JP6786446B2 - モータ制御装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、圧縮機のモータを制御するモータ制御装置に関する。

空気調和機等の冷凍サイクル装置を備えた熱源機に搭載される圧縮機は、圧縮機構部およびモータを密閉のケースに収容し、そのモータで圧縮機構部を駆動することにより、冷媒を吸込んで圧縮し吐出する。モータは、例えば、相巻線を装着したステータおよび永久磁石を埋設したロータを含むブラシレスＤＣモータである。このモータを制御するモータ制御装置は、直流電圧をスイッチングにより所定周波数の交流電流に変換し、それをモータへの駆動電圧として出力するインバータ、およびこのインバータのスイッチングを制御するコントローラを備える。

コントローラは、モータに流れる電流（モータ電流）の界磁成分およびトルク成分を検出し、検出した界磁成分およびトルク成分からモータのロータ（磁極）位置と回転速度を推定し、いわゆるベクトル制御により、この推定回転速度を目標回転速度に至らせるための界磁成分目標値およびトルク成分目標値を求め、上記検出した界磁成分およびトルク成分が上記求めた界磁成分目標値およびトルク成分目標値となるようにインバータのスイッチングをＰＷＭ（パルス幅変調）制御する。

上記圧縮機構部は、圧縮室およびこの圧縮室内で偏心回転するローラを有する。このローラにモータの回転軸が連結されている。１回転中に圧縮室内の冷媒の圧力が変化するため、回転軸に加わる負荷は、モータのロータが１回転する期間において、そのロータの回転位置に応じて変化する。この負荷の変化はモータの１回転中における回転速度の変動となって現われ、その回転速度の変動に伴い圧縮機に振動が生じる。この振動は、上記トルク成分を補正することにより、速度変動を低減することで抑制することができる。

特開２００１−１１９９８１号公報

圧縮機の振動を抑制するために上記トルク成分を補正すると、状況によってはトルクを増加させるべきロータ回転位置範囲における補正量が大きくなり、その影響でモータ電流(瞬時値)のピーク値が電流保護用の規定値に達する可能性がある。モータ電流のピーク値が電流保護用の規定値に達すると、モータ電流を低減するべくモータの回転速度を低減する保護モードに入ってしまう。ところが、モータの回転速度を低減すると、さらにモータ1回転中の負荷変動が大きくなってしまい、圧縮機の振動を抑制できなくなるとともに、さらなるモータ電流の増加によって停止保護レベルまで電流が増加してしまう場合がある。

本発明の実施形態の目的は、圧縮機の振動を抑制できる信頼性にすぐれたモータ制御装置を提供することである。

請求項１のモータ制御装置は、直流電圧をモータ駆動用の交流電流に変換するインバータ、およびコントローラを備える。コントローラは、前記モータに流れる電流の界磁成分およびトルク成分を検出し、前記モータの回転速度を目標回転速度に至らせるための界磁成分目標値およびトルク成分目標値を求め、前記検出した界磁成分およびトルク成分が前記界磁成分目標値およびトルク成分目標値となるように前記インバータを制御する。さらに、コントローラは、前記推定回転速度の変動幅が設定値に収まるように前記トルク成分目標値を補正し、前記モータに流れる電流のピーク値が電流保護用の第２規定値以上の場合に前記設定値を増加し、前記ピーク値が前記第２規定値より低い状態で所定時間経過した場合、または前記第２規定値より低い状態で所定時間経過した場合に前記設定値の増加を解除する。

一実施形態に関わる圧縮機の構成を示す図。 一実施形態の構成を示すブロック図。 一実施形態における推定回転速度ωestおよび回転軸の振動変位を周波数分析した結果を示す図。 一実施形態におけるトルク制御ルーチンを示すフローチャート。 一実施形態における推定回転速度ωestとピーク値Ｉｍpとの関係を示す図。 一実施形態の制御を示すフローチャート。 一実施形態における設定値Δωsおよび目標回転数ωrefをモータ負荷およびピーク値Ｉｍpと共に示す図。

以下、一実施形態のモータ制御装置について図面を参照して説明する。まず、モータ制御装置に関わる圧縮機および冷凍サイクルの構成を図１に示す。この圧縮機および冷凍サイクルは、例えば空気調和機や熱源機に搭載される。

図１において、圧縮機１は、円筒状の密閉のケース１ａで覆われている。このケース１ａの上部および下部に吐出管２および吸込管３がそれぞれ取付けられている。吐出管２には凝縮器（放熱器）３１の一端が配管接続され、凝縮器３１の他端に膨張弁３２を介して蒸発器(吸熱器)３３の一端が配管接続されている。蒸発器３３の他端は、アキュームレータ３４を介して吸込管３に配管接続されている。

ケース１ａ内には、ブラシレスＤＣモータ（モータと略称する）１０および圧縮機構部２０が収容されている。モータ１０は、ケース１ａの内周面に接する状態に配置された筒状のステータ１１、このステータ１１の内側に収容されたロータ１２、このロータ１２を回転自在に支持する回転軸（シャフト）１３を含み、例えば４個の永久磁石をロータ１２に埋設してなるいわゆる４極モータ、あるいは６個の永久磁石をロータ１２に埋設してなるいわゆる６極モータである。回転軸１３は、圧縮機構部２０側に延びて圧縮機構部２０の中心部を通る。圧縮機構部２０は、吸込管３と連通する１つの圧縮室（シリンダ）２１、この圧縮室２１内の回転軸１３に偏心状態で装着されたクランク１４、このクランク１４の外周面に装着されたローラ２２などを有するいわゆるシングル・ロータリ型であって、吸込管３から流入するガス冷媒を圧縮室２１に吸込み、吸込んだガス冷媒をローラ２２の偏心回転により圧縮室２１内で圧縮し、圧縮したガス冷媒を圧縮室２１からケース１ａ内に吐出する。吐出されたガス冷媒は、吐出管２を通って凝縮器３１に流れる。

本実施形態のモータ制御装置の構成を図２に示す。

交流電源４１に全波整流器等からなるコンバータ４２の入力端が接続され、コンバータ４２の出力端にインバータ４３の入力端が接続されている。コンバータ４２は、交流電源４１の電圧を直流電圧に変換する。インバータ４３は、コンバータ４２の出力電圧をスイッチングにより所定周波数の３相交流電流に変換する。このインバータ４３の出力により圧縮機１のモータ１０が動作する。インバータ４３とモータ１０との間の通電ラインに、モータ１０の各相巻線に流れる電流（モータ電流という）Ｉｍを検知する電流センサ４４が配置されている。電流センサ４４の出力信号は、コントローラ５０に送られる。

コントローラ５０は、モータ電流Ｉｍの界磁成分Ｉｄおよびトルク成分Ｉｑを検出し、検出した界磁成分Ｉｄおよびトルク成分Ｉｑからモータ１０の回転速度ωestを推定し、この推定回転速度ωestを目標回転速度ωrefに至らせるための界磁成分目標値Ｉｄtおよびトルク成分目標値Ｉｑtを求め、上記検出した界磁成分Ｉｄおよびトルク成分Ｉｑが界磁成分目標値Ｉｄtおよびトルク成分目標値Ｉｑtとなるようにインバータ４３のスイッチングを制御するもので、この処理を実現する手段として電流検出部５１、速度推定演算部５２、積分部５３、加減算部５４、減算部５５、速度制御部５６、演算部５７、減算部５８、加算部５９、減算部６０、電流制御部６１，６２、ＰＷＭ信号生成部６３などを含む。

また、コントローラ５０は、回転軸１３の振動ひいてはケース１ａの振動を抑制する手段として速度変動検出部６４、Ｉｑ補正部６５、および上記減算部５８などを含むとともに、Ｉｑ補正部６５のトルク成分補正値Ｉｑxを調整する手段として調整部６６および上記加減算部５４などを含む。

上記電流検出部５１は、モータ１０の巻線に流れる電流（モータ電流という）Ｉｍを電流センサ４４の出力信号から検出し、検出したモータ電流Ｉｍおよび後述の積分部５３で得られる回転電気角θestに基づく演算により、モータ１０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（界磁成分電流あるいはｄ軸電流ともいう）Ｉｄおよびトルク成分（トルク成分電流あるいはｑ軸電流ともいう）Ｉｑを検出する。また、電流検出部５１は、モータ電流Ｉｍの検出に際し、そのモータ電流Ｉｍの振幅のピーク値Ｉｍpを検出する。

上記速度推定演算部５２は、電流検出部５１で検出される界磁成分Ｉｄおよびトルク成分Ｉｑに基づく演算により、モータ１０の回転速度ωestを推定する。上記積分部５３は、速度推定演算部５２で推定される回転速度（推定回転速度という）ωestを積分することにより、モータ１０におけるロータ１２の回転位置である回転電気角θestを検出する。この回転電気角θestは、電流検出部５１、ＰＷＭ信号生成部６３、速度変動検出部６４に通知される。

上記加減算部５４は、調整部６６から速度補正値ωaを受けた場合にその速度補正値ωaをモータ１０の目標回転速度ωrefに対し加算または減算し、調整部６６から速度補正値ωaを受けない場合はモータ１０の目標回転速度ωrefをそのままスルーして出力する。上記減算部５５は、加減算部５４を経た目標回転速度ωrefと速度推定演算部５２の推定回転速度ωestとの速度偏差Δωを得る。

上記速度制御部５６は、減算部５５で得られる速度偏差Δωを比例・積分制御（ＰＩ制御）演算することにより、推定回転速度ωestが目標回転速度ωrefに至るのに必要なトルク成分目標値Ｉｑrefを求める。上記演算部５７は、速度制御部５６で得られるトルク成分目標値Ｉｑrefに基づき、界磁成分目標値Ｉｄrefを求める。上記減算部５８は、演算部５７で得られる界磁成分目標値Ｉｄrefと電流検出部５１で得られる界磁成分Ｉｄとの偏差ΔＩｄを求める。上記加算部５９は、Ｉｑ補正部６５で得られるトルク成分補正値Ｉｑxを速度制御部５６で得られるトルク成分目標値Ｉｑrefに加算する。上記減算部６０は、加算部５９を経たトルク成分目標値Ｉｑrefと電流検出部５１で検出されるトルク成分Ｉｑとの偏差ΔＩｑを求める。

上記電流制御部６１は、減算部５８で得られる偏差ΔＩｄの比例・積分制御（ＰＩ制御）演算により、モータ１０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。上記電流制御部６２は、減算部６０で得られる偏差ΔＩｑの比例・積分制御（ＰＩ制御）演算により、モータ１０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。上記ＰＷＭ信号生成部６３は、界磁成分電圧Ｖｄ、トルク成分電圧Ｖｑ、および回転電気角θestに応じて、インバータ４３に対するスイッチング用のパルス幅変調信号(ＰＷＭ信号という)を生成する。このＰＷＭ信号により、インバータ４３の各スイッチング素子がオン，オフ動作し、モータ１０の各相巻線に対する駆動電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗがインバータ４３から出力される。

上記速度変動検出部６４は、積分部５３で得られる回転電気角θestに基づくモータ１０の１回転ごとに、その１回転中に生じる推定回転速度ωestの変動幅（最大値と最小値との差）Δωestを回転軸１３の振動成分として検出する。推定回転速度ωestおよび回転軸１３の振動変位の周波数分析の結果を図３に示しており、推定回転速度ωestの変動幅Δωestと回転軸１３の振動変位とは相間関係にある。

上記Ｉｑ補正部（補正手段）６５は、速度変動検出部６４で検出される変動幅Δωestを設定値Δωsに収めるためのトルク成分補正値Ｉｑxを求める。このトルク成分補正値Ｉｑxは、回転電気角θestに応じて周期的に変化する。回転速度が低下する大きな駆動トルクが必要な回転電気角θest領域においては、大きな補正値となり、回転速度が高い駆動トルクが小さくて済む回転電気角θest領域においては小さな補正値、マイナスも可、となる。このトルク成分補正値Ｉｑxの周期的変化は、圧縮機のトルク変動の1周期をなぞることが望ましいが、正弦波の半周期波形で近似することもできる。以下、トルク成分補正値Ｉｑxの大小関係については、その最大値（ピーク値）を基準としてその大きさを説明する。

このトルク成分補正値Ｉｑxは加算部５９に供給される。加算部５９は、上記のように、Ｉｑ補正部６５からのトルク成分補正値Ｉｑxをトルク成分目標値Ｉｑrefに加算する。

回転軸１３に加わる負荷トルクは、モータ１０が１回転する期間において変動する。この負荷トルクの変動に伴って推定回転速度ωestも変動し、その推定回転速度ωestのモータ１回転中の変動が回転軸１３の振動ひいてはケース１ａの振動となって現われる。

この振動を抑制するため、速度変動検出部６４、Ｉｑ補正部６５、および加算部５９により、推定回転速度ωestのモータ１０の１回転中の変動幅Δωestを検出し、その変動幅Δωestが設定値Δωsに収まるようにトルク成分目標値Ｉｑrefをフィードバック補正している。このフィードバック補正を行う速度変動検出部６４およびＩｑ補正部６５の制御いわゆるトルク制御ルーチンを図４に示す。図中の符号S1,S2…は処理のステップを示す。まず、速度変動検出部６４は、モータ１０が１回転する期間において、負荷トルクの変動に伴う推定回転速度ωestの変動幅Δωestを検出する（S1）。Ｉｑ補正部６５は、検出された変動幅Δωestが設定値Δωsより大きい場合（S2のYES）、直前の１回転期間の変動幅Δωestに対するトルク成分補正値Ｉｑxより所定値大きいトルク成分補正値Ｉｑxを発する（Ｉｑx増加；S3）。検出された変動幅Δωestが設定値Δωsより小さい場合（S2のNO，S4のYES）、Ｉｑ補正部６５は、直前の１回転期間の変動幅Δωestに対するトルク成分補正値Ｉｑxより所定値だけ小さいトルク成分補正値Ｉｑxを発する（Ｉｑx減少；S5）。そして、Ｉｑ補正部６５は、検出された変動幅Δωestが設定値Δωsと同じになると（S2のNO，S4のNO）、その時点のトルク成分補正値Ｉｑxを保持、すなわち調整を行わない（S6）。

上記調整部６６は、主要な機能として次の（１）（２）の手段を有する。

（１）電流検出部５１で検出されるピーク値Ｉｍpが電流保護用の規定値（第２規定値）Ｉｍp2以上の場合に、モータ電流Ｉｍを抑制するべく、推定回転速度ωestの変動幅Δωestに対するＩｑ補正部６５内の設定値Δωsを所定値ずつ増加し、その設定値Δωsが閾値Δωs1より大きくなった場合に目標回転速度ωrefを補正する第１調整手段。

（２）電流検出部５１で検出されるピーク値Ｉｍpが規定値（第１規定値）Ｉｍp１未満に低下した場合に、上記目標回転速度ωrefの補正および上記設定値Δωsの増加を解除する、すなわち目標回転速度ωrefを本来の値に戻すとともに設定値Δωsを初期値Δωs0に戻す第２調整手段。

上記第１調整手段による目標回転速度ωrefの補正は、速度補正値ωaを調整部６６から加減算部５４に供給することにより行う。空気調和機において、圧縮機１の負荷は回転数に比例して増加するため、モータ電流Ｉｍの実効値についても回転数に比例して増加する。一方で、モータ１回転中の負荷トルク変動は、慣性の影響により回転数が低い方が大きく、高くなるにつれて小さくなるため、トルク成分補正値Ｉｑxも回転数が低い方が大きく、高くなるにつれて小さくなる。従って、モータ電流Ｉｍのピーク値Ｉｍpは、図５に示すように、回転速度ωestが所定値ωest1未満の領域において回転速度ωestの増加に伴い下降し、回転速度ωestが所定値ωest1以上の領域において回転速度ωestの増加に伴い上昇する。このため、調整部６６は、推定回転速度ωestが所定値ωest1未満の領域にあれば目標回転速度ωrefを増大方向に補正するための一定値を速度補正値ωaとして発し、推定回転速度ωestが所定値ωest1以上であれば目標回転速度ωrefを減少方向に補正するための一定値を速度補正値ωaとして発する。

１つの圧縮室２１を有するシングル・ロータリ型の圧縮機１では、モータ１０の１回転ごとに、負荷トルクが変動する。この負荷トルク変動は、実際の吸込みと吐出冷媒の圧力差や周囲温度等によって変化する。そして、冷凍サイクルの負荷が重い場合、すなわち圧縮機１の高低圧差が大きい場合には、負荷トルクの変動幅（最大値と最小値との差）が大きくなり、これに伴い、モータ１０の１回転中の回転速度(推定回転速度)ωestの変動幅（速度の最大値と最小値との差）Δωestも大きくなる。この変動幅Δωestを設定値Δωｓ範囲内に収めるために、トルク成分目標値Ｉｑrefを増加させることになる。また、モータ１０の１回転において負荷トルクが最大となるタイミングで、トルク成分目標値Ｉｑrefが最も大きくなる。補正量が大きくなると、モータ電流Ｉｍのピーク値Ｉｍp（瞬時値）が増加し、電流保護用の規定値Ｉｍp2に達することがある。このとき、モータ電流Ｉｍを抑制するためにモータ１０の回転速度ωestを低減制御する電流保護モードに入ってしまう。この電流保護モードに入ってモータ１０の回転速度ωestが減少すると、推定回転速度ωestの変動幅Δωestが、回転速度ωestに対して相対的に増加するため、トルク成分目標値Ｉｑrefに対する補正量が再び大きくなる。こうなると、電流保護モードに入ってもピーク電流Iｍpが下がらず、最終的に電流増加によるモータ１０の停止に至ってしまう。

この不具合を防ぐため、図６および図７に示す処理を調整部６６が実行する。図６は制御を示すフローチャート。図７は当該フローチャートに基づく制御によるモータ１０の負荷の大きさ、ピーク値Ｉｍp、設定値Δωs、目標回転数ωrefの状態変化の一例を示す。図６中の符号S11,S12…は処理のステップを示す。

インバータ４３の運転時、調整部６６は、まず推定回転速度ωestの変動幅Δωestに対するＩｑ補正部６５内の設定値Δωsを初期値Δωs0に設定し（S11）、電流検出部５１で検出されるピーク値Ｉｍpが電流保護用の規定値Ｉｍp2以上であるか否かを判定する（S12）。

ピーク値Ｉｍpが規定値Ｉｍp2未満の場合（S12のNo）、調整部６６は、ピーク値Ｉｍpが規定値Ｉｍp1以下の状態にあるか否かを判定する（S18）。ピーク値Ｉｍpが規定値Ｉｍp1以下の状態にない場合（S18のNO）、調整部６６は、特別な処理を施すことなくS12の判定に戻り、ここからの処理を繰り返す。

ピーク値Ｉｍpが規定値Ｉｍp2以上の場合（S12のYES）、調整部６６は、Ｉｑ補正部６５内の設定値Δωsが閾値Δωs1未満の状態にあるか否かを判定する（S13）。設定値Δωsが閾値Δωs1未満の状態にあれば（S13のYES）、調整部６６は、設定値Δωsの増加が可能であるとの判断の下に、Ｉｑ補正部６５内の設定値Δωsを所定値だけ増加し（S14）、S12の判定に戻る。

S12のピーク値Ｉｍpの判定に戻った段階で、ピーク値Ｉｍpがまだ規定値Ｉｍp2以上の状態にあって（S12のYES）、かつ補正部６５内の設定値Δωsが閾値Δωs1未満の状態にあれば（S13のYES）、調整部６６は、Ｉｑ補正部６５内の設定値Δωsをさらに所定値だけ増加する（S14）。ここで、設定値Δωsを増加させるというのは、図４のトルク補正値Ｉｑｘの制御からは、トルク成分補正値Ｉｑｘを減少させる方向に制御することを意味している。

このように、ピーク値Ｉｍpが規定値Ｉｍp2に達した段階で設定値Δωsを増加することにより、モータ１０の１回転において負荷トルクが最大となるタイミングでも、Ｉｑ補正部６５が発するトルク成分補正値Ｉｑxの増加を抑制し、よってトルク成分目標値Ｉｑrefに対する補正量の増加を抑制することができる。これにより、モータ電流Ｉｍの上昇を抑制することができる。しかしながら、設定値Δωsを増加させることは、モータの速度変動の許容幅を拡大することになり、回転軸１３の振動ひいてはケース１ａの振動を増加させることになる。

ピーク値Ｉｍpが規定値Ｉｍp2以上の状態にあるまま（S12のYES）、設定値Δωsの増加を繰り返すと、そのうちに設定値Δωsが閾値Δωs1に達する。上述の通り、設定値Δωsの増加は、1回転中の回転速度の変動幅を拡大することを意味する。設定値Δωsを増加させると、圧縮機の振動の増加を招き、大きな騒音発生や圧縮機に繋がる配管の応力破壊等の許容できない状態に至ることがないように、これ以上は許容できない速度変動幅として閾値Δωs1は設定されている。

ピーク値Ｉｍpが規定値Ｉｍp2以上の状態にあるまま（S12のYES）、設定値Δωsが閾値Δωs1に達した場合（S13のNO）、調整部６６は、設定値Δωsの増加をこれ以上は許容できない頭打ちの状態になったとの判断の下に、モータ電流Ｉｍを抑制するための目標回転速度ωrefの補正処理に移行するべく、推定回転速度ωestが所定値（変曲点）ωest1以上であるか否かを判定する（S15）。

推定回転速度ωestが所定値ωest1以上の場合（S15のYES）、調整部６６は、減算補正用の速度補正値ωaを発して目標回転速度ωrefを減少方向に補正する（S16）。推定回転速度ωestが所定値ωest1未満の場合（S15のNO）、調整部６６は、加算補正用の速度補正値ωaを発して目標回転速度ωrefを増大方向に補正する（S17）。こうして目標回転速度ωrefを補正することにより、モータ電流Ｉｍを抑制することができる。この補正後、調整部６６は、S12の判定に戻る。

S12のピーク値Ｉｍpの判定に戻った段階で、ピーク値Ｉｍpがまだ規定値Ｉｍp2以上の状態にあって（S12のYES）、かつ補正部６５内の設定値Δωsが閾値Δωs1以上の状態にあれば（S13のNO）、調整部６６は、S15からの目標回転速度ωrefの補正処理を繰り返す。

このように、設定値Δωsの増加を繰り返したにもかかわらずモータ電流Ｉｍが抑制されないまま設定値Δωsの増加処理が頭打ちの状態になった場合は、設定値Δωsの増加を続けたまま目標回転速度ωrefの補正処理を加えるので、モータ電流Ｉｍを確実に抑制することができる。

ピーク値Ｉｍpが規定値Ｉｍp2未満に低下した場合（S12のNO）、調整部６６は、ピーク値Ｉｍpが規定値Ｉｍp1以下の状態にあるか否かを判定する（S18）。

ピーク値Ｉｍpが規定値Ｉｍp1以下の状態にない場合（S18のNO）、調整部６６は、S12の判定に戻る。この場合、調整部６６は、目標回転速度ωrefの補正処理を実行中であればそれを継続し、設定値Δωsの低減処理を実行中であればそれも継続する。

ピーク値Ｉｍpが規定値Ｉｍp1以下に低下した場合（S18のYES）、調整部６６は、目標回転速度ωrefの補正処理が継続中であるか否かを判定する（S19）。目標回転速度ωrefの補正処理が継続中であれば（S19のYES）、調整部６６は、目標回転速度ωrefの補正処理を解除し（S20）、続いてS12の判定に戻る。

S12のピーク値Ｉｍpの判定に戻った段階で、ピーク値Ｉｍpが規定値Ｉｍp2未満で（S12のNO）、ピーク値Ｉｍpが規定値Ｉｍp1以下で（S18のYES）、かつ目標回転速度ωrefの補正処理が終わっていれば（S19のNO）、調整部６６は、設定値Δωsの増加処理が継続中であるか否か（つまり設定値Δωsが初期値Δωs0より大きいか否か）を判定する（S21）。

設定値Δωsの増加処理が継続中であれば（S21のYES）、調整部６６は、設定値Δωsの増加処理を解除（つまり設定値Δωsを初期値Δωs0に設定）し（S22）、続いてS12の判定に戻る。そして、ピーク値Ｉｍpが規定値Ｉｍp2未満で（S12のNO）、ピーク値Ｉｍpが規定値Ｉｍp1以下で（S18のYES）、かつ目標回転速度ωrefの補正処理が終わっていて（S19のNO）、かつ設定値Δωsの増加処理が終わっていれば（S21のNO）、調整部６６は、S12の判定に戻る。これで一連の調整処理が終了となる。

なお、S21のYESの場合、調整部６６は、即座に設定値Δωsの増加処理を解除（つまり設定値Δωsを初期値Δωs0に設定）したが、すでに設定値Δωsを大きい値にまで変更している状況下、例えば、Δωs１となっている等の状態で、急激に設定値Δωsを変更すると、図４のS3の処理において、トルク成分補正値Ｉｑxを急激かつ大きく増加することになる。この結果、インバータ４３によるモータ１０の駆動が不安定になって脱調を引き起こす可能性もある。そこで、S21のYESの場合に、即座に設定値Δωsを初期値Δωs0に戻すのではなく、所定時間ごとに設定値Δωsを徐々に減少させ、ある程度の時間を掛けて初期値Δωs0となるように制御することで、モータ駆動が不安定な状態にならないようにしても良い。

なお、本実施形態においては、検出した界磁成分Ｉｄおよびトルク成分Ｉｑからモータ１０の回転速度ωestを推定するセンサレスタイプのモータ制御について説明したが、モータの１０の回転位置を検知するセンサを設けそのセンサ出力からモータ１０の回転速度ωestを求めるタイプのモータ制御においても同様の制御が適用可能である。

また、本実施形態においては、モータ１０の１回転期間における推定回転速度ωestの変動幅ωestに対する設定値Δωｓを増加する制御を実行したが、この制御は結果的にトルク成分目標値Ｉｑrefをトルク成分補正値Ｉｑxで補正させるものであることから、トルク成分補正値Ｉｑxに対する設定値Iqxsを設け、トルク成分補正値Ｉｑxがこの設定値Iqxsを超えた場合にトルク成分補正値Ｉｑxを低減する制御を実行しても良い。

さらに、本実施形態においては、ピーク値Ｉｍpが規定値（第１規定値）Ｉｍp１未満に低下した場合に目標回転速度ωrefの補正および設定値Δωsの増加を解除する制御（第２調整手段）を採用したが、ピーク値Ｉｍpが規定値（第２規定値）Ｉｍp2より低い状態で所定時間経過した場合に目標回転速度ωrefの補正および設定値Δωsの増加を解除する制御を採用してもよい。

また、圧縮機構部２０の回転に伴って生じる周期的な速度変動の１周期は、圧縮機構部２０の構造に依存する。たとえば、２つの圧縮室のローラが互いに180°ずれた位置に配置される構造の圧縮機構部２０を有する２シリンダタイプの圧縮機においては、速度変動の１周期はモータ１０の機械的回転角において180°、すなわちモータの半周期、となる。このような２シリンダタイプの圧縮機のモータに対しても本実施形態と同様の制御が適用可能である。このような２シリンダタイプの圧縮機のモータでは推定回転速度ωestの変動幅Δωestはモータの１周期中ではなく、任意の半周期中としても良い。すなわち、回転速度の変動幅Δωestは、周期的な圧縮機の軸トルク変動の１周期分を最低期間とする範囲内での速度変動の幅、その期間における最小速度と最大速度の差、であれば良い。

上記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、１ａ…ケース、１０…ブラシレスＤＣモータ、１３…回転軸、２０…圧縮機構部、２１…圧縮室、４２…ＰＷＭコンバータ、４３…インバータ、４４…電流センサ、５０…コントローラ、５１…電流検出部、５２…速度推定演算部、６４…速度変動検出部、６５…Ｉｑ補正部、６６…調整部

Claims (4)

1. 直流電圧をモータ駆動用の交流電流に変換するインバータと、
   前記モータに流れる電流の界磁成分およびトルク成分を検出し、前記モータの回転速度を目標回転速度に至らせるための界磁成分目標値およびトルク成分目標値を求め、前記検出した界磁成分およびトルク成分が前記界磁成分目標値およびトルク成分目標値となるように前記インバータを制御するコントローラと、
   を備え、
   前記コントローラは、
   前記回転速度の変動幅が設定値に収まるように前記トルク成分目標値を補正し、
   前記モータに流れる電流のピーク値が電流保護用の第２規定値以上の場合に前記設定値を増加し、
   前記ピーク値が前記第２規定値より低い前記第１規定値未満に低下した場合、または前記第２規定値より低い状態で所定時間経過した場合に前記設定値の増加を解除する、
   ことを特徴とするモータ制御装置。
2. 前記コントローラは、
   前記ピーク値が前記第２規定値以上の場合に前記設定値を所定値ずつ増加し、その設定値が閾値以上の場合に前記目標回転速度を補正し、
   前記ピーク値が前記第１規定値未満に低下した場合に、前記目標回転速度の補正および前記設定値の増加を解除する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記コントローラは、
   前記ピーク値が前記第２規定値以上の場合に前記設定値を所定値ずつ増加し、その設定値が閾値以上の場合に回転速度が所定値以上であれば前記目標回転速度を減少方向に補正し、回転速度が所定値未満であれば前記目標回転速度を増大方向に補正する、
   ことを特徴とする請求項２に記載のモータ制御装置。
4. 前記コントローラは、
   検出した前記モータに流れる電流の界磁成分およびトルク成分から、前記モータの回転速度を推定する、
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のモータ制御装置。

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