WO2016132509A1 - インバータ制御装置及び空気調和機 - Google Patents

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voltage
limit
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貴寛 平田
誠 谷川
友美 東川
照佳 村松
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三菱電機株式会社
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    • F25B2700/21156—Temperatures of a compressor or the drive means therefor of the motor

Definitions

  • This application relates to an inverter control device for driving a DC motor that drives a DC motor connected to an inverter, and an air conditioner.
  • an inverter control device for direct current electric drive of an air conditioner control is performed to prevent the direct current motor from being stopped due to step-out.
  • the inverter control device uses the current data in which the primary current input to the converter unit that changes the AC voltage of the commercial AC power supply to a DC voltage is determined as a step-out limit value under a certain arbitrary condition. The operation of the DC motor is controlled so as not to exceed.
  • the conventional inverter control device aims at stable operation of the DC motor.
  • the current data determined as the step-out limit value is a fixed value that is not changed.
  • the value of the primary current at which a step-out can occur varies depending on the operating situation. For this reason, in the conventional control, a step-out may occur due to a change in the operating condition, and the DC motor may stop operating.
  • the present invention has been made in view of the above, and provides an inverter control device and an air conditioner capable of realizing control following an operation state in control for preventing operation stop of a DC motor due to step-out. For the purpose.
  • inverter control for controlling an inverter unit which converts a DC voltage from a converter unit which converts a voltage of a commercial AC power source into a DC voltage and supplies the DC voltage to an AC motor.
  • a magnet temperature detection unit that detects a magnet temperature of the DC motor
  • a bus voltage detection unit that detects a DC voltage applied to the inverter unit as a bus voltage
  • a primary current input to the converter unit A primary current detection unit for detecting the inverter unit, and a control unit for controlling the inverter unit.
  • the control unit stores a storage unit for storing information on the step-out limit, the magnet temperature, the bus voltage, and the decoupling unit.
  • a step-out limit current calculation unit for calculating a limit value of the step-out limit current based on the information on the adjustment limit, and the primary current is compared with the limit value;
  • a primary current limit control unit that outputs an adjustment command for the operating frequency of the DC motor so that the primary current is equal to or less than the limit value, and the operation frequency is adjusted based on the adjustment command
  • an operation frequency control unit that outputs a signal generation instruction corresponding to the operation frequency, and a waveform generation unit that generates a drive signal corresponding to the generation instruction and outputs the drive signal to the inverter unit. It is characterized by.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an inverter control device for driving a DC motor in the first embodiment.
  • an inverter control device for driving a DC motor includes a converter unit 5 that converts an AC voltage of a commercial AC power source 1 into a DC voltage, and a DC voltage from the converter unit 5 that is converted into an AC voltage.
  • the inverter unit 6 supplied to the electric motor 7, the microcomputer 8 that controls the inverter unit 6, the primary current detection unit 9 that detects the primary current input to the converter unit 5, and the bus voltage applied to the inverter unit 6 It comprises a bus voltage detector 15 for detecting and a magnet temperature detector 16 for detecting the magnet temperature of the DC motor 7.
  • the converter unit 5 includes a reactor 2, a rectifying diode bridge 3, and a smoothing electrolytic capacitor 4.
  • the inverter unit 6 includes a switching element (not shown) that converts the DC voltage generated by the converter unit 5 into three-phase AC by controlling on and off with a drive signal from the microcomputer 8. .
  • the DC motor 7 is connected to the inverter unit 6, and can be operated at an arbitrary operation frequency by controlling the voltage supplied from the inverter unit 6.
  • the microcomputer 8 stores a step-out limit information storage unit 10 that stores step-out limit information, a magnet temperature detected by the magnet temperature detection unit 16, a bus voltage detected by the bus voltage detection unit 15, and a step-out limit information storage.
  • a step-out limit current calculating unit 21 for calculating a limit value of the step-out limit current using the step-out limit information stored in the unit 10; and monitoring so that the primary current does not exceed the limit value of the step-out limit current.
  • a primary current limit control unit 12 that issues a command, an operation frequency control unit 13 that controls the operation frequency based on a command from the primary current limit control unit, and a waveform generation unit that outputs a drive signal according to the output of the operation frequency control unit 14 is provided.
  • the microcomputer 8 is an example of a control unit.
  • the primary current limit control unit 12 compares the primary current detected by the primary current detection unit 9 with the limit value of the step-out limit current, and if the primary current exceeds the limit value, the primary current is A command for adjusting the operating frequency of the DC motor 7 is output to the operating frequency control unit 13 so as to be equal to or less than the limit value.
  • the operation frequency control unit 13 adjusts the operation frequency of the DC motor 7 based on the adjustment instruction output from the primary current limit control unit 12, and outputs a signal generation instruction corresponding to the operation frequency to the waveform generation unit 14. .
  • the waveform generation unit 14 generates a drive signal corresponding to the generation instruction output from the operation frequency control unit 13 and outputs the drive signal to the inverter unit 6.
  • the step-out limit information storage unit 10 includes step-out limit current data 17 that is a primary current when a DC motor measured under a certain arbitrary condition is stepped out as step-out limit information, and a step-out limit when the step-out limit is measured.
  • Step-out limit bus voltage data 18 which is a bus voltage
  • step-out limit magnet temperature data 19 which is a magnet temperature when the step-out limit is measured
  • magnetic force temperature characteristic data 20 which is a magnetic characteristic due to the magnet temperature of the DC motor,
  • the step-out limit information is used for calculation processing of the limit value of the step-out limit current by the microcomputer 8.
  • the step-out limit information storage unit 10 is an example of a storage unit.
  • the step-out limit information is an example of information related to the step-out limit.
  • the inverter control device includes a bus voltage detection unit 15 that detects a bus voltage applied to the inverter unit 6 and a magnet of the DC motor 7 in the control for preventing the operation stop of the DC motor 7 due to step-out.
  • a magnet temperature detector 16 for detecting the temperature is newly provided.
  • the inverter control device is based on the magnet temperature of the DC motor 7, the bus voltage applied to the inverter unit 6, and the step-out limit information stored in the step-out limit information storage unit 10.
  • a step-out limit current calculating unit 21 for calculating a limit value of the step-out limit current.
  • the inverter control device compares the limit value of the step-out limit current with the primary current detected by the primary current detector 9, and as a result of comparison, the primary current exceeds the limit value Includes a primary current limit control unit 12, an operation frequency control unit 13, and a waveform generation unit 14 that adjust the operation frequency of the DC motor so that the primary current is equal to or less than the limit value.
  • the inverter control device realizes control that follows the operation load in the control that prevents the DC motor from being stopped due to step-out.
  • FIGS. 2 and 3 are flowcharts showing the flow of processing according to the first embodiment.
  • the inverter control device executes a limit value calculation process for the step-out limit current (step S101).
  • the limit value calculation process for the step-out limit current will be described later with reference to FIG.
  • the inverter control device acquires a primary current (step S102).
  • the inverter control device compares the primary current acquired in step S102 with the limit value calculated by the limit value calculation process of the step-out limit current in step S101, and whether the primary current exceeds the limit value. Is determined (step S103).
  • step S103 When the primary current exceeds the limit value as a result of the determination in step S103 (step S103, Yes), the inverter control device executes control to reduce the operating frequency of the DC motor 7 (step S204). The process returns to S101. On the other hand, if the primary current does not exceed the limit value as a result of the determination in step S103 (No in step S103), the inverter control device directly returns to the process in step S101.
  • the inverter control apparatus acquires the magnet temperature of the DC motor 7 (step S201). Subsequently, the inverter control device reads out-of-step limit magnet temperature data 19 from the out-of-step limit information storage unit 10 (step S202). Subsequently, the inverter control device calculates a magnet temperature difference using the magnet temperature acquired in step S201 and the step-out limit magnet temperature data 19 read in step S202 (step S203).
  • the inverter control device reads the magnetic temperature characteristic data 20 from the step-out limit information storage unit 10 (step S204). Subsequently, the inverter control device calculates a magnetic force change rate using the magnet temperature difference calculated in step S203 and the magnetic temperature characteristic data 20 read in step S204 (step S205).
  • the inverter control device acquires the bus voltage applied to the inverter unit 6 (step S206). Subsequently, the inverter control device reads out-of-step limit bus voltage data 18 from the out-of-step limit information storage unit 10 (step S207). Subsequently, the inverter control device calculates the bus voltage ratio using the bus voltage acquired in step S206 and the step-out limit bus voltage data 18 read in step S207 (step S208).
  • the inverter control device reads out-of-step limit current data 17 from the out-of-step limit information storage unit 10 (step S209). Subsequently, the inverter control device calculates a limit value of the step-out limit current using the bus voltage ratio calculated in step S208 and the step-out limit current data 17 read in step S209 (step S210). The limit value calculation process for the step-out limit current shown in FIG.
  • the magnetic force change rate calculated in step S205 is calculated by the following equation (2).
  • Magnetic force change ratio 1 ⁇ ((Td1 ⁇ Tdx) ⁇ A) (2)
  • the magnet change rate is 0.9, which is the step-out limit. Used to calculate the current limit value.
  • step S206 shown in FIG. 3 The processing procedure from step S206 shown in FIG. 3 to calculation of the bus voltage ratio in step S208 will be specifically described using numerical examples.
  • step S208 the bus voltage ratio calculated in step S208 is calculated by the following equation (3).
  • Bus voltage ratio Vdc1 ⁇ Vdcx (3)
  • Vdc1 is 90 (V) and Vdcx is 100 (V)
  • the bus voltage ratio is 0.9, and this value is used to calculate the limit value of the step-out limit current.
  • step-out limit current Ix ⁇ magnetic force change ratio ⁇ bus voltage ratio (4)
  • the inverter control device controls the operating frequency of the DC motor 7 so that the primary current is 8.1 (A) or less.
  • the inverter control device enables the operation of the DC motor 7 adapted to the detected values of the magnet temperature and the bus voltage by using the limit value of the step-out limit current calculated by the above formula (4).
  • the influence on the operating state of the DC motor 7 when the detected values of the magnet temperature and the bus voltage change will be described using numerical examples.
  • the limit value of the step-out limit current is 11 (A).
  • the limit value of the step-out limit current is kept at, for example, 10 (A)
  • the DC motor 7 is operated in a state lower than the primary current that can be actually operated, and the operation range is excessively increased. Limit it.
  • the inverter control device calculates the limit value of the step-out limit current based on the magnet temperature and the bus voltage, and controls the operation of the DC motor 7 based on the limit value. .
  • the magnet temperature and the bus voltage are employed as indices for specifying the operation status of the DC motor 7, thereby Can be achieved.
  • FIG. FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration of an inverter control device for driving a DC motor in the second embodiment.
  • the inverter control device converts the AC voltage of the commercial AC power source 1 into a DC voltage, and converts the DC voltage from the converter unit 5 into an AC voltage.
  • An inverter unit 6 to be supplied to the DC motor 7, a microcomputer 8 for controlling the inverter unit 6, a primary current detection unit 9 for detecting a primary current input to the converter unit 5, and a primary voltage applied to the converter unit 5 Is constituted by a primary voltage detection unit 22 for detecting the bus voltage, a bus voltage detection unit 15 for detecting a bus voltage applied to the inverter unit 6, and a magnet temperature detection unit 16 for detecting the magnet temperature of the DC motor 7.
  • the converter unit 5 includes a reactor 2, a rectifying diode bridge 3, and a smoothing electrolytic capacitor 4.
  • the inverter unit 6 includes a switching element (not shown) that converts the DC voltage generated by the converter unit 5 into three-phase AC by controlling on and off with a drive signal from the microcomputer 8. .
  • the DC motor 7 is connected to the inverter unit 6, and can be operated at an arbitrary operation frequency by controlling the voltage supplied from the inverter unit 6.
  • the microcomputer 8 includes a primary power calculation unit 25 that calculates primary power using the primary current detected by the primary current detection unit 9 and the primary voltage detected by the primary voltage detection unit 22, and a step-out limit information that stores step-out limit information. Step-out limit using the tuning limit information storage unit 10, the magnet temperature detected by the magnet temperature detection unit 16, the bus voltage detected by the bus voltage detection unit 15, and the step-out limit information in the step-out limit information storage unit 10.
  • a step-out limit power calculation unit 24 that calculates a power limit value, a primary power limit control unit 26 that monitors and issues a command so that the primary power does not exceed the step-out limit power limit value, and a primary power limit control unit 26.
  • an operation frequency control unit 13 that controls the operation frequency based on the command
  • a waveform generation unit 14 that outputs a drive signal corresponding to the output of the operation frequency control unit 13.
  • the microcomputer 8 is an example of a control unit.
  • the primary power limit control unit 26 compares the primary power calculated by the primary power calculation unit 25 with the limit value of the step-out limit power, and when the primary power exceeds the limit value, the primary power is A command for adjusting the operating frequency of the DC motor 7 is output to the operating frequency control unit 13 so as to be equal to or less than the limit value.
  • the operating frequency control unit 13 adjusts the operating frequency of the DC motor 7 based on the adjustment command output from the primary power limit control unit 26, and outputs a signal generation instruction corresponding to the operating frequency to the waveform generating unit 14. To do.
  • the waveform generation unit 14 generates a drive signal corresponding to the generation instruction output from the operation frequency control unit 13 and outputs the drive signal to the inverter unit 6.
  • the step-out limit information storage unit 10 includes step-out limit power data 23, which is primary power when a DC motor measured under certain arbitrary conditions is stepped out as step-out limit information, and a step-out limit when the step-out limit is measured.
  • Step-out limit bus voltage data 18 which is a bus voltage
  • step-out limit magnet temperature data 19 which is a magnet temperature when the step-out limit is measured
  • magnetic force temperature characteristic data 20 which is a magnetic characteristic according to the magnet temperature of the DC motor 7.
  • the step-out limit information is used for the calculation process of the limit value of the step-out limit power by the microcomputer 8.
  • the step-out limit information storage unit 10 is an example of a storage unit.
  • the step-out limit information is an example of information related to the step-out limit.
  • the inverter control device includes a bus voltage detection unit 15 that detects a bus voltage applied to the inverter unit 6 and a magnet of the DC motor 7 in the control for preventing the operation stop of the DC motor 7 due to step-out.
  • a magnet temperature detector 16 for detecting the temperature is newly provided.
  • the inverter control device is based on the magnet temperature of the DC motor 7, the bus voltage applied to the inverter unit 6, and the step-out limit information stored in the step-out limit information storage unit 10.
  • a step-out limit current calculation unit 24 for calculating a limit value of the step-out limit power.
  • the inverter control device includes a primary power calculation unit 25 that calculates primary power based on the primary current and the primary voltage.
  • the inverter control device compares the limit value of the step-out limit power with the primary power, and when the primary power exceeds the limit value as a result of the comparison, the primary power is less than the limit value.
  • a primary power limit control unit 26 that adjusts the operation frequency of the DC motor 7, an operation frequency control unit 13, and a waveform generation unit 14 are provided.
  • the inverter control apparatus realizes control that follows the operation load in the control that prevents the DC motor from being stopped due to step-out.
  • FIGS. 5 and 6 are flowcharts showing the flow of processing according to the second embodiment.
  • the inverter control device executes a limit value calculation process for the step-out limit power (step S301).
  • the limit value calculation process for the step-out limit power will be described later with reference to FIG.
  • the inverter control device acquires a primary current (step S302).
  • the inverter control device acquires a primary voltage (step S303).
  • the inverter control device calculates primary power based on the primary current acquired in step S302 and the primary voltage acquired in step S303 (step S304).
  • the inverter control device compares the primary power calculated in step S304 with the limit value calculated by the step-out limit power limit value calculation process in step S301, and whether the primary power exceeds the limit value. Is determined (step S305).
  • step S305 When the primary power exceeds the limit value as a result of the determination in step S305 (step S305, Yes), the inverter control device executes control to reduce the operating frequency of the DC motor 7 (step S306), and step The process returns to S301. On the other hand, when the primary power does not exceed the limit value as a result of the determination in step S305 (No in step S305), the inverter control device returns to the process in step S301 as it is.
  • the inverter control apparatus acquires the magnet temperature of the DC motor 7 (step S401). Subsequently, the inverter control device reads out-of-step limit magnet temperature data 19 from the out-of-step limit information storage unit 10 (step S402). Subsequently, the inverter control device calculates a magnet temperature difference using the magnet temperature acquired in step S401 and the step-out limit magnet temperature data 19 read in step S402 (step S403).
  • the inverter control device reads the magnetic temperature characteristic data 20 from the step-out limit information storage unit 10 (step S404). Subsequently, the inverter control device calculates a magnetic force change rate using the magnet temperature difference calculated in step S403 and the magnetic temperature characteristic data 20 read in step S404 (step S405).
  • the inverter control device acquires a bus voltage applied to the inverter unit 6 (step S406). Subsequently, the inverter control device reads out-of-step limit bus voltage data 18 from the out-of-step limit information storage unit 10 (step S407). Subsequently, the inverter control device calculates the bus voltage ratio using the bus voltage acquired in step S406 and the step-out limit bus voltage data 18 read in step S407 (step S408).
  • the inverter control device reads out-of-step limit power data 23 from the out-of-step limit information storage unit 10 (step S409). Subsequently, the inverter control device calculates a limit value of the step-out limit power using the bus voltage ratio calculated in step S408 and the step-out limit power data 23 read in step S409 (step S410), and FIG. The step-out limit power limit value calculation process shown in FIG.
  • step S409 When the step-out limit power data acquired in step S409 is represented by Px, the limit value of the step-out limit power is calculated by the following equation (5).
  • Limit value of step-out limit power Px ⁇ magnetic force change ratio ⁇ bus voltage ratio (5)
  • the inverter control device controls the operating frequency of the DC motor 7 so that the primary power is 810 (W) or less.
  • the inverter control device enables the operation of the DC motor 7 adapted to the detected values of the magnet temperature and the bus voltage by using the limit value of the step-out limit power calculated by the above equation (5).
  • the influence on the operating state of the DC motor 7 when the detected values of the magnet temperature and the bus voltage change will be described using numerical examples.
  • the limit value of the step-out limit power is operated as a fixed value as in the past, even if the magnet temperature rises from 100 (° C.) to 110 (° C.), for example, a fixed limit value of 1000 ( The control of the DC motor 7 is executed with the state W).
  • the limit value of the step-out limit current is calculated as 900 (W).
  • the limit value of the step-out limit current is kept at, for example, 1000 (W)
  • the DC motor 7 is operated in a state higher than the primary power that can actually be operated, and the possibility of step-out may occur.
  • the limit value of the step-out limit power is 1100 (W).
  • the limit value of the step-out limit power is operated with, for example, 1000 (W)
  • the DC motor 7 is operated in a state lower than the primary power that can actually be operated, and the operation range is excessively increased. Limit it.
  • the limit value of the step-out limit power is 1100 (W).
  • the inverter control device calculates the limit value of the step-out limit power based on the magnet temperature and the bus voltage, and controls the operation of the DC motor 7 based on the limit value. .
  • the magnet temperature and the bus voltage are employed as indices for specifying the operation status of the DC motor 7, thereby Can be achieved.
  • the first embodiment it is possible not only to prevent the operation of the DC motor from being stopped due to the step-out, but also to avoid an excessively limited operation that does not conform to the operation status.
  • the service life of the DC motor 7 can be extended.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing a configuration of an inverter control device for driving a DC motor in the third embodiment.
  • the inverter control device converts the AC voltage of the commercial AC power source 1 into a DC voltage, and converts the DC voltage from the converter unit 5 into an AC voltage.
  • a microcomputer 8 that controls the inverter unit 6, a primary current detection unit 9 that detects a primary current input to the converter unit 5, and a primary voltage detection unit 22 that detects a primary voltage applied to the converter unit 5.
  • a bus voltage detector 15 that detects a DC voltage applied to the inverter 6 as a bus voltage, and a magnet of the DC motor 7 Composed from the magnet temperature detection section 16 for detecting a degree.
  • the converter unit 5 includes a reactor 2, a rectifying diode bridge 3, and a smoothing electrolytic capacitor 4.
  • the inverter unit 6 includes a switching element (not shown) that converts the DC voltage generated by the converter unit 5 into three-phase AC by controlling on and off with a drive signal from the microcomputer 8. .
  • the DC motor 7 is connected to the inverter unit 6, and can be operated at an arbitrary operation frequency by controlling the voltage supplied from the inverter unit 6.
  • the microcomputer 8 includes a primary power calculation unit 25 that calculates primary power using the primary current detected by the primary current detection unit 9 and the primary voltage detected by the primary voltage detection unit 22, and a step-out limit information that stores step-out limit information.
  • DC motor using the adjustment limit information storage unit 10 the magnet temperature detected by the magnet temperature detection unit 16, the primary power calculated by the primary power calculation unit 25, and the step-out limit information of the step-out limit information storage unit 10.
  • the required bus voltage calculation unit 27 that calculates the necessary bus voltage required for stable driving of the bus 7 and the bus that issues a command so that the bus voltage detected by the bus voltage detection unit 15 is always equal to or greater than the required bus voltage
  • a voltage control unit 28 and a drive signal generation unit 29 that outputs a drive signal of the short-circuit control unit 32 based on a command from the bus voltage control unit 28 are provided.
  • the microcomputer 8 is an example of a control unit.
  • the necessary bus voltage calculation unit 27 is an example of a bus voltage calculation unit.
  • the necessary bus voltage calculation unit 27 generates a necessary bus voltage required for driving the DC motor 7 based on the primary power calculated by the primary power calculation unit 25 and the step-out limit information.
  • the bus voltage controller 28 compares the bus voltage detected by the bus voltage detector 15 with the required bus voltage, and when the bus voltage is equal to or lower than the required bus voltage, the bus voltage exceeds the required bus voltage. A signal generation instruction is output to the drive signal generation unit 29. On the other hand, when the bus voltage exceeds the required bus voltage, the bus voltage control unit 28 outputs to the drive signal generation unit 29 a drive signal generation instruction that causes the bus voltage to be equal to or lower than the required bus voltage.
  • the drive signal generator 29 generates a drive signal corresponding to the generation instruction output from the bus voltage controller 28 and outputs the drive signal to the short-circuit controller 32.
  • the bus voltage detected by the bus voltage detector 15 is an example of a first bus voltage.
  • the required bus voltage calculated by the required bus voltage calculator 27 is an example of a second bus voltage.
  • the step-out limit information storage unit 10 has, as step-out limit information, step-out limit power data 23, which is primary power when the DC motor 7 measured under a certain arbitrary condition has stepped out, and when the step-out limit is measured.
  • Step-out limit bus voltage data 18 that is the bus voltage of the motor
  • step-out limit magnet temperature data 19 that is the magnet temperature when the step-out limit is measured
  • magnetic force temperature characteristic data 20 that is the magnetic force characteristic according to the magnet temperature of the DC motor.
  • the step-out limit information is used for calculating the necessary bus voltage by the microcomputer 8.
  • the step-out limit information storage unit 10 is an example of a storage unit.
  • the step-out limit information is an example of information related to the step-out limit.
  • the inverter control device includes a bus voltage detection unit 15 that detects a bus voltage applied to the inverter unit 6 and a magnet of the DC motor 7 in the control for preventing operation stop of the DC motor 7 due to step-out.
  • a magnet temperature detector 16 for detecting the temperature is newly provided.
  • the inverter control device is based on the magnet temperature of the DC motor 7, the bus voltage applied to the inverter unit 6, and the step-out limit information stored in the step-out limit information storage unit 10. And a necessary bus voltage calculation unit 27 for calculating the necessary bus voltage.
  • the inverter control device includes a bus voltage control unit 28 that controls the bus voltage by comparing the bus voltage applied to the inverter unit 6 with the necessary bus voltage, and a drive signal generation unit 29.
  • the inverter control device realizes the control that follows the driving situation in the control for preventing the DC motor from being stopped due to the step-out.
  • FIGS. 8 and 9 are flowcharts showing the flow of processing according to the third embodiment.
  • the inverter control device executes a necessary bus voltage calculation process (step S501).
  • the limit value calculation process for the step-out limit power will be described later with reference to FIG.
  • the inverter control device acquires a bus voltage (step S502).
  • the inverter control device compares the bus voltage acquired in step S502 with the required bus voltage calculated by the required bus voltage calculation process in step S501, and determines whether the bus voltage is equal to or lower than the required bus voltage. (Step S503).
  • step S503 If the result of determination in step S503 is that the bus voltage is less than or equal to the required bus voltage (step S503, Yes), the inverter control device performs bus voltage boost control (step S504) and returns to the processing procedure of step S501. . On the contrary, if the result of determination in step S503 is that the bus voltage is greater than the required bus voltage (No in step S503), the inverter control device executes bus voltage step-down control (step S505), and step The process returns to S501.
  • the inverter control device acquires the magnet temperature of the DC motor 7 (step S601). Subsequently, the inverter control device reads out-of-step limit magnet temperature data 19 from the out-of-step limit information storage unit 10 (step S602). Subsequently, the inverter control device calculates a magnet temperature difference using the magnet temperature acquired in step S601 and the step-out limit magnet temperature data 19 read in step S602 (step S603).
  • the inverter control device reads the magnetic temperature characteristic data 20 from the step-out limit information storage unit 10 (step S604). Subsequently, the inverter control device calculates the reciprocal of the magnetic force change rate using the magnet temperature difference calculated in step S603 and the magnetic temperature characteristic data 20 read in step S604 (step S605).
  • the inverter control device acquires the primary current detected by the primary current detection unit 9 (step S606). Subsequently, the inverter control device acquires the primary voltage detected by the primary voltage detection unit 22 (step S607). Subsequently, the inverter control device calculates primary power using the primary current acquired in step S606 and the primary voltage acquired in step S607 (step S608).
  • the inverter control device reads out-of-step limit power data 23 from the out-of-step limit information storage unit 10 (step S609). Subsequently, the inverter control device calculates a power ratio using the primary power acquired in step S608 and the step-out limit power data 23 read in step S609 (step S610).
  • the inverter control device reads out-of-step limit bus voltage data 18 from the out-of-step limit information storage unit 10 (step S611). Subsequently, the inverter control device calculates a necessary bus voltage using the power ratio calculated in step S610 and the step-out limit bus voltage data 18 read in step S611 (step S612).
  • step S601 shown in FIG. 9 The processing procedure from the step S601 shown in FIG. 9 to the calculation of the reciprocal of the magnetic force change ratio in step S605 will be specifically described using numerical examples.
  • the processing procedure up to step S604 shown in FIG. 9 is the same as that in the above embodiment. Note that each variable included in the mathematical expression described below has the same meaning as in the above embodiment.
  • the inverter control device controls the operation of the DC motor 7 based on 112.5 (V) which is a necessary bus voltage.
  • the inverter control device enables operation of the DC motor 7 adapted to the magnet temperature and the detected value of the primary power by using the necessary bus voltage calculated by the above equation (8).
  • the influence on the operating state of the DC motor 7 when the detected values of the magnet temperature and the primary power change will be described using numerical examples.
  • the necessary bus voltage is calculated as 90 (V). For this reason, if the bus voltage is operated at 100 (V), the DC motor 7 is operated at a voltage higher than the bus voltage actually required for operation, so there is no possibility of step-out. However, since the bus voltage is boosted more than necessary, there arises a problem that switching loss increases.
  • the inverter control device calculates the necessary bus voltage based on the magnet temperature and the primary power. And the inverter control apparatus which concerns on Embodiment 3 controls the bus-line voltage applied to the inverter part 6 based on a required bus-line voltage. For this reason, according to the third embodiment, in the control for preventing the operation stop of the DC motor due to the step-out, the magnet temperature and the primary power are employed as indices for specifying the operation status of the DC motor 7, thereby making the operation status.
  • the operation of the DC motor is controlled in a range in which the bus voltage applied to the inverter unit 6 does not exceed the required bus voltage, switching loss can be reduced. Moreover, according to Embodiment 3, as a result of being able to reduce switching loss, energy consumption can be reduced. Further, according to the third embodiment, the energy consumption can be reduced, so that the environmental load can be reduced.
  • the magnet temperature detection unit 16 in the above embodiment uses the temperature of the discharge pipe portion of the compressor or the temperature of the shell portion of the compressor using the inverter control device for the DC motor, or the temperature of the side surface of the shell of the compressor. Alternatively, the same effect can be obtained when the temperature of the lower surface of the shell is used.
  • the magnet temperature detector 16 is not limited to the case where the temperature is directly detected from the magnet part of the DC motor 7.
  • the magnet temperature detection unit 16 may include means for detecting the ambient temperature of the magnet portion of the DC motor 7 and converting the detected ambient temperature into a magnet temperature.
  • the inverter control device in the above embodiment for an air conditioner.
  • the air conditioner can be stably operated with high capacity.
  • the functions realized by the primary power limit control unit 26, the necessary bus voltage calculation unit 27, the bus voltage control unit 28, and the drive signal generation unit 29 are a CPU (Central Processing Unit) or a system that executes a program stored in the memory. This is realized by a processing circuit such as LSI (Large Scale Integration). Further, a plurality of processing circuits may cooperate to execute each function described above.
  • the configuration described in the above embodiment shows an example of the contents of the present invention, and can be combined with another known technique, and can be combined with other configurations without departing from the gist of the present invention. It is also possible to omit or change the part.
  • 1 commercial AC power supply 2 reactor, 3 diode bridge, 4 electrolytic capacitor for smoothing, 5 converter unit, 6 inverter unit, 7 DC motor, 8 microcomputer, 9 primary current detection unit, 10 step-out limit information storage unit, 13 Operating frequency controller, 14 waveform generator, 15 bus voltage detector, 16 magnet temperature detector, 17 step out limit current data, 18 step out limit bus voltage data, 19 step out limit magnet temperature data, 20 magnetic temperature characteristic data 21 step-out limit current calculation unit, 22 primary voltage detection unit, 23 step-out limit power data, 24 step-out limit power calculation unit, 25 primary power calculation unit, 26 primary power limit control unit, 27 required bus voltage calculation unit, 28 bus voltage controller, 29 drive signal generator, 30 short-circuit element, 31 diode bridge 32 short-circuit control unit.

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Abstract

　脱調による直流電動機の運転停止を防止する制御において、運転状況に追従した制御を実現するために、コンバータ部からの直流電圧を交流電圧に変換して直流電動機に供給するインバータ部を制御するインバータ制御装置は、脱調限界の情報を記憶する記憶部と、直流電動機の磁石温度と、インバータ部に印加される母線電圧と、脱調限界に関する情報とに基づいて、脱調限界電流の制限値を算出する脱調限界電流算出部と、コンバータ部に入力される一次電流と制限値とを比較し、一次電流が制限値を超える場合には、当該一次電流が当該制限値以下となるように直流電動機の運転周波数の調整指令を出力する制御部を備える。

Description

インバータ制御装置及び空気調和機
　本出願は、インバータに接続される直流電動機を駆動する直流電動機駆動用のインバータ制御装置及び空気調和機に関する。
　従来、空気調和機の直流電動駆動用のインバータ制御装置では、直流電動機が脱調により運転停止することを防止するための制御が行われる。具体的に説明すると、インバータ制御装置は、商用交流電源の交流電圧を直流電圧に変化するコンバータ部に入力される一次電流が、ある任意の条件下で脱調限界値として決定された電流データを超えないように直流電動機の運転を制御する。これにより、従来のインバータ制御装置は、直流電動機の安定した運転を図る。
特開２００８－１７２８８０号公報 特開平９－３１２９８８号公報
　従来、脱調限界値に決定された電流データは、変更されることのない固定の値である。しかし、脱調が起こり得る一次電流の値は運転状況によって変化する。このため、従来の制御では、運転状況の変化によって脱調が起こり、直流電動機が運転停止してしまう可能性がある。
　本発明は上記に鑑みてなされたものであって、脱調による直流電動機の運転停止を防止する制御において、運転状況に追従した制御を実現することができるインバータ制御装置及び空気調和機を提供することを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、商用交流電源の電圧を直流電圧に変換するコンバータ部からの直流電圧を交流電圧に変換して直流電動機に供給するインバータ部を制御するインバータ制御装置であって、前記直流電動機の磁石温度を検出する磁石温度検出部と、前記インバータ部に印加される直流電圧を母線電圧として検出する母線電圧検出部と、前記コンバータ部に入力される一次電流を検出する一次電流検出部と、前記インバータ部を制御する制御部とを備え、前記制御部は、脱調限界に関する情報を記憶する記憶部と、前記磁石温度と、前記母線電圧と、前記脱調限界に関する情報とに基づいて、脱調限界電流の制限値を算出する脱調限界電流算出部と、前記一次電流と前記制限値とを比較し、前記一次電流が前記制限値を超える場合には、当該一次電流が当該制限値以下となるように前記直流電動機の運転周波数の調整指令を出力する一次電流制限制御部と、前記調整指令に基づいて前記運転周波数を調整し、当該運転周波数に対応する信号の生成指示を出力する運転周波数制御部と、前記生成指示に対応する駆動信号を生成し、当該駆動信号を前記インバータ部に出力する波形生成部とを備えることを特徴とする。
　本発明によれば、脱調による直流電動機の運転停止を防止する制御において、運転状況に追従した制御を実現できる。
実施の形態１における直流電動機駆動用のインバータ制御装置の構成を示す模式図 実施の形態１における処理の流れを示すフローチャート 実施の形態１における処理の流れを示すフローチャート 実施の形態２における直流電動機駆動用のインバータ制御装置の構成を示す模式図 実施の形態２における処理の流れを示すフローチャート 実施の形態２における処理の流れを示すフローチャート 実施の形態３における直流電動機駆動用のインバータ制御装置の構成を示す模式図 実施の形態３における処理の流れを示すフローチャート 実施の形態３における処理の流れを示すフローチャート
　以下、本発明の実施の形態に係る直流電動機駆動用のインバータ制御装置及び空気調和機を図面に基づいて詳細に説明する。実施の形態により発明が限定されるものではない。
実施の形態１．
　図１は、実施の形態１における直流電動機駆動用のインバータ制御装置の構成を示す模式図である。図１に示すように、直流電動機駆動用のインバータ制御装置は、商用交流電源１の交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ部５と、コンバータ部５からの直流電圧を交流電圧に変換して直流電動機７に供給するインバータ部６と、インバータ部６を制御するマイクロコンピュータ８と、コンバータ部５に入力される一次電流を検出する一次電流検出部９と、インバータ部６に印加される母線電圧を検出する母線電圧検出部１５と、直流電動機７の磁石温度を検出する磁石温度検出部１６とから構成される。コンバータ部５は、リアクタ２、整流用のダイオードブリッジ３、平滑用の電解コンデンサ４から構成される。また、インバータ部６は、コンバータ部５で作られた直流電圧をマイクロコンピュータ８からの駆動信号によってオンとオフ制御することにより３相交流に変換するスイッチング素子（図示せず）で構成されている。直流電動機７は、インバータ部６に接続されており、インバータ部６から供給される電圧を制御することにより任意の運転周波数で運転することができる。
　マイクロコンピュータ８は、脱調限界情報を記憶する脱調限界情報記憶部１０と、磁石温度検出部１６で検出した磁石温度と、母線電圧検出部１５で検出した母線電圧と、脱調限界情報記憶部１０に記憶される脱調限界情報とを用いて脱調限界電流の制限値を算出する脱調限界電流算出部２１と、一次電流が脱調限界電流の制限値を超えないように監視し指令を出す一次電流制限制御部１２と、一次電流制限制御部の指令に基づいて運転周波数を制御する運転周波数制御部１３と、運転周波数制御部の出力に応じた駆動信号を出力する波形生成部１４を備えている。マイクロコンピュータ８は、制御部の一例である。
　一次電流制限制御部１２は、一次電流検出部９により検出される一次電流と脱調限界電流の制限値とを比較し、当該一次電流が当該制限値を超える場合には、当該一次電流が当該制限値以下となるように直流電動機７の運転周波数の調整指令を運転周波数制御部１３に出力する。運転周波数制御部１３は、一次電流制限制御部１２から出力される調整指示に基づいて直流電動機７の運転周波数を調整し、当該運転周波数に対応する信号の生成指示を波形生成部１４に出力する。波形生成部１４は、運転周波数制御部１３から出力される生成指示に対応する駆動信号を生成し、当該駆動信号をインバータ部６に出力する。
　脱調限界情報記憶部１０は、脱調限界情報として、ある任意の条件で測定した直流電動機が脱調した際の一次電流である脱調限界電流データ１７と、脱調限界を測定した際の母線電圧である脱調限界母線電圧データ１８と、脱調限界を測定した際の磁石温度である脱調限界磁石温度データ１９と、直流電動機の磁石温度による磁力特性である磁力温度特性データ２０とを記憶する。脱調限界情報は、マイクロコンピュータ８による脱調限界電流の制限値の算出処理に用いられる。脱調限界情報記憶部１０は、記憶部の一例である。脱調限界情報は、脱調限界に関する情報の一例である。
　実施の形態１に係るインバータ制御装置は、脱調による直流電動機７の運転停止を防止する制御において、インバータ部６に印加される母線電圧を検出する母線電圧検出部１５と、直流電動機７の磁石温度を検出する磁石温度検出部１６を新規に備える。また、実施の形態１に係るインバータ制御装置は、直流電動機７の磁石温度と、インバータ部６に印加される母線電圧と、脱調限界情報記憶部１０に記憶される脱調限界情報とに基づいて脱調限界電流の制限値を算出する脱調限界電流算出部２１を備える。また、実施の形態１に係るインバータ制御装置は、脱調限界電流の制限値と、一次電流検出部９により検出される一次電流とを比較し、比較の結果、一次電流が制限値を超える場合には、一次電流が制限値以下となるように、直流電動機の運転周波数を調整する一次電流制限制御部１２、運転周波数制御部１３、及び波形生成部１４を備える。これにより、実施の形態１に係るインバータ制御装置は、脱調による直流電動機の運転停止を防止する制御において、運転負荷に追従した制御を実現する。
　図２及び図３を用いて、実施の形態１に係るインバータ制御装置の動作について説明する。図２及び図３は、実施の形態１に係る処理の流れを示すフローチャートである。
　まず、図２を用いて、実施の形態１に係るインバータ制御装置の脱調防止制御に関する処理の流れを説明する。
　図２に示すように、インバータ制御装置は、脱調限界電流の制限値算出処理を実行する（ステップＳ１０１）。脱調限界電流の制限値算出処理については、図３を用いて後述する。続いて、インバータ制御装置は、一次電流を取得する（ステップＳ１０２）。続いて、インバータ制御装置は、ステップＳ１０２にて取得した一次電流と、ステップＳ１０１の脱調限界電流の制限値算出処理により算出された制限値とを比較し、一次電流が制限値を超えているかを判定する（ステップＳ１０３）。
　インバータ制御装置は、ステップＳ１０３の判定の結果、一次電流が制限値を超えている場合には（ステップＳ１０３，Ｙｅｓ）、直流電動機７の運転周波数を低下させる制御を実行し（ステップＳ２０４）、ステップＳ１０１の処理に戻る。これとは反対に、インバータ制御装置は、ステップＳ１０３の判定の結果、一次電流が制限値を超えていない場合には（ステップＳ１０３，Ｎｏ）、そのまま、ステップＳ１０１の処理に戻る。
　続いて、図３を用いて、実施の形態１に係るインバータ制御装置の脱調限界電流の制限値算出処理の流れを説明する。
　図３に示すように、インバータ制御装置は、直流電動機７の磁石温度を取得する（ステップＳ２０１）。続いて、インバータ制御装置は、脱調限界情報記憶部１０から脱調限界磁石温度データ１９を読み込む（ステップＳ２０２）。続いて、インバータ制御装置は、ステップＳ２０１で取得した磁石温度と、ステップＳ２０２で読み込んだ脱調限界磁石温度データ１９とを用いて磁石温度差を算出する（ステップＳ２０３）。
　続いて、インバータ制御装置は、脱調限界情報記憶部１０から磁力温度特性データ２０を読み込む（ステップＳ２０４）。続いて、インバータ制御装置は、ステップＳ２０３で算出した磁石温度差と、ステップＳ２０４で読み込んだ磁力温度特性データ２０とを用いて、磁力変化割合を算出する（ステップＳ２０５）。
　続いて、インバータ制御装置は、インバータ部６に印加される母線電圧を取得する（ステップＳ２０６）。続いて、インバータ制御装置は、脱調限界情報記憶部１０から脱調限界母線電圧データ１８を読み込む（ステップＳ２０７）。続いて、インバータ制御装置は、ステップＳ２０６で取得した母線電圧と、ステップＳ２０７で読み込んだ脱調限界母線電圧データ１８とを用いて、母線電圧比を算出する（ステップＳ２０８）。
　続いて、インバータ制御装置は、脱調限界情報記憶部１０から脱調限界電流データ１７を読み込む（ステップＳ２０９）。続いて、インバータ制御装置は、ステップＳ２０８で算出した母線電圧比と、ステップＳ２０９で読み込んだ脱調限界電流データ１７とを用いて、脱調限界電流の制限値を算出し（ステップＳ２１０）、図３に示す脱調限界電流の制限値算出処理を終了する。
　図３に示すステップＳ２０１からステップＳ２０５の磁力変化割合の算出に至るまでの処理手順について、数値例を用いて具体的に説明する。
　ステップＳ２０１で取得される磁石温度差をＴｄ１、ステップＳ２０２で読み込まれる脱調限界磁石温度データをＴｄｘで表すとき、ステップＳ２０３で算出される磁石温度差は、以下の式（１）により算出される。
　磁石温度差＝Ｔｄ１－Ｔｄｘ・・・（１）
　ステップＳ２０４で取得される磁力温度特性データをＡで表すとき、ステップＳ２０５で算出される磁力変化割合は、以下の式（２）により算出される。
　磁力変化割合＝１－（（Ｔｄ１－Ｔｄｘ）×Ａ）・・・（２）
　ここで、例えば、Ｔｄ１が１１０（℃）、Ｔｄｘが１００（℃）である場合、磁石温度差は、上記の式（１）から、次のように算出される。
　磁石温度差＝１１０－１００＝１０（℃）
　また、例えば、Ａが１（％／℃）である場合、磁力変化割合は、上記の式（２）から、次のように算出される。
　磁力変化割合＝１－（１０×０．１）＝０．９
　上述のように、例えば、Ｔｄ１が１１０（℃）、Ｔｄｘが１００（℃）、Ａが１（％／℃）である場合には、磁石変化割合は０．９となり、この値が脱調限界電流の制限値の算出に用いられる。
　図３に示すステップＳ２０６からステップＳ２０８の母線電圧比の算出に至るまでの処理手順について、数値例を用いて具体的に説明する。
　ステップＳ２０６で取得される母線電圧をＶｄｃ１、ステップＳ２０７で読み込まれる脱調限界母線電圧データをＶｄｃｘで表すとき、ステップＳ２０８で算出される母線電圧比は、以下の式（３）により算出される。
　母線電圧比＝Ｖｄｃ１÷Ｖｄｃｘ・・・（３）
　ここで、例えば、Ｖｄｃ１が９０（Ｖ）、Ｖｄｃｘが１００（Ｖ）である場合、母線電圧比は、上記の式（３）から、次のように算出される。
　母線電圧比＝９０÷１００＝０．９
　上述のように、例えば、Ｖｄｃ１が９０（Ｖ）、Ｖｄｃｘが１００（Ｖ）である場合、母線電圧比は０．９となり、この値が脱調限界電流の制限値の算出に用いられる。
　図３に示すステップＳ２０９からステップＳ２１０の脱調限界電流の制限値の算出に至るまでの処理手順について、数値例を用いて具体的に説明する。
　ステップＳ２０９で取得される脱調限界電流データをＩｘで表すとき、脱調限界電流の制限値は、以下の式（４）により算出される。
　脱調限界電流の制限値＝Ｉｘ×磁力変化割合×母線電圧比・・・（４）
　ここで、例えば、Ｉｘが１０（Ａ）、磁力変化割合が０．９、母線電圧比が０．９である場合、脱調限界電流の制限値は、上記の式（４）から、次のように算出される。
　脱調限界電流の制限値＝１０×０．９×０．９＝８．１（Ａ）
　上記の数値例であれば、インバータ制御装置は、一次電流が８．１（Ａ）以下となるように、直流電動機７の運転周波数を制御する。
　インバータ制御装置は、上記の式（４）により算出される脱調限界電流の制限値を用いることにより、磁石温度および母線電圧の検出値に適合させた直流電動機７の運転を可能とする。以下、磁石温度および母線電圧の検出値が変化した場合に、直流電動機７の運転状態に与える影響について、数値例を用いて説明する。
　まず、磁石温度が上昇した場合に、直流電動機７の運転状態に与える影響について説明する。例として、Ｔｄ１が１１０（℃）、母線電圧比が１であるときの脱調限界電流の制限値を計算すると、上記の式（４）から、次のように計算される。
　脱調限界電流の制限値＝１０×（１－（（１１０－１００）×０．０１）×１＝９（Ａ）
　従来のように、脱調限界電流の制限値を固定値として運用する場合には、磁石温度が１００（℃）から１１０（℃）まで上昇したとしても、例えば、固定の制限値である１０（Ａ）のままで直流電動機７の制御が実行される。しかしながら、上記のように、磁石温度が１１０（℃）まで上昇した場合、脱調限界電流の制限値は９（Ａ）と算出される。このため、脱調限界電流の制限値を、例えば１０（Ａ）のままで運用すると、実際に運転可能な一次電流よりも高い状態で直流電動機７を運転することになり、脱調する可能性がある。これに対して、実施の形態１に係るインバータ制御装置は、磁石温度から算出した制限値＝９（Ａ）で直流電動機７の制御を行うので、脱調を防止し安定した運転を行うことができる。
　次に、磁石温度が低下した場合に、直流電動機７の運転状態に与える影響について説明する。例として、Ｔｄ１が９０（℃）、母線電圧比が１であるときの脱調限界電流の制限値を計算すると、上記の式（４）から、次のように計算される。
　脱調限界電流の制限値＝１０×（１－（（９０－１００）×０．０１）×１＝１１（Ａ）
　上記のように、磁石温度が９０（℃）まで低下した場合、脱調限界電流の制限値は１１（Ａ）となる。このため、脱調限界電流の制限値を、例えば１０（Ａ）のままで運用すると、実際に運転可能な一次電流よりも低い状態で直流電動機７を運転することになり、運転範囲を過度に制限してしまう。これに対して、実施の形態１に係るインバータ制御装置は、磁石温度から算出した制限値＝１１（Ａ）で直流電動機７の制御を行うので、脱調を防止した範囲内で、一次電流に過度の制限をかけずに、直流電動機７の性能をできるだけ引き出した運転ができる。
　次に、母線電圧が上昇した場合に、直流電動機７の運転状態に与える影響について説明する。例として、Ｖｄｃ１が１１０（Ｖ）、磁石変化割合が１であるときの脱調限界電流の制限値を計算すると、上記の式（４）から、次のように計算される。
　脱調限界電流の制限値＝１０×１×（１１０÷１００）＝１１（Ａ）
　上記のように、母線電圧が１１０（Ｖ）まで上昇した場合、脱調限界電流の制限値は１１（Ａ）となる。このため、脱調限界電流の制限値を、例えば１０（Ａ）のままで運用すると、実際に運転可能な一次電流よりも低い状態で直流電動機７を運転することになり、運転範囲を過度に制限してしまう。これに対して、実施の形態１に係るインバータ制御装置は、母線電圧から算出した制限値＝１１（Ａ）で直流電動機７の制御を行うので、脱調を防止した範囲内で、一次電流に過度の制限をかけずに、直流電動機７の性能をできるだけ引き出した運転ができる。
　次に、母線電圧が低下した場合に、直流電動機７の運転状態に与える影響について説明する。例として、Ｖｄｃ１が９０（Ｖ）、磁石変化割合が１であるときの脱調限界電流の制限値を計算すると、上記の式（４）から、次のように計算される。
　脱調限界電流の制限値＝１０×１×（９０÷１００）＝９（Ａ）
　上記のように、母線電圧が９０（Ｖ）まで低下した場合、脱調限界電流の制限値は９（Ａ）となる。脱調限界電流の制限値を、例えば１０（Ａ）のままで運用すると、実際に運転可能な一次電流よりも高い状態で直流電動機７を運転することになり、脱調する可能性がある。これに対して、実施の形態１に係るインバータ制御装置は、母線電圧から算出した制限値＝９（Ａ）で直流電動機７の制御を行うので、脱調を防止し安定した運転を行うことができる。
　上述してきたように、実施の形態１に係るインバータ制御装置は、磁石温度および母線電圧に基づいて脱調限界電流の制限値を算出し、この制限値に基づいて直流電動機７の運転を制御する。このため、実施の形態１によれば、脱調による直流電動機７の運転停止を防止する制御において、磁石温度および母線電圧を直流電動機７の運転状況を特定する指標として採用することにより、運転状況に追従した制御を実現できる。この結果、実施の形態１によれば、脱調による直流電動機の運転停止を防止できるだけでなく、運転状況に適合しない過度の制限をかけた運転を回避することもできる。また、実施の形態１によれば、運転状況に応じた制御を実現するので、直流電動機７の使用寿命を延ばすことができる。
実施の形態２．
　図４は、実施の形態２における直流電動機駆動用のインバータ制御装置の構成を示す模式図である。
　図４に示すように、実施の形態２に係るインバータ制御装置は、商用交流電源１の交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ部５と、コンバータ部５からの直流電圧を交流電圧に変換して直流電動機７に供給するインバータ部６と、インバータ部６を制御するマイクロコンピュータ８と、コンバータ部５に入力される一次電流を検出する一次電流検出部９と、コンバータ部５に印加される一次電圧を検出する一次電圧検出部２２と、インバータ部６に印加される母線電圧を検出する母線電圧検出部１５と、直流電動機７の磁石温度を検出する磁石温度検出部１６とから構成される。コンバータ部５は、リアクタ２、整流用のダイオードブリッジ３、平滑用の電解コンデンサ４から構成されている。また、インバータ部６は、コンバータ部５で作られた直流電圧をマイクロコンピュータ８からの駆動信号によってオンとオフ制御することにより３相交流に変換するスイッチング素子（図示せず）で構成されている。直流電動機７はインバータ部６に接続されており、インバータ部６から供給される電圧を制御することにより任意の運転周波数で運転することができる。
　マイクロコンピュータ８は、一次電流検出部９で検出した一次電流と、一次電圧検出部２２で検出した一次電圧を用いて一次電力を算出する一次電力算出部２５と、脱調限界情報を記憶する脱調限界情報記憶部１０と、磁石温度検出部１６で検出した磁石温度と、母線電圧検出部１５で検出した母線電圧と、脱調限界情報記憶部１０の脱調限界情報と用いて脱調限界電力の制限値を算出する脱調限界電力算出部２４と、一次電力が脱調限界電力の制限値を超えないように監視し指令を出す一次電力制限制御部２６と、一次電力制限制御部２６の指令に基づいて運転周波数を制御する運転周波数制御部１３と、運転周波数制御部１３の出力に応じた駆動信号を出力する波形生成部１４を備えている。マイクロコンピュータ８は、制御部の一例である。
　一次電力制限制御部２６は、一次電力算出部２５により算出される一次電力と、脱調限界電力の制限値とを比較し、当該一次電力が当該制限値を超える場合には、当該一次電力が当該制限値以下となるように直流電動機７の運転周波数の調整指令を運転周波数制御部１３に出力する。運転周波数制御部１３は、一次電力制限制御部２６から出力される調整指令に基づいて、直流電動機７の運転周波数を調整し、当該運転周波数に対応する信号の生成指示を波形生成部１４に出力する。波形生成部１４は、運転周波数制御部１３から出力される生成指示に対応する駆動信号を生成し、当該駆動信号をインバータ部６に出力する。
　脱調限界情報記憶部１０は、脱調限界情報として、ある任意の条件で測定した直流電動機が脱調した際の一次電力である脱調限界電力データ２３と、脱調限界を測定した際の母線電圧である脱調限界母線電圧データ１８と、脱調限界を測定した際の磁石温度である脱調限界磁石温度データ１９と、直流電動機７の磁石温度による磁力特性である磁力温度特性データ２０とを記憶する。脱調限界情報は、マイクロコンピュータ８による脱調限界電力の制限値の算出処理に用いられる。脱調限界情報記憶部１０は、記憶部の一例である。脱調限界情報は、脱調限界に関する情報の一例である。
　実施の形態２に係るインバータ制御装置は、脱調による直流電動機７の運転停止を防止する制御において、インバータ部６に印加される母線電圧を検出する母線電圧検出部１５と、直流電動機７の磁石温度を検出する磁石温度検出部１６を新規に備える。また、実施の形態２に係るインバータ制御装置は、直流電動機７の磁石温度と、インバータ部６に印加される母線電圧と、脱調限界情報記憶部１０に記憶される脱調限界情報とに基づいて脱調限界電力の制限値を算出する脱調限界電流算出部２４を備える。また、実施の形態２に係るインバータ制御装置は、一次電流と一次電圧とに基づいて一次電力を算出する一次電力算出部２５を備える。また、実施の形態２に係るインバータ制御装置は、脱調限界電力の制限値と一次電力とを比較し、比較の結果、一次電力が制限値を超える場合には、一次電力が制限値以下となるように、直流電動機７の運転周波数を調整する一次電力制限制御部２６、運転周波数制御部１３、及び波形生成部１４を備える。これにより、実施の形態２に係るインバータ制御装置は、脱調による直流電動機の運転停止を防止する制御において、運転負荷に追従した制御を実現する。
　図５及び図６を用いて、実施の形態２に係るインバータ制御装置の動作について説明する。図５及び図６は、実施の形態２に係る処理の流れを示すフローチャートである。
　まず、図５を用いて、実施の形態２に係るインバータ制御装置の脱調防止制御に関する処理の流れを説明する。
　図５に示すように、インバータ制御装置は、脱調限界電力の制限値算出処理を実行する（ステップＳ３０１）。脱調限界電力の制限値算出処理については、図６を用いて後述する。続いて、インバータ制御装置は、一次電流を取得する（ステップＳ３０２）。続いて、インバータ制御装置は、一次電圧を取得する（ステップＳ３０３）。続いて、インバータ制御装置は、ステップＳ３０２で取得した一次電流と、ステップＳ３０３で取得した一次電圧とに基づいて、一次電力を算出する（ステップＳ３０４）。続いて、インバータ制御装置は、ステップＳ３０４にて算出した一次電力と、ステップＳ３０１の脱調限界電力の制限値算出処理により算出された制限値とを比較し、一次電力が制限値を超えているかを判定する（ステップＳ３０５）。
　インバータ制御装置は、ステップＳ３０５の判定の結果、一次電力が制限値を超えている場合には（ステップＳ３０５，Ｙｅｓ）、直流電動機７の運転周波数を低下させる制御を実行し（ステップＳ３０６）、ステップＳ３０１の処理に戻る。これとは反対に、インバータ制御装置は、ステップＳ３０５の判定の結果、一次電力が制限値を超えていない場合には（ステップＳ３０５，Ｎｏ）、そのまま、ステップＳ３０１の処理に戻る。
　続いて、図６を用いて、実施の形態２に係るインバータ制御装置の脱調限界電力の制限値算出処理の流れを説明する。
　図６に示すように、インバータ制御装置は、直流電動機７の磁石温度を取得する（ステップＳ４０１）。続いて、インバータ制御装置は、脱調限界情報記憶部１０から脱調限界磁石温度データ１９を読み込む（ステップＳ４０２）。続いて、インバータ制御装置は、ステップＳ４０１で取得した磁石温度と、ステップＳ４０２で読み込んだ脱調限界磁石温度データ１９とを用いて磁石温度差を算出する（ステップＳ４０３）。
　続いて、インバータ制御装置は、脱調限界情報記憶部１０から磁力温度特性データ２０を読み込む（ステップＳ４０４）。続いて、インバータ制御装置は、ステップＳ４０３で算出した磁石温度差と、ステップＳ４０４で読み込んだ磁力温度特性データ２０とを用いて、磁力変化割合を算出する（ステップＳ４０５）。
　続いて、インバータ制御装置は、インバータ部６に印加される母線電圧を取得する（ステップＳ４０６）。続いて、インバータ制御装置は、脱調限界情報記憶部１０から脱調限界母線電圧データ１８を読み込む（ステップＳ４０７）。続いて、インバータ制御装置は、ステップＳ４０６で取得した母線電圧と、ステップＳ４０７で読み込んだ脱調限界母線電圧データ１８とを用いて、母線電圧比を算出する（ステップＳ４０８）。
　続いて、インバータ制御装置は、脱調限界情報記憶部１０から脱調限界電力データ２３を読み込む（ステップＳ４０９）。続いて、インバータ制御装置は、ステップＳ４０８で算出した母線電圧比と、ステップＳ４０９で読み込んだ脱調限界電力データ２３とを用いて、脱調限界電力の制限値を算出し（ステップＳ４１０）、図６に示す脱調限界電力の制限値算出処理を終了する。
　図６に示すステップＳ４０１からステップＳ４０５の磁力変化割合の算出に至るまでの処理手順、及び図６に示すステップＳ４０６からステップＳ４０８の母線電圧比の算出に至るまでの処理手順は、上記実施の形態１で説明した図３に示すステップＳ２０１からステップＳ２０５の処理手順、及び図３に示すステップＳ２０６からステップＳ２０８に示す処理手順と同様である。以下では、図６に示すステップＳ４０９からステップＳ４１０の脱調限界電力の制限値の算出に至るまでの処理手順について、数値例を用いて具体的に説明する。
　ステップＳ４０９で取得される脱調限界電力データをＰｘで表すとき、脱調限界電力の制限値は、以下の式（５）により算出される。
　脱調限界電力の制限値＝Ｐｘ×磁力変化割合×母線電圧比・・・（５）
　ここで、例えば、Ｐｘが１０００（Ｗ）、磁力変化割合が０．９、母線電圧比が０．９である場合、脱調限界電力の制限値は、上記の式（５）から、次のように算出される。
　脱調限界電流の制限値＝１０００（Ｗ）×０．９×０．９＝８１０（Ｗ）
　上記の数値例であれば、インバータ制御装置は、一次電力が８１０（Ｗ）以下となるように、直流電動機７の運転周波数を制御する。
　インバータ制御装置は、上記の式（５）により算出される脱調限界電力の制限値を用いることにより、磁石温度および母線電圧の検出値に適合させた直流電動機７の運転を可能とする。以下、磁石温度および母線電圧の検出値が変化した場合に、直流電動機７の運転状態に与える影響について、数値例を用いて説明する。
　まず、磁石温度が上昇した場合に、直流電動機７の運転状態に与える影響について説明する。例として、Ｔｄ１が１１０（℃）、母線電圧比が１であるときの脱調限界電流の制限値を計算すると、上記の式（４）から、次のように計算される。
　脱調限界電流の制限値＝１０００×（１－（（１１０－１００）×０．０１）×１＝９００（Ａ）
　従来のように、脱調限界電力の制限値を固定値として運用する場合には、磁石温度が１００（℃）から１１０（℃）まで上昇したとしても、例えば、固定の制限値である１０００（Ｗ）のままで直流電動機７の制御が実行される。しかしながら、上記のように、磁石温度が１１０（℃）まで上昇した場合、脱調限界電流の制限値は９００（Ｗ）と算出される。このため、脱調限界電流の制限値を、例えば１０００（Ｗ）のままで運用すると、実際に運転可能な一次電力よりも高い状態で直流電動機７を運転することになり、脱調する可能性がある。これに対して、実施の形態２に係るインバータ制御装置は、磁石温度から算出した制限値＝９００（Ｗ）で直流電動機７の制御を行うので、脱調を防止し安定した運転を行うことができる。
　次に、磁石温度が低下した場合に、直流電動機７の運転状態に与える影響について説明する。例として、Ｔｄ１が９０（℃）、母線電圧比が１であるときの脱調限界電力の制限値を計算すると、上記の式（５）から、次のように計算される。
　脱調限界電流の制限値＝１０００×（１－（（９０－１００）×０．０１）×１＝１１００（Ｗ）
　上記のように、磁石温度が９０（℃）まで低下した場合、脱調限界電力の制限値は１１００（Ｗ）となる。このため、脱調限界電力の制限値を、例えば１０００（Ｗ）のままで運用すると、実際に運転可能な一次電力よりも低い状態で直流電動機７を運転することになり、運転範囲を過度に制限してしまう。これに対して、実施の形態２に係るインバータ制御装置は、磁石温度から算出した制限値＝１１００（Ｗ）で直流電動機７の制御を行うので、一次電流に過度の制限をかけることなく脱調を防止した範囲で最大能力の運転ができる。
　次に、母線電圧が上昇した場合に、直流電動機７の運転状態に与える影響について説明する。例として、Ｖｄｃ１が１１０（Ｖ）、磁石変化割合が１であるときの脱調限界電力の制限値を計算すると、上記の式（５）から、次のように計算される。
　脱調限界電力の制限値＝１０００×１×（１１０÷１００）＝１１００（Ｗ）
　上記のように、母線電圧が１１０（Ｖ）まで上昇した場合、脱調限界電力の制限値は１１００（Ｗ）となる。このため、脱調限界電力の制限値を、例えば１０００（Ｗ）のままで運用すると、実際に運転可能な一次電力よりも低い状態で直流電動機７を運転することになり、運転範囲を過度に制限してしまう。これに対して、実施の形態２に係るインバータ制御装置は、母線電圧から算出した制限値＝１１００（Ａ）で直流電動機７の制御を行うので、脱調を防止した範囲内で、一次電流に過度の制限をかけずに、直流電動機７の性能をできるだけ引き出した運転ができる。
　次に、母線電圧が低下した場合に、直流電動機７の運転状態に与える影響について説明する。例として、Ｖｄｃ１が９０（Ｖ）、磁石変化割合が１であるときの脱調限界電力の制限値を計算すると、上記の式（５）から、次のように計算される。
　脱調限界電力の制限値＝１０００×１×（９０÷１００）＝９００（Ｗ）
　上記のように、母線電圧が９０（Ｖ）まで低下した場合、脱調限界電力の制限値は９００（Ａ）となる。脱調限界電力の制限値を、例えば１０（Ａ）のままで運用すると、実際に運転可能な一次電力よりも高い状態で直流電動機７を運転することになり、脱調する可能性がある。これに対して、実施の形態２に係るインバータ制御装置は、母線電圧から算出した制限値＝９００（Ａ）で直流電動機７の制御を行うので、脱調を防止し安定した運転を行うことができる。
　上述してきたように、実施の形態２に係るインバータ制御装置は、磁石温度および母線電圧に基づいて脱調限界電力の制限値を算出し、この制限値に基づいて直流電動機７の運転を制御する。このため、実施の形態２によれば、脱調による直流電動機７の運転停止を防止する制御において、磁石温度および母線電圧を直流電動機７の運転状況を特定する指標として採用することにより、運転状況に追従した制御を実現できる。この結果、実施の形態１によれば、脱調による直流電動機の運転停止を防止できるだけでなく、運転状況に適合しない過度の制限をかけた運転を回避することもできる。また、実施の形態２によれば、運転状況に応じた制御を実現するので、直流電動機７の使用寿命を延ばすことができる。
実施の形態３．
　図７は、実施の形態３における直流電動機駆動用のインバータ制御装置の構成を示す模式図である。
　図７に示すように、実施の形態３に係るインバータ制御装置は、商用交流電源１の交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ部５と、コンバータ部５からの直流電圧を交流電圧に変換して直流電動機７に供給するインバータ部６と、コンバータ部５に搭載され、短絡素子３０のスイッチングにより駆動されるダイオードブリッジ３１によってコンバータ部５からインバータ部６に印加される直流電圧を制御する短絡制御部３２と、インバータ部６を制御するマイクロコンピュータ８と、コンバータ部５に入力される一次電流を検出する一次電流検出部９と、コンバータ部５に印加される一次電圧を検出する一次電圧検出部２２と、インバータ部６に印加される直流電圧を母線電圧として検出する母線電圧検出部１５と、直流電動機７の磁石温度を検出する磁石温度検出部１６とから構成される。コンバータ部５は、リアクタ２、整流用のダイオードブリッジ３、平滑用の電解コンデンサ４から構成されている。また、インバータ部６は、コンバータ部５で作られた直流電圧をマイクロコンピュータ８からの駆動信号によってオンとオフ制御することにより３相交流に変換するスイッチング素子（図示せず）で構成されている。直流電動機７はインバータ部６に接続されており、インバータ部６から供給される電圧を制御することにより任意の運転周波数で運転することができる。
　マイクロコンピュータ８は、一次電流検出部９で検出した一次電流と、一次電圧検出部２２で検出した一次電圧を用いて一次電力を算出する一次電力算出部２５と、脱調限界情報を記憶する脱調限界情報記憶部１０と、磁石温度検出部１６で検出した磁石温度と、一次電力算出部２５で算出した一次電力と、脱調限界情報記憶部１０の脱調限界情報とを用いて直流電動機７が安定に駆動するために必要な必要母線電圧を算出する必要母線電圧算出部２７と、母線電圧検出部１５で検出した母線電圧が必要母線電圧と常に同等以上になるように指令を出す母線電圧制御部２８と、母線電圧制御部２８からの指令に基づいて短絡制御部３２の駆動信号を出力する駆動信号生成部２９を備えている。マイクロコンピュータ８は、制御部の一例である。必要母線電圧算出部２７は、母線電圧算出部の一例である。
　必要母線電圧算出部２７は、一次電力算出部２５により算出される一次電力と、脱調限界情報とに基づいて、直流電動機７の駆動に要する必要母線電圧する。母線電圧制御部２８は、母線電圧検出部１５により検出される母線電圧と必要母線電圧とを比較し、母線電圧が必要母線電圧以下となる場合には、母線電圧が必要母線電圧以上となる駆動信号の生成指示を駆動信号生成部２９に出力する。一方、母線電圧制御部２８は、母線電圧が必要母線電圧を超える場合には、母線電圧が必要母線電圧以下となる駆動信号の生成指示を駆動信号生成部２９に出力する。駆動信号生成部２９は、母線電圧制御部２８から出力される生成指示に対応する駆動信号を生成し、当該駆動信号を短絡制御部３２に出力する。母線電圧検出部１５により検出される母線電圧は、第１母線電圧の一例である。必要母線電圧算出部２７により算出される必要母線電圧は、第２母線電圧の一例である。
　脱調限界情報記憶部１０は、脱調限界情報として、ある任意の条件で測定した直流電動機７が脱調した際の一次電力である脱調限界電力データ２３と、脱調限界を測定した際の母線電圧である脱調限界母線電圧データ１８と、脱調限界を測定した際の磁石温度である脱調限界磁石温度データ１９と、直流電動機の磁石温度による磁力特性である磁力温度特性データ２０とを記憶する。脱調限界情報は、マイクロコンピュータ８による必要母線電圧の算出処理に用いられる。脱調限界情報記憶部１０は、記憶部の一例である。脱調限界情報は、脱調限界に関する情報の一例である。
　実施の形態３に係るインバータ制御装置は、脱調による直流電動機７の運転停止を防止する制御において、インバータ部６に印加される母線電圧を検出する母線電圧検出部１５と、直流電動機７の磁石温度を検出する磁石温度検出部１６を新規に備える。また、実施の形態３に係るインバータ制御装置は、直流電動機７の磁石温度と、インバータ部６に印加される母線電圧と、脱調限界情報記憶部１０に記憶される脱調限界情報とに基づいて必要母線電圧を算出する必要母線電圧算出部２７を備える。また、実施の形態３に係るインバータ制御装置は、インバータ部６に印加される母線電圧と必要母線電圧を比較して母線電圧を制御する母線電圧制御部２８、及び駆動信号生成部２９を備える。これにより、実施の形態３に係るインバータ制御装置は、脱調による直流電動機の運転停止を防止する制御において、運転状況に追従した制御を実現する。
　図８及び図９を用いて、実施の形態３に係るインバータ制御装置の動作について説明する。図８及び図９は、実施の形態３に係る処理の流れを示すフローチャートである。
　まず、図８を用いて、実施の形態３に係るインバータ制御装置の脱調防止制御に関する処理の流れを説明する。
　図８に示すように、インバータ制御装置は、必要母線電圧算出処理を実行する（ステップＳ５０１）。脱調限界電力の制限値算出処理については、図９を用いて後述する。続いて、インバータ制御装置は、母線電圧を取得する（ステップＳ５０２）。続いて、インバータ制御装置は、ステップＳ５０２にて取得した母線電圧と、ステップＳ５０１の必要母線電圧算出処理により算出された必要母線電圧とを比較し、母線電圧が必要母線電圧以下であるかを判定する（ステップＳ５０３）。
　インバータ制御装置は、ステップＳ５０３の判定の結果、母線電圧が必要母線電圧以下である場合には（ステップＳ５０３，Ｙｅｓ）、母線電圧昇圧制御を実行し（ステップＳ５０４）、ステップＳ５０１の処理手順に戻る。これとは反対に、インバータ制御装置は、ステップＳ５０３の判定の結果、母線電圧が必要母線電圧よりも大きい場合には（ステップＳ５０３，Ｎｏ）、母線電圧降圧制御を実行し（ステップＳ５０５）、ステップＳ５０１の処理手順に戻る。
　続いて、図９を用いて、実施の形態３に係るインバータ制御装置の必要母線電圧算出処理の流れを説明する。
　図９に示すように、インバータ制御装置は、直流電動機７の磁石温度を取得する（ステップＳ６０１）。続いて、インバータ制御装置は、脱調限界情報記憶部１０から脱調限界磁石温度データ１９を読み込む（ステップＳ６０２）。続いて、インバータ制御装置は、ステップＳ６０１で取得した磁石温度と、ステップＳ６０２で読み込んだ脱調限界磁石温度データ１９とを用いて磁石温度差を算出する（ステップＳ６０３）。
　続いて、インバータ制御装置は、脱調限界情報記憶部１０から磁力温度特性データ２０を読み込む（ステップＳ６０４）。続いて、インバータ制御装置は、ステップＳ６０３で算出した磁石温度差と、ステップＳ６０４で読み込んだ磁力温度特性データ２０とを用いて、磁力変化割合の逆数を算出する（ステップＳ６０５）。
　続いて、インバータ制御装置は、一次電流検出部９により検出される一次電流を取得する（ステップＳ６０６）。続いて、インバータ制御装置は、一次電圧検出部２２により検出される一次電圧を取得する（ステップＳ６０７）。続いて、インバータ制御装置は、ステップＳ６０６で取得した一次電流と、ステップＳ６０７で取得した一次電圧を用いて、一次電力を算出する（ステップＳ６０８）。
　続いて、インバータ制御装置は、脱調限界情報記憶部１０から脱調限界電力データ２３を読み込む（ステップＳ６０９）。続いて、インバータ制御装置は、ステップＳ６０８で取得した一次電力と、ステップＳ６０９で読み込んだ脱調限界電力データ２３とを用いて、電力比を算出する（ステップＳ６１０）。
　続いて、インバータ制御装置は、脱調限界情報記憶部１０から脱調限界母線電圧データ１８を読み込む（ステップＳ６１１）。続いて、インバータ制御装置は、ステップＳ６１０で算出した電力比と、ステップＳ６１１で読み込んだ脱調限界母線電圧データ１８とを用いて、必要母線電圧を算出する（ステップＳ６１２）。
　図９に示すステップＳ６０１からステップＳ６０５の磁力変化割合の逆数の算出に至るまでの処理手順について、数値例を用いて具体的に説明する。図９に示すステップＳ６０４までの処理手順については、上記の実施の形態と同様である。なお、以下に述べる数式に含まれる各変数は、上記の実施の形態と同様の意味を持つ。
　磁力変化割合が上記の式（２）で表されるとき、磁力変化割合の逆数は、以下の式（６）で示される。
　磁力変化割合の逆数＝１÷（１－（（Ｔｄ１－Ｔｄｘ）×Ａ））・・・（６）
　ここで、例えば、Ｔｄ１が１２０（℃）、Ｔｄｘが１００（℃）、Ａが１（％／℃）である場合、磁力変化割合の逆数は、上記の式（６）から、次のように算出される。
　磁力変化割合の逆数＝１÷（１－（（１２０－１００）×０．０１））
　　　　　　　　　　＝１÷（１－（２０×０．０１））
　　　　　　　　　　＝１÷（１－０．２）
　　　　　　　　　　＝１．２５
　また、一次電力をＰ１で表すとき、電力比は、以下の式（７）で示される。
　電力比＝Ｐ１÷Ｐｘ・・・（７）
　ここで、Ｐ１が９００（Ｗ）、Ｐｘが１０００（Ｗ）であるとき、電力比は、上記の式（７）により、次のように算出される。
　電力比＝９００÷１０００＝０．９
　また、必要母線電圧は、以下の式（８）で示される。
　必要母線電圧＝Ｖｄｃｘ×磁力変化割合の逆数×電力比・・・（８）
　ここで、Ｖｄｃｘが１００（Ｖ）、磁力変化割合の逆数が１．２５、電力比が０．９であるとき、必要母線電圧は、上記の式（８）により、次のように算出される。
　必要母線電圧＝１００×１．２５×０．９＝１１２．５（Ｖ）
　上記の数値例であれば、インバータ制御装置は、必要母線電圧である１１２．５（Ｖ）に基づいて、直流電動機７の運転を制御する。
　インバータ制御装置は、上記の式（８）により算出される必要母線電圧を用いることにより、磁石温度および一次電力の検出値に適合させた直流電動機７の運転を可能とする。以下、磁石温度および一次電力の検出値が変化した場合に、直流電動機７の運転状態に与える影響について、数値例を用いて説明する。
　まず、磁石温度が上昇した場合に、直流電動機７の運転状態に与える影響について説明する。例として、Ｔｄ１が１２０（℃）、電圧比が１であるときの必要母線電圧を計算すると、上記の式（８）から、次のように計算される。
　必要母線電圧＝１００×１÷（１－（（１２０－１００）×０．０１））×１＝１２５（Ｖ）
　従来のように、運転状態によって母線電圧を制御することなく直流電動機７の制御を行う場合には、磁石温度が１００（℃）から１２０（℃）まで上昇したとしても、例えば、母線電圧１００（Ｖ）のままで直流電動機７の制御が実行される。しかしながら、上記のように、磁石温度が１２０（℃）まで上昇した場合、必要母線電圧は１２５（Ｖ）と算出される。このため、母線電圧を１００（Ｖ）のままで運用すると、実際に運転に必要な母線電圧よりも低い電圧で直流電動機７を運転することになり、脱調する可能性がある。これに対して、実施の形態３に係るインバータ制御装置は、磁石温度から算出した必要母線電圧＝１２５（Ｖ）で直流電動機７の制御を行うので、脱調を防止し安定した運転を行うことができる。
　次に、磁石温度が低下した場合に、直流電動機７の運転状態に与える影響について説明する。例として、Ｔｄ１が７５（℃）、電圧比が１であるときの必要母線電圧を計算すると、上記の式（８）から、次のように計算される。
　必要母線電圧＝１００×１÷（１－（（７５－１００）×０．０１））×１＝８０（Ｖ）
　上記のように、磁石温度が７５（℃）まで低下した場合、必要母線電圧は８０（Ｖ）と算出される。このため、母線電圧を１００（Ｖ）のままで運用すると、実際に運転に必要な母線電圧よりも高い電圧で直流電動機７を運転するので、脱調の可能性はない。しかしながら、必要以上に母線電圧を昇圧しているので、スイッチング損失が増大するという問題が発生する。これに対して、実施の形態３に係るインバータ制御装置は、磁石温度から算出した必要母線電圧＝８０（Ｖ）で直流電動機７の制御を行うので、必要以上に母線電圧を昇圧して制御を行う場合と比較して、スイッチング損失を減少させることができる。
　次に、一次電力が上昇した場合に、直流電動機７の運転状態に与える影響について説明する。例として、Ｐ１が１１００（Ｗ）、磁力変化割合の逆数が１であるときの必要母線電圧を計算すると、上記の式（８）から、次のように計算される。
　必要母線電圧＝１００×１×（１１００÷１０００）
　　　　　　　＝１１０（Ｖ）
　上記のように、一次電力が１１００（Ｗ）まで上昇した場合、必要母線電圧は１１０（Ｖ）と算出される。このため、母線電圧を１００（Ｖ）のままで運用すると、実際に運転に必要な母線電圧よりも低い電圧で直流電動機７を運転することになり、脱調する可能性がある。これに対して、実施の形態３に係るインバータ制御装置は、一次電力から算出した必要母線電圧＝１１０（Ｖ）で直流電動機７の制御を行うので、脱調を防止し安定した運転を行うことができる。
　次に、一次電力が低下した場合に、直流電動機７の運転状態に与える影響について説明する。例として、Ｐ１が９００（Ｗ）、磁力変化割合の逆数が１であるときの必要母線電圧を計算すると、上記の式（８）から、次のように計算される。
　必要母線電圧＝１００×１×（９００÷１０００）
　　　　　　　＝９０（Ｖ）
　上記のように、一次電力が９００（Ｗ）まで低下した場合、必要母線電圧は９０（Ｖ）と算出される。このため、母線電圧を１００（Ｖ）のままで運用すると、実際に運転に必要な母線電圧よりも高い電圧で直流電動機７を運転するので、脱調の可能性はない。しかしながら、必要以上に母線電圧を昇圧しているので、スイッチング損失が増大するという問題が発生する。これに対して、実施の形態３に係るインバータ制御装置は、一次電圧から算出した必要母線電圧＝９０（Ｖ）で直流電動機７の制御を行うので、必要以上に母線電圧を昇圧して制御を行う場合と比較して、スイッチング損失を減少させることができる。
　上述してきたように、実施の形態３に係るインバータ制御装置は、磁石温度及び一次電力に基づいて必要母線電圧を算出する。そして、実施の形態３に係るインバータ制御装置は、必要母線電圧に基づいて、インバータ部６に印加される母線電圧を制御する。このため、実施の形態３によれば、脱調による直流電動機の運転停止を防止する制御において、磁石温度及び一次電力を直流電動機７の運転状況を特定する指標として採用することにより、運転状況に追従した制御を実現できる。さらに、実施の形態３によれば、インバータ部６に印加される母線電圧が、必要母線電圧を余り超えない範囲で直流電動機の運転を制御されるので、スイッチング損失を減少させることもできる。また、実施の形態３によれば、スイッチング損失を減少させることができる結果、エネルギー消費量を削減できる。また、実施の形態３によれば、エネルギー消費量を削減できる結果、環境負荷を低減できる。
　上記の実施の形態における磁石温度検出部１６は、直流電動機用のインバータ制御装置を用いた圧縮機の吐出配管部の温度または圧縮機のシェル部の温度を用いたり、圧縮機のシェル側面の温度またはシェル下面の温度を用いたりした場合も、同等の効果を有する。磁石温度検出部１６は、直流電動機７の磁石部分から直接的に温度を検出する場合に限られない。例えば、磁石温度検出部１６は、直流電動機７の磁石部分の周囲温度を検出して、検出した周囲温度を磁石温度に換算できる手段を備えてもよい。
　空気調和機に対して、上記の実施の形態におけるインバータ制御装置に適用することができる。上記の実施の形態におけるインバータ制御装置により空気調和機の脱調防止の制御を実行することにより、空気調和機を高い能力で安定して運転させることができる。
　以上の実施の形態におけるインバータ制御装置の一次電流制限制御部１２、運転周波数制御部１３、波形生成部１４、脱調限界電流算出部２１、脱調限界電力算出部２４、一次電力算出部２５、一次電力制限制御部２６、必要母線電圧算出部２７、母線電圧制御部２８、駆動信号生成部２９により実現される機能は、メモリに記憶されたプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、又はシステムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ　Ｓｃａｌｅ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）などの処理回路により実現される。また、複数の処理回路が連携して上記の各機能を実行してもよい。
　以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
　１　商用交流電源、２　リアクタ、３　ダイオードブリッジ、４　平滑用の電解コンデンサ、５　コンバータ部、６　インバータ部、７　直流電動機、８　マイクロコンピュータ、９　一次電流検出部、１０　脱調限界情報記憶部、１３　運転周波数制御部、１４　波形生成部、１５　母線電圧検出部、１６　磁石温度検出部、１７　脱調限界電流データ、１８　脱調限界母線電圧データ、１９　脱調限界磁石温度データ、２０　磁力温度特性データ、２１　脱調限界電流算出部、２２　一次電圧検出部、２３　脱調限界電力データ、２４　脱調限界電力算出部、２５　一次電力算出部、２６　一次電力制限制御部、２７　必要母線電圧算出部、２８　母線電圧制御部、２９　駆動信号生成部、３０　短絡素子、３１　ダイオードブリッジ、３２　短絡制御部。

Claims (11)

  1. 　商用交流電源の電圧を直流電圧に変換するコンバータ部からの直流電圧を交流電圧に変換して直流電動機に供給するインバータ部を制御するインバータ制御装置であって、
    　前記直流電動機の磁石温度を検出する磁石温度検出部と、
    　前記インバータ部に印加される直流電圧を母線電圧として検出する母線電圧検出部と、
    　前記コンバータ部に入力される一次電流を検出する一次電流検出部と、
    　前記インバータ部を制御する制御部と
    　を備え、
    　前記制御部は、
    　脱調限界に関する情報を記憶する記憶部と、
    　前記磁石温度と、前記母線電圧と、前記脱調限界に関する情報とに基づいて、脱調限界電流の制限値を算出する脱調限界電流算出部と、
    　前記一次電流と前記制限値とを比較し、前記一次電流が前記制限値を超える場合には、当該一次電流が当該制限値以下となるように前記直流電動機の運転周波数の調整指令を出力する一次電流制限制御部と、
    　前記調整指令に基づいて前記運転周波数を調整し、当該運転周波数に対応する信号の生成指示を出力する運転周波数制御部と、
    　前記生成指示に対応する駆動信号を生成し、当該駆動信号を前記インバータ部に出力する波形生成部と
    　を備えることを特徴とするインバータ制御装置。
  2. 　前記記憶部は、前記脱調限界に関する情報として、脱調限界磁石温度データ、磁力温度特性データ、及び脱調限界電流データを記憶し、
    　前記脱調限界電流算出部は、
    　前記磁石温度と、前記脱調限界磁石温度データとに基づいて磁石温度差を算出し、
    　当該磁石温度差と、前記磁力温度特性データとに基づいて磁力変化割合を算出し、
    　当該磁力変化割合と、前記脱調限界電流データとに基づいて前記制限値を算出する、
    　ことを特徴とする請求項１に記載のインバータ制御装置。
  3. 　前記記憶部は、前記脱調限界に関する情報として、脱調限界電流データ及び脱調限界母線電圧データを記憶し、
    　前記脱調限界電流算出部は、
    　前記母線電圧と、前記脱調限界母線電圧データとに基づいて母線電圧比を算出し、
    　当該母線電圧比と、前記脱調限界電流データとに基づいて前記制限値を算出する、
    　ことを特徴とする請求項１に記載のインバータ制御装置。
  4. 　商用交流電源の電圧を直流電圧に変換するコンバータ部からの直流電圧を交流電圧に変換して直流電動機に供給するインバータ部を制御するインバータ制御装置であって、
    　前記直流電動機の磁石温度を検出する磁石温度検出部と、
    　前記インバータ部に印加される直流電圧を母線電圧として検出する母線電圧検出部と、
    　前記コンバータ部に入力される一次電流を検出する一次電流検出部と、
    　前記コンバータ部に印加される一次電圧を検出する一次電圧検出部と、
    　前記インバータ部を制御する制御部と
    　を備え、
    　前記制御部は、
    　脱調限界に関する情報を記憶する記憶部と、
    　前記磁石温度と、前記母線電圧と、前記脱調限界に関する情報とに基づいて、脱調限界電力の制限値を算出する脱調限界電力算出部と、
    　前記一次電流と前記一次電圧とに基づいて一次電力を算出する一次電力算出部と、
    　前記一次電力と前記制限値とを比較し、当該一次電力が当該制限値を超える場合には、当該一次電力が当該制限値以下となるように前記直流電動機の運転周波数の調整指令を出力する一次電力制限制御部と、
    　前記調整指令に基づいて前記運転周波数を調整し、当該運転周波数に対応する信号の生成指示を出力する運転周波数制御部と、
    　前記生成指示に対応する駆動信号を生成し、当該駆動信号を前記インバータ部に出力する波形生成部と
    　を備えることを特徴とするインバータ制御装置。
  5. 　前記記憶部は、前記脱調限界に関する情報として、脱調限界磁石温度データ、磁力温度特性データ、及び脱調限界電力データを記憶し、
    　前記脱調限界電力算出部は、
    　前記磁石温度と、前記脱調限界磁石温度データとに基づいて磁石温度差を算出し、
    　当該磁石温度差と、前記磁力温度特性データとに基づいて磁力変化割合を算出し、
    　当該磁力変化割合と、前記脱調限界電流データとに基づいて前記制限値を算出する、
    　ことを特徴とする請求項４に記載のインバータ制御装置。
  6. 　前記記憶部は、前記脱調限界に関する情報として、脱調限界母線電圧データ及び脱調限界電力データを記憶し、
    　前記脱調限界電力算出部は、
    　前記母線電圧と、前記脱調限界母線電圧データとに基づいて母線電圧比を算出し、
    　当該母線電圧比と、前記脱調限界電力データとに基づいて前記制限値を算出する、
    　ことを特徴とする請求項４に記載のインバータ制御装置。
  7. 　商用交流電源の電圧を直流電圧に変換するコンバータ部からの直流電圧を交流電圧に変換して直流電動機に供給するインバータ部を制御するインバータ制御装置であって、
    　前記コンバータ部に搭載され、短絡素子のスイッチングにより駆動されるダイオードブリッジによって前記コンバータ部から前記インバータ部に印加される直流電圧を制御する短絡制御部と、
    　前記直流電動機の磁石温度を検出する磁石温度検出部と、
    　前記インバータ部に印加される直流電圧を第１母線電圧として検出する母線電圧検出部と、
    　前記コンバータ部に入力される一次電流を検出する一次電流検出部と、
    　前記コンバータ部に印加される一次電圧を検出する一次電圧検出部と、
    　前記インバータ部を制御する制御部と
    　を備え、
    　前記制御部は、
    　脱調限界に関する情報を記憶する記憶部と、
    　前記一次電流と前記一次電圧とに基づいて一次電力を算出する一次電力算出部と、
    　前記一次電力と、前記脱調限界に関する情報とに基づいて、前記直流電動機の駆動に要する第２母線電圧を算出する母線電圧算出部と、
    　前記第１母線電圧と前記第２母線電圧とを比較し、当該第１母線電圧が当該第２母線電圧以下となる場合には、当該第１母線電圧が当該第２母線電圧以上となる駆動信号の生成指示を出力し、当該第１母線電圧が当該第２母線電圧を超える場合には、当該第１母線電圧が当該第２母線電圧以下となる駆動信号の生成指示を出力する母線電圧制御部と、
    　前記生成指示に対応する駆動信号を生成し、当該駆動信号を前記短絡制御部に出力する駆動信号生成部と
    　を備えることを特徴とするインバータ制御装置。
  8. 　前記記憶部は、前記脱調限界に関する情報として、脱調限界磁石温度データ、磁力温度特性データ、及び脱調限界母線電圧データを記憶し、
    　前記母線電圧算出部は、
    　前記磁石温度と、前記脱調限界磁石温度データとに基づいて磁石温度差を算出し、
    　当該磁石温度差と、前記磁力温度特性データとに基づいて磁力変化割合の逆数を算出し、
    　当該磁力変化割合の逆数と、前記脱調限界母線電圧データとに基づいて前記第２の母線電圧を算出する、
    　ことを特徴とする請求項７に記載のインバータ制御装置。
  9. 　前記記憶部は、前記脱調限界に関する情報として、脱調限界電力データ及び脱調限界母線電圧データを記憶し、
    　前記脱調限界電力算出部は、
    　前記一次電力と、前記脱調限界電力データとに基づいて電力比を算出し、
    　当該電圧比と、前記脱調限界母線電圧データとに基づいて前記第２の母線電圧を算出する、
    　ことを特徴とする請求項７に記載のインバータ制御装置。
  10. 　前記磁石温度検出部が、磁石から間接的に検出した温度を換算して磁石温度を算出することを特徴とする請求項１，２，４，５，７及び８のいずれか一つに記載のインバータ制御装置。
  11. 　請求項１，４及び７のいずれか一つに記載のインバータ制御装置を備えたことを特徴とする空気調和機。
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