(57)【要約】【課題】マイコンでの演算処理量を削減して安価なマイコンに変更する事でコストダウンをする。【解決手段】ＰＷＭデューティタイマへの設定値を変更することによりＰＷＭデューティを変更しブラシレスモータの速度制御を行いインバータ装置の出力電圧を制御するものに於いて、平均ＰＷＭデューティタイマ設定部と、特定区間での平均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を設け、ブラシレスモータの回転数が所定回転数以下に低下した場合に、平均デューティタイマ設定値に応じて平均ＰＷＭデューティタイマ設定値に所定値を加算又は減算することにより、特定区間と特定区間以外のＰＷＭデューティを異なるデューティにて出力するトルク制御出力回路を備えたものである。【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、ＰＷＭ周期を設定するＰＷＭ周期タイマと、ＰＷＭデューティを設定するＰＷＭデューティタイマを備え、このＰＷＭデューティタイマへの設定値を変更することによりＰＷＭデューティを変更しブラシレスモータの速度制御を行うことでインバータ装置の出力電圧を制御することが可能な冷凍サイクル制御装置に於いて、前記ブラシレスモータ１回転中のＰＷＭデューティタイマの平均値を設定する平均ＰＷＭデューティタイマ設定部と、前記特定区間での平均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を設け、前記ブラシレスモータの回転数が所定回転数以下に低下した場合に、前記平均デューティタイマ設定値に応じて平均ＰＷＭデューティタイマ設定値に記憶手段に記憶した所定値を加算又は減算することにより、前記特定区間と特定区間以外のＰＷＭデューティを異なるデューティにて出力するトルク制御出力回路を備えたこと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所定係数の乗算演算処理によりトルク変動による振動抑制の効果は大きかったが、マイクロコンピュータ（以下マイコンと称す）での演算処理が多いために高級なマイコンを使用しており、近年の空気調和機の低価格化に対応するためのコストダウンの障害となっていた。
【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、ＰＷＭ周期を設定するＰＷＭ周期タイマと、ＰＷＭデューティを設定するＰＷＭデューティタイマを備え、このＰＷＭデューティタイマへの設定値を変更することによりＰＷＭデューティを変更しブラシレスモータの速度制御を行うことでインバータ装置の出力電圧を制御することが可能な冷凍サイクル制御装置に於いて、前記ブラシレスモータ１回転中のＰＷＭデューティタイマの平均値を設定する平均ＰＷＭデューティタイマ設定部と、前記特定区間での平均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を設け、前記ブラシレスモータの回転数が所定回転数以下に低下した場合に、前記平均デューティタイマ設定値に応じて平均ＰＷＭデューティタイマ設定値に記憶手段に記憶した所定値を加算又は減算することにより、前記特定区間と特定区間以外のＰＷＭデューティを異なるデューティにて出力するトルク制御出力回路を備えたものである。
【０００８】
これによって、加算又は減算のみの演算処理でのトルク制御を実現し、マイコンでの演算処理量を大幅に削減して安価なマイコンに変更する事でコストダウンを行う事ができるものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施例を図１〜図６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。
【００１０】
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ようになっている。
【００１１】
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を駆動するようになっている。
【００１２】
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に出力するようになっている。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
また、ＰＷＭ信号出力回路１４には、トルク制御出力回路１７からの信号が入力されるものであり、このトルク制御出力回路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。
【００１６】
前記トルク制御出力回路１７には比較回路２１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２１には回転数検出回路２２及び回転数指令回路２３からの信号が入力されるようになっている。回転数指令回路２３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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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２３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２１に出力する（ステップ１）。また、回転数検出回路２２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２１に出力する（ステップ２）。
【００２１】
比較回路２１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ようになっている。すなわち、ＮとＮ１は比較回路２１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２１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。
【００２２】
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）。
【００２３】
そして、トルク制御信号出力回路１７は、回転数検出回路２２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）。
【００２４】
回転数Ｎが３５〔ｒｐｓ〕以上であれば、トルク制御出力回路１６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。
【００２５】
しかし、回転数Ｎが３５〔ｒｐｓ〕よりも低下すると、トルク制御出力回路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７）、加減算演算を行い出力する。（ステップ８）
【００２６】
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、実線は平均ＰＷＭデューティタイマ設定値が５１未満でのコンプレッサ駆動トルクを、小破線は平均ＰＷＭデューティタイマ設定値が５１〜７６でのコンプレッサ駆動トルクを、大破線は平均ＰＷＭデューティタイマ設定値が７７以上でのコンプレッサ駆動トルクを示すものである。
【００２７】
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。
【００２８】
このように、加算又は減算のみの演算処理でトルク制御を実現し、１回転中における負荷トルクの変動に対応したモータ駆動トルクを得ることができ、低速運転領域におけるコンプレッサ８の振動を有効に抑制することが可能になり、マイコンでの演算処理量を大幅に削減して安価なマイコンに変更する事でコストダウンを行う事ができるものである。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、加算又は減算のみの演算処理できめ細かなトルク制御を実現し、マイコンでの演算処理量を大幅に削減して安価なマイコンに変更する事でコストダウンを行う事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。
【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  トルク制御出力回路
１８  平均ＰＷＭデューティ設定部
【図１】
2004260886.tif 000003
【図２】
2004260886.tif 000004
【図３】
2004260886.tif 000005
【図４】
2004260886.tif 000006
【図５】
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【図６】
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