JP2014107937A - モータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータ駆動装置において、モータの回転中にこのモータに供給する直流電圧の急激な電圧変化が発生しても、これによるモータの回転変化を低減させる。
【解決手段】モータ駆動装置を電圧変動検出手段とファンモータ制御部とファンモータ駆動部とで構成する。ファンモータ制御部を、昇圧部の動作開始と停止とのタイミングで所定期間の切換信号を出力する切換信号発生部２８と、回転数がフィードバックされた目標デューティー値を出力する目標デューティー生成部２６と、検出電圧信号値を一定時間だけ保持するデータ保持部２７と、切換信号が出力されている期間、一定時間における検出電圧信号値の変化割合に対応して補正したＰＷＭデューティー値を一定時間毎に算出して出力する補正演算部２５と、補正したＰＷＭデューティー値を入力してＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ信号発生部２２とで構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、モータ駆動装置に係わり、より詳細には、モータ駆動装置に入力される直流電圧の変動に伴うモータの回転数変化を低減させる構成に関する。

従来、モータ駆動装置はファンモータを備えた空気調和機などに使用されている。
空気調和機は例えば図４のブロック図のように構成されている。この空気調和機は、室内機２と室外機１００とが通信線３で通信接続されている。また、室外機１００には交流電源４が接続されている。なお、空気調和機としては上記以外に冷媒回路が備えられているが、本願と直接関係ないため図示と説明とを省略する。

室外機１００は、入力電流を検出する電流検出部１７と、電流検出部１７を介して交流電源４に接続された整流器１１と、整流器１１から出力された脈流電圧を昇圧する昇圧部１２と、昇圧部１２から出力される直流電圧を検出する電圧検出部１３と、圧縮機モータ１５と、昇圧部１２から出力される直流電圧を入力し、ＰＷＭ制御されたモータ駆動信号に従って圧縮機モータ１５に印加する交流電圧を生成する駆動部１４と、電流検出部１７から出力される電流検出信号と電圧検出部１３から出力される電圧検出信号とが入力されると共に、これらの入力した検出信号と室内機２からの通信による運転指示信号とに基づいて昇圧部１２にＰＷＭ制御されたスイッチング信号を、また、駆動部１４にモータ駆動信号をそれぞれ出力する室外機制御部１１６とを備えている。

さらに室外機１００は、図示しないファンを回転させるファンモータ１９と、昇圧部１２から出力される直流電圧が入力され、入力されたＰＷＭ信号に従ってファンモータ１９に印加する交流電圧を生成すると共に、ファンモータ１９の実回転数を示す回転数検出信号を出力するファンモータ駆動部１８と、室外機制御部１１６から出力される回転数指令値と電圧検出部１３から出力される電圧検出信号とが入力され、ファンモータ駆動部１８へＰＷＭ信号を出力すると共に、ファンモータ駆動部１８から回転数検出信号が入力されるファンモータ制御部２００とを備えている。なお、ファンモータ駆動部１８とファンモータ制御部２００とでモータ駆動装置５０を構成している。

一方、昇圧部１２は、正極入力端１２ｅと、負極入力端１２ｆと、正極出力端１２ｇと、負極出力端１２ｈと、スイッチング信号入力端１２ｉと、リアクタ１２ａと、ダイオード１２ｃと、トランジスタ１２ｂと、コンデンサ１２ｄとを備えている。そして、整流器１１の正極側に昇圧部１２の正極入力端１２ｅが、また、整流器１１の負極側に昇圧部１２の負極入力端１２ｆが、それぞれ接続され、昇圧部１２の正極出力端１２ｇと負極出力端１２ｈとが駆動部１４に、また、スイッチング信号入力端１２ｉはスイッチング信号を入力するために室外機制御部１１６に、それぞれ接続されている。さらに、正極出力端１２ｇと負極出力端１２ｈとの間に電圧検出部１３が接続されている。

そして昇圧部１２の内部では、正極入力端１２ｅがリアクタ１２ａの一端に、リアクタ１２ａの他端はダイオード１２ｃのアノード端子に、ダイオード１２ｃのカソード端子とコンデンサ１２ｄの正極とは正極出力端１２ｇに、それぞれ接続されている。また、トランジスタ１２ｂのコレクタ端子はリアクタ１２ａの他端に接続され、負極入力端１２ｆとトランジスタ１２ｂのエミッタ端子とコンデンサ１２ｄの負極と、負極出力端１２ｈとがそれぞれ接続されている。また、トランジスタ１２ｂのベース端子はスイッチング信号入力端１２ｉに接続されている。

一方、ファンモータ制御部２００は図５に示すように、電圧検出信号を入力してＡ／Ｄ変換し、直流電圧値として出力するＡ／Ｄ変換部２３と、Ａ／Ｄ変換部２３へ１０ミリセカンド毎に変換指示を出力するクロック発振部２４と、回転数検出信号が入力され、それを回転数値に変換して出力する変換部２１と、直流電圧値と回転数指令値と回転数値とが入力されて回転数をフィードバック制御するための目標デューティー値を生成する目標デューティー生成部２９と、この生成された目標デューティー値が入力されてＰＷＭ信号を生成して出力するＰＷＭ信号生成部２２とを備えている。

目標デューティー生成部２９は室外機制御部１１６から回転数指令値が入力されると、この回転数指令値と対応する電圧をファンモータ駆動部１８を介してファンモータ１９に印加させるため、回転数指令値と対応する目標デューティー値を生成する。そして、変換部２１から回転数値を入力し、回転数指令値と回転数値とを比較する。そしてこれらの数値に差があれば、その差がなくなるように目標デューティー値を調整してＰＷＭ信号生成部２２へ出力する。

一方、目標デューティー生成部２９は、電圧検出信号を１０ミリセカンド毎に入力しており、この電圧が前回の測定電圧よりも高くなれば、この高くなった直流電圧が印加されることによるファンモータ１９の回転数増加を打ち消すため、前述した目標デューティー値を減少させて出力する。なお、前回の測定電圧よりも低くなれば、この低くなった直流電圧が印加されることによるファンモータ１９の回転数減少を打ち消すため、前述した目標デューティー値を増加させて出力する。つまり、目標デューティー生成部２９は回転数検出信号と電圧検出信号との２つの信号をフィードバック制御し、ファンモータ１９の回転数が回転数指令値になるように制御する。

次に室外機制御部１１６の動作について説明する。
室外機制御部１１６は、室内機２から送信される運転指示信号を受信すると、この運転指示信号に従って圧縮機モータ１５を回転させるため、駆動部１４へモータ駆動信号を出力する。そして、電流検出部１７によって監視している電流が所定値を超えた場合、スイッチング信号を昇圧部１２へ出力し、直流電圧の昇圧動作を開始する。なお、電流における所定値は、圧縮機モータ１５の負荷の増大により負荷に供給する電圧が不足となる直前の入力電流値である。そして室外機制御部１１６は、電圧検出部１３の電圧が所定電圧を維持するようにスイッチング信号のパルス幅（ＰＷＭデューティー）を制御する。一方、室内機２の運転指示により空調能力を低下させる場合、室外機制御部１１６は駆動部１４に出力するモータ駆動信号のパルス幅を狭くすることによって圧縮機モータ１５の回転数を低下させ、電流検出部１７によって監視している電流が所定値以下となった時、スイッチング信号の出力を停止することで昇圧部１２の昇圧動作を停止させる。

前述したように室外機制御部１１６は、負荷の増大により負荷に供給する電圧が不足となる直前まで昇圧部１２の動作を停止させており、電流検出部１７によって監視している電流が所定値以下となる負荷が軽い場合、この停止よって昇圧部１２でのスイッチングロスを低減させるようになっている（例えば、特許文献１参照。）。

しかしながら、負荷の変化に対応して昇圧部１２の動作／停止が行なわれた場合、ファンモータ１９の制御に問題が発生する。つまり、昇圧部１２の出力（直流電圧）はファンモータ駆動部１８にも供給されており、また、室外機制御部１１６は圧縮機モータ１５の動作と非同期にファンモータ１９の回転と停止とを制御しており、ファンモータ１９の回転中であっても昇圧部１２の動作開始や停止を行ない、この結果、急激な直流電圧の変動が発生するという問題があった。

前述したようにファンモータ駆動部２００では直流電圧のフィードバック制御を行なっているため、この直流電圧の急激な変化に対応するため、例えば急激な直流電圧の上昇が発生した場合、ファンモータ１９の回転数を下げるようにＰＷＭ制御するが、フィードバック時間だけ、つまり、電圧検出信号や回転数検出信号の変化からフィードバック制御の完了まで時間的に遅れるため、これらによる回転数の変化の抑制に対応したＰＷＭ信号の出力が遅れ、ファンモータ１９の回転が乱れる場合があった。なお、これを解決するためにフィードバック時間を短縮すればよいが、これを行なうとフィードバック制御が行き過ぎてわずかな回転数変化や直流電圧の変化にも反応し、逆に回転数の乱れが増加される場合がある。さらに、フィードバック時間を短縮すると低速回転のときに回転数検出精度が低下して回転数の乱れが大きくなり、フィードバック制御では対応できないという問題があった。このように、フィードバック時間は、短くしすぎると反応が過敏になり、長くしすぎると反応が遅くなる特性があり、制御されるモータの反応速度などを考慮してフィードバック時間を決定していた。

この急激な直流電圧の変化に関する問題について、図６の従来のファンモータ制御部の動作を示す説明図を用いて説明する。図６において横軸はすべて時間を、また、縦軸には４つの項目をそれぞれ示している。図６（１）は昇圧部１２から出力される直流電圧を、図６（２）は昇圧部１２へ出力されるスイッチング信号を、図６（３）はファンモータ駆動部１８に出力されるＰＷＭ信号を、図６（４）はファンモータ１９の回転数をそれぞれ表している。なお、実際のＰＷＭ信号はパルスのデューティーが制御された一定振幅の信号であるが、この図では概念的に理解し易くするため、パルス幅が広いほど値が大きくなる概念図として記載している。また、ｔ０〜ｔ７は時刻を示している。
なお、前提条件として回転数指令値は５００回転／分で一定となっており、フィードバック時間は１０ミリセカンドになっており、さらに、図４で説明したようにファンモータ１９は昇圧部１２の出力電圧（直流電圧）で駆動されるようになっており、昇圧部１２が停止している場合は整流器１１で整流され、コンデンサ１２ｄで平滑された電圧（１４０ボルト）でファンモータ１９が駆動されているものとする。

図６（２）においてｔ１のタイミングで室外機制御部１１６から昇圧部１２へＰＷＭ制御されたスイッチング信号が出力されると、直流電圧は１４０ボルトから上昇を開始し、ｔ４で室外機制御部１１６が目標とする２５０ボルトまで昇圧される。この直流電圧の変化はＡ／Ｄ変換部２３で１０ミリセカンド毎に変換されるため、ｔ１で検出された直流電圧は１４０ボルトからｔ２で検出された約１９０ボルトへ上昇した時点で目標デューティー生成部２９はこの変化分に対するフィードバック処理を行なう。このため図６（３）のＰＷＭ信号のパルス幅はｔ２で一段階減少する。

一方、ｔ４で直流電圧が２５０ボルトで安定しても、目標デューティー生成部２９はこの電圧変化をｔ３から１０ミリセカンド後のｔ５で検出する。しかしながら、ｔ３からｔ５までは回転数を低下させるフィードバック制御を行なっているため、ｔ４からｔ５までは行き過ぎた制御になっている。つまり、ｔ４からｔ５までは直流電圧の上昇が終了しているのに、フィードバック制御によってさらに回転数を減少させるように制御され、この結果、急激な回転数低下が発生する。そこで、目標デューティー生成部２９は、この回転数の行き過ぎた低下を回転数指令値に近づけるフィードバックをｔ５から開始するが、フィードバック制御にかかる時間やファンモータ１９の慣性による機械的な遅れになどによりｔ７で指令回転数に戻っている。

図６（４）に示すようにｔ１から直流電圧の上昇により回転数は上昇を開始し、ｔ２時点からフィードバック制御により回転数上昇がある程度抑制される。そして、直流電圧が安定するｔ４を頂点（８００回転／分）としてから回転数が下降し、ｔ６を最低点（３００回転／分）とした後に回転数が上昇し、ｔ７で元の回転数である５００回転／分になっている。なお、昇圧部１２の動作停止による直流電圧の急激な低下の場合も前述した理由により回転数の乱れが発生する。

以上説明したように、ファンモータ１９の回転数フィードバック制御は必ずフィードバックされるまでの遅延時間が発生する。このため、急激な昇圧部１２の動作／停止による直流電圧の変化に対応できずに回転数の変動が発生し、この結果、ファンモータ１９から異音が発生してしまうという問題があった。

特開平１０−２６２３７５号公報（第５頁、図１）

本発明は以上述べた問題点を解決し、モータ駆動装置において、モータの回転中にこのモータに供給される直流電圧の急激な電圧変化が発生しても、これによるモータの回転数変化を低減させることを目的とする。

本発明は上述の課題を解決するため、直流電圧が印加され、印加された前記直流電圧をオンオフ制御するＰＷＭ信号によってモータを回転させると共に、前記モータの回転数と対応する回転数検出信号を出力する駆動部と、前記直流電圧を検出する電圧検出部と、目標とする前記モータの回転数である回転数指令値と前記電圧検出部が出力する電圧検出信号と前記回転数検出信号と前記直流電圧の電圧変動を検知して報知する電圧変動報知手段から出力される電圧変動信号とが入力され、前記モータの回転数をフィードバック制御する前記ＰＷＭ信号を出力するモータ制御部とを備えたモータ駆動装置であって、
前記モータ制御部は、前記電圧変動報知信号の変化に対応して所定期間のパルスからなる切換信号を発生させる切換信号発生部と、前記回転数検出信号の回転数値と前記回転数指令値とが入力されて前記回転数値によってフィードバック制御された目標デューティー値を出力すると共に、同目標デューティー値を更新するための目標デューティー更新値が入力された場合は、この値を前記目標デューティー値に置き換えてフィードバック制御する目標デューティー生成部と、前記電圧検出信号の値を一定時間だけ保持した後に出力するデータ保持部と、前記電圧検出信号の値と前記データ保持部から出力された一定時間前の前記電圧検出信号の値と前記切換信号と前記目標デューティー値とが入力され、前記電圧検出信号の値と前記データ保持部から出力された一定時間前の前記電圧検出信号の値との電圧変化に対して回転数を一定に保つように前記目標デューティー値を初期値として一定時間毎に補正したＰＷＭデューティー値を算出し、前記切換信号が発生している時、算出した前記ＰＷＭデューティー値を出力すると共に算出した前記ＰＷＭデューティー値を前記目標デューティー更新値として前記目標デューティー生成部へ出力し、前記切換信号が発生していない時、入力した前記目標デューティー値をそのまま前記ＰＷＭデューティー値として出力する補正演算部と、入力された前記ＰＷＭデューティー値に対応した前記ＰＷＭ信号を生成して出力するＰＷＭ信号生成部とを備える。

以上の手段を用いることにより、本発明によるモータ駆動装置によれば、直流電圧の変化から所定期間だけ、一定時間における直流電圧の電圧変化に対応してモータに印加する電圧を一定時間毎に制御するので、フィードバック制御の遅れによる回転数の変化を低減させることができる。

本発明によるモータ駆動装置を備えた空気調和機の実施例を示すブロック図である。 本発明によるファンモータ制御部を示すブロック図である。 本発明によるファンモータ制御部の動作を説明する説明図である。 従来のモータ駆動装置を備えた空気調和機を示すブロック図である。 従来のファンモータ制御部を示すブロック図である。 従来のファンモータ制御部の動作を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいた実施例として詳細に説明する。

図１は本発明によるモータ駆動装置を備えた空気調和機の実施例を示すブロック図である。この空気調和機は、室内機２と室外機１とが通信線３で通信接続されている。また、室外機１には交流電源４が接続されている。なお、空気調和機としては上記以外に冷媒回路が備えられているが、本願と直接関係ないため図示と説明とを省略する。

室外機１は、入力電流を検出する電流検出部１７と、電流検出部１７を介して交流電源４に接続された整流器１１と、整流器１１から出力された脈流電圧を昇圧する昇圧部１２と、昇圧部１２から出力される直流電圧を検出する電圧検出部１３と、圧縮機モータ１５と、昇圧部１２から出力される直流電圧が入力され、ＰＷＭ制御されたモータ駆動信号に従って圧縮機モータ１５に印加する交流電圧を生成する駆動部１４と、電流検出部１７から出力される電流検出信号と電圧検出部１３から出力される電圧検出信号とが入力されると共に、これらの入力された検出信号と室内機２からの通信による運転指示信号とに基づいて昇圧部１２にＰＷＭ制御されたスイッチング信号を、また、駆動部１４にモータ駆動信号をそれぞれ出力する室外機制御部１６とを備えている。

さらに、室外機制御部１６内部には、直流電圧が指示された電圧となるようにデューティーが制御されたスイッチング信号を昇圧部１２へ出力し、また、昇圧部１２の昇圧動作開始又は昇圧動作停止による電圧変動を報知する電圧変動報知信号を出力する昇圧制御部１６ａを備えている。そして、昇圧制御部１６ａは電圧変動報知信号によって直流電圧の電圧が大きく変化するタイミングを後述するファンモータ制御部２０に知らせるようになっている。なお、昇圧制御部１６ａが電圧変動報知手段を兼用している。

さらに室外機１は、図示しないファンを回転させるファンモータ１９と、昇圧部１２から出力される直流電圧が入力され、入力されたＰＷＭ信号に従ってファンモータ１９に印加する交流電圧を生成すると共に、ファンモータ１９の実回転数を示す回転数検出信号を出力するファンモータ駆動部１８と、室外機制御部１６から出力される回転数指令値と、昇圧制御部１６ａから出力される電圧変動報知信号と、電圧検出部１３から出力される電圧検出信号とが入力され、ファンモータ駆動部１８へＰＷＭ信号を出力すると共に、ファンモータ駆動部１８から回転数検出信号が入力されるファンモータ制御部２０とを備えている。なお、電圧変動報知信号は昇圧部１２が昇圧動作を行なっている時にハイレベルとなる信号である。さらに、ファンモータ駆動部１８とファンモータ制御部２０と昇圧制御部１６ａとでモータ駆動装置５を構成している。

一方、昇圧部１２は、正極入力端１２ｅと、負極入力端１２ｆと、正極出力端１２ｇと、負極出力端１２ｈと、スイッチング信号入力端１２ｉと、リアクタ１２ａと、ダイオード１２ｃと、トランジスタ１２ｂと、コンデンサ１２ｄとを備えている。そして、整流器１１の正極側に昇圧部１２の正極入力端１２ｅが、また、整流器１１の負極側に昇圧部１２の負極入力端１２ｆが、それぞれ接続され、昇圧部１２の正極出力端１２ｇと負極出力端１２ｈとが駆動部１４に、また、スイッチング信号入力端１２ｉはスイッチング信号を入力するために室外機制御部１６に、それぞれ接続されている。さらに、正極出力端１２ｇと負極出力端１２ｈとの間に電圧検出部１３が接続されている。

そして昇圧部１２の内部では、正極入力端１２ｅがリアクタ１２ａの一端に、リアクタ１２ａの他端はダイオード１２ｃのアノード端子に、ダイオード１２ｃのカソード端子とコンデンサ１２ｄの正極とは正極出力端１２ｇに、それぞれ接続されている。また、トランジスタ１２ｂのコレクタ端子はリアクタ１２ａの他端に接続され、負極入力端１２ｆとトランジスタ１２ｂのエミッタ端子とコンデンサ１２ｄの負極と、負極出力端１２ｈとがそれぞれ接続されている。また、トランジスタ１２ｂのベース端子はスイッチング信号入力端１２ｉに接続されている。

一方、ファンモータ制御部２０は図２に示すように、電圧検出信号を入力してＡ／Ｄ変換し、直流電圧値として出力するＡ／Ｄ変換部２３と、Ａ／Ｄ変換部２３へ１０ミリセカンド毎に変換指示を出力するクロック発振部２４と回転数検出信号を入力し、回転数値に変換して出力する変換部２１と、回転数指令値と回転数値と直流電圧値とを入力してファンモータ１９を回転数指令値となるように回転させるための目標デューティー値を生成して出力する目標デューティー生成部２６と、電圧検出信号を入力してＡ／Ｄ変換し、現在の電圧Ｖｄｃ値として１ミリセカンド毎に出力するＡ／Ｄ変換部３０と、Ａ／Ｄ変換部３０でＡ／Ｄ変換された現在の電圧Ｖｄｃ値を一時的に保持して１ミリセカンド後に前回の電圧Ｖｄｃ’の値として出力するデータ保持部２７と、電圧変動報知信号を入力し、この信号の立ち上がりと立ち下がりと、つまり、昇圧部１２の動作／停止に対応して所定時間幅のパルスである切換信号を出力する切換信号発生部２８と、切換信号がハイレベルの期間に目標デューティー値と現在の電圧Ｖｄｃの値と前回の電圧Ｖｄｃ’の値と切換信号とが入力され、１ミリセカンドの間の直流電圧の変化割合により、入力された目標デューティー値を補正したＰＷＭデューティー値を算出して出力すると共に、１ミリセカンドの間の直流電圧の変化割合からなる目標デューティー更新値を目標デューティー生成部２６へ出力する補正演算部２５と、ＰＷＭデューティー値を入力してこれと対応するＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ信号生成部２２と、Ａ／Ｄ変換部３０とデータ保持部２７と補正演算部２５とに１ミリセカンドのクロックを出力するクロック発振部３１とを備えている。

次にファンモータ制御部２０の動作について説明する。
昇圧部１２による昇圧動作が行なわれていない時、つまり、電圧変動報知信号がローレベルの場合、切換信号発生部２８から出力される切換信号もローレベルとなる。ローレベルの切換信号が入力された補正演算部２５は、目標デューティー更新値の出力を停止し、また、入力される目標デューティー値をそのままＰＷＭデューティー値としてＰＷＭ信号生成部２２へ出力し、ＰＷＭ信号生成部２２はこれと対応するＰＷＭ信号を出力してファンモータ１９を回転制御する。そして、このフィードバック制御を１０ミリセカンド毎に繰り返して実行する。この処理が図５で説明した従来のフィードバック制御である。なお、この実施例では直流電圧の変化もフィードバック制御するため、フィードバック時間を１０ミリセカカンドにしているが、回転数のフィードバック制御だけなら、回転数によってフィードバック時間を可変させるようにしてもよい。

このように、目標デューティー生成部２６は室外機制御部１６から回転数指令値が入力されると、この回転数指令値と対応する電圧をファンモータ駆動部１８を介してファンモータ１９に印加させるため、回転数指令値と対応する目標デューティー値を生成する。そして、変換部２１から回転数値を入力し、回転数指令値と回転数値とを比較する。そしてこれらの数値に差があれば、その差がなくなるように目標デューティー値を調整して補正演算部２５へ出力する。補正演算部２５は入力された切換信号がローレベルの期間は入力された目標デューティー値をそのままＰＷＭデューティー値としてＰＷＭ信号生成部２２へ出力する。また、補正演算部２５は、切換信号がハイレベルの期間は補正演算部２５内で、入力した目標デューティー値を補正したＰＷＭデューティー値をＰＷＭ信号生成部２２へ出力する。

目標デューティー生成部２６は、電圧検出信号が１０ミリセカンド毎に入力されており、この電圧が前回の測定電圧よりも高くなれば、この高くなった直流電圧が印加されることによるファンモータ１９の回転数増加を打ち消すため、前述した目標デューティー値を減少させて出力する。なお、前回の測定電圧よりも低くなれば、この低くなった直流電圧が印加されることによるファンモータ１９の回転数減少を打ち消すため、前述した目標デューティー値を増加させて出力する。この直流電圧によるフィードバックは後述する補正演算部２５に比較して、回転数フィードバック制御と同様に比較的長いフィードバック時間で制御される。つまり、フィードバック制御に関する変化の検出を鈍化させ、比較的ゆっくりとした変化に対応するようになっている。このように、目標デューティー生成部２９は回転数検出信号と電圧検出信号との２つの信号をフィードバック制御し、ファンモータ１９の回転数がゆっくりと回転数指令値になるように制御する。

一方、電圧検出信号はＡ／Ｄ変換部３０にも入力されており、一定時間、この実施例では１ミリセカンド毎に変換された直流電圧値である現在の電圧Ｖｄｃ値が補正演算部２５とデータ保持部２７とへ出力される。データ保持部２７は入力された現在の電圧Ｖｄｃ値を一時的に保持し、１ミリセカンド後に前回の電圧Ｖｄｃ’値として補正演算部２５に出力する。

前述したように補正演算部２５は、切換信号がハイレベルの期間において、補正演算部２５内で補正したＰＷＭデューティー値を出力する。以下にその生成方法を説明する。
まず最初に、切換信号の立ち上がり時に目標デューティー生成部２６から、直流電圧値と回転数値とによるフィードバック制御で生成された目標デューティー値と、さらに、現在の電圧Ｖｄｃ値と前回の電圧Ｖｄｃ’値とを内部に取り込み、この現在の電圧Ｖｄｃ値と前回の電圧Ｖｄｃ’値との比率を算出し、この比率に対応して入力された目標デューティー値を補正してＰＷＭデューティー値としてＰＷＭ信号生成部２２へ出力する。なお、補正演算部２５は、補正されたＰＷＭデューティー値を内部に一時的に保持する。

そして、補正演算部２５は、保持している前回の算出結果であるＰＷＭデューティー値と入力された現在の電圧Ｖｄｃ値と前回の電圧Ｖｄｃ’値とを用いて新たなＰＷＭデューティー値を1 ミリセカンド毎に算出して出力する。以下に補正のための演算式を示す。

新たなＰＷＭデューティー値＝（前回の電圧Ｖｄｃ’値／今回電圧Ｖｄｃ値）×前回のＰＷＭデューティー値・・・・・式１

つまり、現在の電圧Ｖｄｃ値が前回の電圧Ｖｄｃ’値より高くなった場合は、ファンモータ１９の回転数上昇を抑制するためＰＷＭデューティー値を小さくし、現在の電圧Ｖｄｃ値が前回の電圧Ｖｄｃ’値より低くなった場合は、ＰＷＭデューティー値を大きくする。

さらに補正演算部２５は、算出した新たなＰＷＭデューティー値を目標デューティー更新値として目標デューティー生成部２６へ出力する。目標デューティー生成部２６は内部に保持している目標デューティー値をこの入力された目標デューティー更新値で書き換える。そして、この書き換えられた目標デューティー値に対して回転数値と直流電圧値とによるフィードバック制御を実行して目標デューティー値を調整するが、目標デューティー生成部２６でのフィードバック制御は目標デューティー値を調整して出力するまで時間がかかるため（例えば１０ミリセカンド）、この調整が終了した後にこの調整された目標デューティー値を補正演算部２５に出力する。このため、最短でフィードバック制御が実行されたとしても、この間に補正演算部２５は、式１を用いた新たなＰＷＭデューティー値を１０回出力できるため、フィードバック制御が間に合わない急激な直流電圧の変動に対応できる。そして補正演算部２５は、新たに入力された目標デューティー値を使用して同様の処理を繰り返し実行する。

切換信号発生部２８は入力された電圧変動報知信号が変化した時に所定期間（例えば４０ミリセカンド）のパルス幅を持つハイレベルの切換信号を補正演算部２５へ出力する。補正演算部２５は前述したように切換信号によって、目標デューティー生成部２６から出力される目標デューティー値をそのままＰＷＭデューティー値としてＰＷＭ信号生成部２２へ出力するか、目標デューティー値に代えて補正演算部２５で算出したＰＷＭデューティー値を出力するかの切り換えを行なう。なお、切換信号がローレベルの時には補正演算部２５は目標デューティー値を出力せず、目標デューティー生成部２６はその内部に保持している目標デューティー値に対してフィードバック制御を行なう。

次に図３に示す説明図を用いてファンモータ制御部２０の動作を説明する。
図３において横軸はすべて時間を、また、縦軸には８種類の項目をそれぞれ示している。図３（１）は昇圧部１２から出力される直流電圧を、図３（２）は電圧変動報知信号を、図３（３）は切換信号を、図３（４）はクロック発振部３１から出力されるクロック信号を、図３（５）は現在の電圧Ｖｄｃ値を、図３（６）は１ミリセカンド前の現在の電圧Ｖｄｃと対応する前回の電圧Ｖｄｃ’値を、図３（７）は補正演算部２５から出力されるＰＷＭデューティー値を、図３（８）はファンモータ１９の回転数をそれぞれ示している。

なお、実際のＰＷＭ信号はパルスのデューティーが制御された一定振幅の信号であるが、この図では概念的に理解し易くするため、パルス幅が広いほど値が大きくなる概念図として記載している。また、ｔ０〜ｔ８は時刻を示している。
なお、前提条件として回転数指令値は５００回転／分で一定であり、この時の目標デューティー値が８０％になっているものとする。

ここで、室外機制御部１６は例えば圧縮機モータ１５を起動する直前に、昇圧部１２の出力電圧（直流電圧）を所定電圧（２５０ボルト）まで上昇させるため、昇圧制御部１６ａに対して昇圧開始を指示する。昇圧制御部１６ａはｔ１で昇圧部１２にスイッチング信号を出力する。そして図３（１）に示すように直流電圧はｔ１の１４０ボルトから徐々に上昇し、ｔ４で２５０ボルトとなる。室外機制御部１６内の昇圧制御部１６ａはスイッチング信号を出力（昇圧動作開始）すると同時に図３（２）で示すように電圧変動報知信号をローレベルからハイレベルにする。なお、昇圧制御部１６ａはスイッチング信号を停止（昇圧動作停止）させると電圧変動報知信号をハイレベルからローレベルにする。

この電圧変動報知信号が入力された切換信号発生部２８は、４０ミリセカンドの幅を持つ切換信号を発生させる。なお、この信号は電圧変動報知信号の立ち上がりと立ち下がりとで出力される。この切換信号によって補正演算部２５から出力されるＰＷＭデューティー値がフィードバック制御によるものか、補正演算部２５内で生成されたものか選択されて出力される。

図３（５）と図３（６）とに示すように前回の電圧Ｖｄｃ’値は現在の電圧Ｖｄｃ値の１ミリセカンド前の値である。従ってｔ１のタイミングでは前回の電圧Ｖｄｃ’値と現在の電圧Ｖｄｃ値とは共に１４０ボルトである。現在の回転数指令値は前提条件として５００回転／分となっており、この時の目標デューティー値が８０％であるため、補正演算部２５は図３（３）の切換信号の立ち上がりに同期してこの時の目標デューティー値（８０％）と前回の電圧Ｖｄｃ’値と現在の電圧Ｖｄｃ値とである１４０ボルトとを取り込む。

そして、補正演算部２５は前述した式１を用いて補正されたＰＷＭデューティー値を算出する。なお、初回計算に当たっては、式で使用する前回のＰＷＭデューティー値の代わりに入力された目標デューティー値を用いて算出する。
新たなＰＷＭデューティー値＝（前回の電圧Ｖｄｃ’値／今回電圧Ｖｄｃ値）×前回のＰＷＭデューティー値＝（１４０／１４０）×０．８＝０．８（８０％）と算出する。
同様にｔ２のタイミングでは現在の電圧Ｖｄｃ値が１４５ボルトの時、前回の電圧Ｖｄｃ’値は１４０ボルトとなるため、前回のＰＷＭデューティー値である０．８を用いて、
新たなＰＷＭデューティー値＝（１４０／１４５）×０．８＝０．７７（７７％）と算出する。

同様に、ｔ３のタイミングでは現在の電圧Ｖｄｃ値が２１０ボルトの時、前回の電圧Ｖｄｃ’値は２０５ボルトとなるため、補正演算部２５は、前回のＰＷＭデューティー値が５０％である場合、新たなＰＷＭデューティー値＝（２０５／２１０）×０．５＝０．４９（４９％）と算出する。さらに、ｔ４のタイミングでは現在の電圧Ｖｄｃ値が２５０ボルトの時、前回の電圧Ｖｄｃ’値は２４８ボルトとなるため、補正演算部２５は、前回のＰＷＭデューティー値が３０％である場合、新たなＰＷＭデューティー値＝（２４８／２５０）×０．３＝０．３（３０％）と算出する。さらに、ｔ５のタイミングでは現在の電圧Ｖｄｃ値が２５０ボルトの時、前回の電圧Ｖｄｃ’値は２５０ボルトとなるため、補正演算部２５は、前回のＰＷＭデューティー値が３０％である場合、新たなＰＷＭデューティー値＝（２５０／２５０）×０．３＝０．３（３０％）と算出する。
このように補正演算部２５は、常に１ミリセカンド前からの直流電圧の変化に対応して次のＰＷＭデューティー値を算出している。この算出したＰＷＭデューティー値の変化を図３（７）のグラフで示す。

本発明では図３（３）の切換信号に示すように、ｔ１〜ｔ５とｔ７〜ｔ８との切換信号はハイレベルの区間は補正演算部２５で補正したＰＷＭデューティー値を、切換信号がローレベルの区間では目標デューティー生成部２６で生成されたＰＷＭデューティー値（目標デューティー値）をそのまま用いる構成になっているため、ファンモータ制御部２０は昇圧部１２の動作による直流電圧の変化が大きい区間と、昇圧部１２の動作が停止している、または、昇圧部１２の動作が安定して直流電圧の変化が少ない区間とに分けてそれぞれに適した方法で求めたＰＷＭデューティー値を用いてファンモータ１９を駆動することができる。また、ファンモータ制御部２０は昇圧制御部１６ａの動作状態を示す信号である電圧変動報知信号によって直流電圧の変化点を認識しているため、変化点以降に発生する急激な直流電圧変動に確実に対応できる。

以上説明したように、昇圧部１２による直流電圧の変化が激しい昇圧の開始／停止の過渡的な所定期間（４０ミリセカンド）だけ、一定時間（１ミリセカンド）における直流電圧の電圧変化に対応してファンモータ１９に印加する電圧を制御するので、フィードバック制御の遅れによる回転数の変化を低減させることができる。また、この回転数変化によるファンモータの異音を低減できる。

なお、本実施例で規定している所定期間や一定時間は昇圧部１２やその他の回路定数、仕様などで決定されるため適宜変更されるものである。また、ファンモータ制御部２０はハードウェアとして説明しているが、Ａ／Ｄ変換部２３、３０を除けばソフトウェアでも実現可能であり、本発明をハードウェアに制限するものではない。
また、本実施例では電圧変動報知手段を昇圧制御部１６ａで構成しているが、これに限るものでなく、直流電圧の変動を検出できれば電圧変動報知手段はどのような構成でもよい。例えば、室内機制御部１６が電圧検出部１３から出力される電圧検出信号を常に監視し、電圧変化が有った場合に電圧変動報知信号をファンモータ制御部２０へ出力するようにしてもよい。この場合、室内機制御部１６と電圧検出部１３とで電圧変動報知手段を構成することになる。

１ 室外機
２ 室内機
３ 通信線
４ 交流電源
５ 変動検出手段
１１ 整流器
１２ 昇圧部
１２ａ リアクタ
１２ｂ トランジスタ
１２ｃ ダイオード
１２ｄ コンデンサ
１２ｅ 正極入力端
１２ｆ 負極入力端
１２ｇ 正極出力端
１２ｈ 負極出力端
１２ｉ スイッチング信号入力端
１３ 電圧検出部
１４ 駆動部
１５ 圧縮機モータ
１６ 室外機制御部
１６ａ 昇圧制御部（電圧変動報知手段）
１７ 電流検出部
１８ ファンモータ駆動部
１９ ファンモータ
２０ ファンモータ制御部
２１ 変換部
２２ ＰＷＭ信号生成部
２３ Ａ／Ｄ変換部
２４ クロック発振部
２５ 補正演算部
２６ 目標デューティー生成部
２７ データ保持部
２８ 切換信号発生部
３０ Ａ／Ｄ変換部
３１ クロック発振部

Claims (1)

1. 直流電圧が印加され、印加された前記直流電圧をオンオフ制御するＰＷＭ信号によってモータを回転させると共に、前記モータの回転数と対応する回転数検出信号を出力する駆動部と、前記直流電圧を検出する電圧検出部と、目標とする前記モータの回転数である回転数指令値と前記電圧検出部が出力する電圧検出信号と前記回転数検出信号と前記直流電圧の電圧変動を検知して報知する電圧変動報知手段から出力される電圧変動信号とが入力され、前記モータの回転数をフィードバック制御する前記ＰＷＭ信号を出力するモータ制御部とを備えたモータ駆動装置であって、
   前記モータ制御部は、前記電圧変動報知信号の変化に対応して所定期間のパルスからなる切換信号を発生させる切換信号発生部と、前記回転数検出信号の回転数値と前記回転数指令値とが入力されて前記回転数値によってフィードバック制御された目標デューティー値を出力すると共に、同目標デューティー値を更新するための目標デューティー更新値が入力された場合は、この値を前記目標デューティー値に置き換えてフィードバック制御する目標デューティー生成部と、前記電圧検出信号の値を一定時間だけ保持した後に出力するデータ保持部と、前記電圧検出信号の値と前記データ保持部から出力された一定時間前の前記電圧検出信号の値と前記切換信号と前記目標デューティー値とが入力され、前記電圧検出信号の値と前記データ保持部から出力された一定時間前の前記電圧検出信号の値との電圧変化に対して回転数を一定に保つように前記目標デューティー値を初期値として一定時間毎に補正したＰＷＭデューティー値を算出し、前記切換信号が発生している時、算出した前記ＰＷＭデューティー値を出力すると共に算出した前記ＰＷＭデューティー値を前記目標デューティー更新値として前記目標デューティー生成部へ出力し、前記切換信号が発生していない時、入力した前記目標デューティー値をそのまま前記ＰＷＭデューティー値として出力する補正演算部と、入力された前記ＰＷＭデューティー値に対応した前記ＰＷＭ信号を生成して出力するＰＷＭ信号生成部とを備えることを特徴とするモータ駆動装置。

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