(57)【要約】【課題】実際の負荷トルクの変動態様に一層一致するようにトルク変動を補償することができるモータ制御装置を提供する。【解決手段】モータ制御装置２１は、各回転角度に対応した指令ｑ軸電流Ｉqrefを補正するための指令ｑ軸電流補正値が記憶された記憶部２７と、モータ４の回転角度に応じて記憶部２７から指令ｑ軸電流補正値を読み出して指令ｑ軸電流Ｉqrefの補正を行うｑ軸電流補正部２８とを備える。記憶部２７に記憶される指令ｑ軸電流補正値は、上記補正動作を停止させた点を除いて実運転時と同じ制御条件で、負荷のトルクと同じトルクを発生する擬似負荷装置を接続してモータ４を駆動した事前測定でのモータ４の回転速度の変化に基づいて算出する。【選択図】図１
2009296722.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トルクが周期的に変動する負荷を駆動するモータを制御するモータ制御装置であって、
前記モータの巻線に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記検出した電流に基づいて励磁成分電流であるｄ軸電流とトルク成分電流であるｑ軸電流とを求める電流演算手段と、
前記モータの回転速度が外部より与えられる指令回転速度に一致するように指令ｄ軸電流および指令ｑ軸電流を生成する速度制御手段と、
前記ｄ軸電流および前記ｑ軸電流が前記指令ｄ軸電流および前記指令ｑ軸電流に一致するように制御する電流制御手段と、
前記指令ｑ軸電流を補正するために各回転角度に対応して準備された指令ｑ軸電流補正値を記憶する記憶手段と、
前記モータの回転角度に応じて前記記憶手段から前記指令ｑ軸電流補正値を読み出し前記指令ｑ軸電流を補正する補正手段とを備え、
前記記憶手段に記憶される前記指令ｑ軸電流補正値は、前記負荷のトルクと同じトルクを発生させる擬似負荷装置を接続し且つ前記補正手段による補正動作を停止させて前記モータを駆動した事前測定での前記モータの回転速度の変化と前記モータの慣性モーメントとに基づいて算出された値であることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記記憶手段に記憶される前記指令ｑ軸電流補正値は、
前記事前測定において得られる前記モータの回転速度の変化率に対し、−１と前記モータの慣性モーメントとを乗じ、さらに前記モータのトルク定数で除すことにより得られる値であ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】
前記擬似負荷装置は、電子負荷装置が取り付けられた負荷モータにより構成され、
前記事前測定においては、前記モータの慣性モーメントに前記負荷モータの慣性モーメントを加えた値を用いて前記指令ｑ軸電流補正値が算出されることを特徴とする請求項１または２記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記補正手段は、前記記憶手段から読み出した前記指令ｑ軸電流補正値の大きさを調整する調整手段を備えていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記補正手段は、前記モータの回転角度を入力し補正した回転角度を出力する回転角度補正手段を備え、前記記憶手段から前記補正された回転角度に応じた前記指令ｑ軸電流補正値を読み出すことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記記憶手段には、前記負荷の駆動状態に応じた複数種類の前記指令ｑ軸電流補正値が記憶されており、
前記補正手段は、前記記憶手段から前記負荷の駆動状態に最も近い種類の前記指令ｑ軸電流補正値を読み出し前記指令ｑ軸電流を補正することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のモータ制御装置。
【請求項７】
コンプレッサ、室外側熱交換器、減圧装置および室内側熱交換器を冷媒通路により接続したヒートポンプを備え、
前記コンプレッサを駆動するモータは、請求項１ないし６のいずれかに記載のモータ制御装置により制御されることを特徴とするエアコンディショナ。
【請求項８】
トルクが周期的に変動する負荷を駆動するモータを制御するモータ制御方法であって、
前記モータの巻線に流れる電流を検出し、前記検出した電流に基づいて励磁電流成分であるｄ軸電流とトルク成分電流であるｑ軸電流とを求め、前記モータの回転速度が外部より与えられる指令回転速度に一致するように指令ｄ軸電流および指令ｑ軸電流を生成し、前記ｄ軸電流および前記ｑ軸電流が前記指令ｄ軸電流および前記指令ｑ軸電流に一致するように制御を行うものにおいて、
前記負荷に替えて前記負荷のトルクと同じトルクを発生させる擬似負荷装置を接続し前記モータを駆動させる事前測定を行い、当該事前測定での前記モータの回転速度の変化と前記モータの慣性モーメントとに基づいて指令ｑ軸電流補正値を算出し、
前記負荷を駆動する際、各回転角度に対応して前記事前測定で算出された指令ｑ軸電流補正値により前記指令ｑ軸電流を補正することを特徴とするモータ制御方法。
【請求項９】
前記事前測定において得られる前記モータの回転速度の変化率に対し、−１と前記モータの慣性モーメントとを乗じ、さらに前記モータのトルク定数で除すことにより、前記指令ｑ軸電流補正値を算出することを特徴とする請求項８記載のモータ制御方法。
【請求項１０】
前記擬似負荷装置が電子負荷装置が取り付けられた負荷モータにより構成される場合、
前記事前測定においては、前記モータの慣性モーメントに前記負荷モータの慣性モーメントを加えた値を用いて前記指令ｑ軸電流補正値を算出することを特徴とする請求項８または９記載のモータ制御方法。
【請求項１１】
前記事前測定において、前記負荷の駆動状態に応じた複数種類の前記指令ｑ軸電流補正値を算出し、
前記負荷を駆動する際、前記負荷の駆動状態に最も近い種類の前記指令ｑ軸電流補正値に基づいて前記指令ｑ軸電流を補正することを特徴とする請求項８ないし１０のいずれかに記載のモータ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トルクが周期的に変動する負荷を駆動するモータを制御するモータ制御装置、モータ制御方法および当該モータ制御装置を用いたエアコンディショナに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば冷蔵庫やエアコン等に使用される冷凍サイクルは、圧縮機、凝縮器、減圧器および蒸発器等から構成され、この冷凍サイクルの冷却能力を可変にするために、能力可変式の圧縮機が用いられている。このような圧縮機に用いられるモータの回転速度の制御は、目標回転速度と、モータの実際の回転速度との差に応じた制御量を出力するようにフィードバック制御を行う。そして、従来のフィードバック制御では、モータの１回転中に印加電圧を複数回制御することにより、目標回転速度と実際の回転速度とを一致させるようにしている。
【０００３】
しかしながら、圧縮機は、１回転中における負荷トルクの変動が大きいため、上記のように単純なフィードバック制御ではトルク変動を除去することが困難であり、圧縮機全体がモータの回転方向に振動し、これを搭載した冷蔵庫やエアコン等の振動および騒音の発生源となり、商品性を損なうという問題がある。
このような問題を解決するため、特許文献１には、モータをベクトル制御することで得られるｑ軸電流に、電流補正値として正弦波状の電流を加えることで負荷トルクの変動を補償する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−１８３０１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の技術では、振動をある程度抑制することはできるが、電流が余分に流れる期間が生じるため、効率が低下するという問題があった。また、負荷トルクの変動態様は正弦波に対して完全に一致しないので、振動等を抑制するレベルに限界があった。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、実際の負荷トルクの変動態様に一層一致するようにトルク変動を補償することができるモータ制御装置、モータ制御方法および当該モータ制御装置を用いたエアコンディショナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明のモータ制御装置は、トルクが周期的に変動する負荷を駆動するモータを制御するモータ制御装置であって、前記モータの巻線に流れる電流を検出する電流検出手段と、前記検出した電流に基づいて励磁成分電流であるｄ軸電流とトルク成分電流であるｑ軸電流とを求める電流演算手段と、前記モータの回転速度が外部より与えられる指令回転速度に一致するように指令ｄ軸電流および指令ｑ軸電流を生成する速度制御手段と、前記ｄ軸電流および前記ｑ軸電流が前記指令ｄ軸電流および前記指令ｑ軸電流に一致するように制御する電流制御手段と、前記指令ｑ軸電流を補正するために各回転角度に対応して準備された指令ｑ軸電流補正値を記憶する記憶手段と、前記モータの回転角度に応じて前記記憶手段から前記指令ｑ軸電流補正値を読み出し前記指令ｑ軸電流を補正する補正手段とを備え、前記記憶手段に記憶される前記指令ｑ軸電流補正値は、前記負荷のトルクと同じトルクを発生させる擬似負荷装置を接続し且つ前記補正手段による補正動作を停止させて前記モータを駆動した事前測定での前記モータの回転速度の変化と前記モータの慣性モーメントとに基づいて算出された値であることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明のモータ制御方法は、トルクが周期的に変動する負荷を駆動するモータを制御するモータ制御方法であって、前記モータの巻線に流れる電流を検出し、前記検出した電流に基づいて励磁電流成分であるｄ軸電流とトルク成分電流であるｑ軸電流とを求め、前記モータの回転速度が外部より与えられる指令回転速度に一致するように指令ｄ軸電流および指令ｑ軸電流を生成し、前記ｄ軸電流および前記ｑ軸電流が前記指令ｄ軸電流および前記指令ｑ軸電流に一致するように制御を行うものにおいて、前記負荷に替えて前記負荷のトルクと同じトルクを発生させる擬似負荷装置を接続し前記モータを駆動させる事前測定を行い、当該事前測定での前記モータの回転速度の変化と前記モータの慣性モーメントとに基づいて指令ｑ軸電流補正値を算出し、前記負荷を駆動する際、各回転角度に対応して前記事前測定で算出された指令ｑ軸電流補正値により前記指令ｑ軸電流を補正することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、実際の負荷トルクの変動態様に一層一致するようにトルク変動を補償してモータを制御することにより、負荷を駆動する際の騒音および振動を抑制するとともに駆動効率を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明をエアコンディショナのコンプレッサに組み込まれたモータを制御する装置に適用した一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図２は、エアコンディショナの冷凍サイクルの概略構成を示している。図２に示すように、エアコンディショナＥのヒートポンプ１を構成するコンプレッサ２（負荷に相当）は、圧縮部３とモータ４とを同一の鉄製密閉容器５内に収容して構成され、モータ４のロータシャフトが圧縮部３に連結されている。コンプレッサ２、四方弁６、室内側熱交換器７、減圧装置８および室外側熱交換器９は、冷媒通路であ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。なお、コンプレッサ２は、例えばロータリ型のコンプレッサであり、モータ４は、例えば三相ＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）モータである。
【００１０】
暖房時には、四方弁６は実線で示す状態となっている。このため、コンプレッサ２の圧縮部３で圧縮された高温冷媒は、四方弁６から室内側熱交換器７に供給されて凝縮し、その後、減圧装置８で減圧され、低温となって室外側熱交換器９に流れ、そこで蒸発してコンプレッサ２へと戻る。一方、冷房時には、四方弁６は破線で示す状態に切り替えられる。このため、コンプレッサ２の圧縮部３で圧縮された高温冷媒は、四方弁６から室外側熱交換器９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７に流れ、そこで蒸発してコンプレッサ２へと戻る。室内側熱交換器７および室外側熱交換器９には、それぞれファン１０および１１により送風が行われるようになっている。この送風により、室内側熱交換器７および室外側熱交換器９と、室内空気および室外空気との熱交換が効率良く行われるように構成されている。
【００１１】
図１は、モータ４の回転をベクトル制御するモータ制御装置２１の構成を機能ブロックにより示したものである。ベクトル制御では、電機子巻線に流れる電流を、界磁である永久磁石の磁束方向と、それに直交する方向とに分離してそれらを独立に調整し、磁束と発生トルクとを制御する。電流制御には、モータ４の回転子とともに回転する座標系、いわゆるｄ−ｑ座標系で表した電流値が用いられるが、ｄ軸は回転子に取り付けた永久磁石の作る磁束方向であり、ｑ軸はｄ軸に直交する方向である。ｑ軸電流Ｉｑは回転トルクを発生させる成分（トルク成分電流）であり、ｄ軸電流Ｉｄは磁束を作る成分（励磁または磁化成分電流）である。
【００１２】
モータ制御装置２１は、電流制御部２２、回転位置推定部２３、速度制御部２４、ＰＷＭ形成部２５、インバータ回路２６、記憶部２７およびｑ軸電流補正部２８を備えている。電流制御部２２は、減算器２９ｄ、２９ｑ、ＰＩＤ制御器３０ｄ、３０ｑ、ｄｑ／αβ座標変換器３１、αβ／ＵＶＷ座標変換器３２、ＵＶＷ／αβ座標変換器３３およびαβ／ｄｑ座標変換器３４を備えている。なお、本実施形態では、減算器２９ｄ、２９ｑおよびＰＩＤ制御器３０ｄ、３０ｑにより電流制御手段３５が構成され、ＵＶＷ／αβ座標変換器３３およびαβ／ｄｑ座標変換器３４により電流演算手段３６が構成される。
【００１３】
インバータ回路２６は、スイッチング素子例えばＩＧＢＴ２６ap、２６an、…を３相ブリッジの回路形態に接続してなる周知の電圧形インバータであって、各下アーム側スイッチング素子と負側の直流電源線との間にはシャント抵抗２６ｒが設けられている。本実施形態では、各シャント抵抗２６ｒの端子電圧に基づいて、モータ４の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に流れる電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗが検出されるようになっている。すなわち、本実施形態では、各シャント抵抗２６ｒが電流検出手段に相当する。なお、電流検出手段として、例えばインバータ回路２６の出力端子とモータ４の端子との間にホールＣＴからなる電流検出器を設ける構成としてもよい。
【００１４】
上記した構成により検出される電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗは、ＵＶＷ／αβ座標変換器３３により２相電流Ｉα、Ｉβに変換される。これら２相電流Ｉα、Ｉβは、αβ／ｄｑ座標変換器３４により、さらにｄ軸電流Ｉｄ、ｑ軸電流Ｉｑに変換される。α、βは、モータ４の固定子に固定された２軸座標系の座標軸である。このαβ／ｄｑ座標変換器３４における座標変換の計算には、後述する回転子の推定回転角度θｅ（α軸とｄ軸との位相差の推定値）が用いられる。
【００１５】
減算器２９ｄは、速度制御部２４から与えられる指令ｄ軸電流Ｉdrefからｄ軸電流Ｉｄを減算してｄ軸電流偏差ΔＩｄを求める。減算器２９ｑは、速度制御部２４から与えられる指令ｑ軸電流Ｉqrefからｑ軸電流Ｉｑを減算するとともに、さらにｑ軸電流補正部２８から与えられる指令ｑ軸電流補正値を加算してｑ軸電流偏差ΔＩｑを求める。
【００１６】
ＰＩＤ制御器３０ｄ、３０ｑは、ｄ軸電流偏差ΔＩｄおよびｑ軸電流偏差ΔＩｑに対するＰＩＤ演算を実行し、ｄ−ｑ座標系で表された指令ｄ軸電圧Ｖｄおよび指令ｑ軸電圧Ｖｑを生成する。指令ｄ軸電圧Ｖｄおよび指令ｑ軸電圧Ｖｑは、ｄｑ／αβ座標変換器３１によりα−β座標系で表した値に変換され、さらにαβ／ＵＶＷ座標変換器３２により固定子の各相指令電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに変換される。なお、ｄｑ／αβ座標変換器３１における座標変換の計算にも、回転子の推定回転角度θｅが用いられる。
【００１７】
各相指令電圧Ｖｕ、Ｖｖ、ＶｗはＰＷＭ形成部２５に入力される。ＰＷＭ形成部２５では、指令電圧に一致する電圧を供給するためのパルス幅変調されたゲート駆動信号が形成される。ＰＷＭ形成部２５で形成されたゲート駆動信号は、インバータ回路２６を構成する各スイッチング素子２６ap、２６an、…のゲートに与えられ、それにより各相指令電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに一致するＰＷＭ変調された三相交流電圧が生成されてモータ４の電機子巻線に印加される。
【００１８】
上記構成において、減算器２９ｄ、２９ｑおよびＰＩＤ制御器３０ｄ、３０ｑによるＰＩＤ演算によってフィードバック制御が行われる。これにより、ｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑは、それぞれ指令ｄ軸電流Ｉdrefおよび指令ｑ軸電流補正値が加算された指令ｑ軸電流Ｉqrefに一致するように制御される。
【００１９】
回転位置推定部２３は、回転子の回転角度θ（回転位置）の推定値である推定回転角度θｅ（推定回転位置）および回転速度ωの推定値である推定回転速度ωｅを推定するものであり、ｄ軸電流Ｉｄ、ｑ軸電流Ｉｑおよび指令ｄ軸電圧Ｖｄが入力されている。回転位置推定部２３には、モータ４の回路定数である電機子巻線のｄ軸インダクタンスＬｄ、ｑ軸インダクタンスＬｑおよび巻線抵抗値Ｒの各値が記憶されている。
【００２０】
回転位置推定部２３は、これら入力値および回路定数を用いて、ｄ軸方向の誘起電圧推定値Ｅｄを下記（１）式に基づいて計算する。
Ｅｄ＝Ｖｄ−Ｒ・Ｉｄ−Ｌｄ・ｐ・Ｉｄ＋ωｅ・Ｌｑ・Ｉｑ      …（１）
ここで、ｐは微分演算子である。回転位置推定部２３において、この誘起電圧推定値Ｅｄに対するＰＩＤ演算が実行されることにより、その結果が回転子の推定回転速度ωｅとして出力される。この推定方法によれば、ｄ軸方向の誘起電圧推定値Ｅｄはゼロに収束する。推定回転速度ωｅが積分されることにより、その値が推定回転角度θｅとして出力される。推定回転速度ωｅは速度制御部２４に与えられる。
【００２１】
速度制御部２４（速度制御手段に相当）には、エアコンディショナの運転を制御する外部の制御装置（図示せず）から出力される指令回転速度ωrefが入力されている。減算器３７ｑは、指令回転速度ωrefから回転位置推定部２３で推定された推定回転速度ωｅを減算して速度偏差Δωを求め、ＰＩＤ制御器３８は、速度偏差Δωに対するＰＩＤ演算を実行して指令ｑ軸電流Ｉqrefを生成する。指令ｄ軸電流Ｉdrefは一定値（本実施形態ではゼロ）としている。指令ｄ軸電流Ｉdrefおよび指令ｑ軸電流Ｉqrefは、電流制御部２２に与えられ、前述したようにモータ４のｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑがそれらの指令値に一致するように制御される。以上のような制御の結果、推定回転速度ωｅが指令回転速度ωrefに一致するようになっている。
【００２２】
記憶部２７（記憶手段に相当）には、モータ４の回転角度と、各回転角度（例えば１度毎）に対応した指令ｑ軸電流Ｉqrefを補正するための指令ｑ軸電流補正値とを対応付けてテーブル化した補正データが記憶されている。この補正データは、後述する事前測定により算出される。ｑ軸電流補正部２８は、上記補正データに基づいて指令ｑ軸電流Ｉqrefを補正する補正動作を実行する。ただし、後述する事前測定時には、この補正動作は停止される。
【００２３】
ｑ軸電流補正部２８は、回転角度補正部３９、電流補正部４０、調整部４１から構成されている。回転角度補正部３９は、回転位置推定部２３により推定されたモータ４の推定回転角度θｅを所定角度だけ進めた補正推定回転角度θｅ’を出力する。上記所定角度は、使用者による変更が可能となっている。電流補正部４０は、記憶部２７から上記補正推定回転角度θｅ’に応じた指令ｑ軸電流補正値を読み出し、調整部４１に出力する。調整部４１は、与えられた指令ｑ軸電流補正値に調整係数を乗じ、減算器２９ｑに出力する。この調整係数は、例えば０．９〜１．１の間で変更可能となっている。これにより、使用者による指令ｑ軸電流補正値の微調整が可能となっている。
【００２４】
続いて、指令ｑ軸電流補正値を算出するための事前測定について図３および図４も参照して説明する。図３は、上記事前測定を行う場合の構成を機能ブロックにより示したものである。図３に示すように、この事前測定においては、モータ４およびモータ制御装置２１に加えて、擬似負荷装置５１、トルク変換器５２、エンコーダ５３および演算手段５４が用いられる。事前測定時、モータ制御装置２１は、前述したフィードバック制御を実行し、モータ４の駆動を制御する。ただし、この際、ｑ軸電流補正部２８による指令ｑ軸電流Ｉqrefの補正動作は停止する。
【００２５】
擬似負荷装置５１は、モータ４により駆動されるコンプレッサ２の負荷トルクと同じトルク（同等のトルク）を発生するものであり、負荷モータ５５、コンバータ５６、電子負荷装置５７、擬似負荷波形発生装置５８およびエンコーダ５９から構成されている。負荷モータ５５は、例えば三相のブラシレスモータであり、その回転軸はトルク変換器５２を介してモータ４の回転軸に連結されている。負荷モータ５５の端子には、コンバータ５６が接続されている。コンバータ５６は、負荷モータ５５から与えられる三相の交流電圧を直流電圧に変換して電子負荷装置５７に印加する。電子負荷装置５７は、擬似負荷波形発生装置５８から与えられるデータに応じて、自身の等価的な抵抗値を変化させる。
【００２６】
図４は、コンプレッサ２の代表的な負荷トルクの変動パターンを示している。この図４に示す４つの変動パターンＡ〜Ｄは、例えばコンプレッサ２を低速で駆動した場合のものであり、エアコンディショナＥの冷房運転時の２パターンおよび暖房運転時の２パターンを示す。擬似負荷波形発生装置５８には、このような負荷トルクの変動パターンＡ〜Ｄが記憶されている。擬似負荷波形発生装置５８は、記憶されているＡ〜Ｄの変動パターンの負荷トルクを擬似負荷装置５１が発生するように、エンコーダ５９から与えられる負荷モータ５５の回転角度に応じて電子負荷装置５７の抵抗値を設定する。
【００２７】
このような構成により、モータ４が駆動されると、負荷モータ５５が発電機として動作し、負荷モータ５５から出力される電力がコンバータ５６を介して電子負荷装置５７において消費される。これにより、モータ４には、電子負荷装置５７の抵抗値の変化に応じて変化する負荷トルクが付加される。すなわち、モータ４には、擬似的にコンプレッサ２の負荷トルクが付加される。従って、モータ制御装置２１は、指令ｑ軸電流Ｉqrefの補正動作を行わない点を除いて、モータ４によりコンプレッサ２を駆動する実運転時と同じ条件で運転を行う。
【００２８】
このような運転を行うことにより、モータ４には、トルク変動に伴う回転速度変動が生じる。演算手段５４は、この回転速度の変動に基づいて指令ｑ軸電流補正値を以下のように求める。すなわち、エンコーダ５３は、上記運転時のモータ４の回転速度ωを演算手段５４に出力する。演算手段５４は、入力されたモータ４の回転速度ω、モータ４の慣性モーメントＪm_1および負荷モータ５５の慣性モーメントＪm_2に基づいて、モータ４が発生するトルクＴと負荷トルクＴLとのトルク偏差ΔＴを演算する。このトルク偏差ΔＴは、下記（２）式により表される。
ΔＴ＝Ｔ−ＴL＝（Ｊm_1＋Ｊm_2）・ｄω／ｄｔ            …（２）
【００２９】
上記（２）式において、負荷モータ５５の慣性モーメントＪm_2が用いられる理由は以下のとおりである。上記構成においては、擬似負荷装置５１により発生されるトルクは、負荷モータ５５の回転軸を介してモータ４に付加されている。このため、モータ４に付加されるトルクは、負荷モータ５５の慣性モーメントＪm_2の影響を受ける。そこで、本実施形態では、この影響を補償するために、モータ４の慣性モーメントＪm_1に負荷モータ５５の慣性モーメントＪm_2を加えた値を用いてトルク偏差ΔＴを算出している。
【００３０】
さて、モータ４が発生するトルクＴと負荷トルクＴLとが一致している場合（トルク偏差ΔＴがゼロの場合）、回転速度ωは変動しない。このことから、指令ｑ軸電流補正値は、トルク偏差ΔＴをゼロにするために必要なｑ軸電流値、つまりトルク偏差ΔＴと逆位相のトルクを発生するためのｑ軸電流値とする。従って、演算手段５４では、トルク偏差ΔＴに−１を乗じ、さらにモータ４のトルク定数ＫTで除すことで、指令ｑ軸電流補正値を求める。
【００３１】
演算手段５４は、エンコーダ５３から与えられるモータ４の回転角度θの１度毎に、上記のようにして指令ｑ軸電流補正値を演算する。この指令ｑ軸電流補正値の演算は、図４に示した変動パターンＡ〜Ｄの負荷トルクを発生させた場合毎に行う。演算手段５４は、この演算結果と各回転角度とを対応付けてテーブル化した補正データ（指令ｑ軸電流補正値に相当）をモータ制御装置２１の記憶部２７に記憶させる。なお、演算手段５４は、上記演算を行うものであればよく、例えばマイクロコンピュータにより構成してもよいし、パーソナルコンピュータなどを用いてもよい。
【００３２】
次に、このようにして得られた補正データを記憶部２７に記憶させた状態のモータ制御装置２１を用いてモータ４の制御を行う場合の動作について図５も参照して説明する。図５は、モータ制御装置２１による制御の流れを示すフローチャートである。まず、モータ制御装置２１は、モータ４を例えば強制転流により始動させる（ステップＳ１）。その後、エアコンディショナＥの運転を制御する外部の制御装置から与えられる指令回転速度ωrefに基づいてモータ４の回転速度をフィードバック制御する（定常運転状態、ステップＳ２）。
【００３３】
続くステップＳ３およびＳ４では、ｑ軸電流補正部２８において電流補正部４０が、回転角度補正部３９から与えられる補正推定回転角度θ’に応じて記憶部２７から指令ｑ軸電流補正値を読み出し、調整部４１を介して減算器２９ｑに出力する。この際、電流補正部４０は、コンプレッサ２の駆動状態（運転状態）に最も近い種類の指令ｑ軸電流補正値を読み出す。これにより、指令ｑ軸電流Ｉqrefに指令ｑ軸電流補正値が加算される。定常運転状態において、このようなステップＳ３、Ｓ４が繰り返し実行されることにより、コンプレッサ２の負荷トルクの変動によるモータ４の回転速度の変動が抑制される。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態のモータ制御装置２１は、各回転角度に対応した指令ｑ軸電流Ｉqrefを補正するための指令ｑ軸電流補正値が記憶された記憶部２７と、モータ４の回転角度に応じて記憶部２７から指令ｑ軸電流補正値を読み出して指令ｑ軸電流Ｉqrefの補正を行うｑ軸電流補正部２８とを備えた構成とした。また、記憶部２７に記憶される指令ｑ軸電流補正値は、上記補正動作を停止させた点を除いて実運転時と同じ制御条件で、コンプレッサ２と同じ負荷トルクを発生する擬似負荷装置５１を接続してモータ４を駆動した事前測定でのモータ４の回転速度の変化とモータ４の慣性モーメントＪm_1に基づいて算出した。
【００３５】
このような構成によれば、実運転時の制御における様々な要因（制御遅れなど）による回転速度変動も考慮した上でコンプレッサ２の負荷トルク変動に伴う回転速度変動を抑制できる。つまり、実際の負荷トルクの変動態様に一層一致するようにトルク変動を補償することができる。また、トルク変動を補償してモータ４を制御することにより、コンプレッサ２を駆動する際の騒音および振動を抑制するとともに駆動効率を向上させることが可能となる。
【００３６】
上記事前測定では、モータ４と回転軸同士が連結された負荷モータ５５を発電機として動作させ、その発生電力を抵抗値可変の電子負荷装置５７で消費させることで、モータ４にコンプレッサ２と同じ負荷トルクＴLを付加する構成とした。そして、このときにモータ４が発生するトルクＴと負荷トルクＴLとのトルク偏差ΔＴを、モータ４の回転速度ω、モータ４の慣性モーメントＪm_1および負荷モータ５５の慣性モーメントＪm_2に基づいて演算し、このトルク偏差ΔＴから指令ｑ軸電流補正値を求めるようにした。
【００３７】
このように、コンプレッサ２の負荷トルクと同じ負荷トルクＴLを、負荷モータ５５の回転軸を介してモータ４に付加する構成であっても、負荷モータ５５の慣性モーメントＪm_2の影響を考慮した上で指令ｑ軸電流補正値を演算するので、実際の負荷トルクの変動態様に一層一致するようにトルク変動を補償できる。なお、実運転時におけるコンプレッサ２の慣性モーメントについては、トルク変動の補償に影響がない程度に小さいと考えられるため、本実施形態では考慮していないが、この点についても考慮すれば、トルク変動補償の精度を一層向上させることができる。
【００３８】
電流補正部４０から与えられた指令ｑ軸電流補正値に変更可能な調整係数を乗じ、減算器２９ｑに出力する調整部４１を設けた。これにより、例えばモータ制御装置２１の検査工程において、実運転時と同条件でモータ４を駆動した状態で、モータ４の回転速度変動が最も小さくなる値に調整係数を設定すれば、事前測定において演算された指令ｑ軸電流補正値が最適でない場合であっても、トルク変動補償の精度低下を防止できる。
【００３９】
モータ４の推定回転角度θｅを所定角度だけ進めた補正推定回転角度θｅ’を電流補正部４０に出力する回転角度補正部３９を設けた。これにより、ｑ軸電流補正部２８の演算処理による遅れ、回転位置推定部２３による速度推定の遅れなどを補償することができる。なお、回転角度補正部３９を設ける構成に代えて、記憶部２７に記憶される補正データ中の回転角度を所定角度だけ進める構成としてもよい。
【００４０】
４つの変動パターンＡ〜Ｄの負荷トルクに対応する指令ｑ軸電流補正値を記憶部２７に記憶させておき、このうちコンプレッサ２の駆動状態に最も近い種類のものをｑ軸電流補正部２８が読み出すようにした。このようにすれば、実運転時における負荷の様々な駆動条件を考慮したトルク変動補償を行うことが可能となる。
【００４１】
なお、本発明は上記し且つ図面に記載した実施形態に限定されるものではなく、次のような変形または拡張が可能である。
ｑ軸電流補正部２８における回転角度補正部３９および調整部４１は、トルク変動補償の精度に問題がない場合には設けなくてもよい。その場合、電流補正部４０は、回転位置推定部２３から出力される推定回転角度θｅに応じて記憶部２７から指令ｑ軸電流補正値を読み出し、減算器２９ｑに出力すればよい。
回転速度および回転角度の推定方法は、ｄ軸方向の誘起電圧推定値Ｅｄをゼロに収束させる回転位置推定部２３による推定方法に限られない。
【００４２】
事前測定において、擬似負荷波形発生装置５８に記憶されている負荷トルクの変動パターンは、例えば３つ以下でもよいし、５つ以上でもよい。ただし、１つの変動パターンのみを記憶する場合には、コンプレッサ２の負荷トルクの最も代表的な変動パターンとすることが好ましい。
事前測定を行うための構成におけるエンコーダ５３、５９は、いずれか１つ設ければよい。その場合、１つのエンコーダの出力を演算手段５４および擬似負荷波形発生装置５８の両方に与えればよい。事前測定は、電子負荷装置５７が接続された負荷モータ５５をモータ４の回転軸に連結させて行うようにしたが、これに限らず、コンプレッサ２の負荷トルクと同じ負荷トルクを発生させる擬似負荷装置を接続して行う構成であればよい。また、事前測定に代えて、事前測定と同様の条件で行うシミュレーションを実施し、指令ｑ軸電流補正値を演算してもよい。
【００４３】
コンプレッサ２は、ロータリ型のものに限らず、例えばレシプロ型のコンプレッサであってもよい。本発明は、エアコンディショナＥのコンプレッサ２のモータ４を制御する構成に限ることなく、例えば冷蔵庫のコンプレッサのモータを制御する構成に適用してもよい。つまり、本発明は、トルクが周期的に変動する負荷を駆動するモータを制御する構成であれば適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施形態を示すモータ制御装置の機能ブロック図
【図２】エアコンディショナの冷凍サイクルを示す図
【図３】事前測定を実施する場合の構成を示す機能ブロック図
【図４】コンプレッサの代表的なトルク変動パターンを示す図
【図５】モータ制御装置の制御内容を示すフローチャート
【符号の説明】
【００４５】
図面中、１はヒートポンプ、２はコンプレッサ（負荷）、４はモータ、７は室内側熱交換器、８は減圧装置、９は室外側熱交換器、２１はモータ制御装置、２４は速度制御部（速度制御手段）、２６ｒはシャント抵抗（電流検出手段）、２７は記憶部（記憶手段）、２８はｑ軸電流補正部（補正手段）、３５は電流制御手段、３６は電流演算手段、３９は回転角度補正部（回転角度補正手段）、４１は調整部（調整手段）、５１は擬似負荷装置、５５は負荷モータ、５７は電子負荷装置、Ｅはエアコンディショナを示す。
【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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