮機に振動が発生する可能性がある。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、圧縮機に逆止弁を設けることなく、ブレーキ制御に伴って発生する過電流等の問題を解消することが可能なモータ制御装置および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】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明のモータ制御装置は、電気モータの電機子の複数相の電気コイルの各々と第１電源ラインとの間を相毎に接続する複数の高電位側スイッチング素子と、前記電気コイルの各々と第２電源ラインとの間を相毎に接続する複数の低電位側スイッチング素子とを有するスイッチング回路を含むモータ制御装置であって、前記電気モータを駆動している状態において、駆動を停止するための停止指令が発生した後で、第１の一定時間以上、全相の前記高電位側スイッチング素子、および前記低電位側スイッチング素子をオフ状態に制御するインバータ出力開放区間の制御を行い、前記インバータ出力開放区間が終了した後で、第２の一定時間以上、前記高電位側スイッチング素子または前記低電位側スイッチング素子を、複数相について同時にオン状態に制御するブレーキ制御区間の制御を行う停止制御部、を備える。
【００１２】
また、上記のモータ制御装置を用いて空気調和機を構成する。
なお、本発明における上記以外の特徴的な構成については、実施の形態のなかで説明する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のモータ制御装置および空気調和機によれば、圧縮機に逆止弁を設けることなく、ブレーキ制御に伴って発生する過電流等の問題を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係るモータ制御装置の空気調和機用圧縮機駆動ユニットの構成例を示す電気回路図である。
【図２】上記実施形態に係るモータ制御装置の逆止弁を有する圧縮機を駆動する場合の圧縮機回転速度の変化例を示すタイムチャートである。
【図３】上記実施形態に係るモータ制御装置の逆止弁がない圧縮機を駆動する場合の圧縮機回転速度の変化例を示すタイムチャートである。
【図４】上記実施形態に係るモータ制御装置の下アーム側スイッチング素子をオンにしてブレーキをかける状況における実質的な回路構成を表す電気回路図である。
【図５】上記実施形態に係るモータ制御装置の通常運転状態からインバータを停止してすぐにブレーキをかける場合の電流の変化例を示す波形図である。
【図６】上記実施形態に係るモータ制御装置の電力変換主回路の全スイッチング素子を同時にオフにした場合の実質的な回路構成を表す電気回路図である。
【図７】上記実施形態に係るモータ制御装置の通常運転状態からインバータを停止した後にインバータ出力開放区間を設けその後でブレーキ制御を開始する場合の電流の変化例を示す波形図である。
【図８】上記実施形態に係るモータ制御装置の圧縮機を駆動する電気モータの回転速度とブレーキトルクの関係を示すグラフである。
【図９】上記実施形態に係るモータ制御装置のインバータ出力開放区間が長すぎる場合の電気モータの電流波形を示す波形図である。
【図１０】上記実施形態に係るモータ制御装置の特徴的なブレーキ制御を実施する場合の電気モータの加速度の変化例を示すタイムチャートである。
【図１１】上記実施形態に係るモータ制御装置の特徴的な運転停止時制御の制御手順の具体例を示すフローチャートである。
【図１２】上記実施形態に係るモータ制御装置の特徴的なブレーキ制御の制御手順の具体例を示すフローチャートである。
【図１３】上記実施形態に係るモータ制御装置の空気調和機の構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
＜装置の概要＞
図１は、本発明の実施形態における空気調和機用圧縮機駆動ユニット１０の回路構成例を示す図である。本実施形態は、インバータ回路を用いて電気モータの駆動制御を行うモータ制御装置および空気調和機に適用した例である。特に圧縮機における電気モータの逆転防止のための技術に関する。
図１に示すように、空気調和機用圧縮機駆動ユニット１０は、例えばルームエアコンのような空気調和機に用いられる圧縮機を駆動するために用いることができる。すなわち、この空気調和機用圧縮機駆動ユニット１０は、圧縮機の駆動力を発生するための電気モータ１５を制御する装置である。
【００１６】
本実施形態では、電気モータ１５として３相の交流電動機を用いている。電気モータ１５の電機子には、ｕ相−ｖ相−ｗ相の３相の電気コイル１５ｕ、１５ｖ、および１５ｗが備わっている。また、固定磁界を発生するために図示しない永久磁石も電気モータ１５に備わっている。
【００１７】
＜基本的な回路構成の説明＞
図１に示した空気調和機用圧縮機駆動ユニット１０は、コンバータ部１３、平滑コンデンサ１４、電力変換装置１１、電流センサ２０、および電気モータ１５を備える。また、電力変換装置１１は、電力変換回路１６および制御装置１７（停止制御部）を備える。電力変換回路１６は、電力変換主回路１６ａ、およびゲート・ドライバ１６ｂを備える。制御装置１７は、インバータ制御部１８、およびパルス制御部１９を備える。
【００１８】
コンバータ部１３の入力には、商用交流電源のような交流電源１２から、例えばＡＣ２００［Ｖ］のような交流電力が供給される。コンバータ部１３は、交流電源１２から供給される交流電力を整流して直流電力を生成する。平滑コンデンサ１４は、大容量の電解コンデンサなどで構成されており、コンバータ部１３から出力される脈流状態の直流電力を平滑する機能を有している。
【００１９】
コンバータ部１３は、入力される交流電力の波形に同期して制御されるトランジスタのような複数のスイッチング素子（図示せず）を内蔵している。これらのスイッチング素子を交流波形に同期して制御することで交流の整流動作を行うことができる。また、精密なスイッチング制御を行うことにより、コンバータ部１３が出力する電圧を調整することもできるし、電圧の出力を停止することもできる。
【００２０】
電力変換装置１１は、インバータ、すなわち直流電力を交流電力に変換する機能を有している。電流センサ２０は、電気モータ１５の電気コイル１５ｕ、１５ｖ、１５ｗに流れる電流の大きさを検知する。図１に示した構成においては、電流センサ２０は低電位側直流電源ライン２２の電流経路中に挿入された抵抗器であり、低電位側直流電源ライン２２に流れる電流により生じる抵抗器の電圧降下に基づいて、電流の大きさを計測することができる。
【００２１】
電力変換装置１１に内蔵されている制御装置１７は、電流センサ２０が検知した電気モータ１５の電流値、すなわち電流センサ２０が出力する電流検出信号３１に基づいて、電力変換回路１６のインバータ制御に必要なパルス信号１９Ａを生成する。このパルス信号１９Ａ、はＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号である。
制御装置１７は、電気モータ１５を駆動している状態において、駆動を停止するための停止指令が発生した後で、第１の一定時間以上、全相の高電位側スイッチング素子、および低電位側スイッチング素子をオフ状態に制御するインバータ出力開放区間の制御を行い、インバータ出力開放区間が終了した後で、第２の一定時間以上、高電位側スイッチング素子または低電位側スイッチング素子を、複数相について同時にオン状態に制御するブレーキ制御区間の制御を行う停止制御部としての機能を備える。
【００２２】
制御装置１７内のインバータ制御部１８は、マイクロコンピュータを主体とする制御用の電気回路であり、電気モータ１５に流れる電流に基づいて印加電圧指令１８Ａを算出する。また、インバータ制御部１８は、コンバータ制御信号３２を用いてコンバータ部１３を制御することができる。制御装置１７内のパルス制御部１９は、印加電圧指令１８Ａに従って、パルス信号１９Ａを生成する。このパルス信号１９Ａは、少なくとも６系統のスイッチング素子を個別にオンオフするための信号を含んでいる。
【００２３】
電力変換回路１６内の電力変換主回路１６ａは、電気モータ１５の各相の電気コイル１５ｕ、１５ｖ、および１５ｗに供給する電圧および電流を個別にスイッチングするために、３系統に分岐した回路支脈（レッグ：ｌｅｇ）２３ｕ、２３ｖ、および２３ｗを備えている。
【００２４】
３系統の回路支脈２３ｕ、２３ｖ、および２３ｗの各々は、直列に接続された上アーム側スイッチング素子２４および下アーム側スイッチング素子２５を備えている。上アーム側スイッチング素子２４および下アーム側スイッチング素子２５の各々は、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）などの半導体スイッチング素子により構成される。他のデバイスを採用することもできるが、以下においては、上アーム側スイッチング素子２４、および下アーム側スイッチング素子２５の各々がｎ型のＭＯＳＦＥＴで構成される場合を想定して説明する。
【００２５】
図１に示した構成において、回路支脈２３ｕ、２３ｖ、および２３ｗのいずれも、上アーム側スイッチング素子２４のドレイン端子は高電位側直流電源ライン２１と接続されている。また、上アーム側スイッチング素子２４のソース端子は、下アーム側スイッチング素子２５のドレイン端子、および電力変換主回路１６ａの１つの出力端子と接続されている。また、下アーム側スイッチング素子２５のソース端子は、低電位側直流電源ライン２２と接続されている。また、上アーム側スイッチング素子２４および下アーム側スイッチング素子２５の各ゲート端子は、ゲート・ドライバ１６ｂの出力端子とそれぞれ接続されている。
【００２６】
電力変換主回路１６ａの３つの出力端子のそれぞれは、３本の電線で構成されるモータ接続用配線２６を経由して、電気モータ１５の電気コイル１５ｕ、１５ｖ、および１５ｗの一端とそれぞれ接続されている。また、電気コイル１５ｕ、１５ｖ、および１５ｗの他端は互いに接続され、３相のコイル全体でスター型の接続状態を形成している。
【００２７】
例えば、回路支脈２３ｕにおいて、上アーム側スイッチング素子２４をオン（導通）に制御し、下アーム側スイッチング素子２５をオフ（非導通）に制御することで、高電位側直流電源ライン２１を上アーム側スイッチング素子２４およびモータ接続用配線２６を経由して、電気コイル１５ｕの一端と接続することができる。
【００２８】
また、回路支脈２３ｕにおいて、上アーム側スイッチング素子２４をオフに制御し、下アーム側スイッチング素子２５をオンに制御することで、電気コイル１５ｕの一端を、モータ接続用配線２６および下アーム側スイッチング素子２５を経由して、低電位側直流電源ライン２２と接続することができる。
【００２９】
同様に、回路支脈２３ｖの上アーム側スイッチング素子２４および下アーム側スイッチング素子２５を制御することで、電気コイル１５ｖの一端を高電位側直流電源ライン２１または低電位側直流電源ライン２２と接続することができる。また、回路支脈２３ｗの上アーム側スイッチング素子２４および下アーム側スイッチング素子２５を制御することで、電気コイル１５ｗの一端を高電位側直流電源ライン２１または低電位側直流電源ライン２２と接続することができる。
【００３０】
電力変換回路１６内のゲート・ドライバ１６ｂは、パルス制御部１９から出力されるパルス信号１９Ａに基づいて、電力変換主回路１６ａの各上アーム側スイッチング素子２４、および各下アーム側スイッチング素子２５のゲート端子に印加される各ゲート信号を生成する。このゲート信号により、上アーム側スイッチング素子２４および下アーム側スイッチング素子２５の各々を個別にオンオフ制御することができる。
【００３１】
＜インバータの基本的な動作の説明＞
図１に示した空気調和機用圧縮機駆動ユニット１０の電力変換回路１６、すなわちインバータの基本的な動作について以下に説明する。
【００３２】
（１）回路支脈２３ｕの上アーム側スイッチング素子２４と、回路支脈２３ｖの下アーム側スイッチング素子２５とを同時にオンにして、他の上アーム側スイッチング素子２４および下アーム側スイッチング素子２５を全てオフにする。これにより、コンバータ部１３が出力する直流電力に基づき、２相の電気コイル１５ｕ、１５ｖの直列回路に電流を流すことができる。
【００３３】
（２）回路支脈２３ｕの上アーム側スイッチング素子２４と、回路支脈２３ｗの下アーム側スイッチング素子２５とを同時にオンにして、他の上アーム側スイッチング素子２４および下アーム側スイッチング素子２５を全てオフにする。これにより、コンバータ部１３が出力する直流電力に基づき、２相の電気コイル１５ｕ、１５ｗの直列回路に電流を流すことができる。
【００３４】
（３）回路支脈２３ｖの上アーム側スイッチング素子２４と、回路支脈２３ｗの下アーム側スイッチング素子２５とを同時にオンにして、他の上アーム側スイッチング素子２４および下アーム側スイッチング素子２５を全てオフにする。これにより、コンバータ部１３が出力する直流電力に基づき、２相の電気コイル１５ｖ、１５ｗの直列回路に電流を流すことができる。
【００３５】
（４）回路支脈２３ｕの下アーム側スイッチング素子２５と、回路支脈２３ｖの上アーム側スイッチング素子２４とを同時にオンにして、他の上アーム側スイッチング素子２４および下アーム側スイッチング素子２５を全てオフにする。これにより、２相の電気コイル１５ｕ、１５ｖの直列回路に、上記（１）の場合と逆の方向に電流を流すことができる。
【００３６】
（５）回路支脈２３ｕの下アーム側スイッチング素子２５と、回路支脈２３ｗの上アーム側スイッチング素子２４とを同時にオンにして、他の上アーム側スイッチング素子２４および下アーム側スイッチング素子２５を全てオフにする。これにより、コンバータ部１３が出力する直流電力に基づき、２相の電気コイル１５ｕ、１５ｗの直列回路に、上記（２）の場合と逆の方向に電流を流すことができる。
【００３７】
（６）回路支脈２３ｖの下アーム側スイッチング素子２５と、回路支脈２３ｗの上アーム側スイッチング素子２４とを同時にオンにして、他の上アーム側スイッチング素子２４および下アーム側スイッチング素子２５を全てオフにする。これにより、コンバータ部１３が出力する直流電力に基づき、２相の電気コイル１５ｖ、１５ｗの直列回路に、上記（３）の場合と逆の方向に電流を流すことができる。
【００３８】
したがって、制御装置１７は、例えば上記（１）〜（６）のいずれかの状態を順番に選択し、電気モータ１５の通電状態を周期的に切り替えることにより、電気モータ１５の駆動状態、すなわち回転速度、回転方向などを制御することができる。また、各上アーム側スイッチング素子２４および各下アーム側スイッチング素子２５のゲート端子に印加する制御信号にパルス信号を用いて、各電気コイル１５ｕ、１５ｖ、１５ｗの通電時間をＰＷＭ制御することにより、電気モータ１５の駆動電力を調整できる。
【００３９】
＜逆止弁を設けた圧縮機のモータを停止する場合の基本的な動作の例＞
図１に示した空気調和機用圧縮機駆動ユニット１０を利用する場合には、電力変換主回路１６ａの各回路支脈２３ｕ、２３ｖ、２３ｗに配置された上アーム側スイッチング素子２４および下アーム側スイッチング素子２５を例えばＰＷＭ信号を用いて上記（１）〜（６）のように順次に制御する。これにより、所定の回転速度で電気モータ１５を駆動し圧縮機（図示せず）を運転することができる。
【００４０】
図２は、逆止弁を有する圧縮機のモータを停止する場合の基本的な動作例を示すタイムチャートである。図２において、横軸は時間［ｔ］を表し、縦軸は１分間［ｍｉｎ］あたりの圧縮機回転速度Ｎ、つまり電気モータ１５の回転速度［ｒｐｍ］を表す。
【００４１】
図２においては、圧縮機の通常運転の状態で、時刻ｔａにおいて停止指令Ｃｓが発生したため、この停止指令Ｃｓに従い、インバータの制御装置１７が電気モータ１５を停止させる場合を想定している。
【００４２】
ただし、圧縮機回転速度Ｎが高い状態ですぐに停止の動作を行うと、大きな誘起電圧が電気モータ１５の電気コイル１５ｕ、１５ｖ、１５ｗから発生するため、電源の平滑コンデンサ１４に印加される電圧がその許容電圧を超える可能性がある。
【００４３】
したがって、図２に示すように圧縮機停止遅延区間（減速運転状態）Ｔｄを設けて停止の前に減速運転を行う。すなわち、停止指令Ｃｓが発生した後、制御装置１７は圧縮機回転速度Ｎを減速制御して、圧縮機回転速度Ｎが通常運転時の回転速度Ｎａから所定の回転速度Ｎｂに低下するまで待機する。あるいは、時刻ｔａから時刻ｔｂまで圧縮機停止遅延区間Ｔｄに相当する一定時間（Ｔｄ）だけ待機する。
【００４４】
例えば、圧縮機の電気モータ１５の誘起電圧がコンバータ部１３から出力される直流電圧と同じになる時の回転速度がＮｂである場合を想定すると、「Ｎ＞Ｎｂ」の条件を満たす場合は電気モータ１５が発電する誘起電圧によって平滑コンデンサ１４の印加電圧が許容電圧値を超える可能性があるので、圧縮機回転速度が規定の回転速度Ｎｂ以下になるまで減速運転をしながら待機する。
【００４５】
そして、一定時間（Ｔｄ）が経過して、または「Ｎ≦Ｎｂ」の条件を満たす状態になった時刻ｔｂにおいて、制御装置１７はインバータ装置のＰＷＭ制御を停止させる。これにより、電気モータ１５の駆動が停止するので、電気モータ１５は順方向に惰性で回転しながら自然に減速する。そして、例えば時刻ｔｃで回転速度がゼロになる。
【００４６】
一方、上記のような停止時には、圧縮機の吐出側の圧力が吸い込み側の圧力より高く、圧力差が大きくなっているためその圧力バランスが平衡になろうとして冷媒が逆流して圧縮機が逆回転してしまう。この時、圧縮機の電気モータ１５が逆回転するため、圧縮機から異音が発生したり、逆回転による回生電流が発生してしまう。
【００４７】
このような電気モータ１５の逆回転動作を防止するために、圧縮機の吐出側あるいは吸い込み側に逆止弁を設ける。これにより、冷媒の逆流が防止され、圧縮機の電気モータ１５の逆回転が生じなくなるので、特別な制御は不要である。
【００４８】
しかし、逆止弁を設けると、冷媒流路の阻害による性能の低下、逆止弁設置スペースの確保による吐出形状と吸い込み形状の制約、部品点数が増えることによるコストアップ、等の問題がある。したがって、逆止弁を設けなくても、電気モータ１５の逆回転を防止できることが重要になる。
【００４９】
＜逆止弁がない圧縮機の電気モータ１５を停止する場合の制動動作の例＞
電気モータ１５の駆動に用いる電力変換装置１１を利用して、電気モータ１５に制動をかけることにより、圧縮機に逆止弁が存在しない場合であっても、停止時の逆回転を防止できる。
【００５０】
具体的には、電気モータ１５の停止時に、電力変換主回路１６ａにおいて、例えば３つの回路支脈２３ｕ、２３ｖ、および２３ｗの全ての下アーム側スイッチング素子２５を同時に連続してオン状態に制御し、全ての上アーム側スイッチング素子２４はオフに制御する。この場合の空気調和機用圧縮機駆動ユニット１０の実質的な構成を図４に示す。すなわち、図４に示すように全相の上アーム側スイッチング素子２４は存在しない場合と同様であり、全相の下アーム側スイッチング素子２５が同時に導通状態になる。
【００５１】
この状態では、オン状態になった３個の下アーム側スイッチング素子２５を介して、電気コイル１５ｕ、１５ｖ、１５ｗの回路が短絡される。したがって、電気モータ１５の回転速度がゼロになった後、圧縮機の影響で瞬間的に逆回転方向の力が電気モータ１５の駆動軸に加わると、短絡された電気コイル１５ｕ、１５ｖ、１５ｗの回路に発生する誘起電圧により流れる電流によって、逆回転を阻止する方向のブレーキトルクが電気モータ１５に発生する。したがって、電気モータ１５の逆回転が抑制される。この動作をここでは「ブレーキ制御」と称する。
【００５２】
あるいは、上記「ブレーキ制御」として、電気モータ１５の停止時に、電力変換主回路１６ａにおいて、３つの回路支脈２３ｕ、２３ｖ、および２３ｗの全ての上アーム側スイッチング素子２４を同時に連続してオン状態に制御し、全ての下アーム側スイッチング素子２５はオフに制御する。これにより、オン状態になった３個の上アーム側スイッチング素子２４を介して、電気コイル１５ｕ、１５ｖ、１５ｗが短絡される。
【００５３】
この場合も、上記と同様に、電気モータ１５の回転速度がゼロになった後、圧縮機の影響で瞬間的に逆回転方向の力が電気モータ１５の駆動軸に加わると、短絡された電気コイル１５ｕ、１５ｖ、１５ｗの回路に発生する誘起電圧により流れる電流により、逆回転を阻止する方向のブレーキトルクが電気モータ１５に発生する。したがって、電気モータ１５の逆回転が抑制される。
【００５４】
しかし、電気コイル１５ｕ、１５ｖ、１５ｗの回路の短絡により電気モータ１５に制動をかける場合には、制動時に電気コイル１５ｕ、１５ｖ、１５ｗに発生する回生電流により過電流が生じる可能性がある。そして、この過電流を防止するために制御が煩雑化してしまう。
【００５５】
つまり、図２に示した制御と同様に、もしも停止指令Ｃｓが発生した時刻ｔａから圧縮機停止遅延区間（減速運転状態）Ｔｄを経過した直後の時刻ｔｂで上記「ブレーキ制御」を開始すると、それまでに電気コイル１５ｕ、１５ｖ、１５ｗに流れていた電流と、前記回生電流とが加算されるため過電流の問題が発生する（図５参照）。
【００５６】
そこで、図３に示した制御においては、圧縮機停止遅延区間（減速運転状態）Ｔｄの後に、時刻ｔ２から時刻ｔ３までのインバータ出力開放区間Ｔｄ２を設け、時刻ｔ３の後で上記「ブレーキ制御」を開始する。このインバータ出力開放区間Ｔｄ２では、全ての相の上アーム側スイッチング素子２４および下アーム側スイッチング素子２５をオフに制御してインバータの出力を開放する。これにより電気コイル１５ｕ、１５ｖ、１５ｗの回路も開放される。
【００５７】
なお、制御装置１７が図３に示した制御を圧縮機回転速度Ｎに基づいて制御する場合には、圧縮機停止遅延区間Ｔｄが終了する時の圧縮機回転速度Ｎ１よりも更に低い圧縮機回転速度Ｎ２になるまで待機して、インバータ出力開放区間Ｔｄ２が終了してから上記「ブレーキ制御」を開始する。
ただし、
Ｎ０＞Ｎ１＞Ｎ２
Ｎ０：通常運転時の圧縮機回転速度Ｎ［ｒｐｍ］
Ｎ１：電気モータ１５の誘起電圧がコンバータ部１３出力の直流電圧と同じになるときの圧縮機回転速度Ｎ［ｒｐｍ］
Ｎ２：インバータ出力開放区間Ｔｄ２が終了する時、又は「ブレーキ制御」を開始する時の圧縮機回転速度Ｎ［ｒｐｍ］
【００５８】
図３に示す制御のように圧縮機停止遅延区間Ｔｄおよびインバータ出力開放区間Ｔｄ２を設け、その後の時刻ｔ３で上記「ブレーキ制御」を開始することにより、平滑コンデンサ１４を過大な印加電圧から保護し、更に上記「ブレーキ制御」時の回生電流による過電流の発生を防止することが可能になる。
【００５９】
＜「ブレーキ制御」動作時の過電流抑制＞
図２に示した制御のように、通常運転状態から圧縮機停止遅延区間（減速運転状態）Ｔｄを経て、時刻ｔｂでインバータを停止し、その直後に上記「ブレーキ制御」を開始する場合の３相の電気コイル１５ｕ、１５ｖ、１５ｗの各々の電流の変化例を図５に示す。図５において横軸は時間、縦軸は電流値を表す。
【００６０】
図２に示すように、圧縮機停止遅延区間Ｔｄにおいては電気モータ１５の回転速度を徐々に下げるので、電流値の振幅も徐々に小さくなる。「ブレーキ制御」を行うブレーキ制御区間ＴＢの時間の長さは例えば一定時間とする。したがって、図５に示すように時刻ｔｃ２で「ブレーキ制御」が終了する。ブレーキ制御区間ＴＢにおいては、電気モータ１５のロータが順方向に惰性回転し、回転速度が徐々に低下するので電流値の振幅も徐々に低下する。
【００６１】
図５に示すように減速運転状態からインバータ制御を停止する際に、インバータ制御を停止するのと同じ時刻ｔｂでブレーキ制御を開始すると、その直後に圧縮機の電気モータ１５に大きな電流、つまり過電流が流れる。その理由は、減速運転時に圧縮機の電気モータ１５の電気コイル１５ｕ、１５ｖ、１５ｗに流れていたモータ電流の影響と、「ブレーキ制御」によって電気モータ１５の電気コイル１５ｕ、１５ｖ、１５ｗに発生する誘起電圧の影響とが一時的に加算され、電気コイル１５ｕ、１５ｖ、１５ｗに印加される電圧に急激な変化が生じるためであると考えられる。
【００６２】
このような電気モータ１５の過電流により、次のような問題が発生する。
（１）電気モータ１５において永久磁石の減磁が発生し、性能が低下する。
（２）電力変換回路１６において素子破壊が発生する。
（３）圧縮機に振動が発生する。
【００６３】
そこで、上記のようなブレーキ制御開始時の過電流を防止するために、本実施形態においては、図１に示した空気調和機用圧縮機駆動ユニット１０の制御装置１７が図３に示したインバータ出力開放区間Ｔｄ２を含む特別な過電流抑制制御を行う。この過電流抑制制御を行う場合には、電気モータ１５の各相の電気コイル１５ｕ、１５ｖ、１５ｗに流れる電流が、例えば図７に示すように変化する。図７において、横軸は時間を表し、縦軸は電流値を表す。
【００６４】
図７に示した制御においては、圧縮機の通常運転中に時刻ｔ１で停止指令Ｃｓが発生したため、その直後の圧縮機停止遅延区間Ｔｄ、すなわち時刻ｔ１〜ｔ２の間で減速運転を行う場合を想定している。そして、その後のインバータ出力開放区間Ｔｄ２においては、電力変換主回路１６ａ内の全ての上アーム側スイッチング素子２４および下アーム側スイッチング素子２５をオフ状態に制御する。この制御は、例えばインバータ制御部１８が実行する。また、インバータ出力開放区間Ｔｄ２の時間長は事前に定めた一定時間とする。
【００６５】
電力変換主回路１６ａの全スイッチング素子を同時にオフにした場合の実質的な回路構成を図６に示す。つまり、上記の圧縮機停止遅延区間Ｔｄでは、図６に示した構成のように、全相の上アーム側スイッチング素子２４および下アーム側スイッチング素子２５が存在しない場合と等価であり、電気コイル１５ｕ、１５ｖ、１５ｗの回路は開放状態になる。
【００６６】
図３および図７に示した制御においては、制御装置１７はインバータ出力開放区間Ｔｄ２が終了した時刻ｔ３で「ブレーキ制御」を開始する。「ブレーキ制御」を行うブレーキ制御区間ＴＢの時間長は、例えば事前に定めた一定時間とする。
【００６７】
また、代表例としては圧縮機停止遅延区間Ｔｄの時間長は、数秒間程度である。また、インバータ出力開放区間Ｔｄ２の時間長は、例えば数十ミリ秒程度である。ブレーキ制御区間ＴＢの時間長は、数十秒程度である。
【００６８】
本実施形態においては、前記「ブレーキ制御」を最適化するために、インバータ出力開放区間Ｔｄ２の時間長の最小値および最大値を事前に定めた値で規制する。すなわち、「ブレーキ制御」を開始する際に発生する電流が過電流になるのを防ぐために、インバータ出力開放区間Ｔｄ２の時間長が所定時間Ｔｄ２min以上になるように最小値を定める。また、圧縮機の停止時に入出力の圧力差によって電気モータ１５に生じる逆回転を効果的に抑制するために、具体的には制動開始の遅れを防ぐ目的で、インバータ出力開放区間Ｔｄ２の時間長が所定時間Ｔｄ２max以下になるように最大値を定める。
【００６９】
例えば図７に示した状況の制御において、時刻ｔ３でブレーキ制御を開始する前に、電気コイル１５ｕ、１５ｖ、１５ｗに流れる電流がゼロになっていれば、時刻ｔ３で発生する電流値を最小限に抑制できる。
【００７０】
また、図７に示す時刻ｔ２でインバータ出力開放区間Ｔｄ２を開始してから電気コイル１５ｕ、１５ｖ、１５ｗに流れる電流は、電気コイル１５ｕ、１５ｖ、１５ｗのインダクタンスＬおよび抵抗値Ｒにより定まる固有の時定数「Ｌ/Ｒ」に応じたカーブで、図７に示すように徐々に減衰する。また、電気モータ１５の実際のインダクタンスＬおよび抵抗値Ｒは事前に特定できる。そこで、時間Ｔｄ２minを、例えば次式のように定める。
Ｔｄ２min＝（Ｌ/Ｒ）×Ｋmin    ・・・（１）
Ｋmin：事前に定めた定数（例えば「５」注：この数値は省略可）
【００７１】
一方、インバータ出力開放区間Ｔｄ２の時間長の最大値Ｔｄ２maxは、以下に示す方法で決定する。電気モータ１５を制御する場合に適用可能な電圧方程式を以下に示す。
【数１】
2018042297.tif 000003
ここで、Ｒ：巻線抵抗、ω：回転速度、Ｋｅ：誘起電圧定数、Ｌｄ：ｄ軸インダクタンス、Ｌｑ：ｑ軸インダクタンス、Ｉｄ：ｄ軸電流、Ｉｑ：ｑ軸電流である。また、電気モータ１５の磁極がつくる磁束の方向（永久磁石の中心軸）をｄ軸とし、それと電気的、磁気的に直交する軸（永久磁石間の軸）をｑ軸とする。
【００７２】
ブレーキ制御動作中の場合は、スイッチング素子が短絡した状態となるため、ｄ軸電圧及びｑ軸電圧がゼロとなる。よって上記第（１）式を変形して以下の第（３）式が得られる。
【数２】
2018042297.tif 000004
【００７３】
上記第（３）式に基づき、ｄ軸電流Ｉｄ、ｑ軸電流Ｉｑはそれぞれ次式（４），（５）で表される。
【数３】
2018042297.tif 000005
【数４】
2018042297.tif 000006
【００７４】
上記電圧方程式から求めた１分あたり回転速度とブレーキトルクとの関係を図８に示す。図８において、横軸が１分あたりの回転速度ω［ｒｐｍ］を表し、縦軸がブレーキトルク［Ｎｍ］を表す。図８に示すように、低回転側ではブレーキトルクが高く、高回転側ではブレーキトルクが低くなる傾向がある。また、例えば図７に示したインバータ出力開放区間Ｔｄ２において、電気モータ１５の１分あたり回転速度は惰性的に時間の経過に伴って徐々に減少していき、この区間が長いとより低回転まで減速する。また、モータ巻線のインダクタンス成分によってｑ軸電流に遅れが生じるため、ブレーキトルクが発生するまでには時間の遅れが生じる。そのため、インバータ出力開放区間Ｔｄ２が長くなった場合には、その後でブレーキ制御を開始しても十分なブレーキトルクが発生する前に電気モータ１５の逆回転が始まってしまい、逆回転を抑制できない。
【００７５】
その場合の具体例を図９に示す。図９の内容は電気モータ１５に流れる電流の時間変化を表しており、横軸が時間を表し、縦軸が電流値を表す。図９に示した例では、図７の場合と同様に、時刻ｔ２でインバータ出力開放区間Ｔｄ２が開始しているが、この区間（Ｔｄ２）の時間長が長すぎるため、ブレーキ制御を開始する時刻ｔ３Ｂが遅くなり、結果的に電気モータ１５の逆回転を抑制できていない。その様子がブレーキ制御区間ＴＢの電流変化に現れている。すなわち、図９に示した時刻ｔ３Ｂでブレーキ制御を開始しても、十分なブレーキトルクが発生する前に電気モータ１５の逆回転が始まっているので、逆回転に制動をかけて止めることができない。
【００７６】
よって、ブレーキ制御によって逆回転を確実に防止出来るように、つまり電気モータ１５の逆回転が始まる前に十分なブレーキトルクが発生するように、インバータ出力開放区間Ｔｄ２の時間長を最大値Ｔｄ２max以下に規制する。この最大値の時間Ｔｄ２maxは、例えば実験によって最適な値を事前に求める。そして、この値を実際の制御において制御装置１７が利用する。
【００７７】
＜「ブレーキ制御」動作の変形例＞
＜オンにする素子数の変更＞
前記「ブレーキ制御」を行う場合に、同時にオン状態にする必要のある上アーム側スイッチング素子２４、または下アーム側スイッチング素子２５の数は、３個全てに限らず、２個以上であればよい。
【００７８】
例えば、図１に示した空気調和機用圧縮機駆動ユニット１０の構成において、回路支脈２３ｕ、および２３ｖの２個の下アーム側スイッチング素子２５を同時にオン状態にすれば、電気コイル１５ｕ、１５ｖの直列回路が短絡されるので、ブレーキトルクが発生する。同様に、回路支脈２３ｕ、および２３ｗの２個の下アーム側スイッチング素子２５を同時にオン状態にすれば、電気コイル１５ｕ、１５ｗの直列回路が短絡されるので、ブレーキトルクが発生する。また、回路支脈２３ｖ、および２３ｗの２個の下アーム側スイッチング素子２５を同時にオン状態にすれば、電気コイル１５ｖ、１５ｗの直列回路が短絡されるので、ブレーキトルクが発生する。
【００７９】
同時にオン状態にする２個のスイッチング素子については、上アーム側スイッチング素子２４、下アーム側スイッチング素子２５のいずれでもよい。ただし、「ブレーキ制御」時に上記のように２個のスイッチング素子だけをオン状態にする場合には、３個全てのスイッチング素子をオン状態にする場合と比べて、発生するブレーキトルクが低下する。
【００８０】
＜通電パターンの変更＞
前記「ブレーキ制御」を行う場合に、複数のスイッチング素子を同時にオンにする動作は、必ずしも連続的、あるいは継続的に行う必要はない。例えば、下アーム側スイッチング素子２５をすべてオンにする通電パターンと、図６に示すように全相の上アーム側スイッチング素子２４および下アーム側スイッチング素子２５をオフにする通電パターンとを短い周期で交互に繰り返すように制御しても良い。この場合の繰り返しの周期は、例えば数百μ秒程度、あるいは通常運転時のＰＷＭ制御におけるパルスの周期と同等にすることが想定される。
【００８１】
特徴的なブレーキ制御を行う場合の電気モータの加速度の変化例を図１０に示す。図１０において、縦軸は加速度を表し、下側がマイナス（減速度）を表す。また、横軸は時間を表す。図１０に示す動作においては、圧縮機を通常運転している状態で、制御装置１７が時刻ｔ１で発生した停止指令Ｃｓに従い、圧縮機停止遅延区間Ｔｄおよびインバータ出力開放区間Ｔｄ２の後の時刻ｔ３でブレーキ制御を開始する場合を想定している。
【００８２】
また、図１０に示す動作においては、制御装置１７が時刻ｔ３〜ｔ４の区間で、複数の下アーム側スイッチング素子２５または上アーム側スイッチング素子２４のオンとオフを交互に繰り返してブレーキ制御を行っている。また、時刻ｔ４〜ｔ５の区間では複数の下アーム側スイッチング素子２５または上アーム側スイッチング素子２４を常時オンにしてブレーキ制御を行っている。また、時刻ｔ３〜ｔ４の区間では複数の下アーム側スイッチング素子２５または上アーム側スイッチング素子２４をオンにする区間の時間長とオフにする区間の時間長との比率を時間の経過に伴って自動的に調整することもできる。この自動調整により、図１０に示す時刻ｔ３〜ｔ４の区間のように、制動時の加速度を緩やかに上げることができる。制動時の加速度を緩やかに上げると、電気コイル１５ｕ、１５ｖ、１５ｗ印加される誘起電圧の急変を更に抑制することが可能になる。
【００８３】
前述のブレーキ制御については、圧縮機が停止した状態かつ逆回転が発生しない圧力差になるまで継続するように、終了するタイミング、例えば図１０に示した時刻ｔ５を制御する。具体的には、図３に示したブレーキ制御区間ＴＢの時間長が事前に定めた一定時間以上になるまで、制御装置１７がこのブレーキ制御を継続する。
【００８４】
この一定時間は、モータの特性や、圧縮機停止時の回転速度によって変動するので、例えば実験により最適な時間を算出し、その結果を定数として制御装置１７に事前に登録しておく。これにより、実際の制御において制御装置１７は最適な時間値を利用できる。
【００８５】
一方、インバータ出力開放区間Ｔｄ２やブレーキ制御区間ＴＢにおいては、電源であるコンバータ部１３の出力が無負荷またはそれに近い状態になる。したがって、コンバータ部１３が動作しているときにブレーキ制御を行うと、コンバータ部１３の出力電圧が増大し、この電圧が平滑コンデンサ１４の許容電圧値を超えたり、電力変換回路１６で使用される各素子が破損することが想定される。
【００８６】
そこで、上記の問題が生じるのを避けるために、インバータ出力開放区間Ｔｄ２やブレーキ制御区間ＴＢを実行する前に、制御装置１７がコンバータ制御信号３２を用いてコンバータ部１３の動作を自動的に停止し、コンバータ部１３の出力電圧を下げる。
【００８７】
＜制御装置１７における具体的な制御手順の例＞
＜特徴的な運転停止時制御＞
特徴的な運転停止時制御の制御手順の具体例を図１１に示す。すなわち、図１に示した電気モータ１５が駆動する空気調和機の圧縮機を通常の運転状態から停止状態に移行する場合に、図１に示した制御装置１７内のマイクロコンピュータ等の制御要素が、図１１の運転停止時制御を実行する。勿論、図１１に示した制御手順は一例であり、様々な変形が考えられる。
【００８８】
制御装置１７が図１１のステップＳ１１を実行することにより、電気モータ１５が例えば一定の速度で回転駆動され、電気モータ１５の駆動力によって空気調和機の圧縮機が通常の運転状態になる。
【００８９】
例えば、空気調和機を操作するユーザの所定のボタン操作によって運転を停止するための停止指令Ｃｓが発生すると、この停止指令Ｃｓを制御装置１７がステップＳ１２で検知して次のステップＳ１３に進む。
【００９０】
ステップＳ１３では、制御装置１７は所定の「停止前減速運転制御」を行う。すなわち、図３および図７に示した圧縮機停止遅延区間（減速運転状態）Ｔｄのように、電気モータ１５の１分あたりの回転速度Ｎを通常運転時の回転速度Ｎ０から所定の回転速度Ｎ１まで下げるように、インバータである電力変換回路１６の出力を制御する。
【００９１】
電気モータ１５の１分あたりの回転速度Ｎが回転速度Ｎ１まで下がり、圧縮機停止遅延区間Ｔｄが終了すると、制御装置１７の処理はステップＳ１４からＳ１５に進む。なお、電気モータ１５の１分あたりの回転速度Ｎは、例えば制御装置１７自身が出力するパルス信号１９Ａの状態に基づいて把握できる。
【００９２】
ステップＳ１５では、制御装置１７は、図３および図７に示したインバータ出力開放区間Ｔｄ２に相当する時刻ｔ２からの経過時間Ｔｘの計測を開始する。また、次のステップＳ１６では、制御装置１７はコンバータ制御信号３２を用いてコンバータ部１３の動作を停止する。これにより、コンバータ部１３の出力電圧が異常に上昇するのを避けることができる。
【００９３】
ステップＳ１７では、制御装置１７は「制動前出力開放制御」、すなわち図３および図７に示したインバータ出力開放区間Ｔｄ２に相当する制御を実行する。つまり、３相全ての上アーム側スイッチング素子２４および下アーム側スイッチング素子２５をオフに制御する。
【００９４】
ステップＳ１８では、インバータ出力開放区間Ｔｄ２の時間長として事前に割り当てた時間（定数）と経過時間Ｔｘとを制御装置１７が比較することにより、インバータ出力開放区間Ｔｄ２が終了したか否かを識別する。ここで、前述のように、インバータ出力開放区間Ｔｄ２の時間長の最小値は時間Ｔｄ２minであり、最大値は時間Ｔｄ２maxである。
【００９５】
インバータ出力開放区間Ｔｄ２が終了すると、制御装置１７の処理はステップＳ１８からＳ１９に進む。ステップＳ１９では、制御装置１７は、図３および図７に示したブレーキ制御区間ＴＢに相当する時刻ｔ３からの経過時間Ｔｙの計測を開始する。
【００９６】
次のステップＳ２０では、制御装置１７は「ブレーキ制御」、すなわち図３および図７に示したブレーキ制御区間ＴＢに相当する制御を実行する。この「ブレーキ制御」の詳細については、後で説明する。
【００９７】
ステップＳ２１では、ブレーキ制御区間ＴＢとして事前に割り当てた時間（定数）と経過時間Ｔｙとを制御装置１７が比較することにより、ブレーキ制御区間ＴＢが終了したか否かを識別する。ブレーキ制御区間ＴＢが終了すると、制御装置１７の処理はステップＳ２１からＳ２２に進み、制御装置１７がブレーキ制御を終了する。
【００９８】
＜特徴的なブレーキ制御＞
特徴的なブレーキ制御の制御手順の具体例を図１２に示す。すなわち、図１１に示したステップＳ２０の「ブレーキ制御」の詳細が図１２に示されている。したがって、図１に示した制御装置１７内のマイクロコンピュータ等の制御要素が、図１２の「ブレーキ制御」も実行する。
【００９９】
図１２のステップＳ３１では、「ブレーキ制御」を開始済みか否かを制御装置１７が識別し、まだ開始していない場合は次にステップＳ３２に進み、開始済みの場合はステップＳ３５に進む。例えば、マイクロコンピュータが管理しているメモリ上の所定のフラグを参照することにより、「ブレーキ制御」を開始済みか否かを識別できる。
【０１００】
ステップＳ３２では、制御装置１７は３相全ての下アーム側スイッチング素子２５、または３相全ての上アーム側スイッチング素子２４を、同時オン制御の対象として選択する。また、次のステップＳ３３では、制御装置１７はステップＳ３２で選択しなかった残りの３相全ての上アーム側スイッチング素子２４、または３相全ての下アーム側スイッチング素子２５をオフ状態に制御する。
【０１０１】
ステップＳ３４では、制御装置１７は、ＰＷＭ信号のオン区間デューティ値Ｄｏｎの初期値として最小値を割り当てる。
ステップＳ３５では、制御装置１７は、オン区間デューティ値Ｄｏｎに従ってＰＷＭ信号をパルス信号１９Ａの一部分として生成する。また、このＰＷＭ信号をゲート・ドライバ１６ｂを経由して、ステップＳ３２で選択した３相全ての下アーム側スイッチング素子２５、または３相全ての上アーム側スイッチング素子２４に共通に印加する。
【０１０２】
ステップＳ３５で生成したＰＷＭ信号がオン区間のタイミングでは、選択された３相全ての下アーム側スイッチング素子２５、または３相全ての上アーム側スイッチング素子２４が同時にオン、すなわち導通状態になり電気コイル１５ｕ、１５ｖ、１５ｗの回路が短絡される。
【０１０３】
これにより、電気モータ１５の回転速度がゼロになった後、圧縮機の影響で瞬間的に逆回転方向の力が電気モータ１５の駆動軸に加わると、短絡された電気コイル１５ｕ、１５ｖ、１５ｗの回路に発生する誘起電圧により流れる電流によって、逆回転を阻止する方向のブレーキトルクが電気モータ１５に発生する。したがって、電気モータ１５の逆回転が抑制される。
【０１０４】
ステップＳ３６では、制御装置１７は、「ブレーキ制御」を開始してからの時間の経過に伴ってオン区間デューティ値Ｄｏｎが徐々に増大するように、これを自動的に更新する。この更新は、事前に定めたブレーキ特性を実現するように処理される。
【０１０５】
制御装置１７が図１２に示した「ブレーキ制御」を実行する場合には、下アーム側スイッチング素子２５または上アーム側スイッチング素子２４に印加するＰＷＭ信号のオン区間デューティ値を自動的に調整することにより、発生するブレーキトルクの大きさを精密に制御することが可能であり、所望のブレーキ特性を実現できる。例えば、図１０に示した時刻ｔ３〜ｔ４の区間のように、マイナス方向の加速度が徐々に増大するようなブレーキ特性を実現できる。
【０１０６】
＜空気調和機の構成例＞
空気調和機２００の構成例を図１３に示す。図１３に示した空気調和機２００は、２つの熱交換器２０１、２０２、２つのファン２０３、２０４、圧縮機２０５、配管２０６、三相同期モータ１３０、およびモータ制御装置１００を備えている。
【０１０７】
モータ制御装置１００は、図１に示した空気調和機用圧縮機駆動ユニット１０と同様に、交流電源を直流に変換するコンバータ部１３の機能や、インバータとして動作する電力変換装置１１の機能を内蔵している。したがって、モータ制御装置１００は三相同期モータ１３０や、ファン２０３、２０４を駆動するモータを制御することができる。
【０１０８】
また、モータ制御装置１００は図１に示した制御装置１７を内蔵しているので、三相同期モータ１３０が駆動する圧縮機２０５の運転を停止する際に、図３、図７、図１１、および図１２に示したような制御を行うことができる。
【０１０９】
したがって、圧縮機２０５または配管２０６に逆止弁を備えていない場合であっても、圧縮機２０５の運転停止時に発生する圧力差の影響で三相同期モータ１３０が逆転するのを前記ブレーキ制御により防止できる。しかも、前記ブレーキ制御を行う際に過電流が発生するのを防止できる。
【０１１０】
＜モータ制御装置の利点＞
（１）前述のように、図１に示した空気調和機用圧縮機駆動ユニット１０の制御装置１７は、電気モータ１５を駆動している状態において、停止指令Ｃｓが発生した後で、第１の一定時間以上、インバータ出力開放区間Ｔｄ２の制御を行い、これが終了した後で、全相の前記高電位側スイッチング素子、および前記低電位側スイッチング素子をオフ状態に制御するインバータ出力開放区間Ｔｄ２の制御を行う。また、その後で第２の一定時間以上、上アーム側スイッチング素子２４または下アーム側スイッチング素子２５を、複数相について同時にオン状態に制御するブレーキ制御区間ＴＢの制御を行う。これにより、図７に示す時刻ｔ３のようにブレーキ制御を開始する際に、電気モータ１５に過電流が発生するのを防止できる。
圧縮機２０５に逆止弁を設けることなくインバータの制御により電気モータの逆回転を抑制すると共に、ブレーキ制御に伴って発生する過電流等の問題を解消することができる。すなわち、ブレーキ制御区間の制御を開始する前に、インバータ出力開放区間の制御を行うことにより、電気モータ１５の電機子の各コイルに印加される電圧や電流の急変を抑制することができる。これにより、過電流や過電圧の発生に伴う問題を解消できる。
【０１１１】
（２）また、制御装置１７の上記制御において、前記第１の一定時間Ｔｄ２minは、電気コイル１５ｕ、１５ｖ、１５ｗの固有の時定数「Ｌ／Ｒ」に基づいて予め決定され、時間Ｔｄ２minが経過する前に、高電位側直流電源ライン２１および低電位側直流電源ライン２２のいずれか、または電気モータ１５に流れる電流がゼロになるように、時間Ｔｄ２minの最小値が規制される。これにより、電気モータ１５の電流が確実にゼロになった後で電気コイル１５ｕ、１５ｖ、１５ｗの回路を短絡することができるので、過電流の発生を効果的に防止できる。
【０１１２】
（３）また、制御装置１７の上記制御において、前記第１の一定時間は、ブレーキ制御区間ＴＢの開始遅れによって制動特性が悪化しないように事前に定めた最大値Ｔｄ２max以内に規制される。これにより、電気モータ１５が逆回転方向に動こうとするときに、十分に大きなブレーキトルクを発生できるので、逆回転を十分に抑制できる。
【０１１３】
（４）また、制御装置１７の上記制御においては、ブレーキ制御区間ＴＢの制御を、例えば図３に示す時刻ｔ３のように、単位時間あたり回転速度Ｎが所定の回転速度Ｎ１よりも低い状態で開始することにより、電気コイル１５ｕ、１５ｖ、１５ｗが発生する誘起電圧が、高電位側直流電源ライン２１、低電位側直流電源ライン２２の直流電圧よりも低くなるため、電気モータ１５に流れる電流の増大を抑制できる。
【０１１４】
（５）また、制御装置１７の上記制御においては、図１２のステップＳ３５に示すように、ブレーキ制御区間ＴＢで、ＰＷＭ信号を用いて複数相の上アーム側スイッチング素子２４または下アーム側スイッチング素子２５がオン状態とオフ状態とを交互に周期的に繰り返す。これにより、ブレーキ制御区間ＴＢにおいて発生するブレーキトルクを調整できる。
【０１１５】
（６）また、制御装置１７の上記制御においては、１２のステップＳ３６に示すように、ブレーキ制御区間ＴＢで、複数相の上アーム側スイッチング素子２４または下アーム側スイッチング素子２５がオン状態になる時間とオフ状態になる時間との比率Ｄｏｎを、時間の経過に伴って自動的に調整する。これにより、減速パターンを精密に調整することが可能になり、図１０の時刻ｔ３〜ｔ４の区間のように、加速度を滑らかに変化させることができる。
【０１１６】
（７）また、制御装置１７の上記制御においては、ブレーキ制御区間ＴＢにおいて、３相または全相の上アーム側スイッチング素子２４または下アーム側スイッチング素子２５をオン状態に制御する。これにより、３相全ての電気コイル１５ｕ、１５ｖ、１５ｗを短絡させることができるので、大きなブレーキトルクが得られる。
【０１１７】
（８）また、制御装置１７の上記制御においては、ブレーキ制御区間ＴＢにおいて、電気モータ１５が駆動する圧縮機が停止した際に、前記圧縮機の圧力差により電気モータ１５の逆回転が発生しない状態になるまで、前記ブレーキ制御区間を継続する。これにより、逆回転の発生を確実に防止できる。
【０１１８】
（９）また、制御装置１７の上記制御においては、図１１のステップＳ１６のように、インバータ出力開放区間Ｔｄ２またはブレーキ制御区間ＴＢの制御を開始する前に、コンバータ部１３の動作を停止する。これにより、無負荷状態になってコンバータ部１３の出力電圧が異常に上昇するのを避けることができ、平滑コンデンサ１４やその他の回路および部品を保護できる。
【０１１９】
（１０）制御装置１７を有するモータ制御装置を用いて空気調和機２００を構成する場合には、逆止弁を設けなくても圧力差による電気モータ１５の逆回転を防止できる。しかも、ブレーキ制御の際に電気モータ１５の電流に過電流が生じるのを避けることができる。
【符号の説明】
【０１２０】
１０  空気調和機用圧縮機駆動ユニット
１１  電力変換装置
１２  交流電源
１３  コンバータ部
１４  平滑コンデンサ
１５  電気モータ
１５ｕ，１５ｖ，１５ｗ  電気コイル
１６  電力変換回路
１６ａ  電力変換主回路
１６ｂ  ゲート・ドライバ
１７  制御装置（停止制御部）
１８  インバータ制御部
１８Ａ  印加電圧指令
１９  パルス制御部
１９Ａ  パルス信号
２０  電流センサ
２１  高電位側直流電源ライン
２２  低電位側直流電源ライン
２３ｕ，２３ｖ，２３ｗ  回路支脈（ｌｅｇ）
２４  上アーム側スイッチング素子
２５  下アーム側スイッチング素子
２６  モータ接続用配線
３１  電流検出信号
３２  コンバータ制御信号
１００  モータ制御装置
１３０  モータ
２００  空気調和機
２０１，２０２  熱交換器
２０３，２０４  ファン
２０５  圧縮機
２０６  配管
Ｔｄ  圧縮機停止遅延区間（減速運転状態）
Ｔｄ２  インバータ出力開放区間
ＴＢ  ブレーキ制御区間
Ｃｓ  停止指令
【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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【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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