(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアームにより構成されるインバータと、
前記インバータに直流電圧を供給する直流電源と、
前記インバータの各相下アームのスイッチング素子と前記直流電源の負極側との間に挿入されるシャント抵抗と、
前記インバータに並列に接続されるｎ台のモータのうちの少なくともｎ−１台のモータに流れる電流に応じた電圧を出力する電流センサと、
前記電流センサの出力と、前記シャント抵抗の電圧降下に応じた出力とに基づいて、複数の前記スイッチング素子への駆動信号を生成する演算器と、
を備え、前記ｎは２以上の整数であるモータ制御装置。
【請求項２】
前記シャント抵抗の電圧降下に応じて過電流検出を行うインバータ過電流検出部と、
前記電流センサの出力電圧に応じて過電流検出を行うモータ過電流検出部と、
を備えた請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記電流センサが設けられる少なくともｎ−１台のモータのうちの少なくともｎ−２台のモータと、前記インバータとの間に挿入される少なくともｎ−２個のリレーと、
前記電流センサが接続されないモータと前記インバータの間に挿入されるリレーと、
を備える請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記演算器は、前記シャント抵抗に応じた電圧値より前記インバータに流れるインバータ電流を算出すると共に、前記電流センサの出力電圧に応じた電圧値から、前記電流センサが接続されるモータに流れるモータ電流を算出し、前記インバータ電流から前記モータ電流を減算することで前記電流センサが接続されないモータの電流を算出して前記駆動信号を生成する
請求項１又は２に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記インバータ電流から前記モータ電流を減算して算出した電流に応じて、前記電流センサが接続されないモータの過電流検出を行う
請求項４に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
請求項１から５の何れか１項に記載のモータ制御装置を備えた空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のモータの駆動を制御するモータ制御装置、及び当該モータ制御装置によって制御されるモータを搭載した空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石同期モータ（以下、「ＰＭ（Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔ）モータ」と略す）の回転数や位置の制御には、一般的にインバータが用いられる。これは、ロータの永久磁石に同期した交流電圧をモータに印加する必要があるからである。従って、ＰＭモータを制御する際には、ＰＭモータ１台に対してインバータ１台が基本構成である。これにより、空気調和機の中に複数のモータが設置されている場合、モータの台数だけインバータが必要となり、空気調和機の大型化及びコストアップの要因となる。【０００３】
上記のような技術的背景の下、解決する課題は異なるが、下記特許文献１には、１つのインバータで１台の誘導電動機（以下、「ＩＭ（Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ  Ｍｏｔｏｒ）」と略す）と、１台のＰＭモータとを駆動する電動装置及びモータ駆動方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４３０５０２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１によると、ＰＭモータには回転センサを用いてＰＭモータを制御する構成となっている。ＰＭモータには位置センサを用いる必要がある。このため、ＰＭモータを搭載した装置は、装置が大型化し、高コスト化する。また、空気調和機の室外機のように、屋外に設置される用途の場合には、耐水性を確保する必要がある。このため、モータ自体が、大型化し、高コスト化する。【０００６】
一方、位置センサを用いない制御方式も存在する。位置センサを用いない制御方式は、一般的に「位置センサレス制御」と呼ばれている。位置センサレス制御は、その名称の通り、モータには位置センサを搭載せず、モータ電流からモータの回転位置を推定する制御方式である。位置センサレス制御は、ＰＭモータ及びＩＭに関わらず用いられる。【０００７】
位置センサレス制御では、モータ電流を検出する電流センサが必要となる。１台のインバータで複数のモータを制御する場合には、一般的にモータの台数分の電流センサを設置する必要がある。具体例で説明すると、１台のインバータで２台のＰＭモータを制御する場合には２組の電流センサが必要となる。特に、三相モータを制御する場合には、少なくとも２相分の電流を検出する必要があるため、２×２＝４個の電流センサが必要となる。一般的な電流センサは高価である。このため、三相モータが搭載された装置の位置センサレス制御では、装置が高コスト化する。【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、位置センサレス制御の適用に際し、装置の大型化及び高コスト化を回避しつつ実現できるモータ制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明に係るモータ制御装置は、複数のアームにより構成されるインバータ、インバータに直流電圧を供給する直流電源、インバータの各相下アームのスイッチング素子と直流電源の負極側との間に挿入されるシャント抵抗、インバータに並列に接続されるｎ台のモータのうちのｎ−１台のモータに流れる電流に応じた電圧を出力する電流センサ、及び、電流センサの出力とシャント抵抗の電圧降下に応じた出力とに基づいて複数のスイッチング素子への駆動信号を生成する演算器を備える。なお、ｎは２以上の整数である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、モータ制御装置への位置センサレス制御の適用に際し、装置の大型化及び高コスト化を回避しつつ実現できる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１に係る空気調和機の構成例を示す図
【図２】実施の形態１の室内機に設けられるモータ制御装置及びその周辺回路の構成例を示す図
【図３】図２の演算器の機能を実現するハードウェア構成の一例を示すブロック図
【図４】図２の演算器に構築されるモータ制御演算の構成例を示すブロック図
【図５】マスタモータｄｑ軸電流とスレーブモータｄｑ軸電流との間に軸誤差が生じている場合の制御状態を示す図
【図６】図２の演算器で実施する過電流検出のフローを示すフローチャート
【図７】実施の形態２の室内機に設けられるモータ制御装置及びその周辺回路の構成例を示す図
【図８】実施の形態２におけるリレーの動作フローを示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の実施の形態に係るモータ制御装置及び空気調和機を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により、本発明が限定されるものではない。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る空気調和機の構成例を示す図である。図１に示すように、実施の形態１に係る空気調和機は、室内機４０、室外機８０、これらの室内機４０と室外機８０との間を接続するガス冷媒配管５８及び液冷媒配管５９、並びに絞り装置８７を備えている。
【００１４】
室外機８０は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機８１を備えている。圧縮機８１の吐出側には、冷媒の流路を切り替える流路切り替え手段である四方弁８２、室外熱交換器８６及び、絞り装置８７が順次配管で接続され、冷媒回路の一部を構成している。圧縮機８１の吸入側には、四方弁８２及びアキュムレータ８４が順次配管で接続されている。四方弁８２はガス冷媒配管５８と接続されている。室外熱交換器８６の近傍には室外機ファン８５が設けられている。
【００１５】
室外熱交換器８６は、例えば伝熱管と多数のフィンにより構成されたチューブ型熱交換器により構成され、冷房運転時には凝縮器として作用し、暖房運転時には蒸発器として作用する。室外機ファン８５は、図示しないファンモータにより駆動され、モータ回転数を変化させることにより風量を調整し、送風量を調整することが可能になっている。
【００１６】
絞り装置８７は、例えば電子膨張弁により構成され、開度が設定されることで冷媒流量を調整し、減圧弁及び膨張弁として機能して冷媒を減圧して膨張させるものである。なお、図１では、絞り装置８７が室外機８０に設けられる場合を例示したが、絞り装置８７が室内機４０に設けられる場合もある。
【００１７】
室内機４０は、室内熱交換器５５、第一及び第二の室内機ファン（５１ａ，５２ａ）、それぞれが第一及び第二の室内機ファン（５１ａ，５２ａ）のそれぞれを駆動するための第一及び第二のモータ（５１，５２）、並びに、第一及び第二のモータ（５１，５２）に交流電圧を印加するインバータ４を備えている。第一及び第二のモータ（５１，５２）としては、誘起電圧定数が高く、高効率なＰＭモータが好適である。
【００１８】
室内熱交換器５５は、ガス冷媒配管５８と液冷媒配管５９との間に接続され、室外機８０の冷媒回路と共に空気調和機の冷媒回路を構成する。室内熱交換器５５は、例えば伝熱管と多数のフィンにより構成されたチューブ型熱交換器により構成され、冷房運転時には蒸発器として作用し、暖房運転時には凝縮器として作用する。
【００１９】
第一及び第二の室内機ファン（５１ａ，５２ａ）は、室内熱交換器５５により熱交換された空気を、室内のうちの空調対象空間へ送風する。第一及び第二のモータ（５１，５２）は、第一及び第二の室内機ファン（５１ａ，５２ａ）を個別に駆動する。インバータ４は、第一及び第二のモータ（５１，５２）の双方を駆動し、モータ回転数を変化させることにより、第一及び第二の室内機ファン（５１ａ，５２ａ）から送出される送風量を調整する。
【００２０】
なお、図１では、２台の室内機ファンを備える構成を示したが、３台以上の室内機ファンを備える構成も本発明の要旨を成すものである。
【００２１】
図２は、実施の形態１の室内機に設けられるモータ制御装置及びその周辺回路の構成例を示す図である。なお、図２では、第一のモータ５１を「ＰＭモータ１」と表記し、第二のモータ５２を「ＰＭモータ２」と表記している。
【００２２】
図２に示すように、モータ制御装置１００は、複数のアーム４ａにより構成されるインバータ４と、インバータ４に直流電圧を供給する直流電源である平滑手段３と、を備える。平滑手段３の一例は、コンデンサである。インバータ４は平滑手段３の出力側に並列接続される。アーム４ａは、スイッチング素子と、当該スイッチング素子に逆並列に接続されるダイオードとを有する。スイッチング素子の一例は図示のＩＧＢＴであるが、他のスイッチング素子を用いてもよい。他のスイッチング素子の一例は、ＭＯＳＦＥＴである。
【００２３】
また、平滑手段３の入力側には、整流器２が並列接続される。整流器２には、交流電源１からの交流電力が供給される。交流電源１からの交流電力は、整流器２で整流された後に平滑手段３によって平滑され、平滑された直流電力がインバータ４に供給される。
【００２４】
インバータ４は、上アームのスイッチング素子、下アームのスイッチング素子及びシャント抵抗がこの順で直列に接続されてなるレグを３相分すなわち３個備える。３個のレグは、Ｕ相レグ、Ｖ相レグ及びＷ相レグを構成する。図２では、Ｕ相レグのシャント抵抗を「７ｕ」、Ｖ相レグのシャント抵抗を「７ｖ」、Ｗ相レグのシャント抵抗を「７ｗ」と表記している。「Ｒｕ」はシャント抵抗７ｕの抵抗値である。同様に、「Ｒｖ」はシャント抵抗７ｖの抵抗値であり、「Ｒｗ」はシャント抵抗７ｗの抵抗値である。
【００２５】
Ｕ相レグ、Ｖ相レグ及びＷ相レグは、直流電力が供給される直流母線であるＰ線とＮ線との間に並列に接続される。この接続により、各相レグのシャント抵抗７ｕ，７ｖ，７ｗは、各相下アームのスイッチング素子と平滑手段３の負極側との間に挿入される構成となる。
【００２６】
上アームのスイッチング素子と下アームのスイッチング素子との接続端からは電力線１４が引き出されている。電力線１４は、分岐点１５によって二手に分かれ、第一のモータ５１及び第二のモータ５２のそれぞれに接続されている。
【００２７】
平滑手段３によって平滑された直流電力はインバータ４に供給された後、インバータ４によって任意の三相交流電力に変換される。変換された三相交流電力は、第一のモータ５１と第二のモータ５２とに供給される。
【００２８】
次に、インバータ４の制御演算に必要なセンサについて説明する。なお、以後の制御に関する説明において、説明の理解の容易性の観点から、第一のモータ５１を「マスタモータ」と呼び、第二のモータ５２を「スレーブモータ」と呼ぶ場合がある。
【００２９】
シャント抵抗７ｕ、シャント抵抗７ｖ及びシャント抵抗７ｗからなる回路は、インバータ４に流れる電流を検出するための検出回路を構成する。以下、この検出回路を「インバータ電流センサ７」と呼ぶ。また、電力線１４の分岐点１５とマスタモータである第一のモータ５１との間には、マスタモータに流れる電流を検出するマスタモータ電流センサ９が配置されている。さらに、直流母線であるＰ線とＮ線との間には、直流母線電圧Ｖｄｃを検出する母線電圧センサ８が設けられている。
【００３０】
演算器６は、インバータ電流センサ７、マスタモータ電流センサ９、及び母線電圧センサ８の各出力に基づいてモータ制御演算を行い、インバータ４の各スイッチング素子への駆動信号を生成する。
【００３１】
図３は、図２の演算器６の機能を実現するハードウェア構成の一例を示すブロック図である。下述する演算器６によるモータ制御演算の機能を実現する場合には、図３に示すように、演算を行うＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ：中央処理装置）２００、ＣＰＵ２００によって読みとられるプログラムが保存されるメモリ２０２、及び信号の入出力を行うインタフェース２０４を含む構成とすることができる。
【００３２】
ＣＰＵ２００は、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、又はＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）といった演算手段であってもよい。また、メモリ２０２とは、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  ＥＰＲＯＭ）といった不揮発性又は揮発性の半導体メモリが該当する。
【００３３】
具体的に、メモリ２０２には、演算器６によるモータ制御演算の機能を実行するプログラムが格納されている。ＣＰＵ２００は、インタフェース２０４を介して、必要な情報の授受を行う。ＣＰＵ２００に展開されたプログラムが、下述するモータ制御演算を実行することで、マスタモータ及びスレーブモータの動作を制御することが可能となる。
【００３４】
なお、図２では、２台のモータを有する構成を示しているが、３台以上のモータを有していてもよい。この場合、モータの数をｎ台（ｎは２以上の整数）とすると、ｎ−１台のモータにはモータ電流を直接検出する電流センサを設け、残りの１台のモータに流れる電流は、ｎ−１個の電流センサの検出値と、インバータ電流センサの検出値とを基に、演算で求めることができる。モータ電流を直接検出する電流センサが設けられたモータをマスタモータとし、モータ電流を演算で求めるモータをスレーブモータと定義すれば、ｎ−１台のマスタモータと、１台のスレーブモータを有する構成となる。
【００３５】
また、図２では、インバータの数を１台としているが、複数台のインバータを備えていてもよい。複数台のインバータを有する構成の場合において、１台のインバータに接続されるモータの数をｍ台とすれば、当該１台のインバータにつき、ｍ−１台のマスタモータと、１台のスレーブモータを有する構成となればよい。
【００３６】
次に、本発明の要点の一つである、演算器６にて実行されるモータ制御演算に関して、図２及び図４を参照して説明する。図４は、図２の演算器６に構築されるモータ制御演算の構成例を示すブロック図である。
【００３７】
演算器６は、座標変換部（図４では「ｕｖｗ／ｄｑ」と表記）６１１，６１２を備える。座標変換部６１１には、マスタモータ電流センサ９が検出した静止三相座標系の電流値であるマスタモータ電流ｉｕ_ｍ，ｉｖ_ｍ，ｉｗ_ｍが入力される。座標変換部６１１は、マスタモータ電流ｉｕ_ｍ，ｉｖ_ｍ，ｉｗ_ｍを、マスタモータにおける回転二相座標系の電流値であるマスタモータｄｑ軸電流ｉｄ_ｍ，ｉｑ_ｍに変換する。座標変換部６１１によって変換されたマスタモータｄｑ軸電流ｉｄ_ｍ，ｉｑ_ｍは、マスタモータ推定部６２１及びマスタモータベクトル制御部６３に出力される。
【００３８】
また、座標変換部６１２の前段部では、差分器６１４によってマスタモータ電流ｉｕ_ｍ，ｉｖ_ｍ，ｉｗ_ｍのそれぞれと、インバータ電流センサ７が検出したインバータ４における静止三相座標系の電流値であるインバータ電流ｉｕ_ａｌｌ，ｉｖ_ａｉｉ，ｉｗ_ａｌｌのそれぞれとの差分が演算される。詳細は後述するが、差分器６１４の出力は、スレーブモータにおける静止三相座標系の電流値であるスレーブモータ電流ｉｕ_ｓｌ，ｉｖ_ｓｌ，ｉｗｓｌとなる。座標変換部６１２は、スレーブモータ電流ｉｕ_ｓｌ，ｉｖ_ｓｌ，ｉｗ_ｓｌを、スレーブモータにおける回転二相座標系の電流値であるスレーブモータｄｑ軸電流ｉｄ_ｓｌ，ｉｑ_ｓｌに変換する。座標変換部６１２によって変換されたスレーブモータｄｑ軸電流ｉｄ_ｓｌ，ｉｑ_ｓｌは、スレーブモータ推定部６２２に出力される。また、座標変換部６１２が変換したスレーブモータｄｑ軸電流ｉｄ_ｓｌ，ｉｑ_ｓｌのうちのスレーブモータｑ軸電流ｉｑ_ｓｌは、脈動補償制御部６６に出力される。
【００３９】
マスタモータ推定部６２１は、マスタモータｄｑ軸電流ｉｄ_ｍ，ｉｑ_ｍを基に、マスタモータ回転数推定値ωｍｅを推定する。積分器６２３は、マスタモータ回転数推定値ωｍｅを積分することでマスタモータ位相推定値θｍｅを算出する。算出されたマスタモータ位相推定値θｍｅは、電流値の座標変換、及び後述する脈動補償制御のために座標変換部６１１、座標変換部６４及び脈動補償制御部６６に入力される。
【００４０】
また、スレーブモータ推定部６２２は、スレーブモータｄｑ軸電流ｉｄ_ｓｌ，ｉｑ_ｓｌを基に、スレーブモータ回転数推定値ωｓｌ_ｅを推定する。積分器６２４は、スレーブモータ回転数推定値ωｓｌ_ｅを積分することでスレーブモータ位相推定値θｓｌ_ｅを算出する。算出されたスレーブモータ位相推定値θｓｌ_ｅは、電流値の座標変換、及び後述する脈動補償制御のために座標変換部６１２及び脈動補償制御部６６に入力される。
【００４１】
ここで、脈動補償制御部６６を有さない場合、マスタモータｄｑ軸電流ｉｄ_ｍ，ｉｑ_ｍ及びマスタモータ回転数推定値ωｍｅを基に、マスタモータベクトル制御部６３において、ｄｑ軸電圧指令値ｖｄ＊，ｖｑ＊が算出される。また、ｄｑ軸電圧指令値ｖｄ＊，ｖｑ＊を基に、座標変換部６４において、静止三相座標系における電圧指令値ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊が算出される。そして、電圧指令値ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊及び直流母線電圧Ｖｄｃを基に、ＰＷＭ信号生成部６５において、インバータ４のスイッチング素子をＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御するためのＰＷＭ信号が生成される。
【００４２】
ここで、上述した制御内容、すなわち脈動補償制御部６６を有さない場合の制御内容だけでは、スレーブモータは、マスタモータ基準で算出された電圧指令値に対して連れられて駆動するだけである。このときの駆動状態は、図５のように表すことができる。図５には、マスタモータｄｑ軸電流ｉｄ_ｍ，ｉｑ_ｍとスレーブモータｄｑ軸電流ｉｄ_ｓｌ，ｉｑ_ｓｌとの間に軸誤差Δθが生じている場合の制御状態が示されている。
【００４３】
マスタモータｄｑ軸電流ｉｄ_ｍ，ｉｑ_ｍとスレーブモータｄｑ軸電流ｉｄ_ｓｌ，ｉｑ_ｓｌとの間に軸誤差Δθが生じている制御状態では、低速領域でスレーブモータの電流が脈動することがある。この脈動を解消もしくは抑制するため、実施の形態１では、脈動補償制御部６６を設けている。脈動補償制御部６６は、マスタモータ位相推定値θｍｅ、スレーブモータ位相推定値θｓｌ_ｅ及びスレーブモータｑ軸電流ｉｑ_ｓｌを基に、脈動補償電流指令値ｉｓｌ＊を生成する。マスタモータ位相推定値θｍｅ及びスレーブモータ位相推定値θｓｌ_ｅの情報を利用することにより、図５に示した軸誤差Δθを知ることができる。このため、脈動補償制御部６６が生成した脈動補償電流指令値ｉｓｌ＊を、マスタモータベクトル制御部６３に付与することで、スレーブモータに生じ得る脈動の抑制を図ることができる。
【００４４】
なお、図５にも示すように、スレーブモータｄ軸電流ｉｄ_ｓｌとスレーブモータｑ軸電流ｉｑ_ｓｌとは直交関係にある。このため、脈動補償制御部６６にスレーブモータｑ軸電流ｉｑ_ｓｌを入力する図４の構成に代えて、スレーブモータｄ軸電流ｉｄ_ｓｌを脈動補償制御部６６に入力する構成としてもよい。
【００４５】
ここまで、演算器６における制御に関して説明したが、ベクトル制御の詳細、マスタ，スレーブモータの推定処理、脈動補償制御の詳細に関しては本発明における要点には直接的に関連しない。このため、これ以上の説明は割愛する。なお、演算器６における制御構成に関して、図４の構成は、あくまでも一例であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、どのような制御手法を採用し、どのような制御系を構成しても問題ない。
【００４６】
次に、本発明の要点の他の一つである電流センサの役割について説明する。まず、電流センサの一つであるインバータ電流センサ７は、インバータ４の各相に流れる電流であるインバータ電流ｉｕ_ａｌｌ，ｉｖ_ａｉｉ，ｉｗ_ａｌｌを検出する。ここで、インバータ電流ｉｕ_ａｌｌ，ｉｖ_ａｉｉ，ｉｗ_ａｌｌは、オームの法則により、各相のシャント抵抗７ｕ，７ｖ，７ｗの抵抗値Ｒｕ，Ｒｖ，Ｒｗを用いて、次式で表すことができる。
【００４７】
ｉｕ_ａｌｌ＝−ｖＲｕ／Ｒｕ  …（１）
ｉｖ_ａｉｉ＝−ｖＲｖ／Ｒｖ  …（２）
ｉｗ_ａｌｌ＝−ｖＲｗ／Ｒｗ  …（３）
【００４８】
上記（１）〜（３）式において、ｖＲｕ，ｖＲｖ，ｖＲｗは、各相のシャント抵抗７ｕ，７ｖ，７ｗのそれぞれにおける電圧降下を表している。
【００４９】
なお、図２においては、インバータ４から第一のモータ５１に向かう方向をインバータ電流の正極性として定義している。上記（１）〜（３）式により、各相のシャント抵抗７ｕ，７ｖ，７ｗのそれぞれにおける電圧降下ｖＲｕ，ｖＲｖ，ｖＲｗを検出することで、インバータ電流ｉｕ_ａｌｌ，ｉｖ_ａｉｉ，ｉｗ_ａｌｌを算出することが可能である。
【００５０】
ただし、電圧降下ｖＲｕ，ｖＲｖ，ｖＲｗは、電流極性に応じて極性が反転する。このため、演算器６にマイコンを用いた場合、負極性の電圧がマイコンに印加されてマイコンが壊れないように対策を講じる必要がある。そこで、図２の構成では、レベルシフト回路１６を設けている。但し、上記（１）〜（３）式では、レベルシフト回路１６による計算は無視している。なお、周知のように、インバータ４のスイッチングパターンによって電流検出可能な相が変化するが、本発明の要旨には直接関連しないため、ここでの説明は割愛する。
【００５１】
次に、電流センサの他の一つであるマスタモータ電流センサ９の役割について説明する。マスタモータ電流センサ９は、ＤＣＣＴ、又はＡＣＣＴといった電流センサを想定している。ここで、インバータ電流センサ７の電流検出可否がインバータ４のスイッチングパターンに左右されるのに対し、マスタモータ電流センサ９の電流検出可否は、インバータ４のスイッチングパターンには左右されない。なお、ＡＣＣＴの場合には、直流成分検出が不可という特性があるが、直流成分検出の可否は、本発明の要旨に直接的に関連しないため、ここでの説明は割愛する。
【００５２】
図２において、マスタモータ電流センサ９の検出値は、レベルシフト回路１７を介して演算器６に入力される。具体的に、レベルシフト回路１７は、マスタモータ電流センサ９の検出値であるマスタモータ電流ｉｕ_ｍ，ｉｖ_ｍ，ｉｗ_ｍを電圧値に変換して、演算器６に出力する。演算器６は、レベルシフト回路１７の出力電圧をＡＤ変換することで、マスタモータ電流を求めることができる。
【００５３】
ここで、マスタモータ電流ｉｕ_ｍ，ｉｖ_ｍ，ｉｗ_ｍと、インバータ電流ｉｕ_ａｌｌ，ｉｖ_ａｉｉ，ｉｗ_ａｌｌとの関係は、図２の回路図より、以下の（４）〜（６）式の関係にあると言える。
【００５４】
ｉｕ_ｓｌ＝ｉｕ_ａｌｌ−ｉｕ_ｍ  …（４）
ｉｖ_ｓｌ＝ｉｖ_ａｌｌ−ｉｖ_ｍ  …（５）
ｉｗ_ｓｌ＝ｉｗ_ａｌｌ−ｉｗ_ｍ  …（６）
【００５５】
上記（４）〜（６）式において、左辺にあるｉｕ_ｓｌ，ｉｖ_ｓｌ，ｉｗ_ｓｌは、スレーブモータに流れるスレーブモータ電流を表している。
【００５６】
よって、上記（４）〜（６）式を用いることで、スレーブ電流を算出することができる。従って、スレーブモータ用の電流センサを設置する必要は無い。図２の制御構成の場合、シャント抵抗で電流検出を行う構成であるため、ホールＩＣを用いたＤＣＣＴ、及びトランスを用いたＡＣＣＴを用いる場合に比して、安価な構成となる。また、シャント抵抗に用いる抵抗部品は、ＡＣＣＴ又は及びＤＣＣＴに比して、小型な部品であるため、装置全体の小型化にも適している。
【００５７】
ここまで、制御演算と電流センサとの関係について説明した。次に、過電流保護と電流センサとの関係について説明する。
【００５８】
一般的に、モータが脱調した場合、又は、インバータが上下アームで短絡した場合といった不具合事象では、過電流保護を動作させることが行われる。過電流保護を動作させる場合、インバータ及びモータには急峻な電流が流れる。従って、素早い保護動作が必要となり、過電流保護は、電子回路を用いたハードウェアによる構成が一般的である。
【００５９】
図２の場合、インバータ４に流れる電流に対する過電流保護は、インバータ過電流検出回路１８を用いて実施する。また、図２の場合、マスタモータに流れる電流に対する過電流保護は、マスタモータ過電流検出回路１９を用いて実施する。過電流検出回路に関しては様々な構成があるが、本発明への適用に際し、何れの回路構成を適用してもよい。
【００６０】
一方、上述してきたように、実施の形態１では、スレーブモータに流れる電流を直接検出するための電流センサは設けていない。このため、スレーブモータに流れる電流に対する過電流保護を、ハードウェアで実施することは困難である。このため、実施の形態１では、演算器６内のソフトウェア処理で過電流検出を行う。
【００６１】
図６は、図２の演算器６で実施する過電流検出のフローを示すフローチャートである。図６において、「ｉｏｃ」は過電流の判定値を表している。図６において、ステップＳ１０１では、上記（４）式を用いて算出されたＵ相のスレーブモータ電流ｉｕ_ｓｌの絶対値と判定値ｉｏｃとが比較される。スレーブモータ電流ｉｕ_ｓｌの絶対値が判定値ｉｏｃよりも大きい場合には（ステップＳ１０１，Ｙｅｓ）、ステップＳ１０２に移行してインバータ４の運転を停止する。一方、スレーブモータ電流ｉｕ_ｓｌの絶対値が判定値ｉｏｃ以下の場合には（ステップＳ１０１，Ｎｏ）、ステップＳ１０３に進む。
【００６２】
ステップＳ１０３では、上記（５）式を用いて算出されたＶ相のスレーブモータ電流ｉｖ_ｓｌの絶対値と判定値ｉｏｃとが比較される。スレーブモータ電流ｉｖ_ｓｌの絶対値が判定値ｉｏｃよりも大きい場合には（ステップＳ１０３，Ｙｅｓ）、ステップＳ１０２に移行してインバータ４の運転を停止する。一方、スレーブモータ電流ｉｖ_ｓｌの絶対値が判定値ｉｏｃ以下の場合には（ステップＳ１０３，Ｎｏ）、ステップＳ１０４に進む。
【００６３】
ステップＳ１０４では、上記（６）式を用いて算出されたＷ相のスレーブモータ電流ｉｗ_ｓｌの絶対値と判定値ｉｏｃとが比較される。スレーブモータ電流ｉｗ_ｓｌの絶対値が判定値ｉｏｃよりも大きい場合には（ステップＳ１０４，Ｙｅｓ）、ステップＳ１０２に移行してインバータ４の運転を停止する。一方、スレーブモータ電流ｉｗ_ｓｌの絶対値が判定値ｉｏｃ以下の場合には（ステップＳ１０４，Ｎｏ）、ステップＳ１０５に進み、インバータ４の運転を継続する。
【００６４】
以上に説明した事項が、スレーブモータに対する過電流保護の処理である。処理の要点は、各相スレーブ電流の絶対値のうちの一つが判定値を超えた場合にはインバータ４の運転を停止する一方で、各相スレーブ電流の絶対値の全てが判定値を超過しない場合には、インバータ４の運転を継続することにある。これらの処理の実行により、スレーブモータに対する過電流保護を実行することが可能である。
【００６５】
なお、上記図６のフローでは、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の順序で過電流の判定を行っているが、順序は一例であり、何れの相の過電流判定を先に行ってもよい。
【００６６】
また、上記のステップＳ１０１では、スレーブモータ電流ｉｕ_ｓｌの絶対値と判定値ｉｏｃとが等しい場合を“Ｎｏ”で判定しているが“Ｙｅｓ”で判定してもよい。すなわち、スレーブモータ電流ｉｕ_ｓｌの絶対値と判定値ｉｏｃとが等しい場合に、インバータ４の運転を停止してもよい。
【００６７】
同様に、上記のステップＳ１０３では、スレーブモータ電流ｉｖ_ｓｌの絶対値と判定値ｉｏｃとが等しい場合を“Ｎｏ”で判定しているが“Ｙｅｓ”で判定してもよい。すなわち、スレーブモータ電流ｉｖ_ｓｌの絶対値と判定値ｉｏｃとが等しい場合に、インバータ４の運転を停止してもよい。
【００６８】
同様に、上記のステップＳ１０４では、スレーブモータ電流ｉｗ_ｓｌの絶対値と判定値ｉｏｃとが等しい場合を“Ｎｏ”で判定しているが“Ｙｅｓ”で判定してもよい。すなわち、スレーブモータ電流ｉｗ_ｓｌの絶対値と判定値ｉｏｃとが等しい場合に、インバータ４の運転を停止してもよい。
【００６９】
以上説明したように、実施の形態１に係るモータ制御装置によれば、ｎを２以上の整数とするときに、インバータに並列に接続されるｎ台のモータのうちのｎ−１台のマスタモータにマスタモータ電流センサが設けられ、ｎ−１台のマスタモータに流れる電流に応じた電圧と、シャント抵抗の電圧降下に応じた電圧とに基づいて、演算器がスイッチング素子への駆動信号を生成するので、シャント抵抗を用いてインバータ電流を検出しつつ、マスタモータ電流を用いた演算により、スレーブモータの電流を検出することが可能となる。
【００７０】
実施の形態２．
図７は、実施の形態２の室内機に設けられるモータ制御装置及びその周辺回路の構成例を示す図である。図７に示す実施の形態２では、図２に示す実施の形態１の構成において、分岐点１５と第二のモータ５２との間にリレー１３が追加された構成となっている。なお、その他の構成は、図２に示す実施の形態１の構成と同一又は同等であり、同一又は同等の構成部については、同一の符号を付して重複する説明は割愛する。
【００７１】
図８は、実施の形態２におけるリレー１３の動作フローを示すフローチャートである。図８において、ステップＳ２０１では、スレーブモータを動作させるか否かが判定される。スレーブモータを動作させる場合には（ステップＳ２０１，Ｙｅｓ）、ステップＳ２０２に移行してリレー１３をＯＮすなわち導通させる。一方、スレーブモータを動作させない場合には（ステップＳ２０１，Ｎｏ）、ステップＳ２０３に移行してリレー１３をＯＦＦすなわち開放する。
【００７２】
以上に説明した事項が、リレー１３に関する動作フローである。動作の要点は、マスタモータを単体で動作させる場合には、リレー１３を開放状態とし、マスタモータ及びスレーブモータの双方を動作させる場合には、リレー１３を導通状態とする。これにより、モータの動作台数を任意に切替することが可能となる。
【００７３】
なお、図７では、２台のモータを有し、１台のマスタモータにリレー１３を挿入する構成を示しているが、この構成のみに限定されない。モータの数をｎ台（ｎは２以上の整数）とし、ｎ−１台のマスタモータにマスタモータ電流センサ９が設けられるときには、マスタモータ電流センサ９が設けられるｎ−１台のマスタモータのうちのｎ−２台のマスタモータと、インバータ４との間にｎ−２個のリレー１３を挿入し、マスタモータ電流センサ９が設けられないスレーブモータとインバータ４との間にもリレー１３を挿入すればよい。このように構成することで、後述する過電流保護が可能となる。
【００７４】
次に、実施の形態２におけるインバータ過電流検出回路１８の遮断値について説明する。前述の通り、マスタモータ及びインバータは、ハードウェアによる過電流検出を行う。ここで、過電流検出を行う判定値を固定とした場合、モータの駆動台数を考慮した判定値を設定することが好ましい。具体的に、インバータ過電流検出回路１８に関しては、以下の（７）式を満たすように判定値ｉｏｃを設定することが肝要である。
【００７５】
ｉｍａｘ_ｍ＋ｉｍａｘ_ｓｌ＜ｉｏｃ＜ｉｏｃ_ｍ＋ｉｏｃ_ｓｌ  …（７）
【００７６】
上記（７）式において、ｉｍａｘ_ｍはマスタモータの最大駆動電流、ｉｍａｘ_ｓｌはスレーブモータの最大駆動電流、ｉｏｃ_ｍはマスタモータの過電流遮断値、ｉｏｃ_ｓｌはスレーブモータの過電流判定値を表している。
【００７７】
上記（７）式のように設定することで、マスタモータ及びスレーブモータを同時に駆動している場合に、誤って過電流保護することはなく、また、過電流状態となった場合には確実な保護を実現することが可能となる。
【００７８】
なお、マスタモータのみを単独で駆動した場合、すなわちリレー１３が開放状態の場合には、インバータ４に流れる電流は、マスタモータの電流のみとなる。一般的に、マスタモータの最大駆動電流ｉｍａｘ_ｍと、過電流遮断値ｉｏｃ_ｍとの関係性は、以下の（８）式のように表される。
【００７９】
ｉｍａｘ_ｍ＜ｉｏｃ_ｍ  …（８）
【００８０】
このため、インバータ過電流検出回路１８単体では、マスタモータの単独運転時に過電流保護を行うことができない。従って、図７に示すような、リレー１３が接続されるスレーブモータには過電流検出回路が無くても演算器６によるソフトウェアの過電流保護を行うことが可能であるのに対し、マスタモータ側にはマスタモータ過電流検出回路１９のようなハードウェアによる過電流検出回路を設置する必要がある。
【００８１】
以上説明したように、実施の形態２に係るモータ制御装置によれば、シャント抵抗の電圧降下に応じて過電流検出を行う機能と、マスタモータ電流センサの出力電圧に応じて過電流検出を行う機能とが付加されているので、モータの動作台数を切り替えつつ、過電流遮断を適切に行うことが可能となる。
【００８２】
なお、以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００８３】
１  交流電源、２  整流器、３  平滑手段、４  インバータ、４ａ  アーム、６  演算器、７  インバータ電流センサ、７ｕ，７ｖ，７ｗ  シャント抵抗、８  母線電圧センサ、９  マスタモータ電流センサ、１３  リレー、１４  電力線、１５  分岐点、１６，１７  レベルシフト回路、１８  インバータ過電流検出回路、１９  マスタモータ過電流検出回路、４０  室内機、５１  第一のモータ、５２  第二のモータ、５５  室内熱交換器、５８  ガス冷媒配管、５９  液冷媒配管、６３  マスタモータベクトル制御部、６４，６１１，６１２  座標変換部、６５  ＰＷＭ信号生成部、６６  脈動補償制御部、８０  室外機、８１  圧縮機、８２  四方弁、８４  アキュムレータ、８５  室外機ファン、８６  室外熱交換器、８７  絞り装置、１００  モータ制御装置、２００  ＣＰＵ、２０２  メモリ、２０４  インタフェース、６１４  差分器、６２１  マスタモータ推定部、６２２  スレーブモータ推定部、６２３，６２４  積分器。
【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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