(57)【要約】【課題】回転速度を素早く目標回転速度まで立ち上げる電動コンプレッサの制御装置。【解決手段】圧縮機３を駆動させるモータ２に接続されたモータ駆動部５を制御することによりモータ２を駆動させるモータ駆動制御装置４は、モータ２を駆動するための回転速度指令を生成する回転速度指令生成部２４と、回転速度測定部２１で測定された実回転速度と回転速度指令生成部２４で生成された回転速度指令との回転速度差を算出する回転速度差算出部２２と、複数の回転速度指令値の中から、回転速度差算出部２２で算出された回転速度差に応じた回転速度指令値を選択する回転速度指令値選択部２３を備え、回転速度指令生成部２４は、回転速度指令値選択部２３で選択された回転速度指令値に応じて次回の回転速度指令を決定し且つ次回の回転速度指令を決定する時間間隔を圧縮機内の吐出側と吸入側との差圧に応じて可変する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機（３）を駆動させるモータ（２）に接続されたモータ駆動部（５）を制御することにより前記モータ（２）を駆動させるモータ駆動制御装置（４）と、
前記モータ（２）の実回転速度を測定する回転速度測定部（２１）を備え、
前記モータ駆動制御装置（４）は、
前記モータ（２）を駆動するための回転速度指令を生成する回転速度指令生成部（２４）と、
前記回転速度測定部（２１）で測定された実回転速度と前記回転速度指令生成部（２４）で生成された回転速度指令との回転速度差を算出する回転速度差算出部（２２）と、
複数の回転速度指令値の中から、前記回転速度差算出部（２２）で算出された回転速度差に応じた回転速度指令値を選択する回転速度指令値選択部（２３）を備え、
前記回転速度指令生成部（２４）は、前記回転速度指令値選択部（２３）で選択された回転速度指令値に応じて次回の回転速度指令を決定し且つ次回の回転速度指令を決定する時間間隔を前記圧縮機内の吐出側と吸入側との差圧に応じて可変することを特徴とする電動コンプレッサの制御装置。
【請求項２】
前記モータ（２）からの電流情報、電圧情報に基づき前記モータ（２）の停止直前に供給されている電流値又はモータ（２）の停止直前のモータ（２）の回転速度の少なくとも一方の値を算出し、算出された値に基づき前記差圧を算出する差圧算出部（２６）を備えることを特徴とする請求項１記載の電動コンプレッサの制御装置。
【請求項３】
前記回転速度指令値選択部（２３）は、前記回転速度指令値として前記モータが脱調する範囲以下の値を選択することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電動コンプレッサの制御装置。
【請求項４】
同期運転時において、前記回転速度指令生成部（２４）は、前記回転速度指令値選択部（２３）で選択された回転速度指令値に応じて次回の回転速度指令を決定し且つ次回の回転速度指令を決定する時間間隔を前記差圧に応じて可変することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の電動コンプレッサの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動コンプレッサの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動コンプレッサをセンサレス制御で起動する場合、同期運転処理が行なわれる。起動時の同期運転領域の通常制御では、一定の加速度により回転速度を目標回転速度まで立ち上げている（特許文献１）。
【０００３】
しかし、起動時に電動コンプレッサ内の吐出側と吸入側との差圧が大きいと、差圧による負荷トルク過大、逆回転等で電動コンプレッサの起動に失敗する場合がある。このため、差圧が低下するまで電動コンプレッサを起動せずにモータを停止させる技術、即ち、起動を遅らせる技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２２５５１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、起動を遅らせるための設定時間は通常、安全を見て余裕を持たせるため、余分な待機時間が発生する。
【０００６】
本発明の課題は、余分な待機時間が発生せず、脱調を回避しつつ回転速度を素早く目標回転速度まで立ち上げることができる電動コンプレッサの制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、圧縮機を駆動させるモータに接続されたモータ駆動部を制御することにより前記モータを駆動させるモータ駆動制御装置と、前記モータの実回転速度を測定する回転速度測定部とを備え、前記モータ駆動制御装置は、前記モータを駆動するための回転速度指令を生成する回転速度指令生成部と、前記回転速度測定部で測定された実回転速度と前記回転速度指令生成部で生成された回転速度指令との回転速度差を算出する回転速度差算出部と、複数の回転速度指令値の中から、前記回転速度差算出部で算出された回転速度差に応じた回転速度指令値を選択する回転速度指令値選択部を備える。前記回転速度指令生成部は、前記回転速度指令値選択部で選択された回転速度指令値に応じて次回の回転速度指令を決定し且つ次回の回転速度指令を決定する時間間隔を前記圧縮機内の吐出側と吸入側との差圧に応じて可変することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、回転速度測定部で測定された実回転速度と回転速度指令生成部で生成された回転速度指令との回転速度差を算出し、算出された回転速度差に応じた回転速度指令値を選択し、選択された回転速度指令値に応じて次回の回転速度指令を決定するので、余分な待機時間が発生せず、脱調を回避しつつ回転速度を素早く目標回転速度まで立ち上げることができる。また、次回の回転速度指令を決定する時間間隔を差圧に応じて可変するので、起動に要する時間を短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態の電動コンプレッサの制御装置を示す構成図である。
【図２】本発明の実施形態の電動コンプレッサの制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態の電動コンプレッサの制御装置において差圧が小さい状態での回転速度指令値とモータ実回転速度の時間変化を示す図である。
【図４】本発明の実施形態の電動コンプレッサの制御装置において差圧が大きい状態での回転速度指令値とモータ実回転速度の時間変化を示す図である。
【図５】本発明の実施形態の電動コンプレッサの制御装置において差圧が非常に大きい状態での回転速度指令値とモータ実回転速度の時間変化を示す図である。
【図６】本発明の実施形態の電動コンプレッサの制御装置においてメモリに記憶された回転速度と回転速度指令値とを示す図である。
【図７】本発明の実施形態の電動コンプレッサの制御装置の回転速度指令生成部の差圧に応じた回転速度指令値の出力タイミングを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態の電動コンプレッサの制御装置について図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明の実施形態の電動コンプレッサの制御装置を示す構成図である。図１に示す電動コンプレッサの制御装置を備える電動コンプレッサは、インバータ１、モータ２、圧縮機３を有して構成される。インバータ１は、モータ駆動制御装置４、モータ駆動部５を備える。
【００１２】
モータ２は、三相交流モータからなり、インバータ１の交流電力により回転することにより圧縮機３を駆動させる。インバータ１は、直流電源からの直流電流を交流電流に変換してモータ２に供給する。
【００１３】
モータ駆動部５は、ハイサイドのスイッチング素子Ｕｈとローサイドのスイッチング素子Ｕｌとの第１直列回路と、ハイサイドのスイッチング素子Ｖｈとローサイドのスイッチング素子Ｖｌとの第２直列回路と、ハイサイドのスイッチング素子Ｗｈとローサイドのスイッチング素子Ｗｌとの第３直列回路とが並列に接続されて構成される。
【００１４】
各々のスイッチング素子Ｕｈ，Ｖｈ，Ｗｈ，Ｕｌ，Ｖｌ，Ｗｌは、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）から構成されている。各々のスイッチング素子Ｕｈ，Ｖｈ，Ｗｈ，Ｕｌ，Ｖｌ，Ｗｌのコレクタ−エミッタ間には、逆並列にダイオードが接続されている。
【００１５】
ハイサイドのスイッチング素子Ｕｈの一端とハイサイドのスイッチング素子Ｖｈの一端とハイサイドのスイッチング素子Ｗｈの一端とは直流電源の正極とコンデンサＣ１の一端とに接続される。ローサイドのスイッチング素子Ｕｌの一端とローサイドのスイッチング素子Ｖｌの一端とローサイドのスイッチング素子Ｗｌの一端とは、直流電源の負極とコンデンサＣ１の他端とに接続される。
【００１６】
ハイサイドのスイッチング素子Ｕｈの他端とローサイドのスイッチング素子Ｕｌの他端とは、モータ２のＵ相に接続される。ハイサイドのスイッチング素子Ｖｈの他端とローサイドのスイッチング素子Ｖｌの他端とは、モータ２のＶ相に接続される。ハイサイドのスイッチング素子Ｗｈの他端とローサイドのスイッチング素子Ｗｌの他端とは、モータ２のＷ相に接続される。
【００１７】
モータ駆動部５は、６つのスイッチング素子Ｕｈ，Ｕｌ，Ｖｈ，Ｖｌ，Ｗｈ，Ｗｌをオン／オフさせることにより直流電源からの直流電流を三相の交流電流に変換してモータ２に供給してモータ２を駆動する。モータ２は、同期電動機から構成されており、モータ駆動部５からの三相の交流電流により回転駆動して圧縮機３を駆動させる。
【００１８】
圧縮機３は、図示しないロータを有し、ロータの回転により低圧冷媒を圧縮して高圧冷媒にする。
【００１９】
ロータ実回転速度測定部２１は、モータ２に取り付けられ、ホール素子などを有し、モータ２のロータの磁極の間隔を計測することによりモータ２の実回転速度を測定し、測定されたロータの実回転速度を回転速度算出部２２に出力する。ロータ実回転速度測定部２１及びモータ駆動制御装置４は、電動コンプレッサの制御装置を構成する。電流センサ２５は、モータ２に流れる電流を検出する。
【００２０】
モータ駆動制御装置４は、モータ２、ロータ実回転速度測定部２１、およびモータ駆動部５に接続され、モータ２を駆動させ、マイクロコンピュータ（ＭＣＵ）から構成され、メモリ１２、回転速度算出部２２、速度指令値選択部２３、回転速度指令生成部２４、差圧算出部２６を有する。
【００２１】
モータ駆動制御装置４は、通常運転時には、モータ２のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各相の電圧及び電流を検出し、各相の電圧及び電流に基づきモータ２内のロータの位置を検出し、ロータの位置に基づき６つのスイッチング素子Ｕｈ，Ｕｌ，Ｖｈ，Ｖｌ，Ｗｈ，Ｗｌのための６つの制御信号Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５，Ｇ６を生成し、生成された制御信号Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５，Ｇ６を６つのスイッチング素子Ｕｈ，Ｕｌ，Ｖｈ，Ｖｌ，Ｗｈ，Ｗｌの各々のゲートに印加して６つのスイッチング素子Ｕｈ，Ｕｌ，Ｖｈ，Ｖｌ，Ｗｈ，Ｗｌをオン／オフさせる。
【００２２】
回転速度指令生成部２４は、モータ２を駆動するための回転速度指令を生成する。回転速度差算出部２２は、ロータ実回転速度測定部２１で測定された実回転速度と回転速度指令生成部２４で生成された回転速度指令との回転速度差を算出する。メモリ１２は、図６に示す複数の回転速度差と複数の回転速度指令値とを対応付けたテーブルを格納している。回転速度指令値選択部２３は、図６に示すメモリ１２内のテーブルを参照して、複数の回転速度指令値の中から、回転速度差算出部２２で算出された回転速度差に応じた回転速度指令値を選択する。また、回転速度指令値選択部２３は、回転速度指令値としてモータ２が脱調する範囲以下の値を選択する。
【００２３】
差圧算出部２６は、電流センサ２５からの電流情報、モータ２の電圧情報に基づきモータ２の停止直前に供給されている電流値又はモータ２の停止直前のモータ２の回転速度の少なくとも一方の値を算出し、算出された値に基づき前記差圧を算出する。
【００２４】
回転速度指令生成部２４は、回転速度指令値選択部２３で選択された回転速度指令値に応じて次回の回転速度指令を決定し、次回の回転速度指令を６つのＩＧＢＴＱ１〜Ｑ６のゲートに出力する。また、回転速度指令生成部２４は、次回の回転速度指令を決定する時間間隔を差圧算出部２６で算出された前記差圧に応じて可変する。
【００２５】
次に、このように構成された実施形態の電動コンプレッサの制御装置の動作を図２に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００２６】
まず、電動コンプレッサ運転開始指令が出力され（ステップＳ１０）、同期運転が開始される（ステップＳ１１）。即ち、モータ駆動制御装置４からの制御信号Ｇ１〜Ｇ６によりモータ駆動部５が制御され、インバータ１からの交流電力によりモータ２が回転されるため、圧縮機３が駆動され、低圧冷媒が圧縮機３に入る。圧縮機３ではロータが回転することにより低圧冷媒を圧縮して高圧冷媒を吐出側に送り、電動コンプレッサが運転される。
【００２７】
次に、ロータ実回転速度測定部２１は、モータ２のロータの磁極の間隔を計測することによりモータ２の実回転速度を測定し（ステップＳ１２）、測定されたロータの実回転速度を回転速度算出部２２に出力する。
【００２８】
次に、回転速度差算出部２２は、回転速度測定部２１で測定された実回転速度と回転速度指令生成部２４で生成された回転速度指令との回転速度差を算出する（ステップＳ１３）。さらに、回転速度指令値選択部２３は、図６に示すテーブルを参照して、複数の回転速度指令値の中から、回転速度差算出部２２で算出された回転速度差に応じたモータ２への回転速度指令値を選択する（ステップＳ１４）。
【００２９】
回転速度指令値選択部２３は、図６に示すように、回転速度差が小さい値であれば、大きい値を持つ回転速度指令値を選択し、回転速度差が大きい値であれば、小さい値を持つ回転速度指令値を選択する。即ち、回転速度指令値選択部２３は、一定の回転速度差を保つようにモータ２への回転速度指令値を更新していく。また、回転速度指令値選択部２３は、モータ２が脱調する範囲以下の値を持つ回転速度指令値を選択する。
【００３０】
図３では、電動コンプレッサ内の吐出側と吸入側との差圧が小さい状態での回転速度指令値とモータ実回転速度の時間変化を示している。回転速度指令値選択部２３は、回転速度指令値とモータ実回転速度との回転速度差が一定になるように制御するので、差圧が小さい場合には、図３に示すように、目標回転速度までの立ち上がり時間が早い。
【００３１】
図４では、差圧が大きい状態での回転速度指令値とモータ実回転速度の時間変化を示している。回転速度指令値選択部２３は、回転速度指令値とモータ実回転速度との回転速度差が一定になるように制御するので、差圧が大きい場合には、図４に示すように、目標回転速度までの立ち上がり時間が比較的長くなる。
【００３２】
図５では、差圧が非常に大きい状態での回転速度指令値とモータ実回転速度の時間変化を示している。回転速度指令値選択部２３は、回転速度指令値とモータ実回転速度との回転速度差が一定になるように制御するので、差圧が非常に大きい場合には、図５に示すように、目標回転速度までの立ち上がり時間が非常に長くなる。
【００３３】
このように実施形態に係る電動コンプレッサの制御装置によれば、回転速度算出部２２は、ロータ実回転速度測定部２１で測定された実回転速度と回転速度指令生成部２４で生成された回転速度指令との回転速度差を算出し、回転速度指令値選択部２３は、複数の回転速度指令値の中から、算出された回転速度差に応じた回転速度指令値を選択し、回転速度指令生成部２４は、回転速度指令値選択部２３で選択された回転速度指令値に応じて次回の回転速度指令を決定するので、余分な待機時間が発生せず、脱調を回避しつつ回転速度を素早く目標回転速度まで立ち上げることができる電動コンプレッサの制御装置を提供することができる。
【００３４】
また、脱調する範囲以下の値で、適切な回転速度指令値を設定できるので、起動に要する時間を短くすることができる。
【００３５】
また、ロータ実回転速度測定部２１として、ホール素子を用いたので、通常、回転速度測定で用いられているレゾルバー・エンコーダよりも安価となる。
【００３６】
また、差圧算出部２６は、電流センサ２５からの電流情報、モータ２の電圧情報に基づきモータ２の停止直前に供給されている電流値又はモータ２の停止直前のモータ２の回転速度の少なくとも一方の値を算出し、算出された値に基づき電動コンプレッサ内の吐出側と吸入側との差圧を算出する。回転速度指令生成部２４は、次回の回転速度指令を決定する時間間隔を差圧算出部２６で算出された前記差圧に応じて可変する。
【００３７】
図７は、実施形態の電動コンプレッサの制御装置の回転速度指令生成部の差圧に応じた回転速度指令値の出力タイミングを示す図である。
【００３８】
差圧が小さい場合には、図３に示すように、起動時の立ち上がり時間が短くなるので、回転速度指令生成部２４は、図７（ａ）に示すように、出力時間の間隔（時刻ｔ１〜ｔ２、ｔ２〜ｔ３）を広くした回転速度指令Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を生成する。
【００３９】
また、差圧が大きい場合や差圧が非常に大きい場合には、図４、図５に示すように、起動時の立ち上がり時間が長くなるので、起動に要する時間が長くなる。このため、回転速度指令生成部２４は、起動時に、図７（ｂ）に示すように、出力時間の間隔（時刻ｔ１１〜ｔ１２、ｔ１２〜ｔ１３、ｔ１３〜ｔ１４‥）を狭くした回転速度指令Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３‥を生成する。
【００４０】
即ち、差圧が大きいと、立ち上がり時間が長くなるので、短時間毎に回転速度指令を出力することにより、回転速度指令とロータ実回転速度との回転速度差を一定の差となるように制御するので、図７（ｂ）に示すように非線形で立ち上がり、起動に要する時間を短くすることができる。
【符号の説明】
【００４１】
１  インバータ    
２  モータ
３  圧縮機  
４  モータ駆動制御装置
５  モータ駆動部
１２  メモリ
２１  ロータ回転実速度測定部
２２  回転速度差算出部
２３  回転速度指令値選択部
２４  回転速度指令生成部
２５  電流センサ
２６  差圧算出部
【図１】
2016014324.tif 000003
【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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