(57)【要約】  電動機駆動装置は、インバータの動作を制御する駆動制御部を有し、駆動制御部は、電動機の運転周波数を設定する周波数設定部と、周波数設定部において設定された運転周波数が設定周波数閾値以下であるか否かを判定する周波数判定部と、直流電圧の値が設定電圧閾値以上であるか否かを判定する電圧判定部と、周波数設定部において設定された運転周波数に基づいてインバータを制御するものであって、周波数判定部により運転周波数が設定周波数閾値以下であると判定されるとともに、電圧判定部により直流電圧が設定電圧閾値以上であると判定された場合、出力電流の歪みが抑制されるようにインバータを制御するインバータ制御部とを備える。
2016027357.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機の駆動を制御する電動機駆動装置であって、
交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換するコンバータと、
前記コンバータにおいて変換された前記直流電圧を交流からなる出力電圧に変換して前記電動機に印加するインバータと、
前記インバータに印加される前記直流電圧の値を検知する電圧検知部と、
前記インバータの動作を制御する駆動制御部と
を有し、
前記駆動制御部は、
前記電動機の運転周波数を設定する周波数設定部と、
前記周波数設定部において設定された前記運転周波数が設定周波数閾値以下であるか否かを判定する周波数判定部と、
前記直流電圧の値が設定電圧閾値以上であるか否かを判定する電圧判定部と、
前記周波数設定部において設定された前記運転周波数に基づいて前記インバータを制御するものであって、前記周波数判定部により前記運転周波数が設定周波数閾値以下であると判定されるとともに、前記電圧判定部により前記直流電圧が設定電圧閾値以上であると判定された場合、出力電流の歪みが抑制されるように前記インバータを制御するインバータ制御部と
を備えた電動機駆動装置。
【請求項２】
前記インバータ制御部は、前記運転周波数が設定周波数閾値以下であって前記直流電圧の値が設定電圧閾値以上であると判定された場合、前記出力電圧が予め設定された固定出力電圧になるように前記インバータを制御するものである請求項１に記載の電動機駆動装置。
【請求項３】
前記インバータ制御部は、前記運転周波数が設定周波数閾値より大きいと判定され、もしくは前記直流電圧が設定電圧閾値未満であると判定された場合、ベクトル制御により前記インバータを制御するものである請求項２に記載の電動機駆動装置。
【請求項４】
前記インバータ制御部は、前記運転周波数が設定周波数閾値以下であって前記直流電圧の値が設定電圧閾値以上であると判定された場合、矩形波制御を行うものである請求項１に記載の電動機駆動装置。
【請求項５】
前記インバータ制御部は、前記運転周波数が設定周波数閾値より大きいと判定され、もしくは前記直流電圧が設定電圧閾値未満であると判定された場合、正弦波制御を行うものである請求項４に記載の電動機駆動装置。
【請求項６】
前記インバータ制御部は、異なる２つのキャリア周波数を設定する機能を有するものであり、前記運転周波数が設定周波数閾値以下であって前記直流電圧の値が設定電圧閾値以上であると判定された場合、周波数が大きいキャリア周波数を用いて前記インバータを制御するものである請求項１に記載の電動機駆動装置。
【請求項７】
前記インバータ制御部は、前記運転周波数が設定周波数閾値より大きいと判定され、もしくは前記直流電圧が設定電圧閾値未満であると判定された場合、周波数が小さいキャリア周波数を用いて前記インバータを制御するものである請求項６に記載の電動機駆動装置。
【請求項８】
前記インバータ制御部は、期間が異なる２つのデッドタイムを設定する機能を有するものであり、前記運転周波数が設定周波数閾値以下であって前記直流電圧の値が設定電圧閾値以上であると判定された場合、期間が長いデッドタイムを用いて前記インバータを制御するものである請求項１に記載の電動機駆動装置。
【請求項９】
前記インバータ制御部は、前記運転周波数が設定周波数閾値以下であって前記直流電圧の値が設定電圧閾値以上であると判定された場合、期間が短いデッドタイムを用いて前記インバータを制御するものである請求項８に記載の電動機駆動装置。
【請求項１０】
前記インバータ制御部は、前記出力電圧を補正するための２つの異なる第１補正量及び第２補正量を記憶したものであり、前記運転周波数が設定周波数閾値以下であって前記直流電圧の値が設定電圧閾値以上であると判定された場合、増加量の大きい第１補正量を用いて前記出力電圧を補正するものである請求項１に記載の電動機駆動装置。
【請求項１１】
前記インバータ制御部は、前記運転周波数が設定周波数閾値以下であって前記直流電圧の値が設定電圧閾値以上であると判定された場合、増加量の小さい第２補正量を用いて前記インバータを制御するものである請求項１０に記載の電動機駆動装置。
【請求項１２】
電動機を有する圧縮機と、凝縮器と、絞り装置と、蒸発器とが冷媒配管により接続された冷媒回路を有する空気調和装置あるいは冷凍空調装置であって、
前記圧縮機の前記電動機を駆動する請求項１〜１１のいずれか１項に記載の電動機駆動装置を備えた空気調和装置あるいは冷凍空調装置。
【請求項１３】
前記圧縮機が吐出した冷媒の吐出圧力を測定する吐出圧力検知部をさらに備え、
前記インバータ制御部は、前記運転周波数が設定周波数閾値以下であると判定されるとともに、前記電圧判定部により前記直流電圧が設定電圧閾値以上であると判定された場合に加えて、前記吐出圧力検知部により検知された前記吐出圧力が設定閾値以下である場合、出力電流の歪みが抑制されるように前記インバータを制御するものである請求項１２に記載の空気調和装置あるいは冷凍空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、負荷状態に応じて制御される電動機駆動装置及びこれを用いた空気調和装置あるいは冷凍空調装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
空気調和装置あるいは冷凍空調装置は、例えば直流ブラシレスモータ等の電動機により駆動する圧縮機を有しており、直流ブラシレスモータはコンバータ及びインバータを有する駆動制御装置によりＰＷＭ制御されている。そして、空調負荷等に合わせて圧縮機の容量が調整され、空調負荷が高い場合には大きい出力電圧が印加されるようにＰＷＭ信号を制御し、軽負荷状態の場合には小さい出力電圧が印加されるようにＰＷＭ信号を制御する。【０００３】
上述した電動機をパルス幅変調により駆動制御する際、種々の手法が提案されている（特許文献１−３参照）。特許文献１、２には、運転条件に合わせてパルス幅変調に用いるキャリア周波数が変動することにより、安定した運転を可能にすることが開示されている。特許文献３には、直流電流の検出に基づいて、出力させる電圧値の最小値が固定され、あるいはデッドタイムの最小値が変更されることにより、出力電圧のＯＮ時間の最小値が設定され、安定した運転を行うことが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３１６２９４号公報
【特許文献２】特開２００８−２３６９４４号公報
【特許文献３】国際公開第２００３／０３０３４８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１−３のように、直流電圧の変化もしくは直流電流に応じてパルス幅変調の制御方法を調整しても、電動機の制御が不安定になる場合がある。すなわち、例えば空気調和装置あるいは冷凍空調装置において、電源電圧、圧力条件、設置される温度等の使用条件が特定されることにより、性能及び信頼性を最適に発揮できるように制御している。したがって、空気調和装置あるいは冷凍空調装置が軽負荷状態である場合、圧縮機も回転数を上げる必要がなく低回転になるように制御される。ここで、軽負荷状態であって駆動制御装置における母線電圧が高い場合、出力電圧のパルス幅が小さくなりすぎ、デッドタイムの影響等を考慮すると、出力電圧は方形波として出力されず、出力電流は歪んだ波形になり、電動機の制御が不安定になる。【０００６】
本発明は、上記のよう課題を解決するためになされたもので、電動機が軽負荷状態であっても安定した制御を行うことができる電動機駆動装置及びこれを用いた空気調和装置あるいは冷凍空調装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電動機駆動装置は、電動機の駆動を制御する電動機駆動装置であって、交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換するコンバータと、コンバータにおいて変換された直流電圧を交流からなる出力電圧に変換して電動機に印加するインバータと、インバータに印加される直流電圧の値を検知する電圧検知部と、インバータの動作を制御する駆動制御部とを有し、駆動制御部は、電動機の運転周波数を設定する周波数設定部と、周波数設定部において設定された運転周波数が設定周波数閾値以下であるか否かを判定する周波数判定部と、直流電圧の値が設定電圧閾値以上であるか否かを判定する電圧判定部と、周波数設定部において設定された運転周波数に基づいてインバータを制御するものであって、周波数判定部により運転周波数が設定周波数閾値以下であると判定されるとともに、電圧判定部により直流電圧が設定電圧閾値以上であると判定された場合、出力電流の歪みが抑制されるようにインバータを制御するインバータ制御部とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、直流電圧値が設定電圧閾値以上であって運転周波数が設定周波数閾値以下である場合、出力電流の歪みを抑制するようにインバータを制御することにより、軽負荷での駆動で直流電圧値が高い場合であっても圧縮機へ供給される電流が歪んだ波形になるのを防止し、安定した制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電動機駆動装置を用いた空気調和装置あるいは冷凍空調装置の一例を示す冷媒回路図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る電動機駆動装置の一例を示す構成図である。
【図３】図１及び図２の電動機駆動装置の動作例を示すフローチャートである。
【図４】固定出力電圧の設定からベクトル制御に移行するまでの一例を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態２に係る空気調和装置あるいは冷凍空調装置の駆動制御部の動作例を示すフローチャートである。
【図６Ａ】正弦波ＰＷＭ制御時に出力される出力電圧及びＰＷＭ信号の一例を示すグラフである。
【図６Ｂ】矩形波ＰＷＭ制御時に出力される出力電圧及びＰＷＭ信号の一例を示すグラフである。
【図７】本発明の実施の形態３に係る空気調和装置あるいは冷凍空調装置の駆動制御部の動作例を示すフローチャートである。
【図８】図７における異なる相の信号波と第１キャリア周波数及び第２キャリア周波数と線間電圧との関係を示すグラフである。
【図９】本発明の実施の形態４に係る空気調和装置あるいは冷凍空調装置の駆動制御部の動作例を示すフローチャートである。
【図１０】図９における第１デッドタイム及び第２デッドタイムに設定した際の信号波のＰＷＭ出力及び線間電圧の一例を示すグラフである。
【図１１】本発明の実施の形態５に係る空気調和装置あるいは冷凍空調装置の駆動制御部の動作例を示すフローチャートである。
【図１２】図１１における出力電圧が第１補正量又は第２補正量により補正された場合の線間電圧の一例を示すグラフである。
【図１３】本発明の実施の形態６に係る空気調和装置あるいは冷凍空調装置の駆動制御部の動作例を示すフローチャートである。
【図１４】冷媒としてＲ４１０Ａ冷媒を用いた場合の運転範囲における吐出圧力と吸入圧力との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
以下、本発明の電動機駆動装置の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態１に係る電動機駆動装置を用いた空気調和装置あるいは冷凍空調装置の一例を示す冷媒回路図である。図１の電動機駆動装置１は、交流電源ＣＰから供給される電力を変換し、空気調和装置あるいは冷凍空調装置１００における圧縮機２のモータ（負荷）を回転駆動させるものである。空気調和装置あるいは冷凍空調装置１００は、室外機１Ａ及び室内機１Ｂを有しており、室外機１Ａ及び室内機１Ｂは冷媒配管により接続された冷媒配管を構成している。
【００１１】
室外機１Ａ側には、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機２と、冷房運転と暖房運転とにおいて冷媒流路を切り替える流路切替器３と、冷媒と室外空気とを熱交換する室外熱交換器４と、室外熱交換器４に送風を行う室外ファン５とが設置されている。一方、室内機１Ｂ側には、冷媒回路を流れる冷媒を膨張させる絞り装置６と、冷媒と室内空気とを熱交換する室内機側熱交換器７と、室外熱交換器４に送風を行う室内ファン８が設置されている。このうち、圧縮機２は、例えば直流ブラシレスモータからなる電動機Ｍを有するものであり、電動機Ｍの動作は電動機駆動装置１により制御されている。
【００１２】
図２は、本発明の実施の形態１に係る電動機駆動装置の一例を示す構成図であり、図１及び図２を参照して電動機駆動装置１について説明する。電動機駆動装置１は、例えば室外機１Ａ側に設けられており、商用電源等から供給される交流電圧を変換して電動機Ｍに供給する電力変換部２０と、電力変換部２０の動作を制御する駆動制御部３０とを備えている。
【００１３】
電力変換部２０は、コンバータ２１、コンデンサ２２、インバータ２３を備えている。コンバータ２１は、例えば３相交流電源ＣＰの交流電圧（例えばＡＣ２００Ｖ）を直流電圧に変換するものであって、たとえば６個のダイオードをブリッジ接続した３相全波整流器からなっている。なお、交流電源ＣＰは３相３線や３相４線などの交流電源（商用電源）からなっている。コンデンサ２２は、コンバータ２１において変換された直流電圧を平滑させるものである。なお、図２において、コンバータ２１とコンデンサ２２との間に昇圧チョッパ回路が挿入されたものであってもよい。
【００１４】
インバータ２３は、空気調和装置あるいは冷凍空調装置１００の圧縮機２のモータ等の電動機Ｍに接続されており、コンデンサ２２に蓄電されている直流電圧を交流からなる出力電圧Ｖｏｕｔに変換して電動機Ｍに供給するものである。インバータ２３は、例えば絶縁ゲート入力を持つ複数のスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６と、各スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６に逆並列接続されたダイオードＤ１〜Ｄ６とを有している。なお、上述したコンバータ２１とインバータ２３には、例えばＩＧＢＴやサイリスタ、パワーＭＯＳＦＥＴ、ＦＷＤなどのパワー半導体が用いられており、その材質にはシリコンや炭化シリコン、窒化ガリウム、もしくは炭化ケイ素（ＳｉＣ）素子等のワイドバンドギャップ半導体が用いられている。そして、インバータ２３におけるスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６のスイッチング動作は、駆動制御部３０により制御されている。
【００１５】
次に、図２を参照して電力変換部２０の動作例について説明する。まず、交流電源ＣＰから交流電圧がコンバータ２１に供給され、コンバータ２１において直流電圧に整流される。その後、整流された直流電圧はコンデンサ２２へ供給され、コンデンサ２２において蓄電された電圧がインバータ２３に供給される。そして、インバータ２３において各スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６がスイッチング制御されることにより、出力電圧Ｖｏｕｔが生成され、圧縮機２の電動機Ｍに供給される。
【００１６】
上述のように、インバータ２３の動作は、たとえばＤＳＰ等のマイクロコンピュータから構成された駆動制御部３０により制御されている。この際、駆動制御部３０は、各種センサにより検知された情報に基づいてインバータ２３の動作を制御するようになっている。具体的には、図１の電動機駆動装置１は、圧縮機２に吸入される冷媒の吸入圧力を検知する吸入圧力検知部１１と、圧縮機２から吐出される冷媒の吐出圧力を検知する吐出圧力検知部１２と、圧縮機２に吸入される冷媒の温度を検知する吸入温度検知部１３と、圧縮機２から出力される冷媒の温度を吐出温度検知部１４と、外気温度を検知する外気温度検知部１７とを備えている。また、図２に示すように、電動機駆動装置１は、コンバータ２１において変換された（もしくはコンデンサ２２に蓄電された）直流電圧Ｖｄｃを検知する電圧検知部１５と、圧縮機２の電動機Ｍに流れる電流を検知する電流検知部１６とを備えている。そして、駆動制御部３０は、これらの各種センサにより検知された情報に基づいてインバータ制御を行うようになっている。
【００１７】
駆動制御部３０は、インバータ制御部３１、電圧判定部３２、周波数判定部３３を有している。インバータ制御部３１は、電動機Ｍに印加する出力電圧Ｖｏｕｔを設定するものである。インバータ制御部３１は、例えば外部から入力される運転周波数指令と、電圧検知部１５より検出された直流電圧Ｖｄｃとに基づいて、所望の出力電圧Ｖｏｕｔを算出する。そして、インバータ制御部３１は、算出された出力電圧Ｖｏｕｔが得られるように、インバータ２３の複数のスイッチング素子を駆動するためのＰＷＭ信号を生成する。インバータ制御部３１は、インバータ２３における上アーム側（スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ３側）及び下アーム側（スイッチング素子ＳＷ４〜ＳＷ６側）のそれぞれにＰＷＭ信号を出力する。
【００１８】
電圧判定部３２は、電圧検知部１５により検知された直流電圧Ｖｄｃが設定電圧閾値Ｖｒｅｆ以上か否かを判定するものである。また、電圧判定部３２は、判定結果を固定値設定フラグＦＲＡＧとして記憶させる機能を有している。電圧判定部３２は、直流電圧Ｖｄｃの値が設定電圧閾値Ｖｒｅｆ以上である場合には固定値設定フラグＦＲＡＧ＝１に設定し、直流電圧Ｖｄｃの値が設定電圧閾値Ｖｒｅｆ未満である場合は固定値設定フラグＦＲＡＧ＝０に設定する。
【００１９】
周波数判定部３３は、インバータ制御部３１において設定された運転周波数ｆが設定周波数閾値ｆｒｅｆ以下であるか否かを判定するものである。周波数判定部３３には、例えば２５Ｈｚというように予め設定周波数閾値ｆｒｅｆが記憶されており、運転周波数ｆと設定周波数閾値ｆｒｅｆとを比較する。空気調和装置あるいは冷凍空調装置１００において、空調負荷が高くなるほど圧縮機２に印加する出力電圧Ｖｏｕｔを大きくする必要があり、出力電圧Ｖｏｕｔを大きくするためには運転周波数ｆを高くする必要がある。言い換えれば、運転周波数ｆが設定周波数閾値ｆｒｅｆ以下である状態は、空調負荷が低い状態であることを意味する。
【００２０】
ここで、軽負荷状態であって母線電圧が高い場合、出力電圧のパルス幅が小さくなりすぎ、デッドタイムの影響等を考慮すると、出力電圧Ｖｏｕｔは方形波として出力されず、出力電流は歪んだ波形になり、モータの制御が不安定になる。そこで、電圧判定部３２及び周波数判定部３３において、空気調和装置あるいは冷凍空調装置１００が軽負荷状態であって直流電圧Ｖｄｃ（母線電圧）が高い状態であるかを判定し、インバータ制御部３１は、軽負荷状態であって直流電圧Ｖｄｃが高い状態である場合には、出力電圧Ｖｏｕｔの歪みが抑制されるようにインバータ２３を制御するようになっている。
【００２１】
具体的には、インバータ制御部３１は、電圧判定部３２により直流電圧Ｖｄｃが設定電圧閾値Ｖｒｅｆ以上であると判定されるとともに、周波数判定部３３において運転周波数ｆが設定周波数閾値ｆｒｅｆ以下であると判定された場合、予め設定された固定出力電圧Ｖｆｉｘを出力電圧Ｖｏｕｔとして設定する。言い換えれば、運転周波数ｆが低い場合であっても、出力電圧Ｖｏｕｔは固定出力電圧Ｖｆｉｘ以下に設定されることを防止している。
【００２２】
一方、運転周波数ｆが設定周波数閾値ｆｒｅｆより大きいと判定され、もしくは直流電圧Ｖｄｃが設定電圧閾値Ｖｒｅｆ未満であると判定された場合、インバータ制御部３１は、ベクトル制御によりＰＷＭ信号を出力する。なお、ベクトル制御は、モータに流れる電流のうち、トルクになる電流（トルク分電流）と回転子に磁界を発生させるための電流（励磁電流）を分けて、モータ電流の方向をベクトル演算し制御することを意味する。
【００２３】
図３は図１及び図２の電動機駆動装置の動作例を示すフローチャートであり、図１から図３を参照して電動機駆動装置１の動作例について説明する。まず、交流電源ＣＰから交流電力が電動機駆動装置１の電力変換部２０に供給されると、コンバータ２１において直流に変換され、コンデンサ２２により平滑化される。この際、電圧検知部１５において直流電圧Ｖｄｃが検知される（ステップＳＴ１）。次に、電圧判定部３２において、直流電圧Ｖｄｃが設定電圧閾値Ｖｒｅｆ以上か否かが判定される（ステップＳＴ２）。直流電圧Ｖｄｃの値が設定電圧閾値Ｖｒｅｆ以上である場合、固定値設定フラグＦＲＡＧが「１」に設定される（ステップＳＴ３）。一方、直流電圧Ｖｄｃの値が設定電圧閾値Ｖｒｅｆ未満の場合、固定値設定フラグＦＲＡＧが「０」に設定される（ステップＳＴ４）。
【００２４】
その後、空気調和装置あるいは冷凍空調装置１００の運転が開始されると（ステップＳＴ５）、空気調和装置あるいは冷凍空調装置１００における室内機１Ｂ等の図示しない動作設定装置からインバータ制御部３１に運転周波数指令が送信され（ステップＳＴ６）、インバータ制御部３１において運転周波数ｆが読み込まれる（ステップＳＴ７）。運転周波数ｆが設定周波数閾値ｆｒｅｆ以下であるとともに（ステップＴ８のＹＥＳ）、固定値設定フラグＦＲＡＧが「１」である場合（ステップＳＴ９のＹＥＳ）、インバータ制御部３１において出力電圧Ｖｏｕｔは固定出力電圧Ｖｆｉｘに設定される（ステップＳＴ１０）。一方、固定値設定フラグＦＲＡＧが「０」である場合（ステップＳＴ９のＮＯ）、もしくは運転周波数ｆが設定周波数閾値ｆｒｅｆより大きい場合（ステップＳＴ１０のＮＯ）、インバータ制御部３１においてベクトル制御を用いて出力電圧Ｖｏｕｔが設定される。そして、設定された出力電圧ＶｏｕｔになるようにＰＷＭ信号がインバータ制御部３１からインバータ２３へ出力される。
【００２５】
具体例で示すと、直流電圧Ｖｄｃの設定電圧閾値Ｖｒｅｆが６８０Ｖ、運転周波数ｆの設定周波数閾値ｆｒｅｆが２５Ｈｚ、固定出力電圧（最小固定値）Ｖｆｉｘが６０Ｖであり、交流電源が４００Ｖｒｍｓ又は５７５Ｖｒｍｓの交流電力が供給されるものとする。この場合、直流電圧Ｖｄｃは、交流電圧の２１／２倍となるため、交流電源が４００Ｖｒｍｓの場合には４００Ｖｒｍｓ×２１／２＝５６５Ｖになり、交流電源が５７５Ｖｒｍｓの場合には５７５Ｖｒｍｓ×２１／２＝８１３Ｖになる。
【００２６】
交流電源が５７５Ｖｒｍｓである場合、８１３Ｖ（直流電圧Ｖｄｃ）＞６８０Ｖ（設定電圧閾値Ｖｒｅｆ）であるため（ステップＳＴ２）、固定値設定フラグＦＲＡＧは「１」になる（ステップＳＴ３）。また、交流電源が５７５Ｖの場合、例えば室外機の温度が０℃以下で室内機の運転台数が１台のような軽負荷状態のとき、運転周波数ｆは低くなり例えば１５Ｈｚになる。すると、周波数判定部３３において１５Ｈｚ（運転周波数ｆ）＜２５Ｈｚ（設定周波数閾値ｆｒｅｆ）であると判定され（ステップＳＴ８）、固定値設定フラグＦＲＡＧは「１」であるため（ステップＳＴ９のＹＥＳ）、出力電圧Ｖｏｕｔが固定出力電圧Ｖｆｉｘに設定される（ステップＳＴ１０）。すなわち、出力電圧Ｖｏｕｔの最小値が６０Ｖであるので、出力電圧が６０Ｖを下回る出力設定となる場合は、力率を下げ、出力を６０Ｖ以下にならないように制御し運転を行う。以上のように、交流電源が５７５Ｖｒｍｓと上昇した場合は、不安定な制御が解消され、軽負荷状態での運転が可能になる。
【００２７】
一方、交流電源４００Ｖｒｍｓの場合は、５６５Ｖ（直流電圧Ｖｄｃ）＜６８０Ｖ（設定電圧閾値Ｖｒｅｆ）になるため（ステップＳＴ９）、出力電圧の固定値制御が行われずベクトル制御によりＰＷＭ信号が出力される（ステップＳＴ１１）。よって、ベクトル制御でのＰＷＭ出力を行い、最適な運転制御が行われる。このように、運転範囲の全域において効率のよい運転が行われることになる。
【００２８】
実施の形態１によれば、直流電圧Ｖｄｃが高く、運転周波数ｆが設定周波数閾値ｆｒｅｆ以下になるような軽負荷状態で駆動する場合に、出力電圧Ｖｏｕｔに歪みが発生するのを防止するように、固定出力電圧Ｖｆｉｘが出力電圧Ｖｏｕｔとして出力されるようにインバータ制御することにより、効率の良い運転を行うことができる。その後、運転周波数ｆが設定周波数閾値ｆｒｅｆより大きくなった場合、インバータ制御部３１はベクトル制御へ移行しＰＷＭ出力を行うことにより、効率的な運転制御を行うことができる。
【００２９】
すなわち、直流電圧Ｖｄｃが高く、且つ、軽負荷状態であるとき、出力電圧Ｖｏｕｔの歪みが相対的に大きくなり、電動機Ｍの制御が不安定な制御になる。ここで、軽負荷状態となるのは運転周波数ｆが低いときである。このため、運転周波数ｆが設定周波数閾値ｆｒｅｆよりも大きいか否かを判定することにより、軽負荷状態であるか否かを判断する。例えば少ない台数の室内機の運転指令の場合、室外機は低い運転周波数を指令値として制御装置側へ送信するため、運転周波数ｆは小さくなる。また、軽負荷状態であっても電源電圧が低い場合に出力電圧Ｖｏｕｔを固定出力電圧Ｖｆｉｘに設定すると、力率が悪化するために、直流ブラシレスモータの効率を悪化させ、モータの発熱によるモータ破損の原因となる。そこで、インバータ制御部３１は、直流電圧Ｖｄｃが設定電圧閾値Ｖｒｅｆ以上であって運転周波数ｆが設定周波数閾値ｆｒｅｆ以下である場合に出力電圧Ｖｏｕｔが固定出力電圧Ｖｆｉｘになるように設定する。すると、出力電流に歪みが発生するのを防止して圧縮機２が効率の良い運転を行うことができるようになる。
【００３０】
図４は、固定出力電圧の設定からベクトル制御に移行するまでの一例を示すフローチャートである。図４に示すように、起動時において配管内の気化冷媒量が少ない状態であり（ステップＳＴ２１）、この状態で運転が開始されると（ステップＳＴ２２）、低い運転周波数ｆが指令され（ステップＳＴ２３）、固定出力電圧Ｖｆｉｘに基づくＰＷＭ信号の生成が行われる（ステップＳＴ２４）。出力電圧Ｖｏｕｔが固定出力電圧Ｖｆｉｘの場合には力率が低いために無効電力が増加し（ステップＳＴ２５）、圧縮機２が効率の悪い運転を実施し（ステップＳＴ２６）、無効電力により圧縮機２内のモータの温度が上がる（ステップＳＴ２７）。
【００３１】
その後、圧縮機２の運転により配管内の冷媒が薄くなり（ステップＳＴ２８）、圧縮機２の吸入側の過熱度ＳＨが低くなる（ステップＳＴ２９）。すると、空気調和装置あるいは冷凍空調装置１００の空調能力が低下する（ステップＳＴ３０）。そのため、駆動制御部３０は空調能力を上げるために運転周波数ｆを最低運転周波数である例えば１５Ｈｚから徐々に上げていく。そして、運転周波数ｆが設定周波数閾値ｆｒｅｆより大きくなった場合にベクトル制御に移行する（ステップＳＴ３１）。これにより、力率が改善され、無効電力が減少し（ステップＳＴ３２）、圧縮機の効率が良くなることで（ステップＳＴ３３）、モータの温度が最適な温度になる（ステップＳＴ３４）。
【００３２】
実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２に係る空気調和装置あるいは冷凍空調装置の駆動制御部の動作例を示すフローチャートであり、図５を参照して実施の形態２における駆動制御部の動作例について説明する。なお、図５の駆動制御部の動作例において、図１から図４と同一の構成又は工程を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図５の実施の形態２が、図１から図４の実施の形態１と異なる点は、直流電圧Ｖｄｃ及び運転周波数ｆに応じて正弦波ＰＷＭ方式と矩形波ＰＷＭ方式とを切替える点である。
【００３３】
図５において、運転周波数ｆが設定周波数閾値ｆｒｅｆ以下で、且つ、直流電圧Ｖｄｃが設定電圧閾値Ｖｒｅｆ以上（固定値設定フラグＦＲＡＧ＝１）である場合、インバータ制御部３１は、矩形波ＰＷＭ制御を用いてＰＷＭ信号が生成されるように制御する（ステップＳＴ４０）。一方、運転周波数ｆが設定周波数閾値ｆｒｅｆより大きい、もしくは固定値設定フラグＦＲＡＧ＝０の場合、インバータ制御部３１は、正弦波ＰＷＭ制御を用いてＰＷＭ信号が生成されるように制御する（ステップＳＴ４１）。
【００３４】
図６Ａは正弦波ＰＷＭ制御時に出力される出力電圧及びＰＷＭ信号の一例を示すグラフである。図６Ａに示すように、正弦波ＰＷＭ制御方式において、ＰＷＭ信号のＯＮ時間が変化することにより、電動機Ｍへ印加される出力電圧Ｖｏｕｔが正弦波になるように制御し、出力電流も正弦波出力に近い波形となる。そのため、モータの騒音や振動、効率、トルク脈動等の特性は、矩形波ＰＷＭ制御よりも良くなる。空気調和装置あるいは冷凍空調装置１００の場合、通常、モータの騒音や振動などの影響が少ないようにするために正弦波ＰＷＭ制御を用いてＰＷＭ信号を出力している。これにより、出力電圧Ｖｏｕｔに歪みが発生するのを防止し、騒音や振動の影響が少なく抑えることができるとともに、電圧ＯＮ時間を固定となるため、不安定な制御の解消が可能となる。
【００３５】
図６Ｂは矩形波ＰＷＭ制御時に出力される出力電圧及びＰＷＭ信号の一例を示すグラフである。矩形波ＰＷＭ制御時において、ＯＮ時間が固定された方形波の出力電圧Ｖｏｕｔが圧縮機２の電動機Ｍへ印加される。この場合、ＯＮ時間が固定されているため、出力電流に歪みが生じるのを防止することができる。なお、運転周波数ｆが高くなるにつれ、あるいは過負荷状態での駆動になるにつれ、電動機Ｍの振動や騒音が大きくなる。しかしながら、直流電圧Ｖｄｃが設定電圧閾値Ｖｒｅｆ未満であり、もしくは運転周波数ｆが設定周波数閾値ｆｒｅｆより大きくなれば、上述したように正弦波ＰＷＭ制御を行うようにしている。これにより、高い負荷状態になった場合には、効率的なＰＷＭ制御を行うことができる。
【００３６】
上記実施の形態２によれば、直流電圧Ｖｄｃが高く、運転周波数ｆが設定周波数閾値ｆｒｅｆ以下になるような軽負荷状態で駆動する場合に、出力電流に歪みが発生するのを防止するように、矩形波ＰＷＭ制御を用いてインバータ制御することにより、効率の良い運転を行うことができる。その後、運転周波数ｆが設定周波数閾値ｆｒｅｆより大きくなった場合、インバータ制御部３１は正弦波ＰＷＭ制御へ移行しＰＷＭ出力を行うことにより、効率的な運転制御を行うことができる。
【００３７】
実施の形態３．
図７は、本発明の実施の形態３に係る空気調和装置あるいは冷凍空調装置の駆動制御部の動作例を示すフローチャートであり、図７を参照して実施の形態３における駆動制御部の動作例について説明する。なお、図７の駆動制御部の動作例において、図１から図４と同一の構成又は工程を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図７の実施の形態３が、図１から図４の実施の形態１と異なる点は、圧縮機２の電動機Ｍに印加する出力電圧Ｖｏｕｔのキャリア周波数を切り替える制御を行う点である。
【００３８】
図７において、運転周波数ｆが設定周波数閾値ｆｒｅｆ以下で、且つ、直流電圧Ｖｄｃが設定電圧閾値Ｖｒｅｆ以上（固定値設定フラグＦＲＡＧ＝１）である場合、インバータ制御部３１は、第２キャリア周波数ｆｃ２を用いてＰＷＭ信号が生成されるように制御する（ステップＳＴ５０）。一方、運転周波数ｆが設定周波数閾値ｆｒｅｆより大きい、もしくは固定値設定フラグＦＲＡＧ＝０の場合、インバータ制御部３１は、第１キャリア周波数ｆｃ１を用いてＰＷＭ信号が生成されるように制御する（ステップＳＴ５１）。
【００３９】
インバータ制御部３１には、２つの異なる第１キャリア周波数ｆｃ１及び第２キャリア周波数ｆｃ２が予め設定されており、判定結果に応じて第１キャリア周波数ｆｃ１もしくは第２キャリア周波数ｆｃ２のいずれかを設定しＰＷＭ信号を生成する。このうち、第１キャリア周波数ｆｃ１は第２キャリア周波数ｆｃ２よりも高く設定されており、特に第２キャリア周波数ｆｃ２を用いた場合には電圧ＯＮ時間が固定となるようなＰＷＭ信号が生成されるようになっている。
【００４０】
図８は、図７における異なる相の信号波と第１キャリア周波数及び第２キャリア周波数と線間電圧との関係を示すグラフである。なお、図８（Ａ）は、第１信号波及び第２信号波と第１キャリア周波数及び第２キャリア周波数の関係を示しており、図８（Ｂ）は第１キャリア周波数を用いて生成されたＰＷＭ信号の一例を示すグラフであり、図８（Ｃ）は第２キャリア周波数を用いて生成されたＰＷＭ信号の一例を示すグラフである。図８（Ｂ）に示すように、第１キャリア周波数ｆｃ１を用いた場合、第１信号波及び第２信号波の線間電圧にＯＮ時間が短い細い幅の出力電圧Ｖｏｕｔが発生する領域がある。一方、図８（Ｃ）に示すように、第２キャリア周波数ｆｃ２を用いた場合、第１信号波及び第２信号波の線間電圧に細いパルス幅の出力電圧Ｖｏｕｔが発生せず、出力電圧Ｖｏｕｔのパルス幅は広くなる。これにより、出力電流の歪みによる不安定な制御を解消することができる。
【００４１】
一方、第２キャリア周波数ｆｃ２を用いた場合、線間電圧のＯＮ時間とＯＦＦ時間の幅を大きくなるため、電動機Ｍへ流れる出力電流の正弦波歪みが大きくなり、この歪みにより電動機Ｍへの振動や騒音が大きくなる。そして、第２キャリア周波数ｆｃ２を継続して用い続けた場合には運転周波数ｆが高くなるにつれ、すなわち過負荷状態での駆動になるにつれ、モータの振動や騒音が大きくなる。そこで、直流電圧Ｖｄｃが高く、運転周波数ｆが低い場合にのみ、第２キャリア周波数ｆｃ２とすることで、騒音や振動の影響が少なく抑えること可能であり、且つ、電圧ＯＮ時間を固定となるため、不安定な制御の解消が可能になる。
【００４２】
実施の形態４．
図９は、本発明の実施の形態４に係る空気調和装置あるいは冷凍空調装置の駆動制御部の動作例を示すフローチャートであり、図９を参照して実施の形態３における駆動制御部の動作例について説明する。なお、図９の駆動制御部の動作例において、図１から図４と同一の構成又は工程を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図９の実施の形態４が、図１から図４の実施の形態１と異なる点は、電動機Ｍに印加する出力電圧ＶｏｕｔのデッドタイムＴｄを変動させる点である。
【００４３】
図９に示すように、運転周波数ｆが設定周波数閾値ｆｒｅｆ以下であって固定値設定フラグＦＲＡＧ＝１の場合、第２デッドタイムＴｄ２を用いてＰＷＭ信号が生成される（ステップＳＴ６０）。一方、運転周波数ｆが設定周波数閾値ｆｒｅｆより大きい、もしくは直流電圧Ｖｄｃが設定電圧閾値Ｖｒｅｆ未満の場合、第１デッドタイムＴｄ１を用いてＰＷＭ信号が生成される（ステップＳＴ６１）。
【００４４】
インバータ制御部３１には、第１デッドタイムＴｄ１と第２デッドタイムＴｄ２とが切り替え可能に記憶されており、判定結果に応じて第１デッドタイムＴｄ１と第２デッドタイムＴｄ２のいずれかを選択し、選択された第１デッドタイムＴｄ１もしくは第２デッドタイムＴｄ２を用いてＰＷＭ信号を生成する。このうち、第２デッドタイムＴｄ２は第１デッドタイムＴｄ１よりも短い時間に設定されている。
【００４５】
図１０は、図９における第１デッドタイム及び第２デッドタイムに設定した際の信号波のＰＷＭ出力及び線間電圧の一例を示すグラフである。なお、図１０（Ａ）は第１信号波及び第２信号波とキャリア周波数との関係を示すグラフ、図１０（Ｂ）は第１デッドタイムＴｄ１を用いた場合の第１信号波のＰＷＭ信号の一例を示すグラフ、図１０（Ｃ）は第２デッドタイムＴｄ２を用いた場合の第２信号波のＰＷＭ信号の一例を示すグラフ、図１０（Ｄ）は第１デッドタイムＴｄ１を用いた場合の線間電圧の一例を示すグラフ、図１０（Ｅ）は第２デッドタイムＴｄ２を用いた場合の第１信号波のＰＷＭ信号の一例を示すグラフ、図１０（Ｆ）は第２デッドタイムＴｄ２を用いた場合の第２信号波のＰＷＭ信号の一例を示すグラフ、図１０（Ｇ）は第２デッドタイムＴｄ２を用いた場合の線間電圧の一例を示すグラフである。
【００４６】
図１０に示すように、第１デッドタイムＴｄ１は第２デッドタイムＴｄ２よりも長いため、第２デッドタイムＴｄ２を用いた場合は、第１デッドタイムＴｄ１を用いた場合よりも電動機Ｍへ出力される線間電圧のＯＮ時間は長くなる。従って、第２デッドタイムＴｄ２を用いることにより、安定した出力電圧Ｖｏｕｔの制御が可能になる。
【００４７】
一方、第２デッドタイムＴｄ２を用いた場合、インバータ２３に使用されるパワー半導体が短絡する可能性が増加する。例えば、インバータ２３は、上下アームとモータ出力３相の６個のパワー半導体を有しており（図２参照）、上下アームが同時にＯＮする短絡状態では、電動機Ｍに電流が流れず、上下アーム間に大電流が流れて、パワー半導体の寄生抵抗とこの大電流により発熱して熱破損する。また、パワー半導体はＰＷＭ信号を受け取った後に反応するまで一定の時間を要する。スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６がＯＮ状態になるまでに必要なＯＮ時間は、ＯＦＦ状態になるまでに必要なＯＦＦ時間よりも短い。このため、デッドタイムＴｄの設定時間が短すぎると上下アームのうちどちらかのパワー半導体がＯＦＦになる前に上下アームの逆側のパワー半導体がＯＮになってしまい、同時にＯＮするタイミングが発生して短絡する。そのため、通常、デッドタイムＴｄは最適に設計されている。
【００４８】
ここで、空気調和装置あるいは冷凍空調装置１００で軽負荷となる状態は、気化冷媒が少ない状態である。冷媒は室外温度が低いとき（例えば、０℃以下）液化するので、相対的に気化している冷媒が少なくなる。室外温度が低いときは、室外機１Ａに搭載している電動機駆動装置１の温度も低くなる。一般的に、パワー半導体は、温度が低くなるにつれてＯＮ時間は長くなりＯＦＦ時間は短くなる。例えば、１２５℃でのＯＮ時間が１５１ｎｓ、ＯＦＦ時間が９５０ｎｓであるのに対し、２５℃でのＯＮ時間は１５８ｎｓ、ＯＦＦ時間は８５０ｎｓとなる。従って、空気調和装置あるいは冷凍空調装置の場合、軽負荷（低温）時にＴｄ時間の設定値を通常より小さい値に最適化が可能である。
【００４９】
実施の形態４によれば、軽負荷状態の際には第２デッドタイムＴｄ２に設定してＰＷＭ信号を生成することにより、軽負荷状態ではＯＮ時間が長くなりＯＦＦ時間が短くなることを利用して、インバータ２３における上下アームの短絡を防止しながら出力電圧Ｖｏｕｔに歪みが発生するのを防止して、効率的な運転を行うことができる。
【００５０】
実施の形態５．
図１１は、本発明の実施の形態５に係る空気調和装置あるいは冷凍空調装置の駆動制御部の動作例を示すフローチャートであり、図１１を参照して実施の形態５における駆動制御部の動作例について説明する。なお、図１１の駆動制御部の動作例において、図１から図４と同一の構成又は工程を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図１１の実施の形態５が、図１から図４の実施の形態１と異なる点は、デッドタイムＴｄに対応して電動機Ｍに印加する出力電圧Ｖｏｕｔを変動させる点である。
【００５１】
デッドタイムＴｄに対応した出力電圧Ｖｏｕｔの補正とは、デッドタイムＴｄの影響により線間電圧のＯＮ時間が小さくなり、実際の出力電圧Ｖｏｕｔが出力したい電圧より低くなるため、デッドタイムＴｄ分のＯＦＦ時間を見越して出力電圧Ｖｏｕｔを補正した指令値を与えることを示す。インバータ制御部３１には、出力電圧ＶｏｕｔをデッドタイムＴｄに対応して補正するための第１補正量Ｖｄ１と第２補正量Ｖｄ２とが記憶されている。なお、第２補正量Ｖｄ２は第１補正量Ｖｄ１よりも大きい値を有しており、例えば、第１補正量Ｖｄ１は３μｓであり第２補正量Ｖｄ２は５μｓに設定されている。そして、インバータ制御部３１は、判定結果に応じて第１補正量Ｖｄ１もしくは第２補正量Ｖｄ２のいずれかを用いてＰＷＭ信号を生成するかを設定し、設定された第１補正量Ｖｄ１もしくは第２補正量Ｖｄ２に基づいて出力電圧Ｖｏｕｔを補正し、ＰＷＭ信号を生成する。
【００５２】
運転周波数ｆが設定周波数閾値ｆｒｅｆ以下で、且つ、固定値設定フラグＦＲＡＧ＝１の場合、第２補正量Ｖｄ２を用いて出力電圧Ｖｏｕｔを補正し、補正した出力電圧Ｖｏｕｔを用いてＰＷＭ信号を生成しインバータ２３に出力する（ステップＳＴ７０）。一方、運転周波数ｆが設定周波数閾値ｆｒｅｆより大きい、もしくは固定値設定フラグＦＲＡＧ＝０の場合、第１補正量Ｖｄ１を用いて出力電圧Ｖｏｕｔを補正し、補正後の出力電圧Ｖｏｕｔを用いてＰＷＭ信号を生成しインバータ２３に出力する（ステップＳＴ７１）。
【００５３】
図１２は、図１１において、出力電圧が第１補正量又は第２補正量により補正された場合の線間電圧の一例を示すグラフである。なお、図１２（Ａ）は、デッドタイムが第１補正量又は第２補正量により補正された第１信号波及び第２信号波の一例を示すグラフ、図１２（Ｂ）は第１補正量を用いたときの線間電圧と直流ブラシレスモータに流れる電流及びデッドタイムＴｄの影響がない場合に電動機に流れる出力電流を示すグラフ、図１２（Ｃ）は第２補正量の場合の線間電圧と電動機に流れる電流の一例を示すグラフである。図１２に示すように、第２補正量Ｖｄ２を用いた場合、第１補正量Ｖｄ１を用いて補正した場合よりも補正量が大きい分、出力電圧Ｖｏｕｔが上がるような指令になる。そのため、信号波も第１補正量Ｖｄ１を用いたときよりも第２補正量Ｖｄ２を用いた場合の方が振幅が大きくなり、出力電圧ＶｏｕｔのＯＮ時間も長くなる。これにより、安定した出力制御できる。
【００５４】
上記実施の形態５によれば、軽負荷状態の際には第２補正量Ｖｄ２を用いてＰＷＭ信号を生成することにより、軽負荷状態ではＯＮ時間が長くなりＯＦＦ時間が短くなることを利用し、出力電圧ＶｏｕｔのＯＮ時間を長くして出力電流に歪みが発生するのを防止し、効率的な運転を行うことができる。
【００５５】
実施の形態６．
図１３は、本発明の実施の形態６に係る空気調和装置あるいは冷凍空調装置の駆動制御部の動作例を示すフローチャートであり、図１３を参照して実施の形態３における駆動制御部の動作例について説明する。なお、図１３の駆動制御部の動作例において、図１から図１２と同一の構成又は工程を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図１３の実施の形態６が、図１から図１２の実施の形態１〜５と異なる点は、空気調和装置あるいは冷凍空調装置１００の負荷状態を加味して、制御方法を切り替える点である。
【００５６】
すなわち、図１３において、インバータ制御部３１は、吸入圧力検知部１１、吐出圧力検知部１２及び外気温度検知部１７においてそれぞれ検知された吸入圧力、吐出圧力及び外気温度を負荷状態として取得する（ステップＳＴ８０）。インバータ制御部３１には、予め設定した負荷状態の設定閾値が記憶されており、インバータ制御部３１は各外気温度、吐出圧力及び吸入圧力がそれぞれ設定閾値と比較する（ステップＳＴ８１）。その後、外気温度、吐出圧力及び吸入圧力がそれぞれ設定閾値以下にある軽負荷状態の場合であって（ステップＳＴ８１のＹＥＳ）、直流電圧Ｖｄｃが設定電圧閾値Ｖｒｅｆ以上の場合（ステップＳＴ２）、軽負荷状態であるとして固定値設定フラグＦＲＡＧ＝１に設定する（ステップＳＴ３）。一方、各外気温度、吐出圧力及び吸入圧力のいずれかが設定閾値より大きい場合（ステップＳＴ８１のＮＯ）、固定値設定フラグＦＲＡＧ＝０に設定する（ステップＳＴ４）。その後、実施の形態１〜５に示すような運転周波数ｆ及び固定値設定フラグＦＲＡＧの値に応じた運転の制御が行われる。
【００５７】
空気調和装置あるいは冷凍空調装置１００の運転状態は、外気温度、室内機の駆動台数もしくは駆動負荷により変動する。例えば、外気温度が低い場合の空気調和装置あるいは冷凍空調装置は、一般的な冷媒の飽和温度表に従い、冷媒の圧力も低下する。圧縮機２の吐出圧力及び吸入圧力は冷媒の圧力に依存するため、外気温度が低下すると吐出圧力及び吸入圧力も低下し、吐出圧力及び吸入圧力が低い軽負荷状態による圧縮機２の運転状態になる。
【００５８】
上記実施の形態６によれば、軽負荷状態であることを確実に検知し、軽負荷状態の際には出力電流に歪みが発生するのを防止し、効率的な運転を行うことができる。例えば、図１４は、冷媒としてＲ４１０Ａ冷媒を用いた場合の運転範囲における吐出圧力と吸入圧力との関係を示すグラフである。図１４において、外気温度が低く、吐出圧力及び吸入圧力が低下した軽負荷状態は、左下の斜線の運転範囲になる。従って、外気温度を読み込み設定値として検知に使用することにより軽負荷状態を検知できるとともに、吐出圧力を設定値として検知に使用することにより、軽負荷状態を検知ができる。外気温度や吐出圧力を利用して軽負荷状態を検知する仕様は空気調和装置あるいは冷凍空調装置１００特有の状態である。
【符号の説明】
【００５９】
１  電動機駆動装置、１Ａ  室外機、１Ｂ  室内機、２  圧縮機、３  流路切替器、４  室外熱交換器、５  室外ファン、６  絞り装置、７  室内機側熱交換器、８  室内ファン、１１  吸入圧力検知部、１２  吐出圧力検知部、１３  吸入温度検知部、１４  吐出温度検知部、１５  電圧検知部、１６  電流検知部、２０  電力変換部、２１  コンバータ、２２  コンデンサ、２３  インバータ、３０  駆動制御部、３１  インバータ制御部、３２  電圧判定部、３３  周波数判定部、１００  空気調和装置あるいは冷凍空調装置、ＣＰ  交流電源、Ｄ１〜Ｄ６  ダイオード、ｆ  運転周波数、ｆｃ１  キャリア周波数、ｆｃ２  キャリア周波数、ＦＲＡＧ  固定値設定フラグ、ｆｒｅｆ  設定周波数閾値、Ｍ  電動機、ＳＨ  過熱度、ＳＷ１〜ＳＷ６  各スイッチング素子、Ｔｄ  デッドタイム、Ｔｄ１  第１デッドタイム、Ｔｄ２  第２デッドタイム、Ｖｄ１  補正量、Ｖｄ２  補正量、Ｖｄｃ  直流電圧、Ｖｆｉｘ  固定出力電圧、Ｖｏｕｔ  出力電圧、Ｖｒｅｆ  設定電圧閾値。
【図１】
2016027357.tif 000003
【図２】
2016027357.tif 000004
【図３】
2016027357.tif 000005
【図４】
2016027357.tif 000006
【図５】
2016027357.tif 000007
【図６Ａ】
2016027357.tif 000008
【図６Ｂ】
2016027357.tif 000009
【図７】
2016027357.tif 000010
【図８】
2016027357.tif 000011
【図９】
2016027357.tif 000012
【図１０】
2016027357.tif 000013
【図１１】
2016027357.tif 000014
【図１２】
2016027357.tif 000015
【図１３】
2016027357.tif 000016
【図１４】
2016027357.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成28年10月7日(2016.10.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機の駆動を制御する電動機駆動装置であって、
交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換するコンバータと、
前記コンバータにおいて変換された前記直流電圧を交流からなる出力電圧に変換して前記電動機に印加するインバータと、
前記インバータに印加される前記直流電圧の値を検知する電圧検知部と、
前記インバータの動作を制御する駆動制御部と
を有し、
前記駆動制御部は、
前記電動機の運転周波数を設定する周波数設定部と、
前記周波数設定部において設定された前記運転周波数が設定周波数閾値以下であるか否かを判定する周波数判定部と、
前記直流電圧の値が設定電圧閾値以上であるか否かを判定する電圧判定部と、
前記周波数設定部において設定された前記運転周波数に基づいて前記インバータを制御するものであって、前記周波数判定部により前記運転周波数が設定周波数閾値以下であると判定されるとともに、前記電圧判定部により前記直流電圧が設定電圧閾値以上であると判定された場合、出力電流の歪みが抑制されるように前記インバータを制御するインバータ制御部と
を備えた電動機駆動装置。
【請求項２】
前記インバータ制御部は、前記運転周波数が設定周波数閾値以下であって前記直流電圧の値が設定電圧閾値以上であると判定された場合、前記出力電圧が予め設定された固定出力電圧になるように前記インバータを制御するものである請求項１に記載の電動機駆動装置。
【請求項３】
前記インバータ制御部は、前記運転周波数が設定周波数閾値より大きいと判定され、もしくは前記直流電圧が設定電圧閾値未満であると判定された場合、ベクトル制御により前記インバータを制御するものである請求項２に記載の電動機駆動装置。
【請求項４】
前記インバータ制御部は、前記運転周波数が設定周波数閾値以下であって前記直流電圧の値が設定電圧閾値以上であると判定された場合、矩形波制御を行うものである請求項１に記載の電動機駆動装置。
【請求項５】
前記インバータ制御部は、前記運転周波数が設定周波数閾値より大きいと判定され、もしくは前記直流電圧が設定電圧閾値未満であると判定された場合、正弦波制御を行うものである請求項４に記載の電動機駆動装置。
【請求項６】
前記インバータ制御部は、第１キャリア周波数と前記第１キャリア周波数よりも小さい第２キャリア周波数とを設定する機能を有するものであり、前記運転周波数が設定周波数閾値以下であって前記直流電圧の値が設定電圧閾値以上であると判定された場合、前記第２キャリア周波数を用いて前記インバータを制御するものである請求項１に記載の電動機駆動装置。
【請求項７】
前記インバータ制御部は、前記運転周波数が設定周波数閾値より大きいと判定され、もしくは前記直流電圧の値が設定電圧閾値未満であると判定された場合、前記第１キャリア周波数を用いて前記インバータを制御するものである請求項６に記載の電動機駆動装置。
【請求項８】
前記インバータ制御部は、第１デッドタイムと前記第１デッドタイムよりも期間が短い第２デッドタイムとを設定する機能を有するものであり、前記運転周波数が設定周波数閾値以下であって前記直流電圧の値が設定電圧閾値以上であると判定された場合、前記第２デッドタイムを用いて前記インバータを制御するものである請求項１に記載の電動機駆動装置。
【請求項９】
前記インバータ制御部は、前記運転周波数が設定周波数閾値より大きいと判定され、もしくは前記直流電圧の値が設定電圧閾値未満であると判定された場合、前記第１デッドタイムを用いて前記インバータを制御するものである請求項８に記載の電動機駆動装置。
【請求項１０】
前記インバータ制御部は、前記出力電圧を補正するための第１補正量及び前記第１補正量よりも増加量の大きい第２補正量を記憶したものであり、前記運転周波数が設定周波数閾値以下であって前記直流電圧の値が設定電圧閾値以上であると判定された場合、前記第２補正量を用いて前記出力電圧を補正するものである請求項１に記載の電動機駆動装置。
【請求項１１】
前記インバータ制御部は、前記運転周波数が設定周波数閾値より大きいと判定され、もしくは前記直流電圧の値が設定電圧閾値未満であると判定された場合、前記第１補正量を用いて前記インバータを制御するものである請求項１０に記載の電動機駆動装置。
【請求項１２】
電動機の駆動を制御する電動機駆動装置であって、
交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換するコンバータと、
前記コンバータにおいて変換された前記直流電圧を交流からなる出力電圧に変換して前記電動機に印加するインバータと、
前記インバータに印加される前記直流電圧の値を検知する電圧検知部と、
前記インバータの動作を制御する駆動制御部と
を有し、
前記駆動制御部は、
前記電動機の運転周波数を設定する周波数設定部と、
前記周波数設定部において設定された前記運転周波数が設定周波数閾値以下であるか否かを判定する周波数判定部と、
前記直流電圧の値が設定電圧閾値以上であるか否かを判定する電圧判定部と、
前記周波数設定部において設定された前記運転周波数に基づいて前記インバータを制御するものであって、前記周波数判定部により前記運転周波数が設定周波数閾値以下であると判定されるとともに、前記電圧判定部により前記直流電圧が設定電圧閾値以上であると判定された場合、出力電流の歪みが抑制されるように前記インバータを制御するインバータ制御部と、を備え、
前記インバータ制御部は、
第１キャリア周波数と前記第１キャリア周波数よりも小さい第２キャリア周波数とを設定する機能を有するものであり、
前記運転周波数が設定周波数閾値以下であって前記直流電圧の値が設定電圧閾値以上であると判定された場合、前記第２キャリア周波数を用いて前記インバータを制御し、
前記運転周波数が設定周波数閾値より大きいと判定され、もしくは前記直流電圧の値が設定電圧閾値未満であると判定された場合、前記第１キャリア周波数を用いて前記インバータを制御するものである電動機駆動装置。
【請求項１３】
電動機の駆動を制御する電動機駆動装置であって、
交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換するコンバータと、
前記コンバータにおいて変換された前記直流電圧を交流からなる出力電圧に変換して前記電動機に印加するインバータと、
前記インバータに印加される前記直流電圧の値を検知する電圧検知部と、
前記インバータの動作を制御する駆動制御部と
を有し、
前記駆動制御部は、
前記電動機の運転周波数を設定する周波数設定部と、
前記周波数設定部において設定された前記運転周波数が設定周波数閾値以下であるか否かを判定する周波数判定部と、
前記直流電圧の値が設定電圧閾値以上であるか否かを判定する電圧判定部と、
前記周波数設定部において設定された前記運転周波数に基づいて前記インバータを制御するものであって、前記周波数判定部により前記運転周波数が設定周波数閾値以下であると判定されるとともに、前記電圧判定部により前記直流電圧が設定電圧閾値以上であると判定された場合、出力電流の歪みが抑制されるように前記インバータを制御するインバータ制御部と、を備え、
前記インバータ制御部は、
第１デッドタイムと前記第１デッドタイムよりも期間が短い第２デッドタイムとを設定する機能を有するものであり、
前記運転周波数が設定周波数閾値以下であって前記直流電圧の値が設定電圧閾値以上であると判定された場合、前記第２デッドタイムを用いて前記インバータを制御し、
前記運転周波数が設定周波数閾値より大きいと判定され、もしくは前記直流電圧の値が設定電圧閾値未満であると判定された場合、前記第１デッドタイムを用いて前記インバータを制御するものである電動機駆動装置。
【請求項１４】
電動機の駆動を制御する電動機駆動装置であって、
交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換するコンバータと、
前記コンバータにおいて変換された前記直流電圧を交流からなる出力電圧に変換して前記電動機に印加するインバータと、
前記インバータに印加される前記直流電圧の値を検知する電圧検知部と、
前記インバータの動作を制御する駆動制御部と
を有し、
前記駆動制御部は、
前記電動機の運転周波数を設定する周波数設定部と、
前記周波数設定部において設定された前記運転周波数が設定周波数閾値以下であるか否かを判定する周波数判定部と、
前記直流電圧の値が設定電圧閾値以上であるか否かを判定する電圧判定部と、
前記周波数設定部において設定された前記運転周波数に基づいて前記インバータを制御するものであって、前記周波数判定部により前記運転周波数が設定周波数閾値以下であると判定されるとともに、前記電圧判定部により前記直流電圧が設定電圧閾値以上であると判定された場合、出力電流の歪みが抑制されるように前記インバータを制御するインバータ制御部と、を備え、
前記インバータ制御部は、
前記出力電圧を補正するための第１補正量及び前記第１補正量よりも増加量の大きい第２補正量を記憶したものであり、
前記運転周波数が設定周波数閾値以下であって前記直流電圧の値が設定電圧閾値以上であると判定された場合、前記第２補正量を用いて前記出力電圧を補正し、
前記運転周波数が設定周波数閾値より大きいと判定され、もしくは前記直流電圧の値が設定電圧閾値未満であると判定された場合、前記第１補正量を用いて前記インバータを制御するものである電動機駆動装置。
【請求項１５】
前記電動機を有する圧縮機と、凝縮器と、絞り装置と、蒸発器とが冷媒配管により接続された冷媒回路を有する空気調和装置あるいは冷凍空調装置であって、
前記圧縮機の前記電動機を駆動する請求項１〜１４のいずれか１項に記載の電動機駆動装置を備えた空気調和装置あるいは冷凍空調装置。
【請求項１６】
前記圧縮機が吐出した冷媒の吐出圧力を測定する吐出圧力検知部をさらに備え、
前記インバータ制御部は、前記運転周波数が設定周波数閾値以下であると判定されるとともに、前記電圧判定部により前記直流電圧が設定電圧閾値以上であると判定された場合に加えて、前記吐出圧力検知部により検知された前記吐出圧力が設定閾値以下である場合、出力電流の歪みが抑制されるように前記インバータを制御するものである請求項１５に記載の空気調和装置あるいは冷凍空調装置。
【国際調査報告】
2016027357.tif 000018
2016027357.tif 000019
2016027357.tif 000020