CN103733506A - 同步电机驱动装置及具备具有该装置的制冷循环的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种同步电机驱动装置。在所述同步电机驱动装置中，利用微机（A1），横跨同步电机（4）的机械性旋转一周的周期测量具有3相逆变器的、反相电路（3）的直流电流（Idc），并计算3相的各逆变器的瞬时电力。从3相的各逆变器的瞬时电力算出同步电机驱动装置（MD1）的有效电力，进而，推断市用交流输入电流（Iac）的有效值。

Description

同步电机驱动装置及具备具有该装置的制冷循环的设备
技术领域
本发明涉及同步电机驱动装置及具备具有该装置的制冷循环的设备，特别涉及向同步电机供给反相电路生成的3相交流电的、同步电机驱动装置及具备具有该装置的制冷循环的设备。
背景技术
作为一例，在具有由压缩机、蒸发器和冷凝器组成的制冷循环的设备上使用驱动同步电机的同步电机驱动装置。作为具有制冷循环的设备，例如有冷冻装置和空调装置（以下，也称制冷及空调装置）。在制冷及空调装置中多采用以同步电机驱动装置控制其动作的同步电机，作为压缩机或风扇电动机。
同步电机驱动装置把从市用交流电源供给的交流电（以下，也指交流电压和交流电流）用转换器电路转换为直流电（以下，也指直流电压和直流电流），并把所述直流电通过反相电路转换为交流电（交流电流），来驱动同步电机。反相电路通过将转换器电路输出的直流电压用IPM（智能功率模块：Intelligent Power Module）等调制，生成频率可变的交流电流。
制冷及空调装置的交流电路部具备保险丝，以使从市用交流电源供给的输入交流电流不超过使断路器动作的电流。但是，为维持制冷及空调装置的连续性和舒适性，输入交流电流达到规定的值以上时，制冷及空调装置执行降低压缩机的电机转速的控制。所述输入交流电流的检测，一般采用高价的电流互感器（以下，也称CT）等电流传感器。
日本专利公开公报特开2001-268934号（专利文献1）公开了，不使用CT、利用检测向逆变器4输出的输出电流的分流电阻12，推断从3相交流电源2输入的输入交流电流的结构。日本专利公开公报特开平8-19263号（专利文献2）公开了，用电流传感器12检测PWM逆变器的主电路11的直流侧电流，并分配到各个相的电流的结构。
现有技术文献
专利文献1:日本专利公开公报特开2001-268934号
专利文献2:日本专利公开公报特开平8-19263号
专利文献1用积分电路19积分流过分流电阻12的电流，根据所述积分值与由预先试验求得的输入交流电流的相关关系，推断输入交流电流。因此，需要积分电路，反相电路的结构变得复杂。而且，空调装置的输入交流电流，不仅消耗于压缩机，而且也消耗于例如风扇电动机和其他动力模块部的热损等。专利文献1的结构不能检测起因于这些的输入交流电流。
发明内容
本发明的目的是提供一种同步电机驱动装置及具有具备该装置的制冷循环的设备，用简单的结构能进行高精度的有效电力的计算和输入交流电流的推断。
本发明的同步电机驱动装置，包括：将市用交流电转换为直流电压后输出的转换器电路；具有3相的逆变器的反相电路，所述3相的逆变器将所述直流电压转换为3相交流电流向同步电机输出；微机，输出用于控制所述3相的逆变器的转接的PWM信号；以及检测所述反相电路的直流电流的电流检测电路，所述同步电机驱动装置的特征在于，所述微机在所述同步电机的一个机械旋转周期的多个检测时刻检测所述直流电流，并把所述多个检测时刻检测出的所述直流电流分配到所述3相的各逆变器的瞬时电流，根据所述直流电压和所述瞬时电流，算出所述3相的各逆变器的瞬时电力。
在本发明中，优选微机具有：生成所述PWM信号的PWM信号生成部；根据所述PWM信号将所述反相电路的直流电流分配到所述3相的各逆变器的瞬时电流的瞬时电流分配部；以及根据所述直流电压和所述各瞬时电流，算出所述3相的各逆变器的瞬时电力的瞬时电力计算部。
在本发明中，优选所述电流检测电路根据设置在所述转换器电路和所述反相电路的电源配线间的电阻两端电压，检测所述反相电路的直流电流。
本发明的同步电机驱动装置包括：将市用交流电转换为直流电压后输出的转换器电路；具有3相的逆变器的反相电路，所述3相的逆变器将所述直流电压转换为3相交流电流向同步电机输出；微机，输出用于控制所述3相的逆变器的转接的PWM信号；以及检测所述3相的各逆变器的直流电流的电流检测电路，所述同步电机驱动装置的特征在于，所述微机在所述同步电机的一个机械旋转周期的多个检测时刻检测所述3相的各逆变器的直流电流，并把所述多个检测时刻检测出的所述3相的各逆变器的直流电流作为所述3相的各逆变器的瞬时电流输出，根据所述直流电压、所述瞬时电流和所述PWM信号，算出所述3相的各逆变器的瞬时电力。
在本发明中，优选微机具有：生成所述PWM信号的PWM信号生成部；将所述3相的各逆变器的直流电流作为所述3相的各逆变器的瞬时电流输出的瞬时电流检测部；以及根据所述直流电压和所述各瞬时电流，算出所述3相的各PWM逆变器的瞬时电力的瞬时电力计算部。
在本发明中，优选所述电流检测电路根据分别设置在所述3相的各逆变器和电源配线之间的电阻两端电压，检测所述3相的各逆变器的直流电流。
在本发明中，优选所述微机还具有有效电力计算部，所述有效电力计算部输出将所述多个检测时刻所述3相的逆变器的瞬时电力加法运算结果、除以所述多个检测时刻的设定数值的有效电力。
在本发明中，优选所述微机还具有保持所述同步电机的极数值的同步电机极数存储部。
在本发明中，优选所述微机还具有检测周期存储部，所述检测周期存储部保持将所述多个检测时刻等间隔设定的同步电机的电角度。
在本发明中，优选所述微机还具有存储热损部分电力与所述有效电力的比率值的比例常数存储部。
在本发明中，优选所述微机还具有：表示所述有效电力和所述热损部分电力的和、与输入所述转换器电路的所述市用交流电的功率因数的关系的功率因数表，或者，表示所述同步电机的旋转速度与所述功率因数的关系的功率因数表。
在本发明中，优选所述微机还具有输入电流计算部，所述输入电流计算部根据所述有效电力、所述热损部分电力、所述功率因数表和所述转换器电路的输入上施加的交流电压的有效值，输出所述转换器电路的输入上施加的交流电流的有效值的推断值。
本发明的同步电机驱动装置包括：将市用交流电转换为直流电压后输出的转换器电路；具有3相的逆变器的第一反相电路，所述3相的逆变器将所述直流电压转换为3相交流电流并向第一同步电机输出；具有3相的逆变器的第二反相电路，所述3相的逆变器将所述直流电压转换为3相交流电流并向第二同步电机输出；输出第一PWM信号和第二PWM信号的微机，所述第一PWM信号控制所述第一反相电路的3相的逆变器的转接，所述第二PWM信号控制所述第二反相电路的3相的逆变器的转接；检测所述第一反相电路的第一直流电流的第一电流检测电路；以及检测所述第二反相电路的第二直流电流的第二电流检测电路，所述同步电机驱动装置的特征在于，所述微机在所述第一同步电机的一个机械旋转周期的多个检测时刻检测所述第一直流电流，在所述第二同步电机的一个机械旋转周期的多个检测时刻检测所述第二直流电流，将在所述多个检测时刻检测出的所述第一直流电流分配到所述第一反相电路的3相的各逆变器的瞬时电流，将在所述多个检测时刻检测出的所述第二直流电流分配到所述第二反相电路的3相的各逆变器的瞬时电流，根据所述直流电压和所述第一反相电路的3相的各逆变器的瞬时电流，算出所述第一反相电路的3相的各逆变器的瞬时电力，根据所述直流电压和所述第二反相电路的3相的各逆变器的瞬时电流，算出所述第二反相电路的3相的各逆变器的瞬时电力。
本发明是具有制冷循环的设备，所述制冷循环具备以上所述的同步电机驱动装置。
按照本发明，提供一种同步电机驱动装置及具有具备该装置的制冷循环的设备，用简单的结构能进行高精度的有效电力的计算和输入交流电流的推断。
附图说明
图1是表示实施方式1的同步电机驱动装置MD1的整体结构的电路框图。
图2是表示图1所示的微机A1的具体结构的电路框图。
图3是表示本发明实施方式的同步电机驱动装置中、反相电路输出的3相交流电流的波形的示意图。
图4是表示本发明实施方式的同步电机驱动装置中、综合有效电力与功率因数的关系的图。
图5是表示本发明实施方式的同步电机驱动装置中、同步电机每单位时间的转速与功率因数的对应关系的图。
图6是表示实施方式1变形例的同步电机驱动装置MD11的整体结构的电路框图。
图7是表示图6所示微机A21具体结构的电路框图。
图8是表示实施方式2的同步电机驱动装置MD2的整体结构的电路框图。
图9是表示图8所示微机A3具体结构的电路框图。
图10是表示在本发明各实施方式的同步电机驱动装置中、将电流检测电路5A安装于内部的微机A具体结构的电路框图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。在实施方式的说明中，涉及个数、量等时，除去特别说明的情况，本发明的范围都不限于所述个数、量等。在实施方式附图中，相同的附图标记和参照编号表示相同部分或者相当部分。此外，在实施方式说明中，对赋予相同附图标记等的部分等，有时省略重复说明。
（实施方式1）
参照图1，说明本发明的实施方式1中同步电机驱动装置MD1的结构和动作。
同步电机驱动装置MD1由转换器电路2、反相电路3、电流检测电阻（分流电阻）R1、电流检测电路5和微机A1构成。
转换器电路2将交流电压和交流电流的有效值分别为Vac和Iac的、从市用交流电源1供给的输入交流电转换为直流电压Vdc，输出到正极直流线PL1和负极直流线PL2间。反相电路3具有连接在正极直流线PL1和负极直流线PL2间的3相（U相/V相/W相）的逆变器（Qu/Qx，Qv/Qy，Qw/Qz）。3相的各逆变器将直流电压Vdc转换为3相交流电流（U相/V相/W相），供给同步电机4。
微机A1生成PWM（脉宽调制：Pulse Width Modulation）信号，控制3相的各逆变器的转接。利用所述转接控制，反相电路3从直流电压Vdc生成3相交流电流。
转换器电路2的输出侧和反相电路3的输入侧被正极直流线PL1和负极直流线PL2连接，两电路间的负极直流线PL2上设有电流检测电阻R1。电流检测电路5根据电流检测电阻R1的两端上产生的电压，检测流过反相电路3的直流电流Idc并放大，作为直流电流信号Idc＿sig向微机A1输出。
参照图2，说明本发明的实施方式1中微机A1的结构和动作。
（结构）
微机A1具有PWM信号生成部7和输入电流推断部6。PWM信号生成部7生成PWM信号并向反相电路3输出。输入电流推断部6根据从电流检测电路5输出的直流电流信号Idc＿sig和从PWM信号生成部7输出的PWM信号，计算从市用交流电源1向同步电机驱动装置MD1供给的输入交流电流的推断电流有效值Iac＿est，向PWM信号生成部7输出。
输入电流推断部6具有瞬时电流分配部61、瞬时电力计算部62、有效电力计算部63和输入电流计算部64。而且，具有存储同步电机驱动装置MD1驱动的同步电机4的极数的同步电机极数存储部612、存储反相电路3的直流电流Idc的检测周期的检测周期存储部613、设定用于检测直流电流Idc的电机的电角度的间距的检测电角度设定部611，以及检测出直流电流Idc的时刻时、存储转换器电路2输出的直流电压Vdc的值的瞬时直流电压存储部621。
输入电流推断部6还具有：存储市用交流电源1的交流电压的有效值Vac的值的电压有效值存储部641，存储输入交流电压和输入交流电流间的功率因数的功率因数表642，以及将同步电机驱动装置MD1的热损能量换算为消耗电力的比例常数存储部643。
（瞬时电流检测）
瞬时电流分配部61根据规定时刻t检测出的直流电流信号Idc＿sig，将时刻t时流过反相电路3的直流电流Idc，分配到流过3相（U相/V相/W相）的各逆变器的瞬时电流Iu（t）、Iv（t）和Iw（t）。反相电路3的直流电流Idc是从3相的各逆变器流过负极直流线PL2的电流的合计。流过所述3相的各逆变器的电流由微机A1所含的PWM信号生成部7输出的PWM信号控制。
瞬时电流分配部61在3相的各逆变器的即将转接前和刚刚转接后的时刻上，求出直流电流信号Idc＿sig的变化部分。通过根据PWM信号的转接信息将所述变化部分在3相的各逆变器上分配，将流过反相电路3的直流电流Idc分配到3相的各逆变器。
（有效电力的计算）
瞬时电力计算部62根据3相的瞬时电流Iu（t）、Iv（t）和Iw（t），计算规定时刻t的瞬时电力p（t）。瞬时直流电压存储部621存储有转换器电路2输出的、时刻t时直流电压Vdc的值。根据瞬时电流Iu（t）、Iv（t）和Iw（t）以及瞬时直流电压存储部621中存储的直流电压Vdc，由以下的公式计算瞬时电力p（t）。另外，以下的公式中标记“＊”是乘法标记，标记”/”代表除法标记。
p（t）＝pu（t）＋pv（t）＋pw（t）
其中，pu（t）、pv（t）和pw（t）分别为U相、V相和W相的瞬时电力，利用下述的公式求出。
pu（t）＝Vdc＊U相PWM占空比＊Iu（t）
pv（t）＝Vdc＊V相PWM占空比＊Iv（t）
pw（t）＝Vdc＊W相PWM占空比＊Iw（t）
PWM占空比是PWM波形的占空比。
有效电力计算部63，横跨规定周期T累加从瞬时电力计算部62输出的瞬时电力p（t），并将所述累加结果除以周期T，计算有效电力P。电机的情况下，首先，将电机机械性旋转一周的时间设为周期T，并横跨所述周期T设定多个时刻t1～tn。同步电机4消耗的有效电力P通过将各时刻瞬时电力p（t1）～p（tn）的总合除以周期T得到。
P＝（p（t1）＋p（t2）＋…＋p（tn））/T
有效电力P利用上述的计算公式求出。
（瞬时电力的检测时刻）
参照图3，说明同步电机4的机械性旋转一周的周期T上设定的瞬时电力p（t）的检测时刻t1～tn。图3是表示在本发明的实施方式的同步电机驱动装置MD1中、反相电路3输出的3相交流电流的波形的示意图。横轴表示对应同步电机4的机械性旋转一周即机械角度360°的范围。纵轴示意性表示逆变器3的各相（U相/V相/W相）的输出电流波形。
具有4极3相结构的同步电机的情况下，机械性旋转一周期间，电性旋转两周。即，机械角度360°对应电角度720°。图3在同步电机的机械性旋转一周的周期T中，设电角度30°的时刻为t1，并在以下于每电角度60°（电角度60°的间距）设定检测时刻。周期T中最后的检测时刻tn，成为对应电角度690°的时刻，检测次数共计12次。
本实施方式1将电角度60°设定为周期说明了瞬时电力的检测。通过将瞬时电力的检测时间（设定的电角度的间距）进一步减小，可以提高有效电力的计算精度。实际考虑微机A1的处理性能和其他计算处理的关系，检测瞬时电力p（t）的电角度的间距，优选从1°、10°、30°或者60°的周期选择。但是，如果选择的电角度的间距过大，有效电力计算部输出的计算结果的精度降低。因此，设定电角度的间距优选60°以下。
返回图2，说明输入电流推断部6具有的检测电角度设定部611、同步电机极数存储部612、检测周期存储部613和有效电力计算部63的动作。
同步电机极数存储部612存储有反相电路3驱动的同步电机4的极数。本实施方式作为一例说明具有4极3相结构的同步电机。此时，同步电机极数存储部612中存储有表示同步电机的极数为4极的信息。本实施方式的同步电机驱动装置MD1通过改变同步电机极数存储部612中写入的信息，能容易地控制具有其他结构的同步电机。
检测周期存储部613存储有在同步电机4机械性旋转一周的周期T中检测瞬时电力p（t）的电角度的间距。本实施方式的同步电机驱动装置MD1的电角度的间距能改变，用户可以以需要的精度计算有效电力。
检测电角度设定部611将检测电流检测电路5输出的直流电流信号Idc＿sig的时刻t，向瞬时电流分配部61输出。瞬时电流分配部61计算指定的时刻t时流过反相电路3具有的3相的各逆变器的瞬时电流Iu（t）、Iv（t）和Iw（t）。根据从同步电机极数存储部612和检测周期存储部613输出的信息，检测电角度设定部611作为检测时刻t、依次输出从时刻t1到时刻tn。
有效电力计算部63如上所述，将各时刻的瞬时电力p（t1）～p（tn）的总合除以周期T，算出同步电机4消耗的有效电力P。以下，具体以同步电机4的极数和检测出的电角度的间距为例，说明有效电力P的计算公式。
同步电机4为4极3相结构的情况下，机械性旋转一周对应电性旋转两周。因此，以电角度60°的间距检测反相电路3的瞬时电力p（t）时，检测次数为12次。因此，有效电力P计算如下。
P＝（p（t1）＋…＋p（t12））/12
4极3相的同步电机的有效电力P由上述计算公式求出。
同步电机4为6极3相结构的情况下，机械性旋转一周对应电性旋转三周。因此，以电角度60°的间距检测反相电路3的瞬时电力p（t）时，检测次数为18次。所述有效电力P计算如下。
P＝（p（t1）＋…＋p（t18））/18
6极3相的同步电机的有效电力P由上述计算公式求出。
（同步电机驱动装置的综合有效电力）
在图1中，从市用交流电源1向同步电机驱动装置MD1供给的输入交流电压和输入交流电流的有效值，分别为Vac和Iac。将输入交流电压与输入交流电流的相位差设为”θ”，所述有效电力则为Vac＊Iac＊cos（θ）。其中，同步电机驱动装置MD1消耗的综合有效电力为P＿md1时，两者的有效电力的值，存在下述关系。
Vac＊Iac＊cos（θ）＝P＿md1
在图1所示的同步电机驱动装置MD1中，可以考虑从市用交流电源1向由二极管电桥等构成的转换器电路2供给的有效电力，与转换器电路2的输出电力基本相等。所述转换器电路2的输出电力主要由被反相电路3驱动的同步电机4消耗。求出所述同步电机4的有效电力作为图2所示的有效电力计算部63输出的有效电力P。图1所示的同步电机4，设定为在具有制冷循环的设备所含的压缩机上使用，所述同步电机4的有效电力表示为P＿comp。
并且，转换器电路2的输出电力，除了上述压缩机用同步电机4的有效电力P＿comp以外，有时还不能忽视源于控制反相电路3的微机A1部的热损的消耗电力。设控制反相电路3的调制动作的IPM（微机A1）的热损部分的电力为P＿ipm1。所述P＿ipm1与反相电路3驱动的同步电机4的有效电力P＿comp成正比。所述比例常数为k1时，以下的关系成立。
P＿ipm1＝k1＊P＿comp
另外，比例常数k1是通过试验等得到的值，存储在微机A1中。
如上所述，同步电机驱动装置MD1消耗的综合有效电力P＿md1是同步电机4的有效电力P＿comp和IPM的热损部分的电力P＿ipm1的和。以下，表示了从市用交流电源1向转换器电路2供给的有效电力与同步电机驱动装置MD1消耗的综合有效电力P＿md1的关系。
Vac＊Iac＊cos（θ）＝P＿md1…公式1
P＿md1＝P＿comp＋P＿ipm1＝（1＋k1）＊P＿comp…公式2
即，综合有效电力P＿md1由同步电机4的有效电力和比例常数k1求出。
（输入电流有效值的推断）
从公式1和公式2，用以下的公式求出输入交流电流的有效值Iac。
Iac＝（1＋k1）＊P＿comp/（Vac＊cos（θ））…公式3
以下，说明输入交流电压的有效值Vac和功率因数cos（θ）的算出方法。
说明图1所示的市用交流电源1的输入交流电压的有效值Vac的计算方法。在同步电机4（压缩机）的停止期间中，转换器电路2输出的直流电压Vdc＿off，成为输入交流电压的有效值Vac的
Figure BDA0000461490920000111
（2的平方根）倍。因此，有效值Vac利用下述的公式求出。
其中，下降综合电压值是源于转换器电路2的直流输出电压的波动电压和二极管电桥等的下降电压的和，预先在微机A1中存储设定值。
所述直流电压Vdc＿off的检测与直流电压Vdc的检测相同。即，在同步电机4的停止期间中，测量转换器电路2输出到正极直流线PL1和负极直流线PL2间的直流电压Vdc，存储在微机A1中。
说明输入交流电压的有效值Vac的另一计算方法。首先，通过试验等开发时测量同步电机4（压缩机）在停止期间中的、转换器电路2输出的直流电压，将所述值Vdc＿ref存储在微机A1中。也可以从所述Vdc＿ref与同步电机4（压缩机）停止期间中的直流电压Vdc＿off的比，用以下的公式算出从现有的电源供给的输入交流电压的有效值Vac。
Vac＝额定交流电压＊Vdc＿off/Vdc＿ref
其中，额定交流电压是同步电机驱动装置MD1动作的额定交流电压的值。按照所述公式，不需要除以
Figure BDA0000461490920000121
，简化了微机A1的Vac的计算。
参照图4，说明输入交流电压和输入交流电流的功率因数cos（θ）的计算方法。图4是预先由试验等求出的、同步电机驱动装置MD1的综合有效电力P＿md1与功率因数的关系的表的一例，存储在微机A1中。将微机A1算出的综合有效电力P＿md1应用于图4的表，求出功率因数。
参照图5，说明求功率因数的其他方法。图5是表示同步电机4的每单位时间的转速（rpm），即旋转速度与功率因数的关系的表的一例，存储在微机A1中。将微机A1算出的综合有效电力P＿md1应用于图5的表，求出功率因数。
参照图2，说明输入电流计算部64、电压有效值存储部641、功率因数表642和比例常数存储部643的动作。
输入电流计算部64根据从有效电力计算部63输出的同步电机4的有效电力P，推断从市用交流电源1供给的输入交流电流的有效值Iac，并作为推断电流有效值Iac＿est输出。同步电机4用于压缩机时，将有效电力P表示为有效电力P＿comp。
所述推断电流有效值Iac＿est的计算中，分别引用电压有效值存储部641中存储的Vdc＿off，功率因数表642中存储的功率因数的值和比例常数存储部643中存储的比例常数k1。推断电流有效值Iac＿est的计算公式如下所述。
Iac＿est＝（1＋k1）＊P＿comp/（Vac＊cos（θ））
推断电流有效值Iac＿est的计算公式与上述的公式3对应。
当输入的推断电流有效值Iac＿est超过规定的值时，PWM信号生成部7改变向反相电路3输出的PWM信号的占空比，使同步电机4的转速降低。利用所述转速控制，同步电机驱动装置MD1可以维持制冷及空调装置的连续运转。
如上所述，实施方式1的同步电机驱动装置MD1，通过使用作为IPM动作的微机A1具备的通用计算处理功能，不必追加复杂结构的电路元件，就可以维持具有制冷循环的设备的连续运转。此外，通过将IPM的热损部分的电力也加到同步电机驱动装置MD1的有效电力上，可以更准确推断输入电流有效值。
（实施方式1的变形例）
参照图6，说明本发明的实施方式1的变形例的、同步电机驱动装置MD11的结构和动作。
图6所示的同步电机驱动装置MD11具有转换器电路2，所述转换器电路2将从交流电压和交流电流的有效值分别为Vac和Iac的市用交流电源1供给的输入交流电转换为直流电压Vdc，并输出到正极直流线PL1和负极直流线PL2间。与图1所示的同步电机驱动装置MD1不同，同步电机驱动装置MD11具有与正极直流线PL1和负极直流线PL2并联连接的、反相电路31和反相电路32。
反相电路31和32从直流电压Vdc生成3相交流电流，分别供给制冷及空调装置的压缩机用同步电机41和室外机的风扇用同步电机42。微机A21生成PWM信号1和PWM信号2，并分别控制反相电路31和32的转接动作。
连接转换器电路2和反相电路31间的负极直流线PL21上，设有电流检测电阻R11。连接转换器电路2和反相电路32间的负极直流线PL22上，设有电流检测电阻R21。根据电流检测电阻R11和R21两端上产生的电压，电流检测电路1（51）和电流检测电路2（52）分别检测流过反相电路31和32的直流电流Idc1和Idc2并放大后，将直流检测信号Idc1＿sig和Idc2＿sig向微机A21输出。
参照图7，说明微机A21的结构和动作。微机A21具有第一输入电流推断部6M、第二输入电流推断部6FM、PWM信号生成部1（7M）和PWM信号生成部2（7FM）。PWM信号生成部1（7M）和PWM信号生成部2（7FM）分别生成PWM信号1和PWM信号2，并向反相电路31和32输出。
第一输入电流推断部6M根据从直流检测信号Idc1＿sig和PWM信号生成部1输出的PWM信号1，计算从市用交流电源1向压缩机用同步电机41供给的输入交流电流的推断电流有效值Iac1＿est，向PWM信号生成部1输出。第二输入电流推断部6FM根据从直流检测信号Idc2＿sig和PWM信号生成部2输出的PWM信号2，计算从市用交流电源1向风扇用同步电机42供给的输入交流电流的推断电流有效值Iac2＿est，向PWM信号生成部2输出。
第一输入电流推断部6M和第二输入电流推断部6FM的结构都与图2所示的输入电流推断部6相同。但是，同步电机极数存储部1（612M）和同步电机极数存储部2（612FM）中，分别存储用于表示压缩机用同步电机41和风扇用同步电机42具有的电机极数的数值。检测周期存储部1（613M）和检测周期存储部2（613FM）中，存储检测瞬时电力的电角度的间距。比例常数存储部1（643M）和比例常数存储部2（643FM）中，存储微机A21的热损部分电力与试验等得到的同步电机有效电力的比率。
在图6中，设市用交流电源1的输入交流电压与输入交流电流的相位差为”θ”，所述有效电力则为Vac＊Iac＊cos（θ）。设同步电机驱动装置MD11消耗的综合有效电力为P＿md11时，两者的有效电力的值存在下述关系。
Vac＊Iac＊cos（θ）＝P＿md11
在图7的第一输入电流推断部6M中，设比例常数存储部1（643M）中存储着k1，在第二输入电流推断部6FM中，比例常数存储部2（643FM）中存储着k2。由输入电流推断部6M求出的压缩机用同步电机41的有效电力为P＿comp，由输入电流推断部6FM求出的风扇用同步电机42的有效电力为P＿fan。
起因于反相电路31和32的调制动作控制的、IPM（微机A21）的热损部分电力P＿ipm21，利用以下的公式求出。
P＿ipm21＝k1＊P＿comp＋k2＊P＿fan
因此，再加上P＿comp和P＿fan的、同步电机驱动装置MD11的综合有效电力P＿md11成为，
Vac＊Iac＊cos（θ）＝P＿md11
P＿md11＝（1＋k1）＊P＿comp＋（1＋k2）＊P＿fan。
图7的第1输入电流推断部6M输出的第一推断电流有效值Iac1＿est，以及第二输入电流推断部6FM输出的第二推断电流有效值Iac2＿est，分别如下。
Iac1＿est＝（1＋k1）＊P＿comp/（Vac＊cos（θ））
Iac2＿est＝（1＋k2）＊P＿fan/（Vac＊cos（θ））
另外，与实施方式1同样求出Vac和功率因数cos（θ）的值。
微机A21在上述Iac1＿est与Iac2＿est的和超过规定的值时，适当控制逆变器31和逆变器32，使压缩机用同步电机41和风扇用同步电机42的转速降低。利用所述转速控制，同步电机驱动装置MD1可以维持制冷及空调装置的连续运转。
如上所述，实施方式1的变形例的同步电机驱动装置MD11，可以分别算出压缩机用同步电机和风扇用同步电机的、包含IPM的热损部分的电力的综合有效电力。这样，可以更高精度地把握具有制冷循环的设备的综合有效电力。
（实施方式2）
参照图8，说明本发明的实施方式2的、同步电机驱动装置MD2的结构和动作。
图8所示的同步电机驱动装置MD2由转换器电路2、反相电路3、分流电阻R1、电流检测电路53和微机A3构成。
转换器电路2把从交流电压和交流电流的有效值分别为Vac和Iac的市用交流电源1供给的输入交流电转换为直流电压Vdc，输出到正极直流线PL1和负极直流线PL2间。反相电路3具有连接在正极直流线PL1和负极直流线PL2间的3相（U相/V相/W相）的逆变器（Qu/Qx，Qv/Qy，Qw/Qz）。3相的各逆变器将直流电压Vdc转换为3相的交流电流（U相/V相/W层），供给同步电机4。
微机A3生成PWM（脉宽调制：Pulse Width Modulation）信号，控制3相的各逆变器的转接。利用所述转接控制，反相电路3从直流电压Vdc生成3相的交流电流。
转换器电路2的输出侧与反相电路3的输入侧由正极直流线PL1和负极直流线PL2连接，两电路间的负极直流线PL2上设有分流电阻R1。
在图8中，本发明的实施方式2与实施方式1以及实施方式1的变形例的不同点如下。即，构成反相电路3的3相（U相/V相/W层）的各逆变器与负极直流线PL2间分别配置有电流检测电阻Ru、Rv、Rw。在实施方式1等中，由也是分流电阻的电阻R1检测反相电路3的直流电流Idc。在实施方式2中，电阻R1作为分流电阻使用，用于检测反相电路3的过电流。
3相的各逆变器与电流检测电阻Ru、Rv、Rw的连接点的电位被输入电流检测电路53。电流检测电路53将各相的电位的值转换为流过各逆变器的直流电流信号Iru、Irv和Irw，并向微机A3输出。
参照图9，说明本发明的实施方式2的微机A3的结构和动作。
（结构）
微机A3具有输入电流推断部6A和PWM信号生成部7。PWM信号生成部7生成PWM信号并向反相电路3输出。根据从电流检测电路53输出的直流电流信号Iru、Irv、Irw以及从PWM信号生成部7输出的PWM信号，输入电流推断部6A计算从商用交流电源1向同步电机驱动装置MD2供给的输入交流电流的推断电流有效值Iac＿est，输出到PWM信号生成部7。
输入电流推断部6A具有瞬时电流检测部61A、瞬时电力计算部62A、有效电力计算部63和输入电流计算部64。而且，包括：存储同步电机驱动装置MD2驱动的同步电机4极数的同步电机极数存储部612；存储反相电路3的直流电流Idc的检测周期的检测周期存储部613；设定检测直流电流Idc的电机的电角度的间距的检测电角度设定部611；以及存储检测直流电流Idc的时刻时、转换器电路2输出的直流电压Vdc的值的瞬时直流电压存储部621。
（瞬时电流检测）
输入电流推断部6A还包括：存储市用交流电源1的交流电压有效值Vac的值的电压有效值存储部641；存储输入交流电压和输入交流电流间的功率因数的功率因数表642；以及将同步电机驱动装置MD2的热损能量换算为消耗电力的比例常数存储部643。
瞬时电流检测部61A根据规定时刻t检测出的直流电流信号Iru、Irv、Irw，输出在时刻t流过3相的各逆变器的瞬时电流Iu（t）、Iv（t）和Iw（t）。与实施方式1不同，不必向瞬时电流检测部61A输入PWM信号来分配给3相的瞬时电流。
（有效电力的计算）
瞬时电力计算部62A根据从3相的瞬时电流和PWM信号生成部7输出的PWM信号，计算规定时刻t的瞬时电力p（t）。瞬时直流电压存储部621存储有转换器电路2输出的、时刻t的直流电压Vdc的值。根据瞬时电流Iu（t）、Iv（t）和Iw（t）以及瞬时直流电压存储部621中存储的直流电压Vdc，由以下的公式计算瞬时电力p（t）。另外，以下的公式中，标记”＊”为乘法标记，标记”/”为除法标记。
p（t）＝pu（t）＋pv（t）＋pw（t）
其中，pu（t）、pv（t）和pw（t）分别为U相、V相和W相的瞬时电力，利用下述的公式求出。
pu（t）＝Vdc＊U相PWM占空比＊Iu（t）
pv（t）＝Vdc＊V相PWM占空比＊Iv（t）
pw（t）＝Vdc＊W相PWM占空比＊Iw（t）
PWM占空比是PWM波形的占空比。
有效电力计算部63横跨规定周期T累加从瞬时电力计算部62A输出的瞬时电力p（t），并将所述累加结果除以周期T，来计算有效电力P。电机的情况下，横跨电机的机械性旋转一周的周期T，设定多个时刻t1～tn。同步电机4消耗的有效电力P由各时刻瞬时电力p（t1）～p（tn）的总合除以周期T得到。
P＝（p（t1）＋p（t2）＋……＋p（tn））/T
有效电力P利用上述的计算公式求出。
瞬时电流的检测时序，以及输入电流计算部64需要的、电压有效值存储部641、功率因数表642和常数存储部643存储的信息和所述设定方法，与实施方式1相同，省略重复说明。
（实施方式的变形例）
参照图10，说明本发明的各实施方式共通的变形例。
图10所示的微机A具有将各实施方式的电流检测电路5、51、52、53作为电流检测电路5A设置在微机A内部的结构。电流检测电路具有将流过电流检测电阻的电流产生的电压转换为其电流值的功能。由内置于微机的计算放大器构成电压-电流转换电路的电流检测电路5A。
图10所示的微机A所含其他电路，即输入电流推断部6和PWM信号生成部7的结构和动作，与其他的实施方式相同，省略说明。
如上所述，本发明的各实施方式共通的变形例的同步电机驱动装置，将电流检测电路内置在微机中。这样，可以提供更小型且廉价的同步电机驱动装置。
此外，本次公开的实施方式所有的特征都是例示而不是限定性特征。本发明的范围不限于上述的说明而由权利要求表示，并包括与权利要求实质性相同的范围内的全部变更。
附图标记说明
1市用交流电源，2转换器电路，3、31、32反相电路，4、41、42同步电机，5、51、52、53电流检测电路，R1、R11、R21、Ru、Rv、Rw电流检测电阻，A1、A21、A3、A微机，Iac输入交流电流，Vac输入交流电压，PL1、PL11正极直流线，PL2、PL22负极直流线，MD1、MD11、MD2同步电机驱动装置，Idc＿sig、Idc1＿sig、Idc2＿sig直流电流信号，6、6M、6FM、6A输入电流推断部，Iac＿est、Iac1＿est、Iac2＿est推断电流有效值。

Claims (14)

1.一种同步电机驱动装置，包括：
将市用交流电转换为直流电压后输出的转换器电路；
具有3相的逆变器的反相电路，所述3相的逆变器将所述直流电压转换为3相交流电流向同步电机输出；
微机，输出用于控制所述3相的逆变器的转接的PWM信号；以及
检测所述反相电路的直流电流的电流检测电路，
所述同步电机驱动装置的特征在于，
所述微机在所述同步电机的一个机械旋转周期的多个检测时刻检测所述直流电流，并把所述多个检测时刻检测出的所述直流电流分配到所述3相的各逆变器的瞬时电流，根据所述直流电压和所述瞬时电流算出所述3相的各逆变器的瞬时电力。
2.根据权利要求1所述的同步电机驱动装置，其特征在于，
所述微机包括：
生成所述PWM信号的PWM信号生成部；
根据所述PWM信号将所述反相电路的直流电流分配到所述3相的各逆变器的瞬时电流的瞬时电流分配部；以及
根据所述直流电压和所述各瞬时电流，算出所述3相的各逆变器的瞬时电力的瞬时电力计算部。
3.根据权利要求1或2所述的同步电机驱动装置，其特征在于，所述电流检测电路根据设置在所述转换器电路和所述反相电路的电源配线间的电阻两端电压，检测所述反相电路的直流电流。
4.一种同步电机驱动装置，包括：
将市用交流电转换为直流电压后输出的转换器电路；
具有3相的逆变器的反相电路，所述3相的逆变器将所述直流电压转换为3相交流电流向同步电机输出；
微机，输出用于控制所述3相的逆变器的转接的PWM信号；以及
检测所述3相的各逆变器的直流电流的电流检测电路，
所述同步电机驱动装置的特征在于，
所述微机在所述同步电机的一个机械旋转周期的多个检测时刻检测所述3相的各逆变器的直流电流，并把所述多个检测时刻检测出的所述3相的各逆变器的直流电流作为所述3相的各逆变器的瞬时电流输出，根据所述直流电压、所述瞬时电流和所述PWM信号，算出所述3相的各逆变器的瞬时电力。
5.根据权利要求4所述的同步电机驱动装置，其特征在于，
所述微机包括：
生成所述PWM信号的PWM信号生成部；
将所述3相的各逆变器的直流电流作为所述3相的各逆变器的瞬时电流输出的瞬时电流检测部；以及
根据所述直流电压和所述各瞬时电流，算出所述3相的各PWM逆变器的瞬时电力的瞬时电力计算部。
6.根据权利要求4或5所述的同步电机驱动装置，其特征在于，所述电流检测电路根据分别设置在所述3相的各逆变器和电源配线之间的电阻两端电压，检测所述3相的各逆变器的直流电流。
7.根据权利要求1或4所述的同步电机驱动装置，其特征在于，所述微机还具有有效电力计算部，所述有效电力计算部输出将所述多个检测时刻所述3相的逆变器的瞬时电力加法运算结果、除以所述多个检测时刻的设定数值的有效电力。
8.根据权利要求1或4所述的同步电机驱动装置，其特征在于，所述微机还具有保持所述同步电机的极数值的同步电机极数存储部。
9.根据权利要求1或4所述的同步电机驱动装置，其特征在于，所述微机还具有检测周期存储部，所述检测周期存储部保持将所述多个检测时刻等间隔设定的同步电机的电角度。
10.根据权利要求7所述的同步电机驱动装置，其特征在于，所述微机还具有存储热损部分电力与所述有效电力的比率值的比例常数存储部。
11.根据权利要求10所述的同步电机驱动装置，其特征在于，所述微机还具有：表示所述有效电力和所述热损部分电力的和、与输入所述转换器电路的所述市用交流电的功率因数的关系的功率因数表，或者，表示所述同步电机的旋转速度与所述功率因数的关系的功率因数表。
12.根据权利要求11所述的同步电机驱动装置，其特征在于，所述微机还具有输入电流计算部，所述输入电流计算部根据所述有效电力、所述热损部分电力、所述功率因数表和所述转换器电路的输入上施加的交流电压的有效值，输出所述转换器电路的输入上施加的交流电流的有效值的推断值。
13.一种同步电机驱动装置，包括：
将市用交流电转换为直流电压后输出的转换器电路；
具有3相的逆变器的第一反相电路，所述3相的逆变器将所述直流电压转换为3相交流电流并向第一同步电机输出；
具有3相的逆变器的第二反相电路，所述3相的逆变器将所述直流电压转换为3相交流电流并向第二同步电机输出；
输出第一PWM信号和第二PWM信号的微机，所述第一PWM信号控制所述第一反相电路的3相的逆变器的转接，所述第二PWM信号控制所述第二反相电路的3相的逆变器的转接；
检测所述第一反相电路的第一直流电流的第一电流检测电路；以及
检测所述第二反相电路的第二直流电流的第二电流检测电路，
所述同步电机驱动装置的特征在于，
所述微机在所述第一同步电机的一个机械旋转周期的多个检测时刻检测所述第一直流电流，在所述第二同步电机的一个机械旋转周期的多个检测时间检测所述第二直流电流，将在所述多个检测时刻检测出的所述第一直流电流分配到所述第一反相电路的3相的各逆变器的瞬时电流，将在所述多个检测时刻检测出的所述第二直流电流分配到所述第二反相电路的3相的各逆变器的瞬时电流，根据所述直流电压和所述第一反相电路的3相的各逆变器的瞬时电流，算出所述第一反相电路的3相的各逆变器的瞬时电力，根据所述直流电压和所述第二反相电路的3相的各逆变器的瞬时电流，算出所述第二反相电路的3相的各逆变器的瞬时电力。
14.一种具有制冷循环的设备，其特征在于，所述制冷循环具备权利要求1、4和13中任意一项所述的同步电机驱动装置。
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