(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３相ブリッジ接続された複数のスイッチング素子を所定のＰＷＭ信号パターンに従いオンオフ制御することで、直流を３相交流に変換するインバータ回路を介してモータを駆動するモータ制御装置において、
前記インバータ回路の直流側に接続され、電流値に対応する信号を発生する電流検出素子と、
前記モータの相電流に基づいてロータ位置を決定し、前記ロータ位置に追従するように３相のＰＷＭ信号パターンを生成するＰＷＭ信号生成手段と、
前記電流検出素子に発生した信号と前記ＰＷＭ信号パターンとに基づいて、前記モータの相電流を検出する電流検出手段とを備え、
前記ＰＷＭ信号生成手段は、前記電流検出手段が、前記ＰＷＭ信号の搬送波周期内で固定された２点のタイミングで２相の電流を検出可能となるように、３相のＰＷＭ信号パターンを生成するもので、
３相のＰＷＭ信号のうち１相については、前記搬送波周期の任意の位相を基準として遅れ側，進み側の双方向にデューティを増減させ、
他の１相については、前記基準より前記搬送波周期の１／２離れた位相を基準として遅れ側，進み側の双方向にデューティを増減させ、
残りの１相については、前記搬送波周期の任意の位相を基準として遅れ側，進み側の一方向にデューティを増減させることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記ＰＷＭ信号生成手段は、三角波を搬送波として使用し、
前記三角波の振幅が増加する区間を第１区間とし、振幅が減少する区間を第２区間とすると、
３相のＰＷＭ信号のうち２相については、三角波振幅とＰＷＭ指令との大小関係を比較してＰＷＭ信号を出力するための比較条件が、前記第１及び第２区間を通じて一定であると共に、前記比較条件が互いの相で反転したものであり、
他の１相については、前記比較条件が前記第１区間と前記第２区間とで異なり、設定されたデューティの２倍値と前記搬送波振幅の最大値とを比較し、
前記デューティの２倍値が前記最大値よりも小さい場合は、前記第１及び第２区間の何れか一方の区間で出力されるＰＷＭ信号のデューティを前記最大値に設定すると共に、他方の区間で出力されるＰＷＭ信号のデューティを前記デューティの２倍値に設定し、
前記デューティの２倍値が前記最大値よりも大きい場合は、前記一方の区間で出力されるＰＷＭ信号のデューティを前記最大値の２倍から前記デューティの２倍値を減じた値に設定すると共に、前記他方の区間で出力されるＰＷＭ信号のデューティを前記最大値に設定することを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
【請求項３】
圧縮機と、室外側熱交換器と、減圧装置と、室内側熱交換器とを有し、
前記圧縮機を構成するモータは、請求項１又は２記載のモータ制御装置により制御されるヒートポンプシステムを備えて構成されることを特徴とする空気調和機。
【請求項４】
モータと、
このモータを制御する請求項１又は２記載のモータ制御装置とを有し、
前記モータが発生する回転駆動力により洗濯運転を行うことを特徴とする洗濯機。
【請求項５】
圧縮機と、凝縮器と、蒸発器とを有するヒートポンプシステムを備え、
前記モータ制御装置は、前記圧縮機を構成するモータを駆動対象とし、前記ヒートポンプシステムにより乾燥運転を行うことを特徴とする請求項４記載の洗濯機。
【請求項６】
圧縮機と、凝縮器と、蒸発器とを有し、
前記圧縮機を構成するモータは、請求項１又は２記載のモータ制御装置により制御される冷凍サイクルを備えて構成されることを特徴とする冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、インバータ回路の直流部に配置される電流検出素子によって相電流を検出するモータ制御装置並びにそのモータ制御装置を用いて構成される空気調和機，洗濯機及び冷蔵庫に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータを制御するためにＵ，Ｖ，Ｗ各相の電流を検出する場合、インバータ回路の直流部に挿入した１つのシャント抵抗を用いて電流検出を行う技術がある。この方式で３相の全ての電流を検出するには、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation，パルス幅変調）キャリア（搬送波）の１周期内において、２相以上の電流を検出できるように３相のＰＷＭ信号パターンを発生させる必要がある。例えば図２１に示すように（キャリアを鋸歯状波としている）、Ｕ，Ｖ相のデューティが等しい場合、Ｕ＋（「＋」はインバータ回路の上アーム側スイッチング素子を示す），Ｖ＋がオン、Ｗ＋がオフ時にＷ相の電流は検出できるが、他の相電流は検出できない。このため、図２２に示すように、ある相（この場合Ｗ相）のＰＷＭ信号の位相をシフトさせることで、常に２相以上の電流を検出可能とすることが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３４４７３６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、電流検出のために各相のＰＷＭ信号を順次シフトさせると、図２３に示すように、ある相のＰＷＭ信号をシフトしているパターンから他の相のＰＷＭ信号をシフトさせるパターンに移行するタイミングで、モータ電流がステップ状に変化する。図２３（ｂ）は、（ａ）の一部を拡大して示しているが、Ｕ相電流の変化がキャリア周期毎に増加，減少を交互に繰り返している場合に、上記の移行タイミングでは減小が２回連続しており、その結果（ａ）に示すステップ状の変化が生じている。この時の電流変化がトルクの変動を引き起こすため、モータの駆動時に発生する騒音のレベルが増大するという問題が生じる。
【０００５】
そこで、単一の電流検出素子によりモータに供給される各相の電流を、騒音を増大させること無く検出できるモータ制御装置並びにそのモータ制御装置を用いて構成される空気調和機，洗濯機及び冷蔵庫を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態のモータ制御装置によれば、３相ブリッジ接続された複数のスイッチング素子を所定のＰＷＭ信号パターンに従いオンオフ制御することで、直流を３相交流に変換するインバータ回路を介してモータを駆動するモータ制御装置において、電流検出素子をインバータ回路の直流側に接続して電流値に対応する信号を発生させ、ＰＷＭ信号生成手段は、モータの相電流に基づいてロータ位置を決定すると、そのロータ位置に追従するように３相のＰＷＭ信号パターンを生成する。そして、電流検出手段が、電流検出素子に発生した信号とＰＷＭ信号パターンとに基づいて、モータの相電流を検出する場合に、ＰＷＭ信号生成手段は、電流検出手段がＰＷＭ信号の搬送波周期内で固定された２点のタイミングで２相の電流を検出可能となるように、３相のＰＷＭ信号パターンを生成する。
【０００７】
具体的には、３相のＰＷＭ信号のうち１相については、前記搬送波周期の任意の位相を基準として遅れ側，進み側の双方向にデューティを増減させ、他の１相については、前記基準より前記搬送波周期の１／２離れた位相を基準として遅れ側，進み側の双方向にデューティを増減させ、残りの１相については、前記搬送波周期の任意の位相を基準として遅れ側，進み側の一方向にデューティを増減させる。
【０００８】
また、実施形態の空気調和機は、圧縮機と、室外側熱交換器と、減圧装置と、室内側熱交換器とを有し、圧縮機を構成するモータ、実施形態のモータ制御装置により制御されるヒートポンプシステムを備えて構成される。
【０００９】
実施形態の洗濯機は、モータと、このモータを制御する請求項１から３の何れか一項に記載のモータ制御装置とを有し、モータが発生する回転駆動力により洗濯運転を行う。
実施形態の冷蔵庫は、圧縮機と、凝縮器と、蒸発器とを有し、圧縮機を構成するモータが、実施形態のモータ制御装置により制御される冷凍サイクルを備えて構成される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態であり、モータ制御装置の構成を示す機能ブロック図
【図２】ＰＷＭ信号生成部の内部構成を示す機能ブロック図
【図３】（ａ）〜（ｃ）は各相のＰＷＭキャリアとデューティ指令、（ｄ）は各相ＰＷＭ号パルスの生成状態を示すタイミングチャート
【図４】Ｖ相キャリアが最大を示す位相を基準とした場合の図３（ｄ）相当図
【図５】図３（ｄ）に示すＰＷＭ信号パルスにデッドタイムを生成した場合を示すタイミングチャート
【図６】モータ印加電圧が０Ｖ付近となる場合に対応した各相の設定デューティを示す図
【図７】（ａ）は各相のＰＷＭ信号パルスの中心をキャリアのゼロレベルに揃えた場合を示す図、（ｂ）は図３（ｄ）相当図
【図８】モータへの印加電圧が大きい場合の図６相当図
【図９】図８で電気角が３００度の図７（ｂ）相当図
【図１０】図８で電気角が１８０度の場合の図７（ｂ）相当図
【図１１】モータ電流が変動する状態を示す図
【図１２】第２実施形態を示す図３相当図
【図１３】第３実施形態を示す図２相当図
【図１４】図３相当図
【図１５】パルス生成部が行うデューティ変換の論理を示す図
【図１６】第４実施形態であり、空気調和機におけるヒートポンプシステムの構成を示す図
【図１７】第５実施形態であり、洗濯乾燥機の構成を示す縦断側面図
【図１８】ヒートポンプシステムの構成を示す図
【図１９】第６実施形態であり、冷蔵庫の構成を示す縦断側面図
【図２０】ヒートポンプシステムの構成を示す図
【図２１】従来技術であり、（ａ）はＰＷＭキャリア、（ｂ）は３相ＰＷＭパルス、（ｃ）はシャント抵抗の電流を示す図（その１）
【図２２】図２１相当図（その２）
【図２３】Ｕ相電流を実測した波形を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（第１実施形態）
以下、第１実施形態について、図１ないし図１１を参照して説明する。図１は、モータ制御装置の構成を示す機能ブロック図である。直流電源部１は、直流電源のシンボルで示しているが、商用交流電源から直流電源を生成している場合には、整流回路や平滑コンデンサ等を含んでいる。直流電源部１には、正側母線２ａ，負側母線２ｂを介してインバータ回路（直流交流変換器）３が接続されているが、負側母線２ｂ側には電流検出素子であるシャント抵抗４が挿入されている。インバータ回路３は、例えばＮチャネル型のパワーＭＯＳＦＥＴ５（Ｕ＋，Ｖ＋，Ｗ＋，Ｕ−，Ｖ−，Ｗ−）を３相ブリッジ接続して構成されており、各相の出力端子は、例えばブラシレスＤＣモータからなるモータ６の各相巻線にそれぞれ接続されている。
【００１２】
シャント抵抗４の端子電圧（電流値に対応した信号）は電流検出部７により検出され、電流検出部（電流検出手段）７は、前記端子電圧とインバータ回路３に出力される３相のＰＷＭ信号パターンとに基づいてＵ，Ｖ，Ｗ各相の電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを検出する。電流検出部７が検出した各相電流は、ＤＵＴＹ生成部８に与えられＡ／Ｄ変換されて読み込まれると、モータ６の制御条件等に基づいて演算が行われる。その結果、各相のＰＷＭ信号を生成するためのデューティＵ＿ＤＵＴＹ，Ｖ＿ＤＵＴＹ，Ｗ＿ＤＵＴＹが決定される。
【００１３】
例えばベクトル制御を行う場合であれば、ＤＵＴＹ生成部８には、制御条件を設定するマイクロコンピュータ等からモータ６の回転速度指令ωrefが与えられると、推定したモータ６の実際の回転速度との差分に基づいてトルク電流指令Ｉqrefが生成される。モータ６の各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗからはモータ６のロータ位置θが決定されると、そのロータ位置θを用いるベクトル制御演算によりトルク電流Ｉｑ，励磁電流Ｉｄが算出される。トルク電流指令Ｉqrefとトルク電流Ｉｑとの差分に対して例えばＰＩ制御演算が行われ、電圧指令Ｖｑが生成される。励磁電流Ｉｄ側についても同様に処理されて電圧指令Ｖｄが生成され、電圧指令Ｖｑ，Ｖｄが上記ロータ位置θを用いて三相電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変換される。そして、これらの三相電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに基づいて、各相デューティＵ，Ｖ，Ｗ＿ＤＵＴＹが決定される。
【００１４】
各相デューティＵ，Ｖ，Ｗ＿ＤＵＴＹは、ＰＷＭ信号生成部（ＰＷＭ信号生成手段）９に与えられ、搬送波とのレベルが比較されることで３相ＰＷＭ信号が生成される。また、３相ＰＷＭ信号を反転させた下アーム側の信号も生成されて、必要に応じてデッドタイムが付加された後、それらが駆動回路１０に出力される。駆動回路１０は、与えられたＰＷＭ信号に従い、インバータ回路３を構成する６つのパワーＭＯＳＦＥＴ５（Ｕ＋，Ｖ＋，Ｗ＋，Ｕ−，Ｖ−，Ｗ−）の各ゲートに、ゲート信号を出力する（上アーム側については、必要なレベルだけ昇圧した電位で出力する）。
【００１５】
次に、ＰＷＭ信号生成部９が３相ＰＷＭ信号を生成する方式について説明する。インバータ回路３がＰＷＭ変調された３相交流を出力する際には、前述したように、上アーム側のＦＥＴ５（Ｕ＋，Ｖ＋，Ｗ＋）に対する通電パターンに応じて特定の相の電流を検出できる。以下は、各相上アーム側のゲート信号について述べるが、例えばＵ相のみがＨレベルとなり、Ｖ相及びＷ相が何れもＬレベルとなる通電パターンの期間では、シャント抵抗４の両端に発生する電圧はＵ相電流に対応する。また、Ｕ相及びＶ相の両方がＨレベルであり、Ｗ相がＬレベルとなる区間では、シャント抵抗４の両端電圧の符号を反転したものがＷ相電流に対応する。
【００１６】
このように、ＰＷＭ信号の通電パターンに応じて２相分の電流を順次検出して記憶すれば、時分割的ではあるが３相分の電流を検出できる。この場合、各相電流を同時に検出してはいないので実際には誤差を生じるが、特別な厳密さが要求されなければ実用上問題はなく、３相分の電流検出値を用いて回路方程式を解くことで、次の周期の通電パターンを算出できる。
【００１７】
また、ＦＥＴ５のオン，オフ状態が変化した直後は電流波形が安定しないので、シャント抵抗４に発生した電圧信号を安定した状態で読み込むために最小待機時間（安定時間）τが必要である。図１１は、ＰＷＭ信号による通電パターンが切り替わる際に、Ｕ相電流が変動している波形をオシロスコープで観測（ＣＨ１）したもので、電流波形がリンギングのように大きく変動していることが判る。この待機時間τが例えば２μsecであるとすると、一つの相の電流を読み込むためには特定の通電状態（ＰＷＭ信号パターン）を２μsec以上継続させる必要がある。換言すれば、同一の通電状態での継続時間が２μsecよりも短い場合は電流の読み込みが正常に行われず、その時に更新されるべき相の電流値を更新できない。つまり、全てのＰＷＭ信号パターンによる通電状態を最小待機時間τ以上継続することができれば、どのようなケースでも相電流を検出できる。
【００１８】
そこで、本実施形態では、各相のＰＷＭ信号パルスの出力位相を、従来とは異なる方式でシフトさせる。インバータ回路３を介してモータ６に印加する電圧は、各相のパルス間のデューティ差が一定であれば、パルスの立ち上がり位置，立下がり位置を同じ時間だけシフトさせても変わらない。つまり、後述する図７（ａ），（ｂ）のＰＷＭ信号パターンは、モータ６にとって同じ印加電圧である（相間電圧が等しいため）。
【００１９】
図２は、ＰＷＭ信号生成部９の内部構成を示すもので、図３は、ＰＷＭ信号生成部９の内部で上アーム側の３相ＰＷＭ信号（Ｕ＋，Ｖ＋，Ｗ＋）のパルスが生成される状態を示すタイミングチャートである。ＤＵＴＹ生成部８より入力された各相デューティＵ，Ｖ，Ｗ＿ＤＵＴＹは、パルス生成部１３に入力され、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相のキャリア（搬送波）とのレベルが比較された結果、各相のＰＷＭ信号Ｕ±，Ｖ±，Ｗ±が生成される。
【００２０】
すなわち、本実施形態では、各相毎に異なる波形のキャリアを使用する。図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、Ｕ相キャリアは三角波であり、Ｖ相キャリアはＵ相に対して逆相となる三角波，Ｗ相キャリアはＶ相キャリアのカウント値が最小の点でゼロクリアされる鋸歯状波である。これらのキャリアは、互いに同期してカウント動作を行う３つのカウンタで生成でき、Ｕ相及びＶ相はアップダウンカウンタ，Ｗ相はアップカウンタとなる。但し、アップダウンカウンタがカウント動作を行う周波数は、その他のカウンタの２倍となる。キャリア周期は、例えば５０μsecとする。
【００２１】
そして、パルス生成部１３では、各相デューティＵ，Ｖ，Ｗ＿ＤＵＴＹと各相キャリアとのレベルをそれぞれ比較して、（デューティ）＞（キャリア）となる期間にハイレベルパルスを出力する。その結果、図３（ｄ）に示すように、Ｖ相キャリアの振幅最小位相（三角波の谷）を基準位相とすると、Ｕ相のＰＷＭ信号パルスＵ＋は、前記基準位相からキャリア周期の１／２離れた点を基準として後れ，進みの両方向側に増減するようにパルス幅が変化し、Ｗ相のＰＷＭ信号パルスＷ＋は、基準位相から進み方向側（図中右側）に増減するようにパルス幅が変化し、Ｖ相のＰＷＭ信号パルスＶ＋は、基準位相から遅れ，進みの両方向側に増減するようにパルス幅が変化する。
【００２２】
電流検出部７には、ＰＷＭ信号生成部９から電流検出タイミング信号（例えばＶ相キャリア）が与えられており、電流検出タイミング信号に従い、２相の電流を検出するタイミングを決定する。例えば、Ｖ相キャリアの振幅最小位相を基準位相とする。すなわち、基準位相を検出タイミングＡとすると、そこから待機時間τ以上が経過した時点を検出タイミングＢとする。このように検出タイミングを設定することで、タイミングＡではＶ相電流Ｉｖを検出でき、タイミングＢではＵ相電流（−）Ｉｕを検出できる。尚、電流検出部７が電流検出タイミングを決定するために参照するキャリアは、Ｖ相に限らず、Ｕ，Ｗ相であっても良い。そして、Ｗ相電流Ｉｗは、３相電流の総和がゼロであることからＵ，Ｖ相電流に基づいて求められる。
【００２３】
また、図４は、Ｖ相キャリアが最大を示す位相（三角波の山）を基準とした場合であり、Ｕ，Ｗ相キャリアについては図示しないが、Ｕ相キャリアは図３と反転させれば良く、Ｗ相キャリアはそのままで良い。この場合、Ｕ，Ｖ相については図３と比較極性を逆転させれば良い。また、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相は、入れ替えても良い（どの波形のキャリアを、何れの相に割り当てるかは任意である）。
【００２４】
また図５は、図３（ｄ）に示すＰＷＭ信号パルスにデッドタイムを生成した場合を示している。図５（ｂ）は、図３（ｄ）に示した波形と同様であり、この波形に対してＵ±，Ｖ±，Ｗ±信号の立ち上がりから一律に、所定のデューティだけ減じることでデッドタイムを生成している。このようにデッドタイムを生成した場合は、検出タイミングＢではＦＥＴ５Ｗ＋が未だオンしていない可能性があるため、検出タイミングＢを図４の説明よりもデッドタイム期間だけ遅れ位相側にずらすように調整すれば良い。また、デッドタイムの生成パターンは、必ずしも図５に示すものに限らないので、電流検出タイミングＡ，Ｂのずらし方も、その生成パターンに応じてずらすようにすれば良い。
【００２５】
ここで、３相のＰＷＭ信号パルスをこのような位相関係で出力する場合において、各相のデューティが変化することで電流検出に与える影響を説明する。図６は、モータ印加電圧が０Ｖ付近となる場合の、モータの電気角（ロータ位置θ）に対応した各相の設定デューティを示す。この場合、各相のデューティは５０％程度で拮抗するので、例えば図７（ａ）に示すように、各相のＰＷＭ信号パルスの中心をキャリアのゼロレベルにして揃えると検出タイミングＡ，Ｂでは、電流が全く検出できない。しかし、本実施形態の方式では、各相のＰＷＭ信号パターンは図７（ｂ）に示すようになるので、検出タイミングＡ，Ｂにおいて、２相分の電流検出が可能となる。
【００２６】
また図８は、モータへの印加電圧が大きい場合の各相の設定デューティを示す。図中の
（１）は電気角が３００度であり、Ｕ，Ｖ相のデューティが等しく８９％、Ｗ相デューティが１１％の場合である。このとき、図９に示すＰＷＭパターンにおいて、Ｗ相は三角波の谷から１１％／２＝５．５％＝３μsecの長さだけ遅れ側にオフしている。つまり、τ＝２μsecに対し、Ｖ相及びＷ相が同時にオンする期間が３μsecあり、Ｕ相電流を検出することができる。
【００２７】
また図１０は、図８中（２）の電気角が１８０度の場合であり、（１）に対してデューティ８９％の相がＵ，Ｗ相になり、Ｖ相がデューティ１１％となる。この場合においても、検出タイミングＡ，Ｂにおいて良好に検出ができる。
【００２８】
このように、各相の設定デューティの大小が変わっても、ＰＷＭ信号パルスを増減させる基準位相は固定のままであり、電流の検出タイミングを固定しても全てのＰＷＭパターンについて３相のモータ電流が検出できる。したがって、図２３に示したように、電流がステップ状に変化することがなくトルク変動や騒音が発生しないので、３相のモータ電流をモータ印加電圧が低い状態から高い状態まで検出できる。但し、理論的な検出可能な最大モータ電圧範囲は、２相のデューティが（キャリア周期）−（τ時間×２）まで広がった場合から、最小デューティが（τ時間）×２まで低下する間となる。
【００２９】
以上のように本実施形態によれば、インバータ回路３を構成するＭＯＳＦＥＴ５Ｕ±，Ｖ±，Ｗ±を所定のＰＷＭ信号パターンに従いオンオフ制御する際に、インバータ回路３の直流母線２ｂ側にシャント抵抗４を接続し、ＰＷＭ信号生成部９が、モータ６の相電流に基づいてロータ位置θを決定し、そのロータ位置θに追従するように３相のＰＷＭ信号パターンを生成する。そして、電流検出部７が、シャント抵抗４に発生した信号とＰＷＭ信号パターンとに基づいて、モータの相電流を検出する場合、ＰＷＭ信号生成部９は、電流検出部７が、キャリア周期内で固定された２点のタイミングで２相の電流を検出可能となるように３相のＰＷＭ信号パターンを生成するようにした。したがって、従来とは異なり、相電流がステップ状に変化することが無く、モータ６のトルク変動や駆動時の騒音が発生しないので、３相の電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを、モータ印加電圧が低い状態から高い状態まで検出できる。
【００３０】
この場合、ＰＷＭ信号生成部９は、３相のＰＷＭ信号のうち１相（第１相）については、キャリア周期の任意の位相を基準として遅れ側，進み側の双方向にデューティを増減させ、他の１相（第２相）については、第１相の基準よりキャリア周期の１／２離れた位相を基準として遅れ側，進み側の双方向にデューティを増減させ、残りの１相（第３相）については、キャリア周期の任意の位相を基準として遅れ側の方向にデューティを増減させる。
【００３１】
したがって、電流検出部７が電流を検出する場合には、第２相のスイッチング素子だけがオンしている第１区間と、第２相と第３相のスイッチング素子が同時にオンしている第２区間とに係るように検出タイミングを固定すれば、第１区間では第２相の電流を検出でき、第２区間では第１相の電流を検出することができる。そして、ＰＷＭ信号生成部９は、各相の基準を、キャリアの振幅が最大又は最小となる位相に基づいて設定するので、電流検出部７による電流検出のタイミングも、上記位相に基づいて容易に設定することができる。
【００３２】
更に、ＰＷＭ信号生成部９は、３相のＰＷＭ信号のうちＵ，Ｖ相については互いに逆相となる三角波をキャリアとして使用し、Ｗ相については、Ｖ相キャリアの三角波の振幅が最小を示す位相を基準とする鋸歯状波をキャリアとして使用し、前記各相の基準を、各キャリア振幅の最大値又は最小値が全て一致する位相に基づいて設定するようにした。したがって、各相毎に異なる波形のキャリアを使用することで、各相ＰＷＭ信号のデューティを増減させる位相方向を変化させることができる。
【００３３】
（第２実施形態）
図１２は第２実施形態を示すものであり、第１実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について説明する。図１２では、Ｕ，Ｖ相のキャリアは第１実施形態と同じものを使用し、Ｗ相については第１実施形態のキャリアとは逆相となる鋸歯状波を使用している。
【００３４】
そして、Ｖ相キャリアの三角波の谷を検出タイミングＡとし、そこからτ時間経過後を検出タイミングＢとすると、検出タイミングＡでは、Ｖ（＋），Ｗ（＋）がオンしているためＵ相電流Ｉｕを負極性で検出でき、検出タイミングＢでは、Ｖ（＋）のみがオンしているためＶ相電流Ｉｖを正極性で検出できる。したがって、この場合も３相の電流を検出できる。以上のように第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３５】
（第３実施形態）
図１３ないし図１５は第３実施形態を示す。図１３は図２相当図であり、ＰＷＭ信号生成部９に替わるＰＷＭ信号生成部（ＰＷＭ信号生成手段）２１の構成を示している。ＰＷＭ信号生成部２１は、パルス生成部１３に替わるパルス生成部２２を備えており、パルス生成部２２は、三角波のキャリア１つだけを用いて、第１実施形態と同様に各相のＰＷＭ信号パルスをシフトさせるため、論理演算を行う。
【００３６】
図１４は、１つのキャリアに対して、各相のデューティＵ，Ｖ，Ｗ＿ＤＵＴＹ’をどのように比較することで各相ＰＷＭ信号パルスを生成するかを示している。（ａ）においてデューティＵ＿ＤＵＴＹ’は１点鎖線，デューティＶ＿ＤＵＴＹ’は実線，デューティＷ＿ＤＵＴＹ’は破線である。Ｕ相については、デューティ指令Ｕ＿ＤＵＴＹ’がキャリアよりも低い期間にＰＷＭ信号パルスを出力する。Ｖ相については、デューティ指令Ｖ＿ＤＵＴＹ’がキャリアよりも高い期間にＰＷＭ信号パルスを出力する。
【００３７】
そして、キャリアの振幅が増加する期間を第１区間，振幅が減少する期間を第２区間とすると、Ｗ相については、第１区間はデューティ指令Ｗ＿ＤＵＴＹ’がキャリアよりも高い場合にＰＷＭ信号パルスを出力し、第２区間はデューティ指令Ｗ＿ＤＵＴＹ’がキャリアよりも低い場合にＰＷＭ信号パルスを出力する。その結果、三角波のキャリアに対する各相ＰＷＭ信号パルスの出力パターンは第１実施形態と同じとなる。図１５は、パルス生成部２２が行う上記信号処理の論理を示している。
【００３８】
次に、各相のデューティの設定について述べる。具体例として、Ｕ，Ｖ＿ＤＵＴＹ＝８０％、Ｗ＿ＤＵＴＹ＝３０％とし、キャリアの最大振幅ＭＡＸは１００％とする。まず、三角波キャリアに対し、常にキャリアより低い区間でＨパルスを出力するＵ相は、ＤＵＴＹ増減部１１の処理を加えたＵ＿ＤＵＴＹを、最大振幅ＭＡＸより減じたものをＵ＿ＤＵＴＹ’としてキャリアとの比較を行う（Ｕ＿ＤＵＴＹ’＝１００％−Ｕ＿ＤＵＴＹ）。この結果、Ｕ相パルスは８０％の期間Ｈパルスがキャリアの山を中心に出力される。
【００３９】
また三角波キャリアに対し、常にキャリアより高い区間でＨパルスを出力するＶ相は、ＤＵＴＹ増減部１１の処理を加えたＶ＿ＤＵＴＹをそのままＶ＿ＤＵＴＹ’としてキャリアとの比較を行う（Ｖ＿ＤＵＴＹ’＝Ｖ＿ＤＵＴＹ）。この結果、Ｖ相パルスは８０％の期間Ｈパルスがキャリアの谷を中心に出力される。
【００４０】
最後にＷ相であるが、第１区間では、ＤＵＴＹ増減部１１の処理を加えたＷ＿ＤＵＴＹ３０％を２倍した値６０％をＷ＿ＤＵＴＹ’としてキャリアと比較する。そして第２区間では、キャリアのＭＡＸ値１００％をＷ＿ＤＵＴＹ’としてキャリアとの比較を行う。ＭＡＸ値であるが、キャリアよりもレベルが低いときにＨレベルのパルスを出力するという論理であるため、パルスは出力されない。この結果、Ｗ相パルスはＰＷＭ周期中３０％の期間キャリアの谷から山に向けて出力される。
【００４１】
以上、図１４に示した各相ＰＷＭ信号パルスの場合について説明したが、各相のデューティの大小によってセット値に違いが出るため、ＤＵＴＹ→ＤＵＴＹ’の変換を行う論理を一般化して示したものが図１５である。すなわち、Ｖ相についてはデューティＶ＿ＤＵＴＹをそのまま設定し、Ｕ相については、キャリアＭＡＸ値からデューティＵ＿ＤＵＴＹを減じた値を設定し、比較極性をＶ相とは逆にする。
【００４２】
Ｗ相については、デューティＷ＿ＤＵＴＹの２倍値がキャリアＭＡＸ値よりも小さい場合は、第１区間で出力されるＷ＿ＤＵＴＹ’を前記２倍値に設定すると共に、第２区間で出力されるＷ＿ＤＵＴＹ’をキャリアＭＡＸ最大値に設定する。また、２倍値がキャリアＭＡＸ値よりも大きい場合は、第１区間のＷ＿ＤＵＴＹ’をキャリアＭＡＸ値に設定すると共に、第２区間のＷ＿ＤＵＴＹ’をキャリアＭＡＸ値の２倍から２倍値を減じた値に設定する。
【００４３】
以上のように第３実施形態によれば、ＰＷＭ信号生成部２１は、三角波をキャリアとして使用し、三角波の振幅が増加する区間を第１区間とし、振幅が減少する区間を第２区間とすると、３相のＰＷＭ信号のうちＵ，Ｖ相については、キャリア振幅とＰＷＭ指令との大小関係を比較してＰＷＭ信号を出力するための比較条件を、第１及び第２区間を通じて一定とし、前記比較条件を互いの相で反転させる。Ｗ相については、前記比較条件を前記第１区間と前記第２区間とで変化させる。
【００４４】
そして、Ｕ相については、キャリアＭＡＸ値よりデューティＵ＿ＤＵＴＹを減じたものを設定し、Ｖ相についてはデューティＶ＿ＤＵＴＹをそのまま設定し、Ｗ相については、デューティＷ＿ＤＵＴＹの２倍値をキャリアＭＡＸ値と比較し、その結果に応じて第１区間，第２区間について設定するデューティＵ＿ＤＵＴＹ’，Ｗ＿ＤＵＴＹ’を図１５に示す論理に従い変換するようにした。したがって、第１実施形態のように３種類のキャリアを使用せずとも、第１実施形態と同様の効果が得られる。尚、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相を何れの比較条件に割り当てるかは、任意であることは言うまでもない。
【００４５】
（第４実施形態）
図１６に示す第４実施形態は、モータ制御装置を空気調和機の圧縮機モータに適用した場合を示す。ヒートポンプシステム３１を構成する圧縮機（負荷）３２は、圧縮部３３とモータ３４を同一の鉄製密閉容器３５内に収容して構成され、モータ３４のロータシャフトが圧縮部３３に連結されている。そして、圧縮機３２、四方弁３６、室内側熱交換器３７、減圧装置３８、室外側熱交換器３９は、熱伝達媒体流路たるパイプにより閉ループを構成するように接続されている。尚、圧縮機３２は、例えばロータリ型の圧縮機であり、モータ３４は、例えば３相ＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）モータ（ブラシレスＤＣモータ）である。空気調和機３０は、上記のヒートポンプシステム３１を有して構成されている。
【００４６】
暖房時には、四方弁３６は実線で示す状態にあり、圧縮機３２の圧縮部３３で圧縮された高温冷媒は、四方弁３６から室内側熱交換器３７に供給されて凝縮し、その後、減圧装置３８で減圧され、低温となって室外側熱交換器３９に流れ、ここで蒸発して圧縮機３２へと戻る。一方、冷房時には、四方弁３６は破線で示す状態に切り替えられる。このため、圧縮機３２の圧縮部３３で圧縮された高温冷媒は、四方弁６から室外側熱交換器３９に供給されて凝縮し、その後、減圧装置８で減圧され、低温となって室内側熱交換器３７に流れ、ここで蒸発して圧縮機３２へと戻る。そして、室内側、室外側の各熱交換器３７，３９には、それぞれファン４０，４１により送風が行われ、その送風によって各熱交換器３７，３９と室内空気、室外空気の熱交換が効率良く行われるように構成されている。そして、モータ３４を第１〜第３実施形態のモータ制御装置によって駆動制御する。
【００４７】
以上のように構成される第４実施形態によれば、空気調和機３０におけるヒートポンプシステム３１を構成する圧縮機３２のモータ３４を、実施形態のモータ制御装置により駆動制御することで、空気調和機３０の運転効率を向上させることができる。
【００４８】
（第５実施形態）
図１７及び図１８に示す第５実施形態は、モータ制御装置を洗濯乾燥機のドラムモータ及び／又は圧縮機モータに適用した場合を示す。図１７は、ドラム式洗濯乾燥機５１の内部構成を概略的に示す縦断側面図である。ドラム式洗濯乾燥機５１の外殻を形成する外箱５２は、前面に円形状に開口する洗濯物出入口５３を有しており、この洗濯物出入口５３は、ドア５４により開閉される。外箱５２の内部には、背面が閉鎖された有底円筒状の水槽５５が配置されており、この水槽４５の背面中央部にはモータ５０のステータがねじ止めにより固着されている。モータ５０の回転軸５６は、後端部（図１７では右側の端部）がモータ５０のロータの軸取付部に固定されており、前端部（図１７では左側の端部）が水槽５５内に突出している。
【００４９】
回転軸５６の前端部には、背面が閉鎖された有底円筒状のドラム５７が水槽５５に対して同軸状となるように固定されており、このドラム５７は、モータ５０の駆動によりロータ及び回転軸５６と一体的に回転する。なお、ドラム５７には、空気および水を流通可能な複数の流通孔５８と、ドラム５７内の洗濯物の掻き上げやほぐしを行うための複数のバッフル５９が設けられている。水槽５５には給水弁６０が接続されており、当該給水弁６０が開放されると、水槽５５内に給水される。また、水槽５５には排水弁６１を有する排水ホース６２が接続されており、当該排水弁６１が開放されると、水槽５５内の水が排出される。
【００５０】
水槽５５の下方には、前後方向へ延びる通風ダクト６３が設けられている。この通風ダクト６３の前端部は前部ダクト６４を介して水槽５５内に接続されており、後端部は後部ダクト６５を介して水槽５５内に接続されている。通風ダクト６３の後端部には、送風ファン６６が設けられており、この送風ファン６６の送風作用により、水槽５５内の空気が、矢印で示すように、前部ダクト６４から通風ダクト６３内に送られ、後部ダクト６５を通して水槽５５内に戻されるようになっている。
【００５１】
通風ダクト６３内部の前端側には蒸発器６７が配置されており、後端側には凝縮器６８が配置されている。これら蒸発器６７及び凝縮器６８は、圧縮機６９および絞り弁７０と共にヒートポンプ７１を構成しており（図１８参照）、通風ダクト６３内を流れる空気は、蒸発器６７により除湿され凝縮器６８により加熱されて、水槽５５内に循環される。絞り弁７０は膨張弁から成り、開度調整機能を有している。
【００５２】
外箱５２の前面にはドア５４の上方に位置して操作パネル７２が設けられており、この操作パネル７２には運転コースなどを設定するための複数の操作スイッチ（図示せず）が設けられている。操作パネル７２は、マイクロコンピュータを主体として構成されドラム式洗濯乾燥機５１の運転全般を制御する制御回路部（図示せず）に接続されており、当該制御回路部は、操作パネル７２を介して設定された内容に従って、モータ５０、給水弁６０、排水弁６１、圧縮機６９、絞り弁７０などの駆動を制御しながら各種の運転コースを実行する。そして、モータ５０及び／又は圧縮機６９を構成する圧縮機モータを第１〜第３実施形態のモータ制御装置によって駆動制御する。
【００５３】
以上のように構成される第５実施形態によれば、洗濯乾燥機５１におけるドラム回転用のモータ５０及び／又はヒートポンプシステム７１を構成する圧縮機６９のモータを、実施形態のモータ制御装置により駆動制御することで、洗濯乾燥機５１の運転効率を向上させることができる。
【００５４】
（第６実施形態）
図１９及び図２０に示す第６実施形態は、モータ制御装置を冷蔵庫の圧縮機モータに適用した場合を示す。図１９は、冷蔵庫の縦断側面図である。冷蔵庫８１のキャビネット８２は外箱と内箱とより構成され、その間に断熱材が挿入されている。キャビネット８２は、断熱仕切り体８３により２つの空間に仕切られており、冷蔵庫８１の上部側に位置する冷蔵空間（以下、Ｒ空間と称する）と、下部側に位置する冷凍空間（以下、Ｆ空間と称する）とに仕切られている。より具体的には、冷蔵庫８１には、貯蔵庫として冷蔵室８４、野菜室８５及び製氷室８６を含む冷凍室８７が設けられている。このうち、冷蔵室８４と野菜室８５とよりＲ空間が構成され、製氷室８６と冷凍室８７とよりＦ空間が構成されている。
【００５５】
冷蔵室８４の前面には、ヒンジにより開閉自在な扉８４ａが設けられ、野菜室８５及び冷凍室８７には引出し式の扉８５ａ、８７ａがそれぞれ設けられている。冷凍室８７の背面側、すなわちキャビネット８２の背面側底部には、機械室８８が設けられている。この機械室８８に、圧縮機８９等が配置されている。冷蔵室８４の下部から冷凍室８７の上部にかけての背面には、Ｒ空間及びＦ空間に対して仕切られた冷却空間９０が設けられている。この冷却空間９０の下部には蒸発器９１が設けられ、上部には冷却ファン９２が設けられている。
【００５６】
冷却ファン９２の前方（吹き出し側）には、ダンパ機構９３が設けられている。ダンパ機構９３は、Ｒ空間側への空気の流路を開閉する冷蔵用ダンパ（以下、Ｒダンパ９４と称する）と、Ｆ空間側への空気の流路を開閉する冷凍用ダンパ（以下、Ｆダンパ９５と称する）が設けられている。そして、Ｒダンパ９４から上方に向かって、Ｒ空間を冷却するための空気が流れる冷蔵ダクト（以下、Ｒダクト９６と称する）が設けられており、Ｆダンパ９５から下方に向かって、Ｆ空間を冷却するための空気が流れる冷凍ダクト（以下、Ｆダクト９７と称する）が設けられている。
【００５７】
冷蔵室８４の背面側の壁部には、冷蔵室８４の庫内温度を検知するために、冷蔵温度検知手段としての冷蔵用温度センサ（以下、Ｒセンサ９８と称する）が設けられており、冷凍室８７の背面側の壁部には、冷凍室８７の庫内温度を測定するために、冷凍用温度センサ（以下、Ｆセンサ９９と称する）が設けられている。
【００５８】
これら、圧縮機８９や蒸発器９１等は、図２０に示すように冷凍サイクル１００を構成している。冷凍サイクル１００は、圧縮機８９の吐出側から冷媒が流れる方向に向かって順に、凝縮器１０１、切替弁１０２、キャピラリーチューブ１０３及び１０４、蒸発器９１、アキュームレータ１０５、並びにサクションパイプ１０６が接続されており、全体として、冷媒が循環する循環経路を形成している。なお、冷凍サイクル１００そのものは、周知の構成のものを採用することができる。また、キャピラリーチューブは複数ではなく、１つであってもよい。
【００５９】
この冷凍サイクル１００では、凝縮器１０１に接続されている切替弁１０２の一方の出口には、相対的に絞りが強いキャピラリーチューブ１０３が接続され、他方の出口には、相対的に絞りが弱いキャピラリーチューブ１０４が接続されている。これらキャピラリーチューブ１０３及び１０４は冷媒の出口側で一つになり、蒸発器９１の入口に接続されている。これらキャピラリーチューブ１０３及び１０４により絞り機構が構成されている。
【００６０】
蒸発器９１の出口側には、アキュームレータ１０５、サクションパイプ１０６が接続され、圧縮機８９の吸入側に接続されている。この圧縮機８９は、運転周波数を変化させることで回転数が変化する周波数可変型であり、基本的には運転周波数を上げることで冷却能力が上がり、運転周波数を下げることで冷却能力が下がる。切替弁１０２は、例えば三方弁で構成されている。
【００６１】
ここで、冷凍サイクル１００の作用について説明する。冷凍サイクル１００では、冷媒が圧縮機８９にて圧縮されて高温高圧の気体状となる一方、凝縮器１０１にて放熱されて液体状となる。この液体状の冷媒は、切替弁１０２によりその流れがキャピラリーチューブ１０３又は１０４に切り替えられ、何れかで気化し易いように減圧され、その後に蒸発器９１にて気化することで、周囲すなわち冷却空間９０を流れる空気から熱を奪う。
【００６２】
周囲から熱を奪った冷媒は、アキュームレータ１０６に流れて行き、気液混合体状の冷媒が気体状の冷媒と液体状の冷媒とにそれぞれ分離され、気体状の冷媒のみがサクションパイプ１０６を通って圧縮機８９に戻り、再び圧縮されて高温高圧の気体状となる。これにより、冷却空間９０を流れる空気が冷却され、冷却ファン９２によりＲ空間あるいはＦ空間に供給される。そして、圧縮機８９を構成するモータを第１〜第３実施形態のモータ制御装置によって駆動制御する。
【００６３】
以上のように構成される第６実施形態によれば、冷蔵庫８１におけるヒートポンプシステム１００を構成する圧縮機８９のモータを、実施形態のモータ制御装置により駆動制御することで、冷蔵庫８１の運転効率を向上させることができる。
【００６４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
電流検出部７が、キャリア周期内で２相の電流を検出するタイミングは、必ずしもキャリアのレベルが最小又は最大を示す位相を基準とする必要はなく、２相の電流を検出可能な範囲でキャリアの任意の位相に基づいて設定すれば良い。
また、電流を検出するタイミングは、ＰＷＭキャリアの周期に一致させる必要はなく、例えばキャリア周期の２倍や４倍の周期で検出を行っても良い。したがって、電流検出部７に入力する電流検出タイミング信号は、キャリアそのものである必要はなく、例えばキャリアに同期して所定の周期を有するパルス信号であっても良い。
【００６５】
シャント抵抗４を、正側母線２ａに配置しても良い。また、電流検出素子はシャント抵抗４に限ることなく、例えばＣＴ（Current Transformer）等を設けても良い。
スイッチング素子はＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴに限ることなく、Ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴや、ＩＧＢＴ，パワートランジスタ、更にはワイドバンドギャップ半導体であるＧａＮ，ＳｉＣ等を使用しても良い。
モータ制御装置を、乾燥機能を持たない洗濯機に適用しても良い。
【符号の説明】
【００６６】
図面中、３はインバータ回路、４はシャント抵抗（電流検出素子）、５はパワーＭＯＳＦＥＴ（スイッチング素子）、６はモータ、７は電流検出部（電流検出手段）、９はＰＷＭ信号生成部（ＰＷＭ信号生成手段）、１１はＤＵＴＹ増減部、２１はＰＷＭ信号生成部（ＰＷＭ信号生成手段）、２２はパルス生成部、３０は空気調和機、３１はヒートポンプシステム、３２は圧縮機、３４はモータ、３７は室内側熱交換器、３８は減圧装置、３９は室外側熱交換器、５０はモータ、５１は洗濯機、６７は蒸発器、６８は凝縮器、６９は圧縮機、７１はヒートポンプシステム、８１は冷蔵庫、８９は圧縮機、９１は蒸発器、１００は冷凍サイクル、１０１は凝縮器を示す。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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