JP6320625B2 - モータ制御装置、圧縮装置、および空調機 - Google Patents
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Description
以下、この発明によるモータ制御装置の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。図1は、この発明の実施の形態1によるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。実施の形態1によるモータ制御装置10は、公知の電力変換器(例えばインバータ)2と、速度演算器4と、キャリアモード生成器5と、キャリア同期処理器6と、加減速度調整処理器7とを備えている。電力変換器2は、直流母線部3の直流電圧Vdcとキャリア波carrierと三相交流電圧指令値Vu*、Vv*、Vw*との比較に基づいて、モータ1へPWM(パルス幅変調、Pulse Width Modulation)制御による三相交流電圧Vu、Vv、Vwを印加する。速度演算器4は、後述する加減速度調整処理器7からの三相交流の周波数指令値finv*に基づいてモータ1に印加するための二軸の電圧指令Vd*、Vq*と制御遅延補正を施した基準電圧位相θvとを演算する。キャリアモード生成器5は、周波数指令値finv*に基づいて、キャリアモード指令値ptn*を生成する。キャリア同期処理器6は、電圧指令Vd*、Vq*と周波数指令値finv*とキャリアモード指令値ptn*に基づいてキャリア波carrierと三相交流電圧指令値Vu*、Vv*、Vw*とを生成する。加減速度調整処理器7は、キャリア同期処理器6から算出したキャリアモードptnに基づいて周波数指令値finv*の変化率を決定する。
ΔP=θv2*―θv2・・・(1)
Δtc=ΔP×GAIN・・・(2)
式(2)において、Δtcはキャリア周期補正量、GAINはキャリア周期ゲインである。キャリア周期ゲインGAINは、全運転領域中に位相差分値ΔPが収束する範囲であれば、固定値を設定してもよいし、可変値を設定してもよい。例えば、キャリア周期ゲインを可変値に設定する場合は、周波数指令値finv*に応じてキャリア周期ゲインGAINを調整するように設定してもよい。
tc=(1/(ptn×finv*))+Δtc (ptn≧1)
・・・(3)
式(3)において、tcはキャリア周期、ptnはキャリアモード、finv*は周波数指令値である。
図12は本発明の実施の形態2によるモータ制御装置10の構成を示すブロック図である。実施の形態2のモータ制御装置10は、実施の形態1のモータ制御装置10と比較して、モータ1のモータ電流を取得する電流センサ8が設置されている点と、その電流センサ8から取得したモータ電流Iu、Iv、Iwのいずれかの信号の内2つを速度演算器4に伝送する点と、キャリア同期処理器6から演算した位相差分値ΔPを加減速度調整処理器7に伝送する点が相違点である。図12の速度演算器4は、電流センサ8から取得したモータ電流Iu、Iv、Iwいずれか2つの電流から座標変換してdq軸電流を演算し、そのq軸電流に対してノイズ除去のためにハイパスフィルタを施した値と、加減速度調整処理器7からの周波数指令値finv*とで、電圧指令Vd*、Vq*を算出するフィードバック制御をしている。
図16は、本発明の実施の形態3によるモータ制御装置の加減速度調整処理器7の動作を示すフローチャートである。実施の形態1の加減速度調整処理器7のフローチャートと比較して、図16に示す実施の形態3の加減速度調整処理器7のフローチャートは、新たにステップST75とステップST76との処理・条件とが追加されている。その他のステップST71からステップST73までの処理は実施の形態1と同様である。ステップST75は、キャリアモードptnが切り替わったら、時間カウントを開始する。次いで、ステップST76はステップST75でカウントしている時間カウント値が予め設定した値Tmax以上(Yes)なら、一定加減速度処理ステップST71を実行し、時間カウント値が予め設定した値Tmax未満(No)なら、加減速度調整処理ステップST73を実行する。
図18は本発明の実施の形態4によるモータ制御装置10の構成を示すブロック図である。実施の形態2によるモータ制御装置10と比較して、図18に示す実施の形態4によるモータ制御装置10は、モータ1の電流センサ8から取得したモータ電流Iu、Iv、Iwのいずれかの信号の内2つを加減速度調整処理器7に伝送する点が相違点である。なお、モータ電流Iu、Iv、Iwのいずれか2つの情報があれば、モータ電流Iu、Iv、Iwの他の1つを演算できることは言うまでもない。
上式において、nは2以上の自然数である。例えば、Irms(1)は基本波成分の実効電流値、Irms(2)は2倍高調波の実効電流値であり、Irms(i)はi倍高調波の実効電流値である。つまり、発生が予測されるひずみによってnを適切な値に設定することにより、式(4)から実効電流における、基本波に対するひずみ度合いが計算できる。
図22は、本発明の実施の形態5による圧縮装置20の概略構成を示すブロック図である。圧縮装置20は、モータ1を備えた圧縮機80と、このモータ1に三相交流電圧を出力するモータ制御装置10を備えている。モータ制御装置10は、実施の形態1〜4で説明したいずれかのモータ制御装置である。図22に示す圧縮機80は、圧縮部83aと圧縮部83bとを備えたツインロータリ圧縮機である。圧縮部83aおよび圧縮部83bには、モータ1に固定されたシャフト84の回転に伴って動くピストンや、ベーン、開閉弁などが設けられており、モータが回転することにより冷媒などの媒質を圧縮する。モータの回転数に応じて、圧縮部の圧縮率および流量が変化する。例えば、モータの回転数が増加すれば、流量も増加する。従って、実施の形態5では、流体の圧縮率により流量に変化が生じた場合に、キャリアモードが切り替わると加減速度調整処理器7にて周波数指令値finv*の絶対値を低下するので、モータの回転数に応じて圧縮部の流量を低下させることが可能となる。
図23は、本発明の実施の形態6による空調機200の概略構成を示すブロック図である。空調機200は、主な構成要素として、熱交換器40、熱交換器50、空調機コントローラ30、および実施の形態5で説明した圧縮装置20を備えている。圧縮装置20に備えられたモータ制御装置10は、空調機コントローラ30の指令により圧縮機80のモータ1を制御する。圧縮機80では例えば媒質として冷媒、すなわち熱交換可能な媒質が圧縮されて、この冷媒が熱交換器40および熱交換器50を通過することにより外部の、例えば空気と熱交換する。熱交換器40は、例えば室外に設置され室外の空気と冷媒とを熱交換する室外機の熱交換器であり、熱交換器50は、例えば室内に設置され室内の空気と冷媒とを熱交換する室内機の熱交換器である。
Claims (12)
- 直流電圧をPWM制御により三相交流電圧に変換してモータに出力する電力変換器と、
前記電力変換器が前記PWM制御を行うためのキャリア波と三相交流電圧指令値を前記電力変換器に出力するキャリア同期処理器とを備えたモータ制御装置において、
前記三相交流電圧の周波数指令値を前記キャリア同期処理器に出力するとともに、前記キャリア同期処理器が前記周波数指令値に基づいて決定する、前記PWM制御のモードである前記キャリア波のキャリアモードに基づいて、前記周波数指令値の変化率を決定する加減速度調整処理器を備えたことを特徴とするモータ制御装置。 - 前記周波数指令値に基づいて、前記キャリア同期処理器が前記キャリア波のキャリアモードを決定するためのキャリアモード指令値を出力するキャリアモード生成器と、
前記周波数指令値に基づいて前記三相交流電圧の基準電圧位相および二軸電圧指令を演算して出力する速度演算器を備え、
前記キャリア同期処理器は、前記周波数指令値と、前記キャリアモード指令値と、前記速度演算器により演算された前記三相交流電圧の基準電圧位相および前記二軸電圧指令とに基づいて前記電力変換器に出力するキャリア波のキャリアモードを決定して、この決定したキャリアモードに基づいた前記キャリア波と前記三相交流電圧指令値を前記電力変換器に出力するとともに、前記キャリア同期処理器が決定した前記キャリアモードを前記加減速度調整処理器に出力することを特徴とする請求項1に記載のモータ制御装置。 - 前記キャリアモードは、前記キャリア波の周波数が前記三相交流電圧の周波数とは関係なく設定される非同期モードと、前記キャリア波の周波数が前記三相交流電圧の周波数の整数倍となるように設定される同期モードとを有し、前記同期モードは一または複数の同期モードを含み、
前記加減速度調整処理器は、前記キャリア同期処理器から入力された前記キャリアモードが、前記非同期モードから前記同期モードに切替わったとき、または前記同期モードが複数の同期モードを含むときはある同期モードから異なる同期モードに切替わったとき、前記周波数指令値の変化率の絶対値を前記キャリアモードが切替わる前の変化率の絶対値よりも低下させることを特徴とする請求項2に記載のモータ制御装置。 - 前記加減速度調整処理器は、前記周波数指令値の変化率の絶対値を前記キャリアモードが切替わる前の変化率の絶対値よりも低下させて、当該変化率を0とすることを特徴とする請求項3に記載のモータ制御装置。
- 前記キャリア同期処理器は、前記三相交流電圧指令値と前記キャリア波との関係に基づいて生成した電圧位相指令と、前記基準電圧位相に基づいて求めた電圧位相との差である位相差分値を求め、この位相差分値を用いてキャリア周期を補正するキャリア周期補正量を求めて、このキャリア周期補正量を用いて前記キャリア波を補正するとともに、前記位相差分値を前記加減速度調整処理器に出力し、前記加減速度調整処理器は、前記キャリアモードが切替わった後、前記キャリア同期処理器から入力された前記位相差分値に基づいて、前記周波数指令値の変化率の絶対値を低下させることを特徴とする請求項3または4に記載のモータ制御装置。
- 前記加減速度調整処理器は、前記位相差分値が予め設定された高域閾値を超えた場合に、前記周波数指令値の変化率の絶対値を前記キャリアモードが切替わる前の変化率の絶対値よりも低下させることを特徴とする請求項5に記載のモータ制御装置。
- 前記加減速度調整処理器は、前記周波数指令値の変化率の絶対値を低下させた後、前記位相差分値が予め設定された低域閾値以下となったときに、前記周波数指令値の変化率の絶対値を増加させることを特徴とする請求項6に記載のモータ制御装置。
- 前記キャリアモードが切替わった時から時間カウントを開始し、時間カウント値が予め設定した値を超えたときに、前記周波数指令値の変化率の絶対値を増加させることを特徴とする請求項3または4に記載のモータ制御装置。
- 前記加減速度調整処理器は、前記電力変換器の出力電流の電流ひずみ率を求め、前記キャリアモードが切替わった後、前記電流ひずみ率が予め設定された高域閾値を超えた場合に、前記周波数指令値の変化率の絶対値を前記キャリアモードが切替わる前の変化率の絶対値よりも低下させることを特徴とする請求項3または4に記載のモータ制御装置。
- 前記加減速度調整処理器は、前記周波数指令値の変化率の絶対値を低下させた後、前記電流ひずみ率が予め設定された低域閾値以下となったときに、前記周波数指令値の変化率の絶対値を増加させることを特徴とする請求項9に記載のモータ制御装置。
- モータを備えこのモータの回転により媒質を圧縮する圧縮機と、前記モータに三相交流電圧を出力する、請求項1から10のいずれか1項に記載のモータ制御装置とを備えたことを特徴とする圧縮装置。
- 請求項11に記載の圧縮装置を備えたことを特徴とする空調機。
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