(57)【要約】【課題】温度ドリフト等に起因する電流センサのオフセット電圧の誤差を補正し、制御性能の劣化を防止する。【解決手段】複数のスイッチング素子から構成されるインバ−タ２と、負荷モータ３に流れる電流値を検出する電流検出手段４ａ、４ｂと、負荷モータ３に流れる電流のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出手段１２ａと、電流値がゼロになるようにインバ−タ２のスイッチング素子を一定時間オフさせる駆動停止手段１３と、電流値がゼロになる期間中に電流検出手段４ａ、４ｂが出力する電圧値を記憶更新するオフセット電圧検出手段１４と、電流検出手段４ａ、４ｂが出力する電圧値とオフセット電圧検出手段１４が記憶する電圧値から負荷モータ３に流れる電流値を演算する実電流演算手段とを備え、ゼロクロス検出手段１２ａが検出する電流のゼロクロス点においてインバ−タ２のスイッチング素子を負荷モータ３の回転速度に応じて一定時間停止させる。【選択図】図１
2005348477.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のスイッチング素子から構成され直流を交流に変換して負荷モータに供給するインバ−タと、前記負荷モータに流れる電流値を検出し電圧値に変換して出力する電流検出手段と、前記負荷モータに流れる複数相の電流のゼロクロス点をそれぞれ検出するゼロクロス検出手段と、前記負荷モータに流れる電流値がゼロになるように前記インバ−タのスイッチング素子のうち少なくとも１つを一定時間オフさせる駆動停止手段と、前記駆動停止手段が前記インバ−タのスイッチング素子をオフさせることにより前記負荷モータに流れる電流値がゼロになる期間中に前記電流検出手段が出力する電圧値を記憶更新するオフセット電圧検出手段と、前記電流検出手段が出力する電圧値と前記オフセット電圧検出手段が記憶する電圧値から前記負荷モータに流れる電流値を演算する実電流演算手段とを、前記ゼロクロス検出手段が検出する電流のゼロクロス点において前記インバ−タのスイッチング素子を一定時間停止させ、前記インバータのスイッチング素子のうち少なくとも１つを所定時間停止させてからの経過時間を計測する停止間隔計測手段を備え、前記負荷モータの目標速度に応じて、前記停止間隔計測手段で計測する経過時間を変更し、前記駆動停止手段は前記停止間隔計測手段の計測値が所定の値になった場合、前記ゼロクロス検出手段が検出する電流のゼロクロス点で、前記インバータのスイッチング素子を所定時間停止させることを特徴とするインバ−タ制御装置。
【請求項２】
前記負荷モータの実速度を検出する実速度検出手段を備え、前記駆動停止手段は前記負荷モータの実速度に応じて、前記停止間隔計測手段で計測する経過時間を変更し、前記駆動停止手段は前記停止間隔計測手段の計測値が所定の値になった場合、前記ゼロクロス検出手段が検出する電流のゼロクロス点で、前記インバータのスイッチング素子を所定時間停止させることを特徴とする請求項１に記載のインバータ制御装置。
【請求項３】
前記電流検出手段の周囲温度を検出する周囲温度検出手段をさらに備え、前記周囲温度の変化幅が所定値以下である場合には、前記駆動停止手段による前記インバータのスイッチング素子の停止を行わないことを特徴とする請求項１または２に記載のインバータ制御装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１つに記載のインバ−タ制御装置を備えたことを特徴とする空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はモ−タの運転を制御するインバ−タ制御装置であって、特に電流検出器を用いたインバ−タ制御装置およびこのインバ−タ制御装置を用いた空気調和機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図７に従来のインバ−タ制御装置の一例を示す。図７において、制御部１１０は外部速度指令信号に基づいてモ−タ１０３を所定の速度に制御するために、電流センサ１０４ａ、１０４ｂより検出するモ−タ１０３の巻線電流の値をパラメ−タとしてインバ−タ１０２を駆動する信号を作成して出力する。この駆動信号を受けてインバ−タ駆動部１１１がインバ−タ１０２の各スイッチング素子を駆動する。
【０００３】
また、電流センサ１０４ａ、１０４ｂは一般的には検出した電流値を電圧値に変換して出力する。ここで、電流量がゼロの時のセンサ出力電圧をオフセット電圧をいい、検出したセンサ出力電圧からこのオフセット電圧を引いた値が検出電流値となる。
【０００４】
ところで、この電流センサ１０４ａ、１０４ｂのオフセット電圧は製品の初期ばらつきや周囲温度の変化等による温度ドリフトのため誤差が生じる。これは検出する電流値に誤差を与え、モ−タ１０３の電流波形の歪み、効率の低下あるいは脱調を引き起こし、制御性能を劣化させることになる。
【０００５】
この電流センサのオフセット電圧の誤差を補正する方法として下記特許文献1に示すような方法がある。これはモ−タ１０３が停止する毎に電流センサ１０４ａ、１０４ｂのオフセット電圧を検出して、この更新されたオフセット電圧により逐次補正を行うものである。これにより、製品の初期ばらつきによるオフセット電圧の誤差を補正することができる。また、モ−タ１０３の運転が停止した後に運転中での温度ドリフト等によるオフセット電圧の誤差も補正することができる。
【０００６】
さらに電流センサ１０４ａ、１０４ｂのオフセット電圧の誤差を補正する方法として特許文献2に示すような方法がある。これは電流センサ１０４ａ、１０４ｂの出力電圧の１周期分を積分することによりオフセット電圧を算出して、この算出値を用いてオフセット電圧の誤差を補正するものである。
【０００７】
また電流センサ１０４ａ、１０４ｂの出力電圧の１周期分における検出電流値が正である第１の時間と負である第２の時間を計測し、この第１の時間と第２の時間の比に基づいてオフセット電圧を算出する。そしてこの算出値を用いてオフセット電圧の誤差を補正するものである。
【０００８】
これにより、製品の初期ばらつきによるオフセット電圧の誤差を補正することができるとともに、モ−タ１０３を運転状態にさせたまま、温度ドリフト等により生じるオフセット電圧の誤差を補正することができる。
【特許文献１】特開平７―２７１４４５号公報
【特許文献２】特開平５−２５２７８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
例えば空気調和機において圧縮機モ−タを駆動するインバ−タ制御装置は室外機内に設
けられ、この室外機は屋外に設置される。従って、インバ−タ制御装置における電流センサの温度環境は外気温の変化やモ−タの運転状態により大きく変動する。
【００１０】
しかしながら、上記特許文献1に示す従来のインバ−タ制御装置では、モ−タ１０３の停止中あるいは運転停止後の電流センサ１０４ａ、１０４ｂのオフセット電圧を検出してその誤差を補正することができるものの、圧縮機モ−タ運転中の外気温の変化や温度ドリフト等により変動するオフセット電圧を補正することができない。
【００１１】
これにより検出する電流値に誤差が発生して、インバ−タ制御装置の制御性能が劣化するという課題を有していた。
【００１２】
また近年、空気調和機の更なる省エネルギ−化を達成するため、メカ損失の小さい１ピストンロ−タリ圧縮機が用いられる場合がある。この場合、特に低速領域において圧縮機の音・振動が大きくなるという特性を持つ。この抑制方法としてメカ１回転中のトルクを一定に保つトルク制御が用いられることがあるが、この時圧縮機モ−タの電流波形は図１０に示すように歪んだ電流波形となる。
【００１３】
しかしながら、上記特許文献1に示すインバ−タ制御装置では、モ−タの巻線電流波形が滑らかな正弦波状である場合に圧縮機モ−タの運転中の外気温の変化や温度ドリフト等により変動するオフセット電圧を算出してその誤差を補正することができるものの、インバ−タのスイッチング周波数成分が重畳された電流波形や、図１０に示すような１ピストンロ−タリ圧縮機のトルク制御時の歪んだ電流波形では正確なオフセット電圧を算出することができずに圧縮機モ−タ運転中の外気温の変化や温度ドリフト等により変動するオフセット電圧を補正することができない。
【００１４】
この場合も同様に検出する電流値に誤差が発生して、インバ−タ制御装置の制御性能が劣化するという課題を有していた。
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、インバ−タのスイッチング周波数が重畳された電流波形であっても、また歪んだ電流波形であってもモ−タの運転中の外気温変化や温度ドリフト等によるオフセット電圧の変動を検出してその誤差を補正することができ、制御性能を劣化させることのないインバ−タ制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため、本発明に係る第１のインバータ制御装置は、複数のスイッチング素子から構成され直流を交流に変換して負荷モータに供給するインバ−タと、負荷モータに流れる電流値を検出し電圧値に変換して出力する電流検出手段と、負荷モータに流れる複数相の電流のゼロクロス点をそれぞれ検出するゼロクロス検出手段と、負荷モータに流れる電流値がゼロになるようにインバ−タのスイッチング素子のうち少なくとも１つを一定時間オフさせる駆動停止手段と、駆動停止手段がインバ−タのスイッチング素子をオフさせることにより負荷モータに流れる電流値がゼロになる期間中に電流検出手段が出力する電圧値を記憶更新するオフセット電圧検出手段と、電流検出手段が出力する電圧値とオフセット電圧検出手段が記憶する電圧値から負荷モータに流れる電流値を演算する実電流演算手段と、前記駆動停止手段が前記インバータのスイッチング素子のうち少なくとも１つを所定時間オフさせてからの経過時間を計測する停止間隔計測手段と、前記負荷モータの目標速度に応じて、前記停止間隔計測手段で計測する経過時間を変更することで、前記インバータのスイッチング素子を停止させる間隔を変更し、前記停止間隔計測手段の計測値が所定の値になった場合、ゼロクロス検出手段が検出する電流のゼロクロス点においてインバ−タのスイッチング素子を所定時間停止させるものである。
【００１６】
本発明に係る第２のインバ−タ制御装置は、第１のインバ−タ制御装置において、負荷モータの実速度を検出する実速度検出手段を備え、駆動停止手段は負荷モータの実速度に応じて、前記停止間隔計測手段で計測する経過時間を変更することで、前記インバータのスイッチング素子を停止させる間隔を変更し、前記停止間隔計測手段の計測値が所定の値になった場合、ゼロクロス検出手段が検出する電流のゼロクロス点においてインバータのスイッチング素子を所定時間停止させるものである。
【００１７】
本発明に係る第３のインバータ制御装置は、第１から第２のいずれかのインバータ制御装置において、電流検出手段の周囲温度を検出する周囲温度検出手段をさらに備え、周囲温度の変化幅が所定値以下である場合には、駆動停止手段による前記インバータのスイッチング素子の停止を行わないものである。
【００１８】
本発明に係る空気調和機は、インバ−タ制御装置として上記のいずれかのインバ−タ制御装置を用いる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のインバータ制御装置は、負荷の電流波形にインバ−タのスイッチング周波数成分が重畳されるような場合であっても、運転中における温度ドリフト等による電流検出手段のオフセット電圧の変動誤差を確実に補正することが可能となり、制御性能を劣化させずに信頼性の高いインバ−タ制御装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
第１の発明は、ゼロクロス検出手段が検出する電流のゼロクロス点においてインバ−タのスイッチング素子のうち少なくとも１つを所定時間オフさせてからの経過時間を計測する停止間隔計測手段を設け、モータの目標速度に応じて、停止間隔計測手段で計測する経過時間を変更し、停止間隔計測手段の計測値が所定の値になった場合、ゼロクロス検出手段が検出する電流のゼロクロス点においてインバ−タのスイッチング素子を一定時間停止させることにより、負荷の電流波形にインバ−タのスイッチング周波数成分が重畳されるような場合であっても、運転中における温度ドリフト等による電流検出手段のオフセット電圧の変動誤差を確実に補正することが可能となり、制御性能を劣化させずに信頼性の高いインバ−タ制御装置を実現することができる。しかも負荷モータの目標速度に応じて、電流波形のゼロクロス点にてオフセット電圧検出を行う間隔を変更するにより、低速から高速域の全領域で電流波形歪みを必要最小限に抑えることができる。さらにマイコン等を用いることにより、全ての制御をソフトウェアで行うことが可能となり、新たな回路等の追加を必要とせずに装置の大型化さらにはコストＵＰの防止を実現することができる。
【００２１】
第２の発明は、特に、第１の発明のインバータ制御装置を、モータの実回転速度に応じて、停止間隔計測手段で計測する経過時間を変更し、停止間隔計測手段の計測値が所定の値になった場合、ゼロクロス検出手段が検出する電流のゼロクロス点においてインバータのスイッチング素子を一定時間停止させることにより、負荷の電流波形にインバ−タのスイッチング周波数成分が重畳されるような場合であっても、運転中における温度ドリフト等による電流検出手段のオフセット電圧の変動誤差を確実に補正することが可能となり、制御性能を劣化させずに信頼性の高いインバ−タ制御装置を実現することができる。しかも負荷モータの実回転速度に応じて、電流波形のゼロクロス点にてオフセット電圧検出を行う間隔を変更するので、低速から高速域の全領域で電流波形の影響を必要最小限に抑えることができるとともに過渡応答時であっても電流波形歪みの影響をなくすことができる。さらにマイコン等を用いることにより全ての制御をソフトウェアで行うことが可能となり、新たな回路等の追加を必要とせずに装置の大型化さらにはコストＵＰの防止を実現することができる。
【００２２】
第３の発明は、特に、第１から第２の発明のインバータ制御装置を、負荷の電流波形にインバ−タのスイッチング周波数成分が重畳されるような場合であっても、運転中における温度ドリフト等による電流検出手段のオフセット電圧の変動誤差を確実に補正することができるので、制御性能を劣化させずに信頼性の高いインバ−タ制御装置を実現することができる。しかも電流検出手段の周囲温度変化が大きい場合のみ電流波形のゼロクロス点にてオフセット電圧検出を行うので、電流波形の歪みを必要最小限の時だけに限定させることができる。さらにマイコン等を用いることにより全ての制御をソフトウェアで行うことができるので、新たな回路等の追加を必要とせずに装置の大型化さらにはコストＵＰの防止を実現することができる。
【００２３】
第４の発明は、第１から第３の発明のインバータ制御装置を空気調和機に用いることにより、装置の大型化やコストＵＰを伴わずに性能の劣化がなく信頼性の高い空気調和機を実現することができる。
【００２４】
以下、本発明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、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２５】
（実施の形態１）
図１は本発明に係るインバ−タ制御装置の一実施形態を示す制御ブロック図である。図１において、１は直流電源、２は複数のスイッチング素子から構成され直流電源１から可変電圧・可変周波数の交流電圧を出力するインバ−タ、３はインバ−タ２により速度制御されるモ−タであり、例えばブラシレスＤＣモ−タ、誘導電動機あるいはリラクタンスモ−タ等が用いられる。
【００２６】
さらに、４ａ、４ｂはモ−タ３の各相巻線に流れる電流値を検出する電流センサであり、ここではＶ相およびＷ相に設けられそれぞれに流れる電流値Ｉｖ、Ｉｗを検出する。尚、Ｕ相の電流値Ｉｕは下記0（式１）より算出する。
【００２７】
Ｉｕ＝−Ｉｖ−Ｉｗ・・・（式１）
また、１２ａはモ−タ３の各相に流れる電流波形のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出部であり、本実施の形態では後述する実電流演算部１５により算出される電流値より検出する。
【００２８】
さらに、１３はゼロクロス検出部１２より検出された電流波形のゼロクロス点においてモ−タ３の各相に流れる電流値がゼロになるようにインバ−タ２の駆動信号を所定時間停止させる駆動停止部である。ここで２０は停止間隔計測部であり駆動停止部１３がインバータ２の駆動信号を停止させる時間間隔を決定する。１４は駆動停止部１３がインバ−タ２の駆動信号を停止することにより電流値がゼロになる期間中に電流センサ４ａ、４ｂの出力電圧をオフセット電圧として記憶更新するオフセット電圧検出部、１５ａはモ−タ３の運転中の電流センサ４ａ、４ｂの出力電圧とオフセット電圧検出部１４が記憶するオフセット電圧より実電流値を演算する実電流演算部である。
【００２９】
そして、１０は制御部であり指令電流演算部１６ａ、電流誤差演算部１７および駆動信号作成部１８より構成される。１１は制御部１０が出力するインバ−タ駆動信号を受けて、インバ−タ２を駆動するインバ−タ駆動部である。
【００３０】
外部速度指令に基づき、指令電流演算部１６ａはモ−タ３を所定の速度に制御するための指令電流値を算出する。この指令電流演算部１５より算出される指令電流値と実電流演算部１５ａより算出される実電流値との誤差を電流誤差演算部１７にて求め、この誤差値から駆動信号作成部１８にてインバ−タ２へ出力する駆動信号を作成して出力する。イン
バ−タ駆動部１１はこの駆動信号を基にインバ−タ２のスイッチングを行いモ−タ３の速度制御を行う。
【００３１】
ここで電流センサ４ａ、４ｂは検出した電流値を対応する電圧値に変換して出力するものである。特に電流がゼロの場合の出力電圧値をオフセット電圧といい、検出電圧からこのオフセット電圧を引いた値が電流値となる。
【００３２】
この電流センサ４ａ、４ｂのオフセット電圧は通常、製品の初期ばらつきやモ−タ３の運転中の温度ドリフト等により変動する特性を有する。この結果、電流センサ４ａ、４ｂにより検出する電流値に誤差が生じ、この値を用いて制御を行うと制御性能の劣化を引き起こすことになる。
【００３３】
以下、図１、図２および図３を用いて本発明のインバ−タ制御装置における電流センサ４ａのオフセット電圧誤差の補正方法について詳細に説明する。
【００３４】
インバータ２によりモ−タ３の運転が開始される。この時、制御部１０は外部より速度指令を入力しモータ３を該指令速度で運転するように指令電流演算部１６ａにて指令電流値を演算し、駆動信号作成部１８にてインバータ２を駆動する信号を作成する。
また、電流センサ４ａ、４ｂはそれぞれモ−タ３のＶ相、Ｗ相に設けられており、Ｖ相に流れる電流値Ｉｖ、Ｗ相に流れる電流Ｉｗを検出する。尚、Ｕ相の電流値Ｉｕは実施の形態１の（式１）より算出する。
【００３５】
モ−タ３の運転状態においてゼロクロス検出部１２ａは実電流演算部１５ａよりＶ相およびＷ相電流波形のゼロクロス点を検出する。このとき停止間隔計測部２０での計測値が所定値以上であれば駆動停止部１３は駆動信号作成部１８を介して、図２に示すようにモ−タ３のＶ相巻線に接続されたインバ−タ２のスイッチング素子５ｂ、５ｅ或いはモータ３のＷ相巻線に接続されたインバータ２スイッチング素子５ｃ、５ｆを所定の時間停止させる。
【００３６】
これにより図３に示すようにＶ相或いはＷ相に流れる電流値は増加せずにゼロの状態を保持する。オフセット電圧検出部１４はこの期間中における電流センサ４ａ、４ｂの出力電圧値をオフセット電圧として検出して更新し記憶する。
【００３７】
ここで、図３の電流波形の歪みはモータ３の回転速度が大きくなると電流波形１周期に占める駆動停止期間の割合が増加し、影響が大きくなる場合がある。
【００３８】
そこで、本発明のインバータ装置では制御部１０においてモータ３の目標速度が上昇するとともに、駆動停止部１３によるインバータ２のスイッチング素子のオフ動作を行う間隔を延ばす制御を行う。反対にモータ３の目標速度が下降するとともに、駆動停止部１３によるインバータ２のスイッチング素子のオフ動作を行う間隔を縮める制御を行う。つまり、目標速度に応じ、停止間隔計測部２０で計測する経過時間を変更し、駆動部１３によるインバータ２のスイッチング素子のオフ動作を行う間隔を変更する制御を行う。
【００３９】
以上の制御を行うことによりモータ３の低速から高速の全領域において変動するオフセット電圧の誤差を確実に補正することができるので、制御性能を劣化させることなく信頼性の高いインバ−タ制御装置を実現することができる。また、目標速度に応じて、オフセット補正を行う間隔を変更するのでモータ３の低速から高速の全領域に応じて影響のある電流波形の歪みを必要最小限に抑制することができる。
【００４０】
さらに本インバ−タ制御装置ではモ−タ３に流れる電流と強制的にゼロにするために電
流波形に重畳されるインバ−タ２のスイッチング周波数成分の影響を受けない。
【００４１】
従って本発明のインバ−タ制御装置によれば、モ−タ３の電流波形にインバ−タ２のスイッチング周波数成分が重畳されるような場合であっても、運転中における温度ドリフト等による電流センサ４ａ、４ｂのオフセット電圧の変動誤差を確実に補正することができるので、制御性能を劣化させずに信頼性の高いインバ−タ制御装置を実現することができる。
【００４２】
しかもモ−タ３の電流波形のゼロクロス点にてオフセット電圧検出を行うので、電流波形の歪みを最小限に抑えることができる。
さらに本発明の制御方法は制御部１０にマイコン等を用いることにより全てソフトウェアで行うことができるので、新たな回路等の追加を必要とせずに装置の大型化さらにはコストＵＰの防止を実現することができる。
【００４３】
（実施の形態２）
図４は本発明のさらに他の実施の形態を示す制御ブロック図である。図４において２１はモータ３の実回転速度を検出する実速度検出部であり本実施の形態では電流センサ４ａ、４ｂより検出するＶ相、Ｗ相の電流値より演算される。実速度検出部２１によるモータ３の実回転速度の検出は本方式に限定されるわけではなく、モータ３の端子電圧より演算しても良いし、ロータリーエンコーダなどを用いて直接検出しても良い。
【００４４】
以下、図１、図３および図４を用いて電流センサ４ａ、４ｂのオフセット電圧誤差の補正方法について詳細に説明する。尚、図４において図１と同一の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００４５】
インバータ２によりモ−タ３の運転が開始される。この時、制御部１０は外部より速度指令を入力しモータ３を該指令速度で運転するように指令電流演算部１６ａにて指令電流値を演算し、駆動信号作成部１８にてインバータ２を駆動する信号を作成する。
【００４６】
また、電流センサ４ａ、４ｂはそれぞれモ−タ３のＶ相、Ｗ相に設けられており、Ｖ相に流れる電流値Ｉｖ、Ｗ相に流れる電流Ｉｗを検出する。尚、Ｕ相の電流値Ｉｕは実施の形態１の（式１）より算出する。
【００４７】
モ−タ３の運転状態においてゼロクロス検出部１２ａは実電流演算部１５ａよりＶ相およびＷ相電流波形のゼロクロス点を検出する。このとき停止間隔計測部２０での計測値が所定値以上であれば駆動停止部１３は駆動信号作成部１８を介して、図２に示すようにモ−タ３のＶ相巻線に接続されたインバ−タ２のスイッチング素子５ｂ、５ｅ或いはモータ３のＷ相巻線に接続されたインバータ２スイッチング素子５ｃ、５ｆを所定の時間停止させる。
【００４８】
これにより図３に示すようにＶ相或いはＷ相に流れる電流値は増加せずにゼロの状態を保持する。オフセット電圧検出部１４はこの期間中における電流センサ４ａ、４ｂの出力電圧値をオフセット電圧として検出して更新し記憶する。
【００４９】
ここで、図３の電流波形の歪みはモータ３の回転速度が大きくなると電流波形１周期に占める駆動停止期間の割合が増加し、影響が大きくなる場合がある。
【００５０】
そこで、本発明のインバータ装置では実速度検出部２１においてモータ３の実回転速度を検出し、この検出した実回転速度を制御部１０に入力する。本実施の形態では実回転速度を検出指令電流演算部１６ａに入力している。制御部１０においてモータ３の実回転速
度が上昇するとともに、駆動停止部１３によるインバータ２のスイッチング素子のオフ動作を行う間隔を延ばす制御を行う。反対にモータ３の実回転速度が下降するとともに、駆動停止部１３によるインバータ２のスイッチング素子のオフ動作を行う間隔を縮める制御を行う。つまり、モータ３の実回転速度に応じ、停止間隔計測部２０で計測する経過時間を変更し、駆動部１３によるインバータ２のスイッチング素子のオフ動作を行う間隔を変更する制御を行う。
【００５１】
以上の制御を行うことによりモータ３の低速から高速の全領域においては変動するオフセット電圧の誤差を確実に補正することができるので、制御性能を劣化させることなく信頼性の高いインバ−タ制御装置を実現することができる。また、モータ３の実回転速度に応じて、オフセット補正を行う間隔を変更するので、モータ３の低速から高速の全領域に応じて影響のある電流波形の歪みを必要最小限に抑制することができる。特に本実施の形態ではモータ３の実回転速度を検出して電流センサ４ａ、４ｂのオフセット電圧補正制御を行うため、過渡応答時であってもモータ３の実回転速度に応じて確実にオフセット電圧補正を実施することができる。
【００５２】
さらに本インバ−タ制御装置ではモ−タ３に流れる電流と強制的にゼロにするために電流波形に重畳されるインバ−タ２のスイッチング周波数成分の影響を受けない。
【００５３】
従って本発明のインバ−タ制御装置によれば、モ−タ３の電流波形にインバ−タ２のスイッチング周波数成分が重畳されるような場合であっても、運転中における温度ドリフト等による電流センサ４ａ、４ｂのオフセット電圧の変動誤差を確実に補正することができるので、制御性能を劣化させずに信頼性の高いインバ−タ制御装置を実現することができる。
【００５４】
しかもモ−タ３の電流波形のゼロクロス点にてオフセット電圧検出を行うので、電流波形の歪みを最小限に抑えることができる。
さらに本発明の制御方法は制御部１０にマイコン等を用いることにより全てソフトウェアで行うことができるので、新たな回路等の追加を必要とせずに装置の大型化さらにはコストＵＰの防止を実現することができる。
【００５５】
（実施の形態３）
図５は本発明のさらに他の実施の形態を示す制御ブロック図である。図５において２２は電流センサ４ａ、４ｂの周囲温度を検出する温度センサであり、サーミスタなどにより構成される。
【００５６】
以下、図１、図３および図５を用いて電流センサ４ａ、４ｂのオフセット電圧誤差の補正方法について詳細に説明する。尚、図５において図１と同一の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００５７】
インバータ２によりモ−タ３の運転が開始される。この時、制御部１０は外部より速度指令を入力しモータ３を該指令速度で運転するように指令電流演算部１６ａにて指令電流値を演算し、駆動信号作成部１８にてインバータ２を駆動する信号を作成する。
【００５８】
また、電流センサ４ａ、４ｂはそれぞれモ−タ３のＶ相、Ｗ相に設けられており、Ｖ相に流れる電流値Ｉｖ、Ｗ相に流れる電流Ｉｗを検出する。尚、Ｕ相の電流値Ｉｕは実施の形態１の（式１）より算出する。
【００５９】
モ−タ３の運転状態においてゼロクロス検出部１２ａは実電流演算部１５ａよりＶ相およびＷ相電流波形のゼロクロス点を検出する。このとき停止間隔計測部２０での計測値が
所定値以上であれば駆動停止部１３は駆動信号作成部１８を介して、図２に示すようにモ−タ３のＶ相巻線に接続されたインバ−タ２のスイッチング素子５ｂ、５ｅ或いはモータ３のＷ相巻線に接続されたインバータ２スイッチング素子５ｃ、５ｆを所定の時間停止させる。
【００６０】
これにより図３に示すようにＶ相或いはＷ相に流れる電流値は増加せずにゼロの状態を保持する。オフセット電圧検出部１４はこの期間中における電流センサ４ａ、４ｂの出力電圧値をオフセット電圧として検出して更新し記憶する。
【００６１】
ここで、電流センサ４ａ、４ｂのオフセット電圧は部品の初期ばらつきやモ−タ３の運転中の温度ドリフト等により変動する特性を有する。このうち部品の所期ばらつきについてはモータ３の停止中の電流センサ４ａ、４ｂの出力電圧値を検出することによりそれぞれのオフセット電圧値を検出することができる。
【００６２】
一方、温度ドリフトによるオフセット電圧の変動については電流センサ４ａ、４ｂの周囲温度変化に起因するところが大きい。そこで本実施の形態では温度センサ２２にて電流センサ４ａ、４ｂの周囲温度を定期的に検出してこれらの温度変化を検出する。この温度変化が所定値以下であれば電流センサ４ａ、４ｂの温度ドリフトは無いものとみなしてモータ３運転中のオフセット電圧を検出するためにインバータ２のスイッチング素子を停止させる動作を中止する。
【００６３】
以上の制御を行うことにより電流センサ４ａ、４ｂの周囲温度変化が大きい場合においては運転中に変動するオフセット電圧の誤差を確実に補正することができるので、制御性能を劣化させることなくより信頼性の高いインバ−タ制御装置を実現することができる。また、電流センサ４ａ、４ｂの周囲温度変化が小さい場合にはオフセット補正を行わないのでモータ３の電流波形の歪みをさらに抑制させることができる。
【００６４】
さらに本インバ−タ制御装置ではモ−タ３に流れる電流と強制的にゼロにするために電流波形に重畳されるインバ−タ２のスイッチング周波数成分の影響を受けない。
【００６５】
従って本発明のインバ−タ制御装置によれば、モ−タ３の電流波形にインバ−タ２のスイッチング周波数成分が重畳されるような場合であっても、運転中における温度ドリフト等による電流センサ４ａ、４ｂのオフセット電圧の変動誤差を確実に補正することができるので、制御性能を劣化させずに信頼性の高いインバ−タ制御装置を実現することができる。
【００６６】
しかもモ−タ３の電流波形のゼロクロス点にてオフセット電圧検出を行うので、電流波形の歪みを最小限に抑えることができる。
さらに本発明の制御方法は制御部１０にマイコン等を用いることにより全てソフトウェアで行うことができるので、新たな回路等の追加を必要とせずに装置の大型化さらにはコストＵＰの防止を実現することができる。
【００６７】
（実施の形態４）
図６は本発明のインバ−タ制御装置のいずれかを適用した空気調和機の一構成例を示す。図６において図１と同一の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。以下図６を用いて本発明の空気調和機について説明する。
【００６８】
図６に示すように空気調和機は圧縮機の駆動装置として実施の形態１に示す発明のモ−タ制御装置を用い、インバ−タ装置８１、電動圧縮機８２に加えて、室内ユニット９２、室外ユニット９５及び四方弁９１からなる冷凍サイクルを備えている。
【００６９】
室内ユニット９２は室内熱交換器９３と室内送風機９４から構成され、また室外ユニット９５は室外熱交換器９６、室外送風機９７及び膨張弁９８より構成される。
【００７０】
冷凍サイクル中は熱媒体である冷媒が循環する。冷媒は電動圧縮機８２により圧縮され、室外熱交換器９６にて室外送風機９７からの送風により室外の空気と熱交換され、また室内熱交換器９３にて室内送風機９４からの送風により室内の空気と熱交換される。室内熱交換器９３での熱交換後の空気により室内の冷暖房が行われる。冷房または暖房の切換は四方弁９１により冷媒の循環方向を反転させることにより行われる。
【００７１】
以上のような冷凍サイクルにおける冷媒の循環はインバ−タ装置８１により電動圧縮機８２を駆動させることにより行われ、これらインバ−タ装置８１及び電動圧縮機８２の制御方法は実施の形態１のインバ−タ制御装置を用いて行われる。インバ−タ制御装置の構成及び動作については前述したとおりであるので説明は省略する。
【００７２】
以上のような構成により空気調和機における効率の低下等、制御性能の劣化を抑えることができる。
【００７３】
本実施例では圧縮機駆動装置として実施例１に示す発明のモ−タ制御装置を用いた空気調和機について説明したが、実施の形態２或いは実施の形態３に示すような他の発明のインバ−タ制御装置を用いても同様に各発明のインバ−タ制御装置が持つ効果を有した空気調和機を提供することができる。
【００７４】
本発明のインバ−タ制御装置では電動圧縮機８２が１ピストンロ−タリ圧縮機であっても実施の形態３に示すように、運転中の温度ドリフト等による電流センサのオフセット電圧の誤差を補正して制御性能の劣化を抑制することができる。
【００７５】
従って本発明のインバ−タ制御装置は、特に使用温度環境の厳しい空気調和機に対しては用いることによりその効果を最大限に利用することができる。
【００７６】
しかも上記のオフセット電圧補正制御はソフトウエアにより実現することができるので制御部１０内に組み込むことができ、部品の追加やコストＵＰを伴わずに行うことができるという非常に大きな効果を有する。
【００７７】
尚、本発明の実施の形態１から３において制御部１０に含まれる構成要素は上記実施の形態に示す組合わせに限るものではなく、図１および図４においてさらに他の構成要素１１から１５の１部或いは全部を含んでもよい。
【００７８】
また、上記実施の形態１から４において電流センサ４ａ、４ｂのオフセット電圧の初期ばらつきについてはモ−タ３の起動前にセンサ出力電圧をオフセット電圧として予め検出することにより誤差を補正することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明のインバータ制御装置は、電流センサのオフセット誤差を補正し、電流波形の歪み抑制が可能となるので、インバータにより駆動されるモータを用いた冷蔵庫・冷凍庫等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明のインバ−タ制御装置の一実施の形態を示す制御ブロック図
【図２】本発明のインバ−タ制御装置の一実施の形態におけるインバ−タ回路構成図
【図３】本発明のインバ−タ制御装置の一実施の形態におけるモ−タ電流波形図
【図４】本発明のインバ−タ制御装置の他の実施の形態を示す制御ブロック図
【図５】本発明のインバ−タ制御装置のさらに他の実施の形態を示す制御ブロック図
【図６】本発明の空気調和機の一実施の形態を示す構成のブロック図
【図７】従来のインバ−タ制御装置における制御ブロック図
【図８】１ピストンロ−タリ圧縮機のモ−タ電流波形図
【符号の説明】
【００８１】
１  直流電源
２  インバ−タ
３  モ−タ
４ａ、４ｂ  電流センサ
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ  スイッチング素子
１０  制御部
１１  インバ−タ駆動部
１２ａ  ゼロクロス検出部
１３  駆動停止部
１４  オフセット電圧検出部
１５ａ  実電流演算部
１６ａ  指令電流演算部
１７  電流誤差演算部
１８  駆動信号作成部
２０  停止間隔計測部
２１  実速度検出部
２２  周囲温度検出手段
８１  インバ−タ装置
８２  電動圧縮機
９１  四方弁
９２  室内ユニット
９３  室内熱交換器
９４  室内送風機
９５  室外ユニット
９６  室外熱交換器
９７  室外送風機
９８  膨張弁
【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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