JP2001263256A

JP2001263256A - 圧縮機の制御装置

Info

Publication number: JP2001263256A
Application number: JP2000076215A
Authority: JP
Inventors: Koji Hamaoka; 孝二浜岡; Tomonori Ouchiyama; 智則大内山; Tomonori Nakano; 智紀中野
Original assignee: Matsushita Refrigeration Co
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-03-17
Filing date: 2000-03-17
Publication date: 2001-09-26
Anticipated expiration: 2020-03-17
Also published as: JP3860383B2

Abstract

(57)【要約】【課題】圧縮機の制御装置において、効率がダウンす
るという課題を解決し、高効率駆動が可能な圧縮機の制
御装置を提供する。【解決手段】インバータの２相通電区間内で電流がブ
ラシレスモータの無負荷誘起電圧の波形と相似な波形と
なる様に電流を制御する電流制御手段を設ける事によ
り、モータの有効磁束使用率が向上し、力率がアップ
し、電流が小さくなるので、モータの銅損やインバータ
回路損失が低減し、高効率化ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷蔵庫などの冷凍
システムの圧縮機の駆動装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、パワーエレクトロニクスの進歩に
伴い、あらゆる分野でパワー制御装置が使用されてきて
いる。例えば、冷蔵庫や空気調和機などの冷凍システム
の分野において省エネルギー等の目的でその圧縮機をイ
ンバータで制御し、可変速運転することにより冷凍能力
を負荷状態に合わせて変化させることにより、機器の省
エネルギーに大きく貢献している。

【０００３】特にブラシレスモータは、回転子に永久磁
石を用いているため、高効率であるという特徴が有り、
特に省エネルギーのために近年盛んに使用されるように
なってきた。

【０００４】このような背景から圧縮機すなわちモータ
の駆動装置には様々な制御面での工夫がなされるように
なってきた。

【０００５】このような従来のモータの駆動装置として
は、たとえば特開平６−３２７２８６号公報に示されて
いるとおりである。

【０００６】以下、従来のモータの駆動装置を図１３を
用いて説明する。図１３は従来のモータの駆動装置のブ
ロック図を示す。

【０００７】図１３において、直流電源１０２から１２
０度通電型インバータ１０１を介してブラシレスモータ
１０３にパワーを供給する。

【０００８】モータの速度Ｎは速度検出手段１０９によ
り検出し、通流率発生装置１０４で速度指令装置１０７
から出力される速度指令ＮＲと比較し誤差がゼロになる
ように通流率ＤＴ０を決定する。補正装置１０８では通
流率ＤＴ０に対して電流が尻上がりの傾斜を持つように
補正を加え、通流率ＤＴを作成する。

【０００９】変調装置１０５はインバータのドライブ信
号に対して通流率ＤＴで変調を行いパルス幅変調信号Ｐ
Ｄを出力し、このパルス幅変調信号ＰＤに応じてドライ
ブ回路１０６でインバータのスイッチング素子Ｔ１〜Ｔ
６を駆動するドライブ信号ＤＶを発生する。

【００１０】インバータ１０１はドライブ信号ＤＶによ
りチョッパ動作を行いモータに流れる電流を調整し、モ
ータが指令速度ＮＲで回転するように制御する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
構成では、電流に尻上がりの傾斜を持たせるように通流
率を調整するものであるため、トルクリップルに起因す
る振動や騒音は抑制することができる。

【００１２】冷蔵庫などの冷凍システムに使用されてい
る圧縮機などの場合、モータはシェルと呼ばれる密閉容
器の中にバネなどで懸架して納められている。そのた
め、モータ自体のトルクリップルによって振動や騒音が
増加するものではない。

【００１３】しかし、ブラシレスモータのモータトルク
は電流に比例することからモータトルクは前半は小さく
後半へ行くほど大きくなる特性を有する。これは電流の
ピーク値が大きくなり、出力の電流力率を悪化させる。
これによりブラシレスモータの電流が増加し、銅損が増
加するため、モータ効率が悪化するという課題を有して
いた。

【００１４】ここでは、従来例として電流が尻上がりに
なるように通流率を変化させるような例を示したが、通
流率が区間を通して一定となるような変調方法も良く行
われる。この場合も積極的には尻上がりには制御しない
ものの、モータ巻線のインダクタンスの影響により転流
初期には電流が流れにくく、やはり転流の後半に電流が
増加してくることになるため、前記と同様にモータ効率
は悪化する。

【００１５】一方、圧縮機はもともと負荷のトルク変動
が大きく、モータのトルク変動では振動や騒音の影響を
受けにくいという特性を持っているため、圧縮機に応用
する場合はモータのトルク変動の抑制より、モータの効
率アップの方が重要な要求性能である。

【００１６】本発明は、ブラシレスモータの電流波形を
制御することにより、モータの効率を更に向上させ商品
の大幅な省エネルギーを達成することができる圧縮機の
駆動装置を提供することを目的とする。

【００１７】また、回転数の広い運転範囲の全域でモー
タの高効率化を行うことができる圧縮機の駆動装置を提
供することを目的とする。

【００１８】また、どのような運転状態においてもモー
タの高効率化を行うことができる圧縮機の運転装置を提
供することを目的とする。

【００１９】また、起動などの運転状態が不安定である
ときに安定した動作を提供できる圧縮機の運転装置を提
供することを目的とする。

【００２０】また、圧縮機など１回転当たりの負荷変動
が非常に大きな負荷に対してより大きなモータの高効率
化を行うことができる圧縮機の駆動装置を提供すること
を目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、インバータの２相通電区間内で電流が前記
ブラシレスモータの無負荷誘起電圧の波形と相似な波形
となるように電流を制御する電流制御手段を有するもの
である。

【００２２】これにより、ブラシレスモータの電流を無
負荷誘起電圧の波形と相似な波形とすることにより、モ
ータの有効磁束使用率が向上し、電流波形のピーク値が
低くなるため、モータの力率がアップし、モータの電流
が減少するため、モータの銅損やインバータ回路損失を
削減することができる。

【００２３】また、回転速度の指令値または実際の回転
速度に応じて分割区間内に少なくとも２以上のＰＷＭ制
御のパルスが入るようにキャリア周波数を変更するキャ
リア周波数変更手段を有するものである。

【００２４】これにより、回転数が高くなり、周期が短
くなっても分割区間内に２以上のＰＷＭ制御のパルスを
入れることができるので、回転数の広い運転範囲の全域
でモータの高効率化をすることができる。

【００２５】また、インバータの状態を検出し前記デュ
ーティ補正手段で設定されたデューティを更に変化させ
る状態検出手段を有するものである。

【００２６】これにより、インバータの動作状態やモー
タの負荷状態が変化しても、常にモータの高効率を維持
することができる。

【００２７】また、ブラシレスモータの回転数が安定し
てない時前記デューティ補正を行わずかつ回転数が安定
した時前記デューティ補正を行う回転数安定判定手段を
有するものである。

【００２８】これにより、モータの動作が起動時や回転
数変更時などの動作が不安定な時はデューティの制御が
安定するように従来通り等幅なデューティで制御し、運
転期間のほとんどを占める回転数が安定した時にはモー
タが高効率になるように制御することができる。

【００２９】また、位置検出手段からの信号によりロー
タの機械的な回転位置を検出する回転位置検出手段と、
前記回転位置検出手段によりデューティ補正値を変更す
るようにしたデューティ補正量変更手段とを有するもの
である。

【００３０】これにより、圧縮機などのように負荷変動
の大きなものに対してもモータの効率を最大限あげるこ
とができる。

【００３１】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、ブラシレスモータを駆動するインバータと、前記ブ
ラシレスモータの回転子の回転位置を検出する位置検出
手段と、前記位置検出手段の信号より前記ブラシレスモ
ータの３相の固定子巻線のうち特定の２相を通電し順次
切り替えることによって前記インバータを駆動させるイ
ンバータ制御手段と、前記インバータの２相通電区間内
で電流が前記ブラシレスモータの無負荷誘起電圧の波形
と相似な波形となるように電流を制御する電流制御手段
とからなる圧縮機の制御装置としたものであり、ブラシ
レスモータの電流を無負荷誘起電圧の波形と相似な波形
とすることにより、モータの有効磁束使用率が向上し、
電流波形のピーク値が低くなるため、モータの力率がア
ップし、モータの電流が減少するという作用を有する。

【００３２】請求項６に記載の発明は、インバータの２
相通電区間を２以上の複数の分割区間に分割し、分割さ
れた各々の分割区間において電流波形が前記ブラシレス
モータの無負荷誘起電圧波形と相似な波形となるように
ＰＷＭ制御のデューティを変化させるようにしたデュー
ティ補正手段と、回転速度の指令値または実際の回転速
度に応じて前記分割区間内に少なくとも２以上のＰＷＭ
制御のパルスが入るようにキャリア周波数を変更するキ
ャリア周波数変更手段とからなる圧縮機の制御装置とし
たものであり、回転数が上がり分割区間の周期が短くな
ってもその分割区間内に常に２以上のＰＷＭのパルスが
入るようにキャリア周波数を変更することができるとい
う作用を有する。

【００３３】請求項７に記載の発明は、インバータの２
相通電区間を２以上の複数の分割区間に分割し、分割さ
れた各々の分割区間において電流波形が前記ブラシレス
モータの無負荷誘起電圧波形と相似な波形となるように
ＰＷＭ制御のデューティを変化させるようにしたデュー
ティ補正手段と、前記インバータの状態を検出し前記デ
ューティ補正手段で設定されたデューティを更に変化さ
せる状態検出手段とからなる圧縮機の制御装置としたも
のであり、直流電圧やモータの電流、温度条件などによ
り、周囲の負荷状況が変化しても常に最大の効果が確保
できる様にモータ電流を制御することができるという作
用を有する。

【００３４】請求項１１に記載の発明は、インバータの
２相通電区間を２以上の複数の分割区間に分割し、分割
された各々の分割区間において電流波形が前記ブラシレ
スモータの無負荷誘起電圧波形と相似な波形となるよう
にＰＷＭ制御のデューティを変化させるようにしたデュ
ーティ補正手段と、前記ブラシレスモータの回転数が安
定してない時前記デューティ補正を行わずかつ回転数が
安定した時前記デューティ補正を行う回転数安定判定手
段とからなる圧縮機の制御装置とするものであり、モー
タの動作が起動時や回転数変更時などの動作が不安定な
時はデューティの制御が安定するように従来通り等幅な
デューティで制御し、運転期間のほとんどを占める回転
数が安定した時にはモータが高効率になるようにモータ
電流を制御することができるという作用を有する。

【００３５】請求項１３に記載の発明は、インバータの
２相通電区間を２以上の複数の分割区間に分割し、分割
された各々の分割区間において電流波形が前記ブラシレ
スモータの無負荷誘起電圧波形と相似な波形となるよう
にＰＷＭ制御のデューティを変化させるようにしたデュ
ーティ補正手段と、前記位置検出手段からの信号により
ロータの機械的な回転位置を検出する回転位置検出手段
と、前記回転位置検出手段によりデューティ補正値を変
更するようにしたデューティ補正量変更手段とからなる
圧縮機の制御装置としたものであり、圧縮機などのよう
に負荷変動の大きく、かつその負荷変動が周期的なもの
に対してもモータの効率を最大限あげることができると
いう作用を有する。

【００３６】以下、本発明の実施の形態について、図１
から図６を用いて説明する。

【００３７】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１の圧縮機の制御装置のブロック図である。

【００３８】図２において、１は商用電源であり、日本
の一般家庭の場合、１００Ｖ５０Ｈｚまたは６０Ｈｚが
一般的に使用されている。

【００３９】２はコンバータであり、商用電源１の交流
電圧を直流電圧に変換する。

【００４０】コンバータ２は４個の整流ダイオード２ａ
〜２ｄをブリッジ接続して、商用電源１の整流を行う。
また電解コンデンサ２ｅの正端子はブリッジ接続された
整流ダイオード２ａと整流ダイオード２ｃとの接続点に
接続し、電解コンデンサ２ｆの負端子はブリッジ接続さ
れた整流ダイオード２ｂと整流ダイオード２ｄとの接続
点に接続している。

【００４１】また、電解コンデンサ２ｅの負端子と電解
コンデンサ２ｆの正端子とを直接接続している。リレー
２ｇは、整流ダイオード２ｃと整流ダイオード２ｄとの
接続点と、電解コンデンサ２ｅと電解コンデンサ２ｆと
の接続点との間をＯＮまたはＯＦＦできる様に接続して
いる。

【００４２】３はインバータであり、コンバータ２で整
流された直流電圧出力を入力として任意周波数、任意電
圧の三相交流に変換する。

【００４３】インバータ３はＩＧＢＴ３ａ〜３ｆを各々
三相ブリッジ接続しており、また各々のＩＧＢＴ３ａ〜
３ｆには並列に高速ダイオードが接続されている（図示
せず）。高速ダイオードはＩＧＢＴ３ａ〜３ｆがオフし
たときの環流電流を流す働きをする。

【００４４】４は電流検知抵抗であり、インバータ３の
直流電圧の負端子側に挿入している。この電流検出抵抗
４の両端には電流に比例した電圧が発生する。

【００４５】５はブラシレスモータで、インバータ３の
三相交流出力で駆動される。ブラシレスモータはロータ
ーにマグネットを持っており、このマグネットトルクを
うまく利用することにより高効率化が可能である。この
モータ５はインバータ３の出力周波数に応じた回転数で
回転する。

【００４６】６は圧縮要素であり、ブラシレスモータ５
の回転運動をクランク機構（図示せず）を用いて往復運
動に変換し、ピストン（図示せず）がシリンダ（図示せ
ず）内を往復することにより、冷媒ガスを圧縮する。

【００４７】７は圧縮機であり、ブラシレスモータ５と
圧縮要素６とを支持要素８で懸架して密閉容器９に納め
られている。一般的には支持要素６としてバネが使用さ
れている。

【００４８】１０は位置検出手段であり、ブラシレスモ
ータ５のローターの回転位置を相対的に検出するため
に、モータの誘起電圧から回転位置を検出する。

【００４９】１１はインバータ制御手段であり、マイコ
ンなどを使用しており、位置検出手段１０の位置検出結
果に基づきインバータ３のＩＧＢＴ３ａ〜３ｆを駆動す
るための波形を生成したり、インバータ２２の異常動作
を検出して、保護動作などを行う。

【００５０】また、インバータ制御手段１１はリレー２
ｇのＯＮ／ＯＦＦを制御し、コンバータ２の出力電圧を
調整する。リレー２ｇがＯＦＦの時はコンバータ２の回
路は全波整流回路となり出力は約１４０Ｖ得られる。ま
た、リレー２ｇがＯＮの時はコンバータ２の回路は倍電
圧整流回路となり出力は約２８０Ｖ得られる。

【００５１】１２は電流制御手段であり、インバータ３
への駆動信号のＰＷＭ制御のデューティを調整すること
によりブラシレスモータ５の電流波形を制御する。ここ
でＰＷＭ制御とはパルス幅変調制御のことを意味し、モ
ータの駆動周波数に対して十分大きな周波数であるキャ
リア周波数を選定する。一般的にはキャリア周波数は２
ｋＨｚ〜２０ｋＨｚ程度が使用される。

【００５２】このキャリア周波数の中でデューティを調
整することにより、出力の電圧を変化させることができ
る。ここで、デューティとはオン時間とキャリア周期の
比を示し、デューティが大きいほど出力の電圧は高くな
る。

【００５３】１３は電流検出手段であり、電流検出抵抗
４の両端の電圧を検出し、そこから現在の負荷トルクを
知ることができる。これはブラシレスモータ５に流れる
モータ電流は負荷トルクに比例するという特性を利用し
たものである。

【００５４】１４は電圧検出手段であり、コンバータ２
の出力電圧を検出する。ここでは商用電源１での電圧変
動やリレー２ｇによる整流方式の切替による電圧の変化
を検出する。

【００５５】１５は冷凍システム制御手段１５であり、
この冷凍システム制御手段１５で圧縮機７を含む冷凍シ
ステム全体の制御を行い、コンプレッサの回転数も決定
し、インバータ制御手段１１に指令を行う。この回転数
の指令は例えばシリアル通信などを使用して行う。

【００５６】１６は急凍スイッチで、冷凍システムのユ
ーザー側に取り付けられ、ユーザーが急速に冷凍したい
物を投入したときにスイッチを押す。すると冷凍システ
ム制御手段１５はコンプレッサの回転数を高回転数と
し、インバータ制御手段１１に指令する。

【００５７】１７は温度入力手段で、冷凍システムの庫
内温度（例えば、冷蔵庫の場合は、冷凍室の温度）を検
出する。冷凍システム制御手段１５はこの温度入力手段
１７の出力を基に、コンプレッサの回転数を決定し、イ
ンバータ制御手段１１に指令信号を送る。

【００５８】１８は負荷駆動手段であり、冷凍システム
制御手段１５によって駆動され、ファンモータや霜取り
ヒータ（図示せず）などを駆動する。

【００５９】図１のように構成された圧縮機の制御装置
についてその動作を説明する。

【００６０】圧縮機７で圧縮された高温高圧の冷媒ガス
は凝縮器（図示せず）で放熱、液化し、減圧器（図示せ
ず）で減圧され、蒸発器（図示せず）で蒸発（気化）す
る。この時、周囲の空気から熱を奪い、空気を冷却す
る。この冷却された空気をファンなどで攪拌することに
より庫内を冷却する。

【００６１】この庫内の温度を温度入力手段１７を用い
て検出する。また、温度入力手段１７はこれ以外にも外
気温度など冷凍システムの制御に必要な温度を検出して
くる。

【００６２】冷凍システム制御手段１５ではこの温度入
力手段１７からの温度情報を元に最適な状態で冷凍シス
テムの圧縮機７が運転できる様に制御を行う。一般的に
は庫内温度が低いほど圧縮機７のブラシレスモータ５の
回転数を低下させ冷凍能力を低くして運転する。また、
外気温度が低いほど圧縮機７のブラシレスモータ５の回
転数を低下させ冷凍能力を低くして運転する。

【００６３】また、冷凍システム使用者の意志で急速な
冷凍を希望する場合、急凍スイッチ１６を操作すること
により、圧縮機７のブラシレスモータ５の回転数を高速
にして冷凍能力を高くして運転する。これを一定時間、
または再度急凍スイッチ１６が操作される（状態の強制
解除）まで高速運転を継続する。これにより、庫内に置
かれた被冷却物が急速に冷却されることになる。

【００６４】冷凍システム制御手段１５が決定した回転
数をインバータ制御手段１１に指令回転数として送る。
インバータ制御手段１１ではブラシレスモータ５の回転
数がこの指令回転数になるように出力電圧を調整する。
この出力電圧の調整は一般的にはＰＷＭ制御のデューテ
ィを変えることによって行われる。

【００６５】ブラシレスモータ５はモータの回転とイン
バータの出力が完全に一致する必要が有り、その役割を
位置検出手段１０が行う。ブラシレスモータ５の巻線の
誘起電圧を検出し、そのロータ（図示せず）の回転位置
の相対位置を検出し、その信号に従ってインバータ３の
最適なＩＧＢＴをオンさせる。

【００６６】ブラシレスモータの駆動においては、３相
巻線のうち２相に電流を流すことによって駆動する。す
なわち位置検出手段１０の信号によって、インバータ３
の駆動する２相を決定し、その後位置検出手段１０の信
号の変化に合わせて駆動する相を順次切り替えていく。
この駆動する相が変化してから次の変化を行うまでを２
相通電区間と呼ぶ。

【００６７】また、インバータ制御手段１１は、ブラシ
レスモータ５を高回転数で運転する時は、リレー２ｇを
オンさせる。これによりコンバータ２は倍電圧整流の回
路となり、コンバータ２の出力電圧は高くなる。また、
ブラシレスモータ５を低回転数で運転する時は、リレー
２ｇをオフさせる。これによりコンバータ２は全波整流
の回路となり、コンバータ２の出力電圧は低くなる。こ
のように回転数によりコンバータ２の出力電圧を変える
ことにより、ブラシレスモータ５の効率の高い状態で使
用できる様になる。

【００６８】次に図１における電流制御手段１２につい
て図１及び図２を用いて説明する。

【００６９】図２は本発明の実施の形態１の圧縮機の制
御装置の電流制御手段１２のブロック図を示す。

【００７０】図２において、２０は転流手段である。位
置検出手段１０の出力からインバータ３の駆動するＩＧ
ＢＴを選択する。

【００７１】２１は速度検出手段である。位置検出手段
１０の出力からブラシレスモータ５の回転数を検出す
る。ブラシレスモータは同期式モータであり滑りは発生
しないので、モータの回転数Ｎ〔ｒ／ｓ〕はインバータ
の出力周波数Ｆ〔Ｈｚ〕、ブラシレスモータ５の極数を
Ｐとすると、次式で表される。

【００７２】

【数１】

【００７３】２２はタイマ手段であり、速度検出手段２
１で検出したモータの回転数から得られる時間をベース
にタイマ時間を設定する。そのタイマ時間Ｔｔは次式で
表される。ここで、ｎは１回の切替区間（６０度）内に
おける分割数を示す。

【００７４】

【数２】

【００７５】タイマ手段２２のスタートのタイミングは
転流手段２０の切り替えるタイミング（６０度の通電区
間、すなわち２相通電区間の始まり）でスタートする。
既にタイマが動作している場合には、再スタートする。
このタイマ時間が終了すると、各分割区間のタイミング
を発生することができる。本実施例では説明の簡素化の
ため、ｎ＝３（分割区間２０度）として以降説明をして
いく。

【００７６】２３は区間判定手段であり、タイマ手段２
２の出力により分割区間を判定する。すなわち現時点
は、分割区間の０度から２０度、２０度から４０度、４
０度から６０度のどの分割区間かを判定する。以降説明
の簡素化のため以上の分割区間をそれぞれ分割区間Ａ、
分割区間Ｂ、分割区間Ｃとする。

【００７７】２４はデューティ補正手段であり、区間判
定手段２３で判定された分割区間を基にデューティを補
正するデータを選択する。例えば分割区間Ａでは補正量
＋１０％、分割区間Ｂでは補正量＋５％、分割区間Ｃで
は補正量０％をそれぞれ選択する。

【００７８】２５はデューティ設定手段であり、速度検
出手段２１の出力（実回転数）と指令回転数とを比較し
両者が一致する様にデューティを設定する。例えば、指
令回転数＜実回転数の場合、デューティを小さくする。
逆に、指令回転数＞実回転数の場合、デューティを大き
くする。また指令回転数＝実回転数の場合はデューティ
を維持する。この調整されたデューティから更にデュー
ティ補正手段２４で決められた補正量を補正したデュー
ティ量を出力する。

【００７９】２６はデューティ発生手段であり、デュー
ティ設定手段２５で設定されたデューティに従ってパル
ス信号を発生する。

【００８０】２７は合成手段であり、転流手段２０で作
られた転流信号とデューティ発生手段２６で作られたパ
ルス信号とを合成して、インバータ３のＩＧＢＴ３ａ〜
３ｆのドライブ信号を出力する。

【００８１】２８は状態検出手段であり、電流検出手段
１３で検出した電流の状態、電圧検出手段１４で検出し
た直流電圧の状態、温度入力手段１７で検出した庫内温
度や外気温度などの状態、速度検出手段２１からの実回
転数の状態を検出し、必要なデューティ補正値の演算を
行い、デューティ補正手段にその結果を出力し、出力デ
ューティの補正をおこなう。

【００８２】２９はキャリア周波数変更手段であり、冷
凍システム制御手段１５から送られてくる設定回転数、
または速度検出手段２１で検出された実回転数により、
最適なキャリア周波数を選択し、デューティ発生手段２
６に指令を出し、ＰＷＭ制御のパルスのキャリア周波数
を変更する。

【００８３】次に、デューティの補正の動作について図
１から図３を用いて説明する。

【００８４】図３は本発明の実施の形態１のデューティ
補正の動作を示す流れ図である。

【００８５】Ｓ１で位置信号の変化の有無を判定する。
位置検出手段１０の位置信号の変化を判定している。位
置信号の変化があればＳ２へ進み、変化がなければＳ５
へ進む。

【００８６】Ｓ１で信号変化が発生したので、まずＳ２
で出力の切り替えを転流手段２０で行う。この切り替え
はロータの回転位置に従ってモータが最も効率の高いタ
イミングで行うものである。

【００８７】次に、Ｓ３でタイマ手段２２にタイマ時間
をセットする。ここでのタイマ時間は前述した様に回転
数で変化し、転流手段２０が出力を切り替える、言い換
えれば位置検出手段１０の位置信号が変化するまでの２
相通電区間である電気角６０度の間を複数の分割区間に
分けるタイマ時間を指す。本実施例は３分割するものと
して説明を行っているので、電気角２０度に相当する時
間をタイマ時間としている。

【００８８】Ｓ４ではタイマをリスタートする。ここで
は前回のタイマ時間が残っている場合などについても一
旦そのタイマをクリアし、新たにセットされたタイマ時
間で再スタートを行う。

【００８９】Ｓ５ではタイマ手段２２のタイムアップを
確認する。タイムアップしていなければＳ５を継続し、
タイムアップしていればＳ６に進む。

【００９０】Ｓ６はタイムアップした後、現在はどの分
割区間にいるかを区間判定手段２３で判定する。これは
カウンタなどを用い位置信号変化後何回目のタイムアッ
プかによって分割区間を判定できる。もし、規定回数以
上のタイムアップがあった場合には無視することも可能
である。このようにすることによって誤動作の防止をす
ることができる。

【００９１】Ｓ６で判定された分割区間に対し、Ｓ７で
はデューティ補正手段２４で決められたデューティ補正
値をデューティ設定手段２５に送ることにより、デュー
ティの変更及び実際のパルス出力を行う。次にＳ８でタ
イマ手段２２をリスタートする。

【００９２】このように動作させることにより、出力の
転流が切り替わる間の電流を決められた分割区間毎に制
御することができる。

【００９３】次に、デューティの補正を行ってどのよう
にブラシレスモータ５を制御するのかについて説明す
る。

【００９４】図４は本発明の実施の形態１のブラシレス
モータ５の無負荷誘起電圧波形のタイミング図である。

【００９５】図４において縦軸は誘起電圧の電圧値を示
し、横軸は時間を示す。通常の停止状態ではこの波形は
観測できないが、ロータを外部から直接回すことによっ
てこの波形が観測できる。もちろんこの時インバータか
らの電圧は一切印加していないものとする。また、これ
らの電圧波形はスター結線された中性点と各相の端子と
の波形を示している。

【００９６】実線はＵ相の端子の無負荷誘起電圧波形、
破線はＶ相の端子の無負荷誘起電圧波形、一点鎖線はＷ
相の端子の無負荷誘起電圧波形を示す。各波形はピーク
値付近でその電圧はほぼ平坦な波形となっており、かつ
１２０度づつ位相がずれた波形をしている。また、その
周期Ｔは回転数とモータの極数によって決まり、周期Ｔ
が小さくなればなるほど無負荷誘起電圧は大きくなる。

【００９７】この無負荷誘起電圧の平坦な部分で電圧を
印加して、なおかつモータ電流をこの無負荷誘起電圧波
形と同じ波形にすると、ブラシレスモータは最もトルク
を発生し易く、かつ力率も向上するので最も効率の高い
運転とすることができる。

【００９８】しかし、実際にはモータ巻線のインダクタ
ンス成分や抵抗成分により電流波形は一次遅れとなり、
立ち上がり時に電流が増加しにくく、後半へ行くほど電
流が増加してトルクを多く発生させるという動作を行う
ため、この無負荷誘起電圧波形と同一波形の電流を流す
ことは困難となる。本発明においては電流制御手段１２
を設けることにより、モータ電流波形を制御し、無負荷
誘起電圧の電圧波形と同一のモータ電流波形とするよう
にしている。

【００９９】次に図１から図４の様に構成された圧縮機
の制御装置についてその動作を全体的に説明する。

【０１００】図５は本発明の実施の形態１の圧縮機のタ
イミング図である。

【０１０１】図５において、Ａ）からＣ）は各々位置信
号Ｘ、位置信号Ｙ、位置信号Ｚを示す。これはブラシレ
スモータ５の誘起電圧から位置検出手段１０で検出され
た位置信号を示す。

【０１０２】Ｄ）からＩ）は各々ドライブ信号Ｕ、ドラ
イブ信号／Ｕ、ドライブ信号Ｖ、ドライブ信号／Ｖ、ド
ライブ信号Ｗ、ドライブ信号／Ｗを示す。ここで／のつ
いていないものは上アーム、／のついているものは下ア
ームのＩＧＢＴのドライブ信号を示す。但し、ここでＰ
ＷＭ制御のパルスは省略しているが、上アームまたは下
アームのいずれかに合成することにより電圧制御が可能
となる。

【０１０３】ここで位置信号Ｘ、Ｙ、Ｚとドライブ信号
Ｕ、／Ｕ、Ｖ、／Ｖ、Ｗ、／Ｗとは単純な論理回路で発
生しており各波形のタイミングは一致している。

【０１０４】Ｊ）はデューティを示しており、破線は従
来の圧縮機の制御装置によるデューティを、実線は本発
明の実施の形態１の圧縮機の制御装置によるデューティ
を示す。

【０１０５】Ｋ）はモータ電流波形を示しており、破線
は従来の圧縮機の制御装置によるモータ電流波形を、実
線は本発明の実施の形態１の圧縮機の制御装置によるモ
ータ電流波形を示す。

【０１０６】圧縮機の制御装置によるデューティは図５
のＪ）に破線で示している様に常に一定のデューティを
印加していたため、電流波形は図５のＫ）に破線で示し
ている様に尻上がりの電流波形となる。すなわちモータ
のインダクタンス成分により切り替え初期は電流が流れ
にくく後半で電流を流すことにより全体的なトルクを出
している。

【０１０７】しかしながら、このような電流波形では電
流ピーク値が上がり、力率が低下するので、電流が大き
くなりモータの銅損が増加するためにモータの効率が低
下することとなる。

【０１０８】そこで、本発明の実施の形態１における圧
縮機の制御装置においては、モータ電流をＵ相からＶ相
に流す状態の区間、すなわち時刻ｔ１からｔ４の期間が
２相通電区間である。この２相通電区間をさらに３つの
分割区間ｔ１からｔ２、ｔ２からｔ３、ｔ３からｔ４に
分割する。その各分割区間でデューティをＪ）に示すよ
うに段階的に補正を行う。以降の２相通電区間について
も動作は同様であるので説明は省略する。

【０１０９】このように、デューティは図５のＪ）に実
線で示している様に２相通電区間の６０度を更に３分割
し、２０度毎の各分割区間でデューティが大きい状態か
ら、小さい状態になる様に印加している。もちろんこの
時にデューティの平均値は従来と同等になるのはいうま
でもない。

【０１１０】このようにすることにより、電流波形は図
５のＫ）に実線で示している様に前半に電圧（デューテ
ィ）が高く電流の立ち上がりが早くなり、後半では電圧
（デューティ）を低くするために電流の増加を防止して
いる。

【０１１１】これにより図４に示した無負荷誘起電圧波
形と同一の平坦な電流波形を得ることができる。これに
よりモータのトルクを有効に発生することができると共
に、電流のピーク値を抑えることができるので、力率が
向上し、電流が減少し、モータの銅損が減少することに
よりモータの効率をあげることができる。

【０１１２】次にデューティの補正量について図６から
図９を用いて更に詳しく説明する。

【０１１３】図６は本発明の実施の形態１の圧縮機の制
御装置のデューティ補正の流れ図である。

【０１１４】図６において、Ｓ１０からデューティ補正
をスタートする。Ｓ１１で位置信号変化を検出する。Ｓ
１１で検出した位置信号をもとにＳ１２で回転数を検出
する。これは例えば一定時間内の位置信号の変化の回数
をカウントするか、位置信号の変化するまでの時間を計
測するか等の方法により検出できる。

【０１１５】Ｓ１３では、Ｓ１２で検出した回転数デー
タに基づいてＰＷＭ制御のパルスのキャリア周波数を決
定する。ここでこの両者の関係について更に詳しく説明
する。

【０１１６】ＰＷＭ制御を行いたい時、その所定の分割
区間においては少なくとも２パルス以上のパルスが必要
である。それより少なくなると十分なＰＷＭ制御ができ
ないことになる。また、ＰＷＭ制御のキャリア周波数を
上げるとモータの効率が上がるが、スイッチングロスの
増加によりインバータ効率が下がるので、トータルの効
率が最も高くなるポイントが有る。これは設計により変
化するが一般的には数ｋＨｚ程度のキャリア周波数が最
適値となることが多い。

【０１１７】本発明の実施の形態１における圧縮機の制
御装置においては、分割された分割区間は電気角２０度
の分割区間であり、この間に２パルス以上のパルスが入
る様にキャリア周波数を決定する。

【０１１８】例えば、４極モータの場合、回転数が４１
ｒ／ｓ以下ではキャリア周波数３ｋＨｚ、回転数がそれ
よりも大きく６９ｒ／ｓ以下ではキャリア周波数５ｋＨ
ｚ、回転数がそれよりも大きいときは７ｋＨｚという様
に、キャリア周波数の切り替えを行う。キャリア周波数
７ｋＨｚでは回転数９７ｒ／ｓまで制御可能である。そ
れ以上の回転数が必要な場合にはもっとキャリア周波数
をあげればよい。

【０１１９】このようにキャリア周波数を回転数で切り
替えることにより、最も効率が高くなる様な運転が可能
となる。

【０１２０】Ｓ１４では電気角６０度の時間を演算す
る。これは回転数から容易に演算することができる。次
に３分割された電気角２０度の分割区間の時間を演算し
記憶する。これも電気角６０度の時間から容易に演算で
きる。

【０１２１】Ｓ１６では、Ｓ１５で演算された結果をタ
イマ手段２２に設定する。Ｓ１７では所定の分割区間に
予め設定されているデューティ補正値を読み出してく
る。これは回転数毎に最適な値が設定されている。

【０１２２】そのデューティ補正値を、Ｓ１８では電圧
検出手段１４により検出された直流電圧により更に補正
を行い、Ｓ１９では電流検出手段１３で検出された直流
電流により更に補正を行い、Ｓ２０では温度入力手段１
７で検出された温度により更に補正を行うことにより、
Ｓ２１でデューティ補正値の決定を行う。このデューテ
ィ補正値で制御を行うこととなる。

【０１２３】次にこのデューティの状態による補正につ
いて更に詳しく説明を行う。

【０１２４】図７は本発明における直流電圧による最適
デューティ補正量を示す相関図を示す。図７に示す様に
直流電圧が低下すると最適デューティ補正量が増加する
傾向にある。従って直流電圧は低下するとデューティの
補正量を大きくする様に補正を行うとより最適な運転が
できることになる。

【０１２５】図８は本発明における回転数による最適デ
ューティ補正量を示す相関図を示す。図８に示す様に回
転数が低下すると最適デューティ補正量が減少する傾向
にある。従ってＳ１７によって読み出されるデューティ
補正値はこのデータに基づいて設定されている。

【０１２６】図９は本発明における負荷量による最適デ
ューティ補正量を示す相関図を示す。図９に示す様に負
荷量が低下すると最適デューティ補正量が増加する傾向
にある。従って直流電圧は低下するとデューティの補正
量を大きくする様に補正を行うとより最適な運転ができ
ることになる。ここでいう負荷量は電流や温度によって
決定することができ、電流が大きければ負荷が大きくな
る。また、温度の場合は庫内温度または外気温度が高い
方が負荷が大きくなる。

【０１２７】以上説明した通り、本発明の実施の形態１
の圧縮機の制御装置はつぎのような効果がある。

【０１２８】ブラシレスモータ５を駆動するインバータ
３と、ブラシレスモータ５の回転子の回転位置を検出す
る位置検出手段１０と、位置検出手段１０の信号よりブ
ラシレスモータ５の３相の固定子巻線のうち特定の２相
を通電し順次切り替えることによってインバータ３を駆
動させるインバータ制御手段１１と、インバータ３の２
相通電区間内で電流がブラシレスモータ５の無負荷誘起
電圧の波形と相似な波形となるように電流を制御する電
流制御手段１２とからなる圧縮機の制御装置とすること
により、ブラシレスモータの電流を無負荷誘起電圧の波
形と相似な波形とすることにより、モータの有効磁束使
用率が向上し、電流波形のピーク値が低くなるため、モ
ータの力率がアップし、モータの電流が減少し、モータ
の効率を更に向上させ商品の大幅な省エネルギーを達成
することができる。

【０１２９】また、インバータ３の２相通電区間を２以
上の複数の分割区間に分割し、分割された各々の分割区
間において電流波形が前記ブラシレスモータの無負荷誘
起電圧波形と相似な波形となるようにＰＷＭ制御のデュ
ーティを変化させるようにしたデューティ補正手段２４
と、回転速度の指令値または実際の回転速度に応じて前
記分割区間内に少なくとも２以上のＰＷＭ制御のパルス
が入るようにキャリア周波数を変更するキャリア周波数
変更手段２９とからなる圧縮機の制御装置とすることに
より、回転数が上がり分割区間の周期が短くなってもそ
の分割区間内に常に２以上のＰＷＭのパルスが入るよう
にキャリア周波数を変更することができ、回転数の広い
運転範囲の全域でモータの高効率化を行うことができ
る。

【０１３０】また、インバータ３の２相通電区間を２以
上の複数の分割区間に分割し、分割された各々の分割区
間において電流波形が前記ブラシレスモータの無負荷誘
起電圧波形と相似な波形となるようにＰＷＭ制御のデュ
ーティを変化させるようにしたデューティ補正手段２４
と、インバータ３の状態を検出しデューティ補正手段２
４で設定されたデューティを更に変化させる状態検出手
段２８とからなる圧縮機の制御装置とすることにより、
直流電圧やモータの電流、温度条件などにより、周囲の
負荷状況が変化しても常に最大の効果が確保できる様に
モータ電流を制御することができ、どのような運転状態
においてもモータの高効率化を行うことができる。

【０１３１】実施の形態１における説明において、位置
検出手段１０はブラシレスモータ５の誘起電圧を検出し
てロータの相対位置を検出する様にしたが、ホール素子
など位置検出素子を使ったものや電流から位置を推定す
る方法でもよい。

【０１３２】また、コンバータ２はリレー２ｇを使用し
て整流方法を切り替えて直流電圧を切り替える様にした
が、チョッパなどを使って電圧を任意に変化させてもよ
い。

【０１３３】また、電圧検出手段は直流電圧を検出する
ようにしたが、入力電圧を検出してもよいことはいうま
でもない。

【０１３４】（実施の形態２）図１０は本発明の実施の
形態２の圧縮機の制御装置の電流制御手段１２のブロッ
ク図である。図２と同一機能を有するものは同一番号を
付与し、詳しい説明は省略する。

【０１３５】図１０において、４０は回転数安定判定手
段である。位置検出手段１０の位置検出信号から回転数
を検出し、指令回転数に対して安定していればデューテ
ィ補正を行う信号を送出し、安定していなければデュー
ティ補正を行わない信号を送出する。

【０１３６】４１はＡＮＤ手段であり、回転数安定判定
手段４０で回転数が安定していると判断されるとデュー
ティ補正手段２４の出力信号をデューティ設定手段２５
に送る。逆に回転数が安定しない時はデューティ補正手
段２４の出力信号をデューティ設定手段２５に送らな
い。

【０１３７】４２はデューティ変更手段であり、回転数
安定判定手段４０で回転数が非安定状態から安定状態に
状態が変化する時、すなわちデューティが補正されない
状態から補正される状態に変化する時、強制的に基とな
るデューティ（これまでの回転数制御を行ってきたデュ
ーティ、以降このデューティを基底デューティと呼ぶ）
を変更する。このときデューティの平均値が変化の前後
で一致する様にデューティの変更を行う。

【０１３８】４３は回転数位置検出手段である。位置検
出手段１０の位置検出信号から機械的な回転位置を検出
する。これはブラシレスモータは同期式で駆動されてい
ることから検出できる。例えばモータが２極の時は電気
角と機械角が一致し、４極の時は電気角の２周期と機械
角が一致し、６極の時は電気角の３周期と機械角が一致
する。従って電気角が判ることによって機械角の検出が
可能となる。

【０１３９】４４はデューティ補正量変更手段であり、
回転位置検出手段４３で検出された位置に対してデュー
ティ補正量を変更する。具体的には機械角１周期前の回
転数、電圧、電流、温度などのデータを基に最適なデュ
ーティ補正量に変更する。

【０１４０】４５はタイマ時間決定手段であり、回転位
置検出手段４３で検出された位置に対してタイマ手段２
２に設定するタイマ時間を変更する。具体的には機械角
１周期前の切替周期を基にその周期の１／３の時間（電
気角２０度分の時間）を設定する。

【０１４１】以上の様に構成された圧縮機の制御装置の
電流制御手段１２の動作について図１０及び図１１を用
いて詳しく説明する。

【０１４２】図１１は本発明の実施の形態２のデューテ
ィ補正の動作を示す流れ図である。

【０１４３】Ｓ３０で、回転数安定判定手段４０で実回
転数が指令回転数に対して安定しているかどうかを判定
する。安定していればＳ３１でデューティ補正手段２４
によるデューティ補正を実施し、Ｓ３６に進む。Ｓ３０
で安定していない判定であればＳ３２に進む。

【０１４４】Ｓ３２で、デューティ補正手段２４による
デューティ補正はＡＮＤ手段４１で信号の流れを停止
し、実施しない。すなわち回転数が安定している時にの
み、デューティ補正を実施することにより、起動時や回
転数変化など動作が不安定な時は従来通りの制御をする
ことにより制御の安定性を確保する。

【０１４５】Ｓ３３で、再度回転数安定判定手段４０で
実回転数が指令回転数に対して安定しているかどうかを
判定する。安定していなければＳ３２から繰り返す。安
定していればＳ３４に進む。

【０１４６】Ｓ３４で、デューティ補正をスタートする
と共に、Ｓ３５でそれまでの基底デューティを変更し、
Ｓ３６に進む。例えばデューティ補正を２０度の分割区
間毎に＋１０％、＋５％、＋０％と変化させる場合、そ
のままこのデューティに補正を加えると平均デューティ
はそれまでの基底デューティの＋５％のデューティとな
る。

【０１４７】デューティが急激に変化すると回転数が急
激に変化する。これを防ぐためにデューティ補正がスタ
ートすると同時に基底デューティを−５％に変更する事
により、この回転数の急激な変化を防止する。

【０１４８】Ｓ３６で、回転位置検出手段４３で回転位
置を検出する。この回転位置は前述した様に機械的な回
転位置であり機械角で表される。

【０１４９】Ｓ３７で、機械角１周期前の回転数、電
圧、電流、温度などのデータを基に最適なデューティ補
正量を決定すると共に、デューティ補正手段２４に設定
する。

【０１５０】次にＳ３８で、機械角１周期前の切替周期
を基にその周期の１／３の時間（電気角２０度分の時
間）をタイマ手段２２に設定する。

【０１５１】圧縮機のように１回転当たりの負荷のトル
ク変動が非常に大きく、またその変化が周期的に起こる
様な場合には、このように１周期前のデータを基に制御
をすることが有効な手段のひとつである。

【０１５２】この具体的な動作について、次に図１２を
用いて説明する。

【０１５３】図１２は本発明の実施の形態２の圧縮機の
制御装置のタイミング図である。

【０１５４】図１２において、Ｌ）からＮ）は各々位置
信号Ｘ、位置信号Ｙ、位置信号Ｚを示す。これはブラシ
レスモータ５の誘起電圧から位置検出手段１０で検出さ
れた位置信号を示す。

【０１５５】Ｏ）からＴ）は各々ドライブ信号Ｕ、ドラ
イブ信号／Ｕ、ドライブ信号Ｖ、ドライブ信号／Ｖ、ド
ライブ信号Ｗ、ドライブ信号／Ｗを示す。ここで／のつ
いていないものは上アーム、／のついているものは下ア
ームのＩＧＢＴのドライブ信号を示す。但し、ここでＰ
ＷＭ制御のパルスは省略しているが、上アームまたは下
アームのいずれかに合成することにより電圧制御が可能
となる。

【０１５６】ここで位置信号Ｘ、Ｙ、Ｚとドライブ信号
Ｕ、／Ｕ、Ｖ、／Ｖ、Ｗ、／Ｗとは単純な論理回路で発
生しており各波形のタイミングは一致している。

【０１５７】Ｕ）はトルクを示しており、実線は圧縮機
の圧縮要素による負荷トルクを示しており、破線はモー
タトルクを示す。圧縮要素は往復動式圧縮要素であり一
往復で吸入／圧縮を繰り返す構造であり、吸入時にはほ
とんど負荷トルクは必要無く、圧縮時に大きな負荷トル
クが必要である。

【０１５８】一方、モータトルクは負荷トルクと回転体
の慣性モーメントによって変化し、急激なトルク変化を
おこす負荷トルクに対応して、ゆっくりとした変化を示
す。この時、モータトルクが負荷トルクより大きい時は
回転は加速方向であり、モータトルクが負荷トルクより
小さい時は回転は減速方向である。すなわち１回転当た
りの回転数変動がＶ）に示す様に起こっていることとな
る。

【０１５９】このモータトルク変動、回転数変動は負荷
トルクが大きい方が大きく、また回転数が低い方が大き
い。これは回転数が低いと慣性モーメントが小さくなる
ためである。また、負荷トルクの変動は回転位置（機械
角で示す）により決まっており、機械角は電気角を知る
事により判ることができる。

【０１６０】機械角３６０度の区間において２相通電区
間での時間を各々Ｔ０からＴ１１とする。このＴ０から
Ｔ１１は等幅ではなくＶ）の回転速度と同じく周期的に
変動している。

【０１６１】この各区間において、回転数や電圧、電流
など負荷の状態を検出し、各々の区間に最適なデューテ
ィ補正量を決定する。そのデューティ補正量を次の機械
角の同じ位置で使用する。すなわちＴ０での結果はＴ１
１の次の２相通電区間で使用し、順次前回の機械角が同
等のデータを使用し、各２相通電区間毎にデューティ補
正量を変更していく。

【０１６２】また、同様にタイマ手段２２にセットする
タイマ時間も前回の同じ機械角での２相通電区間の時間
をベースとして設定する。

【０１６３】こうする事により、負荷変動が大きく、周
期的に変化する場合にも最適なデューティ補正ができ効
率が向上することとなる。

【０１６４】以上説明した通り、本発明の実施の形態２
の圧縮機の制御装置はつぎのような効果がある。

【０１６５】ブラシレスモータ５の回転数が安定してな
い時前記デューティ補正を行わずかつ回転数が安定した
時前記デューティ補正を行う回転数安定判定手段４０を
設ける事により、モータの動作が起動時や回転数変更時
などの動作が不安定な時はデューティの制御が安定する
ように従来通り等幅なデューティで制御し、運転期間の
ほとんどを占める回転数が安定した時にはモータが高効
率になるようにモータ電流を制御することができ、モー
タを高効率化することができる。

【０１６６】また、位置検出手段１０からの信号により
ロータの機械的な回転位置を検出する回転位置検出手段
４３と、回転位置検出手段４３によりデューティ補正値
を変更するようにしたデューティ補正量変更手段４４と
を設けることにより、圧縮機などのように負荷変動の大
きく、かつその負荷変動が周期的なものに対してもモー
タの効率を最大限あげることができる。

【０１６７】なお、実施例では回転数の変動を防止する
ためにデューティ補正を行う際、基底デューティを変更
するようにしたが、デューティ補正自体をゆっくり変化
させる方法を用いても良い。

【０１６８】

【発明の効果】以上の様に、本発明の圧縮機の制御装置
は、ブラシレスモータを駆動するインバータと、前記ブ
ラシレスモータの回転子の回転位置を検出する位置検出
手段と、前記位置検出手段の信号より前記ブラシレスモ
ータの３相の固定子巻線のうち特定の２相を通電し順次
切り替えることによって前記インバータを駆動させるイ
ンバータ制御手段と、前記インバータの２相通電区間内
で電流が前記ブラシレスモータの無負荷誘起電圧の波形
と相似な波形となるように電流を制御する電流制御手段
とからなる圧縮機の制御装置としたものであり、ブラシ
レスモータの電流を無負荷誘起電圧の波形と相似な波形
とすることにより、モータの有効磁束使用率が向上し、
電流波形のピーク値が低くなるため、モータの力率がア
ップし、モータの電流が減少するのでモータの銅損やイ
ンバータの回路損失が低減でき、高効率化となる。

【０１６９】また、インバータの２相通電区間を２以上
の複数の分割区間に分割し、分割された各々の分割区間
において電流波形が前記ブラシレスモータの無負荷誘起
電圧波形と相似な波形となるようにＰＷＭ制御のデュー
ティを変化させるようにしたデューティ補正手段と、回
転速度の指令値または実際の回転速度に応じて前記分割
区間内に少なくとも２以上のＰＷＭ制御のパルスが入る
ようにキャリア周波数を変更するキャリア周波数変更手
段とからなる圧縮機の制御装置としたものであり、回転
数が上がり分割区間の周期が短くなってもその分割区間
内に常に２以上のＰＷＭのパルスが入るようにキャリア
周波数を変更することができるので、本発明のデューテ
ィ補正が広い運転範囲で可能となり、広い運転範囲で高
効率化を実現することができる。

【０１７０】また、インバータの２相通電区間を２以上
の複数の分割区間に分割し、分割された各々の分割区間
において電流波形が前記ブラシレスモータの無負荷誘起
電圧波形と相似な波形となるようにＰＷＭ制御のデュー
ティを変化させるようにしたデューティ補正手段と、前
記インバータの状態を検出し前記デューティ補正手段で
設定されたデューティを更に変化させる状態検出手段と
からなる圧縮機の制御装置としたものであり、直流電圧
やモータの電流、温度条件などにより、周囲の負荷状況
が変化しても常に最大の効果が確保できる様にモータ電
流を制御することができるので、負荷状態に関係なく高
効率な運転を維持することができる。

【０１７１】また、インバータの２相通電区間を２以上
の複数の分割区間に分割し、分割された各々の分割区間
において電流波形が前記ブラシレスモータの無負荷誘起
電圧波形と相似な波形となるようにＰＷＭ制御のデュー
ティを変化させるようにしたデューティ補正手段と、前
記ブラシレスモータの回転数が安定してない時前記デュ
ーティ補正を行わずかつ回転数が安定した時前記デュー
ティ補正を行う回転数安定判定手段とからなる圧縮機の
制御装置とするものであり、モータの動作が起動時や回
転数変更時などの動作が不安定な時はデューティの制御
が安定するように従来通り等幅なデューティで制御し、
運転期間のほとんどを占める回転数が安定した時にはモ
ータが高効率になるようにモータ電流を制御することが
できる。

【０１７２】また、インバータの２相通電区間を２以上
の複数の分割区間に分割し、分割された各々の分割区間
において電流波形が前記ブラシレスモータの無負荷誘起
電圧波形と相似な波形となるようにＰＷＭ制御のデュー
ティを変化させるようにしたデューティ補正手段と、前
記位置検出手段からの信号によりロータの機械的な回転
位置を検出する回転位置検出手段と、前記回転位置検出
手段によりデューティ補正値を変更するようにしたデュ
ーティ補正量変更手段とからなる圧縮機の制御装置とし
たものであり、圧縮機などのように負荷変動の大きく、
かつその負荷変動が周期的なものに対してもモータの効
率を最大限あげることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の圧縮機の制御装置のブ
ロック図

【図２】本発明の実施の形態１の圧縮機の制御装置の電
流制御手段１２のブロック図

【図３】本発明の実施の形態１のデューティ補正の動作
を示す流れ図

【図４】本発明の実施の形態１のブラシレスモータ５の
無負荷誘起電圧波形のタイミング図

【図５】本発明の実施の形態１の圧縮機の制御装置のタ
イミング図

【図６】本発明の実施の形態１の圧縮機の制御装置のデ
ューティ補正の流れ図

【図７】本発明における直流電圧による最適デューティ
補正量を示す相関図

【図８】本発明における回転数による最適デューティ補
正量を示す相関図

【図９】本発明における負荷量による最適デューティ補
正量を示す相関図

【図１０】本発明の実施の形態２の圧縮機の制御装置の
電流制御手段１２のブロック図

【図１１】本発明の実施の形態２のデューティ補正の動
作を示す流れ図

【図１２】本発明の実施の形態２の圧縮機の制御装置の
タイミング図

【図１３】従来のモータ駆動装置のブロック図

【符号の説明】

３インバータ５ブラシレスモータ６圧縮要素７圧縮機

フロントページの続き (72)発明者中野智紀大阪府東大阪市高井田本通４丁目２番５号松下冷機株式会社内Ｆターム(参考） 3H045 AA09 AA12 AA27 BA32 CA10 CA21 CA29 DA07 EA20 EA35 EA38 5H560 AA02 BB04 BB12 DA13 DA17 DA19 DC05 DC12 DC13 EB01 EC05 RR01 SS07 TT01 TT02 UA06 XA12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮要素と、この圧縮要素を動かす３相
の固定子巻線を持つブラシレスモータと、前記ブラシレ
スモータを駆動するインバータと、前記ブラシレスモー
タの回転子の回転位置を検出する位置検出手段と、前記
位置検出手段の信号より前記ブラシレスモータの３相の
固定子巻線のうち特定の２相を通電し順次切り替えるこ
とによって前記インバータを駆動させるインバータ制御
手段と、前記インバータの２相通電区間内で電流が前記
ブラシレスモータの無負荷誘起電圧の波形と相似な波形
となるように電流を制御する電流制御手段とからなる圧
縮機の制御装置。
【請求項２】電流制御手段が、２相通電区間を２以上
の複数の分割区間に分割し、分割された各々の分割区間
において電流波形が前記ブラシレスモータの無負荷誘起
電圧波形と相似な波形となるように電流を制御するよう
にした請求項１記載の圧縮機の制御装置。
【請求項３】電流制御手段が、電流を制御するために
ＰＷＭ制御のデューティを変化させるようにしたデュー
ティ補正手段からなる請求項２記載の圧縮機の制御装
置。
【請求項４】デューティ補正手段で補正するデューテ
ィは、２相通電区間内で分割された分割区間において、
前半を高くし、後半にいくほど低くするようにした請求
項３記載の圧縮機の制御装置。
【請求項５】２相通電区間内で分割された分割区間に
おいて、少なくとも２つ以上のＰＷＭ制御のパルスが入
るようにした請求項３記載の圧縮機の制御装置。
【請求項６】圧縮要素と、この圧縮要素を動かす３相
の固定子巻線を持つブラシレスモータと、前記ブラシレ
スモータを駆動するインバータと、前記ブラシレスモー
タの回転子の回転位置を検出する位置検出手段と、前記
位置検出手段の信号より前記ブラシレスモータの３相の
固定子巻線のうち特定の２相を通電し順次切り替えるこ
とによって前記インバータを駆動させるインバータ制御
手段と、前記インバータの２相通電区間を２以上の複数
の分割区間に分割し、分割された各々の分割区間におい
て電流波形が前記ブラシレスモータの無負荷誘起電圧波
形と相似な波形となるようにＰＷＭ制御のデューティを
変化させるようにしたデューティ補正手段と、回転速度
の指令値または実際の回転速度に応じて前記分割区間内
に少なくとも２以上のＰＷＭ制御のパルスが入るように
キャリア周波数を変更するキャリア周波数変更手段とか
らなる圧縮機の制御装置。
【請求項７】圧縮要素と、この圧縮要素を動かす３相
の固定子巻線を持つブラシレスモータと、前記ブラシレ
スモータを駆動するインバータと、前記ブラシレスモー
タの回転子の回転位置を検出する位置検出手段と、前記
位置検出手段の信号より前記ブラシレスモータの３相の
固定子巻線のうち特定の２相を通電し順次切り替えるこ
とによって前記インバータを駆動させるインバータ制御
手段と、前記インバータの２相通電区間を２以上の複数
の分割区間に分割し、分割された各々の分割区間におい
て電流波形が前記ブラシレスモータの無負荷誘起電圧波
形と相似な波形となるようにＰＷＭ制御のデューティを
変化させるようにしたデューティ補正手段と、前記イン
バータの状態を検出し前記デューティ補正手段で設定さ
れたデューティを更に変化させる状態検出手段とからな
る圧縮機の制御装置。
【請求項８】状態検出手段は、インバータの直流電圧
を検出するものとし、直流電圧が低い方がより大きなデ
ューティ補正を行うようにした請求項６記載の圧縮機の
制御装置。
【請求項９】状態検出手段は、回転速度の指令値また
は実際の回転速度を検出するものとし、回転数が高い方
がより大きなデューティ補正を行うようにした請求項６
記載の圧縮機の制御装置。
【請求項１０】状態検出手段は、電流やシステム温度
から負荷量を検出するものとし、負荷量が高い方がより
小さなデューティ補正を行うようにした請求項６記載の
圧縮機の制御装置。
【請求項１１】圧縮要素と、この圧縮要素を動かす３
相の固定子巻線を持つブラシレスモータと、前記ブラシ
レスモータを駆動するインバータと、前記ブラシレスモ
ータの回転子の回転位置を検出する位置検出手段と、前
記位置検出手段の信号より前記ブラシレスモータの３相
の固定子巻線のうち特定の２相を通電し順次切り替える
ことによって前記インバータを駆動させるインバータ制
御手段と、前記インバータの２相通電区間を２以上の複
数の分割区間に分割し、分割された各々の分割区間にお
いて電流波形が前記ブラシレスモータの無負荷誘起電圧
波形と相似な波形となるようにＰＷＭ制御のデューティ
を変化させるようにしたデューティ補正手段と、前記ブ
ラシレスモータの回転数が安定してない時前記デューテ
ィ補正を行わずかつ回転数が安定した時前記デューティ
補正を行う回転数安定判定手段とからなる圧縮機の制御
装置。
【請求項１２】回転数安定判定手段によりデューティ
補正の状態が変わる時、補正前後の平均デューティが等
しくなるようにデューティを変更するデューティ変更手
段とからなる請求項１０記載の圧縮機の制御装置。
【請求項１３】圧縮要素と、この圧縮要素を動かす３
相の固定子巻線を持つブラシレスモータと、前記ブラシ
レスモータを駆動するインバータと、前記ブラシレスモ
ータの回転子の回転位置を検出する位置検出手段と、前
記位置検出手段の信号より前記ブラシレスモータの３相
の固定子巻線のうち特定の２相を通電し順次切り替える
ことによって前記インバータを駆動させるインバータ制
御手段と、前記インバータの２相通電区間を２以上の複
数の分割区間に分割し、分割された各々の分割区間にお
いて電流波形が前記ブラシレスモータの無負荷誘起電圧
波形と相似な波形となるようにＰＷＭ制御のデューティ
を変化させるようにしたデューティ補正手段と、前記位
置検出手段からの信号によりロータの機械的な回転位置
を検出する回転位置検出手段と、前記回転位置検出手段
によりデューティ補正値を変更するようにしたデューテ
ィ補正量変更手段とからなる圧縮機の制御装置。
【請求項１４】圧縮要素と、この圧縮要素を動かす３
相の固定子巻線を持つブラシレスモータと、前記ブラシ
レスモータを駆動するインバータと、前記ブラシレスモ
ータの回転子の回転位置を検出する位置検出手段と、前
記位置検出手段の信号より前記ブラシレスモータの３相
の固定子巻線のうち特定の２相を通電し順次切り替える
ことによって前記インバータを駆動させるインバータ制
御手段と、前記インバータの２相通電区間を２以上の複
数の分割区間に分割し、分割された各々の分割区間にお
いて電流波形が前記ブラシレスモータの無負荷誘起電圧
波形と相似な波形となるようにＰＷＭ制御のデューティ
を変化させるようにしたデューティ補正手段と、前記位
置検出手段からの信号によりロータの機械的な回転位置
を検出する回転位置検出手段と、前記分割区間を決める
タイマ時間を前回の回転位置における計測時間をベース
に決定するタイマ時間決定手段とからなる圧縮機の制御
装置。