CN105432009B - 电动机驱动控制装置、压缩机、送风机以及空气调节装置 - Google Patents

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Abstract

本发明所涉及的电动机驱动控制装置(1)具备：三相整流器(10)，对从三相交流电源(6)供给的交流电压进行整流；升压电路(20)，具有电抗器(21)、开关元件(22)和逆流防止元件(23)，对从三相整流器(10)供给的直流母线电压进行升压；平滑电容器(30)，对升压电路(20)的输出进行平滑化；以及逆变器电路(40)，将通过平滑电容器(30)进行了平滑化的直流母线电压变换为交流电压而供给到电动机，在升压电路(20)的升压动作的开始动作中或升压动作的停止动作中，固定电动机的转速。

Description

电动机驱动控制装置、压缩机、送风机以及空气调节装置
技术领域
本发明涉及电动机驱动控制装置、压缩机、送风机以及空气调节装置。
背景技术
作为以往的电动机驱动控制装置，有通过整流电路从商用电源等交流电源生成逆变器驱动用的直流母线电压的电动机驱动控制装置。这样的电动机驱动控制装置被用作例如空气调节装置的压缩机等的电动机的驱动源。
在这样的情况等下，以额定运转中的能耗效率的提高为目的，存在以在额定转速附近感应电压(反电动势)与电源电压成为相同程度的方式设计电动机的趋势。另外，在以超过电动机的额定转速的转速进行运转那样的超负荷运转时，由于逆变器电路的输出电压饱和而输出电流增大，会产生电动机的运转效率的下降、逆变器电路的运转效率的下降等。
因此，为了抑制这样的运转效率的下降，提出了具备升压电路的电动机驱动控制装置(例如，参照专利文献1)。升压电路设置在整流电路与逆变器电路之间，具有电抗器、逆流防止二极管和开关元件。通过整流电路整流的直流母线电压通过升压电路升压。在升压电路中，在开关元件的导通期间，在电抗器中蓄积能量，在开关元件的截止期间，蓄积的能量被放出，从而直流母线电压升压。根据使开关元件导通的时间(导通占空比)来控制升压电路中的直流母线电压的升压。由于升压电路中的直流母线电压的升压，对电动机施加的电压增大，对电动机施加的电流被抑制，实现运转效率的提高以及运转区域的扩大。
另外，在这样的电动机驱动控制装置中，在进行升压电路的升压动作时，起因于由于开关元件的驱动而产生的电路损耗，运转效率下降。因此，仅在需要升压的运转区域进行升压电路的升压动作。
专利文献1：日本特开2012－196142号公报(段落[0012]～段落[0059]、图1～图16)
发明内容
在这样的电动机驱动控制装置中，在升压电路的升压动作的开始动作起动而直流母线电压向着目标电压以电压的变化的速度快的状态升压的情况下，如果电动机的转速增加，则在交流电源侧流过陡峭的电流，有源滤波器等高次谐波对策设备的控制性以及升压电路的控制性会恶化。另外，例如在如检测直流母线电压而计算逆变器电路的调制度的情况等那样检测电路的响应性低的情况下，存在对电动机施加多余的电压而流过过电流的可能性。另外，在直流母线电压向着目标电压以电压的变化的速度慢的状态升压的情况下，如果电动机的转速增加，则无法得到为了驱动电动机而所需的电压，在电动机中流过过电流。即，存在无法确保升压电路的升压动作的开始动作以及停止动作中的稳定动作这样的问题点。
本发明是以如上所述的课题为背景而实施的，得到一种升压电路的升压动作的开始动作以及停止动作中的稳定动作得到确保的电动机驱动控制装置。另外，得到使用这样的电动机驱动控制装置的压缩机、送风机以及空气调节装置。
本发明涉及的电动机驱动控制装置具备：整流器，对从交流电源供给的交流电压进行整流；升压电路，具有电抗器、开关元件和逆流防止元件，对从所述整流器供给的直流母线电压进行升压；平滑电容器，对所述升压电路的输出进行平滑化；逆变器电路，将通过所述平滑电容器进行了平滑化的直流母线电压变换为交流电压而供给到电动机；升压控制单元，对所述升压电路的动作进行控制；以及逆变器控制单元，对所述逆变器电路的动作进行控制，所述逆变器控制单元在所述升压控制单元使所述升压电路进行升压动作的开始动作或升压动作的停止动作的期间，使所述逆变器电路以固定所述电动机的转速的方式进行动作。
在本发明所涉及的电动机驱动控制装置中，逆变器控制单元在升压控制单元使升压电路进行升压动作的开始动作或升压动作的停止动作的期间，使逆变器电路以固定电动机的转速的方式进行动作。因此，确保了升压电路的升压动作的开始动作以及停止动作中的稳定动作。
附图说明
图1是示出实施方式1所涉及的电动机驱动控制装置的结构以及使用该电动机驱动控制装置的空气调节装置的结构的图。
图2是示出实施方式1所涉及的电动机驱动控制装置的升压控制单元的结构的图。
图3是示出实施方式1所涉及的电动机驱动控制装置的升压动作的时序图的图。
图4是示出实施方式1所涉及的电动机驱动控制装置的升压动作的时序图的图。
图5是示出实施方式1所涉及的电动机驱动控制装置的升压动作的开始以及停止的判定的流程的图。
图6是示出比较例所涉及的电动机驱动控制装置的升压动作的、电压变化过程中设定转速减少的情况下的时序图的图。
图7是示出比较例所涉及的电动机驱动控制装置的升压动作的、电压变化过程中设定转速增加的情况下的时序图的图。
图8是示出实施方式1所涉及的电动机驱动控制装置的升压动作的时序图的图。
图9是示出实施方式1所涉及的电动机驱动控制装置的升压动作的停止动作的流程的图。
图10是示出实施方式1所涉及的电动机驱动控制装置的升压动作的停止动作的流程的图。
图11是示出比较例所涉及的电动机驱动控制装置的升压动作的时序图的图。
图12是示出实施方式1所涉及的电动机驱动控制装置的升压动作的时序图的图。
符号说明
1：电动机驱动控制装置；2：压缩机；3：冷凝器；4：节流装置；5：蒸发器；6：三相交流电源；7：送风机；10：三相整流器；20：升压电路；21：电抗器；22：开关元件；23：逆流防止元件；30：平滑电容器；40：逆变器电路；51：直流母线电压检测部；52：电动机电流检测部；53：电抗器电流检测部；60：逆变器控制单元；70：升压控制单元；74a：目标电压设定单元；74b：电压指令值运算单元；74c：电流指令值运算单元；74d：开关信号生成单元；80：目标转速计算单元；90：升压动作开始判定单元；100：升压动作停止判定单元；200：空气调节装置。
具体实施方式
以下，使用附图对本发明所涉及的电动机驱动控制装置进行说明。
另外，以下说明本发明所涉及的电动机驱动控制装置驱动在空气调节装置的压缩机中使用的电动机的情况，但本发明所涉及的电动机驱动控制装置也可以驱动在其它设备中使用的电动机。另外，以下说明的结构、动作等仅为一个例子，本发明所涉及的电动机驱动控制装置并不限定于是这样的结构、动作等的情况。另外，关于详细的构造、动作等的说明或图示，适当地进行简化或省略。另外，关于重复或类似的说明，适当地进行简化或省略。
实施方式1.
对实施方式1所涉及的电动机驱动控制装置进行说明。
＜电动机驱动控制装置的结构＞
以下，对实施方式1所涉及的电动机驱动控制装置的结构进行说明。
图1是示出实施方式1所涉及的电动机驱动控制装置的结构以及使用该电动机驱动控制装置的空气调节装置的结构的图。
如图1所示，电动机驱动控制装置1对从三相交流电源6供给的电力进行变换，供给到空气调节装置200的压缩机2的电动机(负载M)。电动机驱动控制装置1具有三相整流器10、升压电路20、平滑电容器30和逆变器电路40。在空气调节装置200中，压缩机2、冷凝器3、节流装置4和蒸发器5通过制冷剂配管连接，形成制冷剂循环回路。电动机驱动控制装置1也可以驱动对冷凝器3供给空气的送风机7的电动机。另外，送风机7也可以对蒸发器5供给空气。
三相整流器10将三相交流电源6的交流电压(例如AC200V)变换为直流母线电压。三相整流器10是例如桥连接了六个二极管的三相全波整流器。
升压电路20是将来自三相整流器10的直流母线电压升压到例如DC350V等的电路(升压斩波电路)。升压电路20具有电抗器21、开关元件22和逆流防止元件23。关于升压电路20的动作，在后面详述。
作为开关元件22和逆流防止元件23，例如优选使用带隙比硅(Si)元件大的、碳化硅(SiC)元件、氮化镓(GaN)系的元件、金刚石元件等宽带隙半导体。另外，作为开关元件22，除了可以使用宽带隙半导体之外，也可以使用MOFET、IGBT等半导体元件。另外，作为逆流防止元件23，也可以使用快恢复二极管等元件。
平滑电容器30对来自升压电路20的输出进行平滑化并进行充电。
逆变器电路40将充电到平滑电容器30的直流电力变换为交流电力(PWM电压)。逆变器电路40由多个开关元件构成。开关元件是例如IGBT等。作为逆变器电路40的开关元件，与上述开关元件22同样地，也可以使用碳化硅(SiC)元件等宽带隙半导体。逆变器电路40与空气调节装置200的压缩机2的电动机连接，对压缩机2的电动机供给规定频率的交流电流。
另外，电动机驱动控制装置1具有直流母线电压检测部51、电动机电流检测部52和电抗器电流检测部53。直流母线电压检测部51通过平滑电容器30的电压的测定，对来自升压电路20的输出电压即直流母线电压Vdc进行检测。电动机电流检测部52对从逆变器电路40供给到压缩机2的电动机的电流进行检测。电抗器电流检测部53对流过电抗器21的电抗器电流IL进行检测。
另外，电动机驱动控制装置1具有：逆变器控制单元60，对逆变器电路40的动作进行控制；升压控制单元70，对升压电路20的动作进行控制；目标转速计算单元80，计算压缩机2的电动机的目标转速n；升压动作开始判定单元90；以及升压动作停止判定单元100。逆变器控制单元60、升压控制单元70、目标转速计算单元80、升压动作开始判定单元90和升压动作停止判定单元100通过根据例如来自微处理器单元的CPU等的指令执行程序模块等而构筑。
(目标转速计算单元)
目标转速计算单元80根据外部气温、设定温度、压力等信息，计算能够得到所期望的冷冻能力的压缩机2的电动机的目标转速n，并对逆变器控制单元60输出目标转速n。目标转速计算单元80按照几秒～几十秒左右的间隔更新对逆变器控制单元60输出的目标转速n。通过这样构成，提高空气调节装置200的控制的稳定性。
(逆变器控制单元)
逆变器控制单元60根据由直流母线电压检测部51检测出的直流母线电压Vdc和由电动机电流检测部52检测出的电流，对逆变器电路40进行控制(PWM控制)。
逆变器控制单元60根据在目标转速计算单元80中计算出的目标转速n，设定压缩机2的电动机的转速(将该转速记载为设定转速N)。逆变器控制单元60通过将逆变器电路40的输出电压的频率调整成与设定转速N相等，从而对压缩机2的电动机进行控制。在通常时，设定转速N被设定为与目标转速n相等的值。在进行后述转速固定控制时，设定转速N被设定为与目标转速n不同的值。另外，以下说明根据压缩机2的电动机的设定转速N来控制升压电路20的升压动作的情况，但也可以根据电动机电流检测部52的电流值等来检测压缩机2的电动机的转速，并根据该检测值控制升压电路20的升压动作。
具体而言，逆变器控制单元60根据设定转速N与电动机极对数之积，决定逆变器电路40的输出电压的频率。另外，逆变器控制单元60根据由电动机电流检测部52检测出的电流和设定转速N来获取电压指令值，并根据该电压指令值和由直流母线电压检测部51检测出的直流母线电压Vdc，使用下式(1)来计算调制度K，从而计算使逆变器电路40的各开关元件导通的时间(生成PWM信号)。由于电压指令值与压缩机2的电动机的转速大致呈比例关系，因此电压指令值被控制成压缩机2的电动机的设定转速N越高则越增大。
[式1]
(升压控制单元)
图2是示出实施方式1所涉及的电动机驱动控制装置的升压控制单元的结构的图。
如图2所示，升压控制单元70具有目标电压设定单元74a、电压指令值运算单元74b、电流指令值运算单元74c和开关信号生成单元74d。
目标电压设定单元74a预先设定针对在升压动作时从升压电路20供给的直流母线电压Vdc的目标电压值并进行存储(将该目标电压值记载为最终目标电压值)。关于最终目标电压值，在后面详述。
电压指令值运算单元74b根据由目标电压设定单元74a设定的最终目标电压值和由直流母线电压检测部51检测出的直流母线电压Vdc，运算电压指令值。在电压指令值运算单元74b中，能够使用比例积分控制(PI控制)等。
电流指令值运算单元74c根据由电压指令值运算单元74b运算的电压指令值和由电抗器电流检测部53检测出的电抗器电流IL，计算开关指令值。在电流指令值运算单元74c中，能够使用比例积分微分控制(PID控制)等。
开关信号生成单元74d根据由电流指令值运算单元74c运算的开关指令值，生成用于驱动开关元件22的开关信号SS。开关信号SS是驱动脉冲(PWM指令)，通过对规定的频率的载波(例如，三角波等)应用开关指令值，将比该开关指令值大的期间变换为导通状态，另外将比该开关指令值小的期间变换为截止状态而生成。
(升压动作开始判定单元)
升压动作开始判定单元90判定是否开始升压电路20的升压动作，并将其结果输出到升压控制单元70。升压动作开始判定单元90使用后面详述的升压动作开始条件，判定是否开始升压电路20的升压动作。
(升压动作停止判定单元)
升压动作停止判定单元100判定是否停止升压电路20的升压动作，并将其结果输出到升压控制单元70。升压动作停止判定单元100使用后面详述的升压动作停止条件A和升压动作停止条件B，判定是否停止升压电路20的升压动作。
＜电动机驱动控制装置的动作＞
以下，对实施方式1所涉及的电动机驱动控制装置的动作进行说明。
(升压电路的动作)
以下，对升压电路20的动作进行说明。
交流电压从三相交流电源6被供给到三相整流器10，在三相整流器10中被整流成直流电压。在升压电路20是升压动作中的情况下，由三相整流器10整流的直流电压在升压电路20中升压。在升压电路20中，如果开关元件22成为导通状态，则逆流防止元件23的导通被阻止，由三相整流器10整流的电压被施加到电抗器21。另一方面，如果开关元件22成为截止状态，则逆流防止元件23导通，在电抗器21中感应出与开关元件22成为导通状态时逆向的电压。即，能够看成是在开关元件22成为导通状态时，在电抗器21中蓄积能量，在开关元件22成为截止状态时，向作为负载的逆变器电路40移送该蓄积的能量。然后，通过控制开关元件22的导通占空比，控制升压电路20的直流母线电压Vdc。另一方面，在升压电路20不是升压动作中的情况下，开关元件22不成为导通状态，能量不被蓄积到电抗器21，因此由三相整流器10整流的直流电压不被升压。
升压电路20在压缩机2的电动机为驱动状态、即逆变器电路40进行动作的情况下，进行升压动作。因此，在初始状态下，升压电路20不进行升压动作。
(升压动作的开始的判定)
以下，对升压动作的开始的判定进行说明。
随着压缩机2的电动机的设定转速N增加，需要使逆变器电路40的输出电压增大。但是，在如电动机驱动控制装置1那样使用三相整流器10的情况下，如果不进行升压电路20的升压动作，则逆变器电路40的输出电压会被三相交流电源6的交流电压制约。因此，产生逆变器电路40的输出电压饱和的运转区域，在这样的状态下如果增加压缩机2的电动机的设定转速N，则流入到压缩机2的电动机中的电流会增大，压缩机2的电动机的损耗(铜损)增加。为了抑制这样的现象，在电动机驱动控制装置1中，在逆变器电路40的输出电压饱和的过调制区域(调制度K＞1的运转区域)，使升压电路20执行升压动作。通过这样进行控制，从而对压缩机2的电动机施加的电压变高，抑制流入到压缩机2的电动机的电流，因此提高运转效率。
另外，在升压电路20是升压动作中的情况下，由于开关元件22和逆流防止元件23的开关动作而产生损耗(开关损耗、导通损耗等)。另一方面，特别是在压缩机2的电动机停止的情况、压缩机2的电动机的设定转速N低的情况、是调制度K＜1的运转区域的情况等下，逆变器电路40的输出电压不饱和，无需进行升压电路20的升压动作。因此，在电动机驱动控制装置1中，仅在需要进行升压电路20的升压动作的运转区域进行升压电路20的升压动作。
即，在电动机驱动控制装置1中，仅在满足以下式(2)和式(3)中的某一个的情况下(满足升压动作开始条件的情况)，开始升压电路20的升压动作。是否满足式(2)和式(3)中的某一个的判定是由升压动作开始判定单元90进行的。
[式2]
(调制度K)＞1 ……(2)
[式3]
(设定转速N)＞规定值 ……(3)
根据式(2)，仅在是逆变器电路40的输出电压饱和的运转区域的情况下，进行升压电路20的升压动作，逆变器电路40的输出电压增大。另外，根据式(3)，能够在特定的运转区域中抑制从三相交流电源6供给的电流中所包含的高次谐波分量对压缩机2的电动机的运转造成影响。即，在升压控制单元70的电流指令值运算单元74c中，以由电压指令值运算单元74b运算的电压指令值与由电抗器电流检测部53检测出的电抗器电流IL之差消失的方式，计算开关指令值，因此在升压电路20是升压动作中的情况下，电抗器电流IL被控制成为恒定值。因此，通过进行升压电路20的升压动作，从而能够使从三相交流电源6供给的电流成为矩形波状，能够抑制该电流中所包含的高次谐波分量的影响。而且，根据式(3)，通过根据压缩机2的电动机的设定转速N与规定值的关系来规定想要抑制高次谐波分量的影响的运转区域，从而能够仅在想要抑制高次谐波分量的影响的运转区域抑制高次谐波分量的影响。
(升压动作的开始动作以及停止动作的概要)
以下，对升压动作的开始动作以及停止动作的概要进行说明。另外，关于升压动作的开始动作以及停止动作的详细内容，在后面详述。
图3是示出实施方式1所涉及的电动机驱动控制装置的升压动作的时序图的图。
在升压电路20的升压动作的开始以及停止的前后，如图3所示，各输出发生变化。
升压控制单元70在从升压动作开始判定单元90接受到升压电路20的升压动作的开始指令时，开始进行开关元件22的开关，使直流母线电压Vdc升压至由目标电压设定单元74a设定的最终目标电压值。最终目标电压值是考虑压缩机2的电动机的最大转速、压缩机2的电动机的损耗、电动机驱动控制装置1的电路损耗等而预先设定的。最终目标电压值也可以是恒定值。另外，目标电压设定单元74a也可以针对压缩机2的电动机的每个设定转速N，将压缩机2的电动机的损耗和电动机驱动控制装置1的电路损耗的合计为最低的最佳的最终目标电压值进行表格化而进行存储，并使用该进行了表格化的信息，切换为与压缩机2的电动机的设定转速N相应的最终目标电压值。
升压控制单元70也可以在不控制升压的速度的状态下将直流母线电压Vdc升压至由目标电压设定单元74a设定的最终目标电压值，另外，也可以在根据伴随时间的经过而变化的目标电压值来控制升压的速度的状态下将直流母线电压Vdc升压至由目标电压设定单元74a设定的最终目标电压值。
即，如图3所示，也可以将针对在升压动作的开始动作的起动时从升压电路20供给的直流母线电压Vdc的目标电压值设定为在即将起动升压动作的开始动作之前由直流母线电压检测部51检测出的直流母线电压Vdc，并伴随从升压动作的开始动作的起动时起的时间的经过，使该目标电压值缓慢地增加至最终目标电压值。在这样的情况下，抑制电压和电流的急剧的变化，提高控制的稳定性。另外，在这样的动作中，开关元件22的导通占空比在升压动作的开始动作的起动时为0(开关停止)，伴随从升压动作的开始动作的起动时起的时间的经过而缓慢地增大。目标电压值的每单位时间的电压变化量(电压变化的斜率)优选能够自由地设定。根据该电压变化量，开关元件22的导通占空比的增大的速度发生变化。
另外，如图3所示，也可以将针对在升压动作的停止动作的起动时从升压电路20供给的直流母线电压Vdc的目标电压值，设定为在即将起动升压动作的停止动作之前由直流母线电压检测部51检测出的直流母线电压Vdc，并伴随从升压动作的停止动作的起动时起的时间的经过，使该目标电压值缓慢地减少。在这样的情况下，也抑制电压和电流的急剧的变化，提高控制的稳定性。另外，在这样的动作中，开关元件22的导通占空比伴随从升压动作的停止动作的起动时起的时间的经过而缓慢地减少，最终成为0(开关停止)。目标电压值的每单位时间的电压变化量(电压变化的斜率)优选能够自由地设定。根据该电压变化量，开关元件22的导通占空比的减少的速度发生变化。
(升压动作的停止的判定)
以下，对升压动作的停止的判定进行说明。
如式(1)和图3所示，调制度K伴随直流母线电压Vdc的增加而下降。因此，在升压电路20进行升压动作的开始动作时，式(2)不成立，因此如果以在是否开始升压电路20的升压动作的判定中使用的条件来判定是否停止升压电路20的升压动作，则控制变得不稳定。因此，在电动机驱动控制装置1中，在满足以下的条件(升压动作停止条件A或升压动作停止条件B)的情况下，使升压电路20的升压动作停止。
图4是示出实施方式1所涉及的电动机驱动控制装置的升压动作的时序图的图。
如图4所示，当在t1下升压动作的开始动作起动，在t2下直流母线电压Vdc达到最终目标电压值而升压动作的开始动作完成时，暂时存储该时间点的调制度K(将该调制度K记载为基准调制度Ks)。
作为基准调制度Ks，可以存储由直流母线电压检测部51检测出的直流母线电压Vdc与由目标电压设定单元74a设定的最终目标电压值一致的定时、即t2下的调制度K，另外，也可以存储由直流母线电压检测部51检测出的直流母线电压Vdc与由目标电压设定单元74a设定的最终目标电压值一致了规定期间(几秒左右)之后的定时、即t3下的调制度K。在存储t3下的调制度K的情况下，抑制由于电压的过冲、噪声等而误检测升压动作的开始动作的完成的情况。
另外，在与基准调制度Ks同样的定时，暂时存储压缩机2的电动机在该时间点下的设定转速N(将该设定转速N记载为基准设定转速Ns)。作为基准设定转速Ns，也可以如后所述存储升压动作的开始动作起动的定时、即t1下的设定转速N。
然后，在电动机驱动控制装置1中，在满足以下式(4)和式(5)中的至少某一方的情况(满足升压动作停止条件A的情况)下，使升压电路20的升压动作停止。是否满足式(4)和式(5)中的至少某一方的判定是由升压动作停止判定单元100进行的。也可以将满足式(4)和式(5)这两方作为条件，在这样的情况下，提高控制的稳定性。
[式4]
(调制度K)＜(基准调制度Ks) ……(4)
[式5]
(设定转速N)＜(基准设定转速Ns)－(相对基准设定转速Ns的滞后量Nshys) ……(5)
根据式(4)，抑制与前述式(2)的不成立相伴的升压动作的开始动作的停止，在逆变器电路40的输出电压饱和的运转区域中进行升压动作的开始动作的情况得到可靠化。另外，在式(5)中，规定在压缩机2的电动机的设定转速N变得比从基准设定转速Ns减去其滞后量Nshys(例如，Ns的几％左右)而得到的值小的情况下，使升压电路20的升压动作停止。根据式(5)，升压电路20的升压动作由于满足前述式(3)而开始的情况下的控制的稳定性提高。
另外，在电动机驱动控制装置1中，在满足以下式(6)的情况(满足升压动作停止条件B的情况)下，使升压电路20的升压动作停止。是否满足式(6)的判定是由升压动作停止判定单元100进行的。
[式6]
(设定转速N)＜(升压动作强制停止转速Noff) ……(6)
在式(6)中，规定在压缩机2的电动机的设定转速N变得比预先设定的升压动作强制停止转速Noff小的情况下，使升压电路20的升压动作停止。例如，在三相交流电源6的电压超出设想地下降的情况等下，虽然是无需进行升压电路20的升压动作的低转速区域但满足式(2)而开始升压电路20的升压动作，即便如此，根据式(6)，升压电路20的升压动作也会被强制性地停止。因此，提高空气调节装置200的可靠性。
(升压动作的开始以及停止的判定的流程)
以下，对升压动作的开始以及停止的判定的流程进行说明。
图5是示出实施方式1所涉及的电动机驱动控制装置的升压动作的开始以及停止的判定的流程的图。
如图5所示，在S101中，升压动作停止判定单元100判定压缩机2的电动机在该时间点下的设定转速N是否比预先设定的升压动作强制停止转速Noff小、即是否满足式(6)。在不满足式(6)的情况下，进入S102，在满足式(6)的情况下，进入S109。
在S102中，升压动作开始判定单元90判定由逆变器控制单元60在该时间点计算出的调制度K是否比1大、即是否满足式(2)、以及判定压缩机2的电动机在该时间点下的设定转速N是否比预先设定的规定值大、即是否满足式(3)。在满足式(2)和式(3)中的至少某一方的情况下，进入S103，否则，进入S109。
在S103中，升压动作开始判定单元90将升压动作的开始动作的起动指令送到升压控制单元70，进入S104。升压控制单元70将目标电压值设定为在即将接受升压动作的开始动作的起动指令之前由直流母线电压检测部51检测出的直流母线电压Vdc，并伴随从接受了升压动作的开始动作的起动指令的时间点起的时间的经过，使该目标电压值缓慢地增加至最终目标电压值。
在S104中，升压动作停止判定单元100判定由直流母线电压检测部51在该时间点检测的直流母线电压Vdc是否达到由目标电压设定单元74a设定的最终目标电压值。在达到的情况下，进入S105，否则，返回到S103。
在S105中，升压动作停止判定单元100将由逆变器控制单元60在该时间点计算出的调制度K存储为基准调制度Ks，另外，将压缩机2的电动机在该时间点下的设定转速N存储为基准设定转速Ns，进入S106。
在S106中，升压动作停止判定单元100判定由逆变器控制单元60在该时间点计算出的调制度K是否比基准调制度Ks小、即是否满足式(4)、以及判定压缩机2的电动机在该时间点下的设定转速N是否比从基准设定转速Ns减去其滞后量Nshys而得到的值小、即是否满足式(5)。在不满足式(4)和式(5)中的至少某一方的情况下，进入S107，在满足式(4)和式(5)这两方的情况下，进入S109。
在S107中，升压动作停止判定单元100将升压动作的继续指令送到升压控制单元70，进入S108。
在S108中，升压动作停止判定单元100判定压缩机2的电动机在该时间点下的设定转速N是否比预先设定的升压动作强制停止转速Noff小、即是否满足式(6)。在不满足式(6)的情况下，返回到S106，在满足式(6)的情况下，进入S109。
在S109中，升压动作开始判定单元90或升压动作停止判定单元100将升压动作的停止动作的起动指令送到升压控制单元70，并返回到S101。升压控制单元70将目标电压值设定为在即将接受升压动作的停止动作的起动指令之前由直流母线电压检测部51检测出的直流母线电压Vdc，并伴随从接受了升压动作的停止动作的起动指令的时间点起的时间的经过，使该目标电压值缓慢地减少。
(升压动作的开始动作的详细内容)
以下，对升压动作的开始动作的详细内容进行说明。
图6是示出比较例所涉及的电动机驱动控制装置的升压动作在电压变化过程中设定转速减少的情况下的时序图的图。图7是示出比较例所涉及的电动机驱动控制装置的升压动作在电压变化过程中设定转速增加的情况下的时序图的图。
在升压动作的开始动作起动之后，如果在由直流母线电压检测部51检测的直流母线电压Vdc达到由目标电压设定单元74a设定的最终目标电压值为止的期间、即t1～t2期间的电压变化过程中压缩机2的电动机的设定转速N增减，则调制度K与电压指令值、即设定转速N连动地变化。
例如，如图6所示，如果在t1～t2期间的电压变化过程中压缩机2的电动机的设定转速N减少，则在前述升压动作的停止的判定中使用的基准调制度Ks变得比原来的值小，虽然是不需要升压动作的运转区域即逆变器电路40的输出电压不饱和的运转区域，但继续进行升压动作，空气调节装置200的运转效率下降。
另外，例如，如图7所示，如果在t1～t2期间的电压变化过程中压缩机2的电动机的设定转速N增加，则在前述升压动作的停止的判定中使用的基准调制度Ks变得比原来的值大，虽然是需要升压动作的运转区域、即逆变器电路40的输出电压饱和的运转区域，但升压动作会停止。进而，在将前述目标电压值的每单位时间的电压变化量(电压变化的斜率)设定得大的情况下，如果在t1～t2期间的电压变化过程中压缩机2的电动机的设定转速N增加，则在三相交流电源6中流过陡峭的电流，有源滤波器等高次谐波对策设备的控制性、升压电路20的控制性等恶化。另外，在将前述目标电压值的每单位时间的电压变化量(电压变化的斜率)设定得小的情况下，如果在t1～t2期间的电压变化过程中压缩机2的电动机的设定转速N增加，则逆变器电路40的输出电压的增加跟随不了设定转速N的增加，存在压缩机2的电动机的电流增加而达到过电流状态的可能性。
图8是示出实施方式1所涉及的电动机驱动控制装置的升压动作的时序图的图。
为此，在电动机驱动控制装置1中，如图8所示，在t1～t2期间的电压变化过程中固定压缩机2的电动机的设定转速N(将该控制记载为转速固定控制)。然后，在t2或t3下存储了前述基准调制度Ks之后，解除转速固定控制而更新设定转速N，增减压缩机2的电动机的转速。另外，固定压缩机2的电动机的设定转速N的情况除了包括将压缩机2的电动机的设定转速N固定为完全不增减的状态的情况之外，还包括将压缩机2的电动机的设定转速N固定为以不产生前述课题的程度增减的状态的情况。
另外，目标转速计算单元80为了随时能够得到所期望的冷冻能力而每隔一定期间计算目标转速n。因此，逆变器控制单元60在进行转速固定控制的期间、即t1～t2期间或t1～t3期间，即使输入了新的目标转速n，也只是进行存储，而不更新设定转速N。然后，在t2或t3下存储了前述基准调制度Ks之后，将设定转速N更新为所存储的目标转速n。
(升压动作的停止动作的详细内容)
以下，对升压动作的停止动作的详细内容进行说明。
在升压电路20开始升压动作的停止动作，并伴随从接受了升压动作的停止动作的起动指令的时间点起的时间的经过，使其目标电压值缓慢地减少的状态下，即使由直流母线电压检测部51检测的直流母线电压Vdc下降且压缩机2的电动机的设定转速N减少，由于功耗降低，因此也不会在三相交流电源6和压缩机2的电动机中流过过大的电流。因此，在由直流母线电压检测部51检测的直流母线电压Vdc处于下降趋势且压缩机2的电动机的设定转速N处于减少趋势的情况下，无需进行转速固定控制。
图9是示出实施方式1所涉及的电动机驱动控制装置的升压动作的停止动作的流程的图。
即，如图9所示，升压控制单元70在接受到升压动作的停止动作的起动指令时，在S201中，判定升压电路20是否为动作中。在是动作中的情况下，进入S202，否则，进入S206。
在S202中，升压控制单元70判定由直流母线电压检测部51在该时间点检测的直流母线电压Vdc是否为上升中。在是上升中的情况下，进入S203，否则，进入S204。
在S203中，升压控制单元70将指令发送到逆变器控制单元60，以使逆变器控制单元60将转速固定控制设为ON状态，并返回到S201。
在S204中，升压控制单元70判定由直流母线电压检测部51在该时间点检测的直流母线电压Vdc是否为下降中。在是下降中的情况下，进入S205，否则，进入S206。
在S205中，升压控制单元70判定压缩机2的电动机的设定转速N是否为减少中。在不是减少中的情况下，进入S203，在是减少中的情况下，进入S206。
在S206中，升压控制单元70将指令发送到逆变器控制单元60，以使逆变器控制单元60将转速固定控制设为OFF状态，并返回到S201。
另外，在图3的t2～t4期间或t3～t4期间中的、从存储了基准调制度Ks之后到升压动作的停止动作起动为止的期间中，由直流母线电压检测部51检测的直流母线电压Vdc确保恒定值的情况下，如果压缩机2的电动机的设定转速N相同，则调制度K也根据式(1)而成为大致相同的值。因此，在升压动作的停止动作起动的情况下，在已经满足式(4)的基础上满足式(5)，因此能够推测压缩机2的电动机的设定转速N成为减少趋势。因此，也可以省略图9的S204和S205的判定。
图10是示出实施方式1所涉及的电动机驱动控制装置的升压动作的停止动作的流程的图。
即，如图10所示，升压控制单元70在接受到升压动作的停止动作的起动指令时，在S301中，判定升压电路20是否为动作中。在是动作中的情况下，进入S302，否则，进入S304。
在S302中，升压控制单元70判定由直流母线电压检测部51在该时间点检测的直流母线电压Vdc是否为上升中。在是上升中的情况下，进入S303，否则，进入S304。
在S303中，升压控制单元70将指令发送到逆变器控制单元60，以使逆变器控制单元60将转速固定控制设为ON状态，并返回到S301。
在S304中，升压控制单元70将指令发送到逆变器控制单元60，以使逆变器控制单元60将转速固定控制设为OFF状态，并返回到S301。
(基准设定转速Ns以及基准调制度Ks)
前述基准设定转速Ns是在t2或t3、即升压动作的开始动作完成的时间点存储压缩机2的电动机的设定转速N而得到的基准设定转速。但是，在升压动作的开始动作中的直流母线电压Vdc上升时，转速固定控制处于ON状态，因此在t1～t2期间或t1～t3期间设定转速N为恒定值。因此，基准设定转速Ns也可以是在t1、即升压动作的开始动作的起动的时间点存储了压缩机2的电动机的设定转速N的基准设定转速。通过这样动作，能够得到以下的效果。
首先，说明基准设定转速Ns是在t2或t3、即升压动作的开始动作完成的时间点存储压缩机2的电动机的设定转速N而得到的基准设定转速的情况。
图11是示出比较例所涉及的电动机驱动控制装置的升压动作的时序图的图。
如图11所示，例如，如果在t2以后的升压动作中的t5下压缩机2的电动机的设定转速N下降，而满足式(4)和式(5)，则在t6下，升压电路20的升压动作的停止动作起动。而且，如果三相交流电源6的电源电压与升压动作的开始动作的起动前相比较变低，则由直流母线电压检测部51检测的直流母线电压Vdc与t1即升压动作的开始动作的起动时的值相比较下降，在t7下满足式(2)，其结果，升压动作的开始动作再次起动。
此时，如果基准设定转速Ns是在t2或t3、即升压动作的开始动作完成的时间点存储压缩机2的电动机的设定转速N而得到的基准设定转速，则在t8，即在由直流母线电压检测部51检测的直流母线电压Vdc上升至最终目标电压值的过程中，满足式(4)和式(5)这两方，升压电路20的升压动作的停止动作起动。即，在t8下，压缩机2的电动机的设定转速N不变化，从而满足式(5)。另外，由逆变器控制单元60计算的调制度K是与在t2或t3、即前次的升压动作的开始动作完成的时间点存储的基准调制度Ks相比较，因此在t8下，满足式(4)。即，在升压动作的开始动作未完成的状态下，反复进行升压动作的开始动作的起动指令和停止动作的起动指令，导致在由直流母线电压检测部51检测的直流母线电压Vdc中产生波动(hunting)。
接下来，说明基准设定转速Ns是在t1、即升压动作的开始动作的起动的时间点存储压缩机2的电动机的设定转速N而得到的基准设定转速的情况。
图12是示出实施方式1所涉及的电动机驱动控制装置的升压动作的时序图的图。
如图12所示，如果基准设定转速Ns是在t1、即升压动作的开始动作的起动的时间点存储压缩机2的电动机的设定转速N而得到的基准设定转速，则在t7下升压动作的开始动作再次起动时，基准设定转速Ns被更新。其结果，在t8下，不满足式(5)，升压电路20的升压动作的停止动作不被起动。因此，抑制在由直流母线电压检测部51检测的直流母线电压Vdc中产生波动。另外，基准调制度Ks在t9或t10、即升压动作的开始动作再次完成的时间点被更新。
另外，前述基准设定转速Ns和基准调制度Ks也可以在t6、即式(4)和(5)这两方成立的时间点被初始化，在这样动作的情况下，也能够得到与前述同样的效果。
<电动机驱动控制装置的作用>
以下，对实施方式1所涉及的电动机驱动控制装置的作用进行说明。
在电动机驱动控制装置1中，逆变器控制单元60在升压控制单元70使升压电路20进行升压动作的开始动作或升压动作的停止动作的期间使逆变器电路40以固定电动机的转速的方式进行动作，从而能够对升压动作的开始动作或升压动作的停止动作中的、来自升压电路20的输出电压即直流母线电压Vdc的每单位时间的电压变化量(电压变化的斜率)自由地进行变更而设定。因此，确保有源滤波器等高次谐波对策设备的控制和升压电路20的控制的稳定性。例如，通过以几秒左右达到最终目标电压值的方式设定电压变化量，从而抑制对作为空气调节装置200的能力造成影响。
另外，升压动作开始判定单元90和升压动作停止判定单元100根据基准调制度Ks和基准设定转速Ns，判定升压动作的开始动作和升压动作的停止动作的起动，因此仅在所需的运转区域进行升压动作的情况得到可靠化，提高运转效率。另外，根据与逆变器控制单元60在升压控制单元70使升压电路20进行升压动作的开始动作或升压动作的停止动作的期间使逆变器电路40以固定电动机的转速的方式进行动作的情况的相乘效果，升压电路20的升压动作的开始动作和停止动作中的稳定动作的确保进一步得到可靠化。

Claims (10)

1.一种电动机驱动控制装置，具备：
整流器，对从交流电源供给的交流电压进行整流；
升压电路，具有电抗器、开关元件和逆流防止元件，对从所述整流器供给的直流母线电压进行升压；
平滑电容器，对所述升压电路的输出进行平滑化；
逆变器电路，将通过所述平滑电容器进行了平滑化的直流母线电压变换为交流电压而供给到电动机；
升压控制单元，对所述升压电路的动作进行控制；
逆变器控制单元，对所述逆变器电路的动作进行控制；以及
直流母线电压检测部，检测从所述升压电路供给的直流母线电压，
所述逆变器控制单元在所述升压控制单元使所述升压电路进行升压动作的停止动作的期间，在从所述升压电路供给的直流母线电压是上升中的情况下，使所述逆变器电路以固定所述电动机的转速的方式进行动作。
2.根据权利要求1所述的电动机驱动控制装置，其中，
所述逆变器控制单元在所述升压控制单元使所述升压电路进行所述升压动作的开始动作的期间，使所述逆变器电路以固定所述电动机的转速的方式进行动作。
3.根据权利要求1或2所述的电动机驱动控制装置，其中，
具备升压动作停止判定单元，该升压动作停止判定单元判定是否进行所述升压动作的停止动作，
所述升压动作停止判定单元根据在所述升压动作的开始动作完成的时间点存储的、所述逆变器控制单元中的从直流母线电压向交流电压变换的调制度，判定是否进行所述升压动作的停止动作。
4.根据权利要求3所述的电动机驱动控制装置，其中，
所述升压动作停止判定单元根据所述电动机的转速，判定是否进行所述升压动作的停止动作。
5.根据权利要求1或2所述的电动机驱动控制装置，其中，
所述升压控制单元变更并设定在使所述升压电路进行所述升压动作的开始动作或所述升压动作的停止动作的期间中的、从所述升压电路供给的直流母线电压的每单位时间的变化量。
6.根据权利要求1或2所述的电动机驱动控制装置，其中，
所述开关元件和所述逆流防止元件中的至少某一方由宽带隙半导体构成。
7.根据权利要求6所述的电动机驱动控制装置，其中，
所述宽带隙半导体为碳化硅元件、氮化镓系的元件或者金刚石元件。
8.一种压缩机，具备：
权利要求1～7中任一项所述的电动机驱动控制装置；以及
电动机，通过所述电动机驱动控制装置而被驱动。
9.一种送风机，具备：
权利要求1～7中任一项所述的电动机驱动控制装置；以及
电动机，通过所述电动机驱动控制装置而被驱动。
10.一种空气调节装置，具备：
权利要求1～7中任一项所述的电动机驱动控制装置；以及
电动机，通过所述电动机驱动控制装置而被驱动。
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