(57)【要約】【課題】零相電流の抑制制御を行う際に、実際のモータ駆動に適合して零相電流を効率的に抑制できる冷凍サイクル装置を提供する。【解決手段】実施形態の冷凍サイクル装置は、３相巻線がそれぞれ独立で６つの巻線端子を備え、１次側インバータと２次側インバータで駆動されるオープン巻線構造のモータにより駆動される圧縮機と、モータに流れる各相電流及び１次側及び２次側インバータの間に流れる零相電流を検出し、各相電流と零相電流とに基づいて、モータを駆動しつつ零相電流の抑制制御を行うように１次側及び２次側インバータをＰＷＭ制御する制御部とを備える。この制御部は、モータの回転数が高くなるのに応じてＰＷＭキャリアの周波数を上昇させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３相巻線がそれぞれ独立であり、６つの巻線端子を備えるオープン巻線構造のモータと、
前記モータの６つの巻線端子のうち３つの巻線端子に接続される１次側インバータと、
前記モータの巻線端子の残り３つの巻線端子に接続される２次側インバータと、
交流電源の電圧を直流に変換した直流電源を、前記１次側インバータ及び前記２次側インバータに供給するするコンバータと、
前記モータにより駆動される圧縮機と、
前記モータに流れる各相電流を検出する相電流検出部と、
前記１次側及び２次側インバータの間に流れる零相電流を検出する零相電流検出部と、
前記相電流検出部により検出された各相電流と前記零相電流検出部により検出された零相電流とに基づいて、前記モータを駆動しつつ前記零相電流の抑制制御を行うように前記１次側及び２次側インバータをＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記モータの回転数が高くなるのに応じて、前記ＰＷＭ制御におけるキャリア周波数を上昇させるように制御する冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記零相電流検出部は、前記相電流検出部により検出された各相電流から演算により零相電流を検出する請求項１記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記モータの極数が増加するのに応じて、前記キャリア周波数をより高く設定する請求項１又は２記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記１次側及び２次側インバータは、ワイドバンドギャップ半導体を用いたスイッチング素子で構成されている請求項１から３の何れか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記１次側インバータ及び／又は前記２次側インバータを構成するスイッチング素子の温度を検出する温度検出部を備え、
前記制御部は、前記温度が閾値を超えると、前記キャリア周波数を現状の値から低下させる請求項１から４の何れか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記キャリア周波数を低下させるのに併せて、前記モータの回転数を低下させる請求項５記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、圧縮機をオープン巻線構造のモータによって駆動する冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１に開示されているように、オープン巻線構造のモータを２台のインバータにより駆動するシステムが知られている。オープン巻線モータを用いると、電圧利用率をコンデンサインプット型整流回路の√３倍まで向上できるので、直流電圧を昇圧することなく高誘起電圧モータを駆動できる。冷凍サイクル用圧縮機モータでは、運転時間比率の高い低回転数域における高効率化と同時に、運転開始時の温度調整に必要な高能力を得るための高回転数域での運転が要求される。オープン巻線構造のモータを２台のインバータにより駆動するシステムは、このような要求に対する適合性が高い。
【０００３】
しかしながら、１つの直流電源から２台のインバータに駆動電源を供給すると、２台のインバータ間にモータ電流周波数の３次高調波成分である零相電流が流れてしまう。このようなモータ駆動システムの効率を向上させるには、零相電流を低減する必要がある。特許文献１では、２台のインバータの電源線間に零相リアクトルを挿入することで零相電流を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３３５２１８２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、特許文献１のように零相リアクトルを用いると、システムが大型化したり部品コストが増加するという問題が生じる。その他、零相リアクトルを用いることなく電流制御により零相電流を抑制する技術も提案されているが、その制御を実際に実現する際の課題についての具体的な記載がない。
そこで、零相電流の抑制制御を行う際に、実際のモータ駆動に適合して零相電流を効率的に抑制できる冷凍サイクル装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の冷凍サイクル装置は、３相巻線がそれぞれ独立であり、６つの巻線端子を備えるオープン巻線構造のモータと、モータの６つの巻線端子のうち３つの巻線端子に接続される１次側インバータと、モータの巻線端子の残り３つの巻線端子に接続される２次側インバータと、交流電源の電圧を直流に変換した直流電源を、１次側インバータ及び前記２次側インバータに供給するするコンバータと、モータにより駆動される圧縮機とを備える。
さらに、モータに流れる各相電流を検出する相電流検出部と、１次側及び２次側インバータの間に流れる零相電流を検出する零相電流検出部と、相電流検出部により検出された各相電流と零相電流検出部により検出された零相電流とに基づいて、モータを駆動しつつ零相電流の抑制制御を行うように前記１次側及び２次側インバータをＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御する制御部とを備え、この制御部は、モータの回転数が高くなるのに応じて、ＰＷＭ制御におけるキャリア周波数を上昇させるように制御する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】一実施形態であり、モータ駆動システムの回路構成を示す図
【図２】制御装置の内部構成を示す機能ブロック図
【図３】零相電流制御部の詳細構成を示す機能ブロック図
【図４】制御装置において、変調部の処理内容を中心に示すフローチャート
【図５】図４の処理に対応した圧縮機の回転数変化と、ＰＷＭキャリア周波数との関係を示す図
【図６】モータの実電流と、制御に使用される検出電流との位相関係を説明する図
【図７】空気調和機の構成を概略的に示す図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、一実施形態について、図面を参照しながら説明する。図７において、ヒートポンプ式冷凍サイクル装置１を構成する圧縮機２は、圧縮機構部３とモータ４を同一の鉄製密閉容器５内に収容して構成され、モータ４のロータシャフトが圧縮機構部３に連結されている。この結果、モータ４の駆動により圧縮機構部３が駆動されて、圧縮運転が行われる。そして、圧縮機２、四方弁６、室内熱交換器７、減圧装置８、室外熱交換器９は、熱伝達媒体流路たるパイプにより閉ループを構成するように接続されている。
【０００９】
圧縮機２は、例えばロータリ型の圧縮機であり、モータ４は、例えば３相ＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）モータ，ブラシレスＤＣモータである。モータ４の回転数の変化に応じて圧縮機構部３の吐出冷媒量が変化することで圧縮機２の出力が変化し、冷凍サイクルの能力が可変できる。空気調和機Ｅは、上記のヒートポンプ式冷凍サイクル装置１を有している。
【００１０】
空気調和機Ｅの暖房運転時には、四方弁６は実線で示す状態にあり、圧縮機２の圧縮機構部３で圧縮された高温冷媒は、四方弁６から室内熱交換器７に供給されて凝縮し、その後、減圧装置８で減圧され、低温となって室外熱交換器９に流れ、ここで蒸発して圧縮機２へと戻る。一方、冷房運転時には、四方弁６は破線で示す状態に切り替えられる。このため、圧縮機２の圧縮部３で圧縮された高温冷媒は、四方弁６から室外熱交換器９に供給されて凝縮し、その後、減圧装置８で減圧され、低温となって室内熱交換器７に流れ、ここで蒸発して圧縮機２へと戻る。
【００１１】
室外熱交換器９は、暖房運転時には蒸発器（吸熱器）として、冷房運転時には凝縮器（放射器）として機能し、室内熱交換器７は、逆に、暖房運転時には凝縮器として、冷房運転時には蒸発器として機能するようになっている。そして、室内側、室外側の各熱交換器７，９には、それぞれファン１０，１１により送風が行われ、その送風によって各熱交換器７，９と室内空気、室外空気の熱交換が効率良く行われるように構成されている。
【００１２】
室外熱交換器９に送風を行うファン１１はプロペラファンであり、ファンモータ１２により駆動される。ファンモータ１２は、例えばモータ４と同様に効率の高いブラシレスＤＣモータである。室内熱交換器７に送風を行うファン１０は横流ファンであり、ファンモータ１３により駆動される。ファンモータ１３も、ブラシレスＤＣモータが用いられることが望ましい。
【００１３】
図１は、商用の３相交流電源２７に接続されるモータ駆動システムの回路構成を示す図である。圧縮機構部３を駆動するモータ４の３相巻線は、それぞれが互いに結線されず両端子がオープン状態となっているオープン巻線構造であり、モータ４は６つの巻線端子Ｕａ，Ｖａ，Ｗａ，Ｕｂ，Ｖｂ，Ｗｂを備えている。
【００１４】
１次側インバータ２１及び２次側インバータ２２（以下、それぞれをインバータ２１，２２と称する）はそれぞれ、スイッチング素子であるＩＧＢＴ２３を３相ブリッジ接続して構成されており、各ＩＧＢＴ２３には、フリーホイールダイオード２４が逆並列に接続されている。例えばインバータ２１,２２は、それぞれがＩＧＢＴ２３を６個とフリーホイールダイオード２４を６個全て同一パッケージに内蔵したモジュール品を用いることができる。さらに、各ＩＧＢＴ２３を、高効率なＳｉＣやＧａＮ等のワイドバンドギャップ半導体で構成しても良い。インバータ２１の各相出力端子はモータ４の巻線端子Ｕａ，Ｖａ，Ｗａにそれぞれ接続され、インバータ２２の各相出力端子はモータ４の巻線端子Ｕｂ，Ｖｂ，Ｗｂにそれぞれ接続されている。
【００１５】
インバータ２１，２２は、コンバータ２５に並列に接続されている。コンバータ２５は、６個のダイオードをブリッジ接続した３相全波整流回路でなり、その３相交流入力端子は、ノイズフィルタ２６を介して３相交流電源２７に接続されている。コンバータ２５，インバータ２１間の正側電源線には、力率改善用の直流リアクトル２８が挿入されている。また、前記正側電源線と負側電源線との間には、直流を平滑化する平滑コンデンサ２９が接続されている。
【００１６】
電流センサ３０（Ｕ，Ｖ，Ｗ）は、モータ４の各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを検出するセンサであり、インバータ２１の３相出力線とモータ４の巻線端子との間に設けられている。なお、電流センサ３０（Ｕ，Ｖ，Ｗ）は、インバータ２２の３相出力線とモータ４の巻線端子との間に設けても良い。電圧センサ３１は、平滑コンデンサ２９の端子電圧である直流電源電圧ＶDCを検出する。例えばサーミスタである温度センサ３２は、インバータ２２側のＩＧＢＴ２３の温度を検出し、センサ信号Ｔｓを出力する。温度センサ３２は、モジュール品に内蔵されたものを用いても良いし、デバイス外部において近傍の基板上に設置しても良い。インバータ２１とインバータ２２に流れる電流は同じであるため、温度センサ３２は、インバータ２１側に設けても良いし、インバータ２１、２２の両方に設けても良い。
【００１７】
制御装置３３には、モータを駆動するシステムにおける上位の制御装置，例えば空気調和機Ｅの空調制御部から、圧縮機構部３の目標回転数となる速度指令値ωrefが与えられ、速度指令値ωrefに検出したモータ速度ωが一致するように制御を行う。制御装置３３は、電流センサ３０が検出した各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗと、電圧センサ３１が検出した直流電圧ＶDCと、温度センサ３２が検出したＩＧＢＴ２３の温度Ｔｓとに基づいて、インバータ２１及び２２を構成する各ＩＧＢＴ２３のゲートに与えるスイッチング信号を生成する。制御装置３３は制御部に相当する。
【００１８】
図２は、制御装置３３の内部構成を示す機能ブロック図である。３相／ｄｑ変換部３４は、電流センサ３０を介して検出した各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ電流を、ベクトル制御に用いるｄ，ｑ及び０の各軸座標の電流Ｉｄ,Ｉｑ,Ｉ０に変換する。零相電流Ｉ０については、各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの和を取ることで算出される。すなわち、Ｉ０＝Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗとなる。３相／ｄｑ変換部３４が電流検出を行うタイミングは、例えばＰＷＭ制御におけるキャリア周期に同期するように設定されている。同様に、電流センサ３０及び３相／ｄｑ変換部３４は相電流検出部に相当する。また、３相／ｄｑ変換部３４は零相電流検出部に相当する。
【００１９】
速度・位置推定部３５は、モータ４の電圧・電流から速度ω，モータ電流周波数ωｅ及び回転位置θを推定する。回転位置θは、３相／ｄｑ変換部３４及びｄｑ／３相変換部３６に入力される。速度制御部３７は、入力された速度指令ωrefと推定された速度ωとから、例えば両者の差をＰＩ演算することでｑ軸電流指令Ｉqrefを生成して出力する。また、速度制御部３７は後述するように、変調部４２から温度センサ３２の検出温度Ｔｓに応じて速度指令ωrefを強制的に低下させる信号が入力されると、変調部４２からの指令に応じた速度を速度指令値ωrefの上限に設定する。ｄ軸電流指令生成部３８は、直流電圧ＶDCとｄｑ軸の電圧振幅Ｖdqとから、例えば同様に両者の差をＰＩ演算することでｄ軸電流指令値Ｉdrefを生成して出力する。
【００２０】
電流制御部３９は、ｑ軸電流指令Ｉqrefとｑ軸電流Ｉｑとの差分に応じてｑ軸電圧指令Ｖｑを生成し、ｄ軸電流指令Ｉdrefとｄ軸電流Ｉｄとの差分に応じてｄ軸電圧指令Ｖｄを生成する。零相電流制御部４０は、零相電流指令Ｉ0refと３相／ｄｑ変換部３４より入力される零相電流Ｉ０，及び速度・位置推定部３５より入力される、モータ電流周波数ωｅから零相電圧指令Ｖ０を生成し、１／（√２）倍して出力する。以降、零相電圧指令Ｖ０については、係数１／（√２）を省略する。
【００２１】
ｄｑ／３相変換部３６は、各軸電圧指令Ｖｑ,Ｖｄ,Ｖ０を、２つのインバータ２１及び２２の３相電圧指令値Ｖｕ１,Ｖｖ１,Ｖｗ１,Ｖｕ２,Ｖｖ２,Ｖｗ２に（１）式により変換する。
【００２２】
【数１】
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【００２３】
変調部４２は、入力された電圧指令値よりインバータ１及び２を構成する各ＩＧＢＴ２３のゲートに与えるスイッチング信号，ＰＷＭ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１，Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１，Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２，Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２を生成して出力する。変調部４２には、速度ω及び温度センサ３２のセンサ信号である検出温度Ｔｓが入力されている。変調部４２は、温度センサ３２の検出温度Ｔｓが所定値よりも高くなると、速度指令ωrefを強制的に低下させる信号を速度制御部３７に指令する。
【００２４】
図３は、零相電流制御部４０の詳細構成を示す機能ブロック図である。減算器４３は、零相電流指令Ｉ0refと零相電流Ｉ０との差分をとり、増幅器４４及び４５に出力する。尚、本実施形態では、零相電流指令Ｉ0refは常時ゼロに設定することで零相電流Ｉ０の抑制を図る。増幅器４４は、上記差分信号に比例制御ゲインＫｐを乗じた結果を加算器４６に出力し、増幅器４５は、同差分信号に共振制御ゲインＫｒを乗じた結果を減算器４７に出力する。減算器４７の出力信号は、積分器４８により積分されて加算器４６及び乗算器４９に出力される。
【００２５】
乗算器４９には、モータ電流周波数ωｅの３倍値が入力されており、周波数３ωｅに対して積分器４８の積分結果が乗じられる。モータ電流周波数の３次高調波成分は、零相電流Ｉ０に相当するものである。乗算器４９の乗算結果は、積分器５０を介して減算器４７に入力される。
【００２６】
減算器４７は、増幅器４５の出力信号より積分器５０の積分結果を減じて積分器４８に出力する。以上の構成において、増幅器４４及び加算器４６を除いた部分が、電流周波数の３次高調波に対する応答性を高めるように制御する共振制御部５１を構成している。加算器４６の加算結果が零相電圧Ｖ０となり、図示しない後段において１／√２倍から出力される。
【００２７】
次に、本実施形態の作用について図４から図６を参照して説明する。図６に示すように制御装置３３のＰＷＭ制御の分解能は、キヤリア周期単位である。圧縮機２の回転数が高くなるほど電気角に対するＰＷＭ制御の分解能が低くなり、ＰＷＭ制御に組み込まれている零相電流の抑制制御の遅延が大きくなる。このような遅延が発生すると、零相電流を抑制する効果が発揮できなくなり、最悪の場合、零相電流を抑制する制御が働いた際の符号が反転して、逆に零相電流を増大させてしまうことも考えられる。また、電流検出についても、圧縮機２の回転数が高くなるほど電流検出分解能が粗くなるため、実際の電流値に対して、零相電流の抑制制御に用いる電流値の位相遅れが顕著になるという同様の問題がある。この事態を回避するため、本実施形態では、圧縮機２の回転数が予め設定した回転数以上になるとキャリア周波数を増加させるように制御する。
【００２８】
図４は、制御装置３３において、変調部４２の処理内容を中心に示すフローチャートである。変調部４２は、圧縮機２の運転を開始する際には、ＰＷＭ制御のキャリア周波数を初期値ｆｃ，例えば４ｋＨｚに設定する（Ｓ１）。続いて、変調部４２は、温度センサ３２の検出温度Ｔｓが閾値α以下か否かを判断する（Ｓ１ａ）。検出温度Ｔｓが閾値α以下であれば（ＹＥＳ）、後述するステップＳ９の圧縮機の回転数制限を解除して（Ｓ１ｂ）、回転数Ｘ１以上での圧縮機２の運転を可能にする。運転当初は温度センサ３２の検出温度Ｔｓも低く、圧縮機回転数の制限もなされていないので、そのままステップＳ２へ移行する。
一方、温度センサ３２の検出温度Ｔｓが閾値αを超えていれば（Ｓ１ａ；ＮＯ）、圧縮機の回転数制限を解除することなく、ステップＳ２へ移行する。この場合は、温度センサ３２の検出温度Ｔｓが低くなるまで圧縮機回転数の制限が継続される。
【００２９】
ステップＳ２では、圧縮機２，すなわちモータ４の回転数が、閾値Ｘ１以上となったか否かを判断する。ここで、閾値Ｘ１は、キャリア周波数やモータの極数に応じて設定される。例えば、４極モータより６極モータのほうが電流検出分解能は低くなるため、６極モータの方が閾値Ｘ１は低回転数側にシフトする。よって、極数が多いものほど電流検出遅れが大きくなるのでキャリア周波数を高くする必要がある。例えば、６極モータでキャリア周波数が４ｋＨｚの場合、回転数閾値Ｘは５０〜６０ｒｐｓ程度とし、４極モータでキャリア周波数が４ｋＨｚの場合、回転数閾値Ｘ１は７０〜８０ｒｐｓ程度に設定する。回転数が閾値Ｘ１未満であれば（Ｓ２；ＮＯ）ステップＳ１に戻り、回転数が閾値Ｘ１以上であれば（ＹＥＳ）キャリア周波数を初期値ｆｃの２倍に設定する（Ｓ３）。
【００３０】
続いて、変調部４２は、温度センサ３２のセンサ値Ｔｓが閾値α以下か否かを判断する（Ｓ４）。閾値αは、例えば９０℃程度である。センサ値Ｔｓが閾値αを超えていれば（ＮＯ）、速度制御部３７に指令を出して圧縮機２の回転数が閾値Ｘ１未満となるように制限して（Ｓ９）ステップＳ１に移行する。一方、センサ値Ｔｓが閾値α以下であれば（ＹＥＳ）、それまでに圧縮機２の回転数制限（Ｓ１０）がかかっていればそれを解除する（Ｓ４ａ）。圧縮機２の回転数制限がかかっていなければ、そのままステップＳ４ａを通過する。
【００３１】
続いて、圧縮機２の回転数が、閾値Ｘ２以上となったか否かを判断する（Ｓ５）。閾値Ｘ２は、例えば６極モータで８０〜９０ｒｐｓ程度，４極モータでは９０〜１１０ｒｐｓ程度とする。回転数が閾値Ｘ２未満であれば（ＮＯ）ステップＳ３に戻り、回転数が閾値Ｘ２以上であれば（ＹＥＳ）キャリア周波数を初期値ｆｃの３倍に設定する（Ｓ６）。
【００３２】
次に、変調部４２は、再び温度センサ３２のセンサ値Ｔｓが閾値α以下か否かを判断する（Ｓ７）。ここでセンサ値Ｔｓが閾値αを超えていれば（ＮＯ）、速度制御部３７に指令を出して圧縮機２の回転数が閾値Ｘ２未満となるように制限し（Ｓ９）、ステップＳ３に移行する。一方、センサ値Ｔｓが閾値α以下であれば（ＹＥＳ）、そのままの状態で圧縮機２の運転を継続する（Ｓ８）。
【００３３】
以上の一連の制御により、圧縮機２の回転数が閾値Ｘ１とＸ２の間にある状態（Ｓ２；ＹＥＳ）でセンサ値Ｔｓが閾値αを超えると（Ｓ４）、回転数は閾値Ｘ１未満に制限され（Ｓ９）、同時にそれまでｆｃ×２に設定されていたキャリア周波数が、ｆｃに低下するように変更される（Ｓ１）。また、圧縮機２の回転数が閾値Ｘ２以上にある状態で（Ｓ５；ＹＥＳ）センサ値Ｔｓが閾値αを超えると（Ｓ７）、回転数は閾値Ｘ２未満に制限され（Ｓ１０）、同時にキャリア周波数はｆｃ×２に低下するように変更される（Ｓ３）。本来は、キャリア周波数が低い方がスイッチング素子のスイッチング回数が減らせるため、効率が向上する。しかしながら、零相電流の抑制が適切に行えない場合はそれ以上に効率が低下する。そこで、回転数に応じて適切なキャリア周波数を選定することで零相電流を抑制し、且つキャリア周波数を低めに選定することで効率の低下を防止する。
【００３４】
図５は、図４に示すフローチャートの処理内容に応じた圧縮機２の回転数の変化と、ＰＷＭキャリア周波数との関係を示している。回転数が閾値Ｘ１までの領域は、キャリア周波数が一定に固定され、閾値Ｘ１を超えるとキャリア周波数が複数段階に変更されるようになっている。
【００３５】
インバータ２１，２２の各スイッチング素子であるＩＧＢＴ２３の発熱は、スイッチングロスにより発生する。このロスは、スイッチング回数に依存する。すなわち、スイッチング回数が多くなれば発熱量が多くなり、ＩＧＢＴ２３の温度が上昇する。スイッチング回数はキャリア周波数に比例することから、キャリア周波数が高いほど、ＩＧＢＴ２３の温度は上昇する。適切な冷却が行われていれば、ＩＧＢＴ２３の温度は許容範囲内に留まり問題は生じない。
【００３６】
しかしながら、外気温度が極端に高い場合や、インバータ２１、２２のヒートシンクなどの放熱部分への通風が弱まった場合等には、ＩＧＢＴ２３の温度が異常に上昇し、最終的にＩＧＢＴ２３が熱破壊を起こす可能性もある。そこで、変調部４２は、ＩＧＢＴ２３の温度を温度センサ３２により検出し、温度が閾値αを超えると、ステップＳ４からＳ９へのフロー及びステップＳ７からＳ１０へのフローにより、圧縮機２の回転数を１段階下のキャリア周波数となる回転数まで低下させる。この圧縮機２の回転数制限によりキャリア周波数を現状の値から低下させることで、ＩＧＢＴ２３の過熱による熱破壊を防止できる。
【００３７】
以上のように本実施形態によれば、冷凍サイクル装置１において、１次側インバータ２１，２次側インバータ２２は、それぞれの各相出力端子がオープン巻線構造モータ４の３つの巻線端子に接続される。コンバータ２５は、交流電源２７の電圧を直流に変換した直流電源をインバータ２１及び２２に供給する。圧縮機２は、モータ４により駆動される。
【００３８】
３相／ｄｑ変換部３４は、ＰＷＭキャリア周期に同期してモータ４に流れる各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを検出すると共に、インバータ２１，２２の間に流れる零相電流Ｉ０を検出する。制御装置３３は、各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗと零相電流Ｉ０とに基づいてモータ４を駆動しつつ、零相電流制御部４０により零相電流Ｉ０の抑制制御を行うようにインバータ２１及び２２をＰＷＭ制御する。そして、変調部４２は、モータ４の回転数が高くなるのに応じてＰＷＭ制御におけるキャリア周波数を上昇させるように制御する。
【００３９】
このように構成すれば、モータ４の回転数が上昇するのに応じて、３相／ｄｑ変換部３４が各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを検出する頻度も上昇するので、電流検出分解能を低下させることがない。これにより、零相電流Ｉ０の抑制制御を安定して行うことができ、圧縮機２の運転効率を向上させることができる。
【００４０】
また、３相／ｄｑ変換部３４は、各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗから演算により零相電流Ｉ０を検出するので、零相電流Ｉ０を別途検出するセンサを設ける必要が無い。また、制御装置３３は、モータの極数が増加するのに応じてキャリア周波数をより高く設定するので、極数が多いモータについても零相電流の抑制効果を維持できる。
【００４１】
また、インバータ２１及び２２を、ＳｉＣやＧａＮ等のワイドバンドギャップ半導体を用いたＩＧＢＴ２３で構成することで、キャリア周波数を上昇させた際のスイッチング損失増加を抑制できる。更に、ＩＧＢＴ２３の温度を温度センサ３２により検出し、変調部４２は、前記温度が閾値αを超えると、キャリア周波数を現状の値から低下させるようにした。これにより、ＩＧＢＴ２３が過熱により熱破壊することを防止できる。加えて、制御装置３３は、キャリア周波数を低下させるのに併せてモータ４の回転数を低下させるので、零相電流の抑制効果を維持できる。
【００４２】
（その他の実施形態）
ノイズフィルタ２６は、必要に応じて設ければ良い。
回転数閾値Ｘ１，Ｘ２や温度閾値αの具体数値は、要旨を逸脱しない範囲で適宜設定すれば良い。
キャリア周波数を、２段階又は４段階以上、さらには回転数に比例して直線的に変化させても良い。
各相電流の検出は、必ずしもＰＷＭキャリア周期に同期して行う必要は無く、半周期に同期させたり、２倍周期に同期させても良い。
【００４３】
温度閾値にヒステリシスを設け、制御のハンチングを防止しても良い。
温度センサ３２は、１次側インバータ２１のＩＧＢＴ２３の温度を検出しても良いし、インバータ２１及び２２のＩＧＢＴ２３の温度を検出しても良い。さらには、温度センサ３２によりＩＧＢＴ２３の温度を検出して行う制御は、必要に応じて行えば良い。
冷凍サイクル装置は、ヒートポンプ式温水器やチラー等の空気調和機以外に適用されるものでも良い。
【００４４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４５】
図面中、１はヒートポンプ式冷凍サイクル装置、２は圧縮機、４はモータ、２１は１次側インバータ、２２は２次側インバータ、２３はＩＧＢＴ、２５はコンバータ、２７は３相交流電源、３０は電流センサ、３２は温度センサ、３３は制御装置、３４は３相／ｄｑ変換部、４０は零相電流制御部、４２は変調部を示す。
【図１】
2019165573.tif 000004
【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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