JP3487099B2 - モータ制御装置、冷凍・空調装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は同期モータを駆動す
る制御装置に関するものである。また圧縮機により冷媒
を循環させる冷凍・空調装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、エアコンや冷蔵庫の圧縮機の可変
速制御にインバータが用いられている。さらにエアコン
においては省エネ化を目的として、圧縮機の電動機にＤ
Ｃブラシレスモータが採用されてきている。一方、エア
コン等に使用される密閉型ロータリ圧縮機は、吸入・圧
縮・吐出の各行程での冷媒ガス圧変化が負荷トルクに作
用することが知られている。また、このガス圧による負
荷トルクは圧縮機の回転に同期して変動し、それに伴い
圧縮機の回転速度が周期的に変動し、圧縮機自体の振動
を生ずることも知られている。上記振動を抑制する手段
として、圧縮機の負荷トルクに同期して電動機の出力ト
ルクを変化させ、回転速度変動を抑制する方式（以下ト
ルク制御と称する）が提案されている。

【０００３】従来、ＤＣブラシレスモータを使用した制
御方式としては、例えば図２４に示した様な制御装置が
提案されている。なおこの例は、圧縮機の振動を抑制す
るよう負荷トルクに応じた電動機出力トルクを発生する
トルク制御を備えたものである。同図において、この制
御装置は、直流電源をスイッチングして圧縮機２内のブ
ラシレスモータ３に電圧を印可するインバータ１と、同
ブラシレスモータ３の電機子巻線の端子電圧Ｕ，Ｖ，Ｗ
を検出する電圧検出手段４と、同電圧検出手段４の出力
する各相の電圧情報に基づいて、ブラシレスモータの回
転子の位置を演算する位置検出手段５と、その位置検出
信号と、外部より与えられる運転周波数指令信号に基づ
いてインバータのスイッチ駆動信号を作成する電圧制御
手段７と、で構成される。

【０００４】また上記電圧制御手段７は、外部より与え
られる運転周波数指令に基づき平均出力電圧指令を決定
するを出力電圧演算部８と、前記出力電圧演算部８の出
力する平均電圧指令値と位置検出手段５の出力する回転
子位置信号をもとに３相の電圧指令を作成しその電圧指
令からインバータ１内の６個のスイッチを各々ＰＷＭ駆
動する６本の制御信号を作成する駆動信号生成部９と、
前記制御信号を前記インバータ１内スイッチを駆動でき
る電圧に変換するドライバ部１０とで構成される。また
上記駆動信号生成部は、圧縮機の回転角位相に依存する
圧縮機の負荷トルク脈動に対応した出力電圧の補正量を
出力するトルク制御部１２と、出力電圧演算部８とトル
ク制御部１２の出力をうけてＰＷＭ信号を作成するＰＷ
Ｍ信号作成部１１により構成される。

【０００５】次に従来の制御装置の動作について説明す
る。出力電圧演算部８に対して外部から圧縮機の回転周
波数指令ｆ＊を与えると、その回転数に対応するインバ
ータの出力電圧の指令値Ｖ＊が作成され、ＰＷＭ信号作
成部１１からは例えば図１８に示すような信号が出力さ
れる。ＰＷＭ制御部は与えられた電圧指令に基づいて各
時刻におけるチョッピングスイッチ（例えばＳｕｐ、Ｓ
ｖｐ、Ｓｗｐ）のパルス幅を変化し、出力する。インバ
ータ１からの電圧を印加するとＤＣブラシレスモータ３
が電圧周波数に同期して回転を開始する。この時のＵ相
のスイッチ制御信号Ｓｕｐ、Ｓｕｎおよび相電圧波形は
図１９（ａ）〜（ｃ）に示す様な波形となる。位置検出
手段５はこの波形から誘起電圧のゼロクロス情報のみを
抽出し、これをトリガとして回転位置情報作成し出力す
る。さらにＰＷＭ信号生成部１１はこの回転位置情報を
入力し、各相スイッチ切り替えを行う。トルク制御部１
２は、ブラシレスモータ３の回転子の１回転を複数区間
（たとえば３相４極のブラシレスモータであれば１２等
分）に分割し、各区間（π／６）毎に変動負荷に対応し
た１２個のトルク変化量（トルクデータ）を予め記憶し
ておき、ブラシレスモータへ電圧印加を行う際に、上記
トルクデータに基づく補正電圧を出力する。これにより
圧縮機の負荷トルク脈動に応じた電流波形を発生（図２
３参照）、負荷トルクとモータ出力トルクとの差を最小
化し回転速度変動および振動を抑制する。圧縮機の負荷
トルク特性は回転位相に同期することから、インバータ
の出力電流も回転位相に同期して変化する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】回転位置情報の抽出方
法の例を図１９および図２０に基づき説明する。図１９
（ａ）はインバータ相端子電圧波形である。位置検出は
相の電圧を出力していない電気角６０゜の区間（図１９
のＴ１）において相端子電圧が基準電圧をクロスするこ
とを検出することにより行われる。図１９のＴ２はモー
タのインダクタンス成分による電流（環流）により相電
圧が０ないしＶｄｃに固定される区間（環流区間）であ
る。環流区間の長さは、モータのインダクタンス、抵
抗、環流直前の初期電流値、及び母線電圧Ｖｄｃに依存
する。環流直前の初期電流値と環流電流とは正の相関関
係にあり、インバータ出力電流が増加すると環流期間も
増加する。

【０００７】誘起電圧による位置検出手段５は環流区間
による端子電圧極性変化を除去するため端子電圧信号
（図２０（ａ））をフィルタ処理し、誘起電圧極性情報
（図２０（ｂ））を得る。さらに各時点における不通電
状態にある相について上記フィルタ後端子電圧信号をそ
の平均電圧と比較し、比較結果の極性が変化したことを
検出して誘起電圧のゼロクロス時刻（図２０（ｃ））を
得、回転位相角を求める。上記の位置検出処理は、モー
タの相電圧がゼロクロスする周期すなわち電気角の６０
゜毎に行われる。従って、回転周波数が高くなるほど位
置検出が可能な時間は短くなり、また位置検出の処理回
数が増加する。

【０００８】さらにトルク制御が行われている場合、電
流が回転位相に同期して変化し、上記環流電流および環
流期間の最大値が増加することから、位置検出が可能な
時間がさらに短くなり上記の位置検出処理はより困難と
なる。図２２は位置回転中に電流ピーク値が脈動する場
合のゼロクロスを検出を示す図である。電流が大きく流
れると（図２２）環流が増加し、フィルタ後の端子電圧
波形でも環流のタイミングでゼロクロス生じ、誘起電圧
ゼロクロスを誤検出する問題が生じる。回転位相に同期
した電流ピーク値の脈動はトルク制御だけではなく、Ｄ
Ｃブラシレスモータの界磁の磁力ばらつき等でも発生
し、トルク制御同様位置検出処理に影響を及ぼす。

【０００９】上記のように、従来の装置においては例え
ばモータを高回転で運転すると、回転周波数に比例して
位置検出処理回数が増加する。この回数が、位置検出手
段の処理能力を越えると、正常な位置検出動作ができな
くなりモータの回転速度変動、振動、脱調等を発生する
おそれがあった。またトルク制御時およびモータの界磁
の磁力ばらつき時は回転位相に同期してインバータの出
力電流のピーク値が変動するため、出力電流がピークと
なる位相では環流時間が長くなり位置検出ができないな
どの問題もあった。この発明はこのような問題に鑑みな
されたものであり、トルク制御時などで誘起電圧極性が
正常に検出できない位相がある場合においても位置検出
を良好に行い、また位置検出の処理負荷を軽減する制御
装置を提案するものである。又この発明は圧縮機モータ
を制御する際信頼性の高い冷凍・空調装置を提案するも
のである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に係るモータ制
御装置は、モータを駆動する電圧を検出して得たモータ
のロータの回転位置情報と回転数指令情報よりインバー
タのＰＷＭ信号を算出する電圧制御手段と、電圧制御手
段により制御され回転中のロータの回転速度、回転角度
及びこの回転角度を得た時刻からの経過時間よりロータ
の回転位置情報を演算する演算手段と、を備え、所定の
区間に演算手段にて得られたロータの回転位置情報を使
用するものである。

【００１１】請求項２に係るモータ制御装置は、ロータ
の回転角度又は位相により所定の区間かどうかを判断す
る。

【００１２】請求項３に係るモータ制御装置は、ロータ
の回転数により所定の区間かどうかを判断する。

【００１３】請求項４に係るモータ制御装置は、所定の
時間の間演算された回転位置情報によりインバータのＰ
ＷＭ信号を算出する。

【００１４】請求項５に係るモータ制御装置は、所定の
区間は電気角６０゜以上である。

【００１５】請求項６に係るモータ制御装置は、所定の
区間の間モータを駆動する電圧を検出してロータの回転
位置情報を得る信号処理を禁止する。

【００１６】請求項７に係る冷凍・空調装置は、冷媒を
吸入、吐出して冷媒回路内を循環させる圧縮機と、圧縮
機を駆動するモータを制御する信号を算出する電圧制御
手段と、電圧制御手段の信号を算出するため、モータの
ロータの回転位置情報をモータの電圧から検出する回転
位置検出手段と、モータのロータの回転位置情報をロー
タの回転速度、回転角度及びこの回転角度を得た時から
の経過時間より演算する演算手段と、を備え、特定の条
件において所定の区間に演算手段からの回転位置情報を
回転位置検出手段からの回転位置情報より優先させる。

【００１７】請求項８に係る冷凍・空調装置は、モータ
の負荷、又は、モータに供給される電流が一定値をこえ
た場合に演算手段からの回転位置情報を優先させる。

【００１８】請求項９に係る冷凍・空調装置は、圧縮機
の所定回転位置範囲にて演算手段からの回転位置情報を
優先させる。

【００１９】請求項１０に係る冷凍・空調装置は、モー
タの回転速度により、もしくは速度指令信号により、演
算手段からの回転位置情報を優先させる。

【００２０】請求項１１に係る冷凍・空調装置は、所定
の区間に回転位置検出手段の信号処理を禁止する。

【００２１】請求項１２に係るモータ制御装置は、モー
タを駆動するためのインバータと、インバータの出力端
に発生する電圧を検出する電圧検出手段と、電圧検出手
段の出力する電圧信号から前記モータのロータの回転位
置情報を出力する位置検出手段と、回転位置情報と回転
数指令情報より前記インバータのＰＷＭ信号を算出する
電圧制御手段と、電圧検出手段の出力する電圧信号の入
力を所定の区間禁止することを前記位置検出手段に対し
指令する位置検出制御手段と、位置検出制御手段の出力
が電圧検出禁止である場合は電圧信号の状態を無視し過
去の回転速度、位相、およびこの位相を検出した時刻か
らの経過時間よりロータの回転位置情報を演算し出力す
る位置検出手段と、を備えたものである。

【００２２】請求項１３に係るモータ制御装置は、ロー
タの回転位置に応じて変動する負荷トルク変動を抑制す
るトルク制御手段と、を備え、モータに供給される電
流、又は、モータの回転位置に応じて所定の区間を設定
する。

【００２３】請求項１４に係るモータ制御装置は、ロー
タの回転位置に応じて変動する負荷トルク変動を抑制す
るトルク制御手段と、を備え、このトルク制御手段の出
力信号に基づき所定の区間を設定する。

【００２４】請求項１５に係るモータ制御装置は、演算
によるロータの回転位置情報を使用する制御の際モータ
に供給される電流を制限する。

【００２５】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．この発明の実施の形態の一例を、図１に
基づき説明する図１において、１はインバータ、２はモ
ータ３を内蔵する圧縮機、７は電圧制御手段であって、
出力電圧演算部８、駆動信号生成部９、ドライバ部１０
を有する。モータは同期モータならなんでも可であるが
ここではＤＣブラシレスモータの一例で説明する。４は
電圧検出手段、６は予め定められたタイミングにて電圧
検出禁止および許可を示す信号（以下位置検出制御信号
と称する）を出力する位置検出制御手段、５は上記位置
検出制御信号と電圧信号より位置検出信号を出力する位
置検出手段である。また、位置検出手段５は、誘起電圧
極性の変化タイミングからの経過時間を測定するタイマ
１３と同変化タイミングの回転位相を記憶する初期位相
記憶部１５と圧縮機回転速度を記憶する速度記憶部１４
とを有している。次に動作について説明する。位置検出
制御信号の例を図２１（ｄ）に示す。なお同図は、回転
角度（位相）にて位置検出制御（検出許可・禁止）を行
う例であり、論理はＨレベルで電圧検出禁止を意味する
（以下Ｌレベルは検出許可、Ｈレベルは検出禁止を示
す）。なお同信号がＨレベルとなる期間は、回転角度、
回転数、もしくは時間等で規定されてもよい。

【００２６】センサレスＤＣブラシレスモータで１２０
゜通電方式における電気角検出では、各相の電圧を監視
すると不通電区間、例えばＵ相で約−３０゜〜３０゜及
び１５０゜〜２１０゜に誘起電圧があらわれ、各相の電
圧の極性が変化するタイミングで電気角が６０゜毎の分
解能をもって判断される。

【００２７】４極モータの場合、電気角周期は回転周期
の約１／２となるが圧縮機の圧縮トルクが回転周期に同
期して変動するため圧縮機の１回転周期に対し、負荷ト
ルク小の期間と負荷トルク大の期間が存在し、かつ、こ
の２つの電気周期が異なり、この周期の差を検出して、
分解能１８０゜の回転角を検出できる。この回転角検出
方式と上述の電気角検出方式を組合せることにより分解
能３０゜までにすることができる。なお回転角を検出す
る場合には電気角検出を伴うことになる。

【００２８】まず位置検出制御手段６の動作の例として
回転位相（角度）を基準に位置検出制御信号を出力する
様にした例を図３に示す。また基準を回転数及び時間と
した例をそれぞれ第４図、第５図に示す。まず図３にお
ける位置検出制御手段の動作を説明する、まず現在の回
転位相ないし電気角位相を調べ、その位相が予め定めら
れた位置検出許可位相であるかどうかを調べる（第３図
Ｓ３０１〜３０２）。ここで検出許可位相である場合は
電圧検出許可状態と判断し、位置検出制御信号をＬレベ
ル（検出許可）で出力する（第３図Ｓ３０４〜３０
６）。また検出許可位相でなかった場合は、位置検出制
御信号をＨレベル（検出許可）で出力する（第３図Ｓ３
０５〜３０６）。

【００２９】なお、この説明では電圧検出手段４で検出
した電圧信号の出力を位置検出手段５に入力することを
禁止することにより電圧信号の状態を無視して演算によ
る信号を位置検出手段から出力させる位置制御手段を設
ける説明を行ったが、常にインバータ出力電圧又はモー
タ誘起電圧を検出し回転位置を得ることと、この電圧の
極性変化を常に検出し、回転速度と時間の積から回転位
置を演算し回転位置を得ることとを行っていることによ
り所定区間だけ演算を優先させる構成であればどのよう
な装置でもよい。

【００３０】例えば後に述べる特定の情報が得られた時
にのみ演算による情報を優先させて使用する。あるいは
常に両者を比較し、回転位置情報が所定の範囲からはず
れて異なる場合に演算による情報を優先させるなどの装
置が可能である。この結果、従来不安定になりがちだっ
た高速や高負荷時等の運転において、あるいはノイズ等
により信号処理エラーが発生した場合でも安定な制御に
より良好な運転を継続できるようになる。

【００３１】次に、制御の基準信号を回転数とした場合
の位置検出制御手段６の動作の例を第４図にて説明す
る。所定の相の誘起電圧ゼロクロスを検出し、回転をカ
ウントする（第４図Ｓ４０１〜４０２）。カウント数が
予め設定された最大値Ｎとなったらカウント値をリセッ
トする（第４図Ｓ４０３〜４０４）。さらに上記カウン
ト値が予め設定された電圧検出許可回転カウント値Ｎ１
（ただしＮ１＜Ｎ）であるかを調べ、真であれば位置検
出制御信号をＬレベル（検出許可）、偽であればＨレベ
ル（検出禁止）とする（第４図Ｓ４０５〜４０８）。

【００３２】また制御の基準信号を回転位相と時間とし
た場合の位置検出制御手段６の動作の例は第５図の通り
となる。電圧検出禁止の判断は第３図と同様であるが、
禁止状態に移行した際に内部のタイマを起動し、タイマ
が所定の時刻でＯＦＦするまで禁止状態（位置検出制御
信号Ｈレベル）となるよう制御する（第５図Ｓ５０１〜
５０６）。タイマがＯＦＦした場合は位置検出制御信号
をＬレベルとして電圧検出を許可とする（第５図Ｓ５０
５〜５０６）。なお電圧検出許可時は図１９、２０の如
く誘起電圧情報により回転位置情報を得ることができ
る。

【００３３】次に位置検出手段５の動作について図２に
て説明する。位置検出手段５は、位置検出制御手段６の
出力が電圧検出許可であるか電圧検出禁止であるかを判
断する（図２Ｓ２０１）。電圧検出許可であった場合は
相端子電圧の極性を検出し前回検出した極性との変化を
調べる（第２図Ｓ２０２）。さらに変化があった場合は
圧縮機の回転速度を演算して速度記憶部１４にセット
し、各相電圧の極性に基づき初期位相記憶部１５に現在
の電気角位相をセットし、タイマ１３をリセットした
後、現在の回転位相値（初期位相データと同じ値）を出
力する（第２図Ｓ２０３〜２０８）。電圧極性に変化が
なかった場合および電圧検出禁止の場合は、上記の電圧
極性検出処理を休止し、現在のタイマ値Ｔｔ、回転速度
Ｖｒ、初期位相値θ０をそれぞれタイマ１３、速度記憶
部１４、初期位相記憶部１５より読み込んでＴｔ×Ｖｒ
＋θ０を計算し、現在の回転位相値として出力する（第
２図Ｓ２０７〜２０８）。すなわち極性変化位相は過去
の位相であり、この位相からの経過時間により演算され
る。

【００３４】このようにして得られた現在の回転位相を
元に電圧制御手段７は、インバータ１のスイッチ素子の
制御信号を作成する。なお、電圧検出禁止期間を回転角
６０゜以上とすることにより、少なくとも１回の電圧極
性検出処理を省略することができるので、位置検出処理
を行う装置の処理負荷の低減効果が高まり高回転化が可
能となる。上記のように位置検出制御手段６が発する位
相検出制御信号がＨレベルの際は誘起電圧のゼロクロス
検出処理が不要のため、位置検出手段５ではこの処理に
かかる演算負荷の軽減が可能となる。なお位置検出手段
の動作はモータの種類により異なりゼロクロス検出でな
くともよい。

【００３５】なお上記の実施例では電圧検出禁止となる
所定区間を位置検出制御信号の長さとし、所定区間の管
理は位置検出制御手段で行うような方法で説明したが、
前記所定区間の管理は位置検出手段であっても良い、す
なわち、電圧検出禁止時位置検出制御手段からはトリガ
パルスを発する様にし、位置検出手段では前記トリガパ
ルスを受けた時点で所定区間の位置検出禁止状態に移行
するように動作させても同等の効果を得られる。このよ
うに回転位置は回転速度と時間の積から演算すればよい
ことになる。

【００３６】実施の形態２．次に別の実施の形態の例を
示す。制御装置の１実施例の構成を図６に基づき説明す
る。同図において１６は直流母線電流を検出する電流検
出手段である。電流検出手段１６で検出された電流値は
位置検出制御手段６に出力される。この制御装置の主た
る効果をもたらす位置検出制御手段６の動作を図７を用
いて説明する。位置検出制御手段６はまず電流検出手段
１６の出力する母線電流値を入力し、所定値と比較す
る。電流値が所定値を越えている場合、位置検出制御手
段６は位置検出手段５に対し電圧検出禁止を発する（Ｓ
７０１〜７０２）。また電流値が所定値以下である場
合、位置検出制御手段６は位置検出手段５に対し電圧極
性検出の入力許可を発する（Ｓ７０３）。

【００３７】次の例の制御装置の１実施例の構成を図８
に基づき説明する。同図において６は、回転位置情報を
入力して位置検出制御信号を出力する位置検出手段であ
り、１２は圧縮機の回転位相に同期した脈動トルクを相
殺するよう電圧指令を補正するトルク制御手段である。

【００３８】この例で述べた制御装置の動作を説明す
る。ます図８でトルク制御部１２で行われるトルク制御
について説明する。トルク制御は圧縮機が吸入・圧縮・
吐出の各行程を繰り返すことによって変動する負荷トル
クに応じてモータの出力トルクを変化させ、一回転中の
速度変動を抑制し、圧縮機の振動を抑制するものであ
る。圧縮機の一回転中の負荷トルクは吐出直前時に最大
となり吸入時に最小となる。すなわち負荷トルク脈動は
圧縮機の回転角度に依存する。本実施例では回転位相に
同期したした負荷トルクデータの推定値を記憶する方式
にて実現した例を説明する。すなわち図８のトルク制御
部１２は予め回転位相毎のトルクデータ（図２３参照）
を有し、ＤＣブラシレスモータへ電圧を印加する際、現
在の回転位相におけるトルクデータを読み出し、その負
荷トルク変動量に応じたトルクをモータが出力するよう
出力電圧指令に補正を行う。位置検出制御手段６は、位
置検出手段５の出力する回転位相情報を入力し現在の位
相が圧縮機負荷トルクのピークの位相近傍であるか判断
する（第９図Ｓ９０１）。負荷トルクのピークの位相近
傍である場合、電圧検出禁止の指令を位置検出手段に対
して出力する（Ｓ９０２）。また上記位相以外にある場
合は電圧検出許可の指令を位置検出手段に対して出力す
る（Ｓ９０３）。よってトルク制御手段１２により電流
が大に制御される所定の位相（高負荷トルク位相）にお
いて、位相検出手段５は誘起電圧ゼロクロス検出を行わ
ないよう制御され、誘起電圧ゼロクロスの誤検出が無
く、圧縮機の回転速度を安定に保つことができる。

【００３９】次の制御装置の１実施例の構成を図１０に
基づき説明する。同図において６は、回転位置情報を入
力して位置検出制御信号を出力する位置検出手段であ
り、１２は圧縮機の回転位相に同期した脈動トルクを相
殺するよう電圧指令を補正するトルク制御手段である。
制御装置において主たる効果をもたらす位相検出制御手
段６の動作を第１１図に基づき説明する。位置検出制御
手段６は、トルク制御手段１２の出力する負荷トルク値
から、負荷トルク値に現在の位相が環流時間が長い位相
かどうかを推定する（図１１Ｓ１１０１）。環流時間が
所定時間より長いと推測された場合、電圧検出禁止の指
令を位置検出手段に対して出力する（Ｓ１１０２）。ま
た環流時間が所定時間より短いと推測される場合は電圧
検出許可の指令を位置検出手段に対して出力する（Ｓ１
１０３）。よってトルク制御手段１２により電流が大に
制御される所定の位相（高負荷トルク位相）において、
位相検出手段５は誘起電圧ゼロクロス検出を行わないよ
う制御されるため、誘起電圧ゼロクロスの誤検出が無
く、圧縮機の回転速度を安定に保つことができる。

【００４０】次の制御装置の１実施例の構成を図１２に
基づき説明する。同図において１６はインバータ１の直
流電流を検出する電流検出手段、１７は速度指令情報と
現在の回転速度情報と位置検出制御信号とから電流指令
を作成する速度制御部である。この制御装置において主
たる効果をもたらす速度制御部１７の動作を図１３に基
づき説明する。速度制御部１７は、位置検出制御手段６
の出力する位相検出制御信号を調べ、電圧検出禁止であ
れば電流指令値を減らす（図１３Ｓ１３０１〜１３０
４）。また、電圧検出許可である場合は速度指令と現在
の回転速度とを比較する（Ｓ１３０２）。比較の結果、
実速度が大であれば電流指令を減らし、また速度指令が
大であれば電流指令を増やし（Ｓ１３０３）、また両者
が一致すれば電流指令を変えないよう制御する。よっ
て、過電流運転時に生じる位相検出が不能状態を検出し
てインバータ出力を下げるので、継続的に圧縮機を運転
することができる。

【００４１】次の制御装置の１実施例の構成を図１４に
基づき説明する。同図において６は位置検出手段５の出
力する回転位相及び回転速度情報を入力して位相検出制
御信号を出力する位置検出制御手段である。次に制御装
置において主たる効果をもたらす位置検出制御手段６の
動作を図１５に基づき説明する。位置検出制御手段６
は、現在の回転位相情報を入力し高負荷トルク位相であ
るか調べる（図１５Ｓ１５０１）。高負荷トルク位相で
ない場合は位相検出制御信号を検出許可として出力す
る。また高負荷トルク位相である場合は回転速度情報を
入力し、所定の回転速度以上であるか否かを調べる（Ｓ
１５０２）。回転速度が所定速度より大である場合は環
流による誘起電圧検出ができない可能性があるため位相
検出制御信号を電圧検出禁止として出力する（Ｓ１５０
３）。回転速度が所定速度より小さい場合は、電圧検出
が可能であるので位相検出制御信号を電圧検出許可とし
て出力する（Ｓ１５０４）。すなわち、最も誘起電圧検
出が困難となる高回転時の大電流位相のみを電圧検出禁
止とするため、通常時の回転速度を安定に制御しつつ、
誘起電圧検出不可時の回転速度の安定化を図ることがで
きる。

【００４２】次の制御装置の１実施例の構成を図１６に
基づき説明する。同図において６は位置検出手段５の出
力する回転位相及び回転速度指令情報を入力して位相検
出制御信号を出力する位置検出制御手段である。次に制
御装置において主たる効果をもたらす位置検出制御手段
６の動作を図１７に基づき説明する。位置検出制御手段
６は、現在の回転位相情報を入力し高負荷トルク位相で
あるか調べる（図１７Ｓ１７０１）。高負荷トルク位相
でない場合は位相検出制御信号を検出許可として出力す
る。また高負荷トルク位相である場合は回転速度指令情
報を入力し、所定の回転速度以上であるか否かを調べる
（Ｓ１７０２）。回転速度指令が所定速度より大である
場合は環流による誘起電圧検出ができない可能性がある
ため位相検出制御信号を電圧検出禁止として出力する
（Ｓ１７０３）。回転速度指令が所定速度より小さい場
合は、電圧検出が可能であるので位相検出制御信号を電
圧検出許可として出力する（Ｓ１７０４）。すなわち、
最も誘起電圧検出が困難となる高回転時の大電流位相の
みを電圧検出禁止とするため、通常時の回転速度を安定
に制御しつつ、誘起電圧検出不可時の回転速度の安定化
を図ることができる。

【００４３】上記の通りこの制御装置では、位置検出制
御手段６が電圧検出禁止を指令する期間では、誘起電圧
のゼロクロス検出を行わずに回転位相を算出するので、
誘起電圧検出処理にかかる時間を節約することができ、
運転の高速化（高回転化）が可能である。また、この制
御装置では、電圧検出禁止を指令する期間が回転角度で
あるため、モータ１回転中に１回以上位置検出が行われ
るため、低慣性のモータにおいても安定に動作できる。
また、この制御装置では、電圧検出禁止を指令する期間
が回転数であるため、位相検出禁止期間が長く、位相検
出処理低減効果が高まる。また、この制御装置では、電
圧検出禁止を指令する期間が時間であるため、位置検出
制御手段が回転速度情報を必要とせず、簡易に構成でき
る。また、この制御装置では、電圧検出禁止区間におい
て少なくとも１回以上の電圧検出処理を休止できるた
め、誘起電圧検出処理にかかる負荷が低減し運転の高速
化（高回転化）が可能である。

【００４４】また、この制御装置では、位置検出制御手
段６はインバータ直流側あるいは相出力電流を監視し、
その値が所定の値を超えた場合に電圧検出禁止を位置検
出手段５に対して指令するので、モータ界磁のアンバラ
ンス時あるいはトルク制御時など電流が脈動する条件下
においてもＤＣブラシレスモータ３を安定に駆動するこ
とができる。また、この制御装置では、位置検出制御手
段６はインバータ出力電流が大きい位相や圧縮機の１回
転の内の所定位置範囲において電圧検出禁止を指令する
ので、トルク制御により電流が脈動する条件下において
もＤＣブラシレスモータ３を安定に駆動することができ
る。また、この制御装置では、位置検出制御手段６はイ
ンバータ出力電流が大きい位相において電圧検出禁止を
指令するので、トルク制御により電流が脈動する条件下
においてもＤＣブラシレスモータ３を安定に駆動するこ
とができる。また、この制御装置では、速度制御部１７
は位置検出制御手段６の出力する電圧検出禁止の指令を
うけてインバータの出力電流を抑制するよう作用するの
で過電流状態が連続せず、位置検出を安定に行うことが
可能である。また、この圧縮機の制御装置では、圧縮機
回転周波数を監視し、同周波数が所定値を越えた場合に
のみ電圧検出禁止を位置検出手段５に対して指令可能で
あるので、圧縮機２の低速運転時の速度安定性を保持し
つつ高速運転時の電流脈動条件下における安定駆動を可
能としている。また、この圧縮機の制御装置では、圧縮
機回転周波数指令を監視し、同周波数が所定値を越えた
場合にのみ電圧検出禁止を位置検出手段５に対して指令
可能であるので、圧縮機２の低速運転時の速度安定性を
保持しつつ高速運転時の電流脈動条件下における安定駆
動を可能としている。

【００４５】エアコンや冷蔵庫のような冷凍・空調装置
は冷媒回路内を循環させる圧縮機が同期モータにより駆
動される。エアコン等に使用される圧縮機は、吸入・圧
縮・吐出の各行程での冷媒ガス圧変化が負荷トルクに作
用することが知られている。また、このガス圧による負
荷トルクは圧縮機の回転に同期して変動し、それに伴い
圧縮機の回転速度が周期的に変動し、圧縮機自体の振動
を生ずることも知られている。上記振動を抑制する手段
として、圧縮機の負荷トルクに同期して電動機の出力ト
ルクを変化させ、回転速度変動を抑制している。

【００４６】このトルク制御はブラシレスモータ３の回
転子の１回転を複数区間（たとえば３相４極のブラシレ
スモータであれば１２等分）に分割し、各区間（π／
６）毎に変動負荷に対応した１２個のトルク変化量（ト
ルクデータ）を予め記憶しておき、ブラシレスモータへ
電圧印加を行う際に、上記トルクデータに基づく補正電
圧を出力する。これにより圧縮機の負荷トルク脈動に応
じた電流波形を発生（図２３参照）、負荷トルクとモー
タ出力トルクとの差を最小化し回転速度変動および振動
を抑制する。しかも効率や騒音対策のため高い周波数で
のモータ駆動により信頼性の高い性能の良い冷凍空調装
置を得ようとする場合、本発明のような圧縮機の制御装
置を使用することにより安定駆動が可能となり実用価値
の高い装置が得られることになる。

【００４７】

【発明の効果】上述のごとく請求項１に係るこの発明の
モータ制御装置は、電圧を検出せずに演算で求めた回転
位置を使用する区間を設けたので、高速化しても安定な
制御が行える。

【００４８】請求項２に係るこの発明は、所定の区間を
ロータの回転角度又は位相により判断しており、低慣性
のモータにおいても安定に動作できる。

【００４９】請求項３に係るこの発明は、所定の区間を
ロータの回転数により判断しており、安定な制御を長い
区間にわたり行える。

【００５０】請求項４に係るこの発明は、所定時間の間
演算された回転位置情報によりインバータのＰＷＭ信号
を算出するので、簡単な構成で、良好な運転を保つこと
ができる。

【００５１】請求項５に係るこの発明は、所定の区間に
少なくとも１回以上の電圧検出にもとづく制御を行わな
くてすみ、確実な制御が行える。

【００５２】請求項６に係るこの発明は、電圧検出によ
る信号処理を禁止するので、信号処理にかかる時間を節
約でき運転の高速化が可能である。

【００５３】請求項７に係るこの発明は、特定の条件に
おいて演算による回転位置情報を優先させるので良好な
運転を継続できる信頼性の高い冷凍・空調装置を得るこ
とができる。

【００５４】請求項８に係るこの発明は、モータの負荷
又はモータに供給される電流が一定値を越えた場合に演
算された回転位置情報を優先させるので大電流や変動電
流時にも安定した運転が行える。

【００５５】請求項９に係るこの発明は、圧縮機の所定
回転位置にて演算された回転位置情報を優先させるの
で、高出力トルク位相時やトルク脈動を制御したため電
流が制限された場合にも安定した運転が行える。

【００５６】請求項１０に係るこの発明は、回転速度も
しくは速度指令信号により演算手段からの回転位置情報
を優先させるので圧縮機は低速から高速までの広い範囲
での運転が可能となり、様々な運転がおこなえて使い勝
手の良い冷凍・空調装置が得られる。

【００５７】請求項１１に係るこの発明は、所定の区間
に回転位置検出手段の信号処理を禁止するので高い回転
の圧縮機を使用でき、効率の良い耳ざわりな音のない運
転が行える冷凍・空調装置を得ることができる。

【００５８】請求項１２に係るこの発明は、電圧信号の
入力を所定の区間禁止するので電圧検出処理にかかる時
間を節約できるモータ制御装置を得ることができる。

【００５９】請求項１３に係るこの発明は、トルク制御
手段を備え、モータに供給される電流に応じて、又は、
モータの回転位置に応じて電圧信号による回転位置情報
を使用しない所定の区間を設定するので、電流が脈動し
ても安定に運転を続けられるモータ制御装置を得ること
ができる。

【００６０】請求項１４に係るこの発明は、トルク制御
手段の出力信号にもとづいて所定の区間を設定するの
で、トルク制御を使用しても安定な運転を続けられる制
御範囲を拡大できる。

【００６１】請求項１５に係るこの発明は、演算による
ロータの回転位置情報を使用する制御の際、モータに供
給される電流を制限するので過電流状態を継続させず安
定な運転を継続できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態であるモータ制御装置
の構成図である。

【図２】 この発明の実施の形態の一例の位置検出手段
のフローチャートである。

【図３】 この発明の実施の形態の一例の位置検出制御
手段のフローチャートである。

【図４】 この発明の実施の形態の他の例の位置検出制
御手段のフローチャートである。

【図５】 この発明の実施の形態の他の例の位置検出制
御手段のフローチャートである。

【図６】 この発明の実施の形態の他の例の制御装置の
構成図である。

【図７】 この発明の実施の形態の他の例の位置検出制
御手段のフローチャートである。

【図８】 この発明の実施の形態の他の例の制御装置の
構成図である。

【図９】 この発明の実施の形態の他の例の位置検出制
御手段のフローチャートである。

【図１０】 この発明の実施の形態の他の例の制御装置
の構成図である。

【図１１】 この発明の実施の形態の他の例の位置検出
制御手段のフローチャートである。

【図１２】 この発明の実施の形態の他の例の制御装置
の構成図である。

【図１３】 この発明の実施の形態の他の例の速度制御
部の動作のフローチャートである。

【図１４】 この発明の実施の形態の他の例の制御装置
の構成図である。

【図１５】 この発明の実施の形態の他の例の位置検出
制御手段のフローチャートである。

【図１６】 この発明の実施の形態の他の例の制御装置
の構成図である。

【図１７】 この発明の実施の形態の他の例の位置検出
制御手段のフローチャートである。

【図１８】 この発明の制御装置のインバータ駆動信号
を示す説明図である。

【図１９】 この発明の制御装置のインバータ駆動信号
および端子電圧極性検出信号を示す説明図である。

【図２０】 この発明の誘起電圧ゼロクロス検出タイミ
ングを示す説明図である。

【図２１】 この発明の電圧ゼロクロス検出タイミング
を示す説明図である。

【図２２】 この発明の過電流時の電圧ゼロクロス検出
を示す説明図である。

【図２３】 この発明の制御装置のトルク制御部のトル
クデータの例を示す説明図である。

【図２４】 従来の制御装置の構成図である。

【符号の説明】

１ インバータ、２ 圧縮機、３ ＤＣブラシレスモー
タ、４ 電圧検出手段、５ 位置検出手段、６ 位置検
出制御手段、７ 電圧制御手段、８ 出力電圧演算部、
９ 駆動信号生成部、、１０ ドライバ部、１１ ＰＷ
Ｍ信号作成部、１２ トルク制御部、１３ タイマ、１
４ 回転速度記憶部、１５ 初期位相記憶部、１６ 電
流検出手段、１７ 速度制御部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02P 6/18 H02P 6/10 F04B 49/10 331

Claims (15)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータを駆動する電圧を検出して得た前
   記モータのロータの回転位置情報と回転数指令情報より
   インバータのＰＷＭ信号を算出する電圧制御手段と、 前記電圧制御手段により制御され回転中のロータの回転
   速度、回転角度又は位相及びこの回転角度又は位相を得
   た時刻からの経過時間よりロータの回転位置情報を演算
   する演算手段と、を備え、所定の区間に前記演算手段に
   て得られたロータの回転位置情報を使用することを特徴
   とするモータ制御装置。
2. 【請求項２】 ロータの回転角度又は位相により所定の
   区間かどうかを判断することを特徴とする請求項１記載
   のモータ制御装置。
3. 【請求項３】 ロータの回転数により所定の区間かどう
   かを判断することを特徴とする請求項１記載のモータ制
   御装置。
4. 【請求項４】 所定の時間の間演算された回転位置情報
   によりインバータのＰＷＭ信号を算出することを特徴と
   する請求項１記載のモータ制御装置。
5. 【請求項５】 所定の区間は電気角６０゜以上であるこ
   とを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
6. 【請求項６】 所定の区間の間モータを駆動する電圧を
   検出してロータの回転位置情報を得る信号処理を禁止す
   ることを特徴とする請求項１ないし５項のうちの少なく
   とも１項記載のモータ制御装置。
7. 【請求項７】 冷媒を吸入、吐出して冷媒回路内を循環
   させる圧縮機と、前記圧縮機を駆動するモータを制御す
   る信号を算出する電圧制御手段と、 前記電圧制御手段の信号を算出するため、モータのロー
   タの回転位置情報を前記モータの電圧から検出する回転
   位置検出手段と、 前記モータのロータの回転位置情報をロータの回転速
   度、回転角度及びこの回転角度を得た時からの経過時間
   より演算する演算手段と、 を備え、特定の条件において所定の区間に前記演算手段
   からの回転位置情報を回転位置検出手段からの回転位置
   情報より優先させることを特徴とする冷凍・空調装置。
8. 【請求項８】 モータの負荷、又は、モータに供給され
   る電流が一定値をこえた場合に演算手段からの回転位置
   情報を優先させることを特徴とする請求項７記載の冷凍
   ・空調装置。
9. 【請求項９】 圧縮機の所定回転位置範囲にて演算手段
   からの回転位置情報を優先させることを特徴とする冷凍
   ・空調装置。
10. 【請求項１０】 モータの回転速度により、もしくは速
    度指令信号に応じて、演算手段からの回転位置情報を優
    先させることを特徴とする請求項７記載の冷凍・空調装
    置。
11. 【請求項１１】 所定の区間に回転位置検出手段の信号
    処理を禁止することを特徴とする請求項７記載の冷凍・
    空調装置。
12. 【請求項１２】 モータを駆動するためのインバータ
    と、前記インバータの発生する電圧を検出する電圧検出
    手段と、前記電圧検出手段の出力する電圧信号から前記
    モータのロータの回転位置情報を出力する位置検出手段
    と、前記回転位置情報と回転数指令情報より前記インバ
    ータのＰＷＭ信号を算出する電圧制御手段と、 前記電圧検出手段の出力する電圧信号の入力を所定の区
    間禁止することを前記位置検出手段に対し指令する位置
    検出制御手段と、前記位置検出制御手段の出力が電圧検
    出禁止である場合は電圧信号の状態を無視し過去の回転
    速度、位相、およびこの位相を検出した時刻からの経過
    時間よりロータの回転位置情報を演算し出力する位置検
    出手段と、を備えたことを特徴とするモータ制御装置。
13. 【請求項１３】 ロータの回転位置に応じて変動する負
    荷トルク変動を抑制するトルク制御手段と、を備え、モ
    ータに供給される電流に応じて、又は、モータの回転位
    置に応じて所定の区間を設定することを特徴とする請求
    項１又は１２記載のモータ制御装置。
14. 【請求項１４】 ロータの回転位置に応じて変動する負
    荷トルク変動を抑制するトルク制御手段と、を備え、こ
    のトルク制御手段の出力信号に基づき所定の区間を設定
    することを特徴とする請求項１、又は１２、又は１３記
    載のモータ制御装置。
15. 【請求項１５】 演算によるロータの回転位置情報を使
    用する制御の際、モータに供給される電流を制限するこ
    とを特徴とする請求項１又は１２記載のモータ制御装
    置。