(57)【要約】【課題】直流ブラシレスモータを搭載した圧縮機の起動に関して、起動負荷や入力電圧に関係なく安定した起動の実現を図る。【解決手段】起動時に直流ブラシレスモータ４に印加する電圧を増加させる起動制御手段１７で、回転子が動作するまで電圧を上昇させ、回転子が回転した後は位置検出手段１４により回転子の位置検出を検出し、切り替え手段１５でセンサレス運転に切り替えることにより、起動負荷や入力電圧に関係なく安定した起動ができるものである。【選択図】　図１
2004137925.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の半導体スイッチ及びダイオードをブリッジ結線したインバータ回路と、前記インバータ回路により動作するモータと、前記モータを搭載した圧縮機と、前記圧縮機の回転子の位置を検出すると共に位置検出信号を発生する位置検出手段と、前記位置検出手段の出力を基に前記インバータ回路の動作を決定し転流パルスを出力する転流手段と、前記圧縮機の回転数を可変にする電圧の制御を行う電圧制御手段と、前記転流手段の出力と前記電圧制御手段の出力により前記インバータ回路を動作させるドライブ手段と、前記位置検出手段の出力が得られない前記圧縮機の起動時に、前記ドライブ回路に転流パルスと電圧を強制的に出力する起動制御手段と、起動時に起動制御手段の電圧を増加する電圧増加手段とからなる圧縮機の制御装置。
【請求項２】
起動時に前記電圧増加手段により増加した電圧で前記圧縮機の回転子が動作すれば、次の転流時間を設定する転流時間設定手段を備えた請求項１記載の圧縮機の制御装置。
【請求項３】
起動時に前記電圧増加手段により増加した電圧で前記圧縮機の回転子が動作すれば、次の転流時間を設定する転流時間設定手段と、位前記置検出手段の信号を計数しあらかじめ決められた回数入力されれば前記位置検出手段、前記転流手段、前記電圧制御手段によるセンサレス運転に切り替える切り替え手段を備えた請求項１記載の圧縮機の制御装置。
【請求項４】
センサレス運転に切り替わったときの電圧を記憶し、電圧制御手段に記憶した電圧を出力する記憶手段を備えた請求項３記載の圧縮機の制御装置。
【請求項５】
起動時に起動制御手段の電圧を検出し一定電圧になれば保護信号を出力する電圧検出手段を備えた請求項１から４記載のいずれか一項の圧縮機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍サイクルを構成する圧縮機の制御装置に関するものであり、特に、インバータにより回転数制御する直流ブラシレスモータの回転子磁極位置検出をセンサレス方式で行う圧縮機の制御装置の起動方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、インバータにより回転数制御する直流ブラシレスモータの回転子の位置検出を電動子巻線の誘起電圧を利用してセンサレス方式で行う圧縮機が増加している。
【０００３】
センサレス方式で行う圧縮機の制御装置の起動方法では、停止状態では誘起電圧が発生しないため、センサレス方式での位置検出はできない。
【０００４】
従来の圧縮機の制御装置としては、位置検出が可能となるある回転数までは、あらかじめ決められた電圧と転流パルスで起動させ、その後にセンサレス方式に切り替えるのが一般的であが、安定して圧縮機を起動するために負荷により起動時の電圧を変化させるも圧縮機の制御装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
以下図面を参照しながら上記従来の圧縮機の制御装置を説明する。
【０００６】
図２は従来の圧縮機の制御装置の全体構成図である。図２において、倍電圧整流回路２は交流電源１の交流電圧を直流電圧に変換するもので、ダイオード２ａ〜２ｄとコンデンサ２ｅ〜２ｆが接続された構成となっている。
【０００７】
インバータ回路３は、半導体スイッチ（トランジスタ）３ａ〜３ｆが３相ブリッジ接続されており、かつ各々のトランジスタに並列・逆方向でダイオード３ｇ〜３ｌが接続されており、直流ブラシレスモータ４を駆動する。
【０００８】
圧縮機５はモータ４により駆動される。
【０００９】
センサレス運転部１０１は、位置検出手段１０２、転流手段１０３、回転数指令手段１０４、回転数検出手段１０５、電圧制御手段１０６から構成される。
【００１０】
位置検出手段１０２は、モータ４の回転子の回転位置を検出し、例えばモータ４の逆起電圧から位置を検出する方式である。
【００１１】
転流手段１０３は、位置検出手段１０２の出力からインバータ回路３の半導体スイッチ３ａ〜３ｆを転流させる転流パルスを作り出す。
【００１２】
回転数指令手段１０５は、モータ４の回転数指令信号を出力する。
【００１３】
回転数検出手段１０４は、位置検出手段１０２から出力を計数する。
【００１４】
電圧制御手段１０６は、回転数指令手段１０５の回転数指定信号と、回転数検出手段１０４で検出された実際の回転数の差から、両者が一致するように電圧値を出力する。
【００１５】
起動運転部１０６は、起動制御手段１０７、第１起動パターン記憶手段１０８、第２起動パターン記憶手段１０９と、トルクアップ手段１１０とから構成される。
【００１６】
起動制御手段１０７は、モータ４の起動時に位置検出手段１０２の出力が得られないため、あらかじめ決められた転流パルスと電圧とを出力するとともに、第１起動パターン記憶手段１０８、第２起動パターン記憶手段１０９は、それぞれ起動制御手段１０７が出力する転流パルスと印加電圧の第１起動パターン、第２起動パターンを記憶している。
【００１７】
第２起動パターンは第１起動パターンより印加電圧が大きくなっている。
【００１８】
運転モード切り替え手段１１１は、起動時には起動制御手段１０７からの出力、起動後は転流手段１０３と電圧制御手段１０６の出力を合成してドライブ手段１１２に出力し、インバータ回路３の半導体スイッチ３ａ〜３ｆをオン／オフさせる。
【００１９】
冷凍サイクル１１３は、凝縮器１１４、冷却器１１５、圧縮機５で構成されており、冷却器上部温度検出手段１１６は、冷凍庫庫内温度検出手段１１７はそれぞれ冷却器１１５の温度、冷凍庫庫内温度を検出する。
【００２０】
トルクアップ手段１１０は、起動時に冷却器温度、冷凍庫庫内温度の差と、あらかじめ設定した値とを比較し、起動パターンを選択する。
【００２１】
例えば、冷凍庫庫内温度−冷却器上部温度がが大きく起動トルクが大きい場合には印加電圧の大きい第２起動パターンで起動し、冷凍庫庫内温度−冷却器上部温度がが小さく起動トルクが小さい場合には印加電圧の小さい起動パターンでＡ起動するものである。
【００２２】
【特許文献１】
特開平１０−２２０８８２号公報
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成は、負荷を検出する手段が必要でコストがかかり、起動のパターンも複数必要なため、構成も複雑になるという欠点を有していた。
【００２４】
本発明は、従来の課題を解決するもので負荷検出の必要がなく起動のパターンを複数にすることなく起動失敗の少ない圧縮機の制御装置を実現することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の請求項１に記載の発明は、複数個の半導体スイッチ及びダイオードをブリッジ結線したインバータ回路と、インバータ回路により動作するモータと、モータを搭載した圧縮機と、モータの回転子の位置を検出すると共に位置検出信号を発生する位置検出手段と、位置検出手段の出力を基にインバータ回路の動作を決定し転流パルスを出力する転流手段と、圧縮機の回転数を可変にする電圧の制御を行う電圧制御手段と、転流手段の出力と電圧制御手段の出力によりインバータ回路を動作させるドライブ手段と、位置検出手段の出力が得られない圧縮機の起動時に、ドライブ回路に転流パルスと電圧を強制的に出力する起動制御手段と、起動時に起動制御手段の電圧を増加する電圧増加手段を備えたものであり、起動時に直流ブラシレスモータに印加する電圧を回転子が動作するまで増加させることにより、回転子が回転した後は位置検出手段により回転子の位置検出を検出しセンサレス運転に切り替えることができるため、負荷を検出する必要がなく、起動のパターンもいらなくなり、起動負荷や入力電圧に関係なく安定した起動ができるという作用を有する。
【００２６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明に、さらに起動時に電圧増加手段により増加した電圧で前記圧縮機の回転子が動作すれば、次の転流時間を設定する転流時間設定手段を備えたものであり、請求項１に記載の発明に加えて、１度回位置信号が入力されても次の位置信号が入力されない場合に強制的に転流を行うことができるため、起動の途中で動作がおかしくなっても正常な起動ができるという作用を有する。
【００２７】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明に、さらに起動時に電圧増加手段により増加した電圧で前記圧縮機の回転子が動作すれば、次の転流時間を設定する転流時間設定手段と、位置検出手段の信号をを計数しあらかじめ決められた回数入力されれば、位置検出手段、転流手段、電圧制御手段によるセンサレス運転に切り替える切り替え手段を備えたものであり、請求項１に記載の発明に加えて、確実にセンサレス運転に切り替えることができるという作用を有する。
【００２８】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明に、さらにセンサレス運転に切り替わったときの電圧を記憶し、電圧制御手段に記憶した電圧を出力する記憶手段を備えたものであり、請求項１に記載の発明に加えて、センサレス運転に切り替わったときの印加電圧を記憶し、電圧制御手段で、記憶した印加電圧から所望の回転数まで印加電圧を上昇させることができるため安定した加速ができという作用を有する。
【００２９】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明に、さらに起動時に起動制御手段の電圧を検出し一定電圧になれば保護信号を出力する電圧検出手段を備えたものであり、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明に加えて、保護信号によりモータがロックしている等の異常時にも確実に保護が動作するようにできるという作用を有する。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による圧縮機の制御装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、従来と同一構成について、同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００３１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による圧縮機の制御装置の全体構成図である。図１において、センサレス運転部１１は、転流手段１０３、回転数指令手段１０４、回転数検出手段１０５、電圧制御手段１２、合成手段１３から構成される。
【００３２】
位置検出手段１４は、直流ブラシレスモータ４の回転子の回転位置を検出し、転流手段１０３、回転数検出手段１０４、切り替え手段１５、転流時間設定手段１６、起動制御手段１７に回転子の位置信号を出力する。
【００３３】
起動運転部２１は、起動制御手段１７、電圧増加手段１８、記憶手段１９、電圧検出手段２０とから構成される。
【００３４】
起動制御手段１７は、モータ４の起動時に位置検出手段１４の出力が得られないため、あらかじめ決められた転流パルスと電圧とを出力する。
【００３５】
電圧増加手段１８は起動制御手段１７に出力電圧を上昇させるよう指令し、起動制御手段１７は出力電圧を上昇する。
【００３６】
また、起動制御手段１７は位置検出手段１４からの回転子の位置信号が入力されれば、位置信号に見合った転流信号を出力電圧値ともに出力する。
【００３７】
転流時間設定手段１６は回転子の位置信号が入力されるまでの時間を計測し次回の転流時間を設定する。
【００３８】
切り替え手段１５は、起動時には起動運転部２１に動作することを指令し、位置検出手段１４からの回転子の位置信号が入力された回数を計数し、きめられた値になれば起動運転部２１への動作指令を解除し、センサレス運転部１１動作することを指令する。
【００３９】
このとき起動運転部２１は出力を停止する。
【００４０】
記憶手段１９は、切り替え手段１５がセンサレス運転部１１動作することを指令したときの起動制御手段１７の出力電圧を記憶し、電圧増加手段１８に出力する。
【００４１】
電圧制御手段１２は記憶手段１９からの出力電圧からセンサレス運転の電圧を設定し、その値から回転数検出手段１０４で検出されるモータ４の回転数が回転数指令手段１０５で指定される回転数になるまで電圧を制御する。
【００４２】
また、転流手段１０３は位置検出手段１４からの回転子の位置信号に基づき、インバータ回路３の半導体スイッチ３ａ〜３ｆを転流させる転流パルスを作り出し、合成手段１３は転流手段１０３の出力と、電圧制御手段１２の出力を合成して選択手段２２に出力する。
【００４３】
選択手段２２は起動運転部２１またはセンサレス運転部１１のどちらかの出力をドライブ回路１１２に出力するものである。
【００４４】
電圧検出手段２０は起動制御手段１７の出力電圧を検出し、あらかじめ決められた電圧値になれば起動制御手段１７の保護信号を出力し、起動制御手段１７は保護信号を検出し、動作を停止する。これは高い電圧までモータ４が動作していないこととなりモータ４のロックしたことと判断して停止するものである。
【００４５】
以上のように構成された圧縮機の制御装置について以下その動作を説明する。
【００４６】
起動時には切り替え手段１５に動作指令を出力するため、センサレス運転部１１は選択手段２２出力せず、起動運転部２１が選択回路２２に出力する。
【００４７】
起動に際しては、まず起動制御手段１７は、選択手段２２にあらかじめ決められた転流パルスと電圧とを出力し、電圧増加手段１８は起動制御手段１７に出力電圧を上昇させるよう指令をし、起動制御手段１７は位置検出手段１４からの回転子の位置信号が入力されるまで出力電圧を上昇する。
【００４８】
位置検出手段１４からの回転子の位置信号が入力されれば、転流時間設定手段１６は２回目の回転子の位置信号が入力されるまでの時間を設定し、起動制御手段１７位置検出手段１４からの回転子の位置信号に基づき転流信号を出力する。
【００４９】
これは、モータ４の起動時は回転が不安定な状態であり、１度位置信号が入力されても２回目の位置信号が確実に入力されるとは限らないため、２回目の位置信号が入力されないときは転流時間設定手段１６で設定された時間で次の位置信号に対する転流信号を出力するものである。
【００５０】
また、電圧増加手段１８により起動制御手段１７の出力電圧が増加するため、モータ４回転数が早くなっているため、１回目と２回目、２回目と３回目、３回目と４回目の位置信号が入力される時間は、短くなるはずであるが、起動時は動作が不安定のため３回目と４回目の時間間隔が２回目と３回目の時間間隔に比べ長くなった場合は、位置信号が入力される時間は、短くなることから転流時間設定手段１６への時間設定は、短いほうの時間間隔を設定してもよい。
【００５１】
また、動作安定性のために複数回の平均値を設定してもよい。
【００５２】
また転流時間設定手段１６で設定された時間以内に次の位置信号が入力されれば、起動制御手段１７位置検出手段１４からの回転子の位置信号に基づき転流信号を出力し、転流時間設定手段１６は１回目の位置信号と２回目の位置信号が入力されるまでの時間を計測しその時間を次の回転子の位置信号が入力されるまでの時間として設定する。
【００５３】
切り替え手段１５はこの位置信号が入力されたかを計数し、あらかじめ設定した回数だけ位置信号が入力されれば、起動運転部２１への動作指令を解除し、センサレス運転部１１動作することを指令しセンサレス運転に移行し、位置検出手段１４の位置信号に対して、転流手段１０３が転流信号を出力し、電圧制御手段１２で回転数検出手段１０４で検出されるモータ４の回転数が回転数指令手段１０５で指定される回転数になるまで電圧を制御する運転となる。
【００５４】
そのとき、記憶手段１９は、切り替え手段１５がセンサレス運転部１１動作することを指令したときの起動制御手段１７の出力電圧を記憶し、電圧増加手段１８に出力しているため、電圧制御手段１２は記憶手段１９からの出力電圧からセンサレス運転の電圧を設定し、その値から回転数検出手段１０４で検出されるモータ４の回転数が回転数指令手段１０５で指定される回転数になるまで電圧を制御する。
【００５５】
また、切り替え手段１５が起動運転部２１への動作指令を解除し、センサレス運転部１１動作することを指令すれば、起動運転部２１は初期化され、次回の起動は上記動作を繰り返すこととなる。
【００５６】
また、電圧増加手段１８は起動制御手段１７に出力電圧を上昇させるよう指令をし、起動制御手段１７は位置検出手段１４からの回転子の位置信号が入力されるまで出力電圧を上昇したとき、電圧検出手段２０が出力電圧が一定値を超えたことを検出すれば、高い電圧値となっても位置信号が入力されずセンサレス運転に切り替わらなかったと判断し、電圧検出手段２０は起動制御手段１７に保護信号を出力し、起動制御手段１７は保護信号により出力を停止する。
【００５７】
したがって、起動時にモータ４に印加する電圧を回転子が動作するまで電圧を上昇させ、、回転子が回転した後は位置検出手段１４により回転子の位置検出を検出しセンサレス運転に切り替えることができるため、負荷を検出する必要がなく、起動のパターンもいらなくなり、起動負荷や入力電圧に関係なく安定した起動ができるものである。
【００５８】
また、１度回位置信号が入力されても次の位置信号が入力されない場合に強制的に転流を行うことができるため、起動の途中で動作がおかしくなっても正常な起動ができるものである。
【００５９】
また、位置検出手段１４の信号をを計数しあらかじめ決められた回数入力されれば位置検出手段１４と、転流手段１０３と、電圧制御手段１２によるセンサレス運転に切り替える切り替えるため、確実にセンサレス運転に切り替えることができるものである。
【００６０】
また、センサレス運転に切り替わったときの電圧を記憶し、その記憶した電圧からセンサレス運転をおこなうため、所望の回転数まで印加電圧を上昇させることができるため安定した加速ができるものである。
【００６１】
また、起動時に起動制御手段１７の電圧を検出し一定電圧になれば保護信号を出力するため、モータ４がロックしている等の異常時にも確実に保護が動作するものである。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項１に記載の発明は、負荷を検出する必要がなく、起動のパターンもいらなくなり、起動負荷や入力電圧に関係なく安定した起動ができ。
【００６３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明の効果に加えて、起動の途中で動作がおかしくなっても正常な起動ができる。
【００６４】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明の効果に加えて、確実にセンサレス運転に切り替えることができる。
【００６５】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明の効果に加えて、所望の回転数まで印加電圧を上昇させることができるため安定した加速ができる。
【００６６】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明の効果に加えて、モータがロックしている等の異常時にも確実に保護が動作するようにできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による圧縮機の制御装置の形態１の全体構成図
【図２】従来の圧縮機の制御装置の全体構成図
【符号の説明】
３　インバータ回路
４　モータ
５　圧縮機
１１　センサレス運転部
１２　電圧制御手段
１４　位置検出手段
１５　切り替え手段
１６　転流時間設定手段
１７　起動制御手段
１８　電圧増加手段
１９　記憶手段
２０　電圧検出手段
２１　起動運転部
【図１】
2004137925.tif 000003
【図２】
2004137925.tif 000004