JP5353073B2 - モータ駆動制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータ駆動制御装置に関する。

空気調和装置は、圧縮機やファン等の各種機器を備えており、これらの動力源としては、モータが良く用いられる。そして、空気調和装置には、これらのモータを駆動制御するモータ駆動制御装置が更に備えられている。モータ駆動制御装置には、例えば特許文献１に開示されているように、電源からの出力を直流に変換するコンバータ、モータ駆動用の駆動電圧をモータに出力するインバータの他、コンバータを駆動制御するコンバータマイコン、及びインバータを駆動制御するインバータマイコンが備えられている。
特開２００７−７４８１０号公報

ところで、モータが正常に駆動している状態時に、電源の故障等により急にモータの通常回転時以上の電流がインバータやモータに流れてしまう場合がある。特に、この電流がインバータを構成するパワートランジスタやモータの定格電流以上である場合には、パワートランジスタが発火したり、モータが故障したりする恐れがある。

そこで、本発明は、モータを安全に回転駆動させることができるモータ駆動制御装置の提供を目的とする。

発明１に係るモータ駆動制御装置は、コンバータと、インバータと、インバータ駆動制御部と、コンバータ駆動制御部とを備える。コンバータは、電源から出力される電源電流を直流電流に変換する。インバータは、コンバータから直流電流を供給され、モータを駆動するための駆動電圧を生成してモータに出力する。インバータ駆動制御部は、インバータの駆動制御を行う。コンバータ駆動制御部は、コンバータの駆動制御を行うと共に、インバータにおける駆動電圧の出力を強制停止させるべきと判断するための異常条件が満たされた場合、駆動電圧の出力を停止させるための出力停止信号をインバータ駆動制御部に出力する。そして、コンバータ駆動制御部は、電源電流が第１下限値以下となった場合にはコンバータの駆動を停止し、その後、電源電流が第２下限値以上となった場合にはコンバータを駆動させる制御を更に行う。第１下限値と第２下限値とは、互いに異なる値である。

異常条件とは、インバータを急遽停止させなければならないと判断するための条件で、例えば電源電流がモータの通常運転時以上である条件等が挙げられる。このモータ駆動制御装置によると、上記異常条件が生じた場合、コンバータ駆動制御部は、出力停止信号をインバータ駆動制御部に出力する。これにより、インバータ駆動制御部は、駆動電圧のインバータへの出力を強制的に停止させる制御を行い、インバータは駆動電圧の生成を停止する。従って、モータ駆動制御装置は、モータを安全に回転駆動させることができる。

発明２に係るモータ駆動制御装置は、発明１に係るモータ駆動制御装置であって、異常条件には、第１条件、第２条件及び第３条件の少なくとも１つが含まれる。第１条件は、電源電流が第１所定値以上となる条件である。第２条件は、インバータに通電された電流が第２所定値以上となる条件である。第３条件は、インバータに印加される電圧が第３所定値以上となる条件である。

ここで、第１所定値としては、モータの通常運転時における電源電流の最大値が挙げられる。第２所定値及び第３所定値としては、それぞれモータの通常運転時にインバータに通電される電流の許容最大値及びインバータに印加される電圧の許容最大値が挙げられる。このモータ駆動制御装置におけるコンバータ駆動制御部は、電源電流が増加して第１所定値以上となった場合（即ち、第１条件）には、例えば電源において何らかの異常が生じていると判断することができる。また、コンバータ駆動制御部は、インバータに通電された電流が第２所定値以上（即ち、第２条件）となったり、インバータに印加される電圧が第３所定値以上（即ち、第３条件）となったりした場合には、例えばコンバータ及びインバータを含む主回路上において何らかの異常が生じていると判断することができる。そして、コンバータ駆動制御部は、上記第１〜３条件の少なくとも１つが満たされた場合には、駆動電圧の出力を強制的に停止させる制御をインバータ駆動制御部に行わせることができるため、モータをより安全に回転駆動することができる。

発明３に係るモータ駆動制御装置は、発明２に係るモータ駆動制御装置であって、インバータ駆動制御部は、インバータに通電された電流が第４所定値以上である場合、インバータによる駆動電圧の出力を停止させる指示をインバータに出力する。

ここで、第４所定値としては、第２所定値と同様、モータの通常運転時にインバータに通電される電流の最大値が挙げられる。このモータ駆動制御装置によると、インバータ駆動制御部は、コンバータ駆動制御部から出力停止信号が出力された場合だけではなく、インバータに通電される電流の値に基づいて強制停止させるべきと自ら判断した場合にも、インバータによる駆動電圧の出力を強制停止させる指示をインバータに出力することができる。従って、インバータに多くの電流が通電された場合には、より確実にインバータによる駆動電圧の出力を停止させることができる。

発明４に係るモータ駆動制御装置は、発明３に係るモータ駆動制御装置であって、第１配線、第２配線、コンデンサ、第１シャント抵抗及び第２シャント抵抗を更に備える。第１配線は、コンバータにより変換された直流電流をインバータに流すための配線である。第２配線は、インバータに通電された電流をコンバータに流すための配線である。コンデンサは、コンバータとインバータとの間に位置し、両端が第１配線及び第２配線それぞれに接続されている。第１シャント抵抗は、コンデンサに対しコンバータ側の第２配線上に直列に接続されている。第２シャント抵抗は、コンデンサに対しインバータ側の第２配線上に直列に接続されている。そして、コンバータ駆動制御部は、第１シャント抵抗に流れる電流を監視する。インバータ駆動制御部は、第２シャント抵抗に流れる電流を監視する。

通常、コンバータとインバータとの間には、コンバータにより変換された後の直流電流を平滑化させる目的で、コンデンサが接続される。しかしながら、このコンデンサによって、コンバータ及びインバータを含む主回路は、コンデンサよりもコンバータ側である１次側回路とコンデンサよりもインバータ側である２次側回路とに分けられてしまう。しかし、本発明に係るモータ駆動制御装置では、コンバータ駆動制御部は、１次側回路上に位置する第１シャント抵抗を用いてインバータに通電された電流を監視し、インバータ駆動制御部は、２次側回路上に位置する第２シャント抵抗を用いてインバータに通電された電流を監視する。これにより、主回路が１次側回路と２次側回路とに分けられた場合であっても、コンバータ駆動制御部及びインバータ駆動制御部は、インバータに通電された電流に基づいて、インバータにおいて異常が生じたことを確実に判断することができる。

発明５に係るモータ駆動制御装置は、発明１〜４のいずれかに係るモータ駆動制御装置であって、モータは、圧縮機用モータである。

本発明に係るモータ駆動制御装置を、圧縮機用モータの駆動制御用として用いることで、圧縮機用モータを安全に回転駆動させることができる。従って、圧縮機用モータを駆動源とする圧縮機は、正常にかつ安全に運転を行うことができる。

発明１に係るモータ駆動制御装置は、モータを安全に回転駆動させることができる。

発明２に係るモータ駆動制御装置によると、第１〜３条件の少なくとも１つが満たされた場合には、駆動電圧の出力を強制的に停止させる制御をインバータ駆動制御部に行わせることができるため、モータをより安全に回転駆動することができる。

発明３に係るモータ駆動制御装置によると、インバータに多くの電流が通電された場合には、より確実にインバータによる駆動電圧の出力を停止させることができる。

発明４に係るモータ駆動制御装置によると、主回路が１次側回路と２次側回路とに分けられた場合であっても、コンバータ駆動制御部及びインバータ駆動制御部は、インバータに通電された電流に基づいて、インバータにおいて異常が生じたことを確実に判断することができる。

発明５に係るモータ駆動制御装置によると、圧縮機用モータを駆動源とする圧縮機は、正常にかつ安全に運転を行うことができる。

以下、本発明に係るモータ駆動制御装置について、図面を用いて詳細に説明する。

（１）構成
図１は、モータ５１と、このモータ５１の駆動制御を行うモータ駆動制御装置１とを含むモータの駆動制御システム１００の全体構成図である。本実施形態では、モータ５１が、空気調和装置の室外機に搭載される圧縮機用のモータである場合を例にとる。圧縮機用モータ５１は、空気調和装置に含まれる冷媒回路上を流れる冷媒を圧縮するための圧縮機の駆動源であって、例えば３相のブラシレスＤＣモータであることができる。具体的に、圧縮機用モータ５１は、複数の磁極を有する永久磁石からなるロータと、３相の駆動コイルを有するステータ等で構成される。

モータ駆動制御装置１は、モータ５１に交流電力を供給してモータ５１を駆動させるためのものであって、主として、電流センサ２、コンバータ３、配線Ｌ４，Ｌ５（それぞれ第１配線、第２配線に相当）、インバータ４、平滑部５（コンデンサに相当），電圧検出部６、１次側シャント抵抗Ｒｓ１（第１シャント抵抗に相当）、２次側シャント抵抗Ｒｓ２（第２シャント抵抗に相当）、インバータマイコン７、及びコンバータマイコン８を備える。

〔電流センサ〕
電流センサ２は、３相の電源６１から出力された電源電流Ｉｍを検出するためのものであって、電源６１から延びる３本の電源配線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３のうち、１本の電源配線Ｌ１のみに設けられている。電流センサ２により検出された電源電流Ｉｍの値は、コンバータマイコン８に取り込まれる。

〔コンバータ及び配線Ｌ４，Ｌ５〕
コンバータ３は、絶縁バイポーラトランジスタ等である複数のパワートランジスタで構成されており、３本の電源配線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３に接続されている。コンバータ３の出力は、配線Ｌ４を介してインバータ４に接続されており、コンバータ３のＧＮＤは、配線Ｌ５によってインバータ４のＧＮＤに接続されている。このような配線構成が成されているコンバータ３は、コンバータマイコン８から送られてくる駆動制御信号ＳＡ（後述）に基づいて、電源６１から出力された交流電流である電源電流Ｉｍを直流電流に変換し、これを配線Ｌ４を介してインバータ４に出力する。

尚、上述したように、インバータ４には、コンバータ３によって直流に変換された電源電流Ｉｍが配線Ｌ４を介して通電されるため、配線Ｌ４はインバータ４に対する“電源配線”ということができる。一方で、配線Ｌ５は、インバータ４に対する“ＧＮＤ配線”と言うことができ、配線Ｌ５上には、インバータ４に通電された電流が流れる。インバータ４に通電される電流とは、具体的にはインバータ４のパワートランジスタ及びモータ５１の駆動コイルを経て再度パワートランジスタに流れる電流である。配線Ｌ５上を流れた電流は、コンバータ３のＧＮＤに流れるようになる。

〔インバータ〕
インバータ４は、配線Ｌ４及び配線Ｌ５に接続されており、コンバータ３と同様、絶縁バイポーラトランジスタ等である複数のパワートランジスタ等で構成されている。インバータ４の出力からは、３本の配線Ｌ７，Ｌ８，Ｌ９が延びており、各配線Ｌ７，Ｌ８，Ｌ９は、モータ５１に含まれる３つの駆動コイルの一端それぞれに接続されている。インバータ４は、配線Ｌ４を介してコンバータ３からの直流電流を供給されると、インバータマイコン７から送られてくる駆動制御信号ＳＢ（後述）に基づいて駆動電圧ＳＵ，ＳＶ，ＳＷを生成し、これを各配線Ｌ７，Ｌ８，Ｌ９を介してモータ５１に出力する。ここで、駆動電圧ＳＵ，ＳＶ，ＳＷは、モータ５１を駆動するための電圧であって、駆動制御信号ＳＢに基づいて各パワートランジスタがオン及びオフすることで、生成される。

更に、本実施形態に係るインバータ４は、後述するオペアンプＯＰ２の出力に基づいて駆動電圧ＳＵ，ＳＶ，ＳＷの出力を強制的に停止させるとともに、インバータマイコン７に第１出力強制停止信号ＳＦを出力することができるような構成となっている。第１出力強制停止信号ＳＦは、インバータマイコン７内部におけるＰＷＭ波形出力を強制停止させることで、駆動制御信号ＳＢの出力を強制的に停止させるための信号である。上記第１出力強制停止信号ＳＦによる強制停止指示や駆動電圧ＳＵ，ＳＶ，ＳＷの出力の強制停止は、オペアンプＯＰ２の出力が所定条件を満たす場合に行われるが、この所定条件については後述する。

〔平滑部〕
平滑部５は、コンバータ３からの出力（具体的には、直流に変換された電源電流Ｉｍ）を平滑化させるためのものであって、コンバータ３とインバータ４との間に位置する。具体的に、平滑部５は、２つのコンデンサｃ１，ｃ２が直列に接続された構成を有しており、平滑部５の両端は、それぞれコンバータ３の出力及びＧＮＤ、即ち配線Ｌ４及び配線Ｌ５に接続されている。

尚、本実施形態では、図１に示すように、平滑部５が、２つのコンデンサｃ１，ｃ２によって構成されているが、１つもしくは複数のコンデンサで構成されていてもよい。

〔電圧検出部〕
電圧検出部６は、インバータ４に印加される電圧を検出するためのものであって、２つの抵抗ｒ１，ｒ２が直列に接続された構成を有する。電圧検出部６は、コンバータ３及びインバータ４の間に位置しており、その両端は、それぞれコンバータ３の出力及びＧＮＤ、即ち配線Ｌ４及び配線Ｌ５に接続されている。つまり、電圧検出部６は、平滑部５に並列になるように接続されている。更に具体的には、電圧検出部６は、平滑部５に対しインバータ４側に接続されている。即ち、電圧検出部６は、コンバータ３及びインバータ４からなる主回路の２次側に接続されている。

このような配線構成が成されている電圧検出部６により検出された電圧は、コンバータマイコン８に取り込まれる。本実施形態では、図１に示すように、２つの抵抗ｒ１，ｒ２が接続された部分の電圧値がコンバータマイコン８に取り込まれるとする。

〔シャント抵抗〕
１次側シャント抵抗Ｒｓ１及び２次側シャント抵抗Ｒｓ２は、共に配線Ｌ５上に直列に接続されており、配線Ｌ５上を流れる電流を検知するためのものである。より具体的には、１次側シャント抵抗Ｒｓ１は、平滑部５に対しコンバータ３側、即ち平滑部５及び配線Ｌ５の接続点とコンバータ３との間に設けられている。２次側シャント抵抗Ｒｓ２は、平滑部５に対しインバータ４側、即ち平滑部５及び配線Ｌ５の接続点とインバータ４との間に設けられている。つまり、１次側シャント抵抗Ｒｓ１は、配線Ｌ５上を流れる電流を、コンバータ３及びインバータ４を含む主回路の１次側部分で検知するためのものであるのに対し、２次側シャント抵抗Ｒｓ２は、配線Ｌ５上を流れる電流を、コンバータ３及びインバータ４を含む主回路の２次側部分で検出するためのものであると言える。そして、各シャント抵抗Ｒｓ１，Ｒｓ２の両端部分は、それぞれオペアンプＯＰ１，ＯＰ２の入力に接続されており、各シャント抵抗Ｒｓ１，Ｒｓ２の両端電圧は、オペアンプＯＰ１，ＯＰ２それぞれにおいて増幅される。オペアンプＯＰ１により増幅された１次側シャント抵抗Ｒｓ１の両端電圧は、コンバータマイコン８に取り込まれ、オペアンプＯＰ２により増幅された２次側シャント抵抗Ｒｓ２の両端電圧は、インバータ４とインバータマイコン７とに出力される。

〔インバータマイコン〕
インバータマイコン７は、ＣＰＵ及びメモリからなるマイクロコンピュータであって、インバータ４と接続されており、インバータ４の駆動制御を行う。具体的には、インバータマイコン７は、インバータ４を駆動制御するための駆動制御信号ＳＢをインバータ４に出力することで、インバータ４に駆動電圧ＳＵ，ＳＶ，ＳＷを生成させたり生成を停止させたりする。駆動制御信号ＳＢは、空気調和装置の現在の運転状態や後述する電源電流Ｉｍの値等に基づいて決定されるもので、単に駆動電圧ＳＵ，ＳＶ，ＳＷの生成及び生成停止を指示するためだけではなく、駆動電圧ＳＵ，ＳＶ，ＳＷのデューティやモータ５１の回転数の制御用信号としての役割も担う。

特に、本実施形態に係るインバータマイコン７は、インバータ４から第１出力強制停止信号ＳＦを取得可能となっている。インバータマイコン７は、第１出力強制停止信号ＳＦを取得した場合には、既に述べたように内部のＰＷＭ波形出力を強制的に停止させ、駆動制御信号ＳＢの出力を停止する。ここで、インバータマイコン７が第１出力強制停止信号ＳＦを取得する際の条件としては、オペアンプＯＰ２の出力、即ち２次側シャント抵抗Ｒｓ２上を流れる電流（具体的には、インバータ４に通電された電流）が閾値（第４所定値に相当）以上となり、インバータ４の駆動電圧ＳＵ，ＳＶ，ＳＷの出力が強制的に止められた場合が挙げられる。閾値としては、モータ５１の通常運転時にインバータ４に通電される電流の許容最大値が挙げられ、例えばインバータ４内の各パワートランジスタやモータ５１の定格電流に設定される。図３に示すように、インバータマイコン７は、配線Ｌ５上を流れる電流が閾値以上の場合に第１出力強制停止信号ＳＦを取得することで、インバータ４への駆動制御信号ＳＢの出力を止めるため、より確実にインバータ４による駆動電圧ＳＵ，ＳＶ，ＳＷの出力の停止制御を行うことができる。

更に、インバータマイコン７は、オペアンプＯＰ２の出力とも接続されており、オペアンプＯＰ２において増幅された２次側シャント抵抗Ｒｓ２の電圧に基づいて配線Ｌ５上を流れる電流（具体的には、インバータ４に通電され２次側シャント抵抗に流れた電流）を算出することができる。そして、インバータマイコン７は、算出結果を監視し続け、算出結果に応じた駆動制御信号ＳＢをインバータ４に出力することができる。例えば、算出した配線Ｌ５上の電流値が上記閾値以上であれば、インバータマイコン７は、インバータ４から第１出力強制停止信号ＳＦの出力を待たずとも駆動電圧ＳＵ，ＳＶ，ＳＷの生成停止を指示する駆動制御信号ＳＢをインバータ４に出力する。これにより、配線Ｌ５上の電流値が閾値以上であるが、インバータ４において何らかの異常が発生しておりインバータ４自らが直ちに駆動電圧ＳＵ，ＳＶ，ＳＷの生成を停止できないような場合にも、駆動電圧ＳＵ，ＳＶ，ＳＷの出力を強制的に止めることができるため、インバータ４やモータ５１が発火する恐れをより防ぐことができる。

また、上記以外に、インバータマイコン７は、コンバータマイコン８とも接続されており、コンバータマイコン８に対し運転許可信号ＳＣを出力する。運転許可信号ＳＣは、コンバータマイコン８によるコンバータ３の駆動制御を許可するための信号であって、主としてインバータ４の駆動状態や第１出力強制停止信号ＳＦ、上記算出結果等に基づいて決定される。例えば、モータ５１が回転している状態は、インバータ４が駆動電圧ＳＵ，ＳＶ，ＳＷを生成してモータ５１に出力している状態であることに相当する。このように、インバータ４が駆動している状態であれば、インバータマイコン７は、コンバータ３の駆動制御を許可する旨の運転許可信号ＳＣを、コンバータマイコン８に出力する。反対に、モータ５１が回転を停止している状態は、インバータ４が駆動電圧ＳＵ，ＳＶ，ＳＷの生成を行っていない状態であることに相当する。このように、インバータ４が駆動していない状態であれば、インバータマイコン７は、コンバータ３の駆動制御を許可しない旨の運転許可信号ＳＣを、コンバータマイコン８に出力する。つまり、運転許可信号ＳＣは、インバータ４が駆動している状態であるか否かを示す信号であると言える。また、インバータマイコン７は、配線Ｌ５上の電流値が上記閾値以上であれば、図３に示すように、コンバータマイコン８の駆動制御を許可しない旨の運転許可信号ＳＣをコンバータマイコン８に出力し、配線Ｌ５上の電流値が上記所定値未満であれば、コンバータマイコン８の駆動制御を許可する旨の運転許可信号ＳＣをコンバータマイコン８に出力する。

ここで、本実施形態に係る運転許可信号ＳＣは、インバータ４が駆動している状態である場合、即ちコンバータ３の駆動制御を許可する場合には“Ｈ”、インバータ４が駆動していない状態である場合、即ちコンバータ３の駆動制御を許可しない場合には“Ｌ”の論理を持つものとする。また、第１出力強制停止信号ＳＦは、インバータ４に駆動制御信号ＳＢを出力させる場合には“Ｌ”、インバータ４への駆動制御信号ＳＢの出力を停止させる場合には“Ｈ”の論理を持つものとする。

更に、インバータマイコン７は、コンバータマイコン８から様々な信号を取得することができ、取得した各種信号の内容に基づいて、駆動制御信号ＳＢ及び運転許可信号ＳＣの内容を決定することもできる。ここで、インバータマイコン７がコンバータマイコン８から取得する信号としては、異常信号ＳＤ、注意報信号ＳＥ，第２出力強制停止信号ＳＧ（出力停止信号に相当）が挙げられる。異常信号ＳＤは、コンバータ３及びインバータ４を含む主回路の１次側部分において何らかの異常があるか否かを示す信号である。注意報信号ＳＥは、確実に異常とは判断できないが、異常に近い状態であることを示す信号である。第２出力強制停止信号ＳＧは、第１出力強制停止信号ＳＦと同様、インバータマイコン７内部におけるＰＷＭ波形出力を強制停止させることで、駆動制御信号ＳＢの出力を強制的に停止させるための信号である。尚、インバータマイコン７は、上述したような各種信号の出力及び取得のための入出力ポートを複数有しているが、本実施形態に係る第１出力強制停止信号ＳＦ及び第２出力強制停止信号ＳＧは、共に同じ入力ポートに入力される。

〔コンバータマイコン〕
コンバータマイコン８は、ＣＰＵ及びメモリからなるマイクロコンピュータであって、コンバータ３の駆動制御を行う。具体的には、コンバータマイコン８は、コンバータ３を駆動制御するための駆動制御信号ＳＡをコンバータ３に出力することで、コンバータ３に電源電流Ｉｍの直流電流への変換を行わせたり変換停止させたりする。

また、コンバータマイコン８は、電流センサ２により検出された電源電流Ｉｍ、オペアンプＯＰ１の出力（即ち、インバータ４に通電され第１シャント抵抗Ｒｓ１上を流れる電流）、電圧検出部６の出力、及びインバータマイコン７から出力される運転許可信号ＳＣを監視する。コンバータマイコン８は、監視した各種情報に基づいて、駆動制御信号ＳＡや異常信号ＳＤ、注意報信号ＳＥを決定する。例えば、電源電流Ｉｍの値が所定の値以上である場合や、運転許可信号ＳＣが“Ｈ”である場合には、コンバータマイコン８は、コンバータ３を駆動させるための駆動制御信号ＳＡを出力する。逆に、電源電流Ｉｍの値が所定の値未満である場合や、運転許可信号ＳＣが“Ｌ”である場合には、コンバータマイコン８は、コンバータ３の駆動を停止させるための駆動制御信号ＳＡを出力したり、インバータマイコン７の駆動制御を許可しない旨の運転許可信号ＳＣを出力したりする。ここで、所定の値は、例えばモータ５１を正常に回転させるのに最低限必要となる電源電流Ｉｍの値とすることができ、検出された電源電流Ｉｍの値がこの値より低くなるとモータ５１の回転に支障をきたすような値である。例えば、所定の値は、モータ５１が駆動していない状態、即ち無負荷の状態において、配線Ｌ１上を流れる電流値が挙げられる。つまり、電源電流Ｉｍが所定の値以上であれば、コンバータマイコン８は、問題なくモータ５１を駆動できると判断し、コンバータ３を駆動させる。また、電源電流Ｉｍが所定の値未満としては、例えば電源６１において何らかの異常が発生した場合が挙げられるが、このような場合には、コンバータマイコン８は、モータ５１を駆動できないと判断し、コンバータ３の駆動を停止させる。

尚、本発明では、電源電流Ｉｍにおける高調波の影響を考慮し、図４に示すように、所定の値として、互いに異なる値「所定値Ａ」「所定値Ｂ」を設けている。所定値Ａは、コンバータ３を駆動させる際の所定の値であって、所定値Ｂは、コンバータ３の駆動を停止させる際の所定の値である。具体的に、電源電流Ｉｍが約０Ａ〜１２Ａの範囲の値を採ることができる場合、所定値Ａは３．５Ａ、所定値Ｂは２．０Ａと決定される。コンバータ３を駆動させるための電源電流Ｉｍの閾値である所定値Ａは、コンバータ３を停止させるための電源電流Ｉｍの閾値である所定値Ｂよりも高い。このように、コンバータ３の駆動及び駆動停止の動作においていわゆるヒステリシス特性を持たせるように、所定値Ａと所定値Ｂとの間に差を設けておくことで、電源電流Ｉｍにおける高調波のコンバータマイコン８等への影響を抑制することができる。

特に、本実施形態に係るコンバータマイコン８は、インバータ４における駆動電圧ＳＵ，ＳＶ，ＳＷの出力を強制停止させるべきと判断するための異常条件が満たされた場合、図５〜図７に示すように、駆動電圧ＳＵ，ＳＶ，ＳＷの出力を強制停止させるための第２出力強制停止信号ＳＧをインバータマイコン７に出力することで、駆動電圧ＳＵ，ＳＶ，ＳＷの出力を強制停止させる。

ここで、上記異常条件について説明する。本実施形態に係る異常条件とは、インバータ４を急遽停止させなければならないような条件であって、具体的には以下の条件が挙げられる。
第１条件：電流センサ２により検出された電源電流Ｉｍが第１所定値以上である場合（図５）
第２条件：オペアンプＯＰ１の出力に基づいて算出された結果（即ち、インバータ４に通電され１次側シャント抵抗Ｒｓ１上に流れる電流）が、第２所定値以上となる場合（図６）
第３条件：電圧検出部６の出力に基づいて算出された結果（即ち、インバータ４に印加される電圧）が、第３所定値以上となる場合（図７）。

上記第１所定値としては、モータ５１が通常回転を行う時の電源電流Ｉｍの許容最大値が挙げられる。第２所定値としては、閾値と同様、モータ５１の通常回転時にインバータ４に通電される電流の許容最大値が挙げられる。第３所定値としては、モータ５１の通常回転時にインバータ４に印加される電圧の許容最大値が挙げられる。特に、第１条件は、コンバータ３及びインバータ４を含む主回路のうち電源６１における異常についての条件であって、第３条件は、インバータ４に印加される電圧が過電圧か否かについての条件である。また、第２条件は、主回路の１次側部分における配線Ｌ５上の電流値に基づいた条件であるため、平滑部５に対しコンバータ３側の異常を検知するための条件であると言える。コンバータマイコン８は、上記第１〜第３条件の少なくとも１つが満たされた場合には、電源６１や主回路上において何らかの異常が発生したと判断し、第２出力強制停止信号ＳＧを出力することで、インバータマイコン７を強制停止することができる。従って、コンバータマイコン８は、モータ５１の駆動を早急に停止させるべき異常を検知した場合、直ちにインバータマイコン７の駆動を停止させることでモータ５１の駆動を停止させることができる。

尚、本実施形態に係る第２出力強制停止信号ＳＧは、第１出力強制停止信号ＳＦと同様、インバータマイコン７に駆動制御信号ＳＢを出力させる場合には“Ｌ”、駆動制御信号ＳＢの出力を停止させる場合には“Ｈ”の論理を持つものとする。

（２）モータ駆動制御装置の動作
（２−１）一連の動作の流れ
次に、モータ駆動制御装置１が行う動作について、図２〜８を用いて説明する。図８は、本実施形態に係るモータ駆動制御装置１が行う一連の動作の流れを説明するためのフローチャートであって、図２〜７は、モータ５１の回転数や電源電流Ｉｍ、第１及び第２出力強制停止信号ＳＦ，ＳＧ等の各種信号の経時的変化を示す図である。

ステップＳ１〜Ｓ２：モータ駆動制御装置１は、空気調和装置に含まれる各種機器の制御を行う制御部（図示せず）から圧縮機の駆動指示を取得すると（Ｓ１）、モータ５１の駆動制御を開始し、モータ５１を駆動させる（Ｓ２）。すると、図２の“停止”〜“起動”に示すように、各マイコン７，８からは、駆動制御信号ＳＢ“Ｈ”，駆動制御信号ＳＡ“Ｈ”が出力され、インバータマイコン７からは、モータ５１が駆動している状態を示す運転許可信号ＳＣ“Ｈ”が出力されるようになる。尚、第１出力強制停止信号ＳＦ及び第２出力強制停止信号ＳＧは、共に“Ｌ”の状態を保つ。すると、モータ５１は、やがて定常回転状態に至る（図２の“定常回転）。

ステップＳ３〜Ｓ８：コンバータマイコン８は、電流センサ２の出力、オペアンプＯＰ１の出力、及び電圧検出部６の出力の監視等を行う。図５に示すように、電流センサ２の出力である電源電流Ｉｍの値が第１所定値以上となった場合（Ｓ３のＹｅｓ。第１条件）、図６に示すように、１次側シャント抵抗Ｒｓ１上を流れる電流の値が第２所定値以上となった場合（Ｓ４のＹｅｓ。第２条件）、図７に示すように、電圧検出部６の出力であるインバータ４への印加電圧が第３所定値以上となった場合（Ｓ５のＹｅｓ。第３条件）には、コンバータマイコン８は、第２出力強制停止信号ＳＧ“Ｈ”を出力する（Ｓ６）。これにより、インバータマイコン７は、駆動制御信号ＳＢ“Ｌ”をインバータ４に出力するようになるため、インバータ４は駆動停止し（Ｓ７）、モータ５１の駆動は強制的に停止される（Ｓ８）。尚、コンバータマイコン８は、第２出力強制停止信号ＳＧ“Ｈ”を出力すると共に、コンバータ３に出力する駆動制御信号ＳＡを“Ｌ”にするため、コンバータ３も駆動停止する。

ステップＳ９〜Ｓ１０：ステップＳ３〜Ｓ５において、いずれの条件も満たしていないが、図３に示すように、２次側シャント抵抗Ｒｓ２上の電流が閾値以上となり（Ｓ９のＹｅｓ）、インバータ４から第１出力強制停止信号ＳＦ“Ｈ”が出力された場合には（Ｓ１０）、インバータマイコン７は、運転許可信号ＳＣを“Ｈ”から“Ｌ”に切り換えると共に、駆動制御信号ＳＢ“Ｌ”を出力する（Ｓ７）。これにより、インバータ４の駆動は停止し、コンバータマイコン８はコンバータ３の駆動を停止するため、モータ５１の駆動は完全に停止する（Ｓ８）。

尚、上記ステップＳ３〜Ｓ５、及びＳ９のいずれの条件も満たされない場合には、各マイコン８，７は、モータ５１が定常回転を継続して行うように、コンバータ３及びインバータ４の駆動制御を継続して行う。また、図８においては図示していないが、図４に示すように、コンバータマイコン８の監視する電源電流Ｉｍが所定値Ｂ以下となった場合には、各マイコン８，７は、コンバータ３及びインバータ４の駆動を停止させ、モータ５１を停止させる。更に、第１出力強制停止信号ＳＦが“Ｈ”ではないが、インバータマイコン７が２次側シャント抵抗Ｒｓ２上の電流が閾値以上であると判断した場合には、インバータマイコン７は、インバータ４を駆動停止させ、運転許可信号ＳＣ“Ｌ”をコンバータマイコン８に出力する。これにより、コンバータ３の駆動も停止し、モータ５１は停止状態となる。

（３）効果
（Ａ）
本実施形態に係るモータ駆動制御装置１によると、コンバータマイコン８は、インバータ４における駆動電圧ＳＵ，ＳＶ，ＳＷの出力を強制停止させるべきと判断するための異常条件が生じた場合、第２出力強制停止信号ＳＧをインバータマイコン７に出力する。これにより、インバータマイコン７は、駆動電圧ＳＵ，ＳＶ，ＳＷのインバータ４への出力を強制的に停止させる制御を行い、インバータ４は駆動電圧ＳＵ，ＳＶ，ＳＷの生成を停止する。従って、モータ駆動制御装置１は、モータ５１を安全に回転駆動させることができる。

（Ｂ）
上記異常条件には、電源電流Ｉｍが第１所定値以上となる第１条件、インバータ４に通電された電流が第２所定値以上となる第２条件、及びインバータ４に印加された電圧が第３所定値以上となる第３条件の少なくとも１つが含まれる。第１所定値、第２所定値及び第３所定値には、それぞれモータ通常回転時における電源電流Ｉｍの許容最大値、モータ通常回転時にインバータ４に通電される電流の許容最大値及びインバータ４に通電される電圧の許容最大値が挙げられる。このモータ駆動制御装置１によると、コンバータマイコン８は、電源電流Ｉｍが増加して第１所定値以上となった場合（即ち、第１条件）には、例えば電源６１において何らかの異常が生じていると判断することができる。また、コンバータマイコン８は、インバータ４に通電された電流が第２所定値以上（即ち、第２条件）となったり、インバータ４に印加される電圧が第３所定値以上（即ち、第３条件）となったりした場合には、コンバータ３及びインバータ４を含む主回路上において何らかの異常が生じていると判断することができる。このように、コンバータマイコン８は、上記第１〜３条件の少なくとも１つが満たされた場合には、駆動電圧ＳＵ，ＳＶ，ＳＷの出力を強制的に停止させる制御をインバータマイコン７に行わせることができるため、モータ５１をより安全に回転駆動することができる。

（Ｃ）
インバータマイコン７は、インバータ４に通電された電流が閾値以上である場合、インバータによる駆動電圧の出力を停止させる指示をインバータに出力する。閾値としては、第２所定値と同様、モータ通常運転時にインバータ４に通電される電流の許容最大値が挙げられる。従って、このモータ駆動制御装置１によると、インバータマイコン７は、コンバータマイコン８から第２出力強制停止信号ＳＧが出力された場合だけではなく、インバータ４に通電される電流に基づいて強制停止させると自ら判断した場合にも、インバータ４による駆動電圧ＳＵ，ＳＶ，ＳＷの出力を強制停止させる指示をインバータ４に出力することができる。従って、インバータ４に多くの電流が通電された場合には、より確実にインバータ４による駆動電圧ＳＵ，ＳＶ，ＳＷの出力を停止させることができる。

（Ｄ）
ところで、通常、コンバータ３とインバータ４との間には、コンバータ３により変換された後の直流電流（電源電流Ｉｍ）を平滑化させる目的で、コンデンサｃ１，ｃ２で構成される平滑部５が接続される。しかしながら、このコンデンサｃ１，ｃ２によって、コンバータ３及びインバータ４を含む主回路は、コンデンサｃ１，ｃ２よりもコンバータ３側である１次側回路とコンデンサｃ１，ｃ２よりもインバータ４側である２次側回路とに分けられてしまう。しかし、本実施形態に係るモータ駆動制御装置１では、コンバータマイコン８は、１次側回路上に位置する１次側シャント抵抗Ｒｓ１を用いてインバータ４に通電された電流を監視し、インバータマイコン７は、２次側回路上に位置する２次側シャント抵抗Ｒｓ２を用いてインバータ４に通電された電流を監視する。これにより、主回路が１次側回路と２次側回路とに分けられた場合であっても、コンバータマイコン８及びインバータマイコン７は、インバータ４に通電された電流に基づいて、インバータ４において異常が生じたことを確実に判断することができる。

（Ｅ）
また、本実施形態に係るモータ駆動制御装置１は、圧縮機用モータ５１の駆動制御用として用いられる。これにより、圧縮機用モータ５１は、安全に回転駆動されるため、圧縮機用モータ５１を駆動源とする圧縮機は、正常にかつ安全に運転を行うことができる。

＜その他の実施形態＞
（ａ）
上記実施形態に係るモータ駆動制御装置１は、図８に示した動作に加え、更にインバータマイコン７が暴走した場合にはモータ５１を強制停止するような動作を行っても良い。この場合のモータ駆動制御装置１は、図９に示すように、リセットＩＣ９を更に有する。リセットＩＣ９は、インバータマイコン７をリセットするためのものであって、例えば複数のフリップフロップ等からなる回路構成を有している。リセットＩＣ９の入力は、コンバータマイコン８におけるリセット指示信号ＳＨ用出力ポートに配線を介して接続されており、リセットＩＣ９の出力は、インバータマイコン７におけるリセット信号ＳＩ用入力ポートに配線を介して接続されている。リセットＩＣ９は、インバータ４のリセットを行う旨のリセット指示信号ＳＨをコンバータマイコン８から取得すると、インバータマイコン７をリセットさせるためのリセット信号ＳＩを出力する。

この場合のコンバータマイコン８は、インバータマイコン７から送られてくる運転許可信号ＳＣに基づいて、単に駆動制御信号ＳＡを切り換えるだけではなく、インバータマイコン７が暴走状態にあるか否かを判断する。具体的には、電源電流Ｉｍがモータ５１の通常回転時の値であるが、運転許可信号ＳＣがインバータ４の駆動停止状態を示す内容（具体的には、運転許可信号ＳＣ“Ｌ”）であれば、コンバータマイコン８は、モータ５１は正常に回転しているが、インバータマイコン７が暴走状態であると判断する。この場合、コンバータマイコン８は、インバータ４のリセットを行う旨のリセット指示信号ＳＨをリセットＩＣ９に出力する。そして、インバータマイコン７は、リセットするべき内容のリセット信号ＳＩをリセットＩＣ９から取得すると、駆動制御信号ＳＢのインバータ４への出力停止等、それまで行っていた動作を強制的にオフさせる。

尚、リセットＩＣ９は、基準クロックＣＬＫに基づいてインバータマイコン７のリセットを所定のタイミングで行う、いわゆる同期式リセットＩＣであってもよい。

（ｂ）
上記実施形態では、モータ駆動制御装置１が、圧縮機の駆動源である圧縮機用モータ５１を駆動制御する場合について説明した。しかし、本発明に係るモータ駆動制御装置１は、圧縮機用モータ以外のモータを駆動する場合にも用いることができる。圧縮機用モータ以外のその他の例としては、ファンモータが挙げられる。

本発明に係るモータ駆動制御装置は、モータを安全に回転駆動させることができるという効果を有しており、圧縮機用モータを駆動制御するための装置として適用することができる。

本実施形態に係るモータ駆動装置の概略構成と、このモータ駆動制御装置及びモータを備えたシステムの概念図。 インバータマイコンが正常にインバータの駆動制御を行った場合の、モータの回転数、電源電流、各種信号の経時的変化を示す図。 ２次側シャント抵抗上を流れる電流が閾値以上となった場合の、モータの回転数等の各種信号の経時的変化を示す図。 モータが定常回転を行っている時に電源電流が一時的に所定値Ｂ以下となった場合の、モータの回転数及び各種信号の経時的変化を示す図。 第１条件が満たされた場合の、モータの回転数及び各種信号の経時的変化を示す図。 第２条件が満たされた場合の、モータの回転数及び各種信号の経時的変化を示す図。 第３条件が満たされた場合の、モータの回転数及び各種信号の経時的変化を示す図。 本実施形態に係るモータ駆動制御装置が行う一連の動作の流れを説明するためのフローチャート。 その他の実施形態（ａ）に係るモータ制御装置の概略構成と、このモータ駆動制御装置及びモータを備えたシステムの概念図。

１ モータ駆動制御装置
２ 電流センサ
３ コンバータ
４ インバータ
５ 平滑部
６ 電流検出部
７ インバータマイコン
８ コンバータマイコン
５１ モータ
６１ 電源
１００ モータ駆動制御システム
Ｌ１〜Ｌ９ 各種配線
ＳＡ，ＳＢ 駆動制御信号
ＳＣ 運転許可信号
ＳＤ 異常信号
ＳＥ 注意報信号
ＳＦ 第１出力強制停止信号
ＳＧ 第２出力強制停止信号
ＳＵ，ＳＶ，ＳＷ 駆動電圧
Ｒｓ１，Ｒｓ２ シャント抵抗
ｃ１，ｃ２ コンデンサ
ｒ１，ｒ２ 抵抗
Ｉｍ 電源電流
ＯＰ１，ＯＰ２ オペアンプ

Claims (5)

1. 電源（６１）から出力される電源電流（Ｉｍ）を直流電流に変換するコンバータ（３）と、
   前記コンバータ（３）から前記直流電流を供給され、モータ（５１）を駆動するための駆動電圧（ＳＵ，ＳＶ，ＳＷ）を生成して前記モータ（５１）に出力するインバータ（４）と、
   前記インバータ（４）の駆動制御を行うインバータ駆動制御部（７）と、
   前記コンバータ（３）の駆動制御を行うと共に、前記インバータ（４）における前記駆動電圧（ＳＵ，ＳＶ，ＳＷ）の出力を強制停止させるべきと判断するための異常条件が満たされた場合、前記駆動電圧（ＳＵ，ＳＶ，ＳＷ）の出力を停止させるための出力停止信号（ＳＧ）を前記インバータ駆動制御部（７）に出力するコンバータ駆動制御部（８）と、
   を備え、
   前記コンバータ駆動制御部（８）は、前記電源電流（Ｉｍ）が第１下限値以下となった場合には前記コンバータ（３）の駆動を停止し、その後、前記電源電流（Ｉｍ）が第２下限値以上となった場合には前記コンバータ（３）を駆動させる制御を更に行い、
   前記第１下限値と前記第２下限値とは、互いに異なる値である、
   モータ駆動制御装置（１）。
2. 前記異常条件には、前記電源電流（Ｉｍ）が第１所定値以上となる第１条件、前記インバータ（３）に通電された電流が第２所定値以上となる第２条件、及び前記インバータ（４）に印加される電圧が第３所定値以上となる第３条件の少なくとも１つが含まれる、
   請求項１に記載のモータ駆動制御装置（１）。
3. 前記インバータ駆動制御部（７）は、前記インバータ（４）に通電された電流が第４所定値以上である場合、前記インバータ（４）による前記駆動電圧（ＳＵ，ＳＶ，ＳＷ）の出力を停止させる指示を前記インバータ（４）に出力する、
   請求項２に記載のモータ駆動制御装置（１）。
4. 前記コンバータ（３）により変換された前記直流電流を前記インバータ（４）に流すための第１配線（Ｌ４）と、
   前記インバータ（４）に通電された電流を前記コンバータ（３）に流すための第２配線（Ｌ５）と、
   前記コンバータ（３）と前記インバータ（４）との間に位置し、両端が前記第１配線（Ｌ４）及び前記第２配線（Ｌ５）それぞれに接続されたコンデンサ（５）と、
   前記コンデンサ（５）に対し前記コンバータ（３）側の前記第２配線上（Ｌ５）に直列に接続された第１シャント抵抗（Ｒｓ１）と、
   前記コンデンサ（５）に対し前記インバータ（４）側の前記第２配線（Ｌ５）上に直列に接続された第２シャント抵抗（Ｒｓ２）と、
   を更に備え、
   前記コンバータ駆動制御部（８）は、前記第１シャント抵抗（Ｒｓ１）に流れる電流を監視し、
   前記インバータ駆動制御部（７）は、前記第２シャント抵抗（Ｒｓ２）に流れる電流を監視する、
   請求項３に記載のモータ駆動制御装置（１）。
5. 前記モータ（５１）は、圧縮機用モータである、
   請求項１〜４のいずれかに記載のモータ駆動制御装置（１）。

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