JPS6251781A

JPS6251781A - インバ−タ装置による圧縮機用モ−タの駆動制御方法

Info

Publication number: JPS6251781A
Application number: JP60189732A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Kanazawa; 金澤　秀俊
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1985-08-30
Filing date: 1985-08-30
Publication date: 1987-03-06

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の技術分野］本発明は、インバータ装置による圧縮機用モータの駆動
制御方法に係り、特に圧縮機用モータを高効率領域で駆
動し得るインバータ装置による圧縮線用モータの駆動制
御方法に関する。

［発明の技術的背景とその問題点コ従来、インバータ装置による空気調和機の圧縮線用モー
タの駆動制御方法は、予め設定されたインバータ装置の
出力電圧と出力周波数とを決定する１つの運転パターン
＜Ｖ／ｆパターン）に従いインバータ装置が出力し、全
負荷領域。

全周波数領域をカバーして運転を行うものであった。

しかしながら、この従来の方法においては次のような欠
点があった。

（１）１つの運転パターンのみによる駆動では、負荷状
態により圧縮機の効率の悪い所で運転することがあり、
常に最高効率付近で圧縮別を駆動することは不可能であ
る。

（２）１つの運転パターンだけでは負荷変動に対し、非
常に不安定な系を構成し、ブレークダウンすることもあ
る。

（３）　　運転パターンを決定する場合、モータ巻線ど
のマツチング、負荷状態を計算して決めなければならな
かった。

（４）　　電源電圧の変動に対して大きな影響を受け、
効率の悪い点で運転することもある。

［発明の目的１本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目
的は、インバータ装置により圧縮機用モータを駆動制御
するに際し、負荷及びインバータ装置の出力周波数にか
かわらず常に最高効率付近で圧縮機を駆動し得るインバ
ータ装置による圧縮機用モータの駆動制御方法を提供す
るにある。

［発明の概要１本発明は上記の目的を達成するために、出力電圧、出力
周波数をそれぞれ可変可能なインバータ装置により圧縮
機用モータを可変速駆動するインバータ装置による圧縮
機用モータの駆動制御方法において、まず、予め設定さ
れた出力電圧と出力周波数との関係に基づいたインバー
タ装置の出力により圧縮機用モ〜りを駆動し、その後上
記インバータ装置の出力周波数一定運転時に、該インバ
ータ装置の出力電流値を検出し、この電流値が最小とな
るよう上記インバータ装置の出力周波数を一定に保ちつ
つその出力電圧を可変させるようにし、全周波数領域内
において、高効率で圧縮機用モータを運転するようにし
たものである。

［発明の実浦例〕以下、本発明の好適実論例を添付図面に基づいて説明す
る。

先ず始めに、本発明方法の原理を成す圧縮成用モータの
制御理論について説明する。

第６図は、−相分の誘導電動機の等価回路を示すもので
ｖｌは固定子電圧、１１は固定子電流、Ｉ２はロータ電
流、ＩＯは励磁電流、Ｒ１はステータ抵抗、Ｒ２はロー
タ抵抗、Ｍは相互インダクタンス、Ｓはすべりをそれぞ
れ表わしている。尚、簡単化のため、漏れリアクタンス
は無祝しである。

この等価回路の場合、流れる電流のフエーリ゛図は第７
図のようになる。そして、この図から次式４式％従って、上式からモータ（誘導電動機）に流れ込む電流
１１は、励磁電流１ｏと二次電流（ロータ電流）により
直角三角形を構成し、トルク下は１ｏと１２の積により
決定されることが分る。

こうしたことから、トルクＴが一定の場合、モータ電流
が少なくなるようにＩｏと１２を構成するように１Ｉｌ
ｌ　ｔｉｌｌを行えば、効率を向上させることが出来る
と結論づけられる。

次に第８図（ａ＞、（ｂ）、（ｃ）は、トルクを一定と
したときの種々の状態の電流フェーヂ図を示ずもので、
（ａ）は電圧［Ｖ］と周波数［ｆ］が適切な場合で、効
率良く（銅損が小さい）運転出来、（ｂ）は電圧［Ｖ］
が小さい場合で、同一トルクでも電流値が大きく銅損が
増加し、効率が悪くなる。また（Ｃ）は、電圧［Ｖ］が
大きい場合で、励１１電流が増加し、飽和などの関係か
ら鉄損も増え、不安定にもなるとともに一次銅損ち増加
し、効率が低下する。

このように、全てトルク一定の場合であっても、モータ
電流値が違うことが分る。

本発明方法はこうした理論に基づいており、次に本発明
方法を実施するための装置について説明する。

第２図は、インバータ装置により圧縮成用モータを駆動
制御する空気調和機のインバータ装置１５と制御部１６
とを示すブロック図である。インバータ装置１５は、三
相或は単相の電源１に接続される整流部２と、整流出力
を平滑する直流平滑部３と、これに接続され、圧縮機用
モータ５に三相交流を出力する逆変換部４とから成って
おり、これに対し、制御部１６は周波数指令を送る周波
数指令部９と、運転パターン記憶部８と、ＰＷＭ波形波
形合成及７これに基づいて逆変換部４を動作させるドラ
イブ回路部６を有するとともに、更にモータ電流値を検
出する電流検出器１１．この検出電流を整流する整流部
１２．その整流電流値を記憶する電流値記憶部１３．検
出電流値と記憶Ｗ１流値とを比較する電流比較部１４．
この比較結果により運転パターン記憶部８にパターンの
シフト指令を出力するパターンシフト演算部１０とから
構成されている。尚、運転パターン記憶部８には、第３
図に示すように従来の運転パターンＡ　　。

（逆変換部４からの出力電圧［Ｖ］と出力周波数［ｆ］
との相関）に加え、Ｖ／ｆ比が一定で電圧値のみ異なる
各種の運転パターン（Ａ−１）。

（Ａ＋１）等が予め記憶されている。

尚、本実施例は、ＰＷＭの回路により構成されているが
、ＲＡＭの回路でもよい。

さて、次に上記構成に係る装置による作用を概略的に説
明すると、周波数指令部９の指令により運転パターン記
憶部８の運転パターンに基づいてＰＷＭ波形波形合成厚
７力波形を合成し、これに従ってドライブ回路６が逆変
換部４を動作させる。

一方、パターンシフト演算部１０は、電流比較部１４で
比較された運転パターンシフト前とシフト後の圧縮機用
モータ５の電流値の比較結果に基づいて運転パターン記
憶部８に運転パターンの変更（シフト）を指令する。運
転パターンが変更されると、逆変換部４からの出力は出
力電圧のみ加減し、その結果、圧縮機用モータ５の電流
値も変化する。こうして、電流値が最小となるまで同一
周波数のままで運転パターンを変更する。

次に第４図は、同一トルク負荷時及び同一周波数運転時
における各運転パターンと圧縮別用モータ５の電流値及
び効率との関係を示すものである。

本図においては、基準運転パターンＡよりも（Ａ＋１）
の方が電流値が小さく効率が良い。そこで、基準運転パ
ターンＡに基づいた運転から、（Ａ＋１＞に基づく運転
にシフトする過程を第５図に基づいて説明する。

第５図は、運転開始からの経過時間と運転パターン及び
圧縮機用モータの電流値との関係を示すものである。

始め、運転パターンＡで起動し、安定した時点で運転パ
ターンを（Ａ＋１）にシフトする。シフトすると逆変換
部４の出力電圧が変化（増加）し、これにより圧縮機用
モータ５の電流値が第４図に示すように減少する。そこ
で更に（Ａ＋２）にシフトする。シフトにより逆変換部
４の出力電圧は更に変化（増加）し、圧縮機用モータ５
の電流値も第４図に示すように増加する。これらの動作
から、運転パターン（Ａ＋１）が最高効率運転と判断し
、再びくΔ＋１）の運転パターンに戻し、それに基づい
て運転を継続する。

第１図は、上述した動作を行うフローチャートである。

流れを概略的に説明すると、先ず始めに、運転パターン
の基準をＡと決め、周波数指令に従い運転を行う。タイ
ムディレィにより所定時間（５分程度）同一周波数で運
転し、安定したところぐ電流値を記憶する。そこで運転
パターンを電圧の高い（Ａ＋１）に変更（シフト）し、
タイムディレィ後、変更前に記憶した電流値と比較する
（出力周波数は一定）。

電流値が減少していればこの運転パターンの方が適切と
判断し、この電ｉＲ値とパターンを記憶した後、電圧が
増加すφ方向（Ａ＋２）、（Ａ＋３）・・・の運転パタ
ーンへとシフトさせ、その前回の電流値よりも電流値が
上昇した場合、その前回の運転パターンを最適と判断し
、この前回の運転パターンに固定する。そして、出力周
波数［ｆ’］変化の指令があるまで続行する。また、運
転パターンＡから（△千１）に変更した場合、電流値が
増加すると逆に運転パターン（Ａ−１）、（Ａ−２）の
方向に運転パターンを変更し、最小電流値となる運転パ
ターンへと移行する。

以上述べたように本実施例は、運転パターンを種々変更
することにより出力電圧を変化させて、インバータ装置
内を通過する電流値が最小となるようにしている。

尚、本実施例によれば次のような効果を奏する。

（１）　　圧縮機用モータとのマツチング等を考慮しな
くてもインバータ装置が自動的に最適マツチング点で運
転するという学習機能を有している。

（２）　　１７流フイードバツクを構成しているので安
定な系を構成している。

（３）　　従来、電源電圧の影響により効率が変化する
現象があったが、電源変動を自動的に運転パターンのシ
フトで調整するので、その影響は無くなる。

（４）　　電流検出器と運転パターン記憶容量を増加す
るだりの簡単な付加でシステムを構成できる。

尚、本実施例では、複数の運転パターンによりディジタ
ル的にインバータ装置の出力電圧を変化させるよう構成
したが、１つの運転パターンを用い、出力周波数のみを
記憶し、出力電圧のみを変化させるよう構成しても良い
。

「発明の効果１以上述べたように本発明は、インバータ装置により空気
調和機の圧縮機用モータを可変速駆動するに際し、イン
バータ装置の出力周波数を一定に保ちつつ、その出力電
圧を変化させてインバータ装置内を通過づる電流値が最
小となるよう制御するようにしたので、次のような優れ
た効果を発揮する。

（１）　　圧縮機用モータを常に負荷の変動に関係なく
最高効率点で運転することが出来、省エネルギ化を達成
し得る。

（ｂ　負荷の変動に対して常に適切な運転を行うことが
出来るので、ブレークダウンが起こり得ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るインバータ装置による圧縮機用モ
ータの駆動制御方法の一実施例を示すフローチャート、
第２図は本発明方法を実施するために用いられる装置の
一実施例を示す制御ブロック構成図、第３図は本発明方
法の実施に用いられる運転パターン記憶部に記憶された
各種の運転パターン図、第４図は同一トルク負荷時及び
同一周波数運転時における各運転パターンと圧縮機用モ
ータの電流値及び効率との関係を示す図、第５図は本実
施例における運転開始からの経過時間と運転パターン及
び１モ縮機用モータの電流値との関係を示す図、第６図
は一相分の誘導電動機の等価回路、第７図は第６図の等
価回路を流れる電流のフエーザ図、第８図は種々の運転
状態の電流フエーザ図である。図中、２は整流部、４は逆変換部、６はドライブ回路、
７はＰＷＭ波形合成部、８は運転パターン記憶部、９は
周波数指令部、１０はパターンシフト演算部、１５はイ
ンバータ装置である。代理人　弁理士　　則　　近　　憲　　体向　　　　　
　　　　湯　　　　山　　　　幸　　　　失策２図第３図第４　図Ｂ！ｉ自第５図第６図Ｏ第７図第８図

Claims

【特許請求の範囲】

出力電圧、出力周波数をそれぞれ可変可能なインバータ
装置により圧縮機用モータを可変速駆動するインバータ
装置による圧縮機用モータの駆動制御方法において、ま
ず、予め設定された出力電圧と出力周波数との関係に基
づいたインバータ装置の出力により圧縮機用モータを駆
動し、その後上記インバータ装置の出力周波数一定運転
時に、該インバータ装置の出力電流値を検出し、この電
流値が最小となるよう上記インバータ装置の出力周波数
を一定に保ちつつその出力電圧を可変させることを特徴
とするインバータ装置による圧縮機用モータの駆動制御
方法。