CN113615025B - 驱动装置以及空气调节装置 - Google Patents

Abstract

具备：逆变器部(3)，依照基于电压指令的驱动信号，从直流电压生成三相交流电压，输出给具有永久磁铁的永久磁铁型马达(2)；电流检测部(5)，检测在永久磁铁型马达(2)中流过的马达电流；以及控制部(4)，生成电压指令，控制逆变器部(3)的动作，并且推测永久磁铁的温度，根据马达电流和过电流保护阈值，进行逆变器部(3)的保护动作，控制部(4)根据控制部(4)的控制运算周期、逆变器部(3)的输出电压频率、以及基于逆变器部(3)的输出电压频率的载波频率中的某一个、和永久磁铁的磁铁温度推测值，设定过电流保护阈值。

Description

驱动装置以及空气调节装置

技术领域

本发明涉及驱动永久磁铁型马达的驱动装置以及空气调节装置。

背景技术

在驱动装置驱动永久磁铁型马达时，发生伴随由于向永久磁铁型马达的绕组的通电等引起的温度变化而永久磁铁的磁通减少的被称为减磁的现象，在进一步超过容许条件时，发生磁通无法返回到减磁发生前的状态的被称为不可逆减磁的现象。在减磁中，有伴随温度上升而发生减磁的高温减磁和相反地伴随温度降低而发生减磁的低温减磁，根据磁铁材料，高温减磁的特性或者低温减磁的特性发生变化。驱动装置不论是什么特性，在驱动永久磁铁型马达时，都需要保持在不发生永久磁铁的不可逆减磁的条件下。

不发生不可逆减磁的容许条件还依赖于马达电流。因此，需要设定针对减磁电流带有余量的过电流保护阈值，以使得不超过作为发生不可逆减磁的电流值的减磁电流。关于过电流保护阈值的设定，有在永久磁铁型马达运转时可设想的温度范围中将最小的减磁电流设定为基准的方法。另外，有根据由检测永久磁铁型马达具有的磁铁的温度的温度传感器检测的磁铁温度来校正过电流保护阈值的方法(例如参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5377500号公报

发明内容

如果将过电流保护阈值以在永久磁铁型马达运转时可设想的温度范围中最小的减磁电流为基准设定，则根据温度区域、具体而言高温减磁的情况下的低温域或者低温减磁的情况下的高温域，具有针对保护的过剩的余量。在该情况下，存在必要以上地限制永久磁铁型马达的输出性能这样的问题。

另外，专利文献1记载的技术是设想了使用检测磁铁温度的温度传感器、电流检测电路等的、所谓利用硬件的减磁保护的技术。在用硬件实现向永久磁铁型马达的内部的永久磁铁直接安装温度传感器来检测磁铁温度，并根据磁铁温度使过电流保护阈值逐渐可变的结构时，装置以及电路的结构变得复杂，存在大型化且成本增大这样的问题。

作为进行针对永久磁铁的减磁保护的方式，除了用硬件实现以外，还有检测在永久磁铁型马达中流过的马达电流并取入到作为驱动装置的构成要素的控制部而通过软件处理进行的方式。然而，在通过软件处理进行减磁保护的情况下，针对每个运算周期，间歇地比较电流检测值和过电流保护阈值来判断是否需要保护动作，所以随着运算周期变长，判断的间隔被拉开，所以存在无法应对马达电流的急剧的变化这样的问题。运算周期是根据逆变器部的载波频率决定的情形较多。在为了使永久磁铁型马达高速驱动而应用了根据逆变器部的输出电压频率使载波频率可变并使运算周期逐渐变化的同步PWM(Pulse widthmodulation，脉冲宽度调制)方式的情况下，该问题变得显著。

本发明是鉴于上述情况完成的，其目的在于得到一种能够抑制输出性能的降低且防止由于过电流引起的永久磁铁的减磁的驱动装置。

为了解决上述课题并达成目的，本发明的驱动装置具备：逆变器部，依照基于电压指令的驱动信号，从直流电压生成三相交流电压，输出给具有永久磁铁的永久磁铁型马达；电流检测部，检测在永久磁铁型马达中流过的马达电流；以及控制部，生成电压指令，控制逆变器部的动作，并且推测永久磁铁的温度，根据马达电流和过电流保护阈值，进行逆变器部的保护动作。控制部根据控制部的控制运算周期、逆变器部的输出电压频率、及基于逆变器部的输出电压频率的载波频率中的某一个、和永久磁铁的磁铁温度推测值，设定过电流保护阈值。

本发明所涉及的驱动装置起到能够抑制输出性能的降低且防止由于过电流引起的永久磁铁的减磁这样的效果。

附图说明

图1是示出实施方式1所涉及的驱动装置的结构例的图。

图2是示出与实施方式1所涉及的驱动装置连接的电力源的例子的图。

图3是示出与实施方式1所涉及的驱动装置连接的电力源的其他例子的图。

图4是示出实施方式1所涉及的控制部中的载波的生成方式的例子的图。

图5是示出实施方式1所涉及的载波和控制部的控制运算周期的关系的一个例子的图。

图6是示出实施方式1所涉及的磁铁温度、减磁电流、以及过电流保护阈值的关系的一个例子的图。

图7是示出实施方式1所涉及的控制部的过电流保护部的控制运算周期的差异引起的对可否探测过电流的影响的图。

图8是示出实施方式1所涉及的控制运算周期和过电流保护阈值的关系的一个例子的概念图。

图9是示出实施方式1所涉及的载波频率和过电流保护阈值的关系的一个例子的概念图。

图10是示出实施方式1所涉及的输出电压频率和过电流保护阈值的关系的一个例子的概念图。

图11是示出实施方式1所涉及的驱动装置从起动后开始永久磁铁型马达的驱动，进行针对逆变器部的保护动作为止的动作的流程图。

图12是示出实现实施方式1所涉及的驱动装置具备的控制部的硬件结构的一个例子的图。

图13是示出实施方式2所涉及的驱动装置从起动后开始永久磁铁型马达的驱动，进行针对逆变器部的保护动作为止的动作的流程图。

图14是示出实施方式4所涉及的空气调节装置的结构例的图。

(附图标记说明)

1：电力源；1a、1b：交直流电力变换器；2：永久磁铁型马达；3：逆变器部；4：控制部；5：电流检测部；11a、11b：交流电源；41：过电流保护部；42：磁铁温度推测部；60：压缩机；61：压缩要素；62：四通阀；63：热源侧热交换器；64：热源侧膨胀阀；65：负载侧膨胀阀；66：负载侧热交换器；67：室外机；68：室内机；69：空气调节控制部；70：制冷剂配管；100：驱动装置；200：空气调节装置。

具体实施方式

以下，根据附图详细说明本发明的实施方式所涉及的驱动装置以及空气调节装置。此外，本发明不限于该实施方式。

实施方式1.

图1是示出本发明的实施方式1所涉及的驱动装置100的结构例的图。驱动装置100与电力源1以及永久磁铁型马达2连接。驱动装置100具备：逆变器部3，驱动永久磁铁型马达2；控制部4，控制逆变器部3；以及电流检测部5，检测在永久磁铁型马达2的绕组中流过的马达电流。

电力源1既可以是包括电池、蓄电池等的直流电源，也可以是包括将交流电压变换为直流电压的公知的转换器的交直流电力变换器。图2是示出与实施方式1所涉及的驱动装置100连接的电力源1的例子的图。电力源1也可以是如图2所示，包括将从三相的交流电源11a供给的交流电压变换为直流电压的公知的转换器的交直流电力变换器1a。另外，图3是示出与实施方式1所涉及的驱动装置100连接的电力源1的其他例子的图。电力源1也可以是如图3所示，包括将从单相的交流电源11b供给的交流电压变换为直流电压的公知的转换器的交直流电力变换器1b。此外，虽然未图示，也可以是在交直流电力变换器1a、1b与逆变器部3之间的直流母线中插入如公知的DC(Direct Current)-DC转换器那样的升压电路而使直流电压升压的结构。

永久磁铁型马达2是具有永久磁铁的马达。永久磁铁型马达2与驱动装置100的逆变器部3连接。

逆变器部3依照作为在控制部4中根据电压指令生成的驱动信号的各相的PWM信号，将从电力源1供给的直流电压变换为用于以期望的频率即转速驱动永久磁铁型马达2的三相交流电压，施加给永久磁铁型马达2。即，逆变器部3根据从电力源1供给的直流电压，生成三相交流电压。逆变器部3依照来自控制部4的驱动信号，驱动永久磁铁型马达2。逆变器部3具备6个开关元件和6个反馈二极管。在逆变器部3中，在各相中串联连接2个开关元件，针对各开关元件逆并联地连接反馈二极管。逆变器部3是各开关元件依照各相的PWM信号进行开关而驱动一般的三相马达的公知的三相逆变器。开关元件以及反馈二极管既可以是包括硅的元件，也可以是包括作为能够实现高耐压以及高温动作的宽带隙半导体的碳化硅、氮化镓、金刚石等的元件。

电流检测部5检测在永久磁铁型马达2中流过的马达电流。电流检测部5既可以是在与永久磁铁型马达2的绕组连接的布线上具备的公知的ACCT(Alternating CurrentCurrent Transformer，交流电流变换器)、DCCT(Direct Current Current Transformer，直流电流变换器)这样的电流传感器，也可以是插入到与电力源1连接的母线或者逆变器部3的负侧的开关元件的公知的相电流检测用的分流电阻。

控制部4生成电压指令，控制逆变器部3的动作。控制部4具备过电流保护部41和磁铁温度推测部42。过电流保护部41根据由电流检测部5检测的在永久磁铁型马达2的绕组中流过的马达电流、和通过后述方法设定的过电流保护阈值Ilim，进行逆变器部3的保护动作。磁铁温度推测部42推测永久磁铁型马达2的永久磁铁的磁铁温度Tmag。此外，在本实施方式中，成为过电流保护部41以及磁铁温度推测部42包含于控制部4的结构，但这是一个例子，不限定于此。也可以是各自独立地由个别的微型机等处理器处理并在控制部4、过电流保护部41、以及磁铁温度推测部42之间仅对保护动作所需的信号进行协作的结构。

接着，说明驱动装置100的动作。控制部4生成为了以期望的频率、即期望的转速驱动永久磁铁型马达2而所需的三相交流的电压指令。具体而言，控制部4通过微型机等处理器，针对控制部4中的每个控制运算周期△t，执行公知的前馈控制运算、矢量控制运算等控制运算，生成期望的频率的三相交流的电压指令。以下，将期望的频率设为逆变器部3的输出电压频率finv。虽然未图示，控制部4在这些控制运算中，既可以使用由电流检测部5检测的在永久磁铁型马达2的绕组中流过的马达电流，也可以使用由安装于永久磁铁型马达2的位置传感器或者速度传感器检测的位置或者速度的信息。

进而，控制部4生成作为预先决定的频率、或者根据逆变器部3的输出电压频率finv计算的频率的载波频率fc的载波。即，控制部4将载波频率fc设定为一定的值、或者设定为逆变器部3的输出电压频率finv的正的整数倍。控制部4将三相交流的电压指令变换为调制波，根据载波和调制波的大小比较结果，生成作为对逆变器部3的驱动信号的各相的PWM信号，输出给逆变器部3。

在此，在控制部4中的载波的生成中，有被称为非同步PWM方式以及同步PWM方式的方式。前者是与输出电压频率finv无关地设定载波频率fc的方式，后者是将载波频率fc设定为输出电压频率finv的绝对值的M倍的方式。此外，作为参数的M是正的整数，M主要使用3的倍数。

图4是示出实施方式1所涉及的控制部4中的载波的生成方式的例子的图。具体而言，图4是示出电压指令的电压相位、非同步PWM方式的载波、同步PWM方式中的M＝9即同步9脉冲的载波、以及同步PWM方式中的M＝6即同步6脉冲的载波的关系的一个例子的图。在图4中，第1部分是电压指令，第2部分至第4部分是载波。

在非同步PWM方式中，一般为了维持从逆变器部3输出的三相交流电压的波形的对称性并抑制由于电压波形失真引起的驱动性能的劣化，作为载波频率fc与输出电压频率finv之比的fc/finv的值在经验上被确保为大致9以上、即fc/finv≥9。另外，由于与逆变器部3的开关元件的开关动作相伴的损失、发热等限制而还存在载波频率fc的上限，所以为了维持fc/finv≥9的关系，还存在输出电压频率finv的上限。

另一方面，在同步PWM方式中，fc/finv的值成为正的整数M，即便是fc/finv≤9的关系，仍维持从逆变器部3输出的三相交流电压的波形的对称性。在同步PWM方式中，即便在载波频率fc的上限的限制下，也能够比非同步PWM方式更高地设定输出电压频率finv的最大值，在非同步PWM方式下难以驱动的高速域中也能够驱动。

但是，载波频率fc根据输出电压频率finv和正的整数M的设定值总是变化。另外，为了从逆变器部3稳定地输出三相交流电压，还存在载波频率fc的下限。因此，在实际的动作中，一般根据输出电压频率finv进行：切换非同步PWM方式和同步PWM方式；将非同步PWM方式的载波频率fc、同步PWM方式中的正的整数M设定为适合的值等。在本实施方式中也设想控制部4进行这样的PWM方式、正的整数M的切换动作等。

图5是示出实施方式1所涉及的载波和控制部4的控制运算周期△t的关系的一个例子的图。电流检测部5检测在载波的正以及负的各最大振幅时间点在永久磁铁型马达2的绕组中流过的马达电流，向控制部4输出检测值。控制部4根据用电流检测部5检测的电流值，进行用于驱动永久磁铁型马达2的控制运算，比较控制运算的结果得到的各相的电压指令的瞬时值和载波。控制部4根据比较结果，生成作为针对逆变器部3的驱动信号的各相的PWM信号，并且进行针对逆变器部3的保护动作。

图5所示的载波的正以及负的各最大振幅时间点除了对应于载波的半周期以外，还成为在永久磁铁型马达2的绕组中流过的马达电流出现脉动的进行逆变器部3的开关元件的开关动作的定时、即稳定地远离载波和调制波的交点的定时。电流检测部5能够在图5所示的载波的正以及负的各最大振幅时间点，不受到马达电流的脉动的影响而检测马达电流。控制部4为了能够利用不受到马达电流的脉动的影响而用电流检测部5检测的电流值，最好使载波的周期或者载波的周期的整数倍的周期和控制运算周期同步、或者使载波的半周期或者载波的半周期的整数倍的周期和控制运算周期同步，而执行控制运算。

因此，控制部4为了使载波的周期的N/2倍的周期即载波的半周期的N倍的周期和控制运算周期△t同步而执行控制运算，根据载波频率fc，以成为△t＝N/(2×fc)的方式，设定控制运算周期△t。即，控制部4将控制运算周期△t设定为载波频率fc的一半的正的整数倍。此外，作为参数的N是正的整数。控制部4针对每个控制运算周期△t执行控制运算。这样，控制运算周期△t成为载波频率fc的函数△t＝f(fc)。即，控制部4根据载波频率fc的变化来设定控制运算周期△t。图4也示出各PWM方式中的载波和针对逆变器部3的电压指令的关系，根据PWM方式而控制运算周期△t的长度不同。

图5是示出在载波的周期和控制运算周期△t的关系中的N＝1时的关系的图。但是，未必限于N＝1，也可以选择N＝1以外的正的整数、例如N＝2，3，…。在正的整数N的设定中，在载波的载波频率fc非常高的情况下设为正的整数N＝1时，存在利用控制部4的控制运算的处理在设定的控制运算周期△t以内未完成而引起溢出的可能性。另外，在载波频率fc低的情况下将正的整数N的值取得较大时，还有时控制运算周期△t变得过长而得不到期望的控制响应。因此，在控制运算周期△t的设定、即正的整数N的设定中，鉴于控制运算的处理负荷、控制部4的性能、作为系统需要的控制响应等，根据载波频率fc设定。

接着，说明作为本实施方式的特征的过电流保护部41的动作。过电流保护部41根据由电流检测部5检测的在永久磁铁型马达2的绕组中流过的马达电流，判定输出电流是否异常，进行针对逆变器部3的保护动作。

在永久磁铁型马达2的绕组中流过的马达电流是与载波的正负的各最大振幅时间点中的某一方或者两方同步地针对每个控制运算周期△t由电流检测部5检测的。过电流保护部41比较用电流检测部5检测的电流值的绝对值和用后述方法设定的过电流保护阈值Ilim。过电流保护部41在检测的电流值的绝对值超过过电流保护阈值Ilim的情况下，判定为异常。过电流保护部41最好针对每个相进行前述的电流检测动作至异常判定动作的一连串的流程，在任意相中判定为异常的情况下，进行针对逆变器部3的以下的保护动作。

作为针对逆变器部3的保护动作的一个例子，过电流保护部41将作为针对逆变器部3的驱动信号的各相的PWM信号的输出全部停止。或者，过电流保护部41将直接使逆变器部3的所有开关元件的开关动作停止那样的信号输出给逆变器部3，停止从逆变器部3针对永久磁铁型马达2输出三相交流电压。

在过电流保护中，为了在由于负荷变动、控制紊乱等因素而在永久磁铁型马达2的绕组中流过的马达电流增大时使马达电流的瞬时值不超过界限值，需要在刚要超过之前过电流保护部41进行针对逆变器部3的保护动作。因此，设定过电流保护阈值Ilim以实现该目的。

上述界限值需要设定为能够完全防止如下在逆变器部3或者永久磁铁型马达2中可能产生的以过电流为起因的现象的值：在永久磁铁型马达2中流过过电流的情况下的发热引起的绝缘破坏等劣化现象；逆变器部3的开关元件的过电流引起的元件破坏等。

通常，关于界限值，选择不会发生如下现象的值：在可能产生的以过电流为起因的现象中的在绝对值最小的马达电流下可能产生的现象。在针对界限值考虑了余量的基础上，设定过电流保护阈值Ilim。近年来，由于开关元件的高耐压化、马达的界限设计等，在考虑界限值时，由于马达的不可逆减磁引起的限制变得最严格的情形较多。

图6是示出实施方式1所涉及的磁铁温度Tmag、减磁电流Imag、以及过电流保护阈值Ilim的关系的一个例子的图。图6是特别示出，根据由于马达的不可逆减磁引起的限制最严格的永久磁铁型马达2的磁铁限制，设计过电流保护功能的情况下的磁铁温度Tmag、减磁电流Imag、以及过电流保护阈值Ilim的关系的一个例子的图。图6设想了伴随温度上升而发生减磁的高温减磁，但关于低温减磁也只是减磁电流Imag相对磁铁温度Tmag的斜率为增加倾向这一点不同，能够同样地应用以下的考虑方法。

在永久磁铁型马达2的磁铁温度Tmag不清楚的情况下，关于过电流保护阈值Ilim，以永久磁铁型马达2运转时可设想的温度范围中的最小的减磁电流Imag为基准来附加余量并设定为一定值。但是，在该情况下，根据温度区域，具体而言在图6的高温减磁的情况下的低温域中，对保护而言具有过剩的余量，必要以上地限制永久磁铁型马达2的输出性能。因此，磁铁温度推测部42用后述方法推测磁铁温度Tmag，过电流保护部41将对推测的磁铁温度Tmag下的减磁电流Imag设置余量得到的值作为过电流保护阈值Ilim。过电流保护部41通过使过电流保护阈值Ilim根据磁铁温度Tmag变化，能够降低过剩的余量，扩大永久磁铁型马达2的输出性能。

但是，过电流保护部41针对每个控制运算周期△t，间歇地比较电流检测值和过电流保护阈值Ilim，判断是否需要保护动作。因此，随着控制运算周期△t变长，利用过电流保护部41的判断的间隔被拉开，所以针对马达电流的急剧的变化的保护动作来不及。

图7是示出实施方式1所涉及的控制部4的过电流保护部41的控制运算周期△t的差异引起的对可否探测过电流的影响的图。在图7中，在作为用于设定控制运算周期△t的参数的正的整数N恒定的条件下，随着载波频率fc变低即载波周期变长，控制运算周期△t从控制运算周期△t1变长到控制运算周期△t2。此外，控制运算周期△t1<控制运算周期△t2。载波频率fc变低是在同步PWM方式中与逆变器部3的输出电压频率finv变低相同。

在图7的情况下，在永久磁铁型马达2如粗实线那样变化时，根据控制运算周期△t，从某个电流检测定时至接下来的电流检测定时的周期产生变化。因此，过电流保护部41在控制运算周期△t是控制运算周期△t1的情况下，能够探测超过过电流保护阈值Ilim的地方，能够在马达电流达到减磁电流Imag之前，进行针对逆变器部3的保护动作。另一方面，过电流保护部41在控制运算周期△t是变长的控制运算周期△t2的情况下，存在在接下来的电流检测定时下超过减磁电流Imag的可能性。

因此，即使在永久磁铁型马达2的相同的电流变化中，在控制运算周期△t为控制运算周期△t1时和控制运算周期△t2时，在过电流保护部41中可否在达到减磁电流Imag之前探测过电流这点上出现差异。因此，过电流保护部41在总是根据相同的过电流保护阈值Ilim进行过电流保护动作时，产生在必要时针对逆变器部3的保护不动作的可能性。

由此，过电流保护部41最好关于过电流保护阈值Ilim，设定与控制运算周期△t的长度成比例的对减磁电流Imag的余量，设定成随着控制运算周期△t变长而使过电流保护阈值Ilim的值变小即可。

另外，如上所述，控制运算周期△t和载波频率fc最好处于反比例的关系，所以过电流保护部41也可以设定为随着载波频率fc变小，过电流保护阈值Ilim的值变小。

进而，在应用同步PWM方式的情况下，最好是输出电压频率finv和载波频率fc是成比例的关系且控制运算周期△t和载波频率fc是反比例的关系，所以过电流保护部41也可以设定为随着输出电压频率finv变小，过电流保护阈值Ilim的值变小。

图8是示出实施方式1所涉及的控制运算周期△t和过电流保护阈值Ilim的关系的一个例子的概念图。具体而言，图8是示出在高温减磁的情况下各种磁铁温度Tmag＝T1、T2、T3下的控制运算周期△t和过电流保护阈值Ilim的关系的图。此外，T1>T2>T3。过电流保护部41如图8所示设定为随着磁铁温度Tmag变高，针对控制运算周期△t的过电流保护阈值Ilim变低那样的关系。实际上，过电流保护部41以表格或者数学式的形式存储有多个磁铁温度Tmag条件下的控制运算周期△t和过电流保护阈值Ilim的关系。

图9是示出实施方式1所涉及的载波频率fc和过电流保护阈值Ilim的关系的一个例子的概念图。过电流保护部41也可以如图9所示设定为随着磁铁温度Tmag变高，针对载波频率fc的过电流保护阈值Ilim变低那样的关系。

图10是示出实施方式1所涉及的输出电压频率finv和过电流保护阈值Ilim的关系的一个例子的概念图。图10是示出应用同步PWM方式的情况下的输出电压频率finv和过电流保护阈值Ilim的关系的图。过电流保护部41也可以如图10所示设定为随着磁铁温度Tmag变高，针对输出电压频率finv的过电流保护阈值Ilim变低那样的关系。

过电流保护部41也可以是代替表示图8至图10所示的关系的表格或者数学式而将如图6所示的磁铁温度Tmag和过电流保护阈值Ilim的关系作为基于控制运算周期△t乘以系数来校正的校正系数的表格来存储。另外，过电流保护部41也可以代替控制运算周期△t，存储针对作为与控制运算周期△t的设定相关的参数的载波频率fc、或同步PWM方式中的逆变器部3的输出电压频率finv的过电流保护阈值Ilim的关系。

因此，过电流保护部41为了与控制运算周期△t的长短无关地使针对逆变器部3的保护动作适合地动作，需要根据控制运算周期△t、或者可能成为与控制运算周期△t的设定相关的参数的载波频率fc、或者同步PWM方式中的逆变器部3的输出电压频率finv，变更过电流保护阈值Ilim。过电流保护部41根据控制部4的控制运算周期△t、逆变器部3的输出电压频率finv、以及基于逆变器部3的输出电压频率finv的载波频率fc中的某一个、和作为永久磁铁型马达2的永久磁铁的磁铁温度推测值的磁铁温度Tmag，设定过电流保护阈值Ilim。

接着，说明磁铁温度推测部42的动作。磁铁温度推测部42根据从逆变器部3输出的三相交流电压和在永久磁铁型马达2中流过的马达电流，推测永久磁铁型马达2的永久磁铁的磁铁温度Tmag。磁铁温度推测部42中，磁铁温度Tmag的推测所需的马达电流能够使用在电流检测部5中检测到的电流值。在驱动装置100中，为了检测三相交流电压而需要电压传感器，但在从逆变器部3输出的三相交流电压中，包含大量通过开关元件的开关动作生成的高次谐波分量。因此，磁铁温度推测部42也可以代替三相交流电压的检测值，而使用成为逆变器部3生成三相交流电压时的基础的控制部4的电压指令。即，磁铁温度推测部42也可以根据电压指令和马达电流来推测磁铁温度Tmag。

磁铁温度推测部42也可以关于电压指令以及马达电流，进行向公知的旋转正交二轴坐标即d-q轴坐标上的坐标变换，使用坐标变换后的值。磁铁温度推测部42通过进行坐标变换，能够将以电压、电流等为首的交流量处置为直流量，能够简化运算处理。

永久磁铁型马达2在从逆变器部3输出的电压和由永久磁铁型马达2发生的电压平衡的状态下被驱动。由永久磁铁型马达2发生的电压主要是作为通过在永久磁铁型马达2的绕组中流过马达电流而发生的电压的绕组电阻电压、以及作为通过由永久磁铁型马达2的磁通和永久磁铁型马达2自身的旋转产生的作用在永久磁铁型马达2的绕组中发生的电压的感应电压。另外，永久磁铁型马达2的磁通包括通过在永久磁铁型马达2的绕组中流过马达电流而发生的磁通和通过永久磁铁型马达2具有的永久磁铁产生的磁通。

通过永久磁铁产生的磁通与磁铁温度Tmag具有相关，所以预先根据实测、永久磁铁特性的数据单等，求出磁铁温度Tmag和通过永久磁铁产生的磁通的相关。磁铁温度推测部42如果从永久磁铁型马达2中发生的电压即从逆变器部3输出的电压，抽出与通过永久磁铁产生的磁通相关的分量，则能够推测永久磁铁型马达2的磁铁温度Tmag。

关于绕组电阻电压以及感应电压中的通过在永久磁铁型马达2的绕组中流过马达电流而发生的磁通所引起的电压分量，如果作为表示永久磁铁型马达2的特性的参数的绕组电阻值、电感等是既知的，则能够根据马达电流、转速等计算。因此，控制部4用实测等求出表示永久磁铁型马达2的特性的参数，并从永久磁铁型马达2中发生的电压减去这些分量，由此能够抽出与通过永久磁铁产生的磁通相关的分量。

此外，关于磁铁温度推测部42的更详细的结构，例如，能够用日本专利第5788057号公报所示的结构实现，所以在本文中省略。

根据以上的说明，说明在驱动装置100中，从起动后开始永久磁铁型马达2的驱动，进行针对逆变器部3的保护动作为止的一连串的动作。

图11是示出实施方式1所涉及的驱动装置100从起动后开始永久磁铁型马达2的驱动，进行针对逆变器部3的保护动作为止的动作的流程图。这些动作主要由控制部4控制。首先，控制部4起动驱动装置100(步骤S1)，进行初始设定(步骤S2)。具体而言，控制部4作为初始设定而设定为了使永久磁铁型马达2驱动而所需的控制运算周期△t、载波频率fc、过电流保护阈值Ilim等。关于过电流保护阈值Ilim，控制部4如上所述设定与控制运算周期△t对应的适合的值。

在通过控制部4进行初始设定后，根据由控制部4设定的输出电压频率finv，逆变器部3控制与电压输出相关的动作，开始永久磁铁型马达2的驱动(步骤S3)。

控制部4判定在永久磁铁型马达2的驱动中是否有载波频率fc的变更(步骤S4)。控制部4在有载波频率fc的变更的情况下(步骤S4：“是”)，将载波频率fc设定为期望的值(步骤S5)，将控制运算周期△t也设定为与载波频率fc对应的适合的值(步骤S6)。控制部4在没有载波频率fc的变更的情况下(步骤S4：“否”)，省略步骤S5以及步骤S6的动作。

在控制部4中，磁铁温度推测部42适宜地推测永久磁铁型马达2的磁铁温度Tmag(步骤S7)，根据磁铁温度Tmag，设定过电流保护阈值Ilim(步骤S8)。进而，磁铁温度推测部42根据控制运算周期△t，校正过电流保护阈值Ilim(步骤S9)。此外，永久磁铁型马达2的磁铁温度Tmag的温度变化相对马达电流的变化是缓和的。因此，关于磁铁温度推测部42中的磁铁温度推测动作，没有必要以过电流保护部41中的电流异常判定的程度频繁地进行即以与控制运算周期△t相同的周期进行。关于磁铁温度推测动作以及与磁铁温度Tmag对应的过电流保护阈值Ilim的设定动作，磁铁温度推测部42也可以在从按照每个控制运算周期△t进行的控制运算的定时以间除的方式提取的定时进行。

在磁铁温度推测部42设定以及校正了过电流保护阈值Ilim时，过电流保护部41比较用电流检测部5检测的在永久磁铁型马达2的绕组中流过的马达电流和过电流保护阈值Ilim(步骤S10)，判定输出电流是否异常。过电流保护部41在未探测到过电流的情况下(步骤S11：“否”)，返回到步骤S4的动作。过电流保护部41在探测到过电流的情况下(步骤S11：“是”)，进行针对逆变器部3的保护动作(步骤S12)。

这样，驱动装置100通过依照图11所示的流程图进行针对逆变器部3的保护动作，能够与载波频率fc的大小、控制运算周期△t的长短无关地，实现针对逆变器部3的保护动作，防止由于过电流引起的永久磁铁的减磁。

接着，说明驱动装置100具备的控制部4的硬件结构。图12是示出实现实施方式1所涉及的驱动装置100具备的控制部4的硬件结构的一个例子的图。控制部4通过处理器201以及存储器202实现。

处理器201是CPU(Central Processing Unit、还称为中央处理装置、处理装置、运算装置、微型处理器、微型计算机、处理器、DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器))、或者系统LSI(Large Scale Integration，大规模集成电路)。存储器202可以例示RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)、ROM(Read Only Memory，只读存储器)、闪存存储器、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory，可擦除可编程只读存储器)、EEPROM(注册商标)(electrically erasable programmable read only memory，电可擦可编程只读存储器)这样的非易失性或者易失性的半导体存储器。另外，存储器202不限定于这些，也可以是磁盘、光盘、紧凑盘、迷你盘、或者DVD(Digital Versatile Disc)。

如以上说明，根据实施方式1，驱动装置100的控制部4根据控制运算周期△t、或者与控制运算周期△t相关的参数、例如载波频率fc还有同步PWM方式中的逆变器部3的输出电压频率finv，设定针对逆变器部3的过电流保护阈值Ilim。由此，驱动装置100具有如下效果：与根据载波频率fc设定的控制运算周期△t的长短无关地，能够实现针对逆变器部3的过电流保护，防止由于过电流引起的逆变器部3的开关元件的元件破坏、与逆变器部3连接的永久磁铁型马达2的减磁。

另外，驱动装置100能够削减针对减磁电流Imag的设计余量，所以能够扩大永久磁铁型马达2的输出性能，并且能够使用在永久磁铁型马达2中使用的永久磁铁的减磁耐力更低的永久磁铁。其结果，具有能够降低永久磁铁型马达2的制造成本的效果。

进而，驱动装置100具有将载波频率fc设定为逆变器部3的输出电压频率finv的M倍的模式、即应用同步PWM方式，由此能够比非同步PWM方式，将输出电压频率finv的最大值设定得更高。驱动装置100在非同步PWM方式下难以驱动的高速域中也能够驱动，具有在高速域中也能够实现适合的针对逆变器部3的过电流保护的效果。

实施方式2.

在实施方式1中，驱动装置100根据控制运算周期△t，考虑永久磁铁型马达2的磁铁温度Tmag后，进行针对逆变器部3的保护动作。在实施方式2中，例如在高温减磁的情况下，永久磁铁型马达2的温度上升而减磁电流Imag降低，需要更准确的保护动作的情况下，通过根据磁铁温度Tmag缩短控制运算周期△t即过电流判定的周期，提高针对过电流保护的响应性。说明与实施方式1不同的部分。

图13是示出实施方式2所涉及的驱动装置100从起动后开始永久磁铁型马达2的驱动，进行针对逆变器部3的保护动作为止的动作的流程图。这些动作主要由控制部4控制。在图13中，步骤S1至步骤S7的动作与图11所示的实施方式1的流程图的动作相同。

磁铁温度推测部42比较推测的磁铁温度Tmag和预先决定的温度阈值Th(步骤S21)。磁铁温度推测部42在推测的磁铁温度Tmag是温度阈值Th以上的情况下(步骤S21：“是”)，为了提高针对过电流保护的响应性，根据磁铁温度Tmag以缩短控制运算周期△t即过电流判定的周期的方式重新设定(步骤S22)。即，磁铁温度推测部42根据作为磁铁温度推测值的磁铁温度Tmag，设定控制运算周期△t。在磁铁温度推测部42中，关于载波频率fc，由于上述设定上限以及由处理器进行的控制运算的处理限制而在控制运算周期△t的最短时间上产生限制，所以在该限制中重新设定(步骤S23)。即，磁铁温度推测部42根据基于作为磁铁温度推测值的磁铁温度Tmag设定的控制运算周期△t、和逆变器部3的输出电压频率finv，设定载波频率fc。

具体而言，磁铁温度推测部42由于如上所述控制运算周期△t和载波频率fc具有相关，所以在应用非同步PWM方式的情况下，以满足大致fc/finv≥9的限制的方式，根据输出电压频率finv的大小，选择非同步PWM方式和同步PWM方式后，选择作为上述参数的正的整数M、N，重新设定载波频率fc。此外，磁铁温度推测部42在推测的磁铁温度Tmag小于温度阈值Th的情况下(步骤S21：“否”)，省略步骤S22以及步骤S23的动作。以后的步骤S8至步骤S12的动作与图11所示的实施方式1的流程图的动作相同。

如以上说明，根据实施方式2，驱动装置100依照图13所示的流程图，进行针对逆变器部3的保护动作。由此，驱动装置100在永久磁铁型马达2的温度上升而减磁电流Imag降低，需要更准确的保护动作的情况下，通过根据磁铁温度Tmag缩短控制运算周期△t即过电流判定的周期，针对过电流保护的响应性提高，能够更可靠地防止由于过电流引起的永久磁铁的减磁。

实施方式3.

在实施方式1中，作为针对逆变器部3的保护动作，过电流保护部41将作为对逆变器部3的驱动信号的各相的PWM信号的输出全部停止，或者将直接使逆变器部3的所有开关元件的开关动作停止那样的信号输出给逆变器部3，停止从逆变器部3对永久磁铁型马达2输出三相交流电压。

相对于此，在实施方式3中，作为针对逆变器部3的保护动作，过电流保护部41为了使永久磁铁型马达2的运转继续，使从逆变器部3输出的三相交流电压的输出电压频率finv降低。过电流保护部41降低从逆变器部3输出给永久磁铁型马达2的电力，进行逆变器部3的保护动作。

在实施方式3的保护动作中，过电流保护部41中的与输出电流的异常判定相关的动作与实施方式1相同。但是，在实施方式3中，与停止从逆变器部3对永久磁铁型马达2供给三相交流电压的实施方式1的动作相比，成为驱动限制缓和的保护动作。因此，最好是将过电流保护阈值Ilim设定为比实施方式1中的设定值小的值等，与实施方式1中的输出电流的异常判定条件相比，设为易于判定为异常的条件。

作为针对逆变器部3的保护动作，例如，过电流保护部41以使逆变器部3的输出电压频率finv的绝对值降低频率降低量△f的方式，控制控制部4。即，在将设定为目标值的、基于频率降低量△f的降低作用前的输出电压频率finv设为finv0时，成为finv＝finv0+△f的关系，如果finv0>0，则成为△f<0，如果finv0<0，则成为△f>0。但是设为|finv0|>|△f|，以在降低作用前后使finv和finv0的符号不反转。关于频率降低量△f，过电流保护部41根据与输出电流相对在输出电流的异常判定中比较的过电流保护阈值Ilim的超过量对应的比例值、这些超过量的每个控制运算周期△t的积分值来得到。

因此，在实施方式3中，相对期望的频率即目标值在逆变器部3的输出电压频率finv中产生偏差，产生永久磁铁型马达2的速度偏差，但与从逆变器部3停止供给三相交流电压的情况不同，继续永久磁铁型马达2的运转状态。

如以上说明，根据实施方式3，驱动装置100具有如下效果：能够一边继续进行向永久磁铁型马达2的驱动，一边还一并实现永久磁铁型马达2的保护。

实施方式4.

在实施方式4中，说明将在实施方式1至实施方式3中说明的驱动装置100应用于空气调节装置的例子。通过将驱动装置100应用于空气调节装置，能够构成使用了将永久磁铁型马达2的旋转力作为驱动源的压缩机的空气调节装置，能够伴随运转界限的扩大，提高制冷制热能力。

图14是示出实施方式4所涉及的空气调节装置200的结构例的图。空气调节装置200具备驱动装置100和将永久磁铁型马达2作为驱动源的压缩机60。在空气调节装置200中，构成有按照压缩机60、四通阀62、热源侧热交换器63、热源侧膨胀阀64、负载侧膨胀阀65、负载侧热交换器66、四通阀62、以及压缩机60的顺序通过制冷剂配管70连接的制冷剂回路。在空气调节装置200中，通过在制冷剂回路中流过制冷剂，冷冻循环成立。此外，虽然在图14中未图示，也可以在压缩机60的吸入侧设置存积过剩的制冷剂的蓄能器(accumulator)。在控制制冷剂回路时，空气调节控制部69控制四通阀62、热源侧膨胀阀64、以及负载侧膨胀阀65。此外，图14所示的空气调节装置200的冷冻循环的结构是一个例子，也可以未必是相同的冷冻循环的结构。

接着，以制冷运转为例子说明空气调节装置200的动作。关于制热运转省略详细内容，但空气调节装置200通过四通阀62中的流路的切换还能够实现制热运转。空气调节装置200在制冷运转时，关于四通阀62的朝向，预先以使从压缩机60吐出的制冷剂朝向热源侧热交换器63的方式、并且以使从负载侧热交换器66流出的制冷剂朝向压缩机60的方式，切换有流路。

通过驱动装置100驱动永久磁铁型马达2，与永久磁铁型马达2连结的压缩要素61将制冷剂压缩为高温高压的制冷剂，压缩机60吐出高温高压的制冷剂。即，压缩机60压缩冷冻循环的制冷剂。从压缩机60吐出的高温高压的制冷剂经由四通阀62流入到热源侧热交换器63，在热源侧热交换器63中与外部的空气热交换而散热。从热源侧热交换器63流出的制冷剂在热源侧膨胀阀64中进行膨胀以及减压，在成为低温低压的气液二相制冷剂的状态下，在负载侧膨胀阀65中进行膨胀以及减压，流入到负载侧热交换器66，与空气调节对象空间的空气进行热交换而蒸发，成为低温低压的制冷剂，从负载侧热交换器66流出。从负载侧热交换器66流出的制冷剂经由四通阀62被吸入到压缩机60而再次被压缩。在空气调节装置200中，反复进行以上的动作。

此外，也可以以对驱动装置100的主要是逆变器部3进行冷却的目的，使冷却板接触到作为逆变器部3的构成要素的功率模块，使制冷剂配管70进一步接触到冷却板，使在制冷剂配管70中流过的制冷剂吸收逆变器部3的发热。由此，能够高效地抑制逆变器部3的温度上升。

此外，在图14的结构中，成为在室内机68侧、室外机67侧这两方具备热源侧膨胀阀64以及负载侧膨胀阀65的结构，这是为了能够在作为2个膨胀阀的热源侧膨胀阀64以及负载侧膨胀阀65中分别独立地控制驱动装置100的冷却能力。通过这样的结构，空气调节装置200适合于一边检测逆变器部3的温度，一边以调整为期望的温度的方式细致地控制制冷剂，无需必要以上地降低作为驱动装置100的特别是逆变器部3的构成要素的功率模块的温度，而能够抑制发生结露，并且能够控制为温度不上升。此外，图14的结构是细致地控制驱动装置100的温度的一个例子，也可以未必成为将热源侧膨胀阀64以及负载侧膨胀阀65具备2个的结构，也可以成为在室内机68侧、室外机67侧中的某一方具备热源侧膨胀阀64以及负载侧膨胀阀65的结构。

在实施方式4中，示出将驱动装置100应用于空气调节装置200的例子，但不限于此，除了空气调节装置200以外，还能够应用于热泵装置、冷冻装置等具有冷冻循环的设备。

另外，在周围温度低而需要用空气调节装置200进行制热运转的状况下，在高温减磁的情况下，在永久磁铁型马达2的永久磁铁的温度低时，削减针对减磁电流Imag的设计余量，提高过电流保护阈值Ilim，使在永久磁铁型马达2中流过的电流扩大，由此制热能力提高而舒适性提高。

在空气调节装置200中，驱动装置100特别在制热运转时进行如下动作：推测永久磁铁型马达2具有的永久磁铁的磁铁温度Tmag的动作；以及根据控制部4的控制运算周期△t、逆变器部3的输出电压频率finv及基于逆变器部3的输出电压频率finv的载波频率fc中的某一个、和永久磁铁型马达2的磁铁温度推测值，设定过电流保护阈值Ilim的动作。由此，空气调节装置200能够进一步提高本发明的效果。

如以上说明，根据实施方式4，通过将驱动装置100应用于空气调节装置200，能够扩大作为压缩机60的驱动源的永久磁铁型马达2的运转界限。特别是在永久磁铁型马达2的永久磁铁中使用具有高温减磁的特性的磁铁的情况下，在需要大的制热能力的低温时，永久磁铁的减磁电流Imag变大，在永久磁铁型马达2中流过的电流扩大，所以具有低温时的制热能力提高的效果。

作为驱动装置100的活用例，除了搭载有将永久磁铁型马达2的旋转力作为驱动力的压缩机60的空气调节装置200以外，还可以举出电冰箱、除湿器、热泵式热水器、热泵式干燥洗衣机、冷冻装置。进而，即便是通过永久磁铁型马达2的旋转力得到驱动力的干燥机、洗衣机、吸尘器等未搭载压缩机的产品中也能够应用，还能够应用于风扇马达等。

以上的实施方式所示的结构表示本发明的内容的一个例子，既能够与其他公知的技术组合，也能够在不脱离本发明的要旨的范围中将结构的一部分省略、变更。

Claims (9)

1.一种驱动装置，具备：

逆变器部，依照基于电压指令的驱动信号，从直流电压生成三相交流电压并输出给具有永久磁铁的永久磁铁型马达；

电流检测部，检测在所述永久磁铁型马达中流过的马达电流；以及

控制部，生成所述电压指令，控制所述逆变器部的动作，并且推测所述永久磁铁的温度，根据所述马达电流和过电流保护阈值进行所述逆变器部的保护动作，

所述控制部根据所述控制部的控制运算周期、所述逆变器部的输出电压频率以及基于所述逆变器部的输出电压频率的载波频率中的某一个、和所述永久磁铁的磁铁温度推测值，设定所述过电流保护阈值，根据所述磁铁温度推测值来设定所述控制运算周期，根据基于所述磁铁温度推测值设定的控制运算周期、和所述逆变器部的输出电压频率，设定所述载波频率。

2.根据权利要求1所述的驱动装置，其中，

所述控制部根据所述电压指令和所述马达电流来推测所述磁铁温度推测值。

3.根据权利要求1或者2所述的驱动装置，其中，

所述控制部根据所述载波频率的变化来设定所述控制运算周期。

4.根据权利要求1或者2所述的驱动装置，其中，

所述控制部将所述控制运算周期设定为所述载波频率的一半的正的整数倍。

5.根据权利要求1或者2所述的驱动装置，其中，

所述控制部将所述载波频率设定为一定的值或者设定为所述逆变器部的输出电压频率的正的整数倍。

6.根据权利要求1或者2所述的驱动装置，其中，

作为所述逆变器部的保护动作，所述控制部使得停止从所述逆变器部输出三相交流电压。

7.根据权利要求1或者2所述的驱动装置，其中，

作为所述逆变器部的保护动作，所述控制部使得降低从所述逆变器部输出的三相交流电压的输出电压频率。

8.一种空气调节装置，具备：

权利要求1至7中的任意一项所述的驱动装置；以及

压缩机，将永久磁铁型马达作为驱动源，

通过所述压缩机来压缩冷冻循环的制冷剂。

9.根据权利要求8所述的空气调节装置，其中，

所述驱动装置在制热运转时进行：推测所述永久磁铁型马达具有的永久磁铁的温度的动作；以及针对向所述永久磁铁型马达输出三相交流电压的逆变器部的保护动作中使用的过电流保护阈值的设定。