JP2542997Y2 - 電動圧縮機の回転制御装置 - Google Patents

電動圧縮機の回転制御装置

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JP2542997Y2 JP1990038350U JP3835090U JP2542997Y2 JP 2542997 Y2 JP2542997 Y2 JP 2542997Y2 JP 1990038350 U JP1990038350 U JP 1990038350U JP 3835090 U JP3835090 U JP 3835090U JP 2542997 Y2 JP2542997 Y2 JP 2542997Y2
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Description

【考案の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本考案は、モータによって駆動され空調装置の冷媒を
圧縮する電動圧縮機の回転制御装置に関するものであ
る。
(従来の技術) 空調装置の圧縮機駆動用のモータとしては、速度制御
性と長寿命化の要望等からブラシレスモータが多く使用
されるようになった。第2図はブラシレスモータによっ
て駆動される電動圧縮機の従来例の負荷回転特性図であ
る。この種の電動圧縮機の駆動用モータの容量は、圧縮
機の熱負荷に対応して選定されるが、小形化、低価格化
等のために、極力小出力のものが使用される。同図にお
いて、M1、M2はブラシレスモータの負荷回転特性曲線
で、M1はその回転数が高いときの特性曲線、そしてM2
低回転のときの特性曲線である。ブラシレスモータは、
負荷トルクγ(kg−m)が大になると回転速度n(rp
m)が徐々に低下し、そして或るトルクτP以上の過負荷
領域に入るとモータ駆動装置の電流制限機能が働き、回
転速度nが急激に低下するというものが一般的に用いら
れている。C1、C2は圧縮機の負荷回転特性曲線で、C1
熱負荷が軽いときの特性曲線、そしてC2は重いときの特
選曲線である。圧縮機は回転速度nが大になると負荷ト
ルクγが上昇する。ブラシレスモータの特性がM1又はM2
で示すように一定であり、且つ圧縮機の特性がC1叉はC2
で示すように一定の場合は、電動圧縮機の回転速度N
Fは、それぞれ各特性の交点NF11、NF12、NF21、NF22とな
る。
(考案が解決しようとする課題) しかしながら上記の電動圧縮機において、実際の回転
速度NFが過負荷領域の例えばNF12であるとすると、圧縮
機の負荷のわずかな変動に対しても該回転速度NFの変動
が大になって不安定となり、よってハンチングを生じて
騒音或いはモータの停止(脱調)等の障害を引き起こす
という問題点があった。
本考案の目的は、モータの過負荷領域において圧縮機
の負荷の変動に対しても安定した回転速度で運転される
ようにして、騒音、停止などの問題を解消した電動圧縮
機の回転制御装置を提供することにある。
(課題を解決するための手段) 本考案は前記問題点を解決するために、モータによっ
て駆動され空調装置の冷媒を圧縮する電動圧縮機の回転
制御装置において、制御目標値としてモータへの供給電
圧等を予め指定する回転設定部と、電動圧縮機の回転速
度を検出する回転速度検出手段と、モータの各設定回転
数に対する電動圧縮機の過負荷安定回転に必要な回転速
度の下限値を設定する下限値設定手段と、前記回転速度
検出手段による検出データと前記下限値とを比較する比
較部と、前記検出データが当該回転設定に対応の前記下
限値より小のときは前記制御目標値としてのモータ設定
回転を順次低下させ安定動作点を得ると共に、前記低減
の過程において、前記検出データが当該回転設定に対応
の下限値より大のときは前記制御目標値として前記設定
回転を順次増加させる目標値制御部と、外部よりモータ
回転設定が変更された際、前記検出データが前記指定さ
れた回転設定に対応の前記下限値より大のときは前記目
標値制御部に優先して制御目標値を該指定された新たな
回転設定に選定する目標選定部とを備えた。
(作用) 本考案によれば、制御目標値として適宜のモータ回転
数が指定され、該制御目標値の下で電動圧縮機が運転さ
れた結果、回転速度の検出データが該制御目標値に対応
した回転速度の下限値以下となると該制御目標値が所定
量低減され、さらに該新たな制御目標値に対して同様な
条件により所定周期で順次低減される。又、該低減動作
中等において、前記検出データが前記下限値以上となる
と制御目標値が増加され、且つ同様な条件により順次増
加されるので、電動圧縮機の過負荷領域での安定な動作
点が得られる。そして前記低減叉は増加の過程等におい
て、前記モータ回転設定が低減方向で変更され、前記検
出データが前記補正された回転設定に対応の下限値より
大になると、該指定された回転設定が制御目標値とな
り、素早く制御応答する。
(実施例) 第1図は本考案の一実施例を示す電動圧縮機の回転制
御装置のブロック図である。
同図において、1は電動圧縮機で、圧縮機Cがブラシ
レスモータMによって駆動されて図示しない空調装置の
冷媒回路における冷媒を圧縮する。2はブラシレスモー
タMの所定の回転位相を検出して該検出毎のパルス信号
を出力する回転位相検出器、3は後記する制御目標値Vr
に基づいたパルス幅信号を生成するパルス幅変調回路、
4は回転位相検出器2からのロータ位置信号を受け、前
記ブラシレスモータMを駆動するモータ駆動回路であっ
て、該ブラシレスモータMは前記パルス幅変調回路の信
号に応じ、供給電圧Veが制御されその負荷回転特性が図
2のM1、M2のように変化する。5は波形整形回路で、回
転位相検出器2のパルス信号を波形整形して電動圧縮機
1の検出データNFを生成する。該波形整形回路5は、回
転位相、検出機2と共に回転速度検出手段をなす。
6は電圧指定部で、モータ駆動回路4から出力される
供給電圧を指定するための指定信号Vsを調節して出力す
る。第3図は電動圧縮機1の負荷回転特性図で、第2図
の負荷回転特性と同一特性を再掲したものである。指定
信号Vsが大のときは、ブラシレスモータMの負荷回転特
性は、M1で示すように、負荷トルクτに対する回転速度
nが大となり、指定信号Vsが小のときはM2で示すよう
に、この回転速度nが小となる。なお第2図と同等の部
分には同一の符号を付して示しており、その説明を省略
する。
7はマイクロコンピュータであり、ソフトウェアで実
現される機能を概念的にブロクで示したものである。8
は目標値制御部で、後記する比較器による比較結果に基
づいて、指定信号Vsを制御目標値Vrとして出力し、或い
は該制御目標値Vrを微小値ΔVづつの増減制御する。9
は目標値制御部8の該増減毎の制御目標値Vrを所定の時
間にわたって保持させるためのタイムカウンタである。
10は第1の下限値設定部で、指定信号Vsに対するブラ
シレスモータMの過負荷安定回転に必要な回転速度の下
限値NPSを前記ブラシレスモータの特性に基づき、予め
記憶されている換算式或いは換算表に基づいて設定す
る。11は第2の下限値設定部で、制御目標値Vrに対する
同様な下限値NPを設定する。上記の第1と第2の下限値
設定部10、11は下限値設定手段をなす。
12は比較部で、検出データNFを、各下限値、NPS、NP
比較して、検出データNFが下限値NPより小のときは目標
値制御部8に対して制御目標値Vrを減少すべく指定し、
大のときは増加すべく指定する。
13は目標値選定部で、目標値制御部8から出力された
制御目標値Vr、或いはVsのいずれかを選択して、これを
制御目標値Vrとしてパルス幅変調回路3に与える。前記
比較部12は、検出データNFが下限値NPSより小のときは
目標値選定部13に対して目標値制御部8による制御目標
値Vrを出力すべく指定し、大のときは指定信号Vsを制御
目標値Vrとして出力すべく指定する。
次の以上の構成による電動圧縮機1の回転制御装置の
動作を説明する。第4図は該回転制御装置の制御動作を
示すフローチャートである。
制御電源が投入されると、後記する過負荷対応運転中
か否かを示すフラグFが0(否定)に初期設定され(S
1)、電圧指定部6の指定信号Vsが読み取られる(S
2)。該指定信号Vsが当初の指定であって(S3)、F=
0ならば(S4)、目標値制御部8から該信号Vsによる制
御目標値Vrが出力され、目標選定部13を介して該制御目
標値Vrがパルス幅変調回路3に与えられる(S5)。パル
ス幅変調回路3は当該制御目標値Vrに対応したパルス幅
のパルス信号PWMを出力して(S6)、ブラシレスモータ
Mは当該信号PWMに対応の供給電圧Veを受けて回転す
る。そして第1の下限値設定部10により、指定信号Vsに
対応の回転速度の下限値NPSが設定され(S7)、第2の
下限値選定部11により、目標値制御部8による制御目標
値Vrに対応の回転速度の下限値NPが設定される(S8)。
そしてタイマカウンタ9がセットされる(S9)。該タイ
マカウンタ9には、過負荷対応運転中制御目標値Vrが変
えられたとき、叉は始動時に電動圧縮機1がほぼ安定回
転に至るまでに必要な数秒の計時時間が設定されてい
る。タイマカウンタ9の計時が終了すると(S10),実
回転速度NFが比較部12に読み取られる(S11)。電動圧
縮機1が、第3図のC2のような負荷で起動すると、モー
タの負荷回転特性がM1に設定されているときは、モータ
負荷が小さいうちに加速され、圧縮機負荷が次第に増大
しM1ライン上を右に移動し、実回転速度がNF12に向かっ
て変化するが、比較部12において実回転速度NFが下限値
NPと比較され、NFがNPより小のときは(S12)、制御目
標値Vrが微少制御量ΔVだけ減少される(S13)。な
お、このときはNPはNPSに等しい。該制御量ΔVは、ブ
ラシレスモータMの回転速度をその最大回転速度の数%
変化させる値に設定されていて、実回転速度NFは負荷回
転特性M1′に従うべくΔV減少相当分だけ実線矢印方向
に移行する。制御目標値Vrを低減制御開始したことによ
って、F=1となり(S14)、パルス幅変調回路3は、
目標値選定部13を介して該制御目標値Vrを受けて、これ
に対応したパルス幅のパルス信号PMWを出力し(S15)、
且つ当該Vrに対応の新たな下限値NPが設定される(S1
6)。そしてタイマカウンタ9がセットされ(S17)、ス
テップS2に戻る。指定信号Vsが前回と変わらないでF=
1ならば(S2、S3、S18)、タイムカウンタ9の計時が
チェックされ(S19)、計時が終了するとステップS11に
移行して各ステップS11〜S17、S2、S3、S18、S19等の各
動作が繰り返される。その結果、実回転速度NFがこの場
合、特性曲線C2上の負荷トルクτPによって定まる値NFP
に近づく。またこれら動作中に電動圧縮機の負荷が軽減
され、実回転速度NFが当該下限値NPより大であって下限
値NPSより小ならば(S12、S20)、制御目標値Vrが微少
制御量ΔVだけ増加され(S21)、ステップS14に移行す
る。すなわち、負荷特性がC2からたとえばC3に変化する
と、当該モータ特性曲線上を波線矢印で示すように移行
し、且つ各ステップS2、S3、S11〜S21等の動作が繰り返
されて、特性曲線C3に沿って、Vr=Vsによる特性曲線上
の回転速度NFSに近づく。そして実回転速度NFがNPSより
大になると(S20)、F=0となり(S22)、当該制御目
標値Vr=Vsによって運転される。前記F=1の制御動作
中において指定信号Vsに変更があったときは(S2、S3、
S4)、該指定信号Vsが当該制御目標値Vrより小であると
(S23)、制御目標値Vrとして新たな指定信号Vsが出力
され(S5)、モータ回転数はたとえば図3のNF22に素早
く落ち着く。そして該指定信号Vsが制御目標値Vrより大
のときは(S23)、当該制御目標値Vrが変更なしで出力
される。そして以後、同様に各ステップの動作が繰り返
し実行される。
(考案の効果) 以上説明したように本考案によれば、電動圧縮機がモ
ータの回転の不安定領域に入るとモータに対する供給電
圧が減少制御されて安定運転に必要な下限値での運転に
引き込まれるようにしたので、電動圧縮機は常に安定領
域で運転され、よって負荷の変動に対しても回転速度の
安定した運転が得られ、速度変動によるハンチングを生
ずることもなく、騒音や圧縮機停止などの問題が解消さ
れる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本考案の実施例を示す電動圧縮機の回転制御装
置のブロック図、第2図は従来例の電動圧縮機の負荷回
転特性図、第3図は本考案の動作説明のための電動圧縮
機の負荷回転特性図、第4図は電動圧縮機の回転制御装
置の動作を示すフローチャートである。 1……電動圧縮機、2……回転位相検出器、3……パル
ス幅変調回路、5……波形整形回路、6……電圧指定
部、7……マイクロコンピュータ、8……目標値制御
部、10……第1の下限値設定部、11……第2の下限値設
定部、12……比較部、13……目標値選定部、M……ブラ
シレスモータ、C……圧縮機。

Claims (3)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】モータによって駆動され空調装置の冷媒を
    圧縮する電動圧縮機の回転制御装置において、 制御目標値としてモータの回転数を指定する回転設定手
    段と、 電動圧縮機の回転速度を検出する回転速度検出手段と、 モータの各回転設定に対する電動圧縮機の過負荷安定回
    転に必要な回転速度の下限値を設定する下限値設定手段
    と、 前記回転速度検出手段による検出データと前記下限値と
    を比較する比較手段と、 前記検出データが当該回転設定に対応の前記下限値より
    小のときは前記制御目標値として前記回転設定を所定周
    期で順次所定量低下させる目標値制御手段を有すること
    を特徴とする電動圧縮機の回転制御装置。
  2. 【請求項2】前記回転設定を所定周期で順次所定量低下
    させる目標値制御手段の動作の過程で、前記検出データ
    が当該回転設定に対応の前記下限値より大のときは、前
    記制御目標値として前記回転設定を所定周期で順次所定
    量増加させるようにした第1項記載の電動圧縮機の回転
    制御装置。
  3. 【請求項3】前記回転設定が外部から変更された際、前
    記検出データが前記補正制御された回転設定に対応の前
    記下限値より大のときは、前記目標値制御手段に優先し
    て制御目標値を該指定された回転設定に選定する目標値
    選定手段とを備えた、第1項、第2項記載の電動圧縮機
    の回転制御装置。
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JPH01157286A (ja) * 1987-12-11 1989-06-20 Mitsubishi Electric Corp 直流電動機の駆動装置
JPH0697868B2 (ja) * 1988-02-24 1994-11-30 株式会社日立製作所 電動機の速度制御装置および電動機の速度制御方法

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