JP4511682B2

JP4511682B2 - Control device for motor for compressor

Info

Publication number: JP4511682B2
Application number: JP2000110153A
Authority: JP
Inventors: 清隆角藤; 健司筒井; 英明今井
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-04-12
Filing date: 2000-04-12
Publication date: 2010-07-28
Anticipated expiration: 2020-04-12
Also published as: JP2001295769A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮機の駆動トルクと負荷トルクの不平衡に基づく回転振動を低減するための圧縮機用モータの制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
回転式圧縮機においては、吸入、圧縮、吐出の各行程における冷媒ガス圧の変化のために、定常的な負荷トルク変動が発生する。一方、圧縮機に設けられた駆動モータは、一回転中に一定な駆動トルクを発生するように運転されている。
このため、この回転式圧縮機では、上記駆動トルクと負荷トルクとの不平衡に起因した回転数変動（図４の点線を参照）を生じ、これが振動発生の要因になっている。なお、上記回転数変動に基づく振動は、運転回転数が低回転数域（例えば、２０〜３３ｒｐｓ）の場合に著しくなる。
そこで、回転部分の慣性モーメントを大きくする等の手段を講じて上記回転数の変動を抑制し、それによって、１回転中における定常的な負荷トルク変動に起因した振動を低減することが試みられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記力学的な回転数変動抑制手段では、十分な振動の抑制効果が得られず、しかも、構成が大型化するなどの不都合が発生する。
本発明の課題は、このような状況に鑑み、圧縮機の駆動トルクと負荷トルクの不平衡に起因して発生する回転振動を電気的な処理によって効果的に低減することができる圧縮機用モータの制御装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、圧縮機用モータの回転数偏差の平均値に対応する平均電圧指令に基づいて該モータの駆動電圧を制御するように構成された圧縮機用モータの制御装置であって、前記モータの回転角度を検出する角度検出手段と、圧縮機の１回転中の負荷トルクの変化パターンに対応したパターンで変化する係数を予め記憶させた記憶手段と、前記モータの回転角度に基づいて、該回転角度に対応する前記係数を前記記憶手段から出力させる手段と、前記記憶手段から出力される係数を前記平均電圧指令に乗じて、新たな電圧指令を形成する乗算手段と、を備える。
前記係数は、前記負荷トルクに追従するトルクの発生に必要なモータ駆動電圧に対応する電圧を、前記負荷トルクを平均した平均負荷トルクの発生に必要なモータ駆動電圧に対応する電圧で除すことによって設定される。
請求項２に係る発明では、外気温度を検出する温度検出手段がさらに設けられ、前記記憶手段には、前記係数の変化パターンとして、異なる外気温度に適応する複数の変化パターンが記憶され、前記複数の変化パターンのうち、前記温度検出手段で検出される外気温度に適応する変化パターンが選択して使用される。
請求項３に係る発明では、前記乗算手段が、前記モータの回転数が所定の回転数域よりも大きい場合に、前記記憶手段から出力される係数に代えて１を乗算する機能を備えている。
請求項４に係る発明では、前記圧縮機の１回転中の負荷トルクの変化パターンの位相よりも前記係数の変化パターンの位相が適宜角度進むように前記読出し手段が前記係数を出力させる。
請求項５に係る発明では、前記圧縮機駆動用モータがインバータの出力によって駆動されるＤＣブラシレスモータであり、前記指令電圧を前記インバータの制御に用いるようにしている。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明に係る圧縮機用モータの制御装置の実施形態を示す図１において、回転式圧縮機１は、インバータ２の出力によって駆動されるＤＣブラシレスモータ３と、このモータ３によって駆動される圧縮機本体４とを備えている。
【０００６】
図２に示すように、上記ＤＣブラシレスモータ３のロータ６には、Ｎ極に着磁された一対の磁石６ａおよびＳ極に着磁された一対の磁石６ｂがそれぞれロータシャフト７を中心とする対称位置に配設されている。なお、磁石６ａ，６ｂは、ロータ６の周方向に９０°の間隔をおいて交互に配列している。
【０００７】
上記ロータシャフト７には、前記圧縮機本体４のクランクシャフトを結合するためのキー溝７ａが設けられている。図２の状態では、上記キー溝７ａ側に位置するＮ極磁石６ａの周方向中心がステータ８に設けられたＶ１相巻線８ａの周方向中心と一致し、ロータシャフト７を挟んで反対の側に位置したＮ極磁石６ａの周方向中心が、ステータ８に設けられたＶ２相巻線８ｂの周方向中心と一致している。
【０００８】
上記状態でのキー溝７ａの方向をロータ６の回転角度０°として、上記モータ３をインバータ２の出力によって回転駆動すると、上記Ｖ１相巻線８ａおよびＶ２相巻線８ｂに図３に点線で示すような電圧が誘起される。そして、ロータ６の回転角度の変化に伴って、該ロータ６の磁極が図示のように変化する。
【０００９】
図１に示した回転角度・回転数検出部１０は、上記モータの誘起電圧に基づいてモータ３の回転角度および回転数を検出する。すなわち、図３に示すＶ相誘起電圧のゼロクロス点の間隔、つまり、該電圧の変化周期は、モータ３の回転数に応じて変化する。そこで、この回転角度・回転数検出部１０では、上記誘起電圧の周期に基づいてモータ３の回転数を検出する。
【００１０】
一方、モータ３の回転数は、負荷変動のために図４に点線もしくは実線で示すパターンで周期的に変動する。この変動パターンでは、０°前後の回転角度において回転数が極小値から上昇する傾向を示すが、このような傾向の回転数の上昇はモータ３が１回転する間において１回だけ発生する。そこで、上記回転角度・回転数検出部１０は、上記回転数の上昇期間に上記誘起電圧がゼロクロスした時点でモータ３の回転角度が０°であると認識し、かつ、その後に誘起電圧が１回目、２回目および３回目にゼロクロスする時点のモータ３の回転角度をそれぞれ９０°，１８０°および２７０°と認識する。
【００１１】
次に、制御開始指示部１１について説明する。前記圧縮機本体４が圧縮動作を開始するときのロータ６の回転角度は、予め機械的に決定されている。いま、説明の容易化を図るために、ロータ６の回転角度が０°である図２の状態において圧縮機本体４が圧縮動作を開始するものとすると、圧縮機１の負荷トルクは、該圧縮機１が１回転する間に図５に曲線で例示した態様で変動する。
【００１２】
後述するように、本発明に係る制御装置は、上記のように変動する圧縮機１の負荷トルクに見合ったトルクをモータ３が発生するように該モータ３を制御するものである。したがって、その制御を実現するためには、圧縮機本体４の圧縮動作開始タイミングを検出する必要がある。
【００１３】
そこで、制御開始支持部１１は、前記回転角度・回転数検出部１０によって検出されるモータ３の回転角度に基づいて、該回転角度が所定の圧縮開始角度（この例では、０°）になるタイミングを圧縮機本体４の圧縮動作開始タイミングとして検出し、上記圧縮開始角度よりもθ°だけ進んだ回転角度（図３参照）を制御開始回転角度として指示する。なお、上記進み角θ°は、制御の遅れを補償するために設定されたものである。
【００１４】
次に、電圧制御パターン偏差テーブル１２について説明する。図５に示すトルクＴ１〜Ｔ６は、６０°の間隔で分割した６つの回転角度区間における圧縮機１の負荷トルクの平均値をそれぞれ示している。
上記各負荷トルクＴ１〜Ｔ６の発生に必要なインバータ２の出力電圧は、それぞれ演算やシュミレーション等によって予め決定することができる。また、圧縮機１が１回転する間での平均負荷トルクを図５に示すＴ_avとすると、この平均負荷トルクＴ_avの発生に必要なインバータ２の出力電圧も演算やシュミレーション等によって予め決定することができる。
【００１５】
上記各平均トルクＴ１〜Ｔ６の発生に必要なインバータ２の出力電圧に対応する電圧をＶ１〜Ｖ６、上記平均負荷トルクＴ_avの発生に必要なインバータ２の出力電圧に対応する電圧をＶ_av とすると、上記電圧制御パターン偏差テーブル１２は、図６に示す関係、つまり、上記電圧Ｖ１〜Ｖ６を、それぞれ上記電圧Ｖ_avで除した制御係数値（Ｖ１／Ｖ_av）〜（Ｖ６／Ｖ_av）と、これ等の制御係数値に対応する各回転角度間隔との関係を記憶している。
【００１６】
減算部１３は、圧縮機１の目標回転数（モータ３０の目標回転数）と、回転数検出部１０によって検出される圧縮機１の実回転数との偏差を算出するものである。
また、Ｐ・Ｉ補償部１４は、この回転数偏差に比例・積分補償を施すものであり、圧縮機１の回転数偏差の平均値に対応する上記電圧Ｖ_avを平均電圧指令として出力する。
【００１７】
切換スイッチ素子１５は、圧縮機１の目標回転数が所定の低回転数域の回転数であるか否かを判断し、低回転数域の回転数である場合にオン動作する。そしてオン状態で電圧制御パターン偏差テーブル１２から読み出される制御係数値を選択し、オフ状態で設定部１６で設定された制御係数値１を選択する。
乗算部１７は、前記Ｐ・Ｉ補償部１４の出力（平均電圧指令）にスイッチ１５で選択された制御係数値を乗じる演算を実行し、その演算結果を電圧指令としてｕ，ｖ，ｗ位相切換え部１８に出力する。
【００１８】
ｕ，ｖ，ｗ位相切換え部１８は、ＰＷＭ信号生成手段を内蔵し、前記回転角度・回転数検出部１０によって検出される回転角度と上記電圧指令とに基づいて、該電圧指令信号をｕ，ｖ，ｗ電圧制御信号に変換する。なお、このｕ，ｖ，ｗ電圧制御信号は、インバータ２に加えられる。
【００１９】
以下、上記構成のモータ制御装置によるモータ３の具体的な制御について説明する。
いま、目標回転数が低回転数域の回転数よりも高い回転数に設定されているとすると、この場合、上記スイッチ素子１５がオフするので、乗算部１７においてＰ・Ｉ補償部１４の出力に係数１が乗じられることになり、その結果、該Ｐ・Ｉ補償部１４の出力がｕ，ｖ，ｗ位相切換え部１８に直接入力される。
【００２０】
すなわち、上記Ｐ・Ｉ補償部１４からは、減算部１３から出力される回転数偏差（図４参照）を平均した平均電圧指令が出力されるので、上記スイッチ素子１５がオフした状態では、この平均電圧指令がｕ，ｖ，ｗ位相切換え部１８に電圧指令として直接入力されることになる。
そこで、ｕ，ｖ，ｗ位相切換え部１８は、上記平均電圧指令に対応するｕ，ｖ，ｗ電圧制御信号をインバータ２に出力し、その結果、モータ３が前記平均トルクＴ_avを発生するように駆動される。
【００２１】
つぎに、目標回転数が低回転数域の回転数に設定されている場合について説明する。この場合には、上記スイッチ素子１５がオンするので、乗算部１７においてＰ・Ｉ補償部１４の出力に電圧制御パターン偏差テーブル１２の出力が乗じられることになる。
前記制御開始指示部１１は、圧縮機１の回転角度が図３に示した制御開始角度になるタイミングで偏差テーブル１２の記憶内容の読み出しを指示するので、偏差テーブル１２からは、上記回転角度が制御開始角度から６０°増分する度に図６に示す制御係数値（Ｖ１／Ｖ_av），（Ｖ２／Ｖ_av），・・・（Ｖ６／Ｖ_av）が順次出力される。
【００２２】
前記したように、Ｐ・Ｉ補償部１４は平均トルクＴ_avに対応する電圧Ｖ_avを出力するので、乗算部１７からは図６に示す電圧Ｖ１，Ｖ２，・・・Ｖ６が新たな電圧指令として順次出力されることになる。
この結果、モータ３のトルクは、圧縮機本体４が１回転する間、図５に示したように、Ｔ１，Ｔ２，・・・Ｔ６という態様で変化することになる。つまり、負荷トルクの変動に追従して変化することになる。
【００２３】
圧縮機１の振動は、図２に示した圧縮機の負荷トルクの変動に基づく回転変動よってもたらされるが、上記のようにモータ３のトルクを負荷トルクに追従して変化させれば、図４に実線で示すように回転数の変動が抑制されて、圧縮機１の振動が低減される。
なお、図３に示す制御開始角度を規定する進み角θ°は、モータ３のトルク制御が負荷トルクの変化に遅れないように適宜設定される。
【００２４】
上記実施形態では、圧縮機１が低回転数域の回転数で運転されているときのみに、モータ３のトルクを負荷トルクに追従させる制御（アクティブ制御）を実行しているが、このような制御を圧縮機１の全回転数域で実施することも可能である。しかし、以下の点を勘案した場合、上記の制御を低回転数域のみで実行することが有利である。
▲１▼ 上記のトルク追従制御を実行した場合には、インバータ２に流れる電流が増加するので、該インバータ２での損失が大きくなる虞がある。
▲２▼ 図７に示すように、圧縮機１の振動の値は、モータ３の回転数の二乗分の１の割合で低下する傾向を示す。
【００２５】
ところで、図５に示した負荷トルクの変動パターンは、ほぼ一定であるとみなすことができるが、例えば、外気温度が大きく異なる場合には多少変化することになる。そこで、異なる外気温度に適応する複数の制御係数値変化パターンを前記電圧制御パターン偏差テーブル１２に記憶させるとともに、上記外気温度を検出するセンサを設け、このセンサの検出温度に基づいて上記複数の制御係数値変化パターンの中からその検出温度に対応する制御係数値変化パターンを選択するようにしても良い。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、モータのトルクが圧縮機の負荷トルクに追従して変化するので、上記負荷トルクの変動に基づく圧縮機の回転変動、つまり、圧縮機の駆動トルクと負荷トルクの不平衡に起因して発生する回転振動が低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る圧縮機用モータの制御装置の実施形態を示すブロック図。
【図２】ＤＣブラシレスモータの構造を示す概念図。
【図３】圧縮開始角度と制御開始角度の関係およびモータの磁極変化の態様を例示したグラフ。
【図４】回転数変動の態様を例示したグラフ。
【図５】負荷トルクの変動パターンに対するモータの駆動トルクの変化パターンを例示したグラフ。
【図６】偏差テーブルの記憶内容を例示したグラフ。
【図７】圧縮機の回転数と振動値との関係を例示したグラフ。
【符号の説明】
１圧縮機
２インバータ
３モータ
４圧縮機本体
１０回転角度・回転数検出部
１１制御開始指示部
１２電圧制御パターン偏差テーブル
１３減算部
１４Ｐ・Ｉ補償部
１５切換スイッチ素子
１６設定部
１７乗算部
１８位相切換え部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a compressor motor control apparatus for reducing rotational vibration based on an imbalance between a driving torque and a load torque of a compressor.
[0002]
[Prior art]
In a rotary compressor, a steady load torque fluctuation occurs due to a change in refrigerant gas pressure in each of suction, compression, and discharge strokes. On the other hand, the drive motor provided in the compressor is operated so as to generate a constant drive torque during one rotation.
For this reason, in this rotary compressor, a rotational speed fluctuation (see the dotted line in FIG. 4) due to the unbalance between the drive torque and the load torque is generated, which is a factor of vibration generation. In addition, the vibration based on the rotation speed fluctuation becomes significant when the operation rotation speed is in a low rotation speed range (for example, 20 to 33 rps).
Therefore, an attempt has been made to suppress fluctuations in the rotational speed by taking measures such as increasing the moment of inertia of the rotating part, thereby reducing vibration caused by steady load torque fluctuations during one rotation. Yes.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described mechanical rotational speed fluctuation suppressing means cannot provide a sufficient vibration suppressing effect, and also causes inconveniences such as an increase in size.
In view of such a situation, an object of the present invention is to provide a motor for a compressor that can effectively reduce rotational vibration generated due to an imbalance between a driving torque and a load torque of the compressor by electrical processing. It is to provide a control device.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is a control apparatus for a compressor motor configured to control a drive voltage of the motor based on an average voltage command corresponding to an average value of a rotation speed deviation of the compressor motor. An angle detection means for detecting the rotation angle of the motor, a storage means for storing a coefficient that changes in a pattern corresponding to a load torque change pattern during one rotation of the compressor, and a rotation angle of the motor. based on, a means for outputting the coefficient corresponding to the rotation angle from the storage unit, by multiplying the coefficients output from said storage means to the average voltage command, and multiplying means for forming a new voltage command, the with Ru.
The coefficient is obtained by dividing the voltage corresponding to the motor driving voltage required for generating the torque following the load torque by the voltage corresponding to the motor driving voltage required for generating the average load torque obtained by averaging the load torque. Set by
In the invention according to claim 2, temperature detection means for detecting an outside air temperature is further provided, and the storage means stores a plurality of change patterns adapted to different outside air temperatures as the coefficient change patterns. Of these change patterns, a change pattern adapted to the outside air temperature detected by the temperature detecting means is selected and used.
In the invention according to claim 3, the multiplication means has a function of multiplying 1 instead of the coefficient output from the storage means when the rotational speed of the motor is larger than a predetermined rotational speed range. .
In the invention according to claim 4, the reading means outputs the coefficient so that the phase of the coefficient change pattern advances by an appropriate angle from the phase of the load torque change pattern during one rotation of the compressor.
In the invention according to claim 5, the compressor driving motor is a DC brushless motor driven by an output of an inverter, and the command voltage is used for controlling the inverter.
[0005]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In FIG. 1 showing an embodiment of a compressor motor control apparatus according to the present invention, a rotary compressor 1 includes a DC brushless motor 3 driven by the output of an inverter 2 and a compressor driven by the motor 3. And a main body 4.
[0006]
As shown in FIG. 2, the rotor 6 of the DC brushless motor 3 has a pair of magnets 6 a magnetized in the N pole and a pair of magnets 6 b magnetized in the S pole, each centered on the rotor shaft 7. They are arranged at symmetrical positions. The magnets 6 a and 6 b are alternately arranged at intervals of 90 ° in the circumferential direction of the rotor 6.
[0007]
The rotor shaft 7 is provided with a key groove 7 a for connecting the crankshaft of the compressor body 4. In the state of FIG. 2, the circumferential center of the N-pole magnet 6 a located on the key groove 7 a side coincides with the circumferential center of the V1-phase winding 8 a provided on the stator 8 and is opposite to the rotor shaft 7. The center in the circumferential direction of the N-pole magnet 6 a located on the side coincides with the center in the circumferential direction of the V2-phase winding 8 b provided on the stator 8.
[0008]
When the direction of the key groove 7a in the above state is set to the rotation angle 0 ° of the rotor 6 and the motor 3 is rotationally driven by the output of the inverter 2, the V1 phase winding 8a and the V2 phase winding 8b are shown by dotted lines in FIG. A voltage as shown is induced. As the rotation angle of the rotor 6 changes, the magnetic poles of the rotor 6 change as shown in the figure.
[0009]
The rotation angle / rotation number detection unit 10 shown in FIG. 1 detects the rotation angle and the rotation number of the motor 3 based on the induced voltage of the motor. That is, the interval between the zero-cross points of the V-phase induced voltage shown in FIG. 3, that is, the change period of the voltage changes according to the rotation speed of the motor 3. Therefore, the rotation angle / rotation number detection unit 10 detects the rotation number of the motor 3 based on the period of the induced voltage.
[0010]
On the other hand, the rotation speed of the motor 3 periodically varies in a pattern indicated by a dotted line or a solid line in FIG. 4 due to load variation. In this fluctuation pattern, the rotational speed tends to increase from the minimum value at a rotational angle of about 0 °. However, the increase in the rotational speed with such a tendency occurs only once during one rotation of the motor 3. Therefore, the rotation angle / rotation number detection unit 10 recognizes that the rotation angle of the motor 3 is 0 ° when the induced voltage crosses zero during the increase period of the rotation number, and thereafter the induced voltage becomes 1 The rotation angles of the motor 3 at the time of zero crossing at the second time, second time and third time are recognized as 90 °, 180 ° and 270 °, respectively.
[0011]
Next, the control start instruction unit 11 will be described. The rotation angle of the rotor 6 when the compressor body 4 starts the compression operation is mechanically determined in advance. For ease of explanation, assuming that the compressor body 4 starts the compression operation in the state of FIG. 2 where the rotation angle of the rotor 6 is 0 °, the load torque of the compressor 1 is the compression torque. While the machine 1 makes one revolution, it fluctuates in the manner illustrated by the curve in FIG.
[0012]
As will be described later, the control device according to the present invention controls the motor 3 so that the motor 3 generates a torque commensurate with the load torque of the compressor 1 that varies as described above. Therefore, in order to realize the control, it is necessary to detect the compression operation start timing of the compressor body 4.
[0013]
Therefore, the control start support unit 11 has a predetermined rotation start angle (0 ° in this example) based on the rotation angle of the motor 3 detected by the rotation angle / rotation number detection unit 10. The timing is detected as the compression operation start timing of the compressor body 4, and the rotation angle (see FIG. 3) advanced by θ ° from the compression start angle is indicated as the control start rotation angle. The advance angle θ ° is set to compensate for the control delay.
[0014]
Next, the voltage control pattern deviation table 12 will be described. Torques T <b> 1 to T <b> 6 shown in FIG. 5 indicate average values of load torque of the compressor 1 in six rotation angle sections divided at intervals of 60 °, respectively.
The output voltage of the inverter 2 necessary for generating the load torques T1 to T6 can be determined in advance by calculation, simulation, or the like. Further, assuming that the average load torque during one rotation of the compressor 1 is T _av shown in FIG. 5, the output voltage of the inverter 2 required for generating the average load torque T _av is also determined in advance by calculation, simulation, or the like. be able to.
[0015]
A voltage corresponding to the output voltage of the inverter 2 required the generation of the respective average torque T1 to T6 V1-V6, the voltage corresponding to the output voltage of the inverter 2 necessary occurrence of the average load torque T _av and V _av then, the voltage control pattern deviation table 12, the relationship shown in FIG. 6, that is, the voltage V1-V6, the control coefficient values respectively divided by the voltage _{_{V av (V1 / V av)}} ~ (V6 / V av) And the relationship between the rotation angle intervals corresponding to these control coefficient values.
[0016]
The subtractor 13 calculates a deviation between the target rotational speed of the compressor 1 (target rotational speed of the motor 30) and the actual rotational speed of the compressor 1 detected by the rotational speed detector 10.
The P / I compensation unit 14 performs proportional / integral compensation on the rotation speed deviation, and outputs the voltage V _av corresponding to the average value of the rotation speed deviations of the compressor 1 as an average voltage command.
[0017]
The changeover switch element 15 determines whether or not the target rotational speed of the compressor 1 is a rotational speed in a predetermined low rotational speed range, and turns on when the rotational speed is in a low rotational speed range. Then, the control coefficient value read from the voltage control pattern deviation table 12 is selected in the on state, and the control coefficient value 1 set by the setting unit 16 is selected in the off state.
The multiplication unit 17 performs an operation of multiplying the output (average voltage command) of the P / I compensation unit 14 by the control coefficient value selected by the switch 15, and uses the calculation result as a voltage command to switch the u, v, and w phases. To the unit 18.
[0018]
The u, v, w phase switching unit 18 incorporates a PWM signal generation means, and based on the rotation angle detected by the rotation angle / rotation number detection unit 10 and the voltage command, the voltage command signal is converted to u, Conversion into v and w voltage control signals. This u, v, w voltage control signal is applied to the inverter 2.
[0019]
Hereinafter, specific control of the motor 3 by the motor control device having the above configuration will be described.
Now, assuming that the target rotational speed is set to a rotational speed higher than the rotational speed in the low rotational speed range, in this case, the switching element 15 is turned off, so that the output of the P · I compensation section 14 is output in the multiplication section 17. Is multiplied by a coefficient 1, and as a result, the output of the P · I compensation unit 14 is directly input to the u, v, w phase switching unit 18.
[0020]
That is, since the P / I compensation unit 14 outputs an average voltage command that averages the rotation speed deviation (see FIG. 4) output from the subtraction unit 13, when the switching element 15 is turned off, The average voltage command is directly input to the u, v, w phase switching unit 18 as a voltage command.
Therefore, the u, v, w phase switching unit 18 outputs a u, v, w voltage control signal corresponding to the average voltage command to the inverter 2, and as a result, the motor 3 generates the average torque T _av. Driven by.
[0021]
Next, the case where the target rotational speed is set to the rotational speed in the low rotational speed range will be described. In this case, since the switching element 15 is turned on, the output of the voltage control pattern deviation table 1 2 is multiplied by the output of the P · I compensation unit 14 in the multiplier 17.
Said control start instruction unit 11, since the rotation angle of the compressor 1 instructs the reading of the contents of the deviation table 1 2 at the timing becomes the control start angle shown in FIG. 3, from the deviation table 1 2, the rotary Control coefficient values (V1 / V _av ), (V2 / V _av ),... (V6 / V _av ) shown in FIG. 6 are sequentially output every time the angle is increased by 60 ° from the control start angle.
[0022]
As described above, since the P / I compensation unit 14 outputs the voltage V _av corresponding to the average torque T _av , the voltages V1, V2,... V6 shown in FIG. Are sequentially output.
As a result, the torque of the motor 3 changes in a manner of T1, T2,... T6 as shown in FIG. That is, it changes following the fluctuation of the load torque.
[0023]
The vibration of the compressor 1 is caused by the rotational fluctuation based on the fluctuation of the load torque of the compressor shown in FIG. 2, but if the torque of the motor 3 is changed to follow the load torque as described above, FIG. As shown by a solid line, fluctuations in the rotational speed are suppressed, and vibration of the compressor 1 is reduced.
Note that the advance angle θ ° that defines the control start angle shown in FIG. 3 is set as appropriate so that the torque control of the motor 3 is not delayed by a change in the load torque.
[0024]
In the above-described embodiment, control (active control) for causing the torque of the motor 3 to follow the load torque is executed only when the compressor 1 is operated at a rotational speed in a low rotational speed range. It is also possible to carry out the control over the entire rotation speed range of the compressor 1. However, when the following points are taken into consideration, it is advantageous to execute the above control only in the low rotation speed range.
(1) When the torque follow-up control described above is executed, the current flowing through the inverter 2 increases, so that the loss in the inverter 2 may increase.
(2) As shown in FIG. 7, the vibration value of the compressor 1 tends to decrease at a ratio of 1 / square of the rotational speed of the motor 3.
[0025]
By the way, the fluctuation pattern of the load torque shown in FIG. 5 can be considered to be almost constant, but, for example, when the outside air temperature is greatly different, it slightly changes. Therefore, different multiple control coefficient values change pattern to adapt to the outside air temperature causes stored in the voltage control pattern deviation table 1 2, a sensor for detecting the outside air temperature, a plurality of the based on the detected temperature of the sensor You may be selected to control coefficient value change pattern corresponding to the detected temperature from the control factor value change pattern.
[0026]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the torque of the motor changes following the load torque of the compressor, the rotation fluctuation of the compressor based on the fluctuation of the load torque, that is, the imbalance between the compressor drive torque and the load torque is caused. Rotational vibration generated due to this is reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a compressor motor control apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a conceptual diagram showing the structure of a DC brushless motor.
FIG. 3 is a graph illustrating the relationship between the compression start angle and the control start angle and the mode of change in the magnetic pole of the motor.
FIG. 4 is a graph illustrating an example of how the rotational speed varies.
FIG. 5 is a graph illustrating a change pattern of a motor drive torque with respect to a load torque change pattern;
FIG. 6 is a graph illustrating the contents stored in a deviation table.
FIG. 7 is a graph illustrating the relationship between the rotation speed and the vibration value of the compressor.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Compressor 2 Inverter 3 Motor 4 Compressor main body 10 Rotation angle / rotation number detection part 11 Control start instruction part 12 Voltage control pattern deviation table 13 Subtraction part 14 P / I compensation part 15 Changeover switch element 16 Setting part 17 Multiplication part 18 Phase switching part

Claims

圧縮機用モータの回転数偏差の平均値に対応する平均電圧指令に基づいて該モータの駆動電圧を制御するように構成された圧縮機用モータの制御装置であって、
前記モータの回転角度を検出する角度検出手段と、
圧縮機の１回転中の負荷トルクの変化パターンに対応したパターンで変化する係数を予め記憶させた記憶手段と、
前記モータの回転角度に基づいて、該回転角度に対応する前記係数を前記記憶手段から出力させる読出し手段と、
前記記憶手段から出力される係数を前記平均電圧指令に乗じて、新たな電圧指令を形成する乗算手段と、を備え、
前記係数は、前記負荷トルクに追従するトルクの発生に必要なモータ駆動電圧に対応する電圧を、前記負荷トルクを平均した平均負荷トルクの発生に必要なモータ駆動電圧に対応する電圧で除すことによって設定される、ことを特徴とする圧縮機用モータの制御装置。A compressor motor control device configured to control a drive voltage of the motor based on an average voltage command corresponding to an average value of rotation speed deviations of the compressor motor,
Angle detection means for detecting the rotation angle of the motor;
Storage means for storing in advance a coefficient that changes in a pattern corresponding to a change pattern of load torque during one rotation of the compressor;
Reading means for outputting the coefficient corresponding to the rotation angle from the storage means based on the rotation angle of the motor;
Multiplying means that multiplies the average voltage command by a coefficient output from the storage means to form a new voltage command, and
The coefficient is obtained by dividing the voltage corresponding to the motor driving voltage required for generating the torque following the load torque by the voltage corresponding to the motor driving voltage required for generating the average load torque obtained by averaging the load torque. It is the control apparatus for a motor for a compressor, characterized in that set by.

外気温度を検出する温度検出手段が更に設けられ、
前記記憶手段には、前記係数の変化パターンとして、異なる外気温度に適応する複数の変化パターンが記憶され、
前記複数の変化パターンのうち、前記温度検出手段で検出される外気温度に適応する変化パターンが選択して使用されることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機用モータの制御装置。 Temperature detecting means for detecting the outside air temperature is further provided;
The storage means stores a plurality of change patterns adapted to different outside air temperatures as the coefficient change patterns,
2. The compressor motor control device according to claim 1 , wherein a change pattern adapted to an outside air temperature detected by the temperature detection unit is selected and used from among the plurality of change patterns .

前記乗算手段は、前記モータの回転数が所定の回転数域よりも大きい場合に、前記記憶手段から出力される係数に代えて１を乗算する機能を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の圧縮機用モータの制御装置。 3. The multiplication means has a function of multiplying by 1 instead of the coefficient output from the storage means when the rotation speed of the motor is larger than a predetermined rotation speed range. The control apparatus of the motor for compressors as described in 2.

前記読出し手段は、前記圧縮機の１回転中の負荷トルクの変化パターンの位相よりも前記係数の変化パターンの位相が適宜角度進むように前記係数を出力させることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の圧縮機用モータの制御装置。 4. The reading means outputs the coefficient so that the phase of the coefficient change pattern advances by an appropriate angle from the phase of the load torque change pattern during one rotation of the compressor. The control apparatus of the motor for compressors in any one of.

前記圧縮機駆動用モータがインバータの出力によって駆動されるＤＣブラシレスモータであり、前記指令電圧を前記インバータの制御に用いたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の圧縮機用モータの制御装置。 5. The compressor for a compressor according to claim 1, wherein the compressor driving motor is a DC brushless motor driven by an output of an inverter, and the command voltage is used for controlling the inverter. Motor control device.