(57)【要約】【課題】同期モータの特性に関係なく、簡単な制御で安定した運転を可能にする、安価かつ高性能なインバータ装置を提供する。【解決手段】位相差検出部８は、インバータ回路２の交流電圧と交流電流との位相差を検出し、ＰＩ演算部１１は、この位相差と目標とする位相差との誤差に応じたデューティ基準値を算出する。位相差振動検出部１７は、位相差の振動成分を検出し、回転数補正量演算部１８は、この振動成分に基づいて回転数補正量を算出する。回転数補正量の正負は位相差とデューティ基準値との関係に応じて決められる。ＰＷＭ作成部１５は、補正された回転数指令値に応じた正弦波データとデューティ基準値とに基づいて、ＰＷＭ信号を作成して、インバータ回路２に出力する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、インバータ回路を制御する制御装置とを備え、制御装置は、インバータ回路における交流電圧と交流電流との位相差を検出する位相差検出手段と、前記位相差と目標とする位相差との誤差に応じてデューティ基準値を調整する調整手段と、前記位相差の振動成分を検出するための位相差振動成分検出手段と、振動成分に基づいて交流電圧周波数補正量を算出するための周波数補正量演算手段と、前記位相差とデューティ基準値との関係に応じて前記周波数補正量の正負を切り替える補正量符号演算手段と、周波数補正量演算手段および補正量符号演算手段によって得られた前記周波数補正量により交流電圧周波数を補正する周波数補正手段と、補正された交流電圧周波数に対応する出力波形データとデューティ基準値とに基づいてＰＷＭ信号を算出するＰＷＭ作成手段とを有し、制御装置は、前記ＰＷＭ信号をインバータ回路に出力することを特徴とするインバータ装置。
【請求項２】
補正量符号演算手段は、位相差とデューティ基準値とが負の相関関係を有するとき、位相差が大きくなれば、周波数補正量の符号を正とし、位相差が小さくなれば、周波数補正量の符号を負とし、位相差とデューティ基準値とが正の相関関係を有するとき、位相差が大きくなれば、周波数補正量の符号を正とし、位相差が小さくなれば、周波数補正量の符号を負とする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】
インバータ回路を流れる直流電流を検出する直流電流検出手段が設けられ、制御装置は、前記直流電流に基づいて交流電圧と交流電流との位相差を検出する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】
交流電流の極性を検出する交流電流極性検出手段が設けられ、位相差検出手段は、交流電流の極性が反転した時点の交流電圧と交流電流との位相差を検出する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５】
周波数補正量演算手段は、振動成分の大きさに応じて周波数補正量の大きさを調整することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のインバータ装置。
【請求項６】
周波数補正量演算手段は、交流電圧周波数の大きさに応じて周波数補正量の大きさを調整することを特徴とする請求項５記載のインバータ装置。
【請求項７】
周波数補正量演算手段は、デューティ基準値の大きさに応じて周波数補正量の大きさを調整することを特徴とする請求項５記載のインバータ装置。
【請求項８】
インバータ回路の出力側に同期モータが接続され、周波数補正手段は、同期モータの回転数に対応する交流電圧の周波数を補正することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のインバータ装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載のインバータ装置を備えたことを特徴とする圧縮機駆動装置。
【請求項１０】
請求項９記載の圧縮機駆動装置を備えたことを特徴とする冷凍・空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータを駆動するためのインバータ装置に関し、さらにはこのインバータ装置により駆動される圧縮機駆動装置およびこのインバータ装置を搭載した冷凍装置、空調装置（これらを総称して冷凍・空調装置とする）に関する。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石同期モータは、保守性、制御性、耐環境性に優れ、高効率、高出力運転が可能であるため広く用いられている。また、永久磁石を使用しない同期リラクタンスモータも安価でリサイクルが容易なモータとして盛んに研究されている。永久磁石同期モータや同期リラクタンスモータなどの同期モータを高性能制御するためには、ロータ位置に応じた正弦波電流を流すことが重要である。そのため、一般にモータ制御装置には、ホール素子、エンコーダ、レゾルバ等のロータ位置センサが必要となる。
【０００３】
あるいは、位置センサに代えて、モータの電圧や電流の情報からロータの位置を演算によって間接的に求める方法が、特許文献１、特許文献２などに、近年いろいろと提案されている。
【０００４】
ロータ位置センサは機器の小型化を妨げる大きな要因になるだけでなく、センサの信号を伝える複数本の配線や受信回路が必要となる。そのため、信頼性、作業性、価格等に問題がある。また、位置センサを用いずにモータの電圧や電流の情報から間接的にロータの位置を演算する方法は、複雑かつ高速な演算処理が必要なので、制御装置が高価になるという問題がある。
【０００５】
一方、上記のように直接的あるいは間接的にロータの位置を検出する方法の他に、特許文献３のように、モータ電圧とモータ電流の位相差を制御することにより、正弦波駆動を実現する方法や、特許文献４のように、Ｖ／ｆ一定制御による同期モータの駆動装置において、同期モータ駆動の安定性を高める方法が開示されている。
【０００６】
図８は、特許文献３における従来例のモータ制御装置の制御ブロック図を示している。このモータ制御装置は、ステータに３相のコイル、ロータに永久磁石を備えた同期モータ１を駆動するために、インバータ回路２とコンバータ回路３とＡＣ電源４と電流センサ５とモータ電流検出アンプ部６とマイクロコンピュータ７とから構成されている。
【０００７】
同期モータ１はインバータ回路２によって駆動され、インバータ回路２には、コンバータ回路３からＡＣ電源４が直流に変換して与えられる。電流センサ５は、モータコイル端子Ｕ，Ｖ，Ｗ各相の中で特定相、（図８ではＵ相）に流れるモータ電流を検出する。電流センサ５で検出されたモータ電流はモータ電流検出アンプ部６に与えられ、所定量増幅およびオフセット加算されたモータ電流信号がマイクロコンピュータ７に与えられる。
【０００８】
マイクロコンピュータ７は、位相差検出部８と目標位相差情報格納部９と加算器１０とＰＩ演算部１１と回転数設定部１２と正弦波データテーブル１３と正弦波データ作成部１４とＰＷＭ作成部１５とを有し、各処理はソフト的に行われる。
【０００９】
位相差検出部８は、モータ電流検出アンプ部６から与えられたモータ電流信号を所定のタイミングでＡ／Ｄ変換して取込み、２個所のモータ駆動電圧位相期間ごとにサンプリングした各電流サンプリングデータを積算してモータ電流信号面積とし、両モータ電流信号面積の面積比を位相差情報として出力する。目標とする位相差情報は、目標位相差情報格納部９に格納される。目標位相差情報と位相差情報との誤差データは、加算器１０によって算出される。ＰＩ演算部１１は、算出された誤差データに対して比例誤差データおよび積分誤差データを算出して、デューティ基準値を出力する。なお、加算部１０とＰＩ演算部１１とによって、位相差制御部が構成される。
【００１０】
回転数設定部１２は同期モータ１の回転数指令を設定する。正弦波データテーブル１３は、同期モータの所定の回転数に対応する正弦波データを格納したテーブルを有する。正弦波データ作成部１４は、回転数指令と時間経過に従って正弦波データテーブル１３からモータコイルＵ，Ｖ，Ｗ各相に対応した正弦波データを読出すとともに、Ｕ相の正弦波データからＵ相のモータ駆動電圧位相情報を出力する。ＰＷＭ作成部１５は、正弦波データとデューティ基準値とから各相のインバータ２の駆動素子にＰＷＭ波形信号を出力する。
【００１１】
特許文献５に記載されたインバータ装置では、簡単な制御で安定した同期モータなどの運転を可能にするために、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路を制御するマイクロコンピュータにおいて、交流電圧と交流電流との位相差を検出し、この検出した交流電圧／電流位相差情報と目標とする位相差情報との誤差に応じたデューティ基準値を算出する。また、交流電圧と交流電流との位相差の振動成分を検出し、この振動成分に基づいて同期モータの回転数の補正量を算出する。算出したデューティ基準値と補正された回転数に応じた正弦波データに基づいてＰＷＭ波形信号を作成して、インバータ回路に出力する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平７−１７７７９９号公報
【特許文献２】特開平７−２４５９８１号公報
【特許文献３】特開２００１−１１２２８７号公報
【特許文献４】特開２０００−２３６６９４号公報
【特許文献５】特開２００６−１１５５７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
特許文献３の方法では、制御が簡単なため、制御装置を安価にすることができるが、負荷に大きな変動が発生した場合、乱調が発生し、乱調の振幅が大きければ、回復不能となり、脱調して運転不能に至る。したがって、安定性に問題がある。
【００１４】
特許文献４の方法では、安定性が高められるが、２相の電流を検出する電流センサが必要であり、価格等に問題がある。また、３/２相変換や座標変換などの演算処理が必要となるため、マイクロコンピュータの演算量も多くなり、演算に時間がかかりすぎる。例えば、同期モータを高回転で駆動するほど、演算に必要な時間が長くなり、回転数に応じた所定時間内に演算が終了せず、駆動が不可能になるおそれがある。
【００１５】
特許文献５の方法では、制御が簡単であり、安定性が高められるが，同期モータの巻線抵抗，鎖交磁束，インダクタンスによっては、周波数の補正を行っても乱調を助長する状態となり、脱調して運転不能に至る場合があるなど安定性にはまだ問題がある。
【００１６】
図９に示すように、位相差と電流位相が負の相関関係のような単調な関係にある場合には、位相差を用いて間接的に電流位相を制御できる。乱調が発生した場合には、角速度を補正することにより、電流位相を安定化することができる。具体的には、電流位相が大きくなった場合には、減速補正し、逆に小さくなった場合には、加速補正する。
【００１７】
特許文献５のように、この制御を位相差を用いて行う場合は、位相差が小さくなれば減速補正を行い、位相差が大きくなれば加速補正を行うことになる。一方、図１０に示すように、負荷トルクによっては位相差と電流位相が単調な関係を示さない特性のモータに対して、上記の制御を行うと、負の相関関係を有する区間Ａでは、安定化できるが、正の相関関係を有する区間Ｂでは、電流位相と位相差の関係が区間Ａと異なっているため、同一の制御では電流位相を安定化することができない。
【００１８】
そこで、本発明は、上記に鑑み、同期モータの特性に関係なく、簡単な制御で安定した運転を可能にする、安価かつ高性能なインバータ装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、インバータ回路を制御する制御装置とを備え、制御装置は、インバータ回路における交流電圧と交流電流との位相差を検出する位相差検出手段と、前記位相差と目標とする位相差との誤差に応じてデューティ基準値を調整する調整手段と、前記位相差の振動成分を検出するための位相差振動成分検出手段と、振動成分に基づいて交流電圧周波数補正量を算出するための周波数補正量演算手段と、前記位相差とデューティ基準値との関係に応じて前記周波数補正量の正負を切り替える補正量符号演算手段と、周波数補正量演算手段および補正量符号演算手段によって得られた前記周波数補正量により交流電圧周波数を補正する周波数補正手段と、補正された交流電圧周波数に対応する出力波形データとデューティ基準値とに基づいてＰＷＭ信号を算出するＰＷＭ作成手段とを有し、制御装置は、前記ＰＷＭ信号をインバータ回路に出力するものである。
【００２０】
補正量符号演算手段は、位相差とデューティ基準値とが負の相関関係を有するとき、位相差が大きくなれば、周波数補正量の符号を正とし、位相差が小さくなれば、周波数補正量の符号を負とし、位相差とデューティ基準値とが正の相関関係を有するとき、位相差が大きくなれば、周波数補正量の符号を正とし、位相差が小さくなれば、周波数補正量の符号を負とする。
【００２１】
交流電圧と交流電流との位相差が検出され、この検出した交流電圧／電流位相差と目標とする位相差との誤差に応じたデューティ基準値が算出される。また、交流電圧／電流位相差の振動成分が検出され、この振動成分に基づいて交流電圧周波数の補正量が求められる。そして、位相差とデューティ基準値との関係に応じて周波数補正量の正負が切り替えられる。すなわち、デューティ基準値が小さくなると位相差が小さくなり、デューティ基準値が大きくなると位相差が大きくなるような関係がある場合、位相差が小さくなれば減速補正が行われ、位相差が大きくなれば加速補正が行われる。また、逆にデューティ基準値が小さくなると位相差が大きくなり、デューティ基準値が大きくなると位相差が小さくなるような関係の場合、位相差が小さくなれば減速補正が行われ、位相差が大きくなれば加速補正が行われる。
【００２２】
インバータ回路を流れる直流電流を検出する直流電流検出手段が設けられ、位相差検出手段は、前記直流電流に基づいて交流電圧と交流電流との位相差を検出する。あるいは、交流電流の極性を検出する交流電流極性検出手段が設けられ、位相差検出手段は、交流電流の極性が反転した時点の交流電圧と交流電流との位相差を検出する。
【００２３】
周波数補正量演算手段は、振動成分の大きさに応じて周波数補正量の大きさを調整する。あるいは、交流電圧周波数の大きさに応じて周波数補正量の大きさを調整する。さらには、デューティ基準値の大きさに応じて周波数補正量の大きさを調整する。
【００２４】
そして、インバータ回路の出力側に同期モータが接続され、周波数補正手段は、同期モータの回転数に対応する交流電圧の周波数を補正する。なお、モータの回転数と周波数とは比例関係にあり、交流電圧周波数補正量は回転数補正量に対応する。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によると、交流電流を検出するための電流センサが不要となり、しかもマイクロコンピュータの演算量も少なく、Ａ／Ｄ変換器やマイクロコンピュータの処理速度も従来の方式に比べ低くてもよい。しかも、モータの特性に応じて位相差制御を行うことにより、簡単な構成でモータトルクや電流の振動を抑制し、脱調を防止して安定した制御を実現する信頼性の高いインバータ装置を得ることができる。
【００２６】
そして、ロータ位置センサやモータ電流センサを設けなくても、正弦波駆動をはじめとする１８０度通電駆動が可能となり、モータ効率の向上、低騒音および低振動を実現できる。したがって、小型で信頼性の高い圧縮機駆動装置および冷凍・空調装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明のインバータ装置の概略構成を示すブロック図
【図２】インバータ回路のＵ相電圧／電流、位相差および位相差振動成分の関係を示す図
【図３】位相差振動検出を説明するための図
【図４】電流振動検出部と回転数補正量演算部の概略構成を示すブロック図
【図５】回転数補正量演算部の概略構成を示すブロック図
【図６】回転数補正量演算部の概略構成を示すブロック図
【図７】他の実施形態のインバータ装置の概略構成を示すブロック図
【図８】従来のインバータ装置の概略構成を示すブロック図
【図９】電流位相と位相差、モータ電圧の関係を示す図
【図１０】モータの特定が異なる場合の電流位相と位相差、モータ電圧の関係を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本実施形態のインバータ装置を図１に示す。モータ駆動用のインバータ装置において、３相の同期モータであるモータ１がインバータ回路２の出力側に接続され、モータ１はインバータ制御によって駆動される。インバータ回路２には、コンバータ回路３によってＡＣ電源４からの交流電圧が直流電圧に変換されて供給される。
【００２９】
マイクロコンピュータ７は、位相差検出部８、目標位相差情報格納部９、加算器１０、ＰＩ演算部１１、回転数設定部１２、正弦波データテーブル１３、正弦波データ作成部１４、ＰＷＭ作成部１５、モータ電流推定部１６、位相差振動検出部１７、回転数補正量演算部１８および回転数補正部１９を有し、各処理をプログラムにしたがってソフト的に行う。なお、図８に示したインバータ装置の構成部材と同一機能を有する構成部材については、同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００３０】
そして、コンバータ回路３とインバータ回路２とを結ぶ直流回路の負極側に、電流検出抵抗２１が設けられる。電流検出抵抗２１の両端に発生する電圧に基づいて、インバータ回路２に流れる直流電流を検出する直流電流検出手段としての直流電流検出アンプ部２２が設けられる。直流電流検出アンプ部２２は、制御装置としてのマイクロコンピュータ７に接続され、検出した直流電流を増幅して、直流電流信号としてマイクロコンピュータ７に出力する。
【００３１】
マイクロコンピュータ９のモータ電流推定部１６は、入力された直流電流信号からモータ電流を推定演算する。すなわち、モータ電流推定部１６は、入力された直流電流信号から電流変化分演算手段により直流電流の変化分を求め、直流電流信号の変化分を分配演算手段によりモータ電流信号を推定演算する。ここで、電流変化分演算手段および分配演算手段に関しては、特開平８−１９２６３号公報に記載されている。
【００３２】
位相差検出手段である位相差検出部８は、モータ電流推定部１６により推定演算されたモータ電流信号（図２（ｂ）参照）を用いて、モータ電圧／電流位相差（図２（ｃ）参照）を検出する。
【００３３】
目標位相差情報格納部９は、目標とする位相差情報を格納し、加算器１０は、位相差検出部８によって検出されたモータ電圧／電流位相差と目標位相差との誤差量を求める。ＰＩ演算部１１では、Ｐ制御によって誤差量に対して所定の増幅を行って、比例誤差量を算出し、Ｉ制御によって誤差量を積算して、その値を増幅して積分誤差量を算出し、両者を加算してデューティ基準値を算出する。加算器１０およびＰＩ演算部１１によって、調整手段が構成される。
【００３４】
次に、回転数の設定およびＰＷＭ出力について説明する。本発明による位相差制御方式は、逆起電圧パルスなどを検出して速度制御を行う方式とは異なる。すなわち、モータ１の回転数は、モータ巻線に通電するＰＷＭ波からなる正弦波電圧の周波数で決定される、いわゆる強制励磁駆動である。なお、モータ１の回転数と周波数とは比例関係にある。
【００３５】
位相差振動成分検出手段である位相差振動検出部１７は、位相差検出部８で検出された位相差に基づいて、位相差の振動成分を検出する。周波数補正量演算手段である回転数補正量演算部１８は、この振動成分に基づいて回転数補正量を演算する。周波数補正手段である回転数補正部１９は、回転数指令値と回転数補正量とから回転数を算出し、補正された回転数を正弦波データ生成部１４に出力する。回転数設定部１２は、目標とする回転数指令値を格納し、回転数補正部１９に出力する。位相差振動検出部１７、回転数補正量演算部１８および回転数補正部１９により、安定化制御手段２０が構成される。
【００３６】
具体的には、位相差検出部８から検出されたモータ電圧／電流位相差に直流成分が含まれるため、このままでは振動量がわかりにくい。そこで、位相差振動検出部１７は、位相差検出部８で検出された複数相のうちのいずれかの特定相の位相差から直流成分を除去し、位相差振動成分を抽出する。
【００３７】
例えば、特定相をＵ相位相差とした場合、位相差振動検出部１７は、位相差検出部８から出力されたモータ電圧／電流位相差のうち、Ｕ相位相差（図２（ｃ）参照）を入力する。この入力されるデータをＵ相位相差データＡとし、このＵ相位相差データＡを各時間で表したものを図３に示す。
【００３８】
位相差振動検出部１７は、図４に示すように、入力されたＵ相位相差データＡをハイパスフィルタ２３に通すことにより、直流成分を除去し、純粋な変動量としたＵ相位相差振動成分（図２（ｄ）参照）を抽出する。抽出された振動成分が回転数補正量演算部１８に設けられた比例増幅器２４に通ることにより、回転数補正量が算出される。なお、位相差の直流成分とは、例えば交流電圧の位相が９０度の時点の位相差の値を純粋な変動量としてとらえるために減算する値である。図３において、ｔ１〜ｔ５のデータの平均値は３１であり、各時間での位相差からこの位相差平均値を引いた値が振動成分となる。振動成分は、ｔ１では−２６、ｔ２では−１、ｔ３では２９、ｔ４では９、ｔ５では−１１である。
【００３９】
これにより、振動成分の大きさに応じて、回転数補正量の大きさを調整することができる。すなわち、位相差振動検出部１７によって検出された振動成分が大きい場合は、回転数補正量を大きくする。また、振動成分が小さい場合は、回転数補正量を小さくする。
【００４０】
また、回転数補正量演算部１８は、図５に示すように、位相差振動検出部１７によって検出された振動成分を比例増幅器２４に通した後、乗算器２５でモータ回転数指令値との乗算を行い、回転数補正量を算出してもよい。これにより、振動成分の大きさと回転数の大きさに応じて、回転数補正量の大きさを調整することができる。
【００４１】
さらに、図６に示すように、振動成分を比例増幅器２４に通した後、乗算器２５においてＰＩ演算部１１で算出されたデューティ基準値との乗算を行い、回転数補正量を算出し  てもよい。これにより、振動成分の大きさとデューティ基準値の大きさに応じて、回転数補正量の大きさを調整することができる。図５、６に示した方法によれば、モータ回転数や負荷条件の変化にも対応可能である。
【００４２】
回転数補正部１８は、回転数補正量に基づいて回転数指令値を増減する補正を行う。この補正された回転数指令値が正弦波データ作成部１４に入力され、補正後の回転数指令値に対応する正弦波データが正弦波データテーブル１３から読み出される。
【００４３】
ここで、正弦波データテーブル１３には、連続的にアナログ値を出力すると正弦波波形が出力されるデータ列が格納されている。このデータ列の参照アドレスがＰＷＭキャリア周期ごとに所定数ずつ更新される。この所定数が大きければ高回転数となる。つまり、モータ回転数は、モータ１の構造的なものを除外すると、ＰＷＭキャリア周波数と正弦波データテーブル１３の参照データとの更新間隔で決まる。例えば、巻線相数が３相であれば、それぞれの相のデータは、電気角で１２０度ずつにずらした正弦波データを参照すればよい。なお、その都度、正弦波演算を行って正弦波データを作成してもよい。
【００４４】
正弦波データ作成部１４は、回転数補正部１９からの補正された回転数と時間経過とにしたがって、正弦波データテーブル１３からモータ巻線端子Ｕ，Ｖ，Ｗの各相に対応した正弦波データを読み出して、正弦波データをＰＷＭ作成部１５に出力するとともに、Ｕ相の正弦波データからＵ相のモータ駆動電圧位相情報を位相差検出部８に出力する。
【００４５】
ＰＷＭ作成手段であるＰＷＭ作成部１５は、正弦波データとデューティ基準値とから各相ごとにインバータ回路２の各駆動素子にモータ駆動電圧であるＰＷＭ波形信号を出力する。すなわち、ＰＷＭ作成部１５は、各相の正弦波データと位相差制御によって算出されたデューティ基準値とを乗算して、ＰＷＭデューティのデューティ幅を決定し、ＰＷＭ波形信号をインバータ回路２の各駆動素子に出力する。このＰＷＭ作成部１５を構成するＰＷＭ波形発生器は、たとえばＰＷＭキャリア周期で三角波を発生し、この三角波の波高値と前記乗算された値とを比較し、比較結果に基づいてＨｉｇｈ／Ｌｏｗ信号を出力する。
【００４６】
なお、正弦波データの作成は、正弦波データテーブル１３を元に作成せずに、演算によって作成しても構わない。このデューティ基準値と別途回転数指令値から求まる正弦波データとに基づいてＰＷＭ作成部１５がその都度の出力デューティを計算し、インバータ部２を介してモータ巻線に印加することによってモータ１が駆動される。
【００４７】
上記の構成において、モータ駆動電圧（出力デューティ）に対するモータ巻線電流位相差を一定に制御するための位相差制御フィードバックループによって、駆動電圧の大きさ（ＰＷＭデューティのデューティ幅）が決定される。また、モータ１を所望の回転数で回転させるために、所望の周波数で出力される正弦波データによって回転数が決定される。これによって、所望の位相差、所望の回転数でモータ１を駆動制御できる。
【００４８】
ここで、モータによっては、図１０に示すように、負荷トルクによって、位相差と電流位相（デューティ基準値）が単調な関係を示さない特性のモータがある。区間Ａでは、位相差と電流位相（デューティ基準値）とが負の相関関係を示し、区間Ｂでは、位相差と電流位相とが正の相関関係を示す。このような特性のモータにも対応できるように、本インバータ装置では、駆動するモータにおける位相差とデューティ基準値との関係に応じて回転数補正量の正負を切り替える補正量符号演算手段を備えている。
【００４９】
補正量符号演算手段として、角速度補正量符号演算部３０が設けられる。角速度補正量符号演算部３０は、ＰＩ演算部１１に設けられ、位相差検出部８から出力された電流位相に関する情報に基づいて、区間Ａにあるのか区間Ｂにあるのかを判断し、回転数補正量に対する符号を決める。そして、角速度補正量符号演算部３０は、符号の情報を符号切替部３１に出力する。なお、区間Ａ，Ｂを分ける電流位相の基準値は、駆動するモータに応じて予め設定されている。
【００５０】
角速度補正量符号演算部３０は、現在の電流位相と基準値とを対比して、区間を判断する。位相差と電流位相とが負の相関関係を有するとき、すなわち区間Ａにあるとき、位相差が大きくなれば、回転数補正量の符号を正とし、位相差が小さくなれば、回転数補正量の符号を負とする。また、位相差と電流位相の値とが正の相関関係を有するとき、すなわち区間Ｂにあるとき、位相差が大きくなれば、回転数補正量の符号を正とし、位相差が小さくなれば、回転数補正量の符号を負とする。
【００５１】
符号切替部３１は、回転数補正手段の一部を構成し、回転数補正部１９から出力された回転数指令値に対して、符号を切り替えられた回転数補正量に基づき回転数指令値を補正して、補正後の回転数指令値を正弦波データ作成部１４に出力する。符号を負にしたとき、減速補正が行われ、符号を正にしたとき、加速補正が行われる。
【００５２】
また、駆動するモータが、図９に示すような位相差と電流位相とが負の相関関係を有する場合、角速度補正量符号演算部３０は、回転数補正量の正負を切り替えない。
【００５３】
このように、モータの特性を考慮して、位相差制御を行うことにより、駆動するモータに関係なく、安定した運転が可能になる。
【００５４】
他の実施形態のインバータ装置を図７に示す。図１に示す上記実施形態における直流電流検出アンプ部の代わりに、モータ電流極性検出部２６が設けられる。その他の構成は、上記実施形態と同じである。
【００５５】
モータ電流極性検出部２６は、インバータ回路２に流れるモータ巻線端子Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の交流電流極性を検出し、それらを論理合成して交流電流極性信号を形成して、位相差検出部８に出力する。位相差検出部８は、モータ電流極性検出部２６からの交流電流極性信号に基づいて、交流電流極性が反転した時点の交流電圧と交流電流との位相差を検出する。なお、モータ電流極性検出部２６の具体的な構成については、例えば特開平１−２０２１９４号公報、特開２００１−２５８２８７号公報に記載されている。
【００５６】
図１における直流電流による位相差検出では、２個所のモータ駆動電圧位相期間ごとにサンプリングした各電流サンプリングデータを積算して、モータ電流信号面積とし、両モータ電流信号面積の面積比を位相差情報としている。位相差の検出のためには、電流瞬時値検出が必要であるが、図７における交流電流極性検出では、電流極性情報のみが得られればよい。これによって、Ａ／Ｄ変換機能を持たないマイクロコンピュータ７の使用も可能となり、コストを削減することができる。
【００５７】
ここで、冷凍・空調装置などに使用される圧縮機では、内部が高温状態になり、ホールＩＣなどのロータ位置を検出する位置センサを設けることが困難であるため、位置センサレスでモータ１を駆動する必要がある。そこで、上記のインバータ装置を圧縮機駆動装置のモータを駆動するために使用する。これによって、コイルおよびホール素子で構成された電流センサ、カレントトランスといった交流電流を検出するための電流センサが不要となるとともに、位置センサも不要となる。そして、このインバータ装置を備えた圧縮機駆動装置を冷凍・空調装置に搭載する。これによって、冷蔵庫、冷凍庫、空気調和機といった冷凍・空調装置を安定して運転することが可能となる。
【００５８】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多くの修正および変更を加え得ることは勿論である。本実施例では、特定相の位相差を検出しているが、Ｕ相に限らず、Ｖ相、Ｗ相でもよい。
【００５９】
また、本発明のインバータ装置を、例えば蛍光灯や誘導加熱調理器等の電化製品、あるいは電車や電気自動車、エレベータ等の電気製品に用いてもよい。これらの製品において、安定した駆動が行われる。
【符号の説明】
【００６０】
１    モータ
２    インバータ回路
３    コンバータ回路
４    ＡＣ電源
７    マイクロコンピュータ
８    位相差検出部
９    目標位相差情報格納部
１０    加算器
１１    ＰＩ演算部
１２    回転数設定部
１３    正弦波データテーブル
１４    正弦波データ作成部
１５    ＰＷＭ作成部
１６    モータ電流推定部
１７    位相差振動検出部
１８    回転数補正量演算部
１９    回転数補正部
２０    安定化制御手段
２１    電流検出抵抗
２２    直流電流検出アンプ部
３０    角速度補正量符号演算部
３１    符号切替部
【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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