CN106464172B - 压缩机驱动装置、具有它的压缩机和具有它们的制冷循环装置 - Google Patents

Abstract

本发明包括：对压缩机进行PWM驱动的控制部(23)；对压缩机的电动机供给电力的逆变电路部(4)；根据控制信号驱动逆变电路部(4)的驱动电路(5)；检测输出到电动机的电压的电压检测部(9)；和检测输出到电动机的电流的检测检测部(10)，在电压检测部(9)的检测值与电流检测部(10)的检测值之积大于规定的比较值的情况下，减小控制信号的占空比，将逆变电路部(4)供给电动机的输入电力控制在规定的输入电力以下。

Description

压缩机驱动装置、具有它的压缩机和具有它们的制冷循环 装置

技术领域

本发明涉及用于驱动使用无刷DC电动机的压缩机的压缩机驱动装置。

背景技术

现有技术中有一种容量控制阀的控制装置，为了避免制冷循环回路急剧的压力上升，对输入到占空比控制电路中的输入信号进行限制使其不会变成规定的占空比(例如，参照专利文献1)。

图8表示专利文献1所示的现有的容量控制阀的控制装置。如图8所示，该控制装置包括：使用占空比控制容量控制阀51的脉冲宽度调制(PWM)转换器52；对用于设定输入到脉冲宽度调制(PWM)转换器52中的电流的电压进行限制的输入电压限制电路53。

由此，在生成规定的占空比的脉冲信号的脉冲宽度调制(PWM)转换器52中，由输入电压限制电路53预先限制指示其规定的占空比的电压并将其输入。因此，即使设定成压缩机的排出端的压力异常变高的电压，也不会向容量控制阀51输入规定的占空比以上的占空比的脉冲信号。因此，能够避免压缩机启动时有可能产生的急剧的压力上升。

另外，也有一种技术是将施加于压缩机的电动机的电压的标量值(scalar value)限制在最大输出电压以下，有效地减少输入电流的谐波分量(例如，参照专利文献2)。

图9表示专利文献2所示的现有的压缩机驱动装置。

如图9所示，压缩机驱动装置包括：将来自交流电源的交流电压整流成直流电压的整流单元61；将整流单元61输出的直流电压转换成交流电压并施加于电动机的电力转换单元62；检测流过电动机的相电流的相电流检测器63a、63b；和对电力转换单元62施加于电动机的电压进行控制的控制单元64。

控制单元64包括：接收流过电动机的电流的指令值，基于电流的指令值，输出施加于电动机的电压的指令值的电流控制单元65；对施加于电动机的电压的标量值进行限制，使其变为由整流单元61输出的直流电压规定的最大输出电压以下的电压限制单元66。

电流控制单元65包括积分器。电流控制单元65基于电流的指令值和相电流检测器63a、63b的输出，使用积分器进行包括积分控制的控制运算，计算电压的指令值。

输出电压限制单元66利用电流控制单元65接收电压的指令值，计算电压指令值的标量值，当标量值超过由整流单元61输出的直流电压规定的最大输出电压时，限制施加于电动机的电压。另外，输出电压限制单元66将电压限制量反馈给电流控制单元65。电流控制单元65从积分器的输出减去由输出电压限制单元66接收反馈而得的电压限制量。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-197663号公报

专利文献2：国际公开第2014/010225号

发明内容

发明要解决的课题

但是，在上述现有的结构中，如果对电源负荷增大，则随着电流变化而产生的噪声的影响也大。因此，需要绕组等减噪部件，存在结构变得复杂的问题。

另外，在仅检测输入电流并进行控制的情况下，存在以下的课题。输入电流，因电动机的转速不同波形的频率各异，所以包含在一定时间间隔中的波形的峰值的个数各不相同。即，因电动机的转速不同，输入电流波形的疏密度各异。因此，即使以一定时间间隔检测输入电流，也难以获得准确的电流值。

另外，即使修正检测值，如果在一定时间间隔期间，单纯地对以规定的周期取样的检测值进行平均，这种修正也难以获得准确的电流值。

本发明就是为了解决上述现有的课题，着眼于输入电压检测部的检测值与输入电流检测部的检测值之积进行控制，由此能够将向压缩机或电动机输入的输入电力控制在规定值左右的一定值。由此，能够提供不必停止压缩机就能安全地进行动作的可靠性高的压缩机驱动装置。

用于解决课题的方法

为了解决前述存在的课题，本发明的压缩机驱动装置包括：对压缩机的电动机供给电力的电力转换电路；根据控制信号驱动上述电力转换电路的驱动电路；检测输出到上述电动机的电压的电压检测部；检测输出到上述电动机的电流的电流检测部；和控制部，在上述电压检测部的检测值与上述电流检测部的检测值之积大于规定的比较值的情况下，上述控制部减小上述控制信号的占空比，将上述电力转换电路供给到上述电动机的电力控制在规定的电力以下。

由此，即使在过负荷时、和发生电压变动和负荷变动等急剧的旋转变动的情况下，也能进行输入电力一定控制，不必停止压缩机就能安全地进行动作。

发明的效果

本发明的压缩机驱动装置在于，利用廉价的电流检测单元，在过负荷时也能进行输入电力一定控制(将输入电力控制为一定)。因此，不必停止压缩机，能安全地进行动作。

附图说明

图1是本发明的实施方式1的压缩机驱动装置的框图。

图2是表示本发明的实施方式1的压缩机驱动装置的各部分的信号波形和处理内容的时序图。

图3是本发明的实施方式1的关于压缩机驱动装置的输入电力一定控制的微流程图。

图4是表示本发明的实施方式1的压缩机驱动装置的运转处理的控制动作的流程图。

图5是表示本发明的实施方式1的压缩机驱动装置的输入电力一定控制的占空比的设定动作的流程图。

图6是装载有本发明的实施方式1的压缩机驱动装置的制冷循环装置的结构图。

图7是安装有压缩机驱动装置的压缩机的分解立体图。

图8是表示现有的容量控制阀的控制装置的电路图。

图9是现有的电动机驱动装置和压缩机驱动装置的电路框图。

具体实施方式

第1发明在于，包括：对压缩机的电动机供给电力的电力转换电路；根据控制信号驱动上述电力转换电路的驱动电路；检测输出到上述电动机的电压的电压检测部；检测输出到上述电动机的电流的电流检测部；和控制部，在上述电压检测部的检测值与上述电流检测部的检测值之积大于规定的比较值的情况下，上述控制部减小上述控制信号的占空比，将上述电力转换电路供给到上述电动机的电力控制在规定的电力以下。

由此，利用廉价的电流检测单元，在过负荷时也能将向压缩机输入的输入电力控制在一定。因此，不必停止压缩机，能安全地进行动作。

另外，通过抑制占空比来减少电动机的转速，所以能够以尽可能接近因输入电力一定控制转速下降之前的目标转速来驱动电动机。

另外，通过有意抑制向压缩机输入的输入电力，能够降低与压缩机的输入电力成比例增加的谐波分量。因此，尤其是不必追加部件，能廉价地应对高次谐波限制。

另外，无需使用电抗器等沉重的部件，就能应对高次谐波限制。因此，对于搬运压缩机驱动装置时的冲击、振动的可靠性提高。

第2发明特别是在第1发明中，还包括修正部，该修正部根据上述电动机的转速对上述电压检测部的检测值与上述电流检测部的检测值之积或上述比较值进行修正。

通过根据转速施加修正，能够将输入电流波形的疏密度考虑在其中进行修正。因此，即使电流检测部采用廉价的结构，例如采用利用运算放大器等对流过分流电阻的微小电流进行放大的结构，也能将压缩机的输入电力控制在一定。

第3发明特别是在第1发明中，还包括修正部，该修正部根据上述电动机的导通角对上述电压检测部的检测值与上述电流检测部的检测值之积或上述比较值进行修正。

通过根据导通角施加修正，在施加120度以上的导通角的情况下，包括他相与通电重叠而产生的电路基板中的损失(基板损失)在内，能够将压缩机的输入电力控制在一定。

第4发明特别是在第1～3中任一项发明中，上述电动机是包括设置有永磁铁的转子和设置有三相绕组的定子的无刷DC电动机，上述控制部以三相输出电压对上述电动机进行PWM驱动。

由此，能够抑制因过负荷引起的流过无刷DC电动机的电流的增加。另外，在PWM驱动控制中，控制换流、计算旋转速度、控制导通角均需要转子的旋转位置信息，在该压缩机驱动装置中，位置检测电路部能够很容易地检测零交叉点。

因此，旋转位置检测的可靠性提高，能够进行稳定的驱动控制。由此，能够使用动作可靠性高的无刷DC电动机进行PWM驱动控制。

另外，旋转位置检测的可靠性提高，由此，转子相位不会因导通角变更而偏离，电动机的旋转稳定。因此，在转子相位偏离导致基板损失发生改变的情况下，也能将压缩机的输入电力控制在一定。

第5发明在于，上述控制部根据从上述电动机施加反电动势的时间来调整上述控制信号的导通角。

当控制部调整控制信号的占空比时，施加反电动势的时间发生变化。通过根据该时间调整导通角，能够将电压、电流的相位差控制在规定值内。

因此，在使用IPM电动机的情况下，也不会受到因转子相位偏离而改变的负荷转矩的影响，能够将压缩机的输入电力控制在一定。

第6发明特别是在第1发明中，上述控制部取与紧接当前检测之前的检测值的变化量在第1阈值以下的检测值作为上述电压检测部的检测值或上述电流检测部的检测值。

由此，在电压或者电流瞬间发生变动的情况下也能继续稳定地动作。

第7发明特别是在第1发明中，包括检测上述压缩机的温度的温度检测部，当上述温度检测部的检测值大于规定值时，上述控制部减小上述占空比。

通过检测压缩机的温度，能够预测压缩机承受过大负荷。

第8发明特别是权利要求1～7中任一项发明的压缩机驱动装置以与压缩机的外壳接触的方式被安装于上述外壳。

由此，能够增加制冷循环装置的有效空间。另外，在制冷循环装置内选择收纳压缩机驱动装置的场所的自由度增大。

第9发明是一种制冷循环装置，其包括：具有压缩机、蒸发器、减压器和散热器的制冷循环回路；和第1～7中任一项发明的压缩机驱动装置。

第10发明是一种制冷循环装置，其包括制冷循环回路，该制冷循环回路包括第8发明的压缩机、蒸发器、减压器和散热器。

由此，成为过负荷时也能进行稳定的持续运转，并且收纳空间和进行热考虑后的收纳场所的自由度增大的制冷循环装置。

下面，参照附图说明本发明的实施方式。此外，本发明并不限于该实施方式。

(实施方式1)

图1是本发明的实施方式1的压缩机驱动装置的框图。图2是表示本发明的实施方式1的压缩机驱动装置的各部分的信号波形和处理内容的时序图。图3是本发明的实施方式1的压缩机驱动装置的输入电力一定控制的微流程图。图4是表示本发明的实施方式1的压缩机驱动装置的运转处理的流程图。图5是表示本发明的实施方式1的压缩机驱动装置的输入电力一定控制的流程图。

在图1中，压缩机驱动装置24与工频交流电源1和电动压缩机(未图示，以下简称压缩机)连接。压缩机包括作为电动机的无刷DC电动机203。压缩机驱动装置24包括：将工频交流电源1的交流电力转换成直流电力的整流部2；和作为驱动无刷DC电动机203的电力转换电路的逆变电路部4。

另外，压缩机驱动装置24还包括：驱动逆变电路部4的驱动电路5；检测无刷DC电动机203的端子电压的位置检测电路部6。

另外，压缩机驱动装置24包括温度检测部3。

压缩机驱动装置24包括：利用电阻将从整流部2供给到逆变电路部4的直流电源电压进行分压的分压电路7；和检测流过电动机的电流的分流电阻8。

包括作为控制逆变电路部4的控制部的微处理器23。

微处理器23包括：检测施加于电动机的电压的电压检测部9；检测流过电动机的电流的电流检测部10；修正部11；位置检测部12；决定导通角的导通角控制部13；导通角更新计时器14；生成换流信号的换流控制部15；PWM控制部16；和用于对驱动电路5进行驱动的驱动器控制部17。即，微处理器23是以多个转速驱动压缩机的控制单元。

电压检测部9通过检测由分压电路7分压后的电压，检测施加于电动机的电压。即，电压检测部9是取得压缩机的电动机(驱动元件)的直流电源的输入的电压检测单元。

电流检测部10通过利用运算放大器对在分流电阻8中产生的电压进行放大，检测流过电动机的电流。即，电流检测部10是检测流过压缩机的电流值的电流检测单元。

温度检测部3直接或间接地检测压缩机的温度。为了直接检测压缩机的温度，例如也可以将温度检测部3与压缩机的外壳接触。

修正部11计算由电压检测部9检测出的电压值与由电流检测部10检测出的电流值之积(输入电力值)。然后，在该输入电力值超过后述的比较值的情况下，修正部11对占空比设定部22指示将压缩机的输入电力抑制在与该输入电力值大致相等的占空比(导通率)。

另外，修正部11根据温度检测部3的检测值，对占空比设定部22指示抑制为占空比。

另外，修正部11对导通角控制部13指示使其成为与因占空比而变化的反电动势的宽度成比例的导通角。

位置检测部12包括：针对来自位置检测电路部6的输出信号，检测无刷DC电动机203的磁极位置的位置检测判定部18；决定对磁极位置检测开始取样的位置检测待机部19。

另外，微处理器23包括：针对来自位置检测判定部18的输出，计算旋转速度的旋转速度检测部20；占空比设定部22；和载波输出部21。

无刷DC电动机203是六极的凸极集中式绕组电动机。无刷DC电动机203包括三相绕组的定子203a与转子203b。

定子203a是六极九槽构造。定子203a包括：各相的定子绕组203u、定子绕组203v、定子绕组203w。

转子203b在内部设置有：永磁铁203α、永磁铁203β、永磁铁203γ、永磁铁203δ、永磁铁203ε、永磁铁203ζ。转子203b中埋设有产生磁阻转矩的磁铁。

逆变电路部4包括：六个三相桥接的开关晶体管Tru、Trx、Trv、Try、Trw、Trz；分别与其并联连接的续流二极管Du、Dx、Dv、Dy、Dw、Dz。

位置检测电路部6由比较器(未图示)等构成。位置检测电路部6利用比较器对基于无刷DC电动机203的感应电压的端子电压信号与基准电压进行比较，获得位置检测信号。

在位置检测待机部19中，为了将峰值电压信号从位置检测电路部6的输出信号中分离出来，仅提取位置检测信号，设定等待时间。

位置检测判定部18从位置检测电路部6的输出信号中获得转子203b的位置信号，生成位置检测信号。

导通角控制部13基于由位置检测判定部18获得的位置检测信息，控制在换流控制部15中所使用的导通角。导通角更新计时器14设定由导通角控制部13更新导通角的周期。

导通角控制部13根据修正部11的指示，将导通角调整为与电动机产生反电动势的时间成比例的导通角。

换流控制部15根据位置检测判定部18的位置信号与导通角控制部13的导通角，计算换流的时间。换流控制部15生成开关晶体管Tru、Trx、Trv、Try、Trw、Trz的换流信号。

旋转速度检测部20在一定期间统计来自位置检测判定部18的位置信号，并测定脉冲间隔。由此，计算无刷DC电动机203的旋转速度。

占空比设定部22根据从旋转速度检测部20获得的旋转速度与指令旋转速度的偏差，进行占空比的加减运算，将占空比输出到PWM控制部16。

在占空比设定部22中，根据旋转速度指令，如果实际旋转速度低，则增大占空比，反之如果实际旋转速度高，则减小占空比。

如果有来自修正部11的指示，则占空比设定部22将占空比作为当前占空比以下的占空比。

在载波输出部21中，设定对开关晶体管Tru、Trx、Trv、Try、Trw、Trz进行开关的载波频率。在本实施方式中，载波频率设定在3kHz至10kHz之间。

在PWM控制部16中，根据占空比设定部22所设定的占空比与载波输出部21所设定的载波频率输出PWM调制信号。

驱动器控制部17合成换流信号、PWM调制信号和导通角、以及提前角，生成对开关晶体管Tru、Trx、Trv、Try、Trw、Trz进行ON/OFF(开/关)的驱动信号(控制信号)。然后，驱动器控制部17将该驱动信号输出到驱动电路5。

在驱动电路5中，基于驱动信号，进行开关晶体管Tru、Trx、Trv、Try、Trw、Trz的ON/OFF开关，驱动无刷DC电动机203。

下面，对采用以上方式构成的压缩机驱动装置的动作、作用进行说明。

参照图2，对压缩机驱动装置24的各种波形进行说明。压缩机驱动装置24以导通角150度、提前角15度来控制无刷DC电动机203。

导通角控制部13设定最大值为150度，最小值为120度。

如图2所示，无刷DC电动机203的U相、V相、W相的端子电压Vu、Vv、Vw的相位以各错开120度的状态变化。此处，将逆变电路部4供给定子绕组203U、203V、203W的供给电压作为供给电压Vua、Vva、Vwa。

另外，将在定子绕组203U、203V、203W中产生的感应电压为感应电压Vub、Vvb、Vwb。将换流切换时逆变电路部4的续流二极管Du、Dx、Dv、Dy、Dw、Dz中的任意一个导通而产生的脉冲状的峰值电压作为峰值电压Vuc、Vvc、Vwc。

此时，端子电压Vu、Vv、Vw是供给电压Vua、Vva、Vwa、感应电压Vub、Vvb、Vwb和峰值电压Vuc、Vvc、Vwc的合成波形。

比较器输出信号PSu、PSv、PSw是通过比较端子电压Vu、Vv、Vw与作为直流电源电压的二分之一电压的虚拟中性点电压VN来决定的。

另外，位置检测部12包括等待时间，由此可以忽略峰值电压Vuc、Vvc、Vwc。因此，比较器输出信号PSu、PSv、PSw表示感应电压Vub、Vvb、Vwb的正负和相位。

此处，如果直流电源电压急剧下降，则无刷DC电动机203的实际旋转速度与直流电源电压的变化率成比例地下降。

另外，作为感应电压与虚拟中性点电压VN交叉的交叉点的零交叉点包含在通电区间，难以检测出来。

另一方面，如果直流电源电压急剧上升，则无刷DC电动机203的实际旋转速度急剧增大。零交叉点包含在峰值电压中，难以检测出来。

在这两种情况下，导致转子的磁极位置的错误检测，有可能发生失调。因此，有可能难以很好地驱动控制无刷DC电动机203。

在换流控制部15中，微处理器23的位置检测待机部19开始计时器的计数动作，待机直至经过换流时间。经过换流时间后，向驱动电路5输出驱动信号，进行换流动作。

在进行换流动作时，逆变电路部4的开关晶体管Tru、Trx、Trv、Try、Trw、Trz中的任一状态从ON切换成OFF后，直至在之前导通的定子绕组203u、转子绕组203v、转子绕组203w中积蓄的能量通过续流二极管Du、Dx、Dv、Dy、Dw、Dz中的任一个的导通而释放的期间，产生脉冲状的峰值电压Vuc、Vvc、Vwc。

位置检测部12忽略该峰值电压Vuc、Vvc、Vvw后，感应电压Vub、Vvb、Vwb根据通过虚拟中性点电压VN的交叉点，进行磁极位置的位置检测。

修正部11根据转速与导通角，对与作为电压检测部9的检测值和电流检测部10的检测值之积的输入电力值进行比较的比较值进行进一步的修正。在输入电力值超过该比较值的情况下，修正部11对占空比设定部22指示将其抑制在压缩机的输入电力与规定值大致相等的占空比。像这样，通过增减电动机的基本转速，能够将压缩机的输入电力控制在与规定值大致相等的一定值(以下，将本控制称作输入电力一定控制)。因此，不必停止压缩机就能进行动作。

另外，如果占空比设定部22调整占空比，则施加反电动势的时间发生变化。通过与施加该反电动势的时间成比例地调整导通角，能够将电压与电流相位控制保持在规定值内。因此，不必停止压缩机就能安全地进行驱动。

电压检测部9以采用廉价电阻构成的电阻分压作为输入，检测供给到逆变电路部4的直流电源电压的电压。电流检测部10将利用运算放大器对由低电阻且廉价的分流电阻8检测出的电压进行放大后的电压作为输入，检测流过压缩机的电流。

下面，使用流程图，对输入电力一定控制的详细情况进行说明。

输入电力一定控制用于防止在过负荷时、和针对起因于电压变动和负荷变动等的电流急剧变化、电压变化进行驱动控制而发生的压缩机的停止。在输入电力一定控制中，在输入电力值超过在预先设定的设定值上加上转速和导通角的修正后的比较值的情况下，改变占空比，将压缩机的输入电力控制在一定。

或者，在加上转速和导通角的修正后的输入电力值超过预先设定的设定值比较值的情况下，改变占空比，将压缩机的输入电力控制在一定。

图3是本发明的实施方式1的压缩机驱动装置的输入电力一定控制的控制微流程图。

在图3中，首先，在运转处理(步骤100)中，进行输入电力值的计算处理和输入电力一定控制的开始或解除的判定。接下来，在输入电力一定控制(步骤200)中，为了进行输入电力一定控制，进行用于根据输入电力值与比较值的比较结果来增减转速的占空比的设定。进而，如果考虑输出不足等控制性能，则优选进行导通角设定(步骤300)。

图4是表示本发明的实施方式1的压缩机驱动装置的运转处理的控制动作的流程图。图5是表示本发明的实施方式1的压缩机驱动装置的输入电力一定控制的占空比的设定动作的流程图。

图4是图3所示的运转处理(步骤100)的详细图，图5是图3所示的输入电力一定控制(步骤200)的详细图。

对图4所示的运转处理进行说明。在运转处理中，首先，在输入电力一定控制中，根据转速和导通角，修正用于与输入电力值进行比较的比较值(步骤101)。

首先，对与转速相应的比较值的修正进行说明。例如，在当前的转速为高速旋转的情况下，“比较值＝设定值”。在当前的转速为低速的情况下，“比较值＝设定值+转速修正”。即，转速越低，进行越增大比较值的修正。

该与转速相应的修正，在根据每个转速的电角进行电流输入的检测的情况下并不特别需要。但是，在以一定的时间间隔进行电流输入的检测的情况下，则是必需的。

电动机越是低速旋转，电流波形的周期越慢，所以包含在一定时间间隔中的波形的峰值个数变稀疏，检测出来的检测值偏小。反之，在高速旋转的情况下，电流波形的周期快，所以包含在一定时间间隔中的波形的峰值个数变密，检测出来的检测值偏大。

像这样，在向压缩机输入的输入电力相同的状态下，因输入电力的检测方法不同，根据转速检测出来的检测值也会产生差异。因此，通过基于转速进行的修正，纠正这些偏差。

下面，对与导通角相应的比较值的修正进行说明。在导通角大于120度的情况下，通电与其他的相相互重叠，从而产生基板损失。但是，在流过无刷DC电动机203的电压和电流中，不会显现因基板损坏而引起的输入电力损失。因此，为了将输入电力控制在一定，必须要把基板损失考虑在内。

因此，在导通角大于120度的情况下，将预先假设的基板损失设定为修正值，从比较值中减去该修正值，由此，将其修正为比导通角为120度以下时的比较值稍小的值。即，“比较值＝设定值－修正值”。

另外，对与共振频带相应的转速的修正进行说明。例如，在目标转速不在共振频带的情况下，“比较值＝设定值”。在目标转速值在共振频带的情况下，“比较值＝设定值－转速修正”。

即，为了将压缩机的输入电力控制在一定，在转速降低的转速区域内存在共振频带的情况下，降低转速的目标值(目标转速)以避开共振频带。在目标转速下降至共振频带上限的情况下，避开共振频带，将目标转速作为共振频带下限值。

由此，能够避免转速进入共振频带。进而，通过在比较值上加上修正值，与通常时相比，难以解除输入电力一定控制。

像这样，对实施难以解除输入电力一定控制的修正的理由进行说明。在采用与通常时相同的比较值，避开共振频带并降低转速的情况下，目标转速，与将通常时的压缩机的输入电力控制在一定的目标转速相比，多减少与位于共振频带的转速相应的量。因此，有时会立即解除输入电力一定控制。如果在此状态下解除输入电力一定控制，则会使转速增大从而再次超过共振频带。

但是，原本在共振频带的上限就是输入电力值超过比较值，所以会进入输入电力一定控制，因此在共振频带的上限，输入电力值再次超过比较值，进入输入电力一定控制。之后，避开共振频带区域，进入使目标转速减少的控制。因此，在最坏的情况下，转速就会反复在共振频带上来去。为了防止发生这种情况，进行修正使其难以解除输入电力一定控制。

即，目标转速在共振频带时的比较值比目标转速在共振频带以下时的比较值小。

例如，对在以200W±10W将压缩机的输入电力控制在一定的情况进行说明。在目标转速不在共振频带的情况下，输入电力一定控制的解除条件设为如果压缩机的输入电力为190W以下则解除即可。另一方面，在目标转速在共振频带的情况下，在共振频带的上限，为了在低于200W的条件下能够动作，需要在共振频带的下限设定解除条件。于是，例如将输入电力一定控制的解除条件设定为如果压缩机的输入电力在170W以下则解除控制。

这些设定既可以是使用预先设定的值的方法，也可以是针对当前的转速下的压缩机的输入电力而设定值的方法，其方法没有限制。

如以上所述，在目标转速覆盖共振频带的情况下，将输入电力一定控制的比较值作为从通常时的输入电力一定控制的比较值中减去修正值而得的值。由此，能够不多次在共振频带中往来地，并且在避开共振频带区域的转速的基础上不停止运转地将压缩机的输入电力控制在一定。

返回图4的流程图继续进行说明。在步骤101的处理后，进入步骤102，计算输入电力值。计算电压检测部9检测的电压值的一定时间间隔(例如1秒)的平均值与电流检测部10检测的电流值的一定时间间隔(例如1秒)的平均值之积(例如，1秒的平均电压值×1秒的平均电流值)(步骤102)。

此处，对将输入电压与输入电流用作一定时间间隔的平均值的目的进行说明。其中一个目的在于，在比较目标转速与当前的转速并且使压缩机的转速接近目标值的过程中，反馈控制不会因略微的电压变动或电流变动等而紊乱，能够修正当前的状态。将略微的电压变动、电流变动等看作干扰(杂音)，由此，即使有略微的电压变动和电流变动等，也能进行稳定的控制。

另一个目的在于，在压缩机所进行的压缩工序与排出工序中，不会受到因其每个区间所需的转矩量不同而引起的转速变动的影响，能够进行稳定的控制。

另外，也可以对于电压检测部9所检测的电压值与电流检测部10所检测的电流值之积，进行不同于在步骤101中所进行的修正的其他修正。

对该修正的目的进行说明。从电压与电流的变动因素的观点来看，电压有因工频交流电源1的供给电压的变动、和因电源线路阻抗的影响而发生变动的因素。另外，电流有起因于制冷循环的负荷状态而发生变动的因素。

像这样，电压与电流具有各不相同的变动因素。于是，为了针对干扰对整个转速控制系统进行稳定的控制，检测两个干扰并进行修正。由此，尽量消除影响电压和电流的变动因素。另外，能够实现高精度的转速控制，足以检测用于计算压缩机的压缩工序和排出工序的各个区间所需的转矩量的一圈转速的旋转偏差。此外，对于修正的值本身，例如在电流检测等中，包括检测方式或者差异等，所以它是设计中的事项。

此处，根据稳定度来设定平均化的间隔(上述情况下，1秒)。例如，在对于稳定的电压变动的因素少，且发生明显电压变动时想要进行应对的情况下，需要将电压值的平均时间设定得短，所以也可以是100毫秒。即，平均化的时间在于，根据针对各个变动因素想要滤波的时间、和稳定时快速应对的时间来设定即可。

另外，本实施方式的平均包括：对于每个时间的即刻值的取样进行平均化的情况；作为噪声处理，减去最大值、最小值进行平均化的情况；对于由平均值决定的时间，进一步划分时间，求出各个平均值，进一步有阶段地进行平均化的移动平均的情况。

另外，本实施方式的平均也包括：使用在当前的值中加减所限制的更新值的计算方式的情况。该计算方式在于，例如在当前值为20，输入值为40的情况下，将更新值与当前值之比限制为±1，使其不会从20一下子变成40，而是使其有阶段地(渐进地)变成21、22。

即，本实施方式的平均值在于，并非仅表示单纯的平均值，包括针对平均值而施加的除噪等处理。

另外，在步骤102中，也可以将用于计算输入电力值的电压值或者电流值的一定时间间隔的平均值作为以下将要说明的代表值。代表值是指，包含在比用于平均化的一定时间间隔长的一定时间(在本说明书中称作稳定时间)内的多个平均值中的、与之前的平均值的变化量在第1阈值以下的平均值。此处，第1阈值优选设定成压缩机的输入所允许的最大输入电力量的大约10％的电力量。

对采用稳定时间内的代表值的理由进行说明。启动压缩机后，转速在数秒后达到目标转速。但是，制冷循环回路的压力不会像压缩机的转速那样急剧地变化，而是以缓缓变动的方式变化。

另外，在冷藏库等情况下，压缩机的吸入压力从压缩机启动前达到平衡的压力逐渐下降。因此，压缩机刚启动后，吸入压力高，对压缩机的负荷非常大，但是之后，随着吸入压力的下降，负荷也变轻。

当因上述的压力变动压缩机上的负荷变化时，电压值和电流值也发生变化。必须将压力的变动导致的电压值和电流值的变化与压力稳定时的电压值和电流值的变化分开进行考虑。即，如果使用根据因压力的变动而急剧变化的电压值和电流值计算出的输入电力来变更占空比，则转速的增减有可能过大。

于是，通过采用与之前的平均值的变化量在第1阈值以下的平均值，去掉不必要的转速的变化，能够稳定地运转压缩机。

即，用于平均化的一定时间间隔是为了消除压缩机稳定运转状态下的干扰的影响而设置的时间。另一方面，在能够预先假设在在启动等时，因压力条件、环境因素负荷发生变化的情况下，稳定时间是为了消除这些影响而设置的时间。

此外，如以上所说明的那样，在压缩机启动后的经过时间包含在稳定时间中的情况下，优选将用于计算输入电力值的电压值或者电流值的一定时间间隔的平均值取为与之前的平均值的变化量在第1阈值以下的平均值。但是，并非限于此，也可以始终将用于计算输入电力值的电压值或者电流值的一定时间间隔的平均值采用为与之前的平均值的变化量在第1阈值以下的平均值。

返回图4的流程图继续进行说明。在步骤102的处理后进入步骤103，对当前的运转状态是否为输入电力一定控制中进行判定。如果是输入电力一定控制中，则进入下一个步骤104。

在步骤104中，根据有无设备侧条件的变化，判断是否解除输入电力一定控制。

作为符合该设备侧条件的变化的情况例如有：冷藏库所需的电力降低的情况；和来自冷藏库侧的指示目标转速比在当前的输入电力一定控制中受到抑制的转速低的状态的情况。

冷藏库所需的电力降低的情况是，压缩机的输入电力低于要限制的值的情况。因此，无需占空比的减法、即，无需转速的限制，所以即使解除输入电力一定控制，也不会有问题。

另外，在来自冷藏库侧的指示目标转速比在当前的输入电力一定控制中受到抑制的转速低的状态的情况下，为了优先冷藏库侧的指示目标转速，以比输入电力一定控制的转速低的指示目标转速进行抑制。因此，无需进行输入电力一定控制，即使解除输入电力一定控制，也不会有问题。

在符合这些设备侧条件的变化的情况下，解除输入电力一定控制(步骤105)。

此时的解除条件在于，如果是冷藏库所需的电力降低的情况下，优选“输入电力值＜比较值-迟滞”。另外，如果是来自冷藏库侧的指示目标转速发生改变的情况下，优选“转速＜目标转速(-转速变动允许转速)”。像这样，针对解除来设置规定的迟滞，由此，能够将不重复输入电力一定控制的开/关(开始与解除)的值用作阈值。因此，特别是在负荷状态容易产生变动的情况下，和因压缩机的气缸容积需要相对于转速部分变动的情况下，也能进行稳定的控制。

如果不符合设备侧条件的变化，为了继续输入电力一定控制，进入图3的步骤200。

下面，在步骤103中，在当前的运转状态并非输入电力一定控制中的情况下，即，在进行通常的转速控制的情况下，对在步骤101中计算出的比较值与在步骤102中计算出的输入电力值进行比较(步骤106)。

在输入电力值大于比较值(输入电力值＞比较值)的情况下，判断为其满足用于抑制输入电力值的条件，进入输入电力一定控制(步骤107)。

在输入电力值为比较值以下(输入电力值≤比较值)的情况下，将温度检测部3的检测值与规定温度(例如90℃)(步骤108)。

如果温度检测部3的检测值比规定温度大，则判断为压缩机的负荷高，压缩机的输入电力增大的可能性高，进入输入电力一定控制(步骤107)。如果温度检测部3的检测值在规定温度以下，为了继续进行通常控制，进入图3的步骤200。

下面，对图5的输入电力一定控制进行说明。首先，比较压缩机的实际转速与目标转速(步骤201)。

实际转速比目标转速大(实际转速＞目标转速)的情况，是例如在图4中的步骤104的说明中列举符合设备侧条件的变化的例子的情况，即，来自冷藏库侧的指示目标转速比在当前的输入电力一定控制中受到抑制的转速低的状态的情况。在此情况下，并非将压缩机的输入电力控制在一定，也可以仅朝着目标转速进行减速控制即可。因此，在步骤204中，作为通常控制，减去占空比，进行朝着目标转速减少实际转速的减速处理。

在实际转速为目标转速以下(实际转速≤目标转速)的情况下，进入步骤202。在步骤202中，对当前的运转状态是否为输入电力一定控制中进行判定。

如果当前的运转状态为输入电力一定控制中，则进入步骤204。该状态为，实际转速为目标转速以下、即实际转速与目标转速并不相等的状态，或者实际转速未达到目标转速需要对其加速的状态。因此，在步骤204中，作为通常控制，进行稳定处理(维持输出)，或者，增加占空比进行朝着目标转速对其加速的加速处理。

在步骤202中，如果当前的运转状态是输入电力一定控制中，则进入步骤203。

在步骤203中，对输入电力值与比较值相比是否大于规定值α进行判定。规定值α是设定为比较值的1％左右的值。例如，如果比较值为200W，则规定值α为2W。在输入电力值与比较值之差为规定值α以下的情况下，进入步骤205。在步骤205中，不更新占空比，维持输出。

即使在稳定运转时，压缩机的输入电力也有可能略微变动。如果因该略微的变动而变更占空比，就会破坏控制的稳定性。因此，在步骤203、步骤205中，如果输入电力值的变动低于规定值α，则不更新占空比，由此防止控制变得不稳定。

在步骤203中，在输入电力值与比较值相比大于规定值α的情况下，进入步骤206。在步骤206中，对输入电力值与比较值相比是否比规定值β大进行判定。规定值β是比规定值α大的值，设定为比较值的5％左右。例如，如果比较值为200W，则规定值β为10W。规定值β也是输入电力一定控制的允许值的上限。

在输入电力值与比较值相比大于规定值α(输入电力值＞比较值+α)，且大于规定值β(输入电力值＞比较值+β)的情况下，进入步骤208。此时是输入电力值比输入电力一定控制的允许值大的状态。因此，在步骤208中，增大占空比的减去值，加快转速的减速，使输入电力值与比较值相比低于规定值β。

另一方面，在输入电力值与比较值之差为规定值β以下(输入电力值≤比较值+β)的情况下，进入步骤207。此时是输入电力值处于输入电力一定控制的允许值内的状态。因此，减小占空比的减去值，进行转速的减速，将输入电力值控制在与比较值相比低于规定值α。

像这样，如果输入电力值与比较值之差小，则通过减小占空比的减去量，使输入逐渐保持在允许值内。因此，能够进行转速控制，而不会发生急剧的电流变化。

由此，能够抑制大的电流变化导致的自发的负荷变动和产生噪声。

此外，在本实施方式中，在输入电力值与比较值相比超过规定值α的情况、与超过规定值α的两个阶段中，使减小占空比的比例各不相同。但是，根据冷藏库的系统状态和压缩机的环境，因转速的加减速和负荷而引起的压缩机的输入电力的变动大的情况下，也可以分几个阶段使减小占空比的比例各异。由此，能够进行更稳定的输入电力一定控制。

下面，对图3所示的导通角设定(步骤300)进行说明。为了进行无刷DC电动机的转速控制，必须检测转子的磁极位置。因此，位置检测电路部6利用在具有电感成分的转子绕组上产生的感应电压，生成位置检测信号。导通角控制部13根据该位置检测信号变更导通角，进行广角控制(导通角150度)。

但是，如果根据过负荷状态负荷电流增大，供给到无刷DC电动机的电压波形畸变，则在切换导通的时间产生的反电动势被交流电压埋没。因此，位置检测电路部6有时无法检测零交叉点。

在PWM控制中，根据位置检测信号进行换流控制、旋转速度计算、导通角控制。因此，位置检测信号是进行PWM控制的重要因素，其动作可靠性将会影响整个系统的动作可靠性。

反电动势的产生时间是切换导通的时间，即电压相位的时间。另外，之后，反电动势变为零的时间是电流相位变为零的时间。

因此，根据该反电动势可知电压、电流相位的关系，所以能够估测转子的旋转位置。控制感应电压使其不被反应电压埋没与将反电动势与电流相位控制保持一定是同样的。即，只要能够检测转子的旋转位置，就能判断正在进行稳定的控制。

如果负荷相同，则施加反电动势的时间(称作反电动势的宽度)在与每个转速的电角的时间轴上相同。换言之，根据转速的增加电压宽度变小。因此，修正部11设定导通角，使反电动势的宽度不会影响检测感应电压。由此，能够将电压相位与电流相位保持固定。

如以上所述，在本实施方式中，通过将检测值进行平均化，和根据作为平均电流值与平均电压值之积的输入电力值和比较值，抑制占空比来进行输入电力一定控制，由此，即使是过负荷时，也能以一定输入电力值进行稳定的转速控制。

另外，通过采用多个平均化的检测值中的与之前的值的变化量为规定的变化量以下的值作为检测值，能够消除因负荷的急剧变化所引起的检测值的变化，能够进行稳定的转速控制。

另外，在能够检测位置的状态下对反电动势的宽度实施导通角控制，由此，即使是在输入电力一定控制中，电压、电流相位也保持一定的关系，所以适当地控制转子的旋转位置。因此，位置信号检测的检测可靠性提高，能够针对过负荷进行可靠性高的转速控制和精细的转速控制。

另外，电路内噪声也减少，所以位置检测部12的误动作风险也降低，能够进行稳定的转速控制。

图6是装载有压缩机驱动装置的冷藏库的概略结构图。图7是安装有压缩机驱动装置的压缩机的分解立体图。

在图6中，冷藏库31包括制冷循环回路，该制冷循环回路包括：压缩机驱动装置24驱动的压缩机32；使压缩机32压缩的高温高压的气体制冷剂散热的散热器33；对散热后的制冷剂进行减压的减压器(未图示)；和使减压后的制冷剂蒸发，对库内进行冷却的蒸发器34。制冷循环回路还可以包括使制冷剂蒸发的第2蒸发器35。压缩机32与压缩机驱动装置24相邻设置。

如图7所示，压缩机驱动装置24优选以与压缩机32的外壳32a接触的方式进行安装。

压缩机驱动装置24包括：构成逆变电路部4的半导体元件、微处理器23、封装有构成温度检测部3的热敏电阻的印刷电路板40、收纳印刷电路板40并具有直接安装在压缩机32上的安装支脚(未图示)的收纳箱41、和将收纳箱41的开口部盖住的盖42。盖42采用热传导好的金属材料形成，用螺钉43固定于收纳箱41。

压缩机32包括：在内部收纳电动机和压缩机构的外壳32a、焊接在外壳32a上的支架44。压缩机驱动装置24通过安装支脚(未图示)安装在支架44上。在支架44内设置有从压缩机驱动装置24向通过配线连接的过载保护器45与压缩机32的电动机供给电力的多插头端子板46。

压缩机驱动装置24动作时，向电动机供给电力，电动机旋转。由此，压缩机32开始运转，压缩制冷剂。此时，压缩机32产生作为损失的热。其热量通过支架44向收纳箱41、印刷电路板40、印刷电路板40上的温度检测部3传递。

压缩机32的负荷越大，从压缩机32传递的热量越大。因此，温度检测部3也能间接地检测压缩机32的负荷。

因此，如图4的步骤108中所说明的那样，温度检测部3的检测值高，则判断为压缩机32的负荷大，减小占空比，能够将压缩机的输入电力控制在一定。由此，即使在过负荷时也能进行稳定的控制。

压缩机驱动装置24进行输入电力一定控制，由此，不会发生急剧的电流变化，所以无需使用电抗器等沉重的部件。因此，不会发生因来自压缩机32的热量所引起的电抗器的特性变化而导致的谐波分量的变动。另外，也不会发生因压缩机32的振动而导致的可靠性下降。另外，组装在制冷循环装置中时的空间变小。

此外，在本实施方式中，作为制冷循环装置，对冷藏库进行了说明。例如，也可以是其他的制冷循环装置如自动售货机等。

产业上的可利用性

如以上所述，本发明的压缩机驱动装置利用能够采用廉价的分流电阻构成的电流检测部、能够采用廉价的分压电路构成的电压检测部、和修正部，在过负荷时也能进行稳定的输入电力一定控制。因此，不必停止压缩机，就能继续安全地动作。由此，也能适用于有急剧的电源电压变动或者受负荷状态影响的空调机、冷藏库、洗衣机等家用电器、电动汽车等。另外，对于在电源电压变动多的地区所使用的电设备尤其有用。

附图标记说明

1 工频交流电源

2 整流部

3 温度检测部

4 逆变电路部

5 驱动电路

6 位置检测电路部

7 分压电路

8 分流电阻

9 电压检测部

10 电流检测部

11 修正部

12 位置检测部

13 导通角控制部

14 导通角更新计时器

15 换流控制部

16 PWM控制部

17 驱动器控制部

18 位置检测判定部

19 位置检测待机部

20 旋转速度检测部

21 载波输出部

22 占空比设定部

23 微处理器(控制部)

24 压缩机驱动装置

31 冷藏库

32 压缩机

32a 外壳

33 散热器

34 蒸发器

35 第2蒸发器

40 印刷电路板

41 收纳箱

42 盖

43 螺钉

44 托架

45 过载保护器

46 多插头端子板

203 无刷DC电动机。

Claims (10)

1.压缩机驱动装置，其特征在于，包括：

对压缩机的电动机供给电力的电力转换电路；

根据控制信号驱动所述电力转换电路的驱动电路；

检测输出到所述电动机的电压的电压检测部；

检测输出到所述电动机的电流的电流检测部；和

控制部，

所述控制部包括：

修正部，其计算所述电压检测部的检测值与所述电流检测部的检测值之积作为输入电力值，在所述输入电力值大于比较值的情况下，生成抑制占空比的指示；和

占空比设定部，其响应于所述抑制占空比的指示而减小所述控制信号的占空比，从而将所述电力转换电路供给到所述电动机的电力控制在规定的电力以下，

其中，所述修正部还通过修正值来修正所述比较值。

2.如权利要求1所述的压缩机驱动装置，其特征在于：

所述修正部根据所述电动机的转速对所述比较值进行修正。

3.如权利要求1所述的压缩机驱动装置，其特征在于：

所述修正部根据所述电动机的导通角对所述比较值进行修正。

4.如权利要求1～3中任一项所述的压缩机驱动装置，其特征在于：

所述电动机是包括设置有永磁铁的转子和设置有三相绕组的定子的无刷DC电动机，所述控制部以三相输出电压对所述电动机进行PWM驱动。

5.如权利要求1所述的压缩机驱动装置，其特征在于：

所述控制部根据从所述电动机施加反电动势的时间来调整所述控制信号的导通角。

6.如权利要求1所述的压缩机驱动装置，其特征在于：

所述控制部取与紧接当前检测之前的检测值的变化量在第1阈值以下的检测值作为所述电压检测部的检测值或所述电流检测部的检测值。

7.如权利要求1所述的压缩机驱动装置，其特征在于：

包括检测所述压缩机的温度的温度检测部，

当所述温度检测部的检测值大于规定值时，所述控制部减小所述占空比。

8.一种压缩机，其特征在于：

权利要求1～3中任一项所述的压缩机驱动装置以与压缩机的外壳接触的方式被安装于所述外壳。

9.一种制冷循环装置，其特征在于，包括：

具有压缩机、蒸发器、减压器和散热器的制冷循环回路；和

权利要求1～3中任一项所述的压缩机驱动装置。

10.一种制冷循环装置，其特征在于：

包括制冷循环回路，该制冷循环回路包括权利要求8所述的压缩机、蒸发器、减压器和散热器。