JP6482796B2 - モータ制御装置及びその方法 - Google Patents

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    • F24F1/0033—Indoor units, e.g. fan coil units characterised by fans having two or more fans

Description

本発明は、モータ制御装置及びその方法に関するものである。
従来、店舗やオフィス等の広範囲をカバーする空気調和機の室内機として、ファンとファンを駆動するファンモータとを備える送風機が複数収容された空気調和機が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような送風機において、各ファンモータは、モータ駆動回路によって駆動される。
このモータ駆動回路は、例えば、インバータと、インバータを駆動するゲートドライバとを備えており、制御装置からの駆動電圧指令に基づいてゲートドライバがインバータを駆動することにより、直流電圧が所望の三相交流電圧に変換されてファンモータに供給される。
特開２０１３−１７４３７１号公報
近年、複数のファンモータを空気調和機に収容する場合、その収容スペースや既存機種の流用等の理由により、異なる仕様のファンモータを組み合わせて使用したいという要望がある。しかしながら、このように異なる仕様のファンモータを組み合わせた場合、従来のモータ制御では、以下のような不都合が生ずる可能性がある。
例えば、最大出力トルクが異なる２台のファンモータを組み合わせた場合（以下、最大出力トルクの大きい方のファンモータを「第１モータ」、最大出力トルクの小さい方のファンモータを「第２モータ」という。）において、高負荷運転時に最大回転数指令を与えると、第１モータは最大回転数指令に到達することができるが、第２モータは最大回転数指令に達することができないこととなる。このとき、第２モータは、駆動電圧指令（デューティ）を増加させても回転数が変化しない状態（飽和状態）に陥っているといえるが、従来のモータ制御では、第２モータの実回転数と最大回転数指令との偏差を低減させるフィードバック制御が行われるために、駆動電圧指令（デューティ）が１００［％］に向けて増加され続けることとなる。
そして、このような状態において、回転数を低下させる回転数指令が入力されると、今度は、その回転数指令に対応するデューティまで第２モータのデューティを低下させるのに時間を要し、回転数指令への応答性が悪くなってしまう。
このように、回転数指令への応答性を悪化させないようにするには、第２モータのデューティが飽和しないように制御を行う必要がある。しかしながら、この場合には、回転数特性の低い第２モータに合わせた回転数指令を設定する必要があり、第１モータの能力を十分に発揮させることができない。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、最大出力トルクの異なる複数のモータを組み合わせて使用する場合に、回転数の応答性低下を抑制しながら、各モータの能力を可能な限り発揮させることのできるモータ制御装置及びその方法を提供することを目的とする。
本発明の第１態様は、第１モータと、前記第１モータよりも最大出力トルクの小さな第２モータとを備えるモータユニットの制御に用いられるモータ制御装置であって、回転数指令と前記第１モータの実回転数の情報とを用いて、前記第１モータのデューティを設定するとともに、前記回転数指令と前記第２モータの実回転数の情報とを用いて、前記第２モータのデューティを設定するデューティ設定手段と、前記第１モータのデューティ、前記第２モータのデューティ、前記第１モータの前記デューティを変化させても回転数がほとんど変化しないデューティ範囲に設定された第１飽和値、及び前記第２モータの前記デューティを変化させても回転数がほとんど変化しないデューティ範囲に設定された第２飽和値を用いて、前記第１モータ及び第２モータの状態を判定する状態判定手段と、前記第１モータのデューティが前記第１飽和値未満であり、前記第２モータのデューティが前記第２飽和値以上であり、かつ、前記第２モータの実回転数が前記回転数指令に達していない場合に、前記第１モータの回転数指令を所定量増加させるとともに、前記第２モータの回転数指令を所定量減少させる回転数指令変更手段と、前記第１モータについて、変更後の回転数指令に基づくデューティを設定するとともに、前記第２モータについて、変更後の回転数指令に基づくデューティを設定する駆動指令生成手段とを具備するモータ制御装置である。
本態様に係るモータ制御装置によれば、デューティ設定手段によって、回転数指令と第１モータの実回転数の情報とを用いて、第１モータのデューティが設定するとともに、回転数指令と第２モータの実回転数の情報とを用いて、第２モータのデューティが設定される。そして、デューティ設定手段によって設定された第１モータのデューティ及び第２モータのデューティ並びに第１モータの回転数が飽和するデューティ値付近に設定された第１飽和値及び第２モータの回転数が飽和するデューティ値付近に設定された第２飽和値を用いて、第１モータ及び第２モータの状態が状態判定手段によって判定される。そして、第１モータのデューティが第１飽和値未満であり、第２モータのデューティが第２飽和値以上であり、かつ、第２モータの実回転数が回転数指令に達していない場合に、回転数指令変更手段によって、第１モータの回転数指令が所定量増加させられるとともに、第２モータの回転数指令が所定量減少させられる。そして、駆動指令生成手段によって、第１モータについて、変更後の回転数指令に基づくデューティが設定されるとともに、第２モータについて、変更後の回転数指令に基づくデューティが設定される。
このように、本態様によれば、第１モータのデューティが第１飽和値未満であり、第２モータのデューティが第２飽和値以上であり、かつ、第２モータの実回転数が回転数指令に達していない場合、換言すると、第２モータが出力トルクの限界に近づいている状態にあり、かつ、第１モータが出力トルクに余裕のある状態にある場合に、第２モータのトルク負担の一部を第１モータに負担させる。この結果、第２モータが出力の限界に近づいた場合であっても、第１モータの出力を増加させることが可能となり、第２モータの能力に引きずられて第１モータの出力を抑制する事態を回避することが可能となる。これにより、第１モータの出力を能力限界まで引き出すことが可能となる。
更に、駆動指令生成手段により、第２モータのデューティは第２飽和値以下のデューティに設定されるので、従来のように、第２モータのデューティが１００［％］に向けて増加され続ける事態を回避することができる。これにより、回転数指令が低下した場合には、速やかに回転数指令に追従してデューティを下げることができ、第２モータの回転数を低下させることが可能となる。これにより、回転数の応答低下を抑制することができる。
上記モータ制御装置において、前記回転数指令変更手段は、前記第１モータのデューティが前記第１飽和値以上であり、かつ、前記第２モータのデューティが前記第２飽和値未満である場合、または、前記第１モータのデューティが第１飽和値以上、前記第２モータのデューティが第２飽和値以上、かつ、第１モータのデューティが前記第２モータのデューティよりも大きい場合に、前記第１モータの回転数指令を所定量減少させるとともに、前記第２モータの回転数指令を所定量増加させることとしてもよい。
このようなモータ制御装置によれば、前記第１モータのデューティが前記第１飽和値以上であり、かつ、前記第２モータのデューティが前記第２飽和値未満である場合、または、前記第１モータのデューティが第１飽和値以上、前記第２モータのデューティが第２飽和値以上、かつ、第１モータのデューティが前記第２モータのデューティよりも大きい場合に、換言すると、第２モータのトルク負担の一部を第１モータに過度に負わせた状態にある場合には、第１モータのデューティを低下させることで、第１モータの負担を軽減させ、第２モータのデューティを増加させることで、第２モータの負担を増加させる。これにより、第１モータと第２モータとの負荷分担のバランスを良好に保つことが可能となる。
本発明の第２態様は、上記のモータ制御装置と、前記モータ制御装置からの駆動指令に基づいて前記第１モータを駆動する第１駆動回路と、前記モータ制御装置からの駆動信号に基づいて前記第２モータを駆動する第２駆動回路とを具備するモータ駆動装置である。
本発明の第３態様は、第１モータと、前記第１モータよりも最大出力トルクの小さな第２モータとを備えるモータユニットと、上記モータ駆動装置とを具備する空気調和装置である。
本発明の第４態様は、第１モータと、前記第１モータよりも最大出力トルクの小さな第２モータとを備えるモータユニットに適用されるモータ制御方法であって、回転数指令と前記第１モータの実回転数の情報とを用いて、前記第１モータのデューティを設定するとともに、前記回転数指令と前記第２モータの実回転数の情報とを用いて、前記第２モータのデューティを設定するデューティ設定ステップと、前記第１モータのデューティ、前記第２モータのデューティ、前記第１モータの前記デューティを変化させても回転数がほとんど変化しないデューティ範囲に設定された第１飽和値、及び前記第２モータの前記デューティを変化させても回転数がほとんど変化しないデューティ範囲に設定された第２飽和値を用いて、前記第１モータ及び第２モータの状態を判定する状態判定ステップと、前記第１モータのデューティが前記第１飽和値未満であり、前記第２モータのデューティが前記第２飽和値以上であり、かつ、前記第２モータの実回転数が前記回転数指令に達していない場合に、前記第１モータの回転数指令を所定量増加させるとともに、前記第２モータの回転数指令を所定量減少させる回転数指令変更ステップと、前記第１モータについて、変更後の回転数指令に基づくデューティを設定するとともに、前記第２モータについて、変更後の回転数指令に基づくデューティを設定する駆動指令生成ステップとを含むモータ制御方法である。
本発明によれば、回転数の応答性低下を抑制しながら、各モータの能力を可能な限り発揮させることができるという効果を奏する。
本発明の一実施形態に係るモータ駆動装置の概略回路構成を示した図である。 本発明の一実施形態に係るモータ制御装置の機能ブロック図である。 本発明の一実施形態に係る第１ファンモータ及び第２ファンモータの回転数−トルク特性の一例を比較して示した図である。 図１において、第１駆動回路、第２駆動回路から第１ファンモータ、第２ファンモータにそれぞれ出力される交流電圧の波形の一例を示した図である。 図１において、制御装置から第１駆動回路、第２駆動回路にそれぞれ与えられる電圧駆動指令の信号波形の一例を示した図である。 ファンモータのデューティ−回転数特性の一例を示した図である。 本発明の一実施形態に係る状態判定部によって実行される処理を示したフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る回転数指令変更部によって実行される処理を示したフローチャートである。 本発明の他の実施形態に係るモータ駆動装置の概略回路構成を示した図である。
以下に、本発明のモータ制御装置及びその方法を空気調和機のファンモータの駆動装置に適用した場合の一実施形態について、図面を参照して説明する。なお、本発明のモータ制御装置及びその方法は、後述する空気調和機のファンモータだけでなく、出力特性の異なる複数のモータを有するモータユニットの制御に広く適用することが可能である。
図１は、本発明の一実施形態に係るモータ駆動装置の概略回路構成を示した図である。図１に示すように、モータ駆動装置１は、第１ファンモータＦＭ１及び第２ファンモータＦＭ２を備えるモータユニット１０を駆動するための駆動装置であり、交流電源２からの交流電圧を直流電圧に変換する整流回路３、整流回路３から出力される直流電圧を平滑化する平滑化回路４、平滑後の直流電圧を三相交流電圧に変換して第１ファンモータＦＭ１に供給する第１駆動回路５、平滑後の直流電圧を三相交流電圧に変換して第２ファンモータＦＭ２に供給する第２駆動回路６、及び第１駆動回路５に電圧駆動指令Ｖｓｐ１を、第２駆動回路６に電圧駆動指令Ｖｓｐ２を与えるモータ制御装置２０を主な構成として備えている。
平滑化回路４は、インダクタ（コイル）７と平滑コンデンサ８とを備えている。第１駆動回路５は、６つのスイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴ）等から構成されるインバータ１１と、インバータ１１を構成する各スイッチング素子に対してゲート駆動信号を与えるゲートドライバ１２とを備えている。同様に、第２駆動回路６は、インバータ１３と、インバータ１３を構成する各スイッチング素子に対してゲート駆動信号を与えるゲートドライバ１４とを備えている。
本実施形態では、第１ファンモータＦＭ１及び第２ファンモータＦＭ２によってモータユニット１０が構成されている場合を例示しているが、ファンモータの設置数についてはこれに限定されない。例えば、ファンモータが３台以上設置されていてもよく、この場合には、各ファンモータに対応して、第１駆動回路５と同様の構成を備える駆動回路がそれぞれ設けられる。
第２ファンモータＦＭ２は、第１ファンモータＦＭ１よりも最大出力トルクが小さいモータとされている。例えば、図２に示すように、第１ファンモータＦＭ１は、両軸にファンが取り付けられた構成とされ、第２ファンモータＦＭ２は片軸だけにファンが取り付けられた構成とされている。第１ファンモータＦＭ１、第２ファンモータＦＭ２は、例えば、ブラシレスＤＣモータである。
図３は、第１ファンモータＦＭ１及び第２ファンモータＦＭ２の回転数−トルク特性の一例を比較して示した図である。図３において、横軸は回転数、縦軸はトルクを示しており、実線は第１ファンモータＦＭ１の特性、破線は第２ファンモータＦＭ２の特性を示している。また、図３において、一点鎖線は第１ファンモータＦＭ１の特性から演算したファン１つ分の回転数−トルク特性を示している。
また、図１において、第１駆動回路５、第２駆動回路６から第１ファンモータＦＭ１、第２ファンモータＦＭ２にそれぞれ出力される交流電圧Ｖｍ１、Ｖｍ２は、例えば、図４に示すように、振幅が約３００Ｖの交流電圧とされる。
また、モータ制御装置２０から第１駆動回路５、第２駆動回路６にそれぞれ与えられる電圧駆動指令Ｖｓｐ１、ＶｓＰ２は図５に示すように、振幅が約１５Ｖのパルス信号とされる。ここで、デューティＤｕｔｙは、１周期においてオン時間が占める割合であり、図５のａ、ｂを用いて以下の（１）式で表される。
Ｄｕｔｙ＝ａ／（ａ＋ｂ）×１００［％］ （１）
図２は、本実施形態に係るモータ制御装置２０の機能ブロック図である。モータ制御装置２０は、例えば、マイクロコンピュータであり、プロセッサ、ＲＡＭ等のメインメモリ、プログラムが格納されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体等を備えている。そして、プロセッサが記録媒体に格納された種々のプログラムをメインメモリに読み出して実行することにより、後述する各部の処理が実現される。
図２に示すように、モータ制御装置２０は、デューティ設定部２１、状態判定部２２、回転数指令変更部２３、及び駆動指令生成部２４を主な構成として備えている。
デューティ設定部２１は、まず、上位装置等から与えられる回転数指令Ｎ＊を第１ファンモータＦＭ１の回転数指令（以下「第１回転数指令Ｎ１＊」）、第２ファンモータＦＭ２の回転数指令（以下「第２回転数指令Ｎ２＊」）の初期値として設定する。そして、第１回転数指令Ｎ１＊と第１ファンモータＦＭ１の実回転数Ｎ１との情報とを用いて第１ファンモータＦＭ１のデューティＤｕｔｙ１を設定するとともに、第２回転数指令Ｎ２＊と第２ファンモータＦＭ２の実回転数Ｎ２の情報とを用いて、第２ファンモータＦＭ２のデューティＤｕｔｙ２を設定する。
なお、後述する回転数指令変更部２３によって第１回転数指令Ｎ１＊、第２回転数指令Ｎ２＊が変更されていた場合には、変更後の第１回転数指令Ｎ１＊、第２回転数指令Ｎ２＊と実回転数Ｎ１、Ｎ２とをそれぞれ比較することにより、デューティＤｕｔｙ１、Ｄｕｔｙ２を設定する。
デューティ設定部２１は、例えば、以下の（２）式、（３）式を用いてデューティＤｕｔｙ１、Ｄｕｔｙ２を設定する。
Ｄｕｔｙ１（ｔ＋１）＝Ｄｕｔｙ１（ｔ）＋ｋ（Ｎ１＊−Ｎ１） （２）
Ｄｕｔｙ２（ｔ＋１）＝Ｄｕｔｙ２（ｔ）＋ｋ´（Ｎ２＊−Ｎ２） （３）
上記（２）式において、Ｄｕｔｙ１（ｔ＋１）は今回の処理周期における第１ファンモータＦＭ１のデューティ、Ｄｕｔｙ１（ｔ）は前回の処理周期における第１ファンモータＦＭ１のデューティ、ｋは係数である。
上記（３）式において、Ｄｕｔｙ２（ｔ＋１）は今回の処理周期における第２ファンモータＦＭ２のデューティ、Ｄｕｔｙ２（ｔ）は前回の処理周期における第２ファンモータＦＭ２のデューティ、ｋ´は係数である。
状態判定部２２は、デューティ設定部２１によって設定されたデューティＤｕｔｙ１、デューティＤｕｔｙ２、及び後述する第１飽和値Ｄｕｔｙ＿ｓａｔ１、第２飽和値Ｄｕｔｙ＿ｓａｔ２等を用いて、第１ファンモータＦＭ１及び第２ファンモータＦＭ２の状態を判定する。
ここで、第１飽和値Ｄｕｔｙ＿ｓａｔ１及び第２飽和値Ｄｕｔｙ＿ｓａｔ２は、第１ファンモータＦＭ１、第２ファンモータＦＭ２のそれぞれのデューティ−回転数特性に基づいて決定される値であり、デューティを変化させても回転数がほとんど変化しないデューティ範囲における最小値付近に設定されている。例えば、図６にファンモータのデューティ−回転数特性の一例を示す。図６に示した例では、デューティが約７０％以上の領域では、デューティが変化しても回転数がほとんど変化していない。この場合、例えば、７０％付近の値が飽和値として設定される。
状態判定部２２は、例えば、図７に示す処理を実行することにより、第１ファンモータＦＭ１及び第２ファンモータＦＭ２の状態を判定し、その状態に応じたフラグＨ＿ｆｌｇを設定する。以下、状態判定部２２が行う処理について図７を参照して説明する。図７は、状態判定部２２によって実行される処理を示したフローチャートである。
まず、第１ファンモータＦＭ１及び第２ファンモータＦＭ２の回転数検知が正常に行われているか否かを判定する（ステップＳＡ１）。この結果、回転数が検知されていなければ（ステップＳＡ１において「ＮＯ」）、フラグＨ＿ｆｌｇに４を設定する（ステップＳＡ１１）。
一方、回転数検知が正常に行われている場合には（ステップＳＡ１において「ＹＥＳ」）、安定状態にあり、かつ、第１ファンモータＦＭ１の実回転数Ｎ１（以下「第１実回転数Ｎ１」という。）及び第２ファンモータＦＭ２の実回転数Ｎ２（以下「第２実回転数Ｎ２」という。）がいずれも処理開始回転数Ｎ＿ｓｔ以上であるか否かを判定する。ここで、安定状態とは、例えば、回転数指令Ｎ＊が所定の期間継続して変更されていない状態をいう。この結果、安定状態にない場合、あるいは、第１実回転数Ｎ１及び第２実回転数Ｎ２のいずれか一方が処理開始回転数Ｎ＿ｓｔ未満である場合には（ステップＳＡ２において「ＮＯ」）、フラグＨ＿ｆｌｇに４を設定する（ステップＳＡ１１）。
一方、ステップＳＡ２において、安定状態であり、かつ、第１実回転数Ｎ１及び第２実回転数Ｎ２がいずれも処理開始回転数Ｎ＿ｓｔ以上であった場合には（ステップＳＡ２において「ＹＥＳ」）、デューティ設定部２１において設定されたデューティＤｕｔｙ２が第２飽和値Ｄｕｔｙ＿ｓａｔ２以上であるか否かを判定する（ステップＳＡ３）。この結果、デューティＤｕｔｙ２が第２飽和値Ｄｕｔｙ＿ｓａｔ２以上である場合には、デューティ設定部２１において設定されたデューティＤｕｔｙ１が第１飽和値Ｄｕｔｙ＿ｓａｔ１未満であるか否かを判定する（ステップＳＡ４）。
この結果、デューティＤｕｔｙ１が第１飽和値Ｄｕｔｙ＿ｓａｔ１未満である場合には（ステップＳＡ４において「ＹＥＳ」）、安定状態において、第２実回転数Ｎ２と第２回転数指令Ｎ２＊との偏差が所定値ε０よりも大きいか否かを判定する（ステップＳＡ５）。換言すると、第２実回転数Ｎ２が第２回転数指令Ｎ２＊に達しているか否かを判定する。この結果、偏差が所定値ε０よりも大きい場合、つまり、第２実回転数Ｎ２が第２回転数指令に到達していない場合には、フラグＨ＿ｆｌｇに１を設定する（ステップＳＡ６）。
次に、上記ステップＳＡ３において、デューティＤｕｔｙ２が第２飽和値Ｄｕｔｙ＿ｓａｔ２未満であった場合には（ステップＳＡ３において「ＮＯ」）、デューティ設定部２１において設定されたデューティＤｕｔｙ１が第１飽和値Ｄｕｔｙ＿ｓａｔ１以上であるか否かを判定する（ステップＳＡ７）。この結果、デューティＤｕｔｙ１が第１飽和値Ｄｕｔｙ＿ｓａｔ１以上である場合には（ステップＳＡ７において「ＹＥＳ」）、フラグＨ＿ｆｌｇに２を設定する（ステップＳＡ８）。
一方、ステップＳＡ７において、デューティＤｕｔｙ１が第１飽和値Ｄｕｔｙ＿ｓａｔ１未満であった場合には（ステップＳＡ７において「ＮＯ」）、フラグＨ＿ｆｌｇに３を設定する（ステップＳＡ９）。
また、ステップＳＡ４において、デューティＤｕｔｙ１が第１飽和値Ｄｕｔｙ＿ｓａｔ１以上であった場合には（ステップＳＡ４において「ＮＯ」）、デューディＤｕｔｙ１がデューティＤｕｔｙ２よりも大きいか否かを判定し（ステップＳＡ１０）、この結果、デューディＤｕｔｙ１がデューティＤｕｔｙ２よりも大きい場合には（ステップＳＡ１０において「ＹＥＳ」）、フラグＨ＿ｆｌｇに２を設定する（ステップＳＡ８）。一方、ステップＳＡ１０において、デューディＤｕｔｙ１がデューティＤｕｔｙ２以下である場合には（ステップＳＡ１０において「ＮＯ」）、フラグＨ＿ｆｌｇに３を設定する（ステップＳＡ９）。
回転数指令変更部２３は、状態判定部２２によって設定されたフラグに応じて第１回転数指令Ｎ１＊、第２回転数指令Ｎ２＊を変更する。以下、回転数指令変更部２３によって実行される処理について図８を参照して説明する。図８は、回転数指令変更部２３によって実行される処理を示したフローチャートである。
回転数指令変更部２３は、状態判定部２２によってフラグＨ＿ｆｌｇに１が設定された場合には、第１回転数指令Ｎ１＊を所定量増加させるとともに、第２回転数指令Ｎ２＊を所定量減少させ、変更後の第１回転数指令Ｎ１＊及び第２回転数指令Ｎ２＊を駆動指令生成部２４に出力する（ステップＳＢ１）。
また、状態判定部２２によってフラグＨ＿ｆｌｇに２が設定されていた場合には、第１回転数指令Ｎ１＊を所定量減少させるとともに、第２回転数指令Ｎ２＊を所定量増加させ、変更後の第１回転数指令Ｎ１＊及び第２回転数指令Ｎ２＊を駆動指令生成部２４に出力する（ステップＳＢ２）。
また、状態判定部２２によってフラグＨ＿ｆｌｇに３が設定されていた場合には、第１回転数指令Ｎ１＊、第２回転数指令Ｎ２＊を変更することなく、現在の第１回転数指令Ｎ１＊及び第２回転数指令Ｎ２＊を駆動指令生成部２４に出力する。
また、状態判定部２２によってフラグＨ＿ｆｌｇに４が設定されていた場合には、第１回転数指令Ｎ１＊及び第２回転数指令Ｎ２＊にそれぞれ回転数指令Ｎ＊を設定し、変更後の第１回転数指令Ｎ１＊及び第２回転数指令Ｎ２＊を駆動指令生成部２４に出力する（ステップＳＢ４）。また、回転数指令変更部２３は、最新の第１回転数指令Ｎ１＊及び第２回転数指令Ｎ２＊をデューティ設定部２１に出力する。これにより、次回の処理周期においては、回転数指令変更部２３から入力された第１回転数指令Ｎ１＊及び第２回転数指令Ｎ２＊を用いた上記処理が繰り返し行われることとなる。
駆動指令生成部２４は、回転数指令変更部２３から出力された第１回転数指令Ｎ１＊及び第２回転数指令Ｎ２＊に基づいてそれぞれのデューティＤｕｔｙ１、Ｄｕｔｙ２を設定し、これを第１駆動指令Ｖｓｐ１、Ｖｓｐ２として第１駆動回路５、第２駆動回路６にそれぞれ出力する。駆動指令生成部２４は、例えば、回転数指令とデューティとが関連付けられた情報（例えば、図６参照）を有しており、これを初期値として、実回転数をフィードバックして、指令回転数との偏差に基づいてデューティを増減させて、第１回転数指令Ｎ１＊及び第２回転数指令Ｎ２＊に応じたデューティを設定する。
次に、本実施形態に係るモータ駆動装置１の動作について説明する。
まず、交流電源２からの交流電圧は整流回路３によって直流電圧に変換される。この直流電圧は平滑化回路４により平滑化され、第１駆動装置５、第２駆動装置６に出力される。
第１駆動装置５、第２駆動装置６では、モータ制御装置２０から与えられる電圧駆動信号Ｖｓｐ１、Ｖｓｐ２に対応するＰＷＭ信号であるゲート駆動信号によってインバータ１１、１３がそれぞれ駆動されることにより、平滑化後の直流電圧が交流電圧Ｖｍ１、Ｖｍ２に変換されて第１ファンモータＦＭ１、第２ファンモータＦＭ２にそれぞれ与えられる。これにより、交流電圧Ｖｍ１、Ｖｍ２に応じた回転数で第１ファンモータＦＭ１、第２ファンモータＦＭ２が回転することとなる。
第１ファンモータＦＭ１の第１実回転数Ｎ１及び第２ファンモータＦＭ２の第２実回転数Ｎ２は、図示しない回転数検出部によってそれぞれ検出され、モータ制御装置２０に出力される。
モータ制御装置２０では、第１実回転数Ｎ１及び第２実回転数Ｎ２と回転数指令Ｎ＊を用いて、各種処理が行われる。具体的には、デューティ設定部２１によって、第１実回転数Ｎ１と第１回転数指令Ｎ１＊との偏差に基づいてデューティＤｕｔｙ１が設定され、第２実回転数Ｎ２と第１回転数指令Ｎ２＊との偏差に基づいてデューティＤｕｔｙ２が設定される。
そして、状態判定部２２においては、上述した図７に示した処理が実行されることにより、現在の第１ファンモータＦＭ１及び第２ファンモータＦＭ２の状態が判定され、その状態に応じたフラグＨ＿ｆｌｇが設定される。
そして、回転数指令変更部２３では、状態判定部２２において設定されたフラグＨ＿ｆｌｇに応じた第１回転数指令Ｎ１＊、第２回転数指令Ｎ２＊の変更が行われ、駆動指令生成部２４において、回転数指令変更部２３からの第１回転数指令Ｎ１＊、第２回転数指令Ｎ２＊に基づくデューティが設定され、これが電圧駆動指令Ｖｓｐ１、Ｖｓｐ２として第１駆動回路５、第２駆動回路６にそれぞれ出力される。
以上説明したように、本実施形態に係るモータ制御装置２０及びその制御方法によれば、状態判定部２２によってフラグＨ＿ｆｌｇに１が設定された場合、すなわち、第２ファンモータＦＭ２のデューティＤｕｔｙ２が第２飽和値以上であり、第１ファンモータＦＭ１のデューティＤｕｔｙ１が第１飽和値未満であり、かつ、安定状態において、第２実回転数Ｎ２と回転数指令Ｎ＊との偏差が所定値ε０よりも大きい場合には、回転数指令変更部２３によって、第１回転数指令Ｎ１＊が所定量増加されるとともに、第２回転数指令Ｎ２＊が所定量減少される。
このように、第２ファンモータＦＭ２のＤｕｔｙ２が第２飽和値Ｄｕｔｙ＿ｓａｔ２に達しており、これ以上Ｄｕｔｙを増加させても第２ファンモータＦＭ２の回転数を増加させることができない状態にある場合には、第２ファンモータＦＭ２の回転数指令Ｎ２＊を減少させるので、第２ファンモータＦＭ２のデューティＤｕｔｙ２を第２飽和値付近に留めることができる。これにより、例えば、回転数指令Ｎ＊が低下した場合には、その回転数指令Ｎ＊の変化に速やかに追従して、第２ファンモータＦＭ２の回転数を低下させることが可能となる。これにより、第２ファンモータＦＭ２の回転数応答特性の低下を抑制することができる。
更に、フラグＨ＿ｆｌｇが１に設定されている状態においては、第１ファンモータＦＭ１の回転数指令Ｎ１＊を増加させるので、第２ファンモータＦＭ２の出力不足分を第１ファンモータＦＭ１に負担させることができる。これにより、第２ファンモータＦＭ２が能力の限界に近づいた場合であっても、第１ファンモータＦＭ１の出力を増加させることが可能となり、第２ファンモータＦＭ２の能力に引きずられて第１ファンモータＦＭ１の出力を抑制する事態を回避することが可能となる。これにより、高負荷領域において、第１ファンモータＦＭ１の出力を能力限界まで引き出すことが可能となる。
また、状態判定部２２によってフラグＨ＿ｆｌｇに２が設定された場合、すなわち、第２ファンモータＦＭ２のデューティＤｕｔｙ２が第２飽和値未満であり（ステップＳＡ３において「ＮＯ」）、第１ファンモータＦＭ１のデューティＤｕｔｙ１が第１飽和値以上であり（ステップＳＡ７において「ＹＥＳ」）、または、第２ファンモータＦＭ２のデューティＤｕｔｙ２が第２飽和値以上であり（ステップＳＡ３において「ＹＥＳ」）、第１ファンモータＦＭ１のデューティＤｕｔｙ１が第１飽和値以上であり（ステップＳＡ４において「ＮＯ」）、かつ、デューティＤｕｔｙ１がデューティＤｕｔｙ２よりも大きい場合には（ステップＳＡ１０において「ＹＥＳ」）、回転数指令変更部２３によって、第１回転数指令Ｎ１＊が所定量減少されるとともに、第２回転数指令Ｎ２＊が所定量増加される。
これにより、例えば、フラグＨ＿ｆｌｇに１が設定される状態が続くことにより、第１ファンモータＦＭ１の負荷負担が増える一方で、第２ファンモータＦＭ２の負荷負担が減少し、その負荷負担の均衡が崩れそうになった場合には、第１回転数指令Ｎ１＊を所定量減少させ、第２回転数指令Ｎ２＊を所定量増加させるので、第１ファンモータＦＭ１と第２ファンモータＦＭ２との負荷分担のバランスを良好に保つことが可能となる。
また、状態判定部２２によってフラグＨ＿ｆｌｇに３が設定された場合、すなわち、第２ファンモータＦＭ２のデューティＤｕｔｙ２が第２飽和値未満であり（ステップＳＡ３において「ＮＯ」）、第１ファンモータＦＭ１のデューティＤｕｔｙ１が第１飽和値未満である場合（ステップＳＡ７において「ＮＯ」）、または、第２ファンモータＦＭ２のデューティＤｕｔｙ２が第２飽和値以上であり（ステップＳＡ３において「ＹＥＳ」）、第１ファンモータＦＭ１のデューティＤｕｔｙ１が第１飽和値以上であり（ステップＳＡ４において「ＮＯ」）、かつ、デューティＤｕｔｙ２がデューティＤｕｔｙ１以上である場合（ステップＳＡ１０において「ＮＯ）、または、第２ファンモータＦＭ２のデューティＤｕｔｙ２が第２飽和値以上であり（ステップＳＡ３において「ＹＥＳ」）、第１ファンモータＦＭ１のデューティＤｕｔｙ１が第１飽和値未満である場合（ステップＳＡ４において「ＹＥＳ」）、かつ、安定状態において、第２実回転数Ｎ２と回転数指令Ｎ＊との偏差が所定値ε０よりも小さい場合には、回転数指令変更部２３による回転数指令の変更が行われず、現在の回転数指令Ｎ１＊、回転数指令Ｎ２＊が維持される。
上記のように、状態判定部２２によってフラグＨ＿ｆｌｇに３が設定された場合は、第１ファンモータＦＭ１の負荷比率と第２ファンモータＦＭ２の負荷比率とが均衡している状態といえるので、現在の回転数指令を維持することにより、安定した制御を保つことが可能となる。
また、本実施形態に係るモータ制御装置２０及びその方法によれば、第１実回転数Ｎ１、第２実回転数Ｎ２に基づいてモータの制御が行われるので、電圧や電流の検出を不要とすることができる。これにより、電圧センサや電流センサを設ける必要がなく、回路の簡素化を図ることが可能となる。
本発明は、上述の実施形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々変形実施が可能である。
例えば、上述した実施形態では、インバータ１１、１３及びゲートドライバ１２、１４が外付けされた駆動回路としたが、インバータ１１、１３及びゲートドライバ１２、１４は必ずしも外付けされている必要はない。例えば、図９に示すように、第１ファンモータＦＭ１と第１駆動回路５とが一体化された駆動回路内蔵タイプの第１ファンモータユニットＦＭ１´としてもよい。同様に、第２ファンモータＦＭ２についても、第２駆動回路６と一体化され、第２ファンモータユニットＦＭ２´としてもよい。
１ モータ駆動装置
５ 第１駆動回路
６ 第２駆動回路
１０ モータユニット
１１、１３ インバータ
１２、１４ ゲートドライバ
２０ モータ制御装置
２１ デューティ設定部
２２ 状態判定部
２３ 回転数指令変更部
２４ 駆動指令生成部
ＦＭ１ 第１ファンモータ
ＦＭ２ 第２ファンモータ
ＦＭ１´ 第１ファンモータユニット
ＦＭ２´ 第２ファンモータユニット

Claims (5)

  1. 第１モータと、前記第１モータよりも最大出力トルクの小さな第２モータとを備えるモータユニットの制御に用いられるモータ制御装置であって、
    回転数指令と前記第１モータの実回転数の情報とを用いて、前記第１モータのデューティを設定するとともに、前記回転数指令と前記第２モータの実回転数の情報とを用いて、前記第２モータのデューティを設定するデューティ設定手段と、
    前記第１モータのデューティ、前記第２モータのデューティ、前記第１モータの前記デューティを変化させても回転数がほとんど変化しないデューティ範囲に設定された第１飽和値、及び前記第２モータの前記デューティを変化させても回転数がほとんど変化しないデューティ範囲に設定された第２飽和値を用いて、前記第１モータ及び第２モータの状態を判定する状態判定手段と、
    前記第１モータのデューティが前記第１飽和値未満であり、前記第２モータのデューティが前記第２飽和値以上であり、かつ、前記第２モータの実回転数が前記回転数指令に達していない場合に、前記第１モータの回転数指令を所定量増加させるとともに、前記第２モータの回転数指令を所定量減少させる回転数指令変更手段と、
    前記第１モータについて、変更後の回転数指令に基づくデューティを設定するとともに、前記第２モータについて、変更後の回転数指令に基づくデューティを設定する駆動指令生成手段と
    を具備するモータ制御装置。
  2. 前記回転数指令変更手段は、前記第１モータのデューティが前記第１飽和値以上であり、かつ、前記第２モータのデューティが前記第２飽和値未満である場合、または、前記第１モータのデューティが第１飽和値以上、前記第２モータのデューティが第２飽和値以上、かつ、第１モータのデューティが前記第２モータのデューティよりも大きい場合に、前記第１モータの回転数指令を所定量減少させるとともに、前記第２モータの回転数指令を所定量増加させる請求項１に記載のモータ制御装置。
  3. 請求項１または請求項２に記載のモータ制御装置と、
    前記モータ制御装置からの駆動指令に基づいて前記第１モータを駆動する第１駆動回路と、
    前記モータ制御装置からの駆動信号に基づいて前記第２モータを駆動する第２駆動回路と
    を具備するモータ駆動装置。
  4. 第１モータと、前記第１モータよりも最大出力トルクの小さな第２モータとを備えるモータユニットと、
    請求項３に記載のモータ駆動装置と
    を具備する空気調和装置。
  5. 第１モータと、前記第１モータよりも最大出力トルクの小さな第２モータとを備えるモータユニットに適用されるモータ制御方法であって、
    回転数指令と前記第１モータの実回転数の情報とを用いて、前記第１モータのデューティを設定するとともに、前記回転数指令と前記第２モータの実回転数の情報とを用いて、前記第２モータのデューティを設定するデューティ設定ステップと、
    前記第１モータのデューティ、前記第２モータのデューティ、前記第１モータの前記デューティを変化させても回転数がほとんど変化しないデューティ範囲に設定された第１飽和値、及び前記第２モータの前記デューティを変化させても回転数がほとんど変化しないデューティ範囲に設定された第２飽和値を用いて、前記第１モータ及び第２モータの状態を判定する状態判定ステップと、
    前記第１モータのデューティが前記第１飽和値未満であり、前記第２モータのデューティが前記第２飽和値以上であり、かつ、前記第２モータの実回転数が前記回転数指令に達していない場合に、前記第１モータの回転数指令を所定量増加させるとともに、前記第２モータの回転数指令を所定量減少させる回転数指令変更ステップと、
    前記第１モータについて、変更後の回転数指令に基づくデューティを設定するとともに、前記第２モータについて、変更後の回転数指令に基づくデューティを設定する駆動指令生成ステップと
    を含むモータ制御方法。
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