CN111742484A - 电机驱动装置及制冷循环应用设备 - Google Patents

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Abstract

一种电机驱动装置，具备能够驱动各自在转子具有永久磁铁的n台(n为2以上的整数)电机(41、42)的逆变器(4)、以及切换n台电机的连接状态的连接切换部(8)，其中，使连接切换部(8)工作，改变与所述逆变器4连接的电机的台数，从而使从逆变器观察电机侧的阻抗变化。也可以在n台电机中的i台(i为2至n中的任一个)电机由逆变器同时驱动的情况下，控制逆变器输出的电压，以使i台电机的电感值相互一致。能够防止因由逆变器驱动的多台电机的相位差引起的振荡及失步。

Description

电机驱动装置及制冷循环应用设备
技术领域
本发明涉及电机驱动装置以及具备该电机驱动装置的制冷循环应用设备。
背景技术
以往，存在如下技术：在通过单一的逆变器装置驱动两台以上的永磁同步电机(PMSM)的情况下，检测在任一台PMSM中产生的电压值、电流值，在检测出的电流值成为规定的电流值以下的情况下，通过增大电流的超前角度而使电流增加来防止振荡及失步(例如，专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-154326号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在专利文献1所记载的技术中，在同步电机不是表面磁铁型电机而是嵌入磁铁型电机的情况下，产生由d轴电感与q轴电感之差导致的磁阻转矩，因此，当增大电流的超前角度时电机的输出转矩变大，输出同一转矩时的电流减少，因此反而振荡及失步的可能性变大。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于防止因由同一逆变器驱动的多台电机的相位差引起的振荡及失步。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，本发明的电机驱动装置具备：
逆变器，其能够驱动各自在转子具有永久磁铁的n台(n为2以上的整数)电机；以及
连接切换部，其切换所述n台电机的连接状态，
使所述连接切换部工作，改变与所述逆变器4连接的电机的台数，从而使从所述逆变器观察所述电机侧的阻抗变化。
发明效果
根据本发明，能够防止因由同一逆变器驱动的多台电机的相位差引起的振荡及失步。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1的电机驱动装置的一结构例的概略图。
图2是表示图1的控制部的一结构例的框图。
图3(a)～(c)是表示图2的PWM信号生成部的动作的图。
图4是表示电流超前角与磁铁转矩、磁阻转矩及合成转矩的关系的图。
图5是表示在两台电机之间存在旋转相位的不同的情况下的超前角的不同的图。
图6(a)及图6(b)是表示在两台电机之间存在旋转相位的不同的情况下的相电感以及感应电压的波形图。
图7(a)及图7(b)是表示在两台电机之间旋转相位一致的情况下的相电感以及感应电压的波形图。
图8是表示本发明的实施方式2的电机驱动装置的结构例的图。
图9是表示图8的控制部的结构例的功能框图。
图10是表示本发明的实施方式3的热泵装置的回路结构图。
图11是表示图10所示的热泵装置中的制冷剂的状态的莫里尔图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施方式的电机驱动装置以及具备该电机驱动装置的制冷循环应用设备进行说明。此外，不由以下所示的实施方式限定本发明。
实施方式1
图1表示本发明的实施方式1的电机驱动装置。该电机驱动装置用于驱动第一永磁同步电机41及第二永磁同步电机42。以下，有时将“永磁同步电机”简称为“电机”。
图示的电机驱动装置具备整流器2、平滑部3、逆变器4、逆变器电流检测部5、电机电流检测部6、输入电压检测部7、连接切换部8以及控制部10。
整流器2对来自交流电源1的交流电力进行整流而生成直流电力。
平滑部3由电容器等构成，使来自整流器2的直流电力平滑并向逆变器4供给。
此外，交流电源1在图2的例子中是单相，但也可以是三相电源。若交流电源1为三相，则作为整流器2也使用三相的整流器。
作为平滑部3的电容器，一般往往使用静电电容大的铝电解电容器，但也可以使用长寿命的薄膜电容器。并且，也可以构成为通过使用静电电容小的电容器来抑制流过交流电源1的电流的高次谐波电流。
另外，也可以在交流电源1到电容器3之间为了抑制高次谐波电流或改善功率因数而插入电抗器(未图示)。
逆变器4将电容器3的电压作为输入，输出频率及电压值可变的三相交流电力。
第一电机41和第二电机42并联连接于逆变器4的输出。
连接切换部8在图示的例子中由单一的开闭部9构成。开闭部9能够将第二电机42与逆变器4连接或切断，能够通过开闭部9的开闭来切换同时运转的电机的台数。
作为构成逆变器4的半导体开关元件，往往使用IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor：绝缘栅双极型晶体管)或MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)。
此外，为了抑制由半导体开关元件的开关导致的浪涌电压，也可以采用将续流二极管(未图示)与半导体开关元件并联连接的结构。
也可以将半导体开关元件的寄生二极管用作续流二极管。在MOSFET的情况下，通过在续流的定时使MOSFET为导通状态，能够实现与续流二极管同样的功能。
构成半导体开关元件的材料并不限定于硅Si，能够使用作为宽带隙半导体的碳化硅SiC、氮化镓GaN、氧化镓Ga2O3、金刚石等，通过使用宽带隙半导体，能够实现低损耗化及高速开关化。
作为开闭部9，也可以使用机械式的继电器、接触器等电磁接触器来代替半导体开关元件。总之，只要具有同样的功能，则可以使用任何元件。
在图示的例子中，在第二电机42与逆变器4之间设置有开闭部9，但也可以设置在第一电机41与逆变器4之间。也可以设置两个开闭部，将一个开闭部设置在第一电机41与逆变器4之间，将另一个开闭部设置在第二电机42与逆变器4之间。在设置两个开闭部的情况下，由两个开闭部构成连接切换部8。
在图示的例子中，在逆变器4上连接有两台电机，但也可以将三台以上的电机与逆变器4连接。在将三台以上的电机与逆变器4连接的情况下，也可以将与开闭部9同样的开闭部设置在所有电机各自与逆变器4之间。取而代之，也可以仅相对于一部分电机在其各自与逆变器4之间设置与开闭部9同样的开闭部。在这些情况下，由多个开闭部构成连接切换部8。
逆变器电流检测部5检测在逆变器4中流动的电流。在图示的例子中，逆变器电流检测部5基于分别与逆变器4的三个下臂的开关元件串联连接的电阻Ru、Rv、Rw的两端电压VRu、VRv、VRw，求出逆变器4的各个相的电流(逆变器电流)iu_all、iv_all、iw_all。
电机电流检测部6检测第一电机41的电流。电机电流检测部6包括分别检测三个相的电流(相电流)iu_m、iv_m、iw_m的三个电流互感器。
输入电压检测部7检测逆变器4的输入电压(直流母线电压)Vdc。
控制部10基于由逆变器电流检测部5检测出的电流值、由电机电流检测部6检测出的电流值、以及由输入电压检测部7检测出的电压值，输出用于使逆变器4工作的信号。
此外，在上述的例子中，逆变器电流检测部5利用与逆变器4的下臂的开关元件串联连接的三个电阻，检测逆变器4的各个相的电流，但取而代之，也可以利用连接在下臂的开关元件的共用连接点与电容器3的负侧电极之间的电阻来检测逆变器4的各个相的电流。
另外，除了检测第一电机41的电流的电机电流检测部6之外，还可以设置检测第二电机的电流的电机电流检测部。
在电机电流的检测中，也可以使用霍尔元件来代替使用电流互感器，也可以使用根据电阻的两端电压来计算电流的结构。
同样地，在逆变器电流的检测中，也可以使用电流互感器、霍尔元件等来代替根据电阻的两端电压来计算电流的结构。
控制部10能够通过处理回路来实现。处理回路可以由专用的硬件构成，也可以由软件构成，也可以由硬件和软件的组合构成。在由软件构成的情况下，控制部10由具备CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)的微型计算机、DSP(Digital SignalProcessor：数字信号处理器)等构成。
图2是表示控制部10的结构的功能框图。
如图所示，控制部10具有运转指令部101、减法部102、坐标变换部103、104、速度推定部105、106、积分部107、108、电压指令生成部109、脉动补偿控制部110、坐标变换部111、以及PWM信号生成部112。
运转指令部101生成并输出电机的转速指令值ωm＊。运转指令部101还生成并输出用于控制连接切换部8的切换控制信号Sw。
减法部102通过从由逆变器电流检测部5检测出的逆变器4的相电流iu_all、iv_all、iw_all中减去第一电机41的相电流iu_m、iv_m、iw_m来求出第二电机42的相电流iu_sl、iv_sl、iw_sl。
这利用了如下关系：第一电机41的相电流iu_m、iv_m、iw_m和第二电机42的相电流iu_sl、iv_sl、iw_sl之和等于逆变器的相电流iu_all、iv_all、iw_all。
坐标变换部103使用后述的第一电机41的相位推定值(磁极位置推定值)θm将第一电机41的相电流iu_m、iv_m、iw_m从静止三相坐标系坐标变换为旋转二相坐标系，求出第一电机41的dq轴电流id_m、iq_m。
坐标变换部104使用后述的第二电机42的相位推定值(磁极位置推定值)θsl将第二电机42的相电流iu_sl、iv_sl、iw_sl从静止三相坐标系坐标变换为旋转二相坐标系，求出第二电机42的dq轴电流id_sl、iq_sl。
第一电机速度推定部105基于dq轴电流id_m、iq_m以及后述的dq轴电压指令值vd＊、vq＊，求出第一电机41的转速推定值ωm。
同样地，第二电机速度推定部106基于dq轴电流id_sl、iq_sl以及后述的dq轴电压指令值vd＊、vq＊，求出第二电机42的转速推定值ωsl。
积分部107通过对第一电机41的转速推定值ωm进行积分，求出第一电机41的相位推定值θm。
同样地，积分部108通过对第二电机42的转速推定值ωsl进行积分，求出第二电机42的相位推定值θsl。
此外，在转速及相位的推定中，例如能够使用日本专利第4672236号说明书所示的方法，但只要是能够推定转速及相位的方法，则可以使用任意的方法。另外，也可以使用直接检测转速或相位的方法。
电压指令生成部109基于第一电机41的dq轴电流id_m、iq_m、第一电机41的转速推定值ωm、以及后述的脉动补偿电流指令值isl＊，计算dq轴电压指令值vd＊、vq＊。
坐标变换部111根据第一电机41的相位推定值θm和dq轴电压指令值vd＊、vq*，求出施加电压相位θv，基于施加电压相位θv，将dq轴电压指令值vd＊、vq＊从旋转二相坐标系坐标变换为静止三相坐标系，求出静止三相坐标系上的电压指令值vu＊、vv＊、vw＊。
施加电压相位θv例如通过将超前相位角θf与第一电机41的相位推定值θm相加而得到，该超前相位角θf根据dq轴电压指令值vd＊、vq＊通过
θf＝tan-1(vq＊/vd＊)
得到。
相位推定值θm、超前相位角θf、以及施加电压相位θv的例子如图3(a)所示，由坐标变换部111求出的电压指令值vu＊、vv＊、vw＊的例子如图3(b)所示。
PWM信号生成部112根据输入电压Vdc和电压指令值vu＊、vv＊、vw＊生成图3(c)所示的PWM信号UP、VP、WP、UN、VN、WN。
PWM信号UP、VP、WP、UN、VN、WN供给到逆变器4，用于开关元件的控制。
在逆变器4中设置有未图示的驱动电路，该驱动电路基于PWM信号UP、VP、WP、UN、VN、WN，生成驱动分别对应的臂的开关元件的驱动信号。
通过基于上述的PWM信号UP、VP、WP、UN、VN、WN控制逆变器4的开关元件的接通/断开，能够从逆变器4输出频率及电压值可变的交流电压，施加于第一电机41及第二电机42。
电压指令值vu＊、vv＊、vw＊在图3(b)所示的例子中是正弦波，但电压指令值也可以使三次谐波叠加而成，只要能够驱动第一电机41及第二电机42，则可以是任何波形。
如果电压指令生成部109是仅基于dq轴电流id_m、iq_m以及第一电机41的转速推定值ωm来生成电压指令的结构，则第一电机41被适当地控制，但另一方面，第二电机42仅根据为了第一电机41而生成的电压指令值工作，处于未被直接控制的状态。
因此，第一电机41及第二电机42在相位推定值θm和相位推定值θsl带有误差的状态下工作，特别是在低速区域中明显出现误差。
若产生误差，则产生第二电机42的电流脉动，有可能发生第二电机42的失步、因过大电流所导致的发热而导致损失恶化。并且，有可能根据过大电流进行电路切断，电机停止，无法进行负载的驱动。
脉动补偿控制部110是为了解决这样的问题而设置的，使用第二电机42的q轴电流iq_sl、第一电机41的相位推定值θm、以及第二电机42的相位推定值θsl，输出用于抑制第二电机42的电流脉动的脉动补偿电流指令值isl＊。
脉动补偿电流指令值isl*设定为根据第一电机41的相位推定值θm和第二电机42的相位推定值θsl来判定第一电机41与第二电机42的相位关系，并基于判定结果来抑制与第二电机42的转矩电流相应的q轴电流iq_sl的脉动。
电压指令生成部109对来自运转指令部101的第一电机41的转速指令值ωm*与第一电机41的转速推定值ωm的偏差进行比例积分运算，求出第一电机41的q轴电流指令值Iq_m*。
另一方面，第一电机41的d轴电流是励磁电流分量，通过使其值变化，能够控制电流相位，以及利用增强磁通或减弱磁通来驱动第一电机41。利用该特性，使之前叙述的脉动补偿电流指令值isl＊反映到第一电机41的d轴电流指令值Id_m＊，从而控制电流相位，由此能够实现脉动的抑制。
电压指令生成部109基于如上述那样求出的dq轴电流指令值Id_m*、Iq_m*、以及由坐标变换部103求出的dq轴电流id_m、iq_m，求出dq轴电压指令值vd＊、vq*。即，对d轴电流指令值Id_m＊与d轴电流id_m的偏差进行比例积分运算而求出d轴电压指令值vd＊，对q轴电流指令值Iq_m＊与q轴电流iq_m的偏差进行比例积分运算而求出q轴电压指令值vq＊。
此外，关于电压指令生成部109以及脉动补偿控制部110，只要能够实现同样的功能，则可以是任意的结构。
通过进行以上那样的控制，能够通过一台逆变器4驱动第一电机41和第二电机42，使得第二电机42不产生脉动。
下面，对第一电机41和第二电机42为嵌入磁铁同步电机的情况下的问题进行说明。
嵌入磁铁同步电机除了产生由磁铁产生的磁铁转矩之外，还产生由d轴电感与q轴电感之差导致的磁阻转矩。电流超前角β与磁铁转矩及磁阻转矩的关系例如如图4所示，合成转矩在电流超前角β为0～90[deg]之间的某角度时达到最大。
在此，电流超前角β是指以反电动势的方向、即+q轴为基准的电流的相位角，在0°～90°的范围内，如果q轴电流恒定，则通过增大d轴电流的绝对值，电流超前角β增加。
在表面磁铁同步电机的情况下仅为磁铁转矩，因此，在电流超前角β为0[deg]时合成转矩达到最大。
在专利文献1中，提出了为了抑制振荡振动而通过增大电流超前角β来增大电流的方法。在嵌入磁铁同步电机的情况下，当增大电流超前角β时，合成转矩达到最大后转为减少。因此，电流在合成转矩达到最大之前减少，之后增加。电流的减少有可能引起脉动，若发生脉动，则有可能引起由过大电流导致的运转的停止等。
并且，在第一电机41和第二电机42的动作状态存在差异的情况下，有时会发生失步。参照图5对这一点进行说明。在图5中，d(1)、q(1)是第一电机41的d轴、q轴，d(2)、q(2)是第二电机42的d轴、q轴，第二电机42相对于第一电机41旋转相位延迟。在该情况下，如果流过两台电机41、42的电流值(I(1)、I(2))相等，则第二电机42的电流超前角β(2)比第一电机41的电流超前角β(1)大。
假设第一电机41的电流超前角β(1)为合成转矩达到最大的角度的情况下，由于第二电机42的电流超前角β(2)比电流超前角β(1)大，因此输出转矩比第一电机41小。因此，旋转相位的延迟进一步增加，第二电机42有可能失步。
因此，在驱动第一电机41和第二电机42的情况下，如专利文献1所公开的那样仅使电流相位前进的情况下不能防止失步。在本实施方式中，如上所述，利用脉动补偿控制部110使用相位信息来调整电流相位，从而能够使第一电机41和第二电机42的旋转相位一致。
在第一电机41和第二电机42为相同规格的电机的情况下，在旋转相位不一致的状态下，如图6(a)所示，第一电机41的相电感和第二电机42的相电感的最大值及最小值相同，但其相位不同，第一电机41的感应电压和第二电机42的感应电压也如图6(b)所示那样振幅相同，但其相位不同。此外，在图6(a)及图6(b)、以及后述的图7(a)及图7(b)中，横轴是旋转角。另外，在图6(b)及图7(b)中，虚线表示逆变器4的输出电压。
与此相对，在旋转相位一致的状态下，如图7(a)所示，第一电机41的相电感和第二电机42的相电感不仅最大值及最小值相同，相位也相同。相位相同意味着相对于旋转角度的电感的变化彼此相同。将这样不仅最大值及最小值相同且相位也相同的状态表达为第一电机41的相电感与第二电机的相电感一致。在电感一致的状态下，相对于各旋转角度的电感彼此相等。在这样的状态下，从逆变器4观察电机侧的阻抗为仅连接有第一电机41及第二电机42中的一方的情况下的一半。
另外，电机的感应电压也如图7(b)所示，不仅振幅相同，相位也相同。结果，在第一电机41中流动的电流与在第二电机42中流动的电流大致相等。因此，两台电机的发热也变得均等，也能够抑制一方的电机的异常发热。
另外，在第一电机41和第二电机42的旋转相位错开的状态下，使逆变器4的上臂的开关元件全部为接通状态、或者使逆变器4的下臂的开关元件全部为接通状态、或者在使逆变器4的上臂及下臂的开关元件全部为断开状态的情况下，由于第一电机41与第二电机42的感应电压之差所导致的电流流动，有可能产生不希望的转矩而给运转带来障碍。
但是，控制部10以使旋转相位一致、进而从逆变器4观察电机侧的阻抗成为一半的方式工作，从而能够避免上述的现象。
此外，在上述的实施方式中，通过从逆变器的相电流中减去第一电机41的相电流来求出第二电机42的相电流，但如上所述，也可以对第二电机42也设置与电机电流检测部6同样的电机电流检测部。
另外，在上述的实施方式中，仅对第二电机42设置有开闭部9，但也可以在第一电机41与逆变器4之间也设置与开闭部9同样的开闭部。在该情况下，由对第一电机41设置的开闭部和对第二电机42设置的开闭部构成连接切换部。
实施方式2
以上，对能够由逆变器4驱动的电机的台数为2的情况进行了说明，但能够驱动的电机的台数也可以是3个以上。在能够驱动的电机的台数为4的情况下，考虑例如如图8所示那样构成电机驱动装置。
在图8中，省略电机驱动装置中的向逆变器4供给直流电力的部分即图1的整流器2及平滑部3的图示，并且省略交流电源1的图示。
在图8所示的结构中，逆变器4的输出经由开闭部9-1～9-4与电机41～44连接。在开闭部9-1～9-4与电机41～44之间分别设置有电机电流检测部6-1～6-4。并且，代替控制部10而设置有控制部10b。
由电机电流检测部6-1～6-4检测出的电流输入到控制部10b。
电机电流检测部6-1～6-4分别与图1的电机电流检测部6相同。
电机电流检测部6-1与图1的电机电流检测部6同样地检测第一电机41的相电流iu_m、iv_m、iw_m。电机电流检测部6-2检测第二电机42的相电流iu_sl2、iv_sl2、iw_sl2。电机电流检测部6-3检测第三电机43的相电流iu_sl3、iv_sl3、iw_sl3。电机电流检测部6-4检测第四电机44的相电流iu_sl4、iv_sl4、iw_sl4。
控制部10b与图2的控制部10大致相同，但存在以下说明的不同。
控制部10b例如如图9所示那样构成。
在图9中，脉动补偿部122、123、124分别相对于第二电机42、第三电机43、第四电机44设置，分别具有与图2的坐标变换部104、电机速度推定部106、积分部108以及脉动补偿控制部110同样的结构，基于dq轴电压指令值vd＊、vq＊和对应的电机的相电流，生成对于对应的电机的脉动补偿电流指令值，并且对对应的电机的相电流进行坐标变换，计算dq轴电流，基于计算出的dq轴电流和dq轴电压指令值vd＊、vq＊来计算该电机的转速推定值。在坐标变换中，使用该电机的相位推定值(磁极位置推定值)。
例如，脉动补偿部122基于第二电机42的相电流iu_sl2、iv_sl2、iw_sl2，生成对于第二电机42的脉动补偿电流指令值isl2＊。脉动补偿部122还使用相位推定值θsl2对第二电机42的相电流iu_sl2、iv_sl2、iw_sl2进行坐标变换，求出第二电机42的dq轴电流id_sl2、iq_sl2，并且基于dq轴电流id_sl2、iq_sl2和dq轴电压指令值vd*、vq*来推定第二电机42的转速推定值ωsl2。
同样地，脉动补偿部123基于第三电机43的相电流iu_sl3、iv_sl3、iw_sl3，生成对于第三电机43的脉动补偿电流指令值isl3＊。脉动补偿部123还使用相位推定值θsl3对第三电机43的相电流iu_sl3、iv_sl3、iw_sl3进行坐标变换，求出第三电机43的dq轴电流id_sl3、iq_sl3，并且基于dq轴电流id_sl3、iq_sl3和dq轴电压指令值vd*、vq*来推定第三电机43的转速推定值ωsl3。
同样地，脉动补偿部124基于第四电机44的相电流iu_sl4、iv_sl4、iw_sl4，生成对于第四电机44的脉动补偿电流指令值isl4＊。脉动补偿部124还使用相位推定值θsl4对第四电机44的相电流iu_sl4、iv_sl4、iw_sl4进行坐标变换，求出第四电机44的dq轴电流id_sl4、iq_sl4，并且基于dq轴电流id_sl4、iq_sl4和dq轴电压指令值vd*、vq*来推定第四电机44的转速推定值ωsl4。
电压指令生成部109基于dq轴电流id_m、iq_m、转速推定值ωm、以及脉动补偿电流指令值isl2＊、isl3＊、isl4＊，计算dq轴电压指令值vd＊、vq＊。
在电压指令生成部109的dq轴电压指令值vd＊、vq＊的生成时，利用了由脉动补偿部122、123、124生成的脉动补偿电流指令值isl2＊、isl3＊、isl4＊，因此进行使四台电机41～44的旋转相位一致的控制。
在四台电机41～44的旋转相位一致的状态下，四台电机的相电感相互一致，从逆变器4观察电机侧的阻抗为连接有一台电机的情况下的1/4，四台电机产生的感应电压也彼此相等。
运转指令部101进行连接切换部8的控制。在连接切换部8的控制中，包括开闭部9-1～9-4的控制。
连接切换部8能够将电机41～44中的任意的电机与逆变器4连接。因此，连接切换部8能够变更与逆变器4连接的电机的台数。
若在电机之间旋转相位相互一致，则从逆变器4观察电机侧的阻抗与连接于逆变器4的电机的台数成反比。控制部10b进行控制，以使从逆变器4观察电机侧的阻抗与连接于逆变器4的电机的台数成反比。即，控制部10b进行控制，以使这些电机具有从逆变器4观察电机侧的阻抗与连接于逆变器4的电机的台数成反比的相位关系。该控制通过逆变器4的输出电压的调整来进行。
此外，在上述的例子中，对所有四台电机分别设置有电机电流检测部，但也能够对三台电机设置电机电流检测部，剩余的一台电机的相电流通过从逆变器4的相电流中减去三台电机的相电流来求出。
另外，在上述的例子中，开闭部相对于所有电机设置，但也可以相对于三台电机设置开闭部，对剩余的一台电机不设置开闭部。
以上，对能够由逆变器驱动的电机的台数为4的情况进行了叙述，但电机的台数为4以外的情况也同样。
一般化而言，电机驱动装置只要以如下方式构成即可，即，具备：
逆变器，其能够驱动各自在转子具有永久磁铁的n台电机；以及
连接切换部，其切换上述n台电机的连接状态，
使上述连接切换部工作，改变与上述逆变器4连接的电机的台数，从而使从上述逆变器观察电机侧的阻抗变化。
优选构成为，从上述逆变器观察上述电机侧的阻抗与连接于上述逆变器的电机的台数成反比。
优选构成为，上述电机驱动装置还具备控制上述逆变器和上述连接切换部的控制部，
在上述n台电机中的i台(i为2至n中的任一个)电机由上述变换器同时驱动的情况下，控制上述逆变器的输出电压，以使上述i台电机的电感值相互一致。
另外，优选构成为，上述电机驱动装置还具备控制上述逆变器和上述连接切换部的控制部，
在上述n台电机中的j台(j为2至n中的任一个)电机由上述逆变器同时制动的情况下，在控制上述逆变器的输出电压以使上述j台电机的电感值相互一致之后，切换为制动运转。
在能够由逆变器驱动的电机的台数为n的情况下，与在实施方式2中说明的情况同样地，开闭部可以相对于所有n台电机设置，取而代之，也可以仅相对于(n-1)台电机设置，相对于一台电机不设置。
另外，与在实施方式2中说明的情况同样地，电机电流检测部可以相对于所有n台电机设置，取而代之，也可以仅相对于(n-1)台电机设置，对于剩余的一台电机，通过从逆变器4的相电流中减去其他电机的相电流来求出电流。
此外，在连接多台电机的情况下，可设想从逆变器4到各个电机的配线长度不同，因此电感不同。在一般的电机的情况下，与配线的阻抗相比电机的阻抗占支配地位，因此配线长度的差带来的影响少，但通过在控制部10或10b中预先设定考虑了配线长度的电机参数，能够进一步提高控制性能。
另外，根据制造偏差或温度特性，电机的绕组的电阻值或电感值发生变动。电阻值根据温度的变化大，但在电机旋转的状态下，电感的阻抗占支配地位，电阻的影响比较小。另外，电感的制造偏差为10％左右，在控制成从逆变器4观察电机侧的阻抗与连接于逆变器4的电机的台数成反比的相位关系的情况下，电感的上述程度的偏差的影响极小。
下面，对连接切换部8的动作进行说明。
例如，在图1的结构中，如果开闭部9打开，则逆变器4仅对第一电机41施加电压，因此仅第一电机41被驱动而旋转。
在第一电机41被驱动时关闭开闭部9的情况下，第二电机42由于此前处于停止状态，因此有可能无法追随逆变器4输出的交流电压而无法起动。因此，在使第一电机41的转速充分降低后将开闭部9关闭、或使第一电机41暂时停止后将开闭部9关闭，将逆变器4的输出施加到第一电机41及第二电机42，从而能够再次起动第一电机41，并且起动第二电机42。
下面，对从开闭部9被关闭、第一电机41及第二电机42被驱动的状态到打开开闭部9而使第二电机42停止、继续进行第一电机41的运转的情况进行说明。
当在第二电机42被驱动的状态下打开开闭部9时，流过第二电机42的电流的路径被突然切断。因此，有可能产生与流过第二电机42的电感的电流相应的电压，使开闭部9发生故障。
例如在开闭部9使用机械式的继电器的情况下，若在电流流动的状态下打开开闭部9，则有可能由电弧放电引起接点熔敷。这样的事态能够通过如下方式避免：在第二电机42的转速充分降低的状态(包括停止的状态)下打开开闭部9，或者在控制部10将流过第二电机42的电流控制为零的状态下打开开闭部9。
并且，在开闭部9被关闭、第一电机41和第二电机42被驱动时，若通过控制部10使逆变器4的开关动作停止，或者使逆变器4的上臂的开关元件全部同时为接通状态，或者使逆变器4的下臂的开关元件全部同时为接通状态，则在第一电机41和第二电机42产生感应电压的状态下，第一电机41和第二电机42成为相互连接的状态。在该情况下，由于感应电压之差而在两台电机间流动电流，旋转能量作为热而被消耗，产生制动力，能够使两台电机停止。
但是，若两台电机存在旋转相位差，则由于感应电压之差而流动过大的电流，电机内的永久磁铁有可能不可逆减磁。如上所述，通过控制成从逆变器4观察电机侧的阻抗与连接于逆变器4的电机的台数成反比的相位关系，使第一电机41和第二电机42的感应电压的相位一致，因此，能够抑制由于感应电压之差而流动过大的电流，并且能够对两台电机施加制动力，能够安全地使电机停止。
一般化而言，在能够与逆变器4连接的电机的台数为n的情况下，通过控制成从逆变器4观察电机侧的阻抗与连接于逆变器4的电机的台数成反比的相位关系，使n台电机的感应电压的相位一致，因此，能够抑制由于感应电压之差而流动过大的电流，并且能够对n台电机施加制动力，能够安全地使电机停止。
实施方式3
在实施方式3中，对热泵装置的回路结构的一例进行说明。
图10是实施方式3的热泵装置900的回路结构图。
图11是关于图10所示的热泵装置900的制冷剂的状态的莫里尔图。在图11中，横轴表示比焓，纵轴表示制冷剂压力。
热泵装置900具备主制冷剂回路908，该主制冷剂回路908通过配管将压缩机901、热交换器902、膨胀机构903、贮液器904、内部热交换器905、膨胀机构906、热交换器907依次连接，供制冷剂循环。此外，在主制冷剂回路908中，在压缩机901的排出侧设置有四通阀909，能够切换制冷剂的循环方向。
热交换器907具有第一部分907a和第二部分907b，在这些部分连接有未图示的阀，根据热泵装置900的负载来控制制冷剂的流动。例如，在热泵装置900的负载比较大时，制冷剂在第一部分907a和第二部分907b双方流动，在热泵装置900的负载比较小时，制冷剂仅在第一部分907a和第二部分907b中的一方例如第一部分907a流动。
在第一部分907a和第二部分907b的附近，与各个部分对应地设置有风扇910a和风扇910b。风扇910a和910b分别由单独的电机驱动。例如，在实施方式1或2中说明的电机41和电机42分别用于风扇910a和风扇910b的驱动。
并且，热泵装置900具备注入回路912，该注入回路912通过配管将从贮液器904与内部热交换器905之间到压缩机901的注入管连接。在注入回路912中依次连接有膨胀机构911、内部热交换器905。
在热交换器902连接有供水循环的水回路913。此外，在水回路913连接有热水器、采暖器(radiator)、地暖等的散热器等利用水的装置。
首先，对热泵装置900的制热运转时的动作进行说明。在制热运转时，四通阀909设定为实线方向。此外，该制热运转不仅包括空调使用的制热，还包括用于供热水的水的加热。
通过压缩机901成为高温高压的气相制冷剂(图11的点1)从压缩机901排出，在作为冷凝器且成为散热器的热交换器902中进行热交换而液化(图11的点2)。此时，在水回路913中循环的水被从制冷剂散出的热加热，利用于制热、供热水等。
在热交换器902中液化的液相制冷剂在膨胀机构903中减压，成为气液两相状态(图11的点3)。通过膨胀机构903成为气液两相状态的制冷剂在贮液器904中与要向压缩机901吸入的制冷剂进行热交换，被冷却而液化(图11的点4)。在贮液器904中液化的液相制冷剂分支流动到主制冷剂回路908和注入回路912。
在主制冷剂回路908中流动的液相制冷剂在内部热交换器905中与在膨胀机构911中减压而成为气液两相状态的在注入回路912中流动的制冷剂进行热交换，进一步被冷却(图11的点5)。在内部热交换器905中冷却后的液相制冷剂在膨胀机构906中减压而成为气液两相状态(图11的点6)。通过膨胀机构906成为气液两相状态的制冷剂在成为蒸发器的热交换器907中与外部空气进行热交换而被加热(图11的点7)。
然后，在热交换器907中被加热的制冷剂在贮液器904中进一步被加热(图11的点8)，被吸入压缩机901。
另一方面，如上所述，在注入回路912中流动的制冷剂在膨胀机构911中减压(图11的点9)，在内部热交换器905中进行热交换(图11的点10)。在内部热交换器905中进行了热交换的气液两相状态的制冷剂(注入制冷剂)保持气液两相状态地从压缩机901的注入管向压缩机901内流入。
在压缩机901中，从主制冷剂回路908吸入的制冷剂(图11的点8)被压缩、加热至中间压(图11的点11)。
注入制冷剂(图11的点10)与被压缩、加热至中间压的制冷剂(图11的点11)合流，温度降低(图11的点12)。
然后，温度降低后的制冷剂(图11的点12)进一步被压缩、加热而成为高温高压，并被排出(图11的点1)。
此外，在不进行注入运转的情况下，使膨胀机构911的开度为全闭。也就是说，在进行注入运转的情况下，膨胀机构911的开度比某个值大，但在不进行注入运转时，使膨胀机构911的开度比上述某个值小。由此，制冷剂不会流入压缩机901的注入管。
在此，膨胀机构911的开度通过由微型计算机等构成的控制部进行电子控制。
下面，对热泵装置900的制冷运转时的动作进行说明。在制冷运转时，四通阀909设定为虚线方向。此外，该制冷运转不仅包括空调使用的制冷，还包括水的冷却、食品的冷冻等。
通过压缩机901成为高温高压的气相制冷剂(图11的点1)从压缩机901排出，在作为冷凝器且成为散热器的热交换器907中进行热交换而液化(图11的点2)。在热交换器907中液化的液相制冷剂在膨胀机构906中减压，成为气液两相状态(图11的点3)。通过膨胀机构906成为气液两相状态的制冷剂在内部热交换器905中进行热交换，被冷却而液化(图11的点4)。在内部热交换器905中，使通过膨胀机构906成为气液两相状态的制冷剂、与使在内部热交换器905中液化后的液相制冷剂在膨胀机构911中减压而成为气液两相状态的制冷剂(图11的点9)进行热交换。在内部热交换器905中进行了热交换的液相制冷剂(图11的点4)分支流动到主制冷剂回路908和注入回路912。
在主制冷剂回路908中流动的液相制冷剂在贮液器904中与要被吸入压缩机901的制冷剂进行热交换，进一步被冷却(图11的点5)。在贮液器904中冷却后的液相制冷剂在膨胀机构903中减压而成为气液两相状态(图11的点6)。通过膨胀机构903成为气液两相状态的制冷剂在成为蒸发器的热交换器902中进行热交换而被加热(图11的点7)。此时，由于制冷剂吸热，在水回路913中循环的水被冷却，用于制冷、冷却、冷冻等。
然后，在热交换器902中被加热的制冷剂在贮液器904中进一步被加热(图11的点8)，并被吸入压缩机901。
另一方面，如上所述，在注入回路912中流动的制冷剂在膨胀机构911中减压(图11的点9)，在内部热交换器905中进行热交换(图11的点10)。在内部热交换器905中进行了热交换的气液两相状态的制冷剂(注入制冷剂)保持气液两相状态地从压缩机901的注入管流入。
关于压缩机901内的压缩动作，与制热运转时相同。
此外，在不进行注入运转时，与制热运转时同样地，使膨胀机构911的开度为全闭，使制冷剂不流入压缩机901的注入管。
另外，在上述的例子中，说明了热交换器902是使制冷剂与在水回路913中循环的水进行热交换的板式热交换器那样的热交换器。热交换器902不限于此，也可以使制冷剂与空气进行热交换。
另外，水回路913也可以不是供水循环的回路，而是供其他流体循环的回路。
在上述的例子中，热交换器907具有第一部分907a和第二部分907b，但取而代之或者除此之外，也可以考虑采用热交换器902具有两个部分的结构。而且，在热交换器902使制冷剂与空气进行热交换的情况下，有时上述两个部分分别具有风扇，这些风扇由单独的电机驱动。
以上，对热交换器902或热交换器907具有两个部分的结构进行了说明，但取而代之或者除此之外，也可以考虑采用压缩机901具有第一部分(第一压缩机构)及第二部分(第二压缩机构)的结构。在该情况下，在热泵装置900的负载比较大时，第一部分和第二部分双方进行压缩动作，在热泵装置900的负载比较小时，控制成仅第一部分和第二部分中的一方例如仅第一部分进行压缩动作。
在这样的结构的情况下，在压缩机901的第一部分和第二部分设置驱动它们的单独的电机。例如，在实施方式1或2中说明的电机41及电机42分别用于第一部分及第二部分的驱动。
以上，对热交换器902和热交换器907中的至少一方具有两个部分、相对于热交换器902和热交换器907中的至少一方设置有两台风扇的情况进行了叙述，但也可以考虑热交换器具有三个以上的部分的结构。一般化而言，可以考虑热交换器902和热交换器907中的至少一方有时具有多个部分，与各个部分对应地设置风扇，与各个风扇对应地设置电机的结构。在这样的情况下，通过使用在实施方式1或2中说明的电机驱动装置，能够通过一台逆变器来驱动多个电机。
另外，对压缩机901具有两个部分的情况进行了叙述，但也可以考虑压缩机901具有三个以上的部分的结构。一般化而言，可以考虑压缩机901有时具有多个部分，与各个部分对应地设置电机的结构。在这样的情况下，通过使用在实施方式1或2中说明的电机驱动装置，能够通过一台逆变器来驱动多个电机。
通过组合在实施方式3中说明的热泵装置和在实施方式1或2中说明的电机驱动装置，构成制冷循环应用设备。
如上所述，在驱动实施方式3的压缩机901或者热交换器902或热交换器907的风扇的电机为多台的情况下，通过应用实施方式1或2中说明的结构，能够使用一台逆变器4来驱动多台电机，能够实现电机驱动装置的低成本化及小型轻量化。
另外，在电机用于热交换器的风扇的驱动的情况下，与电机驱动装置小型化相应地能够增大热交换器的尺寸，由此，热交换效率进一步提高，也能够实现高效率化。
另外，通过使开闭部(9、9-1～9-4)工作，能够调整由逆变器4驱动的电机的台数，因此，例如在负载比较小时，仅使多台电机中的一部分电机例如第一电机41进行运转，在负载比较大时，能够使更多的电机例如第一电机41和第二电机42双方运转，通过这样根据负载改变驱动台数，能够始终仅使所需最小限度的台数进行运转，能够进一步提高热泵装置的效率。
另外，在将实施方式1或2中说明的控制应用于压缩机901的驱动用电机的情况下，失步的可能性消失，因此不仅能够继续进行稳定的压缩动作，还能够抑制由电流脉动导致的振动，因此不仅能够降低噪音，还能够抑制构成主制冷剂回路908的配管等的因振动导致的破损。
并且，在将实施方式1或2中说明的控制应用于热交换器902或热交换器907的风扇的驱动用电机的情况下，失步的可能性消失，因此不仅能够继续进行稳定的热交换动作，还能够抑制由电流脉动导致的振动，还能够防止由风扇相互间的速度差引起的差音的产生，因此能够降低噪音。
实施方式4
在通过组合实施方式1或2的电机驱动装置和实施方式3的热泵装置而构成的制冷循环应用设备中，与制冷循环应用设备的负载即热泵装置的负载的变化对应地切换热泵装置的动作模式，随之，压缩机或热交换器中的进行压缩动作或热交换动作的部分被切换，与此对应地改变被驱动的电机的数量。
热交换器中的进行热交换动作的部分的切换和驱动向热交换器的各个部分送风的风扇的电机的切换也可以如以下所述那样存在若干的时间差。
例如，设想如下结构：热交换器具有n个部分，n台电机与上述n个部分对应地设置，根据制冷循环应用设备的负载，n个部分中的进行热交换动作的部分被切换，n台电机各自在对应的部分进行热交换动作时由逆变器4驱动。
在该情况下，n台电机各自由上述逆变器进行的驱动也可以在与该电机对应的热交换器的部分开始热交换动作之后开始。由此，在热泵装置的热泵作用的效果显现后开始电机的驱动，从而能够减少电机的电力消耗。
相反，n台电机各自由上述逆变器进行的驱动也可以在与该电机对应的热交换器的部分开始热交换动作之前开始。由此，在热泵装置的热泵作用的效果出现时已开始电机的驱动，因此能够有效地利用热泵作用的结果。
另外，n台电机各自由上述逆变器进行的驱动也可以在与该电机对应的热交换器的部分停止了热交换动作之后停止。由此，能够有效地利用热泵作用的效果。
相反，上述n台电机各自由上述逆变器进行的驱动也可以在与该电机对应的热交换器的部分停止热交换动作之前停止。由此，能够减少电机的电力消耗。
此外，以上的实施方式所示的结构是本发明的结构的一例，也能够与其他公知的技术组合，也能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行省略一部分等变更而构成。
产业上的可利用性
如上所述，本发明适合于电机驱动装置及具备该电机驱动装置的制冷循环应用设备。另外，只要是以同一转速驱动多台电机的用途，则能够应用于任何用途。
附图标记说明
1交流电源；2整流器；3平滑部；4逆变器；5逆变器电流检测部；6、6-1～6-4电机电流检测部；7输入电压检测部；8连接切换部；9、9-1、9-2、9-n开闭部；10、10b控制部；101运转指令部；102减法部；103、104坐标变换部；105第一电机速度推定部；106第二电机速度推定部；107、108积分部；109电压指令生成部；110脉动补偿控制部；111坐标变换部；112PWM信号生成部；122～124脉动补偿部；900热泵装置；901压缩机；902热交换器；903、906、911膨胀机构；904贮液器；905内部热交换器；907热交换器；907a第一部分；907b第二部分；908主制冷剂回路；909四通阀；910a、910b、912注入回路；913水回路。

Claims (14)

1.一种电机驱动装置，其中，具备：
逆变器，其能够驱动各自在转子具有永久磁铁的n台电机，n为2以上的整数；以及
连接切换部，其切换所述n台电机的连接状态，
使所述连接切换部工作，改变与所述逆变器4连接的电机的台数，从而使从所述逆变器观察所述电机侧的阻抗变化。
2.根据权利要求1所述的电机驱动装置，其中，
从所述逆变器观察所述电机侧的阻抗与连接于所述逆变器的电机的台数成反比。
3.根据权利要求1或2所述的电机驱动装置，其中，
还具备控制所述逆变器和所述连接切换部的控制部，
在所述n台电机中的i台电机由所述逆变器同时驱动的情况下，控制所述逆变器的输出电压，以使所述i台电机的电感值相互一致，i为2至n中的任一个。
4.根据权利要求1或2所述的电机驱动装置，其中，
还具备控制所述逆变器和所述连接切换部的控制部，
在所述n台电机中的j台电机由所述逆变器同时制动的情况下，在控制所述逆变器的输出电压以使所述j台电机的电感值相互一致之后，切换为制动运转，j为2至n中的任一个。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电机驱动装置，其中，
所述n台电机分别是嵌入磁铁同步电机。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电机驱动装置，其中，
所述连接切换部由宽带隙半导体构成。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的电机驱动装置，其中，
所述连接切换部由电磁接触器构成。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的电机驱动装置，其中，
构成所述逆变器的开关元件或续流二极管由宽带隙半导体构成。
9.一种制冷循环应用设备，其中，具备权利要求1至8中任一项所述的电机驱动装置。
10.根据权利要求9所述的制冷循环应用设备，其中，
所述制冷循环应用设备的热交换器具有n个部分，
所述n台电机与所述n个部分对应地设置，
根据所述制冷循环应用设备的负载，切换所述n个部分中的进行热交换动作的部分，
所述n台电机分别在对应的所述热交换器的部分进行热交换动作时由所述逆变器驱动。
11.根据权利要求10所述的制冷循环应用设备，其中，
所述n台电机各自由所述逆变器进行的驱动在与该电机对应的所述热交换器的部分开始热交换动作之后开始。
12.根据权利要求10所述的制冷循环应用设备，其中，
所述n台电机各自由所述逆变器进行的驱动在与该电机对应的所述热交换器的部分开始热交换动作之前开始。
13.根据权利要求10、11或12所述的制冷循环应用设备，其中，
所述n台电机各自由所述逆变器进行的驱动在与该电机对应的所述热交换器的部分停止热交换动作之后停止。
14.根据权利要求10、11或12所述的制冷循环应用设备，其中，
所述n台电机各自由所述逆变器进行的驱动在与该电机对应的所述热交换器的部分停止热交换动作之前停止。
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