WO2015105100A1

WO2015105100A1 - モータ制御装置

Info

Publication number: WO2015105100A1
Application number: PCT/JP2015/050157
Authority: WO
Inventors: 俊彰佐藤; 哲哉板垣
Original assignee: ダイキン工業株式会社
Priority date: 2014-01-10
Filing date: 2015-01-06
Publication date: 2015-07-16
Also published as: CN105900330B; EP3093983B1; ES2792599T3; EP3093983A4; CN105900330A; AU2015205234A1; US20160329844A1; JP2015133819A; US9929682B2; EP3093983A1; AU2015205234B2; JP5858058B2

Abstract

　本発明の課題は、２つのモータの少なくとも一方をロータ位置センサレス制御で駆動するモータ制御装置において、ロータ位置センサレス制御によるモータ制御がもう一方のモータの運転制御によって障害を受けないように制御することができるモータ制御装置を提供することにある。モータ制御装置（１０）では、モータ（５１Ａ：圧縮機モータ）に大電流が流れる所定運転を行っているときにモータ（５１Ｂ：ファンモータ）を起動させないことによって、モータ（５１Ｂ）の起動異常を回避することができる。

Description

モータ制御装置

　本発明は、モータ制御装置に関する。

　近年のヒートポンプ式冷凍装置やヒートポンプ式給湯器では、一般に圧縮機用ブラシレスＤＣモータ及び室外ファン用ブラシレスＤＣモータの少なくとも一方がロータ位置センサレス制御で駆動されている。例えば、特許文献１（特開２０１２－１５９２７０号公報）には、室外ファン用ブラシレスＤＣモータをロータ位置センサレス制御で駆動するタイプのヒートポンプ装置が開示されている。そこには、室外ファン用ブラシレスＤＣモータの制御時の異常検出とその処理方法について記載されている。

　通常、一方のモータが大電流を伴う運転を行っている際に、ロータ位置センサレス制御に用いるインバータ電流／電圧等の検出値にノイズがのり易い。インバータ電圧／電流は、ロータ位置を推定するためのパラメータであるため、これらの検出値にノイズがのると、ロータ位置推定が不能又は不安定となり、制御に支障を来たす虞がある。

　一般に、圧縮機用ブラシレスＤＣモータに対する制御は室外ファン用ブラシレスＤＣモータに対する制御に比べて大電流を伴う制御が多い。

　しかしながら、上記特許文献１には、圧縮機用ブラシレスＤＣモータの制御時の室外ファン用ブラシレスＤＣモータへの影響を如何に軽減するかについては触れられていない。

　本発明の課題は、２つのモータの少なくとも一方をロータ位置センサレス制御で駆動するモータ制御装置において、ロータ位置センサレス制御によるモータ制御がもう一方のモータの運転制御によって障害を受けないように制御することができるモータ制御装置を提供することにある。

　本発明の第１観点に係るモータ制御装置は、第１回転体を回転させる第１モータ、及び第２回転体を回転させる第２モータを駆動するモータ制御装置であって、電源供給部と、インバータと、制御部とを備えている。インバータは、電源供給部からの出力を交流に変換して第１モータ及び第２モータに供給する。制御部は、第２モータをロータ位置センサレス制御によって駆動する。また、制御部は、第１モータに大電流が流れる所定運転を行っているとき、第２モータを起動させない。

　ロータ位置センサレス制御で駆動される第２モータは、起動時はロータの位置がわからないので、ロータの位置に関係なく強制的にモータを回転させる同期運転を行ってモータを起動させ、モータ電流が増加してロータの位置を安定して推定できるようになってから、モータをロータ位置センサレス制御で駆動する。

　そのような起動時に第１モータに大電流が流れることによって、第２モータのロータ位置検出のための検出値にノイズがのり、正確な位置検出ができなくなり、起動異常を招く虞がある。とりわけ、ＤＣバスの負側を共通のＧＮＤ電位として用いている場合に顕著である。

　それゆえ、このモータ制御装置では、第１モータに大電流が流れる所定運転を行っているときに第２モータを起動させないことによって、第２モータの起動異常を回避することができる。

　本発明の第２観点に係るモータ制御装置は、第１回転体を回転させる第１モータ、及び第２回転体を回転させる第２モータを駆動するモータ制御装置であって、電源供給部と、インバータと、制御部とを備えている。インバータは、電源供給部からの出力を交流に変換して第１モータ及び第２モータに供給する。制御部は、第２モータをロータ位置センサレス制御によって駆動する。また、制御部は、第２モータが異常状態であるか否か判断する判断部を有している。さらに、制御部は、第２モータの運転中で第１モータが所定運転を行っているとき、判断部が第２モータ側のインバータを異常状態であると判断しても、判断部の判定を取り消す。

　第１モータの運転時に大電流が流れることによって、第２モータ側のインバータ電流の検出値にノイズがのるので、異常と判定する頻度が高まる。しかし、このときの異常検出は損傷に至る異常ではなく、いわばノイズによる誤検出であり過渡的なものであるので、その異常判定に従ってその都度モータを停止させると、不必要に正常運転を妨げることになる。

　そこで、このモータ制御装置では、異常判定を取り消して運転を継続させることによって、モータの不要な異常停止を抑制することができる。

　本発明の第３観点に係るモータ制御装置は、第１回転体を回転させる第１モータ、及び第２回転体を回転させる第２モータを駆動するモータ制御装置であって、電源供給部と、インバータと、制御部と、統括制御部とを有する。インバータは、電源供給部からの出力を交流に変換して第１モータ及び第２モータに供給する。制御部は、第２モータをロータ位置センサレス制御によって駆動する。統括制御部は、上記制御部を含む２以上の制御部を統括する。また、制御部は、第２モータが異常状態であるか否か判断する判断部を有している。さらに、制御部は、第２モータの運転中で第１モータが所定運転を行っているとき、判断部が第２モータ側のインバータを異常状態であると判断して一旦インバータの運転を停止しても、異常状態である旨の報知を統括制御部に行わず、再度運転を開始するインバータ運転のリトライを行う。

　このモータ制御装置では、第１モータが所定運転を行っているとき、例えば、第２モータのインバータ電流に異常値を検出しても、ノイズによる誤検出であり過渡的なものである可能性が高いので、異常としてカウントせずに、インバータ運転のリトライを行わせることによって、モータの不要な異常停止を抑制することができる。

　本発明の第４観点に係るモータ制御装置は、第２観点又は第３観点に係るモータ制御装置であって、第２モータの運転が起動運転である。

　本発明の第５観点に係るモータ制御装置は、第１観点から第４観点のいずれか１つに係るモータ制御装置であって、第１回転体が圧縮機である。その圧縮機を回転させる第１モータがロータ位置センサレス制御で駆動される場合において、第１モータの所定運転は、圧縮機の同期運転である。

　圧縮機の同期運転は、一般に圧縮機の起動時に、ロータの位置に関係なく、インバータにより所定周波数の回転磁界を与えて、ロータの磁極とインバータの回転磁界とが同期し、モータに印加する電圧、電流を検出でき、ロータ位置を検出できるようになるまで強制的にモータを回転させる運転であり、この同期運転中は大電流が流れるのでノイズがのり易い。

　したがって、このモータ制御装置では、上記同期運転中に第２モータを起動させることを避けることによって、第２モータの起動異常を回避することができる。

　本発明の第１観点に係るモータ制御装置では、第１モータに大電流が流れる所定運転を行っているときに第２モータを起動させないことによって、第２モータの起動異常を回避することができる。

　本発明の第２観点又は第４観点に係るモータ制御装置では、異常判定を取り消して運転を継続させることによって、モータの不要な異常停止を抑制する。

　本発明の第３観点又は第４観点に係るモータ制御装置では、第１モータが所定運転を行っているとき、例えば、第２モータのインバータ電流に異常値を検出しても、過渡的なものである可能性が高いので、異常としてカウントせずに、インバータ電流の検出のリトライ、及びインバータ運転のリトライを行わせることによって、モータの不要な異常停止を抑制することができる。

　本発明の第５観点に係るモータ制御装置では、圧縮機を回転させる第１モータがロータ位置センサレス制御で駆動される場合において、第１モータの同期運転中に第２モータを起動させることを避けることによって、第２モータの起動異常を回避することができる。

本発明の一実施形態に係るモータ制御装置が搭載されているヒートポンプ式給湯機の概略構成図。図１からモータ制御装置に関連するシステムを抜き出した場合の当該システムを示すブロック図。図１及び図２におけるモータ制御装置の代表回路図。センサレスでロータ位置を推定するための電流ベクトル制御のフローチャート。起動禁止制御を含む起動時制御のフローチャート。異常検出時制御のフローチャート。

　以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の具体例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

　（１）概要
　図１は、本発明の一実施形態に係るモータ制御装置１０が搭載されているヒートポンプ式給湯機１５０の概略構成図である。図１おいて、ヒートポンプ式給湯機１５０は、ヒートポンプユニット１６０とタンクユニット１８０とによって構成されている。

　ヒートポンプユニット１６０は、アキュムレータ１６１、圧縮機１６２、水熱交換器１６３内の冷媒管１６３ａ、減圧手段としての膨張弁１６４、及び空気熱交換器１６５が、冷媒配管によって環状に接続された蒸気圧縮式の冷凍回路１７０を有する。

　また、冷凍回路１７０には、水熱交換器１６３から出る高圧高温の冷媒と、空気熱交換器１６５から出る低圧低温の冷媒との間で熱交換を行うため、液ガス熱交換器１６７が配置されている。具体的には、水熱交換器１６３と膨張弁１６４とを連結する冷媒通路と、空気熱交換器１６５と圧縮機１６２とを連結する冷媒通路との間で熱交換が行われる。

　なお、空気熱交換器１６５と対面する位置には、空気熱交換器１６５への送風を行うファン１６９が配置されている。

　タンクユニット１８０は、タンク１８１、水熱交換器１６３内の水管１６３ｂ及び水循環ポンプ１８２が、水循環配管によって環状に接続された水循環回路１９０を有する。

　マイクロコンピュータ４０は、ヒートポンプユニット１６０とタンクユニット１８０を運転制御する。

　モータ制御装置１０は、圧縮機１６２に内蔵されているモータ５１Ａ、及びファン１６９を駆動するモータ５１Ｂを制御する。

　（１－１）システム１００
　図２は、図１からモータ制御装置１０に関連するシステム１００を抜き出した場合の当該システム１００を示すブロック図である。図２において、モータ５１Ａは圧縮機モータであり圧縮機１６２（図１参照）に内蔵されている。モータ５１Ｂはファンモータであり、ファン１６９（図１参照）を駆動する。システム１００は、モータ５１Ａに駆動電圧を供給するインバータ２５Ａ、及びモータ５１Ｂに駆動電圧を供給するインバータ２５Ｂを備えている。

　インバータ２５Ａ及びインバータ２５Ｂへは、１つの直流電源供給部２０から並列に直流電圧が供給される。すなわち、ＤＣバスの正側・負側を共有している。また、インバータ２５Ａにはゲート駆動回路２６Ａ、インバータ２５Ｂにはゲート駆動回路２６Ｂが接続されている。さらに、ゲート駆動回路２６Ａにはセンサレス制御回路２９Ａ、ゲート駆動回路２６Ｂにはセンサレス制御回路２９Ｂが接続されている。

　また、センサレス制御回路２９Ａには電圧検出部２３Ａ及び電流検出部２４Ａが接続され、センサレス制御回路２９Ｂには電圧検出部２３Ｂ及び電流検出部２４Ｂが接続されている。

　マイクロコンピュータ４０には、誘起電圧検出部２７Ｂ、及びセンサレス制御回路２９Ａ，２９Ｂが接続されている。マイクロコンピュータ４０は、圧縮機モータ制御部４２Ａ、ファンモータ制御部４２Ｂが設けられ、統括制御部４１と接続されている。

　図３は、図１及び図２におけるモータ制御装置１０の代表回路図である。なお、先に説明した図２では、説明の便宜上、モータ５１Ａ（圧縮機モータ）の制御に関連するものの符号の末尾に「Ａ」を付し、モータ５１Ｂ（ファンモータ）の制御に関連するものの符号の末尾に「Ｂ」を付して、電圧検出部２３Ａ，２３Ｂ、電流検出部２４Ａ，２４Ｂ、インバータ２５Ａ，２５Ｂ、ゲート駆動回路２６Ａ，２６Ｂ、誘起電圧検出部２７Ｂ、センサレス制御回路２９Ａ，２９Ｂと称しているが、共通事項について説明する場合には、末尾の「Ａ」及び「Ｂ」を外した電圧検出部２３、電流検出部２４、インバータ２５、ゲート駆動回路２６、誘起電圧検出部２７、及びセンサレス制御回路２９を使用する。

　（１－２）モータ５１
　モータ５１は、３相のブラシレスＤＣモータであって、ステータ５１１と、ロータ５１３とを備えている。ステータ５１１は、スター結線されたＵ相、Ｖ相及びＷ相の駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗを含む。各駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの一方端は、それぞれインバータ２５から延びるＵ相、Ｖ相及びＷ相の各配線の駆動コイル端子ＴＵ，ＴＶ，ＴＷに接続されている。各駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの他方端は、互いに端子ＴＮとして接続されている。これら３相の駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗは、ロータ５１３が回転することによりその回転速度とロータ５１３の位置に応じた誘起電圧を発生させる。

　ロータ５１３は、Ｎ極及びＳ極からなる複数極の永久磁石を含み、ステータ５１１に対し回転軸を中心として回転する。ロータ５１３の回転は、この回転軸と同一軸心上にある出力軸（図示せず）を介して負荷に出力される。

　なお、モータ５１は永久磁石同期モータであり、埋込磁石同期モータ及び表面磁石同期モータのいずれが適宜選択されるが、好ましくは埋込磁石同期モータを推奨する。なぜなら、マグネットトルクに加えてリラクタンストルクも併用でき、高トルク化が図れるからである。また、ロータ５１３の位置によってインダクタンスが変化するため、これを利用して、始動位置の推定や極低速域での位置センサレス運転が可能となる。

　（１－３）モータ制御装置１０
　モータ制御装置１０は、図３に示すように、商用電源９１に接続された整流部２１と、平滑コンデンサ２２と、電圧検出部２３と、電流検出部２４と、インバータ２５と、ゲート駆動回路２６と、誘起電圧検出部２７と、センサレス制御回路２９と、マイクロコンピュータ４０とを備えている。これらは、例えば１枚のプリント基板上に実装される。

　（２）モータ制御装置１０の詳細
　（２－１）整流部２１
　整流部２１は、４つのダイオードＤ１ａ，Ｄ１ｂ，Ｄ２ａ，Ｄ２ｂによってブリッジ状に構成されている。具体的には、ダイオードＤ１ａとＤ１ｂ、Ｄ２ａとＤ２ｂは、それぞれ互いに直列に接続されている。ダイオードＤ１ａ，Ｄ２ａの各カソード端子は、共に平滑コンデンサ２２のプラス側端子に接続されており、整流部２１の正側出力端子として機能する。ダイオードＤ１ｂ，Ｄ２ｂの各アノード端子は、共に平滑コンデンサ２２のマイナス側端子に接続されており、整流部２１の負側出力端子として機能する。

　ダイオードＤ１ａ及びダイオードＤ１ｂの接続点は、商用電源９１の一方の極に接続されている。ダイオードＤ２ａ及びダイオードＤ２ｂの接続点は、商用電源９１の他方の極に接続されている。整流部２１は、商用電源９１から出力される交流電圧を整流して直流電源を生成し、これを平滑コンデンサ２２へ供給する。

　（２－２）平滑コンデンサ２２
　平滑コンデンサ２２は、一端が整流部２１の正側出力端子に接続され、他端が整流部２１の負側出力端子に接続されている。平滑コンデンサ２２は、整流部２１によって整流された電圧を平滑する。以下、説明の便宜上、この電圧を“直流電圧Ｖｆｌ”という。

　直流電圧Ｖｆｌは、平滑コンデンサ２２の出力側に接続されるインバータ２５へ印加される。つまり、整流部２１、及び平滑コンデンサ２２は、インバータ２５に対する直流電源供給部２０を構成している。

　なお、平滑コンデンサ２２としては、電解コンデンサ、セラミックコンデンサ、タンタルコンデンサ等から適宜選択されるが、本実施形態においては、電解コンデンサが採用されている。

　（２－３）電圧検出部２３
　電圧検出部２３は、平滑コンデンサ２２の出力側に接続されており、平滑コンデンサ２２の両端電圧、即ち直流電圧Ｖｆｌの値を検出するためのものである。電圧検出部２３は、例えば、互いに直列に接続された２つの抵抗が平滑コンデンサ２２に並列接続され、直流電圧Ｖｆｌが分圧されるように構成される。それら２つの抵抗同士の接続点の電圧値は、センサレス制御回路２９に入力される。

　（２－４）電流検出部２４
　電流検出部２４は、平滑コンデンサ２２及びインバータ２５の間であって、かつ平滑コンデンサ２２の負側出力端子側に接続されている。電流検出部２４は、モータ５１の起動後、モータ５１に流れるモータ電流Ｉｍを検出する。

　電流検出部２４は、例えば、シャント抵抗及び該抵抗の両端の電圧を増幅させるオペアンプを用いた増幅回路で構成されてもよい。電流検出部２４によって検出されたモータ電流は、センサレス制御回路２９に入力される。

　（２－５）インバータ２５
　インバータ２５は、平滑コンデンサ２２の出力側に接続される。図３において、インバータ２５は、複数の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（以下、単にトランジスタという）Ｑ３ａ，Ｑ３ｂ，Ｑ４ａ，Ｑ４ｂ，Ｑ５ａ，Ｑ５ｂ及び複数の還流用のダイオードＤ３ａ，Ｄ３ｂ，Ｄ４ａ，Ｄ４ｂ，Ｄ５ａ，Ｄ５ｂを含む。

　トランジスタＱ３ａとＱ３ｂ、Ｑ４ａとＱ４ｂ、Ｑ５ａとＱ５ｂは、それぞれ互いに直列に接続されており、各ダイオードＤ３ａ～Ｄ５ｂは、各トランジスタＱ３ａ～Ｑ５ｂに、トランジスタのコレクタ端子とダイオードのカソード端子が、また、トランジスタのエミッタ端子とダイオードのアノード端子が接続されるよう、並列接続されている。

　インバータ２５は、平滑コンデンサ２２からの直流電圧Ｖｆｌが印加され、かつゲート駆動回路２６により指示されたタイミングで各トランジスタＱ３ａ～Ｑ５ｂがオン及びオフを行うことによって、モータ５１を駆動する駆動電圧ＳＵ，ＳＶ，ＳＷを生成する。この駆動電圧ＳＵ，ＳＶ，ＳＷは、各トランジスタＱ３ａとＱ３ｂ、Ｑ４ａとＱ４ｂ、Ｑ５ａとＱ５ｂの各接続点ＮＵ，ＮＶ，ＮＷからモータ５１に出力される。

　（２－６）ゲート駆動回路２６
　ゲート駆動回路２６は、センサレス制御回路２９からの駆動指令値Ｖｐｗｍに基づき、インバータ２５の各トランジスタＱ３ａ～Ｑ５ｂのオン及びオフの状態を変化させる。具体的には、ゲート駆動回路２６は、センサレス制御回路２９によって決定されたデューティを有する駆動電圧ＳＵ，ＳＶ，ＳＷがインバータ２５からモータ５１に出力されるように、各トランジスタＱ３ａ～Ｑ５ｂのゲートに印加するゲート制御電圧Ｇｕ，Ｇｘ，Ｇｖ，Ｇｙ，Ｇｗ，Ｇｚを生成する。生成されたゲート制御電圧Ｇｕ，Ｇｘ，Ｇｖ，Ｇｙ，Ｇｗ，Ｇｚは、それぞれのトランジスタＱ３ａ～Ｑ５ｂのゲート端子に印加される。

　（２－７）誘起電圧検出部２７
　誘起電圧検出部２７は、入力がモータ５１のＵ相，Ｖ相，Ｗ相の駆動コイル端子ＴＵ，ＴＶ，ＴＷと接続されており、出力がマイクロコンピュータ４０に接続されている。この誘起電圧検出部２７は、モータ５１の起動前においてモータ５１が回転している際に、モータ５１から発生する誘起電圧Ｖｎを検出する。マイクロコンピュータ４０は、この誘起電圧Ｖｎに基づいて起動前のモータ５１の起動前回転数を演算すると共に、ロータ位置を推定する。

　誘起電圧検出部２７を設ける技術的意義は、ロータ位置センサレス制御におけるモータ駆動の際に用いられるような、モータ５１の制御に関する所定の数式モデルやモータ５１への通電を行わずして、モータ５１の起動前回転数を演算すると共に、ロータ位置を推定することにある。

　したがって、誘起電圧検出部２７及びマイクロコンピュータ４０はモータ５１が起動していない状態、つまりインバータ２５の制御が行われていない場合において、モータ５１の起動前回転数とロータ位置を検出することができる。

　例えば、モータ５１がファンモータとして採用され、ファンが自然風等によって回転しているような、ロータ位置センサレス制御ではロータ位置を推定できないような場合でも、誘起電圧検出部２７の検出値に基づいて起動前回転数を求めることができる。

　但し、誘起電圧検出部２７が機能するのは、モータ５１の起動前からロータ位置センサレス制御にてモータ５１を駆動するまでの期間である。

　（２－８）センサレス制御回路２９
　センサレス制御回路２９は、電圧検出部２３、電流検出部２４、ゲート駆動回路２６及びマイクロコンピュータ４０と接続されている。センサレス制御回路２９は、マイクロコンピュータ４０から送られてきた速度指令を含む運転指令Ｖｆｇに基づいて、モータ５１を駆動させる回路である。

　本実施形態では、ロータ位置センサレス制御にてモータ５１を駆動させている。ロータ位置センサレス制御は、モータ５１の特性を示す各種パラメータ、モータ５１起動後の電圧検出部２３の結果、電流検出部２４の結果、及びモータ５１の制御に関する所定の数式モデル等を用いて、ロータ位置及び回転数の推定、回転数に対するＰＩ制御、モータ電流に対するＰＩ制御等を行う制御である。モータ５１の特性を示す各種パラメータとしては、使用されるモータ５１の巻線抵抗、インダクタンス成分、誘起電圧、極数などが挙げられる。

　（２－９）マイクロコンピュータ４０
　マイクロコンピュータ４０は、センサレス制御回路２９と接続されている。また、マイクロコンピュータ４０は、各機器を統括して制御する統括制御部４１（図１及び図２参照）とも接続されており、各機器における異常の有無に応じて、モータ５１の駆動を制御する。それゆえ、マイクロコンピュータ４０は、判断部として機能し、実際に判断部４２１が設けられている。

　なお、このマイクロコンピュータ４０には、インバータ２５とは別の電源（図示せず）が、モータ５１の駆動状態に関係なく常に供給される。このマイコン電源の負側は、ＤＣバスの負側、電圧検出部及び電流検出部のＧＮＤとして共通電位となっている。

　（３）起動時制御
　モータ５１Ｂの起動前には、マイクロコンピュータ４０は起動前回転数と所定回転数とを比較し、起動前回転数が所定回転数以上か否かを判断する。起動前回転数が所定回転数以上であれば、既に風等の影響によりモータ５１Ｂが十分な回転数で回転しているので、あえてモータ５１Ｂを起動させずとも空気熱交換器１６５（図１参照）には十分な空気が送られていることから、マイクロコンピュータ４０はモータ５１Ｂを起動させない状態を維持する。

　逆に、起動前回転数が所定回転数未満であれば、現時点において空気熱交換器１６５（図１参照）には十分な空気が送られていないことになるので、マイクロコンピュータ４０はモータ５１Ｂを起動させる。

　但し、ロータ位置センサレス制御で駆動されるモータ５１Ｂは、モータが回転していない場合の起動時にはロータ５１３の位置がわからないので、ロータ５１３の位置に関係なく強制的にモータ５１Ｂを回転させる同期運転を行なってモータを起動させ、モータ電流が増加してロータ５１３の位置を安定して推定できるようになってから、モータ５１Ｂの駆動をロータ位置センサレス制御に切り換える。モータが十分高い回転数で回転しており、誘起電圧検出部によって誘起電圧を検出してロータ位置の推定を行える場合には、まず、その推定したロータ位置を用いてモータを起動させ、その後、モータ５１Ｂの駆動をロータ位置センサレス制御に切り換える。

　（４）ロータ位置センサレス制御
　図４は、センサレスでロータ位置を推定するための電流ベクトル制御のフローチャートである。図４において、センサレス制御回路２９では、Ａ－Ｄコンバータ２９ａが電流検出部２４から出力された電圧値を測定し、スイッチングの状態を考慮して３相の電流値（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）を算出する。

　座標変換部２９ｂは、３相の電流値（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）をｄｑ軸電流（Ｉｄ，Ｉｑ）に変換する。

　ロータ位置推定部２９ｃは、ロータ５１３の角速度ωと電気角θを算出する。

　速度制御部２９ｅは、目標の角速度ω^＊と実際の角速度ωとからＰＩ制御によって、電流指令値（Ｉｄ^＊，Ｉｑ^＊）を算出する。

　電流制御部２９ｆは、電流指令値（Ｉｄ^＊，Ｉｑ^＊）と実電流値（Ｉｄ，Ｉｑ）とからＰＩ制御によってｄｑ軸電圧指令値（Ｖｄ^＊，Ｖｑ^＊）を算出する。

　逆座標変換部２９ｇでは、ｄｑ軸電圧指令値（Ｖｄ^＊，Ｖｑ^＊）を３相電圧（Ｖｕ^＊，Ｖｖ^＊，Ｖｗ^＊）に変換し、センサレス制御回路２９からの駆動指令値Ｖｐｗｍとしてゲート駆動回路２６へ出力する。

　ゲート駆動回路２６は、センサレス制御回路２９からの駆動指令値Ｖｐｗｍに基づいて生成したゲート制御電圧Ｇｕ，Ｇｘ，Ｇｖ，Ｇｙ，Ｇｗ，Ｇｚを、各トランジスタＱ３ａ～Ｑ５ｂのゲートに印加し、インバータ２５の各トランジスタＱ３ａ～Ｑ５ｂのオン及びオフの状態を変化させる。

　（５）起動禁止制御
　ロータ位置センサレス制御で駆動されるモータ５１Ｂは、モータが回転していない場合の起動時にはロータ５１３の位置がわからないので、ロータ５１３の位置に関係なく強制的にモータ５１Ｂを回転させる同期運転を行なってモータを起動させ、モータ電流が増加してロータ５１３の位置を安定して推定できるようになってから、モータ５１Ｂをロータ位置センサレス制御で駆動する。そのような起動時に他のモータ５１Ａに大電流が流れることによって、モータ５１Ｂのロータ５１３の位置検出のための検出値にノイズがのり、正確な位置検出ができなくなり、起動異常を招く虞がある。とりわけ、ＤＣバスの負側を共通のＧＮＤ電位として用いている場合に顕著である。

　それゆえ、モータ制御装置１０では、モータ５１Ａに大電流が流れる所定運転を行っているときにモータ５１Ｂを起動させない起動禁止制御を行うことによって、モータ５１Ｂの起動異常を回避している。

　図５は、起動禁止制御を含む起動時制御のフローチャートである。図５に示すように、モータ５１Ｂ側のファンモータ制御部４２Ｂは、ステップＳ１において統括制御部４１からのモータ５１Ｂの起動指令の有無を判断し、起動指令があるときはステップＳ２へ進み、起動指令がないときは継続して起動指令の有無を監視する。

　次に、ファンモータ制御部４２Ｂは、ステップＳ２においてモータ５１Ｂの起動前回転数Ｎｐを検出し、ステップＳ３へ進む。

　次に、ファンモータ制御部４２Ｂは、ステップＳ３においてモータ５１Ｂの起動に先立ち、モータ５１Ｂの起動前回転数Ｎｐが所定回転数Ｎｓより小さいか否かを判定し、Ｎｐ＜ＮｓのときはステップＳ４へ進み、Ｎｐ≧ＮｓのときはステップＳ１３へ進む。

　次に、ファンモータ制御部４２Ｂは、ステップＳ４においてモータ５１Ａ（圧縮機モータ）が所定運転中であるか否かを判定し、モータ５１Ａが所定運転中であるときはステップＳ５に進み、モータ５１Ａが所定運転中でないときはステップＳ８へ進みモータ５１Ｂの起動運転を開始する。

　ここで、モータ５１Ａ（圧縮機モータ）の所定運転とは、圧縮機１６２の同期運転、圧縮機１６２のトルク制御、圧縮機１６２の過負荷運転のいずれかである。同期運転時にはロータ位置に関わらず電圧を印加するので、同期状態でロータを回転させるために大電流が必要なことに加え、電流位相がずれることで無効電流が流れて回生動作が行なわれるため、電圧検出部・電流検出部と共通電位となっているＤＣバスの負側電位の変動に対する影響が大きい。また、トルク制御時には圧縮機の構造と動作に依存したトルク変動を抑制するために、トルク変動に同期して電流変動が発生し、大きな電流が流れる。過負荷運転時に大電流が流れることはいうまでもない。本実施形態では、このように大電流が流れる時を所定運転として、第１モータ所定運転時起動禁止制御（ステップＳ５～Ｓ７）を行なう。

　次に、ファンモータ制御部４２Ｂは、ステップＳ５においてモータ５１Ｂを起動せずに所定時間ｔ１だけ待機し、ステップＳ６へ進む。

　次に、ファンモータ制御部４２Ｂは、ステップＳ６において所定時間ｔ１が経過したか否かを判定し、所定時間ｔ１が経過しているときはステップＳ７へ進み、所定時間ｔ１が経過していないときは引き続き計時する。

　次に、ファンモータ制御部４２Ｂは、ステップＳ７においてモータ５１Ａの所定運転が終了したか否かを判定し、モータ５１Ａの所定運転が終了したときはステップＳ８に進み、モータ５１Ａの所定運転が終了していないときは、ステップＳ５へ戻る。

　そして、ファンモータ制御部４２Ｂは、ステップＳ８においてモータ５１Ｂの起動運転を開始する。

　なお、ファンモータ制御部４２ＢがステップＳ３においてＮｐ≧Ｎｓと判定してステップＳ１３へ進んだときは、モータ５１Ｂを起動せずに所定時間ｔ２だけ待機し、ステップＳ１４へ進む。

　そして、ファンモータ制御部４２Ｂは、ステップＳ１４において所定時間ｔ２が経過したか否かを判定し、所定時間ｔ２が経過しているときはステップＳ２へ戻り、所定時間ｔ２が経過していないときは引き続き計時する。

　以上のように、モータ５１Ｂの起動時制御は、起動禁止制御を含み、モータ５１Ａの所定運転による影響を受けずに起動することを優先している。

　（６）異常検出時制御
　圧縮機１６２の同期運転、圧縮機１６２のトルク制御、圧縮機１６２の過負荷運転では、モータ５１Ａ（圧縮機モータ）に大電流が流れるので、モータ５１Ｂ（ファンモータ）の制御において、制御結果が異常と判定されることがある。その際、異常として扱うと、実際には異常ではないにもかかわらず、運転停止を余儀なくされるので望ましくない。上記のような問題に鑑みて、本実施形態では、以下のような異常検出時制御を行っている。

　図６は、異常検出時制御のフローチャートである。図６に示すように、モータ５１Ｂ側のファンモータ制御部４２Ｂは、ステップＳ２１においてモータ５１Ｂの運転異常の有無を判定し、「異常有り」と判定したときはステップＳ２２へ進み、「異常無し」と判定したときは継続して運転異常の有無を監視する。

　次に、ファンモータ制御部４２Ｂは、ステップＳ２２においてモータ５１Ａ（圧縮機モータ）が所定運転中であるか否かを判定し、モータ５１Ａが所定運転中であるときはステップＳ２３に進み、モータ５１Ａが所定運転中でないときはステップＳ３２へ進む。

　ここで、モータ５１Ａ（圧縮機モータ）の所定運転とは、圧縮機１６２の同期運転、圧縮機１６２のトルク制御、圧縮機１６２の過負荷運転のいずれかである。

　次に、ファンモータ制御部４２Ｂは、ステップＳ２３においてステップＳ２１での「異常有り」判定を取り消してステップＳ２４へ進む。

　次に、ファンモータ制御部４２Ｂは、ステップＳ２４においてステップＳ２１で異常判定された制御対象のリトライを行う。例えば、モータ５１Ｂのインバータ電流に異常値を検出しても、ノイズによる誤検知であり過渡的なものである可能性が高いので、異常としてカウントせずにインバータ運転のリトライを行わせることによって、モータの不要な異常停止を抑制する。

　一方、ファンモータ制御部４２ＢがステップＳ２２においてモータ５１Ａが所定運転中でないと判定してステップＳ３２へ進んだときは、そのステップＳ３２においてファンモータ制御部４２Ｂは異常を検出したことを意味する異常検出信号を統括制御部４１に送信する。統括制御部４１は、その異常検出信号を受けたとき、システム１００の停止及び／又は異常を示す報知を行うことを決定し、ファンモータ制御部４２Ｂへ指令を送る。

　そして、ファンモータ制御部４２Ｂは、ステップＳ３３においてシステム１００の停止及び／又は異常を示す報知を行う。

　（７）特徴
　（７－１）
　モータ制御装置１０では、モータ５１Ａ（圧縮機モータ）に大電流が流れる所定運転を行っているときにモータ５１Ｂ（ファンモータ）を起動させないことによって、モータ５１Ｂの起動異常を回避することができる。

　（７－２）
　モータ５１Ａ（圧縮機モータ）の運転時に大電流が流れることによって、モータ５１Ｂ側のインバータ電流の検出値にノイズがのるので、異常判定の頻度が高まる。しかし、このときの異常検出は損傷に至る異常ではなく、ノイズによる誤検知であり過渡的なものであるので、その異常判定に従ってその都度モータを停止させると正常運転を妨げることになる。しかし、モータ制御装置１０では、異常判定を取り消して運転を継続させることによって、モータ５１Ｂの不要な異常停止を抑制することができる。

　（７－３）
　モータ制御装置１０では、モータ５１Ａ（圧縮機モータ）が所定運転を行っているとき、例えば、モータ５１Ｂ側のインバータ電流に異常値を検出しても、ノイズによる誤検知であり過渡的なものである可能性が高いので、異常としてカウントせずにインバータ電流の検出リトライ、及びインバータ運転のリトライを行わせることによって、モータ５１Ｂの不要な異常停止を抑制する。

　（７－４）
　モータ制御装置１０では、圧縮機１６２を回転させるモータ５１Ａがロータ位置センサレス制御で駆動される場合において、モータ５１Ａの同期運転中にモータ５１Ｂを起動させることを避けることによって、モータ５１Ｂの起動異常を回避することができる。

　（８）その他
　（８－１）
　図５の異常検出時制御のフローチャートでは、ファンモータ制御部４２ＢがステップＳ２１においてモータ５１Ｂの運転中の異常の有無を判定するとしているが、モータ５１Ｂの運転を起動運転に限定してもよい。特に逆風時などの、逆回転状態からの起動時には、回転方向変化時の電流検出や起動動作が不安定となりやすいため、正回転方向で所定回転数以上となるまでの起動運転時に限定することで、特に本願の効果を得ることができる。

　（８－２）
　上記実施形態では、モータ５１Ａ（圧縮機モータ）に大電流を伴う所定運転をさせているとき、モータ５１Ｂ（ファンモータ）の運転への影響を抑制する制御を例に説明した。

　しかしながら、モータ５１Ｂ（ファンモータ）に大電流を伴う運転を行わせることもある。例えば、ファン１６９の逆風起動時は大電流を伴う運転となる。モータ５１Ａ（圧縮機モータ）がロータ位置センサレス制御で駆動される場合、ファン１６９の逆風起動時にはモータ５１Ａの同期運転を避けることによって、モータ５１Ａの同期運転異常を回避することができる。

　（８－３）
　上記実施形態では、モータ５１Ａが圧縮機モータで、モータ５１Bがファンモータである場合を例に説明した。

　しかしながら、モータの組合せはこの例に限らず、モータ５１Ａ・５１Ｂとも圧縮機モータであっても同様の効果を得ることができる。同様に、モータ５１Ａ・５１Ｂともファンモータの場合、あるいは、モータ５１Ａがファンモータで、モータ５１Bが圧縮機モータの場合でも、同様の効果を得ることができる。

　また、モータが圧縮機モータやファンモータ以外のモータ、例えばポンプ用モータ等であっても、同様の効果を得ることができる。

　本発明に係るモータ制御装置は、ヒートポンプ式給湯機に限らず、空気調和機にも有用である。

１０　　　モータ制御装置
２０　　　電源供給部
２５Ａ　　インバータ
２５Ｂ　　インバータ
４０　　　制御部
４１　　　統括制御部
５１Ａ　　モータ（第１モータ）
５１Ｂ　　モータ（第２モータ）
１６２　　圧縮機
４２１　　判断部

特開２０１２－１５９２７０号公報

Claims

　第１回転体を回転させる第１モータ（５１Ａ）、及び第２回転体を回転させる第２モータ（５１Ｂ）を駆動するモータ制御装置であって、
　電源供給部（２０）と、
　前記電源供給部（２０）からの出力を交流に変換して前記第１モータ（５１Ａ）及び前記第２モータ（５１Ｂ）に供給するインバータ（２５Ａ，２５Ｂ）と、
　前記第２モータ（５１Ｂ）をロータ位置センサレス制御によって駆動する制御部（４０）を備え、
　前記制御部（４０）は、前記第１モータ（５１Ａ）に大電流が流れる所定運転を行っているとき、前記第２モータ（５１Ｂ）を起動させない、
モータ制御装置（１０）。
　第１回転体を回転させる第１モータ（５１Ａ）、及び第２回転体を回転させる第２モータ（５１Ｂ）を駆動するモータ制御装置であって、
　電源供給部（２０）と、
　前記電源供給部（２０）からの出力を交流に変換して前記第１モータ（５１Ａ）及び前記第２モータ（５１Ｂ）に供給するインバータ（２５Ａ，２５Ｂ）と、
　前記第２モータ（５１Ｂ）をロータ位置センサレス制御によって駆動する制御部（４０）を備え、
　前記制御部（４０）は、前記第２モータ（５１Ｂ）が異常状態であるか否か判断する判断部（４２１）を有し、
　さらに、前記制御部（４０）は、前記第２モータ（５１Ｂ）の運転中で前記第１モータ（５１Ａ）が所定運転を行っているとき、前記判断部（４２１）が前記第２モータ（５１Ｂ）側の前記インバータ（２５Ｂ）を異常状態であると判断しても、前記判断部（４２１）の判定を取り消す、
モータ制御装置（１０）。
　第１回転体を回転させる第１モータ（５１Ａ）、及び第２回転体を回転させる第２モータ（５１Ｂ）を駆動するモータ制御装置であって、
　電源供給部（２０）と、
　前記電源供給部（２０）からの出力を交流に変換して前記第１モータ（５１Ａ）及び前記第２モータ（５１Ｂ）に供給するインバータ（２５Ａ，２５Ｂ）と、
　前記第２モータ（５１Ｂ）をロータ位置センサレス制御によって駆動する制御部（４０）と、
　前記制御部（４０）を含む２以上の制御部を統括する統括制御部（４１）と、
を備え、
　前記制御部（４０）は、前記第２モータ（５１Ｂ）が異常状態であるか否か判断する判断部（４２１）を有し、
　さらに、前記制御部（４０）は、前記第２モータ（５１Ｂ）の運転中で前記第１モータ（５１Ａ）が所定運転を行っているとき、前記判断部（４２１）が前記第２モータ（５１Ｂ）側の前記インバータ（２５Ｂ）を異常状態であると判断しても、異常状態である旨の報知を前記統括制御部（４１）に行わず、前記インバータ（２５Ｂ）の運転リトライ動作を行う、
モータ制御装置（１０）。
　前記第２モータ（５１Ｂ）の運転が、起動運転である、
請求項２又は請求項３に記載のモータ制御装置（１０）。
　前記第１回転体が圧縮機であって、前記第１モータ（５１Ａ）がロータ位置センサレス制御で駆動される場合において、
　前記第１モータ（５１Ａ）の前記所定運転は、前記圧縮機の同期運転である、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のモータ制御装置（１０）。