JP2019140778A - モータ制御装置、欠相検出装置、及びモータ制御装置の欠相検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電流値のばらつきの影響を抑えてモータ線の欠相を容易に検知可能なモータ制御装置、欠相検出装置、及びモータ制御装置の欠相検出方法を提供する。【解決手段】モータ制御部４０は、モータ３０のｕ、ｖ、ｗ相のモータ線に流れる電流値をそれぞれ検出し、モータ３０の強制始動時に、ｕ、ｖ、ｗ相のモータ線に流れる最大電流値と、強制始動時に設定されるｑ軸電流目標値Ｉｑｔｇｔから算出した欠相検出用閾値Ｘ１とを比較し、比較結果に基づいてモータ線の欠相を検出する。【選択図】図２

Description

本発明は、モータ線の欠相を検出する技術に関するものである。

従来、目標速度とモータの現在速度との差からトルク電流目標値を設定し、このトルク電流目標値と実際のトルク電流とに基づいてモータの各相に供給する駆動信号を制御するモータ制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このモータ制御装置によれば、永久磁石型同期モータであるブラシレスＤＣモータの速度制御を、ロータの回転速度検出及び位置検出用のセンサレスで行うことができる。
特許文献１記載では、モータ始動制御と並行して、トルク電流目標値と実際のトルク電流との偏差を求め、この偏差を予め定めた欠相判別用基準値と比較してモータ線の欠相を判定する欠相検知処理を行っている。

特許第４８０４１００号公報

しかしながら、トルク電流目標値と実際のトルク電流との偏差は、波形歪みなどによるばらつきの影響で値が大きく変動し、誤検出が生じるおそれがある。また、欠相の判定に使用する閾値である欠相判別用基準値をモータ毎に設定するので、モータ毎に閾値を設定するのに時間及び手間を要する。

本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、電流値のばらつきの影響を抑えてモータ線の欠相を容易に検知可能なモータ制御装置、欠相検出装置、及びモータ制御装置の欠相検出方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明のモータ制御装置は、ｑ軸電流値とｄ軸電流値とに基づいてベクトル制御されるモータのｕ、ｖ、ｗ相のモータ線に流れる電流をそれぞれ検出し、前記モータの強制始動時に、前記ｕ、ｖ、ｗ相のモータ線に流れる最大電流値と、前記強制始動時に設定されるｑ軸電流目標値から算出した欠相検出用閾値とを比較し、比較結果に基づいて前記モータ線の欠相を検出するものである。
これによって、ｕ、ｖ、ｗ相のモータ線に流れる最大電流値と、強制始動時に設定されるｑ軸電流目標値から算出した欠相検出用閾値とを比較するので、ｑ軸電流目標値と実際のｑ軸電流値との偏差を予め定めた閾値と比較する場合と比べ、モータ線に流れる電流値のばらつきの影響を受けにくくなる。また、欠相検出用閾値をｑ軸電流目標値から算出するので、モータで決まる最適な駆動電流に合わせて閾値を容易に設定可能になる。

本発明によれば、電流値のばらつきの影響を抑えてモータ線の欠相を容易に検知可能になる。

圧縮機を備えた空気調和装置の構成を示す図 モータ制御部の全体構成図 圧縮機の駆動メイン処理の一部を示すフローチャート 欠相検知処理のフローチャート 強制始動時の相電流値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの波形図 欠相判定処理のフローチャート

第１の発明のモータ制御装置は、ｑ軸電流値とｄ軸電流値とに基づいてベクトル制御されるモータのｕ、ｖ、ｗ相のモータ線に流れる電流をそれぞれ検出し、前記モータの強制始動時に、前記ｕ、ｖ、ｗ相のモータ線に流れる最大電流値と、前記強制始動時に設定されるｑ軸電流目標値から算出した欠相検出用閾値とを比較し、比較結果に基づいて前記モータ線の欠相を検出することを特徴とする。
ｕ、ｖ、ｗ相のモータ線に流れる最大電流値と、強制始動時に設定されるｑ軸電流目標値から算出した欠相検出用閾値とを比較するので、ｑ軸電流目標値と実際のｑ軸電流値との偏差を予め定めた閾値と比較する場合と比べ、モータ線に流れる電流値のばらつきの影響を受けにくくなる。また、欠相検出用閾値をｑ軸電流目標値から算出するので、モータで決まる最適な駆動電流に合わせて閾値を容易に設定可能になる。

第２の発明は、欠相検出用閾値を、前記ｑ軸電流指令値に予め定めた重み付け係数を乗算した値とする。これにより、強制始動時におけるｑ軸電流目標値が異なる様々なモータの欠相検出に対応できる。また、値１未満の重み付け係数を使用するので、波形歪みや電流検出部を含む様々な箇所のばらつき等による最大電流値のばらつきの影響を抑えて欠相を検出できる。

第３の発明は、前記モータの強制始動の時間内に、予め定めた複数回以上、前記最大電流値が前記欠相検出用閾値を下回った場合に欠相と判定する。これにより、欠相の判定精度が向上する。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

図１は、本実施形態の空気調和装置の使用態様を示している。この空気調和装置１０は、室外機１１、室内機１２及び制御装置１３を備え、室外機１１に、永久磁石型同期電動機（以下、ブラシレスＤＣモータという。）により駆動される圧縮機１６が配置されている。
室外機１１の室外冷媒配管１４と室内機１２の室内冷媒配管１５とは、連結配管２４、２５を介して連結される。これら室外機１１及び室内機１２は制御装置１３によって運転制御される。

室外機１１は、室外に設置され、室外冷媒配管１４に圧縮機１６が配設され、この圧縮機１６の吸込側には、アキュムレータ１７が接続され、圧縮機１６の吐出側には、四方弁１８と室外熱交換器１９とが順に接続されている。また、室外機１１には、室外熱交換器１９へ向かって送風する室外ファン２０が配設されている。

室内機１２は、室内に設置され、室内冷媒配管１５に室内熱交換器２１と電動膨張弁２２とが配設されると共に、室内熱交換器２１へ送風する室内ファン２３が配設されている。

この空気調和装置１０は、室外機１１の四方弁１８が冷房側あるいは暖房側に切り換えられることにより、冷房運転又は暖房運転に設定される。つまり、四方弁１８が冷房側に切り換えられたときには、冷媒が実線矢印の如く流れ、室外熱交換器１９が凝縮器に、室内熱交換器２１が蒸発器として機能して冷房運転状態となり、室内を冷房する。また、四方弁１８が暖房側に切り換えられたときには、冷媒が破線矢印の如く流れ、室内熱交換器２１が凝縮器に、室外熱交換器１９が蒸発器として機能して暖房運転状態となり、室内を暖房する。

図２は、圧縮機１６が備えるブラシレスＤＣモータ３０を制御するモータ制御部４０（モータ制御装置）の全体構成図である。なお、モータ制御部４０は、制御装置１３に設けられている。モータ制御部４０は、ブラシレスＤＣモータ３０（以下、モータ３０と言う）の各相に駆動信号を供給する三相ＰＷＭインバータ４１と、制御部５０とを備え、三相ＰＷＭインバータ４１には、交流電源４２からの交流電力が整流回路４３により直流電力に変換されて供給されている。この三相ＰＷＭインバータ４１は、制御部５０からの三相の電圧指令ｕｄａｔ、ｖｄａｔ、ｗｄａｔに従って、整流回路４３から供給される直流電力を所定の周波数と電圧の三相交流電力に変換し、駆動信号としてモータ３０の三相のモータ線へ供給することにより、モータ３０を回転駆動させる。

ここで、モータ制御部４０は、モータ３０のフィードバック制御にベクトル制御を用いている。一般に、ベクトル制御では、電機子巻線に流すモータ電流が、トルクに関する成分と、関与しない成分とに分けられ、それぞれの成分の制御によってブラシレスＤＣモータの発生トルクが制御される。具体的には、ベクトル制御では、ステータ側とロータ側のそれぞれに空間ベクトル座標が設定され、ブラシレスＤＣモータに印加する電流、及び電圧が、それぞれの座標において変換されながら制御される。ロータ側の空間ベクトル座標は、一般に、ｄｑ座標と呼ばれる。ｄ軸（ｄｉｒｅｃｔ−ａｘｉｓ）はロータが備える永久磁石による磁束と同位相に設定され、ｄ軸に対応するモータ電流成分（以下、「ｄ軸電流値」という）は、磁束制御に用いられる。ｑ軸（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ−ａｘｉｓ）はｄ軸と直交する方向に設定されており、ｑ軸に対応するモータ電流成分（以下、「ｑ軸電流値」という）を制御することで、効率化ブラシレスＤＣモータのトルクが制御される。

制御部５０は、電流検出部５１、三相／二相変換部５２、現在速度・位置推定部５３、速度制御部５４、弱め磁束制御部５５、電流制御部５６、二相／三相変換部５７、コントローラ６０を有している。コントローラ６０は、モータ制御部４０の動作を制御するものである。

電流検出部５１は、三相ＰＷＭインバータ４１からモータ３０へ供給される三相交流電流のうち、二相の交流電流値Ｉｕ及びＩｖをＡ／Ｄ変換（ａｎａｌｏｇ ｔｏ ｄｉｇｉｔａｌ変換）して取り込む。本実施の形態において添字ｕ、ｖ、ｗは、モータ３０のｕ相、ｖ相、ｗ相にそれぞれ対応している。

三相／二相変換部５２は、電流検出部５１により検出されたｕ相電流値Ｉｕ及びｖ相電流値Ｉｖを、モータ３０におけるロータ上の回転座標系（ｄ−ｑ座標系）に座標変換し、ｄ軸電流値Ｉｄ（磁束電流とも称する）及びｑ軸電流値Ｉｑ（トルク電流とも称する）を算出する。

現在速度・位置推定部５３は、三相／二相変換部５２により座標変換されたｄ軸電流値Ｉｄ及びｑ軸電流値Ｉｑに基づき、モータ３０の現在速度に相当する推定角速度ω及び位置を、例えば１００μ秒毎に算出して推定する。

速度制御部５４は、現在速度・位置推定部５３で推定された推定角速度ωと目標角速度ωｔｇｔとの偏差に基づき、例えば１ｍｓ毎に比例積分制御（ＰＩ制御）を実行して、ｑ軸電流目標値Ｉｑｔｇｔ（トルク電流目標値とも称する）を生成する。なお、ロータの目標角速度ωｔｇｔは、コントローラ６０が設定する。

弱め磁束制御部５５は、ｄ軸電流値Ｉｄの目標値であるｄ軸電流目標値Ｉｄｔｇｔを生成する。ｄ軸電流値Ｉｄは磁束制御に用いられる電流であり、このモータ制御部４０では、弱め磁束制御に用いられる。弱め磁束制御は、弱め界磁制御や電圧位相制御とも呼ばれる制御である。より具体的には、ステータの電機子巻線には、ロータの永久磁石の磁束によって回転数に比例した誘起電圧が発生する。回転数の増加に伴って、誘起電圧がモータ制御部４０の出力電圧以上になると、ステータの電機子巻線に電流を流すことができなくなり、回転数をそれ以上に上げることができない。そこで、弱め磁束制御では、ｄ軸に負の電流を流し、これによりロータの永久磁石の磁束が弱められた効果を得ることで、誘起電圧を下げ、より高い回転数での駆動を可能にしている。

このモータ制御部４０では、弱め磁束制御部５５は、回転数が第１回転数以上になった場合に、弱め磁束制御を開始し、回転数に比例した値のｄ軸電流値Ｉｄをｄ軸電流目標値Ｉｄｔｇｔとして出力する。なお、第１回転数は、モータ制御部４０が出力可能な最大電圧に誘起電圧が近づき、回転数の増加に対し、当該モータ制御部４０の出力電圧が飽和する状態に至るときの値が予め設定されている。

電流制御部５６は、速度制御部５４により生成されたｑ軸電流目標値Ｉｑｔｇｔと実際のｑ軸電流値Ｉｑとの偏差に基づきＰＩ制御を実行して、ｑ軸電圧Ｖｑ（トルク電圧又はＶｑ軸電圧とも称する）を算出すると共に、弱め磁束制御部５５により生成されたｄ軸電流目標値Ｉｄｔｇｔと実際のｄ軸電流値Ｉｄとの偏差に基づきＰＩ制御を実行して、ｄ軸電圧Ｖｄ（磁束電圧又はＶｄ軸電圧とも称する）を算出する。このＰＩ制御によって、これらの偏差が零になるように制御される。

二相／三相変換部５７は、電流制御部５６にて算出されたｄ軸電圧Ｖｄ及びｑ軸電圧Ｖｑを三相交流の座標系に変換して、パルス変調された正弦波の電圧指令ｕｄａｔ、ｖｄａｔ、ｗｄａｔを算出し、これらの電圧指令ｕｄａｔ、ｖｄａｔ、ｗｄａｔを三相ＰＷＭインバータ４１のスイッチング素子に出力する。これにより、電圧がパルス幅変調を受けた擬似正弦波となる三相交流電力が、三相ＰＷＭインバータ４１からモータ３０へ供給される。以上により、モータ３０の現在速度に相当する推定角速度ωが目標角速度ωｔｇｔとなるように制御される。

コントローラ６０は、ＣＰＵと、ＣＰＵが読み出して実行する制御プログラムや各種データが格納されたＲＯＭと、各種データを一時的に格納するＲＡＭとを備えるコンピュータであり、ＣＰＵがＲＯＭに格納された制御プログラムを実行することによってモータ制御部４０の各部を制御する。

また、コントローラ６０は、電流検出部５１により検出されたｕ相電流値Ｉｕ及びｖ相電流値Ｉｖを取得し、これら相電流値Ｉｕ、Ｉｖからｗ相電流値Ｉｗを算出することによって、全ての相電流値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを特定する。すなわち、コントローラ６０の一部と電流検出部５１とは、モータのｕ、ｖ、ｗ相のモータ線に流れる電流値をそれぞれ検出する電流検出部として機能する。なお、電流検出部５１に、ｗ相のモータ線に流れる電流値Ｉｗを直接検出する構成を追加することによって、電流検出部５１だけで電流値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを検出してもよい。また、このコントローラ６０は、電流値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗに基づいてモータ線の欠相を検出する欠相検出処理を実行することにより、モータ線の欠相を検出する欠相検出装置としても機能する。

以上の構成の下、モータ運転時（モータ始動時を除く）においては、室内機１２の負荷が変動すると、コントローラ６０が、この負荷変動に合わせて目標角速度ωｔｇｔを変更し、このコントローラ６０の制御の下、速度制御部５４が、現在速度・位置推定部５３にて推定された推定角速度ω（実際の現在速度に相当）と目標角速度ωｔｇｔ（目標速度に相当）との偏差に基づきｑ軸電流目標値Ｉｑｔｇｔを生成すると共に、弱め磁束制御部５５が、ｄ軸電流値Ｉｄに基づきｄ軸電流目標値Ｉｄｔｇｔを生成し、電流制御部５６が、ｑ軸電流目標値Ｉｑｔｇｔと実際のｑ軸電流値Ｉｑとの偏差及びｄ軸電流目標値Ｉｄｔｇｔと実際のｄ軸電流値Ｉｄとの偏差に基づきＰＩ制御を実行して、二相／三相変換部５７を介して電圧指令ｕｄａｔ、ｖｄａｔ、ｗｄａｔを三相ＰＷＭインバータ４１に出力する。

これにより、室内機１２の負荷に応じてモータ３０の回転速度、つまり、圧縮機１６の回転速度を適切に制御できる。以上が通常の速度制御である。なお、通常速度の制御時には、コントローラ６０が公知の欠相判定処理を実行する。

ところで、モータ３０の始動時は、モータ３０の目標角速度ωｔｇｔと推定角速度ωとのずれによりｑ軸電流目標値Ｉｑｔｇｔが発散傾向となり、ｑ軸電流目標値Ｉｑｔｇｔに基づいて設定されるモータ電流が高くなる場合が生じ、過電流により図示せぬ保護回路等の素子にストレスがかかってしまうおそれがある。そこで、本実施形態では、モータ３０の始動時は、コントローラ６０が、速度制御部５４に対してｑ軸電流目標値Ｉｑｔｇｔの上限値Ｉｑｍａｘを設定し、モータ電流が過度に高くならないようにする強制始動制御を行っている。以下、モータ３０の強制始動制御について説明する。

コントローラ６０は、モータ３０の始動指示が入力されると、まず、弱め磁束制御部５５によるｄ軸電流目標値Ｉｄｔｇｔを零に設定すると共に、速度制御部５４によるｑ軸電流目標値Ｉｑｔｇｔの上限値Ｉｑｍａｘを設定し、さらに、速度制御部５４のＰＩ制御のゲインを通常速度制御時のゲインと同じ、又は、そのゲイン近傍の値に設定する。また、コントローラ６０により、目標角速度ωｔｇｔとして予め定められた低速の始動用目標角速度ωｔｇｔ１（例えば４Ｈｚ）が設定され、この始動用目標角速度ωｔｇｔ１が、この始動用目標角速度ωｔｇｔ１とモータ３０の推定角速度ωとが少なくとも一致するまで保持される。

ここで、上記上限値Ｉｑｍａｘは、モータ速度を始動用目標角速度ωｔｇｔ１に制御するのに十分な値であって、かつ、モータ電流を素子にストレスが係らない値以下に抑える値に設定されている。

さらに、速度制御部５４には、コントローラ６０により、所定の制御周期毎に段階的に増加する仮想現在速度ω１が推定角速度ωとして設定され、現在速度・位置推定部５３にて推定された推定角速度ωは使用しないように構成される。従って、速度制御部５４は、コントローラ６０が設定した仮想現在速度ω１と始動用目標角速度ωｔｇｔ１との偏差に基づきｑ軸電流目標値Ｉｑｔｇｔを生成する。このとき、ｑ軸電流目標値Ｉｑｔｇｔの上限値Ｉｑｍａｘが設定されているので、ｑ軸電流目標値Ｉｑｔｇｔが上限値Ｉｑｍａｘ以下の値に制限され、ｑ軸電流目標値Ｉｑｔｇｔの発散が抑制される。

これにより、電流制御部５６が、ｑ軸電流目標値Ｉｑｔｇｔと実際のｑ軸電流値Ｉｑとの偏差に基づき算出したｑ軸電圧Ｖｑの上限値も低くなり、結果的に、三相ＰＷＭインバータ４１に出力される電圧指令ｕｄａｔ、ｖｄａｔ、ｗｄａｔにより三相ＰＷＭインバータ４１から各相に供給されるモータ電流の上限値を抑制することができる。これにより、モータ電流が過度に上昇するのを抑えながらモータ３０の回転速度を徐々に増大させて、始動用目標角速度ωｔｇｔ１までモータ速度を上昇させることができる。

そして、モータ速度が始動用目標角速度ωｔｇｔ１に到達して所定期間が経過すると、コントローラ６０は、上限値Ｉｑｍａｘ及び速度ω１の設定を解消し、強制始動制御から通常速度制御に移行させる。通常速度制御では、速度制御部５４が現在速度・位置推定部５３にて推定された推定角速度ωと目標角速度ωｔｇｔの偏差に基づいて速度制御を行う。これにより、モータ回転角検出器を用いずにｑ軸電流値Ｉｑとｄ軸電流値Ｉｄとに基づいてモータ３０がベクトル制御される。

なお、通常速度制御への移行タイミングは、モータ３０の強制始動制御の開始タイミングから、モータ３０が正常であることを前提としてモータ速度が始動用目標角速度ωｔｇｔ１に到達するのに十分な時間に相当する予め定めた設定時間が経過したタイミングに設定される。

また、コントローラ６０は、上記モータ３０の強制始動制御と並行して、モータ線の欠相を検出する欠相検出処理を行っている。
図３は、モータ３０を備える圧縮機１６の駆動メイン処理の一部を示すフローチャートである。コントローラ６０は、圧縮機１６の状態確認を行い（ステップＳ１）、この状態確認により「モータ３０の強制始動中」か、「モータ３０の運転確認中」か、「その他の状態」か否かを特定する。本実施形態において、「モータ３０の運転確認中」は、モータ３０を強制始動してからモータ線の欠相を判定するのに十分な時間が経過したタイミングである。

「その他の状態」は、例えば、モータ３０の強制始動が完了し、空調能力に応じてモータ３０を制御している状態等である。「その他の状態」の場合、図３に示すように、「その他の状態」に応じた各種の処理が実行される（ステップＳ８）。ステップＳ８の処理は、例えばモータ３０の欠相以外の状態を確認する処理である。

「モータ３０の強制始動中」の場合（ステップＳ１；強制始動中）、コントローラ６０は、後述する欠相検知処理を行い（ステップＳ２）、規定時間が経過すると（ステップＳ３；ＹＥＳ）、公知の２次電流計測処理（ステップＳ４）等を行う。一方、「モータ３０の運転確認中」の場合（ステップＳ１；運転確認中）の場合、コントローラ６０は、後述する欠相判定処理を行う（ステップＳ５）。欠相判定処理に十分な時間である規定時間が経過すると（ステップＳ６；ＹＥＳ）、コントローラ６０は、次のステップＳ７の処理に移行する。

ステップＳ７の処理では、コントローラ６０は、空調能力に応じてモータ３０を制御する状態などの「その他の状態」に遷移する。

図４は、欠相検知処理のフローチャートである。
まず、コントローラ６０は、強制始動時に設定されるｑ軸電流目標値Ｉｑｔｇｔから欠相検出用の閾値Ｘ１（以下、欠相検出用閾値Ｘ１と言う）を算出する処理を開始するとともに（ステップＳ１１）、相電流値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗのピーク値を検出する処理（ステップＳ１２）を開始する。次に、コントローラ６０は、予め定めた欠相検知の周期（本実施形態では５００ｍｓの場合を例示）が経過していない場合（ステップＳ１３；ＮＯ）、相電流値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗのピーク値を更新する（ステップＳ１４）。これによって、５００ｍｓ毎に、相電流値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗのピーク値（最大電流値に相当）が特定される。

図５は、強制始動時の相電流値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの波形図である。図５において、横軸は時間を示し、縦軸は電流値を示している。本構成では、強制始動状態が予め定めた設定時間（欠相検知の周期よりも長い時間に相当）に設定されている。このため、欠相検知の周期毎に相電流値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗのピーク値を特定することによって複数個（本実施形態では４個以上）のピーク値がそれぞれ特定される。

ここで、上記ステップＳ１１の処理は、速度制御部５４によって設定されるｑ軸電流目標値Ｉｑｔｇｔに予め定めた重み付け係数Ｋを乗算することによって、欠相検出用閾値Ｘ１を算出する処理である。この重み付け係数Ｋは、値１未満に設定されることによって、図５に示すように、欠相検出用閾値Ｘ１は、ｑ軸電流目標値Ｉｑｔｇｔに対応する相電流値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗのピーク値よりも低い値に設定される。

重み付け係数Ｋを値１未満に設定することによって、モータ線が欠相していなければ、仮にノイズの影響で相電流値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗのピーク値が変動しても、欠相検出用閾値Ｘ１を各ピーク値以下の値にし易くなる。本構成では、図５に示すように、欠相検出用閾値Ｘ１を相電流値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗのピーク値の６０％程度の値にするように重み付け係数Ｋを設定している。これにより、ノイズ等による波形歪みや電流検出部５１を含む様々な箇所のばらつき等の影響でピーク値が大きく変動しても、ピーク値が欠相検出用閾値Ｘ１を超えた状態となる。

つまり、各相のモータ線の欠相が生じていない場合、ピーク値が欠相検出用閾値Ｘ１を必ず超えるように構成されている。なお、ノイズの影響を十分に回避可能な範囲で欠相検出用閾値Ｘ１を適宜に変更してもよく、例えば、ピーク値の４０％〜８０％の範囲で設定したり、より好ましくは５０％〜７０％の範囲で設定してもよい。

また、ｑ軸電流目標値Ｉｑｔｇｔに重み付け係数Ｋで重み付けして欠相検出用閾値Ｘ１を設定するので、欠相検出用閾値Ｘ１の設定が容易である。また、強制始動時のｑ軸電流目標値Ｉｑｔｇｔは、モータ３０に合わせて設定されるので、異なるモータであっても、同じ重み付け係数Ｋを用いて欠相検出用閾値Ｘ１を設定できる。つまり、重み付け係数Ｋを採用することで、能力等が異なる他の圧縮機のモータでもこの欠相検知処理を適用可能である。

図４に戻り、コントローラ６０は、欠相検知の周期（本実施形態では５００ｍｓ）が経過すると（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、各相のピーク値がいずれも欠相検出用閾値Ｘ１以上であれば（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、全ての相の欠相検知カウンタを値１ずつ加算する（ステップＳ１６）。なお、強制始動開始時における欠相検知カウンタの値（初期値）は零とされる。一方、コントローラ６０は、各相のピーク値のいずれかが欠相検出用閾値Ｘ１未満であれば（ステップＳ１５：ＮＯ）、ピーク値が欠相検出用閾値Ｘ１未満の相に対応する欠相検知カウンタの値は更新しない。

強制始動の間、図４に示すステップＳ１１〜Ｓ１６の処理は繰り返し実行される。これにより、各相の欠相検知カウンタの値は、一回の強制始動時で特定される相電流値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗのピーク値がそれぞれ欠相検出用閾値Ｘ１を超えた回数を示す値となる。

図６は、欠相判定処理のフローチャートである。
図６に示すように、コントローラ６０は、各相の欠相検知カウンタの値を、モータ線の欠相判定用の閾値Ｘ２（以下、欠相判定用閾値Ｘ２と言う）と比較し、いずれかの相の欠相検知カウンタの値が欠相判定用閾値Ｘ２未満の場合（ステップＳ２１；ＹＥＳ）、次のステップＳ２２の処理に移行する。

ここで、欠相判定用閾値Ｘ２は、欠相検知カウンタの値がこの欠相判定用閾値Ｘ２未満である場合に、モータ線が欠相していると判断可能な値である。
いずれかの相の欠相検知カウンタの値が欠相判定用閾値Ｘ２未満である場合（ステップＳ２１；ＹＥＳ）、コントローラ６０は、ステップＳ２２の処理として、モータ線が欠相している旨を報知する欠相異常警報処理を行う。この欠相異常警報処理は、モータ線の欠相を示すエラーコードを表示又は通信により報知する方法、又は、モータ線の欠相を報知する報知音を放音する処理である。

一方、全ての相の欠相検知カウンタの値が欠相判定用閾値Ｘ２以上の場合（ステップＳ２１；ＮＯ）、コントローラ６０は、欠相異常警報処理を行うことなく当該処理を終了する。以上が欠相判定処理である。

ところで、始動から目標電流（ｑ軸電流目標値Ｉｑｔｇｔに相当）に達するまでの時間は、速度制御におけるゲインや設定する目標値などによっても変動する。例えば、速度制御における比例ゲインが小さいと当然傾きが小さくなるので目標電流までの到達時間は長くなる。一方、強制始動では、目標電流に到達してから目標角速度ωｔｇｔに到達するまでの時間（以下、待ち時間と言う）をある程度確保することが望まれる。
本構成では、例えば、欠相判定用閾値Ｘ２を値４にすることによって、最低限の待ち時間を確保し、その後のモータ駆動の安定性を高めている。つまり、欠相判定用閾値Ｘ２は、強制始動によって目標電流に到達した後の待ち時間を適切な範囲に調整する値に設定されている。

以上説明したように、本実施形態のモータ制御部４０（モータ制御装置）においては、電流検出部５１及びコントローラ６０が、ｕ、ｖ、ｗ相のモータ線に流れる電流値をそれぞれ検出する電流検出部として機能する。更に、コントローラ６０は、モータ３０の強制始動時に、ｕ、ｖ、ｗ相のモータ線に流れる最大電流値と、強制始動時に設定されるｑ軸電流目標値Ｉｑｔｇｔから算出した欠相検出用閾値Ｘ１とを比較し、比較結果に基づいてモータ線の欠相を検出する欠相検出部としても機能する。

ｕ、ｖ、ｗ相のモータ線に流れる最大電流値と、強制始動時に設定されるｑ軸電流目標値Ｉｑｔｇｔから算出した欠相検出用閾値Ｘ１とを比較するので、ｑ軸電流目標値Ｉｑｔｇｔと実際のｑ軸電流値Ｉｑとの偏差を予め定めた閾値と比較する場合と比べ、モータ線に流れる電流値のばらつきの影響を受けにくくなる。しかも、欠相検出用閾値Ｘ１をｑ軸電流目標値Ｉｑｔｇｔから算出するので、モータ３０で決まる最適な駆動電流に合わせて閾値を容易に設定し易くなる。これらにより、電流値のばらつきの影響を抑えてモータ線の欠相を容易に検知可能になる。

また、欠相検出用閾値Ｘ１は、ｑ軸電流目標値Ｉｑｔｇｔに予め定めた重み付け係数Ｋを乗算した値であるので、強制始動時におけるｑ軸電流指令値が異なる様々なモータの欠相検出に対応できる。また、値１未満の重み付け係数Ｋを使用するので、波形歪みや電流検出部５１を含む様々な箇所のばらつき等による最大電流値のばらつきの影響を抑えて欠相を検出できる。

また、コントローラ６０（欠相検出部）は、モータ３０の強制始動の時間内に、予め定めた複数回（欠相判定用閾値Ｘ２に相当）以上、前記最大電流値が前記欠相検出用閾値Ｘ１を下回った場合に欠相と判定するので、欠相の判定精度を向上できる。

また、電流検出部５１がモータ３０のｕ、ｖ相の電流値を検出し、コントローラ６０が、電流検出部５１が検出したｕ、ｖ相の電流値からｗ相の電流値を算出するので、ベクトル制御で直接検出する必要がないｗ相の電流値の直接検出が不要である。

また、モータ３０の強制始動の制御は、モータ３０を始動して始動用目標角速度ωｔｇｔ１（始動用目標速度に相当）まで回転上昇させる場合に、ｑ軸電流目標値Ｉｑｔｇｔの上限値Ｉｑｍａｘを設定すると共に、モータ３０の実際の現在速度に代えて、時間経過に応じて増加する予め定めた仮想現在速度ω１を、前記現在速度に設定する始動時速度制御を行い、仮想現在速度ω１と始動用目標角速度ωｔｇｔ１との差からｑ軸電流目標値Ｉｑｔｇｔを設定することによりｑ軸電流目標値Ｉｑｔｇｔの発散を抑制する制御である。このため、モータ始動時における過電流による素子へのストレスを低減しながら、始動時のモータ線の欠相を適切に検出できる。また、欠相判定に用いる欠相判定用閾値Ｘ２を、強制始動によって目標電流に到達してから目標角速度ωｔｇｔに到達するまでの待ち時間を適切な範囲に調整する値に設定するので、制御の複雑化を回避しながら待ち時間を適切に調整でき、モータ駆動の安定性を高めることができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変更実施が可能である。
例えば、上記実施形態では、ｑ軸電流目標値Ｉｑｔｇｔの上限値Ｉｑｍａｘを固定値とする場合を例示したが、この上限値Ｉｑｍａｘを可変させてもよい。例えば、圧縮機１６の出入口の差圧（冷媒回路の高圧部と低圧部の差圧を含む）を検出し、この差圧に応じて上限値Ｉｑｍａｘを増減させてもよい。この場合、圧縮機１６を運転停止直後に再起動する際、つまり、圧縮機１６の出入口圧力が均圧していないために負荷が比較的高い状況でモータ３０を始動する際に、その負荷に応じて上限値Ｉｑｍａｘを高く設定することができ、モータ始動時のトルクを増大させてモータ３０を始動させることが可能になる。なお、この上限値Ｉｑｍａｘを設定する上限値設定手段はコントローラ６０に限らず、制御装置１３であってもよい。

また、本発明を、図１に示す圧縮機１６のモータ３０を制御するモータ制御部４０、及びモータ制御部４０の欠相検出方法に適用する場合を説明したが、モータ線の欠相を検出する欠相検出装置に広く適用可能である。欠陥検出装置は、モータの駆動を行う必要はなく、モータの欠相を検出する装置であればよく、例えば、特許文献１（特許第４８０４１００号公報）に記載のような従来のモータ駆動部から各種の情報を取得し、欠相を検出する装置である。

以上のように、本発明は、モータの強制始動時に、電流値のばらつきの影響を抑えてモータ線の欠相を検知でき、且つ、検知に使用する欠相検出用閾値を、ｑ軸電流目標値を利用して容易に設定するので、強制始動を行うモータ制御装置で欠相を検出する用途に利用することができる。

１０ 空気調和装置
１１ 室外機
１２ 室内機
１３ 制御装置
１６ 圧縮機
３０ ブラシレスＤＣモータ
４０ モータ制御部（モータ制御装置）
５１ 電流検出部
５２ 三相／二相変換部
５３ 現在速度・位置推定部
５４ 速度制御部
５５ 弱め磁束制御部
５６ 電流制御部
５７ 二相／三相変換部
６０ コントローラ（電流検出部、欠相検出部）
Ｘ１ 欠相検出用閾値
Ｘ２ 欠相判定用閾値

Claims (6)

1. ｑ軸電流値とｄ軸電流値とに基づいてモータをベクトル制御するモータ制御装置において、
   前記モータのｕ、ｖ、ｗ相のモータ線に流れる電流値をそれぞれ検出する電流検出部と、
   前記モータの強制始動時に、前記ｕ、ｖ、ｗ相のモータ線に流れる最大電流値と、前記強制始動時に設定されるｑ軸電流目標値から算出した欠相検出用閾値とを比較し、比較結果に基づいて前記モータ線の欠相を検出する欠相検出部と、
   を備えることを特徴とするモータ制御装置。
2. 前記欠相検出用閾値は、前記ｑ軸電流目標値に予め定めた重み付け係数を乗算した値であることを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記欠相検出部は、前記モータの強制始動の時間内に、予め定めた複数回以上、前記最大電流値が前記欠相検出用閾値を下回った場合に欠相と判定することを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ制御装置。
4. 前記モータの強制始動の制御は、前記モータを始動して始動用目標速度まで回転上昇させる場合に、前記ｑ軸電流目標値の上限値を設定すると共に、前記モータの実際の現在速度に代えて、時間経過に応じて増加する予め定めた仮想現在速度を、前記現在速度に設定する始動時速度制御を行い、前記仮想現在速度と前記始動用目標速度との差から前記ｑ軸電流目標値を設定することにより前記ｑ軸電流目標値の発散を抑制する制御であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のモータ制御装置。
5. ｑ軸電流値とｄ軸電流値とに基づいてベクトル制御されるモータの欠相を検出する欠相検出装置において、
   前記モータのｕ、ｖ、ｗ相のモータ線に流れる電流値をそれぞれ検出する電流検出部と、
   前記モータの強制始動時に、前記ｕ、ｖ、ｗ相のモータ線に流れる最大電流値と、前記強制始動時に設定されるｑ軸電流目標値から算出した欠相検出用閾値とを比較し、比較結果に基づいて前記モータ線の欠相を検出する欠相検出部と、
   を備えることを特徴とする欠相検出装置。
6. ｑ軸電流値とｄ軸電流値とに基づいてモータをベクトル制御するモータ制御装置の欠相検出方法において、
   前記モータのｕ、ｖ、ｗ相のモータ線に流れる電流をそれぞれ検出し、
   前記モータの強制始動時に、前記ｕ、ｖ、ｗ相のモータ線に流れる最大電流値と、前記強制始動時に設定されるｑ軸電流目標値から算出した欠相検出用閾値とを比較し、比較結果に基づいて前記モータ線の欠相を検出する、
   ことを特徴とするモータ制御装置の欠相検出方法。

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