JP2907750B2 - 直流電動機制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷蔵庫等の冷凍サイク
ル装置に用いられる圧縮機の直流電動機制御装置に関す
るものであり、特にインバータにより、回転数制御する
直流ブラシレス電動機の回転子磁極位置検出をセンサレ
ス方式で行う直流電動機制御装置の起動方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】インバータにより回転数制御する直流ブ
ラシレス電動機の回転子磁極位置検出を電機子巻線の誘
起電圧を利用してセンサレス方式で行う直流電動機制御
装置の起動方法では、停止状態では誘起電圧が発生しな
いため、センサレス方式での位置検出はできない。この
ため、位置検出が可能となるある回転数までは、あらか
じめ決めておいた起動シーケンスパターンにより強制転
流を行い起動させ、その後センサレス方式に切り替える
のが一般的である。

【０００３】このような直流電動機制御装置としては、
例えば特開昭５５−５０３５号公報に示されている。

【０００４】普通、直流電動機の起動時は強制的に転流
を行い、回転子の位置を検出できる回転数となった時点
で、位置検出転流運転に切り替えるが、この公報の特徴
は、通常、位置検出転流運転へ切り替え直後は、モータ
電圧のどの部分で切り替えが行われるかは不確定であ
り、従って、信号モードも不確定で負荷条件によっては
同期モータとして、運転負荷角が一定でないためインバ
ータの信号モードが不確定となり、転流失敗をおこすの
で、モータがある回転数に達したら、インバータを瞬断
せしめ、一定期間の後、モータの逆起電圧を検知し、半
サイクルは強制転流、半サイクルは位置検出転流運転を
行うものであり安定、確実な起動を行なっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、圧縮機のように回転するに従い負荷が重
たくなるものに対して、一定速期間を設けることや、イ
ンバータの出力を瞬断せしめることは、その間に圧縮機
の負荷が増大し、脱調して停止してしまう可能性があ
る。特に慣性の小さい低回転域で行うことは脱調を引き
起こしやすい。

【０００６】また、強制転流終了直後に、位置検出転流
運転に切り替えた場合、切り替え直後は、モータ電圧の
どの部分で切り替えが行われるかは不確定であり、従っ
て、信号モードも不確定で負荷条件によっては同期モー
タとして、運転負荷角が一定でないためインバータの信
号モードが不確定となり、転流失敗をおこす。

【０００７】さらに、強制転流時に負荷が大きい場合、
位相遅れが大きくなり、脱調しやすいなどの課題を有し
ていた。

【０００８】本発明は上記課題を解決するもので、起動
時に脱調や転流失敗を低減できる直流電動機制御装置を
提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の圧縮機用電動機制御装置は、複数個の半導体
スイッチ及びダイオードをブリッジ結線したインバータ
回路と、インバータ回路により動作する直流電動機と、
直流電動機の回転子の位置を検出すると共に位置検出信
号を発生する位置検出回路と、位置検出回路の出力を基
にインバータ回路の半導体スイッチの動作を決定し転流
パルスを出力する転流回路と、直流電動機の回転数を可
変にするチョッピングを行うためのチョッピング信号を
発生するチョッピング信号発生回路と、転流パルスとチ
ョッピング信号とを合成する合成回路と、合成回路の出
力によりインバータ回路の半導体スイッチを動作させる
ドライブ回路と、位置検出回路の出力が得られない直流
電動機の起動時には、合成回路に転流パルスとチョッピ
ング信号を強制的に出力する強制転流制御手段と、強制
転流終了時に前記直流電動機の回転子の位置を確認し
て、ドライブ回路の出力パターンを確定する回転子位置
確認手段とから構成されている。

【００１０】また、複数個の半導体スイッチ及びダイオ
ードをブリッジ結線したインバータ回路と、インバータ
回路により動作する直流電動機と、直流電動機の回転子
の位置を検出すると共に位置検出信号を発生する位置検
出回路と、位置検出回路の出力を基にインバータ回路の
半導体スイッチの動作を決定し転流パルスを出力する転
流回路と、直流電動機の回転数を可変にするチョッピン
グを行うためのチョッピング信号を発生するチョッピン
グ信号発生回路と、転流パルスとチョッピング信号とを
合成する合成回路と、合成回路の出力によりインバータ
回路の半導体スイッチを動作させるドライブ回路と、位
置検出回路の出力が得られない直流電動機の起動時に
は、合成回路に転流パルスとチョッピング信号を強制的
に出力する強制転流制御手段と、強制転流終了時にチョ
ッピング信号のデューティーを設定するトルクアップ回
路とから構成されている。

【００１１】また、冷凍サイクル装置の圧縮機を駆動す
る直流電動機と、冷凍サイクル装置の蒸発器の除霜を検
知する除霜検知手段と、除霜検知手段の出力でもって強
制転流終了時のチョッピング信号のデューティー値を設
定するトルクアップ回路とを備えた構成となっている。

【００１２】さらに、冷凍サイクル装置の圧縮機を駆動
する直流電動機と、圧縮機の吸入側冷媒状態を検知する
吸入側冷媒状態検知手段と、吸入側冷媒状態でチョッピ
ング信号のデューティーを設定するトルクアップ回路と
を備えた構成になっている。

【００１３】また、冷凍サイクル装置の圧縮機を駆動す
る直流電動機と、圧縮機の吸入側冷媒状態を検知する吸
入側冷媒状態検知手段と、圧縮機の吐出側冷媒状態を検
知する吐出側冷媒状態検知手段と、吸入側冷媒状態と吐
出側冷媒状態とでチョッピング信号のデューティーを設
定するトルクアップ回路とを備えている。

【００１４】

【作用】本発明は上記した構成によって、強制転流終了
した時点で、回転子位置確認手段により、回転子位置を
確認してから、ドライブ回路の出力パターンを確定して
いるため、転流失敗、及び脱調を防止することができ
る。

【００１５】また、強制転流終了時にトルクアップ回路
によりチョッピング信号のデューティーを設定でき、起
動時に負荷が大きく位相遅れが大きな場合でも、デュー
ティー値を大きくとることにより、脱調しにくくするこ
とができ、位置検出転流運転に引き込みやすくすること
ができる。

【００１６】さらに、冷凍サイクル装置の蒸発器の除霜
を検知することにより、除霜後の起動時の負荷トルクが
大きい場合でも、強制転流終了時点でトルクアップ値を
大きくとることにより起動失敗を防止できる。

【００１７】さらに、吸入圧力や吐出圧力により直接的
に起動時の直流電動機の負荷トルクを検出し、負荷トル
クに応じたトルクアップを行うことにより、負荷トルク
が大きい場合や、圧力がバランスしないで起動する場合
の起動失敗の影響をさらに少なくすることができる。

【００１８】

【実施例】以下本発明の実施例１の直流電動機制御装置
について図面を参照しながら説明する。

【００１９】図１は本発明の実施例１の圧縮機用電動機
制御装置の全体構成図である。図１において、１は交流
電源である。２は交流電源１の交流電圧を直流電圧に変
換する倍電圧整流回路であり、ダイオード２ａ〜２ｄと
コンデンサ２ｅ〜２ｆが接続された構成となっている。

【００２０】３はインバータ回路であり、半導体スイッ
チ（トランジスタ）３ａ〜３ｆが３相ブリッジ接続され
ており、かつ各々のトランジスタに並列・逆方向でダイ
オード３ｇ〜３ｌが接続されている。

【００２１】４は直流電動機であり、前記インバータ回
路３の出力により駆動される。５は往復動圧縮機であり
前記直流電動機４により駆動される。６は前記直流電動
機４の回転子（図示せず）の回転位置を検出すると共
に、位置検出信号を発生する位置検出回路であり、前記
直流電動機４の逆起電圧から位置を検出する方式であ
る。

【００２２】７は前記位置検出回路６の出力から前記イ
ンバータ回路３の半導体スイッチ３ａ〜３ｆを転流させ
る転流パルスを作り出す転流回路である。８は回転数指
令手段であり、前記直流電動機４の回転数指令信号を出
力する。９は回転数検出手段であり、前記位置検出回路
６の位置検出信号を一定期間（例えば０．５秒など）カ
ウントする。

【００２３】１０はデューティ設定手段であり、前記回
転数指令手段８の回転数指令信号と、前記回転数検出手
段９で検出された実際の回転数の差から、両者が一致す
るようにデューティ値を出力する。１１はチョッピング
信号発生回路であり、前記直流電動機４の回転数を可変
にするために、前記デューティ値に従い一定周波数でオ
ン／オフ比率の異なる波形を作り出す。

【００２４】１２はセンサレス運転部であり、前記位置
検出回路６、前記転流回路７、前記回転数指令手段８、
前記回転数検出手段９、前記デューティ設定手段１０、
前記チョッピング信号発生手段１１とから構成される。

【００２５】１３は起動時の出力パターンを記憶した強
制転流制御手段であり、前記直流電動機４の起動時には
前記位置検出回路６の出力が得られないため、前記転流
パルスと前記チョッピング信号とを出力する。

【００２６】１４は起動シーケンスパターン記憶手段で
あり、起動時に前記圧縮機５を正転させるための前記転
流パルスと前記チョッピング信号とを記憶している。

【００２７】１５は起動シーケンス運転部であり、前記
強制転流制御手段１３、前記起動シーケンスパターン記
憶手段１４とから構成される。

【００２８】１６は運転モード切り替え手段であり、起
動時には前記強制転流制御手段１３と後述する合成回路
１７とを接続し、起動後は前記転流回路７と前記チョッ
ピング信号発生回路１１とを前記合成回路２１に接続す
る。

【００２９】１７は合成回路であり、前記転流パルスと
前記チョッピング信号とを合成する。１８はドライブ回
路であり、前記合成回路１７の出力により前記インバー
タ回路３の半導体スイッチ３ａ〜３ｆをオン／オフさせ
る。

【００３０】１９は起動シーケンスによる強制転流終了
時点で回転子位置を確認する回転子位置確認手段であ
る。

【００３１】従って、強制転流が終了した時点で、回転
子位置を確認することができるので、強制転流時に負荷
が大きく、強制転流周期に対して同期が外れた場合で
も、強制転流終了時点の回転子位置を確認することによ
り、的確なドライブ出力パターンを得ることができるの
で、脱調を防止することができ、また、転流失敗を防止
することができる。

【００３２】次に、本発明の実施例２について、図面を
参照しながら説明する。図２は本発明の実施例２の直流
電動機制御装置の全体構成図である。図２において図１
に示した実施例１の直流電動機制御装置の全体構成図と
同様の構成のものは同番号を付し、説明を省略する。

【００３３】２０はトルクアップ回路であり、強制転流
終了時点でデューティー値を増大させている。これによ
り、強制転流時に位相遅れが大きくなった場合でも、瞬
間的に出力トルクをアップすることができ、脱調し停止
してしまうことを低減することができる。

【００３４】次に、本発明の実施例３について、図面を
参照しながら説明する。図３は本発明の実施例３の直流
電動機制御装置の全体構成図である。図３において図２
に示した実施例２の直流電動機制御装置の全体構成図と
同様の構成のものは同番号を付し、説明を省略する。

【００３５】２１は冷凍サイクル装置であって、２２は
蒸発器、２３は凝縮器、２４はキャピラリーなどの膨張
機構である。また２５はヒータであり、２６は除霜検知
手段である。冷凍サイクル装置２１は定期的にヒータ２
５により蒸発器２２の除霜を行っており、除霜後の起動
時には負荷トルクが大きい。従って、除霜検知手段２６
により除霜を検知し強制転流終了時にトルクアップ回路
でデューティー値を増大しのトルクアップを行うことに
より、除霜後の起動トルクが大きくなる場合でも、脱調
しにくくすることができる。

【００３６】次に、本発明の実施例４について、図面を
参照しながら説明する。図４は本発明の実施例４の直流
電動機制御装置の全体構成図である。図４において図３
に示した実施例３の直流電動機制御装置の全体構成図と
同様の構成のものは同番号を付し、説明を省略する。

【００３７】２７は吸入側冷媒状態検知手段であり、吸
入圧力あるいは蒸発器温度を検知するものである。

【００３８】圧力がバランスした状態では、吸入圧力が
高いほど起動トルクが大きくなる。そこで、吸入圧力の
状態検知することにより、トルクアップ回路２０のデュ
ーティー値の増大量を適正に設定することにより、負荷
トルクに応じた起動ができ、回転子の位相遅れや、位相
進みによる脱調を防止することができる。

【００３９】次に、本発明の実施例５について、図面を
参照しながら説明する。図５は本発明の実施例５の直流
電動機制御装置の全体構成図である。図５において図４
に示した実施例４の直流電動機制御装置の全体構成図と
同様の構成のものは同番号を付し、説明を省略する。

【００４０】２８は吐出側冷媒状態検知手段であり、吐
出圧力あるいは凝縮器温度を検知するものである。

【００４１】起動時の負荷は、吸入圧力と吐出圧力の状
態できまる。特に、圧力がバランスしていない場合に圧
縮機の起動を行う場合、起動トルクは吸入圧力が同じで
あればバランスしていない場合の方が大きい。従って、
吸入側及び吐出側の両方の冷媒状態を検知することによ
り、トルクアップ回路２０のデューティー値の増大量を
適正に設定することにより、アンバランスな圧力状態で
あっても、負荷トルクに応じた起動ができる。

【００４２】

【発明の効果】以上のように本発明の直流電動機制御装
置は、複数個の半導体スイッチ及びダイオードをブリッ
ジ結線したインバータ回路と、インバータ回路により動
作する直流電動機と、直流電動機の回転子の位置を検出
すると共に位置検出信号を発生する位置検出回路と、位
置検出回路の出力を基にインバータ回路の半導体スイッ
チの動作を決定し転流パルスを出力する転流回路と、直
流電動機の回転数を可変にするチョッピングを行うため
のチョッピング信号を発生するチョッピング信号発生回
路と、転流パルスとチョッピング信号とを合成する合成
回路と、合成回路の出力によりインバータ回路の半導体
スイッチを動作させるドライブ回路と、位置検出回路の
出力が得られない直流電動機の起動時には、合成回路に
転流パルスとチョッピング信号を強制的に出力する強制
転流制御手段と、強制転流終了時に前記直流電動機の回
転子の位置を確認して、ドライブ回路の出力パターンを
確定する回転子位置確認手段とから構成されているの
で、強制転流が終了した時点で、回転子位置を確認する
ことができる、強制転流時に負荷が大きく、強制転流周
期に対して同期が外れた場合でも、強制転流終了時点の
回転子位置を確認することにより、的確なドライブ出力
パターンを得ることができるので、脱調を防止すること
ができ、また、転流失敗を防止することができる。

【００４３】また、複数個の半導体スイッチ及びダイオ
ードをブリッジ結線したインバータ回路と、インバータ
回路により動作する直流電動機と、直流電動機の回転子
の位置を検出すると共に位置検出信号を発生する位置検
出回路と、位置検出回路の出力を基にインバータ回路の
半導体スイッチの動作を決定し転流パルスを出力する転
流回路と、直流電動機の回転数を可変にするチョッピン
グを行うためのチョッピング信号を発生するチョッピン
グ信号発生回路と、転流パルスとチョッピング信号とを
合成する合成回路と、合成回路の出力によりインバータ
回路の半導体スイッチを動作させるドライブ回路と、位
置検出回路の出力が得られない直流電動機の起動時に
は、合成回路に転流パルスとチョッピング信号を強制的
に出力する強制転流制御手段と、強制転流終了時にチョ
ッピング信号のデューティーを設定するトルクアップ回
路とから構成しているので、強制転流終了時点でデュー
ティー値を増大させている。これにより、強制転流時に
位相遅れが大きくなった場合でも、瞬間的に出力トルク
をアップすることができ、脱調し停止してしまうことを
低減することができる。

【００４４】また、冷凍サイクル装置の圧縮機を駆動す
る直流電動機と、冷凍サイクル装置の蒸発器の除霜を検
知する除霜検知手段と、除霜検知手段の出力でもって強
制転流終了時のチョッピング信号のデューティー値を設
定するトルクアップ回路回路とを備えた構成となってい
るので、除霜後の負荷トルクの大きい起動時には、除霜
を検知し強制転流終了時にトルクアップ回路でデューテ
ィー値を増大しのトルクアップを行うことにより、除霜
後の起動トルクが大きくなる場合でも、脱調しにくくす
ることができる。

【００４５】さらに、冷凍サイクル装置の圧縮機を駆動
する直流電動機と、圧縮機の吸入側冷媒状態を検知する
吸入側冷媒状態検知手段と、吸入側冷媒状態でチョッピ
ング信号のデューティーを設定するトルクアップ回路と
を備えた構成になっているので、吸入圧力の状態検知す
ることにより、トルクアップ回路のデューティー値の増
大量を適正に設定することにより、負荷トルクに応じた
起動ができ、回転子の位相遅れや、位相進みによる脱調
を防止することができる。

【００４６】また、冷凍サイクル装置の圧縮機を駆動す
る直流電動機と、圧縮機の吸入側冷媒状態を検知する吸
入側冷媒状態検知手段と、圧縮機の吐出側冷媒状態を検
知する吐出側冷媒状態検知手段と、吸入側冷媒状態と吐
出側冷媒状態とでチョッピング信号のデューティーを設
定するトルクアップ回路とを備えていることから、吸入
側及び吐出側の両方の冷媒状態を検知することにより、
トルクアップ回路２０のデューティー値の増大量を適正
に設定することにより、アンバランスな圧力状態であっ
ても、負荷トルクに応じた起動ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の圧縮機用電動機制御装置の
全体構成図

【図２】本発明の実施例２の圧縮機用電動機制御装置の
全体構成図

【図３】本発明の実施例３の圧縮機用電動機制御装置の
全体構成図

【図４】本発明の実施例４の圧縮機用電動機制御装置の
全体構成図

【図５】本発明の実施例５の圧縮機用電動機制御装置の
全体構成図

【符号の説明】

３ インバータ回路 ４ 直流電動機 ６ 位置検出回路 ７ 転流回路 １１ チョッピング信号発生回路 １３ 強制転流制御手段 １７ 合成回路 １８ ドライブ回路 １９ 回転子位置確認手段 ２０ トルクアップ回路 ２１ 冷凍サイクル装置 ２２ 蒸発器 ２６ 除霜検知手段 ２７ 吸入側冷媒状態検知手段 ２８ 吐出側冷媒状態検知手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 里村 尚 大阪府東大阪市高井田本通４丁目２番５ 号 松下冷機株式会社内 (72)発明者 渋谷 浩洋 大阪府東大阪市高井田本通４丁目２番５ 号 松下冷機株式会社内 (72)発明者 辻井 康浩 大阪府東大阪市高井田本通４丁目２番５ 号 松下冷機株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−239186（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H02P 6/20

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数個の半導体スイッチ及びダイオード
   をブリッジ結線したインバータ回路と、前記インバータ
   回路により動作する直流電動機と、前記直流電動機の回
   転子の位置を検出すると共に位置検出信号を発生する位
   置検出回路と、前記位置検出回路の出力を基に前記イン
   バータ回路の半導体スイッチの動作を決定し転流パルス
   を出力する転流回路と、前記直流電動機の回転数を可変
   にするチョッピングを行うためのチョッピング信号を発
   生するチョッピング信号発生回路と、前記転流パルスと
   前記チョッピング信号とを合成する合成回路と、前記合
   成回路の出力により前記インバータ回路の半導体スイッ
   チを動作させるドライブ回路と、前記位置検出回路の出
   力が得られない前記直流電動機の起動時には、前記合成
   回路に前記転流パルスと前記チョッピング信号を強制的
   に出力する強制転流制御手段と、強制転流終了時に前記
   直流電動機の回転子の位置を確認して、前記ドライブ回
   路の出力パターンを確定する回転子位置確認手段とから
   なる直流電動機制御装置。
2. 【請求項２】 複数個の半導体スイッチ及びダイオード
   をブリッジ結線したインバータ回路と、前記インバータ
   回路により動作する直流電動機と、前記直流電動機の回
   転子の位置を検出すると共に位置検出信号を発生する位
   置検出回路と、前記位置検出回路の出力を基に前記イン
   バータ回路の半導体スイッチの動作を決定し転流パルス
   を出力する転流回路と、前記直流電動機の回転数を可変
   にするチョッピングを行うためのチョッピング信号を発
   生するチョッピング信号発生回路と、前記転流パルスと
   前記チョッピング信号とを合成する合成回路と、前記合
   成回路の出力により前記インバータ回路の半導体スイッ
   チを動作させるドライブ回路と、前記位置検出回路の出
   力が得られない前記直流電動機の起動時には、前記合成
   回路に前記転流パルスと前記チョッピング信号を強制的
   に出力する強制転流制御手段と、強制転流終了時にチョ
   ッピング信号のデューティーを設定するトルクアップ回
   路とからなる直流電動機制御装置。
3. 【請求項３】 冷凍サイクル装置の圧縮機を駆動する直
   流電動機と、前記冷凍サイクル装置の蒸発器の除霜を検
   知する除霜検知手段と、前記除霜検知手段の出力でもっ
   て強制転流終了時のチョッピング信号のデューティー値
   を設定するトルクアップ回路とを備えた請求項２記載の
   直流電動機制御装置。
4. 【請求項４】 冷凍サイクル装置の圧縮機を駆動する直
   流電動機と、前記圧縮機の吸入側冷媒状態を検知する吸
   入側冷媒状態検知手段と、前記吸入側冷媒状態でチョッ
   ピング信号のデューティーを設定するトルクアップ回路
   とを備えた請求項２記載の直流電動機制御装置。
5. 【請求項５】 冷凍サイクル装置の圧縮機を駆動する直
   流電動機と、前記圧縮機の吸入側冷媒状態を検知する吸
   入側冷媒状態検知手段と、前記圧縮機の吐出側冷媒状態
   を検知する吐出側冷媒状態検知手段と、前記吸入側冷媒
   状態と前記吐出側冷媒状態とでチョッピング信号のデュ
   ーティーを設定するトルクアップ回路とを備えた請求項
   ２記載の直流電動機制御装置。