JP6093606B2 - モータ駆動装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、永久磁石同期モータを駆動するモータ駆動装置に関する。

複数の相巻線を有するステータおよび複数の永久磁石を有するロータからなる永久磁石同期モータ（ブラシレスＤＣモータともいう）が知られている。この永久磁石同期モータを駆動するモータ駆動装置は、各相巻線に対する電力供給用のインバータを備え、起動時、各相巻線を初期位置決めのために励磁してロータの位置決めを行う。この位置決めの後、ロータ軸上の界磁軸（ｄ軸）座標に換算された界磁成分電流（ｄ軸電流）Ｉｄを各相巻線に印加して強制転流を行う。そして、起動の完了後、各相巻線に流れる電流（相電流）を検出し、その検出電流に基づいてロータ速度（＝角速度）を推定し、この推定ロータ速度と目標速度との偏差に基づく演算により界磁成分電流の目標値およびトルク成分電流の目標値を求め、この目標値と上記検出電流との偏差に基づく演算によりモータにおける界磁成分電圧およびトルク成分電圧を求め、この界磁成分電圧およびトルク成分電圧に基づいてインバータのスイッチングを制御するいわゆるセンサレス・ベクトル制御を行う。このセンサレス・ベクトル制御では、各種指令値すなわち目標値を決定するためのフォードバック制御演算に比例・積分制御（ＰＩ制御）や比例・積分・微分制御（ＰＩD制御）等を用いる。

このような永久磁石同期モータを圧縮機に搭載し、圧縮機の回転速度を可変して冷凍や空調能力を可変するヒートポンプ式の冷凍サイクル装置が知られている。この冷凍サイクル装置では、室外熱交換器を蒸発器として機能させる暖房や加温運転時に、室外熱交換器に霜が徐々に付着し、そのままでは室外熱交換器の熱交換作用を損なってしまう。この対策として、定期的または必要に応じて冷媒の流れを逆方向に切換えるいわゆる逆サイクル除霜が行なわれる。

特開平０５−１５１９３号公報

このような冷凍サイクル装置において、暖房や加温運転中に冷凍サイクルの冷媒の流れを逆方向に切換えて除霜運転に移行するとき、冷凍サイクルの高圧側と低圧側が切り替わるため、圧縮機を駆動するモータにかかる負荷が急激に変動する。この急激な負荷変動が生じる運転状況は低速度から中速度の運転域であり、この運転域では急激な負荷変動を受けてモータの運転が停止しないよう、各目標値設定のフィードバック制御において通常とは異なる感度の制御ゲインを設定する必要がある。

ただし、制御ゲインをはじめとする各種制御データのチューニングは主に圧縮機ではなくモータ単体としてトルク試験機等を用いて実施するため、チューニングで求めた制御ゲインの最適値が実機（圧縮機）において必ずしも最適値とならない場合がある。また、製品の出荷当初は最適値であっても、経年変化や環境変化に伴って最適値でなくなることもある。こうなると、負荷の急激な変動に対応できず、圧縮機を駆動するモータが負荷変動に追従できず、最悪の場合、停止に至る可能性がある。

本発明の実施形態の目的は、急激な負荷変動があった場合でもその負荷変動に応答性よく追従し、停止することなくモータ駆動が可能な信頼性にすぐれたモータ駆動装置を提供することである。

請求項１のモータ駆動装置は、スイッチングにより交流電圧を得てそれをヒートポンプ式冷凍サイクルの圧縮機を駆動するモータへの駆動電力として出力するインバータと、第１制御手段と、第２制御手段とを備える。第１制御手段は、前記モータにおける各相電流から界磁成分電流およびトルク成分電流を検出し、この検出電流から比例・積分制御演算により前記モータのロータ速度を推定し、この推定ロータ速度と目標速度との偏差の比例・積分制御演算により前記界磁成分電流の目標値および前記トルク成分電流の目標値を求め、この目標値と前記検出電流との偏差の比例・積分制御演算により前記モータにおける界磁成分電圧およびトルク成分電圧を求め、この界磁成分電圧およびトルク成分電圧に基づいて前記インバータのスイッチングを制御する。第２制御手段は、前記モータの負荷に急激な変動が生じない通常運転時、前記各比例・積分制御演算の比例制御ゲインおよび積分制御ゲインを通常運転用の比例制御ゲインおよび積分制御ゲインに設定し、前記ヒートポンプ式冷凍サイクルの冷媒の流れが逆方向に切換わって前記モータの負荷が急激に変動するとき、前記各比例・積分制御演算の比例制御ゲインおよび積分制御ゲインを前記通常運転用の比例制御ゲインおよび積分制御ゲインよりも感度の高い負荷変動時用の比例制御ゲインおよび積分制御ゲインに設定し、この負荷変動時用の比例制御ゲインおよび積分制御ゲインの設定後、前記各比例・積分制御演算のうち少なくとも１つの比例・積分制御演算の比例制御ゲインまたは積分制御ゲインを、その比例・積分制御演算の入力となる偏差が小さくなる方向に更新する。

一実施形態に関わる空気調和機のヒートポンプ式冷凍サイクルの構成を示す図。 一実施形態の制御回路のブロック図。 一実施形態の主制御部が実行する制御を示すフローチャート。 一実施形態における制御ゲインの山登り法による探索の様子を示す図。 一実施形態における比例制御ゲインの更新の推移の例を示す図。 一実施形態における積分制御ゲインの更新の推移の例を示す図。 一実施形態における比例制御ゲインの更新の推移が異常である場合の例を示す図。

以下、一実施形態について図面を参照して説明する。
当該モータ駆動装置の適用例である空気調和機のヒートポンプ式冷凍サイクルの構成を図１に示す。圧縮機１が吐出する冷媒は、暖房運転時、実線矢印で示すように、四方弁２を通って室内熱交換器３に流れ、その室内熱交換器３を経た冷媒が膨張弁４を介して室外熱交換器５に流れる。室外熱交換器５を経た冷媒は、四方弁２を通って圧縮機１に吸い込まれる。つまり、室内熱交換器３が凝縮器、室外熱交換器５が蒸発器として機能する。なお、室内熱交換器３の近傍に室内ファン６を配置し、室外熱交換器５の近傍に室外ファン７を配置している。

空調制御部１０は、四方弁２、室内ファン６、および室外ファン７など、空気調和機全体を制御する。とくに、空調制御部１０は、暖房運転時、蒸発器として機能する室外熱交換器５の着霜状態を温度センサを用いて監視し、室外熱交換器５の着霜量が所定以上となったときに四方弁２を切換えて冷媒の流れを図１中波線方向となるように逆方向に切換え、圧縮機１の吐出冷媒が室外熱交換器５に直接流れる除霜運転を例えば所定時間（５分程度）にわたり実行する。

この空調制御部１０に、本実施形態のモータ駆動装置１１を接続する。モータ駆動装置１１は、圧縮機１の駆動モータ（圧縮機モータ）である永久磁石同期モータ（ブラシレスＤＣモータともいう）を駆動するもので、図２の構成を有する。

図２に示すように、商用交流電源１２の交流電圧をダイオードブリッジ１３および平滑コンデンサ１４からなる整流回路１５で直流電圧に変換する。この直流電圧をスイッチング回路１６のスイッチングにより所定周波数の交流電圧に変換し、その交流電圧を永久磁石同期モータ２０に駆動電力として供給する。整流回路１５およびスイッチング回路１６により、インバータを構成している。

永久磁石同期モータ２０は、上記インバータの出力端に接続される入力端子２１、複数の相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗを有するステータ（電機子）２２、複数たとえば４つの永久磁石を４極として埋設したロータ（回転子）２３を有する。

スイッチング回路１６は、各々に還流用のダイオードが逆並列接続された２つのスイッチング素子を直列に接続した回路を１相分とし、その直列回路を三相分設けたもので、各相における正側スイッチング素子と負側スイッチング素子との接続点を入力端子２１を介して永久磁石同期モータ２０の各相巻線にそれぞれ接続する。このスイッチング回路１６の出力端と永久磁石同期モータ２０の入力端子２１との間のＵ相通電路、Ｖ相通電路、Ｗ相通電路に、永久磁石同期モータ２０の相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗに流れる電流（相電流）を検知する電流センサである電流トランス３１，３２，３３を配置する。この電流トランス３１，３２，３３の出力をコントロールユニット４０に供給する。

コントロールユニット４０は、主制御部４１、記憶部４２、外部機器接続用の入出力インタフェース４３を有するとともに、第１制御手段としてセンサレス・ベクトル制御部５０を有する。

センサレス・ベクトル制御部５０は、電流検出部５１、速度推定演算部５２、積分部５３、減算部５４、速度制御部５５、演算部５６、減算部５７，５８、電流制御部（第１電流制御部）６１、電流制御部（第２電流制御部）６２、ＰＷＭ信号生成部６３を含む。

電流検出部５１は、電流トランス３１，３２，３３の検知電流から、永久磁石同期モータ２０におけるロータ軸上の界磁軸（ｄ軸）座標およびトルク軸（ｑ軸）座標にそれぞれ換算された界磁成分電流（ｄ軸電流ともいう）Ｉｄおよびトルク成分電流（ｑ軸電流ともいう）Ｉｑを検出する。

速度推定演算部５２は、電流検出部５１で検出した界磁成分電流Ｉｄおよびトルク成分電流Ｉｑに基づく演算により永久磁石同期モータ２０のロータ速度ωestを推定する。具体的には、界磁成分電流Ｉｄ、トルク成分電流Ｉｑ、後述の電流制御部６１，６２で求める界磁成分電圧Ｖｄ，トルク成分電圧Ｖｑを用いる演算により永久磁石同期モータ２０における界磁成分速度起電力（ｄ軸速度起電力という）Ｅｄを推定し、このｄ軸速度起電力Ｅｄの比例・積分制御（ＰＩ制御）演算に基づいて推定ロータ速度ωestを求める。

積分部５３は、速度推定演算部５２で求めた推定ロータ速度ωestを積分することにより、推定ロータ位置θestを得る。この推定ロータ位置θestを電流検出部５１およびＰＷＭ信号生成部６３に供給する。減算部５４は、空調制御部１０から指令される目標速度ωrefから推定ロータ速度ωestを減算することにより、目標速度ωrefと推定ロータ速度ωestの速度偏差を得る。

速度制御部５５は、減算部５４で得た速度偏差を比例・積分制御（ＰＩ制御）演算することにより、トルク成分電流Ｉｑの目標値Ｉｑrefを求める。演算部５６は、トルク成分電流Ｉｑの目標値Ｉｑrefから界磁成分電流Ｉｄの目標値Ｉｄrefを求める。減算部５７は、目標値Ｉｄrefから界磁成分電流Ｉｄを減算することにより、目標値Ｉｄrefと界磁成分電流Ｉｄとの偏差ΔＩｄを得る。減算部５８は、目標値Ｉｑrefからトルク成分電流Ｉｑを減算することにより、目標値Ｉｑrefとトルク成分電流Ｉｑとの偏差ΔＩｑを得る。

電流制御部６１は、偏差ΔＩｄの比例・積分制御（ＰＩ制御）演算により、永久磁石同期モータ２０におけるロータ軸上のｄ軸座標に換算した界磁成分電圧Ｖｄを求める。電流制御部６２は、偏差ΔＩｑの比例・積分制御（ＰＩ制御）演算により、永久磁石同期モータ２０におけるロータ軸上のｑ軸座標に換算したトルク成分電圧Ｖｑを求める。

ＰＷＭ信号生成部５１は、界磁成分電圧Ｖｄ、トルク成分電圧Ｖｑ、および推定ロータ位置θestに応じて、スイッチング回路１６に対するスイッチング信号である、パルス幅変調信号(ＰＷＭ信号という)を生成する。このＰＷＭ信号により、スイッチング回路１６の各スイッチング素子がオン，オフ動作し、永久磁石同期モータ２０の各相巻線に対する駆動電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗがスイッチング回路１６から出力される。

このセンサレス・ベクトル制御部５０において、界磁成分電圧Ｖｄおよびトルク成分電圧Ｖｑは次の式で表わされる。
Ｖｄ＝（Ｒ＋ＰＬｄ）・Ｉｄ−ω・Ｌｑ・Ｉｑ＋Ｅｄ
Ｖｑ＝ω・Ｌｄ・Ｉｄ＋（Ｒ＋ＰＬｑ）・Ｉｑ＋Ｅｑ
Ｒは電機子抵抗、Ｐは微分（＝ｄ／ｄｔ）、ωはモータ軸の電気的回転速度、Ｌｑはステータ２２のｑ軸インダクタンス、Ｅｄはｄ軸速度起電力（界磁成分速度起電力）、Ｌｄはステータ２２のｄ軸インダクタンス、Ｅｑはｑ軸速度起電力（トルク成分速度起電力；＝ω・φ）である。なお、電機子抵抗Ｒは、インバータの出力が３相変調の場合、１つの相巻線の抵抗の２倍の値が用いられ、また２相変調で１相（下相）１００％通電方式の場合には、巻線への通電パターンとして下側が並列となることから１つの相巻線の抵抗の１．５倍の値が用いられる。

ＰＬｄとＰＬｑは、微分項なので、定常状態では零となる。センサレス・ベクトル制御では、界磁軸（ｄ軸）を基準にして各相巻線電流（電機子電流）が制御されるので、界磁成分速度起電力Ｅｄは基本的に零となるように制御される。
Ｖｄ＝Ｒ・Ｉｄ−ω・Ｌｑ・Ｉｑ
ω＝（Ｒ・Ｉｄ−Ｖｄ）／（Ｌｑ・Ｉｑ）
Ｖｑ＝ω・Ｌｄ・Ｉｄ＋Ｒ・Ｉｑ＋ω・φ
Ｖｑ−Ｒ・Ｉｑ＝ω・Ｌｄ・Ｉｄ＋ω・φ
ω・（Ｌｄ・Ｉｄ＋φ）＝Ｖｑ−Ｒ／Ｉｑ
ω＝（Ｖｑ−Ｒ・Ｉｑ）／（Ｌｄ・Ｉｄ＋φ）
ｄ軸の回路方程式が成り立つように、速度推定演算部５２において推定ロータ速度ωestの演算を行う。一方、ｄ軸速度起電力Ｅｄは基本的に零となるように制御するのであるが、推定ロータ速度ωestの演算のパラメータであるステータ２２のｑ軸インダクタンスＬｑやｄ軸インダクタンスＬｄが実際の値と異なっていると、ｄ軸速度起電力Ｅｄが零とならない。このｄ軸速度起電力Ｅｄは、推定値として、次のように求めることができる。
Ｅｄ＝Ｖｄ−（Ｉｄ・Ｒ−ωest・Ｉｑ・Ｌｑ）
このｄ軸速度起電力Ｅｄの比例・積分制御（ＰＩ制御）演算により、速度ずれ量ωerrを推定することができる。この速度ずれ量ωerrを目標速度ωrefから減算することで、推定ロータ速度ωestを得ることができる。
ωerr＝ＰＩ（Ｅｄ）、 ωest＝ωref−ωerr
記憶部４２は、書替可能な不揮発性メモリである。この記憶部４２に、速度推定部５２における比例・積分制御（ＰＩ制御）演算の通常運転用の比例制御ゲインＧp1・積分制御ゲインＧi1および負荷変動時用の比例制御ゲインＧp2・積分制御ゲインＧi2、速度制御部５５における比例・積分制御（ＰＩ制御）演算の通常運転用の比例制御ゲインＧp3・積分制御ゲインＧi3および負荷変動時用の比例制御ゲインＧp4・積分制御ゲインＧi4、電流制御部６１における比例・積分制御（ＰＩ制御）演算の通常運転用の比例制御ゲインＧp5・積分制御ゲインＧi5および負荷変動時用の比例制御ゲインＧp6・積分制御ゲインＧi6、電流制御部６２における比例・積分制御（ＰＩ制御）演算の通常運転用の比例制御ゲインＧp7・積分制御ゲインＧi7および負荷変動時用の比例制御ゲインＧp8・積分制御ゲインＧi8を記憶している。

図１のヒートポンプ式冷凍サイクルにおいて、暖房運転時、空調制御部１０が四方弁２により冷媒の流れを逆方向に切換えて除霜運転（逆サイクル除霜）に移行するとき、永久磁石同期モータ２０の負荷が急激に変動する。この急激な負荷変動が生じる運転状況は低速度から中速度の運転域であり、この運転域では急激な負荷変動を受けて永久磁石同期モータ２０の運転が停止するおそれがある。この不要な運転停止を回避するには、通常よりも感度の高い制御ゲインを設定する必要がある。

この点を考慮し、記憶部４２に記憶する比例制御ゲイン・積分制御ゲインとして、通常運転用の比例制御ゲインＧp1，Ｇp3，Ｇp5，Ｇp7・積分制御ゲインＧi1，Ｇi3，Ｇi5，Ｇi7だけでなく、その比例制御ゲインＧp1，Ｇp3，Ｇp5，Ｇp7・積分制御ゲインＧi1，Ｇi3，Ｇi5，Ｇi7よりも感度が高い負荷変動時用の比例制御ゲインＧp2，Ｇp4，Ｇp6，Ｇp8・積分制御ゲインＧi2，Ｇi4，Ｇi6，Ｇi8を用意している。

主制御部４１は、主要な機能として次の（１）〜（５）の手段を有する。
（１）永久磁石同期モータ２０の負荷に急激は変動が生じない通常運転時、具体的には空調制御部１０から除霜移行通知を受けないとき、記憶部４２から通常運転用の比例制御ゲインＧp1，Ｇp3，Ｇp5，Ｇp7・積分制御ゲインＧi1，Ｇi3，Ｇi5，Ｇi7を読出し、それを速度推定部５２、速度制御部５５、電流制御部６１、電流制御部６２にそれぞれ設定する制御手段。

（２）永久磁石同期モータ２０の負荷が急激に変動するとき、すなわち空調制御部１０から除霜移行通知を受けてからの所定時間ｔｓたとえば１秒間において、記憶部４２から負荷変動時用の比例制御ゲインＧp2，Ｇp4，Ｇp6，Ｇp8・積分制御ゲインＧi2，Ｇi4，Ｇi6，Ｇi8を読出して速度推定部５２、速度制御部５５、電流制御部６１、電流制御部６２にそれぞれ設定する制御手段。

（３）空調制御部１０から除霜移行通知を受けてからの所定時間ｔｓである１秒間において、速度推定部５２、速度制御部５５、電流制御部６１、電流制御部６２のうち少なくとも１つの比例・積分制御演算の比例制御ゲイン・積分制御ゲインを、同比例・積分制御演算の入力となる偏差が小さくなる方向に更新する制御手段（第２制御手段）。

（４）上記比例制御ゲイン・積分制御ゲインの更新の推移を記憶する記憶手段。

（５）上記比例制御ゲイン・積分制御ゲインの更新量を積算し、その積算量が予め定めた所定量以上となった場合に異常の旨を空調制御部１０を通じて報知する報知手段。

つぎに、主制御部４１が実行する制御を図３のフローチャートを参照しながら説明する。
永久磁石同期モータ２０の負荷に急激な変動が生じない通常運転時（ステップ１０１のＮＯ）、つまり空調制御部１０から除霜移行通知を受けないとき、記憶部４２から通常運転用の比例制御ゲインＧp1，Ｇp3，Ｇp5，Ｇp7・積分制御ゲインＧi1，Ｇi3，Ｇi5，Ｇi7を読出し、それを速度推定部５２、速度制御部５５、電流制御部６１、電流制御部６２にそれぞれ設定する（ステップ１０２）。

また、永久磁石同期モータ２０の負荷が急激に変動するとき（ステップ１０１のＹＥＳ）、つまり空調制御部１０から除霜移行通知を受けたとき、記憶部４２から負荷変動時用の比例制御ゲインＧp2，Ｇp4，Ｇp6，Ｇp8・積分制御ゲインＧi2，Ｇi4，Ｇi6，Ｇi8を読出し、それを速度推定部５２、速度制御部５５、電流制御部６１、電流制御部６２にそれぞれ設定する（ステップ１０３）。同時、タイムカウントｔを開始する（ステップ１０４）。

このタイムカウントｔの開始に伴い、主制御部４１は、速度推定部５２、速度制御部５５、電流制御部６１、電流制御部６２のうち例えば速度制御部５５の比例・積分制御演算の入力となる速度偏差（目標速度ωrefと推定ロータ速度ωestとの速度偏差）を積算する（ステップ１０５）。そして、この積算値が規定値以上でない場合（ステップ１０６のＮＯ）、かつタイムカウントｔが所定時間ｔｓである１秒間に達しない場合（ステップ１０７のＮＯ）、速度偏差の積算を繰り返す（ステップ１０５）。

積算値が規定値に達しないまま（ステップ１０６のＮＯ）、タイムカウントｔが所定時間ｔｓに達すると（ステップ１０７）、急激な負荷変動が終了したとの判断の下に、タイムカウントｔを“０”クリアして最初のステップ１０１の判定に戻る。

速度偏差の積算値が規定値に達した場合（ステップ１０６のＹＥＳ）、速度制御部５５の比例・積分制御演算に対し設定した比例制御ゲインＧp4・積分制御ゲインＧi4を、図４に示すように、速度制御部５５の比例・積分制御演算の入力となる速度偏差が小さくなる方向に且つ予め定めた上限値と下限値の範囲内で山登り法により逐次に探索しながら更新する。

すなわち、速度偏差の変化の方向が増加方向であるか否かを判定する（ステップ１０９）。速度偏差の変化の方向が増加方向であるとき（ステップ１０９のＹＥＳ）、速度制御部５５の比例・積分制御演算における比例制御ゲインＧp4・積分制御ゲインＧi4の新たな更新方向として、前回の更新方向とは反対の方向を指定する（更新方向反転；ステップ１１０）。速度偏差の変化の方向が増加方向でないとき（ステップ１０９のＮＯ）、速度制御部５５の比例・積分制御演算における比例制御ゲインＧp4・積分制御ゲインＧi4の新たな更新方向として、前回の更新方向と同じ方向を指定する（更新方向維持；ステップ１１１）。

指定した更新方向が増加方向である場合（ステップ１１２のＹＥＳ）、比例制御ゲインＧp4・積分制御ゲインＧi4を予め定めている上限値を限度として増加方向に一定量ΔＧp4・ΔＧi4だけ更新する（ステップ１１３）。指定した更新方向が減少方向である場合（ステップ１０９のＮＯ）、比例制御ゲインＧp4・積分制御ゲインＧi4を予め定めている下限値を限度として減少方向に一定量ΔＧp4・ΔＧi4だけ更新する（ステップ１１４）。

上限値および下限値は、比例制御ゲインＧp4・積分制御ゲインＧi4のそれぞれに固有の値を定めている。比例制御ゲインＧp4に対する上限値および下限値の例をその比例制御ゲインＧp4の更新の推移と共に図５に示す。積分制御ゲインＧi4に対する上限値および下限値の例をその積分制御ゲインＧi4の更新の推移と共に図６に示す。他の比例制御ゲイン・積分制御ゲインについても、それぞれ固有の上限値と下限値を定めている。

一定量ΔＧp4・ΔＧi4の更新に伴い、その一定量ΔＧp4・ΔＧi4を積算するとともに（ステップ１１５）、比例制御ゲインＧp4・積分制御ゲインＧi4の更新の推移（図５・図６の推移）を更新推移データとして記憶部４２に記憶する（ステップ１１６）。そして、積算量と所定量とを比較する（ステップ１１７）。積算量が所定量に達している場合（ステップ１１７のＹＥＳ）、何らかの異常があるとの判断の下に、その異常の旨を空調制御部１０を介して報知する。この報知は、空調制御部１０を搭載した空気調和機の液晶表示部などを介して保守サービス員に伝わる。

この報知後、あるいは積算量が所定量に達していない場合（ステップ１１７のＮＯ）、タイムカウントｔが所定時間ｔｓに達しているか否かを判定する（ステップ１１９）。タイムカウントｔが所定時間ｔｓに達していない場合（ステップ１１９のＮＯ）、ステップ１０９に戻って比例制御ゲインＧp4・積分制御ゲインＧi4の山登り法による探索と更新を繰り返す。

タイムカウントｔが所定時間ｔｓに達した場合（ステップ１１９のＹＥＳ）、主制御部４１は、除霜運転への移行が済んで負荷の急激な変動が終了したとの判断の下に、タイムカウントｔを“０”クリアするとともに（ステップ１２０）、最後に更新した比例制御ゲインＧp4・積分制御ゲインＧi4の値を次回の除霜時（負荷急変時）の初期設定用および探索始点として記憶部４２に更新記憶する（ステップ１２１）。この場合、最後の更新方向についても記憶部４２に記憶する。

図４の山登り法による探索および更新の例では、速度偏差が小さくなる方向に制御ゲインの始点（最初の設定値）が下降していき、速度偏差が最小値を超えて増加方向に転じた場合に更新方向を反転して最適値に収束していく状況を示している。

このように、冷凍サイクルの冷媒の流れを逆方向に切換えて除霜運転に移行するとき、通常運転時に設定する比例制御ゲインＧp3・積分制御ゲインＧi3よりも高い感度の負荷変動時用の比例制御ゲインＧp4・積分制御ゲインＧi4を設定し、しかもこの比例制御ゲインＧp4・積分制御ゲインＧi4を速度偏差が小さくなる方向に更新することにより、除霜運転の実施ごとに、比例制御ゲインＧp4・積分制御ゲインＧi4が最適値へと収束していく。

したがって、永久磁石同期モータ２０が搭載される圧縮機１の容量や性能等のばらつきにかかわらず、また経年変化や環境変化にかかわらず、急激な負荷変動に応答性よく追従した適切なモータ駆動が可能となる。これにより、永久磁石同期モータ２０の不要な運転停止を回避できるとともに、圧縮機１の効率の良い運転が可能となる。

比例制御ゲインＧp4・積分制御ゲインＧi4の更新の推移を更新推移データとして記憶部４２に記憶しているので、保守・点検員が持つパーソナルコンピュータ等の外部機器７０が入出力インタフェース４３に接続された場合には、記憶部４２内の更新推移データを外部機器７０に出力して保守・点検員に提供することができる。

この場合、更新推移データが図５および図６のように上限値と下限値との間で緩やかに変化する場合はよいが、更新推移データが例えば図７のように上限値と下限値との間で大きく変動する場合には、何らかの異常があると判断することができる。

比例制御ゲインＧp4・積分制御ゲインＧi4の更新量を積算し、その積算量が所定量に達した場合に空調制御部１０を介して異常を報知するので、比例制御ゲインＧp4・積分制御ゲインＧi4の更新が反ってモータ駆動に悪影響を与える不具合がいつまでも続く事態を防ぐことができる。

なお、上記実施形態では、速度制御部５５における比例・積分制御演算の比例制御ゲインＧp4・積分制御ゲインＧi4を更新する場合について説明したが、比例制御ゲインＧp4のみの更新、あるいは積分制御ゲインＧi4のみの更新でもよい。速度制御部５５における比例・積分制御演算の比例制御ゲインＧp4・積分制御ゲインＧi4の更新に代えて、速度推定演算部５２における比例・積分制御演算の比例制御ゲインＧp2・積分制御ゲインＧi2、あるいは電流制御部６１おける比例・積分制御演算の比例制御ゲインＧp6・積分制御ゲインＧi6、あるいは電流制御部６２おける比例・積分制御演算の比例制御ゲインＧp8・積分制御ゲインＧi8を更新してもよい。また、１つの比例・積分制御演算の比例制御ゲイン・積分制御ゲインの更新に限らず、複数の比例・積分制御演算の比例制御ゲイン・積分制御ゲインを更新する構成としてもよい。また、上記実施形態において、フォードバック制御の演算において、比例・積分制御演算を用いた場合を説明したが、微分項を加えて比例・積分・微分制御（ＰＩＤ制御）を用いても良い。

その他、上記各実施形態および変形例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態および変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、書き換え、変更を行うことができる。これら実施形態や変形は、発明の範囲は要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…圧縮機、２…四方弁、３…室内熱交換器、５…室外熱交換器、１０…空調制御部、１１…モータ駆動装置、１２…商用交流電源、１５…整流回路、１６…スイッチング回路、２０…永久磁石同期モータ、２２…ステータ、２３…ロータ、３１，３２，３３…電流センサ、４０…コントロールユニット、４１…主制御部、４２…記憶部、４３…入出力インタフェース、５０…センサレス・ベクトル制御部、５１…電流検出部、５２…速度推定演算部、５３…積分部、５４…減算部、５５…速度制御部、５６…演算部、５７，５８…、減算部、６１…電流制御部、６２…電流制御部、６３…ＰＷＭ信号生成部

Claims (3)

1. スイッチングにより交流電圧を得てそれをヒートポンプ式冷凍サイクルの圧縮機を駆動するモータへの駆動電力として出力するインバータと、
   前記モータにおける各相電流から界磁成分電流およびトルク成分電流を検出し、この検出電流から比例・積分制御演算により前記モータのロータ速度を推定し、この推定ロータ速度と目標速度との偏差の比例・積分制御演算により前記界磁成分電流の目標値および前記トルク成分電流の目標値を求め、この目標値と前記検出電流との偏差の比例・積分制御演算により前記モータにおける界磁成分電圧およびトルク成分電圧を求め、この界磁成分電圧およびトルク成分電圧に基づいて前記インバータのスイッチングを制御する第１制御手段と、
   前記モータの負荷に急激な変動が生じない通常運転時、前記各比例・積分制御演算の比例制御ゲインおよび積分制御ゲインを通常運転用の比例制御ゲインおよび積分制御ゲインに設定し、前記ヒートポンプ式冷凍サイクルの冷媒の流れが逆方向に切換わって前記モータの負荷が急激に変動するとき、前記各比例・積分制御演算の比例制御ゲインおよび積分制御ゲインを前記通常運転用の比例制御ゲインおよび積分制御ゲインよりも感度の高い負荷変動時用の比例制御ゲインおよび積分制御ゲインに設定し、この負荷変動時用の比例制御ゲインおよび積分制御ゲインの設定後、前記各比例・積分制御演算のうち少なくとも１つの比例・積分制御演算の比例制御ゲインまたは積分制御ゲインを、その比例・積分制御演算の入力となる偏差が小さくなる方向に更新する第２制御手段と、
   を備えることを特徴とするモータ駆動装置。
2. 前記第２制御手段は、前記負荷変動時用の比例制御ゲインおよび積分制御ゲインの設定後、前記各比例・積分制御演算のうち少なくとも１つの比例・積分制御演算の入力となる偏差を積算し、その積算値が予め定めた規定値以上となった場合に、前記少なくとも１つの比例・積分制御演算の比例制御ゲインまたは積分制御ゲインを、同比例・積分制御演算の入力となる偏差が小さくなる方向に且つ予め定めた上限値と下限値の範囲内で逐次に更新する、
   ことを特徴とする請求項１記載のモータ駆動装置。
3. 前記第２制御手段による比例制御ゲイン・積分制御ゲインの更新の推移を記憶する記憶手段と、
   前記第２制御手段による比例制御ゲイン・積分制御ゲインの更新量を積算し、その積算量が予め定めた所定量以上となった場合に異常を報知する報知手段と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモータ駆動装置。

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