[发明专利]热泵装置、空调机和制冷机

说明书

本发明提供一种具有压缩机的热泵装置，该压缩机具备能够抑制成本并且即使在低转速或者低负载的情况下也能够进行无传感器矢量控制的电动机。本发明的热泵装置包括：制冷剂的压缩机（14），其由电动机（21）驱动；逆变器部（12），其对电动机（21）施加电压；电动机电流的电流传感器（26a、26b）；以及逆变器控制部（13），其向逆变器部（12）输出驱动信号，逆变器控制部（13）包括：电压指令运算部（25）和驱动信号生成部（23），驱动信号生成部（23）具备振幅相位决定部（33），其根据来自电流传感器（26a、26b）的信号，决定压缩机（14）的所需制冷剂压缩量，并且决定振幅和相位使驱动信号生成部（23）生成驱动信号，电压指令运算部（25）在电动机（21）为低转速或低负载的情况下，根据该转速或该负载对来自电流传感器（26a、26b）的信号进行校正。

技术领域

本发明涉及使用压缩机的热泵装置、空调机和制冷机。

背景技术

在以往的热泵装置的压缩机中，在以无传感器方式控制压缩机具备的永久磁铁同步电动机的磁极位置时，通常采用矢量控制。在矢量控制中，将电动机的电流分离成d轴分量和q轴分量，计算与转子位置对应的最佳的电流值，能够进行转矩变动较少的高效率的控制。

为了进行这样的矢量控制，需要把握转子的磁极位置。在不使用磁极位置传感器的高速用无传感器矢量控制中，基于流过电动机的电流(电动机电流)值推定磁极位置。即，利用电流传感器检测电动机电流，并将检测出的电流分离成励磁电流(d轴电流Id)和转矩电流(q轴电流Iq)来进行磁极位置的推定。

在实际的矢量控制中，相对于转子的磁极位置成为实际角度θd的旋转位置的d-q旋转坐标系，在控制系统中假定成为推定角度θdc的dc-qc旋转坐标系，并推定运算它们的轴误差△θ。然后，进行如下控制：对逆变器的电压指令值进行反馈校正以使该轴误差△θ为0，由此使实际的磁极位置与控制上的磁极位置一致。

通过这样的矢量控制，由逆变器根据电动机的转速(转数)或负载的高低理想地控制用于驱动电动机的电流的大小和相位，能够实现高转矩、高响应、高性能、高精度的控制。然而，在不能利用流过电动机的电流的启动期间，无法使用无传感器矢量控制。因此，一直以来在研究通过从启动至低速运转的区间和超过低速运转的区间这两个区间切换控制方式的方法等。例如在专利文献1中公开了如下技术：在从启动时至低速动作时，进行不需要检测磁极位置的V/F恒定控制，而在超过规定的转速(转数)或负载进行高速动作时，使用预先设定的初始磁极位置转换为矢量控制。

专利文献1：日本特开2004-48886号公报

发明内容

在电动机以低转速(转数小)运转的情况或者处于低负载状态的情况下，电动机电流(转矩电流分量和励磁电流分量的总和)也较小。因此，用于检测电动机电流的电流传感器的输出的磁动势减弱，输出波形产生失真，或者检测出的电动机电流的相位相对于实际电流的相位超前。输出波形的失真和相位的超前使磁极位置的推定失败而引起失步，会使电动机强制停止。

为了在电动机电流较小的情况下也获得足够的磁动势，可考虑增加变压器的匝数或提高电流传感器的分辨率等。然而，无论哪种方式都会增加成本。因此，根据以往的技术，难以在抑制成本增加的同时顺利进行低速(或者低负载)时的无传感器矢量控制。

此外，根据专利文献1所示的技术，虽然能够区别使用V/F恒定控制和矢量控制，但是在电动机以低转速(转数小)运转的情况或者处于低负载状态的情况下难以进行无传感器矢量控制。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够抑制成本增加、并且即使在低转速(转数小)或者低负载的情况下也能够进行无传感器矢量控制的热泵装置。