(57)【要約】【課題】インバーター回路に過電流が加えられるのを防止すると同時に、電流値に余裕がある限りモータを回し続けることで、安全かつ信頼性の高いモータの駆動装置を提供する。【解決手段】整流回路１８から出力される検知電圧Ｖ（ｔ）の絶対値が基準電圧値Ｖ１〜Ｖ２の領域にある場合は、インバーター回路１４に供給されている電流値がかなり高い状態であると判断されるので、検知電圧Ｖ（ｔ）の絶対値に比例してモータの回転数を制御する。その制御は、検知電圧Ｖ（ｔ）の絶対値が低下する割合にあわせてモータ１０の回転数を低下させ、逆に、検知電圧Ｖ（ｔ）の絶対値が増加する割合にあわせてモータ１０の回転数を増加させる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源に接続された整流回路と、
前記整流回路の直流電力を交流電力に変換するインバーター回路と、
前記インバーター回路により駆動されるモータと、
前記インバーター回路を駆動する駆動回路と、
前記整流回路の直流電力を制御用の低電圧に変換する電源回路と、
前記インバーター回路を制御してモータ回転を制御する回転制御回路と、
を有するモータの駆動回路において、
前記インバーター回路の入力電圧を検知する電圧検知手段と、
前記電圧検知手段により検知した電圧の絶対値が予め設定された第１基準電圧値と第２基準電圧値の範囲にあるときに、前記検知した電圧の絶対値が低下する割合にあわせて前記モータの回転数が低下するように前記回転制御回路を制御する電圧低下検知手段と、
を有する
ことを特徴とするモータの駆動装置。
【請求項２】
前記制御回路は、積算機能を持つ第１タイマー手段を有し、
前記第１タイマー手段は、
前記第１タイマー手段は、前記電圧検知手段により検知した電圧の絶対値が前記第１基準電圧値と前記第２基準電圧値の範囲にあるときの第１積算時間を計測し、
その計測した第１積算時間Ｔ１が設定時間を越えたときに警告を行う
ことを特徴とする請求項１記載のモータの駆動装置。
【請求項３】
前記制御回路は、積算機能を持つ第２タイマー手段を有し、
前記第２タイマー手段は、
前記第１タイマー手段が前第１積算時間Ｔ１を計数している間に、前記電圧検知手段が検知した電圧の絶対値が前記第１基準電圧値と前記第２基準電圧値のうち、絶対値の高い方の基準電圧値よりも高い範囲にあるときの第２積算時間Ｔ２を計測し、
その計測した第２積算時間Ｔ２が設定時間を越えたときに、前記第１タイマー手段の前記第１積算時間を初期化する
ことを特徴とする請求項１記載のモータの駆動装置。
【請求項４】
前記第２タイマー手段は、
前記第２積算時間Ｔ２を計測している間に、前記電圧検知手段により検知した電圧の絶対値が前記第１基準電圧値と前記第２基準電圧値の範囲まで低下したときには、前記第２積算時間Ｔ２を初期化する
ことを特徴とする請求項１記載のモータの駆動装置。
【請求項５】
前記モータの駆動装置を冷蔵庫または空調機の圧縮機のモータの駆動装置に用いる
ことを特徴とする請求項１記載のモータの駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電源を整流した直流電力を交流電力に変換し、冷蔵庫や空調機等のモータをインバーター制御するモータの駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、家庭用の冷蔵庫や空調機のモータの駆動装置は、インバーター回路によりモータの周波数を変えてモータの回転数を大幅に変えることにより省エネ性能や騒音・振動性能を向上させている。
【０００３】
従来、上記モータの駆動装置として、インバーター回路に電力を供給する直流電源回路の供給電圧が基準値より低下するとインバーター回路を停止させて、駆動装置を保護するものが提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００１−２１１６８３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記の駆動装置においては、基準値より電圧が低下すると、インバーター回路が停止するために、冷蔵庫など連続運転される機器においては、運転時におけるインバーター回路の停止が極力回避する事が望ましいので、上記モータの駆動装置は、冷蔵庫などに使用するのは好適でない。
【０００５】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、インバーター回路の入力電圧の低下を検知することでモータが過負荷状態かどうかを判断し、過負荷状態であればその負荷の度合いに応じて設定されているモータ回転数を低下させ、インバーター回路に過電流が加えられるのを防止すると同時に、電流値に余裕がある限りモータを回し続けることで、安全かつ信頼性の高いモータの駆動装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明は、交流電源に接続された整流回路と、前記整流回路の直流電力を交流電力に変換するインバーター回路と、前記インバーター回路により駆動されるモータと、前記インバーター回路を駆動する駆動回路と、前記整流回路の直流電力を制御用の低電圧に変換する電源回路と、前記インバーター回路を制御してモータ回転を制御する回転制御回路と、を有するモータの駆動回路において、前記インバーター回路の入力電圧を検知する電圧検知手段と、前記電圧検知手段により検知した電圧の絶対値が予め設定された第１基準電圧値と第２基準電圧値の範囲にあるときに、前記検知した電圧の絶対値が低下する割合にあわせて前記モータの回転数が低下するように前記回転制御回路を制御する電圧低下検知手段と、を有することを特徴とするモータの駆動装置である。
【０００７】
請求項２に係る発明は、前記制御回路は、積算機能を持つ第１タイマー手段を有し、前記第１タイマー手段は、前記第１タイマー手段は、前記電圧検知手段により検知した電圧の絶対値が前記第１基準電圧値と前記第２基準電圧値の範囲にあるときの第１積算時間を計測し、その計測した第１積算時間Ｔ１が設定時間を越えたときに警告を行うことを特徴とする請求項１記載のモータの駆動装置である。
【０００８】
請求項３に係る発明は、前記制御回路は、積算機能を持つ第２タイマー手段を有し、前記第２タイマー手段は、前記第１タイマー手段が前第１積算時間Ｔ１を計数している間に、前記電圧検知手段が検知した電圧の絶対値が前記第１基準電圧値と前記第２基準電圧値のうち、絶対値の高い方の基準電圧値よりも高い範囲にあるときの第２積算時間Ｔ２を計測し、その計測した第２積算時間Ｔ２が設定時間を越えたときに、前記第１タイマー手段の前記第１積算時間を初期化することを特徴とする請求項１記載のモータの駆動装置である。
【０００９】
請求項４に係る発明は、前記第２タイマー手段は、前記第２積算時間Ｔ２を計測している間に、前記電圧検知手段により検知した電圧の絶対値が前記第１基準電圧値と前記第２基準電圧値の範囲まで低下したときには、前記第２積算時間Ｔ２を初期化することを特徴とする請求項１記載のモータの駆動装置である。
【００１０】
請求項５に係る発明は、前記モータの駆動装置を冷蔵庫または空調機の圧縮機のモータの駆動装置に用いることを特徴とする請求項１記載のモータの駆動装置である。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る発明のモータの駆動装置は、モータ回転数を低下させることで、スイッチング素子に流れる電流値をおさえて過電流や熱による素子の破壊を防止することができ、信頼性を向上させることができる。そして、電圧検知手段により検知した検知した電圧低下の絶対値が予め設定した第１基準電圧値と第２基準電圧値の範囲（以下、危険報知領域という）にあるとき、電圧が低下する割合に比例させて、モータの回転数を低下させるよう構成したことにより、直流電圧が低下してもモータ回転数がそれに比例して低下するため負荷に供給される電流値は一定であり、過電流による素子の破壊を防止することができ、モータ自身も停止せず駆動し続けることができるので信頼性を向上することができる。
【００１２】
請求項２に係る発明のモータの駆動装置は、危険報知領域の延べ時間である第１積算時間を第１タイマー手段により計測するもので、第１積算時間間が設定時間を超えた場合、ブザーや発光ダイオードといった手段により警告を行うよう構成したものであり、限界値に近い制御を続けていることによって放熱板や周辺回路の温度上昇が相当な状態であることを使用者に知らせることができ、信頼性を向上する事ができる。
【００１３】
請求項３に係る発明のモータの駆動装置は、第１タイマー手段による計測が行われている間に電圧低下の絶対値が設定した基準電圧値よりも高くなって危険報知領域を外れた場合、第１タイマー手段による計測は中断されるが、その中断の延べ時間である第２積算時間を第２タイマー手段により計測するもので、第２積算時間が設定時間を超えた場合、過負荷による電圧低下の状態は解除されたと判断し、第１タイマー手段で計数していた時間をクリアして初期状態に戻すよう構成したものであり、冷蔵庫や空調機のインバーターのように電源を遮断しない機器であっても確実にタイマーの初期化を行うことができる。
【００１４】
請求項４に係る発明のモータの駆動装置は、第２タイマー手段による計測が行われている間に電圧低下の絶対値が予め設定した危険報知範囲に入ったとき、過負荷による電圧低下の状態は一時的に解除されたもので完全には解除されていないと判断し、第２タイマー手段で計数していた時間をクリアして初期状態に戻すよう構成したものであり、負荷変動によって負荷が一時的に軽くなり、再び過負荷状態となった場合でも確実に回路の状態を検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態について図１〜図２を参照して説明する。
【００１６】
図１は、本実施形態によるモータの駆動装置のブロック回路図、図２は、駆動装置の制御動作を示したフローチャートである。
【００１７】
（１）モータ１０の駆動装置１２の構成
モータ１０の駆動装置１２について、図１に基づいて説明する。
【００１８】
モータ１０は、三相のブラシレスＤＣモータであり、冷蔵庫の圧縮機を駆動させるモータである。
【００１９】
交流電源１６は整流回路１８に接続し、交流電力を直流電力に変換する。整流回路１８の出力直流電力をインバーター回路５２により三相の交流電力に変換し、モータ１８に交流電力を加える。
【００２０】
整流回路１８は、ダイオードブリッジ３２と２個の電解コンデンサ３０より倍電圧整流回路を構成している。
【００２１】
インバーター回路１４は、６個のスイッチング素子を１パッケージに納めたＩＰＭ（インテリジェントパワーモジュール）やＭＯＳＦＥＴなどの素子によって構成されている。具体的には、スイッチングトランジスターＴｒ１〜Ｔｒ６と逆並列接続したダイオードＤ１〜Ｄ６よりなるスイッチング素子を６個用いて三相ブリッジ回路を構成し、三相交流電流をモータ１８に加えている。インバーター回路１４は制御回路６０によりモータの位置検知信号に応じてスイッチング素子の導通を制御することにより三相交流電力を発生させる。
【００２２】
制御回路２０は、整流回路１８の直流電力を制御用の低電圧に変換する電源回路２２と、回転制御回路２４と、駆動回路３４と、インバーター回路１４の入力電圧を検知する電圧検知回路２６と、電圧検知回路２６の信号により電圧低下異常を検知する電圧低下検知回路２８より構成している。
【００２３】
電源回路２２は、倍電圧整流回路のコンデンサ３０の直流電圧を制御回路２０の５Ｖ、あるいは１２〜１５Ｖの直流低電圧に変換するもので、スイッチング電源と低電圧ＩＣなどで構成している。
【００２４】
電圧検知回路２６は、整流回路１８の直流電圧を検知するもので、倍電圧直流電圧を抵抗３６，３６で分圧し、マイクロコンピュータのＡ／Ｄ変換入力に加えて、電圧低下検知回路２８に出力される。
【００２５】
電圧低下検知回路２８は、インバーター回路１４の入力電圧の絶対値が所定の範囲にある場合に、回転制御回路２４の出力信号を制御して、モータの回転数を制御する。
【００２６】
回転制御回路２４は、インバーター回路１４からモータ１０の三相の固定子巻線に出力される三相の駆動電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを検知して、回転子の位置及び回転数を検知する。そして、その検知した回転数が冷蔵庫の主制御部から入力した速度指令信号Ｓに合致するようにフィードバック制御して、制御信号を駆動回路３４に出力する。
【００２７】
駆動回路３４は、回転制御回路２４からの制御信号によってＰＷＭ信号をインバーター回路１４の各スイッチングトランジスターＴｒ１〜Ｔｒ６のベース端子に出力して、ＰＷＭ制御を行う。
【００２８】
（２）駆動装置１２の制御動作
電圧低下検知回路２８と回転制御回路２４と駆動回路３４とは、マイクロコンピュータとそのソフトウェアより実現するもので、以下図２のフローチャートに基づいて駆動装置１２の動作内容を説明する。
【００２９】
まず、図２において、ｎは、サンプリングが行われた際の、検知電圧Ｖ（ｔ）が予め設定された基準電圧Ｖ１〜Ｖ２の範囲にあった延べ回数を、ｍは、同様に検知電圧Ｖ（ｔ）が最後にＶ１を上回った延べ回数をそれぞれ指す。そして、ｎは第１タイマー手段により積算される第１積算時間Ｔ１の基礎となり、ｍは第２タイマー手段により積算される第２積算時間Ｔ２の基礎となる。なお、Ｖ１の絶対値＞Ｖ２の絶対値である。
【００３０】
ステップ１において、ｎ＝０とｍ＝０に初期化する。
【００３１】
ステップ２において、サンプリング時間Δｔを計測する。
【００３２】
ステップ３において、サンプリング時間Δｔ経過後、検知電圧Ｖ（ｔ）の絶対値がＶ１〜Ｖ２の領域にあるか否かを判断する。ここで、Ｖ（ｔ）＞Ｖ１以上が安全領域であり、Ｖ１＞＝Ｖ（ｔ）＞＝Ｖ２が危険報知領域であり、Ｖ２＞Ｖ（ｔ）は危険領域となる。
【００３３】
ステップ４において、図３に示すように、検知電圧Ｖ（ｔ）の絶対値が基準電圧値Ｖ１〜Ｖ２の危険報知領域にある場合は、インバーター回路１４に供給されている電流値がかなり高い状態であると判断されるので、検知電圧Ｖ（ｔ）の絶対値に比例してモータの回転数を制御する。その制御は、検知電圧Ｖ（ｔ）の絶対値が低下する割合にあわせてモータ１０の回転数を低下させ、逆に、検知電圧Ｖ（ｔ）の絶対値が増加する割合にあわせてモータ１０の回転数を増加させる。この理由は、モータ１０が一定のトルクで回転している場合は、消費する電力値は一定であるが、整流回路１８の直流電圧が低下するとモータ１０は一定量の電力を得ようと電流値を増加させることになる。この電流値があまりに許容値ぎりぎりであると、インバーター回路１４における発熱やスイッチング素子の劣化など好ましくない状態となる。そのため、直流電圧が低下した場合は、その低下の割合に合わせてモータ１０の回転数を低下させる。モータ１０の回転数が低下すればそれに合わせて消費電力も低下するのでモータ１０に流れる電流値は一定となる。これによりインバーター回路１４への負担は軽減され、モータ１０自身も回転数は低下するものの回転を継続することから機器の信頼性が高まることになる。
【００３４】
ステップ５において、ｎをインクリメントする。また、ｍ＝０に初期化する。なお、このｍの初期化は、後から説明する第２積算時間Ｔ２の初期化に該当する。
【００３５】
ステップ６において、このインクリメントした値ｎとサンプリング時間ΔｔをかけたものであるＴ１＝ｎ×Δｔが、検知電圧Ｖ（ｔ）が危険報知領域にあった延べ時間である第１積算時間Ｔ１であり、この第１積算時間Ｔ１が予め設定した設定時間よりも大きいと判断された場合は、冷蔵庫が好ましくない状態にあると判断する。この第１積算時間Ｔ１の計測を行うのが第１タイマー手段の機能である。
【００３６】
ステップ６において、冷蔵庫の使用者に対し、ブザーやランプといった手段での報知を行う。この動作において、ノイズなどによって検知電圧Ｖ（ｔ）が一時的にＶ１より高くなった場合でも、ｎのそれまでの値は保持されているため信頼性の高い制御ができる。
【００３７】
一方、ステップ８において、図３に示すように、負荷の軽減などの理由で検知電圧Ｖ（ｔ）がＶ１を上回ったまま安定状態で安全領域となった場合には、Δｔ経過毎にｍがインクリメントされる。
【００３８】
ステップ９において、検知電圧Ｖ（ｔ）が最後にＶ１を上回ったタイミングからの経過時間である第２積算時間Ｔ２が、Ｔ２＝Δｔ×ｍで計算される。この第２積算時間Ｔ２の計測を行うのが第２タイマー手段の機能である。
【００３９】
この第２積算時間Ｔ２が予め設定した設定時間よりも長くなった場合は、ステップ１０において、モータ１０は完全に安定状態に入ったと見なして先にカウントしたｎの値を初期化する。なお、一度でも検知電圧Ｖ（ｔ）は危険報知範囲に戻ると、前記ステップ５でｍが初期化されて、安定状態になったとは判断されないために、確実に冷蔵庫の保護を行うことができる。
【００４０】
これにより冷蔵庫のように一般の使用で電源を遮断しない機器であってもカウンタの初期化が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明のモータの駆動装置は、冷蔵庫や空調機の圧縮機のモータに用いることが好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施形態のモータの駆動装置のブロック図である。
【図２】モータの駆動装置の制御を示すフローチャートである。
【図３】検知電圧Ｖ（ｔ）のタイムチャートである。
【符号の説明】
【００４３】
１０    モータ
１２    駆動装置
１４    インバーター回路
１６    交流電源
１８    整流回路
２０    制御回路
２２    電源回路
２４    回転制御回路
２６    電圧検知回路
２８    電圧低下検知回路
３０    電解コンデンサ
３４    駆動回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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