(57)【要約】【課題】振動及び騒音を抑制すると共に効率低下を抑制する。【解決手段】モータを制御する制御装置は、回転情報算出部と、平均負荷トルク算出部と、正規化トルクパターン記憶部と、前記モータの回転数の関数として規定した前記モータの許容回転数変動幅を記憶する許容回転数変動幅記憶部と、前記モータの回転数変動幅が前記許容回転数変動幅以下であって、かつ、当該許容回転数変動幅から所定の範囲内になるように、変調率を決定する変調率決定部と、前記平均負荷トルクと前記正規化トルクパターンとの積に前記変調率を乗じて補償トルクパターンを算出する補償トルク算出部と、前記平均負荷トルクと前記補償トルクパターンとに基づいて前記モータへの前記モータ電流の供給を制御するトルク制御部と、を備える。【選択図】図１
2019187087.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを制御する制御装置であって、
前記モータへの電圧の指令値及び前記モータに供給されるモータ電流の検出値に基づいて、前記モータの回転数及び前記モータの回転位置を算出する回転情報算出部と、
前記モータの回転数に基づいて、前記モータの平均負荷トルクを算出する平均負荷トルク算出部と、
前記モータの回転位置に応じて規定した正規化トルクパターンを記憶した正規化トルクパターン記憶部と、
前記モータの回転数の関数として規定した前記モータの許容回転数変動幅を記憶する許容回転数変動幅記憶部と、
前記モータの回転数変動幅が前記許容回転数変動幅以下であって、かつ、当該許容回転数変動幅から所定の範囲内である場合には、前回に決定した変調率と同じ変調率になるように変調率を決定し、前記モータの回転数変動幅が前記許容回転数変動幅を超過している場合には、前回に決定した変調率よりも大きい変調率になるように前記変調率を決定し、前記モータの回転数変動幅が前記許容回転数変動幅以下であって、かつ、当該許容回転数変動幅から前記所定の範囲外である場合には、前回に決定した変調率よりも小さい変調率になるように前記変調率を決定する変調率決定部と、
前記平均負荷トルクと前記正規化トルクパターンとの積に前記変調率を乗じて補償トルクパターンを算出する補償トルク算出部と、
前記平均負荷トルクと前記補償トルクパターンとに基づいて前記モータへの前記モータ電流の供給を制御するトルク制御部と、
を備える制御装置。
【請求項２】
前記許容回転数変動幅は、前記モータの回転数が増加するにつれて増加するように規定されている請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記許容回転数変動幅は、少なくとも１つの極小値を有するように規定されている請求項１又は請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記許容回転数変動幅は、前記モータの接続された圧縮機の振動変動幅に基づいて補正されている請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項５】
前記変調率決定部は、前記モータの回転数変動幅が前記許容回転数変動幅以下になるように、前記正規化トルクパターンを決定する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の制御装置と、
インバータと、
を備える電力変換装置。
【請求項７】
請求項６に記載の電力変換装置と、
前記モータと、
を備える空調システム。
【請求項８】
モータを制御する制御方法であって、
前記モータへの電圧の指令値及び前記モータに供給されるモータ電流の検出値に基づいて、前記モータの回転数及び前記モータの回転位置を算出するステップと、
前記モータの回転数に基づいて、前記モータの平均負荷トルクを算出するステップと、
前記モータの回転数変動幅が、前記モータの回転数の関数として規定した許容回転数変動幅以下であって、かつ、当該許容回転数変動幅から所定の範囲内である場合には、前回に決定した変調率と同じ変調率になるように変調率を決定し、前記モータの回転数変動幅が前記許容回転数変動幅を超過している場合には、前回に決定した変調率よりも大きい変調率になるように前記変調率を決定し、前記モータの回転数変動幅が前記許容回転数変動幅以下であって、かつ、当該許容回転数変動幅から前記所定の範囲外である場合には、前回に決定した変調率よりも小さい変調率になるように前記変調率を決定するステップと、
前記平均負荷トルクと、前記モータの回転位置に応じて規定した正規化トルクパターンとの積に前記変調率を乗じて補償トルクパターンを算出するステップと、
前記平均負荷トルクと前記補償トルクパターンとに基づいて前記モータへの前記モータ電流の供給を制御するステップと、
を備える制御方法。
【請求項９】
モータを制御する制御装置のコンピュータを、
前記モータへの電圧の指令値及び前記モータに供給されるモータ電流の検出値に基づいて、前記モータの回転数及び前記モータの回転位置を算出する回転情報算出部、
前記モータの回転数に基づいて、前記モータの平均負荷トルクを算出する平均負荷トルク算出部、
前記モータの回転数変動幅が、前記モータの回転数の関数として規定した許容回転数変動幅以下であって、かつ、当該許容回転数変動幅から所定の範囲内である場合には、前回に決定した変調率と同じ変調率になるように変調率を決定し、前記モータの回転数変動幅が前記許容回転数変動幅を超過している場合には、前回に決定した変調率よりも大きい変調率になるように前記変調率を決定し、前記モータの回転数変動幅が前記許容回転数変動幅以下であって、かつ、当該許容回転数変動幅から前記所定の範囲外である場合には、前回に決定した変調率よりも小さい変調率になるように前記変調率を決定する変調率決定部、
前記平均負荷トルクと、前記モータの回転位置に応じて規定した正規化トルクパターンとの積に前記変調率を乗じて補償トルクパターンを算出する補償トルク算出部、
前記平均負荷トルクと前記補償トルクパターンとに基づいて前記モータへの前記モータ電流の供給を制御するトルク制御部、
として機能させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置、電力変換装置、空調システム、制御方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮機を制御するモータは負荷トルク（脈動トルク）が周期的に変動するので、モータが実際に出力する出力トルクと負荷トルクとの間の差異（回転数変動）に起因する振動及び騒音が発生する。この振動及び騒音を低減する為に、モータの出力トルクを負荷トルクに近似させるように制御する技術が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、モータにかかる負荷トルクの高調波成分の振幅の割合を求めておき、これを相殺する電流成分を算出し、モータの出力トルクを負荷トルクに近似させるように制御する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−２０９０１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、モータの実際の出力トルクを負荷トルクに近似させるように制御する技術では、振動及び騒音を抑制する効果は得られるものの、制御の際の電流増加により効率が低下する。
【０００６】
従って、振動及び騒音を抑制すると共に効率低下を抑制することが可能な技術が望まれている。本発明の目的は、振動及び騒音を抑制すると共に効率低下を抑制することが可能な制御装置、電力変換装置、空調システム、制御方法、及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様によれば、モータを制御する制御装置は、前記モータへの電圧の指令値及び前記モータに供給されるモータ電流の検出値に基づいて、前記モータの回転数及び前記モータの回転位置を算出する回転情報算出部と、前記モータの回転数に基づいて、前記モータの平均負荷トルクを算出する平均負荷トルク算出部と、前記モータの回転位置に応じて規定した正規化トルクパターンを記憶した正規化トルクパターン記憶部と、前記モータの回転数の関数として規定した前記モータの許容回転数変動幅を記憶する許容回転数変動幅記憶部と、前記モータの回転数変動幅が前記許容回転数変動幅以下であって、かつ、当該許容回転数変動幅から所定の範囲内である場合には、前回に決定した変調率と同じ変調率になるように変調率を決定し、前記モータの回転数変動幅が前記許容回転数変動幅を超過している場合には、前回に決定した変調率よりも大きい変調率になるように前記変調率を決定し、前記モータの回転数変動幅が前記許容回転数変動幅以下であって、かつ、当該許容回転数変動幅から前記所定の範囲外である場合には、前回に決定した変調率よりも小さい変調率になるように前記変調率を決定する変調率決定部と、前記平均負荷トルクと前記正規化トルクパターンとの積に前記変調率を乗じて補償トルクパターンを算出する補償トルク算出部と、前記平均負荷トルクと前記補償トルクパターンとに基づいて前記モータへの前記モータ電流の供給を制御するトルク制御部と、を備える。
【０００８】
本発明の第２の態様によれば、第１の態様に係る制御装置において、前記許容回転数変動幅は、前記モータの回転数が増加するにつれて増加するように規定されている。
【０００９】
本発明の第３の態様によれば、第１又は第２の態様に係る制御装置において、前記許容回転数変動幅は、少なくとも１つの極小値を有するように規定されている。
【００１０】
本発明の第４の態様によれば、第１から第３の態様のいずれかの態様に係る制御装置において、前記許容回転数変動幅は、前記モータの接続された圧縮機の振動変動幅に基づいて補正されている。
【００１１】
本発明の第５の態様によれば、第１から第４の態様のいずれかの態様に係る制御装置において、前記変調率決定部は、前記モータの回転数変動幅が前記許容回転数変動幅以下になるように、前記正規化トルクパターンを決定する。
【００１２】
本発明の第６の態様によれば、電力変換装置は、第１から第５の態様のいずれかの態様に係る制御装置とインバータと、を備える。
【００１３】
本発明の第７の態様によれば、空調システムは、第６の態様に係る電力変換装置と前記モータと、を備える。
【００１４】
本発明の第８の態様によれば、モータを制御する制御方法は、前記モータへの電圧の指令値及び前記モータに供給されるモータ電流の検出値に基づいて、前記モータの回転数及び前記モータの回転位置を算出するステップと、前記モータの回転数に基づいて、前記モータの平均負荷トルクを算出するステップと、前記モータの回転数変動幅が、前記モータの回転数の関数として規定した許容回転数変動幅以下であって、かつ、当該許容回転数変動幅から所定の範囲内である場合には、前回に決定した変調率と同じ変調率になるように変調率を決定し、前記モータの回転数変動幅が前記許容回転数変動幅を超過している場合には、前回に決定した変調率よりも大きい変調率になるように前記変調率を決定し、前記モータの回転数変動幅が前記許容回転数変動幅以下であって、かつ、当該許容回転数変動幅から前記所定の範囲外である場合には、前回に決定した変調率よりも小さい変調率になるように前記変調率を決定するステップと、前記平均負荷トルクと、前記モータの回転位置に応じて規定した正規化トルクパターンとの積に前記変調率を乗じて補償トルクパターンを算出するステップと、前記平均負荷トルクと前記補償トルクパターンとに基づいて前記モータへの前記モータ電流の供給を制御するステップと、を備える。
【００１５】
本発明の第９の態様によれば、プログラムは、モータを制御する制御装置のコンピュータを、前記モータへの電圧の指令値及び前記モータに供給されるモータ電流の検出値に基づいて、前記モータの回転数及び前記モータの回転位置を算出する回転情報算出部、前記モータの回転数に基づいて、前記モータの平均負荷トルクを算出する平均負荷トルク算出部、前記モータの回転数変動幅が、前記モータの回転数の関数として規定した許容回転数変動幅以下であって、かつ、当該許容回転数変動幅から所定の範囲内である場合には、前回に決定した変調率と同じ変調率になるように変調率を決定し、前記モータの回転数変動幅が前記許容回転数変動幅を超過している場合には、前回に決定した変調率よりも大きい変調率になるように前記変調率を決定し、前記モータの回転数変動幅が前記許容回転数変動幅以下であって、かつ、当該許容回転数変動幅から前記所定の範囲外である場合には、前回に決定した変調率よりも小さい変調率になるように前記変調率を決定する変調率決定部、前記平均負荷トルクと、前記モータの回転位置に応じて規定した正規化トルクパターンとの積に前記変調率を乗じて補償トルクパターンを算出する補償トルク算出部、前記平均負荷トルクと前記補償トルクパターンとに基づいて前記モータへの前記モータ電流の供給を制御するトルク制御部、として機能させる。
【発明の効果】
【００１６】
上記態様のうち少なくとも１つの態様によれば、振動及び騒音を抑制すると共に効率低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施形態に係る制御装置を備える電力変換装置の全体構成を示す構成図である。
【図２】第１の実施形態に係る制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】第１の実施形態に係る制御装置の動作を説明する第１の説明図である。
【図４】第１の実施形態に係る制御装置の効果を説明する第１の説明図である。
【図５】第１の実施形態に係る制御装置の効果を説明する第２の説明図である。
【図６】第１の実施形態の第１の変形例を説明する説明図である。
【図７】第１の実施形態の第２の変形例を説明する説明図である。
【図８】少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
＜第１の実施形態＞
（制御装置の全体構成）
以下、図面を参照しながら実施形態について詳しく説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る制御装置１を備える電力変換装置１００の全体構成を示す概略図である。図１に示すように、第１の実施形態に係る電力変換装置１００は、制御装置１とインバータ４とを備える。電力変換装置１００は、コンバータ３から供給される直流電力を、モータ２を駆動させる為の三相交流電力に変換する。この電力変換装置１００は、例えば、空調システムＳに搭載される。この場合において、モータ２は、当該空調システムの室外機に具備される圧縮機を駆動させる。
【００１９】
第１の実施形態に係る制御装置１は、モータ２を制御する為に用いられる。図１に示すように、モータ２は、コンバータ３及びインバータ４を介して商用電源等の交流電源５に接続されている。
【００２０】
コンバータ３は、交流電源５から供給される三相交流電力を直流電力に変換する。インバータ４は、コンバータ３から入力される直流電力から、モータ２を駆動させる為の三相交流電力を生成する。
【００２１】
制御装置１には、電流センサ１０が接続されている。電流センサ１０は、モータ２に供給されるモータ電流Ｉの検出値を検出し、制御装置１に入力する。制御装置１は、入力されるモータ電流Ｉの検出値に応じて振動及び騒音を抑制するようにモータ２の出力トルクを制御する。具体的には、制御装置１は、インバータ４に電圧の指令値を出力し、モータ２へのモータ電流Ｉの供給を制御することによりモータ２を制御する。
【００２２】
図１に示すように、制御装置１は、回転情報算出部１１と、平均負荷トルク算出部１２と、正規化トルクパターン記憶部１３と、許容回転数変動幅記憶部１４と、補償トルク算出部１５と、トルク制御部１６と、変調率決定部１７と、を備える。
【００２３】
回転情報算出部１１は、トルク制御部１６の、モータ２への電圧の指令値（Ｖｄ、Ｖｑ）及びモータ２に供給されるモータ電流Ｉの検出値（Ｉｄ、Ｉｑ）に基づいて、モータ２の回転数ωｅ及びモータ２の回転位置θｅを算出する。
【００２４】
平均負荷トルク算出部１２は、モータ２の回転数ωｅに基づいて、モータ２の平均負荷トルクを算出する。ここで、モータ２の平均負荷トルクとは、モータ２の負荷トルクの平均値である。平均負荷トルク算出部１２は、減算部１２１と、回転数ＰＩ制御部１２２と、を備えている。平均負荷トルク算出部１２の減算部１２１は、上位から入力される回転数指令と回転情報算出部１１から入力される回転数ωｅとの偏差を算出する。回転数ＰＩ制御部１２２は、算出された偏差に基づいてＰＩ制御（比例積分制御）によりモータ２の平均負荷トルクを算出する。
【００２５】
正規化トルクパターン記憶部１３は、モータ２の回転位置に応じて規定した正規化トルクパターンを記憶する。ここで、正規化パターンとは、例えば、３０（ｄｅｇ）刻みでモータ２の０（ｄｅｇ）から３６０（ｄｅｇ）までの回転位置に対して各々規定された係数である。この係数（正規化パターン）をモータ２の平均負荷トルクに乗じることにより、各回転位置におけるモータ２の負荷トルクの値に近似したトルクパターンを生成することができる。正規化パターンの刻みは３０（ｄｅｇ）以外であってもよい。正規化トルクパターン記憶部１３は、例えば、圧縮機の振動状態に対応する複数の正規化パターンを記憶する。
【００２６】
許容回転数変動幅記憶部１４は、モータ２の回転数の関数として規定したモータ２の許容回転数変動幅を記憶する。ここで、モータ２の回転位置（回転角度）が０（ｄｅｇ）から３６０（ｄｅｇ）までの一回転の範囲内で最大である最大回転数（最大回転速度）と、最小である最小回転数（最小回転速度）との差を回転数変動幅という。回転数変動幅が大きい場合には、振動及び騒音が大きく、回転数変動幅が小さい場合には、振動及び騒音が小さい。
許容回転数変動幅は、振動及び騒音を許容可能な回転数変動幅を意味し、例えば、機械学的な要因を考慮して決定することができる。
【００２７】
補償トルク算出部１５は、回転情報算出部１１から入力されるモータ２の回転数ωｅ及びモータ２の回転位置θｅに基づいて回転数変動幅を算出し、この回転数変動幅に基づいて正規化トルクパターン記憶部１３から最適な正規化トルクパターンを取得する。即ち、補償トルク算出部１５は、モータ２の負荷トルクの変動に最も近似した形状の正規化トルクパターンを取得する。なお、補償トルク算出部１５は、回転数変動幅以外の情報に基づいて、最適な正規化トルクパターンを取得してもよい。
補償トルク算出部１５は、平均負荷トルク算出部１２が算出した平均負荷トルクと、正規化トルクパターンとの積に、変調率決定部１７が決定した変調率Ｋｎを乗じて補償トルクパターンを算出する。従って、正規化トルクパターンがモータ２の出力トルクを負荷トルクの各回転位置における変動の形状に近似させる為に用いられるのに対し、変調率Ｋｎはモータ２の出力トルクを負荷トルクの大きさに近似させる為に用いられる。
【００２８】
トルク制御部１６は、平均負荷トルク算出部１２が算出した平均負荷トルクと、補償トルク算出部１５が算出した補償トルクパターンと、に基づいてモータ２へのモータ電流Ｉの供給を制御する。トルク制御部１６は、加算部１６１と、電流変換部１６２と、減算部１６３と、電流ＰＩ制御部１６４と、を備えている。
加算部１６１は、平均負荷トルク算出部１２から入力される平均負荷トルクと、補償トルク算出部１５から入力される補償トルクパターンとを加算してモータ２の出力トルクを演算する。電流変換部１６２は、加算部１６１が演算した出力トルクを、ｄ軸指令電流Ｉｄ＊及びｑ軸指令電流Ｉｑ＊に電流変換する。減算部１６３は、これらの指令電流（Ｉｄ＊，Ｉｑ＊）から、モータ電流Ｉの検出値（Ｉｄ，Ｉｑ）を減算して偏差を求める。電流ＰＩ制御部１６４は、算出された偏差に基づいてＰＩ制御により電圧の指令値（Ｖｄ、Ｖｑ）を算出する。なお、Ｉｄはｄ軸電流値、Ｉｑはｑ軸電流値、Ｖｄはｄ軸電圧の指令値、Ｖｑはｑ軸電圧の指令値である。
トルク制御部１６は、電流ＰＩ制御部１６４が算出した電圧の指令値（Ｖｄ、Ｖｑ）をインバータ４に出力することにより、モータ２へのモータ電流Ｉの供給を制御し、モータ２を制御する。
【００２９】
変調率決定部１７は、回転情報算出部１１から入力されるモータ２の回転数ωｅに基づいて、許容回転数変動幅記憶部１４から許容回転数変動幅を取得する。変調率決定部１７は、後述するように、モータ２の回転数変動幅が許容回転数変動幅以下になるように、変調率を決定する。
【００３０】
（制御装置の処理フロー）
図２は、第１の実施形態に係る制御装置１の動作を示すフローチャートである。
図２を用いて第１の実施形態に係る制御装置１の動作を説明する。
【００３１】
制御装置１の制御処理が開始されると、回転情報算出部１１が、モータ２に供給されるモータ電流Ｉの検出値に基づいて、モータ２の回転数ωｅ及びモータ２の回転位置θｅを算出する（ステップＳ１０１）。次に、平均負荷トルク算出部１２が、モータ２の回転数ωｅに基づいて、モータ２の平均負荷トルクを算出する（ステップＳ１０２）。
【００３２】
次に、変調率決定部１７が、モータ２の回転数変動幅が許容回転数変動幅以下になるように、変調率Ｋｎを決定する（ステップＳ１０３）。変調率Ｋｎは、予め規定されている複数の値の中から決定される。予め規定される変調率Ｋｎの複数の値には０及び１が含まれていてよい。変調率Ｋｎが０の場合には、トルク制御を行わないことになる。変調率Ｋｎが１の場合には、正規化トルクパターンの大きさがそのまま出力トルクの大きさとなる。例えば、振動の少ない高回転域では変調率Ｋｎを０にしてトルク制御を行わず、振動の多い低回転域及び中回転域ではＫｎを変化させてトルク制御を行ってもよい。
【００３３】
変調率決定部１７は、具体的には、以下の手順で変調率Ｋｎを決定する。変調率決定部１７は、回転情報算出部１１から入力されるモータ２の回転数ωｅ及びモータ２の回転位置θｅに基づいて、モータ２の回転数変動幅を算出する。変調率決定部１７は、モータ２の回転数ωｅに基づいて許容回転数変動幅記憶部１４から許容回転数変動幅を取得する。
【００３４】
変調率決定部１７は、モータ２の回転数変動幅と許容回転数変動幅とを比較し、モータ２の回転数変動幅が許容回転数変動幅以下であって、かつ、当該許容回転数変動幅から所定の範囲内である場合には、前回に決定した変調率を維持する。即ち、変調率決定部１７は、前回に決定した変調率と同じ変調率Ｋｎに決定する。変調率決定部１７は、決定した変調率Ｋｎを補償トルク算出部１５に入力する。
【００３５】
一方、変調率決定部１７は、モータ２の回転数変動幅と許容回転数変動幅とを比較し、モータ２の回転数変動幅が許容回転数変動幅を超過している場合には、前回に決定した変調率よりも大きい変調率Ｋｎに決定する。変調率決定部１７は、決定した変調率Ｋｎを補償トルク算出部１５に入力する。
また、変調率決定部１７は、モータ２の回転数変動幅と許容回転数変動幅とを比較し、モータ２の回転数変動幅が許容回転数変動幅より所定範囲を下回って小さい場合（モータ２の回転数変動幅が許容回転数変動幅以下であって、かつ、当該許容回転数変動幅から所定の範囲外である場合）には、前回に決定した変調率よりも小さい変調率Ｋｎに決定する。変調率決定部１７は、決定した変調率Ｋｎを補償トルク算出部１５に入力する。
【００３６】
なお、上述した説明では、変調率決定部１７が、モータ２の回転数変動幅が許容回転数変動幅以下であって、かつ、当該許容回転数変動幅から所定の範囲になるように、変調率Ｋｎを決定すると説明した。しかしながら、変調率決定部１７は、例えば、フィードバック制御等を用いて、モータ２の回転数変動幅が許容回転数変動幅以下で、且つ許容回転数変動幅に近づくように変調率Ｋｎを決定してもよい。
【００３７】
次に、補償トルク算出部１５は、平均負荷トルクと正規化トルクパターンとの積を求め、平均負荷トルクと正規化トルクパターンとの積に変調率決定部１７から入力される変調率を乗じて補償トルクパターンを算出する（ステップＳ１０４）。
【００３８】
次に、トルク制御部１６は、平均負荷トルクと補償トルクパターンとに基づいてモータ２へのモータ電流Ｉの供給を制御する（ステップＳ１０５）。以降、処理がステップＳ１０１に戻り、ステップＳ１０２〜Ｓ１０５の処理が繰り返される。
【００３９】
（モータの回転数の関数としての許容回転数変動幅）
上述した制御装置１の動作は、モータ２の回転数の関数として規定したモータ２の許容回転数変動幅に基づいている。
図３は、第１の実施形態に係る制御装置１の動作を説明する第１の説明図であり、許容回転数変動幅記憶部１４が記憶する許容回転数変動幅を回転数の関数ｆ１として示している。
【００４０】
図３の横軸はモータ２の回転数［ｒｐｍ］を示し、縦軸は許容回転数変動幅［ｒｐｍ］を示す。図３に示すように、第１の実施形態に係る許容回転数変動幅記憶部１４が記憶する許容回転数変動幅は、モータ２の回転数がω１からω２に増加するにつれてＣ１からＣ２に増加するように規定されている。即ち、許容回転数変動幅は、モータ２の回転数と許容回転数変動幅とが比例関係である関数ｆ１として規定されている。許容回転数変動幅の関数ｆ１は、機械学的な要因を考慮して決定されている。第１の実施形態では、許容回転数変動幅は、モータ等の装置の寿命を所定期間以上、保つことが可能な閾値として規定されている。
【００４１】
（第１の実施形態に係る制御装置の効果）
図４及び５は、第１の実施形態に係る制御装置１の効果を各々説明する第１及び第２の説明図である。本発明の第１の実施形態に係る制御装置１の効果を図４及び５を用いて説明する。
【００４２】
図４は、第１の実施形態に係る制御装置１を用いずにいわゆるアクティブトルク制御を行った場合の比較例の説明図であり、図５は、第１の実施形態に係る制御装置１を用いてアクティブトルク制御を行った場合の説明図である。
図４及び５の上図は、モータ２の回転位置毎の負荷トルクを示しており、横軸がモータ２の回転位置［ｄｅｇ］を示し、縦軸が負荷トルク［Ｎｍ］を示す。図４の上図において、実線がモータ２に係る負荷トルクＴｃであり、点線がモータ２の出力トルクＴｍ１を示す。同様に、図４の上図において、実線がモータ２に係る負荷トルクＴｃであり、点線がモータ２の出力トルクＴｍ２を示す。
【００４３】
図４及び５の下図は、上図に示すモータ２の出力トルク（Ｔｍ１、Ｔｍ２）を適用した場合のモータ２の回転数（一点鎖線）をモータ２の回転位置毎に示しており、横軸がモータ２の回転位置［ｄｅｇ］を示し、縦軸が回転数［ｒｐｍ］を示す。図４及び５の下図の横軸は、各々、図４及び５の上図の横軸と対応している。
【００４４】
モータ２に係る負荷トルクＴｃをモータ２の出力トルクＴｍ１が上回る場合にはモータ２は加速され、負荷トルクＴｃを出力トルクＴｍ１が下回る場合にはモータ２は減速される。従って、比較例の図４に示す例では、出力トルクＴｍ１が負荷トルクＴｃに非常に近似した値となっている為、図４の下図に示すモータ２の回転数は平坦化されている。換言すると、図４の下図に示す回転数の最大値ω１ｍａｘと最小値ω１ｍｉｎとの間の回転数変動幅が図５に示す場合よりも小さくなっている。従って、回転数変動に依存する振動及び騒音を効果的に抑制している。しかしながら、出力トルクＴｍ１を適用する為にモータ２の電流を多量に流しているので、図５に示す場合よりも効率が低下する。
【００４５】
一方、第１の実施形態に係る図５に示す例では、制御装置１は、回転数の最大値ω２ｍａｘと最小値ω２ｍｉｎとの間の回転数変動幅が許容回転数変動幅以下になるように制御する。この為、図５の下図に示す回転数の最大値ω２ｍａｘと最小値ω２ｍｉｎとの間の回転数変動幅は、図４に示す場合よりも大きくなっている。これにより、変調率Ｋｎは、図４に示す比較例の場合よりも低減した値が許容される。また、出力トルクＴｍ２は、図４に示す比較例の場合よりも負荷トルクＴｃとの近似の度合いの小さい低い値が許容される。従って、出力トルクＴｍ２を適用する為に必要とするモータ２の電流は、図４に示す比較例の場合よりも少量ですみ、図５に示す場合よりも効率低下を抑制することができる。
【００４６】
また、出力トルクＴｍ２は、図４に示す比較例の出力トルクＴｍ１よりは負荷トルクＴｃに近似していないが、それでも負荷トルクＴｃに近似している。従って、第１の実施形態に係る制御装置１は、回転数変動に依存する振動及び騒音を抑制している。
よって、第１の実施形態に係る制御装置１によれば、振動及び騒音を抑制すると共に効率低下を抑制することが可能となる。
【００４７】
さらに、上述した第１の実施形態に係る制御装置１によれば、図３に示すように、許容回転数変動幅は、モータ２の回転数が増加するにつれて増加するように規定されている。これにより、振動の少ない高回転域ではモータ２の回転数変動幅をより高い値まで許容し、振動の多い低回転域ではモータ２の回転数変動幅をより低い値まで許容するように制御することができる。従って、高回転域では効率低下の抑制を優先して制御し、低回転域では振動及び騒音の抑制を優先して制御することにより、効果的に重み付けした制御をできるので、振動及び騒音の抑制と効率低下の抑制とをバランス良く効率的に行うことが可能になる。
【００４８】
＜変形例＞
以上、第１の実施形態に係る制御装置１について詳細に説明したが、制御装置１の具体的な態様は、上述のものに限定されることはなく、要旨を逸脱しない範囲内において種々の設計変更等を加えることは可能である。
【００４９】
＜第１の実施形態の第１の変形例＞
図６は、第１の実施形態の第１の変形例を説明する説明図である。
第１の実施形態において、許容回転数変動幅記憶部１４が記憶する許容回転数変動幅は、図６に示すように、少なくとも１つの極小値を有する関数ｆ２として規定されていてよい。図６は、図３と同様に、横軸はモータ２の回転数［ｒｐｍ］を示し、縦軸は回転数変動幅［ｒｐｍ］を示す。
【００５０】
許容回転数変動幅の関数ｆ２において、回転数ω１、ω２、及びωの場合における許容回転数変動幅は、各々、Ｃ１、Ｃ２、及びＣ３となっている。図６に示すように、関数ｆ２は、全体としては、モータ２の回転数がω１からω２に増加するにつれてＣ１からＣ２に増加する傾向を示しているが、モータ２の回転数がω３の場合における許容回転数変動幅Ｃ３は、関数ｆ２が部分的に下に凸形状である極小値になっている。例えば、共振が発生する回転数等、許容回転数変動幅を厳しく（低く）設定する必要がある回転数に対し、許容回転数変動幅が極小値を有するように規定されてよい。許容回転数変動幅の極小値は、その他の振動及び騒音の特性に基づいて規定されてもよい。また、極小値は、２以上であってもよい。
【００５１】
上述した第１の実施形態の第１の変形例に係る制御装置１によれば、単純に効率低下を抑制するだけでなく、振動及び騒音の特性を考慮に入れて振動及び騒音を最適に抑制することができる。
【００５２】
＜第１の実施形態の第２の変形例＞
図７は、第１の実施形態の第２の変形例を説明する説明図である。
第１の実施形態において、許容回転数変動幅記憶部１４が記憶する許容回転数変動幅は、図７に示すように、関数ｆ１を補正した関数ｆ３として規定されていてよい。図７は、図３と同様に、横軸はモータ２の回転数［ｒｐｍ］を示し、縦軸は回転数変動幅［ｒｐｍ］を示す。
【００５３】
許容回転数変動幅の関数ｆ３は、図７に示すように、図３に示す許容回転数変動幅の関数ｆ１を補正した結果、全体的に下に凸形状の関数になっている。例えば、圧縮機の振動変動幅を考慮し、図３に示す許容回転数変動幅の関数ｆ１を補正してよい。なお、上述した例では、許容回転数変動幅記憶部１４に記憶される許容回転数変動幅が補正された関数ｆ３である場合について説明したが、許容回転数変動幅記憶部１４に補正前の許容回転数変動幅（関数ｆ１）を記憶しておき、変調率決定部１７が取得してから補正するようにしてもよい。
【００５４】
上述した第１の実施形態の第２の変形例に係る制御装置１によれば、単純に効率低下を抑制するだけでなく、圧縮機の振動変動幅等の要因を考慮に入れて振動及び騒音を最適に抑制することができる。
【００５５】
＜第１の実施形態の第３の変形例＞
第１の実施形態に係る制御装置１では、変調率決定部１７による変調率Ｋｎの決定だけで、モータ２の回転数変動幅が許容回転数変動幅以下になるように制御する場合について説明した。しかしながら、変調率決定部１７が、変調率Ｋｎだけでなく、補償トルク算出部１５が正規化トルクパターン記憶部１３から取得する正規化パターンを決定（変更）して、モータ２の回転数変動幅が許容回転数変動幅以下になるように制御してもよい。
【００５６】
上述した第１の実施形態の第３の変形例に係る制御装置１によれば、変調率Ｋｎだけでなく、正規化パターンを用いることにより、制御の精度を向上させることができる。これにより、振動及び騒音の抑制の効果と効率低下の抑制の効果とを共に向上させることができる。
【００５７】
図８は、少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
コンピュータ９は、ＣＰＵ９１、主記憶装置９２、補助記憶装置９３、インタフェース９４を備える。
上述の制御装置１は、コンピュータ９を備える。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式で補助記憶装置９３に記憶されている。ＣＰＵ９１は、プログラムを補助記憶装置９３から読み出して主記憶装置９２に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。例えば、上述した回転情報算出部１１と、平均負荷トルク算出部１２と、補償トルク算出部１５と、トルク制御部１６と、変調率決定部１７は、ＣＰＵ９１であってよい。
また、ＣＰＵ９１は、プログラムに従って、上述した各データベースに対応する記憶領域を主記憶装置９２または補助記憶装置９３に確保する。例えば、上述した正規化トルクパターン記憶部１３と、許容回転数変動幅記憶部１４と、が、主記憶装置９２または補助記憶装置９３に確保されてよい。
また、例えば、電流センサ１０は、別途のハードウェア（図示せず）として設けられていてよい。
【００５８】
補助記憶装置９３の例としては、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＤＶＤ−ＲＯＭ（Digital Versatile Disc Read Only Memory）、半導体メモリ等が挙げられる。補助記憶装置９３は、コンピュータ９のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インタフェース９４または通信回線を介してコンピュータ９に接続される外部メディアであってもよい。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ９に配信される場合、配信を受けたコンピュータ９が当該プログラムを主記憶装置９２に展開し、上記処理を実行してもよい。少なくとも１つの実施形態において、補助記憶装置９３は、一時的でない有形の記憶媒体である。
【００５９】
また、当該プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、当該プログラムは、前述した機能を補助記憶装置９３に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせで実現するもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１  制御装置
２  モータ
３  コンバータ
４  インバータ
５  交流電源
９  コンピュータ
１０  電流センサ
１１  回転情報算出部
１２  平均負荷トルク算出部
１３  正規化トルクパターン記憶部
１４  許容回転数変動幅記憶部
１５  補償トルク算出部
１６  トルク制御部
１７  変調率決定部
９１  ＣＰＵ
９２  主記憶装置
９３  補助記憶装置
９４  インタフェース
１２１  減算部
１２２  回転数ＰＩ制御部
１６１  加算部
１６２  電流変換部
１６３  減算部
１６４  電流ＰＩ制御部
ｆ１〜ｆ３  許容回転数変動幅の関数
ｃ１〜ｃ３  許容回転数変動幅
Ｋｎ  変調率
Ｔｃ  負荷トルク
Ｔｍ１、Ｔｍ２  出力トルク
ω１〜ω３、ωｓ  回転数
ω１ｍａｘ、ω２ｍａｘ  最大回転数
ω１ｍｉｎ、ω２ｍｉｎ  最小回転数
θｅ  回転位置
Ｓ  空調システム
【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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