JP2664217B2 - 圧縮機駆動装置 - Google Patents
圧縮機駆動装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、圧縮機を備えた装置において、特に圧縮機
の振動抑制と、低速回転を行なうことが可能な圧縮機駆
動装置に関する。
の振動抑制と、低速回転を行なうことが可能な圧縮機駆
動装置に関する。
従来のこの種の装置は、特開昭60−60286号に記載の
ように、回転子位置毎に同期電動機の出力トルクを負荷
トルクに合せるとなっていた。
ように、回転子位置毎に同期電動機の出力トルクを負荷
トルクに合せるとなっていた。
上記従来技術は、無整流子電動機を用いて電動機の端
子電圧をフィルタ回路によって位置検出信号を形成し、
これによって電流パターンを作成し、振動を抑制する方
法である。しかし、電動機の端子電圧よりフィルタ回路
で得られる位置検出信号には、フィルタ回路の回路定数
によって生じる位相遅れが存在し、これが振動抑制の効
果を防げる点については十分配慮されていなかった。即
ち、位置検出信号によって作成した電流パターンを出力
する際、電動機の端子電圧波形が変化し、回転子の位置
検出誤差が前記電流パターンに誤差を生じさせ、振動抑
制効果を減少させる。また、電動機の回転数が低速にな
ると回転子の慣性トルクが小さくなるため、特に負荷が
１回転の範囲で大きく変わるロータリー形の圧縮機等に
おいては圧縮機に加わる１回転当たりの変動負荷トルク
の影響が大きくなる。前記変動負荷トルクの影響は、前
記回転子の位置検出誤差を増大させ圧縮機の低速運転の
妨げとなっている。
子電圧をフィルタ回路によって位置検出信号を形成し、
これによって電流パターンを作成し、振動を抑制する方
法である。しかし、電動機の端子電圧よりフィルタ回路
で得られる位置検出信号には、フィルタ回路の回路定数
によって生じる位相遅れが存在し、これが振動抑制の効
果を防げる点については十分配慮されていなかった。即
ち、位置検出信号によって作成した電流パターンを出力
する際、電動機の端子電圧波形が変化し、回転子の位置
検出誤差が前記電流パターンに誤差を生じさせ、振動抑
制効果を減少させる。また、電動機の回転数が低速にな
ると回転子の慣性トルクが小さくなるため、特に負荷が
１回転の範囲で大きく変わるロータリー形の圧縮機等に
おいては圧縮機に加わる１回転当たりの変動負荷トルク
の影響が大きくなる。前記変動負荷トルクの影響は、前
記回転子の位置検出誤差を増大させ圧縮機の低速運転の
妨げとなっている。
また、圧縮機の回転数が低速になる程、応答性の速い
制御にする必要がある点についても配慮されておらず、
低速時において電流パターンの作成を完了する前にモー
タの回転が脈動し、無整流子電動機は脱調し、低速にお
ける運転可能な回転数範囲を狭めていた。
制御にする必要がある点についても配慮されておらず、
低速時において電流パターンの作成を完了する前にモー
タの回転が脈動し、無整流子電動機は脱調し、低速にお
ける運転可能な回転数範囲を狭めていた。
本発明の目的は前記圧縮機の振動抑制効果を向上させ
ると共に、低速時の圧縮機の運転可能な回転数範囲を拡
大する制御方法を提供することにある。
ると共に、低速時の圧縮機の運転可能な回転数範囲を拡
大する制御方法を提供することにある。
上記目的は、位置検出手段である電動機の端子電圧か
らフィルタ回路を用いて作成される位置検出信号に含ま
れる回転子の位置検出誤差の発生原因を解析し、前記電
動機の巻線インピーダンス降下と、前記フィルタ回路の
過去において蓄えられた蓄積電荷による残留電圧とを前
記マイクロコンピュータによって算出し、前記位置検出
誤差の補償を行なった後、速度と加速度を計算し、電動
機の出力トルクを圧縮機に加わる１回転当たりの変動負
荷トルクに略等しくすることにより達成される。
らフィルタ回路を用いて作成される位置検出信号に含ま
れる回転子の位置検出誤差の発生原因を解析し、前記電
動機の巻線インピーダンス降下と、前記フィルタ回路の
過去において蓄えられた蓄積電荷による残留電圧とを前
記マイクロコンピュータによって算出し、前記位置検出
誤差の補償を行なった後、速度と加速度を計算し、電動
機の出力トルクを圧縮機に加わる１回転当たりの変動負
荷トルクに略等しくすることにより達成される。
電動機は圧縮機に加わる１回転当たりの変動負荷トル
クに略等しいトルクを出力する。これによって電動機の
出力トルクが大のとき、電動機の端子電圧も大となり、
圧縮機１回転中に端子電圧は変動し、前記位置検出手段
であるフィルタ回路の波形も圧縮機１回転中において変
動する。前記フィルタ回路の波形は位置検出信号の誤差
の原因となり圧縮機の各回転位置における圧縮機負荷ト
ルクと電動機出力トルクの間には位置誤差が生じ振動抑
制効果を阻害する結果となる。上記位置検出誤差は、電
動機の巻線インピーダンス降下とフィルタ回路の蓄積電
圧によるものであるから、マイクロコンピュータによっ
て前記位置検出誤差を算出しこの誤差補償を行なう。こ
れによって、マイコン内部では、電動機の回転子の正確
な回転位置を検出することができるので前記振動抑制効
果を向上することが可能である。
クに略等しいトルクを出力する。これによって電動機の
出力トルクが大のとき、電動機の端子電圧も大となり、
圧縮機１回転中に端子電圧は変動し、前記位置検出手段
であるフィルタ回路の波形も圧縮機１回転中において変
動する。前記フィルタ回路の波形は位置検出信号の誤差
の原因となり圧縮機の各回転位置における圧縮機負荷ト
ルクと電動機出力トルクの間には位置誤差が生じ振動抑
制効果を阻害する結果となる。上記位置検出誤差は、電
動機の巻線インピーダンス降下とフィルタ回路の蓄積電
圧によるものであるから、マイクロコンピュータによっ
て前記位置検出誤差を算出しこの誤差補償を行なう。こ
れによって、マイコン内部では、電動機の回転子の正確
な回転位置を検出することができるので前記振動抑制効
果を向上することが可能である。
また、圧縮機回転数が低速になる程、圧縮機の変動負
荷トルクと電動機の出力トルクの残差トルクによる圧縮
機の加振トルクが大きくなり、電動機は脱調する危険が
増大するが、上記位置検出誤差の補償によって位置検出
誤差が少なくなるので圧縮機を低速で運転することが可
能となる。
荷トルクと電動機の出力トルクの残差トルクによる圧縮
機の加振トルクが大きくなり、電動機は脱調する危険が
増大するが、上記位置検出誤差の補償によって位置検出
誤差が少なくなるので圧縮機を低速で運転することが可
能となる。
以下、本発明の一実施例を第１図〜第６図により説明
する。第１図は圧縮機駆動装置に係る制御装置の構成図
であり、インバータ装置１と制御部２からなる。インバ
ータ装置１は交流電源３と全波整流回路４と、平滑コン
デンサ５と、スイッチング素子であるトランジスタTR1
〜TR6と、還流ダイオードD1〜D6により形成されるイン
バータ主回路６とから成る。インバータ主回路６は120
゜通流形インバータであり、前記交流電源３から全波整
流回路４と平滑コンデンサ５を介して得られる直流電圧
Edの正電位側トランジスタTR1〜TR3の通流期間（電気角
120゜）がパルス幅変調を受けてチョッパ動作すること
により制御されるものである。また前記インバータ主回
路６のトランジスタTR4〜TR6の共通エミッタと平滑コン
デンサ５の間には、低抵抗R1が接続されている。７は圧
縮機であり、例えば４極の永久磁石を界磁とした無整流
子電動機７−１と、その負荷体である圧縮機７−２とよ
り成る。無整流子電動機７−１の電機子巻線に流れる巻
線電流は、前記低抵抗R1にも流れ、この低抵抗R1の電圧
降下として、巻線電流ILが検出できるものである。
する。第１図は圧縮機駆動装置に係る制御装置の構成図
であり、インバータ装置１と制御部２からなる。インバ
ータ装置１は交流電源３と全波整流回路４と、平滑コン
デンサ５と、スイッチング素子であるトランジスタTR1
〜TR6と、還流ダイオードD1〜D6により形成されるイン
バータ主回路６とから成る。インバータ主回路６は120
゜通流形インバータであり、前記交流電源３から全波整
流回路４と平滑コンデンサ５を介して得られる直流電圧
Edの正電位側トランジスタTR1〜TR3の通流期間（電気角
120゜）がパルス幅変調を受けてチョッパ動作すること
により制御されるものである。また前記インバータ主回
路６のトランジスタTR4〜TR6の共通エミッタと平滑コン
デンサ５の間には、低抵抗R1が接続されている。７は圧
縮機であり、例えば４極の永久磁石を界磁とした無整流
子電動機７−１と、その負荷体である圧縮機７−２とよ
り成る。無整流子電動機７−１の電機子巻線に流れる巻
線電流は、前記低抵抗R1にも流れ、この低抵抗R1の電圧
降下として、巻線電流ILが検出できるものである。
一方制御部２はマイクロコンピュータ９と、無整流子
電動機７−１のロータの磁極位置を検出する磁極位置検
出回路10、無整流子電動機７−１の電機子巻線電流を制
御する電流制御部11、トランジスタTR1〜TR6に対するベ
ースドライバ12により構成される。
電動機７−１のロータの磁極位置を検出する磁極位置検
出回路10、無整流子電動機７−１の電機子巻線電流を制
御する電流制御部11、トランジスタTR1〜TR6に対するベ
ースドライバ12により構成される。
前記の磁極位置出回路10は、無整流子電動機７−１の
電機子巻線端子電圧VA〜VCよりフィルタ回路を用いて、
回転子位置に対応した位置検出信号10sを形成する回路
である。この位置検出信号10sを用いて、無整流子電動
機７−１の回転速度NSをマイクロコンピュータ９を用い
て求めるものである。
電機子巻線端子電圧VA〜VCよりフィルタ回路を用いて、
回転子位置に対応した位置検出信号10sを形成する回路
である。この位置検出信号10sを用いて、無整流子電動
機７−１の回転速度NSをマイクロコンピュータ９を用い
て求めるものである。
前記マイクロコンピュータ９は、CPU9−１、ROM9−
２、RAM9−３、高速出力ポート（HSO）９−４、高速入
力ポート（HSI）９−５などから構成され、それぞれア
ドレスバス、データバス及びコントロールバス（図示せ
ず）によって接続されるものである。前記ROM9−２には
無整流子電動機７−１を駆動するのに必要な各種処理プ
ログラムが記憶されている。一方前記のRAM9−３には各
種処理プログラムを実行するに際して必要となる各種デ
ータを読み書きするための主記憶部９−3aと、回転子位
置毎に通流すべき巻線電流値に関連した12個の電流デー
タを記憶した電流パターン記憶部９−3bとから成るもの
である。前記高速出力ポート（HSO）９−４は出力時の
データと出力する時刻をCPU9−１によって設定し、デー
タ出力時にはCPU9−１を介在させずに独立にデータの出
力を行なう。前記高速入力ポート（HSI）９−５は入力
発生時の入力データと入力された時刻をCPU9−１を介在
させずに記録するものであり、共にCPU9−１を介在させ
ないため高速の入出力を可能としたものである。
２、RAM9−３、高速出力ポート（HSO）９−４、高速入
力ポート（HSI）９−５などから構成され、それぞれア
ドレスバス、データバス及びコントロールバス（図示せ
ず）によって接続されるものである。前記ROM9−２には
無整流子電動機７−１を駆動するのに必要な各種処理プ
ログラムが記憶されている。一方前記のRAM9−３には各
種処理プログラムを実行するに際して必要となる各種デ
ータを読み書きするための主記憶部９−3aと、回転子位
置毎に通流すべき巻線電流値に関連した12個の電流デー
タを記憶した電流パターン記憶部９−3bとから成るもの
である。前記高速出力ポート（HSO）９−４は出力時の
データと出力する時刻をCPU9−１によって設定し、デー
タ出力時にはCPU9−１を介在させずに独立にデータの出
力を行なう。前記高速入力ポート（HSI）９−５は入力
発生時の入力データと入力された時刻をCPU9−１を介在
させずに記録するものであり、共にCPU9−１を介在させ
ないため高速の入出力を可能としたものである。
電流制御部11はマイクロコンピュータ９の電流パター
ン記憶部９−3b内の電流出力データに基づいて、回転位
置毎に出力された電流出力信号9S1に従い、巻線電流IL
を制御するものである。
ン記憶部９−3b内の電流出力データに基づいて、回転位
置毎に出力された電流出力信号9S1に従い、巻線電流IL
を制御するものである。
ベースドライバ12は、位置検出信号10Sに同期して、
マイクロコンピュータ９から無整流子電動機７−１のロ
ータ位置に対応して出力するドライバ駆動信号9S2と、
電流制御部11から出力されるチョッパ信号11Sに従い、
インバータ主回路６内のトランジスタTR1〜TR6を制御す
るものである。
マイクロコンピュータ９から無整流子電動機７−１のロ
ータ位置に対応して出力するドライバ駆動信号9S2と、
電流制御部11から出力されるチョッパ信号11Sに従い、
インバータ主回路６内のトランジスタTR1〜TR6を制御す
るものである。
即ち、無整流子電動機では、電動子巻線に流れる光線
電流は、その電動機の出力トルクに対応し、巻線電流を
回転位置毎に制御が可能となるものである。
電流は、その電動機の出力トルクに対応し、巻線電流を
回転位置毎に制御が可能となるものである。
第２図は、無整流子電動機の回転角に対する負荷トル
クTL、電動機の出力トルクTM及び回転数Ｎの変化を示し
た図であり、負荷トルクTLの脈動パターンに近似して出
力トルクTMを回転子位置毎に発生させることによって、
回転数Ｎを一に保つことが可能となるものである。
クTL、電動機の出力トルクTM及び回転数Ｎの変化を示し
た図であり、負荷トルクTLの脈動パターンに近似して出
力トルクTMを回転子位置毎に発生させることによって、
回転数Ｎを一に保つことが可能となるものである。
第３図は、位置検出信号10Sと電流出力信号9S1との時
間関係を示す動作説明図である。例えば、無整流子電動
機を４極機とすると、同図の回転子の磁極位置を表わす
位置検出信号10Sの１サイクルは、機械角で180゜に対応
し、回転子の１回転360゜に対して、図示のモード“1"
から“12"まで、30゜毎に12個のモードに分割される。
これらの各モード毎に作成され、前記の電流パターン記
憶部９−3bに記憶された12個の電流データを各モードに
応じて読み出し、電流出力信号9S1として出力した後、
電流制御部15によりチョッパ信号11Sが作成され巻線電
流ILが制御される。
間関係を示す動作説明図である。例えば、無整流子電動
機を４極機とすると、同図の回転子の磁極位置を表わす
位置検出信号10Sの１サイクルは、機械角で180゜に対応
し、回転子の１回転360゜に対して、図示のモード“1"
から“12"まで、30゜毎に12個のモードに分割される。
これらの各モード毎に作成され、前記の電流パターン記
憶部９−3bに記憶された12個の電流データを各モードに
応じて読み出し、電流出力信号9S1として出力した後、
電流制御部15によりチョッパ信号11Sが作成され巻線電
流ILが制御される。
第４図は位置検出回路図とその出力波形を示す図であ
る。位置検出回路10は無整流子電動機７−１の端子電圧
からVA相電圧より抵抗r1、r2とコンデンサc1よりなるロ
ーパスフィルタとコンデンサc2、抵抗r3よりなるハイパ
スフィルタによって波形整形された端子電圧波形VA′
と、同様のフィルタによって作成されたVB、VC相の波形
整形された波形VB′、VC′を抵抗r5、r6、r7によって平
均化された仮想中性点電位VNとのコンパレータCOM1〜CO
M3による比較によって位置検出信号10Sa〜10Scを作成す
る動作を行なう。ここで、前記電動機出力を圧縮機負荷
トルクに合せると回転子の回転角度に応じてインバータ
主回路６内のトランジスタのチョッパのパルス幅が変化
するので、電動機端子電圧が回転子の回転角度に応じて
変化する。第４図（ｂ）は、上記電動機が変動負荷を出
力した場合のフィルタ回路の動作を示す波形である。電
動機の端子電圧VA、VB、VCに対して波形整形されたフィ
ルタ出力VA′、VB′、VC′は脈動し中性点電位VNとの比
較によって得られる位置検出信号10Sは図中の矩形波の
立上り立下がりエッジ部分の角度を検出し、実際の回転
角度（縦の点線）との間に誤差（Δθで表わす）が生じ
る。この位置検出の誤差が圧縮機の振動抑制の効果を著
しく阻害するものである。
る。位置検出回路10は無整流子電動機７−１の端子電圧
からVA相電圧より抵抗r1、r2とコンデンサc1よりなるロ
ーパスフィルタとコンデンサc2、抵抗r3よりなるハイパ
スフィルタによって波形整形された端子電圧波形VA′
と、同様のフィルタによって作成されたVB、VC相の波形
整形された波形VB′、VC′を抵抗r5、r6、r7によって平
均化された仮想中性点電位VNとのコンパレータCOM1〜CO
M3による比較によって位置検出信号10Sa〜10Scを作成す
る動作を行なう。ここで、前記電動機出力を圧縮機負荷
トルクに合せると回転子の回転角度に応じてインバータ
主回路６内のトランジスタのチョッパのパルス幅が変化
するので、電動機端子電圧が回転子の回転角度に応じて
変化する。第４図（ｂ）は、上記電動機が変動負荷を出
力した場合のフィルタ回路の動作を示す波形である。電
動機の端子電圧VA、VB、VCに対して波形整形されたフィ
ルタ出力VA′、VB′、VC′は脈動し中性点電位VNとの比
較によって得られる位置検出信号10Sは図中の矩形波の
立上り立下がりエッジ部分の角度を検出し、実際の回転
角度（縦の点線）との間に誤差（Δθで表わす）が生じ
る。この位置検出の誤差が圧縮機の振動抑制の効果を著
しく阻害するものである。
上記位置検出誤差はマイクロコンピュータ９で誤差補
償を行なうが、これは次の演算式に基づく。即ち、電動
機の端子電圧VAは、電動機巻線のインダクタンスＬ、巻
線抵抗ｒとし、無負荷時の誘起電圧をe0、巻線電流iaと
すると、 となり、フィルタ回路を初段のローパスフィルタのみ考
慮し、その時定数をRCとおく。よって、フィルタ回路の
波形整形した電圧VA′は、 ここで、積分定数v0はフィルタ内の各コンデンサに過去
蓄積された電荷による電圧Viの放電した後の残留電圧の
和として計算される。
償を行なうが、これは次の演算式に基づく。即ち、電動
機の端子電圧VAは、電動機巻線のインダクタンスＬ、巻
線抵抗ｒとし、無負荷時の誘起電圧をe0、巻線電流iaと
すると、 となり、フィルタ回路を初段のローパスフィルタのみ考
慮し、その時定数をRCとおく。よって、フィルタ回路の
波形整形した電圧VA′は、 ここで、積分定数v0はフィルタ内の各コンデンサに過去
蓄積された電荷による電圧Viの放電した後の残留電圧の
和として計算される。
v0＝ΣVie-x （３） 以上のことから、実際の回転位置と、位置検出回路に
よって得られる位置の検出誤差角Δθは、Keを電動機の
発電定数とし、無負荷時の誘起電圧e0を とおき、（２）式においてVA′＝０とおいた式 をΔθについて解くことにより、検出誤差角を求めるこ
とができる。
よって得られる位置の検出誤差角Δθは、Keを電動機の
発電定数とし、無負荷時の誘起電圧e0を とおき、（２）式においてVA′＝０とおいた式 をΔθについて解くことにより、検出誤差角を求めるこ
とができる。
また、（４）式を変形して（５）式を得る。
第７図は、（５）式においてΔθを求めるための解説
図である。（５）式左辺はΔθによって変化する第７図
に示す正弦波である。この正弦波のゼロクロス点が電動
機回転子の正確な位置であると共に、前記トランジスタ
Tr1〜Tr6が転流を行なうタイミングである。また右辺は
前回の正確な位置をｔ＝０とした時の積分で表現されて
いる。（５）式の方程式の解Δθは、ｔ＝０から角度θ
だけ遅れた時刻ｔ＝t1に発生するフィルタ回路の位置検
出信号と正確な回転子の位置との誤差角度を示すことに
なる。従って、フィルタ回路の位置検出信号がマイコン
に入力されてから角度Δθ後に転流を行なうことによっ
て、電動機の回転脈動を最小限にすることが可能とな
る。
図である。（５）式左辺はΔθによって変化する第７図
に示す正弦波である。この正弦波のゼロクロス点が電動
機回転子の正確な位置であると共に、前記トランジスタ
Tr1〜Tr6が転流を行なうタイミングである。また右辺は
前回の正確な位置をｔ＝０とした時の積分で表現されて
いる。（５）式の方程式の解Δθは、ｔ＝０から角度θ
だけ遅れた時刻ｔ＝t1に発生するフィルタ回路の位置検
出信号と正確な回転子の位置との誤差角度を示すことに
なる。従って、フィルタ回路の位置検出信号がマイコン
に入力されてから角度Δθ後に転流を行なうことによっ
て、電動機の回転脈動を最小限にすることが可能とな
る。
上記位置検出回路の誤差を求める計算は角度でθ゜
（電気角）で少なくとも終了していなければならない
が、前記マイクロコンピュータに、位置検出信号の入力
変化が発生した時間を記録するタイマを備えた機能を有
していることにより最大60゜（電気角）以内に前記誤差
計算を終了していればよい。また、前記転流において、
位置検出信号が入力された後、Δθの補償期間内に新た
に位置検出信号がマイコンに入力される場合があるが、
この場合、電動機の転流するための出力を制御する出力
信号を最少のCPUオーバーヘッドをもって指定時間に出
力変化を起こさせる機能を持ったマイコンを使用してい
れば、正確な位置で転流するための信号を出力すること
ができるので、電動機の回転脈動は最少限に止めること
が可能である。
（電気角）で少なくとも終了していなければならない
が、前記マイクロコンピュータに、位置検出信号の入力
変化が発生した時間を記録するタイマを備えた機能を有
していることにより最大60゜（電気角）以内に前記誤差
計算を終了していればよい。また、前記転流において、
位置検出信号が入力された後、Δθの補償期間内に新た
に位置検出信号がマイコンに入力される場合があるが、
この場合、電動機の転流するための出力を制御する出力
信号を最少のCPUオーバーヘッドをもって指定時間に出
力変化を起こさせる機能を持ったマイコンを使用してい
れば、正確な位置で転流するための信号を出力すること
ができるので、電動機の回転脈動は最少限に止めること
が可能である。
第５図は、本制御の動作を説明する制御ブロック図で
ある。本制御図の動作はすべてマイクロコンピュータ９
によって行なわれるものである。前記位置検出回路10に
よって作成された位置検出信号10Sの位置検出誤差は電
流出力信号9S1と、前記位置検出回路10の位相特性と、
無整流子電動機７−１の電動機定数に従って時間補正を
行なわれることにより前記補正演算式（４）のΔθで補
償され、補正後位置検出信号10S′が作成される。ドラ
イブ信号9S2は、補正後位置検出信号10S′に基づいて電
動機の回転角度である位相に換算することによって作成
される。前記電流パターンは、補正後位置検出信号10
S′から加速度を算出し、加速度指令9C1（本制御では、
電動機の回転脈動を０にするため指令値は０である。）
との偏差に基づいて前記の１回転当り12個のモードに分
割された形で作成される。ここで加速度の算出方法を述
べる。補正後位置検出信号10S′によって得られる時間
的に相異なる回転数、N1、N2から加速度αを α＝（N2−N1）／Δｔ〔rpm/sec〕 として算出する。
ある。本制御図の動作はすべてマイクロコンピュータ９
によって行なわれるものである。前記位置検出回路10に
よって作成された位置検出信号10Sの位置検出誤差は電
流出力信号9S1と、前記位置検出回路10の位相特性と、
無整流子電動機７−１の電動機定数に従って時間補正を
行なわれることにより前記補正演算式（４）のΔθで補
償され、補正後位置検出信号10S′が作成される。ドラ
イブ信号9S2は、補正後位置検出信号10S′に基づいて電
動機の回転角度である位相に換算することによって作成
される。前記電流パターンは、補正後位置検出信号10
S′から加速度を算出し、加速度指令9C1（本制御では、
電動機の回転脈動を０にするため指令値は０である。）
との偏差に基づいて前記の１回転当り12個のモードに分
割された形で作成される。ここで加速度の算出方法を述
べる。補正後位置検出信号10S′によって得られる時間
的に相異なる回転数、N1、N2から加速度αを α＝（N2−N1）／Δｔ〔rpm/sec〕 として算出する。
ここで前記電流パターン作成のために加速度を用いる
理由を述べる。前記圧縮機が低速になる程、前記圧縮機
の１回転当たりの変動負荷トルクと電動機の出力トルク
の差である残差トルクが圧縮機の加振力となり振動を増
大し、加振力が電動機の回転子に振動を与える。回転子
の振動によって、電動機の端子電圧から得られる位置検
出信号と実際の回転子の位置との間に誤動が生じるの
で、最悪の場合脱調に至る。これは、制御の応答が遅い
ためであり、前記電流パターンの収束が遅く、電流パタ
ーンが収束する前に電動機は脱調し、停止するためであ
る。従って、圧縮機の回転数が低い場合、前記電流パタ
ーンの作成を速く行ない、即ち制御系の応答を速くして
電動機が停止する前に前記電流パターンを収束させる必
要がある。本制御では、制御系の応答を速くするために
位置の２回微分形である加速度を用いているので制御系
の応答が速くなり電動機が脱調し、停止する前に前記電
流パターンの作成が可能である。これは加速度が速度の
微分形であるため、回転子の速度偏差に応じて前記電流
パターンを作成するよりも加速度偏差によって電流パタ
ーンを作成した方が、電流パターンを作成し、収束させ
る時間が短かいためである。また、無整流子電動機の回
転数は、補正後位置検出信号10S′から１回転の平均速
度を算出し、これと、マイクロコンピュータ９内部で設
定した内部速度指令9C2とによって比例−積分された形
で一定に維持される。電流出力信号9S1は、前記１回転
平均速度の情報と電流パターンの情報に従って出力され
る。
理由を述べる。前記圧縮機が低速になる程、前記圧縮機
の１回転当たりの変動負荷トルクと電動機の出力トルク
の差である残差トルクが圧縮機の加振力となり振動を増
大し、加振力が電動機の回転子に振動を与える。回転子
の振動によって、電動機の端子電圧から得られる位置検
出信号と実際の回転子の位置との間に誤動が生じるの
で、最悪の場合脱調に至る。これは、制御の応答が遅い
ためであり、前記電流パターンの収束が遅く、電流パタ
ーンが収束する前に電動機は脱調し、停止するためであ
る。従って、圧縮機の回転数が低い場合、前記電流パタ
ーンの作成を速く行ない、即ち制御系の応答を速くして
電動機が停止する前に前記電流パターンを収束させる必
要がある。本制御では、制御系の応答を速くするために
位置の２回微分形である加速度を用いているので制御系
の応答が速くなり電動機が脱調し、停止する前に前記電
流パターンの作成が可能である。これは加速度が速度の
微分形であるため、回転子の速度偏差に応じて前記電流
パターンを作成するよりも加速度偏差によって電流パタ
ーンを作成した方が、電流パターンを作成し、収束させ
る時間が短かいためである。また、無整流子電動機の回
転数は、補正後位置検出信号10S′から１回転の平均速
度を算出し、これと、マイクロコンピュータ９内部で設
定した内部速度指令9C2とによって比例−積分された形
で一定に維持される。電流出力信号9S1は、前記１回転
平均速度の情報と電流パターンの情報に従って出力され
る。
第８図は前記マイクロコンピュータの処理を示すフロ
ー図である。前記位置回路からの位置検出信号によって
本ルーチンが始まる。まず、位置検出信号発生時刻ti′
をマイクロコンピュータ内のタイマから読み出し、記憶
部であるRAM上に記憶する。次に、位置検出誤差として
角度Δθを前記計算式に基づいて算出し、誤差時間Δｔ
をΔｔ＝Δθ／ωより求める。そして、計算されたΔｔ
と位置検出信号発生時刻ti′との加算によってドライブ
信号出力時刻tiが求まり、この時刻にトランジスタ主回
路のトランジスタのオン、オフを切替えて転流を行な
う。次に速度、加速度の計算を行なう。圧縮機の１回転
当たり12回発生する位置検出回路の発生順番ｉにおける
時刻から回転数Niを定数Ｃと、ｉ番目とｉ＋２番目の時
刻からNi＝C/（ti+2＋ti）として求める。また加速度α
は、となり合う２つの回転位置における速度Ni、N
i+1と、その時の時刻ti、ti+1からα＝（Ni+1−Ni）／
（t3−t2）として求める。この加速度αに比例定数をか
けたものを前回の電流パターンの値に加算することによ
って電流パターンを決定する。以上のようにマイクロコ
ンピュータが動作することにより、圧縮機の１回転当た
りの変動負荷に略等しい電動機出力を出力するための電
流パターンを作成することが可能である。
ー図である。前記位置回路からの位置検出信号によって
本ルーチンが始まる。まず、位置検出信号発生時刻ti′
をマイクロコンピュータ内のタイマから読み出し、記憶
部であるRAM上に記憶する。次に、位置検出誤差として
角度Δθを前記計算式に基づいて算出し、誤差時間Δｔ
をΔｔ＝Δθ／ωより求める。そして、計算されたΔｔ
と位置検出信号発生時刻ti′との加算によってドライブ
信号出力時刻tiが求まり、この時刻にトランジスタ主回
路のトランジスタのオン、オフを切替えて転流を行な
う。次に速度、加速度の計算を行なう。圧縮機の１回転
当たり12回発生する位置検出回路の発生順番ｉにおける
時刻から回転数Niを定数Ｃと、ｉ番目とｉ＋２番目の時
刻からNi＝C/（ti+2＋ti）として求める。また加速度α
は、となり合う２つの回転位置における速度Ni、N
i+1と、その時の時刻ti、ti+1からα＝（Ni+1−Ni）／
（t3−t2）として求める。この加速度αに比例定数をか
けたものを前回の電流パターンの値に加算することによ
って電流パターンを決定する。以上のようにマイクロコ
ンピュータが動作することにより、圧縮機の１回転当た
りの変動負荷に略等しい電動機出力を出力するための電
流パターンを作成することが可能である。
このようにして、無整流子電動機７−１の１回転360
゜を30゜毎の12個の回転位置に分割し、この分割された
位置に対応して、それぞれ独立な電流データを読み書き
可能なRAM9−3bの領域に設け、各回転位置における電流
データをその回転位置における加速度から作成する結
果、12個の電流データによって形成される１回転360゜
のパターンは、圧縮機負荷トルクの脈動パターンに略等
しくなったものとする。
゜を30゜毎の12個の回転位置に分割し、この分割された
位置に対応して、それぞれ独立な電流データを読み書き
可能なRAM9−3bの領域に設け、各回転位置における電流
データをその回転位置における加速度から作成する結
果、12個の電流データによって形成される１回転360゜
のパターンは、圧縮機負荷トルクの脈動パターンに略等
しくなったものとする。
第６図は、本制御の効果を示す圧縮機振動効果であ
る。横軸は回転数、縦軸は振動加速度であり、圧縮機の
振動が大なる程、振動加速度は大きくなる。データは上
から電流パターン一定の場合、位置検出誤差大の場合、
本制御の場合であるが、この順に振動抑制効果が大とな
ることがわかる。これは、電流パターン作成時に加速度
を用いているため、前記位置検出誤差が加速度に重畳さ
れる誤差分が小さくなったためである。
る。横軸は回転数、縦軸は振動加速度であり、圧縮機の
振動が大なる程、振動加速度は大きくなる。データは上
から電流パターン一定の場合、位置検出誤差大の場合、
本制御の場合であるが、この順に振動抑制効果が大とな
ることがわかる。これは、電流パターン作成時に加速度
を用いているため、前記位置検出誤差が加速度に重畳さ
れる誤差分が小さくなったためである。
以上により圧縮機モータである無整流子電動機の回転
位置検出回路から得られる位置変動検出値に時間補正を
行なった後、速度及び加速度を算出し、この加速度によ
って電動機の出力を変動負荷トルクに略等しくしたこと
により、圧縮機の振動、騒音の抑制効果を向上させるこ
とが可能となる。また、トルクパターン作成時に加速度
を用いたことにより、従来技術の速度偏差を用いた方式
に比べ応答性が速くなる。これは、速度偏差は回転子の
回転位置の１回微分であるのに対し、加速度は２回微分
形であるためである。
位置検出回路から得られる位置変動検出値に時間補正を
行なった後、速度及び加速度を算出し、この加速度によ
って電動機の出力を変動負荷トルクに略等しくしたこと
により、圧縮機の振動、騒音の抑制効果を向上させるこ
とが可能となる。また、トルクパターン作成時に加速度
を用いたことにより、従来技術の速度偏差を用いた方式
に比べ応答性が速くなる。これは、速度偏差は回転子の
回転位置の１回微分であるのに対し、加速度は２回微分
形であるためである。
一般に無整流子電動機を圧縮機に用いた場合、低速時
の脈動負荷の影響が回転脈動を発生し、脱調し停止する
ことが知られている。本実施例によると、回転脈動を制
御することが可能となるので、圧縮機の低速における運
転可能な回転数範囲を拡大することが可能である。
の脈動負荷の影響が回転脈動を発生し、脱調し停止する
ことが知られている。本実施例によると、回転脈動を制
御することが可能となるので、圧縮機の低速における運
転可能な回転数範囲を拡大することが可能である。
本発明によれば、圧縮機電動機の回転位置検出回路か
ら得られる位置変動検出値に時間補正を行なった後、加
速度を算出し、この加速度によって電動機の出力を変動
負荷トルクに略等しくしたことにより、圧縮機の振動、
騒音を抑制効果を向上させる効果がある。また、低速時
の圧縮機モータの脱調を防止し、運転可能範囲を拡大す
る効果がある。
ら得られる位置変動検出値に時間補正を行なった後、加
速度を算出し、この加速度によって電動機の出力を変動
負荷トルクに略等しくしたことにより、圧縮機の振動、
騒音を抑制効果を向上させる効果がある。また、低速時
の圧縮機モータの脱調を防止し、運転可能範囲を拡大す
る効果がある。
第１図は、本発明の一実施例に係る制御装置の構成図、
第２図は電動機の回転角に対する負荷トルク、電動機の
出力トルク及び回転数の変化を説明する図、第３図は、
電動機の１回転に対する電流制御方式の動作説明図、第
４図は、位置検出回路図（ａ）と出力波形（ｂ）を示す
図、第５図は、本制御の動作を説明する制御ブロック
図、第６図は、本制御の圧縮機振動抑制の効果を示す
図、第７図は検出した回転子の位置角度の誤差を説明す
る図、第８図は制御フロー図である。 １……インバータ装置、２……制御部、３……交流電
源、４……全波整流回路、５……平滑コンデンサ、６…
…インバータ主回路、７……圧縮機部、７−１……無整
流子電動機、７−２……圧縮機、９……マイクロコンピ
ュータ、10……位置検出回路、11……電流制御部、12…
…ベースドライバ。
第２図は電動機の回転角に対する負荷トルク、電動機の
出力トルク及び回転数の変化を説明する図、第３図は、
電動機の１回転に対する電流制御方式の動作説明図、第
４図は、位置検出回路図（ａ）と出力波形（ｂ）を示す
図、第５図は、本制御の動作を説明する制御ブロック
図、第６図は、本制御の圧縮機振動抑制の効果を示す
図、第７図は検出した回転子の位置角度の誤差を説明す
る図、第８図は制御フロー図である。 １……インバータ装置、２……制御部、３……交流電
源、４……全波整流回路、５……平滑コンデンサ、６…
…インバータ主回路、７……圧縮機部、７−１……無整
流子電動機、７−２……圧縮機、９……マイクロコンピ
ュータ、10……位置検出回路、11……電流制御部、12…
…ベースドライバ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北條 聡 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所栃木工場内 (72)発明者 遠藤 常博 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所日立研究所内 (72)発明者 二見 基生 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所日立研究所内 (72)発明者 中村 満 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所機械研究所内 (56)参考文献 特開 昭61−173690（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−217892（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】圧縮機電動機の回転数を複数段に変速させ
る手段と、電動機の巻線端子電圧VA,VB,VCをフイルタ回
路を用いて波形整形した端子電圧VA′,VB′,VC′から回
転子の回転位置を検出する位置検出手段と、前記位置検
出手段から得られる位置検出信号に基づいて電動機の前
記位置検出毎の出力トルクを制御するマイクロコンピュ
ータとを備えた圧縮機駆動装置において、 電動機巻線のインダクタンスをＬ、巻線抵抗をｒとし、
前記電動機の無負荷時の誘起電圧をe0、巻線電流をiaと
して求められる前記電動機１相分の端子電圧VAを の式で表わし、 前記フィルタ回路のコンデンサ回路のコンデンサＣと抵
抗Ｒによる時定数CRとして求められる前記フイルタ回路
から波形整形した端子電圧VA′を の式で表わし、 電動機の発電定数をKe、 フィルタ回路に蓄積された電荷による電圧をΣVie-xと
して 前記VA及びVA′の両式から得られる の式から、前記位置検出信号に生じる検出誤差角Δθを
前記マイクロコンピュータによって算出し、前記位置検
出信号に前記検出誤差角Δθを加算して得られた補正後
の位置検出信号により圧縮機電動機１回転中の速度Ｎと
加速度αを計算し、位置検出信号に検出誤差角Δθを加
算した信号により、転流信号を作成し、電動機の１回転
を複数の区間に分割し、分割区間毎に補償された位置検
出信号から区間加速度を算出し、算出加速度と加速度＝
０の設定加速度との偏差を求め、かかる偏差を区間毎の
電流指令として、電動機の出力トルクを圧縮機に加わる
１回転当たりの負荷変動トルクに略等しくすることを特
徴とする圧縮機駆動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63226665A JP2664217B2 (ja) | 1988-09-12 | 1988-09-12 | 圧縮機駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63226665A JP2664217B2 (ja) | 1988-09-12 | 1988-09-12 | 圧縮機駆動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0279793A JPH0279793A (ja) | 1990-03-20 |
| JP2664217B2 true JP2664217B2 (ja) | 1997-10-15 |
Family
ID=16848739
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63226665A Expired - Fee Related JP2664217B2 (ja) | 1988-09-12 | 1988-09-12 | 圧縮機駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2664217B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BR8805485A (pt) * | 1988-10-17 | 1990-06-05 | Brasil Compressores Sa | Circuito eletronico de controle para motor de corrente continua sem escovas |
| AU2006246513B2 (en) * | 2002-02-25 | 2008-03-20 | Daikin Industries, Ltd. | Motor control method and its apparatus |
| WO2003071672A1 (fr) | 2002-02-25 | 2003-08-28 | Daikin Industries, Ltd. | Procede de commande de moteur et appareil associe |
-
1988
- 1988-09-12 JP JP63226665A patent/JP2664217B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0279793A (ja) | 1990-03-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |