(57)【要約】【課題】モータの出力トルクを圧縮機の負荷トルクの脈動と同期して変動させる制御を適切に実施可能な制御装置を提供する。【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変動幅が所定の許容回転数変動幅以下になるように変調率を決定する変調率決定部と、前記モータを駆動させるための交流電力を生成するインバータの温度計測値に基づいて前記変調率の上限値を決定する変調率上限値決定部と、前記平均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。前記変調率決定部は、更に、前記変調率の上限値以下の範囲で前記変調率を決定する。【選択図】図１
2019187086.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、前記モータに対する平均トルクを算出する平均トルク算出部と、
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変動幅が所定の許容回転数変動幅以下になるように、変調率を決定する変調率決定部と、
前記モータを駆動させるための交流電力を生成するインバータの温度計測値に基づいて前記変調率の上限値を決定する変調率上限値決定部と、
前記平均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、
前記変調率決定部は、更に、前記変調率の上限値以下の範囲で前記変調率を決定する
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の関数として規定されている
請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の制御装置と、
前記インバータと、
前記インバータの温度を計測可能な温度センサと、
を備える電力変換装置。
【請求項４】
請求項３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５】
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、前記モータに対する平均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所定の許容回転数変動幅以下になるように、変調率を決定するステップと、
前記モータを駆動させるための交流電力を生成するインバータの温度計測値に基づいて前記変調率の上限値を決定するステップと、
前記平均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、
を有し、
前記変調率を決定するステップでは、更に、前記変調率の上限値以下の範囲で前記変調率を決定する
制御方法。
【請求項６】
モータを制御する制御装置のコンピュータに、
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、前記モータに対する平均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所定の許容回転数変動幅以下になるように、変調率を決定するステップと、
前記モータを駆動させるための交流電力を生成するインバータの温度計測値に基づいて前記変調率の上限値を決定するステップと、
前記平均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、
を実行させ、
前記変調率を決定するステップでは、更に、前記変調率の上限値以下の範囲で前記変調率を決定する
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】
空調システム等に適用される圧縮機を駆動させるモータは、一周期中（圧縮機のロータの一回転中）においても負荷トルクが変動（脈動）するので、モータが実際に出力する出力トルクと、脈動する負荷トルクとの間の差異に起因して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圧縮機の負荷トルクの脈動と同期して変動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。
【０００４】
また、特許文献２には、ブラシレスＤＣモータが低速領域、過負荷時には、モータの騒音・振動が増加してくるため、トルクゲインを大きく設定し、振動抑制を行う必要があるが、ゲインを大きくするとモータに流れる電流が増加してくるため、このような状況下では駆動効率の悪化・脱調等が発生し得ることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−２０９０１２号公報
【特許文献２】特開２００７−１５１２０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
出力トルクと負荷トルクとの差異に起因して発生する振動は、圧縮機に接続される配管や圧縮機そのものに機械的負荷を与え、機械故障（配管の破損）や製品寿命の低下を招く。そのため、例えば、上述したトルク制御は、機械故障や製品寿命の低下を引き起こさない振動の許容上限を満たすように実施される。
【０００７】
その一方で、上述したトルク制御は、モータ電流を負荷トルクに同期して変動させる必要があるため、その分、モータ電流による消費電力が上昇し、電力効率が低下する。そのため、振動抑制効果と消費電力増大との２つの観点から、適切な制御を行うことが望まれる。
【０００８】
本発明の目的は、モータの出力トルクを圧縮機の負荷トルクの脈動と同期して変動させる制御を適切に実施可能な制御装置、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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様によれば、制御装置は、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、前記モータに対する平均トルクを算出する平均トルク算出部と、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変動幅が所定の許容回転数変動幅以下になるように、変調率を決定する変調率決定部と、前記モータを駆動させるための交流電力を生成するインバータの温度計測値に基づいて前記変調率の上限値を決定する変調率上限値決定部と、前記平均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。前記変調率決定部は、更に、前記変調率の上限値以下の範囲で前記変調率を決定する。
【００１０】
また、本発明の第２の態様によれば、前記許容回転数変動幅は、前記モータの回転数の関数として規定されている。
【００１１】
また、本発明の第３の態様によれば、電力変換装置は、上述の制御装置と、前記インバータと、前記インバータの温度を計測可能な温度センサと、を備える。
【００１２】
また、本発明の第４の態様によれば、空調システムは、上述の電力変換装置と、前記モータと、を備える。
【００１３】
また、本発明の第５の態様によれば、制御方法は、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、前記モータに対する平均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所定の許容回転数変動幅以下になるように、変調率を決定するステップと、前記モータを駆動させるための交流電力を生成するインバータの温度計測値に基づいて前記変調率の上限値を決定するステップと、前記平均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、を有する。前記変調率を決定するステップでは、更に、前記変調率の上限値以下の範囲で前記変調率を決定する。
【００１４】
また、本発明の第６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に、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、前記モータに対する平均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所定の許容回転数変動幅以下になるように、変調率を決定するステップと、前記モータを駆動させるための交流電力を生成するインバータの温度計測値に基づいて前記変調率の上限値を決定するステップと、前記平均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、を実行させる。前記変調率を決定するステップでは、更に、前記変調率の上限値以下の範囲で前記変調率を決定する。
【発明の効果】
【００１５】
上記態様のうち少なくとも１つの態様によれば、モータの出力トルクを圧縮機の負荷トルクの脈動と同期して変動させる制御を適切に実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【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第１の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動作を示す第２のフローチャートである。
【図５】第１の実施形態に係る制御装置の動作を説明する第２の説明図である。
【図６】第１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】
【００１７】
＜第１の実施形態＞
以下、第１の実施形態に係る制御装置、電力変換装置及びこれらを備える空調システムについて、図１〜図６を参照しながら説明する。
【００１８】
（制御装置の全体構成）
図１は、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。
インバータ４が実装されている回路基板には、インバータ４周辺の温度を計測可能な温度センサＴＨが配置されている。
【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、インバータ４を駆動させて、上位からの指令通りにモータ２を制御する。
特に、本実施形態に係る制御装置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、変調率上限値決定部１８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の平均トルクを算出する。ここで、平均トルク算出部１２が算出する「平均トルク」とは、モータに対するトルク指令であって、モータ２の負荷トルクの平均値に相当する値を示す。
具体的には、平均トルク算出部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の指令値（回転数指令値）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、振動及び騒音の観点から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の脈動する負荷トルク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、平均トルク算出部１２が算出した平均トルクと、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。正規化トルクパターンに平均トルクを乗じることで、圧縮機負荷に応じた最適な振幅の補償トルクパターンを取得できる。即ち、圧縮機負荷の大きい条件下では正規化トルクパターンが大きく調整された補償トルクパターンが生成され、圧縮機負荷の小さい条件下では、それに合わせて正規化トルクパターンが小さく調整された補償トルクパターンが生成される。
また、変調率Ｋｎは、モータ２の出力トルクを負荷トルクに近似させる度合い（アクティブトルク制御の“効き”の度合い）を調整する為に用いられる。即ち、モータ２の出力トルクを負荷トルクに近似させればさせるほど、振動や騒音を低減できるが、電力効率の観点で不利となる。そこで、電力効率を重視したい場合は、回転数変動幅が許容回転数変動幅を超過しない限度で、変調率Ｋｎをもってアクティブトルク制御の“効き”の度合いが調整される。
【００２８】
トルク制御部１６は、平均トルク算出部１２が算出した平均トルクと、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、平均トルク算出部１２から入力される平均トルクと、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】
変調率上限値決定部１８は、変調率決定部１７が決定する変調率の上限値を決定する。具体的には、変調率上限値決定部１８は、温度センサＴＨを通じて取得される温度計測値に応じた変調率上限値を決定する。
【００３１】
（制御装置の第１の処理フロー）
図２は、第１の実施形態に係る制御装置１の動作を示す第１のフローチャートである。
以下、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。
【００３２】
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の平均トルクを算出する（ステップＳ１０２）。
【００３３】
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、例えば、０〜１（０％〜１００％）まで値を取り得る。変調率Ｋｎが０の場合には、アクティブトルク制御を行わないことになる。変調率Ｋｎが１（最大）の場合には、例えば、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。変調率Ｋｎの最大値は、例えば、出力トルクと負荷トルクとの差異が最小となる（即ち、アクティブトルク制御の“効き”が最大となる）値などとして予め規定される。
【００３４】
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。具体的には、変調率決定部１７は、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）との差を計算して、回転数変動幅を算出する。
【００３５】
また、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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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内になるように、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。
【００３９】
次に、補償トルク算出部１５は、平均トルクと正規化トルクパターンとの積を求め、平均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）。
【００４０】
次に、トルク制御部１６は、平均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。
【００４１】
（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。
【００４２】
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、モータや配管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。
【００４３】
より具体的には、振動が与える機械的負荷の大きさは、振動の振幅（ゆれ幅）に影響するところ、振動の振幅は、回転数変動幅の時間積分で決まる。したがって、回転数が大きいほど、回転数変動幅の時間積分（即ち、振動の振幅）は小さくなる方向に推移するので、回転数変動幅としては許容範囲が広がる方向に推移する。
【００４４】
（制御装置の第２の処理フロー）
図４は、第１の実施形態に係る制御装置１の動作を示す第２のフローチャートである。
また、図５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２の説明図である。以下、図４、図５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。
【００４５】
本実施形態に係る制御装置１は、第１のフローチャート（図２）のステップＳ１０３において、図４に示す第２のフローチャートに示す処理を実施する。
【００４６】
具体的には、まず、制御装置１の変調率上限値決定部１８は、温度センサＴＨ（図１）を通じてインバータ４が実装された基板の温度計測値を取得する（ステップＳ２０１）。
次に、変調率上限値決定部１８は、取得した温度計測値に応じた変調率上限値Ｋｎ＿ｍａｘを決定する（ステップＳ２０２）。
【００４７】
ここで、ステップＳ２０２における変調率上限値決定部１８の処理について、図５を参照しながら詳しく説明する。
本実施形態に係る変調率上限値決定部１８は、図５に示すような、温度計測値と変調率上限値Ｋｎ＿ｍａｘとの対応関係を示す関数ｆ２を予め記憶している。図５に示すように、関数ｆ２は、温度計測値（インバータ４の基板温度）が高くなるほど変調率上限値Ｋｎ＿ｍａｘが低くなるように規定されている。
図５に示す関数ｆ２によれば、変調率上限値決定部１８は、例えば、温度センサＴＨによる温度観測値が“Ｘ℃”以下であった場合は、変調率Ｋｎの上限値を１００％とし、温度観測値がＸ℃より大きい“Ｙ℃”であった場合は、変調率Ｋｎの上限値を９０％などとし、温度観測値がＹ℃より大きい“Ｚ℃”であった場合は、変調率Ｋｎの上限値を８０％などと設定する。
変調率上限値決定部１８は、取得した温度計測値及び関数ｆ２に基づいて決定した変調率上限値Ｋｎ＿ｍａｘを変調率決定部１７に出力する。
【００４８】
図４に戻り、次に、制御装置１の変調率決定部１７は、現状の変調率Ｋｎが変調率上限値Ｋｎ＿ｍａｘよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ２０３）。
現在の変調率Ｋｎが変調率上限値Ｋｎ＿ｍａｘよりも小さい場合（ステップＳ２０３：ＹＥＳ）、変調率Ｋｎを増加させる余地があるということであるから、続いて、変調率決定部１７は、現状の変調率Ｋｎで回転数変動幅が許容回転数変動幅以下となっているか否かを判定する（ステップＳ２０４）。
現状の変調率Ｋｎで回転数変動幅が許容回転数変動幅以下となっている場合（ステップＳ２０４：ＹＥＳ）、更に、変調率決定部１７は、現状の変調率Ｋｎで回転数変動幅が「許容回転数変動幅−所定値」以下となっているか否かを判定する（ステップＳ２０７）。
現状の変調率Ｋｎで回転数変動幅が「許容回転数変動幅−所定値」以下となっていない場合（ステップＳ２０７：ＮＯ）、現状の変調率Ｋｎは、回転数変動幅を許容回転数変動幅以下とし、かつ、消費電力を抑えられる状態が維持されているから、変調率決定部１７は特段の処理を行うことなくステップＳ１０３（図２）の処理を終了する。
他方、現状の変調率Ｋｎで回転数変動幅が「許容回転数変動幅−所定値」以下となっている場合（ステップＳ２０７：ＹＥＳ）、現状の変調率Ｋｎは、許容回転数変動幅に対し回転数変動幅を過剰に低減させている状態であるから、消費電力を抑える観点より、変調率決定部１７は、変調率Ｋｎを減少させる（ステップＳ２０８）。
他方、現状の変調率Ｋｎで回転数変動幅が許容回転数変動幅以下となっていない場合（ステップＳ２０４：ＮＯ）、変調率決定部１７は、（増加の余地がある）変調率Ｋｎを増加させて（ステップＳ２０５）、ステップＳ２０１に戻る。制御装置１は、変調率Ｋｎの増加に伴い回転数変動幅が許容回転数変動幅以下となるまで、又は、変調率Ｋｎが変調率上限値Ｋｎ＿ｍａｘに達するまで、上述のステップＳ２０１からステップＳ２０５までの処理を繰り返す。
【００４９】
また、現在の変調率Ｋｎが変調率上限値Ｋｎ＿ｍａｘと等しい、又は、変調率上限値Ｋｎ＿ｍａｘよりも大きい場合（ステップＳ２０３：ＮＯ）、変調率Ｋｎを上昇させる余地がないということである。そこで、変調率決定部１７は、変調率Ｋｎを変調率上限値Ｋｎ＿ｍａｘに一致させて（ステップＳ２０６）、ステップＳ１０３（図２）の処理を終了する。つまり、この場合、制御装置１は、変調率Ｋｎを変調率上限値Ｋｎ＿ｍａｘに制限し、回転数変動幅が許容回転数変動幅以下となる条件を満たしていなくとも、変調率Ｋｎを増加させる（アクティブトルク制御を効かせる）ことをしない。
【００５０】
（作用、効果）
以上、第１の実施形態に係る制御装置１は、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、モータ２の出力トルクを脈動する負荷トルクに近似させる度合いを示す変調率Ｋｎを決定する。また、制御装置１は、変調率Ｋｎの上限値（変調率上限値Ｋｎ＿ｍａｘ）以下の範囲で変調率Ｋｎを決定することを特徴とする。更に、制御装置１は、インバータ４の温度計測値（温度センサＴＨによる温度計測値）に基づいて変調率上限値Ｋｎ＿ｍａｘを決定することを特徴とする。
【００５１】
以上のような構成とすることで、下記のような作用及び効果を奏する。即ち、アクティブトルク制御の“効き”を良くする（即ち、変調率Ｋｎを増加させる）と、その分モータ電流が増大して電力効率が低下し、回路基板の温度が上昇する。そのため、回路基板の温度が高い状態で変調率Ｋｎを増加させると、更なる温度上昇を招いてしまい、インバータ４等を構成するスイッチング素子を破壊させてしまう可能性がある。上記構成によれば、インバータ４の温度計測値が高いほど変調率上限値Ｋｎ＿ｍａｘが低くなるように決定されるので、基板温度が高い場合に変調率Ｋｎの増加が抑制されることとなり、電力変換装置１００を上記のような事態から保護することができる。
【００５２】
以上より、第１の実施形態に係る制御装置１によれば、モータ２の出力トルクを圧縮機の負荷トルクの脈動と同期して変動させる制御を適切に実施できる。
【００５３】
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。
【００５４】
第１の実施形態においては、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（図３に示す関数ｆ１）として規定されているものとして説明したが、他の実施形態においてはこの態様に限定されない。即ち、他の実施形態において、許容回転数変動幅は、モータ２の回転数に依存しない固定値として定められていてもよい。
【００５５】
また、第１の実施形態に係る制御装置１は、変調率Ｋｎが変調率上限値Ｋｎ＿ｍａｘに達している場合には、回転数変動幅が許容回転数変動幅以下となる条件を満たさない状況が起こり得るものとして説明した（図４のステップＳ２０３：ＮＯ）。しかし、他の実施形態においてはこの態様に限定されない。
例えば、他の実施形態に係る制御装置１は、変調率Ｋｎが変調率上限値Ｋｎ＿ｍａｘに達しても回転数変動幅が許容回転数変動幅以下となる条件を満たさない場合には、モータ２の回転数を上昇させる制御を行ってもよい。
具体的には、変調率Ｋｎが変調率上限値Ｋｎ＿ｍａｘまで増加させても回転数変動幅が許容回転数変動幅以下にならない場合、制御装置１は、上位から入力される回転数指令値に、所定の保護回転数指令値を加算して制御する。そうすると、モータ２の回転数は、保護回転数指令値の分だけ上昇することとなり、当該モータ２の回転数が上昇すると関数ｆ１（図３）に基づいて許容回転数変動幅が上昇する。結果として、回転数変動幅が許容回転数変動幅以下となる条件が満たされることとなる。
【００５６】
（コンピュータの構成）
図６は、第１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。
【００５７】
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。
【００５８】
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】
【００５９】
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
１８  変調率上限値決定部
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
ＴＨ  温度センサ
Ｋｎ  変調率
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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