JP7361933B2 - 電動機駆動装置および冷凍サイクル適用機器 - Google Patents

Description

本開示は、電動機を駆動する電動機駆動装置および冷凍サイクル適用機器に関する。

負荷トルクが機械角の１周期または複数周期で変化する圧縮機などの負荷の場合、電動機駆動装置から電動機に供給される電流も負荷トルクの脈動に応じて変動する。そのため、電動機駆動装置は、電動機に供給する電流の振幅値の変動が小さくなるように電流の振幅値を制御することによって、高効率な運転が可能となる。特許文献１には、モータ制御装置が、積分制御によりｑ軸電流指令の脈動成分、すなわち交流成分がゼロになるように制御し、効率良くモータを駆動する技術が開示されている。

特開２０１６－８２６３６号公報

しかしながら、上記従来の技術によれば、モータに流れる電流による銅損の損失は小さくなる可能性はあるが、圧縮機などの負荷を含めた装置全体での効率は考慮されていない。そのため、圧縮機などの負荷を含めた装置全体では、高効率な運転にならない可能性がある、という問題があった。

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、電動機を含む圧縮機で発生する損失を低減し、圧縮機を備える冷凍サイクル適用機器において消費電力を低減可能な電動機駆動装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る電動機駆動装置は、圧縮機の負荷による周期的な負荷変動によって速度変化が生じる電動機に、周波数および電圧値が可変の交流電圧を供給するインバータと、インバータを制御する制御装置と、を備える。制御装置は、電動機の回転状態を示す周波数推定値を推定する周波数推定部と、周波数推定値と周波数指令値との偏差に基づいて、第１のトルク電流指令値を生成する速度制御部と、電動機にかかる負荷トルクを推定する負荷トルク推定部と、負荷トルクに基づいて、電動機の機械角１周期中において電動機を１回以上加速させた後に減速させるトルク電流補償値を演算する補償値演算部と、第１のトルク電流指令値とトルク電流補償値とに基づいて、第２のトルク電流指令値を生成する加算部と、を備える。補償値演算部は、負荷トルクに基づいて、圧縮機の冷媒漏れ損失が低減するように、負荷トルクが正の場合に電動機を加速運転させ、圧縮機の吐出オーバシュート損失が低減するように、負荷トルクが最大となるタイミングを含む期間において電動機を減速運転させるトルク電流補償値を演算する。

本開示に係る電動機駆動装置は、電動機を含む圧縮機で発生する損失を低減し、圧縮機を備える冷凍サイクル適用機器において消費電力を低減できる、という効果を奏する。

本実施の形態に係る冷凍サイクル適用機器の構成例を示す図 本実施の形態に係る冷凍サイクル適用機器が備える圧縮機の構成の概略を示す断面図 本実施の形態に係る冷凍サイクル適用機器が備える圧縮機の図２に示す２Ｂ－２Ｂ線による断面図において圧縮機で発生する損失を模式的に示す図 本実施の形態に係る圧縮機のシリンダにおける冷媒の吸込み、圧縮、および吐出の工程を模式的に示す図 本実施の形態に係る圧縮機の電動機における負荷トルクおよび圧縮機で発生する損失のタイミングを示す図 本実施の形態に係る電動機駆動装置の構成例を示す図 本実施の形態に係る電動機駆動装置が備えるインバータの構成例を示す図 本実施の形態に係る電動機駆動装置が備える制御装置の構成例を示す図 本実施の形態に係る制御装置が備える電圧指令値演算部の構成例を示す図 本実施の形態に係る電動機駆動装置の負荷トルク推定部で構成される外乱オブザーバの例を示す図 本実施の形態に係る電動機駆動装置の負荷トルク推定部で推定された負荷トルクおよび補償値演算部が生成するトルク電流補償値の例を示す図 本実施の形態に係る冷凍サイクル適用機器で使用される冷媒の種類による負荷トルクの変化の特性の例を示す図 本実施の形態に係る電動機駆動装置が備える制御装置の動作を示すフローチャート 本実施の形態に係る電動機駆動装置が備える制御装置を実現するハードウェア構成の一例を示す図

以下に、本開示の実施の形態に係る電動機駆動装置および冷凍サイクル適用機器を図面に基づいて詳細に説明する。

実施の形態．
図１は、本実施の形態に係る冷凍サイクル適用機器９００の構成例を示す図である。冷凍サイクル適用機器９００は、電動機駆動装置２００を備える。冷凍サイクル適用機器９００は、空気調和機、冷蔵庫、冷凍庫、ヒートポンプ給湯器といった冷凍サイクルを備える製品に適用することが可能である。電動機駆動装置２００は、圧縮機９０４に内蔵される電動機７を駆動することによって、冷凍サイクル適用機器９００を動作させる。

冷凍サイクル適用機器９００は、電動機７を内蔵した圧縮機９０４と、四方弁９０２と、室内熱交換器９０６と、膨張弁９０８と、室外熱交換器９１０とが冷媒配管９１２を介して取り付けられている。圧縮機９０４の内部には、冷媒を圧縮する圧縮機構９２４と、圧縮機構９２４を動作させる電動機７とが設けられている。冷凍サイクル適用機器９００は、四方弁９０２の切替動作により暖房運転又は冷房運転をすることができる。圧縮機構９２４は、可変速制御される電動機７によって駆動される。

暖房運転時には、実線矢印で示すように、冷媒が圧縮機構９２４で加圧されて送り出され、四方弁９０２、室内熱交換器９０６、膨張弁９０８、室外熱交換器９１０及び四方弁９０２を通って圧縮機構９２４に戻る。冷房運転時には、破線矢印で示すように、冷媒が圧縮機構９２４で加圧されて送り出され、四方弁９０２、室外熱交換器９１０、膨張弁９０８、室内熱交換器９０６及び四方弁９０２を通って圧縮機構９２４に戻る。

暖房運転時には、室内熱交換器９０６が凝縮器として作用して熱放出を行い、室外熱交換器９１０が蒸発器として作用して熱吸収を行う。冷房運転時には、室外熱交換器９１０が凝縮器として作用して熱放出を行い、室内熱交換器９０６が蒸発器として作用し、熱吸収を行う。膨張弁９０８は、冷媒を減圧して膨張させる。圧縮機９０４は、可変速制御される電動機７によって駆動される。

電動機駆動装置２００が駆動する対象の電動機７を内蔵する圧縮機９０４の構成について説明する。図２は、本実施の形態に係る冷凍サイクル適用機器９００が備える圧縮機９０４の構成の概略を示す断面図である。図３は、本実施の形態に係る冷凍サイクル適用機器９００が備える圧縮機９０４の図２に示す２Ｂ－２Ｂ線による断面図において圧縮機９０４で発生する損失を模式的に示す図である。圧縮機９０４は、密閉式のロータリ圧縮機であり、密閉容器を構成する圧縮機シェル９２２と、圧縮機シェル９２２内に配置された圧縮機構９２４と、を備える。圧縮機９０４において、冷媒は、吸入配管９２６から圧縮機構９２４内に導かれ、吐出配管９２８から吐出される。圧縮機シェル９２２は、支持部材９３０に支持されている。圧縮機構９２４は、シリンダ９３２と、シリンダ９３２内に配置されたロータリピストン９３４と、を備える。

電動機７は、圧縮機シェル９２２内に配置されており、回転子７ａと、回転子７ａを回転可能に保持する固定子７ｂと、を備える。回転子７ａは、シャフト９３６に結合されている。シャフト９３６は、図示しない軸受けにより、図示しないフレームに対して回転可能に保持されている。該フレームは、圧縮機シェル９２２に固定されている。シャフト９３６は、ロータリピストン９３４に結合されている。電動機７の回転子７ａの回転は、シャフト９３６を介して、ロータリピストン９３４に伝達される。本実施の形態において、電動機７は、圧縮機９０４の負荷による周期的な負荷変動によって速度変化が生じることになる。

シリンダ９３２には、吸込み口９４２と、吐出口９４４と、が形成されている。シリンダ９３２内には、ベーン９４６が設けられている。吸込み口９４２は、吸入配管９２６に接続されている。吐出口９４４は、吐出配管９２８に接続されている。なお、図３において、吸込み口９４２および吐出口９４４は概念的に図示されており、各々の位置は必ずしも実際の位置を正確に表すものではない。ベーン９４６は、シリンダ９３２の中心に向かって付勢されており、ロータリピストン９３４の周面上を摺動しつつ、シリンダ９３２の径方向に移動することができるようになっている。

シャフト９３６が回転すると、ロータリピストン９３４が矢印ＲＰで示す方向に回転する。その結果、シリンダ９３２では、吸込み口９４２から気化した冷媒が吸い込まれ、冷媒が圧縮され、圧縮により液化された冷媒が吐出口９４４から吐出される。図３は、冷媒に対する、吸込み、圧縮、および吐出の工程において、メカロスが発生する箇所、およびタイミングを示している。図３に示すように、シリンダ９３２では、図３に示すδ_ｒの隙間部分において、冷媒を圧縮することによって圧縮ガスの漏れによる漏れ損失が発生し、また、シリンダ９３２では、吐出弁９４７が開くタイミングでオーバーシュート損失が発生する。シリンダ９３２では、吸込み、圧縮、および吐出の一連の工程においてロータリピストン９３４に掛かる圧力が変化する。この圧力の変化が、圧縮機９０４の電動機７にかかる負荷トルクＴ_ｌｏａｄの変化となる。

図４は、本実施の形態に係る圧縮機９０４のシリンダ９３２における冷媒の吸込み、圧縮、および吐出の工程を模式的に示す図である。図５は、本実施の形態に係る圧縮機９０４の電動機７における負荷トルクＴ_ｌｏａｄおよび圧縮機９０４で発生する損失のタイミングを示す図である。図４に示す機械角は、図５に示す横軸の機械角に対応している。図５において、横軸は電動機７の１周期の機械角を示し、縦軸は負荷トルク標準波形、すなわち電動機７における負荷トルクＴ_ｌｏａｄを示している。図４（ａ）において、シリンダ９３２の吸入室９３５に冷媒が吸入される。シリンダ９３２では、図４（ａ）から、図４（ｂ）、図４（ｃ）、図４（ｄ）の順にロータリピストン９３４が回転することによって、排除容積で示される部分に冷媒が充填される。次の図４（ａ）のタイミングにおいて、新たに吸入室９３５に冷媒が吸入されるとともに、排除容積で示される部分に充填された冷媒が圧縮室９４５において圧縮される。シリンダ９３２では、図４（ｂ）、図４（ｃ）の順にロータリピストン９３４が回転し、吐出弁９４７が開くことによって、圧縮された冷媒が吐出される。図４（ｂ）の付近の期間が図５に示すＡの期間であり、圧縮ガスの漏れによる漏れ損失が発生するタイミングである。また、図４（ｃ）の期間が図５に示すＢの期間であり、吐出オーバーシュートが発生するタイミングである。

上記のように、電動機７が圧縮機シェル９２２内に配置されているので、電動機７は圧縮機９０４の一部であり、電動機７は、圧縮機９０４の圧縮機構９２４を駆動するものであると見ることもできる。以下に詳しく述べるように、本実施の形態において、電動機駆動装置２００は、電動機７を駆動するものであり、電動機７を制御することによって、圧縮機９０４で発生する冷媒漏れ損失、および吐出オーバーシュート損失を低減する。

電動機駆動装置２００の構成について説明する。図６は、本実施の形態に係る電動機駆動装置２００の構成例を示す図である。図７は、本実施の形態に係る電動機駆動装置２００が備えるインバータ３０の構成例を示す図である。電動機駆動装置２００は、交流電源１および電動機７に接続される。電動機駆動装置２００は、交流電源１から供給される交流電圧を整流し、再度交流電圧に変換して電動機７に供給して、電動機７を駆動する。電動機駆動装置２００は、リアクタ２と、整流回路３と、平滑コンデンサ５と、インバータ３０と、母線電圧検出部１０と、母線電流検出部４０と、制御装置１００と、を備える。

整流回路３は、４つのダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４を備える。４つのダイオードＤ１～Ｄ４は、ブリッジ接続され、ダイオードブリッジ回路を構成する。整流回路３は、４つのダイオードＤ１～Ｄ４から構成されるダイオードブリッジ回路によって、交流電源１から供給される交流電圧を整流する。整流回路３において、入力端子の一端はリアクタ２を介して交流電源１に接続され、入力端子の他端は交流電源１に接続されている。また、整流回路３において、出力端子は平滑コンデンサ５に接続されている。

平滑コンデンサ５は、整流回路３の出力電圧を平滑する。平滑コンデンサ５の一方の電極は、整流回路３の第１の出力端子、および高電位側、すなわち正側の直流母線１２ａに接続されている。平滑コンデンサ５の他方の電極は、整流回路３の第２の出力端子、および低電位側、すなわち負側の直流母線１２ｂに接続されている。平滑コンデンサ５で平滑された電圧を母線電圧Ｖ_ｄｃと称する。直流母線１２ａ，１２ｂは、整流回路３の出力端子、平滑コンデンサ５の電極、およびインバータ主回路３１０の入力端子を結ぶ線である。

インバータ３０は、平滑コンデンサ５の両端電圧、すなわち母線電圧Ｖ_ｄｃを受けて、周波数および電圧値が可変の３相交流電圧を発生して、出力線３３１～３３３を介して電動機７に供給する。インバータ３０は、図７に示すように、インバータ主回路３１０と、駆動回路３５０と、を備える。インバータ主回路３１０の入力端子は、直流母線１２ａ，１２ｂに接続されている。インバータ主回路３１０は、スイッチング素子３１１～３１６を備える。スイッチング素子３１１～３１６の各々には、還流用の整流素子３２１～３２６が逆並列接続されている。

駆動回路３５０は、制御装置１００から出力されるＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号Ｓｍ１～Ｓｍ６に基づいて、駆動信号Ｓｒ１～Ｓｒ６を生成する。駆動回路３５０は、駆動信号Ｓｒ１～Ｓｒ６によってスイッチング素子３１１～３１６のオンオフを制御する。これにより、インバータ３０は、周波数可変かつ電圧可変の３相交流電圧を、出力線３３１～３３３を介して電動機７に供給することができる。

ＰＷＭ信号Ｓｍ１～Ｓｍ６は、論理回路の信号レベル、すなわち０Ｖ～５Ｖの大きさを持つ信号である。ＰＷＭ信号Ｓｍ１～Ｓｍ６は、制御装置１００の接地電位を基準電位とする信号である。一方、駆動信号Ｓｒ１～Ｓｒ６は、スイッチング素子３１１～３１６を制御するのに必要な電圧レベル、例えば、－１５Ｖ～＋１５Ｖの大きさを持つ信号である。駆動信号Ｓｒ１～Ｓｒ６は、それぞれ対応するスイッチング素子の負側の端子、すなわちエミッタ端子の電位を基準電位とする信号である。

電動機７は、例えば、３相永久磁石同期電動機である。本実施の形態では、電動機７は、負荷トルクＴ_ｌｏａｄが周期的に変動する負荷要素、具体的には圧縮機９０４を駆動することを想定している。以降の説明において、電動機７のことをモータと称することがある。

母線電圧検出部１０は、直流母線１２ａ，１２ｂ間の電圧を母線電圧Ｖ_ｄｃとして検出する。母線電圧検出部１０は、例えば、直列接続された抵抗で分圧する分圧回路を備える。母線電圧検出部１０は、検出した母線電圧Ｖ_ｄｃを、分圧回路を用いて制御装置１００での処理に適した電圧、例えば、５Ｖ以下の電圧に変換し、アナログ信号である電圧検出信号として制御装置１００に出力する。母線電圧検出部１０から制御装置１００に出力される電圧検出信号は、制御装置１００内の図示しないＡＤ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ）変換部によってアナログ信号からデジタル信号に変換され、制御装置１００での内部処理に用いられる。

母線電流検出部４０は、直流母線１２ｂに挿入されたシャント抵抗を備える。母線電流検出部４０は、シャント抵抗を用いて、インバータ３０に入力される電流を直流電流Ｉ_ｄｃとして検出する。母線電流検出部４０は、検出した直流電流Ｉ_ｄｃを、アナログ信号である電流検出信号として制御装置１００に出力する。母線電流検出部４０から制御装置１００に出力される電流検出信号は、制御装置１００内の図示しないＡＤ変換部によってアナログ信号からデジタル信号に変換され、制御装置１００での内部処理に用いられる。

制御装置１００は、インバータ３０を制御するため、ＰＷＭ信号Ｓｍ１～Ｓｍ６を生成する。制御装置１００は、ＰＷＭ信号Ｓｍ１～Ｓｍ６をインバータ３０に出力して、インバータ３０を制御する。具体的には、制御装置１００は、インバータ３０を制御して、インバータ３０の出力電圧の角周波数ωおよび電圧値を変化させる。

インバータ３０の出力電圧の角周波数ωは、出力電圧の角周波数と同じ符号ωで表されるものであって、電動機７の電気角での回転角速度を定めるものである。電動機７の機械角での回転角速度ω_ｍは、電動機７の電気角での回転角速度ωを極対数Ｐ_ｍで割ったものに等しい。従って、電動機７の機械角での回転角速度ω_ｍと、インバータ３０の出力電圧の角周波数ωとの間には、ω_ｍ＝ω／Ｐ_ｍの関係がある。以降の説明において、回転角速度を単に回転速度と称し、角周波数を単に周波数と称することがある。

制御装置１００は、電動機７に流れる相電流ｉ_ｕ，ｉ_ｖ，ｉ_ｗに基づいて励磁電流指令値ｉ_γ ^＊を生成し、励磁電流指令値ｉ_γ ^＊に基づいてγ軸電圧指令値Ｖ_γ ^＊を生成する。また、制御装置１００は、電動機７の周波数推定値ω_ｅｓｔを周波数指令値ω_ｅ ^＊に一致させるように第１のトルク電流指令値ｉ_δ ^＊を算出し、第１のトルク電流指令値ｉ_δ ^＊を補正した第２のトルク電流指令値ｉ_δ ^＊＊を算出し、第２のトルク電流指令値ｉ_δ ^＊＊に基づいてδ軸電圧指令値Ｖ_δ ^＊を生成する。制御装置１００は、γ軸電圧指令値Ｖ_γ ^＊およびδ軸電圧指令値Ｖ_δ ^＊に基づいてインバータ３０を制御する。このように、本実施の形態において、制御装置１００は、γ軸およびδ軸を有する回転座標系において制御を行う。

制御装置１００の構成について説明する。図８は、本実施の形態に係る電動機駆動装置２００が備える制御装置１００の構成例を示す図である。制御装置１００は、運転制御部１０２と、インバータ制御部１１０と、を備える。

運転制御部１０２は、外部から指令情報Ｑ_ｅを受け、指令情報Ｑ_ｅに基づいて、周波数指令値ω_ｅ ^＊を生成する。周波数指令値ω_ｅ ^＊は、電動機７の回転速度の指令値である回転角速度指令値ω_ｍ ^＊に極対数Ｐ_ｍを乗算する、すなわちω_ｅ ^＊＝ω_ｍ ^＊×Ｐ_ｍによって求めることができる。

制御装置１００は、冷凍サイクル適用機器９００として空気調和機を制御する場合、指令情報Ｑ_ｅに基づいて空気調和機の各部の動作を制御する。指令情報Ｑ_ｅは、例えば、図示しない温度センサで検出された温度、図示しない操作部であるリモコンから指示される設定温度を示す情報、運転モードの選択情報、運転開始及び運転終了の指示情報などである。運転モードとは、例えば、暖房、冷房、除湿などである。なお、運転制御部１０２については、制御装置１００の外部にあってもよい。すなわち、制御装置１００は、外部から周波数指令値ω_ｅ ^＊を取得する構成であってもよい。

インバータ制御部１１０は、電流復元部１１１と、３相２相変換部１１２と、電圧指令値演算部１１５と、２相３相変換部１１６と、ＰＷＭ信号生成部１１７と、電気位相演算部１１８と、励磁電流指令値生成部１１９と、を備える。

電流復元部１１１は、母線電流検出部４０で検出された直流電流Ｉ_ｄｃに基づいて電動機７に流れる相電流ｉ_ｕ，ｉ_ｖ，ｉ_ｗを復元する。電流復元部１１１は、母線電流検出部４０で検出された直流電流Ｉ_ｄｃを、ＰＷＭ信号生成部１１７で生成されたＰＷＭ信号Ｓｍ１～Ｓｍ６に基づいて定められるタイミングでサンプリングすることによって、相電流ｉ_ｕ，ｉ_ｖ，ｉ_ｗを復元することができる。

３相２相変換部１１２は、電流復元部１１１で復元された相電流ｉ_ｕ，ｉ_ｖ，ｉ_ｗを、後述する電気位相演算部１１８で生成された電気位相θ_ｅを用いて、γ軸電流である励磁電流ｉ_γ、およびδ軸電流であるトルク電流ｉ_δ、すなわちγ－δ軸の電流値に変換する。

励磁電流指令値生成部１１９は、前述の回転座標系における励磁電流指令値ｉ_γ ^＊を生成する。具体的には、励磁電流指令値生成部１１９は、トルク電流ｉ_δに基づいて、電動機７を駆動するために最も効率が良くなる最適な励磁電流指令値ｉ_γ ^＊を求める。励磁電流指令値生成部１１９は、トルク電流ｉ_δに基づいて、出力トルクＴ_ｍが規定された値以上または最大になる、すなわち電流値が規定された値以下または最小になる電流位相β_ｍとなる励磁電流指令値ｉ_γ ^＊を出力する。なお、ここでは、励磁電流指令値生成部１１９が、トルク電流ｉ_δに基づいて励磁電流指令値ｉ_γ ^＊を求めているが、一例であり、これに限定されない。励磁電流指令値生成部１１９は、励磁電流ｉ_γ、周波数指令値ω_ｅ ^＊などに基づいて励磁電流指令値ｉ_γ ^＊を求めても、同様の効果を得ることができる。

電圧指令値演算部１１５は、運転制御部１０２から取得した周波数指令値ω_ｅ ^＊と、３相２相変換部１１２から取得した励磁電流ｉ_γおよびトルク電流ｉ_δと、励磁電流指令値生成部１１９から取得した励磁電流指令値ｉ_γ ^＊とに基づいて、γ軸電圧指令値Ｖ_γ ^＊およびδ軸電圧指令値Ｖ_δ ^＊を生成する。さらに、電圧指令値演算部１１５は、γ軸電圧指令値Ｖ_γ ^＊と、δ軸電圧指令値Ｖ_δ ^＊と、励磁電流ｉ_γと、トルク電流ｉ_δとに基づいて、周波数推定値ω_ｅｓｔを推定する。電圧指令値演算部１１５の詳細な動作については後述する。

電気位相演算部１１８は、電圧指令値演算部１１５から取得した周波数推定値ω_ｅｓｔを積分することで、電気位相θ_ｅを演算する。

２相３相変換部１１６は、電圧指令値演算部１１５から取得したγ軸電圧指令値Ｖ_γ ^＊およびδ軸電圧指令値Ｖ_δ ^＊、すなわち２相座標系の電圧指令値を、電気位相演算部１１８から取得した電気位相θ_ｅを用いて、３相座標系の出力電圧指令値である３相電圧指令値Ｖ_ｕ ^＊，Ｖ_ｖ ^＊，Ｖ_ｗ ^＊に変換する。

ＰＷＭ信号生成部１１７は、２相３相変換部１１６から取得した３相電圧指令値Ｖ_ｕ ^＊，Ｖ_ｖ ^＊，Ｖ_ｗ ^＊と、母線電圧検出部１０で検出された母線電圧Ｖ_ｄｃとを比較することによって、ＰＷＭ信号Ｓｍ１～Ｓｍ６を生成する。なお、ＰＷＭ信号生成部１１７は、ＰＷＭ信号Ｓｍ１～Ｓｍ６を出力しないようにすることによって、電動機７を停止することも可能である。

電圧指令値演算部１１５の構成および動作について詳細に説明する。図９は、本実施の形態に係る制御装置１００が備える電圧指令値演算部１１５の構成例を示す図である。電圧指令値演算部１１５は、周波数推定部５０１と、速度制御部５０２と、負荷トルク推定部５０３と、補償値演算部５０４と、加算部５０５と、減算部５０６，５０７と、励磁電流制御部５０８と、トルク電流制御部５０９と、を備える。

周波数推定部５０１は、電動機７の回転状態を示す周波数推定値ω_ｅｓｔを推定する。具体的には、周波数推定部５０１は、励磁電流ｉ_γと、トルク電流ｉ_δと、γ軸電圧指令値Ｖ_γ ^＊と、δ軸電圧指令値Ｖ_δ ^＊とに基づいて、電動機７に供給される電圧の周波数を推定し、周波数推定値ω_ｅｓｔとして出力する。

速度制御部５０２は、運転制御部１０２から取得した周波数指令値ω_ｅ ^＊と、周波数推定部５０１から取得した周波数推定値ω_ｅｓｔとに基づいて、第１のトルク電流指令値ｉ_δ ^＊を生成する。速度制御部５０２は、例えば、周波数指令値ω_ｅ ^＊と周波数推定値ω_ｅｓｔとの差分に基づいて、比例積分（ＰＩ：Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｌ）制御器などの制御器を用いて、周波数推定値ω_ｅｓｔが周波数指令値ω_ｅ ^＊に一致するような第１のトルク電流指令値ｉ_δ ^＊を生成する。

負荷トルク推定部５０３は、励磁電流ｉ_γと、トルク電流ｉ_δと、周波数推定部５０１から取得した周波数推定値ω_ｅｓｔとに基づいて、電動機７にかかる負荷トルクＴ_ｌｏａｄを推定する。

補償値演算部５０４は、負荷トルク推定部５０３で推定された負荷トルクＴ_ｌｏａｄに対して電動機７で発生する損失を低減するようなトルク電流補償値ｉ_{δ＿ｔｒｑ} ^＊を演算する。補償値演算部５０４における詳細なトルク電流補償値ｉ_{δ＿ｔｒｑ} ^＊の生成方法については後述する。

加算部５０５は、第１のトルク電流指令値ｉ_δ ^＊にトルク電流補償値ｉ_{δ＿ｔｒｑ} ^＊を加算する。加算部５０５は、第１のトルク電流指令値ｉ_δ ^＊にトルク電流補償値ｉ_{δ＿ｔｒｑ} ^＊を加算した（ｉ_δ ^＊＋ｉ_{δ＿ｔｒｑ} ^＊）を第２のトルク電流指令値ｉ_δ ^＊＊として出力する。

減算部５０６は、励磁電流指令値ｉ_γ ^＊に対する励磁電流ｉ_γの差分（ｉ_γ ^＊－ｉ_γ）を算出する。減算部５０７は、第２のトルク電流指令値ｉ_δ ^＊＊に対するトルク電流ｉ_δの差分（ｉ_δ ^＊＊－ｉ_δ）を算出する。

励磁電流制御部５０８は、減算部５０６で算出された差分（ｉ_γ ^＊－ｉ_γ）に対して比例積分演算を行って、差分（ｉ_γ ^＊－ｉ_γ）をゼロに近付けるγ軸電圧指令値Ｖ_γ ^＊を生成する。励磁電流制御部５０８は、このようにしてγ軸電圧指令値Ｖ_γ ^＊を生成することで、励磁電流ｉ_γを励磁電流指令値ｉ_γ ^＊に一致させるための制御を行う。

トルク電流制御部５０９は、減算部５０７で算出された差分（ｉ_δ ^＊＊－ｉ_δ）に対して比例積分演算を行って、差分（ｉ_δ ^＊＊－ｉ_δ）をゼロに近付けるδ軸電圧指令値Ｖ_δ ^＊を生成する。トルク電流制御部５０９は、このようにしてδ軸電圧指令値Ｖ_δ ^＊を生成することで、トルク電流ｉ_δを第２のトルク電流指令値ｉ_δ ^＊＊に一致させるための制御を行う。

電圧指令値演算部１１５において電流制御応答をω_ｃｃとすると、励磁電流制御部５０８の比例ゲインＫｐ＿γは、ω_ｃｃ・Ｌ_γで表され、積分ゲインＫｉ＿γは電動機７の相抵抗Ｒを用いて（Ｒ／Ｌγ）・Ｋｐ＿γで表される。また、トルク電流制御部５０９の比例ゲインＫｐ＿δは、ω_ｃｃ・Ｌ_δで表され、積分ゲインＫｉ＿δは電動機７の相抵抗Ｒを用いて（Ｒ／Ｌδ）・Ｋｐ＿δで表される。電圧指令値演算部１１５は、電流制御応答ω_ｃｃの値を大きくすることによって、励磁電流指令値ｉ_γ ^＊に励磁電流ｉ_γが追従する時間を短くすることができ、第１のトルク電流指令値ｉ_δ ^＊にトルク電流ｉ_δが追従する時間を短くすることができる。ただし、電流制御応答ω_ｃｃは無限大に大きくすることができるわけではなく、制御周期に対してある程度小さい値を設定する必要がある。

なお、本実施の形態では、電動機駆動装置２００は、インバータ３０の入力側の直流電流Ｉ_ｄｃから相電流ｉ_ｕ，ｉ_ｖ，ｉ_ｗを復元する構成としているが、これに限定されない。電動機駆動装置２００は、インバータ３０の出力線３３１，３３２，３３３に電流検知器を設けて相電流ｉ_ｕ，ｉ_ｖ，ｉ_ｗを検出してもよい。この場合、電動機駆動装置２００は、電流検知器で検出された電流値を、電流復元部１１１で復元された電流の代わりに用いればよい。

電動機駆動装置２００において、インバータ主回路３１０のスイッチング素子３１１～３１６としては、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などを想定しているが、スイッチングを行うことが可能な素子であれば、どのようなものを用いてもよい。なお、電動機駆動装置２００では、スイッチング素子３１１～３１６がＭＯＳＦＥＴの場合、ＭＯＳＦＥＴは構造上寄生ダイオードを有するため、環流用の整流素子３２１～３２６を逆並列接続しなくても同様の効果を得ることができる。

スイッチング素子３１１～３１６を構成する材料については、ケイ素（Ｓｉ）だけでなく、ワイドバンドギャップ半導体である炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、ダイヤモンド等を用いたもので構成することにより、損失をより少なくすることが可能となる。

つづいて、電動機駆動装置２００が、圧縮機９０４で発生する損失を低減させる冷凍サイクル適用機器９００の高効率な運転方法について説明する。図４および図５に示すように、圧縮機９０４の電動機７では、機械角位相１９０度付近で最も負荷トルクＴ_ｌｏａｄが大きくなっており、このタイミングで圧縮機９０４の吐出弁９４７が開くことが分かる。電動機７の機械角位相が約９０度から１９０度付近までの圧縮機９０４の圧縮室９４５の圧力が大きくなるときに、圧縮機９０４において、圧縮ガスの漏れ損失が大きく発生してしまう。また、吐出弁９４７が開くタイミングで電動機７を加速させようと制御、すなわち、負荷トルクＴ_ｌｏａｄに対して出力トルクＴ_ｍが大きい状態にしてしまうと、圧縮機９０４において、吐出オーバーシュート損失が大きく発生してしまう。

上記の内容から、電動機駆動装置２００は、圧縮ガスの漏れ損失を低減するためには負荷トルクＴ_ｌｏａｄが正に大きくなる機械角位相では電動機７を加速させるように制御し、吐出オーバーシュート損失が発生するタイミングでは電動機７を減速させるように制御する。これにより、電動機駆動装置２００は、圧縮機９０４の損失を低減しつつ、圧縮機９０４を高効率に運転することが可能であると考えられる。以降では、電動機駆動装置２００における具体的な制御方法について説明するが、電動機駆動装置２００が圧縮機９０４の損失を低減しつつ、圧縮機９０４を高効率に運転する制御方法は、これに限定されるものではない。

まず、電動機駆動装置２００の制御装置１００において、負荷トルク推定部５０３が負荷トルクＴ_ｌｏａｄを推定する方法について説明する。負荷トルク推定部５０３は、負荷トルクＴ_ｌｏａｄの推定のため、外乱オブザーバを利用する。負荷トルクＴ_ｌｏａｄは、出力トルクＴ_ｍ、回転角速度ω_ｍ、負荷のイナーシャＪ_ｍを用いると、運動方程式により以下の式（１）として導出できる。

よって、外乱オブザーバの極をｋ［ｒａｄ／ｓ］とおくと、式（１）は式（２）のような外乱オブザーバの演算式として表現できる。なお、負荷トルクＴ_ｌｏａｄの推定値をＴ_ｌｏａｄ^とし、ラプラス演算子をｓとする。

したがって、式（２）の微分項ｓを消去するため、式（３）のように展開することによって、図１０に示す負荷トルクＴ_ｌｏａｄ推定のための外乱オブザーバを構成できる。図１０は、本実施の形態に係る電動機駆動装置２００の負荷トルク推定部５０３で構成される外乱オブザーバの例を示す図である。負荷トルク推定部５０３は、図１０に示す外乱オブザーバを用いることで、負荷トルクＴ_ｌｏａｄの推定値である負荷トルク推定値Ｔ_ｌｏａｄ＾を求めることができる。

なお、出力トルクＴ_ｍは、式（４）で表される。式（４）において、Ｐ_ｍは電動機７の極対数であり、φ_ｆは電動機７の磁束であり、Ｌ_ｄはｄ軸インダクタンスであり、Ｌ_ｑはｑ軸インダクタンスである。負荷トルク推定部５０３は、例えば、これらのパラメータを予め保持しておくことで、出力トルクＴ_ｍを算出することができる。負荷トルク推定部５０３は、負荷トルク推定値Ｔ_ｌｏａｄ＾を、推定した負荷トルクＴ_ｌｏａｄとして補償値演算部５０４に出力する。

図１１は、本実施の形態に係る電動機駆動装置２００の負荷トルク推定部５０３で推定された負荷トルクＴ_ｌｏａｄおよび補償値演算部５０４が生成するトルク電流補償値ｉ_{δ＿ｔｒｑ} ^＊の例を示す図である。負荷トルク推定部５０３が図１１に記載のような負荷トルクＴ_ｌｏａｄの波形を推定した場合、補償値演算部５０４は、下段の（ａ）または（ｂ）に示すトルク電流補償値ｉ_{δ＿ｔｒｑ} ^＊を生成して出力する。制御装置１００において、加算部５０５は、第１のトルク電流指令値ｉ_δ ^＊にトルク電流補償値ｉ_{δ＿ｔｒｑ} ^＊を加算し、第２のトルク電流指令値ｉ_δ ^＊＊を生成する。

制御装置１００は、図１１に示すように、負荷トルクＴ_ｌｏａｄが正に大きくなるタイミング、すなわちＡの期間において、第１のトルク電流指令値ｉ_δ ^＊にトルク電流補償値ｉ_{δ＿ｔｒｑ} ^＊を足し合わせて加速させるように電動機７を動かす。制御装置１００は、負荷トルクＴ_ｌｏａｄが正に大きくなるタイミング、すなわちＡの期間で第１のトルク電流指令値ｉ_δ ^＊にトルク電流補償値ｉ_{δ＿ｔｒｑ} ^＊を足し合わせることで、負荷トルクＴ_ｌｏａｄがピークに達するまでの時間を短くすることができる。制御装置１００は、負荷トルクＴ_ｌｏａｄがピークに達するまでの時間を短くし、圧縮ガスの漏れによる漏れ損失が発生する期間を短くすることで、圧縮機９０４での損失を低減することができる。

なお、補償値演算部５０４が生成するトルク電流補償値ｉ_{δ＿ｔｒｑ} ^＊のリミット値は、式（５）で表される。すなわち、トルク電流補償値ｉ_{δ＿ｔｒｑ} ^＊のリミット値ｉ_{δ＿ｔｒｑ} ^＊＿ｌｉｍは、トルク電流の全体のリミット値ｉ_δ＿ｌｉｍ^＊から第１のトルク電流指令値ｉ_δ ^＊を減算した値である。

ｉ_{δ＿ｔｒｑ} ^＊＿ｌｉｍ＝ｉ_δ＿ｌｉｍ^＊－ｉ_δ ^＊ …（５）

トルク電流補償値ｉ_{δ＿ｔｒｑ} ^＊は、図１１に示す（ａ）のようにリミットぎりぎりであってもよいし、（ｂ）のようにある程度余裕を持たせてもよい。また、トルク電流補償値ｉ_{δ＿ｔｒｑ} ^＊を増加させる傾きについても特に制限はない。これにより、制御装置１００は、圧縮ガスの漏れによる漏れ損失が発生する時間を短くすることが可能となり、漏れ損失を低減することが可能となる。

また、制御装置１００は、負荷トルクＴ_ｌｏａｄがピークとなり、吐出弁９４７が開くタイミングを含むＢの期間ではトルク電流補償値ｉ_{δ＿ｔｒｑ} ^＊を足し合わせることで、急減速させるように電動機７、すなわち圧縮機９０４を駆動する。図１１に示すように、トルク電流補償値ｉ_{δ＿ｔｒｑ} ^＊は、Ｂの期間では減少している。トルク電流補償値ｉ_{δ＿ｔｒｑ} ^＊を減少させる傾きについても特に制限はない。制御装置１００は、電動機７が停止してしまうようなトルク電流補償値ｉ_{δ＿ｔｒｑ} ^＊を生成することは適切ではないが、図１１のＣの期間外で速度が平均的に速度指令値に追従するように第１のトルク電流指令値ｉ_δ ^＊を調整しても何ら問題ない。

制御装置１００は、図１１に示すＡの期間からＢの期間においてトルク電流補償値ｉ_{δ＿ｔｒｑ} ^＊を切り替えるタイミングについて、図示しない制御器の制御遅れなどを考慮してタイミングを設定するべきものであり、図１１に示したタイミングに限定されない。

なお、電動機駆動装置２００では、圧縮機９０４を備える冷凍サイクル適用機器９００で使用され、圧縮機９０４が圧縮する冷媒の種類などによっては、トルク電流補償値ｉ_{δ＿ｔｒｑ} ^＊の値、トルク電流補償値ｉ_{δ＿ｔｒｑ} ^＊において値を増減する期間などに応じてメカロスが変化するため、各条件において最適なトルク電流補償値ｉ_{δ＿ｔｒｑ} ^＊の値は異なる。

図１２は、本実施の形態に係る冷凍サイクル適用機器９００で使用される冷媒の種類による負荷トルクＴ_ｌｏａｄの変化の特性の例を示す図である。図１２において、実線は図５および図１１で示した旧冷媒のときの負荷トルクＴ_ｌｏａｄの変化を示し、破線は新冷媒のときの負荷トルクＴ_ｌｏａｄの変化を示している。旧冷媒とは、例えば、Ｒ４１０、Ｒ３２などの冷媒である。新冷媒とは、例えば、トリフルオロエチレン（ＨＦＯ１１２３）、トリフルオロメタン（ＣＦ３１）、プロパン（Ｒ２９０）などの冷媒である。図１２に示すように、新冷媒のような負荷トルクＴ_ｌｏａｄの波形の場合、機械角１周期の中で負荷トルクＴ_ｌｏａｄが正となる位相は旧冷媒の負荷トルク標準波形と比較して長いことが分かる。冷凍サイクル適用機器９００で新冷媒が使用されている場合、制御装置１００は、加速させるようなトルク電流補償値ｉ_{δ＿ｔｒｑ} ^＊を与えるＡ_１の期間がＡの期間よりも長くなるため、本実施の形態による制御を行うことで、漏れ損失を低減させやすい。

電動機駆動装置２００が備える制御装置１００の動作を、フローチャートを用いて説明する。図１３は、本実施の形態に係る電動機駆動装置２００が備える制御装置１００の動作を示すフローチャートである。図１３に示すフローチャートは、具体的には、電圧指令値演算部１１５の動作を示すものである。

制御装置１００において、周波数推定部５０１は、電動機７の現在速度であって、回転状態を示す周波数推定値ω_ｅｓｔを推定する（ステップＳ１）。速度制御部５０２は、電動機７の周波数推定値ω_ｅｓｔと周波数指令値ω_ｅ ^＊との偏差に基づいて、第１のトルク電流指令値ｉ_δ ^＊を生成する（ステップＳ２）。負荷トルク推定部５０３は、電動機７にかかる負荷トルクＴ_ｌｏａｄを推定する（ステップＳ３）。補償値演算部５０４は、負荷トルクＴ_ｌｏａｄに基づいて、電動機７の機械角１周期中において電動機７を１回以上加速させた後に減速させるトルク電流補償値ｉ_{δ＿ｔｒｑ} ^＊を演算する（ステップＳ４）。加算部５０５は、第１のトルク電流指令値ｉ_δ ^＊とトルク電流補償値ｉ_{δ＿ｔｒｑ} ^＊とに基づいて、第２のトルク電流指令値ｉ_δ ^＊＊を生成する（ステップＳ５）。減算部５０６は、励磁電流指令値ｉ_γ ^＊と励磁電流ｉ_γとの差分（ｉ_γ ^＊－ｉ_γ）を算出する（ステップＳ６）。減算部５０７は、第２のトルク電流指令値ｉ_δ ^＊＊とトルク電流ｉ_δとの差分（ｉ_δ ^＊＊－ｉ_δ）を算出する（ステップＳ７）。励磁電流制御部５０８は、減算部５０６で算出された差分（ｉ_γ ^＊－ｉ_γ）に基づいて、γ軸電圧指令値Ｖ_γ ^＊を生成する（ステップＳ８）。トルク電流制御部５０９は、減算部５０７で算出された差分（ｉ_δ ^＊＊－ｉ_δ）に基づいて、δ軸電圧指令値Ｖ_δ ^＊を生成する（ステップＳ９）。

また、補償値演算部５０４は、負荷トルクＴ_ｌｏａｄに基づいて、負荷トルクＴ_ｌｏａｄが正の場合に電動機７を加速運転させ、負荷トルクＴ_ｌｏａｄが最大となるタイミングを含む期間において電動機７を減速運転させるトルク電流補償値ｉ_{δ＿ｔｒｑ} ^＊を演算する。具体的には、上記の負荷トルクＴ_ｌｏａｄが正の場合とは図１１に示すＡの期間であり、負荷トルクＴ_ｌｏａｄが最大となるタイミングを含む期間とは図１１に示すＢの期間である。

例えば、補償値演算部５０４は、負荷トルクＴ_ｌｏａｄが第１の閾値を超えた場合に電動機７を加速運転させ、負荷トルクＴ_ｌｏａｄが第２の閾値を超えた場合に電動機７を減速運転させるようにトルク電流補償値ｉ_{δ＿ｔｒｑ} ^＊を演算する。このとき、補償値演算部５０４は、前回までの制御において推定された負荷トルクＴ_ｌｏａｄに基づいて、第１の閾値および第２の閾値を算出する。補償値演算部５０４は、前回までの制御において推定された負荷トルクＴ_ｌｏａｄとして、直近の負荷トルクＴ_ｌｏａｄを用いてもよいし、直近を含む複数回分の負荷トルクＴ_ｌｏａｄの平均値を用いてもよい。

なお、補償値演算部５０４は、推定された負荷トルクＴ_ｌｏａｄに対応する機械角に基づいて、電動機７を加速運転させ、電動機７を減速運転させるようにトルク電流補償値ｉ_{δ＿ｔｒｑ} ^＊を演算してもよい。また、補償値演算部５０４は、前述の第１の閾値および第２の閾値と、推定された負荷トルクＴ_ｌｏａｄに対応する機械角とに基づいて、電動機７を加速運転させ、電動機７を減速運転させるようにトルク電流補償値ｉ_{δ＿ｔｒｑ} ^＊を演算してもよい。

つづいて、電動機駆動装置２００が備える制御装置１００のハードウェア構成について説明する。図１４は、本実施の形態に係る電動機駆動装置２００が備える制御装置１００を実現するハードウェア構成の一例を示す図である。制御装置１００は、プロセッサ９１およびメモリ９２により実現される。

プロセッサ９１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）ともいう）、またはシステムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）である。メモリ９２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリー、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒy）といった不揮発性または揮発性の半導体メモリを例示できる。またメモリ９２は、これらに限定されず、磁気ディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、またはＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）でもよい。

以上説明したように、本実施の形態によれば、冷凍サイクル適用機器９００に搭載される電動機駆動装置２００において、制御装置１００は、電動機７の負荷トルクＴ_ｌｏａｄを推定し、負荷トルクＴ_ｌｏａｄが正の値で大きくなる位相のときには加速させるようにトルク電流指令値を制御して、冷媒を圧縮することによる圧縮ガスの漏れによる漏れ損失を低減させる。また、制御装置１００は、負荷トルクＴ_ｌｏａｄが最も大きくなる位相を含む期間において減速させるようにトルク電流指令値を制御し、吐出オーバーシュート損失を低減させる。これにより、電動機駆動装置２００は、電動機７を含む圧縮機９０４で発生する損失を低減し、圧縮機９０４を備える冷凍サイクル適用機器９００において消費電力を低減させることができる。電動機駆動装置２００は、冷凍サイクル適用機器９００が備える圧縮機９０４がロータリ圧縮機の場合において、冷媒を圧縮することによる圧縮ガスの漏れによる漏れ損失、および吐出弁９４７が開くタイミングで発生するオーバーシュート損失によるメカロスを低減させ、冷凍サイクル適用機器９００の高効率な運転を実現することができる。

なお、本実施の形態では、圧縮機９０４がシングルロータリ圧縮機の場合を例にして高効率な運転を行う場合について説明したが、これに限定されない。電動機駆動装置２００は、冷凍サイクル適用機器９００で使用される圧縮機９０４がツインロータリ圧縮機、スクロール圧縮機などの場合においても、上記で説明した本実施の形態による制御を適用することができる。この場合、補償値演算部５０４は、電動機７の１回転中に生じる負荷変動の数に応じた電動機７の加速運転および減速運転を伴うトルク電流補償値ｉ_{δ＿ｔｒｑ} ^＊を演算する。電動機駆動装置２００は、電動機７を駆動する制御手段において、速度制御器および電流制御器を持つ制御系であれば適用が可能である。

以上のように、本実施の形態の電動機駆動装置２００は、電動機７の巻線を切り替えて使用するような、冷凍サイクル適用機器９００に適している。冷凍サイクル適用機器９００の一例として空気調和機を挙げたが、本実施の形態はこれに限定されず、例えば、冷蔵庫、冷凍庫、ヒートポンプ給湯器などにも適用できる。

以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１ 交流電源、２ リアクタ、３ 整流回路、５ 平滑コンデンサ、７ 電動機、７ａ 回転子、７ｂ 固定子、１０ 母線電圧検出部、３０ インバータ、４０ 母線電流検出部、１００ 制御装置、１０２ 運転制御部、１１０ インバータ制御部、１１１ 電流復元部、１１２ ３相２相変換部、１１５ 電圧指令値演算部、１１６ ２相３相変換部、１１７ ＰＷＭ信号生成部、１１８ 電気位相演算部、１１９ 励磁電流指令値生成部、２００ 電動機駆動装置、３１０ インバータ主回路、３１１～３１６ スイッチング素子、３２１～３２６ 整流素子、３３１～３３３ 出力線、３５０ 駆動回路、５０１ 周波数推定部、５０２ 速度制御部、５０３ 負荷トルク推定部、５０４ 補償値演算部、５０５ 加算部、５０６，５０７ 減算部、５０８ 励磁電流制御部、５０９ トルク電流制御部、９００ 冷凍サイクル適用機器、９０２ 四方弁、９０４ 圧縮機、９０６ 室内熱交換器、９０８ 膨張弁、９１０ 室外熱交換器、９１２ 冷媒配管、９２２ 圧縮機シェル、９２４ 圧縮機構、９２６ 吸入配管、９２８ 吐出配管、９３０ 支持部材、９３２ シリンダ、９３４ ロータリピストン、９３５ 吸入室、９３６ シャフト、９４２ 吸込み口、９４４ 吐出口、９４５ 圧縮室、９４６ ベーン、９４７ 吐出弁、Ｄ１～Ｄ４ ダイオード。

Claims (5)

1. 圧縮機の負荷による周期的な負荷変動によって速度変化が生じる電動機に、周波数および電圧値が可変の交流電圧を供給するインバータと、
   前記インバータを制御する制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、
   前記電動機の回転状態を示す周波数推定値を推定する周波数推定部と、
   前記周波数推定値と周波数指令値との偏差に基づいて、第１のトルク電流指令値を生成する速度制御部と、
   前記電動機にかかる負荷トルクを推定する負荷トルク推定部と、
   前記負荷トルクに基づいて、前記電動機の機械角１周期中において前記電動機を１回以上加速させた後に減速させるトルク電流補償値を演算する補償値演算部と、
   前記第１のトルク電流指令値と前記トルク電流補償値とに基づいて、第２のトルク電流指令値を生成する加算部と、
   を備え、
   前記補償値演算部は、前記負荷トルクに基づいて、前記圧縮機の冷媒漏れ損失が低減するように、前記負荷トルクが正の場合に前記電動機を加速運転させ、前記圧縮機の吐出オーバシュート損失が低減するように、前記負荷トルクが最大となるタイミングを含む期間において前記電動機を減速運転させる前記トルク電流補償値を演算する、
   電動機駆動装置。
2. 前記補償値演算部は、前記負荷トルクが第１の閾値を超えた場合に前記電動機を加速運転させ、前記負荷トルクが第２の閾値を超えた場合に前記電動機を減速運転させるように前記トルク電流補償値を演算する、
   請求項１に記載の電動機駆動装置。
3. 前記補償値演算部は、前記電動機の１回転中に生じる負荷変動の数に応じた前記電動機の加速運転および減速運転を伴う前記トルク電流補償値を演算する、
   請求項１または２に記載の電動機駆動装置。
4. 前記圧縮機を備える冷凍サイクル適用機器で使用され、前記圧縮機が圧縮する冷媒は、トリフルオロエチレン、トリフルオロメタン、またはプロパンである、
   請求項１から３のいずれか１つに記載の電動機駆動装置。
5. 請求項１から４のいずれか１つに記載の電動機駆動装置を備える冷凍サイクル適用機器。

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