(57)【要約】【課題】トルク制御開始時と終了時にブラシレスモータの回転数を安定させることを課題とする。【解決手段】インバータ装置からの出力によりコンプレッサ駆動用ブラシレスモータを可変速駆動する場合に、このブラシレスモータの磁極位置検出に基づいてインバータ装置に対するＰＷＭ制御を行い、ブラシレスモータが１回転したときの回転角を複数区間に分割し、その特定区間におけるモータ駆動トルクが増減するように、インバータ装置の出力電圧を制御することが可能なトルク制御補正手段を備えた冷凍サイクル制御装置に於いて、前記トルク制御補正手段でのトルク制御開始時には、前記トルク制御開始信号発生からの時間に応じて除々に補正量を増加させ、トルク制御終了時にはトルク制御終了信号発生からの時間に応じて除々に補正量を減少させながらトルク制御を終了するようにしたものである。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インバータ装置からの出力によりコンプレッサ駆動用ブラシレスモータを可変速駆動する場合に、このブラシレスモータの磁極位置検出に基づいてインバータ装置に対するＰＷＭ制御を行い、ブラシレスモータが１回転したときの回転角を複数区間に分割し、その特定区間におけるモータ駆動トルクが増減するように、インバータ装置の出力電圧を制御することが可能なトルク制御補正手段を備えた冷凍サイクル制御装置に於いて、前記トルク制御補正手段でのトルク制御開始時には、前記トルク制御開始信号発生からの時間に応じて除々に補正量を増加させ、トルク制御終了時にはトルク制御終了信号発生からの時間に応じて除々に補正量を減少させながらトルク制御を終了する事を特徴とする冷凍サイクル制御装置。
【請求項２】
インバータ装置からの出力によりコンプレッサ駆動用ブラシレスモータを可変速駆動する場合に、このブラシレスモータの磁極位置検出に基づいてインバータ装置に対するＰＷＭ制御を行い、ブラシレスモータが１回転したときの回転角を複数区間に分割し、その特定区間におけるモータ駆動トルクが増減するように、インバータ装置の出力電圧を制御することが可能なトルク制御補正手段を備えた冷凍サイクル制御装置に於いて、前記トルク制御補正手段でのトルク制御開始時には、前記トルク制御開始信号発生からのモータ回転数に応じて除々に補正量を増加させ、トルク制御終了時にはトルク制御終了信号発生からのモータ回転数に応じて除々に補正量を減少させながらトルク制御を終了する事を特徴とする冷凍サイクル制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＰＷＭ制御（パルス幅変調制御）されるインバータ装置の出力によりコンプレッサ駆動用ブラシレスモータが可変速駆動される冷凍サイクル制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気調和機等の冷凍サイクル制御装置のコンプレッサ駆動用モータとしては、一般に、誘導モータあるいはブラシレスモータのいずれかが用いられるが、運転効率や振動低減等を重視する場合には、ブラシレスモータが多く用いられる。
【０００３】
これは、誘導モータの場合、１回転中におけるトルク制御を行うことが困難なのに対し、ブラシレスモータの場合には、磁極位置を検出して通電モードを切換えるため、ロータの回転位置に応じてインバータ装置の出力電圧を変化させることができ、１回転中におけるトルク制御を容易に行うことができるからである。
【０００４】
そして、従来のトルク制御のパターンは、コンプレッサの吸込行程及び圧縮行程による負荷トルク変動に対応するために、ブラシレスモータの回転数が所定レベル以下に低下した場合に、前記特定区間におけるインバータ装置の出力電圧が、ブラシレスモータ１回転中の平均電圧値又は前記特定区間以外の出力電圧値に所定係数を乗じた値だけ他の区間における出力電圧よりも大きくなるように、ＰＷＭ信号のデューティを変化させるパターン信号を出力するトルク制御パターン出力回路を備えたものとなっていた。（例えば、特許文献１参照）
【０００５】
【特許文献１】
特許第３２７８４９１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来のトルク制御ではトルク制御開始時と終了時にブラシレスモータの回転数が急変し、振動や騒音の発生する事があり、コンプレッサが脱調現象を起こして停止したり、最悪の場合脱調現象によって故障する危険があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明はこの点に着目し上記欠点を解決する為、インバータ装置からの出力によりコンプレッサ駆動用ブラシレスモータを可変速駆動する場合に、このブラシレスモータの磁極位置検出に基づいてインバータ装置に対するＰＷＭ制御を行い、ブラシレスモータが１回転したときの回転角を複数区間に分割し、その特定区間におけるモータ駆動トルクが増減するように、インバータ装置の出力電圧を制御することが可能なトルク制御補正手段を備えた冷凍サイクル制御装置に於いて、前記トルク制御補正手段でのトルク制御開始時には、前記トルク制御開始信号発生からの時間に応じて除々に補正量を増加させ、トルク制御終了時にはトルク制御終了信号発生からの時間に応じて除々に補正量を減少させながらトルク制御を終了するようにしたものである。
【０００８】
また、インバータ装置からの出力によりコンプレッサ駆動用ブラシレスモータを可変速駆動する場合に、このブラシレスモータの磁極位置検出に基づいてインバータ装置に対するＰＷＭ制御を行い、ブラシレスモータが１回転したときの回転角を複数区間に分割し、その特定区間におけるモータ駆動トルクが増減するように、インバータ装置の出力電圧を制御することが可能なトルク制御補正手段を備えた冷凍サイクル制御装置に於いて、前記トルク制御補正手段でのトルク制御開始時には、前記トルク制御開始信号発生からのモータ回転数に応じて除々に補正量を増加させ、トルク制御終了時にはトルク制御終了信号発生からのモータ回転数に応じて除々に補正量を減少させながらトルク制御を終了するようにしたものである。
【０００９】
これによって、トルク制御開始時と終了時にブラシレスモータの回転数を安定させることができ、回転数が急変し振動や騒音の発生する事が少なくなり、コンプレッサが脱調現象を起こして停止したり、脱調現象によって故障する危険も無いものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施例を図１〜図８に基いて説明する。図１はこの実施例に係る冷凍サイクル制御装置としての空気調和機の構成を示すブロック図である。
【００１１】
図１において、交流電源１からの交流電力は、ダイオードにより形成されたコンバータ回路２により直流電力に変換され、コンデンサ３で平滑化された後、トランジスタにより形成されたインバータ回路４に送られるようになっている。ベースドライバ５は、このインバータ回路４内のトランジスタのベースに制御電流を出力することにより、インバータ回路４の直流出力を制御する。
【００１２】
このインバー回路４の出力により、コンプレッサ駆動用モータとしての３相ブラシレスモータ６が回転し、その主軸７に直結しているコンプレッサ８を駆動する。
【００１３】
磁極位置検出回路９は、ブラシレスモータ６のＵ相，Ｖ相，Ｗ相の誘起電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを検出すると共に、コンデンサ３に並列接続され、且つ抵抗１０，１１により形成されている直列接続体の接続点から基準電圧Ｖｏを検出している。そして、磁極位置検出回路９は、これらの電圧の検出に基いて、磁極位置信号をＰＷＭ制御回路１２に出力する。
【００１４】
ＰＷＭ制御回路１２はマイクロコンピュータにより構成されており、インバータ回路４のトランジスタの通電期間を決定する通電モード信号を出力する通電モード制御回路１３と、パルス幅の変化によりインバータ回路４の出力電圧を決定するＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ信号出力回路１４とを有している。
【００１５】
前記ＰＷＭ信号出力回路１４内には、ブラシレスモータ６回転数に略反比例して増減するＰＷＭ周期タイマ１５と、ブラシレスモータ６の負荷に応じてＰＷＭ周期タイマ１５で設定された周期を２５５等分した値にＲ／２５５区間だけＯＮする事で、ＯＮ区間幅の増減（Ｒ値の増減）により電圧を変化するＰＷＭデューティタイマ１６の機能が備えられている。
【００１６】
また、ＰＷＭ信号出力回路１４には、トルク制御補正手段１７からの信号が入力されるものであり、このトルク制御補正手段１７内には平均ＰＷＭデューティ設定部１８と加減算を行う演算手段１９と、前記平均ＰＷＭデューティタイマ設定値に応じた複数の所定値を記憶する記憶手段２０を設けている。
【００１７】
２１は前記トルク制御の開始時又は終了時の開始信号又は終了信号発生からの、時間又はブラシレスモータ６回転数をカウントする、タイマ・カウンタ手段であり、請求項１に対応する実施例では、トルク制御の開始時又は終了時の開始信号又は終了信号発生からの時間を計測するタイマとして使用し、請求項２に対応する他の実施例では、トルク制御の開始時又は終了時の開始信号又は終了信号発生からブラシレスモータ６が何回転したかを計測するカウンタとして使用するものである。
【００１８】
前記トルク制御補正手段１７には比較回路２２からの信号が入力されるようになっており、この比較回路２２には回転数検出回路２３及び回転数指令回路２４からの信号が入力される。回転数指令回路２４は、図示を省略した室内機から室内検出温度Ｔａと室内設定温度Ｔｓとの偏差を入力し、この入力に基いて回転数指令Ｎ１を出力するものである。
【００１９】
図２は、各相の電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗと通電モードとの関係を示す波形図である。この図に示すように、電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗが基準電圧Ｖｏに一致した時点（ゼロクロス点）により位置モードＩ〜ＶＩが決まり、位置モードＩ〜ＶＩを所定の電気角度だけずらしたものが通電モードＩ〜ＶＩとなる。
【００２０】
なお、この実施例ではコンプレッサ８には、シリンダ数が１個のロータリコンプレッサを用い、この実施例のブラシレスモータ６は、磁極数が４のものを用いることとしている。したがって、主軸７の１回転によって磁極位置検出回路９からは磁極位置検出信号が２周期分現われることになる。
【００２１】
図３は、主軸７の１回転によって、コンプレッサ８の回転位置に対する負荷トルク変動を表すものであり、磁極位置検出信号の周期と、これらの変動の周期とが１対１で対応している。
【００２２】
次に、上記のように構成されるこの実施例の動作を図４のフローチャートを基に説明する。この実施例に係る空気調和機が現在運転中であるとすると、回転数指令回路２４は、室内機から室内検出温度Ｔａと室内設定温度Ｔｓとの偏差を入力し、回転数指令Ｎ１を比較回路２２に出力する（ステップ１）。また、回転数検出回路２３は、磁極位置検出回路９からの磁極位置信号の入力に基いて、回転数Ｎについての検出信号を比較回路２２に出力する（ステップ２）。
【００２３】
比較回路２２は、これら回転数指令Ｎ１と回転数Ｎを入力し、これらの偏差に応じた信号を出力する。すなわち、ＮとＮ１は比較回路２２によって一致するか否かが判断され（ステップ３）、一致しない場合、平均ＰＷＭデューティ設定部１８は比較回路２２からの入力に応じてＮとＮ１が一致する様に平均ＰＷＭ信号のデューティタイマを設定する。
【００２４】
ベースドライバ５は、通電モード制御回路１３からの通電モード信号により決定される期間だけ、このＰＷＭ信号をベース制御電流としてインバータ回路４のトランジスタのベースに出力する。したがって、このＰＷＭ信号のデューティの増減により、ＮとＮ１が一致するように、インバータ回路４の出力電圧すなわちブラシレスモータ６の平均ＰＷＭデューティ設定値が設定されることになる（ステップ４）。
【００２５】
そして、トルク制御補正手段１７は、回転数検出回路２３からの信号の入力により回転数Ｎが３５〔ｒｐｓ〕以上であるか否かを判断する（ステップ５）。
【００２６】
回転数Ｎが３５〔ｒｐｓ〕以上であれば、トルク制御補正手段１７は、特定区間だけデューティを大きくしなければならないほど回転数は低下していないと判断するため、特定区間に対するトルク制御を行わない。（ステップ６）したがって、ＰＷＭ信号出力回路１４から出力されるＰＷＭ信号のデューティは平均ＰＷＭデューティタイマ設定値が維持される。すなわち、どの通電モードの区間においてもＰＷＭ信号のデューティは等しいものとなっている。
【００２７】
またこの時トルク制御終了時である場合、図７・８の表で示す様に、時間又はブラシレスモータ６の回転数に応じて徐々に補正量を減少させながらトルク制御を終了するトルク制御終了処理を行うものである。（ステップ７）
【００２８】
しかし、回転数Ｎが３５〔ｒｐｓ〕よりも低下すると、トルク制御補正手段１７は、更に平均ＰＷＭデューティタイマ設定値に応じたＰＷＭデューティタイマ１６の補正値Ｒ１を読込み（ステップ８）、この時トルク制御開始時である場合、図７・８の表で示す様に、時間又はブラシレスモータ６の回転数に応じて徐々に補正量を増加させながらトルク制御を終了するトルク制御開始処理を行い（ステップ９）、加減算演算を行い出力する。（ステップ１０）
【００２９】
図５は上記のトルク制御に基くブラシレスモータ６の印加電圧の変化を示す波形図である。すなわち、トルク制御が出力される前の各通電モードにおける平均モード印加電圧を２点鎖線とすると、コンプレッサ８の圧縮工程に対応する通電モードＩＩＩ、ＩＶの区間は、通電モードＩＩ、Ｖの区間よりも△Ｖだけ大きな値となっている。また、コンプレッサ８の吸入工程に対応する通電モードＩ、ＶＩの区間は、通電モードＩＩ、Ｖの区間よりも△Ｖだけ小さな値となっている。この△Ｖは平均モータ印加電圧に図６の補正値Ｒ１を加算した値である。
【００３０】
コンプレッサ８の圧縮工程に対応する通電モードＩＩＩ、ＩＶの区間は、通電モードＩＩ、Ｖの区間よりもΔＶだけ大きな値となっている。また、コンプレッサ８の吸入工程に対応する通電モードＩ、ＶＩの区間は、通電モードＩＩ、Ｖの区間よりもΔＶだけ小さな値となっている。この差は平均ＰＷＭデューティタイマ設定値に図６の補正値Ｒ１を加算した値である。
【００３１】
このように、トルク制御開始時と終了時にブラシレスモータの回転数を安定させることができ、回転数が急変し振動や騒音の発生する事が少なくなり、コンプレッサが脱調現象を起こして停止したり、脱調現象によって故障する危険も無いものである。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、トルク制御開始時と終了時にブラシレスモータの回転数を安定させることができ、回転数が急変し振動や騒音の発生する事が少なくなり、コンプレッサが脱調現象を起こして停止したり、脱調現象によって故障する危険も防止することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例の構成を示すブロック図。
【図２】同図１における各相電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗと通電モードとの関係を示す波形図。
【図３】同コンプレッサの回転位置における負荷トルクを示す説明図。
【図４】同実施例のフローチャート。
【図５】同コンプレッサの回転位置における駆動トルク（ＰＷＭ信号パルス幅）を示す説明図。
【図６】同ＰＷＭデューディ補正値の一覧。
【図７】同トルク制御開始時、終了時の補正量一覧。
【図８】他の実施例のトルク制御開始時、終了時の補正量一覧。
【符号の説明】
４  インバータ回路
５  ベースドライバ
６  ブラシレスモータ
８  コンプレッサ
９  磁極位置検出回路
１３  通電モード制御回路
１４  ＰＷＭ信号出力回路
１５  ＰＷＭ周期タイマ
１６  ＰＷＭデューティタイマ
１７  トルク制御補正手段
１８  平均ＰＷＭデューティ設定部
２１  タイマ・カウンタ手段
【図１】
2004286308.tif 000003
【図２】
2004286308.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004286308.tif 000006
【図５】
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【図６】
2004286308.tif 000008
【図７】
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【図８】
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