JP2007151215A - インバータ装置、圧縮機駆動装置および冷凍・空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
簡単な制御で安定した同期モータなどの運転を可能にするインバータ装置を実現する。
【解決手段】
可変電圧、可変周波数を出力し、同期モータを可変速制御するインバータ回路２を制御するマイクロコンピュータＢにおいて、モータ電圧とモータ電流との位相差情報を検出し、この検出した位相差情報と目標位相差情報との誤差に応じたデューティ基準値を算出する。また、検出した位相差情報に応じてモータ１の加速度を推定し、この推定加速度に基づいて回転数指令値を設定する。算出したデューティ基準値と設定した回転数指令値に応じた正弦波データに基づいて、ＰＷＭ波形信号を作成してインバータ回路２に出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータを駆動するためのインバータ装置に関し、さらには、このインバータ装置により駆動される圧縮機駆動装置、および、このインバータ装置を搭載した冷凍装置、空調装置（これらを総称して冷凍・空調装置とする）に関する。

永久磁石同期モータは、保守性、制御性、耐環境性に優れており、高効率、高出力の運転が可能であるため広く利用されている。また、永久磁石を使用しない同期リラクタンスモータも安価でリサイクルが容易なモータとして盛に研究されている。

永久磁石同期モータや同期リラクタンスモータ等の同期モータを高性能制御するためには、ロータの位置に応じた正弦波電流を流すことが重要となる。そのため、一般に、モータ制御装置には、ホール素子、エンコーダ、レゾルバ等のロータの位置を検出する位置センサを用いた自制運転（速度フィードバック運転）方法がある。また、位置センサに代えて、モータの電圧や電流の情報に基づいて、演算によって間接的にロータの位置を求める方法が開示されている。

しかし、位置センサの場合は、機器の小形化を妨げる大きな要因となるだけでなく、位置センサの信号を伝える複数本の配線や受信回路が必要となるため、信頼性、作業性、価格等で問題があった。また、モータの電圧や電流の情報に基づいて間接的にロータの位置を演算する方法の場合は、複雑かつ高速な演算処理が必要となるため、制御装置が高価になるという問題があった。

上記問題を鑑み、位置情報に基づかず、速度指令のみに基づく他制運転（速度オープンループ運転）を行い、モータ電圧とモータ電流の位相差を制御することにより高性能な正弦波駆動を実現する方法が特許文献１や特許文献２で開示されている。ここで、図６に基づいて、同期モータの電圧と電流との位相差によって制御する同期モータ駆動装置を説明する。

同期モータ駆動装置は、図６に示すように、ステータに３相のコイルやロータに永久磁石を備えた同期モータであるモータ１を駆動させるために、電力を供給するＡＣ電源４と、交流電力と直流電力とを変換するインバータ回路２およびコンバータ回路３と、モータ電流を検出する電流センサ５と、検出したモータ電流を増幅およびオフセットを加算するモータ電流検出アンプ部６と、それらを制御するマイクロコンピュータＢとから構成されている。なお、この電力を供給するＡＣ電源４と、交流電力と直流電力とを変換するインバータ回路２およびコンバータ回路３とによってインバータ部Ａが構成される。

上記構成によると、ＡＣ電源４から供給された電力がインバータ回路２およびコンバータ回路３を介して交流電力に変換され、変換された交流電力がモータ１に供給されて、モータ１が駆動する。

電流センサ５は、モータ１のコイル端子Ｕ，Ｖ，Ｗの各相のうち、特定相（以下、Ｕ相とする）に流れるモータ電流を検出する。電流センサ５で検出されたモータ電流は、モータ電流検出アンプ部６に与えられ、所定量増幅およびオフセットを加算し、モータ電流信号が制御部７に与えられる。

マイクロコンピュータＢは、位相差検出部８と、目標位相差情報格納部９と、加算器１０と、ＰＩ演算部１１と、回転数設定部１２と、正弦波データテーブル１３と、正弦波データ作成部１４と、ＰＷＭ作成部１５とを備えており、夫々の処理は、各プログラムに沿って行なわれる。

位相差検出部８は、モータ電流検出アンプ部６から与えられたモータ電流の信号を所定のタイミングでＡ／Ｄ変換して取込み、２個所のモータの駆動電圧位相を期間ごとにサンプリングした各電流サンプリングデータを積算してモータ電流信号面積を算出する。算出された２箇所のモータ電流信号面積の面積比を位相差情報として出力する。

目標位相差情報格納部９には、目標とする位相差情報が格納される。目標位相差情報と位相差情報との誤差データは、加算器１０によって算出される。ＰＩ演算部１１は、算出された誤差データに対して比例誤差データおよび積分誤差データを算出してデューティ基準値を出力する。なお、加算部１０とＰＩ演算部１１とによって位相差制御部２７が構成される。

回転数設定部１２は、同期モータ１の回転数指令を設定する。正弦波データテーブル１３には、同期モータ１の所定の回転数に対応する正弦波データが格納される。正弦波データ作成部１４は、同期モータ１の回転数指令と時間経過とに従って正弦波データテーブル１３から同期モータのコイル端子Ｕ，Ｖ，Ｗの各相に対応した正弦波データを読出すとともに、Ｕ相の正弦波データに基づいてＵ相のモータ駆動電圧位相情報を出力する。

ＰＷＭ作成部１５は、正弦波データとデューティ基準値とに基づいてＰＷＭ波形を作成し、作成したＰＷＭ波形をインバータ回路２の同期モータ端子Ｕ，Ｖ，Ｗ各相の駆動素子に出力する。
特開２００１―１１２２８７号公報 特開２００４―３４３９４８号公報

ところで、同期モータを目標速度に加速させるとき、例えば、モータ回転数を目標回転数にする場合において、位置情報に基づかず、速度指令のみに基づく他制運転（速度オープンループ運転）すると、モータトルクや負荷トルクに関係なく指令値通りの加速度で加速される。すなわち、通常の負荷より重い負荷がかかった場合においても、通常の負荷のときと同じ加速度で加速することとなる。そのため、通常の負荷より重い負荷がかかった場合、通常のときと同じ加速度では、負荷によって通常の負荷のときと同様に加速することができない。そこで、必要なトルクを満足させるために、モータ電圧を大きくする必要がある。

ところが、インバータ回路には、同期モータに供給できるモータ電圧に限界がある。すなわち、モータ電圧が最大値となっても、なお加速する場合は、モータ電圧をそれ以上大きくすることができない。そのため、同期モータは、モータトルクが不足するので駆動が不安定となり、最悪の場合は脱調して運転不能に至る等の問題がある。

そこで、本発明は、簡単な構成と制御によって、安定した同期モータの運転を可能にする、安価かつ高性能なインバータ装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、可変電圧、可変周波数を出力し、同期モータを可変速制御するインバータ装置であって、前記同期モータに電力を供給するインバータ部と、ＰＷＭ制御方式によって前記インバータ部を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記同期モータにかかる負荷によって生じる前記同期モータの加速度の変化を検出する加速度検出手段と、検出された前記加速度の変化に基づいて前記同期モータの回転数を決める回転数設定手段とを有しており、前記制御装置は、前記回転数に基づいて前記インバータ部を駆動することを特徴とする。

例えば、同期モータにかかる負荷が大の場合、加速度は小となる。このような、加速度変化を加速度検出手段によって検出する。回転数設定手段は、加速度の変化が少なくなるように回転数を決める。制御装置は、設定された回転数に基づいて同期モータを駆動する。そのため、同期モータは、負荷に応じて常に最適な回転数指令によって制御することができる。

加速度検出手段は、インバータ部を流れる電流を検出する電流検出手段と、検出された前記電流からモータ電流とモータ電圧との位相差を検出する位相差検出手段と、検出された前記位相差に基づいて前記同期モータの加速度を推定する加速度推定手段とを備える。

具体的には、可変電圧、可変周波数を出力し、同期モータを可変速制御するインバータ装置であって、前記同期モータに電力を供給するインバータ部と、ＰＷＭ制御方式によって前記インバータ部を他制運転制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記インバータ部を流れる電流を検出する電流検出手段と、検出された前記電流からモータ電流とモータ電圧との位相差を検出する位相差検出手段と、前記位相差と目標とする目標位相差との誤差に応じてデューティ基準値を調整する調整手段と、前記位相差に基づいて前記同期モータの加速度を推定する加速度推定手段と、前記推定加速度から前記同期モータの回転数指令値を設定する回転数設定手段と、前記回転数指令値と経過時間とに基づいて周波数指令値を補正する周波数補正手段と、前記周波数補正値に対応する出力波形データと調整された前記デューティ基準値とに基づいてＰＷＭ信号を算出するＰＷＭ信号作成手段とを有しており、前記制御装置は、前記ＰＷＭ信号を前記インバータ回路に出力することを特徴とする。

電流検出手段としては、同期モータからインバータ部に流れるモータ電流を検出する第１電流検出手段と、インバータ部を流れる直流電流を検出する第２電流検出手段と、インバータ部を流れるモータ電流の極性を検出する第3電流検出手段とがあり、いずれか１つを採用する。

第１電流検出手段は、モータのコイル端子Ｕ，Ｖ，Ｗの各相のうち、特定相に流れるモータ電流を検出し、その検出したモータ電流に所定量増幅およびオフセットを加算し、モータ電流信号を生成する。位相差検出手段は、モータ電流信号を所定のタイミングでＡ／Ｄ変換して取込んでモータ電流信号面積を算出し、２箇所のモータ電流信号面積の面積比を位相差情報を目標とする位相差情報と比較し、その誤差に応じたデューティ基準値を算出する。

第２電流検出手段は、インバータ回路とコンバータ回路とを結ぶ直流回路に電流検出抵抗を設け、この電流検出抵抗の両端に発生する電圧に基づいて、インバータ回路を流れる直流電流を検出する。位相差検出手段は、検出された直流電流に基づいてモータ電圧とモータ電流との位相差を検出して、これを位相差情報とする。調整手段は、検出された相差情報を目標とする位相差情報と比較し、その誤差に応じたデューティ基準値を算出する。

第３電流検出手段は、インバータ回路を流れる交流電流の極性を検出する交流電流極性検出手段を用いてもよい。この場合、位相差検出手段は、交流電流極性が反転した時点の交流電圧と交流電流との位相差を検出する。

加速度推定手段は、検出された位相差情報の値に基づいて同期モータの加速度を推定する。例えば、検出された位相差情報の値が小さいほど同期モータの加速度を小と推定し、その推定回転数を回転数設定部に出力する。回転数設定手段は、加速度推定手段によって出力された推定加速度が小さくなるにつれて、同期モータの回転数指令値を小さく設定する。

上記構成により、インバータ装置は、位相差情報に基づいて推定加速度が変化させ、変化した推定加速度に応じて回転数指令値を変化させる。詳しくは、位相差が大の場合、実際の加速度は小さいので、目標回転数にするためには加速度を大きくする必要がある。そこで、加速度推定手段は、検出された位相差から推定加速度を変化させて回転数設定手段に出力する。回転数設定手段は、回転数指令値に対応する出力波形データと調整された前記デューティ基準値とに基づいてＰＷＭ信号を算出することができる。

これにより、位相差を目標位相差に対して一定の位相差とすることができ、モータは緩やかに加速する。したがって、同期モータの加速時の脱調を防止し、安定した制御をすることができる。

以上のように、本発明によれば、インバータ回路が供給できるモータ電圧の最大値に達した後でも、無理なく同期モータが加速することができ、同期モータの加速時の脱調を防止し、安定した制御をすることができる信頼性の高いインバータ装置を得ることができる。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。本発明のモータ駆動用のインバータ装置は、図１に示すように、３相の同期モータであるモータ１がインバータ回路２の出力側に接続されており、インバータ制御によって駆動される。インバータ回路２には、コンバータ回路３によってＡＣ電源４からの交流電圧が直流電圧に変換されて供給される。

そして、インバータ回路２とモータ１とを結ぶモータ１のコイル端子Ｕ，Ｖ，Ｗの各相のうち、特定相（以下、Ｕ相とする）に電流センサ５が設けられる。電流センサ５で検出されたモータ電流は、モータ電流検出アンプ部６に出力される。モータ電流検出アンプ部６は、制御装置としてのマイクロコンピュータＢに接続され、所定量増幅およびオフセットを加算し、モータ電流信号としてマイクロコンピュータＢに出力する。なお、この電流センサ５とモータ電流検出アンプ部６とが、インバータ部Ａに流れる電流を検出する電流検出手段とされる。

マイクロコンピュータＢは、位相差検出部８と、目標位相差情報格納部９と、加算器１０と、ＰＩ演算部１１と、回転数設定部１２と、正弦波データテーブル１３と、正弦波データ作成部１４と、ＰＷＭ作成部１５と、加速度推定部１６とを有し、各処理をプログラムにしたがってソフト的に行う。

位相差検出部８は、モータ電流検出アンプ部６により出力されたモータ電流信号を用いてモータ電圧信号の位相差情報を検出する。なお、モータ１のモータ電圧信号は、マイクロコンピュータＢで作成するため、モータ電圧信号を直接検出する必要はなく、ソフト的に検出可能である。また、検出する位相差情報は、モータ電圧がモータ電流に対して進み位相の場合は正の値、遅れ位相の場合は負の値、同相の場合は０とする。なお、この位相差検出部８が位相差検出手段とされる。

目標位相差情報格納部９は、目標とする位相差情報を格納し、加算器１０は、その目標位相差情報と位相差検出部８から出力された位相差情報との誤差データを算出し、その算出結果をＰＩ演算部１１に出力する。ＰＩ演算部１１は、算出された誤差データに対して比例誤差データ（Ｐ）および積分誤差データ（Ｉ）を算出し、デューティ基準値をＰＷＭ作成部１５に出力する。なお、この目標位相差情報格納部９と加算器１０とＰＩ演算部１１とが、検出された位相差情報と目標とする目標位相差情報との誤差に応じてデューティ基準値を調整する調整手段とされる。

回転数設定部１２は、目標とする回転数指令値を格納しており、その格納された回転数指令値から所定の回転数を設定して正弦波データ作成部１４に出力する。なお、この回転数設定部１２が回転数設定手段とされる。

正弦波データテーブル１３は、所定のデータ個数で構成された正弦波データを予め記憶しており、正弦波データを正弦波データ作成部１４に出力する。正弦波データ作成部１４は、回転数設定部１２の設定した回転数指令値と、正弦波データテーブル１３とからモータ巻線端子Ｕ，Ｖ，Ｗの各相に対応した正弦波データを読出して、ＰＷＭ作成部１５に出力するとともに、Ｕ相の正弦波データからＵ相のモータ駆動電圧位相情報を位相差検出部８に出力する。なお、この正弦波データテーブル１３と正弦波データ作成部１４とが周波数補正手段とされる。

ＰＷＭ作成部１５は、正弦波データとデューティ基準値とから各相のインバータ回路２の各駆動素子にモータ駆動電圧であるＰＷＭ波形信号を出力する。この正弦波データの作成は、正弦波データテーブル１３を元に作成することに限られず、例えば、演算によって作成しても構わない。なお、このＰＷＭ作成部１５がＰＷＭ作成手段とされる。

加算器１０は、位相差検出部８によって検出された位相差情報と目標位相差情報との誤差量を求め、ＰＩ演算部１１では、Ｐ制御によって誤差量に対して所定の増幅を行い比例誤差量を算出し、Ｉ制御によって誤差量を積算して、その値を増幅して積分誤差量を算出し、両者を加算してデューティ基準値を算出する。このデューティ基準値と別途回転数指令値から求まる正弦波データとに基づいてＰＷＭ作成部１５がその都度の出力デューティを計算し、インバータ部２を介してモータ巻線に印加することによってモータ１が駆動される。

すなわち、モータ駆動電圧（出力デューティ）に対するモータ巻線電流位相差を一定に制御するための位相差制御フィードバックループによって、駆動電圧の大きさ（ＰＷＭデューティのデューティ幅）が決定される。また、モータ１を所望の回転数で回転させるために、所望の周波数で出力される正弦波データによって回転数が決定される。これによって、所望の位相差、所望の回転数でモータ１を駆動制御できる。すなわち、モータ１のロータ位置を検出する位置センサを設けなくても、モータ１の駆動が可能となり、モータ効率の向上、低騒音および低振動を簡単な構成と制御で実現できる。

しかし、インバータ回路２がモータ１に供給できるモータ電圧には上限がある。そのため、モータ１の加速時の制御においては、インバータ回路２が供給できるモータ電圧が最大値となっても目標回転数に達しない場合がある。その場合は、目標回転数に達するためにさらにモータ１が加速すると、実際の位相差を目標位相差に対して一定の位相差となるように制御することは不可能となる。そのため、モータ１が加速するほど、モータ電流とモータ電圧の位相差は小となり、目標位相差情報と検出された位相差情報との差が生じる。このような状態でさらにモータ１を加速すると加速度が大きくなる。それにより、モータ１はモータトルク不足となり、駆動が不安定となって、最悪の場合は脱調して運転不能となる。

そこで、本発明は、図１に示すように、位相差検出部８により検出された位相差情報に基づいて、モータ１の加速度を推定する加速度推定手段を設ける。この加速度推定手段は、所定の位相差情報に基づいた加速度値が設定された加速度選択テーブル１７（図２参照）を格納した加速度推定部１６であって、この加速度選択テーブル１７から所定の加速度を設定して回転数設定部１２に出力する。

なお、加速度選定テーブル１７はこの限りではなく、図３の加速度選択テーブル１８に示すように、位相差情報が０に近づくにつれて、加速度を０［ｓ^−２］とし、位相差情報がさらに小さくなり負の値となった場合は、加速度を−３［ｓ^−２］としても良い。

次に、回転数の設定およびＰＷＭ出力について説明する。本発明による位相差制御方式は、逆起電圧パルスなどを検出して速度制御を行う方式とは異なる。すなわち、モータ１の回転数は、モータ巻線に通電するＰＷＭ波からなる正弦波電圧の周波数で決定される、いわゆる強制励磁駆動である。

加速度推定部１６は、位相差検出部８によって検出されたモータ電流とモータ電圧の位相差情報に基づいて加速度選択テーブル１７から所定の加速度を推定する。例えば、検出された位相差情報が１０[度]未満の場合、加速度は１［ｓ^−２］となる。この推定された加速度を回転数設定部１２に出力する。なお、この推定加速度は、モータ電流とモータ電圧の位相差情報から推定されているが、目標位相差情報と位相差情報との差に応じて加速度を変更しても良い。

回転数設定部１２は、入力された推定加速度に基づいて格納された回転数指令値から所定の回転数を設定して正弦波データ作成部１４に出力する。正弦波データ作成部１４では、回転数指令値に対応する正弦波データを正弦波データテーブル１３から読み出し、その周波数指令値を回転数指令値と経過時間とに基づいて補正する。

ここで、回転数設定部１２には、加速度推定部１６によって推定された推定加速度に対応した回転数指令値のデータ列が格納されている。例えば、加速度推定部１６によって推定された推定加速度が小の場合は、徐々に加速させるために回転数指令値の加算値が小に設定される。また、推定加速度が大の場合は、モータ１をすばやく加速させるために回転数指令値の加算値を大に設定する。なお、加速度を０［ｓ^−２］とした場合は、加速を停止させるように回転数指令値の加算値を０とし、加速度が負の値の場合は、モータ１の回転が減速するように回転数指令値を決定する。

また、正弦波データテーブル１３には、連続的にアナログ値を出力すると正弦波波形が出力されるデータ列が格納されている。このデータ列の参照アドレスがＰＷＭキャリア周期ごとに所定数ずつ更新される。この所定数が大きければ高回転数となる。つまり、モータ回転数は、モータ１の構造的なものを除外すると、ＰＷＭキャリア周波数と正弦波データテーブル１３の参照データとの更新間隔で決まる。例えば、巻線相数が３相であれば、それぞれの相のデータは、電気角で１２０度ずつにずらした正弦波データを参照すればよい。なお、その都度、正弦波演算を行って正弦波データを作成してもよい。

ＰＷＭ波形発生器などのＰＷＭ作成部１５において、これら求まった各相の正弦波データと位相差制御によって算出されたデューティ基準値とが乗算され、ＰＷＭデューティのデューティ幅が決定され、ＰＷＭ波形信号がインバータ回路２の各駆動素子に出力される。このＰＷＭ波形発生器は、たとえばＰＷＭキャリア周期で三角波を発生し、この三角波の波高値と前記乗算された値とを比較し、比較結果に基づいてＨｉｇｈ／Ｌｏｗ信号を出力する。

これにより、モータ電圧が最大値に達した後でも、加速することができる。したがって、モータ加速時の脱調を防止して安定した制御をすることができ、信頼性も確保することができる。

［第２実施形態］
図４は第２実施形態のインバータ装置の概略構成を示すブロック図である。この第２実施形態と第１実施形態とは、モータ電流推定に関する手段が異なる。すなわち、第１実施形態では、モータ１の特定相に流れるモータ電流を電流センサ５によって検出しているが、第２実施形態は、コンバータ回路３とインバータ回路２とを流れる電流を検出する。

以下、第１実施形態と異なる電流検出手段について説明する。なお、第２実施形態において、第１実施形態と同一の要素については、同一の符号を付して、その説明を省略する。

第２実施形態は、図４に示すように、コンバータ回路３とインバータ回路２とを結ぶ直流回路の負極側に、電流検出抵抗２１が設けられる。電流検出抵抗２１の両端に発生する電圧に基づいて、直流電流検出アンプ部２２がインバータ回路２を流れる直流電流を検出する。直流電流検出アンプ部２２は、制御装置としてのマイクロコンピュータＢに接続され、検出した直流電流を増幅して、直流電流信号としてマイクロコンピュータＢに出力する。この直流電流検出アンプ部２２が、インバータ回路２に流れる直流電流を検出する直流電流検出手段とされる。

モータ電流推定部２３は、入力された直流電流信号から電流変化分演算手段により直流電流の変化分を求め、直流電流信号の変化分を分配演算手段によりモータ電流信号を推定演算する。ここで、電流変化分演算手段および分配演算手段は、特開平８−１９２６３号公報に記載されている。

これにより、コイルおよびホール素子で構成された電流センサ、カレントトランスといったモータ電流を検出するための電流センサを使用せずに、モータ電流を推定演算により検出することができるため、コストを削減することができる。

［第３実施形態］
図５は第３実施形態のインバータ装置の概略構成を示すブロック図である。この第３実施形態と第１実施形態とは、モータ電流推定に関する手段が異なる。すなわち、第１実施形態では、モータ１の特定相に流れるモータ電流を電流センサ５によって検出しているが、第３実施形態は、インバータ部Ａを流れるモータ電流の極性を検出する。

以下、第１実施形態と異なる電流検出手段について説明する。なお、第３実施形態において、第１実施形態と同一の要素については、同一の符号を付して、その説明を省略する。

第３実施形態は、図５に示すように、インバータ回路２を流れる交流電流の極性を検出するモータ電流極性検出部３１を備えている。モータ電流極性検出部３１は、インバータ回路２において流れるモータ巻線端子Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の交流電流極性を検出し、それらを論理合成して交流電流極性信号を形成すると、位相差検出部８に出力するようになっている。位相差検出部８は、モータ電流極性検出部３１から出力された交流電流極性信号に基づいて、交流電流極性が反転した時点の交流電圧と交流電流との位相差を検出する。

これにより、電流極性情報のみからモータ電圧とモータ電流との位相差情報を検出することができるため、Ａ／Ｄ変換機能を持たないマイクロコンピュータＢを使用することができ、コストを削減することができる。

ここで、冷凍・空調装置などで使用される圧縮機では、内部が高温状態になり、ホールＩＣなどのロータ位置を検出する位置センサを設けることが困難であるため、位置センサレスでモータ１を駆動する必要がある。そこで、上記のインバータ装置を圧縮機駆動装置のモータを駆動するために使用する。これによって、コイルおよびホール素子で構成された電流センサ、カレントトランスといった交流電流を検出するための電流センサが不要となるとともに、位置センサも不要となる。そして、このインバータ装置を備えた圧縮機駆動装置を冷凍・空調装置に搭載する。これによって、冷蔵庫、冷凍庫、空気調和機といった冷凍・空調装置を運転することが可能となる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多くの修正および変更を加え得ることは勿論である。

また、本実施例において、Ｕ相位相差データは、特定相の位相差を検出しているが、特にこの限りではなく、Ｖ相、Ｗ相でもよい。

また、本実施例において本発明のインバータ装置を冷凍・空調装置等で使用される圧縮機のモータ駆動に用いているが、特にこれに限定されることはない。例えば、電車や電気自動車、エレベータ等の電気製品に用いてもよい。これにより、安定した駆動をすることができる。

本発明に係る第１実施形態のインバータ装置の概略構成を示すブロック図 位相差情報から加速度を推定するテーブルを示す図 位相差情報から加速度を推定するテーブルを示す図 第２実施形態のインバータ装置の概略構成を示すブロック図 第３実施形態のインバータ装置の概略構成を示すブロック図 従来のインバータ装置の概略構成を示すブロック図

符号の説明

１ 同期モータ
２ インバータ回路
３ コンバータ回路
４ ＡＣ電源
５ 電流センサ
６ モータ電流検出アンプ部
８ 位相差検出部
９ 目標位相差情報格納部
１０ 加算器
１１ ＰＩ演算部
１２ 回転数設定部
１３ 正弦波データテーブル
１４ 正弦波データ作成部
１５ ＰＷＭ作成部
１６ モータ電流推定部
１７ 加速度選択テーブル
１８ 加速度選択テーブル
２１ 電流検出抵抗
２２ 直流電流検出アンプ部
２３ モータ電流推定部
３１ モータ電流極性検出部
Ａ インバータ部
Ｂ マイクロコンピュータ

Claims (10)

1. 可変電圧、可変周波数を出力し、同期モータを可変速制御するインバータ装置であって、
   前記同期モータに電力を供給するインバータ部と、ＰＷＭ制御方式によって前記インバータ部を制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記同期モータにかかる負荷によって生じる前記同期モータの加速度の変化を検出する加速度検出手段と、
   検出された前記加速度の変化に基づいて前記同期モータの回転数を決める回転数設定手段とを有しており、
   前記制御装置は、前記回転数に基づいて、前記インバータ部を駆動することを特徴とするインバータ装置。
2. 加速度検出手段は、インバータ部を流れる電流を検出する電流検出手段と、
   検出された前記電流からモータ電流とモータ電圧との位相差を検出する位相差検出手段と、
   検出された前記位相差に基づいて前記同期モータの加速度を推定する加速度推定手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載のインバータ装置。
3. 可変電圧、可変周波数を出力し、同期モータを可変速制御するインバータ装置であって、
   前記同期モータに電力を供給するインバータ部と、ＰＷＭ制御方式によって前記インバータ部を他制運転制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記インバータ部を流れる電流を検出する電流検出手段と、
   検出された前記電流からモータ電流とモータ電圧との位相差を検出する位相差検出手段と、
   前記位相差と目標とする目標位相差との誤差に応じてデューティ基準値を調整する調整手段と、
   前記位相差に基づいて前記同期モータの加速度を推定する加速度推定手段と、
   前記推定加速度から前記同期モータの回転数指令値を設定する回転数設定手段と、
   前記回転数指令値と経過時間とに基づいて周波数指令値を補正する周波数補正手段と、
   前記周波数補正値に対応する出力波形データと調整された前記デューティ基準値とに基づいてＰＷＭ信号を算出するＰＷＭ信号作成手段とを有しており、
   前記制御装置は、前記ＰＷＭ信号を前記インバータ部に出力することを特徴とするインバータ装置。
4. 電流検出手段は、同期モータからインバータ部に流れるモータ電流を検出することを特徴とする請求項２または３に記載のインバータ装置。
5. 電流検出手段は、インバータ部を流れる直流電流を検出することを特徴とする請求項２または３に記載のインバータ装置。
6. 電流検出手段は、インバータ部を流れるモータ電流の極性を検出することを特徴とする請求項２または３に記載のインバータ装置。
7. 加速度推定手段は、検出された位相差の値が小さいほど同期モータの加速度を小と推定することを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載のインバータ装置。
8. 回転数設定手段は、推定加速度が小さくなるにつれて、同期モータの回転数指令値を小さく設定することを特徴とする請求項７に記載のインバータ装置。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載のインバータ装置を備えたことを特徴とする圧縮機駆動装置。
10. 請求項９に記載の圧縮機駆動装置を備えたことを特徴とする冷凍・空調装置。

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