CN103326665B - 马达驱动装置、及具备该马达驱动装置的空调机、以及马达驱动方法 - Google Patents

马达驱动装置、及具备该马达驱动装置的空调机、以及马达驱动方法 Download PDF

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Abstract

本发明的课题在于使马达稳定地驱动且适当地进行马达具有的永久磁铁的去磁抑制。控制机构具备：电流阈值设定部(45)，其将限制马达(M)的加速比率时的电流阈值即加速比率限制阈值与由马达线圈温度检测器(50)检测出的马达温度对应而进行设定；加速比率设定部(46)，其对由电流检测器(20)检测出的电流值对应的马达电流、和从电流阈值设定部(45)输入的加速比率限制阈值进行比较，并根据该比较结果而设定马达(M)的加速比率；驱动信号产生部(44)，其根据由加速比率设定部(46)所设定的加速比率而向逆变器(11)输出驱动信号。

Description

马达驱动装置、及具备该马达驱动装置的空调机、以及马达驱 动方法
技术领域
本发明涉及马达驱动装置、及具备该马达驱动装置的空调机、以及马达驱动方法。
背景技术
近年来，作为压缩机的马达所具备的永久磁铁而使用低价的铁素体磁铁，而铁素体磁铁具有在低温环境下易于去磁的特性(低温去磁特性)。
在此，“去磁”意味着因磁铁的涡流损失所导致的温度上升、或因电流产生的逆磁场等，磁铁整体的磁力矩减小。
作为用于防止此类永久磁铁的去磁的技术，众所周知有以下所示的技术。
例如，在专利文献1中对压缩机用无刷马达驱动装置有所记载，该压缩机用无刷马达驱动装置基于DC电流检测电路(电流检测器)的输出并利用相电流计算部(电流再现部)来计算马达相电流，具备在该马达相电流达到规定的阈值以上的情况下减小无刷马达(马达)的频率的电流限制功能。
在专利文献1所记载的技术中，通过将由电压比较电路决定的过电流保护停止阈值变更为不足去磁电流的规定值来防止永久磁铁的去磁。
另外，在专利文献2中对空调机有所记载，该空调机根据由压缩机温度检测机构检测出的温度而切换马达的过电流检测等级。而且，在检测出的马达电流超过过电流检测等级的情况下，通过限制马达的转速，能够防止马达所具备的永久磁铁的去磁。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-198139号公报
专利文献2：日本特开2005-308233号公报
发明要解决的问题
然而，在专利文献1、2所记载的技术中，当马达电流超过规定的电流限制阈值时，从微型计算机发出减小马达的频率的(换句话说，使马达减速的)指令信号向逆变器输出。另外，当马达电流超过规定的过电流保护阈值时，从微型计算机发出的停止马达的驱动的指令信号向逆变器输出。
于是，例如，当在空调机中进行供暖运转时意欲使马达高速旋转时，通过进行所述马达的减速控制或者停止控制，直到达到目标转速为止需要较长时间。进而，在此类情况下，重复马达的减速与加速的可能性高，也存在马达的驱动变得不稳定的问题。
发明内容
因此，本发明的课题在于，稳定地驱动马达，并且适当地进行马达所具有的永久磁铁的去磁抑制。
解决方案
为了实现所述课题，本发明提供一种马达驱动装置，该马达驱动装置具备：逆变器，其将从直流电源输入的直流电压转换为交流电压；电流检测机构，其设于所述逆变器的直流侧；马达温度检测机构，其对与所述逆变器连接的马达的温度进行检测；控制机构，其对所述逆变器的驱动进行控制，该马达驱动装置利用来自所述逆变器的交流电来驱动所述马达，其特征在于，所述控制机构具备：电流阈值设定部，其将限制所述马达的加速比率时的电流阈值即加速比率限制阈值对应于由所述马达温度检测机构检测出的马达温度而进行设定；加速比率设定部，其对与由所述电流检测机构检测出的电流值对应的马达电流和从所述电流阈值设定部输入的所述加速比率限制阈值进行比较，并根据该比较结果来设定所述马达的加速比率；驱动信号产生部，其根据由所述加速比率设定部所设定的所述加速比率而向所述逆变器输出驱动信号。
本发明还提供一种空调机，其特征在于，所述空调机具备上述的马达驱动装置，设有由该马达驱动装置驱动的马达的压缩机、室外热交换器、膨胀阀、室内热交换器、及四通阀由制冷剂配管连接而构成热泵循环。
本发明还提供一种马达驱动方法，该方法将从直流电源向逆变器输入的直流电压转换为交流电压，并驱动与所述逆变器连接的马达，其特征在于，包括：电流阈值设定处理，在该电流阈值设定处理中，将用于限制所述马达的加速比率的电流阈值即加速比率限制阈值对应于由马达温度检测机构检测出的马达温度而进行设定；加速比率设定处理，在该加速比率设定处理中，对与由电流检测机构检测出的电流值对应而再现的马达电流和由电流阈值设定处理设定的所述加速比率限制阈值进行比较，并根据该比较结果来设定所述马达的加速比率；驱动信号产生处理，在该驱动信号产生处理中，根据由所述加速比率设定处理设定的所述加速比率，向所述逆变器输出驱动信号。
对本发明其他的方式在后述的实施方式中进行说明。
发明效果
根据本发明，能够稳定地驱动马达，并且适当地进行马达所具有的永久磁铁的去磁抑制。
附图说明
图1是使用本发明的第一实施方式所涉及的马达控制装置的空调机的系统结构图。
图2是包含使设置在压缩机的马达驱动的马达驱动装置的结构图。
图3是示出在使用具有低温去磁特性的永久磁铁的马达中相对于马达线圈温度的马达去磁电流、及马达去磁保护阈值的关系的曲线图。
图4是示出元件短路保护阈值、马达去磁电流、马达去磁保护阈值、及加速比率限制阈值与马达温度之间的关系的曲线图。
图5是示出逆变器控制机构进行的处理的流程的流程图。
图6是示出马达的转速的时间性变化的说明图。
图7是示出马达的转速的时间性变化的说明图。
图8是示出在本发明的第二实施方式所涉及的马达驱动装置中的元件短路保护阈值、马达去磁电流、马达去磁保护阈值、及加速比率限制阈值与马达温度之间的关系的曲线图。
图9是示出逆变器控制机构进行的处理的流程的流程图。
图10是示出在使用本发明的第三实施方式所涉及的马达驱动装置的空调机中的将压缩机驱动用马达的加速比率限制值设为0min-1/sec时的转速与马达相电流之间的关系的特性图。
图11是示出空调机的控制机构进行的处理的流程的流程图。
图12中，(a)是示出在进行转矩扰动抑制控制的情况下的使压缩机的压力变化时的马达电流特性的说明图，(b)是示出执行转矩变动抑制控制的区域T、与执行电流变动抑制控制的区域I中的相电流波形的说明图。
图13是示出在进行转矩扰动抑制控制的情况下得使压缩机的压力变化时的马达电流特性和实际负载例的说明图。
附图标记说明：
A 空调机
Iu 室内机
Ou 室外机
1 压缩机
2 四通阀
3 室外热交换器
4 膨胀阀
5 室内热交换器
L 制冷剂配管
100 马达驱动装置
11 逆变器
12 元件短路保护机构
13 逆变器驱动电路
20 电流检测器(电流检测机构)
30 增幅器
40 逆变器控制机构(控制机构)
44 驱动信号产生部
45 电流阈值设定部
46 加速比率设定部
50 马达线圈温度检测器(马达温度检测机构)
M 马达
具体实施方式
以下，适当地参照附图对本发明的实施方式进行详细的说明。需要说明的是，对在各附图中通用的部分标注相同的附图标记，并省略其重复的说明。
《第一实施方式》
<空调机的结构>
图1是使用本实施方式所涉及的马达控制装置的空调机的系统结构图。空调机A将室内机Iu与室外机Ou由制冷剂配管L连接，并根据从遥控器Re输入的红外线信号而进行规定的空调运转。
室内机Iu具备膨胀阀4、室内热交换器5、室内风扇5a、及室内控制装置100a。另外，室外机Ou具备压缩机1、四通阀2、室外热交换器3、室外风扇3a、及室外控制装置100b。
在压缩机1连接有在制冷时与供暖时切换制冷剂流的四通阀2。在该四通阀2的一方侧经制冷剂配管L而连接有室外热交换器3，该室外热交换器3在制冷运转时作为冷凝器而发挥功能、在供暖运转时作为蒸发器而发挥功能。另外，在四通阀2的另一方侧经制冷剂配管L而连接有室内热交换器5，该室内热交换器5在制冷运转时作为蒸发器而发挥功能、在供暖运转时作为冷凝器而发挥功能。
进而，在室外热交换器3与室内热交换器5之间连接有减压装置即膨胀阀4。顺便说一下，设有对从压缩机1向四通阀2排出的制冷剂的压力进行检测出的压力传感器(未图示)。
如此，压缩机1、四通阀2、室外热交换器3、膨胀阀4、及室内热交换器5由制冷剂配管L连接而构成热泵循环。
需要说明的是，由于供暖运转及制冷运转中的各机器的功能是众所周知的，故省略其详细的说明。
在以下的说明中，将对压缩机1具备的马达M的驱动进行控制的控制装置(室外控制装置100b)记作“马达驱动装置100”。
<包含马达驱动装置的系统结构>
图2是包含使设置在压缩机的马达驱动的马达驱动装置的结构图。交流电源200表示从发电所(未图示)等送配电的交流电的电源。
变换器300是将从交流电源200输入的交流电压转换为直流电压的电路，并具备将二极管D1、D3在顺方向上串联连接而将其相互连接点作为逆变器输入端的二极管电桥。需要说明的是，对于二极管D2、D4也是相同的。另外，用于使该直流电压所包含的脉动成分平滑化的平滑电容器C以并联的方式与所述的二极管电桥连接。
因此，与交流电源200连接的变换器300构成“直流电源”。
马达驱动装置100将从所述的直流电源输入的直流电压通过逆变器控制而转换为规定的交流电压并向马达M输出。需要说明的是，对马达驱动装置100的详情后述。
马达M是例如永久磁铁型同步马达，经三相线圈而与逆变器11连接，通过利用由流入该三相线圈的交流电流产生的旋转磁场对永久磁铁(未图示)吸引而进行旋转。需要说明的是，马达M的旋转轴固定在作为负载的压缩机1(参照图1)的主轴，伴随着马达M的旋转而驱动压缩机1。
在本实施方式中，作为马达M所具有的永久磁铁，使用具有在低温下易于去磁的低温去磁特性的铁素体磁铁。
<马达驱动装置的结构>
如图2所示，马达驱动装置100具备功率模块10、电流检测器20、增幅器30、及逆变器控制机构40。
功率模块10构成为包含用于向马达M输出规定的交流电压的多个转换元件(未图示)的逆变器11、用于保护转换元件的元件短路保护机构12、及用于驱动转换元件的逆变器驱动电路13集约地形成为一体化。
电流检测器(电流检测机构)20以串联的方式与在变换器300和逆变器11之间的母线连接，检测向逆变器11供给的电流并时刻向增幅器30及元件短路保护机构12输出。
增幅器30具有例如晶体管(未图示)，对从电流检测器20输入的检测信号进行增幅，并向逆变器控制机构40的马达电流再现部41输出。
逆变器控制机构(控制机构)40基于从增幅器30输入的检测信号和马达M的转速指令值ω，对应向马达M施加的交流电压进行计算，并转换为驱动信号而进行输出。
需要说明的是，转速指令值ω是基于从遥控器Re(参照图1)输入的设定温度信息和由室内机Iu的热敏电阻(未图示)检测出的室内温度等而决定的指令值。例如，当在供暖运转时从遥控器Re输入的设定温度上升时，空调机的温度调节用微型计算机(未图示)使转速指令值ω增加。
马达线圈温度检测器(马达温度检测机构)50对马达M的线圈温度进行检测，并时刻向电流阈值设定部45输出。
(1.功率模块)
功率模块10具备逆变器11、元件短路保护机构12、及逆变器驱动电路13。
逆变器11具有多个转换元件(未图示)，根据从逆变器驱动电路13输入的PWM信号，切换各个转换元件的ON/OFF，从而将规定的三相交流电压向马达M输出。而且，与该三相交流电压对应的三相交流电流流入马达M，从而产生所述的旋转磁场。
需要说明的是，作为逆变器11具有的多个转换元件，能够使用例如IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)。
元件短路保护机构12对从电流检测器20输入的电流检测值、和预先设定的元件短路保护阈值进行比较，在所述的电流检测值超过元件短路保护阈值的情况下将停止指令信号向逆变器驱动电路13输出，从而使逆变器11的驱动停止。
需要说明的是，元件短路保护机构12的处理不经过微型计算机而执行。由此，在转换元件短路的情况等下，能够在极短的时间(数μsec)内使逆变器11的驱动停止。
逆变器驱动电路13根据从驱动信号产生部44输入的驱动信号，向逆变器11具有的各个转换元件(未图示)输出PWM信号(Pulse Width Modulation：脉冲宽度变调波信号)。另外，在从元件短路保护机构12输入停止指令信号的情况下，逆变器驱动电路13停止所述的PWM信号的输出。
(2.逆变器控制机构)
逆变器控制机构(控制机构)40具备马达电流再现部41、速度指令部42、驱动信号产生部44、电流阈值设定部45、及加速比率设定部46。
需要说明的是，逆变器控制机构40的处理由微型计算机(Microcomputer：未图示)执行。微型计算机包含CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、及各种接口等电子电路(未图示)，读出存储在ROM的程序并向RAM展开，CPU执行各种处理。
马达电流再现部41通过电流检测器20进行检测，进而基于由增幅器30增幅的检测信号而再现流向马达M的电流(以下，记作马达电流)，从而向加速比率设定部46输出。
速度指令部42基于从马达电流再现部41输入的马达电流和从所述的温度调节用微型计算机(未图示)输入的转速指令值ω，对应向马达M施加的三相交流指令电压、及PWM频率指令值进行计算，从而向驱动信号产生部44输出。
电流阈值设定部45将限制马达M的加速比率时的电流阈值即加速比率限制阈值与由马达线圈温度检测器50检测出的马达温度对应而进行设定(参照图4)。另外，电流阈值设定部45根据从马达线圈温度检测器50输入的马达线圈温度而设定用于防止永久磁铁的去磁的马达去磁保护阈值(去磁保护阈值)(参照图4)。需要说明的是，包含所述的加速比率限制阈值和马达去磁保护阈值而记作“电流阈值”。
电流阈值设定部45将设定了的多个电流阈值向加速比率设定部46输出。
加速比率设定部46对从马达电流再现部41输入的马达电流和从电流阈值设定部45输入的加速比率限制阈值进行比较，根据该比较结果而决定马达M的加速比率并向驱动信号产生部44输出。
另外，加速比率设定部46对从马达电流再现部41输入的马达电流和从电流阈值设定部45输入的加速比率限制阈值进行比较，并根据该比较结果而设定马达M的加速比率。即，加速比率设定部46确定马达电流是否属于预先设定在所述的多个电流阈值之间的加速比率区域(参照图4的区域A、区域B)中的任一个区域，并将与该加速比率区域对应的加速比率向驱动信号产生部44输出。
需要说明的是，在马达电流超过马达去磁保护阈值的情况下，加速比率设定部46将使逆变器11的驱动停止的停止指令信号向驱动信号产生部44输出。
驱动信号产生部44根据从速度指令部42输入的转速指令值ω和从加速比率设定部46输入的加速比率信息而向逆变器驱动电路13输出驱动信号。另外，在从电流阈值设定部45输入使逆变器11的驱动停止的停止指令信号的情况下，与从速度指令部42输入的转速指令值ω无关地，驱动信号产生部44向逆变器驱动电路13输出停止指令信号。
(1.去磁保护处理)
图3是示出在使用具有低温去磁特性的永久磁铁的马达中的相对于马达线圈温度的马达去磁电流、及马达去磁保护阈值的关系的曲线图。如图3所示，具有低温去磁特性的永久磁铁(例如，铁素体磁铁)随着其温度变低而使马达去磁电流的值变小(换句话说，易于去磁)。需要说明的是，“马达去磁电流”是在规定温度下在增加马达电流的情况下开始去磁时的马达电流值。
另外，图4所示的马达去磁保护阈值设定为在任意的马达线圈温度下比马达去磁电流的值小。在此，“马达去磁保护阈值”是为了防止马达M具备的永久磁铁的去磁而预先设定的电流阈值。顺便说一下，考虑到马达线圈温度检测器50和电流检测器20的检测误差、功率模块10的结构元件的电特性的差别、及逆变器控制机构40的微型计算机处理能力(反应时间)等，马达去磁保护阈值相对于马达去磁电流的特性而设定为略低的电流值。
而且，上述信息预先存储于微型计算机具备的存储机构(未图示)。
如此，对于时间常数比较大的去磁特性，通过微型计算机的控制而进行高精度的判断处理，根据从马达线圈温度检测器50输入的马达线圈温度和从马达电流再现部41输入的马达线圈温度而适当地设定马达M的加速比率。
(2.元件短路保护处理)
元件短路保护机构12将用于防止逆变器11的转换元件(未图示)的短路的元件短路保护阈值设定为比元件绝对额定低的规定值(参照图5)。需要说明的是，元件绝对额定是指作为马达电流哪怕一瞬间也不会超过的电流值而预先设定的值。
元件短路保护机构12不经过微型计算机而执行处理，当马达电流超过元件短路保护阈值时，在极短时间(例如，数μsec)内使逆变器11的驱动停止。
如此，通过独立地执行由微型计算机进行的去磁保护处理和不经过微型计算机的元件短路保护处理，能够防止马达M具备的永久磁铁的去磁，并且适当地保护逆变器11的转换元件。
(3.加速比率限制处理)
图4是示出元件短路保护阈值、马达去磁电流、马达去磁保护阈值、及加速比率限制阈值与马达温度之间的关系的曲线图。
需要说明的是，在以下的说明中，对马达M安装了具有低温去磁特性的铁素体磁铁(未图示)的情况进行说明。
如图4所示，根据马达线圈温度而预先建立关联规定范围的马达电流，并且预先设定有加速比率与该范围的马达电流建立关联的加速比率区域(区域A、区域B)。需要说明的是，加速比率(min-1/sec(旋转/秒))是每单位时间内增加的马达M的转速。
另外，如图4所示，将从加速比率限制阈值I1到加速比率限制阈值I2的区域设为区域A，将从加速比率限制阈值I2到马达去磁保护阈值的区域设为区域B。因此，在区域A中，例如将加速比率设为32min-1/sec，在区域B中，例如，将加速比率设为14min-1/sec，以使电流等级高的区域(B区域)比电流等级低的区域(A区域)减少1/3～1/10的加速比率，电流等级高的区域B设定为比电流等级小的区域A低的加速比率。顺便说一下，稳定区域中的加速比率为例如96min-1/sec。
换句话说，预先设定为加速度比率的值随着接近于去磁保护阈值按照稳定区域→区域A→区域B的顺序而变小。需要说明的是，上述信息预先存储于微型计算机的存储机构(未图示)。
而且，加速比率设定部46确定从马达电流再现部41输入的马达电流(的峰值)所属的加速比率区域，并将与该加速比率区域对应的加速比率向驱动信号产生部44输出。
由此，能够利用加速比率低时的负载电流的脉动宽度(马达电流的峰值)比加速比率高时的脉动宽度小这样的特性来扩大可运转的马达电流的范围。其结果是，能够避免偶然产生的马达M的去磁保护停止，并且顺畅且迅速达到目标转速。
图5是示出逆变器控制机构进行的处理的流程的流程图。在步骤S101中，逆变器控制机构40判断从马达M的驱动开始时刻是否经过了规定时间Δt1。需要说明的是，规定时间Δt1是预先设定的值(例如，微型计算机的循环时间)，存储于存储机构(未图示)。
在从马达M的驱动开始时刻经过规定时间Δt1的情况(S101→Yes)下，逆变器控制机构40的处理进入步骤S102。另一方面，在未从马达M的驱动开始时刻经过规定时间Δt1的情况(S101→No)下，逆变器控制机构40重复步骤S101的处理。
在步骤S102中，逆变器控制机构40与从马达线圈温度检测器50输入的线圈温度T对应而更新(设定)电流阈值(换句话说，去磁电流保护阈值、及两个加速比率限制阈值I1、I2)的值。需要说明的是，加速比率限制阈值I1是图4所示的区域A的下限值，加速比率限制阈值I2是图4所示的区域B的下限值。例如，在马达M的线圈温度为60℃的情况下，参照图4所示的曲线图，逆变器控制机构40更新(设定)与该温度对应的加速比率限制阈值I1(约15A)及I2(约17A)。
在步骤S103中，逆变器控制机构40判断马达电流Im是否在加速比率限制阈值I2以上。在马达电流Im在加速比率限制阈值I2以上的情况(S103→Yes)下，逆变器控制机构40的处理进入步骤S104。另一方面，在马达电流Im不足加速比率限制阈值I2的情况(S103→No)下，逆变器控制机构40的处理进入步骤S105。
在步骤S104中，逆变器控制机构40将马达M的加速度指令值设定为规定值α(例如，14min-1/sec)，并作为驱动信号而向逆变器驱动电路13输出。需要说明的是，规定值α是零以上的预先设定的加速度。
在步骤S105中，逆变器控制机构40判断马达电流Im是否在加速比率限制阈值I1以上。在马达电流Im在加速比率限制阈值I1以上的情况(S105→Yes)下，逆变器控制装置的处理进入步骤S106。另一方面，在马达电流Im不足第一加速比率限制阈值I1的情况(S105→No)下，逆变器控制机构40的处理进入步骤S107。
在步骤S106中，逆变器控制机构40将马达M的加速度指令值设定为规定值β(例如，32min-1/sec)，并作为驱动信号而向逆变器驱动电路13输出。需要说明的是，规定值β是所述的规定值α以上的预先设定的加速度。如此，逆变器控制机构40随着马达电流的峰值远离马达去磁保护阈值而设定较大的加速比率。
换句话说，即使在马达电流的峰值位于接近马达去磁保护阈值的区域A或者区域B内的情况下，逆变器控制机构40控制为维持马达M的转速、或者使马达转速上升，从而减小马达M的加速比率。
由此，能够避免马达M具有的永久磁铁的去磁，并且以迅速地使马达M达到目标转速的方式驱动。
在步骤S107中，逆变器控制机构40维持通常的加速度指令值γ(例如，96min-1/sec)。需要说明的是，规定值γ是所述的规定值β以上的预先设定的加速度。在该情况下，逆变器控制机构40进行通常运转而驱动马达M。
图6是示出马达的转速的时间性变化的说明图。图6的横轴表示从马达M的驱动开始的马达的运转时间，纵轴表示马达的转速。另外，图6所示的实线示出使用本实施方式所涉及的马达驱动装置100的情况，虚线示出比较例。
在由图6的虚线表示的比较例的情况(未设置加速比率限制的情况)下，在时刻0使马达M起动时，若马达M的转速上升，则马达电流在时刻t2达到去磁电流阈值(参照图4)，马达M停止并再启动。如此，在重复运转与再启动的情况下，马达M的驱动变得不稳定，并且达到目标转速为止需要较长时间。
与此相对地，在由图6的实线表示的本实施方式的情况下，在稳定区域中以比较高的加速度γ使马达M的转速上升之后，在马达电流形成为I1(参照图4)以上的时刻t1移至区域A(参照图4)，并以比加速度γ低的加速度β使马达M的转速上升。
进而，在马达电流形成为I2(≥I1：参照图4)以上的时刻t3移至区域B(参照图4)，并以比加速度β低的加速度α使马达M的转速上升。
而且，马达M的转速在时刻t4达到目标转速。
如此，通过一边使马达M的加速度随着接近于马达去磁保护阈值而阶段性地减少一边使转速上升，能够不停止马达M而迅速地达到目标转速。换句话说，通过执行加速比率限制处理，马达M不重复运转停止及再启动而稳定地驱动，从而能够快速达到目标转速。
图7是示出马达的转速的时间性变化的说明图。图6的横轴表示从驱动开始的马达的运转时间，纵轴表示马达的转速。另外，图6所示的实线是使用本实施方式所涉及的马达驱动装置100的情况，虚线是比较例。
图7所示的比较例(虚线)是在马达转速超过规定阈值的情况下使马达M强制减速的情况。在该情况下，当马达电流在图7所示的时刻t5达到规定的电流阈值时，使马达M减速，当不足所述的电流阈值时，使马达加速。因此，当进行强制减速控制时，不仅达到目标转速需要时间，还因马达M自身的加减速所导致的负载变动引起电流脉动，因此重复马达M的运转/停止的风险进一步变高。另外，伴随着马达M的加减速还可能产生噪声。
与此相对地，在由图7的实线表示的本实施方式的情况下，在时刻t5～t6期间，在区域A(参照图4)实施加速比率限制而形成为加速度β，在时刻t6～t7期间，在区域B(参照图4)实施加速比率限制而形成为加速度α(≤β)。
因此，能够迅速地达到目标转速，并且不重复马达M的运转/停止。由此，能够稳定地驱动马达M并抑制噪声。
<效果>
根据本实施方式所涉及的马达驱动装置100，进行一边使马达M的加速度随着接近于马达去磁保护阈值而阶段性减少一边使转速上升的控制。由此，能够不停止马达M而最大限度地增大马达电流，从而使马达M的转速上升。其结果是，能够从运转开始迅速地达到目标转速。
另外，当运转使用具备本实施方式所涉及的马达驱动装置100的压缩机1的空调机A时，例如，即使在低温环境下进行供暖运转而使马达M高速旋转的情况下，也能够稳定且迅速地达到目标转速。因此，能够提供舒适性优异的空调机A。
另外，设置加速比率限制阈值，根据马达电流与马达温度而使加速度比率变化，并且使马达M的转速持续上升，由此能够避免重复运转停止及再启动的情况。因此，能够防止马达M具备的永久磁铁的去磁，并且稳定地驱动马达M。
另外，在具备现有的铁素体磁铁的马达控制中，马达M的去磁电流阈值与额定负载电流值之差变小，马达M运转停止的可能性变高。换句话说，因周围的环境负载的骤变中的马达电流的脉动(换句话说，马达电流的峰值)而导致偶然的运转停止频繁发生。
与此相对地，在本实施方式所涉及的马达驱动装置100中，通过以比去磁开始电流值略低的电流等级设置加速比率限制阈值，提高马达M的转速，并且阶段性地减小加速比率。由此，能够进行马达M的去磁保护，并且顺畅且迅速地达到目标转速。
《第二实施方式》
接着，对第二实施方式进行说明。在所述的第一实施方式中，设置多个区域(区域A、区域B)，根据马达M的状态(马达温度及马达电流)而限制加速比率，相对于此，在本实施方式中，不同点在于，利用稳定区域而使加速度变化，以马达M的状态沿着所述区域的分界线而进行变化的方式进行控制。
需要说明的是，因马达驱动装置100的结构与第一实施方式相同，故省略其说明。
图8是示出在本实施方式所涉及的马达驱动装置中的元件短路保护阈值、马达去磁电流、马达去磁保护阈值、及加速比率限制阈值与马达温度之间的关系的曲线图。需要说明的是，图8的横轴表示马达温度，纵轴表示马达电流及逆变器11的电路电流。
在本实施方式中，马达去磁保护阈值、和以在任意的马达电流中形成为比所述马达去磁保护阈值小的值的方式设定的加速比率限制阈值I3(参照图9)预先存储于存储机构(未图示)。
而且，在马达电流超过加速比率限制阈值I3而进入图8所示的区域C的情况下，将马达M的加速度指令值设为规定值δ(≥0)。顺便说一下，以下，虽对规定值δ＝0的情况进行说明，但并不局限于此。
在本实施方式中，在与从马达线圈温度检测器50输入的马达线圈温度和从马达电流再现部41输入的马达电流对应的马达M的状态进入区域C的情况下，加速比率设定部46将马达M的加速度为零的指令信号向驱动信号产生部44输出。换句话说，当加速比率限制阈值随着马达M的温度上升而增加时，在比马达电流大的加速比率限制阈值存在的情况下，加速比率设定部46增大马达M的加速比率。
于是，马达M以大致恒定的额定速度进行驱动，因此马达电流的峰值也大致恒定(参照图8的K部放大部)。进而，因马达电流流通而导致马达线圈温度上升，因此在与该马达线圈温度对应的加速比率限制阈值之间是充裕的。
在将加速度变为零之后，当马达电流在加速比率限制阈值I3以上时，将规定的指令信号向驱动信号产生部44输出，以使得加速比率设定部46以加速度δ(＝0)使马达M旋转。逆变器控制机构40在每个微型计算机的循环时间都执行上述处理。
因此，如图8的K部放大图所示，马达M的状态沿着成为区域C的分界线的加速度比率限制阈值的直线(或者曲线)而向附图的右侧缓缓移动。
图9是示出逆变器控制机构进行的处理的流程的流程图。图9所示的步骤S201、S202的处理分别与在第一实施方式中使用图5示出的步骤S101、S102的处理相同，故省略其说明。
在步骤S203中，逆变器控制机构40判断马达电流Im是否在加速比率限制阈值I3以上。在马达电流Im在加速比率限制阈值I3以上的情况(S203→Yes)下，逆变器控制机构40的处理进入步骤S204。另一方面，在马达电流Im不足加速比率限制阈值I3的情况(S203→No)下，逆变器控制机构40的处理进入步骤S205。
在步骤S204中，逆变器控制机构40将马达M的加速度指令值设定为规定值δ，并将驱动信号向驱动信号产生部44输出。如上所述，规定值δ是零以上的预先设定的值。在步骤S205中，逆变器控制机构40维持通常的加速度指令值γ。需要说明的是，规定值γ是所述的规定值δ以上的预先设定的值。在该情况下，逆变器控制机构40进行通常运转而驱动马达M。
图10是示出在使用本实施方式所涉及的马达驱动装置的空调机中的将压缩机驱动用马达的加速比率限制值设为0min-1/sec时的转速与马达相电流之间的关系的特性图。需要说明的是，图10的横轴表示马达M的转速，纵轴表示马达电流的峰值。
如图10所示，马达电流的峰值与马达M的转速成比例而变大，并且即使在相同的转速的条件下，根据压缩机1的排出压力(压缩机压力)的变化也进行变化。即，即使在以规定的转速驱动马达M的情况下，马达电流的值越大，压缩机1(参照图1)的排出压力也越上升。
例如，在马达M的转速及马达电流的状态如图10所示的点P的情况下，随着马达M的转速上升，马达电流也变大。另外，因马达电流而导致马达M的温度上升，因此马达去磁保护阈值也上升。换句话说，点P的状态朝向图10的右上移动，并且马达去磁保护阈值也上升。
在此，如上所述，通过限制马达M的加速比率(例如，δ＝0)，马达去磁保护阈值总是持续位于比与点P对应的马达电流靠上的位置的状态。能够一边调整加速比率一边增大马达M的转速，并且可靠地避免马达M的去磁。
<效果>
在本实施方式所涉及的马达驱动装置100中，通过设定马达去磁保护阈值与加速比率限制阈值I3之间的区域中的加速比率δ(≥0)，能够使马达M的状态以沿着成为区域C的分界线的加速比率限制阈值I3的方式变化。
因此，如图8所示，能够可靠地防止马达电流达到马达去磁保护阈值，并且使马达M的转速上升。换句话说，能够避免马达M具有的永久磁铁的去磁，并且迅速地使马达M达到目标转速。
另外，即使将图10所示的区域B的加速比率限制值设为0min-1/sec(即，不加速)，马达去磁电流也随着马达线圈温度的上升(例如，从-20℃向+80℃的上升)而上升。因此，马达去磁保护阈值也上升，因此能够避免马达M的永久磁铁的去磁，并且使马达M顺畅地达到目标转速。
《第三实施方式》
接着，对第三实施方式进行说明。在所述的各实施方式中，与马达M的线圈温度和马达电流值对应而使加速比率变化，相对于此，在第三实施方式中，对通过调整膨胀阀4的开度而使马达电流的值变化的情况进行说明。需要说明的是，压缩机1(参照图1)通过对压缩机1具备的马达M的转速进行控制而使压力变化。
例如，当进行供暖运转时，从压缩机1(参照图1)排出的高温高压气体制冷剂经四通阀2而利用室内热交换器5放热凝缩而成为高压液制冷剂。该高压液制冷剂由作为减压装置的膨胀阀4减压，并利用室外热交换器3蒸发吸热而形成为气体化的状态。然后，该制冷剂经四通阀2而返回压缩机1而被压缩。
在本实施方式中，使用上述热泵循环而得到适当的空调能力，并且根据压缩机1的转速来调整膨胀阀4的开度。
另外，本实施方式所涉及的空调机A具备电流阈值设定部45(未图示)和膨胀阀开度变更部(未图示)。
电流阈值设定部45将变更膨胀阀4的开度时的电流阈值与由马达温度检测机构检测出的马达温度对应而进行设定。另外，膨胀阀开度变更部对与由电流检测器20检测出的电流值对应的马达电流和从电流阈值设定部45输入的所述电流阈值进行比较，并根据该比较结果而变更膨胀阀4的开度。顺便说一下，电流阈值设定部45进行的处理、及膨胀阀开度变更部进行的处理与逆变器控制机构40协作而由微型计算机执行。
图11是示出空调机的控制机构进行的处理的流程的流程图。
图11所示的步骤S301、S302的处理分别与在第一实施方式中图5的步骤S101、S102的处理相同，故省略其说明。
在步骤S303中，逆变器控制机构40判断马达电流Im是否在电流阈值I4以上。在马达电流Im在电流阈值I4以上的情况(S303→Yes)下，逆变器控制机构40的处理进入步骤S304。另一方面，在马达电流Im不足电流阈值I4的情况(S303→No)下，逆变器控制机构40的处理进入步骤S305。
在步骤S304中，逆变器控制机构40将膨胀阀4的开度打开规定值Δε的量。另外，在步骤S305中，逆变器控制机构40根据目标开度而使膨胀阀4动作(步骤S305)。
例如，当马达M以规定的转速进行驱动时，在马达电流在规定的电流阈值以上的情况下，通过增大膨胀阀4的开度而减小压缩机1的排出压力。由此，能够增大马达M的转速，并且抑制加速度，从而防止马达电流超过马达去磁保护阈值。因此，能够不停止马达M的驱动(换句话说，压缩机1的驱动)而在空调机A的开始运转时也可实现所希望的供暖。
图12(a)是示出在进行转矩扰动抑制控制的情况下使压缩机的压力变化时的马达电流特性的变化的说明图，图12(b)是示出执行转矩变动抑制控制的区域1和执行电流变动抑制控制的区域2中的相电流波形的说明图。
需要说明的是，图12(a)示出使用在制冷剂压缩的一过程中伴随着较大的转矩脉动的压缩机1的情况的马达电流特性，以使得在空调机A中使用的压缩机1的压缩方式如轮转方式、往复方式等那样。在上述情况下，进行转矩扰动抑制控制(转矩变动抑制控制、及电流变动抑制控制)，并抑制转矩扰动。
图12(b)所示的区域T为低速旋转区域，因此在压缩机1易于引起较大的转矩变动，此外，压缩机压力越大，振动也越大。在上述低速旋转区域中，执行转矩变动抑制控制。顺便说一下，转矩变动抑制控制是控制PWM信号的能率比而与压缩过程的旋转角速度吻合从而得到必要转矩的控制。
另一方面，图12(b)所示的区域I为高速旋转区域，因此转矩变动比较小，而执行用于抑制马达电流的变动并使其接近于正弦波的电流变动抑制控制。
即，如图12中的压缩机压力的特性所示，即使在相同的压缩机压力的条件(例如，压缩机负载标准(实线))下，在转速低的条件下，马达M的峰值电流更大。于是，在基于现有的去磁保护控制的减速保护中，尤其是在从T区域移至I区域之前，马达电流达到马达去磁保护阈值，产生马达M重复运转/停止的现象。在转速上升的过程中，出现在转速为3500min-1的附近运转/停止的现象。
图13是示出在进行转矩扰动抑制控制的情况下使压缩机1的压力变化时的马达电流特性的变化的说明图，粗线示出实际负载例。需要说明的是，图13的横轴表示马达M的转速，纵轴表示马达电流。
在本实施方式中，如由图13的实线表示的实际负载例所示，在转速达到加速比率限制阈值之后，通过将膨胀阀4的开度增大规定值的量来抑制马达电流。由此，能够减小马达电流的峰值，并且慢慢增大马达M的转速，从而顺畅地从转矩变动抑制控制移至电流变动抑制控制。由此，驱动压缩机1的马达M的停止风险变小，在空调机A的低温供暖时的开始运转时也能够稳定地驱动压缩机1。
<效果>
另外，根据发明的实施方式所涉及的空调机A，通过控制膨胀阀4的开度来调整在热泵循环的压缩机1的压力。由此，能够减小马达电流的峰值，并且慢慢地增大马达M的转速，从而使空调机A稳定且持续地运转。
另外，当从转矩变动抑制控制移至电流变动抑制控制时，马达M的峰值电流变小，因此能够一边保持高加速比率一边对马达M进行加速。
进而，通过一边维持或增加马达M的转速一边增大膨胀阀4的开度，能够减小峰值电流。由此，能够抑制马达M具有的永久磁铁的去磁，并且迅速地达到马达M的目标转速。
《变形例》
以上，虽然通过各实施方式对本发明所涉及的马达驱动装置100进行说明，但本发明的实施方式并不局限于上述记载，能够进行各种变更等。
例如，对在所述的第一实施方式中设定两个加速比率区域(区域A、区域B)的情况进行了说明、对在第二实施方式中设定一个加速比率区域(区域C)的情况进行了说明，但并不局限于此。即，设定加速比率的区域也可以在三个以上。在该情况下，优选各区域的加速比率的值随着马达电流的值接近于所述的马达去磁保护阈值而变小。
由此，随着马达电流接近于马达去磁保护阈值，能够一边增大马达M的转速一边阶段性地减小加速比率。
另外，在第一实施方式中，对与所述的两个区域对应而设定得加速度比率都为正的值的情况进行了说明，但并不局限于此。例如，在额定电流和马达去磁电流的充裕度都没有进一步空间的情况等下，也可以将最接近马达去磁保护阈值的区域的加速度比率设为零(换句话说，不加速而维持恒定的转速)。在该情况下，通过使马达M以恒定速度旋转，将马达电流维持为大致恒定的值，并且，使马达线圈温度上升。因此，能够可靠地防止马达电流超过马达去磁保护阈值。
另外，在所述的各实施方式中，对由马达线圈温度检测器50对马达线圈温度进行检测出的情况进行了说明，但并不局限于此。例如，也可以利用压缩机1的外廓(未图示)的温度进行检测出的外廓温度检测机构(未图示)来间接地对马达M的线圈温度进行检测。
由此，基于压缩机1的外廓温度与马达去磁保护阈值之间的相关而进行马达去磁保护，因此能够适当地进行马达M的去磁保护。另外，与在形成为高压的压缩机1的内部设置温度检测器的情况相比，温度检测器(外廓温度检测机构)的安装结构和信号线的引出结构简化，从而能够降低制造成本。
另外，也可以利用对压缩机1的排出配管温度进行检测出的排出配管温度检测机构(未图示)间接地取得马达M的线圈温度。
另外，在所述的各实施方式中，对使用永久磁铁型同步马达作为马达M的情况进行了说明，但并不局限于此。即，线圈型同步马达、磁阻马达等其他同步马达也能够同样地应用所述各实施方式。
另外，在所述的各实施方式中，对利用变换器300将从交流电源200输入的交流电压转换为直流电压、进而通过驱动逆变器11的转换元件而转换为规定的交流电压的情况进行了说明，但并不局限于此。例如，也可以从蓄电池(直流电源：未图示)向逆变器11输入直流电压。
另外，在所述的各实施方式中，对使用具有低温去磁特性的永久磁铁的马达M的情况进行了说明，但并不局限于此。即，在使用在高温环境下易于去磁的高温去磁特性(例如，包含钕磁铁的稀土类磁铁)的永久磁铁的情况下，也能够以与所述的各实施方式相同的方法对马达M的驱动进行控制。

Claims (9)

1.一种马达驱动装置，该马达驱动装置具备：逆变器，其将从直流电源输入的直流电压转换为交流电压；电流检测机构，其设于所述逆变器的直流侧；马达温度检测机构，其对与所述逆变器连接的马达的温度进行检测；控制机构，其对所述逆变器的驱动进行控制，该马达驱动装置利用来自所述逆变器的交流电来驱动所述马达，其特征在于，
所述控制机构具备：
电流阈值设定部，其将限制所述马达的加速比率时的电流阈值即加速比率限制阈值对应于由所述马达温度检测机构检测出的马达温度而进行设定；
加速比率设定部，其对与由所述电流检测机构检测出的电流值对应的马达电流和从所述电流阈值设定部输入的所述加速比率限制阈值进行比较，并根据该比较结果来设定所述马达的加速比率；
驱动信号产生部，其根据由所述加速比率设定部所设定的所述加速比率而向所述逆变器输出驱动信号，
所述加速比率限制阈值比用于对所述马达进行去磁保护的电流阈值即去磁保护阈值小，
随着所述马达温度升高，所述加速比率限制阈值变大，
所述加速比率设定部交替重复加速比率限制处理和通常加速处理，
所述加速比率限制处理是：在所述马达电流为所述加速比率限制阈值以上的情况下，通过将所述加速比率设定为零以上的第一规定值来限制所述加速比率，
所述通常加速处理是：在所述马达电流小于所述加速比率限制阈值的情况下，通过将所述加速比率设定为比所述第一规定值大的第二规定值来使所述马达电流接近所述加速比率限制阈值。
2.根据权利要求1所述的马达驱动装置，其特征在于，
所述马达驱动装置还具备存储机构，其根据所述马达温度而预先对规定范围的所述马达电流建立关联，并且对关于所述加速比率与该范围的马达电流建立关联的加速比率区域的信息进行存储，
所述加速比率区域的边界包含所述去磁保护阈值及所述加速比率限制阈值，
所述加速比率区域设有一个或多个，并且预先设定为使所述加速比率随着接近所述去磁保护阈值而变小，
所述加速比率设定部确定所述马达电流所属的所述加速比率区域，并将与该加速比率区域对应的加速比率向所述驱动信号产生部输出。
3.根据权利要求2所述的马达驱动装置，其特征在于，
与各个所述加速比率区域建立关联的加速比率在零以上。
4.根据权利要求1所述的马达驱动装置，其特征在于，
在所述马达电流达到所述去磁保护阈值的情况下，所述加速比率设定部将用于使所述逆变器的驱动停止的指令信号向所述驱动信号产生部输出。
5.根据权利要求4所述的马达驱动装置，其特征在于，
所述马达具有永久磁铁，该永久磁铁具有在低温下易于去磁的低温去磁特性。
6.根据权利要求5所述的马达驱动装置，其特征在于，
所述永久磁铁是铁素体磁铁。
7.一种空调机，其特征在于，
所述空调机具备权利要求1至6中任一项所述的马达驱动装置，设有由该马达驱动装置驱动的马达的压缩机、室外热交换器、膨胀阀、室内热交换器、及四通阀由制冷剂配管连接而构成热泵循环。
8.根据权利要求7所述的空调机，其特征在于，
所述控制机构具备：
电流阈值设定部，其将变更所述膨胀阀的开度时的电流阈值对应于由所述马达温度检测机构检测出的马达温度而进行设定；
膨胀阀开度变更部，其对与由所述电流检测机构检测出的电流值对应的马达电流和从所述电流阈值设定部输入的所述电流阈值进行比较，并根据该比较结果来变更所述膨胀阀的开度。
9.一种马达驱动方法，该方法将从直流电源向逆变器输入的直流电压转换为交流电压，并驱动与所述逆变器连接的马达，其特征在于，包括：
电流阈值设定处理，在该电流阈值设定处理中，将用于限制所述马达的加速比率的电流阈值即加速比率限制阈值对应于由马达温度检测机构检测出的马达温度而进行设定；
加速比率设定处理，在该加速比率设定处理中，对与由电流检测机构检测出的电流值对应而再现的马达电流和由所述电流阈值设定处理设定的所述加速比率限制阈值进行比较，并根据该比较结果来设定所述马达的加速比率；
驱动信号产生处理，在该驱动信号产生处理中，根据由所述加速比率设定处理设定的所述加速比率，向所述逆变器输出驱动信号，
所述加速比率限制阈值比用于对所述马达进行去磁保护的电流阈值即去磁保护阈值小，
随着所述马达温度升高，所述加速比率限制阈值变大，
在所述加速比率设定处理中，交替重复加速比率限制处理和通常加速处理，
所述加速比率限制处理是：在所述马达电流为所述加速比率限制阈值以上的情况下，通过将所述加速比率设定为零以上的第一规定值来限制所述加速比率，
所述通常加速处理是：在所述马达电流小于所述加速比率限制阈值的情况下，通过将所述加速比率设定为比所述第一规定值大的第二规定值来使所述马达电流接近所述加速比率限制阈值。
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