涡轮压缩机装置的制作方法

本公开涉及涡轮压缩机装置。

背景技术：

对于使用了压缩机的系统以及马达控制，提出各种方案。例如，在专利文献1中，记载了图12所示那样的制冷机900。制冷机900包括压缩机901、蒸发器902、冷凝器904、冷却塔916以及冷却水泵918。在制冷机900中，水作为制冷剂而使用。压缩机901具有旋转轴910、叶轮912以及轴承920。冷却水泵918的排出压将水从冷却塔916向冷凝器904供给，并且从冷却塔916向轴承920供给。供给到轴承920的水作为润滑剂而发挥作用。在专利文献2以及非专利文献1中，对马达控制进行了记载。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】特许第5575379号

【专利文献2】特开2015－126598号公报

【非专利文献】

【非专利文献1】前田雄一郎、井上征则、森本茂雄、真田雅之、“用于利用逆变器的过调制区的埋入磁体同步马达的直接转矩控制系统的运转特性(operatingcharacteristicsofdirecttorquecontrolsystemforinteriorpermanentmagnetsynchronousmotorsinovermodulationregion)”平成24年电气学会产业应用部门大会、vol.3,pp243－246(2012－8)

技术实现要素：

因压缩机的旋转轴与轴承的接触，存在旋转轴磨损、轴承磨损的情况。在专利文献1的技术中，从磨损减少的观点具有改善的余地。本公开鉴于这样的事情而提出。

即，本公开提供一种涡轮压缩机装置，是能够连接于电源的涡轮压缩机装置，其中：

所述涡轮压缩机装置具备：涡轮压缩机、润滑泵、转换器、第1逆变器和第2逆变器，

涡轮压缩机具有：

旋转轴；

支撑所述旋转轴的轴承；

通过所述旋转轴旋转而压缩以及排出制冷剂的压缩机构；

使所述旋转轴旋转的压缩机马达；以及

向所述轴承供给润滑剂的润滑剂供给路，

润滑泵具有：产生经由所述润滑剂供给路向所述轴承供给所述润滑剂的驱动力的泵马达，

转换器在从所述电源向所述转换器的电力供给继续时，在所述电源的电压与直流电压部的直流电压vdc之间进行电力转换，

第1逆变器在所述直流电压vdc与所述压缩机马达的第1交流电压向量之间进行电力转换，

第2逆变器在所述直流电压vdc与所述泵马达的第2交流电压向量之间进行电力转换，

在从所述电源向所述转换器的电力供给被切断时，所述压缩机马达通过再生驱动生成再生电力，所述泵马达通过所述再生电力驱动。

本公开所涉及的涡轮压缩机装置从旋转轴以及轴承的磨损减少的观点有利。

附图说明

图1是涡轮压缩机装置的构成图。

图2是压缩机的构成图。

图3是空调装置的构成图。

图4是表示控制方法的流程图。

图5是用于对控制进行说明的时间图。

图6是空调装置的构成图。

图7是空调装置的构成图。

图8是坐标系的说明图。

图9是控制部的框图。

图10是控制部的框图。

图11是上位控制装置的说明图。

图12是以往技术中的制冷机的构成图。

具体实施方式

(本发明者们的见解)

为了驱动专利文献1所记载那样的制冷机，可考虑设置用于驱动压缩机的逆变器以及用于驱动冷却水泵的逆变器。但是，在由于某些原因而使来自电力系统的电力供给切断时，压缩机以及冷却水泵变为不从这些逆变器被供给电力的状态。另外，变为不受控制的状态(自由运转状态)。在这样的状况下，冷却水泵的转速由于冷却水泵前后的差压而下降，在比较短的时间内变为零。在专利文献1的制冷机中利用冷却水泵向压缩机的轴承供给润滑剂(水)，所以不能在比较短的时间内向轴承供给润滑剂。另一方面，在专利文献1的制冷机中，水作为制冷剂使用，所以在压缩机通过的制冷剂变为比大气压低的负压状态。因此，在上述的状况下，压缩机的旋转能量缓慢下降。而且，可在比较长的期间维持压缩机的旋转轴的高速旋转。作为结果，产生不向压缩机的轴承输送润滑剂、压缩机的旋转轴高速旋转的期间。在该期间，压缩机的旋转轴与轴承容易接触，所以旋转轴以及轴承容易磨损。磨损缩短压缩机的寿命、使压缩机容易发生故障。

鉴于这样的事情，本发明者们研究了即使来自电源的电力供给切断也能够维持向压缩机的轴承供给润滑剂的技术。

即，本公开的第1技术方案提供一种涡轮压缩机装置，是能够连接于电源的涡轮压缩机装置，其中：

所述涡轮压缩机装置具备：涡轮压缩机、润滑泵、转换器、第1逆变器和第2逆变器，

涡轮压缩机具有：

旋转轴；

支撑所述旋转轴的轴承；

通过所述旋转轴旋转而压缩以及排出制冷剂的压缩机构；

使所述旋转轴旋转的压缩机马达；以及

向所述轴承供给润滑剂的润滑剂供给路，

润滑泵具有：产生经由所述润滑剂供给路向所述轴承供给所述润滑剂的驱动力的泵马达，

转换器在从所述电源向所述转换器的电力供给继续时，在所述电源的电压与直流电压部的直流电压vdc之间进行电力转换，

第1逆变器在所述直流电压vdc与所述压缩机马达的第1交流电压向量之间进行电力转换，

第2逆变器在所述直流电压vdc与所述泵马达的第2交流电压向量之间进行电力转换，

在从所述电源向所述转换器的电力供给被切断时，所述压缩机马达通过再生驱动生成再生电力，所述泵马达通过所述再生电力驱动。

根据第1技术方案，在从电源向转换器的电力供给被切断时，压缩机马达作为发电机而驱动，生成再生电力。通过该再生电力，驱动润滑泵。这样一来，即使从电源向转换器的电力供给被切断，也能够维持润滑泵的驱动而继续向轴承供给润滑剂。因此，能够既继续轴承的润滑又使涡轮压缩机减速以及停止。即，根据第1技术方案，能够提供可信性较高的涡轮压缩机装置。

本公开的第2技术方案提供如第1技术方案所述的涡轮压缩机装置，其中：

所述涡轮压缩机装置，

在从所述电源向所述转换器的电力供给继续时，进行使用所述电源的电压来驱动所述泵马达的通常运转；

在从所述电源向所述转换器的电力供给被切断、且所述第1交流电压向量的振幅为第1阈值振幅以上时，进行使得所述第1交流电压向量的振幅为所述直流电压vdc的r1倍以下的第1减速运转。

在这里，所述第1阈值振幅为所述通常运转时的所述第2交流电压向量的振幅以上，所述r1为所述第1逆变器在线性区域工作的情况下的、所述第1交流电压向量的振幅相对于所述直流电压vdc的比率的上限值，所述第1逆变器的所述线性区域是所述第1交流电压向量的振幅相对于所述直流电压vdc理论上线性地变化的工作区域。

第2技术方案的第1减速运转在第1交流电压向量的振幅为第1阈值振幅以上时进行。第1阈值振幅，为通常运转时的第2交流电压向量的振幅以上，充分大，所以难以导致在第1交流电压向量的振幅不充分时进行第1减速运转、该振幅进一步下降的事态。即，该振幅难以不足，压缩机马达的再生电力难以不足，直流电压vdc难以不足，第2交流电压向量的振幅难以不足，润滑剂向压缩机的轴承的供给难以不足。另外，在第2技术方案的第1减速运转中，第1逆变器的工作区域变为线性区域。即，根据第2技术方案，可防止第1逆变器在过调制区域工作，可防止压缩机马达的电压波形较大地失真。因此，能够维持压缩机的稳定控制。

本公开的第3技术方案提供如第2技术方案所述的涡轮压缩机装置，其中：

在所述第1减速运转中，通过调整所述压缩机马达的转速或者转矩，使得所述第1交流电压向量的振幅为所述直流电压vdc的所述r1倍以下。

根据压缩机马达的转速或者转矩的调整，能够容易地使得第1交流电压向量的振幅为直流电压vdc的r1倍以下。

本公开的第4技术方案提供如第1至第3技术方案的任意1个所述的涡轮压缩机装置，其中：

所述涡轮压缩机装置，

在从所述电源向所述转换器的电力供给继续时，进行使用所述电源的电压驱动所述泵马达的通常运转；

在从所述电源向所述转换器的电力供给被切断、且所述第1交流电压向量的振幅大于等于第2阈值振幅且小于第1阈值振幅时，进行使所述直流电压vdc接近目标直流电压的第2减速运转。

在这里，所述第1阈值振幅为所述通常运转时的所述第2交流电压向量的振幅以上，所述第2阈值振幅小于所述通常运转时的所述第2交流电压向量的振幅，所述目标直流电压为所述通常运转时的所述第2交流电压向量的振幅的1/r2倍以上，所述r2为所述第2逆变器在线性区域工作的情况下的、所述第2交流电压向量的振幅相对于所述直流电压vdc的比率的上限值，所述第2逆变器的所述线性区域为所述第2交流电压向量的振幅相对于所述直流电压vdc理论上线性地变化的工作区域。

在第1交流电压向量的振幅下降时，再生电力下降，直流电压vdc容易变得不足。如果直流电压vdc不足，则第2交流电压向量的振幅不足，有可能润滑剂向压缩机的轴承的供给不足。另外，如果尽管直流电压vdc不足而强行增大第2交流电压向量的振幅，则第2逆变器的工作区域变为过调制区域，有可能泵马达的控制变得不稳定。因此，优选即使第1交流电压向量的振幅下降也确保充分的直流电压vdc。该点，在第4技术方案的第2减速运转中，在第1交流电压向量的振幅小于第1阈值振幅时，使直流电压vdc接近目标直流电压。目标直流电压为通常运转时的第2交流电压向量的振幅的1/r2倍以上，r2是第2逆变器在线性区域工作的情况下的、第2交流电压向量的振幅相对于直流电压vdc的比率的上限值。因此，直流电压vdc接近能够既使第2逆变器在线性区域工作又得到与通常运转时相同的第2交流电压向量的振幅的直流电压。即，根据第4技术方案的第2减速运转，容易将直流电压vdc增大到能够既维持泵马达的稳定控制又充分且稳定地向轴承供给润滑剂的程度。

本公开的第5技术方案提供如第4技术方案所述的涡轮压缩机装置，其中：

在所述第2减速运转中，通过调整所述压缩机马达的转速或者转矩，使所述直流电压vdc接近所述目标直流电压。

根据压缩机马达的转速或者转矩的调整，能够容易地使直流电压vdc接近目标直流电压。

本公开的第6技术方案提供如第1至第5技术方案的任意1个所述的涡轮压缩机装置，其中：

所述涡轮压缩机装置，

在从所述电源向所述转换器的电力供给继续时，进行使用所述电源的电压驱动所述泵马达的通常运转；

在从所述电源向所述转换器的电力供给被切断、所述第1交流电压向量的振幅小于第2阈值振幅且所述压缩机马达的转速为阈值转速以上时，进行向所述压缩机马达施加零电压并且使得所述第2交流电压向量的振幅为所述直流电压vdc的r2倍以下的第1停止运转。

在这里，所述第2阈值振幅小于所述通常运转时的所述第2交流电压向量的振幅，所述r2为所述第2逆变器在线性区域工作的情况下的、所述第2交流电压向量的振幅相对于所述直流电压vdc的比率的上限值，所述第2逆变器的所述线性区域为所述第2交流电压向量的振幅相对于所述直流电压vdc理论上线性地变化的工作区域。

在第1交流电压向量的振幅充分小时，与该振幅较大时相比，能够安全地进行涡轮压缩机装置的停止运转。该点，在第6技术方案中，在第1交流电压向量的振幅小于第2阈值振幅时，进行向压缩机马达施加零电压的第1停止运转。因向压缩机马达施加零电压，压缩机马达的转速下降。另外，在第6技术方案的第1停止运转中，使得第2交流电压向量的振幅为直流电压vdc的r2倍以下。r2是第2逆变器在线性区域工作的情况下的、第2交流电压向量的振幅相对于直流电压vdc的比率的上限值。因此，能够使第2逆变器在线性区域工作。即，根据第6技术方案的第1停止运转，即使在停止运转按某种程度进行了时(压缩机马达的转速较低时)，也容易维持润滑泵的稳定控制以及润滑剂向轴承的稳定供给，容易抑制轴承以及旋转轴的磨损。

本公开的第7技术方案提供如第6技术方案所述的涡轮压缩机装置，其中：

在所述第1停止运转中，通过所述泵马达的弱磁通控制以及/或者通过调整所述泵马达的转速，使得所述第2交流电压向量的振幅为所述直流电压vdc的所述r2倍以下。

根据泵马达的弱磁通控制以及/或者泵马达的转速的调整，能够容易地使得第2交流电压向量的振幅为直流电压vdc的r2倍以下。

本公开的第8技术方案提供如第1至第7技术方案的任意1个所述的涡轮压缩机装置，其中：

所述涡轮压缩机装置，

在从所述电源向所述转换器的电力供给继续时，进行使用所述电源的电压驱动所述泵马达的通常运转；

在从所述电源向所述转换器的电力供给被切断、所述第1交流电压向量的振幅小于第2阈值振幅且所述压缩机马达的转速小于阈值转速时，进行向所述压缩机马达通入直流电流并且使得所述第2交流电压向量的振幅为所述直流电压vdc的r2倍以下的第2停止运转。

在这里，所述第2阈值振幅小于所述通常运转时的所述第2交流电压向量的振幅，所述r2为所述第2逆变器在线性区域工作的情况下的、所述第2交流电压向量的振幅相对于所述直流电压vdc的比率的上限值，所述第2逆变器的所述线性区域为所述第2交流电压向量的振幅相对于所述直流电压vdc理论上线性地变化的工作区域。

在第8技术方案的第2停止运转中，向压缩机马达通入直流电流(进行直流励磁控制)。由此，能够迅速使得压缩机马达的转速为零。因此，能够抑制轴承以及旋转轴的磨损。另外，在第8技术方案的第2停止运转中，使得第2交流电压向量的振幅为直流电压vdc的r2倍以下。如上所述，这样一来，能够使第2逆变器在线性区域工作。因此，能够维持润滑泵的稳定控制。

本公开的第9技术方案提供如第8技术方案所述的涡轮压缩机装置，其中：

在所述第2停止运转中，通过所述泵马达的弱磁通控制以及/或者通过调整所述泵马达的转速，使得所述第2交流电压向量的振幅为所述直流电压vdc的所述r2倍以下。

根据泵马达的弱磁通控制以及/或者泵马达的转速的调整，能够容易地使得第2交流电压向量的振幅为直流电压vdc的r2倍以下。

本公开的第10技术方案提供如第1至第7技术方案的任意1个所述的涡轮压缩机装置，其中：

所述涡轮压缩机装置，

在从所述电源向所述转换器的电力供给继续时，进行使用所述电源的电压驱动所述泵马达的通常运转；

在从所述电源向所述转换器的电力供给被切断、所述第1交流电压向量的振幅小于第2阈值振幅且所述压缩机马达的转速小于阈值转速时，向所述压缩机马达通入直流电流并且使得所述泵马达的转速为零。

在这里，所述第2阈值振幅小于所述通常运转时的所述第2交流电压向量的振幅。

在第10技术方案的第2停止运转中，使直流电流在压缩机马达中流通(进行直流励磁控制)。由此，能够使得压缩机马达的转速迅速为零。因此，能够抑制轴承以及旋转轴的磨损。另外，在第10技术方案的第2停止运转中，使得泵马达的转速为零。由此，能够实现涡轮压缩机装置的迅速停止。

本公开的第11技术方案提供一种流体装置，其中：

包含第1技术方案至第10技术方案的任意1个的涡轮压缩机装置。

第11技术方案的流体装置出于与第1技术方案相同的理由，可信性较高。另外，流体装置为例如空调装置。

本公开的第12技术方案提供如第11技术方案所述的流体装置，其中：

所述制冷剂为具有组分c的流体，所述润滑剂也为具有所述组分c的流体。

在第12技术方案中，制冷剂以及润滑剂为具有相同组分的流体。因此，即使在涡轮压缩机内制冷剂与润滑剂混合，也不需要将它们分离。该情况有助于装置的简化。

本公开的第13技术方案提供如第12技术方案所述的流体装置，其中：

具有所述组分c的流体是以水为主成分的流体。

水对地球环境造成的负担较小。例如，不会破坏臭氧层、不会成为地球温室化的原因。即，第13技术方案的流体装置保护地球环境。

本公开的第14技术方案提供如第11～第13技术方案的任意1个所述的流体装置，其中：

所述润滑剂为具有组分c的流体，

所述涡轮压缩机具有排出润滑所述轴承后的所述润滑剂的润滑剂排出路，

所述流体装置包括具有所述组分c的流体循环的1个或者多个流路，

所述润滑剂供给路以及所述润滑剂排出路连接所述1个或者多个流路与所述轴承。

在第14技术方案中，润滑剂在流体装置内循环。即，根据第14技术方案，能够有效利用润滑剂。

本公开的第15技术方案提供一种涡轮压缩机装置的控制方法，是包括涡轮压缩机、润滑泵、转换器、第1逆变器和第2逆变器的涡轮压缩机装置的控制方法，

涡轮压缩机具有：

旋转轴；

支撑所述旋转轴的轴承；

通过所述旋转轴旋转而压缩以及排出制冷剂的压缩机构；

使所述旋转轴旋转的压缩机马达；以及

向所述轴承供给润滑剂的润滑剂供给路，

润滑泵具有：产生经由所述润滑剂供给路向所述轴承供给所述润滑剂的驱动力的泵马达，

转换器在从电源向所述转换器的电力供给继续时，在所述电源的电压与直流电压部的直流电压vdc之间进行电力转换，

第1逆变器在所述直流电压vdc与所述压缩机马达的第1交流电压向量之间进行电力转换，

第2逆变器在所述直流电压vdc与所述泵马达的第2交流电压向量之间进行电力转换，

涡轮压缩机装置的控制方法中，在从所述电源向所述转换器的电力供给切断时，使得所述压缩机马达再生驱动而生成再生电力，使得所述泵马达通过所述再生电力驱动。

根据第15技术方案，能够得到与第1技术方案的效果相同的效果。

本公开的第16技术方案提供一种流体装置的控制方法，是包含第15技术方案的涡轮压缩机装置的流体装置的控制方法，其中：

通过第15技术方案的控制方法控制所述涡轮压缩机装置。

根据第16技术方案，能够得到与第11技术方案的效果相同的效果。

涡轮压缩机装置以及流体装置的技术能够适用于涡轮压缩机装置的控制方法以及流体装置的控制方法。涡轮压缩机装置的控制方法以及流体装置的控制方法的技术能够适用于涡轮压缩机装置以及流体装置。

以下，基于附图对本实施方式进行详细说明。

(第一实施方式)

图1是本实施方式的涡轮压缩机装置100的概略构成图。如图1所示，涡轮压缩机装置100具有压缩机逆变器(第1逆变器)103、泵逆变器(第2逆变器)105、转换器107、直流电压部106、控制装置104、压缩机120、润滑泵130、电压传感器108以及电压传感器109。压缩机120具有压缩机马达101。润滑泵130具有泵马达102。涡轮压缩机装置100能够与电源110连接。具体地说，转换器107能够与电源110连接。

电源110向涡轮压缩机装置100输入电压vs。电压vs为交流电压。在本实施方式中，电源110为系统电源。电源110可以为单相的系统电源，也可以为3相的系统电源。即，电压vs可以为单相的系统电压，也可以为3相的系统电压。电源110也可以为系统电源以外的外部电源。

直流电压部106典型地为电线。以下，将直流电压部106的直流电压称为直流电压vdc。在图1所示的例子中，转换器107、压缩机逆变器103以及泵逆变器105连接于直流电压部106。即，转换器107、压缩机逆变器103以及泵逆变器105通过直流电压部106电连接。

转换器107具有一次侧端子以及二次侧端子。一次侧端子为电源110侧的端子。二次侧端子为逆变器103、105侧的端子，连接于直流电压部106。

在从电源110向转换器107的电力供给继续时，转换器107在电源110的电压与直流电压部106的直流电压vdc之间进行电力转换。具体地说，通过对电压vs整流，将电压vs转换为直流电压vdc。本实施方式的转换器107能够使直流电压vdc变化。另外，在压缩机马达101再生驱动时，直流电压vdc来自于压缩机马达101的再生电力。作为转换器107，能够采用众所周知的转换器。转换器107的例子包含二极管桥。转换器107的具体例为3相pwm转换器。

压缩机逆变器103连接于直流电压部106以及压缩机马达101。压缩机逆变器103在直流电压部106的直流电压vdc与压缩机马达101的第1交流电压向量之间进行电力转换。压缩机逆变器103在压缩机马达101动力运行驱动时，能够以使得第1交流电压向量变为所希望的交流电压向量的方式，将直流电压vdc转换为第1交流电压向量。压缩机逆变器103在压缩机马达101再生驱动时，能够以使得直流电压vdc变为所希望的直流电压的方式，将第1交流电压向量转换为直流电压vdc。本实施方式的压缩机逆变器103是使用了功率mosfet、igbt等半导体开关元件的3相交流逆变器。本实施方式的压缩机逆变器103为pwm逆变器。本实施方式的第1交流电压向量为3相交流电压。

压缩机120为涡轮(离心型)压缩机。图2所示的本实施方式的压缩机120具有壳体121、旋转体123、轴承124、压缩机马达101、压缩机吸入管125、压缩机排出管126、润滑剂供给路127和润滑剂排出路128。另外，压缩机120可以通过1级构成，也可以通过多级构成。

壳体121具有内部空间。在该内部空间，配置有旋转体123、轴承124以及压缩机马达101。

旋转体123包含压缩机构123a以及旋转轴123b。压缩机马达101包含定子101a以及转子101b。在旋转轴123b，安装有压缩机构123a以及转子101b。转子101b、旋转轴123b以及压缩机构123a通过压缩机马达101的驱动力而旋转，压缩机构123a对制冷剂(工作流体)进行压缩。制冷剂具体地为制冷剂气体，更具体地为以水为主成分的蒸气。制冷剂从壳体121外通过压缩机吸入管125吸入到压缩机构123a。压缩后的制冷剂从压缩机构123a通过压缩机排出管126向壳体121外排出。压缩机吸入管125以及压缩机排出管126连接于压缩机构123a。

在本实施方式中，轴承124存在多个。多个轴承124沿着旋转轴123b空开间隔而配置。在本实施方式中，轴承124为滑动轴承，被设置于压缩机马达101的包含两端的位置。滑动轴承的例子包含轴颈轴承与推力轴承。向轴承124，从壳体121外通过润滑剂供给路127供给润滑剂(在该例中为以水为主成分的润滑剂)。另外，润滑后的润滑剂通过润滑剂排出路128向壳体121外排出。另外，轴承124也可以为滚动轴承。滚动轴承也可与滑动轴承同样被润滑。

压缩机马达101的例子为同步马达或者感应马达。压缩机马达101的具体例为作为永久磁体马达的一种的埋入磁体同步马达(ipmsm：interiorpermanentmagnetsynchronousmotor)。埋入磁体同步马达具有d轴电感ld与q轴电感lq不同的突极性(一般为，ld＞lq的反突极性)，除了磁转矩也能够利用磁阻转矩。因此，埋入磁体同步马达的马达效率极高。进而，压缩机马达101在制动时进行再生工作时，表现出极高的发电效率。压缩机马达101的轴输出被向压缩机120的压缩机构123a传递。

返回到图1，泵逆变器105连接于直流电压部106以及泵马达102。泵逆变器105在直流电压部106的直流电压vdc与泵马达102的第2交流电压向量之间进行电力转换。泵逆变器105能够将直流电压vdc转换为第2交流电压向量，使得第2交流电压向量变为所希望的交流电压向量。本实施方式的泵逆变器105是使用功率mosfet、igbt等半导体开关元件的3相交流逆变器。本实施方式的泵逆变器105为pwm逆变器。在本实施方式中，泵逆变器105为与压缩机逆变器103相同的逆变器。但是，泵逆变器105也可以是与压缩机逆变器103不同的逆变器。本实施方式的第2交流电压向量为3相交流电压。

润滑泵130使用泵马达102向轴承124压送润滑剂。具体地说，润滑泵130吸入润滑剂，经由压缩机120的润滑剂供给路127将润滑剂向轴承124供给。

泵马达102的例子与压缩机马达101同样为同步马达或者感应马达。泵马达102的具体例与压缩机马达101同样为埋入磁体同步马达(ipmsm：interiorpermanentmagnetsynchronousmotor)。泵马达102的轴输出被向润滑泵130的压送机构传递。

电压传感器109检测电压vs。电压传感器109被设置于转换器107的一次端子侧(电源110侧)。

电压传感器108检测直流电压vdc。电压传感器108被设置于转换器107的二次端子侧(逆变器103、105侧)。

图3是空调装置140的构成图。如图3所示，空调装置140包括涡轮压缩机装置100、制冷剂回路144、第1循环路145和第2循环路146。在本实施方式中，在制冷剂回路144、第1循环路145以及第2循环路146内，填充有以水为主成分的制冷剂。在本说明书中，所谓“主成分”，指的是以重量为基准时被包含最多的成分。制冷剂也可以包含防冻剂等成分。制冷剂回路144、第1循环路145以及第2循环路146内变为比大气压低的负压状态。

润滑泵130是涡轮压缩机装置100的构成要素的一部分。本实施方式的润滑泵130从制冷剂回路144、第1循环路145以及第2循环路146中的任意的场所吸入润滑剂(在该例中为以水为主成分的润滑剂)。润滑泵130通过润滑剂供给路127将吸入的润滑剂向轴承124压送。这样一来，将润滑剂向轴承124供给。润滑轴承124后的润滑剂通过润滑剂排出路128排出。本实施方式的润滑剂的排出目的地也可以是制冷剂回路144、第1循环路145以及第2循环路146的任意的场所。

制冷剂回路144包含蒸发器141、压缩机120、冷凝器142以及减压机构143。在制冷剂回路144中，蒸发器141、压缩机120、冷凝器142以及减压机构143通过流路按照该顺序连接。制冷剂回路144使制冷剂循环。

蒸发器141贮存制冷剂液并且在内部使制冷剂液蒸发。

压缩机120是制冷剂回路144的构成要素的一部分，也是涡轮压缩机装置100的构成要素的一部分。压缩机120的详细情况如使用图2说明那样。

冷凝器142在内部使制冷剂蒸气冷凝并且贮存制冷剂液。

减压机构143对从冷凝器142向蒸发器141引导的制冷剂液进行减压。减压机构143能够变更减压幅度。在本实施方式中，作为减压机构143采用电子膨胀阀。减压机构143可被调整为确保所希望的循环运转点。

第1循环路145包含第1换热器147、第1输送路149以及第1返回路150。第1换热器147具有送风机151。第1输送路149具有第1泵148。第1循环路145(具体地说，是第1循环路145的两端)连接于蒸发器141。第1循环路145以经由第1换热器147的方式使得贮存于蒸发器141的制冷剂液循环。

具体地说，通过第1泵148，压送制冷剂液。第1输送路149从蒸发器141向第1换热器147引导制冷剂液。第1换热器147被设置于室内或者室外，通过与制冷剂液的换热将通过送风机151供给的空气冷却。第1返回路150从第1换热器147向蒸发器141引导制冷剂液。

这样，制冷剂液通过第1换热器147加热，然后从第1循环路145的下游端返回到该蒸发器141内。该返回后的制冷剂液在蒸发器141内在减压条件下沸腾。另外，向蒸发器141内返回的制冷剂液也可以从第1循环路145的下游端被喷雾。

第2循环路146包含第2换热器152、第2输送路154以及第2返回路155。第2换热器152具有送风机156。第2输送路154具有第2泵153。第2循环路146(具体地说，是第2循环路146的两端)连接于冷凝器142。第2循环路146以经由第2换热器152的方式使贮存于冷凝器142的制冷剂液循环。

具体地说，通过第2泵153，压送制冷剂液。第2输送路154从冷凝器142向第2换热器152引导制冷剂液。第2换热器152与第1换热器147相反设置于室外或者室内，通过与制冷剂液的换热将通过送风机156供给的空气加热。第2返回路155从第2换热器152向冷凝器142引导制冷剂液。

这样，制冷剂液通过第2换热器152冷却，从第2循环路146的下游端返回到冷凝器142内。该返回后的制冷剂液与从压缩机120排出的制冷剂蒸气在蒸发器141内直接接触，由此制冷剂蒸气被冷却而冷凝。另外，向冷凝器142内返回的制冷剂液也可以从第2循环路146的下游端被喷雾。

作为第1换热器147以及第2换热器152，能够使用例如翅片管型换热器。在将第1换热器147设置于室内的情况下可得到冷气专用的空调装置140；在将第2换热器152设置于室内的情况下可得到暖气专用的空调装置140。另外，第1换热器147以及第2换热器152中的设置于室外的一方不需要一定在空气与制冷剂液之间进行换热，也可以在例如工业用水等液体与制冷剂液之间进行换热。

返回到图1，控制装置104控制压缩机逆变器103以及泵逆变器105。控制装置104能够使用例如微型计算机或者dsp(digitalsignalprocessor)、和存储器而构成。控制装置104在通常运转时(从电源110向涡轮压缩机装置100的电力供给继续时)等压缩机马达101进行动力运行驱动的情况下和电源切断时(从电源110向涡轮压缩机装置100的电力供给被切断时)等压缩机马达101进行再生驱动的情况下，都进行适当的控制。

在通常运转时，控制装置104以使得压缩机120发挥在后述的空调装置140中要求的能力的方式控制压缩机逆变器103。控制装置104通过控制压缩机逆变器103，在一例中调整压缩机马达101的转速ωca，在其他例子中调整压缩机马达101的转矩。控制装置104以使得向压缩机120的轴承124供给与压缩机马达101的转速ωca相应的必要的润滑剂的方式控制泵逆变器105。控制装置104通过泵逆变器105的控制，在一例中调整泵马达102的转速ωpa。

在本实施方式中，控制装置104使用电压传感器109，判断从电源110向涡轮压缩机装置100的(具体地为向转换器107的)电力供给是继续还是被切断。在电力供给被切断的情况下，控制装置104与电压传感器108的检测电压和压缩机马达101的电压相应，使压缩机马达101进行再生驱动。另外，控制装置104与电压传感器108的检测电压与泵马达102的电压相应，变更泵马达102的转速ωpa、电压等。

＜通常运转＞

对涡轮压缩机装置100的通常运转进行说明。通常运转在从电源110向转换器107的电力供给继续时进行。在通常运转中，涡轮压缩机装置100使用电源110的电压驱动泵马达102。以下具体地说明。

在通常运转中，压缩机逆变器103基于指令转速ωc^*向压缩机马达101施加电压。指令转速ωc^*从例如上位控制装置向涡轮压缩机装置100(具体地说为控制装置104)给予。指令转速ωc^*是压缩机马达101的转速ωca应该追随的转速。在本实施方式的通常运转中，以使得压缩机马达101在最大效率(最小铜损)下工作的方式向压缩机马达101施加电压。具体地说，执行能够通过最小的电流产生最大的转矩的最大转矩/电流控制(mtpa)。泵逆变器105基于指令转速ωp^*向泵马达102施加电压。指令转速ωp^*被从例如上位控制装置向涡轮压缩机装置100(具体地说是控制装置104)给予。指令转速ωp^*是泵马达102的转速ωpa应该追随的转速。在本实施方式的通常运转中，以使得泵马达102在最大效率(最小铜损)下工作的方式向泵马达102施加电压。具体地说，执行mtpa。为了实施这些控制，能够利用基于与马达的转子的位置同步旋转的旋转坐标(d－q坐标)的方式、基于静止的坐标(α―β坐标)的方式等。

在本实施方式中，根据指令转速ωc^*特定第1指令交流电压向量。第1指令交流电压向量为压缩机马达101的第1交流电压向量应该追随的电压向量。具体地说，基于α―β坐标，运算2相的指令电压vcα^*、vcβ^*。而且，基于(式1)，根据指令电压vcα^*、vcβ^*运算3相的指令电压vcu^*、vcv^*、vcw^*。第1指令交流电压向量的振幅vca能够基于(式2)运算。这些运算由控制装置104承担。另外，除了通过不同的坐标系表示之点以外，第1指令交流电压向量、指令电压vcα^*、vcβ^*以及指令电压vcu^*、vcv^*、vcw^*相同。对于基于α―β坐标根据指令转速ωc^*特定指令电压vcu^*、vcv^*、vcw^*的方法的详细，请参照例如专利文献2(图4等)。在本实施方式中，也能够仿照专利文献2，进行使用压缩机马达101的电流的测定值的控制。在本说明书中，“振幅”有时单指大小(绝对值)。

在本实施方式中，根据指令转速ωp^*特定第2指令交流电压向量。第2指令交流电压向量是泵马达102的第2交流电压向量应该追随的电压向量。具体地说，基于d―q坐标，运算2相的指令电压vpd^*、vpq^*。而且，基于(式3)，根据指令电压vpd^*、vpq^*运算3相的指令电压vpu^*、vpv^*、vpw^*。(式3)的角度θ是从u轴观察的d轴的超前角。第2指令交流电压向量的振幅vpa能够基于(式4)运算。这些运算由控制装置104承担。另外，除了通过不同的坐标系表示之点以外，第2指令交流电压向量、指令电压vpd^*、vpq^*以及指令电压vpu^*、vpv^*、vpw^*相同。对于基于d―q坐标根据指令转速ωp^*特定指令电压vpu^*、vpv^*、vpw^*的方法的详细，请参照例如众所周知的文献(武田洋次、森本茂雄、松井信行、本田幸夫、“埋入磁体同步马达的设计与控制”、株式会社オーム社、2001年10月25日发行等)。

另外，也能够不基于指令转速ωc^*而基于指令转矩tc^*向压缩机马达101施加电压。在本实施方式的其他例子中，那样地向压缩机马达101施加电压。指令转矩tc^*是压缩机马达101的转矩tca应该追随的转矩。指令转矩tc^*被从例如上位控制装置向涡轮压缩机装置100(具体地说是控制装置104)给予。在通常运转中，可以以使得压缩机马达101在最大效率(最小铜损)下工作的方式向压缩机马达101施加电压。具体地说，可以执行mtpa。具体地说，可根据指令转矩tc^*特定第1指令交流电压。这些运算也可由控制装置104承担。

在本实施方式的通常运转中，压缩机马达101的指令转速ωc^*被设定为压缩机用的目标转速。典型地，该目标转速为一定(即，不随时间变化)。因此，第1指令交流电压向量的振幅也被维持为一定。第1交流电压向量的振幅也被维持为一定。泵马达102的指令转速ωp^*设定为泵用的目标转速。典型地，该目标转速为一定。因此，第2指令交流电压向量的振幅也被维持为一定。第2交流电压向量的振幅也被维持为一定。在基于指令转矩tc^*向压缩机马达101施加电压的其他例子中，指令转矩tc^*能够设定为压缩机用的目标转矩。目标转矩、第1指令交流电压向量的振幅以及第1交流电压向量的振幅可为一定。

为了向压缩机马达101施加波形失真较少的第1交流电压向量、向泵马达102施加波形失真较少的第2交流电压向量，直流电压vdc需要充分大。具体地说，需要振幅vca以及直流电压vdc满足(式5a)所示的关系、振幅vpa以及直流电压vdc满足(式5b)所示的关系。另外，(式5a)的等号成立是压缩机逆变器103在线性区域与过调制区域的边界工作时，(式5b)的等号成立是泵逆变器105在线性区域与过调制区域的边界工作时。即，(式5a)成立是压缩机逆变器103在线性区域工作时，(式5b)成立是泵逆变器105在线性区域工作时。在本实施方式的通常运转中，压缩机逆变器103以及泵逆变器105在线性区域工作。另外，(式5a)以及(式5b)的右边的系数√3/2√2是作为逆变器103、105的调制方式而采用正弦波pwm方式的情况下的系数。在使用其他的调制方式的情况下，可使用其他的系数。例如，在采用第3谐波注入调制方式的情况下，(式5a)以及(式5b)的右边的系数从√3/2√2变更为1/√2。

为了明确起见，对线性区域进行说明。线性区域是逆变器的二次侧的交流电压向量的振幅相对于逆变器的一次侧的直流电压理论上线性地变化的工作区域。即，压缩机逆变器103的线性区域是第1交流电压向量的振幅相对于直流电压vdc理论上线性地变化的工作区域。另外，泵逆变器105的线性区域是第2交流电压向量的振幅相对于直流电压vdc理论上线性地变化的工作区域。在众所周知的文献(例如非专利文献1)中也进行了线性区域的说明。如上述所述，如果使逆变器在线性区域工作，则能够得到波形失真较少的交流电压向量。

通过逐次(典型地是按每个控制周期)实施上述运算，控制装置104生成用于驱动压缩机马达101以及泵马达102的指令电压vcu^*、vcv^*、vcw^*以及指令电压vpu^*、vpv^*、vpw^*。基于所生成的指令电压，压缩机逆变器103以及泵逆变器105向压缩机马达101以及泵马达102施加实际电压。由此，压缩机马达101以及泵马达102以所希望的转速驱动。具体地说，压缩机马达101的转速ωca追随指令转速ωc^*，泵马达102的转速ωpa追随指令转速ωp^*。

另外，通过如上述那样驱动泵马达102，润滑泵130能够压送制冷剂。通过润滑泵130压送的制冷剂在压缩机120中的润滑剂供给路127中向轴承124流动，作为润滑剂向轴承124供给。所供给的制冷剂(润滑剂)通过润滑剂排出路128向壳体121的外部排出。由此，即使在压缩机120高速驱动时，也能够向轴承124供给预定量的润滑剂，可实现可信性较高的涡轮压缩机装置100。

接下来，对本实施方式的空调装置140的通常运转进行说明。在蒸发器141内气化的饱和状态的制冷剂蒸气被吸入到压缩机120而被压缩而变为过热状态。从压缩机120排出的制冷剂蒸气在冷凝器142与通过第2换热器152过度冷却的制冷剂液换热而冷凝。在冷凝器142冷凝了的制冷剂液的大部分通过第2泵153向第2换热器152压送。压送到第2换热器152的制冷剂液在这里向空气散热后返回到冷凝器142。在冷凝器142冷凝了的制冷剂液的剩余由减压机构143减压，然后被导入到蒸发器141。减压机构143的开度以确保所希望的运转点的方式被调整。具体地说，从压缩机120排出的制冷剂蒸气的压力比预定值高时，进行减小减压机构143的开度的控制。蒸发器141内的制冷剂液的大部分通过第1泵148向第1换热器147压送。被压送到第1换热器147的制冷剂液在这里从空气吸热，然后返回到蒸发器141。蒸发器141内的制冷剂液通过减压条件下的沸腾而蒸发，气化了的制冷剂蒸气被吸入到压缩机120。通过压缩机120将制冷剂蒸气再次压缩。这样，反复进行基于饱和蒸气线以及饱和液线的制冷循环。

＜减速运转以及停止运转＞

本实施方式的涡轮压缩机装置100以及空调装置140能够进行减速运转以及停止运转。本实施方式的减速运转以及停止运转在从电源110向转换器107的电力供给被切断时进行。涡轮压缩机装置100在减速运转以及停止运转中，基于与通常运转时不同的指令转速ωc^*以及指令转速ωp^*工作。因此，空调装置140也进行与通常运转时不同的工作。

在本实施方式中，在减速运转中，以维持润滑泵130对轴承124的润滑为目的，将泵马达102的指令转速ωp^*设定为与通常运转时相同的泵用的目标转速。第2指令交流电压向量和其振幅、第2交流电压向量和其振幅，都与通常运转时相同。在停止运转中也可以设为同样，但在也可以使润滑剂向轴承124的供给量下降的情况下等也可以使指令转速ωp^*下降。另外，在本实施方式的停止运转中，有时进行泵马达102的弱磁通控制。弱磁通控制是用于将马达的电压向量的大小抑制为电压限制值以下的控制。对于弱磁通控制的详细，请参照非专利文献1、上述的文献“埋入磁体同步马达的设计与控制”等。

＜通常运转、减速运转以及停止运转的控制流程以及时间图＞

在以往技术中，在从电源110向转换器107的电力供给被切断的情况下，直流电压部106的直流电压vdc下降而变为零。在该情况下，不能从泵逆变器105向泵马达102进行电力供给，也不能进行润滑泵130对轴承124的润滑。但是，在本实施方式中，即使电力供给被切断的情况下，也在某种程度的期间继续进行润滑泵130对轴承124的润滑。本实施方式的涡轮压缩机装置100以及空调装置140的通常运转、减速运转以及停止运转的控制流程以及时间图如图4以及图5所示。图5的横轴为时间。纵轴为电压。实线表示直流电压vdc的时间变化(随时间的变化)。单点划线表示泵马达102的第2指令交流电压向量的振幅vpa的时间变化。双点划线表示压缩机马达101的第1指令交流电压向量的振幅vca的时间变化。

首先，在步骤s101中，电压传感器108检测直流电压部106的直流电压vdc(转换器的二次侧端子的直流电压)，电压传感器109检测电压vs(转换器的一次侧端子的电压)。然后，进入到步骤s102。

在步骤s102中，判断从电源110向转换器107的电力供给是否被切断。

在从电源110向转换器107的电力供给继续的情况下(在步骤s102中为“否”的情况下)，进入到步骤s103，进行通常运转。如上所述，在本实施方式的通常运转中，将压缩机马达101的转速ωca维持为压缩机马达用的目标转速，将泵马达102的转速ωpa维持为泵马达用的目标转速。在该例的通常运转中，两目标转速为一定(不随时间变化)。另外，图5的vdc_u表示通常运转时的直流电压vdc。

在从电源110向转换器107的电力供给被切断的情况下(在步骤s102中为“是”的情况下)，进入到步骤s104。在步骤s104中，对压缩机马达101的第1指令交流电压向量的振幅vca与第1阈值振幅vth1进行比较。在本实施方式中，第1阈值振幅vth1为常数。在图5所示的例子中，第1阈值振幅vth1与通常运转时的泵马达102的第2指令交流电压向量的振幅vpa相同。在其他例子中，第1阈值振幅vth1比通常运转时的振幅vpa大。

在振幅vca为第1阈值振幅vth1以上的情况下(在步骤s104中为“否”的情况下)，进入到步骤s105，进行第1减速运转。第1阈值振幅vth1充分大，所以在振幅vca不充分的情况下不进行第1减速运转。因此，不会出现下述情况：因第1减速运转，直流电压vdc变得不充分，振幅vpa变得不充分，变得不能确保泵马达102的转速ωpa。在本实施方式的第1减速运转中，以使得振幅vca变为对直流电压vdc乘以√3/2√2所得的值以下的方式，调节压缩机马达101的转速ωca。这样一来，压缩机逆变器103的工作区域变为线性区域，能够进行压缩机马达101的稳定控制。另外，从压缩机马达101的稳定控制的观点出发，优选振幅vca比对直流电压vdc乘以√3/2√2所得的值稍小。从该观点出发，振幅vca能够为例如对直流电压vdc乘以√3/2√2所得的值的80％～95％。另外，也能够通过代替调整压缩机马达101的转速ωca而调整转矩tca，使得振幅vca为对直流电压vdc乘以√3/2√2所得的值以下。在本实施方式的第1减速运转中，振幅vpa维持为与通常运转时相同(在该例中与第1阈值振幅vth1相同)。在该例的第1减速运转中，泵用的目标转速与通常运转时相同。因此，泵马达102的转速ωpa维持为与通常运转时相同的目标转速。

在振幅vca小于第1阈值振幅vth1的情况下(在步骤s104中为“是”的情况下)，进入到步骤s106。在步骤s106中，对振幅vca与第2阈值振幅vth2进行比较。在本实施方式中，第2阈值振幅vth2为常数，小于通常运转时的泵马达102的第2指令交流电压向量的振幅vpa。第2阈值振幅vth2为例如通常运转时的泵马达102的第2指令交流电压向量的振幅vpa的5％～30％。

在振幅vca为第2阈值振幅vth2以上的情况下(在步骤s106中为“否”的情况下)，进入到步骤s107，进行第2减速运转。在本实施方式的第2减速运转中，以使得直流电压vdc接近目标直流电压vdc1的方式，调节压缩机马达101的转速ωca。目标直流电压vdc1通过(式6)给予。裕量(margin)δv为0以上，为例如第1阈值振幅vth1的20％以下，在一具体例中为第1阈值振幅vth1的5～15％。通过使直流电压vdc接近这样的目标直流电压vdc1，即使如图5所示振幅vca下降，也可确保电压vdc，能够既使得泵逆变器105的工作区域为线性区域又确保振幅vpa。另外，通过代替调整压缩机马达101的转速ωca而调整转矩tca，也能够使直流电压vdc接近目标直流电压vdc1。在本实施方式的第2减速运转中，振幅vpa维持为与通常运转时相同(在该例中与第1阈值振幅vth1相同)的一定值。泵马达102的转速ωpa维持为与通常运转时相同的目标转速。

在振幅vca小于第2阈值振幅vth2的情况下(在步骤s106中为“是”的情况下)，进入到步骤s108。在步骤s108中，对压缩机马达101的转速ωca与阈值转速ωth进行比较。在本实施方式中，阈值转速ωth为常数，为通常运转时的转速ωca的0.1～5％。

在转速ωca为阈值转速ωth以上的情况下(在步骤s108中为“否”的情况下)，进入到步骤s109，进行第1停止运转。在本实施方式的第1停止运转中，使用压缩机逆变器103相对于压缩机马达101施加零电压(进行零电压控制)。即使不施加零电压，转速ωca也下降，但通过施加零电压，能够积极地使转速ωca下降。另外，在本实施方式的第1停止运转中，使用泵逆变器105通过弱磁通控制驱动泵马达102。具体地说，通过弱磁通控制，使得第2指令交流电压向量的振幅vpa为直流电压vdc的√3/2√2倍以下的振幅。这样一来，能够使得泵逆变器105的工作区域为线性区域，能够维持润滑泵130的稳定控制。容易将泵马达102的转速ωpa维持为与通常运转时相同。在本实施方式的其他例子中，代替进行弱磁通控制或者进行弱磁通控制同时，使泵马达102的转速ωpa下降。这样，振幅vpa也下降，所以能够将泵逆变器105的工作区域维持为线性区域。

在转速ωca小于阈值转速ωth的情况下(在步骤s108中为“是”的情况下)，进入到步骤s110，进行第2停止运转。在本实施方式的第2停止运转中，使用压缩机逆变器103向压缩机马达101通入直流电流(执行直流励磁控制)。根据直流励磁控制，能够对压缩机120的转子进行磁性锁定，能够使得转速ωca迅速且可靠地为零。另外，在本实施方式的第2停止运转中，使用泵逆变器105通过弱磁通控制驱动泵马达102。具体地说，通过弱磁通控制，使得第2指令交流电压向量的振幅vpa维持为直流电压vdc的√3/2√2倍以下的振幅。这样一来，能够将泵逆变器105的工作区域维持为线性区域，能够维持润滑泵130的稳定控制。在本实施方式的其他例子中，代替进行弱磁通控制或者进行弱磁通控制同时，使泵马达102的转速ωpa下降。这样振幅vpa也下降，所以能够将泵逆变器105的工作区域维持为线性区域。另外，在本实施方式的第2停止运转的又一其他例子中，使泵马达102停止(使得转速ωpa为零)。在润滑泵130的前后具有差压，所以能够使得泵马达102为自由运转状态而使泵马达102停止。自由运转状态是泵马达102不由控制装置104(以及泵逆变器105)控制的状态。另外，也可以使用泵逆变器105(例如向泵马达102施加零电压或通入直流电流)而使泵马达102停止。

另外，压缩机马达101的转速ωca追随指令转速ωc^*，所以转速ωca与指令转速ωc^*实质相同。出于同样的原因，泵马达102的转速ωpa与指令转速ωp^*实质相同。压缩机马达101的转矩tca与指令转矩tc^*实质相同。第1交流电压向量与第1指令交流电压向量实质相同。第1指令交流电压向量的振幅与第1指令交流电压向量的振幅vca实质相同。第2交流电压向量与第2指令交流电压向量实质相同。第2指令交流电压向量的振幅与第2指令交流电压向量的振幅vpa实质相同。

(效果)

总结本实施方式的效果。在本实施方式的涡轮压缩机装置100中，在从电源110向转换器107的电力供给被切断时，压缩机马达101通过再生驱动生成再生电力，泵马达102通过该再生电力驱动。因此，即使从电源110向转换器107的电力供给被切断，也能够维持润滑泵130的驱动而使润滑剂向轴承124的供给继续。因此，能够既使轴承124的润滑继续又使得压缩机120减速以及停止。

本实施方式的涡轮压缩机装置100，在从电源110向转换器107的电力供给继续时，进行使用电源110的电压驱动泵马达102的通常运转。另外，本实施方式的涡轮压缩机装置100，在从电源110向转换器107的电力供给被切断、且第1交流电压向量的振幅为第1阈值振幅以上时，进行使得第1交流电压向量的振幅为直流电压vdc的r1倍以下的第1减速运转。具体地说，通过调整压缩机马达101的转速ωca或者转矩tca，使得第1交流电压向量的振幅为直流电压vdc的r1倍以下。第1阈值振幅为通常运转时的第2交流电压向量的振幅以上，r1为压缩机逆变器(第1逆变器)103在线性区域工作的情况下的、第1交流电压向量的振幅相对于直流电压vdc的比率的上限值，压缩机逆变器103的线性区域为第1交流电压向量的振幅相对于直流电压vdc理论上线性地变化的工作区域。r1为例如√3/2√2～1/√2。具体地说，r1在压缩机逆变器103基于正弦波pwm方式而工作的情况下为√3/2√2，在压缩机逆变器103基于第3谐波注入调制方式而工作的情况下为1/√2。这样，本实施方式的第1减速运转在第1交流电压向量的振幅为第1阈值振幅以上时进行。第1阈值振幅为通常运转时的第2交流电压向量的振幅以上，充分大，所以难以导致在第1交流电压向量的振幅不充分时进行第1减速运转、该振幅进一步下降的事态。即，该振幅难以不足，压缩机马达101的再生电力难以不足，直流电压vdc难以不足，第2交流电压向量的振幅难以不足，润滑剂向压缩机120的轴承124的供给难以不足。另外，在本实施方式的第1减速运转中，压缩机逆变器103的工作区域变为线性区域。即，根据本实施方式，可防止压缩机逆变器103在过调制区域工作，可防止压缩机马达101的电压波形较大地失真。因此，能够维持压缩机120的稳定控制。另外，“通常运转时的第2交流电压向量的振幅”指的是第2交流电压向量被正常地控制时的振幅，并非指的是因干扰(扰乱控制那样的外在的作用)等从而第2交流电压向量没有被正常地控制时的振幅。

本实施方式的涡轮压缩机装置100，在从电源110向转换器107的电力供给被切断、并且第1交流电压向量的振幅为第2阈值振幅以上且小于第1阈值振幅时，进行使直流电压vdc接近目标直流电压的第2减速运转。具体地说，通过调整压缩机马达101的转速ωca或者转矩tca而使直流电压vdc接近目标直流电压。第2阈值振幅小于通常运转时的第2交流电压向量的振幅，目标直流电压为通常运转时的第2交流电压向量的振幅的1/r2倍以上，r2是泵逆变器(第2逆变器)105在线性区域工作的情况下的、第2交流电压向量的振幅相对于直流电压vdc的比率的上限值，泵逆变器105的线性区域为第2交流电压向量的振幅相对于直流电压vdc理论上线性地变化的工作区域。r2为例如√3/2√2～1/√2。具体地说，r2在泵逆变器105基于正弦波pwm方式而工作的情况下为√3/2√2，在泵逆变器105基于第3谐波注入调制方式而工作的情况下为1/√2。在第1交流电压向量的振幅下降时，再生电力下降，直流电压vdc容易变得不足。在直流电压vdc不足时，第2交流电压向量的振幅不足，有可能润滑剂向压缩机120的轴承124的供给不足。另外，如果尽管直流电压vdc不足仍强行增大第2交流电压向量的振幅，则有可能泵逆变器105的工作区域变为过调制区域、泵马达102的控制变得不稳定。因此，优选即使第1交流电压向量的振幅下降也确保充分的直流电压vdc。该点，在本实施方式的第2减速运转中，在第1交流电压向量的振幅小于第1阈值振幅时，使直流电压vdc接近目标直流电压。目标直流电压为通常运转时的第2交流电压向量的振幅的1/r2倍以上，r2是第2逆变器在线性区域工作的情况下的、第2交流电压向量的振幅相对于直流电压vdc的比率的上限值。因此，直流电压vdc接近能够既使泵逆变器105在线性区域工作又得到与通常运转时相同的第2交流电压向量的振幅的直流电压。即，根据本实施方式的第2减速运转，容易将直流电压vdc增大到能够既维持泵马达102的稳定控制又充分且稳定地向轴承124供给润滑剂的程度。

本实施方式的涡轮压缩机装置100，在从电源110向转换器107的电力供给被切断、第1交流电压向量的振幅小于第2阈值振幅且压缩机马达101的转速ωca为阈值转速ωth以上时，进行向压缩机马达101施加零电压并且使得第2交流电压向量的振幅为直流电压vdc的r2倍以下的第1停止运转。在第1交流电压向量的振幅充分小时，与该振幅较大时相比，能够安全地进行涡轮压缩机装置100的停止运转。该点，在本实施方式中，在第1交流电压向量的振幅小于第2阈值振幅时，进行向压缩机马达101施加零电压的第1停止运转。通过向压缩机马达101施加零电压，使得压缩机马达101的转速ωca下降。另外，在本实施方式的第1停止运转中，使得第2交流电压向量的振幅为直流电压vdc的r2倍以下。r2是泵逆变器105在线性区域工作的情况下的、第2交流电压向量的振幅相对于直流电压vdc的比率的上限值。因此，能够使泵逆变器105在线性区域工作。即，根据本实施方式的第1停止运转，即使在以某种程度进行了停止运转时(压缩机马达101的转速ωca较低时)，也容易维持润滑泵130的稳定控制以及润滑剂向轴承124的稳定供给，容易抑制轴承124以及旋转轴123b的磨损。

在本实施方式的第1停止运转中，通过泵马达102的弱磁通控制以及/或者通过调整泵马达102的转速ωpa，使得第2交流电压向量的振幅为直流电压vdc的r2倍以下。根据泵马达102的弱磁通控制以及/或者泵马达102的转速ωpa的调整，能够容易地使得第2交流电压向量的振幅为直流电压vdc的r2倍以下。

本实施方式的涡轮压缩机装置100，在从电源110向转换器107的电力供给被切断、第1交流电压向量的振幅小于第2阈值振幅且压缩机马达101的转速ωca小于阈值转速ωth时，进行向压缩机马达101通入直流电流并且使得第2交流电压向量的振幅为直流电压vdc的r2倍以下的第2停止运转。这样，在本实施方式的第2停止运转中，向压缩机马达101通入直流电流(进行直流励磁控制)。由此，能够迅速使得压缩机马达101的转速ωca为零。因此，能够抑制轴承124以及旋转轴123b的磨损。另外，在本实施方式的第2停止运转中，使得第2交流电压向量的振幅为直流电压vdc的r2倍以下。如上所述，这样一来，能够使泵逆变器105在线性区域工作。因此，能够维持润滑泵130的稳定控制。

在本实施方式的第2停止运转中，通过泵马达102的弱磁通控制以及/或者通过调整泵马达102的转速ωpa，使得第2交流电压向量的振幅为直流电压vdc的r2倍以下。根据泵马达102的弱磁通控制以及/或者泵马达102的转速ωpa的调整，能够容易地使得第2交流电压向量的振幅为直流电压vdc的r2倍以下。

本实施方式的涡轮压缩机装置100，在从电源110向转换器107的电力供给被切断、第1交流电压向量的振幅小于第2阈值振幅且压缩机马达101的转速ωca小于阈值转速ωth时，向压缩机马达101通入直流电流并且使得泵马达102的转速ωpa为零。在本实施方式的第2停止运转中，向压缩机马达101通入直流电流(进行直流励磁控制)。由此，能够迅速使得压缩机马达101的转速ωca为零。因此，能够抑制轴承124以及旋转轴123b的磨损。另外，在本实施方式的第2停止运转中，使得泵马达102的转速ωpa为零。由此，能够迅速使得涡轮压缩机装置100停止。

本实施方式的流体装置(空调装置)140包含涡轮压缩机装置100。因此，在流体装置140，具有与涡轮压缩机装置100相同的优点。

在本实施方式中，制冷剂为具有组分c的流体，润滑剂也为具有组分c的流体。即，制冷剂以及润滑剂为具有相同组分的流体。因此，即使制冷剂与润滑剂在压缩机120内混合，也不需要将它们分离。该情况有助于装置的简化。

在本实施方式中，具有组分c的流体为以水为主成分的流体。水对地球环境的负担较小。例如，水不会破坏臭氧层、不会成为地球温室化的原因。本实施方式的流体装置140保护地球环境。但是，具有组分c的流体也可以是氟利昂制冷剂或者氟利昂替代制冷剂。

在本实施方式中，润滑剂为具有组分c的流体。压缩机120具有排出润滑轴承124后的润滑剂的润滑剂排出路128。流体装置140包含具有组分c的流体进行循环的1个或者多个流路144、145、146。润滑剂供给路127以及润滑剂排出路128连接1个或者多个流路144、145、146与轴承124。在本实施方式中，润滑剂在流体装置140内循环。即，根据本实施方式，能够有效利用润滑剂。

(第二实施方式)

以下，对第二实施方式进行说明。另外，在第二的本实施方式中，对与第一实施方式同样的部分赋予同一附图标记，有时将说明省略。

在图6中表示第二实施方式的空调装置240。在空调装置240中，第2输送路154具有第2泵253。在第2输送路154中的比第2泵253靠下游侧的位置连接分支路227。该分支路227连接于压缩机120。第2泵253将制冷剂不仅向第2换热器152也向压缩机120压送。这样一来，引导到压缩机120的制冷剂作为润滑剂向轴承124供给。即，第2泵253可以称为润滑泵，分支路227可以称为润滑剂供给路。第二实施方式的涡轮压缩机装置200，代替第一实施方式的涡轮压缩机装置100的润滑泵130以及润滑剂供给路127，具有润滑泵(第2泵)253以及润滑剂供给路(分支路)227。

在第二实施方式中，1个泵(第2泵253)起到第一实施方式的润滑泵130以及第2泵153的作用。因此，第二实施方式对系统的小型化以及低成本化有利。

(第三实施方式)

以下，对第三实施方式进行说明。另外，在第三实施方式中，对于与第一实施方式或者第二实施方式同样的部分赋予同一附图标记，有时将说明省略。

在图7中表示第三实施方式的空调装置340。在空调装置340中，在第2返回路155连接有分支路327。该分支路327连接于压缩机120。第2泵253将制冷剂不仅向第2换热器152也向压缩机120压送。这样一来，引导到压缩机120的制冷剂作为润滑剂而向轴承124供给。即，第2泵253可以称为润滑泵，分支路327可以称为润滑剂供给路。第三实施方式的涡轮压缩机装置300，代替第一实施方式的涡轮压缩机装置100的润滑泵130以及润滑剂供给路127，具有润滑泵(第2泵)253以及润滑剂供给路(分支路)327。

在第三实施方式中，1个泵(第2泵253)起到第一实施方式的润滑泵130以及第2泵153的作用。因此，第三实施方式对系统的小型化以及低成本化有利。

(参考：根据指令转矩或者指令转速特定指令电压向量的手法的具体例)对根据压缩机马达101的指令转矩tc^*或者指令转速ωc^*运算3相的指令电压vcu^*、vcv^*、vcw^*、根据泵马达102的指令转速ωp^*运算3相的指令电压vpu^*、vpv^*、vpw^*的手法的具体例进行说明。另外，以下说明的手法为一例，也可采用其他的运算。

使用图8对α－β坐标以及d－q坐标进行说明。α－β坐标是固定坐标。α－β坐标也称为静止坐标或交流坐标。α轴设定为向与u轴(在图8中省略)同一方向延伸的轴。d－q坐标为旋转坐标。θ是从u轴观察的d轴的超前角。θ也称为转子位置。

在图9中，表示用于基于α－β坐标而根据指令转速ωref^*运算3相的指令电压vu^*、vv^*、vw^*的控制部531。控制部531包括u、w/α、β转换部506、电压指令运算部507、磁通运算部508、转矩运算部509、速度·位置运算部510、转矩指令运算部521、转矩偏差运算部511、振幅指令生成部522、磁通指令运算部512、α轴磁通偏差运算部513a、β轴磁通偏差运算部513b以及α、β/u、v、w转换部514。控制部531可通过控制装置104实现。

(u、w/α、β转换部506)

u、w/α、β转换部506将马达的相电流iu、iw转换为轴电流iα、iβ。具体地说，u、w/α、β转换部506通过(式7)、(式8)将相电流iu、iw转换为轴电流iα、iβ。相电流iu、iw可使用众所周知的电流传感器测定。

(磁通运算部508)

磁通运算部508推定马达的磁通(马达磁通)。具体地说，磁通运算部508根据轴电流iα、iβ以及指令轴电压vα^*、vβ^*求出推定磁通ψs(推定磁通ψα、ψβ)。更具体地说，磁通运算部508使用(式9)、(式10)以及(式11)，求出推定磁通ψα、ψβ以及推定磁通ψs的绝对值|ψs|。(式9)以及(式10)中的ψα|t＝0、ψβ|t＝0分别为推定磁通ψα、ψβ的初始值。(式9)以及(式10)中的r为马达的绕线电阻。在磁通运算部508组装于dsp、微型计算机等数字控制装置的情况下，用于(式9)以及(式10)中的运算所需要的积分器可通过离散系统构成。在该情况下，对1控制周期前的推定磁通ψα、ψβ加减运算来自于当前的控制周期的值即可。

ψα＝∫(vα^*-riα)dt+ψα|t＝0(式9)

ψβ＝∫(vβ^*-riβ)dt+ψβ|t＝0(式10)

(转矩运算部509)

转矩运算部509推定马达的转矩(马达转矩)。具体地说，转矩运算部509根据轴电流iα、iβ以及推定磁通ψs(推定磁通ψα、ψβ)求出推定转矩te。更具体地说，转矩运算部509使用(式12)求出推定转矩te。(式12)中的pn为马达的极对数。

te＝pn(ψαiβ-ψβiα)(式12)

(速度·位置运算部510)

速度·位置运算部510根据推定磁通ψs(推定磁通ψα、ψβ)求出推定磁通ψs的相位θs。具体地说，速度·位置运算部510通过(式13)求出推定磁通ψs的相位θs。另外，速度·位置运算部510使用在当前的控制周期求出的相位θs(n)与在前次的控制周期求出的相位θs(n－1)，通过(式14)求出推定转速ωr。速度·位置运算部510为众所周知的相位推定器。在这里，ts指的是控制周期(采样周期)。n为时间步(timestep)。

θs＝tan^-1(ψβ/ψα)(式13)

(转矩指令运算部521)

转矩指令运算部521根据指令转速ωref^*以及推定转速ωr求出指令转矩te^*。具体地说，转矩指令运算部521通过(式15)求出指令转矩te^*。(式15)中的ksp为比例增益。ksi为积分增益。转矩指令运算部521为众所周知的pi补偿器。

te^*＝(ksp+ksi/s)(ωref^*-ωr)(式15)

(振幅指令生成部522)

振幅指令生成部522根据指令转矩te^*求出指令振幅|ψs^*|。振幅指令生成部522能够使用储存有查找表、计算式(近似式)的运算件等构成。在使用查找表的情况下，事先准备表示指令转矩te^*与指令振幅|ψs^*|的对应关系的查找表即可。运算件中的计算式也能够事先准备。这样的查找表以及计算式能够基于预先进行的测定数据或者理论而设定。指令振幅|ψs^*|的具体的特定方法可通过参照众所周知的文献(武田洋次、森本茂雄、松井信行、本田幸夫、“埋入磁体同步马达的设计与控制”、株式会社オーム社、2001年10月25日发行等)而理解。也能够利用满足能够以最小的电流产生最大的转矩的最大转矩/电流控制(mtpa)的转矩与磁通的关系。

(转矩偏差运算部511)

转矩偏差运算部511求出指令转矩te^*与推定转矩te的偏差(转矩偏差δt：te^*－te)。作为转矩偏差运算部511，使用众所周知的运算件即可。

(磁通指令运算部512)

磁通指令运算部512根据指令振幅|ψs^*|、转矩偏差δt以及相位θs求出指令磁通向量ψs^*(指令磁通ψα^*、ψβ^*)。具体地说，通过(式16)，使用求出马达磁通的旋转量δθs的(式17)，求出指令磁通向量ψs^*的相位θs^*。使用(式18)以及(式19)，求出指令磁通ψα^*、ψβ^*。(式16)中的kθp为比例增益。kθi为积分增益。磁通指令运算部512使转矩偏差δt接近零。在该点，磁通指令运算部512也可以说构成转矩的补偿机构。在磁通指令运算部512被组装于dsp、微型计算机等数字控制装置的情况下，用于(式16)中的运算所需要的积分器可通过离散系统构成。

δθs＝(kθp+kθi/s)δt(式16)

θs^*＝θs+δθs(式17)

ψα^*＝|ψs^*|cosθs^*(式18)

ψβ^*＝|ψs^*|sinθs^*(式19)

(α轴磁通偏差运算部513a、β轴磁通偏差运算部513b)

α轴磁通偏差运算部513a获取指令磁通ψα^*与推定磁通ψα，求出这些的偏差(磁通偏差δψα：ψα^*－ψα)。β轴磁通偏差运算部513b获取指令磁通ψβ^*与推定磁通ψβ，求出这些的偏差(磁通偏差δψβ：ψβ^*－ψβ)。作为磁通偏差运算部513a、513b，使用众所周知的运算件即可。

(电压指令运算部507)

电压指令运算部507根据磁通偏差δψα、δψβ以及轴电流iα、iβ求出指令轴电压vα^*、vβ^*。具体地说，电压指令运算部507使用(式20)求出α轴指令电压vα^*。另外，电压指令运算部507使用(式21)求出β轴指令电压vβ^*。

(α、β/u、v、w转换部514)

α、β/u、v、w转换部514将指令轴电压vα^*、vβ^*转换为指令电压向量vu^*、vv^*、vw^*。具体地说，α、β/u、v、w转换部514通过(式22)将指令轴电压vα^*、vβ^*转换为指令电压向量vu^*、vv^*、vw^*。

在图9的例子中，如果使用指令转速ωc^*来作为指令转速ωref^*，则可得到3相的指令电压vcu^*、vcv^*、vcw^*。另外，如果使用指令转速ωp^*作为指令转速ωref^*，则可得到3相的指令电压vpu^*、vpv^*、vpw^*。

另外，在图9的例子中，根据指令转速ωref^*特定指令转矩te^*。在指令转矩te^*从上位控制装置给予的情况下，不需要根据指令转速ωref^*特定指令转矩te^*。在该情况下，如果将转矩指令运算部521省略、将给予的指令转矩te^*输入到振幅指令生成部522以及转矩偏差运算部511，则能够进行与图9的例子同样的控制。当然，也能够通过使用指令转矩tc^*作为指令转矩te^*，根据指令转矩tc^*特定3相的指令电压vpu^*、vpv^*、vpw^*。

在图10中，表示用于基于d－q坐标根据指令转速ωref^*运算3相的指令电压vu^*、vv^*、vw^*的控制部600。如图10所示，控制部600包括位置检测部601、速度检测部602、电流向量控制部603、速度控制部604和电流反馈控制部605。控制部600可通过控制装置104实现。

(位置检测部601)

位置检测部601检测马达的磁通(马达磁通)的相位θs。位置检测部601可通过位置传感器(编码器、分解器(resolver)等)实现。但是，也能够不使用位置传感器而推定相位θs(例如，参照“埋入磁体同步马达的设计与控制”的5章)。

(速度检测部602)

速度检测部602检测马达的转速ωr。位置检测部601可通过速度传感器实现。但是，也能够不使用速度传感器而推定转速ωr(例如，参照“埋入磁体同步马达的设计与控制”的5章)。能够使用(式14)根据相位θs求出转速ωr。

另外，使用了位置传感器的相位θs的检测以及使用了速度传感器的转速ωr的检测也能够适用于图9的控制部531。

(速度控制部604)

速度控制部604根据转速ωr以及指令转速ωref^*特定q轴指令电流iq^*。具体地说，速度控制部604通过使得转速ωr以及指令转速ωref^*的偏差为零的反馈控制(pi控制等)特定q轴指令电流iq^*。

(电流向量控制部603)

电流向量控制部603根据q轴指令电流iq^*以及转速ωr特定d轴指令电流id^*。具体地说，在进行mtpa时，电流向量控制部603基于(式23)特定d轴指令电流id^*。|ψa|为磁通参数。磁通参数|ψa|是作为马达中的永久磁体产生的磁体磁通向量(也称为激磁磁通向量)的振幅而给予的常数。ld为d轴电感。lq为q轴电感。在进行弱磁通控制时，电流向量控制部603基于(式24)特定d轴指令电流id^*。vom为电压限制值。根据基于(式24)的控制，可防止马达的电压向量的大小超过电压限制值vom。对于基于(式23)以及(式24)的控制的详细情况，请参照“埋入磁体同步马达的设计与控制”的2章等。

(电流反馈控制部605)

电流反馈控制部605根据指令轴电流id^*、iq^*、马达的相电流iu、iw以及相位θs特定指令电压vu^*、vv^*、vw^*。相电流iu、iw可使用众所周知的电流传感器测定。具体地说，电流反馈控制部605基于(式25)以及(式26)将相电流iu、iw转换为轴电流id、iq。电流反馈控制部605通过使得轴电流id、iq以及指令轴电流id^*、iq^*的偏差为零的反馈控制(具体地说为pi控制)，特定指令轴电压vd^*、vq^*。具体地说，电流反馈控制部605基于(式27)以及(式28)特定指令轴电压vd^*、vq^*。(式27)以及(式28)中的kcdp以及kcqp为比例增益。kcdi以及kcqi为积分增益。电流反馈控制部605根据相位θs以及指令轴电压vd^*、vq^*特定指令电压vu^*、vv^*、vw^*。具体地说，电流反馈控制部605基于(式29)，将指令轴电压vd^*、vq^*转换为指令电压vu^*、vv^*、vw^*。

iv＝-(iu+iw)(式25)

vd^*＝(kcdp+kcdi/s)id^*-id)(式27)

vq^*＝(kcqp+kcqi/s)(iq^*-iq)(式28)

在图10的例子中，如果使用指令转速ωc^*作为指令转速ωref^*，则可得到3相的指令电压vcu^*、vcv^*、vcw^*。另外，如果使用指令转速ωp^*作为指令转速ωref^*，则可得到3相的指令电压vpu^*、vpv^*、vpw^*。

上位控制装置中的指令转速ωref^*的特定方法没有特别限定。上位控制装置的一例根据图11而工作。具体地说，该例的上位控制装置能够通过使得第1指令交流电压向量的振幅vca以及目标电压vref^*的偏差为零的反馈控制(pi控制等)，特定指令转速ωref^*。这样特定的指令转速ωref^*可在图9以及图10的控制中使用。另外，在涡轮压缩机装置进行第2减速运转(与图5的步骤s107相对应)时，能够使得压缩机马达101用的目标电压vref^*为(式6)的vth1+δv。在涡轮压缩机装置进行第1减速运转(与图5的步骤s105相对应)时，能够在vth1+δv以上的范围内逐渐减小压缩机马达101用的目标电压vref^*。另外，上位控制装置也可以通过使得第1指令交流电压向量的振幅vca以及目标电压vref^*的偏差为零的反馈控制(pi控制等)，特定指令转矩te^*。

【工业应用前景】

本公开所涉及的空调装置在家用空调、商用空调等中有用。本公开所涉及的涡轮压缩机装置在空调装置等中有用。

附图标记说明

100、200、300：涡轮压缩机装置

101：压缩机马达

101a：定子

101b：转子

102：泵马达

103：压缩机逆变器

104：控制装置

105：泵逆变器

106：直流电压部

107：转换器

108：电压传感器

109：电压传感器

110：电源

120：(涡轮)压缩机

121：壳体

123：旋转体

123a：压缩机构

123b：旋转轴

124：轴承

125：压缩机吸入管

126：压缩机排出管

127：润滑剂供给路

128：润滑剂排出路

130：润滑泵

140、240、340：空调装置

141：蒸发器

142：冷凝器

143：减压机构

144：制冷剂回路

145：第1循环路

146：第2循环路

147：第1换热器

148：第1泵

149：第1输送路

150：第1返回路

151：送风机

152：第2换热器

153、253：第2泵

154：第2输送路

155：第2返回路

156：送风机

227、327：分支路(润滑剂供给路)

506：u、w/α、β转换部

507：电压指令运算部

508：磁通运算部

509：转矩运算部

510：速度·位置运算部

511：转矩偏差运算部

512：磁通指令运算部

513a：α轴磁通偏差运算部

513b：β轴磁通偏差运算部

514：α、β/u、v、w转换部

521：转矩指令运算部

522：振幅指令生成部

531：控制部

600：控制部

601：位置检测部

602：速度检测部

603：电流向量控制部

604：速度控制部

605：电流反馈控制部

900：制冷机

901：压缩机

902：蒸发器

904：冷凝器

910：旋转轴

912：叶轮

916：冷却塔

918：冷却水泵

920：轴承