(57)【要約】【課題】回路を複雑化させることなく、高負荷条件や負荷変動が大きくなる条件においても安定した動作が可能なモータ制御装置及びこれを備えた機器を提供することを目的とする。【解決手段】交流電圧を直流電圧に変換する手段と、全波整流及び倍電圧整流の切り替えを判定する手段と、全波整流及び倍電圧整流を切り替える手段と、を有し、全波整流の場合にモータ電圧が所定値を上回ると弱め界磁制御を行い、前記弱め界磁制御の電流値に基づいて倍電圧整流に切り替え、動作が不安定となる領域の場合、変調率を用いて倍電圧整流切り替え判定を行うことを特徴とする。【選択図】  図１
2011234466.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電圧を直流電圧に変換する手段と、
全波整流及び倍電圧整流の切り替えを判定する手段と、
全波整流及び倍電圧整流を切り替える手段と、を有し、
全波整流の場合にモータ電圧が所定値を上回ると弱め界磁制御を行い、
前記弱め界磁制御の電流値に基づいて倍電圧整流に切り替え、
動作が不安定となる領域の場合、変調率を用いて倍電圧整流切り替え判定を行うことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
請求項１記載のモータ制御装置を有することを特徴とする冷蔵庫。
【請求項３】
請求項１記載のモータ制御装置を有することを特徴とする空気調和機。
【請求項４】
請求項１記載のモータ制御装置を有することを特徴とする給湯器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ制御装置及びこれを備えた機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータ制御装置を備える冷蔵庫やルームエアコンにおいて、モータ制御の電源は、交流電源から全波整流又は倍電圧整流して電源供給する構成が知られている。全波整流と倍電圧整流に関しては、特許文献１及び２に記載された構成が知られている。
【０００３】
特許文献１には、全波整流と倍電圧整流を切り替える双方向性スイッチを備え、この双方向性スイッチの通電率を変化させる構成が記載されている。
【０００４】
特許文献２には、倍電圧整流回路に切り替える前に、必要最低電圧値まで直流電圧を昇圧して、全波整流回路から倍電圧整流回路に切り替える際の直流電圧の急変動と電源電流のピーク値を下げる構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１８８７７号公報
【特許文献２】特開２００４−７２９５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１記載の構成では、通電率を変えるための双方向性スイッチが必要となり、回路が複雑化して、さらにコストアップを招く、という問題があった。
【０００７】
特許文献２記載の構成では、昇圧回路が必要となり、回路が複雑化して、さらにコストアップを招く、という問題があった。
【０００８】
そこで、上記課題に鑑みて本発明の目的は、回路を複雑化させることなく、高負荷条件や負荷変動が大きくなる条件においても安定した動作が可能なモータ制御装置及びこれを備えた機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明のモータ制御装置は、交流電圧を直流電圧に変換する手段と、全波整流及び倍電圧整流の切り替えを判定する手段と、全波整流及び倍電圧整流を切り替える手段と、を有し、全波整流の場合にモータ電圧が所定値を上回ると弱め界磁制御を行い、前記弱め界磁制御の電流値に基づいて倍電圧整流に切り替え、動作が不安定となる領域の場合、変調率を用いて倍電圧整流切り替え判定を行うことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の機器（冷蔵庫，空気調和機及び給湯器）は、上記モータ制御装置を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、回路を複雑化させることなく、高負荷条件や負荷変動が大きくなる条件においても安定した動作が可能なモータ制御装置及びこれを備えた機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例に係る制御回路構成を示す図。
【図２】本発明の実施例に係る弱め界磁制御を行わない時の回転数と変調率の関係を示す図。
【図３】本発明の実施例に係る弱め界磁制御を行った時の回転数と変調率の関係を示す図。
【図４】本発明の実施例に係る弱め界磁制御を行った時の回転数と弱め界磁電流の関係を示す図。
【図５】本発明の実施例に係る弱め界磁制御を行わない時の回転数と効率の関係を示す図。
【図６】本発明の実施例に係る弱め界磁制御を行った時の回転数と効率の関係を示す図。
【図７】本発明の実施例に係る安定状態と不安定状態時の回転数と効率の関係を示す図。
【図８】本発明の実施例に係る倍電圧整流に切り替える場合のアルゴリズムを示す流れ図。
【図９】本発明の実施例に係る全波整流に切り替える場合のアルゴリズムを示す流れ図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
全波整流と倍電圧整流を切り替えて使用することで、幅広い回転数領域での運転が可能となる。尚、全波整流と倍電圧整流の切り替えを行う場合、効率的な運転を行うために、全波整流で制御可能な最高回転数までは全波整流で駆動し、制御可能な最高回転数を超えた時に倍電圧整流に切り替える。また、回転数で切り替えを行う場合、全波整流で制御可能な最高回転数は印加電圧や負荷によって異なるため、モータ入力に必要な電圧と平滑コンデンサの電圧（又は電源電圧）を比較して、その値（以下「変調率」という）が必要なモータ電圧が平滑コンデンサの電圧（又は電源電圧）を超えた時に、倍電圧整流切り替えを行う。これにより、印加電圧や負荷に関わらず、全波整流の限界点で自動的に倍電圧整流に切り替える。
【００１４】
また、倍電圧整流に切り替える前に、全波整流で弱め界磁制御を行うことにより、全波整流の限界点の回転数をより高回転数側にすることができ、かつ高効率で運転することができる。しかし、弱め界磁制御を行うと回転数と変調率が比例関係ではなくなり、変調率を全波整流と倍電圧整流の切り替えに使用できなくなる。そこで、回転数に比例して上昇する弱め界磁電流値を用いることにより、倍電圧整流への切り替えが可能となる。
【００１５】
なお、弱め界磁制御で高回転域まで回すと制御が不安定となるため、周囲温度が高い時等の高負荷条件や負荷変動が大きくなる条件下においては、異常停止する可能性がある。そこで、全波整流時であって、且つ必要なモータ電圧が平滑コンデンサの電圧（又は電源電圧）を上回る場合に弱め界磁制御を行い、弱め界磁電流を倍電圧整流切り替えに用いて、制御が不安定となる条件下では、変調率で倍電圧整流切り替えを行う。
【００１６】
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。
【００１７】
図１は、本実施例の制御回路構成を例示する図である。ＡＣ電源１は、ダイオードスタック２及び平滑コンデンサ３と接続して、交流電圧を直流電圧に変換する。すなわち、交流電圧を直流電圧に変換する手段を構成する。また、マイコン４内のドライブ信号出力部５で生成されたドライブ信号に基づき、三相ＡＣ信号出力部６にて、直流電圧を三相ＡＣ信号に変換して出力することで、モータ７を駆動する。
【００１８】
マイコン４内には、安定領域判定部８，倍電圧整流切替判定部９及び倍電圧整流切替信号生成部１０を備えている。安定領域判定部８では、安定領域か不安定領域かを判定する。そして、倍電圧整流切替判定部９では安定領域の場合は弱め界磁電流値、不安定領域の場合は変調率値に基づき倍電圧整流切り替えを判定する。この判定結果により、倍電圧整流切替信号生成部１０では倍電圧整流切り替え信号を出力し、倍電圧整流切り替え装置１１により倍電圧整流に切り替える構成である。
【００１９】
次に図２は、本実施例の弱め界磁制御を行わない時の回転数と変調率の関係を例示する図である。図２において、弱め界磁無し１２の時には、変調率は回転数の上昇に比例して上昇する。尚、全波整流時に必要なモータ電圧が平滑コンデンサ３の電圧を上回る変調率になると、倍電圧整流に切り替わり、変調率が低下する（変調率切替位置１３参照）。
【００２０】
図３は、本実施例の弱め界磁制御を行った場合の回転数と変調率の関係を例示する図である。弱め界磁制御を動作すると、回転数の上昇に伴い変調率が比例して上昇しなくなる（弱め界磁制御位置１４参照）。その後、倍電圧整流に切り替えて弱め界磁制御を停止させると、回転数の上昇に伴い変調率が比例して上昇する。
【００２１】
図４は、本実施例の弱め界磁制御を行った時の回転数と弱め界磁電流の関係を例示する図である。弱め界磁制御が動作すると、回転数の上昇に伴い弱め界磁電流が増加する（弱め界磁制御位置１５参照）。弱め界磁電流が、設定した倍電圧整流切替閾値１６に達すると、倍電圧整流に切り替えて弱め界磁を停止させる。そのため、弱め界磁電流は零になる（倍電圧整流切替位置１７参照）。
【００２２】
図５は、本実施例の弱め界磁制御を行わない時の回転数と効率の関係を例示する図である。回転数の上昇に伴い効率が上昇するが、倍電圧整流に切り替えると効率が低下する（効率切替位置１８参照）。
【００２３】
図６は、本実施例の弱め界磁制御を行った時の回転数と効率の関係を例示する図である。弱め界磁制御領域になると、効率が低下するものの、図５と比較して効率が高い状態で遷移する（弱め界磁制御位置１９参照）。そして、回転数がさらに上昇して、倍電圧整流よりも効率が低下する回転数で倍電圧整流に切り替える（倍電圧整流切替位置２０参照）。その後、回転数の上昇に伴い効率は上昇する。
【００２４】
図７は、本実施例の安定領域と不安定領域での倍電圧整流切り替え判定方法の変更及び効率の変化について例示する図である。安定領域時２１では、弱め界磁制御を行う。倍電圧整流切り替え判定は弱め界磁電流で行うことで高効率の運転をする。
【００２５】
また、不安定領域時２２では、弱め界磁制御を行わない。倍電圧整流切り替え判定は変調率で行う。これにより、中速域の効率は低いが脱調等の異常停止を避けることができる。
【００２６】
図８は、本実施例の倍電圧整流に切り替える場合のアルゴリズムを例示する流れ図である。Ｓ１０１では、全波整流領域判定、すなわち全波整流領域であるか否かを判定する。Ｓ１０１で全波整流領域である場合は、Ｓ１０２にて安定領域判定を行う。一方、Ｓ１０１にて全波整流領域で無い場合は、Ｓ１０６に進んで終了する。
【００２７】
Ｓ１０２の安定領域判定では、安定領域であるか否かを判定し、安定領域であればＳ１０３へ進み、倍電圧整流切り替え電流閾値超え判定を行う。一方、安定領域で無い場合は、Ｓ１０５へ進み、倍電圧整流切り替え変調率閾値超え判定を行う。
【００２８】
Ｓ１０３の倍電圧整流切り替え電流閾値超え判定では、弱め界磁電流が倍電圧整流切り替え電流閾値を超えているかを判定する。閾値を超えていればＳ１０４にて倍電圧整流切り替えを行い、超えていなければＳ１０６へ進み終了する。
【００２９】
Ｓ１０５の倍電圧整流切り替え変調率閾値超え判定では、変調率が倍電圧整流切り替え変調率閾値を超えているかを判定する。閾値を超えていればＳ１０４にて倍電圧整流切り替えを行い、超えていなければＳ１０６へ進み終了する。
【００３０】
次に、図９は本実施例の全波整流に切り替える場合のアルゴリズムを例示する流れ図である。Ｓ２０１では、倍電圧整流領域判定を行う。倍電圧整流領域であるか判定した結果、倍電圧整流領域である場合はＳ２０２にて全波整流切り替え変調率閾値超え判定を行う。一方、倍電圧整流領域で無い場合はＳ２０４へ進み終了する。
【００３１】
Ｓ２０２の全波整流切り替え変調率閾値超え判定では、変調率が全波整流切り替え変調率閾値を超えていないかを判定する。超えていればＳ２０４へ進み終了し、超えていなければＳ２０３にて全波整流切り替えを行いＳ２０４へ進んで終了する。
【００３２】
以上より、本発明によれば、コストアップする昇圧回路を設けず、安価なリレーで全波整流と倍電圧整流の切り替えを行うことができる。また、弱め界磁制御を用いることで、全波整流では制御できず且つ倍電圧整流では効率の悪い回転数領域を高効率で運転し、高負荷条件や負荷変動が大きくなる条件においても安定した動作をするモータ制御装置を得ることができる。
【００３３】
また、平滑コンデンサの電圧（又は電源電圧）を上回る回転数領域を高効率で運転し、かつ制御が不安定となる条件下でも、安定した動作が実現できる。
【００３４】
また、このモータ制御装置を備えた機器（冷蔵庫，空気調和機及び給湯器等）によれば、高負荷条件や負荷変動が大きくなる条件においても安定した動作を得ることができる。
【符号の説明】
【００３５】
１  ＡＣ電源
２  ダイオードスタック
３  平滑コンデンサ
４  マイコン
５  ドライブ信号出力部
６  三相ＡＣ信号出力部
７  モータ
８  安定領域判定部
９  倍電圧整流切替判定部
１０  倍電圧整流切替信号生成部
１１  倍電圧整流切り替え装置
１６  倍電圧整流切替閾値（弱め界磁電流）
【図１】
2011234466.tif 000003
【図２】
2011234466.tif 000004
【図３】
2011234466.tif 000005
【図４】
2011234466.tif 000006
【図５】
2011234466.tif 000007
【図６】
2011234466.tif 000008
【図７】
2011234466.tif 000009
【図８】
2011234466.tif 000010
【図９】
2011234466.tif 000011