同步電動機驅動裝置制造方法

同步電動機驅動裝置制造方法
【專利摘要】轉換電路(2)將輸入交流電力(1)轉換為直流電壓(Vdc)，逆變電路(3)將直流電壓(Vdc)轉換為三相交流電流來驅動同步電動機(4)。微機(A1)根據逆變電路的電源電流(Idc)計算同步電動機的有效電力(P)，并且根據輸入交流電力的電壓有效值(Vac)、同步電動機的有效電力(P)和輸入交流電力的功率因數(cos(θ))，推斷輸入交流電力的電流有效值(Iac)，上述輸入交流電力的電壓有效值(Vac)根據預先測量的同步電動機的有效電力和直流電壓的關系來計算。
【專利說明】同步電動機驅動裝直
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種同步電動機驅動裝置，特別是涉及一種將由逆變電路生成的三相交流電力向同步電動機供給的同步電動機驅動裝置。
【背景技術】
[0002]同步電動機驅動裝置利用轉換電路將家用交流電源供給的交流電力(以下也包含交流電壓和交流電流)轉換為直流電力(以下也包含直流電壓和直流電流)，再利用逆變電路將上述直流電力轉換為交流電力(交流電流)，來驅動同步電動機。逆變電路利用IPMdntelligent Power Module智能功能模塊)等對轉換電路輸出的直流電壓進行調制，生成頻率可變的交流電流。
[0003]冷凍、空調裝置在交流電路部中具有保險絲，以使從家用交流電源供給的輸入交流電流不超過使斷路器動作的電流。但是，為了保持冷凍、空調裝置的連續性和穩定性，如果輸入交流電流達到規定值以上，則冷凍、空調裝置進行使壓縮機的同步電動機的轉速下降的控制。檢測上述輸入交流電流，一般采用高價的電流互感器(以下也記載為CT)等電流傳感器。
[0004]日本專利公開公報第4505932號(專利文獻I)中公開了如下構成:不使用CT，而利用檢測向逆變器4輸出的電流的分流電阻12，推斷來自三相交流電源2的輸入交流電流。日本專利公開公報特開平8-19263號(專利文獻2)中公開了如下構成:利用電流傳感器12檢測PWM(脈寬調制)逆變器的主電路11的直流側電流，并分配為各相位不同的電流。
[0005]專利文獻1:日本專利公開公報第4505932號
[0006]專利文獻2:日本專利公開公報特開平8-19263號

【發明內容】

[0007]專利文獻I中，利用積分電路19對在分流電阻12中流動的電流進行積分，并根據其積分值和預先由實驗得出的輸入交流電流的相關關系，推斷輸入交流電流。因此，根據三相交流電源和整流電路(轉換電路)的特性，難以高精度推斷輸入交流電流。此外，空調裝置的輸入交流電流不僅被壓縮機消耗，并且被例如風扇電動機和其他動力模塊部中的熱量損失等消耗。專利文獻I的構成中不能檢測出由此引起的輸入交流電流。
[0008]本發明的目的在于提供一種同步電動機驅動裝置，能夠通過簡單的結構，進行高精度的有效電力的計算和輸入交流電流的推斷。
[0009]本發明提供一種同步電動機驅動裝置，其包括:轉換電路，將交流電力轉換為直流電壓并輸出；逆變電路，根據PWM信號將直流電壓轉換為三相交流電流，并向同步電動機輸出；以及微機，輸出PWM信號，微機具有:PWM信號生成部，生成PWM信號；有效電力計算部，根據逆變電路的電源電流，計算同步電動機的有效電力；電壓有效值計算部，根據直流電壓、以及相對于同步電動機的有效電力的直流電壓變化量，計算交流電力的電壓有效值；根據同步電動機的有效電力或轉動速度計算交流電力的功率因數的裝置；以及輸入電流計算部，根據同步電動機的有效電力、電壓有效值、功率因數，推斷交流電力的電流有效值。
[0010]在本發明的同步電動機驅動裝置中，優選的是，微機還具有:直流電壓監控電路，根據直流電壓，生成直流電壓監控信號；以及直流電壓檢測部，根據直流電壓監控信號，檢測直流電壓。
[0011]在本發明的同步電動機驅動裝置中，優選的是，微機還具有存儲相對于同步電動機的有效電力的直流電壓變化量的關系的裝置。
[0012]在本發明的同步電動機驅動裝置中，優選的是，微機還具有根據直流電壓監控信號檢測交流電力的波動周期的裝置，電壓有效值計算部根據交流電壓的波動周期和直流電壓的變化量，計算交流電力的電壓有效值。
[0013]在本發明的同步電動機驅動裝置中，微機還具有比例常數存儲部，所述比例常數存儲部中存儲有微機的消耗電力相對于同步電動機的有效電力的比例常數，同步電動機的有效電力為將乘以比例常數后的值加在同步電動機的有效電力上的值。
[0014]在本發明的同步電動機驅動裝置中，優選的是，當輸入電流計算部的輸出超過規定值時，PWM信號生成部使同步電動機的轉速下降。
[0015]本發明還提供一種同步電動機驅動裝置，其包括:轉換電路，將交流電力轉換為直流電壓并輸出；第一逆變電路，根據第一 PWM信號將直流電壓轉換為三相交流電流，并向第一同步電動機輸出；第二逆變電路，根據第二 PWM信號將直流電壓轉換為三相交流電流，并向第二同步電動機輸出；以及微機，輸出第一PWM信號和第二PWM信號，微機具有:第一PWM信號生成部，生成第一PWM信號；第二PWM信號生成部，生成第二PWM信號；第一有效電力計算部，根據第一逆變電路的電源電流，計算第一同步電動機的有效電力；第二有效電力計算部，根據第二逆變電路的電源電流，計算第二同步電動機的有效電力；電壓有效值計算部，根據所述直流電壓、以及相對于將第一同步電動機的有效電力和第二同步電動機的有效電力相加的同步電動機的有效電力的直流電壓變化量，計算交流電力的電壓有效值；根據第一同步電動機和第二同步電動機的有效電力或轉動速度計算交流電力的功率因數的裝置；以及輸入電流計算部，根據同步電動機的有效電力、電壓有效值、功率因數，推斷交流電力的電流有效值。
[0016]按照本發明，能夠提供一種同步電動機驅動裝置，能夠通過簡單的結構，進行高精度的有效電力的計算和輸入交流電流的推斷。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是表示本發明實施方式I的同步電動機驅動裝置MDl的構成的電路圖。
[0018]圖2是表示本發明實施方式I的微機Al的構成的電路圖。
[0019]圖3是表示本發明各實施方式的同步電動機驅動裝置中逆變電路輸出的三相交流電流的波形的示意圖。
[0020]圖4是表示本發明各實施方式的同步電動機驅動裝置中綜合有效電力和功率因數的關系的圖。
[0021]圖5是表示本發明各實施方式的同步電動機驅動裝置中同步電動機的每單位時間的轉速和功率因數的對應關系的圖。
[0022]圖6是表示本發明實施方式I的變形例的同步電動機驅動裝置MDll的構成的電路框圖。
[0023]圖7是表示本發明實施方式I的變形例的微機A21的構成的電路圖。
[0024]圖8是表示本發明實施方式2的同步電動機驅動裝置MD2的構成的電路圖。
[0025]圖9是表示本發明實施方式2的微機A3的構成的電路圖。
[0026]圖10是表示本發明各實施方式的同步電動機驅動裝置中將電流檢測電路5A安裝在內部的微機A的構成的電路圖。
[0027]圖11是表示本發明各實施方式的同步電動機的有效電力和下降直流電壓的關系的圖。
[0028]圖12是表示本發明各實施方式的同步電動機驅動裝置中轉換電路的具體構成的電路圖。
[0029]附圖標記說明
[0030]I家用交流電源，2轉換電路，3、31、32逆變電路，4、41、42同步電動機，5、51、52、53 電流檢測電路，Rl、Rll、R21、Ru、Rv、Rw 電流檢測電阻，Rdcl、Rdc2 電阻，Vdc_sigl、Vdc_siglU Vdc_sig2直流電壓監控信號，Al、A21、A3微機，Iac電流有效值，Vac電壓有效值，Iac電流有效值，PLUPLlI正極直流線，PL2、PL22負極直流線，MDUMDl1、MD2同步電動機驅動裝置，Idc_sig、Idcl_sig、Idc2_sig直流電流監控信號，6、6M、6FM、6A輸入電流推斷部，Iac_est、Iacl_est、Iac2_est推斷電流有效值，L線圈，DB 二極管電橋，C、Cl、C2電容器。
【具體實施方式】
[0031]下面，參照附圖對本發明的實施方式進行說明。在實施方式的說明中，涉及個數、量等時，除了具有特別記載的情況以外，本發明的范圍并不限定于上述個數、量等。實施方式的附圖中，相同的附圖標記和編號表示相同部分或相當部分。此外，在實施方式的說明中，有時不對采用相同附圖標記的部分等進行重復說明。
[0032]<實施方式1>
[0033]參照圖1，對本發明實施方式I的同步電動機驅動裝置MDl的構成和動作進行說明。
[0034]同步電動機驅動裝置MDl包括:轉換電路2、逆變電路3、電流檢測電阻(分流電阻)R1、電阻Rdcl、電阻Rdc2、電流檢測電路5和微機Al。
[0035]轉換電路2將家用交流電源I供給的、具有電壓有效值Vac和電流有效值Iac的交流電力轉換為直流電壓Vdc，并向正極直流線PLl和負極直流線PL2之間輸出。
[0036]圖12表示轉換電路2的具體例。圖12的(a)的轉換電路，將電壓有效值Vac例如為200V的交流電壓轉換為200V的直流電壓Vdc輸出。交流電壓被二極管電橋DB和電容器C整流、平滑化之后，輸出為200V的直流電壓Vdc。
[0037]圖12的(b)的轉換電路，將電壓有效值Vac例如為100V的交流電壓轉換為200V的直流電壓Vdc輸出。利用由二極管電橋DB、電容器Cl和電容器C2構成的倍壓電路，將交流電壓轉換為升壓至200V的直流電壓Vdc。可根據向同步電動機驅動裝置MDl供給的電壓有效值Vac的值，選擇具有所需構成的轉換電路。
[0038]逆變電路3具有連接在正極直流線PLl和負極直流線PL2之間的三相(U相/V相/W相)逆變器(Qu/QX、QV/Qy、QW/Qz)。三相的各逆變器將直流電壓Vdc轉換為三相交流電流(U相/V相/W相)，并向同步電動機4供給。
[0039]微機Al生成PWM(Pulse Width Modulation脈寬調制)信號，控制三相的各逆變器的開關。通過上述開關控制，逆變電路3從直流電壓Vdc生成三相交流電流。
[0040]轉換電路2的輸出側和逆變電路3的輸入側，由正極直流線PLl和負極直流線PL2連接，并且在兩個電路間的負極直流線PL2上設置有電流檢測電阻R1。電流檢測電路5根據在電流檢測電阻Rl兩端產生的電壓，檢測流過逆變電路3的直流電流Idc，并對其進行增幅，再作為直流電流監控信號Idc_sig向微機Al輸出。
[0041]電阻Rdcl和電阻Rdc2串聯在正極直流線PLl和負極直流線PL2之間，形成直流電壓監控電路。從電阻Rdcl和電阻Rdc2的連接點，將利用兩個電阻對直流電壓Vdc進行分壓的直流電壓監控信號Vdc_sigl,向微機Al輸出。
[0042]參照圖2，對本發明實施方式I的微機Al的構成和動作進行說明。(構成)
[0043]微機Al具有PWM信號生成部7和輸入電流推斷部6。PWM信號生成部7生成PWM信號并向逆變電路3輸出。輸入電流推斷部6根據從電流檢測電路5輸出的直流電流監控信號Idc_sig、從PWM信號生成部7輸出的PWM信號、以及直流電壓監控信號Vdc_sigl，計算從家用交流電源I向同步電動機驅動裝置MDl供給的輸入交流電流的推斷電流有效值Iac_est，并向PWM信號生成部7輸出。
[0044]輸入電流推斷部6具有瞬時電流分配部61、瞬時電力計算部62、有效電力計算部63、輸入電流計算部64。此外，輸入電流推斷部6還具有:同步電動機極數存儲部612，存儲同步電動機驅動裝置MDl驅動的同步電動機4的極數；檢測周期存儲部613，存儲逆變電路3的直流電流Idc的檢測周期；檢測電氣角度設定部611，設定檢測直流電流Idc的電動機的電氣角度的間隔；以及瞬時直流電壓檢測部621，對檢測到直流電流Idc的時刻的轉換電路2輸出的直流電壓Vdc的值進行檢測。
[0045](瞬時電流Iu(t)/Iv(t)/Iw(t)的檢測)
[0046]瞬時電流分配部61根據在規定時刻t檢測到的直流電流監控信號Idc_sig，將在時刻t在逆變電路3中流動的直流電流Idc分配為在三相(U相/V相/W相)的各逆變器中流動的瞬時電流Iu(t)、Iv(t)、Iw(t)。逆變電路3的直流電流Idc是從三相的各逆變器向負極直流線PL2流動的電流的合計值。在上述三相的各逆變器中流動的電流由包含在微機Al中的PWM信號生成部7輸出的PWM信號控制。
[0047]瞬時電流分配部61在三相的各逆變器的開關之前和之后的時刻，得到直流電流監控信號Idc_sig的變化部分。根據PWM信號的開關信息將上述變化部分分配給三相的各逆變器，由此將流入逆變電路3的直流電流Idc分配給三相的各逆變器。
[0048]瞬時直流電壓檢測部621根據輸入的直流電壓監控信號Vdc_sigl，檢測轉換電路2在設定時刻輸出的直流電壓Vdc的值，并向瞬時電力計算部62和電壓有效值計算部641輸出。
[0049]瞬時直流電壓檢測部621還根據直流電壓監控信號Vdc_sigl，檢測并輸出直流電壓Vdc的波動周期f_rpl。轉換電路2利用二極管電橋對交流電壓進行全波整流，并利用平滑電路進一步使波動電壓降低而輸出直流電壓Vdc。但是，作為全波整流的結果，在直流電壓Vdc中殘留有具有家用交流電源I的兩倍周期的波動(脈動)。上述波動周期反映在對直流電壓Vdc進行電阻分壓而生成的直流電壓監控信號Vdc_sigl的波動周期f_rpl中。
[0050]以規定的檢測周期對直流電壓監控信號Vdc_sigl的值進行檢測，并對檢測到的值進行平均化處理而得到波動周期f_rpl。考慮噪聲消除，將檢測周期設定為例如數毫秒。在檢測到的交流電壓的周期為50Hz和60Hz的情況下，具有上述兩倍周期的波動周期f_rpl分別為10暈秒和8.33暈秒。
[0051]因此，為了從直流電壓監控信號Vdc_sigl檢測出交流電壓(即家用交流電源I)的周期，最少需要以每I毫秒左右對直流電壓監控信號Vdc_sigl的值進行檢測。考慮微機Al的處理性能和其他運算處理的關系，上述檢測周期優選為數毫秒到數百毫秒的時間。
[0052]輸入電流推斷部6還具有:電壓有效值計算部641，計算家用交流電源I的電壓有效值Vac ;功率因數表642，存儲交流電壓和交流電流間的功率因數；以及比例常數存儲部643，用于將同步電動機驅動裝置MDl的熱量損失能量換算為消耗電力。
[0053]電壓有效值計算部641根據瞬時直流電壓檢測部621輸出的直流電壓Vdc和波動周期f_rpl、以及有效電力計算部63輸出的有效電力P，并利用后述的計算公式計算電壓有效值Vac。
[0054](瞬時電力P⑴的計算)
[0055]瞬時電力計算部62根據三相瞬時電流Iu(t)、Iv(t)、Iw(t),計算規定時刻t的瞬時電力P(t)。瞬時直流電壓檢測部621檢測轉換電路2在時刻t輸出的直流電壓Vdc的值，并將其輸出。根據瞬時電流Iu(t)、Iv(t)、Iw(t)、以及從瞬時直流電壓檢測部621輸出的直流電壓Vdc，利用以下的公式計算瞬時電力p(t)。另外，在以下的公式中，符號“ X ”是指乘法符號，符號“/”是指除法符號。
[0056]P (t) = pu (t) +pv (t) +pw (t)
[0057]其中，pu(t)、pv(t)、pw(t)分別是U相、V相、W相的瞬時電力，并利用以下公式得出。
[0058]pu (t) = VdcXU 相 PWM 占空比 Xlu(t)
[0059]pv(t) = VdcXV 相 PWM 占空比 X Iv(t)
[0060]pw(t) = VdcXW 相 PWM 占空比 X Iw(t)
[0061]PWM占空比是指PWM波形的占空比。
[0062](瞬時電力的檢測時刻tl?tn)
[0063]參照圖3，對在同步電動機4機械轉動一周的周期T內設定的、瞬時電力p(t)的檢測時刻tl?tn進行說明。圖3是表示本發明實施方式的同步電動機驅動裝置MDl中的逆變電路3輸出的三相交流電流的波形的示意圖。橫軸表示同步電動機4機械轉動一周、即與機械角度360°對應的范圍。縱軸示意性表示不同相位(U相/V相/W相)的逆變器3的輸出電流波形。
[0064]在具有四極三相結構的同步電動機的情況下，機械轉動一周期間，電氣性轉動兩周。即，機械角度360°與電氣角度720°對應。在圖3中，在同步電動機的機械轉動一周的周期T中，將電氣角度30°的時刻作為tl，此后將每隔電氣角度60° (電氣角度60°間隔)的時刻設定為檢測時刻。周期T中的最后檢測時刻tn為與電氣角度690°對應的時亥IJ，檢測次數為總計12次。
[0065]本實施方式I中，說明了以電氣角度60°為周期、對瞬時電力進行檢測。通過減小瞬時電力的檢測時間(設定的電氣角度的間隔)，能夠提高有效電力的計算精度。實際上考慮到微機Al的處理性能和其他運算處理的關系，檢測瞬時電力P (t)的電氣角度的間隔優選從1°、10°、30°、或60°的周期中選擇。但是，如果選擇的電氣角度的間隔過大，則有效電力計算部輸出的計算結果的精度下降。因此，設定的電氣角度的間隔優選在60°以下。
[0066]返回圖2，對輸入電流推斷部6所具有的檢測電氣角度設定部611、同步電動機極數存儲部612、檢測周期存儲部613和有效電力計算部63的動作進行說明。
[0067]同步電動機極數存儲部612中存儲有逆變電路3驅動的同步電動機4的極數。在本實施方式中，將具有四極三相結構的同步電動機作為一個例子進行說明。在這種情況下，在同步電動機極數存儲部612內存儲有表示同步電動機的極數為四極的信息。通過改變寫入同步電動機極數存儲部612的信息，能夠容易使本實施方式的同步電動機驅動裝置MDl控制具有其他結構的同步電動機。
[0068]檢測周期存儲部613中存儲有在同步電動機4機械轉動一周的周期T中對瞬時電力P(t)進行檢測的電氣角度的間隔。在本實施方式的同步電動機驅動裝置MDl中，因為能夠改變電氣角度的間隔，所以用戶能夠以需要的精度計算有效電力。
[0069]檢測電氣角度設定部611將檢測電流檢測電路5輸出的直流電流監控信號Idc_sig的時刻t輸出至瞬時電流分配部61。瞬時電流分配部61計算在指定時刻t、在逆變電路3所具有的三相的各逆變器中流動的瞬時電流Iu(t)、Iv(t)、Iw(t)。
[0070]檢測電氣角度設定部611根據同步電動機極數存儲部612和檢測周期存儲部613輸出的信息，向瞬時 電流分配部61通知在逆變電路3中流動的直流電流Idc的檢測時刻tl ~tn。
[0071](有效電力P的計算)
[0072]有效電力計算部63累計在整個規定周期T從瞬時電力計算部62輸出的瞬時電力P(t)，并將上述累計結果除以周期T，計算出有效電力P。在使用電動機的情況下，首先將電動機機械轉動一周的時間作為周期T，在整個上述周期T中設定多個時刻tl~tn。由同步電動機4消耗的有效電力P通過以下的公式I得出，公式I是將各時刻的瞬時電力p(tl)~p(tn)的總和除以周期T。
[0073]P= (P (tl)+p (t2) +...+p (tn)) /T..?公式 I
[0074]如公式I中記載的那樣，有效電力計算部63將各時刻的瞬時電力P (tl)~p(tn)的總和除以周期T，計算由同步電動機4消耗的有效電力P，并向輸入電流計算部64和電壓有效值計算部641輸出。以下，以具體的同步電動機4的極數和檢測的電氣角度的間隔為例，對有效電力P的計算公式進行說明。
[0075]在同步電動機4為四極三相結構的情況下，機械轉動一周對應電氣轉動兩周。因此，當以電氣角度60°為間隔對逆變電路3的瞬時電力P (t)進行檢測時，檢測次數為12次。因此，有效電力P通過以下方式計算。
[0076]P= (p(tl)+...+p(tl2))/12
[0077]四極三相的同步電動機的有效電力P通過上述計算公式得出。
[0078]在同步電動機4為六極三相結構的情況下，機械轉動一周對應電氣轉動三周。因此，當以電氣角度60°為間隔對逆變電路3的瞬時電力p(t)進行檢測時，檢測次數為18次。上述有效電力P通過以下方式計算。
[0079]P= (p(tl)+...+p(tl8))/18
[0080]六極三相同步電動機的有效電力P通過上述計算公式得出。
[0081](同步電動機驅動裝置的綜合有效電力P_mdl)
[0082]在圖1中，從家用交流電源I向同步電動機驅動裝置MDl供給的交流電壓和交流電流的有效值分別為Vac和lac。如果上述交流電壓和交流電流的相位差為“ Θ ”，則上述有效電力為Vac X Iac Xcos ( Θ )。在此，如果同步電動機驅動裝置MDl消耗的綜合有效電力為P_mdl，則兩個有效電力的值之間有以下關系。
[0083]Vac X Iac X cos ( Θ ) = P_mdl
[0084]在圖1所示的同步電動機驅動裝置MDl中，可以認為從家用交流電源I向由二極管電橋等構成的轉換電路2供給的有效電力和轉換電路2的輸出電力基本相等。上述轉換電路2的輸出電力主要被逆變電路3所驅動的同步電動機4消耗。上述同步電動機4的有效電力，作為圖2所示的有效電力計算部63輸出的有效電力P求出。同步電動機4的有效電力P的計算公式如公式I所示。
[0085]此外，轉換電路2的輸出電力除了在同步電動機4消耗的有效電力P之外，有時不能忽略因控制逆變電路3的微機Al部的熱量損失而消耗的電力。將控制逆變電路3的調制動作的IPM(微機Al)的熱量損失部分的電力作為P_ipml。上述P_ipml與逆變電路3所驅動的同步電動機4的有效電力P成比例。如果將其比例常數作為kl，則有以下關系成立。
[0086]P_ipml = klXP
[0087]另外，比例常數kl是通過實驗等得出的值，并存儲在微機Al中。
[0088]由此，同步電動機驅動裝置MDl消耗的綜合有效電力P_mdl是同步電動機4的有效電力P和IPM的熱量損失部分的電力P_ipml的和。以下表示從家用交流電源I向轉換電路2供給的有效電力和同步電動機驅動裝置MDl所消耗的綜合有效電力P_mdl的關系。
[0089]Vac X Iac X cos ( Θ ) = P_mdl..?公式 2
[0090]P_mdl = P+P_ipml = (1+kl) XP...公式 3
[0091]根據公式1、公式2和公式3，輸入交流電源的電流有效值lac、同步電動機4的有效電力P、交流電壓的有效值Vac和功率因數COS(0)具有以下公式4的關系。
[0092]Iac= (1+kl) XP/(Vac X cos ( Θ ))..?公式 4
[0093]下面，對交流電壓的有效值Vac和功率因數COS(Q)的計算方法進行說明。
[0094](交流電壓的有效值Vac的計算)
[0095]以下，對圖1所示的家用交流電源I的電壓有效值Vac的計算方法進行說明。隨著同步電動機4的轉動速度的上升，轉換電路2的輸出電流增加，所以轉換電路2的直流電壓Vdc下降。即，與轉換電路2未輸出有效電力P的情況相比，向同步電動機4提供有效電力P的轉換電路2的直流電壓Vdc下降。將上述直流電壓Vdc的下降部分作為下降直流電壓Λ Vdc。下降直流電壓AVdc存在負值，是以轉換電路2未向同步電動機4提供有效電力P時的直流電壓Vdc為基準值的下降電壓值。
[0096]當圖12的(a)所示的轉換電路2輸出有效電力P時，電壓有效值Vac、直流電壓Vdc和下降直流電壓AVdc具有以下關系。
[0097] Vac = (Vdc- Δ Vdc) / V 2[0098]= (Vdc+abs ( Δ Vdc)) / V 2..?公式 5
[0099]其中，V 2是2的平方根、abs(AVdc)是AVdc的絕對值。
[0100]在轉換電路2為圖12的(b)所示的倍壓電路的情況下，電壓有效值Vac、直流電壓Vdc和下降直流電壓AVdc具有以下關系。
[0101]Vac = (Vdc- Δ Vdc) /2/ V 2
[0102]= (Vdc+abs ( Δ Vdc) )/2/ V 2..?公式 51
[0103]根據轉換電路2的電路構成，可選擇任意一個公式。
[0104]參照圖11，對下降直流電壓AVdc的計算方法進行說明。
[0105]圖11中顯示有六條曲線圖，表示相對于同步電動機4的有效電力P(橫軸)的下降直流電壓AVdc(縱軸)的變化。六條曲線圖大致分為，家用交流電壓的頻率為50Hz的組和60Hz的組。各組進一步由交流電壓的有效值為90VU00V和IlOV時的曲線構成。如六條曲線圖所示，如果同步電動機4的有效電力P增加，則下降直流電壓AVdc減小(AVdc的絕對值增加)。即，轉換電路2輸出的直流電壓Vdc減小。
[0106]如圖11所示，有效電力P和下降直流電壓AVdc具有接近反比的關系，并且可以看出上述關系因輸入交流電壓的頻率而進一步變化。因此，按照家用交流電壓的不同頻率，將有效電力P和下降 直流電壓AVdc的數據表(以下僅記載為數據表)預先存儲在微機Al中，通過指定有效電力P和家用交流電壓的頻率，能夠得出下降直流電壓AVdc15
[0107]圖2所示的電壓有效值計算部641根據波動周期f_rpl、直流電壓Vdc、有效電力P和數據表(未圖示)，計算電壓有效值Vac。根據瞬時直流電壓檢測部621輸出的波動周期^印1，判斷家用交流電源I的頻率，并且從存儲在數據表中的兩個數據組中選擇判斷出的頻率的數據組。由此，確定與同步電動機4的有效電力P對應的下降直流電壓AVdc。此外，根據有效電力計算部63輸出的有效電力P并參照數據表，確定下降直流電壓AVdc。
[0108]電壓有效值計算部641將確定的下降直流電壓Λ Vdc、以及瞬時直流電壓檢測部621輸出的直流電壓Vdc代入公式5或公式51，計算出電壓有效值Vac，并向輸入電流計算部64輸出ο
[0109]代替以數據表的形式將有效電力P和下降直流電壓AVdc的關系存儲在微機Al中，也可以按照各交流電壓的頻率，將兩者的關系設定為近似式，并進行運算處理。近似式可以是二次方程式，也可以對有效電力P的范圍進行適當分割，并且在分割后的電力區間以一次方程式來近似。
[0110]可以根據同步電動機4的轉速變化的頻率，計算下降直流電壓AVdc。例如，可以在同步電動機4以相同轉速持續轉動T秒以上時，計算下降直流電壓AVdc。當有效電力P在一定程度的期間不變化時，能夠利用上述計算方法來推斷誤差較小的電壓有效值Vac。作為持續期間的時間T預先設定在微機Al中。
[0111]按照以上的構成,根據家用交流電源I的頻率和轉換電路2的電路構成，能夠檢測出同步電動機4運轉期間的家用交流電源I的電壓有效值Vac。此外，即使運轉期間交流電壓變動時，也能夠檢測出上述電壓有效值Vac。
[0112](功率因數cos(e)的計算)
[0113]參照圖4，對交流電壓和交流電流的功率因數COS(0)的計算方法進行說明。圖4是預先通過實驗得到的、同步電動機驅動裝置MDl的綜合有效電力P_mdl和功率因數關系的表的一個例子，并且存儲在微機Al中。將由微機Al計算出的綜合有效電力P_mdl與圖4的表進行對照，得出功率因數。
[0114]代替將同步電動機驅動裝置MDl的綜合有效電力P_mdl和功率因數cos ( Θ )的關系以表的形式存儲在微機Al中，也可以將兩者的關系設定為近似式，并進行運算處理。
[0115]參照圖5，對得出功率因數的其他方法進行說明。圖5是表示同步電動機4的每單位時間的轉速(rpm)即轉動速度和功率因數之間的關系的表的一個例子，并存儲在微機Al中。將由微機Al計算出的綜合有效電力P_mdl與圖5的表進行對照，得出功率因數。
[0116](推斷電流有效值Iac_est的計算)
[0117]參照圖2，對輸入電流計算部64計算推斷電流有效值Iac_est的計算方法進行說明。
[0118]輸入電流計算部64根據從有效電力計算部63輸出的同步電動機4的有效電力P，推斷從家用交流電源I供給的交流電源的電流有效值Iac，并將其作為推斷電流有效值Iac_est 輸出。
[0119]在上述推斷電流有效值Iac_est的計算中，分別引用電壓有效值計算部641輸出的電壓有效值Vac、存儲在功率因數表642中的功率因數的值、以及存儲在比例常數存儲部643中的比例常數kl。推斷電流有效值Iac_est的計算公式如下。
[0120]Iac_est = (1+kl) XP/(Vac X cos ( Θ ))
[0121]推斷電流有效值Iac_est的計算公式與上述的公式4對應。
[0122]當輸入的推斷電流有效值Iac_est超過規定值時，PWM信號生成部7改變向逆變電路3輸出的PWM信號的占空比，從而使同步電動機4的轉速下降。通過上述轉速控制，同步電動機驅動裝置MDl能夠保持冷凍、空調裝置的連續運轉。
[0123]如上所述，實施方式I的同步電動機驅動裝置MDl通過使用作為IPM動作的微機Al所具有的通用運算處理功能，不需要追加復雜結構的電路部件，就能夠保持具有制冷循環的設備的連續運轉。此外，通過將IPM的熱量損失部分的電力也追加到同步電動機驅動裝置MDl的有效電力中，能夠更準確地推斷輸入電流有效值。
[0124]<實施方式I的變形例>
[0125]參照圖6，對本發明實施方式I的變形例的同步電動機驅動裝置MDll的構成和動作進行說明。
[0126]圖6所示的同步電動機驅動裝置MDll具有轉換電路2，該轉換電路2將家用交流電源I供給的、具有電壓有效值Vac和電流有效值Iac的交流電力轉換成直流電壓Vdc，并向正極直流線PLl和負極直流線PL2之間輸出。與圖1所示的同步電動機驅動裝置MDl不同，同步電動機驅動裝置MDll具有在正極直流線PLl和負極直流線PL2之間并聯的逆變電路31和逆變電路32。
[0127]根據向同步電動機驅動裝置MDl I供給的交流電源的電壓有效值Vac的值，轉換電路2可適當選擇圖12的(a)或圖12的(b)所示的構成。
[0128]逆變電路31和逆變電路32從直流電壓Vdc生成三相交流電流，并分別向冷凍、空調裝置的壓縮機用同步電動機41和室外機的風扇用同步電動機42供給。微機A21生成PWM信號I和PWM信號2，并分別用于控制逆變電路31和逆變電路32的開關動作。
[0129]在連接轉換電路2和逆變電路31的負極直流線PL21上設置有電流檢測電阻RlI。在連接轉換電路2和逆變電路32的負極直流線PL22上設置有電流檢測電阻R21。根據在電流檢測電阻RlI和電阻R21兩端產生的電壓，電流檢測電路I (51)和電流檢測電路2 (52)分別檢測出在逆變電路31和逆變電路32中流動的直流電流Idcl和Idc2，并對其進行增幅，再將直流電流監控信號Idcl_sig和直流電流監控信號Idc2_sig向微機A21輸出。
[0130]同步電動機驅動裝置MDll還具有直流電壓監控電路，該直流電壓監控電路由在正極直流線PLl和負極直流線PL2之間串聯的電阻RdcI和電阻Rdc2構成。從電阻RdcI和電阻Rdc2的連接點，將利用兩個電阻對直流電壓Vdc進行分壓的直流電壓監控信號Vdc_sigll，輸出至微機A21。
[0131]參照圖7,對微機A21的構成和動作進行說明。微機A21具有:第一輸入電流推斷部6M、第二輸入電流推斷部6FM、第一 PWM信號生成部7M、第二 PWM信號生成部7FM。第一PWM信號生成部7M和第二 PWM信號生成部7FM分別生成PWM信號I和PWM信號2，并將它們向逆變電路31和逆變電路32輸出。
[0132]第一輸入電流推斷部6M根據直流電流監控信號Idcl_sig和從第一 PWM信號生成部7M輸出的PWM信號I，計算從家用交流電源I向壓縮機用同步電動機41供給的輸入交流電流的推斷電流有效值Iacl_est，并將其向第一 PWM信號生成部7M輸出。第二輸入電流推斷部6FM根據直流電流監控信號Idc2_sig和從第二 PWM信號生成部7FM輸出的PWM信號2，計算從家用交流電源I向風扇用同步電動機42供給的輸入交流電流的推斷電流有效值Iac2_est，并將其向PWM信號生成部2輸出。
[0133]圖7所示的第一輸入電流推斷部6M除了以下的點以外，與圖2所示的實施方式I的輸入電流推斷部6具有相同的構成。圖2的瞬時直流電壓檢測部621根據直流電壓監控信號Vdc_sigl，檢測轉換電路2在設定時刻輸出的直流電壓Vdc的值，并向瞬時電力計算部62和電壓有效值計算部641輸出。而圖7所示的第一輸入電流推斷部6M所具有的瞬時直流電壓檢測部621 (未圖示)根據直流電壓監控信號Vdc_sigll檢測直流電壓Vdc的值。
[0134]圖7所示的第一輸入電流推斷部6M具有:第一同步電動機極數存儲部612M，存儲壓縮機用同步電動機41的電動機極數；第一檢測周期存儲部613M，存儲檢測瞬時電力的電氣角度；以及第一比例常數存儲部643M，存儲比例常數kl。
[0135]圖7所示的第二輸入電流推斷部6FM除了以下的點以外，與圖2所示的實施方式I的輸入電流推斷部6具有相同的構成。圖2的瞬時直流電壓檢測部621根據直流電壓監控信號Vdc_sigl，檢測直流電壓Vdc的波動周期f_rpl和直流電壓Vdc。
[0136]而第二輸入電流推斷部6FM不具備圖2的瞬時直流電壓檢測部621。瞬時電力計算部62和電壓有效值計算部641根據從第一輸入電流推斷部6M的瞬時直流電壓檢測部621輸出的上述數據，計算瞬時電力P(t)和電壓有效值Vac。即，僅第一輸入電流推斷部6M具有根據直流電壓監控信號Vdc_sigll檢測直流電壓Vdc的波動周期f_rpl和直流電壓Vdc的功能。
[0137]根據需要，第一輸入電流推斷部6M和第二輸入電流推斷部6FM也可以具有根據直流電壓監控信號Vdc_sigll檢測直流電壓Vdc的波動周期f_rpl和直流電壓Vdc_off的功能。此外，也可以使第二輸入電流推斷部6FM具有上述檢測功能。
[0138]第二輸入電流推斷部6FM具有:第二同步電動機極數存儲部612FM，存儲風扇用同步電動機42的電動機極數；第二檢測周期存儲部613FM，存儲檢測瞬時電力的電氣角度；以及第二比例常數存儲部643FM，存儲比例常數k2。
[0139]在圖6中，如果家用交流電源I的交流電壓和交流電流的相位差為“ Θ ”，則上述有效電力為VacX IacXcos ( Θ )。如果同步電動機驅動裝置MDll消耗的綜合有效電力為P_mdll，則兩個有效電力的值之間有以下關系。
[0140]Vac X Iac X cos ( Θ ) = P_mdll
[0141]與實施方式I相同，Vac和Iac是家用交流電源I的電壓有效值和電流有效值。
[0142]在圖7中，將由第一輸入電流推斷部6M得到的壓縮機用同步電動機41的有效電力作為P_comp，并且將由第二輸入電流推斷部6FM得到的風扇用同步電動機42的有效電力作為P_fan。
[0143]由逆變電路31和逆變電路32的調制動作控制造成的IPM(微機A21)的熱量損失部分的電力P_ipm21的計算公式如下:
[0144]P_ipm21 = kl X P_comp+k2 X P_fan
[0145]因此，同步電動機驅動裝置MDll的綜合有效電力Pjndll如下:
[0146]Vac X Iac X cos ( Θ ) = P_mdll
[0147]P_mdll = (1+kl) XP_comp+(l+k2) XP_fan
[0148]利用實施方式 I的公式5或公式51求出家用交流電源I的電壓有效值Vac。在公式5或公式51中，直流電壓Vdc和下降直流電壓△ Vdc，與實施方式I相同，根據圖7的第一輸入電流推斷部6M所具有的瞬時直流電壓檢測部621和有效電力計算部63的輸出來計算。下降直流電壓AVdc根據圖7所示的微機A21所具有的數據表(未圖示)得出。
[0149]圖7的第一輸入電流推斷部6M輸出的第一推斷電流有效值Iacl_est和第二輸入電流推斷部6FM輸出的第二推斷電流有效值Iac2_est分別如下。
[0150]Iacl_est = (1+kl) XP_comp/(VacXcos ( Θ ))
[0151]Iac2_est = (l+k2) XP_fan/(VacXcos ( Θ ))
[0152]電壓有效值Vac和功率因數COS(0)的值以與實施方式I相同的方式得出。
[0153]當上述Iacl_est和Iac2_est的和超過規定值時,微機A21適當控制逆變器31和逆變器32，使壓縮機用同步電動機41和風扇用同步電動機42的轉速下降。通過上述轉速控制，同步電動機驅動裝置MDl能夠保持冷凍、空調裝置的連續運轉。
[0154]如上所述，實施方式I的變形例的同步電動機驅動裝置MDll能夠分別計算出壓縮機用同步電動機和風扇用同步電動機的、包含IPM的熱量損失部分電力的綜合有效電力。
[0155]〈實施方式2>
[0156]參照圖8，對本發明實施方式2的同步電動機驅動裝置MD2的構成和動作進行說明。
[0157]圖8所示的同步電動機驅動裝置MD2包括:轉換電路2、逆變電路3、分流電阻R1、電阻Rdcl、電阻Rdc2、電流檢測電路53和微機A3。
[0158]轉換電路2將家用交流電源I供給的、具有電壓有效值Vac和電流有效值Iac的交流電力轉換為直流電壓Vdc，并向正極直流線PLl和負極直流線PL2之間輸出。根據向同步電動機驅動裝置MD2供給的交流電源的電壓有效值Vac的值，轉換電路2可適當選擇圖12的(a)或圖12的(b)所示的構成。
[0159]逆變電路3具有連接在正極直流線PLl和負極直流線PL2之間的三相(U相/V相/W相)逆變器(Qu/QX、QV/Qy、QW/Qz)。三相的各逆變器將直流電壓Vdc轉換為三相交流電流(U相/V相/W層)，并向同步電動機4供給。
[0160]微機A3生成PWM(Pulse Width Modulation)信號，并控制三相的各逆變器的開關。通過上述開關控制，逆變電路3從直流電壓Vdc生成三相交流電流。
[0161]轉換電路2的輸出側和逆變電路3的輸入側，由正極直流線PLl和負極直流線PL2連接，并且在兩個電路間的負極直流線PL2上設置有分流電阻R1。
[0162]電阻Rdcl和電阻Rdc2串聯在正極直流線PLl和負極直流線PL2之間，形成直流電壓監控電路。從電阻Rdcl和電阻Rdc2的連接點，將利用兩個電阻對直流電壓Vdc進行分壓的直流電壓監控信號Vdc_sig2,向微機A3輸出。
[0163]圖8的本發明的實施方式2與實施方式I和實施方式I的變形例的不同點如下。即，在構成逆變電路3的三相(U相/V相/W層)的各逆變器和負極直流線PL2之間分別配置有電流檢測電阻Ru、Rv, Rw。在實施方式I等中，利用也作為分流電阻的電阻Rl檢測逆變電路3的直流電流Idc。在實施方式2中，電阻Rl用作分流電阻，用于檢測逆變電路3的過電流。
[0164]將三相的各逆變器和電流檢測電阻Ru、Rv、Rw的連接點的電位輸入電流檢測電路53。電流檢測電路53將各相電位的值轉換為在各逆變器中流動的直流電流信號Iru、Irv、Irw,并向微機A3輸出。
[0165]參照圖9，對本發明實施方式2的微機A3的構成和動作進行說明。(構成)
[0166]微機A3具有輸入電流推斷部6A和PWM信號生成部7。PWM信號生成部7生成PWM信號并向逆變電路3輸出。輸入電流推斷部6A根據從電流檢測電路53輸出的直流電流信號Iru/Irv/Irw、從PWM信號生成部7輸出的PWM信號、以及直流電壓監控信號Vdc_sig2，計算從家用交流電源I向同步電動機驅動裝置MD2供給的輸入交流電流的推斷電流有效值Iac_est，并向PWM信號生成部7輸出。
[0167]輸入電流推斷部6A具有瞬時電流檢測部61A、瞬時電力計算部62A、有效電力計算部63、輸入電流計算部64。此外，輸入電流推斷部6A還具有:同步電動機極數存儲部612，存儲同步電動機驅動裝置MD2驅動的同步電動機4的極數；檢測周期存儲部613，存儲逆變電路3的直流電流Idc的檢測周期；檢測電氣角度設定部611，設定檢測直流電流Idc的電動機的電氣角度的間隔；以及瞬時直流電壓檢測部621，對檢測到直流電流Idc的時刻的轉換電路2輸出的直流電壓Vdc的值進行存儲。
[0168](瞬時電流Iu(t)/Iv (t)/Iw⑴的檢測)
[0169]瞬時電流檢測部61A根據在規定時刻t檢測到的直流電流信號Iru、Irv、Irw，輸出在時刻t在三相的各逆變器中流動的瞬時電流Iu(t)、Iv(t)、Iw(t)。與實施方式I不同，不需要向瞬時電流檢測部6IA輸入PWM信號，并分配三相的瞬時電流。
[0170]瞬時直流電壓檢測部621根據輸入的直流電壓監控信號Vdc_sig2，檢測轉換電路2在設定時刻輸出的直流電壓Vdc的值，并向瞬時電力計算部62A和電壓有效值計算部641輸出。
[0171]瞬時直流電壓檢測部621還根據直流電壓監控信號Vdc_sig2，輸出直流電壓Vdc的波動周期f_rpl。波動周期f_rpl的檢測方法與實施方式I相同。
[0172]輸入電流推斷部6A還具有:電壓有效值計算部641，計算家用交流電源I的電壓有效值Vac的值；功率因數表642，存儲交流電壓和交流電流間的功率因數；以及比例常數存儲部643，用于將同步電動機驅動裝置MD2的熱量損失能量換算為消耗電力。
[0173]電壓有效值計算部641根據有效電力計算部63輸出的有效電力P和瞬時直流電壓檢測部621輸出的波動周期^11)1，并參照數據表來確定下降直流電壓AVdc。此外，電壓有效值計算部641根據確定的下降直流電壓AVdc和瞬時直流電壓檢測部621輸出的直流電壓Vdc，并利用后述的計算式計算電壓有效值Vac。
[0174](瞬時電力p(t)的計算)
[0175]瞬時電力計算部62A根據三相瞬時電流Iu(t)、Iv(t)、Iw(t)、從PWM信號生成部7輸出的PWM信號、以及從瞬時直流電壓檢測部621輸出的直流電壓Vdc，計算規定時刻t的瞬時電力p(t)。
[0176]根據瞬時電流Iu(t)、Iv(t)、Iw(t)和從瞬時直流電壓檢測部621輸出的直流電壓Vdc，利用以下的公式計算 瞬時電力P (t)。
[0177]在以下的公式中，符號“ X ”是指乘法符號，符號“/”是指除法符號。
[0178]P (t) = pu (t) +pv (t) +pw (t)
[0179]其中，pu(t)、pv(t)、pw(t)分別是U相、V相、W相的瞬時電力，并利用以下公式得出。
[0180]pu (t) = VdcXU 相 PWM 占空比 X Iu (t)
[0181]pv(t) = VdcXV 相 PWM 占空比 X Iv(t)
[0182]pw(t) = VdcXW 相 PWM 占空比 X Iw(t)
[0183]PWM占空比是指PWM波形的占空比。
[0184]瞬時電力P (t)的檢測時刻設定為與圖3所示的實施方式I的檢測時刻相同。在與同步電動機4機械轉動一周(機械角度360° )的周期T對應的整個電氣角度內，以規定的電氣角度的檢測間隔設定檢測時刻tl~tn。與上述機械轉動一周的周期T對應的電氣角度依賴于同步電動機4的極數。圖9和圖2所示的檢測周期存儲部613均存儲檢測瞬時電力P(t)的電氣角度的間隔。圖9和圖2所示的同步電動機極數存儲部612均存儲同步電動機4的極數。
[0185]圖9所示的檢測電氣角度設定部611根據同步電動機極數存儲部612和檢測周期存儲部613輸出的信息，向瞬時電流檢測部61A通知直流電流信號Iru/Irv/Irw的檢測時刻tl~tn。
[0186](有效電力P的計算)
[0187]有效電力計算部63將從瞬時電力計算部62A輸出的瞬時電力p(t)的總和除以同步電動機4機械轉動一周的周期T來計算有效電力P。有效電力P的計算公式為以下的公式IA0
[0188]P= (P (tl)+p (t2) +...+p (tn)) /T..?公式 IA
[0189]其中，公式IA與實施方式I的公式I對應。
[0190](同步電動機驅動裝置的綜合有效電力P_md2)
[0191]在圖8中，從家用交流電源I向同步電動機驅動裝置MD2供給的交流電壓和交流電流的有效值分別為Vac和lac。如果上述交流電壓和交流電流的相位差為“ Θ ”，則有效電力為Vac X Iac X cos ( Θ )。在此，如果同步電動機驅動裝置MD2消耗的綜合有效電力為P_mdl，則兩個有效電力的值之間有以下關系。
[0192]Vac X Iac X cos ( Θ ) = P_md2
[0193]在圖8所示的同步電動機驅動裝置MD2中，可以認為從家用交流電源I向由二極管電橋等構成的轉換電路2供給的有效電力和轉換電路2的輸出電力基本相等。上述轉換電路2的輸出電力主要被逆變電路3所驅動的同步電動機4消耗。上述同步電動機4的有效電力，作為圖9所示的有效電力計算部63輸出的有效電力P求出。同步電動機4的有效電力P的計算公式與實施方式I相同，如公式IA所示。
[0194]此外，轉換電路2的輸出電力除了在上述同步電動機4消耗的有效電力P之外，有時不能忽略因控制逆變電路3的微機A3的熱量損失而消耗的電力。將控制逆變電路3的調制動作的IPM(微機A3)的熱量損失部分的電力作為P_ipm3。上述P_ipm3與逆變電路3所驅動的同步電動機4的有效電力P成比例。如果將其比例常數作為kl，則有以下關系成立。
[0195]P_ipm3 = klXP
[0196]另外，比例常數kl是通過實驗等得出的值，并存儲在微機A3中。
[0197]由此，同步電動機驅動裝置MD3消耗的綜合有效電力P_md3為同步電動機4的有效電力P和IPM的熱量損失部分的電力P_ipm3的和。以下表示從家用交流電源I向轉換電路2供給的有效電力和同步電動機驅動裝置MD3所消耗的綜合有效電力P_md3的關系。
[0198]Vac X Iac X cos ( Θ ) = P_md3..?公式 2A
[0199]P_mdl = P+P_ipm3 = (1+kl) XP...公式 3A
[0200]其中，公式2A和公式3A與實施方式I的公式2和公式3對應。
[0201]根據公式1A、公式2A和公式3A，交流電流的有效值lac、同步電動機4的有效電力P、交流電壓的有效值Vac和功率因數cos( Θ )具有以下公式4A的關系。
[0202]Iac= (1+kl) XP/(Vac X cos ( Θ ))..?公式 4A
[0203]其中，公式4A與實施方式I的公式4對應。
[0204](交流電壓的有效值Vac的計算)
[0205]以下，對交流電壓的有效值Vac和功率因數COS(Q)的計算方法進行說明。
[0206]下面，對圖8所示的家用交流電源I的輸入電壓有效值Vac的計算方法進行說明。隨著同步電動機4的轉動速度的上升，轉換電路2的輸出電流增加，所以轉換電路2的直流電壓Vdc下降。與實施方式I相同，將上述直流電壓Vdc的下降部分作為下降直流電壓Δ Vdc。
[0207]當圖12的(a)所示的轉換電路2輸出有效電力P時，電壓有效值Vac、直流電壓Vdc和下降直流電壓AVdc具有以下關系。
[0208]Vac = (Vdc- Δ Vdc) / V 2
[0209]= (Vdc+abs ( Δ Vdc)) / V 2..?公式 5A
[0210]其中，V 2是2的平方根，abs (AVdc)是AVdc的絕對值。
[0211]在轉換電路2為圖12的(b)所示的倍壓電路的情況下，電壓有效值Vac、直流電壓Vdc和下降直流電壓AVdc具有以下關系。
[0212]Vac = (Vdc- Δ Vdc) /2/ V 2
[0213]= (Vdc+abs ( Δ Vdc) )/2/ V 2..?公式 51A[0214]根據轉換電路2的電路構成,可選擇任意一個公式。其中，公式5A和公式5IA分別與實施方式I的公式5和公式51對應。
[0215]與實施方式I相同，按照家用交流電源I的不同頻率，將圖11所示的六條曲線圖作為有效電力P和下降直流電壓AVdc的數據表預先存儲在微機Al中，通過指定有效電力P和輸入交流電壓的頻率，能夠得出下降直流電壓AVdc15
[0216]按照以上的構成，能夠檢測出同步電動機4運轉期間的家用交流電源I的電壓有效值Vac。此外，即使運轉期間交流電壓變動時，也能夠檢測出上述電壓有效值Vac。
[0217]與實施方式I相同，根據存儲在微機A3中的圖4或圖5所示的表，得出輸入交流電壓和輸入交流電流的功率因數COS ( Θ )。
[0218](推斷電流有效值Iac_est的計算)
[0219]參照圖9，對輸入電流計算部64計算推斷電流有效值Iac_est的計算方法進行說明。
[0220]輸入電流計算部64根據從有效電力計算部63輸出的同步電動機4的有效電力P，推斷從家用交流電源I供給的輸入交流電流的有效值Iac，并將其作為推斷電流有效值Iac_est 輸出。
[0221]在上述推斷電流有效值Iac_est的計算中，分別引用電壓有效值計算部641輸出的電壓有效值Vac、存儲在功率因數表642中的功率因數的值、以及存儲在比例常數存儲部643中的比例常數kl。推斷電流有效值Iac_est的計算公式如下。
[0222]Iac_est = (1+kl) X P/(Vac X cos ( Θ ))
[0223]上述推斷電流有效值Iac_est的計算公式與上述的公式4A對應。
[0224]當輸入的推斷電流有效值Iac_est超過規定值時，PWM信號生成部7改變向逆變電路3輸出的PWM信號的占空比，從而使同步電動機4的轉速下降。通過上述轉速控制，同步電動機驅動裝置MD2能夠保持冷凍、空調裝置的連續運轉。
[0225]如上所述，實施方式2的同步電動機驅動裝置MD2通過使用作為IPM動作的微機A3所具有的通用運算處理功能，不需要追加復雜結構的電路部件，就能夠保持具有制冷循環的設備的連續運轉。此外，通過將IPM的熱量損失部分的電力也追加到同步電動機驅動裝置MD2的有效電力中，能夠更準確地推斷輸入電流有效值。
[0226]<實施方式的變形例>
[0227]參照圖10，對本發明各實施方式的共同的變形例進行說明。
[0228]圖10所示的微機A將各實施方式所具有的電流檢測電路5、51、52、53作為電流檢測電路5A安裝在微機A的內部。電流檢測電路具有如下功能:將由在電流檢測電阻中流動的電流產生的電壓轉換為上述電流值。由內置于微機中的演算增幅器構成作為電壓-電流轉換電路的電流檢測電路5A。
[0229]包含在圖10所示的微機A中的其他電路、即輸入電流推斷部6和PWM信號生成部7的構成和動作與其他實施方式相同，省略對其進行說明。
[0230]如上所述，本發明各實施方式中共同的變形例的同步電動機驅動裝置，將電流檢測電路內置于微機中。由此，能夠提供更小型且廉價的同步電動機驅動裝置。
[0231]本發明實施方式的所有內容均為舉例說明，本發明并不限定于此。本發明的范圍并不由以上說明的內容來表示,而是由權利要求來表示,并包含與權利要求等同的內容和在權利要求范圍內的所有變更。
【權利要求】
1.一種同步電動機驅動裝置，其特征在于包括: 轉換電路，將交流電力轉換為直流電壓并輸出； 逆變電路，根據PWM信號將所述直流電壓轉換為三相交流電流，并向同步電動機輸出；以及 微機，輸出所述PWM信號， 所述微機具有: PWM信號生成部，生成所述PWM信號； 有效電力計算部，根據所述逆變電路的電源電流，計算所述同步電動機的有效電力；電壓有效值計算部，根據所述直流電壓、以及相對于所述同步電動機的有效電力的所述直流電壓變化量，計算所述交流電力的電壓有效值； 根據所述同步電動機的有效電力或轉動速度計算所述交流電力的功率因數的裝置；以及 輸入電流計算部，根據所述同步電動機的有效電力、所述電壓有效值、所述功率因數，推斷所述交流電力的電流有效值。
2.根據權利要求1所述的同步電動機驅動裝置，其特征在于， 所述微機還具有: 直流電壓監控電路，根據所述直流電壓，生成直流電壓監控信號；以及 直流電壓檢測部，根據所述直流電壓監控信號，檢測所述直流電壓。
3.根據權利要求1或2所述的同步電動機驅動裝置，其特征在于，所述微機還具有存儲相對于所述同步電動機的有效電力的所述直流電壓變化量的關系的裝置。
4.根據權利要求2或3所述的同步電動機驅動裝置，其特征在于， 所述微機還具有根據所述直流電壓監控信號檢測所述直流電壓的波動周期的裝置， 所述電壓有效值計算部根據所述直流電壓的波動周期和所述直流電壓的變化量，計算所述交流電力的電壓有效值。
5.根據權利要求1-4中任意一項所述的同步電動機驅動裝置，其特征在于， 所述微機還具有比例常數存儲部，所述比例常數存儲部中存儲有所述微機的消耗電力相對于所述同步電動機的 有效電力的比例常數， 所述同步電動機的有效電力為將所述同步電動機的有效電力乘以所述比例常數后的值加在所述同步電動機的有效電力上的值。
6.根據權利要求1-5中任意一項所述的同步電動機驅動裝置，其特征在于，當所述輸入電流計算部的輸出超過規定值時，所述PWM信號生成部使所述同步電動機的轉速下降。
7.一種同步電動機驅動裝置，其特征在于包括: 轉換電路，將交流電力轉換為直流電壓并輸出； 第一逆變電路，根據第一 PWM信號將所述直流電壓轉換為三相交流電流，并向第一同步電動機輸出； 第二逆變電路，根據第二 PWM信號將所述直流電壓轉換為三相交流電流，并向第二同步電動機輸出；以及 微機，輸出所述第一 PWM信號和所述第二 PWM信號， 所述微機具有:第一 PWM信號生成部，生成所述第一 PWM信號； 第二 PWM信號生成部，生成所述第二 PWM信號； 第一有效電力計算部，根據所述第一逆變電路的電源電流，計算所述第一同步電動機的有效電力； 第二有效電力計算部，根據所述第二逆變電路的電源電流，計算所述第二同步電動機的有效電力； 電壓有效值計算部，根據所述直流電壓、以及相對于將所述第一同步電動機的有效電力和所述第二同步電動機的有效電力相加的同步電動機的有效電力的所述直流電壓變化量，計算所述交流電力的電壓有效值； 根據所述第一同步電動機和所述第二同步電動機的有效電力或轉動速度計算所述交流電力的功率因數的裝置；以及 輸入電流計算部，根據所述同步電動機的有效電力、所述電壓有效值、所述功率因數，推斷所述交流電力的 電流有效值。
【文檔編號】H02P5/74GK104011993SQ201280063326
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2012年11月22日 優先權日:2011年12月21日
【發明者】吉田充邦 申請人:夏普株式會社