CN110915122B - 电动机驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明为具有控制变换器(30)的控制装置(100)，以根据接线状态决定的起动条件起动电动机(7)，所述变换器(30)向电动机(7)施加频率及电压可变的交流电压，所述电动机(7)的绕组的接线状态能够切换为星形接线或三角形接线，并通过接线状态的切换切换反电动势。由于根据接线状态在不同的起动条件下进行起动，所以不论接线状态如何，都能够可靠地且在短时间内进行起动。

Description

电动机驱动装置

技术领域

本发明涉及电动机驱动装置。本发明涉及例如从变换器供给频率可变且电压可变的交流电流并使永磁铁型同步电动机可变速运转的电动机驱动装置。

本发明特别涉及适合于在空调机、冰箱等制冷循环应用设备的压缩机的驱动中使用的电动机的驱动装置。

背景技术

已知如下电动机驱动装置：通过使用频率可变且电压可变的变换器改变电动机的转速，并且根据负荷将定子绕组的接线状态切换为星形接线(Y接线)或三角形接线(Δ接线)，从而减少电力消耗并提高效率。

例如可考虑在空调机的压缩机用的电动机中，在对一年消耗电力的贡献度较高的中间条件(低负荷条件)下以Y接线驱动，在额定条件(高负荷条件)下以Δ接线驱动。由此，使中间条件下的效率提高，也能够实现额定条件下的高输出化。

在驱动永磁铁电动机的情况下，在通常运转时，较多使用检测转子的位置并切换向各相的绕组的通电的方法。作为检测转子位置的方法，在压缩机的驱动用的电动机中，较多使用以伴随着转子的旋转而在绕组中产生的感应电压为基础检测位置的无传感器方式。

但是，在以无传感器方式驱动永磁铁电动机的情况下，具有以下问题。即，在转子停止的状态下不产生感应电压，另外，在刚起动后，上述感应电压较低且不稳定。因此，不能准确地检测转子的位置。

因此，在起动时以预先确定的起动条件向绕组通电，在转子的旋转稳定后切换为以上述无传感器方式的驱动。

在用这种方法进行永磁铁电动机的起动的情况下，有可能导致过电流在绕组中流动或起动失败并失步。

为了解决上述问题，在专利文献1中提出如下方案：检测在电动机的绕组中流动的电流，根据检测结果检测绕组的电阻值，并基于检测出的电阻值决定起动电压。

另外，在专利文献2中公开了如下电动机控制装置：检测在永磁同步电动机的定子绕组中流动的电流及施加于定子绕组的电压，基于这些检测值计算转子的位置，基于计算出的转子的位置检测旋转速度，通过基于检测出的电流的PI控制等决定起动模式中的起动用电压指示值，并基于检测出的旋转速度决定起动模式中的起动用电压相位指示值。

并且，在专利文献3中公开了如下电动机的绕组切换装置：在起动时将绕组设为Y接线，当到达规定的转速时，切换为Δ接线。在该装置中，使用具有顺逆两个方向的耐压的逆向阻止半导体开关作为接线切换用的开关。并且，也记载有如下内容：通过在起动时将向电动机供给交流电力的变换器的栅极驱动信号的频率设为比通常低，从而抑制浪涌电流(第0062段)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-336626号公报

专利文献2：日本特开2012-228127号公报

专利文献3：日本特开2011-87399号公报

发明内容

发明要解决的课题

在专利文献1所示的驱动装置中，在绕组的电阻值较大的电动机的情况下，能够在某种程度确保算出精度。但是，在使用绕组的电阻值较小的电动机的情况下，存在如下问题：不能够以充分的精度算出电阻值，因此，不能够准确地进行起动电压的调整。另外，专利文献1没有考虑接线切换，在接线状态不同的情况下，更加难以确保算出精度。

在专利文献2中记载了如下内容：公开的电动机控制装置不仅能够应用于Y接线的电动机，也能够应用于Δ接线的电动机(第0011段)。然而，在进行接线切换的情况下，根据接线状态的不同，检测出的线间电压、相电流不同。因此，根据控制的增益设定的不同，根据接线状态的不同，起动收敛性不同，有可能导致起动不良。

在专利文献3公开的装置中，存在如下问题：作为切换开关使用的具有顺逆两个方向的耐压的半导体开关较昂贵，装置的成本上升。另外，通过在起动时将向电动机供给交流电力的变换器的栅极驱动信号的频率设为比通常低，从而抑制浪涌电流，但根据状况的不同，有时采取这种对策是不适当的。

以上叙述了在Y接线与Δ接线之间进行接线的切换的情况，在以其他方式进行接线的切换的情况下，例如在串联接线与并联接线之间进行接线的切换的情况下也具有同样的问题。

本发明为了解决上述课题而做出，其目的在于提供不论接线状态如何都能够可靠地在短时间进行起动的电动机驱动装置。

用于解决课题的手段

本发明的一个技术方案的电动机驱动装置具有：

接线切换装置，所述接线切换装置切换电动机的绕组的接线状态；

变换器，所述变换器向所述电动机施加频率及电压可变的交流电压，并控制所述电动机的速度；以及

控制装置，所述控制装置控制所述变换器及所述接线切换装置，以根据所述接线状态决定的起动条件起动所述电动机。

发明的效果

根据本发明，由于根据接线状态而以不同的起动条件进行起动，所以不论接线状态如何，都能够可靠地且在短时间进行起动。

附图说明

图1是示出空调机的制冷循环的一例的概略图。

图2是示出本发明的实施方式1的电动机驱动装置的图。

图3是示出图2的变换器的结构的图。

图4是详细地示出图1的电动机的绕组和接线切换装置的布线图。

图5是示出在实施方式1中使用的控制装置的一例的功能框图。

图6的(a)及(b)是示出在实施方式1中用于起动的速度指令值的变化图形及伴随着速度指令值的变化的电压指令值的变化的图。

图7是示出图5的PWM波形生成部的结构例的功能框图。

图8是示出图5的控制装置的起动处理的步骤的流程图。

图9的(a)及(b)是示出在本发明的实施方式3中用于起动的速度指令值的变化图形及电压指令值的变化图形的例子的图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式的电动机驱动装置。

本发明的电动机驱动装置适合于制冷循环应用设备的压缩机的驱动。制冷循环应用设备的一例是空调机，在以下实施方式中，将本发明应用于对空调机的压缩机进行驱动的电动机的驱动装置。

首先，参照图1说明空调机的一例中的制冷循环。

图1的制冷循环900能够通过四通阀902的切换工作进行制热运转或制冷运转。

在制热运转时，如用实线箭头示出的那样，制冷剂由压缩机904加压并送出，通过四通阀902、室内热交换器906、膨胀阀908、室外热交换器910及四通阀902并返回压缩机904。

在制冷运转时，如用虚线箭头示出的那样，制冷剂由压缩机904加压并送出，通过四通阀902、室外热交换器910、膨胀阀908、室内热交换器906及四通阀902并返回压缩机904。

在制热运转时，室内热交换器906作为冷凝器发挥作用并进行热放出，室外热交换器910作为蒸发器发挥作用并进行热吸收。在制冷运转时，室外热交换器910作为冷凝器发挥作用并进行热放出，室内热交换器906作为蒸发器发挥作用并进行热吸收。膨胀阀908使制冷剂减压并膨胀。

压缩机904由可变速控制的电动机7驱动。

实施方式1.

图2是将本发明的实施方式1的电动机驱动装置2与电动机7一起示出的概略布线图。

图示的电动机驱动装置2用于驱动电动机7，具有交流电源输入端子2a、2b、电抗器8、整流电路10、电容器20、变换器30、接线切换装置60、母线电流检测部85、母线电压检测部87及控制装置100。

控制装置100例如可以由具备CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)的微机(微型计算机)或者DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)等构成，也可以由专用的硬件构成。

以下，设为由微机构成并进行说明。

交流电源输入端子2a、2b与外部的交流电源4连接，从交流电源4向交流电源输入端子2a、2b施加交流电压。

整流电路10从交流电源4经由输入端子2a、2b及电抗器8接受交流电力并整流。整流电路10是通过将二极管等整流元件11～14桥连接而形成的全波整流电路。

电容器20将由整流电路10整流得到的直流电压平滑化，并输出直流电压Vdc。

如图3所示，变换器30具有变换器主电路310和驱动电路350，变换器主电路310的输入端子与电容器20的电极连接。

将连结整流电路10的输出、电容器20的电极及变换器主电路310的输入端子的线称为直流母线。

变换器30由控制装置100控制，变换器主电路310的6个臂的开关元件311～316进行接通、断开工作，生成频率可变且电压可变的三相交流电流，并向电动机7供给。在开关元件311～316上并联连接有回流用的整流元件321～326。

电动机7为三相永磁同步电动机，定子绕组的引线引出到电动机7的外部，能够切换为星形接线(Y接线)及三角形接线(Δ接线)中的任一个。该切换由接线切换装置60进行。

利用接线切换装置60进行的切换由从控制装置100输出的切换信号Sc控制。

在图4中更详细地示出电动机7的定子绕组及接线切换装置60。

如图所示，电动机7的由U相、V相、W相构成的三个相的绕组71、72、73的第一端部71a、72a、73a分别与外部端子71c、72c、73c连接，U相、V相、W相的绕组71、72、73的第二端部71b、72b、73b分别与外部端子71d、72d、73d连接，并能够与电动机7的外部连接。在外部端子71c、72c、73c上连接有变换器30的U相、V相、W相的输出线331、332、333。

在图示的例子中，接线切换装置60由切换器61、62、63构成。作为切换器61、62、63，使用触点电磁地开闭的电磁接触器。这种电磁接触器也称为继电器、接触器等。

切换器61的公共触点61c经由引线61e与端子71d连接，常闭触点61b与中性点节点64连接，常开触点61a与变换器30的V相的输出线332连接。

切换器62的公共触点62c经由引线62e与端子72d连接，常闭触点62b与中性点节点64连接，常开触点62a与变换器30的W相的输出线333连接。

切换器63的公共触点63c经由引线63e与端子73d连接，常闭触点63b与中性点节点64连接，常开触点63a与变换器30的U相的输出线331连接。

在切换器61、62、63如图示处于切换到常闭触点侧的状态、即公共触点61c、62c、63c与常闭触点61b、62b、63b连接的状态时，电动机7处于Y接线状态。

在切换器61、62、63与图示相反地处于切换到常开触点侧的状态、即公共触点61c、62c、63c与常开触点61a、62a、63a连接的状态时，电动机7处于Δ接线状态。

母线电流检测部85检测母线电流即变换器30的输入电流Idc。

母线电流检测部85包括插入到直流母线的分流电阻，并向控制装置100供给示出检测结果的模拟信号。该信号(检测信号)Idc由控制装置100利用未图示的A/D转换部转换为数字信号并用于控制装置100的内部中的处理。

母线电压检测部87检测电容器20的两电极间的电压Vdc作为母线电压。母线电压检测部87例如包括用串联连接的电阻对母线电压Vdc进行分压的电路，并将母线电压Vdc转换为适合于控制装置100内的微机中的处理的电压例如5V以下的电压的信号并输出。该信号(检测信号)Vdc也由控制装置100利用未图示的A/D转换部转换为数字信号并用于控制装置100的内部中的处理。

如上所述，控制装置100控制利用接线切换装置60进行的接线状态的切换，并且控制变换器30的工作。为了控制利用接线切换装置60进行的接线状态的切换，控制装置100向接线切换装置60供给切换信号Sc。为了控制变换器30，控制装置100生成PWM信号Sm1～Sm6，并向变换器30供给。

如上所述，变换器30除了具备变换器主电路310之外，还具备驱动电路350，该驱动电路350基于PWM信号Sm1～Sm6生成驱动信号Sr1～Sr6，并利用驱动信号Sr1～Sr6控制开关元件311～316的接通、断开，由此，频率可变且电压可变的三相交流电压施加于电动机7。

PWM信号Sm1～Sm6是逻辑电路的信号电平的大小(0～5V)的信号，与此相对，驱动信号Sr1～Sr6是具有控制开关元件所需的电压电平例如+15V～-15V的大小的信号。另外，PWM信号Sm1～Sm6以控制装置100的接地电位为基准电位，与此相对，驱动信号Sr1～Sr6以各自对应的开关元件的负侧的端子(发射极端子)的电位为基准电位。

在利用控制装置100进行的变换器30及接线切换装置60的控制中，除了包括电动机7的通常运转时的控制以外，还包括电动机7的起动时的控制。

在起动时的控制中，控制装置100以预先决定的起动条件起动电动机7。该起动条件在电动机7处于Y接线状态的情况下和处于Δ接线状态的情况下不同。

如图5所示，控制装置100具有起动条件存储器101、运转控制部102及变换器控制部110。

起动条件存储器101存储有多个起动条件。起动条件例如包括起动时的速度指令值ω^*的变化图形及规定速度指令值ω^*与电压指令值V^*的关系的参数。

速度指令值ω^*的变化图形规定相对于从起动开始起的时间的经过，使电动机7的速度指令值ω^*怎样上升。在此，用电动机7的电角的角速度(角频率)表示速度。以输出与速度指令值ω^*一致的频率的电压的方式控制变换器30。

上述参数表示伴随着速度指令值ω^*的变化使电压指令值V^*怎样变化，因此，间接地决定电压指令值V^*的变化图形。

电压指令值V^*是电动机7的驱动电压的指令值。作为驱动电压的指令值，在本实施方式中，使用表示d-q坐标系中的驱动电压的振幅的值。

在图6的(a)及(b)中，分别关于Y接线及Δ接线示出速度指令值ω^*的变化图形及伴随着速度指令值ω^*的变化的电压指令值V^*的变化的图形的例子。在图6的(a)及(b)中，横轴示出从起动开始起的经过时间，纵轴示出速度指令值ω^*及电压指令值V^*。

在图6的(a)及(b)所示的变化图形中，速度指令值ω^*及电压指令值V^*随着时间的经过而呈直线上升。

在图6的(a)与图6的(b)中，速度指令值ω^*的变化图形彼此相同。即，相对于相同的经过时间的速度指令值ω^*彼此相同。

另一方面，电压指令值V^*的变化图形相互不同，Y接线的变化图形的倾斜更陡。换句话说，Y接线的情况下的与某经过时间对应的电压指令值V^*(Y)大于与相同的经过时间对应的Δ接线的情况下的电压指令值V^*(Δ)。

在速度指令值ω^*和电压指令值V^*如图6的(a)及(b)所示那样的情况下，速度指令值ω^*与电压指令值V^*的关系用以下公式表示。

V^*＝K×ω^* (1)

在式(1)中，K是规定ω^*与V^*的关系的参数。

参数K在Y接线和Δ接线中不同。

在用K(Y)表示Y接线的情况下的参数K，用K(Δ)表示Δ接线的情况下的参数K时，Y接线的情况下的电压指令值V^*(Y)用

V^*(Y)＝K(Y)×ω^* (2)

表示，Δ接线的情况下的电压指令值V^*(Δ)用

V^*(Δ)＝K(Δ)×ω^* (3)

表示。

Y接线的情况下的参数K(Y)决定为比Δ接线的情况下的参数K(Δ)大的值。例如，在电动机驱动装置的运用开始时，定义为

但是，通过运用开始后的调整，有时会变得不满足式(4)的关系。

在起动条件存储器101中，作为速度指令值ω^*的变化图形，例如可以存储有示出速度指令值ω^*相对于经过时间的的变化的LUT(查找表)，也可以存储有将经过时间作为变量求出速度指令值ω^*的函数(或者规定函数的参数)。

运转控制部102从未图示的温度传感器接收示出室温(空调对象空间的温度)的信息，从未图示的操作部接受指示，并控制空调机的各部的工作。来自操作部的指示包括示出设定温度的信息、运转开始及结束的指示等。操作部例如由遥控器构成。

运转控制部102在电动机7的起动前进行将电动机7应设为Y接线还是应设为Δ接线的选择，并根据选择的结果输出切换信号Sc。

运转控制部102例如在室温与设定温度之差较大时决定设为Δ接线，将目标转速设定为比较高的值，进行起动，在起动后输出逐渐上升的速度指令值ω^*直到成为与上述目标转速对应的角速度。

如果室温接近设定温度，则暂时使电动机停止，切换为Y接线，将目标转速设定为比较低的值，进行再起动，在再起动后输出逐渐上升的速度指令值ω^*直到成为与上述目标转速对应的角速度。

运转控制部102进行运转模式的选择，使控制装置100的各部进行选择出的运转模式中的工作。为了进行选择出的运转模式中的工作，运转控制部102在起动时将模式信号Ss设为第一值例如High，在通常运转时将模式信号Ss设为第二值例如Low。

运转控制部102在起动时将模式信号Ss设为High，进行起动处理。选择存储于起动条件存储器101的多个起动条件中的任一个，并使用选择出的起动条件进行该起动处理。在本实施方式中，起动条件由速度指令值ω^*的变化图形和参数K构成。

在本实施方式中，在Y接线和Δ接线中，选择不同的起动条件。

结果，作为速度指令值ω^*的变化图形，在Y接线的情况下和Δ接线的情况下读出相同的变化图形，作为参数K，在Y接线的情况下和Δ接线的情况下读出不同的值的参数。

运转控制部102当按照读出的变化图形使速度指令值ω^*上升到规定的值时，在该时间点切换为通常运转模式。在向通常运转模式切换时，将模式信号Ss设为Low。

模式信号Ss供给到变换器控制部110。

变换器控制部110具有电流指令生成部111、电流复原部112、三相/二相转换部113、位置·速度推定部114、速度控制部115、电压指令运算部116、二相/三相转换部117、PWM波形生成部118、积分部119以及开关组121、122。

开关组121、122由模式信号Ss控制。在模式信号Ss为Low时，如图所示，第一开关组121处于关闭状态(断开状态)，第二开关组122处于打开状态(接通状态)。在模式信号Ss为High时，与图示相反地，第一开关组121处于打开状态(断开状态)，第二开关组122处于关闭状态(接通状态)。

模式信号Ss也供给到电压指令运算部116，电压指令运算部116在通常运转时和起动时进行不同的处理。

首先说明通常运转时的工作。

在通常运转时，利用运转控制部102将模式信号Ss设为Low。因此，开关组121、122成为图示的状态。即，开关组121处于接通状态，开关组122处于断开状态。

电流指令生成部111基于速度指令值ω^*生成电流指令值Id^*。电流指令生成部111决定电流指令值Id^*，以便产生使电动机7以与速度指令值ω^*对应的转速旋转所需的转矩。

电流复原部112基于由母线电流检测部85检测出的电流值Idc，使在电动机7中流动的相电流Iu、Iv、Iw复原。电流复原部112通过在基于来自PWM波形生成部118的PWM信号决定的定时，对由母线电流检测部85检测出的直流电流Idc进行采样，从而使相电流复原。

三相/二相转换部113基于利用电流复原部112复原得到的电流值Iu、Iv、Iw及由后述的位置·速度推定部114推定出的转子磁极位置(电角相位)θ，并通过坐标转换，生成dq坐标轴中的电流、即d轴坐标中的d轴电流Id及q轴坐标中的q轴电流Iq。

位置·速度推定部114基于由三相/二相转换部113生成的电流Id、Iq及由后述的电压指令运算部116生成的电压指令值Vd^*、Vq^*，推定电动机7的速度，并生成速度推定值ω。

速度控制部115基于从运转控制部102提供的速度指令值ω^*及由位置·速度推定部114生成的速度推定值ω，算出q轴电流指令值Iq^*。q轴电流指令值Iq^*决定为使速度推定值ω与速度指令值ω^*一致的值。

电压指令运算部116从三相/二相转换部113接受d轴电流Id及q轴电流Iq，从电流指令生成部111接受d轴电流指令值Id^*，从速度控制部115接受q轴电流指令值Iq^*，并基于这些值，生成d轴电压指令值Vd^*及q轴电压指令值Vq^*。

电压指令运算部116进行PI控制，以使d轴电流Id与d轴电流指令值Id^*一致且q轴电流Iq与q轴电流指令值Iq^*一致，并生成d轴电压指令值Vd^*及q轴电压指令值Vq^*。

例如，d轴电压指令值Vd^*及q轴电压指令值Vq^*通过下述运算求出。

Vd^*＝(Kpd+Kid/s)×(Id^*－Id) (5)

Vq^*＝(Kpq+Kiq/s)×(Iq^*－Iq) (6)

在式(5)及(6)中，

Kpd为d轴比例增益，

Kpq为q轴比例增益，

Kid为d轴积分增益，

Kiq为q轴积分增益，

s为拉普拉斯运算符。

二相/三相转换部117基于由母线电压检测部87检测出的母线电压Vdc、由电压指令运算部116算出的d轴电压指令值Vd^*及q轴电压指令值Vq^*以及由位置·速度推定部114推定出的转子磁极位置θ，生成U相电压指令值Vu^*、V相电压指令值Vv^*、W相电压指令值Vw^*及电压相位θv。

关于生成电压指令值Vu^*、Vv^*、Vw^*的方法，提出了各种方法，只要是能够驱动电动机7的控制技术，则可以是任意的方法。

PWM波形生成部118基于由二相/三相转换部117算出的相电压指令值Vu^*、Vv^*、Vw^*及电压相位θv，生成PWM信号Sm1～Sm6。

例如，如图7所示，PWM波形生成部118具有载波生成部131和载波比较部132。

载波生成部131基于电压相位θv生成载波。

载波比较部132基于由载波生成部131生成的载波信号及由二相/三相转换部117算出的相电压指令值Vu^*、Vv^*、Vw^*，生成PWM信号Sm1～Sm6。

如以上那样，在通常运转时，变换器控制部110通过电流复原部112、三相/二相转换部113及位置·速度推定部114的工作推定转子磁极位置θ，通过基于推定结果进行相电压指令值的生成、基于此的PWM波形的生成，从而控制变换器30。由于这种控制不使用位置传感器，所以称为无传感器方式的控制。

接着说明起动时的工作。

在起动时，在通常运转时，利用运转控制部102将模式信号Ss设为High。因此，开关组121、122成为与图示相反的状态。即，开关组122处于接通状态，开关组121处于断开状态。

运转控制部102在起动时进行应将电动机7设为Y接线还是应设为Δ接线的选择，根据选择的结果输出切换信号Sc。

运转控制部102进一步从起动条件存储器101读出起动条件。起动条件包括速度指令值ω^*的变化图形和参数K。

运转控制部102输出速度指令值ω^*，所述速度指令值ω^*按照读出的起动条件包含的速度指令值ω^*的变化图形而变化。速度指令值ω^*被输入到电压指令运算部116及积分部119。

运转控制部102向电压指令运算部116供给读出的起动条件包含的参数K。

电压指令运算部116基于速度指令值ω^*、模式信号Ss及参数K，生成d轴电压指令值Vd^*及q轴电压指令值Vq^*。

电压指令运算部116基于从运转控制部102输出的速度指令值ω^*和参数K生成电压指令值V^*，并且基于电压指令值V^*生成d轴电压指令值Vd^*及q轴电压指令值Vq^*。

通过求出速度指令值ω^*与参数K之积，从而进行电压指令值V^*的生成。

基于电压指令值V^*的d轴电压指令值Vd^*及q轴电压指令值Vq^*的生成按以下方式进行。首先，d轴电压指令值Vd^*及q轴电压指令值Vq^*满足Vd^*2+Vq^*2＝V^*2(7)的关系。

在d轴电压指令值Vd^*及q轴电压指令值Vq^*的计算中，优选考虑电动机7的特性、机械系统的惯性力矩及环境温度等。因此，优选(在电压指令运算部116的内部或外部的未图示的存储器中)预先存储示出电动机7的特性、机械系统的惯性力矩的参数，并将存储的参数使用于d轴电压指令值Vd^*及q轴电压指令值Vq^*的计算。另外，也可以检测环境温度，并根据检测结果调整在d轴电压指令值Vd^*及q轴电压指令值Vq^*的计算中使用的参数。

积分部119通过对速度指令值ω^*进行积分，从而推定转子磁极位置θ。

二相/三相转换部117基于由电压指令运算部116生成的电压指令值Vd^*、Vq^*、由母线电压检测部87检测出的母线电压Vdc以及由积分部119推定的转子磁极位置θ，生成U相电压指令值Vu^*、V相电压指令值Vv^*、W相电压指令值Vw^*及电压相位θv。

该处理与通常运转时相同。

与通常运转时同样地，PWM波形生成部118基于由二相/三相转换部117算出的相电压指令值Vu^*、Vv^*、Vw^*及电压相位θv，生成PWM信号Sm1～Sm6。

由母线电流检测部85检测出的电流值Idc传送到运转控制部102，运转控制部102在起动时基于电流值Idc进行在电动机7中流动的电流是否过大的判定。

电流复原部112、三相/二相转换部113及位置·速度推定部114在起动时也和通常运转时同样地工作，从位置·速度推定部114输出的速度推定值ω传送到运转控制部102，运转控制部102通过对从位置·速度推定部114输出的速度推定值ω和由运转控制部102生成的速度指令值ω^*进行比较，从而进行是否成为失步状态的判定。例如，在两者之差大于预先决定的阈值的状态持续规定时间以上的情况下推定为失步。

在图8中示出实施方式的电动机驱动装置实施的电动机7的起动的处理的步骤。该处理由运转控制部102进行。

在电动机7处于停止状态(ST100)时，运转控制部102重复进行是否应起动的判定(ST102)。例如，在用户用操作部(未图示)指示空调机的运转开始时，从操作部向控制装置的运转控制部102提供起动指示。在该情况下，运转控制部102判定为应起动。

另外，在利用操作部提供当成为设定时刻(或者如果经过了设定时间)时自动开始运转这样的指示的情况下，运转控制部102存储该指示，并且当成为设定的时刻(或者如果经过了设定时间)时，判断为应起动。

另外，在室温接近设定温度时，有时会暂时使电动机停止。在该情况下，当由于其后的室温的变化或设定温度的变更而使室温与设定温度之差变大时，判断为应起动。

在根据以上的理由中的任一个判断为应起动时，进入步骤ST104。

在步骤ST104中，运转控制部102取得用于选择接线状态的信息。

用于选择接线状态的信息包括示出室温的信息及示出设定温度的信息。从温度传感器(未图示)提供示出室温的信息。从操作部(未图示)提供示出设定温度的信息。

当用于选择接线状态的信息的取得结束时，接着进入步骤ST106。

在步骤ST106中，运转控制部102选择接线状态。

例如，有时根据空调机的负荷而应选择的接线状态不同。例如，有时决定：室温(由未图示的温度传感器检测出的温度)与设定温度之差较大的情况下，选择Δ接线，在上述差较小的情况下选择Y接线。在这种情况下，基于设定温度和室温选择接线状态。

在接线状态的选择(ST106)之后，进入步骤ST108。

在步骤ST108中，运转控制部102基于在步骤ST106中选择的接线状态，控制接线切换装置60(ST108)。

即，如果在步骤ST106中选择的接线状态与接线切换装置60的实际的接线状态相同，则使接线切换装置60维持原本的状态。

在步骤ST106中选择的接线状态与接线切换装置60的实际的接线状态不同时，使接线切换装置60执行切换工作。

例如，如果在步骤ST106中选择的接线状态为Δ接线，与此相对，接线切换装置60的实际的接线状态为Y接线，则使之转移到Δ接线状态。

在步骤ST108之后，进行起动处理(ST110～ST122)。

在起动处理中，运转控制部102首先进行起动条件的选择(ST110)。

在该起动条件的选择中，根据在步骤ST106中选择的接线状态，选择不同的起动条件。起动条件的选择包括速度指令值ω^*的变化图形的选择及参数K的选择。

在步骤ST110之后，进入步骤ST112。在步骤ST112中，运转控制部102使用选择的起动条件，开始起动处理。当开始起动处理时，运转控制部102向变换器控制部110的电压指令运算部116供给参数K。

在进行起动处理期间，运转控制部102按照选择出的起动条件包含的速度指令值ω^*的变化图形，使速度指令值ω^*随着时间的经过而逐渐上升。

电压指令运算部116通过将参数K乘以速度指令值ω^*，从而算出电压指令值V^*。

电压指令运算部116基于电压指令值V^*算出d轴电压指令值Vd^*及q轴电压指令值Vq^*。

积分部119通过对速度指令值ω^*进行积分，从而推定转子磁极位置θ。

二相/三相转换部117根据d轴电压指令值Vd^*、q轴电压指令值Vq^*及转子磁极位置θ，算出V相电压指令值Vu^*、V相电压指令值Vv^*、W相电压指令值Vw^*及电压相位θv。

PWM波形生成部118基于相电压指令值Vu^*、Vv^*、Vw^*及电压相位θv，生成Pm1～Pm6。

如以上那样，变换器控制部110通过基于速度指令值ω^*生成PWM信号Pm1～Pm6，从而进行变换器30的控制，并尝试电动机7的起动。

运转控制部102一边按这种方式尝试起动，一边重复进行起动是否成功的判定(ST114、ST116、ST120)。

在起动是否成功的判定中，包括是否成为过电流状态的判定(ST114)、是否成为失步状态的判定(ST116)及是否达到规定的速度的判定(ST120)。

步骤ST114中的过电流状态是指电动机电流过大的状态。

例如，运转控制部102基于由母线电流检测部85检测出的电流值Idc，进行电动机电流是否过大的判定。

在电动机电流过大时(在ST114中为是)，进入步骤ST118。

在步骤ST118中，运转控制部102使变换器30停止，并变更起动条件。在该情况下，以电动机电流变得更小的方式进行变更。

例如，采用更小的值作为参数K，并使用该新的值，更新存储于起动条件存储器101的起动条件。例如，将新的值覆盖到此前存储的值。

其后，返回到步骤ST112，开始再次起动。在再次起动的情况下，使用更新后的参数K。结果，电压指令值V^*的上升变得更平缓(上升率变得更小)。

步骤ST116中的失步状态是指由于转矩不足而电动机不能起动的状态。例如，从位置·速度推定部114输出的速度推定值ω与在运转控制部102内生成的速度指令值ω^*之差大于预先决定的阈值的状态持续规定时间以上的情况下，运转控制部102推定为失步。

在判断为是失步状态时(在ST120中为是)，进入步骤ST122。

在步骤ST122中，运转控制部102使变换器30停止，并变更起动条件。在该情况下，以电动机电流变得更大的方式(以转矩变得更大的方式)进行变更。

例如，采用更大的值作为参数K，并使用该新的值，更新存储于起动条件存储器101的起动条件。例如，将新的值覆盖到此前存储的值。

其后，返回到步骤ST112，开始再次起动。在再次起动的情况下，使用更新后的参数K。结果，电压指令值V^*的上升变得更陡(上升率变得更大)。

在步骤ST120中判断为达到规定的速度时，判断为起动完成，进入步骤ST124。

规定的速度例如是与比目标转速稍低的转速对应的速度。

规定的速度例如是比能够进行无传感器方式的控制的范围的下限稍高的速度。

在步骤ST124中，从起动模式转移至通常运转模式。

通常运转模式中的处理如上所述。

即使是处理能力比较低的运算装置也能够进行参照上述图8说明的起动处理。即，控制装置100特别是运转控制部102及变换器控制部110无需为了进行上述处理而具备处理能力较高的运算装置。

因此，本发明的电动机驱动装置能够以比较简单的结构可靠地进行起动处理。

此外，在上述的例子中，设为根据变换器30的输入侧的直流电流Idc使相电流Iu、Iv、Iw复原的结构，但也可以设为在变换器30的输出线331、332、333上设置电流检测器并由该检测器检测相电流的结构，在该情况下，可以使用由上述检测器检测出的相电流代替由电流复原部112复原得到的电流。

另外，在该情况下，也可以代替由母线电流检测部85检测出的母线电流，而基于由上述检测器检测出的相电流进行过大的电流是否在电动机中流动的判定。

实施方式2.

在实施方式1中，作为起动条件，存储有速度指令值ω^*的变化图形和用于根据速度指令值ω^*求出电压指令值V^*的参数K，在起动失败时调整参数K的值。与此相对，在实施方式2中，设为能够调整速度指令值ω^*的变化图形，在起动失败时调整变化图形。

在用函数表示变化图形的情况下，能够通过调整规定上述函数的参数从而实现变化图形的调整。在用LUT表示变化图形的情况下，能够通过调整上述LUT的数据从而实现变化图形的调整。这种处理也能够设为由运转控制部102进行。

实施方式3.

在实施方式1中，作为起动条件，存储有速度指令值ω^*的变化图形和用于根据速度指令值ω^*求出电压指令值V^*的参数K。与此相对，在实施方式3中，作为起动条件，存储有速度指令值ω^*的变化图形和电压指令值V^*的变化图形。

电压指令值V^*的变化图形规定相对于从起动开始起的时间的经过，使电压指令值V^*怎样上升。如也在实施方式1中叙述的那样，电压指令值V^*是表示d-q坐标系中的驱动电压的振幅的值，以如下方式控制变换器30：输出与以电压指令值V^*为基础生成的相电压指令值Vu^*、Vv^*、Vw^*一致的相电压。

关于电压指令值V^*的变化图形，可以如图6的(a)及(b)所示，电压指令值V^*相对于速度指令值ω^*维持上述式(1)的关系，并与速度指令值ω^*一起从0呈直线上升，也可以不维持上述式(1)的关系，例如以速度指令值ω^*呈直线上升，与此相对，电压指令值V^*沿着折线或呈曲线上升的方式决定。

例如，在速度指令值ω^*为接近零的较低的范围时，用于生成电压的PWM脉冲的宽度变窄，由于变换器的臂短路防止时间(死区时间)、开关延迟时间，电动机7的实质驱动电压有可能比与变换器30的输出电压的频率(与速度指令值ω^*一致)成比例的值低。考虑该点，也可以将电压指令值V^*设为比与速度指令值ω^*成正比例的值大的值。

在图9的(a)及(b)中示出这种电压指令值的例子。

在图9的(a)及(b)所示的例子中，电压指令值V^*在经过时间为零时具有比零大的某值V0(Y)、V0(Δ)。

即，图9的(a)所示的电压指令值V^*(Y)在经过时间为零时具有比零大的某值V0(Y)，随着时间的经过而沿着曲线变化，并逐渐接近用K(Y)×ω^*表示的直线。

同样地，图9的(b)所示的电压指令值V^*(Δ)在经过时间为零时具有比零大的某值V0(Δ)，随着时间的经过而沿着曲线变化，并逐渐接近用K(Δ)×ω^*表示的直线。

如上所述，在起动条件包括速度指令值ω^*的变化图形和电压指令值V^*的变化图形的情况下，在起动条件的调整中，可以变更速度指令值ω^*的变化图形，可以变更电压指令值V^*的变化图形，也可以变更速度指令值ω^*的变化图形及电压指令值V^*的变化图形双方。

这种处理也能够由运转控制部102进行。

此外，在上述实施方式1～3中，作为驱动电压的指令值，使用表示d-q坐标系中的驱动电压的振幅的值V^*，变换器控制部110基于电压指令值V^*生成相电压指令值Vu^*、Vv^*、Vw^*，但本发明不限定于此，也可以使用其他驱动电压的指令值。在该情况下，在实施方式1及2中，起动条件存储器101存储用于算出该其他电压指令值的参数K，在实施方式3中，起动条件存储器101存储该其他电压指令值的变化图形即可。

另外，在上述实施方式1～3中，设为根据接线状态选择起动条件，但也能够不仅根据接线状态，也根据环境条件例如室温与设定温度之差、运转模式(制热还是制冷)等，使用不同的起动条件，在这种情况下，也能够通过应用本发明，从而适当地进行起动。

以上叙述了在Y接线与Δ接线之间进行接线的切换的情况下，以其他方式进行接线的切换的情况下，例如在串联接线与并联接线之间进行的情况下也能够应用本发明。

如以上那样，根据本发明，由于根据电动机的接线状态改变起动条件，所以不论接线状态如何，都能够适当地进行起动。

另外，由于本发明在电动机的起动前根据接线状态决定起动条件，所以能够降低在起动时电动机电流变得过大或发生失步的可能性。因此，能够在短时间内进行起动处理。

并且，由于本发明在起动处理不成功的情况下调整起动条件并进行再次起动，所以即使在负荷比预想大的情况或负荷比预想小的情况中的任一种情况下，也能够使起动完成的延迟停留在最小限度。

另外，通过用调整后的起动条件更新此前使用的起动条件，从而能够在此后的起动处理中以最初选择的起动条件(默认值)提高起动成功的概率。因此，能够进一步缩短起动所需的时间。

附图标记的说明

2电动机驱动装置，4交流电源，7电动机，8电抗器，10整流电路，20电容器，30变换器，60接线切换装置，85母线电流检测部，87母线电压检测部，100控制装置，101起动条件存储器，102运转控制部，110变换器控制部，111电流指令生成部，112电流复原部，113三相/二相转换部，114位置·速度推定部，115速度控制部，116电压指令运算部，117二相/三相转换部，118PWM生成部，121、122开关组，131载波生成部，132载波比较部，900制冷循环，902四通阀，904压缩机，906室内热交换器，908膨胀阀，910室外热交换器。

Claims (6)

1.一种电动机驱动装置，其中，具有：

接线切换装置，所述接线切换装置将电动机的绕组的接线状态切换为星形接线或三角形接线；

变换器，所述变换器向所述电动机施加频率及电压可变的交流电压，并控制所述电动机的速度；以及

控制装置，所述控制装置具有存储多个起动条件的起动条件存储器，并控制所述变换器及所述接线切换装置，

所述控制装置通过选择存储于所述起动条件存储器的多个起动条件中的、与所述电动机的接线状态对应的起动条件，并使用选择出的起动条件控制所述变换器，从而以所述选择出的起动条件起动所述电动机，

所述多个起动条件各自包括用于控制所述电动机的速度的速度指令值的变化图形、和规定所述速度指令值与用于控制所述电动机的驱动电压的振幅的电压指令值的关系的参数，

所述速度指令值的变化图形随着从起动开始起的时间的经过，使所述速度指令值逐渐上升，

所述参数伴随着所述速度指令值的上升使所述电压指令值上升，

在所述电动机的起动时，

基于所述选择出的起动条件包含的所述速度指令值的变化图形，使所述速度指令值逐渐上升，并且

基于所述速度指令值及所述参数，使所述电压指令值逐渐上升，

相比于所述多个起动条件中的与三角形接线对应的起动条件，与星形接线对应的起动条件使所述电压指令值更快地上升。

2.一种电动机驱动装置，其中，具有：

接线切换装置，所述接线切换装置将电动机的绕组的接线状态切换为星形接线或三角形接线；

变换器，所述变换器向所述电动机施加频率及电压可变的交流电压，并控制所述电动机的速度；以及

控制装置，所述控制装置具有存储多个起动条件的起动条件存储器，并控制所述变换器及所述接线切换装置，

所述控制装置通过选择存储于所述起动条件存储器的多个起动条件中的、与所述电动机的接线状态对应的起动条件，并使用选择出的起动条件控制所述变换器，从而以所述选择出的起动条件起动所述电动机，

所述多个起动条件各自包括用于控制所述电动机的速度的速度指令值的变化图形、和用于控制所述电动机的驱动电压的振幅的电压指令值的变化图形，

所述速度指令值的变化图形随着从起动开始起的时间的经过，使所述速度指令值逐渐上升，

所述电压指令值的变化图形随着从起动开始起的时间的经过，使所述电压指令值逐渐上升，

在所述电动机的起动时，

基于所述选择出的起动条件包含的所述速度指令值的变化图形，使所述速度指令值逐渐上升，并且

基于所述选择出的起动条件包含的所述电压指令值的变化图形，使所述电压指令值逐渐上升，

相比于所述多个起动条件中的与三角形接线对应的起动条件，与星形接线对应的起动条件使所述电压指令值更快地上升。

3.根据权利要求1或2所述的电动机驱动装置，其中，

在起动期间进行所述电动机的电流是否过大的判定及所述电动机是否失步的判定，在判定为所述电动机的电流过大时或判定为所述电动机失步时，中止起动，在变更所述选择出的起动条件后，进行再次起动。

4.根据权利要求3所述的电动机驱动装置，其中，

在判定为所述电动机的电流过大时，以使起动时的电动机电流变得更小的方式变更所述选择出的起动条件，并使用变更后的起动条件再起动所述电动机。

5.根据权利要求3所述的电动机驱动装置，其中，

在判定为所述电动机失步时，以使起动时的电动机电流变得更大的方式变更所述选择出的起动条件，并使用变更后的起动条件再起动所述电动机。

6.根据权利要求4所述的电动机驱动装置，其中，

在变更了所述选择出的起动条件时，更新存储于所述起动条件存储器的多个起动条件中的所述选择出的起动条件。

Images