JP4927052B2

JP4927052B2 - 冷凍装置

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Publication number: JP4927052B2
Application number: JP2008242412A
Authority: JP
Inventors: 佳明栗田; 達夫安藤; 邦明高塚; 孝大石; 励笠原; 健木下; 健太郎三浦
Original assignee: Hitachi Appliances Inc
Current assignee: Hitachi Appliances Inc
Priority date: 2008-09-22
Filing date: 2008-09-22
Publication date: 2012-05-09
Anticipated expiration: 2028-03-28
Also published as: JP2009243871A

Description

本発明は、例えば空気調和機や冷凍機などの冷凍装置に係り、特に、冷凍サイクルの圧縮機を駆動する永久磁石同期モータの回転数をインバータ装置によって可変制御する冷凍装置に関する。

例えば空気調和機や冷凍機などの冷凍装置において、高効率な運転を実現するため、インバータ装置にベクトル制御を採用することが知られている。ベクトル制御はモータ定数（詳細には、抵抗、誘起電圧、及びインダクタンス）を用いるため、このモータ定数を予め設定する必要がある。しかし、モータ定数は、モータ製造時のバラツキや運転条件によって変動し、予め設定した設定値と実際値との間にずれが生じる恐れがある。そこで、実運転の直前や実運転中にモータ定数を同定して、モータ定数設定値を自動的に修正するベクトル制御装置が提唱されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載のベクトル制御装置は、３相交流電流を検出する電流検出器と、３相交流電流の検出値をｄ軸電流検出値及びｑ軸電流検出値に変換する座標変換部と、第１のｄ軸電流指令値とｄ軸電流検出値との偏差に応じて第２のｄ軸電流指令値を生成するｄ軸電流指令演算部と、第１のｑ軸電流指令値とｑ軸電流検出値との偏差に基づいて第２のｑ軸電流指令値を生成するｑ軸電流指令演算部と、モータ定数を同定して、モータ定数設定値を修正するモータ定数同定部と、モータ定数の設定値、回転数指令値、第２のｄ軸電流指令値、及び第２のｑ軸電流指令値に基づいてｄ軸電圧指令値及びｑ軸電圧指令値を演算するベクトル制御演算部（電圧指令演算部）と、ｄ軸電圧指令値及びｑ軸電圧指令値を３相交流の電圧指令値に変換する座標変換部と、３相交流の電圧指令値に比例した電圧を永久磁石同期モータに印加する電力変換器とを備えている。そして、高速域では、ｄ軸電流を「零」と「零以外の所定値」とに制御し、それら２つの制御状態における第２のｄ軸電流指令値の差分とｄ軸電流検出値の差分（若しくは第１のｄ軸電流指令値の差分）をそれぞれ演算し、それらｄ軸電流指令値の差分とｄ軸電流検出値の差分（若しくは第１のｄ軸電流指令値の差分）との比をｄ軸インダクタンスの設定値に乗じて、ｄ軸インダクタンスの設定値を修正するようになっている。また、高速域では、ｑ軸電流が「所定値以上」であれば、第２のｑ軸電流指令値とｑ軸電流検出値（若しくは第１のｑ軸電流指令値）との比をｑ軸インダクタンスの設定値に乗じて、ｑ軸インダクタンスの設定値を修正するようになっている。

特開２００７−４９８４３号公報

モータ定数の同定精度は、モータの制御性能（詳細には、駆動効率、応答速度、安定性など）に影響を与えるが、特に、インダクタンスの同定精度は、モータ最大トルク制御に係わるので、モータ電流や駆動効率に大きな影響を与える。上記制御装置では、ｄ軸電流指令値を「零」と「零以外の所定値」に制御し、それら２つの制御状態における第２のｄ軸電流指令値の差分とｄ軸電流検出値の差分に基づいてｄ軸インダクタンスを同定するようになっている。そのため、電流のリップルや位相のバラツキの影響を受けやすく、インダクタンスの同定精度の点で改善の余地があった。

本発明の目的は、インダクタンスの同定精度を高めることができ、運転効率の向上を図ることができる冷凍装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、冷凍サイクルの圧縮機と、前記圧縮機を駆動する永久磁石同期モータと、ベクトル制御によって前記モータの回転数を可変制御するインバータ装置とを備えた冷凍装置において、前記インバータ装置は、電流検出手段で検出された電流からｄ軸電流検出値及びｑ軸電流検出値を演算する電流検出演算手段と、第１のｄ軸電流指令値とｄ軸電流検出値との偏差に基づいて第１のｄ軸電流指令値を補正して第２のｄ軸電流指令値を生成するｄ軸電流指令演算手段と、第１のｑ軸電流指令値とｑ軸電流検出値との偏差に基づいて第１のｑ軸電流指令値を補正して第２のｑ軸電流指令値を生成するｑ軸電流指令演算手段と、第１のｑ軸電流指令値を零以外の値とするベクトル制御運転中に、同定モードとして、所定時間、回転数指令値を固定しつつ、第１のｄ軸電流指令値を所定の設定値に固定する同定モード制御手段と、同定モードの場合における第２のｄ軸電流指令値と第１のｄ軸電流指令値との差分を演算し、これに基づいてインダクタンス設定値の補正量を演算するインダクタンス同定手段とを備えており、運転条件に適した高効率な運転をする。
上記目的を達成するために、また本発明は、冷凍サイクルの圧縮機と、前記圧縮機を駆動する永久磁石同期モータと、ベクトル制御によって前記モータの回転数を可変制御するインバータ装置とを備えた冷凍装置において、前記インバータ装置は、電流検出手段で検出された電流からｄ軸電流検出値及びｑ軸電流検出値を演算する電流検出演算手段と、第１のｄ軸電流指令値を生成するｄ軸電流指令生成手段と、第１のｄ軸電流指令値とｄ軸電流検出値との偏差に基づいて第１のｄ軸電流指令値を補正して第２のｄ軸電流指令値を生成するｄ軸電流指令演算手段と、第１のｑ軸電流指令値を生成するｑ軸電流指令生成手段と、第１のｑ軸電流指令値を零以外の値とするベクトル制御運転中に、同定モードとして、所定時間、回転数指令値を固定しつつ、第１のｄ軸電流指令値を所定の設定値に固定する同定モード制御手段と、同定モードの場合における第２のｄ軸電流指令値と第１のｄ軸電流指令値との差分を演算し、これに基づいてインダクタンス設定値の補正量を演算するインダクタンス同定手段とを備えており、運転条件に適した高効率な運転をする。

本発明によれば、インダクタンスの同定精度を高めることができ、運転効率の向上を図ることができる。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の一実施形態である空気調和機の構成を表す概略図である。

この図１において、空気調和機１１０は、圧縮機１０１、室内熱交換器１０２、室内膨張弁１０４、室外熱交換器１０５、アキュームレータ１０７を順次連結した冷凍サイクルを有している。そして、例えば室内を冷房する場合に、圧縮機１０１で圧縮された冷媒は、室外熱交換器１０５で凝縮されて液化し、その後、室内膨張弁１０４で減圧され室内熱交換器１０２で蒸発し、圧縮機１０１に戻るようになっている。なお、室内熱交換器１０２及び室内膨張弁１０４は室内機１０９に備えられており、室内機１０９には熱交換を促進するための室内送風機１０３が設けられている。また、圧縮機１０１、室外熱交換器１０５、及びアキュームレータ１０７等は室外機１０８に備えられており、室外機１０８には熱交換を促進するための室外送風機１０６が設けられている。

圧縮機１０１は永久磁石同期モータ１１１によって駆動され、このモータ１１１の回転数（運転周波数）がインバータ装置２１０によって可変制御されている。これにより、冷凍サイクルに必要な能力に対応するようになっている。また、室内膨張弁１０４又は室外膨張弁（図示せず）の開度、室内送風機１０３及び室外送風機１０６の回転数、冷房／暖房の運転モードを切り替える四方弁（図示せず）などが制御されている。

図２は、上記インバータ装置２１０の構成を表す概略図である。

この図２において、インバータ装置２１０は、交流電源２５１からの交流電力を直流電力に変換するコンバータ回路２２５と、このコンバータ回路２２５で生成された直流電力から交流電力を生成してモータ１１１に供給するインバータ回路２２１と、ドライバ回路２３２を介してインバータ回路２２１を制御するマイコン２３１と、コンバータ回路２２５で生成された高電圧を例えば５Ｖ又は１５Ｖ程度の制御電源に調整してマイコン２３１及びドライバ回路２３２等に供給する電源回路２３５と、コンバータ回路２２５の出力直流電圧を検出する電圧検出回路２３４と、シャント抵抗２２４を用いてインバータ回路２２１の入力直流電流を検出する電流検出回路２３３と、外気温度サーミスタ２６１を用いて外気温度を検出する外気温度検出回路２６２と、吐出温度サーミスタ２６３を用いて圧縮機１０１の吐出温度を検出する吐出温度検出回路２６４と、吐出圧力センサ２６５を用いて圧縮機１０１の吐出圧力を検出する吐出圧力検出回路２６６とを備えている。

コンバータ回路２２５は、複数の整流素子２２６がブリッジ結線された回路であり、交流電源２５１からの交流電力を直流電力に変換するようになっている。インバータ回路２２１は、複数のスイッチング素子２２２が三相ブリッジ結線された回路である。また、スイッチング素子２２２がスイッチング時に発生する逆起電力を回生するため、スイッチング素子２２２と併設してフライホイール素子２２３が設けられている。ドライバ回路２３２は、マイコン２３１からの微弱な信号（後述するＰＷＭ信号）を増幅して、スイッチング素子２２２のスイッチング動作を制御するようになっている。これにより、インバータ回路２２１で交流電力が生成されるとともにその周波数が制御されるようになっている。

コンバータ回路２２５とインバータ回路２２１との間には、モータ１１１を運転又は停止させるための電磁接触器２５３と、力率改善用リアクトル２５２と、平滑コンデンサ２７０とが接続されている。また、電源投入時等に閉路する電磁接触器２５３が平滑コンデンサ２７０に流れる過大な突入電流で溶着しないように、電磁接触器２５３と並列して突入電流制限抵抗器２５４が設けられている。

マイコン２３１は、センサレスタイプのベクトル制御機能を有している。すなわち、電流検出回路２３３で検出されたインバータ回路２２１の入力直流電流等に基づいてモータ１１１の駆動電流（言い換えれば、インバータ回路２２１の出力交流電流）を再現するようになっており、交流電流を検出する電流センサを不要としている。また、モータ１１１の回転速度や位相（磁極位置）を推定するようになっており、速度センサや磁極位置センサを不要としている。このようなベクトル制御の詳細を以下説明する。

図３は、マイコン２３１の機能的構成を表すブロック図である。図４は、図３で示された速度・位相推定部の機能的構成を表すブロック図であり、図５は、図３で示されたモータ定数同定部及びベクトル制御演算部の機能的構成を表すブロック図である。

これら図３〜図５において、マイコン２３１は、モータ１１１の回転速度検出値ω及び位相検出値θdcを推定する速度・位相推定部１８と、電流検出回路２３３で検出された直流電流Ｉsh等からモータ１１１の駆動電流（３相交流の電流検出値）Ｉu，Ｉv，Ｉwを推定する電流再現部１９と、位相検出値θdcに基づいて３相交流の電流検出値Ｉu，Ｉv，Ｉwをｄｃ軸電流検出値Ｉdc及びｑｃ軸電流検出値Ｉqcに変換する３相／２軸変換部２０と、回転速度指令値ω^＊を生成する速度指令生成部１０と、減算部１１で演算された回転速度指令値ω^＊と回転速度検出値ωとの偏差が零となるように、第１のｑｃ軸電流指令値Ｉqc^＊を生成するｑ軸電流指令生成部１２と、第１のｄｃ軸電流指令値Ｉdc^＊を生成するｄ軸電流指令生成部１３と、モータ定数設定値（詳細には、抵抗設定値ｒ^＊、誘起電圧設定値Ｋe^＊、及び仮想インダクタンス設定値Ｌ^＊）を出力するモータ定数同定部１４と、第１のｄｃ軸電流指令値Ｉdc^＊、第１のｑｃ軸電流指令値Ｉqc^＊、モータ定数設定値、及び回転速度指令値ω^＊等に基づいてｄｃ軸電圧指令値Ｖdc^＊及びｑｃ軸電圧指令値Ｖqc^＊を演算するベクトル制御演算部１５と、位相検出値θdcに基づいてｄｃ軸電圧指令値Ｖdc^＊及びｑｃ軸電圧指令値Ｖqc^＊ｄｃ軸電圧指令値を３相交流の電圧指令値Ｖu^＊，Ｖv^＊，Ｖw^＊に変換する２軸／３相変換部１６と、３相交流の電圧指令値Ｖu^＊，Ｖv^＊，Ｖw^＊にそれぞれ比例したＰＷＭ信号（パルス幅変調信号）を生成してドライバ回路２３２に出力するＰＷＭ出力部１７とを有している。

電流再現部１９は、電流検出回路２３３で検出された直流電流Ｉshと２軸／３相変換部１６で演算された３相交流の電圧指令値Ｖu^＊，Ｖv^＊，Ｖw^＊に基づき、モータ１１１の３相交流の電流検出値Ｉu，Ｉv，Ｉwを推定する。３相／２軸変換部２０は、速度・位相推定部１８で推定された位相検出値θdcに基づき、３相交流の電流検出値Ｉu，Ｉv，Ｉwをｄｃ軸電流検出値Ｉdc及びｑｃ軸電流検出値Ｉqcに変換する（下記の数式１参照）。なお、図６に示すように、ｄ−ｑ軸はモータ回転子軸、ｄｏ−ｑｏ軸はモータ最大トルク軸、ｄｃ−ｑｃ軸は制御系の推定軸であり、ｄｏ−ｑｏ軸とｄｃ−ｑｃ軸との軸誤差をΔθcと定義する。

速度・位相推定部１８は、軸誤差Δθcを演算する軸誤差演算部２１と、軸誤差Δθcに零指令を与える零発生部２２と、回転速度検出値ωを推定する速度演算部２３と、位相検出値θcを推定する位相演算部２４とを有している。軸誤差演算部２１は、ｄｃ軸電圧指令値Ｖdc^＊、ｑｃ軸電圧指令値Ｖqc^＊、ｄｃ軸電流検出値Ｉdc、ｑｃ軸電流検出値Ｉqc、モータ定数設定値ｒ^＊，Ｋe^＊，Ｌ^＊、及び回転速度指令値ω^＊に基づいて軸誤差Δθcを演算する（下記の数式２参照）。

速度演算部２３は、軸誤差演算部２１で演算された軸誤差Δθcが零となるように、回転速度検出値ωを推定している。言い換えれば、零発生部２２及び回転速度演算部２３は、ＰＬＬ制御回路を構成している。速度演算部２３は、例えば軸誤差Δθcが正の場合、制御系のｄｃ−ｑｃ軸がモータ最大トルクのｄｏ−ｑｏ軸より進んでいるため、回転速度検出値ωを増加させるように推定する。一方、例えば軸誤差Δθcが負の場合、制御系のｄｃ−ｑｃ軸がモータ最大トルクのｄｏ−ｑｏ軸より遅れているため、回転速度検出値ωを減少させるように推定する。そして、ｑ軸電流指令生成部１２は、速度演算部２３で推定された回転速度検出値ωと速度指令生成部１０で生成された回転速度指令値ω^＊との偏差が零となるように、第１のｑｃ軸電流指令値を生成する。

位相演算部２４は、速度演算部で推定された回転速度検出値ωを積分して、制御系の位相θｄｃを演算する。

ベクトル制御演算部１５は、ｑ軸電流指令演算部３１と、ｄ軸電流指令演算部３３と、電圧指令演算部３４とを有している。ｑ軸電流指令演算部３１は、減算部３０で演算された第１のｑｃ軸電流指令値Ｉqc^＊とｑｃ軸電流検出値Ｉqcとの差分に基づいて第１のｑｃ軸電流指令値Ｉqc^＊を補正して第２のｑｃ軸電流指令値Ｉqc^＊＊を生成する。同様に、ｄ軸電流指令演算部３３は、減算部３２で演算された第１のｄｃ軸電流指令値Ｉdc^＊とｄｃ軸電流検出値Ｉdcとの差分に基づいて第１のｄｃ軸電流指令値Ｉdc^＊を補正して第２のｄｃ軸電流指令値Ｉdc^＊＊を生成する。

電圧指令演算部３４は、第２のｑｃ軸電流指令値Ｉqc^＊＊、第２のｄｃ軸電流指令値Ｉdc^＊＊、モータ定数設定値ｒ^＊，Ｋe^＊，Ｌ^＊、及び回転速度指令値ω_＊に基づいて、ｄｃ軸電圧指令値Ｖdc^＊及びｑｃ軸電圧指令値Ｖqc^＊を演算する（下記の数式３参照）。なお、本実施形態では、ｄ軸インダクタンス設定値Ｌdとｑ軸インダクタンス設定値Ｌqとがほぼ等しい場合を想定し、これを仮想インダクタンスＬ（＝Ｌd＝Ｌq）として設定している。

２軸／３相変換部１６は、速度・位相推定部１８で推定された位相検出値θdcに基づき、ｄｃ軸電圧指令値Ｖdc^＊及びｑｃ軸電圧指令値Ｖqc^＊を３相交流の電圧指令値Ｖu^＊，Ｖv^＊，Ｖw^＊に変換する（下記の数式４参照）。

ここで本実施形態の最も大きな特徴である仮想インダクタンスＬの同定方法の原理について説明する。

定常状態において、モータ定数設定値（ｒ^＊，Ｋe^＊，Ｌ^＊）と実際のモータ定数（ｒ，Ｋe，Ｌ）とが一致している場合は、電流検出値Ｉdc，Ｉqc（若しくは第１の電流指令値Ｉdc^＊，Ｉqc^＊）と電圧指令演算部３４の入力である第２の電流指令値Ｉdc^＊＊，Ｉqc^＊＊とがほぼ等しくなる。しかし、モータ定数設定値（ｒ^＊，Ｋe^＊，Ｌ^＊）と実際のモータ定数（ｒ，Ｋe，Ｌ）とがずれている場合は、電流検出値Ｉdc，Ｉqc（若しくは第１の電流指令値Ｉdc^＊，Ｉqc^＊）と第２の電流指令値Ｉdc^＊＊，Ｉqc^＊＊との間に偏差が生じる。その詳細を、以下説明する。

定常状態において、電流検出値Ｉdc，Ｉqcと電圧指令値Ｖdc^＊，Ｖqc^＊との関係は下記の数式５で近似的に表される。

定常状態において、回転速度指令値ω^＊と回転速度検出値ωはほぼ等しく、第１のｄｃ軸電流指令値Ｉdc^＊とｄｃ軸電流検出値Ｉdcはほぼ等しい。また、モータ１１１が中高速で回転している場合若しくは抵抗設定値ｒ^＊の誤差が少ない場合（ｒ^＊＝ｒ）を想定すれば、数式３と数式５より、下記の数式６を導き出すことができる。この数式６を変形すれば、下記の数式７が得られる。

さらに、誘起電圧の同定が完了した後（Ｋe^＊＝Ｋe）、第１のｄｃ軸電流指令値として所定の設定値Ｉdc^＊_atを与えるとすれば、式７を用いて、仮想インダクタンス設定値Ｌ^＊の誤差ΔＬ^＊を求める式を導き出すことができる（下記の数式８参照）。

モータ定数同定部１４は、上述した仮想インダクタンスＬの同定を行うため、同定モード制御部３５、入力切替部３６、積算部３７、保存部３８、及び加算部３９を有している。

同定モード制御部３５は、モータ１１１のベクトル制御モード運転中に、例えば速度・位相推定部１８で推定された回転速度検出値ωを入力し、この回転速度検出値ωが予め設定された所定値ω1に達したかどうかを判定する。そして、例えば回転速度検出値ωが所定値ω1に達した場合は（言い換えれば、所定値ω1まで上昇又は下降した場合は）、同定モードとして、所定時間、速度指令生成部１０及びｄ軸電流指令生成部１３に同定モードを指令するとともに、入力切替部３６を接続状態に切り替える。なお、本実施形態では、予め設定された所定の回数（例えば３回）繰り返して同定モードを実行するようになっている。

速度指令生成部１０は、同定モードの指令に応じて、回転速度指令値ω^＊を現在値に固定する。ｄ軸電流指令生成部１３は、同定モードの指令に応じて、第１のｄ軸電流指令値Ｉdc^＊を所定の設定値Ｉdc^＊_atに固定する。なお、所定の設定値Ｉdc^＊_atは、インバータ渦電流及びモータ磁気飽和の影響を避けるため、比較的小さく設定したほうが好ましく、制御装置の電流検出分解能や演算誤差を考慮するとともに同定精度を確保するため、例えばモータの定格電流の約１／１０〜１／２の範囲に設定すればよい。

積算部３７は、減算部４０で演算された第２のｄ軸電流指令値Ｉdc^＊＊と第１のｄ軸電流指令値Ｉdc^＊（＝Ｉdc^＊_at）の差分を入力切替部３６を介して入力し、同定モード期間中における差分を積分して平均値を算出する。そして、上記の数式８を用いて、仮想インダクタンス設定値Ｌ^＊の誤差ΔＬ^＊を演算する。なお、電流リップルや位相バラツキの影響を抑えるため、積分部３７の応答はベクトル制御演算部１５の制御応答より遅くなるように、時定数を設定することが好ましい。そして、同定モードがｎ回行われて誤差ΔＬ^＊_1，…，ΔＬ^＊_nが得られた場合は、それらの総和ΔＬ^＊_all（＝ΔＬ^＊_1＋…＋ΔＬ^＊_n）を保存部３８で記憶する。加算部３９は、保存部３８で記憶された誤差ΔＬ^＊_allと仮想インダクタンス初期設定値Ｌ^＊_0とを加算し、これを仮想インダクタンス設定値Ｌ^＊としてベクトル制御演算部１５の電圧指令演算部３４及び速度・位相推定部１８に出力する。

次に、本実施形態の動作を図７により説明する。

インバータ装置１２０は、センサレスタイプのベクトル制御によって永久磁石同期モータ１１１を駆動しており、上記の数式２を用いて軸誤差Δθcを演算し、位相θdcを推定している。しかし、位相θdcの精度を精度よく演算するには、モータ１１１の回転速度ω（すなわち、圧縮機１０１の回転数Ｎ）が定格の５〜１０程度以上が必要である。そのため、３つの運転制御モード（位置決めモード、同期運転モード、及びベクトル制御運転モード）でモータ１１１を起動する。まず、位置決めモードで、ｑｃ軸電流を零としつつｄｃ軸電流を増加させて、モータ１１１の回転子磁極の位置決めを行う。その後、同期運転モードで、ｄｃ軸電流を固定したまま、モータ１１１の回転速度ω（すなわち、圧縮機１０１の回転数Ｎ）を上昇させる。そして、モータ１１１の回転速度（すなわち、圧縮機１０１の回転数Ｎ）が定格の５〜１０程度に達したら、ベクトル制御運転モードに移行し、ｑｃ軸電流を増加させる。

そして、ベクトル制御運転モードに移行後、モータの回転速度ωが所定値ω1に達した場合（すなわち、圧縮機１０１の回転数Ｎが所定値Ｎ１に達した場合）、同定モードとして、所定時間、速度指令値ω^＊を固定しつつ、第１のｄ軸電流指令値Ｉd^＊を所定の設定値Ｉdc^＊_atに固定する。そして、同定モードの場合における第２のｄ軸電流指令値Ｉd^＊＊と第１の電流指令値Ｉd^＊（＝Ｉdc^＊_at）との差分を積分して平均値を演算し、これに基づいて仮想インダクタンス設定値Ｌ^＊の補正量ΔＬ^＊を演算し、その後、補正量ΔＬ^＊を加算したインダクタンス設定値Ｌ^＊を用いてベクトル制御運転を行う。

このような本実施形態においては、電流のリップルや位相のバラツキの影響を抑えつつ、仮想インダクタンスＬの同定精度を高めることができる。また、圧縮機１０１の回転数等の運転条件に応じて同定モードを実行するとともに、予め設定された回数繰り返し行うことにより、仮想インダクタンスＬの同定精度を高めることができる。したがって、運転効率の向上を図ることができる。

なお、上記一実施形態においては、同定モード制御部３５は、速度・位相推定部１８で推定された回転速度検出値ωを入力し、この回転速度検出値ωが所定値ω１に達した場合に同定モードを実行させる場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば電流検出回路２３３で検出された直流電流Ｉshを入力し、この直流電流Ｉshが所定値Ｉsh1に達した場合に同定モードを実行させてもよい（前述の図７参照）。また、例えば吐出圧力検出回路２６６で検出された圧縮機１０１の吐出圧力Ｐdを入力し、この吐出圧力Ｐdが所定値Ｐd1に達した場合に同定モードを実行させてもよい（図８参照）。また、例えば吐出温度検出回路２６４で検出された吐出温度Ｔdを入力し、この吐出温度Ｔdが所定値Ｔd1に達した場合に同定モードを実行させてもよい（図９参照）。また、例えば外気温度検出回路２６２で検出された外気温度Ｔaを入力し、この外気温度Ｔaが所定Ｔa1に達した場合に同定モードを実行させてもよい（図１０参照）。こられの場合も、上記同様の効果を得ることができる。

また、上記一実施形態においては、同定モードとして、第１のｄｃ軸電流指令値Ｉdc^＊を同じ所定値Ｉdc^＊_atで固定する場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば同定モードの繰り返し回数（例えば１回目、２回目、３回目）に応じて異なる所定の設定値（Ｉdc^＊_at1，Ｉdc^＊_at2，Ｉdc^＊_at3）に固定してもよい（図１１参照）。また、例えば、外気温度検出回路２６２で検出された外気温度Ｔaが所定の基準値Ｔa2以上である場合に、第１のｄｃ軸電流指令値Ｉdc^＊を所定の設定値Ｉdc^＊_at4に固定し、外気温度検出回路２６２で検出された外気温度Ｔaが所定の基準値Ｔa2未満である場合に、Ｉdc^＊_at5（但し、Ｉdc^＊_at4≠Ｉdc^＊_at5）に固定してもよい（図１２参照）。これらの場合も、上記同様の効果を得ることができる。

また、上記一実施形態においては、特に説明しなかったが、ｄ軸電流指令演算部３３及びｑ軸電流指令演算部３１は、モータ定数同定部１４で同定されたインダクタンス設定値Ｌ^＊を入力し、これに基づいて制御ゲインを調整するようにしてもよい（下記の数式９参照）。この場合も、上記同様の効果を得ることができる。

本発明の一実施形態である空気調和装置の構成を表す概略図である。本発明の一実施形態におけるインバータ装置の構成を表す概略図である。本発明の一実施形態におけるインバータ装置のマイコンの機能的構成を表すブロック図である。図３で示された速度・位相推定部の機能的構成を表すブロック図である。図３で示されたモータ定数同定部の及びベクトル制御演算部の機能的構成を表すブロック図である。モータ回転子軸、モータ最大トルク軸、及び制御系の推定軸を表す図である。本発明の一実施形態における空気調和装置の動作を説明するためのタイムチャートである。本発明の第１の変形例における空気調和装置の動作を説明するためのタイムチャートである。本発明の第２の変形例における空気調和装置の動作を説明するためのタイムチャートである。本発明の第３の変形例における空気調和装置の動作を説明するためのタイムチャートである。本発明の第４の変形例における空気調和装置の動作を説明するためのタイムチャートである。本発明の第５の変形例における空気調和装置の動作を説明するためのタイムチャートである。

符号の説明

１４モータ定数同定部
１５ベクトル制御演算部
１６２軸／３相変換部（インバータ制御手段）
１７ＰＷＭ出力部（インバータ制御手段）
１８速度・位相推定部（回転数取得手段）
１９電流再現部（電流検出演算手段）
２０３相／２軸変換部（電流検出演算手段）
３５同定モード制御部（同定モード制御手段）
３６入力切替部（インダクタンス同定手段）
３７積算部（インダクタンス同定手段）
３８保存部（インダクタンス同定手段）
３９加算部（インダクタンス同定手段）
４０減算部（インダクタンス同定手段）
３１ｑ軸電流指令演算部（ｑ軸電流指令演算手段）
３３ｄ軸電流指令演算部（ｄ軸電流指令演算手段）
３４電圧指令演算部（電圧指令演算手段）
１０１圧縮機
１１０空気調和機
１１１永久磁石同期モータ
２１０インバータ装置
２２１インバータ回路
２２４シャント抵抗（電流検出手段）
２３１マイコン
２３３電流検出回路（電流検出手段）
２６１外気温度サーミスタ（外気温度検出手段）
２６２外気温度検出回路（外気温度検出手段）
２６３吐出温度サーミスタ（吐出温度検出手段）
２６４吐出温度検出回路（吐出温度検出手段）
２６５吐出圧力センサ（吐出圧力検出手段）
２６６吐出圧力検出回路（吐出圧力検出手段）
Ｉdc ｄｃ軸電流検出値
Ｉdc^＊第１のｄｃ軸電流指令値
Ｉdc^＊＊第２のｄｃ軸電流指令値
Ｉqc ｑｃ軸電流検出値
Ｉqc^＊第１のｑｃ軸電流指令値
Ｉqc^＊＊第２のｑｃ軸電流指令値
Ｉsh 直流電流
Ｋe^＊誘起電圧設定値
Ｌ^＊インダクタンス設定値
ｒ^＊抵抗設定値
Ｖdc^＊ｄｃ軸電圧指令値
Ｖqc^＊ｑｃ軸電圧指令値
ω^＊回転速度指令値

Claims

冷凍サイクルの圧縮機と、前記圧縮機を駆動する永久磁石同期モータと、ベクトル制御によって前記モータの回転数を可変制御するインバータ装置とを備えた冷凍装置において、
前記インバータ装置は、
電流検出手段で検出された電流からｄ軸電流検出値及びｑ軸電流検出値を演算する電流検出演算手段と、
第１のｄ軸電流指令値とｄ軸電流検出値との偏差に基づいて第１のｄ軸電流指令値を補正して第２のｄ軸電流指令値を生成するｄ軸電流指令演算手段と、
第１のｑ軸電流指令値とｑ軸電流検出値との偏差に基づいて第１のｑ軸電流指令値を補正して第２のｑ軸電流指令値を生成するｑ軸電流指令演算手段と、
第１のｑ軸電流指令値を零以外の値とするベクトル制御運転中に、同定モードとして、所定時間、回転数指令値を固定しつつ、第１のｄ軸電流指令値を所定の設定値に固定する同定モード制御手段と、
同定モードの場合における第２のｄ軸電流指令値と第１のｄ軸電流指令値との差分を演算し、これに基づいてインダクタンス設定値の補正量を演算するインダクタンス同定手段とを備えており、
運転条件に適した高効率な運転をすることを特徴とする冷凍装置。
冷凍サイクルの圧縮機と、前記圧縮機を駆動する永久磁石同期モータと、ベクトル制御によって前記モータの回転数を可変制御するインバータ装置とを備えた冷凍装置において、
前記インバータ装置は、
電流検出手段で検出された電流からｄ軸電流検出値及びｑ軸電流検出値を演算する電流検出演算手段と、
第１のｄ軸電流指令値を生成するｄ軸電流指令生成手段と、
第１のｄ軸電流指令値とｄ軸電流検出値との偏差に基づいて第１のｄ軸電流指令値を補正して第２のｄ軸電流指令値を生成するｄ軸電流指令演算手段と、
第１のｑ軸電流指令値を生成するｑ軸電流指令生成手段と、
第１のｑ軸電流指令値を零以外の値とするベクトル制御運転中に、同定モードとして、所定時間、回転数指令値を固定しつつ、第１のｄ軸電流指令値を所定の設定値に固定する同定モード制御手段と、
同定モードの場合における第２のｄ軸電流指令値と第１のｄ軸電流指令値との差分を演算し、これに基づいてインダクタンス設定値の補正量を演算するインダクタンス同定手段とを備えており、
運転条件に適した高効率な運転をすることを特徴とする冷凍装置。
請求項１又は２記載の冷凍装置において、前記モータの回転数を取得する回転数取得手段を備え、前記同定モード制御手段は、前記回転数取得手段で取得された前記モータの回転数が予め設定された所定値に達した場合に、同定モードを実行することを特徴とする冷凍装置。
請求項１又は２記載の冷凍装置において、前記同定モード制御手段は、前記電流検出手段で検出された電流が予め設定された所定値に達した場合に、同定モードを実行することを特徴とする冷凍装置。
請求項１又は２記載の冷凍装置において、前記圧縮機の吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段を有し、前記同定モード制御手段は、前記吐出圧力検出手段で検出された前記圧縮機の吐出圧力が予め設定された所定値に達した場合に、同定モードを実行することを特徴とする冷凍装置。
請求項１又は２記載の冷凍装置において、前記圧縮機の吐出温度を検出する吐出温度検出手段を有し、前記同定モード制御手段は、前記吐出温度検出手段で検出された前記圧縮機の吐出温度が予め設定された所定値に達した場合に、同定モードを実行することを特徴とする冷凍装置。
請求項１又は２記載の冷凍装置において、外気温度を検出する外気温度検出手段を有し、前記同定モード制御手段は、前記外気温度検出手段で検出された外気温度が予め設定された所定値に達した場合に、同定モードを実行することを特徴とする冷凍装置。
請求項１〜７のいずれか１項記載の冷凍装置において、前記同定モード制御手段は、予め設定された所定の回数繰り返すように同定モードを実行することを特徴とする冷凍装置。
請求項８記載の冷凍装置において、前記同定モード制御手段は、第１のｄ軸電流指令値を、同定モードの繰り返し回数に応じて異なる所定の設定値に固定することを特徴とする冷凍装置。
請求項１〜８のいずれか１項記載の冷凍装置において、外気温度を検出する外気温度検出手段を有し、前記同定モード制御手段は、第１のｄ軸電流指令値を、前記外気温度検出手段で検出された外気温度に応じて異なる所定の設定値に固定することを特徴とする冷凍装置。