JP2005224038A - インバータ制御装置およびそれを備えた空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】温度ドリフト等に起因する電流センサのオフセット電圧の誤差を補正し、制御性能の低下を防止する。
【解決手段】複数のスイッチング素子から構成されるインバ−タ２と、負荷モータ３に流れる電流値を検出する電流検出手段４ａ、４ｂと、電流のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出手段１２と、電流値がゼロになるようにインバ−タ２のスイッチング素子を所定時間オフさせる駆動停止手段１３と、電流値がゼロになる期間中に電流検出手段４ａ、４ｂが出力する電圧値を記憶更新するオフセット電圧検出手段１４と、電流検出手段４ａ、４ｂが出力する電圧値とオフセット電圧検出手段１４が記憶する電圧値から負荷モータ３に流れる電流値を演算する実電流演算手段とを備え、ゼロクロス検出手段１２が検出する電流のゼロクロス点においてインバ−タ２のスイッチング素子を所定時間オフさせる。
【選択図】図１

Description

本発明はモ−タの運転を制御するインバ−タ制御装置であって、特に電流検出器を用いたインバ−タ制御装置およびこのインバ−タ制御装置を用いた空気調和機に関するものである。

図８に従来のインバ−タ制御装置の一例を示す。図８において、制御部１１０は外部速度指令信号に基づいてモ−タ１０３を所定の速度に制御するために、電流センサ１０４ａ、１０４ｂより検出するモ−タ１０３の巻線電流の値をパラメ−タとしてインバ−タ１０２を駆動する信号を作成して出力し、インバ−タ１０２の各スイッチング素子を駆動する。

また、電流センサ１０４ａ、１０４ｂは一般的には検出した電流値を電圧値に変換して出力する。ここで、電流量がゼロの時のセンサ出力電圧をオフセット電圧と言い、検出したセンサ出力電圧からこのオフセット電圧を引いた値が検出電流値となる。

ところで、この電流センサ１０４ａ、１０４ｂのオフセット電圧は製品の初期ばらつきや周囲温度の変化等による温度ドリフトのため誤差が生じる。これは検出する電流値に誤差を与え、モ−タ１０３の電流波形の歪み、効率の低下あるいは脱調を引き起こし、制御性能を低下させることになる。

この電流センサのオフセット電圧の誤差を補正する方法として特許文献１に示すような方法がある。これはモ−タ１０３がオフする毎に電流センサ１０４ａ、１０４ｂのオフセット電圧を検出して、この更新されたオフセット電圧により逐次補正を行うものである。これにより、製品の初期ばらつきによるオフセット電圧の誤差を補正することができる。また、モ−タ１０３の運転がオフした後に運転中での温度ドリフト等によるオフセット電圧の誤差も補正することができる。

さらに電流センサ１０４ａ、１０４ｂのオフセット電圧の誤差を補正する方法として特許文献２に示すような方法がある。これは電流センサ１０４ａ、１０４ｂの出力電圧の１周期分を積分することによりオフセット電圧を算出して、この算出値を用いてオフセット電圧の誤差を補正するものである。

また電流センサ１０４ａ、１０４ｂの出力電圧の１周期分における検出電流値が正である第１の時間と負である第２の時間を計測し、この第１の時間と第２の時間の比に基づいてオフセット電圧を算出する。そしてこの算出値を用いてオフセット電圧の誤差を補正するものである。

これにより、製品の初期ばらつきによるオフセット電圧の誤差を補正することができるとともに、モ−タ１０３を運転状態にさせたまま、温度ドリフト等により生じるオフセット電圧の誤差を補正することができる。
特開平７―２７１４４５号公報 特開平５―２５２７８５号公報

例えば空気調和機において圧縮機モ−タを駆動するインバ−タ制御装置は室外機内に設
けられ、この室外機は屋外に設置される。従って、インバ−タ制御装置における電流センサの温度環境は外気温の変化やモ−タの運転状態により大きく変動する。

しかしながら、前記特許文献１に示す従来のインバ−タ制御装置の構成では、モ−タ１０３のオフ中あるいは運転オフ後の電流センサ１０４ａ、１０４ｂのオフセット電圧を検出してその誤差を補正することができるものの、圧縮機モ−タ運転中に外気温の変化や温度ドリフト等により変動するオフセット電圧を補正することができない。

これにより検出する電流値に誤差が発生して、インバ−タ制御装置の制御性能が低下するという課題を有していた。

また近年、空気調和機の更なる省エネルギ−化を達成するため、メカ損失の小さい１ピストンロ−タリ圧縮機が用いられる場合がある。この場合、特に低速領域において圧縮機の音・振動が大きくなるという特性を持つ。この抑制方法としてメカ１回転中のトルクを一定に保つトルク制御が用いられることがあるが、この時圧縮機モ−タの電流波形は図１０に示すように歪んだ電流波形となる。

しかしながら、前記特許文献２に示すインバ−タ制御装置の構成では、モ−タの巻線電流波形が滑らかな正弦波状である場合に圧縮機モ−タ運転中に外気温の変化や温度ドリフト等により変動するオフセット電圧を算出してその誤差を補正することができるものの、インバ−タのスイッチング周波数成分が重畳された電流波形や、図９に示すような１ピストンロ−タリ圧縮機のトルク制御時の歪んだ電流波形では正確なオフセット電圧を算出することができずに圧縮機モ−タ運転中の外気温の変化や温度ドリフト等により変動するオフセット電圧を補正することができない。この場合も同様に検出する電流値に誤差が発生して、インバ−タ制御装置の制御性能が低下するという課題を有していた。

本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、インバ−タのスイッチング周波数が重畳された電流波形であっても、また歪んだ電流波形であってもモ−タの運転中の外気温変化や温度ドリフト等によるオフセット電圧の変動を検出してその誤差を補正することができ、制御性能を低下させることのないインバ−タ制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明のインバータ制御装置は、複数のスイッチング素子から構成され直流を交流に変換して負荷モータに供給するインバ−タと、負荷モータに流れる電流値を検出し電圧値に変換して出力する電流検出手段と、負荷モータに流れる複数相の電流のゼロクロス点をそれぞれ検出するゼロクロス検出手段と、負荷モータに流れる電流値がゼロになるようにインバ−タのスイッチング素子のうち少なくとも１つを所定時間オフさせる駆動停止手段と、駆動停止手段がインバ−タのスイッチング素子をオフさせることにより負荷モータに流れる電流値がゼロになる期間中に電流検出手段が出力する電圧値を記憶更新するオフセット電圧検出手段と、電流検出手段が出力する電圧値とオフセット電圧検出手段が記憶する電圧値から負荷モータに流れる電流値を演算する実電流演算手段とを備え、ゼロクロス検出手段が検出する電流のゼロクロス点においてインバ−タのスイッチング素子を所定時間オフさせるものである。

本発明のインバータ制御装置は、ゼロクロス検出手段が検出する電流のゼロクロス点において、インバータのスイッチング素子を所定時間オフさせることにより、負荷の電流波形にインバ−タのスイッチング周波数成分が重畳したり電流波形歪の大きい場合であっても、運転中における温度ドリフト等による電流検出手段のオフセット電圧の変動誤差を確
実に補正することにより、制御性能を低下させずに信頼性の高いインバ−タ制御装置を実現することができる。

第1の発明は、複数のスイッチング素子から構成され直流を交流に変換して負荷モータに供給するインバ−タと、負荷モータに流れる電流値を検出し電圧値に変換して出力する電流検出手段と、負荷モータに流れる複数相の電流のゼロクロス点をそれぞれ検出するゼロクロス検出手段と、負荷モータに流れる電流値がゼロになるようにインバ−タのスイッチング素子のうち少なくとも１つを所定時間オフさせる駆動停止手段と、駆動停止手段がインバ−タのスイッチング素子をオフさせることにより負荷モータに流れる電流値がゼロになる期間中に電流検出手段が出力する電圧値を記憶更新するオフセット電圧検出手段と、電流検出手段が出力する電圧値とオフセット電圧検出手段が記憶する電圧値から負荷モータに流れる電流値を演算する実電流演算手段とを備え、ゼロクロス検出手段が検出する電流のゼロクロス点においてインバ−タのスイッチング素子を所定時間オフさせることにより、負荷の電流波形にインバ−タのスイッチング周波数成分が重畳されたり電流波形歪の大きい場合であっても、運転中における温度ドリフト等による電流検出手段のオフセット電圧の変動誤差を確実に補正することができるので、制御性能を低下させずに信頼性の高いインバ−タ制御装置を実現することができる。

さらにマイコン等を用いることにより全ての制御をソフトウェアで行うことができるので、新たな回路等の追加を必要とせずに装置の大型化さらにはコストアップの防止を実現することができる。

第2の発明は、駆動停止手段がインバータのスイッチング素子のうち少なくとも１つを所定時間オフさせてからの経過時間を計測する停止間隔計測手段をさらに備え、駆動停止手段は停止間隔計測手段の計測値が所定値以上になった場合、ゼロクロス検出手段が検出する電流のゼロクロス点においてインバ−タのスイッチング素子を所定時間オフさせることにより、負荷の電流波形にインバ−タのスイッチング周波数成分が重畳したり電流波形歪の大きい場合であっても、運転中における温度ドリフト等による電流検出手段のオフセット電圧の変動誤差を確実に補正することができるので、制御性能を低下させずに信頼性の高いインバ−タ制御装置を実現することができる。

しかも負荷の電流波形のゼロクロス点にて所定の時間間隔でオフセット電圧検出を行うので、電流波形の歪みを最小限に抑えることができる。

さらにマイコン等を用いることにより全ての制御をソフトウェアで行うことができるので、新たな回路等の追加を必要とせずに装置の大型化さらにはコストアップの防止を実現することができる。

第３の発明は、駆動停止手段は負荷モータの目標速度が所定値以下であるときは、ゼロクロス検出手段が検出する電流のゼロクロス点においてインバ−タのスイッチング素子を所定時間オフさせることにより、負荷の電流波形にインバ−タのスイッチング周波数成分が重畳したり電流波形歪の大きい場合であっても、運転中における温度ドリフト等による電流検出手段のオフセット電圧の変動誤差を確実に補正することができるので、制御性能を低下させずに信頼性の高いインバ−タ制御装置を実現することができる。

しかも負荷モータの目標速度が所定値以下の場合のみ電流波形のゼロクロス点にてオフセット電圧検出を行うので、電流波形の歪みを最小限に抑えることができるとともに高速域での電流波形歪みの影響をなくすことができる。

さらにマイコン等を用いることにより全ての制御をソフトウェアで行うことができるので、新たな回路等の追加を必要とせずに装置の大型化さらにはコストアップの防止を実現することができる。

第4の発明は、負荷モータの実速度を検出する実速度検出手段をさらに備え、駆動停止手段は負荷モータの実速度が所定値以下であるときは、ゼロクロス検出手段が検出する電流のゼロクロス点においてインバータのスイッチング素子を所定時間オフさせることにより、負荷の電流波形にインバ−タのスイッチング周波数成分が重畳したり電流波形歪の大きい場合であっても、運転中における温度ドリフト等による電流検出手段のオフセット電圧の変動誤差を確実に補正することができるので、制御性能を低下させずに信頼性の高いインバ−タ制御装置を実現することができる。

しかも負荷モータの実回転速度が所定値以下の場合のみ電流波形のゼロクロス点にてオフセット電圧検出を行うので、電流波形の歪みを最小限に抑えることができるとともに過渡応答時であっても高速域での電流波形歪みの影響をなくすことができる。

さらにマイコン等を用いることにより全ての制御をソフトウェアで行うことができるので、新たな回路等の追加を必要とせずに装置の大型化さらにはコストアップの防止を実現することができる。

第5の発明は、電流検出手段の周囲温度を検出する周囲温度検出手段をさらに備え、周囲温度の変化幅が所定値以下である場合には、駆動停止手段によるインバータのスイッチング素子のオフを行わないことにより、負荷の電流波形にインバ−タのスイッチング周波数成分が重畳したり電流波形歪の大きい場合であっても、運転中における温度ドリフト等による電流検出手段のオフセット電圧の変動誤差を確実に補正することができるので、制御性能を低下させずに信頼性の高いインバ−タ制御装置を実現することができる。

しかも電流検出手段の周囲温度変化が大きい場合のみ電流波形のゼロクロス点にてオフセット電圧検出を行うので、電流波形の歪みを最小限の時だけに限定させることができる。

さらにマイコン等を用いることにより全ての制御をソフトウェアで行うことができるので、新たな回路等の追加を必要とせずに装置の大型化さらにはコストアップの防止を実現することができる。

第６の発明は、第１から第５のいずれか１つの発明のインバータ制御装置を空気調和機に備えたもので、装置の大型化やコストアップを伴わずに、性能の低下がなく信頼性の高い空気調和機を実現することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるインバ−タ制御装置の制御ブロック図である。また図２は図１のブロック図におけるインバータの詳細構成を示した図である。

図１において、１は直流電源、２は複数のスイッチング素子から構成され直流電源１から可変電圧・可変周波数の交流電圧を出力するインバ−タ、３はインバ−タ２により速度制御されるモ−タであり、例えばブラシレスＤＣモ−タ、誘導電動機あるいはリラクタンスモ−タ等が用いられる。

さらに、４ａ、４ｂはモ−タ３の各相巻線に流れる電流値を検出する電流検出手段である電流センサであり、ここではＶ相およびＷ相に設けられそれぞれに流れる電流値Ｉｖ、Ｉｗを検出する。尚、Ｕ相の電流値Ｉｕは（式１）より算出する。

Ｉｕ＝−Ｉｖ−Ｉｗ （１）
また、１２はモ−タ３の各相に流れる電流波形のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出部であり、本実施の形態では後述する実電流演算部１５により算出される電流値より検出する。

さらに、１３はゼロクロス検出部１２より検出された電流波形のゼロクロス点においてモ−タ３の各相に流れる電流値がゼロになるようにインバ−タ２の駆動信号を所定時間オフさせる駆動停止部である。１４は駆動停止部１３がインバ−タ２の駆動信号をオフすることにより電流値がゼロになる期間中に電流センサ４ａ、４ｂの出力電圧をオフセット電圧として記憶更新するオフセット電圧検出部、１５はモ−タ３の運転中の電流センサ４ａ、４ｂの出力電圧とオフセット電圧検出部１４が記憶するオフセット電圧より実電流値を演算する実電流演算部である。

そして、１０は制御部であり指令電流演算部１６、電流誤差演算部１７および駆動信号作成部１８より構成される。

外部からの速度指令に基づき、指令電流演算部１６はモ−タ３を所定の速度に制御するための指令電流値を算出する。この指令電流演算部１５より算出される指令電流値と実電流演算部１５より算出される実電流値との誤差を電流誤差演算部１７にて求め、この誤差値から駆動信号作成部１８にてインバ−タ２へ出力する駆動信号を作成して出力し、インバ−タ２でスイッチングを行いモ−タ３の速度制御を行う。

ここで電流センサ４ａ、４ｂは検出した電流値を対応する電圧値に変換して出力するものである。特に電流がゼロの場合の出力電圧値をオフセット電圧といい、検出電圧からこのオフセット電圧を引いた値が電流値となる。

この電流センサ４ａ、４ｂのオフセット電圧は通常、製品の初期ばらつきやモ−タ３の運転中の温度ドリフト等により変動する特性を有する。この結果、電流センサ４ａ、４ｂにより検出する電流値に誤差が生じ、この値を用いて制御を行うと制御性能の低下を引き起こすことになる。

以下、図１、図２および図３を用いて本発明のインバ−タ制御装置における電流センサ４ａのオフセット電圧誤差の補正方法について詳細に説明する。

電流センサ４ａはモ−タ３のＶ相に設けられており、Ｖ相に流れる電流値Ｉｖを検出する。モ−タ３の運転状態においてゼロクロス検出部１２は実電流演算部１５よりＶ相電流波形のゼロクロス点を検出する。駆動停止部１３は駆動信号作成部１８を介して、図２に示すモ−タ３のＶ相巻線に接続されたインバ−タ２のスイッチング素子５ｂ、５ｅを所定の時間オフさせる。

これにより図３に示すようにＶ相に流れる電流値は増加せずにゼロの状態を保持する。オフセット電圧検出部１４はこの期間中における電流センサ４ａの出力電圧値をオフセット電圧として検出して更新し記憶する。

さらに実電流演算部１５は、以降この更新したオフセット電圧値と電流センサ４ａより
得られる電圧値を用いて実電流値を演算する。

この演算に用いるオフセット電圧は常にモ−タ３の運転中の温度ドリフト等による変動を含んだ値である。従って実電流演算部１５により得られる実電流値はオフセット電圧の変動誤差の影響を受けずに真値を得ることができる。

以降、この実電流値と指令電流演算部１６が算出する指令電流とを用いてインバ−タ２の駆動信号を作成してモ−タ３の制御を行う方法は前述した通りである。

以上の制御を行うことにより運転中において変動するオフセット電圧の誤差を確実に補正することができるので、制御性能を低下させることなく信頼性の高いインバ−タ制御装置を実現することができる。

さらに本インバ−タ制御装置では、モ−タ３に流れる電流をゼロクロス点で強制的にゼロにするために、電流波形に重畳されるインバ−タ２のスイッチング周波数成分や電流波形歪の影響を受けない。

尚、電流センサ４ｂのオフセット電圧の補正方法についても同様に行うことができる。

従って本発明のインバ−タ制御装置によれば、モ−タ３の電流波形にインバ−タ２のスイッチング周波数成分が重畳したり電流波形歪の大きい場合であっても、運転中における温度ドリフト等による電流センサ４ａ、４ｂのオフセット電圧の変動誤差を確実に補正することができるので、制御性能を低下させずに信頼性の高いインバ−タ制御装置を実現することができる。

さらに本発明の制御装置は制御部１０にマイコン等を用いることにより全てソフトウェアで行うことができるので、新たな回路等の追加を必要とせずに装置の大型化さらにはコストアップの防止を実現することができる。

（実施の形態２）
図４は本発明の実施の形態２におけるインバ−タ制御装置の制御ブロック図である。図４において図１と同じ構成要素には同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。

２０は停止間隔計測部であり駆動停止部１３がインバータ２の駆動信号をオフさせる時間間隔を決定する。以下、図４および図３を用いて本発明のインバ−タ制御装置における電流センサ４ａのオフセット電圧誤差の補正方法について説明する。

電流センサ４ａはモ−タ３のＶ相に設けられており、Ｖ相に流れる電流値Ｉｖを検出する。モ−タ３の運転状態においてゼロクロス検出部１２は実電流演算部１５よりＶ相電流波形のゼロクロス点を検出する。このとき停止間隔計測部２０での計測値が所定値以上であれば駆動停止部１３は駆動信号作成部１８を介して、図２に示すモ−タ３のＶ相巻線に接続されたインバ−タ２のスイッチング素子５ｂ、５ｅを所定の時間オフさせる。以降の動作説明は実施の形態１と同じなので省略する。

以上の構成と制御により、実施の形態１における効果に加えてさらにモ−タ３の電流波形のゼロクロス点にてオフセット電圧検出を行うと共に、必要最低限の所定間隔でのみ補正を行うので、電流波形の歪みを最小限に抑えることができる。

（実施の形態３）
本実施の形態の構成は実施の形態２と同じであり、図４および図３を用いて電流センサ
４ａ、４ｂのオフセット電圧誤差の補正方法について説明する。尚、構成要素の説明と共通の動作説明は省略し、実施の形態２と異なる点についてのみ説明を行う。

図３の電流波形の歪みは、モータ３の回転速度が大きくなると電流波形１周期に占める駆動オフ期間の割合が増加して実使用上望ましくなくなることがある。

そこで本実施の形態では、制御部１０においてモータ３の目標速度が所定値以上になると、駆動停止部１３によるインバータ２のスイッチング素子のオフ動作を無効とするように制御を行う。

上記制御を行うことにより、モータ３の低中速運転中においては変動するオフセット電圧の誤差を確実に補正することができるので、実施の形態１または２における効果に加えてさらに、制御性能を低下させることなく信頼性の高いインバ−タ制御装置を実現することができる。また高速運転中においてはオフセット補正を行わないので、モータ３に影響のある電流波形の歪みを抑制させることができる。

（実施の形態４）
図５は本発明の実施の形態４におけるインバータ制御装置の制御ブロック図である。図５において図４と同じ構成要素には同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。

図５において２１はモータ３の実回転速度を検出する実速度検出部であり、本実施の形態では電流センサ４ａ、４ｂより検出するＶ相、Ｗ相の電流値より演算される。実速度検出部２１によるモータ３の実回転速度の検出は本方式に限定されるわけではなく、モータ３の端子電圧より演算しても良いし、ロータリーエンコーダなどを用いて直接検出しても良い。

以下、図５および図３を用いて電流センサ４ａ、４ｂのオフセット電圧誤差の補正方法について詳細に説明する。

インバータ２によりモ−タ３の運転が開始される。この時、制御部１０は外部より速度指令を入力しモータ３を該指令速度で運転するように指令電流演算部１６にて指令電流値を演算し、駆動信号作成部１８にてインバータ２を駆動する信号を作成する。

また、電流センサ４ａ、４ｂはそれぞれモ−タ３のＶ相、Ｗ相に設けられており、Ｖ相に流れる電流値Ｉｖ、Ｗ相に流れる電流Ｉｗを検出する。尚、Ｕ相の電流値Ｉｕは実施の形態１の（式１）より算出する。

モ−タ３の運転状態においてゼロクロス検出部１２は実電流演算部１５よりＶ相およびＷ相電流波形のゼロクロス点を検出する。このとき停止間隔計測部２０での計測値が所定値以上であれば駆動停止部１３は駆動信号作成部１８を介して、図２に示すモ−タ３のＶ相巻線に接続されたインバ−タ２のスイッチング素子５ｂ、５ｅ或いはモータ３のＷ相巻線に接続されたインバータ２スイッチング素子５ｃ、５ｆを所定の時間オフさせる。

これにより図３に示すようにＶ相或いはＷ相に流れる電流値は増加せずにゼロの状態を保持する。オフセット電圧検出部１４はこの期間中における電流センサ４ａ、４ｂの出力電圧値をオフセット電圧として検出して更新し記憶する。

ここで図３の電流波形の歪みは、モータ３の回転速度が大きくなると電流波形１周期に占める駆動オフ期間の割合が増加して実使用上望ましくなくなることがある。

そこで本実施の形態では、実速度検出部２１においてモータ３の実回転速度を検出し、この検出した実回転速度を制御部１０の指令電流演算部１６に入力している。制御部１０ではモータ３の実回転速度が所定値以上になると、駆動停止部１３によるインバータ２のスイッチング素子のオフ動作を無効とするように制御を行う。

以上の制御を行うことにより、実施の形態１または２における効果に加えてさらに、モータ３の低中速運転中においては変動するオフセット電圧の誤差を確実に補正することができるので、制御性能を低下させることなく信頼性の高いインバ−タ制御装置を実現することができる。また高速運転中においてはオフセット補正を行わないので、モータ３に影響のある電流波形の歪みを抑制させることができる。特に本実施の形態ではモータ３の実回転速度を検出して電流センサ４ａ、４ｂのオフセット電圧補正制御を行うため、過渡応答時であってもモータ３の実回転速度が所定速度以上になった場合は確実にオフセット電圧補正を中止させることができる。

（実施の形態５）
図６は本発明の実施の形態５におけるインバータ制御装置の制御ブロック図である。図６において図４と同じ構成要素には同じの符号を付し、詳細な説明は省略する。

図５において２２は電流センサ４ａ、４ｂの周囲温度を検出する周囲温度検出手段の温度センサであり、サーミスタなどにより構成される。

以下、図６および図３を用いて電流センサ４ａ、４ｂのオフセット電圧誤差の補正方法について詳細に説明する。

インバータ２によりモ−タ３の運転が開始される。この時、制御部１０は外部より速度指令を入力しモータ３を該指令速度で運転するように指令電流演算部１６にて指令電流値を演算し、駆動信号作成部１８にてインバータ２を駆動する信号を作成する。

また、電流センサ４ａ、４ｂはそれぞれモ−タ３のＶ相、Ｗ相に設けられており、Ｖ相に流れる電流値Ｉｖ、Ｗ相に流れる電流Ｉｗを検出する。尚、Ｕ相の電流値Ｉｕは実施の形態１の（式１）より算出する。

モ−タ３の運転状態において、ゼロクロス検出部１２は実電流演算部１５よりＶ相およびＷ相電流波形のゼロクロス点を検出する。このとき停止間隔計測部２０での計測値が所定値以上であれば、駆動停止部１３は駆動信号作成部１８を介して、図２に示すモ−タ３のＶ相巻線に接続されたインバ−タ２のスイッチング素子５ｂ、５ｅ或いはモータ３のＷ相巻線に接続されたインバータ２スイッチング素子５ｃ、５ｆを所定の時間オフさせる。

これにより図３に示すようにＶ相或いはＷ相に流れる電流値は増加せずにゼロの状態を保持する。オフセット電圧検出部１４はこの期間中における電流センサ４ａ、４ｂの出力電圧値をオフセット電圧として検出して更新し記憶する。

ここで、電流センサ４ａ、４ｂのオフセット電圧は部品の初期ばらつきやモ−タ３の運転中の温度ドリフト等により変動する特性を有する。このうち部品の所期ばらつきについてはモータ３のオフ中の電流センサ４ａ、４ｂの出力電圧値を検出することによりそれぞれのオフセット電圧値を検出することができる。

一方、温度ドリフトによるオフセット電圧の変動については電流センサ４ａ、４ｂの周囲温度変化に起因するところが大きい。そこで本実施の形態では温度センサ２２にて電流センサ４ａ、４ｂの周囲温度を定期的に検出してこれらの温度変化を検出する。この温度
変化が所定値以下であれば、電流センサ４ａ、４ｂの温度ドリフトは無いものとみなして、モータ３運転中のオフセット電圧を検出するためにインバータ２のスイッチング素子をオフさせる動作を中止する。

以上の制御を行うことにより、実施の形態１から４における効果に加えてさらに、電流センサ４ａ、４ｂの周囲温度変化が大きい場合においては運転中に変動するオフセット電圧の誤差を確実に補正することができるので、制御性能を低下させることなくより信頼性の高いインバ−タ制御装置を実現することができる。また、電流センサ４ａ、４ｂの周囲温度変化が小さい場合にはオフセット補正を行わないのでモータ３の電流波形の歪みをさらに抑制させることができる。

（実施の形態６）
図７に本発明の実施の形態６におけるインバ−タ制御装置を備えた空気調和機の実施例を示す。図７において図４と同じ構成要素には同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。以下図７を用いて本発明のインバ−タ制御装置を備え空気調和機について説明する。

図７に示すように空気調和機は、インバータ３や制御部１０等を備えた実施の形態２に示すインバータ制御装置８１と、モータ３を内蔵した電動圧縮機８２に加えて、室内ユニット９２、室外ユニット９５及び四方弁９１からなる冷凍サイクルを備えている。

室内ユニット９２は室内熱交換器９３と室内送風機９４から構成され、また室外ユニット９５は室外熱交換器９６、室外送風機９７及び膨張弁９８より構成される。

冷凍サイクル中を熱媒体である冷媒が循環する。冷媒は電動圧縮機８２により圧縮され、室外熱交換器９６にて室外送風機９７からの送風により室外の空気と熱交換され、また室内熱交換器９３にて室内送風機９４からの送風により室内の空気と熱交換される。室内熱交換器９３での熱交換後の空気により室内の冷暖房が行われる。冷房または暖房の切換は四方弁９１により冷媒の循環方向を反転させることにより行われる。

以上のような冷凍サイクルにおける冷媒の循環はインバータ制御装置８１により電動圧縮機８２を駆動させることにより行われるが、インバ−タ制御装置８１の構成及び動作については実施の形態２で述べたとおりであるので、説明を省略する。

以上のような構成により、負荷電流波形のゼロクロス点においてインバータのスイッチング素子を所定の間隔で所定時間オフさせてオフセット電圧検出を行うことにより、負荷の電流波形にインバ−タのスイッチング周波数成分が重畳したり電流波形歪の大きい場合であっても、運転中における温度ドリフト等による電流検出手段のオフセット電圧の変動誤差を確実に補正することができ、装置の大型化やコストアップを伴わずに、空気調和機における効率の低下等、制御性能の低下を抑えることができる。

本実施の形態では圧縮機駆動装置として実施の形態２に示すインバータ制御装置を用いた空気調和機について説明したが、実施の形態１或いは実施の形態３から５に示すような他の発明のインバ−タ制御装置を用いても同様に各発明のインバ−タ制御装置が持つ効果を有した空気調和機を提供することができる。

本発明のインバ−タ制御装置では、電動圧縮機８２が１ピストンロ−タリ圧縮機であっても実施の形態４に示すように、運転中の温度ドリフト等による電流センサのオフセット電圧の誤差を補正して制御性能の低下を抑制することができる。

従って本発明のインバ−タ制御装置は、特に使用温度環境の厳しい空気調和機に対して
用いることにより、その効果を最大限に利用することができる。

しかも上記のオフセット電圧補正制御はソフトウエアにより実現することができるので、制御部１０内のマイコンに組み込むことができ、部品の追加やコストアップを伴わずに行うことができるという非常に大きな効果を有する。

尚、本発明の実施の形態１から５において制御部１０に含まれる構成要素は上記実施の形態に示す組合わせに限るものではなく、図１および図４から図６においてさらに他の構成要素１１から２１の一部或いは全部を含んでもよい。

また、上記実施の形態１から５において電流センサ４ａ、４ｂのオフセット電圧の初期ばらつきについては、モ−タ３の起動前にセンサ出力電圧をオフセット電圧として予め検出することにより誤差を補正することができる。

本発明のインバータ制御装置は、電流センサのオフセット誤差を補正し、電流波形の歪み抑制が可能となるので、インバータにより駆動されるモータを用いた冷蔵庫・冷凍庫等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１におけるインバ−タ制御装置の制御ブロック図 本発明の実施の形態１におけるインバ−タ制御装置のインバ−タ回路構成図 本発明のインバ−タ制御装置のモ−タ電流波形図 本発明の実施の形態２と３におけるインバ−タ制御装置の制御ブロック図 本発明の実施の形態４におけるインバ−タ制御装置の制御ブロック図 本発明の実施の形態５におけるインバ−タ制御装置の制御ブロック図 本発明のインバータ制御装置を備えた空気調和機の実施例を示す図 従来のインバ−タ制御装置の制御ブロック図 １ピストンロ−タリ圧縮機のモ−タ電流波形図

符号の説明

１ 直流電源
２ インバ−タ
３ モ−タ
４ａ，４ｂ 電流センサ（電流検出手段）
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆ スイッチング素子
１０ 制御部
１２ ゼロクロス検出部
１３ 駆動停止部
１４ オフセット電圧検出部
１５ 実電流演算部
１６ 指令電流演算部
１７ 電流誤差演算部
１８ 駆動信号作成部
２０ 停止間隔計測部
２１ 実速度検出部
２２ 温度センサ（周囲温度検出手段）
８１ インバータ制御装置
８２ 電動圧縮機
９１ 四方弁
９２ 室内ユニット
９３ 室内熱交換器
９４ 室内送風機
９５ 室外ユニット
９６ 室外熱交換器
９７ 室外送風機
９８ 膨張弁

Claims (6)

1. 複数のスイッチング素子から構成され直流を交流に変換して負荷モータに供給するインバ−タと、前記負荷モータに流れる電流値を検出し電圧値に変換して出力する電流検出手段と、前記負荷モータに流れる複数相の電流のゼロクロス点をそれぞれ検出するゼロクロス検出手段と、前記負荷モータに流れる電流値がゼロになるように前記インバ−タのスイッチング素子のうち少なくとも１つを所定時間オフさせる駆動停止手段と、前記駆動停止手段が前記インバ−タのスイッチング素子をオフさせることにより前記負荷モータに流れる電流値がゼロになる期間中に前記電流検出手段が出力する電圧値を記憶更新するオフセット電圧検出手段と、前記電流検出手段が出力する電圧値と前記オフセット電圧検出手段が記憶する電圧値から前記負荷モータに流れる電流値を演算する実電流演算手段とを備え、前記ゼロクロス検出手段が検出する電流のゼロクロス点において前記インバ−タのスイッチング素子を所定時間オフさせることを特徴とするインバ−タ制御装置。
2. 駆動停止手段がインバータのスイッチング素子のうち少なくとも１つを所定時間オフさせてからの経過時間を計測する停止間隔計測手段をさらに備え、前記駆動停止手段は前記停止間隔計測手段の計測値が所定値以上になった場合、ゼロクロス検出手段が検出する電流のゼロクロス点において前記インバ−タのスイッチング素子を所定時間オフさせることを特徴とする請求項１に記載のインバ−タ制御装置。
3. 駆動停止手段は負荷モータの目標速度が所定値以下であるときは、ゼロクロス検出手段が検出する電流のゼロクロス点においてインバ−タのスイッチング素子を所定時間オフさせることを特徴とする請求項１または２に記載のインバ−タ制御装置。
4. 負荷モータの実速度を検出する実速度検出手段をさらに備え、駆動停止手段は前記負荷モータの実速度が所定値以下であるときは、ゼロクロス検出手段が検出する電流のゼロクロス点においてインバータのスイッチング素子を所定時間オフさせることを特徴とする請求項１または２に記載のインバータ制御装置。
5. 電流検出手段の周囲温度を検出する周囲温度検出手段をさらに備え、前記周囲温度の変化幅が所定値以下である場合には、駆動停止手段によるインバータのスイッチング素子のオフを行わないことを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載のインバータ制御装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１つに記載のインバ−タ制御装置を備えたことを特徴とする空気調和機。

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