JP5978161B2

JP5978161B2 - モータ駆動装置

Info

Publication number: JP5978161B2
Application number: JP2013063193A
Authority: JP
Inventors: 将志大田; 励笠原; 木下　健; 健木下
Original assignee: Johnson Controls Hitachi Air Conditioning Technology Hong Kong Ltd
Current assignee: Johnson Controls Hitachi Air Conditioning Technology Hong Kong Ltd
Priority date: 2013-03-26
Filing date: 2013-03-26
Publication date: 2016-08-24
Anticipated expiration: 2033-03-26
Also published as: JP2014192905A

Description

本発明は、空調機や冷凍機などの冷凍サイクル装置のモータ駆動装置に係り、特に、冷凍サイクルの圧縮機を駆動する永久磁石同期モータの回転数をインバータ装置によって可変する冷凍サイクル装置のモータ駆動装置に関する。

本技術分野の背景技術として、特許文献１がある。特許文献１には、永久磁石同期モータのベクトル制御装置を第２のｄ軸電流指令値と第２のｑ軸電流指令値とを用いて、電力変換器に接続した永久磁石同期モータ定数同定演算部が同定したモータ定数をベクトル制御演算に用いて、前記永久磁石同期モータを駆動制御すると記載されている。

特開２００７−４９８４３号公報

上記従来技術においてモータ定数の同定精度は、モータの制御性能（詳細には、駆動効率、応答速度、安定性など）に影響を与えるが、インダクタンスの同定精度は、モータ最大トルク制御に係わるので、モータ電流や駆動効率に大きな影響を与える。上記制御装置では、ｄ軸電流指令値を「零」と「零以外の所定値」に制御し、それら２つの制御状態における第２のｄ軸電流指令値の差分とｄ軸電流検出値の差分に基づいてｄ軸インダクタンスを同定するようになっている。そのため、電流のリップルや位相のバラツキの影響を受けやすくインダクタンス、誘起電圧定数の同定精度の点で改善の余地があった。

また、同定精度事態を改善する手法も提唱されているが運転状況による要因に大きく左右される為、運転状況が変化した際に同定値と実際値に乖離が生じ運転効率、制御性を悪化させてしまう課題を有していた。

上記の課題を解決すべく、請求項１では、インバータ回路を有し、ベクトル制御によって永久磁石同期モータの回転数を可変制御するモータ駆動装置において、第１のｄ軸電流指令値とｄ軸電流検出値との偏差に基づいて、前記第１のｄ軸電流指令値を補正して第２のｄ軸電流指令値を生成するｄ軸電流指令演算手段と、第１のｑ軸電流指令値とｑ軸電流検出値との偏差に基づいて、前記第１のｑ軸電流指令値を補正して第２のｑ軸電流指令値を生成するｑ軸電流指令演算手段と、第１のインダクタンス設定値を含むモータ定数設定値、回転数指令値、前記第２のｄ軸電流指令値、及び、前記第２のｑ軸電流指令値に基づいて、ｄ軸電圧指令値及びｑ軸電圧指令値を演算する電圧指令演算手段と、前記ｄ軸電圧指令値及び前記ｑ軸電圧指令値に基づいて、前記インバータ回路を制御するインバータ制御手段と、前記第１のｑ軸電流指令値を零以外の値とするベクトル制御運転中に、前記回転数指令値、前記回転数、出力電流値、所定箇所の温度、または所定箇所の圧力のうち何れかをトリガー条件とし、同定モードとして、所定時間、前記回転数指令値を固定しつつ、前記第１のｄ軸電流指令値を所定の設定値に固定する同定モード制御手段と、前記同定モードの場合における前記第２のｄ軸電流指令値と前記第１のｄ軸電流指令値との差分を積分して平均値を演算し、これに基づいて前記第１のインダクタンス設定値の補正量を演算し、その補正量を加算した前記第１のインダクタンス設定値を前記電圧指令演算手段の演算に用いるように出力するとともに、前記永久磁石同期モータの誘起電圧定数の設定値である第１の誘起電圧設定値を出力するインダクタンス同定手段と、前記インダクタンス同定手段によって出力された前記第１のインダクタンス設定値と、前記第１の誘起電圧設定値とを前記トリガー条件と対に記録する記録手段と、記録された前記第１のインダクタンス設定値と前記第１の誘起電圧設定値と前記トリガー条件とに基づいて、状況に合せた第２のインダクタンス設定値と第２の誘起電圧設定値とを前記永久磁石同期モータを制御するために出力する比較制御手段と、を備えた。

状況に応じた最適なモータ定数を同定し、設定することでモータの制御性能が向上する。また、近年の永久磁石の動向としてこれまで主流であった高価な希土類系磁石から安価なフェライト系磁石へのシフトが見られる。フェライト系磁石は、希土類系磁石にくらべ減磁電流が低い傾向がある。本発明により容易にモータの減磁による故障検出が可能になることでサービス性を向上させることができる。

空気調和装置の構成を表す概略図インバータ装置の構成を表す概略図インバータ装置のマイコンの機能的構成を表すブロック図速度・位相推定部の機能的構成を表すブロック図モータ定数同定部及びモータ定数比較演算部及びベクトル制御演算部の機能的構成を表すブロック図同定モータ定数比較演算部の機能的構成を表すブロック図モータ回転子軸、モータ最大トルク軸、及び制御系の推定軸を表す図

以下、本発明の一実施例の空気調和機１１０を図面を用いて説明する
図１は、空気調和機１１０の構成を示す概略図である。図１において空気調和機１１０は、圧縮機１０１、室内熱交換器１０２、室内膨張弁１０４、室外熱交換器１０５、アキュームレータ１０７を順次連結した冷凍サイクルを有している。そして、例えば室内を冷房する場合に、圧縮機１０１で圧縮された冷媒は、室外熱交換器１０５で凝縮されて液化し、その後、室内膨張弁１０４で減圧され室内熱交換器１０２で蒸発し、圧縮機１０１に戻るようになっている。なお、室内熱交換器１０２及び室内膨張弁１０４は室内機１０９に備えられており、室内機１０９には熱交換を促進するための室内送風機１０３が設けられている。また、圧縮機１０１、室外熱交換器１０５、及びアキュームレータ１０７等は室外機１０８に備えられており、室外機１０８には熱交換を促進するための室外送風機１０６が設けられている。圧縮機１０１は永久磁石同期モータ１１１によって駆動され、このモータ１１１の回転数（運転周波数）がインバータ装置２１０によって可変制御されている。これにより、冷凍サイクルに必要な能力に対応するようになっている。

また、室内膨張弁１０４または室外膨張弁（図示せず）の開度、室内送風機１０３及び室外送風機１０６の回転数、冷房／暖房の運転モードを切り替える四方弁（図示せず）などが制御されている。

図２は、上記インバータ装置２１０の構成を表す概略図である。図２においてインバータ装置２１０は、交流電源２５１からの交流電力を直流電力に変換するコンバータ回路２２５と、このコンバータ回路２２５で生成された直流電力から交流電力を生成してモータ１１１に供給するインバータ回路２２１と、ドライバ回路２３２を介してインバータ回路２２１を制御するマイコン２３１と、コンバータ回路２２５で生成された高電圧を例えば５Ｖまたは１５Ｖ程度の制御電源に調整してマイコン２３１及びドライバ回路２３２等に供給する電源回路２３５と、コンバータ回路２２５の出力直流電圧を検出する電圧検出回路２３４と、シャント抵抗２２４を用いてインバータ回路２２１の入力直流電流を検出する電流検出回路２３３と、外気温度サーミスタ２６１を用いて外気温度を検出する外気温度検出回路２６２と、吐出温度サーミスタ２６３を用いて圧縮機１０１の吐出温度を検出する吐出温度検出回路２６４と、吐出圧力センサ２６５を用いて圧縮機１０１の吐出圧力を検出する吐出圧力検出回路２６６とを備えている。

コンバータ回路２２５は、複数の整流素子２２６がブリッジ結線された回路であり、交流電源２５１からの交流電力を直流電力に変換するようになっている。インバータ回路２２１は、複数のスイッチング素子２２２が三相ブリッジ結線された回路である。また、スイッチング素子２２２がスイッチング時に発生する逆起電力を回生するため、スイッチング素子２２２と併設してフライホイール素子２２３が設けられている。ドライバ回路２３２は、マイコン２３１からの微弱な信号（後述するＰＷＭ信号）を増幅して、スイッチング素子２２２のスイッチング動作を制御するようになっている。これにより、インバータ回路２２１で交流電力が生成されるとともにその周波数が制御されるようになっている。

コンバータ回路２２５とインバータ回路２２１との間には、モータ１１１を運転または停止させるための電磁接触器２５３と、力率改善用リアクトル２５２と、平滑コンデンサ２７０とが接続されている。また、電源投入時等に閉路する電磁接触器２５３が平滑コンデンサ２７０に流れる過大な突入電流で溶着しないように、電磁接触器２５３と並列して突入電流制限抵抗器２５４が設けられている。

マイコン２３１は、センサレスタイプのベクトル制御機能を有している。すなわち、電流検出回路２３３で検出されたインバータ回路２２１の入力直流電流等に基づいてモータ１１１の駆動電流（言い換えれば、インバータ回路２２１の出力交流電流）を再現するようになっており、交流電流を検出する電流センサを不要としている。また、モータ１１１の回転速度や位相（磁極位置）を推定するようになっており、速度センサや磁極位置センサを不要としている。このようなベクトル制御の詳細を以下説明する。

これら図３〜図６において、マイコン２３１は、モータ１１１の回転速度検出値ω及び位相検出値θdcを推定する速度・位相推定部１８と、電流検出回路２３３で検出された直流電流Ｉsh等からモータ１１１の駆動電流（３相交流の電流検出値）Ｉu、Ｉv、Ｉwを推定する電流再現部１９と、位相検出値θdcに基づいて３相交流の電流検出値Ｉu、Ｉv、Ｉwをｄｃ軸電流検出値Ｉdc及びｑｃ軸電流検出値Ｉqcに変換する３相／２軸変換部２０と、回転速度指令値ω^*を生成する速度指令生成部１０と、減算部１１で演算された回転速度指令値ω^*と回転速度検出値ωとの偏差が零となるように、第１のｑｃ軸電流指令値Ｉqc^*を生成するｑ軸電流指令生成部１２と、第１のｄｃ軸電流指令値Ｉdc^*を生成するｄ軸電流指令生成部１３と、モータ定数設定値（詳細には、抵抗設定値ｒ^**、仮想誘起電圧設定値Ｋe^**、及び仮想インダクタンス設定値Ｌ^**）を出力するモータ定数同定部及びモータ定数比較演算部１４と、第１のｄｃ軸電流指令値Ｉdc^*、第１のｑｃ軸電流指令値Ｉqc^*、モータ定数設定値、及び回転速度指令値ω^*等に基づいてｄｃ軸電圧指令値Ｖdc^*及びｑｃ軸電圧指令値Ｖqc^*を演算するベクトル制御演算部１５と、位相検出値θdcに基づいてｄｃ軸電圧指令値Ｖdc^*及びｑｃ軸電圧指令値Ｖqc^*ｄｃ軸電圧指令値を３相交流の電圧指令値Ｖu^*、Ｖv^*、Ｖw^*に変換する２軸／３相変換部１６と、３相交流の電圧指令値Ｖu^*、Ｖv^*、Ｖw^*にそれぞれ比例したＰＷＭ信号（パルス幅変調信号）を生成してドライバ回路２３２に出力するＰＷＭ出力部１７とを有している。

電流再現部１９は、電流検出回路２３３で検出された直流電流Ｉshと２軸／３相変換部１６で演算された３相交流の電圧指令値Ｖu^*、Ｖv^*、Ｖw^*に基づき、モータ１１１の３相交流の電流検出値Ｉu、Ｉv、Ｉwを推定する。３相／２軸変換部２０は、速度・位相推定部１８で推定された位相検出値θdcに基づき、３相交流の電流検出値Ｉu、Ｉv、Ｉwをｄｃ軸電流検出値Ｉdc及びｑｃ軸電流検出値Ｉqcに変換する（下記の数１、数２参照）。なお、図７に示すように、ｄ−ｑ軸はモータ回転子軸、ｄｏ−ｑｏ軸はモータ最大トルク軸、ｄｃ−ｑｃ軸は制御系の推定軸であり、ｄｏ−ｑｏ軸とｄｃ−ｑｃ軸との軸誤差をΔθcと定義する。

速度・位相推定部１８は、軸誤差Δθcを演算する軸誤差演算部２１と、軸誤差Δθcに零指令を与える零発生部２２と、回転速度検出値ωを推定する速度演算部２３と、位相検出値θcを推定する位相演算部２４とを有している。軸誤差演算部２１は、ｄｃ軸電圧指令値Ｖdc^*、ｑｃ軸電圧指令値Ｖqc^*、ｄｃ軸電流検出値Ｉdc、ｑｃ軸電流検出値Ｉqc、モータ定数設定値ｒ^*、Ｋe^*、Ｌ^*、及び回転速度指令値ω^*に基づいて軸誤差Δθcを演算する（下記の数３参照）。

速度演算部２３は、軸誤差演算部２１で演算された軸誤差Δθcが零となるように、回転速度検出値ωを推定している。言い換えれば、零発生部２２及び回転速度演算部２３は、ＰＬＬ制御回路を構成している。速度演算部２３は、例えば軸誤差Δθcが正の場合、制御系のｄｃ−ｑｃ軸がモータ最大トルクのｄｏ−ｑｏ軸より進んでいるため、回転速度検出値ωを増加させるように推定する。一方、例えば軸誤差Δθcが負の場合、制御系のｄｃ−ｑｃ軸がモータ最大トルクのｄｏ−ｑｏ軸より遅れているため、回転速度検出値ωを減少させるように推定する。そして、ｄ軸電流指令生成部１３は、速度演算部２３で推定された回転速度検出値ωと速度指令生成部１０で生成された回転速度指令値ω^*との偏差が零となるように、第１のｑｃ軸電流指令値を生成する。

位相演算部２４は、速度演算部で推定された回転速度検出値ωを積分して、制御系の位相θｄｃを演算する。

ベクトル制御演算部１５は、ｑ軸電流指令演算部３１と、ｄ軸電流指令演算部３３と、電圧指令演算部３４とを有している。ｑ軸電流指令演算部３１は、減算部３０で演算された第１のｑｃ軸電流指令値Ｉqc^*とｑｃ軸電流検出値Ｉqcとの差分に基づいて第１のｑｃ軸電流指令値Ｉqc^*を補正して第２のｑｃ軸電流指令値Ｉqc^**を生成する。同様に、ｄ軸電流指令演算部３３は、減算部３２で演算された第１のｄｃ軸電流指令値Ｉdc^*とｄｃ軸電流検出値Ｉdcとの差分に基づいて第１のｄｃ軸電流指令値Ｉdc^*を補正して第２のｄｃ軸電流指令値Ｉdc^**を生成する。

電圧指令演算部３４は、第２のｑｃ軸電流指令値Ｉqc^**、第２のｄｃ軸電流指令値Ｉdc^**、モータ定数設定値ｒ^*、Ｋe^*、Ｌ^*、及び回転速度指令値ω_*に基づいて、ｄｃ軸電圧指令値Ｖdc^*及びｑｃ軸電圧指令値Ｖqc^*を演算する（下記の数４、数５参照）。なお、本実施形態では、ｄ軸インダクタンス設定値Ｌdとｑ軸インダクタンス設定値Ｌqとがほぼ等しい場合を想定し、これを仮想インダクタンスＬ（＝Ｌd＝Ｌq）として設定している。

２軸／３相変換部１６は、速度・位相推定部１８で推定された位相検出値θdcに基づき、ｄｃ軸電圧指令値Ｖdc^*及びｑｃ軸電流検出値Ｖqc^*を３相交流の電圧指令値Ｖu^*、Ｖv^*、Ｖw^*に変換する（下記の数６、数７参照）。

ここで仮想インダクタンスＬの同定方法の原理について説明する。
定常状態において、モータ定数設定値（ｒ^*、Ｋe^*、Ｌ^*）と実際のモータ定数（ｒ、Ｋe、Ｌ）とが一致している場合は、電流検出値Ｉdc、Ｉqc（若しくは第１の電流指令値Ｉdc^*、Ｉqc^*）と電圧指令演算部３４の入力である第２の電流指令値Ｉdc^**、Ｉqc^**とがほぼ等しくなる。しかし、モータ定数設定値（ｒ^*、Ｋe^*、Ｌ^*）と実際のモータ定数（ｒ、Ｋe、Ｌ）とがずれている場合は、電流検出値Ｉdc、Ｉqc（若しくは第１の電流指令値Ｉdc^*、Ｉqc^*）と第２の電流指令値Ｉdc^**、Ｉqc^**との間に偏差が生じる。その詳細を、以下説明する。

定常状態において、電流検出値Ｉdc、Ｉqcと電圧指令値Ｖdc^*、Ｖqc^*との関係は下記の数８、数９で近似的に表される。

定常状態において、回転速度指令値ω^*と回転速度検出値ωはほぼ等しく、第１のｄｃ軸電流指令値Ｉdc^*とｄｃ軸電流検出値Ｉdcはほぼ等しい。また、モータ１１１が中高速で回転している場合若しくは抵抗設定値ｒ^*の誤差が少ない場合（ｒ^*＝ｒ）を想定すれば、数４、数５と数８、数９より、下記の数１０を導き出すことができる。この数１０を変形すれば、下記の数１１が得られる。

さらに、誘起電圧の同定が完了した後（Ｋe^*＝Ｋe）、第１のｄｃ軸電流指令値として所定の設定値Ｉdc^*_atを与えるとすれば、式７を用いて、仮想インダクタンス設定値Ｌ^*の誤差ΔＬ^*を求める式を導き出すことができる（下記の数１２参照）。

また、第１のｄｃ軸電流指令値としてＩｄｃ^*=0とすることで数１１から数１３が求められΔＫｅ^*を求めることができる。

モータ定数同定部及びモータ定数比較演算部１４は、上述した仮想インダクタンスＬの同定を行うため、同定モード制御部３５、入力切替部３６、積算部３７、４０、保存部３８、４１、及び加算部３９、４２、同定モータ定数比較演算部４３を有している。

同定モード制御部３５は、モータ１１１のベクトル制御モード運転中に、例えば速度・位相推定部１８で推定された回転速度検出値ωを入力し、この回転速度検出値ωが予め設定された所定値ω１に達したかどうかを判定する。そして、例えば回転速度検出値ωが所定値ω１に達した場合は（言い換えれば、所定値ω１まで上昇または下降した場合は）、同定モードとして、所定時間、速度指令生成部１０及びｄ軸電流指令生成部１３に同定モードを指令するとともに、入力切替部３６を接続状態に切り替える。

また、入力切替部３６を切替ることによって誘起電圧定数Ｋe^*と仮想インダクタンスＬ^*の同定の切替えを行う。尚、本実施形態では、予め設定された所定の回数（例えば３回）繰り返して同定モードを実行するようになっている。
仮想インダクタンスＬ^*を同定する際は、速度指令生成部１０は、同定モードの指令に応じて、回転速度指令値ω^*を現在値に固定する。ｄ軸電流指令生成部１３は、同定モードの指令に応じて、第１のｄ軸電流指令値Ｉdc^*を所定の設定値Ｉdc^*_atに固定する。なお、所定の設定値Ｉdc^*_atは、インバータ渦電流及びモータ磁気飽和の影響を避けるため、比較的小さく設定したほうが好ましく、制御装置の電流検出分解能や演算誤差を考慮するとともに同定精度を確保するため、例えばモータの定格電流の約１／１０〜１／２の範囲に設定すればよい。

また、誘起電圧定数Ｋe^*を同定する際は、速度指令生成部１０は、同定モードの指令に応じて、回転速度指令値ω^*を現在値に固定する。ｄ軸電流指令生成部１３は、同定モードの指令に応じて、第１のｄ軸電流指令値Ｉdc^*を0に固定する。

積算部３７は、減算部４４で演算された第２のｄ軸電流指令値Ｉdc^**と第１のｄ軸電流指令値Ｉdc^*（＝Ｉdc^*_at）の差分を入力切替部３６を介して入力し、同定モード期間中における差分を積分して平均値を算出する。そして、上記の数式８を用いて、仮想インダクタンス設定値Ｌ^*の誤差ΔＬ^*を演算する。なお、電流リップルや位相バラツキの影響を抑えるため、積分部３７の応答はベクトル制御演算部１５の制御応答より遅くなるように、時定数を設定することが好ましい。そして、同定モードがｎ回行われて誤差ΔＬ^*_１、…、ΔＬ^*_nが得られた場合は、それらの総和ΔＬ^*_all（＝ΔＬ^*_１＋…＋ΔＬ^*_n）を保存部３８で記憶する。加算部３９は、保存部３８で記憶された誤差ΔＬ^*_allと仮想インダクタンス初期設定値Ｌ^*_0とを加算し、これを仮想インダクタンス設定値Ｌ^*として出力される。

同様に積算部４０も減残部４４で演算された第２のｄ軸電流指令値値Ｉdc^**と第１のｄ軸電流指令値Ｉdc^*（＝0）の差分を入力切替部３６を介して入力し同定モード期間中における差分を積分して平均値を算出する。そして同定モードがｎ回行われて誤差ΔＫｅ^*_１、…、ΔＫｅ^*_nが得られた場合は、それらの総和ΔＫｅ^*_all（＝ΔＫｅ^*_１＋…＋ΔＫｅ^*_n）を保存部４１で記憶する。加算部４２は、保存部４１で記憶された誤差ΔＫｅ^*_allと仮想インダクタンス初期設定値Ｋｅ^*_0とを加算し、これを誘起電圧設定値Ｋｅ^*として出力される。

仮想インダクタンス設定値Ｌ^*及び誘起電圧設定値Ｋe^*は、同定モータ定数比較演算部４３とモータ定数同定保存部２３６に出力される。

同定モータ定数比較演算部４３に入力された仮想インダクタンス設定値Ｌ^*及び誘起電圧設定値Ｋe^*は、入力切替部４５、４６を介して同定モータ定数比較部４７、４８へ入力される。

同定モータ定数比較部４７、４８は、入力された仮想インダクタンス設定値Ｌ^*及び誘起電圧設定値Ｋｅ＊とモータ定数同定保存部２３６から任意に入力することができる仮想インダクタンス設定値Ｌ^*a及び誘起電圧設定値Ｋe^*aを比較、演算し第２の仮想インダクタンス設定値Ｌ^**及び第２の誘起電圧設定値Ｋｅ^**としてベクトル演算部１５及び速度・位相推定部１８に出力される。

尚、仮想インダクタンス設定値Ｌ^*及び誘起電圧設定値Ｋe^*を同定する際は、入力切替部４５、４６により仮想インダクタンス設定値Ｌ^*及び誘起電圧設定値Ｋe^*が第２の仮想インダクタンス設定値Ｌ^**及び第２の誘起電圧設定値Ｋｅ^**として出力される。

ここでモータ定数同定保存部２３６について説明する。上記にて同定された仮想インダクタンス設定値Ｌ^*と仮想誘起電圧設定値Ｋe^*は、モータ定数同定保存部２３６に記憶される。また、同時に同定モードを行うトリガーとなる速度回転数指令も記憶される。本実施例では、同定モードを行うトリガーとして速度回転数指令を用いたが同定モードを行うトリガーについては、例えば所定の時間や回転数、出力電流値、または、外気検出回路２６２により検出された所定の温度、吐出温度検出回路２６４により検出された所定の温度、吐出圧力検出回路２６６によって検出された所定の圧力によるものでもよい。
モータ定数同定保存部２３６は、揮発性メモリなどを用いたマイコン２３１と異なる回路にて構成される。

モータ定数同定保存部２３６には、予め設定されているモータ定数（＊ｒ、＊Ｋe、＊Ｌ）が記録されている。

上記の方法により同定された基準となる仮想インダクタンス設定値Ｌ^*と誘起電圧設定値Ｋe^*を基準仮想リアクトル設定値Ｌ^*refと基準誘起電圧設定値Ｋe^*refと定義する。
基準仮想インダクタ設定値Ｌ^*ref、基準誘起電圧値Ｋe^*refは、製品出荷検査時や施工初回動作時など任意に選択して設定してもよい。

同様にあるトリガーにより行われた仮想同定インダクタンス設定値Ｌ^*と誘起電圧設定値Ｋe^*は、トリガー条件と対に仮想インダクタンス設定値Ｌ^*nと誘起電圧設定値Ｋe^*nとして記録される。あるトリガー条件により同定された仮想インダクタンス設定値Ｌ^*nと誘起電圧設定値Ｋe^*nは、同定された度にモータ定数同定保存部２３６へ記録される。

また、あるトリガー条件によって同定された仮想インダクタンス設定値Ｌ^*nと誘起電圧設定値Ｋe^*nは、任意に同定モータ定数比較演算部４３へ呼び出すことができる。

ここで同定モータ定数比較演算部４３について説明する。同定モータ定数比較演算部４３は、各トリガー条件により同定されたインダクタンス設定値Ｌ^*nと誘起電圧設定値Ｋe^*nと既に同定されモータ定数同定保存部２３６へ記憶されたインダクタンス設定値Ｌ^*n-１と誘起電圧設定値Ｋe^*n-１を比較し状況に合せた最適なインダクタンス設定値Ｌ^**と誘起電圧設定値Ｋe^**として出力される。

例えば、初期状態においては、予め設定されたモータ定数値（＊ｒ、＊Ｋe、＊Ｌ）と上記方法で同定される仮想初期同定設定値（Ｌ^*ref、Ｋe^*ref)において
Ｌ^*ref＜＊Ｌバラツキ下限値、Ｌ^*ref＞＊Ｌバラツキ上限値である場合や
Ｋe^*ref＜＊Ｋｅバラツキ下限値、Ｋe^*ref＞＊Ｋｅバラツキ上限値である場合は、
初期モータ不良として識別することができる。

上記条件を満たさない場合は、基準仮想インダクタンス設定値Ｌ^*ref、基準誘起電圧設定値Ｋe^*refが第２の仮想インダクタンス設定値Ｌ^**と第２の誘起電圧設定値Ｋe^**として出力される。

また、通常運転時において例えばあるトリガー条件にて同定されたインダクタンス設定値Ｌ^*nと誘起電圧設定値Ｋe^*nが過去に同定された仮想インダクタンス設定値Ｌ^*ｎ-１、誘起電圧設定値Ｋe^*ｎ-１と比較した際に
判定最小値（Ｋe^*ｎ-１×８０％）＜Ｋe^*n＜判定最大値（Ｋe^*ｎ-１×１２０％）の場合は、
Ｋｅ^*ｎ-１が設定され第２の誘起電圧設定値Ｋe^**として出力される。

判定最大値（Ｋe^*ｎ-１×１２０％）若しくは、判定最小値（Ｋe^*ｎ-１×８０％）の場合は、
Ｋe^*nが設定され第２の誘起電圧設定値Ｋe^**として出力される。

判定最小値及び判定最大値は、モータ種類により異なるためモータ種類毎に設定される。第２の仮想インダクタンスＬ^**についても同様に行われる。

比較される仮想インダクタンス設定値、誘起電圧設定値は、仮想インダクタンス設定値Ｌ^*ｎ-１、誘起電圧設定値Ｋe^*ｎ-１でなくてもよい。例えば仮想インダクタンス設定値Ｌ^*ｎ-2、誘起電圧設定値Ｋe^*ｎ-2や仮想インダクタンス設定値Ｌ^*ref、誘起電圧設定値Ｋe^*refでもよい。

運転中に何らかのモータ異常が生じた場合、例えばモータが減磁した場合、モータ減磁の際に同定された仮想インダクタンス設定値Ｌ^*nと誘起電圧設定値Ｋe^*nと基準仮想インダクタンス設定値Ｌ^*ref、基準誘起電圧設定値Ｋe^*refを比較することでモータの減磁現象を識別することができる。
例えば、Ｋe^*n＜減磁判定値（Ｋｅ^*ref×６０％）の場合、モータ減磁していると判定する。

減磁判定値（Ｋｅ^*ref×６０％）は、モータ種類により異なるためモータ種類毎に設定される。

また、モータ減磁の際に同定された仮想インダクタンス設定値Ｌ^*nと仮想誘起電圧設定値Ｋe^*nと初期同定設定値(Ｌ^*ref、Ｋe^*ref)を比較する際にモータ減磁の程度を識別できモータの能力値に合せた制御を行うことができる。
例えば、電流制限値設定値や回転数の設定値を最低限能力の達成できる設定値に再設定することができる。

１０速度指令生成部
１２ｑ軸電流指令生成部
１３ｄ軸電流指令生成部
１４モータ定数同定部及びモータ定数比較演算部
１５ベクトル制御演算部
１６２軸／３相変換部（インバータ制御手段）
１７ＰＷＭ出力部（インバータ制御手段）
１８速度・位相推定部（回転数取得手段）
１９電流再現部（電流検出演算手段）
２０３相／２軸変換部（電流検出演算手段）
２１軸誤差演算部
２３速度演算部
２４位相演算部
３１ｑ軸電流指令演算部（ｑ軸電流指令演算手段）
３３ｄ軸電流指令演算部（ｄ軸電流指令演算手段）
３４電圧指令演算部
３５同定モード制御部（同定モード制御手段）
３６入力切替部（インダクタンス同定手段）
３７、４０積算部（インダクタンス同定手段）
３８、４１保存部（インダクタンス同定手段）
３９、４２加算部（インダクタンス同定手段）
４３同定モータ定数比較演算部
４５、４６入力切替部
４７、４８同定モータ定数比較部

１０１圧縮機
１０２室内熱交換器
１０３室内送風機
１０４室内膨張弁
１０５室外熱交換器
１０６室外送風機
１０７アキュームレータ
１０８室外機
１０９室内機
１１０空気調和機
１１１永久磁石同期モータ
２１０インバータ装置
２２１インバータ回路
２２２複数のスイッチング素子
２２３フライホイール素子
２２４シャント抵抗（電流検出手段）
２２５コンバータ回路
２２６複数の整流素子
２３１マイコン
２３２ドライバ回路
２３３電流検出回路（電流検出手段）
２３４電圧検出回路
２３５電源回路
２３６モータ定数同定保存部
２５１交流電源
２５２力率改善用リアクトル
２５３電磁接触器
２５４突入電流制限抵抗器
２６１外気温度サーミスタ（外気温度検出手段）
２６２外気温度検出回路（外気温度検出手段）
２６３吐出温度サーミスタ（吐出温度検出手段）
２６４吐出温度検出回路（吐出温度検出手段）
２６５吐出圧力センサ（吐出圧力検出手段）
２６６吐出圧力検出回路（吐出圧力検出手段）

Ｉdc ｄｃ軸電流検出値
Ｉdc^* 第１のｄｃ軸電流指令値
Ｉdc^** 第２のｄｃ軸電流指令値
Ｉqc ｑｃ軸電流検出値
Ｉqc^* 第１のｑｃ軸電流指令値
Ｉqc^** 第２のｑｃ軸電流指令値
Ｉsh 直流電流
＊Ｋe 予め記録されている誘起電圧設定値
＊Ｌ予め記録されているインダクタンス設定値
Ｋe^* 誘起電圧設定値（トリガー条件毎に設定される値）
Ｌ^* インダクタンス設定値（トリガー条件毎に設定される値）
ｒ^* 抵抗設定値
Ｋe^*ref 初期同定誘起電圧設定
Ｌ^*ref 初期同定インダクタンス設定値
Ｋe^** 第２の誘起電圧設定値
Ｌ^** 第２のインダクタンス設定値
ｒ^** 抵抗設定値
Ｖdc^* ｄｃ軸電圧指令値
Ｖqc^* ｑｃ軸電圧指令値
ω^* 回転速度

Claims

インバータ回路を有し、ベクトル制御によって永久磁石同期モータの回転数を可変制御するモータ駆動装置において、
第１のｄ軸電流指令値とｄ軸電流検出値との偏差に基づいて、前記第１のｄ軸電流指令値を補正して第２のｄ軸電流指令値を生成するｄ軸電流指令演算手段と、
第１のｑ軸電流指令値とｑ軸電流検出値との偏差に基づいて、前記第１のｑ軸電流指令値を補正して第２のｑ軸電流指令値を生成するｑ軸電流指令演算手段と、
第１のインダクタンス設定値を含むモータ定数設定値、回転数指令値、前記第２のｄ軸電流指令値、及び、前記第２のｑ軸電流指令値に基づいて、ｄ軸電圧指令値及びｑ軸電圧指令値を演算する電圧指令演算手段と、
前記ｄ軸電圧指令値及び前記ｑ軸電圧指令値に基づいて、前記インバータ回路を制御するインバータ制御手段と、
前記第１のｑ軸電流指令値を零以外の値とするベクトル制御運転中に、前記回転数指令値、前記回転数、出力電流値、所定箇所の温度、または所定箇所の圧力のうち何れかをトリガー条件とし、同定モードとして、所定時間、前記回転数指令値を固定しつつ、前記第１のｄ軸電流指令値を所定の設定値に固定する同定モード制御手段と、
前記同定モードの場合における前記第２のｄ軸電流指令値と前記第１のｄ軸電流指令値との差分を積分して平均値を演算し、これに基づいて前記第１のインダクタンス設定値の補正量を演算し、その補正量を加算した前記第１のインダクタンス設定値を前記電圧指令演算手段の演算に用いるように出力するとともに、前記永久磁石同期モータの誘起電圧定数の設定値である第１の誘起電圧設定値を出力するインダクタンス同定手段と、
前記インダクタンス同定手段によって出力された前記第１のインダクタンス設定値と、前記第１の誘起電圧設定値とを前記トリガー条件と対に記録する記録手段と、
記録された前記第１のインダクタンス設定値と前記第１の誘起電圧設定値と前記トリガー条件とに基づいて、状況に合せた第２のインダクタンス設定値と第２の誘起電圧設定値とを前記永久磁石同期モータを制御するために出力する比較制御手段と、
を備えたことを特徴とするモータ駆動装置。
請求項１のモータ駆動装置において、
前記記録手段と前記比較制御手段は、
あるトリガー条件より同定された前記第１のインダクタンス設定値および前記第１の誘起電圧設定値と、他のトリガー条件により同定された前記第１のインダクタンス設定値および前記第１の誘起電圧設定値とを比較し、前記第２のインダクタンス設定値および前記第２の誘起電圧設定値を設定する
ことを特徴とするモータ駆動装置。
請求項２のモータ駆動装置において、
前記記録手段と前記比較制御手段は、
あるトリガー条件より同定された前記第１のインダクタンス設定値および前記第１の誘起電圧設定値と、他のトリガー条件により同定された前記第１のインダクタンス設定値および前記第１の誘起電圧設定値との乖離が予め設定されている条件であるときに、前記第２のインダクタンス設定値および前記第２の誘起電圧設定値を設定する
ことを特徴とするモータ駆動装置。
請求項１のモータ駆動装置において、
前記記録手段と前記比較制御手段は、前記第１のインダクタンス設定値と所定の基準インダクタンス設定値とを比較し、または、前記第１の誘起電圧設定値と所定の基準誘起電圧設定値とを比較することにより、前記永久磁石同期モータの減磁現象を識別する
ことを特徴とするモータ駆動装置。