(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電力を交流電力に変換してロータに永久磁石を用いたモータを駆動するインバータの直流母線電圧を検出する直流母線電圧検出手段と、
前記インバータの出力電流を検出する出力電流検出手段と、
前記出力電流の変化量を制御周期毎に演算する出力電流変化量演算手段と、
前記出力電流の変化量に基づいて次の制御周期の出力電流を予測する出力電流予測値演算手段と、
前記出力電流変化量演算手段の出力と、前記出力電流予測値演算手段の出力とに基づいて正常か異常かを判定する出力電流異常判定手段と、
外部からの入力に基づいて前記インバータの出力周波数を設定する出力周波数設定手段と、
前記直流母線電圧検出手段の検出値と前記出力電流検出手段の検出値と前記出力周波数設定手段の設定値に基づいてＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ演算手段と、
前記ＰＷＭ演算手段からのＰＷＭ信号に応じて前記インバータを駆動するインバータ駆動手段と、を備え、
前記出力電流異常判定手段は、
前記制御周期毎に、前記出力電流の変化量に基づき閾値を設定し、前記出力電流予測値演算手段で求めた出力電流予測値が前記閾値を超えた場合に異常と判定し、前記ＰＷＭ演算手段にＰＷＭ信号の生成を停止させることを特徴とするインバータ制御装置。
【請求項２】
前記制御周期は、
当該制御周期の時間内で前記モータに流れ得る電流の最大電流変化量が、
減磁電流閾値から通常運転時最大電流を減算した値であって、前記モータの減磁電流に対して許容できる最大許容電流変化量より小さくなるように設定された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】
前記出力電流異常判定手段は、正常か異常かの判定を行う際に、前記出力電流変化量演算手段で求めた電流変化量が大きいほど、前記出力電流予測値演算手段で求めた出力電流予測値と比較するべき閾値を低下させることを特徴とする請求項１又は２に記載のインバータ制御装置。
【請求項４】
前記出力電流異常判定手段は、第１の閾値と第２の閾値を有し、前記出力電流変化量演算手段で求めた出力電流の変化量が前記第１の閾値を超え、かつ前記出力電流予測値演算手段で求めた出力電流予測値が前記第２の閾値を超えた場合に異常と判定することを特徴とする請求項１記載のインバータ制御装置。
【請求項５】
前記出力電流変化量演算手段で求めた過去の出力電流の変化量を記憶する出力電流変化量記憶手段を備え、
前記出力電流異常判定手段は、第１の閾値と第２の閾値を有し、前記出力電流変化量記憶手段に記憶された第１の出力電流の変化量が前記第１の閾値を超え、かつ前記出力電流変化量記憶手段に記憶された第２の出力電流の変化量が前記第２の閾値を超えた場合に異常と判定することを特徴とする請求項１記載のインバータ制御装置。
【請求項６】
前記出力電流変化量演算手段で求めた過去の出力電流の変化量を記憶する出力電流変化量記憶手段と、
前記出力電流変化量演算手段で求めた現在の出力電流の変化量と前記出力電流変化量記憶手段が記憶する少なくとも１つの過去の出力電流の変化量とに基づいて出力電流の変化量の平均値を演算する出力電流変化量平均値演算手段と、を備え、
前記出力電流異常判定手段は、前記出力電流変化量平均値演算手段で求めた出力電流の変化量の平均値が所定の閾値を超え、かつ前記出力電流予測値演算手段で求めた出力電流予測値が所定の閾値を超えた場合に異常と判定することを特徴とする請求項１記載のインバータ制御装置。
【請求項７】
前記出力電流変化量平均値演算手段は、複数の出力電流の変化量の内、出力電流の変化量の平均値から逸脱している出力電流の変化量を特定し、この逸脱している出力電流の変化量を除いたものに基づいて出力電流の変化量の平均値を再演算することを特徴とする請求項６記載のインバータ制御装置。
【請求項８】
前記出力電流変化量平均値演算手段は、前記出力電流変化量演算手段で求めた現在の出力電流の変化量と前記出力電流変化量記憶手段が記憶する少なくとも１つの過去の出力電流の変化量とに基づいて最小二乗法を用いて出力電流の変化量の最適な直線を演算し、前記複数の出力電流の変化量の内、出力電流の変化量の最適な直線から逸脱している出力電流の変化量を特定し、この逸脱している出力電流の変化量を除いたものに基づいて出力電流の変化量の平均値を演算することを特徴とする請求項６記載のインバータ制御装置。
【請求項９】
前記出力電流変化量平均値演算手段は、現在に近いほど重みを大きくし、過去になるほど重みを小さくして平均をとる、重み付け平均を用いることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載のインバータ制御装置。
【請求項１０】
前記出力電流異常判定手段は、各制御周期毎に前記異常判定を少なくとも３回行い、異常と判定したものが１回のみであれば、異常でないと判定することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のインバータ制御装置。
【請求項１１】
前記出力電流検出手段は、ＡＣＣＴセンサーを用いることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のインバータ制御装置。
【請求項１２】
直流電力を交流電力に変換してロータに永久磁石を用いたモータを駆動するインバータの直流母線電圧を検出する直流母線電圧検出手段と、
前記インバータの出力電流を検出する出力電流検出手段と、
前記出力電流の変化量を制御周期毎に演算する出力電流変化量演算手段と、
前記出力電流の変化量に基づいて次の制御周期の出力電流を予測する出力電流予測値演算手段と、
前記出力電流変化量演算手段の出力と、前記出力電流予測値演算手段の出力とに基づいて正常か異常かを判定する出力電流異常判定手段と、
外部からの入力に基づいて前記インバータの出力周波数を設定する出力周波数設定手段と、
前記直流母線電圧検出手段の検出値と前記出力電流検出手段の検出値と前記出力周波数設定手段の設定値に基づいてＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ演算手段と、
前記ＰＷＭ演算手段からのＰＷＭ信号に応じて前記インバータを駆動するインバータ駆動手段と、を備え、
前記制御周期は、
当該制御周期の時間内で前記モータに流れ得る電流の最大電流変化量が、
減磁電流閾値から通常運転時最大電流を減算した値であって、前記モータの減磁電流に対して許容できる最大許容電流変化量より小さくなるように設定され、
前記出力電流異常判定手段は、異常と判定した場合には前記ＰＷＭ演算手段にＰＷＭ信号の生成を停止させる
ことを特徴とするインバータ制御装置。
【請求項１３】
直流電源と、
この直流電源の直流電力を交流電力に変換してモータを駆動するインバータと、
請求項１〜１２のいずれかに記載のインバータ制御装置と、
前記モータを有する圧縮機と、を備えたことを特徴とする空気調和装置。
【請求項１４】
前記モータは、６極以上の集中巻モータであることを特徴とする請求項１３記載の空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動機を可変速制御するインバータを駆動するインバータ制御装置並びにこのインバータ制御装置を用いた空気調和装置に関するものであり、特にインバータ出力電流検出値に基づいてＩＰＭモータやＤＣブラシレスモータなどの回転子に永久磁石を用いた圧縮機の減磁保護をソフトウェアで実現するための制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のＤＣブラシレスモータを搭載した圧縮機の減磁保護は、インバータの直流母線電流をシャント抵抗やＤＣＣＴセンサーにより電圧レベルに変換して検出し、この電圧値が閾値を超えた場合にインバータ出力を遮断する構成としていた（例えば、特許文献１参照）。
また、ファンモータの減磁保護においても同様にインバータの直流母線電流を検出し、インバータ出力を遮断する構成としていた（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３０８２３３号公報（図４）
【特許文献２】特開２００６−２１７６７４号公報（図１、段落００１７、００２０）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１や特許文献２に示される従来のＤＣブラシレスモータとして、４極の分布巻モータが用いられてきたが、近年は導線の使用量が少なくて済みコスト面や銅損などの点で有利な６極の集中巻モータがより多く用いられるようになってきた。４極の分布巻モータなどではロックや脱調時を含む不正動作時でも直流母線電流検知による保護方式でモータの減磁を保護可能であったが、６極の集中巻モータのようにモータの抵抗値が小さいモータでは、ロックや脱調時を含む不正動作時に圧縮機電流＞直流母線電流の関係となりモータの減磁を確実に保護できないという問題点があった。
また圧縮機電流を検出しているＡＣＣＴセンサーで保護をかけようとしても、上記不正動作時に正弦波電流の正負のバランスが崩れ直流分が重畳した状態に至るとＡＣＣＴセンサーが磁気飽和を起こして正確な値を検出できなくなるため、減磁保護ができないという問題点があった。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、主な目的はインバータによって可変速制御されロータに永久磁石を用いたモータにおいて、インバータ出力電流の値が直流母線電流の値を超える場合でも上記モータの減磁保護を確実に行うことができるインバータ制御装置並びにこのモータを搭載した圧縮機を備えた空気調和装置を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係るインバータ制御装置は、直流電力を交流電力に変換してロータに永久磁石を用いたモータを駆動するインバータの直流母線電圧を検出する直流母線電圧検出手段と、前記インバータの出力電流を検出する出力電流検出手段と、前記出力電流の変化量を制御周期毎に演算する出力電流変化量演算手段と、前記出力電流の変化量に基づいて次の制御周期の出力電流を予測する出力電流予測値演算手段と、前記出力電流変化量演算手段の出力と、前記出力電流予測値演算手段の出力とに基づいて正常か異常かを判定する出力電流異常判定手段と、外部からの入力に基づいて前記インバータの出力周波数を設定する出力周波数設定手段と、前記直流母線電圧検出手段の検出値と前記出力電流検出手段の検出値と前記出力周波数設定手段の設定値に基づいてＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ演算手段と、前記ＰＷＭ演算手段からのＰＷＭ信号に応じて前記インバータを駆動するインバータ駆動手段と、を備え、前記出力電流異常判定手段は、前記制御周期毎に、前記出力電流の変化量に基づき閾値を設定し、前記出力電流予測値演算手段で求めた出力電流予測値が前記閾値を超えた場合に異常と判定し、前記ＰＷＭ演算手段にＰＷＭ信号の生成を停止させるものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、出力電流異常判定手段は、出力電流検出手段によって検出されたインバータの出力電流の制御周期毎の変化量と次の制御周期における出力電流の予測値とに基づいて異常か否かの判定を行い、異常と判定した場合にはＰＷＭ演算手段にＰＷＭ信号の生成を停止させるので、インバータ出力電流の値が直流母線電流の値を超える場合でもモータの減磁を確実に保護することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における空気調和装置の構成図である。
図１において、空気調和機の冷媒回路は、圧縮機１と、凝縮器２と、絞り手段３と、蒸発器４と、が冷媒配管で順次接続されて構成されている。また、直流電源１８は、電源５と、ダイオード等により構成される整流器６と、直流リアクトル７と、直流平滑コンデンサ８と、から構成されている。インバータ９は、直流電源１８の直流電力を交流電力に変換して圧縮機１のモータに供給する。
【０００９】
また、直流母線電圧検出手段１０は直流母線電圧を検出するものであり、抵抗・コンデンサ等から成る分圧回路、Ａ／Ｄ変換器、増幅器等から構成される。また、出力電流検出手段１１はＡＣＣＴセンサーなどの出力電流素子２０によって検出されたインバータ９の出力電流（圧縮機１のモータに流れる電流）信号を増幅する増幅器とＡ／Ｄ変換器から構成される。また、出力電流変化量演算手段１２は出力電流検出手段１１からの出力に基づいて出力電流の変化量を演算するものであり、出力電流予測値演算手段１３は出力電流検出手段１１からの出力と出力電流変化量演算手段１２からの出力とに基づいて次の制御周期における出力電流の予測値を演算する。また、電流異常判定手段１４は出力電流変化量演算手段１２からの出力と出力電流予測値演算手段１３からの出力とに基づいて出力電流が異常か否かを判定する。また、出力周波数設定手段１５は外部からユーザの操作によって圧縮機モータの出力周波数を設定する。また、ＰＷＭ演算手段１６は、直流母線電圧検出手段１０からの出力と出力電流検出手段１１からの出力と出力周波数設定手段１５からの出力と出力電流異常判定手段１４からの出力に基づいて、空気調和機の所要空調能力、圧縮機駆動時の所要駆動トルクが出せるように、また異常時には瞬時に圧縮機を停止させることができるようにインバータ９を駆動するためのＰＷＭ信号を生成する。またインバータ駆動手段１７はインバータ９を駆動するためのＰＷＭ演算手段１６から出力されたＰＷＭ信号を増幅する。
なお、上記直流母線電圧検出手段１０、出力電流検出手段１１、出力電流変化量演算手段１２、出力電流予測値演算手段１３、出力電流異常判定手段１４、出力周波数設定手段１５、ＰＷＭ演算手段１６、インバータ駆動手段１７、およびインバータ９はインバータ制御装置を構成し、この内、出力電流変化量演算手段１２、出力電流予測値演算手段１３、出力電流異常判定手段１４、出力周波数設定手段１５、ＰＷＭ演算手段１６は、例えばマイクロコンピュータやＤＳＰなどによって構成されている。
【００１０】
また、図２は、この発明の実施の形態１における空気調和装置の動作を示す説明図である。
なお、減磁電流閾値は温度依存性があるが、ここでは、説明を簡単にするために、常時一定であり、従って、減磁電流閾値も一定であることを前提とする。
次に、実施の形態１の動作を図１と図２を用いて説明する。
図１の空気調和装置において、インバータ９から圧縮機モータへ流れる出力電流は、ＡＣＣＴセンサーなどの検出素子２０によって検出され、出力電流検出手段１１へ送られる。出力電流検出手段１１は、検出素子２０が検出した出力電流を増幅し、Ａ／Ｄ変換する。この出力電流検出手段１１が検出した出力電流は出力電流変化量演算手段１２とＰＷＭ演算手段１６に送られる。出力電流変化量演算手段１２は、出力電流検出手段１１から送られた出力電流をアキュムレータレジスタなどの内蔵メモリに１回分記憶しておき、前回値として利用する。即ち、出力電流変化量演算手段１２が制御周期毎に出力電流を入力する都度、この出力電流変化量演算手段１２によって上記内蔵メモリに記憶された前回値は更新される。また、出力電流変化量演算手段１２は、以下の（１）式により出力電流変化量を演算し、算出結果を出力電流予測値演算手段１３に出力する。次に出力電流予測値演算手段１３は、出力電流検出手段１１の検出値と出力電流変化量検出手段１２で求めた出力電流変化量から以下の（２）式により出力電流予測値を演算し、算出結果を出力電流異常判定手段１４に出力する。
出力電流変化量  ＝  現在値  −  前回値    ・・・・・・（１）
出力電流予測値  ＝  現在値  ＋  出力電流変化量  ・・・（２）
次に出力電流異常判定手段１４は、前記出力電流変化量検出手段１２で求めた出力電流変化量および前記出力電流予測値演算手段１３で求めた出力電流予測値に対して所定の閾値Ａ、Bとそれぞれ比較し、以下の条件が成立した場合に異常と判定する。
出力電流変化量  ＞  閾値Ａ  かつ
出力電流予測値  ＞  閾値Ｂ
ＰＷＭ演算手段１６は、前記出力電流異常判定手段１４によって異常と判定された信号を受けると、瞬時にＰＷＭ信号をＯＦＦさせ、圧縮機の運転を停止させる。
また図３は、設定された演算周期（制御周期）の時間内で、モータに流れ得る電流の最大変化量とモータの減磁電流に対して許容できる最大許容電流変化量の関係を示した概念図である。図３において、説明を簡単にするためにモータの減磁電流に対して許容できる最大許容電流変化量を一定にしている。
許容できる最大電流変化量は以下の式で求められる。
最大許容電流変化量  ＝  減磁電流閾値  −  通常運転時最大電流
演算周期（制御周期）は、この最大許容電流変化量を満足するように設定する。
図３で説明すれば、制御周期設定値  ＜  制御周期Ｔ＊
【００１１】
以上のように、本実施の形態１によれば、出力電流変化量と出力電流予測値を所定の閾値と比較し異常か否かを判定するようにしており、出力電流変化量を求める演算周期も減磁保護に最低限必要な周期を満足するように設定しているので、圧縮機が運転中にロックまたは脱調した場合などに発生する急峻な電流変化量を検出し、次の周期における出力電流値を予測することでモータを減磁させる電流を流す前に圧縮機を停止することができる。
また予測値により異常を判定させるため、出力電流を検出するＡＣＣＴセンサーが磁気飽和を起こして正確な値を検出できなくなる前に圧縮機を停止させることができる。
また、出力電流検出素子としてＡＣＣＴセンサーを用い、ソフトウェア処理によりモータの減磁保護を実現するので、新たな追加部品が不要となり、安価にモータ減磁保護を行うことができる。また、減磁保護のために設けていたシャント抵抗やＤＣＣＴセンサーは不要となるためコスト低減を図ることができる。
【００１２】
なお、前記出力電流異常判定手段において、各制御周期毎に上記異常判定を少なくとも３回連続して行い、異常と判定したものが１回のみであれば、異常でないと判定するように構成しても良い。これにより、ノイズが重畳して誤って異常であると判定しても、他の異常判定において、正常であると判定すれば、多数決の論理によって正常であると判定し、圧縮機の運転をそのまま続行させる。従って、異常判定において耐ノイズ性が向上するので誤判定に基づく圧縮機運転の無駄な停止を防ぐことで、運転効率の低下を防止できる。
【００１３】
実施の形態２．
実施の形態１では、１回分の出力電流を前回値として内蔵メモリに記憶しておき、出力電流変化量を現在値と前回値から求めるようにしたものであるが、出力電流変化量が急カーブを描いて変化し、モータの減磁保護が緊急に必要となるような場合には、過去の出力電流変化量を複数記憶させ、記憶した出力電流変化量の変化の度合いを制御周期毎に調べることにより減磁電流ラインへの到達時期の予測精度がより高くなり事前に対応することがより容易になる。そこで、この実施の形態２では、算出した出力電流変化量を過去複数回に渡って記憶するための専用のメモリすなわち、出力電流変化量記憶手段を設け、これに基づいて減磁保護を行う態様について説明する。
図４は、この発明の実施の形態２における空気調和装置の構成図であり、図１からの変更点は、出力電流変化量記憶手段１９を設けたことである。
次に、この実施の形態２の動作について図４を用いて説明する。実施の形態１との重複説明を避けるために異なる部分のみを説明する。
出力電流変化量検出手段１２で求めた過去の出力電流変化量を少なくとも１つ出力電流変化量記憶手段１９に記憶しておくことで、出力電流変化量に対してより細かい判定が可能となる。例えば以下の式のように過去２回分の出力電流変化量に対して正常か異常かを判定できる。
出力電流変化量１＞閾値Ａ１  かつ
出力電流変化量２＞閾値Ａ２
即ち、出力電流変化量１＞閾値Ａ１  且つ  出力電流変化量２＞閾値Ａ２のとき、出力電流異常判定手段１４は異常と判定し、それ以外のときは、正常と判定する。異常と判定したときの動作は実施の形態１と同様である。
これにより、出力電流変化量が急カーブを描いて変化し、モータの減磁保護が緊急に必要となるような場合には、過去の出力電流変化量の変化度合いを制御周期毎に調べることにより次の制御周期に出力電流が異常となることを予測でき、モータを停止することで、圧縮機モータの減磁を保護することができる。
【００１４】
以上のように、この実施の形態２によれば、出力電流変化量に対して２回連続して判定するので、実施の形態１よりも細かい判定が可能となり、異常な電流変化をより正確に検出することができる。またこの実施の形態２の方法によれば、いずれか一方の比較の際にノイズが瞬時的に重畳しても他方の比較において正確な結果を得ることができるので、ノイズなどによる誤検出の防止ができる。
【００１５】
なお、ここでは、２つについて説明したが、２つに限らず、３つ以上でも良いことはいうまでもない。この場合も同様の効果を奏するとともに、耐ノイズ性能が向上する。
【００１６】
実施の形態３．
実施の形態２では、出力電流変化量を出力電流変化量記憶手段に記憶しておいた閾値との比較に基づいて異常か否かを判定するようにしたものであるが、過去に算出した複数の出力電流変化量を出力電流変化量記憶手段に記憶しておき、この複数の過去の出力電流変化量との比較に基づいて異常か否かを判定するようにしても良い。この実施の形態３では、このような態様について説明する。
図５は、この発明の実施の形態３における空気調和装置の構成図である。
図において、実施の形態２との相違点は、出力電流変化量平均値演算手段２１を追加したことと、出力電流異常判定手段１４におけるソフトウェアの処理が若干異なるのみである。
次に、この実施の形態３の動作について図５を用いて説明する。
出力電流変化量検出手段１２は、過去に求めた出力電流変化量を複数個、出力電流変化量記憶手段１９に記憶しておく。出力電流変化量平均値演算手段２１は、出力電流変化量記憶手段１９に記憶されたｎ（ｎは任意の自然数）個の出力電流変化量を取り出し、例えば以下の式（３）のように過去複数回分の出力電流変化量の平均値を算出する。
出力電流変化量の平均値  ＝  Σ（１，ｎ）出力電流変化量／ｎ・・・（３）
ここで、ｎはサンプル数を示しており、任意の自然数である。
出力電流異常判定手段１４は、出力電流変化量平均値演算手段２１によって算出された出力電流変化量の平均値および前記出力電流予測値演算手段１３で求めた出力電流予測値に対して所定の閾値Ｃ、Ｄとそれぞれ比較し、以下の条件が成立した場合に異常と判定する。
出力電流変化量の平均値  ＞  閾値Ｃ  かつ
出力電流予測値          ＞  閾値Ｄ
出力電流異常判定手段１４が異常と判定した場合の以降の動作は実施の形態１と同様なので説明を省略する。
【００１７】
本実施の形態３によれば、過去の出力電流変化量の平均値に基づいて処理するので、ノイズが重畳する可能性は非常に低くなり、出力電流異常判定手段１４における判定精度が高まることで、上記実施の形態１よりもモータの減磁保護をより確実に行うことができる。
【００１８】
なお、上記の例では、複数の過去の出力電流変化量の平均値を対象としたが、現在に近いほど重みを大きくし、過去になるほど重みを小さくして平均をとる、重み付け平均を用いてもよい。この場合、現在ほど重みが大きいため、より現実に近い値となり、異常な電流変化をさらに正確に検出することができる。またノイズなどによる誤検出の防止ができる。
【００１９】
実施の形態４．
実施の形態３では、過去の複数の出力電流変化量の平均値に基づいて異常か否かを判定するようにしたが、過去の複数の出力電流変化量の内で誤差が大きいものを削除して精度を高めるようにしても良い。この実施の形態４では、このような態様について説明する。
図５は、この発明の実施の形態４でも使用される。
図５において、実施の形態２、３と異なるのは、出力電流変化量平均値演算手段２１におけるソフトウェアの処理のみである。
次に、この実施の形態４の動作について図５を用いて説明する。
まず、出力電流変化量検出手段１２は、過去に求めた出力電流変化量を複数個、出力電流変化量記憶手段１９に記憶しておく。
次に、出力電流変化量平均値演算手段２１は、出力電流変化量記憶手段１９に記憶された複数の出力電流の内から時間的に連続する所定数の出力電流データを取り出し、式（３）を用いて出力電流変化量の平均値を演算する。次に、算出した出力電流変化量の平均値と上記出力電流変化量記憶手段１９から取り出した複数の出力電流との距離を演算し、得られた距離を予め設定した閾値と比較する。そして、この距離が閾値を超えた場合に、誤データとして判定し、このデータを削除する。そして、残った出力電流変化量データを基に式（３）を用いて出力電流変化量の平均値を再演算する。出力電流異常判定手段１４は、出力電流変化量平均値演算手段２１による再演算の結果得られた出力電流変化量の平均値を基に上記実施の形態３と同様にして出力電流の異常判定を行う。
【００２０】
この実施の形態４によれば、以上のように、過去の複数の出力電流変化量の平均値を用いてこれらの出力電流変化量から誤データを発見し、この誤データを除いた上で出力電流変化量の平均値を再演算し、再演算によって得られた出力電流変化量の平均値を基に出力電流の異常判定を行うので、上記実施の形態３よりもさらにモータの減磁を確実に保護することが可能になる。
【００２１】
実施の形態５．
実施の形態４では、過去の複数の出力電流変化量の平均値を用いて過去の複数の出力電流変化量の内で誤差が大きいものを削除するようにしたが、最小二乗法を用いて過去の複数の出力電流変化量の内で誤差が大きいものを削除して精度を高めるようにしても良い。この実施の形態５では、このような態様について説明する。
図５は、この発明の実施の形態５でも使用される。
図５において、実施の形態４と異なるのは、出力電流変化量平均値演算手段２１におけるソフトウェアの処理のみである。
次に、この実施の形態３の動作について図５を用いて説明する。
まず、出力電流変化量検出手段１２は、過去に求めた出力電流変化量を複数個、出力電流変化量記憶手段１９に記憶しておく。
次に、出力電流変化量平均値演算手段２１は、出力電流変化量記憶手段１９に記憶された複数の出力電流の内から時間的に連続する所定数の出力電流データを取り出し、最小二乗法によって、出力電流の変化の傾向を最も良く表している近似直線を算出する。この近似直線を組み合わせることで近似曲線を作成することができる。そして、この近似直線上の点と過去の出力電流との距離を算出する。そして、この距離が予め設定した閾値を超えた場合に、誤データとして判定し、このデータを削除する。そして、残ったデータから上記実施の形態４と同様にして出力電流の異常判定を行う。
【００２２】
この実施の形態５によれば、以上のように、最小二乗法を用いて過去の複数の出力電流変化量から誤データを発見し、この誤データを除いた上で出力電流変化量の平均値を再演算し、再演算によって得られた出力電流変化量の平均値を基に出力電流の異常判定を行うので、上記実施の形態３よりもさらにモータの減磁を確実に保護することが可能になる。
【００２３】
実施の形態６．
実施の形態６について説明する。
以上の実施の形態１〜５では、出力電流異常判定手段１４が正常か異常かを判定する際の閾値を固定値としていたが、出力電流変化量記憶手段で求めた出力電流変化量に応じて所定の閾値を変更する機能を出力異常判定手段１４に追加したものである。
具体的には、出力電流変化量検出手段１２で求めた電流変化量に応じて出力電流予測値と比較する所定の閾値を下表のように変更する。
出力電流変化量＞Ｅ  閾値Ｇ
Ｅ≧出力電流変化量＞Ｆ  閾値Ｈ
Ｆ≧出力電流変化量  閾値Ｊ
また、図６は出力電流変化量の大きさに応じて対応する閾値を変更する様子を示す説明図である。
次に、この実施の形態６の動作について図６を用いて説明する。
ここで、出力電流変化量の大きさを示すＥ、Ｆの値は  Ｅ＞Ｆ  の条件の下に任意の値であり、使用するモータの種類に応じて決める。
図６（ａ）に示すように、出力電流変化量がＥより大きいかなり急激な変化であって、現在の出力電流と出力電流変化量から次回の出力電流は明らかに減磁電流ラインを超えてしまうことが予想されるが、現在の出力電流と出力電流変化量に基づいて算出される予測出力電流は減磁電流ライン未満かつ近傍の閾値Ｊを超えない場合、出力電流異常判定手段１４は誤判定を行い、その結果圧縮機を停止せず運転を続行するため、モータの減磁という問題が発生する。
そこで、この問題を防止するために、出力電流異常判定手段１４は、まず、出力電流変化量がＥより大きい場合に、閾値としてＪよりも小さいＧを設定する。このＧの値は使用するモータの種類に応じて予め決められる。そして、出力電流異常判定手段１４は、検出された現在の出力電流値と出力電流変化量とに基づいて次回の出力電流を予測し、この予測された出力電流が閾値Ｇを超えるか否かを調べ、閾値Ｇを超えた場合には、減磁電流ラインを超えるおそれがあると判定し、ＰＷＭ演算手段１６にＰＷＭ信号の生成を停止させて圧縮機の運転を停止する。
また、図６（ｂ）に示すように、出力電流変化量がＥとＦの間であるが、現在の出力電流と出力電流変化量から次回の出力電流は明らかに減磁電流ラインを超えてしまうことが予想されるが、現在の出力電流と出力電流変化量に基づいて算出される予測出力電流は減磁電流ライン未満かつ近傍の閾値Ｊを超えない場合、出力電流異常判定手段１４は誤判定を行い、その結果圧縮機を停止せず運転を続行するため、モータの減磁という問題が発生する。
そこで、この問題を防止するために、出力電流異常判定手段１４は、上記出力電流変化量と変化量Ｅとの比較の後、出力電流変化量とＦと比較を行い、出力電流変化量がＥとＦの間の場合に、閾値としてＧとＪの間のＨを設定する。このＨの値は使用するモータの種類に応じて予め決められる。そして、出力電流異常判定手段１４は、検出された現在の出力電流値と出力電流変化量とに基づいて次回の出力電流を予測し、この予測された出力電流が閾値Ｈを超えるか否かを調べ、出力電流が閾値Ｈを超えた場合には、減磁電流ラインを超えるおそれがあると判定し、ＰＷＭ演算手段１６にＰＷＭ信号の生成を停止させて圧縮機の運転を停止する。
図６（ｃ）は、出力電流変化量がＦよりも小さく、閾値を変更しない場合の動作を示した図である。電流変化量が小さい場合は、閾値Ｊと比較することで減磁電流ラインを超える前に圧縮機の運転を停止する。
以上のように、出力電流異常判定手段１４は出力電流変化量と変化量Ｅ、Ｆとの比較を順次行い、比較に基づいて出力電流予測値と比較する閾値を変更し、異常判定を行うので、より早い段階で異常判定が可能となり、圧縮機モータの減磁保護を行うことができる。
【００２４】
この実施の形態６によれば、以上のように、出力電流異常判定手段は出力電流変化量に応じて出力電流予測値と比較する閾値を変更することで電流変化量に応じて、より早い段階で異常判定が可能となり、圧縮機モータの減磁保護はいうまでもなく、ＡＣＣＴセンサーの磁気飽和に対しても余裕をもって停止させることができる。
なお、上記の例では閾値を変更する出力電流変化量の条件をＥ、Ｆの２つとしたが、３つ以上でも良いことは言うまでもない。この場合も同様の効果を奏する。
【００２５】
なお、前述したように、上記各実施の形態で使用される圧縮機モータはロータに永久磁石を用いるものを前提としており、導線の使用量節約の面から集中巻モータが好適であるが、スロット数が分布巻きよりも少ないため、コギングの問題がある。そこで、極数を増やすことでコギングを少なくすることができ、スムーズで騒音の小さい運転が可能である。ここでは、６極以上の集中モータがより好適である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の実施の形態１を示す空気調和装置の構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１における空気調和装置の動作を示す説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１〜３における出力変化量と制御周期の関係を示した概念図である。
【図４】この発明の実施の形態２を示す空気調和装置の構成図である。
【図５】この発明の実施の形態３における空気調和装置の構成図である。
【図６】出力電流変化量の大きさに応じて対応する閾値を変更する様子を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  圧縮機、２  凝縮器、３  絞り装置、４  蒸発器、５  電源、６  整流器、７  直流リアクトル、８  直流平滑コンデンサ、９  インバータ、１０  直流母線電圧検出手段、１１  出力電流検出手段、１２  出力電流変化量検出手段、１３  出力電流予測値演算手段、１４  出力電流異常判定手段、１５  出力周波数設定手段、１６  ＰＷＭ演算手段、１７  インバータ駆動手段、１８  直流電源、１９  出力電流変化量記憶手段、２０  出力電流検出素子、２１  出力電流変化量平均値演算手段。
【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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