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JP7308949B2 - Motor drive device and refrigeration cycle application equipment - Google Patents
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Description

本発明は、電動機駆動装置、及びそれを備えた冷凍サイクル適用機器に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electric motor drive device and a refrigerating cycle application device provided with the same.

冷凍サイクル適用機器は、冷媒を圧縮するための圧縮機を備えている。圧縮機は電動機で駆動される。
圧縮機には冷媒を吸入し、吐出するための金属製の冷媒配管が接続されている。圧縮機の運転を停止させると、機械振動が発生する。圧縮機に振動が発生すると、振動が配管に伝わり、配管に金属疲労が生じて断裂する恐れがある。そこで、従来から、圧縮機の運転停止時の振動を抑制するための制御が提案されている。例えば、特許文献1には、圧縮機の停止時の振動が低下する位相でインバータの出力をオフし、電動機の出力トルクをオフすることが記載されている。
Refrigerating cycle equipment includes a compressor for compressing a refrigerant. The compressor is driven by an electric motor.
Metal refrigerant pipes are connected to the compressor for sucking in and discharging refrigerant. Mechanical vibration occurs when the operation of the compressor is stopped. When vibration occurs in the compressor, the vibration is transmitted to the pipes, which may cause metal fatigue and break the pipes. Therefore, conventionally, there has been proposed a control for suppressing the vibration when the operation of the compressor is stopped. For example, Patent Literature 1 describes turning off the output of the inverter and turning off the output torque of the electric motor in a phase in which the vibration when the compressor is stopped is reduced.

特許第5094256号(請求項2、段落0024)Patent No. 5094256 (claim 2, paragraph 0024)

特許文献1には、振動が低下する位相として、クランク角60~300degが例示されているものの、例示された範囲内の位相で停止させても振動の抑制が十分でない場合があった。
電動機で圧縮機以外のものを駆動する場合にも同様の問題があった。
Although Patent Document 1 exemplifies a crank angle of 60 to 300 degrees as a phase at which vibration decreases, there are cases where vibration is not sufficiently suppressed even if the phase is stopped within the exemplified range.
A similar problem occurs when the electric motor drives something other than the compressor.

本発明は、停止の際の負荷要素の振動を十分に抑制することができる、電動機駆動装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an electric motor drive device capable of sufficiently suppressing vibration of a load element when stopped.

本発明に係る電動機駆動装置は、
負荷トルクが周期的に変動する負荷要素を駆動する電動機と、
前記電動機に周波数及び電圧値が可変の交流電圧を印加するインバータと、
前記インバータを制御する制御装置とを有し、
前記制御装置は、
前記電動機の出力トルクが前記負荷トルクの周期的変動に追従するように、前記インバータを制御し、
前記電動機の停止を行う場合、前記負荷トルクが最小値又は該最小値に近い値になるトルク最小位相を含む期間に前記インバータを停止させ、
前記制御装置は、前記電動機の出力トルクを前記負荷トルクの周期的変動に追従させるためのトルク電流補償値を生成し、生成されたトルク電流補償値に基づいてトルク電流指令値を補正し、補正されたトルク電流指令値に基づいて電圧指令値を生成し、生成された電圧指令値に基づいて前記インバータを制御し、
前記制御装置は、前記電動機の出力トルクを算出し、算出された出力トルクを前記負荷トルクの推定値として用い、該推定値に基づいて前記トルク最小位相を検出し、
前記制御装置は、前記算出された出力トルクから、前記電動機の回転周波数のn倍の周波数の成分を抽出し、抽出した前記n倍の周波数の成分が最小値になる位相を、前記トルク最小位相として検出し、
前記制御装置は、
前記n倍の周波数で変化する位相の余弦及び正弦を求め、
前記出力トルクに前記余弦を掛けることで前記出力トルクの余弦成分を求め、
前記出力トルクに前記正弦を掛けることで前記出力トルクの正弦成分を求め、
前記出力トルクの余弦成分のうち、前記n倍の周波数よりも高い周波数の成分を除去して前記出力トルクの余弦成分の低周波数成分を求め、
前記出力トルクの正弦成分のうち、前記n倍の周波数よりも高い周波数の成分を除去して前記出力トルクの正弦成分の低周波数成分を求め、
前記出力トルクの余弦成分の低周波数成分に対する前記出力トルクの正弦成分の低周波数成分の比の逆正接とπとの和を、前記トルク最小位相として求める
An electric motor drive device according to the present invention includes:
an electric motor that drives a load element whose load torque varies periodically;
an inverter that applies an alternating voltage with a variable frequency and voltage value to the electric motor;
and a control device that controls the inverter,
The control device is
controlling the inverter so that the output torque of the electric motor follows periodic fluctuations of the load torque;
When stopping the electric motor, stopping the inverter during a period including a torque minimum phase in which the load torque becomes a minimum value or a value close to the minimum value,
The control device generates a torque current compensation value for causing the output torque of the electric motor to follow periodic fluctuations in the load torque, corrects the torque current command value based on the generated torque current compensation value, and corrects generating a voltage command value based on the generated torque current command value, controlling the inverter based on the generated voltage command value;
The control device calculates the output torque of the electric motor, uses the calculated output torque as an estimated value of the load torque, and detects the torque minimum phase based on the estimated value ,
The control device extracts a frequency component n times the rotational frequency of the electric motor from the calculated output torque, and sets a phase at which the extracted n times frequency component has a minimum value as the minimum torque phase. and detect as
The control device is
Obtaining the cosine and sine of the phase that varies at the n-fold frequency;
Obtaining a cosine component of the output torque by multiplying the output torque by the cosine;
Obtaining a sine component of the output torque by multiplying the output torque by the sine,
obtaining a low frequency component of the cosine component of the output torque by removing a frequency component higher than the n-fold frequency from the cosine component of the output torque;
obtaining a low frequency component of the sine component of the output torque by removing frequency components higher than the n-fold frequency from the sine component of the output torque;
The torque minimum phase is obtained by summing the arctangent of the ratio of the low frequency component of the sine component of the output torque to the low frequency component of the cosine component of the output torque and π.

本発明によれば、停止の際の負荷要素の振動を十分に抑制することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the vibration of a load element at the time of a stop can be suppressed sufficiently.

空気調和機の冷凍サイクルの一例を示す概略図である。It is a schematic diagram showing an example of a refrigerating cycle of an air conditioner. (a)は、圧縮機の一例を示す概略縦断面図、(b)は、図2(a)の2B-2B線断面図である。(a) is a schematic longitudinal sectional view showing an example of a compressor, and (b) is a sectional view taken along line 2B-2B of FIG. 2(a). 本発明の実施の形態の電動機駆動装置を示す図である。It is a figure which shows the electric motor drive device of embodiment of this invention. 図3のインバータの構成例を示す図である。4 is a diagram showing a configuration example of an inverter in FIG. 3; FIG. 本発明の実施の形態で用いられる制御装置の一例を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram showing an example of a control device used in an embodiment of the invention. 図5のトルク最小位相演算部の構成例を示す機能ブロック図である。FIG. 6 is a functional block diagram showing a configuration example of a torque minimum phase calculator in FIG. 5; 図5の電圧指令値演算部の構成例を示す機能ブロック図である。FIG. 6 is a functional block diagram showing a configuration example of a voltage command value calculation unit shown in FIG. 5; 図7の補償トルク電流指令生成部の構成例を示す機能ブロック図である。FIG. 8 is a functional block diagram showing a configuration example of a compensating torque current command generation unit shown in FIG. 7; 圧縮機の機械振動を解析するためのモデル図である。FIG. 4 is a model diagram for analyzing mechanical vibration of a compressor; (a)~(e)は、停止位相に制約を加えることなくインバータを停止させる場合の回転速度、トルク等の変化の一例を示すグラフである。(a) to (e) are graphs showing an example of changes in rotation speed, torque, etc. when the inverter is stopped without imposing restrictions on the stop phase. (a)~(e)は、停止位相に制約を加えてインバータを停止させる場合の回転速度、トルク等の変化の一例を示すグラフである。(a) to (e) are graphs showing an example of changes in rotational speed, torque, etc. when the inverter is stopped by imposing restrictions on the stop phase. 各位相でインバータを停止させた場合の圧縮機シェルの角加速度の大きさの一例を示すとともに、負荷トルクのn次の脈動成分が最小になる位相と、負荷トルクが最小値又はそれに近い値を維持する期間との関係の一例を示す図である。An example of the magnitude of the angular acceleration of the compressor shell when the inverter is stopped at each phase is shown. It is a figure which shows an example of the relationship with the period to maintain. 図5のトルク最小位相演算部の変形例を示す機能ブロック図である。FIG. 6 is a functional block diagram showing a modification of the torque minimum phase calculator of FIG. 5; 図13のトルク計算部により計算されたトルクの計算値の履歴の一例を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing an example of a history of torque calculation values calculated by the torque calculation unit of FIG. 13;

以下に添付の図面を参照し、本発明の実施の形態に係る電動機駆動装置、及びそれを備えた冷凍サイクル適用機器について説明する。なお、以下に示す実施の形態により本発明が限定されるものではない。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An electric motor drive device according to an embodiment of the present invention and a refrigerating cycle application device including the same will be described below with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the present invention is not limited by the embodiments shown below.

冷凍サイクル適用機器の一例は、空気調和機であり、以下の実施の形態は、本発明を、空気調和機の圧縮機を駆動する電動機の駆動装置に適用したものである。 An example of a refrigeration cycle application device is an air conditioner, and the following embodiments apply the present invention to a drive device for an electric motor that drives a compressor of the air conditioner.

最初に、空気調和機の一例における冷凍サイクルを、図1を参照して説明する。
図1の冷凍サイクル900は四方弁902の切替動作により暖房運転又は冷房運転をすることができる。
First, a refrigerating cycle in an example of an air conditioner will be described with reference to FIG.
The refrigeration cycle 900 of FIG. 1 can perform heating operation or cooling operation by switching operation of the four-way valve 902 .

暖房運転時には、実線矢印で示すように、冷媒が圧縮機904で加圧されて送り出され、四方弁902、室内熱交換器906、膨張弁908、室外熱交換器910及び四方弁902を通って圧縮機904に戻る。
冷房運転時には、破線矢印で示すように、冷媒が圧縮機904で加圧されて送り出され、四方弁902、室外熱交換器910、膨張弁908、室内熱交換器906及び四方弁902を通って圧縮機904に戻る。
During heating operation, as indicated by solid arrows, the refrigerant is pressurized by the compressor 904 and sent through the four-way valve 902, the indoor heat exchanger 906, the expansion valve 908, the outdoor heat exchanger 910, and the four-way valve 902. Return to compressor 904 .
During cooling operation, as indicated by the dashed arrow, the refrigerant is pressurized by the compressor 904 and sent through the four-way valve 902, the outdoor heat exchanger 910, the expansion valve 908, the indoor heat exchanger 906, and the four-way valve 902. Return to compressor 904 .

暖房運転時には、室内熱交換器906が凝縮器として作用して熱放出を行い、室外熱交換器910が蒸発器として作用して熱吸収を行う。冷房運転時には、室外熱交換器910が凝縮器として作用して熱放出を行い、室内熱交換器906が蒸発器として作用し、熱吸収を行う。膨張弁908は、冷媒を減圧して膨張させる。
圧縮機904は可変速制御される電動機7によって駆動される。
During heating operation, the indoor heat exchanger 906 acts as a condenser to release heat, and the outdoor heat exchanger 910 acts as an evaporator to absorb heat. During cooling operation, the outdoor heat exchanger 910 acts as a condenser to release heat, and the indoor heat exchanger 906 acts as an evaporator to absorb heat. The expansion valve 908 reduces the pressure of the refrigerant to expand it.
Compressor 904 is driven by electric motor 7 whose speed is controlled.

圧縮機904の一例を図2(a)及び(b)に示す。図示の圧縮機904は、密閉式のロータリー圧縮機であり、密閉容器を構成する圧縮機シェル922と、圧縮機シェル922内に配置された圧縮機構924とを備えている。冷媒は、吸入配管926から圧縮機構924内に導かれ、吐出配管928から吐出される。
圧縮機シェル922は、支持部材930に支持されている。
圧縮機構924は、シリンダ932と、シリンダ932内に配置されたロータリーピストン934とを有する。
An example of the compressor 904 is shown in FIGS. 2(a) and (b). The illustrated compressor 904 is a closed rotary compressor, and includes a compressor shell 922 forming a closed container and a compression mechanism 924 arranged within the compressor shell 922 . Refrigerant is introduced into the compression mechanism 924 from the suction pipe 926 and discharged from the discharge pipe 928 .
Compressor shell 922 is supported by support member 930 .
The compression mechanism 924 has a cylinder 932 and a rotary piston 934 arranged within the cylinder 932 .

電動機7は、圧縮機シェル922内に配置されており、回転子7aと、回転子7aを回転可能に保持する固定子7bとを有し、回転子7aはシャフト936に結合されている。シャフト936は図示しない軸受けにより、図示しないフレームに対して回転可能に保持されており、該フレームは、圧縮機シェル922に固定されている。
シャフト936は、クランクシャフト938に結合され、クランクシャフト938は、ロータリーピストン934に結合されている。
電動機7の回転子7aの回転は、シャフト936及びクランクシャフト938を介してロータリーピストン934に伝達される。
The electric motor 7 is disposed within the compressor shell 922 and has a rotor 7 a and a stator 7 b rotatably retaining the rotor 7 a , the rotor 7 a being coupled to the shaft 936 . The shaft 936 is rotatably held by bearings (not shown) to a frame (not shown), which is fixed to the compressor shell 922 .
Shaft 936 is coupled to crankshaft 938 , which in turn is coupled to rotary piston 934 .
Rotation of the rotor 7 a of the electric motor 7 is transmitted to the rotary piston 934 via the shaft 936 and crankshaft 938 .

シリンダ932には、吸込み口942と、吐出口944とが形成され、シリンダ932内には、ベーン946が設けられている。吸込み口942は吸入配管926に接続され、吐出口944は、吐出配管928に接続されている。なお、吸込み口942及び吐出口944は概念的に図示されており、図2(b)におけるそれらの位置は、必ずしも実際の位置を正確に表すものではない。
ベーン946はシリンダ932の中心に向かって付勢されており、ロータリーピストン934の周面上を摺動しつつシリンダ932の径方向に移動することができるようになっている。
A suction port 942 and a discharge port 944 are formed in the cylinder 932 , and vanes 946 are provided inside the cylinder 932 . The suction port 942 is connected to the suction pipe 926 and the discharge port 944 is connected to the discharge pipe 928 . Note that the suction port 942 and the discharge port 944 are conceptually illustrated, and their positions in FIG. 2(b) do not necessarily represent their actual positions accurately.
The vanes 946 are biased toward the center of the cylinder 932 so that they can move in the radial direction of the cylinder 932 while sliding on the peripheral surface of the rotary piston 934 .

シャフト936が回転すると、クランクシャフト938及びロータリーピストン934が矢印RPで示す方向に回転し、その結果、吸込み口942から気化した冷媒が吸い込まれ、圧縮され、圧縮により液化された冷媒が吐出口944から吐出される。
以上のような、吸込み、圧縮、吐出の一連の工程においては、ロータリーピストン934に掛かる圧力が変化し、この圧力変化が負荷トルクTの変化となる。
When the shaft 936 rotates, the crankshaft 938 and the rotary piston 934 rotate in the direction indicated by the arrow RP. is discharged from
In the series of steps of suction, compression, and discharge as described above, the pressure applied to the rotary piston 934 changes, and this pressure change changes the load torque Tl .

なお、上記のように、電動機7が圧縮機シェル922内に配置されているので、電動機7は圧縮機904の一部であり、電動機7は、圧縮機904の圧縮機構924を駆動するものであると見ることもできる。 Since the electric motor 7 is arranged inside the compressor shell 922 as described above, the electric motor 7 is a part of the compressor 904, and the electric motor 7 drives the compression mechanism 924 of the compressor 904. You can also see that there is.

以下に詳しく述べるように、本発明の電動機駆動装置は、電動機7を駆動するものであり、電動機7を停止させる際の振動、特に圧縮機シェル922及び配管926及び928の振動を小さくすることができるものである。 As will be described in detail below, the electric motor driving device of the present invention drives the electric motor 7, and is capable of reducing vibrations when stopping the electric motor 7, particularly vibrations of the compressor shell 922 and the pipes 926 and 928. It is possible.

図3は、本発明の実施の形態の電動機駆動装置2を、電動機7とともに示す概略配線図である。
図示の電動機駆動装置2は、電動機7を駆動するためのものであり、リアクタ4と、整流回路10と、平滑コンデンサ20と、インバータ30と、母線電圧検出部82と、母線電流検出部84と、制御電源生成回路90と、制御装置100とを有する。
FIG. 3 is a schematic wiring diagram showing the electric motor driving device 2 of the embodiment of the present invention together with the electric motor 7. As shown in FIG.
The illustrated electric motor drive device 2 is for driving the electric motor 7, and includes a reactor 4, a rectifier circuit 10, a smoothing capacitor 20, an inverter 30, a bus voltage detector 82, and a bus current detector 84. , a control power generation circuit 90 and a control device 100 .

整流回路10は、交流電源1から供給される交流電圧を整流する。図示の例では、整流回路10は、ダイオードブリッジで構成されている。ダイオードブリッジの入力端子はリアクタ4を介して交流電源1に接続されており、出力端子は平滑コンデンサ20に接続されている。 The rectifier circuit 10 rectifies the AC voltage supplied from the AC power supply 1 . In the illustrated example, the rectifier circuit 10 is composed of a diode bridge. The input terminal of the diode bridge is connected to the AC power supply 1 via the reactor 4 and the output terminal is connected to the smoothing capacitor 20 .

平滑コンデンサ20は、整流回路10の出力電圧を平滑する。
平滑コンデンサ20の一方の電極は、整流回路10の第1の出力端子及び高電位側(正側)の直流母線22aに接続されている。
平滑コンデンサ20の他方の電極は、整流回路10の第2の出力端子及び低電位側(負側)の直流母線22bに接続されている。
平滑コンデンサ20で平滑された電圧を「母線電圧」と呼ぶ。
Smoothing capacitor 20 smoothes the output voltage of rectifier circuit 10 .
One electrode of the smoothing capacitor 20 is connected to the first output terminal of the rectifier circuit 10 and the high potential side (positive side) DC bus 22a.
The other electrode of the smoothing capacitor 20 is connected to the second output terminal of the rectifier circuit 10 and the low potential side (negative side) DC bus 22b.
The voltage smoothed by the smoothing capacitor 20 is called a "bus voltage".

インバータ30は、平滑コンデンサ20の両端電圧、即ち母線電圧を受けて、周波数可変で電圧可変の交流電圧を発生して、出力線331~333を介して電動機7に供給する。 The inverter 30 receives the voltage across the smoothing capacitor 20, that is, the bus voltage, generates a frequency-variable AC voltage, and supplies the AC voltage to the electric motor 7 via output lines 331-333.

電動機7は、3相永久磁石同期電動機である。この場合インバータ30は、3相交流電圧を発生して、電動機7に供給する。 The electric motor 7 is a three-phase permanent magnet synchronous motor. In this case, inverter 30 generates a three-phase AC voltage and supplies it to electric motor 7 .

母線電圧検出部82は、母線22a、22b間の電圧Vdcを母線電圧として検出する。母線電圧検出部82は、例えば、母線電圧Vdcを、直列接続された抵抗で分圧する回路を含み、制御装置100内のマイコンでの処理に適した電圧、例えば5V以下の電圧に変換して出力する。この信号(電圧検出信号)は、制御装置100で図示しないA/D変換部によりデジタル信号に変換されて制御装置100の内部での処理に用いられる。Bus voltage detector 82 detects voltage Vdc between buses 22a and 22b as a bus voltage. The bus voltage detection unit 82 includes, for example, a circuit that divides the bus voltage Vdc with series-connected resistors, and converts it into a voltage suitable for processing by the microcomputer in the control device 100, for example, a voltage of 5 V or less. Output. This signal (voltage detection signal) is converted into a digital signal by an A/D converter (not shown) in the control device 100 and used for processing inside the control device 100 .

母線電流検出部84は、母線電流、即ち、インバータ30の入力電流Idcを検出する。母線電流検出部84は、直流母線22bに挿入されたシャント抵抗を含み、検出結果を示すアナログ信号を制御装置100に供給する。この信号(電流検出信号)は、制御装置100で図示しないA/D変換部によりデジタル信号に変換されて制御装置100の内部での処理に用いられる。A bus current detector 84 detects a bus current, that is, an input current Idc of the inverter 30 . The bus current detector 84 includes a shunt resistor inserted in the DC bus 22b, and supplies an analog signal indicating the detection result to the controller 100. FIG. This signal (current detection signal) is converted into a digital signal by an A/D converter (not shown) in the control device 100 and used for processing inside the control device 100 .

制御電源生成回路90は、コンデンサ20の両電極間の電圧、即ち母線電圧Vdcを受けて降圧し、制御電源電圧V100を生成し、制御電源電圧V100を制御装置100に供給する。The control power generation circuit 90 receives the voltage between both electrodes of the capacitor 20 , that is, the bus voltage Vdc , and steps down the voltage to generate the control power voltage V100 and supply the control power voltage V100 to the control device 100 .

制御装置100は、インバータ30の動作の制御を行なう。
インバータ30を動作させるため、制御装置100は、PWM信号Sm1~Sm6を生成して、インバータ30に供給する。
Control device 100 controls the operation of inverter 30 .
In order to operate the inverter 30 , the control device 100 generates PWM signals Sm 1 to Sm 6 and supplies them to the inverter 30 .

インバータ30は、図4に示すように、インバータ主回路310と、駆動回路350とを有し、インバータ主回路310の入力端子が直流母線22a、22bに接続されている。 As shown in FIG. 4, the inverter 30 has an inverter main circuit 310 and a drive circuit 350, and input terminals of the inverter main circuit 310 are connected to the DC buses 22a and 22b.

インバータ主回路310は、それぞれスイッチング素子311~316を含む6つのアームを有する。スイッチング素子311~316には、還流用の整流素子321~326が逆並列接続されている。 The inverter main circuit 310 has six arms each including switching elements 311-316. Rectifying elements 321 to 326 for freewheeling are connected in antiparallel to the switching elements 311 to 316, respectively.

駆動回路350は、PWM信号Sm1~Sm6に基づいて駆動信号Sr1~Sr6を生成して、駆動信号Sr1~Sr6によりスイッチング素子311~316のオン、オフを制御し、これにより、周波数可変で電圧可変の3相交流電圧が出力線331~333を介して電動機7に印加されるようにする。 The drive circuit 350 generates the drive signals Sr1 to Sr6 based on the PWM signals Sm1 to Sm6, and controls the switching elements 311 to 316 to be turned on and off by the drive signals Sr1 to Sr6. are applied to the electric motor 7 via the output lines 331-333.

PWM信号Sm1~Sm6が論理回路の信号レベルの大きさ(0~5V)のものであるのに対し、駆動信号Sr1~Sr6は、スイッチング素子311~316を制御するのに必要な電圧レベル、例えば+15V~-15Vの大きさを持つ信号である。また、PWM信号Sm1~Sm6が、制御装置100の接地電位を基準電位とするものであるのに対し、駆動信号Sr1~Sr6は、それぞれ対応するスイッチング素子の負側の端子(エミッタ端子)の電位を基準電位とするものである。 The PWM signals Sm1-Sm6 are of logic circuit signal level magnitude (0-5V), while the drive signals Sr1-Sr6 are of voltage levels required to control the switching elements 311-316, for example It is a signal having a magnitude of +15V to -15V. Further, while the PWM signals Sm1 to Sm6 use the ground potential of the control device 100 as a reference potential, the drive signals Sr1 to Sr6 are the potentials of the negative terminals (emitter terminals) of the corresponding switching elements. is used as the reference potential.

制御装置100は、上記のように、インバータ30を制御する。インバータ30の制御には、インバータ30を動作させるための制御と、インバータ30を停止させるための制御とが含まれる。 Control device 100 controls inverter 30 as described above. Control of inverter 30 includes control for operating inverter 30 and control for stopping inverter 30 .

インバータ30を動作させる際、制御装置100は、PWM信号Sm1~Sm6として、ゼロ以外の周波数及び電圧値に対応するものをインバータ30に供給することで、インバータ30の出力電圧の周波数及び電圧値を制御する。
インバータ30を停止させる際、制御装置100は、PWM信号Sm1~Sm6として、インバータ30の出力電圧値ゼロに対応するものをインバータ30に供給する。
When operating the inverter 30, the control device 100 supplies PWM signals Sm1 to Sm6 corresponding to frequencies and voltage values other than zero to the inverter 30, thereby controlling the frequency and voltage value of the output voltage of the inverter 30. Control.
When stopping the inverter 30, the control device 100 supplies the inverter 30 with the PWM signals Sm1 to Sm6 corresponding to the output voltage value of the inverter 30 being zero.

インバータ30の出力電圧の角周波数ωは、電動機7の電気角での回転角速度(出力電圧の角周波数と同じ符号ωで表される)を定めるものであり、電動機7の機械角での回転角速度ωは、電動機7の電気角での回転角速度ωを極対数Pで割ったものに等しい。従って、電動機7の機械角での回転角速度ωと、インバータ30の出力電圧の角周波数ωとの間には、下記の式(1)で表される関係がある。

Figure 0007308949000001
本書では、回転角速度を単に回転速度と言い、角周波数を単に周波数と言うことがある。The angular frequency ω of the output voltage of the inverter 30 determines the rotational angular velocity of the electric motor 7 in electrical angle (represented by the same symbol ω as the angular frequency of the output voltage), and is the rotational angular velocity of the electric motor 7 in mechanical angle. ω m is equal to the rotational angular velocity ω of the electric motor 7 divided by the pole logarithm P m . Therefore, there is a relationship represented by the following equation (1) between the rotational angular velocity ω m of the electric motor 7 in mechanical angle and the angular frequency ω of the output voltage of the inverter 30 .
Figure 0007308949000001
In this document, the rotational angular velocity is sometimes simply referred to as rotational speed, and the angular frequency is simply referred to as frequency.

制御装置100は、電動機7に流れる電流I、I、Iに基づいて励磁電流指令値Iγ を生成し、励磁電流指令値Iγ に基づいてγ軸電圧指令値Vγ を生成し、電動機7の推定速度ωestを速度指令値ωに一致させるようにトルク電流指令値Iδ を算出し、算出されたトルク電流指令値Iδ に基づいて、δ軸電圧指令値Vδ を生成し、γ軸電圧指令値Vγ 及びδ軸電圧指令値Vδ に基づいてインバータ30を制御する。The control device 100 generates an excitation current command value * based on the currents Iu , Iv , and Iw flowing through the electric motor 7, and generates a γ-axis voltage command value * based on the excitation current command value * . is calculated to match the estimated speed ω est of the electric motor 7 with the speed command value ω * , and based on the calculated torque current command value I δ * , the δ-axis voltage A command value V δ * is generated, and the inverter 30 is controlled based on the γ-axis voltage command value V γ * and the δ-axis voltage command value V δ * .

電動機7が、負荷トルクが周期的に変動する負荷要素を駆動する場合、制御装置100は、電動機7の出力トルクTが負荷トルクTの周期的変動(脈動)に追従するように、インバータ30を制御するのが望ましい。
制御装置100は、上記の追従のためトルク電流補償値を生成することとしても良い。生成されたトルク電流補償値は、上記のトルク電流指令値Iδ を補正するために用いられる。
When the electric motor 7 drives a load element whose load torque varies periodically, the control device 100 controls the inverter so that the output torque Tm of the electric motor 7 follows the periodic variation (pulsation) of the load torque Tl . 30 is desirable.
The control device 100 may generate a torque current compensation value for the above tracking. The generated torque current compensation value is used to correct the torque current command value I δ * .

圧縮機904を停止させる場合には、制御装置100は、インバータ30を停止させることで、インバータ30による電動機7の駆動を停止し、これにより電動機7を停止させる。
具体的には、制御装置100は、負荷トルクTが最小(最小値)になる位相(トルク最小位相)を検出し、トルク最小位相を含む期間中にインバータ30を停止させ(インバータ30から交流電圧が出力されないようにし)、電動機7の駆動を停止させる。
When stopping the compressor 904 , the control device 100 stops the driving of the electric motor 7 by the inverter 30 by stopping the inverter 30 , thereby stopping the electric motor 7 .
Specifically, the control device 100 detects the phase (torque minimum phase) at which the load torque Tl becomes the minimum (minimum value), and stops the inverter 30 during the period including the torque minimum phase (the AC output from the inverter 30 is voltage is not output), and the driving of the electric motor 7 is stopped.

制御装置100が、電動機の出力トルクTを負荷トルクTの脈動に追従させるための制御を行なっている場合、出力トルクTは負荷トルクTに一致すると見ることができる。When the control device 100 performs control for causing the output torque Tm of the electric motor to follow the pulsation of the load torque Tl , it can be considered that the output torque Tm matches the load torque Tl .

そこで、制御装置100は、電動機7の出力トルクTを算出し、算出された出力トルクTを負荷トルクの推定値として用い、該推定値に基づいてトルク最小位相を検出することとしても良い。Therefore, the control device 100 may calculate the output torque Tm of the electric motor 7, use the calculated output torque Tm as an estimated value of the load torque, and detect the torque minimum phase based on the estimated value. .

負荷トルクTの脈動成分のうち、電動機7の回転周波数のn倍の周波数の成分(n次の脈動成分)が最も大きいとき、上記のトルク電流補償値は、上記n次の脈動成分を主として補償するためのものであっても良い。Among the pulsating components of the load torque Tl , when the frequency component (n-th order pulsation component) that is n times the rotation frequency of the electric motor 7 is the largest, the torque current compensation value is mainly based on the n-th order pulsation component. It may be for compensation.

この場合、制御装置100は、負荷トルクTのn次の脈動成分が最小になる位相を検出することとしても良い。In this case, the control device 100 may detect the phase that minimizes the n-order pulsation component of the load torque Tl .

そして、制御装置100は、電動機7の出力トルクTを算出し、算出された出力トルクTから、電動機7の回転周波数のn倍の周波数の成分を抽出し、抽出した成分が最小になる位相を、負荷トルクTの上記n次の脈動成分が最小になる位相として検出することとしても良い。Then, the control device 100 calculates the output torque Tm of the electric motor 7, extracts a frequency component n times the rotational frequency of the electric motor 7 from the calculated output torque Tm , and minimizes the extracted component. The phase may be detected as the phase that minimizes the n-th order pulsation component of the load torque Tl .

制御装置100は、マイクロプロセッサにより実現される。マイクロプロセッサは、CPU(Central Processing Unit)、マイクロコンピュータ、又はDSP(Digital Signal Processor)といった呼び方をされる処理器又は処理装置であってもよい。 Control device 100 is realized by a microprocessor. A microprocessor may be a processor or processing device called a CPU (Central Processing Unit), a microcomputer, or a DSP (Digital Signal Processor).

図5は、制御装置100の一例を示す機能ブロック図である。図示のように、制御装置100は、運転制御部102と、トルク最小位相演算部104と、インバータ制御部110とを有する。 FIG. 5 is a functional block diagram showing an example of the control device 100. As shown in FIG. As illustrated, the control device 100 has an operation control section 102 , a minimum torque phase calculation section 104 and an inverter control section 110 .

運転制御部102は、周波数指令値ωを出力する。運転制御部102は、また電動機7の極対数P、永久磁石の鎖交磁束Φ、γ軸インダクタンスLγ、及びδ軸インダクタンスLδ、並びに後述のローパスフィルタの時定数T(即ちこれらを示す情報)を出力する。The operation control unit 102 outputs a frequency command value ω * . The operation control unit 102 also controls the pole pair number P m of the electric motor 7, the flux linkage Φ f of the permanent magnet, the γ-axis inductance L γ , the δ-axis inductance L δ , and the time constant T f of the low-pass filter described later (that is, these information) is output.

周波数指令値ωは、下記の式(2)に示す如く、電動機7の回転速度の指令値(回転角速度指令値)ω に極対数Pを掛けることで求められる。

Figure 0007308949000002
The frequency command value ω * is obtained by multiplying the rotational speed command value (rotational angular velocity command value) ωm * of the electric motor 7 by the number of pole pairs Pm , as shown in the following equation (2).
Figure 0007308949000002

周波数指令値ωはインバータ制御部110に供給される。
極対数P、鎖交磁束Φ、γ軸インダクタンスLγ及びδ軸インダクタンスLδは、トルク最小位相演算部104に供給される。
時定数Tはトルク最小位相演算部104及びインバータ制御部110に供給される。
Frequency command value ω * is supplied to inverter control unit 110 .
The number of pole pairs P m , the flux linkage Φ f , the γ-axis inductance L γ and the δ-axis inductance L δ are supplied to the torque minimum phase calculator 104 .
The time constant Tf is supplied to the torque minimum phase calculator 104 and the inverter controller 110 .

運転制御部102は、図示しない温度センサで検出された室温(空調対象空間の温度)を示す情報を受け、図示しない操作部、例えばリモコンからの指示を受け、空気調和機の各部の動作を制御する。操作部からの指示には、設定温度を示す情報、運転モード(暖房、冷房、除湿など)の選択、運転開始及び終了の指示が含まれる。 The operation control unit 102 receives information indicating the room temperature (temperature of the air-conditioned space) detected by a temperature sensor (not shown), receives instructions from an operation unit (not shown) such as a remote controller, and controls the operation of each part of the air conditioner. do. Instructions from the operation unit include information indicating the set temperature, selection of operation modes (heating, cooling, dehumidification, etc.), and instructions for starting and ending operation.

トルク最小位相演算部104は、負荷トルクTが最小になる位相を求める。
上記のように、出力トルクTが、負荷トルクTの脈動に追従するように制御されている場合には、出力トルクTが負荷トルクTに一致すると見ることができる。
そこで、以下に示す例では、電動機7に流れる電流から出力トルクTを算出し、算出値(算出された出力トルク)を負荷トルクの推定値として用い、負荷トルクの推定値(推定負荷トルク)が最小になる位相を検出する。
A torque minimum phase calculator 104 obtains the phase that minimizes the load torque Tl .
As described above, when the output torque Tm is controlled to follow the pulsation of the load torque Tl , it can be considered that the output torque Tm matches the load torque Tl .
Therefore, in the example shown below, the output torque T m is calculated from the current flowing through the electric motor 7, and the calculated value (calculated output torque) is used as the estimated value of the load torque, and the estimated value of the load torque (estimated load torque) Detect the phase that minimizes

また、負荷トルクTの脈動成分のうち、n次の脈動成分が最も大きい場合を想定し、以下に示す例では、上記n次の脈動成分が最小になる位相θmn_minを検出する。Also, assuming that the n-th order pulsation component is the largest among the pulsation components of the load torque Tl , the phase θ mn_min that minimizes the n-th order pulsation component is detected in the following example.

n次の脈動成分が最小になる位相θmn_minとは、n次の脈動成分の変動の各周期において最小になる位相角位置である。
一方、負荷トルクが最小になる位相は、負荷トルクTの変動の基本波の各周期において、最小になる位相角位置である。
The phase θ mn_min at which the n-th order pulsation component is minimized is the phase angle position at which the fluctuation of the n-th order pulsation component is minimized in each cycle.
On the other hand, the phase at which the load torque is minimized is the phase angle position at which the load torque Tl is minimized in each period of the fundamental wave of the variation of the load torque Tl .

例えば、電動機7の負荷要素がシングルロータリー型の圧縮機である場合には、最も大きい脈動成分の周波数が電動機7の回転周波数と同じであるので、n=1である。
電動機7の負荷要素がツインロータリー型の圧縮機である場合には、最も大きい脈動成分の周波数が電動機7の回転周波数の2倍であるので、n=2である。
なお、ここでは、電動機7と圧縮機の間に変速機構が介在しない場合を想定している。変速機構が介在する場合には、変速比をも考慮する必要がある。
For example, when the load element of the electric motor 7 is a single rotary compressor, the frequency of the largest pulsation component is the same as the rotation frequency of the electric motor 7, so n=1.
When the load element of the electric motor 7 is a twin-rotary compressor, the frequency of the largest pulsation component is twice the rotation frequency of the electric motor 7, so n=2.
Here, it is assumed that no transmission mechanism is interposed between the electric motor 7 and the compressor. If a transmission mechanism is interposed, it is necessary to consider the transmission ratio as well.

トルク最小位相θmn_minの計算には、インバータ制御部110から出力される励磁電流Iγ及びトルク電流Iδのほか、極対数P、鎖交磁束Φ、γ軸インダクタンスLγ及びδ軸インダクタンスLδが用いられる。
ここでは、極対数P、鎖交磁束Φ、γ軸インダクタンスLγ及びδ軸インダクタンスLδは運転制御部102から通知されるものとする。
鎖交磁束Φ、γ軸インダクタンスLγ及びδ軸インダクタンスLδとしては、予め定められ、保持されている値を用いても良い。
In calculating the torque minimum phase θ mn_min , in addition to the excitation current I γ and the torque current I δ output from the inverter control unit 110, the number of pole pairs P m , the interlinkage magnetic flux Φ f , the γ-axis inductance L γ and the δ-axis inductance L delta is used.
Here, it is assumed that the number of pole pairs P m , the interlinkage magnetic flux Φ f , the γ-axis inductance L γ and the δ-axis inductance L δ are notified from the operation control unit 102 .
As the flux linkage Φ f , the γ-axis inductance L γ and the δ-axis inductance L δ , predetermined and held values may be used.

トルク最小位相演算部104は、出力トルクTを算出し、算出した出力トルクTから、そのn次の脈動成分Tmnを抽出し、該n次の脈動成分Tmnが最小になる位相を求める。A torque minimum phase calculator 104 calculates the output torque Tm , extracts the n-th order pulsation component Tmn from the calculated output torque Tm , and determines the phase at which the n-th order pulsation component Tmn is minimized. demand.

図6は、図5のトルク最小位相演算部104の構成例を示す。
図示のトルク最小位相演算部104は、トルク計算部401と、除算部402と、乗算部403と、余弦演算部405と、正弦演算部406と、乗算部407、408と、ローパスフィルタ409、410と、逆正接計算部411と、加算部412とを有する。
FIG. 6 shows a configuration example of the torque minimum phase calculator 104 of FIG.
The illustrated torque minimum phase calculator 104 includes a torque calculator 401, a divider 402, a multiplier 403, a cosine calculator 405, a sine calculator 406, multipliers 407 and 408, and low-pass filters 409 and 410. , an arctangent calculator 411 , and an adder 412 .

トルク計算部401は、インバータ制御部110から励磁電流Iγ及びトルク電流Iδを受け、運転制御部102から、極対数P、鎖交磁束Φ、γ軸インダクタンスLγ及びδ軸インダクタンスLδを受け、これらから出力トルクTを求める。出力トルクTの計算は、下記の式(3)によって行うことができる。Torque calculation unit 401 receives excitation current I γ and torque current I δ from inverter control unit 110, and receives pole pair number P m , interlinkage magnetic flux Φ f , γ-axis inductance L γ and δ-axis inductance L from operation control unit 102. δ is received, and the output torque Tm is determined from these. Calculation of the output torque Tm can be performed by the following equation (3).

Figure 0007308949000003
Figure 0007308949000003

式(3)で算出される出力トルクTは、直流成分と交流成分とを含む。交流成分は、時間とともに周期的に変化する成分である。The output torque Tm calculated by Equation (3) includes a DC component and an AC component. The AC component is a component that periodically changes with time.

除算部402は電気角θを極対数Pで割ることで回転位相(機械角)θを算出する。
乗算部403は、回転位相θにnを乗算することで、電動機7の回転周波数のn倍の周波数で変化する位相(位相角)θmnを求める。
A division unit 402 divides the electrical angle θe by the number of pole pairs Pm to calculate the rotational phase (mechanical angle) θm .
The multiplier 403 multiplies the rotational phase θm by n to obtain a phase (phase angle) θmn that changes at a frequency that is n times the rotational frequency of the electric motor 7 .

余弦演算部405は、位相θmnを受けて、余弦cosθmnを出力する。
正弦演算部406は、位相θmnを受けて、正弦sinθmnを出力する。
A cosine calculator 405 receives the phase θ mn and outputs a cosine cos θ mn .
A sine calculator 406 receives the phase θ mn and outputs a sine sin θ mn .

乗算部407は、出力トルクTに、cosθmnを掛けて、出力トルクTの余弦成分T・cosθmnを求める。乗算部408は、出力トルクTにsinθmnを掛けて、出力トルクTの正弦成分T・sinθmnを求める。A multiplier 407 multiplies the output torque Tm by cos θ mn to obtain a cosine component T m ·cos θ mn of the output torque Tm . A multiplier 408 multiplies the output torque Tm by sin θ mn to obtain the sine component T m ·sin θ mn of the output torque T m .

余弦成分T・cosθmn及び正弦成分T・sinθmnには、周波数がωmnである脈動成分のほか、それより高い周波数の脈動成分(高調波成分)が含まれている。The cosine component T m ·cos θ mn and the sine component T m ·sin θ mn include a pulsation component with a frequency of ω mn and a pulsation component with a higher frequency (harmonic component).

ここで、周波数ωmnは、周波数ωのn倍であり、ωmnとθmnとの間には、下記の式(4)で表される関係がある。

Figure 0007308949000004
Here, the frequency ω mn is n times the frequency ω m , and the relationship between ω mn and θ mn is expressed by the following equation (4).
Figure 0007308949000004

ローパスフィルタ409及び410は、伝達関数が1/(1+sT)で表される一次遅れフィルタである。
ここで、sはラプラス演算子である。Tは時定数であり、周波数ωmnよりも高い周波数の脈動成分を除去する(十分に減衰させる)ように定められる。
Low-pass filters 409 and 410 are first-order lag filters whose transfer function is expressed as 1/(1+sT f ).
where s is the Laplacian operator. T f is a time constant, and is determined to remove (sufficiently attenuate) pulsation components with frequencies higher than the frequency ω mn .

時定数Tは運転制御部102において、周波数ωの推定値ωestを用いて、下記の式(5)により算出された推定値ωmn_estよりも高い周波数の脈動成分を除去するように定められる。

Figure 0007308949000005
式(5)で、tは時間を表す。The time constant T f is determined by the operation control unit 102 using the estimated value ω est of the frequency ω so as to remove the pulsation component with a frequency higher than the estimated value ω mn_est calculated by the following equation (5). .
Figure 0007308949000005
In equation (5), t represents time.

推定値ωestは、後述のように、インバータ制御部110内で算出される。
以上のように、時定数Tの決定には、周波数ωmnの代わりにその推定値ωmn_estが用いられるが、ここではωmn_estがωmnに等しいと見なす。
このようにして定められた時定数Tは運転制御部102からローパスフィルタ409、410に通知される。
Estimated value ω est is calculated in inverter control unit 110 as described later.
As described above, the estimated value ω mn_est is used instead of the frequency ω mn to determine the time constant T f , but here ω mn_est is assumed to be equal to ω mn .
The time constant Tf thus determined is notified from the operation control unit 102 to the low-pass filters 409 and 410 .

ローパスフィルタ409は、余弦成分T・cosθmnに対してローパスフィルタリングを行って、周波数ωmnよりも高い周波数の脈動成分を除去し、低周波数成分Tmcosを出力する。
低周波数成分Tmcosは、トルクTの脈動成分のうち、周波数がωmnである余弦成分を表す直流量である。
A low-pass filter 409 performs low-pass filtering on the cosine component T m ·cos θ mn to remove pulsation components with a frequency higher than the frequency ω mn , and outputs a low frequency component T mcos .
The low-frequency component Tmcos is a DC quantity representing a cosine component with a frequency ωmn among the pulsating components of the torque Tm .

ローパスフィルタ410は、正弦成分T・sinθmnに対してローパスフィルタリングを行って、周波数ωmnよりも高い周波数の脈動成分を除去し、低周波数成分Tmsinを出力する。
低周波数成分Tmsinは、トルクTの脈動成分のうち、周波数がωmnである正弦成分を表す直流量である。
The low-pass filter 410 performs low-pass filtering on the sine component T m ·sin θ mn to remove pulsation components with a frequency higher than the frequency ω mn , and outputs a low frequency component T msin .
The low-frequency component Tmsin is a DC quantity representing a sinusoidal component with a frequency ωmn among the pulsating components of the torque Tm .

逆正接計算部411は、TmcosとTmsinとを受け、下記の式(6)で表される逆正接を算出する。

Figure 0007308949000006
The arctangent calculator 411 receives Tmcos and Tmsin and calculates the arctangent represented by the following equation (6).
Figure 0007308949000006

加算部412は、式(6)で表される逆正接と、πとを、下記の式(7)で表すように加算することで位相θmn_minを求める。

Figure 0007308949000007
The addition unit 412 obtains the phase θ mn_min by adding the arc tangent represented by Equation (6) and π as represented by Equation (7) below.
Figure 0007308949000007

求められた位相θmn_minは出力トルクTのn次の脈動成分が最小になる位相である。上記のように、脈動補償ができているときは、位相θmn_minは負荷トルクTのn次の脈動成分が最小になる位相であると見ることができる。The obtained phase θ mn_min is the phase at which the n-th order pulsation component of the output torque T m is minimized. As described above, when the pulsation is compensated, the phase θ mn_min can be regarded as the phase at which the n-order pulsation component of the load torque Tl is minimized.

このようにして求められたトルク最小位相θmn_minは、運転制御部102に通知される。電動機7の停止要求があった場合、運転制御部102は、トルク最小位相θmn_minを含む期間Ty中にインバータ30を停止させる。The torque minimum phase θ mn_min obtained in this manner is notified to the operation control unit 102 . When there is a request to stop the electric motor 7, the operation control unit 102 stops the inverter 30 during the period Ty including the torque minimum phase θmn_min .

具体的には、運転制御部102は、速度指令値ωを0とする。速度指令値ωを0とすると、PWM信号Sm1~Sm6が電圧値ゼロに対応するものとなる。
代わり、インバータ制御部110から出力されるPWM信号Sm1~Sm6がインバータ30に供給されないようにしても良い。供給されないようにするには、インバータ制御部110の出力と駆動回路350との間にスイッチ(図示しない)を設けておき、通常は(PWM信号Sm1~Sm6を供給するときは)、該スイッチを閉じておき、PWM信号Sm1~Sm6の供給を阻止する際に該スイッチを開くこととしても良い。そのようなスイッチの開閉は、運転制御部102で制御されることとしても良い。
Specifically, the operation control unit 102 sets the speed command value ω * to zero. Assuming that the speed command value ω * is 0, the PWM signals Sm1 to Sm6 correspond to a voltage value of zero.
Alternatively, the PWM signals Sm 1 to Sm 6 output from the inverter control section 110 may not be supplied to the inverter 30 . A switch (not shown) is provided between the output of the inverter control unit 110 and the drive circuit 350 to prevent the supply of the PWM signals Sm1 to Sm6. The switch may be closed and opened when blocking the supply of the PWM signals Sm1 to Sm6. The opening and closing of such switches may be controlled by the operation control unit 102 .

停止のタイミングを上記の期間Ty内に限ることで、停止の際の配管、例えば吸入配管926及び吐出配管928の振動を低減することができる。 By limiting the timing of stopping within the period Ty, it is possible to reduce the vibration of the pipes, for example, the suction pipe 926 and the discharge pipe 928, at the time of stopping.

インバータ制御部110は、母線電圧検出部82で検出される母線電圧Vdcと、母線電流検出部84で検出される母線電流Idcと、運転制御部102から供給される周波数指令値ω及び時定数Tとに基づき、PWM信号Sm1~Sm6を生成してインバータ30に供給し、インバータ30に、周波数及び電圧値が可変の交流電圧を出力させる。Inverter control unit 110 detects bus voltage Vdc detected by bus voltage detection unit 82, bus current Idc detected by bus current detection unit 84, frequency command value ω * supplied from operation control unit 102, and Based on the time constant Tf , PWM signals Sm1 to Sm6 are generated and supplied to the inverter 30 to cause the inverter 30 to output an AC voltage with variable frequency and voltage value.

インバータ制御部110は、電流復元部111と、3相2相変換部112と、励磁電流指令値生成部113と、電圧指令値演算部115と、電気位相演算部116と、2相3相変換部117と、PWM信号生成部118とを有する。 The inverter control unit 110 includes a current restoration unit 111, a three-phase to two-phase conversion unit 112, an excitation current command value generation unit 113, a voltage command value calculation unit 115, an electric phase calculation unit 116, and a two-to-three phase conversion unit. It has a section 117 and a PWM signal generation section 118 .

電流復元部111は母線電流検出部84で検出された電流値Idcに基づいて電動機7に流れる相電流I、I、Iを復元する。電流復元部111は、母線電流検出部84で検出される直流電流Idcを、PWM信号生成部118からのPWM信号Sm1~Sm6に基づいて定められるタイミングでサンプリングすることで、相電流を復元する。A current restoration unit 111 restores the phase currents I u , I v , and I w flowing through the electric motor 7 based on the current value I dc detected by the bus current detection unit 84 . The current restoration unit 111 restores the phase current by sampling the DC current Idc detected by the bus current detection unit 84 at timing determined based on the PWM signals Sm1 to Sm6 from the PWM signal generation unit 118. .

3相2相変換部112は電流復元部111により復元された電流値I、I、Iを、後述の電気位相演算部116で生成される電気位相θを用いて励磁電流(γ軸電流)Iγ及びトルク電流(δ軸電流)Iδ、即ちγ-δ軸の電流値に変換する。The three-to-two phase conversion unit 112 converts the current values Iu , Iv , and Iw restored by the current restoration unit 111 into an excitation current (γ axis current) I γ and torque current (δ axis current) I δ , that is, the current value of the γ-δ axis.

励磁電流指令値生成部113は、トルク電流Iδを基にして、電動機7を駆動するために最も効率が良くなる最適な励磁電流指令値Iγ を求める。
なお、図5においてはトルク電流Iδを基にして励磁電流指令値Iγ を求めているが、励磁電流Iγ及び周波数指令値ωを基にして励磁電流指令値Iγ を求めても同様の効果を得ることができる。
Based on the torque current I δ , the excitation current command value generation unit 113 obtains an optimum excitation current command value I γ * for driving the electric motor 7 with the highest efficiency.
In FIG . 5, the excitation current command value * is obtained based on the torque current . The same effect can be obtained even if

励磁電流指令値生成部113は、トルク電流Iδ(又は励磁電流Iγ及び周波数指令値ω)に基づいて、出力トルクが所定値以上(あるいは最大)、すなわち電流値が所定値以下(あるいは最小)になる電流位相β(図示せず)となる励磁電流指令値Iγ を出力する。Based on the torque current I δ (or the excitation current I γ and the frequency command value ω * ), the excitation current command value generation unit 113 determines that the output torque is a predetermined value or more (or maximum), that is, the current value is a predetermined value or less (or output the excitation current command value I γ * that becomes the current phase β m (not shown) that becomes the minimum).

電圧指令値演算部115は、3相2相変換部112より得られた励磁電流Iγ及びトルク電流Iδと、運転制御部102から出力された周波数指令値ωと、励磁電流指令値生成部113より得られた励磁電流指令値Iγ とを入力とし、これらに基づいて電圧指令値Vγ 及びVδ を生成して出力する。
電圧指令値演算部115はさらに、電圧指令値Vγ 及びVδ 並びに励磁電流Iγ及びトルク電流Iδから周波数の推定値ωestを推定して出力する。
The voltage command value calculation unit 115 generates the excitation current I γ and the torque current I δ obtained from the three-phase two-phase conversion unit 112, the frequency command value ω * output from the operation control unit 102, and the excitation current command value. The exciting current command value I γ * obtained from the unit 113 is input, and based on these, the voltage command values V γ * and V δ * are generated and output.
The voltage command value calculator 115 further estimates and outputs an estimated frequency value ω est from the voltage command values V γ * and V δ * , the excitation current I γ and the torque current I δ .

電気位相演算部116は、電圧指令値演算部115から出力される周波数の推定値ωestを積分することで、電気位相θを算出する。The electrical phase calculator 116 calculates the electrical phase θ e by integrating the estimated value ω est of the frequency output from the voltage command value calculator 115 .

2相3相変換部117は電圧指令値演算部115により得られたγ軸電圧指令値Vγ 、及びδ軸電圧指令値Vδ (2相座標系の電圧指令値)を電気位相演算部116により得られた電気位相θを用いて3相座標系の出力電圧指令値(3相電圧指令値)V 、V 、V に変換して出力する。The two-to-three phase conversion unit 117 performs electric phase calculation on the γ-axis voltage command value V γ * and the δ-axis voltage command value V δ * (voltage command value in the two-phase coordinate system) obtained by the voltage command value calculation unit 115. The electrical phase θ e obtained by the unit 116 is used to convert the output voltage command values (three-phase voltage command values) V u * , V v * , V w * in the three-phase coordinate system and output them.

PWM信号生成部118は、母線電圧検出部82で検出された母線電圧Vdcと、2相3相変換部117により得られた3相電圧指令値V 、V 、V をもとにPWM信号Sm1~Sm6を生成して出力する。
PWM信号Sm1~Sm6は、インバータ30の出力電圧が3相電圧指令値Vu、Vv、Vwに一致するように、インバータ30の各アームのスイッチング素子311~316のオンオフのタイミングを制御する信号である。
PWM signal generator 118 converts bus voltage V dc detected by bus voltage detector 82 and three-phase voltage command values V u * , V v * , and V w * obtained by two-to-three-phase converter 117 into Based on this, PWM signals Sm1 to Sm6 are generated and output.
The PWM signals Sm1-Sm6 control the on/off timing of the switching elements 311-316 of each arm of the inverter 30 so that the output voltage of the inverter 30 matches the three-phase voltage command values Vu * , Vv * , Vw * . is a signal.

電圧指令値演算部115は、例えば図7に示すように、周波数推定部501と、減算部502と、速度制御部503と、補償値演算部504と、加算部505と、減算部509、減算部510と、励磁電流制御部511と、トルク電流制御部512とを有する。 For example, as shown in FIG. 7, the voltage command value calculation unit 115 includes a frequency estimation unit 501, a subtraction unit 502, a speed control unit 503, a compensation value calculation unit 504, an addition unit 505, a subtraction unit 509, and a subtraction unit 509. 510 , an excitation current control unit 511 , and a torque current control unit 512 .

周波数推定部501は、励磁電流Iγ及びトルク電流Iδと、電圧指令値Vγ 、Vδ とを入力として、これらに基づいて電動機7に印加された電圧の周波数を推定し、推定値ωestを出力する。The frequency estimator 501 receives the excitation current I γ and the torque current I δ and the voltage command values V γ * and V δ * as inputs, estimates the frequency of the voltage applied to the electric motor 7 based on these, and estimates Output the value ω est .

減算部502は、周波数推定部501により生成された周波数推定値ωestの、周波数指令値ωに対する差分(ω-ωest)を算出する。The subtraction unit 502 calculates the difference (ω * −ωest ) between the frequency estimation value ω est generated by the frequency estimation unit 501 and the frequency command value ω * .

速度制御部503は、減算部502で算出された差分(ω-ωest)に対して比例積分(PI)演算を行って、該差分をゼロに近付けるトルク電流指令値Iδ を求める。このようにしてトルク電流指令値Iδ を生成することで、周波数推定値ωestを周波数指令値ωに一致させるための制御が行われる。Speed control unit 503 performs proportional integral (PI) calculation on the difference (ω * −ω est ) calculated by subtraction unit 502 to obtain torque current command value I δ * that brings the difference closer to zero. By generating the torque current command value I δ * in this manner, control is performed to match the frequency estimated value ω est with the frequency command value ω * .

補償値演算部504は、周波数推定部501から出力される周波数推定値ωestに基づいて、トルク電流補償値Iδ_trqを出力する。
トルク電流補償値Iδ_trqは、周波数ωestの脈動成分、特に周波数がωmnである脈動成分を抑制するためのものである。ここで、「周波数ωestの脈動成分、特に周波数がωmnである成分」とは、周波数ωestを表す値(直流量)の脈動成分、特に脈動周波数がωmnである脈動成分を意味する。
Compensation value calculation section 504 outputs torque current compensation value I δ_trq based on frequency estimation value ω est output from frequency estimation section 501 .
The torque current compensation value I δ_trq is for suppressing the pulsation component with the frequency ω est , especially the pulsation component with the frequency ω mn . Here, “the pulsation component with the frequency ω est , especially the component with the frequency ω mn ” means the pulsation component with the value (direct current quantity) representing the frequency ω est , especially the pulsation component with the pulsation frequency ω mn . .

加算部505は、速度制御部503の出力Iδ とトルク電流補償値Iδ_trqとを加算して補正されたトルク電流指令値Iδ **を生成する。
トルク電流指令値Iδ をトルク電流補償値Iδ_trqで補正することにより負荷トルクの脈動により発生する速度脈動を抑制することができる。
Addition unit 505 adds output I δ * of speed control unit 503 and torque current compensation value I δ_trq to generate corrected torque current command value I δ ** .
By correcting the torque current command value I δ * with the torque current compensation value I δ_trq , it is possible to suppress the speed pulsation caused by the load torque pulsation.

減算部509は、励磁電流指令値生成部113で生成された励磁電流指令値Iγ に対するIγの差分(Iγ -Iγ)を求める。A subtraction unit 509 obtains a difference (I γ * −I γ ) between the excitation current command value I γ * generated by the excitation current command value generation unit 113 and I γ .

励磁電流制御部511は、減算部509で求められた差分(Iγ -Iγ)に対して比例積分(PI)演算を行って、該差分をゼロに近付けるγ軸電圧指令値Vγ を生成する。このようにしてγ軸電圧指令値Vγ を生成することで、IγをIγ に一致させるための制御が行われる。An excitation current control unit 511 performs a proportional integral (PI) operation on the difference (I γ * −I γ ) obtained by the subtraction unit 509, and the γ-axis voltage command value V γ * that makes the difference approach zero. to generate By generating the γ-axis voltage command value V γ * in this manner, control is performed to match I γ with I γ * .

減算部510は、加算部505で生成されたトルク電流指令値Iδ **に対するIδの差分(Iδ **-Iδ)を求める。Subtraction unit 510 obtains the difference (I δ ** - I δ ) between torque current command value I δ ** generated by addition unit 505 and I δ .

トルク電流制御部512は、減算部510で求められた差分(Iδ **-Iδ)に対して比例積分(PI)演算を行って、該差分をゼロに近付けるδ軸電圧指令値Vδ を生成する。このようにしてδ軸電圧指令値Vδ を生成することで、IδをIδ **に一致させるための制御が行われる。Torque current control unit 512 performs proportional integral (PI) calculation on the difference (I δ ** -I δ ) obtained by subtraction unit 510, and δ-axis voltage command value V δ that brings the difference closer to zero. * is generated. By generating the δ-axis voltage command value V δ * in this manner, control is performed to match I δ with I δ ** .

補償値演算部504は、例えば図8に示すように構成されている。図示の補償値演算部504は、余弦演算部551と、正弦演算部552と、乗算部553、554と、ローパスフィルタ555、556と、減算部557、558と、周波数制御部559、560と、乗算部561、562と、加算部563とを有する。 The compensation value calculator 504 is configured as shown in FIG. 8, for example. The illustrated compensation value calculator 504 includes a cosine calculator 551, a sine calculator 552, multipliers 553 and 554, low-pass filters 555 and 556, subtractors 557 and 558, frequency controllers 559 and 560, It has multipliers 561 and 562 and an adder 563 .

余弦演算部551は、θmnを受け、その余弦cosθmnを算出する。正弦演算部552は、θmnを受け、その正弦sinθmnを算出する。The cosine calculator 551 receives θ mn and calculates its cosine cos θ mn . The sine calculator 552 receives θ mn and calculates its sine sin θ mn .

乗算部553は、推定値ωestにcosθmnを掛けることで、推定値ωestの余弦成分ωest・cosθmnを求める。The multiplier 553 multiplies the estimated value ω est by cos θ mn to obtain the cosine component ω est ·cos θ mn of the estimated value ω est .

乗算部554は、推定値ωestにsinθmnを掛けることで、推定値ωestの正弦成分ωest・sinθmnを求める。The multiplier 554 multiplies the estimated value ω est by sin θ mn to obtain the sine component ω est ·sin θ mn of the estimated value ω est .

乗算部553、554で算出される余弦成分ωest・cosθmn及び正弦成分ωest・sinθmnには、周波数がωmnである脈動成分のほか、それより高い周波数の脈動成分(高調波成分)が含まれている。The cosine component ω est ·cos θ mn and the sine component ω est ·sin θ mn calculated by the multipliers 553 and 554 include a pulsation component with a frequency of ω mn and a pulsation component with a higher frequency (harmonic component). It is included.

ローパスフィルタ555及び556は、ローパスフィルタ409及び410と同様に、伝達関数が1/(1+sT)で表される一次遅れフィルタである。
ここで、sはラプラス演算子である。Tは時定数であり、周波数ωmnよりも高い周波数の脈動成分を除去する(十分に減衰させる)ように定められる。
The low-pass filters 555 and 556 are, like the low-pass filters 409 and 410, first-order lag filters whose transfer functions are represented by 1/(1+sT f ).
where s is the Laplacian operator. T f is a time constant, and is determined to remove (sufficiently attenuate) pulsation components with frequencies higher than the frequency ω mn .

時定数Tは、ローパスフィルタ409及び410について述べたように、運転制御部102で定められ、ローパスフィルタ555及び556に通知される。The time constant T f is determined by the operation control unit 102 and notified to the low-pass filters 555 and 556 as described for the low-pass filters 409 and 410 .

ローパスフィルタ555は、余弦成分ωest・cosθmnに対してローパスフィルタリングを行なって、周波数ωmnよりも高い周波数の脈動成分を除去し、低周波数成分ωest_cosを出力する。低周波数成分ωest_cosは、推定値ωestの脈動成分のうち、周波数がωmnである余弦成分を表す直流量である。A low-pass filter 555 performs low-pass filtering on the cosine component ω est ·cos θ mn to remove pulsation components with a frequency higher than the frequency ω mn , and outputs a low frequency component ω est_cos . The low-frequency component ω est_cos is a DC quantity representing a cosine component with a frequency ω mn among the pulsating components of the estimated value ω est .

ローパスフィルタ556は、正弦成分ωest・sinθmnに対してローパスフィルタリングを行なって、周波数ωmnよりも高い周波数の脈動成分を除去し、低周波数成分ωest_sinを出力する。低周波数成分ωest_sinは、推定値ωestの脈動成分のうち、周波数がωmnである正弦成分を表す直流量である。A low-pass filter 556 performs low-pass filtering on the sine component ω est ·sin θ mn to remove pulsation components with a frequency higher than the frequency ω mn and outputs a low frequency component ω est_sin . The low-frequency component ω est_sin is a DC quantity representing a sinusoidal component with a frequency ω mn among the pulsating components of the estimated value ω est .

減算部557は、ローパスフィルタ555の出力ωest_cosと0との差分を求める。
減算部558は、ローパスフィルタ556の出力ωest_sinと0との差分を求める。
A subtraction unit 557 obtains the difference between the output ω est_cos of the low-pass filter 555 and zero.
A subtraction unit 558 obtains the difference between the output ω est_sin of the low-pass filter 556 and zero.

周波数制御部559は、減算部557で求められた差分(ωest_cos-0)に対して比例積分(PI)演算を行って、該差分をゼロに近付ける電流指令値の余弦成分Iδ_trq_cosを求める。このようにして余弦成分Iδ_trq_cosを生成することで、低周波数成分ωest_cosを0に一致させるための制御が行われる。The frequency control unit 559 performs a proportional integral (PI) operation on the difference (ω est_cos −0) obtained by the subtraction unit 557 to obtain the cosine component I δ_trq_cos of the current command value that brings the difference closer to zero. By generating the cosine component I δ_trq_cos in this way, control is performed to match the low frequency component ω est_cos to zero.

周波数制御部560は、減算部558で求められた差分(ωest_sin-0)に対して比例積分(PI)演算を行って、該差分をゼロに近付ける電流指令値の正弦成分Iδ_trq_sinを求める。このようにして正弦成分Iδ_trq_sinを生成することで、低周波数成分ωest_sinを0に一致させるための制御が行われる。Frequency control unit 560 performs proportional integral (PI) calculation on the difference (ω est_sin −0) obtained by subtraction unit 558 to obtain the sine component I δ_trq_sin of the current command value that brings the difference closer to zero. By generating the sine component I δ_trq_sin in this manner, control is performed to match the low frequency component ω est_sin to zero.

乗算部561は、周波数制御部559の出力Iδ_trq_cosにcosθmnを掛けることでIδ_trq_cos・cosθmnを生成する。Iδ_trq_cos・cosθmnは、周波数n・ωestを持つ交流成分である。The multiplier 561 multiplies the output I δ_trq_cos of the frequency control unit 559 by cos θ mn to generate I δ_trq_cos ·cos θ mn . I δ_trq_cos ·cos θ mn is the AC component with frequency n·ω est .

乗算部562は、周波数制御部560の出力Iδ_trq_sinにsinθmnを掛けることでIδ_trq_sin・sinθmnを生成する。Iδ_trq_sin・sinθmnは、周波数n・ωestを持つ交流成分である。The multiplier 562 multiplies the output I δ_trq_sin of the frequency control unit 560 by sin θ mn to generate I δ_trq_sin ·sin θ mn . I δ_trq_sin ·sin θ mn is the AC component with frequency n·ω est .

加算部563は、乗算部561の出力Iδ_trq_cos・cosθmnと、乗算部562の出力Iδ_trq_sin・sinθmnとの和を求める。
加算部563の出力が、トルク電流補償値Iδ_trqとして出力される。
The adder 563 obtains the sum of the output I δ_trq_cos ·cos θ mn from the multiplier 561 and the output I δ_trq_sin ·sin θ mn from the multiplier 562 .
The output of the adder 563 is output as the torque current compensation value I δ_trq .

このようにして求められたトルク電流補償値Iδ_trqを図7の加算部505で加算し、加算結果を、補正されたトルク電流指令値Iδ **として用いることで、脈動成分を抑圧することができる。The torque current compensation value I δ_trq obtained in this manner is added by the addition unit 505 in FIG. 7, and the addition result is used as the corrected torque current command value I δ ** , thereby suppressing the ripple component. can be done.

脈動成分が抑圧された状態においては、上記のように、出力トルクTと負荷トルクTとが一致すると見ることができる。そこで、出力トルクTが最小になる位相を含む期間中にインバータ30による電動機7の駆動を停止させ、圧縮機904を停止させている。
以下、出力トルクTが最小になる位相を含む期間にインバータ30を停止させるメリットについて説明する。
In the state where the pulsation component is suppressed, it can be seen that the output torque Tm and the load torque Tl match as described above. Therefore, the drive of the electric motor 7 by the inverter 30 is stopped during the period including the phase in which the output torque Tm is minimized, and the compressor 904 is stopped.
The advantages of stopping the inverter 30 during a period including a phase in which the output torque Tm is minimized will be described below.

図9は、圧縮機904の機械振動を解析するためのモデル図である。圧縮機904は、力学的には、回転部951と、回転部941を回転可能に支持する固定部952とに分けられ、固定部952は支持部材930に支持されている。
回転部951には、電動機の回転子7a、ロータリーピストン934、シャフト936、及びクランクシャフト938が含まれる。
固定部952には、電動機の固定子7b、圧縮機シェル922、及びシリンダ932が含まれる。
FIG. 9 is a model diagram for analyzing mechanical vibration of the compressor 904. As shown in FIG. The compressor 904 is mechanically divided into a rotating portion 951 and a fixed portion 952 that rotatably supports the rotating portion 941 , and the fixed portion 952 is supported by a support member 930 .
The rotating part 951 includes the rotor 7 a of the electric motor, the rotary piston 934 , the shaft 936 and the crankshaft 938 .
The fixed part 952 includes the motor stator 7 b , the compressor shell 922 and the cylinder 932 .

固定部952のイナーシャをJsh、支持部材930のバネ定数をksh、ダンピング定数をDsh、固定部952の振れ角をθ、電動機7の出力トルクをT、圧縮機構924の負荷トルクをTとすると、固定部952の振動に関する運動方程式は、下記の式(8)で示される。
圧縮機シェル922は固定部952の一部であるので、圧縮機シェル922の振れ角及び振動は、固定部952の振れ角及び振動に等しいと見ることができる。
Jsh is the inertia of the fixed portion 952, ksh is the spring constant of the support member 930, Dsh is the damping constant, θs is the deflection angle of the fixed portion 952, Tm is the output torque of the electric motor 7, and Tl is the load torque of the compression mechanism 924. Then, the equation of motion regarding the vibration of the fixed part 952 is given by the following equation (8).
Since the compressor shell 922 is part of the fixed portion 952 , the deflection angle and vibration of the compressor shell 922 can be viewed as equal to the deflection angle and vibration of the fixed portion 952 .

Figure 0007308949000008
Figure 0007308949000008

式(8)から、T-T=ΔT(トルク差)が小さいほど、角加速度(dθ/dt)が小さく、振れ角θが小さいことが分かる。From equation (8), it can be seen that the smaller T l - T m = ΔT (torque difference), the smaller the angular acceleration (d 2 θ s /dt 2 ) and the smaller the deflection angle θ s .

停止時の振動を小さくするには、停止時のトルク差ΔTの変化を小さくすれば良い。停止前のトルク差ΔTがT-Tに等しいのに対し、停止後のトルク差ΔTはTに等しくなる。インバータ30が停止すると、電動機7の出力トルクTが0になるためである。
従って、停止時のトルク差ΔTの変化を小さくするには、負荷トルクTが小さい位相で、インバータ30を停止させれば良いことが分かる。
In order to reduce the vibration at the time of stopping, the change in the torque difference ΔT at the time of stopping should be reduced. The torque difference ΔT before stopping is equal to T 1 −T m , while the torque difference ΔT after stopping is equal to T 1 . This is because the output torque Tm of the electric motor 7 becomes zero when the inverter 30 stops.
Therefore, it can be seen that the inverter 30 should be stopped in a phase where the load torque Tl is small in order to reduce the change in the torque difference ΔT at the time of stopping.

一例としてシングルロータリ圧縮機の負荷トルクを想定して、インバータ30を停止させた場合の、トルクの変化、角加速度の変化等について、図10(a)~(e)及び図11(a)~(e)を参照して説明する。図10(a)~(e)及び図11(a)~(e)で横軸は時間(秒)である。図10(a)~(e)及び図11(a)~(e)において、インバータ30の停止のタイミングを符号Tsで示す。 Assuming the load torque of a single rotary compressor as an example, changes in torque, changes in angular acceleration, etc. when the inverter 30 is stopped are shown in FIGS. Description will be made with reference to (e). The horizontal axis in FIGS. 10(a) to (e) and FIGS. 11(a) to (e) is time (seconds). In FIGS. 10(a) to (e) and FIGS. 11(a) to (e), the timing of stopping the inverter 30 is indicated by symbol Ts.

図10(a)~(e)は、タイミングを特に制御することなくインバータ30を停止させた場合を示し、図11(a)~(e)は、推定されたトルク最小位相を含む期間にインバータ30を停止させた場合を示す。 FIGS. 10A to 10E show the case where the inverter 30 is stopped without any particular timing control, and FIGS. 11A to 11E show the case where the inverter 30 is stopped.

図10(a)及び図11(a)は、鎖線で毎秒回転数指令値f を示し、実線で毎秒回転数での実速度fを示し、点線で毎秒回転数の推定値fm_estを示す。
これらは、電気角速度での指令値ω、実速度ω、推定値ωestに対して下記の式(9a)~(9c)の関係を有する。
In FIGS. 10(a) and 11(a), the dashed line indicates the rotation speed command value f m * , the solid line indicates the actual speed f m in the rotation speed per second, and the dotted line indicates the estimated value f m_est of the rotation speed per second. indicates
These have the relationships of the following equations (9a) to (9c) with respect to the command value ω * in electrical angular velocity, the actual speed ω, and the estimated value ω est .

Figure 0007308949000009
Figure 0007308949000009

図10(b)及び図11(b)は、実線でU相電流Iを示し、点線でV相電流Iを示し、鎖線でW相電流Iを示す。10(b) and 11(b), the solid line indicates the U-phase current Iu , the dotted line indicates the V-phase current Iv , and the dashed line indicates the W-phase current Iw .

図10(c)及び図11(c)は、実線で出力トルクTを示し、点線で負荷トルクTを示す。
図10(d)及び図11(d)は、鎖線でトルク電流の目標値Iδ **を示し、実線で実際のトルク電流Iδを示す。
図10(e)及び図11(e)は、実線で圧縮機シェル922の角加速度Aaを示す。
10(c) and 11(c), the solid line indicates the output torque Tm , and the dotted line indicates the load torque Tl .
In FIGS. 10(d) and 11(d), the dashed line indicates the target value I δ ** of the torque current, and the solid line indicates the actual torque current I δ .
10(e) and 11(e) show the angular acceleration Aa of the compressor shell 922 in solid lines.

図10(c)及び図11(c)から分かるように、負荷トルクTの脈動は、周期が0.05秒であり、従って周波数が20Hzである場合を想定している。As can be seen from FIGS. 10(c) and 11(c), it is assumed that the pulsation of the load torque Tl has a period of 0.05 seconds and therefore a frequency of 20 Hz.

停止のタイミングに制約を加えない場合には、例えば図10(c)に示すように、負荷トルクTが最小になると推定された位相(推定されたトルク最小位相)以外の位相で電動機7を停止させてしまう可能性がある。図10(e)の場合、停止後の圧縮機シェル922の角加速度Aaが大きくなることがあり、好ましくないことが分かる。If the timing of stopping is not restricted, the electric motor 7 is operated at a phase other than the phase estimated to minimize the load torque Tl (estimated minimum torque phase), as shown in FIG. 10C, for example. It may cause you to stop. In the case of FIG. 10(e), the angular acceleration Aa of the compressor shell 922 after stopping may increase, which is not preferable.

一方、負荷トルクTが最小になると推定された位相(推定されたトルク最小位相)を含む期間にインバータ30を停止させる場合には、図11(e)に示すように、停止後の圧縮機シェル922の角加速度Aaが小さい値となり、好ましいことが分かる。On the other hand, when the inverter 30 is stopped during a period including the phase estimated to minimize the load torque Tl (estimated minimum torque phase), as shown in FIG. It can be seen that the angular acceleration Aa of the shell 922 has a small value, which is preferable.

図12に各位相における負荷トルクと、各位相でインバータ30を停止させた場合の、停止後の圧縮機シェル922の角加速度の大きさApの一例を示す。
図10(e)及び図11(e)の角加速度Aaは、各時点における瞬時値を示すのに対して、図12の角加速度の大きさApは、当該位相でインバータ30を停止させた場合に、その直後に圧縮機シェル922に加わる角加速度のpp値(ピークピーク値)、より具体的には、停止後、振動が収まるまでの期間中の上記pp値の最大値を表す。
FIG. 12 shows an example of the load torque in each phase and the magnitude Ap of the angular acceleration of the compressor shell 922 after stopping when the inverter 30 is stopped in each phase.
While the angular acceleration Aa in FIGS. 10(e) and 11(e) indicates an instantaneous value at each time point, the magnitude of the angular acceleration Ap in FIG. , represents the pp value (peak-to-peak value) of the angular acceleration applied to the compressor shell 922 immediately after that, more specifically, the maximum value of the pp value during the period until the vibration subsides after stopping.

図12に示されるように、停止させる位相における負荷トルクが小さいほど、停止後の角加速度(pp値)Apが小さく、トルク最小位相で停止させることで、停止後の角加速度(pp値)Apを最小にすることができ、従って、振動が少なくて済むことが分かる。 As shown in FIG. 12, the smaller the load torque in the stop phase, the smaller the post-stop angular acceleration (pp value) Ap. can be minimized and therefore less vibration is required.

本実施の形態では、上記のように、トルク最小位相演算部104で、出力トルクTを求め、Tから、低周波数成分Tmcos、Tmsinを求め、Tmcos、Tmsinから式(7)により、推定負荷トルクのn次の脈動成分が最小になる位相θmn_minを求めている。
上記の方法で、推定負荷トルクのn次の脈動成分が最小になる位相θmn_minを求めることができる理由を以下に説明する。
In the present embodiment, as described above, torque minimum phase calculation section 104 obtains output torque Tm , obtains low frequency components Tmcos and Tmsin from Tm , and obtains Tmcos and Tmsin from equation (7). ), the phase θ mn_min that minimizes the n-th pulsation component of the estimated load torque is obtained.
The reason why the above method can obtain the phase θ mn_min that minimizes the n-th pulsation component of the estimated load torque will be described below.

速度脈動を抑制する制御(脈動抑制制御)が理想的に行えている状況(速度の変動が抑制されている状態)では、出力トルクTが負荷トルクTと同位相でかつ同振幅となり、出力トルクTが最小になる位相は負荷トルクTが最小になる位相と一致する。In a situation where speed pulsation suppression control (pulsation suppression control) is ideally performed (a state in which speed fluctuations are suppressed), the output torque Tm has the same phase and amplitude as the load torque Tl , The phase at which the output torque Tm is minimized coincides with the phase at which the load torque Tl is minimized.

そのため脈動抑制制御を行って、出力トルクTが負荷トルクTと同位相でかつ同振幅である状態になれば、この状態で、出力トルクTが最小になる位相から負荷トルクTが最小になる位相を推定することが可能となる。Therefore, if the pulsation suppression control is performed and the output torque Tm is in the same phase and the same amplitude as the load torque Tl , in this state, the load torque Tl is reduced from the phase at which the output torque Tm is minimized. It is possible to estimate the minimum phase.

なお、リラクタンストルクが小さい電動機7であればトルク電流が最小になる位相と負荷トルクが最小になる位相も概ね一致する。従って、出力トルクが最小であるときはトルク電流も最小値又はこれに近い値になり、相電流も最小値又はこれに近い値になる。従って、相電流を検出して、検出された相電流が最小値になる位相を、トルク最小位相として検出しても良い。 In the case of the electric motor 7 having a small reluctance torque, the phase at which the torque current is minimized and the phase at which the load torque is minimized are substantially the same. Therefore, when the output torque is minimum, the torque current also becomes the minimum value or a value close to it, and the phase current also becomes a minimum value or a value close to this. Therefore, the phase current may be detected, and the phase at which the detected phase current becomes the minimum value may be detected as the minimum torque phase.

出力トルクTは上記の式(3)で与えられる。
例えば電動機7の回転周波数のn倍の周波数の脈動成分のみを補償する脈動抑制制御が行われている場合、式(3)で与えられる出力トルクTに直流分と交流分(n次の脈動成分)とが含まれていると考えられるので、式(3)を下記の式(10)のように変形することが可能である。
The output torque Tm is given by equation (3) above.
For example, when pulsation suppression control is performed to compensate only for the pulsation component with a frequency n times as high as the rotation frequency of the electric motor 7, the DC component and the AC component (n-order pulsation component), it is possible to transform equation (3) into equation (10) below.

Figure 0007308949000010
Figure 0007308949000010

mDCは、トルクTの直流成分、
mcosは、トルクTのn次の脈動成分の余弦成分の振幅、
msinは、トルクTのn次の脈動成分の正弦成分の振幅である。
TmDC is the DC component of the torque Tm ;
Tmcos is the amplitude of the cosine component of the n-th order pulsation component of the torque Tm ;
Tmsin is the amplitude of the sinusoidal component of the n-order pulsation component of the torque Tm .

式(10)は下記の式(11)のように変形できる。

Figure 0007308949000011
Equation (10) can be transformed into Equation (11) below.
Figure 0007308949000011

mcos、Tmsinは、直流量であり、時間とともに緩やかに変化することはあってもθの変化と同程度の周期で変化することがない。従って、式(11)で与えられる出力トルクTが最小になるのは、下記の式(12)で表される余弦関数が最小になるときである。T mcos and T msin are direct current quantities, and although they may change gently over time, they do not change with the same periodicity as the change in θ m . Therefore, the output torque Tm given by equation (11) is minimized when the cosine function represented by equation (12) below is minimized.

Figure 0007308949000012
Figure 0007308949000012

式(12)で表される余弦関数が最小になるのは、その位相がπであるときである。即ち、下記の式(13)が満たされるときに、式(12)で表される余弦関数が最小になる。 The cosine function represented by Equation (12) is minimized when its phase is π. That is, the cosine function represented by Equation (12) is minimized when Equation (13) below is satisfied.

Figure 0007308949000013
Figure 0007308949000013

式(13)が満たされるときのθmnをθmn_minで表すと、上記の式(7)が得られる。
即ち、上記の式(7)で求めた位相θmn_minが、推定負荷トルクのn次の脈動成分が最小になる位相であることが分かる。
Denoting θ mn when equation (13) is satisfied by θ mn_min yields equation (7) above.
That is, it can be seen that the phase θ mn_min obtained by the above equation (7) is the phase that minimizes the n-th order pulsation component of the estimated load torque.

次にn次の脈動成分が最小になる位相θmn_minと、トルクが最小値又はそれに近い値を維持する期間Tyとの関係について述べる。
負荷要素の特性によっては、負荷トルクがn次の脈動成分のみならず、n次の脈動成分以外の成分、特に高調波成分をも含む場合がある。トルクが最小値に近い値を保つ期間の長さは、含まれる高調波によって異なる。
Next, the relationship between the phase θ mn_min at which the n-th order pulsation component is minimized and the period Ty during which the torque maintains the minimum value or a value close thereto will be described.
Depending on the characteristics of the load element, the load torque may include not only the n-th order pulsation component but also components other than the n-th order pulsation component, particularly harmonic components. The length of time that the torque remains close to the minimum depends on the harmonics involved.

図12は、負荷トルクTのみならずそのn次の脈動成分Tlnをも示す。横軸は、n次の脈動成分Tlnの1周期を360度とする位相θmnである。FIG. 12 shows not only the load torque T l but also its nth order pulsation component T ln . The horizontal axis is the phase θ mn where one cycle of the n-th order pulsation component T ln is 360 degrees.

図示の例では、n次の脈動成分Tlnが最小になる位相θmn_minに対して、角度θmnyaだけ前から角度θmnybだけ後までの期間Ty、トルクTが最小又は最小に近い値である。In the illustrated example, the period Ty from before the angle θmnya to after the angle θmnyb with respect to the phase θmn_min at which the n-th order pulsation component Tln is minimized, and the torque Tl is at a minimum or a value close to the minimum. be.

具体的には、n次の脈動成分Tlnが最小になる位相θmn_minは、62度であり、トルクTが最小になる位相は、n次の脈動成分Tlnが最小になる位相θmn_minに一致している。
そして、2度から120度までの期間Ty、トルクTが負の値であり、かつトルクの最小値又はこれに近い値を維持する。即ち、n次の脈動成分Tlnが最小になる位相θmn_min(=62度)に対して、角度θmnya=60度だけ前から角度θmnyb=58度だけ後までの期間Ty、トルクTが最小値又は最小値に近い値である。
Specifically, the phase θ mn_min at which the n-th order pulsation component T ln is minimized is 62 degrees, and the phase at which the torque T l is minimized is the phase θ mn_min at which the n-th order pulsation component T ln is minimized. is consistent with
During the period Ty from 2 degrees to 120 degrees, the torque Tl is a negative value and maintains the minimum value or a value close thereto. That is, the period Ty from before the angle θ mnya =60 degrees to after the angle θ mnyb =58 degrees with respect to the phase θ mn_min (=62 degrees) at which the n-th order pulsation component T ln is minimized, and the torque T l is the minimum value or a value close to the minimum value.

このような場合、期間Tyのどの位相でも停止後の圧縮機シェル922の角加速度のpp値Apは同等となり、停止時の配管の振動は小さくなる。 In such a case, the pp value Ap of the angular acceleration of the compressor shell 922 after stopping is the same in any phase of the period Ty, and the vibration of the piping at the time of stopping becomes small.

上記の期間Tyを定める角度θmnya、θmnybは、n次の脈動成分の1周期を360度とする角度である。図12に示す例は、n=1の場合であり、角度θmnya、θmnybが、機械角での角度θmya、θmybに等しい。
nが1以外である場合には、θmnya、θmnybと、θmya、θmybとの間には、下記の式(14a)及び(14b)の関係がある。
The angles θ mnya and θ mnyb that define the period Ty are angles that make one cycle of the nth pulsation component 360 degrees. The example shown in FIG. 12 is for n=1, and the angles θ mnya and θ mnyb are equal to the mechanical angles θ mya and θ myb .
When n is other than 1, the following equations (14a) and (14b) are established between θ mnya , θ mnyb and θ mya , θ myb .

Figure 0007308949000014
Figure 0007308949000014

従って、期間Tyを機械角で表す場合には、上記のθmnya、θmnybの代わりに、θmya/n、θmyb/nを用いる必要がある。
例えば、上記の第1の期間は、第1の機械角θmyaをnで割ることで得られる値であり、上記の第2の期間は、第2の機械角θmybをnで割ることで得られる値である。
Therefore, when the period Ty is expressed in mechanical angles, it is necessary to use θmya /n and θmyb /n instead of θmnya and θmnyb .
For example, the above first period is a value obtained by dividing the first mechanical angle θ mya by n, and the above second period is a value obtained by dividing the second mechanical angle θ myb by n. is the value obtained.

上記の例では、トルク最小位相演算部104で、式(7)で表される演算によりトルクが最小になる位相(トルクのn次の脈動成分が最小になる位相)を算出した。代わりに、出力トルクTの変化の履歴から、負荷トルクが最小になる位相を推定することとしても良い。In the above example, the torque minimum phase calculator 104 calculates the phase at which the torque is minimized (the phase at which the n-th pulsation component of the torque is minimized) by the calculation represented by Equation (7). Alternatively, the phase that minimizes the load torque may be estimated from the history of changes in the output torque Tm .

この場合の構成例を図13に示す。
図示のトルク最小位相演算部104bは、トルク計算部401と、計算値履歴記憶部421と、計算値履歴解析部422とを有する。
A configuration example in this case is shown in FIG.
The illustrated torque minimum phase calculator 104 b has a torque calculator 401 , a calculated value history storage unit 421 , and a calculated value history analysis unit 422 .

トルク計算部401は、図6のトルク計算部401と同様に例えば式(3)で表される演算を行って出力トルクTを計算する。出力トルクTの計算は、予め定められた周期のサンプリングタイミング毎に行われる。The torque calculation unit 401 calculates the output torque Tm by performing the calculation represented by the equation (3), for example, in the same manner as the torque calculation unit 401 in FIG. The calculation of the output torque Tm is performed at each sampling timing of a predetermined cycle.

計算値履歴記憶部421は、トルク計算部401でサンプリングタイミング毎に計算された出力トルクTの値(計算値)を蓄積し、蓄積された値の時系列を生成する。例えば、予め定められた数の周期だけ前までの値を記憶する。ここでいう「周期」は、トルクのn次の脈動成分の周期である。蓄積された時系列を表す波形の一例を図14に示す。図14で白抜きの「〇」は、サンプルされた出力トルクの値を示す。図示の例では3周期分の値により時系列が形成されている。The calculated value history storage unit 421 accumulates the values (calculated values) of the output torque Tm calculated at each sampling timing by the torque calculation unit 401, and generates a time series of the accumulated values. For example, the values up to a predetermined number of cycles before are stored. The “period” referred to here is the period of the n-th order pulsation component of the torque. FIG. 14 shows an example of waveforms representing the accumulated time series. In FIG. 14, the white "O" indicates the sampled output torque value. In the illustrated example, a time series is formed by values for three cycles.

計算値履歴解析部422は、上記の時系列から、各周期において、出力トルクTの値が最小である位相(トルク最小位相)を求める。
各サンプリングタイミングは、例えば図5の電気位相演算部116で算出される位相θに対応付けられており、θとθmnとの間には、下記の式(15)で表される関係がある。

Figure 0007308949000015
Calculated value history analysis unit 422 obtains the phase (torque minimum phase) at which the value of output torque Tm is the minimum in each period from the above time series.
Each sampling timing is associated with, for example, the phase θ e calculated by the electrical phase calculator 116 in FIG . There is
Figure 0007308949000015

そこで、例えば、各周期において計算された出力トルクTの値が最小値であると判定されたサンプリングタイミングに対応する位相θにn/Pを掛けることで、θmn_minを求めることができる。
各周期の長さは、計算された出力トルク値の変化に基づいて判定することができる。例えば、最小値の発生から、次の最小値の発生までの時間、及び最大値の発生から次の最大値の発生までの時間の一方又は双方に基づいて算出することができる。
Therefore, for example, θ mn_min can be obtained by multiplying the phase θ e corresponding to the sampling timing at which the value of the output torque T m calculated in each cycle is determined to be the minimum value by n/P m . .
The length of each cycle can be determined based on the calculated change in output torque value. For example, it can be calculated based on one or both of the time from the occurrence of the minimum value to the occurrence of the next minimum value and the time from the occurrence of the maximum value to the occurrence of the next maximum value.

各周期において、トルク最小位相を求めるに当たり、それより前の1又は2以上の周期について求められたトルク最小位相に基づいて補正を行っても良い。例えば、各周期について当該周期の計算値(当該周期内のサンプリングタイミングに計算されたトルクの値)のみに基づいて定められたトルク最小位相と、それより前の1又は2以上の周期の各々について、各々の周期の計算値のみに基づいて求められたトルク最小位相との重み付け平均を、当該各周期についてのトルク最小位相としても良い。 In obtaining the torque minimum phase in each cycle, correction may be performed based on the torque minimum phase obtained in one or more cycles before that. For example, for each cycle, the torque minimum phase determined based only on the calculated value of the cycle (torque value calculated at the sampling timing within the cycle), and each of the preceding one or two or more cycles , and the minimum torque phase obtained based only on the calculated values for each period may be used as the minimum torque phase for each period.

重み付けに当たり、当該各周期の計算値のみに基づいて求めたトルク最小位相に対し、最も大きな重みを付けても良い。また、当該各周期以外の周期については、当該各周期に近い周期ほどより大きな重みを付けても良い。 In weighting, the torque minimum phase obtained based only on the calculated value of each period may be given the largest weight. Also, with respect to cycles other than the respective cycles, a larger weight may be assigned to a cycle closer to the respective cycles.

上記の例では、出力トルクが最小になる位相を算出している。代わりに、トルク電流が最小になる位相を算出し、算出した位相を、負荷トルクが最小になる位相として用いても良い。 In the above example, the phase that minimizes the output torque is calculated. Alternatively, the phase that minimizes the torque current may be calculated, and the calculated phase may be used as the phase that minimizes the load torque.

上記の例では、各周期において負荷トルクが最小(最小値)になる位相を含む期間中にインバータ30を停止させることとしている。代わりに、各周期において負荷トルクが最小値に近い値になる位相を含む期間中にインバータ30を停止させることとしても良い。
要するに、負荷トルクが最小値又は該最小値に近い値になる位相を含む期間中にインバータ30を停止させることとすれば良い。
In the above example, the inverter 30 is stopped during a period including a phase in which the load torque becomes the minimum (minimum value) in each cycle. Alternatively, the inverter 30 may be stopped during a period including a phase in which the load torque is close to the minimum value in each cycle.
In short, the inverter 30 should be stopped during a period including a phase in which the load torque becomes the minimum value or a value close to the minimum value.

また、負荷トルクが負になる期間がある場合には、負荷トルクが負になる期間の全部又は一部を、上記の負荷トルクが最小値又は該最小値に近い値になる位相を含む期間として用いても良い。 In addition, if there is a period during which the load torque is negative, all or part of the period during which the load torque is negative is defined as a period including a phase in which the load torque is the minimum value or a value close to the minimum value. You can use it.

上記の例では、インバータ30の入力側の直流電流Idcから相電流I、I、Iを復元する構成としている。代わりに、インバータ30の出力線331、332、333に電流検知器を設け、該検知器で相電流を検出する構成としても良い。そうする場合には、上記検知器で検出される電流を、電流復元部111で復元された電流の代わりに用いれば良い。In the above example, the phase currents I u , I v , and I w are restored from the DC current I dc on the input side of the inverter 30 . Alternatively, current detectors may be provided on the output lines 331, 332, and 333 of the inverter 30 to detect the phase currents. In that case, the current detected by the detector may be used instead of the current restored by the current restoration section 111 .

インバータ主回路310のスイッチング素子311~316としては、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)或いはMOSFETを想定しているが、スイッチングを行うことが可能な素子であれば、どのようなものを用いても良い。なお、MOSFETの場合は、構造上寄生ダイオードを有するため環流用の整流素子(321~326)を逆並列接続しなくても同様の効果を得ることができる。 The switching elements 311 to 316 of the inverter main circuit 310 are assumed to be IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) or MOSFETs, but any element capable of switching may be used. . In the case of a MOSFET, since it has a parasitic diode due to its structure, the same effect can be obtained without connecting anti-parallel rectifying elements (321 to 326) for freewheeling.

スイッチング素子311~316を構成する材料については、ケイ素(Si)だけでなく、ワイドバンドギャップ半導体である炭化ケイ素(SiC)、窒化ガリウム(GaN)、ダイヤモンド等を用いたもので構成することにより、損失をより少なくすることが可能となる。 As for the materials constituting the switching elements 311 to 316, not only silicon (Si) but also wide bandgap semiconductors such as silicon carbide (SiC), gallium nitride (GaN), and diamond are used. Loss can be reduced.

上記の実施の形態によれば、停止の際の負荷要素の振動を確実にかつ十分に抑制することができる。負荷要素が圧縮機である場合、圧縮機シェルの振動を抑制することができ、圧縮機シェルに接続された配管の破損を防ぐことができる。逆に言えば、配管として、金属疲労耐力の比較的小さいものを用いることができ、配管のコストを低減することができる。 According to the above embodiment, it is possible to reliably and sufficiently suppress the vibration of the load element at the time of stopping. When the load element is a compressor, vibration of the compressor shell can be suppressed, and damage to piping connected to the compressor shell can be prevented. Conversely, it is possible to use a pipe having a relatively low metal fatigue resistance, thereby reducing the cost of the pipe.

上記の実施の形態の構成は、本発明の構成の一例であり、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、一部を省略する等、変更して構成することも可能である。 The configuration of the above-described embodiment is an example of the configuration of the present invention, and can be combined with another known technique. It is also possible to configure

以上のように、本発明は、電動機駆動装置、及びそれを備えた冷凍サイクル適用機器に適している。
冷凍サイクル適用機器の一例として空気調和機を挙げたが、本発明はこれに限定されず、例えば冷蔵庫、冷凍庫、ヒートポンプ給湯器などにも適用できる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, the present invention is suitable for an electric motor drive device and a refrigeration cycle application device including the same.
Although an air conditioner is given as an example of a refrigeration cycle application device, the present invention is not limited to this, and can be applied to refrigerators, freezers, heat pump water heaters, and the like.

1 交流電源、 2 電動機駆動装置、 4 リアクタ、 7 電動機、 20 平滑コンデンサ、 30 インバータ、 82 母線電圧検出部、 84 母線電流検出部、 90 制御電源生成回路、 100 制御装置、 102 運転制御部、 104 トルク最小位相演算部、 110 インバータ制御部、 111 電流復元部、 112 3相2相変換部、 113 励磁電流指令値生成部、 115 電圧指令値演算部、 116 電気位相演算部、 117 2相3相変換部、 118 PWM信号生成部、 401 トルク計算部、 402 除算部、 403 乗算部、 405 余弦演算部、 406 正弦演算部、 407,408 乗算部、 409,410 ローパスフィルタ、 411 逆正接計算部、 412 加算部、 421 計算値履歴記憶部、 422 計算値履歴解析部、 501 周波数推定部、 502 減算部、 503 速度制御部、 504 補償値演算部、 505 加算部、 509,510 減算部、 511 励磁電流制御部、 512 トルク電流制御部、 551 余弦演算部、 552 正弦演算部、 553,554 乗算部、 555,556 ローパスフィルタ、 557,558 減算部、 559,560 周波数制御部、 561,562 乗算部、 563 加算部、 900 冷凍サイクル、 902 四方弁、 904 圧縮機、 906 室内熱交換器、 908 膨張弁、 910 室外熱交換器、 922 圧縮機シェル、 924 圧縮機構、 926 吸入配管、 928 吐出配管。
1 AC power supply 2 Electric motor drive device 4 Reactor 7 Electric motor 20 Smoothing capacitor 30 Inverter 82 Bus voltage detection unit 84 Bus current detection unit 90 Control power generation circuit 100 Control device 102 Operation control unit 104 torque minimum phase calculator 110 inverter controller 111 current restorer 112 three-phase two-phase converter 113 excitation current command value generator 115 voltage command value calculator 116 electric phase calculator 117 two-phase three-phase conversion unit 118 PWM signal generation unit 401 torque calculation unit 402 division unit 403 multiplication unit 405 cosine calculation unit 406 sine calculation unit 407, 408 multiplication unit 409, 410 low-pass filter 411 arctangent calculation unit, 412 addition unit 421 calculated value history storage unit 422 calculated value history analysis unit 501 frequency estimation unit 502 subtraction unit 503 speed control unit 504 compensation value calculation unit 505 addition unit 509, 510 subtraction unit 511 excitation Current control section 512 Torque current control section 551 Cosine calculation section 552 Sine calculation section 553,554 Multiplication section 555,556 Low-pass filter 557,558 Subtraction section 559,560 Frequency control section 561,562 Multiplication section , 563 adder 900 refrigeration cycle 902 four-way valve 904 compressor 906 indoor heat exchanger 908 expansion valve 910 outdoor heat exchanger 922 compressor shell 924 compression mechanism 926 suction pipe 928 discharge pipe.

Claims (7)

負荷トルクが周期的に変動する負荷要素を駆動する電動機と、
前記電動機に周波数及び電圧値が可変の交流電圧を印加するインバータと、
前記インバータを制御する制御装置とを有し、
前記制御装置は、
前記電動機の出力トルクが前記負荷トルクの周期的変動に追従するように、前記インバータを制御し、
前記電動機の停止を行う場合、前記負荷トルクが最小値又は該最小値に近い値になるトルク最小位相を含む期間に前記インバータを停止させ、
前記制御装置は、前記電動機の出力トルクを前記負荷トルクの周期的変動に追従させるためのトルク電流補償値を生成し、生成されたトルク電流補償値に基づいてトルク電流指令値を補正し、補正されたトルク電流指令値に基づいて電圧指令値を生成し、生成された電圧指令値に基づいて前記インバータを制御し、
前記制御装置は、前記電動機の出力トルクを算出し、算出された出力トルクを前記負荷トルクの推定値として用い、該推定値に基づいて前記トルク最小位相を検出し、
前記制御装置は、前記算出された出力トルクから、前記電動機の回転周波数のn倍の周波数の成分を抽出し、抽出した前記n倍の周波数の成分が最小値になる位相を、前記トルク最小位相として検出し、
前記制御装置は、
前記n倍の周波数で変化する位相の余弦及び正弦を求め、
前記出力トルクに前記余弦を掛けることで前記出力トルクの余弦成分を求め、
前記出力トルクに前記正弦を掛けることで前記出力トルクの正弦成分を求め、
前記出力トルクの余弦成分のうち、前記n倍の周波数よりも高い周波数の成分を除去して前記出力トルクの余弦成分の低周波数成分を求め、
前記出力トルクの正弦成分のうち、前記n倍の周波数よりも高い周波数の成分を除去して前記出力トルクの正弦成分の低周波数成分を求め、
前記出力トルクの余弦成分の低周波数成分に対する前記出力トルクの正弦成分の低周波数成分の比の逆正接とπとの和を、前記トルク最小位相として求める
電動機駆動装置。
an electric motor that drives a load element whose load torque varies periodically;
an inverter that applies an alternating voltage with a variable frequency and voltage value to the electric motor;
and a control device that controls the inverter,
The control device is
controlling the inverter so that the output torque of the electric motor follows periodic fluctuations of the load torque;
When stopping the electric motor, stopping the inverter during a period including a torque minimum phase in which the load torque becomes a minimum value or a value close to the minimum value,
The control device generates a torque current compensation value for causing the output torque of the electric motor to follow periodic fluctuations in the load torque, corrects the torque current command value based on the generated torque current compensation value, and corrects generating a voltage command value based on the generated torque current command value, controlling the inverter based on the generated voltage command value;
The control device calculates the output torque of the electric motor, uses the calculated output torque as an estimated value of the load torque, and detects the torque minimum phase based on the estimated value ,
The control device extracts a frequency component n times the rotational frequency of the electric motor from the calculated output torque, and sets a phase at which the extracted n times frequency component has a minimum value as the minimum torque phase. and detect as
The control device is
Obtaining the cosine and sine of the phase that varies at the n-fold frequency;
Obtaining a cosine component of the output torque by multiplying the output torque by the cosine;
Obtaining a sine component of the output torque by multiplying the output torque by the sine,
obtaining a low frequency component of the cosine component of the output torque by removing a frequency component higher than the n-fold frequency from the cosine component of the output torque;
obtaining a low frequency component of the sine component of the output torque by removing frequency components higher than the n-fold frequency from the sine component of the output torque;
The torque minimum phase is obtained by obtaining the sum of the arctangent of the ratio of the low frequency component of the sine component of the output torque to the low frequency component of the cosine component of the output torque and π.
electric motor drive.
前記電動機が、永久磁石電動機であり、 the electric motor is a permanent magnet electric motor,
前記制御装置は、前記電動機の励磁電流及びトルク電流を求め、 The control device obtains an exciting current and a torque current of the electric motor,
前記電動機の極対数をP The number of pole pairs of the motor is P m 、永久磁石の鎖交磁束をΦ, the flux linkage of the permanent magnet is Φ f 、γ軸インダクタンスをL, the γ-axis inductance is L γγ 、δ軸インダクタンスをL, the δ-axis inductance is L δδ 、前記励磁電流をI, the excitation current I γγ 、前記トルク電流をI, the torque current I δδ 、前記出力トルクをT, the output torque is T mm とするとき、前記制御装置は、式, the control device has the formula
Figure 0007308949000016
Figure 0007308949000016
で表される計算により前記出力トルクを求める Find the output torque by the calculation represented by
請求項1に記載の電動機駆動装置。 The electric motor drive device according to claim 1.
前記トルク電流補償値は、前記n倍の周波数の成分を抑制するためのものであり、 The torque current compensation value is for suppressing the n-fold frequency component,
前記制御装置は、 The control device is
前記電動機に印加された電圧の周波数の推定値に前記余弦を掛けることで、前記推定値の余弦成分を求め、 Multiplying the estimated value of the frequency of the voltage applied to the electric motor by the cosine to obtain a cosine component of the estimated value,
前記周波数の推定値に前記正弦を掛けることで、前記推定値の正弦成分を求め、 obtaining a sine component of the estimated value by multiplying the estimated value of the frequency by the sine;
前記推定値の余弦成分のうちの、前記n倍の周波数よりも高い周波数の成分を除去して前記推定値の余弦成分の低周波数成分を求め、 Obtaining a low frequency component of the cosine component of the estimated value by removing frequency components higher than the n-fold frequency of the cosine component of the estimated value;
前記推定値の正弦成分のうちの、前記n倍の周波数よりも高い周波数の成分を除去して前記推定値の正弦成分の低周波数成分を求め、 Obtaining a low frequency component of the sine component of the estimated value by removing frequency components higher than the n-fold frequency of the sine component of the estimated value;
前記推定値の余弦成分の低周波数成分が0に近づくように制御を行って、電流指令値の余弦成分を求め、 obtaining the cosine component of the current command value by performing control so that the low frequency component of the cosine component of the estimated value approaches 0;
前記推定値の正弦成分の低周波数成分が0に近づくように制御を行って、前記電流指令値の正弦成分を求め、 obtaining the sine component of the current command value by performing control so that the low frequency component of the sine component of the estimated value approaches 0;
前記電流指令値の余弦成分と前記余弦との積と、前記電流指令値の正弦成分と前記正弦との積とを加算することで、前記トルク電流補償値を求める The torque current compensation value is obtained by adding the product of the cosine component of the current command value and the cosine and the product of the sine component of the current command value and the sine.
請求項1又は2に記載の電動機駆動装置。 3. The electric motor driving device according to claim 1 or 2.
前記制御装置は、前記電動機に印加された電圧の周波数の推定値が周波数指令値に一致するように制御を行うことで前記トルク電流指令値を求める The control device obtains the torque current command value by performing control such that the estimated value of the frequency of the voltage applied to the electric motor matches the frequency command value.
請求項3に記載の電動機駆動装置。 The electric motor drive device according to claim 3.
前記トルク最小位相を含む期間は、前記n倍の周波数の成分が最小値になる位相に対し、第1の期間だけ前から第2の期間だけ後までの期間である
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の電動機駆動装置。
The period including the minimum torque phase is a period from a first period before to a second period after the phase in which the n-fold frequency component has a minimum value. 5. The electric motor drive device according to any one of 1 to 4 .
前記第1の期間は、予め定められた第1の機械角をnで割ることで得られる角度であり、
前記第2の期間は、予め定められた第2の機械角をnで割ることで得られる角度である
ことを特徴とする請求項5に記載の電動機駆動装置。
The first period is an angle obtained by dividing a predetermined first mechanical angle by n,
The electric motor drive device according to claim 5, wherein the second period is an angle obtained by dividing a predetermined second mechanical angle by n.
請求項1から6のいずれか1項に記載の電動機駆動装置を備える冷凍サイクル適用機器。 A refrigeration cycle application device comprising the electric motor drive device according to any one of claims 1 to 6.
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