JP4469185B2 - Inverter control device, inverter control method, hermetic compressor, and refrigeration air conditioner - Google Patents

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Description

この発明は、冷蔵庫・空気調和機等の冷凍空調装置に搭載される、負荷トルクが周期的に変動するシングルロータリ圧縮機等を駆動する場合に、圧縮機の振動を抑制する永久磁石同期電動機のインバータ制御装置に関するものである。   The present invention relates to a permanent magnet synchronous motor that suppresses vibration of a compressor when driving a single rotary compressor or the like that is mounted on a refrigeration air conditioner such as a refrigerator or an air conditioner and whose load torque varies periodically. The present invention relates to an inverter control device.

一般的に、冷蔵庫や空気調和機等の圧縮機用電動機を、インバータにより回転数を可変に制御する方式が用いられている。そして、圧縮機がシングルロータリ型の場合、圧縮要素及び電動要素が密閉容器に直付けのため圧縮機内部での振動の抑制ができないので、圧縮機の振動が問題になることが多い。シングルロータリ圧縮機の振動は、周期的な負荷変動に基因するもので、特に回転方向の振動成分が主なものである。   In general, a system is used in which an electric motor for a compressor such as a refrigerator or an air conditioner is variably controlled by an inverter. And when a compressor is a single rotary type, since a compression element and an electrically-driven element are directly attached to an airtight container, since a vibration inside a compressor cannot be suppressed, a vibration of a compressor often becomes a problem. The vibrations of the single rotary compressor are caused by periodic load fluctuations, and mainly the vibration components in the rotational direction.

このような圧縮機の振動を低減する方法としてトルク制御が用いられている。例えば、4極の同期電動機の場合、圧縮機の振動が圧縮行程において圧縮容積が最小となる時点、すなわち、同期電動機に加わる負荷が最大の時点に最大となる特性を有することを利用して、同期電動機の電機子巻線端子電圧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を形成する回転子位置検出回路の位置検出信号及び圧縮機の振動の検出信号とにより回転子の機械的位置を決める。そして、回転子の機械的位置に応じて、記憶させておいた負荷トルクを読み出し、この読み出されたデータに基づいて電動機のトルクを出力させる(例えば、特許文献1参照)。   Torque control is used as a method for reducing such compressor vibration. For example, in the case of a four-pole synchronous motor, utilizing the characteristic that the vibration of the compressor has the characteristic that the compression volume is minimized in the compression stroke, that is, the load applied to the synchronous motor is maximized at the maximum time. Using the filter circuit from the armature winding terminal voltage of the synchronous motor, the position detection signal of the rotor position detection circuit that forms the position detection signal corresponding to the rotor position and the detection signal of the vibration of the compressor are used. Determine the mechanical position. Then, the stored load torque is read according to the mechanical position of the rotor, and the torque of the electric motor is output based on the read data (see, for example, Patent Document 1).

しかしながら上記のような構成では、4極の同期電動機をトルク制御するためには圧縮機の振動検出器が必要となるため、コストが高くなるという問題点があった。そこで、圧縮機の振動検出器を必要としない安価な4極の同期電動機のトルク制御を実現するために、負荷を駆動する4極の電動機と、同期電動機に交流電力を供給するインバータと、同期電動機の回転子位置を検出する回転子位置検出回路と、回転子位置検出回路の出力により回転子の速度を算出する回転速度検出回路と、同期電動機の1回転あたりの負荷トルクパターンを記憶するトルクパターン記憶部と、回転速度検出回路の出力により回転子の機械的位置を決める機械的位置決定回路と、回転子位置検出回路の出力と、機械的位置決定回路の出力によりトルクパターン記憶部にあらかじめ記憶させたトルクパターンを読み出しこの読み出されたトルクパターンに基づいて同期電動機の出力トルクを制御するようにしたトルク制御部とを備えた圧縮機用電動機制御装置が知られている(例えば、特許文献2参照)。
特開昭61−4492号公報 特開平6−90588号公報
However, in the configuration as described above, a compressor vibration detector is required to control the torque of the four-pole synchronous motor, which increases the cost. Therefore, in order to realize torque control of an inexpensive 4-pole synchronous motor that does not require a compressor vibration detector, a 4-pole motor that drives a load, an inverter that supplies AC power to the synchronous motor, A rotor position detection circuit that detects the rotor position of the motor, a rotation speed detection circuit that calculates the rotor speed based on the output of the rotor position detection circuit, and a torque that stores a load torque pattern per rotation of the synchronous motor The pattern memory unit, the mechanical position determining circuit for determining the mechanical position of the rotor based on the output of the rotational speed detecting circuit, the output of the rotor position detecting circuit, and the output of the mechanical position determining circuit in advance in the torque pattern storing unit A torque controller that reads the stored torque pattern and controls the output torque of the synchronous motor based on the read torque pattern; Compressor motor control device is known which includes (e.g., see Patent Document 2).
JP-A 61-4492 JP-A-6-90588

従来の圧縮機用電動機制御装置は、回転速度により回転子の機械的位置を決めるようにしているので、負荷トルク脈動の小さい起動直後や回転数が比較的高い領域などでは、機械的位置を正確に検出するのに時間が掛かるという問題がある。そのため、負荷トルク脈動の小さい領域で機械的位置を正確に検出するためには、ある回転数で連続して運転し続けなくてはならないという運転制約ができ、例えば空気調和機の圧縮機制御に使用する場合は、温度管理制御に影響がでるという問題があった。   The conventional compressor motor control device determines the mechanical position of the rotor based on the rotational speed, so the mechanical position is accurately set immediately after startup with a small load torque pulsation or in a region where the rotational speed is relatively high. There is a problem that it takes time to detect. Therefore, in order to accurately detect the mechanical position in a region where the load torque pulsation is small, it is possible to have an operation restriction that the operation must be continuously performed at a certain rotation speed, for example, for compressor control of an air conditioner. When used, there is a problem that the temperature management control is affected.

また、負荷が圧縮機負荷においては、圧縮機メカ位置と同期電動機のステータ及びロータの位置関係を規定していない場合で機械的位置を正確に検出するためには、負荷トルク脈動が大きくなる低回転領域において機械的位置を求める必要があり、そのときの振動または騒音が問題になるときは、最悪機械的位置を求めることを諦めてトルク制御なしで制御し、最低回転数を上げて運転しなければならないという問題もあった。   In addition, when the load is a compressor load, the load torque pulsation becomes large in order to accurately detect the mechanical position when the positional relationship between the compressor mechanical position and the stator and rotor of the synchronous motor is not specified. If it is necessary to determine the mechanical position in the rotation range, and vibration or noise at that time becomes a problem, control without torque control giving up the determination of the worst mechanical position, and increase the minimum number of rotations. There was also the problem of having to.

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、第1の目的は、負荷トルク脈動の小さい起動直後や回転数が比較的高い領域などでも、機械的位置を早く正確に検出できるようにし、機械的位置を正確に検出するためにある回転数で連続して運転し続けなくてはならないという運転制約のないインバータ制御装置及びインバータ制御方法及び密閉型圧縮機及び冷凍空調装置を得ることである。   The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and a first object is to quickly and accurately determine the mechanical position even immediately after startup with a small load torque pulsation or in a region where the rotational speed is relatively high. Inverter control device, inverter control method, hermetic compressor, and refrigeration and air conditioning without operation restrictions that must be continuously operated at a certain rotational speed in order to detect the mechanical position accurately Is to get the equipment.

また、第2の目的は、負荷トルク脈動の小さい起動直後や回転数が比較的高い領域などでも、機械的位置を早く正確に検出できるようにし、負荷トルク脈動に対する振動と騒音を素早く抑制するインバータ制御装置及びインバータ制御方法及び密閉型圧縮機及び冷凍空調装置を得ることである。   In addition, the second object is to provide an inverter that can quickly and accurately detect the mechanical position even immediately after the start-up where the load torque pulsation is small or in a region where the rotational speed is relatively high, thereby quickly suppressing vibration and noise against the load torque pulsation. To obtain a control device, an inverter control method, a hermetic compressor, and a refrigeration air conditioner.

この発明に係るインバータ制御装置は、負荷トルクが周期的に変動する負荷要素を駆動し、2n極(nは2以上の整数)以上の極数を有し、負荷要素の機械的位置との位置関係が規定された電動機を三相正弦波駆動で制御するインバータ制御装置において、負荷トルクと相関関係のあるパラメータを用いて負荷トルク基準位置を推定する負荷トルク基準位置推定部と、負荷トルク基準位置推定部により推定した負荷トルク基準位置推定値と負荷要素の機械的位置の規定関係により負荷トルク基準位置を決定する負荷トルク基準位置決定部と、1回転あたりの負荷トルク変動を補償する負荷トルク補償パターン演算部と、を備え、負荷トルク基準位置決定部により決定した負荷トルク基準位置を基準に、負荷トルク補償パターン演算部にて演算した負荷トルク補償パターンを用いて、インバータの出力電圧または電流を補正することを特徴とする。   The inverter control device according to the present invention drives a load element whose load torque fluctuates periodically, has a number of poles of 2n poles (n is an integer of 2 or more), and the position of the load element relative to the mechanical position. A load torque reference position estimation unit for estimating a load torque reference position using a parameter correlated with the load torque in an inverter control device that controls a motor with a defined relationship by three-phase sine wave drive, and a load torque reference position A load torque reference position determination unit that determines a load torque reference position based on a prescribed relationship between a load torque reference position estimated value estimated by the estimation unit and a mechanical position of a load element, and load torque compensation that compensates for load torque fluctuation per rotation A pattern calculation unit, and the load torque compensation pattern calculation unit calculates the load torque reference position determined by the load torque reference position determination unit. By using the load torque compensation pattern, and correcting the output voltage or current of the inverter.

この発明に係るインバータ制御装置は、負荷トルクが周期的に変動する負荷要素を駆動し、2n極(nは2以上の整数)以上の極数を有し、負荷要素の機械的位置との位置関係が規定された電動機を三相正弦波駆動で制御するインバータ制御装置において、負荷トルクと相関関係のあるパラメータを用いて負荷トルク基準位置を推定する負荷トルク基準位置推定部と、負荷トルク基準位置推定部により推定した負荷トルク基準位置推定値と負荷要素の機械的位置の規定関係により負荷トルク基準位置を決定する負荷トルク基準位置決定部と、1回転あたりの負荷トルク変動を補償する負荷トルク補償パターン演算部と、を備え、負荷トルク基準位置決定部により決定した負荷トルク基準位置を基準に、負荷トルク補償パターン演算部にて演算した負荷トルク補償パターンを用いて、インバータの出力電圧または電流を補正するようにしたので、負荷トルク脈動の小さい起動直後や回転数が比較的高い領域などでも、機械的位置を早く正確に検出でき、機械的位置を正確に検出するためにある回転数で連続して運転し続けなくてはならないという運転制約のないインバータ制御装置を得ることができる。また、早く正確に負荷トルク脈動に対する振動と騒音を抑制することができる。   The inverter control device according to the present invention drives a load element whose load torque fluctuates periodically, has a number of poles of 2n poles (n is an integer of 2 or more), and the position of the load element relative to the mechanical position. A load torque reference position estimation unit for estimating a load torque reference position using a parameter correlated with the load torque in an inverter control device that controls a motor with a defined relationship by three-phase sine wave drive, and a load torque reference position A load torque reference position determination unit that determines a load torque reference position based on a prescribed relationship between a load torque reference position estimated value estimated by the estimation unit and a mechanical position of a load element, and load torque compensation that compensates for load torque fluctuation per rotation A pattern calculation unit, and the load torque compensation pattern calculation unit calculates the load torque reference position determined by the load torque reference position determination unit. Since the output voltage or current of the inverter is corrected using the load torque compensation pattern, the mechanical position can be detected quickly and accurately even immediately after startup with a small load torque pulsation or in a region where the rotational speed is relatively high. Thus, it is possible to obtain an inverter control device that does not have an operation restriction that must be continuously operated at a certain rotational speed in order to accurately detect the mechanical position. Further, vibration and noise with respect to load torque pulsation can be suppressed quickly and accurately.

実施の形態1.
図1乃至図14は実施の形態1を示す図で、図1はインバータ制御装置の概略ブロック図、図2はインバータ制御装置の詳細ブロック図、図3はシングルロータリ圧縮機の永久磁石同期電動機及び圧縮部の断面図、図4は負荷トルク基準位置推定部のブロック図、図5は別のインバータ制御装置の概略ブロック図、図6は別のインバータ制御装置の詳細ブロック図、図7は負荷トルク基準位置決定部のタイミングチャート図、図8は負荷トルク基準位置決定部のフローチャート図、図9は負荷トルク補償パターン演算部、励磁電流指令値演算部のフローチャート図、図10は実行周波数fdと負荷トルク補償量振幅Δiγ*の関係を示す図、図11は実行周波数fdと負荷トルク基準位置補正量θadjの関係を示す図、図12実行周波数fdと励磁電流基準指令値iγ*(1)の関係を示す図、図13は励磁電流指令値演算部のタイミングチャート図、図14は実施の形態1における一般的な永久磁石同期電動機のベクトル線図である。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 to FIG. 14 are diagrams showing Embodiment 1, FIG. 1 is a schematic block diagram of an inverter control device, FIG. 2 is a detailed block diagram of the inverter control device, and FIG. 3 is a permanent magnet synchronous motor of a single rotary compressor and FIG. 4 is a block diagram of a load torque reference position estimation unit, FIG. 5 is a schematic block diagram of another inverter control device, FIG. 6 is a detailed block diagram of another inverter control device, and FIG. 7 is a load torque. FIG. 8 is a flowchart of the load torque reference position determination unit, FIG. 9 is a flowchart of the load torque compensation pattern calculation unit and the excitation current command value calculation unit, and FIG. 10 is the execution frequency fd and load. FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the torque compensation amount amplitude Δiγ *, FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the execution frequency fd and the load torque reference position correction amount θadj, and FIG. 12 is the execution frequency fd. FIG. 13 is a timing chart of the excitation current command value calculation unit, and FIG. 14 is a vector diagram of a general permanent magnet synchronous motor according to the first embodiment. is there.

図1に示すように、インバータ制御装置は、圧縮機3を駆動する、直流電源1に接続されたインバータ2と、電流検出部4a、4bより検出されるU相電流値、V相電流値を基に、実行周波数fdが周波数指令値f*になるようにインバータ2にPWM(パルス幅変調)信号を出力するインバータ制御部5を有する。   As shown in FIG. 1, the inverter control device calculates the U-phase current value and the V-phase current value detected by the inverter 2 connected to the DC power source 1 that drives the compressor 3 and the current detection units 4 a and 4 b. The inverter control unit 5 outputs a PWM (pulse width modulation) signal to the inverter 2 so that the execution frequency fd becomes the frequency command value f *.

図2によりインバータ制御装置の構成を詳細に説明する。
インバータ2は、直流電源1を三相擬似正弦波に変換して圧縮機3を駆動する180度正弦波通電方式のインバータであり、トランジスタTR1〜TR6と、それぞれに逆並列接続されたダイオードD1〜D6を備える。
The configuration of the inverter control device will be described in detail with reference to FIG.
The inverter 2 is a 180-degree sine wave energization type inverter that converts the DC power source 1 into a three-phase pseudo sine wave to drive the compressor 3, and includes transistors TR1 to TR6 and diodes D1 to D1 connected in antiparallel to each other. D6 is provided.

圧縮機3は密閉型圧縮機で、電動機の一例としての永久磁石同期電動機3aと、その負荷となる圧縮部3b(負荷トルクが周期的に変動する負荷要素の一例)とを備えるシングルロータリ圧縮機である。図3に示すように、永久磁石同期電動機3aは、圧縮機3のシェル(密閉容器)内に直に固定され、U相、V相及びW相からなる3相Y形結線のステータ(固定子)と、シャフト(回転軸)に嵌合し、外周部にマグネット(永久磁石)が配置された6極の極数を有するロータ(回転子)とを備える。但し、電動機は永久磁石同期電動機に限定されない。また、負荷トルクが周期的に変動する負荷要素は圧縮機の圧縮部に限定されない。さらに、密閉型圧縮機はシングルロータリ圧縮機に限定されない。   The compressor 3 is a hermetic compressor, and includes a permanent magnet synchronous motor 3a as an example of an electric motor, and a compressor 3b (an example of a load element whose load torque fluctuates periodically) serving as a load thereof. It is. As shown in FIG. 3, the permanent magnet synchronous motor 3 a is fixed directly in the shell (sealed container) of the compressor 3 and has a three-phase Y-shaped stator (stator) composed of a U phase, a V phase, and a W phase. ) And a rotor (rotor) having a 6-pole number in which a magnet (permanent magnet) is arranged on the outer periphery of the shaft (rotary shaft). However, the motor is not limited to a permanent magnet synchronous motor. Further, the load element whose load torque varies periodically is not limited to the compressor of the compressor. Furthermore, the hermetic compressor is not limited to a single rotary compressor.

圧縮部3bは、シャフト(回転軸)の偏心部分に嵌合したローリングピストンがシリンダー内を公転運動することにより、冷媒ガスを吸入し、圧縮して吐出する。図3では、ローリングピストンが上死点に位置する。   The compression unit 3b sucks, compresses and discharges the refrigerant gas when a rolling piston fitted to an eccentric portion of the shaft (rotating shaft) revolves in the cylinder. In FIG. 3, the rolling piston is located at the top dead center.

ここで、圧縮部3bの圧縮機メカ位置と永久磁石同期電動機3aのステータ及びロータの位置関係は規定した位置関係で製造される。   Here, the positional relationship between the compressor mechanical position of the compression unit 3b and the stator and rotor of the permanent magnet synchronous motor 3a is manufactured in a defined positional relationship.

インバータ制御部5は、直流電源1の電圧値(以下、母線電圧値と呼ぶ)と、電流検出部4a、4bより検出されるU相電流値、V相電流値を基に、実行周波数fdが周波数指令値f*になるようにインバータ2にPWM信号を出力して、トランジスタTR1〜TR6をオン・オフ制御している。   The inverter control unit 5 determines the execution frequency fd based on the voltage value of the DC power supply 1 (hereinafter referred to as bus voltage value) and the U-phase current value and V-phase current value detected by the current detection units 4a and 4b. A PWM signal is output to the inverter 2 so that the frequency command value f * is obtained, and the transistors TR1 to TR6 are controlled to be turned on / off.

本実施の形態では、U相電流値とV相電流値を検出するようにしているが、電流検出部4a、4bによる検出電流値は、3相の電流のうちのどの2相の電流値(例えば、U相電流値とW相電流値)を検出しても同様な結果を得ることができる。   In this embodiment, the U-phase current value and the V-phase current value are detected. However, the detected current value by the current detection units 4a and 4b is the current value of any two-phase current ( For example, the same result can be obtained by detecting a U-phase current value and a W-phase current value.

インバータ制御部5は、以下に示す3相/2相座標変換部6、周波数補償部7、実行周波数演算部8、一次周波数演算部9、電気角角度演算部10、機械角角度演算部11、負荷トルク基準位置推定部12、負荷トルク基準位置決定部13、負荷トルク補償パターン演算部14、励磁電流指令値演算部15、出力電圧指令値演算部16、2相/3相座標変換部17、PWM信号生成部18とを備えている。インバータ制御部5は、例えばマイクロプロセッサにより実現することができる。各部の処理タイミングは、例えばPWM信号のキャリア周期毎に行うものとする。   The inverter control unit 5 includes the following three-phase / two-phase coordinate conversion unit 6, frequency compensation unit 7, execution frequency calculation unit 8, primary frequency calculation unit 9, electrical angle angle calculation unit 10, mechanical angle angle calculation unit 11, Load torque reference position estimation unit 12, load torque reference position determination unit 13, load torque compensation pattern calculation unit 14, excitation current command value calculation unit 15, output voltage command value calculation unit 16, two-phase / three-phase coordinate conversion unit 17, And a PWM signal generation unit 18. The inverter control unit 5 can be realized by a microprocessor, for example. The processing timing of each part is assumed to be performed for each carrier period of the PWM signal, for example.

3相/2相座標変換部6は、電流検出部4a、4bにより検出された電流値を電気角角度θeを用いて励磁電流成分(γ軸電流iγ)およびトルク電流成分(δ軸電流iδ)で表されるγ−δ軸の電流値に変換する。   The three-phase / two-phase coordinate conversion unit 6 uses the electrical angle angle θe to convert the current values detected by the current detection units 4a and 4b into an excitation current component (γ-axis current iγ) and a torque current component (δ-axis current iδ). Is converted into a current value on the γ-δ axis expressed by

周波数補償部7は、3相/2相座標変換部6により求められたδ軸電流と、そのδ軸電流を一次遅れフィルタ演算(例えば、フィルタ時定数は100ms)して求めたδ軸電流フィルタ値との差(高調波成分)に、ゲインKm(例えば、Km=2)を乗じることにより周波数補償量fhを求める。   The frequency compensator 7 is a δ-axis current filter obtained by calculating the δ-axis current obtained by the three-phase / 2-phase coordinate converter 6 and the first-order lag filter operation (for example, the filter time constant is 100 ms). The frequency compensation amount fh is obtained by multiplying the difference (harmonic component) from the value by a gain Km (for example, Km = 2).

実行周波数演算部8は、実行周波数fdを外部から与えられる周波数指令値f*にΔfずつ近づける。   The execution frequency calculation unit 8 brings the execution frequency fd closer to the frequency command value f * given from outside by Δf.

一次周波数演算部9は、周波数補償部7により求められた周波数補償量fhを用いて実行周波数fdを補償し、一次周波数f1を得る。これにより、負荷トルクが急激に変動した場合でも、発生トルクを追従させることができる。   The primary frequency calculation unit 9 compensates the execution frequency fd using the frequency compensation amount fh obtained by the frequency compensation unit 7 to obtain the primary frequency f1. Thereby, even when load torque fluctuates rapidly, generated torque can be made to follow.

電気角角度演算部10は、補償された周波数指令値である一次周波数f1を積分して電気角角度θeを求める。   The electrical angle angle calculator 10 integrates the primary frequency f1 that is the compensated frequency command value to obtain the electrical angle angle θe.

機械角角度演算部11は、電気角角度演算部10により演算された電気角角度θeを極対数pp(6極の場合、pp=3)で割った値を基に機械角角度θmを求める。   The mechanical angle angle calculation unit 11 obtains the mechanical angle angle θm based on a value obtained by dividing the electrical angle angle θe calculated by the electrical angle angle calculation unit 10 by the number of pole pairs pp (in the case of 6 poles, pp = 3).

負荷トルク基準位置推定部12は、機械角角度θmとδ軸電流iδより、δ軸電流の1次周波数成分のピーク値の位相を求め、その値を負荷トルク基準位置推定値とするものである。   The load torque reference position estimation unit 12 obtains the phase of the peak value of the primary frequency component of the δ-axis current from the mechanical angle θm and the δ-axis current iδ, and uses that value as the load torque reference position estimate. .

図4を用いて本実施の形態の負荷トルク基準位置推定部12を説明する。図4はトルク基準位置推定部のブロック図で、sin成分抽出部12aはδ軸電流と機械角角度を用いてsin成分を抽出する。cos成分抽出部12bはδ軸電流と機械角角度を用いてcos成分を抽出する。フィルタ部12cはsin成分抽出部12aにより抽出されたδ軸電流のsin成分に一次遅れフィルタ(例えば、フィルタ時定数は1s)を掛ける。フィルタ部12dはcos成分抽出部12bにより抽出されたδ軸電流のcos成分に一次遅れフィルタ(例えば、フィルタ時定数は1s)を掛ける。   The load torque reference position estimation unit 12 of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a block diagram of the torque reference position estimation unit. The sin component extraction unit 12a extracts a sin component using the δ-axis current and the mechanical angle. The cos component extraction unit 12b extracts the cos component using the δ-axis current and the mechanical angle. The filter unit 12c multiplies the sin component of the δ-axis current extracted by the sin component extraction unit 12a by a first-order lag filter (for example, the filter time constant is 1 s). The filter unit 12d multiplies the cos component of the δ-axis current extracted by the cos component extraction unit 12b by a first-order lag filter (for example, the filter time constant is 1 s).

フィルタ部12cより得られたδ軸電流のsin成分のフィルタ値と、フィルタ部12dより得られたδ軸電流のcos成分のフィルタ値を用いて、tan−1演算部12eにてtan−1演算することで、δ軸電流の1次周波数成分のピーク値の位相を求めることができる。この値を負荷トルク基準位置推定値としている。 Using the filter value of the sine component of the δ-axis current obtained from the filter unit 12c and the filter value of the cosine component of the δ-axis current obtained from the filter unit 12d, the tan -1 calculation unit 12e uses the tan -1 calculation. By doing so, the phase of the peak value of the primary frequency component of the δ-axis current can be obtained. This value is the load torque reference position estimated value.

本実施の形態では、負荷トルクと相関関係が強いδ軸電流値を基にトルク基準位置推定値を求めているが、負荷トルクと相関関係のある他のパラメータ(例えば、δ軸電圧値)を用いてもよい。   In this embodiment, the torque reference position estimated value is obtained based on the δ-axis current value that has a strong correlation with the load torque, but other parameters (for example, the δ-axis voltage value) that have a correlation with the load torque are obtained. It may be used.

負荷トルク基準位置決定部13は、負荷トルク基準位置推定部12により求められた負荷トルク基準位置推定値θpを基に負荷トルク基準位置θpxを決定している。   The load torque reference position determination unit 13 determines the load torque reference position θpx based on the load torque reference position estimated value θp obtained by the load torque reference position estimation unit 12.

負荷トルク補償パターン演算部14は、実行周波数演算部8により求められた実行周波数fdと、負荷トルク基準位置決定部13により求められた負荷トルク基準位置決定値θpxと、機械角角度θmとにより負荷トルク補償パターンiγ*(2)を演算する。   The load torque compensation pattern calculation unit 14 performs load based on the execution frequency fd obtained by the execution frequency calculation unit 8, the load torque reference position determination value θpx obtained by the load torque reference position determination unit 13, and the mechanical angle θm. A torque compensation pattern iγ * (2) is calculated.

励磁電流指令値演算部15は、負荷トルク補償パターン演算部14により求められた負荷トルク補償パターンiγ*(2)と、実行周波数fdに対応した後述する励磁電流指令値基準値iγ*(1)より、励磁電流指令値iγ*を求めている。   The excitation current command value calculation unit 15 includes a load torque compensation pattern iγ * (2) obtained by the load torque compensation pattern calculation unit 14 and an excitation current command value reference value iγ * (1) described later corresponding to the execution frequency fd. Thus, the excitation current command value iγ * is obtained.

出力電圧指令値演算部16は、一次周波数演算部9により求められた一次周波数f1と、励磁電流指令値演算部15により求められた励磁電流指令値iγ*と、3相/2相座標変換部6により求められた励磁電流iγおよびδ軸電流iδにより、γ軸電圧指令値Vγ*、δ軸電圧指令値Vδ*を求めている。   The output voltage command value calculation unit 16 includes a primary frequency f1 obtained by the primary frequency calculation unit 9, an excitation current command value iγ * obtained by the excitation current command value calculation unit 15, and a three-phase / two-phase coordinate conversion unit. The γ-axis voltage command value Vγ * and the δ-axis voltage command value Vδ * are obtained from the excitation current iγ and the δ-axis current iδ obtained in step 6.

2相/3相座標変換部17は、出力電圧指令値演算部16により求められたγ軸電圧指令値Vγ*およびδ軸電圧指令値Vδ*と、電気角角度演算部10により求められた電気角角度θeにより、3相座標系の電圧指令値Vu*、Vv*、Vw*に変換する。   The two-phase / three-phase coordinate conversion unit 17 includes the γ-axis voltage command value Vγ * and the δ-axis voltage command value Vδ * obtained by the output voltage command value calculation unit 16, and the electric angle obtained by the electrical angle angle calculation unit 10. The voltage is converted into voltage command values Vu *, Vv *, and Vw * in a three-phase coordinate system according to the angle θe.

PWM信号生成部18は、2相/3相座標変換部17により求められた3相電圧指令値Vu*、Vv*、Vw*と母線電圧値により、インバータ2のトランジスタTR1〜TR6をオン・オフ制御するためのPWM信号を発生させる。このPWM信号に基づいてインバータ2が制御され、直流電源1を三相擬似正弦波に変換して圧縮機3を駆動する。   The PWM signal generator 18 turns on / off the transistors TR1 to TR6 of the inverter 2 based on the three-phase voltage command values Vu *, Vv *, Vw * obtained by the two-phase / three-phase coordinate converter 17 and the bus voltage value. A PWM signal for control is generated. The inverter 2 is controlled based on the PWM signal, and the DC power source 1 is converted into a three-phase pseudo sine wave to drive the compressor 3.

上記実施の形態では相電流を2相検出して実現しているが、図5、6のように電流検出部4cにより直流電源1に流れる電流(以下、母線電流と呼ぶ)を検出して、PWM信号生成部18のPWM信号タイミングを用いて相電流変換部19にて母線電流値を各相電流値iu、iv、iwに変換した値を使用するようにしても同様な結果を得ることができる。   In the above embodiment, the phase current is detected by detecting the two phases, but the current flowing through the DC power source 1 (hereinafter referred to as the bus current) is detected by the current detector 4c as shown in FIGS. A similar result can be obtained even if the phase current converter 19 uses the value obtained by converting the bus current value to each phase current value iu, iv, iw using the PWM signal timing of the PWM signal generator 18. it can.

次に動作を、図7の負荷トルク基準位置決定部13におけるタイミングチャート図で説明する。図7において、(a)は負荷トルク、(b)はδ軸電流iδ、(c)はδ軸電流の1次周波数成分、(d)は電気角角度θe、(e)は機械角角度θmである。   Next, the operation will be described with reference to a timing chart in the load torque reference position determination unit 13 of FIG. 7, (a) is a load torque, (b) is a δ-axis current iδ, (c) is a primary frequency component of the δ-axis current, (d) is an electrical angle θe, and (e) is a mechanical angle θm. It is.

負荷トルク脈動とδ軸電流の1次周波数成分とは相関関係があり、δ軸電流の1次周波数成分のピーク値の位相を、負荷トルク基準位置とすることができる。しかし、6極モータの場合は、電気角角度θeを用いて機械角角度θmを0にするタイミングにより、図7(e)のように3つのパターンが存在することになる。   There is a correlation between the load torque pulsation and the primary frequency component of the δ-axis current, and the phase of the peak value of the primary frequency component of the δ-axis current can be used as the load torque reference position. However, in the case of a 6-pole motor, there are three patterns as shown in FIG. 7E at the timing when the mechanical angle θm is set to 0 using the electrical angle θe.

そのため、図7の位置関係にある場合について、図8の負荷トルク基準位置決定部13におけるフローチャート図を用いて負荷トルク基準位置決定方法について説明する。   Therefore, the load torque reference position determination method will be described with reference to the flowchart in the load torque reference position determination unit 13 of FIG.

STEP1は、負荷トルク基準位置決定値θpxが決定しているかどうかを判断する処理であり、θpxが確定した場合は、STEP2〜STEP9の処理は行わない。   STEP 1 is a process for determining whether or not the load torque reference position determination value θpx has been determined. If θpx is determined, the processes of STEP 2 to STEP 9 are not performed.

θpxが確定していない場合は、STEP2の負荷トルク基準位置推定演算処理を行い、δ軸電流の1次周波数成分のピーク値の位相(=負荷トルク基準位置推定値θp)を求める。STEP3は、負荷トルク基準位置決定演算を行う条件であり、本実施の形態においては、実行周波数が60[rps]以上のときに負荷トルク基準位置決定演算処理を行うようにしている。実行周波数が60[rps]未満の場合は負荷トルク基準位置決定処理は行わない。   If θpx is not fixed, the load torque reference position estimation calculation process in STEP 2 is performed, and the phase of the peak value of the primary frequency component of the δ-axis current (= load torque reference position estimated value θp) is obtained. STEP 3 is a condition for performing load torque reference position determination calculation. In this embodiment, load torque reference position determination calculation processing is performed when the execution frequency is 60 [rps] or higher. When the execution frequency is less than 60 [rps], the load torque reference position determination process is not performed.

STEP4〜STEP8は、負荷トルク基準位置θpxを決定する処理であり、負荷トルク基準位置推定値θpが55°以上175°未満(STEP4)のときは負荷トルク基準位置決定値θpxを115°(STEP5)とし、負荷トルク基準位置推定値θpが175°以上295°未満(STEP6)のときは負荷トルク基準位置決定値θpxを235°(STEP7)とし、上記判定以外のときはθpxを355°(STEP8)とする。STEP9は、θpxが確定したことを示す処理である。   STEP 4 to STEP 8 are processes for determining the load torque reference position θpx. When the load torque reference position estimated value θp is 55 ° or more and less than 175 ° (STEP 4), the load torque reference position determination value θpx is 115 ° (STEP 5). When the estimated load torque reference position value θp is not less than 175 ° and less than 295 ° (STEP 6), the load torque reference position determination value θpx is set to 235 ° (STEP 7). Otherwise, θpx is 355 ° (STEP 8). And STEP 9 is a process indicating that θpx has been determined.

図9の負荷トルク補償パターン演算部14と励磁電流指令値演算部15のフローチャート図において、STEP10は実行周波数fdと負荷トルク補償量振幅ΔIγ*のテーブル(以下、fd−ΔIγ*テーブルと呼ぶ)より、fdに対応したΔIγ*を読み出す処理である。fd−ΔIγ*テーブルの一例を図10に示す。   In the flow chart of the load torque compensation pattern calculation unit 14 and the excitation current command value calculation unit 15 in FIG. 9, STEP 10 is based on a table of execution frequency fd and load torque compensation amount amplitude ΔIγ * (hereinafter referred to as fd−ΔIγ * table). , Fd corresponding to ΔIγ *. An example of the fd-ΔIγ * table is shown in FIG.

STEP11は実行周波数fdと負荷トルク基準位置補正量θadjのテーブル(以下、fd−θadjテーブルと呼ぶ)より、fdに対応したθadjを読み出す処理である。fd−θadjテーブルの一例を図11に示す。   STEP 11 is a process of reading out θadj corresponding to fd from a table of execution frequency fd and load torque reference position correction amount θadj (hereinafter referred to as fd−θadj table). An example of the fd-θadj table is shown in FIG.

STEP12は、式(1)による負荷トルク補償パターンiγ*(2)を演算する処理である。
iγ*(2)=ΔIγ*×sin{θm−(θpx+θadj)} (1)
STEP 12 is a process for calculating the load torque compensation pattern iγ * (2) according to the equation (1).
iγ * (2) = ΔIγ * × sin {θm− (θpx + θadj)} (1)

STEP13は、実行周波数fdと励磁電流基準指令値iγ*(1)のテーブル(以下、fd−iγ*(1)テーブルと呼ぶ)より、fdに対応したiγ*(1)を読み出す処理である。fd−iγ*(1)テーブルの一例を図12に示す。   STEP 13 is a process of reading iγ * (1) corresponding to fd from a table of execution frequency fd and excitation current reference command value iγ * (1) (hereinafter referred to as fd-iγ * (1) table). An example of the fd-iγ * (1) table is shown in FIG.

STEP14は、STEP13により求めた励磁電流基準指令値iγ*(1)と、STEP12により求めた負荷トルク補償パターンiγ*(2)により、励磁電流指令値iγ*を求めている。   STEP 14 obtains the excitation current command value iγ * from the excitation current reference command value iγ * (1) obtained in STEP 13 and the load torque compensation pattern iγ * (2) obtained in STEP 12.

図13の励磁電流指令値演算部15におけるタイミングチャート図において、(a)は負荷トルク、(b)はδ軸電流の1次周波数成分、(c)は機械角角度θm、(d)は励磁電流指令値iγ*、(e)は発生トルクである。図9におけるSTEP10〜14の処理を行うことで、励磁電流指令値iγ*を生成し、負荷トルクパターンに対応した発生トルクを得る。   In the timing chart of the excitation current command value calculation unit 15 in FIG. 13, (a) is the load torque, (b) is the primary frequency component of the δ-axis current, (c) is the mechanical angle θm, and (d) is the excitation. The current command value iγ *, (e) is the generated torque. 9 is performed, the excitation current command value iγ * is generated, and the generated torque corresponding to the load torque pattern is obtained.

ここで、本実施の形態では、座標系としてd−q軸ではなく、γ−δ軸を使用しているので、d−q軸座標系とγ−δ軸座標系の関係について説明する。永久磁石同期電動機のd−q軸座標における電圧方程式は一般的に式(2)で与えられる。d−q軸座標系において、d軸は永久磁石回転子のN極の方向とし、d軸から回転方向に電気角角度で90°進んだ位相をなす軸をq軸と定義している。   Here, in this embodiment, since the γ-δ axis is used as the coordinate system instead of the dq axis, the relationship between the dq axis coordinate system and the γ-δ axis coordinate system will be described. The voltage equation in the dq axis coordinates of the permanent magnet synchronous motor is generally given by equation (2). In the dq-axis coordinate system, the d-axis is defined as the direction of the N pole of the permanent magnet rotor, and the axis that forms a phase advanced by 90 ° in electrical angle from the d-axis to the rotation direction is defined as the q-axis.

Figure 0004469185
Figure 0004469185

式(2)において、Vdは永久磁石同期電動機のd軸電圧、Vqは永久磁石同期電動機のq軸電圧、Rは永久磁石同期電動機の1相あたりの抵抗値、Ldは永久磁石同期電動機のd軸インダクタンス、Lqは永久磁石同期電動機のq軸インダクタンス、Φfは永久磁石同期電動機の誘起電圧定数、idは永久磁石同期電動機のd軸電流、iqは永久磁石同期電動機のq軸電流、ωは永久磁石同期電動機の角速度、pは時間tによる微分演算子を表している。   In Equation (2), Vd is the d-axis voltage of the permanent magnet synchronous motor, Vq is the q axis voltage of the permanent magnet synchronous motor, R is the resistance value per phase of the permanent magnet synchronous motor, and Ld is d of the permanent magnet synchronous motor. The axial inductance, Lq is the q-axis inductance of the permanent magnet synchronous motor, Φf is the induced voltage constant of the permanent magnet synchronous motor, id is the d-axis current of the permanent magnet synchronous motor, iq is the q-axis current of the permanent magnet synchronous motor, and ω is permanent The angular speed of the magnet synchronous motor, p represents a differential operator with respect to time t.

図14の永久磁石同期電動機(特に埋込磁石型同期電動機)のある運転条件におけるベクトル線図において、横軸はγ軸、縦軸はδ軸を表している。また、d軸およびq軸は、γ軸およびδ軸に対してそれぞれΔθだけ回転した角度に位置している。ここで、ΦFは回転子磁石により生じる磁束ベクトルであり、その大きさは誘起電圧定数Φfであり、d軸上に位置する。   In the vector diagram under a certain operating condition of the permanent magnet synchronous motor (particularly the embedded magnet type synchronous motor) of FIG. 14, the horizontal axis represents the γ-axis and the vertical axis represents the δ-axis. Further, the d axis and the q axis are positioned at angles rotated by Δθ with respect to the γ axis and the δ axis, respectively. Here, ΦF is a magnetic flux vector generated by the rotor magnet, and its magnitude is an induced voltage constant Φf, which is located on the d-axis.

また、Lγ・iγは固定子磁束のγ軸成分、Lδ・iδは固定子磁束のδ軸成分であり、Φ0は固定子磁束(Lγ・iγ、Lδ・iδ)と回転子磁束(ΦF)の合成磁束ベクトルである。ここで、Lγは永久磁石同期電動機のγ軸インダクタンス、Lδは永久磁石同期電動機のδ軸インダクタンスである。   Lγ · iγ is a γ-axis component of the stator magnetic flux, Lδ · iδ is a δ-axis component of the stator magnetic flux, and Φ0 is the stator magnetic flux (Lγ · iγ, Lδ · iδ) and the rotor magnetic flux (ΦF). It is a composite magnetic flux vector. Here, Lγ is the γ-axis inductance of the permanent magnet synchronous motor, and Lδ is the δ-axis inductance of the permanent magnet synchronous motor.

また、ω1・Φ0は合成磁束により生じる電圧ベクトル、R・Iaはモータの抵抗により生じる電圧ベクトル、Vaはその合成ベクトルであり、永久磁石同期電動機に印加される電圧ベクトルである。ここで、ω1は一次周波数f1を角速度に変換した値であり、Iaは励磁電流iγとδ軸電流iδの合成ベクトルである。Vaのγ軸成分がγ軸電圧Vγであり、δ軸成分がδ軸電圧Vδである。   Further, ω1 · Φ0 is a voltage vector generated by the combined magnetic flux, R · Ia is a voltage vector generated by the resistance of the motor, Va is a combined vector thereof, and is a voltage vector applied to the permanent magnet synchronous motor. Here, ω1 is a value obtained by converting the primary frequency f1 into an angular velocity, and Ia is a combined vector of the excitation current iγ and the δ-axis current iδ. The γ-axis component of Va is the γ-axis voltage Vγ, and the δ-axis component is the δ-axis voltage Vδ.

ここで、d−q軸とγ−δ軸との位相差ΔθをΔθ≒0と近似して、各軸のインダクタンスをLγ≒Ld、Lδ≒Lqとして取り扱うことで、インバータ制御部5での演算負荷を低減させることができ、例えばスペックの低いマイコンでの対応が可能となり、マイコン選択の自由度も増える。ただし、制御精度を向上させる必要がある場合は、Δθを予測して制御すればよい。   Here, the phase difference Δθ between the dq axis and the γ-δ axis is approximated as Δθ≈0, and the inductance of each axis is handled as Lγ≈Ld and Lδ≈Lq. The load can be reduced. For example, a microcomputer with low specifications can be used, and the degree of freedom in selecting a microcomputer is increased. However, if it is necessary to improve the control accuracy, Δθ may be predicted and controlled.

以上のように、シングルロータリ圧縮機を代表的な例とする圧縮機3の圧縮機メカ位置(機械的位置)と永久磁石同期電動機3aのステータ及びロータの位置関係を規定し、負荷トルクと相関関係のあるパラメータであるδ軸電流又はδ軸電圧を用いて負荷トルク基準位置を推定する負荷トルク基準位置推定部12と、負荷トルク基準位置推定部12により推定した負荷トルク基準位置推定値と圧縮機メカ位置の規定関係により負荷トルク基準位置を決定する負荷トルク基準位置決定部13と、1回転あたりの負荷トルク変動を補償する負荷トルク補償パターン演算部14を備え、負荷トルク基準位置決定部13により決定した負荷トルク基準位置を基準に、負荷トルク補償パターン演算部14にて演算した負荷トルク補償パターンを用いて、励磁電流指令値を制御することでインバータ2の出力電圧または電流を補正するようにしたので、負荷トルク基準位置を早く正確に決定することができ、負荷トルクパターンに追従した発生トルクを生成して、1回転中の負荷トルク変動に伴う速度変動を素早く抑制し、振動と騒音を抑制できる。   As described above, the positional relationship between the compressor mechanical position (mechanical position) of the compressor 3 and the stator and rotor of the permanent magnet synchronous motor 3a, which is a typical example of a single rotary compressor, is defined and correlated with the load torque. A load torque reference position estimation unit 12 that estimates a load torque reference position using a δ-axis current or a δ-axis voltage that are related parameters, a load torque reference position estimation value estimated by the load torque reference position estimation unit 12, and compression A load torque reference position determining unit 13 that determines a load torque reference position based on a prescribed relationship between mechanical and mechanical positions, and a load torque compensation pattern calculating unit 14 that compensates for load torque fluctuations per rotation are provided. Using the load torque compensation pattern calculated by the load torque compensation pattern calculation unit 14 based on the load torque reference position determined by Since the output voltage or current of the inverter 2 is corrected by controlling the excitation current command value, the load torque reference position can be determined quickly and accurately, and the generated torque that follows the load torque pattern is generated. Speed fluctuation due to load torque fluctuation during one rotation can be quickly suppressed, and vibration and noise can be suppressed.

尚、負荷トルクと相関関係のあるパラメータとして、負荷トルクと相関関係の強いδ軸電流を使用すれば、より早く正確に負荷トルク基準位置を決定することができ、早期の振動および騒音抑制に繋がる。   If a δ-axis current having a strong correlation with the load torque is used as a parameter having a correlation with the load torque, the load torque reference position can be determined more quickly and accurately, leading to early vibration and noise suppression. .

また、負荷トルク補償パターンを正弦波状とすることで、負荷トルクの追従性は劣ることになるが、負荷トルクパターンに追従しすぎると、インバータ素子を保護するための過電流遮断保護に入り易くなるという問題を解決することができる。また、負荷トルクパターンを保持する必要性がなくなり、負荷トルクパターンを決定する開発負荷を軽減することができる。   Also, by making the load torque compensation pattern sinusoidal, the followability of the load torque will be inferior. However, if the load torque pattern is followed too much, it will be easier to enter overcurrent cutoff protection to protect the inverter element. Can be solved. Further, it is not necessary to hold the load torque pattern, and the development load for determining the load torque pattern can be reduced.

また、実行周波数又は負荷の状態を検出できるパラメータ(例えば、δ軸電流)により負荷トルク基準位置により決定した負荷トルク基準位置を補正することで、より負荷トルクパターンに追従した制御が行え、振動と騒音を抑制できる。   In addition, by correcting the load torque reference position determined by the load torque reference position with a parameter (for example, δ-axis current) that can detect the execution frequency or the load state, control that follows the load torque pattern can be performed, and vibration and Noise can be suppressed.

さらに、実行周波数と負荷の状態を検出できるパラメータ(例えば、δ軸電流)を組み合わせて負荷トルク基準位置を補正するようにすれば、より振動と騒音を抑制することができる。   Furthermore, if the load torque reference position is corrected by combining the execution frequency and a parameter (for example, δ-axis current) that can detect the load state, vibration and noise can be further suppressed.

また、実行周波数又は負荷の状態を検出できるパラメータ(例えば、δ軸電流)により負荷トルク補償パターンを補正することで、より負荷トルクパターンに追従した制御が行え、振動と騒音を抑制できる。   Further, by correcting the load torque compensation pattern with a parameter (for example, the δ-axis current) that can detect the execution frequency or the load state, control following the load torque pattern can be performed, and vibration and noise can be suppressed.

さらに、実行周波数と負荷の状態を検出できるパラメータ(例えば、δ軸電流)を組み合わせて負荷トルク補償パターンを補正するようにすれば、より振動と騒音を抑制することができる。   Furthermore, if the load torque compensation pattern is corrected by combining the execution frequency and a parameter (for example, the δ-axis current) that can detect the load state, vibration and noise can be further suppressed.

また、負荷トルク基準位置決定部13による負荷トルク基準位置の決定をインバータ起動後1回のみとし、その負荷トルク基準位置を保持し、その後は負荷トルク基準位置推定処理および負荷トルク基準位置決定処理を行わないようにすることで、インバータ制御部5での演算負荷を低減させることができ、例えば安価なマイコンでの対応が可能とる。   In addition, the load torque reference position determination unit 13 determines the load torque reference position only once after the inverter is started, holds the load torque reference position, and thereafter performs load torque reference position estimation processing and load torque reference position determination processing. By not doing so, the calculation load in the inverter control unit 5 can be reduced, and for example, it is possible to cope with an inexpensive microcomputer.

また、負荷トルク基準位置決定部13による負荷トルク基準位置の決定タイミングを高回転時(例えば、実行周波数が60[rps]以上のとき)とすることで、低回転領域に存在する振動共振を避けることができ、振動と騒音を抑制することができる。   Further, by setting the determination timing of the load torque reference position by the load torque reference position determination unit 13 at the time of high rotation (for example, when the execution frequency is 60 [rps] or more), vibration resonance existing in the low rotation region is avoided. Vibration and noise can be suppressed.

本実施の形態では、負荷トルク基準位置決定部13による負荷トルク基準位置の決定タイミングを高回転時(例えば、実行周波数が60[rps]以上のとき)としていたが、起動直後に行うようにすれば、起動直後から1回転中の負荷トルク変動に伴う速度変動を抑制でき、振動と騒音を抑制できる。   In this embodiment, the determination timing of the load torque reference position by the load torque reference position determination unit 13 is set at the time of high rotation (for example, when the execution frequency is 60 [rps] or more). For example, speed fluctuation accompanying load torque fluctuation during one rotation can be suppressed immediately after startup, and vibration and noise can be suppressed.

実施の形態2.
図15乃至図19は実施の形態2を示す図で、図15はインバータ制御装置のブロック図、図16は負荷トルク補償パターン演算部のフローチャート図、図17は実行周波数fdと負荷トルク補償量振幅Δfhの関係を示す図、図18は実行周波数fdと負荷トルク基準位置補正量θadj’の関係を示す図、図19は一次周波数演算部のタイミングチャート図である。
Embodiment 2. FIG.
15 to 19 are diagrams showing the second embodiment, FIG. 15 is a block diagram of the inverter control device, FIG. 16 is a flowchart of the load torque compensation pattern calculation unit, and FIG. 17 is an execution frequency fd and load torque compensation amount amplitude. FIG. 18 is a diagram illustrating the relationship between Δfh, FIG. 18 is a diagram illustrating the relationship between the execution frequency fd and the load torque reference position correction amount θadj ′, and FIG. 19 is a timing chart of the primary frequency calculation unit.

図15において、実施の形態1の図1と同じ部分には同一符号を付して説明は省略する。以下変更している構成について説明する。   In FIG. 15, the same parts as those in FIG. Hereinafter, the changed configuration will be described.

上記実施の形態1では、励磁電流指令値を制御することによりインバータ2の出力電圧又は電流を補正するようにしたが、本実施の形態では、周波数を制御することによりインバータ2の出力電圧又は電流を補正する。   In the first embodiment, the output voltage or current of the inverter 2 is corrected by controlling the excitation current command value. However, in this embodiment, the output voltage or current of the inverter 2 is controlled by controlling the frequency. Correct.

図15において、一次周波数演算部9’は、周波数補償部7により得られた周波数補償量fhと、負荷トルク補償パターン演算部14’より求められた負荷トルク補償パターンfh(2)とにより、実行周波数fdを補償し、一次周波数f1を得る。   In FIG. 15, the primary frequency calculation unit 9 ′ is executed by the frequency compensation amount fh obtained by the frequency compensation unit 7 and the load torque compensation pattern fh (2) obtained by the load torque compensation pattern calculation unit 14 ′. The frequency fd is compensated to obtain the primary frequency f1.

負荷トルク補償パターン演算部14’は、実行周波数演算部8より求められた実行周波数fdと、負荷トルク基準位置決定部13により求められた負荷トルク基準位置決定値θpxと、機械角角度θmにより負荷トルク補償パターンfh(2)を演算する。   The load torque compensation pattern calculation unit 14 ′ performs load based on the execution frequency fd obtained from the execution frequency calculation unit 8, the load torque reference position determination value θpx obtained by the load torque reference position determination unit 13, and the mechanical angle θm. A torque compensation pattern fh (2) is calculated.

励磁電流指令値演算部15’は、実行周波数演算部8により求められた実行周波数fdにより励磁電流指令値iγ*を求めている。   The excitation current command value calculation unit 15 ′ obtains the excitation current command value iγ * based on the execution frequency fd obtained by the execution frequency calculation unit 8.

次に動作を、図16の負荷トルク補償パターン演算部14’のフローチャート図で説明する。図16において、STEP15は実行周波数fdと負荷トルク補償量振幅Δfhのテーブル(以下、fd−Δfhテーブルと呼ぶ)より、fdに対応したΔfhを読み出す処理である。fd−Δfhテーブルの一例を図17に示す。   Next, the operation will be described with reference to the flowchart of the load torque compensation pattern calculation unit 14 'in FIG. In FIG. 16, STEP 15 is a process of reading Δfh corresponding to fd from a table of execution frequency fd and load torque compensation amount amplitude Δfh (hereinafter referred to as fd−Δfh table). An example of the fd-Δfh table is shown in FIG.

STEP16は実行周波数fdと負荷トルク基準位置補正量θadj’のテーブル(以下、fd−θadj’テーブルと呼ぶ)より、fdに対応したθadj’を読み出す処理である。fd−θadj’テーブルの一例を図18に示す。   STEP 16 is a process for reading θadj ′ corresponding to fd from a table of execution frequency fd and load torque reference position correction amount θadj ′ (hereinafter referred to as fd−θadj ′ table). An example of the fd-θadj ′ table is shown in FIG.

STEP17は、式(3)による負荷トルク補償パターンfh(2)を演算する処理である。
fh(2)=Δfh×sin{θm−(θpx+θadj’)} (3)
STEP 17 is a process for calculating the load torque compensation pattern fh (2) according to the equation (3).
fh (2) = Δfh × sin {θm− (θpx + θadj ′)} (3)

図19の一次周波数演算部9’のタイミングチャート図において、(a)は負荷トルク、(b)はδ軸電流の1次周波数成分、(c)は機械角角度θm、(d)は一次周波数f1、(e)は発生トルクである。図16におけるSTEP15〜17の処理を行うことで、負荷トルク補償パターンfh(2)を生成し、負荷トルクパターンに対応した発生トルクを得る。   In the timing chart of the primary frequency calculation unit 9 ′ in FIG. 19, (a) is the load torque, (b) is the primary frequency component of the δ-axis current, (c) is the mechanical angle θm, and (d) is the primary frequency. f1 and (e) are generated torques. By performing the processing of STEPs 15 to 17 in FIG. 16, the load torque compensation pattern fh (2) is generated, and the generated torque corresponding to the load torque pattern is obtained.

以上のように、シングルロータリ圧縮機を代表的な例とする圧縮機3の圧縮機メカ位置(機械的位置)と永久磁石同期電動機3aのステータ及びロータの位置関係を規定し、負荷トルクと相関関係のあるパラメータであるδ軸電流又はδ軸電圧を用いて負荷トルク基準位置を推定する負荷トルク基準位置推定部12と、負荷トルク基準位置推定部12により推定した負荷トルク基準位置推定値と圧縮機メカ位置の規定関係により負荷トルク基準位置を決定する負荷トルク基準位置決定部13と、1回転あたりの負荷トルク変動を補償する負荷トルク補償パターン演算部14’を備え、負荷トルク基準位置決定部13により決定した負荷トルク基準位置を基準に、負荷トルク補償パターン演算部14’にて演算した負荷トルク補償パターンを用いて、実行周波数を制御することでインバータ2の出力電圧または電流を補正するようにしたので、負荷トルク基準位置を早く正確に決定することができ、負荷トルクパターンに追従した発生トルクを生成して、1回転中の負荷トルク変動に伴う速度変動を素早く抑制し、振動と騒音を抑制できる。   As described above, the positional relationship between the compressor mechanical position (mechanical position) of the compressor 3 and the stator and rotor of the permanent magnet synchronous motor 3a, which is a typical example of a single rotary compressor, is defined and correlated with the load torque. A load torque reference position estimation unit 12 that estimates a load torque reference position using a δ-axis current or a δ-axis voltage that are related parameters, a load torque reference position estimation value estimated by the load torque reference position estimation unit 12, and compression A load torque reference position determining unit 13 for determining a load torque reference position based on a prescribed relationship of mechanical mechanism positions, and a load torque compensation pattern calculating unit 14 ′ for compensating for a load torque fluctuation per one rotation. 13 using the load torque compensation pattern calculated by the load torque compensation pattern calculation unit 14 ′ based on the load torque reference position determined by 13. Since the output voltage or current of the inverter 2 is corrected by controlling the execution frequency, the load torque reference position can be determined quickly and accurately, and the generated torque following the load torque pattern is generated. Speed fluctuation due to load torque fluctuation during one rotation can be quickly suppressed, and vibration and noise can be suppressed.

また、負荷トルク補償パターンを正弦波状とすることで、負荷トルクの追従性は劣ることになるが、負荷トルクパターンに追従しすぎると、インバータ素子を保護するための過電流遮断保護に入り易くなるという問題を解決することができる。また、負荷トルクパターンを保持する必要性がなくなり、負荷トルクパターンを決定する開発負荷を軽減することができる。   Also, by making the load torque compensation pattern sinusoidal, the followability of the load torque will be inferior. However, if the load torque pattern is followed too much, it will be easier to enter overcurrent cutoff protection to protect the inverter element. Can be solved. Further, it is not necessary to hold the load torque pattern, and the development load for determining the load torque pattern can be reduced.

また、実行周波数又は負荷の状態を検出できるパラメータ(例えば、δ軸電流)により負荷トルク基準位置により決定した負荷トルク基準位置を補正することで、より負荷トルクパターンに追従した制御が行え、振動と騒音を抑制できる。   In addition, by correcting the load torque reference position determined by the load torque reference position with a parameter (for example, δ-axis current) that can detect the execution frequency or the load state, control that follows the load torque pattern can be performed, and vibration and Noise can be suppressed.

さらに、実行周波数と負荷の状態を検出できるパラメータ(例えば、δ軸電流)を組み合わせて負荷トルク基準位置を補正するようにすれば、より振動と騒音を抑制することができる。   Furthermore, if the load torque reference position is corrected by combining the execution frequency and a parameter (for example, δ-axis current) that can detect the load state, vibration and noise can be further suppressed.

また、実行周波数又は負荷の状態を検出できるパラメータ(例えば、δ軸電流)により負荷トルク補償パターンを補正することで、より負荷トルクパターンに追従した制御が行え、振動と騒音を抑制できる。   Further, by correcting the load torque compensation pattern with a parameter (for example, the δ-axis current) that can detect the execution frequency or the load state, control following the load torque pattern can be performed, and vibration and noise can be suppressed.

さらに、実行周波数と負荷の状態を検出できるパラメータ(例えば、δ軸電流)を組み合わせて負荷トルク補償パターンを補正するようにすれば、より振動と騒音を抑制することができる。   Furthermore, if the load torque compensation pattern is corrected by combining the execution frequency and a parameter (for example, the δ-axis current) that can detect the load state, vibration and noise can be further suppressed.

また、負荷トルク基準位置決定部13による負荷トルク基準位置の決定をインバータ起動後1回のみとし、その負荷トルク基準位置を保持し、その後は負荷トルク基準位置推定処理および負荷トルク基準位置決定処理を行わないようにすることで、インバータ制御部5での演算負荷を低減させることができ、例えば安価なマイコンでの対応が可能とる。   In addition, the load torque reference position determination unit 13 determines the load torque reference position only once after the inverter is started, holds the load torque reference position, and thereafter performs load torque reference position estimation processing and load torque reference position determination processing. By not doing so, the calculation load in the inverter control unit 5 can be reduced, and for example, it is possible to cope with an inexpensive microcomputer.

また、負荷トルク基準位置決定部13による負荷トルク基準位置の決定タイミングを高回転時(例えば、実行周波数が60[rps]以上のとき)とすることで、低回転領域に存在する振動共振を避けることができ、振動と騒音を抑制することができる。   Further, by setting the determination timing of the load torque reference position by the load torque reference position determination unit 13 at the time of high rotation (for example, when the execution frequency is 60 [rps] or more), vibration resonance existing in the low rotation region is avoided. Vibration and noise can be suppressed.

本実施の形態では、負荷トルク基準位置決定部13による負荷トルク基準位置の決定タイミングを高回転時(例えば、実行周波数が60[rps]以上のとき)としていたが、起動直後に行うようにすれば、起動直後から1回転中の負荷トルク変動に伴う速度変動を抑制でき、振動と騒音を抑制できる。   In this embodiment, the determination timing of the load torque reference position by the load torque reference position determination unit 13 is set at the time of high rotation (for example, when the execution frequency is 60 [rps] or more). For example, speed fluctuation accompanying load torque fluctuation during one rotation can be suppressed immediately after startup, and vibration and noise can be suppressed.

実施の形態3.
図20〜22は実施の形態3を示す図で、図20はシングルロータリ圧縮機の縦断面図、図21はシングルロータリ圧縮機に関し、吸入管に加速度ピックアップを取付て配管応力を測定する測定方法を示す概略図、図22はシングルロータリ圧縮機の吸入管部分の配管応力の測定結果を示す図である。
Embodiment 3 FIG.
20 to 22 are diagrams showing Embodiment 3, FIG. 20 is a longitudinal sectional view of a single rotary compressor, and FIG. 21 relates to a single rotary compressor, and relates to a measurement method for measuring pipe stress by attaching an accelerometer to a suction pipe. FIG. 22 is a diagram showing the measurement results of the pipe stress in the suction pipe portion of the single rotary compressor.

実施の形態1又は実施の形態2で示したインバータ制御装置を用いて、実際にシングルロータリ圧縮機を駆動して、トルク制御の振動抑制効果を確認したので、その結果を以下説明する。   The single-rotary compressor was actually driven using the inverter control device shown in the first or second embodiment, and the vibration suppression effect of torque control was confirmed. The results will be described below.

試験に用いた密閉型圧縮機は、図20に示すような単気筒のシングルロータリ圧縮機40であり、密閉容器43内に圧縮部42とともに収納される電動機41に、実施の形態1又は実施の形態2で示した永久磁石同期電動機を用いた。   The hermetic compressor used in the test is a single-cylinder single rotary compressor 40 as shown in FIG. 20, and the electric motor 41 accommodated in the hermetic container 43 together with the compression unit 42 is used in the first embodiment or the first embodiment. The permanent magnet synchronous motor shown in Embodiment 2 was used.

シングルロータリ圧縮機40の振動測定方法は、図21に示すように、密閉容器43に接続される吸入マフラー付近の吸入管に加速度ピックアップを設置した。加速度ピックアップからの出力を増幅器を介し、周波数分析装置に入力し、1次の成分を抽出して配管応力を測定した。   In the vibration measuring method of the single rotary compressor 40, as shown in FIG. 21, an acceleration pickup is installed in the suction pipe near the suction muffler connected to the sealed container 43. The output from the accelerometer was input to the frequency analyzer through an amplifier, the primary component was extracted, and the pipe stress was measured.

測定結果を図22に示す。図において、横軸はシングルロータリ圧縮機40の運転周波数[S−1]、縦軸は配管応力[G×10−3]である。図に示すように、実施の形態1又は実施の形態2で示したインバータ制御装置のトルク制御による、顕著な振動抑制効果が確認された。 The measurement results are shown in FIG. In the figure, the horizontal axis represents the operating frequency [S −1 ] of the single rotary compressor 40 and the vertical axis represents the pipe stress [G × 10 −3 ]. As shown in the figure, a remarkable vibration suppression effect by the torque control of the inverter control device shown in the first embodiment or the second embodiment was confirmed.

実施の形態4.
図23〜26は実施の形態4を示す図で、図23は空気調和機の室外機の正面図、図24は同平面図、図25は空気調和機の室外機の床加振力測定方法を示す図、図26は空気調和機の室外機の床加振力測定結果を示す図である。
Embodiment 4 FIG.
23 to 26 are diagrams showing Embodiment 4, FIG. 23 is a front view of an outdoor unit of an air conditioner, FIG. 24 is a plan view of the same, and FIG. 25 is a method for measuring the floor excitation force of the outdoor unit of the air conditioner. FIG. 26 is a diagram showing a result of measuring the floor excitation force of the outdoor unit of the air conditioner.

実施の形態3では、実施の形態1又は実施の形態2で示したインバータ制御装置を用いて、実際にシングルロータリ圧縮機を駆動して、トルク制御の振動抑制効果を確認したが、さらに、そのシングルロータリ圧縮機を用いた空気調和機の室外機の床加振力測定も行った。   In Embodiment 3, the inverter control device shown in Embodiment 1 or Embodiment 2 was used to actually drive the single rotary compressor, and the vibration suppression effect of torque control was confirmed. The floor excitation force of the outdoor unit of an air conditioner using a single rotary compressor was also measured.

図23、24に示すように、空気調和機の室内機50は、実施の形態3で示したシングルロータリ圧縮機40、熱交換器、送風機、電気品室等を備える。   As shown in FIGS. 23 and 24, the indoor unit 50 of the air conditioner includes the single rotary compressor 40, the heat exchanger, the blower, the electrical component room, and the like described in the third embodiment.

空気調和機の室内機50の床加振力測定は、図25に示すように、空気調和機の室内機50の下面支持台4ポイントの床加振力をセンサーで測定した。センサーからの信号を増幅器を介して周波数分析装置に取り込み、各ポイントの1次の成分を抽出する。4ポイントの加振力合計を床加振力[gf]とした。   As shown in FIG. 25, the floor excitation force of the indoor unit 50 of the air conditioner was measured by using a sensor to measure the floor excitation force at four points on the lower surface support base of the indoor unit 50 of the air conditioner. The signal from the sensor is taken into the frequency analyzer via the amplifier, and the first order component at each point is extracted. The total excitation force of 4 points was defined as the floor excitation force [gf].

測定結果を図26に示す。図において、横軸はシングルロータリ圧縮機40の運転周波数[S−1]、縦軸は床加振力[gf]である。図に示すように、実施の形態1又は実施の形態2で示したインバータ制御装置のトルク制御による、顕著な振動抑制効果が確認された。 The measurement results are shown in FIG. In the figure, the horizontal axis represents the operating frequency [S −1 ] of the single rotary compressor 40 and the vertical axis represents the floor excitation force [gf]. As shown in the figure, a remarkable vibration suppression effect by the torque control of the inverter control device shown in the first embodiment or the second embodiment was confirmed.

実施の形態5.
図27は実施の形態5を示す図で、冷蔵庫の縦断面図である。図において、冷蔵庫60の機械室は、背面の最下部に位置し、その機械室に密閉型圧縮機が設置されている。冷蔵庫60は室内で使用されるものであり、密閉型圧縮機の振動を抑制することは、極めて重要である。
Embodiment 5 FIG.
FIG. 27 shows the fifth embodiment and is a longitudinal sectional view of the refrigerator. In the figure, the machine room of the refrigerator 60 is located at the lowermost part of the back surface, and a hermetic compressor is installed in the machine room. The refrigerator 60 is used indoors, and it is extremely important to suppress vibration of the hermetic compressor.

特に、密閉型圧縮機に、単シリンダーのシングルロータリ圧縮機40を使用する場合は、その特有な振動が問題になることが多い。そこで、実施の形態1又は実施の形態2に示したインバータ制御装置のトルク制御を適用したシングルロータリ圧縮機40を冷蔵庫60に使用することで、振動抑制効果が期待できる。   In particular, when a single-cylinder single rotary compressor 40 is used for a hermetic compressor, the unique vibration often becomes a problem. Therefore, by using the single rotary compressor 40 to which the torque control of the inverter control device shown in the first embodiment or the second embodiment is applied for the refrigerator 60, a vibration suppressing effect can be expected.

以上の説明では、空気調和機と冷蔵庫を例に挙げたが、それ以外の冷凍空調装置においても、同様の効果が期待できる。   In the above description, the air conditioner and the refrigerator are taken as examples, but the same effect can be expected in other refrigeration air conditioners.

実施の形態1を示す図で、インバータ制御装置の概略ブロック図である。FIG. 2 is a diagram showing the first embodiment and is a schematic block diagram of an inverter control device. 実施の形態1を示す図で、インバータ制御装置の詳細ブロック図である。FIG. 5 is a diagram showing the first embodiment, and is a detailed block diagram of the inverter control device. 実施の形態1を示す図で、シングルロータリ圧縮機の永久磁石同期電動機及び圧縮部の断面図である。FIG. 2 is a diagram showing the first embodiment, and is a cross-sectional view of a permanent magnet synchronous motor and a compression unit of a single rotary compressor. 実施の形態1を示す図で、負荷トルク基準位置推定部のブロック図である。FIG. 5 is a diagram illustrating the first embodiment and is a block diagram of a load torque reference position estimation unit. 実施の形態1を示す図で、別のインバータ制御装置の概略ブロック図である。It is a figure which shows Embodiment 1 and is a schematic block diagram of another inverter control apparatus. 実施の形態1を示す図で、別のインバータ制御装置の詳細ブロック図である。It is a figure which shows Embodiment 1 and is a detailed block diagram of another inverter control apparatus. 実施の形態1を示す図で、負荷トルク基準位置決定部のタイミングチャート図である。FIG. 5 shows the first embodiment, and is a timing chart diagram of a load torque reference position determination unit. 実施の形態1を示す図で、負荷トルク基準位置決定部のフローチャート図である。FIG. 4 is a diagram showing the first embodiment, and is a flowchart diagram of a load torque reference position determination unit. 実施の形態1を示す図で、負荷トルク補償パターン演算部、励磁電流指令値演算部のフローチャート図である。FIG. 5 is a diagram showing the first embodiment, and is a flowchart diagram of a load torque compensation pattern calculation unit and an excitation current command value calculation unit. 実施の形態1を示す図で、実行周波数fdと負荷トルク補償量振幅Δiγ*の関係を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating the first embodiment and is a diagram illustrating a relationship between an execution frequency fd and a load torque compensation amount amplitude Δiγ *. 実施の形態1を示す図で、実行周波数fdと負荷トルク基準位置補正量θadjの関係を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating the first embodiment and is a diagram illustrating a relationship between an execution frequency fd and a load torque reference position correction amount θadj. 実施の形態1を示す図で、実行周波数fdと励磁電流基準指令値iγ*(1)の関係を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating the first embodiment and is a diagram illustrating a relationship between an execution frequency fd and an excitation current reference command value iγ * (1). 実施の形態1を示す図で、励磁電流指令値演算部のタイミングチャート図である。FIG. 5 is a diagram illustrating the first embodiment, and is a timing chart diagram of an excitation current command value calculation unit. 実施の形態1を示す図で、一般的な永久磁石同期電動機のベクトル線図である。It is a figure which shows Embodiment 1 and is a vector diagram of a general permanent magnet synchronous motor. 実施の形態2を示す図で、インバータ制御装置のブロック図である。It is a figure which shows Embodiment 2, and is a block diagram of an inverter control apparatus. 実施の形態2を示す図で、負荷トルク補償パターン演算部のフローチャート図である。FIG. 10 is a diagram illustrating the second embodiment and is a flowchart of a load torque compensation pattern calculation unit. 実施の形態2を示す図で、実行周波数fdと負荷トルク補償量振幅Δfhの関係を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating the second embodiment and is a diagram illustrating a relationship between an execution frequency fd and a load torque compensation amount amplitude Δfh. 実施の形態2を示す図で、実行周波数fdと負荷トルク基準位置補正量θadj’の関係を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating the second embodiment and is a diagram illustrating a relationship between an execution frequency fd and a load torque reference position correction amount θadj ′. 実施の形態2を示す図で、一次周波数演算部のタイミングチャート図である。It is a figure which shows Embodiment 2, and is a timing chart figure of a primary frequency calculating part. 実施の形態3を示す図で、シングルロータリ圧縮機の縦断面図である。It is a figure which shows Embodiment 3, and is a longitudinal cross-sectional view of a single rotary compressor. 実施の形態3を示す図で、シングルロータリ圧縮機に関し、吸入管に加速度ピックアップを取付て配管応力を測定する測定方法を示す概略図である。FIG. 5 is a diagram showing a third embodiment, and is a schematic diagram showing a measurement method for measuring a pipe stress by attaching an acceleration pickup to a suction pipe with respect to a single rotary compressor. 実施の形態3を示す図で、シングルロータリ圧縮機の吸入管部分の配管応力の測定結果を示す図である。It is a figure which shows Embodiment 3, and is a figure which shows the measurement result of the piping stress of the suction pipe part of a single rotary compressor. 実施の形態4を示す図で、空気調和機の室外機の正面図である。It is a figure which shows Embodiment 4, and is a front view of the outdoor unit of an air conditioner. 実施の形態4を示す図で、空気調和機の室外機の平面図である。It is a figure which shows Embodiment 4, and is a top view of the outdoor unit of an air conditioner. 実施の形態4を示す図で、空気調和機の室外機の床加振力測定方法を示す図である。It is a figure which shows Embodiment 4, and is a figure which shows the floor excitation force measuring method of the outdoor unit of an air conditioner. 実施の形態4を示す図で、空気調和機の室外機の床加振力測定結果を示す図である。It is a figure which shows Embodiment 4, and is a figure which shows the floor excitation force measurement result of the outdoor unit of an air conditioner. 実施の形態5を示す図で、冷蔵庫の縦断面図である。It is a figure which shows Embodiment 5, and is a longitudinal cross-sectional view of a refrigerator.

符号の説明Explanation of symbols

1 直流電源、2 インバータ、3 圧縮機、3a 永久磁石同期電動機、3b 圧縮部、4a,4b,4c 電流検出部、5 インバータ制御部、6 3相/2相座標変換部、7 周波数補償部、8 実行周波数演算部、9,9’ 一次周波数演算部、10 電気角角度演算部、11 機械角角度演算部、12 負荷トルク基準位置推定部、12a sin成分抽出部、12b cos成分抽出部、12c,12d フィルタ部、12e tan−1演算部、13 負荷トルク基準位置決定部、14,14’ 負荷トルク補償パターン演算部、15,15’ 励磁電流指令値演算部、16 出力電圧指令値演算部、17 2相/3相座標変換部、18 PWM信号生成部、40 シングルロータリ圧縮機、41 電動機、42 圧縮部、43 密閉容器、50 空気調和機の室内機、60 冷蔵庫。 1 DC power supply, 2 inverter, 3 compressor, 3a permanent magnet synchronous motor, 3b compression unit, 4a, 4b, 4c current detection unit, 5 inverter control unit, 6 3 phase / 2 phase coordinate conversion unit, 7 frequency compensation unit, 8 execution frequency calculation unit, 9, 9 ′ primary frequency calculation unit, 10 electrical angle angle calculation unit, 11 mechanical angle angle calculation unit, 12 load torque reference position estimation unit, 12a sin component extraction unit, 12b cos component extraction unit, 12c , 12d filter unit, 12e tan -1 calculation unit, 13 load torque reference position determination unit, 14, 14 'load torque compensation pattern calculation unit, 15, 15' excitation current command value calculation unit, 16 output voltage command value calculation unit, 17 2-phase / 3-phase coordinate conversion unit, 18 PWM signal generation unit, 40 single rotary compressor, 41 electric motor, 42 compression unit, 43 sealed container, 50 air conditioner indoor unit, 6 Refrigerator.

Claims (14)

負荷トルクが周期的に変動する負荷要素を駆動し、2n極(nは2以上の整数)以上の極数を有し、前記負荷要素の機械的位置との位置関係が規定された電動機を三相正弦波駆動で制御するインバータ制御装置において、
機械角角度とδ軸電流値又はδ軸電圧値より、前記δ軸電流値又は前記δ軸電圧値の1次周波数成分のピーク値の位相を求め、その値を負荷トルク基準位置推定値とする負荷トルク基準位置推定部と、
前記負荷トルク基準位置推定部により推定した前記負荷トルク基準位置推定値に基づいて、前記負荷要素の機械的位置の規定関係により予め定められたn個の負荷トルク基準位置の候補の中の一つを選択して負荷トルク基準位置として決定する負荷トルク基準位置決定部と、
1回転あたりの負荷トルク変動を補償する負荷トルク補償パターン演算部と、を備え、前記負荷トルク基準位置決定部により決定した負荷トルク基準位置を基準に、前記負荷トルク補償パターン演算部にて演算した負荷トルク補償パターンを用いて、前記インバータの出力電圧または電流を補正することを特徴とするインバータ制御装置。
Three electric motors that drive a load element whose load torque fluctuates periodically, have 2n poles (n is an integer of 2 or more), and have a positional relationship with the mechanical position of the load element are defined. In the inverter control device controlled by phase sine wave drive,
The phase of the peak value of the primary frequency component of the δ-axis current value or the δ-axis voltage value is obtained from the mechanical angle angle and the δ-axis current value or δ-axis voltage value, and this value is used as the estimated load torque reference position. A load torque reference position estimation unit;
One of the load torque reference position on the basis of the load torque reference position estimation value estimated by the estimation unit, the load torque reference position of the n predetermined pursuant relation mechanical position of the load element candidate A load torque reference position determining unit that selects and determines as a load torque reference position;
A load torque compensation pattern calculation unit for compensating for fluctuations in load torque per rotation, and the load torque compensation pattern calculation unit calculates the load torque reference position determined by the load torque reference position determination unit. An inverter control device that corrects an output voltage or current of the inverter using a load torque compensation pattern.
前記負荷トルク基準位置推定部で用いる負荷トルクと相関関係のあるパラメータとして、前記インバータの三相正弦波駆動出力電流を3相/2相座標変換したトルク電流成分を用いることを特徴とする請求項1記載のインバータ制御装置。   The torque current component obtained by three-phase / 2-phase coordinate conversion of the three-phase sine wave drive output current of the inverter is used as a parameter correlated with the load torque used in the load torque reference position estimation unit. 1. The inverter control device according to 1. 励磁電流指令値を制御することにより前記インバータの出力電圧または電流を補正することを特徴とする請求項1記載のインバータ制御装置。   The inverter control device according to claim 1, wherein an output voltage or current of the inverter is corrected by controlling an excitation current command value. 周波数を制御することにより前記インバータの出力電圧または電流を補正することを特徴とする請求項1記載のインバータ制御装置。   The inverter control device according to claim 1, wherein an output voltage or current of the inverter is corrected by controlling a frequency. 前記負荷トルク補償パターンは、正弦波状であることを特徴とする請求項1記載のインバータ制御装置。   The inverter control device according to claim 1, wherein the load torque compensation pattern is sinusoidal. 前記インバータの周波数又は負荷の状態を検出できるパラメータ又はそれらの組合せを用いて、前記負荷トルク基準位置決定部により決定した負荷トルク基準位置を補正することを特徴とする請求項1記載のインバータ制御装置。   The inverter control device according to claim 1, wherein the load torque reference position determined by the load torque reference position determination unit is corrected using a parameter or a combination thereof capable of detecting the frequency or load state of the inverter. . 前記インバータの周波数又は負荷の状態を検出できるパラメータ又はそれらの組合せを用いて、前記負荷トルク補償パターンを補正することを特徴とする請求項1記載のインバータ制御装置。   The inverter control device according to claim 1, wherein the load torque compensation pattern is corrected using a parameter capable of detecting a frequency or a load state of the inverter or a combination thereof. 前記負荷トルク基準位置決定部による負荷トルク基準位置の決定は、インバータ起動後1回のみとすることを特徴とする請求項1記載のインバータ制御装置。   2. The inverter control device according to claim 1, wherein the load torque reference position determination unit determines the load torque reference position only once after starting the inverter. 前記負荷トルク基準位置決定部による決定タイミングは、高回転時とすることを特徴とする請求項1記載のインバータ制御装置。   The inverter control device according to claim 1, wherein the determination timing by the load torque reference position determination unit is a high rotation time. 前記負荷トルク基準位置決定部による決定タイミングは、起動直後とすることを特徴とする請求項1記載のインバータ制御装置。   The inverter control device according to claim 1, wherein the determination timing by the load torque reference position determination unit is immediately after startup. 負荷トルクが周期的に変動する負荷要素を駆動し、2n極(nは2以上の整数)以上の極数を有し、前記負荷要素の機械的位置との位置関係が規定された電動機を三相正弦波駆動で制御するインバータ制御方法において、
機械角角度とδ軸電流値又はδ軸電圧値より、前記δ軸電流値又は前記δ軸電圧値の1次周波数成分のピーク値の位相を求め、その値を負荷トルク基準位置と推定する工程と、
前記推定した負荷トルク基準位置に基づいて、前記負荷要素の機械的位置の規定関係により予め定められたn個の負荷トルク基準位置の候補の中の一つを選択して負荷トルク基準位置として決定する工程と、
1回転あたりの負荷トルク変動を補償する負荷トルク補償パターンを演算する工程と、
前記決定された負荷トルク基準位置を基準に、前記負荷トルク補償パターンを用いて、前記インバータの出力電圧または電流を補正する工程と、
を備えたことを特徴とするインバータ制御方法。
Three electric motors that drive a load element whose load torque fluctuates periodically, have 2n poles (n is an integer of 2 or more), and have a positional relationship with the mechanical position of the load element are defined. In the inverter control method for controlling by phase sine wave drive,
A step of obtaining a phase of a peak value of a primary frequency component of the δ-axis current value or the δ-axis voltage value from a mechanical angle angle and a δ-axis current value or a δ-axis voltage value, and estimating the value as a load torque reference position When,
Based on the estimated load torque reference position, one of n candidates for the load torque reference position determined in advance according to the relationship between the mechanical positions of the load elements is selected and determined as the load torque reference position. And a process of
Calculating a load torque compensation pattern for compensating for load torque fluctuations per rotation;
Correcting the output voltage or current of the inverter using the load torque compensation pattern based on the determined load torque reference position;
An inverter control method comprising:
密閉容器内に設けられ、冷媒を圧縮して負荷トルクが周期的に変動する圧縮部と、
前記圧縮部を駆動し、該圧縮部機械的位置との位置関係が規定された2n極(nは2以上の整数)以上の極数を有する電動機と、
前記電動機を三相正弦波通電で駆動するインバータと、
機械角角度とδ軸電流値又はδ軸電圧値より、前記δ軸電流値又は前記δ軸電圧値の1次周波数成分のピーク値の位相を求め、その値を負荷トルク基準位置推定値とする負荷トルク基準位置推定部と、前記負荷トルク基準位置推定部により推定した前記負荷トルク基準位置推定値に基づいて、前記負荷要素の機械的位置の規定関係により予め定められたn個の負荷トルク基準位置の候補の中の一つを選択して負荷トルク基準位置として決定する負荷トルク基準位置決定部と、1回転あたりの負荷トルク変動を補償する負荷トルク補償パターン演算部とを有し、前記負荷トルク基準位置決定部により決定した負荷トルク基準位置を基準に、前記負荷トルク補償パターン演算部にて演算した負荷トルク補償パターンを用いて、インバータの出力電圧または電流を補正するインバータ制御装置と、
を備えたことを特徴とする密閉型圧縮機。
A compression unit provided in the hermetic container and compressing the refrigerant to periodically change the load torque;
An electric motor that drives the compression unit and has a number of poles equal to or greater than 2n poles (n is an integer of 2 or more) in which a positional relationship with the compression unit mechanical position is defined;
An inverter for driving the electric motor with three-phase sine wave energization;
The phase of the peak value of the primary frequency component of the δ-axis current value or the δ-axis voltage value is obtained from the mechanical angle angle and the δ-axis current value or δ-axis voltage value, and this value is used as the estimated load torque reference position. a load torque reference position estimating unit, the load torque reference position on the basis of the load torque reference position estimation value estimated by the estimation unit, the mechanical position of the specified n number of load torque predetermined criteria by the relationship of the load element A load torque reference position determination unit that selects one of the position candidates and determines it as a load torque reference position, and a load torque compensation pattern calculation unit that compensates for load torque fluctuation per rotation, Using the load torque compensation pattern calculated by the load torque compensation pattern calculation unit based on the load torque reference position determined by the torque reference position determination unit, the output voltage of the inverter Others an inverter control device for correcting the current,
A hermetic compressor characterized by comprising
前記圧縮部が、単気筒のシングルロータリ式のもので構成されたことを特徴とする請求項12記載の密閉型圧縮機。   13. The hermetic compressor according to claim 12, wherein the compression section is formed of a single cylinder single rotary type. 冷凍サイクルに、請求項12記載の密閉型圧縮機を用いたことを特徴とする冷凍空調装置。   A refrigeration air conditioner using the hermetic compressor according to claim 12 in a refrigeration cycle.
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