JPWO2019026110A1 - 電動機駆動装置 - Google Patents

Abstract

巻線の結線状態がスター結線又はデルタ結線に切替え可能で、結線状態の切替えにより逆起電力が切替わる電動機（７）に周波数及び電圧が可変の交流電圧を印加するインバータ（３０）を制御する制御装置（１００）を有し、結線状態に応じて定められた起動条件で、電動機（７）を起動する。結線状態に応じて異なる起動条件で起動を行うので、結線状態の如何を問わず、確実に、かつ短時間で起動を行うことができる。

Description

本発明は、電動機駆動装置及び電動機起動方法に関する。本発明は例えば、インバータから、周波数可変で電圧可変の交流電流を供給して永久磁石型同期電動機に可変速運転をさせる電動機駆動装置、及び該電動機駆動装置による電動機起動方法に関する。
本発明は特に、空気調和機、冷蔵庫等の冷凍サイクル適用機器の圧縮機の駆動に用いるのに適した電動機の駆動装置に関する。

周波数可変で電圧可変のインバータを用いて電動機の回転数を変えるとともに、負荷に応じて固定子巻線の結線状態をスター結線（Ｙ結線）又はデルタ結線（Δ結線）に切替えることで、電力消費を少なくし、効率を高めた電動機駆動装置が知られている。

例えば空気調和機の圧縮機用の電動機では、年間消費電力に対する寄与度が高い中間条件（低負荷条件）ではＹ結線で駆動し、定格条件（高負荷条件）ではΔ結線で駆動することが考えられる。このようにすることで、中間条件における効率を向上させ、定格条件での高出力化も可能としている。

永久磁石電動機を駆動する場合、通常運転時には、回転子の位置を検出して、各相の巻線への通電を切替える方法が多く用いられる。回転子位置を検出方法として、圧縮機の駆動用の電動機においては、回転子の回転に伴って巻線に発生する誘起電圧を基に位置を検出するセンサレス方式が多く用いられる。

しかし、センサレス方式で永久磁石電動機を駆動する場合には以下の問題がある。即ち、回転子が停止した状態では誘起電圧が発生せず、また起動直後には、上記の誘起電圧が低くて不安定である。このため、回転子の位置を正確に検出することができない。
そこで、起動時には予め定められた起動条件で巻線へ通電し、回転子の回転が安定した後で上記のセンサレス方式での駆動に切替えるようにしてある。
このような方法で永久磁石電動機の起動を行った場合、巻線に過電流が流れたり、起動に失敗して脱調したりするおそれがある。

上記の問題の解決のため、特許文献１には、電動機の巻線に流れる電流を検出し、検出結果から巻線の抵抗値を検出し、検出した抵抗値に基づいて起動電圧を決定することが提案されている。

また、特許文献２には、永久磁石同期電動機の固定子巻線に流れる電流及び固定子巻線に印加される電圧を検出し、これらの検出値に基づいて回転子の位置を計算し、計算された回転子の位置に基づいて回転速度を検出し、検出された電流に基づくＰＩ制御等により起動モードにおける起動用電圧指示値を定め、検出された回転速度に基づいて起動モードにおける起動用電圧位相指示値を定める電動機制御装置が開示されている。

さらに、特許文献３には、始動時には巻線をＹ結線とし、所定の回転数に達したら、Δ結線に切替える電動機の巻線切替え装置が開示されている。この装置においては、結線切替用のスイッチとして、順逆両方向の耐圧を有する逆阻止半導体スイッチが用いられる。さらに、電動機に交流電力を供給するインバータのゲート駆動信号の周波数を、起動時には通常よりも低くすることでサージ電流を抑制することも記載されている（段落００６２）。

特開２００７−３３６６２６号公報 特開２０１２−２２８１２７号公報 特開２０１１−８７３９９号公報

特許文献１に示す駆動装置では、巻線の抵抗値の大きい電動機の場合には、ある程度算出精度を確保することができる。しかし、巻線の抵抗値が小さい電動機を用いる場合は、十分な精度で抵抗値を算出することができず、従って、起動電圧の調整を正確に行うことができないという問題がある。また、特許文献１は結線切替を考慮したものではなく、結線状態が異なる場合には、算出精度の確保が一層困難となる。

特許文献２には、開示された電動機制御装置が、Ｙ結線された電動機のみならず、Δ結線された電動機にも適用可能である旨記載されている（００１１）。しかしながら、結線切替を行う場合、結線状態によって、検出される線間電圧や相電流が異なるものとなる。そのため、制御のゲイン設定によっては、結線状態によっては、起動収束性が異なり、起動不良を招く可能性がある。

特許文献３に開示された装置では、切替えスイッチとして用いられる順逆両方向の耐圧を有する半導体スイッチは高価であり、装置のコストが上昇するという問題がある。また、電動機に交流電力を供給するインバータのゲート駆動信号の周波数を、起動時には通常よりも低くすることでサージ電流を抑制することしているが、状況によっては、そのような対策を取ることが適切でない場合がある。

以上結線の切替がＹ結線とΔ結線との間で行われる場合について述べたが、結線の切替が他の態様で行われる場合、例えば直列結線と並列結線との間で行われる場合にも同様の問題がある。

本発明は、上記課題の解決のために行われたものであり、結線状態の如何を問わず、起動を確実に短時間で行うことができる電動機駆動装置を提供することを目的とする。

本発明の一つの態様に係る電動機駆動装置は、
電動機の巻線の結線状態を切替える結線切替装置と、
前記電動機に周波数及び電圧が可変の交流電圧を印加し、前記電動機の速度を制御するインバータと、
前記インバータ及び前記結線切替装置を制御する制御装置とを有し、
前記結線状態に応じて定められた起動条件で、前記電動機を起動する。
本発明の他の態様に係る電動機起動方法は、
電動機の巻線の結線状態を切替える結線切替装置と、
前記電動機に周波数及び電圧が可変の交流電圧を印加し、前記電動機の速度を制御するインバータと、
前記インバータ及び前記結線切替装置を制御する制御装置とを有する電動機駆動装置により、前記電動機を駆動する方法であって、
前記結線状態に応じて定められた起動条件で、前記電動機を起動する。

本発明によれば、結線状態に応じて異なる起動条件で起動を行うので、結線状態の如何を問わず、確実に、かつ短時間で起動を行うことができる。

空気調和機の冷凍サイクルの一例を示す概略図である。 本発明の実施の形態１の電動機駆動装置を示す図である。 図２のインバータの構成を示す図である。 図１の電動機の巻線と結線切替装置とを詳細に示す配線図である。 実施の形態１で用いられる制御装置の一例を示す機能ブロック図である。 （ａ）及び（ｂ）は、実施の形態１で起動に用いられる速度指令値の変化パターン及び速度指令値の変化に伴う電圧指令値の変化を示す図である。 図５のＰＷＭ波形生成部の構成例を示す機能ブロック図である。 図５の制御装置の起動処理の手順を示すフローチャートである。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態３で起動に用いられる速度指令値の変化パターン及び電圧指令値の変化パターンの例を示す図である。

以下に添付図面を参照し、本発明の実施の形態に係る電動機駆動装置について説明する。
本発明の電動機駆動装置は、冷凍サイクル適用機器の圧縮機の駆動に適したものである。冷凍サイクル適用機器の一例は、空気調和機であり、以下の実施の形態は、本発明を、空気調和機の圧縮機を駆動する電動機の駆動装置に適用したものである。

最初に、空気調和機の一例における冷凍サイクルを、図１を参照して説明する。
図１の冷凍サイクル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。

暖房運転時には、実線矢印で示すように、冷媒が圧縮機９０４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９０４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９０４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９０４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。

実施の形態１．
図２は、本発明の実施の形態１の電動機駆動装置２を、電動機７とともに示す概略配線図である。
図示の電動機駆動装置２は、電動機７を駆動するためのものであり、交流電源入力端子２ａ、２ｂと、リアクトル８と、整流回路１０と、コンデンサ２０と、インバータ３０と、結線切替装置６０と、母線電流検出部８５と、母線電圧検出部８７と、制御装置１００とを有する。

制御装置１００は例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を備えたマイコン（マイクロコンピュータ）、或はＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等で構成されていても良く、専用のハードウェアで構成されていても良い。
以下では、マイコンで構成されているものとして説明する。

交流電源入力端子２ａ、２ｂは、外部の交流電源４に接続され、交流電源入力端子２ａ、２ｂには交流電源４から交流電圧が印加される。

整流回路１０は、交流電源４から入力端子２ａ、２ｂ及びリアクトル８を介して交流電力を受けて整流する。整流回路１０は、ダイオード等の整流素子１１〜１４をブリッジ接続することで形成された全波整流回路である。

コンデンサ２０は、整流回路１０で整流された直流電圧を平滑化して、直流電圧Ｖｄｃを出力する。

インバータ３０は、図３に示すように、インバータ主回路３１０と、駆動回路３５０とを有し、インバータ主回路３１０の入力端子がコンデンサ２０の電極に接続されている。
整流回路１０の出力、コンデンサ２０の電極、インバータ主回路３１０の入力端子を結ぶ線を直流母線と言う。

インバータ３０は、制御装置１００に制御されて、インバータ主回路３１０の６つのアームのスイッチング素子３１１〜３１６がオン、オフ動作し、周波数可変で電圧可変の三相交流電流を生成し、電動機７に供給する。スイッチング素子３１１〜３１６には、還流用の整流素子３２１〜３２６が並列接続されている。

電動機７は、三相永久磁石同期電動機であり、固定子巻線のリード線が電動機７の外部に引き出されており、スター結線（Ｙ結線）及びデルタ結線（Δ結線）のいずれかへの切替えが可能なものである。この切替えは、結線切替装置６０により行われる。
結線切替装置６０による切替えは、制御装置１００から出力される切替信号Ｓｃにより制御される。

図４に、電動機７の固定子巻線及び結線切替装置６０をより詳細に示す。
図示のように、電動機７の、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相から成る３つの相の巻線７１、７２、７３の第１の端部７１ａ、７２ａ、７３ａがそれぞれ外部端子７１ｃ、７２ｃ、７３ｃに接続され、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の巻線７１、７２、７３の第２の端部７１ｂ、７２ｂ、７３ｂがそれぞれ外部端子７１ｄ、７２ｄ、７３ｄに接続され、電動機７の外部との接続が可能となっている。外部端子７１ｃ、７２ｃ、７３ｃには、インバータ３０のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の出力線３３１、３３２、３３３が接続されている。

結線切替装置６０は、図示の例では、切替器６１、６２、６３で構成されている。切替器６１、６２、６３としては、電磁的に接点が開閉する電磁接触器が用いられている。そのような電磁接触器は、リレー、コンタクターなどとも呼ばれるものである。

切替器６１の共通接点６１ｃは、リード線６１ｅを介して端子７１ｄに接続され、常閉接点６１ｂは、中性点ノード６４に接続され、常開接点６１ａは、インバータ３０のＶ相の出力線３３２に接続されている。
切替器６２の共通接点６２ｃは、リード線６２ｅを介して端子７２ｄに接続され、常閉接点６２ｂは、中性点ノード６４に接続され、常開接点６２ａは、インバータ３０のＷ相の出力線３３３に接続されている。
切替器６３の共通接点６３ｃは、リード線６３ｅを介して端子７３ｄに接続され、常閉接点６３ｂは、中性点ノード６４に接続され、常開接点６３ａは、インバータ３０のＵ相の出力線３３１に接続されている。

切替器６１、６２、６３が図示のように、常閉接点側に切替わった状態、即ち、共通接点６１ｃ、６２ｃ、６３ｃが常閉接点６１ｂ、６２ｂ、６３ｂに接続された状態にあるときは、電動機７は、Ｙ結線状態にある。
切替器６１、６２、６３が図示とは逆に、常開接点側に切替わった状態、即ち、共通接点６１ｃ、６２ｃ、６３ｃが常開接点６１ａ、６２ａ、６３ａに接続された状態にあるときは、電動機７は、Δ結線状態にある。

母線電流検出部８５は、母線電流、即ち、インバータ３０の入力電流Ｉｄｃを検出する。
母線電流検出部８５は、直流母線に挿入されたシャント抵抗を含み、検出結果を示すアナログ信号を制御装置１００に供給する。この信号（検出信号）Ｉｄｃは、制御装置１００で図示しないＡ／Ｄ変換部によりデジタル信号に変換されて制御装置１００の内部での処理に用いられる。

母線電圧検出部８７は、コンデンサ２０の両電極間の電圧Ｖｄｃを母線電圧として検出する。母線電圧検出部８７は、例えば、母線電圧Ｖｄｃを、直列接続された抵抗で分圧する回路を含み、制御装置１００内のマイコンでの処理に適した電圧、例えば５Ｖ以下の電圧の信号に変換して出力する。この信号（検出信号）Ｖｄｃも、制御装置１００で図示しないＡ／Ｄ変換部によりデジタル信号に変換されて制御装置１００の内部での処理に用いられる。

制御装置１００は、上記のように、結線切替装置６０による結線状態の切替えを制御するとともに、インバータ３０の動作を制御する。結線切替装置６０による結線状態の切替えの制御のため制御装置１００は、切替信号Ｓｃを結線切替装置６０に供給する。インバータ３０の制御のため、制御装置１００は、ＰＷＭ信号Ｓｍ１〜Ｓｍ６を生成して、インバータ３０に供給する。

インバータ３０は、上記のように、インバータ主回路３１０のほかに、駆動回路３５０を備えており、該駆動回路３５０がＰＷＭ信号Ｓｍ１〜Ｓｍ６に基づいて駆動信号Ｓｒ１〜Ｓｒ６を生成して、駆動信号Ｓｒ１〜Ｓｒ６によりスイッチング素子３１１〜３１６のオン、オフを制御し、これにより、周波数可変で電圧可変の三相交流電圧が電動機７に印加されるようにする。

ＰＷＭ信号Ｓｍ１〜Ｓｍ６が論理回路の信号レベルの大きさ（０〜５Ｖ）のものであるのに対し、駆動信号Ｓｒ１〜Ｓｒ６は、スイッチング素子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。また、ＰＷＭ信号Ｓｍ１〜Ｓｍ６が、制御装置１００の接地電位を基準電位とするものであるのに対し、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（エミッタ端子）の電位を基準電位とするものである。

制御装置１００によるインバータ３０及び結線切替装置６０の制御には、電動機７の通常運転時の制御のほか、電動機７の起動時の制御が含まれる。
起動時の制御においては、制御装置１００は、電動機７を予め定められた起動条件で起動する。この起動条件は、電動機７がＹ結線状態にある場合とΔ結線結線状態にある場合とで異なる。

制御装置１００は、図５に示すように、起動条件メモリ１０１、運転制御部１０２、及びインバータ制御部１１０を有する。

起動条件メモリ１０１は、複数の起動条件を記憶している。起動条件は例えば起動時の速度指令値ω^＊の変化パターン、及び速度指令値ω^＊と電圧指令値Ｖ^＊との関係を規定するパラメータを含む。
速度指令値ω^＊の変化パターンは、起動開始からの時間の経過に対して、電動機７の速度指令値ω^＊をどのように上昇させるかを規定するものである。ここでは、速度を、電動機７の電気角での角速度（角周波数）で表す。インバータ３０は、速度指令値ω^＊に一致する周波数の電圧を出力するように制御される。
上記のパラメータは、速度指令値ω^＊の変化に伴って電圧指令値Ｖ^＊をどのように変化させるかを表すものであり、従って、間接的に電圧指令値Ｖ^＊の変化パターンを定めるものである。
電圧指令値Ｖ^＊は電動機７の駆動電圧の指令値である。駆動電圧の指令値として、本実施の形態では、ｄ−ｑ座標系での駆動電圧の振幅を表す値が用いられている。

図６（ａ）及び（ｂ）には、それぞれＹ結線及びΔ結線について速度指令値ω^＊の変化パターン及び速度指令値ω^＊の変化に伴う電圧指令値Ｖ^＊の変化のパターンの例が示されている。図６（ａ）及び（ｂ）で、横軸は起動開始からの経過時間を示し、縦軸は速度指令値ω^＊及び電圧指令値Ｖ^＊を示す。

図６（ａ）及び（ｂ）に示される変化パターンにおいては、速度指令値ω^＊及び電圧指令値Ｖ^＊が、時間の経過とともに直線的に上昇する。
図６（ａ）と図６（ｂ）とで、速度指令値ω^＊の変化パターンは互いに同じである。即ち、同じ経過時間に対する速度指令値ω^＊は互いに同じである。
一方、電圧指令値Ｖ^＊の変化パターンは互いに異なり、Ｙ結線の変化パターンの方が、傾斜がより急である。言い換えると、Ｙ結線の場合のある経過時間に対応する電圧指令値Ｖ^＊（Ｙ）は、同じ経過時間に対応するΔ結線の場合の電圧指令値Ｖ^＊（Δ）よりも大きい。

速度指令値ω^＊と電圧指令値Ｖ^＊が図６（ａ）及び（ｂ）に示される如くである場合、速度指令値ω^＊と電圧指令値Ｖ^＊との関係は、以下の式で表される。
Ｖ^＊＝Ｋ×ω^＊ （１）
式（１）において、Ｋがω^＊とＶ^＊との関係を規定するパラメータである。
パラメータＫは、Ｙ結線とΔ結線とで異なる。
Ｙ結線の場合のパラメータＫをＫ（Ｙ）で表し、Δ結線の場合のパラメータＫをＫ（Δ）で表すと、Ｙ結線の場合の電圧指令値Ｖ^＊（Ｙ）は、
Ｖ^＊（Ｙ）＝Ｋ（Ｙ）×ω^＊ （２）
で表され、Δ結線の場合の電圧指令値Ｖ^＊（Δ）は、
Ｖ^＊（Δ）＝Ｋ（Δ）×ω^＊ （３）
で表される。

Ｙ結線の場合のパラメータＫ（Ｙ）は、Δ結線の場合のパラメータＫ（Δ）よりも大きな値に定められる。例えば、電動機駆動装置の運用開始時には
Ｋ（Ｙ）＝√３×Ｋ（Δ） （４）
と定められる。しかし、運用開始後の調整により、式（４）の関係を満たさなくなる場合がある。

起動条件メモリ１０１には、例えば速度指令値ω^＊の変化パターンとして、経過時間に対する速度指令値ω^＊の変化を示すＬＵＴ（ルックアップテーブル）が記憶されていても良く、経過時間を変数として速度指令値ω^＊を求める関数（或いは関数を規定するパラメータ）が記憶されていても良い。

運転制御部１０２は、図示しない温度センサから室温（空調対象空間の温度）を示す情報を受け、図示しない操作部から指示を受け、空気調和機の各部の動作を制御する。操作部からの指示には、設定温度を示す情報、運転開始及び終了の指示等が含まれる。操作部は例えばリモコンで構成されている。

運転制御部１０２は、電動機７の起動前に、電動機７をＹ結線とすべきか、Δ結線とすべきかの選択を行い、選択の結果に応じて切替信号Ｓｃを出力する。
運転制御部１０２は、例えば、室温と設定温度との差が大きいときはΔ結線とすることを決め、目標回転数を比較的高い値に設定し、起動を行い、起動後上記の目標回転数に対応する角速度まで次第に上昇する速度指令値ω^＊を出力する。
室温が設定温度に近くなったら、一旦電動機を停止させ、Ｙ結線に切替え、目標回転数を比較的低い値に設定し、再起動を行い、再起動後上記の目標回転数に対応する角速度まで次第に上昇する速度指令値ω^＊を出力する。

運転制御部１０２は、運転モードの選択を行い、制御装置１００の各部に選択した運転モードでの動作を行わせる。選択した運転モードでの動作を行わせるため、運転制御部１０２は、起動時には、モード信号Ｓｓを第１の値、例えばＨｉｇｈとし、通常運転時には、モード信号Ｓｓを第２の値、例えばＬｏｗとする。

運転制御部１０２は、起動時には、モード信号ＳｓをＨｉｇｈとし、起動処理を行う。この起動処理は、起動条件メモリ１０１に記憶されている複数の起動条件のうちのいずれかを選択し、選択した起動条件を用いて行われる。起動条件は、本実施の形態では、速度指令値ω^＊の変化パターンと、パラメータＫとから成る。
本実施の形態では、Ｙ結線とΔ結線とで、異なる起動条件が選択される。
その結果、速度指令値ω^＊の変化パターンとしては、Ｙ結線の場合と、Δ結線の場合とで同じものが読み出され、パラメータＫとしては、Ｙ結線の場合と、Δ結線の場合とで異なる値のものが読み出される。

運転制御部１０２は、読み出された変化パターンに従って、速度指令値ω^＊を所定の値まで上昇させたら、その時点で、通常運転モードに切替える。通常運転モードへの切替えの際には、モード信号ＳｓをＬｏｗにする。
モード信号Ｓｓはインバータ制御部１１０に供給される。

インバータ制御部１１０は、電流指令生成部１１１、電流復元部１１２、三相／二相変換部１１３、位置・速度推定部１１４、速度制御部１１５、電圧指令演算部１１６、二相／三相変換部１１７、ＰＷＭ波形生成部１１８、積分部１１９、並びにスイッチ群１２１、１２２を有する。

スイッチ群１２１、１２２は、モード信号Ｓｓにより制御される。モード信号ＳｓがＬｏｗのときは、図示のように、第１のスイッチ群１２１が閉状態（オフ状態）にあり、第２のスイッチ群１２２が開状態（オン状態）にある。モード信号ＳｓがＨｉｇｈのときは、図示とは逆に、第１のスイッチ群１２１が開状態（オフ状態）にあり、第２のスイッチ群１２２が閉状態（オン状態）にある。
モード信号Ｓｓは電圧指令演算部１１６にも供給され、電圧指令演算部１１６は、通常運転時と起動時とで異なる処理を行う。

最初に通常運転時の動作を説明する。
通常運転時には、運転制御部１０２によりモード信号ＳｓがＬｏｗとされている。そのため、スイッチ群１２１、１２２が図示の状態になっている。即ち、スイッチ群１２１がオン状態にあり、スイッチ群１２２がオフ状態にある。

電流指令生成部１１１は、速度指令値ω^＊に基づいて電流指令値Ｉｄ^＊を生成する。電流指令生成部１１１は、速度指令値ω^＊に対応する回転数で、電動機７を回転させるために必要なトルクが発生するように電流指令値Ｉｄ^＊を定める。

電流復元部１１２は母線電流検出部８５で検出された電流値Ｉｄｃに基づいて電動機７に流れる相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを復元する。電流復元部１１２は、母線電流検出部８５で検出される直流電流Ｉｄｃを、ＰＷＭ波形生成部１１８からのＰＷＭ信号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で、相電流を復元する。

三相／二相変換部１１３は電流復元部１１２により復元された電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ及び後述の位置・速度推定部１１４で推定された回転子磁極位置（電気角位相）θに基づき、座標変換により、ｄｑ座標軸における電流、すなわちｄ軸座標におけるｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸座標におけるｑ軸電流Ｉｑを生成する。

位置・速度推定部１１４は、三相／二相変換部１１３で生成された電流Ｉｄ，Ｉｑ、及び後述の電圧指令演算部１１６で生成された電圧指令値Ｖｄ^＊、Ｖｑ^＊に基づいて、電動機７の速度を推定し、速度推定値ωを生成する。

速度制御部１１５は、運転制御部１０２から与えられる速度指令値ω^＊及び位置・速度推定部１１４で生成された速度推定値ωに基づき、ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊を算出する。ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊は、速度推定値ωを速度指令値ω^＊に一致させるような値に定められる。

電圧指令演算部１１６は、三相／二相変換部１１３からｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑを受け、電流指令生成部１１１からｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊を受け、速度制御部１１５からｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊を受け、これらに基づいて、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊を生成する。

電圧指令演算部１１６は、ｄ軸電流Ｉｄがｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊に一致し、ｑ軸電流Ｉｑがｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊に一致するようにＰＩ制御を行い、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊を生成する。

例えば、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊は下記の演算で求められる。
Ｖｄ^＊＝（Ｋｐｄ＋Ｋｉｄ／ｓ）×（Ｉｄ^＊−Ｉｄ） （５）
Ｖｑ^＊＝（Ｋｐｑ＋Ｋｉｑ／ｓ）×（Ｉｑ^＊−Ｉｑ） （６）
式（５）及び（６）で、
Ｋｐｄはｄ軸比例ゲイン、
Ｋｐｑはｑ軸比例ゲイン、
Ｋｉｄはｄ軸積分ゲイン、
Ｋｉｑはｑ軸積分ゲイン、
ｓはラプラス演算子である。

二相／三相変換部１１７は、母線電圧検出部８７で検出された母線電圧Ｖｄｃ、電圧指令演算部１１６で算出されたｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊、並びに位置・速度推定部１１４で推定された回転子磁極位置θに基づいて、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ^＊、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ^＊、Ｗ相電圧指令値Ｖｗ^＊及び電圧位相θｖを生成する。
電圧指令値Ｖｕ^＊、Ｖｖ^＊、Ｖｗ^＊を生成する手法については、各種手法が提案されており、電動機７を駆動可能な制御技術であれば、何れの手法であっても良い。

ＰＷＭ波形生成部１１８は、二相／三相変換部１１７で算出された相電圧指令値Ｖｕ^＊、Ｖｖ^＊、Ｖｗ^＊及び電圧位相θｖに基づいてＰＷＭ信号Ｓｍ１〜Ｓｍ６を生成する。

ＰＷＭ波形生成部１１８は、例えば図７に示すように、キャリア生成部１３１とキャリア比較部１３２とを有する。
キャリア生成部１３１は、電圧位相θｖに基づいてキャリアを生成する。
キャリア比較部１３２は、キャリア生成部１３１で生成されたキャリア信号及び二相／三相変換部１１７で算出された相電圧指令値Ｖｕ^＊、Ｖｖ^＊、Ｖｗ^＊に基づいて、ＰＷＭ信号Ｓｍ１〜Ｓｍ６を生成する。

以上のように通常運転時には、インバータ制御部１１０は、電流復元部１１２、三相／二相変換部１１３及び位置・速度推定部１１４の動作により回転子磁極位置θを推定し、推定結果に基づいて相電圧指令値の生成、それに基づくＰＷＭ波形の生成を行うことでインバータ３０を制御している。このような制御は、位置センサを用いないものであるので、センサレス方式での制御と呼ばれる。

次に起動時の動作について説明する。
起動時には通常運転時には、運転制御部１０２によりモード信号ＳｓがＨｉｇｈとされている。そのため、スイッチ群１２１、１２２が図示と逆の状態となっている。即ち、スイッチ群１２２がオン状態にあり、スイッチ群１２１がオフ状態にある。

運転制御部１０２は起動時に電動機７をＹ結線とすべきか、Δ結線とすべきかの選択を行い、選択の結果に応じて切替信号Ｓｃを出力する。
運転制御部１０２はさらに、起動条件メモリ１０１から起動条件を読み出す。起動条件には、速度指令値ω^＊の変化パターンと、パラメータＫが含まれる。

運転制御部１０２は、読み出した起動条件に含まれる速度指令値ω^＊の変化パターンに従って変化する速度指令値ω^＊を出力する。速度指令値ω^＊は電圧指令演算部１１６及び積分部１１９に入力される。
運転制御部１０２は、読み出した起動条件に含まれるパラメータＫを電圧指令演算部１１６に供給する。

電圧指令演算部１１６は、速度指令値ω^＊、モード信号Ｓｓ、及びパラメータＫに基づいてｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊を生成する。

電圧指令演算部１１６は、運転制御部１０２から出力される速度指令値ω^＊とパラメータＫとに基づいて、電圧指令値Ｖ^＊を生成し、さらに、電圧指令値Ｖ^＊に基づいてｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊を生成する。
電圧指令値Ｖ^＊の生成は、速度指令値ω^＊とパラメータＫとの積を求めることで行われる。

電圧指令値Ｖ^＊に基づくｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊の生成は以下のように行われる。まず、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊が
Ｖｄ^＊２＋Ｖｑ^＊２＝Ｖ^＊２ （７）
の関係を満たすようにされる。

ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊の算出においては、電動機７の特性、機械系の慣性モーメント、環境温度等を考慮に入れるのが望ましい。そこで、電動機７の特性、機械系の慣性モーメントを示すパラメータを（電圧指令演算部１１６の内部又は外部の、図示しないメモリに）予め記憶しておき、記憶したパラメータをｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊の算出に用いるのが望ましい。また、環境温度を検出して、検出結果に応じてｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊の算出に用いるパラメータを調整することとしても良い。

積分部１１９は、速度指令値ω^＊を積分することで回転子磁極位置θを推定する。

二相／三相変換部１１７は、電圧指令演算部１１６で生成された電圧指令値Ｖｄ^＊、Ｖｑ^＊と、母線電圧検出部８７で検出された母線電圧Ｖｄｃと、積分部１１９で推定された回転子磁極位置θとに基づいて、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ^＊、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ^＊、Ｗ相電圧指令値Ｖｗ^＊及び電圧位相θｖを生成する。
この処理は、通常運転時と同様である。

ＰＷＭ波形生成部１１８は、通常運転時と同様に、二相／三相変換部１１７で算出された相電圧指令値Ｖｕ^＊、Ｖｖ^＊、Ｖｗ^＊及び電圧位相θｖに基づいてＰＷＭ信号Ｓｍ１〜Ｓｍ６を生成する。

母線電流検出部８５で検出された電流値Ｉｄｃは、運転制御部１０２に伝えられ、運転制御部１０２は、起動時に、電流値Ｉｄｃに基づいて電動機７に流れている電流が過大か否かの判定を行う。

電流復元部１１２、三相／二相変換部１１３、及び位置・速度推定部１１４は、起動時も通常運転時と同様に動作しており、位置・速度推定部１１４から出力された速度推定値ωは運転制御部１０２に伝えられ、運転制御部１０２は、位置・速度推定部１１４から出力された速度推定値ωと、運転制御部１０２で生成された速度指令値ω^＊とを比較することで、脱調状態となっているか否かの判定を行う。例えば、両者の差が予め定められた閾値よりも大きい状態が所定時間以上続いた場合には脱調と推定する。

図８に実施の形態の電動機駆動装置が実施する電動機７の起動の処理の手順を示す。この処理は、運転制御部１０２により行われる。

電動機７が停止状態（ＳＴ１００）にあるとき、運転制御部１０２は、繰り返し、起動すべきか否かの判定（ＳＴ１０２）を行う。例えば、ユーザーが操作部（図示しない）で空気調和機の運転開始を指示したときに、操作部から制御装置の運転制御部１０２に起動指示が与えられる。その場合には、運転制御部１０２は、起動すべきとの判定をする。
また、操作部により、設定時刻になったら（或いは設定時間が経過したら）自動的に運転を開始するよう指示が与えられた場合には、運転制御部１０２は、そのことを記憶し、設定された時刻になったら（或いは設定時間が経過したら）、起動すべきとの判断をする。
また、室温が設定温度に近くなったときに、一旦電動機を停止させる場合がある。その場合、その後の室温の変化又は設定温度の変更により、室温と設定温度との差が大きくなったら、起動すべきとの判断をする。
以上の理由のいずれかにより、起動すべきとの判断をしたときは、ステップＳＴ１０４に進む。

ステップＳＴ１０４で、運転制御部１０２は、結線状態を選択するための情報を取得する。
結線状態を選択するための情報には、室温を示す情報、及び設定温度を示す情報が含まれる。室温を示す情報は、温度センサ（図示しない）から与えられる。設定温度を示す情報は、操作部（図示しない）から与えられる。

結線状態を選択するための情報の取得が終わると、次にステップＳＴ１０６に進む。
ステップＳＴ１０６で、運転制御部１０２は、結線状態を選択する。
例えば、空気調和機の負荷に応じて選択すべき結線状態が異なる場合がある。例えば、室温（図示しない温度センサで検知された温度）と、設定温度との差が大きい場合には、Δ結線を選択し、上記の差が小さい場合にはＹ結線を選択することが定められている場合がある。そのような場合には、設定温度と室温とに基づいて、結線状態を選択する。

結線状態の選択（ＳＴ１０６）の次にステップＳＴ１０８に進む。
ステップＳＴ１０８では、運転制御部１０２は、ステップＳＴ１０６で選択した結線状態に基づいて、結線切替装置６０を制御する（ＳＴ１０８）。
即ち、ステップＳＴ１０６で選択された結線状態と、結線切替装置６０の実際の結線状態とが同じであれば、結線切替装置６０にそのままの状態を維持させる。
ステップＳＴ１０６で選択された結線状態が、結線切替装置６０の実際の結線状態と異なるときは、結線切替装置６０に切替動作を実行させる。
例えば、ステップＳＴ１０６で選択された結線状態がΔ結線であるのに対し、結線切替装置６０の実際の結線状態がＹ結線であれば、Δ結線状態に移行させる。

ステップＳＴ１０８の次に、起動処理を行う（ＳＴ１１０〜ＳＴ１２２）。

起動処理においては、運転制御部１０２は、まず起動条件の選択を行う（ＳＴ１１０）。
この起動条件の選択においては、ステップＳＴ１０６で選択された結線状態に応じて異なる起動条件が選択される。起動条件の選択は、速度指令値ω^＊の変化パターンの選択及びパラメータＫの選択を含む。

ステップＳＴ１１０の次にステップＳＴ１１２に進む。ステップＳＴ１１２で、運転制御部１０２は、選択された起動条件を用いて、起動処理を開始する。起動処理の開始に当たり、運転制御部１０２は、パラメータＫをインバータ制御部１１０の電圧指令演算部１１６に供給する。

起動処理を行っている間、運転制御部１０２は、選択された起動条件に含まれる速度指令値ω^＊の変化パターンに従って、速度指令値ω^＊を、時間の経過とともに、次第に上昇させる。
電圧指令演算部１１６は、速度指令値ω^＊にパラメータＫを乗算することで、電圧指令値Ｖ^＊を算出する。
電圧指令演算部１１６は、電圧指令値Ｖ^＊に基づいてｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊を算出する。

積分部１１９は、速度指令値ω^＊を積分することで回転子磁極位置θを推定する。
二相／三相変換部１１７は、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊、回転子磁極位置θからＶ相電圧指令値Ｖｕ^＊、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ^＊、Ｗ相電圧指令値Ｖｗ^＊、及び電圧位相θｖを算出する。
ＰＷＭ波形生成部１１８は、相電圧指令値Ｖｕ^＊、Ｖｖ^＊、Ｖｗ^＊、及び電圧位相θｖに基づいてＰｍ１〜Ｐｍ６を生成する。

以上のようにして、インバータ制御部１１０は、速度指令値ω^＊に基づいてＰＷＭ信号Ｐｍ１〜Ｐｍ６を生成することで、インバータ３０の制御を行い、電動機７の起動を試みる。

このように起動を試みながら、運転制御部１０２は、起動が成功したか否かの判定を繰り返す（ＳＴ１１４、ＳＴ１１６、ＳＴ１２０）。
起動が成功したか否かの判定には、過電流状態となったか否かの判定（ＳＴ１１４）、脱調状態になったか否かの判定（ＳＴ１１６）、所定の速度に達したか否かの判定（ＳＴ１２０）が含まれる。

ステップＳＴ１１４における過電流状態とは、電動機電流が過大である状態である。
例えば、運転制御部１０２は、母線電流検出部８５で検出された電流値Ｉｄｃに基づいて、電動機電流が過大であるか否かの判定を行う。

電動機電流が過大であるとき（ＳＴ１１４でＹＥＳ）は、ステップＳＴ１１８に進む。
ステップＳＴ１１８で、運転制御部１０２はインバータ３０を停止させ、起動条件を変更する。この場合、電動機電流がより小さくなるように変更する。
例えば、パラメータＫとしてより小さな値を採用することとし、この新たな値を用いて、起動条件メモリ１０１に記憶されている起動条件を更新する。例えば、それまで記憶されていた値に新たな値を上書きする。

その後、ステップＳＴ１１２に戻り、再度起動を開始する。再度起動の場合には、更新後のパラメータＫを用いる。その結果、電圧指令値Ｖ^＊の上昇がより緩やかなものになる（上昇率がより小さくなる）。

ステップＳＴ１１６における脱調状態とは、トルク不足で電動機が起動できない状態である。例えば、位置・速度推定部１１４から出力された速度推定値ωと、運転制御部１０２内で生成された速度指令値ω^＊との差が予め定められた閾値よりも大きい状態が所定時間以上続いた場合には運転制御部１０２は脱調と推定する。

脱調状態であると判断されたとき（ＳＴ１２０でＹＥＳ）は、ステップＳＴ１２２に進む。
ステップＳＴ１２２で、運転制御部１０２は、インバータ３０を停止させ、起動条件を変更する。この場合、電動機電流がより大きくなるように（トルクがより大きくなるように）変更する。
例えば、パラメータＫとしてより大きな値を採用することとし、この新たな値を用いて、起動条件メモリ１０１に記憶されている起動条件を更新する。例えば、それまで記憶されていた値に新たな値を上書きする。

その後、ステップＳＴ１１２に戻り、再度起動を開始する。再度起動の場合には、更新後のパラメータＫを用いる。その結果、電圧指令値Ｖ^＊の上昇がより急なものになる（上昇率がより大きくなる）。

ステップＳＴ１２０で、所定の速度に達したと判断されたときは、起動が完了したと判断し、ステップＳＴ１２４に進む。
所定の速度は、例えば、目標回転数よりも若干低い回転数に対応する速度である。
所定の速度は、例えばセンサレス方式での制御が可能な範囲の下限よりも若干高い速度である。

ステップＳＴ１２４では、起動モードから通常運転モードに移行する。
通常運転モードにおける処理は、上記の通りである。

上記の図８を参照して説明した起動処理は、比較的処理能力の低い演算装置でも行い得る。即ち、上記の処理を行うために、制御装置１００、特に運転制御部１０２及びインバータ制御部１１０は、処理の高い演算装置を備える必要がない。
従って、本発明の電動機駆動装置は、比較的簡素な構成で、確実に起動処理を行うことができる。

なお、上記の例では、インバータ３０の入力側の直流電流Ｉｄｃから相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを復元する構成としているが、インバータ３０の出力線３３１、３３２、３３３に電流検知器を設け、該検知器で相電流を検出するような構成としても良く、そうする場合には、上記検知器で検出された相電流を、電流復元部１１２で復元された電流の代わりに用いれば良い。
また、その場合には、母線電流検出部８５で検出された母線電流の代わりに、上記の検知器で検出された相電流に基づいて電動機に過大な電流が流れているか否かの判定を行うこととしても良い。

実施の形態２．
実施の形態１では、起動条件として、速度指令値ω^＊の変化パターンと、速度指令値ω^＊から電圧指令値Ｖ^＊を求めるためのパラメータＫを記憶することとしており、起動に失敗したときにパラメータＫの値を調整することとしている。これに対し、実施の形態２では、速度指令値ω^＊の変化パターンを調整可能とし、起動に失敗したときに、変化パターンを調整することとしている。

変化パターンが関数で表されている場合には、変化パターンの調整は、上記の関数を規定するパラメータを調整することで実現することができる。変化パターンがＬＵＴで表されている場合には、変化パターンの調整は、上記のＬＵＴのデータを調整することで実現することができる。このような処理も、運転制御部１０２で行うようにすることができる。

実施の形態３．
実施の形態１では、起動条件として、速度指令値ω^＊の変化パターンと、速度指令値ω^＊から電圧指令値Ｖ^＊を求めるためのパラメータＫを記憶している。これに対し、実施の形態３では、起動条件として、速度指令値ω^＊の変化パターンと、電圧指令値Ｖ^＊の変化パターンとを記憶している。
電圧指令値Ｖ^＊の変化パターンは、起動開始からの時間の経過に対して、電圧指令値Ｖ^＊をどのように上昇させるかを規定するものである。実施の形態１でも述べたように、電圧指令値Ｖ^＊はｄ−ｑ座標系での駆動電圧の振幅を表す値であり、インバータ３０は、電圧指令値Ｖ^＊を基にして生成される相電圧指令値Ｖｕ^＊、Ｖｖ^＊、Ｖｗ^＊に一致する相電圧を出力するように制御される。

電圧指令値Ｖ^＊の変化パターンは、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、電圧指令値Ｖ^＊が速度指令値ω^＊に対して、上記の式（１）の関係を維持し、速度指令値ω^＊とともに０から直線的に上昇するものであっても良く、上記の式（１）の関係を維持せず、例えば、速度指令値ω^＊が直線的に上昇にするのに対し、電圧指令値Ｖ^＊が折れ線に沿って、或いは曲線的に上昇するように定められていても良い。

例えば、速度指令値ω^＊がゼロに近い、低い範囲では、電圧生成のためのＰＷＭパルスの幅が狭小となり、インバータのアーム短絡防止時間（デッドタイム）、スイッチング遅延時間のため、電動機７の実質的な駆動電圧がインバータ３０の出力電圧の周波数（速度指令値ω^＊に一致する）に比例した値よりも低くなる可能性がある。その点を考慮して、電圧指令値Ｖ^＊を、速度指令値ω^＊に比例した値よりも大きい値にすることとしても良い。

そのような電圧指令値の例を図９（ａ）及び（ｂ）に示す。
図９（ａ）及び（ｂ）に示す例では電圧指令値Ｖ^＊は経過時間ゼロにおいてゼロより大きいある値Ｖ０（Ｙ）、Ｖ０（Δ）を有する。
即ち、図９（ａ）に示される電圧指令値Ｖ^＊（Ｙ）は経過時間ゼロにおいてゼロより大きいある値Ｖ０（Ｙ）を有し、時間の経過とともに曲線に沿って変化し、Ｋ（Ｙ）×ω^＊で表される直線に漸近する。
同様に、図９（ｂ）に示される電圧指令値Ｖ^＊（Δ）は経過時間ゼロにおいてゼロより大きいある値Ｖ０（Δ）を有し、時間の経過とともに曲線に沿って変化し、Ｋ（Δ）×ω^＊で表される直線に漸近する。

上記のように起動条件が、速度指令値ω^＊の変化パターンと、電圧指令値Ｖ^＊の変化パターンとを含む場合、起動条件の調整において、速度指令値ω^＊の変化パターンを変更するようにしても良く、電圧指令値Ｖ^＊の変化パターンを変更するようにしても良く、速度指令値ω^＊の変化パターン及び電圧指令値Ｖ^＊の変化パターンの双方を変更するようにしても良い。
このような処理も運転制御部１０２で行い得る。

なお、上記の実施の形態１〜３では、駆動電圧の指令値として、ｄ−ｑ座標系での駆動電圧の振幅を表す値Ｖ^＊が用いられており、インバータ制御部１１０が電圧指令値Ｖ＊に基づいて相電圧指令値Ｖｕ^＊、Ｖｖ^＊、Ｖｗ^＊を生成するが、本発明はこれに限定されず、他の駆動電圧の指令値を用いても良い。その場合、実施の形態１及び２では、当該他の電圧指令値を算出するためのパラメータＫを起動条件メモリ１０１が記憶することとし、実施の形態３では、当該他の電圧指令値の変化パターンを起動条件メモリ１０１が記憶することとすれば良い。

また、上記の実施の形態１〜３では、結線状態に応じて起動条件を選択することとしているが、結線状態のみならず、環境条件、例えば室温と設定温度との差、運転モード（暖房か冷房か）等に応じて異なる起動条件を用いることも可能であり、そのような場合にも本発明を適用することで、起動を適切に行うことができる。

以上結線の切替がＹ結線とΔ結線との間で行われる場合について述べたが、結線の切替が他の態様で行われる場合、例えば直列結線と並列結線との間で行われる場合にも本発明を適用することができる。

以上のように、本発明によれば、電動機の結線状態に応じて、起動条件を変えることとしているので、結線状態の如何を問わず、起動を適切に行うことができる。

また本発明は、電動機の起動前に結線状態に応じて起動条件を決定するので、起動時に電動機電流が過大となったり、脱調が起きたりする可能性を低くすることができ、従って、起動処理を短時間で行うことが可能となる。

さらに、本発明は、起動処理が成功しなかった場合に、起動条件を調整して、再度起動を行うこととしているため、負荷が想定よりも大きい場合、或いは負荷が想定よりも小さい場合のいずれであっても、起動完了の遅れを最小限にとどめることができる。

また、調整後の起動条件で、それまで用いていた起動条件を更新することで、それ以降の起動処理で最初に選択される起動条件（デフォルト値）で、起動が成功する確率を高めることができる。従って、起動に要する時間をより短くすることができる。

２ 電動機駆動装置、 ４ 交流電源、 ７ 電動機、 ８ リアクトル、 １０ 整流回路、 ２０ コンデンサ、 ３０ インバータ、 ６０ 結線切替装置、 ８５ 母線電流検出部、 ８７ 母線電圧検出部、 １００ 制御装置、 １０１ 起動条件メモリ、 １０２ 運転制御部、 １１０ インバータ制御部、 １１１ 電流指令生成部、 １１２ 電流復元部、 １１３ 三相／二相変換部、 １１４ 位置・速度推定部、 １１５ 速度制御部、 １１６ 電圧指令演算部、 １１７ 二相／三相変換部、 １１８ ＰＷＭ 生成部、 １２１、１２２ スイッチ群、 １３１ キャリア生成部、 １３２ キャリア比較部、 ９００ 冷凍サイクル、 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。

本発明は、電動機駆動装置に関する。本発明は例えば、インバータから、周波数可変で電圧可変の交流電流を供給して永久磁石型同期電動機に可変速運転をさせる電動機駆動装置に関する。
本発明は特に、空気調和機、冷蔵庫等の冷凍サイクル適用機器の圧縮機の駆動に用いるのに適した電動機の駆動装置に関する。

本発明の一つの態様に係る電動機駆動装置は、
電動機の巻線の結線状態をスター結線又はデルタ結線に切替える結線切替装置と、
前記電動機に周波数及び電圧が可変の交流電圧を印加し、前記電動機の速度を制御するインバータと、
複数の起動条件を記憶する起動条件メモリを有し、前記インバータ及び前記結線切替装置を制御する制御装置とを有し、
前記制御装置は、
前記起動条件メモリに記憶されている複数の起動条件のうち、前記電動機の結線状態に対応する起動条件を選択し、選択された起動条件を用いて前記インバータを制御することで、前記電動機を前記選択された起動条件で起動し、
前記複数の起動条件の各々は、前記電動機の速度を制御するための速度指令値の変化パターンと、前記速度指令値と前記電動機の駆動電圧の振幅を制御するための電圧指令値との関係を規定するパラメータとを含み、
前記速度指令値の変化パターンは、起動開始からの時間の経過とともに、前記速度指令値を徐々に上昇させるものであり、
前記パラメータは、前記速度指令値の上昇にともない前記電圧指令値を上昇させるものであり、
前記電動機の起動に際し、
前記選択された起動条件に含まれる前記速度指令値の変化パターンに基づいて、前記速度指令値を徐々に上昇させるとともに、
前記速度指令値及び前記パラメータに基づいて前記電圧指令値を徐々に上昇させ、
前記複数の起動条件のうち、デルタ結線に対応する起動条件に比べ、スター結線に対応する起動条件は前記電圧指令値をより急に上昇させるものである。
本発明の他の態様に係る電動機駆動装置は、
電動機の巻線の結線状態をスター結線又はデルタ結線に切替える結線切替装置と、
前記電動機に周波数及び電圧が可変の交流電圧を印加し、前記電動機の速度を制御するインバータと、
複数の起動条件を記憶する起動条件メモリを有し、前記インバータ及び前記結線切替装置を制御する制御装置とを有し、
前記制御装置は、
前記起動条件メモリに記憶されている複数の起動条件のうち、前記電動機の結線状態に対応する起動条件を選択し、選択された起動条件を用いて前記インバータを制御することで、前記電動機を前記選択された起動条件で起動し、
前記複数の起動条件の各々は、前記電動機の速度を制御するための速度指令値の変化パターンと、前記電動機の駆動電圧の振幅を制御するための電圧指令値の変化パターンとを含み、
前記速度指令値の変化パターンは、起動開始からの時間の経過とともに、前記速度指令値を徐々に上昇させるものであり、
前記電圧指令値の変化パターンは、起動開始からの時間の経過とともに、前記電圧指令値を徐々に上昇させるものであり、
前記電動機の起動に際し、
前記選択された起動条件に含まれる前記速度指令値の変化パターンに基づいて、前記速度指令値を徐々に上昇させるとともに、
前記選択された起動条件に含まれる前記電圧指令値の変化パターンに基づいて、前記電圧指令値を徐々に上昇させ、
前記複数の起動条件のうち、デルタ結線に対応する起動条件に比べ、スター結線に対応する起動条件は前記電圧指令値をより急に上昇させるものである。
本発明のさらに他の態様に係る電動機駆動装置は、
電動機の巻線の結線状態をスター結線又はデルタ結線に切替える結線切替装置と、
前記電動機に周波数及び電圧が可変の交流電圧を印加し、前記電動機の速度を制御するインバータと、
複数の起動条件を記憶する起動条件メモリを有し、前記インバータ及び前記結線切替装置を制御する制御装置とを有し、
前記制御装置は、
前記起動条件メモリに記憶されている複数の起動条件のうち、前記電動機の結線状態に対応する起動条件を選択し、選択された起動条件を用いて前記インバータを制御することで、前記電動機を前記選択された起動条件で起動し、
起動中に前記電動機の電流が過大であるか否かの判定及び前記電動機が脱調しているか否かの判定を行い、前記電動機の電流が過大であると判定したとき、又は前記電動機が脱調していると判定したときは、起動を中止し、前記選択された起動条件を変更した上で、再度起動を行うものである。

Claims (22)

1. 電動機の巻線の結線状態を切替える結線切替装置と、
   前記電動機に周波数及び電圧が可変の交流電圧を印加し、前記電動機の速度を制御するインバータと、
   前記インバータ及び前記結線切替装置を制御する制御装置とを有し、
   前記結線状態に応じて定められた起動条件で、前記電動機を起動する電動機駆動装置。
2. 前記結線状態をスター結線又はデルタ結線に切替えることを特徴とする請求項１に記載の電動機駆動装置。
3. 前記制御装置は、複数の起動条件を記憶する起動条件メモリを有し、
   前記起動条件メモリに記憶されている複数の起動条件のうち、前記電動機の結線状態に対応する起動条件を選択し、選択された起動条件を用いて前記インバータを制御することで、前記電動機を前記選択された起動条件で起動する
   請求項２に記載の電動機駆動装置。
4. 前記複数の起動条件の各々は、前記電動機の速度を制御するための速度指令値の変化パターンと、前記速度指令値と前記電動機の駆動電圧の振幅を制御するための電圧指令値との関係を規定するパラメータとを含み、
   前記速度指令値の変化パターンは、起動開始からの時間の経過とともに、前記速度指令値を徐々に上昇させるものであり、
   前記パラメータは、前記速度指令値の上昇にともない前記電圧指令値を上昇させるものであり、
   前記電動機の起動に際し、
   前記選択された起動条件含まれる前記速度指令値の変化パターンに基づいて、前記速度指令値を徐々に上昇させるとともに、
   前記速度指令値及び前記パラメータに基づいて前記電圧指令値を徐々に上昇させる
   請求項３に記載の電動機駆動装置。
5. 前記複数の起動条件の各々は、前記電動機の速度を制御するための速度指令値の変化パターンと、前記電動機の駆動電圧の振幅を制御するための電圧指令値の変化パターンとを含み、
   前記速度指令値の変化パターンは、起動開始からの時間の経過とともに、前記速度指令値を徐々に上昇させるものであり、
   前記電圧指令値の変化パターンは、起動開始からの時間の経過とともに、前記電圧指令値を徐々に上昇させるものであり、
   前記電動機の起動に際し、
   前記選択された起動条件に含まれる前記速度指令値の変化パターンに基づいて、前記速度指令値を徐々に上昇させるとともに、
   前記選択された起動条件に含まれる前記電圧指令値の変化パターンに基づいて、前記電圧指令値を徐々に上昇させる
   請求項３に記載の電動機駆動装置。
6. 前記複数の起動条件のうち、デルタ結線に対応する起動条件に比べ、スター結線に対応する起動条件は前記電圧指令値をより急に上昇させるものである
   請求項４又は５に記載の電動機駆動装置。
7. 前記複数の起動条件のうち、スター結線に対応する起動条件と、デルタ結線に対応する起動条件とが互いに異なる
   請求項３から５のいずれか１項に記載の電動機駆動装置。
8. 起動中に前記電動機の電流が過大であるか否かの判定及び前記電動機が脱調しているか否かの判定を行い、前記電動機の電流が過大であると判定したとき、又は前記電動機が脱調していると判定したときは、起動を中止し、前記選択された起動条件を変更した上で、再度起動を行う
   請求項３から７のいずれか１項に記載の電動機駆動装置。
9. 前記電動機の電流が過大であると判定したときは、起動時の電動機電流がより小さくなるように、前記選択された起動条件を変更し、変更後の起動条件を用いて前記電動機を再起動する
   請求項８に記載の電動機駆動装置。
10. 前記電動機が脱調していると判定したときは、起動時の電動機電流がより大きくなるように、前記選択された起動条件を変更し、変更後の起動条件を用いて前記電動機を再起動する
    請求項８又は９に記載の電動機駆動装置。
11. 前記選択された起動条件を変更したときは、前記起動条件メモリに記憶されている複数の起動条件のうち、前記選択された起動条件を更新する
    請求項９又は１０に記載の電動機駆動装置。
12. 電動機の巻線の結線状態を切替える結線切替装置と、
    前記電動機に周波数及び電圧が可変の交流電圧を印加し、前記電動機の速度を制御するインバータと、
    前記インバータ及び前記結線切替装置を制御する制御装置とを有する電動機駆動装置により、前記電動機を駆動する方法であって、
    前記結線状態に応じて定められた起動条件で、前記電動機を起動する電動機起動方法。
13. 前記結線状態をスター結線又はデルタ結線に切替えることを特徴とする請求項１２に記載の電動機起動方法。
14. 前記制御装置は、複数の起動条件を記憶する起動条件メモリを有し、
    前記起動条件メモリに記憶されている複数の起動条件のうち、前記電動機の結線状態に対応する起動条件を選択し、選択された起動条件を用いて前記インバータを制御することで、前記電動機を前記選択された起動条件で起動する
    請求項１３に記載の電動機起動方法。
15. 前記複数の起動条件の各々は、前記電動機の速度を制御するための速度指令値の変化パターンと、前記速度指令値と前記電動機の駆動電圧の振幅を制御するための電圧指令値との関係を規定するパラメータとを含み、
    前記速度指令値の変化パターンは、起動開始からの時間の経過とともに、前記速度指令値を徐々に上昇させるものであり、
    前記パラメータは、前記速度指令値の上昇にともない前記電圧指令値を上昇させるものであり、
    前記電動機の起動に際し、
    前記選択された起動条件含まれる前記速度指令値の変化パターンに基づいて、前記速度指令値を徐々に上昇させるとともに、
    前記速度指令値及び前記パラメータに基づいて前記電圧指令値を徐々に上昇させる
    請求項１４に記載の電動機起動方法。
16. 前記複数の起動条件の各々は、前記電動機の速度を制御するための速度指令値の変化パターンと、前記電動機の駆動電圧の振幅を制御するための電圧指令値の変化パターンとを含み、
    前記速度指令値の変化パターンは、起動開始からの時間の経過とともに、前記速度指令値を徐々に上昇させるものであり、
    前記電圧指令値の変化パターンは、起動開始からの時間の経過とともに、前記電圧指令値を徐々に上昇させるものであり、
    前記電動機の起動に際し、
    前記選択された起動条件に含まれる前記速度指令値の変化パターンに基づいて、前記速度指令値を徐々に上昇させるとともに、
    前記選択された起動条件に含まれる前記電圧指令値の変化パターンに基づいて、前記電圧指令値を徐々に上昇させる
    請求項１４に記載の電動機起動方法。
17. 前記複数の起動条件のうち、デルタ結線に対応する起動条件に比べ、スター結線に対応する起動条件は前記電圧指令値をより急に上昇させるものである
    請求項１５又は１６に記載の電動機起動方法。
18. 前記複数の起動条件のうち、スター結線に対応する起動条件と、デルタ結線に対応する起動条件とが互いに異なる
    請求項１４から１６のいずれか１項に記載の電動機起動方法。
19. 起動中に前記電動機の電流が過大であるか否かの判定及び前記電動機が脱調しているか否かの判定を行い、前記電動機の電流が過大であると判定したとき、又は前記電動機が脱調していると判定したときは、起動を中止し、前記選択された起動条件を変更した上で、再度起動を行う
    請求項１４から１８のいずれか１項に記載の電動機起動方法。
20. 前記電動機の電流が過大であると判定したときは、起動時の電動機電流がより小さくなるように、前記選択された起動条件を変更し、変更後の起動条件を用いて前記電動機を再起動する
    請求項１９に記載の電動機起動方法。
21. 前記電動機が脱調していると判定したときは、起動時の電動機電流がより大きくなるように、前記選択された起動条件を変更し、変更後の起動条件を用いて前記電動機を再起動する
    請求項１９又は２０に記載の電動機起動方法。
22. 前記選択された起動条件を変更したときは、前記起動条件メモリに記憶されている複数の起動条件のうち、前記選択された起動条件を更新する
    請求項２０又は２１に記載の電動機起動方法。

Images