專利名稱：冷凍裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明例如涉及空調(diào)機(jī)、冷凍機(jī)等冷凍裝置，特別涉及通過逆變器裝置對驅(qū)動冷 凍循環(huán)的壓縮機(jī)的永久磁鐵同步馬達(dá)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行可變控制的冷凍裝置。
背景技術(shù)：
在例如空調(diào)機(jī)、冷凍機(jī)等冷凍裝置中，為了實(shí)現(xiàn)高效的運(yùn)轉(zhuǎn)，而在逆變器裝置中采 用矢量控制。在矢量控制中，使用馬達(dá)常數(shù)(詳細(xì)而言，電阻、感應(yīng)電壓、以及電感)，所以需 要預(yù)先設(shè)定該馬達(dá)常數(shù)。但是，馬達(dá)常數(shù)根據(jù)馬達(dá)制造時的偏差、運(yùn)轉(zhuǎn)條件而變動，而有可 能在預(yù)先設(shè)定的設(shè)定值與實(shí)際值之間產(chǎn)生偏移。因此，提出了在剛要實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)之前、實(shí)際運(yùn) 轉(zhuǎn)中同定馬達(dá)常數(shù)，來自動地修正馬達(dá)常數(shù)設(shè)定值的矢量控制裝置(例如，參照日本特開 2007-49843 號公報)。專利文獻(xiàn)1 日本特開2007-49843號公報日本特開2007-49843號公報記載的矢量控制裝置具備對3相交流電流進(jìn)行檢 測的電流檢測器；將3相交流電流的檢測值變換為d軸電流檢測值以及q軸電流檢測值的 坐標(biāo)變換部；根據(jù)第一 d軸電流指令值與d軸電流檢測值的偏差來生成第二 d軸電流指令 值的d軸電流指令運(yùn)算部；根據(jù)第一 q軸電流指令值與q軸電流檢測值的偏差來生成第二 q軸電流指令值的q軸電流指令運(yùn)算部；同定馬達(dá)常數(shù)，來修正馬達(dá)常數(shù)設(shè)定值的馬達(dá)常數(shù) 同定部；根據(jù)馬達(dá)常數(shù)的設(shè)定值、轉(zhuǎn)速指令值、第二 d軸電流指令值、以及第二 q軸電流指令 值來運(yùn)算出d軸電壓指令值以及q軸電壓指令值的矢量控制運(yùn)算部(電壓指令運(yùn)算部)；將 d軸電壓指令值以及q軸電壓指令值變換為3相交流的電壓指令值的坐標(biāo)變換部；以及將 與3相交流的電壓指令值成比例的電壓施加到永久磁鐵同步馬達(dá)的電力變換器。于是，在 高速域中，將d軸電流控制為“零”和“零以外的規(guī)定值”，分別運(yùn)算出這兩個控制狀態(tài)下的 第二 d軸電流指令值的差分和d軸電流檢測值的差分(或者第一 d軸電流指令值的差分)， 將這些d軸電流指令值的差分與d軸電流檢測值的差分(或者第一 d軸電流指令值的差 分)之比乘以d軸電感的設(shè)定值，來修正d軸電感的設(shè)定值。另外，在高速域中，如果q軸 電流是“規(guī)定值以上”，則將第二 q軸電流指令值與q軸電流檢測值(或者第一 q軸電流指 令值)之比乘以q軸電感的設(shè)定值，來修正q軸電感的設(shè)定值。

發(fā)明內(nèi)容
(發(fā)明要解決的問題)馬達(dá)常數(shù)的同定精度對馬達(dá)的控制性能(詳細(xì)而言，驅(qū)動效率、響應(yīng)速度、穩(wěn)定性 等)造成影響，但特別地，由于電感的同定精度與馬達(dá)最大扭矩控制相關(guān)，所以對馬達(dá)電 流、驅(qū)動效率造成較大的影響。在上述控制裝置中，將d軸電流指令值控制為“零”和“零以 外的規(guī)定值”，根據(jù)這些兩個控制狀態(tài)下的第二 d軸電流指令值的差分與d軸電流檢測值的 差分來同定d軸電感。因此，易于受到電流的脈動、相位的偏差的影響，而在電感的同定精 度的方面存在改善的余地。
本發(fā)明的目的在于提供一種冷凍裝置，可以提高電感的同定精度，可以提高運(yùn)轉(zhuǎn) 效率。(解決問題的方案)為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明提供一種冷凍裝置，具備冷凍循環(huán)的壓縮機(jī)、對壓縮 機(jī)進(jìn)行驅(qū)動的永久磁鐵同步馬達(dá)、以及通過矢量控制對馬達(dá)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行可變控制的逆變器 裝置，其特征在于，逆變器裝置具備逆變器電路，根據(jù)直流電力生成交流電力并供給到馬 達(dá)；電流檢測部，對逆變器電路的輸入直流電流或者輸出交流電流進(jìn)行檢測；電流檢測運(yùn) 算部，根據(jù)由電流檢測部檢測出的電流，運(yùn)算出d軸電流檢測值以及q軸電流檢測值；d軸 電流指令運(yùn)算部，根據(jù)第一 d軸電流指令值與d軸電流檢測值的偏差，對第一 d軸電流指令 值進(jìn)行校正而生成第二 d軸電流指令值；q軸電流指令運(yùn)算部，根據(jù)第一 q軸電流指令值與 q軸電流檢測值的偏差，對第一 q軸電流指令值進(jìn)行校正而生成第二 q軸電流指令值；電壓 指令運(yùn)算部，根據(jù)包括電感設(shè)定值的馬達(dá)常數(shù)設(shè)定值、轉(zhuǎn)速指令值、第二 d軸電流指令值、 以及第二 q軸電流指令值，運(yùn)算出d軸電壓指令值以及q軸電壓指令值；逆變器控制部，根 據(jù)d軸電壓指令值以及q軸電壓指令值，對逆變器電路進(jìn)行控制；同定模式控制部，在使第 一 q軸電流指令值成為零以外的值的矢量控制運(yùn)轉(zhuǎn)中，作為同定模式，固定規(guī)定時間、轉(zhuǎn)速 指令值，并且將第一 d軸電流指令值固定為規(guī)定的設(shè)定值；以及電感同定部，對同定模式的 情況下的第二d軸電流指令值與第一d軸電流指令值的差分進(jìn)行積分而運(yùn)算出平均值，據(jù) 此運(yùn)算出電感設(shè)定值的校正量，將加上了該校正量后的電感設(shè)定值用于電壓指令運(yùn)算部的 運(yùn)算中。(發(fā)明的效果)根據(jù)本發(fā)明，可以提高電感的同定精度，可以提高運(yùn)轉(zhuǎn)效率。本發(fā)明的其他目的、特征以及優(yōu)點(diǎn)根據(jù)涉及附圖的以下的本發(fā)明的實(shí)施例的記載 將更加明確。


圖1是示出作為本發(fā)明的一個實(shí)施方式的空調(diào)裝置的結(jié)構(gòu)的概略圖。圖2是示出本發(fā)明的一個實(shí)施方式中的逆變器裝置的結(jié)構(gòu)的概略圖。圖3是示出本發(fā)明的一個實(shí)施方式中的逆變器裝置的微型機(jī)的功能性的結(jié)構(gòu)的 框圖。圖4是示出圖3中示出的速度/相位推測部的功能性的結(jié)構(gòu)的框圖。圖5是示出圖3中示出的馬達(dá)常數(shù)同定部的矢量控制運(yùn)算部的功能性的結(jié)構(gòu)的框 圖。圖6是示出馬達(dá)轉(zhuǎn)子軸、馬達(dá)最大扭矩軸、以及控制系統(tǒng)的推測軸的圖。圖7是用于說明本發(fā)明的一個實(shí)施方式中的空調(diào)裝置的動作的時序圖。圖8是用于說明本發(fā)明的第一變形例中的空調(diào)裝置的動作的時序圖。圖9是用于說明本發(fā)明的第二變形例中的空調(diào)裝置的動作的時序圖。圖10是用于說明本發(fā)明的第三變形例中的空調(diào)裝置的動作的時序圖。圖11是用于說明本發(fā)明的第四變形例中的空調(diào)裝置的動作的時序圖。圖12是用于說明本發(fā)明的第五變形例中的空調(diào)裝置的動作的時序圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖，對本發(fā)明的一個實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖1是示出作為本發(fā)明的一個實(shí)施方式的空調(diào)機(jī)的結(jié)構(gòu)的概略圖。在該圖1中，空調(diào)機(jī)110具有依次連結(jié)了壓縮機(jī)101、室內(nèi)熱交換器102、室內(nèi)膨脹 閥104、室外熱交換器105、蓄電器107的冷凍循環(huán)。于是，例如在對室內(nèi)進(jìn)行制冷的情況 下，由壓縮機(jī)101壓縮后的致冷劑通過室外熱交換器105凝結(jié)而液化，之后，通過室內(nèi)膨脹 閥104減壓并通過室內(nèi)熱交換器102蒸發(fā)，而返回到壓縮機(jī)101。另外，室內(nèi)熱交換器102 以及室內(nèi)膨脹閥104設(shè)置在室內(nèi)機(jī)109中，在室內(nèi)機(jī)109中設(shè)置有用于促進(jìn)熱交換的室內(nèi) 送風(fēng)機(jī)103。另外，壓縮機(jī)101、室外熱交換器105、以及蓄電器107等設(shè)置在室外機(jī)108中， 在室外機(jī)108中設(shè)置有用于促進(jìn)熱交換的室外送風(fēng)機(jī)106。由永久磁鐵同步馬達(dá)111對壓縮機(jī)101進(jìn)行驅(qū)動，可以通過逆變器裝置210對該 馬達(dá)111的轉(zhuǎn)速(運(yùn)轉(zhuǎn)頻率)進(jìn)行可變控制。由此，應(yīng)對冷凍循環(huán)中所需的能力。另外，對 室內(nèi)膨脹閥104或者室外膨脹閥(未圖示)的開度(打開程度)、室內(nèi)送風(fēng)機(jī)103以及室外 送風(fēng)機(jī)106的轉(zhuǎn)速、用于切換制冷/制熱的運(yùn)轉(zhuǎn)模式的四通閥(未圖示)等進(jìn)行控制。圖2是示出上述逆變器裝置210的結(jié)構(gòu)的概略圖。在該圖2中，逆變器裝置210具備將來自交流電源251的交流電力變換為直流電 力的轉(zhuǎn)換器電路225 ；根據(jù)由該轉(zhuǎn)換器電路225生成的直流電力生成交流電力并供給到馬 達(dá)111的逆變器電路221 ；經(jīng)由驅(qū)動器電路232對逆變器電路221進(jìn)行控制的微型機(jī)231 ； 將由轉(zhuǎn)換器電路225生成的高電壓調(diào)整為例如5V或者15V左右的控制電源并供給到微型 機(jī)231以及驅(qū)動器電路232等的電源電路235 ；對轉(zhuǎn)換器電路225的輸出直流電壓進(jìn)行檢 測的電壓檢測電路234 ；使用旁路電阻224對逆變器電路221的輸入直流電流進(jìn)行檢測的 電流檢測電路233 ；使用外氣溫度熱敏電阻器261對外氣溫度進(jìn)行檢測的外氣溫度檢測電 路262 ；使用吐出溫度熱敏電阻器263對壓縮機(jī)101的吐出溫度進(jìn)行檢測的吐出溫度檢測 電路264 ；以及使用吐出壓力傳感器265對壓縮機(jī)101的吐出壓力進(jìn)行檢測的吐出壓力檢 測電路266。 轉(zhuǎn)換器電路225是對多個整流元件226進(jìn)行了橋連接的電路，將來自交流電源251 的交流電力變換為直流電力。逆變器電路221是對多個開關(guān)元件222進(jìn)行了三相橋連接的 電路。另外，為了再生在開關(guān)元件222進(jìn)行開關(guān)時產(chǎn)生的逆電動勢，而與開關(guān)元件222并設(shè) 了飛輪元件223。驅(qū)動器電路232對來自微型機(jī)231的微弱的信號(后述PWM信號)進(jìn)行 放大，對開關(guān)元件222的開關(guān)動作進(jìn)行控制。由此，由逆變器電路221生成交流電力，并且 對其頻率進(jìn)行控制。在轉(zhuǎn)換器電路225與逆變器電路221之間，連接了用于使馬達(dá)111運(yùn)轉(zhuǎn)或者停止 的電磁接觸器253、功率因數(shù)改善用電抗器252、以及平滑電容器270。另外，與電磁接觸器 253并聯(lián)地設(shè)置有突入電流限制電阻器254，以使在電源接通時等閉合的電磁接觸器253不 會由于平滑電容器270中流過的過大的突入電流而熔敷。微型機(jī)231具有無傳感器類型的矢量控制功能。即，根據(jù)由電流檢測電路233檢 測出的逆變器電路221的輸入直流電流等來再現(xiàn)馬達(dá)111的驅(qū)動電流(換言之，逆變器電 路221的輸出交流電流)，而不需要對交流電流進(jìn)行檢測的電流傳感器。另外，推測馬達(dá)111的旋轉(zhuǎn)速度、相位(磁極位置)，而不需要速度傳感器、磁極位置傳感器。以下詳細(xì)說明這樣 的矢量控制。圖3是示出微型機(jī)231的功能性的結(jié)構(gòu)的框圖。圖4是示出圖3中示出的速度/ 相位推測部的功能性的結(jié)構(gòu)的框圖，圖5是示出圖3中示出的馬達(dá)常數(shù)同定部以及矢量控 制運(yùn)算部的功能性的結(jié)構(gòu)的框圖。在這些圖3 圖5中，微型機(jī)231具有推測馬達(dá)111的旋轉(zhuǎn)速度檢測值ω以及 相位檢測值θ dc的速度/相位推測部18 ；根據(jù)由電流檢測電路233檢測出的直流電流Ish 等推測馬達(dá)111的驅(qū)動電流(3相交流的電流檢測值)Iu、Iv、Iw的電流再現(xiàn)部19 ；根據(jù)相 位檢測值θ dc將3相交流的電流檢測值Iu、Iv、Iw變換為dc軸電流檢測值Idc以及qc軸 電流檢測值Iqc的3相/2軸變換部20 ；生成旋轉(zhuǎn)速度指令值ω *的速度指令生成部10 ；生 成第一 qc軸電流指令值Iqc *，以使由減法部11運(yùn)算出的旋轉(zhuǎn)速度指令值ω *與旋轉(zhuǎn)速度 檢測值ω的偏差成為零的q軸電流指令生成部12 ；生成第一 dc軸電流指令值Idc*的d軸 電流指令生成部13 ；輸出馬達(dá)常數(shù)設(shè)定值(詳細(xì)而言，電阻設(shè)定值r *、感應(yīng)電壓設(shè)定值Ke *、以及假想電感設(shè)定值L*)的馬達(dá)常數(shù)同定部14;根據(jù)第一 dc軸電流指令值Idc *、第一 qc軸電流指令值Iqc *、馬達(dá)常數(shù)設(shè)定值、以及旋轉(zhuǎn)速度指令值ω *等運(yùn)算出dc軸電壓指令 值Vdc *以及qc軸電壓指令值Vqc *的矢量控制運(yùn)算部15 ；根據(jù)相位檢測值θ dc將dc軸電 壓指令值Vdc *以及qc軸電壓指令值Vqc * dc軸電壓指令值變換為3相交流的電壓指令值 Vu *、Vv *、Vw *的2軸/3相變換部16 ；以及生成與3相交流的電壓指令值HW 分別成比例的PWM信號(脈沖寬度調(diào)制信號)并輸出到驅(qū)動器電路232的PWM輸出部17。電流再現(xiàn)部19根據(jù)由電流檢測電路233檢測出的直流電流Ish和由2軸/3相變 換部16運(yùn)算出的3相交流的電壓指令值Vu *、Vv *、Vw *，推測馬達(dá)111的3相交流的電流 檢測值Iu、Iv、Iw。3相/2軸變換部20根據(jù)由速度/相位推測部18推測出的相位檢測值 θ dc，將3相交流的電流檢測值Iu、Iv、Iw變換為dc軸電流檢測值Idc以及qc軸電流檢測 值Iqc (參照下式(1))。另外，如圖6所示，d-q軸是馬達(dá)轉(zhuǎn)子軸，do-qo軸是馬達(dá)最大扭矩 軸，dc-qc軸是控制系統(tǒng)的推測軸，將do-qo軸和dc-qc軸的軸誤差定義為Δ θ c。
權(quán)利要求
一種冷凍裝置，具備冷凍循環(huán)的壓縮機(jī)、對上述壓縮機(jī)進(jìn)行驅(qū)動的永久磁鐵同步馬達(dá)、以及通過矢量控制對上述馬達(dá)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行可變控制的逆變器裝置，其特征在于，上述逆變器裝置具備逆變器電路，根據(jù)直流電力生成交流電力并供給到上述馬達(dá)；電流檢測單元，對上述逆變器電路的輸入直流電流或者輸出交流電流進(jìn)行檢測；電流檢測運(yùn)算單元，根據(jù)由上述電流檢測單元檢測出的電流，運(yùn)算出d軸電流檢測值以及q軸電流檢測值；d軸電流指令運(yùn)算單元，根據(jù)第一d軸電流指令值與d軸電流檢測值的偏差，對第一d軸電流指令值進(jìn)行校正而生成第二d軸電流指令值；q軸電流指令運(yùn)算單元，根據(jù)第一q軸電流指令值與q軸電流檢測值的偏差，對第一q軸電流指令值進(jìn)行校正而生成第二q軸電流指令值；電壓指令運(yùn)算單元，根據(jù)包括電感設(shè)定值的馬達(dá)常數(shù)設(shè)定值、轉(zhuǎn)速指令值、第二d軸電流指令值、以及第二q軸電流指令值，運(yùn)算出d軸電壓指令值以及q軸電壓指令值；逆變器控制單元，根據(jù)d軸電壓指令值以及q軸電壓指令值，對上述逆變器電路進(jìn)行控制；同定模式控制單元，在使第一q軸電流指令值成為零以外的值的矢量控制運(yùn)轉(zhuǎn)中，作為同定模式，固定規(guī)定時間、轉(zhuǎn)速指令值，并且將第一d軸電流指令值固定為規(guī)定的設(shè)定值；以及電感同定單元，對同定模式的情況下的第二d軸電流指令值與第一d軸電流指令值的差分進(jìn)行積分而運(yùn)算出平均值，據(jù)此運(yùn)算出電感設(shè)定值的校正量，將加上了該校正量后的電感設(shè)定值用于上述電壓指令運(yùn)算單元的運(yùn)算中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷凍裝置，其特征在于，該冷凍裝置具備取得上述馬達(dá)的轉(zhuǎn) 速的轉(zhuǎn)速取得單元，上述同定模式控制單元在由上述轉(zhuǎn)速取得單元取得的上述馬達(dá)的轉(zhuǎn)速 達(dá)到了預(yù)先設(shè)定的規(guī)定值的情況下，執(zhí)行同定模式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷凍裝置，其特征在于，上述同定模式控制單元在由上述電 流檢測單元檢測出的電流達(dá)到了預(yù)先設(shè)定的規(guī)定值的情況下，執(zhí)行同定模式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷凍裝置，其特征在于，該冷凍裝置具有對上述壓縮機(jī)的吐 出壓力進(jìn)行檢測的吐出壓力檢測單元，上述同定模式控制單元在由上述吐出壓力檢測單元 檢測出的上述壓縮機(jī)的吐出壓力達(dá)到了預(yù)先設(shè)定的規(guī)定值的情況下，執(zhí)行同定模式。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷凍裝置，其特征在于，該冷凍裝置具有對上述壓縮機(jī)的吐 出溫度進(jìn)行檢測的吐出溫度檢測單元，上述同定模式控制單元在由上述吐出溫度檢測單元 檢測出的上述壓縮機(jī)的吐出溫度達(dá)到了預(yù)先設(shè)定的規(guī)定值的情況下，執(zhí)行同定模式。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷凍裝置，其特征在于，該冷凍裝置具有對外氣溫度進(jìn)行檢 測的外氣溫度檢測單元，上述同定模式控制單元在由上述外氣溫度檢測單元檢測出的外氣 溫度達(dá)到了預(yù)先設(shè)定的規(guī)定值的情況下，執(zhí)行同定模式。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷凍裝置，其特征在于，上述同定模式控制單元以反復(fù)預(yù)先 設(shè)定的規(guī)定的次數(shù)的方式，執(zhí)行同定模式。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的冷凍裝置，其特征在于，上述同定模式控制單元根據(jù)同定模式的反復(fù)次數(shù)，將第一 d軸電流指令值固定為不同的規(guī)定的設(shè)定值。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷凍裝置，其特征在于，該冷凍裝置具有對外氣溫度進(jìn)行檢 測的外氣溫度檢測單元，上述同定模式控制單元根據(jù)由上述外氣溫度檢測單元檢測出的外 氣溫度，將第一 d軸電流指令值固定為不同的規(guī)定的設(shè)定值。
全文摘要
在具備對冷凍循環(huán)的壓縮機(jī)進(jìn)行驅(qū)動的永久磁鐵同步馬達(dá)、以及通過矢量控制對馬達(dá)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行可變控制的逆變器裝置的空調(diào)機(jī)中，逆變器裝置的微型機(jī)在矢量控制運(yùn)轉(zhuǎn)中，作為同定模式，固定規(guī)定時間、速度指令值(ω＊)，并且將第一d軸電流指令值(Id＊)固定為規(guī)定的設(shè)定值。然后，對同定模式的情況下的第二d軸電流指令值(Id＊＊)與第一電流指令值(Id＊)的差分進(jìn)行積分而運(yùn)算出平均值，據(jù)此運(yùn)算出電感設(shè)定值(L＊)的校正量(ΔL＊)，之后，使用加上了校正量(ΔL＊)后的電感設(shè)定值(L＊)來進(jìn)行矢量控制運(yùn)轉(zhuǎn)。
文檔編號F24F11/02GK101946136SQ20098010553
公開日2011年1月12日 申請日期2009年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月28日
發(fā)明者三浦健太郎, 大石孝, 安藤達(dá)夫, 木下健, 栗田佳明, 笠原勵, 高冢邦明 申請人:日立空調(diào)·家用電器株式會社