逆变器控制装置和逆变器压缩机的制作方法

本发明涉及一种控制电动机的逆变器控制装置以及使用它的逆变器压缩机。

背景技术：

近年，从2005年通过了包括用于防止地球温暖化的温室效应气体的排放削减目标的京都议定书之后，在各国强化了CO2排放量的削减管制，在空调机中节能管制基准也变严格。在欧州，不是如国内的指标那样评价额定时的效率、而是基于全年消耗电力来评价节能性能作为指标，采用了根据制冷4条件、制热4条件计算制冷、制热各自的效率的方法，因此低负载时的效率改善成为新的技术课题。

在回转压缩机中，开发出如下回转压缩机：该回转压缩机具备两个压缩室，具有对仅使两个压缩室中的一个压缩室压缩运转的单独运转与使两者压缩运转的并联运转进行切换的构造，由此谋求改善压缩效率。在该情况下，需要判别并联运转与单独运转的切换来进行与制冷剂循环量的差异相应的适当的控制。

例如在专利文献1中公开了双气缸旋转活塞式回转压缩机，公开了如下结构：在负载小的情况下自动地选择能力减半运转，此时将一个压缩部设为非压缩状态来使制冷剂循环流量减半。在该结构中，能够在不降低使回转压缩机的活塞旋转的电动机的转速的状态下运转，因此能够提高压缩机效率。

专利文献1：日本特开2009-203861号公报(0049段～0052段、图1)

技术实现要素：

发明要解决的问题

在专利文献1的双气缸的回转压缩机中，在切换单独运转与并联运转的情况下，为了使双气缸的回转压缩机的能力不变化，即为了不使制冷剂循环流量变化，需要使控制电动机的逆变器的输出频率匹配运转模式。因而，为了稳定地控制各运转模式，需要正确地掌握压缩机中的当前的运转模式。但是，关于该方法，专利文献1的回转压缩机中没有公开运转模式的判别，在运转模式的切换时，有可能产生不进行最佳的运转而导致通过错误的控制来运转的问题。

本发明是为了解决如上所述的问题而完成的，目的在于实现能够判别压缩机等驱动对象机械的运转模式的逆变器控制装置。

用于解决问题的方案

本发明所涉及的逆变器控制装置是基于由逆变器变换得到的交流电压控制对驱动对象机械进行驱动的电动机的逆变器控制装置，所述逆变器控制装置的特征在于，电动机在具有机械角一个旋转中的电力变动中的电力或轴转矩的变动分量频率的运转模式下运转，所述逆变器控制装置具备：运转模式判别部，根据对电动机施加控制电压的电源线的电流估计电动机的电力或轴转矩，基于与估计出的估计电力或估计转矩的变动分量频率相关联的频率分量判别电动机的运转模式；转速指令值生成部，生成与由运转模式判别部判别出的运转模式相应的转速指令；以及逆变器输出电压控制部，基于转速指令的值生成对电动机施加的控制电压的电压指令。

发明的效果

本发明所涉及的逆变器控制装置估计电动机的电力或轴转矩，计算与估计出的估计电力或估计转矩的变动分量频率相关联的频率分量，因此能够判别压缩机等驱动对象机械的运转模式。

附图说明

图1是表示基于本发明的实施方式1的逆变器控制装置和逆变器压缩机的框图。

图2是表示图1的坐标变换器的图。

图3是表示图1的电力估计部的图。

图4是表示图1的电力脉动提取部的图。

图5是表示图1的判别信号生成部的图。

图6是表示图1的逆变器输出电压控制部的图。

图7是表示图1的电动机的一个旋转中的轴转矩变动的图。

图8是表示在一个压缩部进行了动作的情况下的图1的电力脉动提取部的提取结果的图。

图9是表示在两个压缩部进行了动作的情况下的图1的电力脉动提取部的提取结果的图。

图10是表示在三个压缩部进行了动作的情况下的图1的电力脉动提取部的提取结果的图。

图11是表示在四个压缩部进行了动作的情况下的图1的电力脉动提取部的提取结果的图。

图12是表示由图1的电力脉动提取部得到的涡旋机和单机(single machine)的电力的脉动分量的分析结果的图。

图13是表示图1的其它判别信号生成部的图。

图14是表示基于本发明的实施方式1的逆变器控制装置和逆变器压缩机的硬件结构的图。

图15是表示基于本发明的实施方式2的逆变器控制装置和逆变器压缩机的框图。

图16是表示图15的电力估计部和输出转矩估计部的图。

图17是表示图15的电力脉动提取部的图。

图18是表示图15的逆变器输出电压控制部的图。

图19是表示图15的转矩控制部的图。

图20是说明因转矩脉动引起的转速变化的图。

图21是说明基于本发明的实施方式2的转矩脉动的补偿的图。

图22是说明基于本发明的实施方式2的电流矢量的图。

图23是表示基于本发明的实施方式2的振动抑制结果的图。

图24是表示基于本发明的实施方式3的压缩机的图。

图25是图24的第一压缩部的概要横截面图。

图26是图24的第二压缩部的概要横截面图。

图27是表示基于本发明的实施方式3的逆变器控制装置和逆变器压缩机的框图。

图28是表示图27的运转模式切换检测部和转矩脉动提取部的图。

图29是表示基于本发明的实施方式3的压缩机的控制例的图。

图30是表示基于本发明的实施方式3的压缩机的控制例的图。

图31是表示基于本发明的实施方式4的逆变器控制装置和逆变器压缩机的框图。

图32是图31的相位调整部中的超前相位滤波器的波特图。

图33是表示在不存在基于本发明的实施方式4的超前相位滤波器的情况下的振动抑制结果的图。

图34是表示在存在基于本发明的实施方式4的超前相位滤波器的情况下的振动抑制结果的图。

图35是表示基于本发明的实施方式5的逆变器控制装置和逆变器压缩机的框图。

图36是表示图35的转矩脉动提取部的图。

图37是表示图36的余弦波生成部和正弦波生成部的图。

图38是表示图36的学习部的流程图的图。

图39是表示电动机的转速的指令ω＾e的波形的图。

图40是表示基于本发明的实施方式6的逆变器控制装置和逆变器压缩机的框图。

图41是表示图40的转矩指令值切换部的图。

图42是说明图40的转矩学习部的图。

图43是表示图40的电动机相位估计部的结构的图。

图44是表示图42的角度存储部和估计转矩存储部的图。

图45是在图42的角度存储部和估计转矩存储部中记录了数据的图。

图46是表示图42的学习算法处理部的流程图的图。

图47是表示图46的记录模式执行处理的流程图的图。

图48是表示图46的输出模式执行处理的流程图的图。

图49是表示由图42的学习算法处理部学习前的电动机的负载转矩和输出转矩的波形的图。

图50是表示由图42的学习算法处理部学习后的电动机的负载转矩和输出转矩的波形的图。

图51是表示由图42的学习算法处理部学习前后的电动机的转速的图。

图52是表示由图42的学习算法处理部学习前的电动机的转速的FFT分析结果的图。

图53表示由图42的学习算法处理部学习后的电动机的转速的FFT分析结果的图。

(附图标记说明)

1：电动机；7：运转模式判别部；8：电力估计部；9：电力脉动提取部；12：逆变器输出电压控制部；13：转速指令值生成部；16：逆变器；17：逆变器控制装置；18：磁通量估计部；36：转矩脉动提取部；46：速度控制部；48：转矩控制部；60：运转模式判别部；61：电力脉动提取部；80：压缩机(驱动对象机械)；83a：第一压缩部；83b：第二压缩部；84：轴(旋转轴)；100：逆变器压缩机；120：转矩指令值切换部；142：角度存储部；143：估计转矩存储部；180：转矩脉动提取部；P＾：估计电力；τ＾：估计转矩；τ*：转矩指令；τ**：转矩指令(校正转矩指令)；τref：转矩校正指令；τ＾kf：转矩脉动分量(合成转矩脉动分量)；ω＾e：估计转速；ωe*：转速指令；Idq*：dq轴电流指令矢量(电流指令)；Vdq*：dq轴电压指令矢量(前级电压指令)；Vuvw*：电压指令矢量(电压指令)；||xkf||、||x1f||、||x2f||、||xNf||：振幅(电力脉动的振幅)；||τkf||、||τ1f||、|τNf||：振幅(转矩脉动的振幅)；ωe0：基准转速指令值；θ＾m：估计旋转角度(估计机械旋转角度)；θi：存储旋转角度值；θc：相位量(初始相位)；ωerr：转速差异；τi：存储估计转矩值；τ＾u：调整估计转矩。

具体实施方式

实施方式1.

图1是表示基于本发明的实施方式1的逆变器控制装置和逆变器压缩机的框图。图2是表示图1的坐标变换器的图，图3是表示图1的电力估计部的图。图4是表示图1的电力脉动提取部的图，图5是表示图1的判别信号生成部的图。图6是表示图1的逆变器输出电压控制部的图。逆变器压缩机100具备逆变器控制装置17、压缩机80。逆变器控制装置17进行压缩机80的电动机1的控制。在图1中，逆变器控制装置17对通过N个(N为1以上的整数)压缩部来使制冷剂循环的压缩机80中使用的电动机1输出三相控制电压来使其旋转。电动机1是同步或无刷电动机。逆变器16使用直流电源15，以规定的频率、振幅将三相交流的PWM(Pulse Width Modulation：脉冲宽度调制)电压经由三相电源线输出到电动机1。电流传感器2、3、4检测流过电动机1的电流、即流过三相电源线的电流。电流传感器2检测流过u相的三相电源线的电流。电流传感器3、4分别检测流过v相、w相的三相电源线的电流。将u相的三相电源线、v相的三相电源线、w相的三相电源线分别适当地表述为三相电源线u、三相电源线v、三相电源线w。电流检测部5根据电流传感器2、3、4的输出来计算三相电流。

逆变器控制装置17具备坐标变换器6、运转模式判别部7、转速指令值生成部13、逆变器输出电压控制部12、逆变器栅极信号生成部14、逆变器16、电流检测部5。坐标变换器6进行从由电流检测部5检测出的交流三相电流向二相直流电流的坐标变换。转速指令值生成部13生成电动机1的转速的指令值。逆变器输出电压控制部12生成以被指令的转速对电动机1进行驱动的控制电压。运转模式判别部7基于dq轴电流矢量Idq和dq轴电压指令矢量Vdq*生成判别信号hnt。运转模式判别部7具备电力估计部8、电力脉动提取部9以及判别信号生成部10。电力估计部8基于从逆变器输出电压控制部12输出的dq轴电压指令矢量Vdq*以及基于坐标变换器6从由电流检测部5计算出的电流值变换得到的dq轴电流矢量Idq估计电动机1的电力，计算估计电力P＾。电力脉动提取部9提取对估计电力P＾以规定的频率进行检波而得到的电力的脉动分量(波纹分量)的振幅||xkf||。k是1至N的整数，脉动分量的振幅存在||x1f||至||xNf||。判别信号生成部10基于所提取出的脉动分量中的占支配性地位的脉动分量，生成判别出压缩机80当前运转的运转模式的判别信号hnt。判别信号生成部10决定作为所提取出的脉动分量中的占支配性地位的脉动分量的频率的选择频率，判别与该选择频率相关联的运转模式。以上结构的逆变器控制装置17能够控制电动机1的输入以设定压缩机80的运转模式下的规定的转速。

详细说明逆变器控制装置17。图1的电流检测部5构成为根据设置于三相嵌入永磁同步式的电动机1的包括u相、v相、w相的三相电源线u、v、w的电流传感器2、3、4的信号来测定以三相电流iu、iv、iw为分量的检测电流矢量Idt(参照图2)。但是，也可以设为在电动机1的三相中的二相上设置电流传感器(例如，电流传感器2、3)并利用以下的式(1)得到电动机1的三相的电流值的结构。

[数1]

数1

i_u+i_v+i_w＝0 ...(1)

如图2所示，坐标变换器6具备坐标变换器85和坐标变换器86。坐标变换器85将作为检测电流矢量Idt的分量的三相电流iu、iv、iw变换为作为固定二相电流的二相电流iα、iβ。坐标变换器86基于电动机1的转子的估计旋转角度θ＾e，将二相电流iα、iβ变换为dq轴电流矢量Idq。dq轴电流矢量Idq的分量是d轴电流id和q轴电流iq。坐标变换器85基于式(2)将检测电流矢量Idt的三相电流iu、iv、iw变换为二相电流iα、iβ。式(2)是从三相坐标(u,v,w)向固定二相坐标(α,β)的变换式。另外，坐标变换器86基于式(3)将二相电流iα、iβ变换为d轴电流id和q轴电流iq。式(3)是从固定二相坐标(α,β)向旋转二相坐标(d,q)的变换式。估计旋转角度θ＾e是从后述的磁通量估计部18和积分器19(参照图6)运算的。

[数2]

数2

[数3]

数3

如图3所示，电力估计部8根据基于电流检测部5和坐标变换器6变换得到的电动机1的dq轴电流矢量的d轴电流id、q轴电流iq以及逆变器输出电压控制部12所输出的dq轴电压指令矢量Vdq*的d轴指令电压vd*、q轴指令电压vq*来运算电动机1的估计电力P＾。即，基于电动机1的d轴电流id、q轴电流iq以及d轴指令电压vd*、q轴指令电压vq*，如式(4)那样运算估计电力P＾。

[数4]

数4

实现式(4)的运算的电路如图3所示那样具备两个乘法器26a、26b和加法器27。乘法器26a的输入是d轴指令电压vd*和d轴电流id。乘法器26b的输入是q轴指令电压vq*和q轴电流iq。加法器27将乘法器26a、26b各自的输出相加。

如图4所示，电力脉动提取部9为了判别压缩机80的运转模式、即正在运转的压缩部的个数而生成与压缩部的个数相应的电力的脉动分量的振幅。以压缩机80具备N个压缩部的例子来进行说明。图7是表示图1的电动机的一个旋转中的轴转矩变动的图。图7是在N个压缩部中的k个压缩部正在进行动作的情况下的轴转矩变动。横轴是旋转角度，纵轴是负载转矩。在图7中，示出了k的值是1、2、3、4的情况。此外，k是大于0且N以下的整数。转矩特性91a是k为1的情况，是1个压缩部正在动作的情况。转矩特性91b是k为2的情况，是2个压缩部正在动作的情况。转矩特性91c是k为3的情况，是3个压缩部正在动作的情况。转矩特性91d是k为4的情况，是4个压缩部正在动作的情况。如图7所示，在电动机1的一个旋转(机械角的0～360度)中，产生了因压缩机80的内部的压力的变动或电动机1的轴转矩的变动引起的电力脉动。

电力脉动提取部9利用正在动作的k个压缩部各自使制冷剂压缩的定时偏移这一点，提取在电动机1的一个旋转(机械角的0～360度)中因压缩机80的内部的压力的变动或电动机1的轴转矩的变动引起的电力脉动。在电动机1的一个旋转中用k个压缩部以各自错开(360/k)度的相位的方式使制冷剂压缩的压缩机80的电动机1中，在电力中产生具有电动机1的机械旋转频率(以下设为频率f1f)的k倍的频率(fkf＝k×f1f)的脉动。将机械旋转频率的k倍的频率设为频率fkf。其结果，在某个时间用k个压缩部来使制冷剂压缩的压缩机80的情况下，在电动机1的电力中产生频率fkf的脉动分量。通过判别脉动分量的频率fkf，运转模式判别部7能够判别压缩机80的运转模式、即正在运转的压缩部的个数。具体地说，运转模式判别部7通过从电动机1的电力提取与可能的频率、即N个频率(f1f,～,fkf,～,fNf)对应的脉动分量的大小，能够基于这些脉动分量中的占支配性地位的脉动分量判别压缩机80的运转模式、即正在运转的压缩部的个数。

如图4所示，电力脉动提取部9具备N个电力脉动分量提取器。各个电力脉动分量提取器计算具有特定频率的脉动分量的大小。在图4中，具体示出了3个电力脉动分量提取器81a、81b、81c。电力脉动分量提取器的符号总体地使用81，在区分的情况下使用81a、81b、81c。电力脉动分量提取器81对由电力估计部8估计出的估计电力P＾以规定的频率fkf执行周知的离散傅里叶变换(DFT：Discrete FourierTransformation)的运算，来求出其频率分量xkf的振幅。离散傅里叶变换如式(5)那样进行。

[数5]

数5

在此，M是一个周期T的间隔数，是1以上的整数。另外，通过式(5)的复数e＾(jωktm)的展开，式(5)成为以下那样。

[数6]

数6

式(6)的右边的xkA、xkB的振幅与一个周期T的积分一致，因此变为如式(7)那样。另外，xkf的振幅如式(8)那样。

[数7]

数7

[数8]

数8

基于式(5)～式(8)，在具有N个压缩部的压缩机80的电动机1中，与动作中的压缩部的数量相应地在电力中有可能产生频率不同的脉动分量，因此电力脉动提取部9具备N个电力脉动分量提取器。电力脉动分量提取器81a计算频率f1f的脉动分量的振幅。电力脉动分量提取器81b计算频率fkf的脉动分量的振幅，电力脉动分量提取器81c计算频率Nf的脉动分量的振幅。以电力脉动分量提取器81b为例来说明电力脉动分量提取器81的结构。

在时刻t基于规定的频率fkf的旋转角θk是2*π*fkf*t。电力脉动分量提取器81b具备：正弦波生成部29b和余弦波生成部28b，生成该旋转角θk下的正弦分量(sin分量)和余弦分量(cos分量)；乘法器30c、30d，将各个分量与估计电力P＾相乘；积分器31c、31d，对从乘法器求出的值如式(7)那样进行积分；以及振幅计算部32b，针对积分得到的||xkA||和||xkB||，通过(8)式计算规定频率的振动分量的大小、即振幅||xkf||。此外，积分器31c计算||xkA||，积分器31d计算||xkB||。

对于其它频率分量，也基于同样的结构进行计算。电力脉动分量提取器81a具备余弦波生成部28a、正弦波生成部29a、乘法器30a、30b、积分器31a、31b、振幅计算部32a。电力脉动分量提取器81c具备余弦波生成部28c、正弦波生成部29c、乘法器30e、30f、积分器31e、31f、振幅计算部32c。电力脉动分量提取器81a在时刻t计算规定的频率f1f的脉动分量的振幅||x1f||，电力脉动分量提取器81c在时刻t计算规定的频率Nf的脉动分量的振幅||xNf||。

在图8～图11中示出了N＝4的情况下的4个频率f1f、f2f、f3f、f4f的脉动分量的振幅(大小)。在图8～图11中，频率f1f、f2f、f3f、f4f的脉动分量分别是频率次数为1f、2f、3f、4f的脉动分量。图8是表示在一个压缩部进行了动作的情况下的图1的电力脉动提取部的提取结果的图，图9是表示在两个压缩部进行了动作的情况下的图1的电力脉动提取部的提取结果的图。图10是表示在三个压缩部进行了动作的情况下的图1的电力脉动提取部的提取结果的图，图11是表示在四个压缩部进行了动作的情况下的图1的电力脉动提取部的提取结果的图。图8～图11的横轴是频率次数，纵轴是电力。在如图8那样只有1个压缩部(k＝1)使制冷剂循环的压缩机80的运转模式下，具有频率f1f的电力脉动分量占支配性地位。在该情况下，将频率f1f设为选择频率。在如图9那样用2个压缩部(k＝2)来使制冷剂循环的压缩机80的运转模式下，具有频率f2f的电力脉动分量大。在该情况下，将频率f2f设为选择频率。在图10那样用3个压缩部(k＝3)来使制冷剂循环的压缩机80的运转模式下，具有频率f3f的电力脉动分量占支配性地位。在该情况下，将频率f3f设为选择频率。在如图11那样用全部的压缩部(k＝4)来使制冷剂压缩的压缩机80的运转模式下，具有频率f4f的电力脉动分量大。在该情况下，将频率f4f设为选择频率。

在图5中示出基于脉动分量的大小(振幅)判别运转模式的判别信号生成部10。判别信号生成部10具备最大振幅检测部33和判别部34。最大振幅检测部33对电力脉动提取部9输出的各脉动分量的振幅||x1f||～||xNf||相互进行比较，检测具有最大的振幅的频率，并作为函数值U来输出。即，具有最大振幅的频率是用式(9)所示的函数argmax来求出的。此外，在图5中仅记载了3个振幅||x1f||、||xkf||、||xNf||。

[数9]

数9

通过根据函数值U的值并基于如以下那样的语言表达的判别规则进行判别的判别部34来判别压缩机80运转的运转模式，生成判别信号hnt。

在U＝mf的情况下，设为hnt＝m。在该情况下，判别为用m个压缩部来使制冷剂循环的运转模式。此外，m是1～N的整数。以下具体示出3个情况。

在U＝1f的情况下，设为hnt＝1。在该情况下，判别为用1个压缩部来使制冷剂循环的运转模式。

在U＝kf的情况下，设为hnt＝k。在该情况下，判别为用k个压缩部来使制冷剂循环的运转模式。

在U＝Nf的情况下，设为hnt＝N。在该情况下，判别为用全部压缩部来使制冷剂循环的运转模式。

如图1所示，在转速指令值生成部13中，基于判别信号生成部10所输出的判别信号hnt和预先存储的针对各运转模式的最佳的运转速度指令值，生成匹配各运转模式的转速指令ωe*。例如，在对电动机1进行使压缩机80的制冷剂循环流量恒定的驱动的情况下，转速指令ωe*进行如以下那样的设定。

在hnt＝m的情况下，设为ωe*＝ωe0/m。此外，m是1～N的整数。ωe0是基准转速指令值，是在1个压缩部正在进行压缩动作的情况下的转速指令值。下面具体示出3个情况。

在hnt＝1的情况下，设为ωe*＝ωe0。

在hnt＝k的情况下，设为ωe*＝ωe0/k。

在hnt＝N的情况下，设为ωe*＝ωe0/N。

如图6所示，逆变器输出电压控制部12具备磁通量估计部18、积分器19、减法器20、速度控制部21、电流控制部22、电压坐标变换器23。逆变器输出电压控制部12进行将基于电动机1的磁通量的估计的估计转速ω＾e进行反馈的速度控制。在本实施方式中，压缩机80的电动机1处于制冷剂中，难以安装用于检测电动机1的转子的位置的编码器等。因此，逆变器输出电压控制部12采用了图6所示的结构。

根据压缩机80运转的运转模式，即使是相同的差压，电动机1的电力的振幅和变动频率也不同。可以基于上述的判别来生成匹配运转模式的电动机1的转速指令使得成为适于差压的电力。

速度控制部21以由转速指令值生成部13生成的转速指令ωe*的值与由磁通量估计部18估计的估计转速ω＾e之间的速度差分Δω为输入，以使估计转速ω＾e与转速指令ωe*的值一致的方式生成dq轴电流指令矢量Idq*并输出。在此，速度差分Δω是ωe*-ω＾e。此外，将转速指令ωe*的值适当地表达为转速指令值ωe*。dq轴电流指令矢量Idq*的分量是d轴电流指令id*和q轴电流指令iq*。

电流控制部22基于从速度控制部21输入的dq轴电流指令矢量Idq*以及关于由电流检测部5检测出的电动机1的检测电流矢量Idt的坐标变换器6中的dq轴电流矢量Idq，以使dq轴电流矢量Idq与dq轴电流指令矢量Idq*一致的方式输出dq轴电压指令矢量Vdq*。

电压坐标变换器23基于根据式(2)、式(3)的关系将输入与输出反过来的逆变换，将计算出的dq轴电压指令矢量Vdq*中的d轴指令电压vd*、q轴指令电压vq*变换为电压指令矢量Vuvw*中的三相的指令电压vu*、vv*、vw*。这样，逆变器输出电压控制部12以使电动机1的电流与dq轴电流指令矢量Idq*一致的方式生成电压指令矢量Vuvw*。逆变器栅极信号生成部14(参照图1)使用电压指令矢量Vuvw*来输出对逆变器16的各开关元件的接通和断开(ON/OFF)进行控制的栅极信号。

图6的磁通量估计部18使用dq轴电流矢量Idq和dq轴电压指令矢量Vdq*计算估计转速ω＾e。首先，在状态空间表达中，使用dq轴电流矢量Idq和dq轴电压指令矢量Vdq*来将dq轴的磁通量矢量表示为式(10)的微分方程。

[数10]

数10

其中，Φ＾ds是d轴电枢反作用的磁通量，Φ＾qs是q轴电枢反作用的磁通量。Φ＾dr是d轴转子磁通量。R是电枢的电阻，Ld和Lq分别是电枢中的d轴电感和q轴电感。h11、h12、h21、h22、h31、h32是所设定的反馈增益。此外，基于磁通量矢量(Φ＾ds,Φ＾qs,Φ＾dr)的d轴估计电流i＾d和q轴估计电流i＾q能够如式(11)那样表示。另外，能够基于式(12)来计算出电动机1的估计转速ω＾e。其中，i＾d和i＾q表示磁通量估计部18内的d轴估计电流和q轴估计电流。

[数11]

数11

[数12]

数12

其中，kap是加速度估计比例增益，ωapi是加速度估计积分增益。

其结果，基于图6的积分器19如式(13)那样计算出电动机1的转子的估计旋转角度θ＾e。

[数13]

数13

实施方式1的逆变器控制装置17通过这样的结构，基于从与压缩机80内部的压力变动或轴转矩变动相应地变动的压缩机80的电动机1的检测电流矢量Idt变换得到的dq轴电流矢量Idq以及对电动机1的旋转进行驱动的dq轴电压指令矢量Vdq*，估计电动机1的输出电力，通过将从估计出的估计电力P＾实时地计算出的各频率分量的振幅||x1f||、||xkf||、||xNf||进行比较，能够判别压缩机80中的当前的压缩运转模式。

另外，实施方式1的逆变器控制装置17即使不使用检测电动机1的转子的位置的位置传感器，基于具备逆变器输出电压控制部12这一点，也能够稳定地进行电动机1的速度控制，该逆变器输出电压控制部12基于作为估计磁通量的d轴电枢反作用的磁通量Φ＾ds、q轴电枢反作用的磁通量Φ＾qs、d轴转子磁通量Φ＾dr估计电动机1的转速，计算估计出的估计转速ω＾e。另外，由于不使用检测电动机1的转子的位置的位置传感器，因此能够谋求基于逆变器控制装置17和逆变器16来控制的压缩机80的位置传感器的成本的降低。

并且，实施方式1的逆变器控制装置17所进行的判别压缩机80的压缩运转模式的判别方法不仅仅适合于具有一个以上的压缩部的压缩机80，还能够判别具有不同的压力变动样式(pattern)的压缩机80的压缩运转模式。即使在具有不同的压力变动样式的压缩机80的情况下，也能够基于电动机1的电力中的脉动分量的各振幅||x1f||、||xkf||、||xNf||判别压缩运转模式。此外，即使在具有一个压力运动样式的压缩机80的情况下，也能够判别压缩运转模式，这是不言而喻的。

在该情况下，判别信号生成部10的判别部34中的判别规则从上述中说明的规则变更为其它规则。例如，说明判别是利用具有一对涡旋体的涡旋压缩机的压缩运转模式、还是具有一个压缩部的单压缩机(single compressor)中的压缩运转模式的例子。具有一对涡旋体的涡旋压缩机和具有一个压缩部的单压缩机中的占支配性地位的电力脉动分量的频率在两者中均为f1f，难以基于到此为止说明的判别部34中的判别规则判别是涡旋机、还是单机。

以下示出判别是涡旋机、还是单机的判别规则。图12是表示由图1的电力脉动提取部9得到的涡旋机和单机的电力的脉动分量的分析结果的图。图12的横轴是频率次数，纵轴是电力。如图12所示，当比较电力的0f分量(平均值)的强度(振幅||x0f||)与1f分量的强度(振幅||x1f||)的比率s(||x0f||/||x1f||)时，涡旋机的比率s大于单机的比率s。因此，利用该特征，如图13所示的判别信号生成部10那样构成。图13是表示图1的其它判别信号生成部的图。图13的判别信号生成部10具备比率计算部90和判别部34。比率计算部90计算电力的0f分量(平均值)的强度与1f分量的强度的比率s(||x0f||/||x1f||)。如以下那样设定判别部34中的判别规则。

在s>5的情况下，判别为涡旋机，将判别信号hnt的值例如设为10。

在s<3的情况下，判别为单机，将判别信号hnt的值例如设为1。

因此，具备图13所示的判别信号生成部10的逆变器控制装置17能够判别涡旋压缩机的运转和单回转压缩机(单机)的运转。在压缩机80的机型存在多个的情况下，也通过构成判别压缩机80的机型的判别信号生成部10，在转速指令值生成部13中能够根据预先存储的针对各运转模式的最佳的运转速度指令和从判别信号生成部10输出的判别信号hnt来生成匹配压缩机80的机型的转速指令值ωe*。

此外，在本发明的实施方式1中以进行闭环控制的例子来进行了说明，但是，即使在进行如磁通量矢量控制、V/f控制那样的开环控制的情况下，由于逆变器控制装置17具有运转模式判别部7，因此也能够判别压缩机80的压缩运转模式。

另外，上述中示出的估计电动机1的转速的方法是不使用位置传感器而估计电动机1的转速的方法的一例，也可以使用除上述以外的转速的估计方法。

实施方式1的逆变器压缩机100具备实施方式1的逆变器控制装置17，因此能够判别压缩机80的运转模式。另外，实施方式1的逆变器压缩机100通过自动地检测使制冷剂压缩的压缩部的数量发生变化的压缩机80中的运转模式的切换，并进行控制使得按每个该模式变更电动机1的转速ωe，来能够使制冷剂循环流量恒定。

如上，实施方式1的逆变器控制装置17是基于由逆变器16变换得到的交流电压控制对驱动对象机械(压缩机80)进行驱动的电动机1的逆变器控制装置，其特征在于，电动机1在具有机械角一个旋转中的电力变动中的电力或轴转矩的变动分量频率的运转模式下运转，该逆变器控制装置具备：运转模式判别部7，根据对电动机1施加控制电压的电源线(三相电源线u、v、w)的电流估计电动机1的电力或轴转矩，基于与估计出的估计电力P＾或估计转矩τ＾的变动分量频率相关联的频率分量判别电动机1的运转模式；转速指令值生成部13，生成与由运转模式判别部7判别出的运转模式相应的转速指令ωe*；以及逆变器输出电压控制部12，基于转速指令ωe*的值生成对电动机1施加的控制电压的电压指令(电压指令矢量Vuvw*)。基于该结构，实施方式1的逆变器控制装置17估计电动机1的电力或轴转矩，计算与估计出的估计电力P＾或估计转矩τ＾的变动分量频率相关联的频率分量，因此能够判别驱动对象机械(压缩机80)的运转模式。

实施方式1的逆变器压缩机100具备：多个压缩部；电动机1，用一个旋转轴来驱动全部压缩部；以及逆变器控制装置17，基于由逆变器16变换得到的交流电压控制电动机1。逆变器压缩机100的逆变器控制装置17是基于由逆变器16变换得到的交流电压来控制对驱动对象机械(压缩机80)进行驱动的电动机1的逆变器控制装置，其特征在于，电动机1在具有机械角一个旋转中的电力变动中的电力或轴转矩的变动分量频率的运转模式下运转，该逆变器控制装置具备：运转模式判别部7，根据对电动机1施加控制电压的电源线(三相电源线u、v、w)的电流估计电动机1的电力或轴转矩，基于与估计出的估计电力P＾或估计转矩τ＾的变动分量频率相关联的频率分量判别电动机1的运转模式；转速指令值生成部13，生成与由运转模式判别部7判别出的运转模式相应的转速指令ωe*；以及逆变器输出电压控制部12，基于转速指令ωe*的值生成对电动机1施加的控制电压的电压指令(电压指令矢量Vuvw*)。基于该结构，实施方式1的逆变器压缩机100估计电动机1的电力或轴转矩，计算与估计出的估计电力P＾或估计转矩τ＾的变动分量频率相关联的频率分量，因此能够判别驱动对象机械(压缩机80)的运转模式。

此外，上述变动分量频率是在电动机1的机械角一个旋转中因机械的负载周期性地变动所引起的轴转矩或电力的一个以上的变动分量的频率，包括上述的电力的脉动分量的频率。

此外，图1的功能框图的转速指令值生成部13、坐标变换器6、运转模式判别部7、逆变器输出电压控制部12以及逆变器栅极信号生成部14是由执行图14所示的存储装置302中存储的程序的处理器301来实现。图14是表示基于本实施方式的逆变器控制装置和逆变器压缩机的硬件结构的图。逆变器控制装置17具备处理器301、存储装置302、电流检测部5、逆变器16。在存储装置302中预先存储各实施方式中的功能程序。处理器301用于实施存储装置302中存储的功能程序。处理器301与上级的控制器300进行通信。另外，也可以由多个处理器301和多个存储装置302联合来执行上述的功能程序。并且，处理器301和存储装置302也可以不仅执行本发明的功能，还同时实施直流电源的控制、与远程控制器的通信等其它功能。

实施方式2.

图15是表示基于本发明的实施方式2的逆变器控制装置和逆变器压缩机的框图。图16是表示图15的电力估计部和输出转矩估计部的图，图17是表示图15的电力脉动提取部的图。图18是表示图15的逆变器输出电压控制部的图，图19是表示图15的转矩控制部的图。在图15中，除了运转模式判别部7、逆变器输出电压控制部12的结构以外，与实施方式1同样。实施方式2的逆变器控制装置17具备坐标变换器6、运转模式判别部7、转速指令值生成部13、逆变器输出电压控制部12、逆变器栅极信号生成部14。实施方式2的运转模式判别部7具备电力估计部8、转矩补偿值生成部25、判别信号生成部10。即，实施方式2的运转模式判别部7具备转矩补偿值生成部25来代替实施方式1的电力脉动提取部9。转矩补偿值生成部25具备输出转矩估计部35、转矩脉动提取部36。实施方式2的逆变器输出电压控制部12如图18所示那样具备电流控制部22、电压坐标变换器23、速度控制部46、转矩指令值补偿部47、转矩控制部48、磁通量估计部18、积分器19、减法器20。此外，在图15中，作为逆变器输出电压控制部12的结构，仅示出电流控制部22、电压坐标变换器23、速度控制部46、转矩指令值补偿部47、转矩控制部48。

输出转矩估计部35基于电力估计部8所运算出的估计电力P＾计算电动机1的转矩(估计转矩τ＾)。转矩脉动提取部36提取对输出转矩估计部35所估计出的估计转矩τ＾以特定的频率进行检波而得到的电力的脉动分量(转矩脉动分量τ＾kf)。另外，转矩脉动提取部36提取对估计转矩τ＾以规定的频率进行检波而得到的转矩的脉动分量(波纹分量)的振幅||τkf||。逆变器输出电压控制部12的速度控制部46生成基于转速指令ωe*的转矩指令τ*。转矩指令值补偿部47生成作为基于速度控制部46所生成的转矩指令τ*和转矩脉动提取部36所提取出的转矩脉动分量τ＾kf进行校正而得到的补偿值的转矩校正指令τref。转矩控制部48基于校正后的转矩校正指令τref生成dq轴电流指令矢量Idq*。电压坐标变换器23计算用于控制电动机1的电压指令矢量Vuvw*。运转模式判别部7的判别信号生成部10基于由转矩脉动提取部36提取出的转矩脉动分量τ＾kf中的占支配性地位的脉动分量生成判别压缩机80的压缩运转模式的判别信号hnt。在以上的结构中，实施方式2的逆变器控制装置17能够使电动机1的输出转矩追随轴转矩，能够降低电动机1的转速的变动。

如图16那样，输出转矩估计部35具备除法器38和乘法器37，根据电力估计部8所计算出的估计电力P＾计算估计转矩τ＾。输出转矩估计部35基于电力估计部8所计算出的估计电力P＾、电动机1的极对数Pm以及电动机1的估计转速ω＾e，如式(14)那样运算估计转矩τ＾。

[数14]

数14

此外，根据估计电力P＾求出估计转矩τ＾的计算式不限定于式(14)，也可以如下面的式(15)所示那样基于电动机1的电流(d轴电流id、q轴电流iq)进行计算。其中，Φf是永久磁铁的电枢交链磁通量。

[数15]

数15

在图17中示出了计算因压缩机80的压力变动或轴转矩变动引起的转矩脉动分量及其转矩脉动分量的大小(振幅)的转矩脉动提取部36。转矩脉动提取部36与实施方式1的电力脉动提取部9同样地，提取对估计转矩τ＾以规定的频率进行检波而得到的转矩的脉动分量(波纹分量)的振幅||τkf||。k是1至N的整数，脉动分量的振幅存在||τ1f||至||τNf||。但是，转矩脉动提取部36与实施方式1的电力脉动提取部9不同，如以下的式(16)那样提取规定的频率(例如fkf、k是1～N的整数)下的时间性的振动分量即转矩脉动分量τ＾kf。转矩脉动提取部36所提取的转矩脉动分量存在τ＾1f至τ＾Nf。

转矩脉动提取部36与实施方式1同样地，为了判别压缩机80的运转模式、即正在运转的压缩部的个数而提取与压缩部的个数相应的转矩脉动分量。如图17所示，以压缩机80具备N个压缩部的例子来说明转矩脉动提取部36。转矩脉动提取部36具备N个转矩脉动分量提取器。各个转矩脉动分量提取器生成具有特定频率的转矩脉动分量，并且计算该转矩脉动分量的大小(振幅)。在图17中示出3个转矩脉动分量提取器101a、101b、101c。电力脉动分量提取器的符号总体地使用101，在区分的情况下使用101a、101b、101c。在转矩脉动分量提取器101b中示出转矩脉动分量提取器101的具体结构。转矩脉动分量提取器101a计算频率f1f下的转矩脉动分量τ＾1f及其振幅||τ1f||。转矩脉动分量提取器101b计算频率fkf下的转矩脉动分量τ＾kf及其振幅||τkf||。转矩脉动分量提取器101c计算频率fNf下的转矩脉动分量τ＾Nf及其振幅||τNf||。以转矩脉动分量提取器101b为例来说明转矩脉动分量提取器101的结构。

转矩脉动分量提取器101具备余弦波生成部39、正弦波生成部40、积分器42a、42b、乘法器41a、41b、43a、43b、加法器44、振幅计算部102。如下那样生成作为估计转矩τ＾的余弦波分量的转矩余弦波分量τkA。首先，用余弦波生成部39和乘法器41a来生成频率fkf的估计转矩τ＾的余弦波分量、即包含噪声的初始余弦波分量。用积分器42a来对该初始余弦波分量进行积分，计算余弦波分量的振幅||τkA||。用乘法器43a来将振幅||τkA||与频率fkf的余弦波相乘，由此生成去除噪声后的转矩余弦波分量τkA。转矩余弦波分量τkA是式(16)的右边的第一项(cos的项)。

如下那样生成作为估计转矩τ＾的正弦波分量的转矩正弦波分量τkB。首先，用正弦波生成部40和乘法器41b来生成频率fkf的估计转矩τ＾的正弦波分量、即包含噪声的初始正弦波分量。用积分器42b来对该初始正弦波分量进行积分，计算正弦波分量的振幅||τkB||。用乘法器43b来将振幅||τkB||与频率fkf的正弦波相乘，由此生成去除噪声后的转矩正弦波分量τkB。转矩正弦波分量τkB是式(16)的右边的第二项(sin的项)。基于加法器44，将转矩余弦波分量τkA与转矩正弦波分量τkB进行合并，由此生成规定的频率fkf下的估计转矩τ＾的时间性的振动分量即转矩脉动分量τ＾kf。转矩脉动分量τ＾kf是合成转矩脉动分量。

[数16]

数16

振幅计算部102根据余弦波分量的振幅||τkA||和正弦波分量的振幅||τkB||，如式(17)那样计算频率fkf下的转矩脉动分量τ＾kf的振幅||τkf||。

[数17]

数17

使用图20、图21说明转矩补偿的原理。图20是说明因转矩脉动引起的转速变化的图，图21是说明基于本发明的实施方式2的转矩脉动的补偿的图。首先，能够如式(18)那样计算出电动机1所输出的机械转速ωm。

[数18]

数18

pω_m＝(T_e-T_L)/J ...(18)

在此，p是微分算子(日文：微分数子)，Te和TL分别是电动机1的输出转矩和负载转矩。J是惯性力矩。

图20表示在速度控制部46的输出上不存在补偿的情况，图21表示在速度控制部46的输出上存在补偿的情况。在图20的上部示出转矩指令τ*的转矩指令波形92。在图20的中部示出输出转矩Te的输出转矩波形94a和负载转矩TL的负载转矩波形93a。在图20的下部示出电动机1的机械转速ωm的转速波形95a。图20的横轴是时间，纵轴是转矩和转速。在图21的上部示出转矩指令τ*的转矩指令波形92和转矩振动分量的转矩振动分量波形96。在图21的中部示出输出转矩Te的输出转矩波形94b和负载转矩TL的负载转矩波形93b。在图21的下部示出电动机1的机械转速ωm的转速波形95b。图21的横轴是时间，纵轴是转矩和转速。

在速度控制部46中，以使基于由磁通量估计部18计算出的磁通量(d轴转子磁通量Φ＾dr)的电动机1的估计转速ω＾e与从转速指令值生成部13设定的转速(转速指令ωe*的值)相称的方式运算转矩指令τ*。因此，如果转速指令ωe*恒定，则转矩指令τ*恒定。但是，如图20的中部所示，以恒定的转矩指令值来控制的电动机1的输出转矩Te与压缩机80的运转模式下的负载转矩TL的差分Te-TL(由负载转矩波形93a和输出转矩波形94a包围的斜线部分)周期性地变化。因此，如图20的下部的转速波形95a所示，转速ωe的脉动变大。因而，需要以使输出转矩Te能够追随负载转矩TL的方式减小差分Te-TL来降低转速ωe的脉动。因此，如图21所示，将从负载转矩TL提取出的转矩脉动分量τ＾kf作为补偿量来叠加到转矩指令τ*，基于此，输出转矩Te与负载转矩TL相称，作为其结果，能够降低转速ωe的脉动。在未进行补偿的情况下的转速波形95a的转速振幅是A1，在进行了补偿的情况下的转速波形95b的转速振幅是A2，转速振幅A2小于转速振幅A1。

转矩脉动分量τ＾kf是频率fkf的转矩脉动分量，频率是从f1f至fNf中的任意值。关于最佳的频率，如下那样选择即可。例如，选择占支配性地位的脉动分量的频率、即脉动分量的振幅||τkf||最大的频率。在该情况下，频率fkf是选择频率。

判别信号生成部10与图5所示的结构同样。但是，实施方式2的判别信号生成部10的最大振幅检测部33以由转矩脉动提取部36计算出的多个频率(f1f～fNf)的转矩脉动的振幅(||τ1f||～||τNf||)为输入，检测具有最大的振幅的频率，输出将式(9)的输入变为||τ1f||～||τNf||来运算出的函数值U。基于根据函数值U的值并基于如以下那样的语言表达的判别规则进行判别的判别部34来判别压缩机80运转的运转模式，生成判别信号hnt。

在U＝mf的情况下，设为hnt＝m。在该情况下，判别为用m个压缩部来使制冷剂循环的运转模式。此外，m是1～N的整数。以下具体示出3个情况。

在U＝1f的情况下，设为hnt＝1。在该情况下，判别为用1个压缩部来使制冷剂循环的运转模式。

在U＝kf的情况下，设为hnt＝k。在该情况下，判别为用k个压缩部来使制冷剂循环的运转模式。

在U＝Nf的情况下，设为hnt＝N。在该情况下，判别为用全部压缩部来使制冷剂循环的运转模式。

转速指令值生成部13与实施方式1同样地，准备了针对各运转模式的运转速度指令ωe*。转速指令值生成部13基于由判别信号生成部10输出的判别信号hnt，输出各运转模式下的规定的转速指令ωe*。

图18表示应用了图21的转矩补偿的原理的逆变器输出电压控制部12的结构。在图18中，实施方式2的逆变器输出电压控制部12具备速度控制部46、转矩指令值补偿部47、转矩控制部48来代替实施方式1的速度控制部21。速度控制部46以由转速指令值生成部13生成的转速指令ωe*的值与由磁通量估计部18估计出的估计转速ω＾e之间的速度差分Δω为输入，以使估计转速ω＾e与转速指令ωe*的值一致的方式生成转矩指令τ*并输出。在此，速度差分Δω是ωe*-ω＾e。

转矩指令值补偿部47输出将由转矩脉动提取部36计算出的作为电动机1的估计转矩τ＾的振动分量的转矩脉动分量τ＾kf与由速度控制部46输出的转矩指令τ*相加来校正的转矩校正指令τref。转矩校正指令τref能够如式(19)那样表示。

[数19]

数19

一般的补偿方法用于将预先记录的负载转矩数据变换为针对电动机1的旋转角的转矩指令。如果想要应用该一般的补偿方法，则由于负载转矩基于压缩机80的电动机1的旋转而发生变动，因此必须保存针对电动机1的转速的负载转矩的大量的数据。另外，在一般的补偿方法中，即使在恒定的转速下负载转矩也不同，因此难以计算准确的补偿量。在本发明中，实时地估计负载转矩TL的脉动，即使负载转矩TL变动，也能够实时地计算作为补偿量的转矩脉动分量τ＾kf。因此，不需要负载转矩TL的数据，也能够准确地进行转矩补偿。

转矩控制部48被输入校正后的转矩校正指令τref，以使电动机1输出由转矩校正指令τref指定的值的转矩的方式计算电动机1的dq轴电流指令矢量Idq*。例如，在使用现有的最大转矩控制的情况下，如图19所示，能够计算dq轴电流指令矢量Idq*的d轴电流指令id*和q轴电流指令iq*。然后，根据式(20)求出d轴电流指令id*和q轴电流指令iq*。转矩控制部48如图19所示那样具备电流指令值生成部49a、角度指令值生成部49b、余弦运算部50、正弦运算部51、乘法器52a、52b。

电流指令值生成部49a具有记载了转矩τ与电流矢量Ia的关系的电流转矩映射图(map)，根据转矩校正指令值τref生成电流指令矢量Ia*。角度指令值生成部49b具有记载了电流矢量Ia与从q轴起的超前角度β的关系的角度电流映射图，关于电流指令矢量Ia*求出从q轴起的超前角度的指令值β*。基于正弦运算部51和乘法器52a，生成d轴电流指令id*，基于余弦运算部50和乘法器52b，生成q轴电流指令iq*。其中，角度β是如图22所示那样构成d轴电流id和q轴电流iq的电流矢量Ia的从q轴起的超前角度。图22是说明基于本发明的实施方式2的电流矢量的图。

[数20]

数20

此外，关于电流指令值生成部49a的电流转矩映射图和角度指令值生成部49b的角度电流映射图，也可以使用基于电动机1的常数事先简单地进行分析得到的映射图。另外，作为电流转矩映射图和角度电流映射图，也可以使用根据实际测定值求出的关系。

图23是表示基于本发明的实施方式2的振动抑制结果的图。图23表示在通过使用了转矩补偿的逆变器输出电压控制部12和逆变器16来控制了压缩机80的情况下的效果、即降低在压缩机80中产生的振动的效果。图23的横轴是电动机1的转速的脉动的频率，纵轴是振动水平、即转速脉动振动分量的振幅(mm/s＾2)。关于压缩机80的振动水平，将一轴加速度传感器安装到压缩机80的主体来进行了测定。在图23中，在压缩机80的单独运转时以2100rpm(35rps)的转速指令值来驱动了电动机1。对具有单独运转中的频率f1f和其2倍的频率f2f的脉动分量的转速波形进行傅里叶变换(FFT)分析，将有补偿的情况下的振动水平与无补偿的情况下的振动水平进行比较。

频率为35Hz的脉动分量特性66、67是频率f1f的特性。脉动分量特性66是无抑制(无转矩补偿)的测定结果，脉动分量特性67是有抑制(有转矩补偿)的测定结果。频率为70Hz的脉动分量特性68、69是频率f2f的特性。脉动分量特性68是无抑制(无转矩补偿)的测定结果，脉动分量特性69是有抑制(有转矩补偿)的测定结果。通过进行转矩补偿来能够使频率f1f的脉动分量特性66成为约1/4的脉动分量特性67。通过进行转矩补偿来能够使频率f2f的脉动分量特性68成为约1/4的脉动分量特性69。因而，实施方式2的逆变器输出电压控制部12通过进行转矩补偿，如图23那样能够使电动机1的估计转速ω＾e的脉动分量中的、具有主要的频率f1f的脉动分量降低为以无补偿的情况为基准的至少一半以下。

并且，实施方式2的逆变器输出电压控制部12中，将因压缩机80的机械引起的占支配性地位的轴转矩变动(转矩脉动分量τ＾kf)作为补偿量来与转矩指令τ*相加从而所生成的作为控制转矩的转矩校正指令τref能够追随负载转矩TL，能够降低产生的电动机1的转速变动(振动)。并且，实施方式2的逆变器输出电压控制部12通过实时地计算转矩补偿量(转矩脉动分量τ＾kf)，即使压缩机80的负载变动基于电动机1的转速ωe而增减，也无需准备转矩样式而能够追随负载转矩TL。并且，实施方式2的逆变器输出电压控制部12在以成为负载所需的电力的方式进行控制时，能够降低输出电力的脉动来改善压缩机的效率。

另外，在以往的转矩干扰的估计中，大部分是基于q轴电流的变动进行计算，因此，如果压缩机80的压力或电动机1的轴转矩大幅变动，则q轴电流和d轴电流这两者发生变动，因此无法准确地进行计算。与此相对，实施方式2的逆变器输出电压控制部12从根据估计电力P＾求出的估计转矩τ＾中将具有最大的振幅的脉动分量τ＾kf作为补偿量来与转矩指令τ*相加，生成作为控制转矩的转矩校正指令τref，因此，通过基于转矩校正指令τref控制压缩机80的电动机1，能够与负载转矩TL的变动的大小和速度无关地使控制转矩追随。另外，实施方式2的逆变器输出电压控制部12将控制指令的dq轴与电动机1的dq轴的偏移进行反馈来进行校正，因此能够计算准确的转矩。

此外，在本实施方式2中，转速指令值生成部13与实施方式1同样地，设为准备有针对各运转模式的运转速度指令ωe*，但是并不必需要按运转模式设定运转速度指令ωe*。例如，也可以使用由电力估计部8求出的估计电力P＾和由输出转矩估计部35求出的估计转矩τ＾、或者由实施方式1的判别信号生成部10的最大振幅检测部33求出的具有最大的振幅的电力变动分量P＾kf和由实施方式2的判别信号生成部求出的具有最大的振幅的转矩脉动分量τ＾kf，来每次生成运转速度指令ωe*。另外，也可以根据由上级的空调机控制使用室内温度与用户设定温度之差等来决定的压缩机内部的制冷剂的差压条件以及上述的估计电力P＾、估计转矩τ＾或电力变动分量P＾kf和转矩脉动分量τ＾kf来设定运转电力目标值，以成为该电力的方式决定运转速度指令即转速指令ωe*。

实施方式2的逆变器压缩机100具备实施方式2的逆变器控制装置17，因此能够判别压缩机80的运转模式。另外，实施方式2的逆变器压缩机100自动地检测使制冷剂压缩的压缩部的数量发生变化的压缩机80中的运转模式的切换，进行控制使得能够与该模式所特有的轴转矩变动样式匹配地输出电动机1的转矩，由此能够进行不被运转模式所左右的振动抑制控制。其中，也能够应用于只有一个运转模式的压缩机(例如实施方式1的单压缩机或涡旋压缩机)。

实施方式3.

图24是表示基于本发明的实施方式3的压缩机的图。图25是图24的第一压缩部的概要横截面图，图26是图24的第二压缩部的概要横截面图。图27是表示基于本发明的实施方式3的逆变器控制装置和逆变器压缩机的框图，图28是表示图27的运转模式切换检测部和转矩脉动提取部的图。在本发明的实施方式3中，是压缩机80为双回转压缩机(twin rotary compressor)的情况。在图24中作为双回转压缩机示出作为双气缸压缩机的压缩机80。压缩机80具备电动机1、第一压缩部83a、第二压缩部83b、轴84。

对压缩机80的电动机1进行驱动的驱动模式是单独运转模式和并联运转模式。单独运转模式是两个压缩部(第一压缩部83a、第二压缩部83b)中的一个压缩部在电动机1的轴84旋转的情况下也不压缩制冷剂的运转模式，即是单独的压缩部进行压缩运转的运转模式。并联运转模式中存在使压缩制冷剂的定时错开180度来使两个压缩部(第一压缩部83a、第二压缩部83b)同时进行压缩运转的运转模式。因而，单独运转模式中只有一个压缩部动作，因此电力脉动分量的频率与电动机1的机械旋转频率相同，即为频率f1f。另一方面，并联运转中，两个压缩部中的两个进行动作，因此电力脉动分量的频率是电动机1的机械旋转频率的2倍，即为频率f2f(2×f1f)。双回转压缩机根据内部的差压条件来自动地切换单独运转和并联运转。

第一压缩部83a具备随着轴84的旋转而活动的活塞74a、叶片76a、弹簧77a、吸入制冷剂的吸入口75a、喷出制冷剂的喷出口78a、使喷出口78a开闭的开闭阀79a。图25的箭头88a表示轴84的旋转方向。图25的箭头89表示从喷出口78a喷出的气体的流动。第二压缩部83b具备随着轴84的旋转而活动的活塞74b、叶片76b、向使叶片76b的顶端与活塞74b分离的方向赋予吸引磁力的磁铁87、吸入制冷剂的吸入口75b、喷出制冷剂的喷出口78b、使喷出口78b开闭的开闭阀79b。第一压缩部83a的活塞74a的位置(活塞74a与轴84的接触位置)相对于第二压缩部83b的活塞74b的位置(活塞74b与轴84的接触位置)偏移了180度。图26的箭头88b表示轴84的旋转方向。

图25的第一压缩部83a处于压缩运转中的状态，图26的第二压缩部83b处于压缩停止中的状态。图25的压缩运转中的第一压缩部83a的叶片76a的顶端侧与活塞74a接触，随着活塞74a的旋转而基于第一压缩部83a的内壁、活塞74a、叶片76a形成压缩室82。从吸入口75a吸入的制冷剂在压缩室82中被压缩之后从喷出口78a喷出。在图26的压缩停止中的第二压缩部83b中，叶片76b的后端侧被磁铁87吸附固定，叶片76b的顶端与活塞74b分离，没有基于第二压缩部83b的内壁、活塞74b、叶片76b形成压缩室，即使将活塞74b旋转也不进行压缩运转。

在图27中，示出实施方式3中的进行最佳的控制的逆变器控制装置17的结构。实施方式3的逆变器控制装置17经由逆变器16控制自动地切换运转模式的作为双气缸压缩机的压缩机80的电动机1。实施方式3的逆变器控制装置17除了运转模式判别部7的结构以外与实施方式2同样。实施方式3的运转模式判别部7具备运转模式切换检测部53、转矩脉动提取部70来代替实施方式2的运转模式判别部7中的转矩补偿值生成部25、判别信号生成部10。如图28所示，运转模式切换检测部53具备与实施方式2的判别信号生成部10同样地生成判别信号hnt的运转模式判别部60。

运转模式切换检测部53在压缩机80运转的压缩运转模式被切换时，基于如实施方式1所示那样的电力脉动分量的大小来判别是单独运转、还是并联运转。转矩脉动提取部70提取由运转模式切换检测部53判别出的运转模式的转矩脉动分量。通过以上的结构，实施方式3的逆变器控制装置17将提取出的转矩脉动(转矩脉动分量τ＾kf)作为补偿量来与由逆变器输出电压控制部12输出的转矩指令τ*相加，基于此，电动机1的输出转矩能够追随作为双气缸压缩机的压缩机80的轴转矩，能够降低电动机1的转速ωe的变动。

使用图28，详细说明判别压缩机80运转的压缩运转模式的运转模式切换检测部53和以判别出的运转模式下的转矩脉动进行提取的转矩脉动提取部70。运转模式切换检测部53具备电力脉动提取部61以及根据由电力脉动提取部61计算出的脉动分量振幅来判别运转模式的运转模式判别部60。电力脉动提取部61具备：离散傅里叶变换部62，从由电力估计部8计算出的估计电力P＾提取与电动机机械频率相同的频率f1f的电力脉动分量x1f和振幅||x1f||；以及离散傅里叶变换部63，提取电动机机械频率的2倍的频率f2f的电力脉动分量x2f和振幅||x2f||。频率f1f是单独运转中的电动机机械频率，频率f2f是在并联运转中产生的脉动分量的频率。离散傅里叶变换部62如式(5)～式(8)那样对脉动分量进行检波，提取电力脉动分量x1f及其振幅||x1f||。离散傅里叶变换部63如式(5)～式(8)那样对脉动分量进行检波，提取电力脉动分量x2f及其振幅||x2f||。

运转模式判别部60基于脉动分量中的占支配性地位的脉动分量判别压缩机80的运转模式，输出判别信号hnt。运转模式判别部60具备最大振幅检测部33和判别部34。后面叙述在运转模式判别部60中判别压缩机80的运转模式是单独运转、还是并联运转的方法。

转矩脉动提取部70具备切换电力脉动提取分量的切换部57、提取运转模式下的转矩脉动的转矩脉动生成部65。切换部57基于判别信号hnt，切换与压缩机80的运转模式相应的电力脉动分量。切换部57在运转模式为单独运转的情况下将电力脉动分量x1f输出到转矩脉动生成部65，在运转模式为并联运转的情况下将电力脉动分量x2f输出到转矩脉动生成部65。在切换部57的端子54上连接电力脉动分量x1f，在端子55上连接电力脉动分量x2f。所选择的电力脉动分量从切换部57的输出端子56输出到转矩脉动生成部65。

转矩脉动生成部65具备除法器58、乘法器59。除法器58将所输入的电力脉动分量除以由磁通量估计部18(参照图18)计算出的估计转速ω＾e。乘法器59使输入成为作为电动机1的极对数的Pm倍。转矩脉动生成部65生成与运转模式相应的转矩脉动分量τ＾kf。在此，k是1或2。因而，转矩脉动生成部65在运转模式为单独运转的情况下生成转矩脉动分量τ＾1f，在运转模式为并联运转的情况下生成转矩脉动分量τ＾2f。此外，在图27中，省略了关于逆变器输出电压控制部12的电力脉动分量从磁通量估计部18输出的估计转速ω＾e。

说明运转模式判别部60的判别方法。运转模式判别部60与实施方式1的判别信号生成部10同样地，基于电力脉动分量x1f的振幅||x1f||和电力脉动分量x2f的振幅||x2f||判别压缩机80当前运转的运转模式。由运转模式判别部60输出的判别信号hnt有各种各样的样式，也可以设为如以下那样的表达。

在运转模式为单独运转的情况下，hnt＝1

在运转模式为并联运转的情况下，hnt＝2

运转模式判别部60的最大振幅检测部33与实施方式1的判别信号生成部10的最大振幅检测部33同样，从所输入的两个振幅||x1f||、||x2f||检测具有最大的振幅的频率，并作为函数值U来输出。基于根据函数值U的值并基于如以下那样的语言表达的判别规则进行判别的判别部34来判别压缩机80运转的运转模式，生成判别信号hnt。

在U＝1f的情况下，设为hnt＝1。在该情况下，判别为用1个压缩部来使制冷剂循环的单独运转的运转模式。

在U＝2f的情况下，设为hnt＝2。在该情况下，判别为用2个压缩部来使制冷剂循环的并联运转的运转模式。

以下示出切换部57中的端子的连接条件。

在hnt＝1的情况下，输出端子56与端子54连接

在hnt＝2的情况下，输出端子56与端子55连接

由运转模式切换检测部53生成的判别信号hnt被输出到转矩脉动提取部70和转速指令值生成部13。在运转模式切换检测部53中，根据判别信号hnt由切换部57切换为压缩运转模式下的转矩脉动分量。然后，转速指令值生成部13基于判别信号hnt输出各运转模式下的规定的转速指令ωe*。

并且，在转矩指令值补偿部47中，作为基于判别信号hnt的补偿量，将基于判别信号hnt的转矩脉动分量τ＾kf与由速度控制部46生成的转矩指令τ*相加，基于此，输出校正后的转矩校正指令τref。基于该校正指令τref，转矩控制部48计算电动机1的dq轴电流指令矢量Idq*(参照图18)。之后，经由电流控制部22、电压坐标变换器23、逆变器栅极信号生成部14、逆变器16，压缩机80的电动机1被控制。实施方式3的逆变器控制装置17能够基于校正指令τref对电动机1进行控制使得输出转矩Te与负载转矩TL相称，且能够降低电动机1的转速ωe中产生的脉动。

因而，实施方式3的逆变器控制装置17自动地进行自动地切换多个运转模式的双回转压缩机(压缩机80)的运转模式判定，基于此使输出转矩Te追随负载转矩TL，基于此能够降低电动机1的转速ωe的脉动，实现电动机1的稳定的运转。另外，实施方式3的逆变器控制装置17由于能够降低电动机1的转速ωe的脉动，实现电动机1的稳定的运转，因此能够使电动机1低噪音且低振动地运转，能够达成压缩机80中的最佳的控制。

另外，实施方式3的逆变器控制装置17当在具有自动地切换压缩运转模式的功能的压缩机80中切换为具有不同的压力变动的压缩运转模式时，立即判别压缩运转模式而使压力变动反映到电动机1的电力，因此能够根据运转模式来进行最佳的控制。

如上所述，如果进行双回转压缩机(压缩机80)的2个压缩部中的一个压缩部压缩制冷剂的单独运转，则制冷剂循环量减半。因而，压缩机80虽然通常进行并联运转，但是为了在压缩机80的单独运转中输出与并联运转时同等的制冷剂循环量，需要使电动机1的转速ωe为并联运转时的2倍。实施方式3的逆变器控制装置17在压缩机80为单独运转的情况下，使电动机1的转速ωe为并联运转时的2倍，因此能够谋求压缩机80的效率改善。另外，实施方式3的逆变器控制装置17为了使从单独运转切换为用2个压缩部来使制冷剂压缩的并联运转的情况下的电力恒定，需要使转速ωe为单独运转时的1/2倍。

在图29、图30中示出将转速指令ωe*如上述那样在单独运转与并联运转中切换的例子。图29和图30是表示基于本发明的实施方式3的压缩机的控制例的图。图29是压缩机80从并联运转切换为单独运转的情况，图30是压缩机80从单独运转切换为并联运转的情况。图29和图30的横轴是时间，纵轴是信号值或转速指令ωe*的指令频率。波形71是并联运转信号，波形72是单独运转信号。波形73是转速指令ωe*的指令频率。在本实施方式中，由运转模式切换检测部53根据电动机1的估计电力P＾判别运转模式，因此没有生成并联运转信号71和单独运转信号72，但是为了区分是单独运转还是并联运转而进行了记载。

如图29所示，当压缩机80在时刻t1自动地从并联运转切换为单独运转时，即，当在并联运转信号71从1变为0的同时单独运转信号72从0变为1时，运转模式切换检测部53根据电动机1的估计电力P＾判别运转模式。运转模式切换检测部53当确认出运转模式时，立即将判别信号hnt输出到转速指令值生成部13。转速指令值生成部13当接收到判别信号hnt时，立即将使并联运转的转速成2倍的命令输出到速度控制部46。即，转速指令值生成部13当接收到判别信号hnt时，如指令频率73那样使转速指令ωe*变化。在图29中，记载了从时刻t1起指令频率73发生变化，但是实际会稍微产生延迟时间。

如图30所示，当压缩机80在时刻t1自动地从单独运转切换为并联运转时，即，当在并联运转信号71从0变为1的同时单独运转信号72从1变为0时，运转模式切换检测部53根据电动机1的估计电力P＾判别运转模式。运转模式切换检测部53当确认出运转模式时，立即将判别信号hnt输出到转速指令值生成部13。转速指令值生成部13当接收到判别信号hnt时，立即将使单独运转时的转速成一半的命令输出到速度控制部46。即，转速指令值生成部13当接收到判别信号hnt时，如指令频率73那样使转速指令ωe*变化。在图30中，记载了从时刻t1起指令频率73发生变化，但是实际会产生一些延迟时间。

因而，实施方式3的逆变器控制装置17自动地进行双回转压缩机(压缩机80)的运转模式判定，基于此，在从并联运转切换为单独运转的情况下设定使转速成2倍的转速指令ωe*，在从单独运转切换为并联运转的情况下设定使转速成1/2倍的转速指令ωe*，因此能够使压缩机80内的被压缩的制冷剂循环量稳定，能够使输出的电力恒定，能够避免压缩机80的效率下降。

实施方式3的逆变器压缩机100具备逆变器控制装置17，因此能够判别压缩机80的运转模式。另外，实施方式3的逆变器压缩机100自动地检测使制冷剂压缩的压缩部的数量发生变化的压缩机80中的运转模式的切换，进行控制使得能够与该模式所特有的轴转矩变动样式匹配地输出电动机1的转矩，由此能够进行不被运转模式所左右的振动抑制控制。

此外，关于实施方式1～3的逆变器控制装置17，以控制压缩机80的例子来进行了说明，但是控制对象不限于压缩机，也能够应用于具备具有在电动机1的一个旋转中变动的电力或轴转矩的变动分量频率的运转模式的机械。

实施方式4.

图31是表示基于本发明的实施方式4的逆变器控制装置和逆变器压缩机的框图。图32是图31的相位调整部中的超前相位滤波器的波特图。图32的波特图表示相位调整部190的滤波器的传递特性。实施方式4的逆变器控制装置17在转矩补偿值生成部25中具备相位调整部190，在这一点上与实施方式2的逆变器控制装置17不同。在图31中，除了相位调整部190的结构以外，与实施方式2的逆变器控制装置17同样。

图31的输出转矩估计部35与实施方式2同样地，基于电力估计部8所运算出的估计电力P＾计算电动机1的转矩。转矩脉动提取部36提取对输出转矩估计部35所估计出的估计转矩τ＾以特定的频率进行检波而得到的电力的脉动分量。另外，转矩脉动提取部36提取对估计转矩τ＾或相位调整后的调整估计转矩τ＾u以规定的频率进行检波而得到的转矩的脉动分量振幅。并且，转矩指令值补偿部47输出将由转矩脉动提取部36计算出的作为电动机1的估计转矩τ＾的振幅分量的转矩脉动分量τ＾kf与由速度控制部46输出的转矩指令τ*相加来校正的转矩校正指令τref，由此能够使电动机1的输出转矩追随轴转矩。实施方式4的逆变器控制装置17如实施方式2的图23所示那样能够降低电动机1的转速的脉动。

但是，在进行速度控制、磁通量观测(flux observer)等时，产生控制响应、控制装置的处理延迟，因此，尽管由输出转矩估计部35计算出的电动机1的估计转矩τ＾是校正后的转矩指令校正，但是估计转矩τ＾相比于负载转矩发生相位延迟。因而，通过抑制估计转矩中的相位延迟，具体地说使用以使估计转矩τ＾的相位超前的方式调整的调整估计转矩τ＾u，使输出转矩接近负载转矩，从而能够谋求电动机1的转速的变动的降低效果的改进。

为了抑制估计转矩τ＾的相位延迟，如图31所示，由输出转矩估计部35计算估计转矩τ＾并将其输入到相位调整部190。具体地说，在相位调整部190中采用如式(21)的传递函数所示的超前相位滤波器。相位调整部190输出如式(22)那样以使相位超前的方式调整的调整估计转矩τ＾u。

[数21]

数21

[数22]

数22

其中，s是复数。T1和T2是滤波器的时间常数，如式(23)那样进行定义。

[数23]

数23

ω1和ω2是滤波器的指定的角频率[rad/s]，根据电动机1的运转频率范围而被决定。

在图32的波特图中，示出对于转矩校正指令τref的调整估计转矩τ＾u和估计转矩τ＾各自的传递特性(振幅和相位)。图32的上部是振幅的传递特性，图32的下部是相位的传递特性。在图32的上部中，横轴是角频率[rad/s]，纵轴是振幅的增益[dB]。在图32的下部中，横轴是角频率[rad/s]，纵轴是相位[deg]。相位特性191和振幅特性193是有滤波器的情况下的特性，即是由相位调整部190调整后的调整估计转矩τ＾u的特性。相位特性192和振幅特性194是无滤波器的情况下的特性，即是没有由相位调整部190调整的估计转矩τ＾的特性。

如图32所示，可知，在无滤波器的情况下，作为电动机1的指定的运转频率范围的ω1～ω2的范围、例如机械旋转角频率60rad/s至300rad/s中，估计转矩τ＾的相位特性192发生延迟。另一方面，在有滤波器的情况下，由相位调整部190调整后的调整估计转矩τ＾u的相位特性191的延迟被抑制。因而，通过适当地设计相位调整部190的超前相位滤波器中的角频率ω1和角频率ω2，能够在电动机1的运转频率范围内抑制估计转矩的延迟。即，在电动机1的运转频率范围内，使用以使估计转矩τ＾的相位超前的方式调整的调整估计转矩τ＾u来使输出转矩接近负载转矩，从而能够谋求电动机1的转速的变动的降低效果的改进。

在图33和图34中示出基于本发明的实施方式4的振动抑制结果、即降低电动机1的转速的脉动的效果。图33是表示在不存在基于本发明的实施方式4的超前相位滤波器的情况下的振动抑制结果的图，图34是表示在存在基于本发明的实施方式4的超前相位滤波器的情况下的振动抑制结果的图。图33和图34的横轴是电动机1的转速的脉动的频率次数，图33和图34的纵轴是振动水平、即转速脉动振动分量的振幅[rpm]。图33和图34是在压缩机80的单独运转时以1638rpm(27.3rps)的转速指令值来驱动了电动机1的情况下对具有脉动分量的电动机1的转速波形进行傅里叶变换(FFT)并比较了振动抑制效果的结果。

图33是使用无超前相位滤波器时的转矩估计值τ＾对转矩指令进行补偿来抑制了振动的情况下的电动机1的转速的FFT。在图33中，脉动分量特性195、196是频率为27.3Hz的情况下的脉动分量特性，是频率f1f的特性。脉动分量特性195是无抑制的结果，脉动分量特性196是有抑制的结果。在图33中，通过对频率f1f的脉动分量特性195进行转矩校正，能够将频率f1f的脉动分量的振幅从155rpm降低至41rpm。脉动分量特性197、198是频率f1f的2倍的频率下的脉动分量特性，是频率f2f的特性。脉动分量特性199、200是频率f1f的3倍的频率下的脉动分量特性，是频率f3f的特性。

图34是使用有超前相位滤波器时的调整估计转矩τ＾u对转矩指令进行补偿来抑制了振动的情况下的电动机1的转速的FFT。在图34中，脉动分量特性201、202是频率为27.3Hz的情况下的脉动分量特性，是频率f1f的特性。脉动分量特性201是无抑制的结果，脉动分量特性202是有抑制的结果。在图34中，通过对频率f1f的脉动分量特性201进行转矩校正，能够将频率f1f的脉动分量的振幅从155rpm降低至20rpm。脉动分量特性203、204是频率f1f的2倍的频率下的脉动分量特性，是频率f2f的特性。脉动分量特性205、206是频率f1f的3倍的频率下的脉动分量特性，是频率f3f的特性。

在实施方式4的逆变器控制装置17中，如图33和图34所示，通过使用超前相位滤波器，即，使用以使估计转矩τ＾的相位超前的方式调整的调整估计转矩τ＾u，能够避免因估计转矩τ＾的估计延迟引起的校正偏移，能够进一步降低因压缩机80中的负载转矩变动引起的电动机1的转速脉动分量的振幅。

实施方式5.

图35是表示基于本发明的实施方式5的逆变器控制装置和逆变器压缩机的框图。图36是表示图35的转矩脉动提取部的图，图37是表示图36的余弦波生成部和正弦波生成部的图。实施方式5的逆变器控制装置17在转矩补偿值生成部25中的转矩脉动提取部180的结构不同于实施方式2的逆变器控制装置17。在图35中，除了转矩脉动提取部180的结构以外，与实施方式2的逆变器控制装置17同样。

本实施方式5的目的与实施方式4的目的同样，在于避免逆变器控制中的估计转矩的延迟。但是，在实施方式4的逆变器控制装置17中，在采用的超前相位滤波器中有可能在调整估计转矩的相位的同时导致估计转矩的振幅(增益)发生变动。因而，在本实施方式5中，在转矩脉动提取部180中具备学习部111，基于学习部111所输出的相位量(初始相位)θc来确定转矩脉动分量τ＾kf的相位量θc，由此能够谋求避免转矩脉动分量τ＾kf的估计延迟。

图36所示的转矩脉动提取部180构成为对实施方式2的转矩脉动提取部36(参照图17)追加了学习部111，对余弦波生成部、正弦波生成部输入相位量θc。在图36中，转矩脉动分量提取器101b与图17的转矩脉动分量提取器101b同样地是构成转矩脉动提取部180的N个转矩脉动分量提取器101中的一个。转矩脉动提取部180具备学习部111，学习部111所输出的相位量θc被输入到N个转矩脉动分量提取器101中的余弦波生成部159和正弦波生成部160。在图36中，与图17同样地示出3个转矩脉动分量提取器101a、101b、101c。在转矩脉动分量提取器101b中示出转矩脉动分量提取器101的具体结构。

转矩脉动分量提取器101具备余弦波生成部159、正弦波生成部160、积分器42a、42b、乘法器41a、41b、43a、43b、加法器44、振幅计算部102。如下那样生成作为估计转矩τ＾的余弦波分量的转矩余弦波分量τkA。首先，用余弦波生成部159和乘法器41a来生成频率fkf的估计转矩τ＾的余弦波分量、即包含噪声的初始余弦波分量。用积分器42a来对该初始余弦波分量进行积分，计算余弦波分量的振幅||τkA||。用乘法器43a来将振幅||τkA||与频率fkf的余弦波相乘，由此生成去除噪声后的转矩余弦波分量τkA。转矩余弦波分量τkA是式(24)的右边的第一项(cos的项)。

如下那样生成作为估计转矩τ＾的正弦波分量的转矩正弦波分量τkB。首先，用正弦波生成部160和乘法器41b来生成频率fkf的估计转矩τ＾的正弦波分量、即包含噪声的初始正弦波分量。用积分器42b来对该初始正弦波分量进行积分，计算正弦波分量的振幅||τkB||。用乘法器43b来将振幅||τkB||与频率fkf的正弦波相乘，由此生成去除噪声后的转矩正弦波分量τkB。转矩正弦波分量τkB是式(24)的右边的第二项(sin的项)。基于加法器44，将转矩余弦波分量τkA与转矩正弦波分量τkB进行合并，由此生成规定的频率fkf下的估计转矩τ＾的时间性的振动分量即转矩脉动分量τ＾kf。转矩脉动分量τ＾kf是合成转矩脉动分量。

本实施方式5中的生成转矩脉动分量τ＾kf的式(24)为在实施方式2中叙述的生成转矩脉动分量τ＾kf的式(16)中对cos函数和sin函数引入相位量θc的方程式。转矩脉动分量提取器101基于估计转矩τ＾的余弦波分量τkA和正弦波分量τkB，用加法器44来将所生成的转矩余弦波分量τkA与转矩正弦波分量τkB进行合并，由此生成规定的频率fkf下的估计转矩τ＾的脉动分量τ＾kf。

[数24]

数24

余弦波生成部159和正弦波生成部160的具体结构如下。如图37所示，余弦波生成部159具备乘法器105、加法器109、余弦波函数107。余弦波生成部159基于规定的频率fkf和学习部111所输出的相位量θc，计算对余弦波函数107输入的输入角度，使计算出的输入角度通过余弦波函数107，由此生成规定的频率fkf下的cos分量。在此，输入角度是2×π×fkf×t+θc，cos分量是cos(2×π×fkf×t+θc)。

同样地，如图37所示，正弦波生成部160具备乘法器106、加法器110、正弦波函数108。正弦波生成部160基于规定的频率fkf和学习部111所输出的相位量θc，计算对正弦波函数108输入的输入角度，使计算出的输入角度通过正弦波函数108，由此生成规定的频率fkf下的sin分量。在此，输入角度是2×π×fkf×t+θc，sin分量是sin(2×π×fkf×t+θc)。

使用图38来说明学习部111输出相位量θc的动作。图38是表示图36的学习部的流程图的图。首先，将相位量θc的初始值设定为0(步骤S001)。接着，在步骤S002中，读入由图18所示的逆变器输出电压控制部12的磁通量估计部18计算出的电动机1的转速的估计值即估计转速ω＾e。利用式(25)计算电动机1的估计转速ω＾e与从转速指令值生成部13输出的转速指令值ωe*之差即转速差异ωerr。在图35、图36、图37中，省略了输入到转矩脉动提取部180的学习部111的估计转速ω＾e和转速指令值ωe*。

[数25]

数25

接着，基于计算出的当前的采样的转速差异ωerr和所存储的前次的采样的转速差异ωerrp，利用式(26)计算转速差异的变动量Δωerr。另外，计算变动量Δωerr的绝对值|Δωerr|。

[数26]

数26

Δω_err＝ω_err-ω_errp ...(26)

利用式(26)计算出的转速差异的变动量Δωerr受到电动机1的转速的脉动的大小的影响。

接着，在步骤S003中，将在步骤S002中计算出的转速差异的变动量的绝对值|Δωerr|与指定的阈值ε1进行比较。如果在步骤S003中判断为转速差异的变动量的绝对值|Δωerr|为ε1以上(判定结果为“否”的情况)则进入步骤S004。在步骤S004中，如式(27)那样对相位量θc相加所指定的正数的增量δθ，来生成新的相位量θc。

[数27]

致27

θ_c＝θ_c+δθ ...(27)

其中，相位量θc是以规定的相位量θcmax为上限来受到限制。

如果在步骤S003中判断为转速差异的变动量Δωerr的绝对值|Δωerr|小于ε1(判定结果为“是”的情况)，则不需要调整相位量θc，进入步骤S005。在步骤S005中，学习部111将相位量θc输出到余弦波生成部159的加法器109和正弦波生成部160的加法器110。转矩脉动分量提取器101使用所输出的相位量θc，计算基于式(24)的转矩脉动分量τ＾kf。在步骤S006中，在输出转矩脉动分量τ＾kf之后，在估计转速ω＾e的采样结束的情况下结束学习动作，在继续采样的情况下返回到步骤S002，针对下一个采样，重复与上述相同的处理。

图39是表示电动机的转速的指令ω＾e的波形的图。横轴是时间，纵轴是振幅。虚线116是转速指令ωe*的指令值，波形115是估计转速ω＾e的波形。如图39所示，可知，电动机1的估计转速ω＾e通过学习部111而成为振幅变动减小的趋势。在图39中，示出按估计转速ω＾e的脉动的各周期中的相同的相位下的采样周期Δts计算出的4次的转速差异的变动量Δωerr、即Δωerr1、Δωerr2、Δωerr3、Δωerr4。观察4次的转速差异的变动量Δωerr1、Δωerr2、Δωerr3、Δωerr4可知，转速差异的变动量Δωerr也是逐渐变小的趋势。

实施方式5的逆变器控制装置17通过学习部111来以使电动机1的转速差异的变动量Δωerr低于指定的阈值的方式调整转矩脉动分量的相位，由此能够消除转矩脉动分量的相位的延迟。另外，在实施方式5的逆变器控制装置17中，如果电动机1的转速指令ω＾e的指令值变化，则根据该转速指令ω＾e的指令值，学习部111能够实时地调整转速中的适当的相位量。另外，学习部111在每次读入估计转速ω＾e时都输出实时地调整的相位量θc，因此实施方式5的逆变器控制装置17无需事先设定相位量，能够谋求降低逆变器控制装置17的生产中的事先的调整时间。

实施方式6.

图40是表示基于本发明的实施方式6的逆变器控制装置和逆变器压缩机的框图。图41是表示图40的转矩指令值切换部的图，图42是表示图40的转矩学习部的图。另外，图43是表示图40的电动机相位估计部的结构的图。实施方式6的逆变器控制装置17将实施方式2的逆变器控制装置17中的转矩指令值补偿部47变更为转矩指令值切换部120，具备接口开关122、转矩学习部121、电动机相位估计部150，在这一点上与实施方式2的逆变器控制装置17不同。在图40中，除了接口开关122、转矩指令值切换部120、转矩学习部121、电动机相位估计部150的结构以外，与实施方式2的逆变器控制装置17同样。

电动机相位估计部150如图43所示那样具备乘法器151和积分器152，基于由磁通量估计部18计算出的电动机1的估计转速ω＾e估计电动机1的转子的旋转角度。利用式(28)来计算估计了电动机1的机械转速ωm的估计机械转速ω＾m。

[数28]

数28

其中，Pm是电动机1的极对数。

通过乘法器151而使估计转速ω＾e成为1/Pm倍的估计机械转速ω＾m被输入到积分器152。基于积分器152如式(29)那样计算电动机1的转子的估计旋转角度θ＾m。此外，将估计旋转角度θ＾m适当地也称为估计机械旋转角度θ＾m。

[数29]

数29

接口开关122判断抑制电动机1的转速的脉动的定时。具体地说，在实施振动抑制时，接口开关122输出1，在停止振动抑制时，接口开关122输出0。既可以自动也可以通过手动来进行关于是实施振动抑制还是停止振动抑制的判断。例如，在以下所示的情况下，自动地进行使正在实施的振动抑制停止的动作和再次实施的动作。由此，即使在振动抑制不易起作用的情况下，也通过重新进行学习来能够使振动抑制的效果变大。

自动地进行停止振动抑制的判断的判断条件有以下两种情况。

(1)在电动机1的估计转速ω＾e的脉动振幅超过指定的阈值的情况下，作出停止振动抑制的判断。

(2)基于压缩机80的运转切换中的判别信号hnt的变动来作出停止振动抑制的判断。

另一方面，在通过手动来进行停止振动抑制的判断的情况下，例如在用户在远程控制器中选择了“静”的模式时实施振动抑制。

在图41中，转矩指令值切换部120基于开关信号swt来切换电动机1中的转矩指令值。具体地说，在由转矩学习部121生成的开关信号swt为0的情况下，转矩指令值切换部120将端子124与输出端子126进行连接。在该情况下，转矩校正指令τref成为由速度控制部46计算出的转矩指令τ*。即，成为如式(30)那样。

[数30]

数30

τ_ref＝τ* ...(30)

另一方面，在开关信号swt为1的情况下，转矩指令值切换部120将端子125与输出端子126进行连接。在该情况下，转矩校正指令τref成为由转矩学习部121输出的转矩指令(校正转矩指令)τ**。即，成为如式(31)那样。

[数31]

数31

τ_refτ** ...(31)

也就是说，在开关信号swt为0的情况下，由速度控制部46计算出的转矩指令τ*作为转矩指令值输入到进行反馈控制的转矩控制部48。即，在开关信号swt为0的情况下，转矩校正指令τref成为转矩指令τ*，因此不进行转矩校正。另一方面，在开关信号swt为1的情况下，由转矩学习部121校正了相位后的转矩指令值τ**输入到转矩控制部48。即，在开关信号swt为1的情况下，基于由转矩学习部121校正了相位后的转矩指令值τ**进行转矩校正。

图42表示转矩学习部121的结构。在图42中，转矩学习部121具备控制估计转矩τ＾的输入的转矩开关128和学习算法处理部127。学习算法处理部127具备角度存储部142和估计转矩存储部143。角度存储部142存储电动机1的估计机械旋转角度θ＾m，估计转矩存储部143存储与电动机1的估计机械旋转角度θ＾m对应的估计转矩τ＾。图44是表示图42的角度存储部和估计转矩存储部的图，图45是在图42的角度存储部和估计转矩存储部中记录了数据的图。

转矩学习部121根据接口开关122的状态来决定存储对于由电动机相位估计部150计算出的电动机1的估计机械旋转角度θ＾m的估计转矩τ＾、还是输出基于学习来调整了估计转矩的相位后的对于θ＾m的估计转矩τ＾。

学习算法处理部127通过图46的流程图的流程来进行。图46是表示图42的学习算法处理部的流程图的图。图47是表示图46的记录模式执行处理的流程图的图，图48是表示图46的输出模式执行处理的流程图的图。首先，对接口开关(IF开关)122的状态进行监视(步骤S101)。在接口开关为断开的情况下，在步骤S101中进行待机。在接口开关为接通的情况下，进入步骤S102，进行记录模式执行处理。

如图47所示，在步骤S201中，将转矩开关(TQ开关)128设为接通状态，将索引i设为1。在步骤S202中，将作为索引i时的电动机1的估计机械旋转角度θ＾m的θ＾mi以及作为与该估计机械旋转角度θ＾mi对应的索引i时的估计转矩τ＾的τ＾i存储到角度存储部142和估计转矩存储部143中(估计转矩存储次序)。

角度存储部142和估计转矩存储部143针对电动机1的机械角一个旋转的0°至360°分别具备与规定的分辨率N(例如，N＝360)对应的N个存储区域。角度存储部142具备N个存储区域θ(1)至θ(N)，估计转矩存储部143具备N个存储区域τ(1)至τ(N)。将角度存储部142中存储的估计机械旋转角度信息设为θ[N]，将估计转矩存储部143中存储的估计转矩信息设为τ[N]。能够将估计机械旋转角度信息θ[N]、估计转矩信息τ[N]如以下那样作为数组来处理。

[数32]

数32

其中，i是1至N的正数的索引，估计机械旋转角度信息θ[N]和估计转矩信息τ[N]的各要素通过索引i而相关联。

θ(1)与τ(1)相关联，在存储区域θ(1)中存储作为估计机械旋转角度θ＾m的值的估计机械旋转角度值θ＾m1，在存储区域τ(1)中存储作为与估计机械旋转角度值θ＾m1对应的估计转矩τ＾的值的估计转矩值τ＾m1。在索引i的存储区域θ(i)中存储估计机械旋转角度值θ＾mi，在索引i的存储区域τ(i)中存储估计转矩值τ＾mi。在索引i为N的情况下的存储区域θ(N)中存储估计机械旋转角度值θ＾mN，在索引i为N的情况下的存储区域τ(N)中存储估计转矩值τ＾mN。即，成为以下的式(33)那样。

θ(i)＝θ＾mi

τ(i)＝τ＾mi···(33)

其中，索引i是1至N的正数。

在图45中示出在角度存储部142和估计转矩存储部143中分别存储估计机械旋转角度值θ＾mi和估计转矩值τ＾mi的例子。在图45中，索引i为1的情况下的估计机械旋转角度值θ＾m1是存储旋转角度值θ1，索引i为1的情况下的估计转矩值τ＾m1是存储估计转矩值τ1。索引i的估计机械旋转角度值θ＾mi是存储旋转角度值θi，索引i的估计转矩值τ＾mi是存储估计转矩值τi。

在步骤S202中，在索引i时，将电动机1的估计机械旋转角度θ＾m的估计机械旋转角度值θ＾mi存储到角度存储部142的存储区域θ(i)中，将估计转矩τ＾的估计转矩值τ＾mi存储到估计转矩存储部143的存储区域τ(i)中，在完成这些操作之后进入步骤S203。在步骤S203中，仅使索引i以1递增。在步骤S204中，判断索引i是否超过分辨率N。在索引i为分辨率N以下的情况下返回到步骤S202。另一方面，在步骤S204中，在索引i超过分辨率N的情况下，结束记录模式执行处理的步骤S102，进入步骤S103。

在步骤S103中，将转矩开关(TQ开关)128设为断开状态，将开关信号swt设定为1。然后，在步骤S104中，将索引k的初始值设定为0，进入输出模式执行处理的步骤S105。

如图48所示，在步骤S301中，读入电动机1的估计机械旋转角度θ＾m，确定对于角度存储部142中存储的存储旋转角度值θi中的与估计机械旋转角度θ＾m的值接近的存储旋转角度值θi的索引i。接着，在步骤S302中，与图38的流程图的步骤S002同样地，计算转速差异的变动量Δωerr的绝对值|Δωerr|，将计算出的转速差异的变动量Δωerr的绝对值|Δωerr|与指定的阈值ε1进行比较。如果在步骤S302中判断为转速差异的变动量Δωerr的绝对值|Δωerr|为ε1以上(判定结果为“否”的情况)则进入步骤S303。在步骤S303中，使索引k以1递增，如式(34)那样生成新的索引k。

k＝k+1···(34)

其中，索引k的上限是所指定的索引k的最大值kmax。

如果在步骤S302中判断为转速差异的变动量Δωerr的绝对值|Δωerr|小于ε1(判定结果为“是”的情况)，则无需调整索引k，进入步骤S304。在步骤S304中，将索引i与索引k之和用作估计转矩存储部143的索引，如以下的条件那样输出转矩指令τ**。

在(i+k)≤N的情况下，将转矩指令τ**设为τ(i+k)。

在(i+k)>N的情况下，将转矩指令τ**设为τ(i+k-N)。

在步骤S304中输出转矩指令τ**之后，结束输出模式执行处理而进入步骤S106。在步骤S106中，对接口开关(IF开关)122的状态进行监视。在接口开关(IF开关)122为断开的情况(在步骤S106中“是”的情况)下进入步骤S107。另一方面，在接口开关(IF开关)122为接通的情况(在步骤S106中“否”的情况)下返回到步骤S105。在步骤S107中，将开关信号swt设定为0，停止学习算法处理部127中的转矩指令τ**的输出。

使用图49～图53来说明能够通过学习算法处理部127的动作来降低电动机1的转速脉动。图49是表示由图42的学习算法处理部学习前的电动机的负载转矩和输出转矩的波形的图。图50是表示由图42的学习算法处理部学习后的电动机的负载转矩和输出转矩的波形的图。图51是表示由图42的学习算法处理部学习前后的电动机的转速的图。图52是表示由图42的学习算法处理部学习前的电动机的转速的FFT分析结果的图。图53是表示由图42的学习算法处理部学习后的电动机的转速的FFT分析结果的图。

在图49、图50、图51中，示出在电动机1单独运转的情况下以1638rpm(即，机械频率为27.3Hz)的转速指令值来驱动的情况下的结果。在图49、图50中，横轴是机械旋转角度[rad]，纵轴是转矩[Nm]。在图51中，横轴是时间[s]，纵轴是转速[rpm]。在图52、图53中，横轴是频率次数，纵轴是振动水平[rpm]。

在图49、图50中，示出对于电动机1的机械角一个旋转中的机械旋转角度的负载转矩和电动机1的输出转矩。在图49中，示出在不实施学习算法处理部127的学习处理的情况下(即，学习前)的负载转矩波形130和输出转矩波形131。如图49所示，可知，电动机1的输出转矩波形131相比于负载转矩波形130在时间上延迟。在图50中，示出在实施了学习算法处理部127的学习处理的情况下(即，学习后)的负载转矩波形132和输出转矩波形133。如图50所示，能够确认出电动机1的输出转矩波形133与负载转矩波形132几乎重叠。

在图51中，示出学习前、学习中和学习后的电动机1的实际的转速波形136。在图52中，示出图51的期间TA1内的电动机1的实际的转速波形136的FFT分析的谱结果即脉动分量振幅谱134。在图53中，示出图51的期间TA2内的电动机1的实际的转速波形136的FFT分析的谱结果即脉动分量振幅谱135。在图51中，进行了学习后的电动机1的转速波形136的脉动分量的振幅相比于学习前的脉动分量的振幅大幅减小。具体地说，在图52、图53中，频率次数为1f的脉动分量振幅1f特性137、138是1f分量的频率27.3Hz下的脉动分量的振幅。图52中的脉动分量振幅1f特性137是学习前的结果，图53中的脉动分量振幅1f特性138是学习后的结果。脉动分量振幅1f特性137的振幅值是155rpm，脉动分量振幅1f特性138的振幅值是18rpm。这样，能够确认出：通过进行学习算法处理部127的学习处理，能够将与频率次数1f对应的频率f1f下的脉动分量的振幅从155rpm降低至18rpm。

实施方式6的逆变器控制装置17具备转矩指令值切换部120和转矩学习部121，因此压缩机80的电动机1的输出转矩与负载转矩几乎重叠，能够大幅降低电动机1的转速的脉动。另外，转矩学习部121具备存储电动机1的估计机械旋转角度θ＾m的角度存储部142以及存储与估计机械旋转角度θ＾m对应的估计转矩τ＾的估计转矩存储部143。估计转矩存储部143中存储的估计转矩信息τ[N]是估计转矩τ＾下的转矩样式。由于转矩学习部121具备角度存储部142和估计转矩存储部143，因此，当压缩机80的运转条件变化时，通过学习算法处理部127再次实施学习处理而角度存储部142和估计转矩存储部143被更新。因而，无需预先存储大量的运转条件下的转矩样式。因此，实施方式6的逆变器控制装置17能够降低图14所示的存储装置302的容量。

在以往的逆变器控制装置中，事先准备转矩样式，事先存储作为基准的负载转矩样式，需要进行每当压缩机80的运转条件不同时调整所存储的转矩样式等降低逆变器控制装置的存储装置的容量的设计。与此相对，在本发明的实施方式6的逆变器控制装置17中，进行由转矩控制部48使转矩学习部121的学习算法处理部127自动地学习的输出转矩的估计值即估计转矩τ＾与实际施加的负载转矩接近的控制。因此，实施方式6的逆变器控制装置17即使压缩机80的负载转矩发生变动也无需事先存储事先准备的负载转矩样式，能够使输出转矩接近负载转矩。并且，实施方式6的逆变器控制装置17只要能够存储自动地学习的估计转矩τ＾即可，因此能够降低逆变器控制装置17的存储装置(图14所示的存储装置302)的容量。

另外，在实施方式6的逆变器控制装置17中，由于具备磁通量估计部18，因此与转矩开关128的状态无关地由磁通量估计部18估计电动机1的机械旋转角度和转速，因此能够提高转矩学习部121的学习算法处理部127中的学习处理的稳定性。

此外，本发明能够在该发明的范围内将各实施方式自由地组合，或者将各实施方式适当地变形、省略。