JP6580565B2 - 圧縮機駆動装置、これを備えた圧縮機及びこれらを備えた冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

本発明は、ブラシレスＤＣモータを用いた圧縮機を駆動する圧縮機駆動装置に関するものである。

従来、容量制御弁の制御装置には、冷凍サイクル回路の急激な圧力上昇を回避するために、デューティ比制御回路に入力される入力信号が、所定のデューティ比にならないように制限するものがある（例えば、特許文献１参照）。

図８に、特許文献１に記載された従来の容量制御弁の制御装置を示す。図８に示すように、この制御装置は、容量制御弁５１をデューティ比を用いて制御するパルス幅変調（ＰＷＭ）変換器５２と、パルス幅変調（ＰＷＭ）変換器５２に入力される電流を設定するための電圧を制限する入力電圧リミッタ回路５３を備える。

これにより、所定のデューティ比のパルス信号を生成するパルス幅変調（ＰＷＭ）変換器５２には、その所定のデューティ比を指示する電圧が入力電圧リミッタ回路５３によってあらかじめ制限されて入力される。このため、たとえ、圧縮機の吐出側の圧力が異常に高くなるような電圧が設定されても、容量制御弁５１には所定のデューティ比以上のデューティ比のパルス信号が入力されることはない。したがって、圧縮機の起動時に起きる可能性のある急激な圧力上昇を回避できる。

また、圧縮機の電動機に印加する電圧のスカラー値が、最大出力電圧以下となるように制限し、入力電流の高調波成分を効果的に低減するものもある（例えば、特許文献２参照）。

図９に、特許文献２に記載された従来の圧縮機駆動装置を示す。

図９に示すように、圧縮機駆動装置は、交流電源からの交流電圧を直流電圧に整流する整流手段６１と、整流手段６１が出力した直流電圧を交流電圧に変換して電動機に印加する電力変換手段６２と、電動機に流れる相電流を検出する相電流検出器６３ａ、６３ｂと、電力変換手段６２が電動機に印加する電圧を制御する制御手段６４とを備えている。

制御手段６４は、電動機に流す電流の指令値を受け取り、電流の指令値に基づいて、電動機に印加する電圧の指令値を出力する電流制御手段６５と、電動機に印加する電圧のスカラー値が、整流手段６１が出力する直流電圧により規定される最大出力電圧以下となるように制限する出力電圧制限手段６６とを備えている。

電流制御手段６５は、積分器を備えている。電流制御手段６５は、電流の指令値と、相電流検出器６３ａ、６３ｂの出力とに基づいて、積分器を用いて積分制御を含む制御演算を行って、電圧の指令値を算出する。

出力電圧制限手段６６は、電流制御手段６５より電圧の指令値を受け取り、電圧の指令値のスカラー値を算出して、スカラー値が、整流手段６１が出力する直流電圧により規定される最大出力電圧を上回っている際には電動機に印加する電圧を制限する。また、出力電圧制限手段６６は、電流制御手段６５に電圧制限量をフィードバックする。電流制御手段６５は、積分器の出力から、出力電圧制限手段６６よりフィードバックを受けた電圧制限量を減算する。

特開２００４−１９７６６３号公報 国際公開第２０１４／０１０２２５号

しかしながら、前記従来の構成では、電源に対して負荷が大きくなると、電流変化にともなうノイズに対する影響も大きくなる。このため、コイルなどのノイズ軽減の部品が必要となり、複雑な構成となるという課題がある。

また、入力電流のみを検出して制御を行う場合には、以下のような課題がある。入力電流は、電動機の回転数によって、波形の周波数が異なるため、一定時間間隔に含まれる波形の山の数が異なる。つまり、入力電流波形は、電動機の回転数によって、疎密度が異なる。このため、一定時間間隔で、入力電流を検出しても、正確な電流値を得ることは困難である。

また、検出値を補正するとしても、一定時間間隔の間、所定の周期でサンプリングした検出値を単純に平均するような補正では、正確な電流値を得ることは困難である。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、入力電圧検出部の検出値と入力電流検出部の検出値の積に着目して制御することで、圧縮機または電動機への入力電力を所定値前後で一定に制御することができる。これにより、圧縮機を停止させることなく安全に動作をさせることができる信頼性の高い圧縮機駆動装置を提供できる。

前記従来の課題を解決するために、本発明の圧縮機駆動装置は、圧縮機が備える電動機に電力を供給する電力変換回路と、前記電力変換回路を制御信号に応じて駆動する駆動回路と、前記電動機に出力される電圧を検出する電圧検出部と、前記電動機に出力される電流を検出する電流検出部と、制御部とを備え、前記制御部は、前記電圧検出部の検出値と前記電流検出部の検出値の積が所定の比較値より大きい場合、前記制御信号のデューティ比を小さくし、前記電力変換回路が前記電動機へ供給する電力を所定の電力以下とするものである。

これによって、過負荷時や、電圧変動や負荷変動などの急激な回転変動を伴う場合でも入力電力一定制御を行うことができ、圧縮機を停止させることなく安全に動作を行うことができる。

本発明の圧縮機駆動装置は、安価な電流検出手段により、過負荷時でも入力電力一定制御を行うことができる。このため、圧縮機が不必要に停止することがなく、安全に動作する。

図１は、本発明の実施の形態１における圧縮機駆動装置のブロック図である。 図２は、本発明の実施の形態１における圧縮機駆動装置の各部の信号波形と処理内容を示すタイミングチャートである。 図３は、本発明の実施の形態１における圧縮機駆動装置の入力電力一定制御に関わる一連の制御のマクロフローチャートである。 図４は、本発明の実施の形態１における圧縮機駆動装置の運転処理の制御動作を示すフローチャートである。 図５は、本発明の実施の形態１における圧縮機駆動装置の入力電力一定制御のデューティ比の設定動作を示すフローチャートである。 図６は、本発明の実施の形態１における圧縮機駆動装置を搭載した冷凍サイクル装置の構成図である。 図７は、圧縮機駆動装置が取り付けられた圧縮機の分解斜視図である。 図８は、従来の容量制御弁の制御装置を示す回路図である。 図９は、従来の電動機駆動装置及び圧縮機駆動装置の回路ブロック図である。

第１の発明は、圧縮機が備える電動機に電力を供給する電力変換回路と、前記電力変換回路を制御信号に応じて駆動する駆動回路と、前記電動機に出力される電圧を検出する電圧検出部と、前記電動機に出力される電流を検出する電流検出部と、制御部とを備え、前記制御部は、前記電圧検出部の検出値と前記電流検出部の検出値の積が所定の比較値より大きい場合、前記制御信号のデューティ比を小さくし、前記電力変換回路が前記電動機へ供給する電力を所定の電力以下とするものである。

これによって、安価な電流検出手段により、過負荷時でも圧縮機への入力電力を一定に制御できる。このため、圧縮機が不必要に停止することがなく、安全に動作する。

また、デューティ比の抑制によって、電動機の回転数を低減させるため、入力電力一定制御によって回転数が低下する前の目標回転数に、できるだけ近い回転数で、電動機を駆動できる。

また、圧縮機への入力電力を意図的に抑制することにより、圧縮機への入力電力に比例して増加する高調波成分を低減できる。このため、特に、部品を追加することなく安価に、高調波規制へ対応できる。

さらに、リアクタなどの重量部品を使用することなく、高調波規制へ対応できる。このため、圧縮機駆動装置の運搬時における衝撃、振動に対する信頼性が高まる。

第２の発明は、特に、第１の発明において、前記電圧検出部の検出値と前記電流検出部の検出値の積、または、前記比較値のいずれかを、前記電動機の回転数に応じて補正する補正部を備えたものである。

回転数に応じた補正を加えることにより、入力電流波形の疎密度を考慮した補正を行うことができる。このため、電流検出部を安価な構成、例えばシャント抵抗に流れる微小電流をオペアンプ等で増幅させる構成としても、圧縮機への入力電力を一定に制御できる。

第３の発明は、特に、第１の発明において、前記電圧検出部の検出値と前記電流検出部の検出値の積、または、前記比較値のいずれかを、前記電動機の通電角に応じて補正する補正部を備えたものである。

通電角に応じた補正を加えることにより、１２０度以上の通電角を印加する場合に、他相と通電が重なり合うことで生じる電子回路基板での損失（基板損失）を含めて、圧縮機への入力電力を一定に制御できる。

第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明において、前記電動機は、永久磁石を設けたロータと三相巻線を設けたステータとを備えたブラシレスＤＣモータであり、前記制御部は、前記電動機を三相出力電圧でＰＷＭ駆動するものである。

これによって、過負荷によるブラシレスＤＣモータに流れる電流の増加を抑制することができる。また、ＰＷＭ駆動制御では、転流制御、回転速度算出、通電角制御にロータの回転位置情報が必要であるが、この圧縮機駆動装置では、位置検出回路部が、ゼロクロス点を容易に検出できる。

このため、回転位置検出の信頼性が高まり、安定した駆動制御をおこなうことができる。これにより、動作信頼性の高いブラシレスＤＣモータを用いたＰＷＭ駆動制御が可能となる。

また、回転位置検出の信頼性が高まることにより、通電角変更によってロータ位相がずれることがなく、電動機の回転が安定する。このため、ロータ位相がずれることにより基板損失が変わった場合でも、圧縮機への入力電力を一定にすることができる。

第５の発明は、特に、第１の発明において、前記制御部は、前記電動機から逆起電圧が加わっている時間に応じて、前記制御信号の通電角を調整するものである。

制御部が、制御信号のデューティ比を調整すると、逆起電圧が加わる時間が変化する。この時間に応じて、通電角の調整を行うことで、電圧、電流の位相差を所定値内に制御できる。

このため、ＩＰＭモータを使用した場合でも、ロータ位相がずれることにより変わる負荷トルクに影響されることなく、圧縮機への入力電力を一定に制御できる。

第６の発明は、特に、第１の発明において、前記制御部は、前記電圧検出部の検出値、または、前記電流検出部の検出値を、直前の検出値との変化量が第１の閾値以下である検出値とするものである。

これによって、電圧、または、電流に瞬時の変動があった場合でも安定に動作を継続することができる。

第７の発明は、特に、第１の発明において、前記圧縮機の温度を検知する温度検知部を備え、前記制御部は、前記温度検知部の検出値が所定値より大きいと、前記デューティ比を小さくするものである。

圧縮機の温度を検出することで、圧縮機に過大な負荷がかかっていることを予測できる。

第８の発明は、特に、第１〜７のいずれか一つの発明の圧縮機駆動装置が、圧縮機の外殻に接して取り付けられた圧縮機である。

これによって、冷凍サイクル装置の有効スペースを増やすことができる。また、冷凍サイクル装置内で圧縮機駆動装置を収納する場所を選択する自由度が高まる。

第９の発明は、圧縮機と蒸発器と減圧器と放熱器とを備えた冷凍サイクル回路と、第１〜７のいずれか１つの発明の圧縮機駆動装置とを備える冷凍サイクル装置である。

第１０の発明は、第８の発明の圧縮機と蒸発器と減圧器と放熱器とを備えた冷凍サイクル回路を備える冷凍サイクル装置である。

これによって、過負荷時においても安定した継続運転が可能になるとともに、収納スペースおよび熱的な配慮をした収納場所の自由度が高くなる冷凍サイクル装置となる。

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、この実施の形態によって、この発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における圧縮機駆動装置のブロック図である。図２は本発明の実施の形態１における圧縮機駆動装置の各部の信号波形と処理内容を示すタイミングチャートである。図３は本発明の実施の形態１における圧縮機駆動装置の入力電力一定制御のマクロフローチャートである。図４は本発明の実施の形態１における圧縮機駆動装置の運転処理のフローチャートである。図５は本発明の実施の形態１における圧縮機駆動装置の入力電力一定制御のフローチャートである。

図１において、圧縮機駆動装置２４は、商用交流電源１と電動圧縮機（図示せず、以下、単に圧縮機と記す）とに接続されている。圧縮機は電動機であるブラシレスＤＣモータ２０３を備えている。圧縮機駆動装置２４は、商用交流電源１の交流電力を直流電力に変換する整流部２と、ブラシレスＤＣモータ２０３を駆動する電力変換回路であるインバータ回路部４を備えている。

さらに、圧縮機駆動装置２４は、インバータ回路部４を駆動する駆動回路であるドライブ回路５と、ブラシレスＤＣモータ２０３の端子電圧を検出する位置検出回路部６とを備えている。

また、圧縮機駆動装置２４は、温度検出部３を備えている。

圧縮機駆動装置２４は、整流部２からインバータ回路部４に供給される直流電源電圧を抵抗で分圧する分圧回路７と、電動機に流れる電流を検出するシャント抵抗８とを備えている。

インバータ回路部４を制御する制御部であるマイクロプロセッサ２３とを備えている。

マイクロプロセッサ２３は、電動機に印加された電圧を検出する電圧検出部９と、電動機に流れる電流を検出する電流検出部１０と、補正部１１と、位置検出部１２と、通電角を決定する通電角制御部１３と、通電角更新タイマ１４と、転流信号を生成する転流制御部１５と、ＰＷＭ制御部１６と、ドライブ回路５を駆動するためのドライブ制御部１７とを備えている。つまり、マイクロプロセッサ２３は、圧縮機を複数の回転数で駆動する制御手段である。

電圧検出部９は、分圧回路７で分圧された電圧を検出することで、電動機に印加された電圧を検出する。つまり、電圧検出部９は、圧縮機の電動機（駆動素子）の直流電源の入力を取得する電圧検出手段である。

電流検出部１０は、シャント抵抗８で生じる電圧をオペアンプで増幅することで、電動機に流れる電流を検出する。つまり、電流検出部１０は、圧縮機に流れる電流値を検出する電流検出手段である。

温度検出部３は、圧縮機の温度を、直接または間接的に検出する。圧縮機の温度を直接検出するために、例えば、温度検出部３を圧縮機の外殻に接触させてもよい。

補正部１１は、電圧検出部９により検出された電圧値と電流検出部１０により検出された電流値の積（入力電力値）を算出する。そして、その入力電力値が後述する比較値を超えた場合、補正部１１は、圧縮機への入力電力がその入力電力値と略等しくなるデューティ比（通電率）に抑制することを、デューティ設定部２２に指示する。

また、補正部１１は、温度検出部３の検出値に応じて、デューティ比に抑制することを、デューティ設定部２２に指示する。

また、補正部１１は、デューティ比によって変化する逆起電圧の幅に比例した通電角となるように、通電角制御部１３に指示する。

位置検出部１２は、位置検出回路部６からの出力信号に対してブラシレスＤＣモータ２０３の磁極位置を検出する位置検出判定部１８と、磁極位置検出のサンプリング開始を決定する位置検出待機部１９とを備えている。

さらに、マイクロプロセッサ２３は、位置検出判定部１８からの出力に対して回転速度を算出する回転速度検出部２０と、デューティ設定部２２と、キャリア出力部２１とを備えている。

ブラシレスＤＣモータ２０３は、６極の突極集中巻モータである。ブラシレスＤＣモータ２０３は、３相巻線のステータ２０３ａとロータ２０３ｂとを備えている。

ステータ２０３ａは、６極９スロットの構造である。ステータ２０３ａは、各相のステータ巻線２０３ｕ、ステータ巻線２０３ｖ、ステータ巻線２０３ｗを備えている。

ロータ２０３ｂは、内部に永久磁石２０３α、永久磁石２０３β、永久磁石２０３γ、永久磁石２０３δ、永久磁石２０３ε、永久磁石２０３ζを備えている。ロータ２０３ｂは、リラクタンストルクを発生する磁石が埋込れている。

インバータ回路部４は、６つの三相ブリッジ接続されたスイッチングトランジスタＴｒｕ、Ｔｒｘ、Ｔｒｖ、Ｔｒｙ、Ｔｒｗ、Ｔｒｚと、それぞれに並列に接続された環流ダイオードＤｕ、Ｄｘ、Ｄｖ、Ｄｙ、Ｄｗ、Ｄｚを備えている。

位置検出回路部６は、コンパレータ（図示せず）などから構成されている。位置検出回路部６は、ブラシレスＤＣモータ２０３の誘起電圧に基づく端子電圧信号と基準電圧とを、コンパレータにより比較して位置検出信号を得ている。

位置検出待機部１９は、位置検出回路部６の出力信号からスパイク電圧信号を分離し、位置検出信号のみを抽出するために、ウェイト時間を設定する。

位置検出判定部１８は、位置検出回路部６の出力信号からロータ２０３ｂの位置信号を得て、位置検出信号を生成する。

通電角制御部１３は、位置検出判定部１８で得た位置検出情報に基づいて、転流制御部１５で用いられる通電角を制御する。通電角更新タイマ１４は、通電角制御部１３による通電角の更新周期を設定する。

通電角制御部１３は、補正部１１の指示によって、通電角を、電動機が逆起電圧を発生する時間に比例した通電角に調整する。

転流制御部１５は、位置検出判定部１８の位置信号と通電角制御部１３の通電角により、転流のタイミングを計算する。そして、転流制御部１５は、スイッチングトランジスタＴｒｕ、Ｔｒｘ、Ｔｒｖ、Ｔｒｙ、Ｔｒｗ、Ｔｒｚの転流信号を生成する。

回転速度検出部２０は、位置検出判定部１８からの位置信号を一定期間カウントしたり、パルス間隔を測定したりする。これにより、ブラシレスＤＣモータ２０３の回転速度を算出する。

デューティ設定部２２は、回転速度検出部２０から得られた回転速度と、指令回転速度との偏差からデューティ比の加減演算を行い、デューティ比をＰＷＭ制御部１６へ出力する。

デューティ設定部２２は、回転速度指令に対し、実回転速度が低いとデューティ比を大きくし、逆に実回転速度が高いとデューティ比を小さくする。

デューティ設定部２２は、補正部１１からの指示があれば、デューティ比を、現在のデューティ比以下のデューティ比とする。

キャリア出力部２１では、スイッチングトランジスタＴｒｕ、Ｔｒｘ、Ｔｒｖ、Ｔｒｙ、Ｔｒｗ、Ｔｒｚをスイッチングするキャリア周波数を設定する。本実施の形態では、キャリア周波数は、３ｋＨｚから１０ｋＨｚの間で設定している。

ＰＷＭ制御部１６では、デューティ設定部２２が設定したデューティ比と、キャリア出力部２１が設定したキャリア周波数から、ＰＷＭ変調信号を出力する。

ドライブ制御部１７は、転流信号とＰＷＭ変調信号と通電角、および進角を合成し、スイッチングトランジスタＴｒｕ、Ｔｒｘ、Ｔｒｖ、Ｔｒｙ、Ｔｒｗ、ＴｒｚをＯＮ／ＯＦＦするドライブ信号（制御信号）を生成する。そして、ドライブ制御部１７は、そのドライブ信号をドライブ回路５へ出力する。

ドライブ回路５では、ドライブ信号に基づき、スイッチングトランジスタＴｒｕ、Ｔｒｘ、Ｔｒｖ、Ｔｒｙ、Ｔｒｗ、ＴｒｚのＯＮ／ＯＦＦスイッチングを行い、ブラシレスＤＣモータ２０３を駆動する。

以上のように構成された圧縮機駆動装置について、以下その動作、作用を説明する。

図２を参照して圧縮機駆動装置２４の各種波形について説明する。圧縮機駆動装置２４は、通電角を１５０度とし、進角１５度でブラシレスＤＣモータ２０３を制御している。

通電角制御部１３は、最大値を１５０度、最小値を１２０度に設定している。

図２に示すように、ブラシレスＤＣモータ２０３のＵ相，Ｖ相，Ｗ相の端子電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗの位相は１２０度ずつずれた状態で変化する。ここでインバータ回路部４によるステータ巻線２０３Ｕ，２０３Ｖ，２０３Ｗへの供給電圧を供給電圧Ｖｕａ，Ｖｖａ，Ｖｗａとする。

また、ステータ巻線２０３Ｕ，２０３Ｖ，２０３Ｗに発生する誘起電圧を誘起電圧Ｖｕｂ，Ｖｖｂ，Ｖｗｂとする。そして、転流切り換え時にインバータ回路部４の還流ダイオードＤｕ，Ｄｘ，Ｄｖ，Ｄｙ，Ｄｗ，Ｄｚの内のいずれかが導通することにより生じるパルス状のスパイク電圧をスパイク電圧Ｖｕｃ，Ｖｖｃ，Ｖｗｃとする。

このとき、端子電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗは、供給電圧Ｖｕａ，Ｖｖａ，Ｖｗａと、誘起電圧Ｖｕｂ，Ｖｖｂ，Ｖｗｂと、スパイク電圧Ｖｕｃ，Ｖｖｃ，Ｖｗｃとの合成波形となる。

コンパレータ出力信号ＰＳｕ，ＰＳｖ，ＰＳｗは、端子電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗと直流電源電圧の１／２の電圧である仮想中性点電圧ＶＮとを比較して決定される。

また、スパイク電圧Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃは、位置検出部１２がウェイト時間を備えることで、無視される。このため、コンパレータ出力信号ＰＳｕ、ＰＳｖ、ＰＳｗは、誘起電圧Ｖｕｂ，Ｖｖｂ，Ｖｗｂの正および負ならびに位相を示している。

ここで、直流電源電圧が急激に下降すると、ブラシレスＤＣモータ２０３の実回転速度は直流電源電圧の変化率に比例して低下する。

また、誘起電圧が仮想中性点電圧ＶＮと交わるクロスポイントであるゼロクロス点は、通電区間に含まれ、検出が難しくなる。

一方、直流電源電圧が急激に上昇すると、ブラシレスＤＣモータ２０３の実回転速度は急激に上昇する。そして、ゼロクロス点は、スパイク電圧に含まれ、検出が難しくなる。

いずれの場合でも、ロータの磁極位置の誤検知を招き、脱調が生じる恐れがある。このため、ブラシレスＤＣモータ２０３を良好に駆動制御できなくなる可能性がある。

転流制御部１５は、マイクロプロセッサ２３の位置検出待機部１９が、タイマのカウント動作を開始し、転流時間が経過するまで待機する。転流時間が経過した後は、ドライブ回路５へのドライブ信号を出力し、転流動作を行なう。

転流動作を行なった際、インバータ回路部４のスイッチングトランジスタＴｒｕ、Ｔｒｘ、Ｔｒｖ、Ｔｒｙ、Ｔｒｗ、Ｔｒｚのうちのいずれかの状態が、ＯＮからＯＦＦへの切り換わった直後から、直前に導通していたステータ巻線２０３ｕ、ステータ巻線２０３ｖ、ステータ巻線２０３ｗに蓄えられたエネルギーが、還流ダイオードＤｕ、Ｄｘ、Ｄｖ、Ｄｙ、Ｄｗ、Ｄｚのうちのいずれかの導通によって放出されるまでの期間に、パルス状のスパイク電圧Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃが発生する。

位置検出部１２は、このスパイク電圧Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｖｗを無視した後、誘起電圧Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂが、仮想中性点電圧ＶＮを通過するクロスポイントにより、磁極位置の位置検出を行なう。

補正部１１は、電圧検出部９の検出値と電流検出部１０の検出値の積である入力電力値と比較する比較値に、回転数と通電角に応じて、更に補正を加える。そして、入力電力値がその比較値を超えた場合、補正部１１は、圧縮機への入力電力が所定値と略等しくなるデューティ比に抑制することを、デューティ設定部２２に指示する。このように、電動機の基本回転数を増減することにより、圧縮機への入力電力を所定値と略等しい一定値に制御できる（以下、本制御を入力電力一定制御と呼ぶ）。このため、圧縮機は停止することなく動作をおこなうことができる。

また、デューティ設定部２２が、デューティ比を調整すると、逆起電圧が加わる時間が変化する。この逆起電圧が加わる時間に比例して、通電角を調整することにより、電圧と電流位相を所定値内に保つように制御することができる。このため、圧縮機を停止させることなく安全に駆動させることができる。

電圧検出部９は、抵抗で安価に構成された抵抗分圧を入力として、インバータ回路部４に供給される直流電源電圧の電圧を検出する。電流検出部１０は、低抵抗で安価なシャント抵抗８で検出した電圧をオペアンプで増幅させた電圧を入力として、圧縮機に流れる電流を検出する。

以下、入力電力一定制御の詳細について、フローチャートを用いて説明する。

入力電力一定制御は、過負荷時や、電圧変動や負荷変動などに起因する急激な電流変化、電圧変化に追従した駆動制御によって発生する、圧縮機の停止を防ぐものである。入力電力一定制御では、入力電力値があらかじめ定めた設定値に回転数や通電角の補正を加えた比較値を超えた場合に、デューティ比を変えて、圧縮機への入力電力を一定に制御する。

または、回転数や通電角の補正を加えた入力電力値が、あらかじめ定めた設定値に比較値を超えた場合に、デューティ比を変えて、圧縮機への入力電力を一定に制御する。

図３は本発明の実施の形態１における圧縮機駆動置の入力電力一定制御の制御マクロフローチャートである。

図３において、まず、運転処理（ステップ１００）では、入力電力値の算出処理と入力電力一定制御の開始または解除の判定をおこなう。次に、入力電力一定制御（ステップ２００）では、入力電力一定制御をおこなうために、入力電力値と比較値の比較結果に応じて回転数を増減するためのデューティ比の設定をおこなう。さらに、出力不足などの制御性能の面を考慮すると、通電角設定（ステップ３００）をおこなうことが望ましい。

図４は本発明の実施の形態１における圧縮機駆動装置の運転処理の制御動作を示すフローチャートである。図５は本発明の実施の形態１における圧縮機駆動装置の入力電力一定制御のデューティ比の設定動作を示すフローチャートである。

図４は、図３に示した運転処理（ステップ１００）の詳細であり、図５は、図３に示した入力電力一定制御（ステップ２００）の詳細である。

図４に示す運転処理について、説明する。運転処理では、まず、入力電力一定制御において、入力電力値と比較するための比較値を回転数や、通電角に応じて、補正する（ステップ１０１）。

まず、回転数に応じた比較値の補正について説明する。例えば、現在の回転数が高速回転の場合には、「比較値＝設定値」とする。現在の回転数が低速の場合には、「比較値＝設定値＋回転数補正」とする。つまり、回転数が低いほど、比較値を大きくする補正を行う。

この回転数に応じた補正は、電流入力の検出を回転数毎の電気角に応じて行う場合は特に必要はない。しかし、一定の時間間隔で電流入力の検出を行う場合には、必要となる。

電動機が低速回転である程、電流波形の周期が遅くなるため、一定時間間隔に含まれる波形の山の数は疎となり、検出値は小さめに検出される。逆に、高速回転の場合は電流波形の周期が早くなるため、一定時間間隔に含まれる波形の山の数は密となり、検出値は大きめに検出される。

このように、圧縮機への入力電力が同じ状態も、入力電力の検出方法によっては、回転数により検出値に違いが生じる。このため、回転数による補正を加えることにより、これらの齟齬を是正する。

次に、通電角に応じた比較値の補正について説明する。通電角が１２０度より大きい場合には、通電が他相と相互に重なり合うことで基板損失が生じる。しかし、ブラシレスＤＣモータ２０３に流れる電圧と、電流には、基板損失による入力電力の損失は現れない。従って、入力電力を一定とするためには、基板損失を含めた考慮を行なう必要がある。

このため、通電角が１２０度より大きい場合には、予め想定した基板損失を補正値として設定し、その補正値を比較値から減じることで、通電角が１２０度以下の場合の比較値より若干小さめの値に補正する。つまり、「比較値＝設定値−補正値」とする。

さらに、共振帯域に応じた回転数の補正について説明する。例えば、目標回転数が共振帯域にかからない場合には、「比較値＝設定値」とする。目標回転数が共振帯域にかかる場合には「比較値＝設定値−回転数補正」とする。

つまり、圧縮機への入力電力を一定とする為に、回転数を下げていく回転数領域内に共振帯域が存在する場合には、共振帯域を避けるように回転数の目標値（目標回転数）を下げる。共振帯上限まで目標回転数が下げられた場合には、共振帯域を避けて、目標回転数を共振帯下限値とする。

これにより、回転数が共振帯域に入ることを回避することができる。さらに、比較値に補正値を加えることで、通常時よりも、入力電力一定制御が解除されにくくする。

このように、入力電力一定制御が解除されにくくする補正を行う理由について説明する。通常時と同じ比較値とし、共振帯域を避けて回転数を下げた場合には、目標回転数は、通常時の圧縮機への入力電力を一定とする目標回転数よりも共振帯域にかかる回転数分だけ余分に減少する。このため、すぐに入力電力一定制御が解除されてしまうことがある。もし、この状態で入力電力一定制御が解除されると、再度、共振帯域を超えるように回転数を上昇させる。

しかし、元々、共振帯域の上限では入力電力値が比較値を超えてしまうために、入力電力一定制御に入っていたので、再び、共振帯域の上限で入力電力値が比較値を超え、入力電力一定制御に入る。その後、共振帯領域を避けて、目標回転数を減少させる制御に入る。このため、最悪の場合には、回転数が共振帯域上の行き来を繰り返すことが発生してしまう。これを防止するために、入力電力一定制御が解除されにくくする補正を行う。

つまり、目標回転数が共振帯域にかかる場合の比較値は、目標回転数が共振帯域を以下となる場合の比較値より小さくなるようにする。

例えば、圧縮機への入力電力を２００Ｗ±１０Ｗで一定に制御する場合について説明する。目標回転数が共振帯域にかからない場合には、入力電力一定制御の解除条件は、圧縮機への入力電力が１９０Ｗ以下となれば解除するものとすればよい。一方、目標回転数が共振帯域にかかる場合には、共振帯域の上限では２００Ｗ未満で動作できるように共振帯域の下限で解除条件を設定する必要がある。そこで、例えば、入力電力一定制御の解除条件を、圧縮機への入力電力が１７０Ｗ以下となれば解除するものとする。

これらの設定はあらかじめ設定された値を使用する方法でも、現在の回転数での圧縮機への入力電力に対して値を設定する方法でもよく、その手段を問うものではない。

以上のように、目標回転数が共振帯域にかかる場合は、入力電力一定制御の比較値を、通常時の入力電力一定制御の比較値から補正値を減じた値とする。これにより、共振帯域を複数回行き来することなく、共振帯領域の回転数を避けた上で運転を停止することなく、圧縮機への入力電力を一定に制御できる。

図４のフローチャートに戻り説明を続ける。ステップ１０１の処理後は、ステップ１０２に移行し、入力電力値の算出をおこなう。電圧検出部９が検出する電圧値の一定時間間隔（例えば、１秒）の平均値と、電流検出部１０が検出する電流値の一定時間間隔（例えば、１秒）の平均値の積（例えば、１秒の平均電圧値×１秒の平均電流値）の算出をおこなう（ステップ１０２）。

ここで、入力電圧と入力電流を、一定時間間隔の平均値として使用する目的について説明する。目的の１つは、目標回転数と現在の回転数を比較しながら圧縮機の回転数を目標値に近づけて行く過程において、多少の電圧変動や、電流変動などで、フィードバック制御を乱すことなく現在の状態を補正することである。多少の電圧変動、電流変動などを外乱（雑音）として取り込むことにより、多少の電圧変動や、電流変動があっても、安定した制御ができる。

さらに、もう１つの目的は、圧縮機が行う圧縮工程と吐出工程とで、その区間あたりに必要なトルク量が異なることによる回転数の変動の影響を受けることなく、安定した制御を行うことである。

また、電圧検出部９が検出する電圧値と電流検出部１０が検出する電流値の積に、ステップ１０１で行う補正とは異なる、別の補正をおこなってもよい。

この補正の目的について説明する。電圧と電流の変動要因の観点で見ると、電圧は商用交流電源１の供給電圧の変動、または、電源線路インピーダンスの影響による変動する要因を有している。また、電流は冷凍サイクルにおける負荷状態に起因して変動する要因を有している。

このように、電圧と電流は、それぞれ異なった変動要因を有している。そこで、回転数制御システム全体を外乱に対して安定な制御をおこなうために、二つの外乱を検出して補正するようにする。これにより、電圧や電流に影響する変動要因が極力、取り除ける。また、圧縮機の圧縮工程と吐出工程とのそれぞれの区間あたりに必要なトルク量を算出するための１回転数あたりの回転むらを検出するのに十分な、精度の高い回転数制御を実現できる。なお、補正の値そのものは、例えば電流検出などにおいては、検出方式あるいはバラツキなどが含まれるため、設計的な事項となる。

ここで、平均化する間隔（上述の場合は、１秒）は、安定度に応じて設定するものである。例えば定常の電圧変動に対する要因が少なく、かつ著しい電圧変動が発生した時に反応させたい場合には、電圧値の平均時間を短く設定する必要があるので、１００ミリ秒としてもよい。つまり、平均化する時間は、それぞれの変動要因に対するフィルタをかけたい時間と、定常時に俊敏に反応させたい時間に応じて設定すればよい。

また、本実施の形態の平均には、時間毎の即値のサンプリングに対して平均化する場合、ノイズ処理として最大値、最小値を減算して平均化する場合、平均値で決められた時間に対してさらに時間を区切り、各々の平均値を求めて更に段階的に平均化する移動平均とする場合を含む。

さらに本実施の形態の平均には、現在の値に、制限された更新値を加減算する算出方式を用いる場合も含む。この算出方式は、例えば、現在値が２０で、入力値が４０であった場合、現在値に対する更新値を±１と制限し、２０から一気に４０とはしないで、２１、２２と段階的に変化させていく算出方式である。

つまり、本実施の形態の平均値は、単純な平均値のみを示しているのではなく、平均値に対して加えられるノイズの除去などの処理を含めたものである。

また、ステップ１０２で、入力電力値の算出に用いる電圧値、または、電流値の一定時間間隔の平均値を、以下に説明する代表値としてもよい。代表値とは、平均化に用いた一定時間間隔より長い一定時間（本明細書では安定時間と称する）内に含まれる複数の平均値のうち、直前の平均値との変化量が第１の閾値以下である平均値である。ここで、第１の閾値は、圧縮機への入力が許容される最大の入力電力量の約１０％の電力量に設定することが望ましい。

このように安定時間内の代表値を採用する理由について説明する。圧縮機を起動すると、回転数は数秒で目標回転数まで到達する。しかし、冷凍サイクル回路の圧力は、圧縮機の回転数のように急激には変化せず、徐々に変動しながら変化する。

また、冷蔵庫等の場合では、圧縮機の吸入圧力は、圧縮機の起動前の平衡した圧力から、徐々に低下していく。このため、圧縮機の起動直後は、吸入圧力が高く、圧縮機への負荷が非常に大きいが、その後、吸入圧力の低下にともない、負荷も軽くなる。

このような圧力の変動によって、圧縮機への負荷が変わると、電圧値や電流値も変化する。圧力の変動による電圧値や電流値の変化は、圧力が安定している場合の電圧値や電流値の変化とは、分けて考える必要がある。つまり、圧力の変動によって激しく変化している電圧値や電流値から算出した入力電力を用いて、デューティ比を変更すると、回転数の増減が激しくなりすぎる虞がある。

そこで、直前の平均値との変化量が第１の閾値以下である平均値を採用することで、不必要な回転数の変化がなくなり、圧縮機を安定して運転できる。

つまり、平均化に用いた一定時間間隔は、圧縮機の運転が安定した状態での外乱による影響を除くために設けた時間である。一方、安定時間は、起動時等で圧力条件や、環境要因により負荷が変わることがあらかじめ想定できる場合に、それらの影響を除くために設けた時間である。

なお、以上の説明のように、圧縮機起動後の経過時間が、安定時間に含まれる場合には、入力電力値の算出に用いる電圧値、または、電流値の一定時間間隔の平均値を、直前の平均値との変化量が第１の閾値以下である平均値とすることが望ましい。しかし、これに限ることなく、常に、入力電力値の算出に用いる電圧値、または、電流値の一定時間間隔の平均値を、直前の平均値との変化量が第１の閾値以下である平均値として採用してもよい。

図４のフローチャートに戻り説明を続ける。ステップ１０２の処理後は、ステップ１０３に移行し、現在の運転状態が入力電力一定制御中であるか否かを判定する。入力電力一定制御中であれば、次のステップ１０４に移行する。

ステップ１０４では、機器側条件の変化の有無により、入力電力一定制御を解除するかどうかを判断する。

この機器側条件の変化に該当するものとしては、例えば、冷蔵庫が必要とする電力が低くなった場合や、冷蔵庫側からの指示目標回転数が現在の入力電力一定制御で抑制している回転数よりも低い状態となった場合がある。

冷蔵庫が必要とする電力が低くなった場合は、圧縮機への入力電力が、制限したかった値未満となった場合である。このため、デューティ比の減算、つまり、回転数の制限は、必要なくなるので、入力電力一定制御を解除しても問題はない。

また、冷蔵庫側からの指示目標回転数が、現在の入力電力一定制御で抑制している回転数よりも低い状態となった場合は、冷蔵庫側の指示目標回転数を優先するため、入力電力一定制御の回転数よりも低い指示目標回転数で制御される。このため、入力電力一定制御を行う必要がなく、入力電力一定制御を解除しても問題はない。

これらの機器側条件の変化に該当した場合には、入力電力一定制御の解除を行う（ステップ１０５）。

このときの解除条件は、冷蔵庫のが必要とする電力が低くなった場合であれば、「入力電力値＜比較値―ヒステリシス」とするのが望ましい。また、冷蔵庫側からの指示目標回転数が変わった場合であれば、「回転数＜目標回転数（−回転数変動許容回転数）」とするのが望ましい。このように解除に対して所定のヒステリシスを設けることにより、入力電力一定制御の入／切（開始と解除）を繰り返さない値を閾値として使用できる。このため、特に、負荷状態に変動が起こりやすい場合や、圧縮機の気筒容積により回転数に対して部分的に変動を要する場合でも、安定した制御を行うことができる。

もし、機器側条件の変化に該当しなければ、入力電力一定制御を継続するため、図３のステップ２００へ移行する。

次に、ステップ１０３において、現在の運転状態が入力電力一定制御中でない場合、つまり、通常の回転数制御を行っている場合は、ステップ１０１で算出した比較値と、ステップ１０２で算出した入力電力値を比較する（ステップ１０６）。

入力電力値が比較値より大きい（入力電力値＞比較値）場合には、入力電力値を抑制するための条件を満たしたと判断して、入力電力一定制御へ移行する（ステップ１０７）。

入力電力値が比較値以下（入力電力値≦比較値）の場合には、温度検出部３の検出値を所定温度（例えば、９０℃）と比較する（ステップ１０８）。

温度検出部３の検出値を所定温度より大きければ、圧縮機の負荷が高く、圧縮機への入力電力が増大する可能性が高いと判断して、入力電力一定制御へ移行する（ステップ１０７）。温度検出部３の検出値を所定温度以下であれば、通常制御を継続して行うため、図３のステップ２００へ移行する。

次に、図５の入力電力一定制御について説明する。まず、圧縮機の実際の回転数である実回転数と目標回転数とを比較する（ステップ２０１）。

実回転数が目標回転数より大きい（実回転数＞目標回転数）場合は、例えば、図４でのステップ１０４の説明で、機器側条件の変化に該当する例として挙げた場合、つまり、冷蔵庫側からの指示目標回転数が現在の入力電力一定制御で抑制している回転数よりも低い状態となった場合である。この場合は、圧縮機への入力電力を一定に制御するのではなく、ただ単に目標回転数に向けて減速制御を行えばよい。このため、ステップ２０４では、通常制御として、デューティ比を減算して、実回転数を目標回転数に向けて減速させる減速処理を行う。

実回転数が目標回転数以下（実回転数≦目標回転数）の場合は、ステップ２０２へ移行する。ステップ２０２では、現在の運転状態が入力電力一定制御中であるか否かを判定する。

現在の運転状態が、入力電力一定制御中でなければ、ステップ２０４に移行する。この状態は、実回転数が目標回転数以下、つまり、実回転数と目標回転数が等しく何もしなくてもよい状態であるか、または、実回転数が目標回転数に達しておらず、加速させる必要がある状態のいずれかである。このため、ステップ２０４では、通常制御として、定常処理（出力維持）を行うか、または、デューティ比を増加させて目標回転数に向けて加速させる加速処理を行う。

ステップ２０２で、現在の運転状態が入力電力一定制御中であれば、ステップ２０３へ移行する。

ステップ２０３では、入力電力値が、比較値と比べて所定の値αより大きいか否かを判定する。所定の値αは比較値の１％程度に設定される値である。例えば、比較値が２００Ｗであれば、所定の値αは２Ｗとする。入力電力値と比較値の差が所定の値α以下である場合には、ステップ２０５に移行する。ステップ２０５では、デューティ比の更新を行わずに、出力を維持する。

圧縮機への入力電力は、定常運転時であっても、多少変動する可能性がある。その多少の変動によって、デューティ比を変更してしまうと、制御の安定性を損ねてしまう。そこで、ステップ２０３、ステップ２０５では、入力電力値の変動が所定の値α未満であれば、デューティ比を更新しないことで、制御が不安定となることを防止している。

ステップ２０３で、入力電力値が、比較値と比べて所定の値αより大きい場合には、ステップ２０６に移行する。ステップ２０６では、入力電力値が、比較値と比べて所定の値βより大きいか否かを判定する。所定の値βは、所定の値αより大きい値であり、比較値の５％程度に設定される値である。例えば、比較値が２００Ｗであれば、所定の値βは１０Ｗとする。所定の値βは、入力電力一定制御の許容値の上限でもある。

入力電力値が比較値と比べて所定の値αより大きく（入力電力値＞比較値＋α）、かつ、所定の値βより大きい（入力電力値＞比較値＋β）場合には、ステップ２０８に移行する。この場合は、入力電力値が入力電力一定制御の許容値より大きい状態である。このため、ステップ２０８では、デューティ比の減算値を大きくして回転数の減速を早め、入力電力値が比較値に比べて所定の値β未満となるようにする。

一方、入力電力値と比較値の差が所定の値β以下（入力電力値≦比較値＋β）である場合には、ステップ２０７に移行する。この場合は、入力電力値が入力電力一定制御の許容値内である状態である。このため、デューティ比の減算値を小さくして、回転数の減速を行い、入力電力値が比較値に比べて所定の値α未満となるように制御する。

このように、入力電力値と比較値の差が小さければ、デューティ比の減算量を小さくすることで、徐々に入力が許容値内に収束する。このため、急激な電流変化を伴わない回転数制御が可能である。

これによって、大きな電流変化にともなう自発的な負荷変動やノイズ発生を抑制できる。

なお、本実施の形態では、入力電力値が比較値に比べて所定の値αを超えた場合と、所定の値αを超えた場合との２つの段階で、デューティ比を小さくする割合を異ならせるものとしている。しかし、冷蔵庫のシステム状態や圧縮機の環境により、回転数の加減速や負荷による圧縮機への入力電力の変動が大きい場合には、多段階でデューティ比を小さくする割合を異ならせてもよい。これによれば、さらに安定した入力電力一定制御を行うことができる。

次に、図３に示した通電角設定（ステップ３００）について説明する。ブラシレスＤＣモータの回転数制御をおこなうには、ロータの磁極位置を検出する必要がある。このため、位置検出回路部６は、インダクタンス成分を有するロータ巻き線に発生する誘起電圧を利用して、位置検出信号を生成している。通電角制御部１３は、その位置検出信号に応じて通電角を変更して、広角制御（通電角１５０度）を行う。

しかし、過負荷状態によって負荷電流が増大し、ブラシレスＤＣモータに供給する電圧波形が歪むと、通電を切替るタイミングで発生する逆起電圧は、交流電圧に埋もれてしまう。このため、位置検出回路部６が、ゼロクロス点を検出できない場合がある。

ＰＷＭ制御では、位置検出信号をもとに転流制御、回転速度算出、通電角制御をおこなっている。このため、位置検出信号は、ＰＷＭ制御をおこなうためには重要な要素であり、この動作信頼性が全体システムの動作信頼性に影響を与えることになる。

逆起電圧の発生タイミングは、通電を切替えたタイミング、つまり電圧位相のタイミングである。また、その後、逆起電圧がゼロになるタイミングは、電流位相がゼロになるタイミングである。

このため、この逆起電圧から電圧、電流位相の関係が判るので、ロータの回転位置を推定することができる。逆起電圧に誘起電圧が埋もれないように制御することは、電圧、電流位相を一定に保つように制御することと同様である。つまり、ロータの回転位置検知が可能である限り、安定した制御を行っていると判断できる。

逆起電圧が加わっている時間（逆起電圧の幅と呼ぶ）は、負荷が同じであれば、回転数あたりの電気角との時間軸では同値である。言い換えると、回転数の増加により電圧幅は小さくなる。このため、補正部１１は、逆起電圧の幅が誘起電圧の検出に支障が出ないように、通電角を設定する。これにより、電圧位相と電流位相とが一定に保つことができる。

以上のように、本実施の形態では、検出値を平均化していることと、平均電流値と平均電圧値の積である入力電力値と比較値により、デューティ比を抑制した制御による入力電力一定制御を行うことにより、過負荷時であっても一定入力電力値で安定した回転数制御を行うことができる。

また、複数の平均化した検出値のうち、直前の値との変化量が所定の変化量以下である値であるを、検出値として採用することで、負荷の急激な変化による検出値の変化を除くことができ、安定した回転数制御を行うことができる。

また、逆起電圧の幅を位置検知可能な状態で通電角制御することにより、入力電力一定制御中であっても、電圧、電流位相の関係が一定の関係を保っていることからロータの回転位置が適正に制御される。このため、位置信号検出の検出信頼性が高まり、過負荷に対する信頼性の高い回転数制御と細かい回転数制御をおこなうことができる。

また、回路内ノイズも低減されるため、位置検出部１２の誤動作リスクも低減されて安定な回転数制御をおこなうことができる。

図６は、圧縮機駆動装置を搭載した冷蔵庫の概略構成図である。図７は、圧縮機駆動装置が取り付けられた圧縮機の分解斜視図である。

図６において、冷蔵庫３１は、圧縮機駆動装置２４が駆動する圧縮機３２、圧縮機３２が圧縮した高温高圧の気体冷媒を放熱させる放熱器３３、放熱後の冷媒を減圧する減圧器（図示せず）、減圧後の冷媒を蒸発させ庫内を冷却する蒸発器３４を備えた冷凍サイクル回路を備えている。冷凍サイクル回路は、さらに冷媒を蒸発させる第２の蒸発器３５を備えていてもよい。圧縮機３２と圧縮機駆動装置２４は隣接して設けられている。

望ましくは、図７に示すように、圧縮機駆動装置２４は、圧縮機３２の外殻３２ａに接して、取り付けられている。

圧縮機駆動装置２４は、インバータ回路部４を構成する半導体素子、マイクロプロセッサ２３、温度検出部３を構成するサーミスタなどが実装されたプリント基板４０と、プリント基板４０を収納し圧縮機３２に直接取り付ける取り付け脚（図示せず）を持った収納ボックス４１と、収納ボックス４１の開口部を閉口する蓋４２を備える。蓋４２は、熱伝導の良い金属材料によって形成され、ビス４３によって収納ボックス４１に固定される。

圧縮機３２は、電動機や圧縮機構を内部に収納した外殻３２ａと、外殻３２ａに溶接されたブラケット４４を備えている。圧縮機駆動装置２４は、取り付け脚（図示せず）を介してブラケット４４に取り付けられている。ブラケット４４内には、圧縮機駆動装置２４から配線でつながれたオーバーロードプロテクター４５と圧縮機３２の電動機へ電力を供給するクラスター接続子４６を備えている。

圧縮機駆動装置２４が動作すると、電動機に電力が供給され、電動機が回転する。それによって圧縮機３２は運転され、冷媒を圧縮する。そのとき、圧縮機３２は、損失として熱を発生する。その熱はブラケット４４を介して、収納ボックス４１、プリント基板４０、プリント基板４０上の温度検出部３に伝わる。

圧縮機３２から伝わる熱は、圧縮機３２の負荷が大きいほど大きくなる。このため、温度検出部３は、圧縮機３２の負荷も間接的に検出できる。

このため、図４のステップ１０８で説明したように、温度検出部３の検出値が高ければ、圧縮機３２の負荷が大きいと判断し、デューティ比を小さくし、圧縮機への入力電力を一定に制御できる。これにより、過負荷時であっても安定した制御を行える。

圧縮機駆動装置２４は、入力電力一定制御をおこなうことにより、急激な電流変化がともなわないため、リアクタなどの重量部品を使用する必要がない。このため、圧縮機３２からの熱によるリアクタの特性変化による高調波成分の変動がない。また、圧縮機３２の振動による信頼性の低下がない。また、冷凍サイクル装置に組込む際のスペースが小さくなる。

なお、本実施の形態では、冷凍サイクル装置として、冷蔵庫について説明したが、その他の冷凍サイクル装置、例えば、自動販売機等でもよい。

以上のように、本発明にかかる圧縮機駆動装置は、安価なシャント抵抗で構成できる電流検出部と、安価な分圧回路で構成できる電圧検出部と、補正部とにより、過負荷時でも安定した入力電力一定制御を行うことができる。このため、圧縮機を停止させることなく安全に動作を継続することができる。これにより、急激な電源電圧変動あるいは過負荷状態の影響が考えられるエアーコンディショナー、冷蔵庫、洗濯機等の家庭用電気機器や、電気自動車等の用途にも適用できる。また電源電圧変動の多い地域で用いられる電気機器に特に有用である。

１ 商用交流電源
２ 整流部
３ 温度検出部
４ インバータ回路部
５ ドライブ回路
６ 位置検出回路部
７ 分圧回路
８ シャント抵抗
９ 電圧検出部
１０ 電流検出部
１１ 補正部
１２ 位置検出部
１３ 通電角制御部
１４ 通電角更新タイマ
１５ 転流制御部
１６ ＰＷＭ制御部
１７ ドライブ制御部
１８ 位置検出判定部
１９ 位置検出待機部
２０ 回転速度検出部
２１ キャリア出力部
２２ デューティ設定部
２３ マイクロプロセッサ（制御部）
２４ 圧縮機駆動装置
３１ 冷蔵庫
３２ 圧縮機
３２ａ 外殻
３３ 放熱器
３４ 蒸発器
３５ 第２の蒸発器
４０ プリント基板
４１ 収納ボックス
４２ 蓋
４３ ビス
４４ ブラケット
４５ オーバーロードプロテクター
４６ クラスター接続子
２０３ ブラシレスＤＣモータ

Claims (10)

1. 圧縮機が備える電動機に電力を供給する電力変換回路と、
   前記電力変換回路を制御信号に応じて駆動する駆動回路と、
   前記電動機に出力される電圧を検出する電圧検出部と、
   前記電動機に出力される電流を検出する電流検出部と、
   制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記電動機の回転速度を算出する回転速度検出部と、
   前記回転速度検出部から得られた回転速度と、指令回転速度との偏差からデューティ比の加減演算を行う、デューティ設定部と、
   前記電圧検出部の検出値と前記電流検出部の検出値の積を算出し、この積が所定の比較値を超えた場合に、前記制御信号のデューティ比を小さくすることを、前記デューティ設定部に指示する、補正部とを含み、
   前記デューティ設定部により前記制御信号のデューティ比を小さくすることで、前記電力変換回路が前記電動機へ供給する電力を所定の電力以下とする圧縮機駆動装置。
2. 前記補正部は、前記電圧検出部の検出値と前記電流検出部の検出値の積、または、前記比較値のいずれかを、前記電動機の回転数に応じて補正する請求項１に記載の圧縮機駆動装置。
3. 前記補正部は、前記電圧検出部の検出値と前記電流検出部の検出値の積、または、前記比較値のいずれかを、前記電動機の通電角に応じて補正する請求項１に記載の圧縮機駆動装置。
4. 前記電動機は、永久磁石を設けたロータと三相巻線を設けたステータとを備えたブラシレスＤＣモータであり、前記制御部は、前記電動機を三相出力電圧でＰＷＭ駆動する請求項１〜３のいずれか一項に記載の圧縮機駆動装置。
5. 前記制御部は、前記電動機から逆起電圧が加わっている時間に応じて、前記制御信号の通電角を調整する請求項１に記載の圧縮機駆動装置。
6. 前記制御部は、
   前記電圧検出部の検出値、または、前記電流検出部の検出値を、
   直前の検出値との変化量が、前記圧縮機への入力が許容される最大の入力電力量の１０％の電力量以下である検出値とする請求項１に記載の圧縮機駆動装置。
7. 前記圧縮機の温度を検知する温度検知部を備え、
   前記制御部は、
   前記温度検知部の検出値が所定値より大きいと、前記デューティ比を小さくする請求項１に記載の圧縮機駆動装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の圧縮機駆動装置が、圧縮機の外殻に接して取り付けられた圧縮機。
9. 圧縮機と蒸発器と減圧器と放熱器とを備えた冷凍サイクル回路と、請求項１〜７のいずれか一項に記載の圧縮機駆動装置とを備える冷凍サイクル装置。
10. 請求項８に記載の圧縮機と蒸発器と減圧器と放熱器とを備えた冷凍サイクル回路を備える冷凍サイクル装置。

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