JP4513445B2 - Method and apparatus for controlling compressor driving motor - Google Patents
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Description
本発明は、例えばヒートポンプサイクル等に使用される圧縮機を駆動するためのモータの制御方法およびその装置に関するものである。 The present invention relates to a motor control method and apparatus for driving a compressor used in, for example, a heat pump cycle.
従来、圧縮機等を駆動するモータの制御装置として、例えば特許文献1に示されるものが知られている。即ち、このモータの制御装置においては、モータ駆動電圧を基準とした複数の位相期間中のモータコイル電流検出値を積算し、各位相期間での積算値の比を算出して位相差情報を検出し、位相差情報を所定の値に制御してモータを駆動するものであって、位相差情報から検出されるモータの負荷トルクの変動に対応して、負荷トルク変動補正信号を出力し、モータを駆動するようにしている。
しかしながら、負荷トルクの変動を検出するための位相差情報を電流検出値の積算値(積分値)を基にしているので、電流検出のための高精度な電流センサを必要とすると共に、その演算が複雑となる。 However, since the phase difference information for detecting the fluctuation of the load torque is based on the integrated value (integrated value) of the detected current value, a highly accurate current sensor for detecting the current is required and its calculation is performed. Becomes complicated.
本発明の目的は、上記問題に鑑み、簡便な方法で負荷トルク変動を推定し、それに追従した作動を可能とする圧縮機駆動用モータの制御方法およびその装置を提供することにある。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a control method and an apparatus for a compressor driving motor that can estimate the load torque fluctuation by a simple method and can operate following the fluctuation.
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。 In order to achieve the above object, the present invention employs the following technical means.
請求項1に記載の発明では、圧縮機駆動用モータの制御方法であって、目標となる目標電流と電圧との位相差を目標位相差として決定し、設定すべき回転数を基準として目標電流の目標電流位相を設定し、目標位相差と目標電流位相とを基に、圧縮機(210)を駆動するモータ(200)への印加電圧を制御し、目標電流位相とモータ(200)に供給される電流から検出される検出電流位相とから電流位相誤差を検出し、圧縮機(210)の一回転を所定数の区間に分割し、各々の区間における電流位相誤差の変動パターンと、予め記憶された圧縮機(210)の一回転当たりの電圧補正パターンとを比較して、電圧補正パターンを電流位相誤差の変動パターンの位相に合わせた後、合わせられた電圧補正パターンに応じて、圧縮機(210)の一回転中の印加電圧補正量を決定し、印加電圧補正量に基づき印加電圧を補正してモータ(200)を作動させることを特徴としている。 According to the first aspect of the present invention, there is provided a method for controlling a compressor driving motor, wherein a phase difference between a target current and a voltage to be a target is determined as a target phase difference, and the target current is determined based on a rotation speed to be set. The target current phase is set, the applied voltage to the motor (200) that drives the compressor (210) is controlled based on the target phase difference and the target current phase, and the target current phase and the motor (200) are supplied. Current phase error is detected from the detected current phase detected from the detected current, one rotation of the compressor (210) is divided into a predetermined number of sections, and the fluctuation pattern of the current phase error in each section is stored in advance. And comparing the voltage correction pattern with the phase of the fluctuation pattern of the current phase error after comparing with the voltage correction pattern per rotation of the compressed compressor (210) , the compressor according to the adjusted voltage correction pattern (2 0) to determine the applied voltage correction amount during one rotation of the is characterized by operating the motor (200) by correcting the applied voltage based on the applied voltage correction amount.
これにより、目標電流位相と検出電流位相との差によって得られる電流位相誤差を位相差情報としているので、上記の特許文献1で説明したような、高精度の電流検出手段や複雑な演算を必要とせずに電流位相誤差(位相差情報)を得ることができる。そして、圧縮機(210)の作動時において一回転当りに変動する変動トルクは、上記の電流位相誤差に相関するものであって、変動トルク、即ち電流位相誤差に対応する印加電圧補正量を持ってモータ(200)への印加電圧を制御することで、変動トルクに見合ったモータ(200)の出力トルクが得られることになる。
また、電流位相誤差による負荷トルク変動推定から、印加電圧位相と圧縮機(210)の位置関係を特定でき、位相ずれによる補正ミスを無くすことができ、振動、騒音の悪化を防止し、且つ起動初期からの確実なトルク補正が可能となる。
As a result, the current phase error obtained by the difference between the target current phase and the detected current phase is used as the phase difference information. Therefore, highly accurate current detecting means and complicated calculations as described in
In addition, the positional relationship between the applied voltage phase and the compressor (210) can be identified from the estimation of load torque fluctuation due to current phase error, correction errors due to phase shift can be eliminated, vibration and noise deterioration can be prevented, and startup Reliable torque correction from the beginning is possible.
総じて、簡便な方法で圧縮機(210)の負荷トルク変動を推定し、それに追従したモータ(200)の作動が可能となり、圧縮機(210)の振動や騒音を低減することができる。 In general, it is possible to estimate the load torque fluctuation of the compressor (210) by a simple method and to operate the motor (200) following the fluctuation, and to reduce the vibration and noise of the compressor (210).
請求項2に記載の発明では、圧縮機駆動用モータの制御方法であって、目標となる目標電流と電圧との位相差を目標位相差として決定し、設定すべき回転数を基準として目標電流の目標電流位相を設定し、目標位相差と目標電流位相とを基に、圧縮機(210)を駆動するモータ(200)の印加電圧を制御し、印加電圧の印加電圧位相とモータ(200)に供給される電流から検出される検出電流位相とから、電圧電流位相差を検出し、目標位相差と電圧電流位相差とを比較し、位相差誤差を検出し、圧縮機(210)の一回転を所定数の区間に分割し、各々の区間における位相差誤差の変動パターンと、予め記憶された圧縮機(210)の一回転当たりの電圧補正パターンとを比較して、電圧補正パターンを位相差誤差の変動パターンの位相に合わせた後、合わせられた電圧補正パターンに応じて、圧縮機(210)の一回転中の印加電圧補正量を決定し、印加電圧補正量に基づき印加電圧を補正してモータ(200)を作動させることを特徴としている。 According to the second aspect of the present invention, there is provided a method for controlling a compressor driving motor, wherein a phase difference between a target current and a voltage as a target is determined as a target phase difference, and the target current is determined based on a rotation speed to be set. , The applied voltage of the motor (200) that drives the compressor (210) is controlled based on the target phase difference and the target current phase, and the applied voltage phase of the applied voltage and the motor (200) are controlled. The voltage / current phase difference is detected from the detected current phase detected from the current supplied to the compressor, the target phase difference is compared with the voltage / current phase difference, the phase difference error is detected, and one of the compressors (210) is detected. The rotation is divided into a predetermined number of sections, and the fluctuation pattern of the phase difference error in each section is compared with the voltage correction pattern per rotation of the compressor (210) stored in advance to determine the voltage correction pattern. Variation pattern of phase difference error After adjusting the phases, depending on the voltage correction pattern that has been combined, the applied voltage correction amount during one rotation of the compressor (210) determining, by correcting the applied voltage based on the applied voltage correction motor (200) It is characterized by operating.
これにより、位相差誤差は、請求項1に記載の電流位相誤差に等価なものとして得ることができるので、請求項1に記載の発明と同様の効果を得ることができる。
As a result, the phase difference error can be obtained as equivalent to the current phase error described in
請求項3に記載の発明では、検出電流位相の検出タイミングを電流ゼロクロス点とすることを特徴としている。
The invention according to
これにより、容易に且つ適切な検出電流位相の検出タイミングを設定することができる。 Thereby, the detection timing of a suitable detection current phase can be set easily.
尚、検出電流位相の検出タイミングについては、請求項4に記載の発明のように、相電流のクロス点としても良い。 The detection timing of the detection current phase may be a cross point of the phase current as in the fourth aspect of the invention.
また、請求項5に記載の発明のように、検出電流位相の検出タイミングをPWM周期に同期させるものとしても良く、これにより、より正確な負荷変動検出と電圧補正が可能となる。
Further, the detection timing of the detected current phase may be synchronized with the PWM cycle as in the invention described in
請求項3、請求項4に記載の発明において、分割される区間の数は、例えば変動の小さい区間はまとめる等、必要に応じて間引きして対応しても良く、請求項6に記載の発明のように、モータ(200)は、2N(N=1、2、3・・・)のロータ磁極を有するものにおいて、分割される所定数の区間を1を除く6N以下とすることができる。
In the inventions according to
これにより、演算負荷を減らすことができる。 Thereby, calculation load can be reduced.
請求項7に記載の発明のように、起動時は、各々の区間における電流位相誤差、あるいは位相差誤差に応じて、圧縮機(210)の一回転中の印加電圧補正量を決定し、印加電圧補正量に基づきモータ(200)を作動させ、
所定時間あるいは所定回転数に達した後に、合わせられた電圧補正パターンに応じて、圧縮機(210)の一回転中の印加電圧補正量を決定し、この印加電圧補正量に基づき印加電圧を補正してモータ(200)を作動させるようにしても良い。
As in the seventh aspect of the invention , at the time of start-up , an applied voltage correction amount during one rotation of the compressor (210) is determined according to a current phase error or a phase difference error in each section, and applied. Operate the motor (200) based on the voltage correction amount,
After reaching a predetermined time or a predetermined number of revolutions, an applied voltage correction amount during one rotation of the compressor (210) is determined according to the adjusted voltage correction pattern, and the applied voltage is corrected based on the applied voltage correction amount. Then, the motor (200) may be operated.
請求項8に記載の発明では、圧縮機駆動用モータの制御装置であって、目標となる目標電流および電圧の位相差を目標位相差として決定する目標位相差制御部(120)と、設定すべき回転数を基準として目標電流の目標電流位相を設定する目標電流位相設定部(130)と、目標位相差制御部(120)によって決定される目標位相差、および目標電流位相設定部(130)によって設定される目標電流位相を基に、圧縮機(210)を駆動するモータ(200)への印加電圧を制御するモータ印加電圧波形生成部(140)と、モータ印加電圧波形生成部(140)によってモータ(200)に供給される電流を検出する電流検出部(150)と、目標電流位相設定部(130)で設定される目標電流位相、および電流検出部(150)によって検出される検出電流位相から電流位相誤差を検出する位相誤差情報検出部(160)と、圧縮機(210)の一回転を所定数の区間に分割し、各々の区間における位相誤差情報検出部(160)からの電流位相誤差の変動パターンと、予め記憶された圧縮機(210)の一回転当たりの電圧補正パターンとを比較して、電圧補正パターンを電流位相誤差の変動パターンの位相に合わせた後、合わせられた電圧補正パターンに応じて、圧縮機(210)の一回転中の印加電圧補正量を決定すると共に、印加電圧補正量をモータ印加電圧波形生成部(140)に出力して印加電圧を補正させる電圧補正量演算部(170)とを有することを特徴としている。 According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a control device for a compressor driving motor, and a target phase difference control unit (120) for determining a target target current and voltage phase difference as a target phase difference, A target current phase setting unit (130) for setting a target current phase of the target current with reference to the number of revolutions, a target phase difference determined by the target phase difference control unit (120), and a target current phase setting unit (130) The motor applied voltage waveform generation unit (140) for controlling the applied voltage to the motor (200) that drives the compressor (210) based on the target current phase set by the motor, and the motor applied voltage waveform generation unit (140) A current detection unit (150) for detecting a current supplied to the motor (200), a target current phase set by the target current phase setting unit (130), and a current detection unit (150) Therefore, the phase error information detector (160) for detecting the current phase error from the detected current phase, and one rotation of the compressor (210) are divided into a predetermined number of sections, and the phase error information detector in each section The fluctuation pattern of the current phase error from (160) is compared with the voltage correction pattern per rotation stored in advance in the compressor (210), and the voltage correction pattern is matched to the phase of the fluctuation pattern of the current phase error. After that, the applied voltage correction amount during one rotation of the compressor (210) is determined according to the adjusted voltage correction pattern , and the applied voltage correction amount is output to the motor applied voltage waveform generation unit (140). And a voltage correction amount calculation unit (170) for correcting the applied voltage.
これにより、請求項1に記載の制御を可能とする装置とすることができる。
Thereby, it can be set as the apparatus which enables the control of
請求項9に記載の発明では、圧縮機駆動用モータの制御装置であって、目標となる目標電流および電圧の位相差を目標位相差として決定する目標位相差制御部(120)と、設定すべき回転数を基準として目標電流の目標電流位相を設定する目標電流位相設定部(130)と、目標位相差制御部(120)によって決定される目標位相差、および目標電流位相設定部(130)によって設定される目標電流位相を基に、圧縮機(210)を駆動するモータ(200)への印加電圧を制御するモータ印加電圧波形生成部(140)と、モータ印加電圧波形生成部(140)によってモータ(200)に供給される電流を検出する電流検出部(150)と、モータ印加電圧波形生成部(140)によって印加される印加電圧の印加電圧位相、および電流検出部(150)によって検出される検出電流位相から電圧電流位相差を検出する電圧電流位相差検出部(161)と、目標位相差制御部(120)によって決定される目標位相差、および電圧電流位相差検出部(161)によって検出される電圧電流位相差を比較し、位相差誤差を検出する位相差誤差検出部(162)と、圧縮機(210)の一回転を所定数の区間に分割し、各々の区間における位相差誤差検出部(162)からの位相差誤差の変動パターンと、予め記憶された圧縮機(210)の一回転当たりの電圧補正パターンとを比較して、電圧補正パターンを位相差誤差の変動パターンの位相に合わせた後、合わせられた電圧補正パターンに応じて、圧縮機(210)の一回転中の印加電圧補正量を決定すると共に、印加電圧補正量をモータ印加電圧波形生成部(140)に出力して印加電圧を補正させる電圧補正量演算部(170)とを有することを特徴としている。 According to the ninth aspect of the present invention, there is provided a control device for a compressor driving motor, and a target phase difference control unit (120) for determining a target target current and voltage phase difference as a target phase difference, A target current phase setting unit (130) for setting a target current phase of the target current with reference to the number of revolutions, a target phase difference determined by the target phase difference control unit (120), and a target current phase setting unit (130) The motor applied voltage waveform generation unit (140) for controlling the applied voltage to the motor (200) that drives the compressor (210) based on the target current phase set by the motor, and the motor applied voltage waveform generation unit (140) A current detector (150) for detecting a current supplied to the motor (200) by the motor, an applied voltage phase of the applied voltage applied by the motor applied voltage waveform generator (140), and A voltage / current phase difference detector (161) for detecting a voltage / current phase difference from a detected current phase detected by the current detector (150), a target phase difference determined by the target phase difference controller (120), and a voltage The voltage / current phase difference detected by the current phase difference detection unit (161) is compared, and the phase difference error detection unit (162) for detecting the phase difference error and one rotation of the compressor (210) are set to a predetermined number of intervals. Voltage correction is performed by comparing the fluctuation pattern of the phase difference error from the phase difference error detection unit (162) in each section with the voltage correction pattern per rotation stored in advance in the compressor (210). after the combined pattern to the phase of the variation pattern of the phase difference error, depending on the voltage correction pattern which is combined, and determines the applied voltage correction amount during one rotation of the compressor (210), applied electric Is characterized by having a voltage correction amount computing unit for correcting (170) the applied voltage and outputs the correction amount to the motor applied voltage waveform generator (140).
これにより、請求項2に記載の制御を可能とする装置とすることができる。
Thereby, it can be set as the apparatus which enables the control of
請求項10に記載の発明では、電流検出部(150)は、検出電流位相の検出タイミングを電流ゼロクロス点とすることを特徴としている。
The invention according to
これにより、請求項3に記載の制御を可能とする装置とすることができる。
Thereby, it can be set as the apparatus which enables the control of
請求項11に記載の発明では、電流検出部(150)は、検出電流位相の検出タイミングを相電流のクロス点とすることを特徴としている。
The invention according to
これにより、請求項4に記載の制御を可能とする装置とすることができる。
Thereby, it can be set as the apparatus which enables the control of
請求項12に記載の発明では、電流検出部(150)は、検出電流位相の検出タイミングをPWM周期に同期させることを特徴としている。
The invention according to
これにより、請求項5に記載の制御を可能とする装置とすることができる。
Thereby, it can be set as the apparatus which enables the control of
請求項13に記載の発明では、モータ(200)は、2N(N=1、2、3・・・)のロータ磁極を有し、電圧補正量演算部(170)は、所定数の区間を1を除く6N以下に分割することを特徴としている。 In the invention according to claim 13 , the motor (200) has 2N (N = 1, 2, 3,...) Rotor magnetic poles, and the voltage correction amount calculation unit (170) has a predetermined number of sections. It is characterized by being divided into 6N or less excluding 1.
これにより、請求項6に記載の制御を可能とする装置とすることができる。
Thereby, it can be set as the apparatus which enables the control of
請求項14に記載の発明では、電圧補正量演算部(170)は、起動時は、各々の区間における位相誤差情報検出部(160)からの電流位相誤差、あるいは位相差誤差検出部(162)からの位相差誤差に応じて、圧縮機(210)の一回転中の印加電圧補正量を決定すると共に、印加電圧補正量をモータ印加電圧波形生成部(140)に出力して印加電圧を補正させ、
所定時間あるいは所定回転数に達した後に、合わせられた電圧補正パターンによる印加電圧補正量をモータ印加電圧波形生成部(140)に出力して印加電圧を補正させることを特徴としている。
According to the fourteenth aspect of the present invention, the voltage correction amount calculation unit (170) at the time of activation starts the current phase error from the phase error information detection unit (160) or the phase difference error detection unit (162) in each section. The applied voltage correction amount during one rotation of the compressor (210) is determined in accordance with the phase difference error from the output of the compressor, and the applied voltage correction amount is output to the motor applied voltage waveform generation unit (140) to correct the applied voltage. Let
After reaching a predetermined time or a predetermined number of revolutions, the applied voltage correction amount based on the adjusted voltage correction pattern is output to the motor applied voltage waveform generation unit (140) to correct the applied voltage.
これにより、請求項7に記載の制御を可能とする装置とすることができる。
Thereby, it can be set as the apparatus which enables the control of
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows a corresponding relationship with the specific means of embodiment description mentioned later.
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態を図1〜図7に示す図面に基づいて説明する。尚、図1は圧縮機駆動用モータの制御装置100を示すブロック図、図2は電圧、電流における位相差情報を示す説明図、図3は検出電流位相の検出タイミングを示す説明図、図4は圧縮機210の圧縮角度に対する平均トルク、負荷トルク、回転数を示すグラフ、図5は出力トルクの変動に対する電流位相のずれの関係を示すグラフ、図6は圧縮機210の圧縮角度上の所定区間における負荷トルクに対応する電流位相誤差を示すグラフ、図7は印加電圧補正量を算出するためのフローチャートである。
(First embodiment)
1st Embodiment of this invention is described based on drawing shown in FIGS. 1 is a block diagram showing a compressor drive
本発明の圧縮機駆動用モータの制御装置(以下、モータ制御装置)100は、図1に示すように、以下説明する各機能部110〜180を有しており、圧縮機210を駆動するモータ200の作動を制御するものである。モータ200は、3相ブラシレス直流の同期モータ(ここではロータは4極としている)であり、また、圧縮機210は、ここでは、給湯器(図示せず)用のヒートポンプサイクル中に配設されるものとしている。
As shown in FIG. 1, a compressor driving motor control device 100 (hereinafter, referred to as a motor control device) 100 according to the present invention includes
モータ制御装置100は、電圧振幅制御部110、目標位相差制御部120、目標電流位相設定部130、モータ印加電圧波形生成部140、電流検出部150、位相誤差情報検出部160、電圧補正量演算部170、電流振幅情報検出部180を有するCPUとして形成されている。
The
電圧振幅制御部110は、図示しない給湯器(ヒートポンプサイクル)を制御する給湯器制御部から出力される圧縮機210作動時の設定すべき回転数信号、および後述する電圧補正量演算部170からの印加電圧補正量信号に基づいて電圧振幅を決定する。
The voltage
目標位相差制御部120は、上記回転数信号、および後述する電流振幅情報検出部180からの電流振幅信号に基づいて、図2に示すように、目標とすべき電流(目標電流)と電圧との位相差、即ち目標位相差(図2中では時間的な位相差αとして表示)を決定する。尚、目標位相差制御部120は、予め、回転数および電流値(電流振幅)に対するモータ200作動時の効率を最適とする目標位相差マップを持っており、この目標位相差マップから目標位相差を決定するようにしている。
The target phase
目標電流位相設定部130は、上記回転数信号を基準とする目標電流の位相、即ち目標電流位相(図2)を設定(更新)する。
The target current
モータ印加電圧波形生成部140は、上記電圧振幅信号、目標位相差信号、目標電流位相信号に基づいて印加電圧波形を制御して、モータ200に供給する(電圧のパルス幅を変調するいわゆるPWM出力制御)。
The motor applied voltage
モータ印加電圧波形生成部140からモータ200に接続される3相の結線(U相、V相、W相)のうち、いずれか2相の結線には実電流を検出する電流検出部(電流センサ)150が設けられており、各電流検出部150で検出された検出電流信号は、後述する位相誤差情報検出部160、および電流振幅情報検出部180に入力されるようにしている。
Of the three-phase connections (U-phase, V-phase, W-phase) connected from the motor applied voltage
位相誤差情報検出部160は、上記目標電流位相設定部130からの目標電流位相信号と、電流検出部150からの検出電流信号とから、位相差情報として電流位相誤差(以下、位相誤差)を検出し(図2では時間的な位相誤差Δθとして表示)、この位相誤差信号を電圧補正量演算部170に出力する。
The phase error
尚、位相誤差の検出タイミングは、検出電流の電流ゼロクロス点としており、電気角としては、図2中の1)の場合は、位相誤差=検出電流の電流ゼロクロス時の目標電流位相、として得られ、また、図2中の2)の場合は、位相誤差=(検出電流の電流ゼロクロス時の目標電流位相−180度)、として得られる。 The detection timing of the phase error is the current zero cross point of the detection current. In the case of 1) in FIG. 2, the electrical angle is obtained as: phase error = target current phase at current zero cross of the detection current. In the case of 2) in FIG. 2, the phase error = (target current phase at current zero crossing of detected current−180 degrees) is obtained.
そして、4極モータの場合、図3に示すように、3相の電流がゼロクロスする点は電気角60度毎、即ち機械角30度毎に得られるため、モータ200(圧縮機210)一回転分が12区間に分割され、一回転当り12個の位相誤差信号が得られることになる。 In the case of a 4-pole motor, as shown in FIG. 3, the point at which the three-phase current crosses zero is obtained every 60 degrees of electrical angle, that is, every 30 degrees of mechanical angle, so the motor 200 (compressor 210) rotates once. The minute is divided into 12 sections, and 12 phase error signals are obtained per rotation.
電圧補正量演算部170は、上記位相誤差信号に対応する印加電圧補正量(位相誤差と印加電圧補正量との関係およびその技術的意味については後述する)を決定し、この印加電圧補正量信号を電圧振幅制御部110に出力する。
The voltage correction amount calculation unit 170 determines an applied voltage correction amount (the relationship between the phase error and the applied voltage correction amount and its technical meaning will be described later) corresponding to the phase error signal, and this applied voltage correction amount signal Is output to the voltage
電流振幅検出部180は、電流検出部150からの検出電流信号を基に、実際にモータ200に供給されている電流の電流振幅を検出し、この電流振幅信号を目標位相差制御部120に出力する。
The
次に、上記構成に基づくモータ制御装置100の作動について説明する。図示しない給湯器制御部からの回転数信号に基づいて、まず、電圧振幅制御部110、目標位相差制御部120、目標電流位相設定部130によって、それぞれ、電圧振幅、目標位相差、目標電流位相が決定され、モータ印加電圧波形生成部140で印加電圧が制御され、モータ200が作動される。これに伴って圧縮機210が駆動され、ヒートポンプサイクル中の冷媒が高温高圧に圧縮される。
Next, the operation of the
尚、電圧振幅制御部110は、位相誤差が所定値(例えばゼロ)になるように電圧振幅を決定する。また、目標位相差制御部120は、電流振幅情報検出部180からのモータ200作動時における実際の電流振幅信号を反映して、常にモータ200の作動効率が最適値となるように、目標位相差を更新し、モータ印加電圧波形生成部140にフィードバックする。
The voltage
圧縮機210の作動時においては、冷媒の吸入、圧縮、吐出に伴い、図4に示すように、その負荷トルクが一回転中において変動する。即ち、一回転当りの平均トルク(ここでは3Nm)に対して、圧縮時には負荷トルクは増大し(回転数は低下)、吐出〜吸入時には負荷トルクは減少(回転数は増加)し、騒音、振動悪化の原因となる。よって、モータ200の出力トルクがこの変動する負荷トルクに一致するように、モータ200への印加電圧を制御する必要が生ずる。
When the
ここで、負荷トルクの変動により、平均トルクと実負荷トルクに差が生じた場合、図5に示すように、例えば実負荷トルクが平均トルク(=モータ出力トルクであり、図5のBに対応とする)を上回った場合(図5のC)は、電流位相が進み(モータ200のロータが遅れ=回転数が低下)、電流値が増加することでトルクを得ることになる。即ち、目標電流位相(図5のb)に対し電流位相が進む(図5のc)ため、位相誤差(=実電流位相−目標電流位相)が「+」に生じる。
Here, when there is a difference between the average torque and the actual load torque due to fluctuations in the load torque, as shown in FIG. 5, for example, the actual load torque is the average torque (= motor output torque, corresponding to B in FIG. (C in FIG. 5), the current phase advances (the rotor of the
逆に、実負荷トルクが平均トルクを下回った場合(図5のA)は、電流位相が遅れ(モータ200のロータが進み=回転数増加)、目標電流位相(図5のb)に対し電流位相が遅れる(図5のa)ため、位相誤差が「−」に生じる。
On the other hand, when the actual load torque is lower than the average torque (A in FIG. 5), the current phase is delayed (the rotor of the
本実施形態のように実電流位相検出が電流ゼロクロス毎に行われる場合は、上記で説明したように圧縮機210の一回転当たり12回の検出が行われるため、12区間のそれぞれの位相誤差をとると、図6に示すように、圧縮機210の負荷トルク変動を示すことになる。
When the actual current phase detection is performed for each current zero cross as in the present embodiment, the detection is performed 12 times per rotation of the
本発明では、上記の位相誤差と負荷トルク変動との関係を用いて、位相誤差情報検出部160、電圧補正量演算部170および電圧振幅制御部110によって、負荷トルク変動に対応するモータ200の作動を制御するようにしている。この具体的な制御方法について、以下、図7に示すフローチャートを加えて説明する。
In the present invention, using the relationship between the phase error and the load torque fluctuation, the phase error
まず、ステップS100で、位相誤差Δθ[n]を算出し(nは12の区間に対応する数)、ステップS110で、ローパスフィルタ処理として位相誤差平均Δθlpfを算出する。この位相誤差平均Δθlpfは、12回の移動平均として求めている。 First, in step S100, a phase error Δθ [n] is calculated (n is a number corresponding to 12 intervals), and in step S110, a phase error average Δθlpf is calculated as a low-pass filter process. This phase error average Δθlpf is obtained as a moving average of 12 times.
次に、ステップS120で、ハイパスフィルタ処理として位相誤差瞬時値Δθ[n]hpfを数式1に基づき算出する。
Next, in step S120, the phase error instantaneous value Δθ [n] hpf is calculated based on
(数1)
Δθ[n]hpf=Δθ[n]−Δθlpf
次に、ステップS130で、区間nの印加電圧補正量ΔVm[n]を数式2に基づき算出する。
(Equation 1)
Δθ [n] hpf = Δθ [n] −Δθlpf
Next, in step S <b> 130, the applied voltage correction amount ΔVm [n] for the section n is calculated based on
(数2)
ΔVm[n]=K×Δθ[n]hpf
但し、Kは予め定めた定数である。
(Equation 2)
ΔVm [n] = K × Δθ [n] hpf
However, K is a predetermined constant.
そして、ステップS140で、区間nを更新し、以下ステップS100から繰り返す。 In step S140, the section n is updated, and the process is repeated from step S100.
ステップS130で算出される印加電圧補正量ΔVmは、検出電流のゼロクロス毎(区間n毎)に電圧振幅制御部110に入力され、電圧振幅制御部110は、電圧振幅信号をその都度更新し、モータ印加電圧波形生成部140に出力する。
The applied voltage correction amount ΔVm calculated in step S130 is input to the voltage
これにより、位相誤差から圧縮機210の負荷トルク変動パターンを把握し、これに対応する印加電圧補正量によって、モータ200への印加電圧を圧縮機210の一回転内で補正することができ、圧縮機210の負荷トルク変動とモータ200の出力トルクが略一致し、騒音、振動を抑えることができる。ここでは、負荷トルク変動パターンを把握するために、位相差情報として位相誤差を用いるようにしているので、上記の特許文献1で説明したような、高精度の電流検出手段や複雑な演算を必要とせずに位相誤差を得ることができる。
Thus, the load torque fluctuation pattern of the
また、印加電圧補正量ΔVmの算出にあたって、位相誤差のハイパスフィルタ分(ステップS120)を用いるようにしているので、電圧低下時や弱め磁束制御等による定常偏差が生じた場合にも、負荷変動分のみを抽出でき、確実に電圧補正が可能となる。 In addition, since the phase error high-pass filter component (step S120) is used in calculating the applied voltage correction amount ΔVm, even when a steady deviation occurs due to voltage drop or flux-weakening control, the load fluctuation component Only can be extracted, and voltage correction can be reliably performed.
尚、検出電流位相の検出タイミングとしては、上記第1実施形態に対して、図8に示すように、相電流のクロス点としても同様の効果が得られる。また、検出タイミングをモータ印加電圧波形生成部140のPWM周期に同期させても良く、これによれば、より正確な負荷変動検出と電圧補正が可能となる。
As for the detection timing of the detection current phase, the same effect as the cross point of the phase current can be obtained as shown in FIG. 8 with respect to the first embodiment. Further, the detection timing may be synchronized with the PWM cycle of the motor applied voltage
また、位相誤差から印加電圧補正量を算出する区間の数(n)は、モータ200のロータ磁極数(2N=4)と3相電流のゼロクロス点から決定される数(12)としたが、例えば変動の小さい区間はまとめる等、必要に応じて間引いても良い(6N以下とする)。これにより、演算負荷を減らすことができる。
Further, the number (n) of sections for calculating the applied voltage correction amount from the phase error is a number (12) determined from the number of rotor magnetic poles (2N = 4) of the
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態を図9に示す。第2実施形態は、位相差情報として上記第1実施形態の位相誤差に対して位相差誤差を用いるようにしたものである。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention is shown in FIG. In the second embodiment, a phase difference error is used as phase difference information with respect to the phase error of the first embodiment.
モータ制御装置100としては、上記第1実施形態の位相差情報検出部160に代えて、電圧電流位相差検出部161と位相差誤差検出部162を設け、電圧電流位相差検出部161には、目標電流位相信号に代えて、モータ印加電圧波形生成部140からの印加電圧位相信号が入力されるようにしている。
As the
本第2実施形態においては、電圧電流位相差検出部161で、印加電圧位相と検出電流位相との差として電圧電流位相差を検出する。そして、位相差誤差検出部162で、目標位相差と上記電圧電流位相差とを比較し(両者の差を取る)、位相差誤差として検出する。
In the second embodiment, the voltage / current
この位相差誤差は、上記第1実施形態における位相誤差と等価なものであって、圧縮機210の負荷トルクの変動に対応する。よって、電圧補正量演算部170で、この位相差誤差に応じた印加電圧補正量を演算し、電圧振幅制御部110を介して、印加電圧を制御することで、第1実施形態と同様に、負荷トルク変動に略一致したモータ200の作動が可能となる。
This phase difference error is equivalent to the phase error in the first embodiment, and corresponds to the load torque fluctuation of the
(第3実施形態)
上記第1、第2実施形態では、位相誤差あるいは位相差誤差を検出して、圧縮機210の負荷トルクの変動パターンを把握(検出)し、これに対応した印加電圧の制御を行ったが、以下のように対応しても良い。
(Third embodiment)
In the first and second embodiments, the phase error or the phase difference error is detected, the fluctuation pattern of the load torque of the
即ち、予め、電圧補正量演算部170に圧縮機210の一回転当たりの電圧補正パターンを記憶しておき、検出した負荷トルクの変動パターンと、電圧補正パターンとを比較し、電圧補正パターンを検出した負荷トルクの変動パターンの位相に合わせた後、電圧補正パターンによる補正を行う。つまり、位相差情報(位相誤差あるいは位相差誤差)による負荷トルク変動の推定から、印加電圧位相と圧縮機210の位置関係を特定できるため、これにより、位相ずれによる補正ミスによる振動、騒音悪化を防ぎ、且つ起動初期からのトルク補正が可能となる。
That is, the voltage correction pattern per rotation of the
尚、上記第3実施形態に対して、モータ200(圧縮機210)の起動時は、上記第1あるいは第2実施形態の負荷トルクの変動パターンによる印加電圧補正を行い、所定時間、または所定回転数に達した後に、第3実施形態による印加電圧補正を行うようにしても良い。 In contrast to the third embodiment, when the motor 200 (compressor 210) is started, the applied voltage is corrected based on the load torque variation pattern of the first or second embodiment, and the predetermined time or predetermined rotation is performed. After reaching the number, the applied voltage correction according to the third embodiment may be performed.
(その他の実施形態)
上記第1〜第3実施形態では、モータ200を4極モータとしたが、2N(N=1、2、3・・・)のロータ磁極をもつモータとしても良い。例えば6極モータとした場合、極対数Nは3となり、圧縮機210(モータ200)一回転当たりの位相検出タイミングは6×3回となり、18区間に分割されることになる。また、それ以下の分割数にしても良い。
(Other embodiments)
In the first to third embodiments, the
また、対象とする圧縮機210は、給湯器用のヒートポンプサイクルに使用されるものに限らず、空調装置用の冷凍サイクルに使用されるもの等としても良い。
Further, the
100 圧縮機駆動用モータの制御装置
120 目標位相差制御部
130 目標電流位相設定部
140 モータ印加電圧波形生成部
150 電流検出部
160 位相誤差情報検出部
161 電圧電流位相差検出部
162 位相差誤差検出部
170 電圧補正量演算部
200 モータ
210 圧縮機
DESCRIPTION OF
Claims (14)
目標となる目標電流と電圧との位相差を目標位相差として決定し、
設定すべき回転数を基準として前記目標電流の目標電流位相を設定し、
前記目標位相差と前記目標電流位相とを基に、圧縮機(210)を駆動するモータ(200)への印加電圧を制御し、
前記目標電流位相と前記モータ(200)に供給される電流から検出される検出電流位相とから電流位相誤差を検出し、
前記圧縮機(210)の一回転を所定数の区間に分割し、各々の区間における前記電流位相誤差の変動パターンと、予め記憶された前記圧縮機(210)の一回転当たりの電圧補正パターンとを比較して、前記電圧補正パターンを前記電流位相誤差の変動パターンの位相に合わせた後、合わせられた前記電圧補正パターンに応じて、前記圧縮機(210)の一回転中の印加電圧補正量を決定し、
前記印加電圧補正量に基づき前記印加電圧を補正して前記モータ(200)を作動させることを特徴とする圧縮機駆動用モータの制御方法。 A method for controlling a compressor driving motor, comprising:
Determine the target phase difference between the target current and voltage as the target phase difference,
Set the target current phase of the target current based on the rotation speed to be set,
Based on the target phase difference and the target current phase, the voltage applied to the motor (200) that drives the compressor (210) is controlled,
A current phase error is detected from the target current phase and a detected current phase detected from a current supplied to the motor (200);
The rotation of the compressor (210) is divided into a predetermined number of sections, the fluctuation pattern of the current phase error in each section, and the voltage correction pattern per rotation of the compressor (210) stored in advance. And adjusting the voltage correction pattern to the phase of the fluctuation pattern of the current phase error , and then applying the voltage correction amount during one rotation of the compressor (210) according to the adjusted voltage correction pattern. Decide
A method for controlling a compressor driving motor, wherein the motor (200) is operated by correcting the applied voltage based on the applied voltage correction amount.
目標となる目標電流と電圧との位相差を目標位相差として決定し、
設定すべき回転数を基準として前記目標電流の目標電流位相を設定し、
前記目標位相差と前記目標電流位相とを基に、圧縮機(210)を駆動するモータ(200)の印加電圧を制御し、
前記印加電圧の印加電圧位相と前記モータ(200)に供給される電流から検出される検出電流位相とから、電圧電流位相差を検出し、
前記目標位相差と前記電圧電流位相差とを比較し、位相差誤差を検出し、
前記圧縮機(210)の一回転を所定数の区間に分割し、各々の区間における前記位相差誤差の変動パターンと、予め記憶された前記圧縮機(210)の一回転当たりの電圧補正パターンとを比較して、前記電圧補正パターンを前記位相差誤差の変動パターンの位相に合わせた後、合わせられた前記電圧補正パターンに応じて、前記圧縮機(210)の一回転中の印加電圧補正量を決定し、
前記印加電圧補正量に基づき前記印加電圧を補正して前記モータ(200)を作動させることを特徴とする圧縮機駆動用モータの制御方法。 A method for controlling a compressor driving motor, comprising:
Determine the target phase difference between the target current and voltage as the target phase difference,
Set the target current phase of the target current based on the rotation speed to be set,
Based on the target phase difference and the target current phase, the applied voltage of the motor (200) that drives the compressor (210) is controlled,
From the applied voltage phase of the applied voltage and the detected current phase detected from the current supplied to the motor (200), a voltage-current phase difference is detected,
Compare the target phase difference and the voltage-current phase difference, detect the phase difference error,
One rotation of the compressor (210) is divided into a predetermined number of sections, a fluctuation pattern of the phase difference error in each section, and a pre-stored voltage correction pattern per rotation of the compressor (210) And adjusting the voltage correction pattern to the phase of the fluctuation pattern of the phase difference error , and then applying the voltage correction amount during one rotation of the compressor (210) according to the adjusted voltage correction pattern. Decide
A method for controlling a compressor driving motor, wherein the motor (200) is operated by correcting the applied voltage based on the applied voltage correction amount.
分割される前記所定数の区間を1を除く6N以下とすることを特徴とする請求項3または請求項4に記載の圧縮機駆動用モータの制御方法。 The motor (200) has 2N (N = 1, 2, 3,...) Rotor magnetic poles,
The method for controlling a compressor driving motor according to claim 3 or 4, wherein the predetermined number of divided sections is 6N or less excluding 1.
所定時間あるいは所定回転数に達した後に、合わせられた前記電圧補正パターンに応じて、前記圧縮機(210)の一回転中の印加電圧補正量を決定し、前記印加電圧補正量に基づき前記印加電圧を補正して前記モータ(200)を作動させることを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれかに記載の圧縮機駆動用モータの制御方法。 At start-up , an applied voltage correction amount during one rotation of the compressor (210) is determined according to the current phase error or the phase difference error in each of the sections, and based on the applied voltage correction amount, Operate the motor (200),
After reaching a predetermined time or a predetermined number of revolutions, an applied voltage correction amount during one rotation of the compressor (210) is determined according to the adjusted voltage correction pattern, and the application is performed based on the applied voltage correction amount. The method for controlling a motor for driving a compressor according to any one of claims 1 to 6, wherein the motor (200) is operated by correcting a voltage .
目標となる目標電流および電圧の位相差を目標位相差として決定する目標位相差制御部(120)と、
設定すべき回転数を基準として前記目標電流の目標電流位相を設定する目標電流位相設定部(130)と、
前記目標位相差制御部(120)によって決定される前記目標位相差、および前記目標電流位相設定部(130)によって設定される前記目標電流位相を基に、圧縮機(210)を駆動するモータ(200)への印加電圧を制御するモータ印加電圧波形生成部(140)と、
前記モータ印加電圧波形生成部(140)によって前記モータ(200)に供給される電流を検出する電流検出部(150)と、
前記目標電流位相設定部(130)で設定される前記目標電流位相、および前記電流検出部(150)によって検出される検出電流位相から電流位相誤差を検出する位相誤差情報検出部(160)と、
前記圧縮機(210)の一回転を所定数の区間に分割し、各々の区間における前記位相誤差情報検出部(160)からの前記電流位相誤差の変動パターンと、予め記憶された前記圧縮機(210)の一回転当たりの電圧補正パターンとを比較して、前記電圧補正パターンを前記電流位相誤差の変動パターンの位相に合わせた後、合わせられた前記電圧補正パターンに応じて、前記圧縮機(210)の一回転中の印加電圧補正量を決定すると共に、前記印加電圧補正量を前記モータ印加電圧波形生成部(140)に出力して前記印加電圧を補正させる電圧補正量演算部(170)とを有することを特徴とする圧縮機駆動用モータの制御装置。 A control device for a compressor driving motor,
A target phase difference control unit (120) for determining a target phase difference between a target current and a voltage as a target phase difference;
A target current phase setting unit (130) for setting a target current phase of the target current with reference to the rotation speed to be set;
A motor that drives the compressor (210) based on the target phase difference determined by the target phase difference control unit (120) and the target current phase set by the target current phase setting unit (130). 200) a motor applied voltage waveform generator (140) for controlling the applied voltage to
A current detector (150) for detecting a current supplied to the motor (200) by the motor applied voltage waveform generator (140);
A phase error information detection unit (160) for detecting a current phase error from the target current phase set by the target current phase setting unit (130) and a detection current phase detected by the current detection unit (150);
One rotation of the compressor (210) is divided into a predetermined number of sections, and the current phase error fluctuation pattern from the phase error information detection unit (160) in each section and the compressor ( 210) After comparing the voltage correction pattern per rotation with the phase of the fluctuation pattern of the current phase error according to the voltage correction pattern per rotation , the compressor ( 210) A voltage correction amount calculation unit (170) that determines an applied voltage correction amount during one rotation and outputs the applied voltage correction amount to the motor applied voltage waveform generation unit (140) to correct the applied voltage. And a compressor driving motor control device.
目標となる目標電流および電圧の位相差を目標位相差として決定する目標位相差制御部(120)と、
設定すべき回転数を基準として前記目標電流の目標電流位相を設定する目標電流位相設定部(130)と、
前記目標位相差制御部(120)によって決定される前記目標位相差、および前記目標電流位相設定部(130)によって設定される前記目標電流位相を基に、圧縮機(210)を駆動するモータ(200)への印加電圧を制御するモータ印加電圧波形生成部(140)と、
前記モータ印加電圧波形生成部(140)によって前記モータ(200)に供給される電流を検出する電流検出部(150)と、
前記モータ印加電圧波形生成部(140)によって印加される前記印加電圧の印加電圧位相、および前記電流検出部(150)によって検出される検出電流位相から電圧電流位相差を検出する電圧電流位相差検出部(161)と、
前記目標位相差制御部(120)によって決定される前記目標位相差、および前記電圧電流位相差検出部(161)によって検出される前記電圧電流位相差を比較し、位相差誤差を検出する位相差誤差検出部(162)と、
前記圧縮機(210)の一回転を所定数の区間に分割し、各々の区間における前記位相差誤差検出部(162)からの前記位相差誤差の変動パターンと、予め記憶された前記圧縮機(210)の一回転当たりの電圧補正パターンとを比較して、前記電圧補正パターンを前記位相差誤差の変動パターンの位相に合わせた後、合わせられた前記電圧補正パターンに応じて、前記圧縮機(210)の一回転中の印加電圧補正量を決定すると共に、前記印加電圧補正量を前記モータ印加電圧波形生成部(140)に出力して前記印加電圧を補正させる電圧補正量演算部(170)とを有することを特徴とする圧縮機駆動用モータの制御装置。 A control device for a compressor driving motor,
A target phase difference control unit (120) for determining a target phase difference between a target current and a voltage as a target phase difference;
A target current phase setting unit (130) for setting a target current phase of the target current with reference to the rotation speed to be set;
A motor that drives the compressor (210) based on the target phase difference determined by the target phase difference control unit (120) and the target current phase set by the target current phase setting unit (130). 200) a motor applied voltage waveform generator (140) for controlling the applied voltage to
A current detector (150) for detecting a current supplied to the motor (200) by the motor applied voltage waveform generator (140);
Voltage / current phase difference detection for detecting a voltage / current phase difference from an applied voltage phase of the applied voltage applied by the motor applied voltage waveform generation unit (140) and a detected current phase detected by the current detection unit (150) Part (161),
A phase difference for detecting a phase difference error by comparing the target phase difference determined by the target phase difference control unit (120) and the voltage / current phase difference detected by the voltage / current phase difference detection unit (161). An error detector (162);
One rotation of the compressor (210) is divided into a predetermined number of sections, the fluctuation pattern of the phase difference error from the phase difference error detector (162) in each section, and the compressor ( 210) After comparing the voltage correction pattern per rotation with the phase of the variation pattern of the phase difference error, comparing the voltage correction pattern with the voltage correction pattern , the compressor ( 210) A voltage correction amount calculation unit (170) that determines an applied voltage correction amount during one rotation and outputs the applied voltage correction amount to the motor applied voltage waveform generation unit (140) to correct the applied voltage. And a compressor driving motor control device.
前記電圧補正量演算部(170)は、前記所定数の区間を1を除く6N以下に分割することを特徴とする請求項10または請求項11に記載の圧縮機駆動用モータの制御装置。 The motor (200) has 2N (N = 1, 2, 3,...) Rotor magnetic poles,
The compressor drive motor control device according to claim 10 or 11 , wherein the voltage correction amount calculation unit (170) divides the predetermined number of sections into 6N or less excluding 1.
起動時は、前記各々の区間における前記位相誤差情報検出部(160)からの前記電流位相誤差、あるいは前記位相差誤差検出部(162)からの前記位相差誤差に応じて、前記圧縮機(210)の一回転中の印加電圧補正量を決定すると共に、前記印加電圧補正量を前記モータ印加電圧波形生成部(140)に出力して前記印加電圧を補正させ、
所定時間あるいは所定回転数に達した後に、合わせられた前記電圧補正パターンによる印加電圧補正量を前記モータ印加電圧波形生成部(140)に出力して前記印加電圧を補正させることを特徴とする請求項8〜請求項13のいずれかに記載の圧縮機駆動用モータの制御装置。 The voltage correction amount calculation unit (170)
At the time of start-up , the compressor (210) according to the current phase error from the phase error information detector (160) or the phase difference error from the phase difference error detector (162) in each section. ) Determining an applied voltage correction amount during one rotation, and outputting the applied voltage correction amount to the motor applied voltage waveform generation unit (140) to correct the applied voltage,
The applied voltage correction amount based on the combined voltage correction pattern is output to the motor applied voltage waveform generation unit (140) after a predetermined time or a predetermined number of revolutions is reached, and the applied voltage is corrected. The control device for a motor for driving a compressor according to any one of Items 8 to 13 .
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