JP3627902B2 - 圧縮機駆動装置におけるロック検出方法およびその装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は圧縮機駆動装置におけるロック検出方法およびその装置に関し、さらに詳細にいえば、インバータにより制御されるブラシレスＤＣモータによって圧縮機を駆動する装置において、ブラシレスＤＣモータのロック状態を検出するための方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、インバータにより制御されるブラシレスＤＣモータによって圧縮機を駆動する装置が提案されている。このような圧縮機駆動装置は、ブラシレスＤＣモータの回転子の磁極位置を検出して位置信号を生成し、位置信号を基準としてインバータの出力波形を制御することによりブラシレスＤＣモータを安定に動作させ、このブラシレスＤＣモータによって圧縮機を駆動するようにしている。
【０００３】
したがって、通常の状態においては、ブラシレスＤＣモータによって圧縮機を安定に駆動することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような圧縮機駆動装置においてブラシレスＤＣモータのロックが発生した場合には、そのまま運転のための動作を継続すればブラシレスＤＣモータの焼損事故が発生する。また、圧縮機の設置現場においてはブラシレスＤＣモータの起動不良が発生する。
【０００５】
このような場合において、設置現場では、ブラシレスＤＣモータのロックの原因が、圧縮機のメカ部の不良によるものか、ブラシレスＤＣモータを駆動するインバータの不良によるものか、を明確に識別することができなかった。したがって、設置現場においてブラシレスＤＣモータの起動不良が発生した場合には、現場において圧縮機、あるいは電装品を交換する対処法を採用することになり、不良対策に著しく多大なコストがかかるとともに、起動不良発生原因の解明に著しく長い時間がかかるという不都合が生じる。
【０００６】
【発明の目的】
この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、起動不良が発生した場合に、圧縮機の不良に起因するブラシレスＤＣモータのロックが発生していることを簡単に検出することができる圧縮機駆動装置におけるロック検出方法およびその装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の圧縮機駆動装置におけるロック検出方法は、インバータにより制御されるブラシレスＤＣモータによって圧縮機を駆動するシステムにおいて、
内部に永久磁石を埋め込んでなる回転子を含むブラシレスＤＣモータの固定子巻線の中性点電位と、固定子巻線と並列に接続された抵抗の中性点電位との差電位を検出し、検出された差電位の周波数がブラシレスＤＣモータの運転周波数の３倍以外の周波数であることに応答して、圧縮機不良に起因するブラシレスＤＣモータのロックが発生していることを検出する方法である。
【００１０】
請求項２の圧縮機駆動装置におけるロック検出装置は、インバータにより制御されるブラシレスＤＣモータによって圧縮機を駆動するシステムにおいて、
内部に永久磁石を埋め込んでなる回転子を含むブラシレスＤＣモータの固定子巻線の中性点電位と、固定子巻線と並列に接続された抵抗の中性点電位との差電位を検出する差電位検出手段と、差電位検出手段により検出された差電位の周波数がブラシレスＤＣモータの運転周波数の３倍以外の周波数であるか否かを判定し、３倍以外の周波数であることに応答して、圧縮機不良に起因するブラシレスＤＣモータのロックが発生していると判定するロック判定手段とを含むものである。
【００１３】
請求項３の圧縮機駆動装置におけるロック検出装置は、インバータにより制御されるブラシレスＤＣモータによって圧縮機を駆動するシステムにおいて、
内部に永久磁石を埋め込んでなる回転子を含むブラシレスＤＣモータの固定子巻線の中性点電位と、固定子巻線と並列に接続された抵抗の中性点電位との差電位を検出する差電位検出手段と、差電位検出手段により検出された差電位の振幅に基づいて圧縮機不良に起因するブラシレスＤＣモータのロックが発生しているか否かを判定するロック判定手段とを含むものである。
【００１５】
【作用】
請求項１の圧縮機駆動装置におけるロック検出方法であれば、インバータにより制御されるブラシレスＤＣモータによって圧縮機を駆動するに当たって、
内部に永久磁石を埋め込んでなる回転子を含むブラシレスＤＣモータの固定子巻線の中性点電位と、固定子巻線と並列に接続された抵抗の中性点電位との差電位を検出し、検出された差電位の周波数がブラシレスＤＣモータの運転周波数の３倍以外の周波数であることに応答して、圧縮機不良に起因するブラシレスＤＣモータのロックが発生していることを検出するのであるから、差電位の周波数を検出することにより、特別な検出回路を追加することなく、設置現場において起動不良が発生した場合に、圧縮機のメカ部の不良が原因であるか否かを簡単に識別することができ、起動不良発生原因の解明の所要時間を短くすることができるとともに、不良対策のコストを低減することができる。また、ブラシレスＤＣモータの焼損、インバータ素子の焼損を未然に防止することができる。さらに、ロック非発生時に、モータトルクのみならずリラクタンストルクを利用して圧縮機を効率よく駆動することができる
【００１８】
請求項２の圧縮機駆動装置におけるロック検出装置であれば、インバータにより制御されるブラシレスＤＣモータによって圧縮機を駆動するに当たって、
差電位検出手段によって、内部に永久磁石を埋め込んでなる回転子を含むブラシレスＤＣモータの固定子巻線の中性点電位と、固定子巻線と並列に接続された抵抗の中性点電位との差電位を検出し、ロック判定手段によって、差電位検出手段により検出された差電位の周期に基づいて圧縮機不良に起因するブラシレスＤＣモータのロックが発生しているか否かを判定することができる。
したがって、差電位の周波数を検出することにより、特別な検出回路を追加することなく、設置現場において起動不良が発生した場合に、圧縮機のメカ部の不良が原因であるか否かを簡単に識別することができ、起動不良発生原因の解明の所要時間を短くすることができるとともに、不良対策のコストを低減することができる。また、ブラシレスＤＣモータの焼損、インバータ素子の焼損を未然に防止することができる。さらに、ロック非発生時に、モータトルクのみならずリラクタンストルクを利用して圧縮機を効率よく駆動することができる。
【００１９】
したがって、特別な検出回路を追加することなく、設置現場において起動不良が発生した場合に、圧縮機のメカ部の不良が原因であるか否かを簡単に識別することができ、起動不良発生原因の解明の所要時間を短くすることができるとともに、不良対策のコストを低減することができる。また、ブラシレスＤＣモータの焼損、インバータ素子の焼損を未然に防止することができる。
【００２２】
請求項３の圧縮機駆動装置におけるロック検出装置であれば、インバータにより制御されるブラシレスＤＣモータによって圧縮機を駆動するに当たって、
差電位検出手段によって、内部に永久磁石を埋め込んでなる回転子を含むブラシレスＤＣモータの固定子巻線の中性点電位と、固定子巻線と並列に接続された抵抗の中性点電位との差電位を検出し、ロック判定手段によって、検出された差電位の振幅に基づいて圧縮機不良に起因するブラシレスＤＣモータのロックが発生しているか否かを判定することができる。
したがって、差電位の振幅を検出することにより、特別な検出回路を追加することなく、設置現場において起動不良が発生した場合に、圧縮機のメカ部の不良が原因であるか否かを簡単に識別することができ、起動不良発生原因の解明の所要時間を短くすることができるとともに、不良対策のコストを低減することができる。さらに、ロック非発生時に、モータトルクのみならずリラクタンストルクを利用して圧縮機を効率よく駆動することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、この発明の圧縮機駆動装置におけるロック検出方法およびその装置の実施の態様を詳細に説明する。
【００２５】
図１は圧縮機駆動装置の一実施態様を示す概略図である。
【００２６】
この圧縮機駆動装置は、直流電源１を入力とするインバータ２からの出力をブラシレスＤＣモータ３のＹ接続された固定子巻線３ｕ，３ｖ，３ｗに供給し、このブラシレスＤＣモータ３の出力軸を直接、もしくは間接に圧縮機４の回転軸と連結している。そして、ブラシレスＤＣモータ３の固定子巻線３ｕ，３ｖ，３ｗと並列に抵抗５ｕ，５ｖ，５ｗをＹ接続し、ブラシレスＤＣモータ３の固定子巻線３ｕ，３ｖ，３ｗの中性点電位と抵抗５ｕ，５ｖ，５ｗの中性点電位とをローパスフィルタとして機能するオペアンプ６に供給して差電位を得、得られた差電位をコンパレータとして機能するオペアンプ７に供給して、差電位のゼロクロスで立ち上がり、または立ち下がる位置検出信号を得、得られた位置検出信号を１チップマイコンなどからなるインバータ制御部８に供給して、位置検出信号の立ち上がり、立ち下がり毎に切り替わるインバータ波形制御信号を生成し、生成されたインバータ波形制御信号を図示しないドライバを介してインバータ２に供給している。なお、前記インバータ制御部８は、前記差電位を入力としてロック状態か否かを検出する機能を有している。
【００２７】
図２は表面磁石構造のブラシレスＤＣモータの構成を概略的に示す図であり、回転子３ａの表面所定位置に永久磁石３ｂが装着されてある。また、固定子３ｃは、図示しない固定子巻線が巻回された多数のスロット３ｄを有している。また、図中矢印で示されたｄ軸は、永久磁石３ｂが発生する磁束の方向を示す軸であり、ｑ軸はｄ軸と電気的に９０°ずれた軸である。
【００２８】
図３は埋込磁石構造のブラシレスＤＣモータの構成を概略的に示す図であり、回転子３ｅの表面に露呈しない状態で永久磁石３ｆが装着されてある。但し、隣合う永久磁石３ｆ同士の間には非磁性体３ｇが装着されてあり、隣合う永久磁石３ｆ同士の間で磁束短絡が生じることを防止している。尚、固定子３ｃの構成は図２のブラシレスＤＣモータと同様であるから、説明を省略する。
【００２９】
図４は図１の構成の圧縮機駆動装置においてロック状態が発生しているか否かを判定する処理を説明するフローチャートである。なお、このフローチャートの処理は、位置検出信号の立ち上がり、立ち下がり毎に行われる。
【００３０】
ステップＳＰ１において、運転要求の有無を判定し、運転要求がないと判定された場合には、そのまま一連の処理を終了する。逆に、運転要求があると判定された場合には、ステップＳＰ２において、位置検出運転への切り替えが許可されているか否かを判定する。
【００３１】
ステップＳＰ２において位置検出運転（位置検出信号に基づいてインバータ出力波形を制御する運転）への切り替えが許可されていると判定された場合には、ステップＳＰ３において、位置検出運転を行い、ステップＳＰ４において、位置検出運転への切り替えが既に行われていることを示す位置検出運転切済みフラグがセットされているか否かを判定し、位置検出運転切済みフラグがセットされていると判定された場合には、そのまま一連の処理を終了する。逆に、ステップＳＰ４において位置検出運転切済みフラグがセットされていないと判定された場合には、ステップＳＰ５において、位置検出運転切済みフラグをセットし、ステップＳＰ６において、ロック状態フラグをクリアし、そのまま一連の処理を終了する。
【００３２】
ステップＳＰ２において位置検出運転への切り替えが許可されていないと判定された場合には、ステップＳＰ７において、位置検出信号に基づく割り込み数のカウントが許可されているか否かを判定し、許可されていない場合には、そのまま一連の処理を終了する。逆に、ステップＳＰ７において位置検出信号に基づく割り込み数のカウントが許可されていると判定された場合には、ステップＳＰ８において、位置検出信号に基づく割り込み数をインクリメントし、そのまま一連の処理を終了する。
【００３３】
図５はインバータ制御部におけるキャリア周期ごとの割り込み処理を説明するフローチャートである。
【００３４】
ステップＳＰ１において、運転要求の有無を判定し、運転要求がないと判定された場合には、そのまま一連の処理を終了する。逆に、運転要求があると判定された場合には、ステップＳＰ２において、位置検出運転への切り替えが完了しているか否かを判定し、位置検出運転への切り替えが完了していると判定された場合には、ステップＳＰ３において、位置検出運転を行い、逆に、位置検出運転への切り替えが完了していないと判定された場合には、ステップＳＰ４において、同期運転を行う。そして、ステップＳＰ３の処理、またはステップＳＰ４の処理が行われた後は、そのまま一連の処理を終了する。
【００３５】
図６は図５のステップＳＰ４の処理を説明するフローチャートである。
【００３６】
ステップＳＰ１において、運転モードの更新タイミングであるか否かを判定し、運転モードの更新タイミングであると判定された場合には、ステップＳＰ２において、ロック判定処理を行い、ステップＳＰ３において、運転モードを更新し、ステップＳＰ４において、ブラシレスＤＣモータの加速が終了したか否かを判定し、加速が終了したと判定された場合には、ステップＳＰ５において、位置検出運転への切り替えの判定処理を行う。
【００３７】
そして、ステップＳＰ１において運転モードの更新タイミングでないと判定された場合、ステップＳＰ４において加速が終了していないと判定された場合、または、ステップＳＰ５の処理が行われた場合には、ステップＳＰ６において、該当する運転モードに対応する波形を出力する処理を行い、そのまま一連の処理を終了する。
【００３８】
図７は図６のステップＳＰ２の処理を説明するフローチャートである。
【００３９】
ステップＳＰ１において、差電位を示す出力波形周期の数が第１の所定数ｎ０と等しいか否かを判定し、等しければ、ステップＳＰ２において、位置検出信号による割り込みを許可し、そのまま一連の処理を終了する。
【００４０】
ステップＳＰ１において電流波形などの出力波形周期の数が第１の所定数ｎ０と等しくないと判定された場合には、ステップＳＰ３において、出力波形周期の数が第２の所定数（ｎ０＋ｎ１）と等しいか否かを判定し、等しければ、ステップＳＰ４において、位置検出信号に基づく割り込み数のカウントを許可し、そのまま一連の処理を終了する。
【００４１】
ステップＳＰ３において出力波形周期の数が第２の所定数（ｎ０＋ｎ１）と等しくないと判定された場合には、ステップＳＰ５において、出力波形周期の数が第３の所定数（ｎ０＋ｎ１＋ｎ２）と等しいか否かを判定し、等しければ、ステップＳＰ６において、位置検出信号に基づく割り込み数が２（ｎ２−ｎ１）以上かつ｛３（ｎ２−ｎ１）−１｝以下であるか否かを判定し、位置検出信号に基づく割り込み数が２（ｎ２−ｎ１）以上かつ｛３（ｎ２−ｎ１）−１｝以下である場合には、ステップＳＰ７において、ロック状態であることを示すロック状態フラグをセットし、そのまま一連の処理を終了する。逆に、位置検出信号に基づく割り込み数が２（ｎ２−ｎ１）以上かつ｛３（ｎ２−ｎ１）−１｝以下でないと判定された場合には、そのまま一連の処理を終了する。
【００４２】
ステップＳＰ５において出力波形周期の数が第３の所定数（ｎ０＋ｎ１＋ｎ２）と等しくないと判定された場合には、ステップＳＰ８において、出力波形周期の数が第３の所定数（ｎ０＋ｎ１＋ｎ２）を１だけインクリメントした値と等しいか否かを判定し、等しければ、ステップＳＰ９において、位置検出信号に基づく割り込み数が｛２（ｎ２＋１−ｎ１）−ａ１｝未満または｛２（ｎ２＋１−ｎ１）＋ｂ｝よりも大きいか否かを判定し｛ただし、ａ１は０以上かつ２（ｎ２＋１−ｎ１）未満、ｂは０以上｝、位置検出信号に基づく割り込み数が｛２（ｎ２＋１−ｎ１）−ａ１｝未満または｛２（ｎ２＋１−ｎ１）＋ｂ｝よりも大きいと判定された場合には、ステップＳＰ１０において、ロック状態フラグをクリアし、そのまま一連の処理を終了する。逆に、位置検出信号に基づく割り込み数が｛２（ｎ２＋１−ｎ１）−ａ１｝未満または｛２（ｎ２＋１−ｎ１）＋ｂ｝よりも大きい、の何れでもないと判定された場合には、そのまま一連の処理を終了する。
【００４３】
ステップＳＰ８において出力波形周期の数が第３の所定数（ｎ０＋ｎ１＋ｎ２）を１だけインクリメントした値と等しくないと判定された場合には、出力波形周期の数が、第４の所定数（ｎ０＋ｎ１＋ｎ２＋ｎ３）に達するまで順次インクリメントした値と等しいか否かを判定し、判定結果に応じてステップＳＰ９、ステップＳＰ１０と同様の処理を行う。
【００４４】
そして、ステップＳＰ１１において、出力波形周期の数が第４の所定数（ｎ０＋ｎ１＋ｎ２＋ｎ３）と等しいか否かを判定し、等しければ、ステップＳＰ１２において、位置検出信号に基づく割り込み数が｛２（ｎ２＋ｎ３−ｎ１）−ａｎ３｝未満または｛２（ｎ２＋ｎ３−ｎ１）＋ｂ｝よりも大きいか否かを判定し｛ただし、ａｎ３は０以上かつ２（ｎ２＋ｎ３−ｎ１）未満｝、位置検出信号に基づく割り込み数が｛２（ｎ２＋ｎ３−ｎ１）−ａｎ３｝未満または｛２（ｎ２＋ｎ３−ｎ１）＋ｂ｝よりも大きいと判定された場合には、ステップＳＰ１３において、ロック状態フラグをクリアする。そして、ステップＳＰ１２において位置検出信号に基づく割り込み数が｛２（ｎ２＋ｎ３−ｎ１）−ａｎ３｝未満または｛２（ｎ２＋ｎ３−ｎ１）＋ｂ｝よりも大きい、の何れでもないと判定された場合、またはステップＳＰ１３の処理が行われた場合には、ステップＳＰ１４において、位置検出信号に基づく割り込み数のカウントを不許可にし、ステップＳＰ１５において、位置検出信号による割り込みを不許可にし、そのまま一連の処理を終了する。
【００４５】
また、ステップＳＰ１１において出力波形周期の数が第４の所定数（ｎ０＋ｎ１＋ｎ２＋ｎ３）と等しくないと判定された場合にも、そのまま一連の処理を終了する。
【００４６】
なお、上記のフローチャートの処理において、ｎ０、ｎ１、ｎ２、ｎ３の値としては、例えば経験的に定められる値が採用される。
【００４７】
以上、要約すれば、起動後、電流波形などの出力波形がｎ０周期経過した時点で位置検出信号に基づく割り込みを許可し、出力波形（ｎ０＋ｎ１）周期後に、位置検出信号に基づく割り込み数のカウントを許可し、出力波形（ｎ０＋ｎ１＋ｎ２）周期後、位置検出信号に基づく割り込み数が２（ｎ２−ｎ１）以上かつ｛３（ｎ２−ｎ１）−１｝以下である場合にロック状態フラグをセットする。
【００４８】
そして、出力波形（ｎ０＋ｎ１＋ｎ２＋１）周期後、（ｎ０＋ｎ１＋ｎ２＋ｎ３）周期後まで、任意の周期ごとに位置検出信号に基づく割り込み数を所定の閾値と比較し、ロック状態と判定されない場合にはロック状態フラグをクリアする。
【００４９】
出力波形（ｎ０＋ｎ１＋ｎ２＋ｎ３）周期目、ロック状態か否かの判定を行った後に、位置検出信号に基づく割り込み数のカウント、および位置検出信号に基づく割り込みを不許可にする。
【００５０】
また、同期運転から位置検出運転への切り替えが正常に行われた場合にもロック状態フラグをクリアする。
【００５１】
したがって、ロック状態フラグがセットされたままである場合に、圧縮機のメカ部不良に起因するロックであることを検出することができる。
【００５２】
さらに詳細に説明する。
【００５３】
正常に回転子が回転している場合は、固定子巻線の中性点電位と固定子巻線と並列接続された抵抗の中性点電位との差電位は、基本波の３倍の周波数で発生することが知られている。
【００５４】
しかしながら、ブラシレスＤＣモータのロック時は、逆起電圧が発生しないため、図３に示す埋込磁石構造のブラシレスＤＣモータの場合には、回転子が突極構造を有しているため、電流波形１周期中に差電位が２倍の周期で変動することになると思われる。
【００５５】
他方、図２に示す表面磁石構造のブラシレスＤＣモータの場合には、回転子が突極構造を持たないため、差電位が変動しないと思われる。
【００５６】
したがって、回転子が正常に回転している非ロック状態と、回転子が正常に回転していないロック状態とで、差電位が互いに異なることを利用して、ロック状態であることを検出できると思われる。
【００５７】
具体的には、図３に示す埋込磁石構造のブラシレスＤＣモータが正常動作している場合には、電流波形と差電位の波形とがそれぞれ図８中（Ａ）（Ｂ）に示すとおりになり、差電位の周波数が電流波形の周波数の３倍になっている。これに対して、ロック状態に起因して起動不良が発生した場合には、電流波形と差電位の波形とがそれぞれ図９中（Ａ）（Ｂ）に示すとおりになり、差電位の周波数が電流波形の周波数の２倍になっている。また、起動時以外にロック状態が発生した場合には、電流波形と差電位の波形とがそれぞれ図１０中（Ａ）（Ｂ）に示すとおりになり、差電位の周波数が電流波形の周波数の２倍になっている。
【００５８】
したがって、差電位の周波数が電流波形の周波数の３倍であれば非ロック状態であり、差電位の周波数が電流波形の周波数の２倍であればロック状態である。
【００５９】
また、図２に示す表面磁石構造のブラシレスＤＣモータが正常動作している場合には、電流波形と差電位の波形とがそれぞれ図１１中（Ａ）（Ｂ）に示すとおりになり、差電位の周波数が電流波形の周波数の３倍になっている。これに対して、ロック状態が発生した場合には、電流波形と差電位の波形とがそれぞれ図１２中（Ａ）（Ｂ）に示すとおりになり、差電位がほぼ０になっている。
【００６０】
したがって、差電位の周波数が電流波形の周波数の３倍であれば非ロック状態であり、差電位がほぼ０であればロック状態である。
【００６１】
図１３はこの発明のロック検出方法の他の実施態様を説明するフローチャートである。なお、このフローチャートの処理は、位置検出運転への切り替えの判定処理ごとに行われる。
【００６２】
ステップＳＰ１において、同期運転を開始し、ステップＳＰ２において、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線の中性点電位と固定子巻線と並列に接続された抵抗の中性点電位との差電位（位置信号）の電圧を検出し、ステップＳＰ３において、検出された電圧が前回検出された電圧よりも大きいか否かを判定する。
【００６３】
そして、検出された電圧が前回検出された電圧よりも大きいと判定された場合には、ステップＳＰ４において、位置信号の電圧を検出し、ステップＳＰ５において、検出された電圧が前回検出された電圧よりも大きいか否かを判定する。逆に、検出された電圧が前回検出された電圧よりも大きくないと判定された場合には、ステップＳＰ６において、位置信号の電圧を検出し、ステップＳＰ７において、検出された電圧が前回検出された電圧よりも大きいか否かを判定する。そして、ステップＳＰ５において検出された電圧が前回検出された電圧よりも大きいと判定された場合、またはステップＳＰ７において検出された電圧が前回検出された電圧よりも大きくないと判定された場合には、ステップＳＰ８において、ロック可能性フラグをＯＮにし、逆に、ステップＳＰ５において検出された電圧が前回検出された電圧よりも大きくないと判定された場合、またはステップＳＰ７において検出された電圧が前回検出された電圧よりも大きいと判定された場合には、ステップＳＰ９において、ロック可能性フラグをＯＦＦにする。なお、ステップＳＰ４からステップＳＰ９の処理をＭ回（ただし、Ｍは３以上の整数）繰り返して行う。
【００６４】
そして、ステップＳＰ８の処理、またはステップＳＰ９の処理が行われた場合には、ステップＳＰ１０において、位置検出運転への切り替えの判定処理（例えば、差電位の各周期の振幅の最大値が所定の閾値を越えて安定している場合に、位置検出運転への切り替えを許可する処理）を行い、ステップＳＰ１１において、ロック状態か否かの判定を行い、そのまま一連の処理を終了する。なお、ロック状態か否かの判定は、例えば、ロック可能性フラグが連続してＮ回（ただし、ＮはＭよりも少ない整数）ＯＮであるか否かに基づいて行えばよく、ロック可能性フラグが連続してＮ回ＯＮである場合にロック状態であると判定する。
【００６５】
具体的には、図８中（Ｂ）、図９中（Ｂ）、図１０中（Ｂ）を対比すれば、図３に示す埋込磁石構造のブラシレスＤＣモータが正常動作している場合には、差電位の振幅の最大値が各周期において一定であるのに対して、ロック状態である場合には、差電位の振幅の最大値が１周期おきに増減することが分かる。したがって、ロック状態である場合には、図１３のフローチャートの処理を行うことにより、ロック可能性フラグが連続してＮ回ＯＮになり、非ロック状態である場合には、ロック可能性フラグがＯＮ、ＯＦＦを繰り返すことになり、ロック状態か否かを確実に判定することができる。
【００６６】
また、図２に示す表面磁石構造のブラシレスＤＣモータの場合には、図１１中（Ｂ）、図１２中（Ｂ）を対比することにより明らかなように、正常動作している場合には差電位の振幅の最大値が各周期において一定であるのに対して、ロック状態である場合には、差電位がほぼ０になることが分かる。したがって、表面磁石構造のブラシレスＤＣモータを採用する場合には、差電位がほぼ０であることを検出することによりロック状態の検出を達成することができる。
【００６７】
図１４はこの発明の圧縮機駆動装置におけるロック検出装置の一実施態様を示すブロック図である。
【００６８】
このロック検出装置は、ブラシレスＤＣモータ３の何れかの相の電流を入力として電流波形の周波数を検出する第１周波数検出部１１と、ブラシレスＤＣモータ３の固定子巻線の中性点電位と固定子巻線と並列接続された抵抗の中性点電位との差電位を入力として差電位の周波数を検出する第２周波数検出部１２と、両周波数を入力として、差電位の周波数が電流波形の周波数の３倍か３倍以外かを判定する周波数判定部１３と、周波数判定部１３により差電位の周波数が電流波形の周波数の３倍であると判定されたことに応答して非ロック状態であると判定し、周波数判定部１３により差電位の周波数が電流波形の周波数の３倍以外であると判定されたことに応答してロック状態であると判定する状態判定部１４とを有している。
【００６９】
上記の構成のロック検出装置を採用した場合には、差電位の周波数が電流波形の周波数の３倍か３倍以外かに基づいて非ロック状態かロック状態かを判定することができる。
【００７０】
図１５はこの発明の圧縮機駆動装置におけるロック検出装置の他の実施態様を示すブロック図である。
【００７１】
このロック検出装置は、ブラシレスＤＣモータ３の固定子巻線の中性点電位と固定子巻線と並列接続された抵抗の中性点電位との差電位を入力として差電位の１周期ごとの振幅の最大値を検出する振幅最大値検出部２１と、検出された振幅の最大値がほぼ０であるか否かを判定する第１判定部２２と、検出された振幅の最大値が１周期おきに大小の変化を伴うか否かを判定する第２判定部２３と、第１判定部２２により、検出された振幅の最大値がほぼ０でないと判定され、かつ第２判定部２３により、検出された振幅の最大値が１周期おきに大小の変化を伴わないと判定されたことに応答して非ロック状態であると判定し、第１判定部２２により、検出された振幅の最大値がほぼ０であると判定され、または、第２判定部２３により、検出された振幅の最大値が１周期おきに大小の変化を伴うと判定されたことに応答してロック状態であると判定する状態判定部２４とを有している。
【００７２】
上記の構成のロック検出装置を採用した場合には、差電位の１周期ごとの振幅の最大値がほぼ０か否か、または差電位の１周期ごとの振幅の最大値が１周期おきに大小の変化を伴うか否かに基づいて非ロック状態かロック状態かを判定することができる。
【００７３】
もちろん、使用されるブラシレスＤＣモータが表面磁石構造のものか埋込磁石構造のものかが予め分かっているのであるから、第１判定部２２、第２判定部２３の何れかを省略することが可能である。
【００７４】
以上の何れかの実施態様によってロック状態であると判定された場合には、圧縮機のメカ部の異常に起因するロックが発生しており、逆に、以上の何れかの実施態様によってロック状態であると判定されず、しかもブラシレスＤＣモータの運転ができない場合には、インバータ不良によるものである。したがって、設置現場においても簡単に、かつ短時間でブラシレスＤＣモータの運転を行うことができないことの原因を解明することができる。この結果、不良対策のコストを低減することができる。もちろん、原因解明の所要時間を短くすることができるので、大電流を長時間にわたって流すことがなくなり、ブラシレスＤＣモータの焼損、インバータ素子の焼損を未然に防止することができる。
【００７５】
【発明の効果】
請求項１の発明は、差電位の周波数を検出することにより、特別な検出回路を追加することなく、設置現場において起動不良が発生した場合に、圧縮機のメカ部の不良が原因であるか否かを簡単に識別することができ、起動不良発生原因の解明の所要時間を短くすることができるとともに、不良対策のコストを低減することができ、しかも、ブラシレスＤＣモータの焼損、インバータ素子の焼損を未然に防止することができ、さらに、ロック非発生時に、モータトルクのみならずリラクタンストルクを利用して圧縮機を効率よく駆動することができるという特有の効果を奏する。
【００７８】
請求項２の発明は、差電位の周波数を検出することにより、特別な検出回路を追加することなく、設置現場において起動不良が発生した場合に、圧縮機のメカ部の不良が原因であるか否かを簡単に識別することができ、起動不良発生原因の解明の所要時間を短くすることができるとともに、不良対策のコストを低減することができ、しかも、ブラシレスＤＣモータの焼損、インバータ素子の焼損を未然に防止することができ、さらに、ロック非発生時に、モータトルクのみならずリラクタンストルクを利用して圧縮機を効率よく駆動することができるという特有の効果を奏する。
【００８１】
請求項３の発明は、差電位の振幅を検出することにより、特別な検出回路を追加することなく、設置現場において起動不良が発生した場合に、圧縮機のメカ部の不良が原因であるか否かを簡単に識別することができ、起動不良発生原因の解明の所要時間を短くすることができるとともに、不良対策のコストを低減することができ、しかも、ブラシレスＤＣモータの焼損、インバータ素子の焼損を未然に防止することができ、さらに、ロック非発生時に、モータトルクのみならずリラクタンストルクを利用して圧縮機を効率よく駆動することができるという特有の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】圧縮機駆動装置の一実施態様を示す概略図である。
【図２】表面磁石構造のブラシレスＤＣモータの構成を概略的に示す図である。
【図３】埋込磁石構造のブラシレスＤＣモータの構成を概略的に示す図である。
【図４】図１の構成の圧縮機駆動装置においてロック状態が発生しているか否かを判定する処理を説明するフローチャートである。
【図５】インバータ制御部におけるキャリア周期ごとの割り込み処理を説明するフローチャートである。
【図６】図５のステップＳＰ４の処理を説明するフローチャートである。
【図７】図６のステップＳＰ２の処理を説明するフローチャートである。
【図８】図３に示す埋込磁石構造のブラシレスＤＣモータが正常動作している場合における電流波形と差電位の波形とを示す図である。
【図９】図３に示す埋込磁石構造のブラシレスＤＣモータにロック状態に起因する起動不良が発生した場合における電流波形と差電位の波形とを示す図である。
【図１０】図３に示す埋込磁石構造のブラシレスＤＣモータの起動時以外にロック状態が発生した場合における電流波形と差電位の波形とを示す図である。
【図１１】図２に示す表面磁石構造のブラシレスＤＣモータが正常動作している場合における電流波形と差電位の波形とを示す図である。
【図１２】図２に示す表面磁石構造のブラシレスＤＣモータにロック状態が発生した場合における電流波形と差電位の波形とを示す図である。
【図１３】この発明のロック検出方法の他の実施態様を説明するフローチャートである。
【図１４】この発明の圧縮機駆動装置におけるロック検出装置の一実施態様を示すブロック図である。
【図１５】この発明の圧縮機駆動装置におけるロック検出装置の他の実施態様を示すブロック図である。
【符号の説明】
２ インバータ ３ ブラシレスＤＣモータ
３ｅ 回転子 ３ｆ 永久磁石
３ｕ，３ｖ，３ｗ 固定子巻線 ４ 圧縮機
５ｕ，５ｖ，５ｗ 抵抗 ６ ローパスフィルタとして機能するオペアンプ
８ インバータ制御部 １４、２４ 状態判定部
【発明の属する技術分野】
この発明は圧縮機駆動装置におけるロック検出方法およびその装置に関し、さらに詳細にいえば、インバータにより制御されるブラシレスＤＣモータによって圧縮機を駆動する装置において、ブラシレスＤＣモータのロック状態を検出するための方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、インバータにより制御されるブラシレスＤＣモータによって圧縮機を駆動する装置が提案されている。このような圧縮機駆動装置は、ブラシレスＤＣモータの回転子の磁極位置を検出して位置信号を生成し、位置信号を基準としてインバータの出力波形を制御することによりブラシレスＤＣモータを安定に動作させ、このブラシレスＤＣモータによって圧縮機を駆動するようにしている。
【０００３】
したがって、通常の状態においては、ブラシレスＤＣモータによって圧縮機を安定に駆動することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような圧縮機駆動装置においてブラシレスＤＣモータのロックが発生した場合には、そのまま運転のための動作を継続すればブラシレスＤＣモータの焼損事故が発生する。また、圧縮機の設置現場においてはブラシレスＤＣモータの起動不良が発生する。
【０００５】
このような場合において、設置現場では、ブラシレスＤＣモータのロックの原因が、圧縮機のメカ部の不良によるものか、ブラシレスＤＣモータを駆動するインバータの不良によるものか、を明確に識別することができなかった。したがって、設置現場においてブラシレスＤＣモータの起動不良が発生した場合には、現場において圧縮機、あるいは電装品を交換する対処法を採用することになり、不良対策に著しく多大なコストがかかるとともに、起動不良発生原因の解明に著しく長い時間がかかるという不都合が生じる。
【０００６】
【発明の目的】
この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、起動不良が発生した場合に、圧縮機の不良に起因するブラシレスＤＣモータのロックが発生していることを簡単に検出することができる圧縮機駆動装置におけるロック検出方法およびその装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の圧縮機駆動装置におけるロック検出方法は、インバータにより制御されるブラシレスＤＣモータによって圧縮機を駆動するシステムにおいて、
内部に永久磁石を埋め込んでなる回転子を含むブラシレスＤＣモータの固定子巻線の中性点電位と、固定子巻線と並列に接続された抵抗の中性点電位との差電位を検出し、検出された差電位の周波数がブラシレスＤＣモータの運転周波数の３倍以外の周波数であることに応答して、圧縮機不良に起因するブラシレスＤＣモータのロックが発生していることを検出する方法である。
【００１０】
請求項２の圧縮機駆動装置におけるロック検出装置は、インバータにより制御されるブラシレスＤＣモータによって圧縮機を駆動するシステムにおいて、
内部に永久磁石を埋め込んでなる回転子を含むブラシレスＤＣモータの固定子巻線の中性点電位と、固定子巻線と並列に接続された抵抗の中性点電位との差電位を検出する差電位検出手段と、差電位検出手段により検出された差電位の周波数がブラシレスＤＣモータの運転周波数の３倍以外の周波数であるか否かを判定し、３倍以外の周波数であることに応答して、圧縮機不良に起因するブラシレスＤＣモータのロックが発生していると判定するロック判定手段とを含むものである。
【００１３】
請求項３の圧縮機駆動装置におけるロック検出装置は、インバータにより制御されるブラシレスＤＣモータによって圧縮機を駆動するシステムにおいて、
内部に永久磁石を埋め込んでなる回転子を含むブラシレスＤＣモータの固定子巻線の中性点電位と、固定子巻線と並列に接続された抵抗の中性点電位との差電位を検出する差電位検出手段と、差電位検出手段により検出された差電位の振幅に基づいて圧縮機不良に起因するブラシレスＤＣモータのロックが発生しているか否かを判定するロック判定手段とを含むものである。
【００１５】
【作用】
請求項１の圧縮機駆動装置におけるロック検出方法であれば、インバータにより制御されるブラシレスＤＣモータによって圧縮機を駆動するに当たって、
内部に永久磁石を埋め込んでなる回転子を含むブラシレスＤＣモータの固定子巻線の中性点電位と、固定子巻線と並列に接続された抵抗の中性点電位との差電位を検出し、検出された差電位の周波数がブラシレスＤＣモータの運転周波数の３倍以外の周波数であることに応答して、圧縮機不良に起因するブラシレスＤＣモータのロックが発生していることを検出するのであるから、差電位の周波数を検出することにより、特別な検出回路を追加することなく、設置現場において起動不良が発生した場合に、圧縮機のメカ部の不良が原因であるか否かを簡単に識別することができ、起動不良発生原因の解明の所要時間を短くすることができるとともに、不良対策のコストを低減することができる。また、ブラシレスＤＣモータの焼損、インバータ素子の焼損を未然に防止することができる。さらに、ロック非発生時に、モータトルクのみならずリラクタンストルクを利用して圧縮機を効率よく駆動することができる
【００１８】
請求項２の圧縮機駆動装置におけるロック検出装置であれば、インバータにより制御されるブラシレスＤＣモータによって圧縮機を駆動するに当たって、
差電位検出手段によって、内部に永久磁石を埋め込んでなる回転子を含むブラシレスＤＣモータの固定子巻線の中性点電位と、固定子巻線と並列に接続された抵抗の中性点電位との差電位を検出し、ロック判定手段によって、差電位検出手段により検出された差電位の周期に基づいて圧縮機不良に起因するブラシレスＤＣモータのロックが発生しているか否かを判定することができる。
したがって、差電位の周波数を検出することにより、特別な検出回路を追加することなく、設置現場において起動不良が発生した場合に、圧縮機のメカ部の不良が原因であるか否かを簡単に識別することができ、起動不良発生原因の解明の所要時間を短くすることができるとともに、不良対策のコストを低減することができる。また、ブラシレスＤＣモータの焼損、インバータ素子の焼損を未然に防止することができる。さらに、ロック非発生時に、モータトルクのみならずリラクタンストルクを利用して圧縮機を効率よく駆動することができる。
【００１９】
したがって、特別な検出回路を追加することなく、設置現場において起動不良が発生した場合に、圧縮機のメカ部の不良が原因であるか否かを簡単に識別することができ、起動不良発生原因の解明の所要時間を短くすることができるとともに、不良対策のコストを低減することができる。また、ブラシレスＤＣモータの焼損、インバータ素子の焼損を未然に防止することができる。
【００２２】
請求項３の圧縮機駆動装置におけるロック検出装置であれば、インバータにより制御されるブラシレスＤＣモータによって圧縮機を駆動するに当たって、
差電位検出手段によって、内部に永久磁石を埋め込んでなる回転子を含むブラシレスＤＣモータの固定子巻線の中性点電位と、固定子巻線と並列に接続された抵抗の中性点電位との差電位を検出し、ロック判定手段によって、検出された差電位の振幅に基づいて圧縮機不良に起因するブラシレスＤＣモータのロックが発生しているか否かを判定することができる。
したがって、差電位の振幅を検出することにより、特別な検出回路を追加することなく、設置現場において起動不良が発生した場合に、圧縮機のメカ部の不良が原因であるか否かを簡単に識別することができ、起動不良発生原因の解明の所要時間を短くすることができるとともに、不良対策のコストを低減することができる。さらに、ロック非発生時に、モータトルクのみならずリラクタンストルクを利用して圧縮機を効率よく駆動することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、この発明の圧縮機駆動装置におけるロック検出方法およびその装置の実施の態様を詳細に説明する。
【００２５】
図１は圧縮機駆動装置の一実施態様を示す概略図である。
【００２６】
この圧縮機駆動装置は、直流電源１を入力とするインバータ２からの出力をブラシレスＤＣモータ３のＹ接続された固定子巻線３ｕ，３ｖ，３ｗに供給し、このブラシレスＤＣモータ３の出力軸を直接、もしくは間接に圧縮機４の回転軸と連結している。そして、ブラシレスＤＣモータ３の固定子巻線３ｕ，３ｖ，３ｗと並列に抵抗５ｕ，５ｖ，５ｗをＹ接続し、ブラシレスＤＣモータ３の固定子巻線３ｕ，３ｖ，３ｗの中性点電位と抵抗５ｕ，５ｖ，５ｗの中性点電位とをローパスフィルタとして機能するオペアンプ６に供給して差電位を得、得られた差電位をコンパレータとして機能するオペアンプ７に供給して、差電位のゼロクロスで立ち上がり、または立ち下がる位置検出信号を得、得られた位置検出信号を１チップマイコンなどからなるインバータ制御部８に供給して、位置検出信号の立ち上がり、立ち下がり毎に切り替わるインバータ波形制御信号を生成し、生成されたインバータ波形制御信号を図示しないドライバを介してインバータ２に供給している。なお、前記インバータ制御部８は、前記差電位を入力としてロック状態か否かを検出する機能を有している。
【００２７】
図２は表面磁石構造のブラシレスＤＣモータの構成を概略的に示す図であり、回転子３ａの表面所定位置に永久磁石３ｂが装着されてある。また、固定子３ｃは、図示しない固定子巻線が巻回された多数のスロット３ｄを有している。また、図中矢印で示されたｄ軸は、永久磁石３ｂが発生する磁束の方向を示す軸であり、ｑ軸はｄ軸と電気的に９０°ずれた軸である。
【００２８】
図３は埋込磁石構造のブラシレスＤＣモータの構成を概略的に示す図であり、回転子３ｅの表面に露呈しない状態で永久磁石３ｆが装着されてある。但し、隣合う永久磁石３ｆ同士の間には非磁性体３ｇが装着されてあり、隣合う永久磁石３ｆ同士の間で磁束短絡が生じることを防止している。尚、固定子３ｃの構成は図２のブラシレスＤＣモータと同様であるから、説明を省略する。
【００２９】
図４は図１の構成の圧縮機駆動装置においてロック状態が発生しているか否かを判定する処理を説明するフローチャートである。なお、このフローチャートの処理は、位置検出信号の立ち上がり、立ち下がり毎に行われる。
【００３０】
ステップＳＰ１において、運転要求の有無を判定し、運転要求がないと判定された場合には、そのまま一連の処理を終了する。逆に、運転要求があると判定された場合には、ステップＳＰ２において、位置検出運転への切り替えが許可されているか否かを判定する。
【００３１】
ステップＳＰ２において位置検出運転（位置検出信号に基づいてインバータ出力波形を制御する運転）への切り替えが許可されていると判定された場合には、ステップＳＰ３において、位置検出運転を行い、ステップＳＰ４において、位置検出運転への切り替えが既に行われていることを示す位置検出運転切済みフラグがセットされているか否かを判定し、位置検出運転切済みフラグがセットされていると判定された場合には、そのまま一連の処理を終了する。逆に、ステップＳＰ４において位置検出運転切済みフラグがセットされていないと判定された場合には、ステップＳＰ５において、位置検出運転切済みフラグをセットし、ステップＳＰ６において、ロック状態フラグをクリアし、そのまま一連の処理を終了する。
【００３２】
ステップＳＰ２において位置検出運転への切り替えが許可されていないと判定された場合には、ステップＳＰ７において、位置検出信号に基づく割り込み数のカウントが許可されているか否かを判定し、許可されていない場合には、そのまま一連の処理を終了する。逆に、ステップＳＰ７において位置検出信号に基づく割り込み数のカウントが許可されていると判定された場合には、ステップＳＰ８において、位置検出信号に基づく割り込み数をインクリメントし、そのまま一連の処理を終了する。
【００３３】
図５はインバータ制御部におけるキャリア周期ごとの割り込み処理を説明するフローチャートである。
【００３４】
ステップＳＰ１において、運転要求の有無を判定し、運転要求がないと判定された場合には、そのまま一連の処理を終了する。逆に、運転要求があると判定された場合には、ステップＳＰ２において、位置検出運転への切り替えが完了しているか否かを判定し、位置検出運転への切り替えが完了していると判定された場合には、ステップＳＰ３において、位置検出運転を行い、逆に、位置検出運転への切り替えが完了していないと判定された場合には、ステップＳＰ４において、同期運転を行う。そして、ステップＳＰ３の処理、またはステップＳＰ４の処理が行われた後は、そのまま一連の処理を終了する。
【００３５】
図６は図５のステップＳＰ４の処理を説明するフローチャートである。
【００３６】
ステップＳＰ１において、運転モードの更新タイミングであるか否かを判定し、運転モードの更新タイミングであると判定された場合には、ステップＳＰ２において、ロック判定処理を行い、ステップＳＰ３において、運転モードを更新し、ステップＳＰ４において、ブラシレスＤＣモータの加速が終了したか否かを判定し、加速が終了したと判定された場合には、ステップＳＰ５において、位置検出運転への切り替えの判定処理を行う。
【００３７】
そして、ステップＳＰ１において運転モードの更新タイミングでないと判定された場合、ステップＳＰ４において加速が終了していないと判定された場合、または、ステップＳＰ５の処理が行われた場合には、ステップＳＰ６において、該当する運転モードに対応する波形を出力する処理を行い、そのまま一連の処理を終了する。
【００３８】
図７は図６のステップＳＰ２の処理を説明するフローチャートである。
【００３９】
ステップＳＰ１において、差電位を示す出力波形周期の数が第１の所定数ｎ０と等しいか否かを判定し、等しければ、ステップＳＰ２において、位置検出信号による割り込みを許可し、そのまま一連の処理を終了する。
【００４０】
ステップＳＰ１において電流波形などの出力波形周期の数が第１の所定数ｎ０と等しくないと判定された場合には、ステップＳＰ３において、出力波形周期の数が第２の所定数（ｎ０＋ｎ１）と等しいか否かを判定し、等しければ、ステップＳＰ４において、位置検出信号に基づく割り込み数のカウントを許可し、そのまま一連の処理を終了する。
【００４１】
ステップＳＰ３において出力波形周期の数が第２の所定数（ｎ０＋ｎ１）と等しくないと判定された場合には、ステップＳＰ５において、出力波形周期の数が第３の所定数（ｎ０＋ｎ１＋ｎ２）と等しいか否かを判定し、等しければ、ステップＳＰ６において、位置検出信号に基づく割り込み数が２（ｎ２−ｎ１）以上かつ｛３（ｎ２−ｎ１）−１｝以下であるか否かを判定し、位置検出信号に基づく割り込み数が２（ｎ２−ｎ１）以上かつ｛３（ｎ２−ｎ１）−１｝以下である場合には、ステップＳＰ７において、ロック状態であることを示すロック状態フラグをセットし、そのまま一連の処理を終了する。逆に、位置検出信号に基づく割り込み数が２（ｎ２−ｎ１）以上かつ｛３（ｎ２−ｎ１）−１｝以下でないと判定された場合には、そのまま一連の処理を終了する。
【００４２】
ステップＳＰ５において出力波形周期の数が第３の所定数（ｎ０＋ｎ１＋ｎ２）と等しくないと判定された場合には、ステップＳＰ８において、出力波形周期の数が第３の所定数（ｎ０＋ｎ１＋ｎ２）を１だけインクリメントした値と等しいか否かを判定し、等しければ、ステップＳＰ９において、位置検出信号に基づく割り込み数が｛２（ｎ２＋１−ｎ１）−ａ１｝未満または｛２（ｎ２＋１−ｎ１）＋ｂ｝よりも大きいか否かを判定し｛ただし、ａ１は０以上かつ２（ｎ２＋１−ｎ１）未満、ｂは０以上｝、位置検出信号に基づく割り込み数が｛２（ｎ２＋１−ｎ１）−ａ１｝未満または｛２（ｎ２＋１−ｎ１）＋ｂ｝よりも大きいと判定された場合には、ステップＳＰ１０において、ロック状態フラグをクリアし、そのまま一連の処理を終了する。逆に、位置検出信号に基づく割り込み数が｛２（ｎ２＋１−ｎ１）−ａ１｝未満または｛２（ｎ２＋１−ｎ１）＋ｂ｝よりも大きい、の何れでもないと判定された場合には、そのまま一連の処理を終了する。
【００４３】
ステップＳＰ８において出力波形周期の数が第３の所定数（ｎ０＋ｎ１＋ｎ２）を１だけインクリメントした値と等しくないと判定された場合には、出力波形周期の数が、第４の所定数（ｎ０＋ｎ１＋ｎ２＋ｎ３）に達するまで順次インクリメントした値と等しいか否かを判定し、判定結果に応じてステップＳＰ９、ステップＳＰ１０と同様の処理を行う。
【００４４】
そして、ステップＳＰ１１において、出力波形周期の数が第４の所定数（ｎ０＋ｎ１＋ｎ２＋ｎ３）と等しいか否かを判定し、等しければ、ステップＳＰ１２において、位置検出信号に基づく割り込み数が｛２（ｎ２＋ｎ３−ｎ１）−ａｎ３｝未満または｛２（ｎ２＋ｎ３−ｎ１）＋ｂ｝よりも大きいか否かを判定し｛ただし、ａｎ３は０以上かつ２（ｎ２＋ｎ３−ｎ１）未満｝、位置検出信号に基づく割り込み数が｛２（ｎ２＋ｎ３−ｎ１）−ａｎ３｝未満または｛２（ｎ２＋ｎ３−ｎ１）＋ｂ｝よりも大きいと判定された場合には、ステップＳＰ１３において、ロック状態フラグをクリアする。そして、ステップＳＰ１２において位置検出信号に基づく割り込み数が｛２（ｎ２＋ｎ３−ｎ１）−ａｎ３｝未満または｛２（ｎ２＋ｎ３−ｎ１）＋ｂ｝よりも大きい、の何れでもないと判定された場合、またはステップＳＰ１３の処理が行われた場合には、ステップＳＰ１４において、位置検出信号に基づく割り込み数のカウントを不許可にし、ステップＳＰ１５において、位置検出信号による割り込みを不許可にし、そのまま一連の処理を終了する。
【００４５】
また、ステップＳＰ１１において出力波形周期の数が第４の所定数（ｎ０＋ｎ１＋ｎ２＋ｎ３）と等しくないと判定された場合にも、そのまま一連の処理を終了する。
【００４６】
なお、上記のフローチャートの処理において、ｎ０、ｎ１、ｎ２、ｎ３の値としては、例えば経験的に定められる値が採用される。
【００４７】
以上、要約すれば、起動後、電流波形などの出力波形がｎ０周期経過した時点で位置検出信号に基づく割り込みを許可し、出力波形（ｎ０＋ｎ１）周期後に、位置検出信号に基づく割り込み数のカウントを許可し、出力波形（ｎ０＋ｎ１＋ｎ２）周期後、位置検出信号に基づく割り込み数が２（ｎ２−ｎ１）以上かつ｛３（ｎ２−ｎ１）−１｝以下である場合にロック状態フラグをセットする。
【００４８】
そして、出力波形（ｎ０＋ｎ１＋ｎ２＋１）周期後、（ｎ０＋ｎ１＋ｎ２＋ｎ３）周期後まで、任意の周期ごとに位置検出信号に基づく割り込み数を所定の閾値と比較し、ロック状態と判定されない場合にはロック状態フラグをクリアする。
【００４９】
出力波形（ｎ０＋ｎ１＋ｎ２＋ｎ３）周期目、ロック状態か否かの判定を行った後に、位置検出信号に基づく割り込み数のカウント、および位置検出信号に基づく割り込みを不許可にする。
【００５０】
また、同期運転から位置検出運転への切り替えが正常に行われた場合にもロック状態フラグをクリアする。
【００５１】
したがって、ロック状態フラグがセットされたままである場合に、圧縮機のメカ部不良に起因するロックであることを検出することができる。
【００５２】
さらに詳細に説明する。
【００５３】
正常に回転子が回転している場合は、固定子巻線の中性点電位と固定子巻線と並列接続された抵抗の中性点電位との差電位は、基本波の３倍の周波数で発生することが知られている。
【００５４】
しかしながら、ブラシレスＤＣモータのロック時は、逆起電圧が発生しないため、図３に示す埋込磁石構造のブラシレスＤＣモータの場合には、回転子が突極構造を有しているため、電流波形１周期中に差電位が２倍の周期で変動することになると思われる。
【００５５】
他方、図２に示す表面磁石構造のブラシレスＤＣモータの場合には、回転子が突極構造を持たないため、差電位が変動しないと思われる。
【００５６】
したがって、回転子が正常に回転している非ロック状態と、回転子が正常に回転していないロック状態とで、差電位が互いに異なることを利用して、ロック状態であることを検出できると思われる。
【００５７】
具体的には、図３に示す埋込磁石構造のブラシレスＤＣモータが正常動作している場合には、電流波形と差電位の波形とがそれぞれ図８中（Ａ）（Ｂ）に示すとおりになり、差電位の周波数が電流波形の周波数の３倍になっている。これに対して、ロック状態に起因して起動不良が発生した場合には、電流波形と差電位の波形とがそれぞれ図９中（Ａ）（Ｂ）に示すとおりになり、差電位の周波数が電流波形の周波数の２倍になっている。また、起動時以外にロック状態が発生した場合には、電流波形と差電位の波形とがそれぞれ図１０中（Ａ）（Ｂ）に示すとおりになり、差電位の周波数が電流波形の周波数の２倍になっている。
【００５８】
したがって、差電位の周波数が電流波形の周波数の３倍であれば非ロック状態であり、差電位の周波数が電流波形の周波数の２倍であればロック状態である。
【００５９】
また、図２に示す表面磁石構造のブラシレスＤＣモータが正常動作している場合には、電流波形と差電位の波形とがそれぞれ図１１中（Ａ）（Ｂ）に示すとおりになり、差電位の周波数が電流波形の周波数の３倍になっている。これに対して、ロック状態が発生した場合には、電流波形と差電位の波形とがそれぞれ図１２中（Ａ）（Ｂ）に示すとおりになり、差電位がほぼ０になっている。
【００６０】
したがって、差電位の周波数が電流波形の周波数の３倍であれば非ロック状態であり、差電位がほぼ０であればロック状態である。
【００６１】
図１３はこの発明のロック検出方法の他の実施態様を説明するフローチャートである。なお、このフローチャートの処理は、位置検出運転への切り替えの判定処理ごとに行われる。
【００６２】
ステップＳＰ１において、同期運転を開始し、ステップＳＰ２において、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線の中性点電位と固定子巻線と並列に接続された抵抗の中性点電位との差電位（位置信号）の電圧を検出し、ステップＳＰ３において、検出された電圧が前回検出された電圧よりも大きいか否かを判定する。
【００６３】
そして、検出された電圧が前回検出された電圧よりも大きいと判定された場合には、ステップＳＰ４において、位置信号の電圧を検出し、ステップＳＰ５において、検出された電圧が前回検出された電圧よりも大きいか否かを判定する。逆に、検出された電圧が前回検出された電圧よりも大きくないと判定された場合には、ステップＳＰ６において、位置信号の電圧を検出し、ステップＳＰ７において、検出された電圧が前回検出された電圧よりも大きいか否かを判定する。そして、ステップＳＰ５において検出された電圧が前回検出された電圧よりも大きいと判定された場合、またはステップＳＰ７において検出された電圧が前回検出された電圧よりも大きくないと判定された場合には、ステップＳＰ８において、ロック可能性フラグをＯＮにし、逆に、ステップＳＰ５において検出された電圧が前回検出された電圧よりも大きくないと判定された場合、またはステップＳＰ７において検出された電圧が前回検出された電圧よりも大きいと判定された場合には、ステップＳＰ９において、ロック可能性フラグをＯＦＦにする。なお、ステップＳＰ４からステップＳＰ９の処理をＭ回（ただし、Ｍは３以上の整数）繰り返して行う。
【００６４】
そして、ステップＳＰ８の処理、またはステップＳＰ９の処理が行われた場合には、ステップＳＰ１０において、位置検出運転への切り替えの判定処理（例えば、差電位の各周期の振幅の最大値が所定の閾値を越えて安定している場合に、位置検出運転への切り替えを許可する処理）を行い、ステップＳＰ１１において、ロック状態か否かの判定を行い、そのまま一連の処理を終了する。なお、ロック状態か否かの判定は、例えば、ロック可能性フラグが連続してＮ回（ただし、ＮはＭよりも少ない整数）ＯＮであるか否かに基づいて行えばよく、ロック可能性フラグが連続してＮ回ＯＮである場合にロック状態であると判定する。
【００６５】
具体的には、図８中（Ｂ）、図９中（Ｂ）、図１０中（Ｂ）を対比すれば、図３に示す埋込磁石構造のブラシレスＤＣモータが正常動作している場合には、差電位の振幅の最大値が各周期において一定であるのに対して、ロック状態である場合には、差電位の振幅の最大値が１周期おきに増減することが分かる。したがって、ロック状態である場合には、図１３のフローチャートの処理を行うことにより、ロック可能性フラグが連続してＮ回ＯＮになり、非ロック状態である場合には、ロック可能性フラグがＯＮ、ＯＦＦを繰り返すことになり、ロック状態か否かを確実に判定することができる。
【００６６】
また、図２に示す表面磁石構造のブラシレスＤＣモータの場合には、図１１中（Ｂ）、図１２中（Ｂ）を対比することにより明らかなように、正常動作している場合には差電位の振幅の最大値が各周期において一定であるのに対して、ロック状態である場合には、差電位がほぼ０になることが分かる。したがって、表面磁石構造のブラシレスＤＣモータを採用する場合には、差電位がほぼ０であることを検出することによりロック状態の検出を達成することができる。
【００６７】
図１４はこの発明の圧縮機駆動装置におけるロック検出装置の一実施態様を示すブロック図である。
【００６８】
このロック検出装置は、ブラシレスＤＣモータ３の何れかの相の電流を入力として電流波形の周波数を検出する第１周波数検出部１１と、ブラシレスＤＣモータ３の固定子巻線の中性点電位と固定子巻線と並列接続された抵抗の中性点電位との差電位を入力として差電位の周波数を検出する第２周波数検出部１２と、両周波数を入力として、差電位の周波数が電流波形の周波数の３倍か３倍以外かを判定する周波数判定部１３と、周波数判定部１３により差電位の周波数が電流波形の周波数の３倍であると判定されたことに応答して非ロック状態であると判定し、周波数判定部１３により差電位の周波数が電流波形の周波数の３倍以外であると判定されたことに応答してロック状態であると判定する状態判定部１４とを有している。
【００６９】
上記の構成のロック検出装置を採用した場合には、差電位の周波数が電流波形の周波数の３倍か３倍以外かに基づいて非ロック状態かロック状態かを判定することができる。
【００７０】
図１５はこの発明の圧縮機駆動装置におけるロック検出装置の他の実施態様を示すブロック図である。
【００７１】
このロック検出装置は、ブラシレスＤＣモータ３の固定子巻線の中性点電位と固定子巻線と並列接続された抵抗の中性点電位との差電位を入力として差電位の１周期ごとの振幅の最大値を検出する振幅最大値検出部２１と、検出された振幅の最大値がほぼ０であるか否かを判定する第１判定部２２と、検出された振幅の最大値が１周期おきに大小の変化を伴うか否かを判定する第２判定部２３と、第１判定部２２により、検出された振幅の最大値がほぼ０でないと判定され、かつ第２判定部２３により、検出された振幅の最大値が１周期おきに大小の変化を伴わないと判定されたことに応答して非ロック状態であると判定し、第１判定部２２により、検出された振幅の最大値がほぼ０であると判定され、または、第２判定部２３により、検出された振幅の最大値が１周期おきに大小の変化を伴うと判定されたことに応答してロック状態であると判定する状態判定部２４とを有している。
【００７２】
上記の構成のロック検出装置を採用した場合には、差電位の１周期ごとの振幅の最大値がほぼ０か否か、または差電位の１周期ごとの振幅の最大値が１周期おきに大小の変化を伴うか否かに基づいて非ロック状態かロック状態かを判定することができる。
【００７３】
もちろん、使用されるブラシレスＤＣモータが表面磁石構造のものか埋込磁石構造のものかが予め分かっているのであるから、第１判定部２２、第２判定部２３の何れかを省略することが可能である。
【００７４】
以上の何れかの実施態様によってロック状態であると判定された場合には、圧縮機のメカ部の異常に起因するロックが発生しており、逆に、以上の何れかの実施態様によってロック状態であると判定されず、しかもブラシレスＤＣモータの運転ができない場合には、インバータ不良によるものである。したがって、設置現場においても簡単に、かつ短時間でブラシレスＤＣモータの運転を行うことができないことの原因を解明することができる。この結果、不良対策のコストを低減することができる。もちろん、原因解明の所要時間を短くすることができるので、大電流を長時間にわたって流すことがなくなり、ブラシレスＤＣモータの焼損、インバータ素子の焼損を未然に防止することができる。
【００７５】
【発明の効果】
請求項１の発明は、差電位の周波数を検出することにより、特別な検出回路を追加することなく、設置現場において起動不良が発生した場合に、圧縮機のメカ部の不良が原因であるか否かを簡単に識別することができ、起動不良発生原因の解明の所要時間を短くすることができるとともに、不良対策のコストを低減することができ、しかも、ブラシレスＤＣモータの焼損、インバータ素子の焼損を未然に防止することができ、さらに、ロック非発生時に、モータトルクのみならずリラクタンストルクを利用して圧縮機を効率よく駆動することができるという特有の効果を奏する。
【００７８】
請求項２の発明は、差電位の周波数を検出することにより、特別な検出回路を追加することなく、設置現場において起動不良が発生した場合に、圧縮機のメカ部の不良が原因であるか否かを簡単に識別することができ、起動不良発生原因の解明の所要時間を短くすることができるとともに、不良対策のコストを低減することができ、しかも、ブラシレスＤＣモータの焼損、インバータ素子の焼損を未然に防止することができ、さらに、ロック非発生時に、モータトルクのみならずリラクタンストルクを利用して圧縮機を効率よく駆動することができるという特有の効果を奏する。
【００８１】
請求項３の発明は、差電位の振幅を検出することにより、特別な検出回路を追加することなく、設置現場において起動不良が発生した場合に、圧縮機のメカ部の不良が原因であるか否かを簡単に識別することができ、起動不良発生原因の解明の所要時間を短くすることができるとともに、不良対策のコストを低減することができ、しかも、ブラシレスＤＣモータの焼損、インバータ素子の焼損を未然に防止することができ、さらに、ロック非発生時に、モータトルクのみならずリラクタンストルクを利用して圧縮機を効率よく駆動することができるという特有の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】圧縮機駆動装置の一実施態様を示す概略図である。
【図２】表面磁石構造のブラシレスＤＣモータの構成を概略的に示す図である。
【図３】埋込磁石構造のブラシレスＤＣモータの構成を概略的に示す図である。
【図４】図１の構成の圧縮機駆動装置においてロック状態が発生しているか否かを判定する処理を説明するフローチャートである。
【図５】インバータ制御部におけるキャリア周期ごとの割り込み処理を説明するフローチャートである。
【図６】図５のステップＳＰ４の処理を説明するフローチャートである。
【図７】図６のステップＳＰ２の処理を説明するフローチャートである。
【図８】図３に示す埋込磁石構造のブラシレスＤＣモータが正常動作している場合における電流波形と差電位の波形とを示す図である。
【図９】図３に示す埋込磁石構造のブラシレスＤＣモータにロック状態に起因する起動不良が発生した場合における電流波形と差電位の波形とを示す図である。
【図１０】図３に示す埋込磁石構造のブラシレスＤＣモータの起動時以外にロック状態が発生した場合における電流波形と差電位の波形とを示す図である。
【図１１】図２に示す表面磁石構造のブラシレスＤＣモータが正常動作している場合における電流波形と差電位の波形とを示す図である。
【図１２】図２に示す表面磁石構造のブラシレスＤＣモータにロック状態が発生した場合における電流波形と差電位の波形とを示す図である。
【図１３】この発明のロック検出方法の他の実施態様を説明するフローチャートである。
【図１４】この発明の圧縮機駆動装置におけるロック検出装置の一実施態様を示すブロック図である。
【図１５】この発明の圧縮機駆動装置におけるロック検出装置の他の実施態様を示すブロック図である。
【符号の説明】
２ インバータ ３ ブラシレスＤＣモータ
３ｅ 回転子 ３ｆ 永久磁石
３ｕ，３ｖ，３ｗ 固定子巻線 ４ 圧縮機
５ｕ，５ｖ，５ｗ 抵抗 ６ ローパスフィルタとして機能するオペアンプ
８ インバータ制御部 １４、２４ 状態判定部
Claims (3)
- インバータ（２）により制御されるブラシレスＤＣモータ（３）によって圧縮機（４）を駆動するシステムにおいて、
内部に永久磁石を埋め込んでなる回転子を含むブラシレスＤＣモータ（３）の固定子巻線（３ｕ）（３ｖ）（３ｗ）の中性点電位と、固定子巻線（３ｕ）（３ｖ）（３ｗ）と並列に接続された抵抗（５ｕ）（５ｖ）（５ｗ）の中性点電位との差電位を検出し、検出された差電位の周波数がブラシレスＤＣモータ（３）の運転周波数の３倍以外の周波数であることに応答して、圧縮機不良に起因するブラシレスＤＣモータ（３）のロックが発生していることを検出することを特徴とする圧縮機駆動装置におけるロック検出方法。 - インバータ（２）により制御されるブラシレスＤＣモータ（３）によって圧縮機（４）を駆動するシステムにおいて、
内部に永久磁石を埋め込んでなる回転子を含むブラシレスＤＣモータ（３）の固定子巻線（３ｕ）（３ｖ）（３ｗ）の中性点電位と、固定子巻線（３ｕ）（３ｖ）（３ｗ）と並列に接続された抵抗（５ｕ）（５ｖ）（５ｗ）の中性点電位との差電位を検出する差電位検出手段（６）と、差電位検出手段（６）により検出された差電位の周波数がブラシレスＤＣモータの運転周波数の３倍以外の周波数であるか否かを判定し、３倍以外の周波数であることに応答して、圧縮機不良に起因するブラシレスＤＣモータのロックが発生していると判定するロック判定手段（８）（１４）（２４）とを含むことを特徴とする圧縮機駆動装置におけるロック検出装置。 - インバータ（２）により制御されるブラシレスＤＣモータ（３）によって圧縮機（４）を駆動するシステムにおいて、
内部に永久磁石を埋め込んでなる回転子を含むブラシレスＤＣモータ（３）の固定子巻線（３ｕ）（３ｖ）（３ｗ）の中性点電位と、固定子巻線（３ｕ）（３ｖ）（３ｗ）と並列に接続された抵抗（５ｕ）（５ｖ）（５ｗ）の中性点電位との差電位を検出する差電位検出手段（６）と、差電位検出手段（６）により検出された差電位の振幅に基づいて圧縮機不良に起因するブラシレスＤＣモータ（３）のロックが発生しているか否かを判定するロック判定手段（８）（１４）（２４）とを含むことを特徴とする圧縮機駆動装置におけるロック検出装置。
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