JP4722069B2 - 電動機駆動装置および電動機駆動方法並びに冷凍空調装置 - Google Patents

電動機駆動装置および電動機駆動方法並びに冷凍空調装置 Download PDF

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Description

本発明は、冷凍空調装置の電動機を駆動する電動機駆動装置および電動機駆動方法並びに上記電動機駆動装置を備えるかあるいは上記電動機駆動方法を実行する冷凍空調装置に関するものであり、特に電動機の固定子巻線をスター結線とデルタ結線に切替えて制御するインバータ関連の制御・保護装置に関する。
低廉・高性能な可変電圧・可変周波数インバータが実用化されるに従って、各種の可変速電動機駆動の応用分野が開拓されてきた。その中で、被駆動機械の静摩擦力が比較的大きく、大きな始動トルクが要求されるような場合、大容量のインバータが必要であった。始動の大トルクを得るためだけに大容量インバータを使用するのはコスト面で不利であるため、インバータを大容量化せずに電動機の固定子巻線仕様を切替える各種方式が提案されてきている。例えば、特許文献１では、電動機の巻線接続を切替開閉器により始動時にスター接続に、始動完了時にデルタ接続に切替え、また電動機の端子電圧と周波数の比であるＶ／ｆ比が始動時で大きく始動完了時では小さくなるようにＶ／ｆ比指令信号を可変電圧・可変周波数インバータに与え、かつ該可変電圧・可変周波数インバータのＶ／ｆ比を始動完了後は略一定になるように制御することを特徴とする電動機の制御方式を開示している。
図１８に、電動機の巻線接続を切替開閉器により始動時と始動完了時に切替る従来の電動機の駆動装置を示す。従来の駆動装置は、直流電源１０１、可変電圧・可変周波数インバータ（以下インバータと称す）１０２、電動機１１の固定子１５及び回転子１４、回転子の回転速度検出器１０４、スター・デルタ開閉器２０で構成される。さらにインバータ１０２は、スイッチング素子とスイッチング素子をＯＮ・ＯＦＦ制御するＯＮ・ＯＦＦ制御回路１２１で構成される。インバータ１０２は、直流電源１０１より電力の供給を受け、これをスイッチング半導体によって可変周波数・可変電圧の交流電力に変換して、電動機に供給し、可変速運転をなすものである。インバータ１０２内のＯＮ・ＯＦＦ制御回路１２１は、電動機１１の運転に適した周波数とインバータ出力電圧になるよう制御を行い、回転判別器の信号により或る比率で、インバータ出力電圧を調整する。電動機１１は多くの場合、三相誘導電動機もしくは三相同期電動機などが使用されるが、その一次巻線（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ）はそれぞれ巻始め、巻終りが別個に端子が設けられており、開閉器２１ａ〜２１ｃ・２２ａ〜２２ｃによってデルタ結線もしくはスター結線になるように接続されており、開閉器２１ａ〜２１ｃ・２２ａ〜２２ｃの開閉動作は回転速度判別器１０６からの指令により制御されるものである。
電動機の回転子１４には、出力軸のほかに回転速度検出器１０４が連結されており、この回転速度検出器１０４の出力は回転速度判別器１０６に与えられている。回転速度判別器１０６は回転速度検出器１０４よりの信号を受け取り、電動機１１が大なる始動トルクを出さねばならない速度より大であるか否かの判別（多くの場合、この判別レベルは多少のヒステリシスを持つことが実用上必要である）を行い、この判別レベルより小なる場合すなわち始動時には開閉器２２ａ〜２２ｃを開き、開閉器２１ａ〜２１ｃを閉じる指令を発してスター結線となるようにし、かつインバータ１０２にある比率でその出力電圧を増大させる指令を与える。
この逆に、電動機１１のトルクが大であることを必要としない速度に達したことを判別したときには開閉器２１ａ〜２１ｃを開き、開閉器２２ａ〜２２ｃを閉じる指令を発してデルタ結線になるようにし、かつインバータ１０２に出力電圧を増大する指令を消滅させることを行う。以上より、電動機１１は始動時及び低速運転時にはスター結線に、それより高い速度ではデルタ結線として結線を切替えて電動機１１を駆動する。この場合、電動機１１の始動トルクが定常時と比較して略√３倍必要であるとすると、電動機１１がデルタ結線のままであれば電動機巻線電流も略√３倍流れる必要があり、インバータ出力電流も略√３倍必要となるが、ここで電動機１１がスター結線されており且つ指令によりインバータ出力電圧が略√３倍に増大されているとすれば、各相の巻線３Ｕ、３Ｖ、３Ｗに印加されている電圧は１/√３倍なので、デルタ結線の場合の巻線電圧と同一になるので空隙磁束量も同一となる。そして各相の巻線３Ｕ、３Ｖ、３Ｗの電流は略√３倍と変らず、電動機一次巻の全アンペアターンも略√３倍になっているにもかかわらず、インバータ出力電流は √３×１/√３＝１ となってデルタ結線の√３に比し、小なる値で良いことになる。
特開昭５８−２１２３８０号公報（第４０４頁右上欄第１６行〜同頁第１４行、第１図、第１表）
従来、電動機の巻線接続を切替開閉器により始動時にスター接続に、始動完了時にデルタ接続に切替える制御装置・方法は以上のように構成されているので、巻線に印加される電圧あるいは負荷トルクが同一で且つ３相平衡が保たれている条件下での比較においては、スター結線に比してデルタ結線ではインバータから出力される電流（以下、インバータ出力電流と称す）は√３倍流れる。近年インバータ・電動機においては、低コスト・高効率駆動を達成しながら、起動トルクを大きくするだけでなく、高速・過負荷運転も併せて実現する必要がある場合が出てきた。このように高速・過負荷運転範囲を従来よりも拡大する場合、電動機（同期機）の回転子に含まれる永久磁石の減磁に対する保護方法を見直す必要があるが、この点に関して開示された例は少ない。
また上記制御装置において電動機の減磁保護を行うには、設置方法・設置スペース・システムコスト・切替え時の制御性等を鑑み、電動機駆動に用いられる電流センサを用いて、電動機巻線に流れる電流（以下、巻線電流と称す）ではなく、インバータ出力電流をモニタして過電流検出を行い、電動機の減磁を保護する方法が一般的である（過電流検出はパワー素子の保護の意味も含まれるが、パワー素子を保護するためにパワー素子に流せる電流の上限値は電動機の減磁を保護するために電動機に流せる電流の上限値と比較して十分大きいものとし、以下では減磁保護について述べる）。インバータ出力電流をモニタして過電流を検出し電動機減磁保護を行うような制御装置・方法においては、デルタ結線時の高速・過負荷運転を想定していないので、スター結線時の電動機許容減磁レベルを想定して過電流保護レベル（許容電流最大値）を設定した際、デルタ結線では電流不足が発生して高速・過負荷で駆動したい領域まで運転できないという問題があった。また高速・過負荷運転を想定し、デルタ結線時の電動機許容減磁レベルを想定して過電流保護レベル（許容電流最大値）を設定した際、スター結線の際に起動トルクが大き過ぎたり、低速負荷トルクが大き過ぎたりする場合には、過電流保護レベルを超えてしまうため、十分に保護が行えず、電動機の減磁が避けられないという問題があった。
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、スター・デルタ結線切替を行う電動機駆動において、インバータ・電動機の高効率駆動及び高速・過負荷運転を行え、且つ電動機の減磁保護を信頼性高く行うことが可能な電動機駆動装置及び方法を得ることを主な目的とする。
前記課題を解決するため、本発明に係る電動機駆動装置は、直流電源と、固定子巻線の中性点を切り離し引き出された合計６本の引き出し線を有する電動機の、前記固定子巻線仕様をスター結線あるいはデルタ結線のいずれかに切替えるための結線切替装置と、前記直流電源からの直流母線電圧を可変電圧可変周波数の交流電流に変換して前記電動機を駆動するインバータと、周波数指令または外部切替信号のいずれかに基づいて前記結線切替装置を制御して前記電動機の結線を切替え、切替え後の結線仕様に合った電動機定数と過電流保護レベルと異常電圧保護レベルの少なくとも１つを設定して前記インバータをＰＷＭ制御するインバータ制御部と、を備え、前記インバータ制御部は、インバータ効率と電動機効率とを合わせた総合効率がスター結線とデルタ結線とで一致する所定周波数を基準とし、前記電動機の運転周波数が前記所定周波数未満の場合にはスター結線を選択するように設定し、前記所定周波数以上の場合にはデルタ結線を選択するように設定することを特徴とする。
本発明によれば、上記の構成により、スター・デルタ結線切替を行う電動機駆動において、インバータ・電動機の高効率駆動及び高速・過負荷運転を行え、且つ電動機の減磁保護を信頼性高く行うことが可能になる。
以下、本発明の具体的な実施の形態を説明する。
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１にかかる電動機駆動装置について図面を参照しながら説明する。図１は、実施の形態１にかかる電動機駆動装置の構成図の一例を示す図であり、特に、速度センサを用いずに（センサ設置が危険な高温ガスを吐出する圧縮機では、速度センサを用いない）、直流母線経路に挿入された電流検出素子３に流れるインバータより出力される各相の電流情報を用いて電動機駆動を行う場合を示したものである。
図１に示す装置は、電動機１１と、電動機１１の固定子巻線仕様をスター結線あるいはデルタ結線とするための結線切替装置２０と、周波数指令ｆ＊または外部切替信号Ｅに基づいて電動機１１の結線切替えを制御し、ＰＷＭ信号を発生するインバータ制御部３０と、インバータ制御部３０により発生されるＰＷＭ信号により電動機１１を駆動するインバータ主回路２から構成される。
結線切替装置２０は、結線切替リレー２１ａ〜２１ｃ・２２ａ〜２２ｃ及びインバータ主回路２及び電動機巻線に繋がる線で構成される。また電動機１１の固定子側は、固定子巻線１５ａ〜１５ｃ、端子１２ａ〜１２ｃ及び１３ａ〜１３ｃで図１のように接続される。
インバータ主回路２は、平滑コンデンサ６、スイッチング素子４ａ〜４ｆ及びダイオード５ａ〜５ｆで構成される周知回路である。ただし直流母線経路には、過電流保護及び電動機制御用に電流検出素子３が挿入されている。電流検出素子３には、抵抗あるいはカレントトランスが用いられる。
また、インバータ制御部３０は、直流母線電流Ｉｄｃを検出する電流検出手段３４と、直流母線電圧Ｖｄｃを検出する電圧検出手段３３と、直流母線電流Ｉｄｃ及び直流母線電圧Ｖｄｃ及び周波数指令ｆ＊及び外部切替信号ＥによりＰＷＭ信号・固定子巻線結線切替信号（Ａ、Ｂ）・過電流保護装置切替信号Ｃ・異常電圧保護装置切替信号Ｄを発生するＣＰＵ３１（制御手段）と、ＣＰＵ３１で得られたＰＷＭ信号を発生するＰＷＭ発生手段３２、電動機１１の固定子巻線結線状態を切替える結線切替手段３５と、固定子巻線結線状態に応じた過電流保護を行う過電流保護装置４０と、固定子巻線結線状態に応じて異常電圧保護を行う異常電圧保護装置５０と、で構成される。
電流検出手段３４は、電流検出素子３により得られる両端電圧の出力をＣＰＵ３１等に取り込み電流換算できるようにするＡ／Ｄ変換器、増幅器等で構成される。
電圧検出手段３３は、直流母線電圧をＣＰＵ等に取り込み電圧換算できるようにする抵抗・コンデンサ等から成る分圧回路、Ａ／Ｄ変換器、増幅器等で構成される。
結線切替手段３５は、トランジスタ・抵抗・コンデンサ等で構成されるリレーの通電・非通電状態の切替え可能な回路である。
過電流保護装置４０及び異常電圧保護装置５０は、抵抗やコンパレータ等で構成される比較回路である。
ＣＰＵ３１は、Ｉ／Ｏポート、Ａ／Ｄ変換器を有し、ＰＷＭ制御可能なＤＳＰやマイコン等で構成される。高級機においては、電流検出手段３４がＤＳＰやマイコン等に含まれる場合もある。
また、ＰＷＭ発生手段３２は、ＣＰＵ３１で得られたＰＷＭ原信号から、主回路スイッチング素子４ａ〜４ｆのＯＮ・ＯＦＦを可能とするＰＷＭ信号を発生する駆動回路で構成される。
図１の結線切替装置２０内の結線切替リレー２１ａ〜２１ｃ・２２ａ〜２２ｃは「２１ａ〜２１ｃがＯＦＦ且つ２２ａ〜２２ｃがＯＮ」の場合、スター結線となる。逆に、「２１ａ〜２１ｃがＯＮ且つ２２ａ〜２２ｃがＯＦＦ」の場合、デルタ結線となる。ＣＰＵ３１からリレー２１ａ〜２２ｃ・２２ａ〜２２ｃのＯＮ・ＯＦＦ信号（Ａ、Ｂ）を発し、結線切替手段３５によりリレーの通電・非通電状態をつくり、図９（ａ）に示すスター結線と、図９（ｂ）に示すデルタ結線とに切替えて運転制御を行う。
具体的な動作説明の前に、各結線時の（１）インバータから見た際の端子間に印加される電圧（以下、インバータ出力電圧と称す）と各巻線間にかかる電圧（以下、巻線電圧と称す）の関係、（２）インバータ出力電流と巻線電流の関係、（３）インバータ出力電流と減磁の関係について述べる。
図１０（ａ）にスター結線時のインバータ出力電圧・巻線電圧、インバータ出力電流・巻線電流の概略を示した図を示す。ここで、スター結線時のインバータ出力電流を各々Iｕ（Ｙ）〜Ｉｗ（Ｙ）、中性点に向かって電動機巻線に流れ込む巻線電流を各々Ｉａ（Ｙ）〜Ｉｃ（Ｙ）とする。また、インバータ出力電圧を各々Ｅｕｖ（Ｙ）、Ｅｖｗ（Ｙ）、Ｅｗｕ（Ｙ）、中性点と各端子間の巻線電圧（誘起電圧を含む）を各々Ｅａ（Ｙ）〜Ｅｃ（Ｙ）とする。また、図１０（ｃ）に各電流のベクトル図を、図１０（ｅ）に各電圧のベクトル図を示す。
同様に、図１０（ｂ）にデルタ結線時のインバータ出力電圧・巻線電圧、インバータ出力電流・巻線電流の概略を示した図を示す。ここで各巻線のインピーダンスＺは結線に依らず同一としている。ここで、デルタ結線時のインバータ出力電流を各々Iｕ（Δ）〜Ｉｗ（Δ）、Ｕ→Ｖ、Ｖ→Ｗ、Ｗ→Ｕの方向で電動機巻線に流れ込む巻線電流を各々Ｉａ（Δ）、Ｉｂ（Δ）、Ｉｃ（Δ）とする。また、インバータ出力電圧を各々Ｅｕｖ（Δ）、Ｅｖｗ（Δ）、Ｅｗｕ（Δ）、巻線電圧（誘起電圧を含む）を各々Ｅａ（Δ）〜Ｅｃ（Δ）とする。また、図１０（ｄ）に各電流のベクトル図を、図１０（ｆ）に各電圧のベクトル図を示す。
ここで、スター結線時のインバータ出力電圧ベクトルは数１（ａ）のように表せる。
Figure 0004722069
すなわち、スター結線においてはインバータ出力電圧が巻線電圧と比較して電流位相がπ／６異なり、大きさは√３倍となる。
また、デルタ結線時のインバータ出力電圧ベクトルは数１（ｂ）のように表せる。
Figure 0004722069
すなわち、デルタ結線においてはインバータ出力電圧と巻線電圧は等しい。
ここで結線に依らず各巻線電流の大きさが同じで、且つ３相平衡が保たれて運転しているものとすると、巻線電圧に関し数１（ｃ）が成り立つ。
Figure 0004722069
すなわち、結線仕様に依らず大きさは同じであるが、電圧位相はπ／６異なる。
また、インバータ出力電圧に関し数１（ｄ）が成り立つ。
Figure 0004722069
すなわち、上記前提条件下においては、インバータ出力電圧を比較した場合、電圧位相は同一であるが、大きさはデルタ結線時に比してスター結線時には√３倍となる。
一方、スター結線時の巻線電流ベクトルは数１（ｅ）のように表せる。
Figure 0004722069
すなわち、スター結線においてはインバータ出力電流と巻線電流は電流位相も大きさも等しい。
またデルタ結線時の巻線電流ベクトルは数１（ｆ）のように表せる。
Figure 0004722069
すなわち、デルタ結線においてはインバータ出力電流が巻線電流と比較して電流位相がπ／６異なり、大きさは√３倍となる。
ここで結線に依らず各巻線電圧の大きさが同じで、且つ３相平衡が保たれて運転しているものとすると、巻線電流に関し数１（ｇ）が成り立つ。
Figure 0004722069
すなわち、デルタ結線時の巻線電流は、スター結線時に比して位相がπ／６異なるものの大きさは同じとなる。
また、インバータ出力電流に関し数１（ｈ）が成り立つ。
Figure 0004722069
すなわち、上記前提条件下においては、デルタ結線時のインバータ出力電流はスター結線に比して電流位相は同じであるが、大きさは√３倍となる。
電動機の減磁を防止するには、巻線電流をモニタして過電流検出を行えば良い。
この場合、過電流検出レベルを１レベル設定すれば減磁保護が行える。一方、従来の一般的なインバータにおいては、電動機駆動用の電流情報としては、インバータ出力電流が用いられてきた。巻線電流を観測するために、保護用の電流センサを新たに設置するには、設置スペース等に難がある場合や、電動機駆動を含めて電流センサ自体を最小数でシステム構築したいといった要求に対しては満足できないケースがあり、インバータ出力電流を用いて、結線切替に対応した減磁保護を行う方法が新たに必要とされてきている。この場合、上述のようにデルタ結線時には巻線電流とインバータ出力電流の値が異なるので、結線切替に対応できる減磁保護法を考えなければならない。
図１２に、スター結線、デルタ結線で巻線に印加される電圧あるいは負荷トルクが同一で且つ３相平衡が保たれている条件を前提として、インバータ出力電流と電動機（同期機）の回転子に含まれる永久磁石の減磁率の関係図を示す。ただし、図１２の縦軸（減磁率）は下向方向を正としている。減磁率がｂ（ｂ＞０）のときのインバータ出力電流を比較すると、スター結線ではＡ１[Ａ]（Ａ１＞０）であるのに対して、デルタ結線ではＡ２[Ａ]（Ａ２＞Ａ１）で観測される。よって、高速運転や過負荷運転を想定し、インバータ出力電流を基にデルタ結線時の電動機許容減磁レベルを想定して過電流保護レベル（許容電流最大値）を設定した場合、スター結線の際に起動トルクや低速負荷トルクが極めて大きい場合や、あるいは瞬時の大トルクが要求されるようなアプリケーション等では、電流の跳ね上がりに対して減磁が避けられない。またインバータ出力電流を基にスター結線時の電動機許容減磁レベルを想定して過電流保護レベル（許容電流最大値）を設定した場合、デルタ結線の際電流不足が発生し、高速運転や過負荷運転時に駆動したい領域まで駆動できない。
これに対して、図１に示す装置は、結線仕様を切替え、各結線仕様に合わせて電動機定数や保護レベルの設定を行い、各結線仕様に合わせてPWM制御し、電動機を駆動するものであるから、いずれの結線の場合も減磁保護を信頼性高く行え、且つ高速・過負荷運転にも対応できる。
以下、本装置の（１）ＰＷＭを用いた電動機駆動法、（２）結線切替法、（３）結線切替に対応した電動機定数・過電流保護レベル・異常電圧保護レベル設定法、（４）全体の制御シーケンスについて順に説明する。
はじめに、ＰＷＭを用いた電動機駆動法について説明する。図１の装置では、スター・デルタのいずれの結線であっても、電流検出素子３により電流検出手段３４を介して直流母線電流ＩｄｃをモニタしＰＷＭデューティを作成し、電動機制御を行う。図８に、ＣＰＵ３１において直流母線電流ＩｄｃからＰＷＭデューティを作成する過程のフローチャートを示す。本ブロックは、電流検出手段３４で得られた直流母線電流Ｉｄｃから各相のインバータ出力電流Ｉｕ〜Ｉｗを再現するインバータ出力電流再現手段３１ａと、インバータ出力電流Ｉｕ〜Ｉｗから励磁電流とトルク電流を算出する励磁電流Ｉγ及びトルク電流Ｉδを求める手段３１ｂと、励磁電流Ｉγとトルク電流Ｉδと周波数指令ｆ＊と母線電圧Ｖｄｃと結線の外部切替信号Ｅから次回の電圧指令ベクトルＶ＊を演算する電圧指令ベクトル演算手段３１ｃと、電圧指令ベクトルＶ＊からＰＷＭ原信号Ｔｕｐ〜Ｔｗｎを作成するＰＷＭ原信号作成手段３１ｄで構成され、ＰＷＭ発生手段３２により、ＰＷＭ信号Ｕｐ〜Ｗｎを発生する。
本フローでは、始めにＩｄｃからのインバータ出力電流再現手段３１ａにより各相のインバータ出力電流Ｉｕ〜Ｉｗを求める。直流母線電流Ｉｄｃに現れるインバータ出力電流Ｉｕ〜Ｉｗの情報はインバータ主回路２のスイッチング素子論理状態によって決まるので、各スイッチング素子に対応した所定タイミングでＩｕ〜Ｉｗを検出すればよい。インバータ主回路２のスイッチング素子４ａ〜４ｆは、上下アームについていずれか一方がＯＮされるものであるから、スイッチングモードは２３＝８通り存在する。本文では、各相の上アーム（４ａ〜４ｃ）を基準としたスイッチング状態表記として、スイッチング素子ＯＮ状態を１、ＯＦＦ状態を０とし、各スイッチングモードの基本電圧ベクトルを次のように称する。すなわち、（Ｗ相上アーム状態、Ｖ相上アーム状態、Ｕ相上アーム状態）＝（０，０，１）の場合をＶ１、（０，１，０）の場合をＶ２、（０，１，１）の場合をＶ３、（１，０，０）の場合をＶ４、（１，０，１）の場合をＶ５、（１，１，０）の場合をＶ６と称することにする。また、ベクトル長を持たないゼロベクトルを次のように称する。すなわち、（Ｗ相上アーム状態、Ｖ相上アーム状態、Ｕ相上アーム状態）＝（０，０，０）の場合をＶ０、（１，１，１）の場合をＶ７と称する。ここで、Ｖ１〜Ｖ６の６モードの基本電圧ベクトル発生時は、インバータ出力電流は直流母線電流Ｉｄｃとして観測できる。Ｖ０、Ｖ７のゼロベクトルについては、直流母線電流Ｉｄｃの観測は不可である。各スイッチングモードにより直流母線電流Ｉｄｃとして観測できるインバータ出力電流Ｉｕ〜Ｉｗ（巻線電流Ｉａ〜Ｉｃ）は、図１１のようになる。図１１（ａ）にスター結線の場合を、図１１（ｂ）にデルタ結線の場合を示している。Ｖ１〜Ｖ６の発生時にＩｄｃを検出することで、Ｉｕ〜Ｉｗが得られる。Ｉｕ〜Ｉｗのうち少なくとも２相分の電流情報が得られれば、電動機の３相平衡の原理（Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ＝０）を利用し、残りの１相情報が検出できる。このようにして、３相の電流情報を得ることができる。
Ｉｕ〜Ｉｗは、励磁電流及びトルク電流を求める手段３１ｂにより、励磁電流（γ軸電流Ｉγ）及びトルク電流成分（δ軸電流Ｉδ）に変換される。具体的には、Ｉｕ〜Ｉｗを数２（ａ）に示すような３相２相変換行列[Ｃ１]、及び数２（ｂ）に示すような回転行列[Ｃ２]を用いることで行う。
Figure 0004722069
Figure 0004722069
ただし、[Ｃ２]のθはインバータ回転角で、回転方向が時計回りの場合を示す。
なお、以下の本文では、パルスエンコーダ等の回転子位置を検出するセンサを用いる場合、回転子の電気角周波数とインバータの回転周波数はほぼ一致するので、回転子の電気角周波数と同一周波数でインバータが回転する座標系を回転座標系（ｄｑ座標系）と定義する。また、パルスエンコーダ等の回転子位置を検出するセンサを用いない場合は、インバータ制御部３０でｄｑ軸座標を正確に捉えることができず、実際には回転座標系（ｄｑ座標系）と位相差Δθだけずれてインバータが回転している。このような場合を想定して、インバータの出力電圧と同一周波数で回転する座標系を一般座標系（γδ座標系）と称し、回転座標系とは区別して扱うこととする。また本文におけるｄ軸及びｑ軸は、以下の意を示すものとする。すなわち、電動機１の回転子上でＮ極側をｄ軸とし、回転方向に９０度進んだ位相をｑ軸とする。
次に、電圧指令ベクトル演算手段３１ｃにより、励磁電流Ｉγとトルク電流Ｉδと周波数指令ｆ＊と母線電圧Ｖｄｃと結線に関する外部切替信号Ｅから速度制御を含む各種ベクトル制御を行い、次回の電圧指令ベクトルＶ＊を求める。
次にＰＷＭ原信号作成手段３１ｄにより、Ｖ＊を基に各アームのＯＮ時間、あるいはＯＦＦ時間を演算する。このようにして１キャリア周期中のスイッチング時間を換算しＰＷＭ原信号Ｔｕｐ〜Ｔｗｎとして出力する。これを受けて、ＰＷＭ発生手段３２によりＰＷＭ信号Ｕｐ〜Ｗｎを発生してインバータ主回路２のスイッチング素子４ａ〜４ｆを制御し、電動機１１を駆動する。
次に、結線切替法について説明する。結線切替は、周波数指令ｆ＊又は外部切替指令Ｅに基づき行う。スター結線接続をする場合は、中性点側を結線する。すなわち、ＣＰＵ３１から出力される結線切替リレー２１ａ〜２１ｃに対する切替え信号ＡをＯＦＦとし、２２ａ〜２２ｃに対する切替え信号ＢをＯＮとする｛図９（ａ）参照｝。デルタ結線接続をする場合は、ＣＰＵ３１から出力される結線切替リレー２１ａ〜２１ｃに対する切替え信号ＡをＯＮとし、２２ａ〜２２ｃに対する切替え信号ＢをＯＦＦとする｛図９（ｂ）参照｝。
３相平衡がほぼ保たれ、結線に依らず各巻線電圧が同じ場合あるいは同一負荷条件で運転する場合、スター結線のインバータ出力電流はデルタ結線のインバータ出力電流より低電流となるためインバータスイッチング損失が低減し、インバータ効率が高効率となる。また電動機効率においてもスター結線の方がインバータスイッチングのデューティが高くなるので高調波鉄損が低減する。図１７に、インバータ効率と電動機効率を合わせた総合効率を示す。図１７より、起動時に大きいトルクを得る目的だけでなく、所定の運転条件でスター・デルタ結線仕様を切替えることにより高効率を重視した駆動も実現できる。高効率が優先される機器においては、ＣＰＵ３１において、周波数指令ｆ＊により、図１７に示すように事前に実験等で求まる結線により効率が逆転する所定周波数Ｘ以下でスター結線を選択し、それ以上でデルタ結線を選択するように設定する。運転中に切替える際は、ヒステリシスを持たせる仕様としても良い。また必要に応じて手動スイッチ等の外部切替信号Ｅを用いて結線切替仕様を定義しても良い。事前設定による自動切替信号または手動スイッチ等による外部切替信号Ｅのいずれか一方の信号を用いてＣＰＵ３１にて結線仕様を判断し、ＣＰＵ３１から結線切替手段３５に対して各リレーのＯＮ・ＯＦＦ信号Ａ、Ｂを渡す。
例えば図１５のようなリレーＯＮ・ＯＦＦ回路を用いて上記を行う。本例では、電磁作用により機械的に接点をＯＮ・ＯＦＦさせるメカリレーを用いている。ＣＰＵの出力ポートをＨＩにして、トランジスタＴＲ３０１をＯＮさせ、メカリレーＸ３０１のコイルに電流を流すことで、電磁作用を発生させ機械的に接点を開閉させる。図１５（ａ）は１トランジスタＴＲ３０１に対して１リレーＸ３０１をＯＮ・ＯＦＦさせる場合の例である。また、図１５（ｂ）は１トランジスタＴＲ３０１に対して３つのリレーＸ３０１〜Ｘ３０３をＯＮ・ＯＦＦさせる場合の例であり、２１ａ〜２１ｃ及び２２ａ〜２２ｃに対してリレーが各１個で済むので、コスト的に有利である。切替時間を高速で行いたい場合は、半導体リレー（機械的な可動部を持たず、トライアック・抵抗などの半導体・電子部品で構成され、ＯＮ・ＯＦＦを電子的に行うようなリレー）等を用いてＯＮ・ＯＦＦ切替えを行っても良い。また駆動回路の放熱対策が必要な場合は、インバータ主回路２またはＣＰＵ３１または結線切替部２０をモールドして冷却装置に入れることで、発熱対策を行っても良い。また、より高効率化が求められるアプリケーションについては、結線切替装置や電動機駆動装置に含まれる半導体材料にＳｉＣを用いても良い。
次に、結線切替に対応した電動機定数設定について説明する。既に述べたように、同一巻線電流、且つ３相平衡が保たれた条件で比較すると、デルタ結線時のインバータ出力電圧はスター結線時と比較すると１／√３倍となる。また、同一巻線電圧、且つ３相平衡が保たれた条件で比較すると、デルタ結線時のインバータ出力電流はスター結線時と比較して√３倍となる。よって、インバータ出力電圧・電流をベースにベクトル制御を行うような場合、回転数に応じた出力電圧設定をデルタ結線時はスター結線時と比較して１／√３倍とする必要がある｛特に、ベクトル制御では誘起電圧定数（誘起電圧を回転数で除した次元の定数）が用いられるので、この定数をデルタ結線時はスター結線時と比較して１／√３倍とする｝。また、スター結線と等価的に見たデルタ結線の巻線インピーダンスはスター結線に比して１／３となるので、ベクトル制御に用いる抵抗値・インダクタンスの設定値はデルタ結線時にはスター結線に比して１／３とする必要がある。これらを考慮して、スター・デルタ結線時の電動機定数｛出力電圧設定（誘起電圧定数）、抵抗値、インダクタンス等｝を設定する。
次に、結線切替に対応した過電流保護レベル設定について説明する。インバータ出力電流をモニタして減磁保護を行う場合、結線仕様によって観測される電流値が異なるから、結線の種類に対応して保護レベルを複数段とする。特に、同一巻線電圧を印加し且つ３相平衡が保たれている条件で比較すると、デルタ結線時にはスター結線時と比較して、インバータ出力電流が√３倍流れるから、インバータ出力電流をモニタして減磁保護を行うには、スター結線時の過電流保護レベルよりも√３倍高い保護レベルを設定すればよい。過電流保護は、図１に示す過電流保護装置４０で行う。この過電流保護を行う場合には、電流検出手段３４から得られる直流母線電流Ｉｄｃを用いる。例えば図１４（ａ）に、従来の１レベルの過電流保護装置４０の回路を示す。本回路例では、コンパレータを用いて直流母線に挿入された抵抗素子に流れるＩｄｃにより発生する抵抗両端電圧レベルＶｓｈが基準値Ｖｒｅｆを超えた場合、異常信号（このケースではＬＯレベル）を出力する。ここではコンパレータの＋側端子に基準電位を入力しＬＯレベルを異常信号としているが、必要に応じてコンパレータの−側端子に基準電位を入力しＨＩレベルを異常信号としても良い。この時、ＣＰＵ３１にて異常信号を受け取り、異常判定を行い、ＰＷＭ処理を停止する。あるいは、ＰＷＭ発生手段３２自体に異常信号Ｓｏｃを受けＰＷＭを停止する機能が含まれる場合、異常信号Ｓｏｃを過電流保護装置４０より受け、ＰＷＭを停止し保護を行っても良い。ただし、図１４（ａ）では、Ｖｒｅｆを変更することができない。そこで、周波数指令ｆ＊または外部切替信号ＥによりＣＰＵ３１で判断した結線仕様に合わせて、基準電位を複数段（２レベル）設ける方法を考案した。
図１４（ｂ）のように、ＣＰＵへの入力ポートを２つ使用して、スター結線時には基準値Ｖｒｅｆ１を含む上段回路を使用し、そこで得られるＣＰＵへの入力ポート信号を使用する。またデルタ結線時にはＶｒｅｆ２を含む下段回路を使用し、そこで得られるＣＰＵへの入力ポート信号を使用する。スター結線の場合、過電流検出レベル条件は数３となる｛ただし、数３では数式の扱いを簡単にするため、Ｒ１０１Ａ側に流れ込む微小電流を無視している｝。
Figure 0004722069
またＣＰＵの電源電圧はＶｃｃとしている。同様にデルタ結線の場合、過電流検出レベル条件は数４となる｛この場合も、数式の扱いを簡単にするため、Ｒ１０１Ｂ側に流れ込む微小電流を無視している｝。
Figure 0004722069
さらに、同一巻線電圧を印加し且つ３相平衡が保たれている条件で比較すると、デルタ結線時にはスター結線時と比較して、インバータ出力電流が√３倍流れるから、数５を検出境界点とし、数３〜数５を満たす各定数設定を行うことで、インバータ出力電流をモニタした際の結線切替に対応する過電流回路が実現できる。
Figure 0004722069
さらに、図１４（ｃ）のように、基準電位を入力するコンパレータの入力端子（＋側）とＧＮＤの間に抵抗を２つ直列に設け、２つのうちのいずれかの抵抗に並列にスイッチング素子（小信号トランジスタ等）を設置することで、コンパレータを１つだけ用いた安価且つ簡易な２レベルの過電流検出回路を実現できる。しかも、ＣＰＵ演算部３１への異常信号（ＣＰＵへの入力信号）は、コンパレータの入力側で結線の違いによる基準電位を変化させて調整するので、１ポートで済む。図ではスイッチング素子としてｎｐｎトランジスタＴＲ１０１を用いているが、ｐｎｐトランジスタを用いてドライブ回路を構成しても良い。スター結線の場合、Ｒｓｈの両端に発生する電圧Ｖｓｈ（Ｙ）は、数６で示される｛Ｒｓｈに流れ込む電流をＩｓｈ（Ｙ）とおき、数式の扱いを簡単にするため、抵抗Ｒ１０１側に流れ込む微小電流は無視している｝。
Figure 0004722069
この時、コンパレータの入力端子（−側）にかかる電圧Ｖｃｏｍｐ（−）はＲ１０１とＲ１０２の分圧として、数７で示される。
Figure 0004722069
また、コンパレータの基準電圧Ｖｒｅｆ（Ｙ）は数８で示される。
Figure 0004722069
ただし、ＣＰＵの電源電圧はＶｃｃとしている。またトランジスタはＯＮさせており、コレクタ−エミッタ間のＯＮ電圧をＶｃｅ（ｓａｔ）としている。Ｖｃｏｍｐ（−）がＶｒｅｆ（Ｙ）以上となるとき、異常信号（このケースではＬＯレベル）を出力するから、スター結線時の過電流検出条件式は数９で示すことができる。
Figure 0004722069
数６〜数９より、数１０が本回路の過電流検出条件である。
Figure 0004722069
デルタ結線の場合、Ｒｓｈの両端に発生する電圧Ｖｓｈ（Δ）は、数１１で示される。
Figure 0004722069
数１１では、Ｒｓｈに流れ込む電流をＩｓｈ（Δ）とおき、数式の扱いを簡単にするため、Ｒ１０１側に流れ込む微小電流は無視している。この時、コンパレータの入力端子（−側）にかかる電圧Ｖｃｏｍｐ（−）はＲ１０１とＲ１０２の分圧として、数１２で示される。
Figure 0004722069
また、コンパレータの基準電圧Ｖｒｅｆ（Δ）は数１３で示される。
Figure 0004722069
ただし、ＣＰＵの電源電圧をＶｃｃとしている。
またトランジスタはＯＦＦさせている。Ｖｃｏｍｐ（−）がＶｒｅｆ（Δ）以上となるとき、異常信号（このケースではＬＯレベル）を出力するから、スター結線時の過電流検出条件式は数１４で示すことができる。
Figure 0004722069
数１１〜数１４より、数１５が本回路の過電流検出条件である。
Figure 0004722069
ここではコンパレータの＋側端子に基準電位を入力しＬＯレベルを異常信号としているが、必要に応じてコンパレータの−側端子に基準電位を入力しＨＩレベルを異常信号としても良い。
さらに、数１６のように、結線違いによるインバー出力電流の違いを考慮する。
Figure 0004722069
数１０、数１５、数１６を考慮して、抵抗値等定数設定を行うことで、簡易かつコストをそれほどアップさせずに、信頼性高く過電流に対する電動機減磁保護を行うことができる。
また、図１４（ｄ）のように、検出信号の入力端子（−側）とＧＮＤの間に抵抗を２つ直列に設け、２つのうちのいずれかの抵抗に並列に小信号トランジスタを設置することで、パワーモジュール等にコンパレータの基準電圧が組み込まれていて基準電圧を操作できない場合であっても、コンパレータを１つだけ使用し且つ簡易な方法で２レベルの過電流検出回路を実現できる。この場合も、ＣＰＵ３１へは１入力で済む。図１４（ｃ）と同様に図１４（ｄ）ではｎｐｎトランジスタを用いているが、ｐｎｐトランジスタを用いてドライブ回路を構成しても良い。スター結線の場合、Ｒｓｈの両端に発生する電圧Ｖｓｈ（Ｙ）は、数６で示される（Ｒｓｈに流れ込む電流をＩｓｈ（Ｙ）とおき、数式の扱いを簡単にするため、Ｒ１０１側に流れ込む微小電流は無視している）。この時、コンパレータの入力端子（−側）にかかる電圧Ｖｃｏｍｐ（−）は、トランジスタはＯＦＦさせているので、Ｒ１０１とＲ１０２・Ｒ１０３の分圧として、数１７で示される。
Figure 0004722069
また、コンパレータの基準電圧Ｖｒｅｆ（Ｙ）は数１８で示される。
Figure 0004722069
Ｖｃｏｍｐ（−）がＶｒｅｆ（Ｙ）以上になるとき、異常信号（このケースではＬＯレベル）を出力するから、スター結線時の過電流検出条件式は数１９で示すことができる。
Figure 0004722069
デルタ結線の場合、Ｒｓｈの両端に発生する電圧Ｖｓｈ（Δ）は、数１１で示される。数１１では、Ｒｓｈに流れ込む電流をＩｓｈ（Δ）とおき、数式の扱いを簡単にするため、Ｒ１０１側に流れ込む微小電流は無視している。この時、コンパレータの入力端子（−側）にかかる電圧Ｖｃｏｍｐ（−）は、トランジスタがＯＮしているから、数２０で示される。
Figure 0004722069
また、コンパレータの基準電圧Ｖｒｅｆ（Δ）は数１８で示される。ただし、ＣＰＵの電源電圧をＶｃｃとしている。Ｖｃｏｍｐ（−）がＶｒｅｆ（Δ）以上になるとき、異常信号（このケースではＬＯレベル）を出力するから、スター結線時の過電流検出条件式は数２１で示すことができる。
Figure 0004722069
ここではコンパレータの＋側端子に基準電位を入力しＬＯレベルを異常信号としているが、必要に応じてコンパレータの−側端子に基準電位を入力しＨＩレベルを異常信号としても良い。
さらに、数２２のように、結線違いによるインバータ出力電流を考慮する。
Figure 0004722069
数１９、数２１、数２２を考慮して、抵抗値等定数設定を行うことで、簡易かつコストをそれほどアップさせずに、信頼性高く過電流に対する電動機減磁保護を行うことができる。
次に、結線切替に対応した異常電圧保護レベル設定について説明する。巻線仕様の変更により、外来ノイズ等のレベルが異なる場合、異常電圧保護レベル（過電圧、不足電圧の保護等）を複数段に変更したい場合がある。この場合は、過電流レベルの変更と同様、異常電圧レベルについても複数の検出回路を設けるか、あるいは１回路内で多段の検出レベルを可能とする回路を設ければ良い。
図１６（ａ）に、結線切替仕様によって、基準電位をレベルシフトさせて保護レベルを多段とした異常電圧保護回路の一例を示す。基準電位レベルを結線切替仕様によって切替えることにより、多段の異常電圧保護が可能となる。図１６（ｂ）に、結線切替仕様によって、検出電圧をレベルシフトさせて保護レベルを多段とした異常電圧保護回路の一例を示す。検出電圧レベルを結線切替仕様によって切替えることにより、多段の異常電圧保護が可能となる。図１６（ｃ）に、結線切替仕様によって、基準電位をレベルシフトさせて保護レベルを多段とした異常電圧保護回路の一例を示す。コンパレータ入力端子に関して、検出側、基準側端子を図１６（ａ）の逆に設定することでも、異常電圧の検出が可能である。図１６（ｄ）に、結線切替仕様によって、検出電圧をレベルシフトさせて保護レベルを多段とした異常電圧保護回路の一例を示す。コンパレータ入力端子に関して、検出側、基準側端子を図１６（ｂ）の逆に設定することでも、異常電圧の検出が可能である。いずれのケースも、抵抗、トランジスタを用いたレベルシフト動作に関しては、過電流保護のレベルシフトと同様であるので、詳細説明は省略する。
最後に、結線仕様を切替え、各結線仕様に合わせて電動機定数や保護レベルの設定を行い、各結線仕様に合わせて電動機駆動を行う一連のシーケンスについて説明する。
図１３（ａ）に、ｆ＊により電動機結線仕様を定め、ＣＰＵ３１により電動機結線仕様を定めて、停止中に結線切替を行う場合の制御シーケンスを示す。ステップ１０１において、電動機は停止状態にある。ステップ１０２では、運転周波数指令ｆ＊が０であるか否かを判断する。運転周波数指令ｆ＊が０であれば、そのまま停止状態を維持する。一方、ユーザからの運転要求等により、運転周波数指令ｆ＊が０でない状態となった場合、ステップ１１０に移行する。ステップ１１０では、運転周波数指令ｆ＊がモータの結線をスター結線からデルタ結線に切替えるＡ[Ｈｚ]以上か否かを判断する。ｆ＊がＡ[Ｈｚ]以上であれば、ステップ１１１ａへ以降する。ｆ＊がＡ[Ｈｚ]より小さければ、ステップ１１１ｂへ移行する。
ステップ１１１ａ及び１１１ｂは、各結線に対応した電動機定数を設定する。
ステップ１１１ａの処理が終了すると、ステップ１１２ａへ移行する。ステップ１１１ｂの処理が終了すると、ステップ１１２ｂへ移行する。
ステップ１１２ａ・１１２ｂでは、過電流保護回路の選択・切替えを行う。ステップ１１２ａの処理が終了すると、ステップ１１３ａへ移行する。ステップ１１２ｂの処理が終了すると、ステップ１１３ｂへ移行する。
ステップ１１３ａ及び１１３ｂでは、異常電圧保護回路の選択・切替えを行う。ステップ１１３ａの処理が終了すると、ステップ１１４ａへ移行する。ステップ１１３ｂの処理が終了すると、ステップ１１４ｂへ移行する。
ステップ１１４ａ及び１１４ｂでは、結線選択・切替えを行う。以上でスター・デルタ結線切替及び過電流保護回路切替を完了し、ステップ１１５において起動処理に移ることで、電動機の減磁保護を信頼性高く行え、且つ高速・過負荷まで駆動できる。
図１３（ｂ）に、外部切替信号Ｅにより電動機結線仕様を定め、ＣＰＵ３１により電動機結線仕様を定めて、停止中に結線切替を行う場合の制御シーケンスを示す。ステップ２０１において、電動機は停止状態にある。ステップ２１０では、外部切替指令Ｅが０であるか否かを判断する。Eが０であれば、ステップ２１１ａに移行し、Eが０でなければステップ２１１ｂに移行する。
ステップ２１１ａ及び２１１ｂは、各結線に対応した電動機定数を設定する。
ステップ２１１ａの処理が終了すると、ステップ２１２ａへ移行する。またステップ２１１ｂの処理が終了すると、ステップ２１２ｂへ移行する。
ステップ２１２ａ・２１２ｂでは、過電流保護回路の選択・切替えを行う。ステップ２１２ａの処理が終了すると、ステップ２１３ａへ移行する。ステップ２１２ｂの処理が終了すると、ステップ２１３ｂへ移行する。
ステップ２１３ａ及び２１３ｂでは、異常電圧保護回路の選択・切替えを行う。ステップ２１３ａの処理が終了すると、ステップ２１４ａへ移行する。ステップ２１３ｂの処理が終了すると、ステップ２１４ｂへ移行する。
ステップ２１４ａ及び２１４ｂでは、結線選択・切替えを行う。以上でスター・デルタ結線切替及び過電流保護回路切替を完了し、ステップ２２１において起動処理に移ることで、電動機の減磁保護を信頼性高く行え、且つ高速・過負荷まで駆動できる。
図１３（ｃ）に、運転中に周波数指令ｆ＊が設定された場合、ＣＰＵ３１により電動機結線仕様を定めて結線切替を行う場合の制御シーケンスを示す。ステップ３００において、電動機は運転状態にある。ステップ３１０では、運転周波数指令ｆ＊がＡ以上か否かを判断する。運転周波数指令ｆ＊がＡ以上であれば、ステップ３２１に移行する。一方、ｆ＊がＡ以上でなければ、ステップ３３１に移行する。
ステップ３２１では、現在周波数ｆがＡ以上か否かを判断する。ｆがＡ以上であれば、ステップ３２７に移行し、周波数指令ｆ＊まで現在周波数ｆを上げて処理を終了する。Ａ以上でなければ、ステップ３２２に移行する。ステップ３２２において、周波数をＡ−α[Ｈｚ]（αは０に近い任意の値）まで上げ、ステップ３２３に移行する。ステップ３２３において、デルタ結線用電動機定数を設定し、ステップ３２４に移行する。ステップ３２４において、過電流保護回路２を選択し、切替を行い、ステップ３２５に移行する。ステップ３２５で異常電圧保護回路の選択・切替を行い、ステップ３２６に移行する。ステップ３２６でデルタ結線の選択・切替を行い、ステップ３２７に移行し、ｆ＊まで現在周波数ｆを上げて処理を終了する。電動機の種別または負荷条件により、ステップ３２３〜３２６の処理中はＰＷＭを停止しても良い。その後ステップ３２６〜ステップ３２７に移行する際、再度同期運転に切替えた上で、周波数ＵＰを行っても良い。
ステップ３３１では、現在周波数ｆがＡ以上か否かを判断する。ｆがＡ以上でなければ、ステップ３３７に移行し、周波数指令ｆ＊まで現在周波数ｆを下げて処理を終了する。ｆがＡ以上であれば、ステップ３３２に移行する。ステップ３３２において、周波数をＡ＋α[Ｈｚ] （αは０に近い任意の値）まで下げ、ステップ３３３に移行する。ステップ３３３において、スター結線用電動機定数を設定し、ステップ３３４に移行する。ステップ３３４において、過電流保護回路１を選択し、切替を行い、ステップ３３５に移行する。ステップ３３５で異常電圧保護回路の選択・切替を行い、ステップ３３６に移行する。ステップ３３６でスター結線の選択・切替を行い、ステップ３３７に移行し、周波数指令ｆ＊まで現在周波数ｆを下げて処理を終了する。電動機の種別または負荷条件により、ステップ３３３〜３３６の処理中はＰＷＭを停止しても良い。その後ステップ３３６〜ステップ３３７に移行する際、再度同期に切替えた上で、周波数ＤＯＷＮを行っても良い。
図１３（ｄ）に、運転中に外部切替信号Ｅが再設定された場合、ＣＰＵ３１により電動機結線仕様を定めて結線切替を行う場合の制御シーケンスを示す。ステップ４００において、電動機は運転状態にある。ステップ４１０では、外部切替信号Ｅが０か否かを判断する。外部切替信号Ｅが０であれば、ステップ４２１に移行する。一方、外部切替信号Ｅが０でなければ、ステップ４３１に移行する。
ステップ４２１では、現在周波数ｆがＡ以上か否かを判断する。ｆがＡ以上であれば、ステップ４２２ａに移行し、現状周波数を維持して終了する。ｆがＡ以上でなければ、ステップ４２２ｂに移行する。ステップ４２２ｂにおいて、周波数をＡ−α[Ｈｚ] （αは０に近い任意の値）まで上げ、ステップ４２３ｂに移行する。ステップ４２３ｂにおいて、デルタ結線用電動機定数を設定し、ステップ４２４ｂに移行する。ステップ４２４ｂにおいて、過電流保護回路２を選択し、切替を行い、ステップ４２５ｂに移行する。ステップ４２５ｂで異常電圧保護回路の選択・切替を行い、ステップ４２６ｂに移行する。ステップ４２６ｂでデルタ結線の選択・切替を行い、ステップ４２７ｂに移行し、Ａ[Ｈｚ] （αは０に近い任意の値）で運転して処理を終了する。電動機の種別により、ステップ４２３ｂ〜４２６ｂの処理中はＰＷＭを停止しても良い。その後、ステップ４２６ｂ〜ステップ４２７ｂに移行する際、再度同期に切替えた上で、Ａ[Ｈｚ]で運転しても良い。
ステップ４３１では、現在周波数ｆがＡ以上か否かを判断する。Ａ以上でなければ、ステップ４３２ｂに移行し、現状周波数ｆを維持して処理を終了する。ｆがＡ以上であれば、ステップ４３２ａに移行する。ステップ４３２ａにおいて、ｆをＡ＋α[Ｈｚ]（αは０に近い任意の値）まで下げ、ステップ４３３ａに移行する。ステップ４３３ａにおいて、スター結線用電動機定数を設定し、ステップ４３４ａに移行する。ステップ４３４ａにおいて、過電流保護回路１を選択し、切替を行い、ステップ４３５ａに移行する。ステップ４３５ａで異常電圧保護回路の選択・切替を行い、ステップ４３６ａに移行する。ステップ４３６ａでスター結線の選択・切替を行い、ステップ４３７ａに移行し、Ａ[Ｈｚ]で運転を行い処理を終了する。電動機の種別または負荷条件により、ステップ４３３ａ〜４３６ａの処理中はＰＷＭを停止しても良い。その際、ステップ４３６ａ〜ステップ４３７ａに移行する際、再度同期に切替えた上で、Ａ[Ｈｚ]で運転しても良い。
実施の形態２．
以下、本発明の実施の形態２にかかる冷凍空調装置と電動機駆動装置・及びその方法について図面を参照しながら説明する。実施の形態２では、実施の形態１と比較して電動機駆動に用いられる電流センサの挿入位置が異なる。
図２は、実施の形態２にかかる電動機駆動装置の構成図の一例で、特に速度センサを用いずに、インバータと電動機巻線間に挿入されたカレントトランスより得られるインバータ出力電流情報を用いて電動機駆動を行う場合を示したものである。
この場合、電動機制御に使用する検出素子３ａ〜３ｂより、電流検出手段３４を介して直接インバータ出力電流Ｉｕ〜Ｉｗが得られる。よって図８におけるインバータ出力電流再現手段３１ａは不要である。他の構成は実施の形態１と同じであるので、説明を省略する。図１の場合のように直流母線電流をモニタして電動機制御を行う場合、低速・軽負荷駆動の際に観測できるインバータ出力電流のパルス幅が狭小となり、制御が難しくなるが、本構成ではＰＷＭ信号のパルス幅に依らずインバータ出力電流が観測できるので、本領域での制御性が向上する。
図３は、実施の形態２にかかる冷凍空調装置と電動機駆動装置・及びその方法の構成図の一例で、特に速度センサを用いずに、インバータの下側スイッチング素子と電解コンデンサの−端子間に挿入された抵抗素子を用いる場合である。この場合、電動機制御に使用する検出素子３ａ〜３ｃより、電流検出手段３４を介して直接インバータ出力電流情報Ｉｕ〜Ｉｗが得られる。よって本構成についても図８におけるインバータ出力電流再現手段３１ａは不要である。Ｖ０発生区間であれば、３相分の情報が取得できる。またＶ１〜Ｖ６発生時には上アームスイッチング素子がＯＮしていない相電流が少なくとも１相分取得できる。Ｖ７発生区間では電流情報は得られない。よってＶ０〜Ｖ６の発生区間では１相以上の電流取得が可能である。ＰＷＭ制御でよく用いられる空間ベクトル変調では、半キャリア周期中にＶ０〜Ｖ６のいずれかのベクトルを少なくとも２つ以上発生するから、２相以上の電流取得は可能であり、３相平衡を前提とした場合、電動機制御は可能である。ただし、図１及び図２で直流母線間に挿入された抵抗は、この図３では挿入されていないので、過電流保護装置４０には、検出素子３ａ〜３ｃで得られる電流値のピーク値を検出する回路、あるいは３相の電流値を加算する回路等を用いることで図１と同様の保護が可能である。他の構成は実施の形態１と同じであるので、説明を省略する。本構成の場合、低速・軽負荷駆動の際にＶ０発生区間が長くなるので、電流検出が行いやすくなるため、本領域での制御性が向上する。
図４は、実施の形態２にかかる冷凍空調装置と電動機駆動装置・及びその方法の構成図の一例で、特に速度センサを用いずに、電動機巻線１５ａ−１３ａ、１５ｂ−１３ｂ、１５ｃ−１３ｃの各間にカレントトランスを挿入した場合である。スター結線の場合は、数１（ｅ）によりＩｕ、Ｉｖ、Ｉｗが求まる。デルタ結線の場合は、数１（ｆ）により、Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗが求まる。Ｉａ〜ＩｃよりＩｕ〜Ｉｗを算出することで、図７の励磁電流及びトルク電流を求める手段３１ｂに移行すれば、他の構成は実施の形態１と同じで実現できる。あるいは、本構成の場合は、巻線電流をモニタしているので（結線仕様で電流値が変化しない）、カレントトランス３ａ〜３ｃより直接過電流ピーク値検出を行えば、直流母線電流検出のように過電流保護レベル（許容電流最大値）を２段設ける必要がなくなり、保護部の簡素化が可能となる。
図５（ａ）は、実施の形態２にかかる冷凍空調装置と電動機駆動装置・及びその方法の構成図の一例で、特に誘起電圧のゼロクロス情報を用いて、電動機駆動を行う場合を示したものである。この場合、誘起電圧ゼロクロス信号検出部３７において、図５（ｂ）のような回路を用いて、矩形波通電の際非通電区間に観測される誘起電圧と、母線電圧で作成した中性点を比較して誘起電圧のゼロクロスポイントを検出し、速度制御を行う。誘起電圧ゼロクロス情報を用いた矩形波通電による速度制御については周知技術であるので、ここでは説明を省略する。ゼロクロスポイントを基に速度制御を行うので、図８で示したベクトル制御による電圧指令演算は不要である。また図１３に示したベクトル制御に必要な電動機定数設定（ステップ１１１ａ〜１１１ｂ、２１１ａ〜２１１ｂ、３２３、３３３、４２３ｂ、４３３ａ）も不要である。誘起電圧情報を速度制御に用いＰＷＭ信号を作成するので、他の構成は実施の形態１と同じで実現できる。この場合、安価なＣＰＵ３１で電動機駆動を実現できる。
図６は、実施の形態２にかかる冷凍空調装置と電動機駆動装置・及びその方法の構成図の一例で、特に速度センサを用いて、電動機駆動を行う場合を示したものである。速度センサを用いて一般的な速度制御を行い、ＰＷＭ信号を作成する以外、他の構成は実施の形態１と同じで実現できる。
図７は、実施の形態３にかかる冷凍空調装置と電動機駆動装置・及びその方法の構成図の一例で、特に速度センサを用いずに、直流母線経路に挿入された抵抗素子３に流れる電動機相電流情報を用いて電動機駆動を行う場合で、且つ結線切替リレーにＣ接点リレーを３個のみ使用する場合を示したものである。この場合、それほど高コスト化せずに結線切替が行える。低速領域の高効率化が特に要求される場合、「各リレーのＯＦＦ時にスター結線・各リレーのＯＮ時にデルタ結線」となるように構成する。この場合、リレーの駆動消費電力をスター結線時に有利な仕様にすることができる。またインバータ２、インバータ制御部３０、結線切替部２０を全て基板内に配置することで、結線のスリム化（基板と電動機を結ぶ線は６本となる）、製造コストの低減等が行える。他の構成は実施の形態１と同じで実現できる。また必要に応じて、リレーに半導体リレーを用いても良い。また駆動回路の放熱対策が必要な場合は、インバータ２またはＣＰＵ３１または結線切替部２０をモールドして冷却装置に入れることで、発熱対策を行っても良い。また、素子としての高効率化が求められる場合、上記駆動回路に用いられる半導体材料にＳｉＣ等を用いても良い。
実施の形態１による冷凍空調装置と電動機駆動装置・及びその方法の構成図の一例（速度センサレス制御において、インバータ出力電流のセンシングに直流母線経路に挿入された抵抗素子を用いる場合）である。 実施の形態２による冷凍空調装置と電動機駆動装置・及びその方法の構成図の一例（速度センサレス制御において、インバータ出力電流のセンシングにカレントトランスを用いる場合）である。 実施の形態２による冷凍空調装置と電動機駆動装置・及びその方法の構成図の一例（速度センサレス制御において、インバータ出力電流のセンシングに下側スイッチング素子と電解コンデンサ−端子間に挿入された抵抗素子を用いる場合）である。 実施の形態２による冷凍空調装置と電動機駆動装置・及びその方法の構成図の一例（速度センサレス制御において、インバータ出力電流のセンシングにカレントトランスを用いる場合）である。 実施の形態２による冷凍空調装置と電動機駆動装置・及びその方法の構成図の一例（速度センサレス制御において、誘起電圧ゼロクロス情報を用いる場合）である。 誘起電圧ゼロクロス情報を検出する回路例である。 実施の形態２による冷凍空調装置と電動機駆動装置・及びその方法の構成図の一例（速度センサを用いる場合）である。 実施の形態３による冷凍空調装置と電動機駆動装置・及びその方法の構成図の一例（速度センサレス制御において、電動機相電流のセンシングに直流母線経路に挿入された抵抗素子を用い、特に巻線仕様切替リレー３つを用いて構成する場合）である。 実施の形態１に示す図１のＣＰＵにおいて、ＰＷＭ信号を作成するフローを示した図である。 実施の形態１〜３による図１〜７に示す装置・方法に関してスター結線の場合の構成図である。 実施の形態１〜３による図１〜７に示す装置・方法に関してデルタ結線の場合の構成図である。 実施の形態１によるスター結線時のインバータ出力電圧・巻線電圧、インバータ出力電流・巻線電流と、デルタ結線時のインバータ出力電圧・巻線電圧、インバータ出力電流・巻線電流の関係を説明する説明図である。 実施の形態１によるスター結線時におけるインバータ主回路の上アームの論理状態と直流母線電流で観測可能な相電流（巻線電流を用いた相電流換算式）の関係を示す一覧表である。 実施の形態１によるデルタ結線時におけるインバータ主回路の上アームの論理状態と直流母線電流で観測可能な相電流（巻線電流を用いた相電流換算式）の関係を示す一覧表である。 電動機電流と減磁率の関係を示した図である。 ｆ＊により電動機結線仕様を定め、停止中に結線切替を行う場合の制御シーケンスを示した図である。 外部切替指令Ｅにより電動機結線仕様を定め、停止中に結線切替を行う場合の制御シーケンスを示した図である。 ｆ＊により電動機結線仕様を定め、運転中に結線切替を行う場合の制御シーケンスを示した図である。 外部切替指令Ｅにより電動機結線仕様を定め、運転中に結線切替を行う場合の制御シーケンスを示した図である。 保護レベルが１段の過電流保護回路の一例を示したである。 保護レベルが２段の過電流保護回路の一例を示したである。 コンパレータを１つしか使用せず、小信号トランジスタを用いてコンパレータの基準電圧を変えることで、保護レベルを２段にする過電流保護回路の一例を示したである。 コンパレータを１つしか使用せず、小信号トランジスタを用いて検出電流レベルを変えることで、保護レベルを２段にする過電流保護回路の一例を示したである。 結線切替えリレーの駆動回路の一例（１トランジスタでリレー１個をＯＮ・ＯＦＦする場合）を示したである。 結線切替えリレーの駆動回路の一例（１トランジスタでリレー３個をＯＮ・ＯＦＦする場合）を示したである。 結線切替仕様によって、基準電位をレベルシフトさせて保護レベルを多段とした異常電圧保護回路の一例を示したである。 結線切替仕様によって、検出電圧をレベルシフトさせて保護レベルを多段とした異常電圧保護回路の一例を示したである。 結線切替仕様によって、基準電位をレベルシフトさせて保護レベルを多段とした不足電圧保護回路の一例を示したである。 結線切替仕様によって、検出電圧をレベルシフトさせて保護レベルを多段とした不足電圧保護回路の一例を示したである。 スター結線とデルタ結線の総合効率を示した図である。 従来のスター・デルタ結線切替電動機駆動装置の構成図である。
符号の説明
１ａ、１ｂ 直流母線、２ インバータ主回路、３ 電流検出素子（抵抗、カレントトランス等）、３ａ〜３ｃ 相電流検出素子（カレントトランス等）、４ａ〜４ｆ スイッチング素子、５ａ〜５ｆ ダイオード、６ 平滑コンデンサ、１１ 電動機、１２ａ〜１２ｃ・１３ａ〜１３ｃ 端子、１４ 回転子、１５ 固定子、１５ａ〜１５ｃ 巻線（スター結線時は１５ａ→Ｕ相巻線、１５ｂ→Ｖ相巻線、１５ｃ→Ｗ相巻線）、２０ 結線切替装置（スター・デルタ開閉器）、２１ａ〜２１ｃ、２２ａ〜２２ｃ 結線切替リレー、３０ インバータ制御部、３１ ＣＰＵ（マイコン・ＤＳＰ等）、３２ ＰＷＭ発生手段、３３ 電圧検出手段、３４ 電流検出手段、３５ 結線切替手段、３７ 誘起電圧ゼロクロス検出手段、４０ 過電流保護装置、５０ 異常電圧保護装置、６０ 基板、１０１ 直流電源、１０２ インバータ、１０４ 回転速度検出器、１０６ 回転速度判別器、１２１ オンオフ制御回路。

Claims (25)

  1. 直流電源と、
    固定子巻線の中性点を切り離し引き出された合計６本の引き出し線を有する電動機の、
    前記固定子巻線仕様をスター結線あるいはデルタ結線のいずれかに切替える結線切替装置と、
    前記直流電源からの直流母線電圧を可変電圧可変周波数の交流電流に変換して前記電動機を駆動するインバータと、
    周波数指令または外部切替信号のいずれかに基づいて前記結線切替装置を制御して前記電動機の結線を切替え、切替え後の結線仕様に合った電動機定数と過電流保護レベルと異常電圧保護レベルの少なくとも１つを設定して前記インバータをＰＷＭ制御するインバータ制御部と、を備え、
    前記インバータ制御部は、インバータ効率と電動機効率とを合わせた総合効率がスター結線とデルタ結線とで一致する所定周波数を基準とし、前記電動機の運転周波数が前記所定周波数未満の場合にはスター結線を選択するように設定し、前記所定周波数以上の場合にはデルタ結線を選択するように設定することを特徴とする電動機駆動装置。
  2. 前記インバータ制御部は、
    前記インバータの出力電流を検出する電流検出手段と、
    前記直流母線電圧を検出する電圧検出手段と、
    周波数指令または外部切替信号のいずれかにより前記電動機の固定子巻線結線切替信号を発生し、前記電流検出手段が検出したインバータ出力電流と前記電圧検出手段が検出した直流母線電圧と前記周波数指令に基づいて前記固定子巻線結線切替信号に応じたＰＷＭ原信号を作成する制御手段と、
    前記制御手段からの固定子巻線結線切替信号に応じた結線仕様に切替えるように前記結線切替装置を制御する結線切替手段と、
    前記制御手段が作成したＰＷＭ原信号に基づいてＰＷＭ信号を発生するＰＷＭ発生手段と、を具備することを特徴とする請求項１に記載の電動機駆動装置。
  3. 直流電源と、
    固定子巻線の中性点を切り離し引き出された合計６本の引き出し線を有する電動機の、
    前記固定子巻線仕様をスター結線あるいはデルタ結線のいずれかに切替える結線切替装置と、
    前記直流電源からの直流母線電圧を可変電圧可変周波数の交流電流に変換して前記電動機を駆動するインバータと、
    周波数指令または外部切替信号のいずれかに基づいて前記結線切替装置を制御して前記電動機の結線を切替え、切替え後の結線仕様に合った電動機定数と過電流保護レベルと異常電圧保護レベルの少なくとも１つを設定して前記インバータをＰＷＭ制御するインバータ制御部と、を備え、
    前記インバータ制御部は、
    前記インバータの出力電流を検出する電流検出手段と、
    前記直流母線電圧を検出する電圧検出手段と、
    周波数指令または外部切替信号のいずれかにより前記電動機の固定子巻線結線切替信号を発生し、前記電流検出手段が検出したインバータ出力電流と前記電圧検出手段が検出した直流母線電圧と前記周波数指令に基づいて前記固定子巻線結線切替信号に応じたＰＷＭ原信号を作成する制御手段と、
    前記制御手段からの固定子巻線結線切替信号に応じた結線仕様に切替えるように前記結線切替装置を制御する結線切替手段と、
    前記制御手段が作成したＰＷＭ原信号に基づいてＰＷＭ信号を発生するＰＷＭ発生手段と、を具備し、
    前記制御手段は、過電流保護装置切替信号を発生し、
    前記制御手段からの過電流保護装置切替信号に応じた過電流保護レベルを有し、この過電流保護レベルと、前記電流検出手段の検出結果に基づいて過電流保護を行う過電流保護装置を具備することを特徴とする電動機駆動装置。
  4. 直流電源と、
    固定子巻線の中性点を切り離し引き出された合計６本の引き出し線を有する電動機の、
    前記固定子巻線仕様をスター結線あるいはデルタ結線のいずれかに切替える結線切替装置と、
    前記直流電源からの直流母線電圧を可変電圧可変周波数の交流電流に変換して前記電動機を駆動するインバータと、
    周波数指令または外部切替信号のいずれかに基づいて前記結線切替装置を制御して前記電動機の結線を切替え、切替え後の結線仕様に合った電動機定数と過電流保護レベルと異常電圧保護レベルの少なくとも１つを設定して前記インバータをＰＷＭ制御するインバータ制御部と、を備え、
    前記インバータ制御部は、
    前記インバータの出力電流を検出する電流検出手段と、
    前記直流母線電圧を検出する電圧検出手段と、
    前記周波数指令または前記外部切替信号のいずれかにより前記電動機の固定子巻線結線切替信号を発生し、前記電流検出手段が検出したインバータ出力電流と前記電圧検出手段が検出した直流母線電圧と前記周波数指令に基づいて前記固定子巻線結線切替信号に応じたＰＷＭ原信号を作成する制御手段と、
    前記制御手段からの固定子巻線結線切替信号に応じた結線仕様に切替えるように前記結線切替装置を制御する結線切替手段と、
    前記制御手段が作成したＰＷＭ原信号に基づいてＰＷＭ信号を発生するＰＷＭ発生手段と、を具備し、
    前記制御手段は、異常電圧保護装置切替信号を発生し、
    前記制御手段からの異常電圧保護装置切替信号に応じた異常電圧保護レベルを有し、この異常電圧保護レベルと、前記電圧検出手段の検出結果に基づいて異常電圧保護を行う異常電圧保護装置を具備することを特徴とする電動機駆動装置。
  5. 直流電源と、
    固定子巻線の中性点を切り離し引き出された合計６本の引き出し線を有する電動機の、
    前記固定子巻線仕様をスター結線あるいはデルタ結線のいずれかに切替える結線切替装置と、
    前記直流電源からの直流母線電圧を可変電圧可変周波数の交流電流に変換して前記電動機を駆動するインバータと、
    周波数指令または外部切替信号のいずれかに基づいて前記結線切替装置を制御して前記電動機の結線を切替え、切替え後の結線仕様に合った電動機定数と過電流保護レベルと異常電圧保護レベルの少なくとも１つを設定して前記インバータをＰＷＭ制御するインバータ制御部と、を備え、
    前記インバータ制御部は、
    前記インバータの出力電流を検出する電流検出手段と、
    前記直流母線電圧を検出する電圧検出手段と、
    前記周波数指令または前記外部切替信号のいずれかにより前記電動機の固定子巻線結線切替信号を発生し、前記電流検出手段が検出したインバータ出力電流と前記電圧検出手段が検出した直流母線電圧と前記周波数指令に基づいて前記固定子巻線結線切替信号に応じたＰＷＭ原信号を作成する制御手段と、
    前記制御手段からの固定子巻線結線切替信号に応じた結線仕様に切替えるように前記結線切替装置を制御する結線切替手段と、
    前記制御手段が作成したＰＷＭ原信号に基づいてＰＷＭ信号を発生するＰＷＭ発生手段と、を具備し、
    前記制御手段は、過電流保護装置切替信号を発生し、
    前記制御手段からの過電流保護装置切替信号に応じた過電流保護レベルを有し、この過電流保護レベルと、前記電流検出手段の検出結果に基づいて過電流保護を行う過電流保護装置を具備し、
    前記過電流保護装置は、前記結線切替仕様に応じて過電流判定のスレッショルドを少なくとも１つ以上有することを特徴とする電動機駆動装置。
  6. 直流電源と、
    固定子巻線の中性点を切り離し引き出された合計６本の引き出し線を有する電動機の、
    前記固定子巻線仕様をスター結線あるいはデルタ結線のいずれかに切替える結線切替装置と、
    前記直流電源からの直流母線電圧を可変電圧可変周波数の交流電流に変換して前記電動機を駆動するインバータと、
    周波数指令または外部切替信号のいずれかに基づいて前記結線切替装置を制御して前記電動機の結線を切替え、切替え後の結線仕様に合った電動機定数と過電流保護レベルと異常電圧保護レベルの少なくとも１つを設定して前記インバータをＰＷＭ制御するインバータ制御部と、を備え、
    前記インバータ制御部は、
    前記インバータの出力電流を検出する電流検出手段と、
    前記直流母線電圧を検出する電圧検出手段と、
    前記周波数指令または前記外部切替信号のいずれかにより前記電動機の固定子巻線結線切替信号を発生し、前記電流検出手段が検出したインバータ出力電流と前記電圧検出手段が検出した直流母線電圧と前記周波数指令に基づいて前記固定子巻線結線切替信号に応じたＰＷＭ原信号を作成する制御手段と、
    前記制御手段からの固定子巻線結線切替信号に応じた結線仕様に切替えるように前記結線切替装置を制御する結線切替手段と、
    前記制御手段が作成したＰＷＭ原信号に基づいてＰＷＭ信号を発生するＰＷＭ発生手段と、を具備し、
    前記制御手段は、異常電圧保護装置切替信号を発生し、
    前記制御手段からの異常電圧保護装置切替信号に応じた異常電圧保護レベルを有し、この異常電圧保護レベルと、前記電圧検出手段の検出結果に基づいて異常電圧保護を行う異常電圧保護装置を具備し、
    前記異常電圧保護装置は、異常判定のスレッショルドを少なくとも１つ以上有することを特徴とする電動機駆動装置。
  7. 前記電動機の回転子の回転速度を検出する回転速度検出器を備え、
    前記制御手段に代えて、
    周波数指令または外部切替信号のいずれかにより前記電動機の固定子巻線結線切替信号または過電流保護装置切替信号または異常電圧保護装置切替信号の少なくとも１つを発生し、前記回転速度検出器が検出した回転子速度と前記電流検出手段が検出したインバータ出力電流と前記電圧検出手段が検出した直流母線電圧と前記周波数指令に基づいて前記固定子巻線結線切替信号に応じたＰＷＭ信号を作成する制御手段を具備することを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載の電動機駆動装置。
  8. 前記制御手段は、前記固定子巻線結線切替信号に応じた電動機定数を切替可能な電動機定数切替手段を具備することを特徴とする請求項２〜７のいずれかに記載の電動機駆動装置。
  9. 前記電流検出手段は、直流母線経路に挿入された電流検出素子またはインバータの下側スイッチング素子と直流母線Ｎ側の間に挿入された電流検出素子またはインバータ出力線と巻線の間に挿入された電流検出素子または巻線の中性点側引出線に挿入された電流検出素子の少なくとも１つを用いて、前記インバータの出力電流を検出することを特徴とする請求項２〜８のいずれかに記載の電動機駆動装置。
  10. 前記回転速度検出器は、前記電圧検出手段が検出した誘起電圧のゼロクロスポイントを前記電動機の固定子巻線の中性点との比較で検出する比較器を備え、この比較器が検出した誘起電圧のゼロクロスポイントを用いて前記電動機の回転子の速度を検出することを特徴とする請求項７に記載の電動機駆動装置。
  11. 前記回転速度検出器は、前記電動機の回転子の速度を直接検出するセンサで構成されることを特徴とする請求項７に記載の電動機駆動装置。
  12. 前記回転速度検出器は、前記電動機の回転子の位置を直接検出するセンサを備え、このセンサが検出した回転子の位置と別の時刻で検出した回転子の位置とその間の時間差とに基づき前記電動機の回転子の速度を算出することを特徴とする請求項７に記載の電動機駆動装置。
  13. 前記結線切替装置及び前記インバータを実装する基板を具備することを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の電動機駆動装置。
  14. 前記結線切替装置または前記インバータまたは前記制御手段の少なくとも１つを冷却する冷却装置を具備することを特徴とする請求項２〜１３のいずれかに記載の電動機駆動装置。
  15. 前記結線切替装置は、少なくとも１種類のメカリレーまたは半導体リレーを具備することを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の電動機駆動装置。
  16. 前記結線切替装置は、少なくとも１つのＣ接点リレーを具備することを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の電動機駆動装置。
  17. 前記結線切替装置は、少なくとも１つの、ＳｉＣを用いて製造された半導体リレーを具備することを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の電動機駆動装置。
  18. 前記インバータは、少なくとも１つの、ＳｉＣを用いて製造された半導体スイッチング素子またはダイオードを具備することを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の電動機駆動装置。
  19. 請求項１〜１８のいずれかに記載の電動機駆動装置を備えたことを特徴とする冷凍空調装置。
  20. インバータ効率と電動機効率とを合わせた総合効率がスター結線とデルタ結線とで一致する所定周波数を基準とし、
    周波数指令が０でなく前記所定周波数未満のときには、
    スター結線用電動機定数を設定するステップと、
    スター結線を選択し切替えるステップと、
    電動機を起動するステップと、を備え、
    前記周波数指令が前記所定周波数以上のときには、
    デルタ結線用電動機定数を設定するステップと、
    デルタ結線を選択し切替えるステップと、
    前記電動機を起動するステップと、を備えたことを特徴とする電動機駆動方法。
  21. インバータ効率と電動機効率とを合わせた総合効率がスター結線とデルタ結線とで一致する所定周波数を基準とし、
    周波数指令と電動機の現在周波数が前記所定周波数未満のときには、前記電動機の運転周波数を前記周波数指令まで下げるステップを備え、
    前記周波数指令が前記所定周波数未満で前記電動機の現在周波数が前記所定周波数以上のときには、
    前記電動機の現在周波数を所定の刻み量だけ下げるステップと、
    スター結線用電動機定数を設定するステップと、
    スター結線を選択し切替えるステップと、
    前記電動機の運転周波数を前記周波数指令まで下げるステップと、を備え、
    前記周波数指令と前記電動機の現在周波数が前記所定周波数以上のときには、
    前記周波数指令が前記所定周波数以上で前記電動機の現在周波数が前記所定周波数未満のときには、前記電動機の現在周波数を所定の刻み量だけ上げるステップと、
    デルタ結線用電動機定数を設定するステップと、
    デルタ結線を選択し切替えるステップと、
    前記電動機の運転周波数を前記周波数指令まで上げるステップと、を備えたことを特徴とする電動機駆動方法。
  22. インバータ効率と電動機効率とを合わせた総合効率がスター結線とデルタ結線とで一致する所定周波数を基準とし、
    外部切替信号が０でなく電動機の現在周波数が前記所定周波数未満のときには、前記電動機の運転周波数をそのまま維持するステップを備え、
    前記外部切替信号が０でなく前記電動機の現在周波数が前記所定周波数以上のときには、
    前記電動機の現在周波数を所定の刻み量だけ下げるステップと、
    スター結線用電動機定数を設定するステップと、
    スター結線を選択し切替えるステップと、
    前記電動機を前記所定周波数で運転するステップと、を備え、
    前記外部切替信号が０で前記電動機の現在周波数が前記所定周波数以上のときには、前記電動機の運転周波数をそのまま維持するステップを備え、
    前記外部切替信号が０で前記電動機の現在周波数が前記所定周波数未満のときには、
    前記電動機の現在周波数を所定の刻み量だけ上げるステップと、
    デルタ結線用電動機定数を設定するステップと、
    デルタ結線を選択し切替えるステップと、
    前記電動機を前記所定周波数で運転するステップと、を備えたことを特徴とする電動機駆動方法。
  23. 運転停止状態において周波数指令が０でなく所定値未満のとき、または運転状態において前記周波数指令が前記所定値未満で電動機の現在周波数が前記所定値以上のとき、または、運転状態において前記外部切替信号が０でなく前記電動機の現在周波数が前記所定値以上のときのいずれかの場合、
    スター結線用電動機定数を設定するステップと、
    第１の過電流保護回路を選択し切替えるステップと、
    スター結線を選択し切替えるステップと、
    前記電動機を起動するステップと、を備え、
    運転停止状態において前記周波数指令が０でなく前記所定値以上のとき、または運転状態において前記周波数指令が前記所定値以上で前記電動機の現在周波数が前記所定値未満のとき、または運転状態において前記外部切替信号が０で前記電動機の現在周波数が前記所定値未満のときのいずれかの場合、
    デルタ結線用電動機定数を設定するステップと、
    第２の過電流保護回路を選択し切替えるステップと、
    デルタ結線を選択し切替えるステップと、
    前記電動機を起動するステップと、を備えたことを特徴とする電動機駆動方法。
  24. 運転停止状態において周波数指令が０でなく所定値未満のとき、または運転状態において前記周波数指令が前記所定値未満で電動機の現在周波数が前記所定値以上のとき、または、運転状態において前記外部切替信号が０でなく前記電動機の現在周波数が前記所定値以上のときのいずれかの場合、
    スター結線用電動機定数を設定するステップと、
    第１の異常電圧保護回路を選択し切替えるステップと、
    スター結線を選択し切替えるステップと、
    前記電動機を起動するステップと、を備え、
    運転停止状態において前記周波数指令が０でなく前記所定値以上のとき、または運転状態において前記周波数指令が前記所定値以上で前記電動機の現在周波数が前記所定値未満のとき、または運転状態において前記外部切替信号が０で前記電動機の現在周波数が前記所定値未満のときのいずれかの場合、
    デルタ結線用電動機定数を設定するステップと、
    第２の異常電圧保護回路を選択し切替えるステップと、
    デルタ結線を選択し切替えるステップと、
    前記電動機を起動するステップと、を備えたことを特徴とする電動機駆動方法。
  25. 請求項２０〜２４のいずれかに記載の電動機駆動方法を実行することを特徴とする冷凍空調装置。
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