JP2005049013A - Motor driving device for refrigerator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷却器を有する冷蔵庫に関するものである。 The present invention relates to a refrigerator having a cooler.
従来、冷蔵庫における冷蔵室や冷凍室の庫内温度の制御は、各部屋に温度センサを設け、この温度センサで検知した温度が所定の温度範囲になるように、コンプレッサを回転させるモータの制御を行っている（特許文献１）。 Conventionally, the temperature in the refrigerator compartment or freezer compartment in the refrigerator is controlled by a motor that rotates the compressor so that each room has a temperature sensor and the temperature detected by the temperature sensor falls within a predetermined temperature range. (Patent Document 1).
ところで、モータの制御方法としてはベクトル制御を用いた駆動方法が知られており、このベクトル制御による駆動方法を用いた洗濯機が提案されている（特許文献２）。
上記のように従来の冷蔵庫においては温度センサによる庫内温度の制御を用いているため、庫内温度の全体の温度が把握しにくく、また、温度センサのカバーなどの保護部分の熱容量があるため、庫内温度が上昇してもすぐに反応できないという問題点がある。 As described above, the conventional refrigerator uses the temperature sensor to control the internal temperature, so it is difficult to grasp the overall temperature of the internal temperature, and there is a heat capacity of a protective part such as the cover of the temperature sensor. There is a problem that even if the internal temperature rises, it cannot react immediately.
温度センサで制御をしているため、冷凍サイクル自身の負荷が不明であり、コンプレッサを無理に駆動して冷凍サイクルに無理が生じる場合がある。この場合には、安全率を見て負荷を軽めに制御しているため、適切な制御ができないという問題点がある。 Since the temperature sensor controls the refrigeration cycle itself, the load of the refrigeration cycle itself is unknown, and the compressor may be forced to drive the refrigeration cycle. In this case, there is a problem that appropriate control cannot be performed because the load is controlled lightly in view of the safety factor.
温度センサの前に食物が置かれている場合には、センサ温度が変化しづらく、新たに食物が庫内に入ったか否かが分からないという問題点がある。 When food is placed in front of the temperature sensor, there is a problem that it is difficult to change the sensor temperature and it is not known whether or not new food has entered the storage.
また、ベクトル制御を用いた場合に、冷蔵庫の庫内温度をどのように制御するかが従来全く提案されていないという問題点がある。 Further, when vector control is used, there is a problem that how to control the temperature inside the refrigerator is not proposed at all.
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、ベクトル制御を用いて庫内温度を制御する冷蔵庫のモータ駆動装置を提案するものである。 In view of the above problems, the present invention proposes a motor driving device for a refrigerator that controls the internal temperature using vector control.
請求項１の発明は、三相のモータで回転するコンプレッサと、凝縮器と、冷却器を少なくとも有する冷凍サイクルを備え、前記コンプレッサによって冷媒を圧縮して前記冷却器を冷却して、冷却室内部を冷却する冷蔵庫のモータ駆動装置であって、前記モータの固定子巻線へ三相の駆動電流を供給するインバータ回路と、前記インバータ回路へＰＷＭ信号を供給するＰＷＭ回路と、前記三相の駆動電流を検知する駆動電流検知手段と、前記検知した三相の駆動電流に基づいて磁束に対応した電流成分であるｄ軸電流と、前記モータのトルクに対応した電流成分であるｑ軸電流とに変換するｄｑ変換手段と、前記モータの回転速度を検知する回転速度検知手段と、前記変換したｑ軸電流に基づいて速度指令信号を出力する制御手段と、前記検知した現在の回転速度と前記速度指令信号とに基づいて、前記速度指令信号に対応した回転速度になるように前記ＰＷＭ回路へ制御信号を出力する速度制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記ｑ軸電流の変化率に対応して前記速度指令信号を制御して、前記冷凍サイクルを流れる冷媒流量を調整して前記冷却室の庫内温度を制御することを特徴とする冷蔵庫のモータ駆動装置である。
The invention of
請求項２の発明は、前記制御手段は、前記ｑ軸電流の変化率が正のときは回転速度が上がるように前記速度指令信号を出力することを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫のモータ駆動装置である。
The invention according to
請求項３の発明は、前記制御手段は、前記ｑ軸電流の変化率が負のときは、前記変化率の回転速度が下がるように前記速度指令信号を出力することを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫のモータ駆動装置である。 The invention according to claim 3 is characterized in that, when the rate of change of the q-axis current is negative, the control means outputs the speed command signal so that the rotational speed of the rate of change decreases. It is a motor drive device of the refrigerator of description.
請求項４の発明は、前記冷蔵庫は、前記冷却器の近傍に送風機を有し、前記制御手段は、前記ｑ軸電流に基づいて前記送風機の回転数を変化させることを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫のモータ駆動装置である。 The invention of claim 4 is characterized in that the refrigerator has a blower in the vicinity of the cooler, and the control means changes the rotational speed of the blower based on the q-axis current. It is a motor drive device of the refrigerator of description.
請求項５の発明は、前記冷蔵庫は、前記冷却室のドアの開閉を検知するドア検知手段を有し、前記制御手段は、前記ドア検知手段がドア閉状態を検知した後に前記庫内温度の制御を行うことを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫のモータ駆動装置である。
According to a fifth aspect of the present invention, the refrigerator includes a door detection unit that detects opening and closing of the door of the cooling chamber, and the control unit is configured to control the internal temperature after the door detection unit detects a door closed state. 2. The motor driving device for a refrigerator according to
請求項６の発明は、前記冷蔵庫は、前記冷却室のドアの開閉を検知するドア検知手段を有し、前記制御手段は、前記ドア検知手段が前記ドア閉状態を検知した後の所定時間経過後から前記庫内温度の制御を行うことを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫のモータ駆動装置である。
According to a sixth aspect of the present invention, the refrigerator has door detection means for detecting opening and closing of the door of the cooling chamber, and the control means has passed a predetermined time after the door detection means detects the door closed state. The refrigerator motor driving device according to
請求項７の発明は、前記制御手段は、前記ｑ軸電流に基づいて瞬時電力を求めて表示手段に表示することを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫のモータ駆動装置である。 A seventh aspect of the present invention is the motor driving apparatus for a refrigerator according to the first aspect, wherein the control means obtains instantaneous power based on the q-axis current and displays it on the display means.
請求項８の発明は、前記回転速度検知手段は、前記駆動電流検知手段によって検知した三相の駆動電流から演算することを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫のモータ駆動装置である。
The invention according to claim 8 is the motor drive device for a refrigerator according to
請求項９の発明は、前記回転速度検知手段は、前記モータの回転子の近傍に設けた位置検出手段からの位置信号に基づいて演算することを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫のモータ駆動装置である。 The invention according to claim 9 is characterized in that the rotation speed detecting means calculates based on a position signal from a position detecting means provided in the vicinity of the rotor of the motor. Device.
請求項１０の発明は、前記モータは、三相の誘導電動機、または、三相のブラシレス直流モータであることを特徴とする請求項１から９のうち少なくとも一項に記載の冷蔵庫のモータ駆動装置である。
The motor drive device for a refrigerator according to at least one of
請求項１に係る冷蔵庫のモータ駆動装置の動作状態について説明する。
The operation state of the refrigerator motor drive device according to
モータでコンプレッサを回転させて冷却器に冷媒を送り込み、冷却器を冷却している。この時、冷蔵庫のドアが開けられ食品が収納されると、庫内温度が上昇する。庫内温度が上昇すると、冷却器の周囲温度も上昇して冷却器を流れる冷媒の蒸発量が増加する。このため、コンプレッサに対する負荷が上昇する。 The compressor is rotated by a motor and the refrigerant is sent to the cooler to cool the cooler. At this time, when the refrigerator door is opened and the food is stored, the internal temperature rises. When the internal temperature rises, the ambient temperature of the cooler also rises and the amount of refrigerant evaporated through the cooler increases. This increases the load on the compressor.
一方、コンプレッサを回転させるモータは、冷蔵庫の制御部から一定の速度で回転するように制御されているため、コンプレッサの負荷が増大すると駆動電流が増加する。 On the other hand, since the motor that rotates the compressor is controlled to rotate at a constant speed from the control unit of the refrigerator, the drive current increases when the load on the compressor increases.
ｄｑ変換手段は、検知した駆動電流を磁束に対応した電流成分であるｄ軸電流と、モータのトルクに対応した電流成分であるｑ軸電流とに変換する。 The dq conversion means converts the detected drive current into a d-axis current that is a current component corresponding to the magnetic flux and a q-axis current that is a current component corresponding to the torque of the motor.
制御手段にｑ軸電流が入力するすると、制御手段は、ｑ軸電流の変化率に対応して速度指令信号を出力する。 When the q-axis current is input to the control means, the control means outputs a speed command signal corresponding to the change rate of the q-axis current.
速度制御手段は、回転速度検知手段によって検知したモータの現在の回転速度と制御手段からの速度指令信号とに基づいて、その速度指令信号に対応した回転速度になるようにＰＷＭ回路へ制御信号を出力する。 Based on the current rotation speed of the motor detected by the rotation speed detection means and the speed command signal from the control means, the speed control means sends a control signal to the PWM circuit so that the rotation speed corresponds to the speed command signal. Output.
ＰＷＭ回路ではその制御信号に対応してインバータ回路へＰＷＭ信号を供給し、インバータ回路を制御する。 In the PWM circuit, a PWM signal is supplied to the inverter circuit in response to the control signal to control the inverter circuit.
インバータ回路ではＰＷＭ信号に基づいて、三相の駆動電流をモータの三相の固定子巻線へ出力する。 The inverter circuit outputs a three-phase drive current to the three-phase stator winding of the motor based on the PWM signal.
これによって、制御手段は、ｑ軸電流の変化率に対応して速度指令信号を制御して、コンプレッサの回転速度を制御し、冷凍サイクルを流れる冷媒流量を調整できる。 Thereby, the control means can control the speed command signal in accordance with the rate of change of the q-axis current, control the rotation speed of the compressor, and adjust the flow rate of the refrigerant flowing through the refrigeration cycle.
以上により、冷蔵室の庫内に食品が投入されると庫内温度が上昇し、それに伴ってコンプレッサの負荷も上昇するためｑ軸電流が増加する。その増加したｑ軸電流の変化率に対応してモータの回転速度を調整することにより冷媒流量が増え、庫内温度を冷却する。従って、温度センサを用いることなしに冷却室の庫内温度を制御することができる。 As described above, when food is put into the refrigerator compartment, the temperature in the refrigerator rises, and the load on the compressor increases accordingly, so that the q-axis current increases. The refrigerant flow rate is increased by adjusting the rotation speed of the motor corresponding to the increased rate of change in the q-axis current, and the internal temperature is cooled. Therefore, the internal temperature of the cooling chamber can be controlled without using a temperature sensor.
請求項２の冷蔵庫のモータの駆動装置においては、制御手段が、ｑ軸電流の変化率が正のときは冷蔵庫の庫内に食品が投入されたと判断して、回転速度が上がるように速度指令信号を出力する。
In the refrigerator motor driving device according to
請求項３の冷蔵庫のモータの駆動装置においては、制御手段はｑ軸電流の変化率が負のときは庫内の食品が十分に冷却され食品温度が低下していると判断して、回転速度が下がるように速度指令信号を出力する。 In the refrigerator motor drive device according to claim 3, when the rate of change of the q-axis current is negative, the control means determines that the food in the refrigerator is sufficiently cooled and the food temperature is lowered, and the rotation speed A speed command signal is output so that the
請求項４の冷蔵庫のモータ駆動装置においては、制御手段はｑ軸電流に基づいて送風機の回転数を変化させることにより、庫内に投入された食品に応じて送風機の回転数を制御する。 In the motor driving device for a refrigerator according to a fourth aspect, the control means controls the rotational speed of the blower according to the food introduced into the refrigerator by changing the rotational speed of the blower based on the q-axis current.
請求項５の冷蔵庫のモータの駆動装置においては、制御手段は、ドアが閉状態を検知したときに庫内温度の制御を行う。これは、ドアが開けられた後に閉じられた場合には、庫内に食品が投入されて庫内温度が上昇する可能性が高いからである。 In the refrigerator motor driving device according to claim 5, the control means controls the internal temperature when the door detects the closed state. This is because if the door is closed after being opened, there is a high possibility that food will be put into the cabinet and the temperature in the cabinet will rise.
請求項６の冷蔵庫のモータ駆動装置においては、制御手段はドア閉状態を検知した後の所定時間経過後から庫内温度の制御を行う。これは、ドアが開きその後閉じられた場合であっても、食品が必ず投入された場合とは限らない。そのため、食品が投入されていれば所定時間経過後において庫内温度が上昇し、食品が投入されていなければ庫内温度は維持されるため、その判断を行うために所定時間経過してから庫内温度の制御を行う。 In the refrigerator motor driving device according to the sixth aspect, the control means controls the internal temperature after the elapse of a predetermined time after detecting the door closed state. Even if the door is opened and then closed, the food is not necessarily charged. For this reason, the temperature inside the container rises after a lapse of a predetermined time if food is charged, and the temperature inside the container is maintained if no food is charged. Control the internal temperature.
請求項７の冷蔵庫のモータ駆動装置においては、制御手段は、ｑ軸電流に基づいて瞬時電力を求めて表示手段に表示することにより、ユーザに現在の瞬時電力を示すことができる。 In the refrigerator motor driving device according to the seventh aspect, the control means can obtain the instantaneous electric power based on the q-axis current and display the instantaneous electric power on the display means, thereby indicating the present instantaneous electric power to the user.
請求項８の冷蔵庫のモータ駆動装置においては、駆動電流検知手段によって検知した駆動電流から回転速度を演算することにより、センサレスのモータ駆動装置を実現でき、コストを削減することができる。 In the refrigerator motor driving device according to the eighth aspect, by calculating the rotation speed from the driving current detected by the driving current detecting means, a sensorless motor driving device can be realized and the cost can be reduced.
請求項９の冷蔵庫のモータ駆動装置においては、モータの回転子の近傍に設けた位置検出手段からの位置信号に基づいて回転速度を検知するため、正確な回転速度を検知することができる。 In the refrigerator motor driving device according to the ninth aspect, since the rotation speed is detected based on the position signal from the position detecting means provided in the vicinity of the rotor of the motor, the accurate rotation speed can be detected.
請求項１０の冷蔵庫のモータ駆動装置においては、モータが三相の誘導電動機、または、三相のブラシレス直流モータを用いることにより、コンプレッサを正確かつ確実に駆動させることができる。 In the motor driving device for a refrigerator according to the tenth aspect, the compressor can be driven accurately and reliably by using a three-phase induction motor or a three-phase brushless DC motor as the motor.
以下、本発明の一実施形態の冷蔵庫１０について図１から図６に基づいて説明する。
Hereinafter, the
（１）冷蔵庫１０の構造
冷蔵庫１０の構造について、図５に基づいて説明する。
(1) Structure of
図５に示すように、冷蔵庫１０のキャビネット１２には、上から順番に冷蔵室１４、野菜室１６、第１冷凍室１８、第２冷凍室２０が設けられ、各部屋にドア１４ａ〜２０ａが設けられている。
As shown in FIG. 5, the
冷蔵室１４の背面には、マイクロコンピュータよりなる冷蔵庫１０の主制御部２が設けられている。
On the back surface of the
第１冷凍室１８の背面には、冷却器２２が設けられ、この冷却器２２の上方には送風機２４が設けられている。
A cooler 22 is provided on the back surface of the
第２冷凍室２０の背面には機械室２６が設けられ、この機械室２６にはコンプレッサ２８が設置されている。
A machine room 26 is provided on the back surface of the
（２）冷凍サイクル３０の構成
冷凍サイクル３０の構成について、図６に基づいて説明する。
(2) Configuration of
コンプレッサ２８から送られた冷媒は、凝縮器３２を経てキャピラリチューブ３４に至る。
The refrigerant sent from the
キャピラリチューブ３４を出た冷媒は、冷却器２２で蒸発してコンプレッサ２８に循環する。
The refrigerant exiting the
冷却器２２で冷却された空気は、送風機２４によって送風され、冷蔵庫１０の各部屋１４〜２０に送風される。
The air cooled by the cooler 22 is blown by the
この送風された冷気は庫内を循環し再び冷却器２２に循環する。 The blown cold air circulates in the refrigerator and circulates again to the cooler 22.
（３）冷蔵庫１０の電気系統の構造
冷蔵庫１０の電気系統の構造について、図１のブロック図に基づいて説明する。
(3) Structure of the electric system of the
図１に示すように、コンプレッサ２８を駆動するコンプモータ３と、このコンプモータ３を駆動するコンプ駆動装置１と、このコンプ駆動装置１を制御する主制御部２とから構成されている。また、コンプ駆動装置１には、送風機２４のファンモータ５を駆動するためのファン駆動装置４が接続されている。さらに、主制御部２には、各部屋１４〜２０のドア１４ａ〜２０ａにそれぞれ設けられたドアスイッチ１４ｂ，１６ｂ，１８ｂ，２０ｂが接続されている。
As shown in FIG. 1, the compressor motor 3 is configured to drive a
まず、コンプ駆動装置１の構造について説明する。
First, the structure of the
コンプ駆動装置１は、インバータ回路４２と、整流回路４４と、交流電源４６と、ＰＷＭ形成部４８と、ＡＤ変換部５０と、ｄｑ変換部５２と、速度検出部５４と、速度指令出力部５６と、速度ＰＩ制御部５８と、ｑ軸電流ＰＩ制御部６０と、ｄ軸電流ＰＩ制御部６２と、三相変換部６４とより構成されている。
The
コンプレッサ２８を回転させるコンプモータ３は、三相のブラシレスＤＣモータである。このコンプモータ３の三相（ｕ相、ｖ相、ｗ相）の固定子巻線４０ｕ，４０ｖ，４０Ｗにインバータ回路４２が三相の駆動電流を流す。
The compressor motor 3 that rotates the
このインバータ回路４２は、６個のパワースイッチング半導体であるトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６より構成されている。なお、図では示されていないが、このスイッチングトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６に対して並列に逆方向にダイオードが接続されている。また、スイッチングトランジスタＴ１とＴｒ４に直列に駆動電流を検知するための検知抵抗Ｒ１が接続され、スイッチングトランジスタＴｒ２とＴｒ５に直列に検知抵抗Ｒ２が接続され、スイッチングトランジスタＴｒ３とＴｒ６に直列に検知抵抗Ｒ３が接続されている。 The inverter circuit 42 includes transistors Tr1 to Tr6 that are six power switching semiconductors. Although not shown in the figure, a diode is connected in reverse to the switching transistors Tr1 to Tr6 in parallel. A detection resistor R1 for detecting a drive current is connected in series to the switching transistors T1 and Tr4, a detection resistor R2 is connected in series to the switching transistors Tr2 and Tr5, and a detection resistor R3 is connected in series to the switching transistors Tr3 and Tr6. Is connected.
整流回路４４は商用電源（ＡＣ１００Ｖ）である交流電源４６から交流電圧が供給され、これを整流してインバータ回路４２に供給する。
The rectifier circuit 44 is supplied with an AC voltage from an
ＰＷＭ形成部は、６個のスイッチングトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のゲート端子に、ＰＷＭ信号を供給する。ＰＷＭ形成部４８は、後から説明する三相の電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに基づいてパルス幅変調を行い、所定のタイミングで各スイッチングトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６をＯＮ／ＯＦＦする。
The PWM forming unit supplies a PWM signal to the gate terminals of the six switching transistors Tr1 to Tr6. The
ＡＤ変換部５０は、検知抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３における電圧値を検知して、各相の電圧値をアナログ値からデジタル値に変換し、三相の駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを出力する。
The
ｄｑ変換部５２は、ＡＤ変換部５０から出力された駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを、磁束に対応した電流成分であるｄ軸電流Ｉｄと、コンプモータ３のトルクに対応した電流成分であるｑ軸電流Ｉｑに変換する。
The
この変換方法は、（１）式に示すように、三相のＩｕ，Ｉｖ，Ｉｗを二相のＩα，Ｉβに変換する。この三相の電流と二相の電流との関係を表したベクトル図が図２である。
次に、このように変換した二相の電流Ｉα，Ｉβをｑ軸電流Ｉｑとｄ軸電流Ｉｄに（２）式を用いて変換する。この二相の駆動電流とｑ軸電流Ｉｑとｄ軸電流Ｉｄとの関係は図３に示すベクトル図のような関係を有する。
速度検出部５４では、ｑ軸電流Ｉｑとｄ軸電流Ｉｄに基づいて、コンプモータ３の回転角θと回転速度ωを検出する。ｑ軸電流とｄ軸電流に基づいてコンプモータ３の回転子の位置である回転角θを求め、このθを微分することにより回転速度ωを求める。
The
主制御部２では、ｄｑ変換部５２から送られてきたｑ軸電流Ｉｑに基づいて速度指令信号Ｓを出力する。この制御方法については後から説明する。
The
速度指令出力部５６は、主制御部２からの速度指令信号Ｓと、速度検出部５４からの回転速度ωに基づいて基準回転速度ωｒｅｆを出力する。基準回転速度ωｒｅｆは、現在の回転速度ωと共に速度ＰＩ制御部５８に入力される。
The speed
速度ＰＩ制御部５８では、基準ｑ軸電流Ｉｑｒｅｆと基準ｄ軸電流Ｉｄｒｅｆを出力し、現在のｑ軸電流Ｉｑと現在のｄ軸電流Ｉｄと共にｑ軸電流ＰＩ制御部６０とｄ軸電流ＰＩ制御部６２にそれぞれ出力する。
The speed
ｑ軸電流ＰＩ制御部６０では、ＰＩ制御を行うと共に電流／電圧変換を行い、ｑ軸電圧Ｖｑを出力する。
The q-axis current
ｄ軸電流ＰＩ制御部６２では、ＰＩ制御を行うと共に電流／電圧変換を行い、ｄ軸電圧Ｖｄを出力する。
The d-axis current
三相変換部６４では、ｄ軸電圧Ｖｄとｑ軸電圧Ｖｑを、まず二相の電圧に（３）式に基づいて変換する。
この変換された二相の電圧Ｖα，Ｖβを、三相の電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに（４）式に基づいて変換する。
この変換された三相の電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを前記したＰＷＭ形成部４８に出力する。
The converted three-phase voltages Vu, Vv, and Vw are output to the
以上のコンプ駆動装置１によれば、ｄ軸電流Ｉｄとｑ軸電流Ｉｑに基づいて回転速度を検知し、この回転速度ωと、主制御部からの速度指令信号Ｓに基づいてフィードバック制御を行い、速度指令信号Ｓに合わせた回転速度ωｒｅｆでコンプモータ３が回転するようにＰＷＭ形成部４８からＰＷＭ信号をインバータ回路４２に出力する。インバータ回路４２はこれに基づいて、三相の駆動電流をコンプモータ３の三相の固定子巻線４０に出力する。
According to the
ファンモータ５のファン駆動装置４は、速度ＰＩ制御部６６とＰＷＭ形成部６８とドライブ回路７０とより構成されている。
The fan driving device 4 of the fan motor 5 includes a speed
ファン駆動装置４には、速度指令出力部５６からの基準回転速度ωｒｅｆが入力し、これに基づいて送風機２４の回転を制御する。なお、ファンモータ５は三相のブラシレスＤＣモータである。
The fan driving device 4 receives the reference rotational speed ωref from the speed
ファン駆動装置４は、コンプ駆動装置１と同様に、基準回転速度ωｒｅｆに基づいて、ＰＷＭ形成部６８で形成したＰＷＭ信号をドライブ回路７０に送り、三相の駆動電流をファンモータ５に出力することにより回転速度を制御する。
Similar to the
（４）庫内温度の第１の制御方法
上記構成の冷蔵庫１０において、庫内温度を調整する第１の制御方法について説明する。
(4) 1st control method of internal temperature In the
上記構成の冷蔵庫１０において、冷蔵室１４、野菜室１６、第１冷凍室１８、第２冷凍室２０のうち少なくとも一つの部屋に食品が収納されると、その食品の持つ熱容量により庫内温度が上昇する。すると、冷却器２２に庫内を通過して戻ってくる空気の温度が上昇して冷却器２２で蒸発する冷媒の量が増え、冷凍サイクル３０、即ち、コンプレッサ２８に掛かる負荷が増加する。
In the
この場合に、冷蔵庫１０の主制御部２からの速度指令信号Ｓによってコンプモータ３の回転数が一定数に維持されるように制御されているため、コンプモータ３にかかるトルクが増加する。
In this case, since the rotational speed of the comp motor 3 is controlled to be maintained at a constant number by the speed command signal S from the
トルクが増加するとｑ軸電流Ｉｑも増加する。 As the torque increases, the q-axis current Iq also increases.
以上により、食品の持つ熱容量により庫内温度が上昇し続けると、冷凍サイクル３０にかかる負荷の増加のため、ｑ軸電流Ｉｑも増加する。
As described above, when the internal temperature continues to rise due to the heat capacity of the food, the load on the
このｑ軸電流Ｉｑの変化量は、庫内に投入された食品の熱容量に比例するため、ｄｑ変換部から出力されたｑ軸電流Ｉｑの傾きを主制御部２で演算し、この傾き（単位時間当たりの増加量）の量に応じて、主制御部２は、速度指令信号Ｓを制御して、そのコンプモータ３と送風機２４の回転数が上がるように制御する。
Since the amount of change in the q-axis current Iq is proportional to the heat capacity of the food put in the box, the
これによって、食品が投入されると、それに応じてコンプモータ３と送風機２４の回転数が増加して冷凍サイクル３０の能力が増加し、投入された食品によって庫内温度が上昇しようとするのを阻止して、庫内温度が一定温度に保持される。
As a result, when food is introduced, the rotational speeds of the compressor motor 3 and the
一方、食品が投入されてから時間が経過し、その投入された食品が冷却されて庫内温度が下降し、冷凍サイクル３０、即ちコンプレッサ２８にかかる負荷が減少すると、ｑ軸電流Ｉｑも低下する。そこで、主制御部２では、ｑ軸電流Ｉｑの単位時間当たりの減少率を演算しそれに応じてコンプモータ３と送風機２４の回転数が落ちるように速度指令信号Ｓを出力する。これによって、投入された食品の温度が下がると、コンプレッサ２８の能力も下がり、庫内温度が所定温度範囲より下がることがない。
On the other hand, when time passes after the food is added, the input food is cooled and the internal temperature is lowered, and when the load applied to the
（５）庫内温度の第２の制御方法
上記で説明した第１の制御方法に代えて、庫内温度の第２の制御方法について説明する。
(5) Second Control Method for Internal Temperature A second control method for the internal temperature will be described instead of the first control method described above.
第１の制御方法では、食品が投入され庫内温度が上昇し始めてからｑ軸電流Ｉｑによる変化率を求めて制御を行っていたが、この第２の制御方法では、図４に示すように、各部屋１４〜２０のドア１４ａ〜２０ａが開かれ、その後閉じられたときのタイミングに基づいて制御するものである。
In the first control method, control is performed by obtaining the rate of change by the q-axis current Iq after food is introduced and the internal temperature starts to rise. In this second control method, as shown in FIG. The control is based on the timing when the doors 14a to 20a of the
具体的には、食品が投入された場合には必ず各部屋１４〜２０のうち少なくとも一つのドア（例えば、冷蔵室のドア１４ａ）が開かれその後閉じられる。そのため、ドア１４ａの閉じた状態をドアスイッチ１４ｂで検知した時から、主制御部２は、ｑ軸電流Ｉｑの変化率の検出を始める。
Specifically, when food is input, at least one of the
そして、図４に示すように、収納された食品の持つ熱容量により庫内温度が上昇し、ｑ軸電流Ｉｑも増加した場合には、主制御部２は、ｑ軸電流Ｉｑの傾きを求めて、その単位時間当たりの変化率の増加量に応じてコンプモータ３と送風機２４の回転数を上昇させるように速度指令信号Ｓを出力する。
As shown in FIG. 4, when the internal temperature rises due to the heat capacity of the stored food and the q-axis current Iq also increases, the
これにより、食品が投入されたタイミングを正確に検知することができ、庫内温度の制御を行い易い。例えば、ドアの開閉があっても食品が投入されていない場合には、庫内温度が少し上昇するだけであって、ｑ軸電流Ｉｑも増加せず庫内温度を制御する必要がない。一方、熱物などの熱容量の多い食品が投入されたり、通常温度の食品が投入された場合には庫内温度が上昇するため上記の制御方法を行う必要がある。そして、この制御を行うか否かのタイミングをドアスイッチ１４ｂ〜２０ｂの信号によって正確かつ確実に行うことができる。 Thereby, the timing at which the food is added can be accurately detected, and the internal temperature can be easily controlled. For example, when food is not put in even if the door is opened and closed, the internal temperature only rises slightly, and the q-axis current Iq does not increase, and there is no need to control the internal temperature. On the other hand, when food with a large heat capacity such as a hot food is introduced, or when food at a normal temperature is introduced, the inside temperature rises, so the above control method needs to be performed. And the timing of whether to perform this control can be accurately and reliably performed by the signals of the door switches 14b to 20b.
（６）庫内温度の第３の制御方法
次に、冷蔵庫１０の庫内温度の第３の制御方法について説明する。
(6) Third Control Method for Internal Temperature Next, a third control method for the internal temperature of the
第２の制御方法ではドアが閉じられた時点からのｑ軸電流Ｉｑを検出していたが、この第３の制御方法ではドアが閉じられてから所定時間後ｔ０後のｑ軸電流Ｉｑを検出する。 In the second control method, the q-axis current Iq is detected from the time when the door is closed. In the third control method, the q-axis current Iq is detected after a predetermined time t0 after the door is closed. To do.
すなわち、熱容量のある食品が投入された直後であれば、ドアを開けたことによる庫内温度の上昇か、食品による庫内温度との上昇かが不明である。そのため、ドアが閉じられてから所定時間後ｔ０後のｑ軸電流Ｉｑの変化率を主制御部２が計測する。
That is, immediately after the food with heat capacity is put in, it is unclear whether the temperature inside the cabinet is increased by opening the door or the temperature inside the cabinet due to food. Therefore, the
例えば、ドアが単に開閉されたり、小さい熱容量の食品が投入された場合であれば、ドアが閉じられてから所定時間ｔ０後のｑ軸電流Ｉｑは、いったん上昇はするもののその後の減少率は大きくなる。即ち、ドアの閉じられた直後はｑ軸電流Ｉｑもドアの開閉等の影響により増加するが、ドアの開閉のみや熱容量の小さい食品が投入されていれば、その増加したｑ軸電流Ｉｑの減少率が大きくなる。減少率が大きい場合には、主制御部２は、負荷が殆どなかったと判断して回転数を維持するか、回転数を上げるにしても少ない回転数を上昇させるよう速度指令信号Ｓを出力する。
For example, if the door is simply opened or closed or a food with a small heat capacity is introduced, the q-axis current Iq after a predetermined time t0 after the door is closed increases once, but the rate of decrease thereafter is large. Become. That is, immediately after the door is closed, the q-axis current Iq also increases due to the opening and closing of the door, etc., but if only food is opened or closed or food with a small heat capacity is introduced, the increased q-axis current Iq decreases. The rate increases. When the decrease rate is large, the
一方、大きい熱容量の食品が投入されると所定時間後ｔ０後のｑ軸電流Ｉｑの減少率は少ないか、逆に減少はせず更に増加することが考えられる。そのため、所定時間後ｔ０後のｑ軸電流Ｉｑの減少率が小さい場合及び増加する場合には大きい負荷の食品が投入されたと判断して、コンプモータ３と送風機２４の回転数を上げるように速度指令信号Ｓを出力する。
On the other hand, when a food with a large heat capacity is introduced, the decrease rate of the q-axis current Iq after a predetermined time t0 is small, or conversely, it may be increased without decreasing. Therefore, when the decrease rate of the q-axis current Iq after the predetermined time t0 is small and increases, it is determined that a food with a large load is introduced, and the speed is set so as to increase the rotational speed of the compressor motor 3 and the
（７）庫内温度の第４の制御方法
第３の制御方法においては、ドアの閉じた時点から所定時間ｔ０後のｑ軸電流Ｉｑの変化率によって速度指令信号Ｓを出力したが、この第４の制御方法においては、ドアが閉じられてから、ｑ軸電流Ｉｑが極大値を記録した後にその減少率が大きいか少ないかで判断する。
(7) Fourth Control Method of Internal Temperature In the third control method, the speed command signal S is output based on the rate of change of the q-axis current Iq after a predetermined time t0 from the time when the door is closed. In the control method No. 4, after the door is closed, after the q-axis current Iq has recorded the maximum value, it is determined whether the decrease rate is large or small.
極大値を計測した後のｑ軸電流Ｉｑの変化率を計測すれば、その極大値後の減少率が大きければ負荷の小さい食品もしくはドアの開閉のみであり、減少率が小さい場合には大きな負荷の食品が投入されたと判断し、それに対応したコンプモータ３と送風機２４の回転数を速度指令信号Ｓで制御することができる。
If the change rate of the q-axis current Iq after measuring the maximum value is measured, if the decrease rate after the maximum value is large, only food or doors with a small load are opened and closed, and if the decrease rate is small, a large load It is possible to determine that the food has been introduced, and to control the rotational speed of the compressor motor 3 and the
なお、大きい負荷の食品が投入され、ｑ軸電流Ｉｑの極大値が計測されることなく連続してｑ軸電流Ｉｑの値が増加する場合が考えられる。この場合には、所定時間ｔ１を経過しても極大値を計測しないときは、ｑ軸電流Ｉｑは増加し続けると判断して最大の回転数でコンプモータ３と送風機２４が回るように速度指令信号Ｓを出力する。
Note that a case where food with a large load is introduced and the value of the q-axis current Iq continuously increases without measuring the maximum value of the q-axis current Iq is conceivable. In this case, if the maximum value is not measured even after the lapse of the predetermined time t1, it is determined that the q-axis current Iq continues to increase, and the speed command is set so that the compressor motor 3 and the
（８）庫内温度の第５の制御方法
第５の制御方法では、ドアスイッチ１４ｂ〜２０ｂが検知するドア開閉信号により、ドアの開けられていた時間を算出する。また、同時に、ドアが閉じられた後の冷凍サイクル３０の負荷の増加に伴うトルクの増加をｑ軸電流Ｉｑにより検出する。そして、ドアの開閉時間とｑ軸電流Ｉｑの変化により、庫内温度を維持できるようにコンプレッサ２８及び送風機２４の回転数を制御する。
(8) Fifth Control Method of Internal Temperature In the fifth control method, the time during which the door is opened is calculated based on the door open / close signal detected by the door switches 14b to 20b. At the same time, an increase in torque accompanying an increase in the load of the
具体的には、ドアの開いている時間が多く、ｑ軸電流Ｉｑの増加率が多いほど回転数を上げるように制御する。 Specifically, the control is performed so that the rotation speed is increased as the door is opened for a long time and the increase rate of the q-axis current Iq is increased.
（９）変更例
上記各制御方法ではｑ軸電流Ｉｑを庫内温度の制御にのみ用いていたが、これに加えて主制御部２にデジタル表示が可能な液晶表示装置を接続し、コンプモータ３のトルク成分であるｑ軸電流Ｉｑによりコンプモータ３の消費している瞬時電力を演算し、この瞬時電力をその液晶表示装置によって表示する。
(9) Modification Example In each of the above control methods, the q-axis current Iq is used only for controlling the internal temperature, but in addition to this, a liquid crystal display device capable of digital display is connected to the
この液晶表示装置は、例えば冷蔵室１４のドア１４ａの前面に取り付けておくことにより、ユーザが現在の冷蔵庫の消費電力を確認することができる。
The liquid crystal display device is attached to the front surface of the door 14a of the
（変更例）
上記実施形態は本発明の一実施形態であり、本発明の主旨を逸脱しない限りその変更を行うことができる。
(Example of change)
The above embodiment is an embodiment of the present invention, and can be changed without departing from the gist of the present invention.
（１）変更例１
上記実施形態の冷蔵庫１０では冷却器は一つであったが、冷蔵室用の冷却器と冷凍室用の冷却器をそれぞれ設け、それぞれの冷却器において上記実施形態で説明した５つの制御方法を実施してもよい。
(1)
In the
（２）変更例２
コンプモータ３及びファンコンプモータ５が共に三相のブラシレスＤＣモータであったが、これに代えて三相の誘導電動機であってもよい。
(2) Modification example 2
Although the comp motor 3 and the fan comp motor 5 are both three-phase brushless DC motors, a three-phase induction motor may be used instead.
本発明は、冷却器を有する冷蔵庫における庫内温度の制御に好適であって、例えば、家庭用の冷蔵庫、業務用の冷蔵庫に用いるのが好適である。 The present invention is suitable for controlling the internal temperature of a refrigerator having a cooler, and is preferably used, for example, for a household refrigerator or a commercial refrigerator.
１ コンプ駆動装置
２ 主制御部
３ コンプモータ
４ ファン駆動装置
５ ファンモータ
１０ 冷蔵庫
１４ 冷蔵室
１６ 野菜室
１８ 第１冷凍室
２０ 第２冷凍室
２２ 冷却器
２４ 送風機
２８ コンプレッサ
３０ 冷凍サイクル
４２ インバータ回路
５２ ｄｑ変換部
６４ 三相変換部
６８ ＰＷＭ形成部
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記コンプレッサによって冷媒を圧縮して前記冷却器を冷却して、冷却室内部を冷却する冷蔵庫のモータ駆動装置であって、
前記モータの固定子巻線へ三相の駆動電流を供給するインバータ回路と、
前記インバータ回路へＰＷＭ信号を供給するＰＷＭ回路と、
前記三相の駆動電流を検知する駆動電流検知手段と、
前記検知した三相の駆動電流に基づいて磁束に対応した電流成分であるｄ軸電流と、前記モータのトルクに対応した電流成分であるｑ軸電流とに変換するｄｑ変換手段と、
前記モータの回転速度を検知する回転速度検知手段と、
前記変換したｑ軸電流に基づいて速度指令信号を出力する制御手段と、
前記検知した現在の回転速度と前記速度指令信号とに基づいて、前記速度指令信号に対応した回転速度になるように前記ＰＷＭ回路へ制御信号を出力する速度制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記ｑ軸電流の変化率に対応して前記速度指令信号を制御して、前記冷凍サイクルを流れる冷媒流量を調整して前記冷却室の庫内温度を制御する
ことを特徴とする冷蔵庫のモータ駆動装置。 A compressor that rotates with a three-phase motor, a condenser, and a refrigeration cycle having at least a cooler,
A refrigerator motor driving device that compresses a refrigerant by the compressor to cool the cooler and cools the inside of a cooling chamber,
An inverter circuit for supplying a three-phase drive current to the stator winding of the motor;
A PWM circuit for supplying a PWM signal to the inverter circuit;
Drive current detection means for detecting the three-phase drive current;
Dq conversion means for converting into a d-axis current that is a current component corresponding to a magnetic flux based on the detected three-phase drive current and a q-axis current that is a current component corresponding to the torque of the motor;
Rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the motor;
Control means for outputting a speed command signal based on the converted q-axis current;
Based on the detected current rotational speed and the speed command signal, speed control means for outputting a control signal to the PWM circuit so as to achieve a rotational speed corresponding to the speed command signal;
Have
The control means controls the speed command signal corresponding to the rate of change of the q-axis current, adjusts the flow rate of refrigerant flowing through the refrigeration cycle, and controls the internal temperature of the cooling chamber. Motor drive device for refrigerator.
前記ｑ軸電流の変化率が正のときは回転速度が上がるように前記速度指令信号を出力する
ことを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫のモータ駆動装置。 The control means includes
The motor drive device for a refrigerator according to claim 1, wherein when the rate of change of the q-axis current is positive, the speed command signal is output so as to increase a rotational speed.
前記ｑ軸電流の変化率が負のときは、前記変化率の回転速度が下がるように前記速度指令信号を出力する
ことを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫のモータ駆動装置。 The control means includes
The motor drive device for a refrigerator according to claim 1, wherein when the rate of change of the q-axis current is negative, the speed command signal is output so that the rotational speed of the rate of change decreases.
前記制御手段は、
前記ｑ軸電流に基づいて前記送風機の回転数を変化させる
ことを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫のモータ駆動装置。 The refrigerator has a blower in the vicinity of the cooler,
The control means includes
The motor drive device for a refrigerator according to claim 1, wherein the rotation speed of the blower is changed based on the q-axis current.
前記制御手段は、
前記ドア検知手段がドア閉状態を検知した後に前記庫内温度の制御を行う
ことを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫のモータ駆動装置。 The refrigerator has door detection means for detecting opening and closing of the door of the cooling chamber,
The control means includes
The refrigerator motor driving device according to claim 1, wherein the interior temperature is controlled after the door detection unit detects a door closed state.
前記制御手段は、
前記ドア検知手段が前記ドア閉状態を検知した後の所定時間経過後から前記庫内温度の制御を行う
ことを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫のモータ駆動装置。 The refrigerator has door detection means for detecting opening and closing of the door of the cooling chamber,
The control means includes
The refrigerator motor driving device according to claim 1, wherein the interior temperature is controlled after a predetermined time has elapsed after the door detection unit detects the door closed state.
前記ｑ軸電流に基づいて瞬時電力を求めて表示手段に表示する
ことを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫のモータ駆動装置。 The control means includes
The motor drive device for a refrigerator according to claim 1, wherein instantaneous electric power is obtained based on the q-axis current and displayed on a display means.
前記駆動電流検知手段によって検知した三相の駆動電流から演算する
ことを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫のモータ駆動装置。 The rotation speed detecting means is
The motor driving device for a refrigerator according to claim 1, wherein the motor driving device is calculated from a three-phase driving current detected by the driving current detecting means.
前記モータの回転子の近傍に設けた位置検出手段からの位置信号に基づいて演算する
ことを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫のモータ駆動装置。 The rotation speed detecting means is
The motor driving device for a refrigerator according to claim 1, wherein the calculation is performed based on a position signal from a position detecting means provided in the vicinity of the rotor of the motor.
三相の誘導電動機、または、三相のブラシレス直流モータである
ことを特徴とする請求項１から９のうち少なくとも一項に記載の冷蔵庫のモータ駆動装置。 The motor is
The motor driving device for a refrigerator according to at least one of claims 1 to 9, wherein the motor driving device is a three-phase induction motor or a three-phase brushless DC motor.
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