JP2004104934A

JP2004104934A - Inverter controller

Info

Publication number: JP2004104934A
Application number: JP2002265508A
Authority: JP
Inventors: Yasuaki Kato; 加藤　康昭
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-09-11
Filing date: 2002-09-11
Publication date: 2004-04-02
Anticipated expiration: 2022-09-11
Also published as: JP4027760B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To drive an alternating-current motor in a state in which the power consumption is minimized. <P>SOLUTION: An inverter controller 100 comprises a PWM waveform generator 106, an interface 110 for voltage, an interface 108 for current, a storage portion 112, and a CPU 102. The PWM waveform generator 106 instructs an inverter 126 to generate voltage or stop the generation of voltage with respect to any of the phases of alternating-current power. Further, the waveform generator controls the phases so as to reduce the amount of direct-current power supplied to the inverter 126. The voltage interface 110 is for detecting the voltage of direct-current power supplied to the inverter 126. The current interface 108 is for detecting the current of direct-current power. The storage portion 112 stores information based on the generation of waveform by the PWM waveform generator 106. The CPU 102 computes the time of direct-current power supply based on the information. Further, the CPU computes the amount of direct-current power based on the voltage value, current value, and supply time. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、供給された直流電力に基づいて交流電力を出力するインバータの制御に関し、特に、交流モータの消費電力量を減少させる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インバータ制御される交流モータに供給される交流電力量が減少するように、電圧、電流および位相などを操作する技術は、省エネルギーの観点から広く実用化されている。その際、交流電力量を算出するために、交流モータの巻線電流を測定する方法が一般に知られているが、三相式交流モータを制御する場合に以下のような問題がある。すなわち、３相に対応する少なくとも３個の電流計と、それらの測定値からモータに供給される交流電流値を算出するための回路とを必要とする。
【０００３】
特開平５−９１７５２号公報（特許文献１）は、この問題を解決するためのインバータ制御装置を開示する。この公報に開示されたインバータ制御装置は、インバータの交流出力電圧の指令値を発生する発生回路と、指令値に基づいてインバータを制御する制御回路と、インバータに入力された直流電流を検出する検出回路と、指令値とこれに対応する直流電流の検出値との一対のデータを所定時間ごとに記憶する記憶回路と、記憶回路から検出値についての少なくとも３個以上のデータの中から最小値を抽出する抽出回路と、その最小値に対応した指令値と他の指令値とのデータを比較し、最小値に対応した指令値が他の指令値のデータより大きければ増加するように、小さければ減少するように、発生回路における指令値を変更する変更回路とを含む。
【０００４】
この発明によると、インバータに入力される直流電力の電流値が最小となるように制御を行なう。その結果、モータの巻線電流などに基づき制御を行なう場合に比べて簡単な構成により、モータを低い消費電力で駆動させるインバータ制御装置を提供することができる。
【０００５】
特開平８−２３７９８７号公報（特許文献２）は、上述した問題を解決する別のインバータ制御装置を開示する。この公報に開示されたインバータ制御装置は、複数極の磁石を有する回転子と、３相Ｙ結線に接続された電機子コイルを有する固定子と、電機子コイルに対して並列状態で３相Ｙ結線された抵抗回路と、電機子コイルの中性点と抵抗回路の中性点との電位差に基づいて、回転子と固定子との間の相対的な回転位置を検出する位置検出装置と、その回転位置に基づいて、電機子コイルに印加する電圧のパターンを切り換えるインバータ部とを備えるモータに用られる。このインバータ制御装置は、電位差を検出する電圧検出装置と、インバータ部の入力電流を検出する電流検出装置と、電圧検出装置が検出した値を積分して、積分値を出力する積分装置と、積分値を受けて、その値のレベルが所定範囲内か否かを判定するレベル判定装置と、回転位置の切換わり時点から電圧のパターンを切換えるまでの位相を補正する補正装置と、レベル判定装置の判定結果に基づいて、積分値のレベルが前述した所定範囲内で、かつモータ効率が最大になるように、補正装置に位相の補正角を表わす指令信号を出力する指令装置とを含む。補正装置は、電流検出装置が検出した値に基づいて、インバータ部の入力電流の増減を判定する電流判定装置と、位相の補正角を所定の位相角毎に減少方向および増加方向のいずれかに調整する調整装置と、電流判定装置がインバータ部の入力電流が増加傾向にあると判定し、かつレベル判定装置が積分値は前述した所定範囲内にあると判定した場合、調整装置の位相の補正角を調整する増減方向を反転させると共に、レベル判定装置が積分値は前述した所定範囲外にあると判定した場合、位相の補正角の調整方向を減少方向にする反転装置とを含む。
【０００６】
この発明によると、調整装置は、インバータ部に入力される直流電力の電流値が最小となるように位相の補正角を調整する。その調整は、反転装置によって、モータ効率が最大となる点を含み、脱調が発生する点を含まない範囲に限定される。これにより、調整装置は、ピーク効率点より遅れ補正側の脱調領域に位相の補正角を調整する手前で、位相の補正角を減少方向に調整する。その結果、脱調することなく、モータを最大効率で運転できるピーク効率点に位相の補正角を調整するインバータ制御装置を提供することができる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−９１７５２号公報（請求項１７、第１１頁、第２７図）
【０００８】
【特許文献２】
特開平８−２３７９８７号公報（請求項７、第７〜８頁、第２０〜２１頁、第３０図、第３２図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの公報に開示されるインバータ制御装置では、必ずしも消費電力が最小の状態でモータが駆動されるとは限らない。一般に知られているように、消費電力を最小にすることと、インバータに供給される直流電力の電流値を最小にすることとが一致しない場合があり得るからである。
【００１０】
インバータに供給された直流電力の電流値に基づいて交流モータの消費電力を算出することも考えられる。しかしながら、インバータに入力される直流電力の電流は、たとえば一般商用電力などを整流回路などにより直流電力に変換して供給されることが多いので、通常高周波の波形となる。一方、通常のコンピュータに使用されるＡ／Ｄ（ａｎａｌｏｇ−ｄｉｇｉｔａｌ）サンプリング技術では、計測値の入力を連続して受付けることはできない。その結果、直流電流がインバータに実際に供給される期間を特定することが困難であるので、このような制御を実現することは困難である。
【００１１】
本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、インバータに供給される直流電力の電流値に基づき、消費電力を減少させて交流モータを駆動できるインバータ制御装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係るインバータ制御装置は、インバータに対し交流電力の出力および出力の停止を指示するための指示手段と、インバータに供給される直流電力の電圧値を検出するための電圧検出手段と、直流電力の電流値を検出するための電流検出手段と、指示手段のインバータに対する指示に基づいて、時間に関する情報を記憶するための第１の記憶手段と、情報に基づいて直流電力の供給時間を算出するための第１の算出手段と、電圧値および電流値ならびに供給時間に基づいて直流電力の電力量を算出するための第２の算出手段と、算出された直流電力量が減少するように、インバータの交流電圧、交流電流および位相の少なくともいずれかに基づいて定められた操作量を制御するための制御手段とを含む。
【００１３】
第１の発明によると、インバータに直流電力が供給される期間は、交流電力の各相のいずれかに電圧が発生している期間である。インバータは、指示手段の指示により、交流電力の出力とその停止とが制御される。第１の記憶手段には、指示手段がインバータに対して交流電力の出力と、その出力の停止に基づいた、時間に関する情報を記憶する。第１の算出手段は、第１の記憶手段に記憶されたこのような時間に関する情報に基づいて、直流電力の供給時間を算出する。これにより、第２の算出手段はインバータに供給された直流電力の電圧、電流および供給時間に基づいて、インバータに供給される直流電力量を算出することができる。制御手段は、前述の直流電力量を減少させるように、操作量を制御することができる。その結果、このように算出された直流電力量が減少すれば、モータに供給される交流電力量も減少するので、インバータの直流電流の値に基づき、交流電力の消費電力が減少させた状態でモータを駆動できる、インバータ制御装置を提供することができる。
【００１４】
第２の発明に係るインバータ制御装置は、第１の発明の構成に加えて、第１の算出手段は、指示手段により交流電力の各相のいずれかに関する、出力の開始および停止について指示された時を特定する情報により、供給時間を算出するための手段を含む。
【００１５】
第２の発明によると、インバータに直流電力が供給される期間は、交流電力の各相のいずれかに電圧が発生している期間である。インバータは、指示手段の指示により、交流電力の出力とその停止とが制御される。これにより、指示手段により交流電力の各相のいずれかに関する、出力の開始および停止について指示された時と供給時間とは対応するので、第１の算出手段は、直流電力の供給期間を、指示手段により指示された時に基づいて算出することができる。その結果、制御手段は、インバータの直流電流値に基づき、より的確に交流電力の消費電力が最小となる状態でモータを駆動できる、インバータ制御装置を提供することができる。
【００１６】
第３の発明に係るインバータ制御装置は、第２の発明の構成に加えて、第１の算出手段は、指示手段によって交流電力の各相のいずれかについて電圧を出力させるように指示された時から出力を停止させるように指示された時までに対応する駆動時間を、供給時間として算出するための手段を含む。
【００１７】
第３の発明によると、第１の算出手段は、指示手段によって交流電力の各相のいずれかについて電圧を発生させるよう指示された時から電圧を停止させるよう指示された時までに対応する駆動時間を、供給時間として算出する。駆動時間は、指示手段がインバータに対して指示した時から直接かつ容易に算出することができる。これにより、第１の算出手段は、供給時間を直接かつ容易に算出することができる。第２の算出手段は、直流電流値に基づいて、インバータに供給される直流電力量をより容易に算出することができる。その結果、直流電力量をより容易に算定することができるので、インバータ直流電流の値に基づき、より容易に交流電力の消費電力が最小となる状態でモータを駆動できる、インバータ制御装置を提供することができる。
【００１８】
第４の発明に係るインバータ制御装置は、第１〜３のいずれかの発明の構成に加え、直流電力量とこれに対応する操作量とを記憶するための第２の記憶手段をさらに含み、制御手段は、第２の記憶手段に記憶された直流電力量のうち、最も小さい値に対応する操作量を、制御を開始する際の操作量として制御するための手段を含む。
【００１９】
第４の発明によると、制御手段は、第２の記憶手段に記憶された直流電力量のうち、最も小さい直流電力量に対応する操作量を、制御を開始する際の操作量とする。その操作量は、直流電力量が最も小さい値に対応する操作量である可能性が、制御手段が設定し得る操作量の中で最も高い。これにより、制御手段は、制御を開始してから直流電力量が最も小さくなるような制御を達成するまでの時間を、高い確率で短縮することができる。その結果、インバータ直流電流の値に基づき、早期に交流電力の消費電力が最小となる状態でモータを駆動できるインバータ制御装置を提供することができる。
【００２０】
第５の発明に係るインバータ制御装置は、第４の発明の構成に加え、直流電力量の変動幅が予め定められた範囲内となったことに応答して、変動幅の範囲内における直流電力量の最小値と最小値に対応する操作量とを第２の記憶手段に記憶させるための手段をさらに含む。
【００２１】
第５の発明によると、直流電力量の変動幅が予め定められた範囲内となったことに応答して、その変動幅の範囲内における直流電力量の最小値とそれに対応する操作量とが第２の記憶手段に記憶される。予め定められた範囲内は、たとえば制御を開始した時の直流電力量の１０％以内の範囲である。制御手段は、第２の記憶手段に記憶された直流電力量のうち、最も小さい値に対応する操作量を、制御を開始する際の操作量として制御する。これにより、制御手段は、直流電力量の最小値が新たに得られると、それ以降はその最小値に対応する操作量により制御を開始することができる。その結果、インバータ直流電流の値に基づき、早期に交流電力の消費電力が最小となる状態でモータを駆動できるインバータ制御装置を提供することができる。
【００２２】
第６の発明に係るインバータ制御装置は、第４または５のいずれかの発明の構成に加え、制御手段は、直流電力量が最小になった後は、直流電力量が予め定められた範囲を超えたことに対応して、操作量を制御するための手段をさらに含む。
【００２３】
第６の発明によると、制御手段は、直流電力量が最小になった後は、操作量の制御を、その直流電力量が予め定められた範囲を超えたことに対応して行なう。これにより、必要以上に操作量を制御することがなくなるので、制御手段の消費電力を省くことができる。その結果、インバータ直流電流の値に基づき、交流電力の消費電力が最小となる状態でモータを駆動できるインバータ制御装置を提供することができる。
【００２４】
第７の発明に係るインバータ制御装置は、第１〜６のいずれかの発明の構成に加え、制御手段は、操作量を第１の状態量に制御した際に算出される第１の直流電力量と、操作量を第１の状態量から第２の状態量に変更した後、再び第１の状態量に戻した際に算出される第２の直流電力量との差が、予め定められた範囲内であることに応答して、直流電力量が減少するように、操作量を制御するための手段を含む。なお、予め定められた範囲内は、たとえば１％以内という範囲である。
【００２５】
第７の発明によると、制御手段は、操作量を変化させる前と後との、インバータに供給される直流電力量を比較する。インバータに供給される直流電力量が、モータの負荷の変動などの影響を受けていなければ、それらの直流電力量は一定の範囲内にある。したがって、それらの直流電力量が予め特定しておいた一定の範囲内にある場合に操作手段の制御を行えば、モータの負荷などの影響を排除して、インバータの制御を行なうことができる。これにより、制御手段は、インバータに供給される直流電力量について、モータの負荷などの影響を受けていない期間を選択して操作手段を制御する。その結果、インバータ直流電流の値に基づき、交流電力の消費電力が最小となる状態でモータを駆動できることに加え、モータの負荷が変動しても、交流電力の消費電力が最小となる状態でモータを駆動し得るインバータ制御装置を提供することができる。
【００２６】
第８の発明に係るインバータ制御装置は、第１〜７のいずれかの発明の構成に加え、操作量は、インバータに接続される交流モータのロータ位置に対するモータ電流の進み位相量を含む。
【００２７】
第８の発明によると、交流モータのロータ位置に対するモータ電流の進み位相量は、これ以外の操作量に比べ消費電力量に強い影響を及ぼす。これにより、制御手段は、操作量に交流モータのロータ位置に対するモータ電流の進み位相量を含むことで、より的確に消費電力が最小となるようインバータを制御することができる。その結果、インバータ直流電流の値に基づき、より的確に交流電力の消費電力が最小となる状態でモータを駆動できるインバータ制御装置を提供することができる。
【００２８】
第９の発明に係るインバータ制御装置は、第１〜８のいずれかの発明の構成に加え、第２の算出手段は、インバータに接続される交流モータが回転する周期の整数倍の期間について、直流電力量の平均値を算出するための手段を含む。
【００２９】
第９の発明によると、第２の算出手段は、インバータに接続される交流モータが回転する周期の整数倍の期間について、直流電力量の平均値を算出する。これにより、その回転に同期したトルク変動などの影響を取除いて、より的確に直流電力の電力値を算出することができる。その結果、インバータ直流電流の値に基づき、より的確に交流電力の消費電力が最小となる状態でモータを駆動できるインバータ制御装置を提供することができる。
【００３０】
第１０の発明に係るインバータ制御装置は、第１〜９のいずれかの発明の構成に加え、制御手段は、予め定められた範囲内における操作量を制御するための手段を含む。
【００３１】
第１０の発明によると、一般に、操作量には外乱やノイズなどによる脱調を引き起こす範囲が存在する。逆に、消費電力量が最小になる範囲が存在する場合もある。制御手段は、たとえば過去に直流電力量が最も小さくなった操作量の±１０％といった、予め定められた範囲内で制御を行なう。これにより、制御手段は、脱調が発生する操作量での制御を回避することができる。また、いたずらに消費電力が増加することを防ぐことができる。その結果、インバータ直流電流の値に基づき、外乱やノイズなどによる脱調を防ぎつつ、交流電力の消費電力が最小となる状態でモータを駆動できるインバータ制御装置を提供することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
【００３３】
＜第１の実施の形態＞
図１を参照して、本実施の形態に係るインバータ制御装置１００は、ＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｕｎｉｔ）１０２、ロータ用インターフェイス１０４、ＰＷＭ波形生成部１０６、電流用インターフェイス１０８、電圧用インターフェイス１１０、記憶部１１２を含む。
【００３４】
ＣＰＵ１０２は、このインバータ制御装置１００の制御をすると共に、インバータ１２６に直流電力が供給された期間およびその直流電力量を算出する。ロータ用インターフェイス１０４は、ＣＰＵ１０２に接続され、三相式交流モータ１３０の回転速度を検出する速度検出装置１２８からの入力信号を受信する。三相式交流モータ１３０は、圧縮機１３２を駆動する。ＰＷＭ波形生成部１０６は、ＣＰＵ１０２に接続され、ＰＷＭ波形を生成することにより、ベースドライバ１２４を介して、インバータ１２６に対し、交流電力の各相それぞれについて電圧の発生および停止を指示する。また、その指示によって発生する交流電力の位相を制御する。電流用インターフェイス１０８は、ＣＰＵ１０２に接続され、電流センサ１２０から、インバータ１２６に供給される直流電力の電流値を検知する。電圧用インターフェイス１１０は、ＣＰＵ１０２に接続され、電圧センサ１２２から、インバータ１２６に供給される直流電力の電圧値を検知する。記憶部１１２は、ＣＰＵ１０２に接続され、ＰＷＭ波形生成部１０６が交流電力の各相それぞれについて電圧の発生および停止を指示した時刻と、インバータ１２６の制御に必要な値とを記憶する。
【００３５】
図２を参照して、インバータ制御装置１００で実行されるプログラムは、インバータの制御に関し、以下のような制御構造を有する。
【００３６】
ステップ１００（以下、ステップをＳと略す。）にて、ＣＰＵ１０２は、インバータ１２６から出力される交流電力の位相θ（１）が、記憶部１１２に記憶されている初期値θ（０）となるように、ＰＷＭ波形生成部１０６を制御する。
【００３７】
Ｓ１０２にて、ＣＰＵ１０２は、三相式交流モータ１３０の回転速度が定常化したか否かを判断する。この判断は、ロータ用インターフェイス１０４を介して、ロータの回転速度を検知し、回転速度の変動が予め定められた範囲内に達したか否かに基づいて行なわれる。予め定められた範囲内とは、たとえばロータの最高回転速度の５％以内といった範囲である。もし、三相式交流モータ１３０の回転速度が定常化していると判断した場合には、処理はＳ１０４へと移される。もしそうでないと、処理はＳ１０２へと移される。Ｓ１０４にて、ＣＰＵ１０２は、インバータ１２６に供給される直流電力量を算出する。
【００３８】
Ｓ１０６にて、ＣＰＵ１０２は、算出した直流電力量Ｐ（１）を記憶部１１２に記憶させる。Ｓ１０８にて、ＣＰＵ１０２は、記憶部１１２に記憶された、位相が変動する方向を表す変数ＦＬと位相が変動する量を表す変数Ｄとの積をθ（１）に加え、θ（２）を算出する。
【００３９】
Ｓ１１０にて、ＣＰＵ１０２は、交流電力の位相θ（２）が、予め記憶部１１２に記憶された上限値θＵを上回るか否か判断する。上限値θＵを上回ると判断した場合には、処理はＳ１１２へと移される。もしそうでないと、処理はＳ１１４へと移される。Ｓ１１２にて、ＣＰＵ１０２は、記憶部１１２に記憶された上限値θＵを位相θ（２）の値とする。
【００４０】
Ｓ１１４にて、ＣＰＵ１０２は、交流電力の位相θ（２）が、予め記憶部１１２に記憶された下限値θＬを下回るか否か判断する。下限値θＬを下回ると判断した場合には、処理はＳ１１６へと移される。もしそうでないと、処理はＳ１１８へと移される。Ｓ１１６にて、ＣＰＵ１０２は、下限値θＬを位相θ（２）の値とする。Ｓ１１８にて、ＣＰＵ１０２は、θ（２）を設定値としてＰＷＭ波形生成部１０６を制御し、インバータ１２６が出力する交流電力の位相を変更する。
【００４１】
Ｓ１２０にて、ＣＰＵ１０２は、算出した直流電力量Ｐ（２）を記憶部１１２に記憶させる。Ｓ１２２にて、ＣＰＵ１０２は、θ（１）を設定値としてＰＷＭ波形生成部１０６を制御し、インバータ１２６が出力する交流電力の位相を変更する。Ｓ１２４にて、ＣＰＵ１０２は、算出した直流電力量Ｐ（３）を記憶部１１２に記憶させる。Ｓ１２６にて、ＣＰＵ１０２は、直流電力量Ｐ（１）とＰ（３）との差の絶対値ＤＰを算出する。
【００４２】
Ｓ１２８にて、ＣＰＵ１０２は、絶対値ＤＰが、記憶部１１２に予め記憶された値ＬＭを下回るか否か判断する。絶対値ＤＰが、値ＬＭを下回ると判断した場合には、処理はＳ１３０へと移される。もしそうでないと、処理はＳ１３２へと移される。
【００４３】
Ｓ１３０にて、ＣＰＵ１０２は直流電力量Ｐ（２）が直流電力量Ｐ（１）以上の値か否かを判断する。直流電力量Ｐ（２）がＰ（１）以上の値と判断した場合には、処理はＳ１３４へと移される。もしそうでないと、処理はＳ１３６へと移される。
【００４４】
Ｓ１３２にて、ＣＰＵ１０２は、直流電力量Ｐ（１）の値を直流電力量Ｐ（３）の値に変更する。Ｓ１３４にて、ＣＰＵ１０２は、変数ＦＬの符号を変更する。Ｓ１３６にて、ＣＰＵ１０２は、位相θ（１）および直流電力量Ｐ（１）の値をそれぞれ位相θ（２）および直流電力量Ｐ（２）の値に変更する。
【００４５】
図３を参照して、ＣＰＵ１０２で実行される直流電力量の算出は、インバータの制御に関し、以下のような制御構造を有する。
【００４６】
Ｓ１４０にて、ＣＰＵ１０２は、記憶部１１２に記憶されている、直流電力量の総和を表す変数ＰＮと、計数用の変数Ｎとを初期化（ＰＮ＝０、Ｎ＝０）する。Ｓ１４２にて、ＣＰＵ１０２は、直流電力の供給が開始される時を判断する。この判断は、ＰＷＭ波形生成部１０６が、インバータ１２６に交流電力のある相について電圧を発生させるための、第１のＰＷＭ波形を発生させたか否かに基づいて行なわれる。もし、第１のＰＷＭ波形を発生させたのであれば（Ｓ１４２にてＹＥＳ）、処理はＳ１４４へと移される。もしそうでないと（Ｓ１４２にてＮＯ）、処理はＳ１４２へと移される。Ｓ１４４にて、ＣＰＵ１０２は、ＰＷＭ波形生成部１０６が第１のＰＷＭ波形を発生した時、すなわち直流電力の供給が開始された時を記憶部１１２に記憶させる。
【００４７】
Ｓ１４６にて、ＣＰＵ１０２は、直流電圧および直流電流の値を検知するタイミングを判断する。この判断は、ＰＷＭ波形生成部１０６が、直流電力の供給が開始された時から、たとえば１／１００秒といった、予め定められた時間が経過したか否かに基づいて行なわれる。もし、予め定められた時間が経過したのであれば（Ｓ１４６にてＹＥＳ）、処理はＳ１４８へと移される。もしそうでないと（Ｓ１４６にてＮＯ）、処理はＳ１４６へと移される。Ｓ１４８にて、ＣＰＵ１０２は、Ａ／Ｄサンプリングにより、電流用インターフェイス１０８から直流電力の電流値を検知し、電圧用インターフェイス１１０から直流電力の電圧値を検知する。
【００４８】
Ｓ１５０にて、ＣＰＵ１０２は、直流電力の供給が停止される時を判断する。この判断は、ＰＷＭ波形生成部１０６が、インバータ１２６にＳ１４２において電圧を発生させた相について電圧を０にするための、第２のＰＷＭ波形を発生させたか否かに基づいて行なわれる。もし、第２のＰＷＭ波形を発生させたのであれば（Ｓ１５０にてＹＥＳ）、処理はＳ１５２へと移される。もしそうでないと（Ｓ１５０にてＮＯ）、処理はＳ１５０へと移される。Ｓ１５２にて、ＣＰＵ１０２は、ＰＷＭ波形生成部１０６が第２のＰＷＭ波形を発生した時、すなわち直流電力の供給が停止された時を記憶部１１２に記憶させる。
【００４９】
Ｓ１５４にて、ＣＰＵ１０２は、記憶部１１２に記憶された、直流電力の供給が開始された時から直流電力の供給が停止された時までの時間を算出し、供給時間とする。Ｓ１５６にて、ＣＰＵ１０２は、直流電力の電圧値、電流値および供給時間を乗じて、直流電力量Ｐ’を算出する。
【００５０】
Ｓ１５８にて、ＣＰＵ１０２は、記憶部１１２に記憶された直流電力量の総和ＰＮに、電力量Ｐ’を加算し、新たなＰＮとして記憶部１１２に記憶させる。Ｓ１６０にて、ＣＰＵ１０２は、記憶部１１２に記憶された計数用変数Ｎに１を加算して記憶部１１２に記憶させる。
【００５１】
Ｓ１６２にて、ＣＰＵ１０２は、直流電力の計測を開始した時から三相式交流モータ１３０のロータの回転周期の２倍の時間が経過したか否かを判断する。その時間が経過したと判断した場合には、処理はＳ１６４へと移される。もしそうでないと、処理はＳ１４２へと移される。Ｓ１６４にて、ＣＰＵ１０２は、直流電力量の総和ＰＮを計数用変数Ｎで除して、交流電力の出力１回あたりの直流電力量Ｐを算出し、処理を終了する。
【００５２】
以上のような構造およびフローチャートに基づく、インバータ制御装置１００の動作について説明する。
【００５３】
［インバータ制御装置による制御が開始された直後の場合］
図４を参照して、三相式交流モータ１３０の負荷が変動する場合において、インバータ１２６に供給される直流電力が、インバータ１２６が出力する交流電力の位相が制御されることにより、最小となる状態を説明する。図４中の「負荷」は三相式交流モータ１３０の負荷を表す。「電力量」とはインバータ１２６に供給される直流電力量を表す。「位相」とはインバータ１２６が出力する交流電力の位相を表す。「制御の有無」とは本実施の形態に係るインバータ制御装置１００による制御が実施されているか否かを表し、図４においては負荷発生と同時に制御が開始されるものとする。ここでは、図４の領域「Ａ」に示す、インバータ制御装置１００による制御が開始された直後の動作について説明する。
【００５４】
電源（図示せず）の投入などにより、ＣＰＵ１０２は、インバータ１２６から出力される交流電力の位相θ（１）が、記憶部１１２に記憶されている初期値θ（０）となるように、ＰＷＭ波形生成部１０６を制御する（Ｓ１００）。
【００５５】
ＰＷＭ波形生成部１０６を制御すると、ＣＰＵ１０２は、三相式交流モータ１３０の回転速度が定常化したか否かを判断し、定常化するまでその判断を繰り返す（Ｓ１０２）。
【００５６】
回転速度が定常化すると、ＣＰＵ１０２は、記憶部１１２に記憶されている変数ＰＮおよびＮを０に設定する（Ｓ１４０）。変数を設定すると、ＣＰＵ１０２は、直流電力の供給が開始される時を判断する（Ｓ１４２）。
【００５７】
直流電力の供給が開始される時を判断すると、ＣＰＵ１０２は、直流電力の供給が開始された時を記憶部１１２に記憶させる（Ｓ１４４）。時を記憶させると、ＣＰＵ１０２は、直流電圧および直流電流の値を検知するタイミングを待つ（Ｓ１４６）。
【００５８】
値を検知するタイミングになると、ＣＰＵ１０２は、Ａ／Ｄサンプリングにより、電流用インターフェイス１０８から直流電力の電流値を検知し、電圧用インターフェイス１１０から直流電力の電圧値を検知する（Ｓ１４８）。電圧値を検知すると、ＣＰＵ１０２は、直流電力の供給が停止される時を判断する（Ｓ１５０）。
【００５９】
直流電力の供給が停止される時を判断すると、ＣＰＵ１０２は、直流電力の供給が停止された時を記憶部１１２に記憶させる（Ｓ１５２）。時を記憶させると、ＣＰＵ１０２は、記憶部１１２に記憶された、直流電力の供給が開始された時から直流電力の供給が停止された時までの時間を算出し、供給時間とする（Ｓ１５４）。
【００６０】
供給時間を算出すると、ＣＰＵ１０２は、直流電力の電圧値、電流値および供給時間を乗じて、直流電力量Ｐ’を算出する（Ｓ１５６）。電力量を算出すると、ＣＰＵ１０２は、記憶部１１２に記憶された直流電力量の総和ＰＮに、電力量Ｐ’を加算して記憶部１１２に記憶させる（Ｓ１５８）。値を記憶させると、ＣＰＵ１０２は、記憶部１１２に記憶された計数用変数Ｎに１を加算して記憶部１１２に記憶させる（Ｓ１６０）。
【００６１】
ＣＰＵ１０２は、Ｓ１４２以降の処理を、直流電力の計測を開始した時から三相式交流モータ１３０のロータの回転周期の２倍の時間が経過するまで繰り返す（Ｓ１６２）。その時間が経過すると、ＣＰＵ１０２は、直流電力量の総和ＰＮを計数用変数Ｎで除して、交流電力の出力１回あたりの直流電力量Ｐを算出する（Ｓ１６４）。この時が図４の「Ｇ」に該当する。
【００６２】
直流電力量を算出すると、ＣＰＵ１０２は、算出した直流電力量Ｐ（１）を記憶部１１２に記憶させる（Ｓ１０６）。Ｐ（１）を記憶させると、ＣＰＵ１０２は、記憶部１１２に記憶された、位相が変動する方向を表す変数ＦＬと位相が変動する量を表す変数Ｄとの積をθ（１）に加え、θ（２）を算出する（Ｓ１０８）。本実施の形態においては、制御を開始した直後のＦＬの値を「１」、Ｄの値を「５」とする。
【００６３】
θ（２）を算出すると、ＣＰＵ１０２は、交流電力の位相θ（２）が、予め記憶部１１２に記憶された上限値θＵを上回るか否か判断する（Ｓ１１０）。本実施の形態においては、上限値θＵを４５°、この時点におけるθ（２）の値を０°としており、この場合、上限値θＵを下回ると判断するので（Ｓ１１０にてＮＯ）、ＣＰＵ１０２は、交流電力の位相θ（２）が、予め記憶部１１２に記憶された下限値θＬを下回るか否か判断する（Ｓ１１４）。本実施の形態においては、下限値θＬを０°としており、この場合下限値θＬと上回るので（Ｓ１１４にてＮＯ）、ＣＰＵ１０２は、θ（２）を設定値としてＰＷＭ波形生成部１０６を制御し、インバータ１２６が出力する交流電力の位相を変更する（Ｓ１１８）。
【００６４】
ＰＷＭ波形生成部１０６を制御すると、ＣＰＵ１０２は、三相式交流モータ１３０の回転速度が定常化したか否かを判断し、定常化するまでその判断を繰り返す（Ｓ１０２）。回転速度が定常化すると、ＣＰＵ１０２は、電力量Ｐ（２）を算出する。電力量を算出する動作は、前述のＳ１４０からＳ１６４の場合と同様なので、ここでは繰り返さない。この時が図４の「Ｈ」に該当する。
【００６５】
電力量を算出すると、ＣＰＵ１０２は、算出した直流電力量Ｐ（２）を記憶部１１２に記憶させる（Ｓ１２０）。Ｐ（２）を記憶させると、ＣＰＵ１０２は、θ（１）を設定値としてＰＷＭ波形生成部１０６を制御し、インバータ１２６が出力する交流電力の位相を変更する（Ｓ１２２）。
【００６６】
位相を変更すると、ＣＰＵ１０２は、三相式交流モータ１３０の回転速度が定常化したか否かを判断し、定常化するまでその判断を繰り返す（Ｓ１０２）。回転速度が定常化すると、ＣＰＵ１０２は、電力量Ｐ（３）を算出する。電力量を算出する動作は、前述のＳ１４０からＳ１６４の場合と同様なので、ここでは繰り返さない。この時が図４の「Ｉ」に該当する。
【００６７】
電力量を算出すると、ＣＰＵ１０２は、算出した直流電力量Ｐ（３）を記憶部１１２に記憶させる（Ｓ１２４）。Ｐ（３）を記憶させると、ＣＰＵ１０２は、Ｐ（１）とＰ（３）との差の絶対値ＤＰを算出する（Ｓ１２６）。
【００６８】
絶対値ＤＰを算出すると、ＣＰＵ１０２は、絶対値ＤＰが、記憶部１１２に予め記憶された値ＬＭを下回るか否か判断する（Ｓ１２８）。この場合、負荷の変動などがなく、絶対値ＤＰは値ＬＭを下回るので（Ｓ１２８にてＹＥＳ）、ＣＰＵ１０２は直流電力量Ｐ（２）が直流電力量Ｐ（１）以上の値か否かを判断する（Ｓ１３０）。この場合、電力量Ｐ（２）が電力量Ｐ（１）を下回るので（Ｓ１３０にてＮＯ）、ＣＰＵ１０２は、位相θ（１）および電力量Ｐ（１）の値をそれぞれ位相θ（２）および電力量Ｐ（２）の値に変更する（Ｓ１３６）。
【００６９】
位相θ（１）および電力量Ｐ（１）の値を変更すると、ＣＰＵ１０２は、記憶部１１２に記憶された、位相が変動する方向を表す変数ＦＬと位相が変動する量を表す変数Ｄとの積をθ（１）に加えたθ（２）を算出して、インバータ１２６の制御を継続する（Ｓ１０８）。
【００７０】
以上の動作を繰り返すことにより、インバータ１２６に供給される直流電力量は、図４の「Ｉ」以降、次第に減少する。
【００７１】
［インバータに供給される直流電力量が最小となる段階の場合］
ここでは、図４の領域「Ｂ」に示す、インバータ１２６に供給される直流電力量が最小となる段階の動作について説明する。
【００７２】
Ｓ１０８からＳ１３６までの動作を繰り返した後、再びＣＰＵ１０２は、電力量Ｐ（２）を算出する。電力量Ｐ（２）を算出する動作は、前述の場合と同様なので、ここでは繰り返さない。この時が図４の「Ｋ」に該当する。
【００７３】
電力量を算出すると、ＣＰＵ１０２は、算出した直流電力量Ｐ（２）を記憶部１１２に記憶させる（Ｓ１２０）。Ｓ１２２からＳ１０２までの動作は前述の場合と同様であるので、繰返さない。
【００７４】
Ｓ１０２の動作が終了すると、ＣＰＵ１０２は、電力量Ｐ（３）を算出する。電力量Ｐ（３）を算出する動作は、前述の場合と同様なので、ここでは繰り返さない。この時が図４の「Ｌ」に該当する。
【００７５】
電力量を算出すると、ＣＰＵ１０２は、算出した直流電力量Ｐ（３）を記憶部１１２に記憶させる（Ｓ１２４）。Ｐ（３）を記憶させると、ＣＰＵ１０２は、図４の「Ｊ」における直流電力量Ｐ（１）とＰ（３）との差の絶対値ＤＰを算出する（Ｓ１２６）。
【００７６】
絶対値ＤＰを算出すると、ＣＰＵ１０２は、絶対値ＤＰが、記憶部１１２に予め記憶された値ＬＭを下回るか否か判断する（Ｓ１２８）。この場合、負荷の変動などがなく、絶対値ＤＰは値ＬＭを下回るので（Ｓ１２８にてＹＥＳ）、ＣＰＵ１０２は直流電力量Ｐ（２）が直流電力量Ｐ（１）以上の値か否かを判断する（Ｓ１３０）。この場合、直流電力量が最小値近くなり、電力量Ｐ（２）が電力量Ｐ（１）を上回るので（Ｓ１３０にてＹＥＳ）、ＣＰＵ１０２は、変数ＦＬの符号を変更する（Ｓ１３４）。Ｓ１０８からＳ１０２までの動作は前述の場合と同様であるので、繰返さない。
【００７７】
Ｓ１０２の動作が終了すると、ＣＰＵ１０２は、電力量Ｐ（２）を算出する。電力量Ｐ（２）を算出する動作は、前述の場合と同様なので、ここでは繰り返さない。この時が図４の「Ｍ」に該当する。Ｓ１２０からＳ１０２までの動作は前述の場合と同様であるので、繰返さない。
【００７８】
Ｓ１０２の動作が終了すると、ＣＰＵ１０２は、電力量Ｐ（３）を算出する。電力量Ｐ（３）を算出する動作は、前述の場合と同様なので、ここでは繰り返さない。この時が図４の「Ｎ」に該当する。
【００７９】
電力量を算出すると、ＣＰＵ１０２は、算出した直流電力量Ｐ（３）を記憶部１１２に記憶させる（Ｓ１２４）。Ｐ（３）を記憶させると、ＣＰＵ１０２は、図４の「Ｊ」における直流電力量Ｐ（１）とＰ（３）との差の絶対値ＤＰを算出する（Ｓ１２６）。
【００８０】
絶対値ＤＰを算出すると、ＣＰＵ１０２は、絶対値ＤＰが、記憶部１１２に予め記憶された値ＬＭを下回るか否か判断する（Ｓ１２８）。この場合、負荷の変動などがなく、絶対値ＤＰは値ＬＭを下回るので（Ｓ１２８にてＹＥＳ）、ＣＰＵ１０２は直流電力量Ｐ（２）が直流電力量Ｐ（１）以上の値か否かを判断する（Ｓ１３０）。この場合、直流電力量が最小値近くなり、電力量Ｐ（２）が電力量Ｐ（１）を上回るので（Ｓ１３０にてＹＥＳ）、ＣＰＵ１０２は、変数ＦＬの符号を変更する（Ｓ１３４）。
【００８１】
以後、Ｓ１０８からＳ１３６までの動作を繰り返し、インバータ１２６に供給される直流電力は最小値を保つように制御される。
【００８２】
［三相式交流モータの負荷が変動する場合］
ここでは、図４の領域「Ｃ」に示す、インバータ１２６に接続された三相式交流モータ１３０の負荷が変動した場合の動作について説明する。
【００８３】
Ｓ１０８からＳ１３６までの動作を繰り返した後、再びＣＰＵ１０２は、電力量Ｐ（２）を算出する。電力量Ｐ（２）を算出する動作は、前述の場合と同様なので、ここでは繰り返さない。この時が図４の「Ｏ」に該当する。
【００８４】
電力量を算出すると、ＣＰＵ１０２は、算出した直流電力量Ｐ（２）を記憶部１１２に記憶させる（Ｓ１２０）。Ｓ１２２からＳ１０２までの動作は前述の場合と同様であるので、繰返さない。
【００８５】
Ｓ１０２の動作が終了すると、ＣＰＵ１０２は、電力量Ｐ（３）を算出する。電力量Ｐ（３）を算出する動作は、前述の場合と同様なので、ここでは繰り返さない。この時が図４の「Ｐ」に該当する。
【００８６】
電力量を算出すると、ＣＰＵ１０２は、算出した直流電力量Ｐ（３）を記憶部１１２に記憶させる（Ｓ１２４）。Ｐ（３）を記憶させると、ＣＰＵ１０２は、図４の「Ｊ」における直流電力量Ｐ（１）とＰ（３）との差の絶対値ＤＰを算出する（Ｓ１２６）。
【００８７】
絶対値ＤＰを算出すると、ＣＰＵ１０２は、絶対値ＤＰが、記憶部１１２に予め記憶された値ＬＭを下回るか否か判断する（Ｓ１２８）。この場合、負荷の変動により、絶対値ＤＰは値ＬＭを上回るので（Ｓ１２８にてＮＯ）、ＣＰＵ１０２は、電力量Ｐ（１）の値を電力量Ｐ（３）の値に変更する（Ｓ１３２）。電力量Ｐ（１）の値を変更すると、以後、Ｓ１０８からＳ１３６までの動作を繰り返し、絶対値ＤＰが、記憶部１１２に予め記憶された値ＬＭを下回るまで待つ。この動作によって負荷の変動がない時にインバータ１２６に供給される直流電力が最小値となるように制御を行なう。
【００８８】
以上のようにして、本実施の形態に係るインバータ制御装置は、インバータに供給される直流電力の電流値に基づき、負荷の変動がない時を選んで直流電力が最小となるように制御する。その結果、消費電力が最小となる状態で交流モータを駆動できるインバータ制御装置を提供できる。
【００８９】
＜第１の実施の形態　変形例＞
ロータ内への磁石の埋込によりリラクタンストルクと磁石トルクとが利用可能なＤＣブラシレスモータが存在する。このようなモータについては、θＵおよびθＬをそれぞれ消費電力が最小となるθと全鎖交磁束Ψが最小になるθとに対応させてもよい。
【００９０】
最高効率となるθが存在するのは、ロータ位置に対するモータ電流の進み位相量θにより、磁石トルクとリラクタンストルクの利用比率、鉄損および銅損などの変化による。このθは、トルクおよび電圧一定とした時には、θが０°から４５°の間にある。モータ電流一定のときに、磁石トルクはθ＝０°、リラクタンストルクはθ＝４５°で最大となるため、それらの合成トルクは０°から４５°の間で最大となるからである。全鎖交磁束Ψが最小になるθが存在するのは、このような電流特性を有する場合、磁石磁束と電機子反作用を合わせた全鎖交磁束Ψは、一般にθについて極小値をとるからである。
【００９１】
そのようなモータの場合、モータを最高効率で駆動させることができるθは、消費電力が最小となるθと全鎖交磁束Ψが最小になるθとの間に存在する。このため、θＵおよびθＬをそれぞれ消費電力が最小となるθと全鎖交磁束Ψが最小になるθとに対応させることにより、モータを最高効率で駆動させることができる。
【００９２】
本実施の形態では変数Ｄは一定の値であるものとしたが、これを動作の結果に応じて変更してもよい。たとえば、変数Ｄの値を直流電力量Ｐ（１）とＰ（２）との差などに対応させて決定することができる。これにより、Ｐ（１）に対するＰ（２）の変化が大きい場合は変数Ｄの値を大きく、変化が小さい場合は変数Ｄの値を小さくすることができる。その結果、より短時間に消費電力が最小となる状態で交流モータを駆動できるインバータ制御装置を提供できる。
【００９３】
＜第２の実施の形態＞
図５を参照して、本実施の形態に係る電圧制御型インバータ制御装置１４０は、前述の第１の実施の形態に係るインバータ制御装置の構成に加えて、変圧装置１３４を制御するための信号を出力するための変圧用インターフェース１１４をさらに含む。なお、その他のハードウェア構成については前述の第１の実施の形態と同じである。それらについての機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。
【００９４】
図６を参照して、電圧制御型インバータ制御装置１４０で実行されるプログラムは、インバータ１２６の制御に関し、以下のような制御構造を有する。
【００９５】
まず、Ｓ１８０にて、ＣＰＵ１０２は、インバータ１２６から出力される交流電力の電圧Ｖが、記憶部１１２に記憶されている初期値ＶＭとなるように、変圧用インターフェース１１４を通じて変圧装置１３４に信号を出力する。
【００９６】
Ｓ１８２にて、ＣＰＵ１０２は、インバータ１２６に供給される直流電力量を算出する。Ｓ１８４にて、ＣＰＵ１０２は、算出された直流電力量Ｐ（１）と記憶部１１２に記憶された直流電圧値ＰＭと差の絶対値が、予め定めたしきい値ＬＰを下回るか否か判断する。しきい値ＬＰを下回ると判断した場合には、処理はＳ１０２へと移される。もしそうでないと、処理はＳ１８６へと移される。
【００９７】
Ｓ１８６にて、ＣＰＵ１０２は、記憶部１１２に記憶された、交流電圧が増減する方向を表す変数ＦＬと交流電圧が増減する量を表す変数ＤＶとの積をＶ（１）に加え、Ｖ（２）を算出する。
【００９８】
Ｓ１８８にて、ＣＰＵ１０２は、算出した交流電力の電圧値Ｖ（２）が、予め記憶部１１２に記憶された上限値ＶＵを上回るか否か判断する。上限値ＶＵを上回ると判断した場合には、処理はＳ１９０へと移される。もしそうでないと、処理はＳ１９２へと移される。Ｓ１９０にて、ＣＰＵ１０２は、記憶部１１２に記憶された上限値ＶＵを電圧値Ｖ（２）の値とする。
【００９９】
Ｓ１９２にて、ＣＰＵ１０２は、算出した交流電力の電圧値Ｖ（２）が、予め記憶部１１２に記憶された下限値ＶＬを下回るか否か判断する。下限値ＶＬを下回ると判断した場合には、処理はＳ１９４へと移される。もしそうでないと、処理はＳ１９６へと移される。Ｓ１９４にて、ＣＰＵ１０２は、下限値ＶＬを電圧値Ｖ（２）の値とする。
【０１００】
Ｓ１９６にて、ＣＰＵ１０２は、設定値をＶ（２）として、変圧用インターフェース１１４を通じて変圧装置１３４に信号を出力する。Ｓ１９８にて、ＣＰＵ１０２は、Ｐ（１）とＰ（２）との差の絶対値ＤＰを算出する。
【０１０１】
Ｓ２００にて、ＣＰＵ１０２は、絶対値ＤＰＶが、記憶部１１２に予め記憶された値ＬＭを上回るか否か判断する。絶対値ＤＰＶが、値ＬＭを上回ると判断した場合には、処理はＳ１３０へと移される。もしそうでないと、処理はＳ２０２へと移される。Ｓ２０２にて、ＣＰＵ１０２は、インバータ１２６の制御を停止し、電圧値Ｖ（２）の値および電力量Ｐ（２）の値を記憶部１１２に記憶させる。
【０１０２】
Ｓ２０４にて、ＣＰＵ１０２は、電圧値Ｖ（１）の値を電圧値Ｖ（２）の値に、電力量Ｐ（１）の値を電力量Ｐ（２）の値に書き換える。Ｓ２０６にて、ＣＰＵ１０２は、電力量Ｐ（１）の値と電力量Ｐ（２）の値との差の絶対値が予め定めた定数ＬＰを下回るか否か判断する。下回ると判断した場合には、処理はＳ１０２へと移される。もしそうでないと、処理はＳ１８６へと移される。
【０１０３】
図７を参照して、ＣＰＵ１０２で実行される電力量の算出は、インバータの制御に関し、以下のような制御構造を有する。
【０１０４】
Ｓ２２０にて、ＣＰＵ１０２は、記憶部１１２に記憶された、直流電力の供給が開始された時から直流電力の供給が停止された時までの時間を算出し、その時間に補正係数を乗じて供給時間とする。Ｓ２２２にて、ＣＰＵ１０２は、直流電力の電圧値、電流値および供給時間を乗じて、直流電力量Ｐを算出し、図６に示す処理に戻る。
【０１０５】
以上のような構造およびフローチャートに基づく、インバータ制御装置の動作について説明する。
【０１０６】
［制御開始後、外乱などによりインバータに供給される直流電力量が増大する場合］
図８を参照して、三相式交流モータ１３０の負荷が変動する場合において、インバータ１２６に供給される直流電力が、インバータ１２６が出力する交流電力の位相を通じて最小となるように制御される状況を説明する。図８中の「負荷」は三相式交流モータ１３０の負荷を表す。「電力量」とはインバータ１２６に供給される直流電力量を表す。「電圧値」とはインバータ１２６が出力する交流電力の電圧値を表す。「制御の有無」とは本実施の形態に係る電圧制御型インバータ制御装置１４０による制御が実施されているか否かを表す。
【０１０７】
ここでは、図８の領域「Ｄ」について説明する。ＣＰＵ１０２は、インバータ１２６から出力される交流電力の電圧Ｖが、記憶部１１２に記憶されている初期値ＶＭとなるように、変圧用インターフェース１１４を通じて変圧装置１３４に信号を出力する（Ｓ１８０）。
【０１０８】
信号を出力すると、ＣＰＵ１０２は、三相式交流モータ１３０の回転速度が定常化したか否かを判断し（Ｓ１０２）、定常化すると、直流電力量Ｐ（１）を算出する。直流電力量Ｐ（１）を算出する処理のうち、Ｓ１４２からＳ１５２の処理については、前述の場合と同様なので、ここでは繰り返さない。
【０１０９】
Ｓ１５２の処理が終了すると、ＣＰＵ１０２は、記憶部１１２に記憶された、直流電力の供給が開始された時から直流電力の供給が停止された時までの時間を算出し、その時間に補正係数を乗じて供給時間とする（Ｓ２２０）。供給時間を算出すると、ＣＰＵ１０２は、直流電力の電圧値、電流値および供給時間を乗じて、直流電力量Ｐ（１）を算出する（Ｓ２２２）。この時が図８の「Ｑ」に該当する。
【０１１０】
直流電力量Ｐ（１）を算出すると、ＣＰＵ１０２は、算出された直流電力量Ｐ（１）を記憶部１１２に記憶する（Ｓ１０６）。直流電力量Ｐ（１）を記憶すると、ＣＰＵ１０２は、算出された直流電力量Ｐ（１）と記憶部１１２に記憶された直流電圧値ＰＭと差の絶対値が、予め定めたしきい値ＬＰを下回るか否か判断する（Ｓ１８４）。当初はその絶対値がしきい値ＬＰを下回っているので（Ｓ１８４にてＹＥＳ）、ＣＰＵ１０２は、Ｓ１０２以降の動作を繰り返す。しかしその後、外乱などにより直流電力量Ｐ（１）の値が増加する。この時が図８の「Ｒ」に該当する。その結果、絶対値がしきい値ＬＰを上回ると（Ｓ１８４にてＮＯ）、ＣＰＵ１０２は、記憶部１１２に記憶された、交流電圧が増減する方向を表す変数ＦＬと交流電圧が増減する量を表す変数ＤＶとの積をＶ（１）に加え、Ｖ（２）を算出する（Ｓ１８６）。
【０１１１】
Ｖ（２）を算出すると、ＣＰＵ１０２は、交流電力の電圧値Ｖ（２）が、予め記憶部１１２に記憶された上限値ＶＵを上回るか否か判断する（Ｓ１８８）。本実施の形態においては、上限値ＶＵを２５０Ｖ、この時点におけるＶ（２）の値を２４０Ｖとしており、この場合、電圧値Ｖ（２）が上限値ＶＵを下回ると判断するので（Ｓ１８８にてＮＯ）、ＣＰＵ１０２は、算出した交流電力の電圧値Ｖ（２）が、予め記憶部１１２に記憶された下限値ＶＬを下回るか否か判断する（Ｓ１９２）。本実施の形態においては、下限値ＶＬを２００Ｖとしており、この場合、電圧値Ｖ（２）が下限値ＶＬを上回ると判断するので（Ｓ１９２にてＮＯ）、ＣＰＵ１０２は、設定値をＶ（２）として、変圧用インターフェース１１４を通じて変圧装置１３４に信号を出力する（Ｓ１９６）。
【０１１２】
変圧装置１３４に信号を出力すると、ＣＰＵ１０２は、三相式交流モータ１３０の回転速度が定常化したか否かを判断し（Ｓ１０２）、定常化すると、直流電力量Ｐ（２）を算出する。直流電力量Ｐ（２）を算出する処理は、前述の場合と同様であるので、ここでは繰り返さない。この時が図８の「Ｓ」に該当する。
【０１１３】
直流電力量Ｐ（２）を算出すると、ＣＰＵ１０２は、その値を記憶部１１２に記憶させる（Ｓ１２０）。直流電力量Ｐ（２）を記憶させると、ＣＰＵ１０２は、図８「Ｒ」のＰ（１）と図８「Ｓ」のＰ（２）との差の絶対値ＤＰＶを算出する（Ｓ１９８）。
【０１１４】
絶対値ＤＰＶを算出すると、ＣＰＵ１０２は、絶対値ＤＰＶが、記憶部１１２に予め記憶された値ＬＭを上回るか否か判断する（Ｓ２００）。この場合、外乱などにより直流電力量が増大していることから、絶対値ＤＰＶは、値ＬＭを上回ると判断するので（Ｓ２００にてＹＥＳ）、ＣＰＵ１０２は直流電力量Ｐ（２）が直流電力量Ｐ（１）以上の値か否かを判断する（Ｓ１３０）。この場合、図８「Ｒ」のＰ（１）と図８「Ｓ」のＰ（２）とを比較すると、電力量Ｐ（２）が電力量Ｐ（１）を下回るので（Ｓ１３０にてＮＯ）、ＣＰＵ１０２は、電圧値Ｖ（１）の値を電圧値Ｖ（２）の値に、電力量Ｐ（１）の値を電力量Ｐ（２）の値に書き換える（Ｓ２０４）。
【０１１５】
以後、Ｓ１８６からＳ２０４までの動作を繰り返すことにより、インバータ１２６に供給される直流電力量は、図８の「Ｓ」以降、次第に減少する。
【０１１６】
［インバータに供給される直流電流が最小となる直前の場合］
ここでは、図８の領域「Ｅ」について説明する。Ｓ１８６からＳ２００までの動作を繰り返した後、ＣＰＵ１０２は、電圧値Ｖ（１）の値を電圧値Ｖ（２）の値に、電力量Ｐ（１）の値を電力量Ｐ（２）の値に書き換える（Ｓ２０４）。この時の電力量Ｐ（１）などが図８の「Ｔ」に該当する。Ｓ１８６からＳ１０２までの動作は、前述の場合と同様なので、ここでは繰り返さない。
【０１１７】
Ｓ１０２の動作が終了すると、ＣＰＵ１０２は、直流電力量Ｐ（２）を算出する。直流電力量Ｐ（２）を算出する処理は、前述の場合と同様であるので、ここでは繰り返さない。この時が図８の「Ｕ」に該当する。
【０１１８】
直流電力量Ｐ（２）を算出すると、ＣＰＵ１０２は、その値を記憶部１１２に記憶させる（Ｓ１２０）。直流電力量Ｐ（２）を記憶させると、ＣＰＵ１０２は、図８「Ｔ」における直流電力量Ｐ（１）と図８「Ｕ」のＰ（２）との差の絶対値ＤＰＶを算出する（Ｓ１９８）。
【０１１９】
絶対値ＤＰＶを算出すると、ＣＰＵ１０２は、絶対値ＤＰＶが、記憶部１１２に予め記憶された値ＬＭを上回るか否か判断する（Ｓ２００）。この場合、直流電力量はほぼ最小値に達していることから、絶対値ＤＰＶは、値ＬＭを下回ると判断されるので（Ｓ２００にてＮＯ）、ＣＰＵ１０２はインバータ１２６の制御を停止し、記憶部１１２に直流電力量Ｐ（２）および交流電圧値Ｖ（２）を記憶させる（Ｓ２０２）。
【０１２０】
記憶部に記憶させると、ＣＰＵ１０２は、三相式交流モータ１３０の回転速度が定常化したか否かを判断し（Ｓ１０２）、定常化すると、直流電力量Ｐ（１）を算出する。直流電力量Ｐ（１）を算出する処理は、上述の場合と同様であるので、ここでは繰り返さない。この時が図８の「Ｖ」に該当する。
【０１２１】
直流電力量Ｐ（１）を算出すると、ＣＰＵ１０２は、その値を記憶部１１２に記憶させる（Ｓ１０６）。直流電力量Ｐ（１）を記憶させると、ＣＰＵ１０２は、直流電力量Ｐ（１）とＰ（２）との差の絶対値が予め定めた定数ＬＰを下回るか否か判断する（Ｓ２０６）。この場合、その絶対値は定数ＬＰを下回るので（Ｓ２０６にてＹＥＳ）、以後、ＣＰＵ１０２は、再び絶対値が定数ＬＰを上回るまで、Ｓ１０２からＳ２０６までの動作を繰り返す。
【０１２２】
［三相式交流モータの負荷が変動し、かつ規定値の近傍で制御する場合］
ここでは、図８の領域「Ｆ」について説明する。Ｓ１０２からＳ２０６の動作を繰り返した後、ＣＰＵ１０２は、図８「Ｗ」に示す直流電力量Ｐ（１）と図８「Ｕ」に示す直流電力量Ｐ（２）との差の絶対値が予め定めた定数ＬＰを上回るか否か判断する（Ｓ２０６）。この場合、三相式交流モータ１３０の負荷が、直流電力量Ｐ（１）の算出時とＰ（２）の算出時とでは異なっているために、その絶対値は定数ＬＰを上回るので（Ｓ２０６にてＹＥＳ）、ＣＰＵ１０２は、記憶部１１２に記憶された、交流電圧が増減する方向を表す変数ＦＬと交流電圧が増減する量を表す変数ＤＶとの積をＶ（１）に加え、Ｖ（２）を算出する（Ｓ１８６）。Ｓ１８８からＳ１０２までの動作は前述の場合と同様なので、ここでは繰り返さない。
【０１２３】
Ｓ１０２の動作が終了すると、ＣＰＵ１０２は、直流電力量Ｐ（２）を算出する。直流電力量Ｐ（２）を算出する処理は、上述の場合と同様であるので、ここでは繰り返さない。この時が図８の「Ｘ」に該当する。
【０１２４】
直流電力量Ｐ（２）を算出すると、ＣＰＵ１０２は、その値を記憶部１１２に記憶させる（Ｓ１２０）。直流電力量Ｐ（２）を記憶させると、ＣＰＵ１０２は、図８「Ｗ」のＰ（１）と図８「Ｘ」のＰ（２）との差の絶対値ＤＰＶを算出する（Ｓ１９８）。
【０１２５】
絶対値ＤＰＶを算出すると、ＣＰＵ１０２は、絶対値ＤＰＶが、記憶部１１２に予め記憶された値ＬＭを上回るか否か判断する（Ｓ２００）。この場合、絶対値ＤＰＶは、値ＬＭを上回ると判断するので（Ｓ２００にてＹＥＳ）、ＣＰＵ１０２は直流電力量Ｐ（２）が直流電力量Ｐ（１）以上の値か否かを判断する（Ｓ１３０）。この場合、電力量Ｐ（２）が電力量Ｐ（１）を下回るので（Ｓ１３０にてＮＯ）、ＣＰＵ１０２は、電圧値Ｖ（１）の値を電圧値Ｖ（２）の値に、電力量Ｐ（１）の値を電力量Ｐ（２）の値に書き換える（Ｓ２０４）。以後、ＣＰＵ１０２は、直流電力量の値が最小となるように、Ｓ１８６からＳ２０６までの動作を繰り返す。
【０１２６】
以上のようにして、インバータに供給される直流電力の電流値に基づき、直流電力が最小となるように制御するので、消費電力が最小となる状態で交流モータを駆動できるインバータ制御装置を提供できる。
【０１２７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るインバータ制御装置とインバータなどとの関係を表す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るインバータの制御の手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る電力量の算出の手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係るインバータ制御装置による電力量の制御状況を表す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るインバータ制御装置とインバータなどとの関係を表す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係るインバータの制御の手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る電力量の算出の手順を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係るインバータ制御装置による電力量の制御状況を表す図である。
【符号の説明】
１００　インバータ制御装置、１０２　ＣＰＵ、１０４　ロータ用インターフェイス、１０６　ＰＷＭ波形生成部、１０８　電流用インターフェイス、１１０電圧用インターフェイス、１１２　記憶部、１１４　変圧用インターフェース、１２０　電流センサ、１２２　電圧センサ、１２４　ベースドライバ、１２６インバータ、１２８　速度検出装置、１３０　三相式交流モータ、１３２　圧縮機、１３４　変圧装置、１４０　電圧制御型インバータ制御装置。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to control of an inverter that outputs AC power based on supplied DC power, and more particularly, to a technique for reducing power consumption of an AC motor.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Techniques for operating a voltage, a current, a phase, and the like so as to reduce the amount of AC power supplied to an inverter-controlled AC motor are widely used from the viewpoint of energy saving. At that time, a method of measuring the winding current of the AC motor to calculate the AC power amount is generally known, but there are the following problems when controlling a three-phase AC motor. That is, at least three ammeters corresponding to three phases and a circuit for calculating an AC current value supplied to the motor from the measured values are required.
[0003]
Japanese Patent Laying-Open No. 5-91752 (Patent Document 1) discloses an inverter control device for solving this problem. An inverter control device disclosed in this publication includes a generation circuit that generates a command value of an AC output voltage of the inverter, a control circuit that controls the inverter based on the command value, and a detection circuit that detects a DC current input to the inverter. A storage circuit for storing a pair of data of a command value and a detection value of a direct current corresponding thereto at predetermined time intervals; and determining a minimum value from at least three or more pieces of data on the detection value from the storage circuit. The extraction circuit to be extracted and the data of the command value corresponding to the minimum value and other command values are compared, and if the command value corresponding to the minimum value is larger than the data of the other command values, the value increases. A change circuit for changing the command value in the generation circuit so as to decrease the instruction value.
[0004]
According to the present invention, control is performed such that the current value of the DC power input to the inverter is minimized. As a result, it is possible to provide an inverter control device that drives the motor with low power consumption with a simple configuration as compared with the case where control is performed based on the winding current of the motor.
[0005]
Japanese Patent Application Laid-Open No. H8-237987 (Patent Document 2) discloses another inverter control device that solves the above-described problem. The inverter control device disclosed in this publication includes a rotor having a magnet having a plurality of poles, a stator having an armature coil connected in a three-phase Y connection, and a three-phase Y in parallel with the armature coil. Based on the potential difference between the connected resistance circuit and the neutral point of the armature coil and the neutral point of the resistance circuit, a position detection device that detects a relative rotational position between the rotor and the stator, It is used for a motor including an inverter unit for switching a pattern of a voltage applied to an armature coil based on the rotational position. The inverter control device includes a voltage detection device that detects a potential difference, a current detection device that detects an input current of the inverter unit, an integration device that integrates a value detected by the voltage detection device and outputs an integrated value, A level determining device that receives a value and determines whether or not the level of the value is within a predetermined range; a correcting device that corrects a phase from a point in time when the rotational position is switched until a voltage pattern is switched; and a level determining device. A command device that outputs a command signal indicating a phase correction angle to the correction device based on the determination result such that the level of the integrated value is within the above-described predetermined range and the motor efficiency is maximized. The correction device includes a current determination device that determines an increase or a decrease in the input current of the inverter unit based on a value detected by the current detection device, and a correction angle of the phase in a decreasing direction or an increasing direction for each predetermined phase angle. When the adjusting device for adjusting and the current determining device determine that the input current of the inverter section is increasing, and the level determining device determines that the integrated value is within the above-described predetermined range, the phase of the adjusting device is corrected. A reversing device for reversing the direction in which the angle is adjusted and for reversing the direction in which the phase correction angle is adjusted when the level determination device determines that the integral value is outside the above-described predetermined range.
[0006]
According to the present invention, the adjustment device adjusts the phase correction angle so that the current value of the DC power input to the inverter unit is minimized. The adjustment is limited by the reversing device to a range including the point where the motor efficiency is maximized and not including the point where the step-out occurs. Thus, the adjustment device adjusts the phase correction angle in a decreasing direction before adjusting the phase correction angle to the step-out region on the delay correction side from the peak efficiency point. As a result, it is possible to provide an inverter control device that adjusts the phase correction angle to a peak efficiency point at which the motor can be operated at the maximum efficiency without step-out.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-5-91752 (Claim 17, page 11, FIG. 27)
[0008]
[Patent Document 2]
JP-A-8-237987 (Claim 7, pages 7-8, pages 20-21, FIG. 30, FIG. 32)
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the inverter control devices disclosed in these publications, the motor is not always driven in a state where power consumption is minimum. This is because, as is generally known, minimizing the power consumption and minimizing the current value of the DC power supplied to the inverter may not coincide.
[0010]
It is also conceivable to calculate the power consumption of the AC motor based on the current value of the DC power supplied to the inverter. However, the current of the DC power input to the inverter is often converted into DC power by a rectifier circuit or the like and supplied, for example, from a general commercial power, and thus usually has a high-frequency waveform. On the other hand, in an A / D (analog-digital) sampling technique used in a normal computer, input of a measured value cannot be continuously received. As a result, it is difficult to specify the period during which the DC current is actually supplied to the inverter, and thus it is difficult to realize such control.
[0011]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an inverter control capable of driving an AC motor by reducing power consumption based on a current value of DC power supplied to an inverter. It is to provide a device.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
An inverter control device according to a first aspect of the present invention includes instruction means for instructing the inverter to output and stop output of AC power, and voltage detection means for detecting a voltage value of DC power supplied to the inverter. Current detection means for detecting a current value of DC power, first storage means for storing information on time based on an instruction to the inverter of the instruction means, and supply time of DC power based on the information. And a second calculator for calculating the amount of DC power based on the voltage value, the current value, and the supply time, such that the calculated DC power amount decreases. Control means for controlling an operation amount determined based on at least one of an AC voltage, an AC current, and a phase of the inverter.
[0013]
According to the first aspect, the period during which DC power is supplied to the inverter is a period during which voltage is generated in any one of the phases of AC power. In the inverter, the output of the AC power and the stop thereof are controlled by the instruction of the instruction means. In the first storage unit, the instruction unit stores the output of the AC power to the inverter and information on time based on the stop of the output. The first calculation means calculates the supply time of the DC power based on the information on such time stored in the first storage means. Accordingly, the second calculating means can calculate the amount of DC power supplied to the inverter based on the voltage, current, and supply time of the DC power supplied to the inverter. The control means can control the operation amount so as to decrease the DC power amount. As a result, if the amount of DC power calculated in this way decreases, the amount of AC power supplied to the motor also decreases.Therefore, based on the value of the DC current of the inverter, the motor is operated with the AC power consumption reduced. An inverter control device that can be driven can be provided.
[0014]
In the inverter control device according to the second invention, in addition to the configuration of the first invention, the first calculation means is instructed by the instructing means to start and stop the output regarding any one of the phases of the AC power. Means for calculating the supply time from the information specifying the time is included.
[0015]
According to the second aspect, the period in which DC power is supplied to the inverter is a period in which a voltage is generated in any one of the phases of AC power. In the inverter, the output of the AC power and the stop thereof are controlled by the instruction of the instruction means. Thereby, the supply time corresponds to the time when the start and stop of the output of any one of the phases of the AC power are instructed by the instruction means, and the first calculation means indicates the supply period of the DC power by the instruction. It can be calculated based on the time specified by the means. As a result, the control unit can provide an inverter control device that can drive the motor more accurately based on the DC current value of the inverter while minimizing the power consumption of the AC power.
[0016]
An inverter control device according to a third aspect of the present invention is the inverter control device according to the second aspect of the invention, wherein the first calculation means is configured to output the voltage for any one of the phases of the AC power by the instruction means. And means for calculating, as the supply time, a drive time corresponding to a time from when the instruction to stop the output is issued.
[0017]
According to the third invention, the first calculating means is configured to control the drive corresponding to the time from when the instruction means instructs to generate the voltage for any one of the phases of the AC power to when the instruction to stop the voltage is issued. The time is calculated as the supply time. The drive time can be calculated directly and easily from the time when the instruction means instructs the inverter. Thus, the first calculating unit can directly and easily calculate the supply time. The second calculator can more easily calculate the amount of DC power supplied to the inverter based on the DC current value. As a result, it is possible to more easily calculate the amount of DC power, and to provide an inverter control device that can easily drive a motor in a state where AC power consumption is minimized based on the value of inverter DC current. Can be.
[0018]
The inverter control device according to a fourth aspect of the present invention further includes, in addition to the configuration of any one of the first to third aspects, a second storage means for storing a DC power amount and a corresponding operation amount. The means includes means for controlling the operation amount corresponding to the smallest value among the DC power amounts stored in the second storage unit as the operation amount at the time of starting the control.
[0019]
According to the fourth aspect, the control unit sets the operation amount corresponding to the smallest DC power amount among the DC power amounts stored in the second storage unit as the operation amount at the time of starting the control. The possibility that the manipulated variable is the manipulated variable corresponding to the smallest DC power amount is the highest among the manipulated variables that can be set by the control means. Thereby, the control means can shorten the time from the start of the control to the time of achieving the control that minimizes the DC power amount with a high probability. As a result, it is possible to provide an inverter control device that can drive the motor in a state where the power consumption of the AC power is minimized at an early stage based on the value of the inverter DC current.
[0020]
An inverter control device according to a fifth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the fourth aspect, responds to the fact that the fluctuation range of the DC power amount has fallen within a predetermined range. The apparatus further includes means for storing the minimum value and the operation amount corresponding to the minimum value in the second storage means.
[0021]
According to the fifth aspect, in response to the fluctuation range of the DC power amount being within the predetermined range, the minimum value of the DC power amount and the operation amount corresponding thereto within the range of the fluctuation range are set to the second value. Is stored in the storage means. The range within the predetermined range is, for example, a range within 10% of the DC power amount when the control is started. The control unit controls the operation amount corresponding to the smallest value among the DC power amounts stored in the second storage unit as the operation amount at the time of starting the control. Thus, when the minimum value of the DC power amount is newly obtained, the control unit can thereafter start the control with the operation amount corresponding to the minimum value. As a result, it is possible to provide an inverter control device that can drive the motor in a state where the power consumption of the AC power is minimized at an early stage based on the value of the inverter DC current.
[0022]
An inverter control device according to a sixth aspect of the present invention is the inverter control device according to any one of the fourth and fifth aspects, further comprising: the control unit, after the DC power amount is minimized, the DC power amount exceeds a predetermined range. Correspondingly, a means for controlling the operation amount is further included.
[0023]
According to the sixth aspect, after the DC power amount is minimized, the control unit controls the operation amount in response to the DC power amount exceeding a predetermined range. As a result, the operation amount is not unnecessarily controlled, so that the power consumption of the control unit can be reduced. As a result, it is possible to provide an inverter control device that can drive the motor in a state where the power consumption of the AC power is minimized based on the value of the inverter DC current.
[0024]
An inverter control device according to a seventh aspect of the present invention is the inverter control device according to any one of the first to sixth aspects, wherein the control means includes a first DC power amount calculated when the operation amount is controlled to the first state amount. And a second DC power amount calculated when the manipulated variable is changed from the first state variable to the second state variable and then returned to the first state variable again, in a predetermined range. Means for controlling the manipulated variable such that the amount of DC power is reduced in response to being within. Note that the predetermined range is, for example, a range of 1% or less.
[0025]
According to the seventh aspect, the control unit compares the amount of DC power supplied to the inverter before and after changing the operation amount. If the amount of DC power supplied to the inverter is not affected by fluctuations in the load of the motor, the amount of DC power is within a certain range. Therefore, if control of the operating means is performed when the DC power amounts are within a predetermined range specified in advance, it is possible to control the inverter while eliminating the influence of the motor load and the like. Thus, the control unit controls the operation unit by selecting a period in which the DC power supplied to the inverter is not affected by the load of the motor or the like. As a result, based on the value of the inverter DC current, the motor can be driven in a state where the power consumption of the AC power is minimum, and in addition, the motor is driven in a state where the power consumption of the AC power is minimum even if the load of the motor fluctuates. Can be provided.
[0026]
In the inverter control device according to an eighth aspect, in addition to the configuration of any one of the first to seventh aspects, the operation amount includes a leading phase amount of a motor current with respect to a rotor position of an AC motor connected to the inverter.
[0027]
According to the eighth aspect, the advance phase amount of the motor current with respect to the rotor position of the AC motor has a stronger influence on the power consumption amount than other operation amounts. Thus, the control means can control the inverter more accurately and minimize the power consumption by including the amount of advance of the motor current with respect to the rotor position of the AC motor in the operation amount. As a result, based on the value of the inverter DC current, it is possible to provide an inverter control device that can more accurately drive the motor in a state where the power consumption of the AC power is minimized.
[0028]
An inverter control device according to a ninth invention is the inverter control device according to any one of the first to eighth inventions, wherein the second calculation means calculates a period of an integral multiple of a cycle of rotation of an AC motor connected to the inverter. Means for calculating an average value of the DC power amount is included.
[0029]
According to the ninth aspect, the second calculating means calculates the average value of the DC power amount for a period that is an integral multiple of the cycle in which the AC motor connected to the inverter rotates. Thereby, the power value of the DC power can be calculated more accurately by removing the influence of the torque fluctuation synchronized with the rotation. As a result, based on the value of the inverter DC current, it is possible to provide an inverter control device that can more accurately drive the motor in a state where the power consumption of the AC power is minimized.
[0030]
An inverter control device according to a tenth aspect of the present invention is the inverter control device according to any one of the first to ninth aspects, wherein the control means includes a means for controlling an operation amount within a predetermined range.
[0031]
According to the tenth aspect, generally, the operation amount has a range in which step-out due to disturbance, noise, or the like is caused. Conversely, there may be a range where the power consumption is minimized. The control means performs control within a predetermined range, for example, ± 10% of the operation amount at which the DC power amount became the smallest in the past. Thus, the control unit can avoid the control with the operation amount at which the step-out occurs. Further, it is possible to prevent the power consumption from increasing unnecessarily. As a result, it is possible to provide an inverter control device that can drive the motor in a state where the power consumption of the AC power is minimized while preventing step-out due to disturbance or noise based on the value of the inverter DC current.
[0032]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same components are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.
[0033]
<First embodiment>
Referring to FIG. 1, an inverter control device 100 according to the present embodiment includes a CPU (central processing unit) 102, a rotor interface 104, a PWM waveform generator 106, a current interface 108, a voltage interface 110, and a storage unit. 112.
[0034]
The CPU 102 controls the inverter control device 100 and calculates a period during which DC power is supplied to the inverter 126 and the amount of DC power. The rotor interface 104 is connected to the CPU 102 and receives an input signal from a speed detection device 128 that detects the rotation speed of the three-phase AC motor 130. Three-phase AC motor 130 drives compressor 132. The PWM waveform generator 106 is connected to the CPU 102 and generates a PWM waveform to instruct the inverter 126 via the base driver 124 to generate and stop a voltage for each phase of AC power. Also, the phase of the AC power generated by the instruction is controlled. The current interface 108 is connected to the CPU 102, and detects a current value of DC power supplied from the current sensor 120 to the inverter 126. The voltage interface 110 is connected to the CPU 102, and detects a voltage value of DC power supplied to the inverter 126 from the voltage sensor 122. The storage unit 112 is connected to the CPU 102, and stores the time when the PWM waveform generation unit 106 instructs the generation and stop of the voltage for each phase of the AC power, and a value required for controlling the inverter 126.
[0035]
Referring to FIG. 2, the program executed by inverter control device 100 relates to the control of the inverter and has the following control structure.
[0036]
In step 100 (hereinafter, step is abbreviated as S), the CPU 102 sets the phase θ (1) of the AC power output from the inverter 126 to the initial value θ (0) stored in the storage unit 112. Thus, the PWM waveform generator 106 is controlled.
[0037]
In S102, CPU 102 determines whether or not the rotation speed of three-phase AC motor 130 has been stabilized. This determination is made based on whether the rotation speed of the rotor is detected via the rotor interface 104 and the fluctuation of the rotation speed has reached a predetermined range. The range within the predetermined range is, for example, a range within 5% of the maximum rotation speed of the rotor. If it is determined that the rotation speed of three-phase AC motor 130 has been stabilized, the process proceeds to S104. If not, the process proceeds to S102. In S104, CPU calculates the amount of DC power supplied to inverter 126.
[0038]
In S106, CPU 102 causes storage section 112 to store the calculated DC power amount P (1). In S108, the CPU 102 adds the product of the variable FL indicating the direction in which the phase changes and the variable D indicating the amount of the phase change stored in the storage unit 112 to θ (1), and adds θ (2). calculate.
[0039]
In S110, CPU 102 determines whether or not phase θ (2) of the AC power exceeds upper limit value θU previously stored in storage unit 112. If it is determined that the value exceeds the upper limit value θU, the process proceeds to S112. If not, the process proceeds to S114. In S112, CPU 102 sets upper limit value θU stored in storage unit 112 as the value of phase θ (2).
[0040]
In S114, CPU 102 determines whether or not phase θ (2) of the AC power is lower than lower limit value θL stored in storage unit 112 in advance. If it is determined that the value falls below the lower limit value θL, the process proceeds to S116. If not, the process proceeds to S118. In S116, CPU 102 sets lower limit value θL to the value of phase θ (2). In S118, CPU 102 controls PWM waveform generating section 106 with θ (2) as a set value, and changes the phase of the AC power output from inverter 126.
[0041]
At S120, CPU 102 causes storage section 112 to store the calculated DC power amount P (2). In S122, CPU 102 controls PWM waveform generating section 106 with θ (1) as a set value, and changes the phase of the AC power output from inverter 126. In S124, CPU 102 causes storage section 112 to store calculated DC power amount P (3). In S126, CPU 102 calculates absolute value DP of the difference between DC power amounts P (1) and P (3).
[0042]
In S128, CPU 102 determines whether or not absolute value DP is smaller than value LM stored in storage unit 112 in advance. If it is determined that absolute value DP is smaller than value LM, the process proceeds to S130. If not, the process proceeds to S132.
[0043]
In S130, CPU 102 determines whether or not DC power amount P (2) is equal to or greater than DC power amount P (1). If it is determined that the DC power amount P (2) is equal to or greater than P (1), the process proceeds to S134. If not, the process proceeds to S136.
[0044]
In S132, CPU 102 changes the value of DC power P (1) to the value of DC power P (3). In S134, CPU 102 changes the sign of variable FL. In S136, CPU 102 changes the values of phase θ (1) and DC power P (1) to the values of phase θ (2) and DC power P (2), respectively.
[0045]
Referring to FIG. 3, the calculation of the DC power amount performed by CPU 102 relates to the control of the inverter and has the following control structure.
[0046]
In S140, CPU 102 initializes variable PN representing the sum of the DC power amounts and variable N for counting stored in storage unit 112 (PN = 0, N = 0). In S142, CPU 102 determines when the supply of DC power is started. This determination is made based on whether or not the PWM waveform generation unit 106 has generated a first PWM waveform for causing the inverter 126 to generate a voltage for a phase with AC power. If the first PWM waveform has been generated (YES in S142), the process proceeds to S144. Otherwise (NO at S142), the process proceeds to S142. In S144, CPU 102 causes storage section 112 to store the time when PWM waveform generating section 106 has generated the first PWM waveform, that is, the time when the supply of DC power has started.
[0047]
In S146, CPU 102 determines the timing of detecting the values of the DC voltage and DC current. This determination is made based on whether or not a predetermined time, such as 1/100 second, has elapsed from when the supply of the DC power was started. If the predetermined time has elapsed (YES in S146), the process proceeds to S148. If not (NO in S146), the process proceeds to S146. In S148, CPU 102 detects a current value of DC power from current interface 108 and detects a voltage value of DC power from voltage interface 110 by A / D sampling.
[0048]
At S150, CPU 102 determines when the supply of DC power is stopped. This determination is made based on whether or not the PWM waveform generation unit 106 has generated a second PWM waveform for setting the voltage to 0 for the phase in which the inverter 126 has generated the voltage in S142. If the second PWM waveform has been generated (YES in S150), the process proceeds to S152. Otherwise (NO at S150), the process proceeds to S150. In S152, CPU 102 causes storage unit 112 to store the time when PWM waveform generation unit 106 generates the second PWM waveform, that is, the time when the supply of DC power is stopped.
[0049]
In S154, CPU 102 calculates the time stored in storage unit 112 from when the supply of the DC power is started to when the supply of the DC power is stopped, and sets the calculated time as the supply time. In S156, CPU 102 calculates DC power amount P ′ by multiplying the DC power voltage value, current value, and supply time.
[0050]
In S158, CPU 102 adds power amount P ′ to total DC power amount PN stored in storage unit 112, and causes storage unit 112 to store it as a new PN. In S160, CPU 102 adds 1 to counting variable N stored in storage unit 112 and causes storage unit 112 to store it.
[0051]
In S162, CPU 102 determines whether or not a time twice as long as the rotation cycle of the rotor of three-phase AC motor 130 has elapsed since the start of the measurement of the DC power. If it is determined that the time has elapsed, the process proceeds to S164. If not, the process proceeds to S142. In S164, CPU 102 calculates DC power amount P per one output of AC power by dividing total PN of DC power amounts by counting variable N, and ends the process.
[0052]
The operation of the inverter control device 100 based on the above structure and flowchart will be described.
[0053]
[In the case immediately after the control by the inverter control device is started]
Referring to FIG. 4, when the load of three-phase AC motor 130 fluctuates, DC power supplied to inverter 126 is minimized by controlling the phase of AC power output from inverter 126. The state will be described. “Load” in FIG. 4 represents the load of the three-phase AC motor 130. The “power amount” indicates the DC power amount supplied to the inverter 126. “Phase” represents the phase of the AC power output from the inverter 126. “Presence / absence of control” indicates whether or not control by the inverter control device 100 according to the present embodiment is being performed. In FIG. 4, it is assumed that control is started simultaneously with the occurrence of a load. Here, the operation immediately after the control by the inverter control device 100 is started, which is shown in the area “A” in FIG. 4, will be described.
[0054]
When the power supply (not shown) is turned on, the CPU 102 sets the PWM so that the phase θ (1) of the AC power output from the inverter 126 becomes the initial value θ (0) stored in the storage unit 112. The waveform generator 106 is controlled (S100).
[0055]
When the PWM waveform generator 106 is controlled, the CPU 102 determines whether or not the rotation speed of the three-phase AC motor 130 has been stabilized, and repeats the determination until the rotation speed is stabilized (S102).
[0056]
When the rotation speed becomes steady, the CPU 102 sets the variables PN and N stored in the storage unit 112 to 0 (S140). After setting the variables, the CPU 102 determines when the supply of the DC power is started (S142).
[0057]
When determining when the supply of the DC power is started, the CPU 102 causes the storage unit 112 to store the time when the supply of the DC power is started (S144). After storing the time, the CPU 102 waits for the timing of detecting the values of the DC voltage and the DC current (S146).
[0058]
At the timing of detecting the value, the CPU 102 detects the current value of the DC power from the current interface 108 and detects the voltage value of the DC power from the voltage interface 110 by A / D sampling (S148). When detecting the voltage value, the CPU 102 determines when the supply of the DC power is stopped (S150).
[0059]
When determining when the supply of the DC power is stopped, the CPU 102 causes the storage unit 112 to store the time when the supply of the DC power is stopped (S152). When the time is stored, the CPU 102 calculates the time stored in the storage unit 112 from when the supply of the DC power is started to when the supply of the DC power is stopped, and sets the calculated time as the supply time (S154). .
[0060]
After calculating the supply time, the CPU 102 calculates the DC power amount P ′ by multiplying the DC power voltage value, the current value, and the supply time (S156). After calculating the power amount, the CPU 102 adds the power amount P ′ to the total PN of the DC power amounts stored in the storage unit 112 and stores the sum in the storage unit 112 (S158). When the value is stored, the CPU 102 adds 1 to the counting variable N stored in the storage unit 112 and stores it in the storage unit 112 (S160).
[0061]
The CPU 102 repeats the processing from S142 onward until the time twice as long as the rotation cycle of the rotor of the three-phase AC motor 130 has elapsed from the start of the measurement of the DC power (S162). After the elapse of the time, the CPU 102 calculates the DC power amount P per one output of the AC power by dividing the sum PN of the DC power amounts by the counting variable N (S164). This time corresponds to "G" in FIG.
[0062]
After calculating the DC power, the CPU 102 causes the storage unit 112 to store the calculated DC power P (1) (S106). When P (1) is stored, the CPU 102 adds the product of the variable FL indicating the direction in which the phase changes and the variable D indicating the amount of phase change stored in the storage unit 112 to θ (1), θ (2) is calculated (S108). In the present embodiment, the value of FL immediately after the start of control is “1”, and the value of D is “5”.
[0063]
After calculating θ (2), the CPU 102 determines whether or not the phase θ (2) of the AC power exceeds the upper limit value θU previously stored in the storage unit 112 (S110). In the present embodiment, the upper limit value θU is set to 45 °, and the value of θ (2) at this time is set to 0 °. In this case, since it is determined that the upper limit value is lower than the upper limit value θU (NO in S110), CPU 102 It is determined whether or not the phase θ (2) of the AC power is lower than the lower limit value θL stored in the storage unit 112 in advance (S114). In the present embodiment, the lower limit value θL is set to 0 °. In this case, the lower limit value θL is higher than the lower limit value θL (NO in S114), so that the CPU 102 controls the PWM waveform generation unit 106 using θ (2) as a set value. The phase of the AC power output from the inverter 126 is changed (S118).
[0064]
When the PWM waveform generator 106 is controlled, the CPU 102 determines whether or not the rotation speed of the three-phase AC motor 130 has been stabilized, and repeats the determination until the rotation speed is stabilized (S102). When the rotation speed becomes steady, the CPU 102 calculates the electric energy P (2). The operation of calculating the amount of power is the same as in the above-described cases of S140 to S164, and will not be repeated here. This time corresponds to "H" in FIG.
[0065]
After calculating the power amount, the CPU 102 stores the calculated DC power amount P (2) in the storage unit 112 (S120). When P (2) is stored, the CPU 102 controls the PWM waveform generation unit 106 with θ (1) as a set value, and changes the phase of the AC power output from the inverter 126 (S122).
[0066]
When the phase is changed, the CPU 102 determines whether or not the rotation speed of the three-phase AC motor 130 has been stabilized, and repeats the determination until the rotation speed is stabilized (S102). When the rotation speed becomes steady, the CPU 102 calculates the electric energy P (3). The operation of calculating the amount of power is the same as in the above-described cases of S140 to S164, and will not be repeated here. This time corresponds to "I" in FIG.
[0067]
After calculating the power amount, the CPU 102 stores the calculated DC power amount P (3) in the storage unit 112 (S124). When P (3) is stored, the CPU 102 calculates the absolute value DP of the difference between P (1) and P (3) (S126).
[0068]
After calculating the absolute value DP, the CPU 102 determines whether or not the absolute value DP is lower than a value LM previously stored in the storage unit 112 (S128). In this case, there is no change in the load and the absolute value DP is smaller than the value LM (YES in S128), so that the CPU 102 determines whether or not the DC power P (2) is equal to or larger than the DC power P (1). (S130). In this case, since power amount P (2) is lower than power amount P (1) (NO in S130), CPU 102 sets the values of phase θ (1) and power amount P (1) to phase θ (2), respectively. And the value of the electric energy P (2) (S136).
[0069]
When the values of the phase θ (1) and the power amount P (1) are changed, the CPU 102 stores the variable FL indicating the direction in which the phase changes and the variable D indicating the amount of the phase change stored in the storage unit 112. The product is added to θ (1) to calculate θ (2), and the control of the inverter 126 is continued (S108).
[0070]
By repeating the above operation, the amount of DC power supplied to the inverter 126 gradually decreases after "I" in FIG.
[0071]
[In the stage where the DC power supplied to the inverter is at a minimum]
Here, the operation in the stage where the amount of DC power supplied to the inverter 126 shown in the area “B” in FIG. 4 is minimized will be described.
[0072]
After repeating the operations from S108 to S136, the CPU 102 calculates the electric energy P (2) again. The operation of calculating the electric energy P (2) is the same as that described above, and will not be repeated here. This time corresponds to “K” in FIG.
[0073]
After calculating the power amount, the CPU 102 stores the calculated DC power amount P (2) in the storage unit 112 (S120). The operations from S122 to S102 are the same as those described above, and will not be repeated.
[0074]
When the operation in S102 ends, the CPU 102 calculates the electric energy P (3). The operation of calculating the electric energy P (3) is the same as that described above, and will not be repeated here. This time corresponds to “L” in FIG.
[0075]
After calculating the power amount, the CPU 102 stores the calculated DC power amount P (3) in the storage unit 112 (S124). When P (3) is stored, the CPU 102 calculates the absolute value DP of the difference between the DC power amounts P (1) and P (3) at “J” in FIG. 4 (S126).
[0076]
After calculating the absolute value DP, the CPU 102 determines whether or not the absolute value DP is lower than a value LM previously stored in the storage unit 112 (S128). In this case, there is no change in the load and the absolute value DP is smaller than the value LM (YES in S128), so that the CPU 102 determines whether or not the DC power P (2) is equal to or larger than the DC power P (1). (S130). In this case, since the DC power amount approaches the minimum value and power amount P (2) exceeds power amount P (1) (YES in S130), CPU 102 changes the sign of variable FL (S134). The operations from S108 to S102 are the same as those described above, and thus will not be repeated.
[0077]
When the operation of S102 ends, the CPU 102 calculates the electric energy P (2). The operation of calculating the electric energy P (2) is the same as that described above, and will not be repeated here. This time corresponds to “M” in FIG. The operations from S120 to S102 are the same as those described above, and thus will not be repeated.
[0078]
When the operation in S102 ends, the CPU 102 calculates the electric energy P (3). The operation of calculating the electric energy P (3) is the same as that described above, and will not be repeated here. This time corresponds to “N” in FIG.
[0079]
After calculating the power amount, the CPU 102 stores the calculated DC power amount P (3) in the storage unit 112 (S124). When P (3) is stored, the CPU 102 calculates the absolute value DP of the difference between the DC power amounts P (1) and P (3) at “J” in FIG. 4 (S126).
[0080]
After calculating the absolute value DP, the CPU 102 determines whether or not the absolute value DP is lower than a value LM previously stored in the storage unit 112 (S128). In this case, there is no change in the load and the absolute value DP is smaller than the value LM (YES in S128), so that the CPU 102 determines whether or not the DC power P (2) is equal to or larger than the DC power P (1). (S130). In this case, since the DC power amount approaches the minimum value and power amount P (2) exceeds power amount P (1) (YES in S130), CPU 102 changes the sign of variable FL (S134).
[0081]
Thereafter, the operations from S108 to S136 are repeated, and the DC power supplied to the inverter 126 is controlled so as to keep the minimum value.
[0082]
[When the load of the three-phase AC motor fluctuates]
Here, the operation when the load of the three-phase AC motor 130 connected to the inverter 126 shown in the area “C” in FIG. 4 fluctuates will be described.
[0083]
After repeating the operations from S108 to S136, the CPU 102 calculates the electric energy P (2) again. The operation of calculating the electric energy P (2) is the same as that described above, and will not be repeated here. This time corresponds to “O” in FIG.
[0084]
After calculating the power amount, the CPU 102 stores the calculated DC power amount P (2) in the storage unit 112 (S120). The operations from S122 to S102 are the same as those described above, and will not be repeated.
[0085]
When the operation in S102 ends, the CPU 102 calculates the electric energy P (3). The operation of calculating the electric energy P (3) is the same as that described above, and will not be repeated here. This time corresponds to “P” in FIG.
[0086]
After calculating the power amount, the CPU 102 stores the calculated DC power amount P (3) in the storage unit 112 (S124). When P (3) is stored, the CPU 102 calculates the absolute value DP of the difference between the DC power amounts P (1) and P (3) at “J” in FIG. 4 (S126).
[0087]
After calculating the absolute value DP, the CPU 102 determines whether or not the absolute value DP is lower than a value LM previously stored in the storage unit 112 (S128). In this case, since the absolute value DP exceeds the value LM due to the fluctuation of the load (NO in S128), the CPU 102 changes the value of the electric energy P (1) to the value of the electric energy P (3) (S132). . When the value of the electric energy P (1) is changed, the operations from S108 to S136 are repeated thereafter, and the process waits until the absolute value DP falls below the value LM stored in the storage unit 112 in advance. By this operation, control is performed so that the DC power supplied to inverter 126 becomes the minimum value when there is no change in load.
[0088]
As described above, the inverter control device according to the present embodiment selects a time when there is no change in load based on the current value of the DC power supplied to the inverter and controls the DC power to be minimized. As a result, it is possible to provide an inverter control device that can drive an AC motor in a state where power consumption is minimized.
[0089]
<First Embodiment Modification>
There are DC brushless motors in which reluctance torque and magnet torque can be used by embedding a magnet in a rotor. In such a motor, θU and θL may correspond to θ at which power consumption is minimum and θ at which total linkage flux 鎖 is minimum.
[0090]
The maximum efficiency θ exists due to changes in the utilization ratio of the magnet torque and the reluctance torque, iron loss and copper loss, etc., depending on the advance phase amount θ of the motor current with respect to the rotor position. Θ is between 0 ° and 45 ° when the torque and the voltage are constant. This is because, when the motor current is constant, the magnet torque is maximum at θ = 0 ° and the reluctance torque is maximum at θ = 45 °, and their combined torque is maximum between 0 ° and 45 °. There is θ at which the total interlinkage magnetic flux Ψ is minimized because, in such a current characteristic, the total interlinkage magnetic flux た obtained by combining the magnet magnetic flux and the armature reaction generally takes a minimum value with respect to θ. is there.
[0091]
In such a motor, θ at which the motor can be driven with the highest efficiency exists between θ at which the power consumption is minimum and θ at which the total interlinkage magnetic flux Ψ is minimum. Therefore, the motor can be driven with the highest efficiency by associating θU and θL with θ at which the power consumption is minimized and θ at which the total linkage flux Ψ is minimized.
[0092]
In the present embodiment, the variable D is a constant value, but may be changed according to the operation result. For example, the value of variable D can be determined according to the difference between DC power amounts P (1) and P (2). Thereby, the value of the variable D can be increased when the change of P (2) with respect to P (1) is large, and the value of the variable D can be decreased when the change is small. As a result, it is possible to provide an inverter control device that can drive an AC motor in a state where power consumption is minimized in a shorter time.
[0093]
<Second embodiment>
Referring to FIG. 5, a voltage-controlled inverter control device 140 according to the present embodiment has a signal for controlling a transformer 134 in addition to the configuration of the inverter control device according to the above-described first embodiment. Further included is an interface 114 for transforming the output. The rest of the hardware configuration is the same as in the first embodiment. The functions for them are the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated here.
[0094]
Referring to FIG. 6, a program executed by voltage-controlled inverter control device 140 relates to control of inverter 126 and has the following control structure.
[0095]
First, in S180, the CPU 102 outputs a signal to the transformer 134 through the transformer interface 114 so that the voltage V of the AC power output from the inverter 126 becomes the initial value VM stored in the storage unit 112. I do.
[0096]
At S182, CPU 102 calculates the amount of DC power supplied to inverter 126. In S184, CPU 102 determines whether or not the absolute value of the difference between calculated DC power amount P (1) and DC voltage value PM stored in storage unit 112 is smaller than predetermined threshold value LP. If it is determined that the difference is smaller than threshold value LP, the process proceeds to S102. If not, the process proceeds to S186.
[0097]
In S186, CPU 102 adds the product of variable FL representing the direction in which the AC voltage increases or decreases and variable DV representing the amount in which the AC voltage increases or decreases, stored in storage unit 112 to V (1), and adds V (2) ) Is calculated.
[0098]
In S188, CPU 102 determines whether or not calculated voltage value V (2) of the AC power exceeds upper limit value VU stored in storage unit 112 in advance. If it is determined that the value exceeds upper limit value VU, the process proceeds to S190. If not, the process moves to S192. In S190, CPU 102 sets upper limit value VU stored in storage section 112 as the value of voltage value V (2).
[0099]
In S192, CPU 102 determines whether or not calculated voltage value V (2) of AC power is lower than lower limit value VL stored in storage unit 112 in advance. If it is determined that the value falls below the lower limit value VL, the process proceeds to S194. If not, the process moves to S196. In S194, CPU 102 sets lower limit value VL to the value of voltage value V (2).
[0100]
In S196, CPU 102 outputs a signal to transformer 134 through transformer interface 114, with the set value being V (2). In S198, CPU 102 calculates absolute value DP of the difference between P (1) and P (2).
[0101]
At S200, CPU 102 determines whether or not absolute value DPV is greater than value LM stored in storage unit 112 in advance. If it is determined that absolute value DPV exceeds value LM, the process proceeds to S130. If not, the process proceeds to S202. In S202, CPU 102 stops control of inverter 126 and causes storage unit 112 to store the value of voltage value V (2) and the value of power amount P (2).
[0102]
In S204, CPU 102 rewrites the value of voltage value V (1) to the value of voltage value V (2) and the value of power amount P (1) to the value of power amount P (2). In S206, CPU 102 determines whether or not the absolute value of the difference between the value of power amount P (1) and the value of power amount P (2) is smaller than a predetermined constant LP. If it is determined that the distance is lower, the process proceeds to S102. If not, the process proceeds to S186.
[0103]
Referring to FIG. 7, the calculation of the electric energy performed by CPU 102 has the following control structure regarding the control of the inverter.
[0104]
In S220, CPU 102 calculates the time from the start of the supply of DC power to the stop of the supply of DC power, stored in storage unit 112, and multiplies the time by a correction coefficient to supply the time. Time. In S222, CPU 102 calculates the DC power amount P by multiplying the DC power voltage value, the current value, and the supply time, and returns to the process illustrated in FIG.
[0105]
The operation of the inverter control device based on the above structure and flowchart will be described.
[0106]
[When the amount of DC power supplied to the inverter increases due to disturbance or the like after the control starts]
Referring to FIG. 8, when the load of three-phase AC motor 130 fluctuates, a situation is controlled in which DC power supplied to inverter 126 is minimized through the phase of AC power output from inverter 126. Will be described. “Load” in FIG. 8 represents the load of the three-phase AC motor 130. The “power amount” indicates the DC power amount supplied to the inverter 126. The “voltage value” indicates a voltage value of the AC power output from the inverter 126. “Presence or absence of control” indicates whether or not control by the voltage-controlled inverter control device 140 according to the present embodiment is being performed.
[0107]
Here, the region “D” in FIG. 8 will be described. The CPU 102 outputs a signal to the transformer 134 via the transformer interface 114 so that the voltage V of the AC power output from the inverter 126 becomes the initial value VM stored in the storage unit 112 (S180).
[0108]
When the signal is output, the CPU 102 determines whether or not the rotation speed of the three-phase AC motor 130 has been stabilized (S102). When the rotation speed has been stabilized, the CPU 102 calculates the DC power amount P (1). Of the processing for calculating the DC power amount P (1), the processing from S142 to S152 is the same as that described above, and thus will not be repeated here.
[0109]
When the processing of S152 is completed, the CPU 102 calculates the time stored in the storage unit 112 from the time when the supply of the DC power is started to the time when the supply of the DC power is stopped, and calculates a correction coefficient at that time. The supply time is multiplied (S220). After calculating the supply time, the CPU 102 calculates the DC power amount P (1) by multiplying the DC power voltage value, the current value, and the supply time (S222). This time corresponds to “Q” in FIG.
[0110]
After calculating the DC power P (1), the CPU 102 stores the calculated DC power P (1) in the storage unit 112 (S106). When the DC power amount P (1) is stored, the CPU 102 determines that the absolute value of the difference between the calculated DC power amount P (1) and the DC voltage value PM stored in the storage unit 112 is lower than a predetermined threshold value LP. It is determined whether or not it is (S184). Initially, the absolute value is less than threshold value LP (YES in S184), and thus CPU 102 repeats the operations from S102. However, thereafter, the value of the DC power amount P (1) increases due to disturbance or the like. This time corresponds to “R” in FIG. As a result, if the absolute value exceeds threshold LP (NO in S184), CPU 102 stores variable FL indicating the direction in which the AC voltage increases and decreases and the amount in which the AC voltage increases and decreases, stored in storage unit 112. The product with the variable DV is added to V (1) to calculate V (2) (S186).
[0111]
After calculating V (2), CPU 102 determines whether or not voltage value V (2) of the AC power exceeds upper limit value VU previously stored in storage unit 112 (S188). In the present embodiment, the upper limit value VU is 250 V, and the value of V (2) at this time is 240 V. In this case, it is determined that the voltage value V (2) is lower than the upper limit value VU. NO), the CPU 102 determines whether or not the calculated AC power voltage value V (2) is lower than the lower limit value VL stored in the storage unit 112 in advance (S192). In the present embodiment, the lower limit value VL is set to 200 V. In this case, since it is determined that voltage value V (2) exceeds lower limit value VL (NO in S192), CPU 102 sets the set value to V (2). ), A signal is output to the transformer 134 through the transformer interface 114 (S196).
[0112]
When a signal is output to the transformer 134, the CPU 102 determines whether or not the rotation speed of the three-phase AC motor 130 has stabilized (S102). When the rotation speed has stabilized, the CPU 102 calculates the DC power amount P (2). The process of calculating DC power amount P (2) is the same as that described above, and will not be repeated here. This time corresponds to “S” in FIG.
[0113]
After calculating the DC power amount P (2), the CPU 102 stores the value in the storage unit 112 (S120). When the DC power amount P (2) is stored, the CPU 102 calculates the absolute value DPV of the difference between P (1) in FIG. 8 “R” and P (2) in FIG. 8 “S” (S198).
[0114]
After calculating the absolute value DPV, the CPU 102 determines whether or not the absolute value DPV exceeds a value LM previously stored in the storage unit 112 (S200). In this case, since the DC power amount has increased due to disturbance or the like, the absolute value DPV is determined to be greater than the value LM (YES in S200), so that CPU 102 converts DC power amount P (2) to DC power amount P (1). It is determined whether the value is equal to or greater than (S130). In this case, comparing P (1) of FIG. 8 “R” with P (2) of FIG. 8 “S”, the electric energy P (2) is lower than the electric energy P (1) (NO in S130). The CPU 102 rewrites the value of the voltage value V (1) to the value of the voltage value V (2) and the value of the power amount P (1) to the value of the power amount P (2) (S204).
[0115]
Thereafter, by repeating the operations from S186 to S204, the amount of DC power supplied to the inverter 126 gradually decreases after "S" in FIG.
[0116]
[In case immediately before the DC current supplied to the inverter becomes minimum]
Here, the region “E” in FIG. 8 will be described. After repeating the operation from S186 to S200, the CPU 102 sets the value of the voltage value V (1) to the value of the voltage value V (2) and the value of the power amount P (1) to the value of the power amount P (2). (S204). The power amount P (1) at this time corresponds to “T” in FIG. The operations from S186 to S102 are the same as those described above, and will not be repeated here.
[0117]
When the operation in S102 ends, the CPU 102 calculates the DC power amount P (2). The process of calculating DC power amount P (2) is the same as that described above, and will not be repeated here. This time corresponds to “U” in FIG.
[0118]
After calculating the DC power amount P (2), the CPU 102 stores the value in the storage unit 112 (S120). When the DC power P (2) is stored, the CPU 102 calculates the absolute value DPV of the difference between the DC power P (1) in FIG. 8 “T” and P (2) in FIG. 8 “U” (S198). .
[0119]
After calculating the absolute value DPV, the CPU 102 determines whether or not the absolute value DPV exceeds a value LM previously stored in the storage unit 112 (S200). In this case, since the DC power amount has almost reached the minimum value, the absolute value DPV is determined to be lower than the value LM (NO in S200), so that the CPU 102 stops the control of the inverter 126 and the storage unit 112 Store the DC power amount P (2) and the AC voltage value V (2) (S202).
[0120]
When stored in the storage unit, the CPU 102 determines whether or not the rotation speed of the three-phase AC motor 130 has stabilized (S102), and calculates the DC power P (1) when the rotation speed has stabilized. The process of calculating DC power amount P (1) is the same as that described above, and will not be repeated here. This time corresponds to “V” in FIG.
[0121]
After calculating the DC power amount P (1), the CPU 102 stores the value in the storage unit 112 (S106). After storing the DC power amount P (1), the CPU 102 determines whether or not the absolute value of the difference between the DC power amounts P (1) and P (2) is smaller than a predetermined constant LP (S206). In this case, the absolute value is smaller than the constant LP (YES in S206), and thereafter, the CPU 102 repeats the operations from S102 to S206 until the absolute value exceeds the constant LP again.
[0122]
[When the load of the three-phase AC motor fluctuates and is controlled near the specified value]
Here, the region “F” in FIG. 8 will be described. After repeating the operations from S102 to S206, the CPU 102 sets the absolute value of the difference between the DC power amount P (1) shown in FIG. 8 “W” and the DC power amount P (2) shown in FIG. 8 “U” in advance. It is determined whether the value exceeds the constant LP (S206). In this case, since the load of the three-phase AC motor 130 differs between when the DC power amount P (1) is calculated and when the P (2) is calculated, its absolute value exceeds the constant LP. YES), the CPU 102 adds the product of the variable FL indicating the direction in which the AC voltage increases or decreases and the variable DV indicating the amount of increase or decrease in the AC voltage stored in the storage unit 112 to V (1), and calculates V (2) ) Is calculated (S186). The operations from S188 to S102 are the same as those described above, and will not be repeated here.
[0123]
When the operation in S102 ends, the CPU 102 calculates the DC power amount P (2). The process of calculating DC power amount P (2) is the same as the above case, and will not be repeated here. This time corresponds to “X” in FIG.
[0124]
After calculating the DC power amount P (2), the CPU 102 stores the value in the storage unit 112 (S120). After storing the DC power amount P (2), the CPU 102 calculates the absolute value DPV of the difference between P (1) in FIG. 8 “W” and P (2) in FIG. 8 “X” (S198).
[0125]
After calculating the absolute value DPV, the CPU 102 determines whether or not the absolute value DPV exceeds a value LM previously stored in the storage unit 112 (S200). In this case, since absolute value DPV is determined to be greater than value LM (YES in S200), CPU 102 determines whether or not DC power P (2) is a value equal to or greater than DC power P (1) (S130). . In this case, since power amount P (2) is lower than power amount P (1) (NO in S130), CPU 102 changes the value of voltage value V (1) to the value of voltage value V (2). The value of P (1) is rewritten to the value of electric energy P (2) (S204). After that, the CPU 102 repeats the operation from S186 to S206 so that the value of the DC power amount becomes minimum.
[0126]
As described above, since the DC power is controlled to be minimized based on the current value of the DC power supplied to the inverter, it is possible to provide an inverter control device that can drive the AC motor in a state where the power consumption is minimized. .
[0127]
The embodiments disclosed this time are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a relationship between an inverter control device and an inverter according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart illustrating a control procedure of the inverter according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart illustrating a procedure of calculating a power amount according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a control situation of the electric energy by the inverter control device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship between an inverter control device and an inverter according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart illustrating a procedure of controlling an inverter according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a flowchart illustrating a procedure of calculating a power amount according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating a control state of electric energy by an inverter control device according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
100 inverter controller, 102 CPU, 104 rotor interface, 106 PWM waveform generator, 108 current interface, 110 voltage interface, 112 storage, 114 transformer interface, 120 current sensor, 122 voltage sensor, 124 base driver 126 inverter, 128 speed detection device, 130 three-phase AC motor, 132 compressor, 134 transformer, 140 voltage-controlled inverter control device.

Claims

Instruction means for instructing the inverter to output the AC power and stop the output,
Voltage detecting means for detecting a voltage value of DC power supplied to the inverter,
Current detection means for detecting a current value of the DC power,
First storage means for storing information on time based on an instruction to the inverter by the instruction means;
First calculating means for calculating the supply time of the DC power based on the information;
Second calculating means for calculating the amount of DC power based on the voltage value and the current value and the supply time;
A control means for controlling an operation amount determined based on at least one of an AC voltage, an AC current, and a phase of the inverter so that the calculated DC power amount decreases.

The first calculation unit includes a unit for calculating the supply time based on information that specifies a time when output start and stop are instructed by any one of the phases of the AC power by the instruction unit. The inverter control device according to claim 1.

The first calculating means calculates a driving time corresponding to a period from when the instruction means outputs a voltage for any one of the phases of the AC power to when the output is instructed to stop. 3. The inverter control device according to claim 2, further comprising means for calculating the supply time.

The inverter control device further includes a second storage unit for storing the DC power amount and the corresponding operation amount,
The control means includes means for controlling an operation amount corresponding to the smallest DC power amount among the DC power amounts stored in the second storage unit as an operation amount at the time of starting control. Item 4. The inverter control device according to any one of Items 1 to 3.

The inverter control device, in response to the fluctuation range of the DC power amount being within a predetermined range, the minimum value of the DC power amount within the range of the fluctuation range and the operation corresponding to the minimum value. 5. The inverter control device according to claim 4, further comprising means for storing the quantity in the second storage means.

5. The control unit further includes a unit for controlling the operation amount in response to the DC power amount exceeding a predetermined range after the DC power amount is minimized. 6. Or the inverter control device according to any one of 5.

The control means, after changing the operation amount to the first state amount, the first DC power amount calculated when the operation amount is changed from the first state amount to the second state amount, The operation is performed such that the DC power amount decreases in response to the difference between the second DC power amount and the second DC power amount calculated when returning to the first state amount again being within a predetermined range. The inverter control device according to any one of claims 1 to 6, further comprising means for controlling the amount.

The inverter control device according to any one of claims 1 to 7, wherein the operation amount includes a leading phase amount of a motor current with respect to a rotor position of an AC motor connected to the inverter.

9. The apparatus according to claim 1, wherein the second calculation unit includes a unit for calculating an average value of the DC power amount for a period that is an integral multiple of a cycle in which an AC motor connected to the inverter rotates. 10. 3. The inverter control device according to claim 1.

The inverter control device according to any one of claims 1 to 9, wherein the control means includes means for controlling an operation amount within a predetermined range.