(57)【要約】【課題】振動及び騒音を確実に抑制する。【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、前記モータの回転数を変化させるための保護回転数指令を出力する。【選択図】図１
2019187085.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、前記モータの回転数を変化させるための保護回転数指令を出力する
制御装置。
【請求項２】
前記変調率決定部は、前記変調率を最大にしても前記回転数変動幅が前記許容回転数変動幅以下とならない場合に、前記保護回転数指令を出力する
請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記変調率決定部は、前記変調率を最大に維持したまま、前記回転数変動幅が前記許容回転数変動幅以下となるまで、前記モータの回転数を変化させる
請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
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よりも所定範囲を下回って小さい場合であって、かつ、前記保護回転数指令が出力されている場合には、前記保護回転数指令による前記モータの回転数の変化の度合いを小さくする
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の制御装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何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６】
請求項５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７】
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になるように、変調率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、前記モータの回転数を変化させるための保護回転数指令を出力する
制御方法。
【請求項８】
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になるように、変調率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、前記モータの回転数を変化させるための保護回転数指令を出力する
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】
しかしながら、何らかの原因により、上述したトルク制御を最大限に効かせたとしても、振動が許容上限以下とならないことも想定される。このような場合であっても、機械故障（配管の破損）や製品寿命の低下を抑制可能とする空調システムの制御手法が求められている。
【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たとしても十分に振動を低減できない場合に、機械故障や製品寿命の低下を抑制可能な制御装置、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、前記モータの回転数を変化させるための保護回転数指令を出力する。
【００１０】
また、本発明の第２の態様によれば、前記変調率決定部は、前記変調率を最大にしても前記回転数変動幅が前記許容回転数変動幅以下とならない場合に、前記保護回転数指令を出力する。
【００１１】
また、本発明の第３の態様によれば、前記変調率決定部は、前記変調率を最大に維持したまま、前記回転数変動幅が前記許容回転数変動幅以下となるまで、前記モータの回転数を変化させる。
【００１２】
また、本発明の第４の態様によれば、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よりも所定範囲を下回って小さい場合であって、かつ、前記保護回転数指令が出力されている場合には、前記保護回転数指令による前記モータの回転数の変化の度合いを小さくする。
【００１３】
また、本発明の第５の態様によれば、電力変換装置は、上述の制御装置と、インバータと、を備える。
【００１４】
また、本発明の第６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。
【００１５】
また、本発明の第７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になるように、変調率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、前記モータの回転数を変化させるための保護回転数指令を出力する。
【００１６】
また、本発明の第８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になるように、変調率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、前記モータの回転数を変化させるための保護回転数指令を出力する。
【発明の効果】
【００１７】
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ても十分に振動を低減できない場合であっても、機械故障や製品寿命の低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【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】
【００１９】
＜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。
【００２０】
（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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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、を備える。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
また、本実施形態に係る変調率決定部１７は、変調率を最大値としてもモータ２の回転数変動幅が許容回転数変動幅以下にならない場合には、所定の保護回転数指令を出力して回転数を増加させることを特徴とする。保護回転数指令とは、モータ、圧縮機、配管等を振動による機械的負荷から保護する目的で、上位から入力される回転数指令値に対し追加的に加算される回転数指令値を示すものである。保護回転数指令の指令値（保護回転数指令値）が増加すると、当該保護回転数指令に応じて、モータ２の回転数が上昇するように制御される。
【００３２】
（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。
【００３３】
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）。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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）。
【００４１】
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。
【００４２】
（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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
（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。
【００４６】
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。
【００４７】
具体的には、まず、制御装置１の変調率決定部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Ｓ２０１）。
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Ｓ２０１：ＮＯ）、続いて、変調率決定部１７は、現状の変調率Ｋｎが最大値となっているか否かを判定する（ステップＳ２０２）。
現状の変調率Ｋｎが最大値となっていない場合（ステップＳ２０２：ＮＯ）、変調率決定部１７は、変調率Ｋｎを増加させる（ステップＳ２０３）。
変調率Ｋｎを増加させた結果、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再度判定する（ステップＳ２０１）。増加させた変調率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Ｓ２０１：ＹＥＳ）、変調率決定部１７はステップＳ１０３（図２）の処理を終了する。
【００４８】
増加させた変調率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Ｓ２０１：ＮＯ）、許容回転数変動幅以下とすべく、更に変調率Ｋｎを増加させる必要がある。しかし、変調率Ｋｎが既に最大値となっている場合（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、これ以上変調率Ｋｎを増加させることができない。
そこで、変調率決定部１７は、変調率Ｋｎを最大値で一定に維持したまま、保護回転数指令値を増加させる（ステップＳ２０４）。
保護回転数値を増加させた結果、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再度判定する（ステップＳ２０１）。増加させた保護回転数指令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Ｓ２０１：ＹＥＳ）、変調率決定部１７はステップＳ１０３（図２）の処理を終了する。
【００４９】
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る場合（ステップＳ２０１：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Ｓ２０５）。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Ｓ２０５：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Ｓ２０５：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といえる。そこで、変調率決定部１７は、現時点において、ステップＳ２０４の処理により、ゼロ以上の保護回転数指令が出力されているか否かを判定する（ステップＳ２０６）。そして、変調率決定部１７は、ゼロ以上の保護回転数指令が出力されている場合には（ステップＳ２０６：ＹＥＳ）、保護回転数指令を減少させ（ステップＳ２０７）、ゼロ以上の保護回転数指令が出力されていない場合には（ステップＳ２０６：ＮＯ）、消費電力を抑える観点より、変調率Ｋｎを減少させる（ステップＳ２０８）。
【００５０】
次に、上述した第２の処理フローのうち、特に、ステップＳ２０１〜ステップＳ２０４の処理について、図５に示す例を参照しながら更に詳しく説明する。
【００５１】
第２の処理フロー開始時において、モータ２の回転数と回転数変動幅とが図５に示すプロットＰ１（ωａ，Ｃａ）にあったとする。この場合において、回転数変動幅Ｃａは、回転数ωａにおける許容回転数変動幅Ｃｃ（＝ｆ１（ωａ））を上回っている。そこで、変調率決定部１７は、第２の処理フローのステップＳ２０１：ＮＯ、及び、ステップＳ２０２：ＮＯの判定処理（図４）を経て変調率Ｋｎを増加させる（ステップＳ２０３）。
変調率Ｋｎを増加させることで、モータ２の回転数変動幅Ｃａが回転数変動幅Ｃｂ（Ｃｂ＞Ｃｃ）まで低減し、この時点で、変調率Ｋｎが最大値となったとする。この場合、モータ２の回転数及び回転数変動幅は、ステップＳ２０３の処理を経て、プロットＰ１（ωａ，Ｃａ）からプロットＰ２（ωａ，Ｃｂ）に移動する。
【００５２】
変調率Ｋｎを最大にしたにもかかわらず、プロットＰ２では、回転数変動幅Ｃｂが許容回転数変動幅Ｃｃ以下となっていない。そこで、変調率決定部１７は、次に、保護回転数指令値を増加させ、モータ２の回転数を上昇させる（ステップＳ２０４）。
保護回転数指令値を増加させることで、モータ２の回転数が回転数ωｂまで上昇したとする。これにより、モータ２の回転数と回転数変動幅は、ステップＳ２０４の処理を経て、プロットＰ２（ωａ，Ｃｂ）からプロットＰ３（ωｂ，Ｃｂ）に移動する。
ここで、プロットＰ３（ωａ，Ｃｂ）では、関数ｆ１に基づき、回転数の上昇に伴って許容回転数変動幅が引き上げられる。そのため、回転数変動幅Ｃｂで一定のままであっても、許容回転数変動幅が上昇するため、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すこととなる。
【００５３】
（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、更に、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、モータ２の回転数を変化させるための保護回転数指令を出力する。
以上のような構成とすることで、変調率Ｋｎ、モータ回転数という２つの制御値に基づいて、回転数変動幅が許容回転数変動幅以下となる条件を満足させることができる。これにより、例えば、アクティブトルク制御（変調率Ｋｎ）のみによっては十分に振動を低減できない場合であっても、モータ回転数の制御により振動を低減させることができる。
【００５４】
また、第１の実施形態に係る制御装置１は、変調率Ｋｎを最大にしてもモータ２の回転数変動幅が予め規定された許容回転数変動幅以下とならない場合に、モータの回転数を上昇させるための保護回転数指令を出力する。
これにより、変調率Ｋｎだけで回転数変動幅を許容回転数変動幅以下とすることができなくとも、確実に当該条件を満たすことができる。
【００５５】
また、第１の実施形態に係る制御装置１は、更に、変調率Ｋｎを最大に維持したまま、回転数変動幅が許容回転数変動幅以下となるまでモータの回転数を変化させることを特徴とする。
制御装置１が出力する保護回転数指令に基づいてモータ２の回転数を増加させると、モータ２が本来の回転数指令（上位から入力される回転数指令）に従った回転数で動作しなくなる。即ち、空調システムＳは、ユーザが所望する空調能力で運転できない可能性がある。上記構成とすることで、アクティブトルク制御によって限界まで振動を低減させた後に保護回転数指令を出力するので、空調能力への影響を最小限に留めることができる。
【００５６】
また、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よりも所定範囲（所定値）を下回って小さい場合であって、かつ、保護回転数指令が出力されている場合には、当該保護回転数指令を減少させて、保護回転数指令によるモータ２の回転数の変化の度合いを小さくする（図４のステップＳ２０５、Ｓ２０６、Ｓ２０７参照）。
このようにすることで、現状の回転数変動幅が、上限（許容回転数変動幅）に対して余裕がある場合には、優先的に保護回転数指令によるモータ回転数への影響を低減させるように制御されるので、本来発揮すべき空調能力への影響を最小限に留めることができる。
【００５７】
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。
【００５８】
例えば、第１の実施形態に係る制御装置１は、変調率Ｋｎを最大にしてもモータ２の回転数変動幅が予め規定された許容回転数変動幅以下とならない場合に、保護回転数指令を出力す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、変調率Ｋｎが最大でなくとも、モータ２の回転数変動幅が予め規定された許容回転数変動幅以下とすべく保護回転数指令を出力してもよい。
【００５９】
例えば、インバータ４の回路基板の温度に応じて、変調率Ｋｎに上限値を設けることが想定される。即ち、アクティブトルク制御を実施するとモータ電流が増加することから、回路基板が発熱して温度が上昇しやすくなる。そこで、回路基板の温度が上昇した場合には、当該温度に応じた変調率Ｋｎに上限値を設け、温度上昇を抑制させるのが好ましい。例えば、回路基板の温度計測値が“Ｘ℃”以下であった場合は、変調率Ｋｎの上限値を１００％とし、回路基板の温度計測値が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、回路基板の温度計測値が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。
ここで、例えば、回路基板の温度計測値が“Ｙ℃”であった場合において、変調率Ｋｎをその上限値である８０％としても回転数変動幅が許容回転数変動幅以下とならない場合、制御装置１は、変調率Ｋｎを８０％に維持しながら保護回転数指令を出力し、回転数変動幅を許容回転数変動幅以下とする制御を行ってもよい。
【００６０】
また、第１の実施形態に係る制御装置１においては、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ものとして説明した（図３参照）。そして、制御装置１は、関数ｆ１に基づき、回転数変動幅を許容回転数変動幅以下とするために、モータ２の回転数（保護回転数指令）を増加させるものとして説明した（図５参照）。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、許容回転数変動幅は、図３に示す例とは異なり、モータ２の所定の回転数帯域で特異的に振動、騒音が大きくなる共振状態を加味して規定される場合も想定される。即ち、許容回転数変動幅は、共振現象が発生する回転数帯域で特異的に低くなるように規定され得る。この場合において、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となるように、共振現象が発生する回転数帯域を避けるため、モータ２の回転数を“減少”させてもよい。
【００６１】
また、上述の図４、図５を用いた説明において、第１の実施形態に係る制御装置１は、保護回転数指令値を増加させる処理についてのみ説明したが、制御装置１は、更に、一度、増加させた保護回転数指令値を低減させる処理を行ってもよい。即ち、制御装置１は、上位からの回転数指令値が増加したことに伴い、回転数変動幅が許容回転数変動幅を下回ることとなった場合には、その分、保護回転数指令値を減少させる。このようにすることで、上位からの回転数指令に従った制御を行うことができる。
【００６２】
（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。
【００６３】
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。
【００６４】
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】
【００６５】
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
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
Ｋｎ  変調率
Ｓ  空調システム
【図１】
2019187085.tif 000003
【図２】
2019187085.tif 000004
【図３】
2019187085.tif 000005
【図４】
2019187085.tif 000006
【図５】
2019187085.tif 000007
【図６】
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