WO2021210129A1

WO2021210129A1 - 駆動装置及び空気調和装置

Info

Publication number: WO2021210129A1
Application number: PCT/JP2020/016722
Authority: WO
Inventors: 貴彦小林; 和徳畠山; 慎也豊留
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2020-04-16
Filing date: 2020-04-16
Publication date: 2021-10-21
Also published as: JPWO2021210129A1; CN115398796A; JP7258235B2

Abstract

モータ（３）の結線状態を切替える結線切替装置（５）と、モータに交流電圧を出力するインバータ（４）とを備える駆動装置（１）において、モータ（３）の電流をゼロに制御する電流ゼロ制御の期間（Ｔ０［ｓ］）中に結線状態が切替えられる。電流ゼロ制御の開始時（ｔ２）のモータの速度（ω２）が閾値（ω０）以上である。閾値（ω０）は、モータの軸イナーシャ（Ｊｍ）と、インバータ（４）の出力電流（Ｉ１）と、モータのトルク定数（Ｋｔ）とに基づいて定められる。結線切替装置に損傷を与えることなく、かつモータの速度の低下による脱調、停止等を防ぐことができる。

Description

駆動装置及び空気調和装置

　本開示は、駆動装置及び空気調和装置に関する。本開示は特に結線状態が切替可能なモータをインバータによって駆動する駆動装置及びこの駆動装置を備えた空気調和装置に関する。

　従来、モータの回転数範囲（従って出力の範囲）の拡大のためにモータの固定子巻線（以下単に「巻線」とも言う）の結線状態をスター結線（以下Ｙ結線と称する）とデルタ結線（以下Δ結線と称する）との間で切替えることが知られている。

　切替に際しては、切替の際モータに加わるショックを小さくすることが重要である。例えば、永久磁石モータが加減速中であるか否かを回転数センサの出力に基づいて判定し、加減速中である場合には、結線の切替を行わず、加減速中でなくなった時点でこの切替を行うようにすることで、結線の切替を行うことによるショックを低減する技術が開示されている（例えば、特許文献１）。

特開平６－２２５５８８号公報（第２～３頁）

　特許文献１に記載の技術において、結線切替装置に電流が流れている状態で結線の切替を行うと、結線切替装置の切替スイッチが損傷を受けるおそれがあるという問題がある。上記の損傷を受けないようにするには、モータの電流をゼロに制御した状態で切替を行うのが望ましい。しかし、モータの電流をゼロにする出力トルクがゼロとなり、モータの速度が低下し、モータが脱調し、停止してしまう課題がある。

　本開示は、結線切替装置によって結線状態を切替えることが可能なモータをインバータによって駆動する駆動装置であって、結線切替装置に損傷を与えることなく、かつモータの速度の低下による脱調、停止等を防ぐことができる駆動装置を提供することを目的とする。

　本開示に係る駆動装置は、
　負荷に接続されたモータの結線状態を切替える結線切替装置と、電力源に接続され、モータに交流電圧を出力するインバータとを備える駆動装置において、
　前記モータの電流をゼロに制御する電流ゼロ制御の期間中に前記結線状態が切替えられ、かつ前記電流ゼロ制御の開始時の前記モータの速度が閾値以上である。

　本開示によれば、結線切替装置に損傷を与えることなく、かつモータの速度の低下による脱調、停止等を防ぐことができる。

実施の形態１に係る駆動装置の構成を示す概略図である。（ａ）及び（ｂ）は、図１の電力源の異なる構成例を示す概略図である。図１の結線切替装置をより詳細に示す回路図である。図１の結線切替装置の変形例を示す回路図である。図１のインバータの詳細を示す回路図である。図１の制御部の機能を実現するコンピュータを、電流検出手段、インバータ及び結線切替装置とともに示す配線図である。実施の形態１の駆動装置における切替制御シーケンスの動作の一例を示すタイムチャートである。実施の形態１の駆動装置で切替制御シーケンスが行われるときの、制御部の動作を示すフローチャートである。実施の形態２の駆動装置で切替制御シーケンスが行われるときの、制御部の動作を示すフローチャートである。実施の形態３の駆動装置で行われる切替制御シーケンスの動作の一例を示すタイムチャートである。実施の形態３の駆動装置で切替制御シーケンスが行われるときの、制御部の動作を示すフローチャートである。実施の形態４の駆動装置で切替制御シーケンスが行われるときの、制御部の動作を示すフローチャートである。実施の形態５に係る空気調和装置の構成例を示す概略図である。

実施の形態１．
　図１は、実施の形態１に係る駆動装置１の構成を示す回路図である。
　図示の駆動装置１は、負荷２に接続されたモータ３を駆動するためのものであり、インバータ４と、結線切替装置５と、電流検出手段６と、制御部７とを有する。

　インバータ４は、電力源８から電力の供給を受け、モータ３に周波数可変で電圧可変の三相の交流電圧を出力する。交流電圧の周波数は、モータ３の速度が所望の値となるように制御される。
　結線切替装置５は、モータ３の結線状態を切替える。

　電流検出手段６は、インバータ４の出力相電流を検出する。電流検出手段６は、例えばインバータ４とモータ３とを接続する配線上に設けられたＡＣＣＴ或いはＤＣＣＴといった電流センサで構成される。「ＡＣＣＴ」はＡｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ　Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒの略であり、「ＤＣＣＴ」は、Ｄｉｒｅｃｔ　Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒの略である。
　制御部７は、電流検出手段６での検出結果に基づき、インバータ４及び結線切替装置５を制御する。

　モータ３はモータ軸を介して負荷２に接続されている。負荷２は、例えば、空気調和装置の圧縮機の圧縮要素である。

　モータ３は、例えば、三相永久磁石同期モータであり、３つの相ｕ、ｖ、ｗの巻線３ｕ、３ｖ、３ｗの両端部がモータ３の外部に引き出されており、Ｙ結線とΔ結線との間で結線状態の切替が可能なものである。切替は結線切替装置５により行われる。

　図２（ａ）及び（ｂ）は、電力源８の構成例を示す。
　図２（ａ）に示される電力源８は、三相の交流電源８１ａから供給される交流電力を直流電力へ変換するコンバータ８２ａａと、リアクトル８２ａｂと、コンデンサ８２ａｃとを有する交直電力変換器８２ａで構成されている。

　図２（ｂ）に示される電力源８は、単相の交流電源８１ｂから供給される交流電力を直流電力へ変換する周知のコンバータ８２ｂａと、リアクトル８２ｂｂと、コンデンサ８２ｂｃとを有する交直電力変換器８２ｂで構成されている。

　なお、図２（ａ）及び（ｂ）には示されていないが、交直電力変換器８２ａ、８２ｂの出力側に直流電圧を昇圧する昇圧回路が挿入されていても良い。昇圧回路は例えばＤＣ－ＤＣコンバータであっても良い。

　電力源８は、図２（ａ）及び（ｂ）に示す構成のものの代わりに、直接直流の電源を供給する電池であっても良い。電力源８が電池で構成される場合にも、その出力側に昇圧回路が設けられていても良い。なお、上記の昇圧回路は駆動装置１の一部として構成されていても良い。さらに、交直電力変換器８２ａ又は８２ｂ、或いは上記の電池も、駆動装置１の一部として構成されていても良い。

　インバータ４の出力端子４ｕ、４ｖ、４ｗは、それぞれ対応する巻線３ｕ、３ｖ、３ｗの第１の端部３ｕａ、３ｖａ、３ｗａに接続されている。

　結線切替装置５は、切替器５１ｕ、５１ｖ、５１ｗを有する。切替器５１ｕ、５１ｖ、５１ｗとしては、例えば、電磁的に接点が開閉する電磁接触器、例えば、リレー、コンタクターなどと呼ばれるものが用いられる。電磁接触器は、メカリレーとも呼ばれる。
　例えば、切替器５１ｕ、５１ｖ、５１ｗの各々は、２つの状態のいずれかを選択する機能を有する、例えば、ｃ（切替）接点リレーで構成されていても良い。

　切替器５１ｕ、５１ｖ、５１ｗは、制御部７から出力された切替制御信号Ｓｃにより制御される。切替制御信号Ｓｃは、例えば第１の状態と第２の状態のいずれかを取る信号であり、一つの結線状態、例えばＹ結線状態を選択すべき時は第１の状態、例えばＬ状態となり、他の結線状態、例えばΔ結線状態を選択すべき時は第２の状態、例えばＨ状態となる。

　ｃ（切替）接点リレーで構成される切替器５１ｕ、５１ｖ、５１ｗは、図３に示すように、共通端子ＣＯＭ、常閉端子ＮＣ、常開端子ＮＯの３つの端子を有する。
　切替器５１ｕ、５１ｖ、５１ｗはそれぞれ巻線３ｕ、３ｖ、３ｗに対応して設けられ、各切替器の共通端子ＣＯＭは、対応する巻線の第２の端部と接続されており、常閉端子ＮＣは、中性点ノード５２に接続されており、常開端子ＮＯは、対応する巻線の次の相の巻線の第１の端部に接続されているいる。ここでは、相順がｕ、ｖ、ｗの順である場合を想定しており、例えばｕ相、ｖ相、ｗ相の次の相はそれぞｖ相、ｗ相、ｕ相である。

　切替器５１ｕ、５１ｖ、５１ｗがオフ状態、即ち常閉端子ＮＣが共通端子ＣＯＭと接続されている状態の場合、巻線３ｕ、３ｖ、３ｗの第２の端部３ｕｂ、３ｖｂ、３ｗｂが中性点ノード５２で接続され、モータ３がＹ結線状態となる。

　切替器５１ｕ、５１ｖ、５１ｗがオン状態、即ち常開端子ＮＯが共通端子ＣＯＭと接続されている状態の場合、巻線３ｕ、３ｖ、３ｗの各々は、第１の端部３ｕａ、３ｖａ、３ｗａがインバータ４の対応する相の出力端子４ｕ、４ｖ、４ｗに接続され、第２の端部３ｕｂ、３ｖｂ、３ｗｂがインバータ４の対応する相の次の相の出力端子４ｖ、４ｗ、４ｕに接続され、モータ３はΔ結線状態となる。

　なお、上記の例では、各切替器の常開端子ＮＯを対応する巻線の次の相の巻線の第１の端部に接続し、常閉端子ＮＣを中性点ノード５２に接続する構成としたが、各切替器の常開端子ＮＯを中性点ノード５２に接続し、常閉端子ＮＣを対応する巻線の次の相の巻線の第１の端部に接続する構成としても良い。

　ｃ（切替）接点リレーの場合、常開端子ＮＯが共通端子ＣＯＭと接続されるオン状態のときに励磁損失が発生する。励磁損失を小さくするためには、Ｙ結線状態で運転される時間と、Δ結線状態で運転される時間とのいずれが長いかに基づいて、結線切替装置５の接続構成を定めれば良い。例えば、Ｙ結線状態で運転される時間の方が長ければ、結線切替装置５がオフ状態のときにモータ３がＹ結線状態となるようにするのが良い。

　図１及び図３の構成では結線切替装置５の切替器５１ｕ、５１ｖ、５１ｗの各々として、切替スイッチを用いている。代わりに、常閉スイッチと常開スイッチとの組み合わせで各切替器を構成してもよい。その場合の結線切替装置の構成例を図４に示す。

　図４の構成では、切替器５１ｕとして常開スイッチ５１ｕａと常閉スイッチ５１ｕｂとの組合せが用いられ、切替器５１ｖとして常開スイッチ５１ｖａと常閉スイッチ５１ｖｂとの組合せが用いられ、切替器５１ｗとして常開スイッチ５１ｗａと常閉スイッチ５１ｗｂとの組合せが用いられている。
　また、図４の配線では、常閉スイッチ５１ｕｂ、５１ｖｂ、５１ｗｂの一方の端子が、中性点ノード５２に接続されている。

　図示のように、常閉スイッチ５１ｕｂ、５１ｖｂ、５１ｗｂが閉じ（オンしており）、常開スイッチ５１ｕａ、５１ｖａ、５１ｗａが開いた（オフしている）状態では、モータ３はＹ結線状態にあり、図示とは逆に、常閉スイッチ５１ｕｂ、５１ｖｂ、５１ｗｂが開き、常開スイッチ５１ｕａ、５１ｖａ、５１ｗａが閉じた状態では、モータ３はΔ結線状態にある。

　なお、常開スイッチ５１ｕａ、５１ｖａ、５１ｗａの一方の端子が、中性点ノード５２に接続され、常閉スイッチ５１ｕｂ、５１ｖｂ、５１ｗｂが閉じ、常開スイッチ５１ｕａ、５１ｖａ、５１ｗａが開いた状態で、モータ３がΔ結線状態となり、常閉スイッチ５１ｕｂ、５１ｖｂ、５１ｗｂが開き、常開スイッチ５１ｕａ、５１ｖａ、５１ｗａが閉じた状態で、モータ３がＹ結線状態になる配線としても良い。

　図４に示すように、各切替器を常開スイッチと常閉スイッチとの組合せで構成する場合にも、各スイッチとして、電磁接触器を用いることができる。電磁接触器は、オン時の導通損失が小さいので好適である。

　図４に示すように、各切替器を常開スイッチと常閉スイッチとの組合せで構成する場合、各スイッチとして、半導体スイッチを用いてもよい。半導体スイッチは、ワイドバンドギャップ半導体（ＷＢＧ半導体）で構成されたものであっても良い。ワイドバンドギャップ半導体（ＷＢＧ半導体）は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、酸化ガリウム（Ｇａ_２Ｏ_３）、ダイヤモンド等であっても良い。ワイドバンドギャップ半導体（ＷＢＧ半導体）で構成された半導体スイッチは、オン抵抗が小さく、低損失で素子発熱も少ない。これらはまた、切替動作を速やかに行うことができる。

　以上のように結線切替装置を用いることにより、モータ３の結線状態をＹ結線とΔ結線との間で切替えることが可能となる。

　ここで、モータ３としてＹ結線とΔ結線との間で切替えが可能なものを用いることの利点について説明する。

　Ｙ結線時の線間電圧をＶ_Ｙ、巻線に流れ込む電流をＩ_Ｙとし、Δ結線時の線間電圧をＶ_Δ、巻線に流れ込む電流をＩ_Δとし、各相の巻線に掛る電圧が互いに等しいとすると、以下の式（１）及び（２）の関係がある。
　Ｖ_Δ＝Ｖ_Ｙ／√３　　　　　（１）
　Ｉ_Δ＝√３×Ｉ_Ｙ　　　　　（２）

　Ｙ結線時の電圧Ｖ_Ｙ及び電流Ｉ_Ｙと、Δ結線時の電圧Ｖ_Δ及び電流Ｉ_Δとが式（１）及び（２）の関係を有するとき、Ｙ結線時とΔ結線時とでモータ３に供給される電力が互いに等しい。つまり、モータ３に供給される電力が互いに等しいとき、Δ結線の方が電流は大きく、駆動に必要な電圧が低い。この性質を利用して、負荷条件等に応じて結線状態を選択することが考えられる。例えば、低負荷時には、Ｙ結線で低速運転し、高負荷時には、Δ結線で高速運転することが考えられる。このようにすれば、低負荷時の効率を向上させ、高負荷時の高出力化も可能となる。

　特にモータ３が空気調和装置の圧縮機を駆動する用途の場合、三相永久磁石同期モータが広く用いられている。また、近年の空気調和装置においては、室温と設定温度との差が大きいときは、モータ３の高速運転によって室温を設定温度に早く近づけ、室温が設定温度に近いときは、モータ３の低速運転によって室温を維持するようにしている。このように制御する場合、全運転時間に対する低速運転の時間の占める割合が大きい。

　三相永久磁石同期モータを用いた場合、回転数が上がると逆起電力が増加し、駆動に必要な電圧値が増加する。この逆起電力は、上記のようにＹ結線の方がΔ結線に比べて高い。高速での逆起電力を抑制するために、永久磁石の磁力を小さくしたり、固定子巻線の巻き数を減らしたりすることが考えられる。しかし、そのようにすると、同一出力トルクを得るための電流が増加するため、モータ３及びインバータ４に流れる電流が増加し、効率が低下する。

　そこで、回転数に応じて結線状態を切替えることが考えられる。例えば、高速運転が必要な場合にはΔ結線状態とする。この場合、駆動に必要な電圧をＹ結線状態と比較して１／√３にすることができ、巻線の巻数を減らす必要もなく、また、三相永久磁石同期モータにおいてモータ電圧上昇を抑制するための周知の弱め磁束制御を用いる必要がなくなる。

　一方、低速回転ではＹ結線状態とすることでΔ結線に比べて電流値を１／√３にできる。さらに、巻線をＹ結線状態で低速での駆動に適したように設計することが可能となり、Ｙ結線を速度範囲の全域にわたり使用する場合に比べて、電流値を低減することが可能となる。この結果、インバータ４の損失を低減でき、効率を高めることが可能となる。

　以上の通り、負荷条件に応じて結線状態を切替えることには効果があり、本実施の形態においては、結線切替装置５によりモータ３の結線状態を切替える。

　インバータ４は、図５に示すように、インバータ主回路４１と、駆動回路４５とを有し、インバータ主回路４１の入力端子は、直流母線４ａ、４ｂを介して電力源８の出力端子８ａ、８ｂに接続されている。

　インバータ主回路４１は、それぞれスイッチング素子４１１～４１６を含む６つのアームを有する。スイッチング素子４１１～４１６には、還流用の整流素子４２１～４２６が逆並列接続されている。

　駆動回路４５は、制御部７から出力される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４１１～４１６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出力端子４ｕ、４ｖ、４ｗからモータ３に印加されるようにする。

　上記のスイッチング素子４１１～４１６及び還流用の整流素子４２１～４２６は、ケイ素Ｓｉで構成された素子でも、高耐圧、高温動作が可能な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、ダイヤモンド等で構成された素子でも良い。

　制御部７は、その一部又は全部を処理回路で構成し得る。
　例えば、制御部７の諸機能をそれぞれ別個の処理回路で実現してもよいし、複数の機能をまとめて１つの処理回路で実現しても良い。
　処理回路はハードウェアで構成されていても良くソフトウェアで、即ちプログラムされたコンピュータで構成されていても良い。
　制御部７の諸機能のうち、一部をハードウェアで実現し、他の一部をソフトウェアで実現するようにしても良い。

　図６は、制御部７の全ての機能を実現するコンピュータ９を、電流検出手段６、インバータ４及び結線切替装置５とともに示す。

　図示の例ではコンピュータ９は、プロセッサ９１及びメモリ９２を有する。
　メモリ９２には、制御部７の諸機能を実現するためのプログラムが記憶されている。

　プロセッサ９１は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ又はＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等を用いたものである。

　メモリ９２は、例えばＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）若しくはＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ　Ｅｒａｓａｂｌｅ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）等の半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク、又は光磁気ディスク等を用いたものである。

　プロセッサ９１は、メモリ９２に記憶されているプログラムを実行することにより、制御部７の機能を実現する。
　制御部７の機能には、電流検出手段６での検出結果に基づいて、インバータ４及び結線切替装置５を制御する機能が含まれる。

　図６のコンピュータは単一のプロセッサを含むが、２以上のプロセッサを含んでいても良い。

　制御部７は、モータ３に印加すべき電圧を計算し、電圧指令値を生成し、この電圧指令値に基づいてＰＷＭ信号Ｓｍ１～Ｓｍ６を生成し、インバータ４の各スイッチング素子のオン、オフ動作を制御する。

　制御部７はまた、モータ３の結線状態を選択するための切替制御信号Ｓｃを発生し、結線切替装置５の切替器５１ｕ、５１ｖ、５１ｗのオン、オフの動作を制御し、これによりモータ３の、Ｙ結線とΔ結線との間での切替えを行なう。

　結線切替は、結線切替要求に応じて行われる。結線切替要求は、制御部７の内部処理の結果発生される場合と、外部の上位制御部（図示しない）で発生されて、制御部７に伝えられる場合とがある。結線切替は、以下に説明する切替制御シーケンスにおいて、切替が可能と判断されたときに実施される。

　本実施の形態の切替制御シーケンスにおいては、モータ３の速度が閾値以上か否かを判断し、モータ３の速度が閾値以上であれば、結線切替を実行する。モータ３の速度が閾値未満であれば、結線切替が実行されない。
　なお、閾値は正の値であり、モータ３の速度が閾値以上であるかどうかの判断は、速度の絶対値が閾値以上かどうかの判断を意味する。

　結線切替は、電流ゼロ制御を行なっている状態で行われる。
　電流ゼロ制御とは、インバータ４とモータ３との間に流れる電流がゼロになるようにする制御である。ここでゼロというのは、正確にゼロである状態に限らず、実質的にゼロとみなせるほどゼロに近い場合をも含む。

　電流ゼロ制御を行なうには、例えば、制御部７において、電圧指令値生成部の前段に電流制御系を挿入し、電流指令値としてゼロを選択可能としておき、電流ゼロ制御を実施する際に、電流指令値としてゼロを選択すれば良い。電流制御系の電流指令値としてゼロを選択すれば、モータ３の電流をゼロに一致させるための電圧指令値が生成される。この電圧指令値に基づいてＰＷＭ信号Ｓｍ１～Ｓｍ６を生成し、インバータ４のスイッチング素子４１１～４１６のオン、オフ動作を制御することでモータ３の電流をゼロに収束させることができる。
　なお、上記の電流制御系は、例えば周知のＰＩ（比例積分）制御系で実現できる。

　結線状態の切替に際し、電流ゼロ制御を行なうのは以下の理由による。
　結線切替装置５の切替動作に際し、切替器５１ｕ、５１ｖ、５１ｗの共通端子ＣＯＭは、常開端子ＮＯから常閉端子ＮＣへ、或いは、常閉端子ＮＣから常開端子ＮＯへ接続が切替わる。
　この切替動作が、インバータ４とモータ３との間に電流が流れている状態、従って切替器５１ｕ、５１ｖ、５１ｗに電流が流れている状態で行われると、切替器５１ｕ、５１ｖ、５１ｗの接点間にアーク放電が発生し、これにより接点溶着等の故障が発生するおそれがある。

　このような故障を回避するため、電流ゼロ制御を、ある期間（電流ゼロ制御期間）Ｔ０だけ行って、インバータ４とモータ３との間に流れる電流がゼロに維持し、その状態で、結線切替装置５の切替を行う。こうすることで、切替器５１ｕ、５１ｖ、５１ｗの接点間にアーク放電が発生することなく切替を行うことが可能となる。

　但し、本実施の形態では、電流ゼロ制御の開始に先立って、モータ３の速度が閾値以上かどうかの判断を行ない、モータ３の速度が閾値以上であれば、電流ゼロ制御及び結線切替を実行し、モータ３の速度が閾値未満であれば、電流ゼロ制御及び結線切替を実行しない。以下、モータ３の速度を単にモータ速度という場合がある。

　以下、切替制御シーケンスの動作の一例を、図７を参照して説明する。
　ここでは、モータ３が通常運転をしているとき、すなわち、モータ３が所望の速度に制御され、モータ３の出力トルクが負荷２の負荷トルクと釣り合った状態で運転している状態で、時刻ｔ１に切替要求が発生し、これに応じて制御部７による制御で切替制御シーケンスが行われる場合を想定する。図７ではまた、切替要求が発生した時刻ｔ１まではモータ３が一定の速度で通常運転しており、時刻ｔ１におけるモータ速度ω１が閾値ω０以上である場合を想定している。通常運転の期間がＴｎで示されている。

　この場合、切替制御シーケンスの開始（時刻ｔ１）に当たり、モータ速度ω１が閾値ω０以上であることが確認され、時刻ｔ２に電流ゼロ制御が開始され、時刻ｔ３に電流がゼロに収束し、時刻ｔ４に切替制御信号Ｓｃにより結線切替装置５の切替えが指示され（切替制御信号Ｓｃが一つの結線状態を指定する状態から他の結線状態を指定する状態に変わり）、結線切替装置５が切替えの指示に応じて切替えを実施し、時刻ｔ５に切替えが完了し、時刻ｔ６に電流ゼロ制御が終了し、通常運転の状態への復帰が行われる。
　電流ゼロ制御の開始（ｔ２）から終了（ｔ６）までの期間が電流ゼロ制御期間Ｔ０である。

　図７にはまた、電流ゼロ制御期間Ｔ０中に速度がω１からωｎまで低下し、通常運転の状態への復帰のための再起動はωｎを初期値として行われることが示されている。

　切替制御シーケンスの開始の時刻ｔ１と電流ゼロ制御の開始の時刻ｔ２との間は、厳密には制御部７の計算処理に要する時間のための時間差（ｔ２－ｔ１）が存在するが、この時間差は微小であるため、ないものとみなしても良い。すなわち、ｔ１≒ｔ２とみなしても良い。また、この間の速度変化も変化がないものとみなしても良い。すなわち、ω１≒ω２とみなしても良い。

　図７は、切替制御シーケンスの開始時のモータ速度ω１が閾値ω０以上である場合を示しているが、切替制御シーケンスの開始時のモータ速度ω１が閾値ω０未満である場合には、電流ゼロ制御及び結線切替が行われない。
　このようにモータ速度ω１に制約を設けるのは、電流ゼロ制御の期間Ｔ０中のモータ速度の低下による脱調、停止等が起きないようにするためである。

　上記の電流ゼロ制御期間Ｔ０の長さは、制御部７において、電流ゼロ制御の開始の指示が発生されてから、実際にインバータ４とモータ３との間の電流がゼロに収束するまでの時間（電流収束時間）Ｔａと、切替制御信号Ｓｃにより結線の切替が指示されてから切替器５１ｕ、５１ｖ、５１ｗの切替動作が完了するまでの時間（切替動作時間）Ｔｂとの合計以上に設定する必要がある。

　電流収束時間Ｔａは、制御部７の制御系の応答性に依存する。一般には、電流収束時間が、数百マイクロ［ｓ］～数ミリ［ｓ］程度になるように制御系が設計される。
　電流収束時間Ｔａとしては、予め定められた長さの時間を用いても良い。即ち、電流ゼロ制御を開始してから、予め定められた時間が経過したら、電流がゼロに収束したとみなしても良い。

　切替動作（切替制御信号Ｓｃによる切替の指示）は、上記の電流がゼロに収束した後に、例えば、時刻ｔ１の後、電流収束時間Ｔａに、予め定められた余裕分Ｔｃを加えた時間Ｔｅ（＝Ｔａ＋Ｔｃ）が経過したときに開始される。具体的には、切替制御信号Ｓｃによる切替の指示は、時刻ｔ１から上記の時間Ｔｅが経過したときに行われる。

　切替動作時間Ｔｂは、切替器５１ｕ、５１ｖ、５１ｗの種類によって異なる。
　切替器５１ｕ、５１ｖ、５１ｗがメカリレーで構成されている場合、切替に要する時間が数百ミリ［ｓ］となり、切替器５１ｕ、５１ｖ、５１ｗが半導体スイッチで構成されている場合、切替に要する時間が数ミリ［ｓ］となる。
　切替動作時間Ｔｂとしても、予め定められた長さの時間を用いても良い。
　電流ゼロ制御の終了は、結線の切替が完了した後に、例えば、時刻ｔ４の後、切替動作時間Ｔｂに、予め定められた余裕分Ｔｄを加えた時間Ｔｆ（＝Ｔｂ＋Ｔｄ）が経過したときに行われる。

　電流ゼロ制御期間Ｔ０の長さを、電流収束時間Ｔａに余裕分Ｔｃを加えた時間Ｔｅと切替動作時間Ｔｂに余裕分Ｔｄを加えた時間Ｔｆとの和（Ｔｅ＋Ｔｆ）に設定することとしても良い。
　電流収束時間Ｔａ及び切替動作時間Ｔｂとして予め定められた値を用い場合には、電流ゼロ制御期間Ｔ０の長さも予め定められた値に設定することができる。

　モータ３に流れる電流がゼロ又はそれに近い状態になると、モータ３で発生するトルクもゼロ又はそれに近い状態になり、モータ３に接続されている負荷２の負荷トルクによりモータ速度が次第に低下する。モータ速度がゼロ又はそれに近い値まで低下すると、モータ３が脱調し、或いは停止してしまう。
　脱調或いは停止した状態から通常運転へ復帰させる場合、再始動が円滑に行えないおそれがある。例えば、モータ３に掛る負荷２が、空気調和装置の冷凍サイクルを構成する圧縮機の圧縮要素である場合等には、モータ３の停止により冷媒の状態が不安定な状態になり、その状態では、再始動に必要なトルクが極めて大きくなり、再始動ができないことがある。

　そのような事態になると、冷媒の状態が十分に安定するのを待ってから、モータ３の再始動を行う必要がある。その場合、再始動までの間、圧縮機による冷媒加圧ができなくなる。このため、空気調和装置を構成する圧縮機の場合、冷房、暖房の動作が長い時間中断することになる。

　そこで、本実施の形態では、電流ゼロ制御開始時におけるモータ速度に制約を設けることで、モータ速度の低下による脱調及び停止等を抑制するように制御する。

　具体的には、電流ゼロ制御によってモータ速度が低下したとしても、モータ速度がゼロ又はそれに近い値まで下がらないようにする。そのため、電流ゼロ制御期間中の速度低下量Δωを推定し、推定された速度低下量（低下量の推定値）Δωに余裕分ω_αを加えた値を閾値ω０として、切替制御シーケンスの開始時のモータ速度ω１が閾値ω０以上であることを確認した上で、電流ゼロ制御を開始する。

　上記のように、切替制御シーケンス開始時のモータ速度ω１と電流ゼロ制御開始時のモータ速度ω２とは等しいとみることができる。従って、切替制御シーケンス開始時のモータ速度ω１が閾値ω０以上であることを確認した上で電流ゼロ制御を開始する場合、電流ゼロ制御開始時のモータ速度ω２が閾値ω０以上であると言える。

　切替制御シーケンス開始時のモータ速度ω１が閾値ω０よりも小さいときは、電流ゼロ制御を実施せず、従って、結線切替装置の切替も実施しないようにする。
　このような制御を行なうことは、運転継続性を優先していると言える。

　モータ速度は、モータ３の速度制御で用いられている速度指令値ω^＊に等しいとみなせば良い。
　そのような速度指令値としては、制御部７の内部で計算されるもの、或いは図示しない外部の上位制御部から与えられるものを用いれば良い。

　制御部７がモータ３の速度制御を行なっている場合、モータ速度が、速度指令値ω^＊に追従するように制御される。即ち、モータ速度が、速度指令値ω^＊に追従するように周知のＰＩ（比例積分）制御などを用いて電圧指令値を生成し、この電圧指令値に基づいてＰＷＭ信号Ｓｍ１～Ｓｍ６を生成し、インバータ４のスイッチング素子４１１～４１６のオン、オフ動作を制御する。従って、安定した運転をしている間は、モータ速度は速度指令値ω^＊と一致すると見ることができる。

　制御部７がモータ３の（速度制御ではなく）トルク制御を行なっている場合は、モータ速度自体は直接には制御されないので、このような場合は、速度指令値ω^＊を用いることができない。この場合には、モータ速度の推定値ω＾を用いても良い。速度推定値ω＾は、例えば、電圧指令値或いは電流検出手段６によって検出される電流に基づいて求められる。

　電流ゼロ制御期間Ｔ０中の速度低下量Δωは、推定により求められる。例えば、電流ゼロ制御開始時において、モータ３が所望の速度で制御され、モータ３の出力トルクが負荷２の負荷トルクと釣り合った状態で運転されており、電流ゼロ制御期間Ｔ０中の負荷２の負荷トルクＴ_Ｌ［Ｎｍ］の変化が十分小さいとすると、下記の式（３）が成り立つ。
　Δω＝Ｔ_Ｌ・Ｔ０／Ｊｍ　　　（３）

　式（３）で、
　Ｔ０は電流ゼロ制御期間Ｔ０の長さを表す。
　Ｊｍはモータ３の軸イナーシャ（慣性モーメント）［ｋｇ・ｍ^２］を表す。モータ３の軸イナーシャＪｍの値は予め実測等で既知である。
　負荷トルクＴ_Ｌの値は負荷２の状態により変化し、かつ計測するのは困難であるため、切替制御シーケンスの開始時の負荷トルクを、モータ３の出力トルクと釣り合っているものとして、下記の式（４）により推定する。
　Ｔ_Ｌ≒Ｉ１・Ｋｔ　　　　　（４）

　式（４）で、
　Ｉ１は、インバータ４の出力電流である。
　Ｋｔは、トルク定数Ｋｔ［Ｎｍ／Ａ］である。

　インバータ４の出力電流Ｉ１[Ａ]としては、電流検出手段６によって検出されたインバータ４の出力相電流に基づいて算出された値を用いることができる。

　インバータ４の出力電流Ｉ１は、インバータ４の出力相電流の実効値Ｉｒｍｓ［Ａ］の√３倍に相当し、周知のｄ－ｑ軸回転座標系で電流を表した時のモータトルク電流（ｑ軸電流）Ｉｑ［Ａ］である。

　トルク定数Ｋｔは、結線状態がＹ結線であるかΔ結線であるかによって異なる。計算（式（４）或いは式（４）から得られる後述の数式で表される計算）には、計算を行う時点での結線状態に応じた値が用いられる。計算は結線の切替前に行われるので、切替前の結線状態におけるトルク定数が用いられる。トルク定数Ｋｔの値は、一般的に既知であり、予め制御部７に記憶されている。

　トルク定数Ｋｔは、モータ３が主にマグネットトルクで回転力を得る三相永久磁石同期モータである場合、周知のｄ－ｑ軸回転座標系で表した永久磁石の磁束Φｍとモータ３の極対数との積に相当する。上記の磁束Φｍは、一相当たりの電機子鎖交磁束の最大値の√（２／３）倍に相当する。

　式（４）を式（３）に代入することで、下記の式（５）が得られる。
　Δω＝Ｉ１・Ｋｔ・Ｔ０／Ｊｍ　　　　　（５）

　閾値ω０は式（５）で求められる速度低下量Δω以上の値に定められる。即ち、
　ω０≧Ｉ１・Ｋｔ・Ｔ０／Ｊｍ　　　　　（６）
　を満たすように定められる。

　例えば、速度低下量Δωに予め定められた余裕分ω_αを加えた値を閾値ω０として用いる。即ち閾値ω０は下記の式（７）で与えられる。
　ω０＝Δω＋ω_α　　　　　（７）

　上記の式（５）の計算を行うに当たり、出力電流Ｉ１としては、計算を行うタイミング又はそれにできるだけ近いタイミングで取得され或いは推定された値を用いることが望ましい。
　例えば、式（５）で閾値ω０を計算する場合には、出力電流Ｉ１としては、該計算を行う時点での出力電流Ｉ１が用いられる。上記の計算は、切替制御シーケンスの開始の直後に行われるので、上記の計算の時点での出力電流Ｉ１は、切替制御シーケンスの開始の時点での出力電流Ｉ１であると言える。

　電流ゼロ制御の開始の時点のモータ速度ω２が、上記の閾値ω０以上であることを条件として電流ゼロ制御を実施することで、電流ゼロ制御によるモータ３の脱調及び停止を抑制できる。

　上記のようにして結線状態の切替（切替の実行）が終わり、電流ゼロ制御が終わると、これにより切替制御シーケンスが終わる。切替制御シーケンスが終わった後に、モータ３を通常運転の状態に復帰させる。

　モータ３を通常運転に復帰させる際、まず、モータ３を再始動させる必要がある。
　再始動においては、電圧指令値を生成する際、モータ速度を表す情報が必要となる。
　なお、モータ３が三相永久磁石同期モータである場合、磁極位置情報も得られれば、磁極位置に適した位相の電圧指令値を生成することができ、より好適に再始動できる。

　モータ３に掛る負荷２が、例えば、空気調和装置の圧縮機の圧縮要素である場合には、圧縮機の内部温度が高温となるため、モータ速度或いは磁極位置を検出するセンサを取り付けることが困難である。従って、再始動時のモータ速度を表す情報をセンサを用いる方法以外の方法で得る必要がある。

　本実施の形態では、先述の電流ゼロ制御開始時（ｔ２）のモータ速度ω２から、電流ゼロ制御期間Ｔ０における速度低下量Δωだけ速度低下したとみなして、ω２からΔωを減じた値を時刻ｔｎの推定速度ω＾ｎとし、ω＾ｎを初期速度として再始動を行わせる。さらに、速度低下量Δωに応じて変化するモータ３の磁極位置（位相）の変化量も合わせて計算することで、再始動開始時の磁極位置も推定できる。

　以下、上記の切替制御シーケンスが行われるきの、制御部７の動作を図８を参照して説明する。

　図８は処理の手順を示す。
　図８の処理は、モータ３の通常運転状態において行われる。
　ステップＳＴ１では、制御部７は、切替制御シーケンスの開始の要否を判定する。
　切替制御シーケンスの開始が必要となるのは、切替要求が発生したときである。

　ステップＳＴ１で、切替制御シーケンスの開始が必要と判断すれば（ＹＥＳであれば）、ステップＳＴ２で、制御部７は、切替制御シーケンスを開始する。以下の説明ではこの開始の時刻をｔ１とする。制御部７はまた、切替制御シーケンスの開始の時刻ｔ１におけるモータ速度を取得する。例えば、時刻ｔ１にモータ３の速度制御で用いられている速度指令値ω^＊を切替制御シーケンス開始時のモータ速度ω１として取得する。

　ステップＳＴ１で、切替制御シーケンスの開始が不要と判断すれば（ＮＯであれば）、制御部７は、モータ３の通常運転状態を維持する。即ち、ステップＳＴ１の処理を繰り返す。

　切替制御シーケンスの開始後、制御部７はまず、ステップＳＴ３で、閾値ω０を決定する。閾値ω０は、電流ゼロ制御を開始すべきか否かの判定の基準となる。閾値ω０は、式（５）の計算で求められる速度低下量Δωに予め定められた余裕分ω_αだけ大きい値、即ち式（７）で表される値に定められる。

　ステップＳＴ３で、式（５）及び式（７）の計算を行って閾値ω０を求めるに当たり、出力電流Ｉ１としては、ステップＳＴ３で閾値ω０の計算を行う時点での出力電流Ｉ１が用いられる。ステップＳＴ３の処理は、ステップＳＴ２における切替制御シーケンスの開始の直後に行われるので、ステップＳＴ３の処理を行う時点での出力電流Ｉ１は、切替制御シーケンスの開始の時点での出力電流Ｉ１であると言える。

　閾値ω０が決定されると、制御部７は、ステップＳＴ４において、ステップＳＴ２で取得したモータ速度ω１と、ステップＳＴ３で決定された閾値ω０とを比較し、ω１≧ω０か否かの判定を行なう。

　ω１≧ω０と判断すれば（ＹＥＳであれば）、制御部７は、ステップＳＴ５で電流ゼロ制御を開始する。制御部７はまた、この時の時刻を電流ゼロ制御の開始時刻ｔ２として取得し、この時のモータ速度を電流ゼロ制御開始時（ｔ２）のモータ速度ω２として取得する。

　ω１＜ω０と判断すれば（ＳＴ４でＮＯであれば）、ステップＳＴ１に戻る。即ち、制御部７は、モータ３の結線状態の切替えを行わず、モータ３の通常運転状態を維持する。

　なお、ステップＳＴ４でＮＯの場合、図８に点線で示すように、ステップＳＴ２に戻るようにしても良い。即ち、ω１＜ω０と判断された場合、モータ速度ω１の取得、閾値ω０の決定及びω１≧ω０か否かの判断（ＳＴ２、ＳＴ３及びＳＴ４）を繰り返すこととしても良い。

　ステップＳＴ４でＹＥＳとなった場合、その直前のステップＳＴ２における切替制御シーケンスの開始の時刻ｔ１と、ステップＳＴ５における電流ゼロ制御の開始の時刻ｔ２との間の時間差は微小であるため、ないものとみなしても良い。従って、ステップＳＴ５では、ｔ２≒ｔ１とみなしても良い。また、この間の速度変化も微小であり、無視しても良い。すなわち、ω２≒ω１とみなしても良い。従って、ステップＳＴ４でＹＥＳとなる直前のステップＳＴ２の処理で取得したω１をそのままω２として用いても良い。

　ステップＳＴ５の次に、制御部７は、電流ゼロ制御の開始（ｔ２）から予め定められた時間Ｔｅ（＝Ｔａ＋Ｔｃ）が経過するのを待ち（ＳＴ６）、時間Ｔｅが経過したら（ＳＴ６でＹＥＳ）、ステップＳＴ７に進む。

　ステップＳＴ７では、制御部７は、切替制御信号Ｓｃにより切替動作を指示する。切替動作は、結線切替装置５の切替器５１ｕ、５１ｖ、５１ｗを動作させることで行われる。制御部７はまた、切替動作の指示の時刻ｔ４を取得する。

　ステップＳＴ７の次に、制御部７は、切替動作の指示（ｔ４）から予め定められた時間Ｔｆ（＝Ｔｂ＋Ｔｄ）が経過するのを待ち（ＳＴ８）、時間Ｔｆが経過したら（ＳＴ８でＹＥＳ）、ステップＳＴ９に進む。
　なお、本実施の形態では、Ｔｅ（＝Ｔａ＋Ｔｃ）が固定であるので、時刻ｔ４から時間Ｔｆ（＝Ｔｂ＋Ｔｄ）が経過するのを待つのと、時刻ｔ２から期間Ｔ０が経過するのを待つのは実質的に同じである。
　即ち、ステップＳＴ８では、時刻ｔ２から期間Ｔ０が経過するのを待つこととしても良い。

　ステップＳＴ９では、制御部７は、電流ゼロ制御を終了し、電流ゼロ制御の終了の時点での、モータ速度を推定する。推定値をω＾ｎで表す。例えば、電流ゼロ制御開始時（ＳＴ５：時刻ｔ２）のモータ速度ω２から、期間Ｔ０における速度低下量Δωだけ、電流ゼロ制御中に速度低下したとみなして、ω２からΔωを減じた値を時刻ｔｎの推定速度（ω＾ｎとする）としても良い。

　以上で切替制御シーケンスの一連の動作が終わる。
　ステップＳＴ１０では、制御部７は、推定値ω＾ｎを初期値として通常運転への復帰を行う。

　実施の形態１によれば、結線切替装置５によって結線状態を切替えられるモータ３をインバータ４によって駆動する際に、結線切替装置５の寿命或いは信頼性を向上でき、かつモータ速度の低下による脱調及び停止を防ぐことができる効果がある。

　さらに、電流ゼロ制御からモータ３の通常運転に復帰させる場合には、電流ゼロ制御開始時のモータ速度ω２から電流ゼロ制御期間中の速度低下量Δωを減じた値が、再始動する際のモータ３の初期速度となるため、より確実かつ迅速に復帰させることができる効果がある。

　上記の実施の形態では、電流検出手段６は、図１では、インバータ４とモータ３とを接続する配線上に備えるＡＣＣＴ或いはＤＣＣＴといった電流センサである場合を示しているが、直流母線４ａ、４ｂ或いはインバータ４の負側のスイッチング素子４１４、４１５、４１６に直列に挿入された周知の相電流検出用のシャント抵抗でも良い。これらの電流検出手段６を用いた場合にも、インバータ４からモータ３に流れる電流を周知の方法で求めることができる。

　上記の実施の形態では、電流ゼロ制御において、インバータ４のスイッチング素子４１１～４１６のオン、オフ動作を制御することでモータ３の電流をゼロに収束させることとしている。
　電流ゼロ制御の他の方法として、インバータ４のスイッチング素子４１１～４１６をすべてオフさせても良い。インバータ４のスイッチング素子４１１～４１６をすべてオフさせれば、モータ３とインバータ４との間の電流が遮断されてモータ３の電流がゼロに収束する。

実施の形態２．
　実施の形態１では、電流ゼロ制御の開始から予め定められた長さの時間が経過したら、ゼロに収束したものとみなして、切替動作を開始している。
　代わりに、電流検出手段６によりインバータ４とモータ３との間に流れる電流を検出し、検出された電流がゼロに収束したことを確認し、確認の上で切替動作を開始しても良い。この場合の処理の手順は、図９に示す如くとなる。

　図９に処理の手順は図８の処理の手順と概して同じであるが、ステップＳＴ６の代わりに、ステップＳＴ１１が設けられている。

　ステップＳＴ１１では、検出電流がゼロに収束するのを待つ。ここでいう「ゼロ」は、正確にゼロである状態に限らず、実質的にゼロとみなせるほどゼロに近い場合を含む。電流の検出は、例えば電流検出手段６により行い得る。
　ステップＳＴ１１でＹＥＳとなれば、ステップＳＴ７に進む。

　実施の形態２でも実施の形態１と同様の効果が得られる。さらに、検出電流に基づいて切替の実行（切替器の動作）のタイミングを決めるので、結線切替装置の損傷の回避をより確実に行うことができる。

実施の形態３．
　実施の形態１では、切替制御シーケンスの開始時（ｔ１）に、モータ速度ω１が閾値ω０以上であることを確認した上で、結線の切替を実行することとし、一方、切替制御シーケンスの開始時（ｔ１）に、モータ速度ω１が閾値ω０未満であるときは、結線の切替を実行せず、モータ速度ω１が閾値以上になるのを待つこととしている。

　これに対して実施の形態３では、切替制御シーケンスの開始時（ｔ１）に、モータ速度ω１が閾値ω０以上である場合には、実施の形態１と同様に、直ちに結線切替を実行する一方、モータ速度ω１が閾値ω０未満である場合には、モータ３を加速し、速度を閾値ω０以上に上昇させた上で、結線の切替を実行する。

　モータ３の加速は以下のように行われる。
　例えば、制御部７がモータ３の速度制御を行なっている場合には、速度指令値ω^＊を変更することで加速を行うことができる。
　速度指令値ω^＊を閾値ω０以上の値に一気に即ちステップ状に切替えても良い。

　代わりに、速度指令値ω^＊を時間の経過とともに次第に大きくしてもよい。次第に大きくする場合、連続的に大きくしても良く、段階的に大きくしても良い。段階的に大きくする場合、例えば、一定の増分を繰り返し加算することとしても良い。

　加速中のモータ速度が閾値ω０以上になったか否かの判断には、実施の形態１と同様に、速度指令値ω^＊又は推定値ω＾を用いても良い。

　例えば、速度指令値ω^＊をゆっくりと変化させる場合には、加速中のモータ速度が速度指令値ω^＊に一致すると見ることができる。そこで、モータ速度が速度指令値ω^＊に等しいと見て、モータ速度が閾値ω０以上かどうかの判断を行なうことができる。
　加速中のモータ速度の変化が速く、速度指令値ω^＊に一致すると見ることができない場合には、モータ速度の推定値ω＾を用いることとしても良い。速度推定値ω＾は、実施の形態１で述べたように、電圧指令値或いは電流検出手段６によって検出される電流に基づいて求められる。

　モータ速度が閾値ω０以上になったら、加速を終了し、電流ゼロ制御を開始し、電流ゼロ制御期間中に切替を実行する。電流ゼロ制御の開始以降の処理は、実施の形態１と同様である。

　図１０は、実施の形態３の駆動装置で切替制御シーケンスを行うときの動作の一例を示す。
　図１０では、切替要求が発生した時刻ｔ１まではモータ３が一定の速度で通常運転しており、時刻ｔ１におけるモータ速度ω１が閾値ω０未満である場合を想定している。

　この場合、切替制御シーケンスの開始（時刻ｔ１）に当たり、モータ速度ω１が閾値ω０未満であることが確認され、モータ３の加速が開始され、時刻ｔ２ｂにモータ速度が閾値ω０以上になったことが確認されて、加速が終了する。
　図１０には、加速開始から加速終了までの期間（加速期間）がＴｈで示され、加速終了の時点ｔ２ｂでのモータ速度がω２で示されている。

　加速が終了すると直ちに電流ゼロ制御が開始される。
　電流ゼロ制御の開始の時点は、加速終了の時点ｔ２ｂに一致する。
　電流ゼロ制御の開始以降の処理は、実施の形態１と同じである。即ち、電流ゼロ制御の開始ｔ２ｂから予め定められた時間Ｔｅ（＝Ｔａ＋Ｔｃ）が経過すると、切替が指示され（時刻ｔ４）、切替の指示（ｔ４）から、予め定められた時間Ｔｆ（＝Ｔｂ＋Ｔｄ）が経過すると（時刻ｔ６）、電流ゼロ制御が終了し、通常運転への復帰のための処理が行われる。

　電流ゼロ制御の開始（ｔ２ｂ）から時間Ｔａの経過後（ｔ３）に電流がゼロに収束し、切替の指示（ｔ４）から時間Ｔｂの経過後（ｔ５）に切替の動作が終了する。

　図１０には、電流ゼロ制御期間Ｔ０中に速度がω２からωｎまで低下し、通常運転の状態への復帰のための再起動はωｎを初期値として行われることが示されている。

　図１１は、実施の形態３における処理の手順を示す。
　図１１に示される手順は、図８と概して同じである。
　但し、ステップＳＴ５及びＳＴ６がステップＳＴ５ｂ及びＳＴ６ｂに置き換えられ、、ステップＳＴ２１及びＳＴ２２が付加されている。

　ステップＳＴ４でＮＯである場合、すなわちω１≧ω０が満たされない場合には、ステップＳＴ２１に進む。
　ステップＳＴ２１では、制御部７は、モータ３の加速のための制御を行う。制御部７はまた、加速中のモータ速度ω１’を取得する。
　モータ３の加速は、速度指令値ω^＊を一気に閾値ω０以上の値に切替えることで行ってもよく、時間の経過とともに、速度指令値ω^＊を次第に大きくすることで行っても良い。

　速度指令値ω^＊を次第に大きくする場合には、ステップＳＴ２１の１回の処理での上昇幅を予め定めておいても良い。
　速度指令値ω^＊をゆっくりと変化させる場合には、加速中のモータ速度ω１’が速度指令値ω^＊に等しいとみなせる。等しいとみなせない場合には、モータ速度の推定値ω＾を求めて、該推定値をモータ速度ω１’として用いる。

　ステップＳＴ２２では、制御部７は、加速中のモータ速度ω１’が閾値ω０以上であるか否かの判断をする。

　ステップＳＴ２２でＹＥＳであれば、ステップＳＴ５ｂに進む。
　ステップＳＴ２２でＮＯであれば、ステップＳＴ２１に戻り、ステップＳＴ２１の加速及びステップＳＴ２２の判定を繰り返す。

　ステップＳＴ５ｂでは、制御部７は、電流ゼロ制御を開始し、この時の時刻を電流ゼロ制御の開始時刻ｔ２ｂとして取得し、この時のモータ速度を電流ゼロ制御開始時のモータ速度ω２として取得する。

　ステップＳＴ６ｂでは、制御部７は、時刻ｔ２ｂから時間Ｔｅが経過するのを待ち、時間Ｔｅが経過したら、ステップＳＴ７に進む。
　ステップＳＴ７以降の処理は、実施の形態１と同じである。

　上記のように処理を行う場合、判断がＹＥＳとなったステップＳＴ２２の直前のステップＳＴ２１の処理が行われた時刻ｔ２１と電流ゼロ制御の開始の時刻ｔ２ｂとの間は、厳密にはステップＳＴ２２の処理及び制御部７の計算処理（ステップＳＴ２２）に要する時間のための時間差（ｔ２ｂ－ｔ２１）が存在するが、この時間差は微小であるため、この間の速度変化もないものとみなしても良い。すなわち、ω１’≒ω２とみなしても良い。従って、ステップＳＴ２１で取得したモータ速度ω１’が閾値ω０以上であることを確認した上で電流ゼロ制御を開始する場合、電流ゼロ制御開始時のモータ速度ω２が閾値ω０以上であると言える。

　実施の形態３では、モータ速度の大小にかかわらずモータ３の結線状態を切替えることが可能となる。従って、負荷条件に応じて結線状態を切替えることによる効果を確実に得ることができる。

実施の形態４．
　実施の形態３では、ステップＳＴ３で決定された閾値ω０をステップＳＴ２２でも用いている。代わりに、ステップＳＴ２１における加速の後に、閾値ω０を決定しなおすこととしても良い。この場合、ステップＳＴ２１における加速の後の出力電流Ｉ１を用いて、ステップＳＴ３と同様の計算が行われる。

　図１２は、実施の形態４における処理の手順を示す。
　図１２の処理の手順は図１１の処理の手順と概して同じであるが、ステップＳＴ２３が付加されている。

　ステップＳＴ２３では、制御部７は、閾値ω０を決定しなおす。決定のしなおしに当たっては、式（５）及び式（７）の計算を行う。但し、出力電流Ｉ１として、直前のステップＳＴ２２における加速の後の状態における出力電流Ｉ１を用いる。

　加速の後の出力電流Ｉ１を用いることで、閾値ω０としてより適切な値を得ることができ、加速後のモータ速度ω１’が閾値ω０以上か否かの判定をより適切に行うことができる。

実施の形態５．
　図１３は、実施の形態５に係る空気調和装置１００を電力源８とともに示す。図示の空気調和装置は、室外機１０１と、室内機１０２と、空調制御器１０３とを有する。
　室外機１０１は、駆動装置１と圧縮機１１０を有する。圧縮機１１０は、モータ３と、モータ３の負荷２としての圧縮要素１１１を有する。室外機１０１はさらに四方弁１２１と、熱源側熱交換器１２２と、熱源側膨張弁１２３とを有する。駆動装置１及びモータ３は、実施の形態１～４で説明したものであっても良い。

　駆動装置１は、電力源８に接続されている。電力源８は、図２（a）又は（ｂ）に示される、直流電力を供給するものであっても良く、交流電力を供給するものであっても良い。電力源８が交流電力を供給するものである場合には、駆動装置１が交直電力変換器を備えるものであれば良い。

　室内機１０２は、負荷側膨張弁１３１と、負荷側熱交換器１３２とを有する。
　四方弁１２１及び熱源側膨張弁１２３は、空調制御器１０３により制御される。

　圧縮機１１０の圧縮要素１１１は、四方弁１２１、熱源側熱交換器１２２、熱源側膨張弁１２３、負荷側膨張弁１３１、及び負荷側熱交換器１３２とともに冷媒配管１４１により互いに接続された冷媒回路を構成しており、冷媒回路に冷媒が流れることによって冷凍サイクルが成立する。

　冷房運転を行う際は、四方弁１２１は圧縮機１１０から吐出された冷媒が熱源側熱交換器１２２へ向かうように、かつ負荷側熱交換器１３２から流出した冷媒が圧縮機１１０へ向かうように流路を切替えられる。

　駆動装置１によってモータ３を駆動することで、モータ３に連結された圧縮要素１１１が冷媒を圧縮して高温高圧の冷媒を吐出する。圧縮機１１０から吐出された高温高圧の冷媒は、四方弁１２１を経由して、熱源側熱交換器１２２へ流入し、熱源側熱交換器１２２において外部の空気と熱交換して放熱する。熱源側熱交換器１２２から流出した冷媒は、熱源側膨張弁１２３において膨張及び減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となった状態で、負荷側膨張弁１３１において膨張及び減圧されて、負荷側熱交換器１３２へ流入し、空調対象空間の空気と熱交換して蒸発し、低温低圧の冷媒となって、負荷側熱交換器１３２から流出する。負荷側熱交換器１３２から流出した冷媒は、四方弁１２１を経由して、圧縮機１１０に吸入され、再び圧縮される。

　以上の動作が繰り返される。
　暖房運転を行う場合には、四方弁１２１が切替えられて、冷媒の流れが逆になる。

　上記の空気調和装置において、圧縮機１１０を一度停止させたときは、圧縮機１１０の故障防止の観点から冷媒圧力の均圧を待ってから圧縮機１１０を再起動させることが一般的であり、均圧に掛かる時間中はユーザーの快適性を損なうおそれがあった。実施の形態１～４に係る駆動装置１を空気調和装置で用いることで、圧縮機１１０を停止させずにモータ３の結線切替を行うことが可能となり、空調運転を継続できる。従って、ユーザーの快適性が向上する。

　以上空気調和装置の一例を説明したが、空気調和装置は、上記の例のものに限定されない。
　例えば、圧縮機１１０の圧縮要素１１１の吸入側に過剰な冷媒を貯留するアキュームレータを設けたものであっても良い。

　また、駆動装置１、特にそのインバータ４を冷却する目的で、インバータ４の構成要素であるパワーモジュールに冷却プレートを接触させ、該冷却プレートに先述の冷媒配管１４１をさらに接触させても良い。そうすれば、冷媒配管１４１に流れる冷媒にインバータ４における発熱を吸熱させることができ、インバータ４の温度上昇を効率的に抑制できる。

　図１３の構成では、室内機１０２及び室外機１０１がそれぞれ膨張弁１２３、１３１を備える。このような構成は、空気調和装置の冷却能力を２つの膨張弁１２３、１３１でそれぞれ独立に制御することができるので、冷媒を細やかに、効率よく制御できる。しかしながら、膨張弁１２３、１３１は一方を省略しても良い。即ち、膨張弁１２３、１３１を室内機側、室外機側のいずれか一方に備える構成としても良い。

　以上のように、実施の形態１～４で説明した駆動装置１を空気調和装置で用いることで、圧縮機１１０を停止させずにモータ３の結線切替を行うことが可能となり、空調運転を継続できることからユーザーの快適性が向上する効果がある。

　なお、実施の形態５では、先述の実施の形態１～４に係る駆動装置１を空気調和装置で用いる例を示したが、実施の形態１～４に係る駆動装置１は、空気調和装置の他、ヒートポンプ装置、冷凍装置など冷凍サイクルを有する機器で用いることができる。

　上記の実施の形態には種々の変形が可能である。
　例えば、実施の形態２を実施の形態１に対する変形例として説明したが、実施の形態３及び４にも同様の変形を加えることができる。また、実施の形態１の説明中で種々の変形を記載したが、同様の変形を実施の形態２、３及び４にも適用可能である。

　１　駆動装置、　２　負荷、　３　モータ、　４　インバータ、　４ａ，４ｂ　直流母線、　４ｕ，４ｖ，４ｗ　出力端子、　５　結線切替装置、　６　電流検出手段、　７　制御部、　８　電力源、　４１　インバータ主回路、　４５　駆動回路、　５１ｕ、５１ｖ、５１ｗ　切替器、　５２　中性点ノード、　８１ａ，８１ｂ　単相交流電源、　８２ａ，８２ｂ　交直電力変換器、　１００　空気調和装置、　１０１　室外機、　１０２　室内機、　１０３　空調制御器、　１１０　圧縮機、　１１１　圧縮要素、　１２１　四方弁、　１２２　熱源側交換器、　１２３　熱源側膨張弁、　１３１　負荷側膨張弁、　１３２　負荷側交換器、　１４１　冷媒配管、　４１１～４１６　スイッチング素子。

Claims

　負荷に接続されたモータの結線状態を切替える結線切替装置と、電力源に接続され、モータに交流電圧を出力するインバータとを備える駆動装置において、
　前記モータの電流をゼロに制御する電流ゼロ制御の期間中に前記結線状態が切替えられ、かつ前記電流ゼロ制御の開始時の前記モータの速度が閾値以上である
　駆動装置。
　前記閾値は、前記電流ゼロ制御の期間中における前記モータの速度の低下量の推定値に等しい値或いは該推定値に対し予め定められた余裕分を加えた値である請求項１に記載の駆動装置。
　前記閾値は、前記モータの軸イナーシャと、前記インバータの出力電流と、前記モータのトルク定数とに基づいて定められる請求項１又は２に記載の駆動装置。
　前記インバータの出力電流をＩ１とし、
　前記モータのトルク定数をＫｔとし、
　前記電流ゼロ制御の期間の長さをＴ０とし、
　前記モータの軸イナーシャをＪｍ
とするとき、前記閾値ω０は、
　ω０≧Ｉ１・Ｋｔ・Ｔ０／Ｊｍ
　を満たすように定められる
　請求項３に記載の駆動装置。
　前記モータの速度が前記閾値未満である場合、前記モータの速度が前記閾値以上となるように加速制御を行った後に前記電流ゼロ制御を開始する請求項１から４のいずれか１項に記載の駆動装置。
　前記電流ゼロ制御の終了後に、
　前記電流ゼロ制御の開始時の前記モータの速度から前記電流ゼロ制御の期間中における前記モータの速度の低下量の推定値を減じた値を初期速度として通常運転制御に復帰する請求項１から５のいずれか１項に記載の駆動装置。
　前記電流ゼロ制御において、前記インバータのスイッチング素子のオンオフ動作により前記インバータの出力電流をゼロに制御する請求項１から６のいずれか１項に記載の駆動装置。
　前記電流ゼロ制御においては、前記インバータのスイッチング素子をすべてオフする請求項１から６のいずれか１項に記載の駆動装置。
　請求項１から８のいずれか１項に記載の駆動装置と、前記モータと、前記モータによって駆動される圧縮要素とを備え、前記圧縮要素によって冷凍サイクルの冷媒を圧縮する空気調和装置。